KR101098734B1

KR101098734B1 - 전지

Info

Publication number: KR101098734B1
Application number: KR1020107001402A
Authority: KR
Inventors: 사또미 가와세; 도모히로 마쯔우라; 가오루 유가하라
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2007-07-23
Filing date: 2008-07-22
Publication date: 2011-12-23
Also published as: EP2173002A4; CN105070863A; JP4362789B2; US20100203373A1; EP2173002B1; JP2009026704A; CN101765938A; KR20100022533A; WO2009014121A1; US8518571B2; CN105070863B; EP2173002A1

Abstract

본 발명에 의해 제공되는 전지(100)는, 정극 및 부극을 구성하는 전극체(80)와, 내부 공간이 당해 전극체(80)에 대응하는 상자 형상으로 형성된 외장 케이스(50)를 구비하고, 상기 전극체(80)와 상기 외장 케이스(50)의 사이에는, 당해 전극체(80)와 외장 케이스(50)를 격리하는 절연 필름(10)이 구비되어 있다. 여기서 상기 절연 필름(10)은, 상기 전극체(80)를 둘러싸는 주머니 형상으로 형성되어 있는 동시에, 상기 내부 공간에 있어서의 코너부(58)에 접촉하지 않도록 배치되어 있다.

Description

전지 {BATTERY}

본 발명은 전극체와 상자 형상으로 형성된 외장 케이스를 구비하는 전지에 관한 것이다. 상세하게는, 차량 탑재용으로서 적합한 전지의 구조에 관한 것이다.

또한, 본 국제출원은 2007년 7월 23일에 출원된 일본특허출원 제2007-191446호에 기초하는 우선권을 주장하고 있고, 그 출원의 전체 내용은 본 명세서 중에 참조로서 포함되어 있다.

최근, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 그 밖의 2차 전지는, 차량 탑재용 전원, 혹은 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 단말의 전원으로서 중요성이 높아지고 있다. 특히, 경량이고 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 전지는, 차량 탑재용 고출력 전원으로서 바람직하게 이용되는 것으로서 기대되고 있다. 이러한 종류의 전지에 있어서는, 시트 형상 정극(正極)과 시트 형상 부극(負極)을 세퍼레이터와 함께 적층하여 권회시킨 권회 전극체를 구비한 전지 구조가 알려져 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에는 정극 시트와 부극 시트가 세퍼레이터를 개재하여 권회되어 있는 전극체를 구비한 전지가 개시되어 있다.

일본공개특허 제2003-249423호 공보

그런데, 이러한 종류의 전지에 있어서는 전극체와 외장 케이스를 따로따로 제조하고, 그 후 전극체를 외장 케이스에 수용할 필요가 있다. 외장 케이스로서는 물리적 강도가 크다고 하는 관점에서 금속제의 케이스가 사용되고 있고, 이 경우에는 금속제 케이스와 전극체를 절연하기 위해, 전형적으로는 전극체를 절연성 필름으로 포장하는 공정이 행해지고 있다. 이러한 포장 공정을 포함하는 전지의 제조 공정의 일례를 도 8에 도시하고 있다. 우선, 전극체(1)를 상자형의 절연 필름(2)에 수용(포장)하고, 계속해서 전극체(1)와 함께 절연 필름(2)을 외장 케이스(3)에 수용하고, 그 후 외장 케이스(3)의 상방 개구 단부를 덮개(도시하지 않음)로 폐색함으로써 전지가 구축된다.

그러나, 종래의 전지의 구성에서는 절연 필름이 코너부를 갖는 상자형 형상이므로, 절연 필름(및 전극체)을 외장 케이스에 삽입하기 어렵다고 하는 문제가 있었다. 예를 들어, 도 9에 도시하는 바와 같이, 외장 케이스(3) 내의 4구석(코너부)(3b)이 R(라운드) 형상인 경우에는, 절연 필름(2)의 각부(角部)(2a)가 외장 케이스(3)의 코너부(여기서는, R부)(3b)에 간섭할 수 있고, 그로 인해 삽입성이 악화되거나, 경우에 따라서는 절연 필름(2)에 주름, 구김, 어긋남이 발생할 우려가 있었다. 절연 필름(2)에 주름이 있는 상태에서 제품화되면 외부로부터의 구속력이 전지 내부에서 불균일한 응력으로서 부하되므로, 국부적으로 전해액의 주위가 악화될 우려가 있어 바람직하지 않다.

본 발명은 이러한 점에 비추어 이루어진 것이며, 그 주된 목적은 외장 케이스에의 삽입성을 양호하게 하는 전극체 및 절연 필름을 구비한 전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 의해 제공되는 전지는, 정극 및 부극을 구성하는 전극체와, 내부 공간이 당해 전극체에 대응하는 상자 형상으로 형성된 외장 케이스를 구비하고 있다. 전극체와 외장 케이스의 사이에는, 당해 전극체와 외장 케이스를 격리하는 절연 필름이 구비되어 있다. 그리고 상기 절연 필름은, 상기 전극체를 둘러싸는 주머니 형상으로 형성되어 있는 동시에, 상기 내부 공간에 있어서의 코너부에 상기 필름이 접촉하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 절연 필름을 주머니 형상으로 형성함으로써, 외장 케이스의 코너부에 상기 필름이 간섭하지 않으므로, 상기 필름(및 전극체)을 외장 케이스에 삽입하기 쉬워진다. 덧붙여, 절연 필름에 주름이나 구김이 발생하는 사태를 회피할 수 있어, 상기 주름이나 구김이 전지 성능에 미치는 악영향(예를 들어, 국부적인 전해액 주변의 악화 등)을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 외장 케이스의 코너부가 R 형상인 경우에는 상기 R 형상에 대응한 절연 필름의 형상이 되므로, 코너부에 있어서의 데드 스페이스가 적어져, 절연 필름(및 전극체)을 효율적으로 수용할 수 있다.

여기서 개시되는 전지의 적합한 일 형태에 있어서, 상기 전극체는, 시트 형상 정극 및 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 권회되어 이루어지는 전극체이다. 이들 시트 형상 정극 및 시트 형상 부극은, 세퍼레이터로부터 비어져 나와 권회되는 정극측 비어져 나온 부분 및 부극측 비어져 나온 부분을 갖고 있다. 그리고 정극측 비어져 나온 부분 및 부극측 비어져 나온 부분은, 각각 권회 전극체의 권회 중심 축 방향에 있어서의 단부를 구성하는 동시에, 그 단부의 상기 축 방향에 있어서의 선단부 부분은 하나로 묶여 있다. 이와 같이 권회 전극체의 축 방향에 있어서의 선단부 부분을 하나로 묶음으로써, 상기 전극체를 주머니 형상의 절연 필름에 삽입하기 쉬워진다.

또한, 바람직하게는, 상기 절연 필름은 상기 하나로 묶인 선단부 부분을 양측면으로부터 끼우도록 배치되는 동시에, 상기 선단부 부분보다도 상기 축 방향의 더욱 끝쪽에 있어서 일체가 되도록 서로 용착된 돌출 변부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에 따르면, 절연 필름이 선단부 부분을 양측면으로부터 끼우도록 배치되므로, 상기 필름과 권회 전극체의 사이의 불필요한 간극(특히 상기 필름과 선단부 부분의 간극)을 적게 할 수 있어, 그 수용 효율이 향상된다. 또한, 절연 필름의 단부가 끝이 가는 형상으로 되므로, 외장 케이스 삽입시에 있어서의 코너부에서의 간섭을 확실하게 방지할 수 있다.

여기서 개시되는 전지의 적합한 일 형태에 있어서, 상기 절연 필름은, 상기 돌출 변부가 외장 케이스의 대향하는 내벽 측면과 접촉하도록 하여 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 상기 구성에서는, 절연 필름(및 전극체)을 외장 케이스의 내벽 측면으로 지지할 수 있어, 절연 필름(및 전극체)을 케이스 내에서 확실하게 고정할 수 있다. 또한, 종래의 절연 필름(전형적으로는, 상자형)에 비해, 상기 필름과 케이스 내벽의 접촉 부위를 4군데(즉, 코너부에서의 4군데)로부터 2군데(즉, 돌출 변부에서의 2군데)로 줄일 수 있어, 삽입시의 마찰 저항을 저감할 수 있다.

또한, 바람직하게는, 상기 전극체를 둘러싸는 절연 필름은, 되접은 1매의 수지제 시트로 이루어지고, 그 모서리부는 상기 되접음에 의해 서로 대항한 면끼리를 접합함으로써 상기 주머니 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 매우 간단한 구성으로 전극체를 포장할 수 있다.

도 1은 일 실시 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지의 구성을 모식적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 2는 일 실시 형태에 관한 절연 필름과 전극체와 외장 케이스의 위치 관계를 모식적으로 도시하는 단면 모식도이다.
도 3은 일 실시 형태에 관한 시트 형상의 절연 필름을 주머니 형상으로 접합하는 공정을 도시하는 단면 모식도이다.
도 4a는 일 실시 형태에 관한 권회 전극체의 정면 모식도이다.
도 4b는 일 실시 형태에 관한 권회 전극체의 단면 모식도이다.
도 4c는 일 실시 형태에 관한 권회 전극체의 정극측 단부의 주요부를 확대한 단면 모식도이다.
도 5는 다른 일 실시 형태에 관한 절연 필름과 전극체의 위치 관계를 모식적으로 도시하는 단면 모식도이다.
도 6은 다른 일 실시 형태에 관한 절연 필름과 전극체와 외장 케이스의 위치 관계를 모식적으로 도시하는 단면 모식도이다.
도 7은 일 실시 형태에 관한 전지(조전지)를 구비한 자동차의 측면 모식도이다.
도 8은 종래의 전지의 구성을 모식적으로 도시하는 분해 사시도이다.
도 9는 종래의 절연 필름과 전극체와 외장 케이스의 위치 관계를 모식적으로 도시하는 단면 모식도이다.

본 명세서에 있어서「전지」라 함은, 소정의 전기 에너지를 취출할 수 있는 축전 장치를 말하고, 특정한 축전 기구(전극체나 전해질의 구성)에 한정되지 않는다. 리튬 이온 전지 등의 리튬 2차 전지, 니켈 수소 2차 전지 그 밖의 2차 전지 혹은 전기 이중층 캐패시터 등의 캐패시터(즉, 물리 전지)는, 여기서 말하는 전지에 포함되는 전형예이다.

또한, 본 명세서에 있어서「전극체」라 함은, 적어도 1개씩의 정극 및 부극을 포함하고, 전지(축전 장치)의 주체를 이루는 구조체를 말한다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시 형태를 설명한다. 이하의 도면에 있어서는, 동일한 작용을 발휘하는 부재·부위에는 동일한 부호를 부여하여 설명하고 있다. 또한, 이하 각형 리튬 이온 전지(100)를 예로 하여 본 발명의 전지의 구조에 대해 상세하게 설명하지만, 본 발명을 이러한 실시 형태에 기재된 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다.

도 1 및 도 2를 참조하면서 전지(100)의 구성에 대해 설명한다. 도 1은 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 전지(100)의 구성을 모식적으로 도시하는 분해 사시도이다. 도 2는 절연 필름(10)과, 전극체(80)와, 외장 케이스(50)의 위치 관계를 모식적으로 도시한 상면 모식도이다. 일례로서 도 1에 도시하는 바와 같이, 여기서 개시되는 리튬 이온 전지(100)는, 정극 및 부극을 구비하는 전극체(80)와, 상기 전극체(80) 및 전해질을 수용하는 외장 케이스(50)를 구비한다. 본 실시 형태의 전극체(80)는, 전형적인 조전지에 장비되는 단전지와 마찬가지로, 소정의 전지 구성 재료[정부극(正負極) 각각의 활물질, 정부극 각각의 집전체, 세퍼레이터 등]로 구성되어 있다. 또한, 여기서는 전극체(80)로서 후술하는 편평 형상의 권회 전극체(80)가 이용되고 있다.

본 실시 형태의 외장 케이스(50)는, 내부 공간이 전극체(80)에 대응하는 상자 형상이 되도록 형성되어 있다. 즉, 외장 케이스(50)를 구성하는 내벽 측면은, 권회 전극체(80)의 두께 방향에 있어서의 단부면에 대향하는 폭이 넓은 면(54)[즉, 케이스 내에 수용되는 권회 전극체(80)의 편평면에 대응하는 면]과, 권회 전극체(80)의 권회 중심 축 방향[권회 전극체(80)의 폭 방향]에 있어서의 단부면에 대향하는 폭이 좁은 면(56)과, 폭이 넓은 면(54)과 폭이 좁은 면(56)의 경계에 있는 코너부(58)로 구성되어 있다.

외장 케이스(50)의 재질은, 고강도이고 경량이며 열전도성이 좋은 금속제 재료가 바람직하고, 이러한 금속제 재료로서, 예를 들어 알루미늄, 스테인리스강, 니켈 도금강 등을 들 수 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이 외장 케이스(50)는 그 상부에 개구 단부(52)를 갖고, 이 개구 단부를 통해 전극체(80) 및 절연 필름(10)을 수용할 수 있다.

전극체(80)와 외장 케이스(50)의 사이에는, 당해 전극체(80)와 외장 케이스(50)를 격리하는 절연 필름(10)이 배치되어 있다. 이러한 절연 필름(10)에 의해, 발전 요소인 전극체(80)와 외장 케이스(50)의 직접 접촉이 회피되어, 전극체(80)와 외장 케이스(50)의 절연을 확보할 수 있다. 절연 필름의 재질은, 절연 부재로서 기능할 수 있는 재료로 구성되어 있으면 좋고, 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE)을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 그 두께는 100㎛ 정도이면 좋지만, 전지(100)의 구성 조건 등에 맞추어 적절하게 변경할 수 있다.

절연 필름(10)은, 전극체(80)를 둘러싸는 주머니 형상으로 형성되어 있다. 본 실시 형태에 관한 절연 필름(10)은, 도 1에 도시하는 바와 같이 상단부측이 개방된 바닥이 있는 또는 바닥이 없는(여기서는 바닥이 있는) 주머니 형상이며, 개구부(12)를 통해 전극체(80)는 그 내부에 수용된다. 또한, 절연 필름(10)은 외장 케이스(50)의 내부 공간에 있어서의 코너부(58)에 상기 필름이 접촉하지 않도록 배치되어 있다. 즉, 도 2에 도시하는 바와 같이, 절연 필름(10)의 양단부를 묶어 주머니 형상으로 함으로써 코너부(58)와 절연 필름(10)이 간섭하지 않도록 배치되어 있다.

이러한 구성의 전지에서는, 절연 필름(10)[및 전극체(80)]을 외장 케이스(50)에 삽입할 때에, 외장 케이스(50)의 코너부(58)에 절연 필름(10)이 간섭하지 않으므로, 상기 필름(10)[및 전극체(80)]을 외장 케이스(50)에 삽입하기 쉬워진다. 덧붙여, 절연 필름(10)에 주름이나 구김이 발생하는 사태를 회피할 수 있어, 상기 주름이나 구김이 전지 성능에 미치는 악영향(예를 들어, 국부적인 전해액 주변의 악화 등)을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 본 실시 형태의 외장 케이스(50)와 같이, 상기 케이스의 코너부(58)가 R 형상인 경우에는, 상기 R 형상에 대응한 절연 필름의 외형이 되므로, 코너부(58)에 있어서의 데드 스페이스가 적어져, 절연 필름(및 전극체)을 효율적으로 수용할 수 있다.

또한, 전극체(80)를 둘러싸는 절연 필름(10)은, 되접은 1매의 수지제 시트로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는 도 3에 도시하는 바와 같이, 1매의 시트 형상의 절연 필름을 그 중앙으로부터 둘로 접어 되접고, 상기 되접음에 의해 서로 대항한 면끼리를 접합[여기서는 히트 바아(60)에 의한 열용착]함으로써 상기 주머니 형상으로 형성한 것을 적절하게 사용할 수 있다. 이에 의해, 매우 간단한 구성으로 전극체를 포장할 수 있다. 혹은, 2매의 상이한 시트 형상의 절연 필름을 준비하여 서로 면 접촉시키고, 그 측부 모서리 단부 및 하부 모서리 단부를 열용착하여 주머니 형상으로 형성해도 좋다. 또한, 절연 필름의 용접 방법은, 상술한 히트 바아(60)에 의한 열용착 이외에도 초음파 용접, 레이저 용접 등을 적절하게 사용할 수 있다.

다음에, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면서, 본 실시 형태의 전지(100)의 구성, 특히 전극체(80)의 구성에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 관한 권회 전극체(80)는, 통상의 리튬 이온 전지의 권회 전극체와 마찬가지로, 시트 형상 정극(82)[이하,「정극 시트(82)」라 함]과 시트 형상 부극(84)(이하「부극 시트(84)」라 함)을 총 2매의 시트 형상 세퍼레이터(86)(이하「세퍼레이터 시트(86)」라 함)와 함께 적층하고, 또한 당해 정극 시트(82)와 부극 시트(84)를 약간 어긋나게 하면서 권회하고, 계속해서 얻어진 권회체를 측면 방향으로부터 눌러 찌부러뜨림으로써 제작되는 편평 형상의 권회 전극체(80)이다.

도 4a에 도시하는 바와 같이, 이러한 권회 전극체(80)의 권회 방향에 대한 횡방향에 있어서, 상기한 바와 같이 약간 어긋나게 하면서 권회된 결과로서, 정극 시트(82) 및 부극 시트(84)의 단부의 일부가 각각 권회 코어 부분(81)[즉, 정극 시트(82)의 정극 활물질층 형성 부분과 부극 시트(84)의 부극 활물질층 형성 부분과 세퍼레이터 시트(86)가 밀하게 권회된 부분]으로부터 외측으로 비어져 나와 있다.

이러한 정극측 비어져 나온 부분(즉, 정극 활물질층의 비형성 부분)(82A) 및 부극측 비어져 나온 부분(즉, 부극 활물질층의 비형성 부분)(84A)은, 도 4a 및 도 4b에 도시하는 바와 같이, 각각 권회 전극체(80)의 권회 중심 축 방향(폭 방향)에 있어서의 단부를 구성하는 동시에, 그 단부의 상기 축 방향(폭 방향)에 있어서의 선단부 부분(82C 및 84C)은 하나로 묶여 있다. 도 4c는 정극측 단부의 선단부 부분(82C)이 권회 전극체의 두께 방향의 양측으로부터 하나로 묶인 상태(도면에서는 중앙 부근의 1군데에 모아진 상태)를 도시하고 있다. 또한, 부극측 단부의 선단부 부분(84C)에 대해서도 정극측 단부의 선단부 부분(82C)과 마찬가지로 하여 묶여 있다. 이와 같이 권회 전극체(80)의 축 방향(폭 방향)에 있어서의 선단부 부분(82C 및 84C)을 하나로 묶음으로써, 상기 전극체(80)를 주머니 형상의 절연 필름(10)에 삽입하기 쉬워져, 삽입성이 양호해진다.

또한, 절연 필름(10)은, 도 4b 및 도 4c에 도시하는 바와 같이, 상기 하나로 묶인 선단부 부분(82C 및 84C)을 양측면으로부터(권회 전극체의 두께 방향의 양측으로부터) 끼우도록 배치되어 있다. 즉, 주머니 형상의 절연 필름(10)은, 그 상단부 개구 폭이 선단부 부분(82C 및 84C)의 외형을 따라 점차 작아지도록 구성되어 있다. 이에 의해, 절연 필름(10)과 권회 전극체(80)의 사이의 불필요한 간극[특히, 상기 필름(10)과 선단부 부분(82C 및 84C)의 간극]을 적게 할 수 있어, 그 수용 효율이 향상된다. 덧붙여, 절연 필름(10)의 단부가 끝이 가는 형상이 되므로, 외장 케이스 삽입시에 있어서의 코너부에서의 간섭을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 절연 필름(10)에는, 상기 하나로 묶인 선단부 부분(82C 및 84C)보다도 축 방향(폭 방향)의 더욱 끝쪽에 있어서 일체가 되도록 서로 용착된 돌출 변부(14)가 형성되어 있다. 본 실시 형태의 절연 필름(10)은, 그 돌출 변부(14)가 외장 케이스(50)의 대향하는 내벽 측면[즉, 폭이 좁은 면(56)]과 접촉하도록 하여 배치되어 있다(도 2 참조). 따라서 절연 필름(10)[및 전극체(80)]을 외장 케이스의 내벽 측면[폭이 좁은 면(56)]으로 지지할 수 있어, 절연 필름(10)[및 전극체(80)]을 케이스 내에서 확실하게 고정할 수 있다. 또한, 종래의 절연 필름(전형적으로는, 상자형)에 비해, 상기 필름과 케이스 내벽의 접촉 부위를 4군데[즉, 코너부(58)에서의 4군데]로부터 2군데[즉, 돌출 변부(14)에서의 2군데]로 줄일 수 있어, 삽입시의 마찰 저항을 저감할 수 있다.

또한, 정극측 비어져 나온 부분(즉, 정극 활물질층의 비형성 부분)(82A) 및 부극측 비어져 나온 부분(즉, 부극 활물질층의 비형성 부분)(84A)에는, 정극 리드 단자(82B) 및 부극 리드 단자(84B)가 각각 부설되고 있고, 각각 외장 케이스에 설치된 정극 단자(도시하지 않음) 및 부극 단자(도시하지 않음)와 전기적으로 접속되어 있다.

또한, 이러한 권회 전극체(80)를 구성하는 재료 및 부재 자체는, 종래의 리튬 이온 전지의 전극체와 동일해도 되고, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 정극 시트(82)는 장척(長尺) 형상의 정극 집전체 상에 리튬 이온 전지용 정극 활물질층이 부여되어 형성될 수 있다. 정극 집전체에는 알루미늄 박(본 실시 형태) 그 밖의 정극에 적합한 금속박이 적절하게 사용된다. 정극 활물질은 종래부터 리튬 이온 전지에 이용되는 물질 중 1종 또는 2종 이상을 특별히 한정하는 일 없이 사용할 수 있다. 적합예로서, LiMn₂O₄, LiCoO₂, LiNiO₂ 등을 들 수 있다. 예를 들어, 길이 2 내지 4m(예를 들어, 2.7m), 폭 8 내지 12㎝(예를 들어, 10㎝), 두께 5 내지 20㎛(예를 들어, 15㎛) 정도의 알루미늄 박을 집전체로서 사용하고, 그 표면의 소정 영역에 통상의 방법에 의해 니켈산리튬을 주체로 하는 리튬 이온 전지용 정극 활물질층(예를 들어, 니켈산리튬 88질량％, 아세틸렌블랙 10질량％, 폴리테트라플루오로에틸렌 1질량％, 카르복시메틸셀룰로오스 1질량％)을 형성함으로써 적합한 정극 시트(82)가 얻어진다.

한편, 부극 시트(84)는 장척 형상의 부극 집전체 상에 리튬 이온 전지용 부극 활물질층이 부여되어 형성될 수 있다. 부극 집전체에는 구리 박(본 실시 형태) 그 밖의 부극에 적합한 금속 박이 적절하게 사용된다. 부극 활물질은 종래부터 리튬 이온 전지에 이용되는 물질 중 1종 또는 2종 이상을 특별히 한정하는 일 없이 사용할 수 있다. 적합예로서, 그라파이트 카본, 아몰퍼스 카본 등의 탄소계 재료, 리튬 함유 천이 금속 산화물이나 천이 금속 질화물 등을 들 수 있다. 예를 들어, 길이 2 내지 4m(예를 들어, 2.9m), 폭 8 내지 12㎝(예를 들어, 10㎝), 두께 5 내지 20㎛(예를 들어, 10㎛) 정도의 구리 박을 사용하고, 그 표면의 소정 영역에 통상의 방법에 의해 흑연을 주체로 하는 리튬 이온 전지용 부극 활물질층(예를 들어, 흑연 98질량％, 스티렌 부타디엔 러버 1질량％, 카르복시메틸셀룰로오스 1질량％)을 형성함으로써 적합한 부극 시트(84)가 얻어진다.

또한, 정부극 시트(82, 84) 사이에 사용되는 적합한 세퍼레이터 시트(86)로서는 다공질 폴리올레핀계 수지로 구성된 것을 들 수 있다. 예를 들어, 길이 2 내지 4m(예를 들어, 3.1m), 폭 8 내지 12㎝(예를 들어, 11㎝), 두께 5 내지 30㎛(예를 들어, 25㎛) 정도의 합성 수지제(예를 들어, 폴리에틸렌 등의 폴리올레핀제) 다공질 세퍼레이터 시트를 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 전해질로서 고체 전해질 혹은 겔상 전해질을 사용하는 경우에는, 세퍼레이터가 불필요한 경우(즉, 이 경우에는 전해질 자체가 세퍼레이터로서 기능할 수 있음)가 있을 수 있다.

또한, 전지의 외장 케이스 내에 수용하는 전극체는 상기 권회 타입에 한정되지 않는다. 예를 들어, 복수매의 정극 시트와 복수매의 부극 시트를 복수매의 시트 형상 세퍼레이터(혹은 세퍼레이터로서도 기능할 수 있는 고체 또는 겔상 전해질)와 함께 교대로 적층하여 이루어지는 적층 타입의 전극체라도 좋다. 또한, 권회 타입 전극체는, 도시되는 편평 형상과 동일한 형상에 한정되지 않는다.

권회 전극체(80)를 절연 필름(10) 내에 수용한 후, 계속해서 절연 필름(10)을 외장 케이스(50)에 수용한다. 그리고 외장 케이스(50)에 형성된 주액구로부터 전해액을 주입한다. 본 실시 형태에서는, 비수용매에 전해질을 용해한 비수전해액을 주입하고 있다. 이 전해액을 구성하는 비수용매로서는, 에틸렌카보네이트, 프로필렌카보네이트, 디메틸카보네이트(DMC), 디에틸카보네이트, 에틸메틸카보네이트(EMC), 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥소란 등으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 본 실시예에 관한 밀폐형 전지에서는, 디에틸카보네이트와 에틸렌카보네이트의 혼합 용매(예를 들어, 질량비 1:1)를 이용하고 있다.

또한, 이 전해액을 구성하는 전해질(지지염)로서는, 불소를 구성 원소로 하는 각종 리튬염으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 예를 들어, LiPF₆, LiBF₄, LiASF₆, LiCF₃SO₃, LiC₄F₉SO₃, LiN(CF₃SO₂)₂, LiC(CF₃SO₂)₃ 등으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 본 실시예에 관한 밀폐형 전지에서는, 전해질로서 헥사플루오로인산리튬(LiPF₆)을 이용하고 있다. 그 농도는, 약 1mol/리터이다.

주액구로부터 상기 전해액을 주입한 후, 외장 케이스(50)를 밀봉함으로써 본 실시 형태의 전지(100)는 구축된다.

이상, 본 발명을 적합한 실시 형태(본 발명의 전지의 적합한 일 구성 및 적합한 일 제조 방법)에 의해 설명해 왔지만, 이러한 기술은 한정 사항은 아니며, 물론 다양한 개변이 가능하다. 예를 들어, 본 실시 형태에서는 절연 필름이 각부(꺾임부)를 갖지 않는 주머니 형상으로 형성된 예를 나타냈지만, 각부(꺾임부)의 유무에 관계없이 절연 필름이 코너부에 접촉하지 않도록 배치되어 있는 것이면, 그 삽입성을 양호하게 할 수 있고, 그러므로 상술한 절연 필름의 형상으로만 제한되지 않는다. 예를 들어, 도 5에 도시하는 바와 같이, 각부(꺾임부)(22)를 갖는 주머니 형상의 절연 필름(20)이라도, 상기 각부(꺾임부)(22)가 각 리드 단자(82B 및 84B)보다도 권회 전극체의 축 방향(폭 방향)의 내측에 위치하도록 배치된 절연 필름(20)을 적절하게 이용할 수 있다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 각 리드 단자(82B 및 84B)보다도 각부(꺾임부)(22)를 내측으로 함으로써, 외장 케이스(50)의 코너부(58)에 있어서의 간섭을 회피할 수 있다.

또한, 전지의 종류는 상술한 리튬 이온 전지에 한정되지 않고, 전극체 구성 재료나 전해질이 상이한 다양한 내용의 전지, 예를 들어 리튬 금속이나 리튬 합금을 부극으로 하는 리튬 2차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드륨 전지, 혹은 전기 이중층 캐패시터라도 좋다.

본 발명에 따르면, 외장 케이스에의 삽입성을 양호하게 하는 전극체 및 절연 필름을 구비한 전지를 제공할 수 있다.

또한, 여기서 개시되는 전지는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 특히 자동차 등의 차량에 탑재되는 모터(전동기)용 전원으로서 적절하게 사용할 수 있다. 즉, 본 발명의 전지를 단전지로 하여 소정의 방향으로 배열하고, 당해 단전지를 그 배열 방향으로 구속함으로써 조전지(32)를 구축하고, 이러한 조전지(32)를 전원으로서 구비하는 차량(30)(전형적으로는 자동차, 특히 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료 전지 자동차와 같은 전동기를 구비하는 자동차)을 제공할 수 있다.

Claims

정극 및 부극을 구성하는 전극체와, 내부 공간이 당해 전극체에 대응하는 상자 형상으로 형성된 외장 케이스를 구비하고,
상기 전극체와 상기 외장 케이스의 사이에는, 당해 전극체와 외장 케이스를 격리하는 절연 필름이 구비되어 있고,
상기 절연 필름은, 개구부를 갖는 바닥이 있는 또는 바닥이 없는 주머니 형상이며 상기 개구부를 통해 내부에 수용된 상기 전극체를 둘러싸는 주머니 형상으로 형성되어 있는 동시에, 상기 내부 공간에 있어서의 코너부에 상기 필름이 접촉하지 않도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
제1항에 있어서, 상기 전극체는, 시트 형상 정극 및 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 권회되어 이루어지는 전극체이고,
상기 시트 형상 정극 및 상기 시트 형상 부극은, 상기 세퍼레이터로부터 비어져 나와 권회되는 정극측 비어져 나온 부분 및 부극측 비어져 나온 부분을 갖고 있고,
상기 정극측 비어져 나온 부분 및 상기 부극측 비어져 나온 부분은, 각각 상기 권회 전극체의 권회 중심 축 방향에 있어서의 단부를 구성하는 동시에, 그 단부의 상기 축 방향에 있어서의 선단부 부분은 하나로 묶여 있고,
여기서 상기 절연 필름은, 상기 하나로 묶인 선단부 부분을 양측면으로부터 끼우도록 배치되는 동시에, 상기 선단부 부분보다도 상기 축 방향의 더욱 끝쪽에 있어서 일체가 되도록 서로 용착된 돌출 변부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
제2항에 있어서, 상기 절연 필름은, 상기 돌출 변부가 상기 외장 케이스의 대향하는 내벽 측면과 접촉하도록 하여 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
제1항에 있어서, 상기 전극체를 둘러싸는 절연 필름은, 되접은 1매의 수지제 시트로 이루어지고, 그 모서리부는 상기 되접음에 의해 서로 대항한 면끼리를 접합함으로써 상기 주머니 형상으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 전지를 구비하는 차량.