特表 2022-542914 二次電池及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-10-07

(54)【発明の名称】二次電池及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/536 20210101AFI20220930BHJP

   H01M 10/04 20060101ALI20220930BHJP

   H01M 50/534 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/342 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/533 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/538 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/581 20210101ALI20220930BHJP

   H01M 50/107 20210101ALI20220930BHJP

【ＦＩ】

H01M50/536

H01M10/04 W

H01M50/534

H01M50/586

H01M50/591 101

H01M50/342 101

H01M50/533

H01M50/538

H01M50/581

H01M50/107

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022505289

(86)(22)【出願日】2020-10-29

(85)【翻訳文提出日】2022-01-28

(86)【国際出願番号】 KR2020014950

(87)【国際公開番号】W WO2021086078

(87)【国際公開日】2021-05-06

(31)【優先権主張番号】10-2019-0138987

(32)【優先日】2019-11-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(31)【優先権主張番号】10-2020-0139770

(32)【優先日】2020-10-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【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】ホ、ハ ヨン

(72)【発明者】

【氏名】リュー、ドゥク ヒュン

(72)【発明者】

【氏名】キム、ヒョン クォン

【テーマコード（参考）】

5H011

5H012

5H028

5H043

【Ｆターム（参考）】

5H011AA09

5H011BB03

5H011DD06

5H011DD11

5H012AA01

5H012BB02

5H012DD05

5H012FF01

5H028BB03

5H028BB05

5H028BB07

5H028CC05

5H028CC08

5H028CC12

5H028EE01

5H028EE06

5H043BA11

5H043CA03

5H043EA07

5H043EA37

5H043EA38

5H043GA09

5H043GA13

5H043GA22

5H043HA09E

5H043HA12E

5H043HA29E

5H043KA22E

5H043KA29E

5H043KA36E

5H043KA44E

5H043KA45E

(57)【要約】

本発明の二次電池は、分離シートを介在した状態で第１電極シートと第２電極シートが積層されて巻き取られる構造を有するが、前記第１電極シートには第１電極タブが突出され、第２電極シートには第２電極タブが突出される電極組立体；前記電極組立体を収容する電池缶；及び前記電極組立体と対向するように前記電極組立体の上部または下部に備えられる連結部を含み、前記連結部は、電気伝導性を有するゲル材質からなる第１領域；及び前記第１領域に付着され、電気絶縁性を有する材質からなる第２領域を含み、前記第２領域は、前記連結部の上面のうち少なくとも一部を形成し、前記第１電極タブまたは前記第２電極タブの少なくとも一部は、前記連結部の第１領域内に挿入される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

分離シートを介在した状態で第１電極シートと第２電極シートが積層されて巻き取られる構造を有するが、前記第１電極シートには第１電極タブが突出され、前記第２電極シートには第２電極タブが突出される電極組立体；
前記電極組立体を収容する電池缶；及び
前記電極組立体と対向するように前記電極組立体の上部または下部に備えられる連結部を含み、
前記連結部は、
電気伝導性を有するゲル材質からなる第１領域；及び
前記第１領域に付着され、電気絶縁性を有する材質からなる第２領域を含み、
前記第２領域は、前記連結部の上面のうち少なくとも一部を形成し、
前記第１電極タブまたは前記第２電極タブの少なくとも一部は、前記連結部の第１領域内に挿入される二次電池。

【請求項2】

前記電池缶の上部には、前記電池缶が内側に折り曲げられた構造を有するビーディング部が形成され、
前記連結部は、前記電極組立体の上部に備えられる連結部である上部連結部であり、
前記上部連結部は、前記ビーディング部の下部に備えられ、
前記第２領域は、前記上部連結部の上面の周縁を形成し、
前記第２領域の内側端部は、前記ビーディング部の内側端部より前記電池缶の中心軸に隣接するように備えられる、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記連結部は、前記電極組立体の下部に備えられる連結部である下部連結部であり、
前記下部連結部は、前記電池缶の下面に密着されるように備えられる、請求項１に記載の二次電池。

【請求項4】

前記電極組立体から上方に複数個の前記第１電極タブが突出され、
複数個の前記第１電極タブは、前記上部連結部の第１領域内に挿入される、請求項２に記載の二次電池。

【請求項5】

前記電極組立体から下方に複数個の前記第２電極タブが突出され、
複数個の前記第２電極タブは、前記下部連結部の第１領域内に挿入される、請求項３に記載の二次電池。

【請求項6】

前記第２領域は、前記下部連結部の上面の周縁を形成する、請求項３または５に記載の二次電池。

【請求項7】

前記第２領域は、前記下部連結部の上面全体を形成し、
前記第２電極タブは、前記下部連結部の前記第２領域を貫通して前記第１領域内に挿入される、請求項５に記載の二次電池。

【請求項8】

前記第２領域は、前記上部連結部の下面全体をさらに形成し、
前記第１電極タブは、前記上部連結部の下面に形成された前記第２領域を貫通して前記第１領域内に挿入される、請求項４に記載の二次電池。

【請求項9】

前記上部連結部の上部に備えられるＣＩＤフィルターまたは安全ベントをさらに含み、
前記上部連結部の前記第１領域は、前記ＣＩＤフィルターまたは前記安全ベントに付着されながら、前記ＣＩＤフィルターまたは前記安全ベントと電気的に連結される、請求項２、請求項４および請求項８のいずれか一項に記載の二次電池。

【請求項10】

前記第１電極タブは、第１電極シートの長手方向に長く延びた状態で突出され、巻き取られる第１電極シートと同一に巻き取られ、
前記第１電極タブは、巻き取られた状態で前記上部連結部の第１領域に挿入される、請求項２、請求項４、請求項８および請求項９のいずれか一項に記載の二次電池。

【請求項11】

前記第２電極タブは、第２電極シートの長手方向に長く延びた状態で突出され、巻き取られる第２電極シートと同一に巻き取られ、
前記第２電極タブは、巻き取られた状態で前記下部連結部の第１領域に挿入される、請求項３および請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の二次電池。

【請求項12】

ゲル材質の第１領域は、有機伝導体と硬化剤を含み、
前記第１領域は、硬化剤によって硬化されながら第１電極タブまたは第２電極タブを固定する、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の二次電池。

【請求項13】

（ａ）分離シートを介在した状態で第１電極シートと第２電極シートを積層し巻き取ることで電極組立体を製造する段階であって、前記第１電極シートには第１電極タブが突出され、第２電極シートには第２電極タブが突出される段階；
（ｂ）電気伝導性を有するゲル材質からなる第１領域と、前記第１領域に付着され電気絶縁性を有する材質からなる第２領域を備えた連結部を製造する段階であって、前記第２領域は前記連結部の上面のうち少なくとも一部を形成する段階；
（ｃ）前記連結部を前記電極組立体の上部と下部にそれぞれ配置した後、電極組立体の上部に配置された連結部の第１領域に第１電極タブの少なくとも一部を挿入し、電極組立体の下部に配置された連結部の第１領域に第２電極タブの少なくとも一部を挿入する段階；及び
（ｅ）前記電極組立体を電池缶に収容し、電池缶の開口部にキャップ組立体を結合して完成品の二次電池を製造する二次電池の製造方法。

【請求項14】

前記（ｃ）段階と前記（ｅ）段階との間には、（ｄ）前記連結部の第１領域を硬化させて前記第１領域に第１電極タブまたは第２電極タブを固定する段階をさらに含む、請求項１３に記載の二次電池の製造方法。

【請求項15】

前記（ｂ）で前記第１領域は、有機伝導体と硬化剤を混合してゲル状に製造され、
前記（ｄ）は、熱処理を介して前記第１領域を硬化させる、請求項１４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】

［関連出願の相互参照］
本出願は、２０１９年１１月１日付韓国特許出願第１０－２０１９－０１３８９８７号と２０２０年１０月２６日付韓国特許出願第１０－２０２０－０１３９７７０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含まれる。

【0002】

本発明は、二次電池及びその二次電池の製造方法に関し、より詳しくは電極タブの整列度が向上され得る構造を有する二次電池及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0003】

反復的な充電及び放電が可能な二次電池は、その製造方法及び構造によって円筒型二次電池、角型二次電池、パウチ型二次電池などに区別され得る。そのうち、円筒型二次電池は、円筒状の電池缶の内部にジェリーロール状を有する電極組立体が収容され、電池缶の上部にトップキャップが結合された構造を有することが一般的である。

【0004】

従来技術によれば、円筒型二次電池で電極組立体から突出される負極タブは電池缶と連結され、電極組立体から突出される正極タブはトップキャップと連結される。したがって、円筒型二次電池で電池缶は負極を帯び、トップキャップは正極を帯びるようになる。

【0005】

一方、高い出力を有し、かつ高容量を有する二次電池に対する需要に符合する二次電池を開発しようとする研究が活発に進められている。このような高出力及び高容量の二次電池を製造するためには、二次電池の抵抗が既存に比べて低い必要がある。

【0006】

特に、円筒型二次電池の場合、二次電池の抵抗を下げるためには、電極組立体から突出される電極タブ束が複数で形成される必要がある。しかし、従来技術によれば、電極タブ束が複数で形成される場合、電極タブ束を整列することに困難があり、電極タブ束を電池缶またはトップキャップと電気的に連結することにも困難がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明が解決しようとする課題は、従来に比べて電極組立体から突出される電極タブ等の整列を容易にし、電極タブ等と電池缶、又は、電極タブ等とトップキャップとの電気的連結を容易にすることで、高出力及び高容量を有する二次電池を製造することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記目的を達成するための本発明の二次電池は、分離シートを介在した状態で第１電極シートと第２電極シートが積層されて巻き取られる構造を有するが、前記第１電極シートには第１電極タブが突出され、第２電極シートには第２電極タブが突出される電極組立体；前記電極組立体を収容する電池缶；及び前記電極組立体と対向するように前記電極組立体の上部または下部に備えられる連結部を含み、前記連結部は、電気伝導性を有するゲル材質からなる第１領域；及び前記第１領域に付着され、電気絶縁性を有する材質からなる第２領域を含み、前記第２領域は、前記連結部の上面のうち少なくとも一部を形成し、前記第１電極タブまたは前記第２電極タブの少なくとも一部は、前記連結部の第１領域内に挿入されてもよい。

【0009】

前記電池缶の上部には、前記電池缶が内側に折り曲げられた構造を有するビーディング部が形成され、前記連結部は、前記電極組立体の上部に備えられる連結部（以下、「上部連結部」）であり、前記上部連結部は、前記ビーディング部の下部に備えられ、前記第２領域は、前記上部連結部の上面の周縁を形成し、前記第２領域の内側端部は、前記ビーディング部の内側端部より前記電池缶の中心軸（Ａ）に隣接するように備えられてもよい。

【0010】

前記連結部は、前記電極組立体の下部に備えられる連結部（以下、「下部連結部」）であり、前記下部連結部は、前記電池缶の下面に密着されるように備えられてもよい。

【0011】

前記第１電極タブは、前記電極組立体から上方に複数個が突出され、複数個の第１電極タブは、前記上部連結部の第１領域内に挿入されてもよい。

【0012】

前記第２電極タブは、前記電極組立体から下方に複数個が突出され、複数個の第２電極タブは、前記下部連結部の第１領域内に挿入されてもよい。

【0013】

前記第２領域は、前記下部連結部の上面の周縁を形成してもよい。

【0014】

前記第２領域は、前記下部連結部の上面全体を形成し、前記第２電極タブは、前記下部連結部の前記第２領域を貫通して前記第１領域内に挿入されてもよい。

【0015】

前記第２領域は、前記上部連結部の下面全体をさらに形成し、前記第１電極タブは、前記上部連結部の下面に形成された前記第２領域を貫通して前記第１領域内に挿入されてもよい。

【0016】

前記上部連結部の上部に備えられるＣＩＤフィルターまたは安全ベントをさらに含み、前記上部連結部の前記第１領域は、前記ＣＩＤフィルターまたは前記安全ベントに付着されながら、前記ＣＩＤフィルターまたは前記安全ベントと電気的に連結されてもよい。

【0017】

前記第１電極タブは、第１電極シートの長手方向に長く延びた状態で突出され、巻き取られる第１電極シートと同一に巻き取られ、前記第１電極タブは巻き取られた状態で前記上部連結部の第１領域に挿入されてもよい。

【0018】

前記第２電極タブは、第２電極シートの長手方向に長く延びた状態で突出され、巻き取られる第２電極シートと同一に巻き取られ、前記第２電極タブは巻き取られた状態で前記下部連結部の第１領域に挿入されてもよい。

【0019】

ゲル材質の第１領域は有機伝導体と硬化剤を含み、前記第１領域は、硬化剤によって硬化されながら、第１電極タブまたは第２電極タブを固定することができる。

【0020】

一方、本発明の二次電池の製造方法は、（ａ）分離シートを介在した状態で第１電極シートと第２電極シートを積層し巻き取ることで電極組立体を製造する段階であって、前記第１電極シートには第１電極タブが突出され、第２電極シートには第２電極タブが突出される段階；（ｂ）電気伝導性を有するゲル材質からなる第１領域と、前記第１領域に付着され、電気絶縁性を有する材質からなる第２領域を備えた連結部を製造する段階であって、前記第２領域は、前記連結部の上面のうち少なくとも一部を形成する段階；（ｃ）前記連結部を前記電極組立体の上部と下部にそれぞれ配置した後、電極組立体の上部に配置された連結部の第１領域に第１電極タブの少なくとも一部を挿入し、電極組立体の下部に配置された連結部の第１領域に第２電極タブの少なくとも一部を挿入する段階；及び（ｅ）前記電極組立体を電池缶に収容し、電池缶の開口部にキャップ組立体を結合して完成品の二次電池を製造することができる。

【0021】

前記（ｃ）段階と前記（ｅ）段階との間には、（ｄ）前記連結部の第１領域を硬化させ、第１領域に第１電極タブまたは第２電極タブを固定する段階をさらに含んでよい。

【0022】

前記（ｂ）で前記第１領域は、有機伝導体と硬化剤を混合してゲル状に製造され、前記（ｄ）は熱処理を介して前記第１領域を硬化させることができる。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、従来に比べて電極組立体から突出される電極タブ等の整列を容易にし、電極タブ等と電池缶、又は、電極タブ等とトップキャップとの電気的連結を容易にすることで、高出力及び高容量を有する二次電池を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明に係る二次電池の構造を示した垂直断面図である。

【図2】本発明の第１実施形態による二次電池の上部連結部及び下部連結部の構造を示した垂直断面図である。

【図3】本発明の第１実施形態による二次電池の上部連結部及び下部連結部の上面構造を示した平面図である。

【図4】本発明の第１実施形態による二次電池の製造方法を示したフローチャートである。

【図5】本発明の第２実施形態による二次電池の下部連結部の構造を示した垂直断面図である。

【図6】本発明の第２実施形態による二次電池の下部連結部の上面構造を示した平面図である。

【図7】本発明の第３実施形態による二次電池の上部連結部の構造を示した垂直断面図である。

【図8】本発明の第４実施形態による二次電池の巻取前の状態を示した斜視図である。

【図9】本発明の第４実施形態による二次電池の巻取後の状態を示した斜視図である。

【図10】図９の平面図である。

【図11】図９の底面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しつつ、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるよう、本発明の実施形態を詳しく説明する。しかし、本発明は幾多の異なる形態に具現されてよく、ここで説明する実施形態に限定されない。そして、図面において、本発明を明確に説明するため、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体に亘って類似の部分に対しては類似の図面符号を付けた。

【0026】

［本発明の第１実施形態による二次電池］
図１は、本発明に係る二次電池の構造を示した垂直断面図である。そして、図２は、本発明の第１実施形態による二次電池の上部連結部及び下部連結部の構造を示した垂直断面図であり、図３は、本発明の第１実施形態による二次電池の上部連結部及び下部連結部の上面構造を示した平面図である。

【0027】

図１に示すように、本発明の第１実施形態による二次電池１０は、電極組立体１００を含んでよい。電極組立体１００は、電極と分離膜が交互に配置された構造を有してよい。

【0028】

すなわち、電極組立体１００は、電極シートと分離膜シートを交互に配置した後、巻き取ることで製造されるジェリーロール（Ｊｅｌｌｙ－ｒｏｌｌ）タイプの電極組立体であってよい。また、電極組立体１００は、外側に突出された構造を有する第１電極タブ１１０及び第２電極タブ１２０を含んでよい。

【0029】

例えば、電極組立体１００は、図８の図面を一部参照すれば、分離シート１３０を介在した状態で、第１電極シート１１１と第２電極シート１２１が積層され、ジェリーロール状に巻き取られる構造を有する。そして、図８に示すように、前記第１電極シート１１１の上側には第１電極タブ１１０が突出され、前記第２電極シート１２１の下側には第２電極タブ１２０が突出される。

【0030】

一方、第１電極は正極であり、第２電極は負極であってよい。これによって、第１電極シートは正極シートであり、第２電極シートは負極シートである。また、第１電極タブは正極タブであり、第２電極タブは負極タブである。もちろん、逆に第１電極が負極であり、第２電極が正極であってもよい。

【0031】

以下、本発明では、第１電極は正極であり、第２電極は負極であることを実施形態として説明する。

【0032】

また、二次電池１０は、電極組立体１００を収容する電池缶２００をさらに含んでよい。電池缶２００は、上部が開放された円筒の形状を有してよい。すなわち、本発明に係る二次電池は円筒型二次電池であってよい。しかし、本発明は、円筒型二次電池に制限されず、多様な構造の二次電池にも適用され得る。例えば、本発明は、角型二次電池にも適用され得る。

【0033】

また、二次電池１０は、電池缶２００の開口部に結合されるキャップ組立体４００をさらに含んでよい。キャップ組立体４００は、トップキャップ４１０、安全ベント４２０、及びトップキャップ４１０と安全ベント４２０との間に備えられるＣＩＤフィルター４３０を含む。

【0034】

このとき、図１に示すように、第１電極タブ１１０は電極組立体１００から上方に突出されてもよく、第２電極タブ１２０は電極組立体１００から下方に突出されてもよい。

【0035】

一方、本発明の第１実施形態による二次電池１０は、電極組立体１００と対向するように電極組立体１００の上部または下部に備えられる連結部３００をさらに含んでよい。図１に示すように、連結部３００は、電極組立体１００の上部に備えられる連結部及び電極組立体１００の下部に備えられる連結部を含んでよい。本明細書では、電極組立体の上部に備えられる連結部を上部連結部３００ａとし、電極組立体の下部に備えられる連結部を下部連結部３００ｂとする。

【0036】

一方、図２及び図３に示すように、本発明によれば、連結部は互いに異なる材質を有する二つ以上の領域に区画されてもよい。より詳しくは、図２及び図３に示すように、連結部３００、３００ａ、３００ｂは、互いに異なる材質を有する第１領域３１０及び第２領域３２０を含んでよい。このとき、第１領域３１０は、電気伝導性を有するゲル材質からなってよく、第２領域３２０は、電気絶縁性を有する材質からなってよい。また、第２領域３２０は、第１領域３１０に付着されてもよい。

【0037】

また、連結部３００、３００ａ、３００ｂで電気絶縁性を有する第２領域３２０は、連結部の上面のうち少なくとも一部を形成してもよい。例えば、図２及び図３に示すように、第２領域３２０は、連結部３００、３００ａ、３００ｂの上面の周縁を形成し、第１領域３１０は、連結部３００、３００ａ、３００ｂの上面の中央部を形成してもよい。

【0038】

一方、図１に示すように、本発明の第１実施形態による二次電池１０において、第１電極タブ１１０または第２電極タブ１２０の少なくとも一部は、連結部３００内に挿入されてもよい。例えば、第１電極タブ１１０は上部連結部３００ａに挿入されてもよく、第２電極タブ１２０は下部連結部３００ｂに挿入されてもよい。

【0039】

特に、図１から図２を共に参照すれば、第１電極タブ１１０は、上部連結部３００ａの中でも電気伝導性を有する第１領域３１０内に挿入されてもよく、第２電極タブ１２０は、下部連結部３００ｂの中でも電気伝導性を有する第１領域３１０内に挿入されてもよい。

【0040】

ゲル（ｇｅｌ）は、コロイド溶液が一定濃度以上に濃くなり、堅固な網状組職が形成されて固まったものである。ゲルは、水や油のような流体と完全弾性体の中間状態を有するので、柔らかなジェリーと類似の性質を有する。

【0041】

本発明によれば、電極組立体の第１電極タブまたは第２電極タブが上部連結部または下部連結部の第１領域に挿入され得るので、電極組立体から突出された複数の電極タブ等を容易に整列することができる。

【0042】

すなわち、前述したように、第１領域は、ゲル材質からなっているため、 硬い材質に比べ電極タブが第１領域内に容易に挿入、すなわち電極タブが第１領域に埋め込まれたり、突っ込まれたりしながら挿入されてもよい。したがって、溶接などの別途の追加工程がなくとも電極タブと第１領域が結合され得る。特に、高出力及び高容量を有するように低い抵抗を有する二次電池を製造するため、電極タブ等が集まって形成された電極タブ束が複数で形成される場合、溶接などの別途の追加工程なしに複数の電極タブ束が第１領域内に挿入され得るので、高出力及び高容量を有する二次電池を容易に製造することができる。

【0043】

前述したように、本発明によれば、複数の電極タブ束が第１領域内に挿入されてもよい。したがって、連結部３００の第１領域３１０において、第１電極タブ１１０が挿入される領域または第２電極タブ１２０が挿入される領域は複数で形成されてもよい。すなわち、図１に示すように、上部連結部３００ａの第１領域３１０で第１電極タブ１１０が挿入される領域は、複数（例えば、図１に示すように３つ）で形成されてもよく、下部連結部３００ｂの第１領域３１０で第２電極タブ１２０が挿入される領域は、複数（例えば、図１に示すように３つ）で形成されてもよい。

【0044】

引き続き、図１を参考すれば、本発明に係る二次電池１０で電池缶２００の上部には、電池缶２００が内側に折り曲げられた構造を有するビーディング部Ｂが形成されてもよい。このとき、上部連結部３００ａは、ビーディング部Ｂの下部に備えられてもよい。すなわち、上部連結部３００ａは、電極組立体１００とビーディング部Ｂとの間に備えられてもよい。

【0045】

前述したように、連結部で電気絶縁性を有する第２領域３２０は、連結部の上面のうち少なくとも一部を形成することができるが、これは上部連結部３００ａと下部連結部３００ｂの全てに該当され得る。しかし、上部連結部３００ａの上面に形成された第２領域３２０の役割と、下部連結部３００ｂの上面に形成された第２領域３２０の役割は互いに異なり得る。

【0046】

上部連結部３００ａの上面に形成された第２領域３２０は、上部連結部３００ａが電池缶と電気的に連結することを防止するための構成であり得る。

【0047】

すなわち、円筒型二次電池で電池缶は第２電極タブと電気的に連結されるので、電池缶は第２電極（すなわち、負極）を帯び、上部連結部３００ａは第１電極タブ１１０と連結されるので、上部連結部３００ａは第１電極（すなわち、正極）を帯びる。したがって、電池缶２００と上部連結部３００ａが電気的に連結されることを防止する必要がある。

【0048】

特に、本発明に係る二次電池１０の構造上、上部連結部３００ａは、電池缶２００の中でも内側に折り曲げられた構造を有するビーディング部Ｂと隣接するように備えられるので、ビーディング部Ｂを介して上部連結部３００ａと電池缶２００が電気的に連結されることを防止する必要がある。したがって、上部連結部３００ａで電気絶縁性を有する第２領域３２０が、図２に示すように上部連結部３００ａの上面の周縁を形成することで、ビーディング部Ｂを介して電池缶２００と上部連結部３００ａが電気的に連結されることを防止することができる。特に、図１を参考すれば、上部連結部３００ａの第２領域３２０の内側端部は、ビーディング部Ｂの内側端部より電池缶２００の中心軸Ａに隣接するように備えられてもよい。この場合、ビーディング部Ｂの内側端部が上部連結部３００ａの第１領域３１０と接触することを根本的に遮断することができる。より好ましくは、上部連結部３００ａの第１領域３１０の幅は、ビーディング部Ｂの幅よりも大きくてよい。

【0049】

その反面、下部連結部３００ｂの上面に形成された第２領域３２０は、電極組立体１００が第２電極タブ１２０を介さず、下部連結部３００ｂと直接電気的に連結されることを防止するための構成であり得る。

【0050】

前述したように、電極組立体１００は、電極と分離膜が交互に配置された構造を有し得るので、電極組立体１００が下部連結部３００ｂと接触する場合、電極組立体の第１電極と下部連結部３００ｂが電気的に連結される場合が発生し得る。

【0051】

しかし、下部連結部３００ｂは、第２電極タブ１２０と電気的に連結されて第２電極（すなわち、負極）を帯びる構成なので、下部連結部３００ｂが第１電極（すなわち、正極）と電気的に連結されることを防止する必要がある。

【0052】

したがって、下部連結部３００ｂの上面に形成される第２領域３２０は、第１電極と下部連結部３００ｂが電気的に連結することを防止する構成であり得る。すなわち、電気絶縁性を有する第２領域３２０が下部連結部３００ｂの上面に形成されるので、電極組立体１００が下部連結部３００ｂと電気的に連結され得る面積がその分小さくなる。

【0053】

一方、ゲル材質の第１領域３１０は硬化されながら、連結部３００に第１電極タブ１１０または第２電極タブ１２０を分離されないように固定することができる。すなわち、第１領域３１０は硬化剤を含み、第１領域３１０は、前記硬化剤によって硬化されながら、連結部３００に第１電極タブ１１０または第２電極タブ１２０を分離されないように固定することができる。例えば、第１領域３１０は有機伝導体と硬化剤を含む。前記第１領域３１０を熱処理すれば、硬化剤が硬化されながら第１領域３１０を硬く変形させることができ、その結果、連結部３００に挿入された第１電極タブ１１０または第２電極タブ１２０を分離されないように固定することができる。したがって、二次電池の製造時に連結部３００の第１領域に第１電極タブまたは第２電極タブを容易に挿入することができ、二次電池の製造後に連結部３００の第１領域に第１電極タブまたは第２電極タブが分離されることを防止することができる。その結果、作業の効率性と安全性を高めることができる。

【0054】

一方、有機伝導体は、高温または低温硬化型シリコーンであるシリコーン伝導体であってよく、硬化剤は、熱硬化性物質に変化させるエポキシ樹脂であってよい。特に、硬化剤としては、電気的性質に優れた材料を選択してもよく、第１領域に含まれる硬化剤の添加量を調節することで、固相への変化速度を調節してもよい。

【0055】

以下、本発明の第１実施形態による二次電池の製造方法を説明する。

【0056】

［本発明の第１実施形態による二次電池の製造方法］
本発明の第１実施形態による二次電池の製造方法は、図４に示すように、（ａ）電極組立体の製造段階、（ｂ）連結部の製造段階、（ｃ）連結部と電極組立体の結合段階、（ｄ）連結部の硬化段階、及び（ｅ）完成品の二次電池の製造段階を含む。

【0057】

（ａ）電極組立体の製造段階は、図８を参照すれば、分離シート１３０を介在した状態で第１電極シート１１１と第２電極シート１２１を積層し、ジェリーロール状に巻き取ることで電極組立体１００を製造する。ここで、前記第１電極シート１１１には、第１電極シート１１１の長手方向に複数個の第１電極タブ１１０が突出され、第２電極シート１２１には第２電極シート１２１の長手方向に複数個の第２電極タブ１２０が突出される。このとき、複数個の第１電極タブ１１０と複数個の第２電極タブ１２０は、図１０および図１１を参照すれば、ジェリーロール状に巻き取られた第１電極シートまたは第２電極シートに沿って配置される。

【0058】

（ｂ）連結部の製造段階は、電気伝導性を有するゲル材質からなる第１領域３１０と、前記第１領域３１０に付着され、電気絶縁性を有する材質からなる第２領域３２０を備えた連結部３００を製造する。ここで、前記第２領域３２０は、前記連結部３００の上面のうち少なくとも一部を形成する。

【0059】

ここで、前記第１領域３１０は、有機伝導体と硬化剤を混合してゲル状に製造する。一方、有機伝導体はシリコーン伝導体であり、硬化剤はエポキシ樹脂であってよい。

【0060】

（ｃ）連結部と電極組立体の結合段階は、前記連結部３００を前記電極組立体１００の上部と下部にそれぞれ配置する。ここで、電極組立体の上部に配置された連結部は上部連結部とし、電極組立体の下部に配置された連結部は下部連結部とする。次いで、電極組立体１００の上部に配置された上部連結部３００ａの第１領域３１０に第１電極タブ１１０の少なくとも一部を挿入し、電極組立体１００の下部に配置された下部連結部３００ｂの第１領域３１０に第２電極タブ１２０の少なくとも一部を挿入する。

【0061】

このとき、連結部はゲル材質であるため、別途の溝がなくとも第１電極タブと第２電極タブを埋め込んだり、突っ込んだりして挿入することができる。

【0062】

（ｄ）連結部の硬化段階は、前記連結部３００の第１領域３１０を硬化させ、第１領域３１０に第１電極タブ１１０または第２電極タブ１２０を分離されないように固定する。すなわち、熱処理を介して前記第１領域３１０に含まれた硬化剤を硬化させて第１領域を硬くすることができ、それによって第１領域３１０に挿入された第１電極タブ１１０または第２電極タブ１２０を分離されないように固定することができる。

【0063】

（ｅ）完成品の二次電池の製造段階は、連結部が結合された前記電極組立体１００を電池缶２００に収容し、電池缶２００の開口部にキャップ組立体４００を結合する。

【0064】

それにより、図１に示すような完成品の二次電池１０を製造することができる。

【0065】

以下、本発明の他の実施形態を説明するにおいて、前述した実施形態と同一の機能を有する構成に対しては同一の構成符号を用い、重複される説明は省略する。

【0066】

［本発明の第２実施形態による二次電池］
図５は、本発明の第２実施形態による二次電池の下部連結部の構造を示した垂直断面図であり、図６は、本発明の第２実施形態による二次電池の下部連結部の上面構造を示した平面図である。

【0067】

図２及び図３に示すように、本発明の第１実施形態によれば、第２領域３２０は下部連結部３００ｂの上面の周縁を形成してもよいが、図５及び図６に示すように、本発明の第２実施形態によれば、第２領域３２０は下部連結部３００ｂの上面全体を形成してもよい。この場合、電極組立体１００が第２電極タブ１２０（図１参照）を介さず、下部連結部３００ｂと直接電気的に連結されることをより効果的に遮断することができる。

【0068】

一方、本発明の第２実施形態のように電気絶縁性を有する第２領域３２０が下部連結部３００ｂの上面全体を形成する場合、第２電極タブ１２０（図１参照）は、下部連結部３００ｂの第２領域３２０を貫通して第１領域３１０内に挿入されてもよい。

【0069】

また、図１を参考すれば、本発明に係る二次電池１０で下部連結部３００ｂは、電池缶２００の下面に密着されるように備えられてもよい。より好ましくは、下部連結部３００ｂは電池缶２００の下面に付着されてもよい。したがって、下部連結部３００ｂは電池缶２００と電気的に連結され、結果的に電池缶は第２電極を帯びることができる。

【0070】

前述したように、円筒型二次電池で電池缶は第２電極を帯びる。従来技術によれば、電極組立体の第２電極タブまたは第２電極タブ束が電池缶の下面に接合されることにより、電池缶が第２電極を帯びるようになった。この場合、電池缶の下面に第２電極タブを溶接する工程が別に必要であるという問題があった。特に、高出力及び高容量を有するように第２電極タブ束が複数で形成される二次電池の場合、電池缶の下面で第２電極タブ束が溶接される領域もやはり複数で形成されるので、溶接工程が複雑となり、溶接工程によって電池缶の下面が損傷されるという問題も発生した。

【0071】

しかし、本発明によれば、第２電極タブまたは第２電極タブ束を電池缶の下面に溶接する別途の工程なしに、第２電極タブが挿入された下部連結部を電池缶の下面に密着または付着させるので、電池缶の下面が損傷される問題を解決しながらも、第２電極タブ束が複数で形成される二次電池を容易に製造することができる。

【0072】

一方、本発明に係る二次電池１０は、円筒型二次電池であってよいので、トップキャップ４１０、ＣＩＤフィルター４３０及び安全ベント４２０を備えたキャップ組立体４００をさらに含んでよい。ＣＩＤフィルター４３０または安全ベント４２０は、上部連結部３００ａの上部に備えられてもよい。

【0073】

ＣＩＤフィルター４３０は、二次電池の内部温度が上昇する場合、二次電池の電流を遮断する構成であり、安全ベント４２０は、二次電池の内部圧力が上昇する場合に破断されることで二次電池内部のガスを排出する構成であり得る。

【0074】

本発明によれば、上部連結部３００ａの第１領域３１０は、ＣＩＤフィルター４３０または安全ベント４２０に付着されてもよい。したがって、上部連結部３００ａは、ＣＩＤフィルター４３０または安全ベント４２０と電気的に連結されてもよい。

【0075】

円筒型二次電池で電極組立体の第１電極タブは、ＣＩＤフィルターまたは安全ベントと電気的に連結されるので、ＣＩＤフィルターまたは安全ベントは第１電極（すなわち、正極）を帯びるようになる。このため、従来技術によれば、溶接により第１電極タブをＣＩＤフィルターまたは安全ベントに付着した。

【0076】

しかし、従来技術によれば、第２電極タブの場合と同様に、第１電極タブをＣＩＤフィルターまたは安全ベントに溶接する工程が別に必要であるという問題があり、高出力及び高容量を有するように第１電極タブ束が複数で形成される二次電池の場合、ＣＩＤフィルターまたは安全ベントに第１電極タブ束が溶接される領域が複数で形成されるので、溶接工程が複雑となり、溶接工程によってＣＩＤフィルターまたは安全ベントが損傷されるという問題も発生した。

【0077】

しかし、本発明によれば、第１電極タブまたは第１電極タブ束をＣＩＤフィルターまたは安全ベントに溶接する別途の工程がなくとも、第１電極タブまたは第１電極タブ束とＣＩＤフィルター（または、安全ベント）が電気的に連結され得るので、ＣＩＤフィルターまたは安全ベントが損傷される問題を解決しながらも、第１電極タブ束が複数で形成される二次電池を容易に製造することができる。

【0078】

［本発明の第３実施形態による二次電池］
図７は、本発明の第３実施形態による二次電池の上部連結部の構造を示した垂直断面図である。

【0079】

本発明の第３実施形態によれば、上部連結部３００ａで第２領域３２０は、上部連結部３００ａの上面の少なくとも一部を形成するだけでなく、下面の少なくとも一部をさらに形成してもよい。

【0080】

より好ましくは、本発明の第３実施形態によれば、第２領域３２０は、上部連結部３００ａの下面全体をさらに形成してもよい。この場合、電極組立体から上方に突出される第１電極タブは、上部連結部３００ａの下面に形成された第２領域３２０を貫通して第１領域３１０内に挿入されもよい。

【0081】

本発明の第３実施形態によって、第２領域３２０が上部連結部３００ａの下面全体を形成する場合、本発明の第２実施形態の場合と類似に、電極組立体１００が第１電極タブ１１０（図１参照）を介さず、上部連結部３００ａと直接電気的に連結されることをより効果的に遮断することができる。

【0082】

その反面、図面に示されてはいないが、本発明の第１実施形態によって、第２領域３２０が下部連結部３００ｂの上面の周縁を形成する場合には、下部連結部３００ｂの上面で第２領域３２０が形成された部分は、下部連結部３００ｂの上面で第１領域３１０が形成された部分より上方に突出されていてもよい。この場合、電極組立体１００が下部連結部３００ｂの第１領域３１０と直接接触する前に第２領域３２０と先に接触することになるので、第２電極タブ１２０（図１参照）を介さず、下部連結部３００ｂと電極組立体１００が直接電気的に連結されることを防止することができる。

【0083】

また、図面に示されてはいないが、本発明の第３実施形態によって、第２領域３２０が上部連結部３００ａの下面の一部にのみ形成される場合には、上部連結部３００ａの下面で第２領域３２０が形成された部分は、上部連結部３００ａの下面で第１領域３１０が形成された部分より下方に突出されていてもよい。この場合、電極組立体１００が上部連結部３００ａの第１領域３１０と直接接触する前に第２領域３２０と先に接触することになるので、第１電極タブ１１０（図１参照）を介さず、上部連結部３００ａと電極組立体１００が直接電気的に連結されることを効果的に防止することができる。

【0084】

［本発明の第４実施形態による二次電池］
図８から図１１に示すように、本発明の第４実施形態による二次電池は、分離シート１３０を介在した状態で第１電極シート１１１と第２電極シート１２１が積層され、ジェリーロール状に巻き取られる構造を有する。そして、前記第１電極シート１１１には第１電極タブ１１０が突出され、第２電極シート１２１には第２電極タブ１２０が突出される。

【0085】

ここで、前記第１電極タブ１１０は、第１電極シート１１１の長手方向に長く延びた状態で突出（すなわち、図８からみたとき、１つの第１電極タブは第１電極シートの上面に第１電極シートの左右方向に長く延びる）され、図１０に示すように、ジェリーロール状に巻き取られた第１電極シートと同一にジェリーロール状に巻き取られる。このような構造を有する前記第１電極タブは、ジェリーロール状に巻き取られた状態で前記上部連結部３００ａの第１領域３１０に挿入され、これによって第１電極タブの長さが大きく増大されても、第１電極タブを第１領域に効果的に挿入することができる。

【0086】

一方、第２電極タブ１２０は、ジェリーロール状に巻き取られた第１電極タブと同一にジェリーロール状に形成され、下部連結部に挿入されてもよい。すなわち、第２電極タブ１２０は、第２電極シート１２１の長手方向に長く延びた状態で突出され、ジェリーロール状に巻き取られた第２電極シートと同一にジェリーロール状に巻き取られる。このような構造を有する前記第２電極タブは、ジェリーロール状に巻き取られた状態で下部連結部の第１領域に挿入され、これによって第２電極タブの長さが大きく増大されても、第２電極タブを第１領域に効果的に挿入することができる。

【0087】

一方、第１電極タブは、図１０に示すように、ジェリーロール状に巻き取られるように形成し、第２電極タブは、図１１に示すように、複数個で形成してもよい。もちろん、逆に形成してもよい。

【0088】

一方、以上で説明した本発明の第１実施形態から第４実施形態は、独自の形態の実施形態で実施されてもよいが、一つの二次電池を具現するにおいて互いに混用された形態で用いられてもよい。すなわち、例えば、本発明に係る二次電池で上部連結部３００ａは、本発明の第１実施形態による連結部が用いられ、下部連結部３００ｂは、本発明の第２実施形態による連結部が用いられてもよい。

【0089】

［電池パック］
本発明に係る電池パックは、複数の二次電池を備えてもよい。本発明に係る電池パックに備えられる二次電池に対する内容は、本発明の二次電池に対して前述した内容に代える。
以上で本発明は、たとえ限定された実施形態と図面によって説明されたとしても、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって本発明の技術思想と下記に記載される特許請求の範囲の均等範囲内で多様な実施が可能であることは勿論である。

【符号の説明】

【0090】

１０：二次電池
１００：電極組立体
１１０：第１電極タブ
１２０：第２電極タブ
２００：電池缶
３００：連結部
３００ａ：上部連結部
３００ｂ：下部連結部
３１０：第１領域
３２０：第２領域
Ａ：電池缶の中心軸
Ｂ：ビーディング部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】