JP2013197102A - ２次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の一実施例は２次電池に関し、解決しようとする技術的課題はケースの腐食を防止し、貫通安全性を向上させることにある。
【解決手段】本発明は電極組立体；前記電極組立体を収容するケース；前記ケースに結合され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を通して延長された端子；および前記端子と前記キャッププレートの間に位置し、前記キャッププレートを前記端子と共に電気的に連結するように、前記キャッププレートと前記端子のうちの一つに接触する先端（ａｐｅｘ）を有する安全部材を含む２次電池を提供する。
【選択図】図１ｃ

Description

本発明の一実施例は２次電池に関する。
一般に、２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は充電が不可能な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態に包装された低容量電池の場合、スマートフォンおよびデジタルカメラのような携帯が可能な小型電子機器に使われ、バッテリーセルが数十個連結された大容量電池の場合、電気スクーター、ハイブリッド自動車、電気自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。
２次電池は色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、陽極板および陰極板の間に絶縁体であるセパレータを介在して形成された電極組立体と、電解液を共にケースに収容し、ケースにキャッププレートを設置して構成される。もちろん、前記電極組立体には正極端子部および陰極端子部が連結され、これは前記キャッププレートを通して外部に露出または突出する。
本発明の一実施例はケースの腐食を防止すると同時に、貫通安全性を向上させることができる２次電池を提供する。
本発明の一実施例は電流パス（ｐａｔｈ）の長さを減少させ、電流抵抗を減らすことができる２次電池を提供する。
本発明の一実施例は端子部の体積を減らして相対的に電極組立体の大きさを増加させることができる２次電池を提供する。
本発明の一実施例は端子部の組立性を向上させ、ケースの密閉性を向上させることができる２次電池を提供する。
本発明の一実施例による２次電池は、電極組立体；前記電極組立体を収容するケース；前記ケースを密封するキャッププレート；および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を貫通して外部に露出した少なくとも一つの端子部を含み、前記キャッププレートと前記少なくとも一つの端子部の間にはキャッププレートおよびケースの腐食を防止し、貫通安全性を向上させることができる少なくとも一つの安全部材がさらに形成される。
本発明の一実施例による２次電池は、電極組立体；前記電極組立体を収容するケース；前記ケースに結合され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を通して延長された端子；および前記端子と前記キャッププレートの間に位置し、前記キャッププレートを前記端子と共に電気的に連結するように、前記キャッププレートと前記端子のうちの一つに接触する先端（ａｐｅｘ）を有する安全部材を含む。
前記端子は前記キャッププレートの端子ホールを通して延長することができる。前記安全部材は前記先端が前記端子に接触するように前記キャッププレートの前記端子ホールの内側から突出することができる。前記２次電池は安全部材の対を含み、前記安全部材の対は前記端子の対向側に接触することができる。前記端子は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして前記安全部材の対は前記端子の対向する長側に接触可能に接触することができる。または、前記端子は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして前記安全部材の対は前記端子の対向する短側に接触可能に接触することができる。または、前記端子は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして前記２次電池は安全部材の複数の対を含み、そして前記安全部材の複数の対のうちの少なくとも一対は前記端子の対向する長側に沿って前記端子に接触することができる。前記安全部材の複数の対のうちの他の対は前記端子の対向する短側に接触することができる。
前記安全部材は前記先端が前記キャッププレートの前記端子ホールの内面に接触することができる。
前記２次電池は安全部材の対を含み、前記安全部材の対は前記端子ホールの対向する面に接触することができる。前記端子ホールの内面は対向する長側面の対および対向する短側面の対を含み、そして前記安全部材の対は前記端子ホールの前記内面の対向する長側に接触可能に接触することができる。または、前記端子ホールの内面は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして前記安全部材の対は前記端子ホールの前記内面の前記対向する短側に接触可能に接触することができる。または、前記端子ホールの内面は対向する長側対および対向する短側対を含み、前記２次電池は前記安全部材の複数の対を含み、そして前記安全部材の複数の対のうちの少なくとも一つは前記端子ホールの内面の対向する長側に沿って前記端子ホールの内面に接触することができる。前記安全部材の複数の対のうちの他の対は前記端子ホールの内面の対向する短側に接触することができる。
前記端子ホールに形成された絶縁性のモールド樹脂をさらに含むことができる。
前記安全部材は前記キャッププレートまたは前記端子と一体に形成されることができる。
前記安全部材は前記キャッププレートまたは前記端子とは別個の部材であることができる。前記安全部材は前記キャッププレートまたは前記端子と同じ材質で形成されることができる。
前記安全部材の前記先端（ａｐｅｘ）は半球形、ピラミッド形および梯形のうちの一つで提供されることができる。
本発明の一実施例による２次電池は、少なくとも一つの端子部が安全部材を通してキャッププレート（ケース）に電気的に連結されることによって、少なくとも一つの端子部とキャッププレート（ケース）の電位が同じになる。したがって、キャッププレート（ケース）の電位が腐食電位以下に落ちなくなることによって、キャッププレート（ケース）の腐食現象が防止される。
また、本発明の一実施例による２次電池は安全部材の抵抗値が相対的に高いことによって、２次電池の釘などの貫通（ｎａｉｌ ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）や圧壊（ｃｒｕｓｈ）時に端子部からキャッププレート（ケース）に向かって相対的に小さい電流が流れることになり、これによって２次電池の貫通安全性が向上する。つまり、２次電池の貫通や圧壊時に端子部とキャッププレート（ケース）の間で高い電流によるアーク（ａｒｃ）現象が発生しなくなる。
また、本発明の一実施例による２次電池は、ほぼ直線形態の端子部が電極組立体に電気的に連結されると同時に、外部装置（例えば、バスバー）に直接電気的に連結されることによって、電流パス（ｐａｔｈ）の長さおよび電流抵抗が減少することになる。
また、本発明の一実施例による２次電池は、端子部の構成要素の個数が少ないだけでなく体積が小さいことによって、同じ大きさのケースに相対的にさらに大きいサイズの電極組立体が受容されることができる。したがって、同じ大きさのケースにもかかわらず、さらに大きい容量の２次電池が得られる。
また、本発明の一実施例による２次電池は、端子部をキャッププレートに結合した状態でインサートモールド工法を利用して端子部とキャッププレートが絶縁性のモールド樹脂によって一体化することによって２次電池の密閉性が向上し、電解液の漏液現象が抑制され、２次電池の組み立て工程が簡単になる。
図１ａは本発明の一実施例による２次電池を示す斜視図であり、図１ｂおよび図１ｃは断面図であり、図１ｄは図１ｃの部分拡大図である。 図１ａは本発明の一実施例による２次電池を示す斜視図であり、図１ｂおよび図１ｃは断面図であり、図１ｄは図１ｃの部分拡大図である。 図１ａは本発明の一実施例による２次電池を示す斜視図であり、図１ｂおよび図１ｃは断面図であり、図１ｄは図１ｃの部分拡大図である。 図１ａは本発明の一実施例による２次電池を示す斜視図であり、図１ｂおよび図１ｃは断面図であり、図１ｄは図１ｃの部分拡大図である。 図２ａおよび図２ｂはインサートモールド工法によるキャッププレートと端子部の一体化方法を示す断面図であり、図２ｃは完成した状態のキャッププレートおよび端子部を示す側面図である。 図２ａおよび図２ｂはインサートモールド工法によるキャッププレートと端子部の一体化方法を示す断面図であり、図２ｃは完成した状態のキャッププレートおよび端子部を示す側面図である。 図２ａおよび図２ｂはインサートモールド工法によるキャッププレートと端子部の一体化方法を示す断面図であり、図２ｃは完成した状態のキャッププレートおよび端子部を示す側面図である。 本発明の一実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の一実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の一実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の一実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。 本発明の一実施例による多数の２次電池がバスバーによって連結された状態を示す斜視図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。 本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。
以下、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施できる程度に、本発明の望ましい実施例を添付の図面を参照して詳細に説明する。
図面において、層（ｌａｙｅｒ）や領域（ｒｅｇｉｏｎ）の形態、サイズは本発明の理解のために誇張されている場合もある。層や要素が他の要素の上に位置するという場合、層や要素は他の要素の真上に位置したりまたは他の中間介在物を間に置いて上に位置することができる。また、ある要素が他の二つの要素の間（ｂｅｔｗｅｅｎ）に位置するという場合、前記ある要素が二つの要素の間に存在する唯一のものであるか、または前記二つの要素の間に多数の要素が位置することができる。本明細書全体にわたって、同一の符号は同じ要素を意味する。
図１ａは本発明の一実施例による２次電池を示す斜視図であり、図１ｂおよび図１ｃは断面図であり、図１ｄは図１ｃの部分拡大図である。
図１ａ乃至図１ｄに示されているように、本発明の一実施例による２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、第２端子部１５０および安全部材１６０を含む。
前記電極組立体１１０は薄い板型あるいは膜型で形成された第１電極板１１１、セパレータ１１３、第２電極板１１２の積層体が巻き取られた積層（ｓｔａｃｋｉｎｇ）形態である。ここで、前記第１電極板１１１は正極として動作することができ、前記第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、その逆も可能である。
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集電体に遷移金属酸化物などの第１活物質が塗布され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無地部１１１ａを含む。前記第１無地部１１１ａは第１電極板１１１と後述する第１端子部１４０の間の電流流れの通路となるが、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は銅またはニッケルのような金属箔で形成された第２集電体に黒鉛または炭素などの第２活物質が塗布され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無地部１１２ａを含む。前記第２無地部１１２ａは第２電極板１１２と後述する第２端子部１５０の間の電流流れの通路となるが、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。
このような第１電極板１１１および第２電極板１１２は極性を異にして配置されることができる。
前記セパレータ１１３は第１電極板１１１と第２電極板１１２の間に位置し、前記第１、２電極板１１１、１１２の間の電気的短絡を防止し、リチウムイオンの移動を可能にする役割を果たし、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イルムからなることができるが、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。
こ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が形成される。
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に収容される。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ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４のようなリチウム塩からなることができる。また、前記電解液は液体、固体また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、スチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金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と第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態からなる。さらに具体的に、前記ケース１２０は相対的に広い一対の長辺領域１２１ａ、１２１ｂ、前記一対の長辺領域１２１ａ、１２１ｂを連結する相対的に狭い一対の短辺領域１２２ａ、１２２ｂ、前記長辺領域１２１ａ、１２１ｂと前記短辺領域１２２ａ、１２２ｂを連結するフロア領域１２３を含む。ここで、前記電極組立体１１０の第１無地部１１１ａは前記短辺領域１２２ａに向かって一定の長さが延長され、前記第２無地部１１１ｂは前記短辺領域１２２ｂに向かって一定の長さが延長される。さらに、前記第１端子部１４０は前記ケース１２０の前記短辺領域１２２ａの周りに形成され、前記第２端子部１５０は前記ケース１２０の前記短辺領域１２２ｂの周りに形成される。
一方、前記ケース１２０は内面が絶縁処理されて、電極組立体１１０、第１端子部１４０および第２端子部１５０と絶縁されることができる。もちろん、前記電極組立体１１０、第１端子部１４０および第２端子部１５０は絶縁バック（図示せず）に収容したまま、前記ケース１２０の内側に位置することもできる。
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され、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に結合されることができる。したがって、前記ケース１２０と前記キャッププレート１３０は電気的に連結される。また、前記キャッププレート１３０は前記ケース１２０と同一材料で形成されることができる。ここで、前記キャッププレート１３０と前記第１端子部１４０は相互間が電気的に連結されることによって、前記キャッププレート１３０は前記第１端子部１４０と同じ極性を持つことができる。もちろん、このために、前記ケース１２０およびキャッププレート１３０は同一の極性を持つことができる。反対に、前記キャッププレート１３０と前記第２端子部１５０相互間が電気的に連結されることによって、前記キャッププレート１３０およびケース１２０は前記第２端子部１５０と同じ極性を持つこともできる。もちろん、第１端子部１４０および第２端子部１５０を同時に前記キャッププレート１３０に電気的に連結することはしない。
前記キャッププレート１３０は前記第１端子部１４０が貫通する第１端子ホール１３１、前記第２端子部１５０が貫通する第２端子ホール１３２を含む。また、前記キャッププレート１３０は電解液の供給のための注液ホール１３２ａおよび前記注液ホール１３２ａに結合されたプラグ１３２ｂをさらに含むことができる。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、内部のガスを外部に容易に放出可能にするベントホール１３３ａおよび前記ベントホール１３３ａに結合された相対的に薄い厚さの安全ベント１３３ｂを含むこともできる。
前記第１端子部１４０は前記電極組立体１１０の第１無地部１１１ａに電気的に連結されると同時に、前記キャッププレート１３０の第１端子ホール１３１を貫通して一定の長さが延長された第１端子１４１および前記第１端子ホール１３１と前記第１端子ホール１３１の周辺である前記キャッププレート１３０の表面に形成された絶縁性のモールド樹脂１４２を含む。
前記第１端子１４１は前記ケース１２０の内側に位置して前記電極組立体１１０の第１無地部１１１ａに電気的に接続する第１領域１４１ａ、前記第１領域１４１ａから一定の角度に折り曲げられて延長された第２領域１４１ｂ、および前記第２領域１４１ｂから一定の角度に折り曲げられて延長され、前記キャッププレート１３０の第１端子ホール１３１を貫通して前記キャッププレート１３０の外側にまで延長された第３領域１４１ｃを含む。ここで、前記第３領域１４１ｃが外部装置（例えば、バスバー）に連結される。
一方、前記第１端子１４１は前記第１無地部１１１ａの材質と同一材料であることができる。例えば、前記第１無地部１１１ａがアルミニウムまたはアルミニウム合金である場合、前記第１端子１４１も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無地部１１１ａが銅、銅合金、ニッケルまたはニッケル合金の場合、前記第１端子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、前記第１端子１４１と前記第１無地部１１１ａは同じ材料であるので、前記第１端子１４１は前記第１無地部１１１ａに容易に溶接されることができる。
前記絶縁性のモールド樹脂１４２は前記第１端子ホール１３１に形成されて前記第１端子１４１の第３領域１４１ｃを取り囲む。また、前記絶縁性のモールド樹脂１４２は第１端子ホール１３１の周辺である前記キャッププレート１３０の上面および前記キャッププレート１３０の下面にも一定の厚さで形成される。特に、前記絶縁性のモールド樹脂１４２は前記第１端子ホール１３１から相対的に近く形成され、相対的に大きい幅を有する第１領域１４２ａと、前記第１端子ホール１３１から相対的に遠く形成され、相対的に小さい幅を有する第２領域１４２ｂを含む。このように相対的に幅が大きい前記絶縁性のモールド樹脂１４２の第１領域１４２ａがキャッププレート１３０の上面および下面にそれぞれ密着していることによって、前記キャッププレート１３０と前記第１端子１４１の間の結合力が向上し、これによってケース１２０の密閉性も向上する。
ここで、前記絶縁性のモールド樹脂１４２は電解液と反応せずにモールディング工程に適用できる材料が望ましい。さらに具体的に、前記絶縁性のモールド樹脂１４２はフッ素樹脂、ＰＥ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、ＰＰ（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂およびその等価物の中から選択されたいずれか一つであることができるが、本発明は前記絶縁性のモールド樹脂１４２の種類に限定されるものではない。
一方、前記第２端子部１５０は前記電極組立体１１０の第２無地部１１２ａに電気的に連結されると同時に、前記キャッププレート１３０の第２端子ホール１３２を貫通して一定の長さが延長された第２端子１５１および前記第２端子ホール１３２と前記第２端子ホール１３２の周辺である前記キャッププレート１３０の表面に形成された絶縁性のモールド樹脂１５２を含む。このような第２端子部１５０は前記第１端子部１４０と類似の形態および構造であるので、これに対する説明は省略する。もちろん、前記第１端子部１３０がキャッププレート１３０に電気的に連結された場合、前記第２端子部１４０は前記キャッププレート１３０に電気的に連結されない。つまり、第１端子部１３０が安全部材１６０を有する場合、第２端子部１４０は安全部材を有しない。
前記安全部材１６０は前記キャッププレート１３０と前記第１端子部１４０の間に形成されて、前記キャッププレート１３０と前記第１端子部１４０を電気的に連結することができる。さらに具体的に、前記安全部材１６０は前記第１端子ホール１３１に形成されて、前記キャッププレート１３０と前記第１端子部１４０を電気的に連結する。一例として、前記安全部材１６０は前記キャッププレート１３０の第１端子ホール１３１の内壁から内側方向に一定長さで突出および延長されて、前記第１端子部１４０に接触または連結されることができる。つまり、前記安全部材１６０は前記キャッププレート１３０から延長された部分であり、前記キャッププレート１３０と同じ材料であることができる。ここで、前記安全部材１６０はキャッププレート１３０および第１端子１４１相互間が電気的に連結されるように、安全部材１６０の先端（ａｐｅｘ）が第１端子１４１に接触する形態であることができる。
一例として、ケース１２０およびキャッププレート１３０がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる安全部材１６０の先端が前記第１端子１４１に接触または連結される。もちろん、ここで前記第１端子１４１はアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される。通常、ケース１２０およびキャッププレート１３０がアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成される場合、前記ケース１２０およびキャッププレート１３０は正極として利用される。したがって、正極端子が安全部材１６０の先端を通してキャッププレート１３０に接触または連結される。
また、ケース１２０およびキャッププレート１３０がスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金の場合、スチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金からなる安全部材１６０の先端が前記第２端子１５１に接触または連結される。もちろん、ここで前記第２端子１５１は銅または銅合金で形成される。通常、ケース１２０およびキャッププレート１３０がスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金で形成される場合、前記ケース１２０およびキャッププレート１３０は陰極として利用される。したがって、陰極端子が安全部材１６０を通じてキャッププレート１３０に連結される。
このように、安全部材１６０を通じてケース１２０およびキャッププレート１３０が第１端子１４１または第２端子１５１に電気的に接続されることによって、ケース１２０およびキャッププレート１３０が腐食電位に至らないことになり、これによってケース１２０およびキャッププレート１３０の腐食が防止される。また、前記キャッププレート１３０と第１端子１４１または第２端子１５１の間に位置した安全部材１６０は断面積が相対的に小さく、また端子との接触抵抗が比較的大きいことによって、２次電池の貫通および圧壊時に端子からキャッププレート１３０に流れる電流を制限することになる。したがって、２次電池の貫通および圧壊時に端子とキャッププレートの間でアーク（ａｒｃ）現象が発生しないことによって、２次電池の貫通安全性が向上する。
図２ａおよび図２ｂはインサートモールド工法によるキャッププレートと端子の一体化方法を示す断面図であり、図２ｃは完成した状態のキャッププレートおよび端子部を示す側面図である。
図２ａに示されているように、第１キャビティ１１を有する第１金型１０と、第２キャビティ２１を有する第２金型２０が備えられる。ここで、第１金型１０の第１キャビティ１１には溶融した高温の絶縁性のモールド樹脂１４２が注入される幅が狭いゲート１２が具備される。また、第１金型１０と第２金型２０の間には端子ホール１３１を有するキャッププレート１３０および前記端子ホール１３１に結合された端子１４１が共に位置する。ここで、前記キャッププレート１３０と前記端子１４１の間には安全部材１６０が形成されることができる。つまり、キャッププレート１３０と端子１４１は前記安全部材１６０によって相互間が電気的に連結されることができる。
図２ｂに示されているように、ゲート１２を通じて溶融した高温の絶縁性のモールド樹脂１４２が第１キャビティ１１および第２キャビティ２１に高圧で注入される。ここで、前記第１キャビティ１１と第２キャビティ２１は連通しているので、第１キャビティ１１に注入された絶縁性のモールド樹脂１４２は第２キャビティ２１に流れて行く。次に、前記第１、２金型１０、２０の温度が下降すると、前記絶縁性のモールド樹脂１４２は硬化する。したがって、前記絶縁性のモールド樹脂１４２はキャッププレート１３０の端子ホール１３１だけでなく、端子ホール１３１周辺のキャッププレート１３０の上面およびキャッププレート１３０の下面にも一定の厚さで形成される。
図２ｃに示されているように、第１金型１０および第２金型２０からキャッププレート１３０、第１端子部１４０および第２端子部１５０が取出されることによって、一体化したキャッププレート１３０、第１端子部１４０および第２端子部１５０が得られる。つまり、本発明の一実施例によれば絶縁性のモールド樹脂１４２を利用したインサートモールド工法によってキャッププレート１３０、第１端子部１４０および第２端子部１５０が一体化して提供されることによって、２次電池の組み立て工程が簡単になる。言い換えれば、第１端子部１４０および第２端子部１５０をなす構成要素の個数が相対的に小さくなるため、２次電池の組み立て工程が簡単になる。
図３ａ乃至図３ｄは、本発明の一実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。
図３ａに示されているように、キャッププレート１３０に形成された端子ホール１３１の平面的な形態は長辺１３１Ｌと短辺１３１Ｓを有するほぼ長方形であることができる。さらに、前記端子ホール１３１を貫通する端子１４１の平面的な形態も長辺１４１Ｌと短辺１４１Ｓを有する長方形であることができる。もちろん、前記端子ホール１３１の内側には絶縁性のモールド樹脂１４２が充填されて前記端子１４１を囲むと同時に、前記端子１４１を前記キャッププレート１３０に固定させる。ここで、前記キャッププレート１３０と前記端子１４１は同一材質であることができる。例えば、前記キャッププレート１３０がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、前記端子１４１も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。もちろん、前記キャッププレート１３０と前記端子１４１は他の材質であることができる。例えば、前記キャッププレート１３０がスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金の場合、前記端子１４１は銅または銅合金であることができる。ここで、前記キャッププレート１３０は銅または銅合金で形成できるが、価格が高く、また酸化問題によって銅の代わりにスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金が利用される。
一方、安全部材１６０は前記キャッププレート１３０から前記端子１４１に向かって一定長さで突出および延長され、前記安全部材１６０の先端が前記端子１４１に接触または連結されることができる。一例として、前記安全部材１６０は前記キャッププレート１３０と同一材料で形成されることができる。言い換えれば、前記キャッププレート１３０がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、前記安全部材１６０もアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記キャッププレート１３０がスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金の場合、前記安全部材１６０もスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金であることができる。また、前記安全部材１６０は端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌから前記端子１４１の各長辺１４１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記端子１４１の各長辺１４１Ｌに接触または連結されることができる。例えば、前記安全部材１６０は前記キャッププレート１３０から前記端子１４１に向かって突出した半円形または半球形であることができ、このような半円形または半球形の先端が端子１４１に接触または連結されることができる。ここで、前記安全部材１６０中の円周面または先端が前記端子１４１に接触または連結される。したがって、キャッププレート１３０と端子１４１の間の接触面積が相対的に小さく、これによって、接触抵抗が大きくなる。したがって、キャッププレート（ケース）１３０が端子１４１と同じ極性を有することによって腐食が防止され、また貫通や圧壊時に端子１４１からキャッププレート１３０に相対的に小さい値の電流が流れることによって貫通安全性が向上する。さらに、前記安全部材１６０は半円形以外にも三角形、四角形、梯形、ピラミッド形およびその等価形態のうちのいずれか一つが可能であるが、本発明は前記安全部材１６０の形態に限定されるものではない。
また、図３ｂに示されているように、安全部材１６０ａは複数を備えることもできる。つまり、多数の安全部材１６０ａが端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌから前記端子１４１の各長辺１４１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記多数の安全部材１６０ａの先端が前記端子１４１の各長辺１４１Ｌに接触または連結されることができる。一例として、安全部材１６０の各対が端子１４１の対向側に接触または連結されることができる。
さらに、図３ｃに示されているように、安全部材１６０ｂは端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌと端子１４１の各長辺１４１Ｌの間に形成されるだけでなく、端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓと端子１４１の各短辺１４１Ｓの間にも形成されることができる。もちろん、安全部材１６０の先端が端子１４１の各長辺１４１Ｌおよび端子１４１の各短辺１４１Ｓに接触または連結される。
最後に、図３ｄに示されているように、安全部材１６０ｃは端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓと端子１４１の各短辺１４１Ｓにまで一定長さで突出および延長され、前記安全部材１６０ｃの先端が前記端子１４１の各短辺１４１Ｓに接触または連結されることができる。もちろん、このとき、前記安全部材１６０ｃは端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌと端子１４１の各長辺１４１Ｌの間に形成されないこともある。
図４ａ乃至図４ｄは、本発明の他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。
図４ａに示されているように、安全部材２６０は端子１４１からキャッププレート１３０に形成された端子ホール１３１の長辺１３１Ｌに向かって一定長さで突出および延長され、前記安全部材２６０の先端が前記キャッププレート１３０の長辺１３１Ｌに接触または連結されることができる。一例として、前記安全部材２６０は前記端子１４１から延長された部分であり、前記端子１４１と同じ材料であることができる。言い換えれば、前記端子１４１がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、前記安全部材２６０もアルミニウムまたはアルミニウム合金であり、前記端子１４１が銅または銅合金の場合、前記安全部材２６０も銅または銅合金であることができる。また言い換えれば、前記安全部材２６０は端子１４１の各長辺１４１Ｌから前記キャッププレート１３０の端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記キャッププレート１３０の各長辺１３１Ｌに接触または連結されることができる。例えば、前記安全部材２６０は前記端子１４１から前記キャッププレート１３０の端子ホール１３１の長辺１３１Ｌに向かって突出した半円形または半球形であることができる。ここで、前記安全部材２６０中の円周面が前記端子ホール１３１の長辺１３１Ｌに接触または連結される。したがって、端子１４１とキャッププレート１３０の間の接触面積が最小化され、これによって接触抵抗が大きくなる。このために、キャッププレート（ケース）１３０が端子１４１と同じ極性を有することによって腐食が防止され、また貫通や圧壊時に端子１４１からキャッププレート１３０に相対的に小さい値の電流が流れることによって貫通安全性が向上する。
また、図４ｂに示されているように、安全部材２６０ａは複数を備えることもできる。つまり、多数の安全部材２６０ａが端子１４１の各長辺１４１Ｌから前記キャッププレート１３０の端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記キャッププレート１３０の各長辺１３１Ｌに接触または連結されることができる。一例として、安全部材２６０ａの各対が端子ホール１３１の対向側に接触することができる。
さらに、図４ｃに示されているように、安全部材２６０ｂは端子１４１の各長辺１４１Ｌと端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌの間に形成されるだけでなく、端子１４１の各短辺１４１Ｓと端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓの間にも形成されることができる。もちろん、安全部材２６０ｂの先端が端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌおよび端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓに接触または連結される。
最後に、図４ｄに示されているように、安全部材２６０ｃは端子１４１の各短辺１４１Ｓと端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓにまで一定長さで突出および延長され、安全部材２６０ｃの先端が前記端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓに接触または連結されることができる。もちろん、このとき、前記安全部材２６０ｃは端子１４１の各長辺１４１Ｌと端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌの間に形成されないこともある。
図５ａ乃至図５ｄは、本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。
図５ａに示されているように、安全部材３６０はキャッププレート１３０の端子ホール１３１の内壁から前記端子１４１に向かって一定長さで突出および延長され、前記安全部材３６０の先端が端子１４１に接触または連結されることができる。しかし、前記安全部材３６０は前記キャッププレート１３０および端子１４１とは別の材料で形成されることができる。一例として、前記キャッププレート１３０がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、前記安全部材３６０は相対的に抵抗値が大きいスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金であることができる。また、前記安全部材３６０は端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌから前記端子１４１の各長辺１４１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記端子１４１の長辺１４１Ｌに接触または連結されることができる。例えば、前記安全部材３６０は前記キャッププレート１３０から前記端子１４１に向かって突出した半円形であることができる。ここで、前記安全部材３６０中の円周面が前記端子１４１に接触する。したがって、キャッププレート１３０と端子１４１の間の接触面積が最小化され、これによって接触抵抗が大きくなる。このために、キャッププレート（ケース）１３０が端子１４１と同じ極性を有することによって腐食が防止され、また貫通や圧壊時に端子１４１からキャッププレート１３０に相対的にもっと小さい値の電流が流れることによって貫通安全性がさらに向上する。さらに、前記安全部材３６０は半円形以外にも三角形、四角形、梯形、ピラミッド形およびその等価形態のうちのいずれか一つが可能であるが、本発明は前記安全部材３６０の形態に限定されるものではない。
また、図５ｂに示されているように、安全部材３６０ａは複数を備えることもできる。つまり、多数の安全部材３６０ｂが端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌから前記端子１４１の各長辺１４１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記端子１４１の各長辺１４１Ｌに接触または連結されることができる。一例として、安全部材３６０ａの各対は端子１４１の対向側に接触することができる。
また、図５ｃに示されているように、安全部材３６０ｂは端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌと端子１４１の各長辺１４１Ｌの間に形成されるだけでなく、端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓと端子１４１の各短辺１４１Ｓの間にも形成されることができる。もちろん、安全部材３６０の先端が端子１４１の各長辺１４１Ｌおよび端子１４１の各短辺１４１Ｓに接触または連結される。
最後に、図５ｄに示されているように、安全部材３６０ｃは端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓと端子１４１の各短辺１４１Ｓにまで一定長さで突出および延長され、前記安全部材３６０ｃの先端が前記端子１４１の各短辺１４１Ｓに接触または連結される。つまり、安全部材３６０ｃは端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌと端子１４１の各長辺１４１Ｌの間に形成されないこともある。
図６ａ乃至図６ｄは、本発明のまた他の実施例による多様な形態の安全部材を示す部分断面図である。
図６ａに示されているように、安全部材４６０は前記端子１４１から前記キャッププレート１３０に向かって一定長さで突出および延長され、前記キャッププレート１３０に接触または連結されることができる。しかし、前記安全部材４６０は前記端子１４１とは別の材料で形成されることができる。言い換えれば、前記端子１４１がアルミニウムまたはアルミニウム合金の場合、前記安全部材４６０は相対的に抵抗値が大きいスチール、スチール合金、ニッケルめっきされたスチールまたはニッケルめっきされたスチール合金であることができる。また、前記安全部材４６０は端子１４１の各長辺１４１Ｌから前記端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記安全部材４６０の先端が前記端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌに接触または連結されることができる。例えば、前記安全部材４６０は前記端子１４１から前記キャッププレート１３０の端子ホール１３１の内壁に向かって突出した半円形または半球形であることができる。ここで、前記安全部材４６０中の円周面が前記端子ホール１３１の長辺１３１Ｌに接触する。したがって、端子１４１とキャッププレート１３０の間の接触面積が最小化され、これによって接触抵抗が大きくなる。このために、キャッププレート（ケース）１３０が端子１４１と同じ極性を有することによって腐食が防止され、また貫通や圧壊時に端子１４１からキャッププレート１３０に相対的にもっと小さい値の電流が流れることによって貫通安全性がさらに向上する。さらに、前記安全部材４６０は半円形以外にも三角形、四角形、ピラミッド形およびその等価形態のうちのいずれか一つが可能であるが、本発明はこれに限定されるものではない。
また、図６ｂに示されているように、安全部材４６０ａは複数を備えることもできる。つまり、多数の安全部材４６０ａが端子１４１の各長辺１４１Ｌから前記端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌにまで一定長さで突出および延長され、前記安全部材４６０ａの先端が前記端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌに接触または連結されることができる。一例として、安全部材４６０ａの各対は端子１４１の対向側に接触することができる。
また、図６ｃに示されているように、安全部材４６０ｂは端子１４１の各長辺１４１Ｌと端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌの間に形成されるだけでなく、端子１４１の各短辺１４１Ｓと端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓの間にも形成されることができる。もちろん、前記安全部材４６０の先端が端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌおよび各短辺１３１Ｓに接触または連結される。
最後に、図６ｄに示されているように、安全部材４６０ｃは端子１４１の各短辺１４１Ｓから端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓにまで一定長さで突出および延長され、前記安全部材４６０ｃの先端が前記端子ホール１３１の各短辺１３１Ｓに接触または連結される。もちろん、安全部材４６０ｃは端子１４１の各長辺１４１Ｌと端子ホール１３１の各長辺１３１Ｌの間に形成されないこともある。
図７は、本発明の一実施例による多数の２次電池がバスバーによって連結された状態を示す斜視図である。
図７に示されているように、多数の２次電池１００が水平方向に配列され、それぞれの２次電池１００がバスバー１７０によって電気的に連結されることができる。このようにして、多数の２次電池１００は直列に連結される。前記バスバー１７０はほぼ長方形のプレート形態で設けられ、端子部１４０、１５０が結合できるように両側端に端子ホール１７１が形成される。端子１４０の断面形態がほぼ長方形であるので、前記端子ホール１７１もほぼ長方形で形成される。
さらに、バスバー１７０の両側端に具備された端子ホール１７１に端子部１４０、１５０がそれぞれ結合された後には、前記端子部１４０、１５０からバスバー１７０が分離しないように前記端子部１４０、１５０と前記バスバー１７０の結合領域にレーザビームを照射することによって、前記端子部１４０、１５０とバスバー１７０が相互間結合する。
このようなバスバー１７０はアルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金およびその等価物の中から選択されたいずれか一つからなることができるが、本発明はこのようなバスバー１７０の材質に限定されるものではない。
図８乃至図１５は、本発明の一実施例による多様な安全部材を示す断面図である。一例として、図８乃至図１５は安全部材５６０、６６０、７６０、８６０、９６０、１０６０、１１６０および１２６０がピラミッド形または梯形である実施例を示す図である。
本発明は上記実施例に限定されず本発明の技術的要旨から逸脱しない範囲内で様々に修正および変形されて実施され得ることは本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明である。
１００ ２次電池
１１０ 電極組立体
１２０ ケース
１３０ キャッププレート
１４０ 第１端子部
１４１ 第１端子
１４２ 絶縁性のモールド樹脂
１５０ 第２端子部
１６０ 安全部材

Claims (19)

  1. 電極組立体；
    前記電極組立体を収容するケース；
    前記ケースに結合され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を通して延長された端子；および
    前記端子と前記キャッププレートの間に位置し、前記キャッププレートを前記端子と共に電気的に連結するように、前記キャッププレートと前記端子のうちの一つに接触する先端（ａｐｅｘ）を有する安全部材を含むことを特徴とする２次電池。
  2. 前記端子は前記キャッププレートの端子ホールを通して延長することを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
  3. 前記安全部材は前記先端が前記端子に接触するように前記キャッププレートの前記端子ホールの内側から突出していることを特徴とする請求項２に記載の２次電池。
  4. 前記２次電池は安全部材の対を含み、前記安全部材の対は前記端子の対向側に接触することを特徴とする請求項３に記載の２次電池。
  5. 前記端子は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして
    前記安全部材の対は前記端子の対向する長側に接触可能に接触することを特徴とする請求項４に記載の２次電池。
  6. 前記端子は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして
    前記安全部材の対は前記端子の対向する短側に接触可能に接触することを特徴とする請求項４に記載の２次電池。
  7. 前記端子は対向する長側対および対向する短側対を含み、そして
    前記２次電池は安全部材の複数の対を含み、そして
    前記安全部材の複数の対のうちの少なくとも一対は前記端子の対向する長側に沿って前記端子に接触することを特徴とする請求項４に記載の２次電池。
  8. 前記安全部材の複数の対のうちの他の対は前記端子の対向する短側に接触することを特徴とする請求項７に記載の２次電池。
  9. 前記安全部材は前記先端が前記キャッププレートの前記端子ホールの内面に接触することを特徴とする請求項２に記載の２次電池。
  10. 前記２次電池は安全部材の対を含み、前記安全部材の対は前記端子ホールの対向する面に接触することを特徴とする請求項９に記載の２次電池。
  11. 前記端子ホールの内面は対向する長側面の対および対向する短側面の対を含み、そして
    前記安全部材の対は前記端子ホールの前記内面の対向する長側に接触可能に接触することを特徴とする請求項１０に記載の２次電池。
  12. 前記端子ホールの内面は対向する長側面の対および対向する短側面の対を含み、そして
    前記安全部材の対は前記端子ホールの前記内面の対向する短側に接触可能に接触することを特徴とする請求項１０に記載の２次電池。
  13. 前記端子ホールの内面は対向する長側面の対および対向する短側面の対を含み、
    前記２次電池は前記安全部材の複数の対を含み、そして
    前記安全部材の複数の対のうちの少なくとも一つは前記端子ホールの内面の対向する長側に沿って前記端子ホールの内面に接触することを特徴とする請求項１０に記載の２次電池。
  14. 前記安全部材の複数の対のうちの他の対は前記端子ホールの前記内面の対向する短側に接触することを特徴とする請求項１３に記載の２次電池。
  15. 前記端子ホールに形成された絶縁性のモールド樹脂をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の２次電池。
  16. 前記安全部材は前記キャッププレートまたは前記端子と一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
  17. 前記安全部材は前記キャッププレートまたは前記端子とは別個に形成された部材であることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
  18. 前記安全部材は前記キャッププレートまたは前記端子と同じ材質で形成されたことを特徴とする請求項１７に記載の２次電池。
  19. 前記安全部材の前記先端（ａｐｅｘ）は半球形、ピラミッド形および梯形のうちの一つで提供されることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
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