(57)【要約】【課題】    小型化された二次電池及びその製造方法を提供する。【解決手段】キャッププレート１３１を含むベアセル１００と、ベアセル上に位置してキャッププレートと接触する印刷回路基板２１０を含む保護回路モジュール２００とを含むように構成した。印刷回路基板は可撓性印刷回路基板であり、印刷回路基板とベアセルとの間には離隔空間が形成されない。また、正極または負極のいずれかの極性を有するＰＴＣ部２２０が印刷回路基板上に設けられ、ベアセルと保護回路モジュールを電気的に接続させるＰＴＣ部と反対極性を有するリードプレート２５０が印刷回路基板の一短辺側に設けられ、印刷回路基板上に位置してベアセルを外部素子と電気的に接続させる充放電端子部と印刷回路基板２４０との間には保護回路素子２３０が位置する。【選択図】図３
2010073696.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャッププレートを含むベアセルと、
前記ベアセル上に位置し、前記キャッププレートと接触する印刷回路基板を含む保護回路モジュールと、
を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記印刷回路基板は可撓性印刷回路基板であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記印刷回路基板において前記キャッププレートと対向する一面は絶縁物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記保護回路モジュールは、
前記印刷回路基板上に位置し、前記ベアセルを外部素子と電気的に接続させる充放電端子部を含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記充放電端子部は、
ハウジング及び充放電端子を含み、
前記保護回路基板に表面実装されることを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記充放電端子は、前記印刷回路基板のマウント部に表面実装されることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ハウジングは絶縁材料からなり、
前記充放電端子は複数の金属板からなることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
【請求項８】
前記複数の金属板は、
正極、ＩＤ抵抗及び負極からなり、
前記ハウジングによって相互に絶縁されることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記充放電端子部は、
扁平な板状を有するベース部と、
前記印刷回路基板上に表面実装され、前記印刷回路基板から前記ベース部が離隔されるように前記ベース部の一側を支持する第１支持部と、
前記印刷回路基板上に表面実装され、前記印刷回路基板から前記ベース部が離隔されるように前記ベース部の他側を支持する第２支持部とを含むことを特徴とする請求項４に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記保護回路モジュールは、
前記印刷回路基板上に位置し、前記第１支持部と前記第２支持部との間に位置する保護回路素子をさらに含み、
前記ベース部は、その下面が前記保護回路素子から離隔されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記可撓性印刷回路基板の厚さは０．１〜０．１５ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記印刷回路基板の面積は前記キャッププレートの面積より小さいことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記印刷回路基板と前記ベアセルとの間には離隔空間がないことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記印刷回路基板の前記ベアセルの電極端子と対応する位置には端子孔が形成され、前記印刷回路基板上には前記端子孔を通じて前記電極端子と電気的に接続されるＰＴＣ部がさらに位置することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記電極端子は、前記端子孔を貫通して位置することを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記ＰＴＣ部は、
前記印刷回路基板の上面に形成された端子部と電気的に接続される第１タブと、
前記ベアセルと電気的に接続される第２タブと、
前記第１タブ及び前記第２タブと電気的に接続されるＰＴＣ素子とを含むことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記ＰＴＣ部は、正極リードプレートまたは負極リードプレートのいずれか１つであることを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記印刷回路基板の第１短辺側に位置し、前記印刷回路基板と前記ベアセルを電気的に接続させる第１リードプレートをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項１９】
前記第１リードプレートは、
前記印刷回路基板の上面の第１短辺側に位置し、前記印刷回路基板と電気的に接続される第１プレートと、
前記ベアセルの上面に位置し、前記ベアセルと電気的に接続される第２プレートとを含み、
前記第１プレートと前記第２プレートは電気的に接続されることを特徴とする請求項１８に記載の二次電池。
【請求項２０】
前記第１リードプレートは、
前記印刷回路基板の上面の第１短辺側に位置し、前記印刷回路基板と電気的に接続される第１プレートと、
前記ベアセルの上面に位置し、前記ベアセルと電気的に接続される第２プレートと、
前記第１プレートと前記第２プレートを電気的に接続し、前記第２プレートから前記第１プレートが分離される分の厚さを有する第３プレートとを含み、
前記印刷回路基板の厚さは、前記第２プレートの厚さと前記第３プレートの厚さの和と同一であることを特徴とする請求項１８に記載の二次電池。
【請求項２１】
前記第１リードプレートは扁平な板状からなることを特徴とする請求項１８に記載の二次電池。
【請求項２２】
前記印刷回路基板の上面の第２短辺側には、前記印刷回路基板と前記ベアセルを機械的に接続させるダミーリードプレートがさらに位置することを特徴とする請求項１８に記載の二次電池。
【請求項２３】
前記印刷回路基板の上面の第２短辺側には、前記印刷回路基板と前記ベアセルを電気的に接続させる第２リードプレートがさらに位置し、
前記第１リードプレート及び前記第２リードプレートは、正極リードプレートまたは負極リードプレートのいずれか１つであることを特徴とする請求項１８に記載の二次電池。
【請求項２４】
前記保護回路モジュール及び前記ベアセルの上部を覆うように位置する上部ケースと、
前記ベアセルの下部を覆うように位置する下部ケースと、
前記ベアセルの外面を覆うラベルと、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項２５】
前記印刷回路基板上に位置するＰＴＣ部は、正極または負極のいずれか１つの極性を有し、
前記印刷回路基板のいずれか一短辺側に位置し、前記ベアセルと前記保護回路モジュールを電気的に接続させるリードプレートは、前記ＰＴＣ部と反対極性を有し、
前記印刷回路基板と、前記印刷回路基板上に位置して前記ベアセルを外部素子と電気的に接続させる充放電端子部との間には保護回路素子が位置することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
【請求項２６】
ベアセルと、
前記ベアセル上に位置する保護回路モジュールと、
前記保護回路モジュールの上面のいずれか一方の短辺側に位置するリードプレートとを含み、
前記リードプレートは、前記保護回路モジュールと前記ベアセル上に位置し、前記保護回路モジュールを前記ベアセルにクランプすることを特徴とする二次電池。
【請求項２７】
前記保護回路モジュールの下面と前記ベアセルの上面は、相互に面接触して、その間に離隔空間を有さないことを特徴とする請求項２６に記載の二次電池。
【請求項２８】
保護回路モジュールとベアセルとの間に離隔空間が形成されないように、保護回路基板をベアセル上に面接触させて組み立てるステップと、
前記保護回路基板上に前記ベアセルを外部素子と電気的に接続させる充放電端子部を表面実装するステップと、
を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｂａｔｔｅｒｙ）及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、ベアセル及び保護回路モジュールで構成されるコアパックを含むことができる。
【０００３】
ベアセルは、正極板、負極板、電解質及びセパレータを含んで構成され、外部電子機器に電源を供給し、充放電を繰り返して使用することができる。保護回路モジュールは、過充電及び、過電流から二次電池を保護し、過放電による性能の低下を防止することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、小型化及び、容量密度が増大した二次電池及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
本発明の目的は上述の技術的課題に制限されるものではなく、言及していない他の技術的課題については、下記の記載から、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が明確に理解できるものと了解される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、キャッププレートを含むベアセルと、上記ベアセル上に位置し、上記キャッププレートと接触する印刷回路基板を含む保護回路モジュールと、を含むことを特徴とする二次電池が提供される。
【０００７】
このような本発明にかかる二次電池によれば、保護回路モジュールがベアセルのキャッププレートと接触して配設されるので、保護回路モジュールとベアセルとの間に空間が形成されない構造となり、二次電池を小型化することができる。また、保護回路モジュールとベアセルとの間に空間が形成されず二次電池の体積が小さくなるため、二次電池の容量密度（電池容量／体積）を高くすることができる。
【０００８】
このとき、上記印刷回路基板は可撓性印刷回路基板であることができる。可撓性印刷回路基板はその厚さが薄いため、印刷回路基板に可撓性印刷回路基板を用いることにより、二次電池のサイズを小さくすることができる。ここで、上記可撓性印刷回路基板の厚さは、０．１〜０．１５ｍｍであるのがよい。
【０００９】
また、上記印刷回路基板の上記キャッププレートと対向する一面は、絶縁物質を含むのがよい。これにより、印刷回路基板にパターニングされた導電性金属はキャッププレートと絶縁される。
【００１０】
また、上記保護回路モジュールは、上記印刷回路基板上に位置して上記ベアセルを外部素子と電気的に接続させる充放電端子部を含むのがよい。
【００１１】
ここで、上記充放電端子部は、ハウジング及び充放電端子を含み、上記保護回路基板に表面実装されることができる。このとき、上記充放電端子は、上記印刷回路基板のマウント部に表面実装されるのがよい。また、上記ハウジングは絶縁材料からなり、上記充放電端子は複数の金属板からなることができる。このとき、上記複数の金属板は、正極、ＩＤ抵抗及び負極からなり、上記ハウジングによって相互に絶縁されて設けられることができる。
【００１２】
あるいは、上記充放電端子部は、扁平な板状を有するベース部と、上記印刷回路基板上に表面実装されて上記印刷回路基板から上記ベース部が離隔されるように上記ベース部の一側を支持する第１支持部と、上記印刷回路基板上に表面実装されて上記印刷回路基板から上記ベース部が離隔されるように上記ベース部の他側を支持する第２支持部とを含むことができる。このとき、上記保護回路モジュールは、上記印刷回路基板上に位置して上記第１支持部と上記第２支持部との間に位置する保護回路素子をさらに含むことができるが、上記ベース部は、その下面が上記保護回路素子から離隔されるように設けられるのがよい。
【００１３】
上記印刷回路基板の面積は上記キャッププレートの面積よりも小さく形成されるのがよい。また、上記印刷回路基板と上記ベアセルとの間には離隔空間がないのがよい。すなわち、上記印刷回路基板と上記ベアセルとが、その間に離隔空間を有さないように配設されることにより、無駄なスペースを省いて二次電池の小型化を図ることができる。
【００１４】
ここで、上記印刷回路基板における上記ベアセルの電極端子と対応する位置には端子孔が形成され、上記印刷回路基板上には上記端子孔を通じて上記電極端子と電気的に接続されるＰＴＣ部がさらに位置することができる。このとき、上記ベアセルの電極端子は、上記端子孔を貫通して位置するのがよい。そして、上記ＰＴＣ部は、上記印刷回路基板の上面に形成された端子部と電気的に接続される第１タブと、上記ベアセルと電気的に接続される第２タブと、上記第１タブ及び上記第２タブと電気的に接続されるＰＴＣ素子とを含むことができる。また、上記ＰＴＣ部は、正極リードプレートまたは負極リードプレートのいずれか１つであることができる。
【００１５】
また、上記二次電池は、上記印刷回路基板の第１短辺側に位置し、上記印刷回路基板と上記ベアセルを電気的に接続させる第１リードプレートをさらに含んで構成されるのがよい。このとき、上記第１リードプレートは、上記印刷回路基板の上面の第１短辺側に位置して上記印刷回路基板と電気的に接続される第１プレートと、上記ベアセルの上面に位置して上記ベアセルと電気的に接続される第２プレートとを含み、上記第１プレートと上記第２プレートは電気的に接続されるように構成されることができる。あるいは、上記第１リードプレートは、上記印刷回路基板の上面の第１短辺側に位置して上記印刷回路基板と電気的に接続される第１プレートと、上記ベアセルの上面に位置して上記ベアセルと電気的に接続される第２プレートと、上記第１プレートと上記第２プレートを電気的に接続して上記第２プレートから上記第１プレートが分離される分の厚さを有する第３プレートとを含み、上記印刷回路基板の厚さが上記第２プレートの厚さと上記第３プレートの厚さの和と同一であるように構成されることもできる。また、上記第１リードプレートは扁平な板状からなることができる。そして、上記印刷回路基板の上面の第２短辺側には、上記印刷回路基板と上記ベアセルを機械的に接続させるダミーリードプレートがさらに位置することができる。あるいは、上記印刷回路基板の上面の第２短辺側には、上記印刷回路基板と上記ベアセルを電気的に接続させる第２リードプレートがさらに位置し、上記第１リードプレート及び上記第２リードプレートは、正極リードプレートまたは負極リードプレートのいずれか１つとなるように構成することもできる。
【００１６】
ここで、上記二次電池は、上記保護回路モジュール及び上記ベアセルの上部を覆うように位置する上部ケースと、上記ベアセルの下部を覆うように位置する下部ケースと、上記ベアセルの外面を覆うラベルと、をさらに含むことができる。
【００１７】
また、上記二次電池は、上記印刷回路基板上に位置するＰＴＣ部が正極または負極のいずれか１つの極性を有し、上記印刷回路基板のいずれか一短辺側に位置して上記ベアセルと上記保護回路モジュールを電気的に接続させるリードプレートが上記ＰＴＣ部と反対極性を有し、上記印刷回路基板と上記充放電端子部との間に保護回路素子が位置するように構成されるのがよい。
【００１８】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ベアセルと、上記ベアセル上に位置する保護回路モジュールと、上記保護回路モジュールの上面のいずれか一方の短辺側に位置するリードプレートとを含み、上記リードプレートは上記保護回路モジュールと上記ベアセル上に位置して上記保護回路モジュールを上記ベアセルにクランプすることを特徴とする二次電池がが提供される。
【００１９】
このような本発明にかかる二次電池によれば、上記リードプレートが保護回路モジュールの一方の短辺側において、保護回路モジュールとベアセルの上面を覆って保護回路モジュールをベアセルにクランプしているので、保護回路モジュールとベアセルがコンパクトに結合されて、二次電池を小型化することができる。また、二次電池の体積が小さくなるため、二次電池の容量密度（電池容量／体積）を高くすることができる。
【００２０】
このとき、上記保護回路モジュールの下面と上記ベアセルの上面は、相互に面接触して、その間に離隔空間を有さないのがよい。
【００２１】
上記課題を解決するために、本発明のさらに別の観点によれば、保護回路モジュールとベアセルとの間に離隔空間が形成されないように保護回路基板をベアセル上に面接触させて組み立てるステップと、上記保護回路基板上に上記ベアセルを外部素子と電気的に接続させる充放電端子部を表面実装するステップと、を含むことを特徴とする二次電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように本発明にかかる二次電池及びその製造方法によれば、内部素子のサイズを小さくし、内部素子をコンパクトにすることにより、二次電池を小型化することができる。これにより、二次電池の体積を減少させつつ電池容量を維持させることによって、二次電池の容量密度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施の形態にかかる二次電池の分解斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態にかかるベアセルの分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかる保護回路モジュールの分解斜視図である。
【図４】本発明の実施の形態にかかる第１リードプレートの正面図である。
【図５】本発明の実施の形態にかかる二次電池の断面図である。
【図６】本発明の実施の形態にかかる充放電端子部の分解斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態にかかる充放電端子部の斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態にかかる二次電池の斜視図である。
【図９】本発明の他の実施の形態にかかる第１リードプレートの正面図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施の形態にかかる第１リードプレートの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
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。本発明の実施の形態の具体的な事項は、後述する詳細な説明及び図面に含まれている。本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述されている実施の形態を参照すれば明確であろう。
【００２５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の様々な実施の形態にかかる二次電池及びその製造方法について詳しく説明する。ただし、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２６】
図１は、本発明の実施の形態にかかる二次電池１０の分解斜視図である。
【００２７】
図１に示されたように、本発明の実施の形態にかかる二次電池１０は、ベアセル１００、保護回路モジュール２００、上部ケース６２０、下部ケース６４０及び、ラベル６６０を含むことができる。ベアセル１００の上には保護回路モジュール２００が位置し、ベアセル１００と保護回路モジュール２００は相互に電気的及び機械的に接続される。上部ケース６２０は、保護回路モジュール２００及びベアセル１００の上部を覆うように位置する。下部ケース６４０は、ベアセル１００の下部を覆うように位置する。ベアセル１００の外面はラベル６６０により覆われて保護される。
【００２８】
図２は、本発明の実施の形態にかかるベアセル１００の分解斜視図である。図３は、本発明の実施の形態にかかる保護回路モジュール２００の分解斜視図である。図４は、本発明の実施の形態にかかる第１リードプレート２５０の正面図である。図５は、本発明の実施の形態にかかる二次電池１０の断面図である。
【００２９】
図２を図１と共に参照すると、ベアセル１００は、缶１１０、缶１１０の内部に収容される電極組立体１２０及び、缶１１０の開口部１１０ａを閉塞するキャップ組立体１３０を含むことができる。
【００３０】
缶１１０は、略直六面体の形状を有し、一側部が開口された開口部１１０ａを含むことができる。缶１１０は、例えば金属材料からなり、そのものが端子としての役割を担うことができる。
【００３１】
電極組立体１２０は、缶の開口部１１０ａを通じて缶１１０に挿入されることができる。電極組立体１２０は、第１電極板１２１、第２電極板１２２及び、第１電極板１２１と第２電極板１２２との間に位置するセパレータ１２３が、共に渦巻き状（Ｊｅｌｌｙ−Ｒｏｌｌ）に巻回されて形成される。二次電池１０において、電極組立体１２０は充電と放電を繰り返して電力を供給することができる。
【００３２】
第１電極板１２１は、例えば第１電極集電体（図示せず）及び第１電極活物質層（図示せず）からなることができる。
【００３３】
第１電極集電体は、第１電極板１２１が正極である場合、例えば導電性に優れるアルミニウム（Ａｌ）箔からなることができる。
【００３４】
第１電極活物質層は、第１電極集電体上に位置し、例えば第１電極集電体の表面に位置することができる。また、第１電極活物質層は、例えば、第１電極活物質、導電材料及び、バインダーなどからなることができる。ここで、第１電極活物質としては、例えば、リチウムコバルトオキシド（ＬｉＣｏＯ２）、リチウムマンガンオキシド（ＬｉＭｎ２Ｏ４）またはリチウムニッケルオキシド（ＬｉＮｉＯ２）などがある。導電材料としては、カーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）などが用いられる。バインダーとしては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを、揮発性溶媒のＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）や有機溶剤または水などで溶解、分散させて用いることができる。
【００３５】
第１電極集電体は、両側の端部に第１電極活物質層が形成されていない第１電極無地部（図示せず）を備えることができる。第１電極無地部には第１電極タブ１２１ａが設けられ、第１電極タブ１２１ａは缶１１０の開口部１１０ａの方向に突出するように設けられる。第１電極タブ１２１ａは、例えばアルミニウムなどからなることができる。第１電極タブ１２１ａが電極組立体１２０から引き出される部分には、キャッププレート１３１以外の部分との短絡を防止するために、第１絶縁テープ（図示せず）を形成することができる。
【００３６】
第２電極板１２２は、例えば第２電極集電体（図示せず）及び、第２電極活物質層（図示せず）からなることができる。
【００３７】
第２電極集電体は、第２電極板１２２が負極である場合、例えば導電性に優れる銅（Ｃｕ）箔からなることができる。
【００３８】
第２電極活物質層は、第２電極集電体上に位置し、例えば第２電極集電体の表面に位置することができる。また、第２電極活物質層は、例えば、第２電極活物質、導電材料及び、バインダーなどからなることができる。ここで、第２電極活物質としては、例えば、炭素（Ｃ）系物質、Ｓｉ、Ｓｎ、酸化スズ（ｔｉｎ  ｏｘｉｄｅ）、スズ合金複合体（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｔｉｎ  ａｌｌｏｙｓ）、移転金属酸化物、リチウム金属窒化物またはリチウム金属酸化物などが用いられる。代表的には、炭素（Ｃ）系物質が用いられる。導電材料としてはカーボンブラック（ｃａｒｂｏｎ  ｂｌａｃｋ）などが用いられる。バインダーとしては、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＢＲ（スチレン・ブタジエンゴム）またはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などを、揮発性溶媒のＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）や有機溶剤または水などで溶解、分散させて用いることができる。第２電極板１２２の場合は、第２電極活物質自体の導電性が高いため、導電材料を用いなくても良い。
【００３９】
第２電極集電体は、両側の端部に第２電極活物質層が形成されていない第２電極無地部（図示せず）を備えることができる。第２電極無地部には、第２電極タブ１２２ａが設けられ、第２電極タブ１２２ａは缶１１０の上端開口部１１０ａの方向に突出するように設けられる。第２電極タブ１２２ａは、例えば銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）などからなることができる。第２電極タブ１２２ａが電極組立体１２０から引き出される部分には、電極端子１３４以外の部分との短絡を防止するために第２絶縁テープ（図示せず）を形成することができる。
【００４０】
上述した説明では、第１電極板１２１が正極、第２電極板１２２が負極である場合を例にあげて説明したが、第１電極板１２１が負極、第２電極板１２２が正極であっても良い。
【００４１】
一般的に、角形二次電池１０において、端子としての機能を有する缶１１０は正極である。この場合、第１電極板１２１が正極であれば、渦巻き状の電極組立体１２０の最も外側の電極板は正極の第１電極板１２１となる。また、第１電極板１２１が負極であれば、渦巻き状の電極組立体１２０の最も外側の電極板は正極の第２電極板１２２となる。
【００４２】
以下では、第１電極板１２１が正極、第２電極板１２２は負極である実施の形態を仮定して説明する。
【００４３】
セパレータ１２３は、第１電極板１２１と第２電極板１２２との間に位置する。セパレータ１２３は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）またはこれらの複合フィルムを用いた多孔性膜からなることができる。セパレータ１２３は、電極組立体１２０において、第１電極板１２１と第２電極板１２２との電子の伝導を遮断し、リチウムイオンの移動を円滑にする。また、セパレータ１２３は、第１電極板１２１と第２電極板１２２との接触を防止する役割以外にも、外部ショートなどにより二次電池１０の温度が上昇した際に、シャットダウン（Ｓｈｕｔ−ｄｏｗｎ）などによって温度の上昇を防止する役割を果たすことができる。また、第１電極板１２１と第２電極板１２２との間の短絡を防止するために、セパレータ１２３以外にも、セラミック物質をバインダーと混合したセラミック層をさらに形成することができる。
【００４４】
電極組立体１２０においては、充電時には、リチウムイオンが第１電極板１２１から第２電極板１２２にドープ（ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）されて、電力が供給される。また、放電時には、リチウムイオンが第２電極板１２２から第１電極板１２１に脱ドープ（ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）されて、外部電子機器に電力を供給することができる。
【００４５】
キャップ組立体１３０は、キャッププレート１３１、絶縁プレート１３２、ターミナルプレート１３３、電極端子１３４、ガスケット１３５を含むことができる。キャップ組立体１３０は、キャップ組立体１３０の下部に位置する別途の絶縁ケース１３６と共に、缶１１０の開口部１１０ａで電極組立体１２０と結合されて缶１１０を密封することができる。絶縁ケース１３６には、電極組立体１２０に電解液を注入できる孔（図示せず）が形成される。
【００４６】
キャッププレート１３１は、缶１１０の開口部１１０ａに位置し、缶１１０の開口部１１０ａと相応する大きさを有する金属板で形成される。キャッププレート１３１の中央には所定の大きさの第１孔１３１ａが形成される。キャッププレート１３１の一側には電解液注入孔（図示せず）が形成される。電解液注入孔は、電解液を缶１１０に入れた後にボールなどの栓（図示せず）により密閉されることができる。第１孔１３１ａを中心に電解液注入孔と対応するキャッププレート１３１の一面には、安全ベント（ｓａｆｅｔｙ  ｂｅｎｔ）１３１ｄが形成される。安全ベント１３１ｄは、キャッププレート１３１の一面に溝が形成されて、周囲のキャッププレート１３１部分とは一定の段差を有する。安全ベント１３１ｄは、ベアセル１００の内部に高圧ガスが発生した際に、破裂しながらガスを外部に放出させることができる。キャッププレート１３１は、第１電極タブ１２１ａと接触して電気的に接続される。これにより、キャッププレート１３１は第１電極板１２１と同一極性を有することができる。
【００４７】
絶縁プレート１３２は、板状の形状を有し、キャッププレート１３１の下部に位置する。絶縁プレート１３２は、第１孔１３１ａと対応する位置に第２孔１３２ａを含むことができる。絶縁プレート１３２は、例えばガスケット１３５と同一の絶縁物質からなることができる。
【００４８】
ターミナルプレート１３３は、板状の形状を有し、絶縁プレート１３２の下部に位置する。ターミナルプレート１３３は、第２孔１３２ａと対応する位置に第３孔１３３ａを含むことができる。ターミナルプレート１３３は、例えばニッケルまたはニッケル合金からなることができる。
【００４９】
電極端子１３４は、第１孔１３１ａ、第２孔１３２ａ及び、第３孔１３３ａを通じてキャッププレート１３１、絶縁プレート１３２及び、ターミナルプレート１３３に挿入されることができる。電極端子１３４は、第２電極タブ１２２ａと接触して電気的に接続される。これにより、電極端子１３４は第２電極板１２２と同一極性を有する。
【００５０】
ガスケット１３５は電極端子１３４とキャッププレート１３１との間に位置する。ガスケット１３５は、電極端子１３４とキャッププレート１３１を絶縁させることができる。
【００５１】
保護回路モジュール２００は、ベアセル１００の上面に位置する。保護回路モジュール２００は、過充電及び、過電流から二次電池１０を保護することができ、また、過放電による二次電池１０の性能の低下を防止することができる。
【００５２】
以下、図３〜図５を参照しながら、保護回路モジュール２００とベアセル１００の接続構造に関して詳しく説明する。
【００５３】
図３〜図５に示されたように、本発明の実施の形態にかかる保護回路モジュール２００は、印刷回路基板２１０、ＰＴＣ部（ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）２２０、保護回路素子２３０、充放電端子部２４０、第１リードプレート２５０及び、第２リードプレート２６０を含むことができる。第１リードプレート及び、第２リードプレートは、保護回路モジュールに含まれる構成要素であるが、保護回路モジュールと区分される別個の構成要素であることもできる。以下では、前者の場合を実施の形態として挙げて説明する。
【００５４】
印刷回路基板（ｐｒｉｎｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ  ｂｏａｒｄ）２１０は、ベアセル１００のキャッププレート１３１において、キャッププレート１３１の半弧状の両側部を除いた領域に対応する大きさに形成され、長方形状を有する。印刷回路基板２１０は、その面積がキャッププレート１３１の面積よりも小さくなるように形成される。
【００５５】
印刷回路基板２１０において、ベアセル１００の電極端子１３４と対応する位置には、端子孔２１０ａが形成される。電極端子１３４及びガスケット１３５は、端子孔２１０ａに挿入及び貫通される。このとき、印刷回路基板２１０の下面は、ベアセル１００の上面、より具体的にはキャッププレート１３１の上面と面接触して当接するように位置する。
【００５６】
従来の二次電池の保護回路モジュールは、保護回路モジュールとベアセルとの間に最小限電極端子がベアセルの上部に突出しただけの離隔空間を有するようにベアセル上に位置している。これに対し、本発明の実施の形態にかかる保護回路モジュール２００は、印刷回路基板２１０がベアセル１００の上面と面接触して当接することによって、離隔空間が除去されたコンパクトな二次電池１０を製造することができる。これにより、二次電池１０の小型化を図ることができる。このような構造によれば、ベアセル１００の電池容量を維持しつつ、ベアセル１００と保護回路モジュール２００との結合をコンパクトにすることによって、二次電池１０の容量密度（電池容量／体積）を高めることができる。
【００５７】
印刷回路基板２１０には、導電性金属（図示せず）がパターニングされており、導電性金属は、ＰＴＣ部２２０、保護回路素子２３０、充放電端子部２４０、第１リードプレート２５０と電気的に接続される。
【００５８】
本発明の実施の形態にかかる印刷回路基板２１０は、例えば可撓性印刷回路基板であることができる。可撓性印刷回路基板の厚さは、０．１〜０．１５ｍｍであることが望ましい。これは、従来の二次電池に用いられる保護回路モジュールに比べてさらに肉薄であるため、二次電池のサイズを縮小させ、二次電池の容量密度を高めることができる。印刷回路基板２１０の各側部は、第１短辺２１１、第２短辺２１２、第１長辺２１３及び、第２長辺２１４からなる。印刷回路基板２１０とベアセル１００との間には、印刷回路基板２１０とキャッププレート１３１を絶縁させる絶縁テープ（図示せず）がさらに位置する。絶縁テープは、両面に接着物質を有して、印刷回路基板２１０をキャッププレート１３１上に接着させることもできる。印刷回路基板２１０または可撓性印刷回路基板は、絶縁物質からなる外装材の内部に導電性金属パターンが形成されているため、キャッププレート１３１と接触しても絶縁性には問題がない。このように、可撓性印刷回路基板において、キャッププレート１３１と対向する一面には絶縁物質が形成されているため、キャッププレート１３１と保護回路モジュール２００とが相互に短絡することはない。
【００５９】
ＰＴＣ部２２０は、印刷回路基板２１０の上面に位置する。より詳しく説明すると、ＰＴＣ部２２０は、第１タブ２２１と、ＰＴＣ素子２２２と、第２タブ２２３とからなる。第１タブ２２１は、印刷回路基板２１０の上面に形成された端子部２１５と電気的に接続される。ＰＴＣ素子２２２は、第１タブ２２１上に位置し、第１タブ２２１と電気的に接続される。第２タブ２２３は、ＰＴＣ素子２２２上に位置し、端子孔２１０ａを通じて突出された電極端子１３４と電気的に接続される。第２タブ２２３は、電極端子１３４と溶接されて堅固に接合されるが、これにはレーザ溶接法または抵抗溶接法を用いることができる。ＰＴＣ素子２２２は、温度がある臨界値を超えると電気抵抗がほとんど無限大に達するデバイスであって、二次電池１０が異常高温となった際に、充放電電流を遮断させることができる。ＰＴＣ素子２２２は、可逆的な動作を行うためＰＴＣ素子２２２が動作して電流が停止する。その後、二次電池１０の温度が下がると、ＰＴＣ素子２２２の抵抗は再度小さくなるため、二次電池１０は再作動することができる。ＰＴＣ部２２０は、ベアセル１００の電極端子１３４と電気的に接続されるため、それ自体が負極リードプレートとしての機能を遂行することができる。
【００６０】
保護回路素子２３０は、印刷回路基板２１０の端子孔２１０ａを基準として、端子部２１５とは反対側の位置に形成されることができる。保護回路素子２３０は、複数の受動素子及び能動素子からなり、導電性金属と電気的に接続される。保護回路素子２３０は、電池の充放電状態及び、電池の電流、電圧、温度などの情報を点検して、電池を保護する役割を果たすことができる。
【００６１】
充放電端子部２４０は、保護回路素子２３０の上部から所定の距離だけ離隔されて形成され、印刷回路基板２１０に表面実装されて形成されることができる。充放電端子部２４０は、導電性金属と電気的に接続されて、外部電子機器との電気的通路としての役割を果たすことができる。充放電端子部２４０については、図６〜図８を参照してより詳しく後述する。
【００６２】
第１リードプレート２５０は、印刷回路基板２１０の第１短辺２１１側に位置し、キャッププレート１３１と電気的に接続される。これにより、第１リードプレート２５０は正極リードプレートとなる。より詳しく説明すると、第１リードプレート２５０は、第１プレート２５１と、第２プレート２５２と、第３プレート２５３とを含むことができる。第１プレート２５１は、印刷回路基板２１０の上面の第１短辺２１１側と電気的に接続され、扁平な板状を有する。第２プレート２５２は、ベアセルのキャッププレート１３１の上面に電気的に接続され、扁平な板状を有する。第３プレート２５３は、第１プレート２５１及び第２プレート２５２を電気的に接続する。
【００６３】
第１プレート２５１は、印刷回路基板２１０に半田付けされる。また、第２プレート２５２とキャッププレート１３１は溶接によってより堅固に接結されるが、これにはレーザ溶接法が用いられる。第３プレート２５３は、第２プレート２５２から第１プレート２５１が分離される分の厚さを有する。実質的に印刷回路基板の厚さは、第２プレート２５２の厚さと第３プレート２５３の厚さの和となる。
【００６４】
従来のリードプレートは、ベアセルとベアセルから離隔された保護回路モジュールとの間の空間を支持しながら、ベアセルと保護回路モジュールを接続させている。これにより、リードプレートが離隔空間分だけの高さを有するが、これは二次電池が完成された後には不要な空間となる。これに対し、本発明の実施の形態にかかる二次電池１０は、保護回路モジュール２００がキャッププレート１３１の上面と面接触して当接している構造を有し、第１プレート２５１が保護回路モジュール２００の上面に位置することになる。このような構造により、第３プレート２５３の高さも印刷回路基板２１０の厚さと略同一に形成され、第１リードプレート２５０はベアセル１００と保護回路モジュール２００を接続することになる。すなわち、第１リードプレートは、ベアセル１００と保護回路モジュール２００上に位置し、保護回路モジュール２００をベアセル１００にクランプ（ｃｌａｍｐｉｎｇ）して固定させることができる。これにより、キャッププレート１３１と第１リードプレート２５０との接続時に必要とした離隔空間を除去することによって、よりコンパクトな二次電池１０の製造が可能となり、これにより二次電池１０の小型化を図ることができる。また、ベアセル１００の電池容量を維持しつつ、ベアセル１００と保護回路モジュール２００との結合をコンパクトにすることによって、二次電池１０の容量密度（電池容量／二次電池の体積）を高めることができる。
【００６５】
第２リードプレート２６０は、印刷回路基板２１０の第２短辺２１２側に位置し、キャッププレート１３１と接続される。第２リードプレート２６０は、キャッププレート１３１と電気的に接続され、第１リードプレート２５０と共に正極リードプレートとしての機能を遂行することができる。このとき、第２リードプレート２６０は、第１リードプレート２５０と対応する構造を有するダミーリードプレートであることもできる。第２リードプレート２６０がダミーリードプレートである場合、第２リードプレート２６０はベアセル１００と保護回路モジュール２００を機械的に接続させ、結合力を向上させることができる手段となることができる。第２リードプレート２６０は、正極リードプレートまたはダミーリードプレートのいずれであるかに関係なく、第１リードプレート２５０と同一の構造を有することができる。第２リードプレート２６０においても、第３プレートは、第２プレートから第１プレートが分離される分の厚さを有する。実質的に印刷回路基板の厚さは、第２プレートの厚さと第３プレートの厚さの和となる。
【００６６】
また、第２リードプレート２６０は、二次電池１０から取り除くことができ、二次電池１０が第２リードプレート２６０を有さない構造とすることもできる。従来の第２リードプレートは、ベアセルと保護回路モジュールとの間に離隔空間がある場合に、ベアセルと保護回路モジュールとの間の離隔空間を支持する役割を担っている。これに対し、本発明の実施の形態にかかる二次電池１０は、保護回路モジュール２００と二次電池１０との間に離隔空間ができない。これにより、第２リードプレート２６０がダミーリードプレートである場合、二次電池１０から取り除いて第２リードプレート２６０を有さない構造とすることによって、二次電池１０の構造を簡素化し、二次電池１０を小型化することができる。また、第２リードプレート２６０を取り除くことによって製造コストを低減し、製造工程を簡素化することができる。
【００６７】
図６は、本発明の実施の形態にかかる充放電端子部２４０の分解斜視図である。図７は、本発明の実施の形態にかかる充放電端子部２４０の斜視図である。図８は、本発明の実施の形態にかかる二次電池１０の斜視図である。
【００６８】
図６〜図８を図３と共に参照すると、本発明の実施の形態にかかる充放電端子部２４０は、印刷回路基板２１０及び保護回路素子２３０の上に位置する。充放電端子部２４０は、構成材料によって、ハウジング２４１及び充放電端子２４２に分けられる。また、充放電端子部２４０は、構造によってベース部２４３、第１支持部２４４及び第２支持部２４５に分けられる。充放電端子部２４０は、上部ケース６２０の充放電端子部溝６２０ａにより外部に露出される。
【００６９】
図６を参照して充放電端子部２４０を材料別に説明すると、充放電端子部２４０は、ハウジング２４１と充放電端子２４２を一体型に成形して製造することができる。図６では、説明の便宜上、ハウジング２４１と充放電端子２４２を分離して図示したことを述べておく。ハウジング２４１は、下面の中央部に所定の幅と長さの溝を有し、短辺側に切った断面が“コ”の字状を有する。ハウジング２４１は、例えば絶縁材料からなることができる。充放電端子２４２は、正極、ＩＤ抵抗（ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｒｅｓｉｓｔｏｒ）、負極としての役割を果たす複数の金属板からなり、より詳しくは、リン青銅に金をメッキしてなることができる。本発明の実施の形態において、充放電端子２４２は３個の金属板からなることができる。充放電端子２４２は、その下部が、印刷回路基板２１０の第１長辺２１３側及び第２長辺２１４側に位置するマウント部２１７に表面実装される。充放電端子２４２は、可撓性印刷回路基板の導電性金属と電気的に接続される。
【００７０】
図７を参照して充放電端子部２４０を構造別に説明すると、充放電端子部２４０は、扁平な板状を有するベース部２４３、ベース部２４３の両側をそれぞれ支持する第１支持部２４４及び、第２支持部２４５を含むことができる。ここで、ハウジング２４１と充放電端子２４２は、相互に係合されていることを述べておく。第１支持部２４４及び第２支持部２４５は、それぞれ印刷回路基板２１０の第１長辺２１３側と第２長辺２１４側の上に位置し、ベース部２４３を支持する。より詳しくは、第１支持部２４４及び第２支持部２４５は、それぞれ印刷回路基板２１０上に表面実装され、印刷回路基板２１０からベース部２４３が離隔されるようにベース部２４３の一側及び他側を支持する。このとき、保護回路素子２３０は、印刷回路基板２１０の上面において第１支持部２４４と第２支持部２４５との間に位置する。また、ベース部２４３は、その下面が保護回路素子２３０から離隔されている。
【００７１】
図８に示されたように、上述した構造下で、充放電端子部２４０は、ベース部２４３が保護回路素子２３０上に位置し、第１支持部２４４及び第２支持部２４５が印刷回路基板２１０の第１長辺２１３側と第２長辺２１４側に位置するように形成される。より詳しく説明すると、保護回路素子２３０は、第１支持部２４４と第２支持部２４５との間に位置し、ベース部２４３は、下面が保護回路素子２３０と離隔されるように、第１支持部２４４及び第２支持部２４５により支持される。
【００７２】
上述したような構造を有する充放電端子部２４０は、印刷回路基板２１０に実装される面積が非常に小さいだけでなく、保護回路素子２３０上に位置するため、印刷回路基板２１０上にコンパクトに形成されることができる。これにより、印刷回路基板２１０の一面に保護回路モジュール２００の製造に必要なすべての素子が効率的な配置構造を持つことになる。したがって、結果的に二次電池１０の小型化を図ることができ、二次電池１０の容量密度（電池容量／体積）を高めることができる。
【００７３】
以上、図１〜図８に開示した二次電池１０は、従来とは全く異なる新しいモデルの保護回路モジュール２００を開示しており、それにより変化するベアセル１００と保護回路モジュール２００の結合関係を説明している。
【００７４】
上述した実施の形態にかかる二次電池１０は、印刷回路基板２１０の一面にＰＴＣ部２２０、保護回路素子２３０、充放電端子部２４０、リードプレート２５０、２６０を全て結合させて電気的、機械的に接続させる構造である。したがって、従来のベアセルと保護回路モジュール間を接続する離隔空間をなくして、よりスリムな形状の二次電池１０の製造が可能となる。また、上に開示した二次電池１０は、素子間の配置及び構成がコンパクトになり、別途の不要な空間ができない。また、可撓性印刷回路基板を二次電池１０の印刷回路基板２１０に採用することにより、基板が占めていた厚さを低減させることができる。
【００７５】
したがって、上述した構造を有する二次電池１０は、内部素子のサイズを小さくし、内部素子をコンパクトに位置させることによって、二次電池１０のサイズを小型化することができる。そして、ベアセル１００の電池容量は維持しつつ、ベアセル１００と保護回路モジュール２００の結合をコンパクトにすることによって、二次電池１０の容量密度（電池容量／体積）を高めることができる。
【００７６】
図９は、本発明の他の実施の形態にかかる第１リードプレートの正面図である。図１０は、本発明のさらに他の実施の形態にかかる第１リードプレートの正面図である。
【００７７】
図９に示されたように、本発明の他の実施の形態にかかる第１リードプレート２５０ａは、第１プレート２５１ａ及び第２プレート２５２ａからなる。第１プレート２５１ａは、印刷回路基板の上面の第１短辺側と電気的に接続され、例えば扁平な板状を有することができる。第２プレート２５２ａは、キャッププレートと電気的に接続され、例えば扁平な板状を有することができる。第１プレート２５１ａと第２プレート２５２ａは電気的、機械的に相互に接続される。第１プレート２５１ａは印刷回路基板に半田付けされ、第２プレート２５２ａはキャッププレートと溶接によって相互に電気的に接続される。
【００７８】
図１０に示されたように、本発明のさらに他の実施の形態にかかる第１リードプレート２５０ｂは、例えば扁平な板状からなることができる。印刷回路基板が可撓性印刷回路基板からなる場合、可撓性印刷回路基板の厚さは約０．１〜０．１５ｍｍであるため非常に薄い。したがって第１リードプレート２５０ｂは、可撓性印刷回路基板の短辺側とキャッププレートの短辺側を接続する際に略扁平な板状を有して接続される。事実上、可撓性印刷回路基板にも厚さがあるため、第１リードプレート２５０ｂが可撓性印刷回路基板とキャッププレートとを接続する際に、可撓性印刷回路基板の厚さ分だけの段差を有することになる。しかし可撓性印刷回路基板の厚さは０．１〜０．１５ｍｍで非常に薄いため、第１リードプレート２５０ｂは略扁平な板状を有していても、キャッププレートと可撓性印刷回路基板を接続させることができる。
【００７９】
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説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、二次電池及びその製造方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００８１】
１０      二次電池
１００    ベアセル
１１０    缶
１１０ａ  開口部
１２０    電極組立体
１２１    第１電極板
１２１ａ  第１電極タブ
１２２    第２電極板
１２２ａ  第２電極タブ
１２３    セパレータ
１３０    キャップ組立体
１３１    キャッププレート
１３１ａ  第１孔
１３１ｄ  安全ベント
１３２    絶縁プレート
１３２ａ  第２孔
１３３    ターミナルプレート
１３３ａ  第３孔
１３４    電極端子
１３５    ガスケット
１３６    絶縁ケース
２００    保護回路モジュール
２１０    印刷回路基板
２１０ａ  端子孔
２１１    第１短辺
２１２    第２短辺
２１３    第１長辺
２１４    第２長辺
２１５    端子部
２１７    マウント部
２２０    ＰＴＣ部
２２１    第１タブ
２２２    ＰＴＣ素子
２２３    第２タブ
２３０    保護回路素子
２４０    充放電端子部
２４１    ハウジング
２４２    充放電端子
２４３    ベース部
２４４    第１支持部
２４５    第２支持部
２５０、２５０ａ、２５０ｂ  第１リードプレート
２５１、２５１ａ  第１プレート
２５２、２５２ａ  第２プレート
２５３    第３プレート
２６０    第２リードプレート
６２０    上部ケース
６４０    下部ケース
６６０    ラベル
【図１】
2010073696.tif 000003
【図２】
2010073696.tif 000004
【図３】
2010073696.tif 000005
【図４】
2010073696.tif 000006
【図５】
2010073696.tif 000007
【図６】
2010073696.tif 000008
【図７】
2010073696.tif 000009
【図８】
2010073696.tif 000010
【図９】
2010073696.tif 000011
【図１０】
2010073696.tif 000012