KR101283091B1 - 리튬 이온 2차 전지 - Google Patents

Abstract

본 발명의 리튬 이온 2차 전지는, 편평형의 전극 권회체를 갖는 것이다. 정극 단자와 부극 단자는 전극 권회체에 각각 접속되어, 전지 케이스의 덮개로부터 일부분이 외부로 돌출하도록 배치되어 있다. 또한, 전극 권회체의 권회축 방향의 길이를 W, 전극 권회체의 권회축 방향에 수직 또한 편평면에 평행한 방향의 사이즈를 H, 정극 단자와 부극 단자 중 적어도 어느 한쪽에 대한, 단자와 비도포 시공부가 접속되어 있는 접속 범위 내의 덮개부로부터 가장 먼 위치와, 전극 권회체중 덮개부의 측에 배치되는 테두리 변 사이의 거리를 X로 했을 때, W, H, X의 값은, 값(X/H) 및 값(H/W)에 의해 (X/H, H/W) 면 내에서 정의되는 점이, 동일 면 내에서 (0.50, 0.70), (0.32, 0.40), (0.70, 0.40)의 3점을 연결한 삼각형의 영역 내에 위치하도록 결정되어 있는 것이다.

Description

리튬 이온 2차 전지{LITHIUM ION SECONDARY BATTERY}

본 발명은 편평하고 각형의 전극 권회체를 갖는 리튬 이온 2차 전지에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 정부(正負)의 전극 단자가 각각 전극 권회체의 집전체에, 용접에 의해서 고정되어 있는 리튬 이온 2차 전지에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들면 특허문헌 1에 기재되어 있는 것과 같이, 편평한 형상의 전극 권회체를 갖는 2차 전지가 알려져 있다. 이 전극 권회체에는, 금속박으로 이루어지는 집전체에 그 폭방향의 일부를 남겨 전극 활물질을 도포 시공한 전극판이 이용되고 있다. 그리고, 정부의 전극판과 세퍼레이터를 겹쳐서 권회함으로써, 전극 권회체가 형성되어 있다. 또한, 이 전극 권회체에서는, 정극(正極)의 집전체에 정극의 전극 단자가, 부극(負極)의 집전체에 부극의 전극 단자가, 각각 접속되어 있다. 특허문헌 1에는, 평판형상의 전극 단자를 각각의 집전체에 용접함으로써 접속된 전극 권회체가 개시되어 있다.

2차 전지를 충방전함으로써, 2차 전지의 내부에는, 어느 정도의 열이 발생한다. 이 열이 2차 전지의 내부에 모이는 것은, 전지의 전기적 성능의 저하의 원인이 되므로 바람직하지 않다. 그 때문에, 2차 전지에서는, 전극 권회체의 내부에 발생한 열이, 집전체로부터 전극 단자를 거쳐 전지의 외부로 전달되도록 되어 있다. 또한, 전지 케이스의 외부에 방열 부재 등이 배치되어 있는 2차 전지도 있다.

예를 들면, 리튬 이온 2차 전지에서는, 정극용의 집전체나 전극 단자로서 알루미늄제의 것이, 부극용의 집전체나 전극 단자로서 구리제의 것이, 각각 매우 적합하게 이용되고 있다. 그 때문에, 정극에 있어서는, 알루미늄제의 집전체와 알루미늄제의 전극 단자가 접속된다. 그 접속에는, 초음파 용접이 많이 사용되고 있다. 또한, 부극에서는, 구리제의 집전체와 구리제의 전극 단자가 접속된다. 따라서, 부극의 접속에는, 저항 용접이 많이 사용되고 있다. 전지 내부에서 발생한 열은 이러한 용접 개소를 통해 전극 단자로 전달된다.

일본 특허 공개 제 2009-026705 호 공보

그러나, 상기와 같이 되어 있어도, 2차 전지의 내부에 열이 모이기 쉽다는 문제점이 있었다. 그 원인으로서, 전지의 내부로부터 외부로의 전열 경로중, 용접 개소의 면적이 그다지 크지 않은 것을 들 수 있다. 그러나, 용접 개소의 면적을 보다 크게 하는 것은 전지의 공간 절약화 등에 반하는 것이므로, 별로 적절하지 않다. 그 때문에, 용접 면적을 크게 하는 일이 없이, 전극 권회체의 내부에서 발생하는 열을 효율적으로 방출했으면 하는 요망이 있었다.

본 발명은 전술한 종래의 2차 전지가 갖는 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것이다. 즉, 그 과제로 하는 것은, 집전체와 전극 단자가 용접에 의해서 접속되어 있는 것으로서, 전극 권회체의 열을 효율적으로 전극 단자에 전달할 수 있는 리튬 이온 2차 전지를 제공하는 것에 있다.

이 과제의 해결을 목적으로 해서 이루어진 본 발명의 일 실시형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지는, 정극 집전체에 정극 합제층을 부분적으로 도포 시공해서 이루어지는 동시에, 정극 합제층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 비도포 시공부를 일단부 측에 갖고, 그 나머지의 부분이, 정극 합제층이 도포 시공되어 있는 정극 도포 시공부인 정극판과, 부극 집전체에 부극 합제층을 부분적으로 도포 시공해서 이루어지는 동시에, 부극 합제층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 비도포 시공부를 일단부 측에 갖고, 그 나머지의 부분이 부극 합제층이 도포 시공되어 있는 부극 도포 시공부인 부극판과, 정극판과 부극판을 절연하는 세퍼레이터를, 정극 비도포 시공부와 부극 비도포 시공부가 서로 반대방향으로 돌출하도록 겹쳐서, 편평형상으로 권회해서 이루어지는 전극 권회체를 구비하고, 전극 권회체를 전해액과 함께 전지 케이스에 봉입해서 이루어지는 리튬 이온 2차 전지에 있어서, 정극 비도포 시공부에 접속되어 있는 정극 단자와, 부극 비도포 시공부에 접속되어 있는 부극 단자를 갖고, 전지 케이스는, 일면이 덮개부이고, 덮개부 이외의 면 중 2면이 다른 면보다 대면적의 편평면을 이루는 편평각형의 것이며, 정극 단자와 부극 단자는, 그 일부분이 상기 덮개부를 관통해서 외부로 돌출하도록 배치되어 있고, 전극 권회체의 권회축 방향의 길이를 W, 전극 권회체의 권회축 방향에 수직이고 또한 편평면에 평행한 방향의 사이즈를 H, 정극 단자와 부극 단자 중 적어도 어느 한쪽에 대한, 단자와 비도포 시공부가 접속되어 있는 접속 범위 내의 덮개부로부터 가장 먼 위치와, 전극 권회체 중 덮개부의 측에 배치되는 테두리 변 사이의 거리를 X로 했을 때, 상기 W, H, X의 값은, 값(X/H) 및 값(H/W)에 의해 (X/H, H/W) 면 내에서 정의되는 점이, 동일 면 내에서 (0.50, 0.70), (0.32, 0.40), (0.70, 0.40)의 3점을 연결한 삼각형의 영역 내에 위치하도록 결정되어 있는 것이다.

상술한 일 실시형태에 있어서 리튬 이온 2차 전지에 의하면, 편평형상으로 권회된 전극 권회체의 크기와, 그 전극 권회체에 접속되어 있는 정극 단자 또는 부극 단자의 접속 위치가, 상술한 바와 같이 결정되어 있다. 값(X/H) 및 값(H/W)이 이 삼각형의 영역내에 위치하도록, W, H, X의 값을 결정하면, 전극 권회체에 발생한 열을 효율적으로 외부로 배출할 수 있는 리튬 이온 2차 전지를 얻을 수 있는 것을 발견하였다. 따라서, 상술한 일 실시형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지에 의하면, 효율적으로 방열할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서는, 전지 용량이 3~30Ah이며, 또한 X/H가 0.3~0.4 또는 0.6~0.7이며, 높이 H가 40㎜≤H≤90㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서는, 전지 용량이 3~30Ah이며, 또한 X/H가 0.4~0.6이며, 높이 H가 45㎜≤H≤120㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에는, 높이 H가 45㎜≤H≤90㎜의 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 일 실시형태에서는, 정극 단자 및 정극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 것이며, 부극 단자 및 부극 집전체는 구리 또는 구리 합금제의 것이며, 정극 단자와 정극 비도포 시공부와의 접속은 초음파 용접에 의한 것이며, 부극 단자와 부극 비도포 시공부와의 접속은 저항 용접에 의한 것인 것이 바람직하다.

본 발명의 상기 형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지에 의하면, 집전체와 전극 단자가 용접에 의해서 접속되어 있는 것이며, 전극 권회체의 열을 효율적으로 전극 단자에 전달할 수 있다.

도 1은 본 실시형태의 2차 전지를 나타내는 개략 사시도.
도 2는 본 실시형태의 권회체를 나타내는 설명도.
도 3은 용접 깊이와 종횡비의 허용 범위를 나타내는 그래프.

이하, 본 발명을 구체화한 최선의 형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 본 실시형태는 편평하고 각형의 리튬 이온 2차 전지에 본 발명을 적용한 것이다.

본 실시형태의 2차 전지(10)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 편평하고 각형의 전지 케이스(11)를 갖는 것이다. 그리고, 전지 케이스(11)는 대략 판형상의 덮개(12)와 케이스 본체(13)가 용접되어 이루어진 것이다. 덮개(12)에는, 도면중 상면으로부터 돌출하여, 정극 단자(14)와 부극 단자(15)가 장착되어 있다. 케이스 본체(13)에는, 발전 요소(16)가 수납되어 있다. 정극 단자(14)와 부극 단자(15)는, 케이스 본체(13)의 내부에 있어서, 각각 발전 요소(16)에 접속되어 있다. 또한, 덮개(12)에는, 양극 단자(14, 15)의 사이에 안전 밸브(18)와 주액구(19)가 설치되어 있다.

본 실시형태의 발전 요소(16)에는, 도 2에 도시하는 권회체(20)와 전해액이 포함되어 있다. 본 실시형태의 권회체(20)는 띠형상의 전극판을 전체적으로 편평형상으로 되도록 권회해서 이루어지는 권회체이다. 권회의 축은 도면에서 좌우 방향의 선 또는 면이다. 전극판은 띠형상의 금속박에 대해서 폭방향(도면중 좌우 방향)의 일단부측을 남겨서 전극 활물질을 도포 시공한 것이다. 그리고, 권회체(20)는 정극의 전극판과 부극의 전극판이 그 도포 시공 범위끼리를 겹쳐서 배치되고, 세퍼레이터를 사이에 끼워서 권회됨으로써 형성되어 있다.

본 실시형태의 권회체(20)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 전극판의 미도포 시공 부분이 폭방향에 대해 정부(正負)에서 반대 측으로 비어져나오도록 겹쳐져 있다. 그리고, 그 미도포 시공부가 각각의 극의 집전부로 되어 있다. 즉, 권회체(20)는 도면중 좌우 방향에 대해 중앙 부분의 도포 시공부(21), 우측의 정극 집전부(22), 좌측의 부극 집전부(23)를 갖고 있다.

그리고, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극 단자(14)는 정극 집전부(22)에, 부극 단자(15)는 부극 집전부(23)에 각각 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 정극 단자(14)는 용접 개소(25)에 초음파 용접에 의해서 용접되어 있다. 부극 단자(15)는 용접 개소(26)에 저항 용접에 의해서 용접되어 있다. 또한, 도면에서는, 용접 개소(25) 및 용접 개소(26)의 용접 영역의 범위인 접속 범위를 해칭으로 도시하고 있다.

그 때문에, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극 단자(14)의 용접 개소(25)는 부극 단자(15)의 용접 개소(26)와 비교해서 대면적의 것이다. 본 실시형태에서는, 양 용접 개소(25, 26)는 단자의 전지 케이스(11)로부터의 돌출단부에서 먼 측의 단부(도면중에서 하단부)의 위치가 거의 동일한 높이로 되도록 위치결정되어 있다. 즉, 용접 개소(25)의 하단부와 권회체(20)의 상변 사이의 거리는, 용접 개소(26)의 하단부와 권회체(20)의 상변과의 사이의 거리와 동등한 거리이다. 이하에서는, 이 거리를 용접 깊이 X라고 한다. 또한, 이 도면에 도시되어 있는 면은 본 실시형태의 권회체(20)중 다른 면과 비교해서 대면적의 면이며, 폭(W) x 높이(H)의 대략 사각형상이다. 그리고, 폭(W) 중 도포 시공부(21)의 범위가 폭 Z이다.

본 발명자는, 이 용접 깊이(X), 권회체(20)의 폭(W), 권회체(20)의 높이(H)의 관계가 전극 단자로부터의 방열성에 중요한 역할을 하고 있는 것을 발견하였다. 그리고, 권회체(20)의 종횡비(H/W)와 권회체(20)의 높이(H)에 대한 전극 단자의 용접 깊이(X)의 비(X/H)가 모두 0.5에 가까운 것일수록, 방열성이 우수한 것을 알았다. 또한, 본 발명자는, 실험에 의해서, X/H, H/W가 모두 각각 미리 결정한 범위 내인 경우에 한해서, 2차 전지(10)의 방열성이 허용 범위 내의 것으로 되는 것을 발견했다.

다음에, 이 실험의 내용에 대해 설명한다. 이 실험을 위해서, 본 발명자는 권회체(20)의 종횡비(H/W)나 권회체(20)의 높이(H)에 대한 전극 단자의 용접 깊이(X)의 비(X/H)를 다양하게 바꾸어, 복수개의 2차 전지를 제조했다. 단, 각 2차 전지에 있어서, 정부의 전극판의 각각의 재질, 전지 용량, 전해액의 재질, 정부의 전극 단자의 재질이나 크기, 정부의 전극 단자의 각각의 접속 방법 등은 모두 동일한 것으로 했다. 구체적으로는, 본 발명자는 이하의 조건으로 각 2차 전지를 제조했다.

각 2차 전지에 사용된 정극의 전극판은, LiNi_{0 .33}Co_{0 .33}Mn_{0 .33}O₂에 도전재나 결착재를 혼합한 도포 시공재를 알루미늄박에 도포 시공함으로써 제조된 것이다. 부극의 전극판은, 흑연을 주체로 해서, 증점재나 결착재를 혼합한 도포 시공재를, 동박에 도포 시공함으로써 제조된 것이다. 또한, 각 2차 전지의 전해액은, 에틸렌카보네이트(EC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 디메틸카보네이트(DMC)의 혼합 용매에 LiPF₆를 용해시킨 것이다.

또한, 각 2차 전지에 사용된 정극 단자(14)는 알루미늄제의 부재이다. 정극 단자(14)는 초음파 용접에 의해서 권회체(20)의 정극 집전부(22)에 접속되고, 그 용접 개소(25)의 면적은 50㎟이었다. 각 2차 전지에 사용된 부극 단자(15)는 강제의 부재이다. 부극 단자(15)는 저항 용접에 의해서 권회체(20)의 부극 집전부(23)에 접속되고, 그 용접 개소(26)의 면적은 20㎟였다.

또한, 본 발명자는, 세퍼레이터로서 폴리프로필렌(PP)/폴리에틸렌(PE)/PP의 3층 세퍼레이터와, PE의 단층 세퍼레이터를 준비했다. 이들 세퍼레이터는 모두 수축 개시 온도가 150℃ 정도의 것이다. 후술하는 실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 8은 PP/PE/PP의 3층 세퍼레이터를 사용해 제조한 2차 전지에 대해 실험한 결과이다. 또한, 실시예 8 내지 10 및 비교예 9 내지 11은 PE의 단층 세퍼레이터를 사용한 2차 전지의 결과이다. 또한, 실험에서는, 이 세퍼레이터의 종류가 다른 2차 전지의 사이에서, 방열성에 대해 유위(有爲)한 차이는 없었다.

또한, 본 발명자는 각 2차 전지의 전지 용량이 모두 4Ah로 되도록, 정부의 전극판의 전체의 면적을 결정했다. 또한, 권회체(20)의 H x W의 값이 모두 동일한 값이 되도록, H와 W의 세트를 결정했다. 따라서, 이 실험에서 제조된 각 2차 전지의 권회체(20)의 두께는 모두 동일한 것이다. 또한, 각 2차 전지의 권회체(20)에 있어서, 그 폭(W)과 도포 시공부(21)의 폭(Z)의 크기의 관계는 Z/W=0.72이다. 그리고 이 실험에서는, 본 발명자는 후술하는 표에 나타내는 바와 같이, X/H와 H/W가 다양한 값이 되도록, X, H, W를 변화시켜서, 복수의 2차 전지를 제조했다.

그리고, 본 발명자는, 제조한 각 2차 전지에 대해서, 과충전 상태까지의 충전을 행하고, 그 후의 전지 상태를 조사했다. 리튬 이온 2차 전지에서는 충방전에 의해서 내부에 열이 발생하는 것을 알고 있다. 특히, 과충전 상태까지 충전함으로써, 전지 내부는 통상의 사용시보다 고온으로 된다. 실험 대상의 2차 전지가 적절한 방열성을 갖고 있지 않은 경우는, 이 열이 전지의 내부에 모임으로써 세퍼레이터의 수축 등이 발생한다. 세퍼레이터가 수축하면, 그 개소에 있어서 정부의 전극판 사이의 절연 불량이 발생한다. 따라서, 방열성이 양호하지 않은 2차 전지에서는, 과충전 상태까지의 충전에 의해 전지 용량이 저하한다. 그 때문에, 과충전 상태로 한 다음에 2차 전지의 방전 전압을 측정함으로써, 세퍼레이터의 수축이 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.

여기에서, 본 발명자는 제조한 각 2차 전지에 대해서 이하의 실험을 행했다. 본 발명자는 제조한 2차 전지를 각각 환경 온도 60℃에 있어서 전류 55A로, 상한 전압 10V까지 출력할 수 있는 충전 장치에 의해서 충전했다. 이 상한 전압은, 이 2차 전지의 적정한 만충전 전압을 상회하고 있다. 그 때문에, 이 충전 장치에 의한 충전을 계속하면, 2차 전지는 과충전 상태로 된다. 또한, 이 실험으로 제조한 2차 전지는 정격 전압이 3.5V의 것이다.

그리고, 본 발명자는 그 충전 장치에 의한 충전을 60분간 행한 후에, 2차 전지를 충전 장치로부터 분리하고, 2차 전지의 출력 전압을 측정했다. 방열성이 양호한 2차 전지에서는, 충전 장치로부터 분리한 후의 출력 전압이 3.5V 이상으로 된다. 이들이 이하의 표 1에 나탄낸 실시예 1~10이다. 한편, 방열성이 양호하지 않은 2차 전지의 출력 전압은 양호한 것보다 작고, 예를 들면 2.5V 이하로 된다. 이들이 표 2에 나타낸 비교예 1~11이다.

이 실험의 결과는, 위의 표 1, 2 및 도 3의 그래프에 나타내는 것이다. 표 1, 2에 있어서, 가장 우측의 란에 나타낸 「과충전 시험 후의 전압(V)」이, 전술한 출력 전압이다. 이것이 3.5V 이상이었던 것은, 방열성이 양호한 2차 전지라고 판단할 수 있다. 실시예 1 내지 10은 양호하였다. 또한, 「과충전 시험 후의 전압(V)」이 2.5V 이하였던 것은 방열성이 양호하지 않은 2차 전지이다. 비교예 1 내지 11은 양호하지 않았다.

도 3의 그래프는 횡축에 용접 위치 비율(X/H), 종축에 종횡비(H/W)를 취하고, 각 실시예 및 비교예의 (X/H, H/W)의 위치를 그래프화한 것이다. 실시예 1 내지 10은 도면중에서는 원으로 표시되어 있다. 비교예 1 내지 11은 도면중에서 사각형으로 표시되어 있다. 또한, 도면중의 마크에 병기한 번호는 상기의 표 1, 2에 기재한 예 번호에 대응하고 있다. 이 그래프로부터 알 수 있듯이, 양호한 방열성을 가지는 2차 전지의 점(X/H, H/W)은 그래프 내에서, 점 P(0.50, 0.70), 점 Q(0.32. 0.40), 점 R(0.70. 0.40)의 3점을 연결한 삼각형의 영역내에 분포하고 있었다. 특히, 이 3개의 정점에도, 양호한 2차 전지의 점(X/H, H/W)이 있었다. 즉, 양호한 2차 전지의 어느 것에 대해서도, 용접 깊이 비율(X/H)은 0.32 이상 0.70 이하의 범위 내이었다.

또한, 본 발명자는, 점(X/H, H/W)이 전술한 삼각형의 각 정점의 점 P 또는 점 Q 또는 점 R이며, 전술한 실시예와는 높이(H)를 바꾼 몇개의 2차 전지를 제조했다. 이러한 각 2차 전지에 있어서도, 그 전지 용량이 4Ah가 되도록 했다. 따라서, 전술한 실시예와는 권회체(20)의 H x W의 값이 다르기 때문에, 권회 두께가 상이한 것으로 되어 있다. 이들 이외의 파라미터나 부재의 재질은 전술한 실시예와 동일한 것으로 했다. 높이(H)의 값을 30 내지 130㎜의 범위 내에서 바꾸어 제조한 2차 전지에 있어서, 동일한 실험을 행했다. 이 실험의 결과를 이하의 표 3에 나타낸다.

표 3의 좌측란에 기재한 P, Q, R은 전술한 각 점에 상당하는 형상을 나타낸다. 구체적으로는 이하의 것이다.

「P」 : (X/H, H/W) = (0.50, 0.70) 실시예 3, 8과 동일함

「Q」 : (X/H, H/W) = (0.32, 0.40) 실시예 5, 10과 동일함

「R」 : (X/H, H/W) = (0.70, 0.40) 실시예 4, 9와 동일함

또한, 표 3중의 「전압(V)」은 표 1, 2의 「과충전 시험 후의 전압(V)」과 동일 의미이다.

표 1, 2의 실험과 마찬가지로, 이 표 3에 있어서도, 전압(V)이 3.5V 이상의 것은 양호한 2차 전지이다. 따라서, 이 표 3으로부터 알 수 있듯이, 각각 높이(H)가 이하의 범위 내인 2차 전지는 방열성이 양호한 것이었다.

형상 P 45≤H≤120 (㎜)

형상 Q 40≤H≤90 (㎜)

형상 R 40≤H≤90 (㎜)

따라서, 본 발명은, 전지 용량이 4Ah의 2차 전지의 경우에서는, 적어도 권회체(20)의 높이(H)(㎜)가 40≤H≤120의 범위 내인 것이 요구된다. 또한, 높이(H)(㎜)가 45≤H≤90의 범위 내이면 어떠한 형상이라도 효과를 얻을 수 있는 것을 알았다. 또한, 이 표에서 데이터를 나타내는 실험은 전지 용량이 4Ah인 2차 전지의 것만이지만, 전지 용량이 3 내지 30Ah의 범위 내의 2차 전지이면, 동일한 경향을 나타내는 것을 확인했다. 또한, 전술한 각 점(P, Q, R)을 중심으로하여 X/H를 0.1 정도 전후로 해도, 동일한 경향이 있는 것을 확인했다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명의 2차 전지(10)에 의하면, (X/H, H/W)의 값이 점(P)(0.50, 0.70), 점(Q)(0.32, 0.40), 점(R)(0.70, 0.40)의 3점 및 이것들을 각각 연결한 선분으로 둘러싸이는 범위 내가 되도록, 권회체(20)의 외형이 설정되어 있다. 따라서, 과충전 등에 의해 내부에서 열이 발생해도, 정부의 전극 단자를 통해 적절히 방열된다. 즉, 방열성이 우수하다. 따라서, 세퍼레이터의 수축이나 용융에 의한 단락이 발생할 우려는 없다. 따라서, 집전체와 전극 단자가 용접에 의해서 접속되어 있는 것이며, 전극 권회체의 열을 효율적으로 전극 단자에 전달할 수 있는 2차 전지로 되어 있다.

또한, 본 실시형태는 단순한 예시에 지나지 않으며, 본 발명을 전혀 한정하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 당연히 그 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 개량, 변형이 가능하다.

10 : 2차 전지
11 : 전지 케이스
12 : 덮개
14 : 정극 단자
15 : 부극 단자
20 : 권회체
22 : 정극 집전부
23 : 부극 집전부
25 : 용접 개소
26 : 용접 개소

Claims (5)

1. 정극 집전체에 정극 합제층을 부분적으로 도포 시공해서 이루어지는 동시에, 정극 합제층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 비도포 시공부를 일단부 측에 갖고, 그 나머지의 부분이, 정극 합제층이 도포 시공되어 있는 정극 도포 시공부인 정극판과, 부극 집전체에 부극 합제층을 부분적으로 도포 시공해서 이루어지는 동시에, 부극 합제층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 비도포 시공부를 일단부 측에 갖고, 그 나머지의 부분이 부극 합제층이 도포 시공되어 있는 부극 도포 시공부인 부극판과, 상기 정극판과 상기 부극판을 절연하는 세퍼레이터를, 상기 정극 비도포 시공부와 상기 부극 비도포 시공부가 서로 반대방향으로 돌출하도록 겹쳐, 편평형상으로 권회해서 이루어지는 전극 권회체를 구비하고, 상기 전극 권회체를 전해액과 함께 전지 케이스에 봉입해서 이루어지는 리튬 이온 2차 전지에 있어서,
   상기 정극 비도포 시공부에 접속되어 있는 정극 단자와,
   상기 부극 비도포 시공부에 접속되어 있는 부극 단자를 갖고,
   상기 전지 케이스는, 일면이 덮개부이고, 상기 덮개부 이외의 면 중 2면이 다른 면보다 대면적의 편평면을 이루는 편평각형의 것이며,
   상기 정극 단자와 상기 부극 단자는, 그 일부분이 상기 덮개부를 관통해서 외부로 돌출하도록 배치되어 있고,
   상기 전극 권회체의 권회축 방향의 길이를 W,
   상기 전극 권회체의 권회축 방향에 수직이고 또한 상기 편평면에 평행한 방향의 사이즈를 H,
   상기 정극 단자와 상기 부극 단자 중 적어도 어느 한쪽에 대한, 단자와 비도포 시공부가 접속되어 있는 접속 범위 내의 상기 덮개부로부터 가장 먼 위치와, 상기 전극 권회체중 상기 덮개부의 측에 배치되는 테두리 변 사이의 거리를 X로 했을 때,
   상기 W, H, X의 값은, 값(X/H) 및 값(H/W)에 의해 (X/H, H/W) 면 내에서 정의되는 점이, 동일 면 내에서 (0.50, 0.70), (0.32, 0.40), (0.70, 0.40)의 3점을 연결한 삼각형의 영역 내에 위치하도록 결정되어 있는 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 2차 전지.
2. 제1항에 있어서, 전지 용량이 3~30Ah이며, 또한 X/H가 0.3~0.4 또는 0.6~0.7이며, 높이(H)가 40㎜≤H≤90㎜의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 2차 전지.
3. 제1항에 있어서, 전지 용량이 3~30Ah이며, 또한 X/H가 0.4~0. 6이며, 높이(H)가 45㎜≤H≤120㎜의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 2차 전지.
4. 제1항에 있어서, 높이(H)가 45㎜≤H≤90㎜의 범위 내인 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 2차 전지.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정극 단자 및 상기 정극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 것이며,
   상기 부극 단자 및 상기 부극 집전체는 구리 또는 구리 합금제의 것이며,
   상기 정극 단자와 상기 정극 비도포 시공부의 접속은 초음파 용접에 의한 것이며,
   상기 부극 단자와 상기 부극 비도포 시공부의 접속은 저항 용접에 의한 것인 것을 특징으로 하는, 리튬 이온 2차 전지.

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