(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を有する容器と、前記内部空間に収容される電極群と、前記容器に形成された開口部に圧着されて前記電極群に電気的に連結しながら前記内部空間を密閉するように前記容器に結合されるキャップアセンブリとを含む二次電池であって、前記キャップアセンブリは、前記開口部に結合されて前記内部空間を密閉するキャッププレートと、前記キャッププレートに対して前記電極群側に配置されて前記電極群に連結されるタッププレートと、前記キャッププレートと前記タッププレートとの間に介在する絶縁プレートと、前記キャッププレート、前記絶縁プレート、及び前記タッププレートを貫通して設置され、これらを結合する電極ピンと、前記キャッププレートと前記電極ピンとの間に介在する絶縁ガスケットとを含み、前記電極ピンは、前記絶縁ガスケットとの接触部位を複数段形状に形成されて前記キャッププレートに対して前記電極群側に配置される頭部と、前記頭部から延長形成されて前記絶縁ガスケット、前記キャッププレート、前記絶縁プレート、及び前記タッププレートを貫通する柱部とを含み、
前記頭部の複数段形状は、当該形状の中心部が周辺部より突き出した形態で任意の厚さを有する第１段と、第２段とを備えて形成されており、
前記第２段の表面が非平坦面であることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記第２段は、前記第１段よりも厚さが薄く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】
前記第２段は、前記頭部の中心部からこの頭部の周辺部へ行くほど厚さが次第に厚くなるように形成されたことを特徴とする、請求項１または２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記容器は、略角形に形成されたことを特徴とする、請求項１、２、または３のうちのいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記電極群に対向する前記タッププレートの一面に、前記キャップアセンブリと前記電極群とを電気的に連結するリードを折り曲げて収納する収納部が形成されたことを特徴とする、請求項１、２、３、または４のうちのいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記収納部は、前記タッププレートの一面に形成された溝からなることを特徴とする、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
内部空間を有する容器と、前記内部空間に収容された電極群と、前記容器に形成された開口部に圧着されて前記電極群に電気的に連結しながら前記内部空間を密閉するように前記容器に結合されたキャップアセンブリとを含み、前記キャップアセンブリは、前記開口部に結合されて前記内部空間を密閉するキャッププレートと、前記キャッププレートに対して前記電極群側に配置されて前記電極群に連結されたタッププレートと、前記キャッププレートと前記タッププレートとの間に介在する絶縁プレートと、前記キャッププレート、前記タッププレート、及び前記絶縁プレートを貫通して設置され、これらを結合する電極ピンと、前記キャッププレートと前記電極ピンとの間に介在する絶縁ガスケットとを含み、
前記絶縁プレートは、前記電極ピンが挿入設置される孔を有し、この孔の周囲に前記電極ピンのコーキング時に、絶縁プレートの孔周囲に沿って前記絶縁プレートの内面から突き出された気密向上部を形成していて、
前記頭部の複数段形状は、当該形状の中心部が周辺部より突き出した形態で任意の厚さを有する第１段と、第２段とを備えて形成されており、
前記第２段の表面が非平坦面であることを特徴とする、二次電池。
【請求項８】
前記気密向上部は、前記孔の周囲に沿って前記絶縁プレートの一面から突き出すように形成された丘陵部からなることを特徴とする、請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記容器は、略角形に形成されたことを特徴とする、請求項７または８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記電極群に対向する前記タッププレートの一面に、前記キャップアセンブリと前記電極群とを電気的に連結するリードを折り曲げて収納する収納部が形成されたことを特徴とする、請求項７、８、または９のうちのいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記収納部は、前記タッププレートの一面に形成された溝からなることを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
内部空間を有する容器と、前記内部空間に収容された電極群と、前記容器に形成された開口部に圧着されて前記電極群に電気的に連結しながら前記内部空間を密閉するように前記容器に結合されたキャップアセンブリとを含み、前記キャップアセンブリは、前記開口部に結合されて前記内部空間を密閉するキャッププレートと、前記キャッププレートに対して前記電極群側に配置されて前記電極群に連結されたタッププレートと、前記キャッププレートと前記タッププレートとの間に介在する絶縁プレートと、前記キャッププレート、前記絶縁プレート、及び前記タッププレートを貫通して設置され、これらを結合する電極ピンと、前記キャッププレートと前記電極ピンとの間に介在する絶縁ガスケットとを含み、前記タッププレートは、ニッケル系合金からなり、
前記頭部の複数段形状は、当該形状の中心部が周辺部より突き出した形態で任意の厚さを有する第１段と、第２段とを備えて形成されており、
前記第２段の表面が非平坦面であることを特徴とする、二次電池。
【請求項１３】
前記容器は、略角形に形成されたことを特徴とする、請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記電極群に対向する前記タッププレートの一面に、前記キャップアセンブリと前記電極群とを電気的に連結するリードを折り曲げて収納する収納部が形成されたことを特徴とする、請求項１２または１３に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記収納部は、前記タッププレートの一面に形成された溝からなることを特徴とする、請求項１４に記載の二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はキャップアセンブリを含む二次電池に関し，より詳しくは，二次電池用のキャップアセンブリの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に二次電池は充電を行って再使用できる電池であって，小型化及び大容量化が可能である。そして，極板組立体である電極群を収容するケースの外観によって，円筒形，角形，またはボタン形などに区分することができる。
【０００３】
この内の角形電池を例として，一般的な二次電池の構成を説明する。図５に示すように，角形二次電池は，略四角形状の容器１と，活物質が塗布された正極板３と負極板５との間にセパレータ７を介在させてジェリーロール形態に形成し，容器１内部に配置した電極群９と，容器１の開口部に搭載され，電極群９と電気的に連結されて容器１を密閉するキャップアセンブリ１１を含んで構成される。
【０００４】
キャップアセンブリ１１は，容器１と一体に組み立てられて密封を行うキャッププレート１１ａと，電極群９のうちのいずれか一つの極板，例えば負極板５に連結された電極タップ１３が固定されるタップ溶接板１１ｂと，キャッププレート１１ａとタップ溶接板１１ｂとの間に設置されて絶縁を行う絶縁部材１１ｃと，キャッププレート１１ａ，タップ溶接板１１ｂ，及び絶縁部材１１ｃに形成された孔を貫通し，タップ溶接板１１ｂに接触してこれらと電気的に連結される電極ピン１１ｄと，この電極ピン１１ｄとともにキャッププレート１１ａに形成された孔に挿入されて電極ピン１１ｄとキャッププレート１１ａとの間の絶縁を保つガスケット１１ｅからなる（図６参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし，上記のような従来の構造のキャッププレート１１を有する二次電池においては，ガスケット１１ｅに問題が発生してその形状に変形が生じる場合，容器１内部に収容された電解液が容器１の外部に容易に漏液して，その電池の性能を落とす可能性が高いという問題がある。
【０００６】
このような問題は，キャップアセンブリ１１の構造において，電極ピン１１ｄとガスケット１１ｅとが互いに圧着されて接触する部位である電極ピン１１ｄの頭部１１０ｄと柱部１１２ｄの連結部位が平らに形成されることによってガスケット１１ｅが変形した場合に，容器１内部から電解液が電極ピン１１ｄの柱部１１２ｄに沿って頭部１１０ｄを通って容易に容器１の外部に容易に抜け出るために起こる。
【０００７】
さらに，上記キャップアセンブリにおいては，タップ溶接板１１ｂが収容される絶縁部材１１ｃの底面が平らになっているために，キャップアセンブリの組立過程時に，電極ピン１１ｄをキャッププレート１１ａ，絶縁部材１１ｃ，及びタップ溶接板１１ｂにコーキングすると，このコーキングによる力が絶縁部材１１ｃの全体に加えられて，絶縁部材１１ｃから相当な反力が起こる。
【０００８】
その結果，この反力によって絶縁部材１１ｃが曲がるなど，この絶縁部材１１ｃに変形が発生する。これは，キャップアセンブリ１１の底部気密性を低下させる結果を招く。
【０００９】
また，キャップアセンブリ１１を有する二次電池では，タップ溶接板１１ｂと電極群９との間に電極タップ１３が位置する空間を別途備えなればならない。これは，一定の大きさを有する容器１の内部に電極群９を形成する体積を極大化しないようにする妨害要素として作用し，電池容量を増加させる問題を起こす。
【００１０】
本発明は，上記問題を勘案して案出されたものであって，その目的は，電池使用時に，容器内部から電解液が漏液する環境がある場合に，その漏液時間を遅延させて漏液により電池の寿命が短縮されないようにすることができる二次電池を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は，二次電池の製造過程で電極ピンのコーキング時に，絶縁部材の変形を最少化してキャップアセンブリの底部気密性を向上させることができる二次電池を提供することにある。
【００１２】
また，本発明の他の目的は，タップ溶接板と電極群との間に電極タップが位置する空間を減らして，容器内部に位置する電極群の体積を増加させることができる二次電池を提供することにある。
【００１３】
上記課題を解決するための本発明による二次電池は，内部空間を有する容器と，内部空間に収容される電極群及び容器に形成された開口部に圧着されて電極群に電気的に連結しながら内部空間を密閉するように容器に結合されるキャップアセンブリとを含む。そしてこの二次電池において，キャップアセンブリは，開口部に結合されて内部空間を密閉するキャッププレートと，キャッププレートに対して前記電極群側に配置されて電極群に連結されるタッププレートと，このキャッププレートとタッププレートとの間に介在する絶縁プレートと，このキャッププレート，絶縁プレート，及びタッププレートを貫通して設置されてこれらを結合する電極ピンと，このキャッププレートと電極ピンとの間に介在する絶縁ガスケットとを含む。更に本発明による二次電池において，電極ピンは，絶縁ガスケットとの接触部位を複数段形状に形成され，キャッププレートに対して前記電極群側に配置される頭部及び頭部から延長形成されて，絶縁ガスケット，キャッププレート，絶縁プレート，及びキャッププレートを貫通する柱部とを含む。
【００１４】
本発明において、頭部の複数段形状は、頭部の中心部が頭部の周辺部より突出した形態で形成される。また、好ましくは頭部の複数段は、任意の厚さを有する第１段と、この第１段より薄い厚さを有する第２段とで形成される。
【００１５】
本発明において、第２段の表面は非平坦面に形成される。さらに第２段は、頭部の中心部からこの頭部の周辺部へ行くほど第２段の厚さが次第に厚くなるように形成されることが好ましい。
【００１６】
また，本発明において，電極群に対向するタッププレートの一面に，キャップアセンブリと電極群とを電気的に連結する電極タップを折り曲げて収納する収納部を形成してもよい。この収納部は，タッププレートの一面に形成される溝からなることが好ましい。
【００１７】
また、本発明による二次電池は、絶縁プレートが、電極ピンが挿入設置される貫通ホールを有し、この貫通ホールの周囲に電極ピンのコーキング時に、絶縁プレートの孔周囲に沿って、上記絶縁プレートの内面から突き出された気密向上部を形成してもよい。
る。
【００１８】
気密向上部は，貫通ホールの周囲に沿って絶縁プレートの一面から突き出して形成される丘陵部を含んで構成されることが好ましい。
【００１９】
また，本発明による二次電池は，タッププレートをニッケル系合金で形成することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に，本発明の好ましい実施の形態を，図面を用いて説明する。なお，本明細書及び図面において，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。
【００２１】
図１は，本発明の実施の形態による二次電池を示した部分断面図である。本実施の形態で例示している二次電池はリチウムイオン二次電池であって，その外観は角形である。
【００２２】
図１に示すように，本実施の形態による二次電池は，一定の大きさを有する略角形の容器２０の内部空間に，正極板，負極板，及びセパレータが組み合わされた電極群２２を挿入し，容器２０の開口部２０ａにキャップアセンブリ２４を結合させて構成されている。
【００２３】
本実施の形態の容器２０は，二次電池の外観を形成しながら，その内部には電極群２２だけでなく電解液が注入され，電極群２２はセパレータを隔ててジェリーロール形態に巻き取られた正極板及び負極板で構成される。
【００２４】
また，キャップアセンブリ２４は，開口部２０ａに圧着されて容器２０の内部空間を密閉するように容器２０に溶接などによって結合される。この時，キャップアセンブリ２４は，電極群２２に電気的に連結される。
【００２５】
キャップアセンブリ２４の細部構成を見てみると，まず，キャップアセンブリ２４には，このキャップアセンブリ２４のベースを構成しながら開口部２０ａに結合されるキャッププレート２４ａが含まれる。このキャッププレート２４ａの大略中心部には，所定の大きさを有する略円形の孔２４０ａが形成され，その左右両側には，図示していない電解液注入口及び安全弁などが形成される。
【００２６】
キャッププレート２４ａの一側の容器内部側には，電極群２２との電気的連結のためにタッププレート２４ｂが配置される。そして，このタッププレート２４ｂとキャッププレート２４ａとの間には，これらの電気的絶縁のために絶縁プレート２４ｃが介在する。ここで，タッププレート２４ｂ及び絶縁プレート２４ｃにも，キャッププレート２４ａの孔２４０ａと連通する孔２４０ｂ，２４０ｃがそれぞれ形成されている。
【００２７】
本実施の形態でタッププレート２４ｂには，電極群２２の負極板から延長されたリード２６が連結され，キャッププレート２４ａには電極群２２の正極板から延長されたタップ（図示せず）が連結される。
【００２８】
一方，キャッププレート２４ａ，タッププレート２４ｂ，及び絶縁プレート２４ｃは，孔２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃに挿入結合される電極ピン２４ｄによって相互に結合される。
【００２９】
つまり，電極ピン２４ｄは，その柱部２４０ｄを孔２４０ａ，２４０ｂ，２４０ｃに挿入した後，リベット打ち又はコーキングなどの水密性結合方式によりプレート群と一体に結合される。この時，電極ピン２４ｄの頭部２４２ｄは，キャッププレート２４ａの他側の容器の外部側に配置される。参考として，図１に示した電極ピン２４ｄは，キャップアセンブリの構成のためにコーキングされて柱部２４０ｄが変形された状態を示したものであり，図２に示した電極ピン２４ｄは，キャップアセンブリを構成する前の初期状態を示したものである。
【００３０】
同時に，電極ピン２４ｄとキャッププレート２４ａの間には，これらの絶縁のために絶縁ガスケット２４ｅが介在する。そして，この絶縁ガスケット２４ｅにもまた，電極ピン２４ｄが挿入されるための孔２４０ｅが形成されている。
【００３１】
一方，本実施の形態において，電極ピン２４ｄは，頭部２４２ｄを構成することによって，絶縁ガスケット２４ｅと接触する部位（図１を基準に見て下側部位）が複数段になる。
【００３２】
本実施の形態でこのように電極ピン２４ｄの頭部２４２ｄを形成する理由は，二次電池の実質的な使用時に，場合によって容器２０内部から電解液などが漏液する場合，容器２０の内部に形成される漏液経路を延長して電解液が容器２０の外部に最終漏液する時間を延長するためである（図３の矢印方向参照）。
【００３３】
このような電極ピン２４ｄの構成についてより具体的に見てみると，まず，頭部２４２ｄは，上述したように複数段の形態を有する。そして，本実施の形態では，頭部２４２ｄの中心部がその周辺部より突出した形態の複数段になる（図２参照）。言い換えると，本実施の形態で頭部２４２ｄは，任意の厚さ（ｄ１）を有する第１段２４４ｄと，ｄ１未満の厚さｄ２を有する第２段２４６ｄとで形成される。
【００３４】
さらに，第２段２４６ｄは，その表面を非平坦な面に形成する。例えばこの第１段２４６ｄの表面は，頭部２４２ｄの中心部からその周辺部へ行くほど次第に第１段２４６ｄの厚さが厚くなるようにする屈曲した形状を有することができる。もちろん，その形状はこれに限定されず，非平坦な多様な例に変形して適用することが可能である。
【００３５】
以上のように構成される本実施の形態の二次電池は，その使用時に，場合によってキャップアセンブリ２４の構成に異常が生じ，例えば絶縁ガスケット２４ｅに微細な欠陥が生じて容器２０内部から漏液が始まる場合（図３の矢印参照）に，この漏液経路を従来の場合より延長させることができる。このような作用は，電極ピン２４ｄ頭部２４２ｄの第２段２４６ｄが非平坦面に形成されたために可能となる。
【００３６】
つまり，容器２０内部から漏れはじめた電解液は，電極ピン２４ｄの柱部２４０ｄに沿って頭部２４２ｄを乗り越える時に，屈曲して形成された第２段２４６ｄを通過するので，その漏液速度を従来より遅くさせることができる。そして，最終的に容器２０外部に漏れ出るまでの時間を延ばすことができる。
【００３７】
このように本実施の形態において，複数段に形成された電極ピン２４ｄの頭部２４２ｄは，電解液の漏液時に，その漏液時期を遅くさせることができるだけでなく，屈曲した形成部位が絶縁ガスケット２４ｅとの接触部位を局部的に圧縮させることができるので，漏液初期からこれを防止するのに効果的である。
【００３８】
キャップアセンブリ２４の絶縁プレート２４ｃには，気密向上部２４２ｃをさらに形成することができる（図４参照）。気密向上部２４２ｃは，電極ピン２４ｄのコーキング時に絶縁プレート２４ｃの変形が発生したときに，これに起因する電解液の漏れを防止する。
【００３９】
気密向上部２４２ｃは，電極ピン２４ｄがプレート群にコーキングで結合される時に，その結合力が絶縁プレート２４ｃの一部位（この絶縁プレートの孔を中心にした周囲部分）に伝達されず，それ自体に集中させる役割を果たす。
【００４０】
本実施の形態で気密向上部２４２ｃは，絶縁プレート２４ｃの孔２４０ｃ周囲に沿って絶縁プレート２４ｃの内面から突き出されて形成された丘陵からなる。
【００４１】
気密向上部２４２ｃは，キャップアセンブリ２４をタッププレート２４ｂに組み立てる時に，この絶縁プレート２４ｃの内面より先にタッププレート２４ｂの上面に接触して電極ピン２４ｄがコーキングされると，このコーキングで生じる荷重を集中的に受けて圧縮される。
【００４２】
このような気密向上部２４２ｃの作用によって，絶縁プレート２４ｃはその孔２４０ｃ周囲をはじめとした他の部位に変形が広がることを防止する。そして，これによりキャッププレート２４ａとタッププレート２４ｂとの間に良好な状態に配置することができるので，キャップアセンブリ２４の漏液防止機能を向上させることができる。
【００４３】
キャップアセンブリ２４において，タッププレート２４ｂはニッケル系合金からなるのが好ましい。これは，ニッケル系合金がタッププレート２４ｂの強度を高めて，キャップアセンブリ２４の製造工程における電極ピン２４ｄのコーキング結合時に，その変形を予防する利点があるためである。
【００４４】
これだけでなく，上記二次電池において，電極群２２に向かったタッププレート２４ｂには，リード２６を折り曲げて収納できる収納部２４２ｂをさらに形成することができる。
【００４５】
本実施の形態でこの収納部２４２ｂは，タッププレート２４ｂの一面に一定の深さを有して形成された溝からなり，リード２６は図面のように，その切曲部位を収納部２４２ｂに収納し，溶接で付着される。
【００４６】
このようにリード２６が収納部２４２ｂに収容されてタッププレート２４ｂに結合されれば，従来構造ではリードがタッププレートと電極群との間に別途に占めていた空間を，収納部２４２ｂの大きさだけ減らせる。従って，その減少した空間だけ電極群２２の体積を増加可能にさせ，二次電池の容量を向上させることができる。このような収納部２４２ｂの採用によって，二次電池の容量は，従来のタッププレートに収納部が形成されていないものとの対比で，大略２％程度増加させることができる。例えば，１０００mAh容量の電池で，２０mAh程度の容量を増加できる。
【００４７】
さらに，収納部２４２ｂにリード２６が固定される構造では，リード２６の固定状態に対する安定性向上を期待することができる。このため，キャップアセンブリ２４を容器２０に結合する時に，リード２６が短絡するおそれを減らすことができるだけでなく，リード２６に対する溶接作業性も容易になる。
【００４８】
以上，添付図面を参照しながら本発明の二次電池の好適な実施形態について説明したが，本発明はこの例に限定されない。いわゆる当業者であれば，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，そ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。
【００４９】
【発明の効果】
本発明による二次電池は，漏液防止のためのシーリング特性を向上させることができるキャップアセンブリを備えていて，漏液による電池寿命の低下を効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は，本発明の実施の形態による二次電池を示した部分断面図である。
【図２】図２は，本発明の実施の形態によるキャップアセンブリの電極ピンを示した斜視図である。
【図３】図３は，本発明の実施の形態によるキャップアセンブリの作用説明を示した断面図である。
【図４】図４は，本発明の実施の形態によるキャップアセンブリの絶縁プレートを示した断面図である。
【図５】図５は，一般的な二次電池の一例を示した切開斜視図である。
【図６】図６は，一般的な二次電池用キャップアセンブリを示した断面図である。
【符号の説明】
２０：容器
２０ａ：開口部
２２：電極群
２４：キャップアセンブリ
２４ａ：キャッププレート
２４ｂ：タッププレート
２４ｃ：絶縁プレート
２４ｄ：電極ピン
２４ｅ：絶縁ガスケット
２６：リード
２４０：孔
２４０ｄ：柱部
２４２ｂ：収納部
２４２ｃ：気密向上部
２４２ｄ：頭部
２４４ｄ：第１段
２４６ｄ：第２段
ｄ１：第１段の厚さ
ｄ２：第２段の厚さ
【図１】
0004220823.tif 000002
【図２】
0004220823.tif 000003
【図３】
0004220823.tif 000004
【図４】
0004220823.tif 000005
【図５】
0004220823.tif 000006
【図６】
0004220823.tif 000007