KR101668933B1 - 밀폐형 전지 - Google Patents

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KR101668933B1 KR1020147022751A KR20147022751A KR101668933B1 KR 101668933 B1 KR101668933 B1 KR 101668933B1 KR 1020147022751 A KR1020147022751 A KR 1020147022751A KR 20147022751 A KR20147022751 A KR 20147022751A KR 101668933 B1 KR101668933 B1 KR 101668933B1
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Abstract

본 발명의 과제는 CID의 경시 열화를 억제 가능한 밀폐형 전지를 제공하는 것이다. 전해액이 함침되어 발전 요소로서 기능하는 전극체(10)와, 전극체(10)를 상기 전해액과 함께 수납하는 케이스(20)와, 이상 시에 전류를 차단하는 CID(100)를 구비하는 전지(1)이며, CID(100)는 케이스(20)의 내압의 상승에 수반하여 변형되는 반전판(110)과, 반전판(110)에 접합되어, 반전판(110)의 변형에 수반하여 변형되는 집전판(120)을 구비하고, 집전판(120)에는 케이스(20)의 내압이 소정값 이상으로 된 경우에 파단하는 홈 형상의 각인부(123)와, 집전판(120)의 판면을 관통하도록 형성되는 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)가 형성되고, 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)는 각인부(123)의 근방에 배치되어, 집전판(120)이 변형될 때에 개방하도록 형성된다.

Description

밀폐형 전지 {HERMETIC BATTERY}
본 발명은 이상 시에 전류를 차단하는 전류 차단 기구를 구비하는 밀폐형의 이차 전지에 관한 것이다.
종래, 시트 형상으로 형성된 한 쌍의 전극(정극 및 부극)을 세퍼레이터를 개재하여 적층하고, 권회하여 이루어지는 전극체와, 당해 전극체를 전해액과 함께 수납하는 케이스를 구비하는 밀폐형의 이차 전지(이하, 「밀폐형 전지」라고 기재함)가 널리 알려져 있다.
상기와 같은 밀폐형 전지에 있어서는, 과충전 상태로 된 경우에, 케이스 내의 전해액의 분해 반응에 수반하여 발생한 가스에 의해, 케이스의 내압이 상승하여, 케이스가 파손되는 등의 문제가 생길 우려가 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 케이스의 내압이 소정값 이상으로 된 경우에 전류를 차단하는 전류 차단 기구(Current Interrupt Device, 이하, 「CID」라고 기재함)를 구비하는 밀폐형 전지가 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
CID는, 예를 들어 외부 단자에 접속되어, 케이스의 내압의 상승에 수반하여 변형되는 반전판과, 당해 반전판 및 전극체의 한쪽의 전극에 접속된 집전판을 구비한다. CID는 반전판의 변형에 수반하여, 당해 반전판에 접속된 집전판이 변형되고, 당해 집전판에 소정값 이상의 응력이 발생한 경우에, 당해 집전판이 파단되어, 밀폐형 전지에 있어서의 전류가 차단되도록 구성되어 있다.
최근, 밀폐형 전지의 장수명화에 수반하여, CID의 경시 열화가 문제로 되고 있다.
CID의 경시 열화는 밀폐형 전지의 사용에 수반하는, 케이스의 내압의 변동에 의해 일어난다. 케이스의 내압이 온도 변화 등에 의해 반복해서 상하로 움직임으로써, 집전판에 피로가 축적되어, 케이스의 내압이 집전판의 파단에 필요해지는 값에 도달하고 있지 않은 경우라도, 집전판이 파단될 우려가 있다. 즉, CID의 작동에 필요로 하는 압력(케이스의 내압)이 저하되는 것이다.
CID는 안전 장치로서 기능하므로, 장기의 동작 보장이 요구되고 있다.
그로 인해, CID를 구비하는 밀폐형 전지에 있어서, CID의 경시 열화를 억제하는 것이 극히 요망되고 있다.
국제 공개 WO2010/053100호 공보
본 발명은 CID의 경시 열화를 억제 가능한 밀폐형 전지를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 밀폐형 전지는 전해액이 함침되어 발전 요소로서 기능하는 전극체와, 상기 전극체를 상기 전해액과 함께 수납하는 케이스와, 이상 시에 전류를 차단하는 전류 차단 기구를 구비하는 밀폐형 전지이며, 상기 전류 차단 기구는 상기 케이스의 내압의 상승에 수반하여 변형되는 반전판과, 상기 반전판에 접합되어, 상기 반전판의 변형에 수반하여 변형되는 집전판을 구비하고, 상기 집전판에는 상기 케이스의 내압이 소정값 이상으로 된 경우에 파단하는 홈 형상의 각인부와, 상기 집전판의 판면을 관통하도록 형성되는 복수의 컷팅부가 형성되고, 상기 복수의 컷팅부는 상기 각인부의 근방에 배치되어, 상기 집전판이 변형될 때에 개방하도록 형성된다.
본 발명의 밀폐형 전지에 있어서, 각 컷팅부는 상기 각인부에 교차하도록 형성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 밀폐형 전지에 있어서, 각 컷팅부는 직선 형상으로 형성되어, 상기 각인부에 대해 수직이 되도록 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 밀폐형 전지에 있어서, 상기 각인부는 진원의 환상으로 형성되고, 상기 복수의 컷팅부는 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명의 밀폐형 전지에 있어서, 상기 집전판에 있어서의 상기 반전판과의 접합 부분의 주위에는, 타부에 비해 두께가 작은 박육부가 형성되고, 상기 박육부에는 상기 각인부와, 상기 복수의 컷팅부가 배치되고, 상기 박육부는 그 중앙부로부터 외측 테두리부에 걸쳐서 물결 형상으로 만곡되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, CID의 경시 열화를 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 관한 밀폐형 전지를 도시하는 도면.
도 2는 집전판의 박육부를 도시하는 도면으로, (a)는 측면 절단 단면도, (b)는 저면도.
도 3은 집전판의 박육부의 변형을 도시하는 도면.
도 4는 집전판의 박육부에 형성된 컷팅부가 개방되는 모습을 도시하는 도면.
도 5는 종래의 박육부의 변형 형태를 도시하는 모식도.
도 6은 본 발명에 관한 박육부의 변형 형태를 도시하는 모식도로, (a)는 측면도, (b)는 평면도.
도 7은 박육부의 각인부에 발생하는 응력의 CAE 해석 결과를 도시하는 도면.
도 8은 집전판의 박육부의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 9는 집전판의 박육부의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
도 10은 집전판의 박육부의 다른 실시 형태를 도시하는 도면.
이하에서는, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명에 관한 밀폐형 전지의 일 실시 형태인 전지(1)에 대해 설명한다.
전지(1)는, 소위 원통형의 전지이다.
또한, 설명의 편의상, 도 1에 있어서의 상하 방향을 전지(1)의 상하 방향으로 규정한다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 상방 및 하방은, 대략 전지(1)의 외부측 및 전지(1)의 내부측과 동의이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 전지(1)는 전해액이 함침되어 발전 요소로서 기능하는 전극체(10)와, 전극체(10)를 상기 전해액과 함께 수납하는 케이스(20)와, 이상 시에 전류를 차단하는 CID(100)를 구비하는 밀폐형의 이차 전지이다.
전극체(10)는 시트 형상으로 형성된 한 쌍의 전극(정극 및 부극)을 세퍼레이터를 개재하여 적층하고, 원통 형상으로 권회하여 이루어지는 부재이다. 전극체(10)는 상기 전해액이 함침됨으로써, 발전 요소로서 기능한다.
케이스(20)는 전지(1)의 외장을 이루는 대략 원통 형상의 부재이다.
케이스(20)는 수납부(21)와, 덮개부(22)를 구비한다.
수납부(21)는 상단부면이 개방된 바닥이 있는 원통 형상의 부재이고, 알루미늄이나 철 등의 도전성을 갖는 소재를 포함한다. 수납부(21)의 내부에는 전극체(10)가 상기 전해액과 함께 수납된다. 수납부(21)는 그 저부(하단부)가 도전성을 갖는 부극 집전 부재를 통해 전극체(10)의 부극과 전기적으로 접속되어 있고(도시하지 않음), 전지(1)의 부극 단자로서 기능한다.
덮개부(22)는 수납부(21)의 개방면을 막는 대략 원판 형상의 부재이고, 알루미늄이나 철 등의 도전성을 갖는 소재를 포함한다. 덮개부(22)는 수납부(21)의 개방면을 덮도록 배치되어, 수납부(21)의 상단부와 덮개부(22)의 외주 단부가 절연성의 가스킷(23)을 통해 고정되어 있다. 덮개부(22)는 그 중앙부가 상방을 향해 돌출되도록 형성되어 있다. 덮개부(22)는 도전성을 갖는 정극 리드(24) 및 CID(100)를 이루는 부재[상세하게는, 후술하는 반전판(110) 및 집전판(120)]를 통해, 전극체(10)의 정극과 전기적으로 접속되어 있고, 전지(1)의 정극 단자로서 기능한다.
덮개부(22)에는 그 판면을 관통하도록 통기 구멍(22a)이 복수개 형성되어 있다.
그로 인해, 수납부(21)의 내부 공간은 덮개부(22)에 의해서는 밀폐되어 있지 않은 상태로 되어 있다. 즉, 통기 구멍(22a)에 의해 케이스(20)의 내부와 외부가 연통하고 있다.
CID(100)는 전지(1)가 과충전 상태로 되어 케이스(20)의 내압이 극히 상승한 경우에, 전류를 차단하는 전류 차단 기구(Current Interrupt Device)이다.
CID(100)는 반전판(110)과, 집전판(120)을 구비한다.
반전판(110) 및 집전판(120)은 도전성을 갖는 대략 원판 형상의 부재이다. 반전판(110) 및 집전판(120) 사이에는 절연 부재(130)가 개재 장착되어 있다.
절연 부재(130)는 절연성을 갖는 환상의 부재이고, 반전판(110)의 외주 단부 및 집전판(120)의 외주 단부에 접촉하도록 구성되어 있다. 이와 같이 하여, 반전판(110)의 외주 단부와, 집전판(120)의 외주 단부의 도통이 절연 부재(130)에 의해 방지되어 있다.
반전판(110) 및 집전판(120)은 케이스(20)의 덮개부(22)와 마찬가지로, 가스킷(23)을 통해 케이스(20)의 수납부(21)에 고정되어 있다.
상세하게는, 상방으로부터, 덮개부(22), 반전판(110), 절연 부재(130), 집전판(120)의 순으로 동심적으로 적층되고, 이들 부재의 외주 단부가 가스킷(23)에 의해 끼움 지지된 상태에서, 수납부(21)의 상단부에 고정되어 있다. 이와 같이 하여, 덮개부(22)와 반전판(110)이 그들의 외주 단부에 있어서 도통하고, 덮개부(22), 반전판(110) 및 집전판(120)과, 수납부(21)와의 도통이 가스킷(23)에 의해 방지되어 있다.
반전판(110)은 케이스(20)의 내부에 밀폐 공간을 형성하는 부재이고, 중앙부로 감에 따라서, 서서히 집전판(120)에 접근하도록(하방으로 오목하도록) 형성되어 있다.
전술한 바와 같이, 덮개부(22)에는 통기 구멍(22a)이 형성되어 있으므로, 덮개부(22)에 의해 케이스(20)의 내부에 밀폐 공간이 형성되지 않는다. 그러나, 덮개부(22)의 하방에 반전판(110)이 수납부(21)의 개구면을 막도록 배치되므로, 반전판(110)에 의해 케이스(20)의 내부에 밀폐 공간이 형성되는 것이다.
반전판(110)의 상면에는 홈 형상의 각인부(111)가 형성되어 있다.
각인부(111)는 반전판(110)을 그 상면으로부터 하방을 향해 절삭하도록 형성되고, 반전판(110)의 둘레 방향을 따라서 연속적으로 배치되어 있다. 즉, 각인부(111)는 반전판(110)의 상면에 있어서 연속적인 환상으로 형성되고, 반전판(110)에 대해 동심적으로 배치되어 있다.
집전판(120)은 정극 리드(24)를 통해, 전극체(10)의 정극과 전기적으로 접속되어 있다.
상세하게는, 정극 리드(24)의 일단부가 집전판(120)의 하면에 접합되고, 정극 리드(24)의 타단부가 전극체(10)의 정극에 접합되어 있다.
집전판(120)의 중앙부에는 타부에 비해 두께[집전판(120)에 있어서의 전극체(10)측의 표면과, 그 반대측의 표면의 거리]가 작은 박육부(121)가 형성되어 있다.
박육부(121)는 집전판(120)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분의 주위에 형성되어 있다. 상세하게는, 박육부(121)는 집전판(120)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분으로부터, 집전판(120)의 직경 방향에 있어서의 중도부에 걸쳐서 형성되어 있다. 박육부(121)는 대략 원판 형상으로 형성되어, 집전판(120)과 동심적으로 배치되어 있다.
박육부(121)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.
박육부(121)의 중앙부에는 상하 방향을 따라서 판면을 관통하도록, 끼워 맞춤 구멍(122)이 형성되어 있다.
끼워 맞춤 구멍(122)은 반전판(110)의 중앙부가 끼워 맞추어지는 구멍이다.
끼워 맞춤 구멍(122)에 반전판(110)의 중앙부가 끼워 맞추어진 상태에서, 반전판(110)과 집전판(120)의 박육부(121)가 그들의 접촉 부분에 있어서 용접 등에 의해 접합된다. 이와 같이 하여, 반전판(110)과 집전판(120)이 도통하고, 나아가서는 덮개부(22)와 전극체(10)의 정극이 도통하게 된다.
이와 같이, 집전판(120)은 그 중심부 근방에 있어서, 반전판(110)과 접합되어 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 집전판(120)의 외주 단부는 절연 부재(130)에 의해, 반전판(110)의 외주 단부와 격리되어 있다.
그로 인해, 반전판(110)과 집전판(120) 사이에는 소정의 공간이 형성되어 있다.
집전판(120)에 있어서의 박육부(121)보다도 직경 방향 외측에 위치하는 부분에는 연통 구멍(120a)이 복수개 형성되어 있다.
연통 구멍(120a)은 집전판(120)의 판면을 상하 방향을 따라서 관통하도록 형성되어 있다.
그로 인해, 집전판(120)보다도 하방의 공간에 있어서, 상기 전해액의 분해 반응에 수반하는 가스가 발생한 경우에는, 당해 가스가 연통 구멍(120a)을 통해, 반전판(110)과 집전판(120) 사이의 공간에 진입하게 된다.
도 2의 (a) 및 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 박육부(121)는 끼워 맞춤 구멍(122)으로부터 집전판(120)의 직경 방향에 있어서의 중도부에 걸쳐서 형성되어, 진원 형상을 갖는다. 박육부(121)에 있어서의 전극체(10)측의 표면에는 홈 형상의 각인부(123)가 형성되어 있다.
각인부(123)는 반전판(110)의 각인부(111)와 대략 마찬가지로 구성되어, 박육부(121)에 있어서의 전극체(10)측의 표면을 절삭하도록 형성되어 있다. 각인부(123)는 박육부(121)의 둘레 방향을 따라서 연속적으로 형성되어, 박육부(121)에 대해 동심적으로 배치되어 있다. 즉, 각인부(123)는 진원의 환상으로 형성되어 있다.
또한, 도 2의 (b)에 있어서는, 설명의 편의상, 집전판(120)에 있어서의 박육부(121) 이외의 부분을 생략하여 도시하고 있다.
도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 박육부(121)는 그 중앙부로부터 외주 단부에 걸쳐서 물결 형상으로 만곡되어 있다.
상세하게는, 박육부(121)는 그 중앙부로부터 외주 단부에 걸쳐서 상하 방향으로 만곡되어, 직경 방향을 따른 절단면의 형상이 모든 절단 위치에 있어서 대략 동일해지는 형상을 갖는다. 바꾸어 말하면, 박육부(121)는 환상의 평판을 직경 방향을 따라서 휘게 한 형상을 갖고 있다. 이와 같은 형상을 갖는 박육부(121)는 프레스 가공 등에 의해 형성하는 것이 가능하다.
도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 박육부(121)에는 복수(본 실시 형태에 있어서는, 12개)의 컷팅부(124ㆍ124…)가 형성되어 있다.
복수의 컷팅부(124ㆍ124…)는 끼워 맞춤 구멍(122)의 주위에 있어서, 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배치되어 있다.
컷팅부(124)는 박육부(121)의 판면을 관통하도록, 박육부(121)에 있어서의 끼워 맞춤 구멍(122)의 근방으로부터 박육부(121)의 외주 단부 근방에 걸쳐서 직선 형상으로 형성되어 있다. 컷팅부(124)는 각인부(123)에 교차함과 함께, 각인부(123)에 대해 수직이 되도록 형성되어 있다. 즉, 컷팅부(124)는 각인부(123)에 대해 직교하도록, 박육부(121)의 직경 방향을 따라서 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 전해액의 분해 반응에 수반하여 발생한 가스에 의해, 케이스(20)의 내압[엄밀하게는 수납부(21)와 반전판(110)이 이루는 공간의 압력]이 상승했을 때에는, 당해 가스가 집전판(120)의 연통 구멍(120a)을 통해 반전판(110)과 집전판(120) 사이의 공간으로 진입하여, 반전판(110)이 상방으로 밀어 올려지도록 변형된다. 이에 수반하여, 집전판(120)의 박육부(121)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분이 상방으로 인장되어, 박육부(121)가 변형된다.
이때, 도 4에 도시한 바와 같이, 박육부(121)의 변형에 수반하여, 박육부(121)에 형성된 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)가 개방된다.
이에 의해, 박육부(121)에 있어서의 주위 방향으로의 변형이 저해되는 것을 억제할 수 있어, 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력을 완화할 수 있다.
따라서, 전지(1)의 사용 시에 있어서의 온도 변화 등에 의해, 케이스(20)의 내압이 비교적 낮은 수준으로 상하한 경우에 있어서의 각인부(123)의 피로의 축적을 억제할 수 있고, 나아가서는 CID(100)의 경시 열화를 억제할 수 있다.
또한, 도 3에 도시한 바와 같이, 케이스(20)의 내압이 상승하여, 집전판(120)의 박육부(121)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분이 상방으로 인장되었을 때에는, 박육부(121)에 있어서의 물결 형상으로 만곡된 부분이 신장하게 된다.
즉, 박육부(121)는 물결 형상으로 만곡되어 있으므로[도 2의 (a) 참조], 케이스(20)의 내압이 상승하여, 집전판(120)의 박육부(121)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분이 상방으로 인장되었을 때에는, 만곡 부분이 신장하도록 변형되는 것이다.
이에 의해, 케이스(20)의 내압이 상승하여, 집전판(120)의 박육부(121)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분이 상방으로 인장되었을 때에, 박육부(121)에 발생하는 응력을 완화할 수 있다. 상세하게는, 케이스(20)의 내압이 상승하여, 집전판(120)의 박육부(121)에 있어서의 반전판(110)과의 접합 부분이 상방으로 인장되었다고 해도, 박육부(121)에 있어서의 물결 형상으로 만곡된 부분이 완전히 신장되어 있지 않으면, 박육부(121)에 비교적 큰 응력이 발생하는 일이 없으므로, 박육부(121)에 발생하는 응력을 완화할 수 있는 것이다.
따라서, 전지(1)의 사용 시에 있어서의 온도 변화 등에 의해, 케이스(20)의 내압이 비교적 낮은 수준으로 상하로 움직인 경우에 있어서의 각인부(123)의 피로의 축적을 억제할 수 있고, 나아가서는 CID(100)의 경시 열화를 억제할 수 있다.
케이스(20)의 내압이 더욱 상승하여, 박육부(121)의 각인부(123)에 소정값 이상의 응력이 발생한 경우에는, 각인부(123)가 파단되어, 반전판(110)과 집전판(120)의 도통이 끊기고, 나아가서는 전지(1)에 있어서의 전류가 차단되게 된다.
케이스(20)의 내압의 상승이 더 진행된 경우에는, 반전판(110)이 더욱 상방으로 밀어 올려져, 반전판(110)의 각인부(111)가 파단된다. 이에 수반하여 케이스(20)의 내부에 있어서의, 반전판(110)의 상하 공간이 연통하여, 상기 전해액의 분해 반응에 수반하여 발생한 가스가 덮개부(22)의 통기 구멍(22a)을 통해 케이스(20)의 외부로 방출되게 된다.
이와 같이 하여, 상기 전해액의 분해 반응에 수반하여 발생한 가스에 의해 케이스(20)의 내압이 상승하여, 케이스(20)가 파손되는 것이 방지된다.
이하에서는, 도 5 및 도 6을 참조하여, 케이스(20)의 내압이 상승했을 때에 있어서의 집전판(120)의 박육부(121)의 변형 형태에 대해 상세하게 설명한다.
도 5는 컷팅부(124)가 형성되어 있지 않고, 물결 형상으로 만곡되어 있지 않고(평판 형상으로 형성되어 있고), 종래의 박육부의 변형 형태를 도시하는 모식도이다.
도 6은 본 발명에 관한 박육부(121)의 변형 형태를 도시하는 모식도이다.
여기서, 반전판과 집전판의 박육부와의 접합점을 A로 하고, 시계열순으로, A0, A1, A2로 기재한다.
또한, 종래의 박육부 상의 임의의 점을 B로 하고, 시계열순으로, B0, B1, B2로 기재한다.
또한, 박육부(121) 상의 임의의 점을 C로 하고, 시계열순으로, C0, C1, C2로 기재한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 종래의 박육부에 있어서는, A점의 이동 궤적과 B점의 이동 궤적이 대략 평행으로 되어 있다.
B점이 A점의 이동 궤적에 대해 평행이 되지 않도록 이동하는 것은, 박육부의 중심으로부터 B점까지의 거리(직경 방향의 길이)가 변화되고, 박육부의 B점에 있어서의 주위 방향의 길이가 변화되는 것으로, 큰 에너지가 필요해지기 때문이다.
일반적으로, 변형은 에너지가 최소로 되도록 진행하므로, 종래의 박육부는 A점의 이동 궤적과 B점의 이동 궤적이 대략 평행이 되도록 변형되는 것이다.
도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 박육부(121)에 있어서는, 박육부(121)에 형성된 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)의 개폐에 의해, 박육부(121)의 주위 방향으로의 변형이 흡수되어, C점이 박육부(121)의 직경 방향 외측을 향해 이동하는 것이 가능해진다. 즉, 박육부(121)에 형성된 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)의 개폐에 의해, 박육부(121)의 C점에 있어서의 주위 방향의 길이가 변화되고, 박육부(121)의 중심으로부터 C점까지의 거리(직경 방향의 길이)가 변화되게 된다.
이에 의해, 박육부(121)가 변형될 때에 그 물결 형상으로 만곡된 부분을 용이하게 신장시킬 수 있어, 박육부(121)에 발생하는 응력을 극히 완화할 수 있다.
따라서, 전지(1)의 사용 시에 있어서의 온도 변화 등에 의해, 케이스(20)의 내압이 비교적 낮은 수준으로 상하한 경우에 있어서의 박육부(121)의 각인부(123)의 피로의 축적을 극히 억제할 수 있고, 나아가서는 CID(100)의 경시 열화를 크게 억제할 수 있다.
도 7에 본 발명에 관한 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력 및 종래의 박육부의 각인부에 발생하는 응력의 CAE 해석 결과를 도시한다.
도 7은 전지의 케이스 내압과, 박육부의 각인부에 발생하는 응력의 관계를 도시하는 도면이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 박육부의 각인부가 파단되기 전에 있어서, 전지의 케이스의 내압이 소정의 값(도 7에 있어서의 P)인 경우, 본 발명에 관한 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력이, 종래의 박육부의 각인부에 발생하는 응력보다도 작게 되어 있다.
이에 의해, 본 발명에 관한 박육부(121)에 따르면, 각인부(123)에 발생하는 응력을 완화시킬 수 있는 것이 명백해졌다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 박육부(121)는 둘레 방향을 따라서 연속적으로 형성된 각인부(123)를 갖지만, 이와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 박육부로서, 복수의 각인부(223ㆍ223…)가 단속적으로 형성된 박육부(221)를 채용하는 것이 가능하다.
이러한 경우에 있어서는, 복수의 각인부(223ㆍ223…)와 동수의 컷팅부(224ㆍ224…)를 형성하고, 각 컷팅부(224)를 각 각인부(223)에 대해 직교하도록 배치하면 된다.
보다 바람직하게는, 도 9에 도시한 바와 같이, 각 각인부(223)의 양단부 근방에 한 쌍의 컷팅부(224ㆍ224)를 형성하여, 각 한 쌍의 컷팅부(224ㆍ224)를 각 각인부(223)에 대해 직교하도록 배치하면 된다.
이에 의해, 박육부(221)에 있어서, 각인부(223)가 형성되어 있는 부분의 강성과, 각인부(223)가 형성되어 있지 않은 부분의 강성의 차이에 기인하는, 응력의 불균일한 발생을 억제할 수 있다. 상세하게는, 각 컷팅부(224)가 개방되었을 때에, 인접하는 각인부(223)끼리를 연결하도록 균열이 형성되고, 박육부(221)에 있어서의 각인부(223)가 형성되어 있지 않은 부분의 강성을 각인부(223)가 형성되어 있는 부분의 강성에 근접시켜, 박육부(221)에 발생하는 응력을 균일화할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 박육부(121)는 진원의 환상으로 형성된 각인부(123)를 갖지만, 이와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 10에 도시한 바와 같이, 본 발명에 관한 박육부로서, 타원의 환상으로 형성된 각인부(323)를 갖는 박육부(321)를 채용하는 것이 가능하다. 이러한 경우에 있어서는, 복수의 컷팅부(324ㆍ324…)를 각인부(323)에 대해 직교하도록 형성하면 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 박육부(121)에 컷팅부(124)를 12개 형성하였지만, 컷팅부(124)의 수는 한정되는 것은 아니고, 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력을 완화하기 위해 최적의 수를 적절히 설정하면 된다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 컷팅부(124)를 각인부(123)에 교차하도록 형성하였지만, 적어도 컷팅부(124)가 각인부(123)의 근방에 배치되면, 컷팅부(124)를 각인부(123)에 교차하지 않도록 형성하는 것도 가능하다.
그러나, 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력을 양호하게 완화하기 위해서는, 컷팅부(124)를 각인부(123)에 교차하도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 컷팅부(124)를 각인부(123)에 대해 수직이 되도록 형성하였지만, 컷팅부(124)를 각인부(123)에 대해 수직이 되지 않도록 형성하는 것도 가능하다.
그러나, 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력을 양호하게 완화하기 위해서는, 컷팅부(124)를 각인부(123)에 대해 수직이 되도록 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)를 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배치하였지만, 이와 같은 구성으로 한정되는 것은 아니다.
그러나, 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력의 치우침을 없앤다는 점에 있어서, 복수의 컷팅부(124ㆍ124…)를 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배치하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서는, 컷팅부(124)를 직선 형상으로 형성하였지만, 컷팅부(124)가 개방되어, 박육부(121)의 각인부(123)에 발생하는 응력을 완화할 수 있으면, 곡선 형상으로 형성하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시 형태에 있어서의 전지(1)는 원통형의 전지이지만, 본 발명에 관한 밀폐형 전지로서, 각형의 전지를 채용하는 것도 가능하다.
본 발명은 이상 시에 전류를 차단하는 전류 차단 기구를 구비하는 밀폐형의 이차 전지에 이용할 수 있다.
1 : 전지
10 : 전극체
20 : 케이스
21 : 수납부
22 : 덮개부
100 : CID
110 : 반전판
111 : 각인부
120 : 집전판
121 : 박육부
122 : 끼워 맞춤 구멍
123 : 각인부
124 : 컷팅부

Claims (5)

  1. 전해액이 함침되어 발전 요소로서 기능하는 전극체와,
    상기 전극체를 상기 전해액과 함께 수납하는 케이스와,
    이상 시에 전류를 차단하는 전류 차단 기구를 구비하는 밀폐형 전지이며,
    상기 전류 차단 기구는 상기 케이스의 내압의 상승에 수반하여 변형되는 반전판과, 상기 반전판에 접합되어, 상기 반전판의 변형에 수반하여 변형되는 집전판을 구비하고,
    상기 집전판에는 상기 케이스의 내압이 소정값 이상으로 된 경우에 파단하는 홈 형상의 각인부와, 상기 집전판의 판면을 관통하도록 형성되는 복수의 컷팅부가 형성되고,
    상기 복수의 컷팅부는 상기 각인부의 근방에 배치되어, 상기 집전판이 변형될 때에 개방하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지.
  2. 제1항에 있어서, 각 컷팅부는 상기 각인부에 교차하도록 형성되는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 각 컷팅부는 직선 형상으로 형성되어, 상기 각인부에 대해 수직이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 각인부는 진원의 환상으로 형성되고,
    상기 복수의 컷팅부는 서로 일정한 간격을 두고 방사상으로 배치되는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 집전판에 있어서의 상기 반전판과의 접합 부분의 주위에는 타부에 비해 두께가 작은 박육부가 형성되고,
    상기 박육부에는 상기 각인부와, 상기 복수의 컷팅부가 배치되고,
    상기 박육부는 그 중앙부로부터 외측 테두리부에 걸쳐서 물결 형상으로 만곡되는 것을 특징으로 하는, 밀폐형 전지.
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