二次電池及びそれを利用した電池パック
【課題】従来と異なる方式で膨れ現象を利用して回路をオープンできる二次電池及びそれを利用した電池パックを提供する。また、膨れ発生時に電極組立体とリードタブの間の電気的連結を構造的に遮断して充放電を中断させるために回路をオープンできるようにする二次電池及びそれを利用した電池パックを提供する。
【解決手段】本発明は、電極組立体から延長される電極端子がリードタブと構造的かつ電気的に連結されて回路をオン（ｏｎ）にし、膨れが発生した時にはパウチケースに結合されたリードタブがパウチケースの膨脹により電極端子から遠ざかりながら上の構造的連結部分が破断されて回路がオフ（ｏｆｆ）になるように構成された二次電池及びそれを具備する電池パックを提供する。
【解決手段】本発明は、電極組立体から延長される電極端子がリードタブと構造的かつ電気的に連結されて回路をオン（ｏｎ）にし、膨れが発生した時にはパウチケースに結合されたリードタブがパウチケースの膨脹により電極端子から遠ざかりながら上の構造的連結部分が破断されて回路がオフ（ｏｆｆ）になるように構成された二次電池及びそれを具備する電池パックを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池及びそれを利用した電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は充電が不可能な一次電池とは違って充電可能な電池のことをいい、携帯電話、ノート型ＰＣ、カムコーダなどの電子機器分野で広く使われている。
【０００３】
様々な種類の二次電池のうち、リチウム二次電池は作動電圧が高く単位重量あたりのエネルギー密度が高くて広く使われる傾向にある。リチウム二次電池は様々な形状で製造されているが、代表的な形状には角形、円筒状、パウチ型を挙げることができる。
【０００４】
二次電池は、過充電及び過放電や内部短絡及びその他過熱によって、内部温度が上昇し内部のガス圧が過度に高まることがある。二次電池はこのような状況下で正常な充／放電動作から逸脱した動作を行う可能性が高くなる。また、二次電池のケースはガス圧によって膨らむ膨れ（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象を生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来と異なる方式で、膨れ現象を利用して回路をオープンできる二次電池及びそれを利用した電池パックを提供する。
【０００６】
本発明は、膨れ発生時に電極組立体とリードタブとの間の電気的連結を構造的に遮断して充放電を中断させることによって回路をオープンできるようにする二次電池及びそれを利用した電池パックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による二次電池は第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極との間に位置するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースと、前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブと、を含み、前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の二次電池は前記リードタブを前記電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記接着部材は貫通孔を備え、前記リードタブは前記貫通孔を介して前記電極端子と電気的に連結されるように形成され得る。
【０００９】
また、本発明の二次電池は前記リードタブの一部を前記ケースに結合させる結合部材をさらに含み、前記結合部材は前記ケースと前記リードタブの接触位置より前記リードタブと前記電極端子の接触位置により近く形成され得る。
【００１０】
また、本発明の二次電池は前記電極端子とリードタブとがスポット溶接によって電気的に連結され得る。また、前記電極端子とリードタブとは少なくとも一つのコンタクトで互いに電気的に連結され得る。
【００１１】
また、本発明の二次電池は前記リードタブを電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記リードタブは、前記接着部材の第１側での少なくとも一つのコンタクトと、前記第１側と反対側の前記接着部材の第２側での他の少なくとも一つのコンタクトを介して電極端子に電気的に連結されるように形成され得る。
【００１２】
また、本発明の二次電池は前記ケースが変形部をさらに含み、前記リードタブは前記変形部に接着され、前記リードタブは前記変形部が変形されることによって前記第１電極から電気的に分離されるように形成され得る。この時、前記変形部は前記ケースの二つの平行する側壁の間で傾斜した表面として形成され得る。
【００１３】
また、本発明の二次電池は前記電極端子が前記電極端子と前記リードタブとの間に位置する伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域を少なくとも部分的に囲む溝をさらに備えて形成され得る。
【００１４】
また、本発明の二次電池は前記ケースが変形部を含み、前記リードタブは変形部に接着され、前記コンタクト領域は前記変形部が変形される時に前記電極端子から分離されるように形成され得る。この時、前記溝は前記コンタクト領域を完全に囲むように形成されるか、前記電極端子の隅で前記コンタクト領域を部分的に囲むように形成され得る。
【００１５】
また、本発明の二次電池において前記電極端子は電気抵抗が１０ｍΩ以下の物質で形成され得る。
【００１６】
また、本発明の二次電池は前記リードタブを前記ケースの内側面に結合させる結合部材をさらに含み、前記電極端子を前記ケースの内側面に結合させる支持部材をさらに含んで形成され得る。また、前記電極端子と前記リードタブとの間の接着強度は前記ケースと前記リードタブとの間の接着強度より低くなるように形成され得る。
【００１７】
また、本発明の二次電池は前記電極端子が積層される第１プレートと第２プレートとを含み、前記第１プレートの強度は前記第２プレートの強度より低く、前記第１プレートの電気伝導性は前記第２プレートの電気伝導性より高く、前記第１プレートは前記伝導性コンタクトを介して前記リードタブに電気的に連結されるように形成され得る。
【００１８】
また、本発明の電池パックは多数の二次電池及び前記二次電池を制御する回路基板を含み、少なくとも一つの前記二次電池は第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極間に位置するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースと、前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブとを含み、前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成され、前記リードタブは少なくとも他の一つの前記二次電池のリードタブに電気的に連結されるように形成され得る。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成される本発明に係る二次電池及びそれを具備する電池パックは膨れが発生した時にガスの圧力によって膨らむパウチケースの変形により電極端子とリードタブとが分離されるようにする。
【００２０】
これによって、膨れが発生した時に電極組立体とリードタブの間の電気的連結が構造的に遮断されて二次電池及びそれを具備する電池パックの信頼性を高めることができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例による電池パックの斜視図である。
【図２】図１の電池パックを構成する複数の二次電池のうち一つを示す斜視図である。
【図３】図２のライン（ＩＩＩ−ＩＩＩ）に沿った断面図である。
【図４】図３の連結部を形成するための構造を示す分解斜視図である。
【図５】図３の二次電池に膨れが発生することによる変化を示す断面図である。
【図６】図５に例示された膨れと回路オープンが発生する過程を示す簡略化した工程図である。
【図７】本発明の他の実施例による正極端子と第１リードタブの溶接方法を示す斜視図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例による正極端子と第１リードタブの結合関係を示す断面図である。
【図９】図８の正極端子の斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例による正極端子を示す斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例による正極端子と第１リードタブの結合状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施例による二次電池及びそれを利用した電池パックについて添付した図面に基づき、詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例による電池パック１００の斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、前記電池パック１００は複数の二次電池１１０、連結部２００、回路基板３００及び感知素子４００を含んで形成される。
【００２５】
前記複数の二次電池１１０は互いの隣接した周面が対向するように積層される。すなわち、前記二次電池１１０の側面は互いに平行するようになる。前記電池パック１００の充／放電容量は二次電池１１０の個数の増加に比例して増加するようになる。前記電池パック１００は単一の二次電池１１０のみで電力供給が十分な小型機器、例えば携帯端末機よりは大きい容量を必要とする中・大型機器、例えばハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）又は電気自動車（ＥＶ）にも使用され得る。しかし、本発明はこれに限定されない。前記二次電池１１０は外部に露出されるリードタブ１４０を具備する。
【００２６】
前記連結部２００はリードタブ１４０のうち同じ極性を有するものを互いに電気的に連結する。すなわち、正極性を有する前記リードタブ１４０は連結部２００によって互いに電気的に連結され、負極性を有する前記リードタブ１４０は連結部２００によって互いに電気的に連結される。前記連結部２００は隣接する二次電池１１０の間に配置される連結板２１０と、連結板２１０のうち最外縁に配置されたものに電気的に連結される連結棒２２０を含むことができる。前記連結部２００は導電性の金属素材であり、例えば電気伝導性に優れた銅、ニッケル又はアルミニウムなどで形成され得る。
【００２７】
前記回路基板３００は複数の二次電池１１０の充電及び放電を制御するためのものであり、複数の二次電池１１０に対して一つのみを具備することができる。前記回路基板３００は連結棒２２０を介して二次電池１１０と電気的に連結され得る。前記一つの回路基板３００により複数の二次電池１１０が制御されることによって、電池パック１００は各々の二次電池１１０毎に回路を構成する場合より簡単に構成される。
【００２８】
前記回路基板３００は各々のリードタブ１４０の内部に挿入されるか、リードタブ１４０の表面に結合された感知素子４００と電気的に連結される。前記感知素子４００は、例えば、電線であり、各々の二次電池１１０での電圧の変化を回路基板３００が感知できるようにする。前記回路基板３１０は図１の実施例でディスプレイ３１０を追加的に具備できる。前記ディスプレイ３１０は感知素子４００を介して感知した結果に関する内容を出力できる。このような出力は、電池パック１００に対するテスト時に特に有効である。
【００２９】
図２は図１の電池パックを構成する複数の二次電池１１０のうち一つを示す斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、前記二次電池１１０はケース１２０、電極組立体１３０（図３参照）、及びリードタブ１４０を含む。ここで前記ケース１２０はパウチケースに形成されることができ、以下ではパウチケースを中心に説明する。
【００３１】
前記パウチケース１２０は略直方体の形状を有するように形成され得る。前記パウチケース１２０はアルミニウムなどのような金属材質の薄板で形成される。樹脂が前記薄板の互いに反対側の面に塗布されると、パウチケース１２０は前記面に接する物質と電気的に絶縁され得る。
【００３２】
前記パウチケース１２０の一側面は傾斜面１２１に形成され得る。端部領域又はシーリング領域１２２は傾斜面１２１から延長し、リードタブ１４０を覆うか（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）又はクランピング（ｃｌａｍｐｉｎｇ）する。
【００３３】
前記電極組立体１３０はパウチケース１２０が形成する内部空間Ｓ（図３参照）に電解液と共に収容される。前記リードタブ１４０の一端部は電極組立体１３０に連結され（例えば、電気的に連結され）、他端部はパウチケース１２０の外部に露出されるように延長する。
【００３４】
前記リードタブ１４０はシーリング領域１２２の幅方向に沿って互いに離隔するように配置される第１リードタブ１４１と第２リードタブ１４２を含む。前記第１リードタブ１４１は正極板又は負極板と電気的に連結されて電気的に正極又は負極であり得る。前記第２リードタブ１４２は負極板又は正極板と電気的に連結されて第１リードタブ１４１と電気的に反対の極性を有し得る。
【００３５】
図３は図２のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【００３６】
図３に示すように、前記電極組立体１３０は第１電極板１３１、第２電極板１３２、及びこれら１３１及び１３２の間に配置されるセパレータ１３３を含む。前記第１電極板１３１は正極板に形成されることができ、第２電極板１３２は負極板に形成され得る。また、前記第１電極板１３１と第２電極板１３２は逆の位置に形成され得る。以下では第１電極板１３１は正極板に、第２電極板１３２は負極板に形成される場合を例に挙げて説明する。
【００３７】
前記正極板１３１は正極集電体の表面に正極活物質層がコーティングされて形成され、負極板１３２は負極集電体の表面に負極活物質層がコーティングされて形成される。
【００３８】
前記正極板１３１の正極集電体は充電時に正極活物質層から電子を集めて外部回路に移動させることができるように導電性を有する金属材質で形成される。前記正極活物質層は正極活物質と導電材及びバインダーを混合して製造され、前記正極集電体上に所定の厚さにコーティングされて形成される。
【００３９】
前記負極板１３２の負極集電体は放電時に負極活物質層から電子を集めて外部回路に移動させることができるように導電性を有する金属材質で形成される。前記負極活物質層は負極活物質と導電材及びバインダーを混合して製造され、負極集電体上に所定の厚さにコーティングされて形成される。
【００４０】
前記セパレータ１３３は絶縁性物質であり、正極板１３１と負極板１３２を電気的に絶縁する機能を行う。
【００４１】
順に積層された前記正極板１３１、セパレータ１３３、及び負極板１３２はゼリーロール（ｊｅｌｌｙｒｏｌｅ）形状に巻回されるか積層された形態（ｓｔａｃｋｅｄ）に構成されて電極組立体１３０として収容空間Ｓに配置される。前記収容空間Ｓに電解液が注入されると、電極組立体１３０は電解液に含浸された状態になる。
【００４２】
導電性の正極端子１３５は電極組立体１３０の正極板１３１から延長される。前記正極端子１３５は略１０ｍΩ以下の抵抗を有する材質で形成されて中・大型電池に求められる水準の電流が流れることができる。前記正極端子１３５は導電性の第１リードタブ１４１と連結される。前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１の電気的連結は伝導性連結部１４５によって行われる。以下、極性を区別する必要がない場合は正極端子又は負極端子を電極端子と記載する。
【００４３】
前記第１リードタブ１４１はシーリング領域１２２をなすパウチケース１２０の二つの部分、言い換えれば、ケース下部１２３とケース上部１２４が互いにシーリングされることによってケース下部とケース上部１２３、１２４によって覆われる。前記内部空間Ｓはケース下部とケース上部１２３、１２４のシーリングによって電極組立体１３０及び電解液を収容したまま密封されるようになる。
【００４４】
前記正極端子１３５が位置するレベルより高いレベルに第１リードタブ１４１が位置することによって、シーリング領域１２２のケース下部１２３はパウチケース１２０の外面の最も低いレベルに対して階段式に上昇したレベルに位置し得る。
【００４５】
支持部材１６１は正極端子１３５とパウチケース１２０との間に位置し、正極端子１３５をパウチケース１２０に対して支持して固定することができる。前記支持部材１６１は、例えば、絶縁性テープで形成され得る。
【００４６】
結合部材１６２は第１リードタブ１４１とパウチケース１２０との間に配置され、第１リードタブ１４１の少なくとも一部をパウチケース１２０の内面に結合させる。前記結合部材はパウチケース１２０と第１リードタブ１４１の接触位置より第１リードタブ１４１と正極端子１３５の接触位置により近い位置に形成される。前記結合部材１６２は結合強度の良いものであり、例えば、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンフィルムなどで形成され得る。
【００４７】
以上では前記支持部材１６１と結合部材１６２を全て具備した例を説明したが、電極組立体１３０と正極端子１３５の結合力が強い場合、結合部材１６２のみを具備することもできる。これは膨れが発生した時に第１リードタブ１４１が結合部材１６２によってパウチケース１２０とともに正極端子１３５から遠ざかるように変形される動作に対する支持部材１６１の役割が相対的に小さいからである。
【００４８】
前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１との間には接着部材、例えば、絶縁性テープ１５０を追加的に配置することができる。前記接着部材１５０の互いに反対向きの面はそれぞれ正極端子１３５とリードタブ１４１の対向する面と接着される。前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対向する面（周面）は接着部材１５０によって互いに所定間隔離隔されるように配置されることができる。
【００４９】
前記接着部材１５０は正極端子１３５と第１リードタブ１４１を構造的に固く結合（接着）させる。これにより、前記二次電池１１０が正常作動中に衝撃や外力を受けても、連結部１４５が切れる可能性は接着部材１５０によって所定水準以下に低く維持されることができる。これは電極組立体１３０が正常作動中の時、電極組立体１３０と外部回路との間の安定した電気的連結を保障するようにする。
【００５０】
前記第１リードタブ１４１の互いに反対向きの両面とパウチケース１２０のシーリング領域１２２との間にはそれぞれ絶縁テープ１７１、１７２が配置されてよい。前記絶縁テープ１７１、１７２は第１リードタブ１４１とシーリング領域１２２との間を絶縁する。
【００５１】
以上では正極端子１３５と第１リードタブ１４１の連結構造に対してのみ説明したが、負極端子（負極板１３２に連結され第２リードタブ１４２に対応して延長する）と第２リードタブ１４２も同じ方式の連結構造を有し得る。
【００５２】
図４は図３の連結部１４５を形成するための構造を示す分解斜視図である。
【００５３】
図４に示すように、貫通孔１５１は正極端子１３５と第１リードタブ１４１との間に配置される接着部材１５０の中央領域に形成される。前記接着部材１５０は貫通孔１５１が形成された領域を除く他の領域で正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対向する面と接着される。したがって、前記第１リードタブ１４１は接着部材の第１面での少なくとも一つのコンタクトと第１面と反対面である第２面での少なくとも一つのコンタクトを介して正極端子１３５と電気的に連結される。
【００５４】
前記貫通孔１５１に対応する正極端子１３５と第１リードタブ１４１のコンタクト領域１３５´、１４１´にはスポット（ｓｐｏｔ）溶接のための電極Ｗ１、Ｗ２が配置されることができる。具体的に、前記コンタクト領域１３５´にその端部が接触される第１電極Ｗ１と、他の領域１４１´にその端部が接触される第２電極Ｗ２は一直線上に置かれるように配置されてコンタクト領域１３５´、１４１´を加圧するようになる。前記第１及び第２電極、Ｗ１及びＷ２、により短い時間の間に正極端子１３５と第１リードタブ１４１に流れた電流はジュール（ｊｏｕｌｅ）熱を発生させる。前記ジュール熱により、正極端子１３５と第１リードタブ１４１のコンタクト領域１３５´、１４１´の対向する面が溶融されて互いに接着するようになる。前記正極端子１３５とリードタブ１４１は少なくとも一つの伝導性コンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）で電気的に連結される。前記伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域１３５´、１４１´が互いに接着して硬化することにより伝導性連結部１４５を形成するようになる。前記伝導性連結部１４５はスポット溶接が行われた回数（それぞれ異なる位置に対して行われる）に応じて複数個に形成されることもできる。前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１の間の結合（溶接）強度を高めたい場合は、前記スポット溶接の回数（例えばスポット溶接の位置）を増加させることによって結合強度を増加させることができる。
【００５５】
図５は図３の二次電池１１０に膨れが発生して変化した状態を示す断面図で、図６は図５に例示された膨れと回路オープンが発生する過程を示す簡略化した工程図である。
【００５６】
図５及び図６に示すように、過充電及び過放電などにより二次電池１１０の内部温度が上昇して電池内部のガス圧が所定水準以上に高まった時、パウチケース１２０が膨れる膨れ（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生することがある。前記パウチケース１２０は長さ方向に沿う両端部で主に膨れ、その中でも傾斜面１２１が外側に最も多く膨脹するようになる。したがって、前記パウチケース１２０の傾斜面１２１は変形部として作用するようになる。すなわち、前記変形部はパウチケース１２０の二つの平行した側壁間で傾斜した表面である傾斜面に形成される。また、前記第１リードタブ１４１は変形部の傾斜面１２１の内側面に結合される。
【００５７】
前記傾斜面１２１が外側に膨脹すると、結合部材１６２により傾斜面１２１に結合された第１リードタブ１４１の内部空間Ｓに位置した端部領域も外側に曲がりながら変形するようになる。前記変形は第１リードタブ１４１の端部領域が正極端子１３５から遠ざかるように引っ張られる。前記第１リードタブ１４１はガス圧が所定水準を越えた場合に正極端子１３５から分離される。このような分離は主に連結部１４５が破断して二つの部分１４５ａ及び１４５ｂに分けられることによって行われる。
【００５８】
前記二つの部分１４５ａ及び１４５ｂが互いから分離されると、正極端子１３５と第１リードタブ１４１の電気的連結は構造的に解除された状態になる。これは電極組立体１３０と外部回路を電気的にオープンにする。
【００５９】
前記連結部１４５の破断は結合部材１６２がパウチケース１２０や第１リードタブ１４１から分離される前に起きた場合に上記のようなメカニズムによって行われることができる。このため、正極端子１３５と第１リードタブ１４１の溶接による強度（連結部１４５の強度）は結合部材１６２のパウチケース１２０及び第１リードタブ１４１に対する結合強度よりは小さくなければならない。例えば、前者が２．５ｋｇｆの場合、後者は３．０ｋｇｆ以上であり得る。後者の強度は結合部材１６２をパウチケース１２０又は第１リードタブ１４１に対して５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張しても剥離が起きない水準の強度である。
【００６０】
さらに、前記複数の二次電池１１０のうちいずれか一つと外部回路との連結がオープンになると、これは感知素子４００（図１参照）によって感知される。前記感知素子４００に連結された回路基板３００は他の二次電池１１０を制御するか、前記いずれか一つの二次電池１１０が誤作動状態であることを知らせることができる。このために、回路基板３００はディスプレイ３１０（図１）や発光手段を具備できる。図１はディスプレイ３１０が２番の二次電池１１０が誤作動状態であることを表示する場合を例示している。
【００６１】
前記接着部材１５０を採用した場合の連結部１４５の破断に関する接着部材１５０の作用を説明すれば次のとおりである。前記二次電池１１０の内部温度上昇による熱は正極端子１３５と第１リードタブ１４１に集中する。前記正極端子１３５などによって熱を伝達された接着部材１５０は温度が高まることによってその接着性能が低下する。これは二次電池１１０が非正常な動作を行う時点以後に接着部材１５０が正極端子１３５と第１リードタブ１４１を固く結合させないようにする。したがって、接着部材１５０は、二次電池１１０が正常に作動する場合とは違って、非正常に作動した場合には、正極端子１３５と第１リードタブ１４１との分離を防ぐことに影響を与えることができなくなる。
【００６２】
図７は本発明の他の実施例による正極端子１３５と第１リードタブ１４１との溶接方法を示す斜視図である。
【００６３】
図７に示すように、図４を参照して説明した実施例とは違い、接着部材１５０´には貫通孔が形成されない。代りに、前記接着部材１５０´は上述の実施例の場合より小さく形成され、正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対向する面に付着される。
【００６４】
接着部材１５０´が正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対応する領域の中央に配置されることによって、前記対応領域のエッジは溶接のための領域１３５”及び１４１”として利用され得る。本実施例では接着部材１５０´の両側面に隣接する部分にそれぞれ前記溶接のための領域１３５”及び１４１”が形成される場合を例示している。
【００６５】
これによれば、二つの電極Ｗ１及びＷ２を用いて二回にわたってスポット溶接を行うことができる。それにより、正極端子１３５と第１リードタブ１４１は２ヶ所で互いに連結された部分（図３の連結部１４５参照）を持つようになる。
【００６６】
図８は本発明のさらに他の実施例による正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１の結合関係を示す断面図で、図９は図８の正極端子１３５ａの斜視図である。
【００６７】
図８及び図９に示すように、前記正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１が溶接により形成された伝導性連結部１４５によって互いに結合されることは上述の実施例と同じである。さらに、上述の実施例のように、接着部材１５０が正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１の間に追加的に配置されることもできる。
【００６８】
前記正極端子１３５ａには溝１３５１が形成される。前記溝１３５１は閉曲線の形態をなし、例示のように略円形をなすように形成され得る。前記伝導性連結部１４５は溝１３５１により限定されたコンタクト領域１３５２内に位置するようになる。すなわち、前記溝は正極端子と第１リードタブの間に形成される伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域を完全に囲むことになる。したがって、一方、前記パウチケース１２０の傾斜面１２１である変形部が変形される時、コンタクト領域１３５２は正極端子１３５から分離される。
【００６９】
一方、前記パウチケース１２０に膨れが発生した時に連結部１４５が破断されない場合も、正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１は、正極端子１３５ａの溝１３５１により限定されたコンタクト領域１３５２が正極端子１３５ａの残りの領域から分離されることによって、互いから分離されることもできる。
【００７０】
図１０は本発明のさらに他の実施例による正極端子１３５ｂを示す斜視図である。
【００７１】
図１０に示すように、溝１３５３は閉曲線の一部をなす形態であり、開放された端部が正極端子１３５ｂの一端部まで延長された形態を有する。前記伝導性連結部１４５は溝１３５３と前記一端部によって限定されたコンタクト領域１３５４内に位置するようになる。すなわち、前記溝１３５３はコンタクト領域１３５４を部分的に囲むようになる。このような構成によれば、前記コンタクト領域１３５４は上述の実施例のコンタクト領域１３５２よりもさらに容易に正極端子１３５ｂの残りの領域から分離され得る。
【００７２】
図１１は本発明のさらに他の実施例による正極端子１３５ｃと第１リードタブ１４１の結合状態を示す断面図である。
【００７３】
図１１を参照すれば、正極端子１３５ｃは第１プレート１３５６と第２プレート１３５７が互いに積層結合されたクラッド（ｃｌａｄ）で構成されることができる。前記第１プレート１３５６は第２プレート１３５７より強度は低いが電気伝導度は高い。前記第１リードタブ１４１は連結部１４５により電気伝導度の高い第１プレート１３５６と連結される。前記第２プレート１３５７は正極端子１３５ｃの全体的な剛性を高める。
【００７４】
第２プレート１３５７は周面の中央部に開口された領域１３５８を有する。前記連結部１４５はこの領域１３５８内に位置するようになる。
【００７５】
このような構成によれば、正極端子１３５ｃの電気伝導性を低下させることなく強度を高めることができる。これにより、正極端子１３５ｃは第１リードタブ１４１の変形時に第１リードタブ１４１に引っ張られることなく自らの位置を維持する可能性が高くなる。これは第１リードタブ１４１が正極端子１３５ｃからより容易に分離されることができるようにする。
【００７６】
さらに、第１リードタブ１４１、連結部１４５、及び開口された領域１３５８に対応する正極端子１３５ｃの一部分は、膨れが発生した時に正極端子１３５ｃの残り部分からより容易に分離されることができる。
【００７７】
本発明による二次電池及び電池パックは以上で説明された実施例の構成と作動方式に限定されない。前記実施例はそれぞれの実施例の全部又は一部が選択的に組み合わされて様々な変形が行われるように構成されることもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１００：電池パック
１１０：二次電池
２００：連結部
３００：回路基板
４００：感知素子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池及びそれを利用した電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、二次電池（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｂａｔｔｅｒｙ）は充電が不可能な一次電池とは違って充電可能な電池のことをいい、携帯電話、ノート型ＰＣ、カムコーダなどの電子機器分野で広く使われている。
【０００３】
様々な種類の二次電池のうち、リチウム二次電池は作動電圧が高く単位重量あたりのエネルギー密度が高くて広く使われる傾向にある。リチウム二次電池は様々な形状で製造されているが、代表的な形状には角形、円筒状、パウチ型を挙げることができる。
【０００４】
二次電池は、過充電及び過放電や内部短絡及びその他過熱によって、内部温度が上昇し内部のガス圧が過度に高まることがある。二次電池はこのような状況下で正常な充／放電動作から逸脱した動作を行う可能性が高くなる。また、二次電池のケースはガス圧によって膨らむ膨れ（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象を生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、従来と異なる方式で、膨れ現象を利用して回路をオープンできる二次電池及びそれを利用した電池パックを提供する。
【０００６】
本発明は、膨れ発生時に電極組立体とリードタブとの間の電気的連結を構造的に遮断して充放電を中断させることによって回路をオープンできるようにする二次電池及びそれを利用した電池パックを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施例による二次電池は第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極との間に位置するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースと、前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブと、を含み、前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成されることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の二次電池は前記リードタブを前記電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記接着部材は貫通孔を備え、前記リードタブは前記貫通孔を介して前記電極端子と電気的に連結されるように形成され得る。
【０００９】
また、本発明の二次電池は前記リードタブの一部を前記ケースに結合させる結合部材をさらに含み、前記結合部材は前記ケースと前記リードタブの接触位置より前記リードタブと前記電極端子の接触位置により近く形成され得る。
【００１０】
また、本発明の二次電池は前記電極端子とリードタブとがスポット溶接によって電気的に連結され得る。また、前記電極端子とリードタブとは少なくとも一つのコンタクトで互いに電気的に連結され得る。
【００１１】
また、本発明の二次電池は前記リードタブを電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記リードタブは、前記接着部材の第１側での少なくとも一つのコンタクトと、前記第１側と反対側の前記接着部材の第２側での他の少なくとも一つのコンタクトを介して電極端子に電気的に連結されるように形成され得る。
【００１２】
また、本発明の二次電池は前記ケースが変形部をさらに含み、前記リードタブは前記変形部に接着され、前記リードタブは前記変形部が変形されることによって前記第１電極から電気的に分離されるように形成され得る。この時、前記変形部は前記ケースの二つの平行する側壁の間で傾斜した表面として形成され得る。
【００１３】
また、本発明の二次電池は前記電極端子が前記電極端子と前記リードタブとの間に位置する伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域を少なくとも部分的に囲む溝をさらに備えて形成され得る。
【００１４】
また、本発明の二次電池は前記ケースが変形部を含み、前記リードタブは変形部に接着され、前記コンタクト領域は前記変形部が変形される時に前記電極端子から分離されるように形成され得る。この時、前記溝は前記コンタクト領域を完全に囲むように形成されるか、前記電極端子の隅で前記コンタクト領域を部分的に囲むように形成され得る。
【００１５】
また、本発明の二次電池において前記電極端子は電気抵抗が１０ｍΩ以下の物質で形成され得る。
【００１６】
また、本発明の二次電池は前記リードタブを前記ケースの内側面に結合させる結合部材をさらに含み、前記電極端子を前記ケースの内側面に結合させる支持部材をさらに含んで形成され得る。また、前記電極端子と前記リードタブとの間の接着強度は前記ケースと前記リードタブとの間の接着強度より低くなるように形成され得る。
【００１７】
また、本発明の二次電池は前記電極端子が積層される第１プレートと第２プレートとを含み、前記第１プレートの強度は前記第２プレートの強度より低く、前記第１プレートの電気伝導性は前記第２プレートの電気伝導性より高く、前記第１プレートは前記伝導性コンタクトを介して前記リードタブに電気的に連結されるように形成され得る。
【００１８】
また、本発明の電池パックは多数の二次電池及び前記二次電池を制御する回路基板を含み、少なくとも一つの前記二次電池は第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極間に位置するセパレータを含む電極組立体と、前記電極組立体が収容されるケースと、前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブとを含み、前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成され、前記リードタブは少なくとも他の一つの前記二次電池のリードタブに電気的に連結されるように形成され得る。
【発明の効果】
【００１９】
上記のように構成される本発明に係る二次電池及びそれを具備する電池パックは膨れが発生した時にガスの圧力によって膨らむパウチケースの変形により電極端子とリードタブとが分離されるようにする。
【００２０】
これによって、膨れが発生した時に電極組立体とリードタブの間の電気的連結が構造的に遮断されて二次電池及びそれを具備する電池パックの信頼性を高めることができるようにする。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施例による電池パックの斜視図である。
【図２】図１の電池パックを構成する複数の二次電池のうち一つを示す斜視図である。
【図３】図２のライン（ＩＩＩ−ＩＩＩ）に沿った断面図である。
【図４】図３の連結部を形成するための構造を示す分解斜視図である。
【図５】図３の二次電池に膨れが発生することによる変化を示す断面図である。
【図６】図５に例示された膨れと回路オープンが発生する過程を示す簡略化した工程図である。
【図７】本発明の他の実施例による正極端子と第１リードタブの溶接方法を示す斜視図である。
【図８】本発明のさらに他の実施例による正極端子と第１リードタブの結合関係を示す断面図である。
【図９】図８の正極端子の斜視図である。
【図１０】本発明のさらに他の実施例による正極端子を示す斜視図である。
【図１１】本発明のさらに他の実施例による正極端子と第１リードタブの結合状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の好ましい実施例による二次電池及びそれを利用した電池パックについて添付した図面に基づき、詳細に説明する。
【００２３】
図１は本発明の一実施例による電池パック１００の斜視図である。
【００２４】
図１に示すように、前記電池パック１００は複数の二次電池１１０、連結部２００、回路基板３００及び感知素子４００を含んで形成される。
【００２５】
前記複数の二次電池１１０は互いの隣接した周面が対向するように積層される。すなわち、前記二次電池１１０の側面は互いに平行するようになる。前記電池パック１００の充／放電容量は二次電池１１０の個数の増加に比例して増加するようになる。前記電池パック１００は単一の二次電池１１０のみで電力供給が十分な小型機器、例えば携帯端末機よりは大きい容量を必要とする中・大型機器、例えばハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）又は電気自動車（ＥＶ）にも使用され得る。しかし、本発明はこれに限定されない。前記二次電池１１０は外部に露出されるリードタブ１４０を具備する。
【００２６】
前記連結部２００はリードタブ１４０のうち同じ極性を有するものを互いに電気的に連結する。すなわち、正極性を有する前記リードタブ１４０は連結部２００によって互いに電気的に連結され、負極性を有する前記リードタブ１４０は連結部２００によって互いに電気的に連結される。前記連結部２００は隣接する二次電池１１０の間に配置される連結板２１０と、連結板２１０のうち最外縁に配置されたものに電気的に連結される連結棒２２０を含むことができる。前記連結部２００は導電性の金属素材であり、例えば電気伝導性に優れた銅、ニッケル又はアルミニウムなどで形成され得る。
【００２７】
前記回路基板３００は複数の二次電池１１０の充電及び放電を制御するためのものであり、複数の二次電池１１０に対して一つのみを具備することができる。前記回路基板３００は連結棒２２０を介して二次電池１１０と電気的に連結され得る。前記一つの回路基板３００により複数の二次電池１１０が制御されることによって、電池パック１００は各々の二次電池１１０毎に回路を構成する場合より簡単に構成される。
【００２８】
前記回路基板３００は各々のリードタブ１４０の内部に挿入されるか、リードタブ１４０の表面に結合された感知素子４００と電気的に連結される。前記感知素子４００は、例えば、電線であり、各々の二次電池１１０での電圧の変化を回路基板３００が感知できるようにする。前記回路基板３１０は図１の実施例でディスプレイ３１０を追加的に具備できる。前記ディスプレイ３１０は感知素子４００を介して感知した結果に関する内容を出力できる。このような出力は、電池パック１００に対するテスト時に特に有効である。
【００２９】
図２は図１の電池パックを構成する複数の二次電池１１０のうち一つを示す斜視図である。
【００３０】
図２に示すように、前記二次電池１１０はケース１２０、電極組立体１３０（図３参照）、及びリードタブ１４０を含む。ここで前記ケース１２０はパウチケースに形成されることができ、以下ではパウチケースを中心に説明する。
【００３１】
前記パウチケース１２０は略直方体の形状を有するように形成され得る。前記パウチケース１２０はアルミニウムなどのような金属材質の薄板で形成される。樹脂が前記薄板の互いに反対側の面に塗布されると、パウチケース１２０は前記面に接する物質と電気的に絶縁され得る。
【００３２】
前記パウチケース１２０の一側面は傾斜面１２１に形成され得る。端部領域又はシーリング領域１２２は傾斜面１２１から延長し、リードタブ１４０を覆うか（ｃｏｖｅｒｉｎｇ）又はクランピング（ｃｌａｍｐｉｎｇ）する。
【００３３】
前記電極組立体１３０はパウチケース１２０が形成する内部空間Ｓ（図３参照）に電解液と共に収容される。前記リードタブ１４０の一端部は電極組立体１３０に連結され（例えば、電気的に連結され）、他端部はパウチケース１２０の外部に露出されるように延長する。
【００３４】
前記リードタブ１４０はシーリング領域１２２の幅方向に沿って互いに離隔するように配置される第１リードタブ１４１と第２リードタブ１４２を含む。前記第１リードタブ１４１は正極板又は負極板と電気的に連結されて電気的に正極又は負極であり得る。前記第２リードタブ１４２は負極板又は正極板と電気的に連結されて第１リードタブ１４１と電気的に反対の極性を有し得る。
【００３５】
図３は図２のラインＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図である。
【００３６】
図３に示すように、前記電極組立体１３０は第１電極板１３１、第２電極板１３２、及びこれら１３１及び１３２の間に配置されるセパレータ１３３を含む。前記第１電極板１３１は正極板に形成されることができ、第２電極板１３２は負極板に形成され得る。また、前記第１電極板１３１と第２電極板１３２は逆の位置に形成され得る。以下では第１電極板１３１は正極板に、第２電極板１３２は負極板に形成される場合を例に挙げて説明する。
【００３７】
前記正極板１３１は正極集電体の表面に正極活物質層がコーティングされて形成され、負極板１３２は負極集電体の表面に負極活物質層がコーティングされて形成される。
【００３８】
前記正極板１３１の正極集電体は充電時に正極活物質層から電子を集めて外部回路に移動させることができるように導電性を有する金属材質で形成される。前記正極活物質層は正極活物質と導電材及びバインダーを混合して製造され、前記正極集電体上に所定の厚さにコーティングされて形成される。
【００３９】
前記負極板１３２の負極集電体は放電時に負極活物質層から電子を集めて外部回路に移動させることができるように導電性を有する金属材質で形成される。前記負極活物質層は負極活物質と導電材及びバインダーを混合して製造され、負極集電体上に所定の厚さにコーティングされて形成される。
【００４０】
前記セパレータ１３３は絶縁性物質であり、正極板１３１と負極板１３２を電気的に絶縁する機能を行う。
【００４１】
順に積層された前記正極板１３１、セパレータ１３３、及び負極板１３２はゼリーロール（ｊｅｌｌｙｒｏｌｅ）形状に巻回されるか積層された形態（ｓｔａｃｋｅｄ）に構成されて電極組立体１３０として収容空間Ｓに配置される。前記収容空間Ｓに電解液が注入されると、電極組立体１３０は電解液に含浸された状態になる。
【００４２】
導電性の正極端子１３５は電極組立体１３０の正極板１３１から延長される。前記正極端子１３５は略１０ｍΩ以下の抵抗を有する材質で形成されて中・大型電池に求められる水準の電流が流れることができる。前記正極端子１３５は導電性の第１リードタブ１４１と連結される。前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１の電気的連結は伝導性連結部１４５によって行われる。以下、極性を区別する必要がない場合は正極端子又は負極端子を電極端子と記載する。
【００４３】
前記第１リードタブ１４１はシーリング領域１２２をなすパウチケース１２０の二つの部分、言い換えれば、ケース下部１２３とケース上部１２４が互いにシーリングされることによってケース下部とケース上部１２３、１２４によって覆われる。前記内部空間Ｓはケース下部とケース上部１２３、１２４のシーリングによって電極組立体１３０及び電解液を収容したまま密封されるようになる。
【００４４】
前記正極端子１３５が位置するレベルより高いレベルに第１リードタブ１４１が位置することによって、シーリング領域１２２のケース下部１２３はパウチケース１２０の外面の最も低いレベルに対して階段式に上昇したレベルに位置し得る。
【００４５】
支持部材１６１は正極端子１３５とパウチケース１２０との間に位置し、正極端子１３５をパウチケース１２０に対して支持して固定することができる。前記支持部材１６１は、例えば、絶縁性テープで形成され得る。
【００４６】
結合部材１６２は第１リードタブ１４１とパウチケース１２０との間に配置され、第１リードタブ１４１の少なくとも一部をパウチケース１２０の内面に結合させる。前記結合部材はパウチケース１２０と第１リードタブ１４１の接触位置より第１リードタブ１４１と正極端子１３５の接触位置により近い位置に形成される。前記結合部材１６２は結合強度の良いものであり、例えば、ポリプロピレンフィルムまたはポリエチレンフィルムなどで形成され得る。
【００４７】
以上では前記支持部材１６１と結合部材１６２を全て具備した例を説明したが、電極組立体１３０と正極端子１３５の結合力が強い場合、結合部材１６２のみを具備することもできる。これは膨れが発生した時に第１リードタブ１４１が結合部材１６２によってパウチケース１２０とともに正極端子１３５から遠ざかるように変形される動作に対する支持部材１６１の役割が相対的に小さいからである。
【００４８】
前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１との間には接着部材、例えば、絶縁性テープ１５０を追加的に配置することができる。前記接着部材１５０の互いに反対向きの面はそれぞれ正極端子１３５とリードタブ１４１の対向する面と接着される。前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対向する面（周面）は接着部材１５０によって互いに所定間隔離隔されるように配置されることができる。
【００４９】
前記接着部材１５０は正極端子１３５と第１リードタブ１４１を構造的に固く結合（接着）させる。これにより、前記二次電池１１０が正常作動中に衝撃や外力を受けても、連結部１４５が切れる可能性は接着部材１５０によって所定水準以下に低く維持されることができる。これは電極組立体１３０が正常作動中の時、電極組立体１３０と外部回路との間の安定した電気的連結を保障するようにする。
【００５０】
前記第１リードタブ１４１の互いに反対向きの両面とパウチケース１２０のシーリング領域１２２との間にはそれぞれ絶縁テープ１７１、１７２が配置されてよい。前記絶縁テープ１７１、１７２は第１リードタブ１４１とシーリング領域１２２との間を絶縁する。
【００５１】
以上では正極端子１３５と第１リードタブ１４１の連結構造に対してのみ説明したが、負極端子（負極板１３２に連結され第２リードタブ１４２に対応して延長する）と第２リードタブ１４２も同じ方式の連結構造を有し得る。
【００５２】
図４は図３の連結部１４５を形成するための構造を示す分解斜視図である。
【００５３】
図４に示すように、貫通孔１５１は正極端子１３５と第１リードタブ１４１との間に配置される接着部材１５０の中央領域に形成される。前記接着部材１５０は貫通孔１５１が形成された領域を除く他の領域で正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対向する面と接着される。したがって、前記第１リードタブ１４１は接着部材の第１面での少なくとも一つのコンタクトと第１面と反対面である第２面での少なくとも一つのコンタクトを介して正極端子１３５と電気的に連結される。
【００５４】
前記貫通孔１５１に対応する正極端子１３５と第１リードタブ１４１のコンタクト領域１３５´、１４１´にはスポット（ｓｐｏｔ）溶接のための電極Ｗ１、Ｗ２が配置されることができる。具体的に、前記コンタクト領域１３５´にその端部が接触される第１電極Ｗ１と、他の領域１４１´にその端部が接触される第２電極Ｗ２は一直線上に置かれるように配置されてコンタクト領域１３５´、１４１´を加圧するようになる。前記第１及び第２電極、Ｗ１及びＷ２、により短い時間の間に正極端子１３５と第１リードタブ１４１に流れた電流はジュール（ｊｏｕｌｅ）熱を発生させる。前記ジュール熱により、正極端子１３５と第１リードタブ１４１のコンタクト領域１３５´、１４１´の対向する面が溶融されて互いに接着するようになる。前記正極端子１３５とリードタブ１４１は少なくとも一つの伝導性コンタクト（ｃｏｎｔａｃｔ）で電気的に連結される。前記伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域１３５´、１４１´が互いに接着して硬化することにより伝導性連結部１４５を形成するようになる。前記伝導性連結部１４５はスポット溶接が行われた回数（それぞれ異なる位置に対して行われる）に応じて複数個に形成されることもできる。前記正極端子１３５と第１リードタブ１４１の間の結合（溶接）強度を高めたい場合は、前記スポット溶接の回数（例えばスポット溶接の位置）を増加させることによって結合強度を増加させることができる。
【００５５】
図５は図３の二次電池１１０に膨れが発生して変化した状態を示す断面図で、図６は図５に例示された膨れと回路オープンが発生する過程を示す簡略化した工程図である。
【００５６】
図５及び図６に示すように、過充電及び過放電などにより二次電池１１０の内部温度が上昇して電池内部のガス圧が所定水準以上に高まった時、パウチケース１２０が膨れる膨れ（ｓｗｅｌｌｉｎｇ）現象が発生することがある。前記パウチケース１２０は長さ方向に沿う両端部で主に膨れ、その中でも傾斜面１２１が外側に最も多く膨脹するようになる。したがって、前記パウチケース１２０の傾斜面１２１は変形部として作用するようになる。すなわち、前記変形部はパウチケース１２０の二つの平行した側壁間で傾斜した表面である傾斜面に形成される。また、前記第１リードタブ１４１は変形部の傾斜面１２１の内側面に結合される。
【００５７】
前記傾斜面１２１が外側に膨脹すると、結合部材１６２により傾斜面１２１に結合された第１リードタブ１４１の内部空間Ｓに位置した端部領域も外側に曲がりながら変形するようになる。前記変形は第１リードタブ１４１の端部領域が正極端子１３５から遠ざかるように引っ張られる。前記第１リードタブ１４１はガス圧が所定水準を越えた場合に正極端子１３５から分離される。このような分離は主に連結部１４５が破断して二つの部分１４５ａ及び１４５ｂに分けられることによって行われる。
【００５８】
前記二つの部分１４５ａ及び１４５ｂが互いから分離されると、正極端子１３５と第１リードタブ１４１の電気的連結は構造的に解除された状態になる。これは電極組立体１３０と外部回路を電気的にオープンにする。
【００５９】
前記連結部１４５の破断は結合部材１６２がパウチケース１２０や第１リードタブ１４１から分離される前に起きた場合に上記のようなメカニズムによって行われることができる。このため、正極端子１３５と第１リードタブ１４１の溶接による強度（連結部１４５の強度）は結合部材１６２のパウチケース１２０及び第１リードタブ１４１に対する結合強度よりは小さくなければならない。例えば、前者が２．５ｋｇｆの場合、後者は３．０ｋｇｆ以上であり得る。後者の強度は結合部材１６２をパウチケース１２０又は第１リードタブ１４１に対して５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張しても剥離が起きない水準の強度である。
【００６０】
さらに、前記複数の二次電池１１０のうちいずれか一つと外部回路との連結がオープンになると、これは感知素子４００（図１参照）によって感知される。前記感知素子４００に連結された回路基板３００は他の二次電池１１０を制御するか、前記いずれか一つの二次電池１１０が誤作動状態であることを知らせることができる。このために、回路基板３００はディスプレイ３１０（図１）や発光手段を具備できる。図１はディスプレイ３１０が２番の二次電池１１０が誤作動状態であることを表示する場合を例示している。
【００６１】
前記接着部材１５０を採用した場合の連結部１４５の破断に関する接着部材１５０の作用を説明すれば次のとおりである。前記二次電池１１０の内部温度上昇による熱は正極端子１３５と第１リードタブ１４１に集中する。前記正極端子１３５などによって熱を伝達された接着部材１５０は温度が高まることによってその接着性能が低下する。これは二次電池１１０が非正常な動作を行う時点以後に接着部材１５０が正極端子１３５と第１リードタブ１４１を固く結合させないようにする。したがって、接着部材１５０は、二次電池１１０が正常に作動する場合とは違って、非正常に作動した場合には、正極端子１３５と第１リードタブ１４１との分離を防ぐことに影響を与えることができなくなる。
【００６２】
図７は本発明の他の実施例による正極端子１３５と第１リードタブ１４１との溶接方法を示す斜視図である。
【００６３】
図７に示すように、図４を参照して説明した実施例とは違い、接着部材１５０´には貫通孔が形成されない。代りに、前記接着部材１５０´は上述の実施例の場合より小さく形成され、正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対向する面に付着される。
【００６４】
接着部材１５０´が正極端子１３５と第１リードタブ１４１の対応する領域の中央に配置されることによって、前記対応領域のエッジは溶接のための領域１３５”及び１４１”として利用され得る。本実施例では接着部材１５０´の両側面に隣接する部分にそれぞれ前記溶接のための領域１３５”及び１４１”が形成される場合を例示している。
【００６５】
これによれば、二つの電極Ｗ１及びＷ２を用いて二回にわたってスポット溶接を行うことができる。それにより、正極端子１３５と第１リードタブ１４１は２ヶ所で互いに連結された部分（図３の連結部１４５参照）を持つようになる。
【００６６】
図８は本発明のさらに他の実施例による正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１の結合関係を示す断面図で、図９は図８の正極端子１３５ａの斜視図である。
【００６７】
図８及び図９に示すように、前記正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１が溶接により形成された伝導性連結部１４５によって互いに結合されることは上述の実施例と同じである。さらに、上述の実施例のように、接着部材１５０が正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１の間に追加的に配置されることもできる。
【００６８】
前記正極端子１３５ａには溝１３５１が形成される。前記溝１３５１は閉曲線の形態をなし、例示のように略円形をなすように形成され得る。前記伝導性連結部１４５は溝１３５１により限定されたコンタクト領域１３５２内に位置するようになる。すなわち、前記溝は正極端子と第１リードタブの間に形成される伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域を完全に囲むことになる。したがって、一方、前記パウチケース１２０の傾斜面１２１である変形部が変形される時、コンタクト領域１３５２は正極端子１３５から分離される。
【００６９】
一方、前記パウチケース１２０に膨れが発生した時に連結部１４５が破断されない場合も、正極端子１３５ａと第１リードタブ１４１は、正極端子１３５ａの溝１３５１により限定されたコンタクト領域１３５２が正極端子１３５ａの残りの領域から分離されることによって、互いから分離されることもできる。
【００７０】
図１０は本発明のさらに他の実施例による正極端子１３５ｂを示す斜視図である。
【００７１】
図１０に示すように、溝１３５３は閉曲線の一部をなす形態であり、開放された端部が正極端子１３５ｂの一端部まで延長された形態を有する。前記伝導性連結部１４５は溝１３５３と前記一端部によって限定されたコンタクト領域１３５４内に位置するようになる。すなわち、前記溝１３５３はコンタクト領域１３５４を部分的に囲むようになる。このような構成によれば、前記コンタクト領域１３５４は上述の実施例のコンタクト領域１３５２よりもさらに容易に正極端子１３５ｂの残りの領域から分離され得る。
【００７２】
図１１は本発明のさらに他の実施例による正極端子１３５ｃと第１リードタブ１４１の結合状態を示す断面図である。
【００７３】
図１１を参照すれば、正極端子１３５ｃは第１プレート１３５６と第２プレート１３５７が互いに積層結合されたクラッド（ｃｌａｄ）で構成されることができる。前記第１プレート１３５６は第２プレート１３５７より強度は低いが電気伝導度は高い。前記第１リードタブ１４１は連結部１４５により電気伝導度の高い第１プレート１３５６と連結される。前記第２プレート１３５７は正極端子１３５ｃの全体的な剛性を高める。
【００７４】
第２プレート１３５７は周面の中央部に開口された領域１３５８を有する。前記連結部１４５はこの領域１３５８内に位置するようになる。
【００７５】
このような構成によれば、正極端子１３５ｃの電気伝導性を低下させることなく強度を高めることができる。これにより、正極端子１３５ｃは第１リードタブ１４１の変形時に第１リードタブ１４１に引っ張られることなく自らの位置を維持する可能性が高くなる。これは第１リードタブ１４１が正極端子１３５ｃからより容易に分離されることができるようにする。
【００７６】
さらに、第１リードタブ１４１、連結部１４５、及び開口された領域１３５８に対応する正極端子１３５ｃの一部分は、膨れが発生した時に正極端子１３５ｃの残り部分からより容易に分離されることができる。
【００７７】
本発明による二次電池及び電池パックは以上で説明された実施例の構成と作動方式に限定されない。前記実施例はそれぞれの実施例の全部又は一部が選択的に組み合わされて様々な変形が行われるように構成されることもできる。
【符号の説明】
【００７８】
１００：電池パック
１１０：二次電池
２００：連結部
３００：回路基板
４００：感知素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極の間に位置するセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が収容されるケースと、
前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、
前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブと、を含み、
前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成されることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記リードタブを前記電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記接着部材は貫通孔を備え、
前記リードタブは前記貫通孔を介して前記電極端子と電気的に連結されるよう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。
【請求項３】
前記リードタブの一部を前記ケースに結合させる結合部材をさらに含み、前記結合部材は前記ケースと前記リードタブの接触位置より前記リードタブと前記電極端子の接触位置により近く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。
【請求項４】
前記電極端子とリードタブはスポット溶接によって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。
【請求項５】
前記電極端子とリードタブは少なくとも一つのコンタクトで互い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。
【請求項６】
前記リードタブを電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、
前記リードタブは、前記接着部材の第１側での少なくとも一つのコンタクトと、前記第１側と反対側の前記接着部材の第２側での他の少なくとも一つのコンタクトを介して電極端子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。
【請求項７】
前記ケースは変形部をさらに含み、前記リードタブは前記変形部に接着され、前記リードタブは前記変形部が変形されることによって前記第１電極から電気的に分離されるよう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。
【請求項８】
前記変形部は前記ケースの二つの平行する側壁間で傾斜した表面を具備す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】
前記電極端子は前記電極端子と前記リードタブとの間に位置する伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域を少なくとも部分的に囲む溝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。
【請求項１０】
前記ケースは変形部を含み、前記リードタブは変形部に接着され、前記コンタクト領域は前記変形部が変形した時に前記電極端子から分離されるように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記溝は前記コンタクト領域を完全に囲むように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記溝は前記電極端子の隅で前記コンタクト領域を部分的に囲むように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記電極端子は電気抵抗が１０ｍΩ以下の物質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。
【請求項１４】
前記リードタブを前記ケースの内側面に結合させる結合部材をさらに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。
【請求項１５】
前記電極端子を前記ケースの内側面に結合させる支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記電極端子と前記リードタブとの間の接着強度は前記ケースと前記リードタブとの間の接着強度より低いことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記電極端子は積層される第１プレートと第２プレートとを含み、前記第１プレートの強度は前記第２プレートの強度より低く、前記第１プレートの電気伝導性は前記第２プレートの電気伝導性より高く、前記第１プレートは前記伝導性コンタクトを介して前記リードタブ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。
【請求項１８】
多数の二次電池及び前記二次電池を制御する回路基板を含み、
少なくとも一つの前記二次電池は、
第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極の間に位置するセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が収容されるケースと、
前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、
前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブと、を含み、
前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成され、前記リードタブは他の少なくとも一つの前記二次電池のリードタブに電気的に連結されるように形成されることを特徴とする電池パック。
【請求項１】
第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極の間に位置するセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が収容されるケースと、
前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、
前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブと、を含み、
前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成されることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記リードタブを前記電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、前記接着部材は貫通孔を備え、
前記リードタブは前記貫通孔を介して前記電極端子と電気的に連結されるよう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。
【請求項３】
前記リードタブの一部を前記ケースに結合させる結合部材をさらに含み、前記結合部材は前記ケースと前記リードタブの接触位置より前記リードタブと前記電極端子の接触位置により近く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。
【請求項４】
前記電極端子とリードタブはスポット溶接によって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。
【請求項５】
前記電極端子とリードタブは少なくとも一つのコンタクトで互い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。
【請求項６】
前記リードタブを電極端子に接着させる接着部材をさらに含み、
前記リードタブは、前記接着部材の第１側での少なくとも一つのコンタクトと、前記第１側と反対側の前記接着部材の第２側での他の少なくとも一つのコンタクトを介して電極端子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。
【請求項７】
前記ケースは変形部をさらに含み、前記リードタブは前記変形部に接着され、前記リードタブは前記変形部が変形されることによって前記第１電極から電気的に分離されるよう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。
【請求項８】
前記変形部は前記ケースの二つの平行する側壁間で傾斜した表面を具備す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】
前記電極端子は前記電極端子と前記リードタブとの間に位置する伝導性コンタクトが位置するコンタクト領域を少なくとも部分的に囲む溝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。
【請求項１０】
前記ケースは変形部を含み、前記リードタブは変形部に接着され、前記コンタクト領域は前記変形部が変形した時に前記電極端子から分離されるように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記溝は前記コンタクト領域を完全に囲むように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記溝は前記電極端子の隅で前記コンタクト領域を部分的に囲むように形成されることを特徴とする請求項９に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記電極端子は電気抵抗が１０ｍΩ以下の物質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。
【請求項１４】
前記リードタブを前記ケースの内側面に結合させる結合部材をさらに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。
【請求項１５】
前記電極端子を前記ケースの内側面に結合させる支持部材をさらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記電極端子と前記リードタブとの間の接着強度は前記ケースと前記リードタブとの間の接着強度より低いことを特徴とする請求項１４に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記電極端子は積層される第１プレートと第２プレートとを含み、前記第１プレートの強度は前記第２プレートの強度より低く、前記第１プレートの電気伝導性は前記第２プレートの電気伝導性より高く、前記第１プレートは前記伝導性コンタクトを介して前記リードタブ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。
【請求項１８】
多数の二次電池及び前記二次電池を制御する回路基板を含み、
少なくとも一つの前記二次電池は、
第１電極と第２電極及び前記第１電極と第２電極の間に位置するセパレータを含む電極組立体と、
前記電極組立体が収容されるケースと、
前記第１電極に電気的に連結される電極端子と、
前記ケース内から前記ケースの外部に延長され、前記電極端子を介して前記第１電極に電気的に連結されるリードタブと、を含み、
前記リードタブは前記リードタブがケースに接触されている状態で前記ケースが変形される場合に前記第１電極から電気的連結が遮断されるように前記電極端子の少なくとも一部と分離されるように形成され、前記リードタブは他の少なくとも一つの前記二次電池のリードタブに電気的に連結されるように形成されることを特徴とする電池パック。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−９６６６４（Ｐ２０１１−９６６６４Ａ）
【公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４６０３１（Ｐ２０１０−２４６０３１）
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【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５月１２日（２０１１．５．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月２日（２０１０．１１．２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]