JP2006093136A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャッププレートの上側にワッシャーが設けられた後にも安全ベントの位置を確認することができる二次電池を提供する。
【解決手段】電極組立体２５０と電解液とを収容する缶１１０と，缶の上側を覆い，中心部には，電極端子３２０が挿入され，一側には安全ベント３１７が形成されたキャッププレート３１０を含むキャップ組立体３００と，電極端子と外部端子とを連結する電極リード線６００と，キャップ組立体の上側に設けられて，キャッププレートと電極リード線とを絶縁させると共に，安全ベントを露出させる安全ベントホール５２０を有するワッシャー５００とを含むことを特徴とする，二次電池が提供される。かかる構成により，二次電池の製造工程において，既設のワッシャーを分離して安全ベントの位置を確認するという作業能率の低下を防止する効果がある。
【選択図】 図２

Description

本発明は，二次電池に関する。

近年，携帯電話，ノート型パーソナルコンピュータ，ビデオカメラなどがコンパクト化し，かつ，軽量化した電気電子機器が盛んに開発および生産されている。このような携帯用電気電子機器は，別途の電源が備えられていない場所でも作動できるように電池パックを内蔵している。内蔵された電池パックは，携帯用電気電子機器を所定期間駆動させるために，所定のレベルの電圧を出力することができるように，内部に少なくとも１つの電池を備えている。

電池パックには，経済的な面が考慮され，近年，充放電可能な二次電池が採用されている。この二次電池としては，例えば，ニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池，ニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池ならびにリチウム（Ｌｉ）電池，リチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池等のリチウム二次電池などがある。

特に，リチウム二次電池の作動電圧は，３．６Ｖであり，携帯用電子機器電源に多用されているニッケル−カドミウム電池や，ニッケル−水素電池より約３倍も高い。また，単位重量当たりのエネルギー密度が高いという点で急速に進展している趨勢である。

リチウム二次電池は，正極活物質としてリチウム系酸化物を，負極活物質として炭素材を主に使用している。一般的に，電解液の種類によって液体電解質電池とポリマー電解質電池とに分類されるが，液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池といい，ポリマー電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。また，リチウム二次電池は様々な形状で製造されているが，代表的な形状としては，円筒形，角形およびパウチ形を挙げることができる。

リチウム二次電池は，二次電池用缶と，缶の内部に収容されるゼリーロール型電極組立体と，缶の上部に結合して完成させるキャップ組立体と，キャップ組立体に含まれるキャッププレートの上部に結合するワッシャーとを含んで構成される。

キャッププレートの中央部には，電極端子が挿入される端子通孔が設けられ，一側には電解液を注入するための電解液注入孔が設けられる。また，キャッププレートの他側には安全ベントが設けられる。安全ベントを形成するには，キャッププレートの該当部分の厚さが薄くなるように，所定の深さの窪みを形成する方法や，キャッププレートの該当部分に貫通孔を設けた後，薄板を溶接しその貫通孔を封じることによって形成する方法がある。このような安全ベントは，電池の内圧上昇の際，または爆発発生以前に，予備的に破裂して，より大きい爆発が発生することを防止する。

キャッププレートの上側に，外部端子と電極端子とを電気的に連結する電極リード部が設けられる。この際，ワッシャーの中央部には，電極端子と電極リード部とが接触するように電極リード通孔が形成され，電極端子を露出させる。また，ワッシャーは，キャッププレートの上側に設けられ，キャッププレートと電極リード部とが接触して短絡することを防止する。

しかしながら，従来のこのような二次電池は，ワッシャーの材質が不透明で，かつ，中央部に電極端子が挿入されるための孔のみが設けられた構造となっている。従って，電解液注入孔や安全ベントがワッシャーで覆われていると，二次電池の製造工程において，作業者が安全ベントの位置を把握することができないという問題がある。即ち，作業者がワッシャーを持ち上げて安全ベントの位置を確認した後に，電極端子と電極リード部とを溶接しなければならないので，作業効率が落ちることになる。

そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたものであって，その目的は，キャッププレートの上側がワッシャーで覆われている場合にも，安全ベントの位置を確認することが可能な，新規かつ改良された二次電池を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，第１電極板，第２電極板およびセパレータが巻回された電極組立体と，電解液とを収容する缶と；上記缶の上側を覆うキャッププレートを含み，上記キャッププレートの中心部に上記第１電極板または上記第２電極板のうちいずれか１つと連結された電極端子が挿入され，上記キャッププレートの一側には安全ベントが形成されたキャッププレートを含むキャップ組立体と；上記電極端子の上部と連結され，上記電極端子と外部端子とを連結する電極リード部と；上記キャップ組立体の上側に設けられ，上記キャッププレートと上記電極リード部とを絶縁させると共に，上記安全ベントを露出させる露出部を有するワッシャーと；を含む二次電池が提供される。かかる構成により，ワッシャーに形成された露出部によって安全ベントが露出する。

上記ワッシャーの上記露出部は，上記キャッププレートに形成された上記安全ベントと対応する位置に形成された安全ベントホールとすることを特徴とすることができる。かかる構成により，簡単な構造で，ワッシャーに形成された安全ベントホールを通じて安全ベントが露出する。

上記安全ベントホールに，透明樹脂からなるカバー部材を設けることを特徴とするができる。かかる構成により，安全ベントホールからの異物の流入を防止することができる。

上記透明樹脂は，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ），ポリプロピレン，テフロン（登録商標）またはポリテトラフルオロエチレンのうちいずれかの１つであることを特徴とすることができる。

上記キャッププレートは，上記安全ベントとは他側に，栓で封止された電解液注入孔が形成され，上記ワッシャーには上記電解液注入孔の上記栓と対応する位置に注入ホールが更に形成されることを特徴とすることができる。かかる構成により，電解液注入孔の栓とワッシャーとが接触することを防止でき，その結果，ワッシャーを水平に維持することができる。

上記栓は，上部に絶縁物質がコーティングされることを特徴とすることができる。かかる構成により，電解液注入孔の栓と電極リード部との短絡を防止することができ，また，コーティングされた絶縁物質によって，電解液の漏洩を防止することができる。

上記キャッププレートと上記ワッシャーとの間に，所定の高さを有する少なくとも２つ以上の支持部材が配置されることを特徴とすることができる。かかる構成により，支持部材の高さだけキャッププレートとワッシャーとを離隔することができ，更にワッシャーを水平に維持できるようになる。

上記支持部材の高さは，上記電解液注入孔の栓の上部が上記ワッシャーの上側に突出しない高さであることを特徴とすることができる。かかる構成により，ワッシャーが非常に薄い場合や，電解液注入孔の栓の突出が非常に高い場合に，栓と電極リード部との短絡をワッシャーとともに防止することができる。また，電解液注入孔の栓と対応した注入ホールが設けられない場合に，支持部材は，ワッシャーの傾きによるワッシャーの下面と栓との接触を防止することができる。

以上説明したように本発明によれば，キャッププレートの上側がワッシャーで覆われている場合にも，安全ベントの位置を確認することができる効果がある。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は本発明の一実施形態に係る二次電池の分離斜視図であり，図２は図１をＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。図３は本発明の一実施形態に係るワッシャーが結合した缶の上面図であり，図４は本発明の一実施形態に係るワッシャーの背面を示す斜視図である。これらの図面を参照すると，二次電池１００は一側が開口された缶１１０と，缶１１０の内部に収容される電極組立体２５０と，缶１１０の開口に結合し，キャッププレート３１０を備えるキャップ組立体３００と，キャッププレート３１０の上側に設けられるワッシャー５００とからなる。

缶１１０は，略四角ボックス型の金属材からなり，それ自体が端子の役割を遂行することができる。

電極組立体２５０は，第１電極タブ２１５が取付けられた第１電極板２１０と，第２電極タブ２２５が取付けられた第２電極板２２０との間に介されたセパレータ２２９，２３０が巻回されたゼリーロール型からなる。

キャップ組立体３００は，キャッププレート３１０と，絶縁プレート３４０と，ターミナルプレート３５０と，電極端子３２０とを含む。

キャッププレート３１０は，缶１１０の開口部に相応する大きさと形状を有する金属板で形成され，そのキャッププレート中央部には，電極端子３２０が挿入される第１端子通孔３１１が形成される。

電極端子３２０は，第１電極タブ２１５または第２電極タブ２２５と連結されて，負極端子または正極端子として作用することになる。電極端子３２０を第１端子通孔３１１に挿入する際は，電極端子３２０とキャッププレート３１０とを絶縁するため，電極端子３２０の外面にチューブ型のガスケット３３０を結合し，共に挿入する。ここで，電極端子３２０は負極であることが好ましい。

キャッププレート３１０の一側には，電池の内部の圧力が上昇する際，または爆発する以前に，その圧力が危険程度の圧力より低い圧力で破裂するように安全ベント３１７が設けられる。安全ベントは，所定の深さの窪みを形成することによってキャッププレートの厚さを薄くしたり，孔を形成した後，薄板を溶接して孔を封じることによって設けられる。

他側には所定の大きさの電解液注入孔３１２が形成される。電解液注入孔３１２は，キャップ組立体３００が缶１１０の開口部に組み合わされた後，電解液を注入するための孔となり，栓３１５によって封止される。

絶縁プレート３４０は，ガスケット３３０と同様に絶縁物質で形成され，キャッププレート３１０の下面に結合する。絶縁プレート３４０には，キャッププレート３１０の第１端子通孔３１１に対応する位置に，電極端子３２０が挿入される第２端子通孔３４１が形成される。

ターミナルプレート３５０は，Ｎｉ金属またはこれらの合金で形成され，絶縁プレート３４０の下面に結合する。ターミナルプレート３５０はキャッププレート３１０の第１端子通孔３１１に対応する位置に，電極端子３２０が挿入される第３端子通孔３５１が形成される。電極端子３２０は，ガスケット３３０によってキャッププレート３１０と電気的に絶縁されながら，ターミナルプレート３５０と電気的に連結される。

電極組立体２５０の上面には，電極組立体２５０とキャップ組立体３００とを電気的に絶縁させるために，電極組立体２５０の上面を覆う絶縁ケース３６０が設けられる。

電極端子３２０は，電極リード部，例えば電極リード線３００と連結され，外部端子（図示せず）と連結される。

ここで，電極端子３２０が第１電極タブ２１５と連結されると，キャッププレート３１０は第２電極タブ２２５と連結される。電極端子３２０と連結される電極リード線６００は，キャッププレート３１０と絶縁されなければならない。そのため，キャッププレート３１０の上側，すなわち，キャッププレート３１０と電極リード線６００との間には，ワッシャー５００が設けられる。

ワッシャー５００は絶縁体で形成され，ワッシャー５００の中心部には，電極リード線６００と連結される電極端子３２０が露出されるよう，電極端子ホール５１０が形成される。ワッシャー５００の一側には，安全ベント３１７を露出させる露出部として安全ベントホール５２０が形成される。

ここで，安全ベント３１７は，該当部分のキャッププレート３１０の厚さを薄くしたものであり，所定の深さを有する窪み形態の場合，その窪みに異物が流入すると，電池の内圧上昇の際，安全ベント３１７を破裂させることができない。そのため，電池の発火または爆発を誘発する原因となる。従って，安全ベントホール５２０に，その上面に透明材質のカバー５２１が設けられると，異物の有無を確認することができ，上記の危険性を回避することができる。この際，カバー５２１の透明材質は，絶縁性を有するものであって，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタラート，ポリプロピレン，テフロン（登録商標）およびポリテトラフルオロエチレンからなる群から選択されることができる。

ところで，電解液注入孔３１２が栓３１５で封止されることから，その栓３１５が突出していると栓３１５の突出分だけワッシャー５００がキャッププレート３１０に密接しないという問題がある。すなわち，ワッシャー５００が水平にならないため，ワッシャー５００の上側に設けるそのほかの部品（図示せず）を結合する際，確実に固定できないこととなる。そこで，本実施形態では，栓３１５がワッシャー５００と接触することにより，ワッシャー５００がキャッププレート３１０に密接しないという問題を防止するため，ワッシャー５００の構造を変更する。

具体的には，ワッシャー５００には，安全ベントホール５２０とは他側に，栓３１５に対応する位置に注入ホール５３０が形成されている。注入ホール５３０は，栓３１５が突出するように形成される。

栓３１５と電極リード線６００との短絡を防止するため，栓３１５の上部は，絶縁物質をコーティングして，キャッププレート３１０とワッシャー５００とを絶縁させる。また，コーティングされた絶縁物質によって，電解液の漏洩を防止することができる。

また，ワッシャー５００の背面には，少なくとも２つ以上の支持部材５４０が設けられる。これにより，支持部材の高さだけキャッププレート３１０とワッシャー５００とを離隔することができ，更にワッシャー５００を水平に維持することができる。

この際，支持部材５４０の高さ（Ｈ）は，電解液注入孔３１２を封止する栓３１５の上部がワッシャー５００の上側から突出しない高さ（ｈ）で形成され，ワッシャー５００の上側に栓３１５が突出しないような高さにすることができる。これにより，ワッシャー５００が非常に薄い場合や，栓３１５が非常に高い場合に，栓３１５と電極リード線６００との短絡をワッシャー５００とともに，防止することができる。また，栓３１５と対応した注入ホール５３０が設けられない場合に，支持部材５４０は，ワッシャー５００の傾きによるワッシャー５００の下面と栓３１５との接触を防止することができる。この際，支持部材５４０の底面には接着剤層５４１が備えられて，ワッシャー５００とキャッププレート３１０とが固定される。

以上，キャッププレート３１０の上側にワッシャー５００が設けられると，ワッシャーによってキャッププレート３１０と電極リード線６００とが絶縁されるだけでなく，ワッシャー５００に設けられた安全ベントホール５２０を通じて安全ベント３１７が露出する。また，ワッシャー５００に設けられた注入ホール５３０から電解液注入孔３１２を封止する栓３１５を突出させることができる。

本発明の実施形態によれば，キャッププレート３１０と電極リード線６００を絶縁させるワッシャー５００の形状を変更し，電解液注入孔３１２および安全ベント３１７の位置を確認することができる。

ワッシャー５００に形成された安全ベントホール５２０を通じて安全ベント３１７が露出するので，二次電池の製造工程において，既設のワッシャー５００を分離して安全ベント３１７の位置を確認するという作業能率の低下を防止する効果がある。

また，ワッシャー５００には，電解液注入孔３１２を封止する栓３１５が注入ホール５３０へ突出するように，上記注入ホール５３０が形成される。これにより，栓３１５はワッシャーに触突せず，ワッシャー５００は水平を維持できる。また，キャッププレート３１０とワッシャー５００を密接させることができ，二次電池とその他の部品との結合を確実に固定させることができる効果がある。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は，二次電池に適用可能である。

本発明の一実施形態に係る二次電池の分離斜視図である。 図１をＡ−Ａ’方向に切断した断面図である。 本発明の一実施形態に係るワッシャーが結合した缶の上面図である。 本発明の一実施形態に係るワッシャーの背面を示す斜視図である。

符号の説明

１１０ 缶
２１０ 第１電極板
２１５ 第１電極タブ
２２０ 第２電極板
２２５ 第２電極タブ
２２９，２３０ セパレータ
３００ キャップ組立体
３１０ キャッププレート
３１２ 電解液注入孔
３１５ 栓
３１７ 安全ベント
３２０ 電極端子
５００ ワッシャー
５１０ 電極端子ホール
５２０ 安全ベントホール
５３０ 注入ホール
５４０ 支持部材

Claims (8)

1. 第１電極板，第２電極板およびセパレータが巻回された電極組立体と，電解液とを収容する缶と；
   前記缶の上側を覆うキャッププレートを含み，前記キャッププレートの中心部に前記第１電極板または前記第２電極板のうちいずれか１つと連結された電極端子が挿入され，前記キャッププレートの一側には安全ベントが形成されたキャップ組立体と；
   前記電極端子の上部と連結され，前記電極端子と外部端子とを連結する電極リード部と；
   前記キャップ組立体の上側に設けられ，前記キャッププレートと前記電極リード部とを絶縁させると共に，前記安全ベントを露出させる露出部を有するワッシャーと；
   を含むことを特徴とする，二次電池。
2. 前記ワッシャーの前記露出部は，前記キャッププレートに形成された前記安全ベントと対応する位置に形成された安全ベントホールであることを特徴とする，請求項１に記載の二次電池。
3. 前記安全ベントホールに，透明樹脂からなるカバー部材が設けられることを特徴とする，請求項２に記載の二次電池。
4. 前記透明樹脂は，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレン，ポリエチレンテレフタラート，ポリプロピレン，テフロン（登録商標）またはポリテトラフルオロエチレンのうちいずれかの１つであることを特徴とする，請求項３に記載の二次電池。
5. 前記キャッププレートは，前記安全ベントとは他側に，栓で封止された電解液注入孔が形成され，
   前記ワッシャーは，前記電解液注入孔の前記栓と対応する位置に注入ホールが更に形成されていることを特徴とする，請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
6. 前記栓は，上部に絶縁物質がコーティングされることを特徴とする，請求項５記載の二次電池。
7. 前記キャッププレートと前記ワッシャーとの間に，所定の高さを有する少なくとも２つ以上の支持部材が配置されることを特徴とする，請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
8. 前記支持部材の高さは，前記栓の上部が前記ワッシャーの上側に突出しない高さであることを特徴とする，請求項７に記載の二次電池。
   

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