JP2009295576A - リチウム二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】下部にノッチ部が形成される缶を用いることにより、縦圧縮時に電極組立体が下部方向に噴出されるように誘導し、これによって電極の間の短絡を防止することができるリチウム二次電池。
【解決手段】電極組立体と、当該電極組立体が収容されるように上部に開口が形成され、長側壁と、短側壁と、下面板を含んで構成され、前記長側壁および短側壁、または前記下面板にノッチ部が形成される缶と、当該缶の開口を密封するキャップ組立体と、を含むリチウム二次電池が提供される。
【選択図】図２ａ
【解決手段】電極組立体と、当該電極組立体が収容されるように上部に開口が形成され、長側壁と、短側壁と、下面板を含んで構成され、前記長側壁および短側壁、または前記下面板にノッチ部が形成される缶と、当該缶の開口を密封するキャップ組立体と、を含むリチウム二次電池が提供される。
【選択図】図２ａ
Description
本発明は、リチウム二次電池に関し、より詳しくは、下部にノッチ部が形成される缶を用いることで、縦圧縮時に電極組立体が下部方向に噴出されるように誘導し、これによって電極の間の短絡を防止することができるリチウム二次電池に関する。
一般的に、リチウム二次電池は、陽極板と、陰極板と、これら２つの電極板の間に介在されたセパレータがゼリーロール状に巻きつけられて形成される電極組立体が、電解液と共に缶に収納され、当該缶の上端開口部をキャップ組立体で密封することにより形成される。
また、上記缶は、角形二次電池において、ほぼ直方体状を有し、軽量の伝導性金属であるアルミニウム(Ａｌ)またはアルミニウム合金(Ａｌ ａｌｌｏｙ)などによって形成される金属材質の容器である。したがって、缶自体が端子として機能することも可能である。一方、上記缶は、深絞り (ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ)などの加工方法により形成され、このとき、上記缶は通常、全面が同一の厚さを有するように形成される。
ここで、従来のリチウム二次電池は、縦圧縮のような規格試験で上記缶の縦軸を基準として両側面に物理的な衝撃が加えられる場合、結合力が相対的に脆弱な上記キャップ組立体が開放されることにより、缶の内部に収容されている電極組立体が外に噴出される。このとき、上記電極組立体が上部方向に噴出されることにより電極の間の短絡が発生する。特に、角形のリチウム二次電池の場合、電極タブのすべてが上部に引出されて取り付けられている構造であるため、縦圧縮による電極組立体噴出時にこれらの間の短絡の可能性は非常に高くなる。また、上記電極組立体の外壁は、噴出される過程で上記缶の上端角に引っ掛かって損傷される場合がある。この結果、電極の間の短絡によって発生する発火をさらに加速化させる触媒として作用するといった問題がある。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、下部にノッチ部が形成される缶を用いることで、縦圧縮時に電極組立体が下部方向に噴出されるように誘導し、これによって電極の間の短絡を防止することができるリチウム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、電極組立体と、前記電極組立体が収容されるように上部に開口が形成され、下部にノッチ部が形成される缶と、前記缶の開口を密封するキャップ組立体と、を含むリチウム二次電池が提供される。
また、前記缶は、長側壁、短側壁及び下面からなり、前記ノッチ部は前記長側壁及び前記短側壁に前記下面と平行した帯状に形成されてもよい。
また、前記ノッチ部は、前記長側壁及び前記短側壁の厚さと比較して厚さの薄い複数の破断溝からなる破断溝群によって形成されてもよい。
また、前記破断溝の間の間隔は、前記破断溝の幅より狭く離隔して形成されてもよい。
また、前記破断溝の深さは、前記長側壁及び前記短側壁の厚さの５５％〜７５％の割合に形成されてもよい。
また、前記破断溝の破断強度は、前記缶と前記キャップ組立体の溶接強度よりさらに小さくてもよい。
また、前記ノッチ部は、下面と平行な方向に複数個に形成されてもよい。
また、前記ノッチ部は、直線形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されてもよい。
また、前記ノッチ部は、前記下面と平行な方向で上、下に折曲した形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されてもよい。
また、前記缶は、長側壁、短側壁及び下面からなり、前記ノッチ部は前記下面に直線形態に形成されてもよい。
また、前記ノッチ部は、前記下面の厚さと比較して厚さの薄い複数の破断溝からなる破断溝群に形成されてもよい。
また、前記破断溝の間の間隔は、前記破断溝の幅より狭く離隔して形成されてもよい。
また、前記破断溝の深さは、前記下面の厚さの５５％〜７５％の割合に形成されてもよい。
また、前記ノッチ部は、直線形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されてもよい。
また、前記ノッチ部は、前記下面と平行な方向で上、下に折曲した形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されてもよい。
また、前記缶は、円筒型であってもよい。
本発明によるリチウム二次電池は、下部にノッチ部が形成される缶を用いることで、縦圧縮試験時に電極組立体が下部方向に噴出されるように誘導することができる。
また、本発明によるリチウム二次電池は、縦圧縮試験時に電極組立体が下部方向に噴出されるように誘導することで、電極組立体上部の電極の間の短絡を防止することができる。
また、本発明によるリチウム二次電池は、電極の間の短絡を防止することで、安全性を向上させることができる。
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、本明細書及び図面において、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。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図であり、図２ａは本発明の第１実施形態による缶の斜視図であり、図２ｂは図２ａのＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。
図１は、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図であり、図２ａは本発明の第１実施形態による缶の斜視図であり、図２ｂは図２ａのＩ−Ｉ線に沿って切断した断面図である。
図１及び図２ａないし図２ｂに示すように、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、缶１２０と、キャップ組立体１３０とを含んで形成される。ここで、上記缶１２０は、下部に相対的に厚さが薄いノッチ部１４０が形成される。上記リチウム二次電池１００の縦圧縮試験時、上記ノッチ部１４０が破断されて上記電極組立体１１０が上記缶１２０の下部方向に噴出される。すなわち、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池１００は、下部にノッチ部１４０が形成される缶１２０を用いることで、縦圧縮試験時に電極組立体１１０が下部方向に噴出されるように誘導し、これによって電極組立体１１０の上部の電極の間の短絡を防止することができる。
上記電極組立体１１０は、陽極板１１１と、陰極板１１２と、これら２つの電極板１１１、１１２との間に介在されるセパレータ１１３と、を構成要素とする。また、上記電極組立体１１０は、一端部が上端部の上に突出して固定される陽極タブ１１４及び陰極タブ１１５をさらに含んで形成される。このとき、上記陽極タブ１１４が陽極板１１１から引出され、上記陰極タブ１１５が陰極板１１２から引出されることは勿論である。また、上記陽極タブ１１４及び上記陰極タブ１１５は、アルミニウム(Ａｌ)、ニッケル(Ｎｉ)、銅(Ｃｕ)などにより形成され、一般的には、陽極タブ１１４はアルミニウム(Ａｌ)によって形成され、陰極タブ１１５はニッケル(Ｎｉ)によって形成される。また、上記陽極タブ１１４及び上記陰極タブ１１５が電極組立体１１０の上端部に突出される部分には、電極板１１１、１１２の間の短絡防止のための絶縁テープ１１６が包まれている。一方、上記電極組立体１１０は、一般的には、電気容量を高めるために、陽極板１１１及び陰極板１１２との間にこれらを絶縁させるセパレータ１１３を介在して積層して、巻きつけられてゼリーロール(ｊｅｌｌｙ ｒｏｌｌ)状に製造される。このとき、上記陽極板１１１及び陰極板１１２には、それぞれ陽極活物質と陰極活物質が塗布される。上記陽極活物質は、安全性の高いリチウムマンガン系酸化物からなることができ、上記陰極活物質は炭素系列からなることができるが、本発明でその材質が限定されるものではない。
上記缶１２０は、電極組立体１１０が収容される空間が形成されるように長側壁１２１と、短側壁１２２及び上記長側壁１２１と短側壁１２２の下部を密閉する下面板１２３からなる。上述したように、上記缶１２０の下部には、ノッチ部１４０が形成される。また、上記缶１２０の上部は、電極組立体１１０が挿入できるように開口が形成され、上記開口はキャップ組立体１３０によって密封される。すなわち、上記缶１２０は、角形二次電池において、一端部が開放された開口を有するほぼ直方体形状の金属材質からなり、深絞り(ｄｅｅｐ ｄｒａｗｉｎｇ)などの加工方法で形成される。上記缶１２０は、軽量の伝導性金属であるアルミニウム(Ａｌ)またはアルミニウム合金(Ａｌ ａｌｌｏｙ)などにより形成される。よって、缶１２０の自体が端子としての役割を有することも可能である。
上記長側壁１２１は、上記缶１２０において、幅または水平方向の辺の長さが相対的に長い側壁で定義される。上記長側壁１２１は、お互いに対向する位置に所定の距離だけ隔離されて形成される２つの側壁から形成される。上記短側壁１２２は、上記缶１２０において、幅または水平方向の辺の長さが相対的に短い側壁で定義される。また、上記短側壁１２２は、上記長側壁１２１の側面に繋がって一体に形成される。上記短側壁１２２は、お互いに対向する位置に所定の距離だけ隔離されて形成される２つの側壁から形成される。また、上記短側壁１２２は、曲面からなることができる。上記下面１２３は、上記缶１２０の上部の開口に対応し、密閉面に形成される。また、上記下面１２３は、上記長側壁１２１及び短側壁１２２の下部に繋がって一体に形成される。上記下面１２３は、リチウム二次電池１００の構造物ないし収容物を支持する役割を有する。
上記ノッチ部１４０は、上記缶１２０の下部に上記下面１２３と平行な帯形状に形成される。また、上記ノッチ部１４０は、上記缶１２０の下部、すなわち、上記長側壁１２１及び上記短側壁１２２の下部に形成される。また、上記ノッチ部１４０は、複数の破断溝１４５ａが集まって形成される破断溝群１４５を含んで形成される。ここで、上記破断溝群１４５は、離隔領域１４５ｂをさらに含む。上記離隔領域１４５ｂは、１つの破断溝１４５ａを基準として、これらの両側端に形成される他の破断溝１４５ａを離隔する領域で定義される。すなわち、上記破断溝群１４５は、複数の破断溝１４５ａ及び複数の離隔領域１４５ｂが同一線上で順次に反覆的に形成されてなる。このとき、上記離隔領域１４５ｂは、長側壁１２１及び短側壁１２２の側壁の一部に含まれるため、これらの厚さｄ１と同じく形成されることは勿論である。一方、上記破断溝１４５ａの幅ｗ１は、上記離隔領域１４５ｂの幅ｗ２より広く形成されることが好ましい。これは、上記離隔領域１４５ｂの幅ｗ２、すなわち、破断溝１４５ａと隣接して形成される他の破断溝１４５ａとの間の距離が個別破断溝１４５ａの幅ｗ１より狭く形成されることで、縦圧縮試験時に両側の短側壁１２２に力(Ｆａ)が縦軸ｚ方向に加えられる際、破断溝群１４５の全体が容易に破断されて缶１２０の内部に収容されている電極組立体１１０が下部方向に円滑に噴出されることができるためである。よって、破断溝１４５ａの幅ｗ１及び離隔領域１４５ｂの幅ｗ２は、縦圧縮試験時に破断溝１４５ａの破断強度(ｆｒａｃｔｕｒｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ)を決定する重要な要素となる。
このとき、上記電極組立体１１０を下部方向に噴出させる理由は、電極組立体１１０の上部は陽極タブ１１４及び陰極タブ１１５が全部突出され、これらがキャップ組立体１３０と複雑に電気的に連結されていることに比べて、電極組立体１１０の下部は電極組立体１１０の上部より単純な構造で構成されているため、電極間の短絡による危険性が相対的に少ないためである。また、上記陽極タブ１１４または陰極タブ１１５がそれぞれ電極組立体１１０の上部または下部に突出して形成された場合にもキャップ組立体１３０が取り付けられる電極組立体１１０の上部の構造より、電極組立体１１０の下部の構造の方が相対的に単純なため、短絡による危険性が相対的に少ない。
一方、上記離隔領域１４５ｂの幅ｗ２が破断溝１４５ａの幅ｗ１より広く形成されると、縦圧縮試験時に上記破断溝群１４５の全体が破断される前に缶１２０の上部に溶接されて取り付けられるキャップ組立体１３０が先に開放されて電極組立体１１０が上部方向に排出される可能性がある。そして、これによって、従来のような電極の間の短絡及び発火が誘発されてしまうおそれがある。
なお、上記破断溝１４５ａの深さｄ２は、上記缶１２０の厚さｄ１と比較して５５％〜７５％の割合で形成されることが好ましい。上記缶１２０の厚さｄ１と比較した破断溝１４５ａの深さｄ２の割合は、縦圧縮試験時に破断溝１４５ａの破断強度を決定する重要な他の要素になる。本実施形態において、破断溝１４５ａは、缶１２０とキャップ組立体１３０の溶接強度よりさらに小さな破断強度を有しなければならない。ここで、上記破断溝１４５ａの深さｄ２が上記缶１２０の厚さｄ１の約５５％より低い割合で形成された場合、縦圧縮試験時に破断溝群１４５の全体が破断される前にキャップ組立体１３０が先に開放されて電極組立体１１０が上部方向に排出され、上記破断溝群１４５の破断が局所的に発生されるか、破断自体が発生されない可能性がある。すなわち、上記破断溝１４５ａの深さｄ２が上記缶１２０の厚さｄ１の約５５％より低い割合で形成されるということは、上記破断溝１４５ａの破断強度が缶１２０とキャップ組立体１３０の溶接強度よりさらに大きいということを意味する。一方、上記破断溝１４５ａの深さｄ２が上記缶１２０の厚さｄ１の約７５％より大きい割合で形成されると、リチウム二次電池１００の組立工程時に上記破断溝１４５ａの内側が曲がって電極組立体１１０が損傷される場合がある。この結果、上部でキャップ組立体１３０などの構造物を取り付けるために圧力を加える際、缶１２０が局所的に潰れるか、破断溝群１４５を基準として上端部が下降されるおそれがある。よって、上記破断溝１４５ａの幅ｗ１を上記離隔領域１４５ｂの幅ｗ２より広く形成し、これと共に上記破断溝１４５ａの深さｄ２を上記缶１２０の厚さｄ１の約５５％〜７５％の割合で形成することが好ましい。これにより、縦圧縮試験時に電極組立体１１０を下部方向へ円滑に排出させることができる。この結果、電極の間の短絡を防止することができ、リチウム二次電池１００の安全性をさらに確保することができるようになる。一方、図１及び図２ａないし図２ｂには、破断溝部１４０が１つの破断溝群１４５で構成されることを示したが、缶１２０の下部に形成される破断溝群１４５を基準として、これと平行な方向に長側壁１２１及び短側壁１２２の他の位置に帯形状の破断溝群１４５がさらに形成されて破断溝部１４０を形成することができ、本実施形態で追加的に形成される破断溝群１４５の数が限定されるものではない。
上記キャップ組立体１３０は、上記缶１２０の上部に取り付けられて溶接を介して封止される。このとき、上記キャップ組立体１３０と缶１２０の溶接強度は、上記破断溝部１４０の破断強度より大きい値を示す。上記キャップ組立体１３０は、キャッププレート１３１と、ガスケット１３２と、電極端子１３３と、絶縁プレート１３４と、端子プレート１３５と、絶縁ケース１３６及び栓１３７とを含んで形成される。上記キャッププレート１３１は、端子通孔１３１ａと電解液注入孔１３１ｂを含んで形成される。端子通孔１３１ａは、上記電極端子１３３が挿入される通路を提供する。このとき、金属性のキャッププレート１３１と電極端子１３３とを絶縁させるために、電極端子１３３は絶縁物質からなるガスケット１３２を側壁に組立した状態で端子通孔１３１ａに挿入される。一方、キャッププレート１３１の一側には、上記缶１２０の内部に電解液を注入するための電解液注入孔１３１ｂが形成され、電解液注入孔１３１ｂを通じて電解液を注入した後には電解液注入孔１３１ｂを栓１３７で密封して電解液の漏出を防止するようになる。
上記絶縁プレート１３４は、上記キャッププレート１３１の下部に形成される。そして、上記絶縁プレート１３４の下部には、端子プレート１３５が形成される。よって、上記絶縁プレート１３４は、キャッププレート１３１と端子プレート１３５とを絶縁させる役割を有するようになる。一方、上記端子プレート１３５は、電極端子１３３の下端部と結合して形成される。よって、電極組立体１１０の陰極板１１２は、陰極タブ１１５と端子プレート１３５とを通じて電極端子１３３と電気的に連結される。このとき、電極組立体１１０の陽極板１１１は、陽極タブ１１４を通じてキャッププレート１３１または缶１２０と電気的に連結される。
上記絶縁ケース１３６は、上記端子プレート１３５の下部に形成される。上記絶縁ケース１３６は、陰極タブ貫通部１３６ａ、陽極タブ貫通部１３６ｂ及び電解液流入口１３６ｃを含んで形成される。
上記栓１３７は、キャッププレート１３１に形成された電解液注入孔１３１ｂに電解液を注入した後に電解液注入孔１３１ｂを密閉することに用いられ、上記栓１３７の外にボール(ｂａｌｌ)を圧入して電解液注入孔１３１ｂを密閉することもできる。
上述したように、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池１００は、下部にノッチ部１４０が形成される缶を備える。よって、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池１００は、縦圧縮試験時に電極組立体１１０が下部方向に円滑に噴出されるように誘導することができる。また、電極組立体１１０が下部方向に円滑に噴出されることで、電極組立体１１０の上部の電極の間の短絡を防止することができ、リチウム二次電池１００の安全性を向上させることができる。
（第２実施形態）
次は、本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池について説明する。
次は、本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池について説明する。
図３は、本発明の第２実施形態による缶の斜視図である。
本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池は、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池と比べてノッチ部の構造のみ異なり、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池と同じ構成要素を有するため、同一構成要素に対して同一図面符号を付けて重複された説明は省略する。以下、本発明の第２実施形態では、本発明の第１実施形態と差を有するノッチ部について重点的に説明する。
本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、缶２２０と、キャップ組立体１３０と、を含んで形成される。ここで、上記缶２２０は、下部に相対的に厚さが薄いノッチ部２４０が形成される。上記缶２２０は、本発明の第１実施形態による缶１２０と同一物質及び同一加工方法に形成され、同じ役割を有する。
図３に示すように、上記缶２２０は、電極組立体１１０が収容される空間が形成されるように長側壁１２１と、短側壁１２２と、当該長側壁１２１と短側壁１２２の下部を密閉する下面１２３と、からなる。また、上記缶２２０は、ノッチ部２４０をさらに含んで形成される。
上記ノッチ部２４０は、上記缶２２０の下部、すなわち、上記長側壁１２１及び上記短側壁１２２の下部に形成される。また、上記ノッチ部２４０は、上記缶２２０の下部に上記下面１２３と平行な帯形状に形成される。このとき、上記ノッチ部２４０は、直線形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成されるノッチ２４５に形成される。
本発明の第１実施形態において、ノッチ部１４０は、複数の破断溝１４５ａ及び離隔領域１４５ｂで構成される破断溝群１４５からなるが、本発明の第２実施形態においては、ノッチ部２４０は、上述したように、直線形態の単一破断溝２４５によって形成される。よって、本発明の第２実施形態によるリチウム二次電池は、縦圧縮試験時において、第１実施形態と比較して、破断溝２４５がより容易に破断されて、より円滑に電極組立体１１０を下部方向に噴出させることができる。
（第３実施形態）
次は、本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
次は、本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
図４は、本発明の第３実施形態による缶の斜視図である。
本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池は、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池と比べてノッチ部の構造のみ異なり、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池と同じ構成要素を有するため、同一構成要素について同一図面符号を付けて重複された説明は省略する。以下、本発明の第３実施形態では、本発明の第１実施形態と差を有するノッチ部について重点的に説明する。
本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、缶３２０と、キャップ組立体１３０と、を含んで形成される。ここで、上記缶３２０は、下部に相対的に厚さが薄いノッチ部３４０が形成される。上記缶３２０は、本発明の第１実施形態による缶１２０と同一物質及び同一加工方法に形成され、同じ役割を有する。
図４に示すように、上記缶３２０は、電極組立体１１０が収容される空間が形成されるように長側壁１２１と、短側壁１２２と、当該長側壁１２１と短側壁１２２の下部を密閉する下面１２３と、からなる。また、上記缶３２０は、ノッチ部３４０をさらに含んで形成される。
上記ノッチ部３４０は、上記缶３２０の下部、すなわち、上記長側壁１２１及び上記短側壁１２２の下部に形成される。また、上記ノッチ部３４０は、上記缶３２０の下部に上記下面１２３と平行な帯形状に形成される。このとき、上記ノッチ部３４０は、上記下面１２３と平行な方向で上、下に折曲した形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝３４５に形成される。
本発明の第１実施形態において、ノッチ部１４０は、複数の破断溝１４５ａ及び離隔領域１４５ｂで構成される破断溝群１４５からなるが、本発明の第３実施形態においてノッチ部３４０は上述したように、折曲した形態の単一破断溝３４５に形成される。よって、本発明の第３実施形態によるリチウム二次電池は、縦圧縮試験時において、本発明の第１実施形態と比較して、破断溝３４５がより容易に破断されて、より円滑に電極組立体１１０を下部方向に噴出させることができる。
（第４実施形態）
次は、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
次は、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
図５は、本発明の第４実施形態による缶の斜視図である。
本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池は、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池と比べてノッチ部の形成位置のみ異なり、本発明の第１実施形態によるリチウム二次電池と同じ構成要素を有するため、同一構成要素に対して同一図面符号を付けて重複された説明は省略する。以下、本発明の第４実施形態では、本発明の第１実施形態と差を有するノッチ部について重点的に説明する。
本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、缶４２０と、キャップ組立体１３０と、を含んで形成される。ここで、上記缶４２０は、下部に相対的に厚さが薄いノッチ部４４０が形成される。上記缶４２０は、本発明の第１実施形態による缶１２０と同一物質及び同一加工方法に形成され、同一役割を有する。
図５に示すように、上記缶４２０は、電極組立体１１０が収容される空間が形成されるように長側壁１２１と、短側壁１２２と、当該長側壁１２１と短側壁１２２の下部を密閉する下面１２３と、からなる。また、上記缶４２０は、ノッチ部４４０をさらに含んで形成される。
上記ノッチ部４４０は、上記缶４２０の下部である下面１２３に形成される。上記ノッチ部４４０は、複数の破断溝４４５ａが集まってなる破断溝群４４５に形成される。ここで、上記破断溝群４４５は、離隔領域４４５ｂをさらに含む。上記破断溝群４４５は、複数の破断溝４４５ａ及び複数の離隔領域４４５ｂが同一線上で順次に反復的に形成されてなる。また、上記破断溝４４５ａの幅ｗ３は、上記離隔領域１４５ｂの幅ｗ４より広く形成されることが好ましい。また、上記破断溝４４５ａの深さは、上記缶４２０の厚さの約５５％〜７５％の割合に形成されることが好ましい。
本発明の第１実施形態において、ノッチ部１４０は、缶１２０の下部側壁に形成されるが、本発明の第４実施形態においてノッチ部４４０は缶４２０の下面１２３に形成される。よって、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池は、縦圧縮試験時に電極組立体１１０を下部方向に噴出させるのみならず、本発明の第１実施形態より長側壁１２１及び短側壁１２２の強度をさらに強化させることができる。
（第５実施形態）
次は、本発明の第５実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
次は、本発明の第５実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
図６は、本発明の第５実施形態による缶の斜視図である。
本発明の第５実施形態によるリチウム二次電池は、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池と比べてノッチ部の構造のみ異なり、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池と同じ構成要素を有するため、同一構成要素に対して同一図面符号を付けて重複された説明は省略する。以下、本発明の第５実施形態では、本発明の第４実施形態と差を有するノッチ部について重点的に説明する。
本発明の第５実施形態によるリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、缶５２０と、キャップ組立体１３０と、を含んで形成される。ここで、上記缶５２０は、下部に相対的に厚さが薄いノッチ部５４０が形成される。上記缶５２０は、本発明の第４実施形態による缶４２０と同一物質及び同一加工方法に形成され、同一役割を有する。
図６に示すように、上記缶５２０は、電極組立体１１０が収容される空間が形成されるように長側壁１２１と、短側壁１２２と、当該長側壁１２１と短側壁１２２の下部を密閉する下面１２３と、からなる。また、上記缶５２０は、ノッチ部５４０をさらに含んで形成される。
上記ノッチ部５４０は、上記缶５２０の下部である下面１２３に形成される。このとき、上記ノッチ部５４０は、直線形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝５４５に形成される。
本発明の第４実施形態において、ノッチ部４４０は、複数の破断溝４４５ａ及び離隔領域４４５ｂで構成される破断溝群４４５からなるが、本発明の第５実施形態においてノッチ部５４０は、上述したように、直線形態の単一破断溝５４５に形成される。よって、本発明の第５実施形態によるリチウム二次電池は、縦圧縮試験時において、本発明の第４実施形態と比較して、破断溝５４５がより容易に破断されて、より円滑に電極組立体１１０を下部方向に噴出させることができる。
（第６実施形態）
次は、本発明の第６実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
次は、本発明の第６実施形態によるリチウム二次電池に対して説明する。
図７は、本発明の第６実施形態による缶の斜視図である。
本発明の第６実施形態によるリチウム二次電池は、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池と比べてノッチ部の構造のみ異なり、本発明の第４実施形態によるリチウム二次電池と同じ構成要素を有するため、同一構成要素に対して同一図面符号を付けて重複された説明は省略する。以下、本発明の第６実施形態では、本発明の第４実施形態と差を有するノッチ部について重点的に説明する。
本発明の第６実施形態によるリチウム二次電池１００は、電極組立体１１０と、缶６２０と、キャップ組立体１３０と、を含んで形成される。ここで、上記缶６２０は、下部に相対的に厚さが薄いノッチ部６４０が形成される。上記缶６２０は、本発明の第４実施形態による缶４２０と同一物質及び同一加工方法に形成され、同一役割を有する。
図７に示すように、上記缶６２０は電極組立体１１０が収容される空間が形成されるように長側壁１２１と、短側壁１２２と、当該長側壁１２１と短側壁１２２の下部を密閉する下面１２３と、からなる。また、上記缶６２０は、ノッチ部６４０をさらに含んで形成される。
上記ノッチ部６４０は、上記缶６２０の下部である下面１２３に形成される。このとき、上記ノッチ部６４０は、上記下面１２３と平行な方向で上、下に折曲した形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝６４５に形成されることができる。
本発明の第４実施形態において、ノッチ部４４０は、複数の破断溝４４５ａ及び離隔領域４４５ｂで構成される破断溝群４４５からなるが、本発明の第６実施形態においてノッチ部６４０は上述したように、折曲した形態の単一破断溝６４５に形成される。よって、本発明の第６実施形態によるリチウム二次電池は、縦圧縮試験時において、本発明の第４実施形態と比較して、破断溝６４５がより容易に破断されて、より円滑に電極組立体１１０を下部方向に噴出させることができる。
次は、本発明の実施形態による他のリチウム二次電池に対して説明する。
図８は、本発明の実施形態による他のリチウム二次電池の分解斜視図である。
図８に示すように、本発明の実施形態による他のリチウム二次電池７００は、 円筒型電池である。上記リチウム二次電池７００は、電極組立体７１０と、電極組立体７１０が収容される円筒型の缶７２０と、缶７２０の上端開口部を密封するキャップ組立体７３０と、を含んで形成される。上記キャップ組立体７３０は、キャップアップ７３１と、上記キャップアップ７３１の下部に位置される二次保護素子７３２と、上記二次保護素子７３２の下部に位置される安全ベント(ｓａｆｅｔｙ ｖｅｎｔ)７３３と、上記安全ベント７３３の下部に位置されるインシュレータ(ｉｎｓｕｌａｔｏｒ)７３４と、上記インシュレータ７３４の下部に位置されるキャップダウン７３５及びこれらを外郭で包むガスケット７３６とを含む。また、上記リチウム二次電池７００は、上部絶縁板７５０を含んで形成される。また、上記リチウム二次電池７００は、上記電極組立体７１０の中央に挿入されて変形を防止するセンターピン７６０をさらに含んで形成される。また、上記リチウム二次電池７００は、上記電極組立体７１０の下部に形成される下部絶縁板７７０をさらに含んで形成される。
上記のように構成されるリチウム二次電池７００において、上記缶７２０の下部にはノッチ部７４０が形成される。上記ノッチ部７４０は、円筒型の缶７２０の下部の柱の周りを囲んで形成されることができ、または、円筒型の缶７２０の底面に形成されることもできる。また、図８では、上記ノッチ部７４０が非連続的に形成されることを示したが、上記ノッチ部７４０は連続的な直線形態、または連続的で折曲した形態でも形成可能である。よって、本発明の実施形態による他のリチウム二次電池７００は、本発明の実施形態による角形リチウム二次電池１００と同じく、縦圧縮試験時において、上記ノッチ部７４０が破断されることにより、内部に収容されている電極組立体７１０を下部方向に円滑に噴出させることができる。また、これによって、電極の間の短絡を防止することができ、リチウム二次電池７００の安全性を向上させることができるようになる。
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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
例えば、上記各実施形態に係るリチウム二次電池は、縦圧縮のような規格試験で缶の縦軸を基準として両側面に物理的な衝撃が加えられる場合において効果を発揮するのみでなく、他の軸を基準とした圧縮力が加えられた場合にも同様の効果を得ることができる。
１００、７００ リチウム二次電池
１１０、７１０ 電極組立体
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ 缶
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０ ノッチ部
１４５ａ、２４５、３４５、４４５、５４５、６４５ 破断溝
１４５、４４５ 破断溝群
１４５ｂ、４４５ｂ 離隔領域
１３０ キャップ組立体
１１０、７１０ 電極組立体
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０、６２０、７２０ 缶
１４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０、７４０ ノッチ部
１４５ａ、２４５、３４５、４４５、５４５、６４５ 破断溝
１４５、４４５ 破断溝群
１４５ｂ、４４５ｂ 離隔領域
１３０ キャップ組立体
Claims (16)
- 電極組立体と、
前記電極組立体が収容されるように上部に開口が形成され、下部にノッチ部が形成される缶と、
前記缶の開口を密封するキャップ組立体と、
を含むことを特徴とするリチウム二次電池。 - 前記缶は、長側壁、短側壁及び下面からなり、前記ノッチ部は前記長側壁及び前記短側壁に前記下面と平行した帯状に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、前記長側壁及び前記短側壁の厚さと比較して厚さの薄い複数の破断溝からなる破断溝群によって形成されることを特徴とする、請求項２に記載のリチウム二次電池。
- 前記破断溝の間の間隔は、前記破断溝の幅より狭く離隔して形成されることを特徴とする、請求項３に記載のリチウム二次電池。
- 前記破断溝の深さは、前記長側壁及び前記短側壁の厚さの５５％〜７５％の割合に形成されることを特徴とする、請求項４に記載のリチウム二次電池。
- 前記破断溝の破断強度は、前記缶と前記キャップ組立体の溶接強度よりさらに小さいことを特徴とする、請求項５に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、下面と平行な方向に複数個に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、直線形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、前記下面と平行な方向で上、下に折曲した形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されることを特徴とする、請求項２に記載のリチウム二次電池。
- 前記缶は、長側壁、短側壁及び下面からなり、前記ノッチ部は前記下面に直線形態に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、前記下面の厚さと比較して厚さの薄い複数の破断溝からなる破断溝群に形成されることを特徴とする、請求項１０に記載のリチウム二次電池。
- 前記破断溝の間の間隔は、前記破断溝の幅より狭く離隔して形成されることを特徴とする、請求項１１に記載のリチウム二次電池。
- 前記破断溝の深さは、前記下面の厚さの５５％〜７５％の割合に形成されることを特徴とする、請求項１２に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、直線形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されることを特徴とする、請求項１０に記載のリチウム二次電池。
- 前記ノッチ部は、前記下面と平行な方向で上、下に折曲した形態で連続的に繋がって１つの溝形状に構成される破断溝に形成されることを特徴とする、請求項１０に記載のリチウム二次電池。
- 前記缶は、円筒型であることを特徴とする、請求項１に記載のリチウム二次電池。
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