特許 6047810 二次電池、これを含む二次電池モジュール及び二次電池パック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6047810

(24)【登録日】2016年12月2日

(45)【発行日】2016年12月21日

(54)【発明の名称】二次電池、これを含む二次電池モジュール及び二次電池パック

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/48 20060101AFI20161212BHJP

   H01M 2/10 20060101ALI20161212BHJP

   H01M 2/08 20060101ALI20161212BHJP

   H01M 2/16 20060101ALI20161212BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20161212BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/48 301

   H01M2/10 E

   H01M2/10 Y

   H01M2/08 K

   H01M2/16 P

   H01M10/04 W

【請求項の数】15

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-555907(P2015-555907)

(86)(22)【出願日】2014年1月15日

(65)【公表番号】特表2016-510485(P2016-510485A)

(43)【公表日】2016年4月7日

(86)【国際出願番号】KR2014000414

(87)【国際公開番号】WO2014181950

(87)【国際公開日】20141113

【審査請求日】2015年7月31日

(31)【優先権主張番号】10-2013-0050637

(32)【優先日】2013年5月6日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】500239823

【氏名又は名称】エルジー・ケム・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100122161

【弁理士】

【氏名又は名称】渡部 崇

(72)【発明者】

【氏名】ソン−ユーン・リム

【審査官】 古河 雅輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−３１３４３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２７７１７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２１００３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１８７７５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−１２８９０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２７２１１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２１４６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１４１７８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２９４１０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／００− ２／１０

Ｈ０１Ｍ ２／１４− ２／１８

Ｈ０１Ｍ １０／００−１０／０４

Ｈ０１Ｍ １０／０６−１０／３４

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／６６７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極板を横切って形成された少なくとも一つの非コーティング部通路を備える単位セルを含むセルアセンブリーと、
前記非コーティング部通路内に位置する温度感知部及び前記温度感知部から延長されるセンサーリードを含む温度センサーと、
前記セルアセンブリーを収容し、前記センサーリードが外部に引き出された状態で封止される電池ケースと、を含む二次電池。

【請求項2】

前記セルアセンブリーが複数の単位セルを含み、
前記温度感知部が、前記複数の単位セルのうち前記セルアセンブリーの中央に位置する単位セルに形成された前記非コーティング部通路内に位置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】

前記単位セルが、
正極タブを備える正極板と、
負極タブを備える負極板と、
前記正極板と負極板との間に介される分離フィルムと、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。

【請求項4】

前記非コーティング部通路が、前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つに対応する位置に前記正極タブ及び負極タブの延長方向に平行な方向に形成され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】

前記温度感知部が、前記非コーティング部通路内に設けられ、前記正極タブまたは負極タブに隣接した位置に設けられることを特徴とする、請求項４に記載の二次電池。

【請求項6】

前記セルアセンブリーに接続され、前記電池ケースの外部に引き出される一対の電極リードをさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。

【請求項7】

前記センサーリードが、前記電池ケースの周縁部において、前記電極リードが引き出される領域を除いた領域を通じて前記電池ケースの外部に引き出されることを特徴とする、請求項６に記載の二次電池。

【請求項8】

前記温度感知部が、絶縁フィルムでコーティングされていることを特徴とする、請求項３に記載の二次電池。

【請求項9】

前記絶縁フィルムが、前記分離フィルムと同じ材質からなることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。

【請求項10】

前記絶縁フィルムが、前記分離フィルムよりも軟化点の高い高分子物質からなることを特徴とする、請求項８に記載の二次電池。

【請求項11】

前記温度感知部が、ＲＴＤ、サーモカップラー及びサーミスターより選択された何れか一つであることを特徴とする、請求項１に記載の二次電池。

【請求項12】

請求項１から１１の何れか一項に記載の二次電池と、
前記温度センサーによって測定された前記二次電池内部の温度が臨界温度を超える場合、前記二次電池の動作を中断させる制御部と、を含む二次電池モジュール。

【請求項13】

請求項１２に記載の二次電池モジュールを二つ以上含む、バッテリーパック。

【請求項14】

請求項１３に記載のバッテリーパックと、
前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、を含む、バッテリー駆動システム。

【請求項15】

前記負荷が、前記バッテリーパックから電力の供給を受けて動作する電気駆動手段または電力変換回路であることを特徴とする、請求項１４に記載のバッテリー駆動システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池、これを含む二次電池モジュール及び二次電池パックに関し、より詳しくは、ガス排出通路及び温度センサーを備える二次電池、これを含む二次電池モジュール及び二次電池パックに関する。

【0002】

本出願は、２０１３年５月６日出願の韓国特許出願第１０−２０１３−００５０６３７号に基づく優先権を主張し、当該出願の明細書及び図面に開示された内容は、すべて本出願に援用される。

【背景技術】

【0003】

近年、化石エネルギーの枯渇と環境汚染によって、化石エネルギーを使用することなく電気エネルギーを用いて駆動できる電気製品に対する関心が高まりつつある。

【0004】

これにつれて、モバイル機器、電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電力貯蔵装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）、無停電電源装置（ＵＰＳ）などについての技術開発と需要が増加することに伴い、エネルギー源としての二次電池の需要が急激に増加しつつある。特に、電気自動車やハイブリッド自動車に使用される二次電池は、高出力、大容量の二次電池であって、これについての研究が活発に進みつつある。

【0005】

現在、商用化した二次電池としては、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池、リチウム二次電池などがあり、特に、リチウム二次電池は、既存の鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−亜鉛電池などの他の二次電池に比べて単位重量当たりエネルギー密度が高くて急速充電が可能であるため、その使用が大幅に増加しつつある。また、リチウム二次電池は、ニッケル−カドミウム電池やニッケル−メタルハイドライド電池に比べて作動電圧が３倍高く、単位重量当たりエネルギー密度の特性にも優れることから、その使用が急激に増加しつつある。

【0006】

リチウム二次電池は、電解質の種類によって液体電解質を使用するリチウムイオン電池と、高分子固体電解質を使用するリチウムイオンポリマー電池と、に区分することができる。また、二次電池は、外装材の種類によってパウチ型、円筒型、角形などに分けられる。

【0007】

二次電池の一例であるパウチ型二次電池は、アルミニウムラミネートシートからなるパウチ型ケースと、前記パウチ型ケースの内部に収納され、正極板／分離フィルム／負極板を含む電気化学セルが多重積層されたセルアセンブリーと、を含む。これらのパウチ型二次電池は、缶型の二次電池よりも電池の製造コストが安くて、重さを大幅に減らすことができ、容易な形態変形などの長所がある。

【0008】

しかし、パウチ型二次電池は、高い温度に非常に弱い。即ち、パウチ型二次電池が過熱されれば、内部でガスが発生して外装材であるパウチ型ケースが膨張する。また、膨張が極に達すると、二次電池が爆発する可能性もある。そして、二次電池の温度が短絡電流によって急激に上昇すれば、外装材の内部で発生したガスが発火して爆発とともに火事を起こすこともある。

【0009】

したがって、従来は、二次電池が過熱されることを防止するために、二次電池の温度変化を測定し、もし温度が過度に上昇すれば、二次電池の充放電を直ちに中断させる保護装置が広く使われている。

【0010】

通常的な二次電池の保護装置は、二次電池の表面、即ち、パウチ外装材の表面温度を測定し、その値をモニターする。しかし、このような方式で二次電池の温度変化をモニターすれば、事後措置が可能であるだけで、事前措置が実質的に難しいという不具合がある。

【0011】

即ち、二次電池の温度が急激に上昇する代表的な原因は、短絡電流が流れる場合である。短絡電流は、針状物体の貫通などによって二次電池内部で短絡が発生するか、または二次電池に接続された電子機器などで短絡が発生した場合に主に発生する。

【0012】

二次電池に短絡が発生すれば、正極板及び負極板で急激な電気化学反応が起きて熱が発生する。このように発生した熱は、周辺物質に伝導され、この熱の伝導によりパウチ外装材の表面温度が速い速度で上昇するようになる。

【0013】

このような熱の発生及び熱伝導のメカニズムを鑑みれば、短絡が発生した時点を基準にパウチ外装材の表面温度が急上昇するまでは、ある程度の時間差が発生する。これは、二次電池の正極板及び負極板で発生した熱が、パウチ外装材の表面にまで伝導されるまで、ある程度の時間が所要されるためである。

【0014】

したがって、二次電池の保護装置がパウチ外装材の過熱を感知した時点は、短絡電流が既に相当時間流れて二次電池の安全性に問題を起こした以後となるのである。このような問題を解決するためには、二次電池の内部温度を直接測定することで、異常な温度変化を迅速かつ正確に感知可能な方案が求められる。

【0015】

なお、二次電池の充／放電過程において、電池ケースの内部には化学反応によるガスが発生するようになる。このようなガスは、互いに密着している電極板の間に圧力を加えることで電極板の浮き上がりを発生させる。このような電極板の浮き上がり現象は、二次電池のエネルギー効率に損失をもたらす。

【0016】

したがって、二次電池の温度変化に対する正確かつ迅速な測定とともに、ガス発生による浮き上がり現象を防止可能にする構造を有する二次電池の開発が求められている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0017】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、二次電池の温度変化を迅速かつ正確に測定可能であるだけでなく、二次電池の充／放電過程で発生するガスをセルアセンブリーの周辺領域へ容易に排出できる構造を有する二次電池及びこれを含む二次電池モジュールを提供することを目的とする。

【0018】

但し、本発明が解決しようとする技術的課題は上述の課題に制限されず、言及されていない更に他の課題は、下記の発明の説明から当業者に明確に理解されるだろう。

【課題を解決するための手段】

【0019】

上記の課題を達成するため、本発明による二次電池は、電極板を横切って形成された少なくとも一つの非コーティング部通路を備える単位セルを含むセルアセンブリーと、前記非コーティング部通路内に位置する温度感知部及び前記温度感知部から延長されるセンサーリードを含む温度センサーと、前記セルアセンブリーを収容し、前記センサーリードが外部に引き出された状態で封止される電池ケースと、を含む二次電池である。

【0020】

前記セルアセンブリーは複数の単位セルを含み、前記温度感知部は、前記複数の単位セルのうち前記セルアセンブリーの中央に位置する単位セルに形成された前記非コーティング部通路内に位置し得る。

【0021】

前記単位セルは、正極タブを備える正極板と、負極タブを備える負極板と、前記正極板と負極板との間に介される分離フィルムと、を含み得る。

【0022】

前記非コーティング部通路は、前記正極タブ及び負極タブのうち少なくとも一つに対応する位置に前記正極タブ及び負極タブの延長方向に平行な方向に形成可能である。

【0023】

前記温度感知部は、前記非コーティング部通路内に設けられ、前記正極タブまたは負極タブに隣接した位置に設けられ得る。

【0024】

前記二次電池はセルアセンブリーに接続され、前記電池ケースの外部に引き出される一対の電極リードをさらに含み得る。

【0025】

前記センサーリードは、前記電池ケースの周縁部において、前記電極リードが引き出される領域を除いた領域を通じて前記電池ケースの外部に引き出され得る。

【0026】

前記温度感知部は、絶縁フィルムでコーティングされ得る。

【0027】

前記絶縁フィルムは、前記分離フィルムと同じ材質からなり得る。

【0028】

前記絶縁フィルムは、前記分離フィルムよりも軟化点の高い高分子物質からなり得る。

【0029】

前記温度感知部は、ＲＴＤ、サーモカップラー及びサーミスターより選択された何れか一つであり得る。

【0030】

なお、上記技術的課題は、本発明により二次電池モジュールによっても達成することができる。このような本発明による二次電池モジュールは、前記二次電池と、前記温度センサーによって測定された前記二次電池内部の温度が臨界温度を超える場合、前記二次電池の動作を中断させる制御部と、を含む。

【0031】

また、上記技術的課題は、本発明による二次電池パックによっても達成することができる。このような本発明による二次電池パックは、前記二次電池モジュールを二つ以上含んで具現される。

【0032】

さらに、上記技術的課題は、本発明による駆動システムによっても達成することができる。このような本発明による駆動システムは、前記バッテリーパックと、前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷と、を含む。

【0033】

ここで、前記負荷は、電気駆動手段または電力変換回路であってもよい。

【発明の効果】

【0034】

本発明の一側面によれば、二次電池の温度変化を迅速かつ正確に測定することができるため、温度変化による二次電池の制御をより精密に行うことができる。

【0035】

本発明の他の側面によれば、二次電池の内部短絡及び異常発熱などが発生したとき、二次電池の異常な温度上昇をより正確かつ迅速に感知することができるため、熱爆走現象による安全事故の被害を減らすことができる。

【0036】

本発明の更に他の側面によれば、二次電池の充放電過程で電池ケースの内部で発生するガスをセルアセンブリーの周辺領域へ容易に排出可能となるため、電極板の浮き上がり現象による電池効率の低下を防止することができる。

【0037】

本発明の他面によれば、二次電池の温度測定のための温度センサーが、ガスの排出のための非コーティング部の通路内に設けられることで、温度センサーの取り付けによる非コーティング部面積のさらなる損失なく二次電池の温度をより精密に制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

本明細書に添付される次の図面は、本発明の望ましい実施例を例示するものであり、発明の詳細な説明とともに本発明の技術的な思想をさらに理解させる役割をするため、本発明は図面に記載された事項だけに限定されて解釈されてはならない。

【0039】

【図1】本発明の一実施例による二次電池の斜視図である。

【図2】本発明の一実施例による二次電池の内部構造を示す分解斜視図である。

【図3】図１に示された二次電池の内部構造を示すために切断線Ａ−Ａ’に沿って見た断面図である。

【図4】図２に示されたセルアセンブリーを切断線Ｂ−Ｂ’に沿って見た断面図である。

【図5】本発明の他の実施例による二次電池の内部構造を示すための断面図である。

【図6】本発明の更に他の実施例による二次電池の平面透視図である。

【図7】本発明の更に他の実施例による二次電池の斜視図である。

【図8】本発明による二次電池を含む二次電池モジュールの構成を概略的に示したブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0040】

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。これに先立ち、本明細書及び特許請求の範囲に使われた用語や単語は通常的や辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者自らは発明を最善の方法で説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に則して本発明の技術的な思想に応ずる意味及び概念で解釈されねばならない。したがって、本明細書に記載された実施例及び図面に示された構成は、本発明のもっとも望ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的な思想のすべてを代弁するものではないため、本出願の時点においてこれらに代替できる多様な均等物及び変形例があり得ることを理解せねばならない。

【0041】

図１から図４は、本発明の一実施例による二次電池１０の構成及び構造を説明するための図面である。

【0042】

先ず、図１は、本発明の一実施例による二次電池１０の斜視図であり、図２は、本発明の一実施例による二次電池１０の内部構成を示す分解斜視図である。そして、図３は、図１に示した二次電池１０の内部構造を示すために、切断線Ａ−Ａ’に沿って見た断面図であり、図４は、図２に示したセルアセンブリー１００を切断線Ｂ−Ｂ’に沿って見た断面図である。

【0043】

図１から図４を参照すれば、本発明の一実施例による二次電池１０は、セルアセンブリー１００、温度センサー１４０及び電池ケース１７０を含む。

【0044】

セルアセンブリー１００は、正極板１１１、分離フィルム１１２及び負極板１１３を含む単位セル１１０が少なくとも二つ以上積層された構造を有する。各単位セル１１０の正極板１１１及び負極板１１３から突出した複数の正極タブ１２１及び負極タブ１２２には、それぞれ正極リード１３１及び負極リード１３２が電気的に接続される。正極タブ１２１及び負極タブ１２２は、それぞれ正極板１１１及び負極板１１３が延長された形態からなり得、このような電極タブ１２１、１２２は電極活物質が塗布されてない非コーティング部領域に該当する。

【0045】

本発明の図面では、電極板(１１１、１１３)を示すことにおいて、電極集電体と電極活物質を区別して示していない。しかし、これは図示上の便宜のためのことであり、実際に正極板１１１は正極集電体及び正極集電体の両面の少なくともいずれか一面に形成される正極活物質を含むものであり、負極板１１３は、負極集電体及び負極集電体の両面のいずれか一面に形成される負極活物質を含むものであることは当業者であれば明確に理解できるだろう。

【0046】

なお、図３及び図４を参照すれば、単位セル１１０の少なくともいずれの一つの正極板１１１及び／または負極板１１３は、電極板１１１、１１３を横切って形成される少なくとも一つの非コーティング部通路Ｐを備える。以下、非コーティング部通路Ｐが負極板１１３にのみ形成された場合を例で説明する。

【0047】

非コーティング部通路Ｐは、正極板１１３を横切って形成される非コーティング部パターンであって、正極集電体に正極活物質を塗布しないことで形成される領域である。このような非コーティング部通路Ｐは、電池ケース１７０内で起こる化学反応によって発生するガスがセルアセンブリー１００の周辺領域へ容易に排出されるようにする。

【0048】

ここで、前記セルアセンブリー１００の周辺領域とは、セルアセンブリー１００と電池ケース１７０との間の空間を示す。このような周辺領域にガスが円滑に排出されない場合、積層された電極板１１１、１１３の間に発生する圧力によって電極板１１１、１１３間の浮き上がりが発生し、これは二次電池１０の効率低下に繋がるようになる。

【0049】

したがって、本発明の一実施例による二次電池１０のように、ガスの排出のための非コーティング部通路Ｐを備える二次電池の場合、内部ガスの発生による効率低下を防止することができる。

【0050】

本発明による二次電池１０は、絶縁テープ１６０をさらに含むことができる。絶縁テープ１６０は、電池ケース１７０と、正極リード１３１及び負極リード１３２との接着性を向上させる役割をする。絶縁テープ１６０は、正極リード１３１及び負極リード１３２と電池ケース１７０との接着性を向上させながらも、絶縁性のある物質であれば、その種類は制限されない。

【0051】

望ましくは、セルアセンブリー１００は、積層（ｓｔａｃｋ）／折畳み（ｆｏｌｄｉｎｇ）構造を有する。積層／折畳み型のセルアセンブリー１００は、所定の大きさに切り取った正極板１１１と負極板１１３との間に分離フィルム１１２を介した単位セル１１０を長尺の巻取フィルム１１５上に配列する。そして、前記巻取フィルム１１５と単位セル１１０とを一緒に巻き取ることでセルアセンブリー１００を形成する。このような構造を有するセルアセンブリーは、本出願人の韓国登録特許公報第０５１５５７１号、第０５１５５７２号、第０４９７１４７号及び韓国公開特許公報第２０１１−００５８６５７号などに開示されている。しかし、本発明による二次電池１０は、積層／折畳み構造のセルアセンブリー１００のみならず、ゼリーロールタイプ及び単純積層型のセルアセンブリーを含むこともでき、例示されたセルアセンブリー１００の構造によって発明が限定されない。

【0052】

温度センサー１４０は、温度感知部１４１とセンサーリード１４２とを含み、温度感知部１４１は、非コーティング部通路Ｐのうち少なくともいずれか一箇所に設けられる。温度感知部１４１は、単位セル１１０の温度を感知してこれを電気的信号に出力する。電気的信号は、前記センサーリード１４２を通じて二次電池１０の外部へ出力される。

【0053】

温度感知部１４１は、ＲＴＤ（Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ Ｔｈｅｒｍｏｍｅｔｅｒ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）、サーモカップラー（Ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅｒ）またはサーミスター（Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）のいずれか一つを含むことができる。ＲＴＤは、温度に応じて抵抗値が変わる特性を用いた温度測定素子であって、一般的に０．０２ｍｍの白金線を用いて作る。サーモカップラーは接合した二種類の金属が温度に応じて起電力を生成する温度測定素子である。そして、サーミスターは、半導体の温度変化による抵抗値変化特性を用いた温度測定素子である。

【0054】

但し、温度感知部１４１で使用される温度測定素子は前記例示に限定されず、当業者の水準で容易に適用可能なすべての温度測定素子を考慮可能であることは自明である。

【0055】

なお、温度感知部１４１は、温度感知部１４１と単位セル１１０との接着力を向上させるために、絶縁フィルム１５０でコーティング可能である。前記絶縁フィルム１５０は、温度感知部１４１と単位セル１１０との接着力を改善できるだけでなく、温度感知部１４１が二次電池１０内に充填された電解質との不要な反応を起こすか、電解質による損傷を受けることを抑制する。絶縁フィルム１５０は、必要に応じて温度感知部１４１だけでなく、センサーリード１４２までもコーティングすることができる。

【0056】

絶縁フィルム１５０は、分離フィルム１１２または巻取フィルム１１５と同じ材質からなり得る。代案的に、絶縁フィルム１５０は、分離フィルム１１２または巻取フィルム１１５よりも軟化点の高い高分子物質からなり得る。

【0057】

絶縁フィルム１５０が、分離フィルム１１２または巻取フィルム１１５と同じ材質からなる場合、本発明による二次電池１０の生産が容易である。なお、絶縁フィルム１５０が、分離フィルム１１２または巻取フィルム１１５よりも軟化点の高い高分子物質からなる場合、分離フィルム１１２または巻取フィルム１１５が収縮を起こす温度まで二次電池１０の温度が上昇しても、温度感知部１４１が絶縁フィルム１５０の外部に露出することを防止することができる。

【0058】

温度感知部１４１が一部単位セルにのみ設けられる場合、前記単位セル(１１０−１から１１０−５)のうち、少なくともセルアセンブリー１００の中央に位置する単位セル１１０−３に設けられることが有利である。これは、二次電池１０の内部の温度測定が正確に行われるようにするためである。

【0059】

即ち、本発明による二次電池１０のセルアセンブリー１００は、少なくとも二つ以上の単位セル１１０を含んでいる。したがって、それぞれの単位セル１１０が発熱すれば、セルアセンブリー１００内における位置によって互いに異なる温度値を有し得るが、中央に位置する単位セル１１０−３の場合、他の単位セル(１１０−１、１１０−２、１１０−４、１１０−５)に比べて放熱がさらに制限されるため、温度が最も速く上昇する可能性が大きい。

【0060】

したがって、積層または巻取の際、セルアセンブリー１００の中央に位置する単位セル１１０−３に、温度感知部１４１を設ければ、二次電池１０の温度変化をより正確に測定することができる。

【0061】

セルアセンブリー１００内の中央に位置する単位セル１１０の位置は、図面に示した例示に限定されない。単位セル１１０の個数は、二次電池１０の容量などによっていくらでも変更可能であり、特に、単位セル１１０の個数が偶数の場合であれば、中央に位置する単位セル１１０が必ずしも真ん中を意味しないことを当業者であれば明確に理解できるだろう。

【0062】

本発明による二次電池１０は、複数個の単位セル１１０に形成された非コーティング部通路Ｐ内にそれぞれ温度センサー１４０を設けることができる。これについて図５を参照して説明する。

【0063】

図５は、本発明の他の実施例による二次電池１０の内部構造を示すために図３のように切断線Ａ−Ａ’に沿って見た断面図である。

【0064】

図５を参照すれば、二次電池１０内に含まれた各単位セル１１０の温度は、位置によって互いに相違し得る。したがって、少なくとも二つ以上の単位セル(１１０−１、１１０−３、１１０−５)に温度センサー１４０を設けて複数の箇所で単位セル１１０の温度を測定することができる。このような場合、温度センサー１４０が設けられた単位セル(１１０−１、１１０−３、１１０−５)は、一定間隔に配置することが望ましい。このような配置によって二次電池１０の局所的な温度変化を迅速かつ精密に測定することができ、さらに、二次電池１０の内部の温度分布までも測定することができる。

【0065】

複数個の単位セルにそれぞれ設けられた温度感知部１４１には、前述の絶縁フィルム１５０がコーティングされ得る。なお、温度センサー１４０の個数及び温度センサー１４０が設けられた単位セル１１０の配置間隔は、図面に示した実施例に制限されないことは自明である。

【0066】

本発明による二次電池１０の非コーティング部通路Ｐは、電極板１１１、１１３における多様な位置に形成可能であり、温度感知部１４１もこのような非コーティング部通路Ｐ内における多様な位置に設けることができる。

【0067】

図６は、非コーティング部通路Ｐの形成位置及び温度感知部１４１の付着位置に対する一実施例を示す二次電池１０の平面透視図である。

【0068】

図６を参照すれば、非コーティング部通路Ｐは、負極板１１３における電極タブ１２１、１２２に対応する位置に、電極タブ１２１、１２２の延長方向に平行な方向に沿って形成可能であり、温度感知部１４１は、このような非コーティング部通路Ｐ内に設けられ得る。さらに、温度感知部１４１が非コーティング部通路Ｐ内で電極タブ１２１、１２２に隣接した位置に設けられる場合、二次電池１０内部の温度上昇をより迅速に感知することができる。

【0069】

即ち、セルアセンブリー１００が複数の単位セル１１０からなる場合、電極タブ１２１、１２２での発熱量が非常に大きくなり得るため、このような電極タブ１２１、１２２に隣接した位置に温度感知部１４１が設けられる場合、二次電池１０に異常が発生したことを迅速に感知することができる。

【0070】

なお、本発明による前記二次電池１０のセンサーリード１４２は、多様な方向へ外部に露出可能である。

【0071】

すなわち、前記センサーリード１４２は、図１に示したように、正極リード１３１及び負極リード１３２と同じ方向へ外部に露出し得る。また、センサーリード１４２は、図６に示したように、正極リード１３１及び負極リード１３２とは異なる方向へ外部に露出し得る。延いては、図７に示したように、正極リード１３１及び負極リード１３２が互いに違う方向に引き出された形態を有する二次電池１０においては、正極リード１３１と同じ方向へ少なくとも一つ以上のセンサーリード１４２が露出し得る。勿論、図示されたものとは相違に、センサーリード１４２が負極リード１３２と同じ方向へ露出し得ることも自明である。

【0072】

センサーリード１４２の露出方向は、本発明による二次電池１０の製造環境、温度センサー１４０の個数、二次電池１０が使用される環境、二次電池１０を制御するためのＢＭＳ(Ｂａｔｔｅｒｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ)の接続位置などを考慮して多様に決めることができる。したがって、センサーリード１４２の露出方向は、例示されたものに限定されない。

【0073】

但し、センサーリード１４２が、電池ケース１７０の周縁部１７１において、電極リード１３１、１３２の引出し領域を通じて電池ケース１７０の外部に引き出される場合は、周縁部１７１の封止性が低下する問題が発生し得る。したがって、センサーリード１４２は、電池ケース１７０の周縁部１７１において、電極リード１３１、１３２の引出し領域を除いた領域を通じて引き出されることがより望ましい。

【0074】

上述のように、本発明の一実施例による二次電池１０は、非コーティング部通路Ｐを備えることで、電極板１１１、１１３間の浮き上がりによる電池効率の低下を防止できるだけでなく、電池ケース１７０の内部に温度センサー１４０を備えることで、二次電池１０の温度をより正確に測定することができる。

【0075】

特に、二次電池１０は、温度感知部１４１が非コーティング部通路Ｐ内に設けられる構造を有することで、温度感知部１４１が占める別途の空間を確保するために、さらなる非コーティング部を形成する必要がない。すなわち、二次電池１０は、温度感知部１４１の取り付けのためにわざと活物質の量を減少させる必要のない構造を有するため、優れるエネルギー密度を維持することができる。

【0076】

なお、本発明による二次電池１０は、二次電池１０の動作を制御する制御部３０を含む二次電池モジュール２０の構成要素になり得る。

【0077】

図８は、本発明による二次電池１０を含む二次電池モジュール２０の構成を概略的に示したブロック図である。図８を参照すれば、本発明による二次電池１０のセンサーリード１４２は、制御部３０に接続され得る。制御部３０は、二次電池１０の動作中に、センサーリード１４２を通じて出力される温度感知信号を受信する。そうすれば、制御部３０は、温度感知信号を用いて電池ケース１７０の内部の少なくとも一つ以上の箇所に対する温度をモニターする。この際、少なくともある一箇所の温度が予め設定された臨界温度を超える場合、二次電池モジュール２０の充電または放電動作を中断させる。

【0078】

制御部３０は、二次電池１０の高電位端子(Ｖ＋)または／及び低電位端子(Ｖ−)に接続されたスイッチ部４０を制御して二次電池１０の充電または放電動作を中断させることができる。しかし、制御部３０が二次電池１０を制御する方法は例示されたものに限らず、二次電池１０の使用を制御する公知技術及び公知技術から当業者が容易に導出可能なすべての制御方法を含む。

【0079】

制御部３０は、本発明による二次電池モジュール２０の制御のために、プログラムコードを実行できるマイクロプロセッサーで構成することができる。代案的に、制御部３０は、本発明による二次電池モジュール２０の制御のために制御流れを論理回路に具現した半導体チップで構成することもできる。しかし、本発明はこれに限定されない。

【0080】

また、本発明による二次電池１０は、前記二次電池モジュール２０を二つ以上含むバッテリーパックの一構成要素になり得る。

【0081】

近来、エネルギー貯蔵源としての活用を含め、大容量構造に対する必要性が高まりつつ、複数個の二次電池モジュール２０を直列、並列または直列と並列との混合方式で接続してマルチモジュール構造を有するバッテリーパックが普遍的に用いられている。

【0082】

一般的に、前記バッテリーパックは、電流、電圧などの電気的特性値の測定、充放電制御、電圧の平滑化(ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ)制御、ＳＯＣ(Ｓｔａｔｅ ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ)などの推定のためのアルゴリズムが適用され、二次電池１０の状態をモニターして制御するＢＭＳなどがさらに含まれて構成される。この場合、前記二次電池モジュール２０の制御部３０は、前記ＢＭＳに含まれるか別途の回路に具現され得る。

【0083】

また、本発明による二次電池１０は、バッテリーパック及び前記バッテリーパックから電力の供給を受ける負荷を含むバッテリー駆動システムの一構成要素になり得る。

【0084】

バッテリー駆動システムの例としては、電気自動車、ハイブリッド自動車、電気自転車(Ｅ−Ｂｉｋｅ)、電動工具(Ｐｏｗｅｒ ｔｏｏｌ)、電力貯蔵装置、無停電電源装置、携帯用コンピューター、携帯用電話機、携帯用オーディオ装置、携帯用ビデオ装置などになり得る。

【0085】

また、負荷の例としては、バッテリーパックから電力の供給を受けて回転力を発生させる電気駆動手段(例えば、モーター)、またはバッテリーパックが供給する電力を各種回路部品が必要とする電力に変換する電力変換回路であり得る。

【0086】

本発明によれば、二次電池の温度変化を迅速かつ正確に測定することができるため、温度変化に応じる二次電池の制御をより精密に行うことができる。また、二次電池の内部短絡及び異常発熱などが発生したとき、二次電池の内部温度が急上昇することをより速く感知することができるため、熱爆走現象による安全事故の被害を減少させることができる。

【0087】

以上のように、本発明を限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の属する技術分野で通常の知識を持つ者によって本発明の技術思想と特許請求の範囲の均等範囲内で多様な修正及び変形が可能であることは言うまでもない。

【0088】

さらに、本発明の説明にあたって、図８などに示した本発明の二次電池モジュール２０の各構成は、物理的に区分される構成要素よりは論理的に区分される構成要素として理解すべきである。

【0089】

即ち、それぞれの構成は、本発明の技術思想を実現するための論理的な構成要素に該当するため、それぞれの構成要素が統合または分離して実施されるとしても、本発明の論理構成が行う機能が実現可能であれば、本発明の範囲内にあると解釈されるべきであり、同一または類似の機能を行う構成要素であれば、その名称上の整合性の如何とは係わらず、本発明の範囲内にあると解釈すべきことは言うまでもない。

【符号の説明】

【0090】

１０ 二次電池
２０ 二次電池モジュール
３０ 制御部
４０ スイッチ部
１００ セルアセンブリー
１１０ 単位セル
１１１ 正極板
１１２ 分離フィルム
１１３ 負極板
１１５ 巻取フィルム
１２１ 正極タブ
１２２ 負極タブ
１３１ 正極リード
１３２ 負極リード
１４０ 温度センサー
１４１ 温度感知部
１４２ センサーリード
１５０ 絶縁フィルム
１６０ 絶縁テープ
１７０ 電池ケース
１７１ 周縁部
Ｐ 非コーティング部通路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】