JP2006310300A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、パウチの外側を覆いかぶせる外装材が備えられて軟質のパウチが損傷されることが防止できる二次電池を提供するためのものである。
【解決手段】本発明の二次電池は、第１、２電極及びセパレータを含んでなる電極組立体と、電極組立体が収容されるパウチ型ケース及びケースの外側を覆いかぶせる外装材を含むので、二次電池がインナーパックタイプで装着される電子機器でパウチが損傷されることが防止できる利点がある。
【選択図】図２ａ
【解決手段】本発明の二次電池は、第１、２電極及びセパレータを含んでなる電極組立体と、電極組立体が収容されるパウチ型ケース及びケースの外側を覆いかぶせる外装材を含むので、二次電池がインナーパックタイプで装着される電子機器でパウチが損傷されることが防止できる利点がある。
【選択図】図２ａ
Description
本発明は、二次電池に関し、より詳しくは、正極と負極及びセパレータを含む電極組立体がパウチ（Pouch）に収容されるパウチ型リチウム二次電池に関する。
二次電池は、リチウムと水分の反応性のため、非水性電解質を使用する。この電解質はリチウム塩を含有する固体ポリマーであるとか、リチウム塩が有機溶媒から解離された液状でありうる。
二次電池を電解質種類によって区分してみれば、液体電解質を使用するリチウム金属電池とリチウムイオン電池、そして、高分子固体電解質を使用するリチウムイオンポリマー電池に分けられる。
完全固体型リチウムイオンポリマー電池の場合には有機電解液の漏れ問題がなくて、有機電解液を含有するゲル型リチウムイオンポリマー電池の場合にも液体電解質を使用するリチウムイオン電池と比較する際、電解液の漏れ問題はより簡易な形態で防止されることができる。仮に、リチウムイオンポリマー電池は電極組立体の容器に金属缶の代わりにパウチを使用することができる。
通常、パウチは、金属フォイル層とこれを覆う合成樹脂層の多層膜から構成されるが、これを使用する場合には金属缶を使用する時より電池の重さを顕著に軽減することができる。多層膜パウチでフォイルをなす金属として、通常、アルミニュームが使われる。パウチ膜の内層をなすポリマー膜は電解質から金属フォイルを保護すると共に、正極と負極、そして、電極タブ同士間の短絡を防止する。
パウチ型リチウム二次電池を形成するために、まず、正極、セパレータ、負極を積層したり、積層後に巻き取ってなされる電極組立体を仮封入状態のパウチ内に位置させる。そして、パウチの開放された縁部で上下パウチ膜を加熱融着させれば、封入されたパウチ形態のベアセル電池が作られる。
このようなベアセル電池は、インナーパック（Inner Pack）タイプで形成されることができる。インナーパックタイプは二次電池が必要なディジタルカメラやディジタルムービービデオのように電子機器の胴体に直接ベアセル電池を組み入れ、電子機器の外面をなすカバー部材でその外側をカバーするように形成されたものであって、外部衝撃に強いという利点がある。
すなわち、電子機器の胴体にはベアセル電池の電極と連結される保護回路基板（ＰＣＭ：protecting circuit module）やＰＴＣ（positive temperature coefficient）のような付属品あるいは構造体が内設される。
ここに、二次電池がインナーパックタイプで形成されれば保護回路基板やＰＴＣなどが電子機器の胴体に内設されることにより、保護回路が損傷された場合、電子機器に設けられる保護回路のみ入れ替えればよいので、保護回路と一体形成された二次電池より歩留まりが改善され、外部衝撃の危険に対する露出が少なくなる。
ところが、このような従来の二次電池は、電極組立体が軟質で形成されたパウチに収容される場合、電子機器に装着される過程で軟質のパウチが損傷されやすいという問題がある。
本発明は、前述した問題を解消するために案出したものであって、パウチの外側を覆いかぶせる外装材が備えられて軟質のパウチが損傷されることが防止できる二次電池を提供することを目的とする。
前記のような目的を達成するための本発明は、第１、２電極及びセパレータを含んでなる電極組立体と前記電極組立体が収容されるケースを備えるパウチと、前記パウチの外側を覆いかぶせる外装材とを含むことを特徴とする。この際、前記外装材は、前記パウチの側面をラウンド型で覆いかぶせら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、前記外装材は、前記ケースの強度を補強するように前記ケースの材質より機械的強度が高い材質で形成されることが好ましい。この際、前記外装材はステンレススチールで形成され、フォイル（foil）状に形成されることができる。また、前記外装材はプラスチック合成樹脂で形成されることができる。また、前記外装材は厚さが０．１ｍｍ以下に形成されることができる。
また、本発明において、前記外装材は前記パウチの下面に接する下面部と側面に接する側面部及び上面に接する上面部を備えて形成されることができる。この際、前記外装材は側面部が下面部を中心にして左右に各々形成され、上面部が下面部を中心にして左右に側面部と接しながら各々形成されることができる。また、前記外装材は、前記下面部は前記パウチの下面に対応する面積で形成され、前記側面部は前記パウチの側面に対応する面積で形成されることができる。
また、本発明において、前記外装材は、前記パウチの下面に接する下面部と側面に接する側面部及び上面に接する上面部及び前記パウチの底面に接する底面部を含んで形成されることができる。この際、前記底面部は、前記パウチの底面に対応する面積で形成されて、前記下面部と一体形成されることができる。
また、本発明において、前記外装材は、前記パウチの側面方向から各々結合される左外装材と右外装材を備えて形成されることができる。この際、前記左外装材と右外装材は、各々パウチの下面に接する下面部と側面に接する側面部及び上面に接する上面部を備え、前記下面部と上面部は前記パウチの上面または下面面積の半分に対応する面積で形成されることができる。また、前記左外装材と右外装材は各々前記パウチの底面に接する底面部を更に含んで形成されることができる。前記左外装材と右外装材は各々モールドにより成型されて一体形成されることができる。
また、本発明において、前記外装材は、前記パウチの上部と下部方向で各々結合される上外装材と下外装材を含んで形成されることができる。この際、前記上外装材はパウチの上面に接する上面部と前記上面部を中心にして左右に形成されてパウチの側面に接する側面部を含み、前記下外装材はパウチの下面に接する下面部と前記下面部を中心にして左右に形成されて前記パウチの側面に接する側面部を含んで形成されることができる。前記上外装材と下外装材は各々前記パウチの底面に接する底面部を更に含んで形成されることができる。また、前記上外装材と下外装材は各々モールドにより一体形成されることができる。
また、本発明において、前記外装材は外面に二次電池のモデル番号、製造会社を含む情報のいずれか一つがプリントされて形成されることができる。
また、本発明において、前記二次電池はインナーパックタイプに適用されることができる。
本発明に係る二次電池によれば、軟質のパウチを覆いかぶせる外装材が備えられることによって、二次電池がインナーパックタイプで装着される電子機器でパウチが損傷されることを防止できる効果がある。
以下、図面を参照しつつ本発明に係る二次電池を詳細に説明する。
図１は電極組立体とパウチを備える二次電池の分解斜視図であり、図２ａは本発明の一実施形態に係る外装材の平面図であり、図２ｂは図２ａの外装材とパウチの組立斜視図であり、図６は本発明に係る二次電池が適用された電子機器の分解斜視図である。
本発明の実施形態に係る二次電池１００は、図１、図２ａ及び図２ｂを参照すれば、電極組立体１１０、電極組立体１１０が収容されるケース１２０を備えるパウチ２００及びパウチ２００を覆いかぶせる外装材２１０を含んで構成される。
前記電極組立体１１０は、第１、２電極活物質層（図示していない）がコーティングされた第１、２電極板１１１、１１５と、第１、２電極板１１１、１１５間に介されて第１、２電極板１１１、１１５の短絡を防止し、リチウムイオンの移動のみ可能にするセパレータ１１３とが巻き取られて構成される。前記第１、２電極板１１１、１１５には第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａが各々結合される。前記第１電極板１１１は正極板で形成され、第２電極板１１５は負極板で形成されることができる。このような場合、前記正極電極板１１１はアルミニウム（Ａｌ）材質、負極電極板１１５は銅（Ｃｕ）材質を使用し、セパレータ１１３は一般的にポリエチレン（ＰＥ）またはポリプロピレン（ＰＰ）を使用するが、本発明で上記の材質に限るのではない。
一方、前記正極活物質はカルコゲナイド（Chalcogenide）化合物が使われているが、その例としてＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＮｉ（１−ｘ）ＣｏｘＯ２（０＜ｘ＜１）、ＬｉＭｎＯ２などの複合金属酸化物が使われている。前記負極活物質は炭素（Ｃ）系物質、Ｓｉ、Ｓｎ、チンオキサイド、チン合金複合体（Composite tin alloys）、遷移金属酸化物、リチウム金属酸化物などが使われている。
前記ケース１２０は電極組立体１１０が収容できるように一定深さのディップスローイング部１２１ａを有する第１領域１２１と、第１領域１２１のディップスローイング部１２１ａがカバーできる面積の第２領域１２２からなっている。前記ケース１２０はアルミニウム（Ａｌ）箔を中心層にして一面に形成される接着層と他面に形成される接着層を備えるパウチ膜で形成される。前記接着層はＣＰＰ（Casted Polypropylene）のような変性ポリプロピレンで形成され、絶縁膜はナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のような樹脂材が適用できるが、これにケース１２０の材質を限るのではない。
また、前記パウチのディップスローイング部１２１ａは一定深さで形成されており、電極組立体１１０と連結された第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａはケース１２０の外周縁、すなわち、ディップスローイング部１２１ａの外側に一定長さ延びている。
前記外装材２１０はパウチ２００の下面２０１に接する下面部２１１と側面２０２に接する側面部２１２及び上面２０３に接する上面部２１３を含んで形成される。前記外装材２１０は側面部２１２が下面部２１１を中心にして左右に各々形成され、上面部２１３が下面部２１１を中心にして左右に各々形成される。前記下面部２１１はパウチ２００の下面２０１に対応する面積で形成され、側面部２１２はパウチ２００の側面２０２に対応する面積で形成される。また、前記上面部２１３は下面部２１１の両側に形成される２つの領域の面積を合せた面積がパウチ２００の上面２０３の面積に対応する面積で形成される。また、前記外装材２１０はケース１２０の下面から側面をラウンド（湾曲）式に覆いかぶせるように形成される。すなわち、ケース１２０の外装材２１０はケース１２０の側面を曲線からなるラウンド型（湾曲状）に形成して電子機器の内側に装着されたり脱着される際、電子機器との接触面を縮めて脱着を容易にする。
前記外装材２１０は別途の接着剤によりケース１２０の外面を全体的に覆いかぶせるように接着されてパウチ２００の強度を補強することになる。したがって、前記外装材２１０はケース１２０の材質より機械的強度が高い材質で形成され、ステンレススチールまたはプラスチック合成樹脂で形成される。また、前記外装材２１０はその厚さが薄いフォイル（foil）状に形成されることが好ましい。また、前記外装材２１０は、その厚さが０．１ｍｍ以下に形成されることが好ましい。前記外装材２１０の厚さが０．１ｍｍより厚くなれば定まった体積内で外装材の厚さの増加によってパウチの内部の体積が減少し、二次電池の容量減少の程度が大きくなる。
一方、前記外装材２１０は、外面に二次電池のモデル番号、製造履歴、製造会社のような情報のいずれか一つがプリントされて形成されることができる。
前記ケース１２０を覆いかぶせる外装材２１０にはケース１２０から外側へ延び出した第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａが取り出される。前記取り出された第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａは二次電池１００の外側、すなわち、電子機器の内側に設けられた図示していない保護回路基板と連結される。
このような電子機器は携帯用移動電話３００とすることができる。
前記携帯用移動電話３００は一側に二次電池１００が挿入できるように所定の空間を有する電池装着部３１０が設けられ、電池装着部３１０の外面をカバーするようにカバー部３２０が設けられる。カバー部３２０にはカバー部３２０と携帯用移動電話３００を固定させる固定ボタン３２１が設けられることは勿論である。前記携帯用移動電話３００の内部、即ち、電池装着部３１０の周りには二次電池１００の第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａと連結される保護回路基板が内設される。
次に、本発明の他の実施形態に係る外装材について説明する。
図３は、本発明の他の実施形態に係る外装材の平面図である。本実施形態の外装材２１０ａは図２ａの実施形態に係る外装材２１０と同様な部分に対しては同一の図面符号を与えてその詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る外装材２１０ａは、図３を参照すれば、下面部２１１と側面部２１２と上面部２１３及び底面部２１４を含んで形成される。前記外装材２１０ａは下面部２１１から側面部２１２と垂直方向に延びて形成される底面部２１４を備えている。前記底面部２１４はパウチ２００の底面に対応する面積で形成されて底面に全体的に接するように配置され、パウチ２００底面の強度を補強することになる。前記底面部２１４は下面部２１１と一体形成されたり、下面部２１１と別途に形成されて下面部２１１に結合される。
次に、本発明の更に他の実施形態に係る外装材について説明する。
図４は、本発明の更に他の実施形態に係る外装材の斜視図である。本実施形態の外装材２１０ｂは、図２ａの実施形態に係る外装材２１０と同様な部分に対しては同一の図面符号を与えてその詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る外装材２１０ｂは、図４を参照すれば、左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂを含み、左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂがパウチ２００の側面方向から各々結合されてパウチ２００の強度を補強することになる。したがって、前記左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂは、各々パウチと結合する方向の側面が開放されて形成される。また、前記左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂは、各々下面部２１１ｂと側面部２１２ｂと上面部２１３ｂとを備え、下面部２１１ｂと上面部２１３ｂはパウチ２００の上面または下面面積の半分に対応する面積で形成される。また、前記左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂの側面部２１２ｂはパウチ２００の側面に対応する面積で形成される。また、前記左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂはパウチ２００の底面の半分に対応する面積で形成される底面部２１４ｂを各々更に含んで形成されることができる。前記外装材２１０ｂを構成する左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂは、各々モールドにより成形されて一体形成されることが好ましい。前記左外装材２１６ａと右外装材２１６ｂは、各々側面方向からパウチ２００に結合されて別途の接着剤により接着されて固定される。
次に、本発明の更に他の実施形態に係る外装材について説明する。
図５は、本発明の更に他の実施形態に係る外装材の斜視図である。本実施形態の外装材２１０ｃは、図２ａの実施形態に係る外装材２１０と同様な部分に対しては同一の図面符号を与えてその詳細な説明は省略する。
本実施形態に係る外装材２１０ｃは、図５を参照すれば、上外装材２１７ａと下外装材２１７ｂを含み、上外装材２１７ａと下外装材２１７ｂがパウチ２００の上部と下部方向で各々結合してパウチ２００の強度を全体的に補強することになる。したがって、前記上外装材２１７ａと下外装材２１７ｂは、各々パウチと結合する方向の下面と上面が開放されて形成される。また、前記上外装材２１７ａは上面部２１３ｃと上面部２１３ｃを中心にして左右に側面部２１２ｃが形成される。前記下外装材２１７ｂは下面部２１１ｃと、下面部２１１ｃを中心にして左右に側面部２１２ｃが形成される。前記上面部２１３ｃと下面部２１１ｃは、パウチの上面または下面の面積に対応する面積で形成される。また、前記上外装材２１７ａと下外装材２１７ｂは、パウチ２００の底面の半分に対応する面積で形成される底面部２１４ｃを各々更に含んで形成されることができる。前記外装材２１０ｃを構成する上外装材２１７ａと下外装材２１７ｂは、各々モールドにより成形されて一体形成されることが好ましい。前記上外装材２１７ａと下外装材２１７ｂは、各々上面及び下面方向からパウチ２００に結合され、別途の接着剤により接着されて固定される。
以下、上記のように構成された本発明の二次電池の作用を詳細に説明する。
前記電極組立体１２０は、パウチ１１０のディップスローイング部１２１ａに挿入される。電極組立体１２０が収容されたパウチ１１０は外装材２１０により両側面がラウンド型の曲線を形成して覆いかぶせられる。前記外装材２１０の一側には第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａが取り出されて保護回路基板に電気的に連結されて二次電池が形成される。
前記パウチ２００は、ケース１２０の外側を覆いかぶせる外装材２１０の側面がラウンド型で丸く形成されることによって、二次電池１００が電池装着部３１０に装着される際、パウチ２００と電池装着部３１０の接触面が柔らかく接触され、パウチ２００の側面と電池装着部３１０の内面の接触面が減って二次電池１００の着脱が容易である。また、前記ケース１２０はステンレススチールやプラスチック合成樹脂などで形成された外装材２１０によりその外面が覆いかぶせられるので軟質のケース１２０が損傷されることを防止することになる。ここで、前記二次電池１００は外装材２１０の一側に取り出された第１、２電極タブ１１１ａ、１１５ａが電池装着部３１０の周りに内設された保護回路基板と連結されるように装着されなければならない。
前記二次電池１００が携帯用移動電話３００の電池装着部３１０に装着されれば、カバー部３２０は固定ボタン３２１により携帯用移動電話３００に固定されて電池装着部３１０の開放された面をカバーする。
１００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１１１ 第１電極板
１１３ セパレータ
１１５ 第２電極板
１２０ ケース
１２１ａ ディップスローイング部
２００ パウチ
２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ 外装材
３００ 携帯用移動電話
３１０ 電池装着部
３２０ カバー部
１１０ 電極組立体
１１１ 第１電極板
１１３ セパレータ
１１５ 第２電極板
１２０ ケース
１２１ａ ディップスローイング部
２００ パウチ
２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ 外装材
３００ 携帯用移動電話
３１０ 電池装着部
３２０ カバー部
Claims (22)
- 第１、２電極及びセパレータを含んでなる電極組立体と前記電極組立体が収容されるケースを備えるパウチと、
前記パウチの外側を覆いかぶせる外装材、
を含むことを特徴とする二次電池。 - 前記外装材は、前記パウチの側面をラウンド型で覆いかぶせるように形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、前記ケースの強度を補強するように前記ケースの材質より機械的強度が高い材質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、ステンレススチールで形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、フォイル状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、プラスチック合成樹脂で形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、厚さが０．１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、前記パウチの下面に接する下面部と側面に接する側面部及び上面に接する上面部を備えて形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記外装材は側面部が下面部を中心にして左右に各々形成され、上面部が下面部を中心にして左右に側面部と接しながら各々形成されることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
- 前記外装材は、前記下面部は前記パウチの下面に対応する面積で形成され、前記側面部は前記パウチの側面に対応する面積で形成されることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
- 前記外装材は、前記パウチの下面に接する下面部と側面に接する側面部及び上面に接する上面部及び前記パウチの底面に接する底面部を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記底面部は、前記パウチの底面に対応する面積で形成されて、前記下面部と一体形成されることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
- 前記外装材は、前記パウチの側面方向から各々結合される左外装材と右外装材を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記左外装材と右外装材は、各々パウチの下面に接する下面部と側面に接する側面部及び上面に接する上面部を備え、前記下面部と上面部は前記パウチの下面または上面面積の半分に対応する面積で形成されることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
- 前記左外装材と右外装材は、各々前記パウチの底面に接する底面部を更に含むことを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
- 前記左外装材と右外装材は、各々モールドにより一体形成されることを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
- 前記外装材は、前記パウチの上部と下部方向で各々結合される上外装材と下外装材を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記上外装材はパウチの上面に接する上面部と前記上面部を中心にして左右に形成されてパウチの側面に接する側面部を含み、前記下外装材はパウチの下面に接する下面部と前記下面部を中心にして左右に形成されて前記パウチの側面に接する側面部を含むことを特徴とする請求項１７に記載の二次電池。
- 前記上外装材と下外装材は、各々前記パウチの底面に接する底面部を更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の二次電池。
- 前記上外装材と下外装材は、各々モールドにより一体形成されることを特徴とする請求項１７に記載の二次電池。
- 前記外装材は、外面に二次電池のモデル番号、製造会社を含む情報のいずれか一つがプリントされて形成されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記二次電池はインナーパックタイプに適用されたことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
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