JP5539910B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
本発明は、二次電池に係り、さらに具体的には、クラッシュ（crush）または衝撃が加えられる環境で使用されうる二次電池に関する。
二次電池（rechargeable battery）は、充電が不可能な一次電池とは異なり、充電及び放電が可能な電池をいう。二次電池は、携帯電話、ノート型パソコン、カムコーダなどの先端電子機器分野で広く使われており、自動車用の電池にも使われている。
二次電池は、電極組立体及び電解液を含む。電極組立体は、正極板、負極板及びセパレータを具備する。電解液は、リチウムイオンを含む場合が多い。電極組立体の正極板と負極板は、外部に引き出される電極タップ（tap）をそれぞれ具備できる。
電極組立体は、ケースの内部に収納され、ケースの外部には、電極端子が露出されうる。電極タップは、電極組立体の外部に引き出され、電極端子と電気的に連結されうる。ケースは、円筒形または角形になりうる。
ところで、二次電池は、クラッシュまたは衝撃などの苛酷な環境内でも使われうる。従って、二次電池が、クラッシュまたは衝撃などの苛酷な使用環境でも、安全性及び信頼性を満足できなければならないという問題があった。
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、クラッシュまたは衝撃などによって圧力を受ける環境でも、安定性と信頼性とを確保することが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、第１電極板、第２電極板、及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを具備する電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記電極組立体の前記第１電極板または前記第２電極板と電気的に連結され、前記ケース内で短絡を誘導する少なくとも１つの短絡誘導部材と、を具備する二次電池が提供される。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材は、前記第１電極板と電気的に連結される第１短絡誘導部材と、前記第２電極板と電気的に連結される第２短絡誘導部材と、を含むこととしても良い。
また、前記ケースに外部から圧力が加わった際に、前記第１短絡誘導部材が、前記第２短絡誘導部材と接触して短絡を誘導することとしても良い。
また、前記第１短絡誘導部材が前記第２短絡誘導部材から空間的に離れていることとしても良い。
また、前記電極組立体と、前記少なくとも１つの短絡誘導部材との間で、前記電極組立体を前記少なくとも１つの短絡誘導部材に電気的に連結するリード部材をさらに具備することとしても良い。
また、前記リード部材が、前記少なくとも１つの短絡誘導部材と一体に形成されることとしても良い。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、前記リード部材に固定される延長部と、前記延長部から延び、前記少なくとも１つの短絡誘導部材のうち他の一つと接触するとき、短絡を誘導する接触部と、を具備することとしても良い。
また、前記接触部が、前記延長部と実質的に垂直であることとしても良い。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材と前記リード部材とが、実質的に同じ材質からなることとしても良い。
また、前記第１電極板、前記少なくとも１つの短絡誘導部材及び前記リード部材が、実質的に同じ材質からなることとしても良い。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、低抵抗物質を具備してなることとしても良い。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、銅、アルミニウム及び鉄のうち少なくとも一つを含んで形成されることとしても良い。
また、前記ケースに連結され、前記第１電極板または前記第２電極板が電気的に連結されるキャップ・プレートをさらに具備することとしても良い。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、前記ケースと接触して短絡を誘導する形状を有することとしても良い。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１電極板、第２電極板、及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを具備する電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、それぞれ前記電極組立体の前記第１電極板及び前記第２電極板と電気的に連結され、互いに離れている第１短絡誘導部材及び第２短絡誘導部材と、を具備する二次電池が提供される。
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、第１電極板、第２電極板、及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを具備する電極組立体と、前記電極組立体を収容するケースと、前記第１電極板と電気的に連結される少なくとも１つの短絡誘導部材と、を具備し、前記第２電極板が前記ケースに電気的に連結される二次電池が提供される。
また、前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、前記ケースと離れていることとしても良い。
以上説明したように本発明によれば、クラッシュまたは衝撃などによって圧力を受ける環境でも、安定性と信頼性とを確保することができる。
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。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。
図１には、本発明の一実施形態による二次電池１００の斜視図が図示されている。図２には、図１の二次電池１００で、II−II線に沿って切り取った断面図が図示されている。
図面を参照すれば、二次電池１００は、電極組立体１０、電極端子２１，２２、キャップ・プレート３０、ケース３４、短絡誘導部材（short circuit inducing member）５０，６０を含む。ここで、本実施形態による二次電池１００は、リチウムイオン二次電池であって、角形である例を中心に説明する。
電極組立体１０は、正極板１１と負極板１２との間に、絶縁体であるセパレータ１３を介在させて巻き取られる。ケース３４は、その内部に電極組立体１０を収容する。電極端子２１，２２は、正極端子２１及び負極端子２２を具備する。正極端子２１及び負極端子２２は、それぞれ電極組立体１０の正極板１１と負極板１２とに電気的に連結され、ケース３４の外部に露出される。
短絡誘導部材５０，６０は、電極組立体１０の正極板１１または負極板１２と電気的に連結され、ケース３４の形状が変わるとき、ケース３４内で短絡を誘導する。本発明の一実施形態による二次電池１００は、少なくとも１つの短絡誘導部材５０，６０を具備できる。
短絡誘導部材５０，６０は、ケース３４の内部に設けられ、二次電池１００に加えられる外部からの圧力によって短絡されうる。すなわち、クラッシュ（crush）または衝撃などによって外部から圧力が加えられる場合に、短絡誘導部材５０，６０は、正極板１１と負極板１２とを電気的に短絡させる。
短絡誘導部材５０，６０は、正極短絡誘導部材５０と、負極短絡誘導部材６０とを具備できる。このとき、正極短絡誘導部材５０は、本発明の第１短絡誘導部材になり、負極短絡誘導部材６０は、第２短絡誘導部材になりうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。
正極短絡誘導部材５０は、正極板１１と電気的に連結される。負極短絡誘導部材６０は、負極板１２と電気的に連結される。圧力が加えられる場合に、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０とが接触し、電気的に短絡を誘導できる。
このために、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０は、ケース３４の内部で、互いに空間的に離れるように配されうる。この場合、ケース３４が圧力を受けて変形する場合、ケース３４の内部で、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０とが互いに接触して短絡を誘導する。
一方、短絡誘導部材５０，６０は、ケース３４内部の電極組立体１０と、キャップ・プレート３０との間の空間に配されうる。この場合、ケース３４が圧力を受けて変形する場合、ケース３４の内部で、短絡誘導部材５０，６０が短絡を誘導する。
短絡誘導部材５０，６０は、短絡時に、正極板１１と負極板１２とを、短絡誘導部材５０，６０を介して電気的に連結させる。短絡誘導部材５０，６０は、電気比抵抗が非常に低い物質からなりうる。従って、短絡誘導部材５０，６０は、短絡時にほとんど熱を発生させず、大きな電流も速かに消耗する。
これによって、短絡誘導部材５０，６０は、外部からの衝撃またはクラッシュに対して、二次電池１００の膨張等を防止することによって、二次電池１００の安定性及び信頼性を確保することができる。
一方、クラッシュ時または衝撃時に、ケース３４は、図面に図示されたＸ−Ｘ’方向、Ｙ−Ｙ’方向、Ｚ−Ｚ’方向のいずれか一つ、またはそれらが組み合わさった方向の圧力を受けることになる。従って、短絡誘導部材５０，６０は、多様な方向から加えられる圧力によって短絡されるように構成されうる。
電極組立体１０は、正極板１１、負極板１２及びセパレータ１３を具備する。このとき、正極板１１及び負極板１２は、絶縁体であるセパレータ１３を間に介在させて巻き取られ、電極組立体１０を形成する。ここで、正極板１１は、本発明で第１電極板になり、負極板１２は、本発明の第２電極板になりうる。ただし、本発明は、これに限定されるものではない。
正極板１１及び負極板１２は、それぞれ無地部１１ａ，１２ａと、コーティング部１１ｂ，１２ｂとを含む。無地部１１ａ，１２ａは、薄板の金属ホイルによって形成された集電体に、活物質がコーティングされていない領域である。コーティング部１１ｂ，１２ｂは、薄板の金属ホイルによって形成された集電体に、活物質が塗布された領域である。
正極無地部１１ａは、正極板１１の長手方向に沿って、正極板１１の一方の側端に形成される。負極無地部１２ａは、負極板１２の長手方向に沿って、負極板１２の他側の側端に形成される。
一方、電極組立体１０は、正極板１１、負極板１２及びセパレータ１３が円形に巻き取られた状態で押し付けれて形成されうる。このとき、電極組立体１０は、板状に押し付けられ、図３に図示されているように、平坦部１８と屈曲部１９とが形成されうる。
平坦部１８は、正極板１１、負極板１２及びセパレータ１３が巻き取られた状態で、板状に平たく押し付けられ、電極組立体１０の外周面が平坦になって形成されうる。屈曲部１９は、平坦部１８の両端に、電極組立体１０の外周面が屈曲されて形成されうる。
ケース３４は、一面が開放された角形カン状を有することができる。ケース３４の開放された面を介して、電極組立体１０が、電解液と共にケース３４の内部に収容されうる。キャップ・プレート３０は、電極端子２１，２２を外部に突出させつつ、ケース３４を覆う。ケース３４とキャップ・プレート３０との境界が、レーザで溶接され、電極組立体１０が電解液と共に収容されたケース３４が密封されうる。
キャップ・プレート３０は、薄板からなりうる。キャップ・プレート３０には、電解液が注入される電解液注入口３８ａが形成されうる。電解液注入口３８ａには、密封栓３８が嵌め込まれて設けられうる。また、キャップ・プレート３０には、設定された内部圧力によって破断されうるように、溝が形成されたベント部材３９が設けられうる。
キャップ・プレート３０には、キャップ・プレート３０を貫通して形成される端子ホール２１ａ，２２ａが形成されうる。端子ホール２１ａ，２２ａは、正極端子ホール２１ａと、負極端子ホール２２ａとを具備できる。正極端子２１は、正極端子ホール２１ａを貫通して外部に突出しうる。負極端子２２は、負極端子ホール２２ａを貫通して外部に突出しうる。
キャップ・プレート３０と電極端子２１，２２との間には、上部ガスケット２５と下部ガスケット２７とが介在され、キャップ・プレート３０と、電極端子２１，２２とを絶縁させることができる。ここで、電極端子２１，２２は、正極端子２１と負極端子２２とを含む概念である。
下部ガスケット２７は、端子ホール２１ａ，２２ａに、キャップ・プレート３０の下部から嵌め込まれて設けられ、上部ガスケット２５は、キャップ・プレート３０の上部から嵌め込まれて設けられる。上部ガスケット２５の上には、締結力を緩衝させるワッシャ２４が設けられる。正極端子２１及び負極端子２２には、それぞれネジ山が形成され、ナット２９と締結されうる。ナット２９は、電極端子２１，２２を上部で支持する。
ただし、本発明は、これに限定されるものではなく、電極端子２１，２２がリベット・タイプでも形成されうる。その場合、電極端子２１，２２の一部が、端子ホール２１ａ，２２ａを貫通して外部に突出し、上部ガスケット２５が、端子ホール２１ａ，２２ａと電極端子２１，２２の突出した部分との間に挟まれた状態で、電極端子２１，２２の外部に突出した部分を加圧して広く開き、キャップ・プレート３０に電極端子２１，２２が固定されうる。
二次電池１００は、電極組立体１０と、少なくとも１つの短絡誘導部材５０，６０との間で、電極組立体１０を少なくとも１つの短絡誘導部材５０，６０に電気的に連結するリード部材２８をさらに具備できる。
一方、電極組立体１０の正極無地部１１ａには、集電板４０が溶接によって付着されうる。集電板４０は、リード部材２８を媒介に、正極端子２１と電気的に連結される。それにより、正極端子２１は、リード部材２８及び集電板４０を介して、電極組立体１０の正極板１１と連結される。
また、電極組立体１０の負極無地部１２ａには、集電板４０が溶接によって付着されうる。集電板４０は、リード部材２８を媒介に、負極端子２２と電気的に連結される。それにより、負極端子２２は、リード部材２８及び集電板４０を介して、電極組立体１０の負極板１２と連結される。一実施形態として、リード部材２８が、少なくとも１つの短絡誘導部材５０，６０と一体に形成されうる。
また、少なくとも１つの短絡誘導部材５０，６０とリード部材２８とが、実質的に同じ材質からなりうる。これにより、相互間の連結性を向上させ、相互間の連結部での接触抵抗を減らすことが可能となる。このとき、正極板１１、正極短絡誘導部材５０及び正極側のリード部材２８が、実質的に同じ材質からなりうる。また、負極板１２、負極短絡誘導部材６０及び負極側のリード部材２８が、実質的に同じ材質からなりうる。
リード部材２８とキャップ・プレート３０との間には、絶縁のための絶縁部材２６が設けられる。リード部材２８は、集電板４０に付着される集電リード部２８ｂと、電極端子２１，２２に付着された端子リード部２８ａとを含む。
他の実施形態として、正極端子２１または負極端子２２のうちいずれか一つには、正極板１１または負極板１２と、キャップ・プレート３０とを電気的に分離させるための上部ガスケット２５、絶縁部材２６、下部ガスケット２７が設けられないことがある。
例えば、正極端子２１とキャップ・プレート３０との間に、上部ガスケット２５及び下部ガスケット２７が設けられず、正極端子２１側のリード部材２８とキャップ・プレート３０との間には、絶縁部材２６が設けられないことがある。
この場合、正極端子２１は、上部ガスケット２５及び下部ガスケット２７なしに、直接正極端子ホール２１ａを貫通しつつ、キャップ・プレート３０と接触しうる。また、リード部材２８は、直接キャップ・プレート３０と接触しうる。この場合、キャップ・プレート３０とケース３４は、正極端子２１と同じ極性を有する。
本実施形態による二次電池１００は、リチウムイオン電池になりうる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、二次電池１００としてリチウムイオン二次電池以外にも、ニッケル・カドミウム二次電池、ニッケル水素二次電池、リチウム電池を含んだ多種の電池が適用されうる。
本実施形態による二次電池１００は、図面に図示されているように、角形電池になりうる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、二次電池１００は、円筒形電池またはポーチ型電池を含んだ多種の電池になりうる。
一方、短絡誘導部材５０，６０は、リード部材２８と集電板４０とを介して、電極組立体１０と電気的に連結されうる。すなわち、正極短絡誘導部材５０は、リード部材２８と集電板４０とを介して、電極組立体１０の正極板１１と電気的に連結されうる。負極短絡誘導部材６０は、リード部材２８と集電板４０とを介して、電極組立体１０の負極板１２と電気的に連結されうる。
また、短絡誘導部材５０，６０は、リード部材２８と一体型に形成されうる。一方、短絡誘導部材５０，６０は、別途に製作されて、リード部材２８と溶接などによって結合されうる。
短絡誘導部材５０，６０は、ケース３４が圧力を受ける場合に、リード部材２８と共に動く。この場合、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０とが互いに接触し、電気的に連結されて短絡する。
短絡誘導部材５０，６０によって短絡が誘導される圧力は、実験的に決定されうる。このとき、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０との間隔が、設定された圧力に対して短絡が誘導されるように決定されうる。
短絡誘導部材５０，６０は、低抵抗物質を具備してなりうる。短絡誘導部材５０，６０は、銅、アルミニウム及び鉄のうち少なくとも一つを含んで形成されうる。
このために、短絡誘導部材５０，６０は、電気比抵抗が非常に低い物質からなりうる。短絡誘導部材５０，６０は、銅、アルミニウム、鉄のような比抵抗が低い金属性物質によって設けられる。このとき、短絡誘導部材５０，６０は、リード部材２８と同じ材質からなりうる。
相互電気的に連結される正極板１１、集電板４０及びリード部材２８は、同じ材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含んで形成されうる。この場合、正極短絡誘導部材５０は、一体型に形成されたり、あるいは溶接などによって連結されるリード部材２８と同じ材質、例えば、アルミニウム（Ａｌ）を含んで形成されうる。
相互電気的に連結される負極板１２、集電板４０及びリード部材２８は、同じ材質、例えば、銅（Ｃｕ）を含んで形成されうる。この場合、負極短絡誘導部材６０は、一体型に形成されたり、あるいは溶接などによって連結されるリード部材２８と同じ材質、例えば、銅（Ｃｕ）を含んで形成されうる。
このように、短絡誘導部材５０，６０は、電気比抵抗が低い物質からなるので、短絡時にほとんど熱を発生させずに大電流を速かに消耗する。これによって、短絡誘導部材５０，６０は、外部からの衝撃またはクラッシュに対して、二次電池１００の膨張等を防止することによって、二次電池１００の安定性及び信頼性を確保することが可能となる。
図３には、図１の二次電池１００で、短絡誘導部材５０，６０を分離し、電極組立体１０及び集電板４０と共に図示した一部分離斜視図が図示されている。
短絡誘導部材５０，６０は、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０とを具備する。圧力が加えられる場合に、正極短絡誘導部材５０と負極短絡誘導部材６０とが接触して電気的に短絡されうる。
短絡誘導部材５０，６０は、それぞれ延長部５１，６１及び接触部５２，６２を具備する。延長部５１，６１は、一端から他端に延びる。延長部５１，６１は、一端がリード部材２８に固定または連結され、他端には、接触部５２，６２が一体に形成されたり、あるいは連結される。接触部５２，６２は、ケース３４に圧力が加えられる場合、互いに接触して短絡を誘導できる。
接触部５２，６２は、延長部５１，６１と実質的に垂直である形状に形成されうる。この場合、接触部５２，６２が、延長部５１，６１が延びる方向から曲がるように形成され、ケース３４に圧力が加えられる場合に、接触部５２，６２間での接触が容易になされるようにする。
正極短絡誘導部材５０は、正極延長部５１及び正極接触部５２を具備する。正極延長部５１は、一端から他端に延びる。正極延長部５１は、一端が正極側のリード部材２８に固定または連結され、他端には、正極接触部５２が一体に形成されたり連結されたりする。
負極短絡誘導部材６０は、負極延長部６１及び負極接触部６２を具備する。負極延長部６１は、一端から他端に延びる。負極延長部６１は、一端が負極側のリード部材２８に固定または連結され、他端には、負極接触部６２が一体に形成されたり連結されたりする。
このとき、正極接触部５２と負極接触部６２は、互いに所定間隔離れ、接触面が対向するように配される。正極接触部５２と負極接触部６２は、ケース３４に圧力が加えられる場合に、互いに接触する。
短絡誘導部材５０，６０によって、短絡が誘導される圧力は、実験的に決定されうる。このとき、正極接触部５２と負極接触部６２との間隔が、設定された圧力に対して短絡が誘導されるように決定されうる。
このために、正極接触部５２と負極接触部６２との互いに対向する接触面の面積が、延長部５１，６１の横断面の面積より広いように形成されうる。互いに対向する接触面の面積が、延長部５１，６１の横断面より広い接触部５２，６２がない場合に、ケース３４に圧力が加えられ、正極延長部５１と負極延長部６１とが近づくとき、互いに行き違って接触が行われない場合が発生しうる。
しかし、本発明の一実施形態による二次電池１００では、ケース３４に圧力が加えられる場合、正極接触部５２と負極接触部６２とが互いに容易に接触しうる。従って、ケース３４がクラッシュまたは衝撃などによって圧力を受ける場合、短絡誘導部材５０，６０は、容易に短絡を誘導できる。それにより、クラッシュまたは衝撃などによって圧力を受ける場合、二次電池１００の安定性と信頼性とを確保することができる。
電極組立体１０は、巻き取られた状態で、板状に平たく加圧され、中央部には、内面が離隔された内部空間１４が形成されうる。集電板４０は、内部空間に挿入される支持突起４２と、電極組立体１０の側端に密着され、無地部１１ａ，１２ａを加圧して溶接される付着板４１と、を含むことができる。
支持突起４２は、集電板４０の幅方向中央から、集電板４０の長手方向に沿って延びて形成される。支持突起４２の高さは、電極組立体１０の内部空間１４の高さと対応する高さに形成されうる。
支持突起４２は、電極組立体１０の内部空間１４に挿されて電極組立体１０を支持する役割を行い、これによって、外部の衝撃により、電極組立体１０と集電板４０との接触が不良になることを防止できる。支持突起４２は、内部空間の長手方向だけではなく、幅方向に電極組立体１０を支持し、さらに安定して電極組立体１０を支持できる。
支持突起４２の両側側端には、付着板４１が連結されるように形成されうる。付着板４１は、電極組立体１０の側端面に密着されるように配され、電極組立体１０の側端面に配された無地部１１ａ，１２ａを加圧する。ここで、側端面というのは、電極組立体１０を巻き取るとき、中心になる軸に垂直な面をいう。
これによって、付着板４１と無地部１１ａ，１２ａは、広い面積で接触しうる。また、付着板４１は、レーザ溶接によって、電極組立体１０の側端面に付着しうる。このように、付着板４１がレーザ溶接によって付着されれば、超音波溶接に比べて、集電板の厚みをさらに厚く形成でき、これによって、集電板の抵抗を減少させることができる。
また、集電板４０が無地部１１ａ，１２ａの側端に固定されるので、無地部１１ａ，１２ａの面積を相対的に小さく、活物質が塗布されたコーティング部の面積をさらに大きく形成し、電極組立体１０の全体的な出力を向上させることができる。
本発明によれば、クラッシュまたは衝撃などによって、圧力を受ける環境でも、安定性と信頼性とを確保することができる。
図４には、本発明の他の実施形態による二次電池２００の一断面図が図示されている。図４に図示された実施形態による二次電池２００は、図１に図示された二次電池１００と比較し、正極端子２１または負極端子２２のうちいずれか一つには、正極板１１または負極板１２と、キャップ・プレート３０とを、電気的に分離させるための上部ガスケット２５、絶縁部材２６、下部ガスケット２７が設けられていない実施形態である。
二次電池２００で、図１に図示された二次電池１００と同じ構成要素については、類似した参照番号を使用し、それらについての詳細な説明は省略し、図１の二次電池１００を参照する。
図面を参照すれば、二次電池２００で、正極端子（図示せず）とキャップ・プレート２３０との間に、上部ガスケット及び下部ガスケットが設けられておらず、正極端子（図示せず）側のリード部材２２８とキャップ・プレート２３０との間には、絶縁部材が設けられていない。
この場合、正極端子（図示せず）は、上部ガスケット及び下部ガスケットなしに、直接正極端子ホールを貫通しつつ、キャップ・プレート２３０と接触する。また、正極端子（図示せず）側のリード部材２２８は、直接キャップ・プレート２３０と接触する。この場合、キャップ・プレート２３０とケース２３４は、正極端子（図示せず）と同じ極性を有する。
二次電池２００は、電極組立体２１０と、電極端子２２２と、キャップ・プレート２３０と、ケース２３４と、短絡誘導部材２５０，２６０と、を含む。
電極組立体２１０は、正極板２１１と負極板２１２との間に絶縁体であるセパレータ２１３を介在させて巻き取られる。ケース２３４は、その内部に電極組立体２１０を内蔵する。電極端子２２２は、正極端子（図示せず）及び負極端子２２２を具備する。
正極端子（図示せず）及び負極端子２２２は、それぞれ電極組立体２１０の正極板２１１と負極板２１２とに電気的に連結され、ケース２３４の外部に露出される。キャップ・プレート２３０は、ケース２３４の開口部に結合される。
短絡誘導部材２５０，２６０は、ケース２３４の内部に設けられ、ケース２３４に加えられる外部からの圧力に短絡する。短絡誘導部材２５０，２６０は、正極短絡誘導部材２５０と負極短絡誘導部材２６０とを具備する。
短絡誘導部材２５０，２６０は、外部からの衝撃またはクラッシュに対して、二次電池２００の膨張等を防止することによって、二次電池２００の安定性及び信頼性を確保することができるようにする。
正極板２１１は、それぞれ正極無地部２１１ａと正極コーティング部２１１ｂとを含む。負極板２１２は、それぞれ負極無地部２１２ａと負極コーティング部２１２ｂとを含む。正極端子（図示せず）は、正極端子ホール２２１ａを貫通して外部に突出されうる。負極端子２２２は、負極端子ホール２２２ａを貫通して外部に突出されうる。
キャップ・プレート２３０には、電解液注入口２３８ａが形成され、電解液注入口２３８ａには、密封栓２３８が嵌め込まれて設けられ、ベント部材２３９が設けられうる。キャップ・プレート２３０と負極端子２２２との間には、上部ガスケット２２５と下部ガスケット２２７とが介在され、キャップ・プレート２３０と負極端子２２２とを絶縁させる。上部ガスケット２２５の上には、締結力を緩衝させるワッシャ２２４が設けられる。負極端子２２２は、ナット２２９と締結されうる。他の実施形態として、負極端子２２２は、リベットタイプで形成されうる。
電極組立体２１０の負極無地部２１２ａには、集電板２４０が溶接によって付着されうる。集電板２４０は、リード部材２２８を媒介に負極端子２２２と電気的に連結される。リード部材２２８とキャップ・プレート２３０との間には、絶縁のための絶縁部材２２６が設けられる。リード部材２２８は、集電板２４０に付着される集電リード部２２８ｂと、負極端子２２２またはキャップ・プレート２３０に付着された端子リード部２２８ａと、を含む。
短絡誘導部材２５０，２６０は、それぞれ延長部２５１，２６１及び接触部２５２，２６２を具備する。正極短絡誘導部材２５０は、正極延長部２５１及び正極接触部２５２を具備する。負極短絡誘導部材２６０は、負極延長部２６１及び負極接触部２６２を具備する。
集電板２４０は、支持突起（図示せず）と付着板（図示せず）とを含むことができる。支持突起（図示せず）は、電極組立体２１０の内部空間（図示せず）に挿入され、電極組立体２１０を支持する。支持突起（図示せず）の両側側端には、付着板（図示せず）が連結されるように形成されうる。
図５には、本発明のさらに他の実施形態による二次電池３００の一断面図が図示されている。図５に図示された実施形態による二次電池３００は、図４に図示された二次電池２００と比較し、第１短絡誘導部材２５０が省略され、第２短絡誘導部材３６０が短絡誘導部材になる実施形態である。
二次電池３００で、図４に図示された二次電池２００と同じ構成要素については、同じ参照番号を使用し、それらについての詳細な説明は省略し、図４の二次電池２００を参照する。
図面を参照すれば、二次電池３００では、ケース２３４に加えられる外部からの圧力によって、短絡誘導部材３６０がリード部材３２８と接触し、短絡を誘導できるように配されうる。ただし、本発明はこれに限定されるものではなく、短絡誘導部材３６０が、キャップ・プレート２３０またはケース２３４と接触し、短絡を誘導できる形状を有することが可能である。
キャップ・プレート２３０がケース２３４と電気的に連結され、正極板２１１または負極板２１２が電気的に連結されることによって、キャップ・プレート２３０及び／またはケース２３４が電極端子になりうる。この場合、少なくとも１つの短絡誘導部材３６０がケース２３４と接触し、短絡を誘導する形状を有することができる。
このとき、キャップ・プレート２３０及び／またはケース２３４は、リード部材３２８を介して、電極組立体２１０の正極板２１１または負極板２１２と電気的に連結され、ケース２３４の外部に露出される正極端子または負極端子となる。また、短絡誘導部材３６０は、他のリード部材２２８を介して、電極組立体２１０の負極板２１２または正極板２１１と電気的に連結されうる。
図面に図示された実施形態では、キャップ・プレート２３０及び／またはケース２３４が、リード部材３２８を介して電極組立体２１０の正極板２１１と電気的に連結され、ケース２３４の外部に露出される正極端子となる。短絡誘導部材３６０は、他のリード部材２２８を介して、電極組立体２１０の負極板２１２と電気的に連結されうる。このとき、負極板２１２と電気的に連結される短絡誘導部材３６０は、正極板２１１と電気的に連結されるキャップ・プレート２３０及び／またはケース２３４と空間的に離れるように配されうる。
この場合、ケース２３４に、所定圧力以上の圧力が加えられれば、短絡誘導部材３６０がリード部材３２８と接触して短絡を誘導する。従って、短絡誘導部材３６０は、外部からの衝撃またはクラッシュに対して、二次電池３００の膨張等を防止することによって、二次電池３００の安定性及び信頼性を確保することができるようにする。
一方、短絡誘導部材３６０は、延長部３６１と接触部３６２とを具備する。延長部３６１は、一端から他端に延びる。延長部３６１は、一端がリード部材２２８に固定または連結され、他端には、接触部３６２が一体に形成されたり連結されたりする。
接触部３６２は、ケース２３４に圧力が加えられる場合に、リード部材３２８と接触する。接触部３６２が、延長部３６１からキャップ・プレート２３０側に折り曲げられ、ケース２３４に圧力が加えられる場合に、容易に短絡を誘導できる。このとき、短絡誘導部材３６０がリード部材３２８と接触すれば、正極板２１１と負極板２１２との短絡が誘導される。
短絡誘導部材３６０によって短絡が誘導される圧力は、実験的に決定されうる。このとき、接触部３６２とリード部材３２８との間の間隔が、設定された圧力に対して短絡が誘導できるように決定されうる。
本発明によれば、クラッシュまたは衝撃などによって圧力を受ける環境でも、安定性と信頼性とを確保することができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、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、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
１０ 電極組立体、
１１ 正極板
１１ａ 正極無地部
１１ｂ 正極コーティング部
１２ 負極板
１２ａ 負極無地部
１２ｂ 負極コーティング部
１３ セパレータ
１４ 内部空間
１８ 平坦部
１９ 屈曲部
２１ 正極端子
２２ 負極端子
２１ａ 正極端子ホール
２２ａ 負極端子ホール
２４ ワッシャ
２５ 上部ガスケット
２６ 絶縁部材
２７ 下部ガスケット
２８ リード部材
２９ ナット
２８ａ 端子リード部
２８ｂ 集電リード部
３０ キャップ・プレート
３４ ケース、
３８ 密封栓
３８ａ 電解液注入口
３９ ベント部材
４０ 集電板
４１ 付着板
４２ 突起
５０ 正極短絡誘導部材
５１ 正極延長部
５２ 正極接触部
６０ 負極短絡誘導部材
６１ 負極延長部
６２ 負極接触部
１００ 二次電池
１１ 正極板
１１ａ 正極無地部
１１ｂ 正極コーティング部
１２ 負極板
１２ａ 負極無地部
１２ｂ 負極コーティング部
１３ セパレータ
１４ 内部空間
１８ 平坦部
１９ 屈曲部
２１ 正極端子
２２ 負極端子
２１ａ 正極端子ホール
２２ａ 負極端子ホール
２４ ワッシャ
２５ 上部ガスケット
２６ 絶縁部材
２７ 下部ガスケット
２８ リード部材
２９ ナット
２８ａ 端子リード部
２８ｂ 集電リード部
３０ キャップ・プレート
３４ ケース、
３８ 密封栓
３８ａ 電解液注入口
３９ ベント部材
４０ 集電板
４１ 付着板
４２ 突起
５０ 正極短絡誘導部材
５１ 正極延長部
５２ 正極接触部
６０ 負極短絡誘導部材
６１ 負極延長部
６２ 負極接触部
１００ 二次電池
Claims (12)
- 第１電極板、第２電極板、及び前記第１電極板と前記第２電極板との間に介在されるセパレータを具備する電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記電極組立体の前記第１電極板または前記第２電極板と電気的に連結され、前記ケース内で短絡を誘導する少なくとも１つの短絡誘導部材と、を具備し、
前記少なくとも１つの短絡誘導部材は、前記第１電極板と電気的に連結される第１短絡誘導部材と、前記第２電極板と電気的に連結される第２短絡誘導部材と、を含み、
前記ケースに外部から圧力が加わった際に、前記第１短絡誘導部材が、前記第２短絡誘導部材と接触して短絡を誘導する二次電池。 - 前記第１短絡誘導部材が前記第２短絡誘導部材から空間的に離れていることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記電極組立体と、前記少なくとも１つの短絡誘導部材との間で、前記電極組立体を前記少なくとも１つの短絡誘導部材に電気的に連結するリード部材をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の二次電池。
- 前記リード部材が、前記少なくとも１つの短絡誘導部材と一体に形成されることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
- 前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、
前記リード部材に固定される延長部と、
前記延長部から延び、前記少なくとも１つの短絡誘導部材のうち他の一つと接触するとき、短絡を誘導する接触部と、を具備することを特徴とする請求項３に記載の二次電池。 - 前記接触部が、前記延長部と実質的に垂直であることを特徴とする請求項５に記載の二次電池。
- 前記少なくとも１つの短絡誘導部材と前記リード部材とが、実質的に同じ材質からなることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
- 前記第１電極板、前記少なくとも１つの短絡誘導部材及び前記リード部材が、実質的に同じ材質からなることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
- 前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、銅、アルミニウム及び鉄のうち少なくとも一つを含んで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。
- 前記ケースに連結され、前記第１電極板または前記第２電極板が電気的に連結されるキャップ・プレートをさらに具備することを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記第２電極板が前記ケースに電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
- 前記少なくとも１つの短絡誘導部材が、前記ケースと離れていることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
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