KR101348562B1 - 적층형 전지의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고 적층한 적층체로부터 인출된 복수의 정극 집전탭 및 복수의 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접합되는 적층형 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 각각의 복수매를 겹쳐 일괄적으로 접합 가능한 매수 및 접합 조건을 미리 결정하는 공정과, 상기 접합 가능 매수를 넘지 않는 매수를 겹침으로써 동시에 접합 가능한 하나의 군을 형성하여, 각 군의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 접합 위치를, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 면내에서의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭 인출 방향, 또는 이 방향에 대하여 수직한 방향으로 어긋나게 하여 상기 각 군마다의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 일괄하고, 상기 접합 조건으로 접합하는 공정을 가지는 적층형 전지의 제조 방법이다.

Description

적층형 전지의 제조방법{METHOD FOR PRODUCTION OF STACKED BATTERY}
본 발명은, 적층형 전지의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 정극 및 부극의 복수매의 집전용 탭을 병렬 접속한 적층형 리튬 이온 배터리의 제조에 적합한 적층형 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
근년, 휴대 전화나 디지털 카메라 등의 휴대 기기용 전원으로서 고용량화, 소형화의 요구에 따라, 리튬 이온 배터리가 이용되고 있다. 또, 전기 자전거나 전동 공구의 전원으로서, 높은 에너지 밀도이며, 메모리 효과가 없는 리튬 이온 배터리가 이용되고 있다. 이러한 휴대 기기 혹은 전원에 대해서는, 소형화가 요구되어 그에 따라 리튬 이온 배터리도 소형화, 박형화의 설계가 요구되고 있다.
또, 복수의 평판 모양의 정극 전극 및 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 적층하고, 각각 접속한 집전용 탭을 병렬에 접속하rh, 전지의 에너지 밀도 측면으로서도 유리한 필름상 외장재를 이용하는 적층형 리튬 이온 배터리가 사용되고 있다.
도 13 a, 13 b는, 종래의 적층형 리튬 이온 배터리의 필름상 외장재에 의하여 피복하기 전 상태를 설명하는 도면이다.
도 13 a는, 적층체 형성 후의 사시도, 도 13 b는 집전탭과 리드 단자의 용접 후의 상태를 설명하는 사시도이다.
적층형 리튬 이온 전지는 복수매의 정극 전극(4)으로 부극 전극(6)이 세퍼레이터(5)를 통하여 대향하고, 도 13 a에 나타낸 바와 같이 평판 모양으로 적층 배치되고, 전지 요소가 되는 적층체(2)를 형성하고 있다.
또, 도 13 b에 나타낸 바와 같이, 정극 집전탭(7) 및 부극 집전탭(8)과 정극 리드 단자(11) 및 부극 리드 단자(12)는, 각각의 접합부(11,12)로 접합되어 있다. 이들은, 필름상 외장재(도시하지 않음)를 이용하여 외장되어 있다.
통상적으로, 정극 집전탭(4) 및 부극 집전탭(6)과 정극 리드 단자(9) 및 부극 리드 단자(10)의 접합은 초음파 용접에 의하여 행해진다. 초음파 용접에서는 모루(anvil)와 용접 팁으로 끼워넣고 가압하면서 용접한다. 집전탭과 리드 단자의 접속에서는, 집전탭의 매수에 의하여 초음파 용접의 조건이 달라지며, 집전탭의 매수를 변화시킬 때마다 각 용접 장치의 최적 조건을 구할 필요가 있었다. 또, 적층형 리튬 이온 배터리의 경우, 집전탭은 한 장의 두께가 수㎛로부터 수십㎛로 얇고, 집전탭의 매수 증가에 따라 용접 에너지가 커지면, 용접시에 집전탭이 끊어질 가능성이 있고, 다수의 탭을 일괄적으로 접합하는 경우에는 집전탭은 끊어지기 쉬워지는 문제가 있다.
또, 복수의 리드를 집전체로 접속한 전지가 일본국 특허 공개 평9－213299호에 제안되어 있다. 이 전지에서는, 집전단자에 리드를 접속하는 적어도 3개의 접속면을 형성하여, 각 접속면에 전극판 리드를 접속시킴으로써, 리드를 무리하게 접어 구부림에 의한 전극판 파손을 방지하는 것이 개시되어 있다.
종래의 적층형 리튬 이온 배터리에 대해서는, 정극과 부극의 집전탭을 리드 단자에 용접하는 경우에는, 용접하는 집전탭의 매수마다 최적인 용접 조건이 필요하므로, 집전탭의 매수가 변화할 때마다 최적 조건을 구할 필요가 있었다. 또, 1매가 수㎛로부터 수십㎛로 얇은 집전탭에는 초음파 용접 등의 용접에 견딜 수 있는 강도에 한계가 있다고 생각되고, 집전탭의 매수 증가에 따라, 용접시, 특히 최단부의 집전탭이 끊어질 가능성이 높아지는 문제가 있었다.
본 발명은, 집전탭을 안정적으로 용접할 수 있는 적층형 전지의 제조 방법을 제공한다. 즉, 적층하는 집전탭의 매수가 증가했을 경우에도 그때마다 용접의 최적 조건을 검토할 필요가 없고, 또, 용접 시에 집전탭이 끊어지는 일 없고, 집전탭의 매수가 증가했을 경우에도 안정적으로 용접을 실시할 수 있는 적층형 전지의 제조 방법을 제공한다. 또, 적층체를 구성하는 정극 전극 혹은 부극 전극의 적층수가 다른 다종류의 적층형 전지에 대하여, 얇은 대상(帶狀)의 정극 집전탭, 혹은 부극 집전탭의 리드 단자에 관한 용접 조건을 변화시키지 않고 , 적층체의 적층수를 증가할 수 있는 적층형 전지의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 발명은, 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고 적층한 적층체로부터 인출된 복수의 정극 집전탭 및 복수의 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접합된 적층형 전지의 제조 방법이며, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 각각의 복수매를 겹치고 일괄적으로 접합이 가능한 매수 및 접합 조건을 미리 결정하는 공정과, 상기 접합 가능한 매수를 넘지 않는 매수를 겹치는 것과 동시에 접합 가능한 하나의 군을 형성하여, 각 군의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 접합 위치를, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 면내에서의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭 인출 방향, 또는 이 방향에 대하여 수직한 방향으로 어긋나게 함으로써, 상기 각 군마다의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 일괄적으로, 상기 접합 조건으로 접합하는 공정을 가지는 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제1 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 적층한 적층체로부터 인출된 정극 집전탭 및 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접속될 때, 이미 확립된 조건으로 용접 가능한 적층 매수마다, 혹은 용접 가능 매수보다 적은 적층 매수마다 하나의 군으로서, 각 군 마다 집전탭의 위치를 세로 또는 가로로 어긋나게 함으로써, 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자에 접속되는 집전탭의 매수가 증가해도, 각 군마다 이미 확립된 용접 조건과 동일하게 접속할 수 있다.
제2 발명은, 상기 하나의 군을 형성하는 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 적층 매수는, 각각의 재질 및 형상에 따라, 정극 집전탭과 부극 집전탭에서는 개별적으로 결정되는 상기 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉 제2 발명의 적층형 전지의 제조 방법으로서는, 이미 확립된 용접 조건으로 용접 가능한 적층 매수마다, 혹은 그보다 적은 적층 매수마다 하나의 군으로서, 각 군마다 집전탭의 위치를 어긋나게 하여 적층체를 형성하는 공정에 있어서, 각 군의 집전탭은 2개 이상의 임의의 매수로 할 수 있다. 또, 각각의 군의 위치를 어긋나게 함으로써 이미 결정할 수 있던 용접 에너지 등의 용접 조건으로 접속할 수 있다.
또, 정극 집전탭과 부극 집전탭의 용접에 필요한 에너지가 다른 경우, 혹은 집전탭의 두께, 폭 등이 달라 용접 조건이 다른 경우에는, 군을 구성하는 집전탭의 매수를 정극과 부극에서 임의로 변경할 수 있다.
또, 제3 발명은, 정극 집전탭 또는 부극 집전탭은, 적층체의 적층 방향에 대하여 한 장마다 또는 복수매마다 인출한 것 중에서 하나의 군을 형성하는 상기 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제3 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 집전탭의 적층 매수가 소정 적층 매수보다 적은 적층 매수로 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 군을 형성한 것이며, 적층체의 인접하는 정극 전극 혹은 부극 전극으로부터 순차적으로, 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 인출하여 연속적으로 적층한 것이 아니고, 한 장 또는 복수매 마다 하나의 군으로서 각 군마다 집전탭의 위치를 어긋나게 한 것이다. 그 결과, 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자가 적층체에 대하여 경사 방향으로 쉽게 기울어지지 않도록 할 수 있다.
제4 발명은, 각 군을 형성하는 정극 집전탭 또는 부극전극탭의 인출 방향과 수직 방향의 위치를 어긋나게 하지 않고, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자와의 접합부는, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 면상에 있는 상기 적층체로부터의 거리가 다른 위치에 배치한 것이며, 상기 적층체로부터의 거리가 가까운 쪽으로부터 먼 쪽에 향하여, 정극 리드 단자면 또는 부극 리드 단자면에 가까운 정극 집전탭군 또는 부극 집전탭군의 순서로 접합하는 상기 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제4 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 적층체로부터 인출된 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 군마다의 위치를 적층체로부터의 인출 방향으로는 어긋나지 않고, 집전탭의 길이를 변화시키고 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 동일 면의 다른 위치로 적층체에 가까운 쪽으로부터 먼 쪽에 향하여 순서대로 접속하는 것이다.
제5 발명은, 각 군을 형성하는 정극 집전탭 또는 부극 전극 탭의 인출 방향과 수직 방향의 위치를 어긋나지 않고, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 양면에 정극 집전탭 또는 부극 전극탭과의 접합부를 배치하여, 각 접합부의 정극 리드 단자면 또는 부극 리드 단자면으로의 투영부가 서로 겹치지 않게 함과 동시에, 상기 적층체에 가까운 쪽의 접합부로부터 표리 교대로 접속하는 상기 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제5 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 집전탭의 군의 위치를 탭의 인출 방향에 대하여 수직한 방향으로 어긋나지지 않고 집전탭의 길이를 변화시킴으로써 세로 방향의 다른 위치에 접속하는 공정에 있어서, 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자의 위치를 적층체의 높이 방향의 중심이 되기 위하여, 리드 단자의 표리 양면에 적층체에 가까운 쪽으로부터 표리 교대로 접속하는 제조 방법이다.
제6 발명은, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자에 형성되는 접합부는, 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 인출 방향에 대하여 수직한 방향으로 복수개 형성된 것이며, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 적층체의 측면 폭과 전지 외면의 폭이 동일한 상기 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제6 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 정극 집전탭 및 부극 집전탭이 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접속되는 공정에 있어서, 집전탭을 용접하는 폭에 맞추고 리드 단자의 폭을 펼침으로써, 보다 대전류를 흘릴 수 있는 리드 단자 단면적을 얻을 수 있다.
제7 발명은, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자에 형성되는 접합부는, 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 인출 방향에 대하여 수직한 방향으로 복수개 형성된 것이며, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 적층체 측면의 폭과 전지 외면의 폭을, 적층체의 측면 폭을 크게 한, T자형, 비대칭인 T자형, 또는 L자형인 상기의 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제7 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 정극 집전탭 및 부극 집전탭이 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접속되는 공정에 있어서, 집전탭을 용접하는 폭에 맞추고, 리드 단자의 폭을 펼친 것이다.
대전류를 흘릴 필요가 없는 용도로 사용할 경우는, 리드 단자의 필름상 외장재에 있어서 열용착부의 투영부 길이를 작게 함으로써, 밀봉(封口)부의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또, 필름상 외장재의 리드 단자의 인출 위치에 따라, 리드 단자의 형상은, T자형이나 L자형, 혹은 리드 단자 중심으로부터 외형폭 방향의 끝부분까지의 길이가 좌우 비대칭인 것 등으로 할 수 있다.
제8 발명은, 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고 적층한 적층체로부터 인출된 복수의 정극 집전탭 및 복수의 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접합되어 접속되는 적층형 전지의 제조 방법이며, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 각각에 대하여 복수매를 겹치고 접합 가능한 최대 중복 매수 및 접합 조건을 미리 결정하는 공정과 상기 적층체로부터 인출된 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 한 매씩, 혹은 복수매씩 상하 집전탭의 일부가 겹치도 록 위치를 어긋나게 하여, 상기 집전탭이 가장 많이 겹치는 부분에서의 집전탭의 매수가 상기 최대 매수를 넘지 않도록 어긋남 양을 정하고 형성한 적어도 하나의 군의 정극 집전탭 또는 적어도 하나의 군의 부극 집전탭의 중복부 마다의 접합 조건에 따라 접합하는 적층형 전지의 제조 방법이다.
즉, 제8 발명의 적층형 전지의 제조 방법에서는, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 위치를 어긋나게 하여 적층체를 형성하는 공정에 있어서, 적층체로부터 인출되는 집전탭을 한 매씩 혹은 복수매씩 상하의 집전탭이 겹치도록 조금씩 위치를 어긋나게 하여, 상기 집전탭의 중복 매수가 가장 많아지는 부분의 적층 매수가, 미리 설정된 접합 조건으로 용접 가능한 적층 매수를 넘지 않는 범위에서 어긋나도록 한것이다.
본 발명에 의하면, 정극 집전탭 및 부극 집전탭은 집전탭의 매수와 관계없이, 안정적으로 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자에 용접 접속할 수 있고 집전탭의 손상도 없고, 또 신뢰성을 해치는 일 없이 적층형 전지의 적층수를 증가시킬 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태의 적층형 전지를 나타낸 도면이여, 일부를 단면부분을 보이게 한 사시도이다. 또한, 적층체의 상세한 도면은, 도3 b에 나타낸다.
적층형 전지(1)는, 정극 전극(4) 및 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 적층 한 적층체(2)를 필름상 외장재(3)에 의하여 피복된 것이며, 정극 전극(4)에 결합된 정극 집전탭(7)이 정극 리드 단자(9)의 접합부(11)에 접속되어 있다.
이와 같이 부극 전극(6)에 결합된 부극 집전탭(8)이 부극 리드 단자(10)의 용접부(12)에 대하여 접속되어 있고, 필름상 외장재(3)는 열융착되어 밀봉되어 있다.
본 발명의 적층형 전지가 적층형 리튬 이온 배터리인 경우에 있어서 설명한다. 도 2는, 적층형 리튬 이온 배터리의 한 예로서 정극 리드부에서 절단한 단면도를 나타낸다. 우선, 알루미늄 박(箔)으로 이루어진 정극 집전체상에, 정극 집전체로부터 인출된 정극 집전탭상을 제외하고, 리튬 이온을 흡장(吸藏), 방출하는 LiMn204 등의 정극 활물질을 도포하여 정극 집전탭이 인출된 정극 전극(4)를 형성한다.
또, 동박으로 이루어진 부극 집전체상에, 부극 집전체로부터 인출된 부극 집전탭상을 제외하고, 리튬 이온을 흡장, 방출하는 그라파이트 등의 부극 활물질을 도포하여 부극 집전탭(8)이 인출된 부극 전극(6)을 형성한다.
부극 전극(6)은 정극 전극(4)의 면적보다 크게 하고, 부극 전극보다 더 면적이 큰 세퍼레이터(5)를 통하여 소정 개수를, 정극 전극의 세퍼레이터를 통한 반대 측의 정극 전극의 투영면에는, 반드시 부극 전극(6)이 배치되어 있도록 적층하고 적층체(2)를 형성한다. 세퍼레이터에는, 다공질 폴리프로필렌 필름, 폴리프로필렌／폴리에틸렌／폴리프로필렌의 3층 구조의 다공질막 필름을 이용할 수 있다.
이어서, 정극 집전탭(7) 및 부극 집전탭(8)을, 정극 리드 단자(9) 및 부극 리드 단자(도시하지 않음)에 초음파 용접 등의 용접 수단에 의하여 접합을 실시하고 도전 접속을 형성한다.
도 3 a는, 본 발명의 제1 실시 형태의 적층형 전지를 설명하는 적층체 형성 후의 부분 사시도이며, 도 3 b는 집전탭과 리드 단자의 접합 후의 부분사시도이다.
또한, 이 도면은, 정극 집전탭과 정극 리드 단자의 접속 구조를 나타낸 것이지만, 부극 측의 단자 접속 구조에 대해서도 동일하기 때문에, 본 발명의 이하에 설명하는 실시 형태를 포함하여 정극 측에 대해서만 설명한다. 또, 표시를 알기 쉽게하기 위하여, 이하에 설명하는 실시 형태를 포함하고, 정극 전극, 세퍼레이터, 부극 전극은 동일한 크기로 표시한다.
이 실시 형태는, 본 발명과 관련되는 적층형 전지 중에, 안정적이며 확실한 집전탭을 리드 단자에 용접할 수 있는 매수를 하나의 군으로서 각 군 마다 집전탭의 위치를 어긋나게 한 것이다.
즉, 정극 전극(4)은, 세퍼레이터(5)를 통하여 적층되어 적층체(2)를 형성했을 때에, 정극 집전탭(7)이, 정극 집전탭을 인출한 방향에 대하여 직각 방향으로 간격을 가진 위치로부터 제1군 정극 집전탭(7A)과, 제2군 정극 집전탭(7B)으로 나눠 인출하도록 각각의 정극 집전탭이 설치되어 있다.
그리고, 제1군 집전탭(7A)과 제2군 집전탭(7B)을 정극 리드 단자(9)에 각각 접합부(11A, 11B)를 형성하여 도전 접속이 형성되어 있다. 이와 같이, 제1군 집전탭과 제2군 집전탭을 분리하는 것에 의해 하나의 접합부에서 접합 가능한 집전탭의 적층수의 2배의 정극 전극 및 부극 전극을 적층한 적층 전지를 얻을 수 있다. 제작한 적층체(5)는, 알루미늄 박 등의 금속 박막의 양면에 합성 수지제 필름을 적층한 필름상 외장재를 이용하여 외장하고 적층형 전지를 얻을 수 있다.
제1군 정극 집전탭과 정극 리드 단자와의 접합에 있어서, 설정된 용접 조건은, 가압력, 용접 전력 등과 함께, 확실히 용접할 수 있는 정극 집전탭의 최대 매수도 정해져 있고, 용접 조건을 변경하는 일 없이, 2개 장소의 용접을 실행하므로, 적층수가 2배가 되어도, 새로운 용접 조건을 설정하는 일 없이 단시간에 연속적인 용접이 가능해진다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 형태의 적층형 전지의 정극 집전탭과 정극 리드 단자의 용접 후의 부분 사시도이다.
정극 전극(4)은, 세퍼레이터(5)를 통하여 적층되어 적층체(2)를 형성했을 때에, 정극 집전탭(7)이, 정극 집전탭의 인출된 방향에 대하여 수직 방향으로 간격을 둔 위치로부터 제1군 정극 집전탭(7A)과 제2군 정극 집전탭(7B), 제3군 정극 집전탭으로 나누어 인출되도록 각각 정극 집전탭을 마련한다.
그리고, 제1군 정극 집전탭(7A), 제2군 정극 집전탭(7B), 제3군 정극 집전탭(7C)을 정극 리드 단자(9)에 각각 접합부(11A,11B,11C)를 마련하여 접합한다.
이 예에서는, 적정한 접합 매수가 3장인 경우에도, 3개의 군으로 나눔으로써 적층수를 3배로 했을 경우를 나타냈다. 또, 적정한 적층 매수의 4배 이상의 적층수에서도 4개의 정극 집전탭군, 부극 집전탭군을 형성함으로써 제작 가능해진다.
도 5는, 본 발명의 제３ 실시 형태의 집전탭과 리드 단자의 용접 후의 부분 사시도이다.
제1 실시 형태에서는, 적층체를 구성하는 정극 전극의 적층 방향으로부터 순서대로, 정극 집전탭을 군으로 나눈 것이다.
이에 대하여, 제３ 실시 형태에 대해서는, 제1 집전탭을 구성하는 집전탭은, 적층체의 상부로부터 1개 간격으로, 제2, 제4, 및 제6번째의 정극 집전탭(7)을 적층하여 제1군 정극 집전탭(7A)을 형성하여, 같은 방법으로 제1, 제3 및 제5번째의 정극 집전탭(7)을 적층하여 제2군 정극 집전탭(7B)을 형성한 점이 상위하다.
이 실시 형태에서는, 적층체(2) 전체에 걸쳐 정극 집전탭(7)이 인출된 위치의 치우침이 없어지는 것과 동시에, 조립시에는 정극 리드 단자(7)를 적층체(5)와 평행하게 위치시키는 것이 용이하게 된다.
도 6 a는, 본 발명의 제４ 실시 형태의 적층형 전지의 적층체 형성 후의 정극 집전탭의 부분을 설명하는 부분 사시도이며, 도 6 b는 정극 집전탭과 정극 리드 단자의 접합 후 상태를 설명하는 부분 사시도이다.
적층체(2)로부터 인출된 정극 집전탭(7)을, 정극 집전탭의 인출 방향에 대하여 수직 방향의 위치가, 집전탭이 부분적으로 겹쳐지도록, 조금씩 위치를 어긋나게한 것이다.
도 6 a로 나타낸 것은, 정극 집전탭을 한 매마다 순서대로 위치를 어긋나게 한 것이지만, 2 매를 같은 위치에 배치하여, 그것을 단위로서 조금씩 위치를 어긋나게 한 것도 좋다.
도 6 b는, 조금씩 위치를 어긋나게 한 정극 집전탭(7)을, 정극 리드 단자(9)로 접합부(11)에 대하여 접합한 예를 나타낸 것이다.
접합부는, 정극 집전탭이 겹치는 매수가 가장 많은 부분이 용접에 의하여 안정적으로 접합되도록, 각 정극 집전탭이 어긋나는 양을 설정하는 것이 바람직하다.
또, 접합부(11)의 전체를 동시에 접합하는 것이 아니라, 정극 집전탭(7)의 중복 매수가 다른 영역과 구분하여 접합할 수 있다. 도 6 b에 대하여 나타낸 접합부(11)에서는, 6개의 정극 집전탭(7)을 어긋나게 하여 배치한 것으로서, 접합부(11)에는 8개의 구분이 형성되어 있다.
또, 이러한 구분 중, 정극 집전탭(7)의 중복부의 최대 매수는 3이다. 각 구분에 대하여, 소정 용접 조건에 의하여 접합할 수 있다. 접합시에는, 복수의 구분을 동시에 접합 가능한 복합 적용접 헤드를 이용하는 것도 가능하다.
이상의 설명에서는, 6장의 정극 집전탭(7)을 겹치는 경우에 대하여 설명했지만, 겹치는 정극 집전탭의 매수에 따라 정극 집전탭(7)의 어긋남 양을 변화시킴으로써 소정의 용접 조건에 의하여 접합할 수 있기 때문에, 적층수가 다른 적층 전지로의 공정 변경을 신속히 행할 수 있다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시 형태로서 정극 집전탭과 정극 리드 단자의 접속 구조를 설명하는 부분 사시도이다.
제1 내지 제4 실시 형태의 적층 전지가, 적층형 전지의 정극 집전탭을 정극 집전탭의 인출 방향에 대하여 수직 방향으로 어긋나도록 배치한 것에 대하여, 제5 실시 형태의 적층 전지에서는, 정극 집전탭(7)은 적층체(2)를 구성하는 각 정극 전 극(4)으로부터, 정극 집전탭(7)의 인출 방향에 대하여 수직 방향으로 위치를 어긋나지 않고 인출된다.
그리고, 인출된 정극 집전탭(7)의 길이를 변화시키고, 길이가 짧은 제1군 정극 집전탭(7A)과, 제1군 정극 집전탭보다 길이가 긴 제2군 정극 집전탭(7B)을 형성한 것이다.
그리고, 제1군 정극 집전탭(7A)을 적층체의 하층 측에 배치하여, 제2군 정극 집전탭(7B)을 상층 측에 배치하고, 정극 리드 단자(9)의 제1 접합부(11A)에 대하여, 제1군 정극 집전탭(7A)을 접합하여, 제1 접합부(11A)로부터 간격을 두어 배치한 제2 접합부(11B)에 있어서 제2군 정극 집전탭(7B)을 접합한 것이다.
또, 도 7에 나타낸 예에서는, 제1군 정극 집전탭(7A) 및 제2군 정극 집전탭(7B)의 모두가, 3장의 정극 집전탭에 의하여 구성되어 있다.
도 8은, 본 발명의 제6 실시 형태의 극집전탭과 정극 리드 단자의 접속 구조를 나타낸 부분 사시도이다.
제5 실시 형태에서는, 제1군 정극 집전탭(7A) 및 제2군 정극 집전탭(7B)이, 정극 리드 단자(9)의 한쪽 면에 간격을 두어 배치한 접합부에 접합되어 있는 것에 대하여, 제6 실시 형태에서는, 정극 리드 단자(9)의 양면에, 각각 접합부(11A, 11B)를 배치하여 접합한 것이다. 접합부(11A, 11B)의 정극 리드 단자면으로서의 투영부는, 서로 겹치지 않는 위치에 배치하는 것이 바람직하다.
도 8에 나타낸 예에서는, 정극 리드 단자(9)의 한쪽 면에 3개의 정극 집전탭(7)으로 이루어진 제1군 정극 집전탭(7A)을 접합부(11A)에 대하여 접합한 후 에, 다른 3개의 정극 집전탭(7)으로 이루어진 제2군 정극 집전탭(7B)을, 접합부(11A)를 마련한 면과는 반대 쪽 면에 배치한 접합부(11B)에 대하여 접합한 것이다. 접합부(11A)와 접합부(11B)와는, 정극 리드 단자(9)로서의 투영부가 서로 겹치지 않도록 배치하는 것이 바람직하다.
도 8에 나타낸 예에서는, 정극 리드 단자(9)의 한쪽 면에 3개의 정극 집전탭(7)으로 이루어진 제1군 정극 집전탭(7A)을 접합부(11A)에 대하여 접합한 후에, 다른 3개의 정극 집전탭(7)으로 이루어진 제2군 정극 집전탭(7B)을, 접합부(11A)를 마련한 면과는 반대쪽 면에 배치한 접합부(11B)에 대하여 접합한 것이다. 접합부(11A)와 접합부(11B)와는, 정극 리드 단자(9)로의 투영부가 서로 겹치지 않도록 배치하는 것이 바람직하다.
이상 나타낸 바와 같이, 제1군 정극 집전탭, 제2군 정극 집전탭에 한정하지 않고, 많은 정극 집전탭의 것보다 많은 군을 가지는 적층체의 경우에서도, 각 접합부의 정극 리드 단자부로서의 투영부가 서로 겹치지 않도록 접합부를 표리 교대로 배치함으로써 다수의 적층체를 가지는 전지에도 적용할 수 있다.
또, 이상의 실시 형태로 나타낸 것은, 정극 전극으로부터 인출된 정극 집전탭(7)의 각각 접합부(11A, 11B)까지의 길이에 대해서는 그다지 신경을 쓰지 않는 것들이다. 이에 대하여, 이하에 나타낸 제7 실시 형태는, 정극 집전탭의 길이에 대하여 고려한 것이다.
도 9는, 본 발명의 제7 실시 형태의 정극 집전탭과 정극 리드 단자의 접속 구조에 대한 부분 사시도이다.
이 실시 형태에서는, 정극 전극(4)로부터 인출된 정극 집전탭(7A, 7B, 7C)ㅇ은 각각 길이가 동일한 것이고, 정극 리드 단자(9)에 대하여, 적층체(2)로부터의 거리가 다른 위치에 배치된, 접합부(11A, 11B, 11C)에 접합한 것이다. 이 실시 형태에서는, 정극 집전탭에 있어서의 임피던스가 균일화가 되어, 각 정극 전극 및 각 부극 전극의 전기적인 특성이 균형을 잡힌 것을 얻을 수 있다.
다음으로, 본 발명의 실시 형태로 이용하는 리드 단자에 대하여 설명한다.
도 10은, 본 발명의 하나의 실시 형태의 리드 단자 형상을 설명하는 평면도이며, 도 11 a - 도 11 c는 다른 실시 형태의 리드 단자 형상을 설명하는 평면도이며, 모두 정극 리드 단자에 의하여 설명된다.
본 발명의 제1 내지 제３ 실시 형태로 이용하는 정극 리드 단자의 형상은, 도 10 또는 도 11 a - 도 11 c에 나타낸 바와 같이 원하는 형상으로 할 수 있다.
도 10에 나타낸 것은, 집전탭을 용접하는 폭에 맞추고, 2개의 접합부(11A, 11B)를 횡 방향으로 나란히하고, 거기에 맞추어 정극 리드 단자(9)의 폭을 넓게 했을 경우를 나타낸다. 이와 같이, 정극 리드 단자의 집전탭 인출 방향에 대하여 수직 방향의 폭이 일정한 형상이 된 것이다. 이에 의하여 적층 전지의 전류 용량을 크게 할 수 있다.
또, 도 11 a - 도 11 c에 나타낸 정극 리드 단자(9)는, 모두 집전탭의 접합부(11)가 형성된 부분의 폭을 넓게 하여, 필름상 외장재에 의하여 밀봉하는 부분(15)의 폭은 좁게 한 것이다. 이에 의하여 밀봉 특성을 보다 양호한 것으로 할 수 있다.
도 11 a는 T자형, 도 11 b는 L자형, 도 11 c는 비대칭인 T자형으로 형성한 예를 나타내고, 적층형 전지의 형상 등에 따라 채용할 수 있다.
본 발명의 적층형 전지는, 정극 집전탭, 부극 집전탭을 각각 정극 리드 단자, 부극 리드 단자에 초음파 용접 등으로 접합할 때, 소정 매수의 정극 집전탭, 혹은 부극 집전탭의 접합시의 적정한 접합 조건을 설정했으므로, 다수의 집전탭을 접합하는 경우에는, 집전탭의 용접 위치를 변화시키고, 미리 설정한 접합 조건에 의하여 신뢰성이 높은 접합부를 형성하는 것이 가능하게 된다.
또, 이상의 설명에서는, 적층체의 한 쪽에 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자를 배치한 적층형 전지에 대하여 설명을 했지만, 도 12 a에 평면도를 나타내고, 도 12 b에 측면도를 나타낸 바와 같이, 적층형 전지(1)의 대향하는 양단면으로부터 각각 정극 리드 단자(9) 및 부극 리드 단자(10)를 인출하는 적층형 전지에 대하여 똑같이 적용할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태의 적층형 전지를 나타낸 도면이고, 일부 단면부분을 도시한 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 적층형 전지가 적층형 리튬 이온 배터리인 경우를 설명하는 단면도이다.
도 3 a는, 본 발명의 제1 실시 형태의 적층형 전지를 설명하는 부분 사시도이며, 도 3 b는, 집전탭과 리드 단자의 용접후 상태를 설명하는 부분 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 제2 실시 형태로서 적층형 전지의 집전탭과 리드 단자의 용접 후의 부분 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 제3 실시 형태로서 집전탭과 리드 단자의 용접 후의 부분 사시도이다.
도 6 a는, 본 발명의 제4 실시 형태로서 적층형 전지를 설명하는 부분 사시도이며, 도 6 b는, 집전탭과 리드 단자의 용접후 상태를 설명하는 부분 사시도이다.
도 7은, 본 발명의 제5 실시 형태로서 집전탭과 리드 단자의 접속 구조를 설명하는 부분 사시도이다.
도 8은, 본 발명의 제6 실시 형태로서 집전탭과 리드 단자의 접속 구조를 설명하는 부분 사시도이다.
도 9는, 본 발명의 제7 실시 형태로의 집전탭과 리드 단자의 접속 구조를 설명하는 부분 사시도이다.
도 10은, 본 발명의 하나의 실시예로서 리드 단자의 형상을 설명하는 평면도이다.
도 11은, 본 발명의 다른 실시예의 리드 단자의 형상을 설명하는 도면이고, 도 11 a는 T자형, 도 11 b는 L자형, 도 11 c는 비대칭인 T자형의 형상을 나타낸다.
도 12 a는, 본 발명의 다른 실시예의 적층형 전지를 설명하는 평면도이며, 도 12 b는, 측면도이다.
도 13 a는, 종래의 적층형 리튬 이온 배터리의 필름상 외장재에 의하여 피복 하기 전 상태를 설명하는 적층체 형성 후의 사시도, 도 13 b는 집전탭과 리드 단자의 용접 후 상태를 설명하는 사시도이다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고 적층한 적층체로부터 인출된 복수의 정극 집전탭 및 복수의 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접합된 적층형 전지의 제조 방법으로서, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 각각 복수매를 겹쳐 일괄적으로 접합 가능한 매수 및 접합 조건을 미리 결정하는 공정과, 상기 접합 가능 매수를 넘지 않는 매수를 겹치는 것과 동시에 접합 가능한 하나의 군을 형성하고, 각 군의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 접합 위치를, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 면내에서 정극 집전탭 또는 부극 집전탭 인출 방향으로 어긋나게 하여 상기 각 군마다의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 일괄적으로, 상기 접합 조건으로 접합하는 공정을 가지며,
    각 군을 형성하는 정극 집전탭 또는 부극 전극 탭의 인출 방향과 수직 방향의 위치를 어긋나게 하지 않게 하여, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자와의 접합부는, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자 면상의 상기 적층체로부터의 거리가 다른 위치에 배치한 것이며, 상기 적층체로부터의 거리가 가까운 쪽으로부터 먼 쪽으로 향하여, 정극 리드 단자면 또는 부극 리드 단자면에 가까운 정극 집전탭군 또는 부극 집전탭군의 순서로 접합하는 것을 특징으로 하는 적층형 전지의 제조 방법.
  5. 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고 적층한 적층체로부터 인출된 복수의 정극 집전탭 및 복수의 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접합된 적층형 전지의 제조 방법으로서, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 각각 복수매를 겹쳐 일괄적으로 접합 가능한 매수 및 접합 조건을 미리 결정하는 공정과, 상기 접합 가능 매수를 넘지 않는 매수를 겹치는 것과 동시에 접합 가능한 하나의 군을 형성하고, 각 군의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭의 접합 위치를, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 면내에서 정극 집전탭 또는 부극 집전탭 인출 방향으로 어긋나게 하여 상기 각 군마다의 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 일괄적으로, 상기 접합 조건으로 접합하는 공정을 가지며,
    각 군을 형성하는 정극 집전탭 또는 부극 전극 탭의 인출 방향과 수직 방향의 위치를 어긋나게 하지 않게 하여, 정극 리드 단자 또는 부극 리드 단자의 양면에 정극 집전탭 또는 부극 전극 탭과의 접합부를 배치하고, 각 접합부의 정극 리드 단자면 또는 부극 리드 단자면으로의 투영부가 서로 겹치지 않도록 함과 함께, 상기 적층체에 가까운 쪽의 접합부로부터 표리 교대로 접속하는 것을 특징으로 하는 적층형 전지의 제조 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고 적층한 적층체로부터 인출된 복수의 정극 집전탭 및 복수의 부극 집전탭이, 각각 정극 리드 단자 및 부극 리드 단자와 접합되어 접속되는 적층형 전지의 제조 방법으로서, 정극 집전탭 및 부극 집전탭의 각각에 대하여 복수매를 겹쳐 접합 가능한 최대 중복 매수 및 접합 조건을 미리 결정하는 공정과, 상기 적층체로부터 인출된 정극 집전탭 또는 부극 집전탭을 한 매씩, 혹은 복수매씩 상하의 집전탭의 일부가 겹치도록 위치를 어긋나게 하고, 상기 집전탭이 가장 많이 겹치는 부분에서 집전탭의 매수가 상 기 최대 매수를 넘지 않도록 어긋나게 하는 양을 정하여 형성한 적어도 하나의 군의 정극 집전탭 또는 적어도 하나의 군의 부극 집전탭의 중복부마다의 접합 조건에 따라 접합하는 것을 특징으로 하는 적층형 전지의 제조 방법.
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