JP6498783B2 - 電流制限機能付き電極リードを含むパウチ型二次電池 - Google Patents
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Description
円筒状及び角形の二次電池の場合、硬質の包装材を用いるため、CID(Current Interrupt Device)概念の過充電安全装置を適用することができる。これは、過充電過程で発生したガスによって電池の内圧が上昇するとき、CIDの作動とともに、電極組立体と電極タブとが分離され、基本的に電流の流れを制限する原理である。しかし、パウチ型二次電池の場合、変形の容易な包装材を用いるため、上記のCID概念を適用しにくい。このため、パウチ型二次電池において、過充電などによってスウェリング現象が発生する場合、電流の流れを制限して過充電による危険性を根本的に解消でき、かつ安全性を大幅に向上させることができる技術に対する開発が求められている。
−正・負極と電解液との反応による温度上昇及びガス発生
−許容値以上の電圧上昇
−内・外部圧力差によるセルの変形
本発明の電極リード40は、電流経路役割の金属材質からなる。材質は伝導性を有する全ての金属を使用することができる。電極リード40は、電極タブ(図示せず)と接合される接合部10と、パウチ外装材(図示せず)の外部に露出する端子部20と、接合部10と端子部20との間のヒューズ部30と、を含む。
の形態で電極リード40の残り部分から分離されて離れる。
図13を参照すれば、破断部38の前端の一部が切断されている。破断後に電流経路を制限することにおいて、より速い動作のために、本実施例のように破断部38の前端を一部切断しており、破断距離を短縮する。切断程度は、多様に調節可能である。破断部38の長さをある程度維持して電流経路は確保し、二次電池の内圧上昇時、破断が速かに起こり得る程度を考慮して切断深さを調節することができる。破断部38の前端一部の切断例は、図1に示した分離溝36を有する電極リードにも適用することができる。
図14の電極リード40は、破断部38の前端の一部が切断されており、分離溝36に連結部33が含まれている。連結部33は、水平スリット32の中央に形成され、接合部10、端子部20へ繋がる電流経路を構成する。破断が起こる場合に破断位置を決定して破断が迅速に行われるように、この連結部33にも切欠きを形成できる。このような切欠きは、図3〜図5を参照して前述した切欠きと同一または類似の形状及び方法で形成できる。連結部33の長さは多様に調節可能である。連結部33の長さをある程度維持して電流経路を確保し、二次電池の内圧上昇時、破断が迅速に起こり得る位置を考慮して連結部33の長さを調節することができる。
図15を参照すれば、破断部38には、一つ以上の貫通孔(H)が穿設され得る。このときも、上側及び下側パウチ外装材に形状が相異なる第1及び第2シーラントをもって電極リード40を接着すれば、電極リード40は相互反対方向に変形され、この変形力によって貫通孔(H)の間の狭い間隙に沿って破断部38の破断が発生する。
図16に示した実施例は、図11に示した実施例に比べて垂直スリット34を有さない。破断部38には、前述の実施例のように切欠きまたは貫通孔が形成され得る。
Claims (19)
- 電極タブが備えられた電極組立体と、
前記電極タブと接続する電極リードと、
前記電極リードの一部が露出するように前記電極組立体を収容して封止し、縁に封止領域を備えるパウチ外装材と、
前記電極リードの上面と前記パウチ外装材の内側面との間に介される第1シーラントと、前記電極リードの下面と前記パウチ外装材の内側面との間に介される第2シーラントと、を含むパウチ型二次電池であって、
前記電極リードは、前記電極タブと接合される接合部と、前記パウチ外装材の外部に露出する端子部と、前記接合部と端子部との間のヒューズ部と、を含み、
前記ヒューズ部は、前記封止領域から前記接合部側に離隔しており、前記電極リードの幅方向に平行な水平スリットを少なくとも含む分離溝と、前記分離溝に連結され、前記端子部を前記接合部から分離するための破断部と、を前記封止領域よりも内側に含み、
前記二次電池の内圧上昇時、前記パウチ外装材の変形力が前記電極リードの上面及び下面に反対方向へ作用して前記破断部が破断されるように、前記第1シーラントと第2シーラントとは形状が相異なっており、
前記第1シーラントが前記水平スリットの前記端子部側における電極リード部分に形成され、前記第2シーラントが前記水平スリットの前記電極リードの幅方向両側の前記接合部側における電極リード部分に形成されることを特徴とするパウチ型二次電池。 - 前記破断部が破断されつつ前記電極リードの端子部が前記電極リードの残り部分と相互反対方向へ離隔して完全分離されることを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記接合部が、前記端子部よりも広い幅を有することを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記水平スリットが、前記端子部の幅と同一な長さを有することを特徴とする、請求項3に記載のパウチ型二次電池。
- 前記水平スリットが、前記封止領域に相対的に近い第1水平スリットを中央に含み、前記封止領域から相対的に遠い第2水平スリットを前記第1水平スリットの両側に含むことを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記分離溝が、前記第1水平スリットの両端に、前記電極リードの幅方向と垂直であり、かつ前記接合部に向いた垂直スリットと、前記第2水平スリットの両端に、前記電極リードの幅方向と垂直であり、かつ前記端子部に向いた垂直スリットとをさらに含み、前記破断部が、前記垂直スリットの延長線上に前記端子部に向けて位置することを特徴とする、請求項5に記載のパウチ型二次電池。
- 前記第1シーラントが、前記パウチ外装材と接着するように前記電極リードの上面を横切る帯状に形成され、前記第2水平スリットの前記端子部側における電極リードの上面を覆うように前記第2水平スリットに向けて突出する部分を有し、前記第2シーラントが、前記パウチ外装材と接着するように前記電極リードの下面を横切る帯状に形成され、前記垂直スリットの外側における前記電極リードの下面に形成されるように突出部分を含むことを特徴とする、請求項6に記載のパウチ型二次電池。
- 前記分離溝は、前記水平スリットの両端に、前記電極リードの幅方向と垂直であり、かつ前記端子部に向いた垂直スリットをさらに含み、前記破断部が、前記垂直スリットの延長線上に前記端子部に向けて位置することを特徴とする、請求項4に記載のパウチ型二次電池。
- 前記第1シーラントが、前記パウチ外装材と接着するように前記電極リードの上面を横切る帯状に形成され、前記水平スリットの前記端子部側における電極リードの上面を覆うように前記水平スリットに向けて突出する部分を有し、前記第2シーラントが、前記パウチ外装材と接着するように前記電極リードの下面を横切る帯状に形成され、前記垂直スリットの外側における前記電極リードの下面に形成されるように両側の突出部分を含むことを特徴とする、請求項8に記載のパウチ型二次電池。
- 前記電極リードは逆立ちしたT字形状であり、T字の柱部分が前記封止領域内から延び始めて前記パウチ外装材の外側に突出し、T字の頭部の一部が前記封止領域よりも内側に形成されることを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記破断部には切欠きが形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記切欠きは、前記電極リードの上面及び下面の少なくともいずれか一面に形成されていることを特徴とする、請求項11に記載のパウチ型二次電池。
- 前記破断部には、貫通孔が一つ以上穿設されていることを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記電極リードは、正極リード及び負極リードの少なくともいずれか一つであることを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記破断部の前記端子部側の前端が一部切断されていることを特徴とする、請求項1に記載のパウチ型二次電池。
- 前記水平スリットの中央に連結部がさらに含まれたことを特徴とする請求項15に記載のパウチ型二次電池。
- 前記連結部には切欠きが形成されていることを特徴とする請求項16に記載のパウチ型二次電池。
- 前記切欠きが、前記電極リードの上面及び下面の少なくともいずれか一面に形成されていることを特徴とする請求項17に記載のパウチ型二次電池。
- 前記連結部には、貫通孔が一つ以上穿設されていることを特徴とする請求項16に記載のパウチ型二次電池。
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