JP2011003527A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部の圧力及び衝撃に対して電極板間の短絡を誘導して電流をあらかじめバイパスさせることで安全性を向上させることができる二次電池を提供する。
【解決手段】一例で、二次電池は、電極組立体と、上端開口部を通じて電極組立体を収容するケースと、ケースに結合されるキャップ組立体と、電極組立体とケースとの間に介されて、ケースの圧縮時に破断されて電極組立体の短絡を誘導する短絡誘導プレートと、を含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】一例で、二次電池は、電極組立体と、上端開口部を通じて電極組立体を収容するケースと、ケースに結合されるキャップ組立体と、電極組立体とケースとの間に介されて、ケースの圧縮時に破断されて電極組立体の短絡を誘導する短絡誘導プレートと、を含んで構成されることを特徴とする。
【選択図】図１
Description
本発明は、二次電池に関するものである。
通常に、二次電池（secondary 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を言うものであり、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダーなどの先端電子機器分野で広く使用されている。特に、リチウム二次電池は、作動電圧が３．６Ｖとして、電子装備電源としてたくさん使用されているニッケル−カドミウム電池やニッケル−水素電池より３倍も高くて、単位重量当たりエネルギー密度が高いという側面で急速に成長されている傾向にある。
このようなリチウム二次電池は、主に第１電極活物質としてリチウム系酸化物、第２電極活物質としては、炭素材を使っている。また、リチウム二次電池はさまざまな形状で製造されているが、代表的形状としては円筒状と、角形と、パウチ型を挙げることができる。
通常、リチウム二次電池は、電極組立体と、該電極組立体を収容する缶と、該缶に結合されるキャップ組立体を含んでなる。このようなリチウム二次電池は、たびたび外部の圧力または衝撃などによって発火などの安全性の問題を起こすことがある。これにより、安全性を考慮した構造のリチウム二次電池が継続的に開発されている。
本発明は、外部の圧力及び衝撃に対して電極板間の短絡を誘導して、電流をあらかじめバイパスさせることで安全性を向上させることができる二次電池を提供するものである。
本発明の実施例による二次電池は、電極組立体と、上端開口部を通じて前記電極組立体を収容するケースと、該ケースに結合されるキャップ組立体と、前記電極組立体と前記ケースとの間に介されて、前記ケースの圧縮時に破断されて前記電極組立体の短絡を誘導する短絡誘導プレートと、を含むことを特徴とする。
前記短絡誘導プレートは、前記電極組立体の下部と前記ケースの内部底面に接触されることができる。
前記短絡誘導プレートは、絶縁性物質で形成されることができる。
前記短絡誘導プレートは、少なくとも１３ｋＮの力が前記二次電池に加えられる時に破断されることがある。
前記短絡誘導プレートは、セラミックス、硝子及びアクリルのうちで選択されたいずれか一つの物質で形成されることができる。
前記短絡誘導プレートは、０．２ｍｍないし２ｍｍの厚さを有することができる。
前記電極組立体は、第１電極集電体に第１電極活物質が形成された第１電極板と、第２電極集電体に第２電極活物質が形成された第２電極板と、前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されるセパレーターと、を含み、前記短絡誘導プレートは、破断時に前記第１電極集電体と前記第２電極集電体との間の短絡を発生させることがある。
前記短絡誘導プレートは、表面に形成されたガイド溝を含むことができる。
前記ガイド溝は、前記短絡誘導プレートの長さ方向に垂直である方向に形成されることができる。
前記ガイド溝の深さは、前記短絡誘導プレートの厚さに対して１／１０ないし２／３であることがある。
前記ガイド溝は、前記短絡誘導プレートの上部表面に形成される第１ガイド溝と、前記短絡誘導プレートの下部表面に形成される第２ガイド溝と、を含み、前記第１ガイド溝と前記第２ガイド溝は、前記短絡誘導プレートの長さ方向に沿って互いに交互に位置するように形成されることができる。
また、本発明の他の実施例による二次電池は、前記電極組立体と前記キャップ組立体との間に介される絶縁ケースをさらに含むことができる。
前記絶縁ケースは、絶縁性物質で形成されることができる。
前記絶縁ケースは、１．５ｍｍないし２．５ｍｍの厚さを有することができる。
前記絶縁ケースは、前記ケースの圧縮時に破断されて前記電極組立体の短絡を誘導する第１領域と、該第１領域の周辺部に連結される第２領域と、を含むことができる。
前記第１領域と前記第２領域は、互いに異なる絶縁性物質で形成されることができる。
前記第１領域は、少なくとも１３ｋＮの力が前記二次電池に加えられる時に破断されることができる。
前記第１領域は、セラミックス、硝子及びアクリルのうちで選択されたいずれか一つの絶縁性物質で形成されることができる。
前記電極組立体は、第１電極集電体に第１電極活物質が形成された第１電極板と、第２電極集電体に第２電極活物質が形成された第２電極板と、前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されるセパレーターと、を含み、前記第１領域は、破断時に前記第１電極集電体と前記第２電極集電体との間の短絡を発生させることができる。
前記絶縁ケースは、前記第１領域の下部表面に形成されたガイド溝を含むことができる。
前記ガイド溝は、前記第１領域の長さ方向に垂直である方向に形成されることができる。
前記ガイド溝の深さは、前記第１領域の厚さに対して１／１０ないし２／３であることがある。
本発明の実施例による二次電池は、外部の所定圧力または衝撃によって破断されることができる物質で形成される短絡誘導プレートまたは絶縁ケースを具備することで、外部の所定圧力または衝撃が加えられる時に電極組立体の電極集電体間の短絡を誘導して、電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パスを通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。これにより、本発明の実施例による二次電池は、外部の所定圧力または衝撃によって電極板間の短絡が発生しながら電流が流れるようになって発熱を最小化することで発火まで至る問題をあらかじめ防止することができる。よって、本発明の実施例による二次電池は、安全性を向上させることができる。
また、本発明の実施例による二次電池は、短絡誘導プレートまたは絶縁ケースに形成されるガイド溝を具備することで、外部の所定圧力または衝撃が加えられる時に短絡誘導プレートまたは絶縁ケースの破断がよくなされるようにガイドすることができる。
以下、図面を参照しながら実施例を通じて本発明をより詳しく説明する。
図１は、本発明の一実施例による二次電池を示した分解斜視図であり、図２は、図１に示された二次電池の結合断面図である。
図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施例による二次電池１００は、電極組立体１０と、電極組立体１０及び電解液（図示せず）を収容するケース２０と、ケース２０の上端開口部を密封するキャップ組立体３０と、電極組立体１０とキャップ組立体３０との間に介される絶縁ケース４０と、を含む。本発明の一実施例による二次電池１００は、電極組立体１０とケース２０の下部との間に介される短絡誘導プレート５０をさらに含んでなる。
電極組立体１０は、薄い板型あるいは膜型で形成された第１電極板１１、セパレーター１３、第２電極板１２の積層体を巻取するか、または重なって形成される。電極組立体１０は、電極タブ、すなわち、第１電極タブ１４及び第２電極タブ１５を含んでなる。
第１電極板１１は、アルミニウムホイルで形成された第１電極集電体と、第１電極集電体に形成された第１電極活物質を含んで形成されることができる。第１電極活物質としてはコバルト酸リチウムなどが使用されることができる。
第２電極板１２は、銅ホイルで形成された第２電極集電体と、第２電極集電体に形成された第２電極活物質を含んで形成されることができる。前記第２電極活物質としては、炭素などが使用されることができる。
第１電極板１１は正極として、第２電極板１２は負極として作用することができ、また第１電極板１１及び第２電極板１２は、互いに極性を異にすることができる。
セパレーター１３は、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはポリエチレンとポリプロピレンの共重合体（co-polymer）で形成されることができる。セパレーター１３は、第１電極板１１及び第２電極板１２より幅を広くして形成することが極板との間の短絡を防止するのに有利である。
第１電極タブ１４及び第２電極タブ１５は、第１電極板１１及び第２電極板１２から引出される。電極組立体１０の外部に引出される第１電極タブ１４及び第２電極タブ１５の境界部には、極板間の短絡を防止するために絶縁テープ１６が絡められる。
ケース２０は金属材質の缶であり、深絞り（ディープドローイング）などの加工方法で形成されることができる。ケース２０は、軽量の導電性金属であるアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されて、ケース２０自体が電極として役割を遂行することも可能である。本発明の実施例では、ケース２０が正極として役割を遂行する。このようなケース２０は、電極組立体１０と電解液の容器になって、電極組立体１０が投入されるように開放された上部はキャップ組立体３０によって密封される。
キャップ組立体３０は、キャッププレート３１、栓３４、安全ベント３５及び電極端子３６を含んでなることができる。
キャッププレート３１は、ケース２０の上端開口部と対応する大きさと形状を有する金属板で形成されることができる。キャッププレート３１は、溶接などの方法でケース２０と結合されてケース２０と同一な電極、すなわち正極としての役割をすることができる。このようなキャッププレート３１の中央には端子通孔３２が形成されることができる。そして、キャッププレート３１の一側には電解液注入口３３が形成されることができる。
栓３４は、電解液注入口３３を通じて電解液がケース２０に注入された後に電解液注入口３３を密閉させるために具備される。栓３４は、通常アルミニウムやアルミニウム含有金属で作ったボール型母材で形成される。このような栓３４は、電解液注入口３３に機械的に圧入されて電解液注入口３３に結合される。
安全ベント３５は、過充電などによってケース２０の内部圧力が増加する時、内部ガスを放出させて電池の安全性を確保するためにキャッププレート３１の他側に形成されることができる。このような安全ベント３５は、キャッププレート３１の他の部分より薄く成形された部分として耐圧が増加すれば優先的に破断されて内部ガスを放出させる。
電極端子３６は、端子通孔３２を通じてキャッププレート３１を貫通する。そして、電極端子３６の外面には電極端子３６とキャッププレート３１の絶縁のためにチューブ型のガスケット３７が設置される。キャッププレート３１の下面には絶縁プレート３８が設置され、また、絶縁プレート３８の下面には、端子プレート３９が設置される。電極端子３６の底面部は、端子プレート３９と電気的に連結される。このような電極端子３６は、電極組立体１０の第２電極タブ１５を通じて電極組立体１０の第２電極板１２と電気的に連結される。一方、電極組立体１０の第１電極板１１は、第１電極タブ１４を通じてキャッププレート３１に電気的に連結される。
絶縁ケース４０は、絶縁性物質、例えばポリプロピレン（polypropylene:ＰＰ）、ポリフェニレンサルファイド（polyphenylene sulfide:ＰＰＳ）、ポリエーテルスルホン（polyethersulfone:ＰＥＳ）及び変性ポリフェニレンオキサイド（polyphenyleneoxide:ＰＰＯ）のうち選択されたいずれか一つまたはこれらの組合で形成されることができる。このような絶縁ケース４０は、電極組立体１０とキャップ組立体３０との間の電気的な短絡を防止する役割及び第１電極タブ１４と第２電極タブ１５を支持及び固定する役割などをする。ここで、絶縁ケース４０は、１．５ｍｍないし２．５ｍｍの厚さを有するように形成されることができる。これは、絶縁ケース４０の厚さが１．５ｍｍより小さければ、絶縁ケース４０の強度があまり弱くなって、絶縁ケース４０の厚さが２．５ｍｍより大きければ、絶縁ケース４０を形成するための絶縁性物質の量が増加されるからである。
具体的に、絶縁ケース４０は、本体部４１と、支持部４２と、電極タブ引出口４３、４４と、電解液流入口４５と、を含んでなることができる。
本体部４１は、ケース２０の内部に挿入可能な大きさと形状を有するプレートで形成される。
支持部４２は、本体部４１の縁から上部方向に所定高さで突出されるように形成される。このような支持部４２は、本体部４１をより安定的に支持し、絶縁ケース４０がケース２０に収納される時にケース２０の内壁との密着力を高め、絶縁ケース４０の流動を抑制することができる。また、支持部４２は、絶縁ケース４０の強度を補強して、二次電池１００に物理的衝撃が加えられた時に本体部４１の変形を防止することができる。このような支持部４２は、本体部４１と一体で形成されることができる。
電極タブ引出口４３、４４は本体部４１に形成されて、第１、２電極タブ１４、１５が本体部４１を通過することができる経路を提供する。
電解液流入口４５は本体部４１に形成されて、電解液が本体部４１を通過して電極組立体１０の内部に流入されることができる経路を提供する。
短絡誘導プレート５０は、ケース２０の内側下部に挿入されることができる大きさで形成されて、電極組立体１０の下部とケース２０の内部底面に接触するように位置する。このような短絡誘導プレート５０は、二次電池１００に加えられる外部の所定圧力または衝撃が加えられる時（すなわち、ケース２０の圧縮時）に破断されて電極組立体１０の下部に位置するセパレーターを損傷させることで、第１電極板１１の第１電極集電体と第２電極板１２の第２電極集電体との間の短絡を誘導することができる。これにより、短絡誘導プレート５０は、電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パス経路を通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。よって、短絡誘導プレート５０は、二次電池１００に加えられる外部の所定圧力または衝撃によって第１電極板１１と第２電極板１２との間の短絡が発生しながら電流が流れるようになって、発熱を最小化することで発火まで至る問題をあらかじめ防止することができる。
このために、短絡誘導プレート５０は、二次電池１００に加えられる外部の所定圧力または衝撃によって破断されることができる絶縁性物質で形成されることができる。ここで、短絡誘導プレート５０が絶縁性物質で形成される理由は、第１電極で作用するケース２０と電極組立体１０の第２電極板１２との電気的な短絡を防止するためである。また、短絡誘導プレート５０が金属物質で形成されれば第１電極（例えば、正極）で作用するケース２０の内部で第１電極集電体（例えば、正極集電体）として作用するようになって、外部の所定圧力または衝撃によって破断時に第２電極板１２の第２電極活物質（例えば、負極活物質）と接触して大きい発火を起こすことができる。これは、二次電池分野で正極集電体と負極活物質が接触する場合に最大の発火を起こすという実験結果によって知られた事実である。
一方、二次電池の安全性テスト中の一つで圧縮テストがある。圧縮テストは、電極端子が突出された方向と平行な方向を上・下方向とする時に上・下方向と垂直な方向、すなわち、二次電池の端側面に垂直な方向に二次電池を圧縮させて、二次電池の発火などの異常が起きるかどうかを調査する方法である。この圧縮テストで標準圧縮圧力は１３ｋＮの力で決まっている。これにより、短絡誘導プレート５０は、少なくとも標準圧縮圧力である１３ｋＮの力が二次電池に加えられる時に破断される絶縁性物質、例えば、硝子、セラミックス及びアクリルのうちで選択されたいずれか一つの物質で形成されることが望ましい。
また、短絡誘導プレート５０は、０．２ｍｍないし２ｍｍの厚さを有するように形成されることができる。ここで、短絡誘導プレート５０の厚さが０．２ｍｍより小さければ短絡誘導プレート５０が願わない小さな圧力下でも容易に破断されることができるし、短絡誘導プレート５０の厚さが２ｍｍより大きければケース２０の内部で短絡誘導プレート５０が占める空間を大きくする。
前記のように、本発明の一実施例による二次電池１００は、外部の所定圧力または衝撃によって破断されることができる絶縁性物質で形成される短絡誘導プレート５０を具備することで、外部の所定圧力または衝撃が加えられる時に第１電極板１１の第１電極集電体と第２電極板１２の第２電極集電体との間の短絡を誘導して、電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パス経路を通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。これにより、本発明の一実施例による二次電池１００は、外部の所定圧力または衝撃によって第１電極板１１と第２電極板１２間の短絡が発生しながら電流が流れるようになって発熱を最小化することで発火まで至る問題をあらかじめ防止することができる。よって、本発明の一実施例による二次電池１００の安全性が向上されることができる。
次は、本発明の他の実施例による二次電池に対して説明する。
図３及び図４は、本発明の他の実施例による二次電池のうちで図１の短絡誘導プレートと対応される短絡誘導プレートの上部及び下部を示す斜視図等であり、図５は、図３及び図４に示された短絡誘導プレートを示した断面図であり、図６は、図５に示された短絡誘導プレートが外部圧力によって圧縮される場合に破断される状態を示した断面図である。
本発明の他の実施例による二次電池は、図１及び図２に示された二次電池１００と比べて短絡誘導プレート１５０にガイド溝１５１、１５２が形成された点のみが異なるだけで、同一な構成要素を有して同一な作用をする。これにより、本発明の他の実施例では、重複された説明は省略する事にして図２に示された短絡誘導プレート５０と対応する短絡誘導プレート１５０のみに対して説明する。
図３ないし図５を参照すれば、短絡誘導プレート１５０は、図１及び図２に示された短絡誘導プレート５０と同一な材質を有して同一な作用をする。但し、短絡誘導プレート１５０は表面に形成されたガイド溝１５１、１５２を含む。
ガイド溝１５１、１５２は、短絡誘導プレート１５０の長さ方向に垂直である方向に形成されることができる。このようなガイド溝１５１、１５２は、短絡誘導プレート１５０の脆弱部で作用して、二次電池に加えられる外部の所定圧力または衝撃に対して短絡誘導プレート１５０の破断がよくなされるようにガイドすることができる。ここで、ガイド溝１５１、１５２の深さは短絡誘導プレート１５０の厚さに対して１／１０ないし２／３であることがある。ガイド溝１５１、１５２の深さが短絡誘導プレート１５０の厚さに対して１／１０未満なら、短絡誘導プレート１５０の脆弱部で作用する効果が少ない。そして、ガイド溝１５１、１５２の深さが短絡誘導プレート１５０の厚さに対して２／３を超過すれば、短絡誘導プレート１５０が願わない小さな圧力によっても破断されるようになる。
ガイド溝１５１、１５２は、具体的に短絡誘導プレート１５０の上部表面１５０ａに形成される第１ガイド溝１５１と、短絡誘導プレート１５０の下部表面１５０ｂに形成される第２ガイド溝１５２に区分されることができる。
第１ガイド溝１５１と第２ガイド溝１５２は、短絡誘導プレート１５０の長さ方向に沿って互いに交互に位置するように形成されることができる。これは、二次電池に外部の所定圧力または衝撃、すなわち、図５の短絡誘導プレート１５０の側面で力（Ｆ）が加えられる時、図６に示されたところのように短絡誘導プレート１５０の破片等が電極組立体１０の方向（すなわち、電極組立体１０の下部）に一定な形態で向くようにして、電極組立体（図１の１０）の下部を集中的に損傷させるためである。
前記のように、本発明の他の実施例による二次電池は、ガイド溝１５１、１５２を有する短絡誘導プレート１５０を具備することで、外部の所定圧力または衝撃が加えられる時にガイド溝１５１、１５２を通じて、短絡誘導プレート１５０の破断をさらに容易になされるようにできる。これにより、本発明の他の実施例による二次電池は、外部の所定圧力及び衝撃が加えられる時により効果的に電極組立体（図１の１０）の第１電極板１１の第１電極集電体と第２電極板１２の第２電極集電体間の短絡を誘導して、電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パス経路を通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。
次は、本発明の更なる他の実施例による二次電池に対して説明する。
図７は、本発明の更なる他の実施例による二次電池のうちで図１の絶縁ケースと対応される絶縁ケースの斜視図であり、図８は図７のＡ−Ａ線に沿って切り取りされた絶縁ケースの断面図である。
本発明の更なる他の実施例による二次電池は、図１及び図２に示された二次電池１００と比べて絶縁ケース２４０が形成物質によって区分された第１領域２４０ａ及び第２領域２４０ｂを含んで形成される点のみが異なるだけで、同一な構成要素を有して同一な作用をする。これにより、本発明の更なる他の実施例では、重複された説明は省略する事にして、図１に示された絶縁ケース４０と対応する絶縁ケース２４０のみに対して説明する。
図７及び図８を参照すれば、絶縁ケース２４０は、図１に示された絶縁ケース４０と同一な形状を有する。但し、絶縁ケース２４０は、互いに異なる絶縁性物質を有する第１領域２４０ａ及び第２領域２４０ｂに区分される。
第１領域２４０ａは、図１及び図２に示された短絡誘導プレート５０と同一な絶縁性物質で形成されることができる。これにより、第１領域２４０ａは、二次電池に加えられる外部の所定圧力または衝撃が加えられる時に破断されて電極組立体（図１の符号１０）の上部に位置するセパレーターを損傷させて、第１電極板（図１の符号１１）の第１電極集電体と第２電極板（図１の符号１２）の第２電極集電体間の短絡を誘導することができる。これにより、第１領域２４０ａは、電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パス経路を通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。よって、第１領域２４０ａは、二次電池に加えられる外部の所定圧力または衝撃によって電極組立体（図１の１０）の第１電極板１１と第２電極板１２との間の短絡が発生しながら電流が流れるようになって、発熱を最小化することで発火まで至る問題をあらかじめ防止することができる。
第２領域２４０ｂは、第１領域２４０ａの周辺部に連結されて、図１に示された絶縁ケース４０を形成するのに使用される絶縁性物質で形成されることができる。
前記のように、本発明の更なる他の実施例による二次電池は、一部が外部の所定圧力または衝撃によって破断されることができる絶縁性物質で形成される絶縁ケース２４０だけでなく、短絡誘導プレート（図１の符号５０または図３の符号１５０）を具備することで、絶縁ケース２４０と短絡誘導プレート（符号５０または符号１５０）を通じて、電極組立体（図１の符号１０）の上部及び下部に位置するセパレーターが損傷されて、第１電極板１１の第１集電板と第２電極板１２の第２集電体との間の短絡をより効果的に誘導することができる。これにより、本発明の更なる他の実施例による二次電池では、電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パス経路を通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。
次は、本発明の更なる他の実施例による二次電池に対して説明する。
図９は、本発明の更なる他の実施例による二次電池のうちで図８の絶縁ケースと対応される絶縁ケースの断面図である。
本発明の更なる他の実施例による二次電池は、図１及び図２に示された二次電池１００と比べて絶縁ケース３４０が形成物質によって区分された第１領域２４０ａ及び第２領域２４０ｂと、ガイド溝３４６を含んで形成される点のみが異なるだけで、同一な構成要素を有して同一な作用をする。これにより、本発明の更なる他の実施例では、重複された説明は省略することにして、図１に示された絶縁ケース４０と対応する絶縁性ケース３４０のみに対して説明する。
図９を参照すれば、絶縁ケース３４０は、図１に示された絶縁ケース４０と同一な形状を有する。但し、絶縁ケース３４０は、図７及び図８に示された絶縁ケース２４０のように互いに異なる絶縁性物質を有する第１領域２４０ａ及び第２領域２４０ｂに区分される。絶縁ケース３４０は、図７及び図８に示された絶縁ケース２４０と比べてガイド溝３４６をさらに含む。
ガイド溝３４６は、第１領域２４０ａの下部表面で第１領域２４０ａの長さ方向に垂直である方向に形成されることができる。このようなガイド溝３４６は、第１領域２４０ａの脆弱部と作用して、二次電池に外部の所定圧力または衝撃が加えられる時、第１領域２４０ａの破断がよくなされるようにガイドすることができる。ガイド溝３４６を第１領域２４０ａの下部表面に形成する理由は、第１領域２４０ａの破断による破片等が電極組立体（図１の１０）の方向（電極組立体１０の上部）に向くようにするためである。ガイド溝３４６の深さは、第１領域２４０ａの厚さに対して１／１０ないし２／３であることがある。ガイド溝３４６の深さが第１領域２４０ａの厚さに対して１／１０未満であれば、第１領域２４０ａの脆弱部で作用する効果が少ない。ガイド溝３４６の深さが第１領域２４０ａの厚さに対して２／３を超過すれば、第１領域２４０ａが願わない小さな圧力によっても破断されるようになる。
前記のように、本発明の更なる他の実施例による二次電池は、一部が外部の所定圧力または衝撃によって破断されることができる絶縁性物質で形成されて、ガイド溝３４６を含む絶縁ケース３４０と短絡誘導プレート（図１の符号５０または図３の符号１５０）を具備することで、外部の所定圧力または衝撃が加えられる時にさらに容易に破断される絶縁ケース３４０と短絡誘導プレート（符号５０または符号１５０）を利用して、電極組立体（図１の符号１０）の上部及び下部に位置するセパレーターをより効果的に損傷させることができる。これにより、本発明の更なる他の実施例による二次電池は、第１電極板１１の第１電極集電体と第２電極板１２の第２電極集電体との間の短絡をさらに効果的に誘導して電極集電体間の短絡によって形成された金属間電流パス経路を通じて電流をあらかじめバイパスさせることができる。
本発明は、図示された実施例等を中心に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、本発明が本発明の技術分野で通常の知識を持った者ができる多様な変形及び均等な他の実施例を包括することができることを理解するであろう。
１０ 電極組立体
２０ ケース
３０ キャップ組立体
４０、２４０、３４０ 絶縁ケース
５０、１５０ 短絡誘導プレート
１００ 二次電池
１５１、１５２、３４６ ガイド溝
２０ ケース
３０ キャップ組立体
４０、２４０、３４０ 絶縁ケース
５０、１５０ 短絡誘導プレート
１００ 二次電池
１５１、１５２、３４６ ガイド溝
Claims (22)
- 電極組立体と、
上端開口部を通じて前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースに結合されるキャップ組立体と、
前記電極組立体と前記ケースとの間に介されて、前記ケースの圧縮時に破断されて前記電極組立体の短絡を誘導する短絡誘導プレートと、を含むことを特徴とする二次電池。 - 前記短絡誘導プレートは、前記電極組立体の下部と前記ケースの内部底面に接触されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記短絡誘導プレートは、絶縁性物質で形成されることを特徴とする請求項１に記載の下部二次電池。
- 前記短絡誘導プレートは、少なくとも１３ｋＮの力が前記二次電池に加えられる時に破断されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記短絡誘導プレートは、セラミックス、硝子及びアクリルのうちで選択されたいずれか一つの物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。
- 前記短絡誘導プレートは、０．２ｍｍないし２ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記電極組立体は、第１電極集電体に第１電極活物質が形成された第１電極板と、第２電極集電体に第２電極活物質が形成された第２電極板と、前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されるセパレーターを含み、
前記短絡誘導プレートは、破断時に前記第１電極集電体と前記第２電極集電体との間の短絡を発生させることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。 - 前記短絡誘導プレートは、表面に形成されたガイド溝を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記ガイド溝は、前記短絡誘導プレートの長さ方向に垂直である方向に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。
- 前記ガイド溝の深さは、前記短絡誘導プレートの厚さに対して１／１０ないし２／３であることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。
- 前記ガイド溝は、前記短絡誘導プレートの上部表面に形成される第１ガイド溝と、前記短絡誘導プレートの下部表面に形成される第２ガイド溝を含み、
前記第１ガイド溝と前記第２ガイド溝は、前記短絡誘導プレートの長さ方向に沿って互いに交互に位置するように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。 - 前記電極組立体と前記キャップ組立体との間に介される絶縁ケースを含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記絶縁ケースは、絶縁性物質で形成されることを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
- 前記絶縁ケースは、１．５ｍｍないし２．５ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
- 前記絶縁ケースは、前記ケースの圧縮時に破断されて前記電極組立体の短絡を誘導する第１領域と、該第１領域の周辺部に連結される第２領域を含むことを特徴とする請求項１２に記載の二次電池。
- 前記第１領域と前記第２領域は、互いに異なる絶縁性物質で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
- 前記第１領域は、少なくとも１３ｋＮの力が前記二次電池に加えられる時に破断されることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
- 前記第１領域は、セラミックス、硝子及びアクリルのうちで選択されたいずれか一つの絶縁性物質で形成されることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
- 前記電極組立体は、第１電極集電体に第１電極活物質が形成された第１電極板と、第２電極集電体に第２電極活物質が形成された第２電極板と、前記第１電極板と前記第２電極板との間に介されるセパレーターと、を含み、
前記第１領域は、破断時に前記第１電極集電体と前記第２電極集電体との間の短絡を発生させることを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。 - 前記絶縁ケースは、前記第１領域の下部表面に形成されたガイド溝を含むことを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
- 前記ガイド溝は、前記第１領域の長さ方向に垂直である方向に形成されることを特徴とする請求項２０に記載の二次電池。
- 前記ガイド溝の深さは、前記第１領域の厚さに対して１／１０ないし２／３であることを特徴とする二次電池。
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