JP2016162755A - カバーを有する二次電池 - Google Patents

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Abstract

【課題】ケースを容易に製造し、ケース内に電極アセンブリを容易に挿入可能な二次電池を提供する。【解決手段】当該二次電池は、第１電極と第２電極とを含み、巻き取られた電極アセンブリと、前記電極アセンブリが挿入される開口が形成されたケースと、前記ケースの開口に結合されたカバーと、前記第２電極と電気的に接続され、前記ケースの外側に突出した端子とを含み、前記電極アセンブリは、互いに反対方向を向く２つの前面と、当該前面を連結する２つの曲面とを含み、前記カバーは、前記前面に対向するように配置されていることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池に関するものであって、より詳細には、カバーを有する二次電池に関するものである。
二次電池（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る。低容量の二次電池は、携帯電話やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯可能な小型電子機器に用いられ、大容量の電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く用いられている。
最近、高エネルギー密度の非水電解液を用いた高出力二次電池が開発されており、前記高出力二次電池は、大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータの駆動に使用できるように、複数の二次電池を直列に連結して大容量の二次電池として構成される。
また、１つの大容量二次電池は、通常、直列に連結される複数の二次電池からなり、二次電池は、円筒形や角形などからなるものであってもよい。
二次電池は、充電と放電を行う電極アセンブリと、電極アセンブリが収納されるケースとを含む。ケースは、一般にディープドローイングで製造されるが、ディープドローイングでケースを製造すると、不良が多く発生するだけでなく、ケースの厚さが厚くなる問題があった。
本発明の目的は、ケースを容易に製造し、ケース内に電極アセンブリを容易に挿入可能な二次電池を提供することである。
本発明の一側面による二次電池は、第１電極と第２電極とを含み、巻き取られた電極アセンブリと、前記電極アセンブリが挿入される開口が形成されたケースと、前記ケースの開口に結合されたカバーと、前記第２電極と電気的に接続され、前記ケースの外側に突出した端子とを含み、前記電極アセンブリは、互いに反対方向を向く２つの前面と、当該前面を連結する２つの曲面とを含み、前記カバーは、前記前面に対向するように配置される。
ここで、前記ケースは、底板と、底板から突出した４つの側面とを含み、前記底板は、前記電極アセンブリの一側前面と平行に配置され、前記カバーは、前記電極アセンブリの他側前面と平行に配置することができる。
また、前記電極アセンブリの両側側端には、活物質がコーティングされない第１電極無地部および第２電極無地部がそれぞれ形成され、前記ケースの底板には、前記第１電極無地部と溶接された支持顎が突出形成することができる。
また、前記ケースは、四角形状の底板と、前記底板から突出した第１側面、第２側面、第３側面、および第４側面を有し、前記第１側面および第２側面は、前記電極アセンブリの曲面にそれぞれ対向するように配置され、前記第３側面は、前記第１電極無地部に対向するように配置され、前記第４側面は、前記第２電極無地部に対向するように配置することができる。
また、前記支持顎は、前記ケースが屈曲して形成され、ケースの底板および前記第３側面と当接するように形成することができ、前記ケースにおいて前記支持顎の反対面には溝部が形成することができる。
また、前記カバーの側端には、前記ケースの側面と平行に折り曲げられて突出したフランジが形成され、前記フランジの端部と前記ケースの側面端部とが溶接で接合することができ、前記フランジは、前記カバーの側端に沿って延在するように形成することができる。
また、前記カバーには、前記フランジから折り曲げられてフランジに連結された支持溝が形成することができ、前記カバーには、前記ケースの側面端部を挿入する溶接溝が形成され、前記カバーは、前記ケースに挿入結合された状態で溶接することができる。
また、前記ケースの厚さは、前記カバーの厚さの０．５倍〜０．８倍とすることができる。
本発明の一実施形態によれば、ケースに結合されたカバーが電極アセンブリの前面に対向するように配置されるため、ケースの底板と開口との間の間隔が減少し、ケースを容易に作製することができる。また、巻き取られた電極アセンブリの前面をカバーで加圧し、電極間の間隔を減少させることができる。
本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。 図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電極アセンブリを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る二次電池のカバーを示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るケースとカバーとが結合された状態における切断断面図である。 本発明の第３実施形態に係る二次電池のカバーを示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係るケースとカバーとが結合された状態における切断断面図である。
以下、添付した図面を参照して、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が容易に実施できるように本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は、種々の異なる形態で実現可能であり、以下に説明する実施形態に限定されない。そして、本明細書および図面において、同一の符号は同一の構成要素を表す。
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り、図２は、図１におけるＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す分解斜視図である。
図１、図２および図３を参照して説明すれば、本第１実施形態に係る二次電池１０１は、正極（第１電極）１１と負極（第２電極）１２との間にセパレータ１３を介在させて巻き取られた電極アセンブリ１０と、電極アセンブリ１０が内蔵されるケース３０と、ケース３０の開口３０ａに結合されたカバー４０とを含む。
本一実施形態に係る二次電池１０１は、リチウムイオン二次電池であって角形のものを例として説明する。ただし、本発明がこれに制限されるわけではなく、本発明は、リチウムポリマー電池に適用可能である。
正極１１および負極１２は、薄板の金属箔で形成された集電体に、活物質が塗布された領域のコーティング部と、活物質がコーティングされていない領域である無地部１１ａ、１２ａとを含む。図２および図３に示されているように、正極無地部１１ａは、正極１１の長さ方向に沿って正極１１の一側側端に形成され、負極無地部１２ａは、負極１２の長さ方向に沿って負極１２の他側側端に形成される。そして、正極１１および負極１２は、絶縁体のセパレータ１３を挟んだ状態で巻回軸Ｘ１を中心に巻き取られる。
図４に示されているように、電極アセンブリ１０は、互いに反対方向を向き、扁平に形成された２つの前面１０ａ、１０ｂと、前面１０ａ、１０ｂを連結する２つの曲面１０ｃ、１０ｄとを有する。一方の前面１０ａは、ケース３０の底板３１に対向するように配置され、他方の前面１０ｂは、カバー４０に対向するように配置される。ケース３０の底板３１とカバー４０は平行に配置され、前面１０ａ、１０ｂは、カバー４０およびケース３０の底板３１と平行に配置される。一方の曲面１０ｃは、前面１０ａ、１０ｂの上端を互いに連結し、他方の曲面１０ｄは、前面１０ａ、１０ｂの下端を互いに連結する。これによって、一方の曲面１０ｃは、電極アセンブリ１０の上端に位置し、他方の曲面１０ｄは、電極アセンブリ１０の下端に位置する。一方、正極無地部１１ａは、電極アセンブリ１０の一側側端に位置し、負極無地部１２ａは、電極アセンブリ１０の他側側端に位置する。
ケース３０は、略直方体からなり、一面には、ケース３０の底板３１に対向するように開放された開口３０ａが形成される。ケース３０は、アルミニウム、ステンレススチールなどの金属からなるものであってもよい。
ケース３０は、四角形状の底板３１と、底板３１から突出した第１側面３２、第２側面３４、第３側面３６、および第４側面３８を有する。第１側面３２と第２側面３４は、電極アセンブリ１０の曲面１０ｃ、１０ｄにそれぞれ対向するように配置され、第３側面３６は、正極無地部１１ａに対向するように配置され、第４側面３８は、負極無地部１１ｂに対向するように配置される。
ケース３０の底板３１には、突出した支持顎３５が形成されるが、支持顎３５は、底板３１および第３側面３６と当接する。支持顎３５は、ケース３０が屈曲して形成され、ケース３０において支持顎３５の反対面には溝部３７が形成される。支持顎３５は、第３側面３６の長さ方向中央に配置され、支持顎３５には正極無地部１１ａが溶接で接合されている。これによって、ケース３０は正極に帯電する。
第１側面３２には、負極１２と電気的に接続される端子２２が設けられるが、端子２２は、集電部材５２を介して負極１２と電気的に接続される。端子２２は、長方形の板形状からなり、第１側面３２と平行に配置される。端子２２には連結柱２５が挿入設置されるが、連結柱２５は、端子２２と第１側面３２を貫通するように設けられる。連結柱２５は、上端が端子２２に溶接され、連結柱２５の下部には集電部材５２が溶接される。集電部材５２は、負極無地部１２ａと連結柱２５とを電気的に接続する。
端子２２と第１側面３２に形成された端子ホールには、密封のためのシーリングガスケット５９が挿入設置され、第１側面３２の下には、集電部材５２を支持する下部絶縁部材５３が設けられる。端子と第１側面との間には、電気的な絶縁のための上部絶縁部材５８が設けられる。
また、第１側面３２には、電解液の注入のための電解液注入口３２ａが形成され、電解液注入口３２ａには密封キャップ５６が設けられる。また、第１側面３２にはベントホール３２ｂが形成され、ベントホール３２ｂには、設定された圧力で開放できるように、切欠３９ａの形成されたベントプレート３９が設けられる。
一方、カバー４０は、四角板形状からなり、ケース３０の開口３０ａに溶接で接合されてケース３０を密閉する。カバー４０は、アルミニウムなどの金属からなるものであってもよく、電極アセンブリ１０の前面１０ａ、１０ｂと平行に配置される。
このように、本実施形態によれば、カバー４０が電極アセンブリの前面を加圧し、電極間の間隔を減少させることができる。また、電極アセンブリがケースの広い面に挿入されるため、電極アセンブリをケースに容易に挿入することができる。
また、ケースの底板と開口との間の距離が相対的に小さいため、ケースを板金加工で作製することができる。これによって、引き抜きや打ち抜き加工で作製する場合に比べて、ケースを容易に作製できるだけでなく、ケースの厚さを減少させることができる。
図５は、本発明の第２実施形態に係る二次電池を示す斜視図であり、図６は、本発明の第２実施形態に係る二次電池のカバーを示す斜視図であり、図７は、本発明の第２実施形態に係るケースとカバーとが結合された状態における切断断面図である。
図５、図６および図７を参照して説明すれば、本第２実施形態に係る二次電池１０２は、カバー７０の構造を除いては上記の第１実施形態に係る二次電池と同一の構造からなる。そのため、同一の構造に関する重複説明は省略する。
カバー７０は、四角板形状からなり、ケース３０の開口３０ａに溶接で接合されてケース３０を密閉する。カバー７０は、アルミニウムなどの金属からなるものであってもよく、電極アセンブリ１０の前面１０ａ、１０ｂと平行に配置される。
カバー７０の側端には、ケース３０の側面と平行に折り曲げられて突出したフランジ７１が形成されるが、フランジ７１の端部とケース３０の側面端部とが溶接で接合される。
フランジ７１は、カバー７０の側端に沿って延在するように形成され、底板３１から開口に向かう方向に突出している。カバー７０には、フランジ７１から折り曲げられた支持溝７２が形成され、支持溝７２は、フランジ７１と、フランジ７１の内側に形成された支持面７３とを連結する。支持面７３は支持溝７２によって取り囲まれており、支持面７３は平板形状からなる。
ケース３０の厚さＷ１は、カバーの厚さＷ２よりも小さく形成され、ケース３０の厚さＷ１は、カバーの厚さＷ２の０．５倍〜０．８倍となる。
上述のようにフランジ７１が形成されると、カバー７０の強度が向上し、特に、フランジ７１とケース３０の側面が平行に配置される場合、外部の衝撃や振動によってケース３０とカバー７０との結合力が低下するのを防止することができる。
図８は、本発明の第３実施形態に係る二次電池のカバーを示す斜視図であり、図９は、本発明の第３実施形態に係るケースとカバーとが結合された状態における切断断面図である。
図８および図９を参照して説明すれば、本第３実施形態に係る二次電池は、カバーの構造を除いては上記の第１実施形態に係る二次電池と同一の構造からなる。そのため、同一の構造に関する重複説明は省略する。
カバー９０は、四角板形状からなり、ケース３０の開口３０ａに溶接で接合されてケース３０を密閉する。カバー９０は、アルミニウムなどの金属からなるものであってもよく、電極アセンブリ１０の前面１０ａ、１０ｂと平行に配置される。
カバー９０の側端には、ケース３０の側面端部を挿入する溶接溝９１が形成され、溶接溝９１の反対側には突出部９２が形成される。ケース３０の側端が溶接溝９１に挿入された状態でカバー９０とケース３０とが溶接される。本実施形態のように、カバー９０にケース３０の側面端部が挿入されると、ケース３０とカバー９０との結合力がより向上する。
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。
１０ 電極アセンブリ
１０ａ、１０ｂ 前面
１０ｃ、１０ｄ 曲面
１１ 正極
１１ａ 正極無地部
１２ 負極
１２ａ 負極無地部
２２ 端子
２５ 連結柱
３０ ケース
３０ａ 開口
３１ 底板
３２ 第１側面
３２ａ 電解液注入口
３２ｂ ベントホール
３４ 第２側面
３５ 支持顎
３６ 第３側面
３７ 溝部
３８ 第４側面
３９ ベントプレート
４０、７０、９０ カバー
５２ 集電部材
５３ 下部絶縁部材
５６ 密封キャップ
５９ シーリングガスケット
７１ フランジ
７２ 支持溝
７３ 支持面
９１ 溶接溝
９２ 突出部
１０１、１０２ 二次電池

Claims (11)

  1. 第１電極と第２電極とを含み、巻き取られた電極アセンブリと、
    前記電極アセンブリが挿入される開口が形成されたケースと、
    前記ケースの開口に結合されたカバーと、
    前記第２電極と電気的に接続され、前記ケースの外側に突出した端子と、
    を含み、
    前記電極アセンブリは、互いに反対方向を向く２つの前面と、当該前面を連結する２つの曲面とを含み、前記カバーは、前記前面に対向するように配置されていることを特徴とする、二次電池。
  2. 前記ケースは、底板と、前記底板から突出した４つの側面とを含み、
    前記底板は、前記電極アセンブリの一側前面と平行に配置され、前記カバーは、前記電極アセンブリの他側前面と平行に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  3. 前記電極アセンブリの両側側端には、活物質がコーティングされない第１電極無地部および第２電極無地部がそれぞれ形成され、前記ケースの前記底板には、前記第１電極無地部と溶接された支持顎が突出形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の二次電池。
  4. 前記ケースは、四角形状の底板と、前記底板から突出した第１側面、第２側面、第３側面、および第４側面を有し、
    前記第１側面および第２側面は、前記電極アセンブリの曲面にそれぞれ対向するように配置され、前記第３側面は、前記第１電極無地部に対向するように配置され、前記第４側面は、前記第２電極無地部に対向するように配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
  5. 前記支持顎は、前記ケースが屈曲して形成され、前記ケースの前記底板および前記第３側面と当接することを特徴とする、請求項４に記載の二次電池。
  6. 前記ケースにおいて前記支持顎の反対面には溝部が形成されていることを特徴とする、請求項５に記載の二次電池。
  7. 前記カバーの側端には、前記ケースの側面と平行に折り曲げられて突出したフランジが形成され、前記フランジの端部と前記ケースの側面端部とが溶接で接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  8. 前記フランジは、前記カバーの側端に沿って延在するように形成されていることを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
  9. 前記カバーには、前記フランジから折り曲げられて前記フランジに連結された支持溝が形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
  10. 前記カバーには、前記ケースの側面端部が挿入される支持溝が形成され、前記カバーは、前記ケースに挿入結合された状態で溶接されていることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
  11. 前記ケースの厚さは、前記カバーの厚さの０．５倍〜０．８倍となることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
JP2015142865A 2015-03-03 2015-07-17 カバーを有する二次電池 Active JP6669447B2 (ja)

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