JP2012221957A - 二次電池 - Google Patents

二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP2012221957A
JP2012221957A JP2012087149A JP2012087149A JP2012221957A JP 2012221957 A JP2012221957 A JP 2012221957A JP 2012087149 A JP2012087149 A JP 2012087149A JP 2012087149 A JP2012087149 A JP 2012087149A JP 2012221957 A JP2012221957 A JP 2012221957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
secondary battery
sealing part
sealing
battery according
sealed space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012087149A
Other languages
English (en)
Inventor
Changbum Ahn
昶範 安
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung SDI Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung SDI Co Ltd filed Critical Samsung SDI Co Ltd
Publication of JP2012221957A publication Critical patent/JP2012221957A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052Li-accumulators
    • H01M10/0525Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/117Inorganic material
    • H01M50/119Metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/121Organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/116Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material
    • H01M50/124Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure
    • H01M50/126Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers
    • H01M50/129Primary casings; Jackets or wrappings characterised by the material having a layered structure comprising three or more layers with two or more layers of only organic material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/147Lids or covers
    • H01M50/166Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids
    • H01M50/171Lids or covers characterised by the methods of assembling casings with lids using adhesives or sealing agents
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/172Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/178Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for pouch or flexible bag cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/383Flame arresting or ignition-preventing means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/30Arrangements for facilitating escape of gases
    • H01M50/394Gas-pervious parts or elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/547Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543Terminals
    • H01M50/552Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H01M50/557Plate-shaped terminals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/572Means for preventing undesired use or discharge
    • H01M50/574Devices or arrangements for the interruption of current
    • H01M50/581Devices or arrangements for the interruption of current in response to temperature
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)

Abstract

【課題】本発明は、二次電池に関する。
【解決手段】本発明の二次電池は、第1電極タブが引き出された第1極板と、第2電極タブが引き出された第2極板と、前記第1極板と前記第2極板との間に介在するセパレータとから構成される電極アセンブリと、前記電極アセンブリを収容し、収容部が備えられる電池ケースとを含み、前記収容部には、イオン性化合物と、溶媒とを含むイオン性物質が含まれる。前記収容部は、ディープドローイングで形成される。また、前記第1電極タブと、前記第2電極タブとは、第1および第2密封部を介して延び、前記収容部は、前記第1電極タブと第2電極タブとの間の前記電池ケース領域内に形成される。
【選択図】図1

Description

本発明は、二次電池に関し、具体的には、電池の安全性を向上させることができる二次電池に関する。
近年、携帯用電子機器の電源として二次電池が多様に用いられている。
また、携帯用電子機器が多様な分野で用いられるにつれて、高容量の二次電池に対する需要が急増している。これにより、二次電池の安全性を向上させるために多様な研究が行われている。
本発明は、イオン性物質を含む収容部を備えることにより、安全性が向上した二次電池を提供するためのものである。
また、本発明は、電池ケースに融点の低い樹脂層を適用することにより、高温およびショートによるスウェリング発生時における特性の安全性が向上した二次電池を提供するためのものである。
本発明の一実施形態によれば、第1ケース部と第2ケース部とを含むことで密閉された空間を形成し、前記第1ケース部と第2ケース部は、それぞれ第1密封部および第2密封部を備え、前記第1密封部と第2密封部とが前記密閉された空間を密封するために互いに接着されている電池ケースと、前記密閉された空間内に位置し、第1極板および第2極板と、前記第1極板と第2極板との間に位置するセパレータとを含む電極アセンブリと、前記密閉された空間内に位置する電解液と、前記第1密封部および第2密封部の少なくとも1領域上に形成され、イオン性物質を含む収容部とを含む二次電池を提供する。
また、本発明において、前記収容部は、ディープドローイングで形成される。
さらに、本発明において、前記収容部は、前記第1密封部上に形成されたリセスを含み、前記第2密封部は、前記リセスを覆う。
また、本発明において、前記第1密封部は第1リセスを備え、前記第2密封部は第2リセスを備え、前記第1リセスと第2リセスがともに収容部を形成する。
さらに、本発明において、前記第1極板から引き出された第1電極タブと、前記第2極板から引き出された第2電極タブとは、前記第1および第2密封部を介して延び、前記収容部は、前記第1電極タブと第2電極タブとの間の電池ケース領域内に形成される。
また、本発明において、前記イオン性物質は、EMI−(CFSON、BMI−(CFSON、HMI−(CFSON、EMI−PF、BMI−PF、EMI−BF、BMI−BF、HMI−BF、EMI−CFSO、BMI−CFSO、およびHMI−CFSO(EMI:1−エチル−3−メチルイミダゾリウム(1−ethyl−3−methylimidazolium)、BMI:1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(1−butyl−3−methylimidazolium)、HMI:1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム(1−hexyl−3−methylimidazolium))からなる群より選択される少なくとも1種以上を含む。
なお、本発明において、前記イオン性物質は、イオン性化合物と、溶媒とを含む。
また、本発明において、前記溶媒は、アルコール、アセトニトリル、カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種以上を含む。
本発明において、前記第1密封部は、複数の層を含み、前記複数の層は、内部樹脂層と、外部樹脂層と、前記内部樹脂層と外部樹脂層との間の金属層とを含む。
本発明において、前記イオン性物質は内部樹脂層と接触し、前記バッテリが過熱した場合に、前記内部樹脂層は溶融して前記収容部と密閉された空間との間にチャンルを形成し、前記イオン性物質が前記密閉された空間に流動し、前記密閉された空間内に含まれている化学物質と接触する。
本発明において、前記金属層は、アルミニウムを含む。
本発明において、前記内部樹脂層または外部樹脂層は、非導電性高分子物質からなり、前記高分子物質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリビニリデンフルオライドからなる群より選択される少なくとも1種以上を含む。
また、本発明において、前記第1密封部および第2密封部の少なくとも1つには、1つ以上の追加収容部が形成され、前記追加収容部は、イオン性物質を含む。
さらに、本発明において、前記収容部は、前記電池ケースの外部に隣接する第1密封部および第2密封部の縁よりも、前記密閉された空間に隣接する第1密封部および第2密封部の縁に相対的に近接して位置する。
本発明において、前記密封部は、第1半値幅(first half width)と第2半値幅(second half width)とからなる幅(width)を有し、前記第1半値幅は前記密閉された空間に隣接する角と前記幅の中央部から形成された領域であり、前記第2半値幅はバッテリケースの外部に隣接する角と前記幅の中央部から形成された領域であるとき、前記収容部は、前記第1半値幅領域内に位置する。すなわち、前記収容部の縁から第1密封部または第2密封部の縁に至る領域のうち、前記電極アセンブリに近い1/2以下の領域に位置する。
以上のように、本発明によれば、イオン性物質を含む収容部を備えることにより、安全性が向上した二次電池を提供することができる。
また、電池ケースに融点の低い樹脂層を適用することにより、高温およびショートによるスウェリング発生時における特性の安全性が向上した二次電池を提供することができる。
さらに、本発明にかかるイオン性物質は、電池の大容量および大型化に伴って添加量が増加する添加剤を代替することができる。
本発明の好ましい実施形態にかかる二次電池の分解斜視図である。 本発明の好ましい実施形態にかかる二次電池の斜視図である。 図2のA−A’断面図である。 図2のA−A’断面図である。 図2の上部平面図である。 図4AのB部分の拡大図である。
その他、実施形態の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。
本発明の利点および特徴、そして、それらを達成する方法は、添付した図面とともに詳細に後述する実施形態を参照すれば明確になるはずである。しかし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現可能であり、以下の説明において、ある部分が他の部分に接続されているとするとき、これは、直接的に接続されている場合のみならず、その中間に別の素子を挟んで電気的に接続されている場合をも含む。また、図面において、本発明と関係のない部分は本発明の説明を明確にするために省略し、明細書全体にわたり、類似の部分については同一の図面符号を付した。
以下、添付した図面を参照して、本発明について説明する。
図1は、本発明の好ましい実施形態にかかる二次電池の分解斜視図であり、図2は、本発明の好ましい実施形態にかかる二次電池の斜視図であり、図3Aは、図2のA−A’断面図であり、図3Bは、他の実施形態にかかる図2のA−A’断面図である。図4Aは、図2の上部平面図であり、図4Bは、図4AのB部分の拡大図である。
本発明の好ましい実施形態にかかる二次電池100は、第1電極タブ14が引き出された第1極板と、第2電極タブ14’が引き出された第2極板と、前記第1極板と前記第2極板との間に介在するセパレータ13とから構成される電極アセンブリ10と、前記電極アセンブリ10を収容し、収容部115が備えられた電池ケース110、120とを含み、前記収容部115には、イオン性物質が含まれる。
図1および図2を参照すれば、本発明にかかる二次電池100は、電池ケース110、120と、電池ケース110、120に収納される電極アセンブリ10と、電解液(図示せず)とを含むことができる。
前記電極アセンブリ10は、第1極板および第2極板と、前記極板の間に介在するセパレータ13とを含むことができる。前記第1極板を正極板、前記第2極板を負極板とするとき、前記第1極板および第2極板の間でイオンまたは電子が移動して、電気化学的エネルギーを発生させることができる。
第1極板は、正極集電体の両面または片面に正極活物質を塗布して形成できる。一般的に、正極集電体は、高い導電性を有する物質で、化学的変化を誘発しないものであれば特に限定されない。また、前記正極活物質は、リチウムを含む層状化合物を含むことができる。
第2極板は、負極集電体の片面または両面に負極活物質を塗布して形成できる。前記負極集電体は、導電性の金属であり得、前記負極活物質は、黒鉛などを含むことができる。
前記極板は、互いに逆の極性の場合に極板が直接接触して短絡することを防止するために、極板の間にセパレータ13を介在することができる。例えば、セパレータ13は、高分子材料で形成可能であり、高いイオン透過度と機械的強度を有する絶縁性の薄い薄膜を用いることができる。
前記電池ケース110、120に収容される電解液(図示せず)は、リチウムイオンの供給源として作用するリチウム塩と、電気化学的反応に関与するイオンの移動のための媒質の役割を果たす非水性有機溶媒とを含むことができる。電極アセンブリ10を構成する第1極板および第2極板は、電解液と反応して電気化学的エネルギーを発生することができ、発生した電気化学的エネルギーは、前記第1および第2電極タブ14、14’を介して外部に伝達可能である。このような第1極板および第2極板と、セパレータ10とを巻き取ることにより、本願発明のような電極アセンブリ10を製造することができるが、これに限定されるものではなく、第1極板および第2極板と、セパレータとを積層するなどの多様な方式により、電極アセンブリを製造することができる。
前記電池ケース110、120は、第1ケース部110と第2ケース部120とを含むことができ、前記第1および第2ケース部110、120の少なくともいずれかの一側には収容部115が備えられ得る。このとき、前記第1ケース部110は、電極アセンブリ10を収容する収容部111が備えられた本体であり得、前記第2ケース部120は、前記収容部111に対応するカバー部121が備えられ、前記電池ケースの本体を覆うカバーであり得る。また、電池ケース110、120は、例えば、パウチ形状であり得るが、これに限定されるものではない。
第1ケース部110には、収容部111から延びた縁側に第1密封部112が備えられ、第2ケース部120には、第1密封部112に対応する第2密封部122が備えられ得る。本発明にかかる二次電池100は、電極アセンブリ10と電解液(図示せず)とを第1ケース部110の収容部111に収容させた後、第1ケース部110と第2ケース部120とを密着させた状態で第1および第2密封部112、122を熱融着して製作することができる。
一方、前記電極アセンブリ10の第1および第2極板には、それぞれ電気的導体で形成された第1および第2電極タブ14、14’が備えられ得る。前記第1および第2電極タブ14、14’は、熱融着された第1および第2密封部112、122を介して外部に突出するように備えられ、二次電池100を外部と電気的に接続する役割を果たす。
収容部111は、電極アセンブリ10の形態に対応するように備えられ得る。ここで、収容部111は、平板で継ぎ目なしに中空容器を作るディープドローイング(deep drawing)により形成できる。また、収容部115も、収容部111の形成方法と同様に、ディープドローイングにより形成できる。
図3Aおよび図3Bを参照すれば、ディープドローイングにより形成された凹状の収容部115には、イオン性物質が収容可能である。前記収容部は、一種の爆発防止部の役割を果たすことができ、ポケット(pocket)の形態で提供されるか、キャビティ(cavity)あるいは凹んだ形態からなってもよい。また、前記収容部は、このようなリセスの形態として、前記第1密封部112または第2密封部122に備えられるか、または前記第1密封部112と第2密封部122の双方にすべて備えられてもよい。前記収容部115はさらに、イオン性物質を収容することができる。前記イオン性物質は、EMI−(CFSON、BMI−(CFSON、HMI−(CFSON、EMI−PF、BMI−PF、EMI−BF、BMI−BF、HMI−BF、EMI−CFSO、BMI−CFSO、およびHMI−CFSOからなる群より選択される少なくとも1種以上を含むことができるが、これに限定されない。また、電子と反応するイオン性物質は、可能な多価の電荷数を有する物質であることが好ましいが、二次電池100との電気化学反応により金属が析出し、気体を発生できる物質であればイオン性物質として用いることができる。その理由は、電気化学反応を考慮すれば、多価の電荷数を有するイオン性物質が酸化および還元反応をより活発にするため、二次電池100の安全性の向上に寄与することができるからである。ここで、EMIは1−エチル−3−メチルイミダゾリウム(1−ethyl−3−methylimidazolium)の略語、BMIは1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム(1−butyl−3−methylimidazolium)の略語、HMIは1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム(1−hexyl−3−methylimidazolium)の略語である。
ここで、イオン性物質は、100℃以下において液体で存在するイオン性塩またはその化合物を称する。イオン性物質は、低揮発性、非可燃性、高い温度での液体状安定性、有機物および無機物に対する高い溶媒化能力、高い電気伝導性など、独特の化学的、物理的、電気的特性を有しており、新概念の媒体として注目されている。特に、利用目的に応じて、正イオンと負イオンを多様に組合せることで、その特性を変化させることができる。
ここで、イオン性物質を溶解させる溶媒は、アルコール、アセトニトリル、カーボネートなどがあるが、これらに限定されない。例として、前記溶媒は、イソプロピルアルコール、アセトン、エチルメチルカーボネートなどを含む群より選択された少なくとも1種であり得る。また、これらは、単独にまたは2種以上を混合して用いることができる。また、これらの使用量は特に限定されないが、イオン性物質を飽和溶液で溶解させる量以下であることが好ましい。
一方、第1および第2ケース部110、120は、内部樹脂層112c、122cと、金属層112b、122bと、外部樹脂層112a、122aとを含む複数の層で形成できる。前記内部樹脂層112c、122cは、電極アセンブリ10と直接対面する部分であり、外部樹脂層112a、122aは、外部と接する部分である。内部樹脂層112c、122cまたは外部樹脂層112a、122aは、二次電池の短絡などを防止するために、非導電性で電気的な不導体である高分子物質などを用いて形成することができる。反面、金属層112b、122bは、内部樹脂層112c、122cと外部樹脂層112a、122aとの間に備えられ、前記第1および第2ケース部110、120の機械的強度を向上させることができる。例えば、前記金属層としては、アルミニウムなどを含むことができる。
ここで、内部樹脂層112c、122cまたは外部樹脂層112a、122aに含まれる高分子物質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリビニリデンフルオライドからなる群より選択される少なくとも1種以上であり得るが、二次電池100の正常作動温度より高い温度または正常作動電圧より高い電圧で溶融できるものであれば特に限定されない。
本発明の実施形態にかかる収容部115は、これを含む二次電池100の内部の温度および電圧が正常な状態の場合には二次電池100に影響を与えないが、内部の温度が異常高温になるか、または過充電による過電圧状態になったときには、前記収容部115と連接する高分子物質を含む内部樹脂層または外部樹脂層の一定部分が溶融し得る。このように、本発明にかかる収容部115の一定部分が溶融すると、前記収容部115の内部は外部に開放されるが、このとき、前記収容部115内の凹状の空間に含まれているイオン性物質が前記収容部115の外部に放出される。
前記イオン性物質のイオン性化合物の電子と前記正極活物質の電子とが反応した結果生成される反応副生成物が、前記正極活物質の表面に吸収される。すなわち、反応結果物は、前記正極活物質の反応領域の外部で遮断される。これにより、異常高温や過電圧による二次電池100の爆発を予め防止することができる。
図4Aおよび図4Bを参照すれば、収容部115の中心Cは、第1電極タブ14と第2電極タブ14’との間に位置することができる。電極アセンブリ10を構成する正極板の第1極板および負極板の第2極板は、電解液と反応して電気化学的エネルギーを発生させることができ、発生した電気化学的エネルギーは、前記第1および第2電極タブ14、14’を介して外部に伝達可能である。このような二次電池100の構造上、外部の衝撃状態または内部の温度が異常高温になるか、あるいは過充電による過電圧状態になったとき、最も過熱しやすい箇所が第1電極タブ14と第2電極タブ14’との間の領域である。したがって、異常高温や過電圧状態をよく検知することができ、且つ収容部115と連接する内部樹脂層または外部樹脂層がこれに対処して迅速に溶融してイオン性物質を放出できる領域に、収容部115の中心Cを位置することが好ましい。
また、収容部115の中心Cは、収容部の外側部から第1密封部112または第2密封部122の外周面に至る領域のうち、電極アセンブリ10に近い1/2以下の領域に位置することができる。すなわち、密封部は、第1半値幅(first half width)と第2半値幅(second half width)とからなる幅(width)を有し、前記第1半値幅は前記密閉された空間に隣接する角と前記幅の中央部から形成された領域であり、前記第2半値幅はバッテリケースの外部に隣接する角と前記幅の中央部から形成された領域であるとき、前記収容部は、前記第1半値幅領域内に位置する。前記収容部115に収容されたイオン性物質は、外部の衝撃状態または内部の温度が異常高温になるか、あるいは過充電による過電圧状態になったとき、収容部115と連接する内部樹脂層または外部樹脂層が溶融しながら放出される。このとき、収容部115が電極アセンブリ10から遠く、第1密封部112または第2密封部122の外側部に近い場合であれば、放出されたイオン性物質が第1および第2ケース部110、120の外郭方向に流出する確率が高くなる。反面、収容部115が電極アセンブリ10に近い場合であれば、放出されたイオン性物質が第1および第2ケース部110、120の外郭方向に流出せずに電極アセンブリ10側に放出される確率が高くなる。
一方、一般的な二次電池の電解液は、安全性の用途で添加剤を含んでいるが、二次電池が中大型になるほど、この添加剤も多量添加される。しかし、本発明の実施形態のように、イオン性物質を含む収容部を備えた二次電池であれば、多量の添加剤を電解液に含めなくても二次電池の安全性を保障することができる。
したがって、本発明の実施形態によれば、イオン性物質を含む収容部を備えることにより、過量の添加剤なしに安全性が向上した二次電池を提供することができる。また、電池ケースに融点の低い樹脂層を適用することにより、高温およびショートによるスウェリング発生時において特性の安全性が向上した二次電池を提供することができる。
本発明の属する技術分野における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的特徴を変更しなくても他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができる。そのため、上述した実施形態は、すべての面で例示的なものであって、限定的ではないと理解されなければならない。本発明の範囲は、上記の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および範囲、そして、その均等の概念から導き出されるすべての変更または変形された形態が本発明の範囲に含まれると解釈されなければならない。
10:電極アセンブリ
13:セパレータ
14、14’:電極タブ
100:二次電池
110:第1ケース部
111:収容部
112:第1密封部
120:第2ケース部
121:カバー部
122:第2密封部

Claims (18)

  1. 第1ケース部と第2ケース部とを含むことで密閉された空間を形成し、前記第1ケース部と第2ケース部は、それぞれ第1密封部および第2密封部を備え、前記第1密封部と第2密封部とが前記密閉された空間を密封するために互いに接着されている電池ケースと、
    前記密閉された空間内に位置し、第1極板および第2極板と、前記第1極板と第2極板との間に位置するセパレータとを含む電極アセンブリと、
    前記密閉された空間内に位置する電解液と、
    前記第1密封部および第2密封部の少なくとも1領域上に形成され、イオン性物質を含む収容部と、を含むことを特徴とする二次電池。
  2. 前記収容部は、ディープドローイングで形成されていることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  3. 前記収容部は、前記第1密封部上に形成されたリセスを含み、前記第2密封部は、前記リセスを覆うことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  4. 前記第1密封部は第1リセスを備え、前記第2密封部は第2リセスを備え、前記第1リセスと第2リセスがともに収容部を形成することを特徴とする請求項2に記載の二次電池。
  5. 前記第1極板から引き出された第1電極タブと、前記第2極板から引き出された第2電極タブとは、前記第1および第2密封部を介して延び、
    前記収容部は、前記第1電極タブと第2電極タブとの間の前記電池ケース領域内に形成されることを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  6. 前記イオン性物質は、EMI−(CFSON、BMI−(CFSON、HMI−(CFSON、EMI−PF、BMI−PF、EMI−BF、BMI−BF、HMI−BF、EMI−CFSO、BMI−CFSO、およびHMI−CFSO(EMI:1−エチル−3−メチルイミダゾリウム、BMI:1−ブチル−3−メチルイミダゾリウム、HMI:1−ヘキシル−3−メチルイミダゾリウム)からなる群より選択される少なくとも1種以上を含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  7. 前記イオン性物質は、イオン性化合物と、溶媒とを含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  8. 前記溶媒は、アルコール、アセトニトリル、カーボネートからなる群より選択される少なくとも1種以上を含むことを特徴とする請求項7に記載の二次電池。
  9. 前記第1密封部は、複数の層を含むことを特徴とする請求項7に記載の二次電池。
  10. 前記複数の層は、内部樹脂層と、外部樹脂層と、前記内部樹脂層と外部樹脂層との間の金属層とを含むことを特徴とする請求項9に記載の二次電池。
  11. 前記イオン性物質は前記内部樹脂層と接触し、前記バッテリが過熱した場合に、前記内部樹脂層は溶融して前記収容部と密閉された空間との間にチャンルを形成し、前記イオン性物質が前記密閉された空間に流動し、前記密閉された空間内に含まれている化学物質と接触することを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
  12. 前記金属層は、アルミニウムを含むことを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
  13. 前記内部樹脂層または外部樹脂層は、非導電性高分子物質からなることを特徴とする請求項10に記載の二次電池。
  14. 前記高分子物質は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリレート、ポリエチレンテレフタレート、およびポリビニリデンフルオライドからなる群より選択される少なくとも1種以上を含むことを特徴とする請求項13に記載の二次電池。
  15. 前記第1密封部および第2密封部の少なくとも1つには、1つ以上の追加収容部が形成され、前記追加収容部は、イオン性物質を含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  16. 前記収容部は、前記電池ケースの外部に隣接する第1密封部および第2密封部の縁よりも、前記密閉された空間に隣接する第1密封部および第2密封部の縁に相対的に近接して位置することを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  17. 前記密封部は、第1半値幅と第2半値幅とからなる幅を有し、
    前記第1半値幅は前記密閉された空間に隣接する角と前記幅の中央部から形成された領域であり、前記第2半値幅はバッテリケースの外部に隣接する角と前記幅の中央部から形成された領域であるとき、前記収容部は、前記第1半値幅領域内に位置することを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
  18. 前記収容部は、前記電池ケースの外部に隣接する第1密封部および第2密封部の縁よりも、前記密閉された空間に隣接する第1密封部および第2密封部の縁に相対的に近接して位置することを特徴とする請求項5に記載の二次電池。
JP2012087149A 2011-04-07 2012-04-06 二次電池 Pending JP2012221957A (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161473092P 2011-04-07 2011-04-07
US61/473,092 2011-04-07
US13/403,877 2012-02-23
US13/403,877 US8999563B2 (en) 2011-04-07 2012-02-23 Secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2012221957A true JP2012221957A (ja) 2012-11-12

Family

ID=45756926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012087149A Pending JP2012221957A (ja) 2011-04-07 2012-04-06 二次電池

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8999563B2 (ja)
EP (1) EP2509132B1 (ja)
JP (1) JP2012221957A (ja)
KR (1) KR20150138433A (ja)
CN (1) CN102738523B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160034019A (ko) * 2014-09-19 2016-03-29 주식회사 엘지화학 만입형 단차가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012162813A1 (en) * 2011-06-01 2012-12-06 Magna E-Car Systems Limited Partnership Pouch-type battery cell
JP6847032B2 (ja) * 2014-07-14 2021-03-24 ザ ケマーズ カンパニー エフシー リミテッド ライアビリティ カンパニー 燃焼に対する安全性が改善されたリチウムイオン電池
KR102124949B1 (ko) * 2016-12-06 2020-06-19 주식회사 엘지화학 2차 전지
CN111180798B (zh) * 2018-11-13 2021-09-03 宁德新能源科技有限公司 电芯

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6054162A (ja) * 1983-09-01 1985-03-28 Seiko Instr & Electronics Ltd 一次電池
JPH11260400A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
JP2003187762A (ja) * 2001-12-21 2003-07-04 Nec Corp ラミネート外装体を用いた非水電解質電池およびその製造方法
JP2004047185A (ja) * 2002-07-09 2004-02-12 Nissan Motor Co Ltd 電池の密封構造およびこの電池の取付基板
JP2004071244A (ja) * 2002-08-02 2004-03-04 Yuasa Corp 非水電解質電池
JP2006318752A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Nissan Motor Co Ltd 電池
JP2007035357A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウムイオン二次電池
JP2007188765A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP2008091269A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP2009076248A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電デバイスおよびその製造方法
JP2009099301A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Sony Corp 電池パック及びその製造方法
JP2009218078A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Nissan Motor Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2010507898A (ja) * 2006-10-23 2010-03-11 エルジー・ケム・リミテッド 優れた安全性を発揮する電気化学素子
JP2013546120A (ja) * 2010-10-04 2013-12-26 リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー 平坦な電気化学セルを収容するためのハウジング

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1293651C (zh) * 1998-02-05 2007-01-03 大日本印刷株式会社 电池盒形成片和电池组件
KR100449758B1 (ko) 2002-03-21 2004-09-22 삼성에스디아이 주식회사 안전성이 개선된 리튬전지
KR20040017094A (ko) * 2002-08-20 2004-02-26 삼성에스디아이 주식회사 안전변을 구비한 파우치형 이차전지
KR100847210B1 (ko) 2004-10-21 2008-07-17 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 리튬 이차전지
JP4720172B2 (ja) 2004-12-10 2011-07-13 ソニー株式会社 電池
KR20070008087A (ko) 2005-07-13 2007-01-17 주식회사 엘지화학 과충전 방지제를 담지한 열 열화성 캡슐을 포함하고 있는리튬 이차전지
WO2007075867A2 (en) * 2005-12-19 2007-07-05 Polyplus Battery Company Composite solid electrolyte for protection of active metal anodes
KR101310577B1 (ko) 2006-07-24 2013-09-23 주식회사 엘지화학 안전성 향상을 위한 전기화학소자용 구조체 및 이를포함하는 전기화학소자
KR101310423B1 (ko) 2006-07-24 2013-09-24 주식회사 엘지화학 안전성 향상을 위한 전기화학소자용 센터핀 및 이를포함하는 전기화학소자
TWI348778B (en) 2006-07-27 2011-09-11 Lg Chemical Ltd Electrochemical device with high safety at over-voltage and high temperature
CN101926021B (zh) * 2007-11-29 2013-08-14 株式会社Lg化学 紧凑结构的二次电池组
CN101471454B (zh) * 2007-12-27 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种锂离子电池电解液及含有该电解液的锂离子电池

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6054162A (ja) * 1983-09-01 1985-03-28 Seiko Instr & Electronics Ltd 一次電池
JPH11260400A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Toshiba Corp 非水電解質二次電池
JP2003187762A (ja) * 2001-12-21 2003-07-04 Nec Corp ラミネート外装体を用いた非水電解質電池およびその製造方法
JP2004047185A (ja) * 2002-07-09 2004-02-12 Nissan Motor Co Ltd 電池の密封構造およびこの電池の取付基板
JP2004071244A (ja) * 2002-08-02 2004-03-04 Yuasa Corp 非水電解質電池
JP2006318752A (ja) * 2005-05-12 2006-11-24 Nissan Motor Co Ltd 電池
JP2007035357A (ja) * 2005-07-25 2007-02-08 Toyota Central Res & Dev Lab Inc リチウムイオン二次電池
JP2007188765A (ja) * 2006-01-13 2007-07-26 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP2008091269A (ja) * 2006-10-04 2008-04-17 Nissan Motor Co Ltd 薄型電池
JP2010507898A (ja) * 2006-10-23 2010-03-11 エルジー・ケム・リミテッド 優れた安全性を発揮する電気化学素子
JP2009076248A (ja) * 2007-09-19 2009-04-09 Fuji Heavy Ind Ltd 蓄電デバイスおよびその製造方法
JP2009099301A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Sony Corp 電池パック及びその製造方法
JP2009218078A (ja) * 2008-03-10 2009-09-24 Nissan Motor Co Ltd 非水電解質二次電池
JP2013546120A (ja) * 2010-10-04 2013-12-26 リ−テック・バッテリー・ゲーエムベーハー 平坦な電気化学セルを収容するためのハウジング

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160034019A (ko) * 2014-09-19 2016-03-29 주식회사 엘지화학 만입형 단차가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀
KR101867650B1 (ko) * 2014-09-19 2018-06-14 주식회사 엘지화학 만입형 단차가 형성되어 있는 전지케이스를 포함하는 전지셀

Also Published As

Publication number Publication date
US8999563B2 (en) 2015-04-07
KR20150138433A (ko) 2015-12-10
EP2509132A1 (en) 2012-10-10
CN102738523A (zh) 2012-10-17
CN102738523B (zh) 2016-03-09
US20120258341A1 (en) 2012-10-11
EP2509132B1 (en) 2013-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101914567B1 (ko) 이차 전지
JP4628682B2 (ja) 電池部ユニット及びこれを採用したリチウム2次電池
KR100719713B1 (ko) 리튬 이온 전지
KR102203248B1 (ko) 배터리 모듈 및 이를 포함하는 배터리 팩
JP2009094068A (ja) リチウム二次電池
US9209493B2 (en) Battery pack
JP2010033789A (ja) フィルム外装電気デバイス集合体
JP2020515022A (ja) 保護回路モジュールを備えたパウチ型二次電池パック
KR102332343B1 (ko) 전지 모듈
JP5989405B2 (ja) 電源装置
JP2012221957A (ja) 二次電池
US9123929B2 (en) Secondary battery
JPWO2019044069A1 (ja) 電池パック、電動工具および電子機器
KR102137706B1 (ko) 파우치 외장재 및 이를 이용한 파우치형 이차전지
KR101357931B1 (ko) 이차 전지
KR20120136718A (ko) 신규한 구조의 전지셀 및 이를 포함하는 전지팩
KR102278443B1 (ko) 이차 전지
JP2006202655A (ja) 電池パック
JP7027630B2 (ja) 二次電池及びそれを含むバッテリーパック
JP6346449B2 (ja) 二次電池
KR20130090262A (ko) 배터리 셀 및 이를 포함하는 배터리 모듈
JP2018081792A (ja) 蓄電素子
US9240582B2 (en) Battery pack
US20240186612A1 (en) Battery pack
WO2022149393A1 (ja) 蓄電素子

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20141226

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20150313

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20160210

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20160314

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20161114