JP5137291B2 - リチウムイオン2次電池 - Google Patents

リチウムイオン2次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP5137291B2
JP5137291B2 JP2004303867A JP2004303867A JP5137291B2 JP 5137291 B2 JP5137291 B2 JP 5137291B2 JP 2004303867 A JP2004303867 A JP 2004303867A JP 2004303867 A JP2004303867 A JP 2004303867A JP 5137291 B2 JP5137291 B2 JP 5137291B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
notch
wall
secondary battery
safety valve
lithium ion
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2004303867A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2005129524A (ja
Inventor
俊 虎 金
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 JP2005129524A publication Critical patent/JP2005129524A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP5137291B2 publication Critical patent/JP5137291B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01M10/058Construction or manufacture
    • H01M10/0587Construction or manufacture of accumulators having only wound construction elements, i.e. wound positive electrodes, wound negative electrodes and wound separators
    • 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
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • 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
    • H01M50/342Non-re-sealable arrangements
    • H01M50/3425Non-re-sealable arrangements in the form of rupturable membranes or weakened parts, e.g. pierced with the aid of a sharp member
    • 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
    • H01M50/60Arrangements or processes for filling or topping-up with liquids; Arrangements or processes for draining liquids from casings
    • H01M50/609Arrangements or processes for filling with liquid, e.g. electrolytes
    • 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
    • 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)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)

Description

本発明はリチウムイオン2次電池に関するものであり、より詳細に説明すると低い圧力で安全弁が容易に作動することによって、電池の安全性及び信頼性を向上させる角形リチウムイオン2次電池に関するものである。
一般に角形リチウムイオン2次電池は、陽極活物質が付着された陽極電極板、陰極活物質が付着された陰極電極板、及び陽極電極板と陰極電極板との間に位置しショートを防止してリチウムイオンの移動のみを可能にするセパレーターとがジェリーロール(jellyroll)形態で巻取られた電極組立体と、前記電極組立体が結合される缶、前記缶を封止して前記電極組立体の離脱を防止するキャップ組立体、及び前記缶内に注入されてリチウムイオンの移動を可能にする電解液などで形成されている。
このようなリチウムイオン2次電池を形成するためには、まず、陽極活物質が付着された陽極電極板、陰極活物質が付着された陰極電極板、及びセパレーターを積層する。この積層体をジェリーロール(jellyroll)形態で巻き取って缶の開口部を通じて角形の缶に入れた後、缶上部の開口部にキャップ組立体を溶接する。この後、キャップ組立体の注入口を通じて電解液を缶に注入した後に密封する。数回の充放電を実施する活性化工程を経てベアセル(bare cell)を完成する。続いて、前記ベアセルに保護回路を付着した後に組立及び検査を行い通常のバッテリーパックを完成する。
一方、このようなリチウムイオン2次電池は定電圧/定電流充電法を使用するため、充電器からの充電電圧が正確に制御されているかぎり過充電現象は起こらない。しかし、充電器が破損するか、または誤作動して異常充電をする場合がある。このような場合には、陽極活物質(たとえばコバルト酸リチウム(LiCoO2))の電位が持続的に上昇する特性により電池電圧が大幅に上昇し、異常発熱現象が発生する。
このような現象に対する安全対策としては、PTC(Positive Temperature Coefficient)素子の内蔵、シャットダウン(shut down)機能があるセパレーターの採用などがあり、その他ガス発生により作動する安全弁(safety vent)がある。ここで、角形リチウムイオン2次電池の安全弁とは、通常、缶の底面またはキャップ組立体の外部表面のノッチ(notch)をつけた厚さの薄い領域を指し、ガスの発生による膨張が著しい場合に破壊されてガスを排出する。
前記ガスの発生は、陽極活物質であるコバルト酸リチウム(LiCoO2)の形成のために、炭酸リチウム(Li2CO3)を化学量論量よりも過剰に添加するために生じる現象である。すなわち、過剰に添加された炭酸リチウムは、未反応状態で陽極活物質のコバルト酸リチウム(LiCoO2)中に残留する。そして、異常充電により電池電圧が高くなり熱が発生すると、炭酸リチウム(Li2CO3)が分解されて炭酸ガスが発生する。このような炭酸ガスの発生により、缶が過度に膨らむ膨張現象が発生し、この膨張現象が著しい場合安全弁が作動する。
このような膨張現象は、前記炭酸リチウムを少なく入れれば解決するが、そうすると陽極活物質に酸化コバルト(CoO2)が残存するようになる。残存した酸化コバルトにより、充電時に電解液中にコバルトが湧出され陰極でコバルト析出現象を起こす。析出されたコバルトは内部ショートを起こし、さらに大きい危険を誘発させる。従って、炭酸リチウムを過剰に添加せざるを得ない。
一方、膨張現象が生じる時、角形缶の広い面は外側の方向に膨脹した形態になり、残り4つの狭い面は両端が外側に曲がり、中心付近は内側に収縮された形態となる。
従来、角形缶の広い面、または底面やキャップ組立体の外側面に、プレス加工によるノッチのついた安全弁を設け、膨張現象が発生すると安全弁が作動するようにしていた。しかし、缶の外面にノッチを形成した場合、外側に膨脹する広い面において、本来引張応力が大きく作用する缶の壁体外面部分はなくなり、相対的に引張応力が小さく作用する缶の壁体内面部分のみが残ることになる。その結果、剛体力学の観点から、安全弁が所望の圧力で作動せず非常に高圧の状態で作動するため、電池の安全性が著しく低下するという問題点がある。
本発明は、前述した従来の問題点を克服するためのものであり、所望の低い圧力で安全弁が容易に作動することにより、安全性、及び信頼性が向上した角形リチウムイオン2次電池を提供するものである。
上記課題を解決するため、本発明によるリチウムイオン2次電池は、陽極電極板、陰極電極板、及びセパレーターが多数回巻取されて形成された電極組立体と、
前記電極組立体が接触する内面に少なくとも1つ以上の安全弁用ノッチが形成され一定距離離隔された一対の板状の第1壁体と、前記第1壁体より小さな面積を有し前記一対の第1壁体の2つの長辺を連結する一対の板状の第2壁体と、前記第2壁体より小さな面積を有し前記第1壁体と第2壁体とに同時に連結される板状の第3壁体とを有し、前記第3壁体に対向する方向に前記電極組立体が結合される開口部が設置された缶と、
前記開口部を封止するように前記缶の第1壁体及び第2壁体に溶接され、前記電極組立体が外部に離脱しないようにするキャップ組立体、及び
前記缶に注入された電解液を含むものである。
ここで、前記缶の第1壁体は、前記内面に形成されたノッチと対応する外面に一定の深さの補助ノッチをさらに形成することができる。
また、前記ノッチは、第1壁体の内面がプレスされて一定の深さを有し、互いに一定角度をなす第1傾斜面と第2傾斜面を形成することができる。
また、前記補助ノッチは、第1壁体の外面がプレスされて一定の深さを有し、互いに一定角度をなす第1傾斜面と第2傾斜面を形成することができる。
また、前記ノッチは、補助ノッチの深さより浅く形成することができる。
また、前記ノッチは直線の形態であり、前記缶の第3壁体の長手方向と平行になるように形成することができる。
また、前記ノッチは、第3壁体の長手方向の50〜90%の長さで形成することができる。
また、前記ノッチは直線の形態であり、前記缶の第2壁体の長手方向と平行になるように形成することができる。
また、前記ノッチは、第2壁体の長手方向の50〜90%の長さで形成することができる。
また、前記ノッチは、第2壁体の長手方向、及び第3壁体の長手方向に沿って少なくとも一度以上折曲された直線の形態であってもよい。
上記課題を解決するため、本発明によるリチウムイオン2次電池は、陽極電極板、陰極電極板、及びセパレーターが多数回巻取されて形成された電極組立体と、
前記電極組立体が接触する内面に少なくとも1つ以上の安全弁用ノッチが形成され一定距離離隔された一対の板状の第1壁体と、前記第1壁体より小さな面積を有し前記一対の第1壁体の2つの長辺を連結する一対の板状の第2壁体と、前記第2壁体より小さな面積を有し前記第1壁体と第2壁体とに同時に連結される板状の第3壁体とを有し、前記第3壁体に対向する方向に前記電極組立体が結合される開口部が設置された缶と、
前記開口部を封止するように前記缶の第1壁体及び第2壁体に溶接され、前記電極組立体が外部に離脱しないようにするキャップ組立体、及び
前記缶に注入された電解液を含む2次電池において、前記第1壁体、前記第2壁体、前記第3壁体及び前記キャッププレートのうちの少なくとも1つの内面及び外面にノッチ及び補助ノッチが各々形成された安全弁を設けるものである。
ここで内面及び外面とは、電極組立体を内蔵する2次電池において、電極組立体あるいは電解液と接する面を内面、外気と接する面を外面と定める。
また、前記ノッチは、キャッププレートの内面がプレスされて一定の深さを有し、互いに一定の角度をなす第1傾斜面と第2傾斜面を形成することができる。
また、前記補助ノッチは外面がプレスされて一定の深さを有し、互いに一定角度をなす第1傾斜面と第2傾斜面を形成することができる。
また、前記ノッチは補助ノッチの深さより浅くすることができるが、通常、2次電池の各壁体が曲がる方向の面にあるノッチあるいは補助ノッチは浅く形成し、その反対面にある補助ノッチあるいはノッチは深く形成することが望ましい。
前記のように、本発明によるリチウムイオン2次電池は、膨張時に外側の方向に膨らむ第1壁体の内面に安全弁用のノッチを形成することにり、低い圧力でも安全弁が容易に作動する。すなわち、膨張時に引張応力が大きく作用する第1壁体の外面側に薄い壁体が残るように内面にノッチを形成して安全弁を設けると、この薄い壁体の部分が剛体力学理論に基づき最も容易に破壊される。
また、内面のノッチに加え、さらに外面に補助ノッチを形成し不連続点を作ると、安全弁が低い圧力でさらに容易に作動させることができる。すなわち、内面に設けたノッチにより既に低い圧力で容易に安全弁が作動する状態であるが、さらに外面にノッチと対応するように補助ノッチを設けることによって、安全弁の部分に応力が集中し、さらに容易に安全弁が作動するようになる。
以上のような本発明の目的、別の特徴、及び長所などは、本発明の好適な実施例に対する以下の説明から明確になるであろう。
前述したように、本発明によるリチウムイオン2次電池は膨張発生時に外側に膨らむ第1壁体の内面に安全弁用ノッチを形成することによって、低い圧力でも安全弁が容易に破壊される。すなわち、内面にノッチを形成する場合、引張応力が最も作用する外側に薄い壁体が残存するため、この部分が力学的に最もよく破壊される。
本発明によると、2次電池の内面に形成されたノッチに加え、外面に補助ノッチをさらに形成することにより、低い圧力で安全弁がさらに容易に破壊される。すなわち、内面に設けられたノッチにより既に低い圧力で安全弁が容易に破壊される状態であるが、そのノッチと対応するように外面に補助ノッチをさらに形成することにより、さらに容易に安全弁が破壊される。
以下、本発明が属する技術分野の通常の知識を有する者が容易に実施できる程度に、本発明の望ましい実施例を添付された図面を参照して詳細に説明する。
〔参考例〕
図1Aには、本発明の参考例によるリチウムイオン2次電池100の斜視図が示されている。図1Bには、図1Aの分解斜視図が示されている。図1Cには、図1Aの1-1線の断面図が示されている。図1Dには、缶120の安全弁が作動した状態が図示されている。
図示したように本発明によるリチウムイオン2次電池は、電位差を発生させる電極組立体110と、前記電極組立体110を収納することができる概略直六面体形態の缶120と、該缶120の上部に組み立てられて前記電極組立体110が離脱しないようにするキャップ組立体140と、前記缶120に注入されて電極組立体110の間でイオン移動を可能にする電解液(図示せず)とからなる。
前記電極組立体110は、陽極活物質(たとえばコバルト酸リチウム(LiCoO2))(図示せず)を付着させた陽極電極板111、陰極活物質(たとえば黒鉛)(図示せず)を付着させた陰極電極板112、及び陽極電極板111と陰極電極板112との間のショートを防止してリチウムイオンの移動のみを可能にするセパレーター113からなり、上記の陽極電極板111、陰極電極板112、及びセパレーター113は、概略ジェリーロール(jellyroll)形態に巻取られて缶120に収納される。ここで、前記陽極電極板111はアルミニウム(Al)フォイル、前記陰極電極板112は銅(Cu)フォイル、前記セパレーター113はポリエチレン(PE)またはポリプロピレン(PP)であるが、これらの材質に限定されるものではない。また、前記陽極電極板111には上部に一定の長さで突出した陽極リ―ド114が溶接されており、前記陰極電極板112にも上部に一定の長さで突出した陰極リ―ド115が溶接されている。前記陽極リ―ド114はアルミニウム(Al)、前記陰極リ―ド115はニッケル(Ni)であるが、これらの材質に限定されるものではない。
前記缶120は、前記電極組立体110が接触する内面121_1に少なくとも1つ以上のノッチ125が形成され、互い一定距離離隔された一対の板状の第1壁体121を有する。また、前記缶120は、前記第1壁体121より小さな面積を有して、前記一対の第1壁体121の二つの長辺を連結した一対の板状の第2壁体122を有する。また、前記缶120は、前記第2壁体122より小さな面積を有して、前記第1壁体121と第2壁体122とに同時に連結された板状の第3壁体123と、前記第3壁体123と対向する方向に電極組立体110を結合できるようにする開口部124を有する。
ここで、前記ノッチ125は、前記第1壁体121の内面121_1、すなわち、電極組立体110が接触する内面121_1に外面121_2側方向に一定の深さでプレスして形成されている。したがって、ノッチが形成された安全弁では、前記缶120の第1壁体121は薄い厚さで第1壁体121の外面121_2側のみに残されている。また、前記ノッチ125は、互いに一定角度をなす第1傾斜面125_1と第2傾斜面125_2からなり、前記第1傾斜面125_1と第2傾斜面125_2の断面は概略三角形の二辺をなす。
また、前記ノッチ125は概略直線の形態であり、前記缶120の第3壁体123の長手方向と概略平行になるように形成されている。このようなノッチ125は、前記第3壁体123の長手方向の概略50〜90%の長さで形成することが望ましいが、この長さに限定するものではない。また、図示されていないが、前記ノッチ125は概略直線の形態であり、前記缶120の第2壁体122の長手方向と概略平行になるように形成する。このようなノッチ125は、前記第2壁体122の長手方向の概略50〜90%の長さで形成することが望ましいが、この長さに限定するものではない。さらに、前記ノッチ125は、前記第2壁体122及び第3壁体123に平行する部分を同時に有するように、少なくとも1回以上折曲された直線の形態、たとえば、"┓"模様または"┗"模様の形態である。しかし本発明は、前記ノッチ125の形態を、直線または折曲された直線の形態に限定するものではなく、多様な折曲及び曲線の形態とすることも可能である。
また、前記缶120は、通常アルミニウム(Al)、鉄(Fe)、及びこれらの合金で形成可能であるが、これらの材質に限定するものではない。さらに、前記缶120は、前記陽極リ―ド114が溶接されることにより、缶120自体が陽極の役割をする。
前記電極組立体110の上部には、絶縁ケース131、端子プレート132、絶縁プレート133を順次結合することもできるが、本発明はこのような構成要素を必ずしも必要とするものではない。尚、上記構成要素を設ける場合には、前記絶縁ケース131、端子プレート132及び絶縁プレート133には前記陰極端子150が上部に延長されて貫通できるように、通孔131a,132a,133aが各々形成されている。
前記キャップ組立体140は前記缶120にレーザー溶接されている。キャップ組立体140には概略板状のキャッププレート141を設けることができる。前記キャッププレート141の中央には、一定の大きさの通孔141aが形成されており、その側部には電解液注入のための電解液注入口141bが形成されている。また、前記キャッププレート141の通孔141aには絶縁ガスケット142が結合され、前記絶縁ガスケット142には陰極端子150が結合されている。また、前記陰極端子150は、前記陰極リ―ド115と溶接されて放電または充電時に陰極の役割をすることができる。さらに、前記キャッププレート141の電解液注入口141bには、電解液注入後、その電解液が外部に流出しないようにプラグ143が結合されている。
一方、図示しない電解液は、充放電時に電池内部の陽極及び陰極で電気化学的反応により生成されるリチウムイオンの移動媒体の役割をする。電解液は、リチウム塩と高純度の有機溶媒類の混合物からなる非水質系の有機電解液である。さらに、前記電解液は高分子電解質を利用したポリマーであってもよい。
図1Dに図示したように、本発明では、膨張時に低い圧力で安全弁125が外側の方向に容易に破壊される。これは、缶120の第1壁体121の内面121_1にノッチ125を形成すると、引張応力が大きく作用する最も外側の壁体が薄く残ることになり、この部分が力学的に最も破壊されやすいためである。したがって、本発明はリチウムイオン2次電池100の安全性及び信頼性が著しく向上する。
図2Aには、本発明の参考としてリチウムイオン2次電池200の斜視図が図示されている。図2Bには、図2Aの2-2線の断面図が示されている。図2Cには図2Bに示した缶220の破壊状態が図示されている。ここで、参考例のリチウムイオン2次電池200は、前述したリチウムイオン2次電池100と類似する構成であるため、その差異点を中心に説明する。
図示したように、本発明の実施例によるリチウムイオン2次電池200では、缶220の第1壁体221の内面221_1に形成されたノッチ225に対応するように、外面221_2に一定の深さの補助ノッチ226がさらに形成されている。このような補助ノッチ226は、互いに一定角度をなす第1傾斜面226_1と第2傾斜面226_2とからなる。前記ノッチ225の深さは、図2Dに示すように補助ノッチ226より深くなるように形成されている。
なお、本発明の一実施例とは異なるが、参考例としては、前記補助ノッチ226の深さは、前記ノッチ225の深さより、深くなるように形成してもよく、あるいは同じ深さになるように形成してもよい。
また、前記ノッチ225及び補助ノッチ226は概略直線の形態であり、前記缶220の第3壁体223の長手方向と概略平行になるように形成される。また、図2Eのように、前記ノッチ225及び補助ノッチ226は概略直線の形態であり、前記缶220の第2壁体222の長手方向と概略平行になるように形成される。さらに、図2Fのように、前記ノッチ225及び補助ノッチ226は、前記第2壁体222及び第3壁体223と平行する部分を同時に有するように、少なくとも1回以上折曲された直線の形態、たとえば”┓”模様または”┗”模様の形態で形成することができる。しかし、本発明は安全弁をなすノッチ225及び補助ノッチ226の形態を、直線の形態または折曲された直線の形態に限定するものではなく、多様な折曲及び曲線の形態で形成することが可能である。
このように、本発明は、缶220の第1壁体221の内面221_1に形成されたノッチ225に対応するように、外面221_2に補助ノッチ226をさらに形成することにより、低い圧力で容易に缶220が破壊されるようになる。すなわち、内面221_1に設けられたノッチ225により既に低い圧力で安全弁が容易に作動する状態であるが、さらにノッチ225と対応するように外面221_2に補助ノッチ226を設けることによって、さらに容易に安全弁が作動するようになる。したがって、電池200の安全性及び信頼性がさらに向上する。
図3Aには、本発明の参考としてリチウムイオン2次電池300の斜視図が示されている。図3Bには、図3Aの3-3線の断面図が示されている。図3Cには、図3Bに示したキャッププレート341の破壊状態が示されている。ここで、参考例のリチウムイオン2次電池300は、前述したリチウムイオン2次電池100と類似の構成であるため、その差異点を中心に説明する。
図示されたように参考例のリチウムイオン2次電池300は、安全弁のノッチ344が缶320ではなく、キャップ組立体のキャッププレート341の内面341_1に形成されている。また、前記ノッチ344と対応する外面341_2にも補助ノッチ345がさらに形成されている。前記ノッチ344はキャッププレート341の内面341_1がプレスされて一定の深さを有し、また一定角度を有する第1傾斜面344_1と第2傾斜面344_2とからなる。さらに、前記補助ノッチ345も外面341_2がプレスされて一定の深さを有し、互いに一定の角度をなす第1傾斜面345_1と第2傾斜面345_2とからなる。また、前記ノッチ344は前記補助ノッチ345の深さより浅く形成されているが、参考例はこれに限定されるものではない。すなわち、図3Dのように前記ノッチ344が補助ノッチ345より深くても良く、あるいは同じであっても良い。また、図面の前記ノッチ344及び補助ノッチ345は、上方から見た場合概略円形であるが、参考例はこのような形態に限定されるものではなく、概略楕円形、三角形、四角形または五角形など非常に多様な形態で形成することができる。
電池300に膨張が発生した場合、前記ノッチ344及び補助ノッチ345からなるキャッププレート341の安全弁が破壊されることで、缶320内部のガスを外に排出する。ここで、膨張発生時には、缶320の第1面320は外側にふくらんで膨脹するが、缶320の第2壁体322、第3壁体323、及び前記キャッププレート341は、両端領域は外側に曲がり中心付近は缶内側に曲がる。したがって、図3Cに図示されているようにキャッププレート341は一端が上部に向かって、他端は下部に向かって若干傾いた状態で、前記ノッチ345及び補助ノッチ345を含む安全弁が破壊される。
上記説明は、本発明によるリチウムイオン2次電池の一つの実施例にすぎない。本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、特許請求範囲の要旨を逸脱することなく、当該発明が属する分野で通常の知識を有する者が多様な変更を行うことができる。
ノッチが、最大面積を有する壁体の内側に形成された、本発明の参考例によるリチウムイオン2次電池の斜視図である。 図1Aの分解斜視図である。 図1Aの1-1線の断面図である。 缶の安全弁の破壊状態を示した断面図である。 補助ノッチが形成された、本発明の参考例によるリチウムイオン2次電池の斜視図である。 図2Aの2-2線の断面図である。 缶の破壊状態を示した断面図である。 ノッチが補助ノッチより大きい安全弁の部分断面図である。 補助ノッチが形成された本発明のまた他の実施例を示す斜視図である。 補助ノッチが形成された本発明のまた他の実施例を示す斜視図である。 キャッププレートに安全弁が形成された参考例によるリチウムイオンの2次電池を示した斜視図である。 図3Aの3-3線の断面図である。 缶の破壊状態を示した断面図ある。 キャッププレートに安全弁が形成された本発明の参考例における安全弁の部分断面図である。
符号の説明
100チウムイオンの2次電池
200チウムイオンの2次電池
300チウムイオンの2次電池
110 電極組立体
111 陽極電極板
112 陰極電極板
113 セパレーター
114 陽極リ―ド
115 陰極リ―ド
120 缶
121 第1壁体
121_1 内面
121_2 外面
122 第2壁体
123 第3壁体
124 上部開口
125 ノッチ
125_1 第1傾斜面
125_2 第2傾斜面
131 絶縁ケース
132 端子プレート
133 絶縁プレート
140 キャップ組立体
141 キャッププレート
142 絶縁ガスケット
143 電解液注入プラグ
150 陰極端子

Claims (8)

  1. 陽極電極板、陰極電極板、及びセパレーターが多数回巻取られて形成された電極組立体と、
    前記電極組立体が接触する内面に少なくとも1つ以上の安全弁用ノッチが形成され一定距離離隔された一対の板状の第1壁体と、前記第1壁体より小さな面積を有し前記一対の第1壁体の2つの長辺を連結する一対の板状の第2壁体と、前記第2壁体より小さな面積を有し前記第1壁体と第2壁体とに同時に連結される板状の第3壁体とを有し、前記第3壁体に対向する方向に前記電極組立体が結合される開口部が設置された缶と、
    前記開口部を封止するように前記缶の第1壁体及び第2壁体に溶接され、前記電極組立体が外部に離脱しないようにするキャップ組立体、及び
    前記缶に注入された電解液を含み、
    前記第1壁体には前記内面に形成された前記安全弁用ノッチと対応するように外面に一定の深さの補助ノッチが形成され、内面の前記安全弁用ノッチはお互いに断面が一点で会う内面の第1傾斜面及び内面の第2傾斜面で成り立って、外面の補助ノッチはお互いに断面が一点で会う外面の第1傾斜面及び外面の第2傾斜面で成り立って、前記安全弁用ノッチは、前記補助ノッチより深く形成されることを特徴とする角型リチウムイオン2次電池。
  2. 前記補助ノッチは、前記第1壁体の外面がプレスされて一定の深さを有することを特徴とする請求項1に記載の角型リチウムイオン2次電池。
  3. 前記安全弁用ノッチは、前記第1壁体の内面がプレスされて一定の深さを有することを特徴とする請求項1に記載の角型リチウムイオン2次電池。
  4. 前記安全弁用ノッチは直線の形態であり、前記缶の第3壁体の長手方向と平行に形成されることを特徴とする請求項1に記載の角型リチウムイオン2次電池。
  5. 前記安全弁用ノッチは、前記第3壁体の長手方向の50〜90%の長さで形成されることを特徴とする請求項4に記載の角型リチウムイオン2次電池。
  6. 前記安全弁用ノッチは直線の形態であり、前記缶の第2壁体が有する長手方向と平行に形成されることを特徴とする請求項1に記載の角型リチウムイオン2次電池。
  7. 前記安全弁用ノッチは、前記第2壁体の長手方向の50〜90%の長さで形成されることを特徴とする請求項6に記載の角型リチウムイオン2次電池。
  8. 前記安全弁用ノッチは、前記第2壁体の長手方向、及び前記第3壁体の長手方向に形成される部分を同時に有するように少なくとも一度以上折曲された形態であることを特徴とする請求項1に記載の角型リチウムイオン2次電池。
JP2004303867A 2003-10-20 2004-10-19 リチウムイオン2次電池 Expired - Fee Related JP5137291B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2003-072928 2003-10-20
KR1020030072928A KR100551885B1 (ko) 2003-10-20 2003-10-20 리튬 이온 2차 전지

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2005129524A JP2005129524A (ja) 2005-05-19
JP5137291B2 true JP5137291B2 (ja) 2013-02-06

Family

ID=34651235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004303867A Expired - Fee Related JP5137291B2 (ja) 2003-10-20 2004-10-19 リチウムイオン2次電池

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7517607B2 (ja)
JP (1) JP5137291B2 (ja)
KR (1) KR100551885B1 (ja)
CN (1) CN1610175A (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20060028183A (ko) * 2004-09-24 2006-03-29 삼성에스디아이 주식회사 캡 조립체 및 이를 구비하는 리튬 이차 전지
KR100579377B1 (ko) * 2004-10-28 2006-05-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
CN2757343Y (zh) * 2004-11-16 2006-02-08 比亚迪股份有限公司 一种防爆安全电池
KR100731426B1 (ko) * 2005-11-02 2007-06-21 삼성에스디아이 주식회사 캔형 이차 전지
KR100788554B1 (ko) * 2006-02-27 2007-12-26 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
KR100947977B1 (ko) * 2006-03-28 2010-03-15 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US20110020674A1 (en) * 2006-08-10 2011-01-27 Hideaki Fujita Enclosed battery
KR100922470B1 (ko) * 2007-09-14 2009-10-21 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR101192090B1 (ko) * 2008-06-09 2013-11-27 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
KR101023919B1 (ko) * 2008-06-09 2011-03-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지
KR101169205B1 (ko) * 2008-06-25 2012-07-26 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 중대형 전지팩
DE102008002665A1 (de) * 2008-06-26 2009-12-31 Robert Bosch Gmbh Batteriepack und Handwerkzeugmaschine mit einem Batteriepack
DE102009010146A1 (de) * 2009-02-23 2010-08-26 Li-Tec Battery Gmbh Galvanische Zelle mit mehrteiligem Gehäuse
KR101147791B1 (ko) * 2009-12-29 2012-05-18 주식회사 루트제이드 벤트홀을 구비하는 이차전지
US8920964B2 (en) * 2010-05-03 2014-12-30 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP6142532B2 (ja) * 2010-06-30 2017-06-07 株式会社Gsユアサ 二次電池の製造方法、二次電池及び組電池
JP5601253B2 (ja) * 2011-03-15 2014-10-08 株式会社デンソー 電池の内圧状態検出装置
JP5170352B2 (ja) * 2011-05-09 2013-03-27 新日鐵住金株式会社 二次電池用電池缶
KR101307369B1 (ko) * 2011-05-23 2013-09-11 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 전지팩
US9196920B2 (en) 2011-10-18 2015-11-24 Johnson Controls Technology Llc Electrochemical cell having a safety device
KR20140015769A (ko) * 2012-07-24 2014-02-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US9899651B2 (en) 2012-11-06 2018-02-20 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Power storage device having a pressure release valve
KR101440891B1 (ko) * 2013-01-30 2014-09-17 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
KR102195732B1 (ko) * 2014-02-12 2020-12-28 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
US10128486B2 (en) 2015-03-13 2018-11-13 Purdue Research Foundation Current interrupt devices, methods thereof, and battery assemblies manufactured therewith
KR102629177B1 (ko) * 2016-07-12 2024-01-26 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
DE102016219010A1 (de) * 2016-09-30 2018-04-05 Robert Bosch Gmbh Isolationsformteil für eine Batteriezelle
DE102020207110A1 (de) 2020-06-05 2021-12-09 Elringklinger Ag Berstvorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Berstvorrichtung
CN213692271U (zh) * 2020-11-20 2021-07-13 宁德时代新能源科技股份有限公司 电池单体、电池及用电装置
EP4096009A4 (en) * 2021-02-09 2023-05-10 Contemporary Amperex Technology Co., Limited BATTERY, ELECTRICAL DEVICE, AND METHOD AND DEVICE FOR MAKING A BATTERY

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4175166A (en) * 1978-05-02 1979-11-20 Power Conversion, Inc. Sealed container construction capable of safely venting internal pressure
JPS5941867A (ja) * 1982-03-31 1984-03-08 Anritsu Corp 貫通穴を有するセラミックス部品の製造方法
US4803136A (en) * 1985-09-30 1989-02-07 Emerson Electric Co. Method of manufacturing a safety vented container and product
US4789608A (en) * 1987-03-26 1988-12-06 Saft America, Inc. Pressure venting device
JPS63304568A (ja) * 1987-06-05 1988-12-12 Toshiba Battery Co Ltd 電池
JPH06260161A (ja) * 1993-03-04 1994-09-16 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質二次電池用安全弁
JPH09167605A (ja) * 1995-12-15 1997-06-24 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉型電池の安全構造
JPH10156443A (ja) * 1996-11-27 1998-06-16 Konno Kogyosho:Kk 金属容器の安全弁
JPH10247483A (ja) * 1997-03-04 1998-09-14 Mitsubishi Cable Ind Ltd 密閉型電池の安全構造
JPH10261391A (ja) 1997-03-17 1998-09-29 Sony Corp 非水電解液二次電池
JP3849733B2 (ja) 1997-10-08 2006-11-22 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 非水電解質二次電池
KR19990041760A (ko) * 1997-11-24 1999-06-15 손욱 이차전지의 캡 어셈블리
JPH11185714A (ja) * 1997-12-25 1999-07-09 At Battery:Kk 非水電解液二次電池
US6159631A (en) * 1998-08-27 2000-12-12 Polystor Corporation Overcharge safety vents on prismatic cells
JP4355865B2 (ja) * 1998-11-10 2009-11-04 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 電池
JP2001023595A (ja) 1999-07-08 2001-01-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉型電池の防爆安全弁とその製造方法
JP2001126693A (ja) 1999-10-25 2001-05-11 Nec Mobile Energy Kk 密閉型電池
JP2001143664A (ja) * 1999-11-16 2001-05-25 Gs-Melcotec Co Ltd 電 池
JP3863351B2 (ja) * 2000-02-18 2006-12-27 松下電器産業株式会社 角形電池および角形電池の安全機構の製造方法
JP3727225B2 (ja) * 2000-06-09 2005-12-14 Fdk株式会社 貫通型封口端子および電池
JP2002175789A (ja) 2000-12-06 2002-06-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 偏平形電池とその製造方法
CN2529389Y (zh) 2002-03-07 2003-01-01 武汉力兴(火炬)电源有限公司 全密封防爆锂电池
JP2004095457A (ja) * 2002-09-03 2004-03-25 Alps Electric Co Ltd 電池の安全装置
JP4219661B2 (ja) * 2002-11-22 2009-02-04 パナソニック株式会社 電池用封口板
US7011104B2 (en) * 2003-02-28 2006-03-14 Bs&B Safety Systems Limited Pressure relief device
JP4404300B2 (ja) * 2003-09-30 2010-01-27 日立マクセル株式会社 密閉角形電池
FR2881580B1 (fr) * 2005-02-01 2010-11-19 Accumulateurs Fixes Accumulateur etanche muni d'un dispositif de securite
JP4346637B2 (ja) * 2006-11-24 2009-10-21 日立ビークルエナジー株式会社 円筒型二次電池

Also Published As

Publication number Publication date
US20050181272A1 (en) 2005-08-18
US7517607B2 (en) 2009-04-14
JP2005129524A (ja) 2005-05-19
CN1610175A (zh) 2005-04-27
KR100551885B1 (ko) 2006-02-10
KR20050037691A (ko) 2005-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5137291B2 (ja) リチウムイオン2次電池
US10141598B2 (en) Reinforced bipolar battery assembly
JP6250567B2 (ja) 密閉型電池
KR101521158B1 (ko) 리튬-이온 전지에 대한 cid 보유 장치
JP6254102B2 (ja) 密閉型電池
EP2518791B1 (en) Terminal of secondarey battery and method of assembling the same
JP5656745B2 (ja) 角形蓄電池
JP2005142026A (ja) 二次電池
US7858225B2 (en) Cylindrical lithium secondary battery and method of fabricating the same
JP6208258B2 (ja) 角形二次電池
JP5173095B2 (ja) 密閉型電池
EP3696899A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising same
US20240222682A1 (en) Reinforced bipolar battery assembly
US7754376B2 (en) Cylindrical lithium secondary battery and method of fabricating the same
US20210005936A1 (en) Electrode assembly and secondary battery comprising same
KR100796695B1 (ko) 이차 전지 및 이차 전지의 제조방법
US20220320676A1 (en) Secondary battery
KR20060027270A (ko) 종압축에 대한 안전성이 향상된 이차 전지
KR100807030B1 (ko) 리튬 이차 전지
KR100515356B1 (ko) 이차 전지 및 이의 안전변 제조 방법
JP2018125109A (ja) 二次電池および組電池
KR101174919B1 (ko) 리튬 이차전지
KR20060111841A (ko) 원통형 리튬 이차 전지 및 이의 제조 방법
KR100686811B1 (ko) 원통형 리튬 이차 전지
EP4220840A1 (en) Cylindrical secondary battery

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080805

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20081105

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090317

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090617

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100914

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20101214

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20101217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110107

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110531

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110908

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20110915

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20111118

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120924

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120928

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20121113

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20151122

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees