二次電池
【課題】容易な構造によって形成することができる高電圧の二次電池または大容量の二次電池を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る二次電池は、正極、負極、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータ、および両側に突出して形成された一対の電極タップをそれぞれ含む複数の電極組立体と、前記複数の電極組立体を収容するケースと、それぞれの前記ケースの両側に形成された開口を覆う第１集電板および第２集電板と、それぞれの前記複数の電極組立体と前記第１集電板の間および前記複数の電極組立体と前記第２集電板の間に配置される第１絶縁板および第２絶縁板を含む。それぞれの前記一対の電極タップは、前記第１絶縁板および前記第２絶縁板にそれぞれ形成された第１貫通ホールおよび第２貫通ホールを貫通して折り曲げられ、前記複数の電極組立体が前記第１絶縁板および前記第２絶縁板に固定される。
【解決手段】本発明の一実施形態に係る二次電池は、正極、負極、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータ、および両側に突出して形成された一対の電極タップをそれぞれ含む複数の電極組立体と、前記複数の電極組立体を収容するケースと、それぞれの前記ケースの両側に形成された開口を覆う第１集電板および第２集電板と、それぞれの前記複数の電極組立体と前記第１集電板の間および前記複数の電極組立体と前記第２集電板の間に配置される第１絶縁板および第２絶縁板を含む。それぞれの前記一対の電極タップは、前記第１絶縁板および前記第２絶縁板にそれぞれ形成された第１貫通ホールおよび第２貫通ホールを貫通して折り曲げられ、前記複数の電極組立体が前記第１絶縁板および前記第２絶縁板に固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、より詳細には、高電圧および大容量の二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池であって、外部の電気エネルギーを化学エネルギーの形態に変えて貯蔵する充電過程と、化学エネルギーを電気エネルギーの形態に変えて用いる放電過程とを繰り返す。
【０００３】
このような二次電池の代表的な例としては、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などがあり、低容量の二次電池は携帯電話機やノートパソコン、およびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に幅広く用いられ、大容量の二次電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源および電力貯蔵用電池などに用いられている。
【０００４】
特に、最近はハイブリッド自動車および電気自動車の開発が活発化するに伴い、高電圧二次電池および大容量二次電池の要求が増大している。
【０００５】
このような高電圧二次電池または大容量の二次電池を製作するためには、電極組立体自体を大型で製造しなければならないが、このような高電圧および大容量二次電池は、製造工程が複雑であり、低容量の二次電池に比べて生産性が低下するという問題がある。これにより、容易な構造によって形成することができる高電圧二次電池および大容量の二次電池の開発が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述したような背景技術の問題点を解決するために案出されたものであって、容易な構造によって形成することができる高電圧の二次電池または大容量の二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る二次電池は、正極、負極、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータ、および両側に突出して形成された一対の電極タップをそれぞれ含む複数の電極組立体と、前記複数の電極組立体を収容するケースと、それぞれの前記ケースの両側に形成された開口を覆う第１集電板および第２集電板と、それぞれの前記複数の電極組立体と前記第１集電板の間および前記複数の電極組立体と前記第２集電板の間に配置される第１絶縁板および第２絶縁板とを含む。それぞれの前記一対の電極タップは、前記第１絶縁板および前記第２絶縁板にそれぞれ形成された第１貫通ホールおよび第２貫通ホールを貫通して折り曲げられ、前記複数の電極組立体が前記第１絶縁板および前記第２絶縁板に固定される。
【０００８】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップと、前記負極と連結する負極タップとを含んでもよく、前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１集電板と電気的に連結し、前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２集電板と電気的に連結してもよい。
【０００９】
前記複数の電極組立体は、互いに異なる極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、互いに隣接する前記正極タップと前記負極タップが電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に直列連結するように構成されてもよい。
【００１０】
前記複数の電極組立体は、同じ極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、前記正極タップは隣接する前記正極タップと電気的に連結し、前記負極タップは隣接する前記負極タップと電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に並列連結するように構成されてもよい。
【００１１】
前記複数の電極組立体のうちの隣接する一対の電極組立体の前記電極タップは、互いに反対方向に折り曲げられてもよい。
【００１２】
互いに反対方向に折り曲げられる隣接する前記電極タップは、互いに重なって連結する重畳部を形成してもよい。
【００１３】
前記電極タップのうちで重畳部が形成されない電極タップは、前記第１集電板または前記第２集電板と電気的に連結してもよい。
【００１４】
前記第１集電板および前記第２集電板は、それぞれの前記ケースの内側に突出した第１絶縁部および第２絶縁部を含んでもよく、前記重畳部は、前記第１集電板の第１絶縁部または前記第２集電板の第２絶縁部と接触してもよい。
【００１５】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップおよび前記負極と連結する負極タップを含んでもよく、前記第１集電板および前記第２集電板は、それぞれの前記ケースの内側に突出した第１導電部および第２導電部をさらに含んでもよく、前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１導電部と接触してもよく、前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２導電部と接触してもよい。
【００１６】
前記複数の電極組立体の前記電極タップは、同じ方向に折り曲げられてもよい。
【００１７】
前記ケースには、前記複数の電極組立体が挿入する複数の挿入ホールが形成されてもよい。
【００１８】
それぞれの前記複数の挿入ホールは、前記複数の電極組立体と同じ断面形状を有してもよい。
【００１９】
前記第２絶縁板は、前記ケースと一体に形成されてもよい。
【００２０】
前記ケースは、絶縁材質で形成されてもよい。
【００２１】
それぞれの前記複数の電極組立体は、前記正極、前記負極、および前記セパレータが巻取られたゼリーロール形態で形成されてもよい。
【００２２】
前記第１絶縁板または前記第２絶縁板はそれぞれ、前記第１集電板または前記第２集電板に固定して一体に形成されてもよい。
【００２３】
前記第１絶縁板の両側周縁に溝が形成され、前記第１集電板の両側周縁において、前記第１絶縁板と対向する方向に突出した突起が形成され、前記突起が前記溝に結合して前記第１絶縁板と前記第１集電板が一体に固定されてもよい。
【００２４】
前記第１絶縁板はポリマー層からなり、前記第１集電板は金属層からなり、前記金属層とポリマー層は互いに接着してラミネート積層体を構成し、前記金属層に前記第１絶縁板の前記第１貫通ホールに対応する溝部が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、高電圧二次電池または大容量の二次電池を容易な構造によって形成することで、二次電池の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る二次電池の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極組立体の斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップが連結した形状を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップが連結した形状を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップと集電板が連結する状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る二次電池の部分分解斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る二次電池の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００２８】
本発明を明確に説明するために、本発明と関係のない部分についてはその説明を省略し、本明細書および図面において同じ構成要素には同じ参照符号を付与する。また、図面に示す各構成の大きさなどは、説明の便宜のために任意に示したものであり、本発明が必ずしも示されたものに限定されることはない。
【００２９】
一方、本明細書において、ある部分が他の部分と「連結」しているとするとき、これは「直接的に連結」する場合だけではなく、その中間に他の素子をおいて「電気的に連結」する場合も含む。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の分解斜視図である。
【００３１】
図１および図２を参照すれば、本実施形態に係る二次電池１００は、複数の電極組立体１０と、複数の電極組立体１０を収容するケース２０とを含む。また、電極組立体１０と電気的に連結する集電板５０、６０と、集電板５０、６０と電極組立体１０の間に配置される絶縁板３０、４０とを含む。
【００３２】
本実施形態では、電極組立体１０としてゼリーロール（ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）形態の電極組立体を用いる。
【００３３】
図３は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極組立体の斜視図であって、先ずこれを参照しながら本実施形態に係る電極組立体について説明する。
【００３４】
図３を参照すれば、本実施形態に係る電極組立体１０は、正極１１、負極１２、およびその間に介在するセパレータ１３を含み、これらを巻き取った円形のゼリーロール形態で形成される。
【００３５】
電極組立体１０の両側には、一対の電極タップ１４、１５が突出して形成される。電極タップ１４、１５は、正極１１と電気的に連結する正極タップ１４と、負極１２と電気的に連結する負極タップ１５とを含む。具体的に、正極タップ１４および負極タップ１５はそれぞれ、正極１１および負極１２に形成された正極無地部（図示せず）および負極無地部（図示せず）に連結する。
【００３６】
セパレータ１３は、正極１１と負極１２の間に短絡が発生することを抑制し、電極組立体１０を外部と絶縁させる役割を行う。電極組立体１０の外部には、外部との短絡を防ぐために、正極１１および負極１２が露出した部分に絶縁テープ（図示せず）を付着してもよい。
【００３７】
一方、本発明がこれに限定されるものではなく、電極組立体が円形ではない多様な形状のゼリーロールで形成されてもよい。
【００３８】
再び図１および図２を参照すれば、ケース２０の内部には、電極組立体１０が挿入する複数の挿入ホール２１が形成される。挿入ホール２１は、電極組立体１０を固定的に収納することができるように、電極組立体１０と同じ断面形状を有してもよい。本実施形態では、円形のゼリーロール形態の電極組立体１０を用いているため、挿入ホール２１は円筒形の中空で形成されてもよい。
【００３９】
ケース２０は、電気的に絶縁性物質で形成されてもよい。一例として、ケース２０は、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）などの絶縁性樹脂で形成されてもよい。
【００４０】
本実施形態では、複数の電極組立体１０を直列に連結するために、隣接する電極組立体１０の電極タップ１４、１５の極性が互いに異なるように配置される。すなわち、いずれか１つの電極組立体１０の上部および下部に正極タップ１４および負極タップ１５が形成されるとき、それに隣接する電極組立体１０の上部および下部には負極タップ１５および正極タップ１４が形成され、電極組立体１０が配置された方向に沿って正極タップ１４および負極タップ１５が交差するように配置される。したがって、互いに隣接する前記正極タップ１４と前記負極タップ１５が電気的に連結し、前記複数の電極組立体１０が電気的に直列連結するようになる。
【００４１】
ケース２０に複数の電極組立体１０を収容するために、ケース２０の両側に開口が形成され、第１集電板５０および第２集電板６０がそれぞれ、電極組立体１０が収納されたケース２０の両側の開口を覆う。
【００４２】
第１集電板５０および第２集電板６０は、ケース２０内部を密閉すると同時に、それぞれ電極組立体１０の正極１１および負極１２と電気的に連結し、電極組立体１０で発生した電流を外部に連結する正極端子および負極端子の役割を行う。このために、第１集電板５０および第２集電板６０は、アルミニウムや銅などの金属で形成されてもよい。
【００４３】
本実施形態によれば、第１集電板５０には、ケース２０の内側に突出した第１導電部５１および第１絶縁部５２が形成され、第２集電板６０には、ケース２０の内側に突出した第２導電部６１および第２絶縁部６２が形成される。これにより、第１導電部５１と正極タップ１４の接触によって正極１１と第１集電板５０が電気的に連結し、第２導電部６１と負極タップ１５の接触によって負極１２と第２集電板６０が電気的に連結する。このような電極タップ１４、１５と集電板５０、６０の間の具体的な連結関係については、後述して説明する。
【００４４】
一方、本実施形態では、第１集電板５０が正極１１と連結して第２集電板６０が負極１２と連結するものと例示しているが、これとは反対に、第１集電板が負極と連結して第２集電板が正極と連結する構成も可能である。
【００４５】
本実施形態によれば、第１集電板５０と複数の電極組立体１０の間には第１絶縁板３０が配置され、第２集電板６０と複数の電極組立体１０の間には第２絶縁板４０が配置される。
【００４６】
第１絶縁板３０および第２絶縁板４０にはそれぞれ、ケース２０内部に収納された電極組立体１０の電極タップ１４、１５が外部に連結されるように、第１貫通ホール３１および第２貫通ホール４１が形成される。また、電極組立体１０の電極タップ１４、１５は、絶縁板３０、４０の貫通ホール３１、４１を貫通して折り曲げられる。
【００４７】
このような構成によって電極組立体１０が絶縁板３０、４０に固定されるようになり、後述するように、電極タップ１４、１５の間の別途の接合工程がなくても、隣接する電極組立体１０を連結できるようになる。
【００４８】
絶縁板３０、４０の貫通ホール３１、４１は、電極タップ１４、１５が貫通して電極組立体１０を固定させる役割の他にも、その形状および大きさを調節することにより、電極組立体１０が収納されたケース２０の内部に電解液を注入する電解液注入口の役割を行ってもよい。これにより、本実施形態に係る二次電池１００には、別途の電解液注入口を形成する必要がなくなる。
【００４９】
第１絶縁板３０および第２絶縁板４０は、ケース２０と同じ絶縁性物質で形成されてもよい。
【００５０】
一方、本実施形態では、第１絶縁板３０はケース２０とは別途に形成され、電極組立体１０がケース２０内部に収納された後にケース２０の内側と接合してもよい。具体的に、第１絶縁板３０を配置した後、ケース２０と接触する部分に接着剤を塗布して接合してもよい。また、ケース２０の内側に溝を形成し、これに対応するように第１絶縁板３０に突出部を形成し、第１絶縁板３０の突出部がケース２０内側の溝に嵌合する方式によって結合してもよい。
【００５１】
この反面、第２絶縁板４０は、ケース２０と一体に形成されてもよい。電極組立体１０は、第１絶縁板３０が配置されるケース２０の一側に収納されるため、ケース２０を形成する過程において第２絶縁板４０を一体に形成してもよい。これによれば、第２絶縁板４０を別途に形成して接合する工程を省略することにより、製造工程を簡単にすることができる。しかし、工程によっては、第２絶縁板４０を別途に形成し、第１絶縁板３０の場合と同じ方式によってケース２０に接合することも可能である。
【００５２】
第１集電板５０および第２集電板６０は、電極組立体１０が収納されて第１絶縁板３０がケース２０に接合した後、ケース２０の開口を覆うようにケース２０と結合してもよい。このとき、これらの間の結合も、第１絶縁板３０の場合と同じように、接着剤を用いたり機械的な結合によって行われてもよい。
【００５３】
一方、集電板５０、６０をケース２０に接合する過程において、電解液がケース２０内部に注入されなければならない。これにより、第２集電板６０を先にケース２０に接合して電解液をケース２０内部に注入した後、残りの第１集電板５０をケース２０に接合する方式によって順に工程を進めてもよい。
【００５４】
以下、図４Ａ〜図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップと集電板の連結構造を具体的に説明する。
【００５５】
図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれ、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップが連結した形状を、第１絶縁板の上部および第２絶縁板の下部から見た図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップと集電板が連結する状態を示す斜視図である。
【００５６】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、電極組立体の電極タップ１４、１５は、第１貫通ホール３１および第２貫通ホール４１を経て、第１絶縁板３０および第２絶縁板４０の外部に突出して折り曲げられる。
【００５７】
ケースの上部から見るとき、右側の６つの電極タップ１４、１５は折り曲げられ、正極タップ１４および負極タップ１５が一対をなして重なって重畳部を形成する。また、ケースの下部から見るとき、左側の６つの電極タップ１４、１５は折り曲げられ、正極タップ１４および負極タップ１５が一対をなして重なって重畳部を形成する。
【００５８】
このために、本実施形態では、隣接する電極タップ１４、１５が折り曲げられる方向を互いに反対方向に設定する。また、１つの電極組立体において、正極タップ１４と負極タップ１５が折り曲げられる方向も互いに反対方向に設定する。
【００５９】
図５は、ケースの上段から電極タップと集電板が連結する状態を見た図であって、ケースの下段における連結状態はこれと同じであるため、これについては簡略に説明する。
【００６０】
図５を参照すれば、電極タップ１４、１５は、第１絶縁板３０の第１貫通ホール３１に挿入して折り曲げられ、隣接する電極タップ１４、１５は互いに反対方向に折り曲げられることにより、正極タップ１４と負極タップ１５が一対をなして重なって重畳部１６を形成する。本実施形態では、負極タップ１５が正極タップ１４上に重なる構成を例示したが、隣接する電極タップ１４、１５が重なって接触できれば十分であって、正極タップ１４が負極タップ１５上に重なる構成も可能である。
【００６１】
このように、正極タップ１４と負極タップ１５が一対をなして重畳部１６が形成されれば、第１集電板５０がケースの開口に結合して第１絶縁板３０の上部に配置される。
【００６２】
第１集電板５０には、ケースの内側に向かって突出した第１導電部５１および第１絶縁部５２が形成されるが、第１導電部５１は一対をなさない正極タップ１４の位置に対応して形成され、第１絶縁部５２は正極タップ１４と負極タップ１５が一対をなして重畳部１６が形成される位置に対応して形成される。
【００６３】
これにより、第１集電板５０がケースの開口に結合しながら第１導電部５１が正極タップ１４と接触し、第１集電板５０を電極組立体１０の正極と電気的に連結させる。第１絶縁部５２は、隣接する正極タップ１４と負極タップ１５が連結する重畳部１６と接触して短絡が起こることを防ぐ。また、第１絶縁部５２は、第１集電板５０がケースの開口に結合された状態で重畳部１６を加圧するため、隣接する正極タップ１４と負極タップ１５の連結が解除することを抑制する。
【００６４】
一方、電極タップ１４、１５と第２集電板の結合も、このような方式によって行われる。すなわち、第２集電板は、ケースの内側に形成された第２導電部および第２絶縁部を含み、第２集電板がケースの開口に結合しながら第２導電部が負極タップ１５と接触し、第２絶縁部は隣接する正極タップと負極タップが連結する重畳部と接触して短絡が起こることを防ぐ。第２絶縁部も、第２集電板がケースの開口に結合された状態で重畳部を加圧するため、隣接する正極タップ１４と負極タップ１５の連結が解除することを抑制する。
【００６５】
このように、隣接する電極組立体１０を連結することによって複数の電極組立体１０を直列に連結することができ、これによって高電圧の二次電池１００を形成できるようになる。
【００６６】
また、電極組立体１０を直列に連結する過程において、溶接などの電極タップ接合工程の必要がなくなるため、高電圧二次電池１００の製造工程を簡単に行うことができ、これによって二次電池１００の生産性を向上できるようになる。
【００６７】
一方、本実施形態では、二次電池が７つの電極組立体を含むことを例示しているが、二次電池に含まれる電極組立体の数は、二次電池の用途や使用目的などに適した出力電圧を得るために、多様に変更してもよい。
【００６８】
図６は、本発明の第２実施形態に係る二次電池の概略的な断面図であって、以下ではこれを参照しながら、本発明の他の実施形態に係る二次電池の構成について説明する。第２実施形態を説明するにあたり、第１実施形態と同一または類似する構成については、それを簡略に説明したり、その説明を省略したりする。
【００６９】
本実施形態に係る二次電池１０１は、複数の電極組立体１０と、これらを収容するケース２０とを含む。また、電極組立体１０と電気的に連結する集電板１５０、１６０と、集電板１５０、１６０と電極組立体１０の間に配置される絶縁板３０、４０とを含む。
【００７０】
それぞれの電極組立体１０はゼリーロール形態で形成され、これらはケース２０の内部に形成された挿入ホールに収納される。
【００７１】
本実施形態では、複数の電極組立体１０を並列に連結するために、同じ極性の電極タップ１４、１５が隣接するように電極組立体１０が収納配置される。すなわち、図６を基準としてケース２０の上側には正極タップ１４が配置され、ケース２０の下側には負極タップ１５が配置される。したがって、前記正極タップ１４は隣接する正極タップ１４と電気的に連結し、前記負極タップ１５は隣接する負極タップ１５と電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に並列連結することができる。
【００７２】
絶縁板３０、４０は電極組立体１０の両側を覆うように配置され、電極組立体１０の正極タップ１４は第１絶縁板３０の第１貫通ホールを経てケース２０の上側に突出して折り曲げられ、負極タップ１５は第２絶縁板４０の第２貫通ホールを経てケース２０の下側に突出して折り曲げられる。
【００７３】
本実施形態では、電極タップ１４、１５が折り曲げられる方向は互いに同じように設定し、隣接する電極タップ１４、１５が重ならない。しかし、第１実施形態のように、隣接する電極タップ１４、１５を重ねて重畳部を形成することも可能である。
【００７４】
第１集電板１５０および第２集電板１６０はそれぞれ、ケース２０の上側および下側に形成された開口を覆うようにケース２０と結合し、それぞれ第１絶縁板３０および第２絶縁板４０を貫通して折り曲げられた正極タップ１４および負極タップ１５と接触する。
【００７５】
これにより、第１集電板１５０は電極組立体１０の正極と電気的に連結し、第２集電板１６０は電極組立体１０の負極と電気的に連結し、それぞれ正極端子および負極端子の役割を行うことができる。
【００７６】
また、第１集電板１５０および第２集電板１６０は、ケース２０の開口に結合した状態でそれぞれ正極タップ１４および負極タップ１５を加圧するため、電極組立体１０と集電板１５０、１６０の連結が解除することを抑制する。
【００７７】
このように、本実施形態では、電極組立体１０を並列連結することにより、大容量の二次電池１０１を形成できるようになる。
【００７８】
また、電極組立体１０を並列に連結する過程において、溶接などの別途の接合工程の必要がなくなり、大容量の二次電池１０１の製造工程を簡単に行うことができ、これによって二次電池１０１の生産性が向上されるようになる。
【００７９】
一方、前記実施形態では、第１絶縁板または第２絶縁板が前記第１集電板または前記第２集電板と分離して形成される構造を説明したが、前記第１絶縁板または前記第２絶縁板はそれぞれ、前記第１集電板または前記第２集電板に固定して一体に形成される構造も可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【００８０】
以下、図７および図８を参照しながら、集電板および絶縁板が一体に形成された実施形態について説明する。
【００８１】
図７は、本発明の第３実施形態に係る二次電池の部分分解斜視図である。本発明の第３実施形態を説明するにあたり、第１実施形態と同一または類似する構成については、それを簡略に説明したり、その説明を省略したりする。
【００８２】
本実施形態に係る二次電池１０２は、複数の電極組立体２１０と、これらを収容するケース（図示せず）とを含む。また、電極組立体２１０と電気的に連結する第１集電板２５０と、前記第１集電板２５０と電極組立体２１０の間に配置される第１絶縁板２３０とを含む。前記第１集電板２５０には、ケースの内側に突出した第１導電部２５１と第１絶縁部２５２が形成されてもよい。
【００８３】
本実施形態では、複数の電極組立体２１０を直列に連結するために、隣接する電極組立体２１０の電極タップ２１４、２１５の極性が互いに異なるように配置される。すなわち、いずれか１つの電極組立体２１０の上部および下部に正極タップ２１４および負極タップ２１５が形成されるとき、それに隣接する電極組立体２１０の上部および下部には負極タップ２１５および正極タップ２１４が形成され、電極組立体２１０が配置された方向に沿って正極タップ２１４および負極タップ２１５が交差するように配置される。したがって、互いに隣接する正極タップ２１４と負極タップ２１５が電気的に連結し、複数の電極組立体２１０が電気的に直列連結するようになる。このとき、正極タップと負極タップが重なって重畳部２１６を形成してもよい。
【００８４】
前記第１集電板２５０の両側周縁には、前記第１絶縁板２３０と対向する方向に突起２５３が形成され、前記第１絶縁板２３０の両側周縁には溝２３２が形成され、前記突起２５３が前記溝２３２に結合固定することにより、前記第１集電板２５０と第１絶縁板２３０は一体に形成されてもよい。
【００８５】
図８は、本発明の第４実施形態に係る二次電池１０３の部分断面図である。本実施形態を説明するにあたり、前記第１実施形態と同一または類似する構成については、それを簡略に説明したり、その説明を省略したりする。
【００８６】
本実施形態に係る二次電池１０３は、複数の電極組立体３１０と、これらを収容するケース３２０とを含む。本実施形態において、集電板と絶縁板はラミネート積層体３８０であって、互いに固定して一体に形成されてもよい。
【００８７】
ラミネート積層体３８０は、金属層３５０（集電板）と、前記金属層３５０の両面に接合された第１ポリマー層３７０および第２ポリマー層３３０（絶縁板）とで構成される。前記金属層３５０は、アルミニウム、ステンレススチール、またはアルミニウムと銅が接合したクラッドメタル（ｃｌａｄ−ｍｅｔａｌ）で形成されてもよい。すなわち、前記金属層３５０は集電板として機能し、前記第２ポリマー層３３０は絶縁板として機能してもよい。
【００８８】
前記金属層３５０の下部には複数の溝部が形成され、第１絶縁部３５２が前記溝部の内部に結合する。第１絶縁部３５２は前記溝形状で形成され、その内部には正極タップ３１４および負極タップ３１５が収容されるようになる。第２ポリマー層３３０には貫通ホールが形成され、正極タップ３１４および負極タップ３１５が前記貫通ホールを通るように形成されてもよい。
【００８９】
このようなラミネート積層体３８０は、射出成形などの工法を活用して製造されてもよく、電極組立体３１０の上部と下部にそれぞれ形成されてもよい。
【００９０】
以上、本発明を好ましい実施形態を参照しながら説明したが、本発明がこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって決定されるものであって、特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り多様な修正および変形が可能であるということは、本発明が属する技術分野に従事する者であれば容易に理解できるであろう。
【符号の説明】
【００９１】
１００、１０１：二次電池
１０：電極組立体
１１：正極
１２：負極
１３：セパレータ
１４：正極タップ
１５：負極タップ
１６：重畳部
２０：ケース
２１：挿入ホール
３０：上部絶縁板
３１：第１貫通ホール
４０：下部絶縁板
４１：第２貫通ホール
５０、１５０：第１集電板
５１：第１導電部
５２：第１絶縁部
６０、１６０：第２集電板
６１：第２導電部
６２：第２絶縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池に関し、より詳細には、高電圧および大容量の二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
二次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は、一次電池とは異なり、充電および放電が可能な電池であって、外部の電気エネルギーを化学エネルギーの形態に変えて貯蔵する充電過程と、化学エネルギーを電気エネルギーの形態に変えて用いる放電過程とを繰り返す。
【０００３】
このような二次電池の代表的な例としては、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池などがあり、低容量の二次電池は携帯電話機やノートパソコン、およびビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に幅広く用いられ、大容量の二次電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源および電力貯蔵用電池などに用いられている。
【０００４】
特に、最近はハイブリッド自動車および電気自動車の開発が活発化するに伴い、高電圧二次電池および大容量二次電池の要求が増大している。
【０００５】
このような高電圧二次電池または大容量の二次電池を製作するためには、電極組立体自体を大型で製造しなければならないが、このような高電圧および大容量二次電池は、製造工程が複雑であり、低容量の二次電池に比べて生産性が低下するという問題がある。これにより、容易な構造によって形成することができる高電圧二次電池および大容量の二次電池の開発が要求される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述したような背景技術の問題点を解決するために案出されたものであって、容易な構造によって形成することができる高電圧の二次電池または大容量の二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る二次電池は、正極、負極、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータ、および両側に突出して形成された一対の電極タップをそれぞれ含む複数の電極組立体と、前記複数の電極組立体を収容するケースと、それぞれの前記ケースの両側に形成された開口を覆う第１集電板および第２集電板と、それぞれの前記複数の電極組立体と前記第１集電板の間および前記複数の電極組立体と前記第２集電板の間に配置される第１絶縁板および第２絶縁板とを含む。それぞれの前記一対の電極タップは、前記第１絶縁板および前記第２絶縁板にそれぞれ形成された第１貫通ホールおよび第２貫通ホールを貫通して折り曲げられ、前記複数の電極組立体が前記第１絶縁板および前記第２絶縁板に固定される。
【０００８】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップと、前記負極と連結する負極タップとを含んでもよく、前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１集電板と電気的に連結し、前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２集電板と電気的に連結してもよい。
【０００９】
前記複数の電極組立体は、互いに異なる極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、互いに隣接する前記正極タップと前記負極タップが電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に直列連結するように構成されてもよい。
【００１０】
前記複数の電極組立体は、同じ極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、前記正極タップは隣接する前記正極タップと電気的に連結し、前記負極タップは隣接する前記負極タップと電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に並列連結するように構成されてもよい。
【００１１】
前記複数の電極組立体のうちの隣接する一対の電極組立体の前記電極タップは、互いに反対方向に折り曲げられてもよい。
【００１２】
互いに反対方向に折り曲げられる隣接する前記電極タップは、互いに重なって連結する重畳部を形成してもよい。
【００１３】
前記電極タップのうちで重畳部が形成されない電極タップは、前記第１集電板または前記第２集電板と電気的に連結してもよい。
【００１４】
前記第１集電板および前記第２集電板は、それぞれの前記ケースの内側に突出した第１絶縁部および第２絶縁部を含んでもよく、前記重畳部は、前記第１集電板の第１絶縁部または前記第２集電板の第２絶縁部と接触してもよい。
【００１５】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップおよび前記負極と連結する負極タップを含んでもよく、前記第１集電板および前記第２集電板は、それぞれの前記ケースの内側に突出した第１導電部および第２導電部をさらに含んでもよく、前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１導電部と接触してもよく、前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２導電部と接触してもよい。
【００１６】
前記複数の電極組立体の前記電極タップは、同じ方向に折り曲げられてもよい。
【００１７】
前記ケースには、前記複数の電極組立体が挿入する複数の挿入ホールが形成されてもよい。
【００１８】
それぞれの前記複数の挿入ホールは、前記複数の電極組立体と同じ断面形状を有してもよい。
【００１９】
前記第２絶縁板は、前記ケースと一体に形成されてもよい。
【００２０】
前記ケースは、絶縁材質で形成されてもよい。
【００２１】
それぞれの前記複数の電極組立体は、前記正極、前記負極、および前記セパレータが巻取られたゼリーロール形態で形成されてもよい。
【００２２】
前記第１絶縁板または前記第２絶縁板はそれぞれ、前記第１集電板または前記第２集電板に固定して一体に形成されてもよい。
【００２３】
前記第１絶縁板の両側周縁に溝が形成され、前記第１集電板の両側周縁において、前記第１絶縁板と対向する方向に突出した突起が形成され、前記突起が前記溝に結合して前記第１絶縁板と前記第１集電板が一体に固定されてもよい。
【００２４】
前記第１絶縁板はポリマー層からなり、前記第１集電板は金属層からなり、前記金属層とポリマー層は互いに接着してラミネート積層体を構成し、前記金属層に前記第１絶縁板の前記第１貫通ホールに対応する溝部が形成されてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の一実施形態によれば、高電圧二次電池または大容量の二次電池を容易な構造によって形成することで、二次電池の生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る二次電池の分解斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極組立体の斜視図である。
【図４Ａ】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップが連結した形状を示す図である。
【図４Ｂ】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップが連結した形状を示す図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップと集電板が連結する状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る二次電池の部分分解斜視図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る二次電池の部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳細に説明する。
【００２８】
本発明を明確に説明するために、本発明と関係のない部分についてはその説明を省略し、本明細書および図面において同じ構成要素には同じ参照符号を付与する。また、図面に示す各構成の大きさなどは、説明の便宜のために任意に示したものであり、本発明が必ずしも示されたものに限定されることはない。
【００２９】
一方、本明細書において、ある部分が他の部分と「連結」しているとするとき、これは「直接的に連結」する場合だけではなく、その中間に他の素子をおいて「電気的に連結」する場合も含む。
【００３０】
図１は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の概略的な断面図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の分解斜視図である。
【００３１】
図１および図２を参照すれば、本実施形態に係る二次電池１００は、複数の電極組立体１０と、複数の電極組立体１０を収容するケース２０とを含む。また、電極組立体１０と電気的に連結する集電板５０、６０と、集電板５０、６０と電極組立体１０の間に配置される絶縁板３０、４０とを含む。
【００３２】
本実施形態では、電極組立体１０としてゼリーロール（ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）形態の電極組立体を用いる。
【００３３】
図３は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極組立体の斜視図であって、先ずこれを参照しながら本実施形態に係る電極組立体について説明する。
【００３４】
図３を参照すれば、本実施形態に係る電極組立体１０は、正極１１、負極１２、およびその間に介在するセパレータ１３を含み、これらを巻き取った円形のゼリーロール形態で形成される。
【００３５】
電極組立体１０の両側には、一対の電極タップ１４、１５が突出して形成される。電極タップ１４、１５は、正極１１と電気的に連結する正極タップ１４と、負極１２と電気的に連結する負極タップ１５とを含む。具体的に、正極タップ１４および負極タップ１５はそれぞれ、正極１１および負極１２に形成された正極無地部（図示せず）および負極無地部（図示せず）に連結する。
【００３６】
セパレータ１３は、正極１１と負極１２の間に短絡が発生することを抑制し、電極組立体１０を外部と絶縁させる役割を行う。電極組立体１０の外部には、外部との短絡を防ぐために、正極１１および負極１２が露出した部分に絶縁テープ（図示せず）を付着してもよい。
【００３７】
一方、本発明がこれに限定されるものではなく、電極組立体が円形ではない多様な形状のゼリーロールで形成されてもよい。
【００３８】
再び図１および図２を参照すれば、ケース２０の内部には、電極組立体１０が挿入する複数の挿入ホール２１が形成される。挿入ホール２１は、電極組立体１０を固定的に収納することができるように、電極組立体１０と同じ断面形状を有してもよい。本実施形態では、円形のゼリーロール形態の電極組立体１０を用いているため、挿入ホール２１は円筒形の中空で形成されてもよい。
【００３９】
ケース２０は、電気的に絶縁性物質で形成されてもよい。一例として、ケース２０は、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ：ＰＥ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）などの絶縁性樹脂で形成されてもよい。
【００４０】
本実施形態では、複数の電極組立体１０を直列に連結するために、隣接する電極組立体１０の電極タップ１４、１５の極性が互いに異なるように配置される。すなわち、いずれか１つの電極組立体１０の上部および下部に正極タップ１４および負極タップ１５が形成されるとき、それに隣接する電極組立体１０の上部および下部には負極タップ１５および正極タップ１４が形成され、電極組立体１０が配置された方向に沿って正極タップ１４および負極タップ１５が交差するように配置される。したがって、互いに隣接する前記正極タップ１４と前記負極タップ１５が電気的に連結し、前記複数の電極組立体１０が電気的に直列連結するようになる。
【００４１】
ケース２０に複数の電極組立体１０を収容するために、ケース２０の両側に開口が形成され、第１集電板５０および第２集電板６０がそれぞれ、電極組立体１０が収納されたケース２０の両側の開口を覆う。
【００４２】
第１集電板５０および第２集電板６０は、ケース２０内部を密閉すると同時に、それぞれ電極組立体１０の正極１１および負極１２と電気的に連結し、電極組立体１０で発生した電流を外部に連結する正極端子および負極端子の役割を行う。このために、第１集電板５０および第２集電板６０は、アルミニウムや銅などの金属で形成されてもよい。
【００４３】
本実施形態によれば、第１集電板５０には、ケース２０の内側に突出した第１導電部５１および第１絶縁部５２が形成され、第２集電板６０には、ケース２０の内側に突出した第２導電部６１および第２絶縁部６２が形成される。これにより、第１導電部５１と正極タップ１４の接触によって正極１１と第１集電板５０が電気的に連結し、第２導電部６１と負極タップ１５の接触によって負極１２と第２集電板６０が電気的に連結する。このような電極タップ１４、１５と集電板５０、６０の間の具体的な連結関係については、後述して説明する。
【００４４】
一方、本実施形態では、第１集電板５０が正極１１と連結して第２集電板６０が負極１２と連結するものと例示しているが、これとは反対に、第１集電板が負極と連結して第２集電板が正極と連結する構成も可能である。
【００４５】
本実施形態によれば、第１集電板５０と複数の電極組立体１０の間には第１絶縁板３０が配置され、第２集電板６０と複数の電極組立体１０の間には第２絶縁板４０が配置される。
【００４６】
第１絶縁板３０および第２絶縁板４０にはそれぞれ、ケース２０内部に収納された電極組立体１０の電極タップ１４、１５が外部に連結されるように、第１貫通ホール３１および第２貫通ホール４１が形成される。また、電極組立体１０の電極タップ１４、１５は、絶縁板３０、４０の貫通ホール３１、４１を貫通して折り曲げられる。
【００４７】
このような構成によって電極組立体１０が絶縁板３０、４０に固定されるようになり、後述するように、電極タップ１４、１５の間の別途の接合工程がなくても、隣接する電極組立体１０を連結できるようになる。
【００４８】
絶縁板３０、４０の貫通ホール３１、４１は、電極タップ１４、１５が貫通して電極組立体１０を固定させる役割の他にも、その形状および大きさを調節することにより、電極組立体１０が収納されたケース２０の内部に電解液を注入する電解液注入口の役割を行ってもよい。これにより、本実施形態に係る二次電池１００には、別途の電解液注入口を形成する必要がなくなる。
【００４９】
第１絶縁板３０および第２絶縁板４０は、ケース２０と同じ絶縁性物質で形成されてもよい。
【００５０】
一方、本実施形態では、第１絶縁板３０はケース２０とは別途に形成され、電極組立体１０がケース２０内部に収納された後にケース２０の内側と接合してもよい。具体的に、第１絶縁板３０を配置した後、ケース２０と接触する部分に接着剤を塗布して接合してもよい。また、ケース２０の内側に溝を形成し、これに対応するように第１絶縁板３０に突出部を形成し、第１絶縁板３０の突出部がケース２０内側の溝に嵌合する方式によって結合してもよい。
【００５１】
この反面、第２絶縁板４０は、ケース２０と一体に形成されてもよい。電極組立体１０は、第１絶縁板３０が配置されるケース２０の一側に収納されるため、ケース２０を形成する過程において第２絶縁板４０を一体に形成してもよい。これによれば、第２絶縁板４０を別途に形成して接合する工程を省略することにより、製造工程を簡単にすることができる。しかし、工程によっては、第２絶縁板４０を別途に形成し、第１絶縁板３０の場合と同じ方式によってケース２０に接合することも可能である。
【００５２】
第１集電板５０および第２集電板６０は、電極組立体１０が収納されて第１絶縁板３０がケース２０に接合した後、ケース２０の開口を覆うようにケース２０と結合してもよい。このとき、これらの間の結合も、第１絶縁板３０の場合と同じように、接着剤を用いたり機械的な結合によって行われてもよい。
【００５３】
一方、集電板５０、６０をケース２０に接合する過程において、電解液がケース２０内部に注入されなければならない。これにより、第２集電板６０を先にケース２０に接合して電解液をケース２０内部に注入した後、残りの第１集電板５０をケース２０に接合する方式によって順に工程を進めてもよい。
【００５４】
以下、図４Ａ〜図５を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップと集電板の連結構造を具体的に説明する。
【００５５】
図４Ａおよび図４Ｂはそれぞれ、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップが連結した形状を、第１絶縁板の上部および第２絶縁板の下部から見た図である。図５は、本発明の第１実施形態に係る二次電池の電極タップと集電板が連結する状態を示す斜視図である。
【００５６】
図４Ａおよび図４Ｂを参照すれば、電極組立体の電極タップ１４、１５は、第１貫通ホール３１および第２貫通ホール４１を経て、第１絶縁板３０および第２絶縁板４０の外部に突出して折り曲げられる。
【００５７】
ケースの上部から見るとき、右側の６つの電極タップ１４、１５は折り曲げられ、正極タップ１４および負極タップ１５が一対をなして重なって重畳部を形成する。また、ケースの下部から見るとき、左側の６つの電極タップ１４、１５は折り曲げられ、正極タップ１４および負極タップ１５が一対をなして重なって重畳部を形成する。
【００５８】
このために、本実施形態では、隣接する電極タップ１４、１５が折り曲げられる方向を互いに反対方向に設定する。また、１つの電極組立体において、正極タップ１４と負極タップ１５が折り曲げられる方向も互いに反対方向に設定する。
【００５９】
図５は、ケースの上段から電極タップと集電板が連結する状態を見た図であって、ケースの下段における連結状態はこれと同じであるため、これについては簡略に説明する。
【００６０】
図５を参照すれば、電極タップ１４、１５は、第１絶縁板３０の第１貫通ホール３１に挿入して折り曲げられ、隣接する電極タップ１４、１５は互いに反対方向に折り曲げられることにより、正極タップ１４と負極タップ１５が一対をなして重なって重畳部１６を形成する。本実施形態では、負極タップ１５が正極タップ１４上に重なる構成を例示したが、隣接する電極タップ１４、１５が重なって接触できれば十分であって、正極タップ１４が負極タップ１５上に重なる構成も可能である。
【００６１】
このように、正極タップ１４と負極タップ１５が一対をなして重畳部１６が形成されれば、第１集電板５０がケースの開口に結合して第１絶縁板３０の上部に配置される。
【００６２】
第１集電板５０には、ケースの内側に向かって突出した第１導電部５１および第１絶縁部５２が形成されるが、第１導電部５１は一対をなさない正極タップ１４の位置に対応して形成され、第１絶縁部５２は正極タップ１４と負極タップ１５が一対をなして重畳部１６が形成される位置に対応して形成される。
【００６３】
これにより、第１集電板５０がケースの開口に結合しながら第１導電部５１が正極タップ１４と接触し、第１集電板５０を電極組立体１０の正極と電気的に連結させる。第１絶縁部５２は、隣接する正極タップ１４と負極タップ１５が連結する重畳部１６と接触して短絡が起こることを防ぐ。また、第１絶縁部５２は、第１集電板５０がケースの開口に結合された状態で重畳部１６を加圧するため、隣接する正極タップ１４と負極タップ１５の連結が解除することを抑制する。
【００６４】
一方、電極タップ１４、１５と第２集電板の結合も、このような方式によって行われる。すなわち、第２集電板は、ケースの内側に形成された第２導電部および第２絶縁部を含み、第２集電板がケースの開口に結合しながら第２導電部が負極タップ１５と接触し、第２絶縁部は隣接する正極タップと負極タップが連結する重畳部と接触して短絡が起こることを防ぐ。第２絶縁部も、第２集電板がケースの開口に結合された状態で重畳部を加圧するため、隣接する正極タップ１４と負極タップ１５の連結が解除することを抑制する。
【００６５】
このように、隣接する電極組立体１０を連結することによって複数の電極組立体１０を直列に連結することができ、これによって高電圧の二次電池１００を形成できるようになる。
【００６６】
また、電極組立体１０を直列に連結する過程において、溶接などの電極タップ接合工程の必要がなくなるため、高電圧二次電池１００の製造工程を簡単に行うことができ、これによって二次電池１００の生産性を向上できるようになる。
【００６７】
一方、本実施形態では、二次電池が７つの電極組立体を含むことを例示しているが、二次電池に含まれる電極組立体の数は、二次電池の用途や使用目的などに適した出力電圧を得るために、多様に変更してもよい。
【００６８】
図６は、本発明の第２実施形態に係る二次電池の概略的な断面図であって、以下ではこれを参照しながら、本発明の他の実施形態に係る二次電池の構成について説明する。第２実施形態を説明するにあたり、第１実施形態と同一または類似する構成については、それを簡略に説明したり、その説明を省略したりする。
【００６９】
本実施形態に係る二次電池１０１は、複数の電極組立体１０と、これらを収容するケース２０とを含む。また、電極組立体１０と電気的に連結する集電板１５０、１６０と、集電板１５０、１６０と電極組立体１０の間に配置される絶縁板３０、４０とを含む。
【００７０】
それぞれの電極組立体１０はゼリーロール形態で形成され、これらはケース２０の内部に形成された挿入ホールに収納される。
【００７１】
本実施形態では、複数の電極組立体１０を並列に連結するために、同じ極性の電極タップ１４、１５が隣接するように電極組立体１０が収納配置される。すなわち、図６を基準としてケース２０の上側には正極タップ１４が配置され、ケース２０の下側には負極タップ１５が配置される。したがって、前記正極タップ１４は隣接する正極タップ１４と電気的に連結し、前記負極タップ１５は隣接する負極タップ１５と電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に並列連結することができる。
【００７２】
絶縁板３０、４０は電極組立体１０の両側を覆うように配置され、電極組立体１０の正極タップ１４は第１絶縁板３０の第１貫通ホールを経てケース２０の上側に突出して折り曲げられ、負極タップ１５は第２絶縁板４０の第２貫通ホールを経てケース２０の下側に突出して折り曲げられる。
【００７３】
本実施形態では、電極タップ１４、１５が折り曲げられる方向は互いに同じように設定し、隣接する電極タップ１４、１５が重ならない。しかし、第１実施形態のように、隣接する電極タップ１４、１５を重ねて重畳部を形成することも可能である。
【００７４】
第１集電板１５０および第２集電板１６０はそれぞれ、ケース２０の上側および下側に形成された開口を覆うようにケース２０と結合し、それぞれ第１絶縁板３０および第２絶縁板４０を貫通して折り曲げられた正極タップ１４および負極タップ１５と接触する。
【００７５】
これにより、第１集電板１５０は電極組立体１０の正極と電気的に連結し、第２集電板１６０は電極組立体１０の負極と電気的に連結し、それぞれ正極端子および負極端子の役割を行うことができる。
【００７６】
また、第１集電板１５０および第２集電板１６０は、ケース２０の開口に結合した状態でそれぞれ正極タップ１４および負極タップ１５を加圧するため、電極組立体１０と集電板１５０、１６０の連結が解除することを抑制する。
【００７７】
このように、本実施形態では、電極組立体１０を並列連結することにより、大容量の二次電池１０１を形成できるようになる。
【００７８】
また、電極組立体１０を並列に連結する過程において、溶接などの別途の接合工程の必要がなくなり、大容量の二次電池１０１の製造工程を簡単に行うことができ、これによって二次電池１０１の生産性が向上されるようになる。
【００７９】
一方、前記実施形態では、第１絶縁板または第２絶縁板が前記第１集電板または前記第２集電板と分離して形成される構造を説明したが、前記第１絶縁板または前記第２絶縁板はそれぞれ、前記第１集電板または前記第２集電板に固定して一体に形成される構造も可能であり、これも本発明の範囲に属する。
【００８０】
以下、図７および図８を参照しながら、集電板および絶縁板が一体に形成された実施形態について説明する。
【００８１】
図７は、本発明の第３実施形態に係る二次電池の部分分解斜視図である。本発明の第３実施形態を説明するにあたり、第１実施形態と同一または類似する構成については、それを簡略に説明したり、その説明を省略したりする。
【００８２】
本実施形態に係る二次電池１０２は、複数の電極組立体２１０と、これらを収容するケース（図示せず）とを含む。また、電極組立体２１０と電気的に連結する第１集電板２５０と、前記第１集電板２５０と電極組立体２１０の間に配置される第１絶縁板２３０とを含む。前記第１集電板２５０には、ケースの内側に突出した第１導電部２５１と第１絶縁部２５２が形成されてもよい。
【００８３】
本実施形態では、複数の電極組立体２１０を直列に連結するために、隣接する電極組立体２１０の電極タップ２１４、２１５の極性が互いに異なるように配置される。すなわち、いずれか１つの電極組立体２１０の上部および下部に正極タップ２１４および負極タップ２１５が形成されるとき、それに隣接する電極組立体２１０の上部および下部には負極タップ２１５および正極タップ２１４が形成され、電極組立体２１０が配置された方向に沿って正極タップ２１４および負極タップ２１５が交差するように配置される。したがって、互いに隣接する正極タップ２１４と負極タップ２１５が電気的に連結し、複数の電極組立体２１０が電気的に直列連結するようになる。このとき、正極タップと負極タップが重なって重畳部２１６を形成してもよい。
【００８４】
前記第１集電板２５０の両側周縁には、前記第１絶縁板２３０と対向する方向に突起２５３が形成され、前記第１絶縁板２３０の両側周縁には溝２３２が形成され、前記突起２５３が前記溝２３２に結合固定することにより、前記第１集電板２５０と第１絶縁板２３０は一体に形成されてもよい。
【００８５】
図８は、本発明の第４実施形態に係る二次電池１０３の部分断面図である。本実施形態を説明するにあたり、前記第１実施形態と同一または類似する構成については、それを簡略に説明したり、その説明を省略したりする。
【００８６】
本実施形態に係る二次電池１０３は、複数の電極組立体３１０と、これらを収容するケース３２０とを含む。本実施形態において、集電板と絶縁板はラミネート積層体３８０であって、互いに固定して一体に形成されてもよい。
【００８７】
ラミネート積層体３８０は、金属層３５０（集電板）と、前記金属層３５０の両面に接合された第１ポリマー層３７０および第２ポリマー層３３０（絶縁板）とで構成される。前記金属層３５０は、アルミニウム、ステンレススチール、またはアルミニウムと銅が接合したクラッドメタル（ｃｌａｄ−ｍｅｔａｌ）で形成されてもよい。すなわち、前記金属層３５０は集電板として機能し、前記第２ポリマー層３３０は絶縁板として機能してもよい。
【００８８】
前記金属層３５０の下部には複数の溝部が形成され、第１絶縁部３５２が前記溝部の内部に結合する。第１絶縁部３５２は前記溝形状で形成され、その内部には正極タップ３１４および負極タップ３１５が収容されるようになる。第２ポリマー層３３０には貫通ホールが形成され、正極タップ３１４および負極タップ３１５が前記貫通ホールを通るように形成されてもよい。
【００８９】
このようなラミネート積層体３８０は、射出成形などの工法を活用して製造されてもよく、電極組立体３１０の上部と下部にそれぞれ形成されてもよい。
【００９０】
以上、本発明を好ましい実施形態を参照しながら説明したが、本発明がこれらの実施形態に限定されるものではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲の記載によって決定されるものであって、特許請求の範囲の概念と範囲を逸脱しない限り多様な修正および変形が可能であるということは、本発明が属する技術分野に従事する者であれば容易に理解できるであろう。
【符号の説明】
【００９１】
１００、１０１：二次電池
１０：電極組立体
１１：正極
１２：負極
１３：セパレータ
１４：正極タップ
１５：負極タップ
１６：重畳部
２０：ケース
２１：挿入ホール
３０：上部絶縁板
３１：第１貫通ホール
４０：下部絶縁板
４１：第２貫通ホール
５０、１５０：第１集電板
５１：第１導電部
５２：第１絶縁部
６０、１６０：第２集電板
６１：第２導電部
６２：第２絶縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、負極、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータ、および両側に突出して形成された一対の電極タップをそれぞれ含む複数の電極組立体、
前記複数の電極組立体を収容するケース、
それぞれの前記ケースの両側に形成された開口を覆う第１集電板および第２集電板、および
それぞれの前記複数の電極組立体と前記第１集電板の間および前記複数の電極組立体と前記第２集電板の間に配置される第１絶縁板および第２絶縁板、
を含み、
それぞれの前記一対の電極タップは、前記第１絶縁板および前記第２絶縁板にそれぞれ形成された第１貫通ホールおよび第２貫通ホールを貫通して折り曲げられ、前記複数の電極組立体が前記第１絶縁板および前記第２絶縁板に固定される、二次電池。
【請求項２】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップおよび前記負極と連結する負極タップを含み、
前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１集電板と電気的に連結し、前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２集電板と電気的に連結する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記複数の電極組立体は、互いに異なる極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、
互いに隣接する前記正極タップと前記負極タップが電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に直列連結する、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記複数の電極組立体は、同じ極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、
前記正極タップは隣接する前記正極タップと電気的に連結し、前記負極タップは隣接する前記負極タップと電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に並列連結する、請求項２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記複数の電極組立体のうちの隣接する一対の電極組立体の前記電極タップは、互いに反対方向に折り曲げられる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
互いに反対方向に折り曲げられる隣接する前記電極タップは、互いに重なって連結する重畳部を形成する、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記電極タップのうちで重畳部が形成されない電極タップは、前記第１集電板または前記第２集電板と電気的に連結する、請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１集電板および前記第２集電板はそれぞれ、前記ケースの内側に突出した第１絶縁部および第２絶縁部を含み、
前記重畳部は、前記第１集電板の第１絶縁部または前記第２集電板の第２絶縁部と接触する、請求項６に記載の二次電池。
【請求項９】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップおよび前記負極と連結する負極タップを含み、
前記第１集電板および前記第２集電板はそれぞれ、前記ケースの内側に突出した第１導電部および第２導電部をさらに含み、
前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１導電部と接触し、
前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２導電部と接触する、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記複数の電極組立体の前記電極タップは、同じ方向に折り曲げられる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記ケースには、前記複数の電極組立体が挿入する複数の挿入ホールが形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１２】
それぞれの前記複数の挿入ホールは、前記複数の電極組立体と同じ断面形状を有する、請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記第２絶縁板は、前記ケースと一体に形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記ケースは、絶縁材質で形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
それぞれの前記複数の電極組立体は、前記正極、前記負極、および前記セパレータが巻取られたゼリーロール形態で形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１絶縁板または前記第２絶縁板はそれぞれ、前記第１集電板または前記第２集電板に固定して一体に形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１絶縁板の両側周縁に溝が形成され、
前記第１集電板の両側周縁において、前記第１絶縁板と対向する方向に突出した突起が形成され、
前記突起が前記溝に結合して前記第１絶縁板と前記第１集電板が一体に固定される、請求項１６に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第１絶縁板はポリマー層からなり、
前記第１集電板は金属層からなり、
前記金属層とポリマー層は互いに接着されてラミネート積層体を構成し、
前記金属層に前記第１絶縁板の前記第１貫通ホールに対応する溝部が形成される、請求項１６に記載の二次電池。
【請求項１】
正極、負極、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータ、および両側に突出して形成された一対の電極タップをそれぞれ含む複数の電極組立体、
前記複数の電極組立体を収容するケース、
それぞれの前記ケースの両側に形成された開口を覆う第１集電板および第２集電板、および
それぞれの前記複数の電極組立体と前記第１集電板の間および前記複数の電極組立体と前記第２集電板の間に配置される第１絶縁板および第２絶縁板、
を含み、
それぞれの前記一対の電極タップは、前記第１絶縁板および前記第２絶縁板にそれぞれ形成された第１貫通ホールおよび第２貫通ホールを貫通して折り曲げられ、前記複数の電極組立体が前記第１絶縁板および前記第２絶縁板に固定される、二次電池。
【請求項２】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップおよび前記負極と連結する負極タップを含み、
前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１集電板と電気的に連結し、前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２集電板と電気的に連結する、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記複数の電極組立体は、互いに異なる極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、
互いに隣接する前記正極タップと前記負極タップが電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に直列連結する、請求項２に記載の二次電池。
【請求項４】
前記複数の電極組立体は、同じ極性の電極タップが互いに隣接するように収納され、
前記正極タップは隣接する前記正極タップと電気的に連結し、前記負極タップは隣接する前記負極タップと電気的に連結し、前記複数の電極組立体が電気的に並列連結する、請求項２に記載の二次電池。
【請求項５】
前記複数の電極組立体のうちの隣接する一対の電極組立体の前記電極タップは、互いに反対方向に折り曲げられる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項６】
互いに反対方向に折り曲げられる隣接する前記電極タップは、互いに重なって連結する重畳部を形成する、請求項５に記載の二次電池。
【請求項７】
前記電極タップのうちで重畳部が形成されない電極タップは、前記第１集電板または前記第２集電板と電気的に連結する、請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記第１集電板および前記第２集電板はそれぞれ、前記ケースの内側に突出した第１絶縁部および第２絶縁部を含み、
前記重畳部は、前記第１集電板の第１絶縁部または前記第２集電板の第２絶縁部と接触する、請求項６に記載の二次電池。
【請求項９】
前記電極タップは、前記正極と連結する正極タップおよび前記負極と連結する負極タップを含み、
前記第１集電板および前記第２集電板はそれぞれ、前記ケースの内側に突出した第１導電部および第２導電部をさらに含み、
前記正極タップのうちの少なくとも１つは前記第１導電部と接触し、
前記負極タップのうちの少なくとも１つは前記第２導電部と接触する、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記複数の電極組立体の前記電極タップは、同じ方向に折り曲げられる、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１１】
前記ケースには、前記複数の電極組立体が挿入する複数の挿入ホールが形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１２】
それぞれの前記複数の挿入ホールは、前記複数の電極組立体と同じ断面形状を有する、請求項１１に記載の二次電池。
【請求項１３】
前記第２絶縁板は、前記ケースと一体に形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１４】
前記ケースは、絶縁材質で形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１５】
それぞれの前記複数の電極組立体は、前記正極、前記負極、および前記セパレータが巻取られたゼリーロール形態で形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１６】
前記第１絶縁板または前記第２絶縁板はそれぞれ、前記第１集電板または前記第２集電板に固定して一体に形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項１７】
前記第１絶縁板の両側周縁に溝が形成され、
前記第１集電板の両側周縁において、前記第１絶縁板と対向する方向に突出した突起が形成され、
前記突起が前記溝に結合して前記第１絶縁板と前記第１集電板が一体に固定される、請求項１６に記載の二次電池。
【請求項１８】
前記第１絶縁板はポリマー層からなり、
前記第１集電板は金属層からなり、
前記金属層とポリマー層は互いに接着されてラミネート積層体を構成し、
前記金属層に前記第１絶縁板の前記第１貫通ホールに対応する溝部が形成される、請求項１６に記載の二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−３８０５５（Ｐ２０１３−３８０５５Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３９１４８（Ｐ２０１１−２３９１４８）
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【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２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月３１日（２０１１．１０．３１）
【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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