JP2016502743A - 安全性が向上した新規な構造の電池セル - Google Patents

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Abstract

本発明は、正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜を含む構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的又は連続的に減少する変形部が外周面の少なくとも一部に形成されており、前記電池ケースは、金属板材からなっており、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する２つ以上のケース部材を含んでおり、前記ケース部材のうちの少なくとも１つには、電極組立体の変形部に対応する内面形状を有する収納部が形成されていることを特徴とする電池セルを提供する。

Description

本発明は、正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜を含む構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的又は連続的に減少する変形部が外周面の少なくとも一部に形成されており、前記電池ケースは、金属板材からなっており、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する２つ以上のケース部材を含んでおり、前記ケース部材のうちの少なくとも１つには、電極組立体の変形部に対応する内面形状を有する収納部が形成されていることを特徴とする電池セルに関する。
モバイル機器に対する技術開発及び需要の増加に伴い、二次電池の需要もまた急増しており、その中でも、エネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種モバイル機器はもとより、様々な電子製品のエネルギー源として広く用いられている。
リチウム二次電池は、その外形によって円筒形電池、角形電池、パウチ型電池などに大別され、電解液の形態によってリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、リチウムポリマー電池などに分類されることもある。
モバイル機器の小型化に対する最近の傾向により、厚さの薄い角形電池、パウチ型電池に対する需要が増加しており、特に、形状の変形が容易であり、製造コストが低く、重量が小さいパウチ型電池への関心が高い実情である。
一般に、パウチ型電池は、樹脂層と金属層を含んで構成されたラミネートシートのパウチ型ケースの内部に、電極組立体と電解質が密封されている電池のことをいう。電池ケースに収納される電極組立体は、ジェリーロール型（巻取り型）、スタック型（積層型）、または複合型（スタック＆フォールディング）の構造からなっている。
図１には、スタック型電極組立体を含んでいるパウチ型二次電池の構造が模式的に示されている。
図１を参照すると、パウチ型二次電池１００は、パウチ型電池ケース２０の内部に、正極、負極及びこれらの間に配置される固体電解質コーティング分離膜からなる電極組立体３０が、その正極タブ３１及び負極タブ３２と電気的に接続される２つの電極リード４０，４１が外部に露出するように密封されている構造となっている。
電池ケース２０は、電極組立体３０を装着できる凹状の収納部２３を含むケース本体２１と、そのような本体２１に一体に連結されているカバー２２とからなっている。
電池ケース２０は、ラミネートシートからなっており、最外郭をなす外側樹脂層２０Ａと、物質の貫通を防止する遮断性金属層２０Ｂと、密封のための内側樹脂層２０Ｃとで構成されている。
スタック型電極組立体３０は、多数の正極タブ３１及び多数の負極タブ３２がそれぞれ融着されて電極リード４０，４１に共に結合されている。また、ケース本体２１の上端部２４とカバー２２の上端部とが熱融着機（図示せず）によって熱融着されるとき、そのような熱融着機と電極リード４０，４１との間にショートが発生することを防止し、電極リード４０，４１と電池ケース２０との密封性を確保するために、電極リード４０，４１の上下面に絶縁フィルム５０が付着される。
しかし、最近は、スリムなタイプまたは様々なデザイントレンドにより、新しい形態の電池セルが要求されている実情であり、それによって、電池セルが適用されるデバイスの形状に応じて適用可能な電極組立体、電池ケース及びそれを含む電池セルに対する研究が盛んに行われており、特に、このような電池セルの場合、電極組立体の形状に応じて形態の変形が容易なパウチ型電池が主に適用される。
しかし、このようなパウチ型電池は、表面の剛性が弱いため、使用過程においてスクラッチが発生することがあり、外部の衝撃に対する機械的強度が低いため、物理的衝撃によってセルの表面に損傷を与えることがあり、それによって、電池セルの安全性を担保することができないという問題がある。
したがって、電池セルが適用されるデバイスの形状に応じて適用可能であると共に、耐久性及び安全性に優れた電池セルに対する必要性が高い実情である。
本発明は、上記のような従来技術の問題点及び過去から要請されてきた技術的課題を解決することを目的とする。
本出願の発明者らは、鋭意研究と様々な実験を重ねた結果、デバイスの形状に応じて適用可能な電池セルにおいて、金属板材からなっており、互いに結合する２つ以上のケース部材で電池ケースを構成し、前記ケース部材のうちの少なくとも１つには、電極組立体の形状に対応する収納部を形成させることによって、デバイスの内部空間を効率的に使用できることを確認した。
また、本発明の他の目的は、一般的に長方形の構造を有するデバイスの外形構造を超えて、種々の外形を有するデバイスにも効率的に装着可能であり、外部の衝撃に対する優れた耐久性を提供することができ、これによる安全性が向上した電池セルを提供するものである。
このような目的を達成するための本発明に係る電池セルは、正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜を含む構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、
前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的又は連続的に減少する変形部が外周面の少なくとも一部に形成されており、
前記電池ケースは、金属板材からなっており、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する２つ以上のケース部材を含んでおり、前記ケース部材のうちの少なくとも１つには、電極組立体の変形部に対応する内面形状を有する収納部が形成されている構造からなっている。
したがって、本発明に係る電池セルは、上記のような特定の構造に基づいて、様々な容量及び大きさを有する電池セルとして作製することができ、このような電池セルを装着するデバイスの製造において、電池セルをデバイスの様々な空間に装着できるので、デバイスの内部空間の活用度を極大化させることができる。また、金属板材からなる電池ケースが、互いに結合する２つ以上のケース部材からなっているので、外部の衝撃に対する優れた耐久性を提供することができ、これによる安全性を向上させることができる。
前記電極組立体は、適用されるデバイスの形状に応じて様々な外形に構成できるものであれば、特に制限されるものではなく、例えば、巻取り型構造、スタック型構造、スタック＆フォールディング（ｓｔａｃｋ＆ｆｏｌｄｉｎｇ）型構造、またはラミネーション＆スタック（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ＆ｓｔａｃｋ）型構造であってもよい。
前記ラミネーション＆スタック型構造の電極組立体は、正極、負極、及び分離膜が負極、分離膜、正極、分離膜または正極、分離膜、負極、分離膜の順序で順次積層されている構造を基本単位体（ｒａｄｉｃａｌ ｃｅｌｌ）とし、前記基本単位体が少なくとも１つ以上積層される構造を含む電極組立体であり、前記基本単位体の電極組立体が多数積層される場合には、最上位部の基本単位体の上部には、分離膜、負極、分離膜の順序で順次積層されている構造である最外郭単位体（ｒａｄｉｃａｌ ｆｉｎａｌ ｃｅｌｌ）が配置されてもよい。
このような場合、前記ラミネーション＆スタック型構造の電極組立体は、スタック＆フォールディング型構造とは異なり、フォールディング工程ではなく単純積層工程のみで二次電池を具現することによって、工程の簡素化及びコスト低減の効果を極大化することができる。
巻取り型構造、スタック型構造、スタック＆フォールディング型構造の電極組立体は、当業界において公知となっているので、本明細書では、それについての詳細な説明は省略する。
また、前記電極組立体は、正極端子と負極端子が一側端部に共に形成されている構造であってもよく、または正極端子が一側に形成され、負極端子が対向側に形成されている構造であってもよい。
一具体例において、前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした平面形状が円形、楕円形または多角形であってもよく、より具体的には、前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした平面形状が全体的に四角形であってもよい。
前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的又は連続的に減少する変形部が外周面の少なくとも一部に形成されてもよい。一具体例において、前記変形部は、電極組立体の厚さを基準として１０〜９０％の大きさの範囲において断面の幅が減少する構造であってもよい。
具体的に、前記電極組立体の変形部は、断面の幅が非連続的に減少する段差構造からなることができる。
すなわち、前記変形部は、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が電極組立体の厚さを基準として１０〜９０％の大きさの範囲において非連続的に減少する階段状の段差構造が、電極組立体の外周面の少なくとも一部に形成されている構造であってもよい。
更に他の具体例において、前記電極組立体は、全体的に板状の六面体構造からなっており、前記変形部は、電極組立体の対向する両面のうちの一側面または両側面に形成されている構造であってもよいが、これに限定されるものではない。
本発明に係る電池セルの電池ケースは、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する２つ以上のケース部材を含んでおり、一具体例において、前記電池ケースは、電極組立体の収納部が形成されており、一側が開放されている第１ケース部材と、前記第１ケース部材の開放部位に結合されて収納部を密封する第２ケース部材とからなっており、前記第２ケース部材は、前記第１ケース部材の開放部位に対応する形状の平板状部材からなる構造であってもよい。
このような前記第１ケース部材と第２ケース部材は、互いに結合される場合、結合強度及び密封性を高めるために溶接により結合されてもよい。
また、前記第１ケース部材又は第２ケース部材は、電極組立体を収納した後、前記電極組立体を電解液に含浸させることができるように、電解液を注入するための電解液注入口を含むことができる。
本発明に係る電池セルを構成する電池ケースの素材は、電池のケースに適した物性を有し、板材の形態で製造することができると共に、電池ケースを製造するための工程に用いることができる素材であれば、特に制限されるものではなく、具体的には、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることができる。
また、前記電池ケースは、所定の厚さを含む構造であって、例えば、０．１〜１ｍｍの厚さを有する構造であってもよい。具体的に、前記電池ケースが厚すぎる場合、完成された電池セルの全厚さや体積を増加させることがある。一方、前記電池ケースが薄すぎる場合には、電池ケースに所望の機械的強度を付与することができず、外部の衝撃に対して電池セルを保護することができなくなる。
一方、前記電極組立体の変形部に対応する電池ケースの収納部は、様々な方法で製造することができ、例えば、金属板材をドローイングしたり、または鍛造加工したりすることによって製造することができる。
本発明に係る電池セルは、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、外周面の少なくとも一部に断面の幅が非連続的又は連続的に減少する変形部が形成されている電極組立体が電池ケースに装着されているものであれば、その種類が特に限定されるものではないが、具体例として、高いエネルギー密度、放電電圧、及び出力安定性のリチウム二次電池であってもよい。
リチウム二次電池を含めて電池セルの構成、構造、製造方法などは、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自明であるので、これらについての具体的な説明は省略する。
本発明はまた、前記電池セルがパックケースに装着されている電池パックを提供し、前記電池セル及び電池パックを含むデバイスを提供する。
具体的に、前記デバイスは、ノートブック、携帯電話、ＰＤＰ、ＰＭＰ、ＭＰ３プレーヤー、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）、ＤＶＲ、スマートフォン、ＧＰＳシステム、カムコーダー、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群から選択されたものであってもよい。
これらデバイスの構造及びその作製方法は当業界で公知となっているので、本明細書では、それについての詳細な説明は省略する。
従来の電池セルに対する模式図である。 本発明の一実施例に係る電池セルをなす電極組立体の模式図である。 図２の電極組立体の電極端子の位置を基準とした平面図である。 図２の電極組立体の電極端子の位置を基準とした垂直断面図である。 本発明の他の実施例に係る電池セルをなす電極組立体の模式図である。 本発明の一実施例に係る電池セルをなす電池ケースの分解図である。 本発明の更に他の実施例に係る電池セルの模式図である。 本発明の更に他の実施例に係る電池セルの模式図である。 本発明の更に他の実施例に係る電池セルの模式図である。 本発明の更に他の実施例に係る電池セルの模式図である。
以下では、本発明の実施例に係る図面を参照して説明するが、これは、本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がそれによって限定されるものではない。
図２には、本発明の一実施例に係る電極組立体の模式図が示されている。
図２を参照すると、電極組立体２００は、正極端子２０４と負極端子２０５が一側端部に共に形成されており、前記電極組立体２００の外面形状は、電極端子２０４，２０５の位置を基準とした垂直断面形状において、外周面の一部に、断面の幅が非連続的に減少する変形部２０７が階段状の段差を形成する構造からなっている。
このような電極組立体２００は、多数のユニットセルが積層されたスタック型構造であってもよいが、これに限定されるものではなく、巻取り型構造、スタック＆フォールディング型構造、またはラミネーション＆スタック型構造からなることができる。
このような構造の電極組立体２００を含む電池セルは、様々な容量及び大きさを有する電池セルとして作製することができ、従来において電池セルの装着が困難であった空間まで容易に装着可能であるだけでなく、デバイスの内部構造に応じて、限定された空間においてより大きい容量を有する電池セルを装着できるので、デバイスの内部空間の活用度を極大化させることができる。
図３には、図２の電極組立体の電極端子の位置を基準とした平面図が示されている。
図３を参照すると、正極端子３０１と負極端子３０２が一側端部に共に形成されており、電極組立体３００は、電極端子３０１，３０２の位置を基準とした平面形状が全体的に四角形であるが、これに限定されるものではなく、前記平面形状は、円形、楕円形または多角形であってもよい。
図４には、図２の電極組立体の電極端子の位置を基準とした垂直断面図が示されている。
電極組立体４００は、正極端子４０１と負極端子４０２が一側端部に共に形成されており、前記電極組立体の外面形状は、電極端子４０１，４０２の位置を基準とした垂直断面形状において、外周面の一部に、断面の幅が非連続的に減少する変形部４０３が階段状の段差を形成する構造からなっている。
このような場合に、前記電極組立体４００の変形部４０３は、電極組立体の厚さｈ３を基準として１０〜９０％の大きさの範囲において断面の幅ｈ１，ｈ２が減少することができる。
図５には、本発明の他の実施例に係る電池セルをなす電極組立体の模式図が示されている。
図５を参照すると、電極組立体５００は、正極端子５０１が一側に形成され、負極端子５０２が対向側に形成されており、電極端子５０１，５０２の位置を基準とした垂直断面形状において、外周面の一部に、断面の幅が非連続的に減少する変形部５０３が階段状の段差を形成する構造からなっている。
また、電極端子５０１，５０２の位置を基準とした平面形状が全体的に四角形であり、前記変形部５０３は、電極組立体５００の対向する両面５０４，５０５のうちの一側面５０５に形成されている。
図６には、本発明の一実施例に係る電池セルをなす電池ケースの分解図が示されている。
図６を参照すると、電池ケース６００は、図２の電極組立体を収納することができる電池ケース６００であって、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する第１ケース部材６０１及び第２ケース部材６０２を含んでおり、前記第１ケース部材６０１には、電極組立体の変形部に対応する内面形状を有する収納部６０５が形成されており、電極組立体を収納できるように一側が開放されている。
このとき、前記第２ケース部材６０２は、前記第１ケース部材６０１の開放部位に結合されて収納部６０５を密封できるように、前記第１ケース部材６０１の開放部位に対応する形状の平板状部材からなっており、電解液を注入するための電解液注入口６０４及び突出端子６０３を含んでいる。
前記第１ケース部材６０１と第２ケース部材６０２とは、第１ケース部材６０１の開放部位を通じて収納部６０５に電極組立体を収納した後、溶接により互いに結合される。
また、前記電池ケース６００を構成する第１ケース部材６０１及び第２ケース部材６０２は、金属板材からなっており、好ましくは、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることができ、０．１〜１ｍｍの厚さ（ｔ１，ｔ２）を有している。
前記本発明に係る電極組立体の変形部に対応する電池ケースの収納部６０５は、ドローイングまたは鍛造によって形成することができる。
図７乃至図１０は、本発明の更に他の実施例に係る電池セルの模式図が示されている。
図７及び図８を参照すると、電池セル７００，８００は、電極端子７０２，８０３の位置を基準とした平面形状が全体的に四角形であり、電極端子７０２，８０３の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的に減少する階段状の段差構造として変形部７０１、８０１、８０２が外周面の一部に形成されている。
図９を参照すると、電池セル９００は、電極端子９０２の位置を基準とした平面形状が全体的に四角形であり、電極端子９０２の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が連続的に減少する変形部９０１が外周面の一部に形成されている。
図１０を参照すると、電池セル１０００は、電極端子１００３の位置を基準とした平面形状が全体的に半円形であり、電極端子１００３の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的に減少する階段状の段差構造として変形部１００１、１００２が外周面の一部に形成されている。
本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、上記内容に基づいて本発明の範疇内で様々な応用及び変形を行うことが可能であろう。
以上で説明したように、本発明に係る電池セルは、金属板材からなっており、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する２つ以上のケース部材で電池ケースを構成し、前記ケース部材のうちの少なくとも１つには、電極組立体の形状に対応する形状を有する収納部を形成させることによって、デバイスの内部空間を効率的に使用し、種々の外形を有するデバイスにも効率的に装着できるだけでなく、外部の衝撃に対する耐久性に優れ、これによる電池セルの安全性を向上させることができるという効果がある。
２０ パウチ型電池ケース（電池ケース）
２０Ａ 外側樹脂層
２０Ｂ 遮断性金属層
２０Ｃ 内側樹脂層
２１ ケース本体（本体）
２２ カバー
２３ 収納部
２４ 上端部
３０ スタック型電極組立体（電極組立体）
３１ 正極タブ
３２ 負極タブ
４０ 電極リード
４１ 電極リード
５０ 絶縁フィルム
１００ パウチ型二次電池
２００ 電極組立体
２０４ 電極端子（正極端子）
２０５ 電極端子（負極端子）
２０７ 変形部
３００ 電極組立体
３０１ 電極端子（正極端子）
３０２ 電極端子（負極端子）
４００ 電極組立体
４０１ 電極端子（正極端子）
４０２ 電極端子（負極端子）
４０３ 変形部
５００ 電極組立体
５０１ 電極端子（正極端子）
５０２ 電極端子（負極端子）
５０３ 変形部
６００ 電池ケース
６０１ 第１ケース部材
６０２ 第２ケース部材
６０３ 突出端子
６０４ 電解液注入口
６０５ 収納部
７００ 電池セル
７０１ 変形部
７０２ 電極端子
８００ 電池セル
８０１ 変形部
８０２ 変形部
８０３ 電極端子
９００ 電池セル
９０１ 変形部
９０２ 電極端子
１０００ 電池セル
１００１ 変形部
１００２ 変形部
１００３ 電極端子

Claims (18)

  1. 正極、負極、及び前記正極と負極との間に介在した分離膜を含む構造の電極組立体が電池ケースに内蔵されている電池セルであって、
    前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした垂直断面形状において、断面の幅が非連続的又は連続的に減少する変形部が外周面の少なくとも一部に形成されており、
    前記電池ケースは、金属板材からなっており、電極組立体が内蔵された状態で互いに結合する２つ以上のケース部材を含んでおり、前記ケース部材のうちの少なくとも１つには、電極組立体の変形部に対応する内面形状を有する収納部が形成されていることを特徴とする、電池セル。
  2. 前記電極組立体は、巻取り型構造、スタック型構造、スタック＆フォールディング（ｓｔａｃｋ＆ｆｏｌｄｉｎｇ）型構造、またはラミネーション＆スタック（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ＆ｓｔａｃｋ）型構造からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  3. 前記電極組立体は、正極端子と負極端子が一側端部に共に形成されている構造、または正極端子が一側に形成され、負極端子が対向側に形成されている構造からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  4. 前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした平面形状が円形、楕円形または多角形であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  5. 前記電極組立体は、電極端子の位置を基準とした平面形状が全体的に四角形であることを特徴とする、請求項４に記載の電池セル。
  6. 前記電極組立体の変形部は、電極組立体の厚さを基準として１０〜９０％の大きさの範囲において断面の幅が減少することを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  7. 前記電極組立体の変形部は、断面の幅が非連続的に減少する段差構造からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  8. 前記電極組立体は、全体的に板状の六面体構造からなっており、前記変形部は、電極組立体の対向する両面のうちの一側面または両側面に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  9. 前記電池ケースは、電極組立体の収納部が形成されており、一側が開放されている第１ケース部材と、前記第１ケース部材の開放部位に結合されて収納部を密封する第２ケース部材とからなっており、前記第２ケース部材は、前記第１ケース部材の開放部位に対応する形状の平板状部材からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  10. 前記第１ケース部材と第２ケース部材は溶接により結合されることを特徴とする、請求項９に記載の電池セル。
  11. 前記第１ケース部材または第２ケース部材は、電解液を注入するための電解液注入口を含むことを特徴とする、請求項９に記載の電池セル。
  12. 前記電池ケースはアルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  13. 前記電池ケースは０．１〜１ｍｍの厚さを有することを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  14. 前記電極組立体の変形部に対応する電池ケースの収納部は、ドローイングまたは鍛造により形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  15. 前記電池セルはリチウム二次電池であることを特徴とする、請求項１に記載の電池セル。
  16. 請求項１に記載の電池セルがパックケースに装着されていることを特徴とする、電池パック。
  17. 請求項１に記載の電池セルまたは請求項１６に記載の電池パックを含むことを特徴とする、デバイス。
  18. 前記デバイスは、ノートブック、携帯電話、ＰＤＰ、ＰＭＰ、ＭＰ３プレーヤー、ＤＳＣ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｔｉｌｌ Ｃａｍｅｒａ）、ＤＶＲ、スマートフォン、ＧＰＳシステム、カムコーダー、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、プラグインハイブリッド電気自動車、及び電力貯蔵装置からなる群から選択されることを特徴とする、請求項１７に記載のデバイス。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018131398A1 (ja) * 2017-01-12 2018-07-19 株式会社村田製作所 二次電池
WO2018154987A1 (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社村田製作所 二次電池およびその製造方法
WO2019039334A1 (ja) * 2017-08-24 2019-02-28 株式会社村田製作所 蓄電デバイス

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101776885B1 (ko) 2014-09-25 2017-09-08 주식회사 엘지화학 둘 이상의 케이스 부재들을 포함하는 각형 전지셀
KR102360413B1 (ko) * 2015-02-16 2022-02-09 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN105428725B (zh) * 2015-11-16 2018-02-27 珠海光宇电池有限公司 卷绕式梯形电芯的制备方法及梯形电芯
KR102016643B1 (ko) 2016-09-19 2019-08-30 주식회사 엘지화학 이차전지
CN110036501B (zh) * 2016-12-06 2022-05-13 株式会社村田制作所 二次电池
WO2018105278A1 (ja) * 2016-12-06 2018-06-14 株式会社村田製作所 二次電池
JP6721059B2 (ja) * 2017-01-13 2020-07-08 株式会社村田製作所 二次電池
JP2022002183A (ja) * 2020-06-22 2022-01-06 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001028275A (ja) * 1999-06-25 2001-01-30 Mitsubishi Chemicals Corp 立体自由形状バッテリー装置
KR100440934B1 (ko) * 2002-02-06 2004-07-21 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2005243274A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Toshiba Corp 非水系角型二次電池
JP2010176996A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2011253763A (ja) * 2010-06-03 2011-12-15 Toyota Motor Corp 二次電池
JP2013535774A (ja) * 2010-07-16 2013-09-12 アップル インコーポレイテッド 非長方形バッテリの設計及び構造

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01307732A (ja) * 1988-06-06 1989-12-12 Canon Inc ストロボ内蔵カメラ
US6224995B1 (en) * 1997-03-06 2001-05-01 Mitsubishi Chemical Corporation Three dimensional free form battery apparatus
US5853917A (en) 1997-03-06 1998-12-29 Mitsubishi Chemical Corporation Electrolytic cell having a controlled electrode surface interface
US6040082A (en) * 1997-07-30 2000-03-21 Medtronic, Inc. Volumetrically efficient battery for implantable medical devices
CN1243605A (zh) * 1997-11-07 2000-02-02 索尼株式会社 矩形密封电池
JP3885327B2 (ja) * 1997-12-19 2007-02-21 ソニー株式会社 偏平角型非水電解液二次電池
KR100337539B1 (ko) * 1998-12-24 2002-07-18 성재갑 함몰부를 함유한 면을 포함하는 각형 캔을이용한 리튬 이온 전지
JP4079572B2 (ja) * 2000-04-14 2008-04-23 松下電器産業株式会社 電池パック
US20050227136A1 (en) * 2004-03-15 2005-10-13 Hiroshi Kikuchi Fuel cell, electronic apparatus and camera
KR100570625B1 (ko) * 2004-07-28 2006-04-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US20060099501A1 (en) 2004-10-28 2006-05-11 Kim Ka Y Secondary battery
KR100614358B1 (ko) 2004-10-28 2006-08-21 삼성에스디아이 주식회사 캔형 이차 전지
DK1842248T3 (da) * 2005-01-20 2011-06-27 Oticon As Høreapparat med genopladeligt batteri og genopladeligt batteri
CN100394630C (zh) 2005-04-13 2008-06-11 深圳市比克电池有限公司 锂离子电池壳、其制造方法及电池
KR100920210B1 (ko) 2006-02-09 2009-10-05 주식회사 엘지화학 전지모듈 제조용 프레임 부재
JP5474545B2 (ja) * 2006-08-21 2014-04-16 エルジー・ケム・リミテッド 安全性が改良され、製造処理特性が優れた小袋形二次バッテリー
CN101162765B (zh) 2006-10-13 2010-10-06 比亚迪股份有限公司 一种电池壳焊接方法
CN101536212B (zh) * 2006-11-06 2011-11-16 株式会社Lg化学 通过对电池盒中的电极组件接纳部分作变形而具有增进安全性的二次电池
KR100998301B1 (ko) * 2007-11-08 2010-12-03 삼성에스디아이 주식회사 배터리 팩 및 이를 구비하는 전자기기
JP4359857B1 (ja) * 2008-05-13 2009-11-11 トヨタ自動車株式会社 角型電池
JP5229594B2 (ja) * 2008-12-16 2013-07-03 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池
US9153813B2 (en) * 2008-12-31 2015-10-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Secondary battery
CN201392854Y (zh) 2009-04-09 2010-01-27 吉安市优特利科技有限公司 封装二次电池的电池壳体
US8592065B2 (en) 2010-11-02 2013-11-26 Apple Inc. Rechargeable battery with a jelly roll having multiple thicknesses
US9368830B2 (en) * 2010-11-04 2016-06-14 Samsung Sdi Co., Ltd. Battery
US20120183825A1 (en) 2011-01-14 2012-07-19 Seung-Hun Lee Secondary battery and method of manufacturing the same
KR101192619B1 (ko) * 2012-03-23 2012-10-18 주식회사 엘지화학 전지케이스

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001028275A (ja) * 1999-06-25 2001-01-30 Mitsubishi Chemicals Corp 立体自由形状バッテリー装置
KR100440934B1 (ko) * 2002-02-06 2004-07-21 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2005243274A (ja) * 2004-02-24 2005-09-08 Toshiba Corp 非水系角型二次電池
JP2010176996A (ja) * 2009-01-28 2010-08-12 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2011253763A (ja) * 2010-06-03 2011-12-15 Toyota Motor Corp 二次電池
JP2013535774A (ja) * 2010-07-16 2013-09-12 アップル インコーポレイテッド 非長方形バッテリの設計及び構造

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018131398A1 (ja) * 2017-01-12 2018-07-19 株式会社村田製作所 二次電池
JPWO2018131398A1 (ja) * 2017-01-12 2019-06-27 株式会社村田製作所 二次電池
US11411241B2 (en) 2017-01-12 2022-08-09 Murata Manufacturing Co., Ltd. Secondary battery
WO2018154987A1 (ja) * 2017-02-22 2018-08-30 株式会社村田製作所 二次電池およびその製造方法
WO2019039334A1 (ja) * 2017-08-24 2019-02-28 株式会社村田製作所 蓄電デバイス

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