JP2024508131A - 二次電池 - Google Patents
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Abstract
本発明の一実施形態による二次電池は、電極リードが取り付けられた電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースに電極組立体を密封するために形成されたシール部と、前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと前記シール部との間に介在したリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムにおいて、前記電極組立体と対面するエッジ部の少なくとも一部の領域は、フラットではない形状を有する。
Description
本発明は二次電池に関し、より詳細には、安全性が改善された二次電池に関する。
本出願は、２０２１年１０月０１日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２１－０１３１２２４号及び２０２２年０８月１０日付け出願の韓国特許出願第１０－２０２２－００９９９９６号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に組み込まれる。
携帯電話、ノートパソコン、タブレットＰＣなどのモバイルＩＴ機器は、現代の生活と密接な関係を結んでおり、ＩＴ産業市場の成長とあいまって核心部品である二次電池へのニーズもまた急増している。上記の二次電池は、充放電を通じて繰り返して使用可能であり、鉛、ニッケル、カドミウムなどの有害物質を使用しない環境にやさしい電池技術であって、軽いながらも、小さな体積で多量のエネルギーを貯蔵できる高いエネルギー密度を有するという長所で、未来の新成長動力産業の核心をなしている。特に、リチウム二次電池は、人類の生活に密接に関わっているモバイルＩＴの電力源として最も広く用いられているだけではなく、最近では、電気自動車の動力源及び新再生エネルギーの電力貯蔵装置としても活用度を広げ続けている。
一般に、二次電池は、正極、負極及びこれらを分離する分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、前記分離膜を介してリチウムイオンを伝達する電解液（Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ）、これらを収容するケース及びケースの外への電流の通路となる電極リードから構成される。なお、リードフィルムをさらに含み得るが、リードフィルムは、電極リードに結着されて電極リードと電池ケースとの間にショートが生じることを防ぎつつ、電極リードと電池ケースを密封する役割を果たす。
かような二次電池の場合、電池の作動などにより生じるガスなどによる内圧に脆弱である傾向にあるため、このような内圧に十分な剛性を有する二次電池の開発が望まれるのが現状である。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、安全性が改善された二次電池を提供することである。
上述した課題を解決するための本発明の一実施形態による二次電池は、電極リードが取り付けられた電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースに電極組立体を密封するために形成されたシール部と、前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと前記シール部との間に介在したリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムにおいて、前記電極組立体と対面するエッジ部の少なくとも一部の領域は、フラットではない形状を有する。
前記リードフィルムにおいて、前記電極組立体と対面する前記エッジ部の曲率半径は、概ね５０ｍｍ～２００ｍｍであり得る。
前記リードフィルムは、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。
前記リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の概ね２０％～１５０％であり得る。
前記リードフィルムは、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有し得る。
前記リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の概ね２０％～１５０％であり得る。
前記リードフィルムは、相対的に前記電極組立体の近くに位置する第１リードフィルムと、相対的に前記電極組立体から遠くに位置する第２リードフィルムと、を含み得る。
前記第１リードフィルムと前記第２リードフィルムは、互いに離隔して配置され得る。
前記第１リードフィルムは、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有し得る。
前記第１リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の概ね１０％～４０％であり得る。
前記第１リードフィルムと前記シール部との間の界面の前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の概ね１０％～４０％であり得る。
前記第２リードフィルムは、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。
前記第２リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の概ね１０％～４０％であり得る。
前記第２リードフィルムと前記シール部との間の界面の前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の概ね１０％～４０％であり得る。
前記第１リードフィルム及び前記第２リードフィルムは、前記二次電池の内圧が増加するときに前記第１リードフィルムと前記シール部との間の界面が１次的に破断され、前記第２リードフィルムと前記シール部との間の界面が２次的に破断されるように構成され得る。
前記第１リードフィルムと第２リードフィルムとの間の距離が、前記シール部の幅の概ね１０％～８０％であり得る。
前記リードフィルムの平面の形状は、中心部が空いている閉プール状であり得る。
前記リードフィルムは、前記電極組立体と対面する第１部分が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有し、前記第１部分と反対側に位置する第２部分が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。
前記第１部分は、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有し得、前記第２部分は、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。
前記リードフィルムは、前記二次電池の内圧が増加するときに前記第１部分とシール部とが貼り合わせられた第１領域においてリードフィルムとシール部との間の界面が１次的に破断され、前記第２部分とシール部とが貼り合わせられた第２領域においてリードフィルムとシール部との間の界面が２次的に破断されるように構成され得る。
前記電極リードの延在方向に沿った前記第１領域と第２領域との間の距離が、前記電極リードの延在方向に沿った前記シール部の幅の概ね１０％～８０％であり得る。
前記電極リードの延在方向に沿った方向における前記リードフィルムの全体の幅が、前記電極リードの延在方向に沿った方向におけるシール部の幅の概ね５０％～１５０％であり得る。
前記電極リードの延在方向に沿った前記第１領域の幅は、前記電極リードの延在方向に沿った前記シール部の幅の概ね１０％～４０％であり得る。
前記電極リードの延在方向に沿った前記第２領域の幅は、前記電極リードの延在方向に沿った前記シール部の幅の概ね１０％～４０％であり得る。
前記二次電池は、パウチ型二次電池であり得る。
本発明の一実施形態による二次電池は、電極リード及びリードフィルム間の接触面積が増加して電池の密封性を確保することができる。
本発明の一実施形態による二次電池は、内圧に対する剛性を向上させことができて、安全性が向上する。
本明細書に添付される以下の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述する発明の詳細な説明とともに本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項のみに限定されて解釈されてはならない。
以下、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲で使われる用語や単語は通常的および辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応じた意味及び概念で解釈されねばならない。
したがって、本明細書に記載された実施形態及び図面に示された構成は、本発明の最も好ましい一実施形態に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。
本発明の一側面による二次電池は、電極リードが取り付けられた電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記ケースに電極組立体を密封するために形成されたシール部と、前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと前記シール部との間に介在したリードフィルムと、を含み、前記リードフィルムにおいて、前記電極組立体と対面するエッジ部の少なくとも一部の領域は、フラットではない形状を有することを特徴とする。
図１は、本発明の一実施形態による二次電池の電極リード、リードフィルム、及びシール部の部分を示す図である。
図１を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池１０は、電極リード１１が取り付けられた電極組立体１２及びケースを備える。
前記電極組立体１２は、正極板、負極板及び分離膜を含む。電極組立体１２は、分離膜が挟持された状態で、正極板と負極板とがこの順に積層され得る。
正極板は、導電性に優れた金属薄板、例えば、アルミニウム（Ａｌ）箔（ｆｏｉｌ）からなる正極集電体と、その少なくとも片面にコーティングされた正極活物質層と、を含んで形成され得る。また、正極板は、一方の端に金属材質、たとえばアルミニウム（Ａｌ）材質からなる正極タブを含み得る。正極タブは、正極板の一方の端から延びて突出してもよく、正極板の一方の端に溶接されても、導電性接着剤を用いて貼り合わせられてもよい。
負極板は、伝導性金属薄板、例えば、銅（Ｃｕ）箔からなる負極集電体と、その少なくとも片面にコーティングされた負極活物質層と、を含んで形成され得る。また、負極板は、一方の端に金属材質、たとえばニッケル（Ｎｉ）材質から形成された負極タブを含み得る。負極タブは、負極板の一方の端から延びて突出してもよく、負極板の一方の端に溶接されても、導電性接着剤を用いて貼り合わせられてもよい。
分離膜は、正極板と負極板との間に挟持されて、正極板と負極板とを互いに電気的に絶縁させ、正極板と負極板との間においてリチウムイオンが互いに通過できるように多孔性膜の形態に形成され得る。前記分離膜は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、またはポリプロピレン（ＰＰ）、またはこれらの複合フィルムを用いた多孔性膜を含み得る。
分離膜の表面には、無機物コーティング層が配備されていてもよい。無機物コーティング層は、無機物粒子同士がバインダーによって結び付いて固定されて粒子間の間隙容量（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）による気孔構造が形成された構造を有し得る。
電極組立体１２としては、長尺シート状の正極板と負極板とを分離膜が介在された状態で巻き取った構造のジェリーロール型（巻取型）電極組立体、所定の大きさの単位で切り取った複数枚の正極板と負極板とを分離膜を介在した状態でこの順に積層したスタック型（積層型）電極組立体、所定の単位の正極板と負極板とを分離膜を介在した状態で積層したバイセル（Ｂｉ－ｃｅｌｌ）またはフルセル（Ｆｕｌｌ ｃｅｌｌ）を巻き取った構造のスタック／フォールディング型電極組立体などが挙げられる。
前記ケースは、電極組立体１２を収容する収容部１３ａ、及び前記電極組立体１２を密封するために形成されたシール部１３ｂを含む。
前記シール部１３ｂは、前記電極組立体１２を密封するために、例えば、前記収容部１３ａの外周面に沿って融着する部分を指し示すものであり、前記融着は、熱融着、超音波による融着などであり得るが、シール部を融着できる限り、大きく制限されることはない。
本発明の一実施形態において、前記ケースは、外部の衝撃からの保護のための外層、水分を遮断する金属バリア層、及びケースをシールするシーラント層の多層構造のフィルム形態で配備され得る。
前記外層は、ポリ（エチレンテレフタレート）（Ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）；ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、共重合ポリエステル、ポリカーボネート、ナイロンなどを用いたポリエステル系のフィルムを含み得、単層または多層に構成され得る。
前記金属バリア層は、アルミニウム、銅などを含み得る。
前記シーラント層は、シーラント樹脂を含み得、単層または多層に構成され得る。
本発明の一実施形態において、前記シーラント樹脂は、ポリプロピレン（ＰＰ）、酸変性ポリプロピレン（Ａｃｉｄ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ；ＰＰａ）、ランダムポリプロピレン（ｒａｎｄｏｍ ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、エチレンプロピレン共重合体、またはこれらのうちの２種以上を含み得る。前記エチレンプロピレン共重合体は、エチレンプロピレンゴム（ｅｔｈｙｌｅｎｅ－ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）、エチレン－プロピレンブロック共重合体などを含み得るが、これらに限定されない。
本発明の一実施形態において、前記ケースは、パウチ状であり得る。
本発明の一実施形態において、前記ケースがパウチ状である場合、上部パウチと下部パウチを含み得る。前記ケースが上部パウチと下部パウチを含む場合、上部パウチと下部パウチの外周面が熱と圧力により互いに融着されることにより、電池を封止することができる。
前記ケースがパウチ状である場合、前記シール部１３ｂは、ケースの周縁部において４面シールまたは３面シールされ得る。３面シール構造は、上部パウチと下部パウチとが１枚のパウチシートでフォーミングされた後、上部パウチ及び下部パウチ間の境界面を折り曲げて上部パウチ及び下部パウチに形成された前記電極組立体収容部１３ａが積み重なるようにした状態で、折曲部を除いた残りの３面の周縁部をシールした構造を意味する。
図１を参照すると、前記電極リード１１は、一部が前記ケースの外部に露出されるようにケース内に収容され得る。
図１を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池１０は、リードフィルム１４を備える。
前記リードフィルム１４は、前記電極リード１１の外面の一部を包み込み、前記電極リード１１と電極リード１１が突出した部分のケースのシール部１３ｂとの間に介在する。前記リードフィルム１４は、電極リード１１の少なくとも一方の面に位置し得る。前記リードフィルム１４は、前記電極リード１１と電極リードが突出した部分のケースのシール部１３ｂとの間に介在して、電極リード１１と前記ケースのシール部１３ｂとの間の結着を促す。前記リードフィルム１４がシール部１３ｂと当接する面において、電池のシールが起こることになる。
図１を参照すると、前記リードフィルム１４において、電極組立体１２と対面するエッジ部の一部の領域は、フラット（ｆｌａｔ）ではない形状を有する。リードフィルム１４がこのような形状を有する場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積が大きい。特に、リードフィルム１４において、電極組立体１２と対面するエッジ部がフラットな構造を有する従来の二次電池に比べて、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積が増加する。これにより、電極リード１１とシール部１３ｂとの間の接着強度が増加して、電極リード１１とシール部１３ｂとの間のシール強度が増加することが可能になる。電極リード１１とシール部１３ｂとの間のシール強度が増加することで、電池の内圧に対する剛性を増加させることが可能になる。
また、本発明のこのような構成によれば、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積もまた大きくなり得る。特に、リードフィルム１４において電極組立体１２と対面するエッジ部がフラットな構造を有する従来の二次電池に比べて、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積が増加し得る。これにより、電極リード１１とシール部１３ｂのとの間の接着強度が増加して、電極リード１１とシール部１３ｂとの間のシール強度が増加することが可能になる。電極リード１１とシール部１３ｂとの間のシール強度が増加することで、電池の内圧に対する剛性を増加させることが可能になる。
他の側面において、本発明のこのような構成によれば、電池の内部において発生する内圧に対してリードフィルム１４の全体に亘って均一な圧力の伝達が可能である。これにより、内圧がリードフィルム１４の全体に均一に分散されて、電池の内圧に対する剛性を増加させることが可能になる。
本発明の一実施形態において、前記リードフィルム１４において、電極組立体１２と対面するエッジ部は、概ね５０ｍｍ～２００ｍｍの範囲の曲率半径を有し得る。前記エッジ部の曲率半径が前述した範囲を満たす場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積が増加することが可能になり、かつ、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積もまた増加することが容易になる。
一方、前記リードフィルム１４は、電極リード１１の延在方向である第１方向と概ね垂直な第２方向に沿った中心部が電極組立体１２から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。例えば、前記リードフィルム１４は、ケースの外部の方向に凸となる概ねアーチ状であり得る。
図１を参照すると、前記第１方向に沿ったリードフィルム１４の幅ｈは、第１方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね２０％～１５０％であり得る。リードフィルム１４の幅ｈが前述した範囲を満たす場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積が増加することが可能になり、かつ、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積もまた増加することが容易になる。
図２は、本発明の他の実施形態による二次電池の電極リード、リードフィルム、及びシール部の部分を示す図である。
図２を参照すると、前記リードフィルム１４は、電極リード１１の延在方向である第１方向と概ね垂直な第２方向に沿った中心部が電極組立体１２に向かう方向に凸となる形状を有し得る。例えば、前記リードフィルム１４は、電極組立体１２に向かう方向に凸となる概ねアーチ状であり得る。
この場合でも、前記リードフィルム１４が図１に示された形状を有する場合と略同様に、前記第１方向に沿ったリードフィルム１４の幅ｈは、第１方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね２０％～１５０％であり得る。リードフィルム１４の幅ｈが前述した範囲を満たす場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積が増加することが可能になり、かつ、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積もまたさらに増加することが容易になる。
図３は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池の電極リード、リードフィルム、及びシール部の部分を示す図である。
図３を参照すると、前記リードフィルム１４は、相対的に電極組立体１２の近く位置する第１リードフィルム１４ａと、相対的に電極組立体１２から遠くに位置する第２リードフィルム１４ｂと、を含み得る。前記第１リードフィルム１４ａと第２リードフィルム１４ｂは、互いに離隔して配置され得る。
図３を参照すると、前記第１リードフィルム１４ａは、電極リード１１の延在方向である第１方向と概ね垂直な第２方向に沿った中心部が電極組立体１２に向かう方向に凸となる形状を有し得る。例えば、前記第１リードフィルム１４ａは、電極組立体１２に向かう方向に凸となる概ねアーチ状であり得る。
図３においては、前記第１リードフィルム１４ａの形状が、電極組立体１２が収容された方向に凸となる概ねアーチ状であることが示されているが、前記第１リードフィルム１４ａの形状がこれに限定されることはない。
本発明の他の実施形態において、前記第１リードフィルム１４ａの形状が、ケースの外部の方向に凸となる概ねアーチ状であり得る。
図３を参照すると、前記第２リードフィルム１４ｂは、電極リード１１の延在方向である第１方向と概ね垂直な第２方向に沿った中心部が電極組立体１２から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。例えば、前記第２リードフィルム１４ｂは、電極組立体１２から遠ざかる方向に凸となる概ねアーチ状であり得る。
図３においては、前記第２リードフィルム１４ｂの形状がケースの外部の方向に凸となる概ねアーチ状であることが示されているが、前記第２リードフィルム１４ｂの形状がこれに限定されることはない。
本発明の他の実施形態において、前記第２リードフィルム１４ｂの形状が、電極組立体１２が収容された方向に凸となる概ねアーチ状であり得る。
二次電池の場合、内圧の増加により電池が膨れ上がるスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が起こり得るが、これは、電池の安全性に影響を及ぼす。スウェリング現象が起こる場合、接着力がわずかに弱いリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面において破断が起こり得る。
前記リードフィルム１４が前記第１リードフィルム１４ａと第２リードフィルム１４ｂを含む場合、リードフィルム１４は、電池のスウェリング（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）の際に前記第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面が１次的に破断された後、前記第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面が２次的に破断されるように構成され得る。
スウェリング現象が起こる場合、前記第１リードフィルム１４ａは、前記第２リードフィルム１４ｂよりもケースの内部の方に位置するので、スウェリング現象が生じる場合、前記第１リードフィルム１４ａが前記第２リードフィルム１４ｂよりも先に破断され得る。
スウェリング現象が生じるとき、ケースの内部の方向のシール部１３ｂにおいて最も大きい圧力を受ける。前記第１リードフィルム１４ａが前記第２リードフィルム１４ｂよりもケースの内部の方に位置することで、ケースの内部の方のシール部に位置する前記第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面において優先的に破断が生じて、スウェリング圧力を調整することが容易になる。これにより、スウェリング圧力の増加を防いで、電池の安全性を改善することが可能である。
前記第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面において優先的に破断が生じた後にも、スウェリング圧力が増加する場合、前記第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面において破断が生じることにより、スウェリング圧力の増加をさらに防ぐことができる。
前記第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面が破断されれば、電池の内部の圧力を外部に排出することができて、スウェリング圧力を調整することがより一層 容易になる。
本発明の一実施形態において、前記第１リードフィルム１４ａ及び／又は第２リードフィルム１４ｂと接続されるセンサー部（図示せず）及び制御部（図示せず）をさらに含み得る。前記センサー部は、スウェリング圧力を測定して制御部にこれを伝達し、前記制御部は、特定の圧力しきい値を超える場合、第１リードフィルム１４ａ及び／又は第２リードフィルム１４ｂにおいて破断が行われるようにし得る。
本発明の一実施形態において、前記第１リードフィルム１４ａがケースの内部の方のシール部の端部に位置し得る。
本発明の一実施形態において、前記第２リードフィルム１４ｂがケースの外部の方のシール部の端部に位置し得る。
本発明の一実施形態において、第１リードフィルム１４ａと第２リードフィルム１４ｂとの間の距離が、シール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～８０％であり得る。ここで、前記第１リードフィルム１４ａと第２リードフィルム１４ｂとの間の距離とは、第１リードフィルム１４ａのケースの外部の方と最も近い端部と、第２リードフィルム１４ｂのケースの内部の方と最も近い端部との間の距離のことをいう。第１リードフィルム１４ａと第２リードフィルム１４ｂとの間の距離が前述した範囲を満たす場合、第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面と、第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面の破断時期を調整することがより一層容易になる。
本発明の一実施形態において、前記第１リードフィルム１４ａの曲率半径が、概ね５０ｍｍ～２００ｍｍであり得る。前記第１リードフィルム１４ａの曲率半径が前述した範囲を満たす場合、第１リードフィルム１４ａと電極リード１１との間の接触面積と、第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になる。なお、第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面の破断時期を調整することがより一層容易になる。
本発明の一実施形態において、前記第２リードフィルム１４ｂの曲率半径が、概ね５０ｍｍ～２００ｍｍであり得る。前記第２リードフィルム１４ｂの曲率半径が前述した範囲を満たす場合、第２リードフィルム１４ｂと電極リード１１との間の接触面積と、第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になる。なお、第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面の破断時期を調整することがより一層容易になる。
図３を参照すると、電極リード１１の延在方向である第１方向に沿った第１リードフィルム１４ａの幅ｈ１が、前記第１方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～４０％であり得る。第１リードフィルム１４ａの幅ｈ１が前述した範囲を満たす場合、第１リードフィルム１４ａと電極リード１１との間の接触面積及び第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になり、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が容易になる。
図３を参照すると、電極リード１１の延在方向である第１方向に沿った第２リードフィルム１４ｂの幅ｈ２が、前記第１方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～４０％であり得る。第２リードフィルム１４ｂの幅ｈ２が前述した範囲を満たす場合、第２リードフィルム１４ｂと電極リード１１との間の接触面積及び第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になり、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が容易になる。
本発明の一実施形態において、破断が生じる前記第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面の前記第１方向に沿った幅は、シール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～４０％であり得る。前記第１リードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の界面の幅が前述した範囲を満たす場合、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が可能でありながら、スウェリング現象が生じたときに破断が起こることが容易になる。
本発明の一実施形態において、破断が生じる前記第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面の前記第１方向に沿った幅は、シール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～４０％であり得る。前記第２リードフィルム１４ｂとシール部１３ｂとの間の界面の幅が前述した範囲を満たす場合、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が可能でありながら、スウェリング現象が生じたときに破断が起こることが容易になる。
図４は、本発明のさらに他の実施形態による二次電池の電極リード、リードフィルム、及びシール部の部分を示す図である。
図４を参照すると、リードフィルム１４の平面の形状は、中心部が空いている閉ループ状であり得る。リードフィルム１４がこのような閉ループ状を有する場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積が大きく、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積が大きくなることがより一層容易になる。なお、内圧がリードフィルム１４の全体に均一に分散されて、電池の内圧に対する剛性を増加させることがより一層容易になる。
例えば、前記リードフィルム１４は、概ねドーナツ状であり得る。他の側面において、前記リードフィルム１４は、電極組立体１２と対面する第１部分が電極組立体１２に向かう方向に凸となる形状を有し得、第１部分と反対側に位置する第２部分が電極組立体１２から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。前記第１部分は、電極リード１１の延在方向である第１方向と概ね垂直な第２方向に沿った中心部が電極組立体１２に向かう方向に凸となる形状を有し得る。前記第２部分は、電極リード１１の延在方向である第１方向と概ね垂直な第２方向に沿った中心部が電極組立体１２から遠ざかる方向に凸となる形状を有し得る。
本発明の一実施形態において、前記リードフィルム１４は、二次電池の内圧が増加するとき、第１領域Ａのリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面が１次的に破断された後、第２領域Ｂのリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面が２次的に破断され得る。
ここで、前記第１領域Ａとは、相対的に電極組立体１２が収容された方の近くに位置する前記ドーナツ状のリードフィルム１４の部分とシール部１３ｂとが対応する領域のことをいう。前記第２領域Ｂは、相対的に電極組立体１２が収容された方から遠くに位置する前記ドーナツ状のリードフィルム１４の部分とシール部１３ｂとが対応する領域のことをいう。
二次電池の内圧が増加することにつれて、最も大きい圧力を受ける部位であるケースの内部側の方に位置する前記第１領域Ａのリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面において優先的に破断が生じて、スウェリング圧力を調整することが容易になる。これにより、スウェリング圧力の増加を防いで、電池の安全性を改善させることが可能である。
前記第１領域Ａのリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面において優先的に破断が生じた後にも、スウェリング圧力が増加する場合、前記第２領域Ｂのリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面において破断が生じることにより、スウェリング圧力の増加をさらに防ぐことができる。
前記第２領域Ｂのリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の界面において破断が起こると、電池の内部の圧力を外部に排出することができて、スウェリング圧力を調整することがより一層容易になる。
本発明の一実施形態において、前記第１領域Ａ及び／又は第２領域Ｂと接続されるセンサー部（図示せず）及び制御部（図示せず）をさらに含み得る。前記センサー部は、スウェリング圧力を測定して制御部にこれを伝達し、前記制御部は、特定の圧力しきい値を超える場合、第１領域Ａ及び／又は第２領域Ｂにおいて破断が行われるようにし得る。
本発明の一実施形態において、前記第１領域Ａがケースの内部の方のシール部の端部に位置し得る。
本発明の一実施形態において、前記第２領域Ｂがケースの外部の方のシール部の端部に位置し得る。
本発明の一実施形態において、電極リード１１の延在方向に沿った第１領域Ａと第２領域Ｂとの間の距離が、電極リード１１の延在方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～８０％であり得る。ここで、前記第１領域Ａと第２領域Ｂとの間の距離とは、第１領域Ａと第２領域Ｂとの間の距離のうち、最も近い距離のことをいう。第１領域Ａと第２領域Ｂとの間の距離が前述した範囲を満たす場合、第１領域Ａと第２領域Ｂとの間の破断時期を調整することがより一層容易になる。
本発明の一実施形態において、前記閉ループ状を有するリードフィルム１４の曲率半径が、概ね５０ｍｍ～２００ｍｍであり得る。前記ドーナツ状のリードフィルム１４の曲率半径が前述した範囲を満たす場合、第１領域Ａにおいて、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積と、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になる。なお、第２領域Ｂにおいて、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積と、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になる。第１領域Ａ及び／又は第２領域Ｂの破断時期を調整することがより一層容易になる。
図４を参照すると、電極リード１１の延在方向に沿った方向へのリードフィルム１４の全体の幅ｈが、電極リード１１の延在方向に沿った方向へのシール部１３ｂの幅ｄの概ね５０％～１５０％であり得る。前記リードフィルム１４の全体の幅が前述した範囲を満たす場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積を増加させながら、リードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積もまた増加させることがより一層容易になる。
図４を参照すると、前記閉ループ状のリードフィルム１４のうち、電極組立体１２と対面する第１部分の前記第１方向に沿った幅ｈ１は、前記第１方向に沿ったシール部１３ｂの幅の概ね１０％～４０％であり得る。前記幅ｈ１が前述した範囲を満たす場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積及びリードフィルム１４とシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になり、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が容易になる。
図４を参照すると、前記閉ループ状のリードフィルム１４のうち、第１部分と反対側に位置する第２部分の前記第１方向に沿った幅ｈ２は、前記第１方向に沿ったシール部１３ｂの幅の概ね１０％～４０％であり得る。前記幅ｈ２が前述した範囲を満たす場合、リードフィルム１４と電極リード１１との間の接触面積及びリードフィルム１４ａとシール部１３ｂとの間の接触面積が増加することが容易になり、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が容易になる。
図４を参照すると、電極リード１１の延在方向に沿った前記第１領域Ａの幅は、電極リード１１の延在方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～４０％であり得る。第１領域Ａの幅が前述した範囲を満たす場合、電池の正常作動時に十分な強度のシール強度の確保が可能でありながら、スウェリング現象が生じたときに破断が起こることが容易になる。
図４を参照すると、電極リード１１の延在方向に沿った前記第２領域Ｂの幅は、電極リード１１の延在方向に沿ったシール部１３ｂの幅ｄの概ね１０％～４０％であり得る。第２領域Ｂの幅が前述した範囲を満たす場合、電池の正常作動時には十分な強度のシール強度の確保が可能でありながら、二次電池の内圧が増加したときに破断が起こることが容易になる。
前記二次電池は、円筒型、角型、またはパウチ型の二次電池であり得る。中でも、前記二次電池がパウチ型二次電池であり得る。
パウチ型二次電池の場合、パウチケースの強度が弱く、様々な形状を有することにより、内圧に対してさらに脆弱になる傾向にある。これにより、本発明の一実施形態による二次電池がパウチ型二次電池である場合、安全性の側面からみてより一層有利である。
以上において、本発明の好適な実施形態について図示及び説明したが、本発明は、上述した特定の実施形態に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲において請求する本発明の要旨から逸脱することなく、当該発明が属する技術分野において通常の知識を有する者により種々の変形実施が可能であるということはいうまでもなく、これらの変形された実施形態は、本発明の技術的思想や見通しから個別的に理解されてはならない。
１０ 二次電池
１１ 電極リード
１２ 電極組立体
１３ａ 収容部
１３ｂ シール部
１４ リードフィルム
１４ａ 第１リードフィルム
１４ｂ 第２リードフィルム
Ａ 第１領域
Ｂ 第２領域
１１ 電極リード
１２ 電極組立体
１３ａ 収容部
１３ｂ シール部
１４ リードフィルム
１４ａ 第１リードフィルム
１４ｂ 第２リードフィルム
Ａ 第１領域
Ｂ 第２領域
Claims (25)
- 電極リードが取り付けられた電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースに電極組立体を密封するために形成されたシール部と、
前記電極リードの外面の一部を包み込み、前記電極リードと前記シール部との間に介在したリードフィルムと、
を含み、
前記リードフィルムにおいて、前記電極組立体と対面するエッジ部の少なくとも一部の領域は、フラットではない形状を有する、二次電池。 - 前記リードフィルムにおいて、前記電極組立体と対面する前記エッジ部の曲率半径は、５０ｍｍ～２００ｍｍである、請求項１に記載の二次電池。
- 前記リードフィルムは、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有する、請求項１または２に記載の二次電池。
- 前記リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の２０％～１５０％である、請求項３に記載の二次電池。
- 前記リードフィルムは、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有する、請求項１に記載の二次電池。
- 前記リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の２０％～１５０％である、請求項５に記載の二次電池。
- 前記リードフィルムは、
相対的に前記電極組立体の近くに位置する第１リードフィルムと、
相対的に前記電極組立体から遠くに位置する第２リードフィルムと、
を含む、請求項１に記載の二次電池。 - 前記第１リードフィルムと前記第２リードフィルムは、互いに離隔して配置される、請求項７に記載の二次電池。
- 前記第１リードフィルムは、
前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有する、請求項７に記載の二次電池。 - 前記第１リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の１０％～４０％である、請求項９に記載の二次電池。
- 前記第１リードフィルムと前記シール部との間の界面の前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の１０％～４０％である、請求項９に記載の二次電池。
- 前記第２リードフィルムは、
前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有する、請求項７に記載の二次電池。 - 前記第２リードフィルムの前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の１０％～４０％である、請求項１２に記載の二次電池。
- 前記第２リードフィルムと前記シール部との間の界面の前記第１方向に沿った幅は、前記シール部の前記第１方向に沿った幅の１０％～４０％である、請求項１２に記載の二次電池。
- 前記第１リードフィルム及び前記第２リードフィルムは、
前記二次電池の内圧が増加するときに前記第１リードフィルムと前記シール部との間の界面が１次的に破断され、前記第２リードフィルムと前記シール部との間の界面が２次的に破断される、請求項７に記載の二次電池。 - 前記第１リードフィルムと第２リードフィルムとの間の距離が、前記シール部の幅の１０％～８０％である、請求項８に記載の二次電池。
- 前記リードフィルムの平面の形状は、
中心部が空いている閉プール状である、請求項１に記載の二次電池。 - 前記リードフィルムは、
前記電極組立体と対面する第１部分が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有し、前記第１部分と反対側に位置する第２部分が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有する、請求項１７に記載の二次電池。 - 前記第１部分は、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体に向かう方向に凸となる形状を有し、
前記第２部分は、前記電極リードの延在方向である第１方向と垂直な第２方向に沿った中心部が前記電極組立体から遠ざかる方向に凸となる形状を有する、請求項１８に記載の二次電池。 - 前記リードフィルムは、
前記二次電池の内圧が増加するときに前記第１部分とシール部とが貼り合わせられた第１領域においてリードフィルムとシール部との間の界面が１次的に破断され、前記第２部分とシール部とが貼り合わせられた第２領域においてリードフィルムとシール部との間の界面が２次的に破断される、請求項１８に記載の二次電池。 - 前記電極リードの延在方向に沿った前記第１領域と第２領域との間の距離が、前記電極リードの延在方向に沿った前記シール部の幅の１０％～８０％である、請求項２０に記載の二次電池。
- 前記電極リードの延在方向に沿った方向における前記リードフィルムの全体の幅が、前記電極リードの延在方向に沿った方向におけるシール部の幅の５０％～１５０％である、請求項１７に記載の二次電池。
- 前記電極リードの延在方向に沿った前記第１領域の幅は、前記電極リードの延在方向に沿った前記シール部の幅の１０％～４０％である、請求項２０に記載の二次電池。
- 前記電極リードの延在方向に沿った前記第２領域の幅は、前記電極リードの延在方向に沿った前記シール部の幅の１０％～４０％である、請求項２０に記載の二次電池。
- 前記二次電池がパウチ型二次電池である、請求項１に記載の二次電池。
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