(57)【要約】  本発明は、二次電池に関し、本発明に係る二次電池は、第１電極、分離膜、第２電極が交互に積層されて巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶、及び前記第１缶及び前記第２缶の間の重畳部分を絶縁する絶縁体を含み、前記第１缶は前記第１電極と電気的に接続され、前記第２缶は前記第２電極と電気的に接続され、前記絶縁体には、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部が形成され、前記絶縁体が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される前記短絡誘導貫通部を介して、前記第１缶及び前記第２缶の間が短絡される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、分離膜、第２電極が交互に積層されて巻き取られた電極組立体；
前記電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶；及び
前記第１缶及び前記第２缶の間の重畳部分を絶縁する絶縁体；を含み、
前記第１缶は前記第１電極と電気的に接続され、前記第２缶は前記第２電極と電気的に接続され、
前記絶縁体には、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部が形成され、
前記絶縁体が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される前記短絡誘導貫通部を介して、前記第１缶及び前記第２缶の間が短絡される二次電池。
【請求項２】
前記短絡誘導貫通部は複数個で形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁体には、前記短絡誘導貫通部が少なくとも一つ以上の列または行に形成される、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁体には、前記短絡誘導貫通部が格子状に形成される、請求項２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記絶縁体はポリマー材質を含む、請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ポリマー材質は、ＰＥ、ＰＰ及びＰＥＴのいずれか一つからなる、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ポリマー材質は、１８０℃以下で融点を有するＰＥまたはＰＰ材質で形成される、請求項５に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１缶及び前記第２缶は円筒状に形成され、
前記第１缶の内周面は前記第２缶の外周面よりも大きく形成され、前記第２缶が前記第１缶に挿入される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項９】
前記絶縁体は、前記第２缶の外周面にコーティングされてコーティング層を形成する、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記絶縁体は、前記第２缶の外周面にペインティング、プリンティング、クラッディング、ラミネーション、スプレーイング、マスキング、ディッピング、ボンディングのいずれか一つの形態で付着された、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記第１缶は、一側部に一側方向に開口された第１開口部が形成され、他側部に他側方向に閉鎖された第１接続部が形成され、
前記第２缶は、他側部に他側方向に開口された第２開口部が形成され、一側部に一側方向に閉鎖された第２接続部が形成され、
前記第１電極の端部は前記第１接続部に接続され、前記第２電極の端部は前記第２接続部に接続される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記絶縁体の一側端部は、前記第１缶の一側端部よりも前記第２接続部のさらに近くに位置されるように延長される、請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記絶縁体の他側端部は、前記第２缶の他側端部よりも前記第１接続部のさらに近くに位置されるように延長される、請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記第１缶は、スチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成され、
前記第２缶は、アルミニウムを含んで形成される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記第１缶は、アルミニウムを含んで形成され、
前記第２缶は、スチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１電極は負極からなり、前記第２電極は正極からなる、請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１電極は正極からなり、前記第２電極は負極からなる、請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第１缶及び前記第２缶は、四角筒状に形成され、
前記第１缶の内側幅は前記第２缶の外側幅よりも大きく形成され、前記第２缶が前記第１缶に挿入される、請求項１に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１８年１０月５日付韓国特許出願第１０−２０１８−０１１８８６７号及び２０１９年１０月２日付韓国特許出願第１０−２０１９−０１２２４０２号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
二次電池は、一次電池とは異なり再充電が可能であり、また、小型及び大容量化の可能性によって近来に多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術の開発と需要の増加に伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加している。
【０００４】
二次電池は、電池ケースの形状によって、コイン型セル、円筒型セル、角型セル、及びパウチ型セルに分類される。二次電池で電池ケースの内部に装着される電極組立体は、電極及び分離膜の積層構造でなる充放電が可能な発電素子である。
【０００５】
電極組立体は、活物質が塗布されたシート型の正極と負極との間に分離膜を介在し巻取ったゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ−ｒｏｌｌ）型、多数の正極と負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、及びスタック型の単位セルを長い長さの分離フィルムで巻取ったスタック／フォールディング型に大体分類できる。このうち、ゼリーロール型電極組立体は、製造が容易であり、且つ、重量当たりのエネルギー密度が高いという長所を有しているので、広く用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２０１６−００１０１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の一つの観点は、高熱及び高圧の発生時に短絡を誘導して電池安定性を向上させることができる二次電池を提供するためのことである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態による二次電池は、第１電極、分離膜、第２電極が交互に積層されて巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶、及び前記第１缶及び前記第２缶の間の重畳部分を絶縁する絶縁体を含み、前記第１缶は前記第１電極と電気的に接続され、前記第２缶は前記第２電極と電気的に接続され、前記絶縁体には貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部が形成され、前記絶縁体が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される前記短絡誘導貫通部を介して、前記第１缶及び前記第２缶の間が短絡され得る。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、第１電極及び第２電極を第１缶及び第２缶に電気的に接続させ、第１缶及び第２缶の間を絶縁する短絡誘導貫通部が形成された絶縁体を含み、絶縁体が高熱または高圧を受けて収縮または膨張することにより形態が変形され、短絡誘導貫通部を介して第１缶及び第２缶の間が短絡され得る。これによって、電池のエネルギー準位を下げて電池の爆発を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態による二次電池を示した斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態による二次電池を示した断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による二次電池を示した分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による二次電池を示した正面図である。
【図５】本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第１例を示した斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第２例を示した斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第３例を示した斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第４例を示した斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の変形前後の状態を示した斜視図である。
【図１０】本発明の他の実施形態による二次電池を示した斜視図である。
【図１１】本発明の他の実施形態による二次電池を示した分解斜視図である。
【図１２】本発明のまた他の実施形態による二次電池を示した斜視図である。
【図１３】本発明のまた他の実施形態による二次電池を示した分解斜視図である。
【図１４】製造例１による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【図１５】製造例２による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【図１６】比較例１による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【図１７】比較例２による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の目的、特定の長所及び新規の特徴は、図と関連付けられる以下の詳細な説明と好ましい実施形態からさらに明白になる。本明細書で各図の構成要素に参照番号を付加することにおいて、同一の構成要素に限っては、たとえ他の図上に表示されるとしても、出来る限り同一の番号を有するようにしていることに留意しなければならない。また、本発明は、色々と異なる形態に具現されてよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、本発明の説明において、本発明の要旨を不要に不明確にする関連された公知技術に対する詳細な説明は省略する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態による二次電池を示した斜視図であり、図２は本発明の一実施形態による二次電池を示した断面図である。
【００１３】
図１及び図２を参考にすれば、本発明の一実施形態による二次電池１００は、第１電極１１１、分離膜１１４、第２電極１１２が交互に積層されて巻き取られた電極組立体１１０、及び電極組立体１１０を内部に収容する第１缶１２１及び第２缶１２２を含む缶１２０と、第１缶１２１及び第２缶１２２の間の重畳部分を絶縁する絶縁体１２３を含む。
【００１４】
図３は、本発明の一実施形態による二次電池を示した分解斜視図である。
【００１５】
以下、図１から図９を参照し、本発明の一実施形態である二次電池に対してより詳しく説明する。
【００１６】
図２及び図３を参考にすれば、電極組立体１１０は、充放電が可能な発電素子であって、電極１１３と分離膜１１４が結集されて交互に積層された構造を形成する。ここで、電極組立体１１０は、巻き取られた形態を有してよい。
【００１７】
電極１１３は、第１電極１１１及び第２電極１１２を含んでよい。そして、分離膜１１４は、第１電極１１１及び第２電極１１２を分離して電気的に絶縁させる。ここで、第１電極１１１及び第２電極１１２は、シート（Ｓｈｅｅｔ）状に形成されて分離膜１１４と共に巻き取られ、ゼリーロール（Ｊｅｌｌｙ  ｒｏｌｌ）型に形成されてよい。このとき、電極組立体１１０は、例えば、円柱状に巻き取られてよい。
【００１８】
第１電極１１１は、第１電極集電体１１１ａ及び第１電極集電体１１１ａに塗布された第１電極活物質１１１ｂを含んでよい。そして、第１電極１１１は、第１電極活物質１１１ｂがコーティングされていない第１電極無地部１１１ｃを含んでよい。
【００１９】
ここで、第１電極１１１は、例えば、負極からなり、負極集電体（図示せず）及び負極集電体に塗布された負極活物質（図示せず）を含み、負極活物質がコーティングされていない負極無地部が形成されてよい。
【００２０】
負極集電体は、例えば、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）材質からなるホイル（ｆｏｉｌ）でなってよい。負極活物質は、例えば、人造黒鉛、リチウム金属、リチウム合金、カーボン、石油コークス、活性化カーボン、グラファイト、シリコン化合物、スズ化合物、チタン化合物またはこれらの合金でなってよい。このとき、負極活物質は、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）またはＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などがさらに含まれてなされてよい。
【００２１】
第２電極１１２は、第２電極集電体１１２ａ及び第２電極集電体１１２ａに塗布された第２電極活物質１１２ｂを含んでよい。そして、第２電極１１２は、第２電極活物質１１２ｂがコーティングされていない第２電極無地部１１２ｃを含んでよい。
【００２２】
ここで、第２電極１１２は、例えば、正極からなり、正極集電体（図示せず）及び正極集電体に塗布された正極活物質（図示せず）を含み、正極活物質がコーティングされていない正極無地部が形成されてよい。
【００２３】
正極集電体は、例えば、アルミニウム材質のホイル（Ｆｏｉｌ）でなってよく、正極活物質は、例えば、リチウムマンガン酸化物、リチウムコバルト酸化物、リチウムニッケル酸化物、リチウムリン酸鉄、又は、これらのうち１種以上が含まれた化合物及び混合物などでなってよい。
【００２４】
分離膜１１４は、絶縁材質からなり、第１電極１１１及び第２電極１１２と交互に積層される。ここで、分離膜１１４は、第１電極１１１及び第２電極１１２の間と、第１電極１１１及び第２電極１１２の外側面に位置されてよい。このとき、分離膜１１４は、電極組立体１１０の巻取時に幅方向に最外側にも位置されてよい。
【００２５】
また、分離膜１１４は、軟性のある材質でなってよい。このとき、分離膜１１４は、例えば、微多孔性を有するポリエチレン、ポリプロピレンなど、ポリオレフィン系樹脂膜で形成されてよい。
【００２６】
図４は、本発明の一実施形態による二次電池を示した正面図であり、図５は、本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第１例を示した斜視図である。
【００２７】
図２から図４を参考にすれば、缶１２０は、電極組立体１１０を内部に収容する収容部が形成され、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶１２１及び第２缶１２２を含んでよい。
【００２８】
ここで、第１缶１２１は、第１電極１１１と電気的に接続され、第２缶１２２は、第２電極１１２と電気的に接続されてよい。
【００２９】
また、第１缶１２１及び第２缶１２２は円筒状に形成され、第１缶１２１の内周面は第２缶１２２の外周面よりも大きく形成され、第２缶１２２が第１缶１２１に挿入されてよい。
【００３０】
さらに、第１缶１２１は、一側部１２１ｂに一側方向Ｃ１に開口された第１開口部（図示せず）が形成され、他側部１２１ｃに他側方向Ｃ２に閉鎖された第１接続部１２１ａが形成されてよい。第２缶１２２は、他側部１２２ｃに他側方向Ｃ２に開口された第２開口部１２２ｄが形成され、一側部１２２ｂに一側方向Ｃ１に閉鎖された第２接続部１２２ａが形成されてよい。このとき、第１電極１１１の端部は第１接続部１２１ａに接続され、第２電極１１２の端部は第２接続部１２２ａに接続されてよい。
【００３１】
ここで、絶縁体１２３の一側端部１２３ｂは、第１缶１２１の一側端部より第２接続部１２２ａのさらに近くに位置されるように延長されてよい。そして、絶縁体１２３の他側端部１２３ｃは、第２缶１２２の他側端部よりも第１接続部１２１ａのさらに近くに位置されるように延長されてよい。但し、以下で検討してみるように、絶縁体が第２缶の外周面にコーティングされる形態で形成される場合には、絶縁体１２３の他側端部１２３ｃは、第２缶１２２の他側端部と互いに一致するように形成されてよい。
【００３２】
このとき、短絡の防止のために、第１缶１２１の一側端部から絶縁体１２３の一側端部１２３ｂまでの距離ａは０よりも大きく、第２缶１２２の他側端部から絶縁体１２３の他側端部１２３ｃまでの距離ｂは０よりも大きくてよい。
【００３３】
絶縁体１２３は、絶縁材質を含んで第１缶１２１及び第２缶１２２の間の重畳部分を絶縁してよい。
【００３４】
また、図２及び図５を参考にすれば、絶縁体１２３は、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部１２３ａ−１が形成されてよい。ここで、絶縁体１２３が高熱または高圧を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される短絡誘導貫通部１２３ａ−１を介して、第１缶１２１及び第２缶１２２の間が短絡され得る。これによって、二次電池１００のエネルギー準位を下げて二次電池１００の爆発を防止することができる。これは、絶縁体１２３が一定温度及び一定圧力以上を受けるとき、収縮または膨張する性質を用いたことである。非正常的な状況で缶の温度が上がるか、缶が膨張するとき、絶縁にも高熱高圧を受けることになり、それによって絶縁体は収縮または膨張して形態が変形され得る。
【００３５】
絶縁体１２３は、ポリマー（Ｐｏｌｙｍｅｒ）材質を含んでよい。そして、ポリマー材質は、例えば、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）及びＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）のいずれか一つでなってよい。ここで、ポリマー材質は、具体的に例えば、１８０℃以下で融点を有するＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）またはＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）材質で形成されてよい。このとき、ポリマー材質は、より具体的に例えば、１１０℃の融点を有する低中密度ＰＥまたは１２０〜１８０℃以下の融点を有する中高密度ＰＥでなってよい。バッテリーは、約１８０度〜２００度程度で爆発するところ、前記のような材質の絶縁体が用いられる場合、バッテリーの爆発に至る前に第１缶１２１及び第２缶１２２の間が短絡されるので、エネルギー準位が低くなり得る。
【００３６】
一方、抵抗（Ｒ）は、比抵抗と厚さ当たりの面積を掛けた値なので、円筒状絶縁体１２３の抵抗（Ｒ）は、
Ｒ＝材質（ｐ）＊厚さ（ｔ）／Ａ＝材質（ｐ）＊厚さ（ｔ）／（直径（ｄ＊高さ（Ｌ））のように書くことができる。
【００３７】
抵抗が大きいと、急激に発熱量が少なくなるという長所がある。しかし、抵抗が大きすぎると、発熱量自体が非常に少なくなり得るので、適した範囲の発熱量を有するように抵抗を調節することができる。このとき、材質（ｐ）と形状（ｄ、Ｌ、ｔ）を変更して絶縁体１２３の抵抗を調節することができる。
【００３８】
一方、絶縁体１２３は、一例として、第２缶１２２の外周面にコーティングＣｏａｔｉｎｇ）されてコーティング層を形成してよい。このとき、絶縁体１２３は、第２缶１２２の外周面に絶縁物質をコーティングして形成されてよい。
【００３９】
さらに、絶縁体１２３は、他の例として、第２缶１２２の外周面にペインティング、プリンティング、クラッディング、ラミネーション、スプレーイング、マスキング、ディッピング、ボンディングのいずれか一つの形態に付着されてよい。より詳しくは、第２缶１２２の外周面に絶縁物質を塗るペインティング（ｐａｉｎｔｉｎｇ）、第２缶１２２の外周面に絶縁物質をプリントするプリンティング（ｐｒｉｎｔｉｎｇ）、第２缶１２２の外周面に絶縁物質を噴霧するスプレーイング（ｓｐｒａｙｉｎｇ）、第２缶１２２の外周面にマスキング剤またはマスクを除いた部分に絶縁物質を付着させるマスキング（ｍａｓｋｉｎｇ）、第２缶１２２の外周面を絶縁液に入れて絶縁膜を形成させるディッピング（ｄｉｐｐｉｎｇ）、第２缶１２２の外周面に接着成分を介して絶縁体を接着させるボンディング（ｂｏｎｄｉｎｇ）、及び第２缶１２２の外周面に絶縁体１２３をラミネーティングするラミネーション（ｌａｍｉｎａｔｉｏｎ）を介して、絶縁体１２３が第２缶１２２の外周面に形成されてよい。
【００４０】
一方、例えば、外側に位置される第１缶１２１はスチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成され、内側に位置される第２缶１２２はアルミニウムを含んで形成されてよい。ここで、第２缶１２２の材質がアルミニウムを含んで形成されるので、高熱による第２缶１２２の膨張がよく起こり、これによって、第２缶１２２の外面に付着された絶縁体１２３の膨張がよく起こるため、絶縁体１２３に形成された短絡誘導貫通部１２３ａ−１を介して高熱による第１缶１２１及び第２缶１２２の間の短絡がよく発生し得る。
【００４１】
このとき、第１電極１１１は負極からなり、第２電極１１２は正極からなってよい。
【００４２】
図６は、本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第２例を示した斜視図であり、図７は、本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第３例を示した斜視図であり、図８は、本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の第４例を示した斜視図である。
【００４３】
一方、図５を参考にすれば、第１例として、絶縁体１２３−１で短絡誘導貫通部１２３ａ−１は複数個で形成され、少なくとも一つ以上の列を形成してよい。このとき、具体的に例えば、短絡誘導貫通部１２３ａ−１は、貫通ホールに形成され、絶縁体１２３−１の長手方向に沿って列を形成してよい。
【００４４】
また、図６を参考にすれば、第２例として、絶縁体１２３−２で短絡誘導貫通部１２３ａ−２は複数個で形成され、少なくとも一つ以上の行を形成してよい。このとき、具体的に例えば、短絡誘導貫通部１２３ａ−２は、貫通ホールに形成され、絶縁体の長手方向に沿って列を形成してよい。
【００４５】
さらに、図７を参考にすれば、第３例として、絶縁体１２３−３で短絡誘導貫通部１２３ａ−３は複数個で形成され、格子状を形成してよい。このとき、具体的に例えば、短絡誘導貫通部１２３ａ−３は貫通ホールに形成されてよい。
【００４６】
さらに、図８を参考にすれば、第４例として、絶縁体１２３−４で短絡誘導貫通部１２３ａ−４は複数個で形成され、切り取り線状に形成されてよい。
【００４７】
短絡誘導貫通部は、電池が正常状態にあるときには、第１缶と第２缶が互いに接触できないほどの大きさを有しているが、電池が非正常状態であるときには、形態が変形されて第１缶と第２缶が互いに接触され得る。
【００４８】
図９は、本発明の一実施形態による二次電池で絶縁体の変形前後の状態を示した斜視図である。ここで、図９（ａ）は、絶縁体の変形前の状態を示し、図９（ｂ）は、変形後の状態を示す。
【００４９】
図９を参考にすれば、短絡誘導貫通部が複数個で貫通ホールに形成され、格子状でなる絶縁体で内圧が発生する時、０．１０６４７ｍｍの変形量が発生したことが分かる。
【００５０】
結局、絶縁体が高熱または高圧を受けて収縮または膨張することにより形態が変形され、短絡誘導貫通部を介して第１缶及び第２缶の間が短絡され得ることが分かる。
【００５１】
以下では、の実施形態による二次電池を説明する。
【００５２】
図１０は、本発明の他の実施形態による二次電池を示した斜視図であり、図１１は、本発明の他の実施形態による二次電池を示した分解斜視図である。
【００５３】
図１０及び図１１を参考にすれば、本発明の他の実施形態による二次電池２００は、第１電極２１１、分離膜２１４、第２電極２１２が交互に積層されて巻き取られた電極組立体２１０、及び電極組立体２１０を内部に収容する第１缶２２１及び第２缶２２２を含む缶２２０と、第１缶２２１及び第２缶２２２の間の重畳部分を絶縁する絶縁体２２３を含む。
【００５４】
本発明の他の実施形態による二次電池２００は、前述した一実施形態による二次電池と比べるとき、第１缶２２１及び第２缶２２２の材質及びこれと連結される第１電極２１１及び第２電極２１２の極性の差がある。したがって、本実施形態は、一実施形態と重複される内容は簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
【００５５】
より詳しくは、本発明の他の実施形態による二次電池２００において、缶２２０は、電極組立体２１０を内部に収容する収容部が形成され、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶２２１及び第２缶２２２を含んでよい。
【００５６】
ここで、第１缶２２１は第１電極２１１と電気的に接続され、第２缶２２２は第２電極２１２と電気的に接続されてよい。
【００５７】
また、第１缶２２１及び第２缶２２２は円筒状に形成され、第１缶２２１の内周面は第２缶２２２の外周面よりも大きく形成され、第２缶２２２は第１缶２２１に挿入されてよい。
【００５８】
さらに、第１缶２２１は、一側部２２１ｂに一側方向Ｃ１に開口された第１開口部（図示せず）が形成され、他側部２２１ｃに他側方向Ｃ２に閉鎖された第１接続部２２１ａが形成されてよい。第２缶２２２は、他側部２２２ｃに他側方向Ｃ２に開口された第２開口部２２２ｄが形成され、一側部２２２ｂに一側方向Ｃ１に閉鎖された第２接続部２２２ａが形成されてよい。このとき、第１電極２１１の端部は第１接続部２２１ａに接続され、第２電極２１２の端部は第２接続部２２２ａに接続されてよい。
【００５９】
絶縁体２２３は、絶縁材質を含んで第１缶２２１及び第２缶２２２の間の重畳部分を絶縁することができる。
【００６０】
また、絶縁体２２３は、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部１２３ａ−１が形成されてよい。ここで、絶縁体２２３が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される短絡誘導貫通部１２３ａ−１を介して、第１缶２２１及び第２缶２２２の間が短絡され得る。（図５参照）
【００６１】
そして、第１缶２２１はアルミニウムを含んで形成され、第２缶２２２はスチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成されてよい。ここで、缶２２０で内側に位置される第２缶２２２の材質がスチールを含んで形成されるので、剛性が大きい物性により第１缶２２１と第２缶２２２を圧入で結合するのに容易であり（本発明で第１缶と第２缶は、圧入で結合されることが好ましい）、外力の発生時に缶２２０の内部に収容される電極組立体２１０などの収容物を保護することに容易であり得る。また、缶２２０で外側に位置される第１缶２２１が変形率の高いアルミニウムを含んで形成されるので、外力による第１缶２２１の変形時に絶縁体２２３が変形され、短絡誘導貫通部１２３ａ−１を介して第１缶２２１及び第２缶２２２の間が容易に短絡され得る。（図５参照）
【００６２】
このとき、第１電極２１１は正極からなり、第２電極２１２は負極からなってよい。
【００６３】
以下では、また他の実施形態による二次電池を説明する。
【００６４】
図１２は、本発明のまた他の実施形態による二次電池を示した斜視図であり、図１３は、本発明のまた他の実施形態による二次電池を示した分解斜視図である。
【００６５】
図１２及び図１３を参考にすれば、本発明のまた他の実施形態による二次電池３００は、第１電極３１１、分離膜３１４、第２電極３１２が交互に積層されて巻き取られた電極組立体３１０、及び電極組立体３１０を内部に収容する第１缶３２１、及び第２缶３２２を含む缶３２０と、第１缶３２１及び第２缶３２２の間の重畳部分を絶縁する絶縁体３２３を含む。
【００６６】
本発明のまた他の実施形態による二次電池３００は、前述した一実施形態による二次電池及び他の実施形態による二次電池と比べるとき、缶３１０の形態に差がある。したがって、本実施形態は、一実施形態と重複される内容は省略するか簡単に記述し、相違点を中心に記述する。
【００６７】
より詳しくは、本発明のまた他の実施形態による二次電池３００において、缶３２０は、電極組立体３１０を内部に収容する収容部が形成され、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶３２１及び第２缶３２２を含んでよい。
【００６８】
ここで、第１缶３２１は第１電極３１１と電気的に接続され、第２缶３２２は第２電極３１２と電気的に接続されてよい。
【００６９】
また、第１缶３２１及び第２缶３２２は四角筒状に形成され、第１缶３２１の内側幅は、第２缶３２２の外側幅よりも大きく形成され、第２缶３２２が第１缶３２１に挿入されてよい。
【００７０】
さらに、第１缶３２１は、一側部３２１ｂに一側方向Ｃ１に開口された第１開口部（図示せず）が形成され、他側部３２１ｃに他側方向Ｃ２に閉鎖された第１接続部３２１ａが形成されてよい。第２缶３２２は、他側部３２２ｃに他側方向Ｃ２に開口された第２開口部３２２ｄが形成され、一側部３２２ｂに一側方向Ｃ１に閉鎖された第２接続部３２２ａが形成されてよい。このとき、第１電極３１１の端部は第１接続部３２１ａに接続され、第２電極３１２の端部は第２接続部３２２ａに接続されてよい。
【００７１】
絶縁体３２３は、絶縁材質を含んで第１缶３２１及び第２缶３２２の間の重畳部分を絶縁することができる。
【００７２】
また、絶縁体３２３は、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部３２３ａが形成されてよい。ここで、絶縁体３２３が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される短絡誘導貫通部３２３ａを介して、第１缶３２１及び第２缶３２２の間が短絡され得る。
【００７３】
一方、本発明のまた他の実施形態による二次電池３００において、一例として、第１缶３２１はスチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成され、第２缶３２２はアルミニウムを含んで形成されてよい。
【００７４】
さらに、他の例として、第１缶３２１はアルミニウムを含んで形成され、第２缶３２２はスチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成されてよい。
【００７５】
一方、本発明のまた他の実施形態による二次電池３００において、一例として、第１電極３１１は負極からなり、第２電極３１２は負極からなってよい。
【００７６】
さらに、他の例として、第１電極３１１は正極からなり、第２電極３１２は負極からなってよい。
【００７７】
＜製造例１＞
図１４は、製造例１による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【００７８】
電極組立体と、電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された円筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶、及び第１缶及び第２缶の間の重畳部分を絶縁する貫通ホール形状に形成される短絡誘導貫通部が形成された絶縁体で構成された二次電池を製造した。
【００７９】
ここで、外側に位置される第１缶である外側缶はスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質で形成され、内側に位置される第２缶である内側缶はアルミニウム材質で形成した。ここで、外側缶の厚さは０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）であり、内側缶の厚さは０．１ｔである。
【００８０】
そして、絶縁体はポリマーＰＰ材質からなり、０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）の厚さで形成した。
【００８１】
内側缶の外径は５０ｍｍに形成した。
【００８２】
＜製造例２＞
図１５は、製造例２による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【００８３】
電極組立体と、電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された円筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶、及び第１缶及び第２缶の間の重畳部分を絶縁する貫通ホール形状に形成される短絡誘導貫通部が形成された絶縁体で構成された二次電池を製造した。
【００８４】
ここで、外側に位置される第１缶である外側缶はアルミニウム材質で形成され、内側に位置される第２缶である内側缶はスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質で形成した。ここで、外側缶の厚さは０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）であり、内側缶の厚さは０．１ｔである。
【００８５】
そして、絶縁体はＰＰ材質からなり、０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）の厚さで形成した。
【００８６】
内側缶の外径は５０ｍｍに形成した。
【００８７】
＜比較例１＞
図１６は、比較例１による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【００８８】
電極組立体と、電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された円筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶、及び第１缶及び第２缶の間の重畳部分を絶縁する貫通ホール形状に形成される短絡誘導貫通部が形成されていない絶縁体で構成された二次電池を製造した。
【００８９】
ここで、外側に位置される第１缶である外側缶はスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質で形成され、内側に位置される第２缶である内側缶はアルミニウム材質で形成した。ここで、外側缶の厚さは０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）であり、内側缶の厚さは０．１ｔである。
【００９０】
そして、絶縁体はポリマーＰＰ材質からなり、０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）の厚さで形成した。
【００９１】
内側缶の外径は５０ｍｍに形成した。
【００９２】
＜比較例２＞
図１７は、比較例２による二次電池で缶が受ける変位を示した図である。
【００９３】
電極組立体と、電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された円筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶、及び第１缶及び第２缶の間の重畳部分を絶縁する短絡誘導貫通部が形成されていない絶縁体で構成された二次電池を製造した。
【００９４】
ここで、外側に位置される第１缶である外側缶はアルミニウム材質で形成され、内側に位置される第２缶である内側缶はスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質で形成した。ここで、外側缶の厚さは０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）であり、内側缶の厚さは０．１ｔである。
【００９５】
そして、絶縁体はポリマーＰＰ材質からなり、０．１ｔ（ｔ＝１ｍｍ）の厚さで形成した。
【００９６】
内側缶の外径は５０ｍｍに形成した。
【００９７】
＜実験例＞
缶に作用する内圧は１．５ＭＰａであり、全て外側方向に作用し、上／下の面は同一の拘束条件を与えたとき、電池の内側から外側へ膨張する圧力による内側缶が受ける変位を示した。
【００９８】
実験の結果、図１４を参考にすると、製造例１であるアルミニウム（Ａｌ）材質の缶が内側にあるとき、０．３０８６５ｍｍの変形量が発生し、図１５を参考にすると、製造例２であるスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶が内側にあるとき、０．０８００９ｍｍの変形量が発生したことが分かる。すなわち、アルミニウム（Ａｌ）材質の缶が内側にあるとき、スチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶よりも低い弾性係数によって、スチール（Ｓｔｅｅｌ）が内側にあるときよりもさらに多く膨張することが分かる。また、焼成変形まで起こるので、十分な変形がなされることを予想できる。同一の条件で膨張が大きいとのことは、同一の条件で短絡誘導貫通部の変形がさらに大きいとのことを意味することができる。短絡誘導貫通部の変形がさらに大きい場合、第１缶と第２缶の短絡がさらに容易に起こり得る。但し、スチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶が内側にある場合、剛性が大きいスチール（Ｓｔｅｅｌ）物性によって、缶（Ｃａｎ）と缶（Ｃａｎ）同士に嵌め込む工程（圧入工程）が容易であり得る。
【００９９】
また、図１６を参考にすると、比較例１であるアルミニウム（Ａｌ）材質の缶が内側にあるとき、０．０９１２７ｍｍの変形量が発生し、図１７を参考にすると、比較例２であるスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶が内側にあるとき、０．０３９６５ｍｍの変形量が発生したことが分かる。
【０１００】
したがって、図１４から図１７に示すように、貫通ホール形状に形成される短絡誘導貫通部が形成されていない絶縁体が外側缶及び内側缶の間に備えられた比較例１及び比較例２より、貫通ホール形状に形成される短絡誘導貫通部が形成された絶縁体が外側缶及び内側缶の間に備えられた製造例１及び製造例２で、さらに多くの膨張が缶で発生したことが分かる。
【０１０１】
つまり、膨張が大きいとのことは同一の条件で絶縁体の変形がさらに大きいとのことを意味し、結局、短絡誘導貫通部の変形が大きく発生することにより、第１缶と第２缶の短絡が容易に起こり得ることが分かる。
【０１０２】
以上、本発明を具体的な実施形態を介して詳しく説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明に係る二次電池はこれに限定されない。本発明の技術的思想内で当該分野の通常の知識を有する者によって多様な実施が可能であると言える。
【０１０３】
また、発明の具体的な保護の範囲は、特許請求の範囲によって明確になるはずである。
【図１】
2022501779.tif 000003
【図２】
2022501779.tif 000004
【図３】
2022501779.tif 000005
【図４】
2022501779.tif 000006
【図５】
2022501779.tif 000007
【図６】
2022501779.tif 000008
【図７】
2022501779.tif 000009
【図８】
2022501779.tif 000010
【図９】
2022501779.tif 000011
【図１０】
2022501779.tif 000012
【図１１】
2022501779.tif 000013
【図１２】
2022501779.tif 000014
【図１３】
2022501779.tif 000015
【図１４】
2022501779.tif 000016
【図１５】
2022501779.tif 000017
【図１６】
2022501779.tif 000018
【図１７】
2022501779.tif 000019
【手続補正書】
【提出日】令和3年3月29日(2021.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極、分離膜、第２電極が交互に積層されて巻き取られた電極組立体；
前記電極組立体を内部に収容する収容部が形成された缶であって、互いに対向する方向に開口された筒状に形成される第１缶及び第２缶を含む缶；及び
前記第１缶及び前記第２缶の間の重畳部分を絶縁する絶縁体；を含み、
前記第１缶は前記第１電極と電気的に接続され、前記第２缶は前記第２電極と電気的に接続され、
前記絶縁体には、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部が形成され、
前記絶縁体が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される前記短絡誘導貫通部を介して、前記第１缶及び前記第２缶の間が短絡される二次電池。
【請求項２】
前記短絡誘導貫通部は複数個で形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記絶縁体には、前記短絡誘導貫通部が少なくとも一つ以上の列または行に形成される、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記絶縁体には、前記短絡誘導貫通部が格子状に形成される、請求項２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記絶縁体はポリマー材質を含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ポリマー材質は、ＰＥ、ＰＰ及びＰＥＴのいずれか一つからなる、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ポリマー材質は、１８０℃以下で融点を有するＰＥまたはＰＰ材質で形成される、請求項５に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１缶及び前記第２缶は円筒状に形成され、
前記第１缶の内周面は前記第２缶の外周面よりも大きく形成され、前記第２缶が前記第１缶に挿入される、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項９】
前記絶縁体は、前記第２缶の外周面にコーティングされてコーティング層を形成する、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記絶縁体は、前記第２缶の外周面にペインティング、プリンティング、クラッディング、ラミネーション、スプレーイング、マスキング、ディッピング、ボンディングのいずれか一つの形態で付着された、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記第１缶は、一側部に一側方向に開口された第１開口部が形成され、他側部に他側方向に閉鎖された第１接続部が形成され、
前記第２缶は、他側部に他側方向に開口された第２開口部が形成され、一側部に一側方向に閉鎖された第２接続部が形成され、
前記第１電極の端部は前記第１接続部に接続され、前記第２電極の端部は前記第２接続部に接続される、請求項８から１０のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記絶縁体の一側端部は、前記第１缶の一側端部よりも前記第２接続部のさらに近くに位置されるように延長される、請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記絶縁体の他側端部は、前記第２缶の他側端部よりも前記第１接続部のさらに近くに位置されるように延長される、請求項１１または１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記第１缶は、スチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成され、
前記第２缶は、アルミニウムを含んで形成される、請求項８から１３のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記第１缶は、アルミニウムを含んで形成され、
前記第２缶は、スチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成される、請求項８から１３のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１電極は負極からなり、前記第２電極は正極からなる、請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１電極は正極からなり、前記第２電極は負極からなる、請求項１５に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第１缶及び前記第２缶は、四角筒状に形成され、
前記第１缶の内側幅は前記第２缶の外側幅よりも大きく形成され、前記第２缶が前記第１缶に挿入される、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
負極集電体は、例えば、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）材質からなるホイル（ｆｏｉｌ）でなってよい。負極活物質は、例えば、人造黒鉛、リチウム金属、リチウム合金、カーボン、石油コークス、活性化カーボン、グラファイト、シリコン化合物、スズ化合物、チタン化合物またはこれらの合金でなってよい。このとき、負極活物質は、例えば、非黒鉛系のＳｉＯ（ｓｉｌｉｃａ、シリカ）またはＳｉＣ（ｓｉｌｉｃｏｎ  ｃａｒｂｉｄｅ、シリコンカーバイド）などがさらに含まれてよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
一方、抵抗（Ｒ）は、比抵抗と厚さ当たりの面積を掛けた値なので、円筒状絶縁体１２３の抵抗（Ｒ）は、
Ｒ＝材質（ｐ）＊厚さ（ｔ）／Ａ＝材質（ｐ）＊厚さ（ｔ）／（直径（ｄ）＊高さ（Ｌ））
のように書くことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
一方、図５を参考にすれば、第１例として、絶縁体１２３−１で短絡誘導貫通部１２３ａ−１は複数個で形成され、少なくとも一つ以上の列を形成してよい。このとき、具体的に例えば、短絡誘導貫通部１２３ａ−１は、貫通ホールの形で形成され、絶縁体１２３−１の長手方向に沿って列を形成してよい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
また、図６を参考にすれば、第２例として、絶縁体１２３−２で短絡誘導貫通部１２３ａ−２は複数個で形成され、少なくとも一つ以上の行を形成してよい。このとき、具体的に例えば、短絡誘導貫通部１２３ａ−２は、貫通ホールの形で形成され、絶縁体の長手方向に沿って列を形成してよい。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
さらに、図７を参考にすれば、第３例として、絶縁体１２３−３で短絡誘導貫通部１２３ａ−３は複数個で形成され、格子状を形成してよい。このとき、具体的に例えば、短絡誘導貫通部１２３ａ−３は貫通ホールの形で形成されてよい。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
図９を参考にすれば、短絡誘導貫通部が複数個で貫通ホールの形で形成され、格子状でなる絶縁体で内圧が発生する時、０．１０６４７ｍｍの変形量が発生したことが分かる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
以下では、本発明の他の実施形態による二次電池を説明する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６０】
また、絶縁体２２３は、貫通ホールまたは切り取り線状に形成される短絡誘導貫通部１２３ａ−１が形成されてよい。ここで、絶縁体２２３が熱または圧力を受けて収縮または膨張することにより形態が変形される短絡誘導貫通部１２３ａ−１を介して、第１缶２２１及び第２缶２２２の間が短絡され得る（図５参照）。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６１】
そして、第１缶２２１はアルミニウムを含んで形成され、第２缶２２２はスチール（Ｓｔｅｅｌ）を含んで形成されてよい。ここで、缶２２０で内側に位置される第２缶２２２の材質がスチールを含んで形成されるので、剛性が大きい物性により第１缶２２１と第２缶２２２を圧入で結合するのに容易であり（本発明で第１缶と第２缶は、圧入で結合されることが好ましい）、外力の発生時に缶２２０の内部に収容される電極組立体２１０などの収容物を保護することが容易であり得る。また、缶２２０で外側に位置される第１缶２２１が変形率の高いアルミニウムを含んで形成されるので、外力による第１缶２２１の変形時に絶縁体２２３が変形され、短絡誘導貫通部１２３ａ−１を介して第１缶２２１及び第２缶２２２の間が容易に短絡され得る（図５参照）。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
実験の結果、図１４を参考にすると、製造例１であるアルミニウム（Ａｌ）材質の缶が内側にあるとき、０．３０３６５ｍｍの変形量が発生し、図１５を参考にすると、製造例２であるスチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶が内側にあるとき、０．０８００９ｍｍの変形量が発生したことが分かる。すなわち、アルミニウム（Ａｌ）材質の缶が内側にあるとき、スチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶よりも低い弾性係数によって、スチール（Ｓｔｅｅｌ）が内側にあるときよりもさらに多く膨張することが分かる。また、焼成変形まで起こるので、十分な変形がなされることを予想できる。同一の条件で膨張が大きいことは、同一の条件で短絡誘導貫通部の変形がさらに大きいことを意味する。短絡誘導貫通部の変形がさらに大きい場合、第１缶と第２缶の短絡がさらに容易に起こり得る。但し、スチール（Ｓｔｅｅｌ）材質の缶が内側にある場合、剛性が大きいスチール（Ｓｔｅｅｌ）物性によって、缶（Ｃａｎ）と缶（Ｃａｎ）同士に嵌め込む工程（圧入工程）が容易であり得る。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０１】
つまり、膨張が大きいことは同一の条件で絶縁体の変形がさらに大きいことを意味し、結局、短絡誘導貫通部の変形が大きく発生することにより、第１缶と第２缶の短絡が容易に起こり得ることが分かる。
【国際調査報告】
2022501779.tif 000020
2022501779.tif 000021
2022501779.tif 000022
2022501779.tif 000023