(57)【要約】  非密封残留部分を有する小袋形二次バッテリーである。小袋形バッテリーケース中に密封された状態で取り付けられた、カソード／セパレータ／アノードの電極アセンブリーを包含する二次バッテリーであって、発生したガスを集めるための密封されていない残留部分(非密封残留部分)が、該バッテリーケースの密封部分と該電極アセンブリーとの間に限定され、該非密封残留部分が、該電極アセンブリーを上側及び下側ラミネートシートの間に取り付け、該ラミネートシートの少なくとも一方が、該電極アセンブリーにほぼ対応するサイズの受け容れ部分を有すること、該上側及び下側ラミネートシートの4側部の中の、電極端子が配置されている2側部を包含する、該上側及び下側ラミネートシートの3側部を密封すること、該非密封部分を通して電解質を該バッテリーケース中に注入すること、及び該非密封部分を、得られる密封部分が該受け容れ部分から予め決められた幅の間隔を置いて配置されるように密封することにより形成される、二次バッテリーを開示する。
2009545849.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次バッテリーであって、
小袋形バッテリーケース中に密封された状態で取り付けられた、カソード／セパレータ／アノード構造の電極アセンブリーを包含してなるものであり、
密封されていない残留部分(非密封残留部分)が、前記バッテリーケースの密封部分と前記電極アセンブリーとの間に位置し、かつ、発生したガスを集めるものであり、
前記非密封残留部分が、
(a)前記電極アセンブリーを上側及び下側ラミネートシートの間に取り付けられてなり、
前記ラミネートシートの少なくとも一方が、前記電極アセンブリーにほぼ対応するサイズの受け容れ部分を有するものであり、
(b)前記上側及び下側ラミネートシートの4側部の中の、電極端子が配置されている2側部を包含する、前記上側及び下側ラミネートシートの3側部を密封ししてなり、
(c)前記非密封部分を通して電解質を前記バッテリーケース中に注入してなり、及び
(d)前記非密封部分を、前記非密封部分が前記受け容れ部分から予め決められた幅の間隔を置いて配置される区域で密封することにより形成されてなる、二次バッテリー。
【請求項２】
前記電極アセンブリーが、巻き上げ、積重、または積重／折り曲げ構造に構築される、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項３】
前記バッテリーケースが、樹脂層及び金属層を包含するラミネートシートから製造される、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項４】
前記ラミネートシートが、アルミニウムラミネートシートである、請求項３に記載の二次バッテリー。
【請求項５】
前記ラミネートシートが、前記上側及び下側ラミネートシートが前記ラミネートシートの片側末端で互いに接合される構造において構築されてなる、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項６】
前記非密封残留部分を包含する前記側部の幅が、前記密封部分を包含する残りの側部の幅より10〜50％大きい、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項７】
工程(c)の後で、工程(d)の前に、
前記電解質を前記バッテリーケース中に注入するために前記非密封部分の外周末端区域(末端密封部分)だけを密封し、前記バッテリーケース中に予め決められたサイズのガスポケットを形成し、並びに
前記末端密封部分を切断し、活性化処理の際に発生するガスを除去し、及び過剰の前記電解質を排出するか、または前記電解質の不足を補充する工程をさらに行うことを含んでなる、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項８】
前記ガスポケット部分の幅が、対応する前記側部の幅の30〜60％である、請求項６に記載の二次バッテリー。
【請求項９】
前記非密封残留部分の幅が、対応する前記側部の幅の10〜40％に等しい、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項１０】
前記非密封残留部分を包含する前記側部の幅が、前記密封部分を包含する残りの前記側部の幅より15〜25％大きく、
前記非密封残留部分の幅が、対応する前記側部の幅の20〜30％に等しい、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項１１】
前記バッテリー中に高圧が発生した場合、前記非密封残留部分が一次的に膨脹し、前記バッテリーの内圧増加を抑制し、並びに
臨界値よりも高い圧力が前記バッテリー中に発生した場合、前記非密封残留部分に隣接する前記密封部分が二次的に広がり、高圧ガスを排出する、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項１２】
前記バッテリーがリチウムイオン重合体バッテリーである、請求項１に記載の二次バッテリー。
【請求項１３】
単位電池として、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の二次バッテリーを包含する、中または大型バッテリーモジュール。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、非密封残留部分を有する小袋形二次バッテリーに、より詳しくは、小袋形バッテリーケース中に密封された状態で取り付けられた電極アセンブリーを包含し、発生したガスを集めるための密封されていない残留部分(非密封残留部分)が、バッテリーケースの密封部分と電極アセンブリーとの間に限定され、該非密封残留部分が、片側密封部分に隣接する電極アセンブリーを受け容れる部分の外側に形成されている、二次バッテリーに関する。
【発明の背景】
【０００２】
可動装置が益々多く開発され、そのような可動装置の需要が増加するにつれて、それらの可動装置用のエネルギー源としてバッテリーの需要も急速に増加している。また、様々な必要性に対応するバッテリーに多くの研究がなされている。
【０００３】
バッテリーの形状に関して、携帯電話のような製品に応用するのに十分に薄いプリズム形二次バッテリーおよび小袋形二次バッテリーの需要が非常に高い。バッテリー用の材料に関しては、リチウム二次バッテリー、例えば高エネルギー密度、高放電電圧、及び高出力安定性を有するリチウムイオンバッテリー及びリチウムイオン重合体バッテリー、の需要が非常に高い。
【０００４】
さらに、二次バッテリーは、カソード／セパレータ／アノード構造を有する電極アセンブリーの構造に基づいて分類することができる。例えば、電極アセンブリーは、長シート型カソード及びアノードを、カソードとアノードとの間にセパレータを配置した状態で巻き上げたゼリーロール(巻き上げ)型構造、予め決められたサイズを有する複数のカソード及びアノードを順次積み上げ、カソードとアノードとの間にそれぞれセパレータを配置した積重構造、または予め決められたサイズを有する複数のカソード及びアノードを順次積み上げ、カソードとアノードとの間にそれぞれセパレータを配置し、二重電池または全電池を構成し、ついで、その二重電池または全電池を巻き上げる、積重／折り曲げ構造に構築することができる。
【０００５】
最近、そのような積重または積重／折り曲げ型電極アセンブリーを、アルミニウムラミネートシートから製造された小袋形バッテリーケースに取り付ける構造に構築された小袋形バッテリーに、製造コストが低く、軽量で、形状を容易に変えられるので、大きな関心が集まっている。その結果、小袋形バッテリーの使用が次第に増加している。
【０００６】
図1は、典型的な従来の小袋形二次バッテリーの一般的な構造を示す分解組立図である。
【０００７】
図1に関して、小袋形二次バッテリー10は、電極アセンブリー30、電極アセンブリー30から伸びる複数の電極タブ40及び50、電極タブ40及び50にそれぞれ溶接された電極リード線60及び70、及び電極アセンブリー30を受け容れるためのバッテリーケース20を包含する。
【０００８】
電極アセンブリー30は、連続的に積み重ねたカソード及びアノードを備えてなる発電素子であり、カソードとアノードの間にセパレータがそれぞれ配置されている。電極アセンブリー30は、積重構造または積重／折り曲げ構造に構築される。電極タブ40及び50は、電極アセンブリー30の対応する電極プレートから伸びている。電極リード線60及び70は、電極アセンブリー30の対応する電極プレートから伸びている電極タブ40及び50に、例えば溶接により電気的に接続されている。電極リード線60及び70は、バッテリーケース20の外側に部分的に露出している。電極リード線60及び70の上側及び下側表面には、バッテリーケース20と電極リード線60及び70との間の密封性を改良し、同時に、バッテリーケース20と電極リード線60及び70との間の電気的絶縁性を確保するための絶縁性フィルム80が部分的に取り付けられている。
【０００９】
バッテリーケース20は、アルミニウムラミネートシートから製造される。バッテリーケース20は、電極アセンブリー30を受け容れるための空間が内部に限定されている。バッテリーケース20は、一般的に小袋形状に形成される。電極アセンブリー30が、図1に示すような積重型電極アセンブリーである場合、バッテリーケース20内側の上側末端は電極アセンブリー30から分離しているので、複数のカソードタブ40及び複数のアノードタブ50を電極リード線60及び70にそれぞれ連結することができる。
【００１０】
小袋形バッテリーが過充電された、高温にさらされた、または短絡した場合、電解質の分解により大量のガスが発生し、その結果、バッテリーケースが膨脹する、即ちいわゆる膨脹現象が起こる。この膨脹現象は、電解質の分解を促進し、密封されたバッテリーケース中に高圧を引き起こし、それによって、バッテリーの爆発を誘発する。さらに、発生したガスのために、バッテリーケースの中央部分が膨脹するので、バッテリーが変形する。その結果、バッテリー中で短絡が起こる。
【００１１】
この問題を解決するために、電極アセンブリーとバッテリーケースの密封部分の間に予め決められた非密封部分を形成する幾つかの方法が提案されている。例えば、日本国公開第2005-332726号明細書及び第2005-222872号明細書は、積重型電極アセンブリーをラミネートシートの受け容れ部分に取り付けた二次バッテリーをそれぞれ開示しているが、各二次バッテリーは、ラミネートシートの、電極アセンブリーを取り付ける受け容れ部分と、ラミネートシートの密封部分の間に非密封部分が形成される構造に構築されており、二次バッテリーが異常作動した場合、例えば二次バッテリーが過充電された、または二次バッテリーの内側温度が大きく増加した場合、ラミネートシートの片側で溶接されている密封部分が広がり、ガスが二次バッテリーから排出されるようになっている。
【００１２】
特に、日本国公開第2005-332726号明細書は、ラミネートシートの、電極アセンブリーを中に取り付ける受け容れ部分の内側に、受け容れ部分の外周に沿って、予め決められた幅を有する空間が形成される構造を開示している。その結果、電極アセンブリーのサイズと比較して、受け容れ部分のサイズが大きい。従って、実際の製造工程で、受け容れ部分の内側に空間が形成されるように、電極アセンブリーを受け容れ部分の中に正しく配置するのが困難である。さらに、二次バッテリー中に高圧が発生した時に、密封されたガス排出区域が信頼性良く広がるように、二次バッテリーを構築するのは困難である。
【００１３】
また、日本国公開第2005-222872号明細書は、ガス排出区域を信頼性良く広げるためのガスチャネルがラミネートバッテリーケース中に取り付けられており、ガスチャネルガイド部材が、ラミネートシートの強度よりも高い強度を有する材料から製造された構造を開示している。従って、製造方法が複雑であり、製造コストが高いので、開示されている構造を実際の製造工程に適用するには、制限がある。
【００１４】
そのため、上記の問題を根本的に解決するための技術が強く求められている。
【発明の概要】
【００１５】
従って、本発明は、上記の問題および他の未解決の技術的問題を解決するためになされたものである。
【００１６】
具体的には、本発明の目的は、ラミネートシートの受け容れ部分に受け容れた電極アセンブリーを包含し、バッテリーケース中に電解質を注入するための非密封部分が、該電極アセンブリーに隣接する区域で密封されていないが、該バッテリーの異常作動条件下における該電解質の分解により発生するガスを集めるための非密封残留部分が該バッテリーケースの該密封部分と該電極アセンブリーの間に形成されており、それによって、該異常作動条件下における該バッテリーケース中での高圧発生及び該バッテリーの変形が効果的に阻止される、二次バッテリーを提供することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、容易に製造することができ、バッテリーの安全性が確保されている二次バッテリーを提供することである。
【００１８】
本発明の一態様により、上記の、及び他の目的は、小袋形バッテリーケース中に密封された状態で取り付けられた、カソード／セパレータ／アノード構造の電極アセンブリーを包含する二次バッテリーであって、発生したガスを集めるための密封されていない残留部分(非密封残留部分)が、該バッテリーケースの密封部分と該電極アセンブリーとの間に限定され、該非密封残留部分が、(a)該電極アセンブリーを上側及び下側ラミネートシートの間に取り付け、該ラミネートシートの少なくとも一方が、該電極アセンブリーにほぼ対応するサイズの受け容れ部分を有すること、(b)該上側及び下側ラミネートシートの4側部の中の、電極端子が配置されている2側部を包含する、該上側及び下側ラミネートシートの3側部を密封すること、(c)該非密封部分を通して電解質を該バッテリーケース中に注入すること、及び(d)該非密封部分を、該非密封部分が該受け容れ部分から予め決められた幅の間隔を置いて配置される区域で密封することにより形成される、二次バッテリーを提供することにより、達成される。
【００１９】
上記のように、本発明の小袋形バッテリーは、バッテリーケースの密封部分と電極アセンブリーの間に限定される、ガスを集めるための非密封残留部分を包含する。その結果、異常作動条件、例えばバッテリーの過充電またはバッテリーを高温にさらすこと、によりバッテリー内部で高圧が発生した時、非密封残留部分が一次的に膨脹し、発生したガスを非密封残留部分の許容空間中に集め、それによって、バッテリーの内部圧力の増加を抑制する。
【００２０】
また、発生したガスを集めるための非密封残留部分は、電極アセンブリー受け容れ部分の中には位置されていない。そのため、受け容れ部分が必要以上に大きいサイズを有するように受け容れ部分を製造する必要が無く、従って、電極アセンブリーを受け容れ部分中に収容するのが容易になる。
【００２１】
複数の電極タブが接続され、カソード及びアノードを形成する構造に電極アセンブリーが構築される限り、電極アセンブリーには特に制限は無い。好ましくは、電極アセンブリーは、巻き上げ、積重、または積重／折り曲げ構造に構築する。積重／折り曲げ型電極アセンブリーの詳細は、本出願者の名前で提出された韓国公開特許出願第2001-0082058号、第2001-0082059号、及び第2001-0082060号明細書に記載されている。上記特許出願の開示全文をここに参考として含める。
【００２２】
好ましくは、本発明の二次バッテリーは、樹脂層及び金属層を包含するラミネートシート、例えばアルミニウムラミネートシート、から製造された小袋形ケースの受け容れ部分中に取り付けた電極アセンブリーを包含する小袋形二次バッテリーに使用する。
【００２３】
一般的に、小袋形二次バッテリーは、例えばアルミニウムラミネートシートから製造された小袋形ケースの受け容れ部分中に電極アセンブリーを取り付ける構造に構築する。具体的には、小袋形二次バッテリーは、電極アセンブリーを受け容れるための受け容れ部分をラミネートシートで形成し、このラミネートシートとは別の追加シートまたはラミネートシートから伸びて来るシートを、電極アセンブリーを受け容れ部分中に配置した状態で熱溶接し、受け容れ部分を密封することにより、製造される。
【００２４】
従って、ラミネートシートは、電極アセンブリー受け容れ部分が、工程(a)で上側及び下側ラミネートシートの少なくとも一方で形成される構造に構築することができる。具体的には、上側及び下側ラミネートシートは、互いに分離しているか、またはそれらの片側末端で互いに接続されていてよい。この小袋形ケースでは、厚さが数十または数百センチメートルであるラミネートシートを、ダイ及びパンチを使用する引抜き加工で、部分的にプレスし、受け容れ部分を形成する。
【００２５】
好ましくは、ラミネートシートは、上側及び下側ラミネートシートがそれらの片側末端で互いに接合される構造に構築する。
【００２６】
2ユニット分離型バッテリーケースは、2個のバッテリーケース単位がそれらの4側部で互いに接合され、それによって、密封部分を形成する構造に構築する。その結果、4側部密封部分が大気中に露出され、従って、バッテリーケースを長時間使用した後は、空気(特に湿分)がバッテリーケース中に浸透する可能性が大きく増加する。従って、バッテリーの寿命が短くなる。他方、片側末端が互いに接続されている構造に構築されたバッテリーケースでは、上記の問題は生じない。
【００２７】
本発明による二次バッテリーの、ラミネートシートの受け容れ部分は、工程(a)に規定するように、電極アセンブリーにほぼ対応する形状に構築される。前に述べたように、受け容れ部分の内側表面は、受け容れ部分が引抜き加工により形成される時にシートの破断を防止するために、下方に傾斜した表面(テーパーの付いた表面)の形状に形成される。本発明により、受け容れ部分の底部表面は、電極アセンブリーにほぼ対応するサイズを有する。従って、電極アセンブリーを、電極アセンブリーのサイズより僅かに大きいサイズを有する開いた上側末端を通して受け容れ部分中に挿入すると、電極アセンブリーの側部は、受け容れ部分中の電極アセンブリーの位置的誤差があっても、受け容れ部分の下方に傾斜した表面に沿って受け容れ部分の底部表面に安定して到達し、従って、電極アセンブリーの設置が非常に容易に達成される。
【００２８】
工程(b)で、上側及び下側ラミネートシートの4側部の中の、電極端子が配置されている2側部を包含する、該上側及び下側ラミネートシートの3側部を密封する。片側末端が互いに接続されている構造に構築されたバッテリーケースでは、前に述べたように、バッテリーケースの2側部だけを密封することができる。
【００２９】
電極端子は、その材料及び厚さのために、密封部分の密封性を相対的に下げることがある。この理由から、上記の密封工程の際に電極端子を密封する必要がある。
【００３０】
工程(c)で、部分的密封工程により残された非密封部分を通して電解質をバッテリーケースの中に注入し、工程(d)で活性化処理を行う。電解質の注入及び活性化の後、工程(e)で非密封部分を再密封する。この理由から、非密封部分は、非密封部分が残りの密封部分より大きくなるように形成する。この場合、非密封部分を包含する側部の幅Ａには、非密封部分を包含する側部の幅Ａが、密封部分を包含する残りの側部の幅Ｌより大きい限り、特に制限は無い。非密封部分を包含する側部の幅は、密封部分を包含する残りの側部の幅より、好ましくは15〜50％、より好ましくは15〜25％大きい。これは、下記の等式、即ちＡ＝Ｌ＋(0.1〜0.5)Ｌ、により表される。
【００３１】
リチウム二次バッテリーは、カソード活性材料として金属酸化物、例えばＬｉＣｏＯ２、及びアノード活性材料として炭素を使用する。アノードとカソードとの間にポリオレフィン系多孔質セパレータを配置し、リチウム塩、例えばＬｉＰＦ６、を含む非水性電解質をリチウム二次バッテリーの中に注入する。リチウム二次バッテリーを充電する際、リチウムイオンがカソード活性材料から放出され、アノードの炭素層の中に挿入される。他方、リチウム二次バッテリーを放電させる際は、リチウムイオンがアノードの炭素層から放出され、カソード活性材料中に挿入される。この時点で、非水性電解質は媒体として作用し、リチウムイオンをそれぞれのアノードとカソードとの間を移動させる。リチウム二次バッテリーは、基本的に、バッテリーのある作動電圧範囲内で安定しており、十分に高い速度でイオンを移動させる性能を有している必要がある。
【００３２】
しかし、電解質は、バッテリーの連続的な充電及び放電の際に、アノード活性材料の表面で分解し、その結果、ガスが発生する。バッテリーの最初の充電及び放電では、固体電解質界面(SEI)被膜がアノード活性材料の表面で形成され、さらなるガス発生を抑制する。工程(d)で行う活性化処理は、SEI被膜を形成するのに必要であり、バッテリーの完成前に必要である。
【００３３】
好ましい実施態様では、工程(c)の後で、工程(d)の前に、電解質をバッテリーケース中に注入するための非密封部分の外周末端区域(末端密封部分)だけを密封し、バッテリーケース中に予め決められたサイズのガスポケットを形成し、末端密封部分を切断し、活性化処理の際に発生するガスを除去し、過剰の電解質を排出するか、または電解質の不足を補充する工程をさらに行う。
【００３４】
ガスポケット部分の幅Ｂには、ガスポケット部分の幅Ｂが、対応する側部の幅Ａの予め決められた部分である限り、特に制限は無い。好ましくは、ガスポケット部分の幅Ｂは、対応する側部の幅の30〜60％である。これは、下記の等式、即ちＢ＝(0.3〜0.6)Ａ、により表される。
【００３５】
状況により、活性化処理の際に電解質が消費された場合、またはバッテリーを製造する際に電解質がバッテリーケース中に不十分に注入された場合、第二注入工程で電解質を補充することができる。この場合、バッテリーを予め決められた時間(例えば12時間)、そのまま放置し、次いで活性化工程及び充電工程を再度行うことができる。
【００３６】
工程(d)で、非密封部分を、非密封部分が、受け容れ部分から予め決められた幅で間隔を置いて配置される区域で密封する。非密封残留部分は、対応する側部の幅Ａと等しい、好ましくは、10〜40％、より好ましくは20〜30％の幅Ｃを有する。これは、下記の等式、即ちＣ＝(0.3〜0.6)Ａ、により表される。非密封残留部分の幅Ｃが10％未満である場合、異常作動条件下で発生したガスを集め、爆発を防止する効果が僅かになる。非密封残留部分の幅Ｃが40％を超える場合、バッテリーのサイズが増大し、好ましくない。
【００３７】
幅Ｃを有する非密封残留部分を包含する、幅Ａを有する特定の側部は、幅Ｌを有する残りの密封部分よりも低い接合力を有する。その結果、バッテリー中に高圧が発生した場合、バッテリーケースの4側部の中で上記の側部に位置する、幅Ｃを有する非密封残留部分が一次的に膨脹し、バッテリーの内圧増加を抑制し、臨界値よりも高い圧力がバッテリー中に発生した場合、非密封残留部分に隣接する、幅Ａを有する側部の密封部分が二次的に広がり、高圧ガスを排出する。その結果、バッテリーの爆発が防止され、従って、バッテリーの安全性が確保される。
【００３８】
好ましくは、本発明の二次バッテリーは、リチウム二次バッテリーにある。特に、本発明は、ゲルの形態にあるリチウム含有電解質を含浸させた電極アセンブリーを有する、いわゆるリチウムイオン重合体バッテリーに使用される。
【００３９】
本発明の別の態様では、単位電池として小袋形バッテリーを包含する中または大型バッテリーパックを提供する。
【００４０】
中または大型バッテリーパックは、複数の単位電池を包含する。この理由から、単位電池の一部が異常作動すると、連鎖反応が起こることがある。そのため、上記の非密封残留部分を包含することにより、バッテリーパックの全体的な安全性がさらに改良される。
【００４１】
本発明の上記の、及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面を参照しながら記載する下記の詳細な説明により、より深く理解される。
【好ましい実施態様の詳細な説明】
【００４２】
ここで、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施態様を詳細に説明する。しかし、本発明の範囲は、例示する実施態様に限定されるものではない。
【００４３】
図2は、本発明の小袋形二次バッテリーを製造する際の電解質注入工程を例示する典型的な図である。
【００４４】
図2に関して、小袋形二次バッテリー100は、電極端子112及び114が接続されている電極アセンブリー110が、2枚のラミネートシートを包含し、ラミネートシートの一方が受け容れ部分120を有する、バッテリーケース130の中に取り付けられる構造に構築される。バッテリーケース130は、電極端子112及び114がそれぞれ配置されているバッテリーケース130の上側部及び底側部を包含する3側部で、熱プレス加工により形成される密封部分140を備えている。バッテリーケース130は、その残りの側部に、非密封部分150を備えている。電解質は、非密封部分150を通して、バッテリーケース130の中に注入される。
【００４５】
図3は、図2の線A−Aに沿って見た垂直断面図であり、図4は、図3の引抜き部分Ｂを例示する拡大断面図である。
【００４６】
これらの図に関して、電極アセンブリーは、下側ケース134の受け容れ部分120の中に受け容れられ、上側ケース132により覆われる。上側ケース132と下側ケース134の間の接触区域L1は密封される。
【００４７】
厚さが約113μmであるアルミニウムラミネートシートを、ダイ及びパンチを使用する引抜き処理により部分的にプレスし、それによって、下側ケース134に受け容れ部分120を形成する。そのような小さな厚さを有するシートは、シートをプレス加工する時に引き裂かれることがある。そのため、引抜き処理では、屈曲区域134aおよび134bをゆるやかに形成する必要がある。その結果、受け容れ部分の側部表面が、下方に傾斜した表面122の形状で形成され、受け容れ部分120の上表面が受け容れ部分120の底表面より僅かに大きくなる。電極アセンブリー110は、受け容れ部分120の底表面にほぼ対応するサイズを有する。その結果、電極アセンブリー110を受け容れ部分120の中に受け容れる際に、ある程度の位置的誤差があっても、電極アセンブリー110は受け容れ部分12中に容易に受け容れられる。
【００４８】
図5は、本発明の好ましい実施態様により、電解質注入工程の後に、非密封部分にガスポケット部分を限定しながら、活性化処理を行う工程を例示する典型的な図である。
【００４９】
図5に関して、バッテリーケースの非密封部分150(図2参照)を、バッテリーケースの外周末端だけで、予め決められた幅に密封し、比較的大きなガスポケット部分160を限定する。末端密封部分162を形成し、活性化処理の際に発生するガスを一時的に集めるのに役立つガスポケット部分160を限定する。その結果、末端密封部分162の幅は、残りの密封部分140の幅より小さい。
【００５０】
前に述べたように、二次バッテリーの最初の充電及び放電の際に、活性化処理により、電極アセンブリー110のアノードで保護被膜が形成される。この時、カーボネート成分の一部が分解し、その分解により発生したガスが、ガスポケット部分160中に集められる。活性化処理により、先に形成される保護被膜は、最終的に完成したバッテリーが充電される時に正常な作動条件下で発生するガスの追加量を低減させる。
【００５１】
図6及び7は、末端密封部分を除去し、集められたガスを排出する工程、及び非密封残留部分を形成する工程をそれぞれ例示する典型的な図である。
【００５２】
先ず図6に関して、ガスポケット160を部分的に除去し、図5に示す末端密封部分162を除去することにより、ガスポケット部分160中に集められたガスが除去される。この時、過剰の電解質を絞り出す、および／または電解質の不足を補充することができる。ガスポケット部分160の切断サイズは、非密封残留部分が形成しながら、予め決められたサイズを有する密封部分が形成されるように、適切に調節する。
【００５３】
図7に関して、予め決められた外周部分を密封し、非密封残留部分170が形成されるように、側部密封部分172を形成する。前に述べたように、側部密封部分172は、好ましくは、残りの密封部分140の幅より小さな幅を有するが、側部密封部分172の幅は、残りの密封部分140の幅と等しくてもよい。
【００５４】
図8は、本発明による二次バッテリーの異常作動条件下における膨脹現象の発生を例示する典型的な図である。
【００５５】
図8に関して、正常な作動条件下では、引抜き処理の際に形成される、予め決められたサイズを有する残留容積Vaが、電極アセンブリー受け容れ部分120の内側に存在する。しかし、異常作動条件下では、例えば二次バッテリーが過充電されたか、または高温にさらされた時、ガスが発生し、その結果、内圧が増加し、非密封残留部分170を変形させる。非密封残留部分170の変形は、側部密封部分172が形成されている区域に到達することがある。その結果、残留容積は、発生するガスの量に応じて、容積変形VbまたはVcに変化することがある。
【００５６】
残留容積Vaに対する容積変形Vb及び容積変形Vcは、非密封残留部分170を包含する側部の全長L1から、側部密封部分172に対応する側部の長さL2を引くことにより得られる長さの3乗にほぼ比例する。従って、非密封残留部分170中に集めることができるガスの量は、比較的大きい。
【００５７】
他方、発生するガスの量が非密封残留部分170の最大容積変形Vcを超えると、バッテリーケースの4側部の中で最も小さなサイズを有する密封部分、即ち非密封残留部分170に隣接する側部密封部分172が広がり、その結果、高圧ガスがバッテリーケースから排出される。その結果、バッテリーの爆発は防止される。
【００５８】
本発明の好ましい実施態様を例示のために開示したが、当業者には明らかなように、請求項に記載する本発明の範囲及び精神から離れることなく、様々な修正、追加及び置き換えが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
上記の説明から明らかなように、本発明により、本発明の二次バッテリーは、バッテリーが落下または外部衝撃がバッテリーに作用した時に、電極アセンブリーの移動が抑制され、それによって、内部短絡が防止される構造に構築されている。さらに、バッテリーを過充電するか、またはバッテリーを高温にさらすことにより、バッテリー中に高圧が発生した時に、非密封残留部分が一次的に膨脹し、それによって、二次バッテリーの内圧増加が抑制され、従って、二次バッテリーの安全性がさらに改良される。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図1は、従来の小袋形二次バッテリーの一般的な構造を示す分解組立図である。
【図２】図2は、本発明の小袋形二次バッテリーを製造する際の電解質注入工程を例示する典型的な図である。
【図３】図3は、図2の線A−Aに沿って見た垂直断面図である。
【図４】図4は、図3の引抜き部分Ｂを例示する拡大断面図である。
【図５】図5は、本発明の好ましい実施態様により、電解質注入工程の後に、非密封部分にガスポケット部分を限定しながら、活性化処理を行う工程を例示する典型的な図である。
【図６】図6は、末端密封部分を除去し、集められたガスを排出する工程、及び非密封残留部分を形成する工程をそれぞれ例示する典型的な図である。
【図７】図7は、末端密封部分を除去し、集められたガスを排出する工程、及び非密封残留部分を形成する工程をそれぞれ例示する典型的な図である。
【図８】図8は、本発明による二次バッテリーの異常作動条件下における膨脹現象の発生を例示する典型的な図である。
【図１】
2009545849.tif 000003
【図２】
2009545849.tif 000004
【図３】
2009545849.tif 000005
【図４】
2009545849.tif 000006
【図５】
2009545849.tif 000007
【図６】
2009545849.tif 000008
【図７】
2009545849.tif 000009
【図８】
2009545849.tif 000010
【国際調査報告】
2009545849.tif 000011
2009545849.tif 000012