(57)【要約】【課題】生産性、安全性に優れた２次電池を提供する。【解決手段】電極組立体と、電極組立体が実装される空間部が形成された下部ケース、および下部ケースの一辺の縁部と連結され、下部ケースとその縁部が付着されて下部ケースの空間部を密閉する上部ケースを含んでなり、上部ケースと下部ケースの縁部にはこれらが相互間付着されるシーリング部が形成されてなるケース部と、ケースの外部に突出した陽極端子と、陰極端子とを含んでなる２次電池において、前記電極組立体を密封して電極組立体と共に前記下部ケースの空間部に収納される電解液遮断部材をさらに含むことを特徴とする２次電池。【選択図】図２
2008108743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極板と陰極板がこれらを絶縁するセパレータを介して交互に複数枚積層されてなり、前記陽極板の一辺の一端部には陽極タップが、前記陰極板のこれに相応する辺の他端部には陰極タップがそれぞれ形成されており、前記陽極タップ同士は相互間溶接されて陽極タップ群を、前記陰極タップ同士は相互間溶接されて陰極タップ群をそれぞれ形成してなる電極組立体と、
前記電極組立体が実装される空間部が形成された下部ケースと、前記下部ケースの一辺の縁部と連結され、前記下部ケースとその縁部が付着されて前記下部ケースの空間部を密閉する上部ケースを含んでなり、前記上部ケースと前記下部ケースの縁部にはこれらが相互間付着されるシーリング部が形成されてなるケース部と、
前記陽極タップ群と溶接されて前記シーリング部に保持され前記ケースの外部に突出した陽極端子と、
前記陰極タップ群と溶接されて前記シーリング部に保持され前記ケースの外部に突出した陰極端子とを含んでなる２次電池において、
前記電極組立体を密封して電極組立体と共に前記下部ケースの空間部に収納される電解液遮断部材をさらに含むことを特徴とする２次電池。
【請求項２】
前記電解液遮断部材はＰＥフィルム袋、ＰＶＣフィルム袋、ＨＦＰフィルム袋、またはＰＶＤＦとＨＦＰを混合したフィルム袋中何れか一つよりなることを特徴とする請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
さらに、電池パック組立時前記陽極端子および前記陰極端子が折り曲げられる際、前記ケースと前記陽極端子または前記陰極端子とが接触するのを防止するためのショート防止手段が、前記ケースまたは前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は２次電池に係り、より詳細には電池の性能が向上されるようにその構造が改善された充電及び放電が可能な２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、充放電が可能な２次電池は携帯電話、ノート型コンピュータ、ビデオカメラ等携帯用電子機器に利用され、二次電池の研究開発が活発におこなわれている。
【０００３】
このような２次電池にはニッケル・カドミウム電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、金属リチウム電池、亜鉛・空気電池など多様な種類のものがある。
【０００４】
前記電池中、リチウム電池は作動電圧が３．６Ｖであって、電子機器の電源として広く用いられているニッケル・カドミウム（Ｎｉ-Ｃｄ）電池やニッケル・水素（Ｎｉ-ＭＨ）電池に比べて寿命が３倍である点、単位重量当りのエネルギー密度に優れた点で急速に伸張している。
【０００５】
このようなリチウム電池は電解液の種類によって液体電解質電池と高分子電解質電池に分類でき、一般的には液体電解質を使用する電池をリチウムイオン電池、高分子電解質を使用する電池をリチウムポリマー電池という。
【０００６】
リチウム２次電池は様々な形状で製造されているが、代表的な形状としてはリチウムイオン電池で主に用いられる円筒形及び角形が挙げられる。リチウムポリマー２次電池は柔軟性を有しており、比較的自由に形状を設計できる。従って、安全性と形状の自由度に優れ、軽い、リチウムポリマー２次電池が携帯用電子機器のスリム化及び軽量化に有利で、各種研究が行われている。
【０００７】
このようなリチウムポリマー２次電池の断面図を図１に模式的に示す。
【０００８】
図１に示すとおり、リチウムポリマー２次電池には、電極組立体と、この電極組立体が実装される空間部１１ａが形成された下部ケース１１と、前記下部ケース１１の空間部１１ａを密閉するものとして前記下部ケース１１にその一辺の縁部が連結している上部ケース１２とが含まれる。
【０００９】
前記電極組立体は陽極板１３と陰極板１４がセパレータ１５を介して積層し、前記各陽極板１３にはこれより延びる陽極タップが形成され、前記各陰極板１４にはこれより延びる陰極タップが形成される。前記各陽極板１３に形成された複数の陽極タップは相互溶接されて陽極タップ群１６を成し、前記陰極板１４に形成された複数の陰極タップは相互溶接されて陰極タップ群１７をなす。そして前記陽極タップ群１６と陰極タップ群１７には陽極端子１８と陰極端子１９が各々溶接されて下部ケース１１及び上部ケース１２の外部に引出される。
【００１０】
前述したように構成されたリチウムポリマー２次電池において、Ａｌマルチフィルムパウチである前記下部ケース１１及び上部ケース１２はナイロン、ポリエチレン（ＰＥ）、アルミニウム（Ａｌ）、エチル酢酸（ＥＡＡ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）など多様な材質で構成される。このような下部ケース１１及び上部ケース１２に電解液を注入した後、電極組立体を前記ケース１１、１２に実装する。この場合、電極組立体をケース１１、１２に実装した後、下部ケース１１と上部ケース１２を密封する時、陽極タップ群１６及び陰極タップ群１７の部位についた電解液がケース１１、１２の縁部のシーリング部に付いて密封が不十分になるなどの問題点が発生する。
【００１１】
そして図１に示したような下部ケース１１及び上部ケース１２から外部に突出したＡｌ素材よりなる陽極端子１８と、Ｃｕ素材またはＮｉ素材よりなる陰極端子１９は、折れ曲がって電池パックの端子（図示せず）と連結されるものである。しかしこの時、前記陽極端子１８及び前記陰極端子１９が折れ曲がる方向で下部ケース１１または上部ケース１２と接触してショートが発生する恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記のような問題点を解決するために創出されたものであって、電池製造時、ケースのシーリング部に電解液がつかないようにし、前記ケースの外部に突出した端子とケースが接触してショートが発生しないようにして電池の安全性を向上させ、また電池の生産性を向上させる２次電池を提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記のような目的を達成するための本発明の２次電池は、（１）陽極板と陰極板がこれらを絶縁するセパレータを介して交互に複数枚積層されてなり、前記陽極板の一辺の一端部には陽極タップが、前記陰極板のこれに相応する辺の他端部には陰極タップがそれぞれ形成されており、前記陽極タップ同士は相互間溶接されて陽極タップ群を、前記陰極タップ同士は相互間溶接されて陰極タップ群をそれぞれ形成してなる電極組立体と、前記電極組立体が実装される空間部が形成された下部ケースと、前記下部ケースの一辺の縁部と連結され、前記下部ケースとその縁部が付着されて前記下部ケースの空間部を密閉する上部ケースを含んでなり、前記上部ケースと前記下部ケースの縁部にはこれらが相互間付着されるシーリング部が形成されてなるケース部と、前記陽極タップ群と溶接されて前記シーリング部に保持され前記ケースの外部に突出した陽極端子と、前記陰極タップ群と溶接されて前記シーリング部に保持され前記ケースの外部に突出した陰極端子とを含んでなる２次電池において、前記電極組立体を密封して電極組立体と共に前記下部ケースの空間部に収納される電解液遮断部材をさらに含むことを特徴とする２次電池である。
【００１４】
本発明はまた、（２）前記電解液遮断部材はＰＥフィルム袋、ポリビニルカーボネート（ＰＶＣ）フィルム袋、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）フィルム袋、またはポリビニリデンフルオリド（ＰＶＤＦ）とＨＦＰを混合したフィルム袋中何れか一つよりなることを特徴とする（１）に記載の２次電池である。
【００１５】
本発明はまた、（３）さらに、電池パック組立時前記陽極端子および前記陰極端子が折り曲げられる際、前記ケースと前記陽極端子または前記陰極端子とが接触するのを防止するためのショート防止手段が、前記ケースまたは前記陽極端子および前記陰極端子の少なくとも一方に設けられたことを特徴とする（１）または（２）に記載の２次電池である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る２次電池は次のような効果を有する。
【００１７】
電解液が付いた電極組立体を電解液遮断部材に入れてケースに実装することによって、電解液が前記ケースのシーリング部に付かなくなるため、密封状態が良好となり、密封に伴う不良が顕著に減少する。
【００１８】
また、絶縁部材を前記陽極端子及び陰極端子またはケースに設けることにより、電池パックへの電池実装時及び端子連結時に、電池ケースの外部に突出した陽極端子及び陰極端子が折れ曲がりケースと接触して発生するショートを防止する。
【００１９】
従って、生産不良の減少による電池生産性の向上、電池の安全性確保、の効果がある。
【００２０】
本発明の説明は、図面に示した一実施例を参照してなされるが、当該技術分野で通常の知識を有する者であれば、多様な変形及び均等な実施例を考えられるはずである。従って本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲のみにより決まるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付した図面を参照して本発明に係る好ましい実施例を詳細に説明する。
【００２２】
図２に本発明に係る２次電池の部分分解斜視図を示す。
【００２３】
図面に示すように、本発明に係る２次電池、例えばリチウムポリマー２次電池は、電極組立体２０と、この電極組立体２０が実装される空間部３２が形成された下部ケース３１と、前記下部ケース３１に一辺の縁部が連結されており、前記電極組立体２０が実装される下部ケース３１の空間部３２を密閉する上部ケース３３とを含む。
【００２４】
前記電極組立体２０は陽極板２１と陰極板２２がセパレータ２３を介して積層した構造を有し、前記各陽極板２１の一辺の一端部にはこれより延びる陽極タップ２６ａが形成され、前記各陰極板２２には陰極タップ２４ａが形成される。前記各陽極板２１に形成された複数の陽極タップ２６ａは相互間溶接されて陽極タップ群２６をなし、前記陰極板２２に形成された複数の陰極タップ２４ａは相互間溶接されて陰極タップ群２４をなす。そして前記陽極タップ群２６と陰極タップ群２４には所定長さを有する陽極端子２５と陰極端子２７が各々溶接される。
【００２５】
前述したように構成された電極組立体２０が下部ケース３１の空間部３２に実装される時、陽極タップ群２６と陰極タップ群２４はＶ状に折り曲げられ、前記空間部３２内の一側壁に密着する。そして前記上部ケース３３及び下部ケース３１の縁部には、前記電極組立体２０を下部ケース３１の空間部３２に実装した後、この空間部３２を密閉するためのシーリング部３１ａ、３３ａが形成される。前記シーリング部３１ａ、３３ａが接合され空間部３２が密閉される際、前記陽極タップ群２６及び陰極タップ群２４と溶接された陽極端子２５と陰極端子２７は、下部ケース３１と上部ケース３３の接合部から外部に引出される。
【００２６】
前記陽極端子２５及び陰極端子２７、または前記上部ケース３３または下部ケース３１のいずれかには前記陽極端子２５及び陰極端子２７と前記上部ケース３３または下部ケース３１との接触により発生するショートを防止するためのショート防止手段が後述するように備わる。
【００２７】
上記のショート防止手段の実施例１は、図２に示すように、前記陽極端子２５と陰極端子２７の下部面に付着された絶縁部材４１を有するものである。そして上記のショート防止手段の実施例２は、図３に示すように前記下部ケース３１の外部の前面側壁に付着された絶縁部材４２を有するものである。前記絶縁部材４１、４２は絶縁素材のＰＥテープなどからなる。しかし前記絶縁部材４１、４２は特別な素材に限られるものではなく、絶縁材として容易に付着できれば全て適用可能である。
【００２８】
また、上記のショート防止手段の実施例３は図４に示したように、前記陽極端子２５及び陰極端子２７を保持するために前記下部ケース３１の前面シーリング部３１ａが突出するように成形した保持部４３を有するものである。
【００２９】
前記陽極端子２５及び陰極端子２７が電池のパック（図示せず）と接続されて電池パックに組立てられる時、前記陽極端子２５、陰極端子２７及びシーリング部３１ａ、３３ａは折り曲げられる。通常、前記陽極端子２５及び陰極端子２７は下部ケース３１方向に折り曲げられる。従って前述した上記ショート防止手段の実施例１及び実施例２においては、図２及び図３に示したように、陽極端子２５及び陰極端子２７の下部面または下部ケース３１の前面側壁部にそれぞれ絶縁部材４１、４２を付着することになる。
【００３０】
しかし前記陽極端子２５及び陰極端子２７が上部ケース３３方向に折れ曲がる場合には、絶縁部材４１が陽極端子２５及び陰極端子２７の上部面に付着され、絶縁部材４２が上部ケース３３の前面側に付着され、上部ケース３３の前面シーリング部３３ａが突出するように成形される必要がある。
【００３１】
また、図２に示すように、前記電極組立体２０に供給された電解液のシーリング部３１ａ、３３ａへの付着防止のために、電極組立体２０を包装する電解液遮断部材４４が使用される。前記電解液遮断部材４４は電解液に溶けない素材よりなり、例えばＰＥ、ＰＶＣ、ＨＦＰまたはＰＶＤＦとＨＦＰを混合した素材中いずれか一つよりなるフィルム袋が挙げられる。このようなフィルム袋に前記電極組立体２０を入れた後密封する。
【００３２】
このように構成された本発明に係る２次電池の作用を以下に説明する。ただし、一般的な２次電池の作用および作動説明は省略し、本発明に係る２次電池の特徴的な作用のみ説明する。
【００３３】
電池組立体２０を電解液に浸した後、前述したフィルム袋の電解液遮断部材４４に入れ、これを前記下部ケース３１の空間部３２に実装する。そして前記上部ケース３３及び下部ケース３１のシーリング部３１ａ、３３ａを接合する。その後、体積が最小になるように前記上部ケース３３及び下部ケース３１の外部前面に突出した陽極端子２５、陰極端子２７及びシーリング部３１ａ、３３ａを折り曲げて電池パックに設置し、パッキングすることによって２次電池パックが完成する。
【００３４】
このように電池が製造される過程中に、前記陽極端子２５、陰極端子２７及びシーリング部３１ａ、３３ａが折れ曲がっている状態を図５に示す。
【００３５】
図面に示すように、前記電解液を含む電極組立体２０を電解液遮断部材４４に入れ下部ケース３１に入れて上部ケース３３で密閉するので、電解液が前記上部３３及び下部ケース３１のシーリング部３３ａ、３１ａに付かない。前記電解液遮断部材４４には延伸率の良いＰＶＣフィルム袋やＰＶＤＦとＨＦＰを混合したフィルム袋を使用することによって安全性試験、過充電貫通試験時フィルム袋がネールに巻き込まれるため安全性上昇効果があった。
【００３６】
また、前記陽極端子２５及び陰極端子２７の下部面に絶縁部材４１が付着しているため、前記陽極端子２５及び陰極端子２７が下部ケース３１側に折れ曲がる際に陽極端子２５及び陰極端子２７と下部ケース３１が接触してもショートが発生しない。
【００３７】
また、図６に示したように前記絶縁部材４１の代わりに下部ケース３１の前面側壁に前記絶縁部材４２を付着することによって、この時にも前記陽極端子２５、陰極端子２７及びシーリング部３１ａ、３３ａが折れ曲がり陽極端子２５及び陰極端子２７と下部ケース３１が接触してもショートが発生しない。そして図７に示したように前記保持部４３を成形することによって、前記陽極端子２５及び陰極端子２７を保持すると同時にこの陽極端子２５及び陰極端子２７が下部ケース３１側に折れてもショートが発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】一般的な２次電池の構成を模式的に示す部分側断面図である。
【図２】本発明に係る２次電池の一実施形態を模式的に示す部分分解斜視図である。
【図３】本発明に係る２次電池の他の実施形態を模式的に示す外観斜視図である。
【図４】本発明に係る２次電池の他の実施形態を模式的に示す外観斜視図である。
【図５】図２の２次電池の製造状態を模式的に示す側断面図である。
【図６】図３の２次電池の製造状態を模式的に示す側断面図である。
【図７】図４の２次電池の製造状態を模式的に示す側断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
２０…電極組立体  
２１…陽極板  
２２…陰極板  
２３…セパレータ  
２４…陰極タップ群  
２４ａ…陰極タップ  
２５…陽極端子  
２６…陽極タップ群  
２６ａ…陽極タップ  
２７…陰極端子  
３１…下部ケース  
３１ａ…シーリング部  
３２…空間部  
３３…上部ケース  
３３ａ…シーリング部  
４１…絶縁部材  
４２…絶縁部材  
４３…保持部  
４４…電解液遮断部材
【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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