(57)【要約】【課題】二次電池を提供すること。【解決手段】本発明は、電極組立体、前記電極組立体を収容する缶を含む二次電池において、固定部が前記缶の内面に位置し、前記固定部は前記缶の対向する内面間の間隔から前記電極組立体の直径を差し引いた間隔が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする。  また、本発明は、電極組立体、前記電極組立体を収容する缶を含む二次電池において、固定部が前記缶の内面に形成され、前記固定部の内面から前記電極組立体の外面までの両側の距離の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体、前記電極組立体を収容する缶を含む二次電池において、
固定部が前記缶の内面に位置し、
前記固定部は、前記缶の対向する内面間の間隔から前記電極組立体の直径を差し引いた間隔が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記固定部は、前記缶の内面の一部がさらに延長されるか、または前記缶の内面に別の構成が付着して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】
前記固定部は、金属またはゴム材質で形成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記固定部は、缶の長さ方向または円周方向に沿って１つまたは複数個形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記固定部の断面は、多角形または半弧形であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記固定部は、前記電極組立体の側面に対応するように形成されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記固定部は、前記電極組立体の上端部、中心部及び下端部のうちの１つの領域または複数の領域に対応して形成されることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記固定部は、互いに対向する１つまたは複数の一対に形成され、
前記固定部の内面間の間隔から前記電極組立体の直径を差し引いた間隔が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項９】
前記固定部が１つ形成される場合、前記固定部が位置する前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの間隔と前記固定部が位置しない前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの間隔の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍ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１０】
電極組立体、前記電極組立体を収容する缶を含む二次電池において、
固定部が前記缶の内面に形成され、
前記固定部の内面から前記電極組立体の外面までの両側の距離の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする、二次電池。
【請求項１１】
１つまたは複数個の一対の前記固定部が前記缶の内面に対向して位置し、
前記固定部が位置する前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの両側の距離の合計は−０．１２〜０．１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記固定部が１つ形成される場合、前記固定部が位置する前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの間隔と前記固定部が位置しない前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの間隔の合計が０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記固定部は、缶の長さ方向または円周方向に沿って１つまたは複数が形成されることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記固定部は、金属またはゴム材質で形成されることを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記固定部は、前記電極組立体の側面に対応するように形成されることを特徴とする、請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記固定部は、前記電極組立体の上端部、中心部及び下端部のうちの１つの領域または複数個の領域に対応して形成されることを特徴とする、請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記固定部の断面は、多角形または半弧形であることを特徴とする、請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記固定部は、前記缶の内面の一部がさらに延長されるか、または前記缶の内面に別の構成が付着して形成されることを特徴とする、請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、特に缶の内部に収容される電極組立体の流動を防止し、安全性を向上することができる二次電池(Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｂａｔｔｅｒｙ)に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池は、放電しても再充電して繰り返し使用することができるので
、多様な分野において電子機器のエネルギー源として用いられている。
【０００３】
従来の二次電池は容量が小さく、主にＭＰ３、カメラ、ＰＭＰなどの小型の電子機器に用いられるが、高容量化及び高出力化につれ、ハイブリッド自動車、電動工具などの製品としての商用化が可能となった。
【０００４】
このような二次電池のうちの１つであるリチウム二次電池は、作動電圧が高く、単位重量当たりエネルギー密度が高いために電源として広範囲に用いられている。
【０００５】
リチウム二次電池は、外装材に電極組立体及び電解液を収容した後、外装材を密封することで形成される。
【０００６】
リチウム二次電池は、外装材の形状によって缶形及びパウチ形に区分され、缶形はまた円筒形と角形に区分される。
【０００７】
円筒型二次電池は、電極組立体と電解液を缶の内部に収容した後、絶縁ガスケット及びキャップ組立体を缶の開口部から挿入して缶を密封することで形成される。
【０００８】
一般に、円筒型二次電池は、前記絶縁ガスケットを前記缶の開口部に挿入し、前記キャップ組立体の各構成要素が前記絶縁ガスケット内に挿入された後に、缶の側面と絶縁ガスケットとをクリッピングして密封する構造となる。
【０００９】
電極組立体を缶内部に収容する場合、電極組立体が缶との接触により損傷されないように、缶の内面と電極組立体の外面との間に所定の空間を確保しなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】大韓民国出願公開第１０−２００６−００６１０７９号明細書
【特許文献２】大韓民国出願公開第１０−２００７−００９７８５２号明細書
【特許文献３】大韓民国出願公開第１０−２００８−００３７８６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、上述のように、缶の内部に収容される電極組立体は、前記缶の内部に固定される構造ではなく、缶の内面と電極組立体の外面との間に空間があまり広すぎると、外力が加えられた場合に流動し易くなる。この場合、電極組立体が流動して電極タップの付着部位が切れたり、電極タップにクラックが発生したりして、安全性の確保が困難となる。
【００１２】
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、缶の内面と電極組立体の外面との間の間隔を最適化する固定部を缶の内面に設けて、極板に異常が発生しないようにするとともに、電極組立体の流動を効果的に防止し、安全性を向上することができる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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電極組立体、前記電極組立体を収容する缶を含む二次電池において、固定部が前記缶の内面に位置し、前記固定部は前記缶の対向する内面間の間隔から前記電極組立体の直径を差し引いた間隔が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、電極組立体、前記電極組立体を収容する缶を含む二次電池において、固定部が前記缶の内面に形成され、前記固定部の内面から前記電極組立体の外面までの両側の距離の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであってもよい。
【００１５】
前記固定部は、互いに対向する１つまたは複数の一対に形成され、前記固定部の内面との間の間隔から前記電極組立体の直径を差し引いた間隔が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであってもよい。
【００１６】
前記固定部が１つ形成される場合、前記固定部が位置する前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの間隔と前記固定部が位置しない前記缶の内面から前記電極組立体の外面までの間隔の合計が０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍであってもよい。
【００１７】
前記固定部は、缶の長さ方向または円周方向に沿って１つまたは複数個を形成することができる。
【００１８】
前記固定部は、金属またはゴム材質で形成することができる。
【００１９】
前記固定部は、前記電極組立体の側面に対応するように形成することができる。
【００２０】
前記固定部は、前記電極組立体の上端部、中心部及び下端部のうちの１つの領域または複数個の領域に対応して形成される。
【００２１】
前記固定部の断面は、多角形または半弧形とすることができる。
【００２２】
前記固定部は、前記缶の内面の一部がさらに延長されるか、または前記缶の内面に別の構成を付着して形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上説明したように本発明によれば、極板に異常を発生せず、電極組立体の流動を効果的に防止し、安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施形態に係る二次電池を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る二次電池の一部を示す概略断面図である。
【図３】図２の断面図に対する平面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る二次電池の一部を示す他の概略断面図である。
【図５Ａ】本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す平面図である。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す平面図である。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す断面図である。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す断面図である。
【図５Ｅ】本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す断面図である。
【図５Ｆ】本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
図１は本発明の実施形態に係る二次電池を示す分解斜視図であり、図２は本発明の実施形態に係る二次電池の一部を示す概略断面図であり、図３は図２の断面図に対する平面図であり、図４は本発明の実施形態に係る二次電池の一部を示す他の概略断面図であり、図５Ａ〜図５Ｆは本発明の実施形態に係る固定部の多様な実施例を示す平面図または断面図である。
【００２７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係る二次電池１は、電極組立体１０、前記電極組立体１０を収容する缶２０及び前記缶２０の内面に形成される固定部３０を含んでおり、前記固定部３０については図２〜図５Ｆを参照して詳しく後述することにする。
【００２８】
前記電極組立体１０は、互いに異なる極板を有する第１電極板１１と第２電極板１３、そして前記二つの電極板１１、１３との間に位置して前記二つの電極板１１、１３の短絡を防止するセパレータ１５を含む。
【００２９】
前記電極組立体１０は、前記第１電極板１１、前記第２電極板１３及び前記セパレータ１５を積層及び捲回して形成したゼリーロール状とすることができる。
【００３０】
したがって、前記電極組立体１０は円筒型の形状を有し、中心部には中空１２が形成されている。
【００３１】
このとき、前記ゼリーロール状の電極組立体１０の最外郭に位置する構成はどれか１つに限定せず、図示しないが、電極組立体１０の外郭端が解けるのを防止させるために、電極組立体１０の外側には捲き止めテープをさらに付着することができる。
【００３２】
前記第１及び第２電極板１１、１３は、アルミニウムや銅材質の集電板に正極活物質スラリーまたは陰極活物質スラリーを塗布して形成する。
【００３３】
一般的には、アルミニウム材質の集電板に正極活物質スラリーを塗布して正極板を形成し、銅材質の集電板に陰極活物質スラリーを塗布して陰極板を形成する。
【００３４】
前記第１及び第２電極板１１、１３には、活物質スラリーを塗布しないため、集電板が露出される無地部を含んでおり、第１及び第２電極タップ１７、１９が前記無地部にそれぞれ通電できるように接続される。
【００３５】
すなわち、前記第１電極タップ１７が前記第１電極板１１に形成した無地部に接続され、前記第２電極タップ１９が前記第２電極板１３に接続される。
【００３６】
前記第１及び第２電極タップ１７、１９のうちの１つは前記缶２０の開口部に向けるように電極組立体１０の上面に引き出され、他の１つは前記缶２０の底面を向けるように電極組立体１０の下面に引き出される。
勿論、必要によっては、前記第１及び第２電極タップ１７、１９が互いに同一方向に引き出されることもできる。
【００３７】
本実施形態では、第１電極タップ１７が電極組立体１０の上面に引き出され、第２電極タップ１９が電極組立体１０の下面に引き出されている。
【００３８】
前記缶２０は、アルミニウム、ステンレス鋼などの金属で形成することができ、前記電極組立体１０が収容できるように、端部の一面が開放された開口部を含む円筒状に形成し、前記電極組立体１０が前記開口部を介して前記缶２０の内部に挿入される。
【００３９】
また、図示しないが、前記二次電池１は前記缶２０を密封するために、前記缶２０の開口部に絶縁ガスケットを介在して位置するキャップ組立体を含むことができ、前記絶縁ガスケットは前記缶２０とキャップ組立体との短絡を防止する。
【００４０】
前記キャップ組立体は前記缶１０の開口部と結合されて、前記缶１０を密封させるとともに、缶１０の内部が所定圧力以上に増加した場合、電気的流れを遮断させることで、二次電池の安全性を向上させる。
【００４１】
その他に、前記二次電池１は、前記電極組立体の上部及び下部に位置して電極組立体１０と缶との異常短絡を防止させるとともに、外部衝撃に対して緩衝作用をする絶縁板及び前記電極組立体の中空に位置して電極組立体の変形を防止させるとともに、電極組立体から発生する内部ガスを外部に排出するためのセンターピンをさらに含むことができる。
【００４２】
図２及び図３に示すように、本発明による二次電池１は缶２０の内面に形成される固定部３０を含む。本実施形態では、説明の便宜上、前記固定部３０が４等分した状態での４つに形成されて、互いに対向する二対からなり、電極組立体１０が缶２０の中心に位置するように示してあるが、これに限定するものではない。
【００４３】
前記固定部３０は、缶２０の内面の一部がさらに延長されて形成することができ、別の構成が前記缶２０の内面に付着されて形成することもできる。
【００４４】
前記固定部３０が前記缶２０の内面に付着された別の構成である場合は、前記固定部３０を金属、特に、前記缶２０の材質と同様なアルミニウムやステンレス鋼の材質で形成することができ、または、ゴム材質で形成することもできる。
【００４５】
前記固定部３０が前記缶２０と一体である場合は、前記固定部３０を付着するための追加工程は必要なく、ゴム材質で形成した場合には、外部衝撃を緩衝する役割をする。
【００４６】
断面図から見た場合、対向する固定部３０の内面間の間隔をＬ１、電極組立体１０の直径をＬ２、固定部３０の内面３１と電極組立体１０の外面１０１との間の両側間隔をＬ３、Ｌ４とした場合、対向する固定部３０の内面間の間隔Ｌ１から電極組立体の直径Ｌ２を差し引いた間隔Ｌ１−Ｌ２は−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍを保持する。
【００４７】
このとき、本実施形態では、電極組立体１０が缶２０の中心に位置するように示しているので、固定部３０の内面３１と電極組立体１０の外面１０１との両間隔Ｌ３、Ｌ４は（Ｌ１−Ｌ２）／２に等しくなる。
【００４８】
結果的に、断面から見た場合、缶２０に形成された固定部３０の内面３１と電極組立体１０の外面１０１との間の両側間隔Ｌ３、Ｌ４の合計は−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍとなる。
【００４９】
ここで、−は前記固定部３０が前記電極組立体１０を押圧して、前記電極組立体１０の一部が内側に陥没されている状態を意味する。
【００５０】
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【００５１】
前記表１は、対向する固定部内面間の距離Ｌ１と電極組立体の長径Ｌ２とを変えながら、ドラムテストを実施した後の電極タップ及び極板に異常発生があるか否かを示すものである。ここで、ドラムテストとは、二次電池をドラム（Ｄｒｕｍ）中に入れて震動（６６ＲＰＭ）を加えながら単位時間当たりの二次電池の内部抵抗（ＩＲ）の変化を測定することであり、内部抵抗の増加率が初期と比べて１１０％を超えた場合に不適合であると判定される。ドラムテスト結果によって、不良判定までの時間が長くかかるほど二次電池の内部流動性が少ないことを意味し、ドラムテスト結果により流動防止効果を確認することができる。
【００５２】
実験の結果、実験例１〜実験例９の場合は、ドラムテストを実施した後に電極タップと極板に異常が発生しなかった。
【００５３】
しかし、比較例１〜比較例３の場合は、極板には異常が発生しなかったものの、電極タップに異常が発生した。これは、缶内側面と電極組立体外面との間の間隔が大きくなるにつれて電極タップに異常が発生し、このような実験結果は電極組立体の大きな流動が原因であることを示すものである。
【００５４】
また、比較例４及び比較例５では、電極タップに異常発生はなかったものの、極板に異常が発生していることがわかる。これは、電極組立体をあまり強く押圧しても、流動防止の効果はあるものの、極板に損傷を与えていることによるものであることがわかる。
【００５５】
したがって、缶内側面と電極組立体外面との間の間隔があまり大きい過ぎると、電極組立体の流動が大きくなって電極タップにクラック発生、接触部位の短絡などの異常が発生し、また流動防止の目的で、缶内側面より電極組立体の外面をあまり押圧させても、極板に損傷を与えることになる。
【００５６】
したがって、固定部が位置する缶内面と電極組立体の外面との間の両側間隔の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍを保持すれば、極板に異常を発生させずに、電極組立体の流動を効果的に防止することができる。
【００５７】
また、前記実施形態では、電極組立体の中心軸が缶の中心に位置していることを例として説明したが、電極組立体の中心軸は缶の中心から離脱して位置することもでき、また固定部が互いに対向して位置しないこともある。
【００５８】
例えば、図４に示すように、断面から見た場合、電極組立体の中心軸が缶の中心に位置せず、１つの固定部３０だけが形成されている。
【００５９】
このような場合、固定部３０の内面３１と電極組立体１０の外面１０１との間隔Ｌ３と固定部の形成のない缶２０の内面２２と電極組立体１０の外面１０１との間の間隔Ｌ４は互いに異なるが、缶２０に形成された固定部３１の内面３１から電極組立体１０の外面１０１までの間隔と缶２０の内面２２から電極組立体１０の外面１０１までの間隔の合計Ｌ３＋Ｌ４は−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍである。
【００６０】
このような実施例から、本発明は対向する固定部を必ずしも必要とせず、固定部が対向してもよく、対向しなくてもよい。
【００６１】
すなわち、断面から見た場合、対向する固定部が位置している場合には、固定部３０が位置する缶内面(固定部の内面、３１)と電極組立体１０の外面１０１までの間隔(図３のＬ３、Ｌ４)の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍを保持し、固定部が対向して位置しない場合には、固定部３０が位置する缶内面(固定部の内面、３１)から電極組立体１０の外面までの間隔(図５のＬ３)と固定部が位置しない缶２０の内面２２から電極組立体１０の外面１０１までの間隔(図５のＬ４)の合計が−０．１２ｍｍ〜０．１０ｍｍを保持していれば、本発明の目的を達成することができる。
【００６２】
前記固定部３０は、前記電極組立体１０の流動を防止させるために、図２〜図４に示すように、缶２０の長さ方向に沿って１つまたは複数個が形成されることができ、また多角形の断面に形成することができる。
また、前記固定部３０は、図５Ａのように缶２０の円周方向に沿って１つまたは複数個が形成されることができ、図５Ｂに示すように、半弧形の断面に形成することができる。
また、図５Ｃに示すように、前記固定部３０は前記電極組立体１０と同一長さに形成されていて、電極組立体１０の側面に対応するように形成されることができ、前記電極組立体１０よりさらに長く形成することもできる。
また、図５Ｄ〜図５Ｆに示すように、前記固定部３０は前記電極組立体１０の上端部、中心部及び下端部のうちのいずれか１つの領域と対応するように形成することができ、２つ以上の互いに異なる領域に対応するように形成することができる。
【００６３】
すなわち、前記固定部３０は、前記電極組立体１０の上端部、中心部及び下端部のうちの１つの領域または複数個の領域に対応するように形成することができる。
【００６４】
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詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６５】
１    二次電池
１０    電極組立体
１１    第１電極板
１２    中空
１３    第２電極板
１５    セパレータ
１７    第１電極タップ
１９    第２電極タップ
２０    缶
２１    ビッド
３０    固定部
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
2011077019.tif 000009
【図５Ｃ】
2011077019.tif 000010
【図５Ｄ】
2011077019.tif 000011
【図５Ｅ】
2011077019.tif 000012
【図５Ｆ】
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