▶ 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】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-11-08
(54)【発明の名称】安全性が改善された角型二次電池
(51)【国際特許分類】
H01M 50/586 20210101AFI20241031BHJP
H01M 50/55 20210101ALI20241031BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20241031BHJP
H01M 50/15 20210101ALI20241031BHJP
H01M 50/531 20210101ALI20241031BHJP
H01M 50/593 20210101ALI20241031BHJP
【ＦＩ】
H01M50/586
H01M50/55 101
H01M50/103
H01M50/15
H01M50/531
H01M50/593
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024527413
(86)(22)【出願日】2023-07-20
(85)【翻訳文提出日】2024-05-09
(86)【国際出願番号】 KR2023010524
(87)【国際公開番号】W WO2024025257
(87)【国際公開日】2024-02-01
(31)【優先権主張番号】10-2022-0093592
(32)【優先日】2022-07-28
(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】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】ジ・ミン・パク
(72)【発明者】
【氏名】ジュ・ファン・スン
(72)【発明者】
【氏名】キョン・ファン・ジュン
【テーマコード（参考）】
5H011
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA13
5H043AA04
5H043AA13
5H043CA04
5H043GA22
5H043LA21
5H043LA22
(57)【要約】
開示される発明は角型二次電池に関するものであって、一つの例において、少なくともいずれか一面が開放面を形成するケースと、上記ケースの開放面を介して上記ケースの内部に収納される電極組立体と、上記ケースの上記開放面を密封するように結合し、正極及び負極の電極端子を備えるキャッププレートと、を含む角型二次電池であって、上記角型二次電池は、上記キャッププレートと上記電極組立体の上面との間の空間、および上記ケースと上記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する上部インシュレーターと、上記ケースの底面と上記電極組立体の下面との間の空間、および上記ケースと上記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する下部インシュレーターとのうち少なくともいずれか１つを備える。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
少なくともいずれか一面が開放面を形成するケースと、前記ケースの開放面を介して前記ケースの内部に収納される電極組立体と、
前記ケースの前記開放面を密封するように結合し、正極及び負極の電極端子を備えるキャッププレートと、
を含む角型二次電池であって、
前記角型二次電池は、
前記キャッププレートと前記電極組立体の上面との間の空間、および前記ケースと前記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する上部インシュレーターと、
前記ケースの底面と前記電極組立体の下面との間の空間、および前記ケースと前記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する下部インシュレーターとのうち少なくともいずれか１つを備える、角型二次電池。
【請求項2】
前記上部インシュレーターと前記下部インシュレーターとは、それぞれ、前記電極組立体の前後方向揺動と左右方向揺動のうち少なくともいずれか１つを抑制する、請求項１に記載の角型二次電池。
【請求項3】
前記上部インシュレーターと前記下部インシュレーターとのうちいずれか１つは、前記電極組立体の前後方向揺動を抑制し、他の１つは左右方向揺動を抑制する、請求項２に記載の角型二次電池。
【請求項4】
前記上部インシュレーターおよび前記下部インシュレーターは、前記電極組立体の前後方向揺動と左右方向揺動のうちいずれか１つを抑制する、請求項２に記載の角型二次電池。
【請求項5】
前記上部インシュレーターは、前記電極組立体の上面に対応するベース部と、前記ベース部の４つの辺のうち少なくとも２つの辺から折曲されて延長された側面部と、を含む、請求項２に記載の角型二次電池。
【請求項6】
前記上部インシュレーターの側面部は、前記電極組立体の有地部を侵さない、請求項５に記載の角型二次電池。
【請求項7】
前記下部インシュレーターは、前記電極組立体の下面に対応するベース部と、前記ベース部の４つの辺のうち少なくとも２つの辺から折曲されて延長された側面部と、を含む、請求項２に記載の角型二次電池。
【請求項8】
前記下部インシュレーターの側面部は、前記電極組立体の有地部を侵さない、請求項７に記載の角型二次電池。
【請求項9】
前記上部インシュレーターは、前記電極組立体の上面に対応するベース部と、前記ベース部の４つの角のうち少なくとも２つの対角の角部に沿って折曲延長された角部と、を含む、請求項２に記載の角型二次電池。
【請求項10】
前記上部インシュレーターの角部は、前記電極組立体の有地部を侵さない、請求項９に記載の角型二次電池。
【請求項11】
前記下部インシュレーターは、前記電極組立体の下面に対応するベース部と、前記ベース部の４つの角のうち少なくとも２つの対角の角部に沿って折曲延長された角部と、を含む、請求項２に記載の角型二次電池。
【請求項12】
前記下部インシュレーターの角部は、前記電極組立体の有地部を侵さない、請求項１１に記載の角型二次電池。
【請求項13】
前記上部インシュレーターと前記下部インシュレーターとは、前記ケース内に充填された電解液と接触して膨張する素材からなる、請求項１に記載の角型二次電池。
【請求項14】
前記上部インシュレーターは、前記電極組立体の上面に対応するベース部を貫通する電極連結部を備え、前記電極連結部は、前記ベース部の内面に備えられ、前記電極組立体の電極タブに対向配置されるタブ連結部と電気的に連結される、請求項１から１３のいずれか一項に記載の角型二次電池。
【請求項15】
前記電極連結部及び前記タブ連結部はそれぞれ一対で設けられ、前記対をなす電極連結部とタブ連結部とは、それぞれ同一極性の電極端子と電極タブとに電気的に連結される、請求項１４に記載の角型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電極組立体の内部揺動を防止することにより安全性を改善した角型二次電池に関するものである。
【0002】
本出願は、２０２２年７月２８日付の韓国特許出願第１０－２０２２－００９３５９２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。
【背景技術】
【0003】
二次電池は一次電池とは異なって再充電が可能であり、また、小型および大容量化の可能性により近年多く研究開発されている。モバイル機器に対する技術開発と需要が増加し、また、環境保護の時代的要求に合わせて浮上する電気自動車とエネルギー貯蔵システムなどにより、エネルギー源としての二次電池の需要はさらに急激に増加している。
【0004】
二次電池は、電池ケースの形状に応じて、コイン型電池、円筒型電池、角型電池およびパウチ型電池に分類される。二次電池において電池ケースの内部に装着される電極組立体は、電極および分離膜の積層構造からなる充放電が可能な発電素子である。
【0005】
電極組立体は、活物質が塗布されたシート状の正極と負極との間に分離膜を介在して巻取したジェリーロール（Ｊｅｌｌｙｒｏｌｌ）型、多数の正極と負極を分離膜が介在された状態で順次的に積層したスタック型、およびスタック型の単位セルを長い長さの分離フィルムで巻取したスタックアンドフォールディング（Ｓｔａｃｋ＆Ｆｏｌｄｉｎｇ）型に大まかに分類し得る。
【0006】
角型二次電池に収納される電極組立体の正極タブと負極タブは、それぞれ電極リードに接合された後にケース上の正極端子と負極端子に連結される。電極組立体を収容するケースは、電極組立体の電気連結のための空間と電解液の必要注液量などにより若干の余裕空間が形成されている。したがって、ケース内の電極組立体には、外部の衝撃によって揺れたり滑ったりする揺動現象（スリップ現象）が発生する。特に、ハイブリッド自動車や電気自動車に用いられる角型二次電池は、走行中の衝撃により揺動現象が頻繁に発生する。
【0007】
電極組立体の構造的支持は、主に正極端子と負極端子に連結された正極タブと負極タブ（電極タブ）によってなされる。このため、電極組立体に揺動現象が起こると、電極タブに応力が集中されてタブが破れるか、または電気接触によるショートが発生するなどの各種問題が発生し得る。また、タブ損傷により二次電池の容量減少やバッテリーパックに収納された多数のバッテリー間に不均衡が起こり、結果としてバッテリーの寿命が低下する各種安定性問題が起こり得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】韓国公開特許第２０１４－００１７７４３号(２０１４年２月１２日公開)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、角型二次電池内部に収納された電極組立体の支持構造を改善し、使用中に揺動を起こすことを抑制し得るようにすることにその目的がある。
【0010】
ただし、本発明が解決しようとする技術的課題は上述した課題に制限されず、言及されない別の課題は、下記に記載された発明の説明から通常の技術者に明確に理解され得る。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、角型二次電池に関するものであって、一つの例において、少なくともいずれか一面が開放面を形成するケースと、上記ケースの開放面を介して上記ケースの内部に収納される電極組立体と、上記ケースの上記開放面を密封するように結合し、正極と負極の電極端子を備えるキャッププレートと、を含む角型二次電池であって、上記角型二次電池は、上記キャッププレートと上記電極組立体の上面との間の空間、および上記ケースと上記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する上部インシュレーターと、上記ケースの底面と上記電極組立体の下面との間の空間、および上記ケースと上記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する下部インシュレーターとのうち少なくともいずれか１つを備える。
【0012】
上記上部インシュレーターと上記下部インシュレーターとは、それぞれ、上記電極組立体の前後方向揺動と左右方向揺動のうち少なくともいずれか１つを抑制する。
【0013】
例えば、上記上部インシュレーターと上記下部インシュレーターとのうちいずれか１つは、上記電極組立体の前後方向揺動を抑制し、他の１つは左右方向揺動を抑制し得る。
【0014】
または、上記上部インシュレーターおよび上記下部インシュレーターは、上記電極組立体の前後方向揺動と左右方向揺動のうちいずれか１つを抑制し得る。
【0015】
本発明の一実施形態において、上記上部インシュレーターは、上記電極組立体の上面に対応するベース部と、上記ベース部の４つの辺のうち少なくとも２つの辺から折曲されて延長された側面部と、を含み得る。
【0016】
ここで、上記上部インシュレーターの側面部は、上記電極組立体の有地部を侵さないことが好ましいと言える。
【0017】
そして、上記下部インシュレーターは、上記電極組立体の下面に対応するベース部と、上記ベース部の４つの辺のうち少なくとも２つの辺から折曲されて延長された側面部と、を含み得る。
【0018】
ここで、上記下部インシュレーターの側面部は、上記電極組立体の有地部を侵さないことが好ましいと言える。
【0019】
本発明の他の実施形態において、上記上部インシュレーターは、上記電極組立体の上面に対応するベース部と、上記ベース部の４つの角のうち少なくとも２つの対角の角部に沿って折曲延長された角部と、を含み得る。
【0020】
ここで、上記上部インシュレーターの角部は、上記電極組立体の有地部を侵さないことが好ましいと言える。
【0021】
そして、上記下部インシュレーターは、上記電極組立体の下面に対応するベース部と、上記ベース部の４つの角のうち少なくとも２つの対角の角部に沿って折曲延長された角部と、を含み得る。
【0022】
ここで、上記下部インシュレーターの角部は、上記電極組立体の有地部を侵さないことが好ましいと言える。
【0023】
そして、上記上部インシュレーターと上記下部インシュレーターとは、上記ケース内に充填された電解液と接触して膨張する素材からなり得る。
【0024】
本発明の別の実施形態において、上記上部インシュレーターは、上記電極組立体の上面に対応するベース部を貫通する電極連結部を備え、上記電極連結部は、上記ベース部の内面に備えられ、上記電極組立体の電極タブに対向配置されるタブ連結部と電気的に連結され得る。
【0025】
上記電極連結部及び上記タブ連結部はそれぞれ一対で設けられ、上記対をなす電極連結部とタブ連結部とは、それぞれ同一極性の電極端子と電極タブとに電気的に連結される。
【発明の効果】
【0026】
上記のような構成を有する本発明の角型二次電池は、電極組立体の上部および／または下部に存在する空間を満たす上部インシュレーターおよび／または下部インシュレーターを含み、上部／下部インシュレーターが電極組立体の揺動を抑制して支持構造を改善することにより、使用中の揺動現象が抑制され、電気接触によるショートやタブが破れるなどの各種問題が防止され、これにより二次電池の安全性が大きく向上する。
【0027】
ただし、本発明によって得ることができる技術的効果は上述した効果に制限されず、言及されない別の効果は、下記に記載された発明の説明から通常の技術者に明確に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【0028】
本明細書に添付される下記の図面は、本発明の好ましい実施形態を例示するものであり、後述される発明の詳細な説明と共に本発明の技術思想をさらに理解させる役割を果たすものであるため、本発明はそのような図面に記載された事項にのみ限定されて解釈されてはならない。
【0029】
【図1】本発明の一実施形態に係る角型二次電池の分解斜視図である。
【図2】上部インシュレーターの多様な実施形態を図示した図面である。
【図3】上部インシュレーターの多様な実施形態を図示した図面である。
【図4】上部インシュレーターの多様な実施形態を図示した図面である。
【図5】下部インシュレーターの多様な実施形態を図示した図面である。
【図6】下部インシュレーターの多様な実施形態を図示した図面である。
【図7】下部インシュレーターの多様な実施形態を図示した図面である。
【図8】上部インシュレーターと下部インシュレーターを組み合わせた実施形態を図示した図面である。
【図9】上部インシュレーターと下部インシュレーターを組み合わせた実施形態を図示した図面である。
【図10】上部／下部インシュレーターの他の実施形態を図示した図面である。
【図11】上部インシュレーターの別の実施形態を図示した図面である。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明は、多様な変更を加えることができ、様々な実施形態を有し得るので、特定の実施形態を以下に詳細に説明する。
【0031】
しかしながら、これは本発明を特定の実施形態に対して限定しようとするものではなく、本発明の思想および技術範囲に含まれるすべての変更、均等物または代替物を含むものとして理解される。
【0032】
本発明において、「含む」や「有する」などの用語は、明細書上に記載された特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらの組み合わせが存在することを指定しようとするものであって、１つまたはそれ以上の他の特徴、数字、段階、動作、構成要素、部品またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないものとして理解される。
【0033】
また、本発明において、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「上に」あると記載された場合、これは他の部分の「真上に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。逆に、層、膜、領域、板などの部分が他の部分の「下に」あると記載された場合、それは他の部分の「真下に」ある場合のみならず、その中間に別の部分がある場合も含む。また、本出願において「上に」配置されるということは、上部のみならず下部に配置される場合も含むものであり得る。
【0034】
本発明は、角型二次電池に関するものであって、一つの例において、少なくともいずれか一面が開放面を形成するケースと、上記ケースの開放面を介して上記ケースの内部に収納される電極組立体と、上記ケースの開放面を密封するように結合し、正極と負極の電極端子を備えるキャッププレートと、を含む。
【0035】
ここで、本発明の角型二次電池は、上部インシュレーターと下部インシュレーターのうち少なくともいずれか１つを含む。
【0036】
上部インシュレーターは、上記キャッププレートと上記電極組立体の上面との間の空間、および上記ケースと上記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する。
【0037】
そして、下部インシュレーターは、上記ケースの底面と上記電極組立体の下面との間の空間、および上記ケースと上記電極組立体の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する。
【0038】
このように、本発明の角型二次電池は、上部／下部インシュレーターが電極組立体の上部と下部に存在するケース間の間隙に介在されて電極組立体の揺動を抑制し、このように電極組立体の支持構造が改善されて使用さ中の揺動現象が抑制されることにより、電気接触によるショートやタブが破れるなどの各種問題が防止され、結果として二次電池の安全性が大きく向上する。
【0039】
以下、添付された図面を参照して本発明の角型二次電池の具体的な実施形態について詳細に説明する。参考として、以下の説明で使用される相対的な位置を指定する前後や上下左右の方向は発明の理解を助けるためのものであって、特に定義がない限り図面に図示された方向を基準とする。
【0040】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る角型二次電池１０の分解斜視図である。
図１は、本発明の一実施形態に係る角型二次電池１０の分解斜視図である。
【0041】
図示された角型二次電池１０は、少なくともいずれか一面が開放面を形成するケース１００を備え、電極組立体３００は、ケース１００の開放面を介してケース１００の内部に収納される。そして、ケース１００の開放面を密封するように結合し、正極と負極の電極端子２１０を備えるキャッププレート２００を含む。
【0042】
図１に図示された第１実施形態の角型二次電池１０は、正極と負極の電極端子２１０がケース１００の上面に共に配置される一方向二次電池であって、ケース１００の上面が開放面をなすことにより、キャッププレート２００がケース１００の上面を密封することになる。
【0043】
単位セルが積層された電極組立体３００は、ケース１００内に密封収納される。単位セルとは、負極／分離膜／正極の単位構造からなっているセルを言うものであって、複数の単位セルが積層されることにより１つの電極組立体３００が構成される。単位セルの一般的な構成を説明すると、次のようになる。
【0044】
正極は、正極集電体と、正極集電体の一面または両面上に塗布された正極活物質とを含む。正極集電体の幅方向一側端部には、正極活物質が塗布されない無地部３３０が存在する。無地部３３０に対してノッチング（打抜）加工を施すことにより、正極タブ３１２が形成される。
【0045】
負極は、負極集電体と、負極集電体の一面または両面上に塗布された負極活物質とを含む。負極集電体の幅方向一側端部には、負極活物質が塗布されない無地部３３０が存在する。同様に、負極の無地部３３０は負極タブ３１４として機能する。
【0046】
第１実施形態において、電極タブ３１０、すなわち、正極タブ３１２と負極タブ３１４は、電極組立体３００の幅方向、すなわち、角型二次電池１０の高さ方向に沿って同一端部に位置する。図示された例において、正極タブ３１２と負極タブ３１４は角型二次電池１０の上面に向かって延長され、正極タブ３１２と負極タブ３１４はキャッププレート２００上に備えられた正極端子と負極端子にそれぞれ電気的に連結される。
【0047】
本発明において、正極集電体にコーティングされる正極活物質と負極集電体にコーティングされる負極活物質は、当業界で公知された活物質であれば制限なく使用され得る。
【0048】
一例において、正極活物質は、一般化学式Ａ［ＡｘＭｙ］Ｏ２＋ｚ（ＡはＬｉ、ＮａおよびＫのうち少なくとも１つ以上の元素を含む；ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｖ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｃ、ＲｕおよびＣｒから選択された少なくとも１つ以上の元素を含む；ｘ≧０、１≦ｘ＋ｙ≦２、０．１≦ｚ≦２；ｘ、ｙ、ｚおよびＭに含まれる成分の化学量論的係数は、化合物が電気的中性を維持するように選択される）で表されるアルカリ金属化合物を含み得る。
【0049】
他の例において、正極活物質は、ＵＳ６，６７７，０８２、ＵＳ６，６８０，１４３などに開示されたアルカリ金属化合物ｘＬｉＭ１Ｏ２（１ｘ）Ｌｉ２Ｍ２Ｏ３（Ｍ１は、平均酸化状態３を有する少なくとも１つ以上の元素を含む；Ｍ２は、平均酸化状態４を有する少なくとも１つ以上の元素を含む；０≦ｘ≦１）であり得る。
【0050】
別の例において、正極活物質は、一般化学式ＬｉａＭ１
ｘＦｅ１ｘＭ２
ｙＰ１ｙＭ３
ｚＯ４ｚ（Ｍ１はＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、ＭｇおよびＡｌから選択された少なくとも１つ以上の元素を含む；Ｍ２はＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｓｉ、Ｇｅ、ＶおよびＳから選択された少なくとも１つ以上の元素を含む；Ｍ３はＦを選択的に含むハロゲン族元素を含む；０＜ａ≦２、０≦ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１；ａ、ｘ、ｙ、ｚ、Ｍ１、Ｍ２およびＭ３に含まれる成分の化学量論的係数は、化合物が電気的中性を維持するように選択される）、またはＬｉ３Ｍ２（ＰＯ４）３［ＭはＴｉ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｉ、ＭｇおよびＡｌから選択された少なくとも１つの元素を含む］で表されるリチウム金属ホスフェートであり得る。
【0051】
好ましくは、正極活物質は、一次粒子および／または一次粒子が凝集した二次粒子を含み得る。
【0052】
一例において、負極活物質は、炭素材、リチウム金属またはリチウム金属化合物、ケイ素またはケイ素化合物、スズまたはスズ化合物などを使用し得る。電位が２Ｖ未満であるＴｉＯ２、ＳｎＯ２のような金属酸化物も負極活物質として使用可能である。炭素材としては、低結晶炭素、高結晶性炭素などがいずれも使用され得る。
【0053】
そして、正極と負極との間に介在される分離膜は、多孔性高分子フィルム、例えば、エチレン単独重合体、プロピレン単独重合体、エチレン／ブテン共重合体、エチレン／ヘキセン共重合体、エチレン／メタクリレート共重合体などのようなポリオレフィン系高分子から製造した多孔性高分子フィルムを単独でまたはこれらを積層して使用し得る。他の例示として、分離膜は、通常的な多孔性不織布、例えば、高融点のガラス繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維などの不織布を使用し得る。
【0054】
分離膜の少なくとも片方の表面には、無機物粒子のコーティング層を含み得る。また、分離膜自体が無機物粒子のコーティング層からなることも可能である。コーティング層を構成する粒子は、隣接する粒子間にインタースティシャル・ボリューム（ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌ ｖｏｌｕｍｅ）が存在するようにバインダーと結合された構造を有し得る。
【0055】
無機物粒子は、誘電率が５以上である無機物からなり得る。非制限的な例示として、上記無機物粒子は、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）、Ｐｂ１ｘＬａｘＺｒ１ｙＴｉｙＯ３（ＰＬＺＴ）、ＰＢ（Ｍｇ３Ｎｂ２／３）Ｏ３ＰｂＴｉＯ３（ＰＭＮＰＴ）、ＢａＴｉＯ３、ｈａｆｎｉａ（ＨｆＯ２）、ＳｒＴｉＯ３、ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＳｎＯ２、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＺｎＯおよびＹ２Ｏ３からなる群から選択された少なくとも１つ以上の物質を含み得る。
【0056】
そして、電極組立体３００が含浸される電解液４００をなす電解質は、Ａ＋Ｂ－のような構造を有する塩であり得る。ここで、Ａ＋はＬｉ＋、Ｎａ＋、Ｋ＋のようなアルカリ金属カチオンやこれらの組み合わせからなるイオンを含む。そして、Ｂ－はＦ－、Ｃｌ－、Ｂｒ－、Ｉ－、ＮＯ３
－、Ｎ（ＣＮ）２
－、ＢＦ４
－、ＣｌＯ４
－、ＡｌＯ４
－、ＡｌＣｌ４
－、ＰＦ６
－、ＳｂＦ６
－、ＡｓＦ６
－、ＢＦ２Ｃ２Ｏ４
－、ＢＣ４Ｏ８
－、（ＣＦ３）２ＰＦ４
－、（ＣＦ３）３ＰＦ３
－、（ＣＦ３）４ＰＦ２
－、（ＣＦ３）５ＰＦ－、（ＣＦ３）６Ｐ－、ＣＦ３ＳＯ３
－、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３
－、ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ３
－、（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ－、（ＦＳＯ２）２Ｎ－、ＣＦ３ＣＦ２（ＣＦ３）２ＣＯ－、（ＣＦ３ＳＯ２）２ＣＨ－、（ＳＦ５）３Ｃ－、（ＣＦ３ＳＯ２）３Ｃ－、ＣＦ３（ＣＦ２）７ＳＯ３
－、ＣＦ３ＣＯ２
－、ＣＨ３ＣＯ２
－、ＳＣＮ－および（ＣＦ３ＣＦ２ＳＯ２）２Ｎ－からなる群から選択されたいずれか１つ以上のアニオンを含む。
【0057】
電解質はまた、有機溶媒に溶解して使用し得る。有機溶媒としては、プロピレンカーボネート（ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＰＣ）、エチレンカーボネート（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ｄｉｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＭＣ）、ジプロピルカーボネート（ｄｉｐｒｏｐｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＤＰＣ）、ジメチルスルホキシド（ｄｉｍｅｔｈｙｌ ｓｕｌｆｏｘｉｄｅ）、アセトニトリル（ａｃｅｔｏｎｉｔｒｉｌｅ）、ジメトキシエタン（ｄｉｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、ジエトキシエタン（ｄｉｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｅ）、テトラヒドロフラン（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｆｕｒａｎ）、Ｎ－メチル－２－ピロリドン（Ｎ－ｍｅｔｈｙｌ－２－ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ、ＮＭＰ）、エチルメチルカーボネート（ｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈｙｌ ｃａｒｂｏｎａｔｅ、ＥＭＣ）、ガンマブチロラクトン（γ－ｂｕｔｙｒｏｌａｃｔｏｎｅ）またはこれらの混合物が使用され得る。
【0058】
図１に戻ると、本発明の角型二次電池１０は、上部インシュレーター５００および／または下部インシュレーター６００を含む。すなわち、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００のうち少なくともいずれか１つが電極組立体３００と共にケース１００内に収納される。
【0059】
図２～図４は、上部インシュレーター５００の多様な実施形態を図示した図面である。上部インシュレーター５００は、キャッププレート２００と電極組立体３００の上面との間の空間と、ケース１００と電極組立体３００の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有する形態を有する。
【0060】
図１に示されたように、上部インシュレーター５００は電極組立体３００の上端部に結合する。上部インシュレーター５００の基本的な形態は、電極組立体３００の上面に対応するベース部７００と、ベース部７００の４つの辺のうち少なくとも２つの辺から直角に折曲されて下方に延長された側面部７１０と、を含む。すなわち、上部インシュレーター５００は、電極組立体３００の上端部に嵌まる蓋と同様の形態を有する。
【0061】
電極組立体３００とケース１００との間には、電気連結のための空間と電解液４００の必要注液量、組立性などを考慮して若干の余裕空間が存在する。上部インシュレーター５００は、電極組立体３００の上部とケース１００との間に存在する間隙を埋める役割を果たし、上部インシュレーター５００がケース１００に接触することによって電極組立体３００の上部領域における支持構造が改善される。
【0062】
上部インシュレーター５００のサイズは、電極組立体３００のサイズ、そして、電極組立体３００とケース１００との間の間隙のサイズによって決定される。ベースのサイズは、電極組立体３００の長手方向（図面基準で左右方向）断面積が基準となり、ベースと側面部７１０の厚さは、それぞれキャッププレート２００と電極組立体３００の上面との間の間隙と、ケース１００と電極組立体３００の前後左右面との間の間隙に対応する。
【0063】
ここで、電極組立体３００の正極タブ３１２と負極タブ３１４が上部に突出しているので、上部インシュレーター５００には、正極タブ３１２と負極タブ３１４が通過するタブホール５１０が貫通形成されている。タブホール５１０を通過した正極タブ３１２と負極タブ３１４は、キャッププレート２００の正極と負極の電極端子２１０に電気的に連結される。
【0064】
図２～図４の各上部インシュレーター５００は、側面部７１０の構成に違いがある。図２の上部インシュレーター５００は、角型二次電池１０を基準としてベースの左右側対向面に側面部７１０が配置されている。このような図２の上部インシュレーター５００は、電極組立体３００の左右方向揺動を抑制するのに有用である。一方、図３の上部インシュレーター５００は、ベースの前後対向面に側面部７１０が配置されており、これにより電極組立体３００の前後方向揺動を抑制し得る。
【0065】
図４の上部インシュレーター５００は、ベースの前後左右４面にわたっていずれも側面部７１０が備えられている。したがって、図４の上部インシュレーター５００は、電極組立体３００の左右方向揺動と前後方向揺動をいずれも抑制し得る。
【0066】
そして、図５～図７は、下部インシュレーター６００の多様な実施形態を図示した図面である。下部インシュレーター６００は電極組立体３００の下端部に結合するものであって、上述した上部インシュレーター５００とはほとんどの構造を共有する。単なる違いであれば、下部インシュレーター６００は、電極組立体３００の電極タブ３１０との干渉が発生しないので、タブホール５１０の構成が必ずしも必要ではないということである。
【0067】
下部インシュレーター６００は、ケース１００の底面と電極組立体３００の下面との間の空間と、ケース１００と電極組立体３００の前後左右面のうち少なくとも互いに対向する２面との間の空間を一体で占有し、電極組立体３００の下端部に存在する間隙を埋める。このために、下部インシュレーター６００は、電極組立体３００の下面に対応するベース部７００と、ベース部７００の４つの辺のうち少なくとも２つの辺から折曲されて延長された側面部７１０と、を含む。
【0068】
図５の下部インシュレーター６００は、角型二次電池１０を基準としてベースの左右側対向面に側面部７１０が配置されており、図６の下部インシュレーター６００は、ベースの前後対向面に側面部７１０が配置されている。図７の下部インシュレーター６００は、図５および図６の下部インシュレーター６００が組み合わさった形態に該当し、図５および図６の下部インシュレーター６００は、それぞれ電極組立体３００の左右方向揺動および前後方向揺動を抑制し、図７の下部インシュレーター６００は、前後左右のあらゆる方向の揺動を抑制する。
【0069】
図８および図９は、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００を組み合わせた実施形態を図示した図面である。電極組立体３００に上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００がいずれも結合することにより上下方向の揺動が抑制され、前後左右方向の揺動は上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００の各実施形態をどのように組み合わせるかによって抑制される結果が変わる。
【0070】
例えば、図２の上部インシュレーター５００と図５の下部インシュレーター６００を組み合わせた図８の実施形態では、電極組立体３００の上下方向揺動と共に左右方向揺動を抑制する。ただし、電極組立体３００の前後方向には流動性が維持される。
【0071】
そして、図示されないが、図３の上部インシュレーター５００と図６の下部インシュレーター６００を組み合わせると前後方向揺動が抑制され、図４の上部インシュレーター５００と図７の下部インシュレーター６００を組み合わせると、前後左右四方の揺動が抑制されることは自明に理解される。
【0072】
【0073】
図９の実施形態は、図２の上部インシュレーター５００と図６の下部インシュレーター６００を組み合わせたものであって、上部インシュレーター５００は左右方向揺動を抑制し、下部インシュレーター６００は前後方向揺動を抑制するようにその役割を分担している。同様の結果を得るために、図３の上部インシュレーター５００と図５の下部インシュレーター６００を組み合わせることもできる。
【0074】
図９の実施形態が有する長所は、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００が占有する空間が最小化されるほど、ケース１００内に電解液４００を十分に注液し得、電解液４００の注液量を合わせるためにケース１００のサイズを大きくする必要性が減るということにある。
【0075】
また、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００が角型二次電池１０の容量に影響を及ぼさないように設計することが好ましい。言い換えれば、上部インシュレーター５００および／または下部インシュレーター６００が電極組立体３００をなす単位セルの有地部３２０、すなわち、活物質がコーティングされた領域を覆うことによって実質的な電極組立体３００の充放電容量を減少させるのを防止することが好ましい。
【0076】
このために、図８および図９に図示されたように、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００の各側面部７１０は、電極組立体３００の有地部３２０を侵さないようにする。活物質が塗布されない正極と負極の幅方向両側縁、すなわち、無地部３３０は、電極組立体３００の充放電に実質的に及ぼす影響がほとんどないため、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００の各側面部７１０が有地部３２０領域を侵さない長さを有するように設計することが好適である。
【0077】
（第２実施形態）
図１０は、上部インシュレーター５００および下部インシュレーター６００の第２実施形態を図示した図面である。
図１０は、上部インシュレーター５００および下部インシュレーター６００の第２実施形態を図示した図面である。
【0078】
上述した第１実施形態において、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００は、側面部７１０の配置に応じて抑制する揺動方向が決定された。これに対し、第２実施形態は、電極組立体３００の前後左右方向の揺動をいずれも抑制し得、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００が占有する空間のサイズを最小化することにより、ケース１００内部の空間活用度を向上させ得る。
【0079】
図１０を参照すると、第２実施形態に係る上部インシュレーター５００および下部インシュレーター６００は、それぞれ電極組立体３００の上面に対応するベース部７００と、ベース部７００の４つの角のうち少なくとも２つの対角の角部に沿って折曲延長された角部７２０と、を含んでいる。参考として、第１実施形態と同様に、上部インシュレーター５００にはタブホール５１０が備えられるという点でのみ下部インシュレーター６００と構造的に違いがある。
【0080】
このように、第２実施形態の上部インシュレーター５００および下部インシュレーター６００は、側面部７１０ではなく、一対～二対の角部７２０を備えることに特徴がある。角部７２０は、ベース部７００の２つの辺が接する角に形成され、２つの辺にわたって直角に折り曲げられた形状に延長され、少なくとも２つの対角の角部に位置する。すなわち、図１０の上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００は、一対～二対の角部７２０を備えることができ、図示された実施形態では、一対の角部７２０が備えられている。
【0081】
第２実施形態の上部インシュレーター５００および下部インシュレーター６００によると、ベース部７００の対角の角部に沿って折曲延長された各角部７２０は、電極組立体３００の直交する２つの面を支持し、これにより電極組立体３００の前後左右のあらゆる方向の揺動を抑制し得る。
【0082】
このような第２実施形態の前後左右のあらゆる方向に対する揺動抑制は、上述した第１実施形態によっても可能であるが、角部７２０が占める空間がかなり縮小されるという点で利点を有する。角部７２０の空間が少なくなった分、第２実施形態は、電解液４００の注液量、電極組立体３００の容量などに関係するケース１００内部の空間活用度の側面から有利である。
【0083】
そして、第２実施形態においても、上部インシュレーター５００および下部インシュレーター６００の角部７２０は、電極組立体３００の有地部３２０を侵さないようにすることにより、電極組立体３００の実質的な容量に影響を及ぼさないように設計することが好ましい。
【0084】
さらに、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００は、ケース１００内に充填された電解液４００と接触して膨張する素材からなり得る。すなわち、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００は、電解液４００などの流体と接触するとそれに反応して長さ膨張または体積膨張を引き起こす素材で作られ得る。
【0085】
このような膨張性素材で上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００を作ると、電解液４００に接触しない初期状態での上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００のサイズを少し小さくし得、これにより、上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００が結合された電極組立体３００をケース１００内に収納するときの組立性が向上する。
【0086】
このような上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００の素材は、液体接触によって膨張する特性を有するものであれば、いかなる素材も使用し得る。一つの例において、ウレタン結合、エステル結合またはエーテル結合を含むか、またはセルロースエステル化合物を含む素材を使用し得る。このような素材としては、アクリレート系基材、ウレタン系基材、エポキシ系基材またはセルロース系基材が例示され得る。
【0087】
膨張特性を有する上部インシュレーター５００と下部インシュレーター６００は、電極組立体３００と共にケース１００内に収納されると、最初はケース１００の間に間隙が存在するが、電解液４００に接触して膨張することにより間隙が埋められ、これにより電極組立体３００に作用する前後左右方向の揺動を効果的に抑制することになる。
【0088】
【0089】
図１１を参照すると、第３実施形態の上部インシュレーター５００は、電極組立体３００の上面に対応するベース部７００を貫通する電極連結部８００を備えており、また電極連結部８００は、ベース部７００の内面に備えられているタブ連結部８１０と電気的に連結されている。ここで、タブ連結部８１０は、電極組立体３００の電極タブ３１０と対向配置されている。
【0090】
このような第３実施形態は、第１および第２実施形態の上部インシュレーター５００に備えられているタブホール５１０の代わりに、電極連結部８００とタブ連結部８１０とを備えるという点で違いがある。電極連結部８００とタブ連結部８１０はいずれも導電性素材からなっており、これにより、上部インシュレーター５００によって互いに分離されている電極組立体３００の電極タブ３１０とキャッププレート２００の電極端子２１０が互いに電気的に連結される。
【0091】
図１２は、図１１の上部インシュレーター５００に対して電極端子２１０と電極タブ３１０が結合する構造を図示した図面である。電極端子２１０と電極タブ３１０がそれぞれ正極と負極の２極性で備えられることに対応して、電極連結部８００とタブ連結部８１０もそれぞれ一対で備えられており、対をなす電極連結部８００とタブ連結部８１０は、それぞれ同一極性の電極端子２１０と電極タブ３１０に電気的に連結される。
【0092】
参考として、図１１および図１２の上部インシュレーター５００は、ベース部７００の左右側対向面に側面部７１０が配置されている図２の上部インシュレーター５００を対象として図示されているが、これは一つの例示であって、上述したすべての上部インシュレーター５００の実施形態に対して電極連結部８００とタブ連結部８１０の構成が適用され得ることはもちろんである。
【0093】
以上、図面と実施形態などにより本発明をより詳細に説明した。しかしながら、本明細書に記載された図面または実施形態などに記載された構成は、本発明の一実施形態に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないので、本出願時点においてこれらを代替し得る多様な均等物と変形例があり得る。
【符号の説明】
【0094】
１０：角型二次電池
１００：ケース
２００：キャッププレート
２１０：電極端子
３００：電極組立体
３１０：電極タブ
３１２：正極タブ
３１４：負極タブ
３２０：有地部
３３０：無地部
４００：電解液
５００：上部インシュレーター
５１０：タブホール
６００：下部インシュレーター
７００：ベース部
７１０：側面部
７２０：角部
８００：電極連結部
８１０：タブ連結部
１００：ケース
２００：キャッププレート
２１０：電極端子
３００：電極組立体
３１０：電極タブ
３１２：正極タブ
３１４：負極タブ
３２０：有地部
３３０：無地部
４００：電解液
５００：上部インシュレーター
５１０：タブホール
６００：下部インシュレーター
７００：ベース部
７１０：側面部
７２０：角部
８００：電極連結部
８１０：タブ連結部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】