JP2007042628A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、無地部に接続される無地部接触部とフランジ部とが一体に形成された二次電池を提供することにある。
【解決手段】本発明による二次電池は、端子部を容易に製造できるように、各々活物質が塗布されたコーティング部と活物質が塗布されていない無地部とを含む正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に配置されるセパレータを含む電極群、前記電極群の挿入のための開口部を有し、前記電極群が内蔵されるケース、前記開口部に結合されるギャッププレート、前記ギャッププレートに形成された貫通口に結合されると共に前記ケースの外側に配置される電極端子、並びに前記貫通口より大きい断面積を有するフランジ部、及び前記フランジ部と一体に形成されて前記無地部に接続された無地部接触部とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は二次電池に係り、より詳しくは、集電部と電極端子の構造を改善した二次電池に関するものである。

一次電池とは異なり、二次電池（rechargeable battery）は反復的に充電及び放電が可能な電池である。一つの電池セルを有する低容量電池の場合、携帯電話機やノートパソコン及びキャムコーダーのような携帯が可能な小型電子機器の電源として使用される。互いに連結された数十個の電池セルからなる大容量電池は、ハイブリッド電気自動車などのモーター駆動用電源として使用されている。

二次電池は、正極と負極との間に絶縁体であるセパレータを介在して形成された電極群と、この電極群が設けられる空間を有するケース、ケースに結合されてこのケースを密閉するキャップ組立体、及びキャップ組立体に設置されて電極群と電気的に連結される電極端子を含む。

このような二次電池は色々な形状に製造されているが、代表的な形状には円筒形、角形が挙げられる。

ここで、角形電池のケースは、上面に開口部が形成された長方形の横断面を有する構造に形成され、この開口部には電極群が挿入される。電極群が挿入された後、開口部には、正極端子及び負極端子が備えられたキャップ組立体が設置されてケースを密封する。

キャップ組立体は、内側にベントプレートが設置されて、必要時にケース内部のガスを排出させる構造を有する。

ここで、ギャッププレートには、電極端子（正極端子及び負極端子を含む。以下、同じ。）を設置するための貫通口が形成され、電極端子がガスケットを媒介として貫通口に挿入設置される。

フランジ部は、電極端子の一側端部に設置されて、貫通口で電極端子を支持する。また、電極端子は、電流を外部に誘導できるように、電極群に付着された集電部と電気的に連結される。

通常、集電部は薄い板状を呈し、リード部材などを媒介としてフランジ部に連結設置される。

このような従来の端子連結構造は、複雑であると共に、製作に多くの時間と費用を要するという問題がある。

また、電極端子とフランジ又はフランジと集電部とが連結される部分で接触抵抗が発生するという問題点がある。

本発明は前記問題点を解消するためのものであって、本発明の目的は、無地部に接続される無地部接触部とフランジ部とが一体に形成された二次電池を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、無地部接触部とフランジ部とからなる集電部を、鍛造加工によって容易に製造できる二次電池を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明による二次電池は、各々活物質が塗布されたコーティング部と活物質が塗布されていない無地部とを含む正極、負極、及び正極と負極との間に配置されるセパレータを含む電極群、電極群の挿入のための開口部を有し、電極群が内蔵されるケース、開口部に結合されるギャッププレート、ギャッププレートに形成された貫通口に結合されると共にケースの外側に配置される電極端子、貫通口より大きい断面積を有するフランジ部、及びフランジ部と一体に形成されて、無地部に接続された無地部接触部を含む集電部を含む。

集電部は、フランジ部から無地部接触部側に行くほどその幅が徐々に大きくなるように形成されることができる。

フランジ部は、無地部接触部側に行くほど厚さが減少することができる。

開口部は、対向するようにケースに配置されることができる。

電極端子は、フランジ部の上端面に一体に突出形成されることができる。

集電部の断面は長方形であることができ、その角部が円くなった構造に形成されることができる。

無地部接触部は均一な厚さを有することができる。

ケースは角形に形成されることができる。

集電部は鍛造加工によって製作されることができる。

二次電池は、モーター駆動用であることができる。

このように本発明によれば、フランジ部、無地部接触部、及び電極端子が一体に形成されるので、作業工程数を減らし、簡単に製造することができる。また、集電部は単純な形状を有するので鍛造加工によって製作できるようになる。それだけでなく、フランジ部、無地部接触部、及び電極端子を一体に形成できるので、接触抵抗を減少させることができる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施例について当業者が容易に実施できるように詳細に説明する。しかし、本発明は色々な相違した形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施例による二次電池の斜視図であり、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図である。

前記図面を参照して説明すれば、二次電池１００は、正極１１及び負極１２、これらの間に介されたセパレータ１３を含む電極群２５、電極群２５を収容し、対向する両端に開口部１４ａ、１４ｂが形成されたケース１４、ケース１４の開口部１４ａ、１４ｂに結合されてこれを密閉するキャップ組立体３０、３０’を含む。

以下の実施例では、二次電池１００として角形の電池が使用される場合について説明する。もちろん、本発明がこれに限定されるわけではなく、二次電池は円筒形など多様な形状を有することができる。

正極１１は、アルミニウム箔などの金属薄板からなる正極集電体に正極活物質がコーティングされた正極活物質部１１ａと、一側の周縁に位置しつつ活物質がコーティングされていない正極無地部１１ｂとを含む。

負極１２は、銅箔などの金属薄板からなる負極集電体に負極活物質がコーティングされた負極活物質部１２ａと、一側の周縁に位置しながら活物質がコーティングされていない負極無地部１２ｂとを含む。

本実施例で正極無地部１１ｂと負極無地部１２ｂは、正極１１と負極１２の長さ方向に沿って正極１１と負極１２の側端に各々形成される。

そして、正極１１及び負極１２は、絶縁体であるセパレータ１３を隔てて積層された後で巻き取られて、ゼリーロール形態の電極群２５を構成する。巻き取られた電極群２５は、角形ケース１４に内蔵できるように、プレスなどで加圧されて平坦な形態を有するようになる。この時、正極無地部１１ｂと負極無地部１２ｂは、電極群２５の両側側端に各々位置して対向配置される。

ケース１４の対向する両側端部には開口部１４ａ、１４ｂが形成されるが、電極群２５はこの開口部１４ａ、１４ｂを介してケース１４に挿入される。この時、電極群２５は、各々の無地部１１ｂ、１２ｂがケース１４の両側開口部１４ａ、１４ｂに向かうように、ケース１４に位置される。開口部１４ａ、１４ｂにはキャップ組立体３０、３０’が設置されて、開口部１４ａ、１４ｂを密閉する。

キャップ組立体３０、３０’は、貫通口３３ａ、３３’ａが形成されたギャッププレート３３、３３’、電極群２５と電気的に連結される集電部２６、２８、及び集電部２６、２８に連結される電極端子２１、２３を含む。この電極端子２１、２３において、引用符号２１は、正極無地部１１ｂに連結される正極端子を、引用符号２３は、負極無地部１２ｂに連結される負極端子を示す。以下では説明の便宜上、これらを電極端子と通称したり、正極端子、負極端子に分けて称することにする。

正極端子２１及び負極端子２３は、電気的な絶縁のために、ガスケット２７を媒介として貫通口３３ａ、３３’ａに挿入されると同時にケース１４の外側に突き出されて配置される。

各集電部２６、２８は、無地部１１ｂ、１２ｂに嵌合されて連結される無地部接触部２６ｂ、２８ｂと、電極端子２１、２３と結合して電極端子２１、２３を支持するフランジ部２６ａ、２８ａとを含む。本実施例でフランジ部２６ａ、２８ａと無地部接触部２６ｂ、２８ｂは一体に形成される。

電極端子２１、２３は、外周面がネジ加工された構造を有し、この外周面に締結されるナット２９、２９’によってギャッププレート３３、３３’上に固定される。

図３は、正極端子２１と正極集電部２６を示した斜視図である。本実施例において、正極端子２１と負極端子２３、正極集電部２６と負極集電部２８は同一な構造を有するので、以下では、正極端子２１及び正極集電部２６に対する説明をもって負極端子２３及び負極集電部２８に対する説明を代替することにする。

フランジ部２６ａの一側端部であるフランジ面２６ｃには正極端子２１が連結されるが、フランジ面２６ｃは、正極端子２１を支持できるように貫通口３３ａより大きい断面積を有する。

ここで、正極端子２１は、フランジ部２６ａと別個に形成されてフランジ部２６ａに付着されることができ、フランジ部２６ａと一体に形成されることもある。

本発明の第１実施例による正極集電部２６は、横断面（図３でＺ軸に対して垂直な方向に切断した断面）の形状が長方形である。正極集電部２６は、無地部接触部２６ｂ側に行くほど広く広がると共に厚さが薄くなるように形成される。無地部接触部２６ｂは、電極群２５の間に嵌合されて容易に溶接などによって固定できるように、均一な厚さを有する。

このような集電部の構造は、鍛造加工によって容易に製作される。

したがって、フランジ部２６ａは、広い断面積を有することによって正極端子２１を容易に支持することができ、無地部接触部２６ｂは、薄い厚さを有することによって電極群２５の正極無地部１１ｂの内部に容易に嵌合できる。

図４に示したように、正極集電部２６は正極無地部１１ｂの内部に嵌合され、負極集電部２８は負極無地部１２ｂの内部に嵌合されるが、これによって正極集電部２６と負極集電部２８は互いに対向するように設置される。

そして、無地部接触部２６ｂ、２８ｂは、電極群２５に超音波溶接などの方法によって無地部１１ｂ、１２ｂの中央に固定される。

図５は、本発明の他の実施例による集電部を説明するために示した斜視図である。
この図５を参照すれば、集電部３６は、前述の例の集電部と同様に、フランジ部３６ａと無地部接触部３６ｂを含む。ここで、フランジ部３６ａのフランジ面２６ｃには電極端子３１が連結される。

この実施例において、フランジ部３６ａと無地部接触部３６ｂはその基本的な構造は前述の例と同様であるが、ただ、各部位の角部が円くなった構造を有する。

このように集電部３６の角部がラウンディング処理されて滑らかな形状を有すれば、無地部接触部３６ｂが電極群に挿入される際、電極群を構成する正極又は負極が集電部３６によって損傷することを防止することができる。

図６は、本発明による二次電池１００がモーター７０に接続された状態を概略的に示すブロック図である。

このような二次電池１００は、モジュール化されて高出力特性を要求するＨＥＶ（ハイブリッド自動車）、ＥＶ（電気自動車）、無線掃除機、電動自転車、電動スクーターなどのようにモーターを使用して作動する機器に有用に使用されることができる。

前記では本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これもまた本発明の範囲に属する。

本発明の実施例による二次電池を示した斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線による断面図である。 本発明の実施例による二次電池の集電部と電極端子とを示した斜視図である。 本発明の実施例による電極群と集電部とを示した分解斜視図である。 本発明の他の実施例による集電部と電極端子とを示した斜視図である。 本発明の実施例による二次電池がモーターに連結された状態を概略的に示したブロック図である。

符号の説明

１１ 正極
１１ａ 正極活物質部
１１ｂ 正極無地部
１２ 負極
１２ａ 負極活物質部
１２ｂ 負極無地部
１３ セパレータ
１４ ケース
１４ａ、１４ｂ 開口部
２１、２３ 電極端子
２５ 電極群
２６、２８、３６ 集電部
２６ａ、２８ａ、３６ａ フランジ部
２６ｂ、２８ｂ、３６ｂ 無地部接触部
２６ｃ フランジ面
２９、２９’ ナット
３０、３０’ キャップ組立体
３１ 電極端子
３３、３３’ キャッププレート
３３ａ、３３’ａ 貫通口
７０ モーター
１００ 二次電池

Claims (11)

1. 各々活物質が塗布されたコーティング部と活物質が塗布されていない無地部とを含む正極、負極、及び前記正極と前記負極との間に配置されるセパレータを含む電極群；
   前記電極群の挿入のための開口部を有し、前記電極群が内蔵されるケース；
   前記開口部に結合されるギャッププレート；
   前記ギャッププレートに形成された貫通口に結合されると共に前記ケースの外側に配置される電極端子；
   及び、
   前記貫通口より大きい断面積を有するフランジ部と、前記フランジ部と一体に形成されて前記無地部に接続された無地部接触部とを含む集電部；
   を含む二次電池。
2. 前記集電部は、前記フランジ部から前記無地部接触部側に行くほど広く広が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。
3. 前記フランジ部は、前記無地部接触部側に行くほど厚さが減少することを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
4. 前記開口部が前記ケースに対向配置されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
5. 前記電極端子は、前記フランジ部の上端面に一体に突出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。
6. 前記集電部の断面は長方形であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
7. 前記集電部は、角部が円くなった構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
8. 前記無地部接触部は均一な厚さ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。
9. 前記ケースは角形であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
10. 前記集電部は鍛造加工によって製作されることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
11. 前記二次電池はモーター駆動用であることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
    
    

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