JP2020505730A - 電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池 - Google Patents

電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2020505730A
JP2020505730A JP2019538642A JP2019538642A JP2020505730A JP 2020505730 A JP2020505730 A JP 2020505730A JP 2019538642 A JP2019538642 A JP 2019538642A JP 2019538642 A JP2019538642 A JP 2019538642A JP 2020505730 A JP2020505730 A JP 2020505730A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pouch
electrode tab
electrode
case
secondary battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2019538642A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7037009B2 (ja
Inventor
ヒョン・ギュ・ハン
デ・シク・チェ
Original Assignee
エルジー・ケム・リミテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by エルジー・ケム・リミテッド filed Critical エルジー・ケム・リミテッド
Publication of JP2020505730A publication Critical patent/JP2020505730A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7037009B2 publication Critical patent/JP7037009B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/578Devices or arrangements for the interruption of current in response to pressure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/105Pouches or flexible bags
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/204Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells
    • H01M50/207Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape
    • H01M50/211Racks, modules or packs for multiple batteries or multiple cells characterised by their shape adapted for pouch cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/531Electrode connections inside a battery casing
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2200/00Safety devices for primary or secondary batteries
    • H01M2200/20Pressure-sensitive devices
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00Batteries for particular applications
    • H01M2220/20Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Abstract

本発明は陽極、分離膜及び陰極が積層された構造の電極組立体をパウチケース内に収容するパウチ形二次電池であって、前記パウチケース内に位置し、前記パウチの内圧増加によってトリガーされる弾性部材によって前記電極組立体の前記パウチケース内の電極タブ又は電極リードを切断する電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池に関する。

Description

本出願は2017年8月1日付の韓国特許出願第2017−0097685号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示された全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
本発明は電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池に係り、より詳しくはパウチケース内に位置し、パウチの内圧増加によってトリガーされる弾性部材によって電極ダブを切断する電極タブ装置を含むパウチ形二次電池に関する。
モバイル機器に対する技術開発及び需要が増加するにつれて、そのエネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しており、よって多様な要求に応えることができる電池に対する多くの研究が行われている。
このようなリチウム二次電池は、電池ケースの形状によって、円筒形電池、角形電池及びパウチ形電池に分類されることもある。円筒形電池と角形電池は金属カンに電極組立体を装着した構造の電池であり、パウチ形電池は、例えばアルミニウムラミネートシートのパウチ形ケースに電極組立体を装着した構造の電池である。その中でも、高集積度で積層されることができ、重量当たりエネルギー密度が高いし、安価で変形が容易なパウチ形電池セルが多くの関心を集めている。
このような電池において主要な研究課題の一つは安全性を向上させることである。例えば、リチウム二次電池は、内部短絡、許容の電流及び電圧を超えた過充電状態、高温への露出、落下又は外部衝撃による変形など、電池の異常な作動状態によって引き起こされることができる電池内部の高温及び高圧によって電池の爆発がもたらされることができる。
したがって、リチウム二次電池の開発に必須に考慮しなければならない事項は安全性を確保することである。このような安全性を確保するための努力の一環として、例えば日本国特許公開第2011−210390号公報は、電池ケースに形成された電極端子と、前記端子と蓄電素子を連結するリードとの電気的接続を解除する接続解除手段と、前記接続解除手段を収容する中空部内の温度が所定温度以上であるとき、切断手段を前記リードに向けて加圧する加圧手段とを有する電池を開示している。
しかし、前記技術は電池ケースに形成された電極端子に接続解除手段を収容することができる中空部が形成されているため、従来の一般的な電極端子が形成された電池に適用することができないといった問題がある。
他の先行技術として、韓国特許公開第2013−0089327号公報は、所定温度以上で第1フレーム部材及び第2フレーム部材が互いに反対方向に移動しながら電極タブを切断するために、熱収縮方向が互いに反対方向になるように第1熱収縮部材及び第2熱収縮部材が装着された支持部材を含む電池を開示している。
しかし、前記技術は電池ケースの外部に切断装置が付け加わる構造であるため、二次電池の全体的な大きさが増加することになる問題がある。
他の先行技術として、日本国特許公開第2013−145717号公報は、電極接続部を切断する切断手段が電池ケース内に配設された蓄電装置を開示しているが、前記切断手段は感熱変形部材からなるため、温度変化にのみ適用することができるだけ、パウチ形二次電池の体積膨張によって電極タブが破断される技術に適用しにくい問題がある。
したがって、パウチ形二次電池の内部でガスが生成されることによって二次電池が爆発することを防止することができ、従来の電池セルに適用することができるとともに全体的な二次電池の体積が増加せずに容量低下が発生しない技術に対する必要性が高い実情である。
日本国特許公開第2011−210390号公報 韓国特許公開第2013−0089327号公報 日本国特許公開第2013−145717号公報
本発明は前記のような従来技術の問題点と過去から要請されて来た技術的課題を解決するためのもので、パウチケース内に位置し、パウチの内圧の増加によってトリガーされる弾性部材が電極組立体の電極タブを切断する電極タブ切断装置を備える二次電池を提供することを目的とする。
また、前記弾性部材を作動させるトリガーがパウチケースと連結された構造になるから、パウチ形電池ケースのように電池ケースの内部で発生するガスによって外形が変形されるパウチ形二次電池に適用可能である。
このような目的を達成するための本発明によるパウチ形二次電池は、陽極、分離膜及び陰極が積層された構造の電極組立体がパウチケース内に収容されたパウチ形二次電池であって、前記パウチケース内に位置し、前記パウチの内圧の増加でトリガーされる弾性部材によって前記電極組立体の前記パウチケース内の電極タブ又は電極リードを切断する電極タブ切断装置を含む構造であってもよい。
本発明による電極タブ切断装置はパウチケースの内部で電極タブ及び電極リードの結合部が位置する死空間に位置するので、電極組立体の大きさを減らす必要がなく、電極タブ切断装置が収納されても全体的な二次電池の大きさに影響を及ぼさない。
また、パウチの内圧の増加によって弾性部材をトリガーさせる原理を用いるので、電池ケースのスウェリング現象の発生時に早くて正確に弾性部材を作動させて電極タブを切断することができる。
また、一般的な構造の電極組立体に適用することができ、電極タブ切断装置を適用することができる対象が制限されないので、適用のための追加工程又は追加部材が不要な利点がある。
一具体例で、前記電極タブ切断装置は、前記パウチケースと連結されたトリガーと、前記電極組立体から突出した少なくとも一つの電極タブ又は電極リードを貫通するように配置された糸状の切断部材と、前記切断部材と一側端で連結され、前記トリガーによって固定されている弾性部材と、前記電極タブ又は電極リードと近接した一面には前記切断部材が移動することができる開口が形成され、他面には前記弾性部材が固定された状態で内蔵されている管状のケースとを含む構造になることができる。
このように、前記弾性部材を作動させるトリガーがパウチケースと連結された構造になるので、膨張するパウチケースの形態の変形によってトリガーの位置が移動して弾性部材を作動させることができる。
また、前記弾性部材は、電極タブが貫通されるように位置する部材であって、例えば閉曲線形の構造の切断部材と連結されるので、弾性部材の弾性運動によって切断部材がケース内側に移動しながら電極タブ又は電極リードを切断することができる。
ただ、前記切断部材内に電極タブが位置する構造を考慮すると、前記切断部材は細い糸のような形態の切断力の高い素材を使わなければならず、早くて速かに電極タブを切断させるために、弾性がなくて絶縁性及び高引張強度を有する素材からなることができる。
切断部材によって切断される部位は必ずしも電極タブではなければならないものではなく、電極タブ又は電極リードの中で切断され易い部位であり、電極タブ切断装置の位置によって適切な部位が選択できる。
通常、電極タブは電極組立体から多数が突出して電極リードに連結される。ここで、多重の電極タブ又は電極リードの中で切断され易い部位が選択できる。
前記ケースは内部に弾性部材を内蔵し、前記弾性部材と連結された切断部材の移動通路として開口が形成されているので、前記弾性部材は、延びた初期状態で、前記パウチケースの膨張によって前記トリガーが除去される場合、弾性部材の弾性力によって収縮することができる。
具体的に、前記トリガーは、トリガーの長手方向が電極組立体の積層方向に平行な方向に位置し、膨張するパウチの変形によって上下方向に移動することができるので、初期には電極タブ切断装置のケース上に密着するように位置して延びた状態の弾性部材を固定するが、パウチが膨張すれば、上方に移動して弾性部材から離隔する。
したがって、前記弾性部材は弾性力によって元の状態に復元し、弾性部材の収縮によって切断部材が前記ケースの内側に移動するので、電極タブを貫通するように位置する切断部材が電極タブの突出方向に垂直な方向である電池ケースの内側方向に移動するようになる。この際、前記切断部材によって電極タブを切断することができる。
前記弾性部材は切断部材と連結された状態で延伸及び収縮が可能な素材であれば特に限定されないが、例えば前記弾性部材はスプリング又はゴムであってもよい。
一具体例で、前記電極タブ切断装置は、前記パウチケースの体積膨張によって収縮する圧力センサー部材をさらに含むことができる。前記圧力センサー部材が収縮する場合、前記トリガーが圧力センサー部材の内側方向に移動するようになり、これによって前記弾性部材の固定を解除することができる。
例えば、前記弾性部材を内蔵するケースは六面体又は円筒体の形状になることができる。前記ケースが六面体の場合には、ケースの長軸方向に平行な4面に少なくとも1個以上の圧力センサー部材が付着されることができ、前記ケースが円筒状の場合には、ケースの長軸方向に平行な側面に一定間隔で1個以上の圧力センサー部材が付着されることができる。
前記パウチケースの内圧が増加する場合、前記圧力センサー部材の内部は相対的な圧力が低い状態であるから収縮する。これにより、圧力センサー部材と連結されているトリガーは圧力センサー部材の内側方向に移動するようになる。このようなトリガーの移動によって弾性部材の固定が解除され、固定の解除された弾性部材は弾性力によって収縮しながら電極タブ又は電極リードを切断することができる。
したがって、前記圧力センサー部材の内部圧力は増加するパウチケースの圧力より低い圧力状態で維持されなければならなく、圧力センサー部材の外装材は収縮可能な素材からなることができる。
前記圧力センサー部材が収縮する圧力の範囲は、一般的にパウチケースのスウェリングによる爆発が発生する内圧限界が3気圧程度である点を考慮すると、2気圧以上乃至3気圧未満であり得る。
前記電極タブ切断装置は、前記ケースの長軸方向の側面が電極タブの突出した方向の電極組立体の側面と対面するように内蔵されることができる。具体的に、電極組立体の電極タブ−リード結合部の隣接部として、電極タブ−リード結合部の左側又は右側に位置することができる。もしくは、電極タブ−リード結合部の左側及び右側の両方に位置することができ、陽極タブと陰極タブが互いに反対方向に突出する場合には、陽極タブ及び陰極タブのそれぞれの一側又は両側に電極タブ切断装置が位置することができる。
このように、電極タブ−リード結合部の左側又は右側の部分は電池ケースの内部で死空間として見なされる部分であるから、本発明の電極タブ切断装置が収納されても追加的に空間確保が必要ではない利点がある。
前記電極タブ切断装置は電極組立体収納部において電池ケースのシーリング部に隣接して位置するようになり、前記弾性部材が弾性運動するときに電極タブ切断装置が固定される必要があるので、前記電極タブ切断装置を構成するケースにおいて電極端子に隣接する側面と反対方向に位置するケースの他面は前記パウチケースシーリング部によって固定される構造であってもよい。
一具体例で、前記弾性部材の弾性力は30kgf〜60kgfであってもよく、好ましくは35kgf〜55kgfであってもよい。
前記弾性部材の弾性力が30kfgより小さい場合には電極タブを早くて正確に切断しにくく、60kgfより大きい場合には不必要に弾性部材の大きさが大きくなることがあるから、トリガーによる固定が困難な場合があるので好ましくない。
前記トリガーの長さは前記ケースの垂直断面高さを基準に50%〜100%であってもよく、好ましくは70%〜100%であってもよい。
前記トリガーの長さがケースの垂直断面高さを基準に50%より小さい場合には、二次電池の異常な作動ではない小さな外部衝撃によって電極タブ切断部材が作動して電極タブを切断することがあり、100%より大きい場合にはケースが貫通されることがあるので好ましくない。
一具体例で、前記電極タブ切断部材が実質的に必要な環境でのみ作動する必要がある点を考慮すると、弾性部材をより安定的に固定するために2個以上のトリガーが位置する構造であってもよく、前記2個以上のトリガーは一定距離だけ離隔した状態で位置することができる。前記トリガーの離隔距離及び位置は特に限定されないが、電極タブが突出した電極組立体の側面方向を基準に電極タブが形成された位置及び電池ケースの膨張が中心部で最大である点を考慮してトリガーの離隔距離乃至位置と個数を設定することができる。
一方、電極タブ切断装置の誤作動によって電極タブが全く切断されなくて電流の流れが遮られない問題を防止するために、前記電極タブ切断装置は2個以上含まれることができる。
また、陽極タブと陰極タブが互いに反対方向に突出する場合には、陽極タブ及び陰極タブのそれぞれの一側又は両側に電極タブ切断装置が位置することができる。
また、本発明は、前記パウチ形二次電池を含む電池パックを提供することができる。
具体的に、前記電池パックは、高温安全性及び長いサイクル特性と高いレート特性などが要求されるデバイスの電源として使われることができる。このようなデバイスの具体的な例としては、モバイル電子機器(mobile device)、ウェアラブル電子機器(wearable device)、電池的モーターによって動力を受けて動作するパワーツール(power tool);電気自動車(Electric Vehicle、EV)、ハイブリッド電気自動車(Hybrid Electric Vehicle、HEV)、プラグインハイブリッド電気自動車(Plug−in Hybrid Electric Vehicle、PHEV)などを含む電気車;電気自転車(E−bike)、電気スクーター(E−scooter)を含む電気二輪車;電気ゴルフカート(electric golf cart);電力記憶装置(Energy Storage System)などを挙げることができるが、これに限定されるものではない。
これらのデバイスの構造及びその製作方法は当該分野に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。
一実施例による電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池の平面図である。 図1の電極タブ切断装置の正面図である。 図2の電極タブ切断装置が電極タブに適用された状態を示す斜視図である。 図3の電極タブ切断装置によって電極タブを切断した状態を示す斜視図である。 パウチ形ケースの膨張によって電極タブ切断装置が作動する過程を示す正面図である。 他の一実施例による電極タブ切断装置が作動する過程を示す正面図である。 他の一実施例による電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池の平面図である。
以下、添付図面に基づいて本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を易しく実施することができる実施例を詳細に説明する。ただ、本発明の好適な実施例に対する動作原理を詳細に説明するに当たり、関連の公知機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにすることができると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
また、図面全般にかけて類似の機能及び作用をする部分に対しては同じ図面符号を付ける。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むとは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
本発明を図面に基づいて詳細な実施例とともに説明する。
図1は一実施例による電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池の平面図であり、図2は図1の電極タブ切断装置の正面図を拡大して示している。
図1及び図2を参照すると、外周部103がシーリングされるパウチ形二次電池100は、上部ケース(図示せず)及び下部ケース108からなり、中心部には電極組立体101を収納することができるように凹形構造の電極組立体収納部107が形成されている。電極組立体101は、陽極タブ105a及び陰極タブ105bが同じ方向に突出した構造になっており、陽極タブ105aと連結された陽極リード102a及び陰極タブ105bと連結された陰極リード102bが電池ケースの外側に延びている。
このような陽極及び陰極電極タブ及び電極リードは互いに同じ方向又は違う方向に変更可能である。
電極タブ105a、105bが突出した方向において電極タブと電極リードが連結される部分では前記電極タブ及び電極リードが折曲されているから、電極組立体の側面及びこれと対面する下部ケース108の側面は互いに離隔するように位置する。
前記離隔部位において電極タブ及び電極リードが位置しない部分には電極タブ切断装置110が位置している。
電極タブ切断装置110は、パウチケースと連結されたトリガー111、電極タブ105a、105bが貫通されるように位置する糸状の切断部材112、切断部材112の一側端と連結され、トリガー111によって固定されている弾性部材113、及び 陽極タブ105aに近接した一面には切断部材112が移動することができる開口(図示せず)が形成され、他面には弾性部材113が固定された状態で内蔵されているケース114を含んでいる。
弾性部材113の一側端は延びた状態でケース114の一側面に連結されており、他側端は切断部材112に連結されている。ケース114の上面には電池ケース130と連結されたトリガー111が位置する。トリガー111はケース114を貫通するように位置し、延びた状態の弾性部材113を固定している。トリガーの長さh2はケース114の垂直断面高さh1を基準に50%〜100%になっている。
ケース114の長軸方向wの側面が陽極タブ105aが突出した方向の電極組立体101の側面と対面するように内蔵される。切断部材112の移動通路になる開口が形成された面118aの対向面118bの方向のケース114の一部114’は電池ケースの外周部103のシーリング部上に位置し、電池ケースの密封時に熱融着して固定される。
図3及び図4は図2の電極タブ切断装置110を用いて 電極タブ102を切断する前と後の状態を示す斜視図を模式的に示している。
図3及び図4を参照すると、切断部材112は弾性部材113と連結された状態で電極タブ102が貫通されるように位置しており、弾性部材113は延びた状態でトリガー111によって固定されている。
電池ケース130の膨張によってトリガー111が上方に移動する場合、延びた状態で固定された弾性部材113が電極タブの反対方向に収縮するにつれて弾性部材113と連結されている切断部材112が弾性部材113の収縮方向に移動するようになる。この際、電極タブ102が切断されるので、電流の移動が遮断され、電池の誤作動による爆発又は発火を事前に防止することができる。この明細書全般にわたって切断部材112によって切断される部位は必ずしも陽極タブ105aではなければならないものではなく、陽極タブ105a、陰極タブ105b又は電極リード102a、102bの中で切断され易い部位であってもよく、電極タブ切断装置110の位置によって適切な部位が選択できる。
通常に電極タブ105a、105bは電極組立体101から多数が突出して電極リードに連結される。ここで、多重の電極タブ105a、105b又は電極リード102a、102bの中で切断され易い部位が選択できる。
図5はパウチ形電池ケース130と連結されたトリガーを含む電極タブ切断装置が作動する過程を示す正面図を模式的に示している。
図5を参照すると、電極タブ切断装置110のケース114の上面に近接するように電池ケース130が位置し、トリガー111は電池ケース130と連結されるように位置している。
電池セルの異常な作動によって電池ケース130が膨張する場合には、トリガー111も電池ケース130の膨張方向にともに移動して弾性部材113の固定が解除されるので、弾性部材113が収縮する力によって切断部材112も同じ方向に移動して電極タブを切断する。
図6は他の一実施例による電極タブ切断装置が作動する過程を示す正面図を模式的に示している。
図6を参照すると、電極タブ切断装置310は、電極タブ切断装置110と比較すると、パウチケースの体積膨張によって収縮する圧力センサー部材315をさらに含む。
すなわち、電極タブ切断装置310は、延びた状態の弾性部材313を固定するトリガー311が圧力センサー部材315と連結され、圧力センサー部材315はケース314の外面に位置している。図6には1個の圧力センサー部材のみを開示しているが、圧力センサー部材は2個以上がケースの外面に位置することができ、パウチケースの内圧が増加する場合、相対的に低い圧力の圧力センサー部材315が収縮し、トリガー311は圧力センサー部材315の内側に移動する。よって、トリガー311によって延びた状態で固定されていた弾性部材313は固定が解除され、弾性力によって復元し、これによって切断部材312も弾性部材の移動によって移動しながら電極タブ又は電極リードを切断する。
電極タブ切断装置110のケース114と電極タブ切断装置310のケース314は直方体又は円筒体の形状であってもよく、圧力センサー部材315は長軸方向の側面に2個以上位置してもよい。
図7は他の一実施例によるパウチ形二次電池の平面図を模式的に示している。
図7を参照すると、他の一実施例によるパウチ形二次電池200の電極タブ切断装置210は、陽極タブ205a及び陽極リード202aの結合部の左側に位置し、電極タブ切断装置220は陰極タブ205b及び陰極リード202bの結合部の右側に位置し、電極タブ切断装置210の左側端214’と電極タブ切断装置220の右側端224’は電池ケースの外周部203のシーリング部と重畳するように位置している。
その他に、電極タブ切断装置210、220の詳細的な構造は電極タブ切断装置110の説明と類似しているので、具体的な説明を省略する。このように、本発明のパウチ形二次電池は電池ケースの収納部の内側に電極タブ切断装置を収容しているので、二次電池の体積増加なしに死空間を活用することができる利点があり、電池ケースの体積膨張時に早くて速かに電極タブを切断して、二次電池の過熱による爆発などを防止することができるので、安全性が向上した二次電池を提供することができる。
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形が可能であろう。
本発明によるパウチ形二次電池は、電池セルの内圧増加によってトリガーされる弾性部材によって電極組立体の電極タブを切断する電極タブ切断装置がパウチケース内に位置するので、パウチ形二次電池の全体的な大きさに影響を及ぼさないながらも電池ケースの体積膨張時に迅速で正確に電極タブを切断することができる。
また、前記弾性部材を作動させるトリガーが電池ケースと連結された構造になるので、電池ケースがスウェリングし易いパウチ形電池ケースに適用して、二次電池の爆発を事前に防止することができる。
100 パウチ形二次電池
101 電極組立体
102 電極タブ
102a、202a 陽極リード
102b、202b 陰極リード
103、203 外周部
105a、205a 陽極タブ
105b、205b 陰極タブ
107 収納部
108 下部ケース
110、210、220 電極タブ切断装置
111、311 トリガー
112、312 切断部材
113、313 弾性部材
114、314 ケース
118a 開口が形成された面
118b 開口が形成された面の対向面
130 電池ケース
200 パウチ形二次電池
315 圧力センサー部材
h1 ケースの垂直断面高さ
h2 トリガーの長さ
w ケースの長軸方向

Claims (11)

  1. 陽極、分離膜及び陰極が積層された構造の電極組立体がパウチケース内に収容されたパウチ形二次電池であって、
    前記パウチケース内に位置し、前記パウチケースの内圧の増加でトリガーされる弾性部材によって前記電極組立体の前記パウチケース内の電極タブ又は電極リードを切断する電極タブ切断装置を含む、パウチ形二次電池。
  2. 前記電極タブ切断装置は、
    前記パウチケースと連結されたトリガーと、
    前記電極組立体から突出した少なくとも一つの電極タブ又は電極リードを貫通するように配置された糸状の切断部材と、
    前記切断部材と一側端で連結され、前記トリガーによって固定されている弾性部材と、
    前記電極タブ又は電極リードと近接した一面には前記切断部材が移動することができる開口が形成され、他面には前記弾性部材が固定された状態で内蔵されている管状のケースとを含む、請求項1に記載のパウチ形二次電池。
  3. 前記弾性部材は、初期の延びた状態で前記パウチケースの膨張によって前記トリガーが除去される場合、弾性力によって収縮する、請求項2に記載のパウチ形二次電池。
  4. 前記弾性部材の収縮によって前記切断部材が前記パウチケースの内側に移動するにつれて前記切断部材によって電極タブ又は電極リードを切断する、請求項3に記載のパウチ形二次電池。
  5. 前記弾性部材はスプリング又はゴムである、請求項1〜4の何れか一項に記載のパウチ形二次電池。
  6. 前記電極タブ切断装置は、前記パウチケースの体積膨張によって収縮する圧力センサー部材をさらに含み、
    前記圧力センサー部材が収縮する場合、前記トリガーが圧力センサー部材の内側方向に移動して前記弾性部材の固定を解除する、請求項2〜5の何れか一項に記載のパウチ形二次電池。
  7. 前記電極タブ切断装置は、前記パウチケースの長軸方向の側面が前記電極タブの突出方向の電極組立体の側面と対面するように内蔵される、請求項1〜6の何れか一項に記載のパウチ形二次電池。
  8. 前記パウチケースの他面は前記パウチケースのシーリング部によって固定される、請求項2〜7の何れか一項に記載のパウチ形二次電池。
  9. 前記パウチケースに2個以上のトリガーが離隔した状態で位置する、請求項2〜8の何れか一項に記載のパウチ形二次電池。
  10. 前記電極タブ切断装置を2個以上含む、請求項1〜9の何れか一項に記載のパウチ形二次電池。
  11. 請求項1〜10の何れか一項に記載のパウチ形二次電池を含む、電池パック。
JP2019538642A 2017-08-01 2018-07-04 電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池 Active JP7037009B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2017-0097685 2017-08-01
KR1020170097685A KR102364159B1 (ko) 2017-08-01 2017-08-01 전극 탭 절단 장치를 포함하는 파우치형 이차전지
PCT/KR2018/007578 WO2019027147A1 (ko) 2017-08-01 2018-07-04 전극 탭 절단 장치를 포함하는 파우치형 이차전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020505730A true JP2020505730A (ja) 2020-02-20
JP7037009B2 JP7037009B2 (ja) 2022-03-16

Family

ID=65234081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019538642A Active JP7037009B2 (ja) 2017-08-01 2018-07-04 電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池

Country Status (7)

Country Link
US (1) US11264636B2 (ja)
EP (1) EP3570348B1 (ja)
JP (1) JP7037009B2 (ja)
KR (1) KR102364159B1 (ja)
CN (1) CN110168779B (ja)
PL (1) PL3570348T3 (ja)
WO (1) WO2019027147A1 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11383213B2 (en) 2016-03-15 2022-07-12 Honda Motor Co., Ltd. System and method of producing a composite product
US11081684B2 (en) 2017-05-24 2021-08-03 Honda Motor Co., Ltd. Production of carbon nanotube modified battery electrode powders via single step dispersion
US20190036102A1 (en) 2017-07-31 2019-01-31 Honda Motor Co., Ltd. Continuous production of binder and collector-less self-standing electrodes for li-ion batteries by using carbon nanotubes as an additive
US10658651B2 (en) 2017-07-31 2020-05-19 Honda Motor Co., Ltd. Self standing electrodes and methods for making thereof
US11201318B2 (en) 2017-09-15 2021-12-14 Honda Motor Co., Ltd. Method for battery tab attachment to a self-standing electrode
US11121358B2 (en) 2017-09-15 2021-09-14 Honda Motor Co., Ltd. Method for embedding a battery tab attachment in a self-standing electrode without current collector or binder
KR20190126528A (ko) * 2018-05-02 2019-11-12 현대자동차주식회사 차량용 에너지 저장장치 시스템
US11535517B2 (en) 2019-01-24 2022-12-27 Honda Motor Co., Ltd. Method of making self-standing electrodes supported by carbon nanostructured filaments
JP7018974B2 (ja) * 2019-01-30 2022-02-14 本田技研工業株式会社 着用可能なセンサ及び処理/送信デバイス用の集積プラットフォームとしての可撓性電池
US11352258B2 (en) 2019-03-04 2022-06-07 Honda Motor Co., Ltd. Multifunctional conductive wire and method of making
US11539042B2 (en) 2019-07-19 2022-12-27 Honda Motor Co., Ltd. Flexible packaging with embedded electrode and method of making
CN113363684B (zh) * 2021-05-31 2022-07-12 东莞新能安科技有限公司 电池组及用电设备

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6524741B1 (en) * 2000-08-24 2003-02-25 Valence Technology, Inc. Battery package with integral disconnect mechanism
JP2004327047A (ja) * 1998-10-19 2004-11-18 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池及びポリマー電池パック
JP2010251017A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Nissan Motor Co Ltd 双極型二次電池、その双極型二次電池を用いた組電池および車両
JP2011210390A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Honda Motor Co Ltd 電池及び電池モジュール
WO2012014730A1 (ja) * 2010-07-26 2012-02-02 日産自動車株式会社 双極型電池
KR20150121912A (ko) * 2014-04-22 2015-10-30 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지의 가스 배출을 위한 파우치 관통 장치
JP2016110940A (ja) * 2014-12-10 2016-06-20 日本電気株式会社 二次電池、電動車両、蓄電システム、および製造方法
US20170117515A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 Hyundai Motor Company Battery cell

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101327123B1 (ko) 2011-12-07 2013-11-07 세방전지(주) 탭홀더를 가지는 자동 전류차단 리튬 이차 전지
JP5772617B2 (ja) 2012-01-16 2015-09-02 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、及び車両
KR101348218B1 (ko) 2012-02-02 2014-01-07 주식회사 엘지화학 열수축 부재를 포함하는 이차전지
KR101623110B1 (ko) 2012-10-18 2016-05-20 주식회사 엘지화학 전극 리드 및 이를 포함하는 이차 전지
KR101965398B1 (ko) * 2012-10-26 2019-04-03 에스케이이노베이션 주식회사 리튬이차전지의 셀 탭 커팅장치 및 이를 갖는 전지팩
DE102013220730A1 (de) 2013-10-14 2015-04-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur spannungsgesteuerten Selbstabschaltung von Elektronikkomponenten oder Batteriezellen
KR101500229B1 (ko) 2013-12-18 2015-03-06 현대자동차주식회사 차량 배터리 과충전 방지장치
KR101558685B1 (ko) 2013-12-09 2015-10-07 현대자동차주식회사 차량 기반 통신 서비스 지원 방법 및 시스템과 이를 지원하는 차량
KR101551036B1 (ko) 2013-12-30 2015-09-08 현대자동차주식회사 배터리 과충전 방지 장치
KR101704127B1 (ko) * 2014-11-14 2017-02-07 현대자동차주식회사 스웰링 cid 작동 신뢰성이 향상되는 배터리 시스템
US9610559B2 (en) 2014-12-23 2017-04-04 Oxypro, Ltd Method and generator for generation of hydrogen peroxide
KR101863702B1 (ko) * 2015-05-08 2018-06-01 주식회사 엘지화학 전지셀의 폭발을 방지하기 위한 리드 어셈블리 및 이를 포함하는 전지셀
KR102371193B1 (ko) * 2015-08-10 2022-03-07 삼성에스디아이 주식회사 이차전지

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004327047A (ja) * 1998-10-19 2004-11-18 Dainippon Printing Co Ltd ポリマー電池及びポリマー電池パック
US6524741B1 (en) * 2000-08-24 2003-02-25 Valence Technology, Inc. Battery package with integral disconnect mechanism
JP2010251017A (ja) * 2009-04-13 2010-11-04 Nissan Motor Co Ltd 双極型二次電池、その双極型二次電池を用いた組電池および車両
JP2011210390A (ja) * 2010-03-29 2011-10-20 Honda Motor Co Ltd 電池及び電池モジュール
WO2012014730A1 (ja) * 2010-07-26 2012-02-02 日産自動車株式会社 双極型電池
KR20150121912A (ko) * 2014-04-22 2015-10-30 주식회사 엘지화학 파우치형 이차전지의 가스 배출을 위한 파우치 관통 장치
JP2016110940A (ja) * 2014-12-10 2016-06-20 日本電気株式会社 二次電池、電動車両、蓄電システム、および製造方法
US20170117515A1 (en) * 2015-10-22 2017-04-27 Hyundai Motor Company Battery cell

Also Published As

Publication number Publication date
EP3570348A1 (en) 2019-11-20
EP3570348B1 (en) 2020-11-04
KR102364159B1 (ko) 2022-02-18
JP7037009B2 (ja) 2022-03-16
EP3570348A4 (en) 2020-03-25
US11264636B2 (en) 2022-03-01
PL3570348T3 (pl) 2021-05-04
WO2019027147A1 (ko) 2019-02-07
KR20190013285A (ko) 2019-02-11
CN110168779B (zh) 2021-11-26
US20190379084A1 (en) 2019-12-12
CN110168779A (zh) 2019-08-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7037009B2 (ja) 電極タブ切断装置を含むパウチ形二次電池
EP2725650B1 (en) Battery module having improved stability
US11046206B2 (en) Battery module with short-circuit unit, and battery pack and vehicle including the same
JP5748380B2 (ja) 安全性の向上した電池パック
JP7037020B2 (ja) ベンティング誘導装置を含むパウチ形二次電池
KR101492019B1 (ko) 벤팅 유도부를 포함하는 전지모듈
US10199676B2 (en) Secondary battery pack comprising movable wall and elastic member
JP7037019B2 (ja) コネクター破断装置を備えるバッテリーモジュール
KR102090254B1 (ko) 배터리 모듈 및 그 제조 방법
KR101294179B1 (ko) 배터리의 과충전 방지장치
JP2010092833A (ja) 蓄電装置
KR102384308B1 (ko) 벤팅 부재를 포함하는 파우치형 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR102097084B1 (ko) 파우치형 이차전지 및 이를 포함하는 배터리 모듈
JP6479345B2 (ja) 二次電池及びそれを含む二次電池パック
EP3024064A1 (en) Secondary battery
US8697268B2 (en) Secondary battery
EP3264519A1 (en) Battery pack
KR102322215B1 (ko) 벤팅부를 포함하는 파우치형 이차전지
KR20160131396A (ko) 2중 케이스 구조의 파우치형 전지셀

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20190718

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200721

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200811

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201019

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210315

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712

Effective date: 20210414

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210414

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211203

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7037009

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150