JP2012212645A - 二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】製造費用及び製造工程を減らし、重量及び体積を減らし、外部の水分が短絡部材部分に流入して発生する短絡を防止し、内部空間を効率的に活用し、キャップ組立体の組立性を向上し、過充電時の圧力又は温度に応じて短絡誘導動作が可能な二次電池を提供すること。
【解決手段】
電極組立体と、前記電極組立体と電気的に接続され、短絡孔を有する集電板と、前記短絡孔に設置される短絡プレートを含む短絡部材と、前記電極組立体と集電板を収容し、開口を有するケースと、前記ケースの開口を密封するキャッププレートを有するキャップ組立体と、を含み、前記短絡プレートは前記キャッププレートと向かい合うように配置された二次電池が提供される。
【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池に関する。
二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なって充電及び放電が可能な電池である。また、一つの電池セルがパックの形で包装された低容量電池の場合、携帯電話やカムコーダなどの小型電子機器に使用されている。さらに、電池パックが数十個連結され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や電気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で製造されているが、代表的な形状としては円筒状、角状が挙げられる。また、二次電池は、正・負極板の間に絶縁体であるセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介在して形成された電極組立体と電解液とをケース内に設置し、その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た構成を有する（例えば、下記の特許文献１を参照）。
また、二次電池は過充電などにより過度な熱が生じたり、電解液の分解によって内部圧力が上昇したりして、発火や爆発が起きる危険性がある。そのため、こうした危険性に対し、より安全性を高めた構造を有する二次電池が要求されている。
特開２０１１−１２９４９７号公報
本発明は、部品の数を減らして製造費用及び製造工程を減らすことができるようにした二次電池を提供すること、重量及び体積を減らすことが可能な二次電池を提供すること、外部の水分が短絡部材の部分に流入して短絡が発生することを防止可能な二次電池を提供すること、内部空間を効率的に活用して、キャップ組立体の組立性を向上することが可能な二次電池を提供すること、そして、過充電が生じた際の圧力又は温度に応じて短絡誘導動作を行う二次電池を提供することを目指して考案されたものである。
前記目的を達成するために、本発明の実施形態による二次電池は、電極組立体と、前記電極組立体と電気的に接続され、短絡孔を有する集電板と、前記短絡孔に設置される短絡プレートを含む短絡部材と、前記電極組立体と集電板を収容し、開口を有するケースと、前記ケースの開口を密封するキャッププレートを有するキャップ組立体と、を含み、前記短絡プレートは前記キャッププレートと向かい合うことを特徴とする。
また、前記短絡プレートは、前記キャッププレートと離隔されていてもよい。
また、前記短絡プレートと前記キャッププレートは、導電性材質で形成され、互いに異なる極性を有していてもよい。
また、前記短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が設定圧力より大きくなる場合、前記キャッププレートに接続されるように構成されていてもよい。
また、前記短絡プレートは、反転プレートであり、下に膨らんだラウンド部と、前記ラウンド部の端部から延長されて、前記短絡孔の側面に固定される縁部を含んでいてもよい。
また、前記短絡部材は、前記短絡孔を覆うように前記キャッププレートと前記集電板の間に介在されるシーリングプレートをさらに含め、前記シーリングプレートは、前記短絡プレートと対応される領域に形成される開口を含んでいてもよい。
また、前記シーリングプレートは、絶縁性材質で形成されていてもよい。
また、前記二次電池は、前記集電板と前記キャッププレートとの間に位置し、前記集電板を覆うように形成される下部絶縁部材をさらに含み、前記下部絶縁部材は、前記短絡プレートと対応される領域に形成される露出孔を含んでいてもよい。
また、前記下部絶縁部材の上面と前記シーリングプレートの上面は、同一平面に形成されていてもよい。
また、前記集電板は、前記電極集電体の上部と前記キャップ組立体下部の間に設置され、前記短絡孔が位置する接続部と、前記接続部の端部から折曲されて延長され、前記電極組立体と電気的に接続された延長部を含んでいてもよい。
また、前記集電板は、前記接続部のうち前記延長部と隣接の領域に形成されたヒューズ孔をさらに含んでいてもよい。
また、前記目的を達成するために、本発明の実施形態による二次電池は、電極組立体と、前記電極組立体と電気的に接続される集電板と、前記電極組立体と集電板と収容し、開口を有するケースと、前記ケースの開口を密封するキャッププレートを有するキャップ組立体と、前記集電板に設置され、前記キャッププレートと向かい合う短絡部材と、を含むことを特徴とする。
また、前記短絡部材は、前記キャッププレートと離隔されていてもよい。
また、前記短絡部材は、温度に反応する形状記憶合金で形成されていてもよい。
また、前記短絡部材は、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｉｎ−Ｔｌ及びＴｉ−Ｎｉ−Ｆｅのうちから選択されたいずれか一つの形状記憶合金で形成されていてもよい。
また、前記短絡部材は、前記二次電池の設定温度で反応して前記キャッププレートに接続されていてもよい。
また、前記短絡部材は、反転プレートであり、下に膨らんだラウンド部と、前記ラウンド部の端部から延長されて、前記短絡孔の側面に固定される縁部を含んでいてもよい。
また、前記集電板と前記キャッププレートの間に位置し、前記集電板とを覆うように形成される下部絶縁部材をさらに含み、前記下部絶縁部材は、前記短絡プレートと対応される領域に形成される露出孔を含んでいてもよい。
以上説明したように本発明によれば、内部に設置される短絡部材を具備することで、部品数を減らして製造費用及び製造工程を減らすことができるため、二次電池の重量及び体積を減らすことができるようになる。
また、短絡部材を介して外部の水分が短絡部材部分に流入されることで生じる短絡を防止することができるようになる。また、短絡部材を介して外部空間を効率的に活用することができるようになる。また、短絡部材を介してキャップ組立体の組立性を向上することができるようになる。また、短絡部材を介して過充電の際の圧力又は温度に応じる短絡誘導動作を行わせることができるようになる。
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のＩ−Ｉ’線に沿って切り取った二次電池の断面構成を示す図である。 図２に示した短絡部材の部分を示す拡大断面図である。 図２に示した短絡部材の部分を示す切開斜視図である。 図２に示した短絡部材の部分を示す透視図である。 本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、図２に対応する部分を示す断面図である。 図６に示した短絡部材の部分を示す拡大断面図である。 図６に示した短絡部材の部分を示す切開斜視図である。 図６に示した短絡部材の部分を示す透視図である。
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。
図１は、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。また、図２は、図１のＩ−Ｉ’線に沿って切り取った二次電池を示す断面図である。また、図３は、図２に示した短絡部材部分を示す拡大断面図である。また、図４は、図２に示した短絡部材部分を示す切開斜視図である。また、図５は、図２に示した短絡部材部分を示す透視図である。
図１〜図５に示したように、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、電極組立体１１０、第１集電板１２０、短絡部材１３０、第２集電板１４０、ケース１５０及びキャップ組立体１６０を具備する。
前記電極組立体１１０は、薄い板状或いは膜状で形成された第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重ねて形成する。ここで、第１電極板１１１は負極として動作してもよく、第２電極板１１２は正極として動作してもよい。勿論、その逆も可能である。
前記第１電極板１１１は、銅又はニッケルなどのような金属ホイルで形成された第１電極集電体に黒鉛又は炭素などの第１電極活物質を塗布することで形成され、第１活物質が塗布されない領域である第１電極無地部１１１ａを含む。前記第１電極無地部１１１ａは、第１電極板１１１と、第１電極板１１１の外部との間の電流の流れの通路になる。なお、本実施形態は前記第１電極板１１１の材質をこれらの材質に限定するものではない。
前記第２電極板１１２は、アルミニウムなどのような金属ホイルで形成された第２電極集電体に遷移金属酸化物などの第２電極活物質を塗布することで形成され、第２電極活物質が塗布されない領域である第２電極無地部１１２ａを含む。前記第２電極無地部１１２ａは、第２電極板１１２と、第２電極板１１２の外部との間の電流の流れの通路になる。なお、本実施形態は前記第２電極板１１２の材質をこれらの材質に限定するものではない。
なお、前記のような第１電極板１１１及び第２電極板１１２は、極性を異なるようにして配置されてもよい。
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、短絡を防止してリチウムイオンの移動を可能にする役割を果たす。例えば、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などで形成される。なお、本実施形態は前記セパレータ１１３の材質をこれらの材質に限定するものではない。
このような電極組立体１１０は、実質的に電解液と共にケース１５０に収納される。前記電解液は、ＥＣ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＣ（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＤＥＣ（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＥＭＣ（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＤＭＣ（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ）のような有機溶媒に溶解したＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４のようなリチウム塩からなっていてもよい。また、前記電解液は液体、固体又はゲル状であってもよい。
また、前記の電気組立体１１０の両側端部には、第１電極板１１１及び第２電極板１１２の各々に電気的に接続するための第１集電板１２０及び第２集電板１４０が結合される。前記第１集電板１２０は、銅、銅合金などの導電性材質で形成され、電極組立体１１０の一側端部へ突出された第１電極無地部１１１ａと接触することで、第１電極板１１１と電気的に接続される。前記第１集電板１２０は、図２に示すように、第１接続部１２１、第１延長部１２３、第１端子孔１２４、第１ヒューズ部１２５及び第１短絡孔１２６を含めて構成されてもよい。
前記第１接続部１２１は、電極組立体１１０の上部とキャップ組立体１６０の下部との間に設置され、プレート状に形成される。具体的には、前記第１接続部１２１は、電極端子締結部１２１ａと短絡部材締結部１２１ｂとを含む。前記電極端子締結部１２１ａは、略平らであり、第１電極端子１６２が結合される空間を提供する。そして、前記短絡部材締結部１２１ｂは、電極端子締結部１２１ａから水平方向に延長され、短絡部材１３０のシーリングプレート１３２と密着するよう折曲された部分を有していてもよい。この短絡部材締結部１２１ｂは、短絡部材１３０の短絡プレート１３１が設置される空間を提供する。
前記第１延長部１２３は、第１接続部１２１の端部から折曲されて延長され、第１電極未字部１１１ａと実質的に接触するプレート状に形成される。ここで、前記第１接続部１２１と第１延長部１２３とが合う角を「Ｃ」として、前記第１接続部１２１と第１延長部１２３とは、前記角Ｃを中心に垂直を形成するように構成されていてもよい。つまり、角Ｃが略９０度となるように、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが形成されていてもよい。
前記第１端子孔１２４は、第１接続部１２１の電極端子締結部１２１ａに形成され、キャップ組立体１６０の第１電極端子１６２が挟める空間を提供する。ここで、前記第１端子孔１２４は、電極端子締結部１２１ａのうち角Ｃの遠くに離隔されるように位置する。例えば、第１端子孔１２４は、第１接続部１２１に形成されるが、その位置が第１接続部１２１と第１延長部１２３との境界位置から所定距離だけ離れた位置に形成される。例えば、第１端子孔１２４は、図３に示すように、後述する第１ヒューズ孔１２５ａよりも角Ｃから離れた位置に形成される。
前記第１ヒューズ部１２５は、電解液と接触しないように電極組立体１１０の上部領域（すなわち、第１接続部１２１の電極端子締結部１２１ａ上）に形成される。また、前記第１ヒューズ部１２５は、第１端子孔１２４に結合される第１電極端子１６２と干渉しないように、第１接続部１２１の電極端子締結部１２１ａにおいて、角Ｃと隣接する領域に形成される。言い換えると、前記第１ヒューズ部１２５は、第１接続部１２１において、第１延長部１２３と隣接する領域に位置する。例えば、第１ヒューズ部１２５は、上述した第１端子孔１２４よりも、角Ｃに近い位置に形成される。
具体的に、前記第１ヒューズ部１２５は、第１ヒューズ孔１２５ａと、第１ヒューズ孔１２５ａの周辺から突出された第１補強突起１２５ｂとを有する。この第１ヒューズ孔１２５ａは、電流の流れを遮断するヒューズとして機能する。また、この第１ヒューズ孔１２５ａは、第１接続部１２１の電極端子の領域に位置する。この第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域は、二次電池１００に短絡が生じて大きい電流が流れた場合に生じる熱によって溶融される。ここで、第１ヒューズ部１２５は、第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域の第１接続部１２１を溶融させることにより、電気的に分離させる。前記第１補強突起１２５ｂは、二次電池１００に短絡が生じる前に外部衝撃を受けて第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域に切断させないように、第１ヒューズ孔１２５ａの形成領域の強度を補強する強度補強機能を実現させる。
前記第１短絡孔１２６は、第１接続部１２１において、短絡部材締結部１２１ｂに短絡部材１３０の短絡プレート１３１が掛かるように形成されている。前記短絡部材１３０は、キャップ組立体１６０の下部に設置され、過充電などにより二次電池１００の内部圧力が設定圧より大きくなった場合、短絡を誘導して第１ヒューズ部１２５が電流の流れを遮断するように働く。このため、前記短絡部材１３０は、導電性材質の短絡プレート１３１と、絶縁性材質のシーリングプレート１３２とを含む。
前記短絡プレート１３１は、第１短絡孔１２６に設置され、キャップ組立体１６０のキャッププレート１６１と向き合うように離隔して配置される。前記第１短絡プレート１３１は、下に膨らんだラウンド部１３１ａと、ラウンド部１３１ａの端から延長されて第１短絡孔１２６の側面に固定された縁部１３１ｂとを含む反転プレートで形成され、第１集電板１２０と電気的に接続される。
前記短絡プレート１３１は、二次電池１００の内部圧力が設定圧力より大きくなった場合に反転され、上に膨らんで突出され、同時にキャッププレート１６１と接触して短絡を誘発する。前記短絡が誘発されると、大きな電流が流れるようになり、熱が発生する。この際、第１ヒューズ部１２５は、ヒューズ機能を働かせることで、二次電池１００の安全性を向上する。
前記短絡プレート１３１は、第１集電板１２０に容易に溶接するために第１集電板１２０と同一な材質、例えば、銅、銅合金などの導電性材質で形成されることが好ましい。但し、本実施形態は材質をこれらの材質に限定するものではない。また、前記第１短絡プレート１３１は、反転可能であるように略０．４ｍｍ〜０．６ｍｍの厚さを有することが好ましい。但し、本実施形態は厚さをこれらの数値に限定するものではない。
前記シーリングプレート１３２は、キャッププレート１６１と短絡部材締結部１２１ｂとの間に第１短絡孔１２６を覆うように介在され、短絡プレート１３１と対応する領域に形成された開口１３２ａを有する。つまり、短絡プレート１３１が上に膨らんで突出した際に、突出部分がキャッププレート１６１と接触可能なように、その突出部分に対応する部分に開口１３２ａが設けられている。従って、前記開口１３２ａは、二次電池１００の内部圧力が設定圧力より大きくなった場合に、短絡プレート１３１がキャッププレート１６１に接触して短絡を誘発することができるようにする経路を提供する役割を果たす。
上述のようなシーリングプレート１３２は、短絡プレート１３１とキャッププレート１６１との短絡を防止する。また、前記シーリングプレート１３２は、キャッププレート１６１と短絡プレート１３１の間の空間をシーリングして、二次電池１００の内部圧力が設定圧力より大きくなる場合に、短絡プレート１３１の上部領域の圧力と下部領域の圧力との差が生じるようにすることで、短絡プレート１３１が反転するように働く。ここで、前記シーリングプレート１３２は、ボルトのような結合部材１０を介して短絡部材締結部１２１ｂに固定されてもよい（例えば、図３や図５を参照）。
前記第２集電板１４０は、アルミニウム、アルミニウム合金などの導電性材質で形成され、電極組立体１１０の他側端部へ突出された第２電極無地部１１２ａと接触することで、第２電極板１１２と電気的に接続される。前記第２集電板１４０は、第２接続部１４１、第２延長部１４３及び第２端子孔１４４を含む。
前記第２接続部１４１は、電極組立体１１０の上部とキャップ組立体１６０の下部との間に設置され、プレート状に形成される。
また、前記第２延長部１４３は、第２接続部１４１の端部から折曲され延長され、第２電極無地部１１２ａと実質的に接触するプレート状に形成される。ここで、前記第２接続部１４１と第２延長部１４３とが合う角を「Ｃ」として、前記第２接続部１４１と第２延長部１４３とは、前記角Ｃを中心に垂直を形成するように構成されている。
前記第２端子孔１４４は、第２接続部１４１の一側に形成され、前記キャップ組立体１６０の第２電極端子１６３が挟めて結合される空間を提供する。つまり、第２端子孔１４４は、第２電極端子１６３が第２接続部１４１に嵌合されるように形成された孔である。ここで、前記第２端子孔１４４は、第２接続部１４１において、角Ｃから遠くに離隔されるように位置していてもよい。
前記ケース１５０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ルと同様の導電性金属で形成され、電極組立体１１０、第１集電板１２０及び第２集電板１４０が挿入安着することができる開口部が形成された略六面状に形成される。図２には、ケース１５０とキャップ組立体１６０とが結合された状態を示しているので開口部は図示されていないが、実際にキャップ組立体１６０の縁部分が解放された部分である。
一方、ケース１５０の内面は、絶縁処理されて、電極組立体１１０、第１集電板１２０、第２集電板１４０及びキャップ組立体１６０と絶縁される。ここで、前記ケース１５０は、一つの極性、例えば、正極として作用してもよい。
前記キャップ組立体１６０は、ケース１５０に結合される。前記キャップ組立体１６０は、具体的に、キャッププレート１６１、第１電極端子１６２、第２電極端子１６３、ガスケット１６４、ナット１６５を含めて構成されていてもよい。また、前記キャップ組立体１６０は、栓１６６、ベントプレート１６７、第１上部絶縁部材１６８、接続部材１６９、第１下部絶縁部材１７０及び第２下部絶縁部材１７１をさらに含めてもよい。
前記キャッププレート１６１はケース１５０の開口を密封し、導電性材質で形成される。ここで、前記キャッププレート１６１は、ケース１５０と同じ材質で形成されてもよい。前記キャッププレート１６１は、電解液の注入口１６１ａ、ベント孔１６１ｂを有していてもよい。ここで、前記キャッププレート１６１は、ケース１５０と同じ極性を有していてもよい。
前記第１電極端子１６２は、キャッププレート１６１の一側を貫通して第１集電板１２０と電気的に接続される。前記第１電極端子１６２は、柱状に形成されていてもよく、キャッププレート１６１の上部に露出された上部柱の外周縁には、ねじ山が形成され、キャッププレート１６１の下部に位置する下部柱には、第１電極端子１６２がキャッププレート１６１から抜かないようにフランジ１６２ａが形成され、第１電極端子１６２のうち、フランジ１６２ａの下部に位置する一部の柱は、第１集電板１２０の第１端子孔１２４に挟めるような構造を有する。ここで、前記第１電極端子１６２は、キャッププレート１６１と絶縁される。
前記第２電極端子１６３は、キャッププレート１６１の他側を貫通して第２集電板１４０と電気的に接続される。前記第２締結端子１６３は、フランジ１６３ａを含め、このような第２電極端子１６３は、第１電極端子１６２同様の形状を有するため、重複された説明は省略する。但し、前記第２電極端子１６３は、キャッププレート１６１と電気的に接続される。
前記ガスケット１６４は、絶縁性材質であって第１電極端子１６２及び第２電極端子１６３の各々とキャッププレート１６１との間に形成されて、第１電極端子１６２及び第２電極端子１６３の各々とキャッププレート１６１との間を密封させる。このようなガスケット１６４は、外部の水分が二次電池１００の内部へ浸透することができないようにするか、又は二次電池１００の内部に収容されている電解液が外部へ流出されることができないようにする。
前記ナット１６５は、第１電極端子１６２及び第２電極端子１６３の各々に形成されたねじ山に沿って締結されて第１電極端子１６２及び第２電極端子１６３の各々とキャッププレート１６１に固定させる。
前記栓１６６は、キャッププレート１６１の電解液の注入口１６１ａを密封し、ベントプレート１６７は、キャッププレート１６１のベント孔１６１ｂに設置され、設定された圧力で開放できるように形成されたノッチ１６７ａを含む。
前記第１上部絶縁部材１６８は、第１電極端子１６２とキャッププレート１６１との間に位置され、第１電極端子１６２が挟めるように形成される。また、前記第１上部絶縁部材１６８は、キャッププレート１６１とガスケット１６４に密着される。このような第１上部絶縁部材１６８は、第１電極端子１６２とキャッププレート１６１を絶縁させる役割を果たす。
前記接続部材１６９は、第２電極端子１６３とキャッププレート１６１との間に位置され、第２電極端子１６３が挟めるように形成される。また、前記接続部材１６９は、ナット１６５を介してキャッププレート１６１とガスケット１５４とに密着される。このような接続部材１６９は、第２電極端子１６３とキャッププレート１６１とを電気的に接続させる。
前記第１下部絶縁部材１７０は、第１集電板１２０とキャッププレート１６１との間に位置され、第１集電板１２０の第１接続部１２１をカバーするように形成される。このような第１下部絶縁部材１７０は、絶縁材質で形成されて第１集電板１２０とキャッププレート１６１との間の不要な短絡を防止する。
前記第１下部絶縁部材１７０は、キャッププレート１６１の下面と接触する上面と、上面の端部から電極組立体１１０方向に延長される側面を含めて構成されてもよい。ここで、前記第１下部絶縁部材１７０は、短絡プレート１３１が反転の際にキャッププレート１６１と接触できるように短絡プレート１３１と対応する領域に形成される露出孔１７０ａを含む。
露出孔１７０ａ（上面）は、シーリングプレート１３２より大きく形成されてシーリングプレート１３２の上面と第１下部絶縁部材１７０の上面とが同一平面を成すように形成されていてもよい。この場合、前記第１下部絶縁部材１７０の上面全体がキャッププレート１６１に密着され、第１下部絶縁部材１７０がキャッププレート１６１に安定的に固定される。
前記第２下部絶縁部材１７１は、第２集電板１４０とキャッププレート１６１との間に位置され、第２集電板１４０の第２接続部１４１をカバーするように形成される。このような第２下部絶縁部材１７１は、絶縁材質で形成されて第２集電板１４０とキャッププレート１６１との間の不要な短絡を防止する。
前記のように、本発明の一実施形態による二次電池１００は、内部に設置される短絡部材１３０を具備することで、短絡部材がキャップ組立体の外部に露出される従来の二次電池に比べ、必要な部品数を減らすことができる。これによって、本実施形態に係る二次電池１００は、製造費用及び製造工程を減らすことができ、さらに重量及び体積を減らすことができる。
また、従来の二次電池においては短絡部材がキャップ組立体の外部に露出していたために外部の水分が短絡部材部分に流入されて短絡を発生させていたが、本発明の一実施形態による二次電池１００は、短絡部材１３０を介して外部の水分による短絡を防止することができる。
また、本発明の一実施形態による二次電池１００は、短絡部材がキャップ組立体の外部に露出される従来の二次電池に比べて内部空間を効率的に活用することができる。また、本発明の一実施形態による二次電池１００は、短絡部材がキャップ組立体の外部に露出される従来の二次電池に比べてキャップ組立体１６０の組立性を向上することができる。また、本発明の一実施形態による二次電池１００は、短絡部材１３０を介して過充電の際の圧力に応じて短絡誘導動作を行わせることができる。
次に、本発明の他の実施形態による二次電池について説明する。
図６は、本発明の他の実施形態に係る二次電池の中、図２に対応する部分を示す断面図である。図７は、図６の短絡部材部分を示す拡大端メンズである。図８は、図６の短絡部材部分を示す切開斜視図である。図９は、図６の短絡部材部分を示す透視図である。
本発明の他の実施形態による二次電池２００は、図２に示した二次電池１００と比べて短絡部材２３０及びキャップ組立体２６０の第１下部絶縁部材２７０の構成が相異なる。また、その他の部分は図２などに示した二次電池１００と同じ構成及び同じ役割を果たす。そのため、本発明の他の実施形態に係る二次電池２００における同じ構成に対する重複された説明は略することにして、短絡部材２３０及び第１下部絶縁部材２７０について中点的に説明する。
図６〜図９に示すように、本発明の他の実施形態に係る二次電池２００は、電極組立体１１０、第１集電板１２０、短絡部材２３０、第２集電板１４０、ケース１５０及び第１下部絶縁部材２７０を含むキャップ組立体２６０を具備する。
前記短絡部材２３０は、短絡部材１３０でシーリングプレート１３２を削除してラウンド部２３０ａと縁部２３０ｂとを含む反転プレートのみで構成され、短絡プレート１３１と同じ位置に位置し同じ形状に形成される。ここで、前記短絡部材２３０は、温度に反応する形状記憶合金などで形成される。
具体的に、前記短絡部材２３０は、二次電池１００の設定温度（すなわち、二次電池２００が過充電され始まる温度）である、約６０℃〜約１００℃の温度で反応し、反転されて上に膨らんで突出される形状記憶合金などで形成される。約６０℃〜約１００℃の温度範囲で反応する形状記憶合金としては、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｉｎ−Ｔｌ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｆｅがある。このような短絡部材２３０は、二次電池２００の過充電の際の温度に反応するため、短絡部材１３０の短絡プレート１３１の上部領域の圧力と下部領域の圧力との差が生ずるように設置されるシーリングプレート１３２が不要である。従って、前記短絡部材２３０は、シーリンクプレート１３２に対する製造費用及び製造工程を削除することが可能になる。
前記キャップ組立体２６０の第１下部絶縁部材２７０は、第１下部絶縁部材１７０と類似している。但し、前記第１下部絶縁部材２７０の露出孔２７０ａの大きさが短絡部材２３０の大きさと大凡対応する。これは、二次電池１００で含まれたシーリングプレート１３２が省略されたためである。
前記のように、本発明の他の実施形態による二次電池２００は、内部に設置される短絡部材２３０を具備することで、短絡部材がキャップ組立体の外部に露出される従来の二次電池に比べて必要な部品数を減らすことができる。これによって、本発明の実施形態に係る二次電池２００は、製造費用及び製造工程を減らすことができ、さらに重量及び体積を減らすことができる。
また、従来の二次電池においては短絡部材がキャップ組立体の外部に露出していたために外部の水分が短絡部材部分に流入されて短絡を発生させていたが、本発明の一実施形態による二次電池２００は、短絡部材２３０を介して外部の水分による短絡を防止することができる。また、本発明の一実施形態による二次電池２００は、短絡部材がキャップ組立体の外部に露出される従来の二次電池に比べて内部空間を効率的に活用することができる。また、本発明の一実施形態による二次電池２００は、短絡部材がキャップ組立体の外部に露出される従来の二次電池に比べてキャップ組立体２６０の組立性を向上することができる。また、本発明の一実施形態による二次電池１００は、短絡部材２３０を介して過充電の際の圧力に応じて短絡誘導動作を行わせることができる。
また、本発明の他の実施形態による二次電池２００は、二次電池１００のシーリングプレート１３２を省略し、温度に反応する形状記憶合金で形成される短絡部材２６０を具備するが、二次電池１００のシーリングプレート１３２と二次電池２００の短絡部材２６０とをすべて含むように組み合わせた二次電池を具現することも可能である。この場合、二次電池の過充電の際に短絡誘導動作が圧力及び温度のうち選択されたいずれか一つ又は両方によって行なわれることができて二次電池の安全性がさらに向上する。
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、各種の変更例又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。
１０ 結合部材
１００、２００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１１１ 第１電極板
１１１ａ 第１電極無地部
１１２ 第２電極板
１１２ａ 第２電極無地部
１１３ セパレータ
１２０ 第１集電板
１２１ 第１接続部
１２１ａ 電極端子締結部
１２１ｂ 短絡部材締結部
１２３ 第１延長部
１２４ 第１端子孔
１２５ 第１ヒューズ部
１２５ａ 第１ヒューズ孔
１２５ｂ 第１補強突起
１２６ 第１短絡孔
１３０、２３０ 短絡部材
１３１ 短絡プレート
１３１ａ、２３０ａ ラウンド部
１３１ｂ、２３０ｂ 縁部
１３２ シーリングプレート
１３２ａ 開口
１４０ 第２集電板
１４１ 第２接続部
１４３ 第２延長部
１４４ 第２端子孔
１５０ ケース
１６０、２６０ キャップ組立体
１６１ キャッププレート
１６１ａ 電解液の注入口
１６１ｂ ベント孔
１６２ 第１電極端子
１６２ａ フランジ
１６３ 第２電極端子
１６３ａ フランジ
１６４ ガスケット
１６５ ナット
１６６ 栓
１６７ ベントプレート
１６７ａ ノッチ
１６８ 第１上部絶縁部材
１６９ 接続部材
１７０、２７０ 第１下部絶縁部材
１７０ａ、２７０ａ 露出孔
１７１ 第２下部絶縁部材

Claims (18)

  1. 電極組立体と、
    前記電極組立体と電気的に接続され、短絡孔を有する集電板と、
    前記短絡孔に設置される短絡プレートを含む短絡部材と、
    前記電極組立体と前記集電板とを収容し、開口を有するケースと、
    前記ケースの開口を密封するキャッププレートを有するキャップ組立体と、
    を含み、
    前記短絡プレートは、前記キャッププレートに対向配置された
    ことを特徴とする、二次電池。
  2. 前記短絡プレートは、前記キャッププレートと離隔される
    ことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記短絡プレートと前記キャッププレートとは、導電性材質で形成され、互いに異なる極性を有する
    ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 前記短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が設定圧力より大きくなる場合、前記キャッププレートに接触する
    ことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
  5. 前記短絡プレートは、反転プレートであり、
    下に膨らんだラウンド部と、
    前記ラウンド部の端部から延長されて、前記短絡孔の側面に固定される縁部と、
    を含む
    ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
  6. 前記短絡部材は、前記短絡孔を覆うように前記キャッププレートと前記集電板との間に介在されるシーリングプレートをさらに含み、
    前記シーリングプレートは、前記短絡プレートと対応する領域に形成される開口を含む
    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. 前記シーリングプレートは、前記絶縁性材質で形成される
    ことを特徴とする、請求項６に記載の二次電池。
  8. 前記集電板と前記キャッププレートとの間に位置し、前記集電板を覆うように形成される下部絶縁部材をさらに含み、
    前記下部絶縁部材は、前記短絡プレートと対応される領域に形成される露出孔を含む
    ことを特徴とする、請求項６又は７に記載の二次電池。
  9. 前記下部絶縁部材の上面と前記シーリングプレートの上面とは、同一平面を形成する
    ことを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記集電板は、
    前記電極集電体の上部と前記キャップ組立体の下部との間に設置され、前記短絡孔が位置する接続部と、
    前記接続部の端部から折曲されて延長され、前記電極組立体と電気的に接続された延長部と、
    を含む
    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. 前記集電板は、前記接続部のうち前記延長部と隣接する領域に形成されたヒューズ孔をさらに含む
    ことを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
  12. 電極組立体と、
    前記電極組立体と電気的に接続される集電板と、
    前記電極組立体と前記集電板とを収容し、開口を有するケースと、
    前記ケースの開口を密封するキャッププレートを有するキャップ組立体と、
    前記集電板に設置され、前記キャッププレートに対向配置された短絡部材と、
    を含む
    ことを特徴とする、二次電池。
  13. 前記短絡部材は、前記キャッププレートと離隔される
    ことを特徴とする、請求項１２に記載の二次電池。
  14. 前記短絡部材は、温度に反応する形状記憶合金で形成される
    ことを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の二次電池。
  15. 前記短絡部材は、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｉｎ−Ｔｌ及びＴｉ−Ｎｉ−Ｆｅのうちから選択されたいずれか一つの形状記憶合金で形成される
    ことを特徴とする、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の二次電池。
  16. 前記短絡部材は、前記二次電池の設定温度で反応して前記キャッププレートに接触する
    ことを特徴とする、請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の二次電池。
  17. 前記短絡部材は、反転プレートであり、
    下に膨らんだラウンド部と、
    前記ラウンド部の端部から延長されて、前記短絡孔の側面に固定される縁部と、
    を含む
    ことを特徴とする、請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の二次電池。
  18. 前記集電板と前記キャッププレートとの間に位置し、前記集電板を覆うように形成される下部絶縁部材をさらに含み、
    前記下部絶縁部材は、前記短絡プレートと対応される領域に形成される露出孔を含む
    ことを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれか１項に記載の二次電池。
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