KR100782993B1 - 이차전지 - Google Patents

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KR100782993B1
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쇼이치 하시모토
마사유키 도멘
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가부시키가이샤 엠앤지 에코 배터리
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Abstract

본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 특히 전극판으로부터의 활물질 탈락에 의한 단락을 방지할 수 있고, 또한 전극판과 전극단자의 전기적 접속을 확보하기 위한 것으로, 선회형 전극군(7)에 의한 정극판(2)으로부터의 활물질 탈락방지 수단에 의하면, 상기 세퍼레이터(3)의 부극측은, 상기 전극군(7)의 중심방향으로 절곡되어 있고, 또한 유연성이 있는 기체를 갖는 부극판(2)이 부극측 단면의 일부에, 활물질이 거의 존재하지 않는 전극단부(4')를 갖고, 이 전극단부(4')의 적어도 일부는 절곡된 이 세퍼레이터(3)로부터 노출되어 있으며, 이 전극단부(4')의 노출되어 있는 부분은, 부극측 집전판(6)을 개재하거나, 혹은 직접, 전지단자 혹은 전기조(8)와 전기적으로 접속되어 있는 전극군으로 이루어진다.
이차전지, 활물질, 전극단부, 세퍼레이터, 전기조

Description

이차전지{SECONDARY BATTERY}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 수직단면을 도시한 원통 밀폐형 전지의 개요도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 수직단면을 도시한 각형 밀폐형 전지의 개요도
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 의한 수직단면을 도시한 전극 판의 구조도
도 3b는 도 3a에 있어서 전극 판의 A-A' 단면의 간이 단면도
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 의한 수직단면도를 도시한 도 1의 정극측 확대개요도
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 의한 수직단면도를 도시하는 도 1의 부극측 확대단면도
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 의한 수직단면을 도시하는 도 2의 확대개요도
도 5b는 도 5a에 있어서의 전지의 상면도
도 6은 초기의 방전곡선을 도시하는 그래프
도 7은 사이클 수명 특성을 도시하는 그래프
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 정극판 2 : 부극판
3 : 세퍼레이터 4, 4' : 전극단부
5 : 정극 집전판 6 : 부극 집전판
7 : 전극군 8 : 전기조
9 : 정극 단자 캡 10 : 고무밸브 체
11 : 용접점 12 : 접촉점
13 : 집전판의 요철면 15 : 도전성의 전극 기체
14 : 활물질 분말을 주로 하는 혼합물
[비특허문헌1] FoamedNickel Positive Electrode for A High Performance Cylindrical Ni-Cd Battery Power Sources 12, 203(1988)
[비특허문헌2] Metal Hydride Electrode for High Energy Density Sealed Nickel-Metal Hydride Battery Power Sources 12, 393 (1988)
본 발명은, 방전율이 높은 하이파워용의 용도에 이용되는 이차전지, 특히 알 칼리 축전지에 유용한 이차전지에 관한 것이다.
최근, 시장에서 소형 이차전지에 대한 요망은, 먼저 저비용, 다음으로 고에너지 밀도 및 하이파워등을 강하게 요구하는 것이 많아 지고 있다. 이러한 이차전지의 전극으로는, 크게 나누어, 소결식과 페이스트식의 전극이 있다. 현재 주류의 Ni/Cd 전지, Ni/MH 전지 및 리튬(Li) 이차전지에 있어서는, 각각의 정·부 양전극에 저비용, 경량 및 고에너지 밀도를 특징으로 하는 페이스트식 전극이 채용되는 것이 많다. 페이스트식 전극은 전형적으로는 활물질이나 준활물질의 분말을 주재료로 하는 페이스트를 이용하여, 전극 기체(substratum) 내에 충진하였다가, 기체상에 도포·건조시켜 제작한다. 또, 전지에 이용되는 구조로서는, 도 1에 도시한 바와 같이, 정극판(1)과 부극판(2)이 세퍼레이터(3)를 개재하여 와권형상으로 권회되어 있는 와권형상의 전극군(7)을 이용하는 것이나, 도 2에 도시한 바와 같이 복수장의 정 부극이 세퍼레이터(3)를 개재하여 적층된 전극군(7)을 이용하는 것이 일반적이다.
이런 종류의 전지, 특히 와권형상의 전극군을 채용하는 원통밀폐형 전지에서는, 정극에는 1개의 전극 리드를 설치하고, 부극은 전극군의 바깥 둘레에 노출되어 직접 금속전기조와 접촉하는 구조가 채용되고 있는 것이 많다. 또 이 때, 양 전극으로 페이스트식을 이용하여도, 전극군을 전기조로 삽입하려면 하단의 세퍼레이터가 강하게 절곡되어 전극군의 하면 전체를 덮어 정극과 전기조(부극단자)와의 단락이 방지될 수 있다. 그러나 고 전력을 필요로 하는 경우는, 일반적으로 양전극의 전면에 기체 등을 노출시켜, 전극군의 양측으로부터 집전판을 제공하는 구조를 필 요로 한다. 이 경우는 적어도 전극군의 하면의 단락을 방지하는 것이 곤란하게 되어, 활물질의 탈락이 어렵게 되어 소결식 정극이 사용되었다.
설명의 편의상, 이차전지의 주류인 와권형상의 전극군을 채용하는 원통밀폐전지로 좁혀 이하 설명하기로 한다. 상기한 바와 같이, 페이스트식 전극을 정극 및 부극으로 이용하는 경우는, 충방전으로 전극의 활물질 또는 활물질을 흡수/방출하는 물질인 준활물질(이하, 이것들을 정리하여 「활물질」이라고 칭함.)의 분말이 팽창과 수축을 반복한 결과, 전극 전체가 팽창하게 되어, 충진된 활물질 등의 분말이 탈락하는 문제점이 있었다. 활물질의 탈락은, 반대의 극과 접촉하는 도전물로 되어, 전기적인 단락(이른바 쇼트)을 일으키는 문제가 있었다.
이점, 와권형상의 전극군의 윗바닥(上低) 및/또는 밑바닥(下低)를 덮어, 탈락한 활물질과 전극의 접촉을 방지하는 것도 고려할 수 있지만, 단독으로 전극군의 양 저변 부분을 덮게 되면, 전극과 전극단자의 접촉가능 부위가 제한되어, 고 에너지 밀도를 갖는 하이파워 용도의 이차전지로는 부족한 것으로 된다.
또한, 전극군의 단부를 절곡하여, 탈락한 활물질과 전극의 접촉을 방지하는 것도 고려하였으나, 통상 전극기판으로는 평균두께 60㎛ 이상을 갖는 팬틴메탈을 사용하고 있기 때문에 절곡이 어렵고, 무리하게 직각 가깝도록 절곡한 경우에는, 인접하는 반대의 극의 모서리를 강하게 눌러 넣는 것이기 때문에, 당해 눌러 넣은 부위에 있어 세퍼레이터를 통한 미소 단락이 생기는 위험성이 있다.
발명자들은 예의 검토한 결과, 이하의 수단을 이용하여 상기 과제를 해결하였다.
즉, 본 발명은 유연성을 가진 기체를 갖는 정극판의 정극측 단면에 활물질이나 준활물질 등을 제거한 전극 기체로 이루어지는 전극단부를 설치하여 이 세퍼레이터로부터 노출시켜, 세퍼레이터와 함께 절곡하여 부극의 단면을 이 세퍼레이터로 덮고, 노출된 정극단면의 전극 기체에 직접 정극측 집전판을 용접하거나, 유연성을 가진 기체를 갖는 부극판의 부극측 전극단부에 활물질 또는 준활물질 등을 제거한 전극기판 위에 만든 전극단부를 설계하여 이 세퍼레이터로부터 노출시켜, 세퍼레이터와 함께 절곡하여 정극의 단면을 세퍼레이터를 덮고, 노출된 부극 단면의 전극 기체를 전기조와 직접 또는 부극측 집전판을 개재하여 전기조와 접속하거나, 혹은 상기 수단을 양측 모두 이용하는 것을 주요한 특징으로 한다.
본 발명의 이차전지에 의하면, 전극군의 중심방향으로 절곡된 세퍼레이터는, 정, 부 극판으로부터 탈락한 활물질을 보존유지하고, 당해 정극의 활물질이 부극판이나 부극단자와 접촉하지 않게 된다. 이렇게 하여 전기적인 단락을 방지할 수 있다.
또, 와권형상의 전극군의 상면에는, 세퍼레이터와 함께 절곡된 전도성의 전극 기체의 일부가 세퍼레이터로부터 노출되어 있고, 전지의 정극측 집전판과 용접된 것에 의해 많은 접점을 갖도록 접촉할 수 있다. 또한, 하면에는, 마찬가지로, 부극기체의 일부가 세퍼레이터로부터 노출되고, 전지의 부극측 집전판이나 전기조 와 전기적으로 접속되어 있는 것에 의해, 부극판과 전기조가 많은 접점을 갖도록 접촉할 수 있다. 따라서, 고효율 방전용의 이차전지로서 효과적인 것이 될 수 있다.
또한, 상기 정극 및/또는 부극의 전극 단부를 이루는 도전성의 기체를 유연성이 있는(flexible) 것으로 함으로써 절곡이 용이하게 되기 때문에, 용이하게 이 기체부분을 세퍼레이터로부터 노출시킬 수 있고, 또 세퍼레이터와 함께 절곡되어도 인접하는 반대의 극을 강하게 눌러 넣을 필요가 없기 때문에, 당해 눌러 넣는 부위에서 미소 단락이 생기지도 않는다.
또, 상기 정, 부극판의 전극단부와, 정,부극측 집전판 각각과의 전기접속이 용접되어 있는 경우에는, 이 정, 부극판과 각각의 집전판과의 접속이 강하고 견고한 것이 되어 안정성이 뛰어나다.
또한, 전극 기체는, 니켈, 철, 니켈도금강판, 알루미늄, 또는 동을 주성분으로 하는 금속으로 함으로써, 전해액 중에 있어서 화학적 안정성이 풍부해지고, 경제적인 전극 기체로 할 수 있다.
또, 상기 부극판의 전극단자가, 이차원 형상이거나 또는 이차원 가공된 것인 것 및/또는 가요성(可撓性)을 갖는 것이기 때문에, 부극판의 절곡을 용이하게 행할 수 있다.
또한, 상기 정, 부극판의 전극단부의, 상기 세퍼레이터로부터 노출된 부분의 길이를 0.2~2.0㎜로 함으로써, 전극판이 와권형상으로 권회되어 있는 전극군에 있어서, 당해 전극단부가 절곡된 후에도, 상기 정,부극 집전판과 전기적 접촉이 용이 하게 된다.
이상, 와권형상 전극군에 있어서, 정, 부극의 구성을 예로 들어 본 발명으로 얻어지는 효과를 설명하였으나, 적층된 전극군에 의한 정, 부극의 구성으로도 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 그중에서도 본 발명의 이차전지 중, Ni/MH 전지의 경우, 정극의 활물질의 주재료는, 니켈산화물(Ni (OH)2) 의 분말이고, 이 분말들의 결착성질도 결핍된 재료이기 때문에, 부극측에 있어서 정극판으로부터의 활물질 탈락의 문제는 큰 것이고, 더욱이 본 발명에서 얻어지는 효과는 크다. 또한, 부극측, 정극측의 양방을 상기 구성으로 한 경우에는, 부극판 및 정극판의 양측으로부터의 활물질의 탈락방지 효과를 갖게 되는 것이므로, 본 발명으로 얻어지는 효과가 가장 좋게 발휘된다.
덧붙여, 하이 파워를 요구하는 전지는, 일반적으로, 정, 부극에서도 박형(薄型)전극이 사용되어, 필연적으로 전극 기체도 얇아지고, 또 물리적 강도가 약해지게 된다. 이러한 경우는 특히 본 발명으로 얻어지는 효과가 크다.
발명을 실시하기 위한 최적의 형태
이하, 본 발명에 있어서, 정극판으로부터 활물질이 탈락하고, 부극전극과 단락되는 것을 방지하는 수단의 경우를 예로 들어, 도면을 이용하여 설명하기로 한다. 단, 본 발명의 양태는, 이들 도면의 양태에 한정되는 것은 아니다. 또, 부극판의 활성물질 탈락에 의한 정극 전극과의 단락방지 수단도 마찬가지의 수단에 의해 달성할 수 있다.
도 4b는 본 발명에 의한 전극의 구성을 나타내기 위한 것으로, 이 전극군의 부극측의 일부를 도시한 단면 개요도이다. 전극판이 와권형상으로 권회되어 있는 전극군에 있어서는, 그 수직단면은 『정극판(1), 세퍼레이터(3), 부극판(2), 세퍼레이터(3)』을 하나의 단위로 하고, 중심부로부터 원주부로 반복하여 복수 존재하는 것으로 한다. 도 4b는, 우측이 중심방향, 좌측이 원주부 방향으로 하였다. 또, 도 4a에는, 이 전극군의 정극측의 일부를 도시한 단면 개요도를 도시하였다.
활물질 등이 제거된 부극기체의 일부가, 부극의 아랫쪽의 전극단부를 구성하고, 세퍼레이터(3)로부터 그 일부가 노출되어, 부극 집전판(6)과 전기적으로 접속되고 있다. 부극의 경우는, 금속제의 기체(基體) 등은 부식되기 어렵기 때문에, 노출된 전극단부와 부극 집전판(6)은 접촉만 되어도 되지만, 다수점에서 용접되게 되면, 더욱 안정된 저저항이 얻어지게 된다. 또, 이 용접점은 1개 지점에 집중되지 않는 것이 바람직하기 때문에, 용접점은 와권형상 전극군의 중심으로부터 복수개의 방사형상으로 존재하는 것이 바람직하다. 이 부극 집전판(6)은 전기조(8)와 접촉 또는 용접되고, 전체적으로 저저항인 전기적 접속이 부극(2)과 전기조(8)의 사이에 이루어지게 된다. 또, 이 구성에 의하면, 부극이 1장으로 구성되어 있어도, 복수장이 간격을 두고 연속적으로 구성되어도, 문제없이 전기적 접속이 가능하다.
또 도 4b에 도시한 정극판의 아랫쪽은 부극측 전극단부와 세퍼레이터(3)를 동시에 절곡함으로써, 자루형상으로 둘러싸이는 구조로 되어 정극의 활물질 또는 준활물질 분말등의 탈락에 기인하는 정,부극의 단락을 방지할 수 있다. 또, 여기에 서는 부극 집전판(6)을 사용하는 구성도를 도시하고 있으나, 앞서 기술한 바와 같이 전위적인 관계로부터 부극의 전극단부(4')를 구성하는 금속제의 기체가 부식되지는 않는다. 따라서, 집전판(6)을 사용하지 않고, 부극의 전극단부(4')와 전기조(8)가 직접 접하는 구조로 되어도 된다.
또한, 도 3a는 전극판의 구성을 도시한 도면이다. 도면 중의 부호는 정극판인 경우를 도시하고 있으나, 부극판도 마찬가지의 구조이다.
또 도 3b는, 도 3a의 전극판(1)의 A-A' 단면에 있어서 간이 단면도를 도시한다. 도전성인 전극 기체에 활물질이나 준활물질을 주로 하는 혼합물이, 이 기체의 양측으로부터 충진 및/또는 도포 부착(塗着)되어 최종적으로는 롤 프레스 등으로 가공되고 있다.
전극의 전극단부(4)는, 이 전극의 단면에 따라 활물질 등이 거의 제거된 기체로 구성되고, 세퍼레이터(3)와 함께 절곡되기 쉽게 되고 있다. 또 당해 전극단부(4)는 활물질 등의 충진이나 도포 부착 조작에 앞서 프레스 등으로 이차원화에 가깝게 되면, 활물질의 제거 등이 용이하여 바람직하다. 또 활물질 등이 거의 전극단부(4)에 존재하지 않는 쪽이 다음의 용접 조작 등이 용이하게 되어 바람직하다.
본 발명에 있어서 정극판(1) 및 부극판(2)의 전극 기체의 재료로는, 내전해액성을 갖는 도전물질, 그 중에서도 금속을 이용하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 Ni/Ca 전지나 Ni/MH 전지로 대표되는 알카리 축전지로서는, 니켈, 철, 니켈도금강판, Li 전지계로서는 알루미늄, 또는 동의 어느 하나를 주성분으로 하는 금속을 예로 들 수 있다.
본 발명의 이차전지의 설명예로서는, 정극의 활물질 탈락을 방지하기 위해, 와권형상으로 권회되어 있는 이 세퍼레이터(3)의 적어도 일단을, 이 전극군의 중심방향으로 (도 4b의 예에서는 우측으로 향하게) 절곡 한다. 이러한 구성에 의하면, 세퍼레이터(3)의 당해 절곡된 부분이 정극의 탈락된 활물질을 보존유지하기 때문에 부극전극과의 단락은 생기지 않는다. 절곡된 중에 부극의 전극단부(4')를 세퍼레이터로부터 노출시키기 위해서는, 부극의 전극단부(4')의 단면을 세퍼레이터(3)의 단면보다 길게 함으로써 행한다. 세퍼레이터(3)를 전극군의 원주방향으로는 아니고, 중심방향으로 절곡하는 것은, 절곡이 용이하게 하는 것과 함께 전극군의 직경이 커지도록 하여 전기조로의 삽입에 지장을 일으키는 것을 방지하기 위한 것이다.
본 발명에서는, 부극판(2)의 전극단부(4')의 세퍼레이터(3)로부터 노출된 부분을 이용하여, 전지의 부극 집전판(6)이나 전기조(8)와 전기적으로 접속한다. 도 4b에는, 부극 집전판(6)을 개재하여, 부극판(2) 전극단부(4')와 전지의 전기조(8), 즉 부극의 전지단자를 전기적으로 접속한 경우를 예시하였다. 이러한 부극측 집전판(6)은, 부극의 전극단부(4')와 전극단자와의 접속을 개재하는 것이다. 따라서, 부극측 집전판(6)에는, 도전성이 뛰어나고 또한 내전해액성을 갖는 금속을 재료로 하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 알카리 축전지의 경우는, 전극기재와 같은 니켈, 철, 니켈도금강판, Li 전지의 경우는, 정극 집전판으로서는 알루미늄을, 부극 집전판으로는 동을 주성분으로 하는 금속을 예로 들 수가 있다. 부극판(2)의 전극단부(4')와, 부극 집전판(6)과의 전기적 접속은, 당해 접속을 확실하고 강고한 것으로 하기 위하여, 용접으로써 행하는 것이 바람직하다. 단, 상기 부극측 집전판 (6)을 이용하지 않고, 부극판(2)의 전극단부(4')와 전기조(8)나 전지단자를 직접 접속하는것도 가능하다. 또한, 전극단부(4')는 도 4b에 도시한 예보다도 더욱 길게 할 수 있다. 이렇게 함으로써, 전극단부(4')와 부극측 집전판(6)을 용접할 때, 이웃하는 전극단부(4')들도 용접할 수 있기 때문에, 용접을 더욱 강고한 것으로 할 수 있다.
또한 정극판(1) 및 부극판(2)의 전극 기체는, 단부(4, 4')를 절곡하기 용이하도록 하기 위해, 유연성이 있는 기체로 하는 것이 필요하다. 여기에서 『유연성이 있는 기체』란, 두께 100㎛ 정도의 세퍼레이터(3)와 함께 절곡한 때 용이하게 90도 가까워지도록 절곡할 수 있는 성질을 말한다. 유연성이 있는 기체로 하는 방법의 하나로서, 기체의 두께를 얇게 하는 방법을 들 수 있다. 구체적으로는, 어닐을 실시한 니켈의 경우에는, 평균두께 40㎛ (약 350g/㎡ 에 상당) 이하의 금속사용량으로 가공한 것이 상기 유연성이 있는 기체인 조건을 만족한다. 또 약 3㎛ 의 니켈 도금을 실시한 강판에 있어서는, 평균두께 20㎛ (약 250g/㎡ 에 상당) 이하의 사용량으로 가공된 것이 상기 유연성이 있는 기체인 조건을 만족한다. 또한, 알루미늄이나 동을 기판으로 이용하는 경우는 어닐이 불필요하고, 어느 경우도 평균 두께 50㎛ 이하의 사용량이라면, 상기 유연성이 있는 기체인 조건을 만족한다.
또, 본 발명에 있어서 부극판(2)의 전극단부(4')는, 이차원 형상이거나 또는 이차원 가공된 것인 것이 바람직하다. 여기에서 『이차원 형상』이란, 전극반응의 집전성능을 높이기 위하여 삼차원화 된 원래의 도전성 기체를 가압 조작 등에 의해 이차원에 가깝도록 하는 것이다. 이에 따라서 충진이나 도포 부착된 활물질 분말이 제거되기 쉽고, 전극집전판이나 전극단자와의 전기적 접합 또는 접촉이 개선된다. 또한, 부극판(2)의 전극단부(4')를 이와 같은 상태로 함으로써, 전극단부(4)에 있어서 절곡 가공이 용이하게 된다. 이차원 가공은, 금속판 등 전극기판으로 이용하는 재료를 먼저 롤러 프레스 등으로 압연함으로써 행할 수 있다. 또 처음부터 이차원적인 전극 기체를 채용하고 있는 경우는, 상기의 가압조작은 불필요하고, 단지 유연성이 있는 특성을 만족하는 것만으로 된다.
또한, 본 발명에 있어서 부극판(2)의 전극단부(4')의 세퍼레이터(3)로부터 노출되어 있는 부분의 길이는 0.2~2.0㎜로 하는 것이 바람직하다. 노출되어 있는 부분이 이 범위의 길이라면, 절곡이 쉽고, 또한 부극 집전판(6)이나 전기조(8)와 전기적으로 접촉하기 때문에 전극단부(4')를 노출시키는 것만으로 충분하기 때문이다.
또 부극 집전판(6)은, 그 표면에 미세한 요철을 무수히 구비하여, 미세하게 삼차원화된 것인 것이 바람직하다. 여기에서 말하는 『무수한 요철』이란, 구체적으로는 발포형상 금속판, 물결형상 가공판, 직경 1㎜ 정도의 무수한 구멍이 열린 판으로 그 때 버(burr)를 남긴 것 등을 말한다. 이러한 요철을 무수하게 구비함으로써, 부극판(2)의 전극단부(4')와의 용접을 용이하게 하거나, 접촉강도를 개선하여 저항을 저감시킬 수 있다.
세퍼레이터(3)의 재료로는, 수지 섬유 등 공지의 재료를 이용하는 것이 가능하다. 이 경우, 일반적으로는 합성수지 섬유의 부직포로 절곡에 대한 강도나 내전해액성 등이 있다면 되지만, 알칼리 축전지로서는, 그중에서도 술폰화 (sulfonamide) 처리에 의해 친수성(親水性)을 부여한 폴리올레핀계 합성수지섬유로 이루어지는 박형 부직포로 되는 것이 바람직하다. 이 폴리올레핀계 합성수지 섬유는 박형이고, 또 절곡된 때에도 크랙등이 생기기 어렵기 때문에, 본 발명의 세퍼레이터(3)의 재료로서 적합하다.
(제조방법)
범용의 이차전지로는 도 1에 도시한 원통 밀폐형과 도 2에 도시한 각형 밀폐형의 두 종류가 있다. 여기에서는 전자의 예를 들어 상기 본 발명의 이차전지에 있어서 전극군의 제조방법에 대해 이하 설명하기로 한다. 본 발명에 의한 전극군(7)으로는, 먼저, 정극판(1), 부극판(2), 세퍼레이터(3)의 폭을 조정하여 중첩시킨다. 이 때 부극판(2)의 부극측 단면에는, 활물질 등을 거의 제거하고, 노출된 도전성 전극 기체를 단면을 따라 물결(frill) 형상으로 배치된 전극단부(4')를 설치한다. 도 4a, 4b는 와권형상 전극군의 정극측 및 부극측의 개략단면도이다. 여기에서 정극판(1), 세퍼레이터(3), 부극판(2)를 중첩한 경우, 부극측의 단면은 세퍼레이터보다 0.2~2.0㎜ 돌출되어 있는 것이 바람직하다.
정극판(1)을 적절히 이동시켜 전극을 와권형상으로 권회시켜 전극군을 제작하면, 부극측에서는, 세퍼레이터(3)와 부극판(2)의 전극단부(4')가 부극측의 단면으로부터는 튀어나온 상태로 된다. 도 4b는, 이 단계에 있어서 이 전극군의 부극측의 일부를 도시한 개략단면도이다. 세퍼레이터(3)를 전극중심 방향으로 절곡하면, 세퍼레이터(3)는 정극판(1)의 단면을 덮고, 또 부극판(2)의 전극단부(4')의 일부는, 세퍼레이터(3)로부터 노출된다. 이 형상이라면, 정극판(1)으로부터 활물질이 탈락하여도 단락되지 않고, 또 부극판(2)과 부극단자(6) 또는 전기조(8)와 접속부위를 확보할 수 있다.
(실시예)
(실시예 1)
두께 약 30㎛인 니켈 박을 요철 간 칩 약 300㎛인 요철로 약 300㎛로 보이는 두께로 입체화된 전극 기체에, 평균직경 15㎛의 Ni(OH)2 분말 100 중량부에 대해, 산화코발트(CoO) 8 중량부, 산화아연 (ZnO) 5 중량부와 불소 수지계의 미세분말 2.5 중량부의 수용액 페이스트(함수율 약 21wt%)를 충진, 도포 부착하고, 100℃ 에서 건조 가공후 가압조작을 실시하여 두께 400㎛인 정극판을 얻었다. 이어서, 이 정극판을 폭 37㎜, 길이 450㎜로 절단하고, 1개의 긴변을 따라 끝에서부터 2㎜ 간격으로 충진, 도포 부착된 혼합분말을 블라스트로 표면과 이면으로부터 제거하고, 전극 기체를 노출시켜, 도 3a 및 3b에 도시된 서브 C(Cs) 사이즈 Ni/MH 전지용 정극판을 얻었다.
두께 약 20㎛ 인 동종의 전극 기체에, 범용의 평균입경 약 30㎛ 인 MnNis계 수소흡장 함금분말 100 중량부에 대하여, 카본 분말 1 중량부, 카르복실메틸셀룰로이즈 1.5 중량부와 불소 수지계의 미세분말 1 중량부의 수용액 페이스트(함수율 14wt%)를 충진, 도포 부착하고, 90℃로 건조후 가압조작을 실시하여, 두께 230㎛ 인 부극판을 얻었다. 계속하여, 이 부극판을 폭 37㎜, 길이 540㎜로 절단하여, 하나의 긴변을 따라 끝으로부터 2㎜의 간격으로 충진, 도포 부착된 혼합분말을 블러 스트로 표면과 이면으로부터 제거하여, 전극 기체를 노출시켜, 도 3a 및 3b에 도시한 서브 C(Cs) 사이즈 Ni/MH 전지용 부극판을 얻었다.
얻어진 정극판과 부극판을 두께 50㎛, 폭 38㎜인 폴리올레핀계 부직포의 세퍼레이터와 함께 와권형상의 전극군을 구성하였다. 또, 이 때는, 정,부극의 위치를 이동시켜 권회하고, 각각의 노출된 기체가 세퍼레이터로부터 0.5㎜ 노출되도록 구성하고, 권회후에는 테이프로 바깥 둘레를 고정하였다. 이 때의 정극측 및 부극단자측의 단면개략도를 도 4a 및 4b에 도시하였다. 이어서, 전극군의 상단측에 노출된 정극기체를 세퍼레이터와 함께 중심방향으로 절곡시켜, 세퍼레이터로부터 노출된 정극기체의 일부에 윗방향으로부터 미세한 요철을 구비한 두께 200㎛로, 전극군의 직경보다 작은 원판형상의 니켈제의 집전판을 4조의 방사형상으로 용접하였다.
한 쪽의 부극도, 전극군의 하단측에 노출된 부극기체와 세퍼레이터를 마찬가지로 절곡하여, 그 상태로 두었다. 실시예 1의 기체는 두께가 유연성이 있는 기체이기 때문에, 용이하게 절곡할 수 있었다.
다음으로, 범용의 Cs 사이즈 전기조의 내부의 바닥부에 부극기체를 원판형상으로 잘라낸 기체 집전판을 배치하고, 이어서 상기의 전극군을 삽입하고, 그것에 30% KOH 수용액 3.5㏄를 주액한 다음, 정극집전판을 범용의 덮개 체로 용접하여, 용량 3700㎃h의 C(Cs) 사이즈 Ni/MH 전지를 제작하였다.
또한, 여기에서는 부극측의 집전판과 부극의 노출기체의 전기적 접합을 접촉만으로 행하는 예를 나타내었지만, 전극군의 중심부 공간에 전극봉을 바닥부까지 삽입하여, 집전판과 전기조를 용접시켜도 된다. 또, 정극판 및/또는 부극판은, 각 각 복수장으로 연속적(seires)으로 와권형상으로 군(群)을 구성하고, 마찬가지로 조작하여, 각각의 단자와 접속하여도 된다. 또한 본 실시예에 있어서, 정, 부극의 전극 기체는 니켈 박의 입체화 기체의 예를 나타내었으나, 세퍼레이터와 함께 절곡을 행할 때, 조작이 용이한 발포형상 니켈 다공체 등을 사용하여도 된다.
(비교예)
종래, 본원과 같은 정, 부극의 집전판을 사용하는 전극군의 구성은, 정, 부극 각각의 노출 기체에 필요에 따라 폭 2㎜ 정도의 니켈 박(두께 100~200㎛)에 균질(seamless)의 용접을 실시하여 강도를 높여, 세퍼레이터와 함께 절곡하는 조작을 실시하지 않고, 상하의 전극군에 각각의 집전판을 맞닿게 하여, 용접을 실시하였다. 또한 일반적인 Ni/MH 전지에서는 정극의 기체에는 발포형상 니켈 다공체가, 부극의 기체에는 강판에 니켈 도금을 실시한 펜틴 메탈이 사용되고, 세퍼레이터로는 본 실시예 1보다 두꺼운 두께 120㎛ 정도의 폴리플로필렌 부직포가 채용되었다. 이것은, 본 실시예의 양 전극이 유연성이 있는 것에 대하여, 범용의 정, 부극은 권회시에 나누어져 예각부를 발생시켜 단락의 원인으로 되기 때문에, 세퍼레이터를 두껍게 할 필요가 있다.
실시예 1과 마찬가지인 활물질 또는 준활물질을 주로 하는 미세분말 혼합물을 이용하여, 상기의 정, 부극기체를 채용하고, 정극 노출 기체에 200㎛인 니켈 박을 용접하여 보강하고, 부극노출 기체는 보강하지 않고, 양극으로부터 정, 부극 집전판을 용접하여, 이후 실시예 1과 마찬가지로 하여 용량 3300㎃h인 Cs 사이즈의 Ni/MH 전지를 제작하였다.
실시예 1에서 얻어진 Cs 사이즈의 Ni/MH 전지 10개의 평균 임피던스는 약 5mΩ, 비교예에서 얻어진 전지 10개의 평균 임피던스는 약 약 5.5mΩ 으로 거의 같은 정도이었다.
도 6에는, 본 실시예에서 얻어진 Cs 사이즈의 Ni/MH 전지 10셀의 초기 방전용량 및 비교예에서 얻어진 같은 전지 10셀의 초기 용량의 평균방전 곡선을 각각 b 및 c 로 나타내었다. 본 발명의 정, 부극전판의 집전구조가 효과적으로 발휘되고, 물리적인 강도에서 떨어지는 전극 기체를 이용한 구조에서는, 부차적인 효과로서 박형의 세퍼레이터가 채용될 수 있도록 함으로써, 전지 용량이 약 10% 증가하였다.
도 7에는, 본 실시예에서 얻어진 Cs 사이즈의 Ni/MH 전지 5셀과 비교예에서 얻어진 동형전지 5셀의 사이클 수명시험을 나타내었다. 충방전은, 1 사이클(C)에서 100% 충전하고, 1 사이클(C)에서 1.0V 까지 20℃의 분위기하에서 반복하였다. 기본적으로는, 100 사이클마다 0.1C에서 120% 충전, 0.2C에서 1.0V 까지 방전을 행하여, 용량을 측정하고, 그 결과를 플롯하였다.
본 발명에 의한 전지는 5셀로도 d-d'로 표시되는 범위에 들지만, 비교예의 전지는 4셀로도 사이클수가 남는 중에 미소단락을 발생하여 용량저하를 일으켰다(e1~e4).
소결식 전극을 사용하는 범용의 전지에서는, 이렇게 조기 단계에서의 미소 단락을 생기게 하기 어렵지만, 페이스트식의 일종인 발포 메탈식 정극을 이용하여 범용전지의 구조를 채용하면 상기와 같은 결과가 얻어진다. 이것은 충반전을 반복함으로써 정극판이 신장되면 동시에 전극단부로부터 활물질 분말 등이 탈락하여, 미소단락이 생기는 것도 고려하고 있다. 이것에 대하여, 본 발명은 부극 및/또는 정극의 노출기체에 전극단부가 세퍼레이터와 함께 절곡되고, 이 세퍼레이터가 반대의 극의 단면을 피복하기 때문에, 미소 단락이 예방된다고 생각되는 것이다.
(실시예 2)
실시예 1과 마찬가지로 하여 얻어진 정극을 5㎝×4㎝로 절단하고, 일방의 긴변을 따라 폭 2㎜로 활물질 분말 등을 제거하여, 전극 기체를 노출시킨다. 이어서 이 노출부를 제거하여 실시예 1과 마찬가지의 세퍼레이터로서 열용착에 의해 자루형상으로 둘러쌌다. 부극에 대해서도 실시예 1에서 얻어진 전극과 마찬가지로 조작을 실시하였다.
상기의 정극 10장과 부극 11장을, 도 5b에 도시한 바와 같이 중첩시키고, 이어서 각각의 전극의 노출부를 세퍼레이터와 함께 일방향으로 절곡시켜, 각각의 집전판을 용접하고, 각형의 전기조에 투입, 주액, 입구를 봉하도록 실시하여 약 7Ah의 각형 Ni/MH 전지를 얻었다. 또한, 집전판의 용접 전에 세퍼레이터와 함께 절곡된 노출부에 용접하기 쉽도록 바깥측의 전극의 노출부를 역으로 굽혀도 된다.
또한, 본 발명의 실시예 1 및 2는 LiCoO2, LiNiO2 또는 LiMn2O4 등을 정극의 주재료로 하고, 그것을 약 10㎛ 두께의 알루미늄(Al) 박 또는 그 입체화를 실시한 기체에 도포 작업한 정극과 카본이나 주석(Sn), 철(Fe), 규소(Si) 등의 산화물을 주재료로하여, 그것을 약 10㎛ 두께의 동박 또는 그것의 입체화를 실시한 기체에 도포 작업한 부극과 폴리올레핀계의 미세공막(두께 약 20㎛)으로 이루어진 세퍼레 이터 및 에틸렌카보네이트 등을 주재료로 하는 유기전해액으로 구성되는 리튬(Li)이차전지에도, 마찬가지인 원리로 적용할 수가 있다. 또, 정극의 집전판에는 알루미늄(Al) 판을, 부극의 그것에는 구리(Cu) 판을 사용하는 것도 바람직하다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 이차전지는, 하이브리드 전기자동차, 전동공구와 같은 하이파워 용도의 전지로서 적합하게 산업상 이용할 수 있다.

Claims (17)

  1. 정극판과 부극판이 세퍼레이터를 개재하여 와권형상으로 권회되어 있는 전극군을 이용하는 이차전지에 있어서,
    (a) 이 정극판 및/또는 이 부극판이, 유연성이 있는(flexible) 전극기판에 활물질 또는 활물질을 흡장, 방출하는 물질(이하, 준활물질이라 칭함)을 충진 및/또는 도포시킨 것으로,
    (b) 동심원상 또는 타원상의 와권형상으로 권회되어 있는 이 세퍼레이터의 적어도 일단이, 이 전극군의 중심방향으로 절곡되어 있고,
    (c) 이 정극판의 정극측 단면에는 활물질 또는 준활물질이 거의 존재하지 않는 전극기체로 이루어지는 전극단부를 갖고, 이 전극단부의 적어도 일부는, 절곡된 이 세퍼레이터로부터 노출되어 있고, 이 전극단부의 노출되어 있는 부분이, 전지의 정극단자와 전기적으로 접속되어 있고, 이 세퍼레이터가 이 전극군의 중심방향으로 절곡되어 부극의 단면을 덮고 있고 이 부극판의 부극측 단면에는 활물질 또는 준활물질이 거의 존재하지 않는 전극 기체로 이루어지는 전극단부를 갖고, 이 전극단부의 적어도 일부는, 절곡된 이 세퍼레이터로부터 노출되어 있고, 이 전극단부의 노출되어 있는 부분이, 전지의 부극단자와 접속되어 있는 내전해액성의 부극측 집전판과 전기적으로 접속되고, 이 세퍼레이터가 이 전극군의 중심방향으로 절곡되어 정극의 단면을 덮는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 복수의 정극판과 복수의 부극판이 세퍼레이터를 개재하여 중첩된 전극군을 이용하는 이차전지에 있어서,
    상기 전극군은,
    (a) 이 정극판 및/또는 이 부극판이, 유연성이 있는 전극 기체에 활물질 또는 활물질을 흡장, 방출하는 물질(이하, 「준활물질」이라 칭함.)을 충진 및/또는 도포시킨 것으로,
    (b) 이 복수의 정극판과 이 복수의 부극판은 각각 일단면에 활물질 또는 준활물질을 제거하고, 노출된 전극의 기체를 상기 단면을 따르도록 하고,
    (c) 이 복수의 정극판과 이 복수의 부극판은 각각 상기의 노출된 전극 기체로 구성되는 전극단부를 남겨 세퍼레이터에 포함되도록 하고,
    (d) 전극군의 일면에 돌출된 이 복수의 정극판의 전극단부 및 반대면으로 돌출된 이 복수의 부극판의 전극단부는, 이 전극군의 일면을 덮도록 절곡되어 있고,
    (e) 이 절곡된 전극단부는, 각각의 전지단자와 전기적으로 접속되어 있는 정극측 집전판 및 부극측 집전판과 전기적으로 접속되어 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 활물질 또는 준활물질의 분말이 제거된 전극단부는, 상기 세퍼레이터와 함께 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정극판의 전극단부와 정극측 집전판과의 전기적 접속은 용접으로 되어 있고, 상기 부극판의 전극단부와 부극측 집전판과의 전기적 접속은 접촉 또는 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 전극 기체는, 니켈, 철, 니켈도금강판, 알루미늄, 및 동으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 주성분으로 하는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 전극단부는, 이 전극의 기체가, 이차원 형상 또는 이차원 형상으로 가압 가공된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 전극단부는, 가소성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 전극단부의, 상기 세퍼레이터로부터 노출되어 있는 부분의 길이가 0.2~2.0㎜ 인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 정극측 집전판 및/또는 상기 부극측 집전판의 표면에는, 미세한 요철을 무수하게 구비한 것인 것을 특징으로 하는 알칼리 축전지.
  10. 정극판과 부극판이 세퍼레이터를 개재하여 와권형상으로 중첩되어 있는 전극군을 이용하는 이차전지에 있어서,
    상기 전극군은,
    (a) 이 정극판 및/또는 이 부극판이, 유연성이 있는 전극 기체에 활물질 또는 준활물질의 분말을 충진 및/또는 도포 부착시킨 것으로,
    (b) 와권 형상으로 권회되어 있는 이 세퍼레이터의 적어도 일단이, 이 전극군의 중심방향으로 절곡되어 있고,
    (c) 이 정극판의 정극측 단면에는 활물질 또는 준활물질이 거의 존재하지 않는 전극 기체로서 이루어지는 전극단부를 갖고, 이 전극단부의 적어도 일부는, 절곡된 이 세퍼레이터로부터 노출되어 있으며, 이 전극단부의 노출되어 있는 부분은, 전지의 정극단자와 전기적으로 접속되어 있는 내전해액성의 정극측 집전판과 전기적으로 접속되고, 이 세퍼레이터가 이 전극군의 중심방향으로 절곡되어 부극의 단면을 덮고 있고 이 부극판의 부극측 단면에는 활물질 또는 준활물질이 거의 존재하지 않는 전극 기체로서 구성되는 전극단부를 갖고, 이 전극단부의 적어도 일부는, 절곡된 이 세퍼레이터로부터 노출되어 있으며, 이 전극단부의 노출되어 있는 부분이 직접 전기조에 접하거나, 내전해액성의 부극측 집전판을 개재하여 전기적으로 접속되고, 이 세퍼레이터가 이 전극군의 중심방향으로 절곡되어 정극의 단면을 덮고 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 세퍼레이터로부터 노출되어 있는 상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 활물질 또는 준활물질의 분말이 제거된 전극단부는, 상기 세퍼레이터와 함께 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 정극판의 상기 정극측 단면과 정극측 집전판과의 전기적 접속은 용접으로 되어 있고, 상기 부극판의 부극측 단부와 부극측 집전판과의 전기적 접속은 접촉 또는 용접으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  13. 제 10항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 상기 부극판의 전극 기체는, 니켈, 철, 니켈도금 강판, 알루미늄, 및 동으로 이루어진 군으로부터 선택된 금속을 주성분으로 하는 금속으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이차전지.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 부극판의 적어도 상기 세퍼레이터로부터 노출되어 있는 부분은, 이차원 형상 이거나 또는 이차원 형상으로 가압 가공되어 있는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 부극판의 적어도 상기 세퍼레이터로부터 노출되어 있는 부분은, 가소성을 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 정극판 및/또는 부극판의 상기 세퍼레이터로부터 노출되어 있는 부분의 길이는 0.2~2.0㎜ 인 것을 특징으로 하는 이차전지.
  17. 제 10항에 있어서,
    상기 정극측 집전판 및/또는 상기 부극측 집전판의 표면에는, 미세한 요철을 무수히 구비한 것을 특징으로 하는 이차전지.
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Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140030567A1 (en) * 2005-04-26 2014-01-30 Powergenix Systems, Inc. Heat sealing separators for nickel zinc cells
KR100670441B1 (ko) * 2005-11-29 2007-01-16 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
JP2007213820A (ja) * 2006-02-07 2007-08-23 Hitachi Vehicle Energy Ltd 二次電池
JP4293247B2 (ja) * 2007-02-19 2009-07-08 ソニー株式会社 積層型非水電解質電池およびその製造方法
CN100517852C (zh) * 2007-08-21 2009-07-22 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种卷绕式锂离子电池及其制作方法
FR2921195B1 (fr) * 2007-09-13 2009-11-06 Batscap Sa Procede et dispositif pour la fabrication d'ensambles de stockage d'energie electrique
JP2010061892A (ja) * 2008-09-02 2010-03-18 M & G Eco Battery:Kk 渦巻き電極群を有する二次電池
CN102272979A (zh) * 2009-07-17 2011-12-07 松下电器产业株式会社 电池以及电池单元
WO2011031778A1 (en) * 2009-09-08 2011-03-17 Powergenix Systems, Inc. Heat sealing separators for nickel zinc cells
KR101107075B1 (ko) * 2009-10-28 2012-01-20 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP6020442B2 (ja) * 2011-03-25 2016-11-02 株式会社Ｇｓユアサ 円筒形電池及び電池用電極構造
EP2736098B1 (en) 2011-07-20 2019-01-09 GS Yuasa International Ltd. Cylindrically shaped battery
CN103579687B (zh) * 2012-07-31 2019-04-12 株式会社杰士汤浅国际 电池
EP3032611B1 (de) 2012-09-11 2017-04-26 swissbatt AG Batterie mit präzis positioniertem aufbau
JP6376442B2 (ja) * 2014-05-22 2018-08-22 株式会社Ｇｓユアサ 蓄電素子
WO2017063880A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Robert Bosch Gmbh Weld-free electrode plate for a battery cell
WO2017063876A1 (en) * 2015-10-16 2017-04-20 Robert Bosch Gmbh Weld-free current collector for a battery cell
JP2019075291A (ja) * 2017-10-17 2019-05-16 トヨタ自動車株式会社 正極およびそれを備えるアルカリ二次電池
WO2020056348A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Tiveni Mergeco, Inc. Interface between jelly roll area of a battery cell and cell can
WO2022109394A1 (en) * 2020-11-23 2022-05-27 James Beecham Configuring and maintaining shingled overlaps of electrode extensions at end plate of jelly roll of battery materials
CN112993491A (zh) * 2021-02-05 2021-06-18 刘昌国 一种锂电池、电芯及装配方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309492A (en) 1979-10-19 1982-01-05 Saft-Societe Des Accumulateurs Fixes Et De Traction Electric storage cell with a vibration-proof comb-type connection
JPH0554887A (ja) * 1991-08-28 1993-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JPH0992335A (ja) * 1995-09-27 1997-04-04 Sony Corp 円筒形二次電池
KR20040024780A (ko) * 2002-09-16 2004-03-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2094491A5 (ko) * 1970-06-23 1972-02-04 Accumulateurs Fixes
DE3838329A1 (de) * 1987-11-11 1989-05-24 Ricoh Kk Negative elektrode fuer sekundaerbatterie
US5047300A (en) * 1989-06-14 1991-09-10 Bolder Battery, Inc. Ultra-thin plate electrochemical cell
JP3040041B2 (ja) * 1993-04-26 2000-05-08 日東電工株式会社 アルカリ二次電池及びその製造方
KR100417560B1 (ko) * 1995-09-27 2004-04-28 소니 가부시끼 가이샤 젤리롤형고용량2차전지
JP3547927B2 (ja) * 1996-07-10 2004-07-28 三洋電機株式会社 アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP3424501B2 (ja) * 1997-05-30 2003-07-07 松下電器産業株式会社 アルカリ蓄電池とその電極の製造法
JP3695978B2 (ja) * 1999-03-16 2005-09-14 三洋電機株式会社 渦巻状電極体を備えたアルカリ蓄電池
JP4866496B2 (ja) 1999-04-08 2012-02-01 パナソニック株式会社 二次電池の製造方法
JP4592845B2 (ja) * 1999-09-21 2010-12-08 パナソニック株式会社 電池
JP4564118B2 (ja) 1999-10-26 2010-10-20 パナソニック株式会社 電池及びその製造方法
JP4850996B2 (ja) * 2000-04-28 2012-01-11 パナソニック株式会社 極板ユニットおよび電池
CN2473755Y (zh) * 2001-04-18 2002-01-23 深圳市比亚迪实业有限公司 具有短路保护功能的碱性二次电池及其串联电池组

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4309492A (en) 1979-10-19 1982-01-05 Saft-Societe Des Accumulateurs Fixes Et De Traction Electric storage cell with a vibration-proof comb-type connection
JPH0554887A (ja) * 1991-08-28 1993-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 非水電解液二次電池
JPH0992335A (ja) * 1995-09-27 1997-04-04 Sony Corp 円筒形二次電池
KR20040024780A (ko) * 2002-09-16 2004-03-22 삼성에스디아이 주식회사 리튬 이차전지

Also Published As

Publication number Publication date
CN100334769C (zh) 2007-08-29
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US7758997B2 (en) 2010-07-20

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