JP2014520367A - 二次電池用部品及びその製造方法、並びに該部品を使用して製造された二次電池及びマルチ電池システム - Google Patents
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- Y10T29/49108—Electric battery cell making
Abstract
Description
前記無鉛半田ブリッジ21は、前記第1金属プレート22及び第2金属プレート23の融点より低い150〜300℃の融点を有し、スズ(Sn)を主成分として、銅(Cu)を合金成分として含み、環境及び人体に有害な鉛(Pb)を含まない環境にやさしい素材からなる。
負極リードのみに図2に示された二次電池用部品の構造を適用し、45Ahの容量を有するパウチ型のリチウム二次電池を製造した。したがって、負極リードは2つの銅プレートが線溶接によって無鉛半田ブリッジに接合された構造を有する。銅プレート及び無鉛半田ブリッジの厚さはそれぞれ0.2mm及び0.5mmであった。前記線溶接は3.5kVのエネルギーを有するレーザーを使用して行った。線溶接が行われた地点間の距離は1mmであった。無鉛半田ブリッジは、スズ及び銅の含量がそれぞれ96重量%及び4重量%であり、幅が3mmである半田合金板を使用して形成した。
無鉛半田ブリッジの形成に使用された合金板の含量がスズ99.4重量%、銅0.5重量%、及びニッケル0.1重量%であることを除き、実施例1と同様に45Ah容量のパウチ型リチウム二次電池を製造した。
無鉛半田ブリッジを設けず、厚さが0.2mmである銅プレートからなる負極リードを使用したことを除き、実施例1と同様に45Ah容量のパウチ型リチウム二次電池を製造した。
実施例1のリチウム二次電池を25℃の大気圧環境で充電と放電を行った。充電電流の大きさは72Aに、放電電流の大きさは95Aに設定した。
本発明による二次電池用部品の構造がリチウム二次電池の電極リードに適用されたとき、過電流環境における安全性を評価するために短絡実験を行った。
本発明による二次電池用部品の構造がリチウム二次電池の電極リードに適用されたとき、過充電時の安全性を評価するために過充電実験を行った。
本発明による引張強度特性を評価するため、次のような実験を行った。
幅1cm、長さ4cm、厚さ0.5mmの銅板と、幅1cm、長さ4cm、厚さ0.5mmであり、スズ及び銅の含量がそれぞれ96重量%及び4重量%である半田合金板とを3mm重ねた後、重畳部分の中央に沿ってレーザーで線溶接を行ってサンプル1を製作した。
幅1cm、長さ4cm、厚さ0.5mmの銅板と、幅1cm、長さ4cm、厚さ0.2mmのアルミニウム板とを3mm重ねた後、重畳部分の中央に沿ってサンプル1と同様にレーザーで線溶接を行ってサンプル2を製作した。
21,21´ ・・・無鉛半田ブリッジ
22 ・・・第1金属プレート
22a ・・・第1折曲部
23 ・・・第2金属プレート
23a ・・・第2折曲部
24 ・・・間隙
25 ・・・第1接合部
26 ・・・第2接合部
27 ・・・接合部
28 ・・・接合部
28a ・・・第1接合部
28b ・・・第2接合部
40 ・・・二次電池
41 ・・・正極リード
42 ・・・負極リード
43 ・・・電極組立体
44 ・・・正極タブ
45 ・・・負極タブ
46 ・・・包装材
50,60 ・・・端子
A ・・・溶断分離部
S1,S2 ・・・対向表面
Claims (28)
- 150〜300℃の融点を有し、スズ及び銅を主成分として含む無鉛半田ブリッジ;及び
微細な間隙を介在して離隔した状態で前記無鉛半田ブリッジと接合された第1金属プレート及び第2金属プレートを含むことを特徴とする二次電池用部品。 - 前記第1金属プレート及び前記第2金属プレートが、同一平面上に位置することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、前記第1金属プレート及び第2金属プレートの一面または両面上で前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記間隙が、0.3mm以下の幅を有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記間隙が、直線形、ジグザグ形、鋸歯形、及び波形のいずれか1つまたはこれらを組み合わせたパターンを有することを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記スズの含量は80〜98重量%であり、前記銅の含量は2〜20重量%であることを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、ニッケル、亜鉛、及び銀のうち選択された少なくとも1つ以上の追加金属をさらに含むことを特徴とする請求項6に記載の二次電池用部品。
- 前記追加金属の含量が、0.01〜10重量%であることを特徴とする請求項7に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジ及び前記間隙の少なくとも1つ以上を被覆する絶縁テープをさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、前記第1金属プレートと第2金属プレートとが対向している対向表面の間に直接介在して前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記対向表面が、前記無鉛半田ブリッジの方向に傾く傾斜面を有することを特徴とする請求項10に記載の二次電池用部品。
- 前記対向表面が、無鉛半田ブリッジの方向に凸む形態を有することを特徴とする請求項10に記載の二次電池用部品。
- 前記対向表面の中心領域は対面する平坦面の形態を有し、前記中心領域の上段及び下段に位置する側面領域は相互逆方向に傾く傾斜面形態を有することを特徴とする請求項12に記載の二次電池用部品。
- 前記第1金属プレートと第2金属プレートとの対向表面は、凹部構造を有することを特徴とする請求項10に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、前記第1金属プレートと第2金属プレートとが対向しているそれぞれの終端部に形成された第1折曲部と第2折曲部との結合によって形成される空間で、前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記第1折曲部と第2折曲部とは、面対称または点対称によって結合されることを特徴とする請求項15に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、前記第1金属プレートの終端部と第2金属プレートの終端部とが上下に配置され重なるときに形成される空間で、前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、前記第1金属プレートの終端部と第2金属プレートの終端部とに形成された溝の結合によって形成される空間で、前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記無鉛半田ブリッジが、線溶接を通じて前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されたことを特徴とする請求項1に記載の二次電池用部品。
- 前記間隙に隣接した前記第1金属プレート及び第2金属プレートの表面に線溶接パターンが形成されたことを特徴とする請求項19に記載の二次電池用部品。
- 前記線溶接が、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接、またはアーク溶接であることを特徴とする請求項19に記載の二次電池用部品。
- 正極リードと負極リードが電気的に結合された電極組立体;及び
前記正極リードと前記負極リードの一部が外部に露出するように前記電極組立体を密封する包装材;を含み、
前記正極リード及び前記負極リードの少なくとも1つに請求項1ないし請求項19のうちいずれか1項に記載の二次電池用部品が適用されたことを特徴とする二次電池。 - 複数の二次電池を含むマルチ電池システムにおいて、
前記複数の二次電池を直列方式、並列方式、またはこれらの組合せ方式で連結するときに使用されるコネクタを含み、
前記コネクタに請求項1ないし請求項19のうちいずれか1項に記載の二次電池用部品が適用されたことを特徴とするマルチ電池システム。 - 前記マルチ電池システムが、パワーツール;電気自動車、ハイブリッド電気自動車、及びプラグインハイブリッド電気自動車を含む電気自動車;電気トラック;または電力貯蔵用システムのいずれか1つ以上の電源として使用されることを特徴とする請求項23に記載のマルチ電池システム。
- 相互分離した第1金属プレートと第2金属プレートとを実質的に同一平面上で近接させ、プレートの間に間隙を介設して対向させる段階;
前記第1金属プレートと前記第2金属プレートとの対向部分に150〜300℃の融点を有し、スズ及び銅を含む無鉛半田ブリッジを提供する段階;及び
前記無鉛半田ブリッジの一側を前記第1金属プレートに、前記無鉛半田ブリッジの他側を前記第2金属プレートに接合する段階を含むことを特徴とする二次電池用部品の製造方法。 - 前記無鉛半田ブリッジ及び前記間隙の少なくとも1つ以上を絶縁テープで被覆する段階をさらに含むことを特徴とする請求項25に記載の二次電池用部品の製造方法。
- 前記無鉛半田ブリッジが、線溶接を通じて前記第1金属プレート及び第2金属プレートと接合されることを特徴とする請求項25に記載の二次電池用部品の製造方法。
- 前記線溶接が、レーザー溶接、超音波溶接、抵抗溶接、またはアーク溶接であることを特徴とする請求項27に記載の二次電池用部品の製造方法。
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