二次電池
【課題】第１短絡プレートと接続プレートの接触により短絡が誘発された場合、熱により第１短絡プレートの溶融現象が発生しても第２短絡プレートと接続プレートの接触により短絡状態を維持させ、ヒューズ部のヒューズ機能が作用し続けるようにした二次電池を提供すること。
【解決手段】電極組立体と、前記電極組立体を受容するケースと、前記ケースを密封し、キャッププレートを含むキャップ組立体と、前記キャッププレートに結合される縁部を有する第１短絡プレートと前記キャッププレートに結合される縁部を有する第２短絡プレートで構成される短絡部材と、を含む二次電池が提供される。
【解決手段】電極組立体と、前記電極組立体を受容するケースと、前記ケースを密封し、キャッププレートを含むキャップ組立体と、前記キャッププレートに結合される縁部を有する第１短絡プレートと前記キャッププレートに結合される縁部を有する第２短絡プレートで構成される短絡部材と、を含む二次電池が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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である。一つの電池セルがパックの形で包装された低容量電池の場合、携帯及びカムコーダなどのような利用形態が実現可能な小型電子機器に使用されることが多い。一方、電池パックが数十個連結された電池パック単位の大容量電池の場合、電気自動車やハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として広く使用される。
【０００３】
二次電池は様々な形状で製造されているが、代表的な形状としては円筒状、角状が挙げられる。また、こうした二次電池は、正・負極板の間に絶縁体であるセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介在させて形成された電極組立体と電解液とをケース内に設置し、そのケースに電極端子を接続したキャップ組立体を設置した構成を有する（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【０００４】
また、二次電池は過充電などにより過度な熱が生じたり、電解液の分解によって内部圧力が上昇したりして、発火や爆発が起きる危険性がある。そのため、こうした危険性に対し、より安全性を高めた構造を有する二次電池が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、第１短絡プレートと接続プレートとの接触により短絡が誘発され、熱により第１短絡プレートの溶融現象が発生しても第２短絡プレートと接続プレートとの接触により短絡状態を維持させることで、ヒューズ部のヒューズ機能が有効に作用し続けるようにすることが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電極組立体と、前記電極組立体を受容するケースと、前記ケースを密封し、キャッププレートを含むキャップ組立体と、前記キャッププレートに結合される縁部を有する第１短絡プレートと前記キャッププレートに結合される縁部を有する第２短絡プレートとで構成される短絡部材と、を含む二次電池が提供される。
【０００８】
また、前記第１短絡プレートは前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い領域を有していてもよく、前記第２短絡プレートは前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い領域を有していてもよい。
【０００９】
前記第１短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出していてもよい。また、前記第２短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値より大きい第２臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出していてもよい。
【００１０】
また、前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートは、互いに接触していてもよい。
【００１１】
また、前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートとは、重畳していてもよい。
【００１２】
また、前記キャッププレートは孔及び前記孔の外側に形成された段差面を有していてもよく、前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートは前記段差面に位置していてもよい。
【００１３】
また、前記第２短絡プレートは、前記第１短絡プレートの厚さよりも厚いものであってもよい。
【００１４】
また、前記短絡部材は、前記キャッププレートから離隔され、前記第１短絡プレート又は第２短絡プレートと接触されるように位置する接続プレートをさらに含んでいてもよい。さらに、前記キャッププレートと前記接続プレートとの間に介在された第１絶縁部材をさらに含んでいてもよい。そして、前記第１絶縁部材は、前記第１短絡プレート及び第２短絡プレートに整列される孔を有していてもよい。また、前記接続プレートは、孔及び前記孔の外側から前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートに向かって延長される突起を有していてもよい。そして、前記突起は、斜めの縁又は凹んでいる縁を有していてもよい。さらに、前記突起の縁は、前記突起に接触する前記第１又は第２短絡プレートの表面に整合する形に形成されていてもよい。
【００１５】
また、前記第１短絡プレートは結合凹溝を有してもよく、前記第２短絡プレートは前記結合凹溝の内側に位置される結合突起を有していてもよい。
【００１６】
また、前記第１短絡プレートの周辺領域及び前記第２短絡プレートの周辺領域は、溶接されていてもよい。
【００１７】
また、前記第１及び第２短絡プレートは、アルミニウムからなっていてもよい。
【００１８】
さらに、前記第２短絡プレートは、ガス放出用の孔を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、薄い第１厚さを有する第１短絡プレートと第１厚さより厚い第２厚さを有する第２短絡プレートとを具備する二次電池において、第１短絡プレートと接続プレートとが接触して短絡が誘発され、熱により第１短絡プレートが溶融しても第２短絡プレートと接続プレートとを接触させて短絡を維持することができる。その結果、上記の二次電池は、過充電などにより内部圧力が臨界圧力より大きくなる場合でも、短絡状態を維持させて第１ヒューズ部のヒューズ機能が有効に作用し続けるため、安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’線に沿って切り取った二次電池を示す断面図である。
【図３Ａ】図２に示す「Ａ」部分の拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、図２の「Ａ」部分と対応する部分の拡大断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。図２は図１のＩ−Ｉ’線に沿って切り取った二次電池を示す断面図である。図３Ａは図２に示した「Ａ」部分の拡大断面図である。図３Ｂは図３Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。図３Ｃは図３Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【００２３】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、電極組立体１１０、第１集電板１２０、第２集電板１３０、ケース１４０、キャップ組立体１５０、及び短絡部材１６０を含む。
【００２４】
前記電極組立体１１０は、薄い板状或いは膜状で形成された第１電極板１１１、セパレーター１１３、第２電極板１１２の積層体を巻き取るか重ねて形成する。ここで、第１電極板１１１は正極として作用することができ、第２電極板１１２は負極として動作することができる。
【００２５】
前記第１電極板１１１は、アルミニウムのような金属箔で形成された第１電極集電体に遷移金属酸化物などの第１電極活物質を塗布することで形成され、第１活物質が塗布されない領域である第１電極無地部１１１ａを含む。前記第１電極無地部１１１ａは、第１電極板１１１と、第１電極板１１１の外部との間の電流の流れの通路になる。一方、本発明に係る実施形態において前記第１電極板１１１の材質はこれらに限定されない。
【００２６】
前記第２電極板１１２は、ニッケル又は銅などのような金属箔で形成された第２電極集電体に黒鉛又は炭素などの第２電極活物質を塗布することで形成され、第２電極活物質が塗布されない領域である第２電極無地部１１２ａを含む。前記第２電極無地部１１２ａは、第２電極板１１２と、第２電極板１１２の外部との間の電流の流れの通路になる。一方、本発明に係る実施形態において前記第２電極板１１２の材質はこれらに限定されない。
【００２７】
前記のような第１電極板１１１及び第２電極板１１２は、極性が異なるようにして配置されてもよい。
【００２８】
前記セパレーター１１３は、第１電極板１１１と第２電極板１１２との間に配置されて短絡を防止し、リチウムイオンの移動を可能にする役割を果たし、ポリエチレンや、ポリプロピレンや、ポリエチレンとポリプロピレンの複合フィルムなどからなっている。一方、本発明に係る実施形態において前記セパレーター１１３の材質はこれらに限定されない。
【００２９】
前記の電極組立体１１０の両側端部には、第１電極板１１１と第２電極板１１２の各々と電気的に接続するための第１集電板１２０と第２集電板１３０とが結合される。
【００３０】
前記第１集電板１２０は、アルミニウムなどの導電性材質で形成され、電極組立体１１０の一側端部へ突出された第１電極無地部１１１ａと接触することで、第１電極板１１１と電気的に接続される。前記第１集電板１２０は、図２に示すように、第１接続部１２１、第１延長部１２３、第１端子孔１２４及び第１ヒューズ部１２５を含むように構成されていてもよい。
【００３１】
前記第１接続部１２１は、電極組立体１１０の上部とキャップ組立体１５０の下部との間に設けられ、プレート状に形成される。
【００３２】
前記第１延長部１２３は、第１接続部１２１の端部から折曲されて延長され、第１電極無地部１１１ａと実質的に接触するプレート状に形成されている。ここで、前記第１接続部１２１と第１延長部１２３とが合う角（折曲部分の角度）を「Ｃ」とすると、前記第１接続部１２１と第１延長部１２３とは、前記角Ｃを中心に垂直を形成していてもよい。つまり、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが接続する部分に相当する第１集電板１２０の折曲部分における角度Ｃは略直角であってもよい。
【００３３】
前記第１端子孔１２４は、第１接続部１２１の一側に形成され、前記キャップ組立体１５０の第１電極端子１５２を挟んで結合するための空間を提供する。ここで、前記第１端子孔１２４は、第１接続部１２１のうち、角Ｃと遠くに離隔されるように位置する。つまり、第１端子孔１２４は、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが接続する部分に相当する第１集電板１２０の折曲部分から所定距離だけ離れた位置に形成される。
【００３４】
前記第１ヒューズ部１２５は、電解液と接触しないように電極組立体１１０の上部領域（すなわち第１接続部１２１上）に形成される。また、前記第１ヒューズ部１２５は、第１端子孔１２４に結合される第１電極端子１５２と重畳されないように第１接続部１２１のうち、角Ｃと隣接した領域に位置する。つまり、第１ヒューズ部１２５は、第１端子孔１２４よりも、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが接続する部分に相当する第１集電板１２０の折曲部分から近い位置に形成される。
【００３５】
具体的に、前記第１ヒューズ部１２５は、第１ヒューズ孔１２５ａと、第１ヒューズ孔１２５ａの周辺から突出された第１補強突起１２５ｂとを有する。この第１ヒューズ孔１２５ａは、電流の流れを遮断するヒューズとして機能する。また、この第１ヒューズ孔１２５ａは、第１接続部１２１の電極端子の領域に位置する。この第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域は、二次電池１００に短絡が生じて大きい電流が流れた場合に生じる熱によって溶融される。ここで、第１ヒューズ部１２５は、第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域の第１接続部１２１を溶融させることにより、電気的に分離させる。前記第１補強突起１２５ｂは、二次電池１００に短絡が生じる前に外部衝撃を受けて第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域に切断させないように、第１ヒューズ孔１２５ａの形成領域の強度を補強する強度補強機能を実現させる。
【００３６】
前記第２集電板１３０は、ニッケルなどの導電性材質で形成され、電極組立体１１０の他側端部へ突出形成された第２電極無地部１１２ａと接触することで、第２電極板１１２と電気的に接続される。前記第２集電板１３０は、第２接続部１３１、第２延長部１３３及び第２端子孔１３４を含む。
【００３７】
前記第２集電板１３０の第２接続部１３１、第２延長部１３３及び第２端子孔１３４は、図２に示された前記第１集電板１２０の第１接続部１２１、第１延長部１２３及び第１端子孔１２４と実質的に同じ形状を有しており、実質的に同じ役割を果たすので、重複説明は省略する。
【００３８】
前記ケース１４０は、アルミニウム、アルミニウム合金又はニッケルがメッキされたスチルなどのような導電性金属で形成され、電極組立体１１０、第１集電板１２０及び第２集電板１３０が挿入安着できる開口部が形成された略六面体状に形成される。図２には、ケース１４０とキャップ組立体１５０とが結合された状態に示しているので開口部は図示されていないが、キャップ組立体１５０の縁部分が実質的に解放された部分である。一方、ケース１４０の内面は絶縁処理されており、電極組立体１１０、第１集電板１２０、第２集電板１３０及びキャップ組立体１５０と絶縁されている。ここで、前記ケース１４０は一つの極性（例えば、正極）として作用することがある。
【００３９】
前記キャップ組立体１５０は、ケース１４０に結合される。前記キャップ組立体１５０は、具体的に、キャッププレート１５１、第１電極端子１５２、第２電極端子１５３、ガスケット１５４、ナット１５５を含むように構成されてもよい。また、前記キャップ組立体１５０は、栓１５６、ベントプレート１５７、接続板１５８、上部絶縁部材１５９ａ（第１絶縁部材）及び下部絶縁部材１５９ｂを含んでいてもよい。
【００４０】
前記キャッププレート１５１はケース１４０の開口を密封し、ケース１４０と同じ材質で形成されていてもよい。前記キャッププレート１５１は、電解液の注入口１５１ａ、ベント孔１５１ｂ及び短絡孔１５１ｃを有していてもよい。ここで、前記短絡孔１５１ｃの側面は、段差面ＳＳを有する階段状であってもよく、段差面ＳＳに第１短絡プレート１６１と第２短絡プレート１６２とが掛けられるように形成されている。なお、段差面ＳＳの構成については、例えば、図３ａ〜図４ｃを参照されたい。また、前記キャッププレート１５１は、ケース１４０と同じ極性を有していてもよい。
【００４１】
前記第１電極端子１５２は、キャッププレート１５１の一側を貫通して第１集電板１２０と電気的に接続される。前記第１電極端子１５２は、柱状に形成されていてもよい。また、キャッププレート１５１の上部に露出された上部柱の外周縁には、ねじ山が形成されていてもよい。そして、キャッププレート１５１の下部に位置する下部柱には、第１電極端子１５２がキャッププレート１５１から抜けないようにフランジ１５２ａが形成され、第１電極端子１５２のうち、フランジ１５２ａの下部に位置する柱の一部は第１集電板１２０の第１端子孔１２４に挟められている。ここで、前記第１電極端子１５２は、キャッププレート１５１と電気的に絶縁されてもよい。
【００４２】
前記第２電極端子１５３は、キャッププレート１５１の他側を貫通して第２集電板１３０と電気的に接続される。前記第２締結端子１５３は、第１電極端子１５２と実質的に同じ形状を有するので、重複説明は省略する。但し、前記第２電極端子１５３は、キャッププレート１５１と絶縁される。
【００４３】
前記ガスケット１５４は、絶縁性材質であって、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々とキャッププレート１５１との間に形成されて第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々とキャッププレート１５１との間の空間を密封させる。このようなガスケット１５４は、外部の水分が二次電池１００の内部へ浸透することができないようにしたり、二次電池１００の内部に収容されている電解液が外部へ流出することができないようにしたりする。
【００４４】
前記ナット１５５は、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々に形成されたねじ山に沿って締結されて第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々とキャッププレート１５１に固定される。
【００４５】
前記栓１５６はキャッププレート１５１の電解液の注入口１５１ａを密封し、ベントプレート１５７はキャッププレート１５１のベント孔１５１ｂに設けられ、臨界圧力で開放できるように形成されたノッチ１５７ａを含む。
【００４６】
前記接続板１５８は、第１電極端子１５２とキャッププレート１５１との間に位置され、第１電極端子１５２が挟めるように形成され、ナット１５５を介してキャッププレート１５１とガスケット１５４とに密着する。この接続板１５８は、第１電極端子１５２とキャッププレート１５１とを電気的に接続する。
【００４７】
前記上部絶縁部材１５９ａは、第２電極端子１５３とキャッププレート１５１との間に位置し、第２電極端子１５３が挟まるように形成され、キャッププレート１５１とガスケット１５４とに密着される。この上部絶縁部材１５９ａは、第２電極端子１５３とキャッププレート１５１とを絶縁させる。ここで、前記上部絶縁部材１５９ａは、孔又はオープニングＯＰ（開口部）を有し、これは前記第１短絡プレート１６１及び前記第２短絡プレート１６２に整列配置される。
【００４８】
前記下部絶縁部材１５９ｂは、第１集電板１２０と第２集電板１３０の各々とキャッププレート１５１との間に形成され、不要な短絡の発生を防止する。
【００４９】
前記短絡部材１６０は、キャップ組立体１５０の上部に設けられ、過充電などにより二次電池１００の内部圧力が臨界圧力より大きくなる場合、短絡を誘導して第１ヒューズ部１２５が電流の流れを遮断するように働く。このため、前記短絡部材１６０は、導電性材質の第１短絡プレート１６１、第２短絡プレート１６２及び接続プレート１６３を含むように形成される。
【００５０】
図３Ａを参照すると、前記第１短絡プレート１６１は、溶接などの方法によりキャッププレート１５１の短絡孔１５１ｃに設けられる。具体的に、前記第１短絡プレート１６１は、下に膨らんだ第１ラウンド部１６１ａ（電極組立体１１０の方向であるケース１４０の内部に向く）と、短絡孔１５１ｃの側面（すなわち段差面ＳＳに固定された第１縁部１６１ｂ）と、第１縁部１６１ｂの下面に形成された結合溝１６１ｃとを含む反転プレートで構成され、キャッププレート１５１と電気的に接続される。
【００５１】
なお、前記第１短絡プレート１６１の第１縁部１６１ｂのうち、結合溝１６１ｃの外側に溶接による溶接部が形成されていてもよい。前記第１短絡プレート１６１は、アルミニウム材質で形成されてもよいが、これに本発明を限定するものではない。また、前記第１短絡プレート１６１は、反転可能であるように略０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの第１厚さＴ１を有していてもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。
【００５２】
上述の第１短絡プレート１６１は、二次電池１００に過充電が発生して二次電池１００の内部圧力が第１臨界圧力より大きくなる場合、図３Ｂに示すように反転されて上に膨らんで突出され、接続プレート１６３に接触することで短絡を誘発させる。すなわち、第１短絡プレート１６１は、電極組立体１１０から遠くなる方向であるケース１４０の内部方向に突出する。前記短絡が誘発されると大きい電流が流れることになり、熱が発生し、この際に第１ヒューズ部１２５はヒューズ機能を果たすことで二次電池１００の安全性を向上させる。ここで、第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３とは、線接触（ｌｉｎｅ ｃｏｎｔａｃｔ）していてもよい。
【００５３】
前記第２短絡プレート１６２は、溶接などの方法によりキャッププレート１５１の短絡孔１５１ｃに設けられ、具体的には、第１短絡プレート１６１の下部に配置される。前記第２短絡プレート１６２は、第１短絡プレート１６１と実質的に対応する大きさを有しており、前記第１短絡プレート１６１は重畳しうる。
【００５４】
具体的に、前記第２短絡プレート１６２は、下に膨らんだ第２ラウンド部１６２ａ（すなわち、ケース１４０の内部方向に向く）と、短絡孔１５１ｃの側面（すなわち段差面ＳＳに固定された第２縁部１６２ｂ）と、第２縁部１６２ｂの下面に形成された結合突起１６２ｃと、第２ラウンド部１６２ａに形成されたガス排出孔１６２ｄとを含む反転プレートで形成され、キャッププレート１５１と電気的に接続される。
【００５５】
なお、前記第２短絡プレート１６２の第２縁部１６２ｂのうち、結合溝１６２ｃの外側に、溶接による溶接部が形成されていてもよい。前記第２短絡プレート１６２は、アルミニウム材質で形成されていてもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。ここで、前記第２短絡プレート１６２ａの上面は第１ラウンド部１６１ａの下面と接触し、第２縁部１６２ｂの上面は第１ラウンド部１６１ｂの下面に接触し、第２縁部１６２ｂの下面は段差面ＳＳに接触し、結合突起１６２ｃは結合溝１６１ｃに結合される。
【００５６】
上述の第２短絡プレート１６２は、薄い第１の厚さＴ１を有する第１短絡プレート１６１が接続プレート１６３に接触された状態から溶融される場合、図３Ｃに示すように反転されて上に膨らんで突出され、接続プレート１６３に接触することで短絡を維持する。すなわち、第２短絡プレート１６２は、接続プレート１６３に接触して短絡を誘発させた第１短絡プレート１６１が熱により溶融されても、短絡を維持させてヒューズ部１２５のヒューズ機能が作用し続けることができるように働く。
【００５７】
ここで、第２短絡プレート１６２の反転は、第１短絡プレート１６１が溶融される場合、二次電池１００の内部からガス放出孔１６２ｄを介して第１短絡プレート１６１の溶融された部分に排出されるガスの圧力により実現されうる。これにより、前記第２短絡プレート１６２は、第１短絡プレート１６１が溶融される際、二次電池１００の内部からガス放出孔１６２ｄを介して第１短絡プレート１６１の溶融された部分に排出されるガスの圧力（すなわち、第１臨界圧力より大きい第２臨界圧力）で反転可能になるように、第１の厚さＴ１より厚い第２の厚さＴ２を有していてもよい。前記第２の厚さＴ２は、例えば略０．５ｍｍ〜０．６ｍｍであってもよい。
【００５８】
前記接続プレート１６３は、キャッププレート１５１から離隔された外側から第２電極端子１５３が挟めるように形成され、短絡孔１５１ｃを覆うように延長される。前記接続プレート１６３は、第２電極端子１５３と電気的に接続される。前記接続プレート１６３は平らな上面と下面とを有し、銅材質で形成されていてもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。また、前記接続プレート１６３は１ｍｍ以上の厚さを有してもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。また、前記接続プレート１６３は、短絡孔１５１ｃと対応する領域に形成される孔１６３ａと突起１６３ｂとを含む。
【００５９】
前記孔１６３ａは、第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３が接触して短絡が発生する場合、電流の流れが一定になるように働く。すなわち、前記孔１６３ａは第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３との接触領域で抵抗が大きくなるため、第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３との接触領域の抵抗と異なる領域の抵抗との差を最小化するように構成する。
【００６０】
前記突起１６３ｂは接続プレート１６３の下面（すなわち第１短絡プレート１６１と向かい合う面）に形成され、孔１６３ａの周辺から突出される。この突起１６３ｂは第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と第３短絡プレート２６３との間の距離を縮め、第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３との接触を強くさせることができる。
【００６１】
前記のように、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、薄い第１厚さＴ１を有する第１短絡プレート１６１と第１の厚さＴ１よりも厚い第２の厚さＴ２を有する第２短絡プレート１６２とを具備することで、第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３とが接触して短絡が誘発される場合、熱により第１短絡プレート１６１が溶融されても第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３とを接触させて短絡を維持することができる。
【００６２】
従って、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、過充電などにより内部圧力が臨界圧力より大きくなる場合、短絡状態を維持させて第１ヒューズ部１２５のヒューズ機能が作用し続けるようにすることで、安全性を向上させることができる。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態に係る二次電池について説明する。
【００６４】
図４Ａは、本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、図２の「Ａ」部分と対応する部分の拡大断面図である。また、図４Ｂは図４Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。また、図４Ｃは図４Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【００６５】
本発明の他の実施形態に係る二次電池は、図２に示した二次電池１００と比べて短絡部材２６０の接続プレート２６３の構成のみが相異なるだけであり、同じ符号を付した他の構成要素については同じ構成を有し、同じ作用を果たす。従って、実質的に同じ構成に対する図示及び重複した説明は省略し、接続プレート２６３に対して重点的に説明する。
【００６６】
図４Ａに示すように、本発明の他の実施形態に係る二次電池の短絡部材２６０は、導電性材質の第１短絡部材１６１、第２短絡プレート１６２及び第３短絡プレート２６３を含む。
【００６７】
前記接続プレート２６３は、孔１６３ａと突起２６３ｂを含め、図３Ａに示された接続プレート１６３と類似である。但し、前記接続プレート２６３の突起２６３ｂのうち、第１短絡プレート１６１と向かい合う面は、第１短絡プレート１６１が反転された場合、第１短絡プレート１６１と面接触（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）することができるように凹むラウンド面となっている。
【００６８】
上述の接続プレート２６３は、図４Ｂに示すように第１短絡プレート１６１が反転される場合、突起２６３ｂを介して第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３とが面接触するようにし、第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３との接触に際して抵抗を減らすように働く。これにより、前記接続プレート２６３は、第１短絡プレート１６１と接続プレート２６３とが接触される部分で溶融される現象を減らすように作用する。
【００６９】
また、前記接続プレート２６３は、図４Ｃに示すように第１短絡プレート１６１が溶融され、第２短絡プレート１６２が反転される場合、突起２６３ｂを介して第２短絡プレート１６２と接続プレート２６３とが面接触するように構成され、第２短絡プレート１６２と接続プレート２６３との接触に際して抵抗を減らすように働く。これにより、前記接続プレート２６３は、さらに円滑に第２短絡プレート１６２と接続プレート２６３とによる短絡を維持するように働くことができる。
【００７０】
前記のように、本発明の他の実施形態に係る二次電池は、反転される第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と面接触する突起２６３ｂを有する接続プレート２６３を具備することで、熱により第１短絡プレート１６１が溶融される現象を減らし、第２短絡プレート１６２による短絡維持をさらに円滑に実現するように働く。従って、本発明の他の実施形態に係る二次電池は、過充電の際に第１ヒューズ部１２５のヒューズ機能が作用し続けるようにすることで、安全性を向上させることができる。
【００７１】
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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、そ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。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１２０ 第１集電板
１３０ 第２集電板
１４０ ケース
１５０ キャップ組立体
１６０、２６０ 短絡部材
１６１ 第１短絡プレート
１６２ 第２短絡プレート
１６３、２６３ 接続プレート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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である。一つの電池セルがパックの形で包装された低容量電池の場合、携帯及びカムコーダなどのような利用形態が実現可能な小型電子機器に使用されることが多い。一方、電池パックが数十個連結された電池パック単位の大容量電池の場合、電気自動車やハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として広く使用される。
【０００３】
二次電池は様々な形状で製造されているが、代表的な形状としては円筒状、角状が挙げられる。また、こうした二次電池は、正・負極板の間に絶縁体であるセパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）を介在させて形成された電極組立体と電解液とをケース内に設置し、そのケースに電極端子を接続したキャップ組立体を設置した構成を有する（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【０００４】
また、二次電池は過充電などにより過度な熱が生じたり、電解液の分解によって内部圧力が上昇したりして、発火や爆発が起きる危険性がある。そのため、こうした危険性に対し、より安全性を高めた構造を有する二次電池が要求されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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、第１短絡プレートと接続プレートとの接触により短絡が誘発され、熱により第１短絡プレートの溶融現象が発生しても第２短絡プレートと接続プレートとの接触により短絡状態を維持させることで、ヒューズ部のヒューズ機能が有効に作用し続けるようにすることが可能な、新規かつ改良された二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、電極組立体と、前記電極組立体を受容するケースと、前記ケースを密封し、キャッププレートを含むキャップ組立体と、前記キャッププレートに結合される縁部を有する第１短絡プレートと前記キャッププレートに結合される縁部を有する第２短絡プレートとで構成される短絡部材と、を含む二次電池が提供される。
【０００８】
また、前記第１短絡プレートは前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い領域を有していてもよく、前記第２短絡プレートは前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い領域を有していてもよい。
【０００９】
前記第１短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出していてもよい。また、前記第２短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値より大きい第２臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出していてもよい。
【００１０】
また、前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートは、互いに接触していてもよい。
【００１１】
また、前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートとは、重畳していてもよい。
【００１２】
また、前記キャッププレートは孔及び前記孔の外側に形成された段差面を有していてもよく、前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートは前記段差面に位置していてもよい。
【００１３】
また、前記第２短絡プレートは、前記第１短絡プレートの厚さよりも厚いものであってもよい。
【００１４】
また、前記短絡部材は、前記キャッププレートから離隔され、前記第１短絡プレート又は第２短絡プレートと接触されるように位置する接続プレートをさらに含んでいてもよい。さらに、前記キャッププレートと前記接続プレートとの間に介在された第１絶縁部材をさらに含んでいてもよい。そして、前記第１絶縁部材は、前記第１短絡プレート及び第２短絡プレートに整列される孔を有していてもよい。また、前記接続プレートは、孔及び前記孔の外側から前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートに向かって延長される突起を有していてもよい。そして、前記突起は、斜めの縁又は凹んでいる縁を有していてもよい。さらに、前記突起の縁は、前記突起に接触する前記第１又は第２短絡プレートの表面に整合する形に形成されていてもよい。
【００１５】
また、前記第１短絡プレートは結合凹溝を有してもよく、前記第２短絡プレートは前記結合凹溝の内側に位置される結合突起を有していてもよい。
【００１６】
また、前記第１短絡プレートの周辺領域及び前記第２短絡プレートの周辺領域は、溶接されていてもよい。
【００１７】
また、前記第１及び第２短絡プレートは、アルミニウムからなっていてもよい。
【００１８】
さらに、前記第２短絡プレートは、ガス放出用の孔を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように本発明によれば、薄い第１厚さを有する第１短絡プレートと第１厚さより厚い第２厚さを有する第２短絡プレートとを具備する二次電池において、第１短絡プレートと接続プレートとが接触して短絡が誘発され、熱により第１短絡プレートが溶融しても第２短絡プレートと接続プレートとを接触させて短絡を維持することができる。その結果、上記の二次電池は、過充電などにより内部圧力が臨界圧力より大きくなる場合でも、短絡状態を維持させて第１ヒューズ部のヒューズ機能が有効に作用し続けるため、安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ’線に沿って切り取った二次電池を示す断面図である。
【図３Ａ】図２に示す「Ａ」部分の拡大断面図である。
【図３Ｂ】図３Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、図２の「Ａ」部分と対応する部分の拡大断面図である。
【図４Ｂ】図４Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【図４Ｃ】図４Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
図１は本発明の一実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。図２は図１のＩ−Ｉ’線に沿って切り取った二次電池を示す断面図である。図３Ａは図２に示した「Ａ」部分の拡大断面図である。図３Ｂは図３Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。図３Ｃは図３Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【００２３】
図１及び図２を参照すると、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、電極組立体１１０、第１集電板１２０、第２集電板１３０、ケース１４０、キャップ組立体１５０、及び短絡部材１６０を含む。
【００２４】
前記電極組立体１１０は、薄い板状或いは膜状で形成された第１電極板１１１、セパレーター１１３、第２電極板１１２の積層体を巻き取るか重ねて形成する。ここで、第１電極板１１１は正極として作用することができ、第２電極板１１２は負極として動作することができる。
【００２５】
前記第１電極板１１１は、アルミニウムのような金属箔で形成された第１電極集電体に遷移金属酸化物などの第１電極活物質を塗布することで形成され、第１活物質が塗布されない領域である第１電極無地部１１１ａを含む。前記第１電極無地部１１１ａは、第１電極板１１１と、第１電極板１１１の外部との間の電流の流れの通路になる。一方、本発明に係る実施形態において前記第１電極板１１１の材質はこれらに限定されない。
【００２６】
前記第２電極板１１２は、ニッケル又は銅などのような金属箔で形成された第２電極集電体に黒鉛又は炭素などの第２電極活物質を塗布することで形成され、第２電極活物質が塗布されない領域である第２電極無地部１１２ａを含む。前記第２電極無地部１１２ａは、第２電極板１１２と、第２電極板１１２の外部との間の電流の流れの通路になる。一方、本発明に係る実施形態において前記第２電極板１１２の材質はこれらに限定されない。
【００２７】
前記のような第１電極板１１１及び第２電極板１１２は、極性が異なるようにして配置されてもよい。
【００２８】
前記セパレーター１１３は、第１電極板１１１と第２電極板１１２との間に配置されて短絡を防止し、リチウムイオンの移動を可能にする役割を果たし、ポリエチレンや、ポリプロピレンや、ポリエチレンとポリプロピレンの複合フィルムなどからなっている。一方、本発明に係る実施形態において前記セパレーター１１３の材質はこれらに限定されない。
【００２９】
前記の電極組立体１１０の両側端部には、第１電極板１１１と第２電極板１１２の各々と電気的に接続するための第１集電板１２０と第２集電板１３０とが結合される。
【００３０】
前記第１集電板１２０は、アルミニウムなどの導電性材質で形成され、電極組立体１１０の一側端部へ突出された第１電極無地部１１１ａと接触することで、第１電極板１１１と電気的に接続される。前記第１集電板１２０は、図２に示すように、第１接続部１２１、第１延長部１２３、第１端子孔１２４及び第１ヒューズ部１２５を含むように構成されていてもよい。
【００３１】
前記第１接続部１２１は、電極組立体１１０の上部とキャップ組立体１５０の下部との間に設けられ、プレート状に形成される。
【００３２】
前記第１延長部１２３は、第１接続部１２１の端部から折曲されて延長され、第１電極無地部１１１ａと実質的に接触するプレート状に形成されている。ここで、前記第１接続部１２１と第１延長部１２３とが合う角（折曲部分の角度）を「Ｃ」とすると、前記第１接続部１２１と第１延長部１２３とは、前記角Ｃを中心に垂直を形成していてもよい。つまり、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが接続する部分に相当する第１集電板１２０の折曲部分における角度Ｃは略直角であってもよい。
【００３３】
前記第１端子孔１２４は、第１接続部１２１の一側に形成され、前記キャップ組立体１５０の第１電極端子１５２を挟んで結合するための空間を提供する。ここで、前記第１端子孔１２４は、第１接続部１２１のうち、角Ｃと遠くに離隔されるように位置する。つまり、第１端子孔１２４は、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが接続する部分に相当する第１集電板１２０の折曲部分から所定距離だけ離れた位置に形成される。
【００３４】
前記第１ヒューズ部１２５は、電解液と接触しないように電極組立体１１０の上部領域（すなわち第１接続部１２１上）に形成される。また、前記第１ヒューズ部１２５は、第１端子孔１２４に結合される第１電極端子１５２と重畳されないように第１接続部１２１のうち、角Ｃと隣接した領域に位置する。つまり、第１ヒューズ部１２５は、第１端子孔１２４よりも、第１接続部１２１と第１延長部１２３とが接続する部分に相当する第１集電板１２０の折曲部分から近い位置に形成される。
【００３５】
具体的に、前記第１ヒューズ部１２５は、第１ヒューズ孔１２５ａと、第１ヒューズ孔１２５ａの周辺から突出された第１補強突起１２５ｂとを有する。この第１ヒューズ孔１２５ａは、電流の流れを遮断するヒューズとして機能する。また、この第１ヒューズ孔１２５ａは、第１接続部１２１の電極端子の領域に位置する。この第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域は、二次電池１００に短絡が生じて大きい電流が流れた場合に生じる熱によって溶融される。ここで、第１ヒューズ部１２５は、第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域の第１接続部１２１を溶融させることにより、電気的に分離させる。前記第１補強突起１２５ｂは、二次電池１００に短絡が生じる前に外部衝撃を受けて第１ヒューズ孔１２５ａが形成された領域に切断させないように、第１ヒューズ孔１２５ａの形成領域の強度を補強する強度補強機能を実現させる。
【００３６】
前記第２集電板１３０は、ニッケルなどの導電性材質で形成され、電極組立体１１０の他側端部へ突出形成された第２電極無地部１１２ａと接触することで、第２電極板１１２と電気的に接続される。前記第２集電板１３０は、第２接続部１３１、第２延長部１３３及び第２端子孔１３４を含む。
【００３７】
前記第２集電板１３０の第２接続部１３１、第２延長部１３３及び第２端子孔１３４は、図２に示された前記第１集電板１２０の第１接続部１２１、第１延長部１２３及び第１端子孔１２４と実質的に同じ形状を有しており、実質的に同じ役割を果たすので、重複説明は省略する。
【００３８】
前記ケース１４０は、アルミニウム、アルミニウム合金又はニッケルがメッキされたスチルなどのような導電性金属で形成され、電極組立体１１０、第１集電板１２０及び第２集電板１３０が挿入安着できる開口部が形成された略六面体状に形成される。図２には、ケース１４０とキャップ組立体１５０とが結合された状態に示しているので開口部は図示されていないが、キャップ組立体１５０の縁部分が実質的に解放された部分である。一方、ケース１４０の内面は絶縁処理されており、電極組立体１１０、第１集電板１２０、第２集電板１３０及びキャップ組立体１５０と絶縁されている。ここで、前記ケース１４０は一つの極性（例えば、正極）として作用することがある。
【００３９】
前記キャップ組立体１５０は、ケース１４０に結合される。前記キャップ組立体１５０は、具体的に、キャッププレート１５１、第１電極端子１５２、第２電極端子１５３、ガスケット１５４、ナット１５５を含むように構成されてもよい。また、前記キャップ組立体１５０は、栓１５６、ベントプレート１５７、接続板１５８、上部絶縁部材１５９ａ（第１絶縁部材）及び下部絶縁部材１５９ｂを含んでいてもよい。
【００４０】
前記キャッププレート１５１はケース１４０の開口を密封し、ケース１４０と同じ材質で形成されていてもよい。前記キャッププレート１５１は、電解液の注入口１５１ａ、ベント孔１５１ｂ及び短絡孔１５１ｃを有していてもよい。ここで、前記短絡孔１５１ｃの側面は、段差面ＳＳを有する階段状であってもよく、段差面ＳＳに第１短絡プレート１６１と第２短絡プレート１６２とが掛けられるように形成されている。なお、段差面ＳＳの構成については、例えば、図３ａ〜図４ｃを参照されたい。また、前記キャッププレート１５１は、ケース１４０と同じ極性を有していてもよい。
【００４１】
前記第１電極端子１５２は、キャッププレート１５１の一側を貫通して第１集電板１２０と電気的に接続される。前記第１電極端子１５２は、柱状に形成されていてもよい。また、キャッププレート１５１の上部に露出された上部柱の外周縁には、ねじ山が形成されていてもよい。そして、キャッププレート１５１の下部に位置する下部柱には、第１電極端子１５２がキャッププレート１５１から抜けないようにフランジ１５２ａが形成され、第１電極端子１５２のうち、フランジ１５２ａの下部に位置する柱の一部は第１集電板１２０の第１端子孔１２４に挟められている。ここで、前記第１電極端子１５２は、キャッププレート１５１と電気的に絶縁されてもよい。
【００４２】
前記第２電極端子１５３は、キャッププレート１５１の他側を貫通して第２集電板１３０と電気的に接続される。前記第２締結端子１５３は、第１電極端子１５２と実質的に同じ形状を有するので、重複説明は省略する。但し、前記第２電極端子１５３は、キャッププレート１５１と絶縁される。
【００４３】
前記ガスケット１５４は、絶縁性材質であって、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々とキャッププレート１５１との間に形成されて第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々とキャッププレート１５１との間の空間を密封させる。このようなガスケット１５４は、外部の水分が二次電池１００の内部へ浸透することができないようにしたり、二次電池１００の内部に収容されている電解液が外部へ流出することができないようにしたりする。
【００４４】
前記ナット１５５は、第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々に形成されたねじ山に沿って締結されて第１電極端子１５２及び第２電極端子１５３の各々とキャッププレート１５１に固定される。
【００４５】
前記栓１５６はキャッププレート１５１の電解液の注入口１５１ａを密封し、ベントプレート１５７はキャッププレート１５１のベント孔１５１ｂに設けられ、臨界圧力で開放できるように形成されたノッチ１５７ａを含む。
【００４６】
前記接続板１５８は、第１電極端子１５２とキャッププレート１５１との間に位置され、第１電極端子１５２が挟めるように形成され、ナット１５５を介してキャッププレート１５１とガスケット１５４とに密着する。この接続板１５８は、第１電極端子１５２とキャッププレート１５１とを電気的に接続する。
【００４７】
前記上部絶縁部材１５９ａは、第２電極端子１５３とキャッププレート１５１との間に位置し、第２電極端子１５３が挟まるように形成され、キャッププレート１５１とガスケット１５４とに密着される。この上部絶縁部材１５９ａは、第２電極端子１５３とキャッププレート１５１とを絶縁させる。ここで、前記上部絶縁部材１５９ａは、孔又はオープニングＯＰ（開口部）を有し、これは前記第１短絡プレート１６１及び前記第２短絡プレート１６２に整列配置される。
【００４８】
前記下部絶縁部材１５９ｂは、第１集電板１２０と第２集電板１３０の各々とキャッププレート１５１との間に形成され、不要な短絡の発生を防止する。
【００４９】
前記短絡部材１６０は、キャップ組立体１５０の上部に設けられ、過充電などにより二次電池１００の内部圧力が臨界圧力より大きくなる場合、短絡を誘導して第１ヒューズ部１２５が電流の流れを遮断するように働く。このため、前記短絡部材１６０は、導電性材質の第１短絡プレート１６１、第２短絡プレート１６２及び接続プレート１６３を含むように形成される。
【００５０】
図３Ａを参照すると、前記第１短絡プレート１６１は、溶接などの方法によりキャッププレート１５１の短絡孔１５１ｃに設けられる。具体的に、前記第１短絡プレート１６１は、下に膨らんだ第１ラウンド部１６１ａ（電極組立体１１０の方向であるケース１４０の内部に向く）と、短絡孔１５１ｃの側面（すなわち段差面ＳＳに固定された第１縁部１６１ｂ）と、第１縁部１６１ｂの下面に形成された結合溝１６１ｃとを含む反転プレートで構成され、キャッププレート１５１と電気的に接続される。
【００５１】
なお、前記第１短絡プレート１６１の第１縁部１６１ｂのうち、結合溝１６１ｃの外側に溶接による溶接部が形成されていてもよい。前記第１短絡プレート１６１は、アルミニウム材質で形成されてもよいが、これに本発明を限定するものではない。また、前記第１短絡プレート１６１は、反転可能であるように略０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの第１厚さＴ１を有していてもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。
【００５２】
上述の第１短絡プレート１６１は、二次電池１００に過充電が発生して二次電池１００の内部圧力が第１臨界圧力より大きくなる場合、図３Ｂに示すように反転されて上に膨らんで突出され、接続プレート１６３に接触することで短絡を誘発させる。すなわち、第１短絡プレート１６１は、電極組立体１１０から遠くなる方向であるケース１４０の内部方向に突出する。前記短絡が誘発されると大きい電流が流れることになり、熱が発生し、この際に第１ヒューズ部１２５はヒューズ機能を果たすことで二次電池１００の安全性を向上させる。ここで、第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３とは、線接触（ｌｉｎｅ ｃｏｎｔａｃｔ）していてもよい。
【００５３】
前記第２短絡プレート１６２は、溶接などの方法によりキャッププレート１５１の短絡孔１５１ｃに設けられ、具体的には、第１短絡プレート１６１の下部に配置される。前記第２短絡プレート１６２は、第１短絡プレート１６１と実質的に対応する大きさを有しており、前記第１短絡プレート１６１は重畳しうる。
【００５４】
具体的に、前記第２短絡プレート１６２は、下に膨らんだ第２ラウンド部１６２ａ（すなわち、ケース１４０の内部方向に向く）と、短絡孔１５１ｃの側面（すなわち段差面ＳＳに固定された第２縁部１６２ｂ）と、第２縁部１６２ｂの下面に形成された結合突起１６２ｃと、第２ラウンド部１６２ａに形成されたガス排出孔１６２ｄとを含む反転プレートで形成され、キャッププレート１５１と電気的に接続される。
【００５５】
なお、前記第２短絡プレート１６２の第２縁部１６２ｂのうち、結合溝１６２ｃの外側に、溶接による溶接部が形成されていてもよい。前記第２短絡プレート１６２は、アルミニウム材質で形成されていてもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。ここで、前記第２短絡プレート１６２ａの上面は第１ラウンド部１６１ａの下面と接触し、第２縁部１６２ｂの上面は第１ラウンド部１６１ｂの下面に接触し、第２縁部１６２ｂの下面は段差面ＳＳに接触し、結合突起１６２ｃは結合溝１６１ｃに結合される。
【００５６】
上述の第２短絡プレート１６２は、薄い第１の厚さＴ１を有する第１短絡プレート１６１が接続プレート１６３に接触された状態から溶融される場合、図３Ｃに示すように反転されて上に膨らんで突出され、接続プレート１６３に接触することで短絡を維持する。すなわち、第２短絡プレート１６２は、接続プレート１６３に接触して短絡を誘発させた第１短絡プレート１６１が熱により溶融されても、短絡を維持させてヒューズ部１２５のヒューズ機能が作用し続けることができるように働く。
【００５７】
ここで、第２短絡プレート１６２の反転は、第１短絡プレート１６１が溶融される場合、二次電池１００の内部からガス放出孔１６２ｄを介して第１短絡プレート１６１の溶融された部分に排出されるガスの圧力により実現されうる。これにより、前記第２短絡プレート１６２は、第１短絡プレート１６１が溶融される際、二次電池１００の内部からガス放出孔１６２ｄを介して第１短絡プレート１６１の溶融された部分に排出されるガスの圧力（すなわち、第１臨界圧力より大きい第２臨界圧力）で反転可能になるように、第１の厚さＴ１より厚い第２の厚さＴ２を有していてもよい。前記第２の厚さＴ２は、例えば略０．５ｍｍ〜０．６ｍｍであってもよい。
【００５８】
前記接続プレート１６３は、キャッププレート１５１から離隔された外側から第２電極端子１５３が挟めるように形成され、短絡孔１５１ｃを覆うように延長される。前記接続プレート１６３は、第２電極端子１５３と電気的に接続される。前記接続プレート１６３は平らな上面と下面とを有し、銅材質で形成されていてもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。また、前記接続プレート１６３は１ｍｍ以上の厚さを有してもよいが、本発明に係る実施形態はこれに限定されるものではない。また、前記接続プレート１６３は、短絡孔１５１ｃと対応する領域に形成される孔１６３ａと突起１６３ｂとを含む。
【００５９】
前記孔１６３ａは、第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３が接触して短絡が発生する場合、電流の流れが一定になるように働く。すなわち、前記孔１６３ａは第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３との接触領域で抵抗が大きくなるため、第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３との接触領域の抵抗と異なる領域の抵抗との差を最小化するように構成する。
【００６０】
前記突起１６３ｂは接続プレート１６３の下面（すなわち第１短絡プレート１６１と向かい合う面）に形成され、孔１６３ａの周辺から突出される。この突起１６３ｂは第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と第３短絡プレート２６３との間の距離を縮め、第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３との接触を強くさせることができる。
【００６１】
前記のように、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、薄い第１厚さＴ１を有する第１短絡プレート１６１と第１の厚さＴ１よりも厚い第２の厚さＴ２を有する第２短絡プレート１６２とを具備することで、第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３とが接触して短絡が誘発される場合、熱により第１短絡プレート１６１が溶融されても第２短絡プレート１６２と接続プレート１６３とを接触させて短絡を維持することができる。
【００６２】
従って、本発明の一実施形態に係る二次電池１００は、過充電などにより内部圧力が臨界圧力より大きくなる場合、短絡状態を維持させて第１ヒューズ部１２５のヒューズ機能が作用し続けるようにすることで、安全性を向上させることができる。
【００６３】
次に、本発明の他の実施形態に係る二次電池について説明する。
【００６４】
図４Ａは、本発明の他の実施形態に係る二次電池のうち、図２の「Ａ」部分と対応する部分の拡大断面図である。また、図４Ｂは図４Ａの第１短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。また、図４Ｃは図４Ａの第２短絡プレートが接続プレートに接触する場合を示す断面図である。
【００６５】
本発明の他の実施形態に係る二次電池は、図２に示した二次電池１００と比べて短絡部材２６０の接続プレート２６３の構成のみが相異なるだけであり、同じ符号を付した他の構成要素については同じ構成を有し、同じ作用を果たす。従って、実質的に同じ構成に対する図示及び重複した説明は省略し、接続プレート２６３に対して重点的に説明する。
【００６６】
図４Ａに示すように、本発明の他の実施形態に係る二次電池の短絡部材２６０は、導電性材質の第１短絡部材１６１、第２短絡プレート１６２及び第３短絡プレート２６３を含む。
【００６７】
前記接続プレート２６３は、孔１６３ａと突起２６３ｂを含め、図３Ａに示された接続プレート１６３と類似である。但し、前記接続プレート２６３の突起２６３ｂのうち、第１短絡プレート１６１と向かい合う面は、第１短絡プレート１６１が反転された場合、第１短絡プレート１６１と面接触（ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏｎｔａｃｔ）することができるように凹むラウンド面となっている。
【００６８】
上述の接続プレート２６３は、図４Ｂに示すように第１短絡プレート１６１が反転される場合、突起２６３ｂを介して第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３とが面接触するようにし、第１短絡プレート１６１と接続プレート１６３との接触に際して抵抗を減らすように働く。これにより、前記接続プレート２６３は、第１短絡プレート１６１と接続プレート２６３とが接触される部分で溶融される現象を減らすように作用する。
【００６９】
また、前記接続プレート２６３は、図４Ｃに示すように第１短絡プレート１６１が溶融され、第２短絡プレート１６２が反転される場合、突起２６３ｂを介して第２短絡プレート１６２と接続プレート２６３とが面接触するように構成され、第２短絡プレート１６２と接続プレート２６３との接触に際して抵抗を減らすように働く。これにより、前記接続プレート２６３は、さらに円滑に第２短絡プレート１６２と接続プレート２６３とによる短絡を維持するように働くことができる。
【００７０】
前記のように、本発明の他の実施形態に係る二次電池は、反転される第１短絡プレート１６１又は第２短絡プレート１６２と面接触する突起２６３ｂを有する接続プレート２６３を具備することで、熱により第１短絡プレート１６１が溶融される現象を減らし、第２短絡プレート１６２による短絡維持をさらに円滑に実現するように働く。従って、本発明の他の実施形態に係る二次電池は、過充電の際に第１ヒューズ部１２５のヒューズ機能が作用し続けるようにすることで、安全性を向上させることができる。
【００７１】
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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、そ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。
【符号の説明】
【００７２】
１００ 二次電池
１１０ 電極組立体
１２０ 第１集電板
１３０ 第２集電板
１４０ ケース
１５０ キャップ組立体
１６０、２６０ 短絡部材
１６１ 第１短絡プレート
１６２ 第２短絡プレート
１６３、２６３ 接続プレート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースを密封し、キャッププレートを含むキャップ組立体と、
前記キャッププレートに結合される縁部を有する第１短絡プレートと、前記キャッププレートに結合される縁部を有する第２短絡プレートと、で形成される短絡部材と、
を含む
ことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記第１短絡プレートは、前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い形状の領域を有し、
前記第２短絡プレートは、前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い形状の領域を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記第１短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第２短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値より大きい第２臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出する
ことを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートとは、互いに接触する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートとは、重畳する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記キャッププレートは、孔、及び前記孔の外側に形成された段差面を有し、
前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートは、前記段差面に位置する
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第２短絡プレートは、前記第１短絡プレートの厚さより厚い
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項９】
前記短絡部材は、前記キャッププレートから離隔され、前記第１短絡プレート又は前記第２短絡プレートと接触するように位置する接続プレートをさらに含む
ことを特徴とする請求項１〜８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と前記接続プレートとの間に介在された第１絶縁部材をさらに含む
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記第１絶縁部材は、前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートに整列される孔を有する
ことを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記接続プレートは、孔、及び前記孔の外側から前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートに向かって延長される突起を有する
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記突起は、斜めの縁又は凹んでいる縁を有する
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記突起の縁は、前記突起に接触する前記第１又は第２短絡プレートの表面に整合する形に形成される
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記第１短絡プレートは、結合凹溝を有し、
前記第２短絡プレートは、前記結合凹溝の内側に位置する結合突起を有する
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１短絡プレートの周辺領域及び前記第２短絡プレートの周辺領域は、溶接される
ことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１及び第２短絡プレートは、アルミニウムからなる
ことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第２短絡プレートは、ガス放出用の孔を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１】
電極組立体と、
前記電極組立体を収容するケースと、
前記ケースを密封し、キャッププレートを含むキャップ組立体と、
前記キャッププレートに結合される縁部を有する第１短絡プレートと、前記キャッププレートに結合される縁部を有する第２短絡プレートと、で形成される短絡部材と、
を含む
ことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
前記第１短絡プレートは、前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い形状の領域を有し、
前記第２短絡プレートは、前記ケースの内部領域に向かって突出された丸い形状の領域を有する
ことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記第１短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出する
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記第２短絡プレートは、前記二次電池の内部圧力が第１臨界値より大きい第２臨界値に到達した際、前記ケースの前記内部領域から遠くなる方向に突出する
ことを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。
【請求項５】
前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートとは、互いに接触する
ことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項６】
前記第１短絡プレートと前記第２短絡プレートとは、重畳する
ことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項７】
前記キャッププレートは、孔、及び前記孔の外側に形成された段差面を有し、
前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートは、前記段差面に位置する
ことを特徴とする、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第２短絡プレートは、前記第１短絡プレートの厚さより厚い
ことを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項９】
前記短絡部材は、前記キャッププレートから離隔され、前記第１短絡プレート又は前記第２短絡プレートと接触するように位置する接続プレートをさらに含む
ことを特徴とする請求項１〜８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と前記接続プレートとの間に介在された第１絶縁部材をさらに含む
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記第１絶縁部材は、前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートに整列される孔を有する
ことを特徴とする、請求項１０に記載の二次電池。
【請求項１２】
前記接続プレートは、孔、及び前記孔の外側から前記第１短絡プレート及び前記第２短絡プレートに向かって延長される突起を有する
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記突起は、斜めの縁又は凹んでいる縁を有する
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記突起の縁は、前記突起に接触する前記第１又は第２短絡プレートの表面に整合する形に形成される
ことを特徴とする、請求項９に記載の二次電池。
【請求項１５】
前記第１短絡プレートは、結合凹溝を有し、
前記第２短絡プレートは、前記結合凹溝の内側に位置する結合突起を有する
ことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１短絡プレートの周辺領域及び前記第２短絡プレートの周辺領域は、溶接される
ことを特徴とする、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１及び第２短絡プレートは、アルミニウムからなる
ことを特徴とする、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第２短絡プレートは、ガス放出用の孔を有する
ことを特徴とする、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の二次電池。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【公開番号】特開２０１２−１９５２７８（Ｐ２０１２−１９５２７８Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３０３６（Ｐ２０１１−２０３０３６）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（５０９１３９５９７）エス・ビー リモーティブ 株式会社 (130)
【氏名又は名称原語表記】ＳＢ Ｌｉｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（５０９１３９５９７）エス・ビー リモーティブ 株式会社 (130)
【氏名又は名称原語表記】ＳＢ Ｌｉｍｏｔｉｖｅ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]