JP7045587B2 - 二次電池 - Google Patents

Description

〔関連出願との相互引用〕
本出願は２０１７年１０月２３日付韓国特許出願第１０－２０１７－０１３７６６３号に基づいた優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として含まれる。

本発明は、二次電池に関するものであって、より詳しくはパウチ型二次電池に関するものである。

二次電池は、正極／分離膜／負極構造の電極組立体がいかなる構造になっているかによって分類される。代表的に、長いシート型の正極と負極を分離膜が介在した状態で巻き取った構造の巻取り型電極組立体、所定の大きさの単位で切り取った複数の正極と負極を分離膜を介した状態で順次に積層したスタック型または積層型電極組立体、所定単位の正極と負極を分離膜を介した状態で積層したバイセル（Ｂｉ－ｃｅｌｌ）またはフルセル（Ｆｕｌｌ ｃｅｌｌ）を巻き取った構造のスタック／フォールディング型電極組立体などがある。

最近は、スタック形またはスタック／フォールディング型電極組立体をアルミニウムラミネートシートのパウチ型ケースに内蔵した構造のパウチ型二次電池が関心を集めている。パウチ型二次電池は、製造費が低く、重量が小さく、形態変形が容易であるという利点がある。

パウチ型二次電池で、ケースに内蔵された電極組立体に連結されてケース外部に露出されるリードの大きさはパウチ型二次電池の大きさによって制限されるしかない。例えば、厚さの薄いパウチ型二次電池のリードは薄くなるしかない。リードの大きさが小さくなる場合、リードを通じた電流の大きさが大きくなれば熱発生が多くなって安定性側面から問題が発生することがある。

本発明が解決しようとする技術的課題は、リードの抵抗を減らしてリードから発生する熱を減らし、リードによる密封不良を防止することができるパウチ型二次電池を提供することにある。

本発明の一実施形態による二次電池は、電極組立体と、前記電極組立体を囲む密封部を含むケースと、および前記電極組立体に電気的に連結されたリードであって、第１方向に延長されるリードと、を含み、前記リードは、前記電極組立体に接触するように前記ケースの内部に位置する第１領域と、前記ケースの外部に露出される第２領域と、前記第１領域と前記第２領域との間に位置する第３領域であって、前記ケースの密封部と重畳する第３領域と、を含み、前記第３領域は第２方向において前記第１領域及び前記第２領域よりさらに広い幅を有し、第３方向において前記第１領域及び前記第２領域よりさらに薄い厚さを有し、前記第２方向は前記第１方向に対して垂直であり、前記第３方向は前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直である。

前記第３領域全体の厚さが前記第１領域及び前記第２領域の厚さより薄く形成されてもよい。

前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第２方向の一側に第１幅差だけ突出した部位を含んでもよい。

前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第２方向の反対側に第２幅差だけ突出した部位をさらに含んでもよい。

前記第１幅差及び前記第２幅差は、同一であってもよい。

前記第１幅差及び前記第２幅差は、互いに異なってもよい。

前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第３方向の一側に第１厚さ差だけ薄く形成されてもよい。

前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第３方向の反対側に第２厚さ差だけ薄く形成されてもよい。

前記第１厚さ差及び前記第２厚さ差は、同一であってもよい。

前記第１厚さ差及び前記第２厚さ差は、互いに異なってもよい。

二次電池でリードの抵抗を減らしてリードから発生する熱を減らすことができ、リードによる密封不良を防止することができる。

本発明の一実施形態による二次電池を示す分解斜視図である。 図１のリードをさらに詳しく示す平面図である。 図１のリードをさらに詳しく示す側面図である。 リードの平面上構造の他の実施形態を示す平面図である。 リードの平面上構造の他の実施形態を示す平面図である。 リードの側面上構造の他の実施形態を示す側面図である。 リードの側面上構造の他の実施形態を示す側面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明の実施形態について本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は様々な形態で実現でき、ここで説明する実施形態に限定されない。

本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一な参照符号を付けることにする。

明細書全体で、ある部分が他の部分と“連結”されているという時、これは“直接的に連結”されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで“電気的に連結”されている場合も含む。また、ある部分がある構成要素を“含む”という時、これは特に反対になる記載がない限り、他の構成要素を除くのではなく、他の構成要素をさらに含むことができるのを意味する。

以下、図１～３を参照して本発明の一実施形態による二次電池について説明する。

図１は、本発明の一実施形態による二次電池を示す分解斜視図である。

図１を参照すれば、二次電池１０は、電極組立体１１０、電極組立体１１０に連結された複数の電極タップ１１１、１１２、電極組立体１１０を収容するケース１２０、および複数の電極タップ１１１、１１２に連結される複数のリード１３０を含む。

電極組立体１１０は、分離膜が介在した状態で正極と負極が順次に積層されている発電素子であって、スタック型またはスタック／フォールディング型構造に形成できる。但し、電極組立体１１０の構造は制限されず、実施形態によって電極組立体１１０は長いシート型の正極と負極を分離膜が介在した状態で巻き取った構造に形成されてもよい。

複数の電極タップ１１１、１１２は、電極組立体１１０の正極から延長される第１電極タップ１１１、および電極組立体１１０の負極から延長される第２電極タップ１１２を含むことができる。

ケース１２０は、電極組立体１１０を挟んで互いに対向する第１ケース１２１と第２ケース１２６を含むことができる。第１ケース１２１は、電極組立体１１０が安着できる凹み形状の収納部Ｓ、および収納部Ｓ周辺の第１密封領域Ａを含むことができる。第２ケース１２６は、電極組立体１１０の上面を覆うことができる板状に形成でき、第１密封領域Ａと接触される第２密封領域Ｂを含むことができる。第１ケース１２１と第２ケース１２６とは、樹脂層／金属薄膜層／樹脂層のアルミニウムラミネート構造に形成できる。図１では、第１ケース１２１が収納部Ｓを含み、第２ケース１２６が板状に形成されるものを例示したが、電極組立体１１０を収容できるケース１２０の構造は制限されず、ケース１２０は多様な構造に変形できる。

複数のリード１３０は第１電極タップ１１１および第２電極タップ１１２と電気的に連結され、二次電池１０の組み立て完了時、ケース１２０の外部に一部が露出される。複数のリード１３０のうちの一つは第１電極タップ１１１と溶接されて電気的に連結され、複数のリード１３０のうちの他の一つは第２電極タップ１１２と溶接されて電気的に連結されてもよい。即ち、複数のリード１３０のうちの一つは正極のリードになり、他の一つは負極のリードになり得る。

第１ケース１２１の収納部Ｓに電極組立体１１０を収納し、第１電極タップ１１１及び第２電極タップ１１２それぞれにリード１３０を電気的に連結した後、第１ケース１２１の第１密封領域Ａと第２ケース１２６の第２密封領域Ｂを接触させた状態で第１密封領域Ａ及び第２密封領域Ｂが重畳した部位に熱と圧力とを加えて樹脂層を相互融着させ第１ケース１２１と第２ケース１２６を接着させることによって二次電池１０の組み立てを完了することができる。ケース１２０において、第１密封領域Ａと第２密封領域Ｂとが接合された部位は、二次電池１０において電極組立体１１０を密封する密封部になる。ケース１２０の密封部は電極組立体１１０を囲んで電極組立体１１０をケース１２０の外部から密封させることができる。

図１では、第１電極タップ１１１と第２電極タップ１１２とが電極組立体１１０から第１方向Ｄ１に延長され、第１電極タップ１１１及び第２電極タップ１１２それぞれに連結されるリード１３０が第１方向Ｄ１に延長されるものを例示した。しかし、これは制限でなく、実施形態によって第１電極タップ１１１と第２電極タップ１１２とは互いに異なる方向に延長され、これに対応して複数のリード１３０が互いに異なる方向に延長されてもよい。例えば、第１電極タップ１１１及び第２電極タップ１１２のうちの一つは第１方向Ｄ１に延長され、他の一つは第２方向Ｄ２に延長されてもよく、これに対応して一つのリード１３０が第１方向Ｄ１に延長され、他の一つのリード１３０が第２方向Ｄ２に延長されてもよい。第２方向Ｄ２は、第１方向Ｄ１に対して垂直であってもよい。

また、第１電極タップ１１１と第２電極タップ１１２とは複数で備えられてもよく、これに対応してリード１３０の個数が決定できる。

以下、図２および図３を参照して本発明の実施形態によるリード１３０について詳しく説明する。

図２は、図１のリードをさらに詳しく示す平面図である。図３は、図１のリードをさらに詳しく示す側面図である。

図２および図３を参照すれば、リード１３０は、導電金属部１３１およびフィルム部１３５を含む。

導電金属部１３１は一つの導電体からなり、リード１３０が延長される第１方向Ｄ１に沿って第１領域１３１ａ、第２領域１３１ｂ、および第３領域１３１ｃに区分できる。第１領域１３１ａは、電極タップ１１１、１１２に直接接触しケース１２０の内部に位置する部位であってもよい。第２領域１３１ｂは、ケース１２０の外部に露出される部位であってもよい。第３領域１３１ｃは、第１領域１３１ａと第２領域１３１ｂの間に位置し、ケース１２０の密封部と重畳する部位であってもよい。

図２に例示したように、平面上で、第１領域１３１ａと第２領域１３１ｂとは第２方向Ｄ２に沿って第１幅Ｗ１を有し、第３領域１３１ｃは第２方向Ｄ２に沿って第２幅Ｗ２を有することができる。平面上とは、第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に平行な平面を意味する。第２幅Ｗ２は、第１幅Ｗ１より大きい。即ち、第３領域１３１ｃは、第２方向Ｄ２において第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより広い幅を有することができる。

第３領域１３１ｃは、第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより第２方向Ｄ２の一側に第１幅差Ｗｄ１だけ突出した部位と、第２方向Ｄ２の反対側に第２幅差Ｗｄ２だけ突出した部位とを含むことができる。第１幅差Ｗｄ１及び第２幅差Ｗｄ２は同一であってもよい。即ち、第３領域１３１ｃは、第２方向Ｄ２の両側に突出した同一の大きさの突出した部位を含むことができる。

実施形態によって、第１幅差Ｗｄ１及び第２幅差Ｗｄ２は互いに異なってもよい。または、第１幅差Ｗｄ１及び第２幅差Ｗｄ２のうちのいずれか一つは０になってもよい。即ち、第３領域１３１ｃは、第２方向Ｄ２の両側に突出した互いに異なる大きさの突出した部位を含むか、第２方向Ｄ２の一側に突出した一つの突出した部位を含むことができる。

図３に例示したように、側面上で、第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂは第３方向Ｄ３に沿って第１厚さＴＨ１を有し、第３領域１３１ｃは第３方向Ｄ３に沿って第２厚さＴＨ２を有することができる。第３方向Ｄ３は第１方向Ｄ１及び第２方向Ｄ２に対して垂直な方向であり、側面上とは第１方向Ｄ１と第３方向Ｄ３がなす側面または第２方向Ｄ２と第３方向Ｄ３がなす側面を意味する。第２厚さＴＨ２は、第１厚さＴＨ１より小さい。即ち、第３領域１３１ｃは、第３方向Ｄ３において第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより薄い厚さを有することができる。

第３領域１３１ｃは、第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより第３方向Ｄ３の一側に第１厚さ差ＴＨｄ１だけ薄く形成され、第３方向Ｄ３の反対側に第２厚さ差ＴＨｄ２だけ薄く形成されてもよい。第１厚さ差ＴＨｄ１及び第２厚さ差ＴＨｄ２は同一であってもよい。即ち、第３領域１３１ｃは、第３方向Ｄ３の上下側に凹んで凹むように形成されて第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより薄い厚さを有することができる。

実施形態によって、第１厚さ差ＴＨｄ１及び第２厚さ差ＴＨｄ２は互いに異なってもよい。または第１厚さ差ＴＨｄ１及び第２厚さ差ＴＨｄ２のうちのいずれか一つは０になってもよい。即ち、第３領域１３１ｃは、第３方向Ｄ３の上下側に互いに異なる深さで凹むように形成されるか、第３方向Ｄ３の上側または下側に凹むように形成されてもよい。

フィルム部１３５は、ケース１２０の密封度を高めるために導電金属部１３１の第３領域１３１ｃの上面及び下面に付着されてもよい。第１ケース１２１と第２ケース１２６を接着させる時、フィルム部１３５はケース１２０の密封部と重畳してケース１２０の密封度を高めることができる。

前述のように、リード１３０でケース１２０の密封部と重畳する第３領域１３１ｃ全体の厚さを第１領域１３１ａや第２領域１３１ｂの厚さより薄く形成し、第３領域１３１ｃの幅を第１領域１３１ａや第２領域１３１ｂの幅より広く形成することによって、厚さの薄い二次電池１０に使用可能な薄い厚さのリード１３０を提供することができ、リード１３０の厚さが薄くなることによってリード１３０の抵抗が増加せずリード１３０の抵抗を減らすことができ、リード１３０によって発生することがあるケース１２０の密封不良を防止することができる。

以下、図４および図５を参照して平面上で図２のリード１３０と異なる形状を有するリードについて説明する。図２と比較して差異点を中心に説明する。

図４は、リードの平面上構造の他の実施形態を示す平面図である。

図２と比較して、図４のリード１３０では第２幅差Ｗｄ２（図２参照）が０になり、第１幅差Ｗｄ１がさらに大きくなってもよい。即ち、リード１３０の導電金属部１３１で第３領域１３１ｃが第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより第２方向Ｄ２の一側に第１幅差Ｗｄ１だけ突出した部位を含み、第２方向Ｄ２の反対側には突出した部位を含まなくてもよい。

このような差異点を除いて、図２の実施形態で説明した特徴は図４の実施形態に全て適用できるので、実施形態間に重複する説明は省略する。

図５は、リードの平面上構造の他の実施形態を示す平面図である。

図２と比較して、図５のリード１３０では第１幅差Ｗｄ１（図２参照）が０になり、第２幅差Ｗｄ２がさらに大きくなってもよい。即ち、リード１３０の導電金属部１３１で第３領域１３１ｃが第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより第２方向Ｄ２の反対側に第２幅差Ｗｄ２だけ突出した部位を含み、第２方向Ｄ２の一側には突出した部位を含まなくてもよい。

このような差異点を除いて、図２の実施形態で説明した特徴は図５の実施形態に全て適用できるので、実施形態間に重複する説明は省略する。

以下、図６および図７を参照して側面上で図３のリード１３０と異なる形状を有するリードについて説明する。図３と比較して差異点を中心に説明する。

図６は、リードの側面上構造の他の実施形態を示す側面図である。

図３と比較して、図６のリード１３０では第２厚さ差ＴＨｄ２（図３参照）が０になり、第１厚さ差ＴＨｄ１がさらに大きくなってもよい。即ち、リード１３０の導電金属部１３１において、第３領域１３１ｃが第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより第３方向Ｄ３の一側に第１厚さ差ＴＨｄ１だけ薄く形成され、第３方向Ｄ３の反対側には第１領域１３１ａ、第２領域１３１ｂ、及び第３領域１３１ｃが一つの平面において平らに形成されてもよい。即ち、導電金属部１３１の第３領域１３１ｃは、上側に凹むように形成されてもよい。図６のリード１３０の側面上構造は図２、図４と図５のリード１３０の平面上構造に適用できる。

このような差異点を除いて、図３の実施形態で説明した特徴は図６の実施形態に全て適用できるので、実施形態間に重複する説明は省略する。

図７は、リードの側面上構造の他の実施形態を示す側面図である。

図３と比較して、図７のリード１３０では第１厚さ差ＴＨｄ１（図３参照）が０になり、第２厚さ差ＴＨｄ２がさらに大きくなってもよい。即ち、リード１３０の導電金属部１３１で第３領域１３１ｃが第１領域１３１ａ及び第２領域１３１ｂより第３方向Ｄ３の反対側に第２厚さ差ＴＨｄ２だけ薄く形成され、第３方向Ｄ３の一側には第１領域１３１ａ、第２領域１３１ｂ、及び第３領域１３１ｃが一つの平面において平らに形成されてもよい。即ち、導電金属部１３１の第３領域１３１ｃは、下側に凹むように形成されてもよい。図７のリード１３０の側面上構造は、図２、図４と図５のリード１３０の平面上構造に適用できる。

このような差異点を除いて、図３の実施形態で説明した特徴は図７の実施形態に全て適用できるので、実施形態間に重複する説明は省略する。

今まで参照した図面と記載された発明の詳細な説明は単に本発明の例示的なものであって、これは単に本発明を説明するための目的で使用されたものであり、意味限定や特許請求の範囲に記載された本発明の範囲を制限するために使用されたものではない。したがって本技術分野の通常の知識を有する者であればこれから多様な変形および均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の真正の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲の技術的思想によって決定されなければならない。

１０：二次電池
１１０：電極組立体
１１１：第１電極タップ
１１２：第２電極タップ
１２０：ケース
１２１：第１ケース
１２６：第２ケース
１３０：リード
１３１：導電金属部
１３１ａ：第１領域
１３１ｂ：第２領域
１３１ｃ：第３領域
１３５：フィルム部

Claims (9)

1. 電極組立体と、
   前記電極組立体を囲む密封部を含むケースと、
   前記電極組立体に電気的に連結されたリードであって、第１方向に延長されるリードと、
   を含み、
   前記リードは、
   前記電極組立体に接触するように前記ケースの内部に位置する第１領域と、
   前記ケースの外部に露出される第２領域と、
   前記第１領域と前記第２領域との間に位置する第３領域であって、前記ケースの密封部と重畳する第３領域と、
   を含み、
   前記第３領域は、第２方向において前記第１領域及び前記第２領域よりさらに広い幅を有し、第３方向において前記第１領域及び前記第２領域よりさらに薄い厚さを有し、
   前記第２方向は前記第１方向に対して垂直であり、前記第３方向は前記第１方向及び前記第２方向に対して垂直であり、
   前記第３領域全体の厚さが前記第１領域及び前記第２領域の厚さより薄く形成された、二次電池。
2. 前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第２方向の一側に第１幅差だけ突出した部位を含む、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第２方向の反対側に第２幅差だけ突出した部位をさらに含む、請求項２に記載の二次電池。
4. 前記第１幅差及びと前記第２幅差は同一である、請求項３に記載の二次電池。
5. 前記第１幅差及び前記第２幅差は互いに異なる、請求項３に記載の二次電池。
6. 前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第３方向の一側に第１厚さ差だけ薄く形成された、請求項１～５のいずれか一項に記載の二次電池。
7. 前記第３領域は、前記第１領域及び前記第２領域より前記第３方向の反対側に第２厚さ差だけ薄く形成された、請求項６に記載の二次電池。
8. 前記第１厚さ差及び前記第２厚さ差は同一である、請求項７に記載の二次電池。
9. 前記第１厚さ差及び前記第２厚さ差は互いに異なる、請求項７に記載の二次電池。

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