JP2024515126A - 発火抑制構造のリチウム二次電池 - Google Patents

Abstract

本発明は、発火抑制構造を有するリチウム二次電池に関するものである。より具体的に、本発明は、発火現象を抑制し得る構造を有するリチウム二次電池を提供することが特徴である。

Description

本発明は、発火抑制構造を有するリチウム二次電池に関するものである。

本出願は、２０２２年２月７日付の韓国特許出願第１０－２０２２－００１５６７０号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示されたすべての内容は、本明細書の一部として含まれる。

リチウム二次電池は、代表的に、正極、負極、電解質および分離膜を含む電池セルで構成される。電池セルの一種であるパウチセルの場合は、正極、負極および分離膜で構成された１つの単位セルが複数個積層された電極組立体を電解質と共にパウチ型の電池ケースに収納した形態を有する。

図１は、従来のパウチセルの構造を示したものである。上記図１の（ａ）を参考にすると、リチウム二次電池は、電極リード３０、絶縁フィルム２０、電極組立体１０、および電池ケース４０を含む。上記電池ケース４０は、電極組立体１０が収容される収容部Ａｃ’、および上記収容部Ａｃ’の縁に沿って電池ケース４０の側面方向に延長された縁部Ｅｄ’を含む。

上記パウチセルは、電極組立体１０がパウチ型の電池ケース４０に収納された形態を有する。上記電極組立体１０は、複数の電極板が積層されたものを指し、上記電極板は、負極板および正極板で構成される。すなわち、このようにパウチ型の電池ケース４０に収納される電極組立体１０は、正極板と負極板とが交互に積層されたものをいう。このとき、上記正極板と負極板との間は分離膜により分離される。このような電極板には、それぞれの極性に応じて電極タブ１１が延長されるかまたは連結される。このような電極タブ１１には、再び電極リード３０が連結される。上記電極タブ１１と電極リード３０は、超音波溶接などによって接合される。

絶縁フィルム２０は、電極リード３０と電池ケース４０の密閉性と絶縁性のために上記電極リード３０上に付着され、上部電池ケース４１および下部電池ケース４２の接合部が接合されて密封されるときに、上部電池ケース４１と下部電池ケース４２との接合部の間に介在される。

図１の（ｂ）を参考にすると、上部電池ケース４１および下部電池ケース４２が接合されると、上記電池ケース４０の外部に、電極タブ１１に連結されていた電極リード３０が突出していることが分かる。すなわち、上部電池ケース４１および下部電池ケース４２が電極組立体１０を密封することにより外部から保護する。

一方、上記電池ケース４０が１つの断熱材として作用することにより、内部の電極組立体１０で発生した熱を外に放出し得ない場合が発生するが、これにより過熱によるリチウム二次電池の発火現象が発生し得る。具体的には、それぞれの単位セルで発生した熱が重畳されることによって電池セル内部の温度が上昇し、電池セル内部が過熱される。

一般的に、リチウム二次電池は複数の電極板を積層して含むため、熱が電極組立体１０の中心部に集中することになり、上記中心部の温度は指数関数的に上昇することになる。上記のようにリチウム二次電池の内部が高い温度に到達すると、正極で熱暴走が発生することになり、このとき発生した熱によりリチウム二次電池が爆発する危険性がある。

近年、リチウム二次電池のエネルギー密度を増加させる傾向であるため、上記のように単位セルで発生する熱の重畳による過熱現象を抑制し得る方法が求められている。

韓国公開特許第１０－２０１９－００２４７０９号

本発明は、複数個の単位セルで発生する熱の重畳による過熱現象を解消するという目的を有する。

本発明によると、単位セルを含む第１電極部、単位セルを含む第２電極部、および放熱部材を含む放熱部で構成された電極組立体と、上部電池ケースおよび下部電池ケースで構成され、前記電極組立体を収容する収容部および前記収容部の縁に沿って延長形成された接合部を含む電池ケースと、を含み、前記放熱部は、前記第１電極部と前記第２電極部との間に介在されていることを特徴とする発火抑制構造のリチウム二次電池を提供する。

具体的には、前記第１電極部および前記第２電極部は、それぞれ少なくとも１つ以上の単位セルを含み得る。

より具体的には、前記第１電極部と前記第２電極部に含まれた単位セルの個数は、互いに同一であり得る。

具体的には、前記放熱部と前記第１電極部との間、および前記放熱部と前記第２電極部との間には分離膜が介在され得る。

また、前記放熱部が複数の放熱部材を含み、前記放熱部材の各々の間には分離膜が介在され得る。

好ましくは、前記放熱部材は、銅、アルミニウム、ニッケル、銅合金、ニッケル合金、チタン、ステンレススチール（ＳＵＳ）、炭素のうち少なくともいずれか１つを含み得る。

具体的には、前記単位セルは、正極集電体、前記正極集電体の一側端部から引き出された正極タブ、および前記正極集電体の表面にコーティングされた正極合剤を含む正極板と、負極集電体、前記負極集電体の一側端部から引き出された負極タブ、および前記負極集電体の表面にコーティングされた負極合剤を含む負極板と、前記正極板と前記負極板との間に介在された分離膜と、を含み得る。

具体的には、前記放熱部材は板状の形状を有し、前記放熱部材の縦横長さは、前記正極集電体または前記負極集電体の縦横長さを超えないものであり得る。

また、前記放熱部材は、前記正極タブおよび前記負極タブのうちいずれか１つに対応する位置から引き出された放熱タブをさらに含むものであり得る。

また、前記放熱部に含まれた放熱部材の全体厚さは、前記正極集電体または前記負極集電体の厚さより厚いものであり得る。

また、前記放熱部に含まれた放熱部材の全体厚さは、前記正極集電体の厚さの８倍以下のものであり得る。

一方、前記正極タブは、前記正極タブに対応する位置の放熱タブと連結され、前記負極タブは、前記負極タブに対応する位置の放熱タブと連結されものであり得る。

他の実施形態によると、前記放熱部材は、前記正極タブおよび前記負極タブが位置しない一側端部から引き出された放熱フィンをさらに含み得る。

具体的には、前記放熱フィンは、前記電池ケースの接合部を超えず、前記上部電池ケースの接合部と下部電池ケースの接合部との間に介在され得る。

本発明によると、電池セル内部の電極組立体で部分的に高温の熱が発生しても、リチウム二次電池の過熱および発火現象を抑制し得る効果を有する。

従来のパウチセルの構造を示したものである。 本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示したものである。 本発明の単位セルの構成を示したものである。 本発明の放熱部の構成に対する例示を示したものである。 本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体の構成を示したものである。 本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の放熱部の構成を示したものである。 本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示したものである。 本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の部分断面図を示したものである。 本発明の実施例１～実施例３の電極組立体スタックの構成を示したものである。 本発明の比較例１および比較例２の電極組立体スタックの構成を示したものである。

以下、添付の図面と様々な実施形態によって本発明の細部構成を詳細に説明する。以下に説明される実施形態は、本発明の理解を助けるために例示的に示したものであり、また添付された図面は、発明の理解を助けるために実際の縮尺で図示されたものではなく、一部の構成要素の寸法が誇張されて図示され得る。

本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な形態を有することができるので、特定の実施形態を図面に例示し、本文に詳細に説明する。しかしながら、これは本発明を特定の開示形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解されるべきである。

本発明のリチウム二次電池は、複数個の単位セルを含む電極組立体と、上記電極組立体を収容する電池ケースと、を含む。

図２～図３は、本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示したものであり、図４～図５は、本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示したものである。

以下、上記図面を参照して本発明について説明する。

（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示したものである。

上記図２を参照すると、上記電池ケースは、電極組立体１００を収容し得る収容部を含み、上記電極組立体１００を上記収容部に挿入して密封し得る構造を有することが分かる。より具体的には、上記電池ケースは、電極組立体１００の上部を覆う上部電池ケース２１０、および上記電極組立体１００の下部を覆う下部電池ケース２２０を含む。

上記上部電池ケース２１０および下部電池ケース２２０のうち少なくともいずれか１つは、上記電極組立体１００を完全に収容し得る収容部を含み得る。

上記上部電池ケース２１０および下部電池ケース２２０は一体型に製作され得るか、または分離されて製作され得る。これは、製造意図に応じて十分に調節可能である。

本発明では、上部電池ケース２１０および下部電池ケース２２０のそれぞれが収容部を含む例示を挙げた。

上記電極組立体１００は、複数の単位セル１１０を含む第１電極部、複数の単位セル１１０を含む第２電極部、および上記第１電極部と第２電極部との間に介在され、放熱部材１３０を含む放熱部を含む。

上記図２を参照すると、放熱部の上部に位置する第１電極部は、複数の単位セル１１０を積層して含んでおり、上記放熱部の下部に位置する第２電極部も、複数の単位セル１１０を積層して含んでいることが分かる。

上記第１電極部および第２電極部は、それぞれ少なくとも１つ以上の単位セル１１０を含む必要があり、好ましくは、上記第１電極部と第２電極部に含まれた単位セル１１０の個数は互いに同一でなければならない。

すなわち、上記放熱部を基準として、上記第１電極部および第２電極部が対称の構造を形成し得る。上記第１電極部および第２電極部が対称の構造を有するほど、放熱部は、電極組立体１００内において厚さ方向の中心部に近く位置することができ、電極組立体１００の中心部に位置する放熱部が、上部に位置する第１電極部および下部に位置する第２電極部で発生した熱を均等に吸収して外部への放出が円滑になり得る。第１電極部および第２電極部に含まれた単位セル１１０の個数が大きく異なり、上記第１電極部と第２電極部が放熱部を間に置いて対称構造を有することができなくなる場合には、それぞれの電極部で発生した熱が何れか一方に偏ることになり、上記放熱部が十分に熱を吸収し得なくなる。

上記第１電極部、放熱部および第２電極部は順次に積層されて、１つの電極組立体１００を形成することになるが、このとき、それぞれの構成は、分離膜１２０などにより電気的に分離されることが好ましい。具体的に、上記第１電極部と放熱部との間には、好ましくは分離膜１２０が介在される。また、上記第２電極部と放熱部との間にも、好ましくは分離膜１２０が介在される。

上記第１電極部および第２電極部にそれぞれ含まれる単位セル１１０は、正極板１１１ａ、負極板１１１ｂおよび分離膜１１２を含む。

図３は、本発明の単位セル１１０の構成を示したものである。

上記図３を参照すると、単位セル１１０は、電極板および分離膜１１２で主に構成される。

上記電極板は、電極集電体、上記電極集電体上にコーティングされた電極合剤、および上記電極集電体の一側端部から引き出された電極タブを含む。

上記電極板、電極集電体、電極タブおよび電極合剤は、極性に応じて２つの種類に区分され得る。具体的に、上記電極合剤は、正極活物質を含む正極合剤１１１ａ２および負極活物質を含む負極合剤１１１ｂ２で構成され、上記電極集電体は、正極集電体１１１ａ１、および分離膜１１２を基準として上記正極集電体１１１ａ１に対称な負極集電体１１１ｂ１で構成される。また、上記電極タブは、上記正極集電体１１１ａ１から引き出された正極タブ１１１ａ３、および上記負極集電体１１１ｂ１から引き出された負極タブ１１１ｂ３で構成される。

上記電極板は、正極集電体１１１ａ１、上記正極集電体１１１ａ１の一側端部から引き出された正極タブ１１１ａ３、および上記正極集電体１１１ａ１の表面にコーティングされた正極合剤１１１ａ２を含む正極板１１１ａと、負極集電体１１１ｂ１、上記負極集電体１１１ｂ１の一側端部から引き出された負極タブ１１１ｂ３、および上記負極集電体１１１ｂ１の表面にコーティングされた負極合剤１１１ｂ２を含む負極板１１１ｂと、を含む。

上記正極板１１１ａおよび負極板１１１ｂは、要求されるリチウム二次電池の容量によって厚さに差があり得るが、一つのリチウム二次電池で使用される各正極板１１１ａおよび負極板１１１ｂは、好ましくは同じ厚さを有し得る。さらに、上記正極板１１１ａに含まれる正極集電体１１１ａ１、および負極板１１１ｂに含まれる負極集電体１１１ｂ１の厚さは同一であり得る。

上記正極合剤１１１ａ２は、上記正極集電体１１１ａ１の一面または両面にコーティングされ得、これに対して本発明において特に限定はしない。

上記正極合剤１１１ａ２は、好ましくは正極活物質、導電材およびバインダーなどを含み得、上記正極合剤１１１ａ２は、リチウム二次電池技術分野で一般的に用いられるいかなる正極物質も利用可能である。

上記正極集電体１１１ａ１は、電子の移動経路を提供し、内部で発生した熱を外部へ放出し、また、電極の形状を維持する支持体としての役割を果たす。

上記正極集電体１１１ａ１は、リチウム二次電池技術分野で一般的に用いられるいかなる正極集電体１１１ａ１の材料も利用可能である。一例として、上記正極集電体１１１ａ１は、アルミニウムを含み得る。

上記正極集電体１１１ａ１の厚さは、好ましくは１μｍ～２０μｍである。

上記正極集電体１１１ａ１の一側端部から引き出された正極タブ１１１ａ３には、正極合剤１１１ａ２がコーティングされないことが好ましい。

上記負極合剤１１１ｂ２は、上記負極集電体１１１ｂ１の一面または両面にコーティングされ得、これに対して本発明において特に限定はしない。

上記負極合剤１１１ｂ２は、好ましくは負極活物質、導電材およびバインダーなどを含み得、上記負極合剤１１１ｂ２は、リチウム二次電池技術分野で一般的に用いられるいかなる負極物質も利用可能である。

上記負極集電体１１１ｂ１は、電子の移動経路を提供し、内部で発生した熱を外部へ放出し、また、電極の形状を維持する支持体としての役割を果たす。

上記負極集電体１１１ｂ１は、リチウム二次電池技術分野で一般的に用いられるいかなる負極集電体１１１ｂ１の材料も利用可能である。一例として、上記負極集電体１１１ｂ１は、銅を含み得る。

上記負極集電体１１１ｂ１の厚さは、好ましくは１μｍ～２０μｍである。

上記負極集電体１１１ｂ１の一側端部から引き出された負極タブ１１１ｂ３には、負極合剤１１１ｂ２がコーティングされないことが好ましい。

本発明において、上記正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３は、互いに上下方向に重なることを避けなければならない。これは、正極タブ１１１ａ３は正極タブ１１１ａ３同士を、負極タブ１１１ｂ３は負極タブ１１１ｂ３同士を束ねて、正極リードおよび負極リードにそれぞれ分離して結合させるためである。

上記正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３は、電極組立体１００において同じ方向に形成されて位置し得るか、または互いに反対方向に形成されて位置し得るが、これに対して特に限定する必要はない。本発明では、理解の便宜上、正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３が、電極組立体１００の同じ方向を向くように形成されたものと仮定した。

本発明の分離膜１１２、１２０は、リチウム二次電池技術分野で用いられるいかなる分離膜１１２、１２０も使用可能であり、これに対して本発明において特に限定はしない。

本発明の電極組立体１００は、内部で発生した熱を、放熱部を介して外部へ放出させることができる構造を有することが特徴である。

上記図２を参照すると、上記放熱部は、板状の形状を有する放熱部材１３０を含むことが分かる。

上記放熱部材１３０は、熱を上手く吸収し得る素材であって、電池ケースによって密封された電極組立体１００内で発生する熱を吸収して外部へと上記吸収された熱を円滑に放出させる役割を果たす。

上記放熱部材１３０は、好ましくは、銅、アルミニウム、ニッケル、銅合金、ニッケル合金、チタン、ステンレススチール（ＳＵＳ）、炭素のうち少なくともいずれか１つを含む。

上記放熱部材１３０の縦横長さは、第１電極部および第２電極部に含まれる正極集電体１１１ａ１および負極集電体１１１ｂ１との縦横長さを超えないことが好ましく、より好ましくは、上記放熱部材１３０の縦横長さは、上記正極集電体１１１ａ１および負極集電体１１１ｂ１の縦横長さと一致し得る。

上記１つの放熱部材１３０は、好ましくは、上記正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３のうちいずれか１つに対応される位置から引き出された放熱タブ１３１をさらに含み得る。

上記放熱タブ１３１は、正極タブ１１１ａ３または負極タブ１１１ｂ３と結合され、放熱部材１３０が吸収した熱を外部へ放出させる役割を果たす。

上記放熱部材１３０の厚さは、電極組立体１００内で発生した熱をより多く吸収するために、上記正極集電体１１１ａ１の厚さより厚いものが好ましい。上記放熱部材１３０の厚さが十分に厚くない場合には、十分な熱を吸収するかまたは内部に貯蔵することができないことがあり得る。このとき、上記正極集電体１１１ａ１が上記放熱部材１３０の厚さを基準として適用されるのは、単位セル１１０内で負極板１１１ｂよりは正極板１１１ａで比較的熱が多く発生するからである。

（第２実施形態）
本発明のリチウム二次電池は、放熱部が複数の放熱部材１３０を含み得る。

図４は、本発明の放熱部の構成に対する例示を示したものである。

上記図４の（ａ）は、上述した第１の実施形態に係るリチウム二次電池の放熱部を示したものであって、上記放熱部に１つの放熱部材１３０が使用されていることが分かる。このとき、分離膜１２０は、上記放熱部材１３０の両面に提供される。

上記図４の（ｂ）を参照すると、放熱部に２つの放熱部材１３０が積層されて含まれることが分かる。上記放熱部材１３０の間および上記放熱部材１３０の外部面に分離膜１２０が提供されることが分かる。また、それぞれの放熱部材１３０において、放熱タブ１３１が異なる位置から引き出されていることが分かる。このとき、いずれか１つの放熱タブ１３１は負極タブ１１１ｂ３と連結され、他の１つの放熱タブ１３１は正極タブ１１１ａ３と連結される。

上記図４の（ｃ）を参照すると、放熱部に複数の放熱部材１３０が積層されていることが分かる。上記それぞれの放熱部材１３０の間には分離膜１２０が介在され、上記各放熱部材１３０を電気的に分離させる。このとき、放熱タブ１３１は、上記放熱部材１３０の個数ほど複数で形成され得るが、上記放熱タブ１３１は、正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３に対応される２つの位置に区分され、放熱部材１３０から引き出される。

上記のように放熱部に含まれる放熱部材１３０は複数個存在し得るが、上記放熱部に含まれた放熱部材１３０の全体厚さは、正極集電体１１１ａ１の厚さの８倍を超えてはならない。好ましくは、上記放熱部に含まれた放熱部材１３０の全体厚さは、上記正極集電体１１１ａ１の厚さの２倍～８倍である。このとき、上記放熱部材１３０の全体厚さが、上記正極集電体１１１ａ１の厚さの２倍未満であると、正極板１１１ａで発生する熱を十分に吸収しにくくなり得る。また、上記放熱部材１３０の全体厚さが、上記正極集電体１１１ａ１の厚さの８倍を超えると、リチウム二次電池のエネルギー密度が減少するという問題が生じ得る。

また、上記放熱部に含まれた放熱部材１３０の全体厚さは、上記第１電極部および第２電極部に含まれた正極集電体１１１ａ１および負極集電体１１１ｂ１の全体厚さの４０％以下であることが好ましい。より好ましくは、上記放熱部に含まれた放熱部材１３０の全体厚さは、上記第１電極部および第２電極部に含まれた正極集電体１１１ａ１および負極集電体１１１ｂ１の全体厚さの１０％～４０%である。このとき、上記放熱部材１３０の全体厚さが１０％未満であると、放熱部材１３０による熱吸収の効果を十分に得ることができなくなる。また、４０％を超えると、放熱部材１３０の過度な体積占有により、リチウム二次電池のエネルギー密度が低くなるおそれがある。

図５は、本発明の第２実施形態に係るリチウム二次電池の電極組立体１００の構成を示したものである。

上記図５を参照すると、放熱部が２つの放熱部材１３０を含んでいることが分かる。具体的には、２つの放熱部材１３０の間には分離膜１２０が介在されており、上記各放熱部材１３０から外部に向かう一面にそれぞれ分離膜１２０が付着されていることが分かる。

上記のように、本発明の放熱部は２つの放熱部材１３０を含み得るが、上記２つの放熱部材１３０の厚さの総和は、正極集電体１１１ａ１の厚さの８倍を超えてはならない。好ましくは、上記放熱部に含まれた２つの放熱部材１３０の全体厚さは、上記正極集電体１１１ａ１の厚さの２倍～８倍である。より好ましくは、正極集電体１１１ａ１の厚さの３倍～６倍である。

また、上記放熱部に含まれた２つの放熱部材１３０の全体厚さは、上記第１電極部および第２電極部に含まれた正極集電体１１１ａ１および負極集電体１１１ｂ１の全体厚さの４０％以下であることが好ましい。より好ましくは、上記放熱部に含まれた放熱部材１３０の全体厚さは、上記第１電極部および第２電極部に含まれた正極集電体１１１ａ１および負極集電体１１１ｂ１の全体厚さの１０％～４０%である。

すなわち、本発明において、放熱部に含まれる放熱部材１３０の個数は限定する必要はないが、上記放熱部材１３０の全体厚さの範囲は、上記正極集電体１１１ａ１の厚さ、または正極集電体１１１ａ１と負極集電体１１１ｂ１全体の厚さによって限定されることが好ましい。

（第３実施形態）
本発明の放熱部材１３０は、放熱部材１３０で発生した熱を外部へ放出する機能を有する放熱フィン１３２をさらに含み得る。

図６は、本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の放熱部の構成を示したものである。

上記図６を参照すると、放熱フィン１３２が放熱部材１３０の一側端部から引き出されて形成されていることが分かる。上記放熱フィン１３２は、外部への熱放出をより円滑にするために、図示されたように、上記放熱部材１３０の側部に沿って延長されて形成され得るが、これに限定されない。ただし、上記放熱フィン１３２が放熱部材１３０の側部に沿って延長形成される場合に、単位セル１１０に含まれる正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３は、上記放熱フィン１３２によって互いに電気的に接続される危険がある。そのため、上記放熱フィン１３２は、上記正極タブ１１１ａ３および負極タブ１１１ｂ３が位置しない放熱部材１３０の一側端部から引き出されて形成されることが好ましい。もし、上記放熱部材１３０に放熱タブ１３１が存在する場合に、上記放熱フィン１３２は、上記放熱タブ１３１が位置しない他側端部から引き出されて形成されることが好ましい。

図７は、本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の構成を示したものである。

上記図７を参照すると、上記放熱フィン１３２が放熱材の側部のうち放熱タブ１３１が位置しない他側端部に延長されて形成されたことが分かる。

上記のような放熱フィン１３２は、放熱タブ１３１より広い範囲で放熱部材１３０から引き出されるため、上記放熱部材１３０が吸収した熱を外部へ円滑に放出することが可能である。

上記放熱フィン１３２は、電極組立体１００が上部電池ケース２１０および下部電池ケース２２０に収容され、上記上部電池ケース２１０および下部電池ケース２２０が接合されるときに、上記上部電池ケース２１０と下部電池ケース２２０との間に介在されることが好ましい。これは、上記放熱フィン１３２が上記電池ケースの接合部を介して熱を外部へ放出するのに効果的であるからである。

図８は、本発明の第３実施形態に係るリチウム二次電池の部分断面図を示したものである。

上記図８の（ａ）を参照すると、上記放熱フィン１３２が、上部電池ケース２１０と下部電池ケース２２０との接合部の間に介在されていることが分かる。

上記図８の（ｂ）を参照すると、上記放熱フィン１３２が、上部電池ケース２１０と下部電池ケース２２０との接合部の間に介在され、上記放熱フィン１３２の終端が外部に開放されていることが分かる。上記図８の（ｂ）のような構造では、上記放熱フィン１３２の終端を介して熱の放出がより効果的に行われ得る。

＜実施例１＞
負極活物質（黒鉛）およびバインダー（ポリビニリデンフルオライド）を含む負極合剤がコーティングされた厚さ１５μｍの負極集電体（銅ホイル）、正極活物質（ＬｉＣｏＯ_２）、導電材（カーボンブラック）およびバインダー（ポリビニリデンフルオライド）を含む正極合剤がコーティングされた厚さ１５μｍの正極集電体（アルミニウムホイル）および分離膜（多孔性ポリエチレンフィルム）を用意し、厚さ６０μｍの放熱部材（アルミニウム）を用意して図９の（ａ）と同様の構造で積層させて電極組立体を製造した。

その後、放熱タブを正極タブと結合するようにし、図１のように電池ケースを覆ってリチウム二次電池を製造した。

＜実施例２＞
厚さ３０μｍの放熱部材（アルミニウム）２つを図９の（ｂ）と同様の構造で積層させ、残りは上記実施例１と同一の条件でリチウム二次電池を製造した。

＜実施例３＞
図６の構造を有する放熱フィンを図８の（ｂ）のように上部電池ケースと下部電池ケースとの接合部の間に介在させたことを除いて、残りの条件は上記実施例１と同様にしてリチウム二次電池を製造した。

＜比較例１＞
厚さ１５μｍの放熱部材（アルミニウム）を図１０の（ａ）と同様の構造で積層させ、残りは上記実施例１と同一の条件でリチウム二次電池を製造した。

＜比較例２＞
厚さ６０μｍの放熱部材（アルミニウム）を図１０の（ｂ）と同様の構造で積層させ、残りは上記実施例１と同一の条件でリチウム二次電池を製造した。

＜実験例（充放電時の電池発熱の評価）＞
本発明に係る二次電池の性能を評価するために、下記のような実験を行った。

実施例および比較例で製作された二次電池を対象に過充電を行い、過充電された二次電池の表面温度を測定した。具体的には、４．２Ｖに充電した後に、充電された電池を１Ａの定電流で８．４Ｖになるまで過充電した。各二次電池の表面を熱画像カメラで撮影して二次電池の温度を３回測定し、その平均値を算出して過充電時の電池の表面温度として測定した。

測定された結果を下記表１に示した。

上記表１に示したように、本発明に係る二次電池は、充放電時の発熱を最小化し得ることが分かる。

具体的には、上記表１を参照すると、実施例１～実施例３で製造されたリチウム二次電池の温度測定値が、比較例１および比較例２に比べて低く測定されたことが分かる。特に、放熱フィンの構成を追加した実施例３の場合は、リチウム二次電池の内部温度を効果的に低下させたことを確認し得る。比較例１の結果を参考にすると、放熱部材が十分に作用せず、内部で発生した熱を効果的に吸収し、それを外部へ放出し得なかったと予測される。比較例２の結果を参考にすると、適用された放熱部材が電極組立体全体で発生する熱を効果的に吸収し得なかったと予測される。

以上、図面と実施形態などにより本発明をより詳細に説明した。しかしながら、本明細書に記載された図面または実施形態などに記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得ることを理解すべきである。

１０：（従来）電極組立体
１１：（従来）電極タブ
２０：（従来）絶縁フィルム
３０：（従来）電極リード
４０：（従来）電池ケース
４１：（従来）上部電池ケース
４２：（従来）下部電池ケース
１００：電極組立体
１１０：単位セル
１１１ａ：正極板
１１１ａ１：正極集電体
１１１ａ２：正極合剤
１１１ａ３：正極タブ
１１１ｂ：負極板
１１１ｂ１：負極集電体
１１１ｂ２：負極合剤
１１１ｂ３：負極タブ
１１２、１２０：分離膜
１３０：放熱部材
１３１：放熱タブ
１３２：放熱フィン
２１０：上部電池ケース
２２０：下部電池ケース
３００：電極リード
Ａｃ’：（従来）収容部
Ｅｄ’：（従来）縁部
Ｅ１：第１電極部
Ｅ２：第２電極部
Ｒａ：放熱部
Ａｃ：収容部
Ｊｏ：接合部

Claims (14)

1. 単位セルを含む第１電極部、単位セルを含む第２電極部、および放熱部材を含む放熱部で構成された電極組立体と、
   上部電池ケースおよび下部電池ケースで構成され、前記電極組立体を収容する収容部および前記収容部の縁に沿って延長形成された接合部を含む電池ケースと、を含み、
   前記放熱部は、前記第１電極部と前記第２電極部との間に介在されている、発火抑制構造のリチウム二次電池。
2. 前記第１電極部および前記第２電極部は、それぞれ少なくとも１つ以上の単位セルを含む、請求項１に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
3. 前記第１電極部と前記第２電極部に含まれた単位セルの個数は、互いに同一である、請求項２に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
4. 前記放熱部と前記第１電極部との間、および
   前記放熱部と前記第２電極部との間には分離膜が介在されている、請求項１に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
5. 前記放熱部が複数の放熱部材を含み、
   前記放熱部材の各々の間には分離膜が介在されている、請求項１に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
6. 前記放熱部材は、銅、アルミニウム、ニッケル、銅合金、ニッケル合金、チタン、ステンレススチール、炭素のうち少なくともいずれか１つを含む、請求項１に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
7. 前記単位セルは、正極集電体、前記正極集電体の一側端部から引き出された正極タブ、および前記正極集電体の表面にコーティングされた正極合剤を含む正極板と、
   負極集電体、前記負極集電体の一側端部から引き出された負極タブ、および前記負極集電体の表面にコーティングされた負極合剤を含む負極板と、
   前記正極板と前記負極板との間に介在された分離膜と、を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
8. 前記放熱部材は板状の形状を有し、
   前記放熱部材の縦横長さは、前記正極集電体または前記負極集電体の縦横長さを超えない、請求項７に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
9. 前記放熱部材は、前記正極タブおよび前記負極タブのうちいずれか１つに対応する位置から引き出された放熱タブをさらに含む、請求項７に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
10. 前記放熱部に含まれた放熱部材の全体厚さは、前記正極集電体または前記負極集電体の厚さより厚い、請求項７に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
11. 前記放熱部に含まれた放熱部材の全体厚さは、前記正極集電体の厚さの８倍以下である、請求項７に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
12. 前記正極タブは、前記正極タブに対応する位置の放熱タブと連結され、
    前記負極タブは、前記負極タブに対応する位置の放熱タブと連結される、請求項９に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
13. 前記放熱部材は、前記正極タブおよび前記負極タブが位置しない一側端部から引き出された放熱フィンをさらに含む、請求項７に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。
14. 前記放熱フィンは、前記電池ケースの接合部を超えず、
    前記上部電池ケースの接合部と前記下部電池ケースの接合部との間に介在される、請求項１３に記載の発火抑制構造のリチウム二次電池。

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