(57)【要約】【課題】本発明の一側面は、リードタブの設置空間を確保しながら電極組立体の流動空間を減少させる２次電池を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態による２次電池は、電極組立体、前記電極組立体を内蔵するケース、前記ケースの開口にガスケットを介して結合され、前記電極組立体の無地部にリードタブで連結されるキャップ組立体、および前記無地部上に備えられる絶縁板を含み、前記ガスケットは、前記絶縁板に面接触で支持される支持部を含み、前記支持部は、第１方向の内側面と外側面のうちの少なくとも一面と前記絶縁板の上面とを鈍角で形成する。【選択図】図１
2014132552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体；
前記電極組立体を内蔵するケース；
前記ケースの開口にガスケットを介して結合され、前記電極組立体の無地部にリードタブで連結されるキャップ組立体；および
前記無地部上に備えられる絶縁板を含み、
前記ガスケットは、
前記絶縁板に面接触で支持される支持部を含み、
前記支持部は、
第１方向の内側面と外側面のうちの少なくとも一面と前記絶縁板の上面とを鈍角で形成する、２次電池。
【請求項２】
前記ガスケットは、
前記開口と前記キャップ組立体との間に結合されるシーリング部、および
前記シーリング部から前記絶縁板側に伸びて前記支持部に連結される延長部をさらに含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記シーリング部は、第１厚さ（ｔ１）を有し、
前記延長部は、第２厚さ（ｔ２）を有し、
前記支持部は、前記第１厚さ（ｔ１）および前記第２厚さ（ｔ１）より大きい第３厚さ（ｔ３）を有する、請求項２に記載の２次電池。
【請求項４】
前記第２厚さ（ｔ２）は、前記第１厚さ（ｔ１）より小さい、請求項３に記載の２次電池。
【請求項５】
前記支持部は、
前記第１方向に直交する第２方向に設定される高さ（Ｈ）を有し、
前記高さ（Ｈ）は、前記第３厚さ（ｔ３）より小さく設定される、請求項２に記載の２次電池。
【請求項６】
前記リードタブは、
前記絶縁板を貫通して前記支持部の高さ（Ｈ）で設定される空間において前記内側面側で前記キャップ組立体に連結される、請求項５に記載の２次電池。
【請求項７】
前記支持部は、
前記内側面と前記絶縁板との間に設定される第１角（θ１）を鈍角で形成し、
前記外側面と前記絶縁板との間に設定される第２角（θ２）を鈍角で形成する、請求項１に記載の２次電池。
【請求項８】
前記第２角（θ２）は、前記第１角（θ１）より大きく形成される、請求項７に記載の２次電池。
【請求項９】
前記ケースは、
前記キャップ組立体と結合するように前記第１方向内側に陥入するビーディング部を形成し、
前記支持部の前記外側面は、前記ビーディング部と前記絶縁板との間の空間に挿入される、請求項８に記載の２次電池。
【請求項１０】
前記絶縁板は、
前記ガスケット側で平面に形成される、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１１】
前記絶縁板は、
前記電極組立体側に形成されるプレート部、および
前記第１方向の外郭で前記プレート部より高く前記ガスケット側に突出する突出部を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１２】
前記ケースは、
前記キャップ組立体と結合するように前記第１方向内側に陥入するビーディング部を形成し、
前記突出部は、
前記電極組立体と前記ビーディング部との間に配置される、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１３】
前記支持部は、
前記第１方向で前記突出部の内側に配置されて前記プレート部を支持する、請求項１２に記載の２次電池。
【請求項１４】
前記突出部は、前記プレート部と一体に形成される、請求項１１に記載の２次電池。
【請求項１５】
前記突出部は、前記プレート部と分離される環形状からなる、請求項１１に記載の２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極組立体とキャップ組立体との間にリードタブの設置空間を有する２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器に対する技術開発と需要増加に伴ってエネルギー源として２次電池に対する需要が増加している。例えば、円筒形２次電池は、セパレータの両面に電極を配置してゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ  Ｒｏｌｌ）形態に巻き取って形成される電極組立体、電極組立体を内蔵するケース、およびケースの開放側を密閉するキャップ組立体を含む。
【０００３】
電極組立体において、電極は、集電体に活物質を塗布して形成されるコーティング部と、コーティング部の端部で集電体を露出して設定される無地部とを含み、無地部は、電極組立体の幅方向両端にそれぞれ備えられる。無地部は、電極集電板を通じてケースに連結されたり電極集電板とリードタブを通じてキャップ組立体に連結される。
【０００４】
２次電池は、ケース内部に挿入された電極組立体とケースの開口に結合されるキャップ組立体との間にリードタブを設置するため、リードタブによる短絡を防止するための空間を必要とする。しかしながら、空間は電極組立体を流動させるようになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一側面は、リードタブの設置空間を確保しながら電極組立体の流動を防止する２次電池を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による２次電池は、電極組立体、前記電極組立体を内蔵するケース、前記ケースの開口にガスケットを介して結合され、前記電極組立体の無地部にリードタブで連結されるキャップ組立体、および前記無地部上に備えられる絶縁板を含み、前記ガスケットは、前記絶縁板に面接触で支持される支持部を含み、前記支持部は、第１方向の内側面と外側面のうちの少なくとも一面と前記絶縁板の上面とを鈍角で形成する。
【０００７】
前記ガスケットは、前記開口と前記キャップ組立体との間に結合されるシーリング部、および前記シーリング部から前記絶縁板側に伸びて前記支持部に連結される延長部をさらに含むことができる。
【０００８】
前記シーリング部は、第１厚さ（ｔ１）を有し、前記延長部は、第２厚さ（ｔ２）を有し、前記支持部は、前記第１厚さ（ｔ１）および前記第２厚さ（ｔ１）より大きい第３厚さ（ｔ３）を有することができる。前記第２厚さ（ｔ２）は、前記第１厚さ（ｔ１）より小さく形成されてもよい。
【０００９】
前記支持部は、前記第１方向に直交する第２方向に設定される高さ（Ｈ）を有し、前記高さ（Ｈ）は、前記第３厚さ（ｔ３）より小さく設定されてもよい。
【００１０】
前記リードタブは、前記絶縁板を貫通して前記支持部の高さ（Ｈ）で設定される空間において前記内側面側で前記キャップ組立体に連結されてもよい。
【００１１】
前記支持部は、前記内側面と前記絶縁板との間に設定される第１角（θ１）を鈍角で形成し、前記外側面と前記絶縁板との間に設定される第２角（θ２）を鈍角で形成することができる。前記第２角（θ２）は、前記第１角（θ１）より大きく形成されてもよい。
【００１２】
前記ケースは、前記キャップ組立体と結合するように前記第１方向内側に陥入するビーディング部を形成し、前記支持部の前記外側面は、前記ビーディング部と前記絶縁板との間の空間に挿入されてもよい。
前記絶縁板は、前記ガスケット側で平面に形成されてもよい。
【００１３】
前記絶縁板は、前記電極組立体側に形成されるプレート部、および前記第１方向の外郭で前記プレート部より高く前記ガスケット側に突出する突出部を含むことができる。
【００１４】
前記ケースは、前記キャップ組立体と結合するように前記第１方向内側に陥入するビーディング部を形成し、前記突出部は、前記電極組立体と前記ビーディング部との間に配置されてもよい。
【００１５】
前記支持部は、前記第１方向で前記突出部の内側に配置されて前記プレート部を支持することができる。
前記突出部は、前記プレート部と一体に形成されてもよい。
【００１６】
前記突出部は、前記プレート部と分離される環形状からなることができる。
【発明の効果】
【００１７】
このように本発明の一実施形態によれば、ガスケット支持部の一面と絶縁板の上面とを鈍角で形成して支持部にて絶縁板を面接触で安全に支持するため、ケースとキャップ組立体との間で電極組立体の流動を防止する効果がある。
【００１８】
また、支持部の第１方向内側面に電極組立体とキャップ組立体との間に空間を設定するため、電極組立体とキャップ組立体を連結するリードタブの設置空間を確保する効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態による２次電池の断面図である。
【図２】図１のガスケットの部分を拡大した部分断面図である。
【図３】本発明の第２実施形態による２次電池の部分断面図である。
【図４】図３に適用される絶縁板の断面図である。
【図５】本発明の第３実施形態による２次電池に適用される絶縁板の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照し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。しかしながら、本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、下記実施形態に限定されない。図面において、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、明細書全体にわたって同一または類似する構成要素については同一の参照符号を付した。
【００２１】
図１は、本発明の第１実施形態による２次電池の断面図である。図１を参照すれば、２次電池は、充電および放電作用する電極組立体１０、電極組立体１０を内蔵するケース２０、ケース２０の開口にガスケット４０を介して結合され、電極組立体１０に電気的に連結されるキャップ組立体３０、およびキャップ組立体３０と電極組立体１０との間に備えられる絶縁板５０を含む。
【００２２】
電極組立体１０は、順次に積層配置される正極１１、セパレータ１２および負極１３を含む。電極組立体１０は、正極１１と負極１３およびこれらの間に配置される絶縁体であるセパレータ１２をゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ  Ｒｏｌｌ）状態に巻き取って形成される。
【００２３】
一例として、電極組立体１０は、円筒で形成されてもよい。円筒形電極組立体１０は、中心にセクタピン１４を備える。セクタピン１４は、電極組立体１０を円筒形状に維持させる。
【００２４】
正極１１と負極１３は、薄い金属板で形成される集電体の両面に活物質が塗布された領域であるコーティング部１１ａ、１３ａ、および活物質が塗布されずに集電体が露出した領域であり、互いに反対側端部に設定される無地部１１ｂ、１３ｂを含む。
【００２５】
ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ  Ｒｏｌｌ）状態で、正極集電板１１ｄは電極組立体１０の正極無地部１１ｂに連結され、負極集電板１３ｄは電極組立体１０の負極無地部１３ｂに連結される。
【００２６】
ケース２０は、電極組立体１０を外部から挿入することができるように一側に開口を形成し、円筒形電極組立体１０を収容するように円筒で形成される。ケース２０は、負極集電板１３ｄに連結されて、２次電池で負極端子として作用し、アルミニウム、アルミニウム合金またはニッケルメッキ鋼のような導電性金属で形成され得る。
【００２７】
キャップ組立体３０は、ケース２０の開口にガスケット４０を介して結合されてケース２０と電気的に絶縁され、電極組立体１０と電解液を収容するケース２０を密閉し、電流遮断装置を通じて電極組立体１０に電気的に連結される。
【００２８】
例えば具体的に説明すれば、キャップ組立体３０は、外側からケース２０の内側に行きながら順次に配置される、キャッププレート３１、陽性温度素子（ＰＴＣ、ｐｏｓｉｔｉｖｅ  ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  ｅｌｅｍｅｎｔ）３５、ベントプレート３２、絶縁部材３３、ミドルプレート３８およびサブプレート３４を含む。
【００２９】
キャッププレート３１は、最終的に正極集電板１１ｄに連結されて２次電池で正極端子として作用し、ケース２０の外部に突出する突出部３１ａと、突出部３１ａの側方に開放されて内部ガスを排出する排気口３１ｂとを形成する。
【００３０】
実質的に、電流遮断装置は、ベントプレート３２、サブプレート３４およびこれらの連結部から形成される。この連結部は、ベントプレート３２とサブプレート３４を溶接により連結することによって形成され得る。
【００３１】
電流遮断装置の一側を形成するベントプレート３２は、キャッププレート３１の内側に設置されて、電流遮断装置の他側を形成するサブプレート３４に電気的に連結される。
【００３２】
また、ベントプレート３２は、ベント３２ａを含み、ベント３２ａは、予め設定された圧力条件で破損されて、内部ガスを放出し、サブプレート３４との電気的連結を遮断する。
【００３３】
例えば、ベント３２ａは、ベントプレート３２からケース２０の内側に向かって突出形成される。ベントプレート３２は、ベント３２ａ周囲にベント３２ａの破損を案内する切欠３２ｂを備える。
【００３４】
したがって、ガスの発生でケース２０の内部圧力が上昇する場合、切欠３２ｂが予め破損されてベントプレート３２と排気口３１ｂを通じてガスを外部に排出することによって２次電池の爆発を防止することができる。
【００３５】
この時、ベント３２ａの破損でベントプレート３２とサブプレート３４の連結部が分離されると、電極組立体１０とキャッププレート３１は電気的に互いに分離される。
【００３６】
陽性温度素子３５は、キャッププレート３１とベントプレート３２の間に設置されて、２次電池の内部温度に応じてキャッププレート３１とベントプレート３２の間で電流の流れを断続することができる。
【００３７】
内部温度が予め設定された温度を超えた状態で、陽性温度素子３５は無限大まで大きくなる電気抵抗を有する。これによって、陽性温度素子３５はキャッププレート３１とベントプレート３２の間で充電または放電電流の流れを遮断することができる。
【００３８】
サブプレート３４は、絶縁部材３３を間に置いてベントプレート３２と向き合って、ベント３２ａに電気的に連結される。ミドルプレート３８は、絶縁部材３３とサブプレート３４の間に配置される。ベント３２ａは、絶縁部材３３とミドルプレート３８の貫通口を通して突出してサブプレート３４に連結される。
【００３９】
したがって、ミドルプレート３８は、サブプレート３４とベント３２ａに電気的に連結される。また、ミドルプレート３８はリードタブ３７に溶接により連結され、リードタブ３７は正極集電板１１ｄに溶接により連結される。
【００４０】
結局、正極集電板１１ｄは、リードタブ３７、ミドルプレート３８、サブプレート３４とベント３２ａおよびベントプレート３２、そして陽性温度素子３５を順次に経由してキャッププレート３１に電気的に連結される。
【００４１】
絶縁板５０は、正極集電板１１ｄとサブプレート３４の間に配置されて、正極集電板１１ｄをサブプレート３４またはミドルプレート３８に対して電気的に絶縁する。リードタブ３７は、正極集電板１１ｄに連結され、絶縁板５０の貫通ホールを通じてミドルプレート３８に連結される。
【００４２】
このように形成されるキャップ組立体３０は、ガスケット４０を介してケース２０の開口に嵌合された後、クリンピング（ｃｒｉｍｐｉｎｇ）工程によりケース２０の開口に固定されて２次電池を形成するようになる。
【００４３】
この時、ケース２０は、開口側に第１方向（ケースの直径方向）の中心に陥入するビーディング部２１と、ガスケット４０を介してキャップ組立体３０の外周の枠を形成するクランピング部２２とを形成する。
【００４４】
図２は、図１のガスケットの部分を拡大した部分断面図である。図２を参照すれば、ガスケット４０は、リードタブ３７の設置空間を確保しながら電極組立体１０の流動を防止することができるように形成される。
【００４５】
例えば、ガスケット４０は、平面で形成される絶縁板５０に面接触で支持される支持部４３、ケース２０の開口とキャップ組立体３０との間に結合されるシーリング部４１、およびシーリング部４１から絶縁板５０側に伸びて支持部４３に連結される延長部４２を含む。
【００４６】
シーリング部４１は、第１厚さ（ｔ１）を有し、延長部４２は、第２厚さ（ｔ２）を有し、支持部４３は、第３厚さ（ｔ３）を有する。第１厚さ（ｔ１）は第２厚さ（ｔ２）より大きく、第３厚さ（ｔ３）は第１厚さ（ｔ１）および第２厚さ（ｔ２）のそれぞれより大きい。
【００４７】
延長部４２は、最も小さい第２厚さ（ｔ２）で形成されることによって、絶縁板５０とキャップ組立体３０の間でガスケット４０により設定される空間（Ｓ）を直径方向に最大に設定してリードタブ３７の設置空間を確保する。
【００４８】
支持部４３は、最も大きい第３厚さ（ｔ３）で形成されることによって、絶縁板５０との接触面積を最大に設定して絶縁板５０を安定的に支持する。
【００４９】
より具体的には、支持部４３は、ケース２０の直径方向（図２でｘ軸方向）基準に中心に向かう内側面４３１と外側に向かう外側面４３２を有する。内側面４３１は、絶縁板５０の上面と第１角（θ１）を設定し、外側面４３２は、絶縁板５０の上面と第２角（θ２）を設定する。
【００５０】
第１角（θ１）および第２角（θ２）のいずれか一つまたは二つを９０度より大きく、１８０もより小さい鈍角で形成することができる。第１角（θ１）と第２角（θ２）のうちの一つが鈍角である場合、他の一つは少なくとも直角で形成される。
【００５１】
本実施形態において第１角（θ１）および第２角（θ２）は共に鈍角で形成されるため、支持部４３は絶縁板５０を広い面積で接触支持することができる。つまり、支持部４３は、電極組立体３０側より絶縁板５０側でより広い構造を有し、絶縁板５０を支持する。
【００５２】
一方、クリンピング工程時、延長部４２の変形によって、支持部４３は仮想線状態から実線状態に位置変換されて、絶縁板５０を加圧する状態で面接触支持する。したがって、支持部４３と絶縁板５０の間に強い停止摩擦力と加圧力が作用する。
【００５３】
絶縁板５０に作用する加圧力は、正極集電板１１ｄを通じて電極組立体１０に作用して、電極組立体１０をケース２０内で開口反対側へ密着させる。したがって、ケース２０内で電極組立体１０の流動が防止され得る。
【００５４】
この時、第１角（θ１）および第２角（θ２）が鈍角を形成するため、支持部４３は絶縁板５０の上面に対して第１、第２角（θ１、θ２）方向に第１、第２加圧力（Ｆ１、Ｆ２）をさらに加えることができる。したがって、電極組立体１０の流動がさらに防止され得る。
【００５５】
第２角（θ２）が第１角（θ１）より大きく形成されるため、支持部４３の外側面４３２はビーディング部２１と絶縁板５０との間の空間に挿入される。したがって、支持部４３は絶縁板５０を中心側と外側にわたって効果的に支持することができる。
【００５６】
また、支持部４３は、第１方向に直交する第２方向（ｚ軸方向）に設定される高さ（Ｈ）を有し、高さ（Ｈ）は第３厚さ（ｔ３）より小さく設定されて、延長部４２を通じて伝達される加圧力を絶縁板５０に効果的に伝達することができる。高さ（Ｈ）が第３厚さ（ｔ３）より大きく設定されると、延長部４２により設定される空間（Ｓ）を減少させる逆効果を生じさせ得る。
【００５７】
支持部４３は、高さ（Ｈ）を有するため、絶縁板５０とキャップ組立体３０との間でガスケット４０により設定される空間（Ｓ）をｚ軸方向にさらに設定してリードタブ３７の設置空間（Ｓ）を効果的に確保することができる。
【００５８】
延長部４２と支持部４３は、空間（Ｓ）を直径方向（ｘ軸方向）と高さ方向（ｚ軸方向）に設定する。延長部４２は、第２厚さ（ｔ２）を小さくして空間（Ｓ）を直径方向（ｘ軸方向）に拡張することができ、支持部４３は、高さ（Ｈ）を小さくして延長部４２により設定される空間（Ｓ）の減少を最少化することができる。
【００５９】
リードタブ３７は、絶縁板５０を貫通して支持部４３の高さ（Ｈ）と延長部４２によりｚ軸方向およびｘ軸方向に設定される空間（Ｓ）の内側面４３１側でキャップ組立体３０のミドルプレート３８に連結される。
【００６０】
以下、本発明の多様な実施形態について説明し、第１実施形態および上述した実施形態と比較して同一の構成については説明を省略し、互いに異なる構成について説明する。
【００６１】
図３を参照すれば、第２実施形態において絶縁板２５０は、電極組立体１０側に形成されるプレート部２５１、および第１方向の外郭でプレート部２５１より高くガスケット４０側に突出する突出部２５２を含む。
【００６２】
プレート部２５１は、正極集電板１１ｄと支持部４３との間で支持され、突出部２５２は、電極組立体１０に連結される正極集電板１１ｄとビーディング部２１との間に配置されて、ビーディング部２１により圧縮される。この時、支持部４３は、突出部２５２の内側でプレート部２５１を加圧支持する。
【００６３】
したがって、絶縁板２５０は、支持部４３とビーディング部２１に支持されて正極集電板１１ｄを電極組立体１０側へ加圧して、電極組立体１０をケース２０の開口反対側へ密着させる。つまり、振動時にも電極組立体１０の流動が防止され得る。
【００６４】
図４は、図３に適用される絶縁板の断面図である。図４を参照すれば、突出部２５２は、プレート部２５１と一体に形成される。突出部２５２とプレート部２５１を一体に形成する絶縁板２５０は、組立時に追加の工程を必要としない。
【００６５】
図５は、本発明の第３実施形態による２次電池に適用される絶縁板の断面図である。図５を参照すれば、絶縁板３５０において突出部３５２は、プレート部３５１と分離される環形状からなり、プレート部３５１の外郭に配置される。
【００６６】
突出部３５２とこれに対応するプレート部３５１の外周は、ビーディング部２１と電極組立体１０との間に配置される。突出部３５２とプレート部３５１を分離形成する絶縁板３５０は、加工工程を容易にする。突出部３５２とプレート部３５１は、接着剤で付着された状態で使用されたり、分離された状態で使用され得る。
【００６７】
以上で本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【００６８】
１０…電極組立体
１１…正極
１１ａ、１３ａ…コーティング部
１１ｂ、１３ｂ…無地部
１１ｄ…正極集電板
１２…セパレータ
１３…負極
１３ｄ…負極集電板
１４…セクタピン
２０…ケース
２１…ビーディング部
２２…クランピング部
３０…キャップ組立体
３１…キャッププレート
３１ａ、２５２、３５２…突出部
３１ｂ…排気口
３２…ベントプレート
３２ａ…ベント
３２ｂ…切欠
３３…絶縁部材
３４…サブプレート
３５…陽性温度素子（ＰＴＣ）
３７…リードタブ
３８…ミドルプレート
４０…ガスケット
４１…シーリング部
４２…延長部
４３…支持部
５０、２５０、３５０…絶縁板
２５１、３５１…プレート部
４３１…内側面
４３２…外側面
Ｆ１、Ｆ２…第１、第２加圧力
Ｈ…高さ
Ｓ…空間
ｔ１、ｔ２、ｔ３…第１、第２、第３厚さ
θ１、θ２…第１、第２角
【図１】
2014132552.tif 000003
【図２】
2014132552.tif 000004
【図３】
2014132552.tif 000005
【図４】
2014132552.tif 000006
【図５】
2014132552.tif 000007