２次電池
【課題】本発明は、正極、セパレータおよび負極の間の間隙を設定範囲以内に維持させることによって電極組立体の膨張を抑制する２次電池を提供する。
【解決手段】本発明の一実施形態による２次電池は、電極組立体、電極組立体を収容するケース、およびケースと電極組立体の外表面との間に配置される弾性部材を含み、弾性部材は一軸を有する中空部で規定された傾斜面を含み、傾斜面は、前記中空部の前記一軸に相対的に傾いた位置を有する。
【解決手段】本発明の一実施形態による２次電池は、電極組立体、電極組立体を収容するケース、およびケースと電極組立体の外表面との間に配置される弾性部材を含み、弾性部材は一軸を有する中空部で規定された傾斜面を含み、傾斜面は、前記中空部の前記一軸に相対的に傾いた位置を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本記載は、セルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を抑制する２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は一次電池とは異なり充電および放電を反復的に行う電池である。小容量の２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使用され、大容量２次電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として使用され得る。
【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２次電池が開発されている。高出力２次電池は、複数の２次電池を直列に連結して構成され、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使用され得る。
【０００４】
２次電池は、セパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両面に正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と負極（ｎｅｇａｔｉｖｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備えて形成される電極組立体、電極組立体を内蔵するケース、ケースの開口を密閉するキャッププレート、およびキャッププレートに貫通設置されて電極組立体に電気的に連結される電極端子を含む。
【０００５】
電極組立体で充電および放電が反復されるため、過度な熱が発生したり、電解液が分解される。したがって、正極、セパレータおよび負極の間の間隔が拡大され、電極組立体が膨張するようになる。それにより、セルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一側面は、その目的は、正極、セパレータおよび負極の間の間隙を設定範囲以内に維持させることによって電極組立体の膨張を抑制する２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】
本発明の一実施形態による２次電池は、電極組立体、電極組立体を収容するケース、およびケースと電極組立体の外表面との間に配置される弾性部材を含み、弾性部材は、一軸を有する中空部で規定された傾斜面を含み、傾斜面は、中空部の一軸に相対的に傾いた位置を有する。
【０００８】
また、弾性部材は、中空部を囲む環状構造を有してもよい。
【０００９】
また、環状構造は、閉曲線構造であってもよい。
【００１０】
また、中空部は、丸く処理された角部を有する六面体状であってもよい。
【００１１】
また、中空部は、丸い終端を有し、外側に突出する指状突起を有する楕円形であってもよい。
【００１２】
また、中空部は、丸い形状であってもよい。
【００１３】
また、中空部は、傾斜面の周縁により規定されてもよく、傾斜面の周縁は、互いに向き合う凹部を有する一対の曲線部、および曲線部の終端を連結する一対の直線部を含んでもよい。
【００１４】
また、中空部は、傾斜面の周縁により規定されてもよく、傾斜面の周縁は、４個の四分円部、および四分円部の終端を連結する直線部を含んでもよい。
【００１５】
また、２次電池は、電極組立体の外表面とケースとの間に複数の弾性部材を含んでもよい。
【００１６】
また、複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、内側弾性部材は、外側弾性部材と電極組立体との間に位置し、外側弾性部材は、ケースと内側弾性部材との間に位置し、複数の弾性部材は、傾斜面が同一方向に傾く表面接触状態で積層されてもよい。
【００１７】
また、複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、内側弾性部材は、外側弾性部材と電極組立体との間に位置し、外側弾性部材は、ケースと内側弾性部材との間に位置し、複数の弾性部材は、傾斜面が反対方向に傾く線接触状態で積層されてもよい。
【００１８】
また、弾性部材は、電極組立体に向かって弾性力を作用してもよい。
【００１９】
また、弾性部材は、傾斜面により形成される頂部が切断された円錐状であってもよい。
【００２０】
また、傾斜面は、第１円周を規定する一軸終端と第２円周を規定する他の一軸終端を含んでもよく、第１円周は第２円周と異なってもよい。
【００２１】
また、傾斜面は、ケースから電極組立体に向かって内側に傾いてもよい。
【００２２】
また、傾斜面は、比較的に緩かったり比較的に圧迫された位置の間で動き、中空部の軸を基準に傾斜面の傾斜角は比較的に緩い位置よりも比較的に圧迫された位置で大きくなってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明の一側面によれば、電極組立体とケースとの間の空間に弾性部材を設置し、ケースの反力により電極組立体を設定された圧力に支持することによって、使用初期から正極、セパレータおよび負極の間の間隙を設定範囲以内に維持させる効果がある。
【００２４】
また、本発明の他の一側面によれば、弾性部材が電極組立体とケースとの間の空間の外郭に設置され、電極組立体の中央部で発生する膨張力をケースの外郭に分散させるため、設定時間の使用後にも、正極、セパレータおよび負極の間の間隙が設定範囲以内に維持される。したがって、電極組立体のスウェリングおよびセルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態による２次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１の２次電池において電極組立体と負極集電リードタブの連結状態の側面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図３の電極組立体と弾性部材を分解して示す斜視図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】電極組立体とケースの間に配置される弾性部材の作動状態断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による２次電池において、電極組立体と弾性部材の配置関係を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による２次電池の断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による２次電池の断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による２次電池の断面図である。
【図１３】図１２に示されている電極組立体と弾性部材の配置関係を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で具現され、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体を通して同一または類似する構成要素については同一の図面符号を付した。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態による２次電池の斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２８】
図１乃至図３を参照すれば、第１実施形態による２次電池１００は、電極組立体１０、電極組立体１０を内蔵するケース１５、ケース１５の開口に結合されるキャッププレート２０、キャッププレート２０に設置される第１、第２電極端子２１、２２、およびケース１５と電極組立体１０との間に設置される弾性部材７１、７２を含んでもよい。電極組立体１０は、一つまたは複数で形成されてもよい。
【００２９】
第１実施形態による２次電池１００は、角型のリチウムイオン２次電池を例示する。しかし、本発明は第１実施形態に制限されず、リチウムポリマー２次電池または円筒型２次電池など多様な形態の２次電池に適用され得る。
【００３０】
図３を参照すれば、電極組立体１０は、絶縁体であるセパレータ１３の両面に負極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１１と正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ）１２を含んでもよい。負極１１、セパレータ１３および正極１２をゼリーロール状態で巻き取って形成されてもよい。
【００３１】
また、電極組立体は、セパレータを間に置いて単一板からなる負極と正極を積層して組み立てられたり、負極、セパレータおよび正極をジグザグ方式に畳んで積層して組み立てられてもよい（図示せず）。
【００３２】
負極１１および正極１２は、それぞれ金属板の集電体に活物質を塗布したコーティング部、および活物質を塗布せずに露出した集電体で形成される無地部１１ａ、１２ａを含んでもよい。
【００３３】
負極１１の無地部１１ａは、巻き取られる負極１１に沿って負極１１の一側端部に形成されてもよい。正極１２の無地部１２ａは、巻き取られる正極１２に沿って正極１２の一側端部に形成されてもよい。したがって、無地部１１ａ、１２ａは電極組立体１０の両端にそれぞれ配置されてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、電極組立体１０は複数で形成されてもよい。したがって、電極組立体１０においてそれぞれの負極１１は負極集電リードタブ３１を通じて電気的に連結されてもよい。また、正極１２は正極集電リードタブ３２により電気的に連結されてもよい。図示してはいないが、本発明は電極組立体を一つで形成する２次電池にも適用され得る。
【００３５】
例えば、ケース１５は内部に電極組立体１０と電解液を収容する空間を設定するようにほぼ直六面体からなってもよく、外部と内部空間を連結する開口を直六面体の一面に形成してもよい。開口は電極組立体１０をケース１５の内部に挿入することができるようにする。
【００３６】
キャッププレート２０は、薄い板材からなってもよく、ケース１５の開口に設置されることによってケース１５を密閉することができる。キャッププレート２０は、電解液注入口２９とベントホール２３をさらに備えてもよい。電解液注入口２９は、ケース１５にキャッププレート２０を結合した後、ケース１５内部に電解液の注入を可能にする。電解液の注入後、電解液注入口２９は密封キャップ２７で密封されてもよい。
【００３７】
ベントホール２４は、２次電池１００の内部圧力の排出を可能にし、ベントプレート２５で密閉され得る。２次電池１００の内部圧力が設定圧力に到達すれば、ベントプレート２５が開放され得る。ベントプレート２５は、開放を誘導する切欠を有してもよい。
【００３８】
第１、第２電極端子２１、２２は、キャッププレート２０を貫通して設置されて電極組立体１０に電気的に連結されてもよい。つまり、第１、第２電極端子２１、２２は、電極組立体１０の負極１１と正極１２にそれぞれ電気的に連結されてもよい。したがって、電極組立体１０は、第１、第２電極端子２１、２２を通じてケース１５の外部に電気的に引出され得る。
【００３９】
第１、第２電極端子２１、２２は、キャッププレート２０に形成されたそれぞれの端子ホール３１１、３１２に設置される柱部２１ａ、２２ａ、ケース１５の内側で柱部２１ａ、２２ａに形成されるフランジ２１ｂ、２２ｂ、およびケース１５の外側に配置されて柱部２１ａ、２２ａに結合されるターミナルプレート２１ｄ、２２ｄを含んでもよい。
ターミナルプレート２１ｄ、２２ｄは、隣接した他の２次電池のターミナルプレート（図示せず）にバスバー（図示せず）で連結され得るため、２次電池１００を直列または並列に連結することができるようにする。
【００４０】
第１電極端子２１側において、負極ガスケット３６は、第１電極端子２１の柱部２１ａとキャッププレート２０の端子ホール３１１内面との間に設置され、第１電極端子２１の柱部２１ａとキャッププレート２０の端子ホール３１１との間をシーリングすることができる。負極ガスケット３６は、フランジ２１ｂとキャッププレート２０との間にさらに延長設置され、フランジ２１ｂとキャッププレート２０との間をさらにシーリングすることができる。つまり、負極ガスケット３６は、キャッププレート２０に第１電極端子２１を設置することによって端子ホール３１１を通じて電解液が漏れること（ｌｅａｋ）を防止することができる。
【００４１】
第２電極端子２２側において、正極ガスケット３９は、第２電極端子２２の柱部２２ａとキャッププレート２０の端子ホール３１２内面との間に設置され、第２電極端子２２の柱部２２ａとキャッププレート２０の端子ホール３１２との間をシーリングすることができる。正極ガスケット３９は、フランジ２２ｂとキャッププレート２０との間にさらに延長設置され、フランジ２２ｂとキャッププレート２０との間をさらにシーリングすることができる。
【００４２】
例えば、第２電極端子２２は、キャッププレート２０に設置されてもよい。したがって、正極ガスケット３９は、キャッププレート２０に第２電極端子２２を設置することによって端子ホール３１２を通じて電解液が漏れること（ｌｅａｋ）を防止することができる。
【００４３】
また、トッププレート２１ｃとターミナルプレート２１ｄは絶縁部材４１、４２で絶縁され得る。
【００４４】
負極、正極集電リードタブ３１、３２は、第１、第２電極端子２１、２２を電極組立体１０の負極１１と正極１２に電気的にそれぞれ連結することができる。つまり、負極、正極集電リードタブ３１、３２を柱部２１ａ、２２ａの下端に結合して下端をコーキングすることによって、負極、正極集電リードタブ３１、３２はフランジ２１ｂ、２２ｂに支持されながら柱部２１ａ、２２ａの下端に結合され得る。
【００４５】
負極、正極集電リードタブ３１、３２は同一の構造で形成されるため、正極集電リードタブ３２についての説明は省略し、負極集電リードタブ３１を例に挙げて４個の電極組立体１０に連結される構成を説明する。
【００４６】
図４は、図１の２次電池において電極組立体と負極集電リードタブの連結状態の側面図である。図４を参照すれば、負極集電リードタブ３１は第１電極端子２１に連結され、電極組立体１０の間に挿入される第１、第２、第３、第４電極組立体接合部６３、６４、６５、６６を含んでもよい。
【００４７】
４個の電極組立体１０は互いに重複してもよい。また、両側端部にそれぞれの無地部１１ａ、１２ａが形成されてもよい。図４において負極１１の無地部１１ａは活物質がコーティングされたコーティング部よりも小さな厚さを有するため、無地部１１ａの間には離隔した空間が形成され得る。第１、第２、第３、第４電極組立体接合部６３、６４、６５、６６は無地部１１ａの間の空間にそれぞれ挿入設置されてもよい。
【００４８】
第１、第２、第３、第４電極組立体接合部６３、６４、６５、６６は、折り曲げられて平行に形成され、負極１１の無地部１１ａと平行に配置されて無地部１１ａに超音波溶接で接合されてもよい。
【００４９】
図３を参照すれば、負極、正極絶縁部材４１、４２は、負極、正極集電リードタブ３１、３２とキャッププレート２０との間にそれぞれ設置されてもよく、負極、正極集電リードタブ３１、３２とキャッププレート２０をそれぞれ電気的に絶縁させることができる。
【００５０】
図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。図２および図５を参照すれば、弾性部材７１、７２は、ケース１５と電極組立体１０との間に設定される空間Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ設置されてもよい。本実施形態で示されてはいないが、弾性部材７１、７２は複数の電極組立体１０のうちの外側に配置される電極組立体１０とケース１５の内面との間にそれぞれ設置されてもよい。図５に示されているように、弾性部材７１、７２は、複数の電極組立体１０のうちの外側とケース１５の内側に設置されて電極組立体１０を弾性的に支持する。例えば、弾性部材７１、７２は、ケース１５と電極組立体１０の外表面との間に設置されてもよい。
【００５１】
弾性部材７１、７２は、２次電池１００を最初に使用する前から自体弾性によるケース１５の反力により電極組立体１０を設定された圧力に支持することによって、負極１１、セパレータ１３および正極１２の間の間隙を設定範囲以内に維持させることができる。したがって、２次電池１００の使用初期にガス発生が抑制され得、これによって、セルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が抑制され得る。
【００５２】
弾性部材７１、７２は、電極組立体１０とケース１５との間に設定される空間Ｓ１、Ｓ２のうち外郭側に設置され、電極組立体１０を支持することができる。したがって、弾性部材７１、７２は２次電池１００の使用中に、電極組立体１０の中央部で発生される膨張力をケース１５の外郭に分散させることができる。
【００５３】
ケース１５は、構造的に外郭部分で最も大きい機械的剛性を有することができる。したがって、弾性部材７１、７２が電極組立体１０の外郭を支持ことができるため、セルのスウェリングを効果的に防止することができる。
【００５４】
例示された通り、ケース１５は直六面体で形成され得るため、６面のうち、長方形の広い面積を有する２面の第１、第２内側面１５１、１５２を有することができる。電極組立体１０は、無地部１１ａ、１２ａを除外した部分で画定され、第１、第２内側面１５１、１５２に対応する第１、第２外側面１０１、１０２を有することができる。第１、第２外側面１０１、１０２は、複数電極組立体１０のうちの外側に配置される最外側面であり、一つの電極組立体１０の外側両面（図示せず）であってもよい。
【００５５】
弾性部材７１、７２は、各空間Ｓ１、Ｓ２で第１、第２内側面１５１、１５２および第１、第２外側面１０１、１０２の外郭側に対応して配置されてもよい。弾性部材７１、７２は、ステンレスや銅合金で形成されてもよい。便宜上、空間Ｓ１の第１内側面１５１と第１外側面１０１との間に配置される弾性部材７１を例に挙げて説明する。
【００５６】
図６は、図３の電極組立体と弾性部材を分解して示す斜視図であり、図７は、図６の平面図である。図６および図７を参照すれば、弾性部材７１、７２は、皿ばね（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ ｓｐｒｉｎｇ）で形成される。例えば、それぞれの弾性部材７１、７２は設定された幅を有する閉曲線を形成する帯形状の皿形で形成されてもよい。
【００５７】
本実施形態によれば、弾性部材７１、７２は、一軸を有する中空部を規定する傾斜面を含んでもよく、傾斜面は前記中空部の前記一軸に相対的に傾いた位置を有してもよい。ここで、弾性部材７１、７２は、前記中空部を囲む環状構造を有してもよく、環状構造は閉曲線構造であってもよい。
【００５８】
また、中空部は、丸く処理された角部を有する六面体状であってもよく、丸い形状であってもよい。
【００５９】
また、弾性部材７１、７２は、電極組立体に向かって弾性力を作用することができ、弾性部材７１、７２は、傾斜面により形成される頂部が切断された円錐状であってもよい。
【００６０】
また、傾斜面は第１円周を規定する一軸終端と第２円周を規定する他の一軸終端を含んでもよく、第１円周は第２円周と異なってもよい。ここで、傾斜面はケースから電極組立体に向かって内側に傾いてもよい。
【００６１】
弾性部材７１は、空間Ｓ１で第１内側面１５１と第１外側面１０１の外郭に対応するように形成されてもよい。例えば、弾性部材７１は、電極組立体１０において第１外側面１０１の短辺側で帯形状の半円を形成し、長辺側で両側半円を連結する帯形状の直線で形成されてもよい。
【００６２】
例えば、中空部は傾斜面の周縁により規定されてもよく、傾斜面の周縁は４個の四分円部、および四分円部の終端を連結する直線部を含んでもよい。
【００６３】
図８は、電極組立体とケースの間に配置される弾性部材の作動状態断面図である。図８を参照すれば、弾性部材７１は、電極組立体１０の膨張（仮想線状態）により第１内側面１５１に支持され、電極組立体１０の第１外側面１０１上の外郭で中心に滑って移動しながら（仮想線状態）電極組立体１０の膨張力を吸収および伝達することができる。例えば、傾斜面は比較的に緩かったり比較的に圧迫された位置の間で動くことができ、中空部の軸を基準に傾斜面の傾斜角は比較的に緩い位置よりも比較的に圧迫された位置で大きくなってもよい。
【００６４】
つまり、弾性部材７１は半円形状および直線形状を通じて、２次電池１００の使用中、電極組立体１０の中心で発生する膨張力を伝達されてケース１５の外郭である第１内側壁１５１の長辺と短辺側に均一に分散させることができる（仮想線の矢印参照）。
【００６５】
ケース１５で機械的剛性が大きい部分が外郭であり、電極組立体１０の中央部分で最も大きく発生する膨張力がケース１５の外郭に分散するため、セルのスウェリングが効果的に抑制され得る。２次電池１００を設定時間の使用後にも、電極組立体１０で負極１１、セパレータ１３および正極１２の間の間隙は依然として設定範囲以内に維持され得る。
【００６６】
以下、本発明の他の実施形態について説明し、第１実施形態および前述した実施形態と比較して同一の構成についての説明を省略し、互いに異なる構成について比較説明する。
【００６７】
図９は、本発明の第２実施形態による２次電池２００において、電極組立体と弾性部材の配置関係を示す平面図である。図９を参照すれば、第２実施形態の２次電池２００において、弾性部材２７１は、電極組立体１０において第１外側面１０１の長辺と短辺の連結部分を帯形状の１／４円で形成し、長辺と短辺に対応して１／４円を連結する帯形状の直線で形成されてもよい。例えば、中空部は傾斜面の周縁により規定され、傾斜面の周縁は４個の四分円部、および四分円部の終端を連結する直線部を含んでもよい。
【００６８】
したがって、弾性部材２７１は１／４円形状および直線形状を通じて、２次電池２００の使用中、電極組立体１０の中心で発生する膨張力が伝達されてケース１５の外郭である第１内側壁１５１の長辺と短辺側に均一に分散させることができる。
【００６９】
本実施形態による弾性部材２７１は、１／４円を直線で連結してもよい。したがって、電極組立体１０の膨張力をケース１５のさらに外郭に伝達および分散させることができる。本実施形態による第１弾性部材２７１は、セルのスウェリング側面においてさらに有利になることもできる。
【００７０】
図１０は、本発明の第３実施形態による２次電池３００の断面図である。
【００７１】
図１０を参照すれば、本実施形態による２次電池３００において、弾性部材３７１、３７２はそれぞれ２個の皿ばねで形成されてもよい。つまり、弾性部材３７１、３７２は互いに面接触構造で配置される内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂをそれぞれ含んでもよい。例えば、複数の弾性部材３７１、３７２は、内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを含んでもよく、内側弾性部材７１ａ、７２ａは外側弾性部材７１ｂ、７２ｂと電極組立体１０との間に位置してもよく、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂはケース１５と内側弾性部材７１ａ、７２ａとの間に位置してもよく、複数の弾性部材３７１、３７２は傾斜面が同一方向に傾く表面接触状態で積層されてもよい。
【００７２】
内側弾性部材７１ａ、７２ａは、空間Ｓ１、Ｓ２で電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２にそれぞれ対応し、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂは空間Ｓ１、Ｓ２でケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２にそれぞれ対応してもよい。
【００７３】
したがって、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の膨張力は、内側弾性部材７１ａ、７２ａに伝達され得、次に外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを通じてケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２に伝達および分散され得る。
【００７４】
本実施形態による弾性部材３７１、３７２は、２個の皿ばねを使用するため、電極組立体１０の膨張力をケース１５に伝達および分散する信頼性を向上させることができる。
【００７５】
図１１は、本発明の第４実施形態による２次電池４００の断面図である。
【００７６】
図１１を参照すれば、本実施形態による２次電池４００において、弾性部材４７１、４７２はそれぞれ２個の皿ばねで形成され、互いに線接触構造で配置される内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂをそれぞれ含んでもよい。例えば、複数の弾性部材４７１、４７２は内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを含んでもよく、内側弾性部材７１ａ、７２ａは外側弾性部材７１ｂ、７２ｂと電極組立体１０との間に位置してもよく、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂはケース１５と内側弾性部材７１ａ、７２ａとの間に位置してもよく、複数の弾性部材４７１、４７２の傾斜面が反対方向に傾く線接触状態で積層されてもよい。
【００７７】
内側弾性部材７１ａ、７２ａは、空間Ｓ１、Ｓ２で電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２にそれぞれ対応し、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂは、空間Ｓ１、Ｓ２でケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２にそれぞれ対応してもよい。
【００７８】
したがって、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の膨張力は内側弾性部材７１ａ、７２ａに伝達され、次に外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを通じてケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２に伝達および分散され得る。
【００７９】
本実施形態による弾性部材４７１、４７２は、線接触構造で配置されて弾性支持されるため、電極組立体１０の膨張力をケース１５に伝達および分散する前に、内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂとの間で緩衝吸収することができる。
【００８０】
図１２は、本発明の第５実施形態による２次電池５００の断面図であり、図１３は、図１２に示されている電極組立体と弾性部材の配置関係を示す側面図である。
【００８１】
図１２および図１３を参照すれば、本実施形態による２次電池５００において、弾性部材５７１、５７２はそれぞれスロットディスクスプリング（ｓｌｏｔｔｅｄ ｄｉｓｃ ｓｐｒｉｎｇ）で形成されてもよい。例えば、中空部は丸い終端を有し外側に突出する指状の突起を有する楕円形であってもよい。
【００８２】
弾性部材５７１、５７２は、空間Ｓ１、Ｓ２で電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２とケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２にそれぞれ対応してもよい。この時、弾性部材５７１、５７２において中心に向かって伸張した伸張部７１ｅ、７２ｅは、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の中心部を支持することができる。
【００８３】
したがって、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の膨張力は内側弾性部材５７１、５７２に伝達され、次にケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２に伝達および分散され得る。
【００８４】
この時、伸張部７１ｅ、７２ｅは膨張力が最大に形成される電極組立体１０の中心部を支持するため、中心部の膨張力を電極組立体１０の外郭に分散し、同時にケース１５の外郭に伝達分散させることができる。
【００８５】
本実施形態による弾性部材５７１、５７２は、スロットディスクスプリングで形成されて電極組立体１０の中心部を支持するため、電極組立体１０中心部の膨張力を電極組立体１０の外郭に分散し、同時にケース１５の外郭に伝達分散することができる。
【００８６】
以上で本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 電極組立体
１１ 負極
１１ａ、１２ａ 無地部
１２ 正極
１３ セパレータ
１５ ケース
２０ キャッププレート
２１、２２ 第１、第２電極端子
２１ａ、２２ａ 柱部
２１ｂ、２２ｂ フランジ
２１ｄ、２２ｄ ターミナルプレート
２１ｃ、２２ｃ トッププレート
２４ ベントホール
２５ ベントプレート
２７ 密封キャップ
２９ 電解液注入口
３１ 負極集電リードタブ
３２ 正極集電リードタブ
３６ 負極ガスケット
４１、４２ 絶縁部材
３９ 正極ガスケット
６３、６４、６５、６６ 第１、第２、第３、第４電極組立体接合部
７１、７２、２７１、３７１、３７２、４７１、４７２、５７１、５７２ 弾性部材
７１ａ、７２ａ 内側弾性部材
７１ｂ、７２ｂ 外側弾性部材
７１ｅ、７２ｅ 伸張部
１００、２００、３００、４００、５００ ２次電池
１０１、１０２ 第１、第２外側面
１５１、１５２ 第１、第２内側面
３１１、３１２ 端子ホール
Ｓ１、Ｓ２ 空間
【技術分野】
【０００１】
本記載は、セルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）を抑制する２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
２次電池（ｒｅｃｈａｒｇｅａｂｌｅ ｂａｔｔｅｒｙ）は一次電池とは異なり充電および放電を反復的に行う電池である。小容量の２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使用され、大容量２次電池は、ハイブリッド自動車などのモータ駆動用電源として使用され得る。
【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２次電池が開発されている。高出力２次電池は、複数の２次電池を直列に連結して構成され、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使用され得る。
【０００４】
２次電池は、セパレータ（ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両面に正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）と負極（ｎｅｇａｔｉｖｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を備えて形成される電極組立体、電極組立体を内蔵するケース、ケースの開口を密閉するキャッププレート、およびキャッププレートに貫通設置されて電極組立体に電気的に連結される電極端子を含む。
【０００５】
電極組立体で充電および放電が反復されるため、過度な熱が発生したり、電解液が分解される。したがって、正極、セパレータおよび負極の間の間隔が拡大され、電極組立体が膨張するようになる。それにより、セルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の一側面は、その目的は、正極、セパレータおよび負極の間の間隙を設定範囲以内に維持させることによって電極組立体の膨張を抑制する２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】
本発明の一実施形態による２次電池は、電極組立体、電極組立体を収容するケース、およびケースと電極組立体の外表面との間に配置される弾性部材を含み、弾性部材は、一軸を有する中空部で規定された傾斜面を含み、傾斜面は、中空部の一軸に相対的に傾いた位置を有する。
【０００８】
また、弾性部材は、中空部を囲む環状構造を有してもよい。
【０００９】
また、環状構造は、閉曲線構造であってもよい。
【００１０】
また、中空部は、丸く処理された角部を有する六面体状であってもよい。
【００１１】
また、中空部は、丸い終端を有し、外側に突出する指状突起を有する楕円形であってもよい。
【００１２】
また、中空部は、丸い形状であってもよい。
【００１３】
また、中空部は、傾斜面の周縁により規定されてもよく、傾斜面の周縁は、互いに向き合う凹部を有する一対の曲線部、および曲線部の終端を連結する一対の直線部を含んでもよい。
【００１４】
また、中空部は、傾斜面の周縁により規定されてもよく、傾斜面の周縁は、４個の四分円部、および四分円部の終端を連結する直線部を含んでもよい。
【００１５】
また、２次電池は、電極組立体の外表面とケースとの間に複数の弾性部材を含んでもよい。
【００１６】
また、複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、内側弾性部材は、外側弾性部材と電極組立体との間に位置し、外側弾性部材は、ケースと内側弾性部材との間に位置し、複数の弾性部材は、傾斜面が同一方向に傾く表面接触状態で積層されてもよい。
【００１７】
また、複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、内側弾性部材は、外側弾性部材と電極組立体との間に位置し、外側弾性部材は、ケースと内側弾性部材との間に位置し、複数の弾性部材は、傾斜面が反対方向に傾く線接触状態で積層されてもよい。
【００１８】
また、弾性部材は、電極組立体に向かって弾性力を作用してもよい。
【００１９】
また、弾性部材は、傾斜面により形成される頂部が切断された円錐状であってもよい。
【００２０】
また、傾斜面は、第１円周を規定する一軸終端と第２円周を規定する他の一軸終端を含んでもよく、第１円周は第２円周と異なってもよい。
【００２１】
また、傾斜面は、ケースから電極組立体に向かって内側に傾いてもよい。
【００２２】
また、傾斜面は、比較的に緩かったり比較的に圧迫された位置の間で動き、中空部の軸を基準に傾斜面の傾斜角は比較的に緩い位置よりも比較的に圧迫された位置で大きくなってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明の一側面によれば、電極組立体とケースとの間の空間に弾性部材を設置し、ケースの反力により電極組立体を設定された圧力に支持することによって、使用初期から正極、セパレータおよび負極の間の間隙を設定範囲以内に維持させる効果がある。
【００２４】
また、本発明の他の一側面によれば、弾性部材が電極組立体とケースとの間の空間の外郭に設置され、電極組立体の中央部で発生する膨張力をケースの外郭に分散させるため、設定時間の使用後にも、正極、セパレータおよび負極の間の間隙が設定範囲以内に維持される。したがって、電極組立体のスウェリングおよびセルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態による２次電池の斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】図１の２次電池において電極組立体と負極集電リードタブの連結状態の側面図である。
【図５】図１のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図３の電極組立体と弾性部材を分解して示す斜視図である。
【図７】図６の平面図である。
【図８】電極組立体とケースの間に配置される弾性部材の作動状態断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態による２次電池において、電極組立体と弾性部材の配置関係を示す平面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による２次電池の断面図である。
【図１１】本発明の第４実施形態による２次電池の断面図である。
【図１２】本発明の第５実施形態による２次電池の断面図である。
【図１３】図１２に示されている電極組立体と弾性部材の配置関係を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本発明は多様な異なる形態で具現され、ここで説明する実施形態に限定されない。図面において、本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体を通して同一または類似する構成要素については同一の図面符号を付した。
【００２７】
図１は、本発明の第１実施形態による２次電池の斜視図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線断面図であり、図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００２８】
図１乃至図３を参照すれば、第１実施形態による２次電池１００は、電極組立体１０、電極組立体１０を内蔵するケース１５、ケース１５の開口に結合されるキャッププレート２０、キャッププレート２０に設置される第１、第２電極端子２１、２２、およびケース１５と電極組立体１０との間に設置される弾性部材７１、７２を含んでもよい。電極組立体１０は、一つまたは複数で形成されてもよい。
【００２９】
第１実施形態による２次電池１００は、角型のリチウムイオン２次電池を例示する。しかし、本発明は第１実施形態に制限されず、リチウムポリマー２次電池または円筒型２次電池など多様な形態の２次電池に適用され得る。
【００３０】
図３を参照すれば、電極組立体１０は、絶縁体であるセパレータ１３の両面に負極（ｎｅｇａｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１１と正極（ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ）１２を含んでもよい。負極１１、セパレータ１３および正極１２をゼリーロール状態で巻き取って形成されてもよい。
【００３１】
また、電極組立体は、セパレータを間に置いて単一板からなる負極と正極を積層して組み立てられたり、負極、セパレータおよび正極をジグザグ方式に畳んで積層して組み立てられてもよい（図示せず）。
【００３２】
負極１１および正極１２は、それぞれ金属板の集電体に活物質を塗布したコーティング部、および活物質を塗布せずに露出した集電体で形成される無地部１１ａ、１２ａを含んでもよい。
【００３３】
負極１１の無地部１１ａは、巻き取られる負極１１に沿って負極１１の一側端部に形成されてもよい。正極１２の無地部１２ａは、巻き取られる正極１２に沿って正極１２の一側端部に形成されてもよい。したがって、無地部１１ａ、１２ａは電極組立体１０の両端にそれぞれ配置されてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、電極組立体１０は複数で形成されてもよい。したがって、電極組立体１０においてそれぞれの負極１１は負極集電リードタブ３１を通じて電気的に連結されてもよい。また、正極１２は正極集電リードタブ３２により電気的に連結されてもよい。図示してはいないが、本発明は電極組立体を一つで形成する２次電池にも適用され得る。
【００３５】
例えば、ケース１５は内部に電極組立体１０と電解液を収容する空間を設定するようにほぼ直六面体からなってもよく、外部と内部空間を連結する開口を直六面体の一面に形成してもよい。開口は電極組立体１０をケース１５の内部に挿入することができるようにする。
【００３６】
キャッププレート２０は、薄い板材からなってもよく、ケース１５の開口に設置されることによってケース１５を密閉することができる。キャッププレート２０は、電解液注入口２９とベントホール２３をさらに備えてもよい。電解液注入口２９は、ケース１５にキャッププレート２０を結合した後、ケース１５内部に電解液の注入を可能にする。電解液の注入後、電解液注入口２９は密封キャップ２７で密封されてもよい。
【００３７】
ベントホール２４は、２次電池１００の内部圧力の排出を可能にし、ベントプレート２５で密閉され得る。２次電池１００の内部圧力が設定圧力に到達すれば、ベントプレート２５が開放され得る。ベントプレート２５は、開放を誘導する切欠を有してもよい。
【００３８】
第１、第２電極端子２１、２２は、キャッププレート２０を貫通して設置されて電極組立体１０に電気的に連結されてもよい。つまり、第１、第２電極端子２１、２２は、電極組立体１０の負極１１と正極１２にそれぞれ電気的に連結されてもよい。したがって、電極組立体１０は、第１、第２電極端子２１、２２を通じてケース１５の外部に電気的に引出され得る。
【００３９】
第１、第２電極端子２１、２２は、キャッププレート２０に形成されたそれぞれの端子ホール３１１、３１２に設置される柱部２１ａ、２２ａ、ケース１５の内側で柱部２１ａ、２２ａに形成されるフランジ２１ｂ、２２ｂ、およびケース１５の外側に配置されて柱部２１ａ、２２ａに結合されるターミナルプレート２１ｄ、２２ｄを含んでもよい。
ターミナルプレート２１ｄ、２２ｄは、隣接した他の２次電池のターミナルプレート（図示せず）にバスバー（図示せず）で連結され得るため、２次電池１００を直列または並列に連結することができるようにする。
【００４０】
第１電極端子２１側において、負極ガスケット３６は、第１電極端子２１の柱部２１ａとキャッププレート２０の端子ホール３１１内面との間に設置され、第１電極端子２１の柱部２１ａとキャッププレート２０の端子ホール３１１との間をシーリングすることができる。負極ガスケット３６は、フランジ２１ｂとキャッププレート２０との間にさらに延長設置され、フランジ２１ｂとキャッププレート２０との間をさらにシーリングすることができる。つまり、負極ガスケット３６は、キャッププレート２０に第１電極端子２１を設置することによって端子ホール３１１を通じて電解液が漏れること（ｌｅａｋ）を防止することができる。
【００４１】
第２電極端子２２側において、正極ガスケット３９は、第２電極端子２２の柱部２２ａとキャッププレート２０の端子ホール３１２内面との間に設置され、第２電極端子２２の柱部２２ａとキャッププレート２０の端子ホール３１２との間をシーリングすることができる。正極ガスケット３９は、フランジ２２ｂとキャッププレート２０との間にさらに延長設置され、フランジ２２ｂとキャッププレート２０との間をさらにシーリングすることができる。
【００４２】
例えば、第２電極端子２２は、キャッププレート２０に設置されてもよい。したがって、正極ガスケット３９は、キャッププレート２０に第２電極端子２２を設置することによって端子ホール３１２を通じて電解液が漏れること（ｌｅａｋ）を防止することができる。
【００４３】
また、トッププレート２１ｃとターミナルプレート２１ｄは絶縁部材４１、４２で絶縁され得る。
【００４４】
負極、正極集電リードタブ３１、３２は、第１、第２電極端子２１、２２を電極組立体１０の負極１１と正極１２に電気的にそれぞれ連結することができる。つまり、負極、正極集電リードタブ３１、３２を柱部２１ａ、２２ａの下端に結合して下端をコーキングすることによって、負極、正極集電リードタブ３１、３２はフランジ２１ｂ、２２ｂに支持されながら柱部２１ａ、２２ａの下端に結合され得る。
【００４５】
負極、正極集電リードタブ３１、３２は同一の構造で形成されるため、正極集電リードタブ３２についての説明は省略し、負極集電リードタブ３１を例に挙げて４個の電極組立体１０に連結される構成を説明する。
【００４６】
図４は、図１の２次電池において電極組立体と負極集電リードタブの連結状態の側面図である。図４を参照すれば、負極集電リードタブ３１は第１電極端子２１に連結され、電極組立体１０の間に挿入される第１、第２、第３、第４電極組立体接合部６３、６４、６５、６６を含んでもよい。
【００４７】
４個の電極組立体１０は互いに重複してもよい。また、両側端部にそれぞれの無地部１１ａ、１２ａが形成されてもよい。図４において負極１１の無地部１１ａは活物質がコーティングされたコーティング部よりも小さな厚さを有するため、無地部１１ａの間には離隔した空間が形成され得る。第１、第２、第３、第４電極組立体接合部６３、６４、６５、６６は無地部１１ａの間の空間にそれぞれ挿入設置されてもよい。
【００４８】
第１、第２、第３、第４電極組立体接合部６３、６４、６５、６６は、折り曲げられて平行に形成され、負極１１の無地部１１ａと平行に配置されて無地部１１ａに超音波溶接で接合されてもよい。
【００４９】
図３を参照すれば、負極、正極絶縁部材４１、４２は、負極、正極集電リードタブ３１、３２とキャッププレート２０との間にそれぞれ設置されてもよく、負極、正極集電リードタブ３１、３２とキャッププレート２０をそれぞれ電気的に絶縁させることができる。
【００５０】
図５は、図１のＶ−Ｖ線断面図である。図２および図５を参照すれば、弾性部材７１、７２は、ケース１５と電極組立体１０との間に設定される空間Ｓ１、Ｓ２にそれぞれ設置されてもよい。本実施形態で示されてはいないが、弾性部材７１、７２は複数の電極組立体１０のうちの外側に配置される電極組立体１０とケース１５の内面との間にそれぞれ設置されてもよい。図５に示されているように、弾性部材７１、７２は、複数の電極組立体１０のうちの外側とケース１５の内側に設置されて電極組立体１０を弾性的に支持する。例えば、弾性部材７１、７２は、ケース１５と電極組立体１０の外表面との間に設置されてもよい。
【００５１】
弾性部材７１、７２は、２次電池１００を最初に使用する前から自体弾性によるケース１５の反力により電極組立体１０を設定された圧力に支持することによって、負極１１、セパレータ１３および正極１２の間の間隙を設定範囲以内に維持させることができる。したがって、２次電池１００の使用初期にガス発生が抑制され得、これによって、セルのスウェリング（ｃｅｌｌ ｓｗｅｌｌｉｎｇ）が抑制され得る。
【００５２】
弾性部材７１、７２は、電極組立体１０とケース１５との間に設定される空間Ｓ１、Ｓ２のうち外郭側に設置され、電極組立体１０を支持することができる。したがって、弾性部材７１、７２は２次電池１００の使用中に、電極組立体１０の中央部で発生される膨張力をケース１５の外郭に分散させることができる。
【００５３】
ケース１５は、構造的に外郭部分で最も大きい機械的剛性を有することができる。したがって、弾性部材７１、７２が電極組立体１０の外郭を支持ことができるため、セルのスウェリングを効果的に防止することができる。
【００５４】
例示された通り、ケース１５は直六面体で形成され得るため、６面のうち、長方形の広い面積を有する２面の第１、第２内側面１５１、１５２を有することができる。電極組立体１０は、無地部１１ａ、１２ａを除外した部分で画定され、第１、第２内側面１５１、１５２に対応する第１、第２外側面１０１、１０２を有することができる。第１、第２外側面１０１、１０２は、複数電極組立体１０のうちの外側に配置される最外側面であり、一つの電極組立体１０の外側両面（図示せず）であってもよい。
【００５５】
弾性部材７１、７２は、各空間Ｓ１、Ｓ２で第１、第２内側面１５１、１５２および第１、第２外側面１０１、１０２の外郭側に対応して配置されてもよい。弾性部材７１、７２は、ステンレスや銅合金で形成されてもよい。便宜上、空間Ｓ１の第１内側面１５１と第１外側面１０１との間に配置される弾性部材７１を例に挙げて説明する。
【００５６】
図６は、図３の電極組立体と弾性部材を分解して示す斜視図であり、図７は、図６の平面図である。図６および図７を参照すれば、弾性部材７１、７２は、皿ばね（Ｂｅｌｌｅｖｉｌｌｅ ｓｐｒｉｎｇ）で形成される。例えば、それぞれの弾性部材７１、７２は設定された幅を有する閉曲線を形成する帯形状の皿形で形成されてもよい。
【００５７】
本実施形態によれば、弾性部材７１、７２は、一軸を有する中空部を規定する傾斜面を含んでもよく、傾斜面は前記中空部の前記一軸に相対的に傾いた位置を有してもよい。ここで、弾性部材７１、７２は、前記中空部を囲む環状構造を有してもよく、環状構造は閉曲線構造であってもよい。
【００５８】
また、中空部は、丸く処理された角部を有する六面体状であってもよく、丸い形状であってもよい。
【００５９】
また、弾性部材７１、７２は、電極組立体に向かって弾性力を作用することができ、弾性部材７１、７２は、傾斜面により形成される頂部が切断された円錐状であってもよい。
【００６０】
また、傾斜面は第１円周を規定する一軸終端と第２円周を規定する他の一軸終端を含んでもよく、第１円周は第２円周と異なってもよい。ここで、傾斜面はケースから電極組立体に向かって内側に傾いてもよい。
【００６１】
弾性部材７１は、空間Ｓ１で第１内側面１５１と第１外側面１０１の外郭に対応するように形成されてもよい。例えば、弾性部材７１は、電極組立体１０において第１外側面１０１の短辺側で帯形状の半円を形成し、長辺側で両側半円を連結する帯形状の直線で形成されてもよい。
【００６２】
例えば、中空部は傾斜面の周縁により規定されてもよく、傾斜面の周縁は４個の四分円部、および四分円部の終端を連結する直線部を含んでもよい。
【００６３】
図８は、電極組立体とケースの間に配置される弾性部材の作動状態断面図である。図８を参照すれば、弾性部材７１は、電極組立体１０の膨張（仮想線状態）により第１内側面１５１に支持され、電極組立体１０の第１外側面１０１上の外郭で中心に滑って移動しながら（仮想線状態）電極組立体１０の膨張力を吸収および伝達することができる。例えば、傾斜面は比較的に緩かったり比較的に圧迫された位置の間で動くことができ、中空部の軸を基準に傾斜面の傾斜角は比較的に緩い位置よりも比較的に圧迫された位置で大きくなってもよい。
【００６４】
つまり、弾性部材７１は半円形状および直線形状を通じて、２次電池１００の使用中、電極組立体１０の中心で発生する膨張力を伝達されてケース１５の外郭である第１内側壁１５１の長辺と短辺側に均一に分散させることができる（仮想線の矢印参照）。
【００６５】
ケース１５で機械的剛性が大きい部分が外郭であり、電極組立体１０の中央部分で最も大きく発生する膨張力がケース１５の外郭に分散するため、セルのスウェリングが効果的に抑制され得る。２次電池１００を設定時間の使用後にも、電極組立体１０で負極１１、セパレータ１３および正極１２の間の間隙は依然として設定範囲以内に維持され得る。
【００６６】
以下、本発明の他の実施形態について説明し、第１実施形態および前述した実施形態と比較して同一の構成についての説明を省略し、互いに異なる構成について比較説明する。
【００６７】
図９は、本発明の第２実施形態による２次電池２００において、電極組立体と弾性部材の配置関係を示す平面図である。図９を参照すれば、第２実施形態の２次電池２００において、弾性部材２７１は、電極組立体１０において第１外側面１０１の長辺と短辺の連結部分を帯形状の１／４円で形成し、長辺と短辺に対応して１／４円を連結する帯形状の直線で形成されてもよい。例えば、中空部は傾斜面の周縁により規定され、傾斜面の周縁は４個の四分円部、および四分円部の終端を連結する直線部を含んでもよい。
【００６８】
したがって、弾性部材２７１は１／４円形状および直線形状を通じて、２次電池２００の使用中、電極組立体１０の中心で発生する膨張力が伝達されてケース１５の外郭である第１内側壁１５１の長辺と短辺側に均一に分散させることができる。
【００６９】
本実施形態による弾性部材２７１は、１／４円を直線で連結してもよい。したがって、電極組立体１０の膨張力をケース１５のさらに外郭に伝達および分散させることができる。本実施形態による第１弾性部材２７１は、セルのスウェリング側面においてさらに有利になることもできる。
【００７０】
図１０は、本発明の第３実施形態による２次電池３００の断面図である。
【００７１】
図１０を参照すれば、本実施形態による２次電池３００において、弾性部材３７１、３７２はそれぞれ２個の皿ばねで形成されてもよい。つまり、弾性部材３７１、３７２は互いに面接触構造で配置される内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂをそれぞれ含んでもよい。例えば、複数の弾性部材３７１、３７２は、内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを含んでもよく、内側弾性部材７１ａ、７２ａは外側弾性部材７１ｂ、７２ｂと電極組立体１０との間に位置してもよく、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂはケース１５と内側弾性部材７１ａ、７２ａとの間に位置してもよく、複数の弾性部材３７１、３７２は傾斜面が同一方向に傾く表面接触状態で積層されてもよい。
【００７２】
内側弾性部材７１ａ、７２ａは、空間Ｓ１、Ｓ２で電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２にそれぞれ対応し、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂは空間Ｓ１、Ｓ２でケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２にそれぞれ対応してもよい。
【００７３】
したがって、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の膨張力は、内側弾性部材７１ａ、７２ａに伝達され得、次に外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを通じてケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２に伝達および分散され得る。
【００７４】
本実施形態による弾性部材３７１、３７２は、２個の皿ばねを使用するため、電極組立体１０の膨張力をケース１５に伝達および分散する信頼性を向上させることができる。
【００７５】
図１１は、本発明の第４実施形態による２次電池４００の断面図である。
【００７６】
図１１を参照すれば、本実施形態による２次電池４００において、弾性部材４７１、４７２はそれぞれ２個の皿ばねで形成され、互いに線接触構造で配置される内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂをそれぞれ含んでもよい。例えば、複数の弾性部材４７１、４７２は内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを含んでもよく、内側弾性部材７１ａ、７２ａは外側弾性部材７１ｂ、７２ｂと電極組立体１０との間に位置してもよく、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂはケース１５と内側弾性部材７１ａ、７２ａとの間に位置してもよく、複数の弾性部材４７１、４７２の傾斜面が反対方向に傾く線接触状態で積層されてもよい。
【００７７】
内側弾性部材７１ａ、７２ａは、空間Ｓ１、Ｓ２で電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２にそれぞれ対応し、外側弾性部材７１ｂ、７２ｂは、空間Ｓ１、Ｓ２でケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２にそれぞれ対応してもよい。
【００７８】
したがって、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の膨張力は内側弾性部材７１ａ、７２ａに伝達され、次に外側弾性部材７１ｂ、７２ｂを通じてケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２に伝達および分散され得る。
【００７９】
本実施形態による弾性部材４７１、４７２は、線接触構造で配置されて弾性支持されるため、電極組立体１０の膨張力をケース１５に伝達および分散する前に、内側弾性部材７１ａ、７２ａと外側弾性部材７１ｂ、７２ｂとの間で緩衝吸収することができる。
【００８０】
図１２は、本発明の第５実施形態による２次電池５００の断面図であり、図１３は、図１２に示されている電極組立体と弾性部材の配置関係を示す側面図である。
【００８１】
図１２および図１３を参照すれば、本実施形態による２次電池５００において、弾性部材５７１、５７２はそれぞれスロットディスクスプリング（ｓｌｏｔｔｅｄ ｄｉｓｃ ｓｐｒｉｎｇ）で形成されてもよい。例えば、中空部は丸い終端を有し外側に突出する指状の突起を有する楕円形であってもよい。
【００８２】
弾性部材５７１、５７２は、空間Ｓ１、Ｓ２で電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２とケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２にそれぞれ対応してもよい。この時、弾性部材５７１、５７２において中心に向かって伸張した伸張部７１ｅ、７２ｅは、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の中心部を支持することができる。
【００８３】
したがって、電極組立体１０の第１、第２外側面１０１、１０２の膨張力は内側弾性部材５７１、５７２に伝達され、次にケース１５の第１、第２内側面１５１、１５２に伝達および分散され得る。
【００８４】
この時、伸張部７１ｅ、７２ｅは膨張力が最大に形成される電極組立体１０の中心部を支持するため、中心部の膨張力を電極組立体１０の外郭に分散し、同時にケース１５の外郭に伝達分散させることができる。
【００８５】
本実施形態による弾性部材５７１、５７２は、スロットディスクスプリングで形成されて電極組立体１０の中心部を支持するため、電極組立体１０中心部の膨張力を電極組立体１０の外郭に分散し、同時にケース１５の外郭に伝達分散することができる。
【００８６】
以上で本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるのではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ 電極組立体
１１ 負極
１１ａ、１２ａ 無地部
１２ 正極
１３ セパレータ
１５ ケース
２０ キャッププレート
２１、２２ 第１、第２電極端子
２１ａ、２２ａ 柱部
２１ｂ、２２ｂ フランジ
２１ｄ、２２ｄ ターミナルプレート
２１ｃ、２２ｃ トッププレート
２４ ベントホール
２５ ベントプレート
２７ 密封キャップ
２９ 電解液注入口
３１ 負極集電リードタブ
３２ 正極集電リードタブ
３６ 負極ガスケット
４１、４２ 絶縁部材
３９ 正極ガスケット
６３、６４、６５、６６ 第１、第２、第３、第４電極組立体接合部
７１、７２、２７１、３７１、３７２、４７１、４７２、５７１、５７２ 弾性部材
７１ａ、７２ａ 内側弾性部材
７１ｂ、７２ｂ 外側弾性部材
７１ｅ、７２ｅ 伸張部
１００、２００、３００、４００、５００ ２次電池
１０１、１０２ 第１、第２外側面
１５１、１５２ 第１、第２内側面
３１１、３１２ 端子ホール
Ｓ１、Ｓ２ 空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極組立体；
前記電極組立体を収容するケース；および
前記ケースと前記電極組立体の外表面との間に配置される弾性部材を含み、
前記弾性部材は、一軸を有する中空部を規定する傾斜面を含み、
前記傾斜面は、前記中空部の前記一軸に相対的に傾いた位置を有する、２次電池。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記中空部を囲む環状構造を有する、請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記環状構造は、閉曲線構造である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項４】
前記中空部は、丸く処理された角部を有する六面体状である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項５】
前記中空部は、丸い終端を有し、外側に突出する指状突起を有する楕円形である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項６】
前記中空部は、丸い形状である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項７】
前記中空部は、前記傾斜面の周縁により規定され、
前記傾斜面の前記周縁は、互いに向き合う凹部を有する一対の曲線部、および前記曲線部の終端を連結する一対の直線部を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項８】
前記中空部は、前記傾斜面の周縁により規定され、
前記傾斜面の前記周縁は、４個の四分円部、および前記四分円部の終端を連結する直線部を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項９】
前記２次電池は、前記電極組立体の外表面と前記ケースとの間に複数の弾性部材を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１０】
前記複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、
前記内側弾性部材は、前記外側弾性部材と前記電極組立体との間に位置し、前記外側弾性部材は、前記ケースと前記内側弾性部材との間に位置し、前記複数の弾性部材は、前記傾斜面が同一方向に傾く表面接触状態で積層される、請求項９に記載の２次電池。
【請求項１１】
前記複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、
前記内側弾性部材は、前記外側弾性部材と前記電極組立体との間に位置し、前記外側弾性部材は、前記ケースと前記内側弾性部材との間に位置し、前記複数の弾性部材は、前記傾斜面が反対方向に傾く線接触状態で積層される、請求項９に記載の２次電池。
【請求項１２】
前記弾性部材は、前記電極組立体に向かって弾性力を作用する、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１３】
前記弾性部材は、前記傾斜面により形成される頂部が切断された円錐状である、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１４】
前記傾斜面は、第１円周を規定する一軸終端と第２円周を規定する他の一軸終端を含み、前記第１円周は前記第２円周と異なる、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１５】
前記傾斜面は、前記ケースから前記電極組立体に向かって内側に傾いた、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１６】
前記傾斜面は、比較的に緩かったり比較的に圧迫された位置の間で動き、前記中空部の前記軸を基準に前記傾斜面の傾斜角は前記比較的に緩い位置よりも前記比較的に圧迫された位置で大きい、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１】
電極組立体；
前記電極組立体を収容するケース；および
前記ケースと前記電極組立体の外表面との間に配置される弾性部材を含み、
前記弾性部材は、一軸を有する中空部を規定する傾斜面を含み、
前記傾斜面は、前記中空部の前記一軸に相対的に傾いた位置を有する、２次電池。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記中空部を囲む環状構造を有する、請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記環状構造は、閉曲線構造である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項４】
前記中空部は、丸く処理された角部を有する六面体状である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項５】
前記中空部は、丸い終端を有し、外側に突出する指状突起を有する楕円形である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項６】
前記中空部は、丸い形状である、請求項２に記載の２次電池。
【請求項７】
前記中空部は、前記傾斜面の周縁により規定され、
前記傾斜面の前記周縁は、互いに向き合う凹部を有する一対の曲線部、および前記曲線部の終端を連結する一対の直線部を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項８】
前記中空部は、前記傾斜面の周縁により規定され、
前記傾斜面の前記周縁は、４個の四分円部、および前記四分円部の終端を連結する直線部を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項９】
前記２次電池は、前記電極組立体の外表面と前記ケースとの間に複数の弾性部材を含む、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１０】
前記複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、
前記内側弾性部材は、前記外側弾性部材と前記電極組立体との間に位置し、前記外側弾性部材は、前記ケースと前記内側弾性部材との間に位置し、前記複数の弾性部材は、前記傾斜面が同一方向に傾く表面接触状態で積層される、請求項９に記載の２次電池。
【請求項１１】
前記複数の弾性部材は、内側弾性部材と外側弾性部材を含み、
前記内側弾性部材は、前記外側弾性部材と前記電極組立体との間に位置し、前記外側弾性部材は、前記ケースと前記内側弾性部材との間に位置し、前記複数の弾性部材は、前記傾斜面が反対方向に傾く線接触状態で積層される、請求項９に記載の２次電池。
【請求項１２】
前記弾性部材は、前記電極組立体に向かって弾性力を作用する、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１３】
前記弾性部材は、前記傾斜面により形成される頂部が切断された円錐状である、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１４】
前記傾斜面は、第１円周を規定する一軸終端と第２円周を規定する他の一軸終端を含み、前記第１円周は前記第２円周と異なる、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１５】
前記傾斜面は、前記ケースから前記電極組立体に向かって内側に傾いた、請求項１に記載の２次電池。
【請求項１６】
前記傾斜面は、比較的に緩かったり比較的に圧迫された位置の間で動き、前記中空部の前記軸を基準に前記傾斜面の傾斜角は前記比較的に緩い位置よりも前記比較的に圧迫された位置で大きい、請求項１に記載の２次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−９９４７６（Ｐ２０１２−９９４７６Ａ）
【公開日】平成２４年５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４００８１（Ｐ２０１１−２４００８１）
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【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５月２４日（２０１２．５．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１日（２０１１．１１．１）
【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）】
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