JP5095655B2 - リチウム二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、リチウム二次電池に関し、より詳しくは、電池パックの構造を最適化させたリチウム二次電池に関する。
一般に、リチウム二次電池は、電極組立体と電解質が収納されるケースの形態によって円型と角形とパウチ型に分けられる。
このうちパウチ電池は、パウチ型外装材の内部に電極組立体が収納されてベアセルをなし、ベアセルの電極組立体は安全装置である保護回路基板と連結されて外部に電源を供給する電池パックを構成する。
このようなパウチ電池での電極組立体は、2つの電極から引出される電極タブがリードプレートを電気的な経路にして保護回路基板と接続される。そして、保護回路基板は、ベアセルから電極タブが引出される面に対応して設けられることが通常的である。
しかし、製品の形態が変形されたり、保護回路基板のサイズが変更される場合に保護回路基板は、ベアセルから電極タブが引出されない面に設けられる場合がある。このような場合には、電極タブと保護回路基板が設けられる部位が離隔されるため、リードプレートの長さが長くなる。したがって、リードプレートを介して伝達される電流の流れ経路が長くなることから電池の全体内部抵抗が増加される問題がある。
このようにリチウム二次電池は、リードプレートが設けられる構造が電池パックの構造を最適化させることに多くの影響を及ぼすようになる。
本発明は、従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、ベアセルと保護回路基板とを電気的に連結することによる電池パックの構造を最適化させたリチウム二次電池を提供することにある。
本発明の他の目的は、ベアセルと保護回路基板とを電気的に連結することによる電池の内部抵抗を最小化したリチウム二次電池を提供することにある。
上述の目的を達成するために本発明のある観点によれば、2つの電極及びセパレータを備える電極組立体と、前記電極組立体が収容されるパウチを含むベアセルと、
前記電極組立体の2つの電極から引出された第1、2電極タブと電気的に連結される保護回路基板と、前記保護回路基板と第1、2電極タブとを連結する第1、2リードプレートと、を含み、前記保護回路基板は、前記ベアセルの側面において、前記第1、2電極タブが前記ベアセルから引出されている一側面と連結する他の一側面上に設けられ、前記第1、2リードプレートは、前記ベアセルの側面において、前記第1、2電極タブが前記ベアセルから引出されている一側面上に形成され、折り曲げられた部位を有するリチウム二次電池が提供される。
上記第1、2リードプレートは、上記第1、2電極タブが引出される方向に対して垂直方向に設けられる。
尚、上記第1、2リードプレートは、上記第1、2電極タブと交差されるように設けられることを特徴とする。
本発明は、好ましい一例として、上記第1リードプレートと第2リードプレートは、同一平面上で左右に並んで設けられる。
このとき、上記第1リードプレート及び第2リードプレートは、互いに離隔して設けられることが好ましい。また、上記第1リードプレート及び第2リードプレートは表面に絶縁部材を備えることが好ましい。
上記絶縁部材として絶縁テープを用いることが好ましい。また、上記絶縁テープは材質がポリイミドであることが好ましい。
本発明の好ましい他の例として、上記第1リードプレートと第2リードプレートは、ベアセルの側面からの距離が異なる別の平面上に上下に並んで設けられていてもよい。
このとき、上記第1リードプレート及び第2リードプレートは、上記ベアセルの側面と同一な幅を有して形成されていてもよい。なお、上記「幅」とは、ベアセルの側面において、第1リードプレート及び第2リードプレートの両方が存在する辺方向と垂直な方向のの長さをいう。
上記第1リードプレート及び第2リードプレートは表面に絶縁部材が備えられていてもよい。上記絶縁部材は、絶縁テープであることが好ましい。上記絶縁テープは材質がポリイミドであることが好ましい。絶縁テープの材質がポリイミドであると、電気絶縁性及び耐熱性がより優れる。
また、上記第1リードプレートと上記第2リードプレートとの間に接着シートを介在させて第1リードプレートと第2リードプレートとが付着されていてもよい。
上記第1、2リードプレートは、上記第1、2電極タブと接続される連結タブをそれぞれ備えることができる。このような上記連結タブは、上記第1、2リードプレートの一側辺で上記第1、2リードプレートに対して垂直方向に形成されていてもよい。また、上記連結タブは、上記第1、2リードプレートの一側辺で上記第1、2電極タブが引出される方向と同一方向に形成されていてもよい。
上記連結タブは、上記電極タブと同一な面積を有するように形成されていてもよい。
また、上記連結タブは、幅方向に延長形成された羽部を備えていてもよい。この場合、上記連結タブは、上記電極タブより幅方向に面積を広く形成されていてもよい。
上記ベアセルは、4つの短側面及び2つの長側面を有する直方体状に形成され、上記短側面は、上記長側面よりも狭い面積を有し、上記4つの短側面は、第1短側面及び上記第1短側面と対向する第3短側面と、長さが相対的に長く形成された第2短側面及び上記第2短側面と対向する第4短側面とからなり、上記第1短側面及び上記第3短側面は、上記第2短側面及び上記第4短側面よりも狭い面積を有するように形成され、上記2つの長側面は、第1長側面及び第1長側面と対向する第2長側面からなるようにしてもよい。
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池は、ベアセルのお互いに異なる面に設けられる電極タブと保護回路基板とを連結するリードプレートが折り曲げられた状態で同一平面上で左右に並んで設けられて電池パックの構造が最適化され、電池の組み立て部品の規格化が可能になる効果がある。
本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池は、ベアセルのお互いに異なる面に設けられる電極タブと保護回路基板とを連結するリードプレートが折り曲げられた状態で高さが相異なる平面上で上下に並んで設けられて電池の内部抵抗を最小化させる効果がある。
本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図。 本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の組立状態図。 本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の組立状態図。 本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図。 本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池の組立状態図。 本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池の組立状態図。 図4bのV部の拡大図。 本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図。
以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図であり、図2a及び図2bは本発明の一実施形態によるリチウム二次電池の組立状態図である。
図1及び図2a及び図2bに示すように、本発明の一実施形態によるリチウム二次電池100は、ベアセル110と、ベアセル110に連結されて外部に電源を印加しながら、充放電による電池を保護するための保護回路基板120と、ベアセル110と保護回路基板120とを接続するリードプレート130とを含んで構成される。また、保護回路基板120は、ベアセル110の電極タブ116、117が引出された面と隣合う面に設けられる。したがって、電極タブ116、117と連結されるリードプレート130は、保護回路基板120が設けられた面からベアセル110の電極タブ116、117が引出される面に折り曲げて形成された構成を有する。
ベアセル110は、陽極板111と陰極板112及びこれらの間に介在されるセパレータ113を備える電極組立体114と、電極組立体114と電解質とを収容するパウチ型ケース(以下、'パウチ'と称する)115を含んで構成される。
上記ベアセル110は、4つの面積が狭い側面と2つの面積が広い側面を有する直方体状に形成される。ここで、面積が狭い4つの側面を短側面といい、4つの短側面のうち長さが相対的に短い2個の短側面は第1短側面110aと、第1短側面110aと対向する第3短側面110cで構成される。また、長さが相対的に長く形成された2個の短側面は、第2短側面110bと、第2短側面110bと対向する第4短側面110dで構成される。また、面積が広い側面を長側面と定義すれば、長側面は第1長側面110eと、第1長側面110eと対向する第2長側面110fで構成される。
上記陽極板111には、第1電極タブ116が付着され、上記陰極板112には第2電極タブ117が付着されて第1電極タブ116と第2電極タブ117はベアセル110の第1短側面110aを介して外部に引出される。
上記保護回路基板120は、ベアセル110の第2短側面110bに設けられる。すなわち、保護回路基板120は、第1電極タブ116及び第2電極タブ117が引出される第1短側面110aと隣合う面である第2短側面110bに設けられる。しかし、これに限定されず、第2短側面110bと対向する第4短側面110dに設けられることもできる。
上記リードプレート130は、ベアセル100の第1電極タブ116と連結される第1リードプレート131と、ベアセル110の第2電極タブ117と連結される第2リードプレート132で構成される。
上記第1リードプレート131は、一端が保護回路基板120に接続されて他端は第1電極タブ116と接続される。第1リードプレート131は、ベアセル110の第1短側面110aと第2短側面110bとの間の角部位で折り曲げられる。また、第1リードプレート131は、第1電極タブ116が引出されたベアセル110の第1短側面110aに設けられる。このとき、第1リードプレート131は、第1電極タブ116が引出された方向に対して垂直方向にお互いに交差されるように設けられる。
上記第2リードプレート132は、一端が保護回路基板120に接続されて他端は第2電極タブ117と接続される。第2リードプレート132は、ベアセル110の第1短側面110aと第2短側面110bとの間の角部位で折り曲げられる。また、第2リードプレート132は、第2電極タブ117が引出されたベアセル110の第1短側面110aに設けられる。このとき、第2リードプレート132は、第2電極タブ117が引出された方向に垂直方向にお互いに交差されるように設けられる。
第1リードプレート131及び第2リードプレート132は、保護回路基板120に他端が接続された状態でベアセル110の第1短側面110aで同一平面上でお互いに並んで設けられる。このとき、第1リードプレート131は、第1電極タブ116に接続され、第2リードプレート132は第2電極タブ117と接続されるので、お互いに離隔される。
第1リードプレート131及び第2リードプレート132は、上下面に絶縁部材としてそれぞれ絶縁テープ140が付着する。このような絶縁テープ140の材質は、ポリイミド(Polyimide)を用いることが好ましい。しかし、絶縁テープ140の材質がポリイミドに限定される必要はない。
また、第1リードプレート131及び第2リードプレート132は、ベアセル110の第1、2電極タブ116、117と接続される第1、2連結タブ133、134がそれぞれ備えられる。
第1連結タブ133は、第1リードプレート131の一側辺で第1電極タブ116に対応する位置に一体に形成され、第2連結タブ134は第2リードプレート132の一側辺で第2電極タブ117に対応する位置に一体に形成される。
第1連結タブ133及び第2連結タブ134は、第1リードプレート131及び第2リードプレート132の一側辺で垂直方向に折り曲げて形成される。第1連結タブ133と第2連結タブ134が形成される方向は、第1電極タブ116と第2電極タブ117が引出される方向と同一方向に形成される。
第1連結タブ133及び第2連結タブ134は、第1電極タブ116及び第2電極タブ117と同一な幅で形成することができる。より好ましくは、第1連結タブ133及び第2連結タブ134の幅は、第1電極タブ116及び第2電極タブ117の幅よりそれぞれ広く形成される。これは、第1電極タブ116及び第2電極タブ117がベアセル110から引出される位置がいつも同一ではないため、組立散布を低減することができるようになる。
このように構成される本発明の一実施形態によるリチウム二次電池によってリードプレートを組立てる工程を説明すると、次のようである。
図2aに示すように、第1、2リードプレート131、132は、保護回路基板120に一端が溶接されて電気的に連結される。また、第1、2リードプレート131、132は、ベアセル110の第2短側面110bと第1短側面110aの角で折り曲げられて第1、2電極タブ116、117に対して交差される方向に配置される。このとき、第1連結タブ133と第2連結タブ134は、第1電極タブ116と第2電極タブ117が引出された方向と同一方向に対応する。したがって、対応する第1電極タブ116と第1連結タブ133及び第2電極タブ117と第2連結タブ134とを溶接して電気的に連結するようになる。
また、図2bのように溶接された第1電極タブ116及び第1連結タブ133と第2電極タブ117及び第2連結タブ134は、第1、2リードプレート131、132に折れば、ベアセル110と保護回路基板120とを連結するための第1、2リードプレート131、132の組立工程が完了される。
以下、本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池について説明する。
図3は、本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図であり、図4a及び図4bは本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池の組立状態図であり、図5は図4bのV部の拡大図である。
図3〜図5に示すように、本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池200は、ベアセル110と、ベアセル110と連結されて外部に電源を印加しながら、充放電によって電池を保護するための安全装置である保護回路基板120と、ベアセル110と保護回路基板120とを接続するリードプレート230と、を含む。
本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池200は、図1及び図2a、図2bによるリチウム二次電池100に対してリードプレート230の構造が相異なって形成される。したがって、以下、本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池200は、ベアセル110に設けられるリードプレート230を中心に説明する。また、リチウム二次電池200は、図1及び図2a、図2bによるリチウム二次電池100と同一または類似の部分は同様な図面符号を付け、同一構成に対する詳細な説明は省略する。
本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池200において、ベアセル110と保護回路基板120とを連結するためのリードプレート230は、ベアセル110の第1短側面110aに、第1リードプレート231及び第2リードプレート232の上面が、第1電極タブ116と第2電極タブ117が引出される方向に対して垂直方向に向くように設けられる。したがって、第1、2リードプレート231、232は、第1、2電極タブ116、117に対して交差して設けられる。
また、本発明の他の実施形態による第1リードプレート231及び第2リードプレート232は、ベアセル110の第1短側面110aで高さが互いに異なる平面上で上下に重なるように設けられる。このとき、第1リードプレート231及び第2リードプレート232は、互いに異なる極性を有する第1、2電極タブ116、117とそれぞれ接続されるので、互いに離隔される。
このように第1、2リードプレート231、232は、高さが相異なって設けられるので、第1、2リードプレート231、232の幅をベアセル110の第1短側面110aの幅にまで広く形成することができる。第1リードプレート231及び第2リードプレート232の幅が広くなるほど、第1、2リードプレート231、232の断面積が増大するので、電流の流れが円滑になって電池の内部抵抗は減少する。
第1リードプレート231及び第2リードプレート232は、上、下表面に絶縁部材としてそれぞれ絶縁テープ240が付着される。このような絶縁テープ240の材質は、ポリイミド(Polyimide)を用いることが好ましい。しかし、絶縁テープの材質がポリイミドに限定される必要はない。
また、第1リードプレート231と第2リードプレート232は、間に接着シート250を介在させて第1リードプレート231と第2リードプレート232を付着されていてもよい。
第1リードプレート231及び第2リードプレート232には、ベアセル110の第1、2電極タブ116、117と接続される第1、2連結タブ233、234がそれぞれ備えられる。
第1連結タブ233は、第1リードプレート131の一側辺に第1電極タブ116に対応する位置に一体に形成され、第2連結タブ234は第2リードプレート232の一側辺に第2電極タブ117に対応する位置に一体に形成される。
第1連結タブ233及び第2連結タブ234は、第1リードプレート231及び第2リードプレート232の一側辺を垂直に折り曲げて形成される。このように第1連結タブ233及び第2連結タブ234が折り曲げて形成される方向は、第1電極タブ116と第2電極タブ117が引出される方向と同一方向である。
第1連結タブ233及び第2連結タブ234は、第1電極タブ116及び第2電極タブ117と同一な幅を有するように形成される。
このように構成される本発明の他の実施形態によるリチウム二次電池によってリードプレートを組立てる工程を説明する。
図4aに示すように、第1、2リードフレート231、232は、保護回路基板120に一端が溶接されて電気的に連結される。また、第1、2リードプレート231、232は、ベアセル110の第2短側面110bと第1短側面110aとの間の角で折り曲げて第1短側面110aで第1、2電極タブ116、117に対して交差される方向に配置される。このとき、第1連結タブ233と第2連結タブ234は、第1電極タブ116と第2電極タブ117が引出された方向と同一方向に対応して形成されている。したがって、対応する第1電極タブ116と第1連結タブ233とを溶接し、第2電極タブ117と第2連結タブ234とを溶接すると、他端が電気的に連結される。
また、図4bのように溶接された第1電極タブ116及び第1連結タブ233と第2電極タブ117及び第2連結タブ234を第1、2リードプレート231、232方に折れば、ベアセル110と保護回路基板120を連結するための第1、2リードプレート231、232の組立工程は完了される。
以下、本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池について説明する。
図6は、本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池の分解斜視図である。
図6に示すように、本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池300は、ベアセル110と、ベアセル110と連結されて外部で電源を印加しながら、充放電によって電池を保護するための安全装置である保護回路基板120と、ベアセル110と保護回路基板120とを接続するリードプレート330とを含む。
本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池300は、図3〜図5によるリチウム二次電池200に対してリードプレート330に形成された第1、2連結タブ333、334の構造が相異なって形成される。したがって、以下、本発明のまた他の実施形態によるリチウム二次電池300は、ベアセル110に設けられるリードプレート330の第1、2連結タブ333、334を中心に説明する。また、リチウム二次電池300は、図3〜図5によるリチウム二次電池200と同一または類似の部分は同様な図面符号を付け、同一構成に対して詳細な説明は省略する。
本発明のまた他の実施形態において、第1、2リードプレート331、332の第1連結タブ333は、幅方向に延長された羽部333aが形成され、第2連結タブ334は幅方向に延長された羽部334aが形成される。
このように第1、2連結タブ333、334は、羽部333a、334aによって幅方向に面積が広くなる。したがって、第1、2電極タブ116、117が引出される位置の散布が発生しても組立不良が発生しなくなる。
以上、本発明は、上述した特定の好適な実施例に限定されるものではなく、特許請求範囲から請求する本発明の基本概念に基づき、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、様々な実施変形が可能であり、そのような変形は本発明の特許請求範囲に属するものである。
100、200、300 リチウム二次電池
110 ベアセル
110a、110b、110c、110d 第1、2、3、4短側面
110e、110f 第1、2長側面
111 陽極板
112 陰極板
113 セパレータ
114 電極組立体
115 パウチ
116 第1電極タブ
117 第2電極タブ
120 保護回路基板
130、230、330 リードプレート
131、231、331 第1リードプレート
132、232、332 第2リードプレート
133、233、333 第1連結タブ
134、234、334 第2連結タブ
140、240 絶縁テープ
250 接着シート

Claims (20)

  1. 2つの電極及びセパレータを備える電極組立体と、
    前記電極組立体が収容されるパウチを含むベアセルと、
    前記電極組立体の2つの電極から引出された第1、2電極タブと電気的に連結される保護回路基板と、
    前記保護回路基板と第1、2電極タブとを連結する第1、2リードプレートと、を含み、
    前記保護回路基板は、前記ベアセルの側面において、前記第1、2電極タブが前記ベアセルから引出されている一側面と連結する他の一側面上に設けられ、
    前記第1、2リードプレートは、前記ベアセルの側面において、前記第1、2電極タブが前記ベアセルから引出されている一側面上に形成され、折り曲げられた部位を有することを特徴とするリチウム二次電池。
  2. 前記第1、2リードプレートは、前記第1、2電極タブが引出される方向に対して垂直方向に設けられることを特徴とする請求項1に記載のリチウム二次電池。
  3. 前記第1、2リードプレートは、前記第1、2電極タブと交差して設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載のリチウム二次電池。
  4. 前記第1リードプレートと第2リードプレートは、同一平面上で左右に並んで設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム二次電池。
  5. 前記第1リードプレート及び第2リードプレートは、互いに離隔されて設置されることを特徴とする請求項4に記載のリチウム二次電池。
  6. 前記第1リードプレート及び第2リードプレートは、表面に絶縁部材が備えられることを特徴とする請求項4又は5に記載のリチウム二次電池。
  7. 前記絶縁部材は、絶縁テープであることを特徴とする請求項6に記載のリチウム二次電池。
  8. 前記絶縁テープは、材質がポリイミドであることを特徴とする請求項7に記載のリチウム二次電池。
  9. 前記第1リードプレートと第2リードプレートは、ベアセル側面からの距離が異なる別の平面上で、前記第1、2電極タブが引出される方向と同一方向に重ねて設けられることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のリチウム二次電池。
  10. 前記第1リードプレート及び第2リードプレートは、前記ベアセルの側面と同一な幅を有するように形成されることを特徴とする請求項9に記載のリチウム二次電池。
  11. 前記第1リードプレート及び第2リードプレートは、表面に絶縁部材を備えることを特徴とする請求項9又は10に記載のリチウム二次電池。
  12. 前記絶縁部材は、絶縁テープであることを特徴とする請求項11に記載のリチウム二次電池。
  13. 前記絶縁テープは、材質がポリイミドであることを特徴とする請求項12に記載のリチウム二次電池。
  14. 前記第1リードプレートと前記第2リードプレートとの間に接着シートを介在して第1リードプレートと第2リードプレートとが付着されることを特徴とする請求項9〜13のいずれかに記載のリチウム二次電池。
  15. 前記第1、2リードプレートは、前記第1、2電極タブと接続される連結タブをそれぞれ備えることを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記載のリチウム二次電池。
  16. 前記連結タブは、前記第1、2リードプレートの一側辺で前記第1、2リードプレートに対して垂直方向に形成されることを特徴とする請求項15に記載のリチウム二次電池。
  17. 前記連結タブは、前記第1、2リードプレートの一側辺で前記第1、2電極タブが引出される方向と同一方向に形成されることを特徴とする請求項15又は16に記載のリチウム二次電池。
  18. 前記連結タブは、前記電極タブと同一な面積を有するように形成されることを特徴とする請求項15〜17のいずれかに記載のリチウム二次電池。
  19. 前記連結タブは、幅方向に延長形成された羽部を備えることを特徴とする請求項15〜18のいずれかに記載のリチウム二次電池。
  20. 前記ベアセルは、4つの短側面及び2つの長側面を有する直方体状に形成され、
    前記短側面は、前記長側面よりも狭い面積を有し、
    前記4つの短側面は、第1短側面及び前記第1短側面と対向する第3短側面と、長さが相対的に長く形成された第2短側面及び前記第2短側面と対向する第4短側面とからなり、
    前記第1短側面及び前記第3短側面は、前記第2短側面及び前記第4短側面よりも狭い面積を有するように形成され、
    前記2つの長側面は、第1長側面及び第1長側面と対向する第2長側面からなることを特徴とする請求項1〜19のいずれかに記載のリチウム二次電池。
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