KR101862232B1

KR101862232B1 - 전지

Info

Publication number: KR101862232B1
Application number: KR1020127025449A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 미야자키
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-07
Publication date: 2018-05-29
Also published as: TW201205926A; EP2546916A1; KR20130016242A; CN102859776A; TWI458159B; EP2546916B1; CN102859776B; JPWO2011111661A1; WO2011111661A1; EP2546916A4; JP5737631B2; US20120328924A1

Abstract

외부로부터의 진동이나 충격이 가해져도 발전 요소에 접속한 집전 부재에 집중적인 힘이 작용하지 않게 않고, 전기 저항이 상승하거나 내부의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공한다. 권취형의 발전 요소를 수용하는 전지 외장체가 일면을 개방시킨 외장 본체와 상기 외장 본체의 개방부를 폐색하는 커버체로 구성되며, 커버체를 사이에 두고 집전 부재와 외부 단자가 안팎으로 배치되고, 집전 부재가 커버체에 고정되어 외부 단자에 전기적으로 접속되고, 발전 요소는, 상기 전극 시트의 권취 중심이 되는 강성을 가지는 권심을 구비하고, 상기 발전 요소는, 권취 중심에 강성을 가지는 권심을 구비하고, 상기 권심의 적어도 일단이 외장 본체의 내벽면에 지지되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

전지

본 발명은 전지에 관한 것이며, 특히, 스트립(strip)형의 전극 시트가 권취된 권취형의 발전 요소를 구비한 전지에 관한 것이다.

종래부터, 전지에는 여러 가지 타입이 있고, 그 하나로서, 도 9 (a) 및 도 9 (b)에 나타낸 바와 같이, 스트립형의 전극 시트(S1', S2')가 권취된 권취형의 발전 요소(2')와, 이 발전 요소(2')를 수용하는 전지 외장체(3')를 구비하고, 상기 전지 외장체(3')가 일면을 개방시켜 형성된 상자형의 외장 본체(30')와, 외장 본체(30')의 개방부를 폐색(閉塞)하는 커버체(31')로 구성된 것이 제공되어 있다.

이 종류의 전지(1')는, 발전 요소(2')를 수용한 외장 본체(30')의 개방부가 커버체(31')에 의해 밀폐되어 있고, 발전 요소(2')에 전기적으로 접속된 집전 부재(5')가 외장 본체(30') 내(커버체(31')의 내면 측)에 배치된 상태로 커버체(31')(전지 외장체(3'))에 고정되는 동시에 이 커버체(31')(전지 외장체(3'))로부터 외부로 돌출되는 외부 단자(4')에 전기적으로 접속되어 있다.

이로써, 이 종류의 전지(1')는, 집전 부재(5')가 발전 요소(2')를 전지 외장체(3') 내의 정위치에 지지하고, 상기 집전 부재(5') 및 외부 단자(4')를 통하여 상기 외부 단자(4')에 접속된 접속 대상물(케이블이나 버스바(busbar) 등)에 발전 요소(2')로부터의 전기를 공급할 수 있도록 구성되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1, 2, 3) 참조.

특허문헌 1: 일본 특허공보 제4134521호 특허문헌 2: 일본 특허공보 제4096162호 특허문헌 3: 일본 특허공보 제4204258호

그런데, 상기 구성의 전지(1')는, 집전 부재(5')만이 발전 요소(2')를 지지하고 있으므로, 외부로부터 진동이나 충격이 가해졌을 때 전지 외장체(3')(외장 본체(30')) 내에서 발전 요소(2')가 요동하게 된다. 그러므로, 상기 구성의 전지(1')는, 발전 요소(2')가 요동했을 때, 상기 발전 요소(2')를 지지하는 집전 부재(5')에 충격력이나 휨 작용이 집중적으로 작용하고, 전기 저항이 상승하는 경우가 있다. 또, 이 종류의 전지(1')는, 집전 부재(5')와 외부 단자(4')를 접속하는 리벳 등의 삽입 부재(부호를 부여하지 않음)가 커버체(31')에 삽입 통과되고, 이 커버체(31')와 삽입 부재 사이에 패킹이 개재 설치됨으로써 전지 외장체(3') 내가 기밀하게 되어 있지만, 전술한 바와 같은, 발전 요소(2')의 요동에 따라 집전 부재(5')에 충격력이나 휨이 작용하면, 집전 부재(5')에 접속된 삽입 부재와 커버체(31') 사이에 간극이 형성되어, 전지 외장체(3') 내가 기밀 상태로 유지할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 상기 구성의 전지(1')는, 외부로부터 진동이나 충격이 가해졌을 때 안전성이 저하될 우려가 있다.

이와 같은 현 상태에서, 상기 구성의 전지(1')를 제조할 때, 발전 요소(2') 전체를 외장 본체(30') 내에 눌러 넣음으로써 발전 요소(2')의 움직임을 규제하고, 집전 부재(5')에 대한 부담(발전 요소(2')의 지지 부담)을 경감시키는 것도 고려할 수 있지만, 상기 전지(1')가 2차 전지인 경우, 발전 요소(2')가 충방전으로 팽창과 수축을 반복하기 때문에, 발전 요소(2')의 전체적인 체적 변화로 상기 발전 요소(2')가 전지 외장체(3')(외장 본체(30'))의 내면에 가압 접촉하지 않게 되어, 집전 부재(5')가 발전 요소(2')를 지지한 상태가 되어 버린다. 그러므로, 이 경우에도 종래와 마찬가지로, 외부로부터 진동이나 충격이 가해졌을 때 외장 본체(30') 내에서 발전 요소(2')가 요동하여 집전 부재(5')에 충격력이나 휨 작용이 집중적으로 작용하는 결과, 전기 저항이 상승하거나 전지 외장체(3')의 기밀성이 나빠지거나 하여 안전성이 저하될 우려가 있다.

그래서, 본 발명은, 이러한 실정에 감안하여, 외부로부터의 진동이나 충격이 가해져도 발전 요소에 접속한 집전 부재에 집중적인 힘이 작용하지 않게 않고, 전기 저항이 상승하거나 내부의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있는 전지를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명에 따른 전지는, 스트립형의 전극 시트와 격리판(separator)이 권취된 권취형의 발전 요소; 개방부를 가지는 상자형의 외장 본체 및 상기 개방부를 폐색하는 커버체를 포함하고, 상기 발전 요소를 수용하는 전지 외장체; 상기 전지 외장체의 외부에 배치된 외부 단자; 및 상기 전지 외장체 내에 배치되고 상기 커버체에 고정되는 동시에 상기 발전 요소 및 상기 외부 단자에 전기적으로 접속된 집전 부재를 포함하고, 상기 발전 요소는, 권취 중심에 강성을 가지는 권심을 구비하고, 상기 권심의 적어도 일단이 외장 본체의 내벽면에 지지되어 있다.

상기 구성의 전지에 의하면, 상기 발전 요소는, 권취 중심에 강성을 가지는 권심을 구비하고, 상기 권심의 적어도 일단이 외장 본체의 내벽면에 지지되어 있으므로, 외부로부터의 충격이나 진동이 작용해도 발전 요소가 요동하지 않고 정위치에서 유지되게 되어, 커버체에 고정된 집전 부재에 대하여 집중적인 힘(충격력) 등이 작용하거나 휨작용이 작용하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 구성의 전지는, 전기 저항이 상승하거나 전지 외장체의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 일 측면으로서, 상기 권심은 상기 전극 시트의 길이 방향과 직교하는 양단 각각에서 외측으로 돌출된 결합용 돌출부를 구비하고, 상기 외장 본체는, 내부에서 대향하는 한 쌍의 내벽면 상에 결합용 오목부를 구비하고, 상기 권심의 양단에 있는 결합용 돌출부가 상기 결합용 오목부에 끼워져 있는 것이 바람직하다.

이러한 구성에 의하면, 권심(결합용 돌출부)과 외장 본체(결합용 오목부)의 결합에 의해, 권심(발전 요소)이 전지 외장체에 지지되어 고정된 상태가 된다. 이로써, 외부로부터의 충격이나 진동이 작용하더라도 발전 요소가 요동하지 않고 정위치에서 유지되게 되어, 커버체에 고정된 집전 부재에 대하여 집중적인 힘(충격력) 등이 작용하거나 휨 작용이 작용하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 구성의 전지는, 전기 저항이 상승하거나 전지 외장체의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 측면으로서, 상기 결합용 오목부는, 상기 외장 본체의 개방부에서 안쪽을 향해 연장되는 홈 형태로 형성되고, 상기 결합용 돌출부가 상기 결합용 오목부를 따라 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 결합용 돌출부의 많은 부분이 결합용 오목부에 끼워지기 때문에, 발전 요소의 고정을 확실히 행할 수 있다.

이 경우, 상기 결합용 오목부에서의 상기 외장 본체의 안쪽에 있는 종단부에 상기 결합용 돌출부의 위치를 결정하는 위치 결정부가 형성되고, 상기 발전 요소가 상기 외장 본체의 적어도 내부 바닥면과 비접촉으로 배치되어 있어도 된다. 이와 같이 하면, 발전 요소(권심)가 위치 결정부(상기 결합용 오목부의 종단부)와 간섭하게 되어, 결합용 오목부가 연장되는 방향에서도 발전 요소의 이동을 확실하게 방지할 수 있다. 그리고, 이 경우에 있어서, 상기 결합용 오목부는, 상기 외장 본체의 개방부로부터 상기 개방부와 내부 바닥면 사이의 위치까지 연장되어 있는 것이 바람직하다.

그리고, 본 발명의 다른 측면으로서, 상기 권심은, 상기 결합용 돌출부의 외면이 상기 결합용 오목부의 내면에 가압 접촉하도록 축선 방향의 길이가 설정되어도 되고, 상기 권심은, 상기 결합용 돌출부의 외면이 상기 결합용 오목부의 내면을 가압하도록 축선 방향의 길이가 설정되어도 된다. 이와 같이 하면, 권심은, 양단부(결합용 돌출부)가 외장 본체의 대향하는 내벽면 사이에 버틴 상태로 지지되게 되어, 발전 요소를 외장 본체에 대하여 확실하게 고정할 수 있다. 그리고, 상기 결합용 돌출부는, 상기 권취 중심과 직교하는 방향에서 보아 사각 형상이라도 된다.

또, 본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 결합용 돌출부 각각은, 상기 전극 시트 측에서 선단 측을 향해 끝이 가늘게 형성되고, 상기 결합용 오목부는 상기 결합용 돌출부의 형상에 들어맞게 형성되어도 된다. 이 경우, 상기 결합용 돌출부는, 상기 권취 중심과 직교하는 방향에서 보아 삼각 형상, 반원형, 또는 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 결합용 돌출부의 외면과 결합용 오목부의 내면 사이에서 작용하는 접촉력이, 권심의 축선에 대하여 교차 방향으로 작용하게 되어, 발전 요소를 권심의 축선 방향 및 상기 축선 방향과 교차하는 방향으로, 두 방향의 이동을 확실하게 규제할 수 있다.

그리고, 본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 권심은, 양단부 각각에 상기 결합용 돌출부를 구비한 심지 본체와, 상기 심지 본체의 외주 둘레 전체를 덮는 피복부를 포함하고, 상기 결합용 돌출부는 상기 피복부로부터 노출되고, 상기 심지 본체는 열전도성을 가지는 금속 재료로 구성되며, 상기 피복부는, 전기 절연성 및 탄성을 가지고, 합성 수지 또는 천연 수지로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 피복부의 전기 절연성에 의해, 전극 시트(적층되는 양극(정극)용 및 음극(부극)용의 전극 시트)의 처음 감기는 부분이 되는 단부끼리가 권심을 통하여 단락하는 것을 방지할 수 있다.

또, 피복부의 탄성에 의해, 전극 시트의 권취 상태를 적정한 상태로 유지시킬 수 있다. 즉, 전극 시트를 심재(芯材)에 권취할 때, 피복부에 대하여 전극 시트의 권취력(체결력)이 작용하여 피복부가 탄성 변형되게 되므로, 피복부의 복원력(직경 방향 바깥쪽을 향해 작용하는 힘)에 의해 전극 시트의 권취 상태를 적정한 상태로 할 수 있다. 또한, 심지 본체가 열전도성이 우수한 금속 재료로 구성되어 있으므로, 심지 본체를 통하여 충방전에 따른 열을 표면적이 큰 외장 본체에 전달할 수 있어, 방열성이 우수한 것으로 할 수 있다.

또, 상기 발전 요소는, 전기 절연성을 가지는 시트로 피복되고, 상기 시트의 외표면에 수지 필름을 구비해도 된다.

본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 결합용 오목부는, 상기 외장 본체의 내벽면에 부분적으로 형성되고, 상기 권심이 구비하는 상기 결합용 돌출부 중 적어도 어느 한쪽은, 상기 권심의 축선 방향으로 진퇴 가능해도 된다. 이 경우, 상기 권심은, 내부에 상기 결합용 돌출부를 바깥쪽으로 가압하는 가압 수단을 구비하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 또 다른 측면으로서, 상기 권심은, 용접에 의해 상기 외장 본체의 내벽면에 고정되어도 된다.

본 발명의 전지에 의하면, 외부로부터의 진동이나 충격이 가해져도 발전 요소에 접속한 집전 부재에 집중적인 힘을 작용시키지 않고, 전기 저항이 상승하거나 내부의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전지의 전체 사시도를 나타낸다.
도 2는 상기 실시예에 따른 전지의 발전 요소 및 커버체를 외장 본체로부터 분리한 상태의 분해 사시도를 나타낸다.
도 3은 상기 실시예에 따른 전지의 개략 분해 사시도를 나타낸다.
도 4는 도 1의 I-I 단면도를 나타낸다.
도 5는 도 4의 II-II 단면도를 나타낸다.
도 6은 도 4의 III-III 단면도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 부분 횡단면도로서, (a)는 세로 방향에서 보아 반원형의 결합용 돌출부 및 결합용 오목부가 형성된 전지의 부분 횡단면도를 나타내고, (b)는 세로 방향에서 보아 사다리꼴 형상의 결합용 돌출부 및 결합용 오목부가 형성된 전지의 부분 횡단면도를 나타내고, (c)는 세로 방향에서 보아 사각 형상의 결합용 돌출부 및 결합용 오목부가 형성된 전지의 부분 횡단면도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전지의 분해 사시도로서, 발전 요소 및 커버체를 외장 본체로부터 분리된 상태를 나타낸다.
도 9는 종래 전지의 설명도로서, (a)는 전체 사시도를 나타내고, (b)는 발전 요소 및 커버체를 외장 본체에서 분리한 상태의 분해 사시도를 나타낸다.

이하, 본 발명의 일 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다.

본 실시예에 따른 전지는 충방전 가능한 리튬 이온 전지이다. 이러한 전지는, 도 1∼도 3에 나타낸 바와 같이, 발전 요소(2)가 전지(1)의 외곽 프레임를 구성하는 전지 외장체(3)에 수용된 것이며, 전지 외장체(3)의 외부에 설치된 외부 단자(4)에 발전 요소(2)가 전기적으로 접속되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 스트립형의 전극 시트(S1, S2)가 권취된 권취형의 발전 요소(2)와, 이 발전 요소(2)를 수용하는 전지 외장체(3)와, 발전 요소(2)에 전기적으로 접속되고 전지 외장체(3) 내에 배치된 집전 부재(5)와, 상기 집전 부재(5)에 전기적으로 접속되고 전지 외장체(3)의 외부에 배치된 외부 단자(4)를 구비하고 있다.

상기 발전 요소(2)는, 양극용의 전극 시트(S1) 및 음극용의 전극 시트(S2)를 시트형의 격리판(부호 없음)을 개재하여 적층한 것(이하, 전극 적층체라고 함)(20)을 권취하여 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 발전 요소(2)는, 전극 시트(S1, S2)의 권취 중심이 되는 강성을 가지는 권심(21)을 구비하고 있다. 즉, 이 발전 요소(2)는, 강성을 가지는 권심(21)에 대하여 스트립형의 전극 적층체(20)를 권취함으로써 형성되어 있다. 여기서 "강성을 가진다"는 것은, 일단이 지지되는 외팔보 지지, 또는 양단이 지지되는 양팔보 지지 상태에서, 전지 외장체(3) 내에서 후술하는 커버체(31)와 외장 본체(30)의 바닥 사이에서 휨이 발생하지 않거나, 거의 발생하지 않는 강도로 설정되어 있는 것을 의미하고, 알루미늄이나 스테인리스 등의 금속 재료로 구성하는 것이 바람직하다.

그리고, 도시하지 않지만, 발전 요소(2)는, 전극 적층체(20)를 구성하는 양극용의 전극 시트(S1) 및 음극용의 전극 시트(S2)가 길이 방향과 직교하는 방향(이하, 폭 방향이라고 함)으로 약간 어긋나 배치되어 있고, 권심(21)을 중심으로 하여 권취된 상태에서, 폭 방향(권심(21)의 축심 방향)의 일단 측에서 음극용의 전극 시트(S2)의 폭 방향의 에지로부터 양극용의 전극 시트(S1)의 폭 방향의 일단부(한쪽의 측단부)가 돌출하고, 폭 방향(권심(21)의 축심 방향)의 타단 측에서 양극용의 전극 시트(S1)의 폭 방향의 에지로부터 음극용의 전극 시트(S2)의 폭 방향의 타단부(다른 쪽의 측단부)가 돌출되어 있다.

본 실시예에 따른 발전 요소(2)는, 전극 적층체(20)이 편평한 형태로 권취되어 있다. 이에 따라 발전 요소(2)의 중심이 되는 권심(21)은, 판형으로 형성되어 있다.

상기 권심(21)은, 적어도 전극 적층체(20)(전극 시트(S1, S2))가 권취되는 영역의 외주가 전기 절연성을 가지고, 이 권심(21)의 양단부가 전지 외장체(3)(후술하는 외장 본체(30))의 내부에서 대향하는 한 쌍의 내벽면에 지지된다. 즉, 본 실시예에 따른 권심(21)은, 전지 외장체(3)의 내부에서 이 전지 외장체(3)의 서로 대향하는 내벽면에 양단 지지되어 있다.

본 실시예에 따른 권심(21)은, 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 전극 시트(S1, S2)(전극 적층체(20))의 길이 방향과 직교하는 양단에서 외측으로 돌출된 결합용 돌출부(210a, 210b)를 양단에 구비하고 있고, 적어도 결합용 돌출부(210a, 210b) 사이의 외주가 전기 절연성을 가지고 있다. 즉, 권심(21)은, 한쪽의 단부가 양극용의 전극 시트(S1)의 폭 방향의 일단 에지보다 외측으로 연장되고, 다른 쪽의 단부가 음극용의 전극 시트(S2)의 폭 방향의 타단 에지보다 외측으로 연장되도록 형성되어 있고, 전극 적층체(20)에 포위되는 부분(결합용 돌출부(210a, 210b) 사이)에 있는 외주가 전기 절연성을 가진다.

보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 권심(21)은, 양단부에 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)를 구비한 심지 본체(211)와, 결합용 돌출부(210a, 210b) 사이에 있는 심지 본체(211)의 외주 둘레 전체를 덮는 피복부(212)를 구비하고 있다.

본 실시예에 따른 심지 본체(211)는, 열전도성이 우수한 금속 재료로 구성된다. 본 실시예에 따른 심지 본체(211)는, 전극 적층체(20)의 권취 중심과 일치하는 축선 방향의 일단에서 타단까지의 전체 길이에 걸쳐 동일 재료(예를 들면, 알루미늄이나 구리 등의 비철금속)로 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 권심(21)은 판형으로 형성되므로, 상기 심지 본체(211)에 대해도 판형으로 형성되어 있고, 전극 적층체(20)의 권취 중심선과 일치하는 방향(이하, 폭 방향이라고 함)의 양단부에 결합용 돌출부(210a, 210b)가 형성되어 있다. 즉, 심지 본체(211)는, 평면에서 볼 때 사각 형상을 이루는 판부(210c)와, 상기 판부(210c)의 양단부에 이어져 설치된 한 쌍의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 구비하고 있다.

상기 한 쌍의 결합용 돌출부(210a, 210b)는 판부(210c)의 폭 방향의 양단부에 대하여 부분적으로 형성되든지, 또는 판부(210c)의 폭 방향의 양단부에 대하여 그 단부의 길이 전체에 걸쳐 형성된다. 본 실시예에 따른 전지(1)는, 판부(210c)의 단부의 길이 전체에 걸쳐 결합용 돌출부(210a, 210b)가 형성되어 있다. 그리고, 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)는, 금속 재료를 깎아 판부(210c)와 일체적으로 형성되거나, 판부(210c)(판재)에 대하여 용접함으로써 상기 판부(210c)와 일체적으로 형성되거나 하는 것으로, 본 실시예에서는, 금속 재료로부터 판부(210c)를 함께 깎아 형성되어 있다.

상기 구성의 심지 본체(211)는, 폭 방향과 직교하는 방향(이하, 세로 방향이라 함)의 양단면이 평면형 또는 외측을 향하여 돌출된 곡면형으로 형성되지만, 본 실시예에서는, 외측으로 향하여 돌출된 만곡면형으로 형성되어 있다.

상기 권심(21)은, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 후술하는 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워넣은 상태에서, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압 접촉하도록 폭 방향(축선 방향)의 길이가 설정되어 있다. 그리고, 권심(21)(심지 본체(211))의 폭 방향의 양단부에 설치된 결합용 돌출부(210a, 210b)는, 전극 시트(S1, S2) 측에서 선단 측을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되어 있다. 즉, 각 결합용 돌출부(210a, 210b)는, 기단(基端) 측에서 선단 측을 향해 폭 방향 및 세로 방향과 직교하는 방향(이하, 두께 방향이라고 함)의 두께가 얇아지도록 형성되어 있다. 이로써, 본 실시예에 따른 결합용 돌출부(210a, 210b)는 세로 방향에서 본 형상이 삼각 형상을 이루고 있다.

상기 피복부(212)는, 전기 절연성 및 탄성을 가지는 합성 수지 또는 천연 수지로 구성된다. 본 실시예에 따른 피복부(212)는, 스티렌·부타디엔 고무(SBR)로 구성되어 있다. 이 피복부(212)는, 금속 재료로 이루어지는 결합용 돌출부(210a, 210b)가 노출되는 것을 전제로, 폭 방향에서 전극 적층체(20)과 일치하거나 그 이상의 길이로 형성되어 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 발전 요소(2)는, 전극 적층체(20)를 편평한 형태로 권취하여 형성되므로, 그 권취에 따른 전극 적층체(20)의 만곡에 대응하도록, 피복부(212)에 세로 방향의 양단부의 외표면이 외측으로 돌출된 원호면 형태로 형성되어 있다. 이로써, 전극 적층체(20)는, 가장 내측에서 권심(21)(피복부(212))의 외주면의 둘레 전체에 걸쳐 밀접한 상태로 되어 있다. 그리고, 상기 구성의 발전 요소(2)는, 전기 절연성을 가지는 시트(B)에 의해 피복한 상태로 전지 외장체(3)에 수용되어 있다. 그리고, 본 실시예에 있어서, 상기 시트(B)는, 탄성을 가지는 고무 시트가 채용되어 있고, 발전 요소(2)를 밀폐한 고무 시트(B)를 전지 외장체(3)의 내벽면에 가압하여 접촉시키도록 하고 있다. 즉, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 외장 본체(30)의 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣음으로써 권심(21)을 측벽(30b, 30c) 사이에 버티게 하면서, 발전 요소(2)를 밀폐한 시트(고무 시트(B))의 주위를 전지 외장체(3)의 내벽면에 가압 접촉시키고 있어, 발전 요소(2)를 안팎에서 구속하도록 하고 있다.

이와 같이 발전 요소(2)를 고무 시트(B)로 피복하는 경우, 발전 요소(2)를 피복한 고무 시트(B)를 또한, 도시하지 않은 수지 필름(PP(폴리프로필렌) 필름 등)으로 피복한 후에 외장 본체(30)에 눌러 넣는 것이 바람직하다. 즉, 고무 시트(B)로 발전 요소(2)를 피복하여 전지 외장체(3)(후술하는 외장체(30)) 내에 눌러 넣는 경우, 외표면에 고무 시트(B)가 존재하면 이 고무 시트(B)와 전지 외장체(3)의 내벽면 사이에 마찰이 생겨 발전 요소(2)를 전지 외장체(2)에 밀어 넣는 것이 어려워지기 때문에, 발전 요소(2)를 피복한 고무 시트(B)를 수지 필름(PP(폴리프로필렌) 필름 등)으로 피복함으로써, 발전 요소(2)(이 발전 요소(2)를 피복한 수지 시트)와 전지 외장체(2)의 내벽면 사이에 생기는 마찰을 줄일 수 있고, 발전 요소(2)를 전지 외장체(3)에 대하여 눌러 넣기 쉬워진다.

상기 전지 외장체(3)는, 일면을 개방시켜 형성된 상자형의 외장 본체(30)와, 외장 본체(30)의 개방부를 폐색하는 커버체(31)로 구성되어 있다. 상기 외장 본체(30)는, 금속 재료를 프레스하여 형성되거나, 금속 재료를 용접하거나 함으로써 형성된다. 본 실시예에 따른 외장 본체(30)는, 비철금속을 프레스 성형한 것으로, 재질로서는 권심(21)(심지 본체(211))과 같은 재질이 채용되어 있다.

그리고, 상기 외장 본체(30)는, 내부에서 대향하는 한 쌍의 내벽면 상에 결합용 오목부(32a, 32b)가 형성되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 본 실시예에 따른 외장 본체(30)는, 평면에서 볼 때 직사각 형상을 이루는 바닥부(30a)와, 이 바닥부(30a)의 길이 방향(상기 폭 방향과 대응하는 방향)의 양단에 이어져 설치되고 바닥부(30a)로부터 기립된 한 쌍의 측벽(30b, 30c)과, 바닥부(30a)의 길이 방향과 직교하는 방향(상기 두께 방향)의 양단에 이어져 설치되고 바닥부(30a)로부터 기립된 한 쌍의 전후벽(30d, 30e)을 구비하고, 측벽(30b, 30c)과 전후벽(30d, 30e)이 인접하는 에지끼리가 접속되어 있다.

이로써, 외장 본체(30)는, 일면을 개방시킨 바닥이 있는 각진 통 형태로 형성되어 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 외장 본체(30)는, 한 쌍의 측벽(30b, 30c) 각각의 내면(내벽면)에 대하여, 상기 결합용 오목부(32a, 32b)가 서로 대향하도록 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 결합용 오목부(32a, 32b)는, 외장 본체(30)의 개방부로부터 내측을 향해 연장되도록 형성되어 있다. 즉, 각 결합용 오목부(32a, 32b)는 세로 방향으로 연장되는 홈 형태로 형성되어 있다.

이러한 결합용 오목부(32a, 32b)는, 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 끼워 넣게 하는 것으로, 이 결합용 돌출부(210a, 210b)의 형태를 따라 형성된다. 따라서, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 권심(21)의 양단부에 설치된 각 결합용 돌출부(210a, 210b)가, 세로 방향에서 보아 삼각 형상으로 형성되어 있으므로, 상기 각 결합용 오목부(32a, 32b)에 대해도 세로 방향에서 보아 삼각 형상을 이루도록 형성되어 있다. 이로써, 이 전지(1)는, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 대하여 접촉하도록 되어 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 전지(1)의 권심(21)은, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣은 상태에서, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압 접촉하도록 축선 방향의 길이가 설정되어 있다.

즉, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)에 대하여 눌러 넣도록 하고 있으므로, 양단에 있는 결합용 돌출부(210a, 210b)의 정점(능선) 사이의 치수(권심(21)(심지 본체(211))의 폭 방향의 치수)는, 서로 대향하는 위치에 있는 결합용 오목부(32a, 32b)를 명확히 구분하는 두 면의 합류 부분(정점) 사이의 치수와 일치하거나 약간 길게 설정되어 있다.

이로써, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 발전 요소(2)의 권심(21)의 양단부(결합용 돌출부(210a, 210b))를 외장 본체(30)의 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워넣은 상태에서, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압 접촉한 상태가 되도록 구성되어 있다. 그리고, 물론, 상기 결합용 오목부(32a, 32b)는 외장 본체(30)의 개방부로부터 내측을 향해 곧게 연장되도록 형성되어 있으므로, 상기 발전 요소(2)의 권심(21)(심지 본체(211))은, 판부(210c)가 결합용 오목부(32a, 32b)를 따른 자세로, 각 결합용 돌출부(210a, 210b)가 외장 본체(30)의 개방부 측에서 결합용 오목부(32a, 32b)에 꽂아지도록 되어 있다.

상기 커버체(31)는, 금속판으로 구성되어 있고, 외장 본체(30)의 개방부에 배치된 상태에서 외주 에지부가 외장 본체(30)의 주위 벽에 대하여 용접되어 있다. 그러므로, 커버체(31)는, 외장 본체(30)와의 용접의 관점에서 이 외장 본체(30)와 동일한 재료로 구성되어 있다.

그리고, 커버체(31)는, 집전 부재(5)와 외부 단자(4)를 전기적으로 접속하는 동시에 집전 부재(5)를 커버체(31)에 고정하기 위한 리벳(250)을 삽입 통과시키기 위한 관통 구멍(H1)이 뚫려 형성되어 있다(도 2 참조). 그리고, 본 실시예에 따른 커버체(31)는, 상기 폭 방향(발전 요소(2)에서의 전극 적층체(20)의 권취 중심선과 일치하는 방향)에 긴 쪽이 되도록 평면에서 볼 때 직사각형으로 형성되어 있고, 상기 관통 구멍(H1)이 폭 방향의 일단 측 및 타단 측에 뚫려 형성되어 있다.

상기 결합용 오목부(32a, 32b)는, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 끼워넣은 상태에서, 발전 요소(2)가 외장 본체(30)의 내부 바닥면과 접촉되지 않도록 결합용 돌출부(210a, 210b)의 위치를 결정하는 위치 결정부(320)가 외장 본체(30)의 안쪽에 있는 종단부에 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 위치 결정부(320)는, 결합용 오목부(32a, 32b)의 종단(終端)으로 구성되어 있다(도 4 참조). 즉, 결합용 오목부(32a, 32b)는, 내벽면 상에서의 세로 방향의 중간 위치까지 형성되어 있고, 이 내벽면 상에서의 세로 방향의 중간 위치에 있는 종단이 결합용 돌출부(210a, 210b)와 간섭하여 이 결합용 돌출부(210a, 210b)의 위치를 결정하는 위치 결정부(320)로서 기능하도록 되어 있다.

본 실시예에 따른 전지(1)는, 집전 부재(5)로서 양극용의 것과 음극용의 것을 구비하고 있고, 어느 쪽도 전지 외장체(3) 내(커버체(31)의 내면 측)에 배치되어 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 집전 부재(5)는, 발전 요소(2)에 대하여 전기적으로 접속되는 접속부(50)와, 이 접속부(50)에 대하여 이어져 설치되고(형성되고) 커버체(31)에 대하여 고정되는 연결부(51)를 구비하고 있다. 이 집전 부재(5)는, 접속부(50) 및 연결부(51)를 각각 별개로 형성한 후에 서로를 연결(예를 들면, 용접)시킨 것이라도 되지만, 본 실시예에 따른 집전 부재(5)에 있어서, 접속부(50) 및 연결부(51)는 일체적으로 형성되어 있다. 즉, 본 실시예에 따른 집전 부재(5)는, 금속제의 판을 재단한 다음 소정의 벤딩 가공을 행함으로써 형성되어 있다.

본 실시예에 따른 집전 부재(5)의 접속부(50)는, 발전 요소(2)의 양극용의 전극 시트(S1) 또는 음극용의 전극 시트(S2)를 사이에 끼우도록 되어 있다. 즉, 접속부(50)는, 도 2 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 두께 방향으로 서로 대향하고, 폭 방향의 일단끼리가 직접적 또는 간접적으로 접속된 한 쌍의 협지편(52a, 52b)을 구비하고 있고, 이 한 쌍의 협지편(52a, 52b)으로 발전 요소(2)를 구성하는 전극 시트(S1, S2)의 폭 방향의 단부(서로 어긋나게 배치됨으로써 상대 측의 전극 시트(S1, S2)의 에지로부터 돌출된 부분)를 일괄하여 사이에 끼워 지지한 상태로 코킹 처리되거나, 용접되거나 하도록 되어 있다. 본 실시예에 따른 집전 부재(5)의 접속부(50)는, 세로 방향에서 보아 ㄷ자형으로 형성되어 있다. 즉, 한 쌍의 협지편(52a, 52b)의 일단끼리가 스트립 판형부(52c)를 통하여 접속되어 있다. 그리고, 본 실시예에 따른 접속부(50)는, 협지편(52a, 52b) 사이에 전극 시트(S1, S2)의 단부를 배치한 후에 협지편(52a, 52b)의 간격을 좁힘(코킹함)으로써 발전 요소(2)와 전기적으로 접속되어 있다.

본 실시예에 따른 전지(1)는, 전술한 바와 같은, 집전 부재(5)가 2개 설치되어 있고, 각각 한 쌍의 협지편(52a, 52b)를 2세트 구비하고 있다. 즉, 상기 발전 요소(2)가 권심(21)을 중심으로 하여 전극 적층체(20)가 권취되어 있으므로, 권심(21)을 사이에 두고 두께 방향으로 2개의 영역으로 구획되어 있다. 그러므로, 각 집전 부재(5)는, 2개의 영역에 있는 전극 시트(S1, S2)(같은 극성을 가지는 전극 시트(S1, S2)의 적층 부분)의 단부에 각각 독립된 접속부(50)를 접속시키도록 되어 있다.

상기 연결부(51)는, 일단이 접속부(50)에 접속되어 있다. 본 실시예에 따른 집전 부재(5)는 접속부(50)를 2개 구비하고 있으므로, 이들 접속부(50)가 서로 합류해 연결부(51)에 접속되어 있다.

상기 연결부(51)는, 판형으로 형성되어 있고, 상기 커버체(31)의 관통 구멍(H)과 대응 관계에 있는 관통 구멍(H2)이 뚫려 형성되어 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 금속판으로 이루어지는 접속간(接續杆)(251)을 구비하고 있다. 이 접속간(251)은, 외부 단자(4)를 장착하기 위한 단자 삽입 구멍(H＇)이 관통 설치되고, 또, 상기 리벳(250)을 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍(H3)이 뚫어져 있다.

상기 외부 단자(4)는 축형으로 형성되어 있다. 본 실시예에 따른 외부 단자(4)는, 일단부에 이 외부 단자(4)보다 직경이 큰 대경부(40)가 이어져 설치되어 있다. 이러한 외부 단자(4)는, 접속간(251)의 단자 삽입 구멍(H＇)에 대하여 커버체(31) 측으로부터 외부 단자(4)가 삽입되어 있고, 대경부(40)가 이탈 방지된 상태로 외측으로 돌출된 상태로 되어 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 집전 부재(5)(연결부(51))와 커버체(31)와의 사이, 접속간(251)과 커버체(31)와의 사이, 리벳(250)과 커버체(31)와의 사이에 전기 절연을 도모하기 위한 절연 패킹(P1, P2)이 개재 장착되어 있다. 본 실시예에 따른 전지(1)는, 집전 부재(5)(연결부(51))와 커버체(31)와의 사이, 및 리벳(250)과 커버체(31)와의 사이의 전기 절연을 도모하는 제1 절연 패킹(P1)과, 접속간(251)과 커버체(31)와의 사이의 전기 절연을 도모하는 제2 절연 패킹(P2)을 구비하고 있다.

상기 제1 절연 패킹(P1) 및 제2 절연 패킹(P2)은, 커버체(31)를 사이에 두고 안팎에 배치되어 있다. 그리고, 제1 절연 패킹(P1)은, 집전 부재(5)(연결부(51))와 커버체(31) 사이에 개재하여 장착되므로 리벳(250)을 삽입시키기 위한 관통 구멍(부호는 부여하지 않음)이 뚫어져 있다. 또, 제2 절연 패킹(P2)은, 접속간(251)과 커버체(31) 사이에 개재하여 설치되므로 제1 절연 패킹(P1)과 마찬가지로 리벳(250)을 삽입 관통시키기 위한 관통 구멍(부호는 부여하지 않음)이 뚫어져 있다(도 2 참조).

그리고, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 접속간(251)을 전지 외장체(3)의 외부(커버체(31)의 외면측)에 배치하는 동시에, 집전 부재(5)(연결부(51))를 전지 외장체(3)의 내부(커버체(31)의 내면 측)에 배치한 후에, 접속간(251), 커버체(31), 및 집전 부재(5)(연결부(51))에 삽입 관통된 리벳(250)의 양단부를 코킹함으로써 집전 부재(5)가 커버체(31)에 고정되고, 또, 발전 요소(2)와 외부 단자(4)가 집전 부재(5) 및 리벳(250)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 제1 절연 패킹(P1) 및 제2 절연 패킹(P2)은, 전술한 바와 같은, 접속간(251), 커버체(31), 집전 부재(5)(연결부(51)) 사이에 개재하여 장착되므로, 전술한 바와 같이, 리벳(250)이 코킹됨으로써 탄성 변형을 일으키고 있고, 각각의 사이의 전기 절연성을 도모하면서 각 구성 사이를 밀봉한 상태(전지 외장체(3)의 내부를 밀폐한 상태)로 하고 있다.

본 실시예에 따른 전지(1)는, 이상의 구성으로 이루어지고, 외부로부터 충격이나 진동이 가해져도 저항 상승이나 전지 외장체(3)의 기밀 불량의 발생을 방지할 수 있다. 구체적으로는, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 전술한 바와 같이, 발전 요소(2)가 전극 시트(S1, S2)의 권취 중심이 되는 강성을 가지는 권심(21)을 구비하고, 이 권심(21)은, 전극 시트(S1, S2)의 길이 방향과 직교하는 양단으로부터 외측으로 돌출된 결합용 돌출부(210a, 210b)를 양단에 구비하는 동시에, 적어도 결합용 돌출부(210a, 210b) 사이의 외주가 전기 절연성을 가지고, 상기 외장 본체(30)는, 내부에서 대향하는 한 쌍의 내벽면 상에 결합용 오목부(32a, 32b)가 형성되고, 결합용 돌출부(210a, 210b)가 한 쌍의 내벽면 상에 형성된 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣어져 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 접촉 또는 대략 접촉되어 있으므로, 충방전에 따라 발전 요소(2)(전극 시트(S1, S2))가 팽창 및 축소를 반복하더라도, 결합용 오목부(32a, 32b)에 대한 결합용 돌출부(210a, 210b)의 결합이 유지되게 된다.

이로써, 외부로부터의 충격이나 진동이 작용해도 발전 요소(2)가 폭 방향 및 두께 방향으로 요동하지 않고 정위치에 유지하게 되어, 커버체(31)에 고정된 집전 부재(5)에 대하여 집중적인 힘이 작용하거나 휨 작용이 작용하거나 하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 구성의 전지(1)는, 전기 저항이 상승하거나, 전지 외장체(3')(제1 절연 패킹(P1)와 리벳(250)과의 사이나 절연 패킹(P1)과 커버체(31)와의 사이)의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 본 실시예에 따른 전지(1)의 권심(21)은, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣은 상태에서, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압 접촉하도록 축선 방향의 길이가 설정되어 있으므로, 권심(21)의 양단부(결합용 돌출부(210a, 210b))가 외장 본체(30)의 대향하는 내벽면 사이에 버텨 지지된 상태가 되어, 발전 요소(2)를 외장 본체(30)에 대하여 확실(강고)하게 고정할 수 있다.

특히, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 두 결합용 돌출부(210a, 210b)가 전극 시트(S1, S2) 측에서 선단 측을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되고, 상기 결합용 오목부(32a, 32b)가 결합용 돌출부(210a, 210b)의 형상에 들어맞게 형성되어 있으므로, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면과 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면 사이에서 작용하는 접촉력(가압 접촉력)이, 권심(21)의 축선에 대하여 교차 방향으로 작용하게 되고, 발전 요소(2)를 권심(21)의 축선 방향 및 상기 축선 방향과 교차하는 방향으로, 두 방향의 이동을 확실하게 규제할 수 있다.

그리고, 본 실시예에 있어서, 상기 결합용 오목부(32a, 32b)는, 외장 본체(30)의 개방부로부터 내측을 향해 연장되는 홈 형태로 형성되고, 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)가 결합용 오목부(32a, 32b)를 따라 형성되어 있으므로, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 많은 부분이 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣어지게 된다. 이로써, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 권심(21)의 양단부가 지지됨(고정됨)으로써, 발전 요소(2)를 확실하게 고정할 수 있다.

또, 상기 결합용 오목부(32a, 32b)는, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 끼워 넣은 상태에서, 발전 요소(2)를 구성하는 전극 시트(S1, S2)가 외장 본체(30)의 내부 바닥면과 접촉하지 않도록 결합용 돌출부(210a, 210b)의 위치를 결정하는 위치 결정부(320)가 외장 본체(30)의 안쪽에 있는 종단부에 형성되어 있으므로, 발전 요소(2)(권심(21))가 결합용 오목부(32a, 32b)의 종단부(위치 결정부(320))와 간섭함으로써, 결합용 오목부(32a, 32b)가 연장되는 방향(세로 방향)에서도 발전 요소(2)의 이동을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서, 상기 권심(21)은, 양단부에 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)를 구비한 심지 본체(211)와, 결합용 돌출부(210a, 210b) 사이에 있는 심지 본체(211)의 외주 둘레 전체를 덮는 피복부(212)를 구비하고, 심지 본체(211)는, 열전도성이 우수한 금속 재료로 구성되며, 피복부(212)가 전기 절연성 및 탄성을 가지는 합성 수지(SBR)로 구성되어 있으므로, 피복부(212)의 전기 절연성에 의해, 전극 적층체(20)(적층되는 양극용 및 음극용의 전극 시트(S1, S2))의 감기 첫 부분이 되는 단부끼리가 권심(21)을 통하여 단락되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.

또, 피복부(212)의 탄성에 의해, 전극 시트(S1, S2)의 권취 상태를 적정한 상태로 유지시킬 수 있다. 즉, 전극 시트(S1, S2)를 권심(21)에 권취할 때, 피복부(212)에 대하여 전극 시트(S1, S2)의 권취력(체결력)이 작용하여 피복부(212)가 탄성 변형되게 된다. 이로써, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 피복부(212)의 복원력(직경 방향 외측으로 향하여 작용하는 힘)으로 전극 시트(S1, S2)의 권취 상태를 적정한 상태로 할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따른 전지(1)는, 심지 본체(211)가 열전도성이 우수한 금속 재료로 구성되어 있으므로, 심지 본체(211)를 통하여 충방전에 따른 열을 표면적이 큰 외장 본체(30)에 전달할 수 있어, 방열성이 우수한 것으로 할 수 있다.

그리고, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 적당히 변경할 수 있는 것은 물론이다.

예를 들면, 상기 실시예에 있어서, 리튬 이온 전지를 대상으로 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 니켈 수소 전지나, 니켈 카드뮴 전지 등의 전지라도 물론 된다. 즉, 커버체(31)의 안팎에 배치된 집전 부재(5)와 외부 단자(4)가 전기적으로 접속되는 동시에 집전 부재(5)가 커버체(31)에 고정된 것이면 된다.

상기 실시예에 있어서, 외장 본체(30)의 대향하는 내벽면에 대하여, 외장 본체(30)의 개방부로부터 안쪽을 향해 연장되는 결합용 오목부(32a, 32b)를 형성하는 동시에, 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)를 따른 형태로 형성하도록 했지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 외장 본체(30)의 개방부로부터 안쪽을 향해 연장되는 결합용 오목부(32a, 32b)를 형성하는 동시에 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 세로 방향에 있어서 결합용 오목부(32a, 32b)에 비하여 짧은 형태로 형성하고, 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)가 결합용 오목부(32a, 32b)의 일부에 대하여 가압 접촉하도록 형성해도 되고, 외장 본체(30)의 결합용 오목부(32a, 32b)를 부분적으로 형성하는 동시에 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 상기 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워넣을 수 있게 형성해도 된다. 즉, 외장 본체(30)의 대향하는 내벽면에 형성되는 결합용 오목부(32a, 32b)에 결합용 돌출부(210a, 210b)가 끼워 넣어진 상태에서, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 접촉되거나 대략 접촉된 상태가 되도록, 결합용 오목부(32a, 32b) 및 결합용 돌출부(210a, 210b)의 모양은 다양하게 변경 가능하다.

또, 상기 실시예에서, 외장 본체(30)의 대향하는 내벽면에 대하여 외장 본체(30)의 개방부로부터 안쪽을 향해 연장되는 결합용 오목부(32a, 32b)를 형성하는 동시에, 일단에서 타단까지의 길이 전체에 걸쳐 동일 재료로 구성된 심지 본체(211)의 양단부에서 상기 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 맞춰지는 결합용 돌출부(210a, 210b)를 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 외장 본체(30)의 대향하는 내벽면에 대하여 결합용 오목부(32a, 32b)를 부분적으로 형성하는 동시에, 권심(21)의 양단부에 설치되는 결합용 돌출부(210a, 210b) 중 적어도 어느 한쪽을 축선 방향으로 이동 가능하게 구성하고, 전지 외장체(3)(외장 본체(30)) 내에서 진퇴 가능하게 구성해도 된다. 이와 같이 하면, 발전 요소(2)를 외장 본체(30)에 삽입할 때 결합용 돌출부(210a, 210b)가 퇴피(退避)하고, 결합용 돌출부(210a, 210b)가 부분적으로 형성된 결합용 오목부(32a, 32b)와 대응한 배치가 된 상태로 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)가 외측으로 돌출되어 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 맞춰진 상태가 된다. 그리고, 이 경우, 심지 본체(211) 내에 결합용 돌출부(210a, 210b)를 외측으로 향하여 가압하는 가압 수단을 내장하는 것이 바람직한 것은 물론이다.

상기 실시예에서, 기단 측으로부터 선단 측을 향해 두께 방향의 치수가 작아지도록, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 세로 방향에서 보아 삼각 형상으로 형성하였으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 7 (a)에 나타낸 바와 같이, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 세로 방향에서 보아 반원형으로 형성하고, 결합용 오목부(32a, 32b)를 결합용 돌출부(210a, 210b)에 대응시켜 세로 방향에서 보아 반원형을 이루는 홈처럼 형성해도 되고, 도 7 (b)에 나타낸 바와 같이, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 세로 방향에서 보아 사다리꼴 형상으로 형성하고, 결합용 오목부(32a, 32b)를 위쪽에서 보아 삼각 형상 또는 사다리꼴 형상으로 형성해도 된다.

또, 상기 결합용 돌출부(210a, 210b)는, 기단 측으로부터 선단 측을 향해 두께 방향의 치수가 작아지도록 형성된 것에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 도 7 (c)에 나타낸 바와 같이, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 세로 방향에서 보아 사각 형상으로 형성하고, 결합용 오목부(32a, 32b)를 이에 대응시킨 형상으로 형성해도 된다.

상기 실시예에 있어서, 집전 부재(5)의 접속부(50)를 한 쌍의 협지편(52a, 52b)과, 이 한 쌍의 협지편(52a, 52b)의 일단끼리를 접속하는 스트립 판형부(52c)로 구성하고, 협지편(52a, 52b) 사이에 전극 시트(S1, S2)의 단부를 개재시킨 상태로 이 한 쌍의 협지편(52a, 52b)의 간격을 좁힘(코킹함)으로써 발전 요소(2)와 전기적으로 접속하도록 하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 집전 부재(5)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 전극 시트(S1, S2)의 단부를 사이에 끼워 지지하는 한 쌍의 협지편(52a', 52b')를 별개의 개체로 구성한 것이라도 된다.

구체적으로는, 집전 부재(5)는, 발전 요소(2)에 대하여 전기적으로 접속하기 위한 구성(상기 실시예의 접속부(50)에 상당하는 구성)으로서 연결부(51)에 이어져 설치된 직사각 스트립편(501)과, 이 직사각 스트립편(501)과 함께 발전 요소(2)의 전극 시트(S1, S2)의 단부를 사이에 끼워 넣는 협지 부재(502)를 구비해도 된다. 즉, 집전 부재(5)는, 발전 요소(2)를 구성하는 전극 시트(S1, S2)의 단부를 따라 설치되는 직사각 스트립편(501) 및 이 직사각 스트립편(501)이 이어져 설치되어 커버체(31)에 고정되는 연결부(51)를 가지는 집전 부재 본체(500)와, 직사각 스트립편(501)과 함께 전극 시트(S1, S2)의 단부를 사이에 끼워 넣는 협지 부재(502)로 구성된 것이라도 된다. 이러한 협지 부재(502)는, 서로의 일단끼리가 접속되어 서로 대향하는 한 쌍의 협지편(52a', 52b')이 형성되어 있다. 즉, 이 협지 부재(502)는, 한 장의 금속판 또는 금속 시트를 반으로 접음으로써, 절곡 능선을 경계로 하여 한 쌍의 협지편(52a', 52b')이 형성되어 있다. 이로써, 이 종류의 집전 부재(5)는, 전극 시트(S1, S2)의 단부와, 이 전극 시트(S1, S2)의 단부를 따라 배치된 직사각 스트립편(501)을 한 쌍의 협지편(52a', 52b') 사이에 개재시킨 상태로 한 쌍의 협지편(52a', 52b')의 간격을 좁힘(코킹함)으로써, 직사각 스트립편(501)과 전극 시트(S1, S2)의 단부가 가압 접촉한 상태로 되고, 상기 실시예와 마찬가지로, 발전 요소(2)로부터의 전기를 외부 단자(4)에 통전시킬 수 있다.

상기 실시예에 있어서, 권심(21)의 피복부(21)를 SBR로 구성하였지만, 다른 합성 수지나 천연 수지로 구성해도 된다. 즉, 권심(21)을 심지 본체(211) 및 피복부(212)로 구성하는 경우, 피복부(212)는 탄성 및 전기 절연성을 가지는 재료를 채용하면 된다. 또, 상기 실시예에서, 권심(21)을 심지 본체(211) 및 피복부(212)로 구성하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 권심(21) 전체를 전기 절연성이 있는 단일 재료로 성형하도록 해도 된다. 단, 발전 요소(2)의 열을 방열시키려면, 상기 실시예와 같이 열전도성이 우수한 심지 본체(211)를 구비한 권심(21)을 채용하는 것이 바람직한 것은 물론이다.

상기 실시예에서는, 발전 요소(2)를 하나 구비한 전지(1)를 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 발전 요소(2)를 2개 이상 구비한 전지(1)라도 된다. 이 경우, 각 발전 요소(2)에 강성을 가지는 권심(21)을 설치하고, 각 발전 요소(2)의 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 끼워 넣게 하는 결합용 오목부(32a, 32b)를 발전 요소(2)(권심(21))의 배치에 병행하여 설치하도록 하면 된다.

상기 실시예에서는, 외부 단자(4)를 접속간(251)에 장착하고, 외부 단자(4)를 접속간(251), 리벳(250) 및 집전 부재(5)를 통하여 발전 요소(2)에 접속하도록 하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 외부 단자(4)를 리벳재로 구성하고, 상기 리벳재의 외장 본체(30) 내(커버체(31) 내)에 있는 단부를 집전 부재(5)의 연결부(51)에 연결해도 된다.

상기 실시예에서는, 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 외장 본체(30)의 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣음으로써 권심(21)을 측벽(30b, 30c) 사이에 버티게 하면서 발전 요소(2)를 밀폐한 시트(고무 시트(B))의 주위를 전지 외장체(3)의 내벽면에 가압 접촉시킴으로써, 발전 요소(2)를 안팎으로부터 구속하도록 하였지만, 이에 한정되지 않고, 권심(21)의 결합용 돌출부(210a, 210b)를 외장 본체(30)의 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣음으로써 권심(21)을 측벽(30b, 30c) 사이에 버티게 하도록 하는 것만으로도 물론 충분하다. 단, 전지 외장체(3)가 금속제인 경우, 발전 요소(2)와 전지 외장체(3)와의 전기 절연을 도모하기 위하여, 전기 절연성을 가지는 수지 시트로 발전 요소(2)를 감싼 상태로 이 발전 요소(2)를 전지 외장체(3)에 수용하도록 해도 된다.

상기 실시예에서는, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣은 상태로, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압 접촉하도록(결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압력이 작용하도록) 상기 권심(21)의 축선 방향의 길이를 설정했지만, 이에 한정되지 않고, 상기 권심(21)은, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣은 상태로, 결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 접촉하거나 대략 접촉하도록(결합용 돌출부(210a, 210b)의 외면이 결합용 오목부(32a, 32b)의 내면에 가압력을 작용시키지 않고 접촉하도록) 축선 방향의 길이를 설정하도록 해도 된다.

상기 실시예에서는, 결합용 돌출부(210a, 210b)를 결합용 오목부(32a, 32b)에 끼워 넣음으로써, 권심(21)을 외장 본체(30)(전지 외장체(3))에 지지시키도록(고정하도록) 하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 외장 본체(30)의 내벽면에 볼록부를 형성하는 동시에 권심(21)의 단부에 오목부를 형성하고, 이 오목부에 외장 본체(30)의 볼록부 끼워 맞춤으로써 권심(21)을 외장체(30)에 지지시키도록(고정하도록) 해도 된다. 또, 외장 본체(30)에 의한 권심(21)의 지지는 요철 끼워 맞춤에 한정되는 것이 아니고, 예를 들면, 권심(21)의 양단부를 외장 본체(30)의 내벽면에 용접 등으로 지지(고정)하도록 해도 된다. 이렇게 하여도, 발전 요소(2)가 전지 외장체(3) 내에서 요동하는 것을 방지할 수 있고, 전기 저항이 상승하거나 내부의 기밀성이 나빠지거나 하는 것을 방지할 수 있다. 또, 상기 실시예에서는, 권심(21)의 양단부를 외장 본체(30)에 지지시키도록 했지만, 예를 들면, 전술한 바와 같이, 용접 등으로 권심(21)을 외장 본체(30)의 내벽면에 지지시키는(고정하는) 경우, 권심(21)의 양단부를 지지한 것에 한정되지 않고, 권심(21)의 한쪽의 단부를 외장 본체(30)의 내벽면에 지지시키도록 해도 된다.

1: 전지(리튬 이온 2차 전지), 2: 발전 요소, 3: 전지 외장체, 4: 외부 단자, 5: 집전 부재, 20: 전극 적층체, 21: 권심, 30: 외장 본체,30a: 저부, 30b, 30c: 측벽,30d, 30e: 전후벽, 31: 커버체, 32a, 32b: 결합용 오목부, 40: 대경부, 50: 접속부, 51: 연결부, 52a, 52b: 협지편, 210a, 210b: 결합용 돌출부, 210c: 판부, 211: 심 본체, 212: 피복부, 250: 리벳, 251: 접속간, 320: 위치 결정부, P1, P2: 절연 패킹, H1, H2, H3, H＇: 구멍, B: 시트

Claims

스트립형의 전극 시트와 격리판이 권취된 권취형의 발전 요소;
개방부를 가지는 상자형의 외장 본체 및 상기 개방부를 폐색하는 커버체를 포함하고, 상기 발전 요소를 수용하는 전지 외장체;
상기 전지 외장체의 외부에 배치된 외부 단자; 및
상기 전지 외장체 내에 배치되고, 상기 발전 요소와 상기 전지 외장체에서의 소정의 방향을 향한 벽부에 대하여 고정되는 동시에 상기 발전 요소 및 상기 외부 단자에 전기적으로 접속된 집전 부재
를 포함하고,
상기 발전 요소는 권취 중심에 강성을 가지는 권심을 포함하고,
상기 권심의 적어도 일단이 상기 전지 외장체에서의 상기 소정의 방향과 교차하는 방향으로 대향하는 한 쌍의 내벽면에 지지되어 있는, 전지.
제1항에 있어서,
상기 권심은, 상기 전극 시트의 길이 방향과 직교하는 양단 각각에서 외측으로 돌출된 결합용 돌출부를 포함하고,
상기 외장 본체는, 내부에서 대향하는 한 쌍의 내벽면 상에 결합용 오목부를 포함하고,
상기 권심의 양단에 있는 결합용 돌출부가 상기 결합용 오목부에 끼워 넣어져 있는, 전지.
제2항에 있어서,
상기 결합용 오목부는, 상기 외장 본체의 개방부에서 안쪽을 향해 연장되는 홈 형태로 형성되고,
상기 결합용 돌출부가 상기 결합용 오목부를 따라 형성되어 있는, 전지.
제3항에 있어서,
상기 결합용 오목부에서의 상기 외장 본체의 안쪽에 있는 종단부에 상기 결합용 돌출부의 위치를 결정하는 위치 결정부가 형성되고,
상기 발전 요소가 상기 외장 본체의 적어도 내부 바닥면과 비접촉으로 배치되어 있는, 전지.
제4항에 있어서,
상기 결합용 오목부는, 상기 외장 본체의 개방부에서 상기 개방부와 내부 바닥면 사이의 위치까지 연장되어 있는, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권심은, 상기 결합용 돌출부의 외면이 상기 결합용 오목부의 내면에 가압 접촉하도록 축선 방향의 길이가 설정되어 있는, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권심은, 상기 결합용 돌출부의 외면이 상기 결합용 오목부의 내면을 가압하도록 축선 방향의 길이가 설정되어 있는, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결합용 돌출부는, 상기 권취 중심과 직교하는 방향에서 보아 사각 형상인, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결합용 돌출부 각각은, 상기 전극 시트 측으로부터 선단 측을 향해 끝이 가늘어지도록 형성되고,
상기 결합용 오목부는, 상기 결합용 돌출부의 형상에 들어맞게 형성되어 있는, 전지.
제9항에 있어서,
상기 결합용 돌출부는, 상기 권취 중심과 직교하는 방향에서 보아 삼각 형상, 반원형, 또는 사다리꼴 형상인, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 권심은, 양단부 각각에 상기 결합용 돌출부를 구비한 심지 본체와, 상기 심지 본체의 외주 둘레 전체를 덮는 피복부를 구비하고,
상기 결합용 돌출부는 상기 피복부로부터 노출되고,
상기 심지 본체는 열전도성을 가지는 금속 재료로 구성되며,
상기 피복부는, 전기 절연성 및 탄성을 가지고, 합성 수지 또는 천연 수지로 구성되어 있는, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발전 요소는, 전기 절연성을 가지는 시트로 피복되고, 상기 시트의 외표면에 수지 필름을 포함하는, 전지.
제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 결합용 오목부는, 상기 외장 본체의 내벽면에 부분적으로 형성되고,
상기 권심이 구비하는 상기 결합용 돌출부 중 적어도 어느 한쪽은, 상기 권심의 축선 방향으로 진퇴 가능한, 전지.
제13항에 있어서,
상기 권심은, 내부에 상기 결합용 돌출부를 외측으로 가압하는 가압 수단을 구비하는, 전지.
제1항에 있어서,
상기 권심은, 용접에 의해 상기 외장 본체의 내벽면에 고정되는, 전지.