二次電池及びその製造方法
【課題】保護回路基板を固定する樹脂モールディング部がキャッププレートに対してねじれたり、分離したりすることを防止する二次電池を提供する。
【解決手段】本発明の二次電池１は、電極組立体２２を収容する缶２０と、缶２０の上端開口部を密封するキャッププレート３１と、ベアセル１０の上部に設置された保護回路基板５０と、保護回路基板５０をキャッププレート３１に結合する樹脂モールディング部６０とを含み、樹脂モールディング部６０が結合するための係止突起３９をベアセル１０のキャッププレート３１に形成したことを特徴とする。
【解決手段】本発明の二次電池１は、電極組立体２２を収容する缶２０と、缶２０の上端開口部を密封するキャッププレート３１と、ベアセル１０の上部に設置された保護回路基板５０と、保護回路基板５０をキャッププレート３１に結合する樹脂モールディング部６０とを含み、樹脂モールディング部６０が結合するための係止突起３９をベアセル１０のキャッププレート３１に形成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、より詳しくは、ベアセルの上端部に結合された樹脂モールディング部の結合力を向上させてベアセルに設置された保護回路基板及び二次保護素子の付着強度を向上させる二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコンなどのような携帯型無線器機の軽量化及び高機能化が進行するにつれ、その駆動電源として使用される二次電池について多くの研究が行われている。このような二次電池は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがある。これらのうち、リチウム二次電池は再充電が可能であって小型及び大容量化が可能なものであり、作動電圧が高く単位重量当たりのエネルギー密度が高いという長所があるため、最先端の電子機器の分野において広く使用されている。
【０００３】
このようなリチウム二次電池では、陽極板、陰極板及びセパレータからなる電極組立体を金属材質の缶に収納し、この缶の内部に電解液を注入してから密封することでベアセルが形成される。このように形成されたベアセルは、通常上端部に缶と絶縁された電極端子を備え、この電極端子はリチウム二次電池の一方の電極となり、缶そのものは他方の電極となる。よって、電極組立体の陽極板と陰極板は缶と電極端子のうちのいずれか１つにそれぞれ接続されている。
【０００４】
このようにして密封されたベアセルの上部または側面には、バイメタル（ｂｉｍｅｔａｌ）、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）のような二次保護素子や保護回路基板を含む保護回路モジュール（ＰＣＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ）などの安全装置が接続され、電池パックに収納されたり、樹脂でモールディングされたりしてリチウム二次電池を形成する。このとき、このようなリチウム二次電池の安全装置は、陽極と陰極にそれぞれ接続されて電池の高温上昇や、過充放電などによって電池の電圧が急激に上昇した際に電流を遮断して電池の破裂などの危険を防止している。
【０００５】
一般に、二次電池では、ベアセルと保護回路基板、その他の電池部品を樹脂モールディング部によって固定してパック型電池が形成される。
【０００６】
ところが、樹脂モールディング部は、キャッププレートや缶のように金属で形成されたベアセルと材質が異なるだけでなく、接触している面積も狭いので、付着強度が弱く、樹脂モールディング部が定位置にモールディングされた状態を維持できずにベアセルから分離したり、ねじれ（Ｔｗｉｓｔｉｎｇ）たりする問題が発生する。
【０００７】
このようにベアセルに対して樹脂モールディング部が分離したり、ねじれたりする不良を防止するために、さまざまな方法が提案されているが、樹脂モールディング部が接触するキャッププレートの上面に補強突起を形成することが一般的である。しかし、このような補強突起はベアセルに対して樹脂モールディング部が分離する問題点を解消できない。したがって、ベアセルの上端部に設けられた保護回路基板及び二次保護素子の付着強度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような問題点に鑑みて案出された本発明の目的は、樹脂モールディング部のベアセルに対する付着強度を向上させた二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の二次電池は、陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含み、前記ベアセルのキャッププレートは、前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の実施例に係る二次電池は、陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含み、前記キャップ組立体の電極端子には少なくとも１つ以上の係止段が形成され、前記ベアセルのキャッププレートには前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
一方、上述した二次電池のキャッププレートに係止突起を加工するための方法である本発明の二次電池の製造方法は、缶の内部に電極組立体及び電解液を収容し、前記缶の上端開口部にキャッププレートを含むキャップ組立体を組み立てる二次電池の製造方法において、前記キャッププレートに下面から上側方向に向かってプレス加工を施して前記キャッププレートの上面に係止突起のボディ部を突設するステップと、前記キャッププレートの上面に突設された係止突起の下端部を支持台によって支持するステップと、前記係止突起の上側からパンチを下降させて前記係止突起の上端部を打撃し、前記係止突起の上端部の断面積を拡張させて係止部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
このように構成された本発明の二次電池は、保護回路基板及び二次保護素子などの電池部品を結合させた樹脂モールディング部がキャッププレートの上面でベアセルに対してねじれたり、分離したりする不良を著しく減らす効果がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の二次電池は、ベアセルに対する樹脂モールディング部の結合力を著しく向上させる効果がある。したがって、樹脂モールディング部によってベアセルに固定される保護回路基板及び二次保護素子などの電池部品を安定的に固定した状態で維持することができ、ベアセルからねじれてしまう不良や分離してしまう問題点を解決することができる。
【００１４】
このような効果を発揮するために、キャッププレートに形成された係止突起は、プレス加工方式でキャッププレートと一体に製造されるので、製造工程を簡素化できることは勿論、樹脂モールディング部がキャッププレートに対してより堅固な状態で固定される効果がある。これは従来の一般的な固定突起と比べて樹脂モールディング部をより堅固に保持する利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係る二次電池の部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る二次電池の完成した状態を示す外観斜視図である。
【図３ａ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図３ｂ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図３ｃ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図３ｄ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る二次電池のベアセルを示した斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る二次電池の部分断面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る二次電池のベアセルを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、このような本発明の望ましい実施例を添付した図面に基づいて、より詳しく説明する。
【００１７】
図１は樹脂がモールディングされる前のリチウム二次電池の部分断面図であり、図２は樹脂がモールディングされた後のリチウム二次電池の斜視図を示したものである。
【００１８】
本発明に係るリチウム二次電池１は、ベアセル１０と、ベアセル１０の上部に載置される保護回路基板５０とを備えて形成されている。また、リチウム二次電池１は、ベアセル１０の上部に設けられた二次保護素子４０を含んで形成することも可能である。二次保護素子４０は、リチウム二次電池の構成に応じてベアセル１０の側面に形成することも可能である。
【００１９】
ベアセル１０は、缶２０と電極組立体２２とキャップ組立体３０とを含んで形成されている。缶２０は、上端部が開放された略ボックス状の金属材質容器であり、軽量な伝導性金属で形成されて腐食に強いアルミニウムまたはアルミニウム合金が望ましい。缶２０は、陽極板２３、セパレータ２４、陰極板２５から形成された電極組立体２２と、電解液とを収容する容器であり、電極組立体２２が缶２０の上端開口部から挿入された後に、この上端開口部をキャップ組立体３０で密封する。
【００２０】
電極組立体２２は、陽極板２３と陰極板２５との間にセパレータ２４が介在して巻回して形成されている。陽極板２３は陽極タブ２６を通じてキャッププレート３１に接続され、陰極板２５は陰極タブ２７を通じてキャッププレート３１と絶縁された状態で陰極端子３２に接続されている。
【００２１】
したがって、缶２０は陰極端子３２と電気的に絶縁されて陽極端子の役割を果たしている。
【００２２】
キャップ組立体３０が、缶２０の上端開口部に溶接で固定された後に、キャッププレート３１の一端に形成された電解液注入口３６を通じて缶２０の内部空間に電解液を注入する。缶２０の内部に電解液の注入が完了した後、電解液注入口３６は栓３７のような別の密閉手段によって密封される。
【００２３】
キャップ組立体３０は、缶２０の上端開口部に対応した大きさと形状を有する平板型のキャッププレート３１を備えている。このキャッププレート３１は、缶２０との溶接性を向上させるために缶２０と同じアルミニウムやアルミニウム合金で形成することが望ましい。キャッププレート３１の中央部には、電極端子である陰極端子３２が通過できるように端子通孔３１ａが形成されている。キャッププレート３１の中央部を貫通する陰極端子３２の外側には、陰極端子３２とキャッププレート３１との間の電気的な絶縁のためにチューブ状のガスケット３３が設けられている。また、キャッププレート３１の端子通孔３１ａの下面には絶縁プレート３４が配置されている。この絶縁プレート３４の下面にはターミナルプレート３５が設けられている。
【００２４】
二次保護素子４０は、キャッププレート３１の上面に載置された状態で陰極端子３２と保護回路基板５０とを接続しており、ＰＴＣ素子、バイメタルまたはサーマルヒューズを使用することができる。ここで、ＰＴＣ素子の使用時には周りのキャッププレート３１などとの絶縁のために外部に絶縁テープなどを数回巻くようにする。
【００２５】
保護回路基板５０は、配線パターンが形成された印刷回路基板ＰＣＢに多数の電気素子が実装されて形成され、リチウム二次電池１の充放電を含む諸般の動作を制御している。そして、保護回路基板５０は、基板リードプレート５４、５６によってベアセル１０の電極端子３２、３８に電気的に接続され、これによって電極組立体２２と電気的に接続されている。また、保護回路基板５０は、その上部に外部器機と電気的に接触するための電極端子５２が形成されている。
【００２６】
リチウム二次電池１は、図１において点線Ｍで表示された領域が樹脂（ｒｅｓｉｎ）でモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）され、キャップ組立体３０、二次保護素子４０及び保護回路基板５０を覆った状態で保護して最終的な外観を形成している。
【００２７】
最終的に組み立てが完了した二次電池は、図２に示した斜視図に示すように、下部の缶２０と樹脂モールディング部６０で外観を形成することになり、樹脂モールディング部６０の上端には保護回路基板５０の電極端子５２が露出している。
【００２８】
本発明の一実施例に係る二次電池は、ベアセル１０の上端部を密封しているキャッププレート３１の上面の両端に、上端部がフック状に形成された係止部を有する係止突起３９が形成されている。このような係止突起３９の最も基礎的な形状は、断面がＴ字状のものである。すなわち、本発明の係止突起３９の係止部３９ａは、係止突起３９の上端部でキャッププレート３１と並行な方向に延設された形状をしている。
【００２９】
このような係止突起３９は、キャッププレート３１の材質と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていることが望ましい。しかし、係止突起３９の形状を断面Ｔ字状に限定する必要はない。ただし、このように断面Ｔ字状の係止突起３９は、製造方式が簡単であるという利点がある。
【００３０】
次に、本発明の一実施例において、例示した断面Ｔ字状の係止突起３９を形成する方法を図３ａ〜図３ｄを参照して説明する。
【００３１】
本発明のＴ字状の係止突起３９は、一般に陽極の極性を示すキャッププレート３１の上面の両端に形成されたＩ字状の突起を加工して形成される。ただし、このような極性は電池の製造条件によって変更可能であることは勿論である。
【００３２】
まず、図３ａに示したように、キャッププレート３１の下面から上側方向に向かってプレスパンチング加工を施して係止突起のボディ部３９が形成される。
【００３３】
図３ｂは、キャッププレート３１の上面の両端部に形成されたＩ字状の係止突起のボディ部３９に対し、その下端部を支持台で堅固に支持固定した状態を示した断面図である。このようにキャッププレート３１の上面で係止突起３９の下端部を支持台７０によって支持した状態で係止突起３９の上側にパンチ７１が配置されるようにする。
【００３４】
そして、図３ｃに示したように、係止突起３９の上側からパンチ７１を下降させて係止突起３９の上端部を打撃すると、係止突起３９の上端部の断面積が拡張して係止部３９ａが形成される。したがって、図３ｄのように、最終的には係止突起３９の全体的な断面形状はＴ字状となる。
【００３５】
このように上端部に係止部３９ａを有する係止突起３９を形成する方法は、既に形成されている係止突起を再加工する方法が最も簡素である。このとき、図３ａを参照すれば、係止突起３９の高さＨは従来よりも１／３の長さだけ長く形成しなければならない。例えば、従来０．４ｍｍの高さの係止突起を有する場合には、係止突起の高さＨは０．６ｍｍに加工することが望ましい。何故ならば、係止部３９ａを形成するために係止突起３９の上端に加えられる加圧力によって係止突起３９の高さが減少する分の長さを勘案しなければならないためである。
【００３６】
図４は、保護回路基板５０を樹脂モールディング部６０によってベアセル１０に結合する前の状態を示すベアセル１０の斜視図である。図４に示したように、ベアセル１０の上端開口部に溶接されているキャッププレート３１の上面の左右両端には、係止部３９ａが上端に形成された係止突起３９がキャッププレート３１と一体に形成されている。
【００３７】
係止突起３９の加工方式は、必ずしも上述したような加工方式に限定する必要はない。一例としては、別の係止部が形成された係止突起を製造した後に、この係止突起をキャッププレートに溶接または接着剤によって固定することも可能である。また、キャッププレート３１に貫通孔を形成して係止突起３９を圧入する方式なども可能である。この他にも多様な製造方式が可能である。
【００３８】
しかし、望ましくは、本発明の実施例で示したようなプレス方式によってキャッププレートと一体に係止突起３９を形成したほうが、係止突起３９によるキャッププレート３１と樹脂モールディング部６０との結合力がより堅固になる効果がある。
【００３９】
次に、本発明の他の実施例に係る二次電池を説明する。本実施例に係る二次電池は、図５に示したように、ベアセル１０の上端開口部を密封しているキャッププレート３１の上面において左右両側に係止部３９ａを備えた係止突起３９が形成されている。さらに、端子通孔３１ａを通過してガスケット３３によって絶縁された状態でキャッププレート３１の上部に突き出して設置された陰極端子７２には、係止段７３が形成されている。この陰極端子７２の係止段７３は少なくとも１つ以上の段差部から形成されており、陰極端子７２のボディに対して左右対称に形成されている。
【００４０】
付け加えると、本発明の陰極端子７２は、キャッププレート３１の端子通孔３１ａを貫通するボディ部７２ａと、ボディ部７２ａの上端部に一体に形成されたヘッド部７２ｂとから構成されている。このとき、陰極端子７２のボディ部７２ａは、ヘッド部７２ｂとガスケット３３との間に空間が形成できる程度に長く延設される。すなわち、ガスケット３３の上面に、陰極端子７２のヘッド部７２ｂの下面が密着しないように空間が形成され、この空間に樹脂が注入されるようにする。
【００４１】
そして、陰極端子７２のヘッド部７２ｂの幅Ｌ１は、キャッププレート３１の上面に突き出たガスケット３３の幅Ｌ２よりも両側方向に長く延設される。したがって、陰極端子７２のヘッド部７２ｂが広く形成された分だけ、樹脂モールディング部６０の樹脂がキャッププレート３１と陰極端子７２のヘッド部７２ｂとの間の空間に充填されて結合力が強化される。このとき、ヘッド部７２ｂの幅は二次保護素子４０に接続するために適した長さまで延設することができる。
【００４２】
さらに、陰極端子７２はヘッド部７２ｂの下面に少なくとも１つ以上の係止段７３が形成され、この係止段７３が形成された空間に樹脂モールディング部の樹脂がさらに充填されるので、樹脂モールディング部の結合力をさらに強化することができる。
【００４３】
図６は、保護回路基板５０を樹脂モールディング部６０によってベアセル１０に結合する前の状態を示したベアセル１０の外観斜視図であり、陰極端子７２のヘッド部７２ｂがガスケット３３の幅よりも広く形成されていることを示している。
【００４４】
このような本発明の他の実施例によれば、キャッププレート３１に樹脂モールディング部６０を結合するための結束力をさらに向上させる効果がある。
【００４５】
本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されるわけではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当業者であれば誰でも多様な変形の実施が可能であることは勿論であり、そのような変更が特許請求の範囲に記載された範囲内にあることは明らかな事実である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 二次電池
１０ ベアセル
２０ 缶
２２ 電極組立体
３０ キャップ組立体
３１ キャッププレート
３２ 陰極端子
３３ ガスケット
３８ 電極端子
３９ 係止突起
３９ａ 係止部
４０ 二次保護素子
５０ 保護回路基板
６０ 樹脂モールディング部
７０ 支持台
７１ パンチ
７２ 陰極端子
７３ 係止段
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、より詳しくは、ベアセルの上端部に結合された樹脂モールディング部の結合力を向上させてベアセルに設置された保護回路基板及び二次保護素子の付着強度を向上させる二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ビデオカメラ、携帯電話、ノートパソコンなどのような携帯型無線器機の軽量化及び高機能化が進行するにつれ、その駆動電源として使用される二次電池について多くの研究が行われている。このような二次電池は、例えば、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池、リチウム二次電池などがある。これらのうち、リチウム二次電池は再充電が可能であって小型及び大容量化が可能なものであり、作動電圧が高く単位重量当たりのエネルギー密度が高いという長所があるため、最先端の電子機器の分野において広く使用されている。
【０００３】
このようなリチウム二次電池では、陽極板、陰極板及びセパレータからなる電極組立体を金属材質の缶に収納し、この缶の内部に電解液を注入してから密封することでベアセルが形成される。このように形成されたベアセルは、通常上端部に缶と絶縁された電極端子を備え、この電極端子はリチウム二次電池の一方の電極となり、缶そのものは他方の電極となる。よって、電極組立体の陽極板と陰極板は缶と電極端子のうちのいずれか１つにそれぞれ接続されている。
【０００４】
このようにして密封されたベアセルの上部または側面には、バイメタル（ｂｉｍｅｔａｌ）、ＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）のような二次保護素子や保護回路基板を含む保護回路モジュール（ＰＣＭ：Ｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｍｏｄｕｌｅ）などの安全装置が接続され、電池パックに収納されたり、樹脂でモールディングされたりしてリチウム二次電池を形成する。このとき、このようなリチウム二次電池の安全装置は、陽極と陰極にそれぞれ接続されて電池の高温上昇や、過充放電などによって電池の電圧が急激に上昇した際に電流を遮断して電池の破裂などの危険を防止している。
【０００５】
一般に、二次電池では、ベアセルと保護回路基板、その他の電池部品を樹脂モールディング部によって固定してパック型電池が形成される。
【０００６】
ところが、樹脂モールディング部は、キャッププレートや缶のように金属で形成されたベアセルと材質が異なるだけでなく、接触している面積も狭いので、付着強度が弱く、樹脂モールディング部が定位置にモールディングされた状態を維持できずにベアセルから分離したり、ねじれ（Ｔｗｉｓｔｉｎｇ）たりする問題が発生する。
【０００７】
このようにベアセルに対して樹脂モールディング部が分離したり、ねじれたりする不良を防止するために、さまざまな方法が提案されているが、樹脂モールディング部が接触するキャッププレートの上面に補強突起を形成することが一般的である。しかし、このような補強突起はベアセルに対して樹脂モールディング部が分離する問題点を解消できない。したがって、ベアセルの上端部に設けられた保護回路基板及び二次保護素子の付着強度が低下する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このような問題点に鑑みて案出された本発明の目的は、樹脂モールディング部のベアセルに対する付着強度を向上させた二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明の二次電池は、陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含み、前記ベアセルのキャッププレートは、前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の他の実施例に係る二次電池は、陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含み、前記キャップ組立体の電極端子には少なくとも１つ以上の係止段が形成され、前記ベアセルのキャッププレートには前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起が形成されていることを特徴とする。
【００１１】
一方、上述した二次電池のキャッププレートに係止突起を加工するための方法である本発明の二次電池の製造方法は、缶の内部に電極組立体及び電解液を収容し、前記缶の上端開口部にキャッププレートを含むキャップ組立体を組み立てる二次電池の製造方法において、前記キャッププレートに下面から上側方向に向かってプレス加工を施して前記キャッププレートの上面に係止突起のボディ部を突設するステップと、前記キャッププレートの上面に突設された係止突起の下端部を支持台によって支持するステップと、前記係止突起の上側からパンチを下降させて前記係止突起の上端部を打撃し、前記係止突起の上端部の断面積を拡張させて係止部を形成するステップとを含むことを特徴とする。
【００１２】
このように構成された本発明の二次電池は、保護回路基板及び二次保護素子などの電池部品を結合させた樹脂モールディング部がキャッププレートの上面でベアセルに対してねじれたり、分離したりする不良を著しく減らす効果がある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の二次電池は、ベアセルに対する樹脂モールディング部の結合力を著しく向上させる効果がある。したがって、樹脂モールディング部によってベアセルに固定される保護回路基板及び二次保護素子などの電池部品を安定的に固定した状態で維持することができ、ベアセルからねじれてしまう不良や分離してしまう問題点を解決することができる。
【００１４】
このような効果を発揮するために、キャッププレートに形成された係止突起は、プレス加工方式でキャッププレートと一体に製造されるので、製造工程を簡素化できることは勿論、樹脂モールディング部がキャッププレートに対してより堅固な状態で固定される効果がある。これは従来の一般的な固定突起と比べて樹脂モールディング部をより堅固に保持する利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例に係る二次電池の部分断面図である。
【図２】本発明の一実施例に係る二次電池の完成した状態を示す外観斜視図である。
【図３ａ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図３ｂ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図３ｃ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図３ｄ】本発明の一実施例に係る二次電池の係止突起の加工方法を示した断面図である。
【図４】本発明の一実施例に係る二次電池のベアセルを示した斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例に係る二次電池の部分断面図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る二次電池のベアセルを示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、このような本発明の望ましい実施例を添付した図面に基づいて、より詳しく説明する。
【００１７】
図１は樹脂がモールディングされる前のリチウム二次電池の部分断面図であり、図２は樹脂がモールディングされた後のリチウム二次電池の斜視図を示したものである。
【００１８】
本発明に係るリチウム二次電池１は、ベアセル１０と、ベアセル１０の上部に載置される保護回路基板５０とを備えて形成されている。また、リチウム二次電池１は、ベアセル１０の上部に設けられた二次保護素子４０を含んで形成することも可能である。二次保護素子４０は、リチウム二次電池の構成に応じてベアセル１０の側面に形成することも可能である。
【００１９】
ベアセル１０は、缶２０と電極組立体２２とキャップ組立体３０とを含んで形成されている。缶２０は、上端部が開放された略ボックス状の金属材質容器であり、軽量な伝導性金属で形成されて腐食に強いアルミニウムまたはアルミニウム合金が望ましい。缶２０は、陽極板２３、セパレータ２４、陰極板２５から形成された電極組立体２２と、電解液とを収容する容器であり、電極組立体２２が缶２０の上端開口部から挿入された後に、この上端開口部をキャップ組立体３０で密封する。
【００２０】
電極組立体２２は、陽極板２３と陰極板２５との間にセパレータ２４が介在して巻回して形成されている。陽極板２３は陽極タブ２６を通じてキャッププレート３１に接続され、陰極板２５は陰極タブ２７を通じてキャッププレート３１と絶縁された状態で陰極端子３２に接続されている。
【００２１】
したがって、缶２０は陰極端子３２と電気的に絶縁されて陽極端子の役割を果たしている。
【００２２】
キャップ組立体３０が、缶２０の上端開口部に溶接で固定された後に、キャッププレート３１の一端に形成された電解液注入口３６を通じて缶２０の内部空間に電解液を注入する。缶２０の内部に電解液の注入が完了した後、電解液注入口３６は栓３７のような別の密閉手段によって密封される。
【００２３】
キャップ組立体３０は、缶２０の上端開口部に対応した大きさと形状を有する平板型のキャッププレート３１を備えている。このキャッププレート３１は、缶２０との溶接性を向上させるために缶２０と同じアルミニウムやアルミニウム合金で形成することが望ましい。キャッププレート３１の中央部には、電極端子である陰極端子３２が通過できるように端子通孔３１ａが形成されている。キャッププレート３１の中央部を貫通する陰極端子３２の外側には、陰極端子３２とキャッププレート３１との間の電気的な絶縁のためにチューブ状のガスケット３３が設けられている。また、キャッププレート３１の端子通孔３１ａの下面には絶縁プレート３４が配置されている。この絶縁プレート３４の下面にはターミナルプレート３５が設けられている。
【００２４】
二次保護素子４０は、キャッププレート３１の上面に載置された状態で陰極端子３２と保護回路基板５０とを接続しており、ＰＴＣ素子、バイメタルまたはサーマルヒューズを使用することができる。ここで、ＰＴＣ素子の使用時には周りのキャッププレート３１などとの絶縁のために外部に絶縁テープなどを数回巻くようにする。
【００２５】
保護回路基板５０は、配線パターンが形成された印刷回路基板ＰＣＢに多数の電気素子が実装されて形成され、リチウム二次電池１の充放電を含む諸般の動作を制御している。そして、保護回路基板５０は、基板リードプレート５４、５６によってベアセル１０の電極端子３２、３８に電気的に接続され、これによって電極組立体２２と電気的に接続されている。また、保護回路基板５０は、その上部に外部器機と電気的に接触するための電極端子５２が形成されている。
【００２６】
リチウム二次電池１は、図１において点線Ｍで表示された領域が樹脂（ｒｅｓｉｎ）でモールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）され、キャップ組立体３０、二次保護素子４０及び保護回路基板５０を覆った状態で保護して最終的な外観を形成している。
【００２７】
最終的に組み立てが完了した二次電池は、図２に示した斜視図に示すように、下部の缶２０と樹脂モールディング部６０で外観を形成することになり、樹脂モールディング部６０の上端には保護回路基板５０の電極端子５２が露出している。
【００２８】
本発明の一実施例に係る二次電池は、ベアセル１０の上端部を密封しているキャッププレート３１の上面の両端に、上端部がフック状に形成された係止部を有する係止突起３９が形成されている。このような係止突起３９の最も基礎的な形状は、断面がＴ字状のものである。すなわち、本発明の係止突起３９の係止部３９ａは、係止突起３９の上端部でキャッププレート３１と並行な方向に延設された形状をしている。
【００２９】
このような係止突起３９は、キャッププレート３１の材質と同様にアルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていることが望ましい。しかし、係止突起３９の形状を断面Ｔ字状に限定する必要はない。ただし、このように断面Ｔ字状の係止突起３９は、製造方式が簡単であるという利点がある。
【００３０】
次に、本発明の一実施例において、例示した断面Ｔ字状の係止突起３９を形成する方法を図３ａ〜図３ｄを参照して説明する。
【００３１】
本発明のＴ字状の係止突起３９は、一般に陽極の極性を示すキャッププレート３１の上面の両端に形成されたＩ字状の突起を加工して形成される。ただし、このような極性は電池の製造条件によって変更可能であることは勿論である。
【００３２】
まず、図３ａに示したように、キャッププレート３１の下面から上側方向に向かってプレスパンチング加工を施して係止突起のボディ部３９が形成される。
【００３３】
図３ｂは、キャッププレート３１の上面の両端部に形成されたＩ字状の係止突起のボディ部３９に対し、その下端部を支持台で堅固に支持固定した状態を示した断面図である。このようにキャッププレート３１の上面で係止突起３９の下端部を支持台７０によって支持した状態で係止突起３９の上側にパンチ７１が配置されるようにする。
【００３４】
そして、図３ｃに示したように、係止突起３９の上側からパンチ７１を下降させて係止突起３９の上端部を打撃すると、係止突起３９の上端部の断面積が拡張して係止部３９ａが形成される。したがって、図３ｄのように、最終的には係止突起３９の全体的な断面形状はＴ字状となる。
【００３５】
このように上端部に係止部３９ａを有する係止突起３９を形成する方法は、既に形成されている係止突起を再加工する方法が最も簡素である。このとき、図３ａを参照すれば、係止突起３９の高さＨは従来よりも１／３の長さだけ長く形成しなければならない。例えば、従来０．４ｍｍの高さの係止突起を有する場合には、係止突起の高さＨは０．６ｍｍに加工することが望ましい。何故ならば、係止部３９ａを形成するために係止突起３９の上端に加えられる加圧力によって係止突起３９の高さが減少する分の長さを勘案しなければならないためである。
【００３６】
図４は、保護回路基板５０を樹脂モールディング部６０によってベアセル１０に結合する前の状態を示すベアセル１０の斜視図である。図４に示したように、ベアセル１０の上端開口部に溶接されているキャッププレート３１の上面の左右両端には、係止部３９ａが上端に形成された係止突起３９がキャッププレート３１と一体に形成されている。
【００３７】
係止突起３９の加工方式は、必ずしも上述したような加工方式に限定する必要はない。一例としては、別の係止部が形成された係止突起を製造した後に、この係止突起をキャッププレートに溶接または接着剤によって固定することも可能である。また、キャッププレート３１に貫通孔を形成して係止突起３９を圧入する方式なども可能である。この他にも多様な製造方式が可能である。
【００３８】
しかし、望ましくは、本発明の実施例で示したようなプレス方式によってキャッププレートと一体に係止突起３９を形成したほうが、係止突起３９によるキャッププレート３１と樹脂モールディング部６０との結合力がより堅固になる効果がある。
【００３９】
次に、本発明の他の実施例に係る二次電池を説明する。本実施例に係る二次電池は、図５に示したように、ベアセル１０の上端開口部を密封しているキャッププレート３１の上面において左右両側に係止部３９ａを備えた係止突起３９が形成されている。さらに、端子通孔３１ａを通過してガスケット３３によって絶縁された状態でキャッププレート３１の上部に突き出して設置された陰極端子７２には、係止段７３が形成されている。この陰極端子７２の係止段７３は少なくとも１つ以上の段差部から形成されており、陰極端子７２のボディに対して左右対称に形成されている。
【００４０】
付け加えると、本発明の陰極端子７２は、キャッププレート３１の端子通孔３１ａを貫通するボディ部７２ａと、ボディ部７２ａの上端部に一体に形成されたヘッド部７２ｂとから構成されている。このとき、陰極端子７２のボディ部７２ａは、ヘッド部７２ｂとガスケット３３との間に空間が形成できる程度に長く延設される。すなわち、ガスケット３３の上面に、陰極端子７２のヘッド部７２ｂの下面が密着しないように空間が形成され、この空間に樹脂が注入されるようにする。
【００４１】
そして、陰極端子７２のヘッド部７２ｂの幅Ｌ１は、キャッププレート３１の上面に突き出たガスケット３３の幅Ｌ２よりも両側方向に長く延設される。したがって、陰極端子７２のヘッド部７２ｂが広く形成された分だけ、樹脂モールディング部６０の樹脂がキャッププレート３１と陰極端子７２のヘッド部７２ｂとの間の空間に充填されて結合力が強化される。このとき、ヘッド部７２ｂの幅は二次保護素子４０に接続するために適した長さまで延設することができる。
【００４２】
さらに、陰極端子７２はヘッド部７２ｂの下面に少なくとも１つ以上の係止段７３が形成され、この係止段７３が形成された空間に樹脂モールディング部の樹脂がさらに充填されるので、樹脂モールディング部の結合力をさらに強化することができる。
【００４３】
図６は、保護回路基板５０を樹脂モールディング部６０によってベアセル１０に結合する前の状態を示したベアセル１０の外観斜視図であり、陰極端子７２のヘッド部７２ｂがガスケット３３の幅よりも広く形成されていることを示している。
【００４４】
このような本発明の他の実施例によれば、キャッププレート３１に樹脂モールディング部６０を結合するための結束力をさらに向上させる効果がある。
【００４５】
本発明は上述した特定の望ましい実施例に限定されるわけではなく、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当業者であれば誰でも多様な変形の実施が可能であることは勿論であり、そのような変更が特許請求の範囲に記載された範囲内にあることは明らかな事実である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 二次電池
１０ ベアセル
２０ 缶
２２ 電極組立体
３０ キャップ組立体
３１ キャッププレート
３２ 陰極端子
３３ ガスケット
３８ 電極端子
３９ 係止突起
３９ａ 係止部
４０ 二次保護素子
５０ 保護回路基板
６０ 樹脂モールディング部
７０ 支持台
７１ パンチ
７２ 陰極端子
７３ 係止段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含む二次電池であって、
前記ベアセルのキャッププレートは、前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記係止突起の係止部は、前記係止突起の上端部に形成され、前記キャッププレートと並行な方向に延設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。
【請求項３】
前記係止突起の断面は、Ｔ字状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記係止突起は、前記キャッププレートの上面の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記キャッププレート及び前記係止突起は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含む二次電池であって、
前記キャップ組立体の電極端子には少なくとも１つ以上の係止段が形成され、前記ベアセルのキャッププレートには前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起が形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項７】
前記係止突起の係止部は、前記係止突起の上端部に形成され、前記キャッププレートと並行な方向に延設されていることを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記係止突起の断面は、Ｔ字状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記係止突起は、前記キャッププレートの上面の両端部に形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記キャッププレート及び前記係止突起は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記電極端子は、前記端子通孔を貫通するボディ部と、前記ボディ部の上端に位置して幅方向に延設されたヘッド部とから構成され、前記係止段は前記ヘッド部の下面に形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記電極端子のヘッド部の幅は、前記ガスケットの幅よりも長く延設されていることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
缶の内部に電極組立体及び電解液を収容し、前記缶の上端開口部にキャッププレートを含むキャップ組立体を組み立てる二次電池の製造方法において、
前記キャッププレートに下面から上側方向に向かってプレス加工を施して前記キャッププレートの上面に係止突起のボディ部を突設するステップと、
前記キャッププレートの上面に突設された係止突起の下端部を支持台によって支持するステップと、
前記係止突起の上側からパンチを下降させて前記係止突起の上端部を打撃し、前記係止突起の上端部の断面積を拡張させて係止部を形成するステップと
を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
【請求項１】
陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含む二次電池であって、
前記ベアセルのキャッププレートは、前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起を含むことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記係止突起の係止部は、前記係止突起の上端部に形成され、前記キャッププレートと並行な方向に延設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。
【請求項３】
前記係止突起の断面は、Ｔ字状に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記係止突起は、前記キャッププレートの上面の両端部に形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項５】
前記キャッププレート及び前記係止突起は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
陽極板、陰極板及び前記陽極板と前記陰極板とを絶縁させるセパレータが順次巻き取られた電極組立体と、前記電極組立体を収容する缶と、前記缶の上端開口部を密封するキャッププレートと前記キャッププレートに形成された端子通孔にガスケットを介在した状態で挿入される電極端子とを含むキャップ組立体とを備えたベアセルと、前記ベアセルの上部に設置された保護回路基板と、前記ベアセルのキャッププレートと前記保護回路基板との間に充填され、前記保護回路基板を前記キャッププレートに結合する樹脂モールディング部とを含む二次電池であって、
前記キャップ組立体の電極端子には少なくとも１つ以上の係止段が形成され、前記ベアセルのキャッププレートには前記樹脂モールディング部を保持するための係止部を備えた係止突起が形成されていることを特徴とする二次電池。
【請求項７】
前記係止突起の係止部は、前記係止突起の上端部に形成され、前記キャッププレートと並行な方向に延設されていることを特徴とする請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記係止突起の断面は、Ｔ字状に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
【請求項９】
前記係止突起は、前記キャッププレートの上面の両端部に形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記キャッププレート及び前記係止突起は、アルミニウムまたはアルミニウム合金で形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項９のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記電極端子は、前記端子通孔を貫通するボディ部と、前記ボディ部の上端に位置して幅方向に延設されたヘッド部とから構成され、前記係止段は前記ヘッド部の下面に形成されていることを特徴とする請求項６乃至請求項１０のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記電極端子のヘッド部の幅は、前記ガスケットの幅よりも長く延設されていることを特徴とする請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
缶の内部に電極組立体及び電解液を収容し、前記缶の上端開口部にキャッププレートを含むキャップ組立体を組み立てる二次電池の製造方法において、
前記キャッププレートに下面から上側方向に向かってプレス加工を施して前記キャッププレートの上面に係止突起のボディ部を突設するステップと、
前記キャッププレートの上面に突設された係止突起の下端部を支持台によって支持するステップと、
前記係止突起の上側からパンチを下降させて前記係止突起の上端部を打撃し、前記係止突起の上端部の断面積を拡張させて係止部を形成するステップと
を含むことを特徴とする二次電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２５８５６９（Ｐ２０１１−２５８５６９Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８０４９５（Ｐ２０１１−１８０４９５）
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【分割の表示】特願２００７−２６００５２（Ｐ２００７−２６００５２）の分割
【原出願日】平成１９年１０月３日（２００７．１０．３）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２２日（２０１１．８．２２）
【分割の表示】特願２００７−２６００５２（Ｐ２００７−２６００５２）の分割
【原出願日】平成１９年１０月３日（２００７．１０．３）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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