KR101063099B1 - 필름상 외장체를 갖는 전지 - Google Patents

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Abstract

내낙하 충격 성능이 높은 필름상 외장체를 갖는 전지를 제공한다.
세퍼레이터를 통하여 대향한 제 1 전극과 제 2 전극이 제 1 편평 측면 R부와 제 2 편평 측면 R부를 갖는 편평형으로 권회되어 이루어지는 편평형 전극체를 필름상 외장체에 수납한 필름상 외장체를 갖는 전지에 있어서, 상기 제 1 전극은 상기 전극체의 최외주에 권회되어 있고, 또한 상기 최외주의 제 1 전극과 상기 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극의 사이 및 상기 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극과 상기 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회되어 있는 제 1 전극의 사이에 상기 제 1 편평 측면 R부의 하단 및/또는 상단을 완전히 덮도록 하여 부재가 설치되어 있는 필름상 외장체를 갖는 전지로 한다.

Description

필름상 외장체를 갖는 전지 {ELECTRIC CELL HAVING FILM-SHAPED PACKING MATERIAL}
도 1은 본 발명의 필름상 외장체를 갖는 전지의 정면도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 전지의 A-A 단면도이다.
도 3은 본 발명에 관련된 전극체의 사시도이다.
도 4는 절연 테이프가 설치된 전극의 일례를 나타내는 그림이다.
도 5는 절연 테이프가 설치된 전극의 다른 예를 나타내는 그림이다.
도 6은 절연 테이프가 설치된 전극의 다른 예를 나타내는 그림이다.
도 7은 본 발명에 관련된 전극체의 일례의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 관련된 전극체의 다른 예의 단면도이다．
도 9는 필름 외장체의 구성재인 알루미늄 라미네이트 필름의 단면 구조를 나타내는 그림이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
1 : 전극체 2 : 수납 공간
3 : 필름상 외장체 4a, 4b, 4c : 봉지부
5 : 정극 집전 탭 보호 테이프 6 : 부극 집전 탭 보호 테이프
7 : 정극 집전 탭 8 : 부극 집전 탭
9 : 정극 10 : 부극
11 : 세퍼레이터
12 : 전극체의 제 1 편평 측면 R부에 배치되도록 정극의 외주면에 설치된 절연 부재
13 : 전극체의 제 1 편평 측면 R부에 배치되도록 정극의 내주면에 설치된 절연 부재
14 : 정극 활물질 15 : 부극 활물질
100 : 금속층 101 : 제 1 폴리프로필렌층
102 : 제 2 폴리프로필렌층 103 : 드라이 라미네이트 접착제층
104 : 카르복실산 변성 폴리프로필렌층
본 발명은 전지 케이스로서 필름상 외장체를 이용한 전지에 관한 것이다.
휴대 전화나 PDA 등의 모바일형 전자 기기에 대한 소형화의 요구에 수반하여, 그 전원에 사용되는 전지에는 보다 한층 박형화 및 경량화가 요구되고 있다.
이 요구에 부응하기 위해, 알루미늄 등의 금속박과 수지가 적층된 라미네이트 필름을 이용하여 이루어지는 필름상 외장체를 전지 케이스로 한 경량 박형 전지가 개발되고 있다.
그렇지만, 필름상 외장체는 얇고 유연하기 때문에 외력이 가해지면 용이하게 변형한다. 이 때문에，필름상 외장체를 이용한 전지를 잘못 낙하 등을 하면 그 충격력이 용이하게 내부로 전해지기 때문에 전극체 등이 손상되어 내부 단락 등이 생기는 과제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하는 것으로, 알루미늄 라미네이트재 등을 이용하여 이루어지는 필름상 외장체를 이용한 전지에 있어서，낙하 등의 외부 충격에 대한 내부 단락의 발생을 방지하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들이 검토한 바, 편평형 전극체가 수용된 필름상 외장체 전지에 낙하 충격 등이 가해지면, 편평형 전극체의 모서리부(사방), 즉 전극체에 있어서의 편평 측면 R부의 상하 어느 쪽의 단부에 현저한 변형이 생기고，이 편평 측면 R부에 위치하는 세퍼레이터가 파손하여 내부 단락이 일어나는 것이 밝혀졌다. 본 발명은 이 식견에 근거하여 완성되었다.
본 발명의 필름상 외장체를 갖는 전지는 세퍼레이터를 통하여 대향한 제 1 전극과 제 2 전극이 제 1 편평 측면 R부와 제 2 편평 측면 R부를 갖는 편평형으로 권회(捲回)되어 이루어지는 편평형 전극체를 필름상 외장체에 수납한 필름상 외장체를 갖는 전지로서,
상기 제 1 전극은 상기 전극체의 최외주에 권회되어 있고，또한 상기 최외주의 제 1 전극과 상기 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극의 사이 및 상기 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극 과 상기 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회되어 있는 제 1 전극의 사이에 상기 제 1 편평 측면 R부의 하단 및/또는 상단을 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명 구성에 있어서는 상기 필름상 외장체가 알루미늄층과 수지층이 적층된 사각형의 알루미늄 라미네이트 필름이 접히고, 그 3방향 측단 부근이 봉지되어 이루어진 편평형의 3방향 봉지 구조체이고，상기 제 1 편평 측면 R부의 하단이 상기 알루미늄 라미네이트 필름의 접힌 상기 필름상 외장체의 바닥부측에 위치하고 있으며, 상기 하단에만 상기 절연 부재가 설치되어 있는 구성으로 할 수 있다.
또，상기 본 발명 구성에 있어서는 상기 제 1 전극이 상기 제 2 전극보다도 짧은 쪽 방향의 폭이 좁고，상기 절연 부재가 상기 최외주의 제 1 전극의 내주면 및 상기 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회되어 있는 제 1 전극의 외주면에 설치된 구성으로 할 수 있다.
또，상기 본 발명 구성에 있어서는 상기 제 1 편평 측면 R부 전면을 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치된 구성으로 할 수 있다.
또，상기 본 발명 구성에 있어서는 상기 제 1 전극의 최외주면에 상기 제 2 편평 측면 R부 전면을 완전히 덮도록 하여 제 2 절연 부재가 설치된 구성으로 할 수 있다.
또，상기 본 발명 구성에 있어서는 상기 제 1 전극의 권회 종단이 상기 전극체의 최외주에 있어서의 제 2 편평 측면 R부에 위치하고 있고，상기 제 2 절연 부 재가 전극체의 권회 종단을 감아 고정하는 절연성 권회 고정 테이프인 구성으로 할 수 있다.
유연한 필름상 외장체를 이용한 전지는 낙하 등에 의해 외부에서 압력이나 충격이 가해지면 용이하게 변형하기 때문에 외장체 내부의 전극체가 손상을 입기 쉽다. 특히, 전극체의 편평 측면 R부의 단부는 모가 나 있기 때문에 낙하 등의 충격에 의해 변형하여 내부 단락이 생기기 쉽지만, 상기 구성의 본 발명 전지에서는 전극체의 제 1 편평 측면 R부의 적어도 한편의 단부가 완전히 덮히도록 하여，전극체의 최외주에 권회된 제 1 전극과 이 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극의 사이 및 이 제 2 전극과 이 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회된 제 1 전극의 사이에 절연 부재가 설치되어 있다. 이 구성이라면, 낙하 등의 충격에 의해 전극체의 편평 측면 R부의 단부가 변형하여도, 절연 부재가 제 1 편평 측면 R부의 적어도 한편의 단부에 있어서 최외주에 권회된 제 1 전극과 그것보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극과의 접촉을 확실하게 방지하고，또한 전극체의 최외주보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극과 그것보다도 더 1주 내측에 권회된 제 1 전극과의 접촉을 확실하게 방지하기 때문에, 필름상 외장체를 갖는 전지의 신뢰성(내낙하 충격 성능)이 현저하게 향상된다.
또，상기 3방향 봉지 구조체의 알루미늄 라미네이트 필름 외장체를 이용한 전지는 특히 그 바닥부의 강도가 낮아지기 때문에 필름상 외장체의 바닥부측에 위치한 제 1 편평 측면 R부의 하단에만 상기 절연 부재가 설치되어 있는 상기 구성이라면, 절연 부재의 사용량을 삭감하면서 그 내낙하 충격 성능을 향상시킬 수 있다.
또，제 1 전극이 제 2 전극보다도 짧은 쪽 방향의 폭이 좁게 설계된 경우에는 전극의 심체 제작시에 생기는 공차(公差)가 제 2 전극에 관련된 그것보다도 작아진다. 이 때문에, 절연 부재가 최외주의 제 1 전극의 내주면 및 상기 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회되어 있는 제 1 전극의 외주면에 설치된 상기 구성이라면, 편평 측면 R부의 단부에 대응하는 전극 상의 부위를 절연 부재로 확실하게 피복할 수 있다.
또, 제 1 편평 측면 R부 전면을 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치된 상기 구성이라면, 1장의 절연 테이프로 한쪽의 전극면에 관련된 편평 측면 R부의 양단부를 완전히 덮는 것이 가능하기 때문에, 2장의 절연 테이프를 양단부에 각각 설치하는 경우에 비하여 전지의 제조 공정을 간략화시킬 수 있다.
또，제 1 전극의 최외주면에 제 2 편평 측면 R부 전면을 완전하게 덮도록 하여 제 2 절연 부재가 설치된 상기 구성이라면, 낙하 충격 등에 의한 제 2 편평 측면 R부의 단부의 변형에 기인한 내부 단락의 발생이 방지되기 때문에, 그 내낙하 충격 성능을 한층 더 향상시킬 수 있다.
또，제 1 전극의 권회 종단이 전극체의 최외주에 있어서의 제 2 편평 측면 R부에 위치하고 있고，제 2 절연 부재가 전극체의 권회 종단을 감아 고정하는 절연성 권회 고정 테이프인 상기 구성이라면, 권회 고정 테이프의 사용량을 줄이면서 전지의 제작에 관련된 부재의 수를 줄일 수 있다.
또한, 상기 전극체의 편평 측면 R부의 『하단』 및『상단』은 편평 측면 R부의 상하 최외단(edge) 만을 의미하는 것이 아니고，어느 정도의 면적을 갖는 영역 을 의미하고 있다.
이하에 본 발명 전지를 폴리머형 리튬 이온 이차전지에 적용한 경우에 관하여, 도면을 이용하면서 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 것처럼, 본 발명에 관련된 폴리머형 리튬 이온 이차전지는 필름상 외장체의 일례인 알루미늄 라미네이트재를 이용한 알루미늄 라미네이트 외장체(3)을 갖고 있다．이 알루미늄 라미네이트 외장체(3)는 도 1에 나타낸 것처럼，필름이 접혀 이루어지는 바닥부와 개구부를 봉지하는 주연(周綠) 봉지부(4a·4b·4c)를 갖고，상기 바닥부 이외의 편평 형상의 3방향이 봉지된 3방향 봉지 구조이다. 그리고, 상기 바닥부와 3방향의 봉지부(4a·4b·4c)로 둘러싸인 본체 부분의 내측에 수납 공간(2)이 형성되어 있고 (도 2 참조)，이 수납 공간(2) 내에 제 1 편평 측면 R부와 제 2 편평 측면 R부를 갖는 도 3에 나타낸 것 같은 편평형 전극체(1)와 비수 전해액을 포함하는 겔 상태의 폴리머가 수납되어 있다.
편평형 전극체(1)에 관하여 더욱 상세하게 설명한다．편평형 전극체(1)는 제 1 전극으로서의 정극(9)과 제 2 전극으로서의 부극(10)과 이들 양 전극을 이간하는 세퍼레이터(11)가 편평 소용돌이 형상으로 권회된 것이고, 정극(9)(제 1 전극)은 전극체(1)의 최외주에 권회되어 있다. 그리고, 도 3 또는 도 7에 나타낸 것처럼, 전극체(1)에 있어서의 제 1 편평 측면 R부의 적어도 한편의 단부를 완전히 덮도록 하여 이 최외주의 정극과 최외주의 정극보다도 1주 내측에 권회된 부극(제 2 전극)의 사이 및 최외주의 정극보다도 1주 내측의 부극과 상기 1주 내측의 부극보다도 더 1주 내측에 권회된 정극의 사이에 절연 부재(12·13)가 설치되어 있다.
절연 부재(13)는 도 4에 나타낸 것처럼, 전극체(1)에 있어서의 최외주의 정극의 내주면에 설치되어 있고，상기 절연 부재(12)는 상기 1주 내측의 부극보다도 더 1주 내측에 권회된 정극의 외주면에 설치되어 있다. 또，도 7에 나타낸 것처럼, 이 정극(9)에는 정극 심체의 표면에 정극 활물질(14)과 정극 집전 탭(7)이 더 설치되어 있고, 부극(10)에는 부극 심체의 표면에 부극 활물질(15)과 부극 집전 탭(8)이 설치되어 있다.
다음에, 외장체(3)의 구성재인 알루미늄 라미네이트재에 관하여 설명한다. 알루미늄 라미네이트재는 도 9의 단면도에 나타낸 것처럼，알루미늄으로 이루어지는 두께 20㎛의 금속층(100)의 한쪽 면에 두께 20㎛의 제 1 폴리프로필렌층(101)(전지 바깥쪽에 존재하는 폴리프로필렌층)이 배치되고, 이 금속층(100)의 다른 쪽 면에 두께 60㎛의 제 2 폴리프로필렌층(102)(전지 안쪽에 존재하는 폴리프로필렌층)이 배치된 구조를 하고 있다．그리고，금속층(100)과 제 1 폴리프로필렌층(101)은 두께 5㎛의 라미네이트 접착제층(103)에 의해 접착되고, 다른 한편，금속층(100)과 제 2 폴리프로필렌층(102)은 폴리프로필렌에 카르복실기가 첨가된 두께 5㎛의 카르복실산 변성 폴리프로필렌층(104)에 의해 접착된 구조이다.
또한, 본 발명의 적용은 이 구조의 알루미늄 라미네이트재를 이용한 외장체에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이고，예를 들면 수지 필름만으로 이루어진 외장체라도 된다.
상기 구조의 리튬 이온 이차전지의 제작 방법에 관하여 설명한다.
< 정극의 제작 >
코발트산 리튬(LiCoO2)으로 이루어진 정극 활물질과 아세틸렌 블랙 또는 그라파이트(graphite) 등의 탄소계 도전제와 폴리비닐리덴 플로라이드(PVDF)로 이루어진 결착제를 중량비 90 : 5 : 5의 비율로 계량하여 취하고, 이들을 N-메틸-2-피롤리돈으로 이루어진 유기 용제 등에 용해시킨 후 혼합하여 정극 활물질 슬러리를 조제하였다.
다음에, 다이 코터 또는 닥터 블레이드 등을 이용하여 폭(심체의 짧은 쪽 방향의 길이)이 59㎜, 길이(심체의 긴 쪽 방향의 길이)가 725㎜인 알루미늄박으로 이루어진 정극 심체의 양면에, 이 정극 활물질 슬러리를 균일한 두께로 도포하였다. 단, 도 4에 나타내는 것처럼 정극 심체의 단부에는 슬러리를 도포하지 않고 그 심체를 노출시켰다.
이 극판을 건조기 내에 통과시켜 상기 유기 용제를 제거하고，도포 중량이 450g/㎡인 건조 극판을 제작하였다．이 건조 극판을 롤 프레스기를 이용하여 그 두께가 0.16㎜가 되도록 압연하였다.
그 후, 전극체(1)에 있어서의 제 1 편평 측면 R부의 적어도 한편의 단부를 절연 부재로 완전히 덮도록 하기 위해, 도 4에 나타낸 것 같은 노출된 정극 심체 상의 소정의 위치에 폭(심체의 짧은 쪽 방향의 길이)이 61㎜，길이(심체의 긴 쪽 방향의 길이)가 15㎜인 절연 부재(12·13)를 설치하였다. 여기에서, 절연 부재(12·13)는 심체의 짧은 쪽 방향으로부터 각각 1㎜씩은 비어져 나오도록 배치하고, 또한 절연 부재(12)가 정극 활물질(14)의 일부를 피복하도록 배치하였다.
상기 절연 부재로는 예를 들면, 유리질 재료나 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)，테트라플루오로에틸렌 헥사플루오로프로필렌 공중합체(FEP)，테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체(ETFE)，테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA)，폴리불화 비닐리덴(PVDF) 등의 불소 수지，폴리이미드，액정 폴리머(LCP)，폴리페닐렌 설파이드(PPS)，폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)，폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌(PE)，폴리프로필렌(PP)，폴리염화비닐(PVC)，아세테이트 수지로 이루어진 군으로부터 선택된 수지로 된 절연 테이프를 들 수 있다. 단, 여기에서 이용하는 절연 부재는 전해액이나 리튬 이온에 대하여 높은 안정성을 나타내는 절연성 재료이면 상기 절연 테이프에 특별히 한정되는 것이 아니고, 또한 절연성 수지를 심체 상에 직접 도포한 것이어도 된다. 또한, 절연 테이프를 심체 상에 설치한 경우에는 스티렌부타디엔 고무, 카르복시메틸 셀룰로오스，폴리불화 비닐리덴 등으로 이루어진 접착제나 점착제를 통해 접착할 수 있다.
본 실시형태에 관련된 리튬 이온 이차전지에 이용하는 정극 활물질로는 상기 코발트산 리튬 이외에도, 예를 들면 니켈산 리튬(LiNiO2)，망간산 리튬(LiMn2O4 ), 철산 리튬(LiFeO2) 또는 이들의 산화물에 포함되는 전이금속의 일부를 다른 원소로 치환한 산화물 등의 리튬 함유 전이금속 복합 산화물을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
< 부극의 제작 >
체적 평균 입경 20㎛의 인조 흑연으로 이루어진 부극 활물질과 스티렌부타디 엔 고무로 이루어진 결착제와 카르복시메틸 셀룰로오스로 이루어진 증점제를 중량비 98 : 1 : 1의 비율로 계량하여 취하고, 이들을 적정량의 물과 혼합하여 부극 활물질 슬러리를 조제하였다.
다음에, 다이 코터 또는 닥터 블레이드 등을 이용하여 폭(심체의 짧은 쪽 방향의 길이)이 61㎜, 길이(심체의 긴 쪽 방향의 길이)가 715㎜인 구리박으로 이루어진 부극 심체의 양면에, 이 부극 활물질 슬러리를 균일한 두께로 도포하였다. 단, 부극 심체의 단부에는 슬러리를 도포하지 않고, 도 7에 나타내는 것처럼 그 심체를 노출시켰다.
이 극판을 건조기 내에 통과시켜 수분을 제거하여 도포 중량이 200g/㎡인 건조 극판을 제작하였다．그 후，이 건조 극판을 롤 프레스기에 의해 그 두께가 0.14㎜가 되도록 압연하였다．
여기에서, 본 실시형태에 관련된 리튬 이온 이차전지에 이용하는 부극재료로는 예를 들면, 천연 흑연，카본 블랙，코크스，유리상 탄소，탄소 섬유 또는 이들의 소성체 등의 탄소질물 또는 상기 탄소질물과 리튬，리튬 합금 및 리튬을 흡장·방출할 수 있는 금속 산화물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 혼합물을 이용할 수 있다.
< 전극체의 제작 >
상기 정극(9)을 알루미늄으로 이루어진 정극 집전 탭(7)에, 상기 부극(10)을 니켈로 이루어진 부극 집전 탭(8)에 각각 접속하였다．또，각각의 집전 탭과 정부극이 겹쳐지는 부분에는 폴리페닐렌 설파이드(PPS)제의 집전 탭 보호 테이프(5·6) 를 설치하였다. 이 정극과 부극과 올레핀계 수지로 이루어진 미다공막(黴多孔膜)의 세퍼레이터를 귄취기에 의해 도 3 또는 도 7에 나타낸 것처럼 권회하고，폭(심체의 짧은 쪽 방향의 길이)이 61㎜，길이(심체의 긴 쪽 방향의 길이)가 15㎜인 절연성의 권회 고정 테이프(16)를 최외주의 정극에 관련된 제 2 편평 측면 R부 상에 설치하여 편평형 전극체(1)를 완성시켰다. 또한, 탭 보호 테이프나 세퍼레이터의 재질은 상기 재질에 특별히 한정되지 않는 것은 물론이다. 또，권회 고정 테이프(16)의 재질은 상기 절연 부재에 관련된 절연 테이프와 마찬가지로，전해액이나 리튬 이온에 대하여 높은 안정성을 나타내는 절연성 재료라면 특별히 한정되는 것은 아니다.
< 전해액의 제작 >
에틸렌 카보네이트(EC)와 프로필렌 카보네이트(PC)와 디에틸 카보네이트(DEC)를 체적비 1 : 1 : 8의 비율 (1013hPa, 25℃로 환산한 경우에 있어서)로 혼합한 비수용매에 전해질염으로서의 LiPF6을 1.0M (몰/리터)의 비율로 용해한 것을 전해액으로 하고, 이 전해액과 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트(분자량 : 1000)를 중량비 9 : 1의 비율로 혼합하고, 또한 중합 개시제(t-헥실퍼옥시 피발레이트)를 가하여 프리겔(pregel) 용액을 제작하였다.
여기에서, 본 실시형태에 관련된 리튬 이온 이차전지에 이용하는 비수용매로는 상기의 조합에 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 에틸렌 카보네이트，프로필렌 카보네이트，부틸렌 카보네이트，부티로락톤 등의 리튬염의 용해도가 높은 고유전율 용매와 디에틸 카보네이트，디메틸 카보네이트，에틸메틸 카보네이트，1,2-디메톡시에탄, 테트라히드로푸란，아니솔(anisole), 1,4-디옥산，4-메틸-2-펜타논，시클로헥사논，아세토니트릴，프로피오니트릴，디메틸포름아미드，술포란，포름산 메틸，포름산 에틸，아세트산 메틸，아세트산 에틸，아세트산 프로필，프로피온산 에틸 등의 저점성 용매를 혼합시켜 이용할 수 있다．또한，상기 고유전율 용매나 저점성 용매를 각각 2종 이상의 혼합 용매로 하는 것도 가능하다．또，전해질염으로는 상기 LiPF6 이외에도 예를 들면, LiN(C2F5SO2)2, LiN(CF3SO2)2, LiClO4 또는 LiBF4 등을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수 있다.
< 전지의 제작 >
상기 편평형 전극체(1)와 상기 프리겔 용액을 필름이 접혀서 이루어진 바닥부를 갖고 또한 상기 바닥부 이외의 편평 형상의 3방향이 봉지된 3방향 봉지 구조의 알루미늄 라미네이트 외장체(3)의 수납 공간(2) 내에 삽입하고，이 외장체의 개구부를 봉지한 후，열처리하여 프리겔 용액을 겔화시켜 본 실시형태에 관련된 리튬 이온 이차전지를 완성시켰다.
[ 내낙하 시험 〕
이하의 실시예 및 비교예에 관련된 전지를 10개 준비하고，각 전지를 높이 1.9m로부터 자유 낙하(최대 10회)시켜 내부 단락이 발생하기까지의 낙하 회수(내낙하 충격 성능)를 조사하였다. 또한, 내부 단락의 발생은 테스터에 의한 집전 탭 사이의 도통(導通) 검사에 의해 확인하였다.
( 실시예 )
본 실시예는 상기 실시형태에 관련된 필름상 외장체를 갖는 전지이다.
( 비교예 )
본 비교예는 정극(제 1 전극)에 절연 테이프가 설치되어 있지 않은 것 이외에는 상기 실시예와 동일한 필름상 외장체를 갖는 전지이다.
내낙하 시험에 대하여, 상기 실시예에서는 10개의 표본 전부에 있어서 내부 단락은 발생하지 않았다．다른 한편，상기 비교예에서는 평균 3.7회의 낙하 회수로 내부 단락이 발생하였다.
이들의 결과로부터, 본 발명의 필름상 외장체를 갖는 전지라면 내낙하 충격 성능이 우수한 것이 밝혀졌다.
그런데, 필름상 외장체를 갖는 전지에 낙하 충격 등이 가해져 외장체 내에 수납된 편평형 전극체가 변형해 버리는 경우, 편평형 전극체의 모서리부(사방), 즉 편평 측면 R부의 어느 한쪽의 단부에 특히 현저한 변형이 생긴다．또한, 이 편평 측면 R부의 변형은 세퍼레이터를 파손시켜 내부 단락을 일으키는 원인이 된다. 여기에서, 본 발명자들의 검토에 의하면 전극체의 최외주에 권회된 제 1 전극은 가장 심한 변형을 받지만, 이 최외주의 제 1 전극과 그것보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극 사이의 편평 측면 R부를 덮도록 하여 절연 부재를 설치한 구성으로도 내낙하 충격 성능을 충분히 향상시킬 수 없었다.
그렇지만, 본 발명에 관련된 필름상 외장체를 갖는 전지에는 전극체에 있어서의 제 1 편평 측면 R부의 적어도 한편의 단부를 완전히 덮도록 하여，최외주에 권회된 제 1 전극(정극)과 이 최외주의 제 1 전극(정극)보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극(부극)의 사이 및 최외주의 제 1 전극(정극)보다도 1주 내측의 제 2 전극(부극)과 상기 1주 내측의 제 2 전극(부극)보다도 더 1주 내측에 권회된 제 1 전극(정극)의 사이에, 절연 부재가 설치되어 있다. 이 구성이라면, 가장 심한 변형을 받는 최외주에 권회된 제 1 전극과 그것보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극과의 접촉이 방지될 뿐만 아니라，전극체의 최외주보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극과 그것보다도 더 1주 내측에 권회된 제 1 전극과의 접촉까지도 방지되기 때문에, 필름상 외장체를 갖는 전지의 내낙하 충격 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한，상기 실시형태에서는 활물질과 심체 노출부와의 경계 부분을 절연 부재로 피복하고 있다. 이것에 의해，이 경계부에 있어서의 활물질의 박리를 억제할 수 있고，이 박리편에 의한 세퍼레이터의 파손에 기인한 전지의 내부 단락의 발생을 방지할 수 있다.
또，상기 실시형태에서는 제 2 편평 측면 R부에 대응하는 전극체의 최외주에 까지 제 1 전극의 노출된 심체가 연신(延伸)하고 있고，도 3에 나타낸 것처럼，이 제 2 편평 측면 R부를 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치되어 있다. 이 구성이라면, 낙하 충격 등에 의한 제 2 편평 측면 R부의 단부의 변형에 기인한 내부 단락의 발생이 방지되기 때문에, 필름상 외장체를 갖는 전지의 내낙하 충격 성능을 한층 더 향상시킬 수 있다. 또，제 1 전극의 권회 종단이 전극체의 최외주에 있어서의 제 2 편평 측면 R부에 위치하고 있고, 제 2 절연 부재가 전극체의 권회 종단을 감아 고정하는 절연성 권회 고정 테이프인 구성으로 할 수 있기 때문에，전지의 제작에 관련된 부재의 수를 줄일 수 있다.
상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극보다도 그 짧은 쪽 방향의 폭이 좁게 설계되어 있기 때문에, 전극의 심체 제작시에 생기는 공차가 제 2 전극에 관련된 그것보다도 작다．이 때문에，상기 제 1 전극 상에 절연 부재를 설치함으로써 편평 측면 R부의 단부에 대응하는 전극 상의 부위를 절연 부재로 확실하게 피복할 수 있기 때문에 본 발명에 관련된 필름상 외장체를 갖는 전지의 제작 수율이 향상된다.
[ 그 밖의 사항 ]
(1) 본 발명에 관련된 필름상 외장체를 갖는 전지는 제 1 전극을 부극으로 하고, 제 2 전극을 정극으로 하여도 상기 실시형태와 마찬가지로 우수한 내낙하 충격 성능을 얻을 수 있다.
(2) 전극체에 있어서의 적어도 1개의 모서리부에 대응하는 전극 상의 부위에 상기 절연 부재를 설치함으로써, 필름상 외장체를 갖는 전지의 내낙하 충격 성능을 향상할 수 있기 때문에，예를 들면 도 5 또는 도 6에 나타낸 것처럼，편평 측면 R부의 중간 부분에 대응하는 부분에는 절연 부재를 설치하지 않는 구성으로도 할 수 있다. 단, 편평 측면 R부의 중간 부분도 포함하여 이 편평 측면 R부를 완전히 덮도록 절연 테이프를 설치하는 경우에는 1장의 절연 테이프로 한쪽의 전극면에 관련된 편평 측면 R부의 양단부를 완전히 덮을 수 있기 때문에, 2장의 절연 테이프를 양단부에 각각 설치하는 경우에 비하여 전지의 제조 공정을 간략화시킬 수 있다. 또한，이 외장체가 상기 실시형태에서 나타낸, 필름이 접혀 이루어진 바닥부를 갖고, 또한 상기 바닥부 이외의 편평 형상의 3방향이 봉지된 3방향 봉지 구조인　경우에는 낙하 충격 등에 대하여, 특히 그 바닥부가 큰 변형을 받기 때문에, 도 5 또는 도 6에 나타낸 것처럼 전극체의 편평 측면 R부에 있어서의 외장체 바닥부측의 단부에 절연 부재가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
(3) 본 발명에 관련된 필름상 외장체를 갖는 전지는 전극체에 있어서의 제 1 편평 측면 R부의 적어도 한편의 단부를 완전히 덮도록 하고, 최외주에 권회된 제 1 전극과 이 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극의 사이 및 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측의 제 2 전극과 상기 1주 내측의 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회된 제 1 전극의 사이에 절연 부재가 설치된 구성인 한, 상기 실시형태에 관련된 구성으로 한정되는 것이 아니고，예를 들면 도 8에 나타낸 것처럼，최외주에 권회된 제 1 전극(정극)보다도 1주 내측에 권회된 제 2 전극(부극)의 내주면에 절연 부재(12)를, 그 외주면에 절연 부재(13)를 설치한 구성으로 할 수 있다.
이상 설명한 것처럼，본 발명에 의하면 필름상 외장체를 갖는 전지의 내낙하 충격 성능을 현저하게 향상시킬 수 있다．이와 같은 전지는 휴대 전화나 PDA 등의 모바일형 전자 기기의 전원 등으로서 유용하다.

Claims (6)

  1. 세퍼레이터를 통하여 대향한 제 1 전극과 제 2 전극이 제 1 편평 측면 R부와 제 2 편평 측면 R부를 갖는 편평형으로 권회되어 이루어지는 편평형 전극체를 필름상 외장체에 수납한 필름상 외장체를 갖는 전지에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 전극체의 최외주에 권회되어 있고,
    상기 제 1 편평 측면 R부 부분으로서 상기 최외주의 제 1 전극과, 상기 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극의 사이에 제 1 편평 측면 R부의 하단, 또는 상단, 또는 하단 및 상단을 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치되고,
    또한, 상기 제 1 편평 측면 R부 부분으로서 상기 최외주의 제 1 전극보다도 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극과, 상기 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회되어 있는 제 1 전극의 사이에 상기 제 1 편평 측면 R부의 하단, 또는 상단, 또는 하단 및 상단을 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름상 외장체를 갖는 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 필름상 외장체는 알루미늄층과 수지층이 적층된 사각형의 알루미늄 라미네이트 필름이 접히고, 그의 3방향 측단 부근이 봉지되어 이루어지는 편평형의 3방향 봉지 구조체이고,
    상기 제 1 편평 측면 R부의 하단이 상기 알루미늄 라미네이트 필름의 접힌 상기 필름상 외장체의 바닥부측에 위치하고 있고, 상기 하단에만 상기 절연 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름상 외장체를 갖는 전지.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극은 상기 제 2 전극보다도 짧은 쪽 방향의 폭이 좁고,
    상기 절연 부재는 상기 최외주의 제 1 전극의 내주면 및 상기 1주 내측에 권회되어 있는 제 2 전극보다도 더 1주 내측에 권회되어 있는 제 1 전극의 외주면에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름상 외장체를 갖는 전지.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 편평 측면 R부 전면을 완전히 덮도록 하여 절연 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름상 외장체를 갖는 전지.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 최외주면에 상기 제 2 편평 측면 R부 전면을 완전히 덮도록 하여 제 2 절연 부재가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름상 외장체를 갖는 전지.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 1 전극의 권회 종단이 상기 전극체의 최외주에 있어서 제 2 편평 측면 R부에 위치하고 있고，상기 제 2 절연 부재가 전극체의 권회 종단을 감아 고정하는 절연성 권회 고정 테이프인 것을 특징으로 하는 필름상 외장체를 갖는 전지.
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