(57)【要約】【課題】電解液注入孔とこれを密閉させる密封部材の構造を改善して、電解液注入孔に対する密閉性を向上させた二次電池を提供する。【解決手段】本発明によれば、電解液注入孔３４と、これを密閉させる密封部材４０の構造を改善して、電解液注入孔３４に対する密閉性を向上させることができるように、セパレータ１３とセパレータ１３の両面に配置される正極１１と負極１２を含む電極群１０と、電極群１０が内蔵されるケース１４と、ケース１４と結合されて、これを密閉しながら電極群１０と連結される端子３１，３２が結合されるキャップ組立体３０と、ケース１４またはキャップ組立体３０の一側に形成される電解液注入孔３４と、電解液注入孔３４の周辺に沿って形成される溝３５と、溝３５に嵌合されて、電解液注入孔３４を覆って密閉する密封部材４０とを含む二次電池が提供される。【選択図】図１
2006324244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータと前記セパレータの両面に配置される正極と負極を含む電極群と;
前記電極群が内蔵されるケースと;
前記ケースと結合して前記ケースを密閉し、前記電極群と連結される端子が設けられるキャップ組立体と;
前記ケースまたは前記キャップ組立体の一側に形成される電解液注入孔と;
前記電解液注入孔の周辺に沿って形成される溝と;
前記溝に嵌合されて、前記電解液注入孔を覆って密閉する密封部材と；
を備えることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記電解液注入孔は、前記キャップ組立体上に形成され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】
前記電解液注入孔は、円形断面構造からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記溝は、前記電解液注入孔から所定距離離隔して形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５】
前記溝は、前記電解液注入孔と接するように形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６】
前記密封部材の周縁は、前記ケースまたは前記キャップ組立体の上面と同一平面上に位置することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項７】
前記溝は連続的に繋がって環構造をなすことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８】
前記密封部材は、前記電解液注入孔を覆う蓋板と、前記蓋板から突き出されて形成されて前記溝に嵌合される装着リーブを含むことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９】
前記装着リーブは、前記蓋板の周辺に沿って連続的に形成されることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記装着リーブの外径と前記溝の外径が互いに対応する大きさであることを特徴とする、請求項８又は９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記密封部材は前記溝に圧入されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１２】
前記密封部材は前記溝に嵌合され、前記密封部材と接する前記ケース又は前記キャップ組立体と溶接で固定されることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１３】
前記密封部材の側面は、前記密封部材の上端から前記ケース又は前記キャップ組立体と対応する高さまで傾いて傾斜面をなすことを特徴とする、請求項１〜１２のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１４】
前記密封部材の側面には、前記溝の深さと対応する高さを有する溶接部が外側に延長形成されたことを特徴とする、請求項１〜１３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１５】
前記密封部材の側面は、前記密封部材の上端から前記溶接部まで傾斜面をなすことを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記密封部材には設定された圧力で破断されるベント部が形成されることを特徴とする、請求項１〜１５のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１７】
前記ベント部は、前記密封部材の表面から陥没した凹部から構成されることを特徴とする、請求項１６に記載の二次電池。
【請求項１８】
モータ駆動用であることを特徴とする、請求項１〜１７のいずれかに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関し、より詳細には、電解液注入孔の密封構造を改善した二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に二次電池は充電が不可能な一次電池とは異なって、充電及び放電が可能な電池である。最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力二次電池が開発されている。
【０００３】
一つの電池セルで構成される低容量電池は、携帯電話機やノートパソコンのような携帯が可能な小型電子機器に使用される。また、数十個の電池セルを連結した大容量の二次電池は大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動用電源として使用される。
【０００４】
二次電池は、正極と負極がセパレータを間において位置する電極群（またはゼリーロール）と、電極群が内蔵される空間を備えるケースと、ケースに結合されてケースを密閉するキャッププレートと、キャッププレートに突き出されて正極及び負極と電気的に連結される正極端子及び負極端子とを含んで構成される。
【０００５】
また、二次電池は、電極組立体の形態やケースの形態によって円筒形や角形などの様々な形状に製造されており、適用される機器によって適当に選択され使用される。
【０００６】
ケース内部の気密を維持するためにキャッププレートがケースに溶接で付着され、キャッププレートにはケース内部に電解液を注入するための電解液注入孔が形成される。また、ケース内部の電解液が外部へ流出することを防止するために電解液注入孔には密閉部材が設けられる。
【０００７】
従来の二次電池の構成では、円形の電解液注入孔の上に電解液注入孔より大きい直径を有する球形の密閉部材がプレスなどで加圧されて設置された後、レーザー溶接などでキャッププレートに固定された。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来のように球形態の密閉部材を利用して電解液注入孔を密閉する場合、密閉部材の上部面が正確に円形にならないため、接合面にレーザーを照射することが難しくなり、キャッププレートとの溶接が完璧に行われないという問題がある。
【０００９】
また、密閉部材が電解液注入孔に挿入されて溶接される場合、電解液注入孔と密閉部材が接する部分に電解液が付いているため、電解液によって溶接性が不良になる問題がある。
【００１０】
その結果、電池内部に注入された電解液が電解液注入孔に沿って外部に漏出される現象が発生する。そして、電解液が漏出されると、短絡が発生するなど深刻な問題を招く。
【００１１】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、電解液注入孔とこれを密閉させる密封部材の構造を改善して、電解液注入孔に対する密閉性を向上させることが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、セパレータと前記セパレータの両面に配置される正極と負極を含む電極群と、前記電極群が内蔵されるケースと、前記ケースと結合して前記ケースを密閉し、前記電極群と連結される端子が設けられるキャップ組立体と、前記ケースまたは前記キャップ組立体の一側に形成される電解液注入孔と、前記電解液注入孔の周辺に沿って形成される溝と、前記溝に嵌合されて、前記電解液注入孔を覆って密閉する密封部材と、を備える二次電池が提供される。かかる構成によれば、電解液注入孔に密封部材を容易に設置することができるため、工程を単純化することが可能となり、作業量を軽減することができる。また、電解液注入孔とこれを密閉する密封部材の結合を確実に行うことができるので、二次電池の密閉性を向上させることができる。
【００１３】
前記電解液注入孔は前記キャップ組立体上に形成されてもよい。また、前記電解液注入孔は円形断面構造からなることができる。
【００１４】
前記溝は前記電解液注入孔から所定距離離隔して形成されることができ、前記溝は前記電解液注入孔と接するように形成されることができる。
【００１５】
前記密封部材の周縁は、前記ケースまたは前記キャップ組立体の上面と同一平面上に位置することができる。密封部材と溝が会う境界線がケースまたはキャップ組立体と同一平面上に形成されて、境界線に沿って容易に溶接することができる。
【００１６】
前記溝は連続的に繋がって、環（ループ；loop）構造をなすことができる。前記密封部材は前記電解液注入孔を覆う蓋板と、前記蓋板から突出形成されて前記溝に嵌合される装着リーブを含むことができる。
【００１７】
前記装着リーブは前記蓋板の周辺に沿って連続的に形成されることができる。前記装着リーブの外径と前記溝の外径が互いに対応する大きさになってもよい。
【００１８】
前記密封部材は前記溝に圧入されることができる。前記密封部材は前記溝に嵌合され、前記密封部材と接する前記ケースまたは前記キャップ組立体と溶接で固定されることができる。
【００１９】
前記密封部材の側面は、前記密封部材の上端から前記ケースまたはキャップ組立体と対応する高さまで傾いた構造になることができる。前記密封部材の側面には前記溝の深さと対応する高さを有する溶接部が外側に延長形成されることができる。前記密封部材の上面と前記溶接部は傾斜面につながることができる。
【００２０】
前記密封部材には設定された圧力で破断されるベント部が形成されてもよい。前記ベント部は、凹んで陥没した構造になることができる。密封部材にバンド部が形成されて別途のベント部材を設置する必要がないので、二次電池の製作工程を単純化することができる。
【００２１】
前記二次電池はモータ駆動用であってもよい。また、前記二次電池は角形または円筒形二次電池であり得る。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、電解液注入孔とこれを密閉させる密封部材の構造を改善して、電解液注入孔に対する密閉性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
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本発明が属する技術分野における通常の知識を有する物が容易に実施できるように詳細に説明する。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。本発明は多様で相異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施の形態に限られない。
【００２４】
図１は本発明の第１の実施形態による二次電池を示した概略的な断面図である。図面を参照して二次電池について見てみると、二次電池は、正極１１と負極１２がセパレータ１３を間において位置する電極群１０と、電極群１０が内蔵される空間を備える角形のケース１４と、ケース１４の開口部に設置されて、ケース１４を密閉するキャップ組立体３０と、正極１１及び負極１２とタブ１５を媒介として電気的に連結され、キャップ組立体３０の外側に突き出される正極端子３１及び負極端子３２を含んで成る。
【００２５】
なお、キャップ組立体３０には、二次電池内部で発生したガスを外部に排出させるための安全弁２０と、キャップ組立体３０の一側に形成されて、ケース１４内部に電解液を注入するための電解液注入孔３４と、電解液注入孔３４を密封してケース１４内部の気密を維持するための密封部材４０が設けられる。
【００２６】
ここで、ケース１４はアルミニウム、アルミニウム合金またはニッケルがメッキされたスチールのような導電性金属で製作され、その形状は電極群１０が位置する内部空間を有する六面体或いはその他の形状で構成される。
【００２７】
本実施形態では、角形の二次電池を例として説明する。しかし、本発明は、これに限定されるわけではなく、角形以外に円筒形などのように多様な形態の電池に適用することができる。
【００２８】
電極群１０は活物質が集電体にコーティングされて構成された正極１１と負極１２がセパレータ１３を間において積層された状態で、これらが渦流状に巻かれて形成されたゼリーロールタイプからなる。
【００２９】
正極の無地部１１ａと負極の無地部１２ａは電極群１０の両端に配置されて、キャップ組立体３０が上下方向に置かれた時を基準にケース１４の両側端に配置される。
【００３０】
正極端子３１及び負極端子３２はタブ１５（または集電版）を媒介として正極無地部１１ａと負極無地部１２ａにそれぞれ電気的に連結される。
【００３１】
また、さらに具体的には、キャップ組立体３０は、ケース１４の上端に気密を維持した状態で結合されるキャッププレート３３と、キャッププレート３３の両側に設けられる正極端子３１及び負極端子３２を含む。
【００３２】
キャッププレート３３の中央には安全弁２０が設置され、電解液注入孔３４は、安全弁２０から所定距離離隔されて形成される。
【００３３】
次に、本実施形態による電解液注入孔３４の密封構造について説明する。図２に示されているように、電解液注入孔３４はキャッププレート３３に形成され、横断面が円形からなる。
【００３４】
キャッププレート３３の外側面には電解液注入孔３４から所定距離離隔して電解液注入孔３４の周辺に沿って溝３５が形成される。溝３５は連続的につながって形成され、溝３５の横断面は環（ループ；loop）形態に構成される。
【００３５】
ここで、前記溝３５は電解液注入孔３４に沿って形成されて環状であることを除いては、特にその大きさや形成深さなどに限られない。
【００３６】
図３に示されているように、前記電解液注入孔３４を密閉する密封部材４０は電解液注入孔３４を覆う円板形態の蓋板４１と、この蓋板４１の外周に沿って蓋板４１に垂直方向に突出形成された装着リーブ４２を含む。
【００３７】
装着リーブ４２は蓋板４１に一体に形成され、蓋板４１の周辺に沿って連続的に形成されて装着リーブ４２の横断面が環状からなる。また、装着リーブ４２は溝３５によって作られる閉曲線の直径と対応する直径になって溝３５に挿入される。
【００３８】
装着リーブ４２の厚さは溝３５の幅より僅かに大きく形成されており、装着リーブ４２は溝３５に強制嵌合（圧入）で結合できる。
【００３９】
装着リーブ４２は、外径のみが溝３５の外径と互いに対応するように形成される。従って、装着リーブ４２の大きさに関係なくキャッププレート３３に形成される溝３５の幅を大きく形成することができるので、溝３５をより容易に形成できる利点がある。
【００４０】
溝３５の幅と装着リーブ４２の幅が互いに異なっていても装着リーブ４２の外径は溝３５の外径と対応するので、装着リーブ４２を溝３５に嵌合した時、溝３５の側面に装着リーブ５２の外側面が密着される。
【００４１】
このように、電解液注入孔３４の周辺に沿って形成された溝３５に装着リーブ４２が嵌合されることによって、密封部材４０を電解液注入孔３４に容易に設置でき、蓋板４１と装着リーブ４２が電解液注入孔３４の周囲を密閉して電解液注入孔３４を外部から遮断する。
【００４２】
ここで、密封部材４０の材質については特に限定されないが、キャッププレート３３と同一な材質からなってもよい。
【００４３】
図４に示されているように、密封部材４０がキャッププレート３３に確実に固定できるように、装着リーブ４２がキャッププレート３３に形成された溝３５に嵌合された状態で装着リーブ４２とキャッププレート３３が合う境界線Ｐに沿ってレーザー溶接が行われる。
【００４４】
この時、境界線Ｐは電解液注入孔３４から所定距離離隔して形成されるので、電解液注入孔３４に付いている電解液によって溶接性が不良になることを防止することができる。
【００４５】
その結果、キャッププレート３３に対して密封部材４０が堅固に付着及び固定されて、電解液注入孔３４を密封させることができる。
【００４６】
次に、図５と図６は本発明の二次電池の第２の実施形態を示している。図面に示されているように、本発明の第２の実施形態の二次電池は、密封部材５０とキャッププレート３３との間の溶接面が同一平面上になるため、溶接性を改善することができる。
【００４７】
そのために、キャッププレート３３上には、電解液注入孔３４周囲に沿って溝３５が連続的に形成されて環形態をなし、溝３５は電解液注入孔３４から所定間隔離隔して形成される。
【００４８】
溝３５に嵌合される密封部材５０は、電解液注入孔３４を覆う円板形態の蓋板５１と、この蓋板５１の前面外周部に沿って突出形成されて溝３５に嵌合される装着リーブ５２を含む。
【００４９】
第２の実施形態では、横断面が円形である電解液注入孔３４を密封するために円板形態の蓋板５１を有する密封部材５０を例示しているが、本発明がこれに限定されるわけではなく、蓋板５１は電解液注入孔３４の断面形状によって多様な構造になることができる。
【００５０】
装着リーブ５２の側面には、溝３５の深さと対応する高さで溝３５の側面と接するように側方向に伸びる溶接部５４が形成される。
【００５１】
装着リーブ５２の外側に伸びる溶接部５４は、その外径が溝３５の外径と対応する大きさであり、装着リーブ５２を溝３５に嵌合した時に溝３５の側面に溶接部５４の外側面が密着するように接する。
【００５２】
溶接部５４はその高さが溝３５の深さと対応するので、装着リーブ５２が溝３５に完全に嵌合されれば、同一平面上で合う二つの部材の境界線Ｐに沿ってレーザー溶接を容易に行うことができる。
【００５３】
また、密封部材５０は蓋板５１の上端から溶接部５４まで所定角度で傾いて形成されて傾斜面５３を形成する。傾斜面５３によって溶接部５４とキャッププレート３３の間の境界線Ｐが外側にさらに露出されるので、さらに精密なレーザー溶接を行うことができる。
【００５４】
図７は、本発明の第３の実施形態による二次電池の一部を示した切開斜視図である。図面を参照して説明すれば、本実施形態によるキャッププレート３３には電解液注入孔３４が形成され、電解液注入孔３４の周辺には電解液注入孔３４と接して溝３７が形成される。
【００５５】
溝３７には、電解液注入孔３４を密閉する密封部材６０が設けられる。密封部材６０は円板形状からなり、密封部材６０の外径は溝３７の直径と同一であるか多少大きく形成される。従って、密封部材６０が溝３７に嵌合されれば、溝３７と密封部材６０の面が密着する。
【００５６】
密封部材６０の高さは溝３７の深さと同一に形成されて、密封部材６０が溝３７に嵌合されれば、密封部材６０とキャッププレート３３の上面は同一平面上に位置する。従って、密封部材６０と溝３７が接する部分（境界線Ｐ）をレーザーなどを利用して容易に溶接することができる。
【００５７】
なお、密封部材６０の表面にはベント部６１が形成される。二次電池内部の圧力が増加する場合、設定された圧力で破断できるようにベント部６１は他の部分よりせん断強度が小さく形成される。ベント部６１は凹んで陥没して密封部材６０の他の部分より薄く形成され、ベント部６１の横断面は楔形状に形成される。従って、ベント部６１では、楔の先端に相当する部分に応力が集中して、設定された圧力で容易に破断できる。
【００５８】
以上、本発明の二次電池は高出力/大容量を求めるＨＥＶ用電池の場合に効果的に使用することができるが、必ずその用途がＨＥＶ用にのみ限定されるわけではない。
【００５９】
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、本発明は係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、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面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。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１の実施形態による二次電池を示した概略的な断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による二次電池の電解液注入孔の密封構造を示した一部切開斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施形態による二次電池の電解液注入孔を密封する密封部材の構造を示した斜視図である。
【図４】本発明の第１の実施形態による二次電池の電解液注入孔の密封状態を示した断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態による二次電池の電解液注入孔の密封構造を示した一部切開斜視図である。
【図６】本発明の第２の実施形態による二次電池の電解液注入孔の密封状態を示した断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態による二次電池の電解液注入孔の密封構造を示した切開斜視図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０      電極群
１１      正極
１１ａ    正極無地部
１２      負極
１２ａ    負極無地部
１３      セパレータ
１４      ケース
１５      タブ
２０      安全弁
３０      キャップ組立体
３１      正極端子
３２      負極端子
３３      キャッププレート
３４      電解液注入孔
３５、３７      溝
４０、５０、６０      密封部材
４１、５１      蓋板
４２、５２      装着リーブ
５３      傾斜面
５４      溶接部
６１      ベント部
【図１】
2006324244.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2006324244.tif 000007
【図６】
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【図７】
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