JP4509911B2 - リチウム二次電池 - Google Patents

Description

本発明は、リチウム二次電池に関し、より詳細には、リチウム二次電池のキャップ組立体に使われる電流遮断手段において、電流の通電部分と電流の遮断部分とを別途に構成して、電流の遮断部分には中央破断部を含む脆弱部を形成し、リチウム二次電池の異常発生の際、電流の遮断部分が破断し、電流の流れを遮断することにより、部品の電流遮断バラツキを減らしてリチウム二次電池の安全性を向上させたリチウム二次電池に関する。

リチウム二次電池は、外観の形状によって、円筒形リチウム二次電池と角形リチウム二次電池とに区分される。円筒形リチウム二次電池は、過充電や異常作動により電池の内部圧力が規定以上に上昇して爆発の危険性がある場合、キャップ組立体で二次電池の内部の電流を遮断し、これ以上反応が生じないようにすることで、リチウム二次電池の安全性を向上させている。

このような円筒形リチウム二次電池のキャップ組立体構造は、特許文献１に開示されている。開示されたところによると、円筒形リチウム二次電池は、外観を形成する円筒形缶と、缶の上段開口部に絶縁ガスケットを介して結合封入されるキャップ組立体と、からなる。前記円筒形缶は、内部に正極板、負極板及び前記正極板と負極板との間に挿入されたセパレータがゼリーロール形態で巻き取られた電極組立体電解液を受容する。

前記キャップ組立体は、安全ベント、電流遮断手段、二次保護素子及びターミナルキャップ（または、キャップアップ（Ｃａｐ Ｕｐ））を含んで形成される。前記安全ベントは板状であって、中央に下部へ突出する突出部が形成されて前記キャップ組立体の下部に位置して、二次電池の内部で発生した圧力によって突出部が上部方向に変形することになる。前記安全ベントの下面の所定位置には、電極組立体の正極板及び負極板中から１つの電極板、例えば、正極板から引き出した正極タブが熔接され、前記安全ベントと電極組立体の正極板が電気的に接続される。ここで、正極板及び負極板中、残りの電極板、例えば、負極は図示しないタブ、あるいは、直接接触方式により缶と電気的に接続される。

前記電流遮断手段（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ；以下、“ＣＩＤ”という）は、前記安全ベントの上部に設けられて、前記安全ベントに流れる電流を通電させ前記二次保護素子に流れるようにする。しかし、二次電池が異常作動し、二次電池の内部圧力が規定以上に上昇すると、前記安全ベントの突出部が上向きに変形し、かつ、電流遮断手段が突出部により破壊されながら電流の流れを破壊することになる。

従来の電流遮断手段は、円形の外郭リングと前記外郭リングの中央を横切るバーを含む形状で形成されて、前記バーの中央にビアホールを備える絶縁印刷基板と、前記絶縁印刷基板の上部と下部とに各々導電薄膜を含んで形成される。前記導電薄膜の中、上部導電薄膜の一側は前記絶縁印刷基板の外郭リングに連結されるが、他側は外郭リングに連結されないように形成される。反対に、前記下部導電薄膜は、一側は外郭リングに連結されず、他側が外郭リングに連結される。前記ビアホールの内部には銅のような導電金属で導電層が形成され、前記上部と下部の導電薄膜を電気的に接続することになる。

前記のバーは、前記ビアホールが形成された部分の両側面に破断部が形成され、前記バーが容易に破断できるようにする。

前記電流遮断手段は、前記安全ベントの突出部に前記ビアホールが接触しながら通過するように設けられる。前記安全ベントの突出部が上部に突出する際、その力によりビアホールを中心として前記電流遮断手段のバーが破壊されながらビアホールの内部の導電層と上部導電薄膜、または、下部導電薄膜との電気的接続が絶たれることになる。従って、前記電流遮断手段は、安全ベントと二次保護素子との間に電流が流れることを遮断することになる。

しかし、従来の電流遮断手段において、バーが安全ベントにより破壊されながらビアホールの内部に形成された導電層が上部導電薄膜、または、下部導電薄膜と完全に分離しなければならないが、導電層が銅などの軟性のある金属で形成されるため、導電層が完全に分離できない問題が発生する。即ち、バーが破壊されても導電層が軟性により伸びながら上部導電薄膜及び下部導電薄膜と完全に分離せずに結合し、上部導電薄膜と下部導電薄膜を電気的に分離できなくなる。従って、二次電池の反応が続けて進行して二次電池が爆発する可能性が増加する問題がある。
韓国特許第１０−０３５７９５０号公報

本発明は、前記の問題点を解決するために案出したものであって、リチウム二次電池のキャップ組立体に使われる電流遮断手段において、電流の通電部分と電流の遮断部分とを別途に構成して、電流の遮断部分には中央破断部を含む脆弱部を形成し、リチウム二次電池の異常発生の際、電流の遮断部分が破断し、電流の流れを遮断することにより、部品の電流遮断のバラツキを減らしてリチウム二次電池の安定性を向上させたリチウム二次電池を提供することをその目的とする。

前記のような目的の達成のために案出した本発明のリチウム二次電池は、下部に突出して上部に変形する突出部を備える安全ベントと前記安全ベントの上部に安着する電流遮断手段とを備えるキャップ組立体を含むリチウム二次電池において、前記電流遮断手段は、外郭リング、前記外郭リングを横切るように一体形成されて、前記安全ベントの突出部に対応する位置に形成される中央破断部及び前記中央破断部と一側端との間に少なくとも１つの第１ビアホールを備えるクロスバーを含む絶縁印刷基板と、前記クロスバーの上面一側端から前記第１ビアホールを含む前記クロスバーの上面の所定領域まで、及び前記一側端から前記外郭リングの上面の所定領域までに形成される上部導電薄膜と、前記クロスバーの下面他側端から前記第１ビアホールを含む領域まで、及び前記クロスバーの下面他側端から前記外郭リングの下面の所定領域までに形成される下部導電薄膜と、前記第１ビアホールの内面に形成され、前記上部導電薄膜と下部導電薄膜とを連結する第１導電層と、を含むことを特徴とする。

また、本発明において、前記安全ベントの突出部は、前記安全ベントの中央部分に形成されることができる。

また、本発明において、前記外郭リングは、前記安全ベントの突出部を除外した領域に相応する大きさで形成されることができる。

また、本発明において、前記上部導電薄膜は、前記外郭リングの上面領域の全体と、前記クロスバーの上面一側端から前記第１ビアホールを含み、前記クロスバーの上面他側端から所定距離離隔したクロスバーの上面の所定の領域と、に形成されることができる。

また、本発明において、前記下部導電薄膜は、前記外郭リングの下面領域の全体と、前記クロスバーの下面他側端から前記第１ビアホールを含み、前記クロスバーの下面一側端から所定距離離隔したクロスバーの下面の所定の領域と、に形成されることができる。

また、本発明において、前記クロスバーは、当該クロスバーの破断圧力が前記安全ベント突出部の変形圧力より小さくなるように形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記中央破断部は、前記クロスバーの少なくとも一側面において所定深さで形成される側面破断溝で形成されることができる。この際、前記側面破断溝は、前記クロスバーの幅の少なくとも２５％の深さを有するように形成されることが好ましい。また、前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバー断面積が、前記側面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることが好ましい。また、前記第１ビアホールは内部に樹脂で形成される充填材が充填されることができる。

また、本発明において、前記中央破断部は、前記クロスバーの略中央領域において上下に貫通する中央ホールで形成されることができる。この際、前記中央ホールは、前記クロスバー幅の少なくとも２５％の直径を有するように形成されることができる。また、前記第１ビアホールは、前記中央ホールの直径より小さな直径で形成されることができる。また、前記クロスバーは、前記中央ホールが形成された位置の少なくとも一側面に所定深さで形成される側面破断溝を更に含むことができる。この際、前記側面破断溝は、前記クロスバーの側面と前記中央ホールの外面との距離の５０％以内の深さを有するように形成されることができる。また、前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成される前記クロスバー部分の断面積が、前記側面破断溝が形成される前記クロスバー部分の断面積より大きくなる直径で形成されることができる。また、前記中央ホールは内部に樹脂で形成される充填材が充填されることができる。

また、本発明において、前記クロスバーは、前記外郭リングと結合する前記クロスバーの両側端の少なくとも一側面において所定深さで形成される側端破断溝を更に含んで形成されることができ、前記側端破断溝は、前記側端破断溝が形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる深さで形成されることが好ましい。この際、前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側端破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記中央破断部は、前記クロスバーの上面と下面中、少なくとも一面において前記クロスバーと垂直方向に形成される平面破断溝で形成されることができる。この際、前記平面破断溝は、前記クロスバーの厚さの少なくとも２５％の深さを有するように形成されることが好ましい。また、前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記平面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることが好ましい。

また、前記クロスバーは、前記外郭リングと結合する両側端の少なくとも一側面において所定深さで形成される側端破断溝を更に含んで形成されることができ、前記側端破断溝は、前記側端破断溝が形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記平面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる深さで形成されることが好ましい。この際、前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側端破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記第１導電層は、銅、または、銅合金で形成されて、少なくとも５μｍの厚さで形成されることが好ましい。また、前記第１導電層は、メッキ工程により形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記クロスバーは、前記中央破断部と他側端との間に形成される少なくとも１つの第２ビアホールと前記第２ビアホールの内面に形成される第２導電層とを更に含み、前記上部導電薄膜は、前記第２ビアホールを含む領域に延び、前記上部導電薄膜と前記下部導電薄膜が前記第２導電層に結合するように形成されることができる。この際、前記第２導電層は、銅、または、銅合金で形成されることが好ましい。また、前記第２ビアホールは内部に樹脂で形成される充填材が充填されることができる。

また、本発明において、前記上部導電薄膜は、前記外郭リングの上面に全体的に形成されることができる。また、前記下部導電薄膜は、前記外郭リングの下面に全体的に形成されることができる。この際、前記上部導電薄膜と下部導電薄膜とは、銅、または、銅合金で形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記上部導電薄膜と下部導電薄膜とは、前記クロスバーの上面と下面に形成される表面に絶縁層を更に含んで形成されることができ、前記絶縁層はポリイミドの層で形成されることが好ましい。

また、本発明において、前記安全ベントの上部には二次保護素子が更に結合して形成されることができ、前記二次保護素子は、ＰＴＣ素子で形成されることが好ましい。

本発明に係るリチウム二次電池によると、リチウム二次電池のキャップ組立体に使われる電流遮断手段において電流の通電部分と電流の遮断部分を別途に構成することにより、リチウム二次電池の異常発生の際、電流の遮断部分が破断され電流の流れを遮断し、部品の電流遮断のバラツキを減らしてリチウム二次電池の安全性を向上させることができる効果がある。

以下、添付の図面を参考しながら本発明の好ましい実施の形態に対してより詳細に説明する。

図１は、本発明の第１実施の形態に係る円筒形リチウム二次電池の断面図を示す。図２は、本発明の第１実施の形態に係る円筒形リチウム二次電池のキャップ組立体の分解斜視図を示す。図３ａは、本発明の第１実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。図３ｂは、図３ａのＡ−Ａ線に沿う断面図を示す。

本発明の第１実施の形態に係る円筒形リチウム二次電池１００は、図１を参照して見ると、電極組立体２００と、前記電極組立体２００と電解液を受け入れる円筒形缶３００と、前記円筒形缶３００の上部に組立てられ、前記円筒形缶３００を封入して前記電極組立体２００で発生する電流を外部装置に流すキャップ組立体４００とを含んで形成される。

前記電極組立体２００は、正極集電体の表面に正極活物質層がコーティングされた正極板２１０と、負極集電体の表面に負極活物質層がコーティングされた負極板２２０と、前記正極板２１０及び負極板２２０間に位置し、前記正極板２１０と負極板２２０とを電気的に絶縁させるセパレータ２３０とがジェリー−ロール形状で巻き取られて形成される。前記正極板２１０は、図面には詳細に図示してはいないが、導電性の優れる金属薄板、例えば、アルミニウム（Ａｌ）ホイル（ｆｏｉｌ）からなる正極集電体と、その両面にコーティングされた正極活物質層とを含んでいる。前記正極板２１０の両端部には正極活物質層が形成されていない正極集電体領域、即ち、正極無地部が形成される。前記正極無地部の一端には一般的にアルミニウム（Ａｌ）材質で形成されて、電極組立体２００の上部に一定の長さが突出する正極タブ２１５が接合している。また、前記負極板２２０は伝導性金属薄板、例えば、銅（Ｃｕ）、または、ニッケル（Ｎｉ）ホイルからなる負極集電体と、その両面にコーティングされた負極活物質層とを含んでいる。前記負極板２２０の両端部は負極活物質層が形成されていない負極集電体領域、即ち、負極無地部が形成される。前記負極無地部の一端には、一般的にニッケル（Ｎｉ）材質で形成されて、電極組立体２００の下部に一定の長さが突出した負極タブ２２５が接合している。併せて、前記電極組立体２００の上・下部には、各々、キャップ組立体４００、または、円筒形缶３００との接触を防止するための絶縁プレート２４１、２４５が更に含まれて形成されることができる。

前記円筒形缶３００は、前記円筒形電極組立体２００が受容できる所定空間が形成されるように、一定の直径を有する円筒形側面板３１０と前記円筒形側面板３１０の下部を密閉する下面板３２０とを含んで形成されて、前記円筒形側面板３１０の上部は前記電極組立体２００を挿入するために開口している。前記円筒形缶３００の下面板３２０の中央に前記電極組立体２００の負極タブ２２５が接合することにより、前記円筒形缶３００自体は負極の役割を果たすことになる。また、前記円筒形缶３００は、一般的に、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、または、これらの合金で形成される。併せて、前記円筒形缶３００には、上部の開口に結合する前記キャップ組立体４００の上部を圧迫するように上段から内部に撓んだクリッピング（ｃｌｉｐｐｉｎｇ）部３３０が形成される。また、前記円筒形缶３００には、前記クリッピング部３３０から下方に前記キャップ組立体の厚さに対応する距離だけ離隔した位置に前記キャップ組立体４００の下部を圧迫するように内側に凹んだビーディング（ｂｅａｄｉｎｇ）部３４０が更に形成されている。

前記キャップ組立体４００は、図２を参照すると、安全ベント４１０と電流遮断手段４２０と二次保護素子４８０とキャップアップ４８５とを含んで形成される。

前記安全ベント４１０は導電性金属材質により円板形状に形成されており、中央に下方へ突出した突出部４１２を含んで形成されて、前記キャップ組立体４００の下部に位置することになる。前記安全ベント４１０は、好ましくは、アルミニウム、または、ニッケルで形成される。前記安全ベント４１０の下部には前記正極タブ２１５が電気的に接続し、好ましくは、前記突出部４１２に熔接により結合する。前記安全ベント４１０の突出部は正常な状態では下部方向に突出して形成されており、二次電池の過・充放電、または、異常発熱により二次電池の内部の圧力が増加する場合に、前記突出部が上方に反転するように形成される。

前記二次保護素子４８０は、前記安全ベント４１０の外径に相応する外径と所定幅を有するリング形状で形成されて、前記電流遮断手段４２０の上部に安着して結合し、リチウム二次電池の温度が増加すると、電流の流れを遮断することになる。前記二次保護素子４８０は、好ましくは、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）素子を使用する。前記ＰＴＣ素子は、樹脂と炭素粉末で形成される素子層と前記素子層の上面と下面に結合する導電板で形成されて、前記ＰＴＣ素子の温度が増加すると、前記樹脂層の樹脂が膨脹しながら炭素粉末の連結を絶って電流を遮断することになる。前記ＰＴＣ素子としては、セラミック素子が利用できることは勿論である。

前記二次保護素子４８０は、必要によっては、キャップ組立体４００を構成する際、省略できることは勿論である。

前記キャップアップ４８５は、前記キャップ組立体４００の上部に安着して結合して、リチウム二次電池から発生する電流を外部に通電することになる。

前記本発明の第１実施の形態に係る電流遮断手段４２０は、図３ａ及び図３ｂを参照すると、絶縁印刷基板４２２、上部導電薄膜４４０、下部導電薄膜４５０及び第１導電層４６０を含んで形成されて、前記安全ベント４１０の上部に装着され、前記安全ベント４１０の突出部４１２が反転する場合に、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０が破断し、安全ベント４１０から流れる電流を遮断することになる。

前記絶縁印刷基板４２２は、一般的に、印刷回路基板（ＰＣＢ、Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）に使われる絶縁材質で形成されて、外郭リング４２４とクロスバー４２６を含んで形成される。前記外郭リング４２４は前記安全ベント４１０に相応する大きさで形成されて、所定幅を有するリング形状で形成される。前記外郭リング４２４は、好ましくは、前記外郭リング４２４の上部に安着してリング形状で形成される前記二次保護素子４８０の幅に対応する幅を有するように形成される。

前記クロスバー４２６はバー形状であって、前記外郭リング４２４と一体形成されて、前記外郭リング４２４の中央を横切るように形成される。即ち、前記クロスバー４２６は前記外郭リング４２４の中心を横切って、両側端が前記外郭リング４２４の内側に連結するように形成される。前記クロスバー４２６は、前記安全ベント４１０の突出部４１２に対応する位置である中央に形成される中央破断部４２８及び、前記中央破断部４２８と一側端との間に形成される少なくとも１つの第１ビアホール４３０を備えて形成される。

前記中央破断部４２８は、前記クロスバー４２６の中央部分において、前記安全ベント４１０の突出部４１２に対応する位置に形成され、前記クロスバー４２６が中央部分で破断できるように形成される。即ち、前記安全ベント４１０の突出部が二次電池の内部圧力により上向きに変形しながら前記クロスバー４２６の中心に圧力を加えると、前記クロスバー４２６の中心が破断し、前記クロスバー４２６の左右側が互いに分離するように形成される。

前記中央破断部４２８は、図３ａ及び図３ｂを参照すると、前記クロスバー４２６の中央部分の両側面において所定深さで形成される側面破断溝４２８ａで形成されることができる。前記側面破断溝４２８ａは前記クロスバー４２６の幅の少なくとも２５％の深さを有するように形成される。前記側面破断溝４２８ａの深さが前記クロスバー４２６の幅の２５％より小さくなると、他の部分に比べて中央部分の強度減少が微弱で、前記クロスバー４２６の中央部分を確実に破断することができなくなる。

一方、前記クロスバー４２６は、破断圧力が前記安全ベント４１０の変形圧力より小さな圧力で破断できるように形成されなければならない。従って、前記クロスバー４２６の幅と側面破断溝４２８ａの深さを決定することにおいて、前記安全ベント４１０の変形圧力と前記クロスバー４２６の破断圧力とを考慮しなければならない。

前記第１ビアホール４３０は、図３ｂを参照すると、前記クロスバー４２６の一側端と前記中央破断部４２８との間において所定位置に上下に貫通して形成されて、少なくとも１つで形成される。前記第１ビアホール４３０は、当該第１ビアホール４３０が形成された部分の前記クロスバー４２６の断面積が前記側面破断溝４２８ａが形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成される。例えば、前記側面破断溝４２８ａが前記クロスバー４２６の両側面に形成される場合に、前記第１ビアホール４３０は、好ましくは、前記各側面破断溝４２８ａの深さの合計より小さな直径を有するように形成されて、前記クロスバー４２６が前記第１ビアホール４３０が形成された位置で破断することを防止することになる。

前記第１ビアホール４３０は、内面に導電性金属で第１導電層４６０が形成されて、好ましくは、銅、または、銅合金で形成される。前記第１ビアホール４３０は、好ましくは、厚さの調節が容易で、かつ、工程が簡単なメッキ工程により形成される。前記第１導電層４６０は少なくとも５μｍの厚さで形成される。前記第１導電層４６０の厚さが５μｍより小さくなると、第１導電層４６０の形成が不完全になって電流の流れが円滑でなくなり、電気抵抗が増加する問題が発生する。また、前記第１ビアホール４３０は、内部に樹脂で形成される充填材４９０が充填され、第１導電層４６０が損傷することを防止することができる。

前記上部導電薄膜４４０は、所定厚さの導電性金属で形成されて、好ましくは、銅、または、銅合金で形成される。但し、ここで、前記上部導電薄膜４４０の材質を限定するものではない。前記上部導電薄膜４４０は、前記クロスバー４２６の上面一側端から前記第１ビアホール４３０を含む領域までと、前記クロスバー４２６の上面の一側端から前記外郭リング４２４の上面の所定領域までに形成される。また、前記上部導電薄膜４４０は、前記クロスバー４２６の上面では前記第１ビアホール４３０と中央破断部４２８とを含み、前記クロスバー４２６の他側端から所定距離離隔する領域を含んで形成されることができる。前記上部導電薄膜４４０は、前記第１ビアホール４３０の内側に形成される前記第１導電層４６０の上部と電気的に接続する。従って、前記第１導電層４６０を流れる電流は、前記上部導電薄膜４４０を通じて流れることになる。

前記上部導電薄膜４４０は、好ましくは、前記外郭リング４２４の上面に全体的に形成されることができて、前記電流遮断手段４２０と上面に安着する二次保護素子４８０、または、キャップアップ４８５との電気的接触が円滑に行われることになる。即ち、前記上部導電薄膜４４０は、前記クロスバー４２６の上面の第１ビアホール４３０を含む領域及びこれと連結される前記外郭リング４２４の上面の一部領域のみに形成されることができるが、このような場合には前記外郭リング４２４の上面の一部に形成された導電薄膜のみが前記二次保護素子４８０、または、キャップアップ４８５と電気的に接触をすることになるため、電流の流れが円滑でなくなったり電気抵抗が増加する問題が発生する。従って、前記電流遮断手段４２０と二次保護素子４８０、または、キャップアップ４８５の電気的接触を増加させるために、前記上部導電薄膜４４０をより広い面積で形成することが好ましくなる。

前記下部導電薄膜４５０は、前記上部導電薄膜４４０と同様に、所定厚さの導電性金属で形成されて、前記クロスバー４２６の下面他側端から前記第１ビアホール４３０を含む領域までと、前記クロスバー４２６の下面他側端から前記外郭リング４２４の下面の所定領域までに形成される。また、前記下部導電薄膜４５０は、前記第１ビアホール４３０の内側に形成される前記第１導電層４６０の下部と電気的に接続する。従って、前記下部導電薄膜４５０を流れる電流は前記第１導電層４６０を通過し、前記上部導電薄膜４４０に流れることになる。

前記下部導電薄膜４５０は、好ましくは、前記外郭リング４２４の下面に全体的に形成されることができて、前記電流遮断手段４２０の下面に結合する前記安全ベント４１０との電気的接触が円滑に行われることになる。即ち、前記下部導電薄膜４５０は、前記クロスバー４２６の第１ビアホール４３０を含む領域及びこれと連結される前記外郭リング４２４の下部の一部領域のみに形成されることができるが、このような場合には前記外郭リング４２４の下部の一部に形成された導電薄膜のみ前記安全ベント４１０と電気的に接触することになるため、電流の流れが円滑でなくなったり電気抵抗が増加したりする問題が発生する。従って、前記電流遮断手段４２０と安全ベント４１０との電気的接触を増加させるために、前記下部導電薄膜４５０をより広い面積で形成することが好ましくなる。

図４ａは、本発明の第２実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。図４ｂは、図４ａのＢ−Ｂに沿う断面図を示す。

本発明の第２実施の形態に係る電流遮断手段４２０ａは、図４ａと図４ｂを参照すると、前記中央破断部４２８が前記クロスバー４２６の上面と下面中、少なくとも一面において所定深さで前記クロスバー４２６と垂直方向に形成される平面破断溝４２８ｂで形成されることを特徴とする。

前記平面破断溝４２８ｂは、前記クロスバー４２６の中央部分の両側面間で前記クロスバー４２６に垂直方向に形成され、前記クロスバー４２６が上部方向に圧力を受けるとき、容易に破断するようにする。前記平面破断溝４２８ｂは、前記クロスバー４２６の厚さの少なくとも２５％の深さを有するように形成される。前記平面破断溝４２８ｂの深さが前記クロスバー４２６の厚さの２５％より小さくなると、他の部分に比べて中央部分の強度減少が微弱で、前記クロスバー４２６の中央部分を確実に破断することができなくなる。

一方、前記平面破断溝４２８ｂ中、前記クロスバー４２６の上面に形成される前記上部導電薄膜４４０は電流が流れる通路ではないため必ず形成される必要はないが、前記下部導電薄膜４５０は電流が流れる通路となるため必ず形成されなければならない。

前記第１ビアホール４３０は、前記中央破断部４２８が平面破断溝４２８ｂで形成される場合、前記第１ビアホール４３０が形成された部分の前記クロスバー４２６の断面積が、前記平面破断溝４２８ｂが形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることは勿論である。例えば、前記平面破断溝４２８ｂが前記クロスバー４２６の上面と下面に形成される場合に、前記第１ビアホール４３０は前記第１ビアホール４３０が形成された部分の断面積が前記平面破断溝４２８ａの深さによって決定される前記クロスバー４２６の断面積より大きくなる直径で形成される。

図５ａは、本発明の第３実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。図５ｂは、図５ａのＣ−Ｃに沿う断面図を示す。

本発明の第３実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｂは、図５ａと図５ｂを参照すると、前記中央破断部４２８が前記クロスバー４２６の中央領域において前記安全ベント４１０の突出部４１２に対応する位置に形成される中央ホール４２８ｃで形成される。

前記中央ホール４２８ｃは、前記クロスバー４２６の中央部分において前記安全ベント４１０の突出部４１２に対応する位置に形成され、前記クロスバー４２６が中央部分で破断できるように形成される。即ち、前記安全ベント４１０の突出部が二次電池の内部圧力により上向きに変形しながら前記クロスバー４２６の中心に圧力を加えることになると、前記クロスバー４２６の中央部分が破断し、前記クロスバー４２６の左右側が互いに分離するように形成される。従って、前記クロスバー４２６は中央部分が他の部分に比べて脆弱であるようにするために、前記クロスバー４２６の中央に中央ホール４２８ｃが形成されて、前記中央ホール４２８ｃは前記クロスバー４２６幅の少なくとも２５％に該当する直径を有するように形成される。前記中央ホール４２８ｃの直径が前記クロスバー４２６幅の２５％より小さくなると、他の部分に比べて中央部分の強度の減少が微弱で、前記クロスバー４２６の中央部分を確実に破断することができなくなる。一方、前記中央ホール４２８ｃは内部に樹脂で形成される充填材４９２が充填されて中央ホール４２８ｃの内面が損傷して脆弱になることを防止することになる。

図６は、本発明の第４実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。

本発明の第４実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｃは、図６を参照すると、前記中央破断部４２８が前記クロスバー４２６の中央領域において前記安全ベント４１０の突出部４１２に対応する位置に形成される中央ホール４２８ｃと、クロスバー４２６の少なくとも一側面に形成される側面破断溝４３４とを含んで形成される。

前記側面破断溝４３４は、クロスバー４２６において中央ホール４２８ｃが形成された位置に対応する側面の少なくとも一側面に形成される。即ち、前記クロスバー４２６の中央に形成される前記中央ホール４２８ｃの他にも前記クロスバー４２６の少なくとも一側面に前記側面破断溝４３４を形成し、前記クロスバー４２６の中央部分の強度を脆弱にすることができる。前記側面破断溝４３４は、好ましくは、前記クロスバー４２６の両側端の両側面に形成される。前記側面破断溝４３４は前記クロスバー４２６の側面と前記中央ホール４２８の外面との距離の５０％以内の深さを有するように形成される。前記側面破断溝４３４の深さがあまりに深いと前記クロスバー４２６の強度が弱くなり、工程上、取扱が難しくなり、正常な状態における外部衝撃によっても破断する問題が発生する。前記安全ベント４１０の変形圧力が小さいために、前記クロスバー４２６の破断圧力を低減させるためには、前記クロスバー４２６の中央に前記中央ホール４２８ｃと側面破断溝４３４とを共に形成することが好ましくなる。

図７は、本発明の第５実施の形態に係る電流遮断手段を各々示す平面図である。

本発明の第５実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｄは、図７を参照すると、前記中央破断部４２８が前記クロスバー４２６の中央部分の両側面において所定深さで形成される側面破断溝４２８ａで形成されて、前記クロスバー４２６の両側端の少なくとも一側面に側端破断溝４３６が更に含まれて形成されることができる。前記中央破断部４２８ａが形成された前記クロスバー４２６の下面に前記安全ベント４１０の変形圧力が加えられると、前記クロスバー４２６は中央部分が上昇しながら破断する。この際、前記外郭リング４２４と一体結合している前記クロスバー４２６の両側端に脆弱部である側端破断溝４３６が形成されることにより、前記クロスバー４２６がより容易に上昇して破断することができる。即ち、前記クロスバー４２６が中央破断部４２８ａ部分でない前記側端破断溝４３６で破断する場合には、電流の流れを遮断し難いため、前記側端破断溝４３６は前記中央破断部４２８ａ部分より高い強度で形成されなければならない。従って、前記側端破断溝４３６は、好ましくは、前記側端破断溝４３６部分の前記クロスバー４２６の断面積が中央破断部４２８ａ部分の前記クロスバー４２６の断面積より大きくなる深さで形成されなければならない。

また、前記第１ビアホール４３０は、前記第１ビアホール４３０が形成された部分の前記クロスバー４２６の断面積が、前記側端破断溝４３６が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成される。例えば、前記側端破断溝４３６が前記クロスバー４２６の両側面に形成される場合に、前記第１ビアホール４３０は、好ましくは、前記各側端破断溝４３６の深さの合計より小さな直径を有するように形成されて、前記クロスバー４２６が前記第１ビアホール４３０が形成された位置で破断することを防止することになる。

図８は、本発明の第６実施の形態に係る電流遮断手段を各々示す平面図である。

本発明の第６実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｅは、図８を参照すると、前記中央破断部４２８が前記クロスバー４２６の上面と下面中、少なくとも一面において所定深さで前記クロスバー４２６と垂直方向に形成される平面破断溝４２８ｂで形成され、また前記クロスバー４２６の両側端の少なくとも一側面に側端破断溝４３６が更に含まれて形成されることができる。

前記クロスバー４２６は前記中央破断部４２８ｂが形成された部位の下面に前記安全ベント４１０の変形圧力が加えられると、前記クロスバー４２６は中央部分が上昇しながら破断する。この際、前記外郭リング４２４と一体結合している前記クロスバー４２６の両側端に脆弱部である側端破断溝４３６が形成されることにより、前記クロスバー４２６がより容易に上昇して破断することができる。即ち、前記クロスバー４２６が中央破断部４２８ａ、４２８ｂ部分でない前記側端破断溝４３６で破断する場合には、電流の流れを遮断し難いため、前記側端破断溝４３６は前記中央破断部４２８ｂ部分より高い強度で形成されなければならない。従って、前記側端破断溝４３６は、好ましくは、前記側端破断溝４３６部分の前記クロスバー４２６の断面積が中央破断部４２８ａ部分の前記クロスバー４２６の断面積より大きくなる深さで形成されなければならない。

また、前記第１ビアホール４３０は、前記第１ビアホール４３０が形成された部分の前記クロスバー４２６の断面積が前記側端破断溝４３６が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成される。例えば、前記側端破断溝４３６が前記クロスバー４２６の両側面に形成される場合に、前記第１ビアホール４３０は、好ましくは、前記各側端破断溝４３６の深さの合計より小さな直径を有するように形成されて、前記クロスバー４２６が前記第１ビアホール４３０が形成された位置で破断することを防止することになる。

図９は、本発明の第７実施の形態に係る電流遮断手段を各々示す平面図である。

本発明の第７実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｆは、図９を参照すると、前記中央破断部４２８が前記クロスバー４２６の中央領域において前記安全ベント４１０の突出部４１２に対応する位置に形成される中央ホール４２８ｃで形成されて、前記クロスバー４２６の両側端の少なくとも一側面に側端破断溝４３６が更に含まれて形成されることができる。

前記側端破断溝４３６は、好ましくは、前記クロスバー４２６の両側端の両側面に形成される。前記中央ホール４２８ｃが形成された前記クロスバー４２６の下面に前記安全ベント４１０の変形圧力が加えられると、前記クロスバー４２６は、中央部分が上昇しながら破断する。この際、前記外郭リング４２４と一体結合している前記クロスバー４２６の両側端に脆弱部が形成されることにより、前記クロスバー４２６がより容易に上昇して破断することができる。但し、前記クロスバー４２６が中央ホール４２８ｃ部分でない前記側端破断溝４３６で破断する場合には、電流の流れを遮断し難いため、前記側端破断溝４３６は前記中央ホール４２８ｃ部分より高い強度で形成されなければならない。従って、前記側端破断溝４３６は、前記側端破断溝４３６が形成される前記クロスバー４２６部分の断面積が前記中央ホール４２８ｃが形成される前記クロスバー４２６部分の断面積より大きくなるように形成される。例えば、前記側端破断溝４３６の深さは前記中央ホール４２８の直径（前記クロスバー４２６に中央ホール４２８ｃのみ形成される場合）、または、中央ホール４２８ｃの直径と中央破断溝４３４の深さの合計（前記クロスバー４２６に中央ホール４２８ｃと中央破断溝４３４が形成される場合）より小さな深さを有するように形成されなければならない。また、前記側端破断溝４３６は、前記側端破断溝４３６が両側面に形成される場合に、前記側端破断溝４３６の深さの合計が前記中央ホール４２８の直径（前記クロスバー４２６に中央ホール４２８ｃのみ形成される場合）、または、中央ホール４２８ｃの直径と中央破断溝４３４の深さの合計（前記クロスバー４２６に中央ホール４２８ｃと中央破断溝４３４が形成される場合）より小さな深さを有するように形成される。

図１０ａは、本発明の第８実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。図１０ｂは、図１０ａのＤ−Ｄに沿う断面図を示す。

本発明の第８実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｇは、図１０ａと図１０ｂを参照すると、側端破断溝４３６ｂが前記クロスバー４２６の上面と下面中、少なくとも一面に前記クロスバー４２６に垂直方向に形成されることができる。従って、前記側端破断溝４３６ｂが前記クロスバー４２６に垂直方向に形成され、前記クロスバー４２６が上部方向に圧力を受けるとき、容易に破断するようにする。前記側端破断溝４３６ｂが形成された部分にも前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０とが形成されなければならないことは勿論である。

図１１は、本発明の第９実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。

本発明の又別の実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｈは、図１１を参照すると、上部導電薄膜４４０ａの終端が、第１ビアホール４３０と中央破断部４２８ａとの間に位置するように形成される。即ち、前記電流遮断手段４２０ｂでは前記上部導電薄膜４４０ａと下部導電薄膜４５０との間の電流の流れは、前記第１ビアホール４３０内の第１導電層４６０により接続されるため、前記上部導電薄膜４４０ａは前記第１ビアホール４３０を含む領域のみに形成されれば充分となり得る。従って、前記クロスバー４２６の強度が充分であれば、前記上部導電薄膜４４０ａは前記クロスバー４２６の上面に全体的に形成される必要はなくなる。

図１２は、本発明の第１０実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。

本発明の第１０実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｉは、図１２を参照すると、上部導電薄膜４４０ａの終端が、第１ビアホール４３０と中央ホール４２８ｃとの間に位置するように形成される。即ち、前記電流遮断手段４２０ｂでは、前記上部導電薄膜４４０ａと下部導電薄膜４５０との間の電流の流れは前記第１ビアホール４３０内の第１導電層４６０により接続されるため、前記上部導電薄膜４４０ａは前記第１ビアホール４３０を含む領域のみに形成されれば充分となり得る。従って、前記クロスバー４２６の強度が充分であれば、前記上部導電薄膜４４０ａは前記クロスバー４２６の上面に全体的に形成される必要はなくなる。

図１３は、本発明の第１１実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。

本発明の第１１実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｊは、図１３を参照すると、前記クロスバー４２６の、前記クロスバー４２６の他側端と前記中央破断部４２８との間に、第２ビアホール４３２が更に形成されることができる。即ち、前記第２ビアホール４３２が前記中央破断部４２８ａを基準として前記第１ビアホール４３０の反対側に形成される。前記第２ビアホール４３２は前記第１ビアホール４３０に類似する形状で形成されて、内側面に第２導電層４７０が形成される。また、前記上部導電薄膜４４０は第２ビアホール４３２が形成される場合に、前記第２ビアホール４３２を含む領域を含んで形成される。前記第２ビアホール４３２に形成された第２導電層４７０は前記上部導電薄膜４４０及び下部導電薄膜４５０と電気的に接続され、前記第１導電層４６０と共に電流を通電させることになって電気的抵抗を減らすことになる。前記第２ビアホール４３２は、前記第１ビアホール４３０の大きさに類似するように形成され、前記クロスバー４２６が前記第２ビアホール４３２を含む領域で破断することを防止することになる。また、前記第２ビアホール４３２は内部に樹脂で形成される充填材４９４が充填され、第２導電層が損傷することを防止することができる。

図１４は、本発明の第１２実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。

本発明の第１２実施の形態に係る電流遮断手段４２０ｋは、図１４を参照すると、第２ビアホール４３２が前記第１ビアホール４３０の反対側に形成される。前記第２ビアホール４３２は、前記クロスバー４２６の他側端と前記中央ホール４２８との間に前記第１ビアホール４３０に類似する形状で形成されて、内側面に第２導電層４７０が形成される。また、前記上部導電薄膜４４０は、第２ビアホール４３２が前記クロスバー４２６の他側端と前記中央ホール４２８との間に形成される場合に、前記第２ビアホール４３２を含む領域に形成される。前記第２ビアホール４３２に形成された第２導電層４７０は、前記上部導電薄膜４４０及び下部導電薄膜４５０と電気的に接続され、前記第１導電層４６０と共に電流を通電させることになる。従って、前記電流遮断手段４２０ｃは、電流が流れる断面積が増加して電気的抵抗を減らすことになる。

図１５ａは、本発明の第１３実施の形態に係る電流遮断手段の平面図を示す。図１５ｂは、図１５ａのＥ−Ｅに沿う断面図を示す。

本発明の他の実施の形態による電流遮断手段４２０Ｌは、図１５ａと図１５ｂとを参照すると、前記クロスバー４２６の上面と下面に形成された前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０に、別途の絶縁層４５５を含んで形成される。前記絶縁層４５５は、好ましくは、ポリイミドの層で形成されて、ここに、その種類を限るのではない。従って、前記絶縁層４５５は、前記クロスバー４２６が破断し、前記上部導電薄膜４４０が二次保護素子４８０、または、キャップアップ４８５と接触する場合に電流が通じることを防止できることになる。

図１６は、本発明の第１４実施の形態による電流遮断手段の断面図を示す。

本発明の第１４実施の形態による電流遮断手段４２０ｍは、図１６を参照すると、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０中から前記クロスバー４２６の上面と下面に形成された部分には別途の絶縁層４５５を含んで形成される。従って、前記絶縁層４５５は、前記クロスバー４２６が破断され、前記上部導電薄膜４４０が二次保護素子４８０、または、キャップアップ４８５と接触する場合に電流が通じることを防止できることになる。

上記の実施の形態では、前記第１ビアホール４３０が前記クロスバー４２６の中央に形成された中央破断部４２８を基準として左側に形成されることに基づいて説明したが、前記第１ビアホール４３０が右側に形成される場合にも同様に適用できることは勿論である。即ち、前記実施の形態では、前記下部導電薄膜４５０が前記クロスバー４２６の他側端から前記第１ビアホール４３０を含む所定の領域に形成される。しかし、前記第１ビアホール４３０が前記中央破断部４２８を基準として右側に形成される場合には、前記上部導電薄膜４４０が第１ビアホール４３０を含む所定の領域に形成されて、前記下部導電薄膜４５０が第１ビアホール４３０、または、第１ビアホール４３０及び第２ビアホール４３２を含む領域に形成できることになる。

図１７は、本発明の実施の形態に係る電流遮断手段の作用を示す円筒形リチウム二次電池の断面図である。

円筒形リチウム二次電池は、図１７を参照すると、円筒形缶３００の内部に電極組立体２００が受容されて、上段の開口にはキャップ組立体４００が結合し、前記円筒形缶３００を封入することになる。前記キャップ組立体４００は、前記安全ベント４１０、電流遮断手段４２０、二次保護素子４８０及びキャップアップ４８５が積層して形成されて、外側面に結合するガスケットと共に前記円筒形缶３００の上部で上下に圧着しながら固定される。

前記円筒形リチウム二次電池が正常な状態では、前記安全ベント４１０の下面に結合した前記電極タブ２１５を通じて電極組立体２００から発生する電流が前記安全ベント４１０に流れることになる。

前記電流遮断手段４２０は、前記安全ベント４１０の上面に電気的に接触しながら安着するため、前記安全ベント４１０に流れる電流は、前記電流遮断手段４２０の下部導電薄膜４５０、第１ビアホール４３０及び上部導電薄膜４４０を通じて流れることになる。また、前記二次保護素子４８０は前記電流遮断手段４２０の上部に安着するため、前記上部導電薄膜４４０と電気的に接続されて電流が流れるようにする。また、前記キャップアップ４８５は、前記二次保護素子４８０の上部に電気的に接続し、二次保護素子４８０から流れる電流を二次電池の外部に流れるようにする。

しかし、リチウム二次電池が過・充放電のように異常作動をする場合には、リチウム二次電池の内部にガスが発生し、かつ、圧力が増加することになる。リチウム二次電池の内部に発生した圧力により、前記安全ベント４１０の突出部４１２が上部に変形しながら前記電流遮断手段４２０のクロスバー４２６に圧力を加えることになる。前記クロスバー４２６は圧力を受けると、中央に形成された前記中央破断部４２８部分で破断が発生して、中央破断部４２８を中心として左右に完全分離する。従って、前記クロスバー４２６の上面と下面に形成された前記上部導電薄膜４４０及び下部導電薄膜４５０は、前記中央破断部４２８を基準として左右に完全分離する。この際、前記第１ビアホール４３０及び第１導電層４６０は、前記クロスバー４２６の破断過程で損傷されなくなる。即ち、前記第１導電層４６０は、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０とに電気的に接続された状態を維持することになる。しかし、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０とは、中央破断部４２８を中心として左右側が互いに分離するため、電流の流れが遮断され、前記第１ビアホール４３０には電流が流れなくなる。従って、前記電流遮断手段４２０では、前記第１ビアホール４３０の破断により電流が遮断されるのではなく、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０とが破断して電流を遮断することになる。

一方、従来では、ビアホールが前記クロスバーの中央に形成され、リチウム二次電池の内部に問題が発生する場合には、ビアホール部分が破断しながらビアホールの内部に形成された導電層が上部導電薄膜、または、下部導電薄膜と分離するように形成されていた。従って、このような場合に、ビアホールの内部の導電層が軟性のある金属でメッキにより形成されるため、上部導電薄膜、または、下部導電薄膜との結合力があるために、容易に分離しなくなって、電流の流れが完全に遮断されなかった。しかし、本発明による場合に、前記クロスバー４２６の上面と下面に形成された前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０がクロスバー４２６と共に破断するため、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０の左右側がより確実に破断することになる。従って、前記電流遮断手段４２０は、前記キャップ組立体２００内で電流の流れを確実に遮断することになる。

従って、前記キャップ組立体４００は全体的に電流が流れなくなって、リチウム二次電池はこれ以上の反応を進行しなくなるため、リチウム二次電池の安全性が確保できることになる。

また、前記電流遮断手段４２０ｃが前記中央破断部４２８を中心として左右側に第１ビアホール４３０及び第２ビアホール４３２を含む場合にも、同様に、前記上部導電薄膜４４０と下部導電薄膜４５０が中央で破断するため、電流を遮断することになるために、第１ビアホール４３０及び第２ビアホール４３２には電流が流れなくなる。

前記実施の形態においては、円筒形リチウム二次電池について説明したが、円筒形でないリチウム二次電池にも利用できることは勿論である。また、リチウム二次電池でない他種の二次電池にも利用できることは勿論である。

以上、説明した通り、本発明は上述の特定の好ましい実施の形態に限るのではなく、特許請求の範囲から請求する本発明の要旨を外れない範囲で、当該発明が属する技術分野で通常の知識を有する者であれば、誰でも多様な変形の実施が可能であることは勿論であり、そのような変更は特許請求の範囲の記載の範囲内にあることになる。

本発明の第１実施の形態に係る円筒形リチウム二次電池の断面図である。 本発明の第１実施の形態に係る円筒形リチウム二次電池のキャップ組立体の分解斜視図である。 本発明の第１実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 図３ａのＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 図４ａのＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第３実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 図５ａのＣ−Ｃ線に沿う断面図である。 本発明の第４実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第５実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第６実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第７実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第８実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 図１０ａのＤ−Ｄ線に沿う断面図である。 本発明の第９実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第１０実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第１１実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第１２実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の第１３実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 図１５ａのＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 本発明の第１２実施の形態に係る電流遮断手段の平面図である。 本発明の実施の形態に係る電流遮断手段が破断して電流を遮断する作用を示す円筒形リチウム二次電池の断面図である。

符号の説明

１００ 円筒形リチウム二次電池、
２００ 電極組立体、
３００ 円筒形缶、
４００ キャップ組立体、
４１０ 安全ベント、
４１２ 突出部、
４２０、４２０ａ、４２０ｂ、・・・４２０ｍ 電流遮断手段、
４２２ 絶縁印刷基板、
４２４ 外郭リング、
４２６ クロスバー、
４２８ 中央破断部、
４２８ａ 側面破断溝、
４２８ｂ 平面破断溝、
４２８ｃ 中央ホール、
４３０ 第１ビアホール、
４３２ 第２ビアホール、
４３６ 側端破断溝、
４４０ 上部導電薄膜、
４５０ 下部導電薄膜、
４６０ 第１導電層、
４７０ 第２導電層、
４８０ 二次保護素子、
４８５ キャップアップ。

Claims (38)

1. 下部に突出して上部に変形する突出部を備える安全ベントと前記安全ベントの上部に安着する電流遮断手段とを備えるキャップ組立体を含むリチウム二次電池において、
   前記電流遮断手段は、
   外郭リング、前記外郭リングを横切るように一体形成されて、前記安全ベントの突出部に対応する位置に形成される中央破断部及び前記中央破断部と一側端との間に少なくとも１つの第１ビアホールを備えるクロスバーを含む絶縁印刷基板と、
   前記クロスバーの上面一側端から前記第１ビアホールを含む前記クロスバーの上面の所定領域まで、及び前記一側端から前記外郭リングの上面の所定領域までに形成される上部導電薄膜と、
   前記クロスバーの下面他側端から前記第１ビアホールを含む領域まで、及び前記クロスバーの下面他側端から前記外郭リングの下面の所定領域までに形成される下部導電薄膜と、
   前記第１ビアホールの内面に形成され、前記上部導電薄膜と下部導電薄膜とを連結する第１導電層と、を含むことを特徴とするリチウム二次電池。
2. 前記安全ベントの突出部は、前記安全ベントの中央部分に形成されることを特徴とする請求項１記載のリチウム二次電池。
3. 前記外郭リングは、前記安全ベントの突出部を除外した領域に相応する大きさで形成されることを特徴とする請求項１または２に記載のリチウム二次電池。
4. 前記上部導電薄膜は、前記外郭リングの上面領域の全体と、前記クロスバーの上面一側端から前記第１ビアホールを含み、前記クロスバーの上面他側端から所定距離離隔したクロスバーの上面の所定の領域と、に形成されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
5. 前記下部導電薄膜は、前記外郭リングの下面領域の全体と、前記クロスバーの下面他側端から前記第１ビアホールを含み、前記クロスバーの下面一側端から所定距離離隔したクロスバーの下面の所定の領域と、に形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
6. 前記クロスバーは、当該クロスバーの破断圧力が前記安全ベント突出部の変形圧力より小さくなるように形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
7. 前記中央破断部は、前記クロスバーの少なくとも一側面において所定深さで形成される側面破断溝で形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
8. 前記側面破断溝は、前記クロスバーの幅の少なくとも２５％の深さを有するように形成されることを特徴とする請求項７記載のリチウム二次電池。
9. 前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることを特徴とする請求項７または８に記載のリチウム二次電池。
10. 前記中央破断部は、前記クロスバーの略中央領域において上下に貫通する中央ホールで形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
11. 前記中央ホールは、前記クロスバー幅の少なくとも２５％の直径を有するように形成されることを特徴とする請求項１０記載のリチウム二次電池。
12. 前記第１ビアホールは、前記中央ホールの直径より小さな直径で形成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載のリチウム二次電池。
13. 前記クロスバーは、前記中央ホールが形成された位置の少なくとも一側面に所定深さで形成される側面破断溝を更に含むことを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
14. 前記側面破断溝は、前記クロスバーの側面と前記中央ホールの外面との距離の５０％以内の深さを有するように形成されることを特徴とする請求項１３記載のリチウム二次電池。
15. 前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成される前記クロスバー部分の断面積が、前記側面破断溝が形成される前記クロスバー部分の断面積より大きくなる直径で形成されることを特徴とする請求項１３記載のリチウム二次電池。
16. 前記中央ホールは、内部に樹脂で形成される充填材が充填されることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
17. 前記クロスバーは、少なくとも一側面において所定深さで形成される側面破断溝と、前記外郭リングと結合する前記クロスバーの両側端の少なくとも一側面において所定深さで形成される側端破断溝と、を更に含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
18. 前記側端破断溝は、前記側端破断溝が形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる深さで形成されることを特徴とする請求項１７記載のリチウム二次電池。
19. 前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側端破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることを特徴とする請求項１７または１８に記載のリチウム二次電池。
20. 前記中央破断部は、前記クロスバーの上面と下面中の少なくとも一面において前記クロスバーと垂直方向に形成される平面破断溝で形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
21. 前記平面破断溝は、前記クロスバー厚さの少なくとも２５％の深さを有するように形成されることを特徴とする請求項２０記載のリチウム二次電池。
22. 前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記平面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることを特徴とする請求項２０または２１に記載のリチウム二次電池。
23. 前記クロスバーは、前記外郭リングと結合する両側端の少なくとも一側面において所定深さで形成される側端破断溝を更に含むことを特徴とする請求項２０〜２２のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
24. 前記側端破断溝は、前記側端破断溝が形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記平面破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる深さで形成されることを特徴とする請求項２３記載のリチウム二次電池。
25. 前記第１ビアホールは、前記第１ビアホールが形成された部分の前記クロスバーの断面積が、前記側端破断溝が形成された部分の断面積より大きくなる直径で形成されることを特徴とする請求項２４記載のリチウム二次電池。
26. 前記第１導電層は、銅、または、銅合金で形成されることを特徴とする請求項１〜２５のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
27. 前記第１導電層は、少なくとも５μｍの厚さで形成されることを特徴とする請求項２６記載のリチウム二次電池。
28. 前記第１導電層は、メッキ工程により形成されることを特徴とする請求項２６または２７に記載のリチウム二次電池。
29. 前記第１ビアホールは、内部に樹脂で形成される充填材が充填されることを特徴とする請求項１〜２８のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
30. 前記クロスバーは、前記中央破断部と他側端との間に形成される少なくとも１つの第２ビアホールと前記第２ビアホールの内面に形成される第２導電層とを更に含み、
    前記上部導電薄膜は、前記第２ビアホールを含む領域に延び、前記上部導電薄膜と前記下部導電薄膜が前記第２導電層に結合するように形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
31. 前記第２ビアホールは、前記第１ビアホールと略同一な形状で形成されることを特徴とする請求項３０記載のリチウム二次電池。
32. 前記第２導電層は、銅、または、銅合金で形成されることを特徴とする請求項３０または３１に記載のリチウム二次電池。
33. 前記第２ビアホールは、内部に樹脂で形成される充填材が充填されることを特徴とする請求項３０〜３２のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
34. 前記上部導電薄膜と下部導電薄膜は、銅、または、銅合金で形成されることを特徴とする請求項１〜３３のいずれか１項に記載のリチウム二次電池
35. 前記上部導電薄膜と下部導電薄膜は、前記クロスバーの上面と下面に形成される表面に絶縁層を更に含んで形成されることを特徴とする請求項１〜３４のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
36. 前記絶縁層は、ポリイミドの層で形成されることを特徴とする請求項３５記載のリチウム二次電池。
37. 前記安全ベントの上部には、二次保護素子が更に結合することを特徴とする請求項１〜３６のいずれか１項に記載のリチウム二次電池。
38. 前記二次保護素子は、ＰＴＣ素子で形成されることを特徴とする請求項３７記載のリチウム二次電池。

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