二次電池
【課題】二次電池内部には正極と負極とを含む電極アセンブリが設置されるが、正極と負極との間隔が広ければイオンの移動距離が長くなり、充電効率と放電効率が低下するという問題が発生するため、充電効率と放電効率が向上した二次電池を提供する。
【解決手段】正極と負極とを含む電極アセンブリ、前記電極アセンブリが内蔵されるケース、および前記電極アセンブリと電気的に連結して前記ケースの外側に突出した端子を含み、前記ケース内部圧力は大気圧よりも低い負圧となる二次電池である。前記ケース内部の圧力と大気圧との差は４５ｋＰａ以上であり、前記電極アセンブリの外面には、前記電極アセンブリの厚さ方向内側に凹むように湾曲した曲面部が形成される。
【解決手段】正極と負極とを含む電極アセンブリ、前記電極アセンブリが内蔵されるケース、および前記電極アセンブリと電気的に連結して前記ケースの外側に突出した端子を含み、前記ケース内部圧力は大気圧よりも低い負圧となる二次電池である。前記ケース内部の圧力と大気圧との差は４５ｋＰａ以上であり、前記電極アセンブリの外面には、前記電極アセンブリの厚さ方向内側に凹むように湾曲した曲面部が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池および電池モジュールに関し、より詳細には、ケース内部構造を改善した二次電池に関する。
【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、充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池は、携帯電話機やノートパソコン、ビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として用いられている。
【０００３】
最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力二次電池が開発されているが、このような高出力二次電池は、大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動に用いられるように、複数の二次電池を直列に連結して大容量の二次電池で構成される。
【０００４】
また、１つの大容量二次電池は、通常、直列に連結する複数の二次電池で構成され、二次電池は円筒形や角型などで形成される。
【０００５】
二次電池内部には正極と負極とを含む電極アセンブリが設置されるが、正極と負極との間隔が広ければイオンの移動距離が長くなり、充電効率と放電効率が低下するという問題が発生する。
【０００６】
また、初期に二次電池を密着させるためには加圧力が必要となるが、加圧力が印加されれば二次電池の内部圧力が上昇し、寿命を低下させる原因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、上述したような問題点を解決するために案出されたものであって、充電効率と放電効率が向上した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】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る二次電池は、正極と負極とを含む電極アセンブリ、前記電極アセンブリが内蔵されるケース、および前記電極アセンブリと電気的に連結して前記ケースの外側に突出した端子を含み、前記ケース内部圧力は大気圧よりも低い負圧となる。
【０００９】
前記ケース内部の圧力と大気圧との差は４５ｋＰａ以上であってもよく、前記電極アセンブリの外面には、前記電極アセンブリの厚さ方向内側に凹むように湾曲した曲面部が形成されてもよい。
【００１０】
前記電極アセンブリの高さ方向中央部分における前記正極と前記負極との間隔は、高さ方向両側端部における前記正極と前記負極との間隔よりも小さく形成されてもよく、前記正極と前記負極との間隔は、前記電極アセンブリの高さ方向両側端部から中央に向かうほど漸進的に減少するように形成されてもよい。
【００１１】
前記電極アセンブリの高さ方向中央の部分における外面は、前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線から前記電極アセンブリの中心に向かって離隔配置されてもよく、前記電極アセンブリの外面は、上端と下端から高さ方向中央に向かうほど前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線との距離が漸進的に増加するように形成されてもよい。
【００１２】
前記ケースの開口に結合され、電解液注入口が形成されたキャッププレート及び前記電解液注入口に挿入される密封キャップをさらに含み、前記密封キャップは、前記電解液注入口に挿入した密封棒と、前記密封棒の上端に形成されて前記電解液注入口上に形成された第１溝に挿入したヘッド部とを含んでもよく、前記密封棒の下端には下部に行くほど断面積が減少する案内部が形成されてもよい。
【００１３】
前記第１溝上には前記第１溝よりも広く形成された第２溝が形成され、前記第２溝に溶接によって固定された密封カバーが挿入設置されてもよい。
【００１４】
本発明の他の一側面に係る二次電池の製造方法は、電極アセンブリが内蔵されたケース内に電解液を注入する段階と、密封キャップを前記ケースの開口に結合したキャッププレートに形成された電解液注入口に位置させる段階と、前記キャッププレートに密着設置した負圧形成部材を利用し、前記電解液注入口を通じて前記ケース内部の気体を吸入して負圧を形成する段階と、前記負圧形成部材が前記キャッププレートに結合した状態で、前記負圧形成部材内に設置した加圧部材を利用し、前記密封キャップを加圧して前記電解液注入口内に前記密封キャップを挿入設置する段階とを含む。
【００１５】
前記負圧を形成する段階は、前記ケース内部の圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上になるように前記ケース内部圧力を調節してもよく、前記負圧を形成する段階は、管形状の前記負圧形成部材を前記電解液注入口の外側において前記電解液注入口の周囲を囲むように設置した状態で、前記ケース内部の気体を吸入してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、ケース内部が負圧となるため、正極と負極との間隔が減少し、充電効率と放電効率が向上した二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３】図１でＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図４Ａ】ケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。
【図４Ｂ】電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。
【図５】ケース内部の圧力による電極アセンブリの厚さの変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る二次電池と従来の二次電池の充放電量を比較したグラフである。
【図７Ａ】従来の二次電池内部を示す写真である。
【図７Ｂ】本実施形態に係る二次電池内部を示す写真である。
【図８】各二次電池に印加された加圧力を示すグラフである。
【図９Ａ】本発明の第２実施形態に係る二次電池のケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封カバーを設置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら、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、本発明の実施形態について詳しく説明する。しかし、本発明は多様に相違した形態で実現されることができ、以下で説明する実施形態に限定されることはない。なお、本明細書および図面において、同一する符号は同一する構成要素を示す。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１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でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【００２０】
図１および図２を参照しながら説明すれば、第１実施形態に係る二次電池１０１は、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３を介在して巻き取られた電極アセンブリ１０と、電極アセンブリ１０が内蔵されるケース２１と、ケース２１の開口に結合するキャップアセンブリ３０とを含む。
【００２１】
第１実施形態に係る二次電池１０１はリチウムイオン二次電池であって、角型であるものを例示して説明する。ただし、本発明がこれに制限されることはなく、本発明はリチウムポリマ電池または円筒形電池などの多様な形態の電池に適用されてもよい。
【００２２】
正極１１および負極１２は、薄板の金属箔で形成された集電体に活物質が塗布された領域であるコーティング部と、活物質がコーティングされていない領域である無地部１１ａ、１２ａとを含む。
【００２３】
正極無地部１１ａは、正極１１の長さ方向に沿って正極１１の一側端に形成され、負極無地部１２ａは、負極１２の長さ方向に沿って負極１２の他側端に形成される。また、正極１１および負極１２は、絶縁体のセパレータ１３を間に介在した後に巻き取られる。
【００２４】
ただし、本発明がこれに制限されることはなく、前記電極アセンブリ１０は、複数のシート（ｓｈｅｅｔ）で構成される正極と負極とがセパレータを間において積層された構造で形成されてもよい。
【００２５】
ケース２１は大略六面体形状を有する金属で構成され、一面には開放した開口が形成される。キャップアセンブリ３０は、ケース２１の開口に結合したキャッププレート３１と、キャッププレート３１の外側に突出して正極１１と電気的に連結した正極端子４１と、キャッププレート３１の外側に突出して負極１２と電気的に連結した負極端子４２と、設定された内部圧力によって破断するようにノッチ３９ａが形成されたベント部材３９とを含む。
【００２６】
キャッププレート３１は薄い板で構成され、一側に電解液を注入するための電解液注入口３１ａが形成され、電解液注入口３１ａを密封する密封キャップ３８がキャッププレート３１に固定設置される。
【００２７】
正極集電タップ３２は、下部が正極無地部１１ａに溶接によって連結し、上部が正極端子柱３４に溶接によって固定される。キャッププレート３１の下には、正極端子柱３４および正極集電タップ３２を挿入する下部絶縁部材２６が設置される。
【００２８】
正極端子柱３４の一側端部には正極集電タップ３２と接するフランジ部３４ａが形成され、反対側の端部には正極端子４１に嵌合する柱部３４ｂが形成される。また、フランジ部３４ａの下には、正極集電タップ３２に挿入して溶接によって付着する突起３４ｃが形成される。
【００２９】
正極端子柱３４は、キャッププレート３１と正極端子４１に嵌合した状態で上端と下端が加圧され、キャッププレート３１と正極端子４１に固定される。このとき、正極端子柱３４の上部は加圧されて外側に拡張するが、これによって正極端子柱３４は正極端子４１に固定される。
【００３０】
正極端子柱３４とキャッププレート３１の間には絶縁のための第１ガスケット２８が設置され、正極端子４１とキャッププレート３１の間には絶縁のための第２ガスケット２９が設置される。
【００３１】
負極集電タップ３３は、下部が負極無地部１２ａに溶接によって連結し、上部が負極端子柱３５に溶接によって固定される。キャッププレート３１の下には、負極端子柱３５および負極集電タップ３３を挿入する下部絶縁部材２６が設置される。
【００３２】
負極端子柱３５の一側端部には負極集電タップ３３と接するフランジ部３５ａが形成され、反対側の端部には負極端子４２に嵌合する柱部３５ｂが形成される。また、フランジ部３５ａの下には、負極集電タップ３３に挿入して溶接によって付着する突起３５ｃが形成される。
【００３３】
負極端子柱３５は、キャッププレート３１と負極端子４２に嵌合した状態で上端と下端が加圧され、キャッププレート３１と負極端子４２に固定される。このとき、負極端子柱３５の上部は加圧されて外側に拡張するが、これによって負極端子柱３５は負極端子４２に固定される。
【００３４】
負極端子柱３５とキャッププレート３１の間には絶縁のための第１ガスケット２８が設置され、正極端子４１とキャッププレート３１の間には絶縁のための第２ガスケット２９が設置される。
【００３５】
図３は、図１でＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。図４Ａは、ケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。図４Ｂは、電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。
【００３６】
図３および図４Ａ、図４Ｂを参照しながら説明すれば、キャッププレート３１には電解液を注入するための電解液注入口３１ａが形成されるが、電解液注入口３１ａはキャッププレート３１を貫通するように形成され、電解液注入口３１ａの上端には電解液注入口３１ａよりも広い断面積を有する溝３１ｂが形成される。
【００３７】
本実施形態の密封キャップ３８が溝３１ｂに挿入設置された状態で、管形状の負圧形成部材５１が電解液注入口３１ａの外側において電解液注入口３１ａの周囲を囲むように設置される。このとき、密封キャップ３８を加圧する加圧部材５２は、負圧形成部材５１内部に設置される。加圧部材５２が負圧形成部材５１内に設置されるため、負圧形成部材５１が気体を吸入すると同時に加圧部材５２が密封キャップ３８を電解液注入口３１ａに挿入し、ケース２１内部を容易に負圧に形成することができる。
【００３８】
負圧形成部材５１によってケース２１内部の気体を吸入すれば、ケース２１内部は大気圧よりも低い負圧状態となる。ここで、大気圧とケース２１内部圧力の差は、４５ｋＰａよりも大きいように形成されてもよい。負圧形成部材５１は管形状に構成され、負圧形成部材５１の下端には、弾性を有するシーリング部材５１ａが設置されている。負圧形成部材５１には、ケース２１内部の気体を排出させるための真空ポンプなどが連結設置される。
【００３９】
本発明の第１実施形態に係る二次電池１０１の製造方法は、電極アセンブリ１０が内蔵されたケース２１内に電解液を注入する段階と、密封キャップ３８を電解液注入口３１ａに位置させる段階と、キャッププレートに結合設置された負圧形成部材５１を利用してケース２１内部の気体を吸入して負圧を形成する段階と、負圧形成部材５１内に設置された加圧部材５２を利用して密封キャップ３８を加圧し、電解液注入口３１ａ内に密封キャップ３８を挿入設置する段階とを含む。
【００４０】
負圧を形成する段階は、管形状の負圧形成部材５１を電解液注入口３１ａの外側において電解液注入口３１ａの周囲を囲むように設置した状態で、電解液注入口３１ａを通じてケース２１内部の気体を吸入する。また、負圧を形成する段階は、ケース２１内部の圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上になるようにケース２１内部の気体を吸入する。
【００４１】
また、密封キャップ３８を挿入設置する段階は、キャッププレート３１に結合した負圧形成部材５１を利用して気体を吸入しながら密封キャップ３８を加圧する。
【００４２】
このとき、負圧形成部材５１がケース２１内部の圧力を負圧状態に形成した状態で、加圧部材５２が密封キャップ３８を加圧して電解液注入口３１ａに押し込む。したがって、密封キャップ３８を設置する過程において、ケース２１内部は負圧状態を有するようになる。
【００４３】
また、加圧部材５２が密封キャップ３８を加圧することによって密封キャップ３８が変形するが、変形した密封キャップ３８は、電解液注入口３１ａに挿入された密封棒３８ａと、密封棒３８ａの上端に形成されたヘッド部３８ｂとを有するようになる。ヘッド部３８ｂは、密封棒３８ａよりも大きい横断面積を有するように形成され、電解液注入口３１ａ上に形成された溝３１ｂに挿入される。密封キャップ３８は、金属またはポリマー素材で形成されてもよい。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、図３に示すように電極アセンブリ１０が密着し、外面に電極アセンブリ１０の厚さ方向内側に弧形に凹むように湾曲した曲面部１５を有するようになる。端子４１、４２が上部に位置するように二次電池１０１を立てたときを基準とし、電極アセンブリ１０の高さ方向中央の部分において、外面は電極アセンブリ１０の上部側端および下部側端を繋ぐ線（ＯＬ）から電極アセンブリ１０の厚さ方向中心に向かって一定距離（ＤＬ）だけ離隔配置される。特に、電極アセンブリ１０の外面は、上端と下端から高さ方向中央に向かうほど、電極アセンブリ１０の上部側端および下部側端を繋ぐ線（ＯＬ）との距離が漸進的に増加する。
【００４５】
また、曲面部１５が形成されることにより、端子４１、４２が上部に位置するように二次電池を立てたときを基準とし、電極アセンブリ１０の高さ方向中央部分における正極１１と負極１２との間隔は、高さ方向両側端部における正極１１と負極１２との間隔よりも小さく形成される。特に、正極１１と負極１２との間隔は、電極アセンブリ１０の高さ方向両側端部から中央に向かうほど、漸進的に減少するように形成される。
【００４６】
図５は、ケース２１内部の圧力による電極アセンブリ１０の厚さ変化を示すものであるが、ケース２１内部圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上である場合には、厚さが明確に減少することを確認することができる。図５は、６３Ａｈの容量を有するゼリーロールタイプの角型二次電池を対象として実験した結果である。
【００４７】
ケース２１に印加される負圧は、ケース２１がこれに耐えることができる水準であれば、大気圧との差が大きいほど有利であるため、ケース２１内部圧力と大気圧との差に対する上限については定義しない。
【００４８】
正極１１と負極１２との間隔が広ければイオンの移動距離が長くなり、充電効率と放電効率が低下するという問題が発生する。このような問題を解決するために、電極アセンブリ１０を支持するスペーサをケース２１と電極アセンブリ１０の間に設置する場合、電池の重量が増加して膨張現象が発生し、電極アセンブリ１０が膨張する場合、電極アセンブリ１０がスペーサによって加圧されて劣化が急速に進むため寿命が減少するという問題が発生することがある。しかし、本実施形態によれば、ケース２１内部の圧力を大気圧よりも低い負圧状態に形成するため、別途のスペーサを設置しなくても正極１１と負極１２との間隔を減少させることができる。
【００４９】
また、充電と放電を繰り返す間、電解液の分解などの理由によってガスが発生して二次電池１０１内部の圧力が増加する場合、電極アセンブリ１０も膨張し、充電効率と放電効率が低下するなどの理由によって電極アセンブリ１０の寿命が短縮する問題が発生する。しかし、本実施形態によれば、ケース２１内部が最初から負圧状態であるため、二次電池１０１の寿命を向上させることができる。
【００５０】
図６に示すように、６００サイクルを基準とし、本実施形態に係る二次電池は、従来の二次電池に比べて寿命減少速度が著しく低いことを明確に知ることができる。
【００５１】
図７Ａは、従来の二次電池内部を示す写真である。図７Ｂは、本実施形態に係る二次電池内部を示す写真である。
【００５２】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、本実施形態に係る二次電池１０１は、ケース２１内部を負圧状態に形成するため、電極アセンブリ１０の幅方向中央部分の界面が曲がって不均一になる現象を防ぐことができる。界面が不均一になれば、イオンの移動距離が長くなって充電効率と放電効率が低下するが、本実施形態によれば、このような問題の発生を解決することができる。従来の二次電池には、界面が不均一になることを防ぐために電極アセンブリ１０の中央にコアを挿入したが、電極アセンブリ１０の中央にコアを挿入すれば二次電池１０１の重量が増加するだけでなく、電極アセンブリ１０が膨張するときに、コアと当接する電極アセンブリ１０部分の劣化が促進するという問題が発生する。
【００５３】
従来の二次電池は、中央部分が膨らむように形成されるため、二次電池を密着させるためには加圧力が必要であった。このとき、二次電池に印加される最大加圧力は４５０００Ｎに至った。しかし、図８に示すように、本実施形態に係る二次電池１０１に印加される最大加圧力は５００Ｎを超過しないため、従来に比べて二次電池１０１に印加される加圧力を著しく低下させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図９Ａは、本発明の第２実施形態に係る二次電池のケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。図９Ｂは、本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。図９Ｃは、本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封カバーを設置した状態を示す図である。
【００５５】
第２実施形態に係る二次電池は、電解液注入口と密封キャップを除いては、前記第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造についての重複する説明は省略する。
【００５６】
図９Ａに示すように、キャッププレート６１には電解液注入口６１ａが形成され、電解液注入口６１ａ上には電解液注入口６１ａよりも広い断面積を有する第１溝６１ｂが形成される。また、第１溝６１ｂ上には、第１溝６１ｂよりも広い断面積を有する第２溝６１ｃが形成される。
【００５７】
密封キャップ６８は上面が球面である円錐台形状に形成され、下部に行くほど横断面積が減少するように形成される。
【００５８】
密封キャップ６８が電解液注入口６１ａに部分的に挿入された状態で、管形状の負圧形成部材５１が第２溝６１ｃの外側において電解液注入口６１ａの周囲を囲むように設置される。このとき、密封キャップ６８を加圧する加圧部材５２は、負圧形成部材５１内部に設置される。
【００５９】
負圧形成部材５１にケース２１内部の気体を吸入すれば、ケース２１内部は大気圧よりも低い負圧状態となる。負圧形成部材５１は管形状に構成され、負圧形成部材５１の下端には弾性を有するシーリング部材が設置されている。負圧形成部材５１には、ケース２１内部の気体を排出させるための真空ポンプなどが連結設置される。
【００６０】
図９Ｂに示すように、負圧形成部材５１がケース２１内部の圧力を負圧状態に形成した後、加圧部材５２が密封キャップ６８を加圧して電解液注入口６１ａに押し込む。これによって密封キャップ６８が変形するが、密封キャップ６８は、電解液注入口６１ａに挿入された密封棒６８ａと、密封棒６８ａの上端に形成されたヘッド部６８ｂと、密封棒６８ａの下端に形成されて下部に行くほど断面積が減少する案内部６８ｃとを有する。本実施形態のように、密封キャップ６８に案内部６８ｃが形成されれば、密封キャップ６８を電解液注入口６１ａにより容易に挿入設置することができる。本実施形態の密封キャップによって電解液注入口６１ａを密封する場合には、加圧力が作用する方向が誤った場合には、密封キャップが電解液注入口６１ａに安定的に挿入されないという問題が発生することがある。しかし、本実施形態によれば、案内部６８ｃが電解液注入口６１ａに挿入された状態で加圧力が作用するため、電解液注入口６１ａをより安定的に密封することができる。
【００６１】
一方、図９Ｃに示すように、密封キャップ６８が設置された状態で第２溝６１ｃに板形状の密封カバー６９が挿入設置され、密封カバー６９はキャッププレート６１に溶接によって固定され、密封カバー６９とキャッププレート６１が当接する上面には溶接部６７が形成される。密封カバー６９は、第２溝６１ｃの上端とキャッププレート６１の上面が交わる角に溶接によって固定される。
【００６２】
これにより、電解液注入口６１ａを二重に密封するため、電解液注入口６１ａをより安定的に密封することができる。また、電解液を注入する過程において、電解液注入口６１ａ周辺が汚染されることがあるため、第１溝６１ｂの上面は汚染されることがあるが、第１溝６１ｂよりも高く広く形成された第２溝６１ｃは汚染されない。これにより、汚染された部分における溶接によって密封性能が低下するという現象を防ぐことができる。
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、および添付の図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 二次電池
１０ 電極アセンブリ
１１ 正極
１１ａ 正極無地部
１２ 負極
１２ａ 負極無地部
１３ セパレータ
１５ 曲面部
２１ ケース
２６ 下部絶縁部材
２８ 第１ガスケット
２９ 第２ガスケット
３０ キャップアセンブリ
３１、６１ キャッププレート
３１ａ、６１ａ 電解液注入口
３１ｂ 溝
３２ 正極集電タップ
３３ 負極集電タップ
３４ 正極端子柱
３４ａ、３５ａ フランジ部
３４ｂ、３５ｂ 柱部
３４ｃ、３５ｃ 突起
３５ 負極端子柱
３８、６８ 密封キャップ
３８ａ、６８ａ 密封棒
３８ｂ、６８ｂ ヘッド部
３９ ベント部材
３９ａ ノッチ
４１ 正極端子
４２ 負極端子
５１ 負圧形成部材
５１ａ シーリング部材
５２ 加圧部材
６１ｂ 第１溝
６１ｃ 第２溝
６７ 溶接部
６８ｃ 案内部
６９ 密封キャップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は二次電池および電池モジュールに関し、より詳細には、ケース内部構造を改善した二次電池に関する。
【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、充電および放電が可能な電池である。低容量の二次電池は、携帯電話機やノートパソコン、ビデオカメラのように携帯が可能な小型電子機器に用いられ、大容量電池はハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として用いられている。
【０００３】
最近、高エネルギー密度の非水電解液を利用した高出力二次電池が開発されているが、このような高出力二次電池は、大電力を必要とする機器、例えば、電気自動車などのモータ駆動に用いられるように、複数の二次電池を直列に連結して大容量の二次電池で構成される。
【０００４】
また、１つの大容量二次電池は、通常、直列に連結する複数の二次電池で構成され、二次電池は円筒形や角型などで形成される。
【０００５】
二次電池内部には正極と負極とを含む電極アセンブリが設置されるが、正極と負極との間隔が広ければイオンの移動距離が長くなり、充電効率と放電効率が低下するという問題が発生する。
【０００６】
また、初期に二次電池を密着させるためには加圧力が必要となるが、加圧力が印加されれば二次電池の内部圧力が上昇し、寿命を低下させる原因となる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明は、上述したような問題点を解決するために案出されたものであって、充電効率と放電効率が向上した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】
【０００８】
本発明の一実施形態に係る二次電池は、正極と負極とを含む電極アセンブリ、前記電極アセンブリが内蔵されるケース、および前記電極アセンブリと電気的に連結して前記ケースの外側に突出した端子を含み、前記ケース内部圧力は大気圧よりも低い負圧となる。
【０００９】
前記ケース内部の圧力と大気圧との差は４５ｋＰａ以上であってもよく、前記電極アセンブリの外面には、前記電極アセンブリの厚さ方向内側に凹むように湾曲した曲面部が形成されてもよい。
【００１０】
前記電極アセンブリの高さ方向中央部分における前記正極と前記負極との間隔は、高さ方向両側端部における前記正極と前記負極との間隔よりも小さく形成されてもよく、前記正極と前記負極との間隔は、前記電極アセンブリの高さ方向両側端部から中央に向かうほど漸進的に減少するように形成されてもよい。
【００１１】
前記電極アセンブリの高さ方向中央の部分における外面は、前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線から前記電極アセンブリの中心に向かって離隔配置されてもよく、前記電極アセンブリの外面は、上端と下端から高さ方向中央に向かうほど前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線との距離が漸進的に増加するように形成されてもよい。
【００１２】
前記ケースの開口に結合され、電解液注入口が形成されたキャッププレート及び前記電解液注入口に挿入される密封キャップをさらに含み、前記密封キャップは、前記電解液注入口に挿入した密封棒と、前記密封棒の上端に形成されて前記電解液注入口上に形成された第１溝に挿入したヘッド部とを含んでもよく、前記密封棒の下端には下部に行くほど断面積が減少する案内部が形成されてもよい。
【００１３】
前記第１溝上には前記第１溝よりも広く形成された第２溝が形成され、前記第２溝に溶接によって固定された密封カバーが挿入設置されてもよい。
【００１４】
本発明の他の一側面に係る二次電池の製造方法は、電極アセンブリが内蔵されたケース内に電解液を注入する段階と、密封キャップを前記ケースの開口に結合したキャッププレートに形成された電解液注入口に位置させる段階と、前記キャッププレートに密着設置した負圧形成部材を利用し、前記電解液注入口を通じて前記ケース内部の気体を吸入して負圧を形成する段階と、前記負圧形成部材が前記キャッププレートに結合した状態で、前記負圧形成部材内に設置した加圧部材を利用し、前記密封キャップを加圧して前記電解液注入口内に前記密封キャップを挿入設置する段階とを含む。
【００１５】
前記負圧を形成する段階は、前記ケース内部の圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上になるように前記ケース内部圧力を調節してもよく、前記負圧を形成する段階は、管形状の前記負圧形成部材を前記電解液注入口の外側において前記電解液注入口の周囲を囲むように設置した状態で、前記ケース内部の気体を吸入してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の一実施形態によれば、ケース内部が負圧となるため、正極と負極との間隔が減少し、充電効率と放電効率が向上した二次電池が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る二次電池を示す斜視図である。
【図２】図１でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図３】図１でＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【図４Ａ】ケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。
【図４Ｂ】電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。
【図５】ケース内部の圧力による電極アセンブリの厚さの変化を示すグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態に係る二次電池と従来の二次電池の充放電量を比較したグラフである。
【図７Ａ】従来の二次電池内部を示す写真である。
【図７Ｂ】本実施形態に係る二次電池内部を示す写真である。
【図８】各二次電池に印加された加圧力を示すグラフである。
【図９Ａ】本発明の第２実施形態に係る二次電池のケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。
【図９Ｂ】本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。
【図９Ｃ】本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封カバーを設置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、添付の図面を参照しながら、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、本発明の実施形態について詳しく説明する。しかし、本発明は多様に相違した形態で実現されることができ、以下で説明する実施形態に限定されることはない。なお、本明細書および図面において、同一する符号は同一する構成要素を示す。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１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でＩＩ−ＩＩ線に沿って切断した断面図である。
【００２０】
図１および図２を参照しながら説明すれば、第１実施形態に係る二次電池１０１は、正極１１と負極１２との間にセパレータ１３を介在して巻き取られた電極アセンブリ１０と、電極アセンブリ１０が内蔵されるケース２１と、ケース２１の開口に結合するキャップアセンブリ３０とを含む。
【００２１】
第１実施形態に係る二次電池１０１はリチウムイオン二次電池であって、角型であるものを例示して説明する。ただし、本発明がこれに制限されることはなく、本発明はリチウムポリマ電池または円筒形電池などの多様な形態の電池に適用されてもよい。
【００２２】
正極１１および負極１２は、薄板の金属箔で形成された集電体に活物質が塗布された領域であるコーティング部と、活物質がコーティングされていない領域である無地部１１ａ、１２ａとを含む。
【００２３】
正極無地部１１ａは、正極１１の長さ方向に沿って正極１１の一側端に形成され、負極無地部１２ａは、負極１２の長さ方向に沿って負極１２の他側端に形成される。また、正極１１および負極１２は、絶縁体のセパレータ１３を間に介在した後に巻き取られる。
【００２４】
ただし、本発明がこれに制限されることはなく、前記電極アセンブリ１０は、複数のシート（ｓｈｅｅｔ）で構成される正極と負極とがセパレータを間において積層された構造で形成されてもよい。
【００２５】
ケース２１は大略六面体形状を有する金属で構成され、一面には開放した開口が形成される。キャップアセンブリ３０は、ケース２１の開口に結合したキャッププレート３１と、キャッププレート３１の外側に突出して正極１１と電気的に連結した正極端子４１と、キャッププレート３１の外側に突出して負極１２と電気的に連結した負極端子４２と、設定された内部圧力によって破断するようにノッチ３９ａが形成されたベント部材３９とを含む。
【００２６】
キャッププレート３１は薄い板で構成され、一側に電解液を注入するための電解液注入口３１ａが形成され、電解液注入口３１ａを密封する密封キャップ３８がキャッププレート３１に固定設置される。
【００２７】
正極集電タップ３２は、下部が正極無地部１１ａに溶接によって連結し、上部が正極端子柱３４に溶接によって固定される。キャッププレート３１の下には、正極端子柱３４および正極集電タップ３２を挿入する下部絶縁部材２６が設置される。
【００２８】
正極端子柱３４の一側端部には正極集電タップ３２と接するフランジ部３４ａが形成され、反対側の端部には正極端子４１に嵌合する柱部３４ｂが形成される。また、フランジ部３４ａの下には、正極集電タップ３２に挿入して溶接によって付着する突起３４ｃが形成される。
【００２９】
正極端子柱３４は、キャッププレート３１と正極端子４１に嵌合した状態で上端と下端が加圧され、キャッププレート３１と正極端子４１に固定される。このとき、正極端子柱３４の上部は加圧されて外側に拡張するが、これによって正極端子柱３４は正極端子４１に固定される。
【００３０】
正極端子柱３４とキャッププレート３１の間には絶縁のための第１ガスケット２８が設置され、正極端子４１とキャッププレート３１の間には絶縁のための第２ガスケット２９が設置される。
【００３１】
負極集電タップ３３は、下部が負極無地部１２ａに溶接によって連結し、上部が負極端子柱３５に溶接によって固定される。キャッププレート３１の下には、負極端子柱３５および負極集電タップ３３を挿入する下部絶縁部材２６が設置される。
【００３２】
負極端子柱３５の一側端部には負極集電タップ３３と接するフランジ部３５ａが形成され、反対側の端部には負極端子４２に嵌合する柱部３５ｂが形成される。また、フランジ部３５ａの下には、負極集電タップ３３に挿入して溶接によって付着する突起３５ｃが形成される。
【００３３】
負極端子柱３５は、キャッププレート３１と負極端子４２に嵌合した状態で上端と下端が加圧され、キャッププレート３１と負極端子４２に固定される。このとき、負極端子柱３５の上部は加圧されて外側に拡張するが、これによって負極端子柱３５は負極端子４２に固定される。
【００３４】
負極端子柱３５とキャッププレート３１の間には絶縁のための第１ガスケット２８が設置され、正極端子４１とキャッププレート３１の間には絶縁のための第２ガスケット２９が設置される。
【００３５】
図３は、図１でＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断した断面図である。図４Ａは、ケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。図４Ｂは、電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。
【００３６】
図３および図４Ａ、図４Ｂを参照しながら説明すれば、キャッププレート３１には電解液を注入するための電解液注入口３１ａが形成されるが、電解液注入口３１ａはキャッププレート３１を貫通するように形成され、電解液注入口３１ａの上端には電解液注入口３１ａよりも広い断面積を有する溝３１ｂが形成される。
【００３７】
本実施形態の密封キャップ３８が溝３１ｂに挿入設置された状態で、管形状の負圧形成部材５１が電解液注入口３１ａの外側において電解液注入口３１ａの周囲を囲むように設置される。このとき、密封キャップ３８を加圧する加圧部材５２は、負圧形成部材５１内部に設置される。加圧部材５２が負圧形成部材５１内に設置されるため、負圧形成部材５１が気体を吸入すると同時に加圧部材５２が密封キャップ３８を電解液注入口３１ａに挿入し、ケース２１内部を容易に負圧に形成することができる。
【００３８】
負圧形成部材５１によってケース２１内部の気体を吸入すれば、ケース２１内部は大気圧よりも低い負圧状態となる。ここで、大気圧とケース２１内部圧力の差は、４５ｋＰａよりも大きいように形成されてもよい。負圧形成部材５１は管形状に構成され、負圧形成部材５１の下端には、弾性を有するシーリング部材５１ａが設置されている。負圧形成部材５１には、ケース２１内部の気体を排出させるための真空ポンプなどが連結設置される。
【００３９】
本発明の第１実施形態に係る二次電池１０１の製造方法は、電極アセンブリ１０が内蔵されたケース２１内に電解液を注入する段階と、密封キャップ３８を電解液注入口３１ａに位置させる段階と、キャッププレートに結合設置された負圧形成部材５１を利用してケース２１内部の気体を吸入して負圧を形成する段階と、負圧形成部材５１内に設置された加圧部材５２を利用して密封キャップ３８を加圧し、電解液注入口３１ａ内に密封キャップ３８を挿入設置する段階とを含む。
【００４０】
負圧を形成する段階は、管形状の負圧形成部材５１を電解液注入口３１ａの外側において電解液注入口３１ａの周囲を囲むように設置した状態で、電解液注入口３１ａを通じてケース２１内部の気体を吸入する。また、負圧を形成する段階は、ケース２１内部の圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上になるようにケース２１内部の気体を吸入する。
【００４１】
また、密封キャップ３８を挿入設置する段階は、キャッププレート３１に結合した負圧形成部材５１を利用して気体を吸入しながら密封キャップ３８を加圧する。
【００４２】
このとき、負圧形成部材５１がケース２１内部の圧力を負圧状態に形成した状態で、加圧部材５２が密封キャップ３８を加圧して電解液注入口３１ａに押し込む。したがって、密封キャップ３８を設置する過程において、ケース２１内部は負圧状態を有するようになる。
【００４３】
また、加圧部材５２が密封キャップ３８を加圧することによって密封キャップ３８が変形するが、変形した密封キャップ３８は、電解液注入口３１ａに挿入された密封棒３８ａと、密封棒３８ａの上端に形成されたヘッド部３８ｂとを有するようになる。ヘッド部３８ｂは、密封棒３８ａよりも大きい横断面積を有するように形成され、電解液注入口３１ａ上に形成された溝３１ｂに挿入される。密封キャップ３８は、金属またはポリマー素材で形成されてもよい。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、図３に示すように電極アセンブリ１０が密着し、外面に電極アセンブリ１０の厚さ方向内側に弧形に凹むように湾曲した曲面部１５を有するようになる。端子４１、４２が上部に位置するように二次電池１０１を立てたときを基準とし、電極アセンブリ１０の高さ方向中央の部分において、外面は電極アセンブリ１０の上部側端および下部側端を繋ぐ線（ＯＬ）から電極アセンブリ１０の厚さ方向中心に向かって一定距離（ＤＬ）だけ離隔配置される。特に、電極アセンブリ１０の外面は、上端と下端から高さ方向中央に向かうほど、電極アセンブリ１０の上部側端および下部側端を繋ぐ線（ＯＬ）との距離が漸進的に増加する。
【００４５】
また、曲面部１５が形成されることにより、端子４１、４２が上部に位置するように二次電池を立てたときを基準とし、電極アセンブリ１０の高さ方向中央部分における正極１１と負極１２との間隔は、高さ方向両側端部における正極１１と負極１２との間隔よりも小さく形成される。特に、正極１１と負極１２との間隔は、電極アセンブリ１０の高さ方向両側端部から中央に向かうほど、漸進的に減少するように形成される。
【００４６】
図５は、ケース２１内部の圧力による電極アセンブリ１０の厚さ変化を示すものであるが、ケース２１内部圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上である場合には、厚さが明確に減少することを確認することができる。図５は、６３Ａｈの容量を有するゼリーロールタイプの角型二次電池を対象として実験した結果である。
【００４７】
ケース２１に印加される負圧は、ケース２１がこれに耐えることができる水準であれば、大気圧との差が大きいほど有利であるため、ケース２１内部圧力と大気圧との差に対する上限については定義しない。
【００４８】
正極１１と負極１２との間隔が広ければイオンの移動距離が長くなり、充電効率と放電効率が低下するという問題が発生する。このような問題を解決するために、電極アセンブリ１０を支持するスペーサをケース２１と電極アセンブリ１０の間に設置する場合、電池の重量が増加して膨張現象が発生し、電極アセンブリ１０が膨張する場合、電極アセンブリ１０がスペーサによって加圧されて劣化が急速に進むため寿命が減少するという問題が発生することがある。しかし、本実施形態によれば、ケース２１内部の圧力を大気圧よりも低い負圧状態に形成するため、別途のスペーサを設置しなくても正極１１と負極１２との間隔を減少させることができる。
【００４９】
また、充電と放電を繰り返す間、電解液の分解などの理由によってガスが発生して二次電池１０１内部の圧力が増加する場合、電極アセンブリ１０も膨張し、充電効率と放電効率が低下するなどの理由によって電極アセンブリ１０の寿命が短縮する問題が発生する。しかし、本実施形態によれば、ケース２１内部が最初から負圧状態であるため、二次電池１０１の寿命を向上させることができる。
【００５０】
図６に示すように、６００サイクルを基準とし、本実施形態に係る二次電池は、従来の二次電池に比べて寿命減少速度が著しく低いことを明確に知ることができる。
【００５１】
図７Ａは、従来の二次電池内部を示す写真である。図７Ｂは、本実施形態に係る二次電池内部を示す写真である。
【００５２】
図７Ａおよび図７Ｂに示すように、本実施形態に係る二次電池１０１は、ケース２１内部を負圧状態に形成するため、電極アセンブリ１０の幅方向中央部分の界面が曲がって不均一になる現象を防ぐことができる。界面が不均一になれば、イオンの移動距離が長くなって充電効率と放電効率が低下するが、本実施形態によれば、このような問題の発生を解決することができる。従来の二次電池には、界面が不均一になることを防ぐために電極アセンブリ１０の中央にコアを挿入したが、電極アセンブリ１０の中央にコアを挿入すれば二次電池１０１の重量が増加するだけでなく、電極アセンブリ１０が膨張するときに、コアと当接する電極アセンブリ１０部分の劣化が促進するという問題が発生する。
【００５３】
従来の二次電池は、中央部分が膨らむように形成されるため、二次電池を密着させるためには加圧力が必要であった。このとき、二次電池に印加される最大加圧力は４５０００Ｎに至った。しかし、図８に示すように、本実施形態に係る二次電池１０１に印加される最大加圧力は５００Ｎを超過しないため、従来に比べて二次電池１０１に印加される加圧力を著しく低下させることができる。
【００５４】
（第２実施形態）
図９Ａは、本発明の第２実施形態に係る二次電池のケース内部を負圧状態に形成する過程を示す図である。図９Ｂは、本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封キャップを設置する過程を示す図である。図９Ｃは、本発明の第２実施形態に係る二次電池の電解液注入口に密封カバーを設置した状態を示す図である。
【００５５】
第２実施形態に係る二次電池は、電解液注入口と密封キャップを除いては、前記第１実施形態に係る二次電池と同じ構造であるため、同じ構造についての重複する説明は省略する。
【００５６】
図９Ａに示すように、キャッププレート６１には電解液注入口６１ａが形成され、電解液注入口６１ａ上には電解液注入口６１ａよりも広い断面積を有する第１溝６１ｂが形成される。また、第１溝６１ｂ上には、第１溝６１ｂよりも広い断面積を有する第２溝６１ｃが形成される。
【００５７】
密封キャップ６８は上面が球面である円錐台形状に形成され、下部に行くほど横断面積が減少するように形成される。
【００５８】
密封キャップ６８が電解液注入口６１ａに部分的に挿入された状態で、管形状の負圧形成部材５１が第２溝６１ｃの外側において電解液注入口６１ａの周囲を囲むように設置される。このとき、密封キャップ６８を加圧する加圧部材５２は、負圧形成部材５１内部に設置される。
【００５９】
負圧形成部材５１にケース２１内部の気体を吸入すれば、ケース２１内部は大気圧よりも低い負圧状態となる。負圧形成部材５１は管形状に構成され、負圧形成部材５１の下端には弾性を有するシーリング部材が設置されている。負圧形成部材５１には、ケース２１内部の気体を排出させるための真空ポンプなどが連結設置される。
【００６０】
図９Ｂに示すように、負圧形成部材５１がケース２１内部の圧力を負圧状態に形成した後、加圧部材５２が密封キャップ６８を加圧して電解液注入口６１ａに押し込む。これによって密封キャップ６８が変形するが、密封キャップ６８は、電解液注入口６１ａに挿入された密封棒６８ａと、密封棒６８ａの上端に形成されたヘッド部６８ｂと、密封棒６８ａの下端に形成されて下部に行くほど断面積が減少する案内部６８ｃとを有する。本実施形態のように、密封キャップ６８に案内部６８ｃが形成されれば、密封キャップ６８を電解液注入口６１ａにより容易に挿入設置することができる。本実施形態の密封キャップによって電解液注入口６１ａを密封する場合には、加圧力が作用する方向が誤った場合には、密封キャップが電解液注入口６１ａに安定的に挿入されないという問題が発生することがある。しかし、本実施形態によれば、案内部６８ｃが電解液注入口６１ａに挿入された状態で加圧力が作用するため、電解液注入口６１ａをより安定的に密封することができる。
【００６１】
一方、図９Ｃに示すように、密封キャップ６８が設置された状態で第２溝６１ｃに板形状の密封カバー６９が挿入設置され、密封カバー６９はキャッププレート６１に溶接によって固定され、密封カバー６９とキャッププレート６１が当接する上面には溶接部６７が形成される。密封カバー６９は、第２溝６１ｃの上端とキャッププレート６１の上面が交わる角に溶接によって固定される。
【００６２】
これにより、電解液注入口６１ａを二重に密封するため、電解液注入口６１ａをより安定的に密封することができる。また、電解液を注入する過程において、電解液注入口６１ａ周辺が汚染されることがあるため、第１溝６１ｂの上面は汚染されることがあるが、第１溝６１ｂよりも高く広く形成された第２溝６１ｃは汚染されない。これにより、汚染された部分における溶接によって密封性能が低下するという現象を防ぐことができる。
【００６３】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明がこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲、発明の詳細な説明、および添付の図面の範囲内で多様に変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１０１ 二次電池
１０ 電極アセンブリ
１１ 正極
１１ａ 正極無地部
１２ 負極
１２ａ 負極無地部
１３ セパレータ
１５ 曲面部
２１ ケース
２６ 下部絶縁部材
２８ 第１ガスケット
２９ 第２ガスケット
３０ キャップアセンブリ
３１、６１ キャッププレート
３１ａ、６１ａ 電解液注入口
３１ｂ 溝
３２ 正極集電タップ
３３ 負極集電タップ
３４ 正極端子柱
３４ａ、３５ａ フランジ部
３４ｂ、３５ｂ 柱部
３４ｃ、３５ｃ 突起
３５ 負極端子柱
３８、６８ 密封キャップ
３８ａ、６８ａ 密封棒
３８ｂ、６８ｂ ヘッド部
３９ ベント部材
３９ａ ノッチ
４１ 正極端子
４２ 負極端子
５１ 負圧形成部材
５１ａ シーリング部材
５２ 加圧部材
６１ｂ 第１溝
６１ｃ 第２溝
６７ 溶接部
６８ｃ 案内部
６９ 密封キャップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とを含む電極アセンブリ、
前記電極アセンブリが内蔵されるケース、および
前記電極アセンブリと電気的に連結して前記ケースの外側に突出した端子、
を含み、
前記ケース内部圧力は大気圧よりも低い負圧である、二次電池。
【請求項２】
前記ケース内部の圧力と大気圧との差は４５ｋＰａ以上である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記電極アセンブリの外面には、前記電極アセンブリの厚さ方向内側に凹むように湾曲した曲面部が形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極アセンブリの高さ方向中央の部分における前記正極と前記負極との間隔は、高さ方向両側端部における前記正極と前記負極との間隔よりも小さく形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記正極と前記負極との間隔は、前記電極アセンブリの高さ方向両側端部から中央に向かうほど漸進的に減少するように形成される、請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電極アセンブリの高さ方向中央部分における外面は、前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線から前記電極アセンブリの中心に向かって離隔配置される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記電極アセンブリの外面は、上端と下端から高さ方向中央に向かうほど、前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線との距離が漸進的に増加するように形成される、請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記ケースの開口に結合され、電解液注入口が形成されたキャッププレート及び前記電解液注入口に挿入される密封キャップをさらに含み、
前記密封キャップは、前記電解液注入口に挿入した密封棒と、前記密封棒の上端に形成されて前記電解液注入口上に形成された第１溝に挿入したヘッド部とを含む、請求項１に記載の二次電池。
【請求項９】
前記密封棒の下端には、下部に行くほど断面積が減少する案内部が形成される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記第１溝上には前記第１溝よりも広く形成された第２溝が形成され、前記第２溝に溶接によって固定された密封カバーが挿入設置される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１１】
電極アセンブリが内蔵されたケース内に電解液を注入する段階、
密封キャップを前記ケースの開口に結合したキャッププレートに形成された電解液注入口に位置させる段階、
前記キャッププレートに密着設置された負圧形成部材を利用し、前記電解液注入口を通じて前記ケース内部の気体を吸入して負圧を形成する段階、および
前記負圧形成部材が前記キャッププレートに結合した状態で、前記負圧形成部材内に設置された加圧部材を利用して前記密封キャップを加圧して前記電解液注入口内に前記密封キャップを挿入設置する段階、
を含む、二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記負圧を形成する段階は、前記ケース内部の圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上になるようにする、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記負圧を形成する段階は、管形状の前記負圧形成部材を前記電解液注入口の外側において前記電解液注入口の周囲を囲むように設置した状態で前記ケース内部の気体を吸入する、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１】
正極と負極とを含む電極アセンブリ、
前記電極アセンブリが内蔵されるケース、および
前記電極アセンブリと電気的に連結して前記ケースの外側に突出した端子、
を含み、
前記ケース内部圧力は大気圧よりも低い負圧である、二次電池。
【請求項２】
前記ケース内部の圧力と大気圧との差は４５ｋＰａ以上である、請求項１に記載の二次電池。
【請求項３】
前記電極アセンブリの外面には、前記電極アセンブリの厚さ方向内側に凹むように湾曲した曲面部が形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極アセンブリの高さ方向中央の部分における前記正極と前記負極との間隔は、高さ方向両側端部における前記正極と前記負極との間隔よりも小さく形成される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項５】
前記正極と前記負極との間隔は、前記電極アセンブリの高さ方向両側端部から中央に向かうほど漸進的に減少するように形成される、請求項４に記載の二次電池。
【請求項６】
前記電極アセンブリの高さ方向中央部分における外面は、前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線から前記電極アセンブリの中心に向かって離隔配置される、請求項１に記載の二次電池。
【請求項７】
前記電極アセンブリの外面は、上端と下端から高さ方向中央に向かうほど、前記電極アセンブリの上部側端および下部側端を繋ぐ線との距離が漸進的に増加するように形成される、請求項６に記載の二次電池。
【請求項８】
前記ケースの開口に結合され、電解液注入口が形成されたキャッププレート及び前記電解液注入口に挿入される密封キャップをさらに含み、
前記密封キャップは、前記電解液注入口に挿入した密封棒と、前記密封棒の上端に形成されて前記電解液注入口上に形成された第１溝に挿入したヘッド部とを含む、請求項１に記載の二次電池。
【請求項９】
前記密封棒の下端には、下部に行くほど断面積が減少する案内部が形成される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１０】
前記第１溝上には前記第１溝よりも広く形成された第２溝が形成され、前記第２溝に溶接によって固定された密封カバーが挿入設置される、請求項８に記載の二次電池。
【請求項１１】
電極アセンブリが内蔵されたケース内に電解液を注入する段階、
密封キャップを前記ケースの開口に結合したキャッププレートに形成された電解液注入口に位置させる段階、
前記キャッププレートに密着設置された負圧形成部材を利用し、前記電解液注入口を通じて前記ケース内部の気体を吸入して負圧を形成する段階、および
前記負圧形成部材が前記キャッププレートに結合した状態で、前記負圧形成部材内に設置された加圧部材を利用して前記密封キャップを加圧して前記電解液注入口内に前記密封キャップを挿入設置する段階、
を含む、二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記負圧を形成する段階は、前記ケース内部の圧力と大気圧との差が４５ｋＰａ以上になるようにする、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１３】
前記負圧を形成する段階は、管形状の前記負圧形成部材を前記電解液注入口の外側において前記電解液注入口の周囲を囲むように設置した状態で前記ケース内部の気体を吸入する、請求項１１に記載の二次電池の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５】
【図６】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【公開番号】特開２０１３−９８１６７（Ｐ２０１３−９８１６７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１０５１７６（Ｐ２０１２−１０５１７６）
【出願日】平成２４年５月２日（２０１２．５．２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４２８−５，Ｇｏｎｇｓｅ−ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４６−５７７ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【出願人】（５９５０４１６６０）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年５月２日（２０１２．５．２）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ ＳＤＩ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】４２８−５，Ｇｏｎｇｓｅ−ｄｏｎｇ，Ｇｉｈｅｕｎｇ−ｇｕ，Ｙｏｎｇｉｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４６−５７７ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＫＯＲＥＡ
【出願人】（５９５０４１６６０）
【Ｆターム（参考）】
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