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(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】2024-12-13
(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 10/058 20100101AFI20241206BHJP
H01M 50/103 20210101ALI20241206BHJP
H01M 50/586 20210101ALI20241206BHJP
H01M 50/595 20210101ALI20241206BHJP
H01M 50/55 20210101ALI20241206BHJP
H01M 50/474 20210101ALI20241206BHJP
H01M 50/486 20210101ALI20241206BHJP
H01M 50/477 20210101ALI20241206BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20241206BHJP
【ＦＩ】
H01M10/058
H01M50/103
H01M50/586
H01M50/595
H01M50/55 101
H01M50/474
H01M50/486
H01M50/477
H01M10/052
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024534096
(86)(22)【出願日】2023-08-09
(85)【翻訳文提出日】2024-06-06
(86)【国際出願番号】 KR2023011711
(87)【国際公開番号】W WO2024035092
(87)【国際公開日】2024-02-15
(31)【優先権主張番号】10-2022-0100399
(32)【優先日】2022-08-11
(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
5H021
5H029
5H043
【Ｆターム（参考）】
5H011AA01
5H011AA13
5H011BB04
5H011DD06
5H021AA02
5H021CC09
5H021CC14
5H021EE02
5H021EE06
5H021EE08
5H021EE09
5H029AJ11
5H029AK01
5H029AK03
5H029AL02
5H029AL06
5H029AL11
5H029AL12
5H029AM02
5H029AM04
5H029AM05
5H029AM07
5H029BJ02
5H029DJ04
5H029EJ12
5H043AA02
5H043AA04
5H043BA11
5H043BA17
5H043CA04
5H043DA08
5H043GA22
5H043GA27
(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、正極及び負極の電極端子を備えるキャッププレートと、を含み、上記電極組立体の表面には、上記ケース内に充填された電解液と接触して伸長または膨張するスウェリングテープが付着され、上記ケースの前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上には凹状の第１ビーディング加工部が形成される。
【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、を含み、
前記電極組立体の表面には、前記ケース内に充填された電解液と接触して伸長または膨張するスウェリングテープが付着され、
前記ケースの前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上には凹状の第１ビーディング加工部が形成された、角型二次電池。
【請求項2】
前記スウェリングテープは、前記電解液と接触して長手方向に伸長するか、または体積膨張する、請求項１に記載の角型二次電池。
【請求項3】
前記スウェリングテープは、前記電極組立体の前後左右面に付着された、請求項１に記載の角型二次電池。
【請求項4】
前記スウェリングテープは、前記電極組立体の前後左右面の縁に沿って連続して付着された、請求項３に記載の角型二次電池。
【請求項5】
前記スウェリングテープは、前記電極組立体の前後左右面の縁に沿って付着され、かつ前記電極組立体の前後左右の各面間の縁全体に沿って第１空白部を形成する、請求項３に記載の角型二次電池。
【請求項6】
前記スウェリングテープは、前記電極組立体の前後面中央部に第２空白部を形成する、請求項５に記載の角型二次電池。
【請求項7】
前記第２空白部によって前記電極組立体の前後面に付着されたスウェリングテープは、両側が断絶される、請求項６に記載の角型二次電池。
【請求項8】
前記スウェリングテープは、前記電極組立体の左右側面中央部に第３空白部を形成する、請求項６又は７に記載の角型二次電池。
【請求項9】
前記第１ビーディング加工部は、前記ケース内部に収納された前記電極組立体に付着された前記スウェリングテープの表面を圧迫する、請求項１に記載の角型二次電池。
【請求項10】
前記第１ビーディング加工部は、前記ケース内部に収納された前記電極組立体の電極タブから離隔する位置に形成され、
前記ケース内部に収納された前記電極組立体の上部を圧迫するように、前記キャッププレートに隣接して形成された、請求項９に記載の角型二次電池。
【請求項11】
前記第１ビーディング加工部は、前記ケースの前後左右縁に沿って４面にわたって連続的に形成された、請求項９に記載の角型二次電池。
【請求項12】
前記ケースの底面に隣接する高さにおいて、前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上に形成された第２ビーディング加工部をさらに含む、請求項１０に記載の角型二次電池。
【請求項13】
前記第２ビーディング加工部は、前記ケース内部に収納された電極組立体の下部を支持する、請求項１２に記載の角型二次電池。
【請求項14】
前記第２ビーディング加工部は、前記電極組立体の底面に接触して支持する、請求項１２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８月１１日付の韓国特許出願第１０－２０２２－０１００３９９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）によりなされる。このため、電極組立体に揺動現象が起きると、電極タブに応力が集中してタブが破れたり、電気接触によるショートが発生したり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の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全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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
本発明は、角型二次電池の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、正極及び負極の電極端子を備えるキャッププレートと、を含み、上記電極組立体の表面には、上記ケース内に充填された電解液と接触して伸長または膨張するスウェリングテープが付着され、上記ケースの前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上には凹状の第１ビーディング加工部が形成される。
【0012】
上記スウェリングテープは、上記電解液と接触して長手方向に伸長するか、または体積膨張する。
【0013】
そして、上記スウェリングテープは、上記電極組立体の前後左右面に付着され得る。
【0014】
本発明の一実施形態において、上記スウェリングテープは、上記電極組立体の前後左右面の縁に沿って連続して付着され得る。
【0015】
または、上記スウェリングテープは、上記電極組立体の前後左右面の縁に沿って付着され、かつ上記電極組立体の前後左右の各面間の縁全体に沿って第１空白部を形成し得る。
【0016】
さらに、上記スウェリングテープは、上記電極組立体の前後面中央部に第２空白部を形成し得る。
【0017】
ここで、上記第２空白部によって上記電極組立体の前後面に付着されたスウェリングテープは、両側が断絶され得る。
【0018】
また、上記スウェリングテープは、上記電極組立体の左右側面中央部に第３空白部を形成し得る。
【0019】
一方、本発明の一実施形態において、上記第１ビーディング加工部は、上記ケース内部に収納された電極組立体に付着された上記スウェリングテープの表面を圧迫する。
【0020】
上記第１ビーディング加工部は、上記ケース内部に収納された電極組立体の電極タブから離隔する位置に形成され、上記ケース内部に収納された電極組立体の上部を圧迫するように、上記キャッププレートに隣接して形成され得る。
【0021】
そして、上記第１ビーディング加工部は、上記ケースの前後左右縁に沿って４面にわたって連続的に形成され得る。
【0022】
そして、上記ケースの底面に隣接する高さにおいて、前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上に形成された第２ビーディング加工部をさらに含み得る。
【0023】
上記第２ビーディング加工部は、上記ケース内部に収納された電極組立体の下部を支持する。
【0024】
本発明の一実施形態において、上記第２ビーディング加工部は、上記電極組立体の底面に接触して支持し得る。
【発明の効果】
【0025】
上記のような構成を有する本発明の角型二次電池は、ケース内に充填された電解液と接触して伸長または膨張するスウェリングテープが電極組立体の前後左右面に付着され、電解液に接触したスウェリングテープがケースの内面と電極組立体との間の間隙を埋めることになり、これにより電極組立体の前後左右方向の揺動を抑制することになる。
【0026】
また、本発明の角型二次電池は、ケースに形成された凹状のビーディング加工部が電極組立体をスウェリングテープを介して圧迫して固定しており、これにより電極組立体の支持構造が改善される。
【0027】
したがって、本発明の角型二次電池は、電極組立体の前後左右方向の揺動を抑制して、全体的な支持構造を改善することにより、使用中の揺動現象による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る。これにより二次電池の安全性が大幅に向上する。
【0028】
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。
【0029】
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。
【図面の簡単な説明】
【0030】
【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】本発明の一実施形態に係るスウェリングテープの付着構造を図示した斜視図である。
【図3】第１空白部を備えるスウェリングテープの付着構造を図示した斜視図である。
【図4】第２空白部を備えるスウェリングテープの付着構造をそれぞれ図示した斜視図である。
【図5】第２空白部を備えるスウェリングテープの付着構造をそれぞれ図示した斜視図である。
【図6】第３空白部を備えるスウェリングテープの付着構造を図示した斜視図である。
【図7】第１ビーディング加工部が電極組立体を支持する構造を図示した断面図である。
【図8】第１ビーディング加工部と電極組立体との相対位置を図示した図面である。
【図9】第１ビーディング加工部と第２ビーディング加工部とを備える実施形態を図示した斜視図である。
【図10】第１ビーディング加工部および第２ビーディング加工部が電極組立体を支持する構造を図示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0031】
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。
【0032】
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得る。
【0033】
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得る。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
ここで、本発明の角型二次電池は、上記電極組立体の表面に上記ケース内に充填された電解液と接触して伸長または膨張するスウェリングテープが付着される。
【0037】
ここで、上記スウェリングテープは、上記電解液と接触して長手方向に伸長するか、または上記電解液と接触して体積膨張するものであり得る。
【0038】
そして、上記ケースの前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上には凹状の第１ビーディング加工部が形成される。
【0039】
ここで、ケースの内側に向かって凹状に形成された第１ビーディング加工部は、ケース内部に収納された電極組立体に付着された上記スウェリングテープの表面を圧迫する。
【0040】
このような構成を備えた本発明の角型二次電池は、ケース内に充填された電解液と接触して伸長または膨張するスウェリングテープが電極組立体の前後左右面に付着され、電解液に接触したスウェリングテープがケースの内面と電極組立体との間の間隙を埋めることになり、これにより電極組立体の前後左右方向の揺動が抑制される。
【0041】
そして、本発明の角型二次電池は、ケースに形成された凹状のビーディング加工部が電極組立体の表面をスウェリングテープを介して間接的に圧迫して固定しているので電極組立体の支持構造が改善され、使用中のスリップ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る。これにより二次電池の安全性が大幅に向上する。
【0042】
また、ビーディング加工部が電極組立体の表面を直接圧迫しないため、ビーディング加工部に対して微小な摩擦が生じても、それをスウェリングテープが緩衝することにより電極組立体が損傷を受ける恐れが大きく減少する。
【0043】
したがって、本発明の角型二次電池は、電極組立体の前後左右方向の揺動が抑制され、支持構造が改善されることにより、使用中の揺動現象による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る。これにより、二次電池の安全性が大幅に向上する。
【0044】
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り、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。
【0045】
（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。
【0046】
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、複数の単位セルが積層された電極組立体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、正極と負極の電極端子２１０を備えるキャッププレート２００がケース１００の開放面を密封するように結合する。
【0047】
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。
【0048】
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。単位セルは、負極／分離膜／正極の単位構造からなっているセルをいうものであって、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。
【0049】
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が存在する。無地部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。
【0050】
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が存在する。同様に、負極の無地部は負極タブ３１４として機能する。
【0051】
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。
【0052】
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、当業界で公知の活物質であれば制限なく使用され得る。
【0053】
一つの例において、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、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｖ、Ｚｎ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｏ、Ｓｃ、Ｚｒ、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。
【0054】
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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
図１に戻ると、本発明の角型二次電池１０は、電極組立体３００の表面に付着されたスウェリングテープ５００を含む。スウェリングテープ５００は、ケース１００内に充填された電解液４００と接触して伸長または膨張する特性を有している。すなわち、スウェリングテープ５００は、電解液４００と接触して長手方向に伸長するか、または体積膨張する特性を有している。
【0064】
電極組立体３００とケース１００との間には、電極組立体３００の組立性、電気連結のための空間、電解液４００の必要注液量などを考慮して若干の余裕空間が存在する。しかしながら、このような余裕空間は、ケース１００内の電極組立体３００が外部衝撃によって揺れたり滑ったりする揺動現象の原因となる。
【0065】
このような問題を解決するために、本発明の角型二次電池１０は、電極組立体３００の表面にスウェリングテープ５００が付着されている。電解液４００に反応する膨張性素材のスウェリングテープ５００は、電解液４００に接触しない初期状態では、電極組立体３００とケース１００との間の間隙を完全に埋める程度の厚さを有しない。これにより、スウェリングテープ５００が付着された電極組立体３００をケース１００内に収納する際の組立性は良好に維持される。
【0066】
そして、スウェリングテープ５００が付着された電極組立体３００のケース１００収納が完了すると、スウェリングテープ５００に電解液４００が接触し、スウェリングテープ５００は伸長または膨張することになる。スウェリングテープ５００が体積膨張をして膨らむと、電極組立体３００とケース１００との間の間隙が埋めることになり、長さが伸長する場合にもスウェリングテープ５００の基材層が膨張することにより発生する力と粘着層の固定力の相互バランスにより屈曲した立体形状をなすことによって間隙を埋めることになる。
【0067】
スウェリングテープ５００の基材層は、例えば、電解液４００などの液体と接触すると長さ伸長または体積膨張をする素材で作られ、基材層の形状は特に制限されない。例えば、フィルムまたはシート状であり得る。
【0068】
基材層の素材は、液体接触により膨張する特性を有するものであればどのような素材も使用し得る。一つの例として、基材層は高分子フィルムまたはシートであり、製造過程での延伸または収縮処理によって流体と接触すると膨張特性を示すように製造されたフィルムまたはシートであり得る。
【0069】
一つの例示において、基材層としては、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基材層を使用し得る。このような基材層としては、アクリレート系基材層、ウレタン系基材層、エポキシ系基材層またはセルロース系基材層が例示され得る。
【0070】
このような膨張特性を有するスウェリングテープ５００が粘着層を介して電極組立体３００の表面に付着された状態で、ケース１００に充填された電解液４００に接触して伸長または膨張し、電極組立体３００とケース１００との間の間隙が無くなることにより、電極組立体３００の揺動が防止される。スウェリングテープ５００を介して電極組立体３００が安定的に支持されることにより、電極タブ３１０の短絡などの問題がなくなり、角型二次電池１０の安全性が向上する。
【0071】
また、本発明の角型二次電池１０は、ケース１００の前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上に凹状の第１ビーディング加工部６００が形成されている。第１ビーディング加工部６００は細い線状の凹面を形成し、第１ビーディング加工部６００の凹面は、ケース１００の内部に収納された電極組立体３００を圧迫する深さをなしている。より正確には、第１ビーディング加工部６００の凹面は、電極組立体３００の表面に付着されたスウェリングテープ５００の表面を直接圧迫し、これにより電極組立体３００は間接的に圧迫される。
【0072】
第１ビーディング加工部６００は細い線状をなすので、ケース１００の内側に凹面を形成しても角型二次電池１０の容量に及ぼす影響は非常に少ない。すなわち、第１ビーディング加工部６００は、電極組立体３００および／または電解液４００などのケース１００の内部に収納される角型二次電池１０の必須構成要素の容量または大きさに及ぼす影響が非常に制限的である。
【0073】
図１に図示されたように、ケース１００の前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上に形成された第１ビーディング加工部６００は、電極組立体３００の表面を対向する両方向から圧迫する。すなわち、ケース１００に対して余裕空間を有する電極組立体３００は、対向する第１ビーディング加工部６００により両方向から押されて固定され、これにより電極組立体３００の支持構造が改善されることによって使用中のスリップ現象が抑制される。その結果、電極組立体３００の流動性がスウェリングテープ５００と第１ビーディング加工部６００の両者によってより確実に制限されることにより、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、これにより角型二次電池１０の安全性が大幅に向上する。
【0074】
一方、本発明の第１実施形態は、スウェリングテープ５００の付着構造の多様な実施形態を提供する。例えば、図２に図示されたように、スウェリングテープ５００は、電極組立体３００の前後左右面の四方に付着され得る。スウェリングテープ５００が電極組立体３００の前後左右に付着されることにより、前後左右方向の揺動発生が抑制される。
【0075】
図示された実施形態において、スウェリングテープ５００は、電極組立体３００の前後左右面の縁に沿ってぐるりと連続して付着されているが、ロールタイプで巻取されたスウェリングテープ５００を使用して自動／半自動で付着する場合に特に効率的な付着構造と言える。
【0076】
また、スウェリングテープ５００の幅が電極組立体３００の幅に対応することにより、スウェリングテープ５００が電極組立体３００の前後左右全体面にわたって連続して付着され得る。スウェリングテープ５００は絶縁性を有するので、電極組立体３００の前後左右全体面をスウェリングテープ５００が保護することにより電気ショートなどの問題を防止するのにさらに有利である。
【0077】
そして、スウェリングテープ５００の機能性をさらに強化するために、スウェリングテープ５００の付着構造にはいくつかの空白部が備えられ得る。
【0078】
図３は、第１空白部５１０を備えるスウェリングテープ５００の付着構造を図示した斜視図である。図３を参照すると、スウェリングテープ５００が電極組立体３００の前後左右面の縁に沿って付着される中、電極組立体３００の前後左右の各面間の縁全体に沿って第１空白部５１０が形成されている。
【0079】
言い換えれば、図３の実施形態は、電極組立体３００の前後左右各面に付着されたスウェリングテープ５００が、電極組立体３００の前後左右の４つの縁を境界として互いに断絶されている構造である。
【0080】
これは、図２の実施形態のように、スウェリングテープ５００が電極組立体３００の前後左右面の縁に沿ってぐるりと連続して付着されると、縁部分でスウェリングテープ５００が折れ曲がることになるが、この場合、スウェリングテープ５００の直角に折れ曲がった部位に応力が集中するという短所があることを考慮したものである。
【0081】
スウェリングテープ５００が折れ曲がった部位に応力が集中すると、スウェリングテープ５００の膨張時に電極組立体３００の縁に強い力が作用することによって電極組立体３００に変形を起こす恐れがある。図３の実施形態は、スウェリングテープ５００に対して電極組立体３００の前後左右の各面間の縁全体に沿って第１空白部５１０を形成することにより、このような応力集中の問題を解消する。
【0082】
そして、図４および図５は、第２空白部５２０を備えるスウェリングテープ５００の付着構造をそれぞれ図示した斜視図である。参考として、図４および図５はいずれも第１空白部５１０を備えるように図示されているが、第１空白部５１０と第２空白部５２０は互いに独立的な構成であって、必ずしも共に組み合わせる必要はない。
【0083】
第２空白部５２０は、電極組立体３００の前後面中央部に形成された空白部であって、図４のように、第２空白部５２０がスウェリングテープ５００の内部で閉じられた図形の形態をなすか、または図５のように、第２空白部５２０が電極組立体３００の前後面に付着されたスウェリングテープ５００の両側を断絶する形態をなすように形成され得る。
【0084】
第２空白部５２０は、スウェリングテープ５００が占める体積によって減少する電解液４００の注液量を一定量回復するための空間を形成するためのものであり、また、充放電サイクルが繰り返されるほど電極組立体３００の中央部分が膨らむ現象（スウェリング現象）に対応するためのものである。
【0085】
ここで、電極組立体３００の前後面は図面を基準として称するものであり、形態的に見たときに角型二次電池１０において最も広い面を意味するものでもある。すなわち、第２空白部５２０が電極組立体３００の最も広い面に形成されることが本来意図した目的に合致するものである。
【0086】
さらに、図６は、電極組立体３００の左右側面中央部に第３空白部５３０を形成する実施形態を図示している。第３空白部５３０は、第２空白部５２０を補うためのものであって、第２空白部５２０と共に備えられることが好ましいと言える。
【0087】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態は、ビーディング加工部の多様な実施形態を提供する。第２実施形態において、ビーディング加工部は、第１ビーディング加工部６００と第２ビーディング加工部６１０と、を含む。
本発明の第２実施形態は、ビーディング加工部の多様な実施形態を提供する。第２実施形態において、ビーディング加工部は、第１ビーディング加工部６００と第２ビーディング加工部６１０と、を含む。
【0088】
【0089】
図７に図示されたように、第１ビーディング加工部６００は、ケース１００の内部に収納された電極組立体３００に付着されたスウェリングテープ５００の表面を圧迫する。より具体的には、第１ビーディング加工部６００の凹面は、電極組立体３００の表面に付着されたスウェリングテープ５００の表面を直接圧迫し、これにより電極組立体３００は間接的に圧迫される。これにより、ケース１００の内部で電極組立体３００は、第１ビーディング加工部６００の圧迫によって損傷を受ける恐れなく、その支持構造が著しく改善される。
【0090】
そして、図８は、角型二次電池１０の前面を図示した図面であるが、ケース１００の内部に収納された電極組立体３００が隠線で表されている。第１ビーディング加工部６００は、電極組立体３００の電極タブ３１０から離隔する位置に形成されている。これは、第１ビーディング加工部６００が電極タブ３１０を直接圧迫して電極タブ３１０に応力を生成させることを防止するためのものであり、また、第１ビーディング加工部６００の位置が確実にスウェリングテープ５００に向かうようにするためのものでもある。
【0091】
また、第１ビーディング加工部６００は、ケース１００の内部に収納された電極組立体３００の上部を圧迫するように、ケース１００の上面をなすキャッププレート２００に隣接して形成され得る。
【0092】
そして、第１ビーディング加工部６００は、ケース１００の前後左右縁のうち幅方向長さが最も長い２つの面、すなわち、図面を基準としてケース１００の前面および後面に形成され得る。これにより、第１ビーディング加工部６００を十分な長さに形成し得るので、電極組立体３００を堅固に支持し得る。または、図１に図示されたように、第１ビーディング加工部６００は、ケース１００の前後左右縁に沿って４面にわたって連続的に形成されることもでき、四方から電極組立体３００を間接圧迫することによって、より確実に電極組立体３００を支持し得る。
【0093】
一方、図９は、第１ビーディング加工部６００と第２ビーディング加工部６１０とを備える実施形態を図示した斜視図であり、図１０は、第１ビーディング加工部６００および第２ビーディング加工部６１０が電極組立体３００を支持する構造を図示した断面図である。
【0094】
図９および図１０に図示されたように、第２実施形態の他の実施形態によると、ケース１００の底面に隣接する高さにおいて、前後左右縁に沿って少なくとも互いに対向する２面上に形成された第２ビーディング加工部６１０をさらに含んでいる。
【0095】
第２ビーディング加工部６１０は、上述した第１ビーディング加工部６００を補助し、電極組立体３００のスリップ現象をより確実に防止するために追加される構成である。第１ビーディング加工部６００は電極組立体３００の上部を圧迫して支持する一方、第２ビーディング加工部６１０は電極組立体３００の下部を支える。
【0096】
図１０の断面図を見ると、第２ビーディング加工部６１０は、ケース１００の内部に収納された電極組立体３００の表面を圧迫せずに電極組立体３００の底面に接触して支持している。すなわち、第２ビーディング加工部６１０は、電極組立体３００を直接圧迫せず、電極組立体３００が下方に滑らないように底面を支える役割を果たす。
【0097】
このような実施形態は、第２ビーディング加工部６１０が電極組立体３００の底面を支える中で、第１ビーディング加工部６００が電極組立体３００の上部を圧迫して固定する構造であるので、電極組立体３００のスリップ現象は完全に消えることになる。
【0098】
ここで、第２ビーディング加工部６１０が電極組立体３００を圧迫する構造として形成しないことは、電極組立体３００の上下部がいずれも固定されるように挿入する過程で電極組立体３００に意図しない変形が発生し得、また、角型二次電池１０の繰り返し充放電により電極組立体３００にスウェリング現象が発生した場合に、電極組立体３００の変形を受け入れることにおいて、第２ビーディング加工部６１０が圧迫する構造が邪魔になり得ることを考慮したからである。
【0099】
そして、第１ビーディング加工部６００の場合と同様に、第２ビーディング加工部６１０は、ケース１００の前後左右縁のうち幅方向長さが最も長い前面および後面に形成されるか、またはケース１００の前後左右縁に沿って４面にわたって連続的に形成され得る。図９には、ケース１００の前後左右縁に沿って４面にわたって第２ビーディング加工部６１０が連続的に形成された実施形態が図示されている。
【0100】
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ことを理解し得る。
【符号の説明】
【0101】
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
４００：電解液
５００：スウェリングテープ
５１０：第１空白部
５２０：第２空白部
５３０：第３空白部
６００：第１ビーディング加工部
６１０：第２ビーディング加工部
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
４００：電解液
５００：スウェリングテープ
５１０：第１空白部
５２０：第２空白部
５３０：第３空白部
６００：第１ビーディング加工部
６１０：第２ビーディング加工部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【国際調査報告】