KR101355341B1 - 전지의 제조 방법 및 전지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용기와 전극 단자의 고정부에 있어서의 밀봉성이 우수한 전지를 제공하는 것을 과제로 한다.
전극 단자(40)는 전극 단자(40)의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈(44)을 갖는 동시에, 기밀 홈(44)은, 적어도 용기(30)의 외측 홈 단부에 엣지 라인(45)을 갖고, 덮개부(32)의 관통 구멍(33)의 주연에 용기(30)의 외측을 향해 돌출하는 버링부(34)를 설치하고, 버링부(34)의 내측에 절연 부재(50)를 거쳐 기밀 홈(44)과, 덮개부(32)에 있어서의 전극 단자(40)의 축 방향으로 일정한 두께를 갖는 부위가 대향하도록 전극 단자(40)를 삽입하고, 버링부(34)를 용기(30)의 외측으로부터 기밀 홈(44)의 용기(30)의 외측에 위치하는 엣지 라인(45)의 상측 영역을 프레스하여 소성 변형시켜 코킹부(34a)를 형성함으로써, 전극 단자(40)를 관통 구멍(33)에 고정한다.

Description

전지의 제조 방법 및 전지 {METHOD　FOR MANUFACTURING　BATTERY,　AND　BATTERY}
본 발명은, 전지의 제조 방법 및 전지에 관한 것으로, 특히 용기를 관통하고, 그 외측으로 돌출한 상태에서 전극 단자를 고정하는 전지에 있어서, 용기와 전극 단자의 고정부의 밀봉성을 향상하는 기술에 관한 것이다.
일반적으로, 전지의 외장이 되는 용기는 수납부, 덮개부 등에 의해 구성되어 있다. 수납부는 전지의 발전 요소가 되는 전극체를 수납하는 부재이며, 일면이 개방되는 바닥이 있는 통 형상을 갖는다. 덮개부는 수납부의 개구면에 따른 형상을 갖는 평판 형상의 부재이며, 수납부의 개구면을 막는다.
덮개부에는 한 쌍의 관통 구멍이 마련되고, 당해 관통 구멍으로부터 각각 전극 단자(정극 단자, 부극 단자)가 외측으로 돌출해서 설치된다. 전극 단자는 전극체에서 발생하는 전력을 외부로 취출하기 위한 정극 및 부극의 외부 단자다.
또한, 용기에는 두께 방향으로 연통 가능한 안전 밸브 등의 안전 장치가 설치되어 있다. 예를 들어, 안전 밸브는 내부 단락 등의 전지의 문제점에 의해 전지 내부에서 대량의 가스가 발생한 경우에 작동하여, 전지의 안과 밖을 연통시킴으로써 내압 상승을 방지한다.
전지가 리튬 이온 2차 전지 등의 비수전해질 전지인 경우에는, 전지 내부에 수분이 혼입되면 성능에 영향을 미치므로, 전지의 밀폐도를 충분히 높게 할 필요가 있다. 또한, 전지 내부의 불량 등에 의해 내압이 상승한 경우에, 상기 안전 장치가 확실하게 작동하도록 다른 부위를 확실하게 밀봉할 필요가 있다.
또한, 일반적인 전지의 용기에 있어서, 수납부와 덮개부는 용접 등에 의해 견고하게 접합되어 있으므로, 전극 단자와 덮개부의 고정부에 있어서, 전극 단자가 전지로부터 빠지지 않기 위한 빠짐성, 전극 단자의 주위로부터 전지 내부의 전해액, 혹은 전지 내부에서 발생하는 가스가 누출되지 않기 위한 밀봉성 및 전극 단자와 외장 용기의 절연성 등이 요구되고 있다.
즉, 전지의 제조 공정에 있어서, 전극 단자를 덮개부의 관통 구멍에 고정할 때에, 당해 고정부의 밀봉성을 충분히 확보할 필요가 있다.
특허문헌 1에는, 전지의 덮개부로부터 전극 단자가 돌출해서 설치되는 전지에 있어서, 덮개부와 전극 단자 사이에 절연 부재를 개재 장착하고, 덮개부에 있어서의 절연 부재의 주변에 버링부를 설치하고, 덮개부의 연장 방향과 평행한 방향으로부터 버링부를 코킹함으로써, 덮개부와 전극 단자 사이의 밀봉성을 확보하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 전지의 반복 사용에 따라 냉각·승온의 냉열 사이클이 반복되면, 코킹부가 서서히 코킹 전의 형상으로 복귀되려고 하는 작용이 작용하여 느슨해져, 그 밀봉 성능이 악화되므로, 전지의 밀봉성이 불충분한 점에서 불리하다.
일본 특허 출원 공개 제2005-302625호 공보
본 발명은 용기를 관통하고, 그 외측으로 돌출한 상태에서 전극 단자를 고정하는 전지에 있어서, 용기와 전극 단자의 고정부에 있어서의 밀봉성이 우수한 전지를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 제1 형태인 전지의 제조 방법은, 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와, 일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와, 상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하는 전지를 제조하는 방법이며, 상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고, 상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에, 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 설치하고, 상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과 상기 덮개부에 있어서의 상기 전극 단자의 축 방향으로 일정한 두께를 갖는 부위가 대향하도록 상기 전극 단자를 삽입하고, 상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 전극 단자를 상기 관통 구멍에 고정한다.
상기 버링부에 대한 프레스에 의해, 관통 구멍으로부터 내주측으로 팽출하는 코킹부가 형성되고, 당해 코킹부로부터 받는 압박력에 의해 상기 전극 단자가 상기 관통 구멍 내에 견고하게 고정된다.
상기 버링부에 대한 프레스는, 상기 버링부를 상기 용기의 외측으로부터 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인까지 프레스함으로써 행해지는 것이 바람직하다.
상기 버링부를 프레스하는 체적은, 상기 전극 단자의 기밀 홈의 홈 용적보다 큰 것이 바람직하다.
상기 용기의 덮개부의 재료는, 철인 것이 바람직하다.
또, 상기 용기의 덮개부의 재료로서는, 상기 철과 동등 이상의 강도를 갖는 부재이면 양호하게 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전지의 제조 방법은, 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와, 일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와, 상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하는 전지를 제조하는 방법이며, 상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고, 상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에, 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 설치하고, 상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 버링부의 상기 덮개부로부터 외측으로 돌출한 부분의 내주 측면이 대향하도록 상기 전극 단자를 삽입하고, 상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 전극 단자를 상기 관통 구멍에 고정한다.
상기 버링부에 대한 프레스에 의해, 관통 구멍으로부터 내주측으로 팽출하는 코킹부가 형성되고, 당해 코킹부로부터 받는 압박력에 의해 상기 전극 단자가 상기 관통 구멍 내에 견고하게 고정된다.
상기 버링부는 당해 버링부의 직경 방향의 폭이, 상기 버링부에 있어서의 상기 덮개부의 내측면으로부터 덮개부 외측으로의 돌출부의 선단부면까지의 길이보다도 커지도록 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 형태인 전지는, 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와, 일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와, 상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하고, 상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고, 상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에, 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 갖고, 상기 전극 단자는 상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 덮개부에 있어서의 상기 전극 단자의 축 방향으로 일정한 두께를 갖는 부위가 대향하도록 삽입된 상태에서, 상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 관통 구멍에 고정된다.
상기 버링부에 대한 프레스에 의해, 관통 구멍으로부터 내주측으로 팽출하는 코킹부가 형성되고, 당해 코킹부로부터 받는 압박력에 의해 상기 전극 단자가 상기 관통 구멍 내에 견고하게 고정된다.
상기 버링부에 대한 프레스는, 상기 버링부를 상기 용기의 외측으로부터, 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인까지 프레스함으로써 행해지는 것이 바람직하다.
상기 버링부를 프레스하는 체적은, 상기 전극 단자의 기밀 홈의 홈 용적보다 큰 것이 바람직하다.
상기 용기의 덮개부의 재료는, 철인 것이 바람직하다.
또, 상기 용기의 덮개부의 재료로서는 상기 철과 동등 이상의 강도를 갖는 부재이면 양호하게 적용할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 관한 전지는, 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와, 일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와, 상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하고, 상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고, 상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에, 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 갖고, 상기 전극 단자는 상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 버링부의 상기 덮개부로부터 외측으로 돌출한 부분의 내주 측면이 대향하도록 상기 전극 단자를 삽입된 상태에서, 상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 관통 구멍에 고정된다.
상기 버링부에 대한 프레스에 의해, 관통 구멍으로부터 내주측으로 팽출하는 코킹부가 형성되고, 당해 코킹부로부터 받는 압박력에 의해 상기 전극 단자가 상기 관통 구멍 내에 견고하게 고정된다.
상기 버링부는 당해 버링부의 직경 방향의 폭이 상기 버링부에 있어서의 상기 덮개부의 내측면으로부터 덮개부 외측으로의 돌출부의 선단부면까지의 길이보다도 커지도록 설치되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 용기와 전극 단자의 고정부에 있어서의 밀봉성이 우수한 전지를 제공할 수 있다.
도 1은 전지를 도시하는 개략도다.
도 2는 용기의 덮개부와 전극 단자의 고정부를 도시하는 확대 단면도다.
도 3은 버링부에 대한 프레스를 도시하는 확대도다.
도 4는 버링부의 구속부의 두께를 도시하는 도면이다.
도 5는 프레스 공구에 의한 버링부에 대한 압박 영역을 도시하는 평면도다.
도 6은 버링부에 대한 프레스 체적과 기밀 홈의 홈 용적의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7은 버링부의 높이와 버링부에 대한 프레스량의 관계를 도시하는 도면이다.
도 8은 전지의 다른 실시 형태를 도시하는 개략도다.
도 9는 전지의 다른 실시 형태에 있어서의 버링부의 구속부의 두께 및, 버링부의 높이와 버링부에 대한 프레스량의 관계를 도시하는 도면이다.
이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 발명에 관한 전지의 일실시 형태인 전지(10)의 개략 구성에 대해서 설명한다.
전지(10)는 리튬 이온 2차 전지, 니켈 수소 전지 등의 2차 전지이며, 충방전 가능하게 구성되어 있다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전지(10)는 발전 요소(20)를 용기(30) 내에 수납하여 이루어진다. 용기(30)로부터 외측을 향해, 전극 단자(40·40)가 돌출해 설치되어 있다.
발전 요소(20)는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 적층 또는 권회해서 이루어지는 전극체에 전해액을 함침시킨 것이다. 전지(10)의 충방전 시에 발전 요소(20)에서 화학 반응이 일어남으로써(엄밀하게는, 정극과 부극 사이에서 전해액을 통한 이온의 이동이 일어남), 전지(10)가 충방전 가능한 2차 전지로서 기능을 한다.
용기(30)는 수납부(31)와 덮개부(32)를 포함하는 철로 된 외장이다. 수납부(31)는 일면이 개방된 바닥이 있는 통 형상의 부재이며, 내부에 발전 요소(20)를 수납한다. 덮개부(32)는 수납부(31)의 개구면에 따른 형상을 갖는 평판 형상의 부재이며, 수납부(31)의 개구면을 막은 상태에서 수납부(31)와 접합된다.
또, 용기(30)를 구성하는 수납부(31) 및 덮개부(32)의 재료를 철로 하고 있지만, 이에 한정되는 일은 없다. 본 실시 형태에서는, 수납부(31) 및 덮개부(32)의 강도 관점으로부터 철을 선택하고 있지만, 예를 들어 철의 대체로서, 철과 동등 이상의 강도를 갖는 금속인 것이 바람직하지만, 알루미늄 등의 일반적인 전지에 사용되는 재료라도 적용 가능하다.
전극 단자(40)는 정극 단자 또는 부극 단자로서 구성되는 집전 단자이며, 용기(30)의 외주부로부터 외측을 향해 돌출된 상태에서 용기(30)에 고정되어 있다. 전극 단자(40)는 적당한 리드 단자 등을 통해 발전 요소(20)의 정극 또는 부극에 전기적으로 접속되어 있고, 전극 단자(40·40)를 통해 전지(10) 내부와 외부의 전력 교환이 행해진다. 즉, 전극 단자(40·40)는 외부와의 전기 접속의 경로로서 사용되는 외부 단자다. 또한, 전극 단자(40)의 외주부의 일부에는, 나사 전조에 의해 나사 가공이 실시되어 있다(도시하지 않음).
이하에서는, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 용기(30)의 덮개부(32)와 전극 단자(40)의 고정 형태에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
전극 단자(40·40)는 절연 부재(50·50)를 통해 용기(30)의 덮개부(32)에 고정되어 있고, 각 절연 부재(50)에 의해, 전극 단자(40)와 용기(30)의 절연성이 확보되어 있다. 또한, 전극 단자(40)를 고정할 때에, 덮개부(32)의 일부를 프레스하여 코킹함으로써, 전극 단자(40) 및 절연 부재(50)를 압박해서 견고하게 고정하고 있다. 이에 의해, 덮개부(32)와 전극 단자(40) 사이의 밀봉성이 확보되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 덮개부(32)는 전극 단자(40·40)가 관통 가능한 한 쌍의 관통 구멍(33·33)을 갖는다.
관통 구멍(33·33)은 소정의 내경을 갖는 구멍이며, 덮개부(32)의 두께 방향(도시에 있어서 상하 방향)으로 관통하고 있다.
관통 구멍(33)의 주연에는 버링부(34)가 형성되어 있다.
버링부(34)는 관통 구멍(33)의 주연에, 용기(30)의 내측으로부터 외측(도시에 있어서 상측)을 향해 수직으로 돌출해서 설치되는 두꺼운 부위다. 즉, 버링부(34)는 덮개부(32)의 외측면으로부터 외측으로 돌출해서 설치되는 돌출 부위이며, 그 내주 측면에 의해 관통 구멍(33)을 형성하고 있다.
버링부(34)는 덮개부(32)의 일부[관통 구멍(33)이 형성되는 부위 주변]를 소성 가공해서 형성되는 두꺼운 부위이며, 공지의 버링 처리, 딥드로잉법, 프레스법 등, 또는 이들의 조합에 의해 적절하게 형성된다. 단, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 버링부(34)에 있어서의 관통 구멍(33)에 면하는 측면의 하단부는, 프레스 금형을 사용한 성형 등에 의해 단면에서 보아 직각이 되도록 형성된다.
전극 단자(40)는 원형 단면을 갖는 둥근 단자이며, 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 돌출부(41), 대경부(42), 고정부(43)를 갖는다.
돌출부(41)는 전극 단자(40)의 일단부[전지(10)의 외측 단부이며, 도시에 있어서의 상단부]에 설치되는 부위이며, 용기(30)로부터 외측을 향해 돌출되는 원기둥 형상의 부위다. 돌출부(41)는 전지 외부의 장치[예를 들어, 전원, 전지(10)의 전력을 이용하는 장치, 다른 전지 등]와의 접속부로서 사용되고, 돌출부(41)에 상기 외부 장치의 접속 단자 등이 접속·고정된다. 돌출부(41)는 외부와의 접속부로서 기능을 하는 관점으로부터, 외주의 일부 또는 전부에는, 필요에 따라서 나사산 가공이 실시된다.
대경부(42)는 돌출부(41)에 연속해서 설치되는 부위이며, 직경 방향을 향해 돌출되는 원기둥 형상의 부위다. 대경부(42)는 돌출부(41) 및 고정부(43)보다도 대경으로 형성되어 있어, 돌출부(41)에 외부의 접속 단자가 접속될 때에, 당해 접속 단자와 면 접촉시켜 접속 저항을 낮추는 부분이 된다. 대경부(42)는 전극 단자(40)에 있어서의 최대 직경이 되는 부위이며, 그 외경은 덮개부(32)의 관통 구멍(33)의 내경에 따라서 설정되어 있다. 예를 들어, 대경부(42)의 외경은 관통 구멍(33)의 내경과 동일한 정도, 또한 절연 부재(50)의 외경과 동일한 정도이며, 최대한 대면적이 되도록 설정되는 것이 바람직하다. 대경부(42)의 하단부면에는 절연 부재(50)가 결합되어 있다.
고정부(43)는 전극 단자(40)의 타단부[전지(10)의 내측 단부이며, 도시에 있어서의 하단부]에 설치되는 부위이며, 덮개부(32)에 고정되는 동시에, 발전 요소(20)에 접속되는 상기 리드 단자에 접속되는 대략 원기둥 형상의 부위다. 고정부(43)의 축 방향의 길이는 덮개부(32)의 두께[버링부(34)의 길이]보다도 충분히 길게 설정되는 동시에, 절연 부재(50)의 축 방향의 길이와 동일한 정도, 혹은 그것보다도 길게 설정되어 있다. 고정부(43)의 외주에는, 절연 부재(50)가 외주 전체 둘레(엄밀하게는, 외주의 축 방향의 일부분의 전체 둘레)를 덮도록 배치된다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 고정부(43)의 중도부에는 기밀 홈(44)이 형성된다.
기밀 홈(44)은 고정부(43)의 둘레 방향을 따라, 그 외주 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 반원(또는 반타원) 형상의 홈이며, 소정의 홈 폭(도시에 있어서의 상하 방향의 길이)을 갖는다. 본 실시 형태에서는, 기밀 홈(44)의 홈 폭은 덮개부(32)의 두께와 동등하게 설정되는 것으로 한다.
기밀 홈(44)은 축 방향의 한쪽(도시에 있어서의 상단부)에 상측 엣지 라인(45) 및 다른 쪽(도시에 있어서의 하단부)에 하측 엣지 라인(46)을 갖는다.
상측 엣지 라인(45)은 기밀 홈(44)의 한쪽 단부(도시에 있어서의 상단부)를 형성하고, 고정부(43)와의 경계선이 되는 엣지 라인이며, 단면에서 보아 대략 직각이 되는 첨단부다. 또한, 하측 엣지 라인(46)은 기밀 홈(44)의 다른 쪽 단부(도시에 있어서의 하단부)를 형성하고, 고정부(43)와의 경계선이 되는 엣지 라인이며, 단면에서 보아 대략 직각이 되는 첨단부다. 즉, 기밀 홈(44)은 고정부(43)의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 설치되고, 또한 상측 엣지 라인(45)으로부터 하측 엣지 라인(46)을 향해 반원 형상(또는 반타원 형상)으로 오목해져, 소정의 홈 용적(Vg)을 갖는 오목부로서 형성되어 있다.
또, 기밀 홈(44)의 형상은, 적어도 용기(30)의 외측에 엣지 라인을 갖고, 또한 소정의 홈 용적을 갖는 형상이면 좋고, 예를 들어 사각 홈, 삼각 홈 등이라도 좋다.
덮개부(32)의 버링부(34)와 전극 단자(40)의 고정부(43) 사이에는, 용기(30)와 전극 단자(40)를 전기적으로 절연하는 절연 부재(50)가 개재 장착된다.
절연 부재(50)는 버링부(34) 및 고정부(43)의 형태에 따른 형상을 갖는 절연체이며, 본 실시 형태에서는 원통 형상을 갖는다. 절연 부재(50)는 고정부(43)의 외주부에 권취 장착되어 있다.
또한, 절연 부재(50)의 축 방향의 길이는 고정부(43)의 축 방향의 길이와 동일한 정도 또는 그보다 길게 설정되어 있다. 즉, 절연 부재(50)의 축 방향의 길이는, 전극 단자(40)를 덮개부(32)에 고정했을 때에, 전극 단자(40)의 외주부[특히 대경부(42) 및 고정부(43)]와 버링부(34) 사이에 절연을 위해 필요 충분한 간격이 생기도록 설정되어 있다.
절연 부재(50)의 재료로서는, 고온 크리프 특성이 우수한 재료, 즉 전지(10)의 냉열 사이클에 대한 장기의 내(耐)크리프성을 갖는 재료가 바람직하고, 예를 들어 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 등을 들 수 있다.
절연 부재(50)는 상기 절연성에 더하여, 전지(10) 내부의 밀봉성을 확보하기 위한 부재이기도 하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 버링부(34)의 돌출 측단부면의 내주부는, 전지(10)의 외측(도 2에 있어서의 상측)으로부터 압박됨으로써 전체 둘레에 걸쳐 코킹되어 있다(바꿔 말하면, 프레스에 의해 재료가 소성 유동되어 있음).
이와 같이 하여, 버링부(34)의 내주측에는 코킹부(34a)가 내측으로 팽출하도록 형성되어 있다.
내측으로 팽출한 코킹부(34a)는 절연 부재(50)를 압박하고, 이 압박력이 절연 부재(50)에 대한 면압으로서 부여된다. 절연 부재(50)에 있어서 코킹부(34a)에 의해 상기 면압이 부여되는 부위는 내측을 향해 탄성 변형하고, 이 탄성 변형에 의해 발생하는 외력이 고정부(43)에 대한 면압으로서 부여된다.
이와 같이, 버링부(34)의 상단부면의 내주부를 상측으로부터 프레스하고, 코킹함으로써, 내측으로 팽출하는 코킹부(34a)가 형성되고, 코킹부(34a)로부터의 면압이 절연 부재(50)를 통해 고정부(43)로 전달된다. 이러한 면압에 의해 고정부(43)가 압박되어, 용기(30)의 덮개부(32)에 전극 단자(40)가 고정되는 구성이다.
이때, 코킹부(34a)의 소성 변형 및 절연 부재(50)의 탄성 변형에 의해, 버링부(34), 절연 부재(50) 및 고정부(43) 사이에 간극이 없어지고, 이들 사이에 높은 밀착력이 발생하므로, 용기(30)와 전극 단자(40) 사이의 밀봉성이 확보되어, 전지(10) 내의 밀봉성이 확보된다. 또한, 코킹부(34a)는 프레스하는 방향과 팽출하는 방향이 약 90°의 각도를 이루어 코킹되어 있음으로써, 팽출부에 작용하는 강한 면압이나 마찰력에 의해 프레스된 면이 쉽게 복귀되는 일은 없다[즉, 코킹부(34a)가 완화되지 않음].
도 3에 도시한 바와 같이, 버링부(34)는 프레스 공구(60)를 사용해서 소정의 프레스 거리(L)[프레스 공구(60)에 의한 압입 깊이]로 압박된다. 프레스 공구(60)는 내부에 전극 단자(40)가 통과 가능한 공간을 갖는 원통 형상의 공구이며, 선단부에 프레스 날(61)을 갖는다. 프레스 날(61)은 직경 방향으로 소정의 폭을 갖는 압박부이며, 프레스 공구(60)의 선단부로부터 소정의 돌출량으로 돌출한 상태에서 설치된다.
프레스 공구(60)는 적당한 구동 장치에 의해 이동 가능하게 구성되어 있고, 상기 구동 장치를 작동시켜, 프레스 날(61)에 의해 버링부(34)의 내주부를 프레스한다.
도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 전극 단자(40)는 관통 구멍(33) 내에 삽입될 때, 기밀 홈(44)의 상측 엣지 라인(45)이 프레스 공구(60)에 의한 압입 최하단부에 위치하도록 배치된다. 바꿔 말하면, 기밀 홈(44)의 상측 엣지 라인(45)의 상하 위치가 버링부(34)의 상단부로부터 프레스 거리(L)만큼 낮아진 위치가 되도록, 전극 단자(40)가 관통 구멍(33) 내에 삽입된다.
이와 같이 전극 단자(40)를 배치해서 프레스한 경우, 상측 엣지 라인(45)의 상측 영역이 프레스되어, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 프레스에 의해 형성되는 코킹부(34a)의 하단부가 기밀 홈(44)의 상측 엣지 라인(45)과 동일한 위치가 된다.
이에 의해, 코킹부(34a)로부터 전극 단자(40) 및 절연 부재(50)측으로 부여되는 압박력의 작용 방향에 상측 엣지 라인(45)이 위치하게 된다. 따라서, 코킹부(34a)에 의해 압박력을 받는 절연 부재(50)가 기밀 홈(44)의 상측 엣지 라인(45)에 견고하게 파고들게 되므로, 절연 부재(50)와 전극 단자(40)의 밀착력이 증대되어 전지(10)의 밀봉성을 향상할 수 있다.
또한, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 버링부(34)를 프레스할 때, 기밀 홈(44)과 덮개부(32)의 두께를 갖는 부위가 대향하도록 전극 단자(40)가 배치된 상태에서 프레스된다. 바꿔 말하면, 버링부(34)에 대한 프레스 시에, 기밀 홈(44)이 덮개부(32)의 연장선 위에 위치하도록 배치되어 있고, 기밀 홈(44)의 상측 엣지 라인(45)이 덮개부(32)의 상면과 대략 동일한 위치, 또한 하측 엣지 라인(46)이 덮개부(32)의 하면과 대략 같은 위치가 되도록 배치되어 있다.
이에 의해, 전극 단자(40)가 덮개부(32)의 관통 구멍(33) 내에 고정되었을 때에, 기밀 홈(44)의 주위를 둘러싸는 부위가 많이 존재하게 된다. 따라서, 전극 단자(40)를 덮개부(32)에 고정한 후, 기밀 홈(44)에 대향하는 부위의 강성을 크게 취할 수 있으므로, 전지(10) 내부의 기밀성에 크게 기여하는 기밀 홈(44)에서의 전극 단자(40)와 절연 부재(50) 사이의 밀착도를 확보할 수 있어, 전극 단자(40)의 밀봉성을 확보할 수 있다. 예를 들어, 전지(10)의 내압이 상승한 경우에도 기밀 홈(44)의 고정부에서의 파단을 방지할 수 있으므로, 전극 단자(40)의 누락을 방지할 수 있어, 전지(10)의 내압성을 향상할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 버링부(34)를 프레스한 후에, 전극 단자(40)를 구속하는 구속부의 두께(R)는, 기밀 홈(44)과 대향하는 덮개부(32)측의 두께에 의해 결정된다. 본 실시 형태의 경우에서는, 기밀 홈(44)과 덮개부(32)가 일정한 두께를 갖는 부위가 대향한 상태에서 고정되므로, 구속부의 두께(R)는 덮개부(32)의 연장 방향 전체 영역이 된다. 따라서, 본 실시 형태와 같이 전극 단자(40)를 배치한 경우, 전극 단자(40)의 구속력을 크게 하는 것이 가능해져, 전지(10)의 밀봉성을 향상할 수 있다.
또한, 덮개부(32)의 재료는 고강도 부재인 철인 것에 의해, 덮개부(32)의 연장 방향(도시에 있어서의 좌우 방향)에 대한 강성을 확보할 수 있다.
따라서, 전지(10)의 내압이 상승한 경우에, 전극 단자(40)의 주위[관통 구멍(33)]로부터 덮개부(32)에 가해지는 외주 방향의 외력에 대한 내성(내압성)을 확보할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 5에 도시한 바와 같이, 프레스 공구(60)에 의한 버링부(34)에 대한 압박 면적(S)[즉, 프레스 날(61)의 표면적]은, 버링부(34)의 상단부면의 면적보다도 작게 설정되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 프레스 공구(60)의 압박면의 폭은, 버링부(34)의 직경 방향의 폭(T)보다도 작게 설정되고, 프레스 공구(60)에 의한 압박 영역은 버링부(34)의 내주부를 압박하고, 또한 버링부(34)의 외주측의 일부는 압박하지 않도록 설정되어 있다.
이에 의해, 버링부(34)를 상측으로부터 프레스하여 코킹부(34a)를 형성할 때에, 버링부(34)의 외주측에 잔존부(34b)가 존재하도록 프레스된다. 이로 인해, 버링부(34)에 대한 프레스 시에, 잔존부(34b)에 의해 압박력의 외주측으로의 완화를 방지하는 브레이크력이 작용한다.
이와 같이, 코킹 시의 압박력이 외측으로 완화되는 것이 방지되므로, 코킹부(34a)는 확실하게 내측[전극 단자(40)측]을 향해 팽출하도록 형성된다.
또한, 프레스 공구(60)에 의한 프레스 체적(Vp)(도 6 참조)은, 버링부(34)에의 프레스 거리(L)와 압박 면적(S)의 곱에 의해 구해진다. 이 프레스 체적(Vp)은, 기밀 홈(44)의 홈 용적(Vg)(도 6 참조)보다도 커지도록 설정되어 있다(Vp > Vg).
여기서, 기밀 홈(44)의 홈 용적(Vg)은, 전극 단자(40)를 제조할 때에 결정되는 사항이다. 한편, 프레스 체적(Vp)은 프레스 공구(60)에 의한 프레스 형태에 따라서 결정되는 사항이다. 특히, 프레스 공구(60)에 의한 압박 면적(S)은 프레스 날(61)의 형상에 의존하고, 프레스 거리(L)는 상술한 바와 같이, 버링부(34)의 상단부면과 기밀 홈(44)의 상측 엣지 라인(45)의 위치 관계에 의존하고 있다.
이로 인해, 본 실시 형태에서는 버링부(34)의 상단부면[덮개부(32) 외측으로의 돌출부의 선단부면]과 덮개부(32)의 내측 측면(도시에 있어서의 하단부면)과의 거리로서 정의되는 버링부(34)의 높이(H)(도 7 참조)를 적절하게 조정함으로써, 프레스 거리(L)를 적절하게 변경하고, 프레스 체적(Vp)이 기밀 홈(44)의 홈 용적(Vg)보다도 커지도록 설정하고 있다.
이와 같이, 기밀 홈(44)의 홈 용적(Vg)보다도 큰 프레스 체적(Vp)으로 프레스하고, 버링부(34)로부터 코킹부(34a)를 내측으로 팽출시킴으로써 절연 부재(50)를 확실하게 기밀 홈(44) 내에 압입하는 것이 가능해져, 절연 부재(50)와 전극 단자(40) 사이의 밀봉성을 확보할 수 있다.
도 7에 도시한 바와 같이, 버링부(34)의 높이(H)는 버링부(34)의 덮개부(32)로부터의 돌출량이며, 상술한 바와 같이, 프레스 공구(60)에 의해 프레스되는 부위로서의 조건[프레스 체적(Vp)은 기밀 홈(44)의 홈 용적(Vg)보다도 큰 것] 및 용기(30)의 일부를 이루는 부위로서의 강도적인 조건을 만족시킬 필요가 있다. 즉, 버링부(34)에 있어서, 소정의 프레스 거리(L)로 프레스되어 코킹부(34a)가 형성된 후에, 코킹부(34a)의 하측에 충분한 강도를 확보할 수 있는 부위를 남길 필요가 있다.
이상으로부터, 버링부(34)의 높이(H)는 프레스 공구(60)에 의한 프레스 거리(L)에 용기(30)로서의 강도를 확보할 수 있는 최저한의 두께(M)를 더한 값보다도 큰 값으로 설정되는 것이 바람직하다(Ｈ > L ＋ M).
또, 용기(30)로서의 강도를 확보할 수 있는 최저한의 두께(M)라 함은, 프레스에 의해 전극 단자(40)가 관통 구멍(33) 내에 확실하게 고정되고, 또한 용기(30)의 기밀성을 충분히 확보할 수 있을 정도의 두께이며, 덮개부(32)의 프레스되어 있지 않은 부위의 두께와 대략 동일한 정도의 두께다.
또한, 프레스 거리(L)는 덮개부(32)와 기밀 홈(44)의 위치 관계에 의해 결정되는 사항이다. 여기서, 기밀 홈(44)의 홈 폭이 덮개부(32)의 두께보다도 클 경우에는, 버링부(34)에 대한 프레스 후의 두께를 고려하여, 기밀 홈(44)의 하측 엣지 라인(46)이 덮개부(32)의 하단부면(내측 측면)의 연장선 위에 위치하도록 배치하는 것이 바람직하다.
이때, 상측 엣지 라인(45)은 덮개부(32)의 상단부면(외측 측면)보다도 상측에 위치하므로, 버링부(34)의 높이(H)는 그것을 고려한 값으로 설정된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 프레스 체적(Vp)을 기밀 홈(44)의 홈 용적(Vg)보다도 크게 설정함으로써, 코킹부(34a)를 내측을 향해 충분히 팽출하는 구성으로 하고 있지만, 홈 용적(Vg)과 동일한 정도의 프레스 체적(Vp)을 실현하도록, 미리 버링부(34)의 높이(H), 폭(T)을 설정한 다음, 버링부(34)를 형성하는 구성으로 해도 좋다. 이러한 경우, 버링부(34)에 대한 프레스 시에 효율적인 가공이 가능해진다.
이하에, 도 8 및 도 9를 참조하여, 전극 단자(40)의 기밀 홈(44)이 버링부(34)의 덮개부(32)의 상단부면보다도 상부측과 대향하도록 삽입되는 경우의 전지의 다른 실시 형태인 전지(110)에 대해서 설명한다.
도 8에 도시한 바와 같이, 전지(110)에서는 기밀 홈(44)의 주위가 버링부(34)에 있어서의 덮개부(32)의 상단부면으로부터 돌출하는 부분의 내주 측면[관통 구멍(33)의 중도부]에 둘러싸여 있다. 즉, 전지(110)는 기밀 홈(44)이 덮개부(32)의 연장선 위에 배치되어 있지 않은 경우의 실시 형태에 대해서 나타내는 것이다.
특히, 전지(110)와 전지(10)에서는 전극 단자(40)를 관통 구멍(33) 내에 삽입할 때의 기밀 홈(44)과 버링부(34)의 위치 관계가 다르다. 이로 인해, 전지(110)에서는, 기밀 홈(44)과 대향하는 버링부(34)의 두께(T)를 크게 확보함으로써, 전극 단자(40)의 구속력을 확보하여, 전지(110)의 밀봉성을 향상하고 있다.
또, 전지(110)에 있어서, 버링부(34)에 대한 프레스 형태 등의 기본적인 구성은 전지(10)의 것과 대략 마찬가지로 구성되어 있다. 이와 같이, 전지(110)에 있어서도, 상술한 전지(10)에 있어서의 프레스 형태에 의해 발휘하는 작용 효과와 같은 작용 효과를 발휘하는 것이며, 상세한 설명은 생략한다.
전지(110)에서는, 도 9에 도시한 바와 같이, 버링부(34)의 직경 방향의 폭(T)이 구속부의 두께(R)로 된다. 이로 인해, 버링부(34)의 직경 방향의 폭(T)은 가능한 한 큰 값으로 설정되는 것이 바람직하고, 적어도 폭(T)과 버링부(34)의 높이(H)는 폭(T) > 높이(H)의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
이때, 도 9에 도시한 바와 같이, 버링부(34)의 내주면에 의해 전극 단자(40)를 구속하는 구속부의 두께(R)는, 버링부(34)의 직경 방향의 폭(T)과 동일해지므로, 버링부(34)의 폭(T)을 크게 함으로써, 프레스 후에 전극 단자(40)를 구속하는 구속력을 충분히 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시 형태와 같이 전극 단자(40)를 배치한 경우에도, 전극 단자(40)를 더욱 견고하게 고정하는 것이 가능해져, 전지(110)의 밀봉성을 향상할 수 있다.
본 발명은, 전극 단자를 용기의 외측으로 돌출하는 전지에 이용할 수 있고, 특히 전극 단자가 용기를 관통하는 관통 구멍에 있어서의 밀봉성을 확보하기 위한 기술에 적합하다.
10 : 전지
30 : 용기
32 : 덮개부
33 : 관통 구멍
34 : 버링부
40 : 전극 단자
44 : 기밀 홈
45 : 상측 엣지 라인
50 : 절연 부재

Claims (12)

  1. 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와,
    일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와,
    상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하는 전지를 제조하는 방법이며,
    상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고,
    상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에, 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 설치하고,
    상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 덮개부에 있어서의 상기 전극 단자의 축 방향으로 일정한 두께를 갖는 부위가 대향하도록 상기 전극 단자를 삽입하고,
    상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 전극 단자를 상기 관통 구멍에 고정하는, 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 버링부에 대한 프레스는 상기 버링부를 상기 용기의 외측으로부터, 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인까지 프레스함으로써 행해지는, 전지의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 버링부를 프레스하는 체적은 상기 전극 단자의 기밀 홈의 홈 용적보다 큰, 전지의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 용기의 덮개부의 재료는 철인, 전지의 제조 방법.
  5. 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와,
    일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와,
    상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하는 전지를 제조하는 방법이며,
    상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고,
    상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에, 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 설치하고,
    상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 버링부의 상기 덮개부로부터 외측으로 돌출한 부분의 내주 측면이 대향하도록 상기 전극 단자를 삽입하고,
    상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 전극 단자를 상기 관통 구멍에 고정하는, 전지의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 버링부는 당해 버링부의 직경 방향의 폭이, 상기 버링부에 있어서의 상기 덮개부의 내측면으로부터 덮개부 외측으로의 돌출부의 선단부면까지의 길이보다도 커지도록 설치되는, 전지의 제조 방법.
  7. 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와,
    일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와,
    상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하고,
    상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고,
    상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 갖고,
    상기 전극 단자는 상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 덮개부에 있어서의 상기 전극 단자의 축 방향으로 일정한 두께를 갖는 부위가 대향하도록 삽입된 상태에서, 상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 관통 구멍에 고정되는, 전지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 버링부에 대한 프레스는 상기 버링부를 상기 용기의 외측으로부터, 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인까지 프레스함으로써 행해지는, 전지.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 버링부를 프레스하는 체적은 상기 전극 단자의 기밀 홈의 홈 용적보다 큰, 전지.
  10. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 용기의 덮개부의 재료는 철인, 전지.
  11. 관통 구멍을 갖는 덮개부를 포함하는 용기와,
    일부를 상기 용기의 외측으로 돌출시킨 상태에서 상기 덮개부의 관통 구멍에 고정되는 전극 단자와,
    상기 덮개부와 상기 전극 단자 사이에 개재 장착되는 절연 부재를 구비하고,
    상기 전극 단자는 당해 전극 단자의 외주의 둘레 방향을 따라 전체 둘레에 걸쳐 형성되는 기밀 홈을 갖는 동시에, 상기 기밀 홈은, 적어도 상기 용기의 외측 홈 단부에 엣지 라인을 갖고,
    상기 덮개부의 관통 구멍의 주연에 상기 용기의 외측을 향해 돌출하는 버링부를 갖고,
    상기 전극 단자는 상기 버링부의 내측에 상기 절연 부재를 사이에 두고 상기 기밀 홈과, 상기 버링부의 상기 덮개부로부터 외측으로 돌출한 부분의 내주 측면이 대향하도록 상기 전극 단자를 삽입한 상태에서, 상기 버링부에 있어서의 상기 기밀 홈의 상기 용기의 외측에 위치하는 엣지 라인의 상측 영역을, 상기 용기의 외측으로부터 프레스하여 소성 변형시킴으로써, 상기 관통 구멍에 고정되는, 전지.
  12. 제11항에 있어서, 상기 버링부는 당해 버링부의 직경 방향의 폭이 상기 버링부에 있어서의 상기 덮개부의 내측면으로부터 덮개부 외측으로의 돌출부의 선단부면까지의 길이보다도 커지도록 설치되는, 전지.
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