(57)【要約】本発明は、二次電池および二次電池の電解液の補充方法に関し、本発明に係る二次電池は、電極組立体および電解液を内部に形成された収容部に収容する電池ケースと、前記電池ケースの前記収容部に前記電解液を注射して追加注液し、注射部位をシールすることができるように、前記電池ケースの一部に形成された電解液追加注液用のシール部材とを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体および電解液を内部に形成された収容部に収容する電池ケースと、
前記電池ケースの前記収容部に前記電解液を注射して追加注液し、注射部位をシールすることができるように、前記電池ケースの一部に形成された電解液追加注液用のシール部材とを含み、
前記電解液追加注液用のシール部材は、一部分が貫通されて注射可能になるように、前記電池ケースの内・外側を貫通して形成される、二次電池。
【請求項２】
前記電解液追加注液用のシール部材は、熱を加えて注射部位のシールが可能になるように、熱可塑性部材からなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記熱可塑性部材は、シリコンシーラント（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｓｅａｌａｎｔ）からなる、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電解液追加注液用のシール部材は、自己収縮力により注射部位のシールが可能になるように、高収縮性部材からなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記高収縮性部材は、シリコンゴム（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）からなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電解液追加注液用のシール部材の外面に貼り付けられて注射部位をさらにシールするシールテープをさらに含む、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記電解液追加注液用のシール部材は、前記電池ケースの前記収容部に対して、外側部が熱を加えて注射部位のシールが可能になるようにシリコンシーラントからなり、内側部が自己収縮力により注射部位のシールが可能になるようにシリコンゴムからなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項８】
前記電解液追加注液用のシール部材は、外側部と内側部との間に位置し、外側部と内側部との間の熱伝達を遮断する放熱部材をさらに含む、請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記電池ケースは、内・外側面から前記電解液追加注液用のシール部材の方向に突出形成され、前記電解液追加注液用のシール部材が前記電池ケースから離脱しないように支持する突出端をさらに含む、請求項１から８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１０】
一部分が貫通されて注射可能になるように、電池ケースの内・外側を貫通して前記電池ケースの一部に形成された電解液追加注液用のシール部材に注射針を貫通させる注射準備過程と、
電極組立体および電解液が収容された前記電池ケースの収容部に、前記注射針を通して追加電解液を注射する注射過程と、
前記電解液追加注液用のシール部材から前記注射針を除去した後、前記注射針が貫通した部位をシールするシール過程とを含む、二次電池の電解液の補充方法。
【請求項１１】
前記注射準備過程は、熱可塑性部材からなる前記電解液追加注液用のシール部材に前記注射針が貫通しやすくなるように、熱を加えた後、前記注射針を貫通させ、
前記シール過程は、熱可塑性部材からなる前記電解液追加注液用のシール部材に熱を加えて、前記注射針が貫通した部位をシールする、請求項１０に記載の二次電池の電解液の補充方法。
【請求項１２】
前記シール過程は、シリコンシーラント（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｓｅａｌａｎｔ）からなる前記電解液追加注液用のシール部材に熱を加えて、貫通部位をシールする、請求項１１に記載の二次電池の電解液の補充方法。
【請求項１３】
前記シール過程は、
前記電解液追加注液用のシール部材がシリコンゴム（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ ｒｕｂｂｅｒ）からなり、前記注射針を前記電解液追加注液用のシール部材から除去する時に、前記シリコンゴムの自己収縮力により前記注射針の貫通した部位がシールされる、請求項１０に記載の二次電池の電解液の補充方法。
【請求項１４】
前記電解液追加注液用のシール部材の外面にシールテープを貼り付けるテープ貼り付け過程をさらに含む、請求項１２または１３に記載の二次電池の電解液の補充方法。
【請求項１５】
前記テープ貼り付け過程は、前記注射準備過程の前にシールテープを貼り付け、
前記注射準備過程は、前記シールテープの一部または全部を前記電解液追加注液用のシール部材から分離した後、前記注射針を前記電解液追加注液用のシール部材に貫通させ、
前記シール過程は、前記注射針を前記電解液追加注液用のシール部材から除去した後、前記シールテープの前記電解液追加注液用のシール部材から分離した部分を、前記電解液追加注液用のシール部材に再度貼り付けて、さらにシールする、請求項１４に記載の二次電池の電解液の補充方法。
【請求項１６】
前記シール過程において、
前記電池ケースの前記収容部を基準として、シリコンゴムからなる前記電解液追加注液用のシール部材の内側部は、前記注射針の除去時に前記シリコンゴムの自己収縮力により前記注射針の貫通部位がシールされ、
シリコンシーラントからなる前記電解液追加注液用のシール部材の外側部は、熱を加えることで前記貫通部位がシールされる、請求項１０に記載の二次電池の電解液の補充方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１６年８月２６日付けの韓国特許出願第２０１６‐０１０９４８５号に基づく優先権の利益を主張し、該当韓国特許出願の文献に開示されている全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。
【０００２】
本発明は、二次電池および二次電池の電解液の補充方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
二次電池は、一次電池とは異なり、再充電が可能で、また、小型化および大容量化の可能性により、近年、頻繁に研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
【０００４】
二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池と、円筒型電池と、角型電池と、パウチ型電池とに分けられる。二次電池において、電池ケースの内部に装着される電極組立体は、電極およびセパレータの積層構造からなる充放電が可能な発電素子である。
【０００５】
電極組立体は、概ね、活物質が塗布されたシート状の正極と負極との間にセパレータを介在して巻き取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ‐ｒｏｌｌ）型と、多数の正極と負極をセパレータが介在された状態で順次積層したスタック型と、スタック型の単位セルを長さの長い分離フィルムで巻き取ったスタック／折り畳み型とに分けられる。
【０００６】
近年、スタック型またはスタック／折り畳み型電極組立体をアルミニウムラミネートシートのパウチ型電池ケースに内蔵した構造のパウチ型電池が、低い製造コスト、小さい重量、容易な形態変形などを理由として、高い関心を集めており、またその使用量が次第に増加している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一つの観点は、電池の内部に電解液を追加注液することができ、注液後、再シールが可能な二次電池および二次電池の電解液の補充方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態による二次電池は、電極組立体および電解液を内部に形成された収容部に収容する電池ケースと、前記電池ケースの前記収容部に前記電解液を注射して追加注液し、注射部位をシールすることができるように、前記電池ケースの一部に形成された電解液追加注液用のシール部材とを含み、前記電解液追加注液用のシール部材は、一部分が貫通されて注射可能になるように、前記電池ケースの内・外側を貫通して形成されてもよい。
【０００９】
一方、本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法は、一部分が貫通されて注射可能になるように、電池ケースの内・外側を貫通して前記電池ケースの一部に形成された電解液追加注液用のシール部材に注射針を貫通させる注射準備過程と、電極組立体および電解液が収容された前記電池ケースの収容部に、前記注射針を通して追加電解液を注射する注射過程と、前記電解液追加注液用のシール部材から前記注射針を除去した後、前記注射針が貫通した部位をシールするシール過程とを含んでもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によると、電池ケースの一部に電解液追加注液用のシール部材が設けられ、電池の内部に電解液を注射して追加注液することができ、注液後に再シールが可能である。
【００１１】
また、電解液追加注液用のシール部材が熱可塑性部材からなることで、熱を加えると、流動性が生じて電解液注射針が貫通しやすくなり、注射針を除去した後に熱を加えると、貫通された注射部位をシールしやすくなる。ここで、熱可塑性部材は、シリコンシーラントからなることで、熱処理過程においても電解液追加注液用のシール部材の材質的な損傷を最小化することができ、繰り返して追加電解液を補充しやすくなる。
【００１２】
また、電解液追加注液用のシール部材が高収縮性部材からなることで、注射針の除去時に自己収縮力により貫通部位がシールされ、別のシール処理なく、電解液追加注液用のシール部材をシールすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態による二次電池を示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【図６】本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法において注射準備過程および注射過程を示す例示図である。
【図７】本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法において電解液注射後に注射針が除去された状態を示す例示図である。
【図８】本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法においてシール過程の一例を示す例示図である。
【図９】本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法においてシール過程の他の例を示す例示図である。
【図１０】本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法においてシール過程のさらに他の例を示す例示図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の目的、特定の利点および新規の特徴は、添付の図面と関連する以下の詳細な説明と好ましい実施形態からより明らかになる。本明細書において、各図面の構成要素に参照番号を付けるに際し、同じ構成要素に限り、仮に他の図面上に示されても、できるだけ同じ番号を付けるようにしていることに留意すべきである。また、本発明は、様々な相違する形態に実現してもよく、ここで説明する実施形態に限定されない。また、本発明を説明するに際し、本発明の要旨を不明瞭にし得る関連の公知技術に関する詳細な説明は省略する。
【００１５】
図１は本発明の第１の実施形態による二次電池を示す斜視図であり、図２は本発明の第１の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【００１６】
図１および図２を参照すると、本発明の第１の実施形態による二次電池１００は、電極組立体１２０および電解液Ｇを収容する電池ケース１１０と、電池ケース１１０の一部に形成された電解液追加注液用のシール部材１３０とを含む。
【００１７】
以下、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態である二次電池についてより詳細に説明する。
【００１８】
電池ケース１１０は、第１のケース１１１と、第２のケース１１２とを含み、電池ケース１１０の内部に電極組立体１２０および電解液Ｇを収容する収容部１１３が形成される。この際、電池ケース１１０は、収容部１１３に電極組立体１２０が位置していない空間部１１３ａが形成され、電解液追加注液用のシール部材１３０が、空間部１１３ａに隣接するように電池ケース１１０に形成される。
【００１９】
電極組立体１２０は、充放電が可能な発電素子であり、電極１２３とセパレータ１２４が集まって交互に積層された構造を形成する。また、電極組立体１２０は、電極１２３と電気的に連結される電極リード１２５を含んでもよい。
【００２０】
電極１２３は、正極１２１および負極１２２から構成されてもよい。この際、電極組立体１２０は、正極１２１／セパレータ１２４／負極１２２が交互に積層された構造からなり得る。
【００２１】
セパレータ１２４は、絶縁材質からなり、正極１２１と負極１２２とを電気的に絶縁する。ここで、セパレータ１２４は、例えば、微多孔性を有するポリエチレン、ポリプロピレンなど、ポリオレフィン系樹脂膜で形成されてもよい。
【００２２】
電解液追加注液用のシール部材１３０は、電池ケース１１０の収容部１１３に電解液Ｇを追加注液し、注射部位をシールできるように、電池ケース１１０の一部に形成され得る。
【００２３】
また、電解液追加注液用のシール部材１３０は、一部分が貫通されて注射が可能になるように、電池ケース１１０の内・外側を貫通して形成され得る。
【００２４】
なお、電解液追加注液用のシール部材１３０は、熱可塑性部材からなることで、熱を加えると、流動性が生じて注射針が貫通しやすくなり、注射針を除去した後に熱を加えると、注射針が貫通して貫通口を形成した注射部位をシールしやすくなる。
【００２５】
ここで、熱可塑性部材は、例えば、シリコンシーラント（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｓｅａｌａｎｔ）からなってもよい。これにより、電解液追加注液用のシール部材１３０に熱を加えると、より流動性が生じて、注射針がより貫通しやすくなる。また、繰り返し熱処理過程においても電解液追加注液用のシール部材１３０の材質的な損傷を最小化することができ、注射針を貫通させるために熱を加えた後、注射針を除去し、また熱を加えると、注射部位を最初の状態に戻すことができる。すなわち、注射過程中に電解液追加注液用のシール部材１３０に形成された貫通部位に熱が加えられると、貫通部位が埋まり、注射部位の完全シールが可能になり得る。
【００２６】
図３は本発明の第２の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【００２７】
図３を参照すると、本発明の他の実施形態による二次電池２００は、電池ケース２１０に突出端２１４がさらに形成されることで、電解液追加注液用のシール部材２３０が電池ケース２１０から離脱しないように支持され得る。
【００２８】
ここで、突出端２１４は、電池ケース２１０の内・外側面から電解液追加注液用のシール部材２３０の方向に突出形成され、電解液追加注液用のシール部材２３０が電池ケース２１０の内・外側方向に離脱しないように支持することができる。この際、例えば、突出端２１４は、電解液追加注液用のシール部材２３０の上端および下端の周縁に沿って位置するように突出形成されてもよい。
【００２９】
図４は本発明の第３の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【００３０】
図４を参照すると、本発明の第３の実施形態による二次電池３００は、電極組立体１２０および電解液Ｇを収容する電池ケース３１０と、電池ケース３１０の一部に形成された電解液追加注液用のシール部材３３０と、電解液追加注液用のシール部材３３０に貼り付けられるシールテープ３４０とを含む。
【００３１】
本発明の第３の実施形態による二次電池３００は、上述の第１の実施形態による二次電池１００および第２の実施形態による二次電池２００と比較して、電解液追加注液用のシール部材３３０が高収縮性部材からなり、電解液追加注液用のシール部材３３０にシールテープ３４０が貼り付けられるという差がある。したがって、本実施形態は、第１の実施形態および第２の実施形態と重複する内容は簡略に記述し、差を中心に記述する。
【００３２】
より詳細には、電解液追加注液用のシール部材３３０は、高収縮性部材からなることで、自己収縮力により注射部位がシールされ得る。この際、高収縮性部材は、例えば、シリコンゴム（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ  ｒｕｂｂｅｒ）からなってもよい。
【００３３】
また、シールテープ３４０は、電解液追加注液用のシール部材３３０の外面に貼り付けられて、注射部位をさらにシールすることができる。この際、シールテープ３４０は、例えば、カプトンテープ（Ｋａｐｔｏｎ  ｔａｐｅ）からなってもよい。ここで、カプトンテープは、耐熱性、耐寒性、耐薬品性、絶縁性、耐電圧性などに優れることから、シール性を高め、様々な環境から電解液追加注液用のシール部材３３０を保護することができる。
【００３４】
図５は本発明の第４の実施形態による二次電池を示す要部断面図である。
【００３５】
図５を参照すると、本発明の第４の実施形態による二次電池４００は、電極組立体１２０および電解液Ｇを収容する電池ケース４１０と、電池ケース４１０の一部に形成された電解液追加注液用のシール部材４３０とを含む。ここで、本発明の第４の実施形態による二次電池４００において、電解液追加注液用のシール部材４３０は、熱硬化性部材と、高収縮性部材と、放熱部材４３３とを含んでもよい。
【００３６】
本発明の第４の実施形態による二次電池４ ００は、上述の第１の実施形態による二次電池１００、第２の実施形態による二次電池２００および第３の実施形態による二次電池３００と比較して、電解液追加注液用のシール部材４３０が、熱硬化性部材と、高収縮性部材と、放熱部材４３３とを含んでなるという差がある。したがって、本実施形態では、第１、２、３の実施形態と重複する内容は簡略に記述し、差を中心に記述する。
【００３７】
より詳細には、電解液追加注液用のシール部材４３０は、電池ケース４１０の収容部に対して、外側部４３１が熱を加えて注射部位をシールできるように熱硬化性部材からなり、内側部４３２が自己収縮力により注射部位をシールできるように高収縮性部材からなり得る。ここで、熱硬化性部材は、シリコンシーラントからなり、高収縮性部材は、シリコンゴムからなってもよい。これにより、電解液追加注液用のシール部材４３０の注射部位が二重にシールされて、より強固なシール力を提供することができる。
【００３８】
また、電解液追加注液用のシール部材４３０は、外側部４３１と内側部４３２との間に位置し、外側部４３１と内側部４３２との熱伝達を遮断する放熱部材４３３をさらに含んでもよい。ここで、放熱部材４３３は、カプトン材質からなってもよい。この際、放熱部材４３３は、例えば、カプトンテープからなってもよい。
【００３９】
図６は本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法において注射準備過程および注射過程を示す例示図であり、図７は本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法において電解液注射後に注射針が除去された状態を示す例示図であり、図８は本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法においてシール過程を示す例示図である。
【００４０】
以下、図６〜図１０を参照して、本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法についてより詳細に説明する。
【００４１】
図６〜図８を参照すると、本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法は、注射準備過程と、注射過程と、シール過程とを含む。また、本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法は、テープ貼り付け過程をさらに含んでもよい。
【００４２】
より詳細には、図６を参照すると、注射準備過程は、一部分が貫通されて注射が可能になるように、電池ケース１１０の内・外側を貫通して電池ケース１１０の一部に形成された電解液追加注液用のシール部材１３０に注射針１１を貫通させる。
【００４３】
また、注射準備過程は、電解液追加注液用のシール部材１３０を介して電池ケース１１０の収容部１１３において前記電極組立体１２０が位置していない空間部１１３ａに追加電解液Ｇを注射できるように、注射針１１を電解液追加注液用のシール部材１３０に貫通させることができる。
【００４４】
さらに、注射準備過程は、熱可塑性部材からなる電解液追加注液用のシール部材１３０に注射針１１が貫通しやすくするために、熱を加えて流動性を有するように変化させた後、注射針１１を貫通させることができる。
【００４５】
注射過程は、電極組立体１２０および電解液Ｇが収容された電池ケース１１０の収容部１１３に注射針１１を通して追加電解液Ｇを注射することができる。
【００４６】
ここで、注射過程は例えば注射器１０に電解液Ｇを収容させて電解液追加注液用のシール部材１３０に貫通された注射針１１を通して電池ケース１１０の収容部１１３に電解液Ｇを追加注液することができる。
【００４７】
図７を参照すると、シール過程は、電解液追加注液用のシール部材１３０から注射針を除去した後、注射針が貫通して形成された貫通口Ｈをシールすることができる。
【００４８】
また、図８を参照すると、シール過程は、一例として、熱可塑性部材からなる電解液追加注液用のシール部材１３０に熱を加えて、注射針が貫通した部位をシールすることができる。この際、前記シール過程は、シリコンシーラントからなる電解液追加注液用のシール部材１３０に熱を加えて、貫通部位をシールすることができる。
【００４９】
図９は本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法においてシール過程の他の例を示す例示図である。
【００５０】
なお、図９を参照すると、シール過程は、他の例として、電解液追加注液用のシール部材３３０が高収縮性部材からなることで、注射針を電解液追加注液用のシール部材３３０から除去する時に、高収縮性部材の自己収縮力により注射針が貫通した部位がシールされ得る。ここで、高収縮性部材は、例えば、シリコンゴムであってもよい。
【００５１】
この際、テープ貼り付け過程は、電解液追加注液用のシール部材３３０の外面にシールテープ３４０を貼り付けることで、高収縮性部材の自己収縮力によりシールされた注射部位をさらにシールすることができる。ここで、シールテープ３４０は、カプトンテープからなってもよい。
【００５２】
この際、テープ貼り付け過程は、注射準備過程の前にシールテープ３４０を貼り付け、注射準備過程は、シールテープ３４０の一部または全部を電解液追加注液用のシール部材３３０から分離した後、注射針を電解液追加注液用のシール部材３３０に貫通させ、シール過程は、注射針を電解液追加注液用のシール部材３３０から除去した後、シールテープ３４０の電解液追加注液用のシール部材３３０から分離された部分を電解液追加注液用のシール部材３３０に再度貼り付けてさらにシールすることができる。
【００５３】
図１０は本発明の実施形態による二次電池の電解液の補充方法においてシール過程のさらに他の例を示す例示図である。
【００５４】
また、図１０を参照すると、シール過程は、さらに他の例として、電池ケースの収容部４１３を基準として、シリコンゴムからなる電解液追加注液用のシール部材４３０の内側部４３２は、注射針の除去時にシリコンゴムの自己収縮力により注射針の貫通部位がシールされ、シリコンシーラントからなる電解液追加注液用のシール部材４３０の外側部４３１は、熱を加えることで貫通部位がシールされ得る。
【００５５】
この際、シール過程において、電解液追加注液用のシール部材４３０の外側部４３１と内側部４３２との間に位置した放熱部材４３３により、外側部４３１と内側部４３２との熱伝達が遮断され得る。ここで、放熱部材４３３は、例えば、カプトンテープからなってもよい。
【００５６】
以上、本発明について具体的な実施形態により詳細に説明したが、これは、本発明を具体的に説明するためのものであって、本発明に係る二次電池および二次電池の電解液の補充方法は、これに限定されない。本発明の技術的思想内で当該分野において通常の知識を有する者により様々な実施が可能であると言える。
【００５７】
また、発明の具体的な保護範囲は、添付の特許請求の範囲により明確になる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2019503058.tif 000011
【図１０】
2019503058.tif 000012
【国際調査報告】
2019503058.tif 000013
2019503058.tif 000014
2019503058.tif 000015
2019503058.tif 000016