JP2014154548A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】第1電極板、第2電極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含む電極組立体と、電極組立体が挿入されるように、一側に開口が形成されており、内部に電極組立体を収容する缶と、缶の開口を密閉するキャッププレートと、キャッププレート上に形成されたトッププレートと、を備え、トッププレートは、キャッププレートと結合する第1溶接部及び第2溶接部と、第1溶接部と第2溶接部との間に形成される第3溶接部と、を備え、第1溶接部は、キャッププレートと結合する第1ないし第3溶接ポイントを備え、第1ないし第3溶接ポイントは、三角形である二次電池である。
【選択図】図2
Description
一方、キャッププレート上にトッププレートを結合するためには、複数の地点に溶接が要求される。
本発明の他の特徴によれば、前記第1溶接ポイントは、前記トッププレートの長軸方向の中心線上に形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第2溶接ポイント及び前記第3溶接ポイントは、前記中心線に垂直な第1垂直線上に形成され、前記中心線から相互逆になる方向に同じ距離に形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第2溶接部は、三角形になるように配される第4ないし第6溶接ポイントを含む。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第4ないし前記第6溶接ポイントは、正三角形である。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第5溶接ポイント及び前記第6溶接ポイントは、前記中心線に垂直な第2垂直線上に形成され、前記中心線から相互逆になる方向に同じ距離に形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記キャッププレートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金である。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第1溶接部ないし前記第3溶接部は、ニッケルまたはニッケル合金である。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第3溶接部上に付着されるリードプレートをさらに含む。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記リードプレート及び前記第1ないし第3溶接部は、同じ物質で形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記第2溶接ポイント及び前記第3溶接ポイントは、前記中心線に垂直であり、前記第1溶接部の端部から離隔して形成された第1垂直線上で、前記第1溶接ポイントと同じ距離に形成される。
本発明のさらに他の特徴によれば、前記キャッププレートと前記第1ないし第3溶接部は、相異なる物質で形成される。
図1は、本発明の一実施形態による二次電池100を概略的に示した斜視図であり、図2は、図1の分解斜視図であり、図3は、図1のIII−III線による断面図である。
電極組立体110は、電極活物質が塗布された第1電極板111、第2電極板112及びそれらの間に介在されたセパレータ113を含む。電極組立体110は、第1電極板111、セパレータ113及び第2電極板112が順次に積層された積層体を形成した後、ゼリーロール状になるように巻き取って製作される。第1電極板111及び第2電極板112のそれぞれは、化学反応によって形成された電荷を外部に引き出すための第1電極タブ114及び第2電極タブ115と電気的に連結されている。第1電極タブ114と第2電極タブ115は、同じ方向に向かって延びる。例えば、第1及び2電極タブ114,115は、缶120の開口OPに向かって延びる。
他の実施形態において、電極組立体110は、第1電極板111、第2電極板112及びそれらの間にセパレータ113が介在された積層構造である。
缶120は、一面、すなわち、上面に対応する面が開放された六面体形状であり、強度を確保するために、金属性素材で製作される。例えば、缶120は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で製作される。缶の内部には、電解質に含浸された電極組立体110が収容される。この時、金属性素材で形成された缶120と不必要な短絡が発生しないように、電極組立体110は、第2絶縁材170によって取り囲まれたまま、前記缶120の内部に収容される。電極組立体110が缶120の内部に収容された後、開口OPは、キャッププレート130によって密閉される。
キャッププレート130には、電解質注入口131が選択的に含まれる。キャッププレート130と缶120とが結合された後、電解質は、電解質注入口131を通じて注入され、電解質注入口131は、栓132によって密閉される。他の実施形態において、キャッププレート130には、電解質注入口131が含まれないこともある。その場合、キャッププレート130と缶120とがレーザ溶接によって一体に結合される前に、電解質が注入される。
キャッププレート130上には、電極端子140及びトッププレート162が配される。電極端子140の上面は、キャッププレート130の上部を通じて外部に露出され、下部は、キャッププレート130を貫通して缶120の内部に向かう。
トッププレート162は、キャッププレート130と溶接される複数の溶接ポイントが形成される第1溶接部162a及び第2溶接部162bと、リードプレート166が付着される第3溶接部162cと、を含む。
第1及び第2溶接部162a,162bは、トッププレート162の両端部に形成され、第1及び第2溶接部162a,162bは、三角形の溶接ポイント164,165を含む。
また、トッププレート162と結合されるリードプレート166は、トッププレート162と同じ金属性素材で製作される。例えば、リードプレート166は、ニッケルまたはニッケル合金で製作される。しかし、それに限定されない。
リードプレート166とキャッププレート130は、相異なる金属性素材で製作されるので、リードプレート166及びキャッププレート130の電気的な連結のために、キャッププレート130上にトッププレート162が超音波溶接によって結合される。
したがって、トッププレート162とキャッププレート130を結合させながら、リードプレート166を結合させる空間を考慮した溶接ポイントに対する構成が必要である。これについては、図4及び図5を参照して後述するので、これについての詳細な説明は、省略する。
また、キャッププレート130は、電極組立体110の第2電極タブ115と電気的に連結されて、第2極性を有する。この時、溶接を通じてキャッププレート130と連結された缶120及びトッププレート162も、第2極性を有する。
他の実施形態において、第1絶縁材150は、電極組立体110をキャッププレート130と絶縁させると同時に、缶120の内部での電極組立体110の動きを規制する。第1絶縁材150は、第1及び第2電極タブ114,115が開口OPに向かって延びるように、貫通ホールを備え、電解質注入口131を通じて流入された電解質が通過するように、電解質注入口131に対応する位置に形成されたホールを備える。一方、電極組立体110の下部には、第3絶縁材180が配され、金属性素材の缶120と電極組立体110との不要な短絡を防止することができる。
図4は、図2の複数の溶接ポイント164,165を含むトッププレート162を示す平面図である。
図4を参照すれば、トッププレート162は、第1溶接部162a、第2溶接部162b、及び第1溶接部162aと第2溶接部162a,162bとの間に形成される第3溶接部162cを備える。
第3溶接部162cは、第1溶接部162aと第2溶接部162bとの間に形成され、リードプレート166(図2)が結合される所であり、トッププレート162の面積が一定である場合、第1及び第2溶接部162a,162bの面積によって、第3溶接部162cの面積は、変わる。
第1溶接部162aの第1溶接ポイント164aは、第1溶接部162a及び第3溶接部162cの境界面から第1溶接部162aの方向に第1距離Rほど離隔して、トッププレート162の長軸方向の中心線c上に形成される。
第2及び第3溶接ポイント164b,164cは、中心線cに垂直な第1垂直線l1上に位置し、第2溶接ポイント164b及び第3溶接ポイント164cは、中心線cから相互逆になる方向に同じ第1距離Rに位置する。
第1ないし第3溶接ポイント164a,164b,164c間の距離が、相互同一に配され、第1ないし第3溶接ポイント164a,164b,164cは、正三角形である。しかし、これに限定されるものではなく、中心線c上に形成された第1溶接ポイント164aと、中心線cに垂直な第1垂直線l1から同じ距離に形成された第2及び第3溶接ポイント164b,164cは、三角形で形成される。
第1溶接ポイント164aから第2及び第3溶接ポイント164b,164cを連結する第1垂直線l1までの垂直距離は、第2距離√3Rであり、四角形形状の4つの溶接ポイントを形成する場合よりさらに小さい面積の第1溶接部162aを確保することができる。また、トッププレート162の両端部に、第2及び第3溶接ポイント164b,164cを形成するので、キャッププレート130と結合されたトッププレート162の剥離を防止し、第2及び第3溶接ポイント164b,164cから同じ距離2Rに、第1溶接ポイント164aを形成するので、キャッププレート130にトッププレート162を結合するための空間を最小化しながら、キャッププレート及びトッププレート130,162間の高い結合力が期待できる。したがって、リードプレート166をトッププレート162に溶接するための第3溶接部162cの空間を確保することができる。
第2溶接部162bの第4溶接ポイント165aは、第2溶接部162b及び第3溶接部162cの境界面から第2溶接部162bの方向に第1距離Rほど離隔して、トッププレート162の長軸方向の中心線c上に形成される。
第5及び第6溶接ポイント165b,165cは、中心線cに垂直な第2垂直線l2上に位置し、第5溶接ポイント165b及び第6溶接ポイント165cは、中心線cから相互逆になる方向に同じ第1距離Rに位置する。
第4ないし第6溶接ポイント165a,165b,165c間の距離が相互同一になるように配され、第4ないし第6溶接ポイント165a,165b,165cは、正三角形である。しかし、これに限定されるものではなく、中心線c上に形成された第5溶接ポイント165aと、中心線cに垂直な第2垂直線l2から同じ距離に形成された第5及び第6溶接ポイント165b,165cが、三角形に形成されてもよい。
また、第4溶接ポイント165aから、第5及び第6溶接ポイント165b,165cを連結する第2垂直線l2までの垂直距離は、第2距離√3Rであり、四角形の4つの溶接ポイントを形成する場合よりさらに小さい面積の第2溶接部162bを確保することができる。また、トッププレート162の両端部に第5及び第6溶接ポイント165b,165cを形成するので、キャッププレート130と結合されたトッププレート162の剥離を防止し、第5及び第6溶接ポイント165b,165cから同じ距離2Rに第4溶接ポイント165aを形成するので、キャッププレート130にトッププレート162を結合するための空間を最小化しながら、キャッププレート及びトッププレート130,162間の高い結合力が期待できる。したがって、トッププレート162で、リードプレート166が溶接される第3溶接部162cの空間を確保することができる。
図5は、図4の溶接ポイント164,165を形成するための超音波溶接装置のホーン200の構成を概略的に示す斜視図である。
図5を共に参照すれば、超音波溶接装置のホーン200は、トッププレート162をキャッププレート130(図2)に結合させるために、トッププレート162を加圧する接触部材210を含み、接触部材210は、終端部に行くほど幅が次第に狭くなる円柱形の第1ないし第3接触部材210a,210b,210cを含む。しかし、前記接触部材210の終端部の形状は、それに限定されない。
第1ないし第3接触部材210a,210b,210cは、溶接部162a,162bを加圧しながら、トッププレート162に超音波を伝達し、溶接部162a,162bには、第1ないし第3接触部材210a,210b,210cによって、第1ないし第3溶接ポイント164a,164b,164cまたは第4ないし第6溶接ポイント165a,165b,165cが形成される。
110 電極組立体
111 第1電極板
112 第2電極板
113 セパレータ
114 第1電極タブ
115 第2電極タブ
120 缶
120s1、120s2、120s3、120s4 第1及び第4側面
130 キャッププレート
131 電解質注入口
132 栓
140 電極端子
145 第1ガスケット
146 第2ガスケット
150 第1絶縁材
162 トッププレート
162a、162b、162c 溶接部
164、165 溶接ポイント
166 リードプレート
200 ホーン
210 接触部材
Claims (21)
- 第1電極板、第2電極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が挿入されるように、一側に開口が形成されており、内部に前記電極組立体を収容する缶と、
前記缶の開口を密閉するキャッププレートと、
前記キャッププレート上に形成されたトッププレートと、を備え、
前記トッププレートは、前記キャッププレートと結合する第1溶接部及び第2溶接部と、
前記第1溶接部と前記第2溶接部との間に形成される第3溶接部と、を備え、
前記第1溶接部は、前記キャッププレートと結合する第1ないし第3溶接ポイントを備え、
前記第1ないし第3溶接ポイントは、三角形である二次電池。 - 前記三角形は、正三角形であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第1溶接ポイントは、前記トッププレートの長軸方向の中心線上に形成されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第2溶接ポイント及び前記第3溶接ポイントは、前記中心線に垂直な第1垂直線上に形成され、前記中心線から相互逆になる方向に同じ距離に形成されることを特徴とする請求項3に記載の二次電池。
- 前記第2溶接ポイント及び前記第3溶接ポイントは、前記第1溶接部の端部から同じ距離に離隔して形成されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第2溶接部は、三角形に配される第4ないし第6溶接ポイントを含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第4ないし前記第6溶接ポイントは、正三角形であることを特徴とする請求項6に記載の二次電池。
- 前記第4溶接ポイントは、前記トッププレートの長軸方向の中心線上に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。
- 前記第5溶接ポイント及び前記第6溶接ポイントは、前記中心線に垂直な第2垂直線上に形成され、前記中心線から相互逆になる方向に同じ距離に形成されることを特徴とする請求項8に記載の二次電池。
- 前記第5溶接ポイント及び前記第6溶接ポイントは、前記第2溶接部の端部から同じ距離に離隔して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。
- 前記キャッププレートは、アルミニウムまたはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第1溶接部ないし前記第3溶接部は、ニッケルまたはニッケル合金であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第1ないし第3溶接部は、正極であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記第3溶接部上に付着されるリードプレートをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
- 前記リードプレート及び前記第1ないし第3溶接部は、同じ物質で形成されることを特徴とする請求項14に記載の二次電池。
- 第1電極板、第2電極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が挿入されるように、一側に開口が形成されており、内部に前記電極組立体を収容する缶と、
前記缶の開口を密閉するキャッププレートと、
前記キャッププレート上に形成されたトッププレートと、を備え、
前記トッププレートは、前記キャッププレートと結合する第1溶接部及び第2溶接部と、
前記第1溶接部と前記第2溶接部との間に形成される第3溶接部と、を備え、
前記第1溶接部は、前記キャッププレートと結合する第1ないし第3溶接ポイントを備え、
前記第2溶接部は、前記キャッププレートと結合する第4ないし第6溶接ポイントを備え、
前記第1ないし第3溶接ポイントは、三角形であり、
前記第4ないし第6溶接ポイントは、三角形である二次電池。 - 前記第1溶接ポイント及び前記第4溶接ポイントは、前記トッププレートの長軸方向の中心線上に形成されることを特徴とする請求項16に記載の二次電池。
- 前記第2溶接ポイント及び前記第3溶接ポイントは、前記中心線に垂直であり、前記第1溶接部の端部から離隔して形成された第1垂直線上で、前記第1溶接ポイントと同じ距離に形成されることを特徴とする請求項16に記載の二次電池。
- 前記第5溶接ポイント及び前記第6溶接ポイントは、前記中心線に垂直であり、前記第2溶接部の端部から離隔して形成された第1垂直線上で、前記第4溶接ポイントと同じ距離に形成されることを特徴とする請求項16に記載の二次電池。
- 前記キャッププレートと前記第1ないし第3溶接部は、相異なる物質で形成されることを特徴とする請求項16に記載の二次電池。
- 第1電極板、第2電極板、及びそれらの間に介在されるセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が挿入されるように、一側に開口が形成された六面体形状であり、内部に前記電極組立体を収容する缶と、
前記缶の開口を密閉するキャッププレートと、
前記キャッププレート上に形成されたトッププレートと、を備え、
前記トッププレートは、前記キャッププレートと結合する第1ないし第3溶接ポイントを含む第1溶接部と、
前記第1溶接部の一側に形成される第2溶接部と、を備え、
前記第1溶接ポイントは、前記トッププレートの長軸方向の中心線上に形成され、前記第2溶接ポイント及び前記第3溶接ポイントは、前記第1溶接部の端部から前記中心線に垂直な第1垂直線で、前記中心線から相互逆になる方向に同じ距離に形成される二次電池。
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