(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記電解液吸収部材は、ポリオレフィンまたはポリビニリデンフルオライドのうちの少なくとも1つからなる多孔性フィルムを含むことを特徴とする請求項1に記載の二次電池。
前記補助電解液吸収部材は、前記第1方向において前記第1電極アセンブリの表面と前記第1キャッププレートの表面との間に位置し、前記ケースの前記内壁の一部に結合されることを特徴とする請求項12に記載の二次電池。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
そこで、本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、その目的は、二次電池の内部に残留する電解液を吸収し、かつ、電解液注入工程時間を短縮することができる吸収部材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一実施形態にかかる二次電池は、第1電極アセンブリの表面を含む電極アセンブリと、電極アセンブリおよび電解液を収容するケースと、ケースの開口部を密閉し、電極アセンブリと第1方向に分離され、第1電極アセンブリの表面と向き合う第1キャッププレートの表面を含むキャッププレートと、ケースの内部に設けられ、第1電極アセンブリの表面と第1キャッププレートの表面との間に位置し、電解液の一部を吸収する電解液吸収部材とを含む。
【0010】
また、電解液吸収部材は、絶縁物質で作られるとよい。
【0011】
また、電解液吸収部材は、電解液吸収物質を含むことができる。
【0012】
また、電解液吸収部材は、接着部材でキャッププレートに結合されるとよい。
【0013】
また、電解液吸収部材は、薄い板またはシートを含むことができる。
【0014】
また、電解液吸収部材は、多孔性フィルムまたは織物を含むことができる。
【0015】
また、電解液吸収部材は、複数のナノサイズの孔を有することができる。
【0016】
また、電解液吸収部材は、ポリオレフィンまたはポリビニリデンフルオライドのうちの少なくとも1つからなる多孔性フィルムを含むことができる。
【0017】
また、電極アセンブリに電気的に結合され、キャッププレートを貫通して突出する端子をさらに含むことができ、電解液吸収部材は、端子が通過する第1
の段差を有する孔を含むことができる。
【0018】
また、キャッププレートは、電解液注入口を含むことができ、電解液吸収部材は、電解液注入口と向き合うように設けられる第3
の段差を有する孔を含むことができる。
【0019】
また、キャッププレートは、ベントホールを含むことができ、電解液吸収部材は、キャッププレートのベントホールと向き合うように設けられる第4
の段差を有する孔を含むことができる。
液注入口と向き合うように設けられる第3
の段差を有する孔を含むことができる。
【0020】
また、電解液吸収部材は、第1キャッププレートの表面に設けられるとよい。
【0021】
また、ケースの内部に設けられ、ケースの内壁に結合される補助電解液吸収部材をさらに含むことができる。
【0022】
また、補助電解液吸収部材は、第1方向において第1電極アセンブリの表面と第1キャッププレートの表面との間に位置し、ケースの内壁の一部に結合されるとよい。
【0023】
また、補助電解液吸収部材は、ケースの内壁の形状に相応する形状を有することができる。
【0024】
また、電解液吸収部材は、扁平部と、扁平部の周りを囲む突出部とを含むことができる。
【0025】
また、扁平部は、第1キャッププレートの表面に結合され、突出部は、第1電極アセンブリの表面に向かって突出できる。
【0026】
また、突出部は、扁平部の周縁から突出できる。
【0027】
また、突出部は、ケースの内壁に接触できる。
【0028】
また、第1電極アセンブリの表面と向き合う突出部の表面は、扁平部と角をなすことができる。
【発明の効果】
【0029】
本発明によれば、ケースの内部に設けられ、残留電解液を吸収する電解液吸収部材によってケース内部の電解液の残留量が最小化されるため、残留電解液によって発生し得る内部短絡が防止され、ケース内部の電解液の残留量を調節するための作業時間を短縮し、二次電池の生産性を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0031】
以下、添付した図面を参考にして、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本発明の実施形態を詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な異なる形態で実現可能であり、以下に説明する実施形態に限定されない。
【0032】
図1は、本発明の第1実施形態にかかる二次電池を示した斜視図であり、
図2は、
図1におけるII−II線に沿って切断した断面図である。
【0033】
また、
図3は、本発明の第1実施形態にかかる二次電池の分解斜視図であり、
図4は、本発明の第1実施形態にかかる電解液吸収部材とキャッププレートとが結合された状態を示す斜視図である。
【0034】
さらに、
図5は、
図2の二次電池において、残留電解液が電解液吸収部材に吸収される状態を示す断面図である。
【0035】
図1および
図2を参照して説明すれば、本発明の第1実施形態にかかる二次電池100は、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25と、電極アセンブリ10と電気的に連結される第1端子部30および第2端子部40と、キャッププレート20と、第1および第2下部絶縁部材60、80と、キャッププレート20に結合される電解液吸収部材90とを含む。
【0036】
本実施形態にかかる二次電池100は、リチウムイオン二次電池で直方体形のものを例として説明する。ただし、本発明がこれに制限されるわけではなく、本発明は、リチウムポリマー電池などの電池に適用可能である。
【0037】
本実施形態にかかる電極アセンブリ10は、第1電極11および第2電極12とセパレータ13を共に巻き取ることによって、ゼリーロール形態からなる。
【0038】
また、本実施形態にかかる電極アセンブリ10の表面には絶縁テープ14が結合され、電極アセンブリ10をケース25と絶縁することができる。
【0039】
ここで、本実施形態によれば、第1電極11は負極であり、第2電極12は正極である。
【0040】
ただし、本実施形態は、これに限定されず、第1電極11が正極であり、第2電極が負極12として活用されてもよい。
【0041】
また、本実施形態にかかる電極アセンブリ10の最外郭には、第1電極11が位置するように巻き取られる。
【0042】
また、第1電極11と第2電極12は、集電体に活物質がコーティングされるコーティング部と、集電体に活物質がコーティングされずにゼリーロール状態でコーティング部の両側にそれぞれ配置される、第1電極無地部11aおよび第2電極無地部12aと、に区画される。
【0043】
このような電極アセンブリ10の第1電極無地部11aには、第1端子部30が第1電極集電部材50を介して電気的に連結され、第2電極無地部12aには、第2端子部40が第2電極集電部材70を介して電気的に連結される。
【0044】
また、第1および第2端子部30、40は、第1および第2端子31、41(以下、「第1および第2端子」という)からなる端子と、第1および第2端子プレート32、42と、第1端子プレート32とキャッププレート20との間に設けられる第1端子絶縁部材33と、第2端子プレート42とキャッププレート20との間に設けられる第2連結プレート43と、第1および第2ガスケット34、44とを含む。
【0045】
ここで、本実施形態にかかる第2端子プレート42は、導電性物質からなる。
【0046】
また、本実施形態にかかるキャッププレート20は、薄い板材形状で導電性物質からなり、ケース25の開口部に結合されて開口部を密閉する。
【0047】
キャッププレート30には、密閉されたケース25の内部に電解液を注入する電解液注入口21が形成され、電解液注入口21は、電解液注入後、密封栓22によって密封される。
【0048】
キャッププレート20には、密閉されたケース25の内部圧力が設定された圧力以上の時に破断するベントプレート24が設けられるベントホール23が形成される。
【0049】
本実施形態によれば、キャッププレート20は、第2端子プレート42、第2連結プレート43、および第2電極集電部材70を介して第2電極12と電気的に連結されるとよい。
【0050】
ケース25は、略直方体または正方体形状で導電性物質からなり、ケース25の一面には開口部が形成され、電極アセンブリ10が挿入される。
【0051】
また、本実施形態にかかるケース25は、キャッププレート20を介して第2電極12に電気的に連結されるとよい。
【0052】
ただし、本発明がこれに制限されるわけではなく、ケースは、円筒形、パウチ型などの多様な形態からなってもよい。
【0053】
また、第1および第2下部絶縁部材60、80は、ケース25の内部においてキャッププレート20に隣接した位置に設けられる。
【0054】
図3および
図4を参照して説明すれば、本実施形態にかかる電解液吸収部材90は、キャッププレート20の、ケース25の内側に向かう一面に結合される。
【0055】
この時、本実施形態にかかる電解液吸収部材90は、キャッププレート20の一面に接着部材で結合されるとよい。
【0056】
本実施形態にかかる電解液吸収部材90は、薄い板状で電解液吸収物質および絶縁物質を含む。
【0057】
より詳細には、電解液吸収部材90は、薄い板またはシートを含むことができる。
【0058】
また、電解液吸収部材90は、多孔性フィルムまたは織物を含み、複数のナノサイズの孔を有するとよい。
【0059】
例えば、本実施形態にかかる電解液吸収部材90の多孔性フィルムは、ポリオレフィン(polyolefin)またはポリビニリデンフルオライド(polyvinylidene fluoride)のうちの少なくとも1つからなるとよい。
【0060】
また、本実施形態にかかる電解液吸収部材90は、第1
の段差を有する孔91と、第2
の段差を有する孔92と、第3
の段差を有する孔93と、第4
の段差を有する孔94とを含む。
【0061】
より詳細には、本実施形態にかかる電解液吸収部材90の第1
の段差を有する孔91には、第1下部絶縁部材60が結合されて第1端子31が通過し、第2
の段差を有する孔92には、第2下部絶縁部材80が結合されて第2端子41が通過する。
【0062】
また、本実施形態にかかる電解液吸収部材90の第3
の段差を有する孔93は、電解液注入口21がケース25の内部に露出するように、電解液注入口21と向き合う箇所に形成される。
【0063】
さらに、本実施形態にかかる電解液吸収部材90の第4
の段差を有する孔94は、ベントホール23がケース25の内部に露出するように、ベントホール23と向き合う箇所に形成される。
【0064】
以下、電解液吸収部材90によって残留電解液Eが吸収され、短絡が防止されることを詳細に説明する。
【0065】
図5は、
図2の二次電池において、残留電解液が電解液吸収部材に吸収される状態を示す断面図である。
【0066】
図5を参照すれば、本実施形態にかかる電解液吸収部材90は、電極アセンブリ10の第1電極アセンブリの表面と向き合い、第1方向に電極アセンブリ10と分離されるキャッププレート20の第1キャッププレートの表面に結合され、電極アセンブリ10とキャッププレート20との間に設けられる。
【0067】
電極アセンブリ10が円滑に作動するためには、適切な量の電解液が電極アセンブリ10に含浸されなければならない。
【0068】
ケース25に注入される電解液の量は、電極アセンブリ10を電解液で適切に含浸可能な量より多く注入できる。
【0069】
ここで、電極アセンブリ10を電解液で適切に含浸可能な量より多く注入すると、
図2に示されているように、ケース25の内部に電極アセンブリ10に含浸されなかった残留電解液Eが発生する。
【0070】
ここで、残留電解液Eは、ケース25の内部に短絡を発生させる原因となり得る。
【0071】
つまり、本実施形態にかかる電極アセンブリ10の最外郭には、第1電極11が位置し、ケース25は、キャッププレート20を介して第2電極12と電気的に連結される。
【0072】
また、残留電解液Eは、第1電極11とケース25の底面との間に位置する。
【0073】
この時、第1電極11とケース25とは、絶縁テープ14によって電気的に連結されない状態、つまり、絶縁状態を維持することができる。
【0074】
しかし、電極アセンブリ10の表面に結合された絶縁テープ14は、外部衝撃またはケース14の内部で発生した熱などによって破損することがある。
【0075】
したがって、絶縁テープ14が外部衝撃などによって破損し、キャッププレート20の反対側に位置したケース25の底にたまっている残留電解液Eを介して第1電極11とケース25とが電気的に連結されると、第1電極11と第2電極との間に電流パスが形成され、ケース25の内部に短絡が発生する。
【0076】
本実施形態にかかる電解液吸収部材90によれば、残留電解液Eによってケース25の内部で短絡が発生することを防止可能になる。
【0077】
より詳細には、
図3に示されているように、キャッププレート20が重力方向に向かうようにケース25を時計方向または反時計方向に回転させると、ケース25の内部に設けられている電解液吸収部材90にケース25の内部に残留する残留電解液Eが吸収される。
【0078】
この時、本実施形態にかかる電解液吸収部材90は、電解液を適切に吸収可能な物質で構成される。
【0079】
結局、本実施形態によれば、電解液吸収部材90に残留電解液Eが吸収されるため、絶縁テープ14が破損しても、残留電解液Eによってケース25の内部で短絡が発生することが防止可能になる。
【0080】
また、ケース25の内部に残留電解液Eが発生しないようにするためには、電極アセンブリ10を電解液で適切に含浸可能な量だけの電解液をケース25の内部に注入することが好ましい。
【0081】
しかし、電極アセンブリ10を電解液で適切に含浸可能な量だけの電解液をケース25の内部に注入するためには、電解液の注入を中断し、ケース25の内部に供給された電解液の量を測定しなければならない。
【0082】
したがって、ケース25の内部に残留電解液Eが発生しないようにするためには、電解液の注入が中断されるため、電解液注入工程時間が増加する。
【0083】
ただし、本実施形態によれば、ケース25の内部に残留電解液Eが発生しない程度の電解液の注入量を測定する必要がない。
【0084】
つまり、本実施形態によれば、ケース25の内部に電解液を供給して残留電解液Eが発生しても、残留電解液Eは電解液吸収部材90によって除去できるため、電解液の注入量を測定する必要がない。
【0085】
したがって、本実施形態によれば、電解液の注入量を測定するために電解液の注入を中断しなくてもよいので、電解液注入工程時間を短縮し、二次電池の生産性が向上できる。
【0086】
図6は、本発明の第2実施形態にかかる二次電池の分解斜視図であり、
図7は、
図6におけるVII−VII線に沿って切断して、残留電解液が電解液吸収部材に吸収される状態を示す断面図である。
【0087】
図6および
図7を参照して説明すれば、本実施形態にかかる二次電池200は、補助電解液吸収部材190を除いては、本発明の第1実施形態にかかる二次電池100と同一の構成からなる。
【0088】
したがって、以下、本発明の第1実施形態にかかる二次電池100と同一の構成に関する詳細な説明は省略する。
【0089】
本実施形態にかかる補助電解液吸収部材190は、ケース25の内壁に結合される。
【0090】
本実施形態にかかる補助電解液吸収部材190は、電極アセンブリ10とキャッププレート20とが分離される第1方向において電極アセンブリ10の第1電極アセンブリの表面と向き合うキャッププレート20の第1キャッププレートの表面との間に位置し、ケース25の内壁の一部に結合されるとよい。
【0091】
より詳細には、補助電解液吸収部材190は、キャッププレート20の第1キャッププレートの表面と向き合う電極アセンブリ10の第1電極アセンブリの表面S1よりも上側に位置するケース25の内壁の第1部分S2に結合されるとよい。
【0092】
電解液注入口21を通して注入された電解液は、ケース25の内部において電極アセンブリ10の第1電極アセンブリの表面S1まで満たされる。
【0093】
したがって、電解液が注入される間、電極アセンブリ10の第1面S1の上側に位置したケース25の第1部分S2に結合された補助電解液吸収部材190には電解液が吸収されない。
【0094】
図7に示されているように、キャッププレート20が底面になるようにケース25を時計方向または反時計方向に回転させると、ケース25の内部に設けられている電解液吸収部材90および補助電解液吸収部材190にケース25の内部に残留する残留電解液Eが吸収できる。
【0095】
この時、ケース25を時計方向または反時計方向に回転させると、残留電解液Eはケース25の内壁に沿って流れ落ちるようになる。
【0096】
したがって、ケース25の内側壁の第1部分S2に結合された補助電解液吸収部材190に一次的に残留電解液Eが吸収され、補助電解液吸収部材190に吸収されなかった残留電解液Eが電解液吸収部材90に吸収される。
【0097】
このように、本実施形態にかかる補助電解液吸収部材190によってケース25内部の残留電解液Eが迅速に除去できる。
【0098】
また、本実施形態によれば、電解液吸収部材90および補助電解液吸収部材190によって多量の残留電解液Eが除去できる。
【0099】
したがって、本実施形態によれば、残留電解液Eによってケース25の内部で短絡が発生することが防止可能になり、電解液注入工程時間を短縮し、二次電池の生産性が向上できる。
【0100】
ただし、本発明の他の実施形態にかかる二次電池は、電解液吸収部材90および補助電解液吸収部材190をすべて含むことに限定されず、補助電解液吸収部材190単独でケース25の内壁に結合して使用することも可能である。
【0101】
図8は、本発明の第3実施形態にかかる二次電池の分解斜視図であり、
図9は、
図8におけるIX−IX線に沿って切断して、残留電解液が電解液吸収部材に吸収される状態を示す断面図であり、
図10は、
図8におけるX−X線に沿って切断して、残留電解液が電解液吸収部材に吸収される状態を示す断面図である。
【0102】
図8ないし
図10を参照して説明すれば、本実施形態にかかる二次電池300は、本発明の第1実施形態にかかる二次電池100および電解液吸収部材290を除いては、同一の構成からなる。
【0103】
したがって、以下、本発明の第1実施形態にかかる二次電池100と同一の構成に関する詳細な説明は省略する。
【0104】
図8を参照すれば、本実施形態にかかる電解液吸収部材290は、第1溝291と、第2溝292と、第3溝293と、第4溝294と、突出部295と、扁平部296とを含む。
【0105】
ここで、本実施形態にかかる第1ないし第4溝291、292、293、294は、本発明の第1実施形態にかかる第1ないし第4溝91、92、93、94と同一の構成であるので、以下、本実施形態にかかる第1ないし第4溝291、292、293、294に関する詳細な説明および他の構成との結合関係に関する詳細な説明は省略する。
【0106】
本実施形態によれば、扁平部296には、第1溝291、第2溝292、第3溝293、および第4溝294が形成され、扁平部296の一面は、キャッププレート20の第1キャッププレートの、ケース25の内側を向いている表面に結合される。
【0107】
また、本実施形態にかかる突出部295は、扁平部296の周縁に沿って突出して形成され、扁平部296を囲む。
【0108】
より詳細には、本実施形態にかかる突出部295は、扁平部296の周縁に沿って閉曲線をなして突出形成される。
【0109】
この時、突出部295は、扁平部296と一定の角をなし、電極アセンブリ10の第1電極アセンブリの表面に向かって突出する。
【0110】
本実施形態によれば、キャッププレート25がケース25の開口部に結合されると、キャッププレート25に結合された突出部295は、ケース25の内部に向かうようになる。
【0111】
この時、電解液吸収部材290は、突出部295がケース25の内壁の一部と接触した状態でケース25の内部に設けられる。
【0112】
図9および
図10に示されているように、キャッププレート20が底面となるようにケース25を時計方向または反時計方向に回転させると、ケース25の内部に設けられている電解液吸収部材290にケース25の内部に残留する残留電解液Eが吸収できる。
【0113】
この時、ケース25を時計方向または反時計方向に回転させると、残留電解液Eはケース25の内壁に沿って流れ落ちるようになる。
【0114】
したがって、ケース25の内壁に接触した電解液吸収部材290の突出部295に一次的に残留電解液Eが吸収され、突出部295に吸収されなかった残りの残留電解液Eが電解液吸収部材290の扁平部296に吸収される。
【0115】
結局、本実施形態によれば、電解液吸収部材290の突出部295によってケース25の内壁に沿って流れる残留電解液Eが迅速に除去できる。
【0116】
また、本実施形態によれば、電解液吸収部材290の突出部295および扁平部296によって多量の残留電解液Eが除去できる。
【0117】
したがって、本実施形態によれば、残留電解液Eによってケース25の内部で短絡が発生することが防止可能になり、電解液注入工程時間を短縮し、二次電池の生産性が向上できる。
【0118】
ただし、本発明の他の実施形態によれば、本実施形態にかかる電解液吸収部材290が単独で実施されることに限定されず、電極アセンブリ10の第1電極アセンブリの表面とキャッププレートの第1キャッププレートの表面との間のケース25の内壁の一部に設けられる補助電解液吸収部材と、電解液吸収部材290とが共に実施されることも可能である。
【0119】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明および添付した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。