JP2006093151A - リチウム二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、キャッププレートの下面に絶縁プレート及びターミナルプレートが安着する回転防止溝が安全ベントの下部溝と一体形成されてキャップ組立体の組立時にターミナルプレートの回転が防止されるリチウム二次電池を提供するためのものである。
【解決手段】 本発明は、第１極板２１５と第２極板２１３及びセパレータ２１４を備える電極組立体２１２と、電極組立体２１２と電解液が受容される缶２１０と、キャッププレート２４０と絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０と電極端子２３０とを備え、缶２１０の上段開口部２１０ａに結合して缶２１０を封入するキャップ組立体２１２とを含むリチウム二次電池において、キャッププレート２４０は、一側に形成される安全ベント２４６と、一側の下面に安全ベント２４６の下部溝２４７と一体形成される所定の大きさの回転防止溝２４４を備えることを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、リチウム二次電池に関し、特に、キャッププレートの下面に絶縁プレート及びターミナルプレートが安着する回転防止溝が安全ベントの下部溝と一体形成されてキャップ組立体の組立時にターミナルプレートの回転が防止されるリチウム二次電池に関する。

また、本発明は、キャッププレートの下面に絶縁プレート及びターミナルプレートが安着する安着溝が形成されてキャップ組立体の組立時にターミナルプレートが回転することが防止されるリチウム二次電池に関する。

一般に、ビデオカメラ、携帯型電話、携帯型コンピュータなどのような携帯型無線機器の軽量化及び高機能化が進むにつれて、その駆動電源に使われる二次電池に対して多くの研究がなされている。このような二次電池は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがある。これらのうちリチウム二次電池は再充電可能であり、小型及び大容量化が可能なものであって、作動電圧が高く、単位重量当りのエネルギー密度が高いという長所のために、先端電子機器分野で広く使われている。

図１ａは、従来のリチウム二次電池の分解斜視図を示す。図１ｂは、従来の二次電池に含まれるキャッププレートの断面図を示す。

前記リチウム二次電池は、第２極板１１３、第１極板１１５及びセパレータ１１４から構成される電極組立体１１２を電解液と共に缶１１０に受納し、この缶１１０の上段開口部１１０ａをキャップ組立体１２０により封入することにより形成される。通常、前記第１極板１１５は負極板で形成され、第２極板１１３は正極板で形成される。

前記キャップ組立体１２０は、キャッププレート１４０、絶縁プレート１５０、ターミナルプレート１６０及び電極端子１３０を含んで構成される。キャップ組立体１２０は、別途の絶縁ケース１７０と結合して缶の上段開口部１１０ａに結合して缶１１０を封入することになる。

前記キャッププレート１４０は、前記缶１１０の上段開口部１１０ａと相応する大きさと形状を有する金属板で形成される。前記キャッププレート１４０の中央には所定の大きさの第１端子通孔１４１が形成され、第１端子通孔１４１には電極端子１３０が挿入される。前記電極端子１３０が第１端子通孔１４１に挿入される時は、電極端子１３０とキャッププレート１４０との絶縁のために、電極端子１３０の外面にはチューブ型のガスケットチューブ１４９が結合して共に挿入される。一方、前記キャッププレート１４０の一側には安全ベント１４６が形成され、他側には電解液注入孔１４２が所定の大きさで形成される。前記キャップ組立体１２０が前記缶１１０の上段開口部１１０ａに組立てられた後、電解液注入孔１４２を通じて電解液が注入され、電解液注入孔１４２は栓１４３によって密閉する。

前記安全ベント１４６は、図１ｂを参考すれば、前記キャッププレート１４０の上面と下面で所定の深さで形成される下部溝１４７と上部溝１４８とからなる。前記安全ベント１４６は二次電池の過充放電または過熱時に発生するガスの圧力によって破壊されながら二次電池の内部のガスを放出して二次電池の爆発を防止することになる。前記安全ベントは二次電池の機種によっては二次電池の他の位置に形成されることができる。

前記電極端子１３０は、前記第１極板１１５の第１極タブ１１７または前記第２極板１１３の第２極タブ１１６に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。

前記絶縁プレート１５０は、ガスケットのような絶縁物質で形成され、キャッププレート１４０の下面に結合する。絶縁プレート１５０には前記キャッププレート１４０の第１端子通孔１４１に対応する位置に前記電極端子１３０が挿入される第２端子通孔１５１が形成されている。前記絶縁プレート１５０の下面には前記ターミナルプレート１６０が安着するようにターミナルプレート１６０の大きさに相応する安着溝１５２が形成される。

前記ターミナルプレート１６０はＮｉ合金で形成され、前記絶縁プレート１５０の下面に結合する。前記ターミナルプレート１６０にはキャッププレート１４０の第１端子通孔１４１に対応する位置に前記電極端子１３０が挿入される第３端子通孔１６１が形成されており、前記電極端子１３０が前記ガスケットチューブ１４９によって絶縁しながらキャッププレート１４０の第１端子通孔１４１を通じて結合するので、前記ターミナルプレート１６０は前記キャッププレート１４０と電気的に絶縁しながら前記電極端子１３０と電気的に連結される。

一方、前記電極端子１３０をキャッププレート１４０、絶縁プレート１５０及びターミナルプレート１６０に結合させる方法には、電極端子１３０を回転させながら一定の力を加えてキャッププレート１４０の第１端子通孔１４１に挿入することになる。前記電極端子１３０は第１端子通孔１４１を通過して第２端子通孔１５１と第３端子通孔１６１を通過してターミナルプレート１６０と電気的に連結される。従って、前記絶縁プレート１５０とターミナルプレート１６０は、電極端子１３０が挿入される過程でキャッププレート１４０の第１端子通孔１４１を中心に回転して互いの結合方向がずれる問題が発生する。

また、前記ターミナルプレート１６０の下面に前記正極タブ１１６を溶接溶接する過程でも前記ターミナルプレート１６０が回転して方向がずれる問題が発生する。

また、前記キャップ組立体１２０が組立てられた後に保護回路基板と連結されるリードプレート（図示してはいない）を前記電極端子１３０に溶接溶接する過程で電極端子と共に前記ターミナルプレートが回転することになって、ターミナルプレートが損傷される問題が発生する。

また、組立てられたキャップ組立体１２０を絶縁ケース１７０と結合させるには、絶縁プレート１５０とターミナルプレート１６０を再度電極端子１３０を中心にして強制的に逆回転させてキャッププレート１４０と同一な方向に配列されるようにする追加作業をしなければならないので、工程時間が長くなる問題がある。このような場合に、ターミナルプレート１６０は薄い金属板で形成されるので、再度逆回転する過程で一部が変形してしまう問題がある。

上記の問題を解決するための本発明は、特に、キャッププレートの下面に絶縁プレート及びターミナルプレートが安着する回転防止溝が安全ベントの下部溝と一体形成されて、キャップ組立体の組立時にターミナルプレートの回転が防止されるリチウム二次電池を提供することをその目的とする。

また、本発明は、キャッププレートの下面に絶縁プレート及びターミナルプレートが安着する安着溝が形成されてキャップ組立体の組立時にターミナルプレートが回転することが防止されるリチウム二次電池を提供することをその目的とする。

前記のような課題の解決のために案出された本発明のリチウム二次電池は、第１極板と第２極板及びセパレータを備える電極組立体と、前記電極組立体と電解液が受容される缶と、キャッププレートと絶縁プレートとターミナルプレートと電極端子とを備え、前記缶の上段開口部に結合して缶を封入するキャップ組立体とを含むリチウム二次電池において、前記キャッププレートは、一側に形成される安全ベントと、一側の下面に前記安全ベントの下部溝と一体形成される所定の大きさの回転防止溝を備えることを特徴とする。

また、本発明において、前記絶縁プレートは、上面に形成されて前記回転防止溝に結合する絶縁プレート突出部と下面に形成される安着溝とを含んで形成されることができる。

この際、前記回転防止溝は長さが前記キャッププレートの長さの１０％ないし４０％であり、幅が前記キャッププレートの幅の４０％以上である四角形状で形成され、前記絶縁プレート突出部は前記回転防止溝に対応する大きさで形成されて結合するように形成されることができる。

また、前記回転防止溝は、０．１ｍｍないし０．３ｍｍの深さで形成されることが好ましい。

また、前記回転防止溝は、前記キャッププレートの下面が圧入されて前記安全ベントの下部溝と共に形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記絶縁プレートは下面の安着溝に固定溝が形成され、前記ターミナルプレートは上面に形成されて前記固定溝に結合する回転防止突出部を含んで形成されることができる。

また、本発明において、前記絶縁プレートは、上面に形成されて前記回転防止溝に結合する絶縁プレート突出部と下面に形成される固定溝とを備え、前記ターミナルプレートは上面に備えられる回転防止突出部が前記固定溝に結合して回転が防止されるように形成されることができる。

また、本発明において、前記キャッププレートの他側の下面に形成される結合チップと、前記絶縁プレートの他側に形成されて前記結合チップが結合する結合溝を更に含んで形成されることができる。

また、本発明のリチウム二次電池は、正極板、負極板及びセパレータを備える電極組立体と、前記電極組立体と電解液が受容される缶と、キャッププレート、絶縁プレート、ターミナルプレート及び電極端子を含んでなされ、前記缶の上段開口部に結合して缶を封入するキャップ組立体とを含むリチウム二次電池において、前記キャッププレートは下面に前記絶縁プレートに相応する大きさで形成されて前記絶縁プレートが安着する第１安着溝を含んで形成されることができる。

また、本発明において、前記絶縁プレートは下面に前記ターミナルプレートに相応する大きさで形成されて前記ターミナルプレートが安着する第２安着溝を含んで形成されることができる。

また、本発明において、前記絶縁プレートは前記第２安着溝の所定の位置に第１固定溝が形成され、前記ターミナルプレートは上面に形成されて前記第１固定溝に結合する回転防止突出部を含んで形成されることができる。

また、本発明において、前記絶縁プレートは所定の位置に第２固定溝が形成され、前記ターミナルプレートは上面に形成されて前記固定溝に結合する回転防止突出部を含んで形成されることができる。

また、本発明において、前記第１安着溝は０．１ｍｍないし０．５ｍｍの深さで形成されることが好ましく、前記第１安着溝は、前記キャッププレートの下面が圧入されて形成されることができる。

本発明に係る二次電池によれば、キャッププレート、絶縁プレート及びターミナルプレートに電極端子を挿入してキャップ組立体を形成することにおいて、電極端子を挿入する際、キャッププレートに対してターミナルプレートが回転することが防止できる効果がある。

また、本発明によれば、安全ベントの下部溝が回転防止溝と一体形成されるので、安全ベントの上部溝と下部溝の位置を一致させる必要がなくなって安全ベントの加工が容易であり、加工精度が向上する効果がある。また、安全ベントの変形が防止されて二次電池の安全性と信頼性が向上する効果がある。

また、本発明によれば、キャップ組立体が組立てられた後に電極端子にリードプレートを溶接して連結する際、電極端子が回転してもターミナルプレートが回転することを防止してターミナルプレートが損傷されることが防止できる効果がある。

また、本発明によれば、電極端子の挿入の際、絶縁プレートとターミナルプレートが回転せず、この結果、後で逆方向に回転させる工程が必要ではないので、ターミナルプレートの変形が防止される効果がある。

また、本発明によれば、前記キャップ組立体は、キャッププレート、絶縁プレート及びターミナルプレートが組立てられて形成される際、全体的な高さが減少して前記キャップ組立体が前記缶に組立てられる際、缶の内部の容積を増加できるので、二次電池の高容量化が可能になる効果がある。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る好ましい実施の形態を詳細に説明する。

図２は、本発明の実施の形態に係る二次電池を示す分解斜視図を示す。図３ａは、図２のキャッププレートの底面図を示す。図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ断面図を示す。図４ａは、図２の絶縁プレートの底面図を示す。図４ｂは、図４ａのＢ−Ｂ断面図を示す。図５ａは、図２のターミナルプレートの平面図を示す。図５ｂは、図５ａのＣ−Ｃ断面図を示す。

本発明に係る二次電池は、図２を参照すれば、缶２１０と、缶２１０の内部に受容される電極組立体２１２と、前記缶２１０の上段開口部２１０ａを封入するキャップ組立体２２０とを含んで形成される。

前記缶２１０は略ボックス形状を有する金属材で形成され、好ましくは、軽量のアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。前記缶２１０はその一面が開口された上段開口部２１０ａを含み、上段開口部２１０ａを通じて電極組立体２１２が受容される。

前記電極組立体２１２は、第２極板２１３と第１極板２１５とセパレータ２１４とを含む。前記第２極板２１３と第１極板２１５はセパレータ２１４を介して積層された後、ジェリー−ロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）形態で巻き取られる。前記第２極板２１３には第２極タブ２１６が溶接されており、この第２極タブ２１６の端部は前記電極組立体２１２の上方に突出している。前記第１極板２１５にも第１極タブ２１７が溶接されており、この第１極タブ２１７の端部も前記電極組立体２１２の上方に突出している。通常、前記第１極板２１５と第１極タブ２１７は負極板と負極タブで形成され、前記第２極板２１３と第２極タブ２１６は正極板と正極タブで形成される。しかしながら、二次電池の形態によっては反対に形成できることは勿論である。

前記キャップ組立体２２０は、キャッププレート２４０と絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０と電極端子２３０とを含んで構成される。キャップ組立体２２０は別途の絶縁ケース２７０と結合して缶２１０の上段開口部２１０ａに結合して缶２１０を封入することになる。

前記キャッププレート２４０は、図３ａと図３ｂを参照すれば、缶２１０の上段開口部２１０ａに相応する大きさと形状の金属板で形成される。前記キャッププレート２４０の中央には所定の大きさの第１端子通孔２４１が形成され、第１端子通孔２４１には電極端子２３０が挿入されて結合する。前記第１端子通孔２４１の内面には電極端子２３０とキャッププレート２４０との絶縁のためにチューブ型のガスケットチューブ２４９が組立てられる。

前記キャッププレート２４０の第１端子通孔２４１を基準にして、一側には安全ベント２４６が形成され、一側の下面には回転防止溝２４４が形成される。前記安全ベント２４６はキャッププレート２４０の下面と上面で各々圧入されて形成される下部溝２４７と上部溝２４８とを備えて形成され、二次電池の過充放電または過熱時に発生するガスの圧力によって破壊されながら二次電池の内部のガスを放出させて二次電池の爆発を防止する。前記キャッププレート２４０は、他側の所定の位置には結合チップ２４５が形成されることができる。

前記回転防止溝２４４は、前記安全ベント２４６の下面に形成される下部溝２４７で前記第１端子通孔２４１の方向に所定の大きさで延びて下部溝２４７と一体形成される。前記回転防止溝２４４は、好ましくは、キャッププレート２４０自体が上面に圧入されて形成され、前記安全ベント２４６の下部溝２４７と共に圧入されて形成される。従って、前記安全ベント２４６の形成工程中に、前記回転防止溝２４４を形成することが可能になり、別途の工程なしに回転防止溝２４４を形成できる。前記回転防止溝２４４は、角形、円形など、多様な形状で形成されることができ、ここで、その形状を限るのではない。前記回転防止溝２４４は長さが前記キャッププレート２４０の長さの１０％ないし４０％であり、幅が前記キャッププレート２４０の幅の少なくとも４０％に形成される。前記回転防止溝２４４の長さまたは幅があまりに短ければターミナルプレート２６０を固定する力が小さくなって、回転防止溝２４４の長さがあまりに長ければキャッププレート２４０の厚さが全体的に小さくなって強度が弱くなる問題があるからである。

前記回転防止溝２４４の深さはキャッププレート２４０と絶縁プレート２５０との接触面の大きさを考慮して適正な深さで形成し、好ましくは、前記回転防止溝２４４の深さは０．１ｍｍないし０．３ｍｍになるようにする。前記回転防止溝２４４の深さが０．１ｍｍより薄ければ前記絶縁プレート２５０を固定する力が弱くなり、一方、前記回転防止溝２４４の深さが０．３ｍｍより深ければキャッププレート２４０の強度が弱くなる問題があるからである。

前記電解液注入孔２４２は、前記キャッププレート２４０の他側に所定の大きさで形成される。前記キャップ組立体２２０が前記缶２１０の上段開口部２１０ａに組立てられた後、電解液注入孔２４２を通じて電解液が注入され、電解液注入孔２４２は別途の栓２４３によって密閉する。

前記結合チップ２４５は第１端子通孔２４１と電解液注入孔２４２との間の所定の位置で所定の高さで突出して形成される。前記結合チップ２４５は、好ましくは、前記絶縁プレート２５０の高さと等しいか低い高さで形成されて前記絶縁プレート２５０が結合した際、前記絶縁プレート２５０の下面に突出しないようにする。前記結合チップ２４５は前記絶縁プレート２５０が前記回転防止溝２４４によって回転が防止される場合には形成されないことがあることは勿論である。

前記絶縁プレート２５０は、図４ａと図４ｂを参照すれば、ガスケットなどのような絶縁物質で形成され、前記キャッププレート２４０の下面に結合する。前記絶縁プレート２５０は、第２端子通孔２５１、安着溝２５２、絶縁プレート突出部２５３及び結合溝２５４を含んで形成される。

前記第２端子通孔２５１は前記絶縁プレート２５０と前記キャッププレート２４０が結合する際、前記キャッププレート２４０の第１端子通孔２４１に対応する位置に形成され、前記電極端子２３０が挿入される。

前記安着溝２５２は、前記絶縁プレート２５０の下面に前記ターミナルプレート２６０に対応する大きさで形成される。前記安着溝２５２は、好ましくは、前記ターミナルプレート２６０の厚さより低い深さで形成される。

前記絶縁プレート突出部２５３は、絶縁プレート２５０の上面の一側から突出した形状で形成され、前記回転防止溝２４４に結合するように所定の高さと大きさで形成される。前記絶縁プレート突出部２５３はその高さと大きさが回転防止溝２４４の深さ及び形状より大きくなると絶縁プレート突出部２５３と回転防止溝２４４の結合が不完全になって絶縁プレート２５０を固定する力が弱くなる。しかしながら、絶縁プレート突出部２５３の高さと大きさが回転防止溝２４４の深さ及び形状よりあまりに小さくなると、絶縁プレート突出部２５３と回転防止溝２４４との結合が充分でなくて絶縁プレート２５０を固定する力が弱くなって絶縁プレート２５０及びターミナルプレート２６０が回転する可能性がある。

前記絶縁プレート２５０の他側にはキャッププレート２４０の下面に形成された結合チップ２４５に対応する位置に結合溝２５４が形成され、キャッププレート２４０の結合チップ２４５が挿入されて結合する。前記絶縁プレート２５０の結合溝２５４とキャッププレート２４０の結合チップ２４５が結合すると前記電極端子２３０を前記第２端子通孔２５１に挿入する過程で絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０がキャッププレート２４０に対して回転することを二重に防止できることになる。前記結合溝２５４は前記結合チップ２４５が形成されない場合には同様に形成されないことは勿論である。

前記ターミナルプレート２６０は板状でＮｉ合金で形成され、前記絶縁プレート２５０の下面に形成された安着溝２５２に安着して前記絶縁プレート２５０と共に固定する。前記ターミナルプレート２６０はキャッププレート２４０の第１端子通孔２４１に対応する位置に前記電極端子２３０が挿入される第３端子通孔２６１が形成されており、前記絶縁プレート２５０によって前記キャッププレート２４０と絶縁されながら電極端子２３０と電気的に連結される。

前記電極端子２３０は、キャッププレート２４０、絶縁プレート２５０及びターミナルプレート２６０に各々形成された第１〜第３端子通孔２４１、２５１、２６１に挿入され、ターミナルプレート２６０を通じて前記電極組立体２１２の第１極タブ２１７に電気的に連結される。前記電極端子２３０はキャッププレート２４０の第１端子通孔２４１に挿入される際、ガスケットチューブ２４９によってキャッププレート２４０と電気的に絶縁する。一方、前記電極端子２３０には電極組立体２１２の形成方法によって第２極タブ２１６が連結できることが勿論である。

図６は、本発明の他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図の断面図を示す。図７は、本発明の他の実施の形態に係るターミナルプレートの断面図を示す。

前記絶縁プレート２５０ａは、図６を参照すれば、上面に絶縁プレート突出部２５３が形成され、下面に前記安着溝２５２の所定の位置に固定溝２５２ａを含んで形成される。前記固定溝２５２ａは、好ましくは、前記絶縁プレート突出部２５３が形成された位置に対応する位置に前記絶縁プレート突出部２５３に対応する大きさで形成される。

前記ターミナルプレート２６０ａは、図７を参照すれば、上面に回転防止突出部２６２が突出して形成される。前記回転防止突出部２６２は前記絶縁プレート２５０ａの下面に形成される固定溝２５２ａに対応する大きさで形成され、前記固定溝２５２ａに結合して前記ターミナルプレート２６０ａが前記絶縁プレート２５０ａに対して相対的に回転しないようにする。

従って、前記絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０は、前記固定溝２５２ａと回転防止突出部２６２によって二重に前記キャッププレート２４０に対して回転をしなくなる。

図８は、本発明のさらに他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図を示す。

前記絶縁プレート２５０ｂは、図８を参照すれば、下面に別途の安着溝がなく固定溝２５２ｂが形成され、上面に絶縁プレート突出部２５３が形成される。前記固定溝２５２ｂは前記キャッププレート２４０の回転防止溝２４４に対応する大きさと形状で形成され、図７のターミナルプレート２６０ａの回転防止突出部２６２が結合する。従って、前記ターミナルプレート２６０ａは、前記キャッププレート２４０の回転防止溝２４４に結合して固定された前記絶縁プレート２５０ｂに固定されて前記キャッププレート２４０に対して回転が防止される。

次に、本発明の実施の形態に係るリチウム二次電池に含まれるキャップ組立体の作用について説明する。

図９ａは、図３ａのキャッププレート、図４ａの絶縁プレート及び図５ａのターミナルプレートが結合したキャップ組立体の底面図を示す。図９ｂは、図９ａのＤ−Ｄ断面図を示す。

前記キャップ組立体２２０は、図９ａと図９ｂを参照すれば、キャッププレート２４０、絶縁プレート２５０及びターミナルプレート２６０が各々の第１〜第３端子通孔２４１、２５１、２６１の中心が一致して積層され、前記電極端子２３０が各端子通孔２４１、２５１、２６１に結合して固定される。前記キャッププレート２４０の下面に形成される回転防止溝２４４には前記絶縁プレート２５０の上面に形成された絶縁プレート突出部２５３が結合する。前記絶縁プレート２５０の下面に形成された安着溝２５２には前記ターミナルプレート２６０が安着する。この際、前記回転防止溝と一体形成された安全ベント２４６は、絶縁プレート２５０によって隠されないで露出するので、安全ベントとしての役割に問題がなくなる。

そして、前記キャッププレート２４０の他側に形成された前記結合チップ２４５には絶縁プレート２５０の結合溝２５４が結合する。

前記電極端子２３０は、一定の力によって回転しながら、図９ａから示すように、積層されたキャッププレート２４０の第１端子通孔２４１に挿入され、第２端子通孔２５１と第３端子通孔２６１を順次に通過する。電極端子２３０が挿入される過程で絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０の各第２、第３端子通孔２５１、２６１と電極端子２３０との間には摩擦力が発生する。従って、絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０がキャッププレート２４０の第１端子通孔２４１を中心にして回転しようとするが、絶縁プレート２５０の絶縁プレート突出部２５３は前記キャッププレート２４０の回転防止溝２４４に結合し、前記ターミナルプレート２６０は前記絶縁プレート２５０の安着溝２５２に結合しているので、前記絶縁プレート２５０とターミナルプレート２６０が回転しなくなる。一方、前記キャッププレート２４０の結合チップ２４５と絶縁プレート２５０の結合溝２５４も結合して絶縁プレート２５０の回転を防止することになる。

また、キャップ組立体２２０が組立てられた後に、電極端子２３０にリードプレートを連結する際、電極端子２３０が回転することを防止し、電極端子２３０が回転してもターミナルプレート２６０が回転することを防止することになる。

図１０は、図３ａのキャッププレートと図６の絶縁プレート及び図７のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図を示す。

前記キャップ組立体２２０ａは、図１０を参照してみれば、キャッププレート２４０、絶縁プレート２５０ａ及びターミナルプレート２６０ａが各々の第１〜第３端子通孔２４１、２５１、２６１の中心が一致して積層され、前記電極端子２３０が端子通孔２４１、２５１、２６１に結合して固定される。この際、前記キャッププレート２４０の下面に形成される回転防止溝２４４には前記絶縁プレート２５０ａの上面に形成された絶縁プレート突出部２５３が結合する。前記絶縁プレート２５０ａの下面に形成された安着溝２５２には前記ターミナルプレート２６０ａが安着する。また、前記絶縁プレート２５０ｂの安着溝２５２には固定溝２５２ａが追加形成され、前記固定溝２５２ａには前記ターミナルプレート２６０ａの上面に形成された回転防止突出部２６２が結合する。従って、前記絶縁プレート２５０ａとターミナルプレート２６０ａは前記電極端子２３０が結合する過程で前記キャッププレート２４０に対して回転せずに固定される。

図１１は、図３ａのキャッププレート、図８の絶縁プレート及び図７のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図を示す。

前記キャップ組立体２２０ｂは、図１１を参照すれば、キャッププレート２４０、絶縁プレート２５０ｂ及びターミナルプレート２６０ａが各々の第１〜第３端子通孔２４１、２５１、２６１の中心が一致して積層され、前記電極端子２３０が端子通孔２４１、２５１、２６１に結合して固定される。前記キャッププレート２４０の下面に形成される回転防止溝２４４には前記絶縁プレート２５０ｂの上面に形成された絶縁プレート突出部２５３が結合する。前記絶縁プレート２５０ｂの下面には前記ターミナルプレート２６０ａが安着する。この際、前記絶縁プレート２５０ｂの下面に形成された固定溝２５２ｂには前記ターミナルプレート２６０ａの上面に形成された回転防止突出部２６２が結合する。従って、前記絶縁プレート２５０ｂとターミナルプレート２６０ａは、前記電極端子２３０が結合する過程で前記キャッププレート２４０に対して回転しなくて固定される。

図１２は、本発明の又他の実施の形態に係る二次電池を示す分解斜視図を示す。図１３ａは、図１２のキャッププレートの底面図を示す。図１３ｂは、図１３ａのＡ−Ａ断面図を示す。図１４ａは、図１２の絶縁プレートの底面図を示す。図１４ｂは、図１４ａのＢ−Ｂ断面図を示す。

本発明に係る二次電池は、図１２を参照すれば、缶３１０と、缶３１０の内部に受容される電極組立体３１２と、前記缶３１０の上段開口部３１０ａを封入するキャップ組立体３２０とを含んで形成される。

前記缶３１０は略ボックス形状を有する金属材で形成されることができ、好ましくは、軽量のアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。前記缶３１０はその一面が開口された上段開口部３１０ａを含み、上段開口部３１０ａを通じて前記電極組立体３１２が受容される。

前記電極組立体３１２は、正極板３１３、負極板３１５及びセパレータ３１４を含む。前記正極板３１３と負極板３１５はセパレータ３１４を介して積層された後、ジェリーロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）形態で巻き取られる。前記正極板３１３には正極タブ３１６が溶接されており、この正極タブ３１６の端部は前記電極組立体３１２の上方に突出している。前記負極板３１５にも負極タブ３１７が溶接されており、この負極タブ３１７の端部も前記電極組立体３１２の上方に突出している。

前記キャップ組立体３２０は、キャッププレート３４０、絶縁プレート３５０、ターミナルプレート３６０及び電極端子３３０を含んで構成される。キャップ組立体３２０は別途の絶縁ケース３７０と結合して缶３１０の上段開口部３１０ａに結合して缶３１０を封入することになる。

前記キャッププレート３４０は、図１３ａと図１３ｂを参照すれば、缶３１０の上段開口部３１０ａに相応する大きさと形状の金属板で形成される。前記キャッププレート３４０の中央には所定の大きさの第１端子通孔３４１が形成され、第１端子通孔３４１には前記電極端子３３０が挿入されて結合する。前記第１端子通孔３４１の内面には電極端子３３０とキャッププレート３４０の絶縁のためにチューブ型のガスケットチューブ３４６が組立てられる。

前記キャッププレート３４０の下面には前記第１端子通孔３４１を含み、かつ、前記絶縁プレート３５０に相応する大きさで第１安着溝３４４が形成される。より詳細に説明すれば、前記第１安着溝３４４は、第１端子通孔３４１が形成される領域を含んで前記キャッププレートの下面に前記絶縁プレート３５０に相応する大きさで形成されて前記絶縁プレート３５０が安着する。前記第１安着溝３４４は前記キャッププレート３４０の下面が上面に圧入されて形成されることができる。

前記第１安着溝３４４の深さはキャッププレート３４０と絶縁プレート３５０との接触面の大きさを考慮して適正な深さで形成し、好ましくは、前記第１安着溝３４４の深さは０．１ｍｍないし０．５ｍｍになるようにする。前記第１安着溝３４４の深さがあまりに小さければ絶縁プレート３５０を固定する力が弱くなり、一方、前記第１安着溝３４４の深さがあまりに深ければキャッププレート３４０の強度が弱くなるからである。

前記電解液注入孔３４２は前記キャッププレート３４０の他側に所定の大きさで形成される。前記キャップ組立体３２０が前記缶３１０の上段開口部３１０ａに組立てられた後、電解液注入孔３４２を通じて電解液が注入され、電解液注入孔３４２は別途の密閉手段３４３によって密閉される。

前記絶縁プレート３５０は、図１４ａと図１４ｂを参照すれば、ガスケットなどのような絶縁物質で形成され、前記キャッププレート３４０の下面に結合する。前記絶縁プレート３５０は端子通孔３５１と第２安着溝３５２とを含んで形成される。

前記第２端子通孔３５１は前記絶縁プレート３５０と前記キャッププレート３４０とが結合する際、前記キャッププレート３４０の第１端子通孔３４１に対応する位置に形成され、前記電極端子３３０が挿入される。

前記第２安着溝３５２は前記絶縁プレート３５０の下面に前記ターミナルプレート３６０に対応する大きさで形成される。前記第２安着溝３５２は、好ましくは、前記ターミナルプレート３６０の厚さより低い深さで形成される。

前記ターミナルプレート３６０は板状で、かつ、Ｎｉ合金で形成され、前記絶縁プレート３５０の下面に形成された第２安着溝３５２に安着して固定される。従って、前記ターミナルプレート３６０は前記絶縁プレート３５０に結合して共に動くことになる。前記ターミナルプレート３６０はキャッププレート３４０の第１端子通孔３４１に対応する位置に前記電極端子３３０が挿入される第３端子通孔３６１が形成されており、前記絶縁プレート３５０によって前記キャッププレート３４０と絶縁されながら電極端子３３０と電気的に連結される。

前記電極端子３３０は、キャッププレート３４０、絶縁プレート３５０及びターミナルプレート３６０に各々形成された端子通孔３４１、３５１、３６１に挿入され、ターミナルプレート３６０を通じて前記電極組立体３１２の負極タブ３１７に電気的に連結される。前記電極端子３３０はキャッププレート３４０の第１端子通孔３４１に挿入される際、ガスケットチューブ３４６によってキャッププレート３４０と電気的に絶縁する。一方、前記電極端子３３０には電極組立体３１２の形成方法によって正極タブ３１６が連結できることは勿論である。

図１５は、本発明のさらに他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図を示す。図１６は、本発明のさらに他の実施の形態に係るターミナルプレートの断面図を示す。

前記絶縁プレート３５０ａは、図１５を参照すれば、前記第２安着溝３５２の所定の位置に形成される所定の大きさの第１固定溝３５２ａを含んで形成される。前記第１固定溝３５２ａは、好ましくは、前記第２端子通孔３５１の反対側に形成される。前記第１固定溝３５２ａは、角形、円形など、多様な形状で形成されることができ、好ましくは、四角形状で形成される。

前記ターミナルプレート３６０ａは、図１６を参照すれば、上面に回転防止突出部３６２が突出して形成される。前記回転防止突出部３６２は前記絶縁プレート３５０ａの下面に形成される第１固定溝３５２ａに対応する大きさで形成され、前記第１固定溝３５２ａに結合して前記ターミナルプレート３６０ａが前記絶縁プレート３５０ａに対して相対的に回転しないようにする。

従って、前記絶縁プレート３５０とターミナルプレート３６０は、前記第１固定溝３５２ａと回転防止突出部３６２によって二重に前記キャッププレート３４０に対して回転をしなくなる。

図１７は、本発明のさらに他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図を示す。

前記絶縁プレート３５０ｂは、図１７を参照すれば、板状で、かつ、別途の安着溝なしに、下面の所定の位置に第２固定溝３５２ｂを含んで形成される。前記第２固定溝３５２ｂには図１６におけるターミナルプレート３６０ａの上面に形成される回転防止突出部３６２が結合する。従って、前記ターミナルプレート３６０ａは、前記キャッププレート３４０の第１安着溝３４４に結合して固定された前記絶縁プレート３５０ｂに固定されて前記キャッププレート３４０に対して回転が防止される。

次に、本発明の又他の実施の形態に係るリチウム二次電池に含まれるキャップ組立体の作用について説明する。

図１８ａは、図１３ａのキャッププレートと図１４ａの絶縁プレートにターミナルプレートが結合したキャップ組立体の底面図を示す。図１８ｂは、図１８ａのＣ−Ｃ断面図を示す。

図１８ａと図１８ｂを参照すれば、前記キャップ組立体３２０ではキャッププレート３４０、絶縁プレート３５０及びターミナルプレート３６０が各々の第１〜第３端子通孔３４１、３５１、３６１の中心が一致して積層され、前記電極端子３３０が各第１〜第３端子通孔３４１、３５１、３６１に結合して固定される。前記キャッププレート３４０の下面に形成される第１安着溝３４４には前記絶縁プレート３５０が安着する。前記絶縁プレート３５０の下面に形成された第２安着溝３５２には前記ターミナルプレート３６０が安着する。

前記電極端子３３０は一定の力によって回転しながら図１８ａに示すように、積層されたキャッププレート３４０の第１端子通孔３４１に挿入されて結合する。前記電極端子３３０は第１端子通孔３４１を通過することになると、再度キャッププレート３４０の下面に結合している前記絶縁プレート３５０とターミナルプレート３６０の第２端子通孔３５１と第３端子通孔３６１とを通過することになる。この際、前記絶縁プレート３５０とターミナルプレート３６０に形成された第２端子通孔３５１と第３端子通孔３６１の内径は電極端子３３０の外径と等しいか若干大きく形成されるので、電極端子３３０を挿入する過程で絶縁プレート３５０とターミナルプレート３６０の各第２、第３端子通孔３５１、３６１と電極端子３３０と間には摩擦力が発生することになる。従って、絶縁プレート３５０とターミナルプレート３６０は前記キャッププレート３４０の第１安着溝３４４に結合し、前記ターミナルプレート３６０は前記絶縁プレート３５０の第２安着溝３５２に結合しているので、前記絶縁プレート３５０とターミナルプレート３６０が回転しなくなる。

また、前記キャップ組立体３２０はキャッププレートと絶縁プレート及びターミナルプレートが組立てられて形成される際、全体的な高さが減少する。従って、前記キャップ組立体が前記缶に組立てられる際、缶の内部の容積が増加し、二次電池の高容量化が可能になる。

図１９は、図１３ａのキャッププレート、図１５の絶縁プレート及び図１６のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図を示す。

前記キャップ組立体３２０ａは、図１９を参照すれば、キャッププレート３４０、絶縁プレート３５０ａ及びターミナルプレート３６０ａが各々の第１〜第３端子通孔３４１、３５１、３６１の中心が一致して積層され、前記電極端子３３０が第１〜第３端子通孔３４１、３５１、３６１に結合して固定される。この際、前記キャッププレート３４０の下面に形成される第１安着溝３４４には前記絶縁プレート３５０ａが安着する。前記絶縁プレート３５０ａの下面に形成された第２安着溝３５２には前記ターミナルプレート３６０ａが安着する。また、前記絶縁プレート３５０ｂの第２安着溝３５２には第１固定溝３５２ａが追加形成され、前記第１固定溝３５２ａには前記ターミナルプレート３６０ａの上面に形成された回転防止突出部３６２が結合する。従って、前記絶縁プレート３５０ａとターミナルプレート３６０ａは、前記電極端子３３０が結合する過程で前記キャッププレート３４０に対して回転せずに固定される。

図２０は、図１３ａのキャッププレート、図１７の絶縁プレート及び図１６のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図を示す。

前記キャップ組立体３２０ｂは、図２０を参照すれば、キャッププレート３４０、絶縁プレート３５０ｂ及びターミナルプレート３６０ａが各々の第１〜第３端子通孔３４１、３５１、３６１の中心が一致して積層され、前記電極端子３３０が第１〜第３端子通孔３４１、３５１、３６１に結合して固定される。前記キャッププレート３４０の下面に形成される第１安着溝３４４には前記絶縁プレート３５０ｂが安着する。前記絶縁プレート３５０ｂの下面には前記ターミナルプレート３６０ａが安着する。この際、前記絶縁プレート３５０ｂの下面に形成された第２固定溝３５２ｂには前記ターミナルプレート３６０ａの上面に形成された回転防止突出部３６２が結合する。従って、前記絶縁プレート３５０ｂとターミナルプレート３６０ａは、前記電極端子３３０が結合する過程で前記キャッププレート３４０に対して回転せず固定されている。

以上、説明したように、本発明は、上述した特定の好ましい実施の形態に限るのではなく、特許請求範囲から請求する本発明の要旨を外れない範囲で当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形の実施が可能であることは勿論であり、そのような変更は特許請求範囲の記載の範囲内にあることになる。

従来の二次電池を示す分離斜視図である。 従来の二次電池に含まれるキャッププレートの断面図である。 本発明に係る二次電池を示す分離斜視図である。 図２のキャッププレートの底面図である。 図３ａのＡ−Ａ断面図である。 図２の絶縁プレートの底面図である。 図４ａのＢ−Ｂ断面図である。 図２のターミナルプレートの平面図である。 図５ａのＣ−Ｃ断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るターミナルプレートの断面図である。 本発明の又他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図である。 図３ａのキャッププレート、図４ａの絶縁プレート及び図５ａのターミナルプレートが結合したキャップ組立体の底面図である。 図９ａのＤ−Ｄ断面図である。 図３ａのキャッププレート、図６の絶縁プレート及び図７のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図である。 図３ａのキャッププレート、図８の絶縁プレート及び図７のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図である。 本発明の又他の実施の形態に係るリチウム二次電池を示す分離斜視図である。 図１２のキャッププレートの底面図である。 図１３ａのＡ−Ａ断面図である。 図１２の絶縁プレートの底面図である。 図１４ａのＢ−Ｂ断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るターミナルプレートの断面図である。 本発明の又他の実施の形態に係る絶縁プレートの断面図である。 図１３ａのキャッププレートと図１４ａの絶縁プレートとが結合したキャップ組立体の底面図である。 図１９ａのＣ−Ｃ断面図である。 図１３ａのキャッププレート、図１６の絶縁プレート及び図１６のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図である。 図１３ａのキャッププレート、図１７の絶縁プレート及び図１６のターミナルプレートが結合したキャップ組立体の断面図である。

符号の説明

２１０、３１０…缶、
２１０ａ、３１０ａ…上段開口部、
２１２、３１２…電極組立体、
２１３…第２極板、
２１４…セパレータ、
２１５…第１極板、
２１６…第２極タブ、
２１７…第１極タブ、
２２０、２２０ａ、２２０ｂ、３２０、３２０ａ、３２０ｂ…キャップ組立体、
２３０、３３０…電極端子、
２４０、３４０…キャッププレート、
２４１、３４１…第１端子通孔、
２４２、３４２…電解液注入孔、
２４３、３４３…栓、
２４４…回転防止溝、
２４５…結合チップ、
２４６…安全ベント、
２４７…下部溝、
２４８…上部溝、
２４９、３４６…ガスケットチューブ、
２５０、２５０ａ、２５０ｂ、３５０、３５０ａ、３５０ｂ…絶縁プレート、
２５１、３５１…第２端子通孔、
２５２…安着溝、
２５２ａ、２５２ｂ…固定溝、
２５３…絶縁プレート突出部、
２５４…結合溝、
２６０、２６０ａ、３６０、３６０ａ…ターミナルプレート、
２６１、３６１…第３端子通孔、
２６２、３６２…回転防止突出部、
２７０、３７０…絶縁ケース、
３１３…正極板、
３１４…セパレータ、
３１５…負極板、
３１６…正極タブ、
３１７…負極タブ、
３４４…第１安着溝、
３５２…第２安着溝、
３５２ａ…第１固定溝、
３５２ｂ…第２固定溝、
３６２…回転防止突出部。

Claims (15)

1. 第１極板と第２極板及びセパレータを備える電極組立体と、前記電極組立体と電解液が受容される缶と、キャッププレートと絶縁プレートとターミナルプレートと電極端子とを備え、前記缶の上段開口部に結合して缶を封入するキャップ組立体とを含むリチウム二次電池において、
   前記キャッププレートは、一側に形成される安全ベントと、一側の下面に前記安全ベントの下部溝と一体形成される所定の大きさの回転防止溝を備えることを特徴とするリチウム二次電池。
2. 前記絶縁プレートは、上面に形成されて前記回転防止溝に結合する絶縁プレート突出部と、下面に形成される安着溝とを含んで形成されることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池。
3. 前記回転防止溝は長さが前記キャッププレートの長さの１０％ないし４０％であり、幅が前記キャッププレートの幅の４０％以上である四角形状で形成され、
   前記絶縁プレート突出部は前記回転防止溝に対応する大きさで形成されて結合することを特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。
4. 前記回転防止溝は、０．１ｍｍないし０．３ｍｍの深さで形成されることを特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。
5. 前記回転防止溝は、前記キャッププレートの下面が圧入されて前記安全ベントの下部溝と共に形成されることを特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。
6. 前記絶縁プレートは下面の安着溝に固定溝が形成され、
   前記ターミナルプレートは上面に形成されて前記固定溝に結合する回転防止突出部を含んで形成されることを特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。
7. 前記絶縁プレートは、上面に形成されて前記回転防止溝に結合する絶縁プレート突出部と下面に形成される固定溝とを備え、
   前記ターミナルプレートは上面に備えられる回転防止突出部が前記固定溝に結合して回転が防止されることを特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。
8. 前記キャッププレートの他側の下面に形成される結合チップと、
   前記絶縁プレートの他側に形成されて前記結合チップが結合する結合溝を更に含んで形成されることを特徴とする請求項２記載のリチウム二次電池。
9. 前記第１極板は負極板で形成され、第２極板は正極板で形成されることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池。
10. 正極板、負極板及びセパレータを備える電極組立体と、前記電極組立体と電解液が受容される缶と、キャッププレート、絶縁プレート、ターミナルプレート及び電極端子を含んでなされ、前記缶の上段開口部に結合して缶を封入するキャップ組立体とを含むリチウム二次電池において、
    前記キャッププレートは下面に前記絶縁プレートに相応する大きさで形成されて前記絶縁プレートが安着する第１安着溝を含んで形成されることを特徴とするリチウム二次電池。
11. 前記絶縁プレートは下面に前記ターミナルプレートに相応する大きさで形成されて前記ターミナルプレートが安着する第２安着溝を含んで形成されることを特徴とする請求項１０記載のリチウム二次電池。
12. 前記絶縁プレートは前記第２安着溝の所定の位置に第１固定溝が形成され、
    前記ターミナルプレートは上面に形成されて前記第１固定溝に結合する回転防止突出部を含んで形成されることを特徴とする請求項１１記載のリチウム二次電池。
13. 前記第１安着溝は０．１ｍｍないし０．５ｍｍの深さで形成されることを特徴とする請求項１０記載のリチウム二次電池。
14. 前記第１安着溝は、前記キャッププレートの下面が圧入されて形成されることを特徴とする請求項１０記載のリチウム二次電池。
15. 前記絶縁プレートは、所定の位置に第２固定溝が形成され、
    前記ターミナルプレートは上面に形成されて前記固定溝に結合する回転防止突出部を含んで形成されることを特徴とする請求項１０記載のリチウム二次電池。

Images