(57)【要約】  本発明は、円筒型二次電池において陽極端子の役割を果たすキャップアセンブリーとゼリーロール型電極組立体の陽極タブの結合のために、接着性物質、伝導性物質及びガス発生物質を含む接着部を設けた構造を有する円筒型二次電池に関するものである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の陽極及び陰極の間に分離膜が介在された状態で巻き取られた構造のゼリーロール型電極組立体と、
前記ゼリーロール型電極組立体を収容するための円筒状電池ケースと、
前記円筒状電池ケースの開放上端に装着されるキャップアセンブリーと、
を含み、
前記キャップアセンブリーの下端面は接着部を介して前記ゼリーロール型電極組立体の陽極タブと連結され、
前記接着部は、接着性物質、伝導性物質及びガス発生物質を含む、円筒型二次電池。
【請求項２】
前記接着性物質は、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール及びポリアクリル酸エステルからなる群から選択される１種以上からなる、請求項１に記載の円筒型二次電池。
【請求項３】
前記伝導性物質は、金、銀、銅、アルミニウム及びこれらの合金、黒鉛、カーボンブラック、及び導電性纎維からなる群から選択される１種以上からなる、請求項１または２に記載の円筒型二次電池。
【請求項４】
前記ガス発生物質は、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３又はＢａＣＯ３である、請求項１から３のいずれか一項に記載の円筒型二次電池。
【請求項５】
前記ガス発生物質の含量は、前記伝導性物質の含量を基準に、２０重量％超過〜１００重量％の範囲で含まれる、請求項１から４のいずれか一項に記載の円筒型二次電池。
【請求項６】
前記円筒型二次電池の電圧増加の際に前記ガス発生物質の反応が開始して前記接着部が膨張し、伝導性物質が離隔して電流が遮断される、請求項１から５のいずれか一項に記載の円筒型二次電池。
【請求項７】
前記ガス発生物質の反応開始温度は前記接着性物質の溶融温度より低い、請求項６に記載の円筒型二次電池。
【請求項８】
前記円筒型二次電池の電圧増加の際、前記接着性物質の溶融によって前記接着部の結合力が弱くなり、陽極タブがキャップアセンブリーから分離される、請求項１から７のいずれか一項に記載の円筒型二次電池。
【請求項９】
前記キャップアセンブリーは、ベンティング部材を含み、ＰＴＣ素子が省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端にはベンティング部材が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されたＰＴＣ素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる構造を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の円筒型二次電池。
【請求項１０】
前記キャップアセンブリーのベンティング部材は、前記ガス発生物質の反応によって前記接着部の結合が弱くなる場合、形状が反転して陽極タブから分離される構造を有する、請求項９に記載の円筒型二次電池。
【請求項１１】
前記キャップアセンブリーは、ベンティング部材を含み、ＰＴＣ素子及び電流遮断素子が省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端にはベンティング部材が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されるＰＴＣ素子及び電流遮断素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる構造を有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の円筒型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は２０１８年６月４日付の韓国特許出願第２０１８−００６４１７２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た全ての内容はこの明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明はガス発生物質を含む接着部を備えた円筒型二次電池に関するものであり、具体的に、ゼリーロール型電極組立体の陽極タブが接着性物質、伝導性物質及びガス発生物質を含む接着部を介してキャップアセンブリーと結合される構造を有する円筒型二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
携帯用電子機器、電動工具、電気自動車及び電力貯蔵システムなどのエネルギー源として、充放電が可能であって繰り返し使用が可能な二次電池が使われており、高出力及び高容量の二次電池に対する要求が高くなっている。
【０００４】
前記二次電池は、電池ケースの形状によって、電極組立体が円筒形又は角形の金属缶に内蔵されている円筒型二次電池及び角型二次電池、及び電極組立体がアルミニウムラミネートシートのパウチ形ケースに内蔵されているパウチ型二次電池に分類される。
【０００５】
前記電池ケースに内蔵される電極組立体は陽極／分離膜／陰極の積層構造を有する充放電の可能な発電素子であり、活物質が塗布されたシート状の陽極と陰極との間に分離膜を介在して巻き取ったゼリーロール型構造と、所定の大きさを有する多数の陽極と陰極を分離膜が介在された状態で順次積層したスタック型構造とに分類される。そのうち、ゼリーロール型電極組立体は製造が容易であり、重量当たりエネルギー密度が高い利点を有しているから広く製作されており、ゼリーロール型電極組立体は通常に円筒型電池に製作される。
【０００６】
一般に、円筒型二次電池において、ゼリーロール型電極組立体の陽極タブは、キャップアセンブリーと結合し、トップキャップが陽極端子の役割を果たし、前記陽極タブとキャップアセンブリーの結合のためにレーザー溶接などの溶接方式が使われる。
【０００７】
しかし、溶接過程では残余異物が発生して電極組立体の外観に損傷を与えることがあり、トップキャップが歪む問題が発生し得る。
【０００８】
このように、円筒型二次電池の陽極端子を形成する過程で発生する問題点を解決し、二次電池の過充電を防止することができる技術が必要である。
【０００９】
これに関連して、特許文献１は、複数の第１電極タブがサブプレート及びミドルプレートの下部に配置されてサブプレート及びミドルプレートの両方に接合された構造、及び前記接合構造の密着度が高いほど内部抵抗が減少して溶接不良の可能性が減少することを開示している。
【００１０】
すなわち、特許文献１は、二次電池の内部抵抗を減少するための構造を開示しているが、異物が発生し得る溶接方法以外の結合方法を提示することができていない。
【００１１】
特許文献２は、導電性接着剤の上面には端子プレートが付着され、前記端子プレートに形成された中空を通して陰極端子が電気的に連結され、前記導電性接着剤の下面には陰極タブが付着された構造を開示しているが、特許文献２の二次電池は、前記導電性接着剤が溶融するか変形し、前記陰極タブと陰極端子が連結された部分が分離されながら間隔が発生して電気的連結が遮断される構造である。
【００１２】
特許文献３は、トップキャップ、及び安全ベントを順次含む積層体の外周面が主ガスケットで取り囲まれており、前記外周面を補助ガスケットが取り囲んでいる電流遮断部材が前記安全ベントの下方に接合されているキャップアセンブリーであり、前記補助ガスケットによって主ガスケットの垂れを防止することができる構造を開示している。
【００１３】
特許文献４は、正極、負極及び多孔性セパレーターを巻き取って形成された電極の最内側には正極及び負極の一つの電極のベースプレートを少なくとも１．５周り以上先に巻き取って電極巻芯部を形成し、前記ベースプレートの巻取開始部から１．５周り以内の領域に電極タブを付着し、その電極タブの端部をキャップアセンブリーに連結する構造を開示している。
【００１４】
しかし、特許文献３及び特許文献４は、電極端子と電極タブの連結のための過程で発生する問題点を解決するための方案を提示することができていない。
【００１５】
このように、円筒型二次電池においてゼリーロール型電極組立体の陽極タブとキャップアセンブリーの連結構造を容易に形成することができるとともに短時間に電気的連結を遮断することができ、溶接などの過程で発生し得る異物による問題を防止することができる技術に対する必要性が高いというのが実情である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】韓国公開特許第２０１７−００８１４４９号公報
【特許文献２】韓国公開特許第２００３−００４４５１２号公報
【特許文献３】韓国公開特許第２０１１−００３９９３４号公報
【特許文献４】韓国公開特許第２００１−００５４７３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は前記のような問題点を解決するためのものであり、電極タブとキャップアセンブリーを電気的に連結する過程で異物が発生するか又はキャップアセンブリーが搖れることを防止することができる円筒型二次電池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】
【００１８】
このような目的を達成するための本発明による円筒型二次電池は、シート状の陽極及び陰極の間に分離膜が介在された状態で巻き取られた構造のゼリーロール型電極組立体と、前記ゼリーロール型電極組立体を収容するための円筒状電池ケースと、前記円筒状電池ケースの開放上端に装着されるキャップアセンブリーと、を含み、前記キャップアセンブリーの下端面は接着部を介して前記ゼリーロール型電極組立体の陽極タブと連結され、前記接着部は、接着性物質、伝導性物質及びガス発生物質を含む構造を有することができる。
【００１９】
前記接着性物質は、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール及びポリアクリル酸エステルからなる群から選択される１種以上からなることができる。
【００２０】
前記伝導性物質は、金、銀、銅、アルミニウム及びこれらの合金、黒鉛、カーボンブラック、及び導電性纎維からなる群から選択される１種以上からなることができる。
【００２１】
前記ガス発生物質は、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３又はＢａＣＯ３であり得る。
【００２２】
前記ガス発生物質の含量は、前記伝導性物質の含量を基準に、２０重量％超過〜１００重量％の範囲で含まれることができる。
【００２３】
前記円筒型二次電池の電圧増加の際に前記ガス発生物質の反応が開始して前記接着部が膨張し、伝導性物質が離隔して電流が遮断されることができる。
【００２４】
前記ガス発生物質の反応開始温度は前記接着性物質の溶融温度より低いこともできる。
【００２５】
前記円筒型二次電池の電圧増加の際、前記接着性物質の溶融によって前記接着部の結合力が弱くなり、陽極タブがキャップアセンブリーから分離されることができる。
【００２６】
前記キャップアセンブリーは、ベンティング部材及びＰＴＣ素子が省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端には電流遮断素子が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されたベンティング部材及びＰＴＣ素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる。
【００２７】
前記キャップアセンブリーのベンティング部材は、前記ガス発生物質の反応によって前記接着部の結合が弱くなる場合、形状が反転して陽極タブから分離される構造を有することができる。
【００２８】
前記キャップアセンブリーは、ベンティング部材を含み、ＰＴＣ素子及び電流遮断素子が省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端にはベンティング部材が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されるＰＴＣ素子及び電流遮断素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる構造を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】従来の一般的な円筒型二次電池の垂直断面図である。
【図２】本発明の一実施例による円筒型二次電池の垂直断面図である。
【図３】図２の円筒型二次電池の電流が遮断された状態の垂直断面図である。
【図４】本発明の他の一実施例による円筒型二次電池の垂直断面図である。
【図５】図１及び図２の円筒型二次電池に含まれる電極組立体の高さを比較するための垂直断面図である。
【図６】図２の接着部の変形の前と後を示す拡大図である。
【図７】実験例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の円筒型二次電池は、シート状の陽極及び陰極の間に分離膜が介在された状態で巻き取られた構造のゼリーロール型電極組立体、前記ゼリーロール型電極組立体を収容するための円筒状電池ケース、及び前記円筒状電池ケースの開放上端に装着されるキャップアセンブリーを含み、前記キャップアセンブリーの下端面は接着部によって前記ゼリーロール型電極組立体の陽極タブと連結され、前記接着部は、接着性物質、伝導性物質及びガス発生物質を含む構造を有することができる。
【００３１】
すなわち、本発明は、キャップアセンブリーの下端面とゼリーロール型電極組立体の陽極タブの結合のために接着部を使い、前記接着部は、接着性物質、伝導性物質及びガス発生物質を含む。
【００３２】
具体的に、本発明の接着部は、定常状態では接着部の形態を維持しながら陽極タブとキャップアセンブリー間の結合力を高めることができる接着性物質、陽極タブとキャップアセンブリー間の電気的な連結通路となる伝導性物質、及び二次電池の電圧増加の際に反応を開始してガスを放出するガス発生物質を含む。
【００３３】
このように、本発明の円筒型二次電池は、陽極タブと陽極端子の役割を果たすキャップアセンブリー間の電気的な連結のために、従来に使っていたレーザー溶接のような溶接方法を使わず、陽極タブが結合されるキャップアセンブリーの下面に接着性物質を含む接着部を付け加えている。
【００３４】
したがって、従来に円筒型二次電池にレーザー溶接を使うことによって異物が電極組立体に落ちて分離膜が損傷するか又は電解液と反応するなどの問題が発生することを防止することができる。
【００３５】
前記接着性物質は陽極タブとキャップアセンブリー間の結合力を向上させることができる素材であれば特に限定されないが、例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルブチラール及びポリアクリル酸エステルからなる群から選択される１種以上であり得る。
【００３６】
前記伝導性物質は陽極タブとキャップアセンブリー間の電気的連結通路の役割を果たし、電気伝導性の高い素材からなれば特に限定されず、例えば、黒鉛、カーボンブラック、炭素纎維や金属纎維などの導電性纎維；及び、金、銀、銅、アルミニウム及びこれらの合金からなる群から選択される１種以上からなることができる。
【００３７】
前記ガス発生物質は電池の電圧上昇の際に反応を開始してガスを放出する物質であれば特に限定されず、例えば、炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）、ＣａＣＯ３、Ｋ２ＣＯ３、Ｎａ２ＣＯ３又はＢａＣＯ３からなることができる。
【００３８】
前記ガス発生物質の含量は、前記伝導性物質の含量を基準に、２０重量％超過〜１００重量％の範囲で含まれることができる。
【００３９】
前記ガス発生物質が前記伝導性物質の含量を基準に２０重量％より少なく含まれる場合には、生成されるガスの量が少なくて所望の程度の電圧上昇効果を得にくい。また、前記ガス発生物質の含量が前記導電性物質の含量より多く含まれる場合には、陽極端子の電気伝導性が問題となることができるので好ましくない。
【００４０】
一具体例で、本発明の円筒型二次電池はガス発生物質を含む接着部が付加された構造であり、前記円筒型二次電池の電圧増加の際に前記ガス発生物質の反応を開始するにつれて接着部の内部にガスが発生する。このようなガスの発生によって前記接着部が膨張し、正常状態で互いに密着して配列された伝導性物質の間に気泡が満たされて伝導性物質が互いに離隔する。
【００４１】
したがって、抵抗が上昇し、前記抵抗の上昇に比例して電圧が増加し、充電終了電圧に到逹して電流が遮断される。すなわち、陽極タブとキャップアセンブリーが溶接によって互いに連結された状態で電池の内圧増加によってベンティングがなされ、陽極タブとキャップアセンブリーが物理的に分離される従来の技術とは違い、本発明は、ガス発生物質を含む接着部が膨張して伝導性物質の粒子が互いに離隔することにより電流を遮断することができる。
【００４２】
例えば、前記ガス発生物質として炭酸リチウムを使う場合、電池の電圧が４．８Ｖに到逹すれば、前記炭酸リチウムが一酸化炭素及び二酸化炭素に分解されて気体が形成され、密着して配列された接着部の伝導性物質の間に間隔が生じて伝導性物質の粒子が互いに遠くなる。
【００４３】
前記ガス発生物質の反応開始温度は前記接着性物質の溶融温度より低くても良い。したがって、特定の温度範囲で前記接着性物質は溶融していない状態であるが、前記ガス発生物質は反応を開始してガスが発生する状態であり得る。このような状態では、陽極タブとキャップアセンブリー間の物理的結合は維持されているが、ガス発生によって伝導性物質の粒子間の距離が遠くなって抵抗が増加する。しかし、温度がさらに増加してガス発生物質のガス発生量が増加し、これとともに接着性物質も溶融して接着性が低くなれば、陽極タブとキャップアセンブリー間の物理的連結が切れることができる。
【００４４】
すなわち、前記円筒型二次電池の電圧増加の際、前記接着部のガス生成による抵抗上昇によって充電終了電圧まで電圧が上昇して電流を遮断することができるが、充電終了電圧に到達するとき、電池の一般的な温度は約６０℃以下である点を考慮すると、接着部の接着性物質が溶融しないことがあり得る。
【００４５】
しかし、外部衝撃などによって、充電終了電圧に至る前に瞬間的に電池の温度が上昇する場合には、前記接着性物質の溶融によって前記接着部の結合力が弱くなり、陽極タブがキャップアセンブリーから分離されることができる。
【００４６】
したがって、従来に陽極タブとキャップアセンブリーを溶接で結合させた場合と比較するとき、接着部の結合力が相対的に弱いから、陽極タブとキャップアセンブリーを分離させるために必要な力が相対的に減少して迅速な分離が可能である。
【００４７】
一具体例で、前記キャップアセンブリーはベンティング部材を含むが、ＰＴＣ素子は省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端にはベンティング部材又は電流遮断部材が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されたＰＴＣ素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる構造を有することができる。
【００４８】
このような構造の円筒型二次電池は、従来の同じ規格の円筒型二次電池と比較するとき、ゼリーロール型電極組立体の長さが相対的に長くなるので、高容量の円筒型二次電池を提供することができる。
【００４９】
また、本発明の円筒型二次電池は、電圧上昇の際にガスを発生する物質を含む接着部を含み、前記ガス発生物質によって抵抗が増加して電流を遮断することができるので、従来の円筒型二次電池が備えていたＰＴＣ素子を省略しても同じ効果を得ることができる。
【００５０】
一方、前記ベンティング部材が下向きに凹んでいる構造を有し、前記ベンティング部材は、前記ガス発生物質の反応によって前記接着部の結合が弱くなる場合、形状が反転して陽極タブから分離される構造を有する。よって、前記陽極タブとキャップアセンブリーが物理的に分離される構造を有することができる。
【００５１】
他の一具体例で、本発明の円筒型二次電池は、ガス発生物質によって接着部が膨張することにより抵抗が増加して電流が遮断される構造である点を考慮するとき、前記キャップアセンブリーはベンティング部材を含み、ＰＴＣ素子及び電流遮断素子が省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端にはベンティング部材が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されるＰＴＣ素子及び電流遮断素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる構造を有することができる。
【００５２】
すなわち、前記のように、ＰＴＣ素子及び電流遮断素子が省略される構造を含む場合には相対的にキャップアセンブリーの厚さが減少し、減少するキャップアセンブリーの厚さに相当する長さの分だけゼリーロール型電極組立体の高さを延ばすことができるので、電池の容量が増加する効果を得ることができる。
【００５３】
また、前記のような構造の円筒型二次電池は、前記ベンティング部材を含み、ＰＴＣ素子が省略される構造を有する円筒型二次電池と比較するとき、電流遮断素子がさらに省略されるので、省略される電流遮断素子の厚さの分だけ、キャップアセンブリーの厚さが減少する。
【００５４】
したがって、同じ規格の円筒型二次電池と比較するとき、ゼリーロール型電極組立体の長さが相対的に長くなるので、高容量の円筒型二次電池を提供することができる。
【００５５】
前記のように、ＰＴＣ素子及び電流遮断素子が省略される構造を有する円筒型二次電池の場合には、トップキャップの下部にベンティング部材が位置し、前記ベンティング部材の下面に接着部が付加されて陽極タブと電気的に連結されることができる。
【００５６】
以下、添付図面に基づき、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が本発明を容易に実施することができる実施例を詳細に説明する。ただし、本発明の好適な実施例の動作原理を詳細に説明するにあたり、関連した公知の機能又は構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要にあいまいにする可能性があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。
【００５７】
また、図面全般にわたって類似の機能及び作用を果たす部分に対しては同じ図面符号を使う。明細書全般で、ある部分が他の部分と連結されていると言うとき、これは直接的に連結されている場合だけではなく、その中間に他の素子を挟んで間接的に連結されている場合も含む。また、ある構成要素を含むというのは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００５８】
本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は従来の一般的な円筒型二次電池の垂直断面図である。
【００５９】
図１を参照すると、円筒型二次電池１００は、ゼリーロール型電極組立体１２０を収納する電池ケース１３０、及び電池ケース１３０の上部に位置するキャップアセンブリー１１０を含む。キャップアセンブリー１１０の上端にはトップキャップ１０１が位置し、トップキャップ１０１の下部には高温で電流を遮断するＰＴＣ素子１０２、高圧ガスを排出するベンティング部材１０３、及び電池の内圧上昇の際に電流を遮断する電流遮断素子１０４が順次積層されている。
【００６０】
キャップアセンブリー１１０と電池ケース１３０間の接触部分には二次電池の密封力を確保するためのガスケット１０６が介在されており、ゼリーロール型電極組立体の陽極タブ１２１は電流遮断素子１０４の下面に溶接で結合されている。
【００６１】
ゼリーロール型電極組立体１２０の上部には絶縁部材１１１が位置し、陽極タブ１２１と電池ケース１３０間の接触を防止することができる。
【００６２】
図２は本発明の一実施例による円筒型二次電池の垂直断面図、図３は図２のベンティング部材が破断された状態の垂直断面図である。
【００６３】
図２を参照すると、円筒型二次電池２００は、ゼリーロール型電極組立体２２０を収納する電池ケース２３０、及び電池ケース２３０の上部に位置するキャップアセンブリー２１０を含む。キャップアセンブリー２１０の上端にはトップキャップ２０１が位置し、トップキャップ２０１の下部にはベンティング部材２０３が位置する。
【００６４】
すなわち、円筒型二次電池２００のキャップアセンブリー２１０は、円筒型二次電池１００の構造において、ＰＴＣ素子１０２及び電流遮断素子１０４が省略され、トップキャップ２０１とベンティング部材２０３からなり、キャップアセンブリー２１０と電池ケース２３０間の接触部分にはガスケット２０６が介在されて密封力を確保することができる。
【００６５】
ゼリーロール型電極組立体２２０の陽極タブ２２１は接着部２０５を介してベンティング部材２０３の下面に結合される。
【００６６】
一方、図２に示したものとは違い、円筒型二次電池２００は、ベンティング部材２０３の下面にさらに電流遮断部材が設けられた構造を有し、電極組立体の陽極タブは前記電流遮断部材に結合され、ベンティング部材を介してトップキャップと電気的に連結されることができる。
【００６７】
図３は図２の円筒型二次電池の電流が遮断された状態の垂直断面図である。
【００６８】
図３を参照すると、円筒型二次電池は、電池の反復的な充放電によって電池ケースの内圧が増加する場合、圧力に耐えることができなかったベンティング部材２０３が上向きに凹んでいる構造に反転され、相対的に厚さが小さいノッチ部分が破断された状態を示している。
【００６９】
接着部２０５はガス発生物質を含むから、電池の圧力が増加する場合、ガスの発生によって接着部が膨張して結合力が弱くなり、ベンティング部材２０３の下面に設けられて陽極タブ２２１との結合を維持していた接着部２０５も分離され、一部はベンティング部材２０３の下面に付着され、残りの一部は陽極タブ２２１に付着された状態になる。
【００７０】
図４は本発明の他の一実施例による円筒型二次電池の垂直断面図である。
【００７１】
図４を参照すると、円筒型二次電池３００は、ゼリーロール型電極組立体３２０を収納している電池ケース３３０、キャップアセンブリー３１０、及びキャップアセンブリー３１０と電池ケース３３０との間に位置して電池ケースの密封力を確保するためのガスケット３０６を含む。
【００７２】
キャップアセンブリー３１０は、上部にトップキャップ３０１が位置し、トップキャップ３０１の下部にベンティング部材３０３が位置する。すなわち、円筒型二次電池３００のキャップアセンブリー３１０は、円筒型二次電池１００の構造において、ＰＴＣ素子１０２及び電流遮断素子１０４が省略された構造である。
【００７３】
ゼリーロール型電極組立体３２０の陽極タブ３２１は接着部３０５を介してベンティング部材３０３の下面に結合され、ベンティング部材３０３はトップキャップ３０１と連結されることにより、トップキャップ３０１が陽極端子の役割を果たすことができる。
【００７４】
ゼリーロール型電極組立体３２０の上部には絶縁部材３１１が位置して陽極タブ３２１と電池ケース３３０間の接触を防止することができる。
【００７５】
本発明は、接着部のガス発生によって電圧が増加して電流の流れを遮断するから、電池の内圧増加によってベンティング部材が破断される前に電流が遮断されるので、図２のベンティング部材２０３のように下向きに凹んでいる構造のベンティング部材２０３を使わなくてもよい。
【００７６】
しかし、必要に応じて、図２のベンティング部材２０３のような下向きに凹んでいる形態のベンティング部材２０３を使うことができるというのは言うまでもない。
【００７７】
図５は図１及び図２の円筒型二次電池に含まれる電極組立体の高さを比較するための垂直断面図である。
【００７８】
図５を参照すると、円筒型二次電池２００は、円筒型二次電池１００において、ＰＴＣ素子１０２及び電流遮断素子１０４が省略された構造である。
【００７９】
したがって、円筒型二次電池２００のキャップアセンブリーの厚さｈ２は円筒型二次電池１００のキャップアセンブリーの厚さｈ１より小さくなる。
【００８０】
このように、キャップアセンブリーの厚さが小さくなることにより、円筒型二次電池の全高が一定である場合、円筒型二次電池２００の電極組立体の高さｈ４は円筒型二次電池１００の電極組立体の高さｈ３より増加する。よって、円筒型二次電池２００は円筒型二次電池１００より高容量の二次電池になる。
【００８１】
図６は図２の接着部の変形の前と後を示す拡大図である。
【００８２】
図６を参照すると、接着部の上面はベンティング部材２０３と結合し、接着部の下面は陽極タブ２２１と結合されている。
【００８３】
接着部５０５は、接着性物質５０１、伝導性物質５０２及びガス発生物質５０３を含む。
【００８４】
正常状態では、接着部を介してベンティング部材２０３と陽極タブ３２１が結合され、密着して配列された伝導性物質５０２を介して電気的に連結されるが、電池の電圧上昇によってガス発生物質の反応を開始すれば、接着部の体積が膨張して伝導性物質５０２間の距離が大きくなる。よって、抵抗が高くなる効果が発生し、電圧増加が加速化して充電終了電圧に到逹すれば電流が遮断される。このような場合、物理的な短絡がないとしても電流を遮断することができる。
【００８５】
もしくは、ガス発生物質５０３の反応によってガスの量が増加５０３'（ガス発生物質が膨張した状態で示す）し、溶融した接着性物質５０１'によって接着部の結合力が弱くなれば、陽極タブとキャップアセンブリー間の物理的な結合が分離されることもできる。
【００８６】
以下では、本発明による実施例を参照して説明するが、これは本発明のより容易な理解のためのものであり、本発明の範疇がこれによって限定されるものではない。
【実施例】
【００８７】
＜実施例１＞
接着部の総重量を基準に、接着性物質としてエポキシ樹脂４０重量％、伝導性物質として銀３０重量％、及びガス発生物質として炭酸リチウム（Ｌｉ２ＣＯ３）３０重量％をＮＭＰと混合して乾燥することでペースト状態の接着部を製造する。
前記製造された接着部を図４に示した構造を有する円筒型二次電池の陽極タブとキャップアセンブリーの下端に付け加えて陽極タブと電流遮断素子間の電気的連結を完成した。実験の正確性のために、同じ条件の二次電池５個を製造した。
【００８８】
＜実施例２＞
前記実施例１において、伝導性物質である銀を４０重量％使い、炭酸リチウムを２０重量％使用した点を除き、前記実施例１と同様な方法でペースト状態の接着部を製造することで、前記接着部が設けられた円筒型二次電池５個を製造した。
【００８９】
＜比較例１＞
図１に示した構造の円筒型二次電池を準備し、陽極タブとキャップアセンブリーが溶接で結合された構造の円筒型二次電池５個を製造した。
【００９０】
＜比較例２＞
前記実施例１において、伝導性物質である銀を５０重量％使い、炭酸リチウムを１０重量％使用した点を除き、前記実施例１と同様な方法でペースト状態の接着部を製造することで、前記接着部が設けられた円筒型二次電池５個を製造した。
【００９１】
＜比較例３＞
前記実施例１において、伝導性物質である銀を６０重量％使い、ガス発生物質を使わない点を除き、前記実施例１と同様な方法でペースト状態の接着部を製造することで、前記接着部が設けられた円筒型二次電池５個を製造した。
【００９２】
＜実験例＞
接着部の抵抗測定
前記実施例１、２及び比較例１から３で製造された円筒型二次電池を使って二次電池の温度による抵抗変化量を測定し、その結果を図７に示した。
【００９３】
抵抗測定は、１ｋＨｚのＡＣ抵抗器を用いて電圧を測定する方式で測定し、図７は各条件で使用された５個のサンプルのＳＯＣ（％）による電圧の平均を示す。
【００９４】
図７を参照すると、陽極タブの結合のために溶接を使った比較例１、ガス発生物質が添加されなかった比較例２及びガス発生物質が２０重量％添加された比較例３の場合には、充電が進むにつれて（ＳＯＣが増加するにつれて）電圧が上昇していて、一部区間で相対的に電圧が著しく増加する地点があるが、充電終了電圧（８．４Ｖ）までに到逹することができないことが分かる。
【００９５】
したがって、充電終了電圧に到逹することによって電流を遮断する効果を得ることができない。
【００９６】
しかし、ガス発生物質が３０重量％添加された実施例１と２０重量％添加された実施例２の場合には、ＳＯＣ約１４０％に相当するときから電圧が急激に上昇して８．４Ｖ以上まで上昇する。
【００９７】
したがって、電流の流れを遮断して過熱による爆発などの発生を防止することができる。
【００９８】
本発明が属する分野で通常の知識を有する者であれば、前記内容に基づいて本発明の範疇内で多様な応用及び変形をなすことが可能であろう。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
以上で説明したように、本発明による円筒型二次電池は、接着性物質を含む接着部によって電極組立体とキャップアセンブリーが互いに電気的に連結されるので、電極組立体と電極端子の連結過程で異物が発生することを防止することができる。
【０１００】
また、前記接着部はガス発生物質を含むので、電池の温度増加による電圧上昇の際、ガス発生物質の反応によって前記接着部の結合力が弱くなり、電極タブとキャップアセンブリーが速かに分離されることができる。
【０１０１】
また、前記接着部でガスが発生することによって抵抗が急激に増加するので、充電終了電圧以上に電圧が増加することによって電流の流れを遮断することができる。
【符号の説明】
【０１０２】
１００、２００、３００    円筒型二次電池
１０１、２０１、３０１    トップキャップ
１０２    ＰＴＣ素子
１０３、２０３、３０３    ベンティング部材
１０４    電流遮断素子
１０６、２０６、３０６    ガスケット
１１０、２１０、３１０    キャップアセンブリー
１１１、２１１、３１１    絶縁部材
１２０、２２０、３２０    ゼリーロール型電極組立体
１２１、２２１、３２１    陽極タブ
１３０、２３０、３３０    電池ケース
ｈ１、ｈ２    キャップアセンブリーの厚さ
ｈ３、ｈ４    ゼリーロール型電極組立体の高さ
２０５、３０５、５０５    接着部
５０１、５０１'    接着性物質
５０２    伝導性物質
５０３、５０３'    ガス発生物質
【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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【手続補正書】
【提出日】令和2年5月8日(2020.5.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
前記キャップアセンブリーは、ベンティング部材を含み、ＰＴＣ素子が省略される構造を有し、前記キャップアセンブリーの下端にはベンティング部材が位置し、前記ゼリーロール型電極組立体は、前記省略されたＰＴＣ素子の厚さに相当する長さの分だけ延びる。
【国際調査報告】
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