JP2011210717A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】過充電の場合または異常現象による過電流が流れる場合において生じうる異常現象の発生を防止することが可能な二次電池を提供する。
【解決手段】第１電極板、第２電極板、および第１電極板と第２電極板との間に介在されるセパレータを備える電極組立体と、電極組立体を収容するケースと、第１電極板に電気的に連結される電極端子と、第１電極板と電極端子との間に結合されて互いに電気的に連結し、ヒューズを備える集電部と、集電部のヒューズ上に配置される絶縁部とを備える二次電池が提供される。
【選択図】図３

Description

本発明は、二次電池に係り、特に過充電または異常現象の発生による過電流が流れるとき、ヒューズが先に作動して保護される二次電池に関する。
二次電池は、充電が実用的ではない一次電池とは異なり、充電および放電が実用的に可能な電池をいう。二次電池は、例えば、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダなどの先端電子機器分野で広く使われており、自動車用電池にも使われている。
二次電池は、例えば、電極組立体および電解液を備える。電極組立体は、例えば、正極板、負極板およびセパレータを備える。電解液は、例えばリチウムイオンを含む場合が多い。電極組立体の正極板と負極板とは、例えば外部に引き出される電極タブをそれぞれ備える。
電極組立体は、ケースの内部に収納され、ケースの外部には電極端子が露出しうる。電極タブは、例えば電極組立体の外部に引き出されて電極端子と電気的に連結される。ケースは、例えば、円筒形または角形となる。
本発明の目的とするところは、過充電の場合または異常現象による過電流が流れる場合において生じうる異常現象の発生を防止することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点によれば、第１電極板、第２電極板、および上記第１電極板と上記第２電極板との間に介在されるセパレータを備える電極組立体と、上記電極組立体を収容するケースと、上記第１電極板に電気的に連結される電極端子と、上記第１電極板と上記電極端子との間に結合されて互いに電気的に連結し、ヒューズを備える集電部と、上記集電部のヒューズ上に配置される絶縁部と、を備える二次電池が提供される。
また、上記絶縁部は、上記ヒューズよりさらに大きい表面積を有してもよい。
また、上記ヒューズは、上記集電部の他の部分より小さい断面積を有してもよい。
また、上記ヒューズは、上記集電部の他の部分より大きい抵抗を有してもよい。
また、上記電極端子は、上記ケースの外部に突出してもよい。
また、上記ケースの開口部を密封するキャッププレートをさらに備え、上記電極端子は、上記キャッププレートに形成された端子ホールを通じて外部に突出してもよい。
また、上記絶縁部は、絶縁テープまたは絶縁モールドのうち少なくとも一つを備えてもよい。
また、上記集電部は、一つの一体型に形成されてもよい。
また、上記集電部は、上記第１電極板に連結される集電板と、上記電極端子と上記集電板とに連結されるリード部材とを備えてもよい。
また、上記リード部材は、上記電極端子に連結される端子リード部と、上記端子リード部から延び、上記集電板に連結される集電リード部とを備えてもよい。
また、上記集電リード部は、上記ヒューズを備えてもよい。
また、上記端子リード部は、上記ヒューズを備えてもよい。
また、上記ヒューズは、上記リード部材と一体に形成され、上記リード部材の他の部分より小さい断面積を有してもよい。
また、上記電極端子は、第１電極端子であり、上記二次電池は、第２電極板に電気的に連結され、上記ケースの外部に突出する第２電極端子をさらに備え、上記集電部は、第１集電部であり、上記二次電池は、上記第２電極板と上記第２電極端子との間に連結され、電気的に接続される第２集電部をさらに備えてもよい。
また、上記第１電極板および上記第１集電部は、正極となり、上記第２電極板および上記第２集電部は、負極となってもよい。
また、上記第１集電部は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、第２集電部は、銅（Ｃｕ）を含んでもよい。
また、上記ヒューズは、設定された設定電流より大きいか、または上記設定電流と同じ大きさの電流が上記集電部を通じて流れるとき、溶けることによって上記第１電極板を上記電極端子から電気的に分離させるように形成されてもよい。
本発明によれば、過充電の場合または異常現象による過電流が流れる場合において生じうる異常現象の発生を防止することができる。
本発明の一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。 図１に示す二次電池において、ＩＩ−ＩＩ線に沿ってカットして示す断面図である。 図１に示す二次電池において、集電リード部にヒューズが形成されるリード部材を分離して示す一部分離斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る二次電池を示す断面図である。 図４に示す二次電池において、端子リード部にヒューズが形成されるリード部材を分離して示す一部分離斜視図である。 図２に示す二次電池において、正極集電部がキャッププレートと接続される実施形態を示す図面である。 図４に示す二次電池において、正極集電部がキャッププレートと接続される実施形態を示す図面である。
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、本明細書および図面において、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、本発明の一実施形態に係る二次電池１００の斜視図である。図２は、図１に示す二次電池１００において、ＩＩ−ＩＩ線に沿ってカットして示す断面図である。
図１および図２を参照すると、二次電池１００は、電極組立体１０と、電極端子２１、２２と、キャッププレート３０と、ケース４０と、集電部５０、６０と、ヒューズ７０と、絶縁部８０とを備える。以下では、本発明の実施形態に係る二次電池１００が、リチウムイオン二次電池であって、角形である例を中心に説明する。
電極組立体１０は、第１電極板１１と、セパレータ１３と、第２電極板１２とを備える。集電部５０、６０は、電極組立体１０と電気的に接続される。集電部５０、６０は、それぞれ第１電極板１１および第２電極板１２と電気的に接続される第１集電部５０と第２集電部６０とを備える。
ケース４０の内部には、電極組立体１０が収容される。キャッププレート３０は、ケース４０の開口部を密封する。すなわち、キャッププレート３０は、ケース４０の開放された一面の開口部に結合されて、電極組立体１０が収容されたケース４０を密封する。
ヒューズ７０は、過充電または異常現象による過電流が流れる場合に作動して電流を遮断する。ヒューズ７０は、集電部５０に備えられる。絶縁部８０は、ヒューズ７０を包んでヒューズ７０を外部と電気的に遮断する。絶縁部８０は、ヒューズ７０上に配置される。絶縁部８０は、ヒューズ７０を外部と遮断できるように、ヒューズ７０よりさらに大きい表面を有する。
電極組立体１０は、第１電極板１１、セパレータ１３および第２電極板１２が巻き取られて、例えばゼリーロールに形成される。なお、本発明の実施形態に係る電極組立体１０は、上記に限られない。例えば、本発明の実施形態に係る電極組立体１０は、第１電極板１１、セパレータ１３および第２電極板１２が交互に積層されて形成されてもよい。上記の場合には、セパレータ１３は、例えば第１電極板と第２電極板との間に介在される。
第１集電部５０は、電極組立体１０の一側端部に露出する第１電極板１１と接触する。また、第２集電部６０は、電極組立体１０の他側端部に露出する第２電極板１２と接触する。
電極端子２１、２２は、それぞれ第１電極板１１および第２電極板１２に電気的に連結される第１電極端子２１と第２電極端子２２とを備える。第１電極端子２１は、第１集電部５０と電気的に連結され、一部がキャッププレート３０を貫通して外部に露出する。第２電極端子２２は、第２集電部６０と電気的に連結され、一部がキャッププレート３０を貫通して外部に露出する。
本発明の実施形態に係る二次電池１００において、例えば、第１電極板が、正極板１１となり、第２電極板が、負極板１２となる。また、例えば、第１集電部は、正極集電部５０となり、第２集電部は、負極集電部６０となる。また、例えば、第１電極端子は、正極端子２１となり、第２電極端子は、負極端子２２となる。
電極組立体１０は、正極板１１と負極板１２との間に絶縁体であるセパレータ１３を介在して巻き取られる。ケース４０は、その内部に電極組立体１０を収容する。電極端子２１、２２は、正極端子２１と負極端子２２とを備える。正極端子２１および負極端子２２は、それぞれ電極組立体１０の正極板１１と負極板１２とに電気的に連結されて、ケース４０の外部に露出する。キャッププレート３０は、ケース４０の開口部に結合される。
ヒューズ７０は、設定された規定値以上の過度な電流が流れる場合に、かかる過電流を遮断して回路を保護する装置である。過電流が流れる場合に、電流により発生する熱によってヒューズが溶けて切れることによって、回路に過電流が流れることを遮断し、それによって回路の安定性を確保することができる。
ヒューズ７０は、設定された設定電流より大きいか、またはそれと同じサイズを有する電流が正極集電部５０を通じて流れるとき、ヒューズ７０が溶けて、正極板１１を正極端子２１から電気的に分離させるように形成される。
一方、正極板１１、正極集電部５０、正極端子２１、負極端子２２、負極集電部６０および負極板１２が電気的に連結されて回路を構成できる。ここで、外部から正極端子２１と負極端子２２とを通じて入力される電源によって、正極板１１と負極板１２との間に電気が充電される。
このとき、例えば過充電または他の異常現象により、正極板１１から負極板１２に連結される回路に過電流が流れることがある。回路に過電流が流れることによって、正極板１１および負極板１２を備える電極組立体１０に無理な負荷（過大な負荷）がかかり、それによって、例えば爆発などの異常現象が発生しうる。
しかし、ヒューズ７０により回路に過電流が流れることを遮断することによって、過電流により二次電池１００が爆発するなどの異常現象が生じることを防止できる。これによって、二次電池１００の過電流による異常現象に対する安全性および信頼性を確保することができる。
一方、電極組立体１０は、正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３を備える。このとき、正極板１１および負極板１２は、例えば絶縁体であるセパレータ１３を介在して巻き取られて、電極組立体１０を形成する。
正極板１１および負極板１２は、それぞれ無地部１１ａ、１２ａと、コーティング部１１ｂ、１２ｂとを備える。無地部１１ａ、１２ａは、例えば薄板の金属ホイルで形成された集電体に活物質がコーティングされていない領域である。コーティング部１１ｂ、１２ｂは、例えば薄板の金属ホイルで形成された集電体に活物質が塗布された領域である。
正極無地部１１ａは、正極板１１の長手方向に沿って正極板１１の一側端に形成される。負極無地部１２ａは、負極板１２の長手方向に沿って負極板１２の他側端に形成される。
一方、電極組立体１０は、例えば、正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３が円形に巻き取られた状態に押し付けられて形成される。このとき、電極組立体１０は、板状に押し付けられて、例えば図３に示すように平坦部１８と屈曲部１９とが形成される。
平坦部１８は、例えば、正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３が巻き取られた状態で板状に押し付けられて、電極組立体１０の外周面が平坦になって形成される。屈曲部１９は、平坦部１８の両端に電極組立体１０の外周面が屈曲されて形成される。
ケース４０は、例えば、一面が開放された矩形の缶状を有する。ケース４０の開放された面を通じて、電極組立体１０が電解液と共にケース４０の内部に収容される。キャッププレート３０は、電極端子２１、２２を外部に突出させつつ、ケース４０を覆う。また、例えば、ケース４０とキャッププレート３０との境界がレーザーで溶接されて、電極組立体１０が電解液と共に収容されたケース４０が密封される。
キャッププレート３０は、例えば薄板で形成される。キャッププレート３０には、電解液が注入される電解液注入口３８ａが形成される。キャッププレート３０は、例えば、電解液注入口３８ａを通じて電解液が注入された後に、電解液注入口３８ａには、密封栓３８がはめ込まれて設置される。また、キャッププレート３０には、設定された内部圧力によって破断されるように、溝が形成されたベント部材３９が設置される。
キャッププレート３０には、キャッププレート３０を貫通して形成される端子ホール２１ａ、２２ａが形成される。端子ホール２１ａ、２２ａは、正極端子ホール２１ａと負極端子ホール２２ａとを備える。正極端子２１は、正極端子ホール２１ａを貫通して外部に突出する。負極端子２２は、負極端子ホール２２ａを貫通して外部に突出する。
キャッププレート３０と電極端子２１、２２との間には、ガスケット２５、２７が介在されて、キャッププレート３０と電極端子２１、２２とを絶縁させる。ガスケット２５、２７は、上部ガスケット２５と下部ガスケット２７とを備える。ここで、電極端子２１、２２は、正極端子２１と負極端子２２とを含む概念である。
下部ガスケット２７は、端子ホール２１ａ、２２ａにおいてキャッププレート３０の下部にはめ込まれて設置され、上部ガスケット２５は、キャッププレート３０上にはめ込まれて設置される。上部ガスケット２５上には、締結力を緩衝させるワッシャ２４が設置される。例えば、正極端子２１および負極端子２２には、それぞれネジ山が形成され、ナット２９と締結される。ナット２９は、電極端子２１、２２を上部から支持する。
なお、本発明の実施形態は、上記に限定されず、例えば電極端子２１，２２がリベットタイプに形成されてもよい。この場合、電極端子２１、２２の一部が端子ホール２１ａ、２２ａを貫通して外部に突出し、上部ガスケット２５が端子ホール２１ａ、２２ａと電極端子２１、２２の突出した部分との間にはめ込まれた状態で、電極端子２１、２２の外部に突出した部分を加圧して広くし、キャッププレート３０に電極端子２１、２２が固定される。
集電部５０、６０は、第１電極板または第２電極板に連結される集電板５１、６１と、電極端子２１、２２と集電板５１、６１とに連結されるリード部材５２とを備える。リード部材５２、６２は、電極端子２１、２２に連結される端子リード部５２ａ、６２ａ、および端子リード部５２ａ、６２ａから延び、集電板５１、６１に連結される集電リード部５２ｂ、６２ｂを備える。
正極集電部５０は、正極集電板５１と、正極リード部材５２とを備える。負極集電部６０は、負極集電板６１と、負極リード部材６２とを備える。また、集電板５１、６１は、正極集電板５１と負極集電板６１とを含む概念であり、リード部材５２、６２は、正極リード部材５２と負極リード部材６２とを含む概念である。
集電部５０、６０は、例えば、一つの一体型に形成される。すなわち、正極集電部５０は、例えば、正極集電板５１と正極リード部材５２とが一体型に形成される。また、負極集電部６０は、例えば、負極集電板６１と負極リード部材６２とが一体型に形成される。
このとき、ヒューズ７０は、例えば、正極リード部材５２と一体に形成される。この場合、ヒューズ７０は、正極リード部材５２の他の部分より小さい断面積を有する。
電極組立体１０の正極無地部１１ａには、正極集電板５１が例えば溶接によって付着される。正極集電板５１は、正極リード部材５２を介して正極端子２１と電気的に連結される。それによって、正極端子２１は、正極リード部材５２および正極集電板５１を通じて電極組立体１０の正極板１１と連結される。
また、電極組立体１０の負極無地部１２ａには、負極集電板６１が例えば溶接によって付着される。負極集電板６１は、負極リード部材６２を介して負極端子２２と電気的に連結される。それによって、負極端子２２は、負極リード部材６２および負極集電板６１を通じて電極組立体１０の負極板１２と連結される。
リード部材５２、６２とキャッププレート３０との間には、絶縁のための絶縁部材２６が設置される。リード部材５２、６２は、端子リード部５２ａ、６２ａと、集電リード部５２ｂ、６２ｂとを備える。端子リード部５２ａ、６２ａは、電極端子２１、２２に付着されて電気的に接続される。集電リード部５２ｂ、６２ｂには、集電板５１、６１が付着されて電気的に接続される。
一方、他の実施形態としては、例えば、正極端子２１または負極端子２２のうちいずれか一つには、正極板１１または負極板１２とキャッププレート３０’とを電気的に分離させるための上部ガスケット２５、絶縁部材２６、下部ガスケット２７が設置されていない二次電池１００’（図６）が挙げられる。この場合、キャッププレート３０’および／またはケース４０が、正極端子または負極端子となりうる。
例えば第１電極端子を例に挙げると、例えば図６に示すように、二次電池１００’において、正極リード部材５２とキャッププレート３０’との間には、絶縁部材２６が設置されていない。この場合、正極リード部材５２は、直接キャッププレート３０’と接触する。
本発明の実施形態に係る二次電池１００は、例えばリチウムイオン電池となりうる。なお、本発明の実施形態は、上記に限定されず、本発明の実施形態に係る二次電池１００は、リチウムイオン二次電池以外にも、例えば、ニッケル・カドミウム二次電池、ニッケル・水素二次電池、リチウム電池を含む多様な種類の電池が適用される。
本発明の実施形態に係る二次電池１００は、図１および図２に示すように、例えば角形電池となりうる。なお、本発明の実施形態は、上記に限定されず、本発明の実施形態に係る二次電池１００は、例えば、円筒形電池またはポーチ型電池を含む多様な種類の電池となりうる。
互いに電気的に連結される正極板１１、正極集電板５１および正極リード部材５２は、例えば同じ材質、例えばアルミニウム（Ａｌ）を含んで形成される。また、互いに電気的に連結される負極板１２、負極集電板６１および負極リード部材６２は、例えば同じ材質、例えば銅（Ｃｕ）を含んで形成される。
ヒューズ７０は、集電部５０、６０に形成される。すなわち、集電部５０、６０の一部分を他の部分に比べて断面積が小さく形成されてヒューズ７０となりうる。また、集電部５０、６０で過電流が流れるヒューズ７０を形成する部分が他の部分に比べて抵抗が大きくなってジュール熱が大きくなり、それによって発生する熱によりヒューズ７０が溶けて切れる。
ヒューズ７０が別途に設置されず、集電部５０、６０自体に形成させることによって、二次電池１００がヒューズ７０を含みつつも簡単な構造を有する。一方、ヒューズ７０は、例えば、正極集電部５０および負極集電部６０のうちいずれか一つに形成される。
ヒューズ７０は、正極集電部５０または負極集電部６０のリード部材５２、６２に形成される。例えば、ヒューズ７０は、ヒューズ７０が正極集電部５０に形成される。この場合、ヒューズ７０が、例えば銅より溶融点の低いアルミニウムで形成されるので、ヒューズ７０の性能を向上させることができる。
このとき、ヒューズ７０が形成される構造を単純にするように、例えば、ヒューズ７０がリード部材５２に形成される。また、ヒューズ７０および絶縁部８０のための空間確保が容易であるように、例えば、ヒューズ７０が集電リード部５２ｂ、６２ｂに形成される。図３は、図１に示す二次電池１００において、正極集電リード部５２ｂにヒューズ７０が形成されるリード部材５２を分離して、電極組立体１０と共に示した一部分離斜視図である。
図３に示す実施形態では、ヒューズ７０が正極集電リード部５２ｂに形成される。この場合、ヒューズ７０が、例えば銅より溶融点の低いアルミニウムで形成されるので、ヒューズ７０の性能を向上させることができる。なお、本発明の実施形態は、上記に限定されず、例えば、ヒューズ７０が負極集電リード部６２ｂに形成される実施形態も可能である。
一方、電極組立体１０が収容されるケース４０の内部には、例えば、液状またはゲル状の電解液が満たされる。この場合、ヒューズ７０が形成される集電部５０、６０が電解液と接触する。また、過電流によりヒューズ７０が作動する場合にスパークが発生しうる。それによって、スパークが電解液と反応し、それによって爆発が発生しうる。
したがって、本発明の実施形態に係る二次電池１００は、絶縁部８０を備える。絶縁部８０は、ヒューズ７０が電解液と接触することを防止できる。このために、絶縁部８０は、例えば絶縁性物質でヒューズ７０を包んで周辺の電解液から遮断できる。絶縁部８０は、絶縁テープおよび絶縁モールドのうち少なくともいずれか一つとなりうる。
絶縁部８０の一実施形態として、例えば絶縁テープを使用してヒューズ７０の周囲をテーピングすることで、ヒューズ７０を外部と電気的に断絶させつつも簡単な構造の二次電池１００が得られる。
また、簡単な構造でヒューズ７０および絶縁部８０を形成しつつも、ヒューズ７０により、過充電などの異常現象から二次電池１００を保護できる。また、絶縁部８０がヒューズ７０を周辺の電解液から遮断することによって、ヒューズ７０が作動する場合にも、二次電池１００が爆発または発火することを防止することが可能となるので、二次電池１００の安定性および信頼性を確保することができる。
電極組立体１０は、例えば、巻き取られた状態で板状に平らに加圧され、中央部には、内面が離隔された内部空間１４が形成される。集電板５１、６１は、電極組立体１０の外側端に密着されて無地部１１ａ、１２ａを加圧して溶接される。
これによって、集電板５１、６１と無地部１１ａ、１２ａとは、広い面積で接触する。また、集電板５１，６１は、例えばレーザー溶接により電極組立体１０の外側面に付着される。このように、集電板５１、６１が無地部１１ａ、１２ａと例えばレーザー溶接により付着されることによって、超音波溶接に比べて集電板５１，６１の厚さをさらに厚く形成でき、これによって、集電板５１，６１の抵抗を低減させることができる。
したがって、本発明の実施形態によれば、過充電の場合または異常現象による過電流が流れる場合において生じうる爆発などの異常現象の発生を防止することができる。
図４は、本発明の他の実施形態に係る二次電池２００の一断面図である。図５は、図４に示す二次電池２００において、正極端子リード部２５２ａにヒューズ２７０が形成されるリード部材２５２を分離して、電極組立体２１０と共に示した一部分離斜視図である。
図４に示す実施形態に係る二次電池２００は、図２に示した二次電池１００と比較して、ヒューズ２７０が正極端子リード部２５２ａに形成される実施形態である。本発明の実施形態に係る二次電池２００において、図１に示した二次電池１００と同じ構成要素については、類似した参照番号を使用し、それらについての詳細な説明は省略し、図１〜図３に示した二次電池１００を参照する。
図４および図５を参照すると、二次電池２００は、電極組立体２１０と、電極端子２２１、２２２と、キャッププレート２３０と、ケース２４０と、集電部２５０、２６０と、ヒューズ２７０と、絶縁部２８０とを備える。
電極組立体２１０は、正極板２１１と負極板２１２との間に絶縁体であるセパレータ２１３を介在して巻き取られる。ケース２４０は、その内部に電極組立体２１０を収容する。電極端子２２１、２２２は、正極端子２２１と負極端子２２２とを備える。
正極端子２２１および負極端子２２２は、それぞれ電極組立体２１０の正極板２１１と負極板２１２とに電気的に連結されて、ケース２４０の外部に露出する。キャッププレート２３０は、ケース２４０の開口部に結合される。集電部２５０、２６０は、それぞれ正極板２１１および負極板２１２と電気的に接続される正極集電部２５０と負極集電部２６０とを備える。
ヒューズ２７０は、過充電の場合または異常現象による過電流が流れる場合に作動して電流を遮断する。絶縁部２８０は、ヒューズ２７０を包んでヒューズ２７０を外部と電気的に遮断する。
正極板２１１は、それぞれ正極無地部２１１ａと正極コーティング部２１１ｂとを備える。負極板２１２は、それぞれ負極無地部２１２ａと負極コーティング部２１２ｂとを備える。正極端子２２１は、正極端子ホール２２１ａを貫通して外部に突出する。負極端子２２２は、負極端子ホール２２２ａを貫通して外部に突出する。
キャッププレート２３０には、電解液注入口２３８ａが形成され、電解液注入口２３８ａには、密封栓２３８がはめ込まれて設置され、ベント部材２３９が設置される。キャッププレート２３０と正極端子２２１および負極端子２２２との間それぞれには、上部ガスケット２２５と下部ガスケット２２７とが介在されて、キャッププレート２３０と正極端子２２１および負極端子２２２とを絶縁させる。上部ガスケット２２５上には、締結力を緩衝させるワッシャ２２４が設置される。正極端子２２１および負極端子２２２は、例えばナット２２９と締結される。他の実施形態として、正極端子２２１および負極端子２２２は、例えばリベットタイプに形成される。
電極組立体２１０の正極無地部２１１ａおよび負極無地部２１２ａそれぞれには、正極集電板２５１および負極集電板２６１が例えば溶接により付着される。正極集電板２５１および負極集電板２６１は、それぞれ正極リード部材２５２および負極リード部材２６２を介して、正極端子２２１および負極端子２２２と電気的に連結される。正極リード部材２５２および負極リード部材２６２とキャッププレート２３０との間には、それぞれ絶縁のための絶縁部材２２６が設置される。
リード部材２５２、２６２とキャッププレート２３０との間には、絶縁のための絶縁部材２２６が設置される。リード部材２５２、２６２は、端子リード部２５２ａ、２６２ａと、集電リード部２５２ｂ、２６２ｂとを備える。端子リード部２５２ａ、２６２ａは、電極端子２２１、２２２に付着されて電気的に接続される。集電リード部２５２ｂ、２６２ｂは、集電板２５１、２６１に付着されて電気的に接続される。
正極集電部２５０は、正極集電板２５１と、正極リード部材２５２とを備える。負極集電部２６０は、負極集電板２６１と、負極リード部材２６２とを備える。また、集電板２５１、２６１は、正極集電板２５１と負極集電板２６１とを含む概念であり、リード部材２５２、２６２は、正極リード部材２５２と負極リード部材２６２とを含む概念である。
電極組立体２１０の正極無地部２１１ａには、正極集電板２５１が例えば溶接により付着される。正極集電板２５１は、正極リード部材２５２を介して正極端子２２１と電気的に連結される。それによって、正極端子２２１は、正極リード部材２５２および正極集電板２５１を通じて電極組立体２１０の正極板２１１と連結される。
また、電極組立体２１０の負極無地部２１２ａには、負極集電板２６１が例えば溶接により付着される。負極集電板２６１は、負極リード部材２６２を介して負極端子２２２と電気的に連結される。それによって、負極端子２２２は、負極リード部材２６２および負極集電板２６１を通じて電極組立体２１０の負極板２１２と連結される。
一方、他の実施形態としては、例えば、正極端子２２１または負極端子２２２のうちいずれか一つに、正極板２１１または負極板２１２とキャッププレート２３０’とを電気的に分離させるための上部ガスケット２２５、絶縁部材２２６、下部ガスケット２２７が設置されていない二次電池２００’（図７）が挙げられる。この場合、キャッププレート２３０’および／またはケース２４０が正極端子または負極端子となりうる。
例えば第１電極端子を例に挙げると、例えば図７に示すように、二次電池２００’において、正極リード部材２５２とキャッププレート２３０’との間には、絶縁部材２２６が設置されていない。この場合、正極リード部材２５２は、直接キャッププレート２３０’と接触する。
ヒューズ２７０が別途に設置されず、集電部２５０，２６０自体に形成させることによって、二次電池２００がヒューズ２７０を含みつつも簡単な構造を有する。一方、ヒューズ２７０は、例えば、正極集電部２５０および負極集電部２６０のうち少なくともいずれか一つに形成される。
ヒューズ２７０は、正極集電部２５０または負極集電部２６０のリード部材２５２、２６２に形成される。例えば、ヒューズ２７０が正極集電部２５０に形成される。この場合、ヒューズ２７０が、例えば銅より溶融点の低いアルミニウムで形成されるので、ヒューズ２７０の性能を向上させることができる。
このとき、ヒューズ２７０が形成される構造をさらに単純にするように、例えばヒューズ２７０がリード部材２５２に形成される。また、ヒューズ２７０および絶縁部２８０のための空間確保が容易であるように、例えばヒューズ２７０が電極リード部２５２ａ，２６２ａに形成される。
図５に示す実施形態では、ヒューズ２７０が正極集電リード部２５２ｂに形成される。この場合、ヒューズ２７０が、例えば銅より溶融点の低いアルミニウムで形成されるので、ヒューズ２７０の性能を向上させることができる。
一方、電極組立体２１０が収容されるケース４２０の内部には、例えば液状またはゲル状の電解液が満たされる。この場合、ヒューズ２７０が形成される正極集電部２５０が電解液と接触する。また、過電流によりヒューズ２７０が作動する場合にスパークが発生しうる。それによって、スパークが電解液と反応し、それによって爆発が発生しうる。
したがって、本発明の実施形態に係る二次電池２００は、絶縁部２８０を備える。絶縁部２８０は、ヒューズ２７０が電解液と接触することを防止できる。このために、絶縁部２８０は、例えば絶縁性物質でヒューズ２７０を包んで周辺の電解液から遮断できる。絶縁部２８０は、例えば絶縁テープまたはガスケットとなりうる。
絶縁部２８０の一実施形態として、例えば絶縁テープを使用してヒューズ２７０の周囲をテーピングすることによって、ヒューズ２７０を外部と電気的に断絶させつつも簡単な構造の二次電池２００が得られる。
また、簡単な構造でヒューズ２７０および絶縁部２８０を形成しつつも、ヒューズ２７０により過充電などの異常現象から二次電池２００を保護できる。また、絶縁部２８０がヒューズ２７０を周辺の電解液から遮断することによって、ヒューズ２７０が作動する場合にも、二次電池２００が爆発または発火することを防止することが可能となるので、二次電池２００の安定性および信頼性を確保することができる。
したがって、本発明の実施形態によれば、過充電の場合または異常現象による過電流が流れる場合において生じうる爆発などの異常現象の発生を防止することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。
本発明の実施形態は、電池関連の技術分野に適用可能である。
１００ 二次電池
１０、２１０ 電極組立体
３０、２３０ キャッププレート
４０、２４０ ケース
５０、２５０ 正極集電部
６０、２６０ 負極集電部
７０、２７０ ヒューズ
８０、２８０ 絶縁部

Claims (17)

  1. 第１電極板、第２電極板、および前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを備える電極組立体と、
    前記電極組立体を収容するケースと、
    前記第１電極板に電気的に連結される電極端子と、
    前記第１電極板と前記電極端子との間に結合されて互いに電気的に連結し、ヒューズを備える集電部と、
    前記集電部のヒューズ上に配置される絶縁部と、
    を備える、二次電池。
  2. 前記絶縁部は、前記ヒューズよりさらに大きい表面積を有する、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記ヒューズは、前記集電部の他の部分より小さい断面積を有する、請求項１に記載の二次電池。
  4. 前記ヒューズは、前記集電部の他の部分より大きい抵抗を有する、請求項１に記載の二次電池。
  5. 前記電極端子は、前記ケースの外部に突出する、請求項１に記載の二次電池。
  6. 前記ケースの開口部を密封するキャッププレートをさらに備え、
    前記電極端子は、前記キャッププレートに形成された端子ホールを通じて外部に突出する、請求項５に記載の二次電池。
  7. 前記絶縁部は、絶縁テープまたは絶縁モールドのうち少なくとも一つを備える、請求項１に記載の二次電池。
  8. 前記集電部は、一つの一体型に形成される、請求項１に記載の二次電池。
  9. 前記集電部は、
    前記第１電極板に連結される集電板と、
    前記電極端子と前記集電板とに連結されるリード部材と、
    を備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の二次電池。
  10. 前記リード部材は、
    前記電極端子に連結される端子リード部と、
    前記端子リード部から延び、前記集電板に連結される集電リード部と、
    を備える、請求項９に記載の二次電池。
  11. 前記集電リード部は、前記ヒューズを備える、請求項１０に記載の二次電池。
  12. 前記端子リード部は、前記ヒューズを備える、請求項１０に記載の二次電池。
  13. 前記ヒューズは、前記リード部材と一体に形成され、前記リード部材の他の部分より小さい断面積を有する、請求項９に記載の二次電池。
  14. 前記電極端子は、第１電極端子であり、
    前記二次電池は、第２電極板に電気的に連結され、前記ケースの外部に突出する第２電極端子をさらに備え、
    前記集電部は、第１集電部であり、
    前記二次電池は、前記第２電極板と前記第２電極端子との間に連結され、電気的に接続される第２集電部をさらに備える、請求項１〜８のいずれか１項に記載の二次電池。
  15. 前記第１電極板および前記第１集電部は、正極となり、
    前記第２電極板および前記第２集電部は、負極となる、請求項１４に記載の二次電池。
  16. 前記第１集電部は、アルミニウム（Ａｌ）を含み、第２集電部は、銅（Ｃｕ）を含む、請求項１５に記載の二次電池。
  17. 前記ヒューズは、設定された設定電流より大きいか、または前記設定電流と同じ大きさの電流が前記集電部を通じて流れるとき、溶けることによって前記第１電極板を前記電極端子から電気的に分離させるように形成される、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の二次電池。


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