(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の陰極板と陽極板を有する電極組立体と、
前記電極組立体が挿入される角形のケースと、
前記ケースと結合されてケースを密閉し貫通孔が形成されたキャッププレートと、前記貫通孔が形成されたキャッププレートの上部に位置するガスケットと、前記キャッププレートの下部に位置する絶縁板及び端子プレートと、前記ガスケットと貫通孔及び絶縁板、端子プレートを貫通してリベットされるものであって、ヘッド部が前記ガスケットを多段で加圧できるように段付き突起部を有する端子部材とを含んでなることを特徴とするキャップ組立体を有する二次電池。
【請求項２】
前記ヘッド部が非円形状または略四角形状で形成されることを特徴とする請求項１に記載のキャップ組立体を有する二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は二次電池に係り、より詳細には端子部材が改善されたキャップ組立体を有する角形二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近充電が可能な二次電池は、小型化されている携帯電話、ノート型コンピュータ、コンパクトカムコーダなどに適用できるように研究されている。特に、リチウムイオン電池は単位重量当りエネルギー密度に優れるという点で急速に市場を広げている。
【０００３】
このようなリチウムイオン電池は、主に陽極活物質としてコバルト酸リチウム（LiCoO2 ）、陰極活物質としては炭素を使用している。最近は陽極活物質としてスピネル構造のマンガン酸リチウムを使用する電池も一部製造されている。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とに分類され、一般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場合はリチウムポリマー電池という。このようなリチウムイオン電池は色々な形状で製造されているが、代表的な形状では円筒形と角形を挙げられる。
【０００４】
図４には、市販されている角形二次電池１０の一例を示した。
【０００５】
図面を参照すれば、前記角形二次電池１０はケース１１が備えられ、前記ケース１１内には電極組立体１２が設けられる。前記電極組立体１２は陽極板と陰極板が交互に積層され、その間に絶縁膜でセパレータが挿入されて形成される。そして前記ケース１１はキャップ組立体２０により密閉される。前記キャップ組立体２０はケース１１と溶接されてケース１１を密閉し貫通孔２１ａが形成されたキャッププレート２１と、前記キャッププレート２１の上下部に各々位置し、これらを貫通した端子部材２３によりリベットされたガスケット２４と絶縁板２５、前記絶縁板２５の下面に設けられて前記端子部材２３により支持され、電極組立体１２の陽極タブ１２ａと連結された端子プレート２６を含む。
【０００６】
前述したように構成された角形電池は、キャッププレート２１に端子部材２３によりリベット結合されたガスケット２４と絶縁板２５によりキャッププレート２１に形成された貫通孔２１ａが密閉されるが、端子部材２３による結合力が弱くて密閉性が落ちるという問題点がある。ガスケット２４と絶縁板２５による前記貫通孔２１ａの完全な密閉を保障するためには前記端子部材２３による前記ガスケット２４、キャッププレート２１、絶縁板２５、端子プレート２６の結合力により前記ガスケット２４の圧縮率が３０〜４０％に維持されるべきである。
【０００７】
しかし、二次電池の軽量化のために前記端子部材２３の材質にアルミニウムを使用したり、端子部材２３のヘッド部２３ａを長辺方向に長く形成して密着性を向上させた場合には端子部材２３の結合力が減少して前記貫通孔２１ａの密閉性が落ちるという問題点がある。
【０００８】
このようなキャッププレートに形成されて端子部材が引出された貫通孔の密閉性が落ちる場合には電解液の漏れが発生して電池の寿命が短縮され周囲を汚すという問題点がある。
【０００９】
角形二次電池のキャップ組立体に関する他の例が米国特許第５９８５４７８号公報、特開平１１−３２９４０７号公報などに開示されている。
【００１０】
前記公報に開示された構成は、陰極プレートに形成された貫通孔を陰極プレートの上下部に絶縁体とガスケットを位置させた状態でタブと連結されたリベットを用いて単純にリベットしたものである。このような構成は前述した実施例のように貫通孔の密閉性を高めるのに限界がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、端子部材によるガスケットとキャッププレート及び絶縁板の結合力を高めて貫通孔の密閉性を向上でき、電解液の漏れを防止して電池の寿命を延ばすことができるキャップ組立体を有する二次電池を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、電極組立体と、前記電極組立体が挿入されるケースと、前記ケースと結合されてケースを密閉するキャッププレートと、前記キャッププレートを貫通してリベットされ、絶縁部材と前記キャッププレートと絶縁されるものであって、ヘッド部が前記絶縁部材を多段加圧できるように段付き突起部を有し電極組立体の一つの端子と接続される端子部材とを含んでなることを特徴とする。
【００１３】
本発明において、前記ヘッド部が非円形状で形成され、突起部の幅はヘッド部の幅と同じかまたは小さく形成される。
【００１４】
代案として、前記目的を達成するために本発明は、複数の陰極板と陽極板を有する電極組立体と、前記電極組立体が挿入される角形のケースと、前記ケースと結合されてケースを密閉し貫通孔が形成されたキャッププレートと、前記貫通孔が形成されたキャッププレートの上部に位置するガスケットと、前記キャッププレートの下部に位置する絶縁板及び端子プレートと、前記ガスケットと貫通孔及び絶縁板、端子プレートを貫通してリベットされるものであって、ヘッド部が前記ガスケットを多段で加圧できるように段付き突起部を有する端子部材とを含んでなることを特徴とする。
【００１５】
本発明において、前記ヘッド部が非円形状で形成され、前記突起部がガスケットと対応するヘッド部の幅より狭い幅で突設され、この突出部には端部が長手方向に切開された延長部が形成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施例について、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１には本発明に係る角形二次電池の一実施例を示した。
【００１８】
図示したように角形二次電池は直六面体の形状を有し、上面が開放された開口３１が形成されたケース３０と前記ケース３０の内部に挿入される電極組立体４０と、前記ケース３０と結合されてケース３０を密閉し、後述する電極組立体４０の陽極と電気的に連結され、ケース３０に対して絶縁された端子部材５４を有するキャップ組立体５０とを含む。
【００１９】
前記ケース３０はアルミニウムやアルミニウム合金のような導電性金属材で形成されるが、その形状は前述したように電極組立体４０が設けられる空間部を有する直六面体に限定されず、電極組立体４０を内蔵できる構造であればいずれも可能である。
【００２０】
一方、電極組立体４０は陽極板４１と陰極板４３がセパレータ４２を介在して積層されてなされたり、陽極板４１、セパレータ４２及び陰極板４３が積層された状態でこれらを巻いた後加圧して板状で形成する場合もある。前記のように構成された電極組立体４０の陰極板４３の陰極タブ（図示せず）は前記ケース３０と接続され、陽極板の陽極タブ４１ａは前記キャップ組立体５０の端子部材５４と接続される。
【００２１】
前記キャップ組立体５０はケース３０と結合されるものであって、ケース３０と結合されてケース３０を密閉するキャッププレート５２と前記キャッププレート５２を貫通してリベットされ、前記キャッププレート５２と絶縁のための絶縁部材５３を多段加圧することによって絶縁部材５３との接触面積を広げたヘッド部５４ａを有する端子部材５４を含む。前記端子部材５４はアルミニウム、銅、黄銅で形成したり、銅または黄銅で製作した後その表面にニッケルをメッキできる。前記端子部材５４のヘッド部５４ａは長手方向に長い非円形状または直四角形状で形成され、下面には前記ヘッド部５４ａの幅より狭いかまたは同じ幅を有する突起部５４ｂが形成されてヘッド部５４ａの下面が段付けられる。このような段差は、突起部５４ｂの大きさを順次に小さく形成することによって多段で形成することもできる。そして前記突起部５４ｂにはこれより延び端部が長手方向に切開された延長部５４ｃが形成される。
【００２２】
前記キャッププレート５２と絶縁部材５３による端子部材５４の絶縁は前記キャッププレート５２に貫通孔５２ａが形成され、この貫通孔５２ａが形成された部位のキャッププレート５２の上下面に各々絶縁部材５３のガスケット５３ａと絶縁板５３ｂが設けられ、この絶縁板５３ｂの下面には端子プレート５５が位置する。この状態で前記端子部材５４がキャッププレートと絶縁部材を貫通してリベットされることによって、キャッププレート５２と端子部材５４が絶縁されると共に前記ガスケット５３ａを多段階で加圧させて貫通孔５２ａを密閉する。このときに前記端子部材５４のヘッド部５４ａによるガスケット５３ａの圧縮率はガスケット５３ａの厚さの３５％乃至４０％の範囲にすることが望ましい。
【００２３】
一方、電極組立体４０の陽極タブ４１ａは端子プレート５５に接合されて端子部材５４と通電されるようにしてもよいし、前記キャッププレート５２には電解液注入口５２ｂと安全弁５２ｃが設けられてもよい。
【００２４】
前述したように構成された角形電池のキャップ組立体５０は、端子部材５４のヘッド部５４ａの下面に突起部５４ｂが形成されているので、リベットするとき図２及び図３に示されたようにガスケット５３ａを多段圧縮する。すなわち、ヘッド部５４ａの下面に形成された突起部５４ｂの下面はキャッププレート５２の上面との間隔が狭くて、ヘッド部５４ａの下面はキャッププレート５２の上面との間隔が相対的に広いので、ヘッド部５４ａと突起部５４ｂによるガスケット５３ａの加圧程度が変わってガスケット５３ａが段付けられて加圧され、ヘッド部５４ａとガスケット５３ａの接触面積を広げることができる。したがって、キャッププレート５２を貫通する端子部材５４の気密性と貫通孔５２ａの密閉性を向上できるようになる。
【００２５】
本発明者の実験によれば、ヘッド部に突起部が形成されない従来の端子部材と本発明の端子部材によるガスケットの圧縮率を実験して下記の表１を得た。前記圧縮率は５次にわたって各々５０個をサンプリングして得た平均値である。
【００２６】
【表１】
0004459429.tif 000002
【００２７】
そして、本発明者は、密閉性の低下による電解液漏れ実験を４次にわたって製造個数に対するガスケット部位の電解液漏れ電池数の関係を実験して表２のような結果を得た。
【００２８】
【表２】
0004459429.tif 000003
【００２９】
前記表１で分かるように、ヘッド部５４ａに突起部５４ｂを形成することによってガスケットの圧縮率が全般的に向上することが分かった。また、表２に示すように、製造された電池のガスケット部位からｑ電解液が漏れる不良を大幅に縮めることができた。
【００３０】
以上、本発明について図面に示した一実施例を挙げて説明したが、これは例示的なことに過ぎず、本発明の技術的範囲内で当業者により多様な形態に変形できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は端子部材のヘッド部を長辺方向に広げて楕円形及び直四角形で形成してヘッド部とガスケットの接触面積を広げることができ、ヘッド部の下面に突起部を形成してガスケットの圧縮率を高めることができるので、キャッププレートを貫通する端子部材の絶縁とキャッププレートに形成された貫通孔の密閉性を向上させることができる。
【００３２】
また、電解液の漏れを防止することによって、製品の信頼性を高め寿命を延ばすことができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るキャップ組立体を有する二次電池の分離斜視図。
【図２】図１に示したキャップ組立体を有する二次電池の一部切除断面図。
【図３】図１に示した端子部材のヘッド部によりガスケットが圧縮された状態を示す断面図。
【図４】従来のキャップ組立体を有する二次電池の断面図。
【符号の説明】
３０  ケース
３１  開口
４０  電極組立体
４１  陽極板
４１ａ  陽極タブ
４２  セパレータ
４３  陰極板
５０  キャップ組立体
５２  キャッププレート
５２ａ  貫通孔
５２ｂ  電解液注入口
５２ｃ  安全弁
５３  絶縁部材
５３ａ  ガスケット
５４  端子部材
５４ａ  ヘッド部
５４ｂ  突起部
５４ｃ  延長部
５５  端子プレート
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004459429.tif 000006
【図４】
0004459429.tif 000007