JP2024527763A - 二次電池の安全性評価用ジグ - Google Patents

Abstract

本発明は、セルの外部端子と接触する第１端子ピンおよび第２端子ピンを含むジグ部と、前記ジグ部と対向するように位置し、前記セルを支持するプレートと、を含み、前記ジグ部は、前記セルと接触する前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのうち少なくとも１つと分離および結合される本体を含む、二次電池の安全性評価用ジグに関する。

Description

本出願は、２０２１年１２月０３日付にて韓国特許庁に提出された韓国特許出願第１０－２０２１－０１７１６６４号の出願日の利益を主張し、その内容のすべては本明細書に含まれる。

本発明は、二次電池の安全性評価用ジグに関する。具体的に、本発明は、大型二次電池の安全性を評価する際に用いられるジグに関する。

近年、ノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話などの携帯用電子製品の需要が急激に増大し、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星などの開発が本格化するにつれ、繰り返し充放電が可能な高性能二次電池に関する研究が活発に行われている。

現在商用化された二次電池としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などが挙げられ、中でも、リチウム二次電池は、ニッケル系の二次電池に比べて、メモリ効果がほぼ起こらないため充放電が自由であり、自己放電率が非常に低く、エネルギー密度が高いという長所により脚光を浴びている。

一般的に、二次電池は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充放電が可能な電池を意味し、携帯電話、ノートパソコン、カムコーダなどの電子機器または電気自動車などに広く用いられている。特に、リチウム二次電池は、ニッケル－カドミウム電池またはニッケル－水素電池よりも大きい容量を有し、単位重量当たりのエネルギー密度が高いため、その活用程度が急速に増加する傾向にある。

このようなリチウム二次電池は、主にリチウム系酸化物と炭素材がそれぞれ正極活物質と負極活物質として用いられる。リチウム二次電池は、このような正極活物質と負極活物質がそれぞれ塗布された正極板と負極板がセパレーターを間に置いて配置された電極組立体と、電極組立体を電解液とともに密封収納する外装材と、を備える。

一方、リチウム二次電池は、円筒型、角型、パウチ型などの種々の形状に製造され、前記円筒型二次電池に採用される電極組立体としては、集電体に活物質を塗布し、それを乾燥させた後にロールプレスおよび切断して形成した負極シートと正極シートとの間にセパレータシートを挿入して巻き取らせたゼリーロール状の電極組立体が挙げられる。

一般的に、円筒型二次電池においては、負極シートと正極シートとセパレータシートを円形に巻き取ったゼリーロールを電池ケースに収納し、角型またはパウチ型電池においては、負極シートと正極シートとセパレータシートを楕円形に巻き取ったゼリーロールをプレスして平らにした後に電池ケースに収納することになる。

そして、電極組立体の正極集電体に溶接された正極リードは、キャップ組立体と電気的に連結され、トップキャップ上端の突出端子に連結され、負極集電体に溶接された負極リードは、ケースの密閉端に溶接され、ケース自体が負極端子を構成する。ケースの素材は、特に制限されず、ステンレススチール、スチール、アルミニウム、またはその等価物のいずれか一つから形成されることができる。電極組立体がケースに収納された状態で電解液が注入され、ケースの開放端にキャップ組立体を取り付けて密封させると、円筒型二次電池の組み立てが完成される。

円筒型二次電池は、充／放電を複数回行っても安全であるか否かを評価するために、二次電池の外部端子に正極および負極タブを溶接し、正極および負極タブを充放電器と連結して安全性評価を行った。

しかしながら、円筒型二次電池の大型化により充放電時に印加される電流が増加し、そのため、高電流による発熱により二次電池の外部端子に溶接された電極タブが断線する問題が発生した。

前述した従来技術の問題に着目し、本発明は、大型二次電池の安全性を評価する際に用いられるジグを提供しようとする。

本発明の一実施態様は、セルの外部端子と接触する第１端子ピンおよび第２端子ピンを含むジグ部と、前記ジグ部と対向するように位置し、前記セルを支持するプレートと、を含み、前記ジグ部が、前記セルと接触する前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのうち少なくとも１つと分離および結合される本体を含む、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンは、前記セルの正極端子部および負極端子部と接触する、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記セルは、セパレータおよび電極が巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収納し、一側は開口され、他側は貫通孔が備えられた缶と、前記開口に結合されるベントと、前記貫通孔に結合される第２電極端子と、を含み、前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのいずれか一つは、前記第２電極端子よりも直径が小さいかまたは同一である、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのいずれか一つ以上は、前記本体とスクリュー構造で分離および結合される、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記プレートは、火炎および熱を外部に排出する発火排出口を含む、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記プレートの位置を調節して前記セルと前記ジグ部を接触または分離させるプレート制御部をさらに含む、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記ジグ部と結合され、前記セルを安全性評価装置と電気的に連結する連結部をさらに含む、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記ジグ部は、第１端子ピンおよび第２端子ピンを含み、前記連結部は、前記ジグ部の前記第１端子ピンと連結される第１端子ピン連結部および前記ジグ部の前記第２端子ピンと連結される第２端子ピン連結部のうち一方又は両方を含む、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記プレートが複数備えられる、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記セルの少なくとも一部と接触して前記セルを支持する載置部をさらに含む、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の一実施態様において、前記載置部は、前記セルの側面の少なくとも一部と接触して前記セルを支持する、二次電池の安全性評価用ジグを提供する。

本発明の実施態様による二次電池の安全性評価用ジグは、セルを支持するプレートを介してセルの外部端子とジグの端子ピンを接触させ、セルの端子とジグの端子ピンとの溶接が省略可能である。

そして、本発明は、二次電池の安全性評価のためにセルを充放電する際に発生する高電流により、セルの外部端子とジグの端子ピンとの溶接部分に発熱が発生して、セルの外部端子とジグの端子ピンが断線するのを防止することができる。

本発明の一実施態様による二次電池の安全性評価用ジグの写真である。 （ａ）は、本発明の一実施態様によるジグ部の側面写真であり、（ｂ）は、本発明の一実施態様によるジグ部の背面写真である。 本発明の一実施態様によるセルを示す断面図である。 （ａ）は、本発明の他の実施態様による二次電池の安全性評価用ジグを示す断面図であり、（ｂ）は、本発明の他の実施態様による二次電池の安全性評価用ジグのジグ部を示す平面図である。 （ａ）は、比較例を二次電池の安全性評価用ジグに設けた写真であり、（ｂ）は、実施例を二次電池の安全性評価用ジグに設けた写真である。 （ａ）は、比較例の時間に応じた印加電流を測定したグラフであり、（ｂ）は、実施例の時間に応じた印加電流を測定したグラフである。

本発明に関する詳細な説明は、当業界の通常の知識を有する者に本発明を完全に説明するためのものである。明細書の全体にわたって、ある部分がある構成要素を「含む」とするか、またはある構造と形状を「特徴」とする際、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くか、または他の構造と形状を排除するものではなく、他の構成要素、構造および形状を含んでもよいことを意味する。

本発明は、多様な変換を加えてもよく、種々の実施例を有してもよいところ、特定の実施例を提示し、詳細な説明に詳しく説明しようとする。ただし、これは実施例により発明の内容を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換、等価物ないし代替物を含むものと理解しなければならない。

以下、図面を参照して本発明について詳しく説明する。ただし、図面は本発明を例示するためのものであって、本発明の範囲が図面により限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施態様による二次電池の安全性評価用ジグの写真であり、図２の（ａ）は、本発明の一実施態様によるジグ部の側面写真であり、図２の（ｂ）は、本発明の一実施態様によるジグ部の背面写真であり、図３は、本発明の一実施態様によるセル２００を示す断面図である。

本発明による二次電池の安全性評価用ジグ１００は、二次電池の安全性評価のために意図的に発火を起こし、二次電池２００の火炎維持時間および温度を分析するものである。二次電池の安全性評価用ジグ１００は、ジグ部２０およびプレート３０を含む。

本発明によるセル２００は、二次電池を含むことができる。一実施形態において、セルは、電極組立体１と、電極組立体１が収納される缶２と、電極組立体１の一側および他側にそれぞれ位置する複数の集電プレート（正極集電プレートおよび負極集電プレート、図示せず）と、缶２を密封するベント３と、を含むことができる。

電極組立体１は、電極（図示せず）およびセパレータ（図示せず）の積層構造からなる充放電が可能な発電素子であり、活物質が塗布された長いシート状の電極の間にセパレータを介在して巻き取ったゼリーロール型構造を含むことができる。

例えば、電極は、負極および正極を含むことができ、負極、セパレータ、および正極が順次積層されて電極組立体１を形成することができる。そして、本発明による電極組立体１は、負極、セパレータ、および正極が順次積層された電極組立体１が複数積層されて形成されることができる。

一実施形態による電極組立体１は、電極が集電体の長さ方向に沿って活物質が塗布された活物質部（図示せず）が位置し、活物質部の両側、すなわち、活物質部の長さ方向に位置した活物質部の両側は、活物質が塗布されていない無地部（図示せず）が位置することができる。ここで、集電体の長さは、巻き取られた電極組立体１を展開した際に、両終端の距離が最も長い方向を意味し得る。

活物質は、正極活物質および負極活物質を含むことができ、正極活物質は、作用電圧が高く、容量特性に優れたリチウムコバルト酸化物、高い可逆容量を有し、大容量電池の実現が容易なリチウムニッケル酸化物、ニッケルの一部をコバルトに置換したリチウムニッケルコバルト酸化物、ニッケルの一部をマンガン、コバルト、またはアルミニウムに置換したリチウムニッケルコバルト金属酸化物、熱的安全性に優れ、安価なリチウムマンガン系酸化物、安全性に優れたリチウム鉄リン酸化物などを含むことができる。

負極活物質は、例えば、結晶質炭素、非晶質炭素、炭素複合体、炭素繊維のような炭素材料、リチウム金属、またはリチウム合金などであってもよい。この際、負極活物質は、高容量設計のために、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）またはＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などをさらに含んでなることができる。

電極組立体１は、巻き取り中心部（または、コア部）の反対方向である電極組立体 1の最外側に巻き取られた電極の両終端に位置した無地部がノッチングされて電極組立体 1の中心部に折り曲げられることができる。または、電極組立体１に巻き取られる無地部の全体をノッチングし、ノッチングされた部分が電極組立体１の外郭方向に折り曲げられることができる。

他の実施形態において、電極は、集電体の一面に活物質部と無地部を含むことができる。無地部は、集電体の一面の両端のうち一つ以上に位置するか、中間領域に位置することができる。

そして、無地部は、一面の少なくとも一部に電極タブ（図示せず）が備えられることができる。電極タブは、一部は無地部と接触し、一部は集電体の幅（Ｗ）方向に突出して位置することができる。電極タブは、集電体に集まった電子を外部回路に伝達することができる。

本発明による二次電池２００において、電極組立体１は、中心に巻芯が除去されることで形成されるコア部（Ｃ）が備えられることができる。そして、二次電池２００は、コア部（Ｃ）にセンターピン（図示せず）をさらに含むことができる。センターピンは、ゼリーロール状に巻き取られた電極組立体１が解けるのを防止し、円筒型二次電池内部のガスの移動通路の役割をすることができる。

缶２は、内部に空間が形成された柱構造を有することができる。缶２は、内部空間に電極とセパレータを含む電極組立体１、および電解液（図示せず）を収容することができる。缶２の一面は、開口された構造を有することができ、他面は、貫通孔（図示せず）が備えられることができる。貫通孔は、円形または多角形を有することができ、貫通孔の直径または幅は、缶２の直径未満であってもよい。ここで、缶２の一側および他側は、重力方向または缶２の中心軸に沿って上部および下部に位置した端部を意味する。

本発明による缶２は、直径が同一であるか、または缶２の軸方向に沿って直径が狭くなるか広くなる柱状を有することができる。

本発明による缶２は、ベント３および第１集電プレート４が積層されて固定されるビーディング部２ａおよびクリンピング部２ｂを含むことができる。ビーディング部２ａは、開口された缶２の一面に隣接した領域に形成されるものであり、缶２の内側に圧入した形状を有することができる。そして、クリンピング部２ｂは、圧入していない缶２の上端外壁を缶２の中心部に加圧して形成されることができる。

そして、本発明による二次電池２００は、クリンピング部２ｂの内面と第１集電プレート４およびベント３終端との密閉力を増加させるガスケット（Ｇ）をさらに含むことができる。

缶２は、アルミニウムまたはアルミニウム合金のような軽量の導電性金属材質で構成されることができる。

缶２の大きさは、両端部の円形の直径が３０ｍｍ～５５ｍｍ、高さが６０ｍｍ～１２０ｍｍであってもよい。例えば、円筒形缶の円形の直径×高さは４０ｍｍ×６０ｍｍ、４０ｍｍ×８０ｍｍ、４０ｍｍ×９０ｍｍ、または４０ｍｍ×１２０ｍｍであってもよい。

ベント３は、電流が通じる薄膜構造物であり、缶２の開口に位置することができる。一実施形態において、ベント３の直径は、缶２の内部直径と同一であってもよい。ベント３は、第１集電プレートと対向する第１面、および第１面と対向する第２面を含むことができる。ベント３の側面は缶２の内面と接触することができ、ベント３の側面と缶２の接触面が溶接され、缶２とベントを固定することができる。ここで、ベント３の側面は、第１面と第２面を連結する面であり、第１面および第２面と垂直に位置する面を意味する。

ベント３は、縁部から中心部の方向に行くほど、下部方向に突出することができる。換言すれば、ベント３は、縁部から中心部の方向に行くほど、第１集電プレートが位置した方向に段階的に突出することができる。

ベント３は、缶２の内部の圧力が閾値を超過すると破裂する一つ以上のベントノッチ３ａを含むことができる。ベントノッチ３ａは、ベント３の第１面および第２面のうち１面以上に備えられることができる。ベントノッチ３ａは、ベント３の表面に連続的または不連続的な円形パターン、直線パターン、またはその他のパターンを有して備えられることができる。ベントノッチ３ａの深さおよび幅などは、缶２内部の圧力が１５ｋｇｆ／ｃｍ^２～３５ｋｇｆ／ｃｍ^２の範囲にある際に破裂できるように形成されることができる。

第１集電プレート４は、電極組立体１の一面に位置し、電極組立体１とベント３との間に位置し、電極組立体１およびベント３と電気的に連結されることができる。

第２集電プレート５ａは、第１集電プレート４と対向する位置に備えられることができる。

第２集電プレート５ａは、第１集電プレート４と対向する位置に備えられることができる。そして、本発明による二次電池２００は、第２集電プレート５ａと缶２との間にインシュレータ（Ｓ）をさらに含むことができる。

第１集電プレート４は、第１電極端子（図示せず）をさらに含むことができ、第２集電プレート５ａは、第２電極端子５ｂを含むことができる。第１および第２電極端子５ｂは、導電性金属材質からなることができる。例えば、第１および第２電極端子５ｂは、アルミニウムからなることができるが、これに限定されない。

第２電極端子５ｂは、缶２の貫通孔に結合されるものであり、電極組立体１と電気的に連結されることができる。第２電極端子５ｂは、缶２とは異なる極性を示すことができる。例えば、缶２が負極を示せば、第２電極端子５ｂは正極を示すことができる。

本発明による二次電池２００は、第２電極端子５ｂが缶２とは異なる極性を示すために、第２電極端子５ｂと貫通孔内面と間に第２端子ガスケット５ｃを含むことができる。第２端子ガスケット５ｃは、絶縁性および弾性を有する高分子樹脂からなることができるため、第２電極端子５ｂと缶２の接触を防止することができる。

第２端子ガスケット５ｃは、例えば、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化エチレンなどからなることができるが、本発明がこれらに限定されるものではない。

ジグ部２０は、セルの外部端子と接触する一つ以上の第１端子ピン２１および第２端子ピン２２を含むことができる。一実施形態において、載置部１０は、セル２００の側面と接触し、ジグ部２０の一面は、載置部１０と直交するように位置することができる。

本発明によるセル２００は、外部端子を含むことができ、外部端子は、第１端子部および第２端子部を含むことができる。一実施形態において、図４を参照すれば、第１端子部は第２電極端子５ｂであり、第２端子部は缶２、すなわち、第２電極端子５ｂを囲んでいる缶２であってもよい。

ジグ部２０は、第１端子ピン２１および第２端子ピン２２を含み、第１端子ピン２１および第２端子ピン２２は、セルの第１端子部および第２端子部とそれぞれ接触することができる。第１端子ピン２１が正極端子であり、第２端子ピン２２が負極端子であれば、第１端子ピン２１は、セル２００の第２電極端子５ｂと接触し、第２端子ピン２２は、セル２００の缶２と接触することができる。

第２電極端子５ｂは、セルの直径よりも小さい直径の突出部として備えられることができる。したがって、第２電極端子５ｂと接触する第１端子ピン２１または第２端子ピン２２は、第２電極端子５ｂの直径と同一または小さく備えられることができる。ここで、第２電極端子５ｂ、第１端子ピン２１、および第２端子ピン２２の直径は、第２電極端子５ｂ、第１端子ピン２１、および第２端子ピン２２の大きさを意味する。例えば、第２電極端子５ｂ、第１端子ピン２１、および第２端子ピン２２が円形である場合には直径距離、第２電極端子５ｂ、第１端子ピン２１、および第２端子ピン２２が円形以外の多角形である場合には多角形の外周縁の長さを意味し得る。

他の実施形態によるジグ部２０は、第１端子ピン２１および第２端子ピン２２のいずれか一つ以上が分離されることができる。

ジグ部２０は、セルの端子部と接触する第１端子ピン２１、第２端子ピン２２、および第１端子ピン２１および第２端子ピン２２のいずれか一つ以上が分離および結合される本体（図示せず）を含むことができる。

例えば、第１端子ピン２１が正極端子ピンであり、第２端子ピンが負極端子ピンである際に、ジグ部２０は、本体に第２端子ピン２２が固定され、第１端子ピン２１のみが本体と分離／結合されることができる。または、ジグ部２０は、本体に第１端子ピン２１および第２端子ピン２２のいずれも分離／結合されることができる。

第１端子ピン２１および第２端子ピン２２のいずれか一つ以上は、本体とスクリュー構造で分離／結合されることができる。例えば、本体は、一面にネジ山形状の溝が一つ以上備えられ、第１端子ピン２１および第２端子ピン２２は、一面に、外面にネジ山が備えられて突出した結合部が備えられることができる。したがって、本体の溝と第１端子ピン２１または第２端子ピン２２の結合部がスクリュー構造で分離／結合されることができる。

ジグ部２０は、黄銅に金をメッキ処理して備えられることができる。そして、ジグ部２０は、接触抵抗を減らすためにＯ－リング処理されることができる。

プレート３０は、載置部１０の他側に位置し、セル２００を支持することができる。プレート３０は、セルを基準にジグ部２０と反対方向に位置することができる。

プレート３０は、発火排出口３１を含むことができる。二次電池の安全性評価のために二次電池を充／放電すると、充／放電中に熱暴走が発生して火炎および高温の熱が発生し得、発火排出口３１は、セルで発生した火炎および高温の熱を外部に排出することができる。

本発明による二次電池の安全性評価用ジグ１００は、発火排出口３１を備えることで、複数の電池を同時に評価しても、火炎が発火排出口３１を介して排出され、連鎖発火および側面破裂（Ｓｉｄｅ ｒｕｐｔｕｒｅ）が発生するのを防止することができる。

発火排出口３１の直径は、本発明による二次電池の安全性評価用ジグ１００に載置されるセルの直径と同一またはより小さくてもよい。プレート３０は、発火排出口３１が備えられていない部分に缶２のクリンピング部２ｂが載置されて缶２を支持することができる。したがって、発火排出口３１と缶２の直径と同一であっても、プレート３０がセルを支持することができる。

一実施形態において、発火排出口３１は、直径が１ｍｍ～１０ｍｍ以下であってもよい。発火排出口３１は２ｍｍ～８ｍｍの直径を有することが好ましく、より好ましくは２ｍｍ～５ｍｍであってもよい。

発火排出口３１が上記数値範囲を満たすことで、セル２００を支持するとともに、セル２００の発火時に発火熱を効果的に排出してセル２００の温度を一定に維持することができる。換言すれば、発火排出口３１が広いため、プレート３０を移動させてセル２００を支持する際に、セル２００が発火排出口３１を通過する問題を防止することができる。そして、発火排出口３１が狭いため、発火熱が発火排出口３１に抜け出ることができないか、または発火排出口３１を介して外部に発火熱が噴出する時間が長くかかるのを防止することができる。

プレート３０は、一つ以上備えられることができ、本明細書において、一つ以上とは、構成が一つ含まれるか、または二つ以上含まれることを意味し得る。プレート３０が複数含まれれば、複数のプレートを連結するプレート結合部がさらに含まれることができる。プレート３０が複数備えられる場合、すべてのプレート３０に発火排出口３１が含まれることができる。

本発明による二次電池の安全性評価用ジグ１００は、プレート３０の位置を調節してセルとジグ部２０を接触または分離させるプレート制御部４０をさらに含むことができる。より詳細には、プレート制御部４０は、プレート３０の高さを調節することができる。プレート制御部４０がプレート３０をジグ部２０の方向に位置を調節すると、セルの端子部とジグ部の第１端子ピン２１および第２端子ピン２２が接触することができる。

例えば、プレート制御部４０は、外面にネジ山が備えられた柱と、柱にネジ結合され、プレート３０の高さを調節するボルトと、を含むことができる。そして、プレート３０が複数含まれる場合、プレート制御部４０は、プレート結合部の延長部であってもよい。

図４は、本発明の他の実施態様による二次電池の安全性評価用ジグ１００のジグ部２０を示す平面図である。本発明の他の実施形態による二次電池の安全性評価用ジグ１００は、複数のセル２００の安全性を評価することができる。この際、ジグ部２０は、第１端子ピン２１および第２端子ピン２２を一つ以上含むことができ、一つのプレート３０は、一つ以上の発火排出口３１を含むことができる。

本発明による二次電池の安全性評価用ジグ１００は、載置部１０をさらに含むことができる。

載置部１０は、セルの少なくとも一部と接触してセルを支持することができる。一実施形態において、載置部１０は、セル２００の外形を軸方向に切断した形態で備えられることができる。したがって、載置部１０は、セル２００の側面の少なくとも一部と接触してセル２００を支持することができる。ここで、セル２００の側面は、セル２００を構成する３面または４面のうち軸方向に沿って上下部に位置した面を除いた面を意味し得る。例えば、セル２００が円筒型二次電池であれば、載置部１０は、円柱を軸方向に一度切断した半円柱構造で備えられることができる。

本発明による二次電池の安全性評価用ジグ１００は、連結部５０をさらに含むことができる。連結部５０は、ジグ部２０の一部と結合されることができ、安全性評価装置とセルまたはジグ部２０を電気的に連結することができる。すなわち、連結部５０は、安全性評価装置に含まれた導線と連結され、セルと安全性評価装置を電気的に連結させることができる。

連結部５０は、内部に一つ以上の導線を含むことができる。そして、連結部５０は、安全性評価装置に備えられた導線を連結部５０に含まれた導線と連結するために、連結部５０の一側に突出した接続部（図示せず）を含むことができる。

連結部５０は、第１端子ピン連結部５１および第２端子ピン連結部５２のいずれか一つ以上を含むことができる。

第１端子ピン連結部５１は、第１端子ピン２１と導線で連結され、一面に第１接続部を含むことができ、第２端子ピン連結部５２は、第２端子ピン２２と導線で連結され、一面に第２接続部を含むことができる。そして、第１端子ピン連結部５１および第２端子ピン連結部５２は、ジグ部２０の側面および上面に連結されることができ、例えば、第１端子ピン連結部５１は、ジグ部２０の側面の一部に連結され、第２端子ピン連結部５２は、ジグ部２０の上面に連結されることができる。

本発明による二次電池の安全性評価方法は、セルを載置部および前記載置部の一側に位置したプレートに載置および支持させた後、セルの一側とジグ部の端子ピンを接触させるステップ（Ｓ１）と、セルを充放電するステップ（Ｓ２）と、セルの安全性を評価するステップ（Ｓ３）と、を含む。

セルの一側とジグ部の端子ピンを接触させるステップ（Ｓ１）は、セルの一側に備えられた正極および負極端子部とジグ部の第１および第２ピン端子を接触させることができる。そして、プレートの位置を調節してセルと端子ピンを接触させることができる。換言すれば、プレートは、セルの軸方向に沿って上下に移動することができ、プレートが上方に移動すると、セルとジグ部が接触し、プレートが下方に移動すると、セルとジグ部が分離されることができる。ここで、上方は、セルの軸方向におけるジグ部が位置した方向を意味し得る。

セルを充放電するステップ（Ｓ２）は、ジグ部と充放電装置を電気的に連結し、セルに電流を印加するステップである。そして、セルを充放電するステップ（Ｓ２）は、火炎および熱を外部に排出するステップ（Ｓ２－１）を含むことができる。セルは、複数回の充放電により熱暴走して火炎が発生し得るが、この際、火炎および熱を外部に排出することができる。

セルの安全性を評価するステップ（Ｓ３）は、セルを複数回充放電させた後、セルの内部温度、セルの膨張程度、セルの効率減少程度などを評価するステップである。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者であれば、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正および変更可能であることを理解することができる。

＜実験例１＞
二次電池の安全性評価のために充放電を繰り返す際にセルに印加される電流を比較した。

＜比較例＞
比較例は、電極タブが溶接された電極組立体を用いて二次電池の安全性評価を行った。負極および正極電極タブを二次電池の安全性評価用ジグの負極端子ピンと正極端子ピンにそれぞれ接触させて電気的に連結した後、充放電を複数回繰り返した。

＜実施例＞
電極タブが含まれず、上下部に内部端子が接触した電極組立体を缶に収納し、外部端子で缶を密封した後、二次電池の安全性評価用ジグを用いて充放電を繰り返した。外部端子の負極端子部と正極端子部は、安全性評価用ジグの負極端子ピンおよび正極端子ピンと接触して電流を印加した。

図５の（ａ）は、比較例を二次電池の安全性評価用ジグに設けた写真であり、図５の（ｂ）は、実施例を二次電池の安全性評価用ジグに設けた写真であり、図６の（ａ）は、比較例の時間に応じた印加電流を測定したグラフであり、図６の（ｂ）は、実施例の時間に応じた印加電流を測定したグラフである。

比較例および実施例の電極組立体は、同一の容量および大きさを有することができる。二次電池は、容量および大きさが増加するにつれ、タブの厚さ、素材、長さなど、タブの大きさを調節する必要がある。

図６の（ａ）を参照すれば、比較例は、短時間で装置の上限電流まで印加電流が増加することが分かる。これは、容量の大きい二次電池に適していないタブが溶接されることで、印可電流が大きくなり、そのため、発熱によりタブが断線（ｄｉｓｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ）する問題が発生し得る。

図６の（ｂ）を参照すれば、実施例は、印加電流が増加するが、装置の上限電流まで印加電流が上がらず、電極タブがない構造の電極組立体を用いることで、電極タブが断線するか、または溶接性が減少する問題が発生しない。

＜実験例２＞
複数のセルのうち一つのセルを発火させ、実験環境および排出口ギャップに応じて発火セルと隣接したセルの連鎖発火および側面破裂（Ｓｉｄｅ ｒｕｐｔｕｒｅ）の有無を測定した。この際に用いられた二次電池の安全性評価用ジグは、本発明による二次電池の安全性評価用ジグに補助プレートを含むものであり、補助プレートは、プレートから離隔して位置する。

＜比較例１＞
比較例１は、二次電池の安全性評価用ジグに６個のセルを載置し、プレートと補助プレートとの距離（排出口ギャップ）が１ｍｍである二次電池の安全性評価用ジグを用いて連鎖発火有無および側面破裂有無を測定した。そして、比較例１は、二次電池の安全性評価用ジグの内部に冷却流体を流入させ、ジグの内部温度を２０度に維持した。

＜比較例２＞
比較例２は、二次電池の安全性評価用ジグに６個のセルを載置し、プレートと補助プレートとの距離が１ｍｍである二次電池の安全性評価用ジグを用いて連鎖発火有無および側面破裂有無を測定した。比較例２は、発火排出口および排出口ギャップを介して発火熱を外部に排出し、安全性評価用ジグの内部温度を外部と同一にした。

＜実施例＞
二次電池の安全性評価用ジグに６個のセルを載置し、補助プレートを含まない二次電池の安全性評価用ジグを用いて連鎖発火有無および側面破裂有無を測定した。

表１を参照すれば、比較例１および２は、実験環境に関係なく、排出口ギャップが１ｍｍであれば、連鎖発火が発生することが分かる。比較例１は、ジグの内部温度（２０℃）に加え、ジグの内部に発火熱が発生して隣接セルの連鎖発火および側面破裂が発生することが分かる。

比較例２は、温度維持なしに発火排出口および排出口ギャップに発火熱が排出され、セルの側面破裂は発生しなかったが、発火熱の排出速度が遅く、連鎖発火が発生することが分かる。

ここで、側面破裂は、発火セルにより隣接セルの側面が破裂することを意味する。

実施例１および２は、排出口ギャップが５ｍｍ以上であって、プレートに発火排出口が含まれることで、発火熱が効果的に排出され、火炎持続時間が短く、したがって、発火したセルが発散する熱が隣接したセルに影響を与えないため、連鎖発火および側面破裂が発生しないことが分かる。

１００ ・・・二次電池の安全性評価用ジグ
１０ ・・・載置部
２０ ・・・ジグ部
２１ ・・・第１端子ピン
２２ ・・・第２端子ピン
３０ ・・・プレート
３１ ・・・発火排出口
４０ ・・・プレート制御部
５０ ・・・連結部
５１ ・・・第１端子連結部
５２ ・・・第２端子連結部
２００ ・・・セル、二次電池
１ ・・・電極組立体
２ ・・・缶
２ａ ・・・ビーディング部
２ｂ ・・・クリンピング部
３ ・・・ベント
３ａ ・・・ベントノッチ
４ ・・・第１集電プレート
４ｂ ・・・第１電極端子
５ａ ・・・第２集電プレート
５ｂ ・・・第２電極端子
５ｃ ・・・ 第２端子ガスケット
Ｃ ・・・コア部
Ｇ ・・・ガスケット
Ｓ ・・・インシュレータ

Claims (11)

1. セルの外部端子と接触する第１端子ピンおよび第２端子ピンを含むジグ部と、
   前記ジグ部と対向するように位置し、前記セルを支持するプレートと、
   を含み、
   前記ジグ部は、前記セルと接触する前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのうち少なくとも１つと分離および結合される本体を含む、二次電池の安全性評価用ジグ。
2. 前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンは、前記セルの正極端子部および負極端子部と接触する、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
3. 前記セルは、セパレータおよび電極が巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収納し、一側は開口され、他側は貫通孔が備えられた缶と、前記開口に結合されるベントと、前記貫通孔に結合される第２電極端子と、を含み、
   前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのいずれか一つは、前記第２電極端子よりも直径が小さいかまたは同一である、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
4. 前記第１端子ピンおよび前記第２端子ピンのうち一方又は両方は、前記本体とスクリュー構造で分離および結合される、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
5. 前記プレートは、火炎および熱を外部に排出する発火排出口を含む、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
6. 前記プレートの位置を調節して前記セルと前記ジグ部を接触または分離させるプレート制御部をさらに含む、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
7. 前記ジグ部と結合され、前記セルを安全性評価装置と電気的に連結する連結部をさらに含む、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
8. 前記ジグ部は、第１端子ピンおよび第２端子ピンを含み、
   前記連結部は、前記ジグ部の前記第１端子ピンと連結される第１端子ピン連結部および前記ジグ部の前記第２端子ピンと連結される第２端子ピン連結部のうち一方又は両方を含む、請求項７に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
9. 前記プレートが複数備えられる、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
10. 前記セルの少なくとも一部と接触して前記セルを支持する載置部をさらに含む、請求項１に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。
11. 前記載置部は、前記セルの側面の少なくとも一部と接触して前記セルを支持する、請求項１０に記載の二次電池の安全性評価用ジグ。

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