KR101135308B1 - 밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 판 형상부 제조 방법 - Google Patents

밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 판 형상부 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 개방된 안전 밸브부에 있어서, 충분한 개구 면적을 확보할 수 있는 안전 밸브부를 구비하는 밀폐형 전지를 제공하는 것이다. 그와 같은 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 밀폐형 전지(1)는 발전 요소(90)와, 밸브 형성면(11F)에 안전 밸브부(20)를 갖는 전지 케이스(10)를 구비하고, 안전 밸브부는 밸브 개방 시에 개열되는 박육부(21)를 갖고, 박육부는 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부(22, 23)를 갖고, 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는 교차 박육부(26S)를 포함하고, 박육부는 교차 박육부의 개열압이, 이 교차 박육부 이외의 부위(21T)의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 이루어진다.

Description

밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 판 형상부 제조 방법 {SEALED BATTERY AND METHOD OF PRODUCING PLATE-LIKE PART OF SEALED BATTERY}
본 발명은 안전 밸브부를 갖는 전지 케이스를 구비한 밀폐형 전지 및 그 밀폐형 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 휴대 전화, 노트북 컴퓨터, 비디오 캠코더 등의 포터블 전자 기기나 하이브리드 전기 자동차 등의 차량의 보급에 의해, 이들의 구동용 전원에 사용되는 전지의 수요는 증대되고 있다.
이와 같은 전지에, 자신의 내압이 이상 상승했을 때에, 이 내압을 개방하기 위한 안전 밸브를 설치하는 경우가 있다. 예를 들어, 특허 문헌 1에는, 제2 박육부(박육부)의 형상을, Z자 형상, 직선 형상의 양단부가 모두 Y자 형상으로 개방된 형상 및 X자 형상으로 한 안전 밸브가 기재되어 있다.
일본 특허 출원 공개 제2006-216435호 공보
이 특허 문헌 1에 기재된, X자 형상의 박육부를 형성하는 방법으로서는, 1개의 프레스 금형을 사용하여 1단 프레스하는 방법, 즉 직선 형상의 절삭날이 X자 형상으로 교차한 형상의 프레스 절삭날부를 형성한 프레스 금형을 사용하여, 프레스하는 방법을 들 수 있다. 그러나, 이 프레스 금형에서는 프레스 절삭날부 중 교차 부분의 형성이 어렵다.
구체적으로는, 도 1에 확대하여 도시한 바와 같이, 프레스 금형(PK)의 프레스 절삭날부(PC)는, 각각 직선 띠 형상의 제1 직선 프레스 절삭날부(P1) 및 제2 직선 프레스 절삭날부(P2)가 도 1 중, 상방으로 돌출된 형태를 갖고 있다. 이들 제1 직선 프레스 절삭날부(P1) 및 제2 직선 프레스 절삭날부(P2)는 교차부(PX)에 있어서 교차하고 있다. 그런데, 이 프레스 절삭날부(PC)는 라우터 등의 가공 공구(도시하지 않음)를 사용하여 형성하므로, 프레스 절삭날부(PC)의 교차부(PX)가, 도 1 중, 1점쇄선으로 나타내는 바와 같은 형태, 즉 제1 직선 프레스 절삭날부(P1) 및 제2 직선 프레스 절삭날부(P2)를 교차하여 발생하는 4개의 각(角) 예정부(AP, AP)를 갖는 형태로 형성하기 어려워, 실제로는, 도 1에 도시한 바와 같이 코너부가 둥글게 된 형태로 형성되어 있다.
이와 같은 형태의 프레스 절삭날부(PC)를 갖는 프레스 금형(PK)을 사용하여 프레스를 행하여 안전 밸브부를 형성한 경우, X자 형상의 박육부는 프레스 절삭날부(PC)와 요철이 반대인 형상으로 형성된다(도 2 참조). 따라서, 교차부(PX)에 프레스되어 생긴 교차 영역(JX)에는 직선 형상의 제1 직선 박육부(JL1) 및 제2 직선 박육부(JL2)뿐만 아니라, 이들에 포함되지 않고, 이들이 이루는 코너부에 대응하는 웨지 형상 박육부(JXZ)도 형성된다.
그런데, 이와 같은 박육부를 형성한 안전 밸브부를 구비하는 밀폐형 전지에서는, 안전 밸브부의 개방 시, 박육부 중 교차 영역(JX) 중, 어떤 부위로부터 개열(開裂)이 시작되는지 정해지지 않는 것을 알게 되었다. 또한, 이로 인해, 예를 들어 도 2 중, 1점쇄선으로 둘러싸인 다이아몬드 형상의 교차 박육부(JXS)로부터 개열이 개시되면, 개열이 이 교차 박육부(JXS)로부터 사방으로 연장되어, 제1 직선 박육부(JL1), 제2 직선 박육부(JL2)가 이루는 4개의 직선 박육부(JL11, JL12, JL21, JL22) 모두가 개열되는 것을 알게 되었다. 이와 같이 개열된 경우에는, 개열에 의해, 안전 밸브부의 개구 면적을 충분히 확보할 수 있다.
한편, 박육부의 교차 영역(JX) 중, 웨지 형상 박육부(JXZ)로부터 개열이 개시된 경우에는, 4개의 직선 박육부(JL11, JL12, JL21, JL22) 중, 어느 하나에는 개열이 진행되지 않은 경우가 있는 것도 알게 되었다. 이 경우에는 개열에 의한 안전 밸브부의 개구 면적을 충분히 확보할 수 없을 우려가 있다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 개방된 안전 밸브부에 있어서, 충분한 개구 면적을 확보할 수 있는 안전 밸브부를 구비하는 밀폐형 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그와 같은 밀폐형 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 발전 요소와, 상기 발전 요소를 기밀하게 수용하여 이루어지는 전지 케이스이며, 밸브 형성면에 안전 밸브부를 갖는 전지 케이스를 구비하고, 상기 안전 밸브부는 자신의 두께 방향으로 소정의 두께를 갖는 판 형상부 및 상기 판 형상부 내에 위치하여, 상기 두께 방향의 두께를 상기 판 형상부보다도 얇게 한 홈 형상이고, 밸브 개방 시에 개열되는 박육부를 갖는 밀폐형 전지이며, 상기 박육부는 선 형상으로 연장되는 n개(n은 2 이상의 정수)의 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부를 갖고, 상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는 상기 제1 선 형상 박육부로부터 제n 선 형상 박육부 모두가 교차하는 교차 박육부를 포함하고, 상기 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위의 양측에, 상기 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위보다도 폭이 넓고, 상기 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위의 폭 보다도 길게 선 형상으로 연장되는 부위가 위치하는 형태로 되어 있고, 상기 박육부는 상기 교차 박육부의 개열압이, 이 교차 박육부 이외의 부위의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 이루어지는 밀폐형 전지이다.
상술한 밀폐형 전지에서는, 박육부는 교차 박육부의 개열압이, 박육부 중, 이 교차 박육부 이외의 부위의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 있다. 이로 인해, 안전 밸브부의 개방 시에, 교차 박육부로부터 확실히 개열을 개시시키고, 여기서 각 방향으로 연장되는 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부 중 어느 것에 대해서도, 자신을 따라서 개열을 진행시킬 수 있다. 이로 인해, 개방된 안전 밸브부에 있어서, 충분한 개구 면적을 확보할 수 있다.
또한, 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부의 각각에 대해, 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위(이하, 교차 근방부라고 함)의 양측에, 이 교차 근방부보다도 폭이 넓고, 이 교차 근방부의 폭 보다도 길게 선 형상으로 연장되는 부위가 위치하는 형태로 하고 있다. 이로 인해, 안전 밸브부의 개방 시에, 박육부 중 교차 박육부에 응력이 집중되기 쉽고, 교차 박육부에서의 밸브 개방압이 낮아지므로, 확실히 교차 박육부로부터 개열을 개시시킬 수 있다. 또한, 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부 중, 교차 근방부 이외의 부위는, 홈 폭이 교차 근방부보다도 광폭으로 되므로, 교차 박육부로부터 진행되어 온 개열을, 이 교차 근방부 이외의 부위에서 더욱 진행시키기 쉽다. 이와 같이 하면, 안전 밸브부에 있어서, 충분한 개구 면적을 확실히 확보할 수 있다.
또한, 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부(n은 2 이상의 정수)로서는, 예를 들어 직선 형상의 것이나, 곡선 형상의 것을 들 수 있다. 또한, 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부 모두가 직선 형상의 형태라도, 곡선 형상의 형태라도, 혹은 이들에, 직선 형상의 형태의 것과 곡선 형상의 형태의 것이 혼재하고 있어도 좋다.
또한, 상술한 밀폐형 전지이며, 상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는 제1 방향으로 연장되는 제1 방향 박육부 및 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장되는 제2 방향 박육부이고, 상기 박육부는 상기 제1 방향 박육부 및 상기 제2 방향 박육부를 포함하고, 상기 밸브 형성면을 평면에서 보았을 때, 상기 제1 방향 박육부와 상기 제2 방향 박육부가 상기 교차 박육부에 있어서 X자 형상으로 교차하여 이루어지고, 상기 교차 박육부에 있어서의 상기 제1 방향 박육부와 상기 제2 방향 박육부의 교차 각도(α)가, 30°≤α≤50°로 되어 이루어지는 밀폐형 전지로 하면 좋다.
그런데, 밀폐형 전지에서는 안전 밸브부의 형태로서, 밸브 형성면을 평면에서 보았을 때, 제1 방향 박육부 및 제2 방향 박육부가, 교차 박육부에서 X자 형상으로 교차하고 있는 형태의 것이 생각된다. 발명자들은, 후술하는 바와 같이, 이와 같은 밀폐형 전지의 안전 밸브부에 있어서, 교차 박육부에 있어서의 제1 방향 박육부와 제2 방향 박육부의 교차 각도(α)를 30°≤α≤50°로 하면, 교차 박육부의 개열압을, 박육부 중, 교차 박육부 이외의 부위보다도 낮게 할 수 있는 것을 발견하였다.
이 지식에 기초하여, 상술한 밀폐형 전지에서는, 제1 방향 박육부 및 제2 방향 박육부의 교차 각도(α)를 30°≤α≤50°로 하고 있다. 이로 인해, 안전 밸브부의 개방 시에, 박육부 중 교차 박육부로부터 확실히 개열을 개시시키고, 이곳으로부터 사방으로 연장되는 제1 방향 박육부 및 제2 방향 박육부를 따라서, X자 형상으로 개열을 진행시킬 수 있다.
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또한, 상술한 것 중 어느 하나의 밀폐형 전지이며, 상기 교차 박육부는 자신의 일부가, 자신 중 다른 부위에 비해, 두께가 얇게 된 형태로 하여 이루어지는 밀폐형 전지로 하면 좋다.
본 발명자들은, 후술하는 바와 같이 교차 박육부의 일부를, 자신의 다른 부위에 비해 두께를 얇게 해 두면, 교차 박육부의 개열압을, 박육부 중, 교차 박육부 이외의 부위보다도 낮게 할 수 있는 것을 발견하였다.
따라서, 상술한 밀폐형 전지에서는, 안전 밸브부의 개방 시에, 박육부 중 교차 박육부로부터 확실히 개열을 개시시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 형태는 발전 요소와, 상기 발전 요소를 기밀하게 수용하여 이루어지는 전지 케이스이며, 밸브 형성면에 안전 밸브부를 갖는 전지 케이스를 구비하고, 상기 안전 밸브부는 자신의 두께 방향으로 소정의 두께를 갖는 판 형상부 및 상기 두께 방향의 두께를 상기 판 형상부보다도 얇게 한 홈 형상이고, 밸브 개방 시에 개열되는 박육부를 갖고, 상기 박육부는 선 형상으로 연장되는 n개(n은 2 이상의 정수)의 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부를 갖고, 상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는 상기 제1 선 형상 박육부로부터 제n 선 형상 박육부 모두가 교차하는 교차 박육부를 포함하고, 상기 박육부는 상기 교차 박육부의 개열압이, 이 교차 박육부 이외의 부위의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 이루어지는 밀폐형 전지의 제조 방법이며, 상기 판 형상부에, 상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부를, 각각 개별로 형성하는 선 형상 박육부 형성 공정을 구비하는 밀폐형 전지의 제조 방법이다.
상술한 밀폐형 전지의 제조 방법에서는, 상술한 선 형상 박육부 형성 공정에 의해, 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부를 각각 개별로 형성하므로, 도 2에 예시한 것과는 달리, 교차 영역(JX)에 웨지 형상 박육부(JXZ)가 형성되지 않은 형태로 할 수 있다. 이에 의해, 안전 밸브부의 개방 시에, 확실히 교차 박육부로부터 개열을 개시시키고, 이곳으로부터 각 방향으로 연장되는 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부 중 어느 것에 대해서도, 자신을 따라서 개열을 진행시킬 수 있다. 따라서, 개방된 안전 밸브부에 있어서, 충분한 개구 면적을 확보할 수 있는 밀폐형 전지를 제조할 수 있다.
또한, 선 형상 박육부 형성 공정으로서는, 예를 들어 n개 이상의 금형을 사용한 프레스 성형, 홈의 절삭 가공을 들 수 있다.
도 1은 안전 밸브부를 형성하는 프레스 금형의 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 프레스 금형을 사용하여 형성한 안전 밸브부의 설명도이다.
도 3은 제1 실시 형태, 제1 변형 형태, 제2 변형 형태, 제3 변형 형태, 제4 변형 형태에 관한 전지의 사시도이다.
도 4는 제1 실시 형태, 제1 변형 형태, 제2 변형 형태, 제3 변형 형태, 제4 변형 형태에 관한 전지의 단면도(도 3의 A-A 단면부)이다.
도 5는 제1 실시 형태에 관한 전지의 부분 확대 평면도(도 3의 B부)이다.
도 6은 제1 실시 형태, 제1 변형 형태에 관한 전지의 부분 확대 단면도(도 4의 C부)이다.
도 7은 CAE 해석에 사용한 안전 밸브부의 설명도이다.
도 8은 CAE 해석에 사용한 안전 밸브부의 설명도(도 7의 D-D 단면부)이다.
도 9는 제1 실시 형태에 관한 전지의 제조 방법의 설명도이다.
도 10은 제1 실시 형태에 관한 전지의 제조 방법의 설명도이다.
도 11은 제1 변형 형태에 관한 전지의 부분 확대 평면도(도 3의 B부)이다.
도 12는 제1 변형 형태에 관한 전지의 제조 방법의 설명도이다.
도 13은 제1 변형 형태에 관한 전지의 제조 방법의 설명도이다.
도 14는 제1 변형 형태에 관한 제1 프레스 공정 및 제2 프레스 공정의 설명도이다.
도 15는 제2 변형 형태에 관한 전지의 부분 확대 평면도(도 3의 B부)이다.
도 16은 제2 변형 형태에 관한 전지의 부분 단면도(도 15의 E-E 단면부)이다.
도 17은 제3 변형 형태에 관한 전지의 부분 확대 평면도(도 3의 B부)이다.
도 18은 제4 변형 형태 관한 전지의 부분 확대 평면도(도 3의 B부)이다.
(제1 실시 형태)
다음에, 본 발명의 제1 실시 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 본 제1 실시 형태에 관한 전지(1)에 대해 설명한다. 도 3에 전지(1)의 사시도를, 도 4에 이 전지(1)의 종단면도(도 3의 A-A부)를, 도 5에 전지(1) 중 안전 밸브부의 확대 평면도(도 3의 B부)를, 도 6에 전지(1) 중 안전 밸브부의 부분 확대 단면도(도 4의 C부)를 각각 도시한다.
이 전지(1)는 발전 요소(80) 및 이 발전 요소(80)를 기밀하게 수용하여 이루어지는 직사각형 상자 형상의 전지 케이스(10)를 갖는 밀폐형의 리튬 이온 2차 전지이다. 이 중, 발전 요소(80)는 알루미늄박의 양면에 도시하지 않은 정극 활물질층을 담지하여 이루어지는 띠 형상의 정극판(81) 및 동박의 양면에 도시하지 않은 부극 활물질층을 담지하여 이루어지는 부극판(82)이, 띠 형상의 세퍼레이터(83)를 개재하여 편평 형상으로 권회되어 이루어진다(도 3 참조). 또한, 이 발전 요소(80)의 정극판(81) 및 부극판(82)은 각각 후술하는 정극 내부 단자 부재(41) 또는 부극 내부 단자 부재(61)와 접합되어 있다(도 4 참조).
또한, 전지 케이스(10)는 모두 알루미늄제의, 개구(19)를 포함하는 바닥이 있는 상자 형상의 케이스 본체 부재(18) 및 직사각형 판 형상의 밀봉 덮개(11)를 갖는다(도 3 참조). 또한, 케이스 본체 부재(18)와, 이것에 수용된 발전 요소(80) 사이에는 누전 방지를 위해, 수지로 이루어지는 절연 필름(도시하지 않은)이 개재되어 있다.
밀봉 덮개(11)는 케이스 본체 부재(18)의 개구(19)를 폐색하고, 이 케이스 본체 부재(18)에 용접되어 있다. 또한, 밀봉 덮개(11)는 정극 내부 단자 부재(41) 및 부극 내부 단자 부재(61)를 각각 삽입 관통 가능한 관통 구멍(11K)과, 이들 사이에 형성된 안전 밸브부(20)를 갖는다(도 3, 도 4 참조).
밀봉 덮개(11) 중, 외측(도 3 중, 상방)을 향하는 덮개 외표면(11F) 상에는 정극 단자 구조체(30) 및 부극 단자 구조체(50)가 각각 배치되어 있다(도 3 참조). 이 중 정극 단자 구조체(30)는 금속으로 이루어지는 정극 외부 단자 부재(31), 주로 전지 케이스(10)의 내부에 위치하는 정극 내부 단자 부재(41) 및 절연성 수지로 이루어지는 제1 단자 절연 부재(36)로 이루어진다(도 3, 도 4 참조).
이 중, 알루미늄으로 이루어지는 정극 내부 단자 부재(41)는 전지 케이스(10) 내에서, 발전 요소(80)의 정극판(81)과 접합되고, 한편으로는 전지 케이스(10), 정극 외부 단자 부재(31) 및 가스킷(89)을 코킹하면서, 정극 외부 단자 부재(31)와 도통하고 있다.
또한, 금속재로 이루어지는 정극 외부 단자 부재(31)는 선단이 볼트 형상의 정극 단자부(32) 및 이 정극 단자부(32)와 접하고, 크랭크 형상으로 굴곡되어 이루어지는 정극 연결판(33)을 갖는다(도 4 참조).
또한, 정극 외부 단자 부재(31)와 밀봉 덮개(11) 사이에는 절연성 수지로 이루어지는 제1 단자 절연 부재(36)가 개재되어 있고(도 3, 도 4 참조), 이들을 절연하고 있다.
또한, 밀봉 덮개(11)와 정극 내부 단자 부재(41)의 정극 내 단자 본체부(42) 사이에는 가스킷(89)이 배치되어 있어, 전지 케이스(10) 내로의 수분이나 이물질 등의 혼입이나, 전지 케이스(10) 내로부터의 전해액의 누출을 방지하고 있다(도 4 참조).
또한, 부극 단자 구조체(50)는 정극 단자 구조체(30)와 마찬가지로, 금속으로 이루어지는 부극 외부 단자 부재(51), 주로 전지 케이스(10)의 내부에 위치하는 부극 내부 단자 부재(61) 및 절연성 수지로 이루어지는 제2 단자 절연 부재(56)로 구성되어 있다(도 3, 도 4 참조).
또한, 밀봉 덮개(11)의 중앙 부근에 형성된 안전 밸브부(20)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 타원 형상의 판 형상부(28)와, 이 판 형상부(28) 내에 위치하여, 대략 「8」자형으로 판 형상부(28)보다도 얇게 된 홈 형상의 박육부(21)를 갖는다. 이 안전 밸브부(20)는 개방 시, 박육부(21)에 균열이 발생하여, 분할된 판 형상부(28)가 말려 올라가도록 변형되고, 개구가 현출됨으로써 개방된다. 이 안전 밸브부(20)는 일단 개방되면 안전 밸브의 기능을 상실하는, 불가역 타입이다.
이 안전 밸브부(20) 중, 판 형상부(28)는 밀봉 덮개(11)의 다른 두께보다도 얇게 되어, 덮개 외표면(11F) 및 이 이면(11R)보다도 오목 형상으로 움푹 패여 있다.
한편, 박육부(21)는 판 형상부(28)보다도, 도 6 중, 낮은 위치로 된 오목 형상의 움푹 패인 홈 형상이다. 박육부(21)의 두께 방향(DT)의 두께(T2)는 판 형상부(28)의 두께(T1)보다도 얇게 되어 있다. 이 박육부(21)는 덮개 외표면(11F)을 평면에서 보았을 때, 제1 방향(DM)으로 직선적으로 연장되는 제1 방향 박육부(22)와, 제1 방향(DM)과는 다른 제2 방향(DN)으로 직선적으로 연장되는 제2 방향 박육부(23)를 포함하는 형태로 되어 있다(도 5 참조). 이들 제1 방향 박육부(22)와 제2 방향 박육부(23)는 X자 형상으로 교차하여, 다이아몬드 형상의 교차 박육부(26S)를 이루고 있다. 또한, 이 박육부(21)는 이들 제1 방향 박육부(22) 및 제2 방향 박육부(23) 외에, C자 형상의 2개의 C자형 박육부(25, 25)와, 제1 방향 박육부(22) 및 제2 방향 박육부(23)가 이루는 코너부에 대응하는, 도 5에 도시한 바와 같은 웨지형 형상의 4개의 웨지 형상 박육부(26Z, 26Z)를 포함한다. 이 중, C자형 박육부(25)는 제1 방향 박육부(22)의 단부(22E)와 제2 방향 박육부(23)의 단부(23E)를 연결하여 이루어진다. 또한, 웨지 형상 박육부(26Z)는 제1 방향 박육부(22)의 일부와 제2 방향 박육부(23)의 일부와 함께, 도 5에 도시하는 교차 영역(26)을 이룬다.
또한, 박육부(21) 중, 교차 박육부(26S)를 제외한 부위[제1 방향 박육부(22)의 일부, 제2 방향 박육부(23)의 일부, 웨지 형상 박육부(26Z) 및 C자형 박육부(25)]를 비교차 박육부(21T)로 한다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 제1 방향 박육부(22) 중, 교차 박육부(26S)를 포함하는 제1 교차 근방부(22G)에 있어서의 홈 폭(W2GA)이, 이 제1 교차 근방부(22G) 이외의 부위, 즉 이 제1 교차 근방부(22G)의 양 외측에 위치하는, 제1 외측부(22H)에 있어서의 홈 폭(W2H)보다도 작게 되어 있다. 즉, 제1 방향 박육부(22)는 제1 교차 근방부(22G)에서, 그 밖의 제1 외측부(22H)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
또한, 제2 방향 박육부(23)는 제1 방향 박육부(22)와 마찬가지로, 도 5에 도시한 바와 같이, 이 중, 교차 박육부(26S)를 포함하는 제2 교차 근방부(23G)에 있어서의 홈 폭(W3GA)이, 이 제2 교차 근방부(23G) 이외의 부위, 즉 이 제2 교차 근방부(23G)의 양 외측에 위치하는, 제2 외측부(23H)에 있어서의 홈 폭(W3H)보다도 작게 되어 있다. 즉, 제2 방향 박육부(23)는 제2 교차 근방부(23G)에서, 그 밖의 제2 외측부(23H)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
그런데, 전술한 바와 같이, 안전 밸브부(20)의 개방 시에, 웨지 형상 박육부(26Z)로부터 개열이 개시된 경우에는, 사방으로 연장되는 제1 방향 박육부(22) 및 제2 방향 박육부(23) 중 어느 하나에 균열이 발생하지 않아 개열이 진행되지 않는 경우가 있다. 이 경우에는, 개열에 의한 안전 밸브부(20)의 개구 면적을 충분히 확보할 수 없을 우려가 있다.
따라서, 본 발명자들은 개열의 개시 위치와 교차 박육부(26S)에 있어서의 제1 방향 박육부(22) 및 제2 방향 박육부(23)의 교차 각도(α)의 관계를 연구하여, 교차 각도(α)를 소정의 범위 내로 설정하면, 개열을 교차 박육부(26S)에서 개시시키기 쉬워지는 것을 발견하였다.
구체적으로는, 도 7, 도 8에 도시하는, 안전 밸브부(CL)를 모델로 하여, CAE(Computer Aided Engineering) 해석 및 통계학적 해석을 행하였다. 더욱 구체적으로는, 알루미늄[응력 확대 계수:25M(Nm-3/2)]으로 형성하여 이루어지는 안전 밸브부(CL)에 있어서, 이 안전 밸브부(CL)의 교차 박육부(C6S)의 개열압을 1.2㎫로 하기 위해, 판 형상부(C8)의 두께(T1)를 0.12㎜로, 박육부(C1)의 두께(T2)를 0.04㎜로 하였다. 또한, 제1 방향 박육부(C2) 중, 제1 교차 근방부(C2G)의 판 형상부(C8)측의 제1 홈 폭(W2GA)을 0.17㎜로, 박육부(C1)측의 제2 홈 폭(W2GB)을 0.05㎜로 하였다. 또한, 도시하지 않지만, 제2 방향 박육부(C3) 중 제2 교차 근방부(C3G)의 제1 홈 폭(W3GA) 및 제2 홈 폭(W3GB)을, 제1 교차 근방부(C2G)와 마찬가지로, 0.17㎜ 및 0.05㎜로 하였다. 또한, 교차 박육부(C6S)의 개열압(1.2㎫)은 박육부(C1) 중, 비교차 박육부(C1T)의 개열압보다도 낮은 값이다.
또한, 이 안전 밸브부(CL)의 교차 박육부(C6S)에 있어서의 개열압, 즉 이 안전 밸브부(CL)의 교차 박육부(C6S)를 압박하는 응력(σ0)으로 하면, 이하에 나타내는 관계식이 성립되므로, 여기서 판 형상부(C8)의 두께(T1) 및 박육부(C1)의 두께(T2)를 결정하였다.
σ0＝K/(F(λ)×((T1－T2)π)1/2)
F(λ)＝1.12－0.231λ＋10.55λ2－21.72λ3＋30.39λ4
λ＝(T1－T2)/T1
K:응력 확대 계수
이 안전 밸브부(CL)에 대해, 우선 CAE 해석을 행하여, 이 안전 밸브부(CL) 전체의 응력 분포를 조사한 바, 교차 박육부(C6S)에 있어서는, 교차 각도(α)가 0°에 가까울수록, 효과적으로 응력 집중이 일어나, 개열되기 쉬워지는 것을 알 수 있었다.
그런데, 제1 방향 박육부(C2) 및 제2 방향 박육부(C3)가 각각 홈 폭(W2GA, W3GA)을 가지므로, 교차 각도(α)가 0°에 가까워질수록, 웨지 형상 박육부(C6Z)에서 개열되는 경우도 발생하기 쉬워지는 것을 알게 되었다.
따라서, 발명자들은 개열압과 교차 박육부(C6S)의 강도에 대해, 다양한 교차 각도(α)에서 행한 실험 데이터에 대해 통계학적 해석을 행하였다.
이 통계학적 해석의 결과로부터, 교차 각도(α)가 30°～50°의 범위에서는, 안전 밸브부(CL)의 교차 박육부(C6S)의 개열압이 안정되고, 비교차 박육부(C1T)보다도 개열압이 낮아지는 것을 알 수 있었다. 따라서, 이 교차 박육부(C6S)로부터 개열을 개시시키기 쉬운 것을 알 수 있었다.
이 지식에 기초하여, 본 제1 실시 형태에서는 교차 각도(α)를, 30°～50° 중 50°로 하였다(도 5 참조).
또한, 본 제1 실시 형태의 교차 각도(α)가 50°인 안전 밸브부(CL)의 각 치수는 하기와 같다. 즉, 도 7, 도 8에 도시하는, 안전 밸브부(CL)의 판 형상부(C8)의 장변 방향(도 7 중, 좌우 방향)의 제1 치수(M1)가 15㎜, 단변 방향(도 7 중, 상하 방향)의 제2 치수(M2)가 7㎜이다. 또한, 제1 방향 박육부(C2)[및 제2 방향 박육부(C3)]의, 도 7 중, 좌우 방향의 제3 치수(M3)가 8㎜, 제1 방향 박육부(C2)(및 제2 방향 박육부(C3)]의, 도 7 중, 상하 방향의 제4 치수(M4)가 4㎜, 박육부(C1)의, 도 7 중, 좌우 방향의 제5 치수(M5)가 12㎜이다. 또한, 본 제1 실시 형태에서는, 판 형상부(C8)의 두께(T1)를 0.12㎜로, 박육부(C1)의 두께(T2)를 0.04㎜로 하였지만, 판 형상부(C8)의 두께(T1)를 0.11 내지 0.14㎜로, 박육부(C1)의 두께(T2)를 0.03 내지 0.05㎜로 해도 좋다.
상술한 치수에 있어서의 안전 밸브부(CL)에서는, 개열압 1.2㎫ 정도(±0.4㎫)에서, 교차 박육부(C6S)로부터 확실히 개열시켜, 안전 밸브부(CL)의 개구를 확보할 수 있다.
따라서, 본 제1 실시 형태에 관한 전지(1)에서는, 안전 밸브부(20)에 있어서, 교차 박육부(26S)의 개열압이, 비교차 박육부(21T)의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 있다. 구체적으로는, 제1 방향 박육부(22) 및 제2 방향 박육부(23)의 교차 각도(α)를 30°≤α≤50°로 하고 있다. 이로 인해, 안전 밸브부(20)의 개방 시에, 교차 박육부(26S)로부터 개열을 확실히 개시시키고, 이곳으로부터 사방으로 연장되는 제1 방향 박육부(22) 및 제2 방향 박육부(23) 중 어느 것에 대해서도, 자신을 따라서 X자 형상으로 개열을 진행시킬 수 있다. 따라서, 개방된 안전 밸브부(20)에 있어서, 충분한 개구 면적을 확보할 수 있다.
또한, 제1 방향 박육부(22)의 제1 교차 근방부(22G)를, 자신의 다른 부위[제1 외측부(22H)]보다도 폭이 좁게 되어 이루어진다. 또한, 제2 방향 박육부(23)의 제2 교차 근방부(23G)를, 자신의 다른 부위[제2 외측부(23H)]보다도 폭이 좁게 하여 이루어진다. 이로 인해, 안전 밸브부(20)의 개방 시에, 박육부(21) 중 교차 박육부(26S)에 응력을 집중시키기 쉬워, 확실히 교차 박육부(26S)로부터 개열을 개시시킬 수 있다.
또한, 제1 방향 박육부(22) 중, 제1 교차 근방부(22G) 이외의 제1 외측부(22H)에서, 홈 폭(W2H)이 제1 교차 근방부(22G)의 홈 폭(W2GA)보다도 광폭으로 되어 있다(W2H＞W2GA). 또한, 제2 방향 박육부(23) 중, 제2 교차 근방부(23G) 이외의 제2 외측부(23H)에서, 홈 폭(W3H)이 제2 교차 근방부(23G)의 홈 폭(W3GA)보다도 광폭으로 되어 있다(W3H＞W3GA). 이로 인해, 교차 박육부(26S)로부터 진행되어 연장되는 개열을, 제1 외측 범위(22H) 및 제2 외측 범위(23H)에서 더욱 진행시키기 쉽다. 이렇게 하여, 안전 밸브부(20)에 있어서, 충분한 개구 면적을 확실히 확보할 수 있다.
다음에, 본 제1 실시 형태에 관한 전지(1)의 제조 방법에 대해, 도 9, 도 10을 참조하면서 설명한다.
이 전지(1)의 제조 방법은 박육부(21)를 형성하기 전의 박육부 형성 전 안전 밸브부(20B)에 대해, 1단의 프레스 성형에 의해, 그 판 형상부(28)에 제1 방향 박육부(22)와, 제2 방향 박육부(23)와, 전술한 교차 영역(26)을 동시에 형성하는 프레스 공정을 구비한다.
우선, 이 프레스 공정에 사용하는 제1 프레스 금형(70)에 대해 설명한다. 이 제1 프레스 금형(70)은, 도 9에 도시한 바와 같은 직선 형상의 절삭날이 X자 형상으로 교차한 형상을 포함하는, 대략 「8」자형의 프레스 절삭날부(71)를 형성하여 이루어진다. 이 제1 프레스 금형(70)의 프레스 절삭날부(71)는 각각 직선 띠 형상의 제1 직선 프레스 절삭날부(72)와, 제2 직선 프레스 절삭날부(77)와, 이들 제1 직선 프레스 절삭날부(72) 및 제2 직선 프레스 절삭날부(77)가 교차하여 이루어지는 교차부(74)가, 제1 프레스 금형(70)의 표면(70F)으로부터, 도 9 중, 상방으로 돌출되어 이루어지는 형태를 갖는다. 또한, 이 프레스 절삭날부(71)는 이들 제1 직선 프레스 절삭날부(72) 및 제2 직선 프레스 절삭날부(77) 외에, 제1 직선 프레스 절삭날부(72)의 양단부(72E, 72E)와, 제2 직선 프레스 절삭날부(77)의 양단부(77E, 77E)를 연결하는, C자 형상의 곡선 프레스 절삭날부(73)를 2개 포함한다. 또한, 프레스 절삭날부(71)는 가공 공구를 사용하여 형성되므로, 교차부(74)가, 도 9에 도시한 바와 같이, 코너부가 둥글게 된 형태로 형성되어 있다.
또한, 이 프레스 절삭날부(71)는, 도 9에 도시한 바와 같이 제1 직선 프레스 절삭날부(72) 중, 교차부(74)를 포함하는 제1 교차 근방부(72P)에 있어서의 절삭날 폭(W2P)이, 이 제1 교차 근방부(72P)의 양 외측에 위치하는 제1 외측부(72Q)에 있어서의 절삭날 폭(W2Q)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
또한, 제2 직선 프레스 절삭날부(77) 중, 교차부(74)를 포함하는 제2 교차 근방부(77P)에 있어서의 절삭날 폭(W7P)이, 이 제2 교차 근방부(77P)의 양 외측에 위치하는 제2 외측부(77Q)에 있어서의 절삭날 폭(W7Q)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
계속해서, 프레스 공정에 대해 설명한다.
우선, 박육부(21)가 형성되어 있지 않은, 직사각형 판 형상의 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)를 미리 준비한다(도 10 참조). 이 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)에는 이 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)의 다른 두께보다도 얇게 하고, 덮개 외표면(11F) 및 이 이면(11R)보다도 오목 형상으로 움푹 패인 판 형상부(28)가 미리 형성되어 있다.
상술한 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)에 대해, 전술한 제1 프레스 금형(70) 및 오목 형상으로 움푹 패인 판 형상부(28)와 접촉 가능한 볼록부(79T)를 갖는 제3 프레스 금형(79)을 사용하여, 프레스 공정을 행한다.
구체적으로는, 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)를 사이에 두고, 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)의 덮개 외표면(11F)(도 10 중, 상방)측에 제1 프레스 금형(70)을, 이면(11R)(도 10 중, 하방)측에 제3 프레스 금형(79)을 각각 배치한다. 그리고, 두께 방향(DT)으로 제1 프레스 금형(70) 및 제3 프레스 금형(79)을 근접시켜 프레스한다.
이에 의해, 덮개 외표면(11F)측의 판 형상부(28)에, 전술한 박육부(21)가 형성된 안전 밸브부(20)가 완성된다(도 5 참조). 즉, 이 박육부(21)는 제1 방향(DM)으로 직선적으로 연장되는 제1 방향 박육부(22)와, 제2 방향(DN)으로 직선적으로 연장되는 제2 방향 박육부(23)를 포함한다. 또한, 교차 영역(26)과 2개의 C자형 박육부(25)를 포함한다. 또한, 교차 영역(26)은 제1 방향 박육부(22)의 일부, 제2 방향 박육부(23)의 일부 및 4개의 웨지 형상 박육부(26Z)로 이루어진다. 또한, 교차 박육부(26S)는 제1 방향 박육부(22)의 일부와 제2 방향 박육부(23)의 일부가 겹친 부분이다.
또한, 본 제1 실시 형태에서는, 박육부(21)의 제1 방향 박육부(22)와 제2 방향 박육부(23)의 교차 각도(α)는 50°로 하였다.
별도로, 모두 띠 형상인 정극판(81) 및 부극판(82)을 세퍼레이터(83)를 통해 권회하여, 발전 요소(80)를 형성한다. 그리고, 정극판(81)에는 정극 내부 단자 부재(41)를, 부극판(82)에는 부극 내부 단자 부재(61)를 각각 용접하여 접합한 후, 밀봉 덮개(11)에 정극 단자 구조체(30) 및 부극 단자 구조체(50)를 배치시켜, 밀봉 덮개(11), 발전 요소(80), 정극 단자 구조체(30) 및 부극 단자 구조체(50)를 일체화시킨다.
또한, 이 발전 요소(80)를 케이스 본체 부재(18)에 수용하고, 도시하지 않은 전해액을 주액한 후, 밀봉 덮개(11)로 케이스 본체 부재(18)를 용접으로 밀봉한다. 이렇게 하여, 전지(1)가 완성된다(도 3 참조).
(제1 변형 형태)
다음에, 본 발명의 제1 변형 형태에 관한 전지(101)에 대해, 도 3, 도 4, 도 6, 도 11을 참조하면서 설명한다.
본 제1 변형 형태는, 안전 밸브부에는 교차 박육부를 포함하는 한편, 웨지 형상 박육부를 포함하지 않는, 즉 전술한 교차 영역이 모두 교차 박육부인 점에서, 전술한 제1 실시 형태와 다르고, 그 이외는 마찬가지이다.
따라서, 제1 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 동일한 부분의 설명은 생략 또는 간략화한다. 또한, 동일한 부분에 대해서는 동일한 작용 효과가 발생한다. 또한, 동일 내용의 것에는 동일 번호를 부여하여 설명한다.
본 제1 변형 형태의 안전 밸브부(120)는, 도 11에 도시한 바와 같이 타원 형상의 판 형상부(28)와, 이 판 형상부(28) 내에 위치하여, 대략 「8」자형으로 판 형상부(28)보다도 얇게 된 홈 형상의 박육부(121)를 갖는다. 이 중, 판 형상부(28)는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 밀봉 덮개(11)의 다른 두께보다도 얇게 되어, 덮개 외표면(11F) 및 이 이면(11R)보다도 오목 형상으로 움푹 패여 있다(도 6 참조).
한편, 박육부(121)는 판 형상부(28)보다도, 도 6 중, 낮은 위치로 된 오목 형상의 움푹 패인 홈 형상이다. 박육부(121)의 두께 방향(DT)의 두께(T2)는 판 형상부(28)의 두께(T1)보다도 얇게 되어 있다.
이 박육부(121)는 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 방향 박육부(122)와 제2 방향 박육부(123)를 포함한다. 이들 제1 방향 박육부(122)와 제2 방향 박육부(123)는 X자 형상으로 교차하여 교차 박육부(126S)를 이루고 있다. 또한, 이 박육부(121)는 제1 실시 형태와 마찬가지로, C자 형상의 C자형 박육부(25)를 2개 포함한다. 이 박육부(121) 중, 교차 박육부(126S) 이외의 부위[제1 방향 박육부(22)의 일부, 제2 방향 박육부(23)의 일부 및 C자형 박육부(25)]를, 비교차 박육부(121T)로 한다.
또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 방향 박육부(122)는 제1 내측 범위(122G)에서, 그 밖의 제1 외측 범위(122H)보다도 폭이 좁게 되어 있다. 또한, 제2 방향 박육부(123)는 제2 내측 범위(123G)에서, 그 밖의 제2 외측 범위(123H)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
또한, 제1 방향 박육부(122) 및 제2 방향 박육부(123)는, 후술하는 바와 같이 2단 프레스 공정(제1 프레스 공정 및 제2 프레스 공정)에 의해 시간적으로 전후하여 형성된다. 이로 인해, 제1 실시 형태와 달리, 박육부(121)에는 제1 방향 박육부(122)와 제2 방향 박육부(123)가 겹치는 다이아몬드 형상의 교차 박육부(126S)를 포함하지만, 웨지형 형상의 웨지 형상 박육부를 포함하지 않는다(도 11 참조).
또한, 본 제1 변형 형태에 관한 전지(101)의 안전 밸브부(120)에서는, 제1 방향 박육부(122)와 제2 방향 박육부(123)의 교차 각도(α)를, 제1 실시 형태와 마찬가지로 50°로 하였다(도 9 참조). 단, 안전 밸브부(120)의 교차 영역(126) 전체가 교차 박육부(126S)이고, 이 교차 영역(126)에 웨지 형상 박육부를 포함하지 않는 본 제1 변형 형태에서는, 제1 실시 형태의 교차 각도(α)의 범위를 한정하지 않아도, 교차 박육부(126S)의 개열압이 비교차 박육부(121T)보다도 낮다. 이로 인해, 안전 밸브부(120)의 개방 시에, 교차 박육부(126S)로부터 개열을 개시시키고, 이곳으로부터 사방으로 연장되는 제1 방향 박육부(122) 및 제2 방향 박육부(123) 중 어느 것에 대해서도, 자신을 따라서 X자 형상으로 개열을 진행시킬 수 있다.
그런데, 본 발명자들은, 도 7, 도 8에 도시한, 전술한 안전 밸브부(CL) 중, 교차 박육부(C6)로부터 웨지 형상 박육부(C6Z)를 제외한 형태(도 11의 형태에 상당)에 대해서도, 제1 실시 형태와 마찬가지로, CAE 해석 및 통계학적 해석을 행하였다. 이들 해석의 결과, 웨지 형상 박육부(C6Z)가 없는 형태의 안전 밸브부에 있어서, 이 교차 박육부(C6S)의 개열압이, 교차 각도(α)가 30°～50°인 범위에서 안정되는 것을 알 수 있었다.
이상의 결과로부터, 교차 박육부(C6)에 웨지 형상 박육부(C6Z)의 유무에 관계없이, 교차 각도(α)가 30°～50°의 범위에서는, 안전 밸브부(CL)의 교차 박육부(C6S)의 개열압이 안정되어 있고, 교차 박육부(C6S)의 개열압이 비교차 박육부(C1T)보다도 낮다. 따라서, 비교차 박육부(C1T)보다도, 이 교차 박육부(C6S)로부터 개열을 개시시키기 쉬운 것을 알 수 있었다.
이 지식에 기초하여, 본 제1 변형 형태에 있어서도, 교차 각도(α)를, 30°～50°의 범위 내인 50°로 하고 있으므로, 안전 밸브부의 개방 시에, 보다 확실히 교차 박육부(126S)[교차 영역(126)]로부터 개열을 개시시킬 수 있다.
다음에, 본 제1 변형 형태에 관한 전지(101)의 제조 방법에 대해, 도 11 내지 도 14를 참조하면서 설명한다.
이 전지(101)의 제조 방법은 박육부(121)를 형성하기 전의 박육부 형성 전 안전 밸브부(120B)에 대해, 프레스 성형에 의해, 그 판 형상부(28)에 제1 방향 박육부를 형성하는 제1 프레스 공정과, 이 제1 프레스 공정 후에, 프레스 성형에 의해 판 형상부(28)에 제2 방향 박육부를 형성하는 제2 프레스 공정을 구비한다.
우선, 제1 프레스 공정에 사용하는 제1 금형(170)에 대해 설명한다. 이 제1 프레스 금형(170)은, 도 12에 도시하는 평면 형상의 표면(170F) 상에 대략 S자 형상의 프레스 절삭날부(171)를 직사각형 볼록 형상으로 형성하여 이루어진다. 이 제1 프레스 금형(170)의 프레스 절삭날부(171)는 직선적으로 연장되는 제1 직선 프레스 절삭날부(172)와, 이 제1 직선 프레스 절삭날부(172)의 양단부(172E, 172E)에 연속되어, C자 형상을 이루는 제1 곡선 프레스 절삭날부(173, 173)를 갖는다. 또한, 이 프레스 절삭날부(171)에서는, 도 12에 도시한 바와 같이 제1 직선 프레스 절삭날부(172) 중, 중심 부근을 포함하는 제1 내측 범위(172P)에 있어서의 홈 폭(W2P)이, 이 제1 내부 범위(172P)의 양 외측에 위치하는 제1 외측 범위(172Q)에 있어서의 홈 폭(W2Q)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
한편, 제2 프레스 공정에서는, 도 13에 도시하는 평면 형상의 표면(175F) 상에 대략 S자 형상의 프레스 절삭날부(176)를 직사각형 볼록 형상으로 형성한 제2 프레스 금형(175)을 사용한다. 이 제2 프레스 금형(175)의 프레스 절삭날부(176)는 제1 프레스 금형(170)과 마찬가지로, 직선적으로 연장되는 제2 직선 프레스 절삭날부(177)와, 이 제2 직선 프레스 절삭날부(177)의 양단부(177E, 177E)에 연속되어, C자 형상을 이루는 제2 곡선 프레스 절삭날부(178, 178)를 갖는다. 또한, 이 프레스 절삭날부(176)는, 도 13에 도시한 바와 같이 제2 직선 프레스 절삭날부(177) 중, 중심 부근을 포함하는 제2 내측 범위(177P)에 있어서의 홈 폭(W7P)이, 이 제2 내측 범위(177P)의 양 외측에 위치하는 제2 외측 범위(177Q)에 있어서의 홈 폭(W7Q)보다도 폭이 좁게 되어 있다.
계속해서, 제1 프레스 공정 및 제2 프레스 공정에 대해 설명한다.
우선, 박육부가 형성되어 있지 않은, 직사각형 판 형상의 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)를 미리 준비한다. 이 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)에는 이 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)의 다른 두께보다도 얇게 하고, 덮개 외표면(11F) 및 이 이면(11R)보다도 오목 형상으로 움푹 패인 판 형상부(28)가 미리 형성되어 있다[도 14의 (a) 참조].
상술한 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)에 대해, 전술한 제1 프레스 금형(170) 및 오목 형상으로 움푹 패인 판 형상부(28)와 접촉 가능한 볼록부(79T)를 갖는, 제1 실시 형태와 동일한 제3 프레스 금형(79)을 사용하여, 제1 프레스 공정을 행한다.
구체적으로는, 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)를 사이에 두고, 박육부 형성 전 밀봉 덮개(11B)의 덮개 외표면(11F)[도 14의 (a) 중, 상방]측에 제1 프레스 금형(170)을, 이면(11R)[도 14의 (a) 중, 하방]측에 제3 프레스 금형(79)을 각각 배치한다[도 14의 (a) 참조]. 그리고, 두께 방향(DT)으로 제1 프레스 금형(170) 및 제3 프레스 금형(79)을 근접시켜 프레스한다.
이에 의해, 덮개 외표면(11F)측의 판 형상부(28) 중에, 전술한 박육부(121)의 일부가 형성된다. 구체적으로는, 제1 방향(DM)으로 직선적으로 연장되는 제1 방향 박육부(122)와, C자형 박육부(25) 중, 제1 방향 박육부(122)의 단부(122E)에 연속되는 측의 절반[반C자형 박육부(25X)]이, 판 형상부(28)로부터 오목 형상의 움푹 패인 홈 형상으로 형성된다[도 14의 (b) 참조].
제1 프레스 공정에 이어서, 전술한 제2 프레스 금형(175) 및 제3 프레스 금형(79)을 사용하여 제2 프레스 공정을 행한다.
구체적으로는, 박육부(121)의 일부가 형성된, 덮개 외표면(11F)측에 제2 프레스 금형(175)을, 이면(11R)측에 제3 프레스 금형(79)을 각각 배치한다[도 14의 (b) 참조]. 그리고, 두께 방향(DT)으로 제2 프레스 금형(175) 및 제3 프레스 금형(79)을 근접시켜 프레스한다.
이에 의해, 덮개 외표면(11F)측의 판 형상부(28) 중에, 전술한 박육부(121)가 형성된다. 즉, 이 박육부(121)는 제1 방향(DM)으로 직선적으로 연장되는 제1 방향 박육부(122)와, 제2 방향(DN)으로 직선적으로 연장되는 제2 방향 박육부(123)를 포함한다. 또한, C자형 박육부(25)도 2개 포함한다. 또한, 제1 방향 박육부(122)와 제2 방향 박육부(123)는 X자 형상으로 교차하여 교차 박육부(126S)를 이루고 있다[도 14의 (c) 참조].
이렇게 하여, 밀봉 덮개(11)의 중앙 부근에 전술한 안전 밸브부(120), 즉 대략 「8」자형으로 판 형상부(28)보다도 얇게 된 홈 형상의 박육부(121)가 형성된다(도 11 참조). 또한, 박육부(121)의 제1 방향 박육부(122)와 제2 방향 박육부(123)의 교차 각도(α)는 50°이다.
본 제1 변형 형태에 있어서는, 웨지 형상 박육부의 면적(또는 체적)을 물리적으로 저감시키는 수단(방법)으로서, 웨지 형상 박육부 그 자체의 형성을 없애는 성형 공정으로 한 것에 특징을 갖고 있다. 즉, 상술한 전지(101)의 제조 방법에서는, 2단의 프레스 공정, 즉 제1 프레스 공정 및 제2 프레스 공정에 의해, 제1 방향 박육부(122) 및 제2 방향 박육부(123)를 형성하였다. 즉, 1개의 선 형상으로 연장되는 제1 직선 프레스 절삭날부(172)를 형성한 제1 프레스 금형(170) 및 1개의 선 형상으로 연장되는 제2 직선 프레스 절삭날부(177)를 형성한 제2 프레스 금형(175)을 사용하여, 교차 박육부(126S)를 포함하는, 제1 방향 박육부(122) 및 제2 방향 박육부(123)를 형성한다. 이와 같이 프레스를 2단으로 나눔으로써, 교차 박육부(126S)에, 전술한 웨지 형상 박육부를 포함하지 않는 형태로 할 수 있다. 이에 의해, 안전 밸브부(120)의 개방 시에, 교차 박육부(126S)로부터 개열을 개시시키고, 이곳으로부터 사방으로 연장되는 제1 방향 박육부(122) 및 제2 방향 박육부(123)를 따라서 X자 형상으로 개열을 진행시킬 수 있다. 따라서, 충분한 개구 면적을 확보할 수 있는 전지(101)를 제조할 수 있다.
또한, 본 제1 변형 형태의 제1 프레스 공정 및 제2 프레스 공정을 병행한 프레스 공정이, 본 발명의 선 형상 박육부 형성 공정에 대응한다.
(제2 변형 형태)
다음에, 본 발명의 제2 변형 형태에 관한 전지(201)에 대해, 도 15, 도 16을 참조하면서 설명한다.
본 제2 변형 형태는 교차 박육부의 일부를, 자신의 다른 부위에 비해 두께를 얇게 하고 있는 점에서, 전술한 제1 실시 형태와 다르고, 그 이외는 마찬가지이다.
즉, 박육부(221) 중 제1 방향 박육부(222)는, 도 15에 있어서의 제1 방향(DM)에 직교하는 단면에 있어서, 폭 방향의 중심 위치가 가장 움푹 패인, 하방으로 끝이 가늘어지는 형상으로 한 제1 테이퍼 형성부(222T)를 갖는다. 또한, 제2 방향 박육부(223)도, 제1 방향 박육부(222)와 마찬가지로, 제2 방향(DN)에 직교하는 단면에 있어서, 폭 방향의 중심 위치가 가장 움푹 패인, 하방으로는 끝이 가늘어지는 형상으로 한 제2 테이퍼 형성부(223T)를 갖는다.
또한, 이들 제1 테이퍼 형성부(222T)와 제2 테이퍼 형성부(223T)는 교차 영역(226)에 있어서, 교차하여 교차 박육부(226S)를 이루고 있다. 이로 인해, 도 15에 있어서의 E-E 단면인 도 16에 도시한 바와 같이, 교차 박육부(226S)는 V자 형상으로 움푹 패인 교차 박육 골부(226SR)가 X자 형상으로 교차한 형태를 이루고 있다. 따라서, 교차 박육 골부(226SR)에 있어서의 두께(T3X)는, 비교차 박육부(221T)에 비해 얇게 되어 있다. 또한, 교차 박육 골부(226SR)의 두께(T3X)는 도 16에 도시한 바와 같이, 교차 영역(226) 중, 웨지 형상 박육부(226Z)의 두께(T4)보다도 얇다.
일반적으로 두께가 얇은 부위일수록, 그 부위에 있어서의 개열압은 낮아진다. 따라서, 본 제2 변형 형태의 안전 밸브부(220)에 있어서는, 교차 박육부(226S)의 교차 박육 골부(226SR)가, 교차 영역(226)의 웨지 형상 박육부(226Z)보다도 개열되기 쉽게 되어 있는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 제2 변형 형태에 관한 전지(201)에서는, 안전 밸브부(220)의 개방 시에, 박육부(221) 중 교차 박육부(226S)로부터, 확실히 개열을 개시시킬 수 있다.
(제3 변형 형태)
다음에, 본 발명의 제3 변형 형태에 관한 전지(301)에 대해, 도 3, 도 4, 도 17을 참조하면서 설명한다.
본 제3 변형 형태는 안전 밸브부의 박육부가, 3개 선 형상 박육부로 이루어지는 점에서, 전술한 제1 실시 형태와 다르다.
구체적으로는, 전지(301)의 안전 밸브부(320)는 판 형상부(28)와, 이 판 형상부(28) 내에 위치하여, *(별표) 형상으로, 판 형상부(28)보다도 얇게 된 홈 형상의 박육부(321)를 갖는다(도 17 참조).
이 중, 박육부(321)는 제1 방향(DX)으로 연장되는 직선 형상의 제1 방향 박육부(322) 및 제2 방향(DY)으로 연장되는 직선 형상의 제2 방향 박육부(323) 외에, 제3 방향(DZ)으로 연장되는 직선 형상의 제3 방향 박육부(324)로 이루어진다. 그리고, 이들 제1 방향 박육부(322), 제2 방향 박육부(323) 및 제3 방향 박육부(324)는 모두가 교차하여, *(별표) 형상의 교차 박육부(326S)를 이루고 있다. 또한, 이 박육부(321) 중, 교차 박육부(326S) 이외의 부위를, 비교차 박육부(321T)로 한다.
또한, 본 제3 변형 형태의 전지(301)의 제조 방법은 프레스 성형에 의해, 제1 방향 박육부(322)를 형성하는 제1 프레스 공정과, 이 제1 프레스 공정 후에, 제2 방향 박육부(323)를 형성하는 제2 프레스 공정과, 이 제2 프레스 공정 후에, 제3 방향 박육부(324)를 형성하는 제3 프레스 공정을 구비한다. 이로 인해, 박육부(321)에는 전술한 제1 실시 형태와 같은 웨지 형상 박육부를 포함하지 않는다. 따라서, 안전 밸브부(320)의 개방 시에, 박육부(321) 중 교차 박육부(326S)로부터 확실히 개열시킬 수 있다.
(제4 변형 형태)
다음에, 본 발명의 제4 변형 형태에 관한 전지(401)에 대해, 도 3, 도 4, 도 18을 참조하면서 설명한다.
본 제4 변형 형태는 안전 밸브부의 박육부가, 모두 곡선 형상의 제1 곡선 박육부 및 제2 곡선 박육부로 이루어지는 점에서, 전술한 제1 실시 형태와 다르다.
구체적으로는, 전지(401)의 안전 밸브부(420)는 판 형상부(28)와, 이 판 형상부(28) 내에 위치하여, 판 형상부(28)보다도 얇게 된 홈 형상의 박육부(421)를 갖는다(도 18 참조).
이 중, 박육부(421)는 모두 호 형상의 제1 곡선 박육부(422) 및 제2 곡선 박육부(423)로 이루어진다. 이들 제1 곡선 박육부(422) 및 제2 곡선 박육부(423)는, 도 18에 도시한 바와 같이 2개의 교차 박육부(426S, 426S)에서 교차하여 이루어진다. 또한, 이 박육부(421) 중, 교차 박육부(426S) 이외의 부위를, 비교차 박육부(421T)로 한다.
또한, 본 제4 변형 형태의 전지(401)의 제조 방법은, 프레스 성형에 의해, 제1 곡선 박육부(422)를 형성하는 제1 곡선 프레스 공정과, 이 제1 곡선 프레스 공정 후에, 제2 곡선 박육부(423)를 형성하는 제2 곡선 프레스 공정을 구비한다. 이로 인해, 박육부(421)에는, 전술한 제1 실시 형태와 같은 웨지 형상 박육부를 포함하지 않는다. 따라서, 안전 밸브부(420)의 개방 시에, 박육부(421) 중 교차 박육부(426S)로부터 확실히 개열을 개시시킬 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명을 제1 실시 형태 및 제1 변형 형태 내지 제4 변형 형태에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 제1 실시 형태, 제1 변형 형태 내지 제4 변형 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.
예를 들어, 제1 실시 형태 등에서는, 안전 밸브부의 박육부를 대략 「8」자형의 형상으로 하였지만, 제1 방향 박육부와, 제2 방향 박육부와, 이들 제1 방향 박육부 및 제2 방향 박육부를 교차하여 이루어지는 교차 박육부를 포함하는 X자형의 형상이면 좋다. 따라서, 예를 들어, 제1 방향 박육부의 단부와 제2 방향 박육부의 단부가, 박육부로 이루어져 있지 않은 형태라도 좋다.
또한, 제1 실시 형태 등에서는, 밀봉 덮개를 프레스 형성하여 안전 밸브부를 형성하였지만, 예를 들어 밀봉 덮개와는 별체의 안전 밸브부를, 밀봉 덮개에 접합해도 좋다.
또한, 제3 변형 형태에서는, 제1 방향 박육부의 전체에 제1 테이퍼 형성부를, 제2 방향 박육부의 전체에 제2 테이퍼 형성부를 각각 갖는 형태로 하였다. 그러나, 예를 들어, 제1 방향 박육부 중 제1 교차 근방부에만 제1 테이퍼 형성부를, 제2 방향 박육부 중 제2 교차 근방부에만 제2 테이퍼 형성부를 갖는 형태로 해도 좋다.
1, 101, 201, 301, 401 : 전지(밀폐형 전지)
10 : 전지 케이스
11F : 덮개 외표면(밸브 형성면)
20, 120, 220, 320, 420 : 안전 밸브부
21, 121, 221, 321, 421 : 박육부
21T, 121T, 221T, 321T, 421T : 비교차 박육부(교차 박육부 이외의 부위)
22, 122, 222 : 제1 방향 박육부(제1 선 형상 박육부)
22G, 122G : 제1 교차 근방부(교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위)
22H, 122H : 제1 외측부(교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위보다도 폭이 넓고, 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위의 폭보다도 길게 선 형상으로 연장되는 부위)
23, 123, 223 : 제2 방향 박육부(제n 선 형상 박육부)
23G, 123G : 제2 교차 근방부(교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위)
23H, 123H : 제2 외측부(교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위보다도 폭이 넓고, 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위의 폭보다도 길게 선 형상으로 연장되는 부위)
26S, 126S, 226S, 326S, 426S : 교차 박육부
28 : 판 형상부
80 : 발전 요소
226SR : 교차 박육 골부(교차 박육부의 일부)
322 : 제1 방향 박육부(제1 선 형상 박육부)
323 : 제2 방향 박육부(제n 선 형상 박육부)
324 : 제3 방향 박육부(제n 선 형상 박육부)
422 : 제1 곡선 박육부(제1 선 형상 박육부)
423 : 제2 곡선 박육부(제n 선 형상 박육부)
α : 교차 각도
DM : 제1 방향
DN : 제2 방향
DT : 두께 방향
T2 : (박육부의) 두께
T3 : (교차 박육부의) 두께
T3X : (교차 박육 골부의) 두께
T4 : (웨지 형상 박육부의) 두께

Claims (5)

  1. 발전 요소와,
    상기 발전 요소를 기밀하게 수용하여 이루어지는 전지 케이스이며, 밸브 형성면에 안전 밸브부를 갖는 전지 케이스를 구비하고,
    상기 안전 밸브부는,
    자신의 두께 방향으로 소정의 두께를 갖는 판 형상부 및,
    상기 판 형상부 내에 위치하여, 상기 두께 방향의 두께를 상기 판 형상부보다도 얇게 한 홈 형상이고, 밸브 개방 시에 개열되는 박육부를 갖는 밀폐형 전지이며,
    상기 박육부는,
    선 형상으로 연장되는 n개(n은 2 이상의 정수)의 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부를 갖고,
    상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는,
    상기 제1 선 형상 박육부로부터 제n 선 형상 박육부 모두가 교차하는 교차 박육부를 포함하고,
    상기 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위의 양측에, 상기 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위보다도 폭이 넓고, 상기 교차 박육부를 포함하는 폭이 좁고 선 형상으로 연장되는 부위의 폭 보다도 길게 선 형상으로 연장되는 부위가 위치하는 형태로 되어 있고,
    상기 박육부는,
    상기 교차 박육부의 개열압이, 이 교차 박육부 이외의 부위의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 이루어지는, 밀폐형 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는,
    제1 방향으로 연장되는 제1 방향 박육부 및 상기 제1 방향과는 다른 제2 방향으로 연장되는 제2 방향 박육부이고,
    상기 박육부는,
    상기 제1 방향 박육부 및 상기 제2 방향 박육부를 포함하고,
    상기 밸브 형성면을 평면에서 보았을 때, 상기 제1 방향 박육부와 상기 제2 방향 박육부가 상기 교차 박육부에 있어서 X자 형상으로 교차하여 이루어지고,
    상기 교차 박육부에 있어서의 상기 제1 방향 박육부와 상기 제2 방향 박육부의 교차 각도(α)가 30°≤α≤50°로 되어 이루어지는, 밀폐형 전지.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 교차 박육부는 자신의 일부가, 자신 중 다른 부위에 비해 두께가 얇게 된 형태로 되어 이루어지는, 밀폐형 전지.
  5. 발전 요소와,
    상기 발전 요소를 기밀하게 수용하여 이루어지는 전지 케이스이며, 밸브 형성면에 안전 밸브부를 갖는 전지 케이스를 구비하고,
    상기 안전 밸브부는,
    자신의 두께 방향으로 소정의 두께를 갖는 판 형상부 및,
    상기 두께 방향의 두께를 상기 판 형상부보다도 얇게 한 홈 형상이고, 밸브 개방 시에 개열되는 박육부를 갖고,
    상기 박육부는,
    선 형상으로 연장되는 n개(n은 2 이상의 정수)의 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부를 갖고,
    상기 제1 선 형상 박육부 내지 제n 선 형상 박육부는,
    상기 제1 선 형상 박육부로부터 제n 선 형상 박육부 모두가 교차하는 교차 박육부를 포함하고,
    상기 박육부는,
    상기 교차 박육부의 개열압이, 이 교차 박육부 이외의 부위의 개열압보다도 낮아지는 형태로 되어 이루어지는 밀폐형 전지의 판 형상부 제조 방법이며,
    상기 판 형상부에, 제1 선 형상 박육부를 형성하는 제1 공정부터,
    상기 판 형상부에, 제n 선 형상 박육부를 형성하는 제n 공정(n은 2 이상의 정수)까지의,
    선 형상 박육부를 형성하는 n개의 공정을 포함하고,
    상기 제1 공정부터 상기 제n 공정까지를 차례로 수행하는 밀폐형 전지의 판 형상부 제조 방법.
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