KR101268332B1 - 내 충격성 및 내 진동성에 우수한 2차 전지 - Google Patents

Abstract

전지 케이스(2) 내에 극판 군(3)과 전해액이 수용되고, 전지 케이스의 일단 개구가 전지 케이스 내가 소정 압력 이상의 압력이 된 때에 압력을 외부로 배출하는 안전밸브기구(17)를 내장한 조립밀봉 판(11)으로 밀봉된 2차 전지에 있어서, 조립밀봉 판의 전지 케이스 내로 마주하는 통기구멍(13a, 13b, 13c) 중, 적어도 일부(13a)를 절개하여 일으켜 세운 절개 돌출 편(23)의 형성에 의한 개구부로 구성하는 동시에, 상기 절개 돌출 편의 선단을 극판 군의 일단에 접하도록 배치한 절연 판(4a)에 접촉시켜서, 극판 군(3)의 이동을 구속하도록 함으로써, 충격이나 진동을 받은 경우의 극판 군(3)의 이동에 의한 문제의 발생을 방지할 수 있는 2차 전지를 제공한다.

조립밀봉 판, 통기구멍, 절개 돌출 편, 극판 군, 이동, 구속

Description

내 충격성 및 내 진동성에 우수한 2차 전지{SECONDARY BATTERY HAVING SUPERIOR IMPECT STRENGTH AND VIBRATION RESISTANCE}

본 발명은 2차 전지에 관한 것으로, 특히, 충격이나 진동에 의한 극판 군(極板 群)의 이동에 의해 문제가 발생하는 것을 방지하여, 내충격성의 향상을 도모한 2차 전지에 관한 것이다.

리튬 이온전지나 니켈 수소전지 등의 2차 전지로, 도 9에 도시한 바와 같이, 밑면이 있는 통 형상의 전지 케이스(32) 내에 발전요소로서의 극판 군(33)과 전해액을 수용하고, 전지 케이스(32)의 개구부에 절연 캐스킷(34)을 개재하여 조립밀봉 판(35)에 의해 밀봉하며, 극판 군(33)의 일단으로부터 연장된 일 측의 극성의 리드(미 도시)를 조립밀봉 판(35)에 접속하고, 극판 군(33)의 타 단으로부터 연장된 타 측의 극성의 리드(미 도시)를 전지 케이스(32)의 내측 밑면에 접속하며, 극판 군(33)의 양단에는 절연 판(36a, 36b)을 배치한 구성의 2차 전지(31)가 알려져 있다.

조립밀봉 판(35)은, 도 10에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(32) 내로 마주하는 내면을 형성하는 동시에 통기구멍(38)이 형성된 필터(37)와, 캐스킷(39)을 개재하여 필터(37)와 절연된 상태로 외부와 마주하는 외면을 형성하는 동시에 배기구멍(41)이 형성된 캡(40)과, 필터(37)와 캡(40) 사이의 공간에 내장되며, 전지 케이 스(32) 내가 소정 압력 이상이 되면 파괴되어, 극판 군(33)과 캡(40) 사이의 통전 경로를 차단하는 동시에 통기구멍(38)과 배기구멍(41)을 연통시키는 안전밸브기구(42)를 구비하고 있다. 안전밸브기구(42)는 하부밸브(43)와 상부밸브(44)로 이루어지며, 하부밸브(43)와 상부밸브(44)의 외주 부분이 캐스킷(39)을 개재하여 서로 절연된 상태로 필터(37)와 캡(40)에 의해 협지되고, 하부밸브(43)와 상부밸브(44)의 중앙부분이 서로 접속되는 동시에, 그 주위에 소정 압력 이상의 압력이 작용한 때에 파열하는 파열부가 형성되어 구성되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).

또한, 극판 군과 밀봉 판 사이에는 상부가 밀봉 판 밑면과 접하고 하부가 극판 군에 가압상태로 접하는 수지제의 절연 링을 배치하여, 극판 군을 확실하게 고정함으로써, 충격이나 진동에 의한 리드의 변형을 억제하여, 전지의 내충격성을 높이도록 한 것도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 2 참조).

또, 밀봉 판의 하면에 있는 가스 배출구멍의 주연(周緣)에 복수의 돌기를 형성하여, 전지 케이스 내의 압력이 급격하게 상승하여 극판 군과 밀봉 판을 접속하는 띠 형상의 리드가 밀봉 판을 향해서 밀려 올라가도 리드에 의해 가스 배출구멍이 폐쇄되는 것을 방지하여, 가스를 안전하게 배출하도록 한 전지도 알려져 있다(예를 들어, 특허문헌 3 참조).

특허문헌 1 : 일본국 특개평9-129195호 공보

특허문헌 2 : 일본국 특개2000-182592호 공보

특허문헌 3 : 일본국 특허 제3596918호 명세서

그러나 도 9, 도 10에 도시한 구성의 2차 전지에서는, 충격을 받은 경우에, 도 11에 도시하는 바와 같이, 극판 군(33)이 충격에 의해서 조립밀봉 판(35)을 향해서 이동하는 경우가 있으며, 그 조립밀봉 판(35) 측의 절연 판(36a)이 충격력에 의해 변형되어서, 조립밀봉 판(35)의 필터(37)에 형성되어 있는 통기구멍(38)이 폐쇄되어, 발생한 가스를 배출시킬 수 없게 될 우려가 있다는 문제가 있다.

한편, 특허문헌 2에 개시된 전지의 구성에서는, 충격을 받은 경우의 극판 군의 이동을 방지하여 리드의 변형은 방지되나, 절연 링의 배치에 의해 극판 군의 외주부로부터의 가스 배기경로가 손상된다고 하는 문제가 있으며, 배기경로를 확보하기 위해 절연 링에 절단부를 설치하면, 수지제의 절연 링의 강도 저하를 초래하여, 내 충격효과가 감소한다는 문제가 있다.

또, 특허문헌 3에 개시된 전지의 구성에서는, 금속제 밀봉 판의 가스 배출구멍의 주연에 돌기를 설치하고 있으므로 가스의 배기경로는 확보되나, 충격을 받은 때의 극판 군의 이동을 방지할 수 없다는 문제가 있고, 또, 이동방지를 위해 돌기를 크게 하면, 극판 군에 직접 접촉하여 단락을 발생시킨다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 종래의 문제를 감안하여, 충격이나 진동을 받은 경우의 극판 군의 이동에 의한 문제의 발생을 방지할 수 있는 2차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 2차 전지는, 전지 케이스 내에 극판 군과 전해액이 수용되고, 전지 케이스의 일단 개구(開口)가 전지 케이스 내가 소정 압력 이상의 압력이 된 때에 압력을 외부로 배출하는 안전밸브기구를 내장한 조립밀봉 판으로 밀봉된 2차 전지에 있어서, 상기 조립밀봉 판의 전지 케이스 내로 마주하는 통기구멍의 적어도 일부를, 전지 케이스를 절개하여, 그 절개한 부분을 일으켜 세운 절개 돌출 편의 형성에 의한 개구부로 구성하는 동시에, 상기 절개 돌출 편의 선단을 극판 군의 일단에 접하도록 배치한 절연 판에 접촉시킨 것이다.

이 구성에 의하면, 조립밀봉 판에서 그 안전기구의 가스 배기통로가 되는 통기구멍을 형성하기 위해서 형성한 절개 돌출 편에 의해서, 절연판을 개재하여 극판 군의 일단을 지지하고 있으므로, 충격이나 진동을 받은 경우에도 극판 군의 이동을 확실하게 방지할 수 있고, 극판 군이나 절연판의 이동이나 그에 따른 양극 리드의 변형에 의해 통기구멍이 폐쇄될 우려가 없으며, 원활하게 가스를 배기하는 통로를 확보할 수 있어서, 안전성을 확보할 수 있다. 또, 극판 군의 타 단으로부터 연장된 리드와 전지 케이스의 접속부가 극판 군의 이동에 의해 떨어질 우려도 없앨 수 있다. 또, 대전류를 인출할 때에는 리드에서 발열량이 많아서 고온이 되기 쉬우나, 리드 근방의 측부에 위치하는 절개 돌출 편에 의해 그 열이 흡수되어 조립밀봉 판 전체에서 방열이 되므로,리드가 고온이 되는 것을 억제할 수 있어서, 대전류에 대한 적응성을 향상시킬 수 있다. 또, 절개 돌출 편의 형성에 의해 밀봉조립 판의 전지 케이스 내로 마주하는 면의 강성이 향상하므로, 전지 케이스의 내압의 상승에 따른 변형에 의해 안전기구의 작동에 장애가 발생하는 것을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 2차 전지는, 전지 케이스 내에 극판 군과 전해액이 수용되고, 전지 케이스의 일단 개구가 전지 케이스에 대해서 절연된 조립밀봉 판에 의해 밀봉되며, 극판 군의 일단으로부터 연장된 일 측의 극성의 리드가 상기 조립밀봉 판에 접속되고, 극판 군의 타 단으로부터 연장된 타 측의 극성의 리드가 상기 전지 케이스에 접속된 2차 전지에 있어서, 상기 타 측의 극성의 리드의 적어도 일부는, 전지 케이스의 내측 밑면을 따라서 연장하는 동시에 그 중간부에 접힘부를 형성하여 선단부를 상기 전지 케이스의 내측 밑면에 접속한 것이다.

이 구성에 의하면, 충격이나 진동을 받은 때에, 가사 극판 군이 조립밀봉 판을 향해서 이동을 한다고 하더라도, 접힘부를 갖는 타 측의 극성의 리드의 변형에 의해 그 이동량을 흡수할 수 있어서, 타 측의 리드와 전지 케이스의 밑면의 접속이 분리될 우려가 없고, 내충격성이 높은 전지를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 2차 전지는, 전지 케이스 내에 극판 군 전해액이 수용되며, 전지 케이스의 일단 개구가, 전지 케이스 내가 소정 압력 이상의 압력이 된 때에 압력을 외부로 배출하는 안전밸브기구를 내장하고, 또한, 상기 전지 케이스에 대해서 절연된 조립밀봉 판으로 밀봉되며, 극판 군의 일단으로부터 연장된 일 측의 극성의 리드가 상기 조립밀봉 판에 접속되고, 극판 군의 타 단으로부터 연장된 타 측의 극성의 리드가 상기 전지 케이스에 접속된 2차 전지에 있어서, 상기 조립밀봉 판의 전지 케이스 내로 마주하는 통기구멍의 적어도 일부를 절개하여 일으켜 세운 절개 돌출 편의 형성에 의한 개구부로 구성하는 동시에, 상기 절개 돌출 편의 선단을 극판 군의 일단에 접하도록 배치한 절연 판에 접촉시키고, 또한, 상기 타 측의 극성의 리드 중 극판 군의 중심부 근방으로부터 연장된 리드는 전지 케이스의 내측 밑면을 따라서 직경 방향의 외측으로 연장시킨 후에 반대방향으로 접어서, 극판 군의 중심부에서 리드의 선단부를 상기 전지 케이스의 내측 밑면에 접속한 것이며, 이 구성에 의해 상기 양 효과를 모두 발휘할 수 있다.

또, 절개 돌출 편에 의해서 형성되는 통기구멍을 조립밀봉 판의 직경 방향에 대향하는 양 측부에 배치하고, 그들 사이의 공간에 일 측의 극성의 리드를 배치하며, 이 리드가 배치된 공간의 통기구멍은 제거에 의해 형성하면, 절개 돌출 편과 리드가 간섭하지 않으면서도 높은 방열효과를 얻을 수 있는 동시에, 통기구멍의 총 개구 면적을 충분하게 확보할 수 있다.

또, 조립밀봉 판의 통기구멍을 형성하고 있는 벽면에서의 통기구멍의 개구 둘레부분 혹은 통기구멍 사이에 면 강성을 높이는 오목부 또는 돌출부를 프레스 성형하면, 조립밀봉 판의 전지 케이스 내로 마주하는 면의 면 강도를 확보할 수 있어서, 전지 케이스의 내압의 상승에 따른 변형에 의해 안전기구의 작동에 장애가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또, 타 측의 극성의 리드, 극판 군의 중심부 근방과 외주연부 근방으로부터 연장되고, 중심부 근방으로부터 연장된 리드는 전지 케이스의 내측 밑면을 따라서 직경 방향 외측으로 연장시킨 후에 반대방향으로 구부려서 접고, 외주연부 근방으로부터 연장된 리드는 전지 케이스의 내측 밑면을 따라서 직경 방향으로 연장하여, 극판 군의 중심부에서 이들 리드의 선단부를 전지 케이스의 내측 밑면에 접속하면, 대전류를 효율적으로 인출할 수 있도록, 일 측의 극성(통상은 양극)의 전극 판은 그 중앙부에 리드를 접합하고, 타 측의 극성(통상은 음극)의 전극 판은 그 양단부에 리드를 접합한 극판 군의 구성으로 하여, 타 측의 극성의 리드가 극판 군의 중심부 근방과 외주연부로부터 연장되어 있는 경우에, 충격이나 진동에 의해서 가사 극판 군이 전지 케이스의 밑면으로부터 분리되도록 다소 이동해도, 그 이동량을 리드의 접힌 부분에 의해서 용이하게 흡수할 수 있고, 이들 리드와 전지 케이스 밑면의 접속부에 과대한 힘이 작용하여 접속부위가 떨어질 우려가 없어서, 내충격성이 높은 전지를 얻을 수 있다.

또, 극판 군의 타 단과 전지 케이스의 내측 밑면 사이에 삽입된 절연 판에 리드의 접힘부에 대향 하여 오목부를 형성하면, 리드의 접힘부가 오목부 내에 수용되어서, 접힘부에 국소적으로 과대한 응력이 작용하지 않게 되어, 리드의 접힘부에서의 절단을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 조립밀봉 판의 외면을 형성하는 캡의 중앙부에 평면형상이 사각형 이상의 다각형상의 접속 돌출부를 돌출 형성하는 동시에, 다각형의 각 변을 형성하는 상승부의 측벽에 배기구멍을 형성하면, 안전기구의 작동을 저해할 우려가 있는 이물 등의 침입을 방지할 수 있도록, 각 배기구멍의 면적을 작게 제한하면서, 배기구멍의 총 면적을 충분하게 확보할 수 있고, 이상 시에 가스를 원활하게 배기할 수 있어서 높은 안전성을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예의 2차 전지의 종단면도이다.

도 2는 동 실시 예의 2차 전지의 상면도이다.

도 3은 도 1의 Ⅲ-Ⅲ에서 본 종단면도이다.

도 4 A-4C는 동 실시 예의 2차 전지의 조립밀봉 판을 나타내며, 도 4A는 밑 면도이고, 도 4B는 도 4A의 ⅣB-ⅣB에서 본 단면도이며, 도 4C는 도 4A의 ⅣC-ⅣC에서 본 단면도이다.

도 5는 동 실시 예의 2차 전지의 극판 군에서의 전극 판의 전개 모식도이다.

도 6은 동 실시 예의 2차 전지의 하단부의 상세 종단면도이다.

도 7A-&C는 동 실시 예의 2차 전지의 제조공정을 순서대로 나타내는 단면도이다.

도 8A-8B는 동 실시 예의 2차 전지의 제조공정에서의 조립밀봉 판을 접속하는 공정을 나타내며, 도 8A, 8B는 상호 직교하여 종단한 종단면도이다.

도 9는 종래 예의 2차 전지의 종단면도이다.

도 10은 동 종래 예의 조립밀봉 판의 단면도이다.

도 11은 동 종래 예의 2차 전지가 충격을 받은 때의 상태를 나타내는 종단면도이다.

이하, 본 발명의 2차 전지의 일 실시 예에 대해서 도 1~도 8B를 참조하여 설명한다.

도 1~도 3에서, 1은 리튬 이온전지로 이루어지는 원통형의 2차 전지로, 밑면이 있는 원통 형상의 전지 케이스 내에 발전요소로서의 극판 군(3)이 전해액과 함께 수용되어 있다. 극판 군(3)은, 띠 형상의 양극 판과 음극 판 및 세퍼레이터를 순차 포갠 상태로 권심재(卷芯材)의 외주에 감고, 이 감기를 종료한 후에 권심재를 제거하여 구성되어 있으며, 양극 판과 음극 판이 그들 사이에 세퍼레이터를 개재한 상태로 적층된 구성으로 되어 있다. 세퍼레이터는 양극판 및 음극 판보다도 상하로 적당한 치수만큼 돌출되어 있고, 이 세퍼레이터의 상하 돌출부를 직경 방향 내측으로 구부림으로써 양극 판과 음극 판 사이의 절연성이 확보되어 있다. 극판 군(3)의 외주는 당락방지라는 필요에 따라서 외주 세퍼레이터(미 도시)에 의해 덮이거나, 혹은 전지 케이스(2)의 내주에 절연 수지층(미 도시)이 형성되어 있다. 또, 극판 군(3)의 상하 양단에 접하도록 상부절연 판(4a)과 하부절연 판(4b)이 배치되며, 그 상태에서 전지 케이스(2) 내에 수용되어 있다.

극판 군(3)에서, 양극판은 알루미늄 박으로 이루어지는 심재에 양극 합제를 코팅 및 건조하여 구성되고, 음극 판은 동박으로 이루어지는 심재에 음극 합제를 코팅 및 건조하여 구성되며, 세퍼레이터는 다공성 폴리프로필렌 필름 등으로 구성되어 있다. 또, 2차 전지로서의 충방전 리저브를 마련하기 위해, 도 5에 도시하는 바와 같이, 양극 판(5)보다 음극 판(6) 쪽이 상하 및 길이방향으로 크게 형성되어 있고, 음극 판(6)은 양극 판(5)의 상하로 소정 치수만큼 돌출하는 동시에, 양단부도 길게 연장되어 있다. 또한, 도 5에서는 세퍼레이터는 생략되어 도시되어 있다. 그리고 IEC규격 「INR26650」(외경 26㎜×높이 65㎜) 정도의 비교적 대용량 전지에서, 대전류를 효율적으로 인출하도록, 양극 판(5)의 중앙부에 단일의 광폭의 양극 리드(7)가 접합되고, 음극 판(6)의 양단부에 양극 리드(7)의 대략 절반의 좁은 폭의 한 쌍의 음극 리드(8a, 8b)가 접합되어 있다.

전지 케이스(2)의 상단부에는, 외면에서 홈을 형성하는 가공에 의해 내측으로 돌출하여 상부절연 판(4a)의 외주부에 상부에서 결합하는 단부(段部)(9)가 형성 되어 있다. 전지 케이스(2) 내의 단부(9) 상에는 절연 캐스킷(10)을 개재하여 조립밀봉 판(11)이 삽입 배치되어 있다. 이 조립밀봉 판(11)은 전지 케이스(2)의 개구의 가장자리부분을 내측으로 코킹(caulking) 가공함으로써 절연 캐스킷(10)을 개재하여 밀봉성과 전지 케이스(2)에 대한 전기적인 절연성을 확보한 상태로 전지 케이스(2)에 일체로 고착되어 있다.

조립밀봉 판(11)은, 도 4A~4C에 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(2)와 마주하는 내면을 형성하는 동시에 통기구멍(13a, 13b, 13c)이 형성된 필터(12)와, 캐스킷(14)을 개재하여 필터(12)와 절연된 상태에서 외부와 마주하는 외면을 형성하는 동시에 배기구멍(16)이 형성된 캡(15)과, 필터(12)와 캡(15) 사이의 공간에 내장되며, 전지 케이스 내가 소정 압력 이상이 되면 파열하여, 극판 군(3)과 캡(15) 사이의 통전경로를 차단하는 동시에, 통기구멍 13a, 13b와 배기구멍(16)을 연통시키는 안전밸브기구(안전기구, 17)와, 안전밸브기구(17)와 캡(15) 사이에 삽입된 PTC소자(18)를 구비하고 있다.

안전밸브기구(17)는, 하부밸브(19)와 상부밸브(20)로 이루어지며, 하부밸브(19)와 상부밸브(20)의 외주부가 캐스킷(14)을 개재하여 상호 절연된 상태에서 필터(12)와 캡(15)에 의해 협지되고, 하부밸브(19)와 상부밸브(20)의 중앙부의 접속부(21)에서 상호 접속되는 동시에, 그 주위에 소정 압력 이상의 압력이 작용한 때에 파열하는 파열부(22)가 형성되어 구성되어 있다.

필터(12)에는, 직경 방향으로 대향 하여 한 쌍의 장방형 통기구멍 13a가, 그와 직교하는 직경 방향으로 대향 하여 한 쌍의 장방형 통기구멍 13b가, 중앙부에 원형의 통기구멍 13c가 각각 형성되어 있다. 통기구멍 13a는, 전지 케이스(2)의 일부를 절개하여, 이 절개한 부분을 전지 케이스(2)의 내측으로 일으켜 세운 절개 돌출 편(23)을 형성함으로써 형성되는 개구부에 의해 구성되어 있고(도 4B, 4C 참조), 절개 돌출 편(23)은, 도 1에 도시한 바와 같이, 그 선단이 상부절연 판(4a)에 접촉하도록 형성되어 있다. 또한, 절개 돌출 편(23)의 돌출 양에 비해 통기구멍 13a의 개구 폭을 크게 설정하는 경우에는, 절개한 부분 중 일부를 제거하고, 그 나머지 일부를 일으켜 세워서 형성한다. 통기구멍 13b와 통기구멍 13c는 양극 리드(7)와 간섭의 우려가 없도록 천공(穿孔)에 의해 형성되어 있다.

또한, 절개 돌출 편(23)은, 양극 리드(7)와 간섭하지 않도록 적절하게 배치하면 좋으며, 예를 들어 도 4A~4C의 예에서는, 절개 돌출 편(23)을 통기구멍 13a, 13a의 서로 먼 쪽의 측변에만 설치하고 있으나, 절개 돌출 편(23)과는 별도로 통기구멍 13a, 13a의 서로 가까운 쪽의 측변에, 안전밸브기구(17)를 향해서 역방향으로 돌출하는 절개 돌출 편을 설치하여 보강효과를 얻을 수 있게 해도 좋다. 또, 임의의 통기구멍 13a의 전체 둘레에 단속적으로 절개 돌출 편(23)을 설치해도 좋다. 또, 한 쌍의 통기구멍 13a, 13a 및 양극 리드(7)와 간섭할 우려가 없는 일방의 통기구멍 13b에 절개 돌출 편(23)을 설치해도 좋다.

또, 필터(12)의 각 통기구멍 13a, 13b 사이에는, 필터(12)의 면 강성을 높이기 위해, 조립밀봉 판(11)의 내측으로 오목한 보강 오목부(24)가 반경 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 보강 오목부(24) 대신, 도 4C에 가상 선으로 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(2) 측으로 돌출하는 보강 돌출부(24a)를 형성해도 좋다. 또, 보 강 오목부(24)나 보강 돌출부(24a)는 통기구멍 13a, 13b 사이에 한정되는 것은 아니며, 통기구멍 13a, 13b의 주연(周緣)에 설치해도 좋다. 이와 같이, 보강 오목부(24)나 보강 돌출부(24a)의 크기나 수, 또는 배치상태는 안전밸브기구(17)의 작동을 저해하지 않고, 양극 리드(7)와 간섭하지 않는다는 조건 하에서 가능한 한 면 강성을 높이도록 적절하게 설계하면 된다.

캡(15)의 중앙부에는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 평면형상이 사각형 이상의 다각형상, 도시된 예에서는 6각형의 접속 돌출부(25)가 돌출되어 형성되고, 그 각 변을 형성하는 상승부분의 측벽에, 도 1, 도 3, 도 4A~4C에 도시하는 바와 같이, 복수의 배기구멍(16)이 형성되어 있다. 이에 의해, 안전밸브기구(17)의 작동을 저해할 우려가 있는 이물 등의 침입을 방지할 수 있도록, 개개의 배기구멍(16)의 면적을 작게 제한하면서, 복수의 배기구멍(16)의 총 면적을 충분하게 확보하여 이상 시에 가스를 원활하게 배기할 수 있게 하고 있다.

극판 군(3)의 양극 리드(7)는, 극판 군(3)의 상단의 반경 방향 중간 부분에서 상방으로 연장되어, 상부절연 판(4a)을 관통하여 돌출하고 있고, 도 8A~8B에 도시하는 바와 같이, 조립밀봉 판(11)의 한 쌍의 통기구멍 13a, 13a 사이의 하부에 양극 리드(7)의 상단부가 위치하도록 조립밀봉 판(11)을 배치하고, 그 상태에서 양극 리드(7)의 선단을 필터(12)의 중앙부에 있는 관통구멍 13c의 하부 위치에 용접부(26)에 의해 접속하며, 그 후 조립밀봉 판(11)을 전지 케이스(2)의 개구부에 삽입함으로써, 도 3에 도시한 바와 같이, 어느 통기구멍 13a, 13b, 13c도 폐쇄되지 않도록 구부린 상태로 수용되어 있다.

한편, 극판 군(3)의 음극 리드(8a, 8b)는, 도 6에 도시한 바와 같이, 극판 군(3)의 하단에서의 반경 방향의 중앙부와 외주연부로부터 각각 하방으로 연장되어 있고, 극판 군(3)의 중심부 근방에서 연장된 음극 리드 8a는 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)을 따라서 직경 방향의 외측을 향해서 구부려져서 연장된 후, 접힘부(27)에서 직경 방향을 향해서 접혀서 중앙부까지 연장 설치되어 있다. 또, 극판 군(3)의 외주연부 근방으로부터 연장된 음극 리드 8b는 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)을 따라서 직경 방향의 내측을 향해서 구부러져서 중앙부까지 연장 설치되어 있다. 이들 음극 리드(8a, 8b)의 선단부는 극판 군(3)의 중심부에서 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)에 용접부(28)에 의해 접속되어 있다. 또, 하부절연 판(4b)의 하면의 접힘부(27)에 대응하는 부분에 접힘부(27)의 적어도 일부를 수용할 수 있는 오목부(29)가 형성되어 있다.

다음에, 이상의 2차 전지(1)의 제조공정에 대해서 도 7A~7C, 도 8A~8B를 참조하여 설명한다. 먼저, 양극 리드(7)와 음극 리드(8a, 8b)가 상단 및 하단으로부터 돌출된 극판 군(3)을 구성한 후, 도 7A에 도시한 바와 같이, 양극 리드(7)와 음극 리드(8a, 8b)에 각각 상부절연 판(4a)과 하부절연 판(4b)을 삽입하여 극판 군(3)의 상단 및 하단에 접촉시켜서 배치한다. 다음에, 도 7B에 도시한 바와 같이, 음극 리드(8a, 8b)를 상기와 같이 구부리는 가공을 한다. 다음에, 도 7C에 도시한 바와 같이, 이 극판 군(3)을 전지 케이스(2) 내에 삽입한 후, 전지 케이스(2)의 상단부에 홈을 형성하는 가공을 하여 단부(9)를 형성하여, 극판 군(3)을 전지 케이스(2) 내에 수납하여 고정하고, 음극 리드(8a, 8b)의 선단부를 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)에 용접하여 접속한 다음에, 소정 양의 전해액을 주입한다. 다음에, 도 8A~8B에 도시한 바와 같이, 양극 리드(7)의 상단부를 조립밀봉 판(11)의 필터(12)에 상기와 같이 용접해서 접속한다. 그 후, 조립밀봉 판(11)의 외주에 절연 캐스킷(10)을 장착한 상태에서 전지 케이스(2)의 개구부에 삽입하고, 전지 케이스(2)의 개구 둘레부분을 코킹하여 밀봉함으로써 2차 전지(1)가 완성된다.

이상의 본 실시 예의 2차 전지(1)에 의하면, 조립밀봉 판(11)의 필터(12)에 배기통로가 되는 통기구멍 13a를 구성하기 위해서 형성한 절개 돌출 편(23)에 의해서, 상부절연 판(4a)을 개재하여 극판 군(3)의 일단을 지지하고 있으므로, 충격이나 진동을 받은 경우에도 극판 군(3)이 이동하는 것을 확실하게 방지할 수 있고, 극판 군(3)이나 상부절연 판(4a)의 이동이나 이에 따른 양극 리드(7)의 변형에 의해 필터(12)의 통기구멍 13a, 13b, 13c가 폐쇄될 우려가 없으며, 원활하게 가스를 배기하는 통로를 확보할 수 있어서, 안전성을 확보할 수 있다.

또, 극판 군(3)이 이동하지 않도록 구속됨으로써, 극판 군(3)의 타 단으로부터 연장된 음극 리드(8a, 8b)와 전지 케이스(2)의 접속부가 극판 군(3)의 이동에 의해서 분리될 우려도 없앨 수 있다. 또, 대전류를 인출할 때에는 양극 리드(7)에서 발열량이 많아서 고온이 되기 쉬우나, 양극 리드(7)의 근방 부분에 위치하는 절개 돌출 편(23)에 의해서 그 열이 흡수되어서 조립밀봉 판(11) 전체에서 방열이 되므로, 양극 리드(7)가 고온이 되는 것을 억제할 수 있어서, 대전류에 대한 적응성을 향상시킬 수 있다. 또, 절개 돌출 편(23)의 형성에 의해 조립밀봉 판(11)의 필터(12)의 면 강성이 향상하므로, 전지 케이스(2)의 내압의 상승에 따른 변형에 의 해 안전밸브기구(17)의 작동에 장애가 발생하는 것을 방지하는 효과도 얻을 수 있다.

또, 절개 돌출 편(23)에 의해 형성되는 통기구멍 13a를 조립밀봉 판(11)의 직경 방향으로 대향하는 양 측부에 배치하고, 그들 사이의 공간에 양극 리드(7)를 배치하며, 이 양극 리드(7)를 배치하는 공간의 통기구멍 13b, 13c는 천공에 의해 형성하고 있으므로, 절개 돌출 편(23)과 양극 리드(7)가 간섭하는 문제가 발생하지 않으면서 높은 방열효과를 얻을 수 있는 동시에, 통기구멍 13a,13b, 13c의 총 개구 면적을 충분하게 확보할 수 있다.

또, 조립밀봉 판(11)의 필터(12)에서의 통기구멍 13a, 13b 사이에 면 강성을 높이는 보강 오목부(24) 또는 보강 돌출부(24a)를 프레스 성형하고 있으므로, 조립밀봉 판(11)의 필터(12)의 면 강도를 확보할 수 있어서, 전지 케이스(2)의 내압의 상승에 따른 변형에 의해서 안전밸브기구(17)의 작동에 장애가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

또, 조립밀봉 판(11)의 외면을 형성하는 캡(15)의 중앙부에 다각 형상의 접속 돌출부(25)를 형성하고, 그 다각형의 각 변을 형성하는 상승 측벽에 배기구멍(16)을 형성하고 있으므로, 안전밸브기구(17)의 작동을 저해할 우려가 있는 이물 등의 침입을 방지할 수 있도록, 각 배기구멍(16)의 면적을 작게 설정해도 배기구멍(16)의 총 면적을 충분하게 확보할 수 있고, 이상 시에 가스를 원활하게 배기할 수 있어서 높은 안전성을 확보할 수 있다.

또, 음극 리드(8a, 8b)를 극판 군(3)의 중심부 근방과 외주연부 근방으로부 터 연장하며, 중심부 근방으로부터 연장된 음극 리드 8a는 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)을 따라서 직경 방향 외측으로 연장된 후 접힘부(27)에서 반대방향으로 구부려서 접고, 외주연부 근방으로부터 연장된 음극 리드 8b는 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)을 따라서 직경 방향으로 연장하여, 극판 군(3)의 중심부에서 이들 음극 리드(8a, 8b)의 선단부를 전지 케이스(2)의 내측 밑면(2a)에 접속하고 있으므로, 충격이나 진동에 의해서 가사 극판 군(3)의 전지 케이스(2)의 밑면(2a)으로부터 이탈하도록 다소 이동하였다고 해도, 그 이동량을 음극 리드 8a의 접힘부(27)와 음극 리드 8b의 변형에 의해서 용이하게 흡수할 수 있어서, 이들 음극 리드(8a, 8b)와 전지 케이스(2)의 밑면(2a)과의 접속부에 과대한 힘이 작용하여 접속이 해제될 우려가 없고, 내충격성이 높은 전지를 얻을 수 있다.

또, 극판 군(3)의 타 단과 전지 케이스(2)의 밑면(2a) 사이에 위치하는 하부절연 판(4b)에 음극 리드 8a의 접힘부(27)에 대향 하여 오목부(29)를 형성하고 있으므로, 접힘부(27)가 오목부(29) 내에 수용되어서, 접힘부(27)에 국소적으로 과대한 응력이 작용하지 않고, 음극 리드 8a가 접힘부(27)에서 절단되는 등의 문제를 확실하게 방지할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 2차 전지에 의하면, 극판 군을 수용한 2차 전지의 개구를 밀봉하는 조립밀봉 판에서, 내장되어 있는 안전기구의 통기구멍을 구성하기 위해 형성한 절개 돌출 편에 의해서 절연판을 개재하여 극판 군의 일단을 지지하고 있으므로, 충격이나 진동을 받은 경우에도 극판 군의 이동을 확실하 게 방지할 수 있고, 극판 군이나 절연판의 이동이나 이에 따른 리드의 변형에 의해 통기구멍이 폐쇄될 우려가 없으며, 가스를 원활하게 배기하는 통로를 확보할 수 있어서, 전지의 안전성을 향상할 수 있으며, 리튬 이온전지, 니켈 수소전지 등의 각종 2차 전지에 유용하다.

Claims (9)

1. 전지 케이스(2) 내에 극판 군(3)과 전해액이 수용되고, 전지 케이스의 일단 개구(開口)가, 전지 케이스 내가 소정 압력 이상의 압력이 된 때에 압력을 외부로 배출하는 안전밸브기구(17)를 내장한 조립밀봉 판(11)으로 밀봉된 2차 전지에 있어서,

   상기 조립밀봉 판의 전지 케이스 내로 마주하는 통기구멍(13a, 13b, 13c)의 적어도 일부(13a)를, 전지 케이스를 절개하여, 그 절개한 부분을 일으켜 세운 절개 돌출 편(23)의 형성에 의한 개구부로 구성하는 동시에, 상기 절개 돌출 편의 선단을 극판 군의 일단에 접하도록 배치한 절연 판(4a)에 접촉시킨 2차 전지.
2. 전지 케이스(2) 내에 극판 군(3)과 전해액이 수용되고, 전지 케이스의 일단 개구가 전지 케이스에 대해서 절연된 조립밀봉 판(11)에 의해 밀봉되며, 극판 군의 일단으로부터 연장된 일 측의 극성의 리드(7)가 상기 조립밀봉 판에 접속되고, 극판 군의 타 단으로부터 연장된 타 측의 극성의 리드(8a, 8b)가 상기 전지 케이스에 접속된 2차 전지에 있어서,

   상기 타 측의 극성의 리드의 적어도 일부(8a)는, 전지 케이스의 내측 밑면(2a)을 따라서 연장하는 동시에 그 중간부에 접힘부(27)를 형성하여 선단부를 상기 전지 케이스의 내측 밑면에 접속한 2차 전지.
3. 전지 케이스(2) 내에 극판 군(3)과 전해액이 수용되며, 전지 케이스의 일단 개구(開口)가, 전지 케이스 내가 소정 압력 이상의 압력이 된 때에 압력을 외부로 배출하는 안전밸브기구(17)를 내장하고, 또한, 상기 전지 케이스에 대해서 절연된 조립밀봉 판(11)으로 밀봉되며, 극판 군의 일단으로부터 연장된 일 측의 극성의 리드(7)가 상기 조립밀봉 판에 접속되고, 극판 군의 타 단으로부터 연장된 타 측의 극성의 리드(8a, 8b)가 상기 전지 케이스에 접속된 2차 전지에 있어서,

   상기 조립밀봉 판의 전지 케이스 내로 마주하는 통기구멍(13a, 13b, 13c)의 적어도 일부(13a)를, 전지 케이스를 절개하여, 그 절개한 부분을 일으켜 세운 절개 돌출 편(23)의 형성에 의한 개구부로 구성하는 동시에, 상기 절개 돌출 편의 선단을 극판 군의 일단에 접하도록 배치한 절연 판(4a)에 접촉시키고, 또한, 상기 타 측의 극성의 리드 중 극판 군의 중심부 근방으로부터 연장된 리드(8a)는 전지 케이스의 내측 밑면(2a)을 따라서 직경 방향의 외측으로 연장시킨 후에 반대방향으로 접어서, 극판 군의 중심부에서 리드의 선단부를 상기 전지 케이스의 내측 밑면에 접속한 2차 전지.
4. 청구항 1에 있어서,

   절개 돌출 편(23)에 의해서 형성되는 통기구멍(13a)을 조립밀봉 판(11)의 직경 방향에 대향 하는 양 측부에 배치하고, 그들 사이의 공간에 일 측의 극성의 리드를 배치하며, 이 리드가 배치된 공간의 통기구멍(13b, 13c)은 천공(穿孔)에 의해 형성된 2차 전지.
5. 청구항 3에 있어서,

   절개 돌출 편(23)에 의해 형성되는 통기구멍(13a)을 조립밀봉 판(11)의 직경 방향에 대향하는 양 측부에 배치하고, 그들 사이의 공간에 일 측의 극성의 리드를 배치하며, 이 리드가 배치된 공간의 통기구멍(13b, 13c)은 천공에 의해 형성된 2차 전지.
6. 청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,

   조립밀봉 판(11)의 통기구멍(13a, 13b, 13c)을 형성하고 있는 벽면에서의 통기구멍의 개구 둘레부분 혹은 통기구멍 사이에 면 강성을 높이는 오목부(24) 또는 돌출부(24a)를 프레스 성형한 2차 전지.
7. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   타 측의 극성의 리드(8a, 8b)는, 극판 군(3)의 중심부 근방과 외주연부 근방으로부터 연장되고, 중심부 근방으로부터 연장된 리드(8a)는 전지 케이스의 내측 밑면을 따라서 직경 방향 외측으로 연장시킨 후에 반대방향으로 접고, 외주연부 근방으로부터 연장된 리드(8b)는 전지 케이스의 내측 밑면을 따라서 직경 방향으로 연장하여, 극판 군의 중심부에서 이들 리드의 선단부를 전지 케이스의 내측 밑면에 접속한 2차 전지.
8. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,

   극판 군(3)의 타 단과 전지 케이스의 내측 밑면(2a) 사이에 삽입된 절연 판(4b)에 리드(8a)의 접힘부(27)에 대향 하여 오목부(29)를 형성한 2차 전지.
9. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,

   조립밀봉 판(11)의 외면을 형성하는 캡(15)의 중앙부에 평면형상이 사각형 이상의 다각형상의 접속 돌출부(25)를 돌출 형성하는 동시에, 다각형의 각 변을 형성하는 상승부의 측벽에 배기구멍(16)을 형성한 2차 전지.

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