二つ以上のユニットセルを備えた高容量電池セル
【課題】二つ以上のユニットセルを備える高用量二次電池において、ユニットセル間の電気的及び物理的結合力を高めることによって、構造的に安全性を向上させ、簡便な組立工程で容量を大きく増加させる。
【解決手段】両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）または両側が異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取って製造するスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備えた二次電池において、二つまたはそれ以上の前記ユニットセルを、一つの電池ケースに内蔵させ、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出するようにし、これら電極端子を連結した状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着する。
【解決手段】両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）または両側が異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取って製造するスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備えた二次電池において、二つまたはそれ以上の前記ユニットセルを、一つの電池ケースに内蔵させ、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出するようにし、これら電極端子を連結した状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着する。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、二つ以上のユニットセルを備える高容量電池セルに関し、より詳細には、両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）、または両側が相異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取ってなるスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備える二次電池であって、二つまたはそれ以上のユニットセルが、一つの電池ケースに内蔵されており、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出しており、これら電極端子が連結された状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着される二次電池、及びその二次電池を備える電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴い、二次電池の需要も急増しつつあり、ながでも、エネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種モバイル機器だけでなく、様々な電子製品のエネルギー源として広く使用されている。
【０００３】
二次電池は、外部及び内部の構造的特徴によって、概ね円筒形電池、角形電池及びパウチ形電池に分類され、なかでも、高い集積度で積層でき、長さに比べて小さい幅を有する角形電池とパウチ形電池が特に注目されている。
【０００４】
二次電池を構成する正極／分離膜／負極構造の電極組立体は、その構造によって、大きく、ジェリーロール型（巻き取り型）とスタック型（積層型）とに区分される。ジェリーロール型電極組立体は、集電体とされる金属箔に電極活物質などをコーティングし乾燥及びプレスした後に、希望する幅と長さのバンド形態に裁断し、分離膜を使って負極と正極を隔膜した後に螺旋状に巻いて製造される。ジェリーロール型電極組立体は、円筒形電池には適合するが、角形またはパウチ形電池への適用に当っては、電極活物質の剥離問題、低い空間活用性などの短所がある。一方、スタック型電極組立体は、複数の正極及び負極単位セルを順次に積層した構造のもので、角形の形態にはし易いが、製造過程が複雑で、衝撃が加えられると電極がはみ出されて短絡が生じるという短所があった。
【０００５】
これらの問題点を解決するために、ジェリーロール型とスタック型とを組み合わせた構造の改善された電極組立体が提案されており、例えば、一定の単位大きさの正極／分離膜／負極構造のフールセル（full cell）、または正極（負極）／分離膜／負極（正極）／分離膜／正極（負極）構造のバイセル（bicell）を、長い連続した分離フィルムを使って折り畳んだ構造のスタック−折り畳み型電極組立体がある（例えば、特許文献１、２及び３）。
【０００６】
一般に、スタック−折り畳み型電極組立体で容量を増加させるためには、構成フールセルまたはバイセルの個数を増加させる。しかし、フールセルまたはバイセルの個数が増加されるほど、折り畳む過程で長い作業時間がかかり、一部セルで発生した不良が、全体電極組立体の不良につながるという問題点があった。
【０００７】
一方、電極組立体がスタック−折り畳み型の構造からなるものではないが、二次電池の容量を増加させるために、パウチ形電池ケースまたは角形電池ケースに、二つ以上のスタック型電極組立体または巻き取り型電極組立体を並列方式で連結して装着する技術が提案されたことがある（例えば、特許文献４及び５）しかし、この種の技術は、二つ以上の電極組立体が電気的連結のために電極端子でのみ結合し、これらの電極端子は電極組立体の一側端部にのみ突出されているため、構造的安全性が非常に低いという欠点があり、この種の欠点は、高容量を要求する二次電池で頻繁に発生している衝撃または振動などの外部環境に露出される場合、安全性を低下させる主な原因の一つとなる。
【０００８】
そこで、二次電池の容量を増加させながら、二次電池を構成するセル同士間の電気的及び物理的結合力を高め構造的安全性を向上させることができる技術が急務となっている。
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００１−８２０５８号
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００１−８２０５９号
【特許文献３】韓国特許出願公開第２００１-８２０６０号
【特許文献４】韓国特許出願公開第２００４−００５４２０１号
【特許文献５】韓国特許出願公開第２００４−００９２５３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ユニットセル間の電気的及び物理的結合力を高めることによって、構造的安全性が向上した二次電池を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、簡便な組立工程で容量を大きく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。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、上記の二次電池からなる中大型電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明による二次電池は、両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）、または両側が異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取って製造するスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備えた二次電池であって、二つまたはそれ以上の前記ユニットセルが、一つの電池ケースに内蔵されており、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出しており、これら電極端子が連結された状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着される。
【００１３】
したがって、本発明による二次電池は、一つの電池ケース内に２以上のユニットセルを備えるため電池容量が増加し、それを構成するユニットセルが、その両側端部にそれぞれ突出している電極端子によって電気的及び機械的に連結されるため、衝撃または振動などの外部環境に対する構造的安全性が向上するという利点がある。また、２以上のユニットセルが一つの単位体として安定的に結合しているため、二次電池の組立過程において取扱が容易となる。
【００１４】
これに対し、２以上のユニットセルが一側端部の電極端子部位（上端）でのみ互いに連結された状態で電池ケースの外部に突出している構造である、上に説明した従来技術の二次電池は、ユニットセルの他側端部（下端）が分離状態にあるため、外部から衝撃、振動などが加えられたとき、上端部の電極端子の連結部位が破たんしやすく、分離してある下端部の構造から組立過程で取扱が容易でない。したがって、本発明の二次電池は、その特徴的な構造の達成によって、上記の諸問題を同時に解決している。
【００１５】
本発明において、ユニットセルは、上述の如く、所定個数のフールセルまたはバイセルからなる。
【００１６】
ここで、「フールセル」とは、両側にそれぞれ正極と負極がくるセルであって、正極／分離膜／負極の構造となる単位セルのことをいう。例えば、フールセルは、最も基本的な正極／分離膜／負極の構造のセルのほか、正極／分離膜／負極／分離膜／正極／分離膜／負極の構造のセルなどがある。このようなフールセルを用いてユニットセルを構成するには、分離フィルムを介在した状態で正極と負極が対面するように複数のフールセルを積層しなければならない。
【００１７】
また、「バイセル」とは、両側にそれぞれ同じ電極がくる構造、すなわち、正極−正極または負極−負極構造のセルで、例えば、正極／分離膜／負極／分離膜／正極セル及び負極／分離膜／正極／分離膜／負極構造のセルなどが挙げられる。このようなバイセルを用いてユニットセルを構成するには、分離フィルムを介在した状態で正極／分離膜／負極／分離膜／正極構造のバイセル（正極バイセル）と負極／分離膜／正極／分離膜／負極構造のバイセル（負極バイセル）とが対向するように複数のバイセルを積層しなければならない。
【００１８】
本発明では、ユニットセルを構成する単位セルとしてバイセルを好適に使用することができ、電池の組立工程、作動性能などの側面で、バイセルは３〜３０個にすることが好ましい。
【００１９】
電極端子が連結されたユニットセルは、上述の如く、積層配列構造または平面配列構造となっている。「積層配列構造」とは、ユニットセルがその厚さ方向に隣接するように配列された構造のことをいい、「平面配列構造」とは、ユニットセルがその幅方向に隣接するように配列された構造のことをいう。この平面配列構造では、同一端部上の電極端子を連結するための別の接続部材が使用される。
【００２０】
また、本発明による二次電池では、複数のユニットセルが並列方式で連結された構造と直列方式で連結された構造のいずれも使用可能である。
【００２１】
積層配列式の並列連結構造の好適な一例では、ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、これらユニットセルは、同じ極の電極端子が同じ方向にくるようにその厚さ方向に積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を並列に結合する構造とすることができる。
【００２２】
具体的には、二つのユニットセル（第１及び第２ユニットセル）を連結して電極組立体を構成する時、各ユニットセルは、一側端部に一つの正極端子が形成されており、他側端部に負極端子が形成されている構造であって、例えば、第１ユニットセルは、正極端子が下端（完成した電池セルの方向を基準とする。）にくるように配列し、第２ユニットセルも同様に、第１ユニットセルの下部に積層した状態で、正極端子が下端にくるように配列する。したがって、第２ユニットセル上に第１ユニットセルが積層している状態で、両側端部に形成されている第１ユニットセルの正極端子と第２ユニットセルの正極端子、及び第１ユニットセルの負極端子と第２ユニットセルの負極端子をそれぞれ相互に結合させ、両ユニットセルを並列方式で連結した積層配列構造にすることができる。
【００２３】
場合によっては、各ユニットセルは、両側端部にそれぞれ二つの電極端子が形成されており、前記ユニットセルの一側端部に形成されている電極端子は、同じ極、または異なる極であっても良い。すなわち、各ユニットセルは、一側端部に１対の正極端子及び負極端子が形成され、合計４個の電極端子が２対の形で突出している構造となる。このような構造で、同じ極の電極端子が隣接するように厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結できる。
【００２４】
平面配列式の並列連結構造の好適な一例において、ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、このようなユニットセルは、同じ極の電極端子が同じ方向にくるようにその幅方向に隣接して配列し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を接続部材によって並列に結合する構造にすることができる。
【００２５】
このような平面配列式の並列連結構造において、幅方向に互いに隔たっている各ユニットセルの電極端子を並列方式で連結するには、接続部材が要求される。この接続部材は、例えば、複数の電極タブを電気的に連結するのに使用される導電性素材の電極リードとすることが好ましい。したがって、スタック型またはスタック／折り畳み型電極組立体を備えている従来の電池でも、通常、電極タブの電気的連結のために電極リードを使用しており、本発明による平面配列式の並列連結構造の電池は、従来におけると同様に、電極リードによってユニットセルの並列方式連結を達成しているため、従来の電池と比較し、別の接続部材がさらに使用されるものではない。
【００２６】
具体的に、二つのユニットセル（第３及び第４ユニットセル）を連結して電極組立体を構成する時、各ユニットセルは、一側端部に一つの正極端子が形成されており、他側端部に負極端子が形成されている構造であって、例えば、第３ユニットセルは、正極端子が下端にくるように配列し、第４ユニットセルも同様に、第３ユニットセルの一側面に接しながら、正極端子が下端にくるように配列する。この平面配列構造において、第３ユニットセルの正極端子と第４ユニットセルの正極端子、及び第３ユニットセルの負極端子と第４ユニットセルの負極端子をそれぞれ電極リードによって相互に結合させ、両ユニットセルを並列方式で連結した平面配列構造とすることができる。
【００２７】
上記の電池セルでは、複数のユニットセルが並列方式で連結されているとしているが、場合によっては、複数のユニットセルを直列方式で連結する構成にしても良い。ユニットセルが直列方式で連結された電池セルは、相対的に高電圧で充放電が行われるため、電極活物質、電解質などの電池セル構成要素は、このような高電圧条件でも安全な構成としなければならない。
【００２８】
直列方式連結の好適な例において、各ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、これらユニットセルを、同じ極の電極端子が同じ方向にくるようにその長さ方向に配列し、隣接した両ユニットセルの対面する端部で相異なる極の電極端子を直列方式で結合させた後、該電極端子の連結部位を折り曲げて積層配列構造とすることができる。
【００２９】
具体的に、二つのユニットセル（第５及び第６ユニットセル）を連結する場合、各ユニットセルは、両側端部に正極端子と負極端子がそれぞれ形成されている構造であって、例えば、第５ユニットセルは、正極端子が上端方向にくるように配列し、第６ユニットセルも同様に、正極端子が上端方向にくるように配列し、第５ユニットセルの下端に位置する負極端子と隣接するようにする。これにより、第５ユニットセルの下端と第６ユニットセルの上端は互いに対面することになり、各端部に形成されている第５ユニットセルの負極端子と第６ユニットセルの正極端子を相互結合させることで、両ユニットセルを直列方式で連結することができる。さらに、このような電極端子の連結部位を折り曲げて積層配列構造とすることができる。
【００３０】
このような構造で、ユニットセルの電極端子のうち相互に結合していない電極端子は、電池ケースに装着された時、例えば、電池ケースの一側において所定間隔隔たるように、そのユニットセルの左側または右側にそれぞれ偏っている構造にする。
【００３１】
場合によっては、複数のユニットセルのうち一つのユニットセルは、その分離膜シートが長く延びており、この分離膜シートの剰余部で残りのユニットセルを全部包んだ状態で熱融着する。このような構造にすると、ユニットセル間の結合力がより高くなり、構造的安全性を向上させることができる。
【００３２】
本発明による二次電池は、特に、金属層と樹脂層を含むラミネートシート、例えば、アルミニウムラミネートシートからなるパウチ形ケースに電極組立体が内蔵されるパウチ形二次電池に好適に用いられることができる。
【００３３】
本発明による二次電池は、大容量の中大型電池モジュールまたは電池パックの製造に好適に使用されることができ、ここで、大容量の範囲は特に限定されない。
【００３４】
したがって、本発明は、単位電池として上記二次電池を複数個備える中大型電池モジュール、及びこのような１つ以上の大型電池モジュールと該電池モジュールの作動を制御する制御部とを備えてなる中大型電池パックを提供する。
【００３５】
かかる中大型電池モジュール及び電池パックの構造並びに製造方法は、当業界に公知されているので、本明細書ではその説明を省略する。
【００３６】
本発明の中大型電池パックは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電気オートバイ、電気自転車などのように高出力、大容量の電気が要求され、振動、衝撃などの多くの外力が加えられるデバイスの動力源として特に好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明による高容量二次電池によれば、ユニットセル間の電気的及び物理的結合力を高めたため構造的安全性を向上させることができ、簡便な組立工程で容量を大きく増加させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施例について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明のより容易な理解を助けるために例示されるもので、本発明の範疇を限定するためのものではない。
【００３９】
図１は、本発明の一実施例による二次電池を構成するユニットセルの積層配列式並列連結構造を模式的に示す斜視図である。
【００４０】
図１を参照すると、各ユニットセル（第１及び第２ユニットセル）１００，２００は、両側が同じ電極からなるスタック型構造の複数のバイセルが、別の分離膜シートによって折り畳まれている構造となっている。このバイセルの構造は、図４からより容易に確認できる。
【００４１】
図４を参照すると、第１ユニットセル１００は、正極／分離膜／負極／分離膜／正極構造のバイセル１５０，１５２と、負極／分離膜／正極／分離膜／負極構造のバイセル１５１が、長い分離膜シート１６０によって交互に折り畳まれてなる。ここで、長い分離膜シート１６０は、第１ユニットセル１００を構成するバイセル１５０，１５１，１５２を折り畳んで残るように長く延びており、これによる分離膜シート１６０の剰余部は、第２ユニットセル２００を包んでいる。
【００４２】
図１を再び参照すると、第１ユニットセル１００と第２ユニットセル２００は、複数のバイセルからなっており、両側端部にそれぞれ一つの負極端子１１０，２１０と正極端子１２０，２２０が突出している構造となり、負極端子１２０，２２０がそのユニットセルの上端にくるように配列される。したがって、第１ユニットセル１００が、第２ユニットセル２００の上側に積層している状態で、両側端部で負極端子１１０，２１０と正極端子１２０，２２０をそれぞれ、溶接などの方法で結合させ、両ユニットセル１００，２００を並列方式で連結された積層配列構造とすることができる。
【００４３】
図２及び図３は、図１の変形例を模式的に示す斜視図である。
まず、図２は、ユニットセルが平面配列式の並列連結構造をしている点が、図１の構造と異なる。図２を参照すると、第３ユニットセル３００は、負極端子３１０がユニットセルの上端にくるように配列されており、第４ユニットセル４００も同様に、第３ユニットセル３００の一側面に接しながら、負極端子４１０が上端にくるように配列されている。したがって、第３ユニットセル３００の負極端子３１０と第４ユニットセル４００の負極端子４１０は、電極リード３６０に溶接などの方法で結合し、同様に、第３ユニットセル３００の正極端子３２０と第４ユニットセル４００の正極端子４２０も、電極リード３６２に結合することになる。その結果、第３ユニットセル３００と第４ユニットセル４００が平面配列され、並列方式で連結された構造の電池セルとなる。
【００４４】
したがって、該電池セルは、第３ユニットセル３００の幅と第４ユニットセル４００の幅とを合わせた大きさに略相応する長さを持つパウチケース３７０に内蔵される。
【００４５】
第３ユニットセル３００と第４ユニットセル４００の並列方式連結に使われた電極リード３６０，３６２は、パウチケース３７０の外部に一部が露出され入出力端子として働く。
【００４６】
図３は、基本的には積層配列式の並列連結構造を有するが、両側にそれぞれ１対の正極及び負極端子が突出しているユニットセルを使用する点が、図１の構造と異なる。すなわち、図３に示すように、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００は、両側端部にそれぞれ１対の電極端子が突出している構造を有し、第５ユニットセル５００の上端に共に形成されている電極端子５１０，５２０は、同じ電極、または異なる電極であっても良い。例えば、第５ユニットセル５００の上端電極端子５１０，５２０が同じ負極である場合、第６ユニットセル６００の上端電極端子６１０、６２０もまた、同じ負極であり、これらの結合は図１と同一である。その結果、電池セルの上端には、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００の上端電極端子５１０，５２０，６１０，６２０による負極が形成され、電池セルの下端には、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００の下端電極端子５１１，５２１，６１１，６２１による正極が形成される。
【００４７】
他の例としては、第５ユニットセル５００の上端に共に形成されている電極端子５１０，５２０を、それぞれ異なる電極、すなわち、負極及び正極としても良い。この場合、第６ユニットセル６００の上端電極端子６１０，６２０もそれに対応して負極及び正極にし、これらを同一電極別にそれぞれ連結して並列方式の連結構造とすることができる。これと同一の電極構造及び連結方式で、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００の下端電極端子５１１，５２１，６１１，６２１も構成される。その結果、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００が積層配列式の並列連結構造となり、その上端と下端にそれぞれ正極と負極端子が形成された電池セルとなる。このような変形構造の電池セルも、多種多様な構造のデバイスの出現に伴って要求されうる独特な形態に好適に使用されると予想される。
【００４８】
図５は、本発明の他の実施例による二次電池を構成するユニットセルの直列連結構造を模式的に示す斜視図である。
【００４９】
図５を参照すると、まず、第７ユニットセル７００は、負極端子７１０が上端に配列される。また、第８ユニットセル８００は、負極端子８１０が上端に配列されると同時に、第７ユニットセル７００の下端に向かい合うように配列され、第７ユニットセル７００の正極端子７２０と隣接することになる。したがって、両ユニットセル７００，８００は、第７ユニットセル７００の正極端子７２０と第８ユニットセル８００の負極端子８１０を溶接などで結合させることによって直列方式で連結される構造となる。
【００５０】
両ユニットセル７００，８００は、電極端子７２０，８１０の連結部位を折り曲げ積層配列構造とした後、電池ケース９００の収納部９１０内に装着することで、二次電池１０００を製造することができる。これは、図６に詳細に示されている。
【００５１】
図６を参照すると、二次電池１０００は、二つのユニットセル７００，８００の一側端部からそれぞれ突出している電極端子７２０，８１０を相互結合し、該連結部位を折り曲げ両ユニットセル７００，８００を積層構造にした後に電池ケース９００の収納部９１０に装着し、蓋で密封することで製造される。
【００５２】
両ユニットセル７００，８００が電池ケース９００内部に装着された状態で、各ユニットセル７００，８００の結合していない電極端子７１０，８２０は、互いに隔たって突出するように、ユニットセル７００，８００においてそれぞれ異なる側方向に偏って配置される。説明の便宜上、図６では、第７ユニットセル７００の負極端子７１０と第８ユニットセル８００の正極端子８２０が、異なる高さに形成されるものとしたが、実際電池の製造過程においてこれらは、電池ケース９００の前端部において同一高さに位置する。このような水平位置への装着過程において電極リード（図示せず）が使用されても良い。
【００５３】
図１乃至図３による並列連結構造のユニットセル（１００，２００；３００，４００；５００，６００）を用いて本発明による二次電池を構成する方法は、図６と実質的に同一であり、ただし、外部入出力端子としての負極端子と正極端子が、電池ケース９００の上端と下端からそれぞれ突出するという点が異なる。
【００５４】
以上では具体的な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、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であれば、上記の内容に基づいて本発明の範疇内で種々の応用及び変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例による二次電池を構成するユニットセルの積層配列式の並列連結構造を示す斜視図である。
【図２】図１の変形例で、ユニットセルの平面配列式の並列連結構造を示す斜視図である。
【図３】図１の変形例で、両側にそれぞれ１対の正極及び負極端子が突出しているユニットセルの積層配列式の並列連結構造を示す斜視図である。
【図４】図１の二次電池を構成するユニットセルの部分断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による二次電池を構成するユニットセルの直列連結構造を示す斜視図である。
【図６】図５のユニットセルからなる二次電池の分解斜視図である。
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、二つ以上のユニットセルを備える高容量電池セルに関し、より詳細には、両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）、または両側が相異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取ってなるスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備える二次電池であって、二つまたはそれ以上のユニットセルが、一つの電池ケースに内蔵されており、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出しており、これら電極端子が連結された状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着される二次電池、及びその二次電池を備える電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器に対する技術開発と需要の増加に伴い、二次電池の需要も急増しつつあり、ながでも、エネルギー密度と作動電圧が高く、保存と寿命特性に優れたリチウム二次電池は、各種モバイル機器だけでなく、様々な電子製品のエネルギー源として広く使用されている。
【０００３】
二次電池は、外部及び内部の構造的特徴によって、概ね円筒形電池、角形電池及びパウチ形電池に分類され、なかでも、高い集積度で積層でき、長さに比べて小さい幅を有する角形電池とパウチ形電池が特に注目されている。
【０００４】
二次電池を構成する正極／分離膜／負極構造の電極組立体は、その構造によって、大きく、ジェリーロール型（巻き取り型）とスタック型（積層型）とに区分される。ジェリーロール型電極組立体は、集電体とされる金属箔に電極活物質などをコーティングし乾燥及びプレスした後に、希望する幅と長さのバンド形態に裁断し、分離膜を使って負極と正極を隔膜した後に螺旋状に巻いて製造される。ジェリーロール型電極組立体は、円筒形電池には適合するが、角形またはパウチ形電池への適用に当っては、電極活物質の剥離問題、低い空間活用性などの短所がある。一方、スタック型電極組立体は、複数の正極及び負極単位セルを順次に積層した構造のもので、角形の形態にはし易いが、製造過程が複雑で、衝撃が加えられると電極がはみ出されて短絡が生じるという短所があった。
【０００５】
これらの問題点を解決するために、ジェリーロール型とスタック型とを組み合わせた構造の改善された電極組立体が提案されており、例えば、一定の単位大きさの正極／分離膜／負極構造のフールセル（full cell）、または正極（負極）／分離膜／負極（正極）／分離膜／正極（負極）構造のバイセル（bicell）を、長い連続した分離フィルムを使って折り畳んだ構造のスタック−折り畳み型電極組立体がある（例えば、特許文献１、２及び３）。
【０００６】
一般に、スタック−折り畳み型電極組立体で容量を増加させるためには、構成フールセルまたはバイセルの個数を増加させる。しかし、フールセルまたはバイセルの個数が増加されるほど、折り畳む過程で長い作業時間がかかり、一部セルで発生した不良が、全体電極組立体の不良につながるという問題点があった。
【０００７】
一方、電極組立体がスタック−折り畳み型の構造からなるものではないが、二次電池の容量を増加させるために、パウチ形電池ケースまたは角形電池ケースに、二つ以上のスタック型電極組立体または巻き取り型電極組立体を並列方式で連結して装着する技術が提案されたことがある（例えば、特許文献４及び５）しかし、この種の技術は、二つ以上の電極組立体が電気的連結のために電極端子でのみ結合し、これらの電極端子は電極組立体の一側端部にのみ突出されているため、構造的安全性が非常に低いという欠点があり、この種の欠点は、高容量を要求する二次電池で頻繁に発生している衝撃または振動などの外部環境に露出される場合、安全性を低下させる主な原因の一つとなる。
【０００８】
そこで、二次電池の容量を増加させながら、二次電池を構成するセル同士間の電気的及び物理的結合力を高め構造的安全性を向上させることができる技術が急務となっている。
【特許文献１】韓国特許出願公開第２００１−８２０５８号
【特許文献２】韓国特許出願公開第２００１−８２０５９号
【特許文献３】韓国特許出願公開第２００１-８２０６０号
【特許文献４】韓国特許出願公開第２００４−００５４２０１号
【特許文献５】韓国特許出願公開第２００４−００９２５３３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ユニットセル間の電気的及び物理的結合力を高めることによって、構造的安全性が向上した二次電池を提供することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、簡便な組立工程で容量を大きく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。
【００１１】
本発明のさらに他の目的は、上記の二次電池からなる中大型電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明による二次電池は、両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）、または両側が異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取って製造するスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備えた二次電池であって、二つまたはそれ以上の前記ユニットセルが、一つの電池ケースに内蔵されており、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出しており、これら電極端子が連結された状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着される。
【００１３】
したがって、本発明による二次電池は、一つの電池ケース内に２以上のユニットセルを備えるため電池容量が増加し、それを構成するユニットセルが、その両側端部にそれぞれ突出している電極端子によって電気的及び機械的に連結されるため、衝撃または振動などの外部環境に対する構造的安全性が向上するという利点がある。また、２以上のユニットセルが一つの単位体として安定的に結合しているため、二次電池の組立過程において取扱が容易となる。
【００１４】
これに対し、２以上のユニットセルが一側端部の電極端子部位（上端）でのみ互いに連結された状態で電池ケースの外部に突出している構造である、上に説明した従来技術の二次電池は、ユニットセルの他側端部（下端）が分離状態にあるため、外部から衝撃、振動などが加えられたとき、上端部の電極端子の連結部位が破たんしやすく、分離してある下端部の構造から組立過程で取扱が容易でない。したがって、本発明の二次電池は、その特徴的な構造の達成によって、上記の諸問題を同時に解決している。
【００１５】
本発明において、ユニットセルは、上述の如く、所定個数のフールセルまたはバイセルからなる。
【００１６】
ここで、「フールセル」とは、両側にそれぞれ正極と負極がくるセルであって、正極／分離膜／負極の構造となる単位セルのことをいう。例えば、フールセルは、最も基本的な正極／分離膜／負極の構造のセルのほか、正極／分離膜／負極／分離膜／正極／分離膜／負極の構造のセルなどがある。このようなフールセルを用いてユニットセルを構成するには、分離フィルムを介在した状態で正極と負極が対面するように複数のフールセルを積層しなければならない。
【００１７】
また、「バイセル」とは、両側にそれぞれ同じ電極がくる構造、すなわち、正極−正極または負極−負極構造のセルで、例えば、正極／分離膜／負極／分離膜／正極セル及び負極／分離膜／正極／分離膜／負極構造のセルなどが挙げられる。このようなバイセルを用いてユニットセルを構成するには、分離フィルムを介在した状態で正極／分離膜／負極／分離膜／正極構造のバイセル（正極バイセル）と負極／分離膜／正極／分離膜／負極構造のバイセル（負極バイセル）とが対向するように複数のバイセルを積層しなければならない。
【００１８】
本発明では、ユニットセルを構成する単位セルとしてバイセルを好適に使用することができ、電池の組立工程、作動性能などの側面で、バイセルは３〜３０個にすることが好ましい。
【００１９】
電極端子が連結されたユニットセルは、上述の如く、積層配列構造または平面配列構造となっている。「積層配列構造」とは、ユニットセルがその厚さ方向に隣接するように配列された構造のことをいい、「平面配列構造」とは、ユニットセルがその幅方向に隣接するように配列された構造のことをいう。この平面配列構造では、同一端部上の電極端子を連結するための別の接続部材が使用される。
【００２０】
また、本発明による二次電池では、複数のユニットセルが並列方式で連結された構造と直列方式で連結された構造のいずれも使用可能である。
【００２１】
積層配列式の並列連結構造の好適な一例では、ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、これらユニットセルは、同じ極の電極端子が同じ方向にくるようにその厚さ方向に積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を並列に結合する構造とすることができる。
【００２２】
具体的には、二つのユニットセル（第１及び第２ユニットセル）を連結して電極組立体を構成する時、各ユニットセルは、一側端部に一つの正極端子が形成されており、他側端部に負極端子が形成されている構造であって、例えば、第１ユニットセルは、正極端子が下端（完成した電池セルの方向を基準とする。）にくるように配列し、第２ユニットセルも同様に、第１ユニットセルの下部に積層した状態で、正極端子が下端にくるように配列する。したがって、第２ユニットセル上に第１ユニットセルが積層している状態で、両側端部に形成されている第１ユニットセルの正極端子と第２ユニットセルの正極端子、及び第１ユニットセルの負極端子と第２ユニットセルの負極端子をそれぞれ相互に結合させ、両ユニットセルを並列方式で連結した積層配列構造にすることができる。
【００２３】
場合によっては、各ユニットセルは、両側端部にそれぞれ二つの電極端子が形成されており、前記ユニットセルの一側端部に形成されている電極端子は、同じ極、または異なる極であっても良い。すなわち、各ユニットセルは、一側端部に１対の正極端子及び負極端子が形成され、合計４個の電極端子が２対の形で突出している構造となる。このような構造で、同じ極の電極端子が隣接するように厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結できる。
【００２４】
平面配列式の並列連結構造の好適な一例において、ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、このようなユニットセルは、同じ極の電極端子が同じ方向にくるようにその幅方向に隣接して配列し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を接続部材によって並列に結合する構造にすることができる。
【００２５】
このような平面配列式の並列連結構造において、幅方向に互いに隔たっている各ユニットセルの電極端子を並列方式で連結するには、接続部材が要求される。この接続部材は、例えば、複数の電極タブを電気的に連結するのに使用される導電性素材の電極リードとすることが好ましい。したがって、スタック型またはスタック／折り畳み型電極組立体を備えている従来の電池でも、通常、電極タブの電気的連結のために電極リードを使用しており、本発明による平面配列式の並列連結構造の電池は、従来におけると同様に、電極リードによってユニットセルの並列方式連結を達成しているため、従来の電池と比較し、別の接続部材がさらに使用されるものではない。
【００２６】
具体的に、二つのユニットセル（第３及び第４ユニットセル）を連結して電極組立体を構成する時、各ユニットセルは、一側端部に一つの正極端子が形成されており、他側端部に負極端子が形成されている構造であって、例えば、第３ユニットセルは、正極端子が下端にくるように配列し、第４ユニットセルも同様に、第３ユニットセルの一側面に接しながら、正極端子が下端にくるように配列する。この平面配列構造において、第３ユニットセルの正極端子と第４ユニットセルの正極端子、及び第３ユニットセルの負極端子と第４ユニットセルの負極端子をそれぞれ電極リードによって相互に結合させ、両ユニットセルを並列方式で連結した平面配列構造とすることができる。
【００２７】
上記の電池セルでは、複数のユニットセルが並列方式で連結されているとしているが、場合によっては、複数のユニットセルを直列方式で連結する構成にしても良い。ユニットセルが直列方式で連結された電池セルは、相対的に高電圧で充放電が行われるため、電極活物質、電解質などの電池セル構成要素は、このような高電圧条件でも安全な構成としなければならない。
【００２８】
直列方式連結の好適な例において、各ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、これらユニットセルを、同じ極の電極端子が同じ方向にくるようにその長さ方向に配列し、隣接した両ユニットセルの対面する端部で相異なる極の電極端子を直列方式で結合させた後、該電極端子の連結部位を折り曲げて積層配列構造とすることができる。
【００２９】
具体的に、二つのユニットセル（第５及び第６ユニットセル）を連結する場合、各ユニットセルは、両側端部に正極端子と負極端子がそれぞれ形成されている構造であって、例えば、第５ユニットセルは、正極端子が上端方向にくるように配列し、第６ユニットセルも同様に、正極端子が上端方向にくるように配列し、第５ユニットセルの下端に位置する負極端子と隣接するようにする。これにより、第５ユニットセルの下端と第６ユニットセルの上端は互いに対面することになり、各端部に形成されている第５ユニットセルの負極端子と第６ユニットセルの正極端子を相互結合させることで、両ユニットセルを直列方式で連結することができる。さらに、このような電極端子の連結部位を折り曲げて積層配列構造とすることができる。
【００３０】
このような構造で、ユニットセルの電極端子のうち相互に結合していない電極端子は、電池ケースに装着された時、例えば、電池ケースの一側において所定間隔隔たるように、そのユニットセルの左側または右側にそれぞれ偏っている構造にする。
【００３１】
場合によっては、複数のユニットセルのうち一つのユニットセルは、その分離膜シートが長く延びており、この分離膜シートの剰余部で残りのユニットセルを全部包んだ状態で熱融着する。このような構造にすると、ユニットセル間の結合力がより高くなり、構造的安全性を向上させることができる。
【００３２】
本発明による二次電池は、特に、金属層と樹脂層を含むラミネートシート、例えば、アルミニウムラミネートシートからなるパウチ形ケースに電極組立体が内蔵されるパウチ形二次電池に好適に用いられることができる。
【００３３】
本発明による二次電池は、大容量の中大型電池モジュールまたは電池パックの製造に好適に使用されることができ、ここで、大容量の範囲は特に限定されない。
【００３４】
したがって、本発明は、単位電池として上記二次電池を複数個備える中大型電池モジュール、及びこのような１つ以上の大型電池モジュールと該電池モジュールの作動を制御する制御部とを備えてなる中大型電池パックを提供する。
【００３５】
かかる中大型電池モジュール及び電池パックの構造並びに製造方法は、当業界に公知されているので、本明細書ではその説明を省略する。
【００３６】
本発明の中大型電池パックは、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、電気オートバイ、電気自転車などのように高出力、大容量の電気が要求され、振動、衝撃などの多くの外力が加えられるデバイスの動力源として特に好ましい。
【発明の効果】
【００３７】
本発明による高容量二次電池によれば、ユニットセル間の電気的及び物理的結合力を高めたため構造的安全性を向上させることができ、簡便な組立工程で容量を大きく増加させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、本発明の好適な実施例について、添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、下記の実施例は、本発明のより容易な理解を助けるために例示されるもので、本発明の範疇を限定するためのものではない。
【００３９】
図１は、本発明の一実施例による二次電池を構成するユニットセルの積層配列式並列連結構造を模式的に示す斜視図である。
【００４０】
図１を参照すると、各ユニットセル（第１及び第２ユニットセル）１００，２００は、両側が同じ電極からなるスタック型構造の複数のバイセルが、別の分離膜シートによって折り畳まれている構造となっている。このバイセルの構造は、図４からより容易に確認できる。
【００４１】
図４を参照すると、第１ユニットセル１００は、正極／分離膜／負極／分離膜／正極構造のバイセル１５０，１５２と、負極／分離膜／正極／分離膜／負極構造のバイセル１５１が、長い分離膜シート１６０によって交互に折り畳まれてなる。ここで、長い分離膜シート１６０は、第１ユニットセル１００を構成するバイセル１５０，１５１，１５２を折り畳んで残るように長く延びており、これによる分離膜シート１６０の剰余部は、第２ユニットセル２００を包んでいる。
【００４２】
図１を再び参照すると、第１ユニットセル１００と第２ユニットセル２００は、複数のバイセルからなっており、両側端部にそれぞれ一つの負極端子１１０，２１０と正極端子１２０，２２０が突出している構造となり、負極端子１２０，２２０がそのユニットセルの上端にくるように配列される。したがって、第１ユニットセル１００が、第２ユニットセル２００の上側に積層している状態で、両側端部で負極端子１１０，２１０と正極端子１２０，２２０をそれぞれ、溶接などの方法で結合させ、両ユニットセル１００，２００を並列方式で連結された積層配列構造とすることができる。
【００４３】
図２及び図３は、図１の変形例を模式的に示す斜視図である。
まず、図２は、ユニットセルが平面配列式の並列連結構造をしている点が、図１の構造と異なる。図２を参照すると、第３ユニットセル３００は、負極端子３１０がユニットセルの上端にくるように配列されており、第４ユニットセル４００も同様に、第３ユニットセル３００の一側面に接しながら、負極端子４１０が上端にくるように配列されている。したがって、第３ユニットセル３００の負極端子３１０と第４ユニットセル４００の負極端子４１０は、電極リード３６０に溶接などの方法で結合し、同様に、第３ユニットセル３００の正極端子３２０と第４ユニットセル４００の正極端子４２０も、電極リード３６２に結合することになる。その結果、第３ユニットセル３００と第４ユニットセル４００が平面配列され、並列方式で連結された構造の電池セルとなる。
【００４４】
したがって、該電池セルは、第３ユニットセル３００の幅と第４ユニットセル４００の幅とを合わせた大きさに略相応する長さを持つパウチケース３７０に内蔵される。
【００４５】
第３ユニットセル３００と第４ユニットセル４００の並列方式連結に使われた電極リード３６０，３６２は、パウチケース３７０の外部に一部が露出され入出力端子として働く。
【００４６】
図３は、基本的には積層配列式の並列連結構造を有するが、両側にそれぞれ１対の正極及び負極端子が突出しているユニットセルを使用する点が、図１の構造と異なる。すなわち、図３に示すように、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００は、両側端部にそれぞれ１対の電極端子が突出している構造を有し、第５ユニットセル５００の上端に共に形成されている電極端子５１０，５２０は、同じ電極、または異なる電極であっても良い。例えば、第５ユニットセル５００の上端電極端子５１０，５２０が同じ負極である場合、第６ユニットセル６００の上端電極端子６１０、６２０もまた、同じ負極であり、これらの結合は図１と同一である。その結果、電池セルの上端には、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００の上端電極端子５１０，５２０，６１０，６２０による負極が形成され、電池セルの下端には、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００の下端電極端子５１１，５２１，６１１，６２１による正極が形成される。
【００４７】
他の例としては、第５ユニットセル５００の上端に共に形成されている電極端子５１０，５２０を、それぞれ異なる電極、すなわち、負極及び正極としても良い。この場合、第６ユニットセル６００の上端電極端子６１０，６２０もそれに対応して負極及び正極にし、これらを同一電極別にそれぞれ連結して並列方式の連結構造とすることができる。これと同一の電極構造及び連結方式で、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００の下端電極端子５１１，５２１，６１１，６２１も構成される。その結果、第５ユニットセル５００と第６ユニットセル６００が積層配列式の並列連結構造となり、その上端と下端にそれぞれ正極と負極端子が形成された電池セルとなる。このような変形構造の電池セルも、多種多様な構造のデバイスの出現に伴って要求されうる独特な形態に好適に使用されると予想される。
【００４８】
図５は、本発明の他の実施例による二次電池を構成するユニットセルの直列連結構造を模式的に示す斜視図である。
【００４９】
図５を参照すると、まず、第７ユニットセル７００は、負極端子７１０が上端に配列される。また、第８ユニットセル８００は、負極端子８１０が上端に配列されると同時に、第７ユニットセル７００の下端に向かい合うように配列され、第７ユニットセル７００の正極端子７２０と隣接することになる。したがって、両ユニットセル７００，８００は、第７ユニットセル７００の正極端子７２０と第８ユニットセル８００の負極端子８１０を溶接などで結合させることによって直列方式で連結される構造となる。
【００５０】
両ユニットセル７００，８００は、電極端子７２０，８１０の連結部位を折り曲げ積層配列構造とした後、電池ケース９００の収納部９１０内に装着することで、二次電池１０００を製造することができる。これは、図６に詳細に示されている。
【００５１】
図６を参照すると、二次電池１０００は、二つのユニットセル７００，８００の一側端部からそれぞれ突出している電極端子７２０，８１０を相互結合し、該連結部位を折り曲げ両ユニットセル７００，８００を積層構造にした後に電池ケース９００の収納部９１０に装着し、蓋で密封することで製造される。
【００５２】
両ユニットセル７００，８００が電池ケース９００内部に装着された状態で、各ユニットセル７００，８００の結合していない電極端子７１０，８２０は、互いに隔たって突出するように、ユニットセル７００，８００においてそれぞれ異なる側方向に偏って配置される。説明の便宜上、図６では、第７ユニットセル７００の負極端子７１０と第８ユニットセル８００の正極端子８２０が、異なる高さに形成されるものとしたが、実際電池の製造過程においてこれらは、電池ケース９００の前端部において同一高さに位置する。このような水平位置への装着過程において電極リード（図示せず）が使用されても良い。
【００５３】
図１乃至図３による並列連結構造のユニットセル（１００，２００；３００，４００；５００，６００）を用いて本発明による二次電池を構成する方法は、図６と実質的に同一であり、ただし、外部入出力端子としての負極端子と正極端子が、電池ケース９００の上端と下端からそれぞれ突出するという点が異なる。
【００５４】
以上では具体的な実施例に挙げて本発明を説明してきたが、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であれば、上記の内容に基づいて本発明の範疇内で種々の応用及び変形が可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施例による二次電池を構成するユニットセルの積層配列式の並列連結構造を示す斜視図である。
【図２】図１の変形例で、ユニットセルの平面配列式の並列連結構造を示す斜視図である。
【図３】図１の変形例で、両側にそれぞれ１対の正極及び負極端子が突出しているユニットセルの積層配列式の並列連結構造を示す斜視図である。
【図４】図１の二次電池を構成するユニットセルの部分断面図である。
【図５】本発明の他の実施例による二次電池を構成するユニットセルの直列連結構造を示す斜視図である。
【図６】図５のユニットセルからなる二次電池の分解斜視図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）、または両側が異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取って製造するスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備えた二次電池であって、
二つまたはそれ以上の前記ユニットセルが、一つの電池ケースに内蔵されており、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出しており、これら電極端子が連結された状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着されることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記ユニットセルは、所定個数のバイセルからなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記バイセルの数は、３〜３０個である、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記複数のユニットセルは、並列方式で連結された構造または直列方式で連結された構造からなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、同じ極の電極端子が同じ方向にくるように、厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ二つの電極端子が形成されており、各端部の電極端子は、同じ極とし、同じ極の電極端子同士が隣接するように、厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ二つの電極端子が形成されており、各端部の電極端子は、それぞれ異なる極とし、同じ極の電極端子同士が隣接するように、厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項８】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、同じ極の電極端子が同じ方向にくるように、幅方向に隣接して配列し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を接続部材によって結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項９】
前記接続部材は、導電性素材の電極リードである、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、同じ極の電極端子が互いに反対方向にくるように積層し、対面する端部で相異なる極の電極端子を結合させて直列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記ユニットセルの電極端子のうち、相互に結合していない電極端子は、電池ケースに装着された時、電池ケースの一側において所定間隔隔たるように、そのユニットセルの左側または右側に偏って配置される、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記電池ケースは、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートからなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記電池ケースは、アルミニウムラミネートシートからなるパウチ形ケースである、請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記ユニットセルのうち一つのユニットセルは分離膜シートが長く延びており、その分離膜シートの剰余部で残りのユニットセルを包んだ状態で熱融着されてなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記電池は、大容量電池である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の二次電池を単位電池として複数個備える中大型電池モジュール。
【請求項１７】
請求項１６に記載の中大型電池モジュールを一つまたはそれ以上と、その電池モジュールの作動を制御する制御部と、を備えてなる中大型電池パック。
【請求項１】
両側が同じ電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（バイセル）、または両側が異なる電極からなるスタック型構造の小型電極組立体（フールセル）を、長い分離膜シートで巻き取って製造するスタック−折り畳み型構造のセル（ユニットセル）を備えた二次電池であって、
二つまたはそれ以上の前記ユニットセルが、一つの電池ケースに内蔵されており、これらユニットセルは、両側端部に一つまたは二つ以上の電極端子が突出しており、これら電極端子が連結された状態で積層配列構造または平面配列構造を形成しながら一つの収納部に装着されることを特徴とする、二次電池。
【請求項２】
前記ユニットセルは、所定個数のバイセルからなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記バイセルの数は、３〜３０個である、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記複数のユニットセルは、並列方式で連結された構造または直列方式で連結された構造からなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、同じ極の電極端子が同じ方向にくるように、厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ二つの電極端子が形成されており、各端部の電極端子は、同じ極とし、同じ極の電極端子同士が隣接するように、厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項７】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ二つの電極端子が形成されており、各端部の電極端子は、それぞれ異なる極とし、同じ極の電極端子同士が隣接するように、厚さ方向にユニットセルを積層し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項８】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、同じ極の電極端子が同じ方向にくるように、幅方向に隣接して配列し、ユニットセルの両側端部で同じ極の電極端子を接続部材によって結合させて並列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項９】
前記接続部材は、導電性素材の電極リードである、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記ユニットセルは、両側端部にそれぞれ一つの電極端子が形成されており、同じ極の電極端子が互いに反対方向にくるように積層し、対面する端部で相異なる極の電極端子を結合させて直列方式で連結されてなる、請求項４に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記ユニットセルの電極端子のうち、相互に結合していない電極端子は、電池ケースに装着された時、電池ケースの一側において所定間隔隔たるように、そのユニットセルの左側または右側に偏って配置される、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記電池ケースは、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートからなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記電池ケースは、アルミニウムラミネートシートからなるパウチ形ケースである、請求項１２に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記ユニットセルのうち一つのユニットセルは分離膜シートが長く延びており、その分離膜シートの剰余部で残りのユニットセルを包んだ状態で熱融着されてなる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記電池は、大容量電池である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の二次電池を単位電池として複数個備える中大型電池モジュール。
【請求項１７】
請求項１６に記載の中大型電池モジュールを一つまたはそれ以上と、その電池モジュールの作動を制御する制御部と、を備えてなる中大型電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３２４１１８（Ｐ２００７−３２４１１８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８４２６１（Ｐ２００７−８４２６１）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（５０２２０２００７）エルジー・ケム・リミテッド (224)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（５０２２０２００７）エルジー・ケム・リミテッド (224)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]