JP2010272513A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】出力及び容量を高めることができ、安全性に対する信頼性を高めることができる二次電池を提供すること。
【解決手段】一端から延びた複数の第１突出部を有する第１電極板と、前記一端から延びた複数の第２突出部を有する第２電極板とを備え、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つが偏平部とラウンド部とを備えるように形成された電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つに接続され、少なくとも前記ラウンド部をカバーする集電板とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２
【解決手段】一端から延びた複数の第１突出部を有する第１電極板と、前記一端から延びた複数の第２突出部を有する第２電極板とを備え、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つが偏平部とラウンド部とを備えるように形成された電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つに接続され、少なくとも前記ラウンド部をカバーする集電板とを備えることを特徴とする。
【選択図】図２
Description
本発明は、二次電池に関する。
二次電池（Ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池であって、一つの電池セルがパック形態で包装された低容量電池の場合、携帯電話及びビデオカメラのような携帯の可能な小型電子機器に使用され、電池パックが数十個接続した電池パック単位の大容量電池の場合、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として広く使用されている。
二次電池は、様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、帯状の陽、陰極板の間に絶縁体であるセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介在して、これを渦流状に巻き取った電極組立体（又はゼリーロール）をケースに内蔵設置し、ケースに電極端子が形成されたキャップ組立体を設置して構成される。
二次電池のうち、大容量電池では、容量や出力面において一瞬間に多くの電流を集電するための機能として、集電板が電極組立体の両端に露出した陽極板の陽極無地部及び陰極板の陰極無地部の各々に電気的に接続されて、陽、陰極板に発生した電流を陽、陰極端子に誘導するようになる。
本発明の目的は、垂直方向の巻取軸を有する電極組立体の上部に突出した電極無地部のラウンド部に結合され、電極端子と結合される集電板を具備することによって、電極端子と電極組立体との間の電流パス長を減らし、かつ内部抵抗を減らすことのできる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、電極組立体と集電板とを別途の接続タップ無しで直接結合させることによって、ケースの内部で別途の接続タップが占める空間を減らし、減った空間分だけ電極組立体の巻取ターン数を増加させて電池の容量を高めることのできる二次電池を提供することにある。
また、本発明のさらに他の目的は、垂直方向の巻取軸を有する電極組立体の上部に集電板を配置してレーザ溶接で結合させることによって、電極組立体の内部から発生するガスの放出領域を確保しつつ、電極組立体の内部から電極組立体の上部に位置する安全ベントまでガス放出が円滑に行われるようにして、電池の安全性に対する信頼性を高めることのできる二次電池を提供することにある。
上述の目的を達成するために、本発明による二次電池は、一端から延びた複数の第１突出部を有する第１電極板と、前記一端から延びた複数の第２突出部を有する第２電極板とを備え、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つが偏平部とラウンド部とを備えるように形成された電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つに接続され、少なくとも前記ラウンド部をカバーする集電板とを備えることを特徴とする。
前記偏平部は、前記電極組立体の長さ方向に延び、前記ラウンド部は、前記電極組立体の中心軸から前記電極組立体の終端の一側に位置し、前記集電板は、前記ラウンド部に溶接されうる。
前記偏平部は、前記中心軸と最も近い一側から長さ方向に垂直な偏平エッジを有することができる。
前記偏平部は、前記長さ方向から前記電極組立体の中央領域に向けて傾いた偏平エッジを有することができる。
前記集電板は、前記電極組立体の偏平部に対応する位置に偏平領域部と、前記電極組立体のラウンド部に溶接されるラウンド領域部とを備えることができる。
前記集電板は、前記電極組立体の一端のうち、第１側から前記複数の第１突出部と接続する第１集電板であり、前記電極組立体の一端のうち、前記第１側と反対になる第２側から前記複数の第２突出部と接続する第２集電板をさらに備えることができる。
前記集電板は、溝部を備え、前記溝部にて前記電極組立体に溶接されることができる。
前記集電板の溝部は、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つを加圧及び／又は折り曲げることができる。
前記集電板は、前記溝部を備えるベース部と、前記ベース部を取り囲むフランジ部とをさらに備えることができる。
前記集電板の溝部は、長さ方向に延びた複数の溝部を備え、前記電極組立体に溶接されることができる。
前記集電板の溝部は、前記長さ方向に垂直な方向に延びた複数の溝部を備え、前記電極組立体に溶接されることができる。
前記集電板は、前記溝部を介して形成された少なくとも一つの開口を有することができる。
前記少なくとも一つの開口は、複数のスリットを含むことができる。
前記電極組立体の一端は、電極活物質がコーティングされないものでありうる。
前記ケースの開口を密封するキャッププレートと、前記二次電池からガスを除去するように形成された安全ベントを含むキャップ組立体とをさらに備えることができる。
前記集電板は、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つにレーザ溶接されうる。
本発明による二次電池は、垂直方向の巻取軸を有する電極組立体の上部に突出した電極無地部のラウッド部に結合され、電極端子と結合される集電板を具備することによって、電極端子と電極組立体との間の電流パス長を減らし、かつ内部抵抗を減らすことができる。
また、本発明による二次電池は、電極組立体と集電板とを別途の接続タップ無しで直接結合させることによって、ケースの内部で別途の接続タップが占める空間を減らし、減った空間分だけ電極組立体の巻取ターン数を増加させて電池の容量を高めることができる。
また、本発明による二次電池は、垂直方向の巻取軸を有する電極組立体の上部に集電板を配置してレーザ溶接で結合させることによって、電極組立体の内部から発生するガスの放出領域を確保しつつ、電極組立体の内部から電極組立体の上部に位置する安全ベントまでガス放出が円滑に行われるようにして、電池の安全性に対する信頼性を高めることができる。
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。
図１は、本発明の一実施の形態による二次電池を示す斜視図であり、図２は、図１の二次電池を示す断面図であり、図３は、図１の二次電池において電極組立体が巻取られる前の状態を示す分離斜視図であり、図４は、図１の二次電池のうちの電極組立体と、第１及び第２集電板と、第１及び第２電極端子を示す部分分離斜視図であり、図５は、図４の第１集電板の下面が上に向かった状態を示す斜視図であり、図６は、図４の「Ａ」部分を拡大して示した斜視図である。
図１〜図３に示すように、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、大容量出力の可能な角形二次電池に製造されることができ、電極組立体１１０と、電極組立体１１０の上部に配置されて電極組立体１１０と電気的に接続される第１集電板１２０及び第２集電板１３０と、電極組立体１１０、第１集電板１２０、第２集電板１３０及び電解液（図示せず）の収納されたケース１４０と、ケース１４０の上部を塞ぐキャップ組立体１５０とを備える。
電極組立体１１０は、薄板状又は膜状に形成された第１電極板１１１、セパレータ１１３、第２電極板１１２の積層体を巻き取るか又は重ねて形成する。ここで、第１電極板１１１は、陽極として作用し、第２電極板１１２は、陰極として作用できる。一方、本発明の実施の形態において電極組立体１１０は、ケース１４０の内部において垂直方向の巻取軸（又は中心軸という）Ｃを有するように位置し、巻取軸Ｃの上部を電極組立体１１０の上部と定義するようにする。
第１電極板１１１は、第１電極集電体１１１ａと、前記第１電極集電体１１１ａの両面にコーティングされた第１電極活物質層１１１ｂとからなる。なお、前記第１電極集電体１１１ａには、第１電極活物質がコーティングされない第１電極無地部１１１ｃが形成される。
第１電極集電体１１１ａは、電流を集めるホイル形態でアルミニウム（Ａｌ）材質からなり、また他の等価の材質からなりうる。前記第１電極活物質層１１１ｂは、電気を発生させる機能を果たし、遷移金属酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４）からなることができ、又は他の等価の材質からなりうる。第１電極無地部１１１ｃは、第１電極集電体１１１ａの上部の一端に形成されて、第１電極板１１１と第１電極板１１１の外部間の電流流れの通路となる。
第１電極無地部１１１ｃは、具体的に第１水平部１１４と複数の第１突出部１１５とを備える。このような第１水平部１１４及び第１複数の突出部１１５は、略長方形の第１電極無地部を長さ方向において既設定された間隔に一部カットすることによって形成されうる。第１水平部１１４は、第１電極集電体１１１ａの長さと同じ長さを有することができる。複数の第１突出部１１５は、第１水平部１１４から垂直方向に突出する。このような複数の第１突出部１１５は、図４に示すように、電極組立体１１０の上端外に突出しつつ電極組立体１１０の巻取軸Ｃを基準に一側に位置し、電極組立体１１０の巻取形状により画定されるラウンド部Ｒと偏平部Ｐとに区分されることができる。ここで、ラウンド部Ｒは、偏平部Ｐより電極組立体１１０の巻取軸Ｃからより遠く位置し、電極組立体１１０の巻取工程上、複数の第１突出部１１５が偏平部Ｐよりさらに密集される部分である。そして、図４に示すように、電極組立体１１０の巻取軸Ｃと対向する複数の第１突出部１１５のそれぞれの終端は、一字形をなす。すなわち、偏平部Ｐは、巻取軸Ｃと最も近い一側から長さ方向に垂直な偏平エッジを有する。このために、前記複数の第１突出部１１５は、第１突出部１１５の幅が第１電極板１１１が巻き取られるごとに増加するように形成される。
第２電極板１１２は、第２電極集電体１１２ａと、前記第２電極集電体１１２ａの両面にコーティングされた第２電極活物質層１１２ｂとからなる。なお、前記第２電極集電体１１２ａには、第２電極活物質がコーティングされない第２電極無地部１１２ｃが形成される。
第２電極集電体１１２ａは、電流を集めるホイル形態でニッケル又は銅（Ｃｕ）材質からなり、又は他の等価の材質からなりうる。第２電極活物質層１１２ｂは、電気を発生させる機能を果たし、例えば、石墨、炭素などからなり、又は他の等価の材質からなりうる。第２電極無地部１１２ｃは、第２電極集電体１１２ａの上部の一端に形成されて、第２電極板１１２と第２電極板１１２の外部間の電流流れの通路となる。
第２電極無地部１１２ｃは、具体的に第２水平部１１６と複数の第２突出部１１７を備える。このような第２水平部１１６及び複数の第２突出部１１７は、略長方形の第２電極無地部を長さ方向から既設定された間隔に一部カットすることによって形成されうる。第２水平部１１６は、第２電極集電体１１２ａの長さと同じ長さを有することができる。複数の第２突出部１１７は、第２水平部１１６から垂直方向に突出する。このような複数の第２突出部１１７は、図４に示すように、電極組立体１１０の上端外に突出しつつ電極組立体１１０の巻取軸Ｃを基準に他側（すなわち、第１突出部１１５に反対になる側）に位置し、電極組立体１１０の巻取形状により画定されるラウンド部Ｒと偏平部Ｐとに区分されることができる。ここで、ラウンド部Ｒは、偏平部Ｐより電極組立体１１０の巻取軸Ｃからより遠く位置し、電極組立体１１０の巻取工程上、複数の第２突出部１１７が偏平部Ｐより密集される部分である。そして、電極組立体１１０の巻取軸Ｃと対向する複数の第２突出部１１７のそれぞれの終端は、一字形になる。すなわち、偏平部Ｐは、巻取軸Ｃと最も近い一側から長さ方向に垂直な偏平エッジを有する。このために、複数の突出部１１７は、第２突出部１１７の幅が、第２電極板１１２が巻き取られるごとに増加するように形成される。
このような、第１電極板１１１及び第２電極板１１２は、極性を別にして配置されることができる。
セパレータ１１３は、第１電極板１１１と第２電極板１１２との間に位置してショートを防止し、リチウムイオンの移動のみを可能にする機能を果たし、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとの複合フィルム、又は他の等価の材質からなりうる。
上記のように、第１電極板１１１は、アルミニウム（Ａｌ）ホイル、第２電極板１１２は、銅（Ｃｕ）ホイル、セパレータ１１３は、ポリエチレン（ＰＥ）又はポリプロフィレン（ＰＰ）でありうるが、本発明は、上記の材質を限定するものではない。
前記のような電極組立体１１０は、図３及び図４に示すように、巻取時電極組立体１１０の上端の一側及び他側外に第１電極無地部１１１ｃの第１突出部１１５及び第２電極無地部１１２ｃの第２突出部１１７が露出するように、第１電極板１１１、セパレータ１１３及び第２電極板１１２を配置して巻き取ることによってなる。電極組立体１１０は、上記のように、第１電極板１１１、セパレータ１１３及び第２電極板１１２が渦流状に巻き取られてなること以外に、積層された構成からなることも可能である。
このような電極組立体１１０の上部の一側及び他側には、第１電極板１１１と第２電極板１１２とのそれぞれと電気的に接続するための第１集電板１２０と第２集電板１３０とが結合される。すなわち、第１集電板１２０は、電極組立体１１０の上端のうち、第１側に結合され、第２集電板１３０は、電極組立体１１０の上端のうち、第１側と反対になる第２側に結合される。
第１集電板１２０は、導電性を有する材質から形成されて、電極組立体１１０の上端の一側に突出した第１電極無地部１１１ｃの第１突出部１１５と接触されることによって、第１電極板１１１と電気的に接続される。ここで、第１集電板１２０は、レーザ溶接方法により第１電極無地部１１１ｃの第１突出部１１５と結合されうる。
第２集電板１３０は、また導電性を有する材質から形成されて、電極組立体１１０の上端の他側に突出した第２電極無地部１１１ｃの第２突出部１１７と接触されることによって、第２電極板１１２と電気的に接続される。ここで、第２集電板１３０は、レーザ溶接方法により第２電極無地部１１２ｃの第２突出部１１７と結合されることができる。
前記のような第１集電板１２０及び第２集電板１３０は、電極組立体１１０の上部に結合されて、電極組立体１１０の上部に位置する電極端子と電極組立体１１０との間の電流パス長を減らすことができ、電流パス長の増加による内部抵抗の増加を防止することができる。また、第１集電板１２０及び第２集電板１３０は、電極組立体１１０に別途の接続タップ無しで直接結合されて、ケースの内部で別途の接続タップに対する空間をなくすことによって、電極組立体１１０の巻取ターン数を増加させることができる。また、第１集電板１２０及び第２集電板１３０は、電極組立体１１０の上部に配置され、レーザ溶接方法により結合されて、電極組立体１１０の内部から発生するガスの放出領域を確保しつつ、電極組立体１１０の内部から電極組立体１１０の上部に位置する安全ベントまでガス放出が円滑に行われるようにすることができる。
次に、このような第１、２集電板１２０、１３０の構造について第１集電板１２０の構造を例に挙げて具体的に説明する。第２集電板１３０の構造に対する説明は、第１集電板１２０の構造と互いに対応するので省略する。
図４〜図６に示すように、第１集電板１２０は、第１突出部１１５のラウンド部Ｒをカバーするラウンド領域部Ｓｗを備えるように形成される。また、第１集電板１２０は、第１突出部１１５の偏平部Ｐをカバーする偏平領域部Ｓｃをさらに備えるように形成されうる。
具体的に説明すると、第１集電板１２０は、ベース部１２１、フランジ部１２２、端子ホール１２３及び溝部１２４を備えることができる。
ベース部１２１は、電極組立体１１０の第１突出部１１５と対向し、第１突出部１１５の平面形状と略同じ平面形状を有するプレートから形成される。すなわち、ラウンド領域部Ｓｗにおけるベース部１２１は、略反楕円、半円又は他のラウンド形状を有し、偏平領域部Ｓｃでのベース部１２１は、略四角又は他の直線形状を有することができる。
フランジ部１２２は、ベース部１２１の終端から電極組立体１１０の第１突出部１１５の方向に延びるように形成される。ここで、フランジ部１２２は、第１集電板１２０と第１突出部１１５との円滑な結合のために、電極組立体１１０の巻取軸Ｃと近い一側が開口されるように形成されうる。
端子ホール１２３は、ベース部１２１のうち、偏平領域部Ｓｃに形成されて、後述する第１電極端子１５２の一部が挟まれて結合されるようにする。
溝部１２４は、ベース部１２１のうち、ラウンド領域部Ｓｗに形成され、第１集電板１２０と第１突出部１１５との結合のために実施される溶接空間を提供する。このような溝部１２４は、ベース部１２１が電極組立体１１０の方向に突出して形成され、電極組立体１１０と第１集電板１２０との結合時に第１電極無地部１１１ｃの第１突出部１１５を加圧して折り曲げられた形態になるようにする。これにより、第１突出部１１５と面接続する溝部１２４の底面は、第１集電板１２０と第１突出部１１５との面接触による接触面積を増加させて、第１集電板１２０と第１突出部１１５との容易な付着（例えば、レーザ溶接）を可能にする。
第２集電板１３０は、第１集電板１２０と互いに対応するように第２突出部１１７のラウンド部Ｒをカバーするラウンド領域部Ｓｗと、第２突出部１１７の偏平部Ｐをカバーする偏平領域部Ｓｃとを備えるように形成されうる。具体的に説明すると、第２集電板１３０は、ベース部１３１、フランジ部１３２、端子ホール１３３、溝部１３４を備えることができる。上述したように、第２集電板１３０は、第１集電板１２０の構成と互いに対応するので具体的な説明は省略する。
ケース１４０は、アルミニウム、アルミニウム合金又はニッケルがメッキされたスチールのような導電性金属から形成され、垂直方向の巻取軸Ｃを有する電極組立体１１０が挿入固着されうる開口部の形成された略六面体形状からなる。図１では、ケース１４０とキャップ組立体５０とが結合された状態で示されているので、開口部が示されていないが、キャップ組立体１５０の周り部分１４０ａが実質的に開放された部分である。一方、ケース１４０の内面は、絶縁処理されて、電極組立体１１０及びキャップ組立体１５０と絶縁される。
キャップ組立体１５０は、ケース１４０と結合され、キャッププレート１５１と、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３と、ガスケット１５４と、ナット１５５とを備えてなりうる。
キャッププレート１５１は、ケース１４０を密封し、ケース１４０と同じ材質から形成されうる。
第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれは、絶縁された状態でキャッププレート１５１を貫通して、第１集電板１２０及び第２集電板１３０のそれぞれと電気的に接続される。
ガスケット１５４は、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれとキャッププレート１５１との間に形成されて、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれとキャッププレート１５１とを絶縁させる。このようなガスケット１５４は、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれと物理的に締結されるように結合溝１５４ａを有することができる。
ナット１５５は、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれに形成されたネジ山（Ｓ）に沿って締結されて、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれをキャッププレート１５１に固定させる。
また、キャップ組立体１５０は、キャッププレート１５１に形成される電解液注入口（図示せず）を介して電解液を注入した後、電解液の注入口を密封する栓１５６、及び／又はキャッププレート１５１の下部に薄い厚さに形成されて設定された圧力により破損されてガスを放出する安全ベント１５７を備えることができる。
前記のような構成を有するキャップ組立体１５０のうち、第１、２電極端子１５２、１５３の構造について第１電極端子１５２の構造を例に挙げてさらに具体的に説明すると、以下のとおりである。第２電極端子１５３の構造についての説明は、第１電極端子１５２の構造と互いに対応するので省略するようにする。
第１電極端子１５２は、第１ヘッド部１５２ａ、第１プレート部１５２ｂ、第１結合突起１５２ｃ及び第１固定部１５２ｄを備えてなることができる。
第１ヘッド部１５２ａは、キャッププレート１５１を貫通してキャッププレート１５１の上部に延びるように形成される。第１ヘッド部１５２ａは、ナット１５５との締結のために外面に形成されたネジ山（Ｓ）を有する。
第１プレート部１５２ｂは、第１ヘッド部１５２ａと垂直をなして接続され、キャッププレート１５１の下部に位置する。
第１結合突起１５２ｃは、第１プレート１５２ｂの一側から突出し、ガスケット１５４の結合溝１５４ａと結合される。このような第１結合突起１５２ｃと結合溝１５４ａとの結合は、二次電池の製造工程時に第１電極端子１５２の回転を防止する。
固定部１５２ｄは、第１プレート部１５２ｂの下部から延びた延長部（図４の５２ｄ）が第１集電板１２０の端子ホール１２３を貫通してリベット（ＲＩｖｅｔｉｎｇ）工程により変形されることによって形成される。すなわち、固定部１５２ｄは、第１集電板１２０の下部において第１集電板１２０の端子ホール１２３より広い広さを有するようになる。これにより、固定部１５２ｄは、第１電極端子１５２を第１集電板１２０に固定させる機能を果たす。一方、図示していないが、固定部１５２ｄは、第１プレート部１５２ｂの下部に複数形成されうる。この場合、第１電極端子１５２と第１集電板１２０との結合強度がさらに向上することができる。ここで、固定部１５２ｄが複数形成されると、もちろん第１集電板１２０の端子ホール１２３の個数も複数形成される。
第２電極端子１５３は、第２ヘッド部１５３ａ、第２プレート部１５３ｂ、第２結合突起１５３ｃ及び第２固定部１５３ｄを備えてなりうる。上述したように、第２電極端子１５３は、第１電極端子１５２の構成と互いに対応するので、具体的な説明は省略する。
前記のような構成を有する電極組立体１１０がケース１４０の開放された上部を通過してケース１４０の内部に挿入されて結合され電解液などが注入され、キャップ組立体１５０がケース１４０の開放された上部を覆って密封することで二次電池を完成する。
一方、本発明の一実施の形態では、電極組立体１１０が電極組立体１１０の巻取軸Ｃと対向する第１、２突出部１１５、１１７の各々の終端が一字形をなすことと示されているが、図７に示すように、電極組立体２１０が電極組立体２１０の巻取軸Ｃと対向する第１、２突出部２１５、２１７の各々の終端が電極組立体２１０の巻取軸Ｃの方向に突出したＶ字形をなすように形成されうる。すなわち、偏平部Ｐは、長さ方向から電極組立体２１０の中央領域に向けて傾いた偏平エッジを有する。また、図８に示すように、電極組立体３１０が電極組立体３１０の巻取軸Ｃと対向する第１、２突出部３１５、３１７の各々の終端が電極組立体３１０の巻取軸Ｃから側部方向へ凹んだＶ字形をなすように形成されうる。ここで、Ｖ字形は、巻取軸Ｃから遠く離れる。すなわち、偏平部Ｐは、長さ方向から電極組立体３１０の中央領域に向けて傾いた偏平エッジを有する。
ここで、図４の電極組立体１１０、図７の電極組立体２１０及び図８の電極組立体３１０を形成するための条件を図８の電極組立体３１０を形成するための条件として例に挙げて説明すると、以下のとおりである。
図９に示すように、電極組立体３１０を形成するための条件は、第１に０＜Ｌ１及びＬ２＜Ｄ／２（Ｌ１及びＬ２：第１、２突出部３１５、３１７のそれぞれの偏平部Ｐの長さ、Ｄ：電極組立体の偏平部全体長）、第２に０＜Ｌ１＋Ｌ２＜Ｄがある。ここで、Ｌ１及びＬ２がＤ／２より小さく設定される理由は、Ｌ１及びＬ２がＤ／２より大きくなると、電極組立体３１０の平面上において第１突出部３１５と第２突出部３１７との長さが長くなって互いに重なるようになりうるためである。この場合、電気的な短絡が発生できる。また、Ｌ１＋Ｌ２がＤより小さく設定される理由は、第１突出部３１５と第２突出部３１５とが互いに重ならないようにして、第１、２突出部３１５、３１７のそれぞれのラウンド部Ｒ領域を確保するためである。
上記のように、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、第１集電板１２０と第２集電板１３０のそれぞれを垂直方向の巻取軸Ｃを有する電極組立体１１０の上部の一側及び下側のそれぞれに結合させ、電極組立体１１０の上部に位置する第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３のそれぞれに結合させる。これにより、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、既存に垂直方向の巻取軸を有する電極組立体の上・下部の各々に集電板を結合させる場合及び水平方向の巻取軸を有する電極組立体の両側部に集電板を結合させる場合より電極組立体と電極端子との間の電流パス長を減らすことができる。したがって、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、電流パス長が増加するに伴い、増加する内部抵抗を減らして電池の出力を高めることができる。
また、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、第１集電板１２０と第２集電板１３０とを電極組立体１１０に別途の接続タップ無しで直接結合させる。これにより、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、ケース１４０の内部で別途の接続タップが占める空間を減らして、減った空間分だけ電極組立体１１０の巻取ターン数を増加させることができる。したがって、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、電池の容量を増加させることができる。
また、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、第１集電板１２０と第２集電板１３０とをレーザ溶接方法により垂直方向の巻取軸Ｃを有する電極組立体１１０の上部に位置する第１電極無地部１１１ｃと第２電極無地部１１２ｃとに結合させる。これにより、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、既存に陽極無地部及び陰極無地部の各々を集められるように押した状態で超音波溶接により陽極無地部及び陰極無地部に集電板を結合させる場合、電極組立体の内部から発生したガスの放出領域が減少する現象を防止できる。また、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、既存の水平方向の巻取軸を有する電極組立体の両側部に露出した陽極無地部及び陰極無地部の各々に集電板が結合される場合、電極組立体の内部から放出されるガスがケースの両側部にぶつかって電極組立体の上部に位置する安全ベントまで容易に到達されないという現象を防止できる。したがって、本発明の一実施の形態による二次電池１００は、電池の安全性を向上させることができる。
次に、本発明の他の実施の形態による二次電池について説明する。
本発明の他の実施の形態による二次電池は、本発明の一実施の形態による二次電池１００と比較して、集電板に形成される溝部の構成のみが異なるだけで同じ構成を有し、同じ作用を果たす。これにより、同じ構成に対する重複した説明は省略し、集電板の構造について第１集電板４２０の構造を例に挙げて説明する。
図１０は、本発明の他の実施の形態による二次電池のうち、図４の「Ａ」部分と対応する部分を示す斜視図であり、図１１は、図１０の第１集電板の下面が上に向かった状態を示す斜視図である。
図１０及び図１１に示すように、第１集電板４２０は、第１突出部１１５のラウンド部Ｒをカバーするラウンド領域部Ｓｗを備えるように形成される。また、第１集電板４２０は、第１突出部１１５の偏平部Ｐをカバーする偏平領域部Ｓｃをさらに備えるように形成されうる。
具体的に説明すると、第１集電板４２０は、ベース部４２１、フランジ部４２２、端子ホール４２３及び複数の溝部４２４を備えることができる。
ベース部４２１、フランジ部４２２及び端子ホール４２３は、図６に示す第１集電板１２０のベース部１２１、フランジ部１２２及び端子ホール１２３と同一である。
溝部４２４は、図６に示された第１集電板１２０の溝部１２４と同じ作用を果たし、但し溝部１２４がラウンド領域部Ｓｗにて一つの溝状に形成されたこととは異なり、ラウンド領域部Ｓｗにて第１集電板４２０の長さ方向と平行な水平方向に複数形成される点において差がある。このような溝部４２４は、ラウンド領域部Ｓｗに位置する突出部１１５と平面上交差するようになる。
このように、本発明の他の実施の形態による二次電池は、第１集電板４２０のラウンド領域部Ｓｗに水平方向に形成された複数の溝部４２４を具備することによって、溝部４２４に実施されるレーザ溶接により形成されるレーザ溶接ラインと突出部１１５とを平面上交差するようにして、第１集電板４２０と突出部１１５との結合強度を高めることができる。
次に、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池について説明する。
本発明のさらに他の実施の形態による二次電池は、本発明の一実施の形態による二次電池１００と比較して、集電板に形成される溝部の構成のみが異なり、同じ構成を有し、同じ作用を果たす。これにより、同じ構成に対する重複した説明は省略し、集電板の構造について第１集電板５２０の構造を例に挙げて説明する。
図１２は、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池のうち、図４の「Ａ」部分と対応する部分を示す斜視図であり、図１３は、図１１の第１集電板の下面が上に向かった状態を示す斜視図である。
図１２及び図１３に示すように、第１集電板５２０は、第１突出部１１５のラウンド部Ｒをカバーするラウンド領域部Ｓｗを備えるように形成される。また、第１集電板５２０は、第１突出部１１５の偏平部Ｐをカバーする偏平領域部Ｓｃをさらに備えるように形成されうる。
具体的に説明すると、第１集電板５２０は、ベース部５２１、フランジ部５２２、端子ホール５２３及び複数の溝部５２４を備えることができる。
ベース部５２１、フランジ部５２２及び端子ホール５２３は、図６に示す第１集電板１２０のベース部１２１、フランジ部１２２及び端子ホール１２３と同一である。
溝部５２４は、図６に示す第１集電板１２０の溝部１２４と同じ作用を果たし、ただし第１集電板１２０の溝部１２４がラウンド領域部Ｓｗにて一つの溝状に形成されたことと異なり、ラウンド領域部Ｓｗにて第１集電板４２０の長さ方向と垂直な垂直方向に複数形成される点において差がある。このような溝部５２４は、レーザ溶接時にレーザの照射位置を具体的に指定して、レーザ溶接がより正確な位置で行われるようにすることができる。
このように、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池は、第１集電板５２０のラウンド領域部Ｓｗに垂直方向に形成された複数の溝部５２４を具備することによって、レーザ溶接がより正確な位置で行われるようにして溶接効率を向上させることができる。
次に、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池について説明する。
本発明の他の実施の形態による二次電池は、本発明の一実施の形態による二次電池１００と比較して、集電板に開口（又はスリットという）がさらに形成される構成のみが異なるだけで、同じ構成を有し、同じ作用を果たす。これにより、同じ構成についての重複した説明は省略し、集電板の構造について第１集電板６２０の構造を例に挙げて説明する。
図１４は、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池のうち、図４の「Ａ」部分と対応する部分を示す斜視図で、図１５は、図１４の１５−１５線（水準）に沿う第１集電板を示す断面図である。
図１４及び図１５に示すように、第１集電板６２０は、第１突出部１１５のラウンド部Ｒをカバーするラウンド領域部Ｓｗを備えるように形成される。また、第１突出部１１５の偏平部Ｐをカバーする偏平領域部Ｓｃをさらに備えるように形成されうる。
具体的に説明すると、第１集電板６２０は、ベース部６２１、フランジ部６２２、端子ホール６２３、溝部６２４及び複数のスリット６２５を備えることができる。
ベース部６２１、フランジ部６２２、端子ホール６２３及び溝部６２４は、図６に示す第１集電板１２０のベース部１２１、フランジ部１２２、端子ホール１２３及び溝部１２４と同一である。
スリット６２５は、溝部６２４の領域を貫通するように形成されて、作業者が電極組立体１１０の外部にて第１突出部１１５の密集状態と、溝部６２４と第１突出部１１５とのレーザ溶接状態を把握できるようにする。また、スリット６２５は、溝部６２４と第１突出部１１５とのレーザ溶接時にスリット６２５の一側に加えられるレーザ熱がスリット６２５の他側に伝達されることを遮断又は減らして、レーザ溶接により溝部６２４と第１突出部１１５とを溶接させることにおいて、レーザ熱を集中させることができる。これにより、溝部６２４と第１突出部１１５とのレーザ溶接効率が高まりうる。
このように、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池は、第１集電板６２０の溝部６２４に形成されたスリット６２５を具備することによって、第１突出部１１５の密集状態と、溝部６２４と第１突出部１１５との溶接状態に対して不良が発生する場合、作業者が不良に対して対処できるようにする。
また、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池は、スリット６２５を介して、レーザ溶接により溝部６２４と第１突出部１１５とを溶接させることにおいて、レーザ熱を集中させることができる。これにより、本発明のさらに他の実施の形態による二次電池は、溝部６２４と第１突出部１１５とのレーザ溶接効率を上げて、第１集電板６２０と電極組立体１１０との結合に対する信頼性を高めることができる。
以上、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。
１００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１２０ 第１集電体
１３０ 第２集電体
１４０ ケース
１５０ キャップ組立体
１１０ 電極組立体
１２０ 第１集電体
１３０ 第２集電体
１４０ ケース
１５０ キャップ組立体
Claims (16)
- 一端から延びた複数の第１突出部を有する第１電極板と、前記一端から延びた複数の第２突出部を有する第２電極板とを備え、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つが偏平部とラウンド部とを備えるように形成された電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つに接続され、少なくとも前記ラウンド部をカバーする集電板とを備えることを特徴とする二次電池。 - 前記偏平部は、前記電極組立体の長さ方向に延び、
前記ラウンド部は、前記電極組立体の中心軸から前記電極組立体の終端の一側に位置し、
前記集電板は、前記ラウンド部に溶接されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。 - 前記偏平部は、前記中心軸と最も近い一側から長さ方向に垂直な偏平エッジを有することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
- 前記偏平部は、前記長さ方向から前記電極組立体の中央領域に向けて傾いた偏平エッジを有することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
- 前記集電板は、前記電極組立体の偏平部に対応する位置に偏平領域部と、前記電極組立体のラウンド部に溶接されるラウンド領域部とを備えることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
- 前記集電板は、前記電極組立体の一端のうち、第１側から前記複数の第１突出部と接続する第１集電板であり、
前記電極組立体の一端のうち、前記第１側と反対になる第２側から前記複数の第２突出部と接続する第２集電板をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。 - 前記集電板は、溝部を備え、前記溝部にて前記電極組立体に溶接されることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
- 前記集電板の溝部は、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つを加圧及び／又は折り曲げることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
- 前記集電板は、前記溝部を備えるベース部と、前記ベース部を取り囲むフランジ部とをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
- 前記集電板の溝部は、長さ方向に延びた複数の溝部を備え、前記電極組立体に溶接されることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
- 前記集電板の溝部は、前記長さ方向に垂直な方向に延びた複数の溝部を備え、前記電極組立体に溶接されることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
- 前記集電板は、前記溝部を介して形成された少なくとも一つの開口を有することを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
- 前記少なくとも一つの開口は、複数のスリットを含むことを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
- 前記電極組立体の一端は、電極活物質がコーティングされないことを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の二次電池。
- 前記ケースの開口を密封するキャッププレートと、前記二次電池からガスを除去するように形成された安全ベントを含むキャップ組立体とをさらに備えることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の二次電池。
- 前記集電板は、前記複数の第１突出部又は複数の第２突出部の少なくとも何れか一つにレーザ溶接されることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の二次電池。
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