KR101273718B1 - 전지 - Google Patents

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KR101273718B1
KR101273718B1 KR1020107029858A KR20107029858A KR101273718B1 KR 101273718 B1 KR101273718 B1 KR 101273718B1 KR 1020107029858 A KR1020107029858 A KR 1020107029858A KR 20107029858 A KR20107029858 A KR 20107029858A KR 101273718 B1 KR101273718 B1 KR 101273718B1
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사또미 가와세
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

전지(100)는, 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)를 세퍼레이터 시트(40a, 40b)를 통해 편평 형상으로 권취함으로써 얻어지는 편평 권취 전극체(10)를 구비한다. 제1 전극 시트(20)는 편평 권취 전극체(10)에 있어서 제2 전극 시트(30)에 대해서 보다 외주측에 권취되도록 배치된다. 제1 전극 시트(20)는 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)를 감싸도록 권취된다. 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 직선부(12a, 12b) 또는 라운드부(14a, 14b) 중 어느 한쪽을 통과하여 다음의 직선부(12a, 12b)에 도달하거나 다음의 직선부를 통과하도록 배치된다.

Description

전지 {BATTERY}
본 발명은 전지에 관한 것으로, 특히 편평 형상으로 권취된 편평 권취 전극체를 구비한 전지 구조에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 및 기타의 2차 전지의 중요성이 차량용 전원 또는 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 단말용 전원에 대한 응용분야에서 높아지고 있다. 특히, 고에너지 밀도를 얻을 수 있는 경량의 리튬 이온 전지는, 차량용의 고용량 전원으로서 바람직하게 사용될 것으로 기대된다.
권취된 구조를 갖는 전극체(권취 전극체)를 구비한 전지가 이러한 고용량 리튬 이온 전지의 전형예이다. 이러한 종류의 전지에 있어서, 정극 시트와 부극 시트가 세퍼레이터 시트를 통해서 서로 대향하도록 배치되고, 얻어진 적층체를 권취함으로써, 정부극의 반응 면적을 증가시킨다. 결과적으로, 에너지 밀도가 증대될 수 있고, 용량이 높아질 수 있다.
전지가 구성될 때, 상술한 권취 전극체는 각형의 전지 케이스(전형적으로는 편평한 상자형 케이스)에 종종 수용된다. 이러한 구성에 따르면, 권취 전극체는 편평 형상으로 성형하기 위해 양측으로부터 프레스된 후, 각형 케이스에 삽입된다. 예컨대, 일본 특허 출원 공개 제2007-242519호(JP-A-2007-242519)에서는, 권취 전극체가 편평 형상으로 프레스 성형될 때, 권취 전극체가 풀리는 것을 방지하도록 권취 전극체의 최외주에 풀림 방지 테이프가 부착되어 있는 전지를 개시한다. 편평 권취 전극체에 관한 기술을 포함하는 다른 특허 문헌의 예로서는, 일본 특허 출원 공개 제2005-222887호(JP-A-2005-222887호), 일본 특허 출원 공개 제2004-47332호(JP-A-2004-47332호), 일본 특허 출원 공개 제2007-26939호(JP-A-2007-26939호)를 포함한다.
그러나, 상술한 풀림 방지 테이프는 편평 권취 전극체의 최외주의 풀림을 억제하도록 설계되어 있고, 인가된 적절한 면압은 풀림 방지 테이프를 부착함으로써 권취 전극체에 유지하기가 어렵게 된다. 따라서, 충전 중에 편평 권취 전극체가 팽창하는 경우, 전극체 팽창으로 생긴 압력은 정극 시트 및 부극 시트의 권취 단부(시트의 길이 방향에 있어서 외주측의 단부, 이하 동일)에서 특히 높지만, 부착된 풀림 방지 테이프는 권취 전극체의 팽창 방향으로 작용하는 압력을 인가할 수 없어, 정극 시트 및 부극 시트의 권취 단부는 느슨해진다.
도 10은 종래의 편평 권취 전극체(1)의 주요 단면의 일례를 도시한다. 이러한 구성에 있어서, 부극 시트(2)는 정극 시트(3)에 대해 보다 외주측에 권취되도록 배치된다. 부극 시트(2)의 권취 단부(4)와 정극 시트(3)의 권취 단부(5)는 편평 권취 전극체(1)의 동일한 곡률부(라운드부)(6)에 배치된다. 충전 중에 편평 권취 전극체(1)가 팽창하는 경우, 부극 시트(2)의 권취 단부(4)와 정극 시트(3)의 권취 단부(5)는 느슨해질 수 있고, 내주측에 위치된 정극 시트(3)의 권취 단부(5)가 느슨하면, 부극 시트(2)와 정극 시트(3)의 대향부의 면압이 불균일해지기 때문에, 정극과 부극 사이의 전극 반응이 불균일하게 진행된다. 이러한 정극과 부극 사이의 불균일한 전극 반응은, 사이클 내구에 있어서의 전지 수명을 저하시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.
문헌 US 2006/1106660 A1호, JP 2007 123009 A호 및 US 2006/008701 A호는 도 10과 관련하여 설명된 것과 비슷한 종래 구성을 가지며 비교 독립 청구항들의 전제부에서 정의된 바와 같은 전지를 개시하고 있다.
본 발명의 목적은 불균일한 전극 반응으로 인해 사이클 내구에 있어서의 전지 수명의 저하를 방지하는 개선된 전지를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제1항에 따르는 전지, 청구항 제5항에 따르는 전지에 의해 실현될 수 있다. 유용한 추가적인 개발이 각 독립 청구항에서 시작된다.
본 발명은 편평 권취 전극체에 인가되는 안정적인 면압을 유지할 수 있는 편평 권취체를 구비한 전지를 제공한다.
본 발명의 제1 형태는, 제1 전극 시트와 제2 전극 시트를 세퍼레이터 시트를 통해 편평 형상으로 권취함으로써 얻어지고, 2개의 직선부와 2개의 라운드부로 이루어지는 편평 권취 전극체와, 편평 권취 전극체를 수용하는 전지 케이스를 포함하는 전지에 관한 것이다. 제1 전극 시트는 제2 전극 시트에 대해 보다 외주측에 권취되도록 편평 권취 전극체에 배치된다. 제1 전극 시트는 제2 전극 시트의 권취 단부를 감싸도록 권취된다. 제1 전극 시트의 권취 단부는, 제2 전극 시트의 권취 단부가 배치되어 있는 직선부 또는 라운드부 중 어느 한쪽을 통과하여 다음의 직선부(즉, 권취 방향의 전방에 위치한 최초의 직선부)에 도달하거나 다음의 직선부를 통과하도록(권취 방향의 한층 더 전방으로) 배치된다.
이러한 구성에 따르면, 제1 전극 시트는 제2 전극 시트의 권취 단부를 감싸도록 권취되고, 제1 전극 시트의 권취 단부는 제2 전극 시트의 권취 단부가 배치되어 있는 직선부 또는 라운드부 중 어느 한쪽을 통과하여 다음의 직선부에 도달하거나 다음의 직선부를 통과하도록 배치되어 있으므로, 제2 전극 시트의 권취 단부는 제1 전극 시트에 의해 적절한 조임력으로 타이트하게 권취될 수 있고, 제2 전극 시트의 권취 단부에 인가되는 안정적인 면압이 유지될 수 있다. 게다가, 제1 전극 시트의 권취 단부는 제2 전극 시트의 권취 단부가 배치되어 있는 직선부 또는 라운드부 중 어느 한쪽을 통과하여 다음의 직선부에 도달하거나 다음의 직선부를 통과하도록 권취되고 배치되어 있으므로, 제2 전극 시트의 권취 단부를 감싸는 제1 전극 시트는 전지 케이스의 내벽의 측면에 의해 가압될 수 있다. 결과적으로, 제1 전극 시트는 충전 중에 편평 권취 전극체의 팽창 방향으로 힘이 작용할 때에도 확실하게 보유 지지될 수 있다. 환언하면, 상술한 구성에 따르면, 편평 권취 전극체가 반복적으로 팽창하고 수축할 때에도, 제2 전극 시트의 권취 단부에 인가되는 면압은 제1 전극 시트의 적절한 조임력에 의해 안정적으로(균일하게) 유지될 수 있고, 정극과 부극 사이에 균일한 전극 반응을 진행시킬 수 있다. 결과적으로, 양호한 전지 성능(예컨대, 사이클 특성)을 갖는 전지를 제공할 수 있다.
제2 전극 시트의 권취 단부는 라운드부 중 어느 한쪽에 배치될 수 있다. 제1 전극 시트의 권취 단부는 제2 전극 시트의 권취 단부가 배치되지 않은 다른 쪽 라운드부에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 제2 전극 시트의 권취 단부가 라운드부 중 어느 한쪽에 배치되고, 제1 전극 시트의 권취 단부가 다른 쪽 라운드부에 배치되므로, 편평 권취 전극체의 직선부에 어떤 여분의 에지(즉, 제1 전극 시트의 권취 단부)도 형성되지 않는다. 그러므로, 편평 권취 전극체의 팽창 방향으로 힘이 작용할 때, 전지 케이스에 의해 편평 권취 전극체의 직선부로 균일한 하중이 인가될 수 있다. 그러므로, 정극과 부극 사이의 전극 반응이 더욱 균일하게 진행할 수 있고, 전지 성능(예컨대, 사이클 충방전 특성)이 한층 개선될 수 있다.
제2 전극 시트의 권취 단부는 직선부 중 어느 한쪽에 배치될 수 있다. 제1 전극 시트의 권취 단부는 제2 전극 시트의 권취 단부가 배치되지 않은 다른 쪽 직선부에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 편평 권취 전극체에 작용하는 안정적인 면압을 유지하는 조임력이 외주측의 제1 전극 시트에 인가될 수 있다. 결과적으로, 제2 전극 시트의 권취 단부는 확실하게 보유 지지될 수 있다.
제2 전극 시트의 권취 단부는 라운드부 중 어느 한쪽에 배치될 수 있다. 게다가, 제1 전극 시트의 권취 단부는 제2 전극 시트의 권취 단부가 배치된 라운드부를 통과하여 다음의 직선부(즉, 권취 방향의 전방에 위치한 직선부)에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 편평 권취 전극체에 작용하는 안정적인 면압을 유지하는 조임력이 외주측의 제1 전극 시트에 인가될 수 있다. 결과적으로, 제2 전극 시트의 권취 단부는 확실하게 보유 지지될 수 있다.
본 발명의 제2 형태는, 제1 전극 시트와 제2 전극 시트를 세퍼레이터 시트를 통해 편평 형상으로 권취함으로써 얻어지는 편평 권취 전극체와, 편평 권취 전극체를 수용하는 전지 케이스를 포함하는 전지에 관한 것이다. 제1 라운드부, 제1 직선부, 제2 라운드부 및 제2 직선부가 편평 권취 전극체의 원주에 연속적으로 형성된다. 제1 전극 시트는 제2 전극 시트에 대해 보다 외주측에 권취되도록 편평 권취 전극체에 배치된다. 제1 전극 시트는 제2 전극 시트의 권취 단부를 감싸도록 권취된다. 제2 전극 시트의 권취 단부는 제1 직선부의 첫번째 절반부에 배치된다. 제1 전극 시트의 권취 단부는 제2 라운드부에 배치된다.
본 발명의 제3 형태는, 상술한 전지를 단전지로서 복수개 포함하는 조전지에 관한 것이다. 복수의 단전지는, 각각의 단전지의 전지 케이스에 수용되는 편평 권취 전극체의 직선부가 서로 대향하는 방향으로 배열된다. 배열 방향으로 구속력이 인가되도록, 각 단전지의 전지 케이스의 외측에 구속 부재가 부착된다. 각 단전지의 편평 권취 전극체의 제1 전극 시트의 권취된 상태가 구속력에 의해 유지된다.
이러한 구성의 조전지에 따르면, 편평 전극체의 제1 전극 시트는 구속 부재의 구속력에 의해 소정의 권취된 상태로 견고하게 보유 지지될 수 있다. 그러므로, 충방전 중에 편평 권취 전극체가 반복적으로 팽창하고 수축할 때에도, 제2 전극 시트의 권취 단부에 인가되는 면압은 제1 전극 시트의 안정적인 조임력에 의해 안정적으로(균일하게) 유지될 수 있고, 전극 시트 사이에 균일한 전극 반응을 진행시킬 수 있다. 그러므로, 이러한 구성에 따르면, 양호한 전지 특성(예컨대, 사이클 특성)을 갖는 단전지를 구비하는 조전지가 제공될 수 있다.
본 발명의 특징, 장점 및 기술적이고 산업적 중요성은 첨부된 도면을 참조하여 다음의 본 발명의 실시예의 상세한 설명에서 설명될 것이며, 도면에서 동일한 도면 부호는 동일한 요소를 지시한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II 단면을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 편평 권취 전극체를 도시하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예의 전지의 주요부 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예의 조전지의 외관을 도시하는 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예의 조전지 주요부 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예의 전지의 주요부 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예의 전지의 주요부 단면도이다.
도 9는 충방전 사이클 특성 시험에서 얻은 결과를 도시하는 도면이다.
도 10은 종래의 편평 권취 전극체의 주요부 단면도이다.
도 11은 본 발명의 목적을 실현할 수 있는 다른 모드의 일례를 도시하는 도면이다.
도 12는 본 발명의 목적을 실현할 수 있는 다른 모드(도 11)에 대한 비교예를 도시하는 도면이다.
본 발명의 양호한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도면에서, 동일한 작용을 하는 구성 요소 및 부위는 동일한 도면 부호로 표기될 것이다. 각형 리튬 이온 2차 전지(100)가 본 발명의 실시예로서 이하에 더욱 상세하게 설명될 것이지만, 본 발명은 이 실시예의 설명에 의해 한정되는 것으로 의도되지는 않는다. 도면의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영한 것이 아니다.
제1 실시예. 본 발명의 일 실시예의 각형 리튬 이온 전지(100)의 구성이 도 1 및 도 2를 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도 1은 제1 실시예의 전지(100)의 외관을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II 단면을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 전지(100)는 편평 형상으로 권취된 편평 권취 전극체(10)와, 편평 권취 전극체(10)를 수용하는 전지 케이스(50)를 구비한다.
전지 케이스(50)는 후술하는 편평 권취 전극체(10)를 수용할 수 있는 형상을 갖는다. 도면에 도시된 예에서, 전지 케이스는 각형(상자형) 형상을 갖는다. 전지 케이스(50)의 재료는 특별히 제한되지 않는다. 적절한 재료의 예로서는 양호한 열 전도성을 갖는 금속 재료를 포함한다. 이러한 금속 재료의 예로서는 알루미늄, 스테인리스 강 및 니켈 도금 강을 포함한다. 제1 실시예에서, 전지 케이스(50)는 개방된 상부 단부를 가지며, 후술하는 편평 권취 전극체(10)가 개방된 상부 단부를 통해 삽입된다.
편평 권취 전극체(10)는, 전형적인 리튬 이온 2차 전지와 마찬가지로, 소정의 전지 구성 재료(정부극의 활물질, 정부극의 집전체, 세퍼레이터 등)로 구성된다. 후술하는 도 3에 도시한 바와 같이, 편평 권취 전극체(10)는 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)를 세퍼레이터 시트(40a, 40b)를 통해 권취함으로써 얻어진 전극체(권취 전극체)를 측면 방향으로부터 눌러 으깨어 평탄하게 함으로써 제작될 수 있다. 게다가, 도 2에 도시한 바와 같이, 편평 권취 전극체(10)는 2개의 직선부(12a, 12b)와 2개의 라운드부(14a, 14b)(권취축 방향에 직교하는 방향의 단면으로부터 볼 때)로 구성되어 있다.
2개의 직선부(12a, 12b)는 편평 권취 전극체(10)를 구성하는 외벽 측면의 편평 부분(평탄 부분)에 상당하고, 전지 케이스(50)를 구성하는 내벽의 대응하는 넓은 측면(52)에 대향하여 배치된다. 제1 실시예에서, 2개의 직선부(12a, 12b)는 편평 권취 전극체(10)를 전지 케이스(50)에 수용한 후에 전지 케이스(50)의 넓은 측면(52)과 접촉한 상태가 되도록 배치된다. 2개의 라운드부(14a, 14b)는, 편평 권취 전극체(10)를 구성하는 외벽의 측면의 곡률 부분(만곡 부분)에 상당하고, 전지 케이스(50)의 저면(54) 및 덮개(58)에 대향하여 (접촉하지 않고) 배치된다. 제1 실시예에서, 2개의 라운드부(14a, 14b)는, 편평 권취 전극체(10)를 전지 케이스(50)에 수용한 후에 전지 케이스(50)의 넓은 측면(52)과 접촉한 상태가 되지 않도록 배치된다.
편평 권취 전극체(10)의 구성은 도 3 및 도 4를 참조하여 이하에 상세하게 설명될 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 실시예의 편평 권취 전극체(10)는 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)를 2매의 세퍼레이터 시트(40a, 40b)를 통해 편평하게 권취함으로써 얻어지는 편평 권취 전극체이다.
제1 실시예에서, 제1 전극 시트(20)는 부극 시트이고, 제2 전극 시트(30)는 정극 시트이다. 부극 시트(20)는 긴 시트 형상의 박형 부극 집전체(22)의 양면에 전지용 부극 활물질층(24)을 부착함으로써 형성된다. 부극 활물질층(24)은 부극 시트(20)의 폭 방향의 단부측을 따르는 한쪽의 측테두리(도 3에서는 상측의 측테두리 부분)에 부착되지 않음으로써, 부극 집전체(22)가 일정한 폭으로 노출된 부극 활물질 비형성부(26)를 형성한다. 부극 시트(20)와 마찬가지로, 정극 시트(30)는 긴 시트 형상의 박형 정극 집전체(32)의 양면에 전지용 정극 활물질층(34)을 부착함으로써 형성된다. 정극 활물질층(34)은 정극 시트(30)의 폭 방향의 단부측을 따르는 한쪽의 측테두리(도 3에서는 하측의 측테두리 부분)에 부착되지 않음으로써, 정극 집전체(32)가 일정한 폭으로 노출된 정극 활물질 비형성부(36)를 형성한다.
편평 권취 전극체(10)가 제작될 때, 우선, 적층체는 세퍼레이터 시트(40a), 부극 시트(20), 세퍼레이터 시트(40b), 정극 시트(30)를 기재 순서대로 적층함으로써 형성된다. 적층체가 형성될 때, 부극 시트(20)의 부극 활물질 비형성부[부극 집전체(22)의 노출 부분](26) 및 정극 시트(30)의 정극 활물질 비형성부[정극 집전체(32)의 노출 부분](36)가 세퍼레이터 시트(40a, 40b)로부터 외측으로 돌출하도록 배치된다.
다음에, 적층체는 원통형의 권취 코어에 권취함으로써 권취된다. 이 과정에 있어서, 부극 시트(제1 전극 시트)(20)는 정극 시트(제2 전극 시트)(30)에 대해 보다 외주측에 권취되도록 배치된다. 부극 시트(20), 정극 시트(30) 및 2매의 세퍼레이터 시트(40a, 40b)의 권취가 완료되었을 때, 이들 부품들은 소정의 길이를 얻기 위해 단부 위치에서 절단된다. 단부 위치에서 절단된 각 시트의 권취 단부를 권취함으로써 권취체가 형성된다. 풀림 방지 테이프가 권취체의 최외주에 부착되고, 권취 전극체가 풀리는 것을 방지하도록 편평 권취 전극체의 최외주[세퍼레이터 시트(40a, 40b)의 어느 한쪽]를 고정한다.
그 다음에, 제작된 권취체는 횡단면이 편평한 형상을 얻기 위해 측면 방향으로부터 프레스 성형된다(전형적으로 눌러 으깨어 평탄화된다). 부극 시트(20)의 권취 단부(28)와 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 편평 권취 전극체의 최외주 부분에 있어서 후술하는 소정 위치에 각각 배치될 수 있도록, 프레스 성형이 실행된다. 제1 실시예의 편평 권취 전극체(10)가 이와 같이 제작된다. 편평 권취 전극체(10)의 제작은 편평 형상의 권취체를 프레스하는 상술한 방법에 한정되지 않는다. 예컨대, 편평한 권취 코어를 사용하여 처음부터 편평 형상으로 권취해도 좋다.
이와 같이 얻어진 편평 권취 전극체(10)의 주요부 단면이 도 4에 도시된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 전극 시트로서 역할을 하는 부극 시트(20)는, 편평 권취 전극체(10)에 있어서 제2 전극 시트로서 역할을 하는 정극 시트(30)에 대해 보다 외주측에 권취되도록 배치된다. 또한, 부극 시트(20)는, 정극 시트(30)의 권취 단부(38)를 감싸도록 권취된다. 부극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 라운드부를 통과하여 다음의 직선부[즉, 권취 방향(90)의 전방에 위치한 최초의 직선부]에 도달하거나 다음의 직선부를 통과하여[권취 방향(90)의 한층 더 전방에] 배치된다.
제1 실시예에서, 정극 시트(30)의 권취 단부(38)는 도면 좌측의 라운드부(14a)에 배치되고, 한편 부극 시트(20)의 권취 단부(28)는 도면 상측의 직선부(12a)에 배치된다. 따라서, 부극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 도면 좌측의 라운드부(14a)를 통과하여 다음의 직선부(12a)[즉, 권취 방향(90)의 전방에 위치한 최초의 직선부(12a); 도면 상측의 직선부(12a)]에 도달하도록 배치된다. 또한, 제1 실시예에서, 도면 상측의 직선부(12a)에 배치된 부극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 전지 케이스(50)의 내벽의 넓은 측면(52)[도면 상측의 직선부(12a)에 대향하고 있는 내벽 측면]에 의해 압박되어, 이 위치에 보유 지지된다.
상술한 제1 실시예의 구성에 따르면, 제1 전극 시트(여기서는 부극 시트)(20)는 제2 전극 시트(여기서는 정극 시트)(30)의 권취 단부(38)를 감싸도록 권취되고, 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 라운드부(14a)를 통과하여 다음의 직선부(12a)에 도달하도록 배치된다. 결과적으로, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 제1 전극 시트(20)에 의해 적절한 조임력으로 타이트하게 권취될 수 있고, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)에 인가되는 안정적인 면압이 유지될 수 있다.
게다가, 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 라운드부(14a)를 통과하여 다음의 직선부(12a)에 도달하도록 배치된다. 그러므로, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)를 감싸는 제1 전극 시트(20)는 전지 케이스(50)의 내벽 측면(52)[직선부(12a)에 대향하고 있는 내벽 측면]에 의해 가압될 수 있다. 결과적으로, 충전 중에 편평 권취 전극체(10)의 팽창 방향으로 힘이 작용할 때라도, 제1 전극 시트(20)는 확실하게 보유 지지될 수 있다.
따라서, 상술한 구성에 따르면, 편평 권취 전극체(10)가 반복적으로 팽창하고 수축할 때라도, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)에 인가되는 면압은 제1 전극 시트(20)의 안정적인 조임력에 의해 안정적으로(균일하게) 유지될 수 있고, 정극과 부극 사이에 균일한 전극 반응을 진행시킬 수 있다. 결과적으로, 양호한 전지 성능(예컨대, 사이클 특성)을 갖는 전지를 제공할 수 있다.
제1 실시예의 전지(100)를 구성하는 구성 재료가 도 1 및 도 3을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 편평 권취 전극체(10)는, 부극 시트(20)와 정극 시트(30)가 합계 2매의 세퍼레이터 시트(40a, 40b)와 함께 편평 형상으로 권취되는 편평 권취 전극체(10)이다.
부극 시트(20)의 부극 활물질 비형성부(26)[부극 집전체(22)의 노출 부분] 및 정극 시트(30)의 정극 활물질 비형성부(36)[정극 집전체(32)의 노출 부분]가 세퍼레이터 시트(40a, 40b)로부터 외측으로 돌출하도록 권취되므로, 부극 시트(20) 및 정극 시트(30)의 단부의 일부가 각각 권취 코어 부분(16)[즉, 부극 시트(20)의 부극 활물질 형성 부분, 정극 시트(30)의 정극 활물질 형성 부분, 및 세퍼레이터 시트(40a, 40b)가 타이트하게 권취된 부분]으로부터 외측으로 돌출한다. 도 1에 도시한 바와 같이, 부극측의 돌출 부분(즉, 부극 활물질층의 비형성 부분)(18a) 및 정극측의 돌출 부분(즉, 정극 활물질층의 비형성 부분)(18b)에, 부극 집전 단자(80a) 및 정극 집전 단자(80b)가 부착되어 있고, 이들 집전 단자는 각각 부극 단자(82a) 및 정극 단자(82b)에 전기적으로 접속된다. 제1 실시예에서, 부극 단자(82a) 및 정극 단자(82b)는, 각 가스킷(도면에 도시하지 않음)을 통해 전지 케이스(50)의 덮개(58)에 부착된다.
편평 권취 전극체(10)를 구성하는 재료 및 부품은 종래의 리튬 이온 전지의 전극체와 유사해도 되며, 특별히 제한은 없다.
예컨대, 부극 시트(20)는 긴 부극 집전체에 액체 이온 전지용 부극 활물질층을 도포함으로써 형성될 수 있다. 부극용으로 적절한 동박 및 다른 금속박이 부극 집전체(22)용으로 바람직하게 사용될 수 있다. 부극 활물질로서는, 종래부터 리튬 이온 전지에 사용되어 왔던 물질의 일종 이상이 아무런 제한 없이 사용될 수 있다. 적합한 물질의 예로서는 그래파이트 카본과 아몰퍼스 카본과 같은 탄소계 재료, 및 리튬 함유 천이 금속 산화물과 천이 금속 질화물을 포함한다. 예컨대, 길이 2 내지 4m(예컨대, 2.9m), 폭 8 내지 12cm (예컨대, 10cm), 두께 약 5 내지 20㎛(예컨대, 10㎛)의 동박을 사용하고, 동박 표면의 소정 영역에 통상의 방법에 의해 흑연을 주체로 하는 리튬 이온 전지용 부극 활물질층(예컨대, 흑연 98 질량％, 스티렌 부타디엔 고무 1 질량％, 카르복시메틸 셀룰로오스 1 질량％를 포함하는 층)을 형성함으로써, 적합한 부극 시트(20)를 얻을 수 있다.
정극 시트(30)는 긴 정극 집전체에 리튬 이온 전지용 정극 활물질을 도포함으로써 형성될 수 있다. 정극용으로 적절한 알루미늄박과 같은 금속박이 전극 집전체(32)용으로 바람직하게 사용될 수 있다. 정극 활물질로서는, 종래부터 리튬 이온 전지에 사용되어 왔던 물질의 일종 이상이 아무런 제한 없이 사용될 수 있다. 적합한 물질의 예로서는, LiMn2O4, LiCoO2 및 LiNiO2를 포함한다. 예컨대, 길이 2 내지 4m(예컨대, 2.7m), 폭 8 내지 12cm(예컨대, 10cm), 두께 약 5 내지 20㎛(예컨대, 15㎛)의 알루미늄박을 사용하고, 구리박 표면의 소정 영역에 통상의 방법에 의해 리튬 니켈 산화물을 주체로 하는 리튬 이온 전지용 정극 활물질층(예컨대, 리튬 니켈 산화물 88 질량％, 아세틸렌 블랙 10 질량％, 폴리테트라플루오로에틸렌 1 질량％, 및 카르복시메틸 셀룰로오스 1 질량％를 포함하는 층)을 형성함으로써, 적합한 정극 시트(30)를 얻을 수 있다.
다공질 폴리올레핀 수지로 구성된 시트가 정부극(20, 30) 사이에 바람직하게 사용될 수 있는 세퍼레이터 시트(40a, 40b)로서 적합하다. 예컨대, 길이 2 내지 4m(예컨대, 3.1m), 폭 8 내지 12cm(예컨대, 11cm), 두께 약 5 내지 30㎛(예컨대, 25㎛)의 합성 수지제(예컨대, 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀제) 다공질 세퍼레이터 시트가 적절하게 사용될 수 있다.
예컨대, 전지 케이스(50)에 편평 권취 전극체(10)와 함께 수용되는 전해액으로서는, 비수용매에 전해질을 용해함으로서 마련된 비수전해액이 사용될 수 있다. 비수용매의 예로서는, 에틸렌 카보네이트, 프로필렌 카보네이트, 디메틸 카보네이트(DMC), 디에틸 카보네이트, 에틸메틸 카보네이트(EMC), 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 및 1,3-디옥소란을 포함하고, 이들 용매가 개별적으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 또한, 전해액을 구성하는 전해질(지지염)로서는, 구성 원소로서 불소를 포함하는 각종 리튬염을 포함하는 군으로부터 선택되는 일종 이상의 전해질이 사용될 수 있다. 예컨대, LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2 및 LiC(CF3SO2)3를 포함하는 군으로부터 선택되는 일종 이상의 리튬염이 사용될 수 있다.
제1 실시예의 전지(100)는 편평 권취 전극체(10)를 전지 케이스(50)에 수용하고, 전해액을 케이스 내로 주입하여 밀봉함으로써 얻어질 수 있다. 이와 같이 하여 얻어진 전지(100)를 사용하여 조전지를 또한 구축해도 좋다. 따라서, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 단전지로서 본 실시예의 전지(100)가 복수개로 이루어지는 조전지(200)가 바람직하게 구축될 수 있다. 이 실시예에서, 단전지(100)는, 소정 방향으로 배열되고, 배열 방향으로 하중이 인가된 상태에서 구속되어 있다.
더욱 상세하게는, 복수의 단전지(100)는 하나씩 반전되어 있고, 단전지(100)는, 단전지(100)의 부극 단자(82a) 및 정극 단자(82b)가 교대로 배치되고 단전지(100)의 각 전지 케이스(50)에 수용되는 편평 권취 전극체(10)의 직선부(12a, 12b)가 대향하는 방향(전지 케이스의 광폭면이 대향하는 방향)으로 배열되도록, 배치된다. 그리고, 구속 부재는, 배열 방향으로 구속력을 인가하도록 단전지(100)의 전지 케이스(50)의 외측에 부착된다.
본 실시예에서, 구속 부재는 한 쌍의 구속판(70a, 70b)과 스페이서판(76)으로 구성되어 있다. 따라서, 복수의 단전지(100) 전체를 구속하는 구속판(70a, 70b)은 배열된 단전지(100)의 주위에 배치되고, 하중이 배열 방향으로 인가될 때 단전지(100)와 함께 구속되는 스페이서(76)는 단전지(100) 사이의 간극에 배치된다. 클램핑 빔 부재(72)가 한 쌍의 구속판(70a, 70b)을 가교하도록 부착된다. 단전지(100)는, 빔 부재(72)의 단부를 나사(74)로 구속판(70a, 70b)에 클램핑하거나 고정함으로써 단전지(100)의 배열 방향으로 소정의 하중이 인가될 수 있도록, 구속될 수 있다.
상술한 구속 과정에 있어서, 각 단전지(100)의 전지 케이스 측벽은 스페이서판(76)에 의해 가압된다(즉, 하중이 인가된다). 도 6에 도시한 바와 같이, 편평 권취 전극체(10)는 전지 케이스의 측벽에 작용하는 하중(구속력)에 의해 편평 형상으로 또한 변형되고, 편평 권취 전극체(10)의 직선부의 어느 한쪽에 배치된 부극 시트(20)의 권취 단부(28)[도 6에서는 상측 직선부(12a)에 배치된 부극 시트(20)의 권취 단부(28)]는 그 위치에서 견고하게 보유 지지 된다.
조전지(200)의 구성에 따르면, 편평 권취 전극체(10)를 구성하는 제1 전극 시트(이 구성에서는 부극 시트)(20)는 구속 부재의 구속력에 의해 견고하게 보유 지지될 수 있다. 그러므로, 편평 권취 전극체(10)가 전지의 충방전에 따라서 반복적으로 팽창하고 수축하는 경우에도, 제1 전극 시트(20)의 안정적인 조임력에 의해 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)에 인가되는 면압은 보다 안정적으로(균일하게) 유지될 수 있고, 전극 시트(20, 30) 사이의 전극 반응을 균일화시킬 수 있다. 따라서, 이러한 구성에 따르면, 양호한 전지 성능(예컨대, 사이클 특성 등)을 갖는 단전지를 구비한 조전지(200)를 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예가 이하에 설명될 것이다. 상술한 제1 실시예와 동일 구성 부품은 동일한 도면 부호로 부여되고, 그 설명은 생략될 것이다.
제2 실시예. 우선, 본 발명의 제2 실시예가 도 7을 참조하여 설명될 것이다. 도 7에 도시한 바와 같이, 제2 전극 시트(정극 시트)(30)의 권취 단부(38)는 하측 직선부(12b)에 배치되고, 제1 전극 시트(부극 시트)(20)의 권취 단부(28)는 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되지 않은 상측 직선부(12a)에 배치된다. 따라서, 도 7에 도시한 예에서, 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 직선부(12b)를 통과하여 다음의 직선부(12a)[즉, 권취 방향(90)의 전방에 위치한 최초의 직선부(12a)]에 도달하도록 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 외주측의 제1 전극 시트(부극 시트)(20)에 적절한 조임력이 또한 인가될 수 있고, 이로써 제2 전극 시트(정극 시트)(30)의 권취 단부를 확실하게 보유 지지할 수 있다.
제3 실시예. 본 발명의 제3 실시예가 도 8을 참조하여 이하에 설명될 것이다. 제3 실시예에서, 도 8에 도시한 바와 같이, 제2 전극 시트(정극 시트)(30)의 권취 단부(38)는 좌측의 라운드부(14a)에 배치되고, 제1 전극 시트(부극 시트)(20)의 권취 단부(28)는 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되지 않은 우측의 라운드부(14b)에 배치된다. 따라서, 도 8에 도시한 예에서, 부극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 좌측의 라운드부(14a)를 통과하여 다음의 직선부(12a)[권취 방향(90)의 전방에 위치한 최초의 직선부(12a)]를 통과하도록 배치된다. 제1 전극 시트(20)를 개재하고 있는 세퍼레이터의 단부가 직선부(12b)에 배치된다.
이러한 구성에 따르면, 제2 전극 시트(정극 시트)(30)의 권취 단부(38)는 한쪽의 라운드부(14a)에 배치되고, 제1 전극 시트(부극 시트)(20)의 권취 단부(28)는 다른 쪽의 라운드부(14b)에 배치된다. 결과적으로, 편평 권취 전극체(10)의 직선부(12a)에 어떤 여분의 엣지[즉, 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)]도 형성되지 않는다. 그러므로, 편평 권취 전극체의 팽창 방향으로 힘이 작용할 때, 전지 케이스에 의해 편평 권취 전극체(10)의 직선부(12a)에 균일한 하중이 인가될 수 있다. 따라서, 정극과 부극 사이에 더욱 균일한 전극 반응을 진행시킬 수 있고, 전지 성능(예컨대, 사이클 충방전 특성)이 개선된다.
본 발명에 따르는 편평 권취 전극체를 사용하여 전지를 구축함으로써 양호한 사이클 특성을 갖는 전지를 얻을 수 있다는 것을 확인하기 위한 실례로서 이하의 시험을 행했다.
발명예 1. 부극 집전체로서 동박 표면에 리튬 이온 전지용 부극 활물질층을 형성함으로써 얻어진 부극 시트(20)와, 정극 집전체로서 알루미늄박 표면에 리튬 이온 전지용 정극 활물질층을 형성함으로써 얻어진 정극 시트(30)를, 2매의 세퍼레이터 시트(40a, 40b)를 통해서 권취함으로써, 권취체를 제작했다. 이 과정에 있어서, 부극 시트(20)는 정극 시트(30)에 대해 보다 외주측에 권취되도록 권취되었다. 또한, 부극 시트(20)의 단부 위치[권취 단부(28)]가 정극 시트(30)의 단부 위치[권취 단부(38)]에 대해 권취 방향(90)의 전방으로 돌출하도록, 부극 시트(20)와 정극 시트(30)가 포개지는 위치를 권취 방향(90)으로 조금 어긋나게 하여 권취했다. 내측에 권취된 정극 시트(30)의 권취 횟수는 30번이었다.
다음에, 권취체는 측면 방향으로부터 프레스함으로써 가압 성형되고, 횡단면이 편평 형상인 편평 권취 전극체를 제작했다. 부극 시트(20)의 권취 단부(28)와 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 도 4에 도시한 바와 같은 위치로 되도록 프레스 성형을 하였다. 프레스 후의 편평 권취 전극체의 사이즈는 40mm × 60mm가 되었다.
그리고, 얻어진 편평 권취 전극체에 부극 집전 단자(80a) 및 정극 집전 단자(80b)를 용접하고, 전해액과 함께 각형 전지 케이스에 편평 권취 전극체를 수용 함으로써 평가용 리튬 이온 2차 전지를 구축했다.
발명예 2. 권취 시에 부극 시트(20)와 정극 시트(30)가 포개지는 위치를 권취 방향(90)으로 소정량만큼 어긋나게 하여 권취하고, 가압 성형 시에 부극 시트(20)의 권취 단부(28)와 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 도 7에 도시한 바와 같은 위치로 되도록 프레스 형성한 것 이외는, 발명예 1과 동일한 방식으로 편평 권취 전극체를 제작하고 시험용 리튬 이온 2차 전지를 구축했다.
발명예 3. 권취 시에 부극 시트(20)와 정극 시트(30)가 포개지는 위치를 권취 방향(90)으로 소정량만큼 어긋나게 하여 권취하고, 가압 성형 시에 부극 시트(20)의 권취 단부(28)와 정극 시트(30)의 권취 단부(38)가 도 8에 도시한 바와 같은 위치로 되도록 프레스 형성한 것 이외는, 발명예 1과 동일한 방식으로 편평 권취 전극체를 제작하고 시험용 리튬 이온 2차 전지를 구축했다.
발명예 4. 전지에 측면 방향으로부터 소정의 하중이 인가하도록 하여 구속할 수 있도록, 시험용 전지 케이스의 양쪽 사이드에 한 쌍의 구속판을 배치한 것 이외는, 발명예 1과 동일한 방식으로 편평 권취 전극체를 제작하고 시험용 리튬 이온 2차 전지를 구축했다.
비교예. 권취 시에 정극 시트와 부극 시트가 포개지는 위치를 권취 방향으로 소정량만큼 어긋나게 하여 권취하고, 가압 성형 시에 부극 시트의 권취 단부와 정극 시트의 권취 단부가 도 10에 도시한 바와 같은 위치로 되도록 하여[즉, 부극 시트(2)의 권취 단부(4)와 정극 시트(3)의 권취 단부(5)가 동일한 라운드부(6)에 배치된다] 프레스 성형한 것 이외는, 발명예 1과 동일한 방식으로 편평 권취 전극체를 제작하고 시험용 리튬 이온 2차 전지를 구축했다.
사이클 특성 시험. 상기 제작된 시험용 전지는 충방전 사이클 시험을 수행했고, 각 전지의 용량 유지율을 평가했다. 용량 유지율은, 초기 충전 완료 후의 전지 용량을 100%로 하고, 소정 횟수의 충방전 사이클 후 충전 완료 후의 전지 용량의 비율이다. 용량 유지율이 높을수록 사이클 특성이 양호하다. 제작된 시험용 전지를 20C의 충방전 전류에서 반복적으로 충방전하고, 1000 사이클, 2000 사이클, 4000 사이클, 6000 사이클, 8000 사이클, 10000 사이클 후의 전지 용량의 변동을 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 도 9는, 표 1에 나타낸 결과를 기초로 하여 발명예와 비교예에서 얻어진 전지 용량의 변동(용량 유지율)을 나타내는 모식적인 그래프를 도시한다. 도 9에서는, 충방전 사이클수가 횡축으로 작도되고, 용량 유지율이 종축으로 작도된다.
사이클수 비교예 발명예 1,2,4 발명예 3
0 100 100 100
1,000 95.8 97.5 98.1
2,000 94.3 96.8 97.5
4,000 92 95.2 96.6
6,000 90.7 94.3 95.9
8,000 89.7 93.5 95.2
10,000 89 92.8 95
표 1 및 도 9로부터 이하와 같이, 발명예 1 내지 4에서 얻어진 측정 결과와 비교예에서 얻어진 측정 결과를 비교하면, 발명예 1 내지 4의 용량 유지율이 동일 사이클수에 있어서 비교예보다 높다는 것이 명백하다. 따라서, 발명예 1 내지 4의 전지의 충방전 사이클 특성이 개선되어, 사이클 내구로 표현되는 수명이 비교예의 전지보다 향상되었다고 말할 수 있다. 또한, 발명예 3의 전지의 용량 유지율은 발명예 1, 2, 4보다도 증가되었다는 것을 발견했다. 그러므로, 도 8에 도시한 바와 같이, 부극 시트(20)의 권취 단부(28)와 정극 시트(30)의 권취 단부(38)를 다른 (좌우의) 라운드부(14a, 14b)에 배치함으로써, 충방전 사이클 특성이 향상될 수 있다는 것을 확인했다.
본 실시예의 전지(100)가 상술한 바와 같이 전지 성능(특히, 사이클 특성)에 있어서 우수하기 때문에, 이와 같은 전지는 자동차와 같은 차량에 탑재되는 모터(전기 모터)용 전원으로서 바람직하게 사용될 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시한 조전지(200)를 전원으로서 구비하는 차량(전형적으로는 자동차, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료 전지 자동차와 같이 전기 모터를 구비하는 자동차)을 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예가 상술되었지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않고, 다양한 방법으로 변경될 수 있다. 예컨대, 상술한 제1 내지 제3 실시예에서, 부극 시트(제1 전극 시트)가 정극 시트(제2 전극 시트)에 대해서 보다 외주측에 권취되도록 배치되어 있지만, 반대의 구성도 역시 사용될 수 있다. 따라서, 정극 시트(제1 전극 시트)가 부극 시트(제2 전극 시트)에 대해서 보다 외주측에 권취되도록 배치될 수 있다. 또한, 제2 전극 시트의 권취 단부에 대해 권취 방향의 전방으로 돌출하는 제1 전극 시트의 부분은 정극과 부극 사이의 전극 반응에 기여하지 않는 시트 부분에 상당하므로, 이 부분은 전극 활물질층을 부착하지 않고 전극 집전체(코어재)만으로 구성될 수 있다. 또한, 본 실시예에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같이, 제1 및 제2 전극 시트(20, 30)의 횡방향의 단부측을 따르는 한쪽의 측테두리 부분에 전극 활물질 비형성부(26, 36)가 형성되어 있지만, 이러한 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 제1 및 제2 전극 시트(20, 30)의 길이 방향의 단부측을 따르는 한쪽의 측테두리 부분에 전극 활물질 비형성부가 형성될 수도 있다. 이 경우, 시트가 적층되어 권취될 때, 내주측에 권취되는 제2 전극 시트(30)의 전극 활물질 비형성부(전극 집전체)는 권취 방향의 하류측에 돌출하도록 배치되고, 외주측에 권취되는 제1 전극 시트(20)의 전극 활물질 비형성부(전극 집전체)는 권취 방향의 상류측에 돌출하도록 배치된다. 또한, 제2 전극 시트(30)의 전극 활물질 비형성부(전극 집전체)가 권취 코어에 권취됨에 따라, 제1 전극 시트(20)의 전극 활물질 비형성부(전극 집전체)가 제2 전극 시트(30)의 권취 단부를 감싸도록 권취될 수 있다.
본 발명의 목적을 실현하기 위한 다른 모드로서, 도 11에 도시하는 구성이 고려될 수 있다. 이 구성에서, 내측에 권취된 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 직선부(12a)에 배치된다. 외측에 권취된 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 직선부(12a)를 통과하지만, 다음의 직선부(12b)에 도달하지 않고 라운드부(14b)에 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 편평 권취 전극체에 인가된 안정적인 면압은 또한 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)의 상호 간의 배열에 의해 유지될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)가 배치된 라운드부(14b)로부터 볼 때, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는, 직선부(12a)를 2등분 했을 때의 먼 측(도면에서는 좌측: 직선부의 첫번째 절반부)의 권취 직선부(12aA)에 배치될 수 있다. 이러한 구성에 따르면, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)로부터 권취 방향의 전방으로 돌출하는 제1 전극 시트(20)의 부분의 길이는, 직선부(12a)의 절반의 길이보다 크게 할 수 있어, 안정된 조임력을 보장한다. 결과적으로, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 제1 전극 시트(20)에 의해 안정적인 조임력으로 타이트하게 권취될 수 있다. 이 구성에서, 제1 전극 시트(20)를 개재하는 세퍼레이터의 단부는 직선부(12b)에 배치된다. 도 11에 도시한 모드의 비교예가 도 12에 도시된다. 이러한 구성에 있어서, 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)가 배치된 라운드부(14b)로부터 볼 때, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는, 직선부(12a)를 2등분 했을 때의 가까운 측(도면에서는 우측)의 직선부(12aB)에 배치된다. 이러한 구성에 따르면, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)에 대해 권취 방향의 전방으로 돌출하는 제1 전극 시트(20)의 부분의 길이는 너무 짧아진다. 결과적으로, 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)를 제1 전극 시트(20)에 의해 안정적인 조임력으로 타이트하게 권취하는 것이 불가능할 수가 있다.

Claims (14)

  1. 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)를 세퍼레이터 시트(40a, 40b)를 통해 편평 형상으로 권취함으로써 얻어지고, 2개의 직선부(12a, 12b)와 2개의 라운드부(14a, 14b)로 구성되는 편평 권취 전극체(10)와,
    상기 편평 권취 전극체(10)를 수용하는 전지 케이스(50, 52)를 구비한 전지(100)이며,
    상기 제1 전극 시트(20) 및 상기 제2 전극 시트(30)는 각각 집전체의 양면에 전극 활물질층을 부착함으로써 형성되고,
    상기 제1 전극 시트(20)는, 상기 편평 권취 전극체(10)에 있어서 상기 제2 전극 시트(30)에 대해 보다 외주측에 권취되도록 배치되고,
    상기 제1 전극 시트(20)는 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)를 감싸도록 권취되고,
    상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 직선부(12a, 12b) 또는 라운드부(14a, 14b) 중 어느 한쪽을 통과하여 다음의 직선부(12a, 12b)에 도달하거나 다음의 직선부(12a, 12b)를 통과하도록 배치되며, 상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는 전극 활물질층을 포함하고, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 전극 활물질층을 포함하는, 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 상기 직선부(12a, 12b) 중 어느 한쪽에 배치되고, 상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되지 않은 다른 쪽의 직선부(12a, 12b)에 배치되는, 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 라운드부(14a, 14b) 중 어느 한쪽에 배치되고,
    상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되어 있는 라운드부(14a, 14b)를 통과하여 다음의 직선부(12a, 12b)에 배치되는, 전지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 라운드부(14a, 14b) 중 어느 한쪽에 배치되고,
    상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)가 배치되지 않은 다른 쪽의 라운드부(14a, 14b)에 배치되는, 전지.
  5. 제1 전극 시트(20)와 제2 전극 시트(30)를 세퍼레이터 시트(40a, 40b)를 통해 편평 형상으로 권취함으로써 얻어지는 편평 권취 전극체와,
    상기 편평 권취 전극체를 수용하는 전지 케이스(50, 52)를 구비하는 전지(100)이며,
    제1 라운드부(14a), 제1 직선부(12a), 제2 라운드부(14b) 및 제2 직선부(12b)가 편평 권취 전극체의 원주에 연속적으로 형성되고,
    상기 제1 전극 시트(20) 및 상기 제2 전극 시트(30)는 각각 집전체의 양면에 전극 활물질층을 부착함으로써 형성되고,
    상기 제1 전극 시트(20)는, 상기 편평 권취 전극체에 있어서 상기 제2 전극 시트(30)에 대해 보다 외주측에 권취되도록 배치되고,
    상기 제1 전극 시트(20)는 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)를 감싸도록 권취되고,
    상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 상기 제1 직선부(12a)의 첫번째 절반부(12aA)에 배치되고,
    상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는 상기 제2 라운드부(14b)에 배치되며,
    상기 제1 전극 시트(20)의 권취 단부(28)는 전극 활물질층을 포함하고, 상기 제2 전극 시트(30)의 권취 단부(38)는 전극 활물질층을 포함하는, 전지.
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1 전극 시트(20)를 개재하는 세퍼레이터 시트(40a, 40b)의 단부는 상기 제2 직선부(12b)에 배치되는, 전지
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 전지(100)를 탑재한, 차량.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 전지(100)를 단전지로서 복수개 구비하는 조전지(200)이며,
    상기 복수의 단전지는, 상기 각각의 단전지의 전지 케이스(50, 52)에 수용되는 상기 편평 권취 전극체(10)의 직선부(12a, 12b)가 서로 대향하는 방향으로 배열되고,
    상기 배열 방향으로 구속력이 인가되도록, 각 단전지의 전지 케이스(50)의 외측에 구속 부재(76)가 부착되고,
    상기 구속력에 의해 각 단전지의 상기 편평 권취 전극체(10)에 있어서의 상기 제1 전극 시트(20)의 권취 상태가 유지되는, 조전지.
  9. 제8항에 따르는 조전지를 탑재한, 차량.
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