JP2011243575A

JP2011243575A - 二次電池

Info

Publication number: JP2011243575A
Application number: JP2011110684A
Authority: JP
Inventors: Chi-Yong Yi; 致永李; Xirun Liu; 錫潤劉; Runtai Guo; 潤泰郭; Dong-Uk Kim; 東▲ウク▼ 金; Joonseok Moon; 鐘碩文; Tatsuya Hashimoto; タツヤハシモト
Original assignee: SB LiMotive Co Ltd
Current assignee: SB LiMotive Co Ltd
Priority date: 2010-05-19
Filing date: 2011-05-17
Publication date: 2011-12-01
Anticipated expiration: 2031-05-17
Also published as: US8617738B2; EP2388847B1; US9601744B2; KR20110127621A; US20110244314A1; KR101264511B1; EP2388847A1; JP5543943B2; CN102255103A; US20140106205A1

Abstract

【課題】電極組立体の無地部と集電板を溶接する時、効率及び信頼性が向上して、溶接の有無が容易に確認することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供する。
【解決手段】筐体と、第１活物質でコーティングされたコーティング部及び前記第１活物質がない無地部を備える第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に形成されたセパレーターと、を有し、前記筐体に収容された電極組立体と、前記筐体と前記電極組立体の間に前記無地部が共に噛み合った第１集電板及び第２集電板を含む集電板と、を含む二次電池。
【選択図】図１

Description

本発明は、二次電池に関する。

一般的に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能である一次電池とは異なり、充電及び放電が可能である電池を意味する。この二次電池は、小型の場合、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダーなどの先端の電子機器の分野にて広く採用されて、大型の場合、電気自動車またはハイブリッド自動車のモーターを駆動するために採用されている。この二次電池は、通常、筐体の内部に電極組立体を備えて、電極組立体に溶接された集電板を介して電極端子を接続する構成を有する。

しかし、上記の構成では、集電板と無地部の溶接の品質を外部から確認することが困難で、溶接の効率が落ちるという問題がある。

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、電極組立体の無地部と集電板を溶接する時、効率及び信頼性が向上して、溶接の有無が容易に確認することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、筐体と、第１活物質でコーティングされたコーティング部及び前記第１活物質がない無地部を備える第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に形成されたセパレーターと、を有し、前記筐体に収容された電極組立体と、前記筐体と前記電極組立体の間に前記無地部が共に噛み合った第１集電板及び第２集電板を含む集電板と、を含む二次電池が提供される。

また、前記第１集電板は、第１プレートと、前記第１プレートから第１段差を置いて前記第１プレートから延長された第１突出部を含み、前記第２集電プレートは、第２プレートと、前記第２プレートから第２段差を置いて前記第２プレートから延長された第２突出部を含むこととしても良い。

また、前記無地部は、前記第１突出部と前記第２突出部の間に位置することとしても良い。

また、前記無地部は、前記第１突出部と前記第２突出部の間にて溶接を行うことで前記第１突出部及び前記第２突出部と結合されたこととしても良い。

また、前記溶接は、突合せ溶接であることとしても良い。

また、前記溶接は、前記無地部の側面に形成されたこととしても良い。

また、前記無地部は、前記第１段差または前記第２段差の幅より大きい幅で前記コーティング部から延長されたこととしても良い。

また、前記無地部は、前記無地部の段部が前記集電板と同一平面である状態で前記集電板に溶接されたこととしても良い。

また、前記無地部は、前記無地部の段部が前記集電板を介して延長された状態で前記集電板に溶接されたこととしても良い。

また、前記第１集電板は、複数の第１突出部を含み、前記第２集電板は、複数の前記第１突出部に噛み合う複数の第２突出部を含み、複数の前記第１突出部のうち一つ及び複数の前記第２突出部のうちで対応する一つは、その間に前記無地部と共に噛み合うこととしても良い。

また、前記第１電極は、前記第２電極及びセパレーターと共にゼリーロール構造を形成するために巻取りされ、前記ゼリーロール構造は、前記第１活物質がない無地部を含み、前記無地部領域は前記電極組立体の第１段部に位置して、前記第１集電板及び第２集電板の間に形成されたこととしても良い。

また、前記第１集電板は、第１プレートと、前記第１プレートから第１段差で前記第１プレートから延長された複数の第１突出部を含むこととしても良い。

また、前記第１プレートは、前記電極組立体の第１段部に隣接した面を有し、前記複数の第１突出部は、前記無地部の内に位置することとしても良い。

また、前記複数の第１突出部は、複数の溝を形成し、前記無地部は、前記複数の溝により区画される複数の領域を含むこととしても良い。

また、前記第２集電板は、第２プレートと、前記第２プレートから第２段差で前記第２プレートから延長された複数の第２突出部を含むこととしても良い。

また、前記第１プレートは、前記電極組立体の第１段部に隣接した面を有し、前記複数の第１突出部は、前記複数の無地部の内部に位置し、前記第２プレートは、前記電極組立体の第１段部に位置した面を有し、前記複数の第２突出部は、前記複数の無地部の内部に形成されることとしても良い。

また、前記複数の第１突出部は、複数の第１溝を形成し、前記複数の無地部は、前記複数の第１溝によって区画されて、前記第１溝の内部に位置する複数の領域を含み、前記複数の第２突出部は、複数の第２溝を形成し、前記複数の領域は、前記複数の第２溝によって区画されて、前記第２溝の内部に位置することとしても良い。

また、前記無地部は、前記無地部の複数の領域の第１セット及び前記複数の領域の第２セットを含み、前記第１セットは、前記複数の第１突出部の第１目と前記複数の第２突出部の対応される第１目の間に位置し、前記第２セットは、前記複数の第１突出部の第２目と前記複数の第２突出部の対応される第２目の間に位置することとしても良い。

また、前記無地部の第１セットは、前記複数の第１突出部の第１目と、対応される前記第２突出部の第１目に共に第１溶接によって溶接され、前記無地部の第２セットは、前記複数の第１突出部の第２目と、対応される前記第２突出部の第２目に共に第２溶接によって溶接されることとしても良い。

また、前記第１溶接及び第２溶接は、共に蛇行溶接（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅｗｅｌｄ）を形成することとしても良い。

以上説明したように本発明によれば、電極組立体の無地部と集電板を溶接する時、効率及び信頼性が向上して、溶接の有無が容易に確認することが可能となる。

本発明の実施形態による二次電池の分解斜視図である。図１のＡ部分の拡大図である。本発明の実施形態による二次電池に用いる第１集電板の正面図である。本発明の実施形態による二次電池に用いる第１集電板の側面図である。本発明の実施形態による二次電池に用いる第２集電板の正面図である。本発明の実施形態による二次電池に用いる第２集電板の側面図である。本発明の実施形態による二次電池で集電板と無地部が結合される過程を示す図である。本発明の実施形態による二次電池で集電板と無地部が結合される過程を示す図である。

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。

以下では、本発明の実施形態による二次電池の構成を説明する。
図１は、本発明の実施形態による二次電池の分解斜視図である。図２は、図１のＡ部分の拡大図である。図３は、本発明の実施形態による二次電池に用いる第１集電板の正面図である。図４は、本発明の実施形態による二次電池に用いる第１集電板の側面図である。図５は、本発明の実施形態による二次電池に用いる第２集電板の正面図である。図６は、本発明の実施形態による二次電池に用いる第２集電板の側面図である。

図１〜図６を参照すると、本発明の実施形態による二次電池１００は、筐体１１０、筐体１１０の内部に内蔵された電極組立体１２０、電極組立体１２０と電気的に接続された集電板１３０、集電板１３０に電機的に接続された集電端子１４０、集電端子１４０によって貫通される第１誘電体１５０、第１誘電体１５０の上部に結合された蓋板１６０、蓋板１６０を貫通して集電端子１４０と結合される第２誘電体１７０と、を含む。また、集電端子１４０には、ナット１８０がさらに結合されることができる。

筐体１１０は、六面体またはその他の形状で形成される。また、筐体１１０は、内部孔間を備える。筐体１１０は、アルミニウム、アルミニウム合金またはニッケルがメッキされたスティックのような導電性金属で形成される。

電極組立体１２０は、筐体１１０の内部に内蔵される。電極組立体１２０は、正極板１２１と負極板１２２の間に形成されたセパレーター１２３を含めて形成される。電極組立体１２０は、正極板１２１、負極板１２２、セパレーター１２３を積層させた状態からこれらを渦流状に巻取りしたゼリーロール型で形成される。正極板１２１と負極板１２２は、活物質でコーティングされたコーティング部と、活物質が無い無地部を備える。電極組立体１２０は、説明の便利のために筐体１１０内に一つのみを収容することで示したが、筐体内１１０に収容される電極組立体１２０は、複数個であってもよい。

また、電極組立体１２０は、筐体１１０の両端に無地部１２４を備える。無地部１２４は、電極組立体１２０の一端に正極板１２１と接続されて形成された部分と、電極組立体１２０の他端に負極板１２２と接続されて形成された部分が対になって形成される。

無地部１２４は、集電板１３０と結合されるために集電板１３０の形状に沿って配列される。無地部１２４（具体的には、無地部１２４の段部１２４ｂ）は、集電板１３０と同一平面をなすか、または集電板１３０の上部へさらに突出された状態で溶接を行い集電板１３０と結合されることができる。この時、無地部１２４の溶接を外部から確認することができるため、溶接の品質の検視が容易に行なうことができて、溶接の信頼性を向上することができる。また、溶接は、無地部１２４を露出した状態で行われて、突合せ溶接（ｂｕｔｔｗｅｌｄ）で行われてもよいことから溶接の効率を高めることができる。また、溶接は集電板１３０が結合される無地部１２４の側面にて行われるため、溶接ビームが電極組立体１２０に到達することが防止されて、製品の信頼性を向上することができる。なお、溶接は、突合せ溶接に限定されず、例えば蛇行溶接であっても良い。蛇行溶接の場合には、溶接力を強化できる。

集電板１３０は、無地部１２４の側面で結合される。集電板１３０は、正極板１２１に接続された無地部１２４の部分と、負極板１２２に接続された無地部１２４の部分のうち少なくとも一つに溶接を行い結合される。以下では、集電板１３０が無地部１２４の部分の中で正極板１２２と接続された部分に結合されたことを例として説明する。

集電板１３０は、無地部１２４の正極板１２２と接続された部分に対をなして結合される。集電板１３０は、無地部１２４に対をなして結合された第１集電板１３１及び第２集電板１３２を含むように構成される。

第１集電板１３１は、第１プレート１３１ａと、第１プレート１３１ａから第１方向へ突出された突出部１３１ｂを含む。第１プレート１３１ａは、無地部１２４の側面に略垂直に位置して、突出部１３１ｂは、無地部１２４の内部から第１方向に沿って延長する。この時、突出部１３１ｂは、第１第１プレート１３１ａから段差１３１ｃを有するように形成される。よって、突出部１３１ｂは、無地部１２４の内部に位置し、突出部１３１ｂの両側に形成された溝１３１ｄに無地部１２４を区画して位置させる。また、突出部１３１ｂは、第２集電板１３２と噛み合って無地部１２４を固定して、その状態で溶接を行い無地部１２４と結合される。この時、無地部１２４は、突出部１３１ｂに沿って溝１３１ｄに位置するため、溶接は突出部１３１ｂの縁部で行われる。

第２集電板１３２は、第１集電板１３１との間に結合された間に無地部１２４が位置するように第１集電板１３１と噛み合って結合される。第２集電板１３２は、第２プレート１３２ａ、第２プレート１３２ａから第１方向に沿って延長されて形成された突出部１３２ｂを含む。第２プレート１３２ａは、第１集電板１３１の第１プレート１３１ａと対応されるように無地部１２４の側面に略垂直に位置する。突出部１３２ｂは、第２プレート１３２ａと段差１３２ｃを備えて形成される。よって、突出部１３２ｂは、無地部１２４の内部に位置し、突出部１３２ｂの両側に形成された溝１３２ｄに無地部１２４を区画して位置させる。この時、突出部１３２ｂは、第１集電板１３１の突出部１３１ｂに対応される形状で備えて噛み合って結合される。よって、無地部１２４は、第１集電板１３１の突出部１３１ｂと第２集電板１３２の突出部１３２ｂの噛み合う間に位置されて、その状態で溶接される。よって、上述のように無地部１２４の溶接する時の溶接の効率及び信頼性を向上することができる。

集電端子１４０は、集電板１３０と結合される。集電端子１４０は、集電板１３０の中でも第１集電板１３１の第１プレート１３１ａと溶接を行って結合される。集電端子１４０は、第１プレート１３１ａの無地部１２４と結合された反対面に付着された状態で溶接される。

集電端子１４０は、第１方向に沿って集電板１３０と結合される第１集電端子板１４１、第１集電端子板１４１から第１方向に垂直の第２方向へ延長して形成された第２集電端子板１４２、第２集電端子板１４２から第１方向に沿って上部へ突出された電極端子１４３を含む。電極端子１４３は、蓋板１６０の上部へ突出されて充放電回路と接続される。また、電極端子１４３の外周縁には雄ねじ山が形成されて、以後、ナット１８０と結合されることができる。

第１誘電体１５０は、集電端子１４０の上部に形成される。第１誘電体１５０は、集電端子１４０の第２集電端子板１４２と蓋板１６０の間に形成される。第１誘電体１５０は、集電端子１４０を蓋板１６０と電気的にと独立させる。また、第１誘電体１５０は、内部に端子孔１５１を備えて、集電端子１４０の電極端子１４３が端子孔１５１を貫通して上部へ突出するようにすることができる。

蓋板１６０は、筐体１１０の上部に形成されて筐体１１０を密封する。蓋板１６０は、筐体１１０と結合され、筐体１１０の内部の電解液が漏出されることを防止する。蓋板１６０は、内部に端子孔１６１を備え、電極端子１４３が端子孔１６１を貫通して上部へ突出されるようにすることができる。また、蓋板１６０は、略中央にベント１６２を備え、過充電の際に筐体１１０の内部にガスが発生すると、他の部分より先に開放され、ガスを放出することができる。

第２誘電体１７０は、蓋板１６０と集電端子１４０の電極端子１４３の間に形成される。第２誘電体１７０は、蓋板１６０と集電端子１４０の電極端子１４３を電気的に独立させる。また、第２誘電体１７０は、蓋板１６０の上部にも形成されるので、ナット１８０との結合の際にナット１８０が蓋板１６０と電気的に独立されるようにする。

ナット１８０は、第２誘電体１７０の上部に形成される。ナット１８０は、内部に雌ねじ山を備えて集電端子１４０の電極端子１４３と結合される。ナット１８０は、集電端子１４０の電極端子１４３を固定することで、集電端子１４０及び電極組立体１２０の位置を固定する。

以下では、本発明の実施形態による二次電池において、集電板と無地部が結合された構成をより詳しく説明する。

図７及び図８は、本発明の実施形態による二次電池において、集電板と無地部が結合される過程を示す図である。

まず、図７を参照すると、本発明の実施形態による二次電池１００で第１集電板１３１の突出部１３１ｂによって無地部１２４が区画される。突出部１３１ｂは、段差１３１ｃを備えて無地部１２４の内部へ引入れされ、突出部１３１ｂの縁部に沿って無地部１２４が区画される。すなわち、無地部１２４は、突出部１３１ｂ各々の両側に形成された溝１３１ｄの内部に位置する。

同様に、第２集電板１３２の突出部１３２ｂによって無地部１２４が区画される。突出部１３２ｂは、段差１３２ｃを有するため、無地部１２４の内部へ引入れる。よって、無地部１２４は、突出部１３２ｂに沿って突出部１３２ｂの各々の両側に形成された溝１３２ｄに位置する。

続いて、図８を参照すると、第１集電板１３１と第２集電板１３２が第１方向へ移動して結合される。この時、第１集電板１３１と第２集電板１３２は、突出部１３１ｂ、１３２ｂが溝１３１ｄ、１３２ｄにそれぞれ噛み合って形成されるため、無地部１２４は、突出部１３１ｂ、１３２ｂの噛み合う間に位置する。

また、第１集電板１３１と第２集電板１３２の間に無地部１２４が位置する状態で突合せ溶接を行って溶接部１３３が形成されることができる。溶接は、無地部１２４を露出した状態で行われるため溶接の効率を高めることができる。また、溶接部１３３は、無地部１２４の側面へ露出されるため外部から溶接の品質を容易に確認することができて、溶接の信頼性を向上することができる。また、溶接の時の溶接ビームが無地部１２４の内側までは到達されないことから、製品の信頼性を向上することができる。

上述のように、本発明を実施形態による二次電池１００は、電極組立体１２０の無地部１２４に集電板１３０を溶接することにおいて、第１集電板１３１の突出部１３１ｂと第２集電板１３２の突出部１３２ｂが噛み合う間に無地部１２４が固定された状態で突合せ溶接を行うことで、溶接の時の効率を高めることができる。また、溶接部１３３を外部から容易に確認することができるようにして信頼性を高めることができる。また、無地部１２４は、第１集電板１３１及び第２集電板１３２の段差１３１ｃ、１３２ｃに該当される厚さだけ備えればよいことから、無地部１２４の厚さを縮めて電極組立体１２０の容量を増加することができる。

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筐体
１２０電極組立体
１３０集電体
１４０集電端子
１５０第１誘電体
１６０蓋板
１７０第２誘電体
１８０ナット

Claims

筐体と、
第１活物質でコーティングされたコーティング部及び前記第１活物質がない無地部を備える第１電極と、第２電極と、前記第１電極と前記第２電極の間に形成されたセパレーターと、を有し、前記筐体に収容された電極組立体と、
前記筐体と前記電極組立体の間に前記無地部が共に噛み合った第１集電板及び第２集電板を含む集電板と、を含む二次電池。
前記第１集電板は、第１プレートと、前記第１プレートから第１段差を置いて前記第１プレートから延長された第１突出部を含み、
前記第２集電プレートは、第２プレートと、前記第２プレートから第２段差を置いて前記第２プレートから延長された第２突出部を含む請求項１に記載の二次電池。
前記無地部は、前記第１突出部と前記第２突出部の間に位置する請求項２に記載の二次電池。
前記無地部は、前記第１突出部と前記第２突出部の間にて溶接を行うことで前記第１突出部及び前記第２突出部と結合された請求項３に記載の二次電池。
前記溶接は、突合せ溶接である請求項４に記載の二次電池。
前記溶接は、前記無地部の側面に形成された請求項４に記載の二次電池。
前記無地部は、前記第１段差または前記第２段差の幅より大きい幅で前記コーティング部から延長された請求項３に記載の二次電池。
前記無地部は、前記無地部の段部が前記集電板と同一平面である状態で前記集電板に溶接された請求項１に記載の二次電池。
前記無地部は、前記無地部の段部が前記集電板を介して延長された状態で前記集電板に溶接された請求項１に記載の二次電池。
前記第１集電板は、複数の第１突出部を含み、
前記第２集電板は、複数の前記第１突出部に噛み合う複数の第２突出部を含み、
複数の前記第１突出部のうち一つ及び複数の前記第２突出部のうちで対応する一つは、その間に前記無地部と共に噛み合う請求項１に記載の二次電池。
前記第１電極は、前記第２電極及びセパレーターと共にゼリーロール構造を形成するために巻取りされ、
前記ゼリーロール構造は、前記第１活物質がない無地部を含み、前記無地部領域は前記電極組立体の第１段部に位置して、前記第１集電板及び第２集電板の間に形成された請求項１に記載の二次電池。
前記第１集電板は、第１プレートと、前記第１プレートから第１段差で前記第１プレートから延長された複数の第１突出部を含む請求項１１に記載の二次電池。
前記第１プレートは、前記電極組立体の第１段部に隣接した面を有し、
前記複数の第１突出部は、前記無地部の内に位置する請求項１２に記載の二次電池。
前記複数の第１突出部は、複数の溝を形成し、
前記無地部は、前記複数の溝により区画される複数の領域を含む請求項１２に記載の二次電池。
前記第２集電板は、第２プレートと、前記第２プレートから第２段差で前記第２プレートから延長された複数の第２突出部を含む請求項１２に記載の二次電池。
前記第１プレートは、前記電極組立体の第１段部に隣接した面を有し、
前記複数の第１突出部は、前記複数の無地部の内部に位置し、
前記第２プレートは、前記電極組立体の第１段部に位置した面を有し、
前記複数の第２突出部は、前記複数の無地部の内部に形成される請求項１５に記載の二次電池。
前記複数の第１突出部は、複数の第１溝を形成し、
前記複数の無地部は、前記複数の第１溝によって区画されて、前記第１溝の内部に位置する複数の領域を含み、
前記複数の第２突出部は、複数の第２溝を形成し、
前記複数の領域は、前記複数の第２溝によって区画されて、前記第２溝の内部に位置する請求項１５に記載の二次電池。
前記無地部は、前記無地部の複数の領域の第１セット及び前記複数の領域の第２セットを含み、
前記第１セットは、前記複数の第１突出部の第１目と前記複数の第２突出部の対応される第１目の間に位置し、
前記第２セットは、前記複数の第１突出部の第２目と前記複数の第２突出部の対応される第２目の間に位置する請求項１５に記載の二次電池。
前記無地部の第１セットは、前記複数の第１突出部の第１目と、対応される前記第２突出部の第１目に共に第１溶接によって溶接され、
前記無地部の第２セットは、前記複数の第１突出部の第２目と、対応される前記第２突出部の第２目に共に第２溶接によって溶接される請求項１８に記載の二次電池。
前記第１溶接及び第２溶接は、共に蛇行溶接（ｓｅｒｐｅｎｔｉｎｅｗｅｌｄ）を形成する請求項１９に記載の二次電池。