JP6704237B2 - 二次電池および二次電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池および二次電池の製造方法に関する。
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは違って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、大容量の二次電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く使用されている。
二次電池は、一例として、電極アセンブリーが収容されたハウジングと、ハウジングを密閉するキャップアセンブリーとを含むのが一般的である。キャップアセンブリーの上側には正極端子と負極端子が形成される。このような二次電池を組み立てるとき、電極アセンブリーの一側に形成された無地部を、キャップアセンブリーに結合された集電部材に連結することができる。つまり、二次電池は、多様な部品を組み立てて製造される。
このような二次電池の値段競争力を向上させるために、組み立てられる部品の個数を減少させて製造工程を簡素化させる必要性がある。
本発明は、上記点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、製造工程を簡素化することが可能な新規かつ改良された二次電池および二次電池の製造方法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、第１電極および第２電極を含む電極アセンブリーと、一側が開口し、前記電極アセンブリーを収容するハウジングと、前記ハウジングの開口した部分を密閉するキャッププレートを含むキャップアセンブリーと、前記キャップアセンブリーと一体に形成されて前記キャッププレートと前記電極アセンブリーとの間に設けられた絶縁ケースと、前記電極アセンブリーと前記絶縁ケースとの間に配置されて前記第１電極と電気的に連結された第１集電部材と、前記キャップアセンブリーと前記絶縁ケースとの間に配置されて前記第２電極と電気的に連結された第２集電部材と、絶縁ケースの側面に形成された貫通ホールと、を含む二次電池が提供される。
前記キャッププレートには少なくとも１つの結合溝が形成され、前記絶縁ケースには前記結合溝に挿入される少なくとも１つの結合突起を含んでもよい。
前記結合溝の内幅または内径よりも前記結合溝の入口部の幅または径が狭く形成されてもよい。
前記結合突起は複数であってもよい。
前記結合突起は２つであり、前記２つの結合突起は、前記絶縁ケースの上側面の両端それぞれに形成されてもよい。
前記複数の貫通ホールは４つであり、前記絶縁ケースの一側面と前記第１集電部材が対向する位置、前記一側面と前記第２集電部材が対向する位置、前記絶縁ケースの他側面と前記第１集電部材が対向する位置および前記他側面と前記第２集電部材が対向する位置にそれぞれ形成されてもよい。
前記絶縁ケースは、前記キャップアセンブリーの周縁に沿って形成されてもよい。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、二次電池を製造する方法であって、前記結合突起の端部が溶融した状態で前記結合溝に前記結合突起の端部を収容する段階と、前記結合突起の端部が前記結合溝に収容された状態で前記結合突起の端部を硬化する段階と、を含む二次電池の製造方法が提供される。
以上説明したように本発明によれば、製造工程を簡素化させた二次電池および二次電池の製造方法が提供される。
以下、添付した図面を参考として、本発明の実施形態について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は多様な異なる形態で実現でき、ここで説明する実施例に限られない。
本発明を明確に説明するために説明上不要な部分は省略しており、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付した。
また、多様な実施形態において、同一の構成を有する構成要素については同一符号を使用して代表的な実施形態のみを説明し、その他の実施形態においては代表的な実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとするとき、これは「直接的に連結」されている場合だけでなく、他の部材を間において「間接的に連結」されているのも含む。また、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに包含できることを意味する。
図１は、本発明の一実施形態にかかる二次電池を示した斜視図であり、図２は、図１のＩＩ-ＩＩ線に沿って切断した断面図であり、図３は、図１に示した本発明の一実施形態にかかる二次電池の分解斜視図である。
図１〜図３を参照して説明すれば、本発明の一実施形態にかかる二次電池１００は、電極アセンブリー１１０と、ハウジング１２０と、キャップアセンブリー１３０と、第１集電部材１４１と、第２集電部材１４２と、絶縁ケース１５０と、を含む。
以降において、一実施形態にかかる二次電池１００として、角形のリチウムイオン二次電池１００を例に説明する。ただし、本発明がこれに制限されるのではなく、本発明は、円筒形電池またはリチウムポリマー電池など多様な形態の二次電池に適用できる。
電極アセンブリー１１０は、第１電極１１１および第２電極１１２を含む。第１電極１１１は正極であり、第２電極１１２は負極である。但し、第１電極１１１が負極であり、第２電極１１２は正極であってもよく、設計により変更できる。
ハウジング１２０は、一側が開口されるとよい。ハウジング１２０は電極アセンブリー１１０を収容する。そのためのハウジング１２０の形状は、電極アセンブリー１１０と類似の形状でありながら、電極アセンブリー１１０よりも若干大きいとよい。ハウジング１２０の上面に開口された部分が形成される。ハウジング１２０の素材は、一例としてアルミニウム、ステンレススチールなどの金属からなるとよい。
キャップアセンブリー１３０は、ハウジング１２０の開口された部分を密閉するキャッププレート１３１を含む。キャッププレート１３１の形状は、一例として、一方向に長く延びた板からなり、ハウジング１２０の開口された部分と同一の形状からなるとよい。
一方、キャップアセンブリー１３０の上側には、第１端子１３２および第２端子１３３が形成される。
第１端子１３２および第２端子１３３は、キャッププレート１３１の外側に突出して位置するとよい。第１端子１３２は、キャッププレート１３１の一端に隣接して位置するとよく、第２端子１３３は、キャッププレート１３１の他端に隣接して位置するとよい。第１端子１３２および第２端子１３３は、互いに異なる極性に帯電することができる。
一方、第１端子１３２は、キャッププレート１３１を貫通して位置するとよい。つまり、第１端子１３２の上端は、キャッププレート１３１の外部に露出され、第１端子１３２の下端は、キャッププレート１３１の下部に位置するとよい。
そして、第１端子１３２とキャッププレート１３１との間には、密封のためのシーリング部材１３５が介されるとよい。シーリング部材１３５は、一例としてガスケット（ｇａｓｋｅｔ）であるとよい。
第１集電部材１４１は、キャップアセンブリー１３０の下側に配置され第１電極１１１と連結される。第１集電部材１４１は第１端子１３２の下端に結合されるとよい。このように第１集電部材１４１は第１端子１３２と連結されるので、第１集電部材１４１は第１電極１１１と第１端子１３２を電気的に連結することができる。そのため、第１電極１１１が負極の場合、第１端子１３２は負極に帯電することができる。
第２集電部材１４２は、キャップアセンブリー１３０の下側に配置され第２電極１１２と連結される。第２集電部材１４２は、キャッププレート１３１の下側に形成された連結突起１３６に結合されるとよい。つまり、第２集電部材１４２は、第２電極１１２と電気的に連結されるが、これに限定されるのではない。
このような第２集電部材１４２は、第２端子１３３と連結されるので、第２集電部材１４２は第２電極１１２と第２端子１３３を電気的に連結することができる。そのため、第２電極１１２が正極の場合、第２端子１３３は正極に帯電することができる。ここで、第２端子１３３は、キャッププレート１３１と電気的に連結されているので、キャッププレート１３１も正極に帯電することができる。
絶縁ケース１５０は、一側がキャップアセンブリー１３０と一体に形成される。絶縁ケース１５０は、キャッププレート１３１と電極アセンブリー１１０との間に設けられる。絶縁ケース１５０の形状は、一例としてキャップアセンブリー１３０の下側面の周縁に沿って形成されるとよい。
このような絶縁ケース１５０の側面に貫通ホール１５１が形成される。貫通ホール１５１は、絶縁ケース１５０において、第１集電部材１４１および第２集電部材１４２と対応する部分に形成される。
図４は、図３に示した本発明の一実施形態にかかる二次電池において、キャップアセンブリーと絶縁ケースのみを抜粋して示した側面図である。
図４を参照すれば、後述する組立の実施上、貫通ホール１５１は複数あるとよい。さらに貫通ホール１５１は第１集電部材１４１および第２集電部材１４２の近くに形成されるとよい。このとき、複数の貫通ホール１５１は、絶縁ケース１５０において第１集電部材１４１と対向する位置および第２集電部材１４２と対向する位置に形成されるとよい。
貫通ホール１５１は、４カ所に形成されるとよい。具体的には、貫通ホール１５１は、絶縁ケース１５０の一側面と第１集電部材１４１が対向する位置、一側面と第２集電部材１４２が対向する位置、絶縁ケース１５０の他側面と第１集電部材１４１が対向する位置、他側面と第２集電部材１４２と対向する位置の合計４カ所に形成されるとよい。
使用者が本発明の一実施形態にかかる二次電池１００（図３参照）の組み立てを実施する場合、使用者は貫通ホール１５１を通じて溶接棒や溶接器具を挿入して第１集電部材１４１と第１電極１１１（図３参照）、第２集電部材１４２と第２電極１１２（図３参照）を別途に溶接することができる。
図３に戻って、本発明の一実施形態にかかる二次電池１００は、キャップアセンブリーと一体に形成された絶縁ケース１５０を含む。このような構造と違って、絶縁ケース１５０とキャップアセンブリー１３０とが互いに分離するようになった二次電池１００の構造では、ハウジング１２０の内部に電極アセンブリー１１０が収容された状態で、絶縁ケース１５０を挿入する工程を実施しなければならない。
しかし、前記のような構造からなる本発明の一実施形態にかかる二次電池１００は、絶縁ケース１５０とキャップアセンブリー１３０とが一体に形成されているので、絶縁ケース１５０を別途に取り扱う工程を省略することができる。
絶縁ケースとキャップアゼンブリは簡易な工程で一体化することが可能であるため、本発明の一実施形態にかかる二次電池１００は、絶縁ケース１５０とキャップアセンブリー１３０とが互いに分離された構造に比べて、工程を単純化させることができるので、製造時間を短縮させて生産性を向上させることができる。
一方、前述した絶縁ケース１５０は、絶縁のために非導電性素材からなるとよい。そして、キャッププレート１３１は電極の機能をすることもできるので、導電性素材からなることが望ましい。例えば、キャップアセンブリー１３０は導電性金属からなり、絶縁ケース１５０はプラスチックからなるとよい。
このように、絶縁ケース１５０およびキャッププレート１３１は、互いに異なる素材からなることにより、本発明の一実施形態にかかる二次電池１００の製造では、絶縁ケース１５０とキャッププレート１３１とを別々に製造して互いに結合する方法が用いられる。
以下では、キャッププレート１３１と絶縁ケース１５０を互いに結合させるためのキャッププレート１３１と絶縁ケース１５０の構造をより詳細に説明する。
キャッププレート１３１の下側面には、少なくとも１つの結合溝１３４が形成されるとよい。そして、絶縁ケース１５０の上側面には、結合溝１３４に挿入される結合突起１５２を含むとよい。結合突起１５２は、結合溝１３４にしまりばめ方式で結合されるとよい。
このような結合突起１５２は、２つであるとよく、２つの結合突起１５２は絶縁ケース１５０の上側面の両端それぞれに形成されるとよい。但し、結合突起１５２が２つであるものに限定されるのではなく、結合突起１５２は２つよりも多い複数であってもよい。
上記のような構造により、キャッププレート１３１と絶縁ケース１５０とが互いに結合される場合、キャッププレート１３１と絶縁ケース１５０との結合作業が非常に速かに行われる。
図５は、図３に示した本発明の一実施形態にかかる二次電池において、キャップアセンブリーと絶縁ケースが結合された状態でＶ-Ｖ線に沿って切断した図面である。
図５を参照すれば、キャッププレート１３１に形成された結合溝１３４の内幅または内径は、溝の深さに従って増加する。このとき、結合突起１５２と結合溝１３４との結合方法は、一例として、結合突起１５２の端部が溶融した状態で結合溝１３４に収容する方法が用いられる。なお、結合突起が結合溝から外れてしまうことを防止できるように、結合溝の入口部の幅または径が内幅または内径よりも狭く形成されていれば、図５のように、内幅または内径が溝の深さに従って増加しなくてもよい。また、例えば、結合溝の内部を釣りがね状に入り組んだ構造とし、結合突起が結合溝に引っ掛かるように形成してもよい。
結合突起１５２は、結合溝１３４に収容された以降に硬化する。結合溝１３４は深くなるほど内幅もしくは内径が増加するようになっているため、断面が逆三角形の形状である。従って、硬化した結合突起１５２は、結合溝１３４から分離しなくなる。
このような構造は、キャッププレート１３１と絶縁ケース１５０がしまりばめ方式で結合される構造に比べて、キャッププレート１３１と絶縁ケース１５０との結合力をさらに向上させることができる。
以上で本発明の多様な実施形態について説明したが、今まで参照した図面と記載された発明の詳細な説明は、単に本発明の例示的なものであって、これは単に本発明を説明するための目的で使用されたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。従って、本技術分野における通常の知識を有する者であれば、これから多様な変形および均等な他の実施例が可能であるという点を理解できるだろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、添付された特許請求の範囲の技術的な思想によって決められるべきである。
１００：二次電池
１１０：電極アセンブリー
１１１：第１電極
１１２：第２電極
１２０：ハウジング
１３０：キャップアセンブリー
１３１：キャッププレート
１３２：第１端子
１３３：第２端子
１３４：結合溝
１３５：シーリング部材
１３６：連結突起
１４１：第１集電部材
１４２：第２集電部材
１５０：絶縁ケース
１５１：貫通ホール
１５２：結合突起
１１０：電極アセンブリー
１１１：第１電極
１１２：第２電極
１２０：ハウジング
１３０：キャップアセンブリー
１３１：キャッププレート
１３２：第１端子
１３３：第２端子
１３４：結合溝
１３５：シーリング部材
１３６：連結突起
１４１：第１集電部材
１４２：第２集電部材
１５０：絶縁ケース
１５１：貫通ホール
１５２：結合突起
Claims (5)
- 第１電極および第２電極を含む電極アセンブリーと、
一側が開口し、前記電極アセンブリーを収容するハウジングと、
前記ハウジングの開口した部分を密閉するキャッププレートを含むキャップアセンブリーと、
前記キャップアセンブリーと一体に形成されて前記キャッププレートと前記電極アセンブリーとの間に設けられた絶縁ケースと、
前記キャップアセンブリーと前記絶縁ケースの間に配置されて前記第１電極と電気的に連結された第１集電部材と、
前記キャップアセンブリーと前記絶縁ケースの間に配置されて前記第２電極と電気的に連結された第２集電部材と、
絶縁ケースの側面に形成された貫通ホールと、を含み、
前記貫通ホールは４つであり、前記絶縁ケースの一側面と前記第１集電部材が対向する位置、前記一側面と前記第２集電部材が対向する位置、前記絶縁ケースの他側面と前記第１集電部材が対向する位置および前記他側面と前記第２集電部材が対向する位置にそれぞれ形成され、
前記キャッププレートには少なくとも１つの結合溝が形成され、
前記絶縁ケースには前記結合溝に挿入される少なくとも１つの結合突起を含み、
前記結合溝は深くなるほど内幅もしくは内径が増加するようになっており、前記結合溝の内幅または内径よりも前記結合溝の入口部の幅または径が狭く形成されている、
二次電池。 - 前記結合突起は複数である、請求項１に記載の二次電池。
- 前記結合突起は２つであり、
前記２つの結合突起は、前記絶縁ケースの両端それぞれに形成される、請求項１に記載の二次電池。 - 前記絶縁ケースは、前記キャップアセンブリーの周縁に沿って形成される、請求項１〜３いずれか一項に記載の二次電池。
- 請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池を製造する方法であって、
前記結合突起の端部が溶融した状態で前記結合溝に前記結合突起の端部を収容する段階と、
前記結合突起の端部が前記結合溝に収容された状態で前記結合突起の端部を硬化する段階と、
を含む二次電池の製造方法。
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