KR101698258B1 - 밀폐형 이차 전지 - Google Patents

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KR101698258B1 KR1020147033444A KR20147033444A KR101698258B1 KR 101698258 B1 KR101698258 B1 KR 101698258B1 KR 1020147033444 A KR1020147033444 A KR 1020147033444A KR 20147033444 A KR20147033444 A KR 20147033444A KR 101698258 B1 KR101698258 B1 KR 101698258B1
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게이이치로오 고바야시
다카노리 후쿠시
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도요타지도샤가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 장기간의 사용에 의해서도 전류 차단 기구의 작동압의 변동이 적은 밀폐형 이차 전지가 제공되는 것이다. 그 밀폐형 이차 전지는, 전지 케이스(12) 내의 압력 상승에 의해 작동하여 전극과 전극 단자 사이의 도전 경로를 절단하는 전류 차단 기구(80)를 구비한다. 전류 차단 기구(80)는 전지 케이스(12) 내의 압력 상승에 의해 제1 상태로부터 스냅 스루 변형을 거쳐 제2 상태로 변형되는 판상의 감압 변형부(32)를 갖는 감압 부재(30)를 포함하고, 감압 변형부(30)가 스냅 스루 변형됨으로써 상기 도전 경로를 절단하도록 구성되어 있다.

Description

밀폐형 이차 전지 {HERMETIC SECONDARY BATTERY}
본 발명은 밀폐형 이차 전지에 관한 것이다. 상세하게는, 내압 상승에 의해 작동하는 전류 차단 기구를 구비한 밀폐형 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이차 전지, 니켈 수소 전지 등의 이차 전지는, 최근 들어, 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 소위 포터블 전원이나 차량 구동용 전원으로서 바람직하게 사용되고 있다. 특히, 경량이고 높은 에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이차 전지는 전기 자동차, 하이브리드 자동차 등의 차량에 탑재되어 사용되는 고출력 전원(예를 들어, 차량의 구동륜에 연결된 모터를 구동시키는 전원)으로서 그 중요성이 높아지고 있다.
이러한 이차 전지의 전형적인 예로서, 정극 및 부극을 구비하는 전극체를 전해질과 함께 전지 케이스 내에 밀폐한 밀폐 구조의 전지(밀폐형 전지)를 들 수 있다. 이러한 종류의 전지를 충전 처리할 때, 불량 전지의 존재나 충전 장치의 고장에 의한 오작동 등이 있었을 경우, 전지에 통상 이상의 전류가 공급되어 과충전 상태에 빠지는 경우가 상정된다. 이러한 과충전 시에, 전지 반응이 급속하게 진행되어 밀폐된 전지 케이스의 내부에서 가스가 발생하여, 그 전지 케이스의 내압(가스압)이 상승하고, 이 이상 내압에 의해 해당 케이스의 변형 등이 생기거나 할 수 있다. 이러한 이상 시에 대처하기 위하여, 종래 기술로서, 전지의 이상에 따라 상승하는 전지 케이스의 내압을 이용하여 부품을 변형시겨 통전 부분을 물리적으로 개열시킴으로써 전류를 차단하는 전류 차단 기구를 구비한 전지 구조가 제안되고 있다.
이러한 구성의 전류 차단 기구를 구비한 이차 전지에 관한 종래예로서 특허문헌 1을 들 수 있다. 이 문헌에 기재되어 있는 전류 차단 기구는, 전극체에 접속된 직사각형 플레이트 형상의 집전체와, 그 집전체에 용접된 반전판을 구비하고 있다. 상기 반전판은, 상기 전지 케이스의 내압(케이스 내압)이 상승하면, 이 케이스 내압에 의하여, 집전체에서 이격되는 방향으로 가압된다. 상기 전류 차단 기구는, 상기 케이스 내압이 미리 설정된 압력까지 상승하면, 상기 반전판이 상기 용접된 부분을 포함하는 집전체의 일부를 파단하여 상기 집전체에서 이격되는 방향으로 변형되도록 구성되어 있다. 이와 같이 집전체의 일부가 파단하여 상기 반전판과 함께 집전체의 본체로부터 이탈함으로써, 전류의 차단이 실현된다. 다른 종래예로서 특허문헌 2를 들 수 있다.
일본 특허 출원 공개2010-212034호 공보 일본 특허 출원 공개2008-66254호 공보
상기 특허문헌 1에 기재되는 바와 같은 구성의 전류 차단 기구에서는, 미리 설정된 케이스의 내압(즉 소정의 가스압)에 도달했을 때에 이 전류 차단 기구가 정확하게 작동하여 전류를 차단하도록(바꾸어 말하면, 전류 차단 기구의 작동압을 컨트롤하기 위해서) 집전판 중 파단시키고자 하는 부위에 미리 홈(노치; 전형적으로는, 집전판의 프레스 가공에 의해 형성된 각인)을 형성하는 등의 조치가 행해지고 있다. 이 홈의 배치나 단면 형상에 따라, 집전판의 일부를 다른 부분으로부터 파단하기 위해 필요해지는 힘(즉, 집전판의 파단 강도)을 조절하여, 전류 차단 기구의 작동압을 소정의 범위 내로 설정할 수 있다.
그런데, 전기 자동차, 하이브리드 자동차(플러그인 하이브리드 자동차를 포함함.) 등의 차량에 탑재되는 밀폐형 이차 전지(예를 들어, 그 차량의 구동 전원으로서 사용되는 밀폐형 이차 전지)는 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 전원으로서 사용되는 전지(즉, 민간용 전지)와는 비교가 되지 않을 만큼 장기간에 걸쳐 사용될 수 있다. 자동차 등의 사용 기간은 10년 이상(경우에 따라서는 20년 이상)에 달할 가능성이 있기 때문이다. 따라서, 차량에 탑재되는 밀폐형 이차 전지의 전류 차단 기구에는, 민간용 전지와는 달리, 그러한 장기간에 걸쳐 소정의(미리 설정된 범위의) 케이스 내압에서 정확하게 작동하는 성능을 유지하는 것이 요구된다.
그러나, 상술한 바와 같이 홈의 형태(예를 들어 깊이)에 따라 작동압이 설정되는 타입의 전류 차단 기구는, 그 전류 차단 기구를 구비한 밀폐형 이차 전지의 사용 기간이 길어지면, 상기 작동압의 초기값(제조 직후에 있어서의 작동압)으로부터의 변동이 커지는 경향이 있었다. 그 주된 원인 중 하나로서, 전지의 장기 사용에 의한 집전판의 파단 강도의 저하를 생각할 수 있다. 즉, 밀폐형 이차 전지(특히, 리튬 이온 이차 전지와 같이 비수 전해질을 구비한 전지)는 그 전지의 정상적인 충방전 상태에서도 소량의 가스가 발생하고, 이에 따라 케이스 내압이 약간 상승하는 일이 있을 수 있다. 그러면, 전류 차단 기구의 본래 작동압에 비하면 대폭적으로 낮은 압력이라고는 해도, 상기 케이스 내압의 상승에 의해 반전판 및 그 반전판에 용접된 집전판에 그 나름의 응력이 가해진다. 이러한 응력이 장기간에 걸쳐 가해지면, 피로나 크리프 등에 의해 집전판의 파단 강도가 서서히 저하되어, 전류 차단 기구의 작동압이 저하될 수 있다.
본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 장기간의 사용에 의해서도 전류 차단 기구의 작동압의 변동이 적은 밀폐형 이차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 케이스 내압의 상승에 의해 변형되는 부위(감압 변형부)를 갖는 부재(감압 부재)를 구비한 전류 차단 기구에 대하여 다양한 검토를 행하였다. 그리고, 상기 감압 부재의 감압 변형부가 변형될 때에 그 형상이 스냅 스루(snap-through)되는 현상(즉 스냅 스루 변형)이 발생하고, 이 스냅 스루 변형에 따라 전류가 차단되도록 상기 전류 차단 기구를 구성함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
여기에 개시되는 밀폐형 이차 전지는, 정극과, 부극과, 그러한 정극 및 부극을 수용하는 전지 케이스를 구비한다. 또한, 상기 정극 및 부극 중 어느 한쪽의 전극과 전기적으로 접속한 전극 단자를 구비한다. 상기 전극 단자는 상기 전지 케이스 밖으로 노출되어 있다. 그리고 상기 밀폐형 이차 전지는 또한, 상기 전지 케이스 내의 압력 상승에 의해 작동하여 상기 전극과 상기 전극 단자 사이의 도전 경로를 절단하는 전류 차단 기구를 구비한다. 상기 전류 차단 기구는, 판상(板狀)의 감압 변형부를 갖는 감압 부재를 포함한다. 상기 감압 변형부는, 상기 전지 케이스 내의 압력 상승에 의해, 제1 상태로부터 스냅 스루 변형을 거쳐 제2 상태로 변형된다. 상기 밀폐형 이차 전지(이하, 간단히 「이차 전지」라고도 함)는 상기 감압 변형부가 스냅 스루 변형함으로써 상기 도전 경로가 절단되도록 구성되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 상기 감압 변형부의 형상이 스냅 스루되는 현상을 이용하여 상기 도전 경로를 절단하므로, 장기간의 사용에 의해서도 전류 차단 기구의 작동압의 변동을 낮게 억제하는 것이 가능하다.
여기에 개시되는 기술은, 예를 들어 상기 도전 경로가 제1 도전 부재 및 제2 도전 부재를 포함하는 형태로 바람직하게 실시할 수 있다. 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 제1 도전 부재는, 상기 감압 변형부가 상기 제1 상태에 있을 때, 상기 제2 도전 부재와 직접 접속하고 있다. 그리고, 상기 전류 차단 기구는, 상기 감압 변형부가 스냅 스루 변형함으로써 상기 제1 도전 부재와 상기 제2 도전 부재와의 도통이 끊어지도록 구성되어 있다. 이러한 구성의 이차 전지는, 케이스 내압이 상기 전류 차단 기구의 작동압에 도달했을 때에 상기 도전 경로를 신속하게 절단하기에 적합한 것이 될 수 있다. 바꾸어 말하면, 케이스 내압이 소정의 압력에 도달했을 때에 전류 차단 기구를 신속하게 작동시키기에 적합한 것이 될 수 있다.
여기에 개시되는 기술의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 감압 변형부는 상기 제1 도전 부재에 마련되어 있다. 즉, 이 형태에서는 제1 도전 부재가 감압 부재에 상당한다. 상기 감압 변형부는, 상기 제1 상태에 있어서 상기 제2 도전 부재와 직접 접속하고 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태의 이차 전지는, 케이스 내압이 소정의 압력에 도달했을 때에 상기 도전 경로를 신속하게 절단하기에 적합한 것이 될 수 있다.
상기 감압 부재는, 이 제1 상태에서, 상기 제2 도전 부재에 접합(고정)되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 형태의 전류 차단 기구를 구비하는 이차 전지는, 그 전지의 제조 직후(초기)부터, 장기간에 걸쳐 그 전류 차단 기구의 작동압을 보다 고정밀도로 제어된 것이 될 수 있다.
여기에 개시되는 기술의 바람직한 일 형태에 있어서, 상기 감압 부재는, 상기 감압 변형부의 외측 테두리로부터 외측(직경 방향 외측)으로 펼쳐지는 플랜지부를 갖는다. 그리고, 상기 감압 변형부는, 상기 제1 상태에 있어서, 상기 플랜지부로부터 상기 전지의 내측을 향하여 오목해진 오목부를 형성하고 있다. 이러한 형상의 감압 부재는, 케이스 내압의 상승을 이용하여 감압 변형부를 정확하게 스냅 스루 변형시키는데에 적합하다.
소정의 작동압에서 정확하게 스냅 스루 변형시키기 쉽다는 등의 관점에서, 상기 감압 변형부의 외측 테두리 형상은 원형인 것이 바람직하다. 또한, 상기 감압 부재가 플랜지부를 갖는 형태에 있어서, 이 플랜지부의 외측 테두리 형상은 원형인 것이 바람직하다. 이러한 감압 변형부(오목부) 및 플랜지부를 갖는 감압 부재는, 상기 플랜지부 외측 테두리의 직경(외경)을 a라 하고, 상기 감압 변형부에 있어서의 상기 감압 부재의 두께를 b라 했을 때, 이하의 관계 (1): b/a가 1.0％ 내지 2.5％이다; 을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 감압 부재에 있어서, 상기 오목부의 깊이를 c라 했을 때, 이하의 관계 (2): c/a가 3.0％ 내지 7.0％이다; 을 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 감압 부재에 있어서, 이 감압 변형부의 외경을 d라 했을 때, 이하의 관계 (3): d/a가 50％ 내지 90％이다; 을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 관계 (1) 내지 (3) 중 두 가지를 만족하는 것이 보다 바람직하다. (1)과 (2), (1)과 (3) 및 (2)과 (3) 중 어느 조합도 각각 바람직하다. 상기 관계 (1) 내지 (3)의 모두를 만족하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 형상의 감압 부재는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에서 적절한 케이스 내압으로 감압 변형부를 스냅 스루 변형시키는 데에 적합하다.
바람직한 일 형태에 있어서, 상기 감압 변형부는, 이 감압 변형부의 외측 테두리로부터 중심을 향하여 좁아지는 테이퍼부를 한다. 상기 플랜지부와 상기 테이퍼부가 이루는 각 θ은, tanθ=0.04 내지 5.0을 만족하는 각도인 것이 바람직하다. 이러한 형상의 감압 부재는, 케이스 내압의 상승을 이용하여 감압 변형부를 정확하게 스냅 스루 변형시키는 데에 적합하다.
바람직한 다른 일 형태에 있어서, 상기 감압 변형부는, 그 단면 형상에서 상기 전지의 내측으로 만곡하는 돔 형상(둥근 지붕 형상)으로 형성되어 있다. 이러한 형상의 감압 부재는, 케이스 내압의 상승을 이용하여 감압 변형부를 정확하게 스냅 스루 변형시키는 데에 적합하다. 상기 돔부 형상의 적합한 예로서, 구면 껍질의 일부를 잘라낸 형상을 들 수 있다.
여기에 개시되는 어느 전류 차단 기구에 있어서, 상기 감압 변형부에서의 상기 감압 부재의 두께 b는, 0.15mm보다도 큰 것이 바람직하다. 이러한 두께를 갖는 감압 부재는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 있어서 적절한 케이스 내압에서 감압 변형부를 스냅 스루 변형시키는 데에도 적합하다.
여기에 개시되는 기술은, 각종 밀폐형 이차 전지에 적용할 수 있다. 바람직한 적용 대상의 예로서, 비수 전해질(전형적으로는 상온에서 액상인 비수 전해질, 즉 비수 전해액)을 구비한 밀폐형 이차 전지(예를 들어 리튬 이차 전지, 전형적으로는 리튬 이온 이차 전지)를 들 수 있다.
여기에 개시되는 어떠한 밀폐형 이차 전지도, 장기간의 사용에 의해서도 전류 차단 기구의 작동압 변동을 낮게 억제할 수 있다는 점에서, 차량 탑재용 전지로서 적합하다. 따라서, 이 명세서에 따르면, 여기에 개시되는 어떠한 밀폐형 이차 전지를 구비한 차량 탑재용 전지가 제공된다. 이러한 차량 탑재용 전지(예를 들어, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 차량의 구동용 전원으로서 사용되는 전지, 즉 차량 구동용 전지)는 여기에 개시되는 어떠한 밀폐형 이차 전지를 단전지로 하고, 이 단전지를 서로 전기적으로 접속하여 복수개 구비한 조전지의 형태일 수 있다.
또한, 본 명세서에 의하면, 여기에서 개시되는 어떠한 밀폐형 이차 전지 또는 조전지를 구동용 전원으로서 구비하는 플러그인 하이브리드 자동차(PHV), 하이브리드 자동차(HV), 전기 자동차(EV) 등의 차량도 제공된다
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지의 외형을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는, 제1 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 3은, 제1 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성과 상태(전류 차단 전)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는, 제1 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구에 포함되는 감압 부재의 제1 상태에 있어서의 형상을 도시하는 단면도이다.
도 5는, 제1 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성과 상태(전류 차단 후)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은, 제2 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성과 상태(전류 차단 전)를 나타내는 일부 절결 사시도이다.
도 7은, 제2 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성을 도시하는 분해 사시도이다.
도 8은, 제2 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 포함되는 집전체의 주요부를 확대하여 도시하는 단면 사시도이다.
도 9는, 제2 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구에 포함되는 감압 부재의 제1 상태에 있어서의 형상을 도시하는 단면도이다.
도 10은, 제2 실시 형태에 따른 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성과 상태(전류 차단 후)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 11은, 홈의 깊이(잔여 두께)와 전류 차단 기구의 작동압과의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 12는, 감압 부재의 형상과 전류 차단 기구의 작동압과의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 13은, 전지 케이스의 내압과 이 내압에서 전류 차단 기구가 작동할 때까지의 시간과의 관계를 도시하는 특성도이다.
도 14는, 스냅 스루 변형에 있어서의 변형량과 힘(하중)과의 관계를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 15는, 스냅 스루 변형에 있어서의 힘(하중)과 변형량과의 관계를 모식적으로 도시하는 설명도이다.
도 16은, 제1 실시 형태의 제1 변형예에 관한 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성과 상태(전류 차단 전)를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 17은, 제1 실시 형태의 제2 변형예에 관한 밀폐형 이차 전지에 구비된 전류 차단 기구의 구성과 상태(전류 차단 전)을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 18은, 1 실시 형태에 따른 조전지의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 19는, 1 실시 형태에 따른 조전지를 구비한 차량(자동차)을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
본 명세서에 있어서 「이차 전지」란, 리튬 이온 이차 전지, 금속 리튬 이차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지 등의 소위 축전지(즉 화학 전지) 외에 전기 이중층 캐패시터 등의 캐패시터(즉 물리 전지)를 포함하는 의미이다. 또한, 「리튬 이차 전지」란, 전해질 이온(전하 담체)으로서 리튬 이온을 이용하고, 정부극간에 있어서의 리튬 이온에 수반되는 전하의 이동에 의해 충방전이 실현되는 이차 전지를 말한다. 일반적으로 리튬 이온 이차 전지(또는 리튬 이온 전지)라고 하는 이차 전지는, 본 명세서에서의 리튬 이차 전지에 포함되는 전형적인 예이다.
본 명세서에 있어서 「스냅 스루 변형」이란, 하중-변위 곡선에 있어서 하중에 극댓값과 극솟값이 나타나는 타입의 변형 형태를 말한다. 전형적인 스냅 스루 변형을 나타내는 하중-변위 곡선을 도 14에 예시한다. 하중 제어의 경우, 도 4에 도시하는 형상의 감압 부재(30)의 감압 변형부(32)에 도면의 아래쪽(전지의 내측에 상당함)으로부터 가스압을 가하고, 그 가스압을 점차 높게 하는 과정(왕로)에서는 그 가스압에 의해 가해지는 응력이 도 14의 B점(하중의 극댓값)에 이르면, 이 B점에서 D점으로 감압 변형부(32)의 형상이 스냅 스루된다. 한편, 일단 스냅 스루 변형된 감압 변형부(32)에 왕로와는 반대측으로부터 가스압을 가하고, 그 가스압을 점차 높게 하는 과정(복로)에서는, 그 가스압에 의해 가해지는 응력이 도 14의 D점을 초과하여 C점에 이르면, 이 C점에서 A점으로 감압 변형부(32)의 형상이 스냅 스루된다.
예를 들어, 도 4에 도시하는 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)의 변형량(기준 위치로부터의 변위량)에 착안하면, 스냅 스루 변형을 수반하지 않는 통상의 변형 형태에서는, 도 15에 점선으로 나타낸 바와 같이, 하중(가스압)의 증가에 따라서 변형량은 서서히 커진다. 이에 비해, 도 14에 도시하는 바와 같은 스냅 스루 변형에 있어서는, 도 15에 실선으로 나타낸 바와 같이, 도 14의 B점에 이르기까지 하중이 증대하면, 평탄부(32C)의 위치가 도 4의 위쪽으로 급격하게 변위한다(스냅 스루된다). 여기에 개시되는 기술에 있어서, 감압 변형부가 스냅 스루 변형되는 것은, 도 14에 예시한 바와 같이, 이 감압 변형부의 하중-변위 곡선에 있어서 극댓값과 극솟값이 나타남으로써 확인될 수 있다. 또한, 본 명세서에 있어서, 감압 변형부의 「제1 상태」란, 이 감압 변형부가 스냅 스루 변형되기 전의 형상에 있는 상태를 가리킨다. 감압 변형부의 「제2 상태」란, 이 감압 변형부가 상기 제1 상태로부터 스냅 스루 변형된 후의 형상에 있는 상태를 가리킨다.
이하, 여기에서 개시되는 밀폐형 이차 전지의 일례로서, 리튬 이온 이차 전지에 관한 적합한 일 실시 형태를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것이 아니다. 또한, 동일한 작용을 나타내는 부재ㆍ부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 수가 있다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 항목 이외의 사항으로서, 여기에 개시되는 기술의 실시에 필요한 사항(예를 들어, 정극 활물질 및 부극 활물질의 제조 방법, 전해질의 구성 및 제법 등)은 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 여기에 개시되는 기술은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식 등에 기초하여 실시할 수 있다.
특별히 한정하기를 의도한 것은 아니지만, 이하에서는 주로 권회 타입의 전극체(이하 「권회 전극체」라고 함)와 비수 전해액을 각형(즉 직육면체의 상자 형상) 또는 원통형의 케이스에 수용한 형태의 리튬 이온 이차 전지를 예로서 설명한다. 또한, 리튬 이온 이차 전지의 형상은 각형 및 원통형으로 한정되지 않고, 임의의 형상일 수 있다. 또한, 전극체의 형태는 권회 전극체로 한정되지 않고, 예를 들어 적층형의 전극체 등으로 하는 것도 가능하다. 또한, 여기에 개시되는 구성의 전류 차단 기구를 갖는 한, 이차 전지의 종류는 리튬 이온 이차 전지(전형적으로는 비수 전해질을 구비한 리튬 이온 이차 전지)로 한정되지 않고, 니켈 수소 전지, 그 밖의 이차 전지일 수도 있다.
<제1 실시 형태>
도 1은, 제1 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지의 외형을 도시하는 개략 사시도이며, 도 2는 그 전류 차단 기구의 구성을 도시하는 분해 사시도이다. 도 3은, 도 1의 III-III 단면에 있어서의 전류 차단 기구를 확대하여 나타내는 모식 단면도이며, 전류 차단 기구가 작동하기 전의 상태를 도시하는 도면이다.
(전지의 전체 구성)
본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(10)는 도 2에 도시한 바와 같은 편평 형상의 권회 전극체(50)가, 도시하지 않은 액상 전해질(전해액)과 함께, 도 1에 도시하는 전지 케이스(즉 외장 용기)(12)에 수용되어 구성되는 전지이다.
전지 케이스(12)는 권회 전극체(50)의 형상에 대응하는 편평한 각형 형상이며, 일단부(전지(10)의 통상 사용 상태에 있어서의 상단부에 상당함)에 개구부를 갖는 상자형(즉 바닥이 있는 직육면체 형상)의 케이스 본체(14)와, 그 개구부에 설치되어서 그 개구부를 막는 밀봉판(16)(덮개)으로 구성된다. 밀봉판(16)은 케이스 본체(14)의 개구부 형상에 대응한 직사각 형상 플레이트 부재로 이루어진다. 이러한 밀봉판(16)이 케이스 본체(14)의 개구부 주연에 용접됨으로써, 편평 형상의 권회 전극체(50)의 광폭면에 대향하는 한 쌍의 케이스 광폭면과, 그 케이스 광폭면에 인접하는 4개의 직사각 형상 케이스면(그 중 하나의 직사각 형상 케이스면(상면)이 밀봉판(16)에 의해 구성된다.)을 구비한 육면체의 형상을 나타내는 밀폐 구조의 전지 케이스(12)가 구성된다.
케이스(12)의 재질로서는, 종래의 밀폐형 전지에서 사용되는 것과 동일한 것을 사용할 수 있으며, 특별히 제한은 없다. 경량이고 열전도성이 좋은 금속 재료를 주체로 구성된 케이스(12)가 바람직하다. 이러한 금속 재료로서 알루미늄, 스테인리스강, 니켈 도금강 등이 예시된다. 본 실시 형태에 따른 케이스(12)(케이스 본체(14) 및 밀봉판(16))은 알루미늄 또는 알루미늄을 주체로 하는 합금에 의해 구성되어 있다.
특별히 제한하는 것은 아니지만, 이러한 종류의 각형 전지에 있어서의 육면체 형상의 전지 케이스의 적합한 외형 치수로서, 케이스 본체(14) 및 밀봉판(16)의 긴 변측의 길이: 약 80mm 내지 200mm(예를 들어 100mm 내지 150mm), 케이스 본체(14) 및 밀봉판(16)의 짧은 변측의 길이(즉 케이스(12)의 두께): 약 8mm 내지 25mm(예를 들어 10mm 내지 20mm), 케이스(12)의 높이: 약 70mm 내지 150mm를 예시할 수 있다. 또한, 케이스(12)(케이스 본체(14) 및 밀봉판(16))의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 차량 구동 전원용의 밀폐형 전지를 구성하는 경우, 0.3mm 내지 2mm 정도가 적당하고, 0.5mm 내지 1mm 정도가 바람직하다.
도 1에 도시한 바와 같이, 밀봉판(16)에는 외부 접속용의 정극 단자(20) 및 부극 단자(18)가 형성되어 있다. 이들 전극 단자(18, 20)는, 전지 케이스(12)의 외부에 노출되어 있고, 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(10)의 이용 형태에 따라 적당한 형상의 단자판 또는 외부 접속 단자를 장착할 수 있도록 되어 있다. 밀봉판(16)에는, 양쪽 단자(18, 20) 사이에, 안전 밸브(40) 및 액체 주입구(42)가 마련되어 있다. 안전 밸브(40)는 케이스(12)의 내압이 소정 레벨(소정의 설정 밸브 개방압; 예를 들어 0.3 내지 1.0MPa 정도) 이상으로 상승했을 경우에 밸브 개방하여 그 내압을 개방하도록 구성되어 있다. 이 안전 밸브(40)는 예를 들어, 밀봉판(16)의 일부분을 그 주위보다도 상대적으로 얇게 형성한 부분일 수 있다. 액체 주입구(42)는 전지(10)를 구축하는 과정에서 전지 케이스(12) 내에 비수 전해액을 주액(주입)할 수 있도록 구성되어 있다. 도 1은, 상기 주액 후에 액체 주입구(42)가 밀봉재(43)에 의해 밀봉되어 마스크된 상태를 나타내고 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 권회 전극체(50)는, 통상의 리튬 이온 이차 전지의 권회 전극체와 마찬가지로, 긴 시트 형상 정극(정극 시트)(52)과, 이 정극 시트(52)와 동일한 도시되지 않은 긴 시트 형상 부극(부극 시트)과, 총 두 매의 긴 시트 형상 세퍼레이터(세퍼레이터 시트)(54)를 구비한다. 권회 전극체(50)는 전형적으로는, 이러한 정극 시트(52), 부극 시트 및 세퍼레이터 시트(54)를 적층하여 길이 방향으로 권회하고, 계속하여 얻어진 권회체를 측면 방향으로부터 가압하여 누름으로써 제작된다. 구체적으로는, 정극 시트(52)와 부극 시트는 폭 방향으로 위치를 약간 비켜서 배치되고, 이에 따라 세퍼레이터 시트(54)의 폭 방향의 일단부 및 타단부으로부터 정부극 중 어느 한쪽 시트의 폭 방향의 일단부가 각각 돌출되도록 적층된 상태에서 권회된다. 그 결과로서, 권회 전극체(50)의 권회축 방향의 한 쪽 및 다른 쪽 단부에, 각각, 정극 시트(52) 및 부극 시트의 폭 방향의 일단부가 권회 코어부(55)(즉 정극 시트와 부극 시트와 세퍼레이터 시트가 조밀하게 권회된 부분)로부터 외측으로 돌출된 부분이 형성되어 있다.
도 2에는, 정극 시트(52)의 돌출 부분(52A)(정극 돌출 부분)이 도시되어 있다. 이러한 정극 돌출 부분(52A)이, 케이스(12)의 내부에 배치되는 정극 집전 탭(60) 및 정극 집전체(70)를 통하여, 상기 외부 접속용의 정극 단자(20)와 전기적으로 접속되어 있다. 도시하지 않은 부극측도 마찬가지로, 부극 시트의 돌출 부분이, 케이스(12) 내부에 배치되는 도시하지 않은 부극 집전 탭 및 부극 집전체를 통하여, 상기 외부 접속용의 부극 단자(18)과 전기적으로 접속되어 있다.
본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(10)에 있어서, 전류 차단 기구(80)는 정극 단자(20)의 일부와 정극 집전체(70)의 일부에 의해 구성되어 있다. 이러한 전류 차단 기구(80)에 대해서는 후술한다.
권회 전극체(50)를 구성하는 재료 및 부재 자체는, 종래의 리튬 이온 이차 전지에 구비되는 전극체와 동일해도 좋고, 특별히 제한은 없다. 예를 들어, 정극 시트(52)는 긴 형상의 정극 집전 시트(예를 들어 알루미늄박)와 이 정극 집전 시트 상에 형성된 정극 활물질층을 포함하는 구성일 수 있다. 이 정극 활물질층의 형성에 사용하는 정극 활물질로서는, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 물질의 1종 또는 2종 이상을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 적합한 예로서, 리튬니켈 산화물(예를 들어 LiNiO2), 리튬코발트 산화물(예를 들어 LiCoO2), 리튬망간 산화물(예를 들어 LiMn2O4) 등의, 리튬과 전이 금속 원소를 구성 금속 원소로서 포함하는 산화물(리튬 전이 금속 산화물); 인산 망간 리튬(LiMnPO4), 인산철 리튬(LiFePO4) 등의, 리튬과 전이 금속 원소를 구성 금속 원소로서 포함하는 인산염; 등을 들 수 있다.
부극 시트는, 긴 형상의 부극 집전 시트(예를 들어 구리박)와 그 부극 집전 시트 상에 형성된 부극 활물질층을 포함하는 구성일 수 있다. 이 부극 활물질층의 형성에 사용하는 부극 활물질로서는, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 물질의 1종 또는 2종 이상을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 적합한 예로서, 그래파이트 카본, 아몰퍼스 카본 등의 탄소계 재료, 리튬 전이 금속 산화물, 리튬 전이 금속 질화물 등을 들 수 있다. 또한, 상기 세퍼레이터 시트의 적합한 예로서는, 다공질 폴리올레핀계 수지로 구성된 것을 들 수 있다.
액상 전해질(전해액)로서는, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 비수 전해액과 동일한 것을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 이러한 비수 전해액은, 전형적으로는, 적당한 비수 용매와, 그 비수 용매에 용해한 지지염을 포함하는 조성을 갖는다. 상기 비수 용매로서는, 예를 들어 에틸렌카르보네이트(EC), 프로필렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 디에틸카르보네이트(DEC), 에틸메틸카르보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 1,3-디옥솔란 등을 포함하는 군으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 상기 지지염으로서는, 예를 들어 LiPF6, LiBF4, LiAsF6, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiN(CF3SO2)2, LiC(CF3SO2)3 등의 리튬염을 사용할 수 있다. 일례로서, EC와 DEC와의 혼합 용매(예를 들어, EC:DEC의 체적비가 1:1인 혼합 용매)에 LiPF6을 약 1mol/L의 농도로 함유시킨 비수 전해액을 들 수 있다. 또한, 전해액 대신 고체 상태나 겔 상태의 전해질을 채용해도 된다.
상기 비수 전해액은 또한, 가스 발생제를 포함할 수 있다. 여기서 가스 발생제란, 비수 전해액 중에 용해 또는 분산할 수 있는 화합물이며, 전지가 과충전 상태가 되었을 때에 반응하여, 비수 전해액에 포함되는 비수 용매의 분해보다 먼저 가스를 발생하는 화합물을 말한다. 가스 발생제의 적합한 예로서는, 예를 들어 분지쇄상 알킬벤젠류, 시클로알킬벤젠류, 비페닐류, 터페닐류, 디페닐에테르류, 디벤조푸란류를 들 수 있다. 그 중에서도, 시클로헥실벤젠(CHB) 등의 시클로알킬벤젠류, 비페닐(BP) 등의 비페닐류가 바람직하고, CHB와 BP와의 병용이 특히 바람직하다. 가스 발생제의 사용량(첨가량)은 비수 전해액 내에 대략 0.1질량％ 내지 10질량％(예를 들어 0.5질량％ 내지 7질량％, 전형적으로는 1질량％ 내지 5질량％)로 하는 것이 바람직하다.
(전류 차단 기구)
전지 케이스(12)의 내부에는, 도 2, 도 3에 잘 도시된 바와 같이, 케이스 내압이 상승함으로써 작동하는 전류 차단 기구(80)가 설치되어 있다. 여기에 개시되는 기술은, 전극과 이것에 대응하는 전극 단자를 전기적으로 접속하는 도전 경로(상기 전극 및 상기 전극 단자 자체를 포함하여 구성될 수 있음)에 전류 차단 기구(80)가 설치된 형태로 바람직하게 실시될 수 있다. 상기 도전 경로는, 전형적으로는, 적어도 제1 도전 부재와 제2 도전 부재를 포함하여 구성된다. 본 실시 형태에서는, 정극 시트(52)와 정극 단자(20)를 전기적으로 접속하는 도전 경로에, 제1 도전 부재로서의 감압 부재(30)와, 제2 도전 부재로서의 정극 집전체(70)를 포함하는 전류 차단 기구(80)가 배치되어 있다.
이하, 전류 차단 기구(80)에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정극 돌출 부분(52A)에는, 알루미늄 또는 알루미늄 주체의 합금제의 정극 집전 탭(60)이 접속되어 있다. 이러한 집전 탭(60)으로부터 위쪽(즉 밀봉판 방향)으로 연장하도록 하여, 본 실시 형태에 있어서의 제2 도전 부재로서의 정극 집전체(70)가 형성되어 있다. 이 정극 집전체(70)는 알루미늄 또는 알루미늄 주체의 합금제이며, 밀봉판(16)의 내면측에 근접하여 그 내면과 거의 평행하게 배치되는 직사각형 플레이트 형상(전형적으로는 직사각형의 플레이트 형상)의 집전체 본체, 즉 집전판(72)과, 그 집전판(72)과 정극 집전 탭(60)을 연결하는 아암(Arm) 형상의 연결부(71)를 구비한다.
집전판(72)은 박육부(74)와, 그 주위의 상대적으로 두꺼운 후육부(78)를 갖는다. 이 박육부(74)에, 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 제1 도전 부재로서의 감압 부재(30)가 용접된다. 박육부(74)의 평면 형상은, 원 형상, 직사각 형상 등일 수 있다. 통상은, 원 형상의 박육부(74)를 바람직하게 채용할 수 있다. 또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 박육부(74)의 중심부 및 후육부(78)의 복수 개소(본 실시 형태에서는 2개소)에는, 집전판(72)을 관통하는 가스 유통 구멍(74A, 78A)이 형성되어 있다. 또한, 박육부(74)에는, 그 케이스 내면측의 표면에, 가스 유통 구멍(74A)의 주위를 환상으로 둘러싸는 홈(노치)(79)이 형성되어 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 정극 단자(20)는 밀봉판(16)의 외면측에 있어서, 밀봉판(16)의 정극 장착 구멍(16A)에 장착되는 통 형상의 접속 단자(22)와, 이 접속 단자(22)와 밀봉판(16)(장착 구멍(16A)의 주연) 사이에 끼워 넣어지는 가스킷(24)을 구비한다. 접속 단자(22)의 관통 구멍(22B) 내에는, 고무제의 단자 마개(23)가 봉입된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 정극 단자(20)는 밀봉판(16)의 내면측에 있어서, 합성 수지제로 직사각형 캡 모양의 절연 부재(26)와, 금속제(예를 들어 알루미늄제)로 원형 캡 모양의 감압 부재 홀더(28)를 구비한다. 절연 부재(26) 및 감압 부재 홀더(28)에는, 각각, 접속 단자(22)가 삽입될 수 있는 삽입 구멍이 형성되어 있다. 접속 단자(22)는 도 3에 도시한 바와 같이, 가스킷(24), 밀봉판(16), 절연 부재(26) 및 감압 부재 홀더(28)에 각각 형성된 구멍 내에 삽입되고, 그 선단부(22C)가 도시된 바와 같이 코오킹된다. 이에 따라, 이들 부재(22, 24, 16, 26, 28)가 일체로 고정된다.
도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 감압 부재(30)는 도전성 재료(바람직하게는 도전성이 높은 금속 재료, 예를 들어 알루미늄)로 이루어지고, 감압 변형부(32)와, 그 외측 테두리로부터 외경측으로 넓어지는 플랜지부(34)를 구비한다. 감압 변형부(32)는 도 3에 도시하는 상태(전류 차단 기구(80)의 작동전, 즉 제1 상태)에서, 플랜지부(34)로부터 전지 케이스(12)의 내측을 향하여 오목한 오목부로서 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 도 4에 잘 도시된 바와 같이, 상기 오목부는, 감압 변형부(32)의 외측 테두리부터 중심을 향하여 좁아지는 테이퍼부(32B)와, 그 테이퍼부(32B)의 내경측이며 감압 변형부(32)의 중앙부에 위치하는 평탄부(32C)를 구비한다. 이 감압 변형부(32)는 전지 케이스(12)의 내압이 소정의 압력 이상으로 높아졌을 때, 전지 케이스(12)의 외측을 향하여 변형함으로써 제2 상태로 이행 가능한 부분이다. 여기에 개시되는 기술에 관한 전류 차단 기구는, 상기 감압 변형부(32)의 제1 상태로부터 제2 상태로의 이행에서 스냅 스루 변형이 발생하고, 이 스냅 스루 변형에 의해 정극 시트(52)와 정극 단자(20)와의 도통이 끊어지도록(즉, 이들 부재를 전기적으로 접속하는 도전 경로가 절단되도록) 구성되어 있는 것에 의해 특징지어진다.
감압 부재(30)의 감압 변형부(32)는 집전판(72)의 박육부(74)에 접합되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 3에 도시한 바와 같이, 박육부(74) 중 환상의 홈(노치)(79)이 형성된 위치보다도 내측(내경측)에, 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)가 접합되어 있다. 감압 변형부(32)와 집전판(72)과의 접합 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 용접(초음파 용접, 레이저 용접 등), 도전성 접착제에 의한 접착 등의 방법을 채용할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 알루미늄제의 감압 부재(30)와 알루미늄제의 집전판(72)이 초음파 용접에 의해 고정되어 있다. 바꾸어 말하면, 집전판(72)의 박육부(74)에서, 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)가 접합된 개소의 주위에, 환상의 홈(79)이 존재한다. 이 홈(79)에 의해, 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형에 의해 박육부(74)가 파단되는 개소를 규정할 수 있다.
한편, 감압 부재(30)의 플랜지부(34)는 감압 부재 홀더(28)의 테두리부(28A)에 용접(초음파 용접, 레이저 용접 등)에 의해 고정되어 있다. 즉, 감압 부재(30)는 그 감압 변형부(32)(평탄부(32C)) 및 플랜지부(34)가 정극 집전체(70)(집전판(72)) 및 감압 부재 홀더(28)에 각각 접합되어 있다. 이에 따라, 도 3에 도시하는 상태에 있어서, 정극 시트(52)로부터 정극의 돌출 부분(52A), 집전 탭(60), 집전체(제1 도전 부재)(70), 감압 부재(30) 및 감압 부재 홀더(28)를 통하여 접속 단자(22)에 이르는 도전 경로가 형성되어 있다. 이러한 도전 경로를 개재하여 리튬 이온 이차 전지(10)의 충방전이 이루어진다. 또한, 감압 부재 홀더(28)에는, 상기 테두리부(28A)의 내측에, 감압 부재(30)의 제2 상태로의 변형을 허용하는 오목부(28B)가 형성되어 있다. 이 오목부(28B)의 내측 공간은, 감압 부재(30)에 의해, 전지 케이스(12) 내의 공간으로부터 기밀하게 구획되어 있다.
이러한 구성의 전류 차단 기구(80)의 작동에 대하여 설명한다. 즉, 예를 들어 오조작에 의해 리튬 이온 이차 전지(10)가 과충전 상태가 되고, 전지 케이스(12)의 내부에서 가스가 발생하여 케이스 내압이 상승하면, 그 케이스 내압의 상승에 의해, 도 3에 도시하는 감압 변형부(32)(제1 상태에 있음)의 전지 케이스(12) 내측에 상당하는 면에 응력이 가해진다. 이 응력이 도 14에 도시하는 모식도의 B점에 이르면, 감압 변형부(32)가 스냅 스루 변형되고, 그 형상이 도 5에 도시하는 제2 상태로 변화한다. 이 스냅 스루 변형 시에 평탄부(32C)가 케이스(12)의 외측으로 크게, 그리고 급격하게 변위함으로써(도 15 참조), 홈(79)에 가해지는 응력이 순식간에 증대하고, 이에 따라 박육부(74)가 홈(79)에서 신속하게 파단된다. 그 결과, 박육부(74) 중 홈(79)보다도 내측 부분은, 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)에 접합한 채 케이스(12)의 외측으로 변위하고, 홈(79)보다도 외측 부분부터 분리된다. 이에 따라 감압 부재(30)와 집전체(70)와의 도통이 끊어져, 접속 단자(22)로부터 정극 시트(52)에 이르는 도전 경로가 절단되어 과충전 전류가 차단된다.
이에 반하여, 리튬 이온 이차 전지(10)의 정상적인 충방전 형태에서 소량의 가스가 발생했을 경우, 그 발생한 가스에 의한 케이스 내압의 상승 정도가 정상적인 범위 내이더라도, 그 내압 상승에 의해 감압 변형부(32)는 약한 응력을 받아서 전지 케이스(12)의 외측을 향하여 휨 변형되려고 한다. 그러나, 이 응력이 도 14에 도시하는 모식도의 B점에 이르기까지는, 도 15에 도시한 바와 같이, 그 변형량(예를 들어, 평탄부(32C)의 케이스 외측으로의 변위량)이 작기 때문에, 박육부(74)가 파단되지 않고, 정극 시트(52)와 접속 단자(22)와의 도통이 유지된다. 이와 같이, 본 실시 형태의 전류 차단 기구(80)는 감압 변형부(32)가 스냅 스루 변형됨으로써 박육부(74)가 파단되어 전류가 차단되도록 구성되어 있으므로, 이 전류 차단 기구(80)가 전지의 통상 사용 시에 오작동하는 사태를 보다 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 일단 제2 상태로 스냅 스루 변형된 감압 변형부(32)는 제2 상태의 형상에서 안정되므로, 도전 경로의 감압 부재(30)측과 집전체(70)측이 목적으로 하는 거리를 두고 이격한 상태를 안정적으로 유지할 수 있다. 또한, 전류 차단 기구(80)의 작동 후에 진동이나 충격 등이 가해졌을 경우에도, 감압 부재(30)와 집전체(70)가 목적에 반하여 다시 도통하게 되는 사태를 보다 확실하게 회피할 수 있다.
여기에 개시되는 기술에서는 케이스 내압이 상승함으로써 전류 차단 기구(80)가 작동한다. 구체적으로는, 전류 차단 기구(80)에 포함되는 감압 변형부(32)가 케이스 내압을 받아서 제1 상태(도 3)에서 제2 상태(도 5)로 스냅 스루 변형됨으로써, 정극 시트(52)와 접속 단자(22)를 전기적으로 접속하는 도전 경로가 파단되어 전류가 차단된다. 여기서, 전류 차단 기구(80)의 작동을 야기하는 케이스 내압(전류 차단 기구의 작동압)은 주로 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형 용이성 정도(즉, 도 14의 B점에 대응하는 응력을 감압 변형부에 부여하기에 충분한 케이스 내압)에 의존한다. 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형 용이성의 정도는 예를 들어 감압 부재(30)의 형상(예를 들어, 도 4에 도시하는 판 두께 b)을 상이하게 함으로써, 목적으로 하는 작동압이 되도록 용이하게 조절할 수 있다(도 12 참조). 한편, 본 실시 형태에 따른 전류 차단 기구(80)에 있어서, 도전 경로의 파단 용이성의 정도(도전 경로를 파단시키기 위하여 필요한 응력)가 작동압에 미치는 영향은 상대적으로 작다. 즉, 본 실시 형태에서, 박육부(74)에 형성된 환상의 홈(노치)(79)의 주된 기능은, 박육부(74)의 일부에 의도적으로 약한 개소를 설치하여 둠으로써 전류 차단 기구(80)의 작동 시에 박육부(74)가 파단되는 개소를 규정하는 것으로, 전류 차단 기구(80)의 작동압을 규정하는 것은 아니다. 박육부(74)의 파단 용이성의 정도는, 이 박육부(74)에 접합된 감압 변형부(32)가 케이스 내압을 받아서 스냅 스루 변형되는 것을 방해하지 않는 정도이면 된다. 따라서, 작동압이 주로 박육부(74)의 파단 용이성에 의존하는 타입의 전류 차단 기구와는 달리, 제조 시에 있어서 홈(79)의 형상(예를 들어, 홈의 깊이)을 그다지 엄밀하게 관리하지 않아도 전류 차단 기구(80)의 작동압의 편차를 효과적으로 억제할 수 있다(도 11 참조). 이것은, 리튬 이온 이차 전지(10)의 생산성 등의 관점에서 유리하다.
또한, 이와 같이 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형을 이용하여 박육부(74)를 파단하는 형태에 따르면, 상술한 바와 같이 전류 차단 기구(80)의 작동압을 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형 용이성에 따라 컨트롤할 수 있으므로(즉, 홈(79)의 형상이 작동압에 미치는 영향이 작으므로), 전지의 정상적인 충방전 형태에 있어서, 케이스 내압이 정상적인 범위 내에서 약간 상승한 상태가 계속되어도, 이러한 케이스 내압에 의해 발생할 수 있는 집전판(72)의 피로나 크리프 등이 작동압에 미치는 영향이 작다. 따라서, 장기간의 사용에 의해서도 전류 차단 기구의 작동압의 변동이 적은 리튬 이온 이차 전지 그 밖의 밀폐형 이차 전지를 실현할 수 있다.
또한, 전류 차단 기구의 구체적인 구성 및 배치 위치 등의 상세는, 이러한 구체예로 한정되지 않고, 예를 들어 전류 차단 기구의 구성 요소의 일부를 개변하거나, 밀봉판으로부터 이격된 위치에 배치하거나 하여도 된다. 또한, 전류 차단 기구는, 정극측 및 부극측 중 어디에 설치되어 있어도 되고, 그들 양쪽에 설치되어 있어도 된다. 집전체는, 일반적으로, 정극 집전체는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 형성되고, 부극 집전체는 구리 또는 구리 합금으로 형성된다. 이들을 비교했을 경우, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 쪽이 집전체의 가공성 등의 점에서 유리하므로, 통상은, 전류 차단 기구가 정극측에 설치된 형태를 바람직하게 채용할 수 있다. 또한, 전류 차단 기구를 부극측에 설치하는 경우의 구성 및 방법은, 정극의 경우와 기본적으로 동일하므로, 여기에서는 설명을 생략한다.
(제1 변형예)
상술한 제1 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(10)(박육부(74)에 환상의 홈(79)을 형성하고, 그 홈(79)의 내측에서 감압 변형부(32)를 집전체의 박육부에 견고하게 접합하고, 감압 변형부의 스냅 스루 변형에 의해 상기 접합을 유지한 채 홈(79)에서 박육부(74)가 파단되도록 구성된 리튬 이온 이차 전지)의 일 변형예에 대하여 도 16을 참조하여 설명한다. 도 16에 도시하는 예에서는, 제1 실시 형태에서, 도 3에 도시하는 집전판(72)의 박육부(74) 및 홈(79)을 생략하고, 도 16에 도시한 바와 같은 균일한 두께의 집전판(72)으로 하고 있다. 이 집전판(72)의 중앙부에 감압 변형부(32)를 접합(예를 들어 용접)함으로써, 감압 부재(제1 도전 부재)(30)와 집전체(제2 도전 부재)(70)가 직접 접속되어 있다. 그리고, 케이스 내압의 상승에 따라 감압 변형부(32)가 스냅 스루 변형할 때에 상기 접합이 해제되고(예를 들어 용접 개소가 박리되고), 이에 따라 감압 부재(30)와 집전체(70)가 이격하여 양쪽 부재 사이에 도전 경로가 절단되도록 구성되어 있다.
이 변형예에서도, 전류 차단 기구(80)의 작동압은 주로 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형 용이성 정도에 의존하고, 감압 변형부(32)와 집전판(72)과의 접합 강도의 기여는 작다. 따라서, 감압 변형부(32)와 집전판(72)과의 접합 강도는, 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형을 방해하지 않는 정도이면 되고, 제조 시에 있어서 접합 강도를 그다지 엄밀하게 관리하지 않아도 전류 차단 기구(80)의 작동압의 편차를 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 집전판(72)에 박육부나 홈을 형성하는 것을 필요로 하지 않으므로, 이 집전판(72)에 있어서의 도전 경로를 보다 굵게 확보할 수 있다. 차량의 구동 전원용의 밀폐형 이차 전지(예를 들어 리튬 이온 이차 전지)와 같이 하이 레이트에서의 충전 성능이나 방전 성능이 요망되는 전지에서는, 상기와 같이 도전 경로를 굵게 확보할 수 있는 것이 특히 의미가 있다.
또한, 도 16에서는, 전류 차단 기구(80)의 작동 전에 있어서의 감압 변형부(32)의 형상(제1 상태에 있어서의 형상)을 실선으로, 전류 차단 기구(80)의 작동 후(즉, 스냅 스루 변형 후)에 있어서의 감압 변형부(32)의 형상(제2 상태에 있어서의 형상)을 점선으로 나타내고 있다. 감압 변형부(32)와 집전판(72)과의 접합은, 예를 들어 집전판(72)의 중심부에 설치된 가스 유통 구멍(77A)의 주위에 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)를 용접함으로써 실현할 수 있다.
(제2 변형예)
상기 제1 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(10)의 다른 변형예로서, 감압 부재(30)와 집전체(70)를 접합하지 않고, 도 17에 도시한 바와 같이, 감압 부재(제1 도전 부재)(30)의 감압 변형부(32)와 집전체(제2 도전 부재)(70)와의 직접 접촉에 의해(바람직하게는, 감압 부재(30)가 집전체(70)에 탄성적으로 가압됨으로써), 감압 변형부(32)의 제1 상태에서 감압 부재(30)와 집전체(70)가 직접 접속하여 도통하도록 구성되어 있어도 된다. 도 17에 나타내는 예에서는, 제1 변형예에 있어서의 집전판(72) 중앙부의 상면에 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)가 탄성적으로 가압됨으로써 양쪽 부재의 도통이 유지되고 있다. 또한, 도 17에 나타내는 예에서는, 제1 변형예에 있어서의 집전판(72)에서 가스 유통 구멍(77A)을 생략한 형상(집전판(72) 중 평탄부(32C)가 가압되는 범위에는 관통 구멍이 없는 형상)의 집전판을 사용하고 있다. 감압 변형부(32)의 내측면(도 17의 하측면)에는, 가스 유통 구멍(78A)을 개재하여 케이스 내압이 작용한다. 케이스 내압이 상승하면, 감압 변형부(32)가 제1 상태로부터 제2 상태(도면 중에 점선으로 나타내는 형상)로 스냅 스루 변형됨으로써, 감압 변형부(32)가 집전판(72)로부터 이격되어 양자의 접촉 상태가 해제되고, 이에 따라 감압 부재(30)와 집전체(70) 사이에서 도전 경로가 절단된다.
또한, 여기에 개시되는 기술은, 비도전성의 감압 부재를 사용하는 형태에서도 실시할 수 있다. 이러한 형태는, 예를 들어 자유 상태(외력이 가해지지 않는 상태)에서는 이격하도록 배치된 제1 도전 부재 및 제2 도전 부재와, 비도전성 재료제의 감압 부재(수지제의 감압 부재, 고무제의 감압 부재 등)를 포함하는 전류 차단 기구를 사용하여 실현될 수 있다. 이 전류 차단 기구는, 정극 시트와 접속 단자를 전기적으로 접속하는 도전 경로에 배치되고, 상기 감압 부재의 감압 변형부의 제1 상태에서, 상기 감압 변형부가 상기 제1 도전 부재를 상기 제2 도전 부재 측으로 가압함으로써 양쪽 부재가 직접 접촉하여 도통하고 있고, 케이스 내압의 상승에 의해 상기 감압 변형부가 제2 도전 부재로부터 멀어지는 방향으로 스냅 스루 변형되면, 제1 도전 부재와 제2 도전 부재와의 직접 접촉이 해제되어 상기 도전 경로를 절단하도록 구성할 수 있다.
<제2 실시 형태>
여기에 개시되는 전류 차단 기구를 원통형의 리튬 이온 이차 전지에 적용하는 예에 대하여 도 6 내지 도 10을 참조하면서, 그 주요부의 구조를 설명한다. 또한, 도 6은, 본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(110)를 나타내는 일부 절결 사시도인데, 도면을 보기 쉽게 하기 위해서, 전류 차단 기구(180)보다도 전지(110)의 외측에 배치되는 부재(접속 단자 등) 및 내측에 배치되는 부재(전극체 등)에 대해서는 표시를 생략하였다.
본 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지(110)는 도 6에 도시한 바와 같은 원통형의 전지 케이스(112)와, 그 내부에 수용된 원통 형상의 권회 전극체 및 비수 전해액(모두 도시하지 않음)을 구비한다. 전지 케이스(112)는 일단부에 개구부를 갖는 원통형의 케이스 본체(114)와, 그 개구부에 설치되어 그 개구부를 막는 덮개(도시하지 않음)를 구비한다. 상기 덮개는 도전성 재료(예를 들어 알루미늄)로 구성되고, 이차 전지(110)의 정극 단자로서의 역할을 겸한다. 상기 권회 전극체는, 원통 형상인 점을 제외하고는 도 2에 도시하는 전극체(50)과 마찬가지로, 정극 시트, 부극 시트 및 2매의 세퍼레이터 시트를 구비하고, 이들 시트를 적층하여 길이 방향으로 권회하여 제작되어 있다. 그 정극 시트와 덮개(정극 단자)를 전기적으로 접속하는 도전 경로에 전류 차단 기구(180)가 설치되어 있다.
이 전류 차단 기구(180)는 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 제1 도전 부재로서의 감압 부재(130)와, 제2 도전 부재로서의 도전판(172)과, 그들 사이에 배치되는 절연성의 스페이서(136)를 구비한다. 감압 부재(130) 및 도전판(172)은 모두 평면에서 보아 원 형상이며, 도 6에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(112)의 내경과 대략 동일한 외경을 갖는다. 스페이서(136)는 평평한 링 형상으로 형성되어 있고, 감압 부재(130)의 외측 테두리부(플랜지부(134))와 도전판(172)의 외측 테두리부 사이에 끼워 넣어져서 양쪽 부재의 외측 둘레부 사이에서의 도통을 방해하는 기능을 갖는다. 이 스페이서(136)의 외경은, 감압 부재(130) 및 도전판(172)의 외경과 대략 동일하다.
도 6에 도시한 바와 같이, 전류 차단 기구(180)를 구성하는 도전판(172), 스페이서(136) 및 감압 부재(130)는 전지 내측으로부터 이 순서대로 적층하여 배치되고, 그것들의 외측 테두리부가 전지 케이스(112)에 의해 코오킹되어 있다. 상기 외측 테두리부와 전지 케이스(112)(예를 들어 알루미늄제) 사이에는 절연 부재(126)가 개재되고, 이에 따라 상기 외측 테두리부에서 도전판(172) 및 감압 부재(130)와 전지 케이스(112)가 절연되어 있다.
도전판(172)은 도전성 재료(바람직하게는 도전성이 높은 금속 재료, 예를 들어 알루미늄)로 구성되는 판상 부재이며, 그 직경 방향의 중심부에 설치된 원 형상의 박육부(174)와, 그 주위의 상대적으로 두꺼운 후육부(178)를 갖는다. 도전판(172)의 단면 형상에 있어서, 후육부(178) 중 도전판(172)의 외측 테두리부(172A)와 그 직경 방향 내측의 중앙부(172B) 사이에는, 계단 형상의 단차가 설치되어 있다. 도 7에 잘 도시된 바와 같이, 박육부(174)의 중심부 및 후육부(178)의 복수 개소(본 실시 형태에서는 6개소)에는, 도전판(172)을 관통하는 가스 유통 구멍(174A, 178A)이 각각 형성되어 있다. 또한, 도 8에 잘 도시된 바와 같이, 박육부(174)에는, 그 케이스 내면측의 표면에, 가스 유통 구멍(174A)의 주위를 환상으로 둘러싸는 홈(노치)(179)이 형성되어 있다.
감압 부재(130)는 도전성 재료(바람직하게는 도전성이 높은 금속 재료, 예를 들어 알루미늄)로부터 구성되고, 감압 변형부(132)와, 그 외측 테두리로부터 외경측으로 넓어지는 플랜지부(134)를 구비한다. 감압 변형부(132)는 도 6에 나타내는 상태(전류 차단 기구(180)의 작동 전, 즉 제1 상태)에서, 플랜지부(134)로부터 전지 케이스(112)의 내측을 향하여 편평한 돔 형상(둥근 지붕 형상)으로 오목한 오목부로서 형성되어 있다. 보다 상세하게는, 도 9에 잘 도시된 바와 같이, 상기 오목부는, 플랜지부(134)의 내측에 이어서 형성된 곡면부(132B)와, 그 곡면부(132B)의 내경측이며 감압 변형부(132)의 중앙부에 위치하는 오목부(132C)를 구비한다. 바람직한 일 형태에 있어서, 곡면부(132B)는, 구면 껍질의 일부를 잘라낸 형상(R 형상)으로 형성되어 있다. 이 감압 변형부(132)는 전지 케이스(112)의 내압이 소정의 압력을 넘었을 때, 전지 케이스(112)의 외측을 향하여 변형함으로써 제2 상태로 이행 가능한 부분이다. 본 실시 형태에 따른 전류 차단 기구(180)는 상기 감압 변형부(132)가 제1 상태에서 제2 상태로 스냅 스루 변형됨으로써, 정극 시트와 정극 단자를 전기적으로 접속하는 도전 경로가 절단되도록 구성되어 있다.
감압 부재(130)의 감압 변형부(132)는 도전판(172)의 박육부(174)에 접합되어 있다. 보다 구체적으로는, 도 6에 도시한 바와 같이, 박육부(174) 중 환상의 홈(노치)(179)이 형성된 위치보다도 내측(내경측)에, 감압 변형부(132)의 오목부(132C)가 접합(바람직하게는 용접)되어 있다. 예를 들어, 도 6에 도시한 바와 같이 가스 유통 구멍(174A)의 내주면에 오목부(132C)의 외면을 끼워 맞추기시켜, 그 이음매를 용접하면 된다.
이러한 구성의 전류 차단 기구(80)의 작동에 대하여 설명한다. 즉, 예를 들어 오조작에 의해 리튬 이온 이차 전지(110)가 과충전 상태가 되고, 전지 케이스(112)의 내부에서 가스가 발생하여 케이스 내압이 상승하면, 그 케이스 내압의 상승에 의해, 도 6에 도시하는 감압 변형부(132)(제1 상태에 있음)의 전지 케이스(112) 내측에 상당하는 면에 응력이 가해진다. 이 응력이 도 14에 도시하는 모식도의 B점에 이르면, 감압 변형부(132)가 스냅 스루 변형되고, 그 형상이 도 10에 도시하는 제2 상태로 변화된다. 이 스냅 스루 변형 시에 오목부(132C)가 케이스(112)의 외측으로 크게, 그리고 급격하게 변위됨으로써(도 15 참조), 홈(179)에 가해지는 응력이 순식간에 증대되어, 박육부(174)가 홈(179)에서 신속하게 파단된다. 그 결과, 박육부(174) 중 홈(179)보다도 내측 부분은, 감압 변형부(132)의 오목부(132C)에 접합된 채 케이스(112)의 외측으로 변위되고, 홈(179)보다도 외측의 부분부터 분리된다. 이에 따라 감압 부재(130)와 도전판(172)과의 도통이 끊어져, 접속 단자(도시하지 않음)로부터 정극 시트(152)에 이르는 도전 경로가 절단되어 과충전 전류가 차단된다.
<감압 부재의 형상>
이하, 여기에 개시되는 기술에 있어서의 감압 부재의 바람직한 형상에 대하여 설명한다.
감압 부재는, 소정의 재질(금속 등의 도전성 재료제이어도 되고, 수지나 고무 등의 비도전성 재료제이어도 된다.)에 의해 형성된 판상체이다. 감압 변형부에 있어서의 감압 부재의 두께 b(즉, 감압 변형부의 판 두께; 도 4 및 도 9 참조)는 감압 변형부의 수압 면적(케이스 내압을 받는 면적), 형상, 재질 등을 고려하여, 목적으로 하는 작동압에서 그 감압 변형부가 적절하게 스냅 스루 변형될 수 있도록 설정할 수 있다.
통상은, 감압 변형부의 두께 b를 0.10mm 이상으로 하는 것이 적당하다. 이러한 두께 b의 감압 변형부를 갖는 감압 부재는, 전지 케이스의 내압 상승에 의해 정확하게 스냅 스루 변형시키기에 적합하다. 예를 들어, 감압 변형부의 하중-변형량 곡선의 편차가 작은 감압 부재가 얻어지기 쉽다. 이러한 관점에서, 감압 부재의 두께 b가 0.15mm보다 큰 감압 부재가 보다 바람직하고, 그 두께 b가 0.17mm 이상인 감압 부재는 더욱 바람직하다. 두께 b의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 통상은 1mm 이하가 적당하고, 바람직한 정도는 0.7mm 이하(예를 들어 0.5mm 이하)이다.
감압 변형부와 그 감압 변형부의 외측 테두리에서 외측으로 넓어지는 플랜지부를 구비하는 감압 부재에 있어서, 플랜지부의 두께는, 감압 변형부의 두께 b와 동일한 정도이어도 되고, 그 두께 b보다도 두껍거나 얇아도 된다. 예를 들어, 플랜지부의 두께와 감압 변형부의 두께 b가 대강 동일한 정도(전형적으로는 같은)인 형상의 감압 부재를 바람직하게 채용할 수 있다.
감압 변형부와 그 감압 변형부의 외측 테두리에서 외측으로 넓어지는 플랜지부를 구비하는 감압 부재에 있어서, 플랜지부의 외측 테두리 및 감압 변형부의 외측 테두리(전형적으로는, 플랜지부의 내측 테두리와 일치함)는 모두 원형인 것이 바람직하다. 플랜지부의 외측 테두리와 감압 변형부의 외측 태두리가 동심원 형상으로 배치된 형상의 감압 부재를 바람직하게 채용할 수 있다. 이러한 형상의 감압 변형부는, 전지 케이스의 내압 상승에 의해 정확하게 스냅 스루 변형시키기에 적합하다.
플랜지부의 외경 a(도 4 및 도 9 참조)는 전지 케이스의 사이즈나 그 케이스 내의 빈 스페이스 등을 고려하여 적절히 설정할 수 있다. 플랜지부의 외경 a는, 다른 부재와 간섭하지 않은 범위에서 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 감압 변형부의 외경이 커지면 그 감압 변형부의 수압 면적이 넓어지므로, 소정의 작동압으로 스냅 스루 변형될 수 있는 감압 변형부의 두께 b를 보다 크게 할 수 있어, 상기 감압 변형부에 있어서의 도전 경로를 보다 굵게 확보할 수 있기 때문이다. 차량의 구동 전원용의 밀폐형 이차 전지(예를 들어 리튬 이온 이차 전지)와 같이 하이 레이트에서의 충전 성능이나 방전 성능이 요망되는 전지에서는, 상기와 같이 도전 경로를 굵게 확보할 수 있는 것이 특히 의미가 있다.
이러한 관점에서, 예를 들어 원통형 전지로의 적용에 있어서는, 도 6에 도시한 바와 같이, 플랜지부(134)의 외측 테두리(134A)가 전지 케이스(112)의 내경 거의 한껏 넓혀진 형태를 바람직하게 채용할 수 있다. 이에 따라, 감압 변형부(132)의 외경 d를, 플랜지부(134)의 외측 테두리(134A)의 내경측에서, 보다 크게 설정할 수 있다. 또한, 도 1에 도시한 바와 같은 각형 형상의 밀폐형 이차 전지에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 플랜지부(34)의 외경 a를, 그 외측 테두리(34A)가 다른 부재와 간섭하지 않는 범위 내에서 가능한 한 크게 하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 플랜지부(34)의 외측 테두리(34A)가 전지 케이스(12)의 광폭면의 간격 거의 한껏 넓혀진 형태를 바람직하게 채용할 수 있다. 이에 따라, 감압 변형부(32)의 외경 d를, 플랜지부(34)의 외측 테두리(34A)의 내경측에서, 보다 크게 설정할 수 있다.
여기에 개시되는 기술은, 예를 들어 플랜지부의 외경 a가 5mm 내지 100mm(전형적으로는 10mm 내지 50mm)의 범위에 있는 형태로 바람직하게 실시될 수 있다. 또한, 예를 들어, 감압 변형부의 외경 d(도 4 및 도 9 참조)는 예를 들어 플랜지부의 외경 a보다도 1mm 내지 50mm 정도 작게 할 수 있다. 이것은, 플랜지부의 외측 테두리와 감압 변형부의 외측 테두리가 동심원 형상일 경우, 플랜지부의 폭 W가 0.5mm 내지 25mm인 것에 상당한다. 상기 플랜지부의 폭 W는, 통상, 0.7mm 이상으로 하는 것이 적당하고, 0.8mm 이상이 바람직하다. 플랜지부의 폭 W의 상한은 특별히 제한되지 않지만, 감압 변형부의 외경 d를 보다 크게 설정하기 위해서는, 이 폭 W를 30mm 이하로 하는 것이 적당하고, 20mm 이하(예를 들어 10mm 이하, 보다 바람직하게는 8mm 미만, 전형적으로는 7.5mm 이하)로 하는 것이 바람직하다.
감압 변형부의 오목부 깊이 c(도 4 및 도 9 참조)는 0.1mm 내지 5mm 정도로 할 수 있으며, 통상은 0.5mm 내지 3mm(전형적으로는 0.6 내지 2.5mm) 정도로 하는 것이 적당하다. 이러한 형상의 감압 변형부는, 전지 케이스의 내압 상승에 의해 정확하게 스냅 스루 변형시키기에 적합하다. 또한, 도 9에 도시하는 예와 같이 감압 변형부(132)의 중앙부에 또 다른 오목부(132C)가 형성되어 있는 경우, 상기 깊이 c는, 오목부(132C)를 둘러싸는 곡면부(132B)의 형상을 내경측으로 연장(외부 삽입)한 가상적인 중심으로부터 플랜지부(134)까지의 높이를 가리키는 것으로 한다.
여기에 개시되는 기술의 바람직한 일 형태에서는, 플랜지부의 외경 a에 대한 감압 변형부의 판 두께 b의 비 (b/a)가 0.9％ 내지 2.8％(보다 바람직하게는 1.0％ 내지 2.5％)이다. 이러한 비 (b/a)를 만족하는 감압 부재는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 있어서 적절한 작동압을 나타내는 전류 차단 기구(즉, 그 작동압에 대응하는 케이스 내압에서 감압 변형부가 스냅 스루 변형되는 전류 차단 기구)를 구비한 밀폐형 이차 전지를 실현하기 쉬우므로 바람직하다.
여기에 개시되는 기술의 다른 바람직한 일 형태에서는, 플랜지부의 외경 a에 대한 감압 변형부의 오목부 깊이 c의 비(c/a)가 2.5％보다 크고(전형적으로는 3.0％ 이상), 보다 바람직하게는 3.5％ 이상인 것이다. 상기 비(c/a)의 상한은, 감압 변형부가 스냅 스루 변형될 수 있는 한 특별히 제한되지 않지만, 통상은 10.0％ 이하(전형적으로는 8.0％ 이하, 예를 들어 7.0％ 이하)로 하는 것이 적당하다. 이러한 비(c/a)을 만족하는 감압 부재는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 있어서 적절한 작동압을 나타내는 전류 차단 기구를 구비한 밀폐형 이차 전지를 실현하기 쉬우므로 바람직하다.
여기에 개시되는 기술의 다른 바람직한 일 형태에서는, 플랜지부의 외경 a에 대한 감압 변형부의 외경 d의 비(d/a)이 40％ 이상, 보다 바람직하게는 50％ 이상이다. 상기 비(d/a)의 상한은, 감압 변형부가 스냅 스루 변형될 수 있는한 특별히 제한되지 않지만, 통상은 100％ 이하(예를 들어 90％ 이하)로 하는 것이 적당하다. 이러한 비(d/a)를 만족하는 감압 부재는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 있어서 적절한 작동압을 나타내는 전류 차단 기구를 구비한 밀폐형 이차 전지를 실현하기 쉬우므로 바람직하다.
상기 비(d/a)의 보다 바람직한 범위는, 감압 변형부의 외측 테두리부로부터 중심을 향하는 부분의 단면 형상에 따라서도 상이할 수 있다.
즉, 도 4에 도시하는 예와 같이, 감압 변형부(32)의 외측 테두리부(32A)로부터 중심을 향하는 부분의 단면 형상이 직선 형상일 경우(즉, 그 부분이 테이퍼부(32B)로서 구성되어 있는 경우)에는, 상기 비(d/a)를 50％ 내지 95％(전형적으로는 60％ 내지 95％, 바람직하게는 70％ 내지 95％, 보다 바람직하게는 80％ 내지 95％, 예를 들어 80％ 내지 90％)로 하는 것이 적당하고, 예를 들어 85％ 내지 90％로 할 수 있다.
또한, 도 9에 도시하는 예와 같이, 감압 변형부(132)의 외측 테두리부(132A)로부터 중심을 향하는 부분의 단면 형상이 원호 형상일 경우(즉, 그 부분이 구면 껍질 형상의 곡면부(132B)로서 구성되어 있는 경우)에는, 상기 비(d/a)를 50％ 내지 80％(예를 들어 50％ 내지 70％)로 하는 것이 적당하다.
여기에 개시되는 기술은, 상기 비 (b/a), (c/a), (d/a) 중 어느 두 가지가 각각 상술한 바람직한 수치 범위에 있는 감압 부재를 사용하여 바람직하게 실시될 수 있다. 상기 비 (b/a), (c/a), (d/a)의 모두가 각각 상술한 바람직한 수치 범위에 있는 감압 부재의 사용이 특히 바람직하다.
감압 변형부의 외측 테두리부로부터 중심을 향하는 부분의 단면 형상이 직선 형상인 형태에 있어서, 그 직선(즉, 테이퍼부(32B))과 플랜지부(34)가 이루는 각θ[°]은, tanθ=0.04 내지 5.0을 만족하는 각도인 것이 바람직하고, tanθ=0.05 내지 4.5를 만족하는 각도인 것이 보다 바람직하다. 이러한 형상의 감압 부재는, 케이스 내압의 상승을 이용하여 감압 변형부를 정확하게 스냅 스루 변형시키기에 적합하다.
이러한 형태에 있어서, 감압 변형부의 외경 d에 대한 오목부 깊이 c의 비(c/d)가 4.0％ 내지 10.0％인 감압 부재를 바람직하게 채용할 수 있다. 상기 비(c/d)가 4.5％ 내지 8.0％(예를 들어 4.5％ 내지 7.0％)인 감압 부재가 보다 바람직하다. 또한, 감압 변형부의 두께 b가 0.15mm보다 큰(예를 들어 0.2mm 내지 0.5mm) 감압 부재가 바람직하다.
감압 변형부의 외측 테두리부로부터 중심을 향하는 부분의 단면 형상이 원호 형상인 형태에 있어서, 그 원호의 곡률 반경 e는, 통상은 5mm 내지 20mm 정도로 하는 것이 적당하고, 예를 들어 10mm 내지 15mm 정도로 할 수 있다. 이러한 형상의 감압 부재는, 케이스 내압의 상승을 이용하여 감압 변형부를 정확하게 스냅 스루 변형시키기에 적합하다.
이러한 형태에 있어서, 감압 변형부의 외경 d에 대한 오목부 깊이 c의 비(c/d)가 7.0％ 내지 10.0％인 감압 부재를 바람직하게 채용할 수 있다. 상기 비(c/d)가 7.0％ 내지 9.5％인 감압 부재가 보다 바람직하다. 또한, 감압 변형부의 두께 b가 0.15mm보다 큰(예를 들어 0.2mm 내지 0.7mm) 감압 부재가 바람직하다.
또한, 상술한 바람직한 감압 부재의 형상(즉, a, b, c, d, e 각각의 바람직한 수치 범위 및 그들의 상대 관계를 나타내는 수치 범위)은 알루미늄제 또는 알루미늄 합금제(예를 들어, A1050 등의 1000계, A3003 등의 3000계 등의 알루미늄 재료제)의 감압 부재에 대하여 특히 바람직하게 적용할 수 있다.
여기에 개시되는 기술에 있어서의 감압 부재로서는, 적어도 그 감압 변형부가 대략 회전체 형상을 나타내는 것을 바람직하게 채용할 수 있다. 이러한 형상의 감압 변형부는, 케이스 내압의 상승에 의해 받는 응력이 주위 방향에 있어서 보다 균일해질 수 있으므로, 감압 변형부의 하중-변형량 곡선의 편차가 작은 것이 될 수 있다. 이러한 감압 부재는, 작동압의 정밀도가 우수한 전류 차단 기구를 구축하기에 적합하다. 감압 변형부와 플랜지부를 포함하는 감압 부재 전체가 회전체 형상을 나타내는 것이 보다 바람직하다.
이하, 여기에 개시되는 전류 차단 기구에 관련되는 구체적 시험예를 소개하는데, 본 명세서에 의해 제공되는 전류 차단 기구의 형태를 이하에 소개하는 것으로 한정하는 의도는 아니다.
<실험예 1>
도 6, 도 7에 나타내는 구성의 전류 차단 기구(180)를 원통형의 케이스 본체(114)에 내장하여, 시험용 샘플 A1 내지 A5를 구축하였다. 감압 부재(130)로서는, 각각, 표 1에 나타내는 형상의 것을 제작하여 사용하였다. 예를 들어, 샘플 A1용의 감압 부재(130)는 두께 b가 0.3mm인 알루미늄제 시트(A1050)를 사용하고, 이것을 원형으로 펀칭하여 표 1에 나타내는 형상으로 프레스 성형함으로써 제작하였다. 이 샘플 A1용의 감압 부재(130)는, 플랜지부(134)의 외경 a가 30mm이고, 감압 변형부(132)의 외경 d이 16mm이었다. 따라서, 플랜지부(134)의 폭은 7mm이었다. 또한, 감압 변형부(132)에 의해 형성된 오목부의 깊이 c는 1.2mm이며, 그 곡면부(132B)의 형상은 곡률 반경 e가 10.5mm인 구면 껍질 형상이었다. 감압 변형부(132)의 중앙부에는, 외경 5mm의 오목부(132C)가 형성되어 있었다. 샘플 A2 내지 A5용의 감압 부재(130)도 동일하게 하여 제작하였다. 단, 샘플 A4 및 A5용의 감압 부재로서는, 샘플 A1 내지 A3용의 감압 부재의 곡면부(132B)에 대응하는 부분이, 감압 부재(130)의 플랜지부(134)부터 중심을 향하여 좁아지는 테이퍼부(곡률 반경 e가 무한대인 곡면부로서도 파악될 수 있음)로서 형성된 것을 사용하였다.
이와 같이 하여 제작한 총 5종의 감압 부재(130)의 각각을, 스페이서(136) 및 도전판(172)과 중첩하였다. 이때, 가스 유통 구멍(174A)의 내주면에 오목부(132C)의 외면을 끼워 맞추고, 그 이음매를 레이저 용접하였다. 그리고, 이 부재의 외주를 절연 부재(126)을 개재하여 케이스 본체(114)의 개구부에 코오킹 고정하였다. 이에 따라 케이스 본체(114)의 내측 공간을 기밀하게 밀봉하였다. 도전판(172)으로서는, 알루미늄(A1050)제이며, 박육부(174)의 두께가 0.15mm이며, 그 박육부(174)의 중앙부이며 가스 유통 구멍(174A)의 주위에 직경 4.6mm의 환상의 홈(노치)(179)이 형성된 것을 사용하였다. 홈(179)의 단면 형상은 V자형이며, 그 깊이는 100㎛이었다. 따라서, 홈(179)의 폭 중앙부에 있어서의 박육부(174)의 두께(이하 「잔여 두께」라고도 함.)는 50㎛이었다.
감압 부재(130)의 중앙부(구체적으로는, 오목부(132C)의 외측 테두리부)에 변위 센서를 설치하였다. 또한, 감압 부재(130)의 곡면부(132B) 및 도전판(172)의 후육부(178)에 테스터를 설치하여, 양쪽 부재(130, 172) 사이의 도통의 유무를 검출할 수 있도록 하였다. 그리고, 분위기 온도 25℃에서, 케이스 본체(114)에 설치된 도시하지 않은 관통 구멍으로부터 그 케이스 본체(114)의 내부에 공기를 공급함으로써, 케이스 내압을 점차(대략 0.6MPa/분의 레이트로) 상승시켰다. 양쪽 부재(130, 172) 사이의 도통이 끊어질 때까지 공기의 공급을 계속하였다. 그 동안, 상기 변위 센서를 이용하여 감압 변형부(132) 중앙부의 변위 거동을 관찰하여, 스냅 스루 변형되었는지 여부를 판정하였다. 그 결과를 표 1에 나타냈다. 「스냅 스루 유무」의 란에서, 「유」는 스냅 스루 변형이 확인된 것을 나타내고, 「무」는 스냅 스루 변형이 확인되지 않은 것을 나타낸다. 또한, 감압 부재(130)와 도전판(172) 사이의 도통이 끊어졌을 때의 케이스 내압(전류 차단 기구의 작동압에 상당함)을 기록하였다.
Figure 112014115305217-pct00001
이 표에 도시된 바와 같이, 상술한 바람직한 형상을 갖는 감압 부재를 구비한 샘플 A1 내지 A3에서는, 감압 변형부의 형상이 스냅 스루되는 현상이 관찰되었다. 이에 비해, 샘플 A4, A5에서는, 감압 변형부가 스냅 스루 변형을 나타내지 않고 도통이 끊어졌다.
도 12는, 샘플 A1, A2, A3에 대하여, 상기 시험에서 기록된 작동압을 b/a의 값에 대하여 플롯한 것이다. 도면의 세로 축에 있어서의 α(MPa)는 샘플 A2의 작동압에 대응한다. 작동압 α+0.1(MPa)이란, 샘플 A2의 작동압 α(MPa)보다도 0.1(MPa) 높은 작동압을 나타낸다. 도시된 바와 같이, 여기에서 사용한 샘플 A1 내지 A3에서, b/a의 값과 작동압 사이에는 선형 관계가 인정되었다. 이 결과는, 감압 부재의 형상(본 실험예에서는 감압 변형부의 두께 b)을 조절함으로써 작동압을 정확하게 컨트롤할 수 있다는 것을 뒷받침하는 것이다.
<실험예 2>
도 3에 도시하는 구성의 전류 차단 기구(80)를 도 1에 도시하는 각형의 전지 케이스(12)에 내장하여, 시험용 샘플 B1 내지 B8을 구축하였다. 감압 부재(30)로서는, 각각 비 (b/a), 비(c/a), 비(d/a) 및 tanθ가 각각 표 2에 나타내는 값이 되는 형상의 것을 사용하였다. 또한, 이 샘플 B1 내지 B8에서, a의 값은 모두 14mm 내지 20mm의 범위에 있고, b의 값은 모두 0.2mm 내지 0.5mm의 범위에 있었다.
이와 같이 하여 제작한 총 8종의 감압 부재(30)의 각각에 대하여, 그 플랜지부(34)를 감압 부재 홀더(28)의 테두리부(28A)에 고정하고, 또한 감압 변형부(32)의 평탄부(32C)를, 집전판(72)의 박육부(74) 중 홈(79)이 형성된 위치보다도 내측(내경측)에 레이저 용접하였다. 이 부재를 밀봉판(16)에 조립하고, 밀봉판(16)과 케이스 본체(14)와의 이음매를 레이저 용접하였다. 이에 따라 전지 케이스(12)의 내측 공간을 기밀하게 밀봉하였다. 집전판(72)으로서는, 알루미늄 합금(A3003)제이고, 박육부(74)의 두께가 0.12mm이며, 그 박육부(74)의 중앙부로서 가스 유통 구멍(74A)의 주위에 직경 3.6mm의 환상의 홈(노치)(79)이 형성된 것을 사용하였다. 홈(79)의 단면 형상은 V자형이며, 그 깊이는 70㎛이었다. 따라서, 홈(79)의 폭 중앙부에 있어서의 박육부(74)의 두께(이하 「잔여 두께」라고도 함)는 50㎛이었다.
Figure 112014115305217-pct00002
이 표에 도시된 바와 같이, 상술한 바람직한 형상을 갖는 감압 부재를 구비한 샘플 B1 내지 B6에서는, 감압 변형부의 형상이 스냅 스루되는 현상이 관찰되었다. 이에 비해, 샘플 B7, B8에서는, 감압 변형부가 스냅 스루 변형을 나타내지 않고 도통이 끊어졌다.
<실험예 3>
샘플 A2에 관한 전류 차단 기구에 있어서, 도전판(172)의 박육부(174)에 형성되는 홈(179)의 깊이를 조절함으로써, 샘플 A2에서 사용한 도전판의 잔여 두께 β(㎛)에 비하여, 이것보다도 잔여 두께가 5 ㎛ 큰 도전판(잔여 두께 β+5 ㎛, 즉, 샘플 A2의 도전판보다도 홈(179)의 깊이가 5 ㎛ 작은 도전판), 잔여 두께가 10 ㎛ 큰 도전판(잔여 두께 β+10 ㎛) 및 잔여 두께가 15 ㎛ 큰 도전판(잔여 두께 β+15 ㎛)을 제작하였다. 이러한 도전판을 사용한 점 이외에는 실험예 1과 동일하게 하여 시험용 샘플을 제작하였다. 실험예 1과 마찬가지로, 각 시험용 샘플의 케이스 내부에 공기를 공급하여 케이스 내압을 상승시켰다. 그리고, 감압 부재(130)와 도전판(172) 사이의 도통이 끊어졌을 때의 케이스 내압을 기록하였다. 얻어진 결과를 도 11에 도시하였다. 도 11에서, 가로 축의 β(㎛)는 샘플 A2의 도전판의 잔여 두께를, 세로 축의 α(MPa)는 샘플 A2의 작동압을 나타내고 있다.
도 11에 도시된 바와 같이, 도전판의 잔여 두께가 기준값 β(㎛)로부터 15 ㎛ 정도 상이하여도, 작동압은 거의 일정하게 유지되는 것이 확인되었다. 이것은, 상기 전류 차단 기구의 작동압이, 주로 감압 변형부(132)의 스냅 스루 변형 용이성(스냅 스루 변형을 일으키는 압력)에 의해 정해지도록 구성되어 있음으로써 얻어지는 효과이다. 이 결과는, 상기 전류 차단 기구에 의하면, 홈(179) 깊이의 편차(바꾸어 말하면, 잔여 두께의 편차)가 작동압에 미치는 영향을 고도로 배제할 수 있다는 것을 뒷받침하고 있다.
<실험예 4>
샘플 B1의 전류 차단 기구를 종래 기술에 관한 것으로 치환한 샘플 B0을 준비하였다. 이 샘플 B0은, 집전판의 박육부에 형성된 홈의 잔여 두께에 의해 작동압의 컨트롤을 행하는 타입의 전류 차단 기구를 구비한다. 샘플 B0에 관한 전류 차단 기구의 작동 전에 있어서, 그 감압 부재의 형상은 평면 형상이다(즉, tanθ=0, c=0). 샘플 B0에 관한 전류 차단 기구에서는, 케이스 내압이 상승하면, 이 평면 형상의 감압 부재가 상기 박육부의 홈을 파단하여 변형됨으로써 전류가 차단된다. 이 변형은, 스냅 스루를 수반하지 않는 변형이다.
샘플 B0 및 샘플 B1을 각각 복수개 준비하였다. 집전판에 케이스 내압을 작용시켜 크리프를 발생시키기 위하여 그러한 샘플에 공기를 주입하고, 케이스 내압을 전류 차단 기구의 설계 작동압(작동압의 초기값) γ에 대하여 0.1MPa 내지 0.3MPa 낮은 압력으로 조정하였다. 각 샘플의 케이스 내압을 상기 조정한 압력으로 유지하고, 전류 차단 기구가 작동할 때까지의 시간(즉, 감압 부재와 도전판과의 도통이 끊어질 때까지의 시간)을 기록하였다. 상기 전류 차단 기구가 작동할 때까지의 시간을 가로 축에, 상기 조정한 압력(조정 내압)을 세로 축에 플롯한 결과를 도 13에 도시하였다.
도 13으로부터 명백해진 바와 같이, 샘플 B0과 비교하여 샘플 B1에서는, 설계 작동압 γ보다도 낮은 범위에서 케이스 내압이 높아진 상태가 계속되어도, 그것에 의한 전류 차단 기구의 작동 정밀도에 대한 영향이 명백하게 적었다. 구체적으로는, 예를 들어 10000시간에 작동하는 조정 내압과 설계 작동압 γ와의 차이가, 샘플 B0에서는 약 0.3MPa 부근이었지만, 샘플 B1에서는 샘플 B0에 비하여 상기 차이가 30％ 이상 작았다. 이러한 결과가 얻어진 것은, 샘플 B1에서는 상기 전류 차단 기구의 작동압이 주로 감압 변형부(32)의 스냅 스루 변형 용이성에 의해 정해지기 때문에, 케이스 내압이 높아진 상태가 계속되어 집전판(72)에 피로나 크리프가 발생하여도, 그것이 작동압에 영향을 미치기 어렵기 때문이라 생각된다.
상기한 바와 같이, 본 명세서에 의하면, 장기간의 사용에 의해서도 전류 차단 기구의 작동압의 변동이 적은 전류 차단 기구를 구비한 밀폐형 이차 전지(전형적으로는 외형이 각형 형상인 밀폐형 이차 전지, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지)를 제공할 수 있다. 이러한 밀폐형 이차 전지는 차량의 구동용 전원으로서 적합하다. 따라서, 본 명세서에 의해, 예를 들어 도 18에 모식적으로 도시하는 바와 같은 조전지(100)가 제공된다.
구체적으로는, 도 18에 도시한 바와 같이, 여기에서 개시되는 전류 차단 기구(상술한 도 2 내지 도 5 참조)를 구비한 밀폐형 이차 전지(전형적으로는, 도시되는 바와 같은 각형 형상의 리튬 이차 전지)(10)를 단전지로 하고, 이 단전지(10)를 소정 방향으로 복수개(도시되는 실시 형태에서는 4개인데 이것으로 한정되지 않는다.) 배열하여 조전지(100)가 구성된다. 전형적으로는, 도시되는 바와 같이, 각 단전지(10) 사이가 전기적으로 직렬로 접속되어 구성된다. 구체적으로는, 각 단전지(10)의 전지 케이스(12)의 상면(즉 밀봉판)(16)에, 케이스(12) 내에 수용된 전극체의 정극과 전기적으로 접속하는 정극 단자(20)와, 그 전극체의 부극과 전기적으로 접속하는 부극 단자(18)가 각각 설치되어 있다. 그리고, 인접하는 단전지(10) 사이에서, 한쪽 정극 단자(20)와 다른 쪽 부극 단자(18)가 적당한 접속구(92)에 의해 전기적으로 접속된다. 상술한 바와 같이 배열한 복수개의 단전지(10)를 포함하는 단전지군(11)의 양쪽 외측에는, 각각 엔드 플레이트(96)가 배치되고, 그 한 쌍의 엔드 플레이트(96, 96)를 가교하도록, 단전지군(11)의 양측면에 그 배열 방향을 따라 빔재(98)가 설치되어 있다. 빔재(98)의 각 단부는, 비스(99)에 의해 엔드 플레이트(96)에 체결되어 고정되어 있다. 이와 같이 각 단전지(10)를 직렬로 접속하고, 그것들을 구속(고정)함으로써, 차량의 구동용 전원으로서 적합한, 목적으로 하는 전압을 갖는 조전지(100)가 구축된다.
또한, 조전지(100)의 바람직한 일 형태에서는, 도 18에 도시한 바와 같이, 소정 방향으로 배열된 복수의 단전지(10) 각각의 사이에, 소정 형상의 간격 유지 시트(94)가 배치된다. 이러한 간격 유지 시트(94)는 사용 시에 각 단전지(10) 내에서 발생하는 열을 방산시키기 위한 방열 부재로서 기능할 수 있는 재질(예를 들어 열전도성이 좋은 금속제 또는 경량이고 경질인 폴리프로필렌 그 밖의 합성 수지제) 및/또는 형상인 것이 바람직하다.
또한, 이 명세서에 의하면, 여기에서 개시되는 전류 차단 기구를 구비한 고출력이고 대용량(전형적으로는 1시간율 용량이 5Ah 이상, 예를 들어 5 내지 20Ah, 또는 20Ah 이상(예를 들어 20 내지 30Ah)과 같은 대용량)의 밀폐형 이차 전지(전형적으로는 외형이 각형 형상의 리튬 이온 이차 전지)를 제공할 수 있다. 또한, 이러한 밀폐형 이차 전지를 단전지로 하는 조전지(100)를 제공할 수 있다. 또한, 도 19에 도시한 바와 같이, 그 조전지(100)를 구동용 전원으로서 구비하는 차량(1)(전형적으로는 전기 자동차, 하이브리드 자동차, 플러그인 하이브리드 자동차, 연료 전지 자동차와 같은 구동용 모터를 구비하는 자동차)을 제공할 수 있다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이것들은 예시에 불과하며, 청구범위를 한정하는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
1: 차량
10, 110: 밀폐형 이차 전지(리튬 이온 이차 전지)
12, 112: 전지 케이스
14, 114: 케이스 본체
16: 밀봉판(덮개)
18: 부극 단자
20: 정극 단자
22: 접속 단자
26, 126: 절연 부재
28: 감압 부재 홀더
28A: 테두리부
28B: 오목부
30, 130: 감압 부재(제1 도전 부재)
32, 132: 감압 변형부(오목부)
32A, 132A: 외측 테두리
32B: 테이퍼부
32C: 평탄부
132B: 곡면부
132C: 오목부
34, 134: 플랜지부
34A, 134A: 외측 테두리
136: 스페이서
50: 권회 전극체
52: 정극 시트(정극)
52A: 돌출 부분
70: 정극 집전체(제2 도전 부재)
72: 집전판
172: 도전판(제2 도전 부재)
172A: 외측 테두리부
172B: 중앙부
74, 174: 박육부
74A, 174A: 가스 유통 구멍
77A: 가스 유통 구멍
78, 178: 후육부
78A, 178A: 가스 유통 구멍
79, 179: 홈(노치)
80, 180: 전류 차단 기구
100: 조전지

Claims (9)

  1. 정극 및 부극과,
    상기 정극 및 상기 부극을 수용하는 전지 케이스와,
    상기 정극 및 상기 부극 중 어느 한쪽 전극과 전기적으로 접속하고 있고, 상기 전지 케이스 밖으로 노출된 전극 단자와,
    상기 전지 케이스 내의 압력 상승에 의해 작동하여 상기 전극과 상기 전극 단자 사이의 도전 경로를 절단하는 전류 차단 기구
    를 구비하고,
    상기 전류 차단 기구는,
    상기 전지 케이스 내의 압력 상승에 의해 제1 상태로부터 스냅 스루 변형을 거쳐 제2 상태로 변형되는 판상의 감압 변형부를 갖는 감압 부재를 포함하고,
    상기 감압 부재는, 상기 감압 변형부의 외측 테두리로부터 외측으로 넓어지는 플랜지부를 가지며,
    상기 감압 변형부는, 상기 제1 상태에서, 상기 플랜지부로부터 전지의 내측을 향하여 오목해진 오목부를 형성하고 있고,
    상기 감압 변형부의 외측 테두리는 원형이며,
    상기 플랜지부의 외측 테두리는 원형이며,
    상기 플랜지부의 외경을 a라 하고, 상기 감압 변형부에 있어서의 상기 감압 부재의 두께를 b라 하고, 상기 오목부의 깊이를 c라 하고, 상기 감압 변형부의 외경을 d라 했을 때, 이하의 관계:
    (1) b/a가 1.0％ 내지 2.5％이다 ;
    (2) c/a가 3.0％ 내지 7.0％이다 ; 및
    (3) d/a가 50％ 내지 90％이다 ;
    를 만족하고,
    상기 감압 변형부가 스냅 스루 변형됨으로써, 상기 도전 경로에 있어서의 파단 또는 접합의 박리에 의해 상기 도전 경로가 절단되도록 구성되어 있는, 밀폐형 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전류 차단 기구는 제1 도전 부재 및 제2 도전 부재를 포함하고,
    상기 도전 경로는 상기 제1 도전 부재 및 상기 제2 도전 부재를 포함하여 구성되어 있고,
    상기 감압 변형부가 상기 제1 상태에 있을 때, 상기 제1 도전 부재는 상기 제2 도전 부재와 직접 접속하고 있고,
    상기 감압 변형부가 스냅 스루 변형됨으로써 상기 제1 도전 부재와 상기 제2 도전 부재와의 도통이 끊어지도록 구성되어 있는, 밀폐형 이차 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감압 변형부는 상기 제1 도전 부재에 설치되어 있고,
    상기 감압 변형부는, 상기 제1 상태에서 상기 제2 도전 부재에 접합되어 있는, 밀폐형 이차 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 변형부는, 그 감압 변형부의 외측 테두리로부터 중심을 향하여 좁아지는 테이퍼부를 가지며, 상기 플랜지부와 상기 테이퍼부가 이루는 각도 θ가, tanθ=0.04 내지 5.0을 만족하는 각도인, 밀폐형 이차 전지.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 변형부는, 그 단면 형상에서 상기 전지의 내측으로 만곡하는 돔 형상으로 형성되어 있는, 밀폐형 이차 전지.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감압 변형부에 있어서의 상기 감압 부재의 두께 b가 0.15mm보다도 큰, 밀폐형 이차 전지.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 이차 전지를 구비한, 차량 구동용 전지.
  8. 삭제
  9. 삭제
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