JP6161283B2 - ２次電池 - Google Patents

Description

本発明は、２次電池に関し、より詳しくは、安全装置の構造を改善した２次電池に関する。

２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）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２次電池は、携帯電話機やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に使用され、大容量電池は、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として使用されている。

最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力２次電池が開発されており、前記高出力２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に使用され得るように複数の２次電池を直列に連結して大容量の電池から構成される。このような２次電池は、円筒型と角型などで構成され得る。

２次電池の外部から釘やキリなどの導電性異物が内部に侵入した場合、２次電池内部で短絡が発生し得る。このように短絡が発生すると２次電池内部の温度が急激に上昇して２次電池が発火したり爆発するおそれがある。

特に、一つのケース内部に複数の電極アセンブリーが挿入設置された場合、各電極アセンブリーに充電された電流が放電されない場合、危険な状況が持続するため、外部から侵入した異物により短絡が発生し得る。

従って、本発明は前記の問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は、安全性が向上した２次電池を提供することにある。

本発明の一実施形態による２次電池は、ケースに収容され、それぞれが第１電極、第２電極および前記第１電極と前記第２電極との間に位置するセパレータを含む複数の電極組立体、および複数の電極組立体の間に設置される側板を含み、前記複数の電極組立体のうちの少なくとも一つに電気的に連結される安全部材を含む。

また、安全部材は、複数の電極組立体のうちの少なくとも一つの第２電極に電気的に連結されてもよい。

また、第２電極は、金属薄板に塗布された活物質を含み、第２電極の金属薄板と安全部材の側板は同一物質からなってもよい。

また、第２電極の金属薄板と安全部材の側板は、銅からなってもよい。

また、それぞれの電極組立体の第１電極、第２電極およびセパレータは、巻き取られるかまたは積層され、それぞれの電極組立体の最外郭には第２電極が位置してもよい。

また、それぞれの電極組立体の第１電極および第２電極のそれぞれは、第１電極無地部と第２電極無地部を含むことができ、安全部材は、安全部材の側板の一側終端で突出して複数の電極組立体のうちの少なくとも一つの第２電極無地部に電気的に連結される接続部を含むことができる。

また、安全部材の側板は、複数の電極組立体のうち互いに隣接するように位置する電極組立体の間で延長することができ、接続部は、複数の電極組立体のうち互いに隣接するように位置する電極組立体のうちの一つの第２電極無地部に電気的に連結される第１接続部と、複数の電極組立体のうち互いに隣接するように位置する電極組立体のうちの第１接続部が電気的に連結される電極組立体とは異なる電極組立体の第２電極無地部に電気的に連結される第２接続部を含むことができる。

また、第１接続部および第２接続部は、側板の一側終端の全体部分で延長することができる。

また、第１接続部および第２接続部のそれぞれは、側板の一側終端の互いに異なる部分でそれぞれ延長することができ、第１接続部および第２接続部は、側板の高さ方向に互いに離隔していてもよい。

また、接続部の第１接続部および第２接続部は、連続的に屈曲した形状をすることができ、接続部は、第１接続部と第２接続部を連結する連結板を含むことができる。

また、複数の電極組立体のうち二つ以上の電極組立体と複数の安全部材を含むことができる。

また、安全部材の側板は、複数の電極組立体のうち互いに隣接する電極組立体と向き合う側面を含むことができ、複数の電極組立体のうち互いに隣接する電極組立体は、側板の側面と向き合う平坦面を含むことができ、側板の側面は、複数の電極組立体のうち互いに隣接する電極組立体の平坦面の長さおよび高さと同一な長さと高さを有することができる。

また、安全部材は、側板の側面を複数の電極組立体のうち互いに隣接する電極組立体の平坦面から絶縁する絶縁フィルムを含むことができる。

また、複数の電極組立体は、複数の電極組立体の第１最外郭と第２最外郭が収容されるケースの内部に設置されてもよく、複数の電極組立体の第１最外郭とケースの第１内側面との間に設置される第１最外郭側板と、複数の電極組立体の第１最外郭の第２電極無地部に電気的に連結される第１最外郭接続部とを含む第１最外郭安全部材、および複数の電極組立体の第２最外郭とケースの第２内側面との間に設置される第２最外郭側板と、複数の電極組立体の第２最外郭の第２電極無地部に電気的に連結される第２最外郭接続部とを含む第２最外郭安全部材をさらに含むことができる。

また、第１最外郭側板および第２最外郭側板は、銅からなってもよい。

また、第１最外郭側板と第２最外郭側板のそれぞれは、複数の電極組立体の第１最外郭および第２最外郭のそれぞれと向き合う側面を含むことができる。

また、第１最外郭安全部材および第２最外郭安全部材のそれぞれは、複数の電極組立体の第１最外郭および第２最外郭のそれぞれから第１最外郭側板および第２最外郭側板のそれぞれの側面を電気的に絶縁する絶縁フィルムを含むことができる。

また、複数の電極組立体の第１電極は、ケースと電気的に連結されてもよく、複数の電極組立体の第２電極、安全部材、第１最外郭安全部材および第２最外郭安全部材のそれぞれは、ケースと電気的に絶縁されてもよい。

また、第１電極端子、第１電極端子と第１電極と電気的に連結される第１集電体、第２電極端子、および第２電極端子と第２電極と電気的に連結される第２集電体をさらに含むことができる。

本発明の一実施形態によれば、外部から導体異物が侵入した時、内部短絡による発火および爆発を防止して２次電池の安全性が向上する。

本発明の第１実施形態による２次電池を示した斜視図である。 図１のＩＩ-ＩＩ線断面図である。 本発明の第１実施形態による電極アセンブリーと安全部材を示した分解斜視図である。 第１安全部材を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による２次電池の横断面図である。 本発明の第２実施形態による２次電池の第１安全部材を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態による２次電池の第１安全部材を示した斜視図である。 本発明の第４実施形態による電極アセンブリー安全部材を示した分解斜視図である。 本発明の第４実施形態による２次電池の断面図である。

以下、添付図面を参照して本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で実現することができ、以下で説明する実施形態に限定されない。そして、本明細書および図面において同一の符号は同一の構成要素を示す。

図１は、本発明の第１実施形態による２次電池を示した斜視図であり、図２は、図１のＩＩ-ＩＩ線断面図である。

図１および図２を参照して説明すれば、本第１実施形態による２次電池１０１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アセンブリー１０と、電極アセンブリー１０が内蔵されるケース３４と、ケース３４の開口に結合されたキャップアセンブリー２０とを含む。

本第１実施形態による２次電池１００は、リチウムイオン２次電池であって、角型であるものを例に挙げて説明する。ただし、本発明はこれに限定されず、本発明はリチウムポリマー電池または円筒型電池など多様な形態の電池に適用され得る。

正極１１は、アルミニウムなどからなる薄板の金属箔で形成された集電体に活物質が塗布された領域である正極コーティング部と、活物質がコーティングされていない領域である正極無地部１１ａとを含む。負極１２は、銅などからなる薄板の金属箔で形成された集電体に活物質が塗布された領域である負極コーティング部と、活物質がコーティングされていない領域である負極無地部１２ａとを含む。

ここで、本実施形態によれば、正極１１がケース３４と連結された第２電極になり、負極１２は安全部材４１、４２、４３と連結された第１電極になる。ただし、本発明がこれに限定されず、正極１１が第１電極になり、負極１２が第２電極になることもできる。

本実施形態では４個の電極アセンブリー１０がケース３４内に設置されたものを例示しているが、本発明がこれに限定されず、ケース内には複数の電極アセンブリー（例：２個乃至３個の電極アセンブリーまたは５個以上の電極アセンブリー）が設置されてもよい。

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。そして正極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、電極アセンブリー１０の外面には電極アセンブリー１０の形態を支持する仕上テープ（図示せず）が設置される。

ただし、本発明はこれに限定されず、前記電極アセンブリー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された構造からなることもできる。

ケース３４は、ほぼ直六面体からなり、一面には開放された開口が形成される。ケース３４と電極アセンブリー１０の間には絶縁のための絶縁封止１７が設置される。絶縁封止１７はフィルム形態で構成され、上部が開放されている。

キャップアセンブリー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、正極１１と電気的に連結された正極端子２１と、キャッププレート３０の外側に突出し、負極１２と電気的に連結された負極端子２２、および設定された内部圧力により破断されるように切欠３９ａが形成されたベント部材３９を含む。

キャッププレート３０は、薄板で構成され、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が設置される。

キャッププレート３０と端子２１、２２の間には下部ガスケット２８が設置されてキャッププレート３０と端子２１、２２の間を密封することができる。本記載で端子２１、２２とは、正極端子２１と負極端子２２を含む。

下部ガスケット２８は、端子ホールに挿入して設置され、キャッププレート３０の下面に密着配置される。正極および負極端子２１、２２は、円柱形状で構成され、正極および負極端子２１、２２には正極および負極端子２１、２２のそれぞれ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。

正極端子２１には、連結板３５が挿入設置されるが、連結板３５は、ナット２９とキャッププレート３０の間に設置される。連結板３５は、キャッププレート３０と正極端子２１を電気的に連結する役割を果たす。そのため、キャッププレート３０とケース３４は正極１１と電気的に連結される。

負極端子２２には、上部ガスケット２５が挿入設置されるが、上部ガスケット２５は、下部ガスケット２８の上に配置されてキャッププレート３０の上面と接触する。上部ガスケット２５は、負極端子２２とキャッププレート３０を絶縁する役割を果たす。上部ガスケット２５の上には、ナット２９と上部ガスケット２５の間で締結力を緩衝するワッシャー２４が設置される。

正極および負極端子２１、２２の下部には、キャッププレート３０と正極および負極端子２１、２２のそれぞれを絶縁する下部絶縁部材２６が設置される。

正極端子２１には、正極１１と電気的に連結された集電部材５１が溶接で付着され、正極端子２１および集電部材５１は、下部絶縁部材２６の下面に形成された溝に挿入される。集電部材５１は、下部に突出した複数のタブ５１ａを備えるが、複数のタブ５１ａはそれぞれの正極無地部１１ａに溶接で付着される。

負極端子２２には、負極１２と電気的に連結された集電部材５２が溶接で付着され、負極端子２２および集電部材５２は、下部絶縁部材２６の下面に形成された溝に挿入される。集電部材５２は、下部に突出した複数のタブ５２ａを備えるが、複数のタブ５２ａはそれぞれの負極無地部１２ａに溶接で付着される。

電極アセンブリー１０の間および外側に配置された電極アセンブリー１０の外側面には、負極１２に電気的に連結された安全部材が設置される。

図３は、本発明の第１実施形態による電極アセンブリーと安全部材を示した分解斜視図であり、図４は、第１安全部材を示した斜視図である。

図３および図４を参照して説明すれば、安全部材は、積層配列された電極アセンブリー１０の間に配置される少なくとも一つ以上の第１安全部材４１と、電極アセンブリー１０の第１最外郭に配置される第１最外郭安全部材４２、および電極アセンブリー１０の第２最外郭に配置される第２最外郭安全部材４３を含む。

ただし、本実施形態によれば、第１および第２最外郭安全部材４２、４３は省略して実施することが可能である。

本実施形態によるそれぞれの第１安全部材４１は、電極アセンブリー１０の間に配置されて、両面が隣接した二つの電極アセンブリーと当接するように設置される。ここで、図３に示されていないが、一つの第１安全部材４１のみが隣接した二つの電極アセンブリー１０の間に設置されることも可能である。

第１安全部材４１は、電極アセンブリー１０で広く形成された平坦面１０ａに付着された側板４１１と、側板４１１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される少なくとも一つの第１接続部４１３と少なくとも一つの第２接続部４１４を含む接続部とを含む。

側板４１１と、第１接続部４１３、および第２接続部４１４は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による側板４１１、第１接続部４１３、および第２接続部４１４は、一体に形成される。第１接続部４１３は、側板４１１の一側終端上部に形成され、第２接続部４１４は、側板４１１の一側終端下部に形成される。したがって、本実施形態による第１接続部４１３および第２接続部４１４は、側板４１１の高さ方向に互いに離隔して位置する。

第１接続部４１３は、隣接した電極アセンブリー１０のうち一側電極アセンブリー１０の負極無地部１２ａに向かって折曲形成され、第２接続部４１４は、隣接した電極アセンブリー１０のうち他側電極アセンブリー１０の無地部に向かって折曲形成される。そのため、側板４１１の高さ方向に離隔配置された第１接続部４１３と第２接続部４１４は、側板４１１の厚さ方向を基準に互いに異なる方向に突出するように形成される。

第１接続部４１３は、側板４１１で一側負極無地部１２ａに向かって傾斜して折り曲げられた傾斜部４１３ａと、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを含む。第２接続部４１４は、側板４１１で他側負極無地部１２ａに向かって傾斜して折り曲げられた傾斜部４１４ｂと、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを含む。

第１接続部４１３と第２接続部４１４は、隣接した負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結されるため、第１安全部材４１は両側に配置された二つの電極アセンブリー１０の負極１２と電気的に連結される。

ただし、本実施形態によれば第１接続部４１３および第２接続部４１４のうちの一つのみが負極無地部１２ａに溶接されて電極組立体１０の負極１２に電気的に連結されることも可能である。

側板４１１で電極アセンブリー１０と接触する両側面には絶縁フィルム４５が付着設置される。絶縁フィルム４５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極１１と第１安全部材４１が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

第１最外郭安全部材４２は、電極アセンブリー１０のうち第１最外郭に配置された電極アセンブリー１０の外面に当接するように設置される。第１最外郭安全部材４２は、電極アセンブリー１０で外側に向かう平坦面１０ａに付着された第１最外郭側板４２１と、第１最外郭側板４２１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第１最外郭接続部４２４とを含む。

本基材で平坦面１０ａとは、電極アセンブリー１０の外周面のうち上端と下端の屈曲した部分を除いた平坦面を意味する。

第１最外郭側板４２１と第１最外郭接続部４２４は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による第１最外郭側板４２１と第１最外郭接続部４２４は一体に形成され、第１最外郭接続部４２４は第１最外郭側板４２１の一側終端下部に形成される。

第１最外郭接続部４２４は、隣接した電極アセンブリーの負極無地部１２ａに向かって折曲形成される。第１最外郭接続部４２４は、第１最外郭側板４２１で傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて第１最外郭側板４２１と平行に形成された溶接部とを含む。第１最外郭接続部４２４は、負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結され、負極無地部１２ａを支持して負極無地部１２ａが外部の衝撃や振動で揺れることを防止することができる。

第１最外郭側板４２１で電極アセンブリー１０と接触する面には、絶縁フィルム４５が付着設置される。絶縁フィルム４５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極１１と第２安全部材４２が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

第２最外郭安全部材４３は、電極アセンブリー１０のうち他側終端に配置された電極アセンブリー１０の外面に当接するように設置される。第２最外郭安全部材４３は、電極アセンブリー１０で外側に向かう平坦面１０ａに付着された第２最外郭側板４３１と、第２最外郭側板４３１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第２最外郭接続部４３３とを含む。

第２最外郭側板４３１と第２最外郭接続部４３３は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による第２最外郭側板４３１と第２最外郭接続部４３３は一体に形成され、第２最外郭接続部４３３は、第２最外郭側板４３１の一側終端上部に形成される。

第２最外郭接続部４３３は、隣接した電極アセンブリーの負極無地部１２ａに向かって折曲形成される。第２最外郭接続部４３３は、第２最外郭側板４３１で傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された部分とを含む。第２最外郭接続部４３３は、負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結される。第２最外郭安全部材４３の第２最外郭接続部４３３は、第１最外郭安全部材４２の第１最外郭接続部４２４と反対方向に傾斜して形成される。

第１最外郭側板４３１で電極アセンブリー１０と接触する面には、絶縁フィルム４５が付着設置される。絶縁フィルム４５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極１１と第２最外郭安全部材４３が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

集電部材５２は、接続部が形成されていない部分で負極無地部１２ａに溶接される。ただし、本発明がこれに限定されず、タブ５２ａは接続部に溶接されることもできる。

ただし、本実施形態によれば、第１および第２最外郭安全部材４２、４３が複数の電極組立体１０の第１および第２最外郭に設置されず、少なくとも一つ以上の第１安全部材４１が複数の電極組立体１０のうち互いに隣接した二つの電極組立体１０の間に設置されることも可能である。

図５に示されているように衝撃や事故などで２次電池１０１の外部で釘やキリなどの導電性異物６０が侵入した時、正極と負極が導電性異物６０を媒介として短絡されると内部で過度な熱が発生して２次電池が爆発したり発火する危険がある。しかしながら、本実施形態のように安全部材を設置すれば第１安全部材４１または第１最外郭安全部材４２とケース３４が短絡して充電された電流を安全に放電することができる。

本実施形態による電極組立体１０は、負極１２が電極組立体１０の最外郭に位置するように正極および負極１１、１２とセパレータ１３が巻き取られて形成される。

したがって、本実施形態によれば、第１安全部材４１と負極１２がセパレータ１３を間において互いに向き合うように位置する。

結局、導電性異物６０が２次電池を貫通する時、正極１１を貫通する前に第１安全部材４１と負極１２を順次に貫通するため、第１安全部材４１は導電性異物６０と負極１２の間に発生し得る熱を吸収して電極組立体１０内部の温度が上昇することを防止することができる。

本実施形態による第１安全部材４１は、銅で構成される。

このように本実施形態によれば、外部で釘のような異物６０が侵入して短絡の危険がある時、電流を放電して発火の危険を除去することによって２次電池１０１の安全性が向上することができる。

また、外部の異物６０は、２次電池１０１の両側面から侵入することができるが、異物６０がどの方向で侵入しても電極アセンブリー１０に充電された電流を迅速に放電することができる。

また、本実施形態のように第１安全部材４１が両側に位置した電極アセンブリー１０と全て電気的に接触していれば、異物６０がどの方向で侵入しても安全部材と先に当接するため、正極１１と負極１２が異物６０により直接短絡することを防止することができるため安全性が向上する。

ここで、本実施形態によれば、第１安全部材４１は隣接した電極組立体１０のうち二つの電極組立体１０に連結されることに限定されず、隣接した二つの電極組立体１０のうち一つにのみ連結されることも可能である。

図６は、本発明の第２実施形態による２次電池の第１安全部材を示した斜視図である。

本実施形態による２次電池は、第１安全部材７１の構造を除いては、前記第１実施形態による２次電池と同一の構造で構成されるため、同一の構造についての重複説明は省略する。

図６を参照して説明すれば、本実施形態による少なくとも一つの第１安全部材７１は、電極アセンブリー１０の間に配置されて両面が隣接した電極アセンブリー１０と当接するように設置される。第１安全部材７１は、電極アセンブリー１０で広く形成された平坦面１０ａに付着された側板７１１と、側板７１１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第１接続部７１３および第２接続部７１４とを含む。

側板７１１と、第１接続部７１３、および第２接続部７１４は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による側板７１１、第１接続部７１３、および第２接続部７１４は、一体に形成される。ただし、本発明がこれに限定されず、第２接続部７１４は、側板７１１または第１接続部７１３に溶接などの方法で付着されることも可能である。

第１接続部７１３と第２接続部７１４は、側板７１１の一側終端に形成されるが、第１接続部７１３と第２接続部７１４は、側板７１１の高さ方向につながって形成される。第１接続部７１３と第２接続部７１４は、側板７１１で突出形成され、側板７１１の終端で分かれて分岐される。そのため、第１接続部７１３と第２接続部７１４は側板７１１に容易に連結形成される。

第１接続部７１３は、隣接した電極アセンブリー１０のうち一側電極アセンブリー１０の負極無地部１２ａに向かって折曲形成され、第２接続部７１４は、隣接した電極アセンブリー１０のうち他側電極アセンブリー１０の負極無地部１２ａに向かって折曲形成される。そのため、第１接続部７１３と第２接続部７１４は、側板７１１の厚さ方向を基準に互いに異なる方向に突出するように形成される。

第１接続部７１３は、側板７１１で一側負極無地部１２ａに向かって傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを含む。第２接続部７１４は、側板７１１で他側負極無地部１２ａに向かって傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを含む。

第１接続部７１３の傾斜部と第２接続部７１４の傾斜部は、互いに異なる側方向に突出形成され、第１接続部７１３の溶接部と第２接続部７１４の溶接部は、互いに平行に配置される。

第１接続部７１３と第２接続部７１４は、隣接した負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結され、そのため、側板７１１は両側に配置された二つの電極アセンブリー１０の負極１２と電気的に連結される。

ただし、本実施形態によれば、第１接続部７１３および第２接続部７１４のうち一つのみが負極無地部１２ａに溶接されて電極組立体１０の負極１２に電気的に連結されることも可能である。

側板７１１で電極アセンブリー１０と接触する両側面には、絶縁フィルム７５が付着設置される。絶縁フィルム７５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極１１と第１安全部材７１が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

図７は、本発明の第３実施形態による２次電池の第１安全部材を示した斜視図である。

本実施形態による２次電池は、第１安全部材７２の構造を除いては、前記第１実施形態による２次電池と同一の構造で構成されるため、同一の構造についての重複説明は省略する。

図７を参照して説明すれば、本実施形態による第１安全部材７２は、電極アセンブリー１０の間に配置されて両面が隣接した電極アセンブリー１０と当接するように設置される。第１安全部材７２は、電極アセンブリー１０で広く形成された平坦面１０ａに付着された側板７２１と、側板７２１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第１接続部７２３および第２接続部７２４とを含む。

側板７２１と、第１接続部７２３、および第２接続部７２４は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による側板７２１、第１接続部７２３、および第２接続部７２４は、一体に形成される。ただし、本発明がこれに限定されず、第２接続部７２４は側板７２１または第１接続部７２３に溶接などの方法で付着されることも可能である。

第１接続部７２３は、側板７１１の一側終端に形成されるが、第１接続部７２３は、側板７１１の高さ方向につながって形成される。第２接続部７２４は、第１接続部７２３で折曲形成され、第１接続部７２３と第２接続部７２４の間には第１接続部７２３と第２接続部７２４を連結する連結板７２５が形成される。

第１接続部７２３と連結板７２５および第２接続部７２４は、連続的に屈曲して折り曲げられる。側板７２１は、８０μｍ内外の厚さを有するように形成されるため、第１接続部７２３と第２接続部７２４を容易に折曲形成することができる。

そのため、第１接続部７２３と第２接続部７２４は、連結板７２５を間において側板７２１の厚さ方向を基準に互いに異なる方向に突出するように形成される。

第１接続部７２３は、一側に位置する電極アセンブリー１０の負極無地部１２ａに溶接され、第２接続部７２４は、他側に位置する電極アセンブリー１０の負極無地部１２ａに溶接される。そのため、側板７２１は、両側に配置された二つの電極アセンブリー１０の負極１２と電気的に連結される。

側板７２１で電極アセンブリー１０と接触する両側面には、絶縁フィルム７６が付着設置される。絶縁フィルム７６は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極と第１安全部材７２が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

ここで、本実施形態によれば、第１接続部７２３および第２接続部７２４のうち一つのみが負極無地部１２ａに溶接されて電極組立体１０の負極１２に電気的に連結されることも可能である。

図８は、本発明の第４実施形態による電極アセンブリー安全部材を示した分解斜視図であり、図９は、本発明の第４実施形態による２次電池の断面図である。

本実施形態による２次電池１０２は、ケース１３４内に挿入される電極アセンブリー１０の個数と安全部材の個数を除いては、前記第１実施形態による２次電池と同一の構造で構成されるため、同一の構造についての重複説明は省略する。

図８および図９を参照して説明すれば、本実施形態による２次電池１０２は、ケース１３４とケース１３４内に挿入設置された複数の電極アセンブリー１０と、電極アセンブリー１０の間と電極アセンブリー１０の外側に配置された安全部材とを含む。

電極アセンブリー１０の一側終端には正極無地部１１ａが形成され、他側側端には負極無地部１２ａが形成される。正極無地部１１ａには、正極と正極端子を電気的に連結する集電部材１５１が設置され、負極無地部には、負極と負極端子を電気的に連結する集電部材１５２が設置される。ケース１３４と電極アセンブリー１０の間には絶縁のための絶縁封止１３７が設置される。絶縁封止１３７はフィルム形態で構成され、上部が開放されている。

安全部材は、積層配列された電極アセンブリー１０の間に配置された第１安全部材８１と、電極アセンブリー１０の一側終端に配置された第１最外郭安全部材８２、および電極アセンブリー１０の他側終端に配置された第２最外郭安全部材８３を含む。

第１安全部材８１は、電極アセンブリー１０の間に配置されて両面が隣接した二つの電極アセンブリー１０と当接するように設置される。第１安全部材８１は、電極アセンブリー１０で広く形成された平坦面１０ａに付着された側板８１１と、側板８１１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第１接続部８１３および第２接続部８１４とを含む。

側板８１１と、第１接続部８１３、および第２接続部８１４は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による側板８１１、第１接続部８１３、および第２接続部８１４は、一体に形成される。第１接続部８１３は、側板８１１の一側終端上部に形成され、第２接続部８１４は、側板８１１の一側終端下部に形成される。したがって、第１および第２接続部８１３、８１４は、側板８１１の一側終端で互いに離隔して位置する。

第１接続部８１３は、隣接した電極アセンブリー１０のうち一側電極アセンブリー１０の負極無地部１２ａに向かって折曲形成され、第２接続部８１４は、隣接した電極アセンブリー１０のうち他側電極アセンブリー１０の無地部に向かって折曲形成される。そのため、側板８１１の高さ方向に離隔配置された第１接続部８１３と第２接続部８１４は、側板８１１の厚さ方向を基準に互いに異なる方向に突出するように形成される。

第１接続部８１３は、側板８１１で一側負極無地部１２ａに向かって傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを含む。第２接続部８１４は、側板８１１で他側負極無地部１２ａに向かって傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された部分とを含む。

第１接続部８１３と第２接続部８１４は、隣接した負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結されるため、第１安全部材８１は両側に配置された二つの電極アセンブリー１０の負極１２と電気的に連結される。

ただし、本実施形態によれば、第１接続部８１３および第２接続部８１４のうち一つのみが負極無地部１２ａに溶接されて電極組立体１０の負極１２に電気的に連結されることも可能である。

側板８１１で電極アセンブリー１０と接触する両側面には、絶縁フィルム８５が付着設置される。絶縁フィルム８５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極と第１安全部材８１が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

第１最外郭安全部材８２は、電極アセンブリー１０のうち一側端に配置された電極アセンブリー１０の外面に当接するように設置される。第１最外郭安全部材８２は、電極アセンブリー１０で外側に向かう平坦面１０ａに付着された第１最外郭側板８２１と、第１最外郭側板８２１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第１最外郭接続部８２４とを含む。

本基材で平坦面１０ａとは、電極アセンブリー１０の外周面中で上端と下端の屈曲した部分を除いた平坦面を意味する。

第１最外郭側板８２１と第１最外郭接続部８２４は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による第１最外郭側板８２１と第１最外郭接続部８２４は一体に形成され、第１最外郭接続部８２４は、第１最外郭側板８２１の一側終端下部に形成される。

第１最外郭接続部８２４は、隣接した電極アセンブリーの負極無地部１２ａに向かって折曲形成される。第１最外郭接続部８２４は、第１最外郭側板８２１で傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを含む。第１最外郭接続部８２４は、負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結され、負極無地部１２ａを支持して負極無地部１２ａが外部の衝撃や振動で揺れることを防止することができる。

第１最外郭側板８２１で電極アセンブリー１０と接触する面には、絶縁フィルム８５が付着設置される。絶縁フィルム８５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極と第２安全部材８２が電気的に連結されることを防止する役割を果たすことができる。

第２最外郭安全部材８３は、電極アセンブリー１０のうち他側終端に配置された電極アセンブリー１０の外面に当接するように設置される。第２最外郭安全部材８３は、電極アセンブリー１０で外側に向かう平坦面１０ａに付着された第２最外郭側板８３１と、第２最外郭側板８３１に連結形成されて負極無地部１２ａに付着される第２最外郭接続部８３３とを含む。

本基材で平坦面１０ａとは、電極アセンブリー１０の外周面のうち上端と下端の屈曲した部分を除いた平坦面を意味する。

第２最外郭側板８３１と第２最外郭接続部８３３は、銅、ステンレススチールなどの導電性を有する金属で構成される。本実施形態による第２最外郭側板８３１と第２最外郭接続部８３３は、一体に形成され、第２最外郭接続部８３３は、第２最外郭側板８３１の一側終端上部に形成される。

第２最外郭接続部８３３は、隣接した電極アセンブリーの負極無地部１２ａに向かって折曲形成される。第２最外郭接続部８３３は、第２最外郭側板８３１で傾斜して折り曲げられた傾斜部と、傾斜部で折り曲げられて側板と平行に形成された溶接部とを有する。第２最外郭接続部８３３は、負極無地部１２ａに溶接されて負極無地部１２ａと電気的に連結される。第２最外郭安全部材８３の第２最外郭接続部８３３は、第１最外郭安全部材８２の第２最外郭接続部８２４と反対方向に傾斜して形成される。

第２最外郭側板８３１で電極アセンブリー１０と接触する面には、絶縁フィルム８５が付着設置される。絶縁フィルム８５は、ポリマー材質で構成され、電極アセンブリー１０の正極と第２最外郭安全部材８３が電気的に連結されることを防止する役割を果たす。

ただし、本実施形態によれば、第１および第２最外郭安全部材８２、８３が複数の電極組立体１０の第１および第２最外郭に設置されず、一つの第１安全部材８１のみが複数の電極組立体１０のうち互いに隣接した二つの電極組立体１０の間に設置されることも可能である。

図９に示されているように、衝撃や事故などで２次電池１０２の外部で釘やキリなどの導電性異物６０が侵入した時、正極と負極が導電性異物６０を媒介として短絡されると内部で過度な熱が発生して２次電池が爆発したり発火する危険がある。しかしながら、本実施形態のように安全部材を設置すれば第１安全部材８１または第１最外郭安全部材８２とケース１３４が短絡して充電された電流を安全に放電することができる。

本実施形態による電極組立体１０は、負極１２が電極組立体１０の最外郭に位置するように正極および負極１１、１２とセパレータ１３が巻き取られて形成される。

したがって、本実施形態によれば、第１安全部材８１と負極１２がセパレータ１３を間において互いに向き合うように位置する。

結局、導電性異物６０が２次電池を貫通する時、正極１１を貫通する前に第１安全部材８１と負極１２を順次に貫通するため、第１安全部材８１は、導電性異物６０と負極１２の間に発生し得る熱を吸収して電極組立体１０内部の温度が上昇することを防止することができる。

本実施形態による第１安全部材８１は、銅で構成される。

このように本実施形態によれば、外部で釘のような異物が侵入して短絡の危険がある時、電流を放電して発火の危険を除去することによって２次電池１０２の安全性が向上する。

以上で、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。

１０１、１０２…２次電池
１０…電極アセンブリー
１０ａ…第１平坦面
１０ｂ…第２平坦面
１１…正極
１２…負極
１１ａ…正極無地部
１２ａ…負極無地部
１３…セパレータ
１７…絶縁封止
２０…キャップアセンブリー
２１…正極端子
２２…負極端子
２１ａ、２２ａ…端子フランジ
２４…ワッシャー
２５…ガスケット
２６…絶縁部材
２７…電解液注入口
２９…ナット
３０…キャッププレート
３２…リード部材
３４…ケース
３８…密封キャップ
３９…ベント部材
３９ａ…切欠

Claims (18)

1. ケースに収容され、それぞれが第１電極、第２電極および前記第１電極と前記第２電極との間に位置するセパレータを含む複数の電極組立体；および
   前記複数の電極組立体の間に設置される平板状の側板を含み、前記側板が前記複数の電極組立体のうちの少なくとも一つに電気的に連結される安全部材を含み、
   前記それぞれの電極組立体の前記第１電極および前記第２電極のそれぞれは、第１電極無地部と第２電極無地部を含み、
   前記安全部材は、前記安全部材の前記側板の一側終端で突出して前記複数の電極組立体のうちの少なくとも一つの前記第２電極無地部に電気的に連結される接続部を含む、２次電池。
2. 前記安全部材は、前記複数の電極組立体のうちの少なくとも一つの前記第２電極に電気的に連結される、請求項１に記載の２次電池。
3. 前記第２電極は、金属薄板に塗布された活物質を含み、前記第２電極の前記金属薄板と前記安全部材の前記側板は同一物質からなる、請求項２に記載の２次電池。
4. 前記第２電極の前記金属薄板と前記安全部材の前記側板は、銅からなる、請求項３に記載の２次電池。
5. 前記それぞれの電極組立体の前記第１電極、前記第２電極および前記セパレータは、巻き取られるかまたは積層され、前記それぞれの電極組立体の最外郭には前記第２電極が位置する、請求項４に記載の２次電池。
6. 前記安全部材の前記側板は、前記複数の電極組立体のうち互いに隣接するように位置する電極組立体の間で延長し、
   前記接続部は、前記複数の電極組立体のうち互いに隣接するように位置する前記電極組立体のうちの一つの前記第２電極無地部に電気的に連結される第１接続部と、前記複数の電極組立体のうち互いに隣接するように位置する前記電極組立体のうちの前記第１接続部が電気的に連結される前記電極組立体とは異なる電極組立体の前記第２電極無地部に電気的に連結される第２接続部とを含む、請求項１に記載の２次電池。
7. 前記第１接続部および前記第２接続部は、前記側板の一側終端の全体部分で延長する、請求項６に記載の２次電池。
8. 前記第１接続部および前記第２接続部のそれぞれは、前記側板の一側終端の互いに異なる部分でそれぞれ延長し、
   前記第１接続部および前記第２接続部は、前記側板の高さ方向に互いに離隔している、請求項６に記載の２次電池。
9. 前記接続部の前記第１接続部および前記第２接続部は、連続的に屈曲した形状をし、
   前記接続部は、前記第１接続部と前記第２接続部を連結する連結板を含む、請求項６に記載の２次電池。
10. 前記複数の電極組立体のうち二つ以上の電極組立体と複数の前記安全部材を含む、請求項６に記載の２次電池。
11. 前記安全部材の前記側板は、前記複数の電極組立体のうち互いに隣接する前記電極組立体と向き合う側面を含み、
    前記複数の電極組立体のうち互いに隣接する前記電極組立体は、前記側板の前記側面と向き合う平坦面を含み、
    前記側板の前記側面は、前記複数の電極組立体のうち互いに隣接する前記電極組立体の平坦面の長さおよび高さと同一な長さと高さを有する、請求項６に記載の２次電池。
12. 前記安全部材は、前記側板の前記側面を前記複数の電極組立体のうち互いに隣接する前記電極組立体の前記平坦面から絶縁する絶縁フィルムを含む、請求項１１に記載の２次電池。
13. 前記複数の電極組立体は、前記複数の電極組立体の第１最外郭と第２最外郭が収容される前記ケースの内部に設置され、
    前記複数の電極組立体の前記第１最外郭と前記ケースの第１内側面との間に設置される第１最外郭側板と、前記複数の電極組立体の前記第１最外郭の前記第２電極無地部に電気的に連結される第１最外郭接続部とを含む第１最外郭安全部材、および
    前記複数の電極組立体の前記第２最外郭と前記ケースの第２内側面との間に設置される第２最外郭側板と、前記複数の電極組立体の前記第２最外郭の前記第２電極無地部に電気的に連結される第２最外郭接続部とを含む第２最外郭安全部材をさらに含む、請求項６に記載の２次電池。
14. 前記第１最外郭側板および前記第２最外郭側板は、銅からなる、請求項１３に記載の２次電池。
15. 前記第１最外郭側板と前記第２最外郭側板のそれぞれは、前記複数の電極組立体の前記第１最外郭および前記第２最外郭のそれぞれと向き合う側面を含む、請求項１３に記載の２次電池。
16. 前記第１最外郭安全部材および前記第２最外郭安全部材のそれぞれは、前記複数の電極組立体の前記第１最外郭および前記第２最外郭のそれぞれから前記第１最外郭側板および前記第２最外郭側板のそれぞれの前記側面を電気的に絶縁する絶縁フィルムを含む、請求項１５に記載の２次電池。
17. 前記複数の電極組立体の前記第１電極は、前記ケースと電気的に連結され、
    前記複数の電極組立体の前記第２電極、前記安全部材、前記第１最外郭安全部材および前記第２最外郭安全部材のそれぞれは、前記ケースと電気的に絶縁された、請求項１６に記載の２次電池。
18. 第１電極端子、
    前記第１電極端子と前記第１電極と電気的に連結される第１集電体、
    第２電極端子、および
    前記第２電極端子と前記第２電極と電気的に連結される第２集電体をさらに含む、請求項１７に記載の２次電池。