▶ エルジー エナジー ソリューション リミテッドの特許一覧
(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】
(24)【登録日】2023-12-18
(45)【発行日】2023-12-26
(54)【発明の名称】二次電池および二次電池の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01M 10/04 20060101AFI20231219BHJP
H01M 50/569 20210101ALI20231219BHJP
H01M 50/167 20210101ALI20231219BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20231219BHJP
H01M 50/595 20210101ALI20231219BHJP
H01M 10/0587 20100101ALI20231219BHJP
H01M 10/052 20100101ALN20231219BHJP
H01M 10/0566 20100101ALN20231219BHJP
H01M 50/179 20210101ALN20231219BHJP
H01M 50/184 20210101ALN20231219BHJP
【ＦＩ】
H01M10/04 W
H01M50/569
H01M50/167
H01M50/586
H01M50/595
H01M10/0587
H01M10/052
H01M10/0566
H01M50/179
H01M50/184 D
【請求項の数】
14
(21)【出願番号】P 2022526343
(86)(22)【出願日】2021-01-11
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-01-23
(86)【国際出願番号】 KR2021000300
(87)【国際公開番号】W WO2021153922
(87)【国際公開日】2021-08-05
【審査請求日】2022-05-13
(31)【優先権主張番号】10-2020-0011328
(32)【優先日】2020-01-30
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(73)【特許権者】
【識別番号】521065355
【氏名又は名称】エルジー エナジー ソリューション リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ジェガル、ジョンピル
(72)【発明者】
【氏名】カン、ヒョ ソク
【審査官】前田 寛之
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２２００４４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－０５０４０７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｍ１０／００－１０／３９
Ｈ０１Ｍ５０／１０－５０／１９８
Ｈ０１Ｍ５０／５０－５０／５９８
Ｈ０１Ｍ ４／００－ ４／６２
Ｈ０１Ｇ１１／００－１１／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電解液に含浸されるジェリーロール形態の電極組立体；前記電極組立体および前記電解液を収納する電池ケース；
前記電池ケースの上部と結合されるキャップアセンブリ；
一端が前記電解液に浸かり、他端が前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を介して外部に露出した基準電極；および
前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間に位置する気密維持用ガスケット（Ｇａｓｋｅｔ）を含み、
前記基準電極は前記電池ケースと前記気密維持用ガスケットの間に位置し、
前記電池ケースと前記キャップアセンブリは、前記気密維持用ガスケットおよび前記基準電極を間に置いてクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合される、二次電池。
【請求項2】
電解液に含浸されるジェリーロール形態の電極組立体；
前記電極組立体および前記電解液を収納する電池ケース；
前記電池ケースの上部と結合されるキャップアセンブリ；および
一端が前記電解液に浸かり、他端が前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を介して外部に露出した基準電極を含み、
前記基準電極の前記一端は、前記電極組立体の下部に位置する、二次電池。
【請求項3】
電解液に含浸されるジェリーロール形態の電極組立体；
前記電極組立体および前記電解液を収納する電池ケース；
前記電池ケースの上部と結合されるキャップアセンブリ；および
一端が前記電解液に浸かり、他端が前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を介して外部に露出した基準電極を含み、
前記基準電極は、前記電極組立体の下部から前記電極組立体の外周面に沿って延びて前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を通過する、二次電池。
【請求項4】
前記電極組立体と前記基準電極の前記一端の間に位置する分離部材をさらに含む、請求項２に記載の二次電池。
【請求項5】
前記基準電極と前記電池ケースの間に位置する絶縁テープをさらに含む、請求項１から４のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項6】
前記絶縁テープはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ，ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）およびポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ＰＰ）の少なくとも一つを含む、請求項５に記載の二次電池。
【請求項7】
前記絶縁テープは、前記基準電極の前記一端まで覆うように延びた、請求項５または６に記載の二次電池。
【請求項8】
前記基準電極は、金属ワイヤおよび前記金属ワイヤを包むコート層を含む、請求項１から７のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項9】
前記コート層はエナメル層を含む、請求項８に記載の二次電池。
【請求項10】
前記基準電極は、前記基準電極の前記一端に付着する金属板を含む、請求項１から９のいずれか一項に記載の二次電池。
【請求項11】
ジェリーロール形態の電極組立体に基準電極を付着する付着段階；前記基準電極が付着した前記電極組立体を電池ケースに収納する収納段階；
前記電池ケースの上部にキャップアセンブリを結合する結合段階；および
前記基準電極を間に置いて、前記電池ケースと前記キャップアセンブリをクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合するクリンピング段階を含み、
前記結合段階は、ガスケットを前記キャップアセンブリとともに前記電池ケースの上部に結合する段階を含み、
前記クリンピング段階は、前記基準電極および前記ガスケットを間に置いて前記電池ケースと前記キャップアセンブリをクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合する段階を含む、二次電池の製造方法。
【請求項12】
ジェリーロール形態の電極組立体に基準電極を付着する付着段階；
前記基準電極が付着した前記電極組立体を電池ケースに収納する収納段階；
前記電池ケースの上部にキャップアセンブリを結合する結合段階；および
前記基準電極を間に置いて、前記電池ケースと前記キャップアセンブリをクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合するクリンピング段階を含み、
前記収納段階で、前記基準電極の一端が前記電極組立体の下部まで延びた状態で付着する、二次電池の製造方法。
【請求項13】
ジェリーロール形態の電極組立体に基準電極を付着する付着段階；
前記基準電極が付着した前記電極組立体を電池ケースに収納する収納段階；
前記電池ケースの上部にキャップアセンブリを結合する結合段階；および
前記基準電極を間に置いて、前記電池ケースと前記キャップアセンブリをクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合するクリンピング段階を含み、
前記基準電極は、前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を通過して外部に延びる、二次電池の製造方法。
【請求項14】
前記付着段階は、電気的に絶縁性を帯びる絶縁テープを用いて前記基準電極を前記電極組立体に付着する段階を含む、請求項１１から１３のいずれか一項に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願との相互引用］
本出願は２０２０年１月３０日付韓国特許出願第１０－２０２０－００１１３２８号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
本出願は２０２０年１月３０日付韓国特許出願第１０－２０２０－００１１３２８号に基づく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すべての内容は本明細書の一部として含まれる。
【0002】
本発明は二次電池および二次電池の製造方法に関し、より具体的には三電極系電極電位の測定のための基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）を含む二次電池およびそのような二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【0003】
最近、化石燃料の枯渇によるエネルギー源の価格上昇、環境汚染への関心が高まるにつれ、環境に優しい代替エネルギー源への要求が未来生活のための必要不可欠な要因になっている。そこで原子力、太陽光、風力、潮力など多様な電力生産技術に係る研究が続いており、このように生産されたエネルギーをより効率よく使用するための電力貯蔵装置にも多大な関心が寄せられている。
【0004】
特に、モバイル機器に対する技術開発と需要の増加によりエネルギー源としての電池の需要が急激に増加しており、それに伴い多様な要求に応えることのできる電池に対する多くの研究が行われている。
【0005】
代表的には高いエネルギー密度、放電電圧、出力安定性などの長所を有するリチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池などのようなリチウム二次電池に対する需要が高い。
【0006】
また、二次電池は正極、負極、および正極と負極の間に介在する分離膜が積層された構造の電極組立体がどの構造で形成されているかによって分類されたりもする。代表的には、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のジェリーロール（巻き取り型）電極組立体、所定の大きさの単位で切り取りした多数の正極と負極を分離膜を介在した状態で順次積層したスタック型（積層型）電極組立体などが挙げられる。最近では前記ジェリーロール型電極組立体およびスタック型電極組立体が有する問題を解決するために、前記ジェリーロール型とスタック型の混合形態として、所定単位の正極と負極を分離膜を介在した状態で積層した単位セルを分離フィルム上に位置させた状態で順次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が開発された。
【0007】
また、二次電池はケースの形状によって、電極組立体が円筒型のケースに内蔵された円筒型電池、電極組立体が角型のケースに内蔵された角型電池および電極組立体が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されているパウチ型電池に分類される。
【0008】
図１は円筒型二次電池１０の構造を概略的に示す模式図である。
【0009】
図１を参照すると、円筒型二次電池１０は巻き取り型構造の電極組立体２０を円筒型のケース３０に収納し、ケース３０内に電解液を注入した後に、ケース３０の開放上端に電極端子が形成されているキャップアセンブリ４０を結合して製作する。
【0010】
また、ケース３０には、キャップアセンブリ４０の安定した結合および電極組立体２０の流動防止のための中心方向に湾入したビーディング部３１が形成される。
【0011】
電極組立体２０がケース３０に搭載される場合、第１電極タブ５１と第２電極タブ６１は互いに対向する方向に突出する。ひいては、第１電極タブ５１はケース３０の開放された一面方向に突出した状態で、ケース３０の開放された一面に結合されるキャップアセンブリ４０に連結され、そのため、キャップアセンブリ４０の一面が第１電極５０として作用する。
【0012】
第２電極タブ６１はケース３０の開放された一面に対向する下面方向に突出してケース３０の内面に結合され、そのため、ケース３０の下面が第２電極６０として作用する。
【0013】
第１電極５０と第２電極６０はそれぞれ正極および負極であり得る。
【0014】
新しく開発、製造された電池セルの性能を確認するために電池セルの電極電位（ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）を測定する過程を経る。
【0015】
電極電位の測定には基準電極（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）、作業電極（ｗｏｒｋｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）および相対電極（ｃｏｕｎｔｅｒ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）で構成された三電極系電極電位測定方法が主に用いられている。
【0016】
基準電極は電池を構成している電極や電気分解が起きている電極の電位を測定するために電極電位測定用電池回路を作るのに使用する電極であって、電極電位の相対値を測定する時電位の基準になる。
【0017】
【0018】
図２を参照すると、電極電位の測定のために図１の二次電池１０のビーディング部３１を切断する。分離された円筒型二次電池１０ａは下部が開放されたキャップアセンブリ４０ａと上部が開放されたケース３０ａで構成され、第１電極タブ５１は切断されないまま維持される。すなわち、ビーディング部３１の切断により円筒型二次電池１０ａの密封（Ｓｅａｌｉｎｇ）が解除される。
【0019】
【0020】
図３を図２とともに参照すると、分離された、すなわち密封（Ｓｅａｌｉｎｇ）が解除された円筒型二次電池１０ａは電解液７１に浸けた状態でトレー７０に密閉され、分離された円筒型二次電池１０ａの第１電極５０および第２電極６０にはそれぞれ電極電位測定のための作業電極端子５２および相対電極端子６２が連結される。
【0021】
このような作業電極端子５２および相対電極端子６２が基準電極端子７２とともに測定部７３に連結され、円筒型二次電池１０ａの電極電位を測定する。
【0022】
ただし、このような従来の電極電位測定方法の場合、同じ円筒型二次電池１０ａであっても、測定者の測定手続きや方法などによってデータ値が変わり得る。特に、従来方法は電解液投入量を綿密に調節するのが難しく、電解液を過多投入する場合は測定されるデータ値に偏差が大きく発生し得る。
【0023】
また、追加的な導線の導入や過量の電解液などが原因になって抵抗が上昇し得る。すなわち、電極電位に多様な形態の抵抗が介入して実際の電位を測定しにくい、という困難性がある。
【0024】
また、電解液に円筒型二次電池１０ａを浸ける形態であるため、必要以上の電解液が過多に使用される問題がある。
【0025】
上記のように、三電極系電極電位の測定のための従来の方法は多くの問題を有しているので、かかる問題を解決できる技術の必要性が非常に高い、というのが実情である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0026】
本発明の実施形態は既に提案された方法の前記のような問題を解決するために提案されたものであって、別途のトレーを導入せず実際の電極電位の正確な測定が可能な二次電池およびそのような二次電池の製造方法の提供を目的とする。
【0027】
ただし、本発明の実施形態が解決しようとする課題は、上述した課題に限定されず本発明に含まれた技術的思想の範囲で多様に拡張できる。
【課題を解決するための手段】
【0028】
本発明の一実施形態による二次電池は、電解液に含浸されるジェリーロール形態の電極組立体；前記電極組立体および前記電解液を収納する電池ケース；前記電池ケースの上部と結合されるキャップアセンブリ；および一端が前記電解液に浸かり、他端が前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を介して外部に露出した基準電極を含む。
【0029】
前記二次電池は前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間に位置する気密維持用ガスケット（Ｇａｓｋｅｔ）をさらに含み、前記基準電極は前記電池ケースと前記ガスケット(気密維持用ガスケット)の間に位置し得る。
【0030】
前記電池ケースと前記キャップアセンブリは、前記ガスケット(気密維持用ガスケット)および前記基準電極を間に置いてクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合し得る。
【0031】
前記基準電極は、前記電極組立体の下部から前記電極組立体の外周面に沿って延びて前記電池ケースと前記キャップアセンブリの間を通過し得る。
【0032】
前記基準電極の前記一端は、前記電極組立体の下部に位置し得る。
【0033】
前記二次電池は、前記電極組立体と前記基準電極の前記一端の間に位置する分離部材をさらに含み得る。
【0034】
前記二次電池は、前記基準電極と前記電池ケースの間に位置する絶縁テープをさらに含み得る。
【0035】
前記絶縁テープはポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ，ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）およびポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ＰＰ）の少なくとも一つを含み得る。
【0036】
前記絶縁テープは、前記基準電極の前記一端まで覆うように延び得る。
【0037】
前記基準電極は、金属ワイヤおよび前記金属ワイヤを包むコート層を含み得る。
【0038】
前記コート層はエナメル層を含み得る。
【0039】
前記基準電極は、前記基準電極の前記一端に付着する金属板を含み得る。
【0040】
本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、ジェリーロール形態の電極組立体に基準電極を付着する付着段階；前記基準電極が付着した前記電極組立体を電池ケースに収納する収納段階；前記電池ケースの上部にキャップアセンブリを結合する結合段階；および前記基準電極を間に置いて、前記電池ケースと前記キャップアセンブリをクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合するクリンピング段階を含む。
【0041】
前記付着段階は、電気的に絶縁性を帯びる絶縁テープを用いて前記基準電極を前記電極組立体に付着する段階を含み得る。
【0042】
前記結合段階は、ガスケットを前記キャップアセンブリとともに前記電池ケースの上部に結合する段階を含み得、前記クリンピング段階は、前記基準電極および前記ガスケットを間に置いて前記電池ケースと前記キャップアセンブリをクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合する段階を含み得る。
【発明の効果】
【0043】
本発明の実施形態によれば、電池ケースとキャップアセンブリの間を通過する基準電極を設け、実際の電極電位の正確な測定が可能な二次電池を提供することができる。
【0044】
また、別途のトレーを導入せず実際の二次電池を活用することによって、追加的な導線や過量の電解液によって介入する抵抗を排除した電極電位値を得ることができる。
【0045】
また、基準電極を別途の孔（ｈｏｌｅ）を形成して外部に露出させるのではなく電池ケースとキャップアセンブリの間を通過するように構成することによって、二次電池の構造を毀損せず密封（ｓｅａｌｉｎｇ）を維持した状態で電極電位の測定が可能である。さらに、内圧が大きく発生する高温評価を行うことができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【0046】
【図1】円筒型二次電池の構造を概略的に示す模式図である。
【図3】従来の電極電位測定方法を概略的に示す模式図である。
【図4】本発明の一実施形態による二次電池に係る断面斜視図である。
【図9】本発明の一実施形態による二次電池を製造する過程を説明するための図である。
【図10】本発明の一実施形態による二次電池を製造する過程を説明するための図である。
【図11】本発明の一実施形態による二次電池を製造する過程を説明するための図である。
【図12】本発明の一実施形態による二次電池を製造する過程を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0047】
以下、添付する図面を参照して本発明の様々な実施形態について本発明が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細に説明する。本発明は様々な異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0048】
本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素に対しては同じ参照符号を付ける。
【0049】
また、図面に示す各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜上任意に示したので、本発明は必ずしも示されたところに限定されない。図面で複数の層および領域を明確に表現するために厚さを誇張して示した。そして図面で、説明の便宜上、一部の層および領域の厚さを誇張して示した。
【0050】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分「上に」または「の上に」あるという時、これは他の部分の「すぐ上に」ある場合だけでなくその中間にまた他の部分がある場合も含む。逆にある部分が他の部分の「すぐ上に」あるという時には中間に他の部分が存在しないことを意味する。また、基準になる部分「上に」または「の上に」あるというのは基準になる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の逆方向に向かって「上に」または「の上に」位置することを意味するものではない。
【0051】
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を「含む」という時、これは特に反対の意味を示す記載がない限り、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み得ることを意味する。
【0052】
また、明細書全体で、「平面上」という時、これは対象部分を上から見た時を意味し、「断面上」という時、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見た時を意味する。
【0053】
【0054】
図４から図６を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池１００は電解液に含浸されるジェリーロール形態の電極組立体１２０、電極組立体１２０および電解液を収納する電池ケース１３０、電池ケース１３０の上部と結合されるキャップアセンブリ１４０および基準電極２００を含む。このような基準電極２００は一端２１０が電解液に浸かり、他端２２０が電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０の間を介して外部に露出する。
【0055】
電極組立体１２０は多数の正極１２１および負極１２２の間に分離膜１２３を介在して巻き取ったジェリーロール形態の構造であり、その中心部にセンターピン１５０が挿入される。電極組立体１２０の上部に上端絶縁部材（１６０，Ｔｏｐ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）が位置し得、電極組立体１２０の下部１２４と電池ケース１３０の底部１３１の間に下端絶縁部材（１７０，Ｂｏｔｔｏｍ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）が位置し得る。
【0056】
電解液はリチウム塩含有非水系電解液であり得、前記リチウム塩含有非水系電解液は非水系電解液とリチウム塩からなっている。非水系電解液としては非水系有機溶媒、有機固体電解質、無機固体電解質などが使用されるがこれらだけに限定されるものではない。このような電解液は電極組立体１２０とともに電池ケース１３０に収納され、図面上での具体的な表示は省略した。
【0057】
電池ケース１３０はビーディング部１３２およびクリンピング部１３３を含む。
【0058】
ビーディング部１３２は電池ケース１３０の一部が電極組立体１２０の中心方向に向かって湾入した部分を指し、キャップアセンブリ１４０の安定した結合および電極組立体１２０の流動防止のためのものである。
【0059】
クリンピング部１３３はビーディング部１３２の上部に位置し、キャップアセンブリ１４０を囲む部分を指し、キャップアセンブリ１４０の安定した結合のためのものである。すなわち、電池ケース１３０がキャップアセンブリ１４０とクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合されてクリンピング部１３３が形成される。
【0060】
キャップアセンブリ１４０は正極端子を形成する上端キャップ１４１、電極組立体１２０で上部方向に延びた正極タブ１４４が接続されるキャッププレート１４２を含む。正極タブ１４４は電極組立体１２０の正極１２１から延びる。
【0061】
なお、本実施形態による二次電池１００は電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０の間に位置するガスケット１４３を含む。具体的には、電池ケース１３０のクリンピング部１３３とキャップアセンブリ１４０のキャッププレート１４２の間に位置する。
【0062】
ガスケット１４３は気密維持のためにビーディング部１３２の上部内面およびクリンピング部１３３に取り付けられ、キャップアセンブリ１４０と電池ケース１３０の間の密封力を増大させる。
【0063】
この時、基準電極２００は、電池ケース１３０とガスケット１４３の間に位置する。また、電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０はガスケット１４３および基準電極２００を間に置いてクリンピング結合される。したがって、実際作動する状態の二次電池１００に基準電極２００を設けることができ、基準電極２００は電池ケース１３０とガスケット１４３の間で安定的に固定される。
【0064】
本実施形態による二次電池１００は、従来のトレー（７０，図３参照）を活用した電極電位測定方法とは異なり、電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０の間を介して外部に露出する基準電極２００により実際に作動する状態をそのまま維持した状態で、三電極系電極電位の測定が可能である。実際の電極電位の正確な測定が可能になる。さらに、電解液投入量を綿密に調節するのが難しくて電解液を過多投入する場合にデータ値に偏差が大きく発生し得る従来の電極電位測定方法とは異なり、密封（Ｓｅａｌｉｎｇ）を解除しないまま実際作動する状態のままの二次電池１００に対して電極電位を測定するものであるから、一貫したデータを得ることができる。
【0065】
また、別途のトレーを導入せず実際作動する状態のままの二次電池１００を活用することによって、追加的な導線や過量の電解液により介入する抵抗を排除した正確な電極電位値を得ることができる。
【0066】
また、電解液を過量注入する必要がないため原料の浪費を防ぎ部品の腐食可能性も減らすことができる。
【0067】
一方、本実施形態による二次電池１００は、別途の孔（ｈｏｌｅ）を設けて基準電極２００を露出させるものでなく、電池ケース１３０のクリンピング部１３３とキャップアセンブリ１４０のキャッププレート１４２の間に基準電極２００を位置させるものであるから、二次電池１００の構造を毀損せず密封（ｓｅａｌｉｎｇ）を維持したまま電極電位の測定が可能である。
【0068】
仮に、別途の孔を設けると、基準電極と孔の間の密封のための別途の密封剤（ｓｅａｌａｎｔ）を介在しなければならない。このような場合、密封剤介在のための二次電池の内部に追加的な空間が必要である、という短所があり、また、密封剤の変形によって容易に密封が解除される問題がある。
【0069】
これとは異なり、本実施形態による二次電池１００の基準電極２００はクリンピング部１３３とガスケット１４３の間に設けられて別途の孔形成が不必要であり、クリンピング結合により強く固定および密封される。すなわち、基準電極２００を設けても二次電池１００の密封解除や構造変形のような問題が発生しない。そのため、本実施形態による二次電池１００は内圧が大きく発生する高温評価を行い得るという長所を有する。
【0070】
電池ケース１３０は円筒型ケースまたは角型ケースであり得るが、図４に示すように、円筒型ケースであることが好ましい。
【0071】
なお、基準電極２００は電極組立体１２０の下部１２４から電極組立体１２０の外周面（１２５，図８参照）に沿って延びて電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０の間を通過し得、基準電極２００の一端２１０は、図５に示すように、電極組立体１２０の下部１２４に位置する。換言すれば、基準電極２００の一端２１０が電解液に浸かったまま電極組立体１２０の下部１２４と下端絶縁部材１７０の間に位置することができる。
【0072】
また、基準電極２００は、基準電極２００の一端２１０に付着する金属板２５０を含む。金属板２５０については後述する。
【0073】
基準電極２００の一端２１０を電極組立体１２０の下部１２４まで延長することによって、基準電極２００が電解液に安定的に浸かることができ、より正確で一貫した三電極系電極電位の測定が可能になる。
【0074】
また、基準電極２００の一端２１０が電極組立体１２０の外周面１２５に位置する場合、電極組立体１２０が電池ケース１３０に収納されるのに妨げとなるが、本実施形態では基準電極２００の一端２１０が電極組立体１２０の下部１２４まで延びており、このような問題が発生しない。
【0075】
また、基準電極２００の一端２１０が電極組立体１２０の下部１２４に位置するので、電極組立体１２０の重量によって基準電極２００の一端２１０に位置した金属板２５０と電極組立体１２０の正極、負極１２１，１２２の間の間隔の偏差が減る利点がある。
【0076】
この時、本発明の一実施形態による二次電池１００は、電極組立体１２０と基準電極２００の一端２１０の間に位置する分離部材４００をさらに含み得、このような分離部材４００は薄い膜の形態であり得る。さらに、分離部材４００は基準電極２００の一端２１０に付着する金属板２５０と電極組立体１２０の間に位置する。
【0077】
具体的に図示していないが、正極１２１、負極１２２および分離膜１２３が巻き取られたジェリーロール形態の電極組立体１２０は、その外周面（１２５，図８参照）を外周シートで囲む。したがって、電極組立体１２０の外周面１２５に沿って繋がっている基準電極２００が電極組立体１２０の外周面１２５と接触して短絡が発生する問題は防止することができる。ただし、電極組立体１２０の下部１２４まで延びた基準電極２００が電極組立体１２０の下部１２４と接触すると短絡が発生する可能性がある。このような短絡は二次電池１００の過電流を誘導して発火や爆発を誘導することができる。
【0078】
そこで、分離部材４００が、電極組立体１２０と基準電極２００の一端２１０の間に位置することによって、電極組立体１２０の下部１２４と基準電極２００の間の短絡を防止することができる。短絡を効果的に防止するために分離部材４００は基準電極２００および基準電極２００の一端２１０に付着する金属板２５０すべてを覆うことが好ましく、多孔性の不織布素材や分離膜１２３に適用される素材を含むことができる。分離膜１２３に適用される素材に特に制限はなく、ポリプロピレン、ガラス繊維またはポリエチレンなどの素材が使用できる。
【0079】
図７は図４の二次電池１００に含まれた基準電極２００、絶縁テープ３００および分離部材４００を示す斜視図であり、図８は図７の基準電極２００、絶縁テープ３００および分離部材４００が電極組立体１２０に付着した様子を示す斜視図である。
【0080】
図７および図８を図４から図６と共に参照すると、本実施形態による二次電池１００は、基準電極２００と電池ケース１３０の間に位置する絶縁テープ３００をさらに含む。このような絶縁テープ３００は電気的に絶縁性を帯びるテープであって、ポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ，ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）およびポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ，ＰＰ）の少なくとも一つを含むことができる。
【0081】
具体的には、絶縁テープ３００は、外部に露出した基準電極２００の他端２２０を除いて、基準電極２００が繋がっている方向に沿って共に延びて基準電極２００を覆い得る。したがって、絶縁テープ３００は、底部１３１、ビーディング部１３２およびクリンピング部１３３を含む電池ケース１３０が基準電極２００と接触することを防止することによって、基準電極２００から起因し得る短絡の危険性を事前に遮断する。
【0082】
効果的な短絡防止のために、図７および図８に示すように、基準電極２００の他端２２０を除いた基準電極２００のすべての部分を絶縁テープ３００が覆うことが好ましい。特に、絶縁テープ３００が基準電極２００の一端２１０まで覆うように延び得る。
【0083】
一方、絶縁テープ３００を用いて基準電極２００を電極組立体１２０の外周面１２５および下部１２４に付着させ得るので、絶縁テープ３００は短絡防止の効果だけでなく二次電池１００内で基準電極２００を固定させる役割を担当する。さらに、絶縁テープ３００が基準電極２００の一端２１０まで覆えるため、基準電極２００の一端２１０をはじめとして金属板２５０および分離部材４００を電極組立体１２０の下部１２４に付着および固定させる。
【0084】
また、基準電極２００を電極組立体１２０に付着させた状態で共に組み立てることができ、別途の追加工程がなくとも基準電極２００が設けられた二次電池１００を簡便に製造することができる。この部分については、図９から図１２で詳しく後述する。
【0085】
一方、基準電極２００は、金属ワイヤ２３０および金属ワイヤ２３０を包むコート層２４０を含む。金属ワイヤ２３０は電気伝導性を有する金属を含む場合、その素材に対する制限はなく、銅（Ｃｕ）を含むことができる。コート層２４０はエナメル層（Ｅｎａｍｅｌ ｌａｙｅｒ）を含むことができる。このようなコート層２４０により金属ワイヤ２３０が二次電池１００内の他の部分と接触して意図しない短絡が発生することを防止することができる。
【0086】
上述したように、本発明の実施形態による二次電池１００は絶縁テープ３００およびコート層２４０を設けて二次電池内での意図しない短絡発生を防止しようとした。各実施形態によって絶縁テープ３００やコート層２４０の一つだけを設けることができるが、絶縁テープ３００およびコート層２４０をすべて備えることが好ましい。
【0087】
一方、図７のように、基準電極２００の他端２２０は、コート層２４０の一部領域を剥がして金属ワイヤ２３０を露出させることができる。
【0088】
基準電極２００の一端２１０も同様に、コート層２４０の一部領域を剥がして金属ワイヤ２３０を露出させ、露出した金属ワイヤ２３０に金属板２５０を付着する。その後分離部材４００を金属板２５０の上に位置させる。
【0089】
電解液に浸かっている金属板２５０は基準電極端子として機能し、基準電極２００の他端２２０で露出した金属ワイヤ２３０が外部電線と連結されて三電極系電極電位の測定が行われる。具体的に図示していないが、三電極系電極電位の測定が行われない時は、露出した金属ワイヤ２３０を他の絶縁テープで包んだ状態で保管することができる。このような金属板２５０はリチウム（Ｌｉ）、リチウムチタネート（Ｌｉｔｈｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ，ＬＴＯ）、リチウムリン酸鉄（Ｌｉｔｈｉｕｍ ｉｒｏｎ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ，ＬＦＰ）、白金（Ｐｔ）およびパラジウム（Ｐｄ）の少なくとも一つを含み得る。
【0090】
絶縁テープ３００は上述したとおり、金属板２５０および分離部材４００を電極組立体１２０の下部１２４に付着および固定させる。さらに、図７のように絶縁テープ３００上に基準電極２００、金属板２５０および分離部材４００を位置させ得、基準電極２００、金属板２５０および分離部材４００の間の連結および高精度絶縁テープ３００により行われる。
【0091】
一方、図４を再び参照すると、上端および下端絶縁部材１６０，１７０は絶縁性繊維を含み得、このような絶縁性繊維が方向性なしで絡まって不織布のような形態を形成することができる。絶縁性繊維はポリエチレン、ポリブチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ガラス繊維（Ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）、天然ゴムおよび合成ゴムのうち少なくとも一つを含む。
【0092】
センターピン１５０は一般的に所定の強度を付与するために金属素材を含み、板材を丸く曲げた円筒型構造で形成されている。このようなセンターピン１５０は、電極組立体１２０を固定および支持し、充放電および作動時内部反応によって発生するガスを放出する通路として機能することができる。
【0093】
【0094】
図９から図１２は、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法を説明するための図面である。図８から図１２を参照すると、本発明の一実施形態による二次電池の製造方法は、ジェリーロール形態の電極組立体１２０に基準電極２００を付着する付着段階；基準電極２００が付着した電極組立体１２０を電池ケース１３０に収納する収納段階；電池ケース１３０の上部にキャップアセンブリ１４０を結合する結合段階；および基準電極２００を間に置いて、電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０をクリンピング（Ｃｒｉｍｐｉｎｇ）結合するクリンピング段階を含む。
【0095】
まず、図８と共に前記付着段階を説明する。前記付着段階で電気的に絶縁性を帯びる絶縁テープ３００を用いて基準電極２００を電極組立体１２０に付着させる。具体的には、電極組立体１２０の下部１２４と外周面１２５に付着する。上述したとおり電極組立体１２０の下部１２４と基準電極２００の一端２１０の間に分離部材が位置する。
【0096】
次に、図９とともに前記収納段階を説明する。前記収納段階で電極組立体１２０を基準電極２００が付着した状態で電池ケース１３０に収納する。電池ケース１３０は上部が開放された状態であり、このような上部により電極組立体１２０を収納する。この時、基準電極２００の一端２１０が電極組立体１２０の下部１２４まで延びた状態で付着し得、このような構造により基準電極２００の金属板２５０が前記収納時に妨げにならない。
【0097】
その後、図１０のように、電池ケース１３０のうち電極組立体１２０より上の領域に対して、電極組立体１２０の中心方向に向かって湾入させてビーディング部１３２を形成する。具体的に図示していないが、ビーディング部１３２の形成以前に電極タブの溶接と上端絶縁部材の挿入が行われる。なお、基準電極２００の金属ワイヤが断線することを防止するために基準電極２００の他端２２０を電池ケース１３０の内部に位置するように調整し、また、別途の絶縁テープで基準電極２００の他端２２０のみを包むことができる。
【0098】
次に、図１１と共に前記結合段階を説明する。前記結合段階で電池ケース１３０の開放された上部にキャップアセンブリ１４０を結合させる。また、ガスケット１４３をキャップアセンブリ１４０とともに電池ケース１３０に結合させる。基準電極２００は電池ケース１３０とガスケット１４３の間に位置し、絶縁テープ３００は電池ケース１３０と基準電極２００の間に位置する。
【0099】
最後に、図１２とともに前記クリンピング段階を説明する。前記クリンピング段階で電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０は、ガスケット１４３および基準電極２００を間に置いてクリンピング結合が行われてクリンピング部１３３が形成されることができる。
【0100】
本実施形態による基準電極２００は、別途の孔を形成せずとも、電池ケース１３０とキャップアセンブリ１４０の間、特にクリンピング部１３３とガスケット１４３の間を通過して外部に延びる。別途の追加工程なくとも、電極組立体１２０を電池ケース１３０に収納する工程と共に三電極系電極電位の測定のための基準電極２００を簡便に設けることができる。
【0101】
また、クリンピング部１３３とガスケット１４３により強く密封されているので、内圧が大きく発生する高温評価も無理なしで行うことができる。
【0102】
本実施形態で前、後、左、右、上、下のような方向を示す用語が使用されたが、このような用語は説明の便宜のためのものであるだけであり、対象になる事物の位置や観測者の位置などにより変わり得る。
【0103】
前述した本実施形態による一つまたはそれ以上の二次電池は多様なデバイスに適用することができる。例えば、電気自転車、電気自動車、ハイブリッドなどの運送手段に適用できるが、これに制限されず二次電池を使用できる多様なデバイスに適用することが可能である。
【0104】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、次の特許請求の範囲で定義している本発明の基本概念を利用した当業者の様々な変形および改良形態も本発明の範囲に属する。
【符号の説明】
【0105】
１００ 二次電池
１２０ 電極組立体
１３０ 電池ケース
１３２ ビーディング部
１３３ クリンピング部
１４０ キャップアセンブリ
１４３ ガスケット
１５０ センターピン
１６０ 上端絶縁部材
１７０ 下端絶縁部材
２００ 基準電極
２３０ 金属ワイヤ
２４０ コート層
３００ 絶縁テープ
４００ 分離部材
１２０ 電極組立体
１３０ 電池ケース
１３２ ビーディング部
１３３ クリンピング部
１４０ キャップアセンブリ
１４３ ガスケット
１５０ センターピン
１６０ 上端絶縁部材
１７０ 下端絶縁部材
２００ 基準電極
２３０ 金属ワイヤ
２４０ コート層
３００ 絶縁テープ
４００ 分離部材
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】