JP5570958B2

JP5570958B2 - 二次電池

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Publication number: JP5570958B2
Application number: JP2010271770A
Authority: JP
Inventors: 鐘碩文; 錫潤劉; 致▲ヨン▼ 李; 潤泰郭; 容三金
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2009-12-07
Filing date: 2010-12-06
Publication date: 2014-08-13
Anticipated expiration: 2030-12-06
Also published as: US20110136000A1; EP2330661A1; KR101191663B1; EP2330661B1; US9178204B2; CN102097644B; CN102097644A; JP2011119264A; KR20110065354A

Description

本発明は、二次電池に関する。

二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池は携帯電話機やノートパソコンおよびカムコーダーのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量の電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源または大容量電力貯蔵装置に用いられている。

最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力二次電池が開発されているが、このような高出力二次電池は大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動への使用が可能なように複数の二次電池を直列に連結して大容量の電池モジュールで構成される。このような二次電池は円筒形や角形などで構成されてもよい。

二次電池の外部から釘や錐などの導電性異物が内部に進入した場合、二次電池の内部で短絡が発生することがある。このように短絡が発生すれば二次電池の内部温度が急激に上昇し、二次電池の安全が損なわれる恐れがある。

また、二次電池の正極または負極無地部は厚さが極めて薄い金属薄板で形成されるため、正極または負極無地部に厚さが厚い集電タップを溶接によって付着する過程において、正極または負極無地部が破れたり集電タップに押されて付着したりするという問題が発生する。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、容易に製作することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ケースと、前記ケース内に収容され、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極の間に介在するセパレータを含み、前記第１電極は第１活物質が塗布されない無地部を含む電極組立体と、前記ケースに締結して前記電極組立体と電気的に連結する端子を含むキャップ組立体と、第１導電板と、前記第１導電板から延長して前記無地部に締結する第１支持突起を含む安全組立体と、前記電極組立体と前記端子を電気的に連結して前記無地部に締結する集電タップと、前記無地部で前記第１支持突起が締結する側の反対側の面の無地部に締結する第１補助プレートと、を含む、二次電池が提供される。

また、前記電極組立体は平面と屈曲面を含み、前記第１導電板は前記平面に対向し、前記キャップ組立体は前記屈曲面に対向し、前記集電タップは前記屈曲面から第１方向に沿って延長する支持部と、前記電極組立体の側部周縁で前記第１方向と交差する第２方向に沿って前記支持部から延長する第１板部とを含むこととしても良い。

また、前記集電タップは、前記平面から延長する前記無地部の側面で前記第１方向に沿って前記第１板部から延長する第２板部をさらに含むこととしても良い。

また、前記第１方向は前記第２方向に垂直な方向であることとしても良い。

また、前記第１導電板は前記第１電極の素材と同じ素材で形成されることとしても良い。

また、前記第１補助プレートは前記第１電極の素材と同じ素材で形成されることとしても良い。

また、前記第１補助プレートは前記無地部を間において前記集電タップと反対側に位置することとしても良い。

また、前記第１支持突起は前記集電タップが締結する側の反対側の面の無地部に締結し、前記無地部を間において前記集電タップと反対側に位置することとしても良い。

また、前記第１支持突起は複数の支持部を含むこととしても良い。

また、前記複数の支持部の間に切開部が形成されることとしても良い。

また、前記第１補助プレートは前記切開部で前記無地部を間において前記集電タップと反対側に位置することとしても良い。

また、前記安全組立体は第２導電板をさらに含み、前記第２導電板は前記電極組立体と前記第１導電板の間に位置することとしても良い。

また、第２補助プレートをさらに含み、前記第２電極は第２活物質が塗布されない無地部を含み、前記第２補助プレートは前記第２電極の無地部に締結することとしても良い。

また、前記第２補助プレートは前記第２電極と同じ素材で形成されることとしても良い。

また、前記第２補助プレートは前記第１補助プレートと互いに異なる素材で形成されることとしても良い。

また、前記安全組立体は前記第２導電板から延長して前記第２導電板と一体に形成され、前記第２電極の無地部に締結する第２支持突起をさらに含むこととしても良い。

また、第２導電板をさらに含み、前記電極組立体は前記第２導電板と前記第１導電板の間に位置することとしても良い。

また、第３導電板と第４導電板をさらに含み、前記第３導電板は前記電極組立体の第１側面と前記第１導電板の間に位置し、前記第４導電板は前記電極組立体の第２側面と前記第２導電板の間に位置することとしても良い。

また、前記電極組立体は複数で形成されることとしても良い。

また、前記集電タップは前記第１導電板と前記第２導電板の間に位置することとしても良い。

また、前記安全組立体は前記第２導電板から延長して前記第２導電板と一体に形成され、前記第１電極の無地部に締結する第２支持突起をさらに含むこととしても良い。

以上説明したように本発明によれば、二次電池を容易に製作することが可能となる。

本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。本発明の第１実施形態に係る電極組立体と安全組立体を示す分解斜視図である。本発明の第１実施形態に係る安全組立体が付着した電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。本発明の第２実施形態に係る電極組立体と安全組立体を示す分解斜視図である。本発明の第２実施形態に係る安全組立体が付着した電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した断面図である。本発明の第３実施形態に係る二次電池の電極組立体と安全組立体および集電タップを示す分解斜視図である。本発明の第４実施形態に係る二次電池の電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。は本発明の第５実施形態に係る二次電池の電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。本発明の第６実施形態に係る二次電池の電極組立体に集電タップが設けられた状態を示す側面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図であり、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
図１および図２を参照しながら説明すれば、本第１実施形態に係る二次電池１００は、正極１１と負極１２の間にセパレータ１３を介在して巻き取られた複数の電極組立体１０と、電極組立体１０が内蔵されるケース３４と、ケース３４の開口に結合したキャップ組立体２０とを含む。

本第１実施形態に係る二次電池１００はリチウムイオン二次電池であり、角形であることを例示して説明する。ただし、本発明がこれに制限されるものではなく、本発明はリチウムポリマー電池または円筒形電池などの多様な形態の電池に適用されてもよい。

正極１１はアルミニウムなどの金属からなる正極集電体に正極活物質が塗布された構造で形成され、正極集電体に正極活物質が塗布された領域の正極コーティング部および正極活物質がコーティングされていない領域の正極無地部１１ａを含む。

負極１２は銅などの薄板の金属箔からなる負極集電体に負極活物質が塗布された構造で形成され、負極集電体に負極活物質が塗布された領域の負極コーティング部および負極活物質がコーティングされていない領域の負極無地部１２ａを含む。

正極無地部１１ａは正極１１の長さ方向に沿って正極１１の一側端に形成され、負極無地部１２ａは負極１２の長さ方向に沿って負極１２の他側端に形成される。また、正極１１および負極１２は絶縁体であるセパレータ１３を間に介在した後に巻き取られる。また、電極組立体１０の外面には電極組立体１０の形態を支持する絶縁テープ（図示せず）が設けられてもよい。電極組立体１０は巻取られた後に押されて大略板形態で構成されるが、電極組立体１０の外周には、上端と下端に位置する屈曲面１０ｂと、屈曲面１０ｂの間に位置する平面１０ａが形成される（図３参照）。

ただし、本発明がこれに制限されるものではなく、前記電極組立体１０は複数のシート（ｓｈｅｅｔ）からなる正極と負極がセパレータを間において交互に積層した構造で形成されてもよい。

ケース３４は大略直六面体で構成され、一面には開放した開口が形成される。キャップ組立体２０は、ケース３４の開口を覆うキャッププレート３０と、キャッププレート３０の外側に突出して正極１１と電気的に連結する正極端子２１と、キャッププレートの外側に突出して負極と電気的に連結する負極端子２２と、設定された内部圧力によって破断するようにノッチ３９ａが形成されたベント部材３９とを含む。

キャッププレート３０は薄い板で形成され、一側に電解液の注入のための電解液注入口２７が形成され、電解液注入口２７には密封キャップ３８が設けられる。

キャッププレート３０と端子２１、２２の間には上部ガスケット２５と下部ガスケット２３が設けられ、キャッププレート３０と端子２１、２２を絶縁させる。本記載において端子２１、２２とは正極端子２１と負極端子２２とを含む。

端子２１、２２は円柱形状で形成されるが、端子２１、２２には端子２１、２２を上部で支持するナット２９が設置され、端子２１、２２の外周にはナット２９が締結されるようにねじ山が形成される。ナット２９とガスケット２５の間には締結力を緩衝するワッシャー２４が設けられる。一方、端子２１、２２の下端には、下部で端子２１、２２を支持する端子フランジ２１ａ、２２ａと、端子フランジ２１ａ、２２ａの下側に突出した下部突起２１ｂ、２２ｂが形成される。

端子フランジ２１ａ、２２ａとキャッププレート３０の間には絶縁のための下部絶縁部材２６が設置され、下部絶縁部材２６には端子フランジ２１ａ、２２ａが挿入する。下部突起２１ｂには正極１１と電気的に連結する正極集電タップ３５が溶接によって付着され、下部突起２２ｂには負極１２と電気的に連結する負極集電タップ３６が溶接によって付着される。端子フランジ２１ａ、２２ａおよび集電タップ３５、３６は下部絶縁部材２６の下面に形成された溝に嵌合する。

図３は本発明の第１実施形態に係る電極組立体と安全組立体を示す分解斜視図である。
図３を参照しながら説明すれば、安全組立体４０は、正極１１と電気的に連結する第１金属板４１と、第１金属板４１と電極組立体１０の間に配置された第１フィルム４３とを含む。第１金属板は導電板の一例である。

第１金属板４１は電極組立体１０の平面１０ａに密着し、第１金属板４１は正極無地部１１ａに溶接によって付着される。

一方、第１金属板４１は正極集電体と同じ素材であるアルミニウムで形成される。第１フィルム４３は電気的な絶縁性を有するポリマー材質で形成される。

第１金属板４１は、電極組立体１０の平面１０ａに密着する平板部４１ａと、平板部４１ａの側端から突出して形成された支持突起４１ｂとを含む。

平板部４１ａは四角板形態で形成され、電極組立体１０の平面１０ａに対応する広さを有する。

支持突起４１ｂは、正極無地部１１ａに超音波溶接などによって付着される溶接部４１ｂａと、平板部４１ａと溶接部４１ｂａの間に形成された継手部４１ｂｂとを含む。溶接部４１ｂａは正極無地部１１ａに仮溶接されて正極無地部１１ａを支持する。

正極無地部１１ａは強度が弱い複数の金属薄膜で構成されるが、正極無地部１１ａが支持突起４１ｂに溶接によって固定されていれば正極無地部１１ａが密集し、溶接熱が積層した正極無地部１１ａに迅速に伝達される。正極無地部１１ａが密集せずに正極無地部１１ａ間の間隔が大きければ一部の正極無地部１１ａにのみ熱が集中し、正極無地部が押されて付着したり、積層した正極無地部１１ａが全体的に接合されないという問題が発生することがある。

継手部４１ｂｂは平板部４１ａから電極組立体１０の内側に向かって傾いて形成され、正極無地部１１ａを支持する。正極無地部１１ａは正極コーティング部に比べて薄い厚さを有するが、正極無地部１１ａは正極コーティング部と隣接した部分で傾いて形成され、継手部４１ｂｂは傾いた正極無地部１１ａの部分を支持する。

電極組立体１０で第１金属板４１の反対面には補助プレート３７が設けられる。補助プレート３７は正極無地部１１ａに仮溶接されている。

二次電池１００の外部から釘や錐などの導電性を有する異物が侵入した場合には、導電性異物によって正極１１と負極１２が短絡して多くの熱が発生し、二次電池の安全性が損なわれる恐れがある。

しかしながら、実施形態のように安全組立体４０が設けられた場合には、第１金属板４１が負極１２と短絡し、発火することなく蓄電した電流を安全に放電することができる。

このように、本実施形態によれば、外部から導電性異物が侵入したとき、電流を放電して発火の危険を除去することにより、二次電池１００の安全性が向上する。

一方、他の実施形態として、安全組立体が負極と電気的に連結し、正極はケースと電気的に連結するように構成されてもよく、このとき、導電性異物が二次電池に侵入すれば、前記正極に連結したケースと負極に連結した安全組立体とが互いに短絡することができる。

図４は本発明の第１実施形態に係る安全組立体が付着した電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。
図４を参照しながら説明すれば、本実施形態に係る正極集電タップ３５と負極集電タップ３６は、安全組立体４０および補助プレート３７が仮溶接された電極組立体１０の正極無地部１１ａと負極無地部１２ａにそれぞれ溶接によって接合される。

正極集電タップ３５は、正極端子２１に固定される支持部３５ａと、前記支持部３５ａから電極組立体１０の側端に沿って下側に延長した第１板部３５ｂと、前記第１板部３５ｂから直角に折曲されて正極無地部１１ａに溶接によって付着される第２板部３５ｃとを含む。支持部３５ａには正極端子２１の下部突起２１ｂが挿入するホール３５ｄが形成される。

第２板部３５ｃは正極無地部１１ａに溶接によって固定される。第２板部３５ｃは超音波溶接やレーザー溶接などの多様な方法によって正極無地部１１ａに接合されてもよい。図４に示すように、前記第２板部３５ｃは前記安全組立体４０の支持突起４１ｂに溶接され、前記支持突起４１ｂは前記正極無地部１１ａに溶接される。結果的に、前記第２板部３５ｃは溶接によって前記正極無地部１１ａに固定される。

これにより、第２板部３５ｃは正極無地部１１ａを間において補助プレート３７と対向するように配置され、補助プレート３７が配置された電極組立体１０の面と反対方向の面に溶接によって固定される。このとき、補助プレート３７の厚さは第２板部３５ｃの厚さよりもさらに薄く形成される。補助プレートの厚さは第２板部の厚さの２／３〜１／１０で形成される。

本実施形態のように、補助プレート３７に溶接によって固定された正極無地部１１ａに第２板部３５ｃを溶接によって付着すれば、第２板部３５ｃを正極無地部１１ａに容易に固定することができる。特に、本実施形態のように、支持突起４１ｂが支持し、第２板部３５ｃが溶接される対向側で補助プレート３７が支持すれば、第２板部３５ｃをより容易に正極無地部１１ａに溶接することができる。

正極集電タップ３５は正極無地部１１ａに集電した電流を正極端子２１に伝達する役割を行う。正極集電タップ３５には大きい電流が流れるため、抵抗を低めるために相対的に厚く形成することが好ましい。しかしながら、厚い第２板部３５ｃを正極無地部１１ａに接合しようとすればさらに大きい熱が必要となり、大きい熱が正極無地部１１ａに伝達されれば極めて薄い正極無地部１１ａが押されて付着したり破れたりする問題が発生する。このような問題により、正極集電タップ３５の厚さを無制限に厚くすることができなかった。しかしながら、本実施形態のように、正極無地部１１ａを補助プレート３７に仮溶接（ｐｒｅ−ｗｅｌｄｉｎｇ）した後に正極無地部１１ａを正極集電タップ３５に溶接によって付着すれば、正極無地部１１ａが補助プレート３７に安定的に支持されているため、十分な厚さを有する正極集電タップ３５と正極無地部１１ａを溶接によって接合しても、正極無地部１１ａが押されて付着したり破れたりしない。

上述したように、本実施形態に係る二次電池の製造方法は、安全組立体４０を電極組立体１０と電気的に連結する段階と、補助プレート３７を正極無地部１１ａに付着する段階と、集電タップ３５と補助プレート３７の間に正極無地部１１ａを位置させた状態で集電タップ３５を正極無地部１１ａに溶接によって付着する段階とを含む。

安全組立体４０を電極組立体１０と電気的に連結する段階では、安全組立体４０の支持突起４１ｂを正極無地部１１ａに溶接によって付着する。また、補助プレート３７を正極無地部１１ａに付着する段階では、補助プレート３７を正極無地部１１ａに超音波溶接によって付着して固定する。集電タップ３５を正極無地部１１ａに溶接によって固定する段階は、集電タップ３５の第２板部３５ｃを支持突起４１ｂを間に配置し、第２板部３５ｃと補助プレート３７の間に正極無地部１１ａが位置するようにした状態で、正極無地部１１ａと第２板部３５ｃを超音波溶接などの方法によって付着する。

上述したように、補助プレート３７は、集電タップ３５が溶接される前に正極無地部１１ａに溶接されてもよく、補助プレート３７と第２板部３５ｃが正極無地部１１ａを間において配置された状態で補助プレート３７と第２板部３５ｃを同時に溶接して正極無地部１１ａに付着してもよい。この場合には、補助プレート３７と第２板部３５ｃが同時に正極無地部１１ａを加圧しているため正極無地部１１ａ間の間隔が減少するようになり、これによって積層した正極無地部１１ａに熱を容易に伝達させることができる。

（第２実施形態）
図５は本発明の第２実施形態に係る電極組立体と安全組立体を示す分解斜視図である。
図５を参照しながら説明すれば、安全組立体４０は、正極１１と電気的に連結する第１金属板４１と、負極１２と電気的に連結する第２金属板４２と、第１金属板４１と第２金属板４２の間に配置された第１フィルム４５と、第１金属板４１と電極組立体１０の間に配置された第２フィルム４６とを含む。

第１金属板４１は第２フィルム４６を間において電極組立体１０の平面１０ａに密着し、第２金属板４２は第１フィルム４５を間において第１金属板４１に密着する。第１金属板４１は正極無地部１１ａに溶接によって付着し、第２金属板４２は負極無地部１２ａに溶接によって付着する。

本実施形態では第１金属板４１が正極無地部１１ａに溶接によって付着されるものとして例示しているが、本発明がこれに制限されるものではなく、第２金属板４２が正極無地部１１ａに溶接によって付着されてもよく、第１金属板４１が負極無地部１２ａに溶接によって付着されてもよい。

一方、第１金属板４１は正極集電体と同じ素材のアルミニウムで形成され、第２金属板４２は負極集電体と同じ素材の銅で形成される。第２フィルム４６と第１フィルム４５は電気的な絶縁性を有するポリマー材質で形成される。

平板部４１ａは四角板形態で構成され、電極組立体１０の平面１０ａに対応する広さを有する。

支持突起４１ｂは平板部４１ａの高さ方向に２つが離隔して配置され、支持突起４１ｂの間には切開部４１ｃが形成される。本実施形態に係る支持突起４１ｂは平板部４１ａの上端と下端にそれぞれ形成され、平板部４１ａの高さ方向の中央に切開部４１ｃが位置する。

支持突起４１ｂは、正極無地部１１ａに超音波溶接などによって付着される溶接部４１ｂａと、平板部４１ａと溶接部４１ｂａの間に形成された継手部４１ｂｂとを含む。溶接部４１ｂａは正極無地部１１ａに仮溶接されて正極無地部１１ａを支持する。正極無地部１１ａは強度が弱い複数の金属薄膜で形成されるため、正極無地部１１ａが支持突起４１ｂに溶接によって固定されていれば正極無地部１１ａが密集し、溶接熱が積層した正極無地部１１ａに迅速に伝達される。正極無地部１１ａが密集せずに正極無地部１１ａ間の間隔が大きければ一部の正極無地部１１ａにのみ熱が集中し、正極無地部が押されて付着したり、積層した正極無地部１１ａが全体的に接合されないという問題が発生することがある。

第２金属板４２は第１金属板４１と同様、第１金属板４１に密着する平板部４２ａと、平板部４２ａの側端から突出して形成された支持突起４２ｂとを含む。

平板部４２ａは四角板形態で構成され、電極組立体１０の平面１０ａに対応する広さを有する。支持突起４２ｂは平板部４２ａの高さ方向に２つが離隔して配置され、支持突起４２ｂの間には離隔した空間の切開部４２ｃが形成される。

支持突起４２ｂは、負極無地部１２ａに超音波溶接などによって付着される溶接部４２ｂａと、平板部４２ａと溶接部４２ｂａの間に形成された継手部４２ｂｂとを含む。溶接部４２ｂａは負極無地部１２ａに仮溶接されて負極無地部１２ａを支持する。継手部４２ｂｂは平板部４２ａから電極組立体１０の内側に向かって傾いて形成され、負極無地部１２ａを支持する。

支持突起４２ｂが負極無地部１２ａに仮溶接されれば、負極無地部１２ａが支持突起４２ｂに固定され、剛性を有しながら形態を維持することができる。

電極組立体１０で第１金属板４１の切開部４１ｃが形成された部分の反対面には補助プレート３７が設けられ、第２金属板４２の切開部４２ｃが形成された部分の反対面にもさらに他の補助プレートが設けられる。前記補助プレート３７は前記正極無地部１１ａを間において前記正極集電タップ３５と反対側に位置する。補助プレート３７は正極無地部１１ａと負極無地部１２ａに仮溶接されている。前記補助プレートはそれぞれ対応する電極集電体と同じ素材で形成されてもよい。すなわち、正極無地部に連結する補助プレートはアルミニウムで形成され、負極無地部に連結する補助プレートは銅で形成されてもよい。

しかしながら、実施形態のように安全組立体４０が設けられた場合には、外部から釘や錐などの導電性を有する異物が侵入する場合、第１金属板４１が負極１２と短絡し、第２金属板４２が正極１１と短絡し、発火することなく蓄電した電流を安全に放電することができる。

このように、本実施形態によれば、外部から導電性異物が侵入して短絡の危険があるとき、電流を放電して発火の危険を除去することにより、二次電池１００の安全性が向上する。

図６は本発明の第２実施形態に係る安全組立体が付着した電極組立体と集電タップを示す分解斜視図であり、図７は図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って切断した断面図である。

図６および図７を参照しながら説明すれば、本実施形態に係る正極集電タップ３５と負極集電タップ３６は、安全組立体４０および補助プレート３７が仮溶接された電極組立体１０の正極無地部１１ａと負極無地部１２ａにそれぞれ溶接によって接合される。

正極集電タップ３５は、正極端子２１に固定する支持部３５ａと、支持部３５ａから電極組立体１０の側端に沿って下側に延長した第１板部３５ｂと、第１板部３５ｂから直角に折曲されて正極無地部１１ａに溶接によって付着される第２板部３５ｃとを含む。支持部３５ａには正極端子２１の下部突起２１ｂが挿入するホール３５ｄが形成される。

第２板部３５ｃは正極無地部１１ａと平行に配置された状態で支持突起４１ｂ間の切開部４１ｃに挿入し、正極無地部１１ａに溶接によって固定される。第２板部３５ｃは超音波溶接やレーザー溶接などの多様な方法によって正極無地部１１ａに接合されてもよい。

これにより、第２板部３５ｃは正極無地部１１ａを間において補助プレート３７と対向するように配置され、補助プレート３７が配置された電極組立体１０の面と反対方向の面に溶接によって固定される。このとき、補助プレート３７の厚さは第２板部の厚さよりもさらに薄く形成される。補助プレートの厚さは第２板部の厚さの２／３〜１／１０で形成される。

本実施形態のように、補助プレート３７に溶接によって固定された正極無地部１１ａに第２板部３５ｃを溶接によって付着すれば、第２板部３５ｃを正極無地部１１ａに容易に固定することができる。特に、本実施形態のように、上部と下部で支持突起４１ｂが支持し、第２板部３５ｃが溶接される対向側で補助プレート３７が支持すれば、第２板部３５ｃをより容易に正極無地部１１ａに溶接することができる。

正極集電タップ３５は正極無地部１１ａに集電した電流を正極端子２１に伝達する役割を行う。正極集電タップ３５には大きい電流が流れるため、抵抗を低めるために相対的に厚く形成することが好ましい。しかしながら、厚い第２板部３５ｃを正極無地部１１ａに接合しようとすればより大きい熱が必要となるが、大きい熱が正極無地部１１ａに伝達されれば極めて薄い正極無地部１１ａが押されて付着したり破れたりする問題が発生する。このような問題により、正極集電タップ３５の厚さを無制限に大きくすることができなかった。しかしながら、本実施形態のように、正極無地部１１ａを補助プレート３７に仮溶接（ｐｒｅ−ｗｅｌｄｉｎｇ）した後に正極無地部１１ａを正極集電タップ３５に溶接によって付着すれば、正極無地部１１ａが補助プレート３７に安定的に支持されているため、十分な厚さを有する正極集電タップ３５と正極無地部１１ａを溶接によって接合しても、正極無地部１１ａが押されて付着したり破れたりしない。

負極集電タップ３６は、負極端子２２に固定する支持部３６ａと、支持部３６ａから電極組立体１０の側端に沿って下側に延長した第１板部３６ｂと、第１板部３６ｂから直角に折曲されて負極無地部１２ａに溶接によって付着される第２板部３６ｃとを含む。支持部３６ａには負極端子２２の下部突起２２ｂが挿入するホール３６ｄが形成される。

第２板部３６ｃは負極無地部１２ａと平行に配置された状態で支持突起２２ｂの間の切開部４１ｃで負極無地部１２ａに溶接によって固定される。負極集電タップ３６の第２板部３６ｃも正極集電タップ３５と同様、負極無地部１２ａを間において第２補助プレートと対向して配置される。このとき、第２補助プレートは負極無地部１２ａに仮溶接されている。前記第２補助プレートは前記負極集電体と同じ素材（例えば、銅）で形成されてもよい。

これにより、補助プレート３７が負極無地部１２ａを支持している状態で、負極無地部１２ａに負極集電タップ３６を容易に溶接することができる。

上述したように、本実施形態に係る二次電池の製造方法は、安全組立体４０を電極組立体１０と電気的に連結する段階と、補助プレート３７を無地部１１ａ、１２ａに付着する段階と、集電タップ３５、３６と補助プレート３７の間に無地部１１ａ、１２ａを位置させた状態で集電タップ３５、３６を無地部１１ａ、１２ａに溶接によって付着する段階とを含む。

安全組立体４０を電極組立体１０と電気的に連結する段階では、安全組立体４０の支持突起４１ｂ、４２ｂをそれぞれ正極無地部１１ａと負極無地部１２ａに溶接によって付着する。また、補助プレート３７を無地部１１ａ、１２ａに付着する段階では、補助プレート３７を無地部１１ａ、１２ａに超音波溶接によって付着して固定する。集電タップ３５、３６を無地部１１ａ、１２ａに溶接によって固定する段階は、集電タップ３５、３６の第２板部３５ｃ、３６ｃを支持突起４２ｂ、４１ｂを間に配置し、第２板部３５ｃ、３６ｃと補助プレート３７の間に無地部１１ａ、１２ａが位置するようにした状態で、無地部１１ａ、１２ａと第２板部３５ｃ、３６ｃを超音波溶接などの方法によって付着する。

上述したように、補助プレート３７は、集電タップ３５、３６が溶接される前に無地部１１ａ、１２ａに溶接されてもよく、補助プレート３７と第２板部３５ｃ、３６ｃが無地部１１ａ、１２ａを間において配置された状態で補助プレート３７と第２板部３５ｃ、３６ｃを同時に溶接して無地部１１ａ、１２ａに付着されてもよい。この場合には、補助プレート３７と第２板部３５ｃ、３６ｃが同時に無地部１１ａ、１２ａを加圧しているため無地部１１ａ、１２ａ間の間隔が減少するようになり、これによって積層した無地部１１ａ、１２ａに熱を容易に伝達させることができる。

（第３実施形態）
図８は本発明の第３実施形態に係る二次電池の電極組立体と安全組立体および集電タップを示す分解斜視図である。
図８を参照しながら説明すれば、本実施形態に係る二次電池は、安全組立体５０の構造を除いては上述した第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造について重複する説明は省略する。

本実施形態に係る安全組立体５０は、正極１１と電気的に連結する第１金属板５１と、負極１２と電気的に連結する第２金属板５２と、第１金属板５１と第２金属板５２の間に配置された第１フィルム５５と、第１金属板５１と電極組立体１０の間に配置された第２フィルム５６とを含む。

第１金属板５１は、電極組立体１０の平面１０ａに密着する平板部と、平板部の側端から正極無地部１１ａ側に突出して形成されて正極無地部１１ａに溶接によって付着された支持突起５１ｂとを含む。支持突起５１ｂは平板部の側端上部に１つが形成され、正極集電タップ３５の第２板部３５ｃは支持突起５１ｂの下部で正極無地部１１ａに溶接によって付着される。本実施形態では支持突起５１ｂが側端上部に配置されたものとして例示しているが、本発明がこれに制限されるものではなく、支持突起は平板部の側端下部に位置し、第２板部が支持突起の上部に付着されてもよい。第２板部３５ｃは補助プレート３７との間に正極無地部１１ａを位置させた状態で溶接によって付着される。

第２金属板５２は、第１金属板５１の平板部に密着する平板部５２ａと、平板部５２ａの側端から負極無地部１２ａ側に突出して形成された支持突起５２ｂとを含む。支持突起５２ｂは平板部５２ａの側端上部に１つが形成される。本第３実施形態は前記支持突起５２ｂが側端上部に位置することを例示して説明しているが、本発明の範囲がこれに限定されるものではなく、前記支持突起は平板部の側端下部に位置してもよく、前記第２板部はこのような支持突起に付着されてもよい。前記第２板部３６ｃは溶接によって前記第２板部３６ｃと前記補助プレートの間に位置した前記負極無地部１２ａに付着される。

支持突起５１ｂの下部には、補助プレート３７が支持突起５１ｂが付着した面と反対方向に向かう正極無地部１１ａの面に溶接によって付着している。また、支持突起５１ｂの下部には正極集電タップ３５の第２板部３５ｃが付着されているが、第２板部３５ｃは補助プレート３７との間に正極無地部１１ａを位置させた状態で、補助プレート３７に支持された正極無地部１１ａに溶接によって付着される。

また、支持突起５２ｂの下部には負極集電タップ３６の第２板部３６ｃが付着されるが、第２板部３６ｃは補助プレートとの間に負極無地部１２ａを位置させた状態で、補助プレートに支持された負極無地部１２ａに溶接によって付着される。

本実施形態によれば、１つの金属板５１、５２に１つの支持突起５１ｂ、５２ｂが形成された場合にも、それぞれの無地部１１ａ、１２ａに第２板部３５ｃ、３６ｃを容易に溶接することができる。ここで、無地部１１ａ、１２ａは、支持突起５１ｂ、５２ｂと補助プレート３７が共に支持している。

（第４実施形態）
図９は本発明の第４実施形態に係る二次電池の電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。
図９を参照しながら説明すれば、本実施形態に係る二次電池は、集電タップ７１、７２の付着構造を除いては上述した第３実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造について重複する説明は省略する。

本実施形態に係る正極集電タップ７１は、正極端子２１に固定される支持部７１ａと、支持部７１ａから電極組立体１０の側端に沿って下側に延長した第１板部７１ｂとを含む。支持部７１ａには正極端子２１の下部突起２１ｂが嵌合するホール７１ｄが形成される。

負極集電タップ７２は、負極端子２２に固定する支持部７２ａと、支持部７２ａから電極組立体１０の側端に沿って下側に延長した第１板部７２ｂとを含む。支持部７２ａには負極端子２２の下部突起２２ｂが挿入するホール７２ｄが形成される。

正極無地部１１ａには第１支持板５１の支持突起５１ｂが溶接によって付着しており、負極無地部１２ｂには第２支持板５２の支持突起５２ｂが溶接によって付着している。

補助プレート７７は正極無地部１１ａを間において支持突起５１ｂと対向するように配置された状態で、支持突起５１ｂによって支持された正極無地部１１ａに溶接によって付着される。また、補助プレート７８は負極無地部１２ａを間において支持突起５２ｂと対向するように配置された状態で、支持突起によって支持された正極無地部１１ａに溶接によって付着される。

このとき、補助プレート７７、７８は、支持突起５１ｂ、５２ｂが溶接された面と反対方向に向かう無地部１１ａ、１２ａの面に溶接によって付着される。これにより、仮溶接された支持突起５１ｂ、５２ｂが無地部１１ａ、１２ａを支持しているため、補助プレート７７、７８をより容易に無地部１１ａ、１２ａに付着することができる。

（第５実施形態）
図１０は本発明の第５実施形態に係る二次電池の電極組立体と集電タップを示す分解斜視図である。
図１０を参照しながら説明すれば、本実施形態に係る二次電池は、安全組立体の構造を除いては上述した第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造について重複する説明は省略する。

本実施形態に係る安全組立体９０は、負極１２と電気的に連結する金属板９１と、電極組立体１０と金属板９１の間に配置されたフィルム９２とを含む。

金属板９１は、電極組立体１０の平面１０ａに密着する平板部９１ａと、平板部９１ａの側端から負極無地部１２ａ側に突出して形成された支持突起９１ｂとを含む。支持突起９２ｂは平板部９１ａの上端と下端でそれぞれ突出し、支持突起９２ｂの間には離隔した空間の切開部９１ｃが形成される。

支持突起９１ｂは、負極無地部１２ａに超音波溶接などによって付着される溶接部９１ｂａと、平板部９１ａと溶接部９１ｂａの間に形成された継手部９１ｂｂとを含む。溶接部９１ｂａは負極無地部１２ａに仮溶接されて負極無地部１２ａを支持する。本実施形態では金属板９１が負極無地部１２ａに溶接されたものとして例示しているが、本発明がこれに制限されるものではなく、支持突起が正極無地部に溶接されて金属板が正極と電気的に連結してもよい。

切開部９１ｃが形成された部分の反対面には補助プレート３７が設けられ、補助プレート３７は負極無地部１２ａに仮溶接されている。

第１実施形態のように、補助プレート３７が設けられた部分と反対面に向かう負極無地部１２ａの面には負極集電タップが付着される。負極集電タップは補助プレート３７が溶接された部分で溶接され、負極無地部１２ａを間において補助プレート３７と対向するように配置された状態で負極無地部１２ａに溶接される。

本実施形態によれば、外部から導電性異物が侵入した場合に金属板９１と正極１１が短絡し、蓄電した電流を迅速に放電することができる。さらに、負極無地部１２ａが支持突起９１ｂおよび補助プレート３７によって支持された状態で負極集電タップを負極無地部１２ａに溶接するため、より容易に溶接することができる。

（第６実施形態）
図１１は本発明の第６実施形態に係る二次電池の電極組立体に集電タップが設けられた状態を示す側面図である。
図１１を参照しながら説明すれば、本実施形態に係る二次電池は、ケースの内部に複数の電極組立体１０、１０’が設けられたことと集電タップ８０の構造を除いては上述した第４実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ部分について重複する説明は省略する。

本実施形態に係る二次電池は、ケース内部に挿入した複数の電極組立体１０、１０’を含み、電極組立体１０、１０’の外面に第４実施形態に係る安全組立体と同じ構造からなる安全組立体５０が設けられる。安全組立体５０は電極組立体１０、１０’の面のうちの外側に向かう面に配置される。正極集電タップ８０は、支持部８１と、支持部８１から下側に延長した第１板部８３と、第１板部８３から下側に突出して折曲された第２板部８５、８４とを含む。負極集電タップは正極集電タップ８０と同じ構造であるため、同じ構造について重複する説明は省略する。

第２板部８５、８４は第１板部８３の両側端で正極無地部１１ａ、１１’ａと平行するように折曲され、正極無地部に溶接によって付着される。

正極無地部１１ａ、１１’ａには支持突起５1ｂが溶接によって付着しており、第２板部８５、８４は支持突起５1ｂとの間にそれぞれ正極無地部１１ａ、１１’ａを介在した状態で正極無地部１１ａに溶接によって付着される。本実施形態のように、正極無地部１１ａ、１１’ａが支持突起５1ｂによって支持された状態で正極無地部１１ａ、１１’ａと第２板部８５、８４を付着すれば、正極無地部１１ａ、１１’ａが支持突起５1ｂによって安定的に支持されるため、より容易に溶接することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１００：二次電池
１０、１０’：電極組立体
１０ａ：平面
１０ｂ：屈曲面
１１：正極
１２：負極
１１ａ、１１’ａ：正極無地部
１２ａ：負極無地部
１３：セパレータ
２０：キャップ組立体
２１：正極端子
２２：負極端子
２１ａ、２２ａ：端子フランジ
２１ｂ、２２ｂ：下部突起
２３：下部ガスケット
２４：ワッシャー
２５：上部ガスケット
２６：下部絶縁部材
２７：電解液注入口
２９：ナット
３０：キャッププレート
３４：ケース
３５、７１、８０：正極集電タップ
３６、７２：負極集電タップ
３５ａ、３６ａ、７１ａ、７２ａ、８１：支持部
３５ｂ、３６ｂ、７１ｂ、７２ｂ、８３：第１板部
３５ｃ、３６ｃ、８５、８４：第２板部
３５ｄ、３６ｄ、７１ｄ、７２ｄ：ホール
３７、７７、７８：補助プレート
３８：密封キャップ
３９：ベント部材
３９ａ：ノッチ
４０、５０、９０：安全組立体
４１、５１：第１金属板
４２、５２：第２金属板
４１ａ、４２ａ、５２ａ：平板部
４１ｂ、４２ｂ、５１ｂ、５２ｂ：支持突起
４１ｂａ、４２ｂａ：溶接部
４１ｂｂ、４２ｂｂ：継手部
４１ｃ、４２ｃ：切開部
４５、５５：第１フィルム
４６、５６：第２フィルム

Claims

ケースと、
前記ケース内に収容され、第１電極、第２電極、および前記第１電極と前記第２電極の間に介在するセパレータを含み、前記第１電極は第１活物質が塗布されない無地部を含む電極組立体と、
前記ケースに締結して前記電極組立体と電気的に連結する端子を含むキャップ組立体と、
第１導電板と、前記第１導電板から延長して前記無地部に溶接によって締結する第１支持突起を含む安全組立体と、
前記電極組立体と前記端子を電気的に連結して前記無地部に前記第１支持突起を介して溶接によって締結する集電タップと、
前記無地部で前記第１支持突起が締結する側の反対側の面の無地部に溶接によって締結する第１補助プレートと、
を含む、二次電池。
前記電極組立体は平面と屈曲面を含み、
前記第１導電板は前記平面に対向し、
前記キャップ組立体は前記屈曲面に対向し、
前記集電タップは前記屈曲面から第１方向に沿って延長する支持部と、前記電極組立体の側部周縁で前記第１方向と交差する第２方向に沿って前記支持部から延長する第１板部とを含む、請求項１に記載の二次電池。
前記集電タップは、前記平面から延長する前記無地部の側面で前記第１方向に沿って前記第１板部から延長する第２板部をさらに含む、請求項２に記載の二次電池。
前記第１方向は前記第２方向に垂直な方向である、請求項３に記載の二次電池。
前記第１導電板は前記第１電極の無地部と同じ素材で形成される、請求項１に記載の二次電池。
前記第１補助プレートは前記第１電極の無地部と同じ素材で形成される、請求項１に記載の二次電池。
前記第１補助プレートは前記無地部を間において前記集電タップと反対側に位置する、請求項１に記載の二次電池。
前記第１支持突起は複数の支持部を含む、請求項１に記載の二次電池。
前記複数の支持部の間に切開部が形成される、請求項８に記載の二次電池。
前記第１補助プレートは前記切開部で前記無地部を間において前記集電タップと反対側に位置する、請求項９に記載の二次電池。
前記安全組立体は第２導電板をさらに含み、
前記第２導電板は前記電極組立体と前記第１導電板の間に位置する、請求項１に記載の二次電池。
第２補助プレートをさらに含み、
前記第２電極は第２活物質が塗布されない無地部を含み、
前記第２補助プレートは前記第２電極の無地部に締結する、請求項１１に記載の二次電池。
前記第２補助プレートは前記第２電極の無地部と同じ素材で形成される、請求項１２に記載の二次電池。
前記第２補助プレートは前記第１補助プレートと互いに異なる素材で形成される、請求項１２に記載の二次電池。
前記安全組立体は前記第２導電板から延長して前記第２導電板と一体に形成され、前記第２電極の無地部に締結する第２支持突起をさらに含む、請求項１２に記載の二次電池。
第２導電板をさらに含み、
前記電極組立体は前記第２導電板と前記第１導電板の間に位置する、請求項１に記載の二次電池。
第３導電板と第４導電板をさらに含み、
前記第３導電板は前記電極組立体の第１側面と前記第１導電板の間に位置し、
前記第４導電板は前記電極組立体の第２側面と前記第２導電板の間に位置する、請求項１６に記載の二次電池。
前記電極組立体は複数で形成される、請求項１７に記載の二次電池。
前記集電タップは前記第１導電板と前記第２導電板の間に位置する、請求項１６に記載の二次電池。
前記安全組立体は前記第２導電板から延長して前記第２導電板と一体に形成され、前記第１電極の無地部に締結する第２支持突起をさらに含む、請求項１６に記載の二次電池。