KR100199679B1 - 원통형 전지 및 원통형 알칼리 2차전지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 잘못하여 이상가열되거나 또는 불속에 투입되었을 때의 파열이 회피된 원통형전지에 관한 것으로서, 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군; 상기 용기내에 수용된 전해액; 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고; 상기 절연가스켓내에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자; 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브를 구비하고, 상기 용기의 상기 개구부의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기의 상기 접어 구부림부의 내부직경을 C로 했을 때에, 식B/{C[(A-C)/2]}

Description

원통형 전지 및 원통형 알칼리 2차전지의 제조방법

제1도는 본 발명에 관련되는 원통형 전지의 한 예를 나타내는 주요부 단면도.

제2도는 제1도의 전지에 있어서 절연가스켓이 결손되어 봉쇄판이 이동해서 용기의 개구부의 내면과 접촉한 상태를 나타내는 주요부 단면도.

제3도는 본 발명에 관련되어 다른 원통형 전지의 한 예를 나타내는 주요부 단면도.

제4도는 본 발명에 관련되는 실시예6의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도.

제5도는 제4도의 전지에 편입되어 리드탭을 갖는 플러스극을 나타내는 사시도.

제6도는 제4도의 전지에 편입되는 다른 리드탭의 띠모양탭을 나타내는 부분단면도.

제7도는 제4도의 전지에 편입되는 또한 다른 리드탭의 띠모양탭을 나타내는 부분단면도.

제8도는 본 발명에 관련되는 실시예8의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도.

제9도는 제8도의 원통형 전지에 편입되는 절연판을 나타내는 단면도.

제10도는 본 발명에 관련되는 실시예9의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도.

제11도는 제10도의 전지에 편입되는 리드탭이 부착된 플러스극을 나타내는 사시도.

제12도는 제10도의 전지에 편입되는 다른 리드탭의 띠모양탭을 나타내는 사시도.

제13도는 제12도의 측면도.

제14도는 제10도의 전지에 편입되는 또한 다른 리드탭의 띠모양탭을 나타내는 사시도.

제15도는 제14도의 상면도.

제16도는 본 발명에 관련되는 실시예12의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도.

제17도는 제16도의 전지에 편입되는 봉쇄판과 리드탭의 띠모양탭을 나타내는 평면도.

제18(a)도는 본 발명에 관련되는 실시예13의 원통형 알칼리2차전지의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제18(b)도는 본 발명에 관련되는 실시예13의 원통형 알칼리2차전지의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제18(c)도는 본 발명에 관련되는 실시예13의 원통형 알칼리2차전지의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제19도는 본 발명에 관련되는 실시예13에 있어서 제작된 소용돌이형 전극군을 나타내는 단면도.

제20도는 본 발명에 관련되는 실시예14에 있어서 제작된 소용돌이형 전극군을 나타내는 단면도.

제21(a)도는 비교예12의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제21(b)도는 비교예12의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제21(c)도는 비교예12의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제22도는 비교예12의 제조방법을 제작된 소용돌이형 전극군을 나타내는 단면도.

제23도는 본 발명에 관련되는 실시예1317에 있어서의 충방전사이클을 1000회 반복했을 때의 방전용량의 변화를 나타내는 특성도.

제24도는 본 발명에 관련되는 실시예1317에 있어서의 충방전사이클을 1000회 반복했을 때의 내부저항의 변화를 나타내는 특성도.

제25도는 본 발명에 관련되는 실시예18의 제조방법을 설명하기 위한 주요부 단면도.

제26도는 본 발명에 관련되는 실시예18에 있어서의 충방전사이클을 1000회 반복했을 때의 방전용량의 변화를 나타내는 특성도.

제27도는 본 발명에 관련되는 실시예18에 있어서의 충방전사이클을 1000회 반복했을 때의 내부저항의 변화를 나타내는 특성도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1, 21 : 용기 2, 22 : 개구부

3, 23 : 접어 구부림부 5, 25 : 전극군

,6, 26 : 마이너스극 7, 27 : 플러스극

8, 28 : 세퍼레이터 9, 29 : 절연가스켓

10 : 봉쇄부품 14 : 가스통과 구멍

15 : 플러스극 단자 32 : 봉쇄판

105 : 띠모양탭

본 발명은 원통형 전지 및 원통형 알칼리2차전지의 제조방법에 관한 것이다.

휴대용 전기기기에 이용되는 전지로서 니켈카드뮴2차전지, 니켈수소2차전지, 니켈아연2차전지, 리튬이온2차전지 등이 알려져 있다.

이와 같은 전지에서는 오충전이나 과방전에 기인하여 전지 내부에 가스가 이상발생하면 전지 내부의 압력이 이상하게 상승하여 봉쇄판을 떨구어내버리는 등의 파열사고를 초래할 염려가 있다. 이 때문에 상기 전지에는 가스발생에 의한 압력상승에 응동하여 가스를 외부로 방출시키는 방폭용 안전밸브가 설치되어 있다.

이 방폭용 안전밸브를 구비한 원통형 전지는 예를 들면 다음과 같은 방법에 의해 제조된다. 우선 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 전극군을 제작한다. 바닥이 있는 원통형상의 용기의 개구부를 확장함으로써 단부를 형성한 후, 이 용기내에 상기 전극군을 수납한다. 또는 바닥이 있는 원통형상의 용기내에 상기 전극군을 수납한 후 상기 용기에 외부로부터 비드넣음 등을 실시하여 단부를 형성한다. 다음으로 상기 용기의 개구부 내면에 필요에 따라서 시일제를 도포한 후 전해액을 주입한다. 그 후 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓내에 방폭용 안전밸브장치가 설치된 원형봉쇄판을 수납하고, 이 절연가스켓을 상기 용기내의 상기 단부에 재치한다. 계속해서 상기 용기의 개구부를 직경을 작게 하여 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 굴곡시킴으로써 접어구부림부를 형성하고, 상기 용기에 상기 봉쇄판을 상기 절연가스켓의 반발탄성력에 의하여 접합고정함으로써 상기 전지를 제조한다.

그러나 상기한 바와 같은 구조의 전지는 잘못하여 이상가열되거나, 또는 불속에 투입되면 상기 절연가스켓은 나일론6, 6과 같은 합성수지로 형성되어 있기 때문에 연화, 또는 용융함으로써 결손된다. 그 결과 상기 절연가스케켓의 반발탄성력이 저감하기 때문에 상기 용기의 봉쇄판을 유지하는 힘이 저하하고, 이 고온에 의해 전지내에 이상발생한 가스에 의하여 상기 봉쇄판이 떨구어내어지는, 즉 파열을 초래할 염려가 있다.

그런데 상기 구조의 전지에 있어서는 체적효율 및 중량효율의 향상이 요망되고 있다. 이와 같은 것에서 상기 전지에 있어서 상기 용기 및 상기 봉쇄판의 두께를 얇게 하여 고용량화 및 구조부품의 경량화를 꾀하는 것이 검토되고 있다. 그러나 상기 용기의 두께를 얇게 하면 상기 용기의 상기 봉쇄판을 유지하는 힘이 저하한다. 한편 상기 봉쇄판의 두께를 얇게 하면 상기 봉쇄판의 강도가 저하하여 휘어지기 쉬워진다. 따라서 상기 용기 및 상기 봉쇄판의 두께를 얇게 하려 하다가 잘못하여 이상가열되거나 또는 불속에 투입되었을 때의 파열을 조장할 염려가 있다.

본 발명의 목적은 잘못하여 이상가열되거나 또는 불속에 투입되었을 때의 파열이 회피된 원통형 전지를 제공하려 하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 용기 및 봉쇄판의 두께를 얇게 함으로써 고용량화 및 경량화가 달성되고, 또한 이상충전이나 오사용 등에 기인하여 전지내압이 과도하게 상승했을 때의 파열이 회피된 원통형 전지를 제공하려 하는 것이다.

본 발명의 또한 다른 목적은 사용자의 오사용에 의한 파열이 방지된 원통형 전지를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 충방전사이클의 진행에 동반하여 플러스극의 감기시작단부가 팽윤하는 것이 억제된 원통형 알칼리2차전지의 제조방법을 제공하려 하는 것이다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지는 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군; 상기 용기내에 수용된 전해액; 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고; 상기 절연가스켓내에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자; 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 를 구비하고, 상기 용기의 상기 개구부의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기의 상기 접어 구부림부의 내부직경을 C로 했을 때 식 B/{C[(A-C)/2]}1.03 (1)을 만족하는 구조를 갖는 원통형 전지이다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지는 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군; 상기 용기내에 수용된 전해액; 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고; 가스누출구멍을 갖고 비커스경도가 170250Hv인 원형봉쇄판, 상기 봉쇄판은 상기 절연가스켓내에 배치되고; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자; 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 안전밸브; 를 구비하고, 상기 가스켓의 압축하에 상기 봉쇄판만을 접합고정한 원통형 전지이다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군; 상기 용기의 상기 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스누출구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭, 상기 띠모양탭은 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착되는; 것을 구비한다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 플러스극과 마이너스극을 그 사이에 세퍼레이터를 개재하여 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 제작된 전극군, 상기 전극군은 상기 용기내에 수납되고; 상기 용기내 수용된 전해액; 상기 용기의 상기 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되고 가스누출구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 상기 용기내의 상기 전극군상에 배치되어 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 절연판; 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭, 상기 띠모양탭은 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착되는; 것을 구비한다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군; 상기 용기의 상기 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스통과구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착된 띠모양탭; 을 구비하고, 상기 띠모양탭은 서로 소망 거리를 두고 배치된 적어도 2장의 상승벽을 갖고, 또한 상기 상승벽은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 포함하는 둘레틀과 대향하고 있는 원통형 전지이다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼어 넣어서 제작된 전극군; 상기 용기의 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스통과구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착된 띠모양탭; 을 구비하고, 상기 봉쇄판은 상기 가스누출구멍의 둘레틀에 복수의 돌기를 갖고, 또한 상기 복수의 돌기는 상기 전극군과 대향하고 있는 원통형 전지이다.

본 발명에 관련되는 원통형 알칼리2차전지는 소용돌이형 전극군과, 알칼리전해액을 구비하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법이며, 상기 소용돌리형 전극군은 띠모양세퍼레이터로 S자상의 주머니를 형성하는 공정; 상기 S자상의 주머니내에 띠모양 플러스극의 선단부를 배치한 후 소망하는 둘레각도로서 감아돌리는 공정; 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 플러스극을 그 선단부가 상기 마이너스극의 상기 선단부로부터 상기 감아돌림방향과 반대방향으로 소망하는 둘레각도씩 어긋나도록 하여 배치하고, 다시 감아 돌리는 공정, 상기 플러스극은 수산화니켈을 포함하는 페이스트가 띠모양집전체에 충전된 구조를 갖는; 것을 구비하는 방법에 의해 제작되는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법이다.

본 발명에 관련되는 제1원통형 전지는 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군; 상기 용기내에 수용된 전해액; 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 사기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고; 상기 절연가스켓내에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자; 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 를 구비하고, 상기 용기의 상기 개구부의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기의 상기 접어 구부림부의 내부직경을 C로 했을 때 식 B/{C[(A-C)/2]}1.03을 만족하는 구조를 갖는 원통형 전지이다.

이하 이 원통형 전지의 한 예를 제1도를 참조하여 설명한다.

마이너스극 단자를 겸하는 용기(1)는 바닥이 있는 원통형상이고 상부에 고리상의 개구부(2)를 갖는다. 상기 용기(1)의 상기 개구부(2)의 상단은 안쪽으로 접어 구부러져서 링상의 접어구부림부(3)가 형성되어 있다. 상기 용기(1)의 개구부(2)의 아래쪽에는 안쪽으로 돌출한 형상의 고리상 단부(4)가 형성되어 있다. 전극군(5)은 마이너스극(6)과 플러스극(7)의 사이에 세퍼레이터(8)를 개재하여 가장 외주에 상기 마이너스극(6)이 위치하도록 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 제작되어 상기 용기(13)내에 수납되어 있다. 상기 용기(1)의 내주면과 상기 전극군의 가장 외주에 위치하는 마이너스극(6)은 전기적으로 접촉해 있다. 전해액은 상기 용기(1)내에 수용되어 있다. 절연가스켓(9)은 바닥부에 구멍(9a)이 개구된 바닥이 있는 원통형상을 이룬다. 상기 절연가스켓(9)은 상기 용기(1)내의 상기 접어 구부림부(3)와 상기 단부(4)에 의해 둘러싸여진 위치에 압축상태로 배치되어 있다. 이와 같은 절연가스켓(9)은 예를 들면 나일론6, 6등의 폴리아미드수지, 폴리프로필렌, 폴리설폰 등으로 형성할 수 있다. 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품(10)은 중앙에 가스누출구멍(11)을 갖는 원형봉쇄판(12)과, 예를 들면 합성고무로 이루어지는 탄성밸브체(13)와, 복수의 가스통과구멍(14)이 개구된 모자형의 플러스극 단자(15)로 구성되어 있다. 상기 플러스극 단자(15)는 상기 봉쇄판(12)에 그 가스누출구멍(11)을 포위하도록 배치되어 있다. 상기 탄성밸브체(13)는 상기 봉쇄판(12)과 상기 플러스극 단자(15)의 사이에 상기 가스누출구멍(11)을 덮도록 배치되어 있다. 이와 같은 봉쇄부재(10)의 봉쇄판(12)은 상기 절연가스켓(9)내에 배치되어 상기 절연가스켓(9)의 반발탄성력에 의하여 상기 용기(1)에 접합고정되어 있다. 플러스극 리드(16)는 일단이 상기 플러스극(7)에 접속되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판(12)의 하면과 접속되어 있다.

상기 원통형 전지는 상기 개구부(2)의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판(12)의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기(1)의 상기 접어 구부림부(3)의 내부직경을 C로 했을 때에,

식 B/{C[(A-C)/2]}1. 03

를 만족하는 구조를 갖는다.

이와 같은 구조의 원통형 전지에 있어서, 이상가열 또는 불속에 투입되어 상기 절연가스켓(9)이 용융하여 결손되면 상기 봉쇄판(12)이 이동하고, 예를 들면 제2도에 나타내는 바와 같이 외주면의 일부가 상기 용기(1)의 상기 개구부(2)의 내면과 접촉하기까지 이동하여 어긋난다. 상기 봉쇄판(12)이 제2도에 나타내는 위치까지 어긋나도 그 상면둘레틀은 상기 접어 구부림부(3)의 하면과 대향하여 겹쳐져 있다. 동시에 이 봉쇄판(12)의 상면둘레틀과 대향하는 접어 구부림부(3) 하면중 상기 개구부(2) 내면과 접촉하고 있지 않은 외주면에 연계되는 상면둘레틀과 대향하는 영역(D)이 충분히 크다. 이 때문에 이상고온에 기인하여 발생한 가스에 의해 상기 봉쇄판(12)이 들어올려졌을 때에 상기 봉쇄판(12)의 상면둘레틀이 상기 접어 구부림부(3)의 하면과 맞붙어서 상기 하면에 의하여 상기 봉쇄판(12)의 상승을 규제할 수 있다. 그 결과 이상가열되거나 또는 불속에 투입되었을 때에 상기 용기(1)로부터 상기 봉쇄판(12)이 어긋나는 것을 방지할 수 있고 파열을 회피할 수 있다. 따라서 상기 봉쇄판(12) 및 상기 용기(1)의 두께를 얇게 하는 시도가 가능해지기 때문에 높은 안전성을 갖고 경량이며, 또한 고용량의 원통형 전지를 실현할 수 있다.

상기 전지에 있어서, 상기 B의 상기C[(A-C)/2]}에 대한 비를 1. 03 미만으로 하면 상기한 제2도에 나타내는 상태에 있어서의 상기 영역(D)이 지나치게 적어지기 때문에 상기 접어 구부림부(3) 하면에 의하여 상기 봉쇄판(12)의 상승을 규제하는 것이 곤란해져서 파열을 발생한다. 또 상기 B의 상기 {C[(A-C)/2]}에 대한 비를 크게 하는데는 상기 개구부의 상기 용기가 차지하는 비율을 많게 하여(환언하면 상기 개구부의 높이를 높게 하여) 상기 접어 구부림부의 폭을 많게 할 필요가 있다. 상기 개구부의 접어 구부림폭을 증가시킴에 따라서 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부리기 어려워지거나 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부릴 때의 두께치우침에 의해 접어 구부림부에 주름이 발생하기 쉬워진다. 용기에 도금가공이 실시되고 있는 경웨 접어 구부림부에 주름이 발생하면 도금벗겨짐이 발생하기 쉬워진다. 상기 B의 상기C[(A-C)/2]}에 대한 비가 1. 05를 넘는 구조로 하면 개구부의 접어 구부림부폭의 증가에 기인하여 발생하는 상기한 2개의 문제, 즉 개구부의 가공성의 저하, 접어 구부림부의 주름이 현저해질 염려가 있다. 이 때문에 상기 B의 상기 C[(A-C)/2]}에 대한 비의 상한값은 1. 05로 설정하는 것이 바람직하고, 상기 전지는 식 1. 03B/C[(A-C)/2]}1. 05 (2)를 만족하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 비는 1. 0351. 045의 범위이다.

상기 용기(1)는 예를 들면 니켈도금이 실시된 강, 니켈도금이 실시된 철, 스테인레스 등으로 형성할 수 있다.

상기 용기(1)의 두께는 0. 150. 25mm로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 용기(1)의 두께를 0. 15mm 미만으로 하면 상기 용기(1)의 봉쇄판(12)의 유지성이 현저히 저하할 염려가 있다. 한편 상기 용기(1)의 내부직경이 커짐에 따라서 상기 용기(13)의 강도를 유지하기 위해 필요한 두께는 두꺼워지는 경향이 있다. 상기 용기(1)의 두께가 0.25mm를 넘으면 상기 용기(1)의 내부직경이 작은 경우에는 상기 용기(1)의 가공성이 저하할 염려가 있다. 또 상기 용기(1)의 내부직경이 큰 경우에는 전지의 고용량화 및 경량화를 꾀하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 보다 바람직한 용기(1)의 두께는 0. 170.22mm이다.

상기 봉쇄판(12)은 상기한 용기(1)에서 설명한 것과 똑같은 재료로 형성할 수 있다.

상기 봉쇄판(12)의 두께는 상기 용기(1)의 두께의 25배로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 봉쇄판(12)의 두께를 상기 용기(1)의 두께의 2배 미만으로 하면 전지가 과도하게 가열되었을 때에 전지내에 발생하는 가스압력에 의해 상기 봉쇄판(12)이 휘기 쉬워지기 때문에 파열을 회피하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 또 상기 봉쇄판(12)의 두께가 상기 용기(1)의 두께가 5배를 넘으면 전지의 경량화를 꾀하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 보다 바람직한 봉쇄판(12)의 두께는 상기 용기(1)의 두께의 34배이다.

다음으로 상기 플러스극(7), 상기 마이너스극(6), 상기 레이터(8) 및 상기 전해액에 대하여 설명한다.

1) 플러스극(7)

상기 플러스극은 플러스극활물질을 포함하는 페이스트가 집전체에 충전된 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 플러스극은 예를 들면 플러스극활물질과 도전제와 결착제와 물을 포함하는 페이스트를 조제한 후 상기 페이스트를 집전체에 충전하고, 이를 건조한 후 프레스로 가압성형함으로써 제작할 수 있다.

상기 플러스극활물질로서는 예를 들면 니켈화합물을 들 수 있다. 상기 니켈화합물로서는 수산화니켈, 아연 및 코발크가 공침(共沈)된 수산화니켈, 니켈산화물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 상기 아연 및 코발트가 공침된 수산화니켈을 이용하는 것이 바람직하다.

상기 도전제로서는 예를 들면 코발트화합 및 코발트에서 선택되는 1종류 이상으로 이루어지는 것을 이용할 수 있다. 상기 코발트화합물로서는 예를 들면 수산화코발트(Co(OH)₂), 일산화코발트(CoO) 등을 들 수 있다. 특히 수산화코발트나 일산화코발트 또는 수산화코발트 및 일산화코발트의 양쪽으로 이루어지는 도전재를 이용하는 것이 바람직하다.

상기 결착제로서는 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 소수성 폴리머, 예를 들면 카복시메틸셀룰로스(CMC), 메틸셀룰로스(MC), 히드록시프로필메틸셀룰로스(HPMC), 예를 들면 폴리아크릴산나트륨(SPA) 등의 폴리아크릴산염, 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌옥시드 등의 친수성폴리머, 예를 들면 니켈, 스테인레스와 같은 금속이나 니켈도금이 실시된 수지 등의 내알칼리성재로 형성된 그물상, 스펀지상, 섬유상, 또는 펠트상의 금속다공체 등을 들 수 있다.

2) 마이너스극(6)

이 마이너스극은 예를 들면 마이너스극활물질과 도전성재료와 결착제와 물을 포함하는 페이스트를 조제한 후 상기 페이스트를 집전체에 충전하고, 이를 건조한 후 프레스로 가압성형함으로써 제작할 수 있다.

상기 마이너스극활물질로서는 충방전반응에 직접 관여하는 물질이나 충방전반응에 직접 관여하는 물질을 흡장방출하는 물질을 이용할 수 있다. 전자의 예로서는 예를 들면 금속카드뮴, 수산화카드뮴 등의 카드뮴화합물의 분말 등을 들 수 있다. 후자의 예로서는 예를 들면 수소를 흡장방출하는 수소 흡장합금 등을 들 수 있다. 그 중에서도 상기 수소흡장합금을 포함하는 마이너스극을 구비한 2차전지는 상기 카드뮴화합물의 분말을 포함하는 마이너스극을 구비한 2차전지에 비하여 대전류에서의 방전이 가능하며, 또한 환경오염의 염려가 적기 때문에 가장 적합하다.

상기 수소흡장합금으로서는 각별히 제한되는 것은 아니고 전해액중에서 전기화학적으로 발생시킨 수소를 흡장할 수 있고, 또한 방전시에 그 흡장수소를 용이하게 방출할 수 있는 것이 좋다. 예를 들면 LaNi₅, MmNi₅(Mm; 미슈메탈), LmNi₅(Lm; 랜던부화한 미슈메탈), 또는 이들 Ni의 일부를 Al, Mn, Co, Ti, Cu, Zn, Zr, Cr, B와 같은 원소로 치환한 다원소계의 것, 또는 TiNi계, TiFe계, ZrNi계, MgNi계의 것을 들 수 있다. 그 중에서도 일반식 Li_xMn_yA_z(다만 A는 Al, Co에서 선택되는 적어도 한종류의 금속, 원자비 x, y, z는 그 합계값이 4, 8xyz5, 4를 나타낸다)로 나타내어지는 수소흡장합금을 이용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 조성의 수소흡장합금을 포함하는 마이너스극을 구비한 원통형 2차전지는 방전용량 및 충방전사이클수명을 향상시킬 수 있다.

상기 도전성재료로서는 예를 들면 니켈분말, 산화코발트, 산화티탄, 카본블랙 등을 들 수 있다. 특히 상기 카본블랙을 도전성재료로서 이용하는 것이 바람직하다.

상기 결착제로서는 상기한 플러스극에서 설명한 것과 똑같은 것을 이용할 수 있다.

상기 집전체로서는 예를 들면 팬티드메탈, 엑스팬디드메탈, 착공강판, 니켈넷 등의 2차원기판을 들 수 있다.

3) 세퍼레이터(8)

상기 세퍼레이터로서는 예를 들면 폴리에틸렌섬유제 불식포, 에틸렌비닐알콜공중합체섬유제 불식포, 폴리프로필렌섬유제 불식포 등의 폴리올레핀섬유제 불식포에 친수성관능기가 부여된 것이나, 예를 들면 나일론6, 6 등의 폴리아미드섬유제불식포를 들 수 있다. 상기 폴리올레핀섬유제불식포에 친수성관능기를 부여하는 방법으로서는 예를 들면 코로나방전처리, 설폰화처리, 크래프트공중합, 계면활성제나 친수성수지의 도포 등을 들 수 있다.

4) 전해액

상기 전해액으로서는 예를 들면 수산화나트륨(NaOH)의 수용액, 수산화리튬(LiOH)의 수용액, 수산화칼륨(KOH)의 수용액, NaOH와 LiOH의 혼합액, KOH와 LiOH의 혼합액, KOH와 LiOH와 NaOH의 혼합액 등의 알칼리전해액을 이용할 수 있다.

또한 상기한 제1도, 제2도에 있어서는 봉쇄판만을 절연가스켓에 의하여 용기에 접합고정한 원통형 전지에 적용한 예를 설명했지만 봉쇄판 및 단자가 절연가스켓에 의하여 용기에 접합고정된 구조의 원통형 전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

본 발명에 관련되는 제2원통형 전지는 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군; 상기 용기내에 수용된 전해액; 바닥이 있는 원통형향이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고; 가스누출구멍을 갖고 비커스경도가 170250Hv인 원형봉쇄판, 상기 봉쇄판은 상기 절연가스켓내에 배치되고; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자; 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 를 구비하고, 상기 가스켓의 압축하에서 상기 봉쇄판만을 접합고정한 것을 특징으로 하는 것이다.

이하 이 원통형 전지의 한 예를 제3도를 참조하여 설명한다.

마이너스극 단자를 겸하는 용기(21)는 바닥이 있는 원통형상이며 상부에 고리상의 개구부(22)를 갖는다. 상기 용기(21)의 상기 개구부(22)의 상단은 안쪽으로 접어 구부러져서 링상의 접어 구부림부(23)가 형성되어 있다. 상기 용기(21)의 개구부(22)의 아래쪽에는 안쪽으로 돌출한 형상의 고리상 단부(24)가 형성되어 있다. 전극군(25)은 마이너스극(26)과 플러스극(27)의 사이에 세퍼레이터(28)를 개재하여 가장 외주에 상기 마이너스극(26)이 위치하도록 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 제작되고 상기 용기(21)내에 수납되어 있다. 상기 용기(21)의 내주면과 상기 마이너스극(26)은 전기적으로 접촉해 있다. 전해액은 상기 용기(21)내에 수용되어 있다. 절연가스켓(29)은 바닥이 있는 원통형상을 이루고 바닥부에 구멍(29a)이 개구되어 있다. 상기 절연가스켓(29)은 상기 용기(21)내의 상기 접어 구부림부(23)와 상기 단부(24)에 의해 둘러싸여진 위치에 압축상태로 배치되어 있다. 이와 같은 절연가스켓(29)은 상기한 제1원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 재료로 형성할 수 있다. 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품(30)은 비커스경도가 170250Hv이고 중앙에 가스누출구멍(31)을 갖는 원형봉쇄판(32)과, 예를 들면 합성고무로 이루어지는 탄성밸브체(33)와, 복수의 가스통과구멍(34)이 개구된 모자형의 플러스극 단자(35)로 구성되어 있다. 상기 플러스극 단자(35)는 상기 봉쇄판(32)에 그 가스누출구멍(31)을 포위하도록 용접에 의하여 고정되어 있다. 상기 탄성밸브체(33)는 상기 봉쇄판(32)과 상기 플러스극 단자(35)의 사이에 상기 가스누출구멍(31)을 덮도록 배치되어 있다. 이와 같은 구조를 갖는 봉쇄부품(30)의 사이 봉쇄판(32)은 상기 절연가스켓(29)내에 배치되어 있다. 상기 봉쇄판(32)은 상기 용기(21)의 상기 개구부(22)에 상기 절연가스켓(29)의 반발탄성력에 의하여 접합고정되어 있다. 플러스극 리드(36)는 일단이 상기 플러스극(27)에 접속되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판(32)의 하면과 접속되어 있다.

상기 용기(21)는 예를 들면 니켈도금이 실시된 SPCC강재, 니켈도금이 실시된 철, 스테인레스 등으로 형성할 수 있다.

상기 용기(21)의 두께는 0. 150. 25mm로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 용기(1)의 두께를 0. 15mm 미만으로 하면 상기 용기(21)의 봉쇄판(32)의 유지성이 현저히 저하할 염려가 있다. 또 상기 용기(21)의 두께가 0. 25mm를 넘으면 상기 용기(21)의 내부직경이 작은 경우에는 상기 용기(1)의 가공성이 저하할 염려가 있다. 또 상기 용기(21)의 내부직경이 큰 경우에는 전지의 고용량화 및 경량화를 꾀하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 보다 바람직한 용기(21)의 두께는 0. 170. 20mm이다.

상기 봉쇄판(32)의 비커스경도는 170250Hv로 한다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 봉쇄판(32)의 비커스경도를 170Hv 미만으로 하면 용기 및 봉쇄판의 두께를 얇게 하려 한 전지의 봉쇄내압을 충분히 높이는 것이 곤란해진다. 한편 상기 봉쇄판(32)의 비커스경도가 250Hv를 넘으면 봉쇄판의 가공성이 저하한다. 보다 바람직한 비커스경도는 200230Hv이다.

상기 비커스경도를 갖는 봉쇄판(32)은 예를 들면 SPCC강재(저탄소강의 냉연강), 니켈도금이 실시된 후 스테인레스 등으로 형성할 수 있다.

상기 봉쇄판(32)의 두께는 상기 용기(21)의 두께의 25배로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 봉쇄판(32)의 두께를 상기 용기(21)의 두께의 2배 미만으로 하면 이상충전이나 오사용 등에 기인하여 전지내에 발생하는 가스압력에 의해 상기 봉쇄판(32)이 휘기 쉬워지기 때문에 파열을 회필하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 또 상기 봉쇄판(32)의 두께가 상기 용기(21)의 두께의 5배를 넘으면 전지의 경량화를 꾀하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 보다 바람직한 봉쇄판(32)의 두께는 상기 용기(1)의 두께의 34배이다.

상기 원통형 전지는 상기 개구부(22)의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판(32)의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기(21)의 상기 접어 구부림부(32)의 내부직경을 C로 했을 때에 상기한 (1)식; B/{C[(A-C)/2]}1. 03을 만족하는 구조를 갖는 것이 바람직하다.

상기 플러스극(27), 상기 마이너스극(26), 상기 세퍼레이터(28) 및 상기 전해액으로서는 상기한 제1원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 것을 이용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 관련되는 제2원통형 전지는 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군; 상기 용기내에 수용된 전해액; 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸인 공간에 압축상태로 배치되고; 가스누출구멍을 갖고 비커스경도가 170250Hv인 원형봉쇄판, 상기 봉쇄판은 상기 절연가스켓내에 배치되고; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 단자; 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 를 구비하고, 상기 가스켓의 압축하에서 상기 봉쇄판만이 접합고정되어 있다. 이와 같은 구조의 원통형 전지는 안전성을 확보하면서 고용량화 및 경량화를 꾀할 수 있다.

즉 종래의 원통형 전지의 봉쇄판은 어닐처리가 실시된 SPCC강재와 같은 연질의 재료로 형성되어 있었다. 상기 봉쇄판은 비커스경도가 120150Hv이기 때문에 가공하기 쉽지만 두께를 얇게 하면 휘기 쉬어진다. 한편 예를 들면 제3도에 나타내는 바와 같이 봉쇄판만을 용기애 접합고정하는 구조의 원통형 전지는 봉쇄판 및 단자를 용기에 접합고정하는 구조의 것에 비하여 개구부의 용기가 차지하는 비율을 작게 할 수 있기 때문에 고용량화를 꾀하는 점에서 유리하다. 그러나 상기 용기 및 상기 봉쇄판의 두께를 얇게 하면 이상충전이나 오사용 등에 기인하여 발생한 가스에 의해 상기 봉쇄판이 휘기 쉽다. 따라서 비커스경도가 낮은 봉쇄판만을 용기에 접합고정한 원통형 전지에 있어서, 고용량화 및 경량화를 위해 상기 용기 및 상기 봉쇄판을 얇게 하면 전지내압이 상승했을 때에 가스에 의해 상기 봉쇄판이 휘고, 그에 따라 상기 봉쇄판이 상기 용기로부터 떼어내어져서 파열을 발생시킬 염려가 있다.

본 발명과 같은 비커스경도가 170250Hv인 봉쇄판은 항장력이 높기 때문에 이상충전이나 오사용 등에 기인하여 발생하는 가스에 의해 휘는 것을 억제할 수 있다. 따라서 상기 봉쇄판을 구비한 원통형 전지는 전지내압이 상승했을 때의 가스샘이나 파열을 회피할 수 있고 봉쇄내압을 향상시킬 수 있기 때문에 안전성을 향상시킬 수 있다. 그 결과 상기 봉쇄판 및 상기 용기의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 안전성이 높고 고용량이며, 또한 경량의 원통형 전지를 실현할 수 있다.

또 상기 원통형 전지를 상기한 (1)식; B/{C[(A-C)/2]}1. 03을 만족하는 구조로 함으로써 상기 봉쇄판 및 상기 용기의 두께를 얇게 했을 때에 이상고온에 기인하여 발생하는 파열을 방지할 수 있고 동시에 과도한 내압상승이 원인이 되어 발생하는 파열을 회피할 수 있다. 그 결과 이상충전이나 오사용시의 안전성이 더욱 개선되고 고용량이며, 또한 경량의 원통형 전지를 제공할 수 있다.

또 본 발명에 관련되는 제3원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군; 상기 용기의 상기 개구부에 부착되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 부착되고 가스통과구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭, 상기 띠모양탭은 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착되는; 것을 구비한다.

상기 띠모양탭은 예를 들면 니켈이나 니켈도금판으로 형성할 수 있다. 또 상기 탭의 폭이 지나치게 좁으면 도통이 저하하여 전지성능이 악화될 염려가 있기 때문에 상기 탭의 폭은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

상기 띠모양탭에 개구된 구멍의 형상은 직사각형, 원형, 타원형 등 어떠한 형상이어도 좋다.

상기 띠모양탭에 개구된 구멍의 면적은 상기 가스누출구멍의 면적보다도 크게 하면 좋다. 구체적으로 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍이 원형인 경우 상기 구멍은 이하에 설명하는 크기로 하면 좋다.

(1) 띠모양탭에 구멍을 1개 개구하는 경우

상기 구멍의 탭의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경이 90% 이하에 상당하는 길이로 하는 것이 바람직한다. 상기 폭은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 90%를 넘는 길이로 하면 가스압력의 급격한 상승에 의해 상기 비개공영역이 상기 가스누출구멍에 밀어내어졌을 때나, 또는 상기 전지의 낙하에 의해 접어 구부러진 탭의 상기 비개공영역이 상기 가스누출구멍에 삽입되었을 때에 상기 비개공영역에 의해 상기 가스누출구멍이 막힐 염려가 있다.

상기 구멍의 띠모양탭의 긴쪽 방향을 따르는 길이는 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 길이를 상기 가스누출구멍의 직경의 10% 미만으로 하면 가스압력이 급격히 상승했을 때에 상기 탭의 길이방향으로 인접하는 비개공영역이 상기 봉쇄판의 하면에 밀어내어져서 상기 가스누출구멍을 막을 염려가 있다. 또 전지가 낙하되었을 때의 탭의 길이방향으로 인접하는 비개공영역이 접어 구부러지고 상기 가스누출구멍에 삽입되어 상기 가스누출구멍을 막을 염려가 있다.

(2) 띠모양탭에 복수의 구멍을 개구하는 경우

() 상기 탭의 폭방향으로 복수의 구멍을 형성하는 경우

상기 각 구멍의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 90% 이하에 상당하는 길이로 하는 것이 바람직하다. 상기 폭을 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 90%를 넘는 길이로 하면 가스압력이 급격한 상승에 의해 상기 비개공영역이 상기 가스누출구멍에 밀어내어졌을 때나, 또는 상기 전지의 낙하에 의해 접어 구부러진 탭의 상기 비개공영역이 상기 가스누출구멍에 삽입되었을 때에 상기 비개공영역에 의해 가스뱀구멍이 막힐 염려가 있다.

상기 각 구멍의 띠모양탭의 긴쪽방향을 따르는 길이는 상기한 것과 똑같은 이유에 의해 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다.

() 상기 탭의 길이방향으로 복수의 구멍을 형성하는 경우

상기 구멍간에 위치하는 비개공영역의 길이는 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 90% 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 길이가 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경의 90%를 넘으면 가스압력이 급격한 상승에 의해 상기 비개공영역이 상기 가스누출구멍에 밀어내어졌을 때나, 또는 상기 전지의 낙하에 의해 접어 구부러진 탭의 상기 비개공영역이 상기 가스누출구멍에 삽입되었을 때에 상기 비개공영역에 의해 상기 가스누출구멍이 막힐 염려가 있다.

상기 복수의 구멍이 형성된 영역의 길이는 상기 가스누출구멍의 직경의 10% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 길이를 상기 가스누출구멍의 직경의 10% 미만으로 하면 가스압력이 급격히 상승했을 때에 탭의 복수의 구멍이 형성되어 있지 않은 영역이 상기 봉쇄판의 하면에 밀어내어져서 상기 가스누출구멍을 막을 염려가 있다. 또 전지가 낙하되었을 때에 탭의 복수의 구멍이 형성되어 있지 않은 영역이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍에 삽입되고 상기 가스누출구멍을 막을 염려가 있다.

또 상기 띠모양탭으로서는 상기한 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 것 대신에 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구되고, 또한 적어도 상기 구멍의 띠모양탭의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭이 확대된 구조를 갖는 것을 이용해도 좋다. 또 이 띠모양탭에 있어서는 상기 비개공영역의 폭을 균등하게 하고, 또한 상기 구멍의 면적분, 상기 띠모양탭의 면적을 증가시키는 것이 더욱 바람직하다. 이와 같은 구조의 띠모양탭은 구멍을 개구한 것에 의한 전기저항의 상승을 대폭 억제할 수 있다.

상기 플러스극, 상기 마이너스극, 상기 세퍼레이터 및 상기 전해액으로서는 상기한 제1원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 것을 들 수 있다.

이상 설명한 본 발명의 제3원통형 전지에 따르면 이용자의 오사용에 의하여 파열이 발생하는 것을 회피할 수 있다. 즉 상기 전지를 이용자가 잘못하여 불속에 투입하고 상기 전지내의 온도가 매우 고온이 되며 상기 전지내에 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승하면 상기 가스압력이 급격히 상승하면 상기 가스압력에 의해 띠모양탭이 봉쇄판의 하면에 밀어내어진다. 상기 탭에서는 상기 봉쇄판의 가스누출구멍과 대향하는 위치에 구멍이 개구되어 있기 때문에 상기 봉쇄판의 하면에 밀어내어진 탭에 의해 상기 가스누출구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 전지내의 가스는 상기 탭의 상기 구멍 및 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 통하여 안전밸브에 압력을 가하기 때문에 상기 안전밸브가 작동하여 파열을 방지할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기 봉쇄판을 향하여 이동되어 상기 탭을 상기 봉쇄판에 밀어내면 상기 탭이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍에 삽입된다. 상기 탭에 상기 가스누출구멍과 대향하는 위치에 상기 구멍이 개구되어 있기 때문에 상기 가스누출구멍에 삽입된 탭이 상기 가스누출구멍을 막는 것을 방지할 수 있다. 따라서 잘못하여 낙하된 전지에 있어서, 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때에 파열을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

또한 상기 띠모양탭에 있어서, 적어도 상기 구멍의 띠모양탭의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭을 확대함으로써 상기 띠모양탭에 상기 구멍을 개구함에 따른 전기저항의 상승을 억제하거나 회피할 수 있기 때문에 상기 띠모양탭의 집전효율을 구멍이 형성되어 있지 않은 종래의 띠모양탭과 동등하게 할 수 있다. 동시에 상기 구멍을 설치하는 것에 기인하여 발생하는 상기 띠 모양탭의 강도의 저하를 억제하거나 방지할 수 있기 때문에 전지조립시에 상기 띠모양탭의 상기 비개공영역이 접어 구부러지고, 이것이 상기 용기의 내면이나 상기 전극군의 마이너스극과 접촉하여 내부단락이 발생하는 것을 억제하거나 크게 할 수 있기 때문에 오사용시에 있어서의 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 관련된 제4원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 플러스극과 마이너스극을 그 사이에 세퍼레이터를 개재하여 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 제작된 전극군, 상기 전극군은 상기 용기내에 수납되고; 상기 용기내에 수용된 전해액; 상기 용기의 상기 개구부에 부착되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 부착되고 가스통과 구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 전극군상에 배치되어 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 절연판; 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭, 상기 띠모양탭은 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착되는; 것을 구비한다.

상기 띠모양탭으로서는 상기한 제3원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 것을 이용할 수 있다.

상기 절연판은 예를 들면 폴리프로필렌, 염화비닐과 같은 내전해액성이 우수한 합성수지로 형성할 수 있다.

상기 절연판에 개구된 구멍의 형상은 원형, 타원, 직사각형, 단책형상 등 어떠한 형상이어도 좋다.

상기 절연판에 개구된 구멍의 면적은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍보다도 크고, 또한 상기 전극군의 권심공간부보다도 작게 하는 것이 바람직하다.

이상 상세히 서술한 바와 같이 본 발명의 제4원통형 전지는 용기내의 전극군상에 절연판이 배치되어 있기 때문에 낙하 등에 의해 상기 전극군이 봉쇄판을 향하여 이동되었을 때에 상기 전극군과 상기 봉쇄판이 접촉하는 것을 상기 절연판에 의해 저지할 수 있다. 이 때문에 낙하 등에 의해 내부단락이 발생하는 것을 회피할 수 있다.

또 상기 전지에 있어서 이용자가 잘못하여 불속에 투입하는 등에 의해 전지내의 온도가 매우 고온이 되고 상기 전지내에 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승하며 상기 가스압력에 의해 띠모양탭, 상기 절연판이 상기 봉쇄판의 하면에 밀어내어졌을 때 상기 탭 및 상기 절연판에는 상기 봉쇄판의 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 각각 개구되어 있기 때문에 상기 탭, 상기 절연판이 상기 가스누출구멍을 막는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 전지의 안전밸브를 작동시킬 수 있기 때문에 파열을 회피할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기 봉쇄판을 향하여 이동되어 상기 탭, 상기 절연판이 상기 봉쇄판에 밀어내어지면 상기 탭의 삽입에 의해 상기 가스누출구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 잘못하여 낙하시킨 후에 상기 전지에 있어서 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때 상기 안전밸브를 작동시킬 수 있기 때문에 파열을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 제5원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군; 상기 용기의 상기 개구부에 부착되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스통과구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착된, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착된 띠모양탭; 을 구비하고, 상기 띠모양탭은 서로 소망 거리를 두고 배치된 적어도 2장의 상승벽을 갖고, 또한 상기 상승벽은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 포함하는 둘레틀과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 띠모양탭은 예를 들면 니켈이나 니켈도금강판으로 형성할 수 있다. 또 상기 탭의 폭은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

상기 상승벽은 상기 전지내가 내우 고온이 되고, 이에 따라 상기 전지내에 가스가 발생했을 때에 열 및 가스압력에 의해 변형하지 않고, 또한 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는 니켈, 니켈도금강판 등을 들 수 있다.

상기 띠모양탭이 서로 소망 거리를 두고 배치된 2장의 상승벽을 갖는 경우 상기 2장의 상승벽은 그 길이방향이 상기 띠모양탭의 길이방향으로 평행해지도록 상기 가스누출구멍을 포함하는 둘레틀에 대향하는 위치에 배치되거나, 또는 상기 띠모양탭의 길이방향으로 직교하도록 상기 위치에 배치된다.

상기 2장의 상승벽을 그 길이방향이 상기 띠모양탭의 길이방향으로 평행해지도록 상기 위치에 배치할 때 상기 상승벽간의 거리는 상기 띠모양탭의 폭의 30% 이상에 상당하는 길이로 하는 것이 바람직하다. 상기 거리를 상기 띠모양탭의 폭의 30% 미만으로하면 상기 띠모양탭의 가스압력 또는 상기 전극군에 의해 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되었을 때에 상기 상승벽에 의해 상기 띠모양탭의 이동을 규제하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 또한 상기 거리의 상한은 상기 띠모양탭의 폭과 일치한다. 또 상기 상승벽의 길이는 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 치수보다도 크게 하고, 또한 상기 띠모양탭의 길이의 80% 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 길이를 상기 가스누출구멍의 치수 이하로 하면 상기 띠모양탭이 가스압력 또는 상기 전극군에 의해 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되었을 때에 상기 상승벽이 상기 가스누출구멍에 삽입되어 상기 가스누출구멍이 막힐 염려가 있다. 한편 상기 길이가 상기 띠모양탭의 길이의 80%를 넘으면 상기 상승벽이 상기 전극군과 대향하는 상기 봉쇄판면에 맞붙어진 상태에서 가스통로로서의 상기 봉쇄판과 상기 상승벽 및 상기 띠모양탭으로 구획된 공간이 지나치게 좁아져서 가스압력에 의해 상기 안전밸브를 작동시키는 것이 곤란해질 염려가 있다.

상기 2장의 상승벽을 그 길이방향을 상기 띠모양탭의 길이방향으로 직교하도록 상기 위치에 배치할 때 상기 상승벽간의 거리는 상기 띠모양탭의 길이의 15%80%에 상당하는 길이로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 거리를 상기 띠모양탭의 길이의 15% 미만으로 하면 상기 띠모양탭이 가스압력 또는 상기 전극군에 의해 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되었을 때에 상기 상승벽에 의해 상기 띠모양탭의 이동을 규제하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 한편 상기 거리가 상기 띠모양탭의 길이의 80%를 넘으면 가스압력이 급격히 상승했을 때나, 또는 상기 전지가 낙하되었을 때에 상기 띠모양탭의 상기 가스누출구멍에 대향하는 곳이 만곡하여 상기 가스누출구멍을 막을 염려가 있다. 또 상기 상승벽의 길이는 상기 봉쇄판의 사기 가스누출구멍의 치수보다도 크게 하는 것이 바람직하다. 상기 길이를 상기 가스누출구멍의 치수 이하로 하면 상기 띠모양탭이 가스압력 또는 상기 전극군에 의해 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되었을 때에 상기 상승벽이 상기 가스누출구멍에 삽입되어 상기 가스누출구멍이 막힐 염려가 있다. 상기 길이의 상한은 상기 띠모양탭의 폭과 일치한다.

상기 띠모양탭이 서로 소망 거리를 두고 배치된 2장 이상의 상승벽을 갖는 경우 상기 상승벽이 상기 전극군과 대향하는 상기 봉쇄판면에 맞붙어졌을 때에 가스통로로서의 상기 봉쇄판과 상기 상승벽 및 상기 띠모양탭으로 구획된 공간이 용기내와 연이어 통하도록 상기 상승벽을 상기 가스누출구멍을 포함하는 둘레틀에 대향하는 위치에 배치한다.

상기 플러스극, 상기 마이너스극, 상기 세퍼레이터 및 상기 전해액으로서는 상기한 제1원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 것을 들 수 있다.

본 발명에 관련되는 제5원통형 전지에 따르면 이용자가 잘못하여 불속에 투입하는 등에 의해 전지내의 온도가 매우 고온이 되면 상기 전기내에 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승한다. 상기 띠모양탭은 서로 소망거리를 두고 배치된 적어도 2장의 상승벽을 갖고, 또한 상기 상승벽은 상기 봉쇄판의 가스누출구멍을 포함하는 둘레틀에 대향하도록 위치되어 있기 때문에 상기 가스압력에 의해 띠모양탭이 봉쇄판을 향하는 방향으로 밀어내어졌을 때에 상기 상승벽이 상기 봉쇄판의 하면에 맞붙는다. 따라서 상기 상승벽이 상기 띠모양탭의 윗쪽으로의 이동을 규제하는 스토퍼로서 기능하기 때문에 상기 띠모양탭에 의해 상기 가스누출구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 전지내이 가스는 상기 띠몽야탭과 상기 상승벽 및 상기 봉쇄판으로 구획된 공간과 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 통하여 안전밸브에 압력을 가하여 이를 작동시키고 외부에 확산할 수 있기 때문에 상기 전지의 파열을 방지할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기봉쇄판을 향하여 이동되면 상기 전극군에 의해 상기 띠모양탭이 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되어 상기 상승벽이 상기 봉쇄판의 하면에 맞붙는다. 그 결과 상기 띠모양탭이 상기 상승벽에 의해 지지되기 때문에 상기 띠모양탭의 상기 가스누출구멍에 대향하는 곳이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍에 삽입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서 상기 전지에 있어서 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때에 파열을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 제6원통형 전지는 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기; 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군; 상기 용기의 개구부에 부착되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판; 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 부착되어 가스통과구멍을 갖는 단자; 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브; 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착된 띠모양탭; 을 구비하고, 상기 봉쇄판은 상기 가스누출구멍의 둘레틀에 복수의 돌기를 갖고, 또한 상기 복수의 돌기는 상기 전극군과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 복수의 돌기는 상기 전지내가 매우 고온이 되고, 이에 따라 상기 전지내에 가스가 발생했을 때에 열 및 가스압력에 의해 변형하지 않고, 또한 전해액과 반응하지 않는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같은 재료로서는 니켈, 니켈도금이 실시된 강판을 들 수 있다.

상기 띠모양탭은 예를 들면 니켈이나 니켈도금강판으로 형성할 수 있다. 또 상기 탭의 폭이 지나치게 좁으면 도통이 저하하여 전지성능이 악화될 염려가 있기 때문에 상기 탭의 폭은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍의 직경보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

상기 플러스극, 상기 마이너스극, 상기 세퍼레이터 및 상기 전해액으로서는 상기한 제1원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 것을 들 수 있다.

본 발명에 관련되는 제6원통형 전지에 따르면 이용자가 잘못하여 불속에 투입하는 등에 의해 용기내의 온도가 매우 고온이 되면 상기 용기내에 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승한다. 이 가스압력에 의해 띠모양탭이 봉쇄판을 향하는 방향으로 밀어올려졌을 때에 상기 봉쇄판은 상기 가스누출구멍의 둘레틀에 복수의 돌기를 갖고, 상기 돌기는 상기 전극군과 대향하고 있기 때문에 밀어올려진 띠모양탭은 상기복수의 돌기의 하단에 맞붙는다. 따라서 상기 복수의 돌기가 상기 띠모양탭의 윗쪽으로의 이동을 규제하는 스토퍼로서 기능하기 때문에 상기 띠모양탭에 의해 상기 가스누출구멍이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 용기내의 가스는 상기 봉쇄판과 상기 돌기 및 상기 띠모양탭으로 구획된 공간과 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 통하여 안전밸브에 압력을 가하여 이를 작동시키기 때문에 상기 가스는 외부에 확산될 수 있어서 파열을 방지할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기 봉쇄판을 향하여 이동되면 상기 전극군에 의해 상기 띠모양탭이 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되어 상기 복수의 돌기의 하단에 맞붙는다. 그 결과 상기 띠모양탭이 이들 돌기에 의해 지지되기 때문에 상기 띠모양탭의 상기 가스누출구멍과 대향하는 곳이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍에 삽입되는 것을 방지할 수 있고, 상기 가스누출구멍이 막히는 것을 회피할 수 있다. 따라서 상기 전지에 있어서 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때에 파열을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법은 소용돌이형 전극군과 알칼리전해액을 구비하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법이며, 상기 소용돌이형 전극군은 띠모양세퍼레이터에서 S자상의 주머니를 형성하는 공정; 상기 S자상의 주머니내에 띠모양의 마이너스극의 선단부를 배치한 후 소망하는 둘레각도로서 감아 돌리는 공정; 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 플러스극을 그 선단부가 상기 마이너스극의 상기 선단부로부터 상기 감아 돌림방향과 반대방향으로 소망하는 둘레각도 어긋나도록 하여 배치하고, 또한 감아 돌리는 공정, 상기 플러스극은 띠모양의 집전체에 수산화니켈을 포함하는 페이스트가 충전된 구조를 갖는; 것을 구비하는 방법에 의해 제작되는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 S자상의 주머니를 형성하는 공정에서는 반원주형상의 2개의 권심을 이용하여 띠모양세퍼레이터의 일부를 상기 2개의 권심으로 끼운 후 이 상태에서 상기 2개의 권심을 1/3둘레2/3둘레 회전시킴으로써 상기 세퍼레이터로 S자상의 주머니를 형성하거나, 또는 중심을 가로지르는 홈을 갖는 권심을 이용하여 띠모양세퍼레이터의 일부를 상기 권심의 상기 홈으로 끼운 후 상기 권심을 1/32/3둘레 회전시킴으로써 상기 세퍼레이터로 S자상의 주머니를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 권심의 회전둘레를 한정한 것은 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 회전둘레를 1/3둘레 미만으로 하면 상기 세퍼레이터중 상기 플러스극과 상기 마이너스극의 사이에 끼워 넣어져 있지 않은 부분이 적어져서 상기 전극군의 예비의 전해액의 양이 감소할 염려가 있다. 한편 상기 회전둘레가 2/3둘레 회전5/6둘레 회전에 상당하는 각도로 하면 좋다.

상기 마이너스극의 상기 선단부와 상기 플러스극이 상기 선단부의 위치어긋남분량에 상당하는 둘레각도를 60 120로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 둘레각도를 60미만으로 하면 이와 같은 전극군은 플러스극을 끼우지 않고 마이너스극끼리가 겹쳐진 부분이 저감하기 때문에 상기 선단부가 팽윤하는 것을 억제하는 것이 곤란해질 염려가 있다. 또 상기 마이너스극이 선단부 부근과 이와 대향하는 플러스극의 밀착성이 저하할 염려가 있기 때문에 플러스극과 마이너스극의 반응성이 저하할 염려가 있다. 한편 상기 둘레각도가 120를 넘으면 전지반응에 관여하지 않는 부분의 전극 전체에 차지하는 비율이 증가할 염려가 있으며 전지설계상 불합리가 발생할 염려가 있다.

상기 플러스극의 선단부 부근을 둘로 접은 다른 세퍼레이터로 피복하는 것이 바람직하다. 특히 상기 둘로 접은 세퍼레이터로 피복되는 플러스극의 길이는 플러스극 전체 길이의 10%50%로 하는 것이 바람직하다. 이는 다음과 같은 이유에 의한 것이다. 상기 세퍼레이터로 피복되는 플러스극의 길이를 플러스극 전체 길이의 10% 미만으로 하면 충방전사이클의 진행에 동반하여 상기 플러스극의 상기 선단부가 팽윤하는 것을 억제하는 효과를 판단할 수 없을 염려가 있다. 한편 상기 둘로 접은 세퍼레이터로 피복되는 플러스극의 길이가 플러스극 전체 길이의 50%를 넘으면 상기 전극군중의 세퍼레이터가 차지하는 용적이 지나치게 많아져서 전지내 절대공간이 감소할 염려가 있으며, 결과로서 상기 플러스극 및 상기 마이너스극의 용적이 저감할 염려가 있다. 보다 바람직한 상기 다른 세퍼레이터로 피복되는 플러스극의 길이는 플러스극 전체 길이의 20%40%이다.

상기 플러스극, 상기 마이너스극, 상기 세퍼레이터 및 상기 전해액으로서는 상기한 제1원통형 전지에서 설명한 것과 똑같은 것을 이용할 수 있다. 또 상기 둘로 접은 세퍼레이터는 상기 세퍼레이터와 똑같은 재질로 형성할 수 있다.

본 발명에 관련되는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법에 있어서는 상기한 방법으로 소용돌이형 전극군을 제작한 후 상기 전극군을 용기내에 수납하고, 이 용기내에 알칼리전해액을 수용하며 상기 용기를 봉쇄하여 필요에 따라서 에이징이 실시된 후 활성화가 실시된다.

(전해액 수용공정)

알칼리전해액의 수용은 전극군이 수납된 용기내에 상기 전해액을 2회 이상으로 분할하여 주입하고, 또한 최종 주입을 상기 용기의 바닥방향에 작용하는 원심력을 가하면서 실시하는 주입방법이나 전극군이 수납된 용기내를 감압하고, 또한 상기 용기에 그 바닥방향에 작용하는 원심력을 가한 상태에서 상기 용기내에 알칼리전해액을 주입하는 방법 등에 의해 실시할 수 있다.

상기 용기의 바닥방향에 작용하는 원심력을 가하면서 실시하는 최종주입은 다음과 같은 방법에 의하여 실시되는 주입을 의미한다. 회전테이블에 경사이동 자유롭게 지지된 깔때기와, 상기 깔대기의 아래쪽에 배치되어 상기 전극군이 수납된 상기 용기를 지지하기 위한 지지수단을 구비한 장치를 이용하여 상기 지지수단에 상기 용기를 부착한 후 상기 깔때기 및 상기 지지수단이 상기 회전테이블로부터 떨어지는 방향으로 경사이동되고 상기 깔때기 및 상기 지지수단의 자세는 대략 수평방향을 향한다. 이 때 상기 깔때기의 상기 전해액에 상기 용기의 바닥방향을 향하여 원심력이 가해지기 때문에 상기 전해액이 상기 용기에 주입된다.

이하 상기한 분할주입방법에 대하여 설명한다.

상기 최종주입은 상기 플러스극내의 공간 및 상기 마이너스극내의 공간의 80체적% 이상에 알칼리전해액이 침투된 상태에서 실시하는 것이 바람직하다. 상기 최종 주입은 상기 플러스극내의 공간 및 상기 마이너스극내의 공간전체에 알칼리전해액이 침투된 상태로 실시하는 것이 보다 바람직하다.

상기 플러스극내의 공간 및 상기 마이너스극내의 공간에 대한 알칼리전해액이 침투된 공간이 차지하는 비율을 향상시키기 위해 상기 최종 주입공정 직전에 있어서 상기 용기내를 감압으로 하여 방치하는 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 이와 같은 처리 후 상기 용기내를 상압으로 되돌려서 상기 용기의 최종 주입을 실시한다.

상기 최종 주입공정 이외의 주입공정에서는 예를 들면 주입을 상기 용기의 바닥방향으로 작용하는 원심력을 가하면서 실시하는 방법, 상기 용기내를 진공으로 하고 부압에 의해 상기 용기에 알칼리전해액을 주입하는 방법, 알칼리전해액을 상기 용기에 정량토출펌프에 의해 주입하는 방법을 이용할 수 있다. 그 중에서도 상기 원심력을 이용하는 방법은 부압을 이용하는 방법보다도 높은 정밀도이며, 또한 상기 정량토출펌프를 이용하여 주입하는 방법에 비하여 단시간에 상기 용기에 소정량의 알칼리전해액을 주입할 수 있기 때문에 가장 적절하다.

전해액은 주입작업을 단시간에 종료시켜서 상기 2차전지의 생산효율을 향상시키는 관점에서 알칼리전해액은 2회 또는 3회로 분할하여 주입하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직한 것은 2회이다.

알칼리전해액을 2회로 분할하여 주입하는 경우는 1회째의 주입량을 전체주입량의 40체적%70체적%로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 1회째의 주입량은 전체주입량의 50체적%60체적%의 범위이다

(활성화공정)

상기 활성화공정은 1사이클 이상의 충방전을 실시함으로써 행하면 좋다. 이과 같은 활성화공정은 충전중에 전지의 용기내의 온도를 0 40로 제어 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직한 온도는 20 30의 범위이다. 또한 상기 활성화공정전에 에이징을 실시해도 좋다.

상기 온도의 제어는 전지용기로의 송풍이나, 또는 충전전류를 단계적으로 작게 하는 스텝충전을 실시하거나 어느 쪽인가 한쪽 또는 양쪽을 상기 전지에 실시함으로써 실시할 수 있다. 그 중에서도 상기 송풍 및 상기 스텝충전의 양자를 실시하는 온도제어방법이 바람직하다. 이와 같은 송풍이나 충전전류를 작게 하는 것은 상기 용기의 온도가 30 40에 도달했을 때에 개시하는 것이 바람직하다.

상기 용기에 송풍되는 기체의 온도는 0 30이다.

상기 기체로서는 예를 들면 공기, 아르곤가스, 질소 등을 들 수 있다.

상기 활성화는 예를 들면 다음과 같은 방법에 의해 이루어진다. 우선 조립 후의 알칼리2차전지에 방치에이징을 실시한다. 계속해서 1. 3V 이하의 정전압이나, 또는 0. 05CmA0. 1CmA의 전류로 충전을 실시한 후 0. 05CmA1. 2CmA의 전류로 충전을 실시한다. 이 충전공정에 있어서 상기 전지의 용기의 온도가 30 40에 도달했을 때에 상기 용기에 대한 송풍을 개시하거나, 또는 양쪽을 실시함으로써 상기 전지내의 온도를 상기 범위로 제어한다. 이 때 충전전류는 0. 05CmA 이상의 범위내로 작게 하는 것이 바람직하다. 그 후 방전하고, 이와 같은 충방전사이클을 1사이클 이상 실시함으로써 상기 2차전지를 활성화한다.

본 발명의 알칼리2차전지의 제조방법에 따르면 수산화니켈을 포함하는 플러스극의 감기 시작하는 단부가 팽윤하는 것을 억제할 수 있기 때문에 충방전 사이클수명을 향상시킬 수 있다.

즉 띠모양의 세퍼레이터로 S자상의 주머니를 형성하고 상기 S자상의 주머니내에 마이너스극의 선단부를 배치한 후 이들을 소망하는 각도 회전시킨다. 상기 마이너스극의 양측면에 배치된 세퍼레이터중 외측에 위치하는 세퍼레이터에 플러스극을 그 선단부가 상기 마이너스극의 상기 선단부로부터 소망하는 둘레각도분량 늦어지도록 배치하고, 이들을 감아 돌려서 소용돌이형 전극군을 제작함으로써 상기 플러스극의 선단부, 즉 감기 시작하는 단부보다도 앞에 마이너스극의 감기 시작하는 단부(선단부)를 배치할 수 있다. 따라서 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부보다 앞에 위치하는 가장 내주의 마이너스극과 2둘레째의 마이너스극의 사이에는 상기 플러스극이 배치되어 있지 않기 때문에 상기 가장 내주의 마이너스극과 상기 2둘레째의 마이너스극을 상기 세퍼레이터를 끼워서 겹칠 수 있다. 바꾸어 말하면 상기 마이너스극의 상기 감기 시작하는 단부와 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부의 위치어긋남분량에 상당하는 상기 둘레각도내에 있어서, 가장 내주의 마이너스극과 2둘레째의 마이너스극을 그 사이에 플러스극을 끼우지 않고 겹칠 수 있다. 그 결과 가장 내주의 마이너스극과 2둘레째의 마이너스극으로 클립을 만들 수 있고, 그 클립에 의하여 상기 플러스극이 감기 시작하는 단부의 근처를 끼울 수 있기 때문에 상기 플러스극의 두께가 충방전사이클의 진행에 동반하여 두꺼워지는, 즉 상기 플러스극이 두께방향으로 팽윤하는 것을 억제할 수 있다. 또 상기 마이너스극의 클립은 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부가 충방전사이클의 진행에 동반하는 팽윤이 억제된다. 그 결과 충방전사이클의 진행중에 플러스극과 마이너스극의 사이의 거리가 변동하는 것을 억제할 수 있기 때문에 상기 2차전지의 방전용량을 향상시킬 수 있다. 또 상기 세퍼레이터속의 전해액이 상기 플러스극으로 이동하는 것을 억제할 수 있기 때문에 상기 2차전지의 내부저항이 상승하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 상기 2차전지의 충방전사이클수명을 향상시킬 수 있다.

일본국 특허 공개공보 91-133066호에 개시된 종래의 방법에 따르면 마이너스극의 감기 시작하는 단부와 플러스극의 감기 시작하는 단부가 권심의 중심에서 보아 동일 위치에 배치되기 때문에 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부보다도 앞부분에 상기한 마이너스극끼리가 겹쳐진 부분을 형성할 수 없다. 따라서 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부의 근처는 가장 내주의 마이너스극과 2둘레째의 마이너스극으로 지지되어 있을뿐이기 때문에 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부의 근처가 팽윤하는 것을 억제하는 힘이 약하고 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부는 충방전사이클의 진행에 동반하여 팽윤할 염려가 있다. 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부가 팽윤하면 감기 시작하는 단부 근처의 플러스극의 두께가 전극군의 중심을 향하여 두꺼워지거나 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부가 전극군의 중심방향으로 구부러진다. 그 결과 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부 근처와 이와 대향하는 마이너스극의 거리가 변동하기 때문에 상기 플러스극에 있어서 상기 마이너스극과 반응하는 곳이 국소적이 되고 상기 2차전지의 용량이 저하하여 충방전사이클수명이 짧아진다.

또 본 발명에 관련되는 제조방법에 있어서, 상기 플러스극의 상기 감기 시작하는 단부의 위치어긋남분량에 상당하는 둘레각도를 60 120로 함으로써 상기한 마이너스극끼리가 겹쳐진 부분을 충분히 확보할 수 있다. 따라서 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부의 양측면에 가해지는 누름력을 향상시킬 수 있고, 또한 상기 마이너스극의 겹쳐짐부의 강도를 향상시킬 수 있기 때문에 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부의 충방전사이클의 진행에 동반하는 팽윤을 더욱 억제할 수 있다. 또 상기 둘레각도를 상기 범위내로 함으로써 상기 플러스극의 선단부분과 상기 마이너스극의 선단부분과, 그 사이에 끼워 넣어진 세퍼레이터의 밀착성을 향상시킬 수 있으며, 또한 마이너스극 전체를 전지반응에 관여시킬 수 있다. 그 결과 상기 둘레각도를 60 120로 함으로써 상기 2차전지의 충방전사이클수명을 더한층 향상시킬 수 있다.

또한 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부 부근을 둘로 접은 다른 세퍼레이터로 피복함으로써 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부 부근은 상기 둘로 접은 세퍼레이터로 끼워지고, 또한 상기한 가장 내주의 마이너스극과 2둘레째의 마이너스극으로 형성된 클립에 의하여 끼워진다. 이때문에 감기 시작하는 단부 부근의 플러스극 양측면에 가해지는 누름력을 향상시킬 수 있다. 또 상기 둘로 접은 세퍼레이터는 그 플러스 양측면과 대향하는 부분이 각각 상기 플러스극과 상기 가장 내주의 마이너스극의 사이, 상기 플러스극과 상기 2둘레째의 마이너스극의 사이에 고정되어 있다. 그 결과 상기 둘로 접은 세퍼레이터의 감기 시작하는 단부와 대향하는 부분이 이 양측면과 대향하는 부분에 의해 권심의 감아 돌림방향으로 끌어 당겨지기 때문에 상기 둘로 접은 세퍼레이터에 의하여 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부에 누름력을 가할 수 있다. 따라서 감기 시작하는 단부 근처의 플러스극 양측면에 가해지는 누름력을 향상시킬 수 있고, 또한 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부에 누름력을 가할 수 있기 때문에 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부가 충방전사이클의 진행에 동반하여 팽윤하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 플러스극과 마이너스극의 사이의 거리를 일정하게 유지할 수 있고, 또한 상기 세퍼레이터속의 전해액이 상기 플러스극으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 또 이와 같이 플러스극의 단부 부근을 둘로 접은 세퍼레이터를 피복함으로써 세퍼레이터의 양을 늘릴 수 있기 때문에 상기 전극군속에 저장되는 전해액의 양을 많게 할 수 있다. 세퍼레이터의 양을 늘리지 않고 전해액량만을 증가시키면 충방전초기에 전극군은 상기 전해액 전체를 흡수할 수 없어서 여분의 전해액이 이 전극군의 상부 등에 저장된다. 이 2차전지에 있어서 예를 들면 과충전 등에 기인하여 전지내에 가스가 발생하고 방폭기능이 작동하면 가스와 함께 전극군의 상부에 저장된 전해액이 방출될 염려가 있다. 따라서 상기 둘로 접은 세퍼레이터는 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부의 팽윤을 방지할 수 있고, 또한 전해액의 리저버로서 기능하기 때문에 안전성을 손상하는 일 없이 충방전사이클수명 등의 전지성능을 현저히 향상할 수 있다.

또 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부 부근을 상기 둘로 접은 세퍼레이터로 피복함으로써 플러스극 및 마이너스극은 유연성이 결핍되고, 특히 플러스극은 감기 시작하는 감아 돌림 반직경이 작을 때에 클럭을 발생시키는 경우가 있다. 그 결과 이 클럭 부분이 상기 플러스극과 상기 마이너스극의 사이에 끼워 넣어져 있는 세퍼레이터를 돌파하여 내부단락을 발생시키는 경우가 있다. 상기 플러스극의 감기 시작하는 단부 부근에 배치되는 세퍼레이터를 이중으로 함으로써 상기 플러스극과 상기 마이너스극의 감기 시작하는 단부 부근에 발생한 클럭이 상기 플러스극과 상기 마이너스극의 사이에 끼워 넣어져 있는 세퍼레이터를 돌파하는 것을 억제할 수 있기 때문에 내부단락을 저감할 수 있다. 이 때문에 제품 비율을 향상할 수 있다.

또한 상기 방법에 있어서 알칼리전해액의 수용을 상기한 방법으로 제작된 소용돌이형 전극군을 수납한 용기내에 알칼리전해액을 2회 이상으로 분할하여 주액하고, 또한 최종의 주액을 상기 용기의 바닥방향에 작용하는 원심력을 가하면서 실시함으로써 알칼리2차전지의 고용량화를 꾀하기 위해 상기 소용돌이형 전극군을 용기내에 고용적으로 수납하거나 페이스트식 전극을 채용하는 경우에도 소정량의 알칼리전해액을 정밀도 좋게, 또한 단시간으로 주액할 수 있다. 그 결과 충방전사이클수명이 길고 고용량이며, 또한 기밀성이 우수한 원통형 알칼리2차전지를 고제품 비율로 제조하는 것이 가능하게 된다.

또 상기 최종의 주입공정 직전에 있어서 상기 용기내을 감압으로 하여 방치하는 처리를 실시함으로써 소정량의 알칼리전해액을 상기 전극군에 의해 높은 정밀도이며, 또한 단시간으로 침투시킬 수 있다.

또 본 발명에 관련되는 제조방법에 있어서, 조립 후의 전지에 활성화를 실시하는 상기 활성하는 1사이클 이상의 충방전을 실시함으로써 실시되고, 또한 충전공정중 상기 전지내의 온도를 0 40로 제어함으로써 상기 소용돌이형 전극군을 구성하는 플러스극 및 마이너스극을 균일하게 활성화할 수 있기 때문에 알칼리2차전지의 방전용량을 향상시킬 수 있다. 또 상기 플러스극이 균일하게 활성화되면 충방전사이클의 진행에 동반하여 상기 플러스극이 팽윤하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 방전용량의 향상과 충방전사이클의 진행에 동반하는 세퍼레이터의 전해액 고갈의 억제의 양쪽을 동시에 달성할 수 있기 때문에 충방전사이클수명을 비약적으로 개선할 수 있다.

또 상기 충전공전중에 사기 전지의 용기에 대한 송풍과 충전전류를 단계적으로 작게 하는 스텝충전을 병용함으로써 상기 용기내의 온도제어를 보다 간단히 실시할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

[실시예1]

페이스트식 니켈플러스극과 페이스트식 수소흡장합금마이너스극의 사이에 친수화처리가 실시된 폴리올레핀계 합성수지섬유제 불식포로 이루어지는 세퍼레이터를 끼워 넣어서 가장 외주에 마이너스극이 위치하도록 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 전극군을 제작했다. 상기 용기는 니켈도금이 실시된 강판(두께가 0. 2mm)을 심인발가공에 의하여 바닥이 있는 원통형상으로 한 후 개구부를 0. 65mm 확장하여 상기 개구부의 하단에 안쪽으로 돌출한 형상의 고리상 단부를 형성함으로써 제작되었다. 또 상기 용기의 높이는 49. 2mm이고 상기 용기의 상기 개구부의 높이는 2. 7mm이며 상기 단부의 아래쪽에 위치하는 용기부분(동체부)의 내부직경은 16. 5mm이었다.

니켈도금이 실시된 강판으로부터 직경(B)이 15. 3mm이고 두께가 상기 용기의 두께의 3배, 즉 0. 6mm이며 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판을 제작했다. 또한 상기 봉쇄판의 비커스경도 140Hv였다. 합성고무를 압축성형하여 제작된 탄성밸브체를 모자형의 플러스극 단자의 톱내에 삽입한 후 상기 단자를 상기 봉쇄판에 상기 탄성밸브체가 상기 봉쇄판의 가스누출구멍을 폐쇄하도록 재치하고, 상기 단자의 플랜지부를 상기 봉쇄판에 스폿용접에 의하여 고정함으로써 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품을 조립했다. 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓(나일론6, 6으로 형성된다)내에 상기 봉쇄부품을 수납하고 상기 봉쇄부품과 상기 플러스극을 리드에 의하여 전기적으로 접속한 후, 이 절연가스켓을 상기 용기의 단부에 재치했다. 상기 용기의 개구부를 그 내부직경(A)이 16. 2mm가 되기까지 직경을 축소한 후 상기 개구부 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 내부직경(C)이 13. 5mm의 링상의 접어 구부림부를 형성하고, 상기 용기에 상기 봉쇄부품을 접합고정하여 상기한 제1도에 나타내는 구조를 갖는 A사이즈의 원통형니켈수소2차전지를 제조했다. 제조된 전지는 B의C[(A-C)/2]}에 대한 비가 1. 03이었다.

(비교예1)

상기 용기의 개구부의 내부직경(A)이 16. 2mm이고 상기 봉쇄판의 직경(b)이 15. 3mm이며 상기 접어 구부림부의 내부직경이 14. 4mm이고 B의C[(A-C)/2]}에 대한 비가 1. 00인 구조로 한 것 이외는 실시예와 똑같은 구성으로 상기한 제1도에 나타내는 구조를 갖는 A사이즈의 원통형 니켈수소2차전지를 제조했다.

(비교예2)

상기 용기의 개구부의 내부직경(A)이 16. 2mm이고 상기 봉쇄판의 직경(B)이 15. 35mm이며 B의C[(A-C)/2]}에 대한 비가 0. 97인 구조로 한 것 이외는 실시예와 똑같은 구성으로 상기한 제1도에 나타내는 구조를 갖는 A사이즈의 원통형 니켈수소2차전지를 제조했다.

얻어진 실시예1 및 비교예12의 2차전지 100개씩에 대하여 충전한 후 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

표 1에서 확실한 바와 같이 실시예1의 2차전지는 불속에 투입했을 때의 파열률이 0%인 것을 알 수 있다. 실시예1은 상기한 제2도에 나타내는 상태일 때에 봉쇄판의 상면둘레틀이 접어 구부림부의 하면과 대향하여 겹쳐져 있으며, 또한 상기 영역(D)이 충분히 크다. 이 때문에 가열에 의해 절연가스켓이 결손하여 봉쇄판이 고정되지 않게 되어 한쪽측으로 이동했을 때에도 상기 봉쇄판이 가스압력에 의해 외측으로 어긋나는 것을 방지할 수 있다. 또한 상기 실시예1에서는 니켈수소2차전지에 적용한 예를 설명했지만 니켈카드뮴2차전지, 리튬이온2차전지, 리튬전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

(실시예2)

용기내에 전극군 및 전해액을 수납하지 않은 것 이외는 상기한 제3도에 나타내는 전지와 똑같은 구조를 갖는 봉쇄내압측정용의 원통형 전지를 조립했다.

우선 두께가 0. 2mm의 니켈도금이 실시된 SPCC강판을 심인발가공에 의하여 바닥이 있는 원통형상으로 한 후 개구부를 0. 65mm 확장하여 상기 개구부의 하단에 안쪽으로 돌출한 형상의 고리상 단부를 형성함으로써 용기를 제작했다. 또 상기 용기의 높이는 49. 2mm이고 상기 용기의 상기 개구부의 높이는 2. 7mm이며 상기 단부의 아래쪽에 위치하는 용기부분(동체부)의 내부직경은 16. 5mm이었다.

두께가 상기 용기의 두께의 3배, 즉 0. 6mm이며 비커스경도가 220Hv의 SPCC강판으로부터 펀칭가공에 의하여 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판을 제작했다. 합성고무를 압축성형하여 제작된 탄성밸브체를 모자형의 단자의 톱내에 삽입한 후 상기 단자를 상기 봉쇄판에 상기 탄성밸브체가 상기 봉쇄판의 가스누출구멍을 폐쇄하도록 재치하고 상기 단자의 플랜지부를 상기 봉쇄판에 스폿용접에 의하여 고정함으로써 방폭기능 및 단자를 겸하는 봉쇄부품을 조립했다. 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓(나일론6, 6으로 이루어진다)내에 상기 봉쇄부품을 수납한 후, 이 절연가스켓을 상기 용기의 단부에 재치했다. 상기 용기의 개구부의 직경을 축소한 후 상기 개구부 상단을 안쪽으로 접어 구부림에 의해 접어 구부림부를 형성하고 상기 용기에 상기 봉쇄판만을 접합고정하여 봉쇄내압측정용의 1/1A사이즈의 원통형 전지를 제조했다.

얻어진 원통형 전지는 상기 개구부의 내부직경이 16. 2mm, 상기 봉쇄판의 직경(B)이 15. 3mm, 상기 접어 구부림부의 내부직경(C)이 14. 4mm, B의C[(A-C)/2]}에 대한 비가 1. 00이었다.

[실시예3]

봉쇄판의 비커스경도가 170Hv인 것 이외는 실시예2와 똑같은 원통형 전지를 제조했다.

[실시예4]

봉쇄판의 비커스경도가 250Hv인 것 이외는 실시예2와 똑같은 원통형 전지를 제조했다.

(비교예3)

상기 용기의 두께를 0. 25mm로 하고, 또한 어닐처리가 실시된 SPCC강재(비커스경도는 140Hv이다)로 형성되고 두께가 0. 8mm이며 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판을 이용하는 것 이외는 실시예2와 똑같은 구성의 원통형 전지를 제조했다.

(비교예4)

어닐처리가 실시된 SPCC강재(비커스경도는 140Hv이다)로 형성되고 두께가 0. 8mm이며 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판을 이용하는 것 이외는 실시예2와 똑같은 구성의 원통형 전지를 제조했다.

(비교예5)

어닐처리가 실시된 SPCC강재(비커스경도는 140Hv이다)로 형성되고 두께가 0. 6mm이며 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판을 이용하는 것 이외는 실시예2와 똑같은 구성의 원통형 전지를 제조했다.

얻어진 실시예24 및 비교예35의 전지에 대하여 각 전지의 용기의 동체부를 절단하고 용기내로부터 하중시험기에 의하여 봉쇄판을 눌렀을 때에 상기 봉쇄판에 걸린 최대하중을 측정하고, 그 결과를 봉쇄내압으로 하여 하기 표2에 나타낸다.

표2에서 확실한 바와 같이 실시예24의 전지는 비교예35에 비하여 봉쇄내압이 높은 것을 알 수 있다. 이는 비커스경도가 170250Hv인 봉쇄판을 이용했기 때문이다. 이와 같은 봉쇄판은 비교예35에 비하여 두께가 얇은 용기 및 봉쇄판을 구비한 전지의 봉쇄내압을 비교예35보다도 향상시킬 수 있다. 그 결과 상기 경도를 갖는 봉쇄판을 구비한 전지는 안전성을 향상시킬수 있으며, 또한 고용량화 및 경량화를 꾀할 수 있다. 또 비커스경도가 250Hv를 넘는 봉쇄판을 펀칭가공에 의하여 제작한 바 일부가 결여되어 버리기 때문에 전지를 조립할 수 없었다.

[실시예5]

봉쇄판의 비커스경도를 220Hv로 하는 것 이외는 실시예1과 똑같은 원통형 전지를 제조했다.

얻어진 실시예5의 2차전지 100개에 대하여 충전한 후 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사한 바 파열을 발생시킨 전지는 하나도 없었다.

또 실시예5의 2차전지에 대하여 용기내의 전극군 및 전해액을 수납하지 않은 상태에서 상기한 것과 똑같이 하여 봉쇄내압을 측정한 바 봉쇄내압은 77. 0kgf/였다.

또한 상기 실시예25에서는 봉쇄판으로서 펀칭가공에 의하여 제작된 평판상의 것을 이용했지만 봉쇄판으로서는 판재로부터 펀칭가공에 의하여 얻어지는 원판에 인발가공을 실시함으로써 제작되며 중앙에 원형홈을 갖고 상기 원형홈의 바닥부에 가스누출구멍이 개구된 원형봉쇄판을 이용해도 좋다. 이와 같은 구조를 갖는 봉쇄판에 그 원형홈을 둘러싸도록 용접에 의하여 플러스극 단자를 고정하고 상기 원형홈과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 탄성밸브체를 배치하여 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품을 제작하면 상기 원형홈의 깊이를 변화시킴으로써 상기 탄성밸브체의 압축정도를 조절할 수 있기 때문에 밸브작동압력의 조절을 간단히 실시할 수 있다.

[실시예6]

제4도는 실시예6의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도, 제5도는 제4도의 전지에 편입되는 리드탭을 갖는 플러스극을 나타내는 사시도이다.

제4도에 나타내는 바와 같이 마이너스극 단자를 겸하는 용기(41)는 상부에 고리상의 개구부(42)를 갖는 바닥이 있는 원통형상을 이룬다. 상기 용기(41)의 치수는 A사이즈(상기 용기(41) 본체의 내부직경이 16. 1mm)이다. 전극군은 상기 용기(41)내에 수납되어 있다. 상기 전극군은 플러스극(43) 및 마이너스극(44)의 사이에 폴리아미드섬유제 불식포로 이루어지는 세퍼레이터(45)를 개재하여 스파이럴상으로 감아 돌림으로써 제작된다. 상기 플러스극(43)은 수산화니켈분말, 산화코발트 및 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 펠트상 금속섬유다공체에 충전된 구조를 갖는다. 상기 마이너스극(44)은 산화카드뮴, 니켈분말 및 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 판티드메탈에 충전된 구조를 갖는다. 상기 마이너스극(44)은 상기 전극군의 가장 외주에 배치되어 상기 용기(41)와 전기적으로 접촉하고 있다. 7규정의 KOH 및 1규정의 LiOH로 이루어지는 알칼리전해액은 상기 용기(41)내에 수용되어 있다. 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품(46)은 상기 용기(41)의 상기 개구부(42)에 배치되어 있다. 상기 봉쇄부품(46)은 예를 들면 중앙에 원형의 가스누출구멍(47)(직경 1. 8mm)을 갖는 원형의 봉쇄판(48)과 안전밸브로서의 예를 들면 합성고무로 이루어지는 탄성밸브체(49)와 복수의 가스통과구멍(50)이 개구된 모자형상의 단자캡(51)으로 구성되어 있다. 상기 탄성밸브체(49)는 상기 봉쇄판(48)에 그 가스누출구멍(47)을 덮도록 재치되어 있다. 상기 단자캡(51)은 상기 봉쇄판(48)에 상기 탄성밸브체(49)를 둘러싸도록 배치되고 용접에 의해 상기 봉쇄판(48)에 고정되어 있다. 링상의 절연성 가스켓(52)은 상기 봉쇄판(48)의 둘레틀과 상기 개구부(42)의 내면의 사이에 압축상태로 배치되어 있다. 그에 따라 상기 봉쇄판(48)은 상기 용기(41)에 접합고정된다. 니켈로 이루어지는 리드캡(53)은 제5도에 나타내는 바와 같이 상기 플러스극(43)의 길이방향을 따라 한쪽측의 단부에 부착된 리드(54)와, 상기 리드(54)의 중앙에 부착된 띠모양탭(55)을 갖는다. 상기 띠모양탭(55)의 선단은 상기 봉쇄판(48)의 하면에 스폿용접에 의해 고정되어 있다. 상기 띠모양탭(55)은 그 중앙 부근이 상기 가스누출구멍(47)의 아래쪽에 위치한다. 상기 띠모양탭(55)은 폭이 4mm, 길이가 15mm이다. 또 상기 띠모양탭(55)은 상기 가스누출구멍(47)과 대향하는 위치에 직사각형상의 구멍(56)을 갖는다. 상기 구멍(56)은 폭이 2mm, 길이(L)가 4mm이다. 상기 길이(L)는 상기 가스누출구멍의 직경의 약 133%에 상당한다. 또 상기 구멍은 탭의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭(L)이 상기 가스누출구멍의 직경의 30%에 상당하도록 개구되어 있다.

이상 설명한 원통형 전지에 따른면 이용자가 잘못하여 불속에 투입하는 등에 의해 전지내의 온도가 매우 고온이 되고 상기 전지내의 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승하고 상기 가스압력에 의해 리드탭(53)의 탭(55)이 봉쇄판(48)의 하면에 눌러졌을 때에 상기 탭(55)에 상기 봉쇄판(48)의 가스누출구멍(47)을 대향하는 위치에 구멍(47)이 개구되어 있기 때문에 상기 탭(55)이 상기 가스누출구멍(47)을 막는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 전지내의 가스는 상기 탭(55)의 상기 구멍(56) 및 상기 봉쇄판(48)의 상기 가스누출구멍(47)을 통하여 탄성밸브체(49)에 압력을 가하기 때문에 상기 탄성밸브체(49)가 변형하여 들어올려지고 상기 봉쇄판(48)과의 사이에 간격이 발생한다. 따라서 상기 가스가 상기 간격 및 단자캡(51)의 가스누출구멍(50)으로부터 외부로 흩어지기 때문에 파열을 방지할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기 봉쇄판(48)을 향하여 이동되어 상기 탭(55)을 상기 봉쇄판(48)으로 밀어내면 상기 탭(55)이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍(47)에 삽입된다. 상기 탭(55)에는 상기 가스빼냄구멍(47)과 대향하는 위치에 상기 구멍(56)이 개구되어 있기 때문에 상기 가스누출구멍(47)이 삽입된 탭(55)이 상기 가스누출구멍(47)을 막는 것을 방지할 수 있다. 따라서 낙하된 전지에 있어서 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때에 파열을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지의 우수한 특성은 이하에 나타내는 실험에 의해 확인되었다.

(비교예6)

가스누출구멍이 없는 탭을 갖는 리드탭을 이용한 이외는 실시예6과 똑같은 원통형 니켈카드뮴2차전지를 조립했다.

얻어진 실시예6 및 비교예6의 2차전지 각각 50개에 대하여 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표3에 나타낸다.

표3에서 명백한 바와 같이 탭에 구멍이 봉쇄판의 가스누출구멍과 대향하도록 개구되어 있는 리드탭을 구비한 실시예6의 전지는 불속에 투입되었을 때의 파열이 하나도 없는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 가스누출구멍 없음의 탭을 갖는 리드탭을 구비한 비교예6의 전지는 불속에 투입되었을 때에 파열을 발생시키는 것을 알 수 있다.

또한 상기 실시예6에서는 니켈카드뮴2차전지에 적용한 예를 설명했지만 니켈수소2차전지, 리튬이온2차전지, 리튬전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

[실시예7]

제6도에 나타내는 구조의 띠모양탭을 갖는 리드탭을 이용하여 마이너스극으로서 수소흡장합금, 카본블랙 및 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 팬티드메탈에 충전된 구조를 갖는 것을 이용하는 것 이외는 실시예6과 똑같은 원통형 니켈수소2차전지를 제조했다.

즉 제6도에 나타내는 바와 같이 띠모양탭(57)은 폭이 4mm, 길이가 15mm의 띠모양이고 직경(r)이 6mm의 원형돌기부(58)와 상기 돌기부(58)의 중심에 상기 가스누출구멍과 대향하도록 형성된 직경(r) 2mm의 원형구멍(59)을 갖는다. 상기 구멍(59)은 전지조립 후에 있어서 상기 봉쇄판(48)의 가스누출구멍(47)과 대향된다. 또 상기 구멍(59)은 면적은 탭(57)의 증가면적과 동등해져 있다. 이상 설명한 원통형 전지에 따르면 상기 띠모양탭(57)은 상기 원형구멍(59)의 탭의 폭방향으로 인접하는 비개공영역이 확대되어 있기 때문에 전지조립시 상기 비개공영역이 접어 구부러지는 것을 회피할 수 있고 접어 구부러진 탭과 상기 전극군(73)의 마이너스극(75)과 상기 용기(71)가 접촉하여 내부단락을 발생시키는 것을 방지할 수 있다. 또 상기 확대된 비개공영역, 즉 상기 띠모양탭(57)의 상기 돌기부(58)의 비공개영역의 폭이 균등하고, 동시에 비공개영역의 증가면적과 상기 구멍(59)의 면적이 동등하기 때문에 상기 띠모양탭(57)은 구멍을 개구한 것에 의한 전기저항의 상승을 억제하거나 회피할 수 있다. 이 때문에 상기 띠모양탭(57)은 구멍을 개구하고 있지 않은 종래의 띠모양탭과 동등한 집전효율을 확보할 수 있다. 따라서 상기 구멍(59)의 크기를 충분히 크게 할 수 있기 때문에 오사용시에 있어서의 안전성을 향상시킬 수 있다.

또 얻어진 실시예7 및 상기 비교예6의 전지 50개씩에 대하여 조립시에 탭부가 접어 구부러진 갯수를 조사하고, 그 결과를 하기 표4에 나타낸다.

실시예7 및 상기 비교예6의 전지에 대하여 5A의 전류로 1. 0V까지 방전했을 때의 폐로전압의 저하율을 측정하고, 그 결과를 하기 표4에 병기한다.

또한 실시예7 및 비교예6의 전지 각각 50개에 대하여 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표4에 병기한다.

표4에서 명백한 바와 같이 봉쇄판의 가스누출구멍과 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭부를 갖는 리드탭을 구비하고 상기 구멍의 띠모양탭부의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭이 확대된 실시예7의 전지는 구멍이 설치되어 있지 않은 띠모양탭부를 갖는 리드탭을 구비한 비교예6의 전지와 탭부의 강도 및 리드탭의 집전효율을 동등하게 할 수 있고, 또한 불속 투입시의 안전성을 확보할 수 있다.

또한 상기 실시예7에 있어서는 제6도에 나타내는 바와 같은 구조의 띠모양탭을 갖는 리드탭을 구비한 원통형 니켈수소2차전지에 적용한 예를 설명했지만 제7도에 나타내는 바와 같은 직사각형상의 돌기부(60)와 상기 돌기부(60)에 상기 봉쇄판의 가스누출구멍과 대향하는 위치에 개구된 직사각형상의 구멍(61)을 갖는 띠모양탭(62)을 갖는 리드탭을 구비한 원통형 니켈수소2차전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

[실시예8]

제8도는 본 발명에 관련되는 실시예8의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도, 제9도는 제8도의 원통형 전지에 편입되는 절연판을 나타내는 단면도이다.

제8도에 나타내는 바와 같이 마이너스극 단자를 겸하는 용기(71)는 상부에 개구부(72)를 갖는 바닥이 있는 원통형상을 이룬다. 상기 용기(71)의 치수는 AA사이즈(상기 용기(71) 본체의 내부직경이 13. 3mm)이다. 상기 용기(71)내에는 전극군(73)이 수납되어 있다. 상기 전극군(73)은 플러스극(74) 및 마이너스극(75)을 그 사이에 폴리아미드섬유제 불식포로 이루어지는 세퍼레이터(76)를 개재하여 스파이럴상으로 감아 돌림으로써 제작된다. 상기 플러스극(74)은 수산화니켈분말, 산화코발트, 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 띠모양의 펠트상 금속섬유다공체에 충전된 구조를 갖는다. 한편 상기 마이너스극(75)은 수소흡장합금, 카본블랙 및 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 팬티드메탈에 충전된 구조를 갖는다. 상기 마이너스극(75)은 상기 전극군(73)의 가장 외주에 배치되어 상기 용기(71)와 전기적으로 접촉하고 있다. 상기 전극군(73)은 중앙에 권심공간부(73a)를 갖는다. 7규정의 KOH 및 1규정의 LiOH로 이루어지는 알칼리전해액은 상기 용기(71)내에 수용되어 있다. 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품(77)은 상기 용기(71)의 상기 개구부(72)에 배치되어 있다. 상기 봉쇄부품(77)은 예를 들면 중앙에 원형의 가스누출구멍(직경 1. 6mm)을 갖는 원형의 봉쇄판(79)과 안전밸브로서의 예를 들면 합성고무로 이루어지는 탄성밸브체(80)와 복수의 가스통과구멍(81)이 개구된 모자형상의 단자캡(82)로 구성되어 있다. 상기 탄성밸브체(80)는 상기 봉쇄판(79)에 그 가스누출구멍(78)을 덮도록 재치되어 있다. 상기 단자캡(82)은 상기 탄성밸브체(80)를 포위하도록 배치되고 용접에 의해 상기 봉쇄판(79)에 고정되어 있다. 링상의 절연성가스켓(83)은 상기 봉쇄판(79)의 둘레틀과 상기 용기(71)의 상기 개구부(72) 내면의 사이에 압축상태로 배치되어 있다. 그에 따라 상기 봉쇄판(79)은 상기 용기(71)에 집합고정된다. 염화비닐로 이루어지는 절연판(84)은 상기 용기(71)내의 상기 전극군(73)상에 배치되어 있다. 제9도에 나타내는 바와 같이 상기 절연판(84)은 일부가 절개된 원판형상으로 이루어지고 상기 가스누출구멍(78)과 대향하는 위치에 원형구멍(85)이 개구되어 있다. 상기 원형구멍(85)의 직경은 상기 봉쇄판(79)의 가스누출구멍(78)의 직경보다도 크고, 또한 상기 전극군(73)의 권심공간부(73a)보다도 작은 2. 5mm이다. 예를 들면 니켈로 이루어지는 리드탭(86)은 상기 플러스극의 긴쪽 방향을 따르는 한쪽측의 단부에 부착된 리드(도시하지 않음)와 상기 리드의 중앙에 부착된 띠모양탭(87)을 갖는다. 상기 띠모양탭(87)은 상기 봉쇄판(79)의 하면에 중앙 부근이 상기 가스누출구멍(78)의 아래쪽을 통과하도록 부착되어 있다. 이와 같은 띠모양탭(87)의 치수는 4mm. 길이가 15mm이다. 또 상기 띠모양탭(87)은 상기 가스누출구멍(78)과 대향하는 위치에 폭이 2mm, 길이가 4mm의 직사각형상의 구멍(88)을 갖는다. 상기 구멍의 길이는 상기 가스누출구멍의 직경의 약133%에 상당한다. 또 상기 구멍은 탭부의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭이 상기 가스누출구멍의 직경의 30%에 상당하도록 개구되어 있다.

이상 설명한 본 발명에 관련되는 원통형 전지의 우수한 특성은 이하에 나타내는 실험에 의해 확인된다.

(비교예7)

상기 리드탭의 탭부 및 상기 절연판에 구멍을 설치하지 않은 것 이외는 실시예8과 똑같은 니켈수소2차전지를 조립한다.

(비교예8)

상기 절연판에 구멍을 설치하지 않은 것 이외는 실시예8과 똑같은 니켈수소2차전지를 조립했다.

(비교예9)

상기 리드탭의 탭부에 구멍을 설치하지 않은 것 이외에는 실시예8과 똑같은 니켈수소2차전지를 조립했다.

얻어진 실시예8 및 비교예79의 2차전지 각각 50개에 대하여 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표5에 나타낸다.

표5에서 명백한 바와 같이 띠모양탭부에 구멍이 봉쇄판이 가스누출구멍과 대향하도록 개구되어 있으며 리드탭 및 상기 가스누출구멍과 대향하는 위치에 구멍이 개구된 절연판을 구비한 실시예8의 전지는 불속에 투입되었을 때의 파열이 하나도 없는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 상기 띠모양탭부 및 상기 절연판의 어느쪽에도 구멍이 개구되어 있지 않은 비교예7의 전지와 상기 띠모양탭부나, 또는 상기 절연판에 상기 가스누출구멍과 대향하는 위치에 구멍이 개구된 비교예89의 전지는 불속에 투입되었을 때에 파열이 발생시키는 것을 알 수 있다.

상기 실시예8에 있어서, 상기 전극군상에 반원형상의 작은 치수의 제2절연판을 상기 절연판과 소망하는 거리를 두고 대향하고, 또한 상기 절연판과의 사이에 상기 띠모양탭이 위치하도록 배치해도 좋다. 또 상기 절연판은 상기한 형상에 한정되지 않고 낙하시에 상기 전극군과 상기 봉쇄판, 상기 띠모양탭이 접촉하는 것을 회피할 수 있기 때문에 어떠한 형상의 것이어도 좋다.

또 상기 실시예7, 8에서는 니켈수소2차전지에 적용한 예를 설명했지만 니켈카드뮴2차전지, 리튬이온2차전지, 리튬전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

[실시예9]

제10도는 본 발명에 관련되는 실시예9의 원통형 전지를 나타내는 부분단면도, 제11도는 제10도는 전지에 편입되는 리드탭을 갖는 플러스극을 나타내는 사시도이다.

제10도에 나타내는 바와 같이 마이너스극 단자를 겸하는 용기(91)는 상부에 고리상의 개구부(92)를 갖는 바닥이 있는 원통형상을 이룬다. 상기 용기(91)의 치수는 AA사이즈(상기 용기(91) 본체의 내부직경이 13. 3mm)이다. 전극군은 상기 용기(91)내에 수납되어 있다. 상기 전극군은 플러스극(93) 및 마이너스극(94)의 사이에 폴리아미드섬유제 불식포로 이루어지는 세퍼레이터(95)를 개재하여 스파이럴상으로 감아 돌림으로써 제작된다. 상기 플러스극(93)은 수산화니켈분말, 산화코발트, 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 띠모양의 펠트상 금속섬유다공체에 충전된 구조를 갖는다. 한편 상기 마이너스극(94)은 산화카드뮴, 니켈분말 및 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 팬티드메탈에 충전된 구조를 갖는다. 상기 마이너스극(94)은 상기 전극군의 가장 외주에 배치되어 상기 용기(91)와 전기적으로 접촉하고 있다. 7규정의 KOH 및 1규정의 LiOH로 이루어지는 알칼리전해액은 상기 용기(91)내에 수용되어 있다. 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품(96)은 상기 용기(91)의 상기 개구부(92)에 배치되어 있다. 상기 봉쇄부품(96)은 예를 들면 중앙에 원형의 가스누출구멍(97)(직경 1. 6mm)을 갖는 원형의 봉쇄판(98)과 안전밸브로서의 예를 들면 합성고무로 이루어지는 탄성밸브체(99)와 복수의 가스통과구멍(100)이 개구된 모자형상의 단자캡(101)으로 구성되어 있다. 상기 탄성밸브체(99)는 상기 봉쇄판(98)에 그 가스누출구멍(97)을 덮도록 재치되어 있다. 상기 단자캡(101)은 상기 봉쇄판(98)에 상기 탄성밸브체(99)를 포위하도록 배치되고 용접에 의해 상기 봉쇄판(98)에 고정되어 있다. 링상의 절연성 가스켓(102)은 상기 봉쇄판(98)의 둘레틀과 상기 개구부(92)의 내면의 사이에 압축상태로 배치되어 있다. 그에 따라 상기 봉쇄판(98)은 상기 용기(91)에 접합고정된다. 예를 들면 니켈로 이루어지는 리드탭(103)은 제11도에 나타내는 바와 같이 상기 플러스극(93)이 긴쪽방향을 따르는 한쪽측의 단부에 부착된 리드(104)와 상기 리드(104)의 중앙에 부착된 띠모양탭(105)을 갖는다. 상기 띠모양탭(105)은 상기 봉쇄판(98)의 하면에 중앙 부근이 상기 가스누출구멍(97)의 아래쪽을 통과하도록 부착되어 있다. 이와 같은 띠모양탭(105)의 치수는 길이가 15mm이고 폭이 4mm이다. 2장의 상승벽(106a)(106b)은 상기 탭(105)의 길이방향을 따르는 양단부에 형성되어 있다. 또 이들 상승벽(106a)(106b)은 제10도에 나타내는 바와 같이 상기 가스누출구멍(97)의 둘레틀과 대향한다. 각 상승벽(106a)(106b)은 예를 들면 길이(L)가 4. 5mm의 니켈판으로 각각 이루어진다. 상기 길이(L)는 상기 가스누출구멍(97)의 직경보다도 크고, 또한 상기 탭(105)의 길이의 30%에 상당한다. 또 상기 2장의 상승벽(106a)(106b) 사이의 거리(L)는 상기 탭(105)의 폭과 일치하고 4mm이다.

이와 같은 구성의 원통형 전지에 따르면 이용자가 잘못하여 불속에 투입하는 등에 의해 전지내의 온도가 매우 고온이 되면 상기 전지내에 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승한다. 상기 탭(105)은 서로 소망 거리를 두고 배치된 2장의 상승벽(106a)(106b)을 갖고 상기 2장의 상승벽(106a)(106b)은 상기 봉쇄판(98)의 가스누출구멍(97)의 둘레틀과 대향하도록 위치되어 있기 때문에 상기 가스압력에 의해 리드탭(103)의 탭(105)이 봉쇄판(98)을 향하는 방향으로 밀어올려졌을 때에 이들 상승벽(106a)(106b)이 상기 봉쇄판(98)의 하면에 맞붙는다. 따라서 상기 상승벽(106a)(106b)이 상기 탭(105)의 윗쪽으로의 이동을 규제하는 스토퍼로서 기능하기 때문에 상기 탭(105)에 의해 상기 가스누출구멍(97)이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 전지내의 가스는 상기 탭(105)과 상기 상승벽(106a)(106b) 및 상기 봉쇄판(98)으로 구획된 공간과 상기 가스누출구멍(97)을 통하여 탄성밸브체(99)에 압력을 가하기 때문에 상기 탄성밸브체(99)가 변형하여 들어올려지고 상기 봉쇄판(98)과의 사이에 간격이 발생한다. 이 때문에 상기 가스는 상기 간격 및 단자캡(101)의 가스누출구멍(97)으로부터 외부로 흩어지고 상기 전지의 파열을 방지할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기 봉쇄판(98)을 향하여 이동되면 상기 전극군에 의해 상기 탭(105)이 상기 봉쇄판(98)을 향하는 방향으로 이동되어 상기 2장의 상승벽(106a)(106b)이 상기 봉쇄판(98)의 하면에 맞붙는다. 그 결과 상기 탭(105)이 이들 상승벽(106a)(106b)에 의해 지지되기 때문에 상기 탭(105)의 상기 가스누출구멍(97)에 대향하는 곳이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍(97)에 삽입되는 것을 방지할 수 있고 상기 가스누출구멍(97)이 막히는 것을 회피할 수 있다. 따라서 상기 전지에 있어서 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때에 파열을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지의 우수한 특성을 이하에 나타내는 실험에 의해 확인되었다.

(비교예10)

상승벽이 설치되어 있지 않은 띠모양탭을 갖는 리드탭을 이용하는 것 이외에는 실시예9와 똑같은 니켈카드뮴2차전지를 조립했다.

얻어진 실시예9 및 비교예10의 2차전지 각각 50개에 대하여 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표6에 나타낸다.

표6에서 명백한 바와 같이 서로 소망 거리를 두고 배치한 2장의 상승벽을 갖는 리드탭을 구비하고, 상기 상승벽이 상기 가스누출구멍의 둘레틀에 대향하도록 위치된 실시예9의 전지는 불속에 투입되었을 때의 파열이 하나도 없는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 상승벽이 설치되어 있지 않은 리드탭을 구비한 비교예10의 전지는 불속에 투입되었을 때에 파열을 발생시키는 것을 알 수 있다.

[실시예10]

제12도 및 제13도에 나타내는 띠모양탭(105)을 갖는 리드탭(103)을 이용하는 것 이외는 실시예9와 똑같은 니켈카드뮴2차전지를 조립했다.

즉 제12도 및 제13도에 나타내는 바와 같이 상기 탭(105)은 예를 들면 길이가 15mm이고 폭이 4mm의 니켈판으로 형성되어 있다. 2장의 상승벽(107a)(107b)은 상기 탭(105)의 길이방향에 직교하도록 배치된 돌기로 각각 이루어지고 조립시에 있어서 봉쇄판(98)의 가스누출구멍(97)의 둘레틀과 대향한다. 상기 2장의 상승벽(107a)(107b)간의 거리(L)은 예를 들면 5mm이고 상기 탭(105)의 길이의 약 33%에 상당한다. 또 상기 2장의 상승벽(107a)(107b)의 길이는 상기 탭의 폭과 일치한다.

[실시예11]

제14도 및 제15도에 나타내는 띠모양탭(105)을 갖는 리드탭(103)을 이용하는 것 이외는 실시예9와 똑같은 니켈카드뮴2차전지를 조립했다.

즉 제14도 및 제15도에 나타내는 바와 같이 상기 탭(105)은 예를 들면 길이가 15mm이고 폭이 4mm의 니켈판으로 형성되어 있다. 2장의 상승벽(108a)(108b)은 상기 탭(105)의 길이방향에 직교하도록 배치된 반원호형의 돌기로 각각 이루어지고 조립시에 있어서 봉쇄판(98)의 가스누출구멍(97)의 둘레틀과 대향한다. 상기 2장의 상승벽(108a)(108b)간의 거리(L)는 예를 들면 5mm이고 상기 탭(105)의 길이의 약 33%에 상당한다. 또 상기 2장의 상승벽(108a)(108b)의 길이는 상기 탭의 폭과 일치한다.

얻어진 실시예10, 11의 2차전지 각각 50개에 대하여 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사한 바 파열을 발생시킨 전지의 갯수는 하나도 없었다.

[실시예12]

제16도는 본 발명에 관련되는 실시예12의 원통형 전지를 나타내는 단면도, 제17도는 제16도의 전지에 편입되는 봉쇄판 및 리드탭의 띠모양탭을 나타내는 평면도이다.

용기(111)는 상부에 고리상의 개구부(112)을 갖는 바닥이 있는 원통형상을 이룬다. 상기 용기(111)의 치수는 AA사이즈(용기 본체의 내부직경이 13. 3mm)이다. 저극군은 상기 용기(111)내에 수납되어 있다. 상기 전극군은 플러스극(113) 및 마이너스극(114)의 사이에 폴리아미드섬유제 불식포로 이루어지는 세퍼레이터(115)를 개재하여 스파이럴상으로 감아 돌림으로써 제작된다. 상기 플러스극(113)은 활물질로서의 수산화니켈분말과 산화코발트와 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 띠모양의 펠트상 금속섬유다공체에 충전된 구조를 갖는다. 상기 마이너스극(114)은 활물질로서의 산화카드뮴, 니켈분말 및 고분자결착제를 포함하는 페이스트가 팬티드메탈의 충전된 구조를 갖는다. 상기 마이너스극(114)은 상기 전극군의 가장 외주에 배치되어 상기 용기(111)와 전기적으로 접촉하고 있다. 7규정의 KOH 및 1규정의 LiOH로 이루어지는 알칼리전해질은 상기 용기(111)내에 수용되어 있다. 방폭기능 및 플러스극 단자를 겸하는 봉쇄부품(116)은 상기 용기(111)의 상기 개구부(112)에 배치되어 있다. 상기 봉쇄부품(116)은 원형상의 봉쇄판(117)과 안전밸브로서의 예를 들면 합성고무로 이루어지는 탄성밸브체(118)와 가스통과구멍(119)이 개구된 모자형상의 단자캡(120)으로 구성되어 있다. 상기 봉쇄판(117)은 예를 들면 제17도에 나타내는 바와 같이 중앙에 직경이 1. 6mm의 원형의 가스누출구멍(121)이 개구되어 있으며, 하면의 상기 가스누출구멍(121)의 둘레틀에 예를 들면 니켈로 이루어지는 3개의 원주형 돌기(122)가 점대칭으로 형성되어 있다. 상기 각 돌기(122)의 반직경은 예를 들면 1mm이다. 상기 탄성밸브체(118)은 상기 봉쇄판(117)의 상면에 그 가스누출구멍(121)을 덮도록 재치되어 있다. 상기 단자캡(120)은 상기 탄성밸브체(118)를 포위하도록 배치되고 용접에 의해 상기 봉쇄판(117)의 상면에 고정되어 있다. 링상의 절연성 가스켓(123)은 상기 봉쇄판(117)의 둘레틀과 상기 개구부(112)의 내면의 사이에 압축상태로 배치되어 있다. 그에 따라 상기 봉쇄판(117)은 상기 용기(111)에 접합고정된다. 니켈로 이루어지는 리드탭은 상기 플러스극의 긴쪽방향을 따르는 한쪽측의 단부에 부착된 리드(도시하지 않음)와 상기 리드의 중앙에 부착된 띠모양탭(124)을 갖는다. 상기 탭(124)은 상기 봉쇄판(117)의 하면에 부착되고 중앙 부근이 상기 가스누출구멍(121)의 아래쪽을 통과한다. 상기 띠모양탭(124)의 치수는 길이가 15mm이고 폭이 4mm이다.

이와 같은 구성의 방폭기능부착전지에 따르면 이용자가 잘못하여 불속에 투입되는 등에 의해 전지내의 온도가 매우 고온이 되면 상기 전지내의 가스가 발생하여 가스압력이 급격히 상승한다. 이 가스압력에 의해 리드탭의 띠모양탭(124)이 봉쇄판(117)을 향하는 방향으로 밀어올려졌을 때에 상기 봉쇄판(1317)은 상기 가스누출구멍(121)의 둘레틀에 3개의 돌기(122)를 갖고, 이들돌기(122)는 상기 전극군과 대향하고 있기 때문에 밀어올려진 탭(124)은 상기 3개의 돌기(122)의 하단에 맞붙는다. 따라서 상기 3개의 돌기(122)가 상기 탭(124)의 윗쪽으로의 이동을 규제하는 스토퍼로서 기능하기 때문에 상기 탭(124)에 의해 상기 가스누출구멍(121)이 막히는 것을 방지할 수 있다. 그 결과 상기 전지내의 가스는 상기 봉쇄판(117)과 상기 3개의 돌기(122) 및 상기 탭(124)으로 구획된 공간과 상기 봉쇄판(117)의 상기 가스누출구멍(121)을 통하여 탄성밸브체(118)에 압력을 가하기 때문에 상기 탄성밸브체(118)가 변형하여 들어올려지고 상기 봉쇄판(117)과의 사이에 간격이 발생한다. 이 때문에 상기 가스는 상기 간격 및 단자캡(120)의 가스누출구멍(119)으로부터 외부로 흩어져서 파열을 방지할 수 있다.

또 이용자가 상기 전지를 잘못하여 낙하시키고, 이에 따라 전극군이 상기 봉쇄판(117)을 향하여 이동되면 상기 전극군에 의해 상기 탭(124)이 상기 봉쇄판(117)을 향하는 방향으로 이동되어 상기 3개의 돌기(122)의 하단에 맞붙는다. 그 결과 상기 탭(124)이 이들 돌기(122)에 의해 지지되기 때문에 상기 탭(124)의 상기 가스누출구멍(121)과 대향하는 곳이 접어 구부러져서 상기 가스누출구멍(121)에 삽입되는 것을 방지할 수 있고 상기 가스누출구멍(121)이 막히는 것을 회피할 수 있다. 따라서 상기 전지에 있어서 예를 들면 과충전, 과방전 등에 의해 가스가 발생했을 때에 파열을 발생시키는 것을 방지할 수 있다.

본 발명에 관련되는 원통형 전지의 우수한 특성은 이하에 나타내는 실험에 의해 확인되었다.

(비교예11)

돌기가 설치되어 있지 않은 봉쇄판을 이용한 이외는 실시예12와 똑같은 니켈카드뮴2차전지를 제조하였다.

얻어진 실시예12 및 비교예11의 2차전지 각각 50개에 대하여 불속에 투입했을 때의 파열의 유무를 조사하고, 그 결과를 하기 표7에 나타낸다.

표7에서 명백한 바와 같이 상기 전극군과 대향하고, 또한 상기 가스누출구멍의 둘레틀에 위치하는 복수의 돌기를 갖는 봉쇄판을 구비한 실시예12의 전지는 불속에 투입되었을 때의 파열이 하나도 없는 것을 알 수 있다. 이에 대하여 돌기가 설치되어 있지 않은 봉쇄판을 구비한 비교예11의 전지는 불속에 투입되었을 때에 파열을 발생시키는 것을 알 수 있다.

또한 상기 실시예12에서는 원주형의 돌기를 갖는 봉쇄판을 이용했지만 예를 들면 각주형, 빙주형의 돌기를 이용해도 좋다.

상기 실시예12에서는 돌기의 수를 3개로 했지만 상기 돌기의 수는 가스압력 또는 상기 전극군에 따라서 상기 띠모양탭이 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되었을 때의 이 띠모양탭의 이동을 규제할 수 있고, 또한 상기 띠모양탭이 상기 돌기의 하단에 맞붙어진 상태인 때에 상기 봉쇄판과 상기 돌기 및 상기 띠모양탭으로 구획되는 공간을 통과한 가스가 상기 탄성밸브체를 들어올리는 것이 가능하면 몇개이어도 좋다.

상기 실시예12에서는 봉쇄판의 가스누출구멍의 둘레틀에 3개의 돌기를 서로 등간격을 두고 배치했지만 상기 돌기의 배치는 가스압력 또는 상기 전극군에 의하여 상기 띠모양탭이 상기 봉쇄판을 향하는 방향으로 이동되었을 때에 이 띠모양탭의 이동을 규제하는 것이 가능하면 점대칭으로 하지 않아도 좋다.

또 상기 실시예112에서는 안전밸브로서 탄성밸브체로 이루어지고 밸브작동 후에 다시 봉쇄판의 가스누출구멍을 밀페하는 복귀식의 것을 이용했지만 안전밸브로서는 상기 봉쇄판과 상기 단자캡의 사이에 상기 봉쇄판의 가스누출구멍을 덮도록 끼워 넣어진 밸브막(예를 들면 가소성박막으로 형성된다)으로 이루어지는 비복귀식의 것을 이용할 수 있다. 상기 비복귀식의 안전밸브를 구비한 전지에서는 상기 전지내의 가스가 상기 탭의 상기 구멍 및 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 통하여 상기 밸브막에 압력을 가하고 이를 파단한다. 따라서 상기 가스는 상기 밸브막의 파단장소 및 상기 단자캡의 상기 가스뱀구멍으로부터 외부로 흩어져서 상기 전지의 파열이 방지된다.

또 상기한 실시예612에 있어서는 리드를 갖는 띠모양탭을 구비한 원통형 전지에 적용한 예를 설명했지만 리드를 갖지 않은 띠모양탭을 구비한 원통형 전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

또 상기 실시예912에서는 니켈카드뮴2차전지에 적용한 예를 설명했지만 니켈수소2차전지, 리튬이온2차전지, 리튬전지에도 똑같이 적용할 수 있다.

[실시예13]

우선 수산화니켈분말 100중량부 및 일산화코발트 11중량부로 이루어지는 혼합물에 카복시메틸셀룰로스 0. 2중량%와 폴리테트라플루오르에틸렌 5중량%를 첨가하고 이들에 물 30중량%를 첨가하여 혼합하여 페이스트를 조제했다. 상기 각 페이스트를 집전체로서의 니켈도금섬유기판에 충전하고 건조한 후 롤러프레스하여 압연성형함으로써 플러스극을 제작했다.

LaNiCoMnAl의 조성으로 이루어지는 수소흡장합금분말 100중량부에 폴리테트라플루오로에틸렌분말 0. 5중량부와 카본분말 1중량부와 결착제로서 카복시메틸셀룰로스를 0. 2중량부 첨가하고 물55중량부와 함께 혼합함으로써 페이스트를 조제했다. 상기 페이스트를 팬티드메탈에 도포, 건조한 후 가압성형함으로써 마이너스극을 제작했다. 또 친수성관능기가 부여된 폴리프로필렌섬유제 불식포로 이루어지는 세퍼레이터를 준비했다.

다음으로 제18(a)도에 나타내는 바와 같이 반원주형상의 2개의 권심(131a)(131b)을 이용하여 이들 권심(131a)(131b)의 사이에 상기 띠모양세퍼레이터(132)의 중앙부분에 끼웠다.

상기 권심(131a)(131b)을 반시계주위로 1/2둘레 회전시킴으로써 제18(b)도에 나타내는 바와 같이 상기 세퍼레이터(132)로 S자상의 주머니를 형성했다. 상기 마이너스극(133)의 단부(133a)를 상기 S자상의 주머니내에 배치한후 상기 권심(131a)(131b)을 3/4둘레 회전시켰다.

제18(c)도에 나타내는 바와 같이 상기 마이너스극(133)의 양측면에 배치된 세퍼레이터(132)중 외측에 위치하는 세퍼레이터(132)에 상기 플러스극(134)을 배치했다. 상기 플러스극(134)의 단부(134a)는 상기 마이너스극(133)의 단부(133a)로부터 권심의 감아 돌림방향과 반대 방향으로 소망하는 둘레각도() 어긋나도록 배치되었다. 상기 둘레각도(), 즉 마이너스극(133)의 단부(133a)와 상기 권심(131a)(131b)의 중심을 잇는 선과 상기 플러스극(134)의 단부(134a)와 상기 권심(131a)(131b)의 중심을 잇는 선이 이루는 각은 90이다. 그 후 이들을 감아 돌림으로써 제19도에 나타내는 소용돌이형 전극군(135)을 제작했다.

제작된 전극군으로부터 상기 권심을 제거한 후 상기 전극군을 바닥이 있는 원통형 용기내에 수납했다. 상기 용기의 개구부의 내면에 아스팔트로 이루어지는 시일제를 도포했다. 8. 0mol/l의 수산화칼륨수용액으로 이루어지는 알칼리전해액 1. 95ml의 60체적%분량을 상기 용기의 바닥방향으로 작용하는 원심력을 가하면서 상기 용기에 20초간 주입했다. 상기 용기를 3분간 방치한 후 상기 용기내를 650mmHg까지 감압하여 방치하고 상기 용기내를 상압으로 되돌렸다. 계속해서 남은 전해액을 상기 용기의 바닥방향에 작용하는 원심력을 가하면서 상기 용기에 10초간 주입했다. 이와 같은 주입에 의하여 알칼리전해액의 전체량을 상기 전극군에 침투시켰다. 상기 용기에 봉쇄부품을 절연가스켓을 통하여 접합고정함으로서 공칭용량이 1100mAh의 AA사이즈의 원통형 니켈수소2차전지를 조립했다.

얻어진 2차 전지에 대하여 25에서 방치에이징을 실시했다. 다음으로 25의 온도하에서 1. 2V의 정전압으로 8시간 충전을 실시한 후 실시한 후 1CmA의 전류로 전지작동전압이 1V가 되기까지 방전함으로써 활성화를 실시했다.

[실시예14]

실시예13과 똑같은 재질의 세퍼레이터(132)로부터 실시예13과 똑같은 방법에 의하여 S자상의 주머니를 형성했다. 실시예13과 똑같은 구성의 마이너스극(133)의 단부(133a)를 상기 S자상의 주머니내에 배치한 후 상기 권심(131a)(131b)을 2/3둘레 회전시켰다. 상기 마이너스극(133)의 외측에 위치하는 세퍼레이터(132)에 실시예13과 똑같은 구성의 플러스극(134)을 그 단부(134a)가 상기 마이너스극(133)의 단부(133a)로부터 권심의 감아 돌림방향과 반대 방향으로 60어긋나도록 하여 배치했다. 그 후 이들을 감아 돌림으로써 제20도에 나타내는 소용돌이형 전극군(136)을 제작했다.

제작된 전극군(136)과 실시예13과 똑같은 전해액을 이용하여 실시예13과 똑같은 방법에 의해 공칭용량이 1100mAh의 AA사이즈의 니켈수소2차전지를 제조했다.

[실시예15]

실시예13과 똑같은 재질의 세퍼레이터로부터 실시예13과 똑같은 방법에 의하여 S자상의 주머니를 형성했다. 실시예13과 똑같은 구성의 마이너스극의 단부를 상기 S자상의 주머니내에 배치한 후 상기 권심을 5/6둘레 회전시켰다. 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 실시예13과 똑같은 구성의 플러스극을 그 단부가 상기 마이너스극의 단부로부터 권심의 감아 돌림방향과 반대 방향으로 120어긋나도록 하여 배치했다. 그 후 이들을 감아 돌림으로써 소용돌이형 전극군을 제작했다.

제작된 전극군과 실시예13과 똑같은 전해액을 이용하여 실시예13과 똑같은 방법에 의해 공칭용량이 1100mAh의 AA사이즈의 니켈수소2차전지를 제조했다.

[실시예16]

실시예13과 똑같은 재질의 세퍼레이터로부터 실시예13과 똑같은 방법에 의하여 S자상의 주머니를 형성했다. 실시예13과 똑같은 구성의 마이너스극의 단부를 상기 S자상의 주머니내에 배치한 후 상기 권심을 1/12둘레 회전시켰다. 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 실시예13과 똑같은 구성의 플러스극을 그 단부가 상기 마이너스극의 단부로부터 권심의 감아 돌림방향과 반대 방향으로 30어긋나도록 하여 배치했다. 그 후 이들을 감아 돌림으로써 소용돌이형 전극군을 제작했다.

제작된 전극군과 실시예13과 똑같은 전해액을 이용하여 실시예13과 똑같은 방법에 의해 공칭용량이 1100mAh의 AA사이즈의 니켈수소2차전지를 제조했다.

[실시예17]

실시예13과 똑같은 재질의 세퍼레이터로부터 실시예13과 똑같은 방법에 의하여 S자상의 주머니를 형성했다. 실시예13과 똑같은 구성의 마이너스극의 단부를 상기 S자상의 주머니내에 배치한 후 상기 권심을 1둘레 회전시켰다. 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 실시예13과 똑같은 구성의 플러스극을 그 단부가 상기 마이너스극의 단부로부터 권심의 감아 돌림방향과 반대 방향으로 180어긋나도록 하여 배치했다. 그 후 이들을 감아 돌림으로써 소용돌이형 전극군을 제작했다.

제작된 전극군과 실시예13과 똑같은 전해액을 이용하여 실시예13과 똑같은 방법에 의해 공칭용량이 1100mAh의 AA사이즈의 니켈수소2차전지를 제조했다.

이같은 방법에 의해 전극군을 제작하는 것에 의해서, 상술한 제19도 및 제20도에 도시한 바와 같이 상기 마이너스극(133)의 단부(133a)를 상기 플러스극(134)의 단부(134a)보다도 감아 돌림방향으로 상기 둘레각도분량 선행시킬 수 있으므로, 둘레각도내의 영역에 위치하는 최내각의 마이너스극(133)과 2둘레째의 마이너스(133)를 플러스극(134)을 좁히지 않고 겹칠 수 있다. 그 결과 이 겹친 부분을 시점으로 하여 최내둘레에 위치하는 마이너스극(133)과 2둘레째의 마이너스극(133)에 의해 상기 플러스극(134)의 단부(134a)근방을 좁힐 수 있기 때문에 상기 단부(134a)근방의 플러스극 양측면에 누름력을 가할 수 있다. 따라서, 상기 플러스(134)의 단부(134a)근방이 충방전(充放電)사이클의 진행에 따라서 그 두께방향으로 팽윤하는 것을 제어할 수 있다. 또 상기 단부(134a)의 바로 앞에 상기 마이너스극끼리 겹친 부분이 배치되어 있으므로, 상기 단부(134a)의 위치를 이 겹친 부분에 의해 규제할 수 있다. 이 때문에 상기 플러스극(134)의 단부(144a)근방이 충방전사이클의 진행에 따라서 그 길이방향으로 팽윤하는 것을 제어할 수 있다.

이하에 도시하는 실험에 의해 본 발명에 관한 방법에 의해 제조된 2차전지의 우수한 특성이 확인되었다.

이하에 설명하는 방법에서 소용돌이형 전극군을 조제하는 것 이외에는 제13실시예와 동일한 니켈수소 2차전지를 제조하였다.

제21(a)도에 도시하는 바와 같이 상기 2개의 권심(131a, 131b)의 사이에 제13실시예와 동일한 구성의 띠모양의 세퍼레이터(132)의 중앙부분을 좁히고, 상기 권심(131a, 131b)을 반시계방향으로 1/2둘레 회전시키는 것에 의해 상기 세퍼레이터(132)에서 S자 형상의 주머니를 형성했다. 제2l(b)도에 도시한 바와 같이, 제13실시예와 동일한 구성의 마이너스극(133)의 단부(133a)를 상기 S자 형상의 주머니내에 배치한 후, 상기 권심(131a, 131b)을 1/2둘레 회전시켰다. 제21(c)도에 도시하는 바와 같이, 상기 마이너스극(133)의 양측에 위치하는 세퍼레이터(132)중 외측에 위치한 세퍼레이터(132)에 제13실시예와 동일한 구성의 플러스극(134)을 그 단부(134a)가 상기 마이너스극(133)의 상기 단부(133a)와 대향하도록 배치했다. 이어서 이들을 감아돌림으로서 제22도에 도시하는 소용돌이형 전극군(137)에 조제했다.

얻어진 제1317실시예 및 비교예12의 2차전지에 대해서 전류값 1.0C의 -***V충전제어로 방전한 후, 0.2C의 전류로 전지전압이 1.0V가 되기까지 방전하는 충방전사이클을 1000회 반복했다. 이 때의 방전용량을 측정하고, 이 값으로부터 방전용량비를 구하고(공칭용량을 기준으로 한다), 그 결과를 제23도에 도시한다.

제23도로부터 명백한 바와 같이 플러스극의 선단부가 마이너스극의 선단부에서 감아돌림 방향과 역방으로 소망한 둘레각도분량 어긋나도록 배치된 실시예1317의 2차전지는 장기간에 걸쳐 방전용량이 높은 것을 알 수 있다. 또한, 상기 둘레각도가 60 120인 실시예1315의 2차전지는 상기 둘레각도가 30인 실시예16 및 상기 둘레각도가 180인 실시예17보다도 긴 기간, 방전용량이 높은 것을 알 수 있다. 이에 대해서 플러그극의 선단부와 마이너스극의 선단부가 권심의 중심에서 보아 같은 위치에 배치된 비교예12의 2차전지는 실시예1317의 2차전지에 비해서 방전용량이 저하하는 것이 빠르다는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예1317 및 비교예12의 2차전지에 대해서 전류값 1.0C의 -***V충전제어로 충전한 후, 0.2C의 전류로 전지전압이 1.0V가 되기까지 방전하는 충방전사이클을 1000회 반복했다. 이 때의 내부저항을 측정하고, 이 값으부터 내부저항비를 구하고(1사이클째의 내부저항을 기준으로 한다), 그 결과를 제24도에 도시한다.

제24도에서 명백한 바와 같이, 실시예1317의 2차전지는 장기간에 걸쳐 내부저항이 낮은 것을 알 수 있다. 또 상기 둘레각도가 60 120인 실시예1315의 2차전지는 상기 둘레각도가 30인 실시예16 및 상기 둘레각도가 180인 실시예17보다도 긴 기간, 내부저항이 낮은 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 비교예12의 2차전지는 실시예1317의 2차전지에 비해서, 내부저항이 상승하는 것이 빠르다는 것을 알 수 있다.

[실시예18]

실시예13과 동일한 권심(131a, 131b)을 이용하고, 실시예13가 동일한 방법에 의해 실시예13과 동일한 구성의 세퍼레이터(132)에서 S자 형상의 주머니를 형성한 후, 실시예13과 동일한 마이너스극(133)의 단부(133a)를 상기 S자 형상의 주머니에 배치했다. 계속해서, 실시예13과 동일한 회전둘레로 권심(131a, 131b)을 회전시켰다. 제25도에 도시한 바와 같이, 실시예13과 동일한 구성의 플러스극(134)의 단부(134a)를 실시예13과 동일한 재질로 구성한 둘로 접은 다른 세퍼레이터(138)로 피복했다. 상기 세퍼레이터(138)로 피복된 플러스극의 길이는 플러스극전체의 길이가 20%에 상당한다.

상기 마이너스극(133)의 양측면에 배치된 세퍼레이터(132)중 외측에 위치하는 세퍼레이터(132)에 상기 둘로 접은 다른 세퍼레이터(138)로 피복된 플러스극(134)을 배치했다. 이 때, 상기 둘로 접은 세퍼레이터(138)로 피복된 플러스극단부는 상기 마이너스극(133)의 단부(133a)로부터 권심의 감아돌림 방향과 역방향으로 소망한 둘레각도()어긋나도록 배치되었다. 상기 둘레각도는 실시예13과 동일하게 90이다. 그 후, 이들을 감아돌리는 것에 의해 소용돌이형 전극군(139)을 조제했다.

조제된 전극군(139)과, 실시예13과 동일한 전해액을 이용하여 실시예13과 동일한 방법에 의해 공칭용량이 1100mAh의 AA사이즈의 니켈수소 2차전지를 제조했다.

이같은 방법에 의해 전극군을 조제함에 따라서, 상술한 제25도에 도시한 바와 같이, 상기 플러스극(134)의 단부(134a)부근을 상기 다른 세퍼레이터(138)에서 좁힐 수 있고, 다시 이것을 최내둘레의 마이너스극(133)과 2둘레째의 마이너스극(133)으로 형성된 클립에 의해서 좁힐 수 있다. 따라서, 상기 단부(4a)근방이 충방전사이클의 진행에 따라서 그 두께방향으로 팽윤하는 것을 방지할 수 있다. 또 상기 세퍼레이터(138)의 플러스양측면과 대향하는 부분은 상기 세퍼레이터(132)와 상기 플러스극(134)과의 사이에 끼워 넣어 고정되어 있다. 그 결과, 상기 세퍼레이터(138)는 감아돌림 방향으로 끌어당겨지기 때문에 상기 플러스극(134)의 단부(134a)에 누름력이 가해진다. 따라서, 상기 플러스극(134)의 단부(134a)는 그 위치가 상기 마이너스극끼리 겹친 부분에 의해 규제되고, 또한, 상기 세퍼레이터(138)에 의해 눌려지므로, 충방전사이클의 진행에 따라서, 그 길이방향으로 팽윤하는 것이 방지된다.

얻어진 실시에18의 2차전지에 대해서, 상술한 사이클시험을 행하고, 얻어진 방전용량비를 제26도에 도시한다. 또, 제26도에 비교예12의 데이터를 병기한다.

제26도에서 명백한 바와 같이, 플러스극의 선단부가 마이너스극의 선단부에서 감아돌림 방향과 역방향으로 소망한 둘레각도분량 어긋나도록 배치되고, 또 상기 플러스극의 선단부 부근이 둘로 접은 다른 세퍼레이터로 피복되어 있는 실시예18의 2차전지는 1000사이클과 현저히 긴 기간에 걸쳐 방전용량이 높은 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 플러스극의 선단부와 마이너스극의 선단부가 권심의 중심에서 보아 동일 위치에 배치된 비교예12의 2차전지는 실시예18의 2차전지에 비해서 방전용량이 저하하는 것이 빠르다는 것을 알 수 있다.

또 실시예18의 2차전지에 대해서, 상술한 사이클시험을 행하고, 얻어지 내부저항비를 제27도에 도시한다. 또 제27도에 비교예12의 데이터를 병기한다.

제27도에 명백한 바와 같이, 실시예18의 2차전지는 1000사이클과 현저히 긴 기간에 걸쳐 내부저항이 낮은 것을 알 수 있다. 이에 대해서, 비교예12의 2차전지는 실시예18의 2차전지에 비해서 내부저항이 상승하는 것이 빠르다는 것을 알 수 있다.

[실시예19]

활성화의 정전류방전에 있어서, 2차전지의 용기의 측면의 온도가 30에 달했을 때에 상기 용기의 측면에 25의 공기를 송풍하고, 또 충전전류를 0.5mA로 내림으로서 상기 용기내의 온도를 35로 제어하는 것이외에는 실시예18과 동일한 니켈수소 2차전지를 제조했다.

얻어진 실시예19의 2차전지에 대해서, 상술한 사이클시험을 행하고, 5사이클째의 방전용량(초기용량) 및 방전용량이 상기 초기용량의 80% 이하로 전하할 때까지의 사이클수를 측정하고, 실시예18과 비교했다. 실시예19의 2차전지의 초기용량은 실시예18을 100으로 했을 때에 103이었다. 또 실시예18의 2차전지의 사이클수를 100으로 했을 때에 실시예19의 2차전지의 사이클수는 120이었다.

한편, 상기 실시예1319에서는 니켈수소 2차전지에 적용한 예를 설명했지만, 니켈카드뮴 2차전지에서도 동일하게 적용할 수 있다.

또, 상기 실시예619에서는 봉쇄방법으로서 접합고정을 채용한 원통형전지에 대해서 설명했지만, 봉쇄방법으로서 레이저용접을 채용한 원통형전지에도 동일하게 적용할 수 있다.

이상 상기한 바와 같이 본 발명에 의하면, 실수로 과도하게 가열되었을 때나 불속에 투입되었을 때의 파열을 회피할 수 있고, 또 용기 및 봉쇄판의 두께를 얇게 함으로서 경량화 및 고용량화를 도모하는 것이 가능한 원통형전지를 제공할 수 있다.

또 본 발명에 의하면, 이상충전이나 오사용에 기인하여 내압이 상승했을 때의 가스샘 및 파열을 회피할 수 있고, 또 용기 및 봉쇄판의 두께를 얇게 함으로서 경량화 및 고용량화를 도모하는 것이 가능한 원통형전지를 제공할 수 있다.

또, 본 발명의 원통형전지에 의하면, 불속에 투입되는 등에 의해 전지내의 가스압력이 급격히 상승했을 때의 파열을 방지할 수 있음과 동시에 낙하에 의해 접어 구부러진 띠모양탭이 봉쇄판의 가스누출구멍에 삽입되고, 이 상태에 있어서 가스가 발생했을 때의 파열을 방지할 수 있고, 안전성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.

또한, 본 발명의 원통형알칼리 2차전지의 제조방법에 의하면, 플러스극의 선단부가 충방전사이클의 진행에 따라서 팽윤하는 것을 제어할 수 있고, 플러스극과 마이너스극과의 사이의 거리가 변동하는 것을 제어할 수 있고, 세퍼레이터중의 알칼리전해액이 상기 플러스극으로 이동하는 것을 억제할 수 있다. 충방전사이클수명을 향상할 수 있는 등의 두드러진 효과가 있다.

Claims (15)

1. 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기와, 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군과, 상기 용기내에 수용된 전해액과, 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고, 상기 절연가스켓내에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 원형봉쇄판과, 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자와, 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브를 구비하고, 상기 용기의 상기 개구부의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기의 상기 접어 구부림부의 내부직경을 C로 했을 때에, 식B/{C[(A-C)/2]}1. 03 (1)을 만족하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
2. 제1항에 있어서, 식 1. 03B/{C[(A-C)/2]}1. 05 (2)를 만족하는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
3. 개구부와 상기 개구부의 아래쪽에 형성된 안쪽으로 돌출한 형상의 단부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기와, 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 통하여 제작된 전극군과, 상기 용기내에 수용된 전해액과, 바닥이 있는 원통형상이며 바닥부에 구멍을 갖는 절연가스켓, 상기 절연가스켓은 상기 용기내의 상기 단부에 재치되어 상기 개구부의 상단을 안쪽으로 접어 구부림으로써 상기 단부와 접어 구부림부로 둘러싸여진 공간에 압축상태로 배치되고, 가스누출구멍을 갖고 비커스경도가 170250Hv인 원형봉쇄판, 상기 봉쇄판은 상기 절연가스켓내에 배치되고, 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 단자와, 상기 단자와 상기 봉쇄판의 사이에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치된 안전밸브를 구비하고, 상기 가스켓의 압축하에서 상기 봉쇄판만을 접합고정한 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
4. 제3항에 있어서, 상기 비커스경도는 200230Hv인 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
5. 제3항에 있어서, 상기 용기의 상기 개구부의 내부직경을 A로 하고 상기 봉쇄판의 직경을 B로 하고, 또한 상기 용기의 상기 접어 구부림부의 내부직경을 C로 했을 때에 상기 전지는, 식B/{C[(A-C)/2]}1. 03 (1)을 만족하는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형전지.
6. 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기와, 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군과, 상기 용기의 상기 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판과, 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스누출구멍을 갖는 단자와, 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브와, 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭, 띠모양탭은 일단이 상기 플러스 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 사기 봉쇄판에 부착되는 것을 구비한 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
7. 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기와, 플러스극과 마이너스극을 그 사이에 세퍼레이터를 개재하여 소용돌이상으로 감아 돌림으로써 제작된 전극군과, 상기 전극군은 상기 용기내에 수납되고, 상기 용기내에 수용된 전해액과, 상기 용기의 상기 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판과, 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스통과구멍을 갖는 단자와, 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브와, 상기 용기내의 상기 전극군상에 배치되어 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 절연판과, 상기 가스누출구멍에 대향하는 위치에 구멍이 개구된 띠모양탭, 상기 띠모양탭은 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착되는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 때모양탭은 적어도 상기 구멍의 띠모양탭의 폭방향으로 인접하는 비개공영역의 폭이 확대된 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
9. 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기와, 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군과, 상기 용기의 상기 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판과, 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스통과구멍을 갖는 단자와, 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브와, 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착된 띠모양탭을 구비하고, 상기 띠모양탭은 서로 소망 거리를 두고 배치된 적어도 2장의 상승벽을 갖고, 또한 상기 상승벽은 상기 봉쇄판의 상기 가스누출구멍을 포함하는 둘레틀과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
10. 개구부를 갖는 바닥이 있는 원통형상의 용기와, 상기 용기내에 수납되어 플러스극과 마이너스극의 사이에 세퍼레이터를 끼워 넣어서 제작된 전극군과, 상기 용기의 개구부에 배치되어 가스누출구멍을 갖는 봉쇄판과, 상기 봉쇄판에 상기 가스누출구멍을 둘러싸도록 배치되어 가스통과구멍을 갖는 단자와, 상기 봉쇄판과 상기 단자의 사이에 상기 가스누출구멍을 막도록 배치된 안전밸브와, 일단이 상기 플러스극 또는 상기 마이너스극에 부착되고, 또한 타단이 상기 봉쇄판에 부착된 띠모양탭을 구비하고, 상기 봉쇄판은 상기 가스누출구멍의 둘레틀에 복수의 돌기를 갖고, 또한 상기 복수의 돌기는 상기 전극군과 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 원통형 전지.
11. 소용돌이형 전극군과, 알칼리전해액을 구비하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법이며, 상기 소용돌이형 전극군은 띠모양세퍼레이터로 S자상의 주머니를 형성하는 공정과, 상기 S자상의 주머니내에 띠모양 마이너스극의 선단부를 배치한 후 소망하는 둘레각도로서 감아돌리는 공정과, 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 플러스극을 그 선단부가 상기 마이너스극의 상기 선단부로부터 상기 감아돌림방향과 반대방향으로 소망하는 둘레각도 어긋나도록 하여 배치하고, 다시 감아돌리는 공정, 상기 플러스극은 수산화니켈을 포함하는 페이스트가 띠모양집전체에 충전된 구조를 갖는 것을 구비하는 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법.
12. 띠모양세퍼레이터로 S자상의 주머니를 형성하는 공정과, 상기 S자상의 주머니내에 띠모양 마이너스극의 선단부를 배치한 후 소망하는 둘레각도로서 감아돌리는 공정과, 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 플러스극을 그 선단부가 상기 마이너스극의 상기 선단부로부터 상기 감아돌림방향과 반대방향으로 소망하는 둘레각도 어긋나도록 하여 배치하고, 다시 감아돌림으로써 소용돌이형 전극군을 제작하는 공정, 상기 플러스극은 수산화니켈을 포함하는 페이스트가 띠모양집전체에 충전된 구조를 갖고, 상기 전극군을 용기내에 수납하는 공정과, 상기 용기내에 알칼리전해액을 2회 이상으로 분할하여 주입하는 공정, 최종 주입은 상기 용기의 바닥방향에 작용하는 원심력을 가하면서 실시하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법.
13. 제12항에 있어서, 상기 최종 주입 직전에 상기 용기내를 감압으로 하여 방치하는 처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법.
14. 띠모양세퍼레이터를 S자상의 주머니를 형성하는 공정과, 상기 S자상의 주머니내에 띠모양 마이너스극의 선단부를 배치한 후 소망하는 둘레각도로서 감아돌리는 공정과, 상기 마이너스극의 외측에 위치하는 세퍼레이터에 플러스극을 그 선단부가 상기 마이너스극의 상기 선단부로부터 상기 감아돌림방향과 반대방향으로 소망하는 둘레각도 어긋나도록 하여 배치하고, 다시 감아돌림으로써 소용돌이형 전극군을 제작하는 공정, 상기 플러스극은 수산화니켈을 포함하는 페이스트가 띠모양집전체에 충전된 구조를 갖고, 상기 전극군을 용기내에 수납하는 공정과, 상기 용기내에 알칼리전해액을 수용하는 공정과, 상기 용기를 봉쇄하는 공정과, 1사이클 이상의 충방전을 실시하는 활성화공정, 상기 활성화공정은 충전중에 상기 용기내의 온도를 0 40로 제어하는 것을 구비하는 것을 특징으로 하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법.
15. 제11항에서 제14항중 어느 한 항에 있어서, 상기 마이너스극의 상기 상단부와 상기 플러스극의 상기 선단부의 위치어긋남분량에 상당하는 둘레각도를 60 120로 하는 것을 특징으로 하는 원통형 알칼리2차전지의 제조방법.