(57)【要約】      （修正有）【課題】中大型バッテリの体積を減少させると共に剛性の強い金属材料を用いた中大型バッテリを提供する。【解決手段】中大型バッテリは、両側面に開口部が形成されるカン１００と、陽極集電体、分離膜、陰極集電体が順次積層されたままの状態で巻き取られて形成され、カン内部に収容される電極ジェリーロールと、電極ジェリーロールの両側の陽極集電体及び陰極集電体にそれぞれ結合されるリードタブと、カンの両側面に結合され、リードタブとの電気的接続を行う側面キャップアセンブリ１２０とを含み、側面キャップアセンブリは、リードタブに接続するための接続部１２２を含む導体プレートと、カンと導体プレートとの間に積層され、接続部とリードタブが接続するようにホールが形成された絶縁プレートとで構成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側面に開口部が形成されるカンと、
陽極集電体、分離膜、陰極集電体が順次積層されたままの状態で巻き取られて形成され、前記カン内部に収容される電極ジェリーロールと、
前記電極ジェリーロールの両側の前記陽極集電体及び前記陰極集電体にそれぞれ結合されるリードタブと、
前記カンの両側面に結合され、前記リードタブとの電気的接続を行う側面キャップアセンブリと
を含むことを特徴とする中大型バッテリ。
【請求項２】
前記側面キャップアセンブリは、
前記リードタブを接続するための接続部を含む導体プレートと、
前記カンと前記導体プレートとの間に積層され、前記接続部と前記リードタブが接続するようにホールが形成された絶縁プレートと
で構成されることを特徴とする請求項１に記載の中大型バッテリ。
【請求項３】
前記導体プレートの前記接続部は、前記カンの内部方向に突出形成され、前記絶縁プレートの前記ホールを貫通して前記リードタブに接続されることを特徴とする請求項２に記載の中大型バッテリ。
【請求項４】
前記カンの両側面と前記側面キャップアセンブリとの間にはゴムパッドがさらに積層されることを特徴とする請求項１に記載の中大型バッテリ。
【請求項５】
前記リードタブは、形状変形が可能な柔軟性を有するリードタブであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の中大型バッテリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中大型バッテリ（Ｌａｒｇｅ−ｓｉｚｅｄ  Ｂａｔｔｅｒｙ）に係り、より詳しくは、中大型バッテリのカン構造及びその内部の陽陰極接続方式を改善することにより、体積エネルギー密度を向上させ、電池の大容量化に効果的な構造を有する中大型バッテリに関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリは、その内部に入っている化学物質の電気化学的な酸化−還元反応時に発生する化学エネルギーを電気エネルギーに変換する装置であって、産業分野全般にわたって使用されている。特に、電気自動車などに使用される中大型バッテリは、高出力の高電流量を有するバッテリであって、エネルギー密度を向上させるために開発されつつある（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
図７に、従来の中大型バッテリの構造及びその製造過程を示した。図７を参照して従来の中大型バッテリの製造過程を説明する。陽極集電体１０、分離膜（図示せず）、及び陰極集電体１２を順次積層した後（図７（ａ））、ロール状に巻き取って電極ジェリーロール（ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）２０を製造する（図７（ｂ））。この時、陽極集電体１０と陰極集電体１２とを、所定間隔ずらして積層し、巻き取ることによって電極ジェリーロール２０の両側にそれぞれ陽極及び陰極集電体１０、１２の端部が突出するようにしてもよい。
【０００４】
次に、電極ジェリーロール２０の両側に突出した陽極及び陰極集電体１０、１２の端部とリードタブ機構物２２ａ、２２ｂを溶接し（図７（ｃ））、リードタブ機構物２２ａ、２２ｂが溶接された電極ジェリーロール２０を上部が開放された形態のカン（バッテリケース）３０内に挿入する（図７（ｄ））。最後に、上部キャップアセンブリ（図示せず）を組み立ててカン３０と上部キャップアセンブリとの接合部位を溶接することで、中大型バッテリの製造が完了する。
一方、従来の中大型バッテリに使用されるカン３０は、図８に示したとおり、上部が開放された角形の構造を有するものであって、深絞り加工により軟質のアルミニウムを成形する方式が用いられた。すなわち、軟質のアルミニウム板１を材料として数十回の油圧プレス加工機２を用いた工程を経て、これによって上部が開放された形態のカン３０が製造された。
【０００５】
しかし、このような方法で製造したカンは、従来の中大型バッテリに用いた場合、次のような問題点があった。
第１に、従来の中大型バッテリに用いられる上部開放型カンは深絞り加工により製造されるため、軟質のアルミニウムを材料として使用しなければならず、これによってカンの剛性が弱くなる問題があった。カンの剛性を確保するためにはカンの底部及び側面の厚さを厚くする必要があるが、これはカン重量の増加につながり、バッテリの重量に比してエネルギー密度が低下する短所があった。特に、バッテリセルの電気容量が増加する場合、カンの大きさも増加することになる。この時、製造不良率を低減し、カンの剛性を確保するためには、カンの底部及び側面の厚さをさらに増加する必要があるため、大型電池用カンの製造には深絞り加工の適用が困難であった。
第２に、深絞り方式を適用する場合、数十回の油圧プレス工程が必要で、多くのコストを要する上に、製造不良率が高いという問題点があった。特に、隅の部分に発生するクラックはカンの製造単価の増加に影響を与えていた。
第３に、従来の中大型バッテリ構造では、電極ジェリーロールの両側に形成されるリードタブが占める空間により、バッテリの体積が大きくなる短所があった。すなわち、図７に示すとおり、電極ジェリーロールの両側に突出している陽極及び陰極集電体の端部に結合するリードタブは、リードタブ機構物２２ａ、２２ｂによってカン上部の開放部に突出するように成形されるが、このような構造では、電極ジェリーロールの両側に装着されるリードタブを収納するための別途の空間を必要とするため、バッテリの体積エネルギー密度を低減させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−７１７８４号公報
【特許文献２】特表２００９−５２９２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、中大型バッテリの体積を減少させると共に剛性の強い金属材料を用いた中大型バッテリを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の中大型バッテリは、両側面に開口部が形成されるカンと、陽極集電体、分離膜、陰極集電体が順次積層されたままの状態で巻き取られて形成され、カンの内部に収容される電極ジェリーロールと、電極ジェリーロールの両側の陽極集電体及び陰極集電体にそれぞれ結合されるリードタブと、カンの両側面に結合され、リードタブとの電気的接続を行う側面キャップアセンブリとを含むことを特徴とする。
【０００９】
この時、側面キャップアセンブリは、リードタブを接続するための接続部を含む導体プレートと、カンと導体プレートとの間に積層され、接続部とリードタブが接続するようにホールが形成された絶縁プレートとで構成されることが好ましい。
【００１０】
また、導体プレートの接続部は、カンの内部方向に突出形成され、絶縁プレートのホールを貫通してリードタブに接続されることがよい。
また、カンの両側面と側面キャップアセンブリとの間にはゴムパッドがさらに積層されてもよい。
本発明の実施例において、リードタブは、形状変形が可能な柔軟性を有するリードタブであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る中大型バッテリは、バッテリカンが深絞り方式ではなく、ダイカストまたは引き抜き方式で製造可能になり、剛性の強い金属材料を用いてカンを製造することができる。これによって、カン壁面の厚さを薄く加工でき、バッテリの剛性を確保すると共に重量を低減することができる。
また、従来の深絞り方式によるカン製造方法に比べてカン製造工法が簡単で、工程コストと不良率を低減することができる。
さらに、電極ジェリーロールの側部に形成されるリードタブがカンの側面に結合するキャップアセンブリに直接電気的に接続されるため、リードタブが占める体積を画期的に減らし、バッテリ全体の体積エネルギー密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施例に係る中大型バッテリのカン及び側面キャップアセンブリを示す構成図である。
【図２】本発明の実施例に係るキャップアセンブリの構成を示す図面である。
【図３】本発明の実施例に係る中大型バッテリの構造及び製造過程を示す図面である。
【図４】本発明の他の実施例に係る、カンと側面キャップアセンブリとの間にゴムパッドが積層される状態を示す図面である。
【図５】本発明の他の実施例に係るゴムパッドと側面キャップアセンブリの積層構造を示す図面である。
【図６】本発明の他の実施例に係る中大型バッテリの構造及び製造過程を示す図面である。
【図７】従来技術に係る中大型バッテリの構造及び製造過程を示す図面であり、（ａ）は陽極及び陰極集電体、（ｂ）は電極ジュリーロール、（ｃ）はリードタブ機構物の取付け、（ｄ）は電極ジェリーロールのカンへの挿入、（ｅ）は電極ジュリーロールのカンへの収納状況を示す。
【図８】従来技術に係る中大型バッテリのカン製造過程を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
図１から図３に、本発明の実施例に係る中大型バッテリの構造及び製造過程を示した。図１は、本発明に係るバッテリのカン１００及び側面キャップアセンブリ１２０の構成図であり、図２は、側面キャップアセンブリ１２０の構成を示す図である。また、図３には、本発明の実施例によりカン１００、電極ジェリーロール２０、及び側面キャップアセンブリ１２０が組み立てられる状態を示した。
【００１４】
図１〜３に示したとおり、本発明の実施例に係る中大型バッテリは、カン１００、電極ジェリーロール２０、リードタブ１４０、及び側面キャップアセンブリ１２０を有する。
カン１００は、電極ジェリーロール２０を収容するための空間を提供するものであって、本発明の実施例により両側面が開放されて形成される。したがって、カン１００は、ダイカストまたは引き抜き工法で製造が可能であり、これによって剛性の強い金属を用いて薄く製造することが可能である。すなわち、本発明の実施例によるとカン１００は、アルミニウムでも製造可能であるが、この時、マグネシウムの含量が高い硬質のアルミニウムを用いて製造してもよい。また、カン１００は、鉄やステンレス（ＳＵＳ）などの材質で製造してもよい。
【００１５】
電極ジェリーロール２０は、陽極集電体１０、分離膜（図示せず）、陰極集電体１２が順次積層されたままの状態で巻き取られて形成されるものであって、通常の電極ジェリーロール２０が使用されるため、これに対する詳しい説明は省略する。
電極ジェリーロール２０の両側には本発明に係るリードタブ１４０ａ、１４０ｂが結合される。リードタブ１４０ａ、１４０ｂは、巻き取られた電極ジェリーロール２０から突出した陽極集電体１０及び陰極集電体１２の端部にそれぞれ接触し、溶接により結合される。
【００１６】
本発明の実施例において、リードタブ１４０ａ、１４０ｂは、側面キャップアセンブリ１２０の接続部１２２に接続するためのものであって、好ましくは形状変形が可能な柔軟性を有するリードタブが使用される。すなわち、リードタブ１４０ａ、１４０ｂは、軟質の材質で製造され、側面キャップアセンブリ１２０がカン１００の側面に結合されることにより、曲がった形態で側面キャップアセンブリ１２０に形成されている接続部１２２に接続される。
【００１７】
一方、カン１００の両側面に結合される側面キャップアセンブリ１２０は、カン１００を密閉すると共にリードタブ１４０ａ、１４０ｂに電気的に接続することができる。本発明の一実施例によると、側面キャップアセンブリ１２０は、図２に示したとおり、導体プレート１２０ｂ及び絶縁プレート１２０ａが積層されて形成される。導体プレート１２０ｂには、カン１００内部のリードタブ１４０ａ、１４０ｂを接続する接続部１２２が形成され、絶縁プレート１２０ａには、接続部１２２とリードタブ１４０ａ、１４０ｂとが接続するためのホール１２４が形成される。
好ましくは、導体プレート１２０ｂの接続部１２２は、カン１００の内部方向に突出形成され、絶縁プレート１２０ａのホール１２４を貫通してリードタブ１４０ａ、１４０ｂと接続される。
【００１８】
具体的には、絶縁プレート１２０ａと導体プレート１２０ｂが積層されると、導体プレート１２０ｂの突出している接続部１２２は、絶縁プレート１２０ａのホール１２４を貫通し、図３に示したとおり、カン１００内部に収容された電極ジェリーロール２０の側部に結合されたリードタブ１４０ａと接続される。図３は、カン１００の右側面に側面キャップアセンブリ１２０を装着する状態を示したが、左側面にもこのような方法で側面キャップアセンブリ１２０を装着して導体プレート１２０ｂの接続部１２２をリードタブ１４０ｂに接続することができる。
【００１９】
本発明の実施例で、接続部１２２とリードタブ１４０ａ、１４０ｂとの接続は、側面キャップアセンブリ１２０がカン１００から分離された状態で溶接により行なわれる。リードタブ１４０ａ、１４０ｂは、形状変形が可能な柔軟性を有する形態で製造されるため、バッテリ組立て時にも、接続部１２２とリードタブ１４０ａ、１４０ｂの結合が維持される。
具体的には、リードタブ１４０ａ、１４０ｂが溶接結合された側面キャップアセンブリ１２０をカン１００に装着し、接続部１２２がリードタブ１４０ａ、１４０ｂを加圧すると、リードタブ１４０ａ、１４０ｂはその形態を曲げてカン１００に収納されるが、リードタブ１４０ａ、１４０ｂはその形態が曲がっても接続部１２２との結合を維持することができる。これによって、本発明に係る中大型バッテリは、リードタブ１４０ａ、１４０ｂを装着するためのカン１００の側部の体積を最小化することができる。
側面キャップアセンブリ１２０は、カン１００の側面に装着された後、レーザー溶接によりカン１００に結合される。
【００２０】
図４から図６には、本発明の他の実施例に係る中大型バッテリの構造及び製造過程を示した。以下、図１から図３に示した本発明の実施例の構成と同一である内容は説明を省略し、異なる構成について説明する。
図４から図６に示したとおり、本発明の他の実施例に係る中大型バッテリは、カン１００の両側面と側面キャップアセンブリ１２０との結合のためのゴムパッド１１０をさらに含むことができる。ゴムパッド１１０は、カン１００の側面開口部に形成される枠の形状に合わせて形成されたものであって、カン１００の両側面と側面キャップアセンブリ１２０との間に積層されてクランピングを行うことができる。この時、カン１００と側面キャップアセンブリ１２０との間には別途の溶接をしなくても結合が可能になる。
ゴムパッド１１０は、カン１００と側面キャップアセンブリ１２０との結合を維持するだけでなく、カン１００内部に収容される電極ジェリーロール２０が外部衝撃により揺れないように固定することもできる。
【００２１】
以上、本発明に関する好ましい実施例を説明したが、本発明は前記実施例に限定されず、本発明の属する技術的範囲を逸脱しない範囲での全ての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００２２】
１    軟質のアルミニウム板
２    油圧プレス加工機
１０    陽極集電体
１２    陰極集電体
２０    電極ジェリーロール
２２ａ、２２ｂ    リードタブ機構物
３０、１００    カン
１１０    ゴムパッド
１２０    側面キャップアセンブリ
１２０ａ    絶縁プレート
１２０ｂ    導体プレート
１２２    接続部
１２４    ホール
１４０ａ、１４０ｂ    リードタブ
【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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