(57)【要約】【課題】二次電池の外部衝撃に対する耐衝性を高め、安全性を向上させた二次電池を提供する。【解決手段】正極と負極を含む電極アセンブリと、前記電極アセンブリが内蔵される空間を有するケースと、前記ケースに形成された開口に結合するキャッププレートとを含み、前記ケースのコーナー部の内側には前記キャッププレートを支持する支持部が形成されたことを特徴とする二次電池が提供される。【選択図】図２
2013222705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極を含む電極アセンブリと、
前記電極アセンブリが内蔵される空間を有するケースと、
前記ケースに形成された開口に結合するキャッププレートと、
を含み、
前記ケースのコーナー部の内側には前記キャッププレートを支持する支持部が形成されたことを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記支持部は、前記コーナー部の内側に突出形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記支持部の上端は、前記ケースの開口から離隔配置され、前記支持部の上端が前記キャッププレートの下面と当接するように設置されたことを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記支持部は、前記コーナー部の高さ方向に沿って繋がって形成されたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
【請求項５】
前記ケースは、対向する２つの前面と前記前面の側端を連結する２つの側面を有し、前記前面と前記側面の内側には無段差部が形成され、前記無段差部の間に位置するコーナー部の内側には段差部が形成されたことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の二次電池。
【請求項６】
前記コーナー部の厚さが前記前面および前記側面の厚さよりも大きく形成されたことを特徴とする、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記コーナー部は弧形に形成され、前記支持部の内面の曲率は前記コーナー部外面の曲率よりも小さく形成されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項８】
前記コーナー部は弧形に形成され、前記支持部の内面は平面で形成されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項９】
前記コーナー部は前記ケースの前面と側面とが斜角を有するように形成され、前記支持部の内面は弧形に形成されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【請求項１０】
前記コーナー部は前記ケースの前面と側面とが斜角を有するように形成され、前記支持部の内面は三角柱形状に形成されたことを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ  ｂａｔｔｅｒｙ）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池は、携帯電話機やノートパソコンおよびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として幅広く用いられている。
【０００３】
最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した大容量／高出力の二次電池が開発されているが、このような高出力二次電池は直列または並列に連結され、高出力大容量の電池モジュールとして構成される。
【０００４】
また、１つの電池モジュールは、通常、直列に連結する複数の二次電池で構成され、二次電池は円筒形や角型などで構成される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、二次電池は、ケースとケースに溶接される蓋板とで構成され、蓋板をケースに溶接するためには、蓋板をケースの開口に支持させなければならない。その際、蓋板を支持するための構造物をケース内に形成するためにケースの厚さを薄くすると、外部からの衝撃が加わった際に、ケースの厚さが薄い部分にクラックが形成されるという問題が生ずる。
【０００６】
また、衝撃によってケースにクラックが形成されれば、漏出する電解液によって火災が発生する危険がある。特に、電池モジュールが電気自動車に装着された状態で交通事故が発生する場合、クラックが形成される可能性が大きくなる。このとき、クラックを通じて電解液が漏出すれば、二次発火または爆発が発生する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、衝撃による二次電池の変形を減少させ、安全性を向上することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、正極と負極を含む電極アセンブリと、前記電極アセンブリが内蔵される空間を有するケースと、前記ケースに形成された開口に結合するキャッププレートとを含み、前記ケースのコーナー部の内側には前記キャッププレートを支持する支持部が形成されたことを特徴とする、二次電池が提供される。
【０００９】
かかる構成によれば、コーナー部に支持部が形成され、コーナー部の厚さが増加するため、外部で大きい衝撃が作用しても、ケースの変形を低減させることができる。また、キャッププレートとケースとの溶接の際に、キャッププレートの支持のためにケースの厚さを減少させないですむため、ケースの強度が向上し、二次電池の耐衝性を高めることができる。
【００１０】
前記支持部は、前記コーナー部の内側に突出形成されてもよく、前記支持部の上端は、前記ケースの開口から離隔配置され、前記支持部の上端が前記キャッププレートの下面と当接するように設置されてもよい。
【００１１】
また、前記支持部は、前記コーナー部の高さ方向に沿って繋がって形成されてもよい。
【００１２】
また、前記ケースは、対向する２つの前面と前記前面の側端を連結する２つの側面を有し、前記前面と前記側面の内側には無段差部が形成され、前記無段差部の間に位置するコーナー部の内側には段差部が形成されてもよい。また、前記コーナー部の厚さが前記前面および前記側面の厚さよりも大きく形成されてもよい。
【００１３】
また、前記コーナー部は弧形に形成され、前記支持部の内面の曲率は前記コーナー部外面の曲率よりも小さく形成されてもよく、前記コーナー部は弧形に形成され、前記支持部の内面は平面で形成されてもよい。また、前記コーナー部は前記ケースの前面と側面とが斜角を有するように形成され、前記支持部の内面は弧形または三角柱形状に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように本発明によれば、衝撃による二次電池の変形を減少させ、安全性が向上した二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るケースを示す切開斜視図である。
【図４】図３でＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る二次電池のケースを示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る二次電池のケースを示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る二次電池のケースを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように、本発明の実施形態を詳しく説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。また、図２は、図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【００１８】
図１および図２に示すように、本発明の第１実施形態に係る二次電池１０１は、正極（第１電極）１１と負極（第２電極）１２の間にセパレータ１３を介在して巻き取った電極アセンブリ１０と、電極アセンブリ１０が内蔵されるケース３０と、ケース３０の開口３２に結合したキャッププレート２５とを含む。
【００１９】
本発明の第１実施形態に係る二次電池１０１はリチウムイオン二次電池であって、角型であるものを例示して説明する。ただし、本発明がこれに制限されることはなく、本発明はリチウムポリマー電池または円筒形電池などの多様な形態の電池に適用されてもよい。
【００２０】
正極１１および負極１２は、薄板の金属箔で形成された集電体に活物質が塗布された領域のコーティング部と、活物質がコーティングされていない領域の無地部とを含む。
【００２１】
正極無地部１１ａは正極１１の長手方向に沿って正極１１の一側端に形成され、負極無地部１２ａは負極１２の長手方向に沿って負極１２の他側端に形成される。また、正極１１および負極１２は、絶縁体のセパレータ１３を介在させて積層された後に、渦巻き状に巻回されて構成される。
【００２２】
ただし、本発明がこれに制限されることはなく、前記電極アセンブリ１０は、複数のシート（ｓｈｅｅｔ）で形成された正極と負極がセパレータを介して積層した構造であってもよい。
【００２３】
ケース３０は大略直六面体に形成され、一面には開放した開口３２が形成される。
【００２４】
キャップアセンブリ２０は、ケース３０の開口３２を覆うキャッププレート２５と、キャッププレート２５の外側に突出して正極１１と電気的に連結した正極端子２１と、キャッププレート２５の外側に突出して負極１２と電気的に連結した負極端子２２と、ケース３０の内部圧力が設定された圧力以上となった場合に破断するようにノッチ２７ａが形成されたベント部材２７とを含む。
【００２５】
キャッププレート２５は薄い金属板で形成され、ケース３０の開口３２に溶接によって固定される。キャッププレート２５の一側に電解液の注入のための電解液注入口が形成され、電解液注入口を密封する密封キャップ２３がキャッププレート２５に固定設置される。
【００２６】
正極端子２１はキャッププレート２５を貫通して設置され、キャッププレート２５と正極端子２１の間には上部に位置する第１ガスケット２４と下部に位置する第２ガスケット２６がキャッププレート２５と正極端子２１を絶縁させる。
【００２７】
正極端子２１は円柱形状に形成され、正極端子２１には正極端子２１を第１ガスケット２４の上部で支持するナット２９が設置され、正極端子２１の外周にはナット２９が嵌合するようにねじ山が形成される。
【００２８】
一方、正極端子２１は、集電部材５１を介して正極無地部１１ａと電気的に連結し、正極端子２１の下端には正極端子２１および集電部材５１を支持する端子フランジ４１が形成される。
【００２９】
負極端子２２はキャッププレート２５を貫通して設置され、キャッププレート２５と負極端子２２の間には上部に位置する第１ガスケット２４と下部に位置する第２ガスケット２６がキャッププレート２５と負極端子２２を絶縁させる。
【００３０】
負極端子２２は円柱形状に形成され、負極端子２２には負極端子２２を第１ガスケット２４の上部で支持するナット２９が設置され、負極端子２２の外周にはナット２９が嵌合するようにねじ山が形成される。
【００３１】
一方、負極端子２２は、集電部材５２を介して負極無地部１２ａと電気的に連結し、負極端子２２の下端には負極端子２２および集電部材５２を支持する端子フランジ４２が形成される。
【００３２】
図３は、本発明の第１実施形態に係るケースを示す切開斜視図である。また、図４は、図３でＩＶ−ＩＶ線に沿って切断した断面図である。
【００３３】
図３および図４に示すように、ケース３０は、底板３１と、底板３１の周囲から上部に繋がった外周面とを有する。底板３１は大略長方形形態の板で形成される。外周面は、底板３１の対向する広い辺から上部に繋がった前面３４、３５と、底板３１の対向する狭い辺から上部に繋がって前面３４、３５の側端を連結する２つの側面３６、３７とで構成される。
【００３４】
前面３４、３５は側面３６、３７に対して相対的に広く形成され、対向する２つの前面３４、３５は互いに平行に配置される。側面３６、３７は前面３４、３５に対して狭く形成され、前面３４、３５に固定されて対向する前面３４、３５を連結する。ケース３０の上端には、上部に向かって開放された開口３２が形成される。
【００３５】
前面３４、３５と側面３６、３７が接するコーナー部３９は、弧形に湾曲した構造である。コーナー部３９の厚さは隣接する扁平部よりも厚く形成されるが、コーナー部３９には内側に突出した支持部３８が形成される。支持部３８はケース３０と一体に形成され、コーナー部３９からケース３０の内部に向かって突出した構造である。
【００３６】
支持部３８は４つのコーナー部３９にそれぞれ形成され、支持部３８の上端３８ａは開口３２から下部に離隔するように配置され、支持部３８の上端３８ａがキャッププレート２５と接する。キャッププレート２５は開口３２に挿入設置され、支持部３８によって支持された状態でケース３０に溶接によって固定される。
【００３７】
支持部３８はコーナー部３９の高さ方向に繋がって形成され、下端が底板３１と当接するように形成される。支持部３８の形成により、コーナー部３９は段差が形成された段差部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４となり、段差部Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の間に位置する前面３４、３５と側面３６、３７は無段差部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４となる。
【００３８】
支持部３８の内面は弧形に形成され、支持部３８の内面曲率はコーナー部３９の外面曲率よりも小さく形成される。これにより、コーナー部３９は支持部３８の幅方向の中心部が最も大きい厚さを有するように形成され、支持部３８の幅方向の中心部から角にいくほど、コーナー部３９の厚さは漸進的に減少するようになる。
【００３９】
本実施形態のように、支持部３８が形成されれば、コーナー部３９の厚さが実質的に増加し、外部で大きい衝撃が作用しても、ケース３０が変形することを減少させることができる。
【００４０】
また、キャッププレート２５の下面と支持部３８の上端が接して支持されるため、キャッププレート２５をケース３０に設置した状態でキャッププレート２５とケース３０を容易に溶接することができる。このとき、キャッププレート２５の支持のためにケース３０の厚さを減少させないため、ケース３０の強度が向上する。
【００４１】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による二次電池に対して説明する。
【００４２】
図５は、本発明の第２実施形態に係る二次電池のケースを示す断面図である。
【００４３】
図５に示すように、本発明の第２実施形態に係るケース６０は四角柱形状に形成され、底板６１と４つの壁面を有する。底板６１は大略長方形形態の板で形成される。底板６１の対向する広い辺には、上部に繋がった前面６４、６５が形成される。底板６１の対向する狭い辺には、上部に繋がりながら前面６４、６５の側端を連結する２つの側面６６、６７が形成される。
【００４４】
前面６４、６５は側面６６、６７に対して広く形成され、対向する２つの前面６４、６５は互いに平行に配置される。側面６６、６７は前面６４、６５に対して狭く形成され、前面６４、６５に固定されて対向する前面６４、６５を連結する。
【００４５】
前面６４、６５と側面６６、６７は斜角に接し、コーナー部６３の外側には角が形成される。前面６４、６５と側面６６、６７は直角に接するように形成されてもよい。
【００４６】
コーナー部６３の厚さは隣接する扁平部よりも厚く形成され、コーナー部６３には内側に突出した支持部６２が形成される。支持部６２はケース６０と一体に形成され、コーナー部６３からケース６０の内部に向かって突出した構造である。
【００４７】
支持部６２は４つのコーナー部６３にそれぞれ形成され、支持部６２の上端はケース６０の開口から下部に離隔するように配置されて段差が形成される。支持部６２はコーナー部６３の高さ方向に繋がって形成され、下端が底板６１と当接するように形成される。支持部６２の形成により、コーナー部６３は段差が形成された段差部となり、段差部の間に位置する前面６４、６５と側面６６、６７は無段差部となる。
【００４８】
支持部６２の上部にはキャッププレート２５が支持部６２の上端と当接するように配置され、キャッププレート２５は支持部６２によって支持された状態でケース６０に溶接によって固定される。
【００４９】
支持部６２の内面は弧形に湾曲した曲面で形成される。これにより、コーナー部６３は支持部６２の幅方向の中心部が最も大きい厚さを有するように形成され、支持部６２の幅方向の中心部から角にいくほど、コーナー部６３の厚さは漸進的に減少するようになる。
【００５０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による二次電池に対して説明する。
【００５１】
図６は、本発明の第３実施形態に係る二次電池のケースを示す断面図である。
【００５２】
図６が示すように、本発明の第３実施形態に係るケース７０は四角柱形状に形成され、底板７１と４つの壁面を有する。底板７１は大略長方形形態の板で形成される。底板７１の対向する広い辺には、上部に繋がった前面７４、７５が形成される。底板７１の対向する狭い辺には、上部に繋がりながら前面７４、７５の側端を連結する２つの側面７６、７７が形成される。
【００５３】
前面７４、７５は側面７６、７７に対して広く形成され、対向する２つの前面７４、７５は互いに平行に配置される。側面７６、７７は前面７４、７５に対して狭く形成され、前面７４、７５に固定されて対向する前面７４、７５を連結する。
【００５４】
前面７４、７５と側面７６、７７は斜角に接し、コーナー部７３の外側には角部が形成される。前面７４、７５と側面７６、７７は直角に接するように形成されてもよい。
【００５５】
コーナー部７３の厚さは隣接する扁平部よりも厚く形成され、コーナー部７３には内側から突出した支持部７２が形成される。支持部７２はケース７０と一体に形成され、コーナー部７３からケース７０の内部に向かって突出した構造である。
【００５６】
支持部７２は４つのコーナー部７３にそれぞれ形成され、支持部７２の上端はケース７０の開口から下部に離隔するように配置され、段差が形成される。支持部７２はコーナー部７３の高さ方向に繋がって形成され、下端が底板７１と当接するように形成される。支持部７２の形成により、コーナー部７３は段差が形成された段差部となり、段差部の間に位置する前面７４、７５と側面７６、７７は無段差部となる。
【００５７】
支持部７２の上部にはキャッププレート２５が支持部７２の上端と当接するように配置され、キャッププレート２５は支持部７２によって支持された状態でケース７０に溶接によって固定される。
【００５８】
支持部７２の内面は平面で形成され、支持部７２は大略三角柱形状に構成される。これにより、コーナー部７３は支持部７２の幅方向の中心部が最も大きい厚さを有するように形成され、支持部７２の幅方向の中心部から角にいくほど、コーナー部７３の厚さは漸進的に減少するようになる。
【００５９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による二次電池に対して説明する。
【００６０】
図７は、本発明の第４実施形態に係る二次電池のケースを示す断面図である。
【００６１】
図７に示すように、本発明の第４実施形態に係るケース８０は四角柱形状に形成され、底板８１と４つの壁面を有する。底板８１は大略長方形形態の板で形成される。底板８１の対向する広い辺には、上部に繋がった前面８４、８５が形成される。底板８１の対向する狭い辺には、上部に繋がりながら前面８４、８５の側端を連結する２つの側面８６、８７が形成される。
【００６２】
前面８４、８５は側面８６、８７に対して広く形成され、対向する２つの前面８４、８５は互いに平行に配置される。側面８６、８７は前面８４、８５に対して狭く形成され、前面８４、８５に固定して対向する前面８４、８５を連結する。
【００６３】
前面８４、８５と側面８６、８７が接するコーナー部８３は、弧形に湾曲した構造である。コーナー部８３の厚さは隣接する扁平部よりも厚く形成され、コーナー部８３には内側に突出した支持部８２が形成される。支持部８２はケース８０と一体に形成され、コーナー部８３からケース８０の内部に向かって突出した構造である。
【００６４】
支持部８２は４つのコーナー部８３にそれぞれ形成され、支持部８２の上端はケース８０の開口から下部に離隔するように配置され、段差が形成される。支持部８２はコーナー部８３の高さ方向に繋がって形成され、下端が底板８１と当接するように形成される。支持部８２の形成により、コーナー部８３は段差が形成された段差部となり、段差部の間に位置する前面８４、８５と側面８６、８７は無段差部となる。
【００６５】
支持部８２の上部にはキャッププレート２５が支持部８２の上端と当接するように配置され、キャッププレート２５は支持部８２によって支持された状態でケース８０に溶接によって固定される。
【００６６】
支持部８２の内面は、曲率が０に近い平面で形成される。これにより、コーナー部８３は支持部８２の幅方向の中心部が最も大きい厚さを有するように形成され、支持部８２の幅方向の中心部から角にいくほど、コーナー部８３の厚さは漸進的に減少するようになる。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６８】
１０１    二次電池
１０    電極アセンブリ
１１    正極
１１ａ    正極無地部
１２    負極
１２ａ    負極無地部
１３    セパレータ
２０    キャップアセンブリ
２３    密封キャップ
２４    第１ガスケット
２５    キャッププレート
２６    第２ガスケット
２７    ベント部材
２７ａ    ノッチ
２９    ナット
３０、６０、７０、８０    ケース
３１、６１、７１、８１    底板
３２    開口
３４、３５、６４、６５、７４、７５、８４、８５    前面
３６、３７、６６、６７、７６、７７、８６、８７    側面
３８、６２、７２、８２    支持部
３８ａ    上端
３９、６３、７３、８３    コーナー部
４１、４２    端子フランジ
５１、５２    集電部材
【図１】
2013222705.tif 000003
【図２】
2013222705.tif 000004
【図３】
2013222705.tif 000005
【図４】
2013222705.tif 000006
【図５】
2013222705.tif 000007
【図６】
2013222705.tif 000008
【図７】
2013222705.tif 000009