JP2012199221A - 二次電池及び二次電池パック - Google Patents

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Abstract

【課題】電流パスの長さを縮めることができ、電流の抵抗を減らすことができる二次電池を提供する。
【解決手段】ケースと、前記ケース内側の電極組立体と、前記ケース内側に向かう内側および前記ケース外側に向かう外側を有し、前記ケースに結合したキャッププレートと、前記電極組立体に電気的に連結され、前記キャッププレートの内側から外側に前記キャッププレートを通じて延長された軟性集電タップと、前記キャッププレートの外側に隣接する前記ケース外側に位置し、前記軟性集電タップが電気的に連結された端子プレートとを含む二次電池および二次電池パック。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池及び二次電池パックに関する。
一般に、二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は充電できない一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池であって、一つのバッテリーセルがパック形状に包装された低容量電池の場合、携帯電話およびカムコーダのような携帯可能な小型電子機器に用いられ、バッテリーセルが数十個連結された大容量電池の場合、電気スクッター、ハイブリッド自動車および電気自動車などのモータ駆動用電源として広く用いられている。
特開２０１１−１２９４９７号公報
電流パスの長さを縮めることができ、電流の抵抗を減らすことができる二次電池および二次電池パックの実現が望まれている。
そこで、本発明の目的とするところは、電流パスの長さを縮めることができ、電流の抵抗を減らすことができる新規かつ改良された二次電池および二次電池パックを提供することにある。
さらに、好ましくは、集電タップの自由度を増加せしめることによって電極組立体の大きさを大きくなることができ、無塗装部の損傷現象を減少せしめることができる二次電池および二次電池パックの実現が望まれている。
そこで、本発明の目的とするところは、集電タップの自由度を増加せしめることによって電極組立体の大きさを大きくすることができ、無塗装部の損傷現象を減少せしめることができる新規かつ改良された二次電池および二次電池パックを提供することにもある。
さらに、好ましくは、電極端子の組立性を向上せしめ、ケースの密閉性を向上せしめることができる二次電池および二次電池パックの実現が望まれている。
そこで、本発明の目的とするところは、電極端子の組立性を向上せしめ、ケースの密閉性を向上せしめることができる二次電池および二次電池パックを提供することにもある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ケースと、前記ケース内側の電極組立体と、前記ケース内側に向かう内側および前記ケース外側に向かう外側を有し、前記ケースに結合したキャッププレートと、前記電極組立体に電気的に連結され、前記キャッププレートの内側から外側に前記キャッププレートを通じて延長された軟性集電タップと、前記キャッププレートの外側に隣接する前記ケース外側に位置し、前記軟性集電タップが電気的に連結された端子プレートとを含むことを特徴とする二次電池が提供される。
前記軟性集電タップは、前記電極組立体の無塗装部に電気的に連結される電極連結領域、および前記端子プレートに電気的に連結される端子連結領域を含むことができる。
前記端子プレートは端子プレートタップ貫通ホールを含み、前記軟性集電タップの端子連結領域は前記端子プレートタップ貫通ホールを貫通して通過することができる。
前記軟性集電タップの前記端子連結領域は第１折曲部を含み、前記第１折曲部は前記端子プレートの上面に形成されたタップ受け入れ溝に連結されることができる。
前記端子プレートは前記端子プレートの上面に形成されたバスバー受け入れ溝を含み、前記バスバー受け入れ溝は前記タップ貫通ホールに対し、前記タップ受け入れ溝の反対側に形成されることができる。
前記端子プレートおよび前記軟性集電タップは同一の物質からなることができる。
前記端子プレートと前記キャッププレートとの間に位置し、前記キャッププレートから前記端子プレートを電気的に絶縁せしめる上部絶縁体をさらに含むことができる。
前記上部絶縁体は上部絶縁体タップ貫通ホールおよび上部絶縁体フランジを含み、前記軟性集電タップは前記上部絶縁体タップ貫通ホールを貫通し、前記端子プレートは前記上部絶縁体フランジによって保持されることができる。
前記端子プレートは前記端子プレートの下面に形成された端子プレート突起を含み、前記上部絶縁体は前記上部絶縁体の下面に形成され、前記上部絶縁体を貫通する上部絶縁体突起貫通ホールを含む上部絶縁体突起を含み、前記キャッププレートは前記キャッププレートを貫通するキャッププレート突起貫通ホールを含み、前記端子プレート突起は前記上部絶縁体突起貫通ホールを貫通し、前記端子プレート突起は前記上部絶縁体突起貫通ホールを貫通し、前記端子プレート突起および前記上部絶縁体突起は前記キャッププレート突起貫通ホールを貫通することができる。
前記電極組立体を前記キャッププレートから電気的に絶縁させ、前記キャッププレートの下部に位置する下部絶縁体、および前記キャッププレートの下部に位置し、前記下部絶縁体に連結されたシールガスケットをさらに含むことができる。
前記下部絶縁体は電極組立体の凹溝および下部絶縁体フランジを含み、前記下部絶縁体の凹溝は前記電極組立体に結合し、前記電極組立体の円形の領域と対応する形態であり、前記下部絶縁体フランジは前記キャッププレートの内側に連結されることができる。
前記シールガスケットは、前記シールガスケットの上面から上部に延長された上部延長部、前記シールガスケットの下面から下部に延長された下部延長部、および前記上部延長部と前記下部延長部とを貫通して通過するシールガスケットタップ貫通ホールを含み、前記軟性集電タップは前記シールガスケット貫通ホールを貫通することができる。
前記シールガスケットの下部に位置する補強部材をさらに含むことができる。前記補強部材はタップグルーブを含み、前記軟性集電タップが前記タップグルーブを貫通することができる。
前記キャッププレートから前記端子プレートを電気的に絶縁させる上部絶縁体、前記キャッププレートの下部に位置し、前記キャッププレートから前記電極組立体を電気的に絶縁させる下部絶縁体、前記キャッププレートの下部に位置するシールガスケット、および前記シールガスケットの下部に位置する補強部材をさらに含むことができる。
前記端子プレートは、前記端子プレートの下面に形成された端子プレート突起を含み、前記上部絶縁体は前記上部絶縁体の下面に形成され、前記上部絶縁体を貫通する上部絶縁体突起貫通ホールを含む上部絶縁体突起を含み、前記キャッププレートは前記キャッププレートを貫通するキャッププレート突起貫通ホールを含み、前記シールガスケットは前記シールガスケットを貫通するシールガスケット突起貫通ホールを含み、前記補強部材は前記補強部材を貫通する補強突起貫通ホールを含み、前記端子プレート突起は前記上部絶縁体突起貫通ホールを貫通し、前記端子プレート突起および前記上部絶縁体突起は前記キャッププレート突起貫通ホール、前記シールガスケット突起貫通ホール、および前記補強部材突起貫通ホールを貫通することができる。
前記軟性集電タップは0.1μｍないし1000μｍの厚さであることができる。
前記軟性集電タップは一つの一体からなる集電タップであることができる。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、多数の二次電池であって、それぞれの二次電池がケース、前記ケース内側の電極組立体、前記ケース内側に向かう内側および前記ケース外側に向かう外側を有し、前記ケースに結合したキャッププレート、前記電極組立体に電気的に連結され、前記キャッププレートの内側から外側に前記キャッププレートを通じて延長された軟性集電タップ、および前記キャッププレートの外側に隣接する前記ケース外側に位置し、前記軟性集電タップが電気的に連結された端子プレートを含み、前記二次電池の端子は隣接した二次電池の端子にバスバーによって電気的に連結されることを特徴とする二次電池パックが提供される。
前記軟性集電タップは前記電極組立体の無塗装部に電気的に連結される電極連結領域および前記端子プレートに電気的に連結される端子連結領域を含み、前記軟性集電タップの前記端子連結領域は第１折曲部を含み、前記第１折曲部は前記端子プレートの上面に形成されたタップ受け入れ溝に連結され、前記端子プレートは前記端子プレートの上面に形成されたバスバー受け入れ溝を含み、前記バスバー受け入れ溝は前記タップ貫通ホールに対して前記タップ受け入れ溝の反対側に形成され、隣接した二次電池に連結されたバスバーは前記それぞれの二次電池のバスバー受け入れ溝に連結されることができる。
以上説明したように本発明によれば、二次電池および二次電池パックは、集電タップと端子プレートとが直接電気的に連結されることによって、電流パスの長さおよび電流の抵抗が減少することになる。
また、本発明によれば、二次電池および二次電池パックは、電極組立体と端子プレートとを連結する集電部材として軟性の集電タップが用いられ、これによって集電タップの自由度が増加することになり、同一の大きさのケースに相対的にさらに大きい電極組立体を受け入れることができる。したがって、同一の大きさのケースにもかかわらず、さらに大きい容量の二次電池が得られる。また、折曲されない硬性集電タップの代わりに折曲が自由な軟性集電タップが用いられることによって、集電タップによる電極組立体の損傷現象が減少になる。
また、本発明によれば、二次電池および二次電池パックは、集電タップが直接端子プレートに電気的に連結されることによって、全般的に電極端子の組立が容易になる。さらに、相対的に厚さが薄い集電タップがシールガスケットを通じてキャッププレートに密着することによって、二次電池の密閉性が向上し、これによって、電解液の漏液現象が抑制される。
本発明の一実施例に係る二次電池を示す斜視図である。 同実施例に係る二次電池を示す断面図である。 図１ｂにおける符号２の領域を拡大して示した断面図である。 同実施例に係る二次電池を示す部分分解斜視図である。 同実施例に係る二次電池を示す部分分解斜視図である。 同実施例に係る二次電池を示す部分結合斜視図である。 同実施例に係る二次電池を示す正面図である。 同実施例に係る二次電池を示す側面図である。 本発明の他の実施例に係る二次電池を用いた二次電池パックの一例を示す斜視図である。
以下、本発明の属する技術分野において通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できるように本発明の好ましい実施例を添付図面に基づ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。
図面において、層や領域は説明の明確性のために誇張して示すことができる。また、層または構成要素が他の構成要素の上方にあると説明される場合、これは他の構成要素の上方に直接位置するか、または中間に介在する他の構成要素が存在することができる。また、構成要素が他の構成要素の下方にあると説明される場合、これは他の構成要素の下方に直接位置するか、または中間に介在する他の構成要素が存在することができる。また、構成要素が二つの異なる構成要素の間に位置すると説明される場合、これは異なる二つの構成要素の間に存在する唯一の構成要素であるか、または中間に介在する他の構成要素が存在することができる。
図１ａは、本発明の一実施例に係る二次電池を示す斜視図である。図１ｂは、本発明の同実施例に係る二次電池を示す断面図である。また、図２は、図１ｂにおける符号２の領域を拡大して示す断面図である。
図１ａ、図１ｂおよび図２に示すように、本発明の一実施例に係る二次電池１００は電極組立体１１０、ケース１２０、キャッププレート１３０、第１端子部１４０および第２端子部１５０を含む。
前記電極組立体１１０は薄い板状あるい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の積層体をワインディングするか積み重ねて形成する。ここで、第１電極板１１１は陽極として動作することができ、第２電極板１１２は陰極として動作することができる。もちろん、これと逆の場合においても可能である。
前記第１電極板１１１はアルミニウムのような金属箔で形成された第１電極集電体に転移金属酸化物などの第１電極活物質を塗布することによって形成され、第１活物質が塗布されない領域である第１電極無塗装部１１１ａを含む。前記第１電極無塗装部１１１ａは第１電極板１１１と、第１電極板の外部との間の電流の流れの通路になる。特に、本発明は前記第１電極板１１１の材質を限定するものではない。
前記第２電極板１１２は銅あるいはニッケルのような金属箔で形成された第２電極集電体に黒鉛あるいは炭素などの第２電極活物質を塗布することによって形成され、第２活物質が塗布されない領域である第２電極無塗装部１１２ａを含む。前記第２電極無塗装部１１２ａは第２電極板１１２と、第２電極板の外部との間の電流の流れの通路になる。特に、本発明は前記第２電極板１１２の材質を限定するものではない。
前記のような第１電極板１１１おおび第２電極板１１２は極性を異にして配置することができる。
前記セパレータ１１３は第１電極板１１１と第２電極板１１２との間に位置して電気的ショットを防止し、リチウムイオンの移動を可能にする役割をし、ポリエチレンやポリプロピレンやポリエチレンとポリプロピレンの複合フィルムからなる。特に、本発明は前記セパレータ１１３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の両側端部には第１電極板１１１と第２電極板１１２、それぞれに電気的に連結される第１端子部１４０および第２端子部１５０が結合する。
このような電極組立体１１０は実質的に電解液と共に前記ケース１２０に受け入れられる。前記電解液はＥＣ（炭酸エチレン）、ＰＣ（炭酸プロピレン）ＤＥＣ（炭酸ジエチル）ＥＭＣ（炭酸エチルメチル）、ＤＭＣ（炭酸ジメチル）のような有機溶媒にＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４のようなリチウム塩からなる。また、前記電解液は液体、固体あるいはゲル状であることができる。
前記ケース１２０はアルミニウム、アルミニウム合金またはニッケルめっきしたスチルのような導電性金属からなり、電極組立体１１０、そして、第１端子部１４０および第２端子部１５０の一部領域が安着できる上部が開放されたほぼ六面体形状からなる。図１ｂは、ケース１２０の上部にキャッププレート１３０が結合した状態を示しており、ケース１２０は外部の環境から密封された状態である。一方、ケース１２０の内面は絶縁処理され、電極組立体１１０、ケース１２０の内側に位置している第１端子部１４０および第２端子部１５０の一部の領域と絶縁されることができる。もちろん、前記電極組立体１１０、ケース１２０内側に位置している第１端子部１４０および第２端子部１５０の一部の領域は絶縁バッグ（図示省略）に受けいれられたまま、前記ケース１２０の内側に位置することができる。
前記キャッププレート１３０は前記ケース１２０の開放された上部領域に結合し、例えば、前記キャッププレート１３０はレーザー溶接方式で前記ケース１２０に結合することができる。また、前記キャッププレート１３０は前記ケース１２０と同一の材質からなる。ここで、前記キャッププレート１３０が前記第１端子部１４０に電気的に接続されると、前記キャッププレート１３０は前記第１端子部１４０のような極性を有することができる。もちろん、これによって、前記ケース１２０およびキャッププレート１３０は同一の極性を有することができる。また、前記キャッププレート１３０は電解液を供給するための注液ホール１３１ａおよび前記注液ホール１３１ａに結合したプラグ１３１ｂを含むことができる。また、前記キャッププレート１３０はケース１２０の内部圧力が基準圧力を超過する場合、内部のガスが外部に容易に放出できるようにするベントホール１３２ａおよび前記ベントホール１３２ａに結合している相対的に薄い厚さの安全ベント１３２ｂをさらに含むことができる。その他、前記キャッププレート１３０はタップ貫通ホールおよび突起貫通ホールなどをさらに含み、これについては以下で説明する。
前記第１端子部１４０は軟性集電タップ１４１、端子プレート１４２、上部絶縁体１４３、シールガスケット１４４、補強部材１４５および下部絶縁体１４６を含む。
前記軟性集電タップ１４１は前記ケース１２０の内側に位置し、前記電極組立体１１０に電気的に接続される第１領域１４１ａ（または電極連結領域）および前記ケース１２０の外側に位置し、前記端子プレート１４２に電気的に接続される第２領域１４１ｂ（または端子連結領域）からなる。より詳しくは、前記第１領域１４１ａは電極組立体１１０の中、第１電極板１１１に設けられた第１無塗装部１１１ａに溶接される。また、前記第２領域１４１ｂは前記キャッププレート１３０および前記端子プレート１４２を貫通した後、前記端子プレート１４２に溶接される。
ここで、前記軟性集電タップ１４１は前記第１無塗装部１１１ａの材質と同一の材質からなることができる。例えば、前記第１無塗装部１１１ａがアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合、前記軟性集電タップ１４１なおアルミニウムまたはアルミニウム合金であることができる。さらに、前記第１無塗装部１１１ａが銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金である場合、前記軟性集電タップ１４１は銅、
銅合金、ニッケルまたはニッケル合金であることができる。このようにして、前記軟性集電タップ１４１および前記第１無塗装部１１１ａは同一の材質からなるので、前記軟性集電タップ１４１が前記第１無塗装部１１１ａに容易に溶接されることができる。
また、前記軟性集電タップ１４１は容易に曲がることができるように厚さがほぼ0.1μｍないし1000μｍで形成することができる。前記軟性集電タップ１４１の厚さがほぼ0.1μｍ未満である場合には、前記軟性集電タップ１４１が前記第１無塗装部１１１ａまたは前記端子プレート１４２に溶接されるとき、前記軟性集電タップ１４１が溶融除去されるだけで、溶接できないことがある。また、前記軟性集電タップ１４１の厚さがほぼ1000μｍを超過する場合には、前記軟性集電タップ１４１が折曲され難くなる。すなわち、前記集電タップ１４１の厚さがほぼ1000μｍを超過する場合には、まず、前記軟性集電タップ１４１が前記端子プレート１４２の上部で折曲され難くなるので、前記軟性集電タップ１４１を端子プレート１４２に溶接し難くなる。また、ケース１２０の内部においても前記軟性集電タップ１４１のデザインに対する自由度が低くなる。
一方、前記集電タップが前記厚さの範囲を外れるとしても前記集電タップの金属組成比を多様に調整することによって、前記集電タップが軟性特定を有することができる。例えば、前記集電タップの厚さがほぼ1000μｍを超過しても、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金にＳｎ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｂｉ、ＳｎＡｇ、ＳｎＡｕ、ＳｎＺｎ、ＳｎＺｎＢｉ、ＳｎＡｇＢｉのような硬度が低い添加材料をさらに含むと、前記集電タップが所望する形態に容易に折曲されることができる。もちろん、前記材料は集電タップの厚さが0.1μｍないし1000μｍ以内である場合においても使用可能である。
前記端子プレート１４２は前記ケース１２０の外側に位置している。すなわち、前記端子プレート１４２はキャッププレート１３０に搭載される。ここで、前記端子プレート１４２は前記軟性集電タップ１４１のような材質からなることができる。例えば、前記軟性集電タップ１４１がアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合、前記端子プレート１４２なおアルミニウムまたはアルミニウム合金であることができる。したがって、前記軟性集電タップ１４１および前記端子プレート１４２は同一の材質からなるので、前記軟性集電タップ１４１が前記端子プレート１４２に容易に溶接される。さらに、多数の二次電子１００が相互間に電気的に連結されるとき、通常、アルミニウム材質のバスバーが用いられるが、前記端子プレート１４２がアルミニウム材質からなるので、前記バスバーなお前記端子プレート１４２に容易に溶接されることができる。
前記上部絶縁体１４３は前記ケース１２０の外側に位置している。すなわち、前記上部絶縁体１４３は前記キャッププレート１３０に搭載される。また、前記上部絶縁体１４３は前記キャッププレート１３０と前記端子プレート１４２との間に位置することによって、前記キャッププレート１３０と前記端子プレート１４２とが互いに電気的に絶縁されることになる。
前記シールガスケット１４４は前記軟性集電タップ１４１と前記キャッププレート１３０との間に位置している。実質的に、前記シールガスケット１４４は前記軟性集電タップ１４１の周りを取り囲んだまま前記キャッププレート１３０に結合することによって、前記軟性集電タップ１４１と前記キャッププレート１３０とが互いに電気的に絶縁されることになる。
前記補強部材１４５は前記シールガスケット１４４の下部に結合している。前記補強部材１４５は通常の金属板またはエンジニアリングプラスチックからなっており、実質的には前記端子プレート１４２が結合固定することになる。これについては、以下で説明する
前記下部絶縁体１４６は前記シールガスケット１４４の周りに結合し、前記電極組立体１１０と前記キャッププレート１３０との間に介在している。前記下部絶縁体１４６は前記電極組立体１１０の上下振動を抑制する。これについては、以下で説明する。
このようにして、本発明の一実施例に係る二次電池１００によると、集電タップ１４１と端子プレート１４２とが別途の部材なしに（例えば、集電端子）、相互間に直接電気的に連結されることによって、電流パスの長さおよび電流の抵抗が減少することになる。また、本発明の一実施例に係る二次電池１００によると、電極組立体１１０と端子プレート１４２とを連結する集電部材として軟性集電タップ１４１が用いられ、これによって、前記集電タップ１４１を自由に折曲することができる。したがって、ケース１２０の内部において前記集電タップ１４１が占有する空間を最小化することができ、これによって、同一の大きさのケース１２０に相対的にさらに大きい電極組立体１１０を受け入れることができる。また、折曲されない硬性集電タップのかわりに、折曲が自由な軟性集電タップ１４１を用いることによって、二次電池１００の外部から強い衝撃が伝達されても、前記集電タップ１４１による電極組立体１１０の無塗装部の損傷が減少することになる。
一方、前記第２端子部１５０は軟性集電タップ１５１、端子プレート１５２、上部絶縁体１５３、シールガスケット１５４、補強部材１５５および下部絶縁体１５６を含む。しかしながら、このような第２端子部１５０は前記第１端子部１４０と実質的に同一の形態および構造を有するので、これに対する説明は省略する。
図３ａおよび図３ｂは、本発明の一実施例に係る二次電池を示す部分分解斜視図である。
図３ａおよび図３ｂを参照して端子プレート１４２、上部絶縁体１４３、キャッププレート１３０、シールガスケット１４４、補強部材１４５、下部絶縁体１４６および集電タップ１４１の相互間の結合構造について、より具体的に説明する。
まず、前記端子プレート１４２には前記集電タップ１４１が貫通する端子プレートタップ貫通ホール１４２ａが形成され、その下面には多数の突起１４２ｂが形成される。ここで、前記突起１４２ｂは前記上部絶縁体１４３を通じて、前記キャッププレート１３０に結合する。さらに、前記突起１４２ｂは最終的にシールガスケット１４４および補強部材１４５に結合する。したがって、前記端子プレート１４２は前記キャッププレート１３０の上に安定的に固定することになる。また、前記端子プレート１４２は上面にほぼ四角形状のタップ受け入れ溝１４２ｃを有し、前記タップ受け入れ溝１４２ｃに前記集電タップ１４１が安着、溶接される。すなわち、前記集電タップ１４１は前記端子プレート１４２の端子プレートタップ貫通ホール１４２ａを下部から上部方向に貫通した後、折曲されることによって前記タップ受け入れ溝１４２ｃに安着する。以後、前記集電タップ１４１は前記タップ受け入れ溝１４２ｃに溶接される。ここで、前記集電タップ１４１と前記端子プレート１４２の材質が同一である場合、前記溶接は容易に行われる。すなわち、前記集電タップ１４１および端子プレート１４２いずれもアルミニウムあるいはアルミニウム合金である場合、溶接がよく行われる。
しかしながら、集電タップ１５１と端子プレート１５２の材質が異なる場合、溶接が行われないことがある。例えば、前記集電タップ１５１は銅、銅合金、ニッケルあるいはニッケル合金であり、前記端子プレート１５２はアルミニウムあるいはアルミニウム合金である場合、前記集電タップ１５１と前記端子プレート１５２とは溶接し難くなる。かかる場合、前記端子プレート１５２のタップ受け入れ溝（図示省略）には一定の厚さの銅めっき層が予め形成されることができる。前記銅めっき層は、通常の無電解めっきおよび電解めっき方法で形成することができる。このようにして、端子プレート１５２を貫通した銅材質の集電タップ１５１は前記端子プレート１５２のタップ受け入れ溝（図示省略）に形成された銅めっき層に安着される。次に、通常の溶接ツールによって前記銅材質の集電タップ１５１が前記銅めっき層に溶接されることによって、異種の材質の集電タップ１５１と端子プレートとが相互間に電気的に連結されることができる。かかる構造は、特に陰極端子に適合する。
一方、前記タップ受け入れ溝１４２ｃとほぼ対応する形態で前記端子プレート１４２の上面にはほぼ四角形状にバー受け入れ溝１４２ｄを形成することができる。このようなバー受け入れ溝１４２ｄには以下で説明するバスバーが安着、溶接される。このような受け入れ溝１４２ｄによって、バスバーは常に正確な位置に安着される。もちろん、このようなバー受け入れ溝１４２ｄは省略することができる。
前記端子プレート１４２の下部には上部絶縁体１４３が位置している。実質的に、前記上部絶縁体１４３は前記端子プレート１４２とキャッププレート１３０との間に介在する。前記上部絶縁体１４３には前記集電タップ１４１が貫通する上部絶縁体タップ貫通ホール１４３ａが形成されている。このような上部絶縁体１４３の上部絶縁体タップ貫通ホール１４３ａは前記端子プレート１４２の端子プレートタップ貫通ホール１４２ａと整列する。また、前記上部絶縁体１４３の下面には多数の突起１４３ｂが形成される。また、前記突起１４３ｂのそれぞれには上部絶縁体突起貫通ホール１４３ｃが形成される。このような上部絶縁体突起貫通ホール１４３ｃは前記端子プレート１４２の突起１４２ｂと整列する。さらに、前記上部絶縁体１４３の突起１４３ｂはキャッププレート１３０、シールガスケット１４４および補強部材１４５に結合する。図において、符号１４３ｄは上部絶縁体１４３に形成されたフランジであって、かかるフランジは前記端子プレート１４２の周りを取り囲むことによって、前記端子プレート１４２およびキャッププレート１３０がさらに安定的に絶縁されることになる。
前記上部絶縁体１４３の下部にはキャッププレート１３０が位置している。前記キャッププレート１３０には前記集電タップ１４１が貫通するキャッププレートタップ貫通ホール１３１および前記上部絶縁体１４３の突起１４３ｂが貫通するキャッププレート突起貫通ホール１３２が形成されている。もちろん、前記キャッププレート１３０のキャッププレートタップ貫通ホール１３１は前記上部絶縁体１４３および端子プレート１４２の上部絶縁体および端子プレートタップ貫通ホール１４３ａ、１４２ａと整列する。さらに、前記キャッププレート１３０のキャッププレート突起貫通ホール１３２は前記上部絶縁体１４３および端子プレート１４２の突起１４３ｂ、１４２ｂと整列する。
前記キャッププレート１３０の下部にはシールガスケット１４４が位置している。前記シールガスケット１４４には前記集電タップ１４１が貫通するシールガスケットタップ貫通ホール１４４ａおよび前記上部絶縁体１４３の突起１４３ｂが貫通するシールガスケット突起貫通ホール１４４ｂが形成されている。ここで、前記シールガスケット１４４のシールガスケットタップ貫通ホール１４４ａは前記上部絶縁体１４３、端子プレート１４２の上部絶縁体および端子プレートタップ貫通ホール１４３ａ、１４２ａと整列する。また、前記シールガスケット１４４のシールガスケット突起貫通ホール１４４ｂなお前記上部絶縁体１４３および端子プレート１４２の突起１４３ｂ、１４２ｂと整列する。したがって、前記上部絶縁体１４３の突起１４３ｂおよび端子プレート１４２の突起１４２ｂは共に前記シールガスケット１４４のシールガスケット突起貫通ホール１４４ｂに結合する。さらに、前記シールガスケット１４４には前記シールガスケットタップ貫通ホール１４４ａから上部に延長されて、前記集電タップ１４１と前記キャッププレート１３０とを絶縁させる上部延長部１４４ｃが形成される。このような上部延長部１４４ｃは実質的に前記キャッププレート１３０のキャッププレートタップ貫通ホール１３１に結合する。さらに、前記シールガスケット１４４には前記シールガスケットタップ貫通ホール１４４ａから下部に延長されて、前記集電タップ１４１を取り囲む下部延長部１４４ｄをも形成される。
ここで、前記シールガスケット１４４はインサート射出方式で形成することができる。すなわち、前記集電タップ１４１を金型（図示省略）に位置せしめた後、前記集電タップ１４１の一定の部分が取り囲まれるように絶縁性樹脂を金型に注入することによって、前記集電タップ１４１を取り囲むと共に周りに多数のシールガスケット突起貫通ホール１４４ｂを有するシールガスケット１４４が設けられる。このように、インサート射出方式を用いることによって、前記集電タップ１４１と前記シールガスケット１４４との相互間の界面を通じた電解液の漏液現象をさらに積極的に抑制できるようになる。
前記シールガスケット１４４の下部には補強部材１４５が位置している。前記補強部材１４５には前記集電タップ１４１が貫通する補強部材タップ貫通ホール１４５ａが形成され、前記端子プレート１４２の突起１４２ｂと前記上部絶縁体１４３の突起１４３ｂとが共に貫通して結合する補強部材突起貫通ホール１４５ｂが形成される。さらに、前記端子プレート１４２の突起１４２ｂの下端はリベッティングによって前記補強部材１４５の補強部材突起貫通ホール１４５ｂに結合する。前記補強部材１４５は端子プレート１４２を強く固定するため、高強度の材料からなる。例えば、前記端子プレート１４２は金属またはエンジニアリングプラスチックなどからなることができる。特に、本発明は前記端子プレート１４２の材質を限定するものではない。
図３ａ及び図３ｂに示すように、前記補強部材１４５は、例えば所定の厚さを有する矩形状となるように形成される。前記補強部材タップ貫通ホール１４５ａは、前記補強部材１４５の短辺のうちの一方から他方に向かって切り込み形成された溝（グルーブ）である。本実施形態では、前記補強部材１４５の補強部材タップ貫通ホール１４５ａは、前記補強部材１４５の長手方向に略平行に形成されている。
ここで、前記シールガスケット１４４の矩形状の下部延長部１４４ｄの側面のうち、一方を側面Ａとし、他方を側面Ｂとする。前記補強部材１４５は、補強部材タップ貫通ホール１４５ａの開口部と反対側の端部と、下部延長部１４４ｄの短手方向の側面のうちいずれか一方（例えば側面Ａ）と、が対向するようにして、前記シールガスケット１４４の下部延長部１４４ｄに開口部から挿入される。
前記補強部材１４５の補強部材タップ貫通ホール１４５ａの切り込みの深さが、側面Ｂと対向する前記シールガスケット１４４の辺から側面Ｂまでの長さ、及び前記シールガスケット１４４の下部延長部１４４ｄの長手方向の長さを合計した長さ以上となるように、補強部材タップ貫通ホール１４５ａは形成される。また、前記補強部材タップ貫通ホール１４５ａの開口部の開口幅が、前記シールガスケット１４４の下部延長部１４４ｄの短手方向の長さ以上となるように、補強部材タップ貫通ホール１４５ａは形成される。
前記補強部材１４５が前記シールガスケット１４４に挿入された後、前記端子プレート１４２の突起１４２ｂの下端はリベッティングによって前記補強部材１４５の補強部材突起貫通ホール１４５ｂに結合される。その結果、図３ａ及び図３ｂにおける前記シールガスケット１４４の下面と図３ａ及び図３ｂにおける前記補強部材１４５の上面とが接した状態で、前記シールガスケット１４４が前記補強部材１４５に固定される。
なお、本実施形態に係る前記補強部材１４５は、矩形状に形成されているが、本発明はかかる例に限定されない。前記補強部材１４５は、前記端子プレート１４２の突起１４２ｂと前記上部絶縁体１４３の突起１４３ｂとが共に貫通して結合する位置に補強部材突起貫通ホール１４５ｂが形成されればよい。前記補強部材１４５は、例えば、円形、楕円形、多角形等に形成されてもよく、多角形の角が丸く形成されていてもよい。
一方、前記キャッププレート１３０の下部であって、前記シールガスケット１４４および補強部材１４５の周りには下部絶縁体１４６が位置している。このような下部絶縁体１４６は上部および下部が開放された形態であり、下面に対向する両側には上部方向に凹した屈曲部１４６ａが形成されている。特に、前記屈曲部１４６ａの形態は電極組立体１１０の上部の円形の領域と対応するように形成され、また、前記屈曲部１４６ａは前記電極組立体１１０の上部の円形の領域に密着することができる。図において、符号１４６ｂは下部絶縁体１４６に形成され、前記キャッププレート１３０に密着するフランジである。
ここで、前記集電タップ１４１は大きく二つの折曲部を有することができる。すなわち、前記集電タップ１４１はキャッププレート１３０の下部に形成された第１折曲部１４１ｃと、キャッププレート１３０の上部に形成された第２折曲部１４１ｄを有することができる。前記第１折曲部１４１ｃは二次元的に折曲されており、これは場合によっては形成されないこともある。すなわち、前記集電タップ１４１の第１領域１４１ａおよび第２領域１４１ｂは直線形態であることができる。ここで、２次元的に折曲されたというのは、折曲前および後の平面が同様の平面をなすことである。一方、前記第２折曲部１４１ｄは３次元的に折曲されており、これは前記端子プレート１４２の端子プレートタップ貫通ホール１４２ａを貫通して上部に突出した後折曲、形成される。ここで、３次元的に折曲されたというのは、折曲前および後の平面が互いに異なる平面をなすことである。もちろん、その他にも、前記集電タップ１４１は基本的に軟性であるため、所望する領域において多様な形態に折曲されることができる。例えば、ケース内側に位置している集電タップ１４１の第１領域においては必要に応じて多様な形態に２次元的に折曲されることができる。
このようにして、本発明の実施例に係る二次電池１００は軟性集電タップ１４１が用いられるにもかかわらず、端子プレート１４２がキャッププレート１３０に強く固定されることができる。すなわち、端子プレート１４２の突起１４２ｂが上部絶縁体１４３およびシールガスケット１４４を貫通して、結局、補強部材１４５に結合および固定されるためである。
図４ａは、本発明の一実施例に係る二次電池を示す部分結合斜視図である。図４ｂは、本発明の一実施例に係る二次電池を示す正面図である。図４ｃは、本発明の一実施例に係る二次電池を示す側面図である。
図４ａないし図４ｃに示されたように、下部絶縁体１４６はキャッププレート１３０と電極組立体１１０との間に設けられ、これは前記キャッププレート１３０および電極組立体１１０にそれぞれ密着する。さらに、前記下部絶縁体１４６の下面には上部に向かってほぼ凹した屈曲部１４６ａが形成されているので、前記電極組立体１１０の上部の円形の領域と密着する。したがって、二次電池１００が外部から衝撃を受けたとしても、二次電池が上部および下部方向に振動せず、これによって、前記電極組立体１１０の上部の円形の領域が損傷しないことになる。
さらに、図４ｃに示されたように、軟性集電タップ１４１は第１領域１４１ａと第２領域１４１ｂとの間に第２折曲部１４１ｄだけでなく、第３折曲部１４１ｅがさらに形成されることができる。すなわち、軟性集電タップ１４１の中、電極組立体１１０の無塗装部１１１ａに溶接された第１領域１４１ａの上部領域が曲率をもって折曲されることによって、下部絶縁体１４６の下部と対応する領域に第３折曲部１４１ｅが形成されることができる。
このように、第３折曲部１４１ｅが形成されるのは、端子の組立工程の手続きのためである。すなわち、軟性集電タップ１４１の第１領域１４１ａが電極組立体１１０の無塗装部１１１ａに溶接され、次に、電極組立体１１０はケースに受け入れることになる。このとき、キャッププレート１３０はケース１２０から離隔された状態であり、軟性集電タップ１４１と端子プレート１４２とを容易に結合するために、前記軟性集電タップ１４１の全体的な長さを相対的に長く形成している。次に、軟性集電タップ１４１の第２領域１４１ｂは端子プレート１４２を貫通して前記端子プレート１４２に溶接される。その後、キャッププレート１３０がケース１２０に溶接されるが、このとき、前記軟性集電タップ１４１の第１領域１４１ａの上部領域が所定の曲率をもって曲がることができる。このような曲がり現象によって、前記軟性集電タップ１４１には自然に第３折曲部１４１ｅが形成されることになる。
図５は、本発明の他の実施例に係る二次電池を用いたバッテリパックの一例を示す斜視図である。
図５に示すように、多数の二次電池１００が水平方向に配列されてバッテリパック２００を形成することができる。ここで、多数の二次電池１００が、例えば、直列連結できるように多数のバスバー２１０が用いられる。すなわち、バスバー２１０の先端が二次電池１００の端子プレート１４２に設けられて受け入れ溝１４２ｄに安着、溶接される。また、バスバー２１０の後端が他の二次電池１００の端子プレート１５２に設けられて受け入れ溝１５２ｄに安着、溶接される。このように、端子プレート１４２、１５２にバー受け入れ溝１４２ｄ、１５２ｄを形成することによって、バスバー２１０の安着および溶接が容易になる。しかしながら、前記バー安着溝が場合によっては形成できないことがあるが、この場合には、バスバーを端子プレートの表面に直接溶接することができる。
このような二次電池は様々な形状に製造されているが、代表的な形状としては、角形および円筒形が挙げられ、陽極板と陰極板との間に絶縁体であるセパレータを介して形成された電極組立体と、電解液と共にケースに受け入れて、ケースにキャッププレートを設けることによってなる。もちろん、前記電極組立体には陽極端子および陰極端子が連結され、これは、前記キャッププレートを通じて外部に露出あるいは突出する。
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、以上の説明は、本発明による二次電池を行うための一つの実施例に過ぎないものであって、本発明は前記した実施例に限られず、以下の特許請求の範囲において請求するように、本発明の要旨から外れることなく当該発明の属する分野において通常の知識を有するものであれば、誰でも多様な変更実施が可能な範囲にまで本発明の技術的な精神があるものと解される。
１００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１２０ ケース
１３０ キャッププレート
１３１ タップ貫通ホール
１３２ 突起貫通ホール
１４０、１５０ 端子部
１４１ 軟性集電タップ
１４１ａ 第１領域
１４１ｂ 第２領域
１４１ｃ 第１折曲部
１４１ｄ 第２折曲部
１４１ｅ 第３折曲部
１４２ 端子プレート
１４２ａ タップ貫通ホール
１４２ｂ 突起
１４２ｃ タップ受け入れ溝
１４２ｄ バー受け入れ溝
１４３ 上部絶縁体
１４３ａ タップ貫通ホール
１４３ｂ 突起
１４３ｃ 突起貫通ホール
１４３ｄ フランジ
１４４ シールガスケット
１４４ａ タップ貫通ホール
１４４ｂ 突起貫通ホール
１４４ｃ 上部延長部
１４４ｄ 下部延長部
１４５ 補強部材
１４５ａ タップ貫通ホール
１４５ｂ 突起貫通ホール
１４６ 下部絶縁体
１４６ａ 屈曲部
１４６ｂ フランジ

Claims (20)

  1. ケース、
    前記ケース内側の電極組立体、
    前記ケース内側に向かう内側および前記ケース外側に向かう外側を有し、前記ケースに結合したキャッププレート、
    前記電極組立体に電気的に連結され、前記キャッププレートの内側から外側に前記キャッププレートを通じて延長された軟性集電タップ、および
    前記キャッププレートの外側に隣接する前記ケースの外側に位置し、前記軟性集電タップが電気的に連結された端子プレートを含むことを特徴とする二次電池。
  2. 前記軟性集電タップは、
    前記電極組立体の無塗装部に電気的に連結される電極連結領域、および
    前記端子プレートに電気的に連結される端子連結領域を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記端子プレートは、
    端子プレートタップ貫通ホールを含み、
    前記軟性集電タップの端子連結領域は前記端子プレートタップ貫通ホールを貫通して通過することを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
  4. 前記軟性集電タップの前記端子連結領域は第１折曲部を含み、
    前記第１折曲部は前記端子プレートの上面に形成されたタップ受け入れ溝に連結されることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
  5. 前記端子プレートは、
    前記端子プレートの上面に形成されたバスバー受け入れ溝を含み、
    前記バスバー受け入れ溝は前記タップ貫通ホールに対し、前記タップ受け入れ溝の反対側に形成されたことを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
  6. 前記端子プレートおよび前記軟性集電タップは同一の物質からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
  7. 前記端子プレートと前記キャッププレートとの間に位置し、前記キャッププレートから前記端子プレートを電気的に絶縁させる上部絶縁体をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
  8. 前記上部絶縁体は、
    上部絶縁体タップ貫通ホールおよび上部絶縁体フランジを含み、
    前記軟性集電タップは前記上部絶縁体タップ貫通ホールを貫通し、
    前記端子プレートは前記上部絶縁体フランジによって保持されることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
  9. 前記端子プレートは、前記端子プレートの下面に形成された端子プレート突起を含み、
    前記上部絶縁体は前記上部絶縁体の下面に形成され、前記上部絶縁体を貫通する上部絶縁体突起貫通ホールを含む上部絶縁体突起を含み、
    前記キャッププレートは前記キャッププレートを貫通するキャッププレート突起貫通ホールを含み、
    前記端子プレート突起は前記上部絶縁体突起貫通ホールを貫通し、前記端子プレート突起および前記上部絶縁体突起は前記キャッププレート突起貫通ホールを貫通することを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
  10. 前記電極組立体を前記キャッププレートから電気的に絶縁させ、前記キャッププレートの下部に位置する下部絶縁体、および
    前記キャッププレートの下部に位置し、前記下部絶縁体に連結されたシールガスケットをさらに含むことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の二次電池。
  11. 前記下部絶縁体は電極組立体の凹溝および下部絶縁体フランジを含み、
    前記下部絶縁体の凹溝は前記電極組立体に結合し、前記電極組立体の円形の周りと対応される形態であり、
    前記下部絶縁体フランジは前記キャッププレートの内側に連結されたことを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
  12. 前記シールガスケットは、前記シールガスケットの上面から上部に延長された上部延長部、
    前記シールガスケットの下面から下部に延長された下部延長部、および
    前記上部延長部および前記下部延長部を貫通して通過するシールガスケットタップ貫通ホールを含み、
    前記軟性集電タップは前記シールガスケット貫通ホールを貫通することを特徴とする請求項１０に記載の二次電池。
  13. 前記シールガスケットの下部に位置する補強部材をさらに含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の二次電池。
  14. 前記補強部材はタップグルーブを含み、
    前記軟性集電タップが前記タップグルーブを貫通することを特徴とする請求項１３に記載の二次電池。
  15. 前記キャッププレートから前記端子プレートを電気的に絶縁させる上部絶縁体、
    前記キャッププレートの下部に位置し、前記キャッププレートから前記電極組立体を電気的に絶縁させる下部絶縁体、
    前記キャッププレートの下部に位置するシールガスケット、および
    前記シールガスケットの下部に位置する補強部材をさらに含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
  16. 前記端子プレートは前記端子プレートの下面に形成される端子プレート突起を含み、
    前記上部絶縁体は前記上部絶縁体の下面に形成され、前記上部絶縁体を貫通する上部絶縁体突起貫通ホールを含む上部絶縁体突起を含み、
    前記キャッププレートは前記キャッププレートを貫通するキャッププレート突起貫通ホールを含み、
    前記シールガスケットは前記シールガスケットを貫通するシールガスケット突起貫通ホールを含み、
    前記補強部材は前記補強部材を貫通する補強突起貫通ホールを含み、前記端子プレート突起は前記上部絶縁体突起貫通ホールを貫通し、
    前記端子プレート突起および前記上部絶縁体突起は前記キャッププレート突起貫通ホール、前記シールガスケット突起貫通ホールおよび前記補強部材突起貫通ホールを貫通することを特徴とする請求項１５に記載の二次電池。
  17. 前記軟性集電タップは、0.1μｍないし1000μｍの厚さであることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載の二次電池。
  18. 前記軟性集電タップは一体からなる一つの集電タップであることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
  19. 多数の二次電池であって、それぞれの二次電池は、
    ケース、
    前記ケース内側の電極組立体、
    前記ケース内側に向かう内側および前記ケース外側に向かう外側を有し、前記ケースに結合したキャッププレート、
    前記電極組立体に電気的に連結され、前記キャッププレートの内側から外側に前記キャッププレートを通じて延長された軟性集電タップ、および
    前記キャッププレートの外側に隣接する前記ケース外側に位置し、前記軟性集電タップが電気的に連結された端子プレートを含み、
    前記二次電池の端子は隣接した二次電池の端子にバスバーによって電気的に連結されることを特徴とする二次電池パック。
  20. 前記軟性集電タップは、前記電極組立体の無塗装部に電気的に連結される電極連結領域および前記端子プレートに電気的に連結される端子連結領域を含み、
    前記軟性集電タップの前記端子連結領域は第１折曲部を含み、前記第１折曲部は前記端子プレートの上面に形成されたタップ受け入れ溝に連結され、
    前記端子プレートは前記端子プレートの上面に形成されたバスバー受け入れ溝を含み、前記バスバー受け入れ溝は前記タップ貫通ホールに対して前記タップ受け入れ溝の反対側に形成され、
    隣接した二次電池に連結されたバスバーは、前記それぞれの二次電池のバスバー受け入れ溝に連結されることを特徴とする請求項１９に記載の二次電池パック。
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