(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極とセパレータおよび陰極をともに巻き取って収納したカンの上側端部に熔接され、前記カンと導電状に繋げた陰極プレートと、該陰極プレートの上部に絶縁体を介して設けた陽極プレートと、該陽極プレートの上面に接触した電流制限器と、前記陰極プレートと陽極プレートおよび電流制限器の中心とを挿通するとともに前記陰極プレートと陽極プレートとのあいだにガスケットを介して絶縁され、タップにより前記陽極と導電状に接続したリベットと、を含み、
前記陽極プレートの上面には陽極端子が設置され、
前記陽極端子は、前記リベットおよび前記電流制限機に対して絶縁材を介さずに一定の間隔を維持して絶縁され、前記電流制限機をカバーして外部から隔離させるように設置され、
前記陽極プレートは、前記陽極端子と導電されることを特徴とする、角形二次電池のキャップアセンブリ。
【請求項２】
前記陰極プレートがカンの内部へ陥没させて設けられてなる請求項１記載の角形二次電池のキャップアセンブリ。
【請求項３】
前記陰極プレートが電流制限器の厚さと同じ寸法分だけカンの内部に陥没させて設けられてなる請求項２記載の角形二次電池のキャップアセンブリ。
【請求項４】
前記リベットがガスケットにより電流制限器と絶縁されてなる請求項１記載の角形二次電池のキャップアセンブリ。
【請求項５】
陰極プレートがカンの上端部に熔接され、該カンの内部に収納された陰極と導電され、また前記陰極プレートと絶縁された陽極プレートは電流制限器とリベットおよびタップとを順次に経て陽極と導電され、電池へ過電流が印加したとき、前記電流制限器によって通電性が遮断され、
前記陽極プレートの上面には陽極端子が設置され、
前記陽極端子は、前記リベットおよび前記電流制限機に対して絶縁材を介さずに一定の間隔を維持して絶縁され、前記電流制限機をカバーして外部から隔離させるように設置され、
前記陽極プレートは、前記陽極端子と導電されることを特徴とする、角形二次電池のキャップアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の異常な原因で過電流が流れた場合に導電通路を遮断して爆発を防止し、安定性を確保することができる角形二次電池のキャップアセンブリに関する。
【０００２】
【従来の技術】
二次電池は再充電および小型化または大容量化ができ、このような二次電池としては従来からニッケル水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池とリチウムイオン（Ｌｉ−ｉｏｎ）電池が主に用いられている。
【０００３】
ここでリチウムイオン電池は、陽極活物質にリチウム−遷移金属酸化物を用い、陰極活物質に炭素または炭素複合体を用いて前記陽極と陰極とのあいだにリチウムイオンが移動して起電力を起させ、充・放電するものである。
【０００４】
図３は、従来より知られているリチウムイオン電池の全体の構造を示している。
【０００５】
リチウムイオン電池は、陽極とセパレータおよび陰極をともに巻き取った電極ロール２を陰極と接続するカン４の内部に収納し、そのカン４の上部にキャップアセンブリ６を設けて熔接により密封する構造である。電極ロール２の上面と下面には、キャップアセンブリ６およびカン４との接触を防止するために各々絶縁板８を設ける。
【０００６】
キャップアセンブリ６は、カン４の上部に熔接された陰極プレート１０とその中心に位置する陽極プレート１２を含み、陰極プレート１０と陽極プレート１２の間に絶縁板１４を設け、陰極プレート１０と陽極プレート１２の中心を挿通するリベット１６が電極ロール２の陽極に連結したタップ１８と導電状に接続する構造からなる。また、リベット１６は、別にガスケット２０を介して陰極プレート１０と絶縁される。
【０００７】
このように構成されたリチウムイオン電池は、陰極プレート１０に設けた電解液注入口２２を通じて非水溶性の電解液を注入したのち、プラグの熔接により密封される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術のリチウムイオン電池は、導電性物体により外部で電気ショートが起これば、過電流が流れ、それにより熱暴走(thermal runway)現象が発生して暴発の危険性がある。
【０００９】
この危険性を解消するために図４に示すように従来のリチウムイオン電池は、カン２６の底面に電流制限器２８を設けて爆発を防止することにより安定性を確保している。電流制限器２８は、電池が発熱されるとその熱により通電性が非常に低下して電池の爆発を防止する。
【００１０】
前記電流制限器は、キャップアセンブリがカンの上部にクリンピング(crimping)される円筒形二次電池の場合、圧着方式で電池の内部に容易に設けることができるが、しかし、キャップアセンブリとカンがレーザー熔接される角形二次電池の場合には、図４に示すように電池の外部に設けるべきである。
【００１１】
このため、角形二次電池においてはセルの外部に他の部品が追加されるべきであるので、電池の全高に対する有効高さが電流制限器の高さ分だけ少なくなる問題がある。
【００１２】
したがって、従来の角形二次電池は、過電流に対する安全性を確保する反面、電池の容量が減少されなければならない。
【００１３】
また、電流制限器が電池の外部に露出されるので、構造的に不安定になる問題もある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術の問題を解決するため、本発明は、電池内部の不用空間を用いて電流制限器を設けることにより、過電流に対する安全性を確保し、同時に有効体積の拡大とそれに従う大容量化を具現することにその目的がある。
【００１５】
前記目的を具現するために本発明は、電流制限器を一体にアセンブリした角形二次電池のキャップアセンブリを提供する。より詳しくいえば、前記キャップアセンブリは、たとえばカンの内部に陥没させて形成した陰極プレート、およびその陰極プレートの上部に絶縁体を介して設ける陽極プレートを備え、前記陰極プレートと陽極プレートの中心を挿通するリベットと前記陽極プレートとのあいだに電流制限器を設け、たとえば前記陽極プレートの上部に電流制限器を包む陽極端子を設けた構成からなる。
【００１６】
したがって、本発明のキャップアセンブリは、陰極プレートは電池の陰極と接続されたカンと導電状に繋がり、陽極プレートはカンの内部に収納された電池の陽極と接続されたリベットと電流制限器とを経て陽極端子に導電接続される。
【００１７】
前述した本発明の電流制限器は、電池の外部の電気ショートにより過電流が流れて熱が起こると、リベットと陽極プレートとのあいだの電流の流れを急激に低下させて電池の安全性を確保するように作動する。
【００１８】
このような本発明の電流制限器を適用したキャップアセンブリは、陰極プレートをカンの内部に陥没させた分だけ、カンの内部の不用空間を利用することになるので、電池の全高が同じ場合に、実際的に陽極と陰極とを設けるための有効空間の減少がなく、大容量の電池を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施例を添付図面により詳細に説明する。本発明の説明において、従来技術で引用した図面におけるものと同一な構成に対しては説明の明瞭性のために同一符号を用いる。
【００２０】
図１〜２に示すように、本発明の角形二次電池は、陽極とセパレータおよび陰極をともに巻き取った電極ロール２を前記陰極と接続する外装ケースとしてのカン４に収納し、そのカン４の上部にキャップアセンブリ６０を設けて密封する構造である。
【００２１】
電極ロール２は、カン４およびキャップアセンブリ６０との導電接触を防止するために上面と下面に各々絶縁板８を備えてカン４の内部に収納する。ここで本発明のキャップアセンブリ６０は、カン４の上部にレーザーを用いてパルス熔接される陰極プレート６２と、その陰極プレート６２の中央に絶縁体６４を介して設ける陽極プレート６６と、前記陰極プレート６２と陽極６６の中心を挿通して付着するリベット６８とからなり、とくに電池の外部における電気ショートによる過電流の流れを防止するためにリベット６８と陽極プレート６６とのあいだに電流制限器（ＰＴＣ）７０を設ける。
【００２２】
電流制限器７０は、陰極プレート６２および陽極プレート６６とともに前記リベット６８により一体に組み合され、そのリベット６８とのあいだにガスケット７２を介して絶縁される。すなわち、ガスケット７２はタップ７４を経て電極ロール２の陽極に接続されたリベット６８と、陰極プレート６２および陽極プレート６６とのあいだを絶縁する。
【００２３】
陽極プレート６６の上面には陽極端子７６を熔接する。これは電流制限器７０に対して一定の間隙を有してその電流制限器７０と絶縁されるともに前記電流制限器７０を外部から隔離させるためにその上部を包むように設ける。
【００２４】
本発明のキャップアセンブリ６０は、陰極プレート６２をカン４の上端部に熔接してそのカン４の内部に収納すると同時に陰極と導電状に繋がる。また、カン４の内部に収納された陽極は、タップ７４を経て繋がったリベット６８、さらにそのリベット６８に接続した電流制限器７０を通じて陽極プレート６６と導電状に繋がる。
【００２５】
このような連結経路を通じて前記電流制限器７０は、電池の外部からの電気ショートにより過電流が流れて熱が起こるときに、リベット６８と陽極プレート６６とのあいだの電流の通電性を大きく低下させ、電流の流れを遮断する。
【００２６】
一方、本発明のキャップアセンブリの陰極プレート６２はカン４の上側の端部に熔接され、その上面の中心部がカン４の内部に陥没されて段を形成している。ここで、陰極プレート６２の陥没構造は、電流制限器７０を設けることによる電池の全高の増加を防止するためのものであり、電流制限器７０の厚さと同じ分だけの深さを有する。通常、電流制限器７０は、０．８〜１．０ｍｍの厚さに設ける。また、前記の陰極プレート６２を陥没させずに、偏平な板状構造でもできるが、この際のカン４は、電流制限器７０の高さ分だけ低くなければならない。
【００２７】
このような理由で、本発明の電流制限器７０はキャップアセンブリ６０と一体化して電池の内部に設ける。つまり陽極とセパレータおよび陰極をともに巻き取った電極ロール２が収納される有効体積を減少しないように前記電極ロール２とキャップアセンブリとのあいだの不用空間に設ける。
【００２８】
したがって、本発明は電流制限器７０により過電流に対する安定性を確保しながら、実際的に陽極と陰極とを収納するための有効空間を充分確保し、大容量の電池が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の角形二次電池のキャップアセンブリは、従来技術の問題を解消するために前記電流制限器をキャップアセンブリと一体化して電池内部の不用空間を利用して配置したことである。
【００３０】
したがって、本発明によると電池の全高の増加や、陽極と陰極とを収納するための有効体積を減少させることなく電池の安全性を確保できる。また、電池の大容量化も具現できる。
【００３１】
また、本発明は、陽極プレートの上面に陽極端子をさらに設ければ、電流制限器が外部に露出しないので、構造的にさらに安定した効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の角形二次電池の全体の構成を示す断面図である。
【図２】本発明の角形二次電池のキャップアセンブリを示す分解斜視図である。
【図３】従来の角形二次電池を示す断面図である。
【図４】従来の角形二次電池の他の例を示す正面図である。
【符号の説明】
４  カン
６２  陰極プレート
６４  絶縁体
６６  陽極プレート
６８  リベット
７０  電流制限器
７２  ガスケット
７４  タップ
７６  陽極端子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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