(57)【要約】  前記課題を解決するための本発明の実施例によるパウチ型二次電池は、正極及び負極を含む電極と、分離膜が積層される電極組立体；前記電極組立体を収容するパウチ型の電池ケース；前記電極と連結され、 前記電極組立体の一側から突出される電極タブ；一端が前記電極タブと連結される第１電極リード；一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出される第２電極リード；及び前記第１電極リード及び前記第２電極リードを互いに接着させて連結する連結部；を含むが、前記第１及び第２電極リードのうち少なくとも一つには、前記連結部を介して互いに接着される接着面に少なくとも一つのノッチが形成される。
2020510978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極及び負極を含む電極と、分離膜が積層される電極組立体、
前記電極組立体を収容するパウチ型の電池ケース、
前記電極と連結され、前記電極組立体の一側から突出される電極タブ、
一端が前記電極タブと連結される第１電極リード、
一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出される第２電極リード、及び
前記第１電極リード及び前記第２電極リードを互いに接着させて連結する連結部、を含み、
前記第１及び第２電極リードのうち少なくとも一つには、前記連結部を介して互いに接着される接着面に少なくとも一つのノッチが形成されるパウチ型二次電池。
【請求項２】
前記ノッチは、複数に形成され、
前記複数のノッチは、前記第１または第２電極リードの前記一端から前記他端に向かう方向に、それぞれ所定間隔で一列に整列して形成される、請求項１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項３】
前記複数のノッチ間の前記所定間隔は、全て同一である、請求項２に記載のパウチ型二次電池。
【請求項４】
前記複数のノッチ間の前記所定間隔は、全て異なる、請求項２または３に記載のパウチ型二次電池。
【請求項５】
前記複数のノッチ間の前記所定間隔は、前記第１または第２電極リードの一端から他端に向かうほど長さが増加する、請求項４に記載のパウチ型二次電池。
【請求項６】
前記第１及び第２電極リードが互いに脱着されると、使用者に警告を報知する警告報知装置をさらに含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項７】
前記警告報知装置は、前記第１及び第２電極リードの抵抗の大きさを測定し、前記第１及び第２電極リードの脱着可否及び脱着段階を判断する、請求項６に記載のパウチ型二次電池。
【請求項８】
前記ノッチは、複数に形成され、
前記警告報知装置は、前記第１及び第２電極リードの脱着される段階によって、使用者に異なる警告を報知する、請求項６または７に記載のパウチ型二次電池。
【請求項９】
前記ノッチは、前記第１または第２電極リードを長さ方向に切断したとき、断面の形状が三角形である、請求項１〜８のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１０】
前記第１及び第２電極リードの一部を包囲し、前記第１及び第２電極リードを前記電池ケースに接着させる絶縁部をさらに含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１１】
前記第１及び第２電極リードと前記連結部との間の接着力は、前記第１及び第２電極リードと前記絶縁部との間の接着力より弱い、請求項１０に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１２】
前記絶縁部は、
前記第１及び第２電極リードが前記連結部を介して連結された部分を包囲する、請求項１０または１１に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１３】
前記絶縁部は、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のうち少なくとも一つで形成される、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１４】
前記連結部は、
導電材を含む伝導性ポリマーで製造される、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【請求項１５】
前記連結部は、
厚さが１から５００μｍの範囲内である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載のパウチ型二次電池。
【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、２０１７年９月７日付韓国特許出願第１０−２０１７−０１１４６１３号に基づいた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ている全ての内容は、本明細書の一部として含まれる。
【０００２】
本発明は、パウチ型二次電池に関し、より詳細には、ケースの内部で気体が発生して圧力が増加する状況において、電気的な連結が完全に遮断される前に予め使用者が交換時期を知ることができるパウチ型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
物質の物理的反応や化学的反応を介し電気エネルギーを生成させて外部に電源を供給することになる電池（Ｃｅｌｌ、Ｂａｔｔｅｒｙ）は、各種の電子機器で取り囲まれている生活環境によって、建物に供給される交流電源を獲得できない場合や直流電源が必要な場合に用いることになる。
【０００４】
このような電池のうち、化学的反応を利用する化学電池である一次電池と二次電池が一般的に多く用いられているが、一次電池は乾電池と通常称されるものであって消耗性電池である。一方で、二次電池は、電流と物質との間の酸化及び還元過程が多数繰り返し可能な素材を用いて製造される再充電式電池である。
【０００５】
一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池及びリチウムイオンポリマー電池などがある。このような二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ−ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯型ゲーム機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、動力機械（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）及び電動アシスト自転車（Ｅ−ｂｉｋｅ）などの小型製品だけではなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が要求される大型製品と余剰発電電力や新再生エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置とバックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。
【０００６】
リチウム二次電池は、一般的に、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）及び負極（Ａｎｏｄｅ）が積層されて形成される。そして、これらの材料は、電池寿命、充放電容量、温度特性及び安定性などを考慮して選択される。リチウムイオンが正極のリチウム金属酸化物から負極の黒鉛電極に挿入（Ｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）及び脱離（Ｄｅｉｎｔｅｒｃａｌａｔｉｏｎ）される過程が繰り返されつつ、リチウム二次電池の充放電が進められる。
【０００７】
一般的に、正極／分離膜／負極の３層構造、または正極／分離膜／負極／分離膜／正極または負極／分離膜／正極／分離膜／負極の５層構造に積層された単位セルが集まり、一つの電極組立体になる。そして、このような電極組立体は特定ケースに収容される。
【０００８】
二次電池は、電極組立体を収容するケースの材質によって、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）などに分類される。パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）は、形態が一定しない軟性のポリマー材質で製造されたパウチに電極組立体を収容する。そして、缶型（ＣａｎＴｙｐｅ）は、形態が一定な金属またはプラスチックなどの材質で製造されたケースに電極組立体を収容する。
【０００９】
一方、二次電池は、外部衝撃による内部短絡、過充電、過放電などによる発熱とこれによる電解質分解、熱暴走現象など様々な問題で安全性の脅威を受ける。特に、二次電池の爆発は様々な原因から起こるが、電解質分解による二次電池内部の気体圧力の増加も一つの原因になる。
【００１０】
具体的に、二次電池を繰り返し充放電すると、電解質と電極活物質による電気化学的反応で気体が発生する。このとき、発生した気体は、二次電池の内部圧力を上昇させて部品間の結合力弱化、二次電池のケース破損、保護回路の早期作動、電極の変形、内部短絡、爆発などの問題を発生させる。よって、缶型（Ｃａｎ Ｔｙｐｅ）の二次電池の場合には、ＣＩＤフィルター及び安全ベントのような保護部材が設けられ、ケースの内部の圧力が増加すると電気的連結を物理的に遮断した。しかし、従来のパウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）の二次電池の場合には、このような保護部材が充分に設けられなかった。
【００１１】
最近には、パウチ型（Ｐｏｕｃｈ Ｔｙｐｅ）の二次電池でケースの内部が膨張すると、電極タブと電極リードの連結を遮断するなど、電気的連結を物理的に遮断する技術が提案された。ところが、電気的連結が突然遮断されると、前記二次電池から電力の供給を受ける製品を使用していた使用者は、予期もせずに前記製品を用いることができなくなる。特に、前記製品が電気自動車である場合、道路走行中に突然自動車が停止することがあり、運転者が非常に危険な状況に置かれることもある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、ケースの内部で気体が発生して圧力が増加すると、複数の電極リードが段階的に脱着され、電気的な連結が完全に遮断される前に予め使用者が交換時期を知ることができるパウチ型二次電池を提供することである。
【００１３】
本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及されなかったまた他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解され得るだろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するための本発明の実施例によるパウチ型二次電池は、正極及び負極を含む電極と、分離膜が積層される電極組立体；前記電極組立体を収容するパウチ型の電池ケース；前記電極と連結され、前記電極組立体の一側から突出される電極タブ；一端が前記電極タブと連結される第１電極リード；一端が前記第１電極リードの他端と連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出される第２電極リード；及び前記第１電極リード及び前記第２電極リードを互いに接着させて連結する連結部；を含むが、前記第１及び第２電極リードのうち少なくとも一つには、前記連結部を介して互いに接着される接着面に少なくとも１つのノッチが形成される。
【００１５】
また、前記ノッチは、複数に形成され、前記複数のノッチは、前記複数の第１または第２電極リードの前記一端から前記他端に向かう方向に、それぞれ所定間隔で一列に整列して形成されてよい。
【００１６】
また、前記複数のノッチ間の前記所定間隔は、全て同一であってよい。
【００１７】
また、前記複数のノッチ間の前記所定間隔は、全て異なってよい。
【００１８】
また、前記複数のノッチ間の前記所定間隔は、前記第１または第２電極リードの一端から他端に向かうほど長さが増加してよい。
【００１９】
また、前記第１及び第２電極リードが互いに脱着されると、使用者に警告を報知する警告報知装置をさらに含んでよい。
【００２０】
また、前記警告報知装置は、前記第１及び第２電極リードの抵抗の大きさを測定し、前記第１及び第２電極リードの脱着可否及び脱着段階を判断してよい。
【００２１】
また、前記ノッチは、複数に形成され、前記警告報知装置は、前記第１及び第２電極リードの脱着される段階によって、使用者に異なる警告を報知してよい。
【００２２】
また、前記ノッチは、前記第１または第２電極リードを長さ方向に切断したとき、断面の形状が三角形であってよい。
【００２３】
また、前記第１及び第２電極リードの一部を包囲し、前記第１及び第２電極リードを前記電池ケースに接着させる絶縁部をさらに含んでよい。
【００２４】
また、前記第１及び第２電極リードと前記連結部間の接着力は、前記第１及び第２電極リードと前記絶縁部間の接着力より弱くてよい。
【００２５】
また、前記絶縁部は、前記第１及び第２電極リードが前記連結部を介して連結された部分を包囲してよい。
【００２６】
また、前記絶縁部は、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のうち少なくとも一つで形成されてよい。
【００２７】
また、前記連結部は、導電材を含む伝導性ポリマーで製造されてよい。
【００２８】
また、前記連結部は、厚さが１から５００μｍの範囲内であってよい。
本発明のその他具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の実施例によると、少なくとも次のような効果がある。
【００３０】
複数の電極リードが互いに接着され、少なくとも一つの電極リードには接着面に複数のノッチが形成され、ケースの内部で気体が発生して圧力が増加すると、前記ノッチが形成された位置を基準に複数の電極リードが段階的に脱着されて抵抗が増加することで、電気的な連結が完全に遮断される前に予め使用者が交換時期を知ることができる。
【００３１】
本発明による効果は、以上で例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の組立図である。
【図２】図１のパウチ型二次電池の組み立てが完了した様子の斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の体積が膨張した様子を示した斜視図である。
【図４】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池を図２のＡ−Ａ’で切断した断面図の一部である。
【図５】本発明の一実施例によるパウチ型二次電池の体積が膨張した様子を図２のＡ−Ａ’で切断した断面図の一部である。
【図６】図４の状態における本発明の一実施例による第１電極リード、第２電極リード及び連結部を拡大した拡大図である。
【図７】図４の状態における本発明の他の実施例による第１電極リード、第２電極リード及び連結部を拡大した拡大図である。
【図８】図６における本発明の一実施例による第２電極リードが、第１ノッチが形成された部分まで脱着された様子を示した拡大図である。
【図９】図６における本発明の一実施例による第２電極リードが、第ｎノッチが形成された部分まで脱着された様子を示した拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付の図面と共に詳細に後述される実施例を参照すれば明確となるであろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施例に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されてよく、ただ本実施例は、本発明の開示が完全となるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は特許請求の範囲の範疇によって定義されるだけである。明細書全体にわたって同一の参照符号は、同一の構成要素を指称する。
【００３４】
他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通して理解され得る意味として用いることができるであろう。また、一般的に用いられる辞典に定義されている用語は、明白かつ特別に定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。
【００３５】
本明細書で用いられる用語は、実施例を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は語句で特に言及しない限り、複数型を含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」及び／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素以外に一つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除しない。
【００３６】
以下、添付の図面を参照して、本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。
【００３７】
図１は、本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１の組立図であり、図２は、図１のパウチ型二次電池１の組み立てが完了した様子の斜視図である。
【００３８】
一般的に、リチウム二次電池を製造する過程は、先ず電極活物質とバインダー及び可塑剤を混合したスラリーを正極集電体及び負極集電体に塗布して正極板と負極板を製造し、これを分離膜（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することにより、所定形状の電極組立体１０を形成した後に、電極組立体１０を電池ケース１３に挿入して電解液の注入後シーリングする。
【００３９】
電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、図１に示されたとおり、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ  Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極及び負極とそれぞれ連結され、電極組立体１０の外部に突出され、電極組立体１０の内部と外部の間に電子が移動できる経路となる。電極組立体１０の集電板は、電極活物質が塗布された部分と電極活物質が塗布されない末端部分、すなわち、無地部で構成される。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか無地部に別途の導電部材を超音波溶接などで連結して形成されてもよい。このような電極タブ１１は、図１に示されたとおり、電極組立体１０の一側から同一の方向に並んで突出されてもよく、これに制限されずにそれぞれ異なる方向に突出されてもよい。
【００４０】
電極組立体１０の電極タブ１１には、電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などで連結される。本発明の一実施例による電極リード１２は、複数に形成される。そして、複数の電極リード１２のうち、第１電極リード１２ａ（図４に示される） は、電極組立体１０の電極タブ１１と連結され、第２電極リード１２ｂ（図４に示される）は、電池ケース（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｃａｓｅ）１３の外部に突出される。第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂに対する詳細な説明は後述する。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４で周囲が包囲される。絶縁部１４は、電池ケース１３の上部パウチ１３１と下部パウチ１３２が熱融着されるシーリング部に限定されて位置し、電池ケース１３に接着される。そして、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止し、電池ケースのシーリングを維持する。よって、このような絶縁部１４は、電気がよく通じない非伝導性を有する不導体で製造される。一般的に、絶縁部１４としては、電極リード１２に付着するのが容易であり、厚さが比較的薄い絶縁テープを多く用いるが、これに制限されずに電極リード１２を絶縁することができるのであれば多様な部材を用いてよい。
【００４１】
電極リード１２は、正極タブ１１１及び負極タブ１１２の形成位置により互いに同一の方向に延長されてもよく、互いに反対方向に延長されてもよい。正極リード１２１及び負極リード１２２は、互いにその材質が異なってよい。すなわち、正極リード１２１は、正極板と同一のアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は負極板と同一の銅（Ｃｕ）材質またはニッケル（Ｎｉ）がコーティングされた銅材質であってよい。そして、電池ケース１３の外部に突出された電極リード１２の一部分は端子部となり、外部端子と電気的に連結される。
【００４２】
パウチ型二次電池１において、電池ケース１３は、軟性の材質で製造されたパウチである。そして、電池ケース１３は、電極リード１２の一部、すなわち端子部が露出するように電極組立体１０を収容してシーリングされる。このような電池ケース１３は、図１に示されたとおり、上部パウチ１３１と下部パウチ１３２を含む。下部パウチ１３２には、電極組立体１０を収容することができる空間が設けられ、上部パウチ１３１は、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱されないように前記空間を上部でカバーする。上部パウチ１３１と下部パウチ１３２は、図１に示されたとおり、互いに分離されて別途製造されてよいが、これに制限されずに一側が互いに連結されて製造されるなど多様に製造されてよい。
【００４３】
電極組立体１０の電極タブ１１に電極リード１２が連結され、電極リード１２の一部分に絶縁部１４が形成されると、下部パウチ１３２に設けられた空間に電極組立体１０が収容され、上部パウチ１３１が前記空間を上部でカバーする。そして、内部に電解液を注入して上部パウチ１３１と下部パウチ１３２の枠に形成されたシーリング部がシーリングされると、図２に示されたとおり、二次電池１が製造される。
【００４４】
図３は、本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１の体積が膨張した様子を示した斜視図である。
【００４５】
本発明の一実施例による電池ケース１３は、軟性の材質を有するパウチであることが好ましい。以下、電池ケース１３は、パウチであるものとして説明する。
【００４６】
一般的に、電極組立体１０を収容する電池ケース１３は、ガスバリア層（Ｇａｓ Ｂａｒｒｉｅｒ Ｌａｙｅｒ）とシーラント層（Ｓｅａｌａｎｔ Ｌａｙｅｒ）を含む。ガスバリア層は、ガスの出入りを遮断するものであって、主にアルミニウム薄膜（Ａｌ  Ｆｏｉｌ）が用いられる。シーラント層は、最内層に位置して電極組立体１０と直接的に接触し、主にポリプロピレン（ＰＰ）などが用いられる。そして、ガスバリア層の上部には表面保護層をさらに含んでよい。表面保護層は、最外層に位置して外部との摩擦及び衝突がよく発生する。よって、主に耐磨耗性及び耐熱性を有するナイロン（Ｎｙｌｏｎ）樹脂またはＰＥＴが用いられる。
【００４７】
パウチ型電池ケース１３は、前記のような積層構造のフィルムが袋状に加工されて製造され、電極組立体１０が内部に収容されると電解液を注入する。その後に、上部パウチ１３１と下部パウチ１３２を互いに接触させ、シーリング部に熱圧着を行うとシーラント層同士接着されることにより、電池ケース１３がシーリングされる。このとき、シーラント層は電極組立体１０と直接的に接触するので絶縁性を有さなければならず、また電解液とも接触するので耐食性を有さなければならない。また、内部を完全に密閉して内部及び外部間の物質移動を遮断しなければならないため、高いシーリング性を有さなければならない。すなわち、シーラント層同士が接着されたシーリング部は、優れた熱接着強度を有さなければならない。一般的に、このようなシーラント層には、ポリプロピレン（ＰＰ）またはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系樹脂が用いられる。特に、ポリプロピレン（ＰＰ）は、引張強度、剛性、表面硬度、耐磨耗性、耐熱性などの機械的物性と耐食性などの化学的物性に優れ、シーラント層を製造するのに主に用いられる。
【００４８】
一方、一般的に電極組立体１０では、酸化及び還元反応によって充電及び放電する。このとき、電解質と電極活物質による電気化学的反応により、ある程度気体が発生するが、電極組立体１０の内部の異常反応による過充電またはショートなどの理由により非正常的にさらに多くの気体が発生し得る。ところが、前記パウチ型電池ケース１３は、各層が全て軟性の材質を有するので、内部で圧力が増加すると、図３に示されたとおり、パウチ型二次電池１の体積が膨張する。最近には、このように二次電池１の体積が膨張すると、電極タブ１１と電極リード１２の連結を遮断するなど、電気的連結を物理的に遮断する技術が提案された。ところが、電気的連結が突然遮断されると、前記二次電池１から電力の供給を受ける製品を使用していた使用者は、予期もせずに前記製品を用いることができなくなる。特に、前記製品が電気自動車である場合、道路走行中に突然自動車が停止することがあり、運転者が非常に危険な状況に置かれることもある。
【００４９】
図４は、本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１を図２のＡ−Ａ’で切断した断面図の一部である。
【００５０】
本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１は、図４に示されたとおり、電極リード１２が複数に形成される。すなわち、電極リード１２は、電極組立体１０の電極タブ１１と連結される第１電極リード１２ａ及び電池ケース１３の外部に突出される第２電極リード１２ｂを含む。そして第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂは、それぞれ一面が連結部１５を介して接着されることにより互いに連結される。
【００５１】
下記のとおり、電池ケース１３の内部の圧力が増加すると、第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂが段階的に脱着される（ここで「脱着」は、吸着または付着したものが離れるとのことを意味する）。そして、互いに段階的に脱着されるために、少なくとも一つの電極リード１２には、連結部１５を介して接着される接着面に少なくとも一つのノッチ１６が形成される。ノッチ１６が複数に形成された場合、複数のノッチ１６はそれぞれ所定間隔で整列される。よって、複数のノッチ１６が形成されるためには、前記接着面はある程度広い面積を有さなければならない。よって、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂは、同一平面上に位置して側面が連結されるよりは、互いに他の平面上に位置して上下面が互いに連結されることが好ましい。よって、図４に示したとおり、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂが連結される部分では段差が形成されてよい。前記ノッチ１６に対する詳しい説明は後述する。
【００５２】
第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂを互いに連結する連結部１５は、伝導性を有する薄いフィルム状であることが好ましい。特に、連結部１５の厚さは、１から５００μｍの範囲内と非常に薄いことが好ましい。よって、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂが段差を形成したとしても、段差の大きさが大きすぎないので、電極組立体１０から生成された電気を容易に外部に放出することができる。このため、連結部１５は導電材を含むポリマーであることが好ましい。
【００５３】
導電材は、天然または人造などの黒鉛；カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック；炭素繊維または金属繊維などの導電性繊維；フッ化カーボン、アルミニウム、ニッケル、金、銀、銅粉末などの金属粉末；１種の金属の上に異種の金属でコーティングされたコア／シェル（Ｃｏｒｅ／Ｓｈｅｌｌ）構造を有する粉末；酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウイスカー；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；ポリフェニレン誘導体などの導電性素材などのうち少なくとも一つが用いられてよい。
【００５４】
前記ポリマーは、熱硬化性高分子樹脂として、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ＥＰＤＭ（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ Ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ Ｄｉｅｎｅ Ｍｏｎｏｍｅｒ）樹脂、ＣＰＥ（Ｃｈｌｏｒｉｎａｔｅｄ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）樹脂、シリコン、ポリウレタン、ユリア樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂及び不飽和エステル樹脂、ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリアミド（ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）のうち少なくとも一つを含み、アクリル樹脂が最も好ましい。
【００５５】
一方、前述のとおり、電極リード１２の一部は、絶縁部１４に周囲が包囲される。上部パウチ１３１と下部パウチ１３２がシーリングされる過程で、電極リード１２と接触する部分は相対的に圧力が高いので、電池ケース１３のシーラント層が破損される可能性が高い。このようなシーラント層は、前述のとおり、電極組立体１０と直接的に接触するので絶縁性を有する。しかし、シーラント層が破損されると、電極リード１２を介して電池ケース１３に電気が流れ得る。特に、電池ケース１３のガスバリア層は、アルミニウムのような金属で製造されるので、シーラント層が少しでも破損されてガスバリア層が露出すると、電極リード１２と接触して電気が容易に流れ得る。
【００５６】
したがって、絶縁部１４は、電気がよく通じない非伝導性を有する不導体で製造される。また、絶縁部１４は、高い機械的強度と耐熱性を有する。したがって、上部パウチ１３１と下部パウチ１３２が熱融着されるとき、絶縁部１４は形態を維持し、シーラント層が一部破損されてガスバリア層が露出したとしても電極リード１２とガスバリア層の接触を遮断する。このようにして、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を介して電池ケース１３に流れることを防止する。そして、絶縁部１４は高い接着性を有する。よって、電池ケース１３の上部パウチ１３１と下部パウチ１３２が熱融着されるシーリング部に限定されて位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。このような絶縁部１４は高分子樹脂であって、電気絶縁性を有する熱可塑性、熱硬化性、光硬化性樹脂のうち少なくとも一つからなされてよい。一般的に、絶縁部１４としては、電極リード１２に付着することが容易であり、厚さが比較的薄い絶縁テープを多く用いるが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁することができるのであれば様々な部材を用いてよい。
【００５７】
図４に示されたとおり、絶縁部１４は、第１電極リード１２ａ、連結部１５及び第２電極リード１２ｂを全て包囲する。もし、第１電極リード１２ａまたは連結部１５を包囲しなければ、電池ケース１３が膨張したとしても第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂに斥力を印加することができないからである。斥力に対する詳細な説明は後述する。
【００５８】
図５は、本発明の一実施例によるパウチ型二次電池１の体積が膨張した様子を図２のＡ−Ａ’で切断した断面図の一部である。
【００５９】
前述のとおり、パウチ型電池ケース１３の内部で圧力が増加すると、パウチ型二次電池１の体積が膨張する。したがって、図５に示されたとおり、電池ケース１３の外壁が外側に向かって移動する。このとき、電池ケース１３の外壁のうち上壁及び下壁は側壁より面積が広くてシーリングされていないので、軟性がさらに大きい。よって、電池ケース１３の上壁は上方に、下壁は下方に移動する傾向が大きい。
【００６０】
二次電池１の体積が膨張すると、図５に示されたとおり、電池ケース１３の外壁が外側に向かって移動しつつ、絶縁部１４を介して第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂに斥力を印加する。よって、電池ケース１３の内部圧力が次第に増加すると、電池ケース１３の外壁が移動しようとする力がさらに大きくなり、第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂに印加される斥力の大きさもさらに増加する。第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂとの間の接着力より、前記斥力の大きさがさらに大きくなると、図５に示されたとおり、第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂは、結局、脱着される。よって、電気的連結が遮断され、電気がこれ以上流れることができない。但し、このとき、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂと連結部１５との間の接着力は、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂと絶縁部１４との間の接着力より弱い。よって、第１電極リード１２ａと第２電極リード１２ｂに斥力が印加されると、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂと絶縁部１４との間の接着力は維持され、電池ケースのシーリングが維持されて第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂが互いに脱着される。
【００６１】
図６は図４の状態における本発明の一実施例による第１電極リード１２ａ、第２電極リード１２ｂ及び連結部１５を拡大した拡大図であり、図７は図４の状態における本発明の他の実施例による第１電極リード１２ａ、第２電極リード１２ｂ及び連結部１５を拡大した拡大図である。
【００６２】
一方、第２電極リード１２ｂの一面には、少なくとも一つのノッチ１６が所定間隔で一列に整列して形成される。このとき、ノッチ１６は、第２電極リード１２ｂの一面のうち、第１電極リード１２ａと連結された接着面に形成されることが好ましい。
【００６３】
図６に示したとおり、ノッチ１６が第２電極リード１２ｂにだけ形成されてもよいが、これに制限されず、第１電極リード１２ａにノッチ１６が形成されてもよく、さらには、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂの全てにノッチ１６が形成されてもよい。この際にも、ノッチ１６は、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂの互いに連結された面に形成されることが好ましい。以下、第２電極リード１２ｂにだけノッチ１６が形成されたものとして説明するが、これは説明の便宜のためのものであり、権利範囲を制限するためのものではない。
【００６４】
第２電極リード１２ｂにノッチ１６が形成されることによって、第２電極リード１２ｂが第１電極リード１２ａから脱着されるとき、第２電極リード１２ｂはノッチ１６が形成された部分まで脱着される。第１電極リード１２ａと連結された接着面のうちで、ノッチ１６が形成された部分とノッチ１６が形成されない部分は接着力が互いに異なるからである。そして、ノッチ１６が複数に形成されると、第２電極リード１２ｂはそれぞれのノッチ１６が形成された部分まで段階的に脱着される。よって、ノッチ１６が複数に形成された場合、前記複数のノッチ１６は、第２電極リード１２ｂの一端から他端に向かう長さ方向に、一列に整列して形成されることが好ましい。
【００６５】
ノッチ１６が複数に形成された場合、それぞれ所定間隔を有し、このような所定間隔は全て同一であってもよいが、同一でなくともよい。特に図６に示したとおり、各ノッチ１６間の所定間隔も第２電極リード１２ｂの一端から他端に向かうほど長さが増加し得る。このような場合、第２電極リード１２ｂが脱着される段階が増加するほど、第２電極リード１２ｂが脱着されるために必要な内部圧力の増加量がさらに増加する。しかし、もし、各ノッチ１６間の所定間隔が全て同一であれば、第２電極リード１２ｂが脱着される段階が増加したとしても、第２電極リード１２ｂが脱着されるために必要な内部圧力の増加量が常に一定である。
【００６６】
ノッチ１６は、第２電極リード１２ｂの一面に陥没して形成され、陥没される様子は、図６に示したとおり、電極リード１２の長さ方向に切断したとき、切断面が三角形であることが好ましい。ノッチ１６の頂点付近で第２電極リード１２ｂが容易に折り曲げられてよいので、第２電極リード１２ｂがさらに容易に脱着されるからである。但し、第２電極リード１２ｂが容易に脱着されるのならば、ノッチ１６はこれに制限されず、四角形や五角形などの多角形、半円など多様な様子に形成されてよい。
【００６７】
図６に示したとおり、ノッチ１６は、５個が形成されてもよいが、これに制限されず多様な個数に形成されてよい。さらに、本発明の他の実施例によれば、ノッチ１６は、図７に示したとおり、一つだけ形成されてもよい。このような場合、第２電極リード１２ｂが前記一つのノッチ１６が形成された部分まで脱着されると、警告報知装置は直ちに使用者に二次電池１の交換が必要であるとの警告を報知することができる。
【００６８】
警告報知装置とは、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂの抵抗を測定し、前記抵抗の変化によって使用者に警告を報知する装置である。第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂが互いに脱着されるほど、すなわち、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂの間の接着面が減少するほど抵抗が増加する。抵抗の大きさは、導体の断面積と反比例するからである。しかし、電圧の大きさは一定なので、警告報知装置は、第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂに流れる電流の大きさが減少すると、抵抗の大きさが増加したものと判断する。そして、使用者に第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂが脱着されたとの警告を報知する。このような警告報知装置は、ＢＭＳ（Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）であってよく、この場合には、電池自体の抵抗を測定し、電池の抵抗の増加を介して第１及び第２電極リード１２ａ、１２ｂの脱着を判断してよい。
【００６９】
図８は、図６における本発明の一実施例による第２電極リード１２ｂが、第１ノッチ１６ａが形成された部分まで脱着された様子を示した拡大図である。
【００７０】
電池ケース１３の内部で気体が発生して内部圧力が第１圧力以上に増加すると、図８に示したとおり、第２電極リード１２ｂが、第１ノッチ１６ａが形成された部分まで１段階脱着される。そうすると、電極リード１２の抵抗が少量増加し、警告報知装置が増加した抵抗を測定して使用者に１次警告を報知する。
【００７１】
このとき、第１ノッチ１６ａの大きさ、様子、連結部１５と第２電極リード１２ｂとの間の接着力、第２電極リード１２ｂの一端から第１ノッチ１６ａまでの距離などの条件によって、前記第１圧力の大きさが異なってよい。よって、前記の条件と、第１圧力の大きさとの関係を実験的に予め導出する。そして、使用者が希望する大きさの圧力を第１圧力として指定し、前記条件を前記指定された第１圧力に対応される条件に設定する。そうすると、前記電池ケース１３の内部圧力が前記使用者が指定した第１圧力以上に増加するとき、第２電極リード１２ｂが１段階脱着され得る。
【００７２】
図９は、図６における本発明の一実施例による第２電極リード１２ｂが、第ｎノッチ１６が形成された部分まで脱着された様子を示した拡大図である。
【００７３】
ノッチ１６がｎ個形成され、電池ケース１３の内部で気体が続けて発生して内部圧力が第ｎ圧力以上に増加すると、図９に示したとおり、第２電極リード１２ｂが、第ｎノッチ１６が形成された部分までｎ段階脱着される。第２電極リード１２ｂがｎ段階脱着になると、第２電極リード１２ｂが第１電極リード１２ａから完全に脱着される直前である。よって、警告報知装置は、使用者に二次電池１の交換が必要であるとのｎ次警告を報知する。
【００７４】
例えば、図９に示したとおり、ノッチ１６が５個形成されたとき、電池ケース１３の内部圧力が第５圧力以上に増加すると、第２電極リード１２ｂが、第５ノッチ１６が形成された部分まで５段階脱着される。そして、警告報知装置は５次警告を報知する。
【００７５】
第２電極リード１２ｂが脱着される全ての段階の数は、第２電極リード１２ｂに形成されたノッチ１６の数よりさらに一つ多い。もし、第２電極リード１２ｂがｎ＋１段階脱着されると、第２電極リード１２ｂが第１電極リード１２ａから完全に脱着されたものである。よって、電極組立体１０から生成された電気が遮断され、これ以上、二次電池１から電力が供給されない。使用者は二次電池１がこのような状態になる前に、前記ｎ次警告を介して二次電池１の状態を把握し、二次電池１を予め交換することができる。
【００７６】
警告報知装置の警告は、音、ランプ、数字など使用者に報知することができるものであれば、多様な方法を用いることができる。例えば、警告報知装置がランプを介して使用者に警告を報知するならば、第２電極リード１２ｂが１段階脱着されたとき、１次警告として青色のランプが点灯され得る。そして、２段階、３段階に脱着が進行されると、緑色、黄色いなどのランプが点灯され、２次、３次警告を報知することができる。そして、ｎ段階に脱着が進行されると、赤色などのランプが点灯され、使用者にｎ次の最終警告を報知することができる。すなわち、使用者に二次電池１の現在状態を報知することができ、使用者が二次電池１の交換時期を容易に把握することができれば、警告報知装置は多様な方法で警告を報知することができる。
【００７７】
本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せずとも、他の具体的な形態で実施され得るとのことを理解することができるであろう。よって、以上で記述した実施例は、全ての面において例示的なものであり、限定的ではないものとして理解しなければならない。本発明の範囲は、前記詳細な説明よりは、後述する特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味及び範囲、またその均等概念から導き出される様々な実施形態が本発明の範囲に含まれると解釈すべきである。
【符号の説明】
【００７８】
１  パウチ型二次電池
１０  電極組立体
１１  電極タブ
１２  電極リード
１２ａ  第１電極リード
１２ｂ  第２電極リード
１３  電池ケース
１４  絶縁部
１５  連結部
１６，１６ａ  ノッチ
１１１  正極タブ
１１２  負極タブ
１２１  正極リード
１２２  負極リード
１３１  上部パウチ
１３２  下部パウチ
【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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【図９】
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【国際調査報告】
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