特許 7462764 二次電池および電池モジュール

(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】2024-03-28

(45)【発行日】2024-04-05

(54)【発明の名称】二次電池および電池モジュール

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/572 20210101AFI20240329BHJP

   H01M 50/105 20210101ALI20240329BHJP

   H01M 50/178 20210101ALI20240329BHJP

   H01M 50/54 20210101ALI20240329BHJP

   H01M 50/548 20210101ALI20240329BHJP

【ＦＩ】

H01M50/572

H01M50/105

H01M50/178

H01M50/54

H01M50/548 301

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2022544176

(86)(22)【出願日】2020-11-16

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-03-31

(86)【国際出願番号】 KR2020016093

(87)【国際公開番号】W WO2021187717

(87)【国際公開日】2021-09-23

【審査請求日】2022-07-20

(31)【優先権主張番号】10-2020-0033377

(32)【優先日】2020-03-18

(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】100188558

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 雅人

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】ハン・ヨン・イ

【審査官】小森 重樹

(56)【参考文献】

【文献】特表２００９－５２９２０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４４８４４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１９１４３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／５０－５０／５９８

Ｈ０１Ｍ ５０／１０－５０／１９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電極およびセパレータを交互に積層して形成される電極組立体と、
前記電極組立体を内部に収容する電池ケースと、
前記電極組立体から一側に突出した複数の電極タブと、
それぞれにおいて、一端が前記電極タブと連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出する複数の電極リードと、
前記電池ケースにおいて前記電極組立体を収容するカップ部の外側に配置され、前記電池ケースの体積が膨張すると、圧力の印加を受けて短絡誘導部に電力を供給する圧電素子と、
を含み、
前記短絡誘導部は、電力が印加されると形態が変形する導電性物質から製造され、ワイヤー形状を有し、両端がそれぞれ前記電池ケースにおいて前記電極リードをシールするシール部上に位置しており、
前記短絡誘導部は、前記圧電素子から電力が印加されると、前記両端が前記電極リードとそれぞれ接触するように配置されている、二次電池。

【請求項2】

前記短絡誘導部は、
電気活性ポリマー（ＥＡＰ）からなる、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記圧電素子は、
前記カップ部の外面に付着される、請求項１または２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記圧電素子は、
前記カップ部と形状が互いに対応する、請求項１または２に記載の二次電池。

【請求項5】

前記圧電素子は、
前記カップ部の中心部に付着される、請求項１または２に記載の二次電池。

【請求項6】

前記短絡誘導部は、
前記電池ケースのシール部に密着形成される、請求項１～５の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項7】

複数の前記電極リードが、互いに前記電極組立体の反対方向に形成されており、
前記短絡誘導部は、
前記電池ケースにおいて周縁に沿って形成される前記シール部の一部にも密着形成される、請求項６に記載の二次電池。

【請求項8】

前記短絡誘導部は、
前記電池ケースにおいて前記電極組立体を収容する前記カップ部の外面に沿って形成される、請求項１～７の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項9】

前記短絡誘導部は、
前記両端が前記シール部から離脱して延びた後、それぞれの前記電極リードに向かって曲げられる、請求項１～８の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項10】

電極およびセパレータを交互に積層して形成される電極組立体、前記電極組立体を内部に収容する電池ケース、前記電極組立体から一側に突出した複数の電極タブ、それぞれにおいて、一端が前記電極タブと連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出する複数の電極リード、および前記電池ケースにおいて前記電極組立体を収容するカップ部の外側に配置され、前記電池ケースの体積が膨張すると、圧力の印加を受けて短絡誘導部に電力を供給する圧電素子を含む二次電池であって、
前記短絡誘導部は、電力が印加されると形態が変形する導電性物質から製造され、ワイヤー形状を有し、両端がそれぞれ前記電池ケースにおいて前記電極リードをシールするシール部上に位置しており、
前記短絡誘導部は、前記圧電素子から電力が印加されると、前記両端が前記電極リードとそれぞれ接触するように配置されている二次電池と、
前記二次電池を内部に収容するハウジングと、
を含む、電池モジュール。

【請求項11】

前記短絡誘導部は、
電気活性ポリマー（ＥＡＰ）からなる、請求項１０に記載の電池モジュール。

【請求項12】

前記圧電素子は、
前記ハウジングの内面に付着される、請求項１０または１１に記載の電池モジュール。

【請求項13】

前記短絡誘導部は、
前記ハウジングの内部空間の端に沿って密着形成される、請求項１０～１２の何れか一項に記載の電池モジュール。

【請求項14】

前記短絡誘導部は、
前記両端が前記シール部から離脱して延びた後、それぞれの前記電極リードに向かって曲げられる、請求項１０～１２の何れか一項に記載の電池モジュール。

【請求項15】

請求項１０～１４の何れか一項に記載の電池モジュールを含む電池パック。

【請求項16】

請求項１５に記載の電池パックを含むデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本出願は、２０２０年３月１８日付けの韓国特許出願第１０－２０２０－００３３３７７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全ての内容は、本明細書の一部として組み込まれる。

【0002】

本発明は、二次電池および電池モジュールに関し、より詳しくは、異常作動の際に、電極リード間の短絡を誘導して内部短絡による爆発を防止し、安定性を確保することができる、二次電池および電池モジュールに関する。

【背景技術】

【0003】

一般的に、二次電池の種類としては、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池、およびリチウムイオンポリマー電池などが挙げられる。かかる二次電池は、デジタルカメラ、Ｐ－ＤＶＤ、ＭＰ３Ｐ、携帯電話、ＰＤＡ、携帯ゲーム機（Ｐｏｒｔａｂｌｅ Ｇａｍｅ Ｄｅｖｉｃｅ）、パワーツール（Ｐｏｗｅｒ Ｔｏｏｌ）、およびＥ－バイク（Ｅ－ｂｉｋｅ）などの小型製品だけでなく、電気自動車やハイブリッド自動車のような高出力が求められる大型製品と、余剰の発電電力や再生可能エネルギーを貯蔵する電力貯蔵装置と、バックアップ用電力貯蔵装置にも適用されて用いられている。

【0004】

電極組立体を製造するために、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）、セパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）、および負極（Ａｎｏｄｅ）を製造し、これらを積層する。具体的に、正極活物質スラリーを正極集電体に塗布し、負極活物質スラリーを負極集電体に塗布し、正極（Ｃａｔｈｏｄｅ）および負極（Ａｎｏｄｅ）を製造する。そして、前記製造された正極と負極との間にセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）が介在されて積層されると、単位セル（Ｕｎｉｔ Ｃｅｌｌ）が形成され、単位セルが互いに積層されることで、電極組立体が形成される。そして、かかる電極組立体が特定のケースに収容され、電解液を注入すると、二次電池が製造される。

【0005】

従来は、二次電池が高温にさらされるか、または過充電または過放電されるなどのように異常作動する場合、発熱によりセパレータが収縮して正極と負極が互いに直接接触し、短絡（ショート、Ｓｈｏｒｔ）が発生する可能性が高くなる。このような短絡により電池の内部に急激な電子移動が発生し、それにより発熱および副反応が発生すると、二次電池が爆発して安全性に問題が発生し得た。特に、過充電、過放電、外部短絡などの電気的な誤作動の発生時、高い電流が流れ、集電体の熱伝導率が低いため、集電体の温度が活物質層よりも高い熱が発生する。その後、熱が拡散して活物質、電解液などの構成要素の熱的、化学的、電気化学的反応が加わって熱暴走までつながり得た。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】韓国特許公開第２００７－００５６４９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、異常作動の際に、電極リード間の短絡を誘導して内部短絡による爆発を防止し、安定性を確保することができる、二次電池および電池モジュールを提供することにある。

【0008】

本発明の課題は、以上で言及した課題に制限されず、言及していないまた他の課題は、下記の記載から当業者に明らかに理解できるものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る二次電池は、電極およびセパレータを交互に積層して形成される電極組立体と、前記電極組立体を内部に収容する電池ケースと、前記電極組立体から一側に突出した複数の電極タブと、それぞれにおいて、一端が前記電極タブと連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出する複数の電極リードと、前記電池ケースにおいて前記電極組立体を収容するカップ部の外側に配置され、前記電池ケースの体積が膨張すると、圧力の印加を受けて短絡誘導部に電力を供給する圧電素子と、を含み、前記短絡誘導部は、ワイヤー形状を有し、両端がそれぞれ前記電池ケースにおいて前記電極リードをシールするシール部上に位置し、前記圧電素子から電力が印加されると、前記両端が前記電極リードに向かって延びて前記電極リードとそれぞれ接触する短絡誘導部と、を含む。

【0010】

また、前記短絡誘導部は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）から形成されてもよい。また、前記圧電素子は、前記カップ部の外面に付着されてもよい。また、前記圧電素子は、前記カップ部と形状が互いに対応してもよい。

【0011】

また、前記圧電素子は、前記カップ部の中心部に付着されてもよい。また、前記短絡誘導部は、前記電池ケースのシール部に密着形成されてもよい。

【0012】

また、複数の前記電極リードが、互いに前記電極組立体の反対方向に形成されており、前記短絡誘導部は、前記電池ケースにおいて周縁に沿って形成されるシール部の一部にも密着形成されてもよい。

【0013】

また、前記短絡誘導部は、前記電池ケースにおいて前記電極組立体を収容するカップ部の外面に沿って形成されてもよい。また、前記短絡誘導部は、前記両端が前記シール部から離脱して延びた後、それぞれの前記電極リードに向かって曲げられてもよい。

【0014】

上記の課題を解決するための本発明の実施形態に係る電池モジュールは、電極およびセパレータを交互に積層して形成される電極組立体、前記電極組立体を内部に収容する電池ケース、前記電極組立体から一側に突出した複数の電極タブ、それぞれにおいて、一端が前記電極タブと連結され、他端が前記電池ケースの外部に突出する複数の電極リード、および前記電池ケースにおいて前記電極組立体を収容するカップ部の外側に配置され、前記電池ケースの体積が膨張すると、圧力の印加を受けて短絡誘導部はに電力を供給する圧電素子を含み、前記短絡誘導部はワイヤー形状を有し、両端がそれぞれ前記電池ケースにおいて前記電極リードをシールするシール部上に位置し、前記圧電素子から電力が印加されると、前記両端が前記電極リードに向かって延びて前記電極リードとそれぞれ接触する二次電池と、前記二次電池を内部に収容するハウジングと、を含む。

【0015】

また、前記短絡誘導部は、電気活性ポリマー（ＥＡＰ）から形成されてもよい。また、前記圧電素子は、前記ハウジングの内面に付着されてもよい。

【0016】

また、前記短絡誘導部は、前記ハウジングの内部空間の端に沿って密着形成されてもよい。また、前記短絡誘導部は、前記両端が前記シール部から離脱して延びた後、それぞれの前記電極リードに向かって曲げられてもよい。

【0017】

また、本発明は、前記電池モジュールを含む電池パックを提供し、前記電池パックを含むデバイスを提供する。前記デバイスとしては、コンピュータ、ノートブック型コンピュータ、スマートフォン、タブレットＰＣ、ウェアラブル電子機器、パワーツール（ｐｏｗｅｒ ｔｏｏｌ）、電気自動車（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＨＥＶ）、プラグ－インハイブリッド電気自動車（Ｐｌｕｇ－ｉｎ Ｈｙｂｒｉｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ、ＰＨＥＶ）、または電力貯蔵装置などが挙げられるが、これに限定されない。

【0018】

前記電池パックおよびデバイスの構造およびそれらの作製方法は当業界で公知のものであるため、本明細書では詳しい説明を省略する。本発明のその他の具体的な事項は、詳細な説明および図面に含まれている。

【発明の効果】

【0019】

本発明の実施形態によると、少なくとも次のような効果がある。異常作動の際に、電池ケースの体積が膨張して圧電素子から電力が生産されると、短絡誘導部の両端が電極リードにそれぞれ接触することで、電極リード間の短絡を誘導して内部短絡による爆発を防止し、安定性を確保することができる。

【0020】

本発明に係る効果は以上で例示された内容により制限されず、さらに多様な効果が本明細書内に含まれている。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の一実施形態に係る二次電池の組立図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る二次電池の斜視図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る二次電池の平面図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る二次電池の断面拡大図である。

【図5】本発明の一実施形態に係る短絡誘導部の両端が延びた際の二次電池の平面図である。

【図6】本発明の一実施形態に係る短絡誘導部の両端が延びた際の二次電池の断面拡大図である。

【図7】本発明の他の実施形態に係る電池モジュールの組立図である。

【図8】本発明の他の実施形態に係る短絡誘導部の両端が延びた際の電池モジュールの組立図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の利点および特徴、そしてそれらを達成する方法は、添付図面と共に詳細に後述している実施形態を参照すれば明らかになるであろう。ただし、本発明は、以下に開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現できるものであり、本実施形態は、単に本発明の開示が完全になるようにし、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に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によって定義されるのみである。明細書の全体にわたって、同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。

【0023】

他の定義がなければ、本明細書で用いられる全ての用語（技術および科学的用語を含む）は、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に共通に理解できる意味として用いられてもよい。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は、明らかに特に定義していない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。

【0024】

本明細書で用いられた用語は、実施形態を説明するためのものであって、本発明を制限しようとするものではない。本明細書において、単数形は、語句で特に言及しない限り、複数形も含む。明細書で用いられる「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」は、言及された構成要素の他に、１つ以上の他の構成要素の存在または追加を排除するものではない。

【0025】

以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態について詳しく説明することにする。図１は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の組立図であり、図２は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の斜視図である。

【0026】

本発明の一実施形態によると、異常作動の際に、電池ケースの体積が膨張して圧電素子から電力が生産されると、短絡誘導部１３６の両端１３６１が電極リード１２にそれぞれ接触することで、電極リード１２間の短絡を誘導して内部短絡による爆発を防止し、安定性を確保することができる。

【0027】

このために、本発明の一実施形態に係る二次電池１は、電極およびセパレータを交互に積層して形成される電極組立体１０と、前記電極組立体１０を内部に収容する電池ケース１３と、前記電極組立体１０から一側に突出した複数の電極タブ１１と、一端が前記電極タブ１１と連結され、他端が前記電池ケース１３の外部にそれぞれ突出する複数の電極リード１２と、前記電池ケース１３において前記電極組立体１０を収容するカップ部１３３の外側に配置され、前記電池ケース１３の体積が膨張すると、圧力の印加を受けて外部（短絡誘導部１３６）に電力を供給する圧電素子１３５と、ワイヤー形状を有し、両端１３６１がそれぞれ前記電池ケース１３において前記電極リード１２をシールするシール部１３４１上に位置し、前記圧電素子から電力が印加されると、前記両端１３６１が前記電極リード１２に向かって延びて前記電極リード１２とそれぞれ接触する短絡誘導部１３６と、を含む。

【0028】

電極組立体１０は、電極およびセパレータを交互に積層して形成する。先ず、電極活物質とバインダーおよび可塑剤を混合したスラリーを正極集電体および負極集電体に塗布し、正極および負極を製造する。それをセパレータ（Ｓｅｐａｒａｔｏｒ）の両側に積層することで所定の形状の電極組立体１０を形成した後、電極組立体１０を電池ケース１３に挿入して電解液の注入後にシールする。

【0029】

具体的に、電極組立体（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ａｓｓｅｍｂｌｙ）１０は、正極および負極の２種類の電極と、前記電極を互いに絶縁させるために電極の間に介在されるセパレータと、を含む。かかる電極組立体１０には、スタック型、ゼリーロール型、スタック＆フォールディング型などがある。２種類の電極、すなわち、正極と負極は、それぞれアルミニウムと銅を含む金属箔または金属メッシュ状の電極集電体に活物質スラリーが塗布された構造である。スラリーは、通常、粒状の活物質、補助導体、バインダー、および可塑剤などが、溶媒が添加された状態で撹拌されて形成されてもよい。溶媒は、後続工程において除去される。

【0030】

電極組立体１０は、図１に示されたように、電極タブ（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｔａｂ）１１を含む。電極タブ１１は、電極組立体１０の正極および負極とそれぞれ連結され、電極組立体１０から一側の外部に突出しており、電極組立体１０の内部と外部との間に電子が移動可能な経路となる。電極組立体１０の集電体は、電極活物質が塗布された部分と、電極活物質が塗布されていない末端部分、すなわち、無地部とから構成される。そして、電極タブ１１は、無地部を裁断して形成されるか、または無地部に別の導電部材を超音波溶接などにより連結して形成されてもよい。かかる電極タブ１１は、図１に示されたように、電極組立体１０の一側から同一の方向に並んで突出してもよいが、これに制限されず、それぞれ異なる方向に突出してもよい。

【0031】

電極組立体１０の電極タブ１１には、電極リード（Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ Ｌｅａｄ）１２がスポット（Ｓｐｏｔ）溶接などにより連結される。そして、電極リード１２の一部は、絶縁部１４により周りが取り囲まれる。絶縁部１４は、電池ケース１３の上部ケース１３１と下部ケース１３２が熱融着されるシール部１３４に限定されて位置し、電極リード１２を電池ケース１３に接着させる。そして、電極組立体１０から生成される電気が電極リード１２を通して電池ケース１３に流れるのを防止し、電池ケース１３のシールを維持する。したがって、かかる絶縁部１４は、電気がよく通じない非導電性を有する不導体から製造される。一般的に、絶縁部１４としては、電極リード１２に付着しやすく、厚さが比較的に薄い絶縁テープを多く用いるが、これに制限されず、電極リード１２を絶縁可能であれば多様な部材を用いてもよい。

【0032】

電極リード１２は、一端が前記電極タブ１１と連結され、他端が前記電池ケース１３の外部にそれぞれ突出する。すなわち、電極リード１２は、正極タブ１１１に一端が連結され、正極タブ１１１が突出した方向に延びる正極リード１２１と、負極タブ１１２に一端が連結され、負極タブ１１２が突出した方向に延びる負極リード１２２と、を含む。一方、正極リード１２１および負極リード１２２は、図１に示されたように、何れも他端が電池ケース１３の外部に突出する。それにより、電極組立体１０の内部で生成された電気を外部に供給することができる。また、正極タブ１１１および負極タブ１１２がそれぞれ多様な方向に向かって突出形成されるため、正極リード１２１および負極リード１２２もそれぞれ多様な方向に向かって延びることができる。

【0033】

正極リード１２１および負極リード１２２は、その材質が互いに異なってもよい。すなわち、正極リード１２１は、正極集電体と同一のアルミニウム（Ａｌ）材質であり、負極リード１２２は、負極集電体と同一の銅（Ｃｕ）材質またはニッケル（Ｎｉ）がコーティングされた銅材質であってもよい。そして、電池ケース１３の外部に突出した電極リード１２の一部分は、端子部となり、外部端子と電気的に連結される。

【0034】

電池ケース１３は、軟性の材質から製造されたパウチである。以下、電池ケース１３は、パウチであるものとして説明する。電池ケース１３は、電極リード１２の一部、すなわち、端子部が露出するように電極組立体１０を収容しシールされる。かかる電池ケース１３は、図１に示されたように、上部ケース１３１および下部ケース１３２を含む。下部ケース１３２には、カップ部１３３が形成され、電極組立体１０を収容可能な収容空間１３３１が備えられ、上部ケース１３１は、前記電極組立体１０が電池ケース１３の外部に離脱しないように、前記収容空間１３３１を上部からカバーする。この際、図１に示されたように、上部ケース１３１にも収容空間１３３１が備えられたカップ部１３３が形成され、電極組立体１０を上部から収容してもよい。上部ケース１３１および下部ケース１３２は、図１に示されたように一側を互いに連結して製造してもよいが、これに制限されず、互いに分離して別に製造するなど、多様に製造してもよい。

【0035】

圧電素子（Ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｌｅｍｅｎｔ）１３５は、前記カップ部１３３の外側に配置され、電池ケース１３の体積が膨張すると、圧力の印加を受けて外部に電力を供給する。そして、短絡誘導部１３６は、両端１３６１がそれぞれ電池ケース１３において電極リード１２をシールするシール部１３４１上に位置し、圧電素子１３５から電力が印加されると、前記両端１３６１が電極リード１２に向かって延びて前記電極リード１２とそれぞれ接触する。圧電素子１３５および短絡誘導部１３６に関する詳しい説明は後述する。

【0036】

電極組立体１０の電極タブ１１に電極リード１２が連結され、電極リード１２の一部分に絶縁部１４が形成されると、下部ケース１３２のカップ部１３３に備えられた収容空間１３３１に電極組立体１０が収容され、上部ケース１３１が前記空間を上部からカバーする。そして、内部に電解液を注入し、上部ケース１３１および下部ケース１３２の縁に形成されたシール部１３４をシールする。電解液は、二次電池１の充放電時、電極の電気化学的反応により生成されるリチウムイオンを移動させるためのものであり、リチウム塩と高純度の有機溶媒類との混合物である非水系有機電解液または高分子電解質を用いたポリマーを含んでもよい。このような方法により、図２に示されたように、パウチ型二次電池１を製造することができる。

【0037】

図３は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の平面図であり、図４は、本発明の一実施形態に係る二次電池１の断面拡大図である。図３に示されたように、本発明の一実施形態に係る二次電池１は、圧電素子１３５および短絡誘導部１３６を含む。圧電素子１３５とは、圧力、応力などの物理的外力の印加を受けると、それにより電圧が発生し、その逆に電圧の印加を受けると、形態が変形する素子である。代表的な圧電素子１３５には、チタン酸バリウム（Ｂａｒｉｕｍ Ｔｉｔａｎａｔｅ）、ロッシェル塩（Ｒｏｃｈｅｌｌｅ ｓａｌｔ）などがある。

【0038】

圧電素子１３５は、電池ケース１３のカップ部１３３の外側に配置される。したがって、電池ケース１３の内部にガスが発生して電池ケース１３の体積が膨張すると、圧力の印加を受ける。それにより、圧電素子１３５で電圧が発生し、外部に電力を供給することができる。特に、本発明の一実施形態によると、圧電素子１３５は、カップ部１３３の外面に直接付着されてもよい。それにより、電池ケース１３の体積の膨張に敏感に反応することができる。すなわち、電池ケース１３の体積が少しだけ膨張するとしても、直ちに電圧を発生させて外部に電力を供給することができる。

【0039】

圧電素子１３５は、図３に示されたように、カップ部１３３と形状が互いに対応してもよい。例えば、カップ部１３３が四角形の形状を有すれば、圧電素子１３５も四角形の形状を有し、カップ部１３３が円形の形状を有すれば、圧電素子１３５も円形の形状を有してもよい。それにより、カップ部１３３が変形する際に、変形する程度に比例して、圧電素子１３５が圧力の印加を受けることができる。

【0040】

また、圧電素子１３５は、カップ部１３３の概して中心部に付着されることが好ましい。仮に電池ケース１３の内部にガスが発生すれば、最も柔軟性の大きいカップ部１３３が最も大きく変形する。この際、圧電素子１３５がカップ部１３３の中心部に付着されることで、カップ部１３３が変形する際に、圧電素子１３５が全体的に均一に圧力の印加を受けることができる。

【0041】

短絡誘導部１３６は、細長いワイヤー形状を有してもよく、圧電素子１３５から電力が印加されると、形態が変形し、両端１３６１が前記電極リード１２とそれぞれ接触する。かかる短絡誘導部１３６は、電気活性ポリマー（ＥｌｅｃｔｒｏＡｃｔｉｖｅ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ、ＥＡＰ）から製造されてもよい。電気活性ポリマーとは、電気的刺激により膨張、収縮、および曲げ（ｂｅｎｄｉｎｇ）などの変形可能なポリマーである。代表的な電気活性ポリマーとしては、強誘電性ポリマー（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｏｌｙｍｅｒ）および誘電性エラストマー（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）などが挙げられる。特に強誘電性ポリマーとしては、相対的に圧電性の大きいポリビニリデンフルオライド（Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｉｄｅｎｅ Ｆｌｕｏｒｉｄｅ、以下、ＰＶＤＦ）系ポリマーが広く用いられる。

【0042】

短絡誘導部１３６は、図４に示されたように、電池ケース１３のシール部１３４に密着形成されてもよい。それにより、短絡誘導部１３６が二次電池１のサイズおよび形態を大きく変更させず、且つ、短絡誘導部１３６が外部摩擦により損傷するのを防止することができる。仮に複数の電極リード１２が互いに電極組立体１０の反対方向に形成されるのであれば、図３に示されたように、短絡誘導部１３６は、電池ケース１３において周縁に沿って形成されるシール部１３４の一部にも密着形成されてもよい。ただし、これに制限されず、短絡誘導部１３６は、電池ケース１３において電極組立体１０を収容するカップ部１３３の外面に沿って形成されてもよい。それにより、複数の電極リード１２間の最短経路に沿って短絡誘導部１３６が形成されることができるため、短絡誘導部１３６の長さを最小化して経済性を確保することもできる。

【0043】

ところで、仮に複数の電極リード１２が互いに電極組立体１０の同一の方向に形成されるのであれば、短絡誘導部１３６は、電池ケース１３において複数の電極リード１２の間に形成されるシール部１３４の一部にも密着形成されてもよい。すなわち、短絡誘導部１３６は、制限されずに電池ケース１３に多様な方法で密着形成されてもよい。

【0044】

短絡誘導部１３６の両端１３６１は、図４に示されたように、電池ケース１３において電極リード１２をシールするシール部１３４１上に位置する。それにより、電極リード１２に最も近く位置することになり、その後に短絡誘導部１３６の両端１３６１が電極リード１２に向かって延びると、前記電極リード１２とそれぞれ容易に接触することができる。そして、圧電素子１３５と連結された導線１３５１は、短絡誘導部１３６において、カップ部１３３の端の中心部ではなく、カップ部１３３の頂点付近に位置した地点に連結される。それにより、圧電素子１３５と連結された導線１３５１が外部の障害物により断線または破損するのを最小化することができる。

【0045】

図５は、本発明の一実施形態に係る短絡誘導部１３６の両端１３６１が延びた際の二次電池１の平面図であり、図６は、本発明の一実施形態に係る短絡誘導部１３６の両端１３６１が延びた際の二次電池１の断面拡大図である。

【0046】

圧電素子１３５は、圧力の印加を受けると、電圧が発生して電力を外部に供給する。すなわち、電池ケース１３の内部にガスが発生して電池ケース１３の体積が膨張すると、圧電素子１３５は、圧力の印加を受けて電力を外部に供給する。そして、短絡誘導部１３６は、圧電素子１３５から電力が印加されると、形状が変化する。特に、短絡誘導部１３６の両端１３６１が電極リード１２に向かって延び、図５に示されたように、電極リード１２とそれぞれ接触する。

【0047】

短絡誘導部１３６は、導電性物質から製造される。したがって、短絡誘導部１３６の両端１３６１が電極リード１２にそれぞれ接触すると、電極リード１２同士で短絡（ショート、Ｓｈｏｒｔ）が発生する。それにより、二次電池１の内部で短絡が発生しても、大きい爆発までつながるのを防止し、安定性を確保することができる。

【0048】

短絡誘導部１３６は、両端１３６１が前記電極リード１２に向かって延びると、電極リード１２とそれぞれ接触する。この際、電極リード１２は、シール部１３４と或る程度の段差を形成してもよい。したがって、図６に示されたように、短絡誘導部１３６は、両端１３６１がシール部１３４から離脱して延びた後、それぞれの電極リード１２に向かって曲げられることで、電極リード１２とそれぞれ接触することができる。ただし、これに制限されず、単に両端１３６１がシール部１３４から離脱して次第に延びると、前記両端１３６１が重力で垂れることで、電極リード１２とそれぞれ接触してもよい。

【0049】

図７は、本発明の他の実施形態に係る電池モジュール２の組立図である。本発明の一実施形態によると、圧電素子１３５は、電池ケース１３のカップ部１３３の外面に直接付着され、短絡誘導部１３６は、電池ケース１３のシール部１３４に密着形成される。それにより、圧電素子１３５は、電池ケース１３の体積の膨張に敏感に反応することができ、短絡誘導部１３６が二次電池１のサイズおよび形態を大きく変更させず、且つ、短絡誘導部１３６が外部摩擦により損傷するのを防止することができる。

【0050】

ところで、本発明の他の実施形態によると、二次電池１ａが電池モジュール２に組み立てられる場合には、圧電素子１３５ａおよび短絡誘導部１３６ａが二次電池１ａの電池ケース１３ではなく、電池モジュール２のハウジング２０に形成されてもよい。それにより、柔軟性を有するパウチ型電池ケース１３よりは、剛性を有するハウジング２０に圧電素子１３５ａおよび短絡誘導部１３６ａを固定させることがさらに容易である。

【0051】

本発明の他の実施形態に係る電池モジュール２は、電極およびセパレータを交互に積層して形成される電極組立体１０、前記電極組立体１０を内部に収容する電池ケース１３、前記電極組立体１０から一側に突出した複数の電極タブ１１、一端が前記電極タブ１１と連結され、他端が前記電池ケース１３の外部にそれぞれ突出する複数の電極リード１２、前記電池ケース１３において前記電極組立体１０を収容するカップ部１３３の外側に配置され、前記電池ケース１３の体積が膨張すると、圧力の印加を受けて外部に電力を供給する圧電素子１３５、およびワイヤー形状を有し、両端がそれぞれ前記電池ケースにおいて前記電極リード１２をシールするシール部１３４上に位置し、前記圧電素子１３５から電力が印加されると、前記両端１３６１ａが前記電極リード１２に向かって延びて電極リード１２とそれぞれ接触する短絡誘導部１３６ａを含む二次電池１ａと、前記二次電池１ａを内部に収容するハウジング２０と、を含む。

【0052】

ハウジング２０は、二次電池１を内部に収容し、図７に示されたように、上部および下部ハウジング２０が二次電池１の両側から互いに結合されることで、二次電池１を収容することができる。かかるハウジング２０は、内部に二次電池１を１つのみ収容してもよいが、これに制限されず、複数の二次電池１を収容してもよい。

【0053】

本発明の他の実施形態に係る圧電素子１３５ａおよび短絡誘導部１３６ａは、電池モジュール２のハウジング２０の内部に形成される。特に、圧電素子１３５ａは、電池ケース１３のカップ部１３３の外側に配置されるが、カップ部１３３の外面に直接付着されず、ハウジング２０の内面に付着される。ただし、ハウジング２０の内面と電池ケース１３のカップ部１３３が非常に近接して位置しており、電池ケース１３の内部にガスが発生して電池ケース１３の体積が膨張すると、圧電素子１３５ａは、直ちに電力を外部に供給する。

【0054】

短絡誘導部１３６ａは、複数の電極リード１２が互いに電極組立体１０の反対方向に形成されるのであれば、ハウジング２０の内部空間の端に沿って密着形成されてもよい。そして、短絡誘導部１３６ａの両端１３６１ａは、電極リード１２をシールするシール部１３４１上に位置する。それにより、電極リード１２に最も近く位置することになり、その後に短絡誘導部１３６ａの両端１３６１ａが電極リード１２に向かって延びると、前記電極リード１２とそれぞれ容易に接触することができる。

【0055】

図８は、本発明の他の実施形態に係る短絡誘導部１３６ａの両端１３６１ａが延びた際の電池モジュール２の組立図である。電池ケース１３の内部にガスが発生して電池ケース１３の体積が膨張すると、圧電素子１３５ａは、圧力の印加を受けて電力を外部に供給する。そして、圧電素子１３５ａから電力が印加されると、図８に示されたように、短絡誘導部１３６ａの両端１３６１ａが電極リード１２に向かって延びて電極リード１２とそれぞれ接触する。この際、短絡誘導部１３６ａは、両端１３６１ａがシール部１３４から離脱して延びた後、それぞれの電極リード１２に向かって曲げられることで、電極リード１２とそれぞれ接触することができる。ただし、これに制限されず、単に両端１３６１ａがシール部１３４から離脱して次第に延びると、前記両端１３６１ａが重力で垂れることで、電極リード１２とそれぞれ接触してもよい。

【0056】

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であれば、本発明がその技術的思想や必須の特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施可能であることを理解することができるであろう。したがって、以上で記述された実施形態は、全ての面で例示的なものであって、限定的なものではないことを理解しなければならない。本発明の範囲は上記の詳細な説明よりは後述の特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲の意味および範囲、そしてその均等概念から導き出される多様な実施形態が本発明の範囲に含まれるものと解釈しなければならない。

【符号の説明】

【0057】

１，１ａ：二次電池
２：電池モジュール
１０：電極組立体
１１：電極タブ
１２：電極リード
１３：電池ケース
１４：絶縁部
２０：ハウジング
１１１：正極タブ
１１２：負極タブ
１２１：正極リード
１２２：負極リード
１３１：上部ケース
１３２：下部ケース
１３３：カップ部
１３４：シール部
１３５，１３５ａ：圧電素子
１３６，１３６ａ：短絡誘導部
１３３１：収容空間
１３６１，１３６１ａ：両端

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】