KR101577330B1 - 밀폐형 전지 - Google Patents
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Abstract
전극체 및 전해액이 봉입된 전지 케이스의 측면에 개열홈이 형성된 밀폐형 전지에 있어서, 낙하 등에 의한 충격을 받아도 개열하기 어렵고, 안전하면서 보다 확실하게 개열하는 개열홈의 구성을 얻는다.
밀폐형 전지(1)는, 내부에 전극체(30) 및 전해액이 봉입되는 기둥 형상 전지 케이스(2)를 구비한다. 전지 케이스(2)의 평면부(13)에, 전지 케이스(2)가 내압의 상승에 의해 부풀어올랐을 때에 당해 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 형성되는 능선(L)에 대하여 교차하는 개열선을 구성하는 개열홈(41)을 형성한다. 개열선은, 측면시에서, 일방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부(42)와, 당해 제 1 만곡부(42)의 돌출 방향에 대하여 90도 이상의 각도를 이루는 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부(43)가 번갈아 접속된 곡선이다. 제 1 만곡부(42) 및 제 2 만곡부(43) 중 적어도 일방은, 능선(L)에 대하여 교차하고 있다.
밀폐형 전지(1)는, 내부에 전극체(30) 및 전해액이 봉입되는 기둥 형상 전지 케이스(2)를 구비한다. 전지 케이스(2)의 평면부(13)에, 전지 케이스(2)가 내압의 상승에 의해 부풀어올랐을 때에 당해 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 형성되는 능선(L)에 대하여 교차하는 개열선을 구성하는 개열홈(41)을 형성한다. 개열선은, 측면시에서, 일방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부(42)와, 당해 제 1 만곡부(42)의 돌출 방향에 대하여 90도 이상의 각도를 이루는 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부(43)가 번갈아 접속된 곡선이다. 제 1 만곡부(42) 및 제 2 만곡부(43) 중 적어도 일방은, 능선(L)에 대하여 교차하고 있다.
Description
본 발명은, 전극체 및 전해액이 봉입(封入)되는 전지 케이스의 측면에, 당해 전지 케이스 내의 압력이 임계치보다 커진 경우에 개열(開裂)하는 개열홈이 형성된 밀폐형 전지에 관한 것이다.
종래부터, 전지 케이스의 측면에, 당해 전지 케이스 내의 압력이 임계치보다 커진 경우에 개열하는 개열홈이 형성된 밀폐형 전지가 알려져 있다. 이와 같은 밀폐형 전지에서는, 예를 들면 특허 제 4166028호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 전지 케이스의 측면상이고, 또한, 당해 전지 케이스가 내압의 상승에 의해 부풀어올랐을 때에 형성되는 볼록부 능선(능선)과 교차하는 위치에, 개열홈이 형성되어 있다. 이것에 의해, 전지 케이스 내의 압력이 임계치보다 커지면 당해 전지 케이스의 변형에 의해 개열홈이 개열하기 때문에, 전지 케이스 내의 가스 등을 외부로 빠져나가게 할 수 있다.
그런데, 상기 특허 제 4166028호 공보의 구성과 같이, 전지 케이스의 측면에 개열홈을 설치하는 구성의 경우, 전지의 낙하 등을 할 때 전지 케이스가 받을 충격에 의해 개열홈이 개열할 가능성이 있다. 그렇게 하면, 전지 케이스 내의 전해액이 누출될 가능성이 있다.
이것에 대하여, 개열홈에 의해 구성되는 개열선의 형상을, 전지의 낙하 등을 할 때 개열하기 어려운 형상으로 하는 것이 생각된다. 그러나, 개열선을 그와 같은 형상으로 하면, 전지 케이스 내의 압력이 임계치 이상이 되어도 당해 개열홈이 개열하기 어려운 경우가 있다.
또한, 전지 케이스 내에서 가스를 효율적으로 배출시키기 위해서는, 개열홈이 개열한 경우에 가능한 한 개구 부분이 커지는 듯한 형상의 개열선이 바람직하다. 그러나, 개구를 크게 하기 위해, 개열하는 부분의 면적을 크게 하면, 개열한 부분이 전지 케이스 내의 전극체에 접촉하여 단락이 생기거나, 전지 케이스를 덮는 외장 필름에 손상을 주거나 할 가능성이 있다.
그 때문에, 전극체 및 전해액이 봉입된 전지 케이스의 측면에 개열홈이 형성된 밀폐형 전지에 있어서, 낙하 등에 의한 충격을 받아도 개열하기 어려운 한편, 전지 케이스의 내압에 따라 안전하면서 용이하게 개열하는 개열홈의 구성을 얻는다.
본 발명의 일실시형태에 관련된 밀폐형 전지는, 내부에 전극체 및 전해액이 봉입되는 기둥 형상의 전지 케이스를 구비하고, 상기 전지 케이스의 측면에는, 상기 전지 케이스가 내압의 상승에 의해 부풀어올랐을 때에 당해 전지 케이스의 측면에 형성되는 능선에 대하여 교차하는 개열선을 구성하는 개열홈이 형성되어 있고, 상기 개열선은, 상기 전지 케이스의 측면을 법선(法線) 방향으로부터 보아, 일방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부와, 당해 제 1 만곡부의 돌출 방향에 대하여 90도 이상의 각도를 이루는 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부를 번갈아 접속하여 이루어지는 곡선이며, 상기 제 1 만곡부 및 상기 제 2 만곡부 중 적어도 일방은, 상기 능선에 대하여 교차하고 있다(제 1 구성).
이상의 구성에서는, 개열홈에 의해 구성되는 개열선은 곡선이기 때문에, 개열선이 직선의 경우에 비해 개열홈이 개열하기 쉬워진다. 또한, 상기 개열선은, 전지 케이스의 측면을 법선 방향으로부터 보아, 일방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부와, 당해 제 1 만곡부의 돌출 방향에 대하여 90도 이상의 각도를 이루는 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부를 가지고 있기 때문에, 단순한 원호 형상의 개열선에 비해 개열홈이 개열하기 쉽다.
또한, 개열선을 상술한 바와 같은 형상으로 함으로써, 전지 케이스에 가해진 충격에 의해 개열홈에 개열이 생기기 어렵다. 즉, 개열홈이 직선의 경우, 직선의 연장선 방향으로부터 외부 충격이 가해지면, 개열홈에 단숨에 개열이 생길 가능성이 있으나, 상술한 구성으로 함으로써, 특정한 방향으로부터의 외부 충격에 의해 개열이 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 상술한 구성에 의해, 전지 케이스에 가해지는 충격에 의해 개열홈이 개열하여 전지 내부의 전해액이 누출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제 1 만곡부와 제 2 만곡부를 조합하여 개열선을 구성함으로써, 당해 개열선을 따라 개열홈이 개열하면, 제 1 만곡부에 의해 형성되는 돌기부와 제 2 만곡부에 의해 형성되는 돌기부가 각각 전지 케이스의 외방을 향하여 돌출한다. 이것에 의해, 개열홈의 개열에 의해 형성되는 개구를 크게 할 수 있으며, 전지 내부의 가스 등을 개열 부분으로부터 외부에 효율적으로 배출할 수 있다. 게다가, 상술한 구성에 의해, 개열홈의 개열에 의해 형성되는 돌기부가 전지 케이스의 외방에 자리잡기 때문에, 개열 부분에 있어서 전지 내부와 전지 케이스의 사이에서 단락이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 제 1 만곡부와 제 2 만곡부를 조합하여 개열선을 구성함으로써, 당해 개열선과 같은 길이를 가지는 원호 형상의 개열선을 설치한 경우에 비해, 개열에 의해 형성되는 돌기부의 크기를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 개열에 의해 형성된 돌기부에 의해 전지 내부와 전지 케이스의 사이에서 단락이 생기는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있음과 함께, 상기 돌기부에 의해 전지 케이스를 덮는 외장 필름 등이 손상 받는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 구성에 있어서, 상기 개열선은, 상기 제 1 만곡부와 상기 제 2 만곡부를 하나씩 조합하여 이루어지는 것이 바람직하다(제 2 구성).
이렇게 함으로써, 심플한 형상(예를 들면 S자 형상)의 개열선을 구성하는 개열홈에 의해, 전지 케이스가 변형했을 때에 개열홈을 보다 용이하게 개열시킬 수 있음과 함께, 당해 개열홈의 개열에 의해 큰 개구를 용이하게 형성할 수 있다.
상기 제 1 또는 제 2 구성에 있어서, 상기 제 1 만곡부는, 상기 개열선과 교차하는 상기 능선의 기단(基端)측에 위치하는 상기 전지 케이스의 단부를 향하여, 돌출 형상으로 만곡하고 있고, 상기 개열홈은, 상기 제 1 만곡부가 상기 능선상에 위치하도록, 상기 전지 케이스의 측면에 형성되어 있는 것이 바람직하다(제 3 구성).
이것에 의해, 능선상에서 전지 케이스의 단부에 의해 가까운 위치에, 제 1 만곡부의 돌기부가 위치하기 때문에, 능선상에 위치하는 제 1 만곡부가, 전지 케이스의 변형에 의해 개열을 일으키기 쉬워진다. 즉, 전지 케이스의 변형에 따라, 능선은 당해 전지 케이스의 단부의 주변으로부터 생기기 때문에, 제 1 만곡부를 당해 단부측을 향하여 돌출 형상으로 만곡한 형상으로 함으로써, 당해 제 1 만곡부를 전지 케이스의 변형 초기에서 개열시킬 수 있다. 따라서, 전지 케이스의 변형에 의해, 개열홈을 보다 확실하게 개열시킬 수 있다.
상기 제 1부터 제 3 구성 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 개열홈은, 상기 전지 케이스에 있어서의 대향하는 한 쌍의 측면에 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다(제 4 구성).
이렇게 함으로써, 전지 케이스의 변형에 의해, 한 쌍의 측면에 각각 형성된 개열홈의 일방이 개열한다. 이것에 의해, 전지 케이스의 내압이 임계치를 넘어 일방의 측면에 형성된 개열홈이 개열하지 않는 경우이더라도, 타방의 측면에 형성된 개열홈이 개열하기 때문에, 전지 케이스의 내압 상승을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
상기 제 4 구성에 있어서, 상기 한 쌍의 측면 중 일방의 측면에 형성되는 개열선은, 당해 일방의 측면의 법선 방향으로부터 보아, 당해 일방의 측면에 있어서 상기 전지 케이스의 폭 방향의 일측에 형성되는 능선과 교차함과 함께, 당해 전지 케이스에 있어서의 축선 방향의 일측의 단부에 위치하고, 상기 한 쌍의 측면 중 타방의 측면에 형성되는 개열선은, 상기 일방의 측면의 법선 방향으로부터 보아, 상기 타방의 측면에 있어서 상기 전지 케이스의 폭 방향의 타측에 형성되는 능선과 교차함과 함께, 당해 전지 케이스에 있어서의 축선 방향의 타측의 단부에 위치한다(제 5 구성).
이렇게 함으로써, 한 쌍의 측면에 각각 형성되는 개열홈은, 전지 케이스를 일방의 측면의 법선 방향으로부터 보아, 당해 전지 케이스의 대각(對角) 위치에 설치된다. 이것에 의해, 전지 케이스의 측면에 있어서의 폭 방향 및 상하 방향에 강도적(强度的)인 편차가 있고, 당해 측면에 있어서의 폭 방향 및 상하 방향의 변형에 편차가 있었던 경우에도, 한 쌍의 측면에 각각 형성된 개열홈 중 일방의 개열홈이 개열한다. 따라서, 전지 케이스의 내압 상승을 더 확실하게 방지할 수 있다.
상기 제 1부터 제 5 구성 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 전지 케이스는, 장방형의 단변이 원호 형상으로 형성된 바닥면을 가지고, 또한 내부에 상기 전극체 및 상기 전해액을 수납 가능한 공간을 가지는 기둥 형상체인 것이 바람직하다(제 6 구성).
이와 같은 형상의 전지 케이스에서는, 측면이 각이 없는 매끄러운 곡면이기 때문에, 전지 케이스가 부풀어올라도, 육면체의 전지 케이스에 비해 단부에서의 인장력이 작다. 그러면, 개열홈에 가해지는 힘도 작아지기 때문에, 직선 형상의 개열홈의 경우에는 개열홈이 개열하더라도 그 개구는 작아진다. 이것에 대하여, 개열홈을 상기 제 1 구성과 같은 형상으로 함으로써, 종래의 구성에 비해, 개열홈의 개열에 의한 개구를 크게 할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 관련된 밀폐형 전지에 의하면, 전지 케이스의 측면에, 능선에 대하여 교차함과 함께, 측면시에서 90도 이상의 각도를 이루는 방향에 돌출 형상으로 만곡한 제 1 만곡부 및 제 2 만곡부가 번갈아 접속된 개열선을 구성하도록, 개열홈을 설치하였다. 이것에 의해, 낙하 등에 따른 충격에 의해 개열하는 것을 방지하는 한편, 전지 케이스의 내압에 따라 안전하면서 용이하게 개열하는 개열홈의 구성을 얻을 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선단면도이다.
도 3은, 실시형태 1에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 4는, 실시형태 1에 관련된 밀폐형 전지의 벤트 동작 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는, 도 4에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선단면도이다.
도 6은, S자 형상의 개열선의 계산 모델의 일부를 나타낸 도면이다.
도 7은, 직선 형상의 개열선의 계산 모델의 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은, 원호 형상의 개열선의 계산 모델의 일부를 나타낸 도면이다.
도 9는, 개열홈의 잔두께와 작동압의 관계를 계산 및 실험에 의해 각각 구한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은, 각 형상의 개열선에 있어서의 작동압의 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은, 평면부의 바닥면측에 개열홈을 형성한 경우의 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 12는, 실시형태 1의 변형례 1에 관련된 밀폐형 전지의 도 3에 상당한 도면이다.
도 13은, 실시형태 2에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 14는, 실시형태 2에 관련된 밀폐형 전지의 도 4에 상당한 도면이다.
도 15는, 그 밖의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 16은, 그 밖의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 17은, 그 밖의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선단면도이다.
도 3은, 실시형태 1에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 4는, 실시형태 1에 관련된 밀폐형 전지의 벤트 동작 상태를 나타낸 사시도이다.
도 5는, 도 4에 있어서의 Ⅴ-Ⅴ선단면도이다.
도 6은, S자 형상의 개열선의 계산 모델의 일부를 나타낸 도면이다.
도 7은, 직선 형상의 개열선의 계산 모델의 일부를 나타낸 도면이다.
도 8은, 원호 형상의 개열선의 계산 모델의 일부를 나타낸 도면이다.
도 9는, 개열홈의 잔두께와 작동압의 관계를 계산 및 실험에 의해 각각 구한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은, 각 형상의 개열선에 있어서의 작동압의 계산 결과를 나타낸 도면이다.
도 11은, 평면부의 바닥면측에 개열홈을 형성한 경우의 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 12는, 실시형태 1의 변형례 1에 관련된 밀폐형 전지의 도 3에 상당한 도면이다.
도 13은, 실시형태 2에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 14는, 실시형태 2에 관련된 밀폐형 전지의 도 4에 상당한 도면이다.
도 15는, 그 밖의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 16은, 그 밖의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
도 17은, 그 밖의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 측면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙여 그 설명은 반복하지 않는다.
＜실시형태 1＞
(전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시형태 1에 관련된 밀폐형 전지(1)의 개략 구성을 나타낸 사시도이다. 이 밀폐형 전지(1)는, 바닥이 있는 통 형상의 외장캔(10)과, 당해 외장캔(10)의 개구를 덮는 뚜껑판(20)과, 당해 외장캔(10) 내에 수납되는 전극체(30)를 구비하고 있다. 외장캔(10)에 뚜껑판(20)을 부착함으로써, 내부에 공간을 가지는 기둥 형상의 전지 케이스(2)가 구성된다. 또한, 이 전지 케이스(2) 내에는, 전극체(30) 이외에, 비수 전해액(이하, 단순히 전해액이라고 한다)도 봉입되어 있다.
전극체(30)는, 각각 시트 형상으로 형성된 양극(31) 및 음극(32)을, 예를 들면, 양자간 및 당해 음극(32)의 하측에 세퍼레이터(33)가 각각 위치하도록 겹친 상태에서, 도 2에 나타낸 바와 같이 소용돌이 형상으로 권회함으로써 형성된 권회 전극체이다. 전극체(30)는, 양극(31), 음극(32) 및 세퍼레이터(33)를 겹친 상태에서 권회한 후, 눌러 찌부러뜨려 편평 형상으로 형성된다.
여기서, 도 2에서는, 전극체(30)의 외주측의 몇층분 밖에 도시하고 있지 않다. 그러나, 이 도 2에서는 전극체(30)의 내주측 부분의 도시를 생략하고 있을 뿐, 당연한 것이면서, 전극체(30)의 내주측에도 양극(31), 음극(32) 및 세퍼레이터(33)가 존재한다. 또한, 도 2에서는, 뚜껑판(20)의 전지 내방에 배치되는 절연체 등의 기재도 생략하고 있다.
양극(31)은, 양극 활물질을 함유하는 양극 활물질층을, 알루미늄 등의 금속박제의 양극 집전체의 양면에 각각 설치한 것이다. 상세하게는, 양극(31)은, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 리튬 함유 산화물인 양극 활물질, 도전조제 및 바인더 등을 포함하는 양극 합제를, 알루미늄박 등으로 이루어지는 양극 집전체 상에 도포하여 건조시킴으로써 형성된다. 양극 활물질인 리튬 함유 산화물로서는, 예를 들면, LiCoO2 등의 리튬 코발트 산화물이나 LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 산화물 등의 리튬 복합 산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 양극 활물질로서, 1종류의 물질만을 이용해도 되고, 2종류 이상의 물질을 이용해도 된다. 또한, 양극 활물질은, 상술한 물질에 한정되지 않는다.
음극(32)은, 음극 활물질을 함유하는 음극 활물질층을, 구리 등의 금속박제의 음극 집전체의 양면에 각각 설치한 것이다. 상세하게는, 음극(32)은, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 음극 활물질, 도전조제 및 바인더 등을 포함하는 음극 합제를, 구리박 등으로 이루어지는 음극 집전체 상에 도포하여 건조시킴으로써 형성된다. 음극 활물질로서는, 예를 들면, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 탄소 재료(흑연류, 열분해 탄소류, 코크스류, 유리형상 탄소류 등)를 이용하는 것이 바람직하다. 음극 활물질은, 상술한 물질에 한정되지 않는다.
또한, 전극체(30)의 양극(31)에는 양극 리드(34)가 접속되어 있는 한편, 음극(32)에는 음극 리드(35)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 양극 리드(34) 및 음극 리드(35)가, 전극체(30)의 외부에 인출되어져 있다. 그리고, 이 양극 리드(34)의 선단측은, 뚜껑판(20)에 접속되어 있다. 한편, 음극 리드(35)의 선단측은, 후술하는 바와 같이, 리드판(27)을 개재하여 음극 단자(22)에 접속되어 있다.
외장캔(10)은, 알루미늄 합금제의 바닥이 있는 통 형상 부재이며, 뚜껑판(20)과 함께 전지 케이스(2)를 구성한다. 외장캔(10)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 장방형의 단변측이 원호 형상으로 형성된 바닥면(11)을 가지는 바닥이 있는 통 형상의 부재이다. 상세하게는, 외장캔(10)은, 바닥면(11)과, 매끄러운 곡면을 가지는 편평 통 형상의 측벽(12)을 구비하고 있다. 이 측벽(12)은, 대향하는 한 쌍의 평면부(13)(측면)와, 당해 평면부(13) 끼리를 접속하는 한 쌍의 반원통부(14)를 가진다. 외장캔(10)은, 바닥면(11)의 단변 방향에 대응하는 두께 방향의 치수가, 바닥면(11)의 장변 방향에 대응하는 폭 방향 보다 작아지도록(예를 들면, 두께가 폭의 1/10 정도가 된다), 편평 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 외장캔(10)은, 후술하는 바와 같이 양극 리드(34)에 접속되는 뚜껑판(20)과 접합되어 있기 때문에, 밀폐형 전지(1)의 양극 단자도 겸하고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 외장캔(10)의 내측의 바닥부에는, 당해 외장캔(10)을 개재하여 전극체(30)의 양극(31)과 음극(32)의 사이에서 단락이 발생하는 것을 방지하기 위한 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 절연체(15)가 배치되어 있다. 상술한 전극체(30)는, 당해 절연체(15) 상에 일방의 단부가 자리잡도록 배치되어 있다.
뚜껑판(20)은, 외장캔(10)의 개구부를 덮도록, 당해 외장캔(10)의 개구부에 용접에 의해 접합되어 있다. 이 뚜껑판(20)은, 외장캔(10)과 마찬가지로, 알루미늄 합금제의 부재로 이루어지며, 당해 외장캔(10)의 개구부의 내측에 감합 가능한 바와 같이 장방형의 단변측이 원호 형상으로 형성되어 있다. 또한, 뚜껑판(20)에는, 그 길이 방향의 중앙 부분에 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍 내에는, 폴리프로필렌제의 절연 패킹(21) 및 스테인리스강제의 음극 단자(22)가 삽통(揷通)되어 있다. 구체적으로는, 개략 기둥 형상의 음극 단자(22)가 삽통된 개략 원통 형상의 절연 패킹(21)이 당해 관통 구멍의 주연부에 감합되어 있다. 음극 단자(22)는, 원기둥 형상의 축부의 양단에 평면부가 각각 일체 형성된 구성을 가지고 있다. 음극 단자(22)는, 평면부가 외부에 노출되는 한편, 당해 축부가 절연 패킹(21) 내에 자리잡도록, 당해 절연 패킹(21)에 대하여 배치되어 있다. 이 음극 단자(22)에는, 스테인리스강제의 리드판(27)이 접속되어 있다. 이것에 의해, 음극 단자(22)는, 리드판(27) 및 음극 리드(35)를 개재하여, 전극체(30)의 음극(32)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 리드판(27)과 뚜껑판(20)의 사이에는, 절연체(26)가 배치되어 있다.
뚜껑판(20)에는, 음극 단자(22)와 나란히 전해액의 주입구(24)가 형성되어 있다. 주입구(24)는, 평면시에서 대략 원 형상으로 형성되어 있다. 또한, 주입구(24)는, 뚜껑판(20)의 두께 방향에 직경이 2단계로 변화하도록 소경부 및 대경부를 가지고 있다. 이 주입구(24)는, 당해 주입구(24)의 직경의 변화에 대응하여 단(段) 형상으로 형성된 밀봉 마개(25)에 의해 밀봉되어 있다. 그리고, 밀봉 마개(25)와 주입구(24)의 주연부의 사이에 간극(隙間)이 생기지 않도록, 당해 밀봉 마개(25)의 대경부측의 바닥면 외주부와 주입구(24)의 주연부는 레이저 용접에 의해 접합되어 있다.
(벤트)
도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 외장캔(10)의 측면에는, 벤트(23)를 구성하는 개열홈(41)이 형성되어 있다. 상세하게는, 외장캔(10)의 측벽(12) 중 밀폐형 전지(1)의 폭 방향으로 연장되는 평면부(13)에, 대략 S자 형상의 개열선을 구성하는 개열홈(41)이 형성되어 있다. 이 개열홈(41)은, 전지 케이스(2) 내의 압력이 임계치보다 커지면, 개열하도록 구성되어 있다.
개열홈(41)은, 외장캔(10)의 측면시에서, 측면 외방(일방향)을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부(42)와, 당해 측면 외방과는 반대 방향인 측면 내방을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부(43)를 가지고 있다. 이 실시형태에서는, 제 1 만곡부(42)의 돌출 방향(볼록 부분의 돌출 방향, 이하 동일.)과 제 2 만곡부(43)의 돌출 방향과는, 180도 다르다. 이 개열홈(41)은, 제 1 만곡부(42)의 일단측에 제 2 만곡부(43)의 일단측이 접속됨으로써, 상술한 바와 같이 대략 S자 형상의 개열선을 구성하고 있다. 즉, 개열홈(41)에 의해 형성되는 개열선은, 곡선 만으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 제 1 만곡부(42)와 제 2 만곡부(43)가, 대략 같은 반경을 가지는 반원 형상으로 형성되어 있다.
상술한 바와 같이, 개열홈(41)을, 제 1 만곡부(42) 및 제 2 만곡부(43)를 가지는 대략 S자 형상으로 형성함으로써, 상세하게는 후술하는 바와 같이, 개열선을 직선 또는 원호 형상으로 형성하는 경우에 비해, 전지 케이스(2)의 내압에 따라 개열하기 쉬워진다.
또한, 개열홈(41)을 대략 S자 형상으로 형성함으로써, 같은 길이의 개열홈을 직선 또는 원호 형상으로 형성하는 경우에 비해, 개열홈(41)을 좁은 범위 내에 형성할 수 있다. 특히, 개열홈이 직선의 경우, 직선의 연장선 방향으로부터 외부 충격이 가해지면, 개열홈에 단숨에 개열이 생길 가능성이 있으나, 상술한 구성의 경우에는, 특정한 방향으로부터의 외부 충격에 의해 개열이 생기는 것을 억제할 수 있다. 따라서 개열홈(41)은, 낙하 등에 의한 충격이 전지 케이스(2)에 가해져도 개열하기 어렵다.
또한, 본 실시형태에서는, 개열홈(41)은, 평면부(13)의 다른 부분보다 박육(薄肉)으로 형성되어 있다. 예를 들면, 개열홈(41)은, 외장캔(10)을 프레스 성형할 때에, 당해 외장캔(10)과 함께 프레스에 의해 형성된다. 이것에 의해, 프레스가공에 의해 개열홈(41)의 주변 부분에서 가공 경화가 생기기 때문에, 당해 개열홈(41)의 주변 부분의 강도 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 밀폐형 전지(1)에 낙하 등에 의한 충격이 가해진 경우에도, 그 충격에 의해 개열홈(41)이 개열하는 것을 억제할 수 있다.
개열홈(41)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 밀폐형 전지(1)의 내부 단락 등에 의한 내부 압력의 상승에 따라 전지 케이스(2)가 부풀어오른 경우에 외장캔(10)에 형성되는 능선(L) 상에, 설치되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 경우, 개열홈(41)은, 제 1 만곡부(42)가 능선(L)과 교차하도록, 외장캔(10)의 평면부(13)에 설치되어 있다. 게다가, 개열홈(41)은, 제 1 만곡부(42)가, 능선(L)의 기단측에 위치하는 전지 케이스(2)의 각(角)부(단부)를 향하여 돌출 형상으로 만곡하도록, 평면부(13)에 설치되어 있다.
여기서, 능선(L)은, 전지 케이스(2)가 부풀어올랐을 때에, 당해 전지 케이스(2)의 외주(外周) 부분(본 실시형태와 같은 형상의 전지 케이스(2)의 경우에는, 4구석 부분)으로 잡아 당겨져 외장캔(10)의 평면부(13)의 일부가 부풀어오름으로써 형성된다. 그 때문에, 능선(L)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(2)의 측면시에서, 당해 전지 케이스(2)의 4구석으로부터 내방을 향하여 연장되도록 형성된다. 또한, 도 3에서는, 능선(L)이 전지 케이스(2)의 4구석으로부터 내방을 향하여 연장되는 직선 형상으로 형성되어 있으나, 상술한 바와 같이 전지 케이스(2)가 부풀어올라 외장캔(10)의 평면부(13)에 형성되는 부풀어오른 부분이 능선이 되므로, 능선(L)의 형상은 곡선이어도 되고, 또한 능선(L)끼리 연결되어 있어도 된다.
능선(L)은, 외장캔(10)에 있어서, 전지 케이스(2)가 부풀어올랐을 때에 외장캔(10)에 작용하는 응력이 커지는 부분이기 때문에, 상술한 바와 같이, 능선(L)에 교차하도록 개열홈(41)을 설치함으로써, 외장캔(10)의 변형에 따라 개열홈(41)이 용이하게 개열한다. 구체적으로는, 전지 케이스(2)가 부풀어오르면, 외장캔(10)의 평면부(13)는, 능선(L)을 따라 잡아 당겨지기 때문에, 당해 평면부(13)에 있어서 강도가 약한 개열홈(41)에서 개열한다.
특히, 상술한 바와 같이, 개열홈(41)을, 제 1 만곡부(42)가 능선(L)의 기단측에 위치하는 전지 케이스(2)의 각부를 향하여 돌출 형상으로 만곡하도록, 평면부(13)에 설치함으로써, 당해 제 1 만곡부(42)의 돌기부를 전지 케이스(2)의 각부에 의해 가까운 위치에 자리잡을 수 있다. 능선(L)은, 전지 케이스(2)의 변형에 따라, 당해 전지 케이스(2)의 각부의 주변으로부터 생기기 때문에, 능선(L) 상에 위치하는 제 1 만곡부(42)를, 전지 케이스(2)의 변형 초기에 개열시킬 수 있다.
이와 같이, 개열홈(41)의 능선(L)과 교차하는 부분에서 개열이 생기면, 개열은 당해 개열홈(41)을 따라 진행한다. 이것에 의해, 개열홈(41) 전체가 개열한다. 이 개열홈(41)의 개열에 의해, 도 4에 나타낸 바와 같이, 반원 형상의 설(舌)부(44, 45)가 형성된다.
상세하게는, 전지 케이스(2) 내의 압력이 임계치보다 커져서 당해 전지 케이스(2)의 변형에 의해 개열홈(41)이 개열하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 당해 개열홈(41)의 제 1 만곡부(42) 및 제 2 만곡부(43)에 의해, 설부(44, 45)가 각각 형성된다. 즉, 이들의 설부(44, 45)는, 개열홈(41)의 제 1 만곡부(42) 및 제 2 만곡부(43)에 대응한 형상(본 실시형태의 경우에는 반원 형상)으로 형성된다.
이 때, 도 5에 나타낸 바와 같이, 외장캔(10)의 평면부(13)는, 개열홈(41)의 개열에 의해, 설부(44, 45)가 다른 부분에 비해 뜬 상태가 되어, 간극(46)이 형성된다. 즉, 개열홈(41)의 개열에 의해 외장캔(10)의 평면부(13)에 벤 자국이 들어가면, 당해 외장캔(10)의 구석으로 잡아 당겨지는 능선(L) 상의 부분에서는, 당해 구석에 가까운 부분이 외방으로 잡아 당겨져 설부(44, 45)가 측벽(12)의 다른 부분에 비해 들어 올려진다(도면 중의 흰 화살표). 이들의 설부(44, 45)와 평면부(13)의 다른 부분의 사이에 형성되는 간극(46)으로부터, 전지 케이스(2) 내에 쌓인 가스 등이 외부로 배출된다. 즉, 개열홈(41)을 포함하는 평면부(13)의 일부가 벤트(23)로서 기능한다.
상술한 구성에 의해, 설부(44, 45)가 들어 올려지는 만큼, 개열선이 직선 형상의 경우에 비해, 개열 부분의 개구 면적을 크게 할 수 있어, 전지 케이스(2) 내의 가스 등을 외부로 효율적으로 배출할 수 있다.
게다가, 개열홈(41)의 개열에 의해 형성되는 설부(44, 45)는, 전지 케이스(2)의 외방을 향하여 돌출하기 때문에, 당해 설부(44, 45)가 전지 케이스(2) 내의 전극체(30)와 접촉하여 단락이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 구성의 경우에는, 개열홈(41)과 같은 길이의 개열홈을, 반원 형상의 개열선을 그리듯이 설치한 경우에 비해, 개열에 의해 형성되는 설부의 크기가 작아지기 때문에, 설부가 전지 케이스(2)의 측벽(12)을 덮는 외장 필름(도시 생략)에 손상을 주는 것을 방지할 수 있다.
(벤트 형상의 차이에 의한 영향)
다음으로, 대략 S자 형상의 개열선을 그리듯이 개열홈(41)을 형성한 경우에 얻어지는 효과를, 계산 결과 등을 이용하여 설명한다. 또한, 비교를 위해, 다른 형상의 개열선을 그리듯이 개열홈을 설치한 경우에 대해서도 계산을 행하였다.
도 6∼도 8에, 계산으로 이용한 모델의 일부를 모식적으로 나타낸다. 도 6은, 대략 S자 형상의 개열선을 그리듯이 개열홈(41)을 형성한 계산 모델을 나타낸다. 도 7은, 직선 형상의 개열선을 그리듯이 개열홈(51)을 형성한 계산 모델을 나타낸다. 도 8은, 원호 형상의 개열선을 그리듯이 개열홈(61)을 형성한 계산 모델을 나타낸다. 이들의 도 6∼도 8에 나타낸 바와 같이, 이하의 계산에 있어서, 개열홈(41, 51, 61)은, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 있어서의 바닥면(11)측 및 반원통부(14)측으로부터 각각 같은 거리(도면 중에서는 X)에 위치하도록 설치되어 있다.
또한, 대략 S자 형상의 개열홈(41) 및 원호 형상의 개열홈(61)은, 각각, 도면에 있어서의 세로 방향과 가로 방향의 치수(도면 중에서는 Y)가 대략 동일하고, 또한, 개열홈(41, 61)끼리의 종횡(縱橫)의 사이즈도 대략 동일 사이즈가 되도록 형성되어 있다. 또한, 직선 형상의 개열홈(51)은, 직선의 길이(도면 중에서는 Y)가, 대략 S자 형상의 개열홈(41) 및 원호 형상의 개열홈(61)에 있어서의 세로 방향 및 가로 방향의 치수와 대략 같아지도록 형성되어 있다.
이하의 계산에서는, 구조 해석 소프트웨어인 LS-DYNA(등록상표)를 이용하였다. 또한, 계산에 있어서 개열홈이 개열하였는지의 여부(벤트가 작동하였는지의 여부)의 판정은, 연성 파단의 판정에 이용되는 이하의 식을 이용하였다.
여기서, a, b는 재료시험 결과로부터 구해지는 재료 파라미터이며, σm은 평균 응력을, σ은 상당 응력을, ε은 상당 변형을, dε은 상당 변형의 증가분을, 각각 나타낸다.
상기 식에 있어서 I의 값이 1을 넘었을 경우에, 개열홈에서 파단이 시작되고 있는 것으로서, 그 때의 전지 케이스의 내압을 작동압이라고 하였다. 또한, 이번 계산에서는, a를 0.3으로 하고, b를 0.14로 하였다.
먼저, 이번에 이용하는 상술한 계산 방법의 타당성을 확인하기 위해, 도 7에 나타낸 바와 같이 직선 형상에 개열홈(51)을 형성한 경우에 있어서, 상술한 계산 방법에 의해 구한 결과(계산 결과)와 실제로 개열홈을 개열시킨 경우의 결과(실측 결과)를 비교하였다. 그 비교 결과를 도 9에 나타낸다. 또한, 도 9에는, 개열홈의 나머지의 두께(잔두께)를 변화시킨 경우의 개열홈의 작동압의 실측 결과(도면 중의 삼각, 정방형 및 마름모형의 마크) 및 계산 결과(도면 중의 실선)를 나타낸다. 전지 케이스의 사이즈는, 폭 51mm, 높이 47mm 및 두께 5.1mm로 하고, 케이스의 두께를 0.3mm로 하였다. 또한, 실제로 개열홈을 개열시키는 경우에는, 전지 케이스 내에 개열홈이 개열할 때까지 공기를 주입하고, 개열했을 때의 전지 케이스의 내압을 작동압이라고 하였다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 실측 결과와 계산 결과에서 작동압이 대략 일치하고 있음과 함께, 실측 결과에 있어서 개열홈의 잔두께가 0.2mm보다 커지면 개열홈의 작동압이 급격히 상승하는 경향도, 계산에 의해 모의(模擬)할 수 있다. 따라서, 이번의 계산 방법에 의해, 실제의 상태를 모의 가능하기 때문에, 도 6∼도 8에 나타낸 개열홈(41, 51, 61)의 작동압을 계산에 의해 평가한다.
도 10에, 개열선이, 각각, S자 형상의 경우(도 6), 직선 형상의 경우(도 7) 및 원호 형상의 경우(도 8)의 작동압의 계산 결과를 나타낸다. 또한, 도 10에 나타낸 결과는, 도 6∼도 8에 있어서, X가 5mm이고 또한 Y가 10mm인 경우의 계산 결과이다. 또한, 도 10에서는, 원호 형상의 개열선을, 도 8에 나타낸 바와 같이 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 외방을 향하여 돌출 형상으로 만곡시킨 경우(도 10에 있어서 외향)와, 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 내방을 향하여 돌출 형상으로 만곡시킨 경우(도 10에 있어서 내향)로, 각각 계산한 결과를 나타낸다. 또한, 전지 케이스의 사이즈는, 폭 51mm, 높이 47mm 및 두께 5.1mm로 하고, 케이스 두께를 0.3mm로 하였다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 직선 형상 및 원호 형상 중 어느 쪽 형상의 개열선보다, 본 실시형태의 S자 형상의 개열선 쪽이, 작동압이 낮다. 따라서, 본 실시형태에 있어서의 S자 형상의 개열선은, 직선 및 원호 형상의 개열선보다 전지 케이스의 내압에 따라 개열하기 쉽다.
또한, 이 실시형태에서는, 개열홈(41)을, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 있어서의 뚜껑판(20) 측에 형성하고 있으나, 이에 한하지 않으며, 도 11에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 있어서의 바닥면(11) 측에 설치해도 된다. 또한, 이 실시형태에서는, 개열홈(41)을, 평면부(13)의 법선 방향으로부터 보아, 좌측에 형성하고 있으나, 이에 한하지 않으며, 우측에 형성해도 된다.
(실시형태 1의 효과)
이상으로, 본 실시형태에서는, 밀폐형 전지(1)에 있어서의 전지 케이스(2)의 평면부(13)에, 측면시에서 일방향을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부(42)와 당해 일방향과는 반대 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부(43)를 가지는 개열홈(41)을 설치하였다. 이 개열홈(41)은, 제 1 만곡부(42)가 평면부(13)의 능선(L) 상에 자리잡도록, 평면부(13)에 설치된다. 이것에 의해, 평면부(13)에는, 개열홈(41)에 의해 대략 S자 형상의 개열선이 형성된다. 이와 같이 대략 S자 형상의 개열선을 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 설치함으로써, 개열홈(41)은, 직선 형상 및 원호 형상의 개열선을 설치하는 경우에 대해, 전지 케이스(2)의 내압에 따라 개열하기 쉽다. 따라서, 상술한 구성에 의해, 벤트로서의 기능 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 대략 S자 형상의 개열선을 형성함으로써, 밀폐형 전지(1)의 낙하 등에 의해 전지 케이스(2)에 충격이 가해진 경우에, 개열홈(41)에서 개열이 생기기 어렵게 할 수 있다.
또한, 개열홈(41)을, 제 1 만곡부(42)가 능선(L)의 기단측에 위치하는 전지 케이스(2)의 각부를 향하여 돌출 형상으로 만곡하도록, 평면부(13)에 설치함으로써 전지 케이스(2)의 변형 초기에 개열홈(41)을 개열시킬 수 있다. 이것에 의해, 개열홈(41)을 보다 확실하게 개열시킬 수 있다.
또한, 상술한 구성에 의해, 개열홈(41)이 개열한 경우에는, 당해 개열홈(41)이 직선 형상으로 형성되어 있는 경우 등에 비해 큰 간극(46)을 형성할 수 있으며, 밀폐형 전지(1)의 전지 케이스(2) 내로부터 가스 등을 외부에 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 상술한 구성에 의해, 개열홈(41)이 개열하였을 때에 형성되는 설부(44, 45)는, 전지 케이스(2)의 외방으로 돌출하기 때문에, 당해 설부(44, 45)가 전지 케이스(2) 내의 전극체(30)에 접촉하여 단락이 생기는 것을 방지할 수 있다. 게다가, 상술한 바와 같이 대략 S자 형상의 개열선을 형성하도록 개열홈(41)을 설치함으로써, 원호 형상의 개열선을 형성하도록 개열홈을 설치한 경우에 비해, 개열홈의 개열에 의해 생기는 설부의 크기를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 상술한 구성은, 원호 형상의 개열선을 형성하는 경우에 비해, 전지 케이스를 덮는 외장 필름에 손상을 주기 어려워진다.
본 실시형태에 있어서의 밀폐형 전지(1)의 전지 케이스(2)는, 장방형의 단변측이 원호 형상의 바닥면을 가지는 기둥 형상이며, 육면체의 전지 케이스에 비해 전지 케이스가 부풀어올랐을 때의 각부에서의 인장력이 작아지는 구성이다. 그러나, 상술한 바와 같은 구성의 개열홈(41)을 형성함으로써, 당해 개열홈(41)을 용이하게 개열시킬 수 있다.
(실시형태 1의 변형례 1)
도 12에, 실시형태 1의 변형례 1에 관련된 밀폐형 전지(71)의 개략 구성을 나타낸다. 이 변형례 1에서는, 전지 케이스(2)의 한 쌍의 평면부(13)에 각각 개열홈(41)을 설치한 점에서, 실시형태 1의 구성과는 다르다. 이하의 설명에서는, 실시형태와 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여 설명을 생략하고, 다른 부분에 대해서만 설명한다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(2)의 한 쌍의 평면부(13) 중 일방의 평면부(13)(도면 앞쪽의 평면부(13))에는, 당해 평면부(13)에 있어서의 바닥면측(축선 방향의 일측)이며, 또한, 당해 평면부(13)를 법선 방향으로부터 보아 좌측(폭 방향의 일측)에, 개열홈(41)이 형성되어 있다(도면 중의 실선). 또한, 타방의 평면부(13)(도면 안쪽의 평면부(13))에도, 당해 평면부(13)에 있어서의 뚜껑판(20)측(축선 방향의 타측)에서, 또한, 상기 일방의 평면부(13)를 법선 방향으로부터 보아 우측(폭 방향의 타측)에, 개열홈(41)이 형성되어 있다(도면 중의 파선). 즉, 전지 케이스(2)에는, 타방의 평면부(13)에 있어서, 일방의 평면부(13)에 형성된 개열홈(41)의 위치에 대하여 당해 평면부(13)의 법선 방향으로부터 보아 좌우 반대측이며 또한 상하 반대측의 위치에, 개열홈(41)이 형성되어 있다.
각 개열홈(41)은, 제 1 만곡부(42)가 능선(L) 상에 위치함과 함께, 당해 제 1 만곡부(42)가 당해 능선(L)의 기단측에 위치하는 전지 케이스(2)의 각부분을 향하여 돌출 형상으로 되도록, 평면부(13)에 설치되어 있다.
따라서, 도 12에 나타낸 바와 같이, 본 변형례의 경우, 한 쌍의 평면부(13)에 각각 형성되는 개열홈(41)은, 전지 케이스(2)를 일방의 평면부(13)의 법선 방향으로부터 보아, 전지 케이스(2)의 뚜껑판(20)측 및 바닥면(11)측에 각각 자리잡음과 함께, 당해 전지 케이스(2)의 좌우에 위치하는 능선(L)에 각각 교차하고 있다. 이것에 의해, 전지 케이스(2)에 있어서의 뚜껑판(20)측과 바닥면(11)측의 강도 차이 및 당해 전지 케이스(2)에 있어서의 폭 방향의 강도 차이 등에 기인하여, 한 쌍의 평면부(13)의 변형에 편차가 생긴 경우에도, 2개의 개열홈(41) 중 일방이 개열함으로써, 벤트의 기능을 확보할 수 있다.
도 12에서는, 일방의 평면부(13)에 있어서의 바닥면(11)측 또한 좌측에 개열홈(41)을 형성하고, 타방의 평면부(13)에 있어서의 뚜껑판(20)측 또한 우측에 개열홈(41)을 형성하고 있다. 그러나, 일방의 평면부(13)에 있어서의 바닥면(11)측 또한 우측에 개열홈(41)을 형성하고, 타방의 평면부(13)에 있어서의 뚜껑판(20)측 또한 좌측에 개열홈(41)을 형성해도 된다.
＜실시형태 2＞
도 13에, 실시형태 2에 관련된 밀폐형 전지(81)의 개략 구성을 나타낸다. 이 실시형태에서는, 밀폐형 전지(81)의 전지 케이스(2)에 설치되는 개열홈(82)이 3개의 만곡부(83∼85)를 가지고 있다는 점에서 실시형태 1과는 다르다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 실시형태 1과 동일한 구성 및 기능을 가지는 부분에는 실시형태 1과 동일한 부호를 붙여 설명을 생략한다.
구체적으로는, 개열홈(82)은, 외장캔(10)의 측면시에서 측면 외방(일방향)을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부(83) 및 제 3 만곡부(85)와, 측면 외방과는 반대 방향인 측면 내방을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부(84)를 구비하고 있다. 개열홈(82)은, 제 2 만곡부(84)의 양단부에 각각 제 1 만곡부(83) 및 제 3 만곡부(85)가 연결된, 전체적으로 개략 M자 형상의 형상을 가지고 있다. 이 실시형태에서도, 실시형태 1과 마찬가지로, 제 1∼제 3 만곡부(83∼85)는, 대략 같은 직경을 가지는 반원 형상으로 형성되어 있다.
개열홈(82)은, 제 1 만곡부(83)가 능선(L) 상에 위치하도록 설치되어 있다. 따라서, 전지 케이스(2) 내의 압력이 임계치보다 커진 경우에, 능선(L) 상에 위치하는 제 1 만곡부(83)에서 개열이 생긴 후, 제 2 및 제 3 만곡부(84, 85)에 개열이 진행된다.
도 14에 나타낸 바와 같이, 개열홈(82)이 개열하면, 제 1∼제 3 만곡부(83∼85)에 의해 각각 설부(86∼88)가 형성된다. 이들의 설부(86∼88)는, 전지 케이스(2)의 외방을 향하여 돌출하고 있다. 이것에 의해, 개열 부분에는, 간극(89)이 형성된다. 이 간극(89)은, 개열홈(82)의 개열에 의해 형성되는 설부(86∼88)가 전지 케이스(2)의 외방을 향하여 돌출하기 때문에, 개열홈을 직선 형상으로 형성한 경우 등에 비해 개구 면적이 커진다. 또한, 상술한 바와 같이 설부(86∼88)가 전지 케이스(2)의 외방을 향하여 돌출함으로써 개열 부분이 밀폐형 전지(1)의 내부와 접촉하지 않기 때문에, 단락 등이 생기는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태 1과 마찬가지로, 개열홈(82)은, 외장캔(10)을 프레스 성형할 때에, 당해 외장캔(10)과 함께 프레스에 의해 형성된다. 이것에 의해, 프레스 가공에 따른 가공 경화에 의해 개열홈(82)의 주변 부분의 강도 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 밀폐형 전지(1)에 낙하 등에 의한 충격이 가해진 경우라도, 그 충격에 의해 개열홈(82)이 개열하는 것을 억제할 수 있다.
(실시형태 2의 효과)
이상으로, 이 실시형태에서는, 외장캔(10)의 측벽(12)의 평면부(13)에, 제 1∼제 3 만곡부(83∼85)를 가지는 개략 M자 형상의 개열홈(82)을 설치하였다. 이것에 의해, 개열홈(82)이 개열하였을 때의 개열 부분의 개구 면적을 보다 크게 할 수 있으며, 전지 케이스(2) 내의 가스 등을 외부에 효율적으로 배출할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 상술한 실시형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시형태를 적절히 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
상기 실시형태 1에서는, 개열홈(41)을, 제 1 만곡부(42)가 능선(L) 상에 위치하도록 설치하고 있다. 그러나, 개열홈(41)을, 제 2 만곡부(43)가 능선(L) 상에 위치하도록 형성해도 된다.
상기 실시형태 2에서는, 개열홈(82)을, 제 1 만곡부(83)가 능선(L) 상에 위치하도록 설치하고 있다. 그러나, 개열홈(82)을, 제 2 만곡부(84) 또는 제 3 만곡부(85)가 능선(L) 상에 위치하도록 형성해도 된다.
또한, 상술한 실시형태 1, 2의 구성에 한하지 않고, 개열홈(41, 82)의 일부가 능선(L) 상에 위치하면, 당해 개열홈(41, 82)을 외장캔(10)의 평면부(13) 중 어느 위치에 설치해도 되고, 당해 개열홈(41, 82)에 의해 구성되는 개열선의 방향도 상술한 실시형태 1, 2의 방향에 한정되지 않는다.
상기 실시형태 1에서는, 개열홈(41)이 2개의 만곡부(42, 43)를 가지고 있고, 상기 실시형태 2에서는, 개열홈(82)이 3개의 만곡부(83∼85)를 가지고 있다. 그러나, 개열홈은 4개 이상의 만곡부를 가지고 있어도 된다. 그 경우에도, 반대 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 만곡부가 번갈아 접속된 개열선을 형성하도록 개열홈을 설치한다.
상기 실시형태 1에서는, 전지 케이스를, 폭 51mm, 높이 47mm 및 두께 5.1mm로 하고, 케이스의 두께를 0.3mm로 하였으나, 이에 한하지 않으며, 폭 20∼60mm, 높이 30∼100mm, 두께 3∼10mm 및 두께 0.15∼0.5mm의 치수를 가지는 전지 케이스면 된다.
상기 각 실시형태에서는, 개열홈(41, 82)을 구성하는 제 1 만곡부(42, 83)와 제 2 만곡부(43, 84)와 제 3 만곡부(85)가 대략 같은 직경을 가지는 원호 형상으로 형성되어 있다. 그러나, 각 만곡부를 다른 크기로 해도 되고, 각 만곡부를, 원호 형상이 아닌, 타원의 일부와 같은 형상 등, 다른 곡선으로 해도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 개열홈(41, 82)을 프레스 가공에 의해 형성하고 있다. 그러나, 개열홈(41, 82)을 레이저 가공이나 절삭 가공 등에 의해 형성해도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 개열홈(41, 82)을 연속한 홈에 의해 구성하고 있다. 그러나, 도 15에 나타낸 바와 같이, 개열홈을 복수로 분단하여, 독립한 복수의 홈부(91)로 구성해도 된다. 이 경우에는, 도 3에 나타낸 개열홈(41)의 형상이 되도록, 복수의 홈부(91)를 나란히 설치하면 된다. 이와 같은 구성에서는, 홈부(91)가 개열한 후, 홈부(91)끼리의 사이의 부분이 개열하여, 개열홈 전체가 개열한다. 즉, 개열홈이 연속하고 있지 않으므로, 밀폐형 전지(1)가 낙하 등에 의한 충격을 받은 경우라도, 개열홈 전체가 개열하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이 구성에 의해, 낙하 등에 의한 충격에 대하여 개열홈을 개열하기 어렵게 할 수 있다. 또한, 도 15에는, 개열홈(41)을 복수의 홈부(91)에 의해 구성한 경우를 나타내고 있으나, 다른 형상의 개열홈을, 복수의 홈부로 구성해도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 개열홈(41)은, 외장캔(10)의 측면시에서, 측면 외방을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부(42)와, 당해 측면 외방과는 반대 방향인 측면 내방을 향하여 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부(43)를 가진다. 그러나, 도 16에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 설치하는 개열홈(101)을, 제 1 만곡부(102)의 돌출 방향(2점쇄선의 화살표)과 제 2 만곡부(103)의 돌출 방향(2점쇄선의 화살표)이 대략 90도의 각도를 가지는 형상으로 해도 된다. 또한, 도 17에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 설치하는 개열홈(111)을, 제 1 만곡부(112)의 돌출 방향(2점쇄선의 화살표)과 제 2 만곡부(113)의 돌출 방향(2점쇄선의 화살표)이 90도보다 큰 각도를 가지는 형상(예를 들면 135도)으로 해도 된다. 즉, 개열홈은, 제 1 만곡부의 돌출 방향과 제 2 만곡부의 돌출 방향이 90도 이상의 각도를 가지고 있으면, 어떤 형상이라도 된다. 또한, 제 1 만곡부의 돌출 방향과 제 2 만곡부의 돌출 방향이 반대 방향, 즉, 제 1 만곡부의 돌출 방향에 비해 제 2 만곡부의 돌출 방향이 90도보다 큰 각도를 이루는 것이 보다 바람직하다.
상기 각 실시형태에서는, 밀폐형 전지(1)의 전지 케이스(2)를, 장방형의 단변측이 원호 형상으로 형성된 바닥면을 가지는 기둥 형상으로 하고 있다. 그러나, 전지 케이스의 형상은, 육면체 등 다른 형상이어도 된다.
상기 각 실시형태에서는, 밀폐형 전지(1)를 리튬 이온 전지로서 구성하고 있다. 그러나, 밀폐형 전지(1)는 리튬 이온 전지 이외의 전지여도 된다.
본 발명은, 개열홈이 전지 케이스의 측면에 형성되는 밀폐형 전지에 이용가능하다.
Claims (6)
- 내부에 전극체 및 전해액이 봉입(封入)되는 기둥 형상의 전지 케이스를 구비하고,
상기 전지 케이스의 측면에는, 상기 전지 케이스가 내압의 상승에 의해 부풀어올랐을 때에 당해 전지 케이스의 측면에 형성되는 능선(稜線)에 대하여 교차하는 개열(開裂)선을 구성하는 개열홈이 형성되어 있고,
상기 개열선은, 상기 전지 케이스의 측면을 법선(法線) 방향으로부터 보아, 일방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 1 만곡부와, 당해 제 1 만곡부의 돌출 방향에 대하여 90도 이상의 각도를 이루는 방향에 돌출 형상으로 만곡하는 제 2 만곡부를 포함한 곡선만으로 이루어지며,
상기 제 1 만곡부의 일단측은, 상기 제 2 만곡부의 일단측과 접속되어 있고,
상기 제 1 만곡부 및 상기 제 2 만곡부 중 적어도 일방은, 상기 능선에 대하여 교차하고 있는 밀폐형 전지. - 제 1항에 있어서,
상기 개열선은, 상기 제 1 만곡부와 상기 제 2 만곡부를 하나씩 조합하여 이루어지는 밀폐형 전지. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 제 1 만곡부는, 상기 개열선과 교차하는 상기 능선의 기단(基端)측에 위치하는 상기 전지 케이스의 단부를 향하여, 돌출 형상으로 만곡하고 있고,
상기 개열홈은, 상기 제 1 만곡부가 상기 능선상에 위치하도록, 상기 전지 케이스의 측면에 형성되어 있는 밀폐형 전지. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 개열홈은, 상기 전지 케이스에 있어서의 대향하는 한 쌍의 측면에 각각 형성되어 있는 밀폐형 전지. - 제 4항에 있어서,
상기 한 쌍의 측면 중 일방의 측면에 형성되는 개열선은, 당해 일방의 측면의 법선 방향으로부터 보아, 당해 일방의 측면에 있어서 상기 전지 케이스의 폭 방향의 일측에 형성되는 능선과 교차함과 함께, 당해 전지 케이스에 있어서의 축선 방향의 일측의 단부에 위치하고,
상기 한 쌍의 측면 중 타방의 측면에 형성되는 개열선은, 상기 일방의 측면의 법선 방향으로부터 보아, 상기 타방의 측면에 있어서 상기 전지 케이스의 폭 방향의 타측에 형성되는 능선과 교차함과 함께, 당해 전지 케이스에 있어서의 축선 방향의 타측의 단부에 위치하는 밀폐형 전지. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 전지 케이스는, 장방형의 단변이 원호 형상으로 형성된 바닥면을 가지고, 또한 내부에 상기 전극체 및 상기 전해액을 수납 가능한 공간을 가지는 기둥 형상체인 밀폐형 전지.
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