KR101955789B1 - 2차 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

2차 전지의 제조 방법은, 적층된 복수 매의 집전박(21)에 대하여, 집전박(21)의 적층 방향으로부터 집전 단자(410)를 중첩시키는 것을 구비한다. 집전 단자(410)는, 제1 단부변(46)과, 제1 단부변(46)과 함께 절결부(44)를 형성하는 제2 단부변(47)을 갖는다. 제2 단부변(47)은, 기부(48)과, 기부(48)보다도 작은 두께를 갖는 박육부(49)를 포함한다. 2차 전지의 제조 방법은, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 레이저 광을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제2 단부변(47)에 근접하는 방향으로 레이저 광을 주사함으로써, 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(410)에 용접하는 것을 구비한다.

Description

2차 전지 및 그 제조 방법 {SECONDARY CELL AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 2차 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
2차 전지 및 그 제조 방법에 대하여, 예를 들어 일본 특허 공개 평10-261441에는, 발전 소자와 전지 외부 단자의 접합에 있어서, 내부 저항의 변동을 적게 하여 높은 신뢰성을 갖는 접합을 저렴하게 제조하는 것을 목적으로 한 비수 전해질 2차 전지가 개시되어 있다(일본 특허 공개 평10-261441).
일본 특허 공개 평10-261441에 개시된 비수 전해질 2차 전지의 제조 방법에서는, 전극의 단부 에지부를, 정점에 슬릿을 형성한 집전체의 홈부에 삽입하고, 슬릿으로부터 전극의 단부 에지부의 선단부를 돌출시킨다. 그리고 슬릿으로부터 돌출한 전극의 단부 에지부를 따라 레이저를 주사함으로써 전극 및 집전체를 용접한다.
또한 일본 특허 공개 제2007-265846에는, 집전체를 안정되게 코어체 노출부에 용접할 수 있는 용접 구조를 채용하여 내부 저항을 저감시키는 것을 목적으로 한 원통형 전지 및 그 제조 방법이 개시되어 있다(일본 특허 공개 제2007-265846).
일본 특허 공개 제2007-265846에 개시된 원통형 전지는, (정극 및 부극)코어체 노출부를 갖는 와권상 전극군과, 와권상 전극군에 용접되는 (정극 및 부극)집전체를 갖는다. 코어체 노출부에는, 코어체 노출부를 와권상 전극군의 외주측으로부터 중심부를 향하여 절곡함으로써 굴곡 홈부가 형성되어 있다. 집전체는, 중심으로부터 방사상으로 연장되는 복수 개의 대략 U자형 홈부가 형성된 원형의 평판형 본체부를 갖는다. 원통형 전지의 제조 공정 시, 굴곡 홈부에 대략 U자형 홈부를 감합시키면서 와권상 전극군 상에 집전체를 배치한다. 그리고 대략 U자형 홈부의 저면 및 측벽에 레이저 광을 조사함으로써 집전체를 와권상 전극군에 용접한다.
또한 일본 특허 공개 제2007-149353에는, 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 대전류 용도에 사용되는 각형 전지가 개시되어 있다(일본 특허 공개 제2007-149353).
일본 특허 공개 제2007-149353에 개시된 각형 전지는, 권회된 편평형의 전극군과 폴딩부를 갖고, 그 폴딩부에, 전극군으로부터 연장되는 정극 코어체 또는 부극 코어체의 복수의 노출부가 삽입되는 압박판을 갖는다. 각형 전지의 제조 공정 시, 압박판에 형성된 슬릿을 통하여 레이저 광을 조사함으로써 복수의 노출부와 압박판을 일체로 용접한다.
상술한 일본 특허 공개 평10-261441호, 일본 특허 공개 제2007-265846호, 일본 특허 공개 제2007-149353호에 개시된 바와 같이, 적층된 복수 매의 집전박과 집전 단자를 용접에 의하여 접합하는 2차 전지의 제조 방법이 알려져 있다.
이러한 2차 전지의 제조 방법에 있어서는, 복수 매의 집전박 및 집전 단자가 용융되고, 그 후 응고됨으로써 서로 일체화된다. 그러나 복수 매의 집전박 및 집전 단자의 용융부는 응고의 과정에 있어서 수축하기 때문에, 집전박이 용융되어 있지 않은 부분이 용융부에 인장되어 찢어질 가능성이 있다. 집전박이 찢어지면, 2차 전지의 저항이 높아지거나 용접 강도가 저하되거나 할 가능성이 있다.
본 발명은, 집전 단자에 용접에 의하여 접합되는 집전박의 파손을 억제하는 2차 전지 및 그 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 제1 형태는, 적층된 복수 매의 집전박에 대하여, 집전박의 적층 방향으로부터 집전 단자를 중첩시키는 것과, 집전 단자는, 집전박의 적층 방향에 직교하는 제1 연신 방향으로 연장되는 제1 단부변(first end portion)과, 제1 단부변의 단부로부터, 집전박의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 제2 연신 방향으로 연장되고, 제2 연신 방향에 있어서의 길이가 제1 단부변의 제1 연신 방향에 있어서의 길이보다도 작고, 제1 단부변과 함께 집전박의 적층 방향에 있어서 단부에 배치된 집전박의 일부를 노출시키도록 절결부를 형성하는 제2 단부변을 갖고, 제2 단부변은, 기부와, 기부로부터 제1 연신 방향으로 돌출하고, 집전박의 적층 방향에 있어서 기부보다도 작은 두께를 갖는 박육부를 포함하고, 절결부에 배치된 복수 매의 집전박에 대하여 에너지선을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제2 단부변에 근접하는 방향으로 에너지선을 주사함으로써, 복수 매의 집전박을 집전 단자에 용접하는 것을 구비하는 2차 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 복수 매의 집전박을 집전 단자에 용접할 때, 절결부에 배치된 복수 매의 집전박과, 박육부를 용융시킨다.
본 발명의 제1 형태에 의하면, 복수 매의 집전박을 집전 단자에 용접할 때, 절결부에 배치된 복수 매의 집전박과, 기부보다도 작은 두께를 갖는 박육부를 용융시킨다. 이것에 의하여, 응고 수축하는 용융부의 체적을 작게 억제하여, 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 저감할 수 있다. 또한 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 제1 단부변측과 제2 단부변측으로 분산하여 집전박에 작용시킴으로써, 인장 응력이 집중되는 것을 회피할 수 있다. 따라서 본 발명의 제1 형태에 의하면, 집전 단자에 용접에 의하여 접합되는 집전박의 파손을 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 제1 형태는, 복수 매의 집전박을 집전 단자에 용접할 때, 제2 단부변으로부터 제1 단부변의 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서는, 제1 단부변으로부터 제2 단부변의 연신 방향으로 연장되는 복수 매의 집전박 중, 제2 단부변의 연신 방향에 있어서의 일부만을 용융시켜도 된다.
이와 같이 구성된 2차 전지의 제조 방법에 의하면, 제2 단부변으로부터 제1 단부변의 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서는, 집전 단자와 복수 매의 집전박을 용접하지 않는다. 이것에 의하여, 그 위치에 있어서, 집전박에 제2 단부변의 연신 방향의 인장 응력이 집중되어 작용하는 것을 억제할 수 있다.
또한 본 발명의 제1 형태는, 적층된 복수 매의 집전박에 대하여 집전 단자를 중첩시킬 때, 복수 매의 집전박의 그 적층 방향에 있어서의 두께 t에 대한, 집전박의 적층 방향에 있어서의 박육부의 두께 T의 비율은, 0.5≤T/t≤1.1의 관계를 만족시켜도 된다.
이와 같이 구성된 2차 전지의 제조 방법에 의하면, 0.5≤T/t의 관계를 만족시키는 경우, 박육부의 체적을 충분히 확보함으로써 복수 매의 집전박과 집전 단자를 더 안정적으로 용접할 수 있다. 또한 T/t≤1.1의 관계를 만족시키는 경우, 응고 수축하는 박육부의 체적을 더 작게 함으로써, 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다.
또한 본 발명의 형태는, 적층된 복수 매의 집전박에 대하여 집전 단자를 중첩시킬 때, 복수 매의 집전박의 그 적층 방향에 있어서의 두께 t에 대한, 집전박의 적층 방향에 있어서의 박육부의 두께 T의 비율은, 0.6≤T/t≤0.9의 관계를 만족시켜도 된다.
또한 본 발명의 제1 형태는, 집전 단자는, 제1 연신 방향에 있어서 제2 단부변과 대향하여 배치되어, 집전박의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 방향으로 연장되고, 제1 단부변 및 제2 단부변과 함께 절결부를 형성하는 제3 단부변을 더 갖는다. 제3 단부변은 기부 및 박육부를 포함한다. 복수 매의 집전박을 집전 단자에 용접할 때, 나아가, 절결부에 배치된 복수 매의 집전박에 대하여 에너지선을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제3 단부변에 근접하는 방향으로 에너지선을 주사한다.
이와 같이 구성된 2차 전지의 제조 방법에 의하면, 복수 매의 집전박 및 집전 단자 사이의 접합 면적이 증대되기 때문에 복수 매의 집전박 및 집전 단자의 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제1 형태에 있어서, 제2 단부변은, 제2 단부변의 상기 집전박의 적층 방향에 있어서의 두께가 상기 기부로부터 상기 박육부를 향하여 불연속적으로 변화되는 단차 구조를 가져도 된다.
본 발명의 제2 형태는, 적층된 복수 매의 집전박과, 적층된 복수 매의 집전박에 대하여, 그 적층 방향에 있어서 중첩되어 있는 집전 단자를 구비한다. 집전 단자에는 절결부가 형성되어 있다. 집전 단자는, 집전박의 적층 방향에 직교하는 방향으로 연장되는 제1 단부변과, 제1 단부변의 단부로부터, 집전박의 적층 방향 및 제1 단부변의 연신 방향에 직교하는 방향으로 연장되고, 제1 단부변보다도 작은 길이를 갖고, 제1 단부변과 함께 절결부를 형성하는 제2 단부변을 갖는다. 2차 전지는, 복수 매의 집전박 및 집전 단자가 용접되어 이루어지고, 제2 단부변을 따라 설치되어 있는 용접부를 더 구비한다. 제2 단부변으로부터 제1 단부변의 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서, 복수 매의 집전박은 제1 단부변으로부터 제2 단부변의 연신 방향으로 연장되고, 그 연장되는 선단부에 용융 흔을 갖는다.
이와 같이 구성된 2차 전지에 의하면, 복수 매의 집전박 및 집전 단자가 용접되어 이루어지는 용접부가, 제1 단부변보다도 작은 길이를 갖는 제2 단부변을 따라 설치된다. 이것에 의하여, 용접부를 설치하기 위한 용접 공정 시, 복수 매의 집전박 및 집전 단자의 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 제1 단부변측과 제2 단부변측으로 분산하여 집전박에 작용시켜, 인장 응력이 집중되는 것을 회피할 수 있다. 또한 제2 단부변으로부터 제1 단부변의 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서, 복수 매의 집전박은 제1 단부변으로부터 제2 단부변의 연신 방향으로 연장되고, 그 연장되는 선단부에 용융 흔을 갖는다. 이것에 의하여, 용접부를 설치하기 위한 용접 공정 시, 제2 단부변으로부터 제1 단부변의 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서, 집전박에 제2 단부변의 연신 방향의 인장 응력이 집중되어 작용하는 것을 억제할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 집전박의 파손을 억제하여, 집전박 및 집전 단자 사이의 접합 강도를 향상시키거나 2차 전지의 저항을 작게 하거나 할 수 있다.
본 발명의 제2 형태는, 상기 집전 단자가, 상기 제1 연신 방향에 있어서 상기 제2 단부변과 대향하여 배치되어, 상기 집전박의 적층 방향 및 상기 제1 연신 방향에 직교하는 방향으로 연장되고, 상기 제1 단부변 및 상기 제2 단부변과 함께 상기 절결부를 형성하는 제3 단부변을 더 갖고, 복수 매의 상기 집전박 및 상기 집전 단자가 용접되어 이루어지고, 상기 제3 단부변을 따라 설치되어 있는 용접부를 더 구비해도 된다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 집전 단자에 용접에 의하여 접합되는 집전박의 파손을 억제하는 2차 전지 및 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호들로 나타낸 첨부 도면을 참조하여 후술된다.
도 1은 제1 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법에 의하여 제조되는 2차 전지를 도시하는 단면도이다.
도 2는 도 1 중의 2차 전지가 구비하는 전극체를 단체의 상태에서 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2 중의 전극체를 도시하는 분해 조립도이다.
도 4는 도 1 중의 외부 단자 및 집전 단자 사이의 접속 구조를 도시하는 분해 조립도이다.
도 5는 도 1 중의 2차 전지가 구비하는 집전 단자를 단체의 상태에서 도시하는 사시도이다.
도 6은 도 1 중의 2점 쇄선 Ⅵ으로 나타내는 범위를 확대하여 도시하는 사시도이다.
도 7은 도 1 중의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 사시도이다.
도 8은 도 7 중의 2점 쇄선 Ⅷ로 둘러싸인 범위를 확대하여 도시하는 사시도이다.
도 9는 도 1 중의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 10은 도 1 중의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 11은 도 1 중의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 도면이다.
도 12는 도 6 중의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선 상을 따른 2차 전지의 단면을 도시하는 사진이다.
도 13은 제2 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 사시도이다.
도 14는 실시예 1에 있어서의 전극체 및 집전 단자 사이의 접속 구조를 도시하는 측면도이다.
도 15는 실시예 1에 있어서의 전극체 및 집전 단자 사이의 접속 구조를 도시하는 단면도이다.
도 16은 실시예 1에 있어서의 집전 단자의 제2 단부변을 확대하여 도시하는 사시도이다.
도 17은 비교예 1에 있어서의 전극체 및 집전 단자의 용접 공정을 도시하는 단면도이다.
도 18은 비교예 2에 있어서의 전극체 및 집전 단자의 용접 공정을 도시하는 단면도이다.
도 19는 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의 2차 전지의 평가 결과를 나타내는 표이다.
도 20은 실시예 2에 있어서의 2차 전지의 평가 결과를 나타내는 표이다.
본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다. 또한 이하에서 참조하는 도면에서는, 동일 또는 그에 상당하는 부재에는 동일한 번호가 붙여져 있다.
(제1 실시 형태)
도 1은, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법에 의하여 제조되는 2차 전지를 도시하는 단면도이다. 도 1을 참조하여 먼저, 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법을 이용하여 제조되는 2차 전지(10)의 구조에 대하여 설명한다.
2차 전지(10)는, 가솔린 엔진이나 디젤 엔진 등의 내연 기관과, 충방전 가능한 배터리로부터 전력 공급되는 모터를 동력원으로 하는 하이브리드 자동차나, 외부 충전이 가능한 플러그인 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등에 탑재된다.
2차 전지(10)는, 전극체(20)와, 케이스체(31)와, 정극용 외부 단자(36P) 및 부극용 외부 단자(36N)와, 정극용 집전 단자(41P) 및 부극용 집전 단자(41N)를 갖는다{이하, 정극용 외부 단자(36P) 및 부극용 외부 단자(36N)를 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 「외부 단자(36)」라 하고, 정극용 집전 단자(41P) 및 부극용 집전 단자(41N)를 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 「집전 단자(41)」라 함}. 케이스체(31)는 2차 전지(10)의 외관을 이룬다. 케이스체(31)는 알루미늄 등의 금속으로부터 형성되어 있다. 케이스체(31)는 본체부(32) 및 덮개부(33)가 조합되어 구성되어 있다. 본체부(32)는 일 방향으로 개구된 대략 직육면체의 하우징 형상을 갖는다. 덮개부(33)는 본체부(32)의 개구부를 폐쇄하도록 설치되어 있다. 덮개부(33)에는 정극용 외부 단자(36P) 및 부극용 외부 단자(36N)가 설치되어 있다.
도 2는, 도 1 중의 2차 전지가 구비하는 전극체를 단체의 상태에서 도시하는 사시도이다. 도 3은, 도 2 중의 전극체를 도시하는 분해 조립도이다. 도 1 내지 도 3을 참조하여, 전극체(20)는 전해액과 함께 케이스체(31)에 수용되어 있다. 전극체(20)는, 정극용 집전박(21P)과, 세퍼레이터(29)와, 세퍼레이터(29)를 개재하여 정극용 집전박(21P)과 중첩되는 부극용 집전박(21N)으로 구성되어 있다{이하, 정극용 집전박(21P) 및 부극용 집전박(21N)을 특별히 구별하지 않는 경우에는 간단히 「집전박(21)」이라 함}. 정극용 집전박(21P)은 대략 직사각형 형상을 갖는 알루미늄박으로부터 형성되어 있다. 정극용 집전박(21P)의 양면에는, 정극 활물질을 함유하는 페이스트(25)가 도포되어 있다. 정극용 집전박(21P)의 긴 방향으로 연장되는 한쪽 주연에는, 페이스트(25)가 도포되어 있지 않은 주연부(23P)가 띠형으로 연장되어 형성되어 있다.
부극용 집전박(21N)은, 정극용 집전박(21P)과 동일한 형상을 갖는 구리박으로부터 형성되어 있다. 부극용 집전박(21N)의 양면에는, 부극 활물질을 함유하는 페이스트(27)가 도포되어 있다. 부극용 집전박(21N)의 긴 방향으로 연장되는 한쪽 주연에는, 페이스트(27)가 도포되어 있지 않은 주연부(23N)가 띠형으로 연장되어 형성되어 있다{이하, 주연부(23P) 및 주연부(23N)를 특별히 구별하지 않는 경우에는 「주연부(23)」라 함}. 세퍼레이터(29)는, 짧은 방향의 길이가 정극용 집전박(21P) 및 부극용 집전박(21N)보다도 작게 형성된 대략 직사각형 형상을 갖는다. 세퍼레이터(29)로서는, 예를 들어 다공질의 폴리프로필렌 수지 시트를 사용할 수 있다.
정극용 집전박(21P), 부극용 집전박(21N) 및 2매의 세퍼레이터(29)가, 정극용 집전박(21P), 세퍼레이터(29), 부극용 집전박(21N), 세퍼레이터(29)의 순으로 중첩되어 있다. 이때, 정극용 집전박(21P)에 페이스트(25)가 도포된 영역과 부극용 집전박(21N)에 페이스트(27)가 도포된 영역이 세퍼레이터(29)를 개재하여 대향한다. 정극용 집전박(21P)의 주연부(23P)가, 세퍼레이터(29)의 긴 방향으로 연장되는 한쪽 단부변으로부터 노출되고, 부극용 집전박(21N)의 주연부(23N)가, 세퍼레이터(29)의 긴 방향으로 연장되는 다른 쪽 단부변으로부터 노출된다.
전극체(20)는 권회 타입이며, 정극용 집전박(21P), 부극용 집전박(21N) 및 2매의 세퍼레이터(29)로 이루어지는 적층체가, 도 2 중에 나타내는 가상상의 중심축(101)을 중심으로 하여 권회되어 있다. 상기 적층체는, 중심축(101)에 직교하는 평면으로 절단한 경우의 단면 형상이 트랙 형상(직사각형과 2개의 반원을 조합한 형상)으로 되도록 권회되어 있다.
정극용 집전 단자(41P)는 정극용 외부 단자(36P) 및 정극용 집전박(21P) 사이를 전기적으로 접속한다. 부극용 집전 단자(41N)는 부극용 외부 단자(36N) 및 부극용 집전박(21N) 사이를 전기적으로 접속한다.
집전 단자(41)는 도전성의 금속으로부터 형성되어 있다. 정극용 집전 단자(41P)는 정극용 집전박(21P)를 형성하는 금속과 동일한 종류의 금속으로부터 형성되어 있다. 부극용 집전 단자(41N)는 부극용 집전박(21N)을 형성하는 금속과 동일한 종류의 금속으로부터 형성되어 있다. 정극용 집전 단자(41P)는 고전위에서도 부식되지 않고 비저항이 작은 특징을 갖는 알루미늄으로부터 형성되어 있다. 부극용 집전 단자(41N)는 비저항이 작고 리튬(Li)과 합금화되지 않는 특징을 갖는 구리에 의하여 형성되어 있다.
도 4는, 도 1 중의 외부 단자 및 집전 단자 사이의 접속 구조를 도시하는 분해 조립도이다. 도 5는, 도 1 중의 2차 전지가 구비하는 집전 단자를 단체의 상태에서 도시하는 사시도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 외부 단자(36)는 케이스체(31)의 외측으로부터 절연체(37)를 개재하여 덮개부(33)에 중첩되어 있다. 집전 단자(41)는 케이스체(31)의 내측으로부터 절연체(38)를 개재하여 덮개부(33)에 중첩되어 있다. 도전성의 핀 부재(39)가 집전 단자(41)로부터 외부 단자(36)까지 삽입 관통되어 있음으로써 집전 단자(41) 및 외부 단자(36) 사이가 전기적으로 접속되어 있다.
또한 정극용 외부 단자(36P) 및 정극용 집전 단자(41P) 사이의 접속 구조와 부극용 외부 단자(36N) 및 부극용 집전 단자(41N) 사이의 접속 구조는 동일하다.
집전 단자(41)는 그 구성 부위로서 판형부(42)와 1쌍의 아암부(43)를 갖는다. 판형부(42)는 판 형상을 갖는다. 판형부(42)는, 집전 단자(41) 중의, 덮개부(33)에 중첩되는 부위이다. 아암부(43)는 판형부(42)로부터 절곡되어, 판형부(42)로부터 멀어지는 방향으로 아암형으로 연장되어 있다. 1쌍의 아암부(43)는 서로 간격을 두고 대향하고 있다. 1쌍의 아암부(43)는, 집전 단자(41) 중의, 전극체(20){집전박(21)}에 접속되는 부위이다.
정극용 집전 단자(41P)는, 그 1쌍의 아암부(43)에 의하여, 정극용 집전박(21P)의 주연부(23P)가 다층으로 중첩된 부분을 끼움 지지하도록 설치되어 있다. 부극용 집전 단자(41N)는, 그 1쌍의 아암부(43)에 의하여, 부극용 집전박(21N)의 주연부(23N)가 다층으로 중첩된 부분을 끼움 지지하도록 설치되어 있다.
또한 정극용 집전 단자(41P) 및 정극용 집전박(21P) 사이의 접속 구조와 부극용 집전 단자(41N) 및 부극용 집전박(21N) 사이의 접속 구조는 동일하다.
도 6은, 도 1 중의 2점 쇄선 Ⅵ으로 나타내는 범위를 확대하여 도시하는 사시도이다. 도 6을 참조하여, 복수 매의 집전박(21)이 화살표(111)로 나타내는 방향(이하, 「집전박(21)의 적층 방향」이라고도 함)으로 다층으로 적층되어 있다. 그 적층된 복수 매의 집전박(21)의 주연부(23)에 대하여, 집전 단자(41){아암부(43)}가 집전박(21)의 적층 방향으로부터 중첩되어 있다.
집전 단자(41){아암부(43)}에는 절결부(44)가 형성되어 있다. 절결부(44)는, 집전 단자(41)를 집전박(21)의 적층 방향에서 본 경우에, 아암부(43)의 폭{아암부(43)가 아암형으로 연장되는 방향에 직교하는 방향에 있어서의 아암부(43)의 길이}을 좁히도록 형성되어 있다.
절결부(44)는, 집전 단자(41)를 집전박(21)의 적층 방향에서 본 경우에, 화살표(112)로 나타내는 방향이 긴 방향으로 되고 화살표(113)로 나타내는 방향이 짧은 방향으로 되는 대략 직사각형 형상을 갖는다. 절결부(44)의 긴 방향은 아암부(43)가 아암형으로 연장되는 방향이다. 절결부(44)의 긴 방향은 집전박(21)의 적층 방향에 직교한다. 절결부(44)의 짧은 방향은 절결부(44)의 긴 방향 및 집전박(21)의 적층 방향에 직교한다.
집전 단자(41)는 제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47)을 갖는다. 제1 단부변(46)은 집전박(21)의 적층 방향에 직교하는 방향{화살표(112)로 나타내는 방향}으로 연장되어 있다{이하, 화살표(112)로 나타내는 방향을 「제1 연신 방향」이라고도 함}. 제2 단부변(47)은 제1 단부변(46)의 단부로부터, 집전박(21)의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 방향{화살표(113)로 나타내는 방향}으로 연장되어 있다{이하, 화살표(113)로 나타내는 방향을 「제2 연신 방향」이라고도 함}. 집전 단자(41)를 집전박(21)의 적층 방향에서 본 경우에 제2 단부변(47)의 길이는 제1 단부변(46)의 길이보다도 작다. 즉, 제2 단부변(47)의 제2 연신 방향에 있어서의 길이가 제1 단부변의 제1 연신 방향에 있어서의 길이보다도 작다. 절결부(44)는 제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47)에 의하여 형성되어 있다.
또한 도 6 중에서는, 절결부(44)보다도 아암부(43)의 근본측{도 5 중의 판형부(42)측}에 있어서, 적층된 복수 매의 집전박(21){주연부(23)}의 단부가 집전 단자(41)의 단부에 정렬되어 있지만 이와 같은 구성에 한정되지 않으며, 적층된 복수 매의 집전박(21)의 단부가 집전 단자(41)의 단부로부터 연장되는 구성으로 해도 된다.
복수 매의 집전박(21)은 용접에 의하여 집전 단자(41){아암부(43)}에 접합되어 있다.
보다 구체적으로는 2차 전지(10)는 용접부(56)를 갖는다. 용접부(56)는 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(41)가 용접에 의하여 접합되어 있는 부분이다. 용접부(56)는, 복수 매의 집전박(21)과 집전 단자(41)가 용융되고, 그 후 응고됨으로써 서로 일체화되어 있는 부분이다.
용접부(56)는 제2 단부변(47)을 따라 설치되어 있다. 용접부(56)는, 화살표(111)로 나타내는 집전박(21)의 적층 방향에 있어서, 한쪽 아암부(43)와, 복수 매의 집전박(21)과, 다른 쪽 아암부(43)와의 사이에 걸쳐 설치되어 있다. 용접부(56)는, 화살표(111)로 나타내는 집전박(21)의 적층 방향에 있어서, 복수 매의 집전박(21)보다도 큰 두께를 갖는다. 용접부(56)는, 제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47)의 코너부로부터, 제1 단부변(46)으로부터 이격되는 방향으로 연장되도록 설치되어 있다.
제2 단부변(47)으로부터 제1 연신 방향{절결부(44)의 긴 방향}으로 이격된 위치에 있어서, 복수 매의 집전박(21)은 제1 단부변(46)으로부터, 화살표(113)로 나타내는 제2 연신 방향{절결부(44)의 짧은 방향}으로 연장되어 있다. 제1 단부변(46)으로부터 연장되는 복수 매의 집전박(21)의 길이는 제2 단부변(47)의 길이보다도 작다. 복수 매의 집전박(21)은, 그 제1 단부변(46)으로부터 연장되는 선단부에 용융 흔(52)을 갖는다. 용융 흔(52)은 복수 매의 집전박(21)이 용융된 흔적이며, 복수 매의 집전박(21)이 용융되고, 그 후 응고됨으로써 형성되어 있다.
용융 흔(52)은, 한쪽 아암부(43)와 다른 쪽 아암부(43) 사이에 있어서, 화살표(112)로 나타내는 제1 연신 방향으로 띠형으로 연장되어 있다. 용융 흔(52)은, 제1 연신 방향으로 연장되는 한쪽 단부에 있어서, 용접부(56)로 이어져 있다. 제1 연신 방향에 있어서 용융 흔(52)이 연장되는 범위에서는, 집전 단자(41)의 아암부(43)와 복수 매의 집전박(21)이 용접에 의하여 접합되어 있지 않다.
계속해서, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다. 도 7은, 도 1 중의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 사시도이다. 도 7 중에는 도 6에 대응하는 범위가 도시되어 있다. 도 8은, 도 7 중의 2점 쇄선 Ⅷ로 둘러싸인 범위를 확대하여 도시하는 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하여 먼저, 정극용 집전박(21P), 부극용 집전박(21N) 및 2매의 세퍼레이터(29)로 이루어지는 적층체(도 2를 참조)를 권회함으로써, 전극체(20)를 제조한다. 다음으로, 적층된 복수 매의 집전박(21)의 주연부(23)에 대하여, 화살표(111)로 나타내는 집전박(21)의 적층 방향으로부터 집전 단자(410)를 중첩시킨다. 본 실시 형태에서는, 집전 단자(410)의 1쌍의 아암부(43)에 의하여, 적층된 복수 매의 집전박(21)의 주연부(23)를 끼움 지지한다.
도 7 중의 집전 단자(410)는, 이어지는 용접 공정을 거쳐 도 6 중의 집전 단자(41)로 된다. 집전 단자(410)와 집전 단자(41)는, 제2 단부변(47)의 형상을 제외하고 기본적으로는 동일한 구조를 갖는다. 이하, 집전 단자(41)에 있어서의 설명과 중첩되는 부분도 있겠지만, 집전 단자(410)의 구조에 대하여 설명한다.
집전 단자(410)에는 절결부(44)가 형성되어 있다. 절결부(44)는, 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 가장 단부에 배치된 집전박(21)의 일부를 노출시키도록 형성되어 있다. 집전박(21)이 노출된 부분은, 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 가장 단부에 배치된 집전박(21)의 면의 일부이며, 집전 단자(410)에 덮여 있지 않다.
집전 단자(410)는 제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47)을 갖는다. 제1 단부변(46)은 집전박(21)의 적층 방향에 직교하는 제1 연신 방향{화살표(112)로 나타내는 방향}으로 연장되어 있다. 제1 단부변(46)은 적층된 집전박(21)의 단부(24)로부터 이격된 위치에서 연신되어 있다. 제1 단부변(46)은 적층된 집전박(21)의 단부(24)를 따라 연신되어 있다. 제2 단부변(47)은 제1 단부변(46)의 단부로부터, 집전박(21)의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 방향{화살표(113)로 나타내는 방향}으로 연장되어 있다. 제2 단부변(47)은 제1 단부변(46)의 단부로부터 집전박(21)의 단부(24)을 향하여 연장되어 있다. 집전 단자(410)를 집전박(21)의 적층 방향에서 본 경우에 제2 단부변(47)의 길이는 제1 단부변(46)의 길이보다도 작다. 즉, 제2 단부변(47)의 제2 연신 방향에 있어서의 길이가 제1 단부변의 제1 연신 방향에 있어서의 길이보다도 작다. 절결부(44)는 제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47)에 의하여 형성되어 있다.
제2 단부변(47)은 기부(48) 및 박육부(49)를 갖는다. 기부(48)는, 제2 연신 방향에 있어서의 제1 단부변(46) 및 집전박(21)의 단부(24)의 사이에 있어서, 집전박(21)과 접촉하고 있다. 기부(48)는 집전박(21)의 적층 방향에 있어서, 제1 단부변(46)과 동일한 두께를 갖는다.
박육부(49)는 기부(48)로부터 제1 연신 방향으로 돌출해 있다. 박육부(49)는, 제2 연신 방향에 있어서의 제1 단부변(46) 및 집전박(21)의 단부(24)의 사이에 있어서, 집전박(21)과 접촉하고 있다. 박육부(49)는 집전박(21)의 적층 방향에 있어서, 기부(48)보다도 작은 두께를 갖는다(도 8 중에 있어서 T<Tb). 박육부(49)는, 집전박(21)과 대면하는 측과는 반대측의 기부(48)의 표면으로부터 집전박(21)의 적층 방향으로 오목하게 형성되는 단차 구조를 갖는다.
또한 본 실시 형태에서는, 적층된 복수 매의 집전박(21)의 단부(24)가 집전 단자(41)의 단부에 정렬되어 있지만 이와 같은 구성에 한정되지 않으며, 단부(24)가 집전 단자(41)의 단부로부터 연장되는 구성으로 해도 된다.
도 9 내지 도 11은, 도 1 중의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 도면이다. 이들 도면 중에는, 도 7 중의 화살표 Ⅸ로 나타내는 방향에서 본 전극체(20){집전박(21)} 및 집전 단자(410)의 용접 공정이 도시되어 있다.
도 9 내지 도 11을 참조하여, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 레이저 광(120)을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제2 단부변(47)에 근접하는 방향으로 레이저 광(120)을 주사함으로써, 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(410)에 용접한다. 본 용접 공정에 있어서, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)과, 박육부(49)를 용융시킨다.
보다 구체적으로는 먼저, 도 9 중에 도시한 바와 같이, 제1 단부변(46)의 단부(46p){제1 연신 방향에 있어서, 제2 단부변(47)이 제1 단부변(46)과 교차하는 측의 단부(46q)와는 반대측의 단부} 바로 위에 있어서, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)의 단부(24)에 레이저 광(120)을 조사한다.
도 10 중에 도시한 바와 같이, 레이저 광을 단부(24)에 조사하면서 제1 단부변(46)의 단부(46p)로부터 단부(46q)를 향하여 주사한다.
이때, 제1 단부변(46)으로부터 제2 연신 방향으로 연장되는 복수 매의 집전박(21) 중, 제2 연신 방향에 있어서의 일부만이 용융되도록 레이저 광의 출력 및/또는 주사 속도를 조정한다. 제2 연신 방향에 있어서의 복수 매의 집전박(21)의 일부가 용융되고, 그 후 응고됨으로써, 제2 단부변(47)으로부터 제1 연신 방향으로 이격된 위치에서는, 도 6 중에 도시하는 용융 흔(52)이 형성된다.
레이저 광의 조사에 의하여 용융된 복수 매의 집전박(21)의 부분{용융 덩어리(51)}은, 레이저 광의 주사와 함께 레이저 광의 주사 방향을 향하여 이동한다. 용융 덩어리(51)는, 덩어리를 크게 하면서 제1 단부변(46)의 단부(46p)로부터 단부(46q)를 향하여 이동한다.
도 11 중에 도시한 바와 같이, 레이저 광의 조사가 제1 단부변(46)의 단부(46q)에 근접하면, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)과, 박육부(49)가 용융된다. 제1 단부변(46)의 단부(46p)로부터 단부(46q)를 향하여 이동해 온 용융 덩어리(51)이 더해지고, 복수 매의 집전박(21) 및 박육부(49)의 용융부가 응고됨으로써, 제2 단부변(47)에는, 도 6 중에 도시하는 용접부(56)이 형성된다.
상기 용접 공정에 의하여, 정극용 집전 단자(41P) 및 부극용 집전 단자(41N)를 전극체(20)에 접속한다. 전극체(20)와 일체로 된 집전 단자(41)에 대하여, 도 4 중에 도시하는 핀 부재(39), 절연체(38), 덮개부(33), 절연체(37) 및 외부 단자(36)를 조립한다. 도 1 중에 도시한 바와 같이, 외부 단자(36) 및 덮개부(33)와 일체로 된 전극체(20)를 케이스체(31)의 본체부(32)에 수용하고, 덮개부(33)를 본체부(32)에 용접한다. 덮개부(33)에 형성된 주액 구멍을 통하여 케이스체(31) 내에 전해액을 주입하고, 그 후 주액 구멍을 막는다. 이상의 공정에 의하여 도 1 중의 2차 전지(10)가 완성된다.
상기 용접 공정에 있어서는, 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(410)가 용융되고, 그 후 응고됨으로써 서로 일체화된다. 그러나 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(410)의 용융부는 응고의 과정에 있어서 수축하기 때문에, 집전박(21)의 용융되어 있지 않은 부분이 용융부에 인장되어 찢어질 우려가 있다. 이에 대하여, 본 실시 형태에서는, 집전 단자(410)의 제2 단부변(47)에 박육부(49)를 형성하고 그 박육부(49)를 용융시킴으로써, 응고 수축하는 용융부의 체적을 작게 한다. 이것에 의하여, 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 저감할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 제2 단부변(47)에 있어서 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(410)를 용융시키고, 그 후 응고시킴으로써 서로를 일체화하기 때문에, 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 제1 단부변(46)측의 집전박(21)과 제2 단부변(47)측의 집전박(21)으로 분산하여 작용시킬 수 있다. 이것에 의하여, 집전박(21)에 작용하는 인장 응력이 집중되는 것을 회피할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 제2 단부변(47)으로부터 제1 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서, 제1 단부변(46)으로부터 제2 연신 방향으로 연장되는 복수 매의 집전박(21) 중, 제2 연신 방향에 있어서의 일부만을 용융시킨다. 이것에 의하여, 제1 단부변(46) 바로 아래에 있어서 집전 단자(410)에 의하여 덮이는 집전박(21)에 제2 연신 방향의 인장 응력이 작용하는 것을 억제할 수 있다.
이상에서 설명한 이유에 의하여, 전극체(20) 및 집전 단자(410)의 용접 공정 시, 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(410)의 용융부의 응고 수축에 수반하여 집전박(21)에 찢어짐이 발생하는 것을 억제할 수 있다.
도 12는, 도 6 중의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선 상을 따른 2차 전지의 단면을 도시하는 사진이다. 도 12를 참조하여, 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법을 따라 2차 전지를 제작한 결과, 집전박(21)에 찢어짐이 발생하는 것을 억제할 수 있었다.
도 7 및 도 8을 참조하여, 복수 매의 집전박(21)의 그 적층 방향에 있어서의 두께 t에 대한, 집전박(21)의 적층 방향에 있어서의 박육부(49)의 두께 T의 비율은, 0.5≤T/t≤1.1의 관계를 만족시키는 것이 바람직하다.
0.5≤T/t의 관계를 만족시키는 경우, 박육부(49)의 체적을 충분히 확보함으로써 복수 매의 집전박(21)과 집전 단자(410)를 더 안정적으로 용접할 수 있다. 또한 T/t≤1.1의 관계를 만족시키는 경우, 응고 수축하는 박육부(49)의 체적을 더 작게 함으로써, 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(410)의 용융부의 응고 수축에 수반하는 인장 응력을 더욱 효과적으로 저감할 수 있다. 따라서 전극체(20) 및 집전 단자(410) 사이를 접합하는 용접부의 품질을 향상시킬 수 있다.
복수 매의 집전박(21)의 그 적층 방향에 있어서의 두께 t에 대한, 집전박(21)의 적층 방향에 있어서의 박육부(49)의 두께 T의 비율은, 0.6≤T/t≤0.9의 관계를 만족시키는 것이 더욱 바람직하다.
이상에서 설명한, 본 발명의 실시 형태 1에 있어서의 2차 전지의 제조 방법 및 2차 전지의 구성에 대하여 정리하여 설명하면, 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지(10)의 제조 방법은, 적층된 복수 매의 집전박(21)에 대하여, 집전박(21)의 적층 방향으로부터 집전 단자(410)를 중첩시키는 공정을 구비한다. 집전 단자(410)에는, 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 단부에 배치된 집전박(21)의 일부를 노출시키도록 절결부(44)가 형성되어 있다. 집전 단자(410)는, 집전박(21)의 적층 방향에 직교하는 제1 연신 방향으로 연장되는 제1 단부변(46)과, 제1 단부변(46)의 단부로부터, 집전박(21)의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 제2 연신 방향으로 연장되고, 제1 단부변(46)보다도 작은 길이를 갖고, 제1 단부변(46)과 함께 절결부(44)를 형성하는 제2 단부변(47)을 갖는다. 제2 단부변(47)은, 기부(48)와, 기부(48)로부터 제1 연신 방향으로 돌출하고, 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 기부(48)보다도 작은 두께를 갖는 박육부(49)를 포함한다. 2차 전지의 제조 방법은, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 에너지선으로서의 레이저 광을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제2 단부변(47)에 근접하는 방향으로 레이저 광을 주사함으로써, 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(410)에 용접하는 공정을 더 구비한다. 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(410)에 용접하는 공정 시, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)과, 박육부(49)를 용융시킨다.
또한 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지(10)는, 적층된 복수 매의 집전박(21)과, 적층된 복수 매의 집전박(21)에 대하여, 그 적층 방향에 있어서 중첩되어 있는 집전 단자(41)를 구비한다. 집전 단자(41)에는 절결부(44)가 형성되어 있다. 집전 단자(41)는, 집전박(21)의 적층 방향에 직교하는 제1 연신 방향으로 연장되는 제1 단부변(46)과, 제1 단부변(46)의 단부로부터, 집전박(21)의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 제2 연신 방향으로 연장되고, 제1 단부변(46)보다도 작은 길이를 갖고, 제1 단부변(46)과 함께 절결부(44)를 형성하는 제2 단부변(47)을 갖는다. 2차 전지(10)는, 복수 매의 집전박(21) 및 집전 단자(41)가 용접되어 이루어지고, 제2 단부변(47)을 따라 설치되어 있는 용접부(56)를 더 구비한다. 제2 단부변(47)으로부터 제1 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서, 복수 매의 집전박(21)은 제1 단부변(46)으로부터 제2 연신 방향으로 연장되고, 그 연장되는 선단부에 용융 흔(52)을 갖는다.
이와 같이 구성된, 본 발명의 제1 실시 형태에 있어서의 2차 전지(10)의 제조 방법 및 2차 전지(10)에 의하면, 전극체(20) 및 집전 단자(410)의 용접 공정 시, 전극체(20)의 집전박(21)이 파손되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의하여, 2차 전지(10)의 저항이 높아지거나 전극체(20) 및 집전 단자(41) 사이의 용접 강도가 저하되거나 하는 것을 억제할 수 있다.
또한 본 실시 형태에서는, 권회 타입의 전극체(20)에 대하여 설명했지만 이에 한정되지 않으며, 전극체는, 정극용 집전박 및 부극용 집전박을, 세퍼레이터를 개재하여 반복 적층한 적층 타입이어도 된다. 또한 본 실시 형태에서는, 집전 단자(41)의 제2 단부변(47)을, 기부(48) 및 박육부(49)로 이루어지는 단차 구조로 했지만, 본 발명은 이와 같은 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어 박육부를, 기부로부터 이격됨에 따라 박육부의 두께가 서서히 작아지는 테이퍼 구조로 해도 된다. 전극체(20) 및 집전 단자(410)의 용접 공정 시, 레이저 광 대신 전자 빔을 사용해도 된다.
(제2 실시 형태)
도 13은, 본 발명의 제2 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법의 공정을 도시하는 사시도이다. 도 13은, 제1 실시 형태에 있어서의 도 7에 대응하는 도이다. 본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법은, 제1 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법과 비교하여 기본적으로는 마찬가지의 구성을 구비한다. 이하, 중복되는 구성에 대해서는 그 설명을 반복하지 않는다.
도 13을 참조하여, 본 실시 형태에서는 집전 단자(410)가 제1 단부변(46), 제2 단부변(47m) 및 제3 단부변(47n)을 갖는다.
제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47m)은 각각 제1 실시 형태에 있어서의 제1 단부변(46) 및 제2 단부변(47)에 대응한다.
제3 단부변(47n)은 제1 단부변(46)의 제1 연신 방향에 있어서 제2 단부변(47m)과 대향하고 있다. 제3 단부변(47n)은 제1 단부변(46)의 단부로부터, 집전박(21)의 적층 방향 및 제1 연신 방향에 직교하는 방향으로 연장되어 있다. 제3 단부변(47n)은 제1 단부변(46)으로부터 집전박(21)의 단부(24)을 향하여 연장되어 있다. 제3 단부변(47n)은 제2 단부변(47m)과 평행으로 연장되어 있다. 절결부(44)는 제1 단부변(46), 제2 단부변(47m) 및 제3 단부변(47n)에 의하여 형성되어 있다.
제2 단부변(47m)은 기부(48m) 및 박육부(49m)를 갖는다. 기부(48m) 및 박육부(49m)는 각각 제1 실시 형태에 있어서의 기부(48) 및 박육부(49)에 대응한다. 제3 단부변(47n)은 기부(48n) 및 박육부(49n)를 갖는다. 기부(48n) 및 박육부(49n)는 각각 제2 단부변(47m)에 있어서의 기부(48m) 및 박육부(49m)와 동일한 형태로 설치되어 있다.
전극체(20) 및 집전 단자(410)의 용접 공정 시, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 레이저 광을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제2 단부변(47m)에 근접하는 방향으로 레이저 광을 주사한다{화살표(121)로 나타내는 방향의 주사}. 본 용접 공정에 있어서, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)과, 박육부(49m)를 용융시킨다.
다음으로, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 레이저 광을 조사하면서 제1 연신 방향을 따라 제3 단부변(47n)에 근접하는 방향으로 주사한다{화살표(122)로 나타내는 방향의 주사}. 본 용접 공정에 있어서, 절결부(44)에 배치된 복수 매의 집전박(21)과, 박육부(49n)를 용융시킨다.
본 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법에 의하여 제조된 2차 전지는, 제1 실시 형태에 있어서의 2차 전지(10)와 비교하여 제3 단부변(47n)을 따라 설치되는 용접부를 더 갖는다.
이와 같이 구성된, 제2 실시 형태에 있어서의 2차 전지의 제조 방법에 의하면, 제1 실시 형태에 있어서 설명한 작용 효과를 마찬가지로 발휘할 수 있다. 게다가 본 실시 형태에서는, 전극체(20){집전박(21)} 및 집전 단자(41) 사이의 접합 면적이 증대되기 때문에, 용접 강도를 향상시키거나 전지 저항을 저감시키거나 하는 효과가 더 현저히 얻어진다. 이것에 의하여, 낙하나 진동에 대한 2차 전지의 신뢰성을 더욱 향상시키거나 전기 특성을 더욱 향상시키거나 할 수 있다.
(실시예)
도 14는, 실시예 1에 있어서의 전극체 및 집전 단자 사이의 접속 구조를 도시하는 측면도이다. 도 15는, 실시예 1에 있어서의 전극체 및 집전 단자 사이의 접속 구조를 도시하는 단면도이다.
도 14 및 도 15를 참조하여, 본 실시예에서는, 정극용 집전박(21P)으로서 15㎛의 두께를 갖는 알루미늄박(또는 알루미늄 합금박)을 사용하고, 부극용 집전박(21N)으로서 10㎛의 두께를 갖는 구리박을 사용하였다. 정극용 집전박(21P) 및 부극용 집전박(21N)의 표면에 각각 정극 활물질 합제층 및 부극 활물질 합제층을 형성하였다.
정극용 집전박(21P) 및 부극용 집전박(21N)을 소정의 크기로 커트하였다. 세퍼레이터(29)로서의 다공질 절연층을 개재하여 정극용 집전박(21P) 및 부극용 집전박(21N)을 적층하여 얻어진 적층체를 권회함으로써, 도 2 중의 전극체(20)를 제작하였다.
도 16은, 실시예 1에 있어서의 집전 단자의 제2 단부변을 확대하여 도시하는 사시도이다. 본 실시예에서는, 1.0㎜의 두께를 갖는 알루미늄판을 사용하여 도 7 중의 정극용의 집전 단자(410)를 제작하고, 1.0㎜의 두께를 갖는 구리판을 사용하여 도 7 중의 부극용의 집전 단자(410)를 제작하였다. 도 16 중에 도시한 바와 같이, 기부(48)의 두께 Tb를 1.0㎜로 하고, 박육부(49)의 두께 T를 0.5㎜로 하며, 기부(48)로부터의 박육부(49)의 돌출 길이 H를 2.0㎜로 하고, 돌출 방향에 직교하는 방향에 있어서의 박육부(49)의 폭 L을 2.0㎜로 하였다.
도 14 및 도 15를 참조하여, 전극체(20)에 대하여 전극체(20)의 권회 중심으로부터 집전박(21)을 좌우로 분할하도록 코어(71)를 삽입하였다. 본 변형예에서는, 1쌍의 아암부(43j)와 1쌍의 아암부(43k)가 병렬로 설치된 집전 단자(410)를 사용하였다. 코어(71)에 의하여 한쪽으로 분할된 복수 매의 집전박(21)을 1쌍의 아암부(43j)에 의하여 끼움 지지하고, 코어(71)에 의하여 다른 쪽으로 분할된 복수 매의 집전박(21)을 1쌍의 아암부(43k)에 의하여 끼움 지지하였다.
제1 실시 형태에 있어서 설명한 2차 전지의 제조 방법에 따라 전극체(20) 및 집전 단자(410)의 용접 공정을 실시하였다. 정극의 용접 조건으로서, 파이버 레이저를 사용하여 출력을 2000W로 하고 주사 속도를 20㎜/sec로 하였다. 부극의 용접 조건으로서, 파이버 레이저를 사용하여 출력을 3000W로 하고 주사 속도를 10㎜/sec로 하였다.
도 17은, 비교예 1에 있어서의 전극체 및 집전 단자의 용접 공정을 도시하는 단면도이다. 도 18은, 비교예 2에 있어서의 전극체 및 집전 단자의 용접 공정을 도시하는 단면도이다.
도 17 및 도 18을 참조하여, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서도 실시예 1과 마찬가지의 공정에 따라 전극체(20)를 제작하였다.
도 17 중에 도시한 바와 같이, 비교예 1에서는, 집전박(21)의 주연부를, 슬릿(252)이 형성된 집전체(집전 단자)(251)의 협착부에 삽입하고, 슬릿(252)으로부터 집전박(21)의 주연부의 선단부를 돌출시켰다. 슬릿(252)으로부터 돌출한 집전박(21)의 주연부를 따라 레이저 광을 주사함으로써 전극체(20) 및 집전체(251)를 용접하였다. 정극용의 집전체(251)로서 1.5㎜의 두께를 갖는 알루미늄제의 것을 사용하고, 슬릿(252)의 폭을 0.2㎜로 하였다. 부극용의 집전체(251)로서 1.5㎜의 두께를 갖는 구리제의 것을 사용하고, 슬릿(252)의 폭을 0.2㎜로 하였다.
도 18 중에 도시한 바와 같이, 비교예 2에서는, 집전박(21)의 주연부를 압박판(261)(집전 단자)의 폴딩부(263)에 삽입하였다. 압박판(261)에 형성된 슬릿 구멍(262)을 통하여 레이저 광을 조사함으로써 전극체(20) 및 압박판(261)을 용접하였다. 정극용의 압박판(261)으로서, 1.0㎜의 두께를 갖는 알루미늄판을 역 U자로 굽힘 가공한 것을 사용하였다. 부극용의 압박판(261)으로서, 1.0㎜의 두께를 갖는 구리판을 역 U자로 굽힘 가공한 것을 사용하였다.
이상에서 설명한 2차 전지의 제조 방법에 의하여, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의 2차 전지를 30개씩 제작하였다.
도 19는, 실시예 1, 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의 2차 전지의 평가 결과를 나타내는 표이다. 도 19를 참조하여 먼저, 제작된 2차 전지의 충방전 성능에 대하여 평가하였다. 도 19 중에 나타낸 바와 같이, 실시예 1과 비교예 1 및 비교예 2를 비교하면, 실시예 1에서는, 용접 공정에서 필요해지는 세퍼레이터로부터의 집전박의 돌출 길이가 짧아도 되기 때문에, 실시예 1에 있어서의 2차 전지의 전지 용량이 비교예 1 및 비교예 2에 있어서의 2차 전지의 전지 용량보다도 5% 커졌다.
다음으로, 제작된 2차 전지에 대하여 진동 시험을 행하였다. 진동 시험 후, 2차 전지를 분해하여 집전 단자 및 집전박 사이의 용접 상태를 확인하였다. 비교예 1에 있어서의 2차 전지에서는, 집전박(21)에 찢어짐이 발생함으로써 강도 저하가 발생하였다. 전극체(20) 및 집전체(251)의 용접 공정 시, 슬릿(252)으로부터의 돌출 위치보다도 하방에 있는 집전박(21)의 1매 1매에 인장 응력이 발생하기 때문이라 생각된다. 또한 비교예 2에 있어서의 2차 전지에서는, 용접 공정 시의 입열 과다에 의하여 집전박(21) 및 압박판(261) 사이의 용접부의 일부에 구멍이 형성되거나, 용접 공정 시의 입열 부족에 의하여 집전박(21)의 일부가 미접합으로 되거나 하였다. 한편, 실시예 1에 있어서의 2차 전지에서는, 집전 단자(410) 및 집전박(21) 사이의 용접에 기인하는 결함을 효과적으로 억제할 수 있었다.
도 20은, 실시예 2에 있어서의 2차 전지의 평가 결과를 나타내는 표이다. 도 20을 참조하여, 실시예 2에 있어서는, 상기 실시예 1에 있어서의 2차 전지의 제조 방법을 따라 2차 전지를 제작하였다. 이때, 집전박(21)의 적층 두께 t를 0.5㎜로 하고, 집전 단자(410)에 있어서의 기부(48)의 두께 Tb를 1㎜로 하였다. 집전 단자(410)에 있어서의 박육부(49)의 두께 T를 0.05㎜ 내지 0.75㎜의 범위에서 상이한 값으로 함으로써, T/t의 값을 도 20중에 나타내는 바와 같이 변화시켰다.
도 20 중에서는, 집전박(21) 및 집전 단자(41) 사이의 용접부의 품질이 더 높았던 것이 「A」로 표시되고, 용접부의 품질이 약간 낮았던 것이 「B」로 표시되어 있다. 도 20 중에 나타낸 바와 같이, 0.5≤T/t≤1.1의 관계를 만족시킴으로써 집전박(21) 및 집전 단자(41) 사이의 용접부를 더 고품질로 할 수 있었다.
금회 개시된 실시 형태는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허 청구 범위에 의하여 나타나며, 특허 청구범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명은 주로 집전박 및 집전 단자 사이의 접합에 용접이 이용되는 2차 전지에 적용된다.

Claims (8)

  1. 적층된 복수 매의 집전박(21)에 대하여, 상기 집전박(21)의 적층 방향으로부터 집전 단자(41)를 중첩시키는 것과,
    상기 집전 단자(41)는, 상기 집전박(21)의 적층 방향에 직교하는 제1 연신 방향으로 연장되는 제1 단부변(first end portion)(46)과, 상기 제1 단부변(46)의 단부로부터, 상기 집전박(21)의 적층 방향 및 상기 제1 연신 방향에 직교하는 제2 연신 방향으로 연장되고, 상기 제2 연신 방향에 있어서의 길이가 상기 제1 단부변(46)의 상기 제1 연신 방향에 있어서의 길이보다도 작고, 상기 제1 단부변(46)과 함께 상기 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 단부에 배치된 상기 집전박(21)의 일부를 노출시키도록 절결부(44)를 형성하는 제2 단부변(47)을 갖고,
    상기 제2 단부변(47)은, 기부(48)와, 상기 기부(48)로부터 상기 제1 연신 방향으로 돌출하고, 상기 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 상기 기부(48)보다도 작은 두께를 갖는 박육부(49)를 포함하고,
    상기 절결부(44)에 배치된 복수 매의 상기 집전박(21)에 대하여 에너지선을 조사하면서 상기 제1 연신 방향을 따라 상기 제2 단부변(47)에 근접하는 방향으로 에너지선을 주사함으로써, 복수 매의 상기 집전박(21)을 상기 집전 단자(41)에 용접하는 것을 포함하고,
    상기 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(41)에 용접할 때, 상기 절결부(44)에 배치된 복수 매의 상기 집전박(21)과, 상기 박육부(49)를 용융시키는,
    2차 전지의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(41)에 용접할 때, 상기 제2 단부변(47)으로부터 상기 제1 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서는, 상기 제1 단부변(46)으로부터 상기 제2 연신 방향으로 연장되는 복수 매의 상기 집전박(21) 중, 제2 연신 방향에 있어서의 일부만을 용융시키는,
    2차 전지의 제조 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 집전 단자(41)를 중첩시킬 때, 복수 매의 상기 집전박(21)의 상기 집전박의 적층 방향에 있어서의 두께 t에 대한, 상기 집전박(21)의 적층 방향에 있어서의 상기 박육부(49)의 두께 T의 비율은, 0.5≤T/t≤1.1의 관계를 만족시키는,
    2차 전지의 제조 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 적층된 복수 매의 집전박(21)에 대하여 집전 단자(41)를 중첩시킬 때, 복수 매의 상기 집전박(21)의 상기 집전박의 적층 방향에 있어서의 두께 t에 대한, 상기 집전박(21)의 적층 방향에 있어서의 상기 박육부(49)의 두께 T의 비율은, 0.6≤T/t≤0.9의 관계를 만족시키는,
    2차 전지의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 집전 단자(41)는, 상기 제1 연신 방향에 있어서 상기 제2 단부변과 대향하여 배치되어, 상기 집전박(21)의 적층 방향 및 상기 제1 연신 방향에 직교하는 방향으로 연장되고, 상기 제1 단부변(46) 및 상기 제2 단부변(47)과 함께 상기 절결부(44)를 형성하는 제3 단부변(47n)을 더 갖고,
    상기 제3 단부변(47n)은, 기부(48n)와, 상기 기부(48n)로부터 상기 제1 연신 방향과 반대 방향으로 돌출하고, 상기 집전박(21)의 적층 방향에 있어서 상기 기부(48n)보다도 작은 두께를 갖는 박육부(49n)를 포함하고,
    상기 복수 매의 집전박(21)을 집전 단자(41)에 용접할 때, 또한, 상기 절결부(44)에 배치된 복수 매의 상기 집전박(21)에 대하여 에너지선을 조사하면서 상기 제1 연신 방향을 따라 상기 제3 단부변(47n)에 근접하는 방향으로 에너지선을 주사하는,
    2차 전지의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    제2 단부변(47)은, 제2 단부변(47)의 상기 집전박(21)의 적층 방향에 있어서의 두께가 상기 기부(48)로부터 상기 박육부(49)를 향하여 불연속적으로 변화되는 단차 구조를 갖는,
    2차 전지의 제조 방법.
  7. 적층된 복수 매의 집전박(21)과,
    적층된 복수 매의 상기 집전박(21)에 대하여, 그 적층 방향에 있어서 중첩되어 있고,
    상기 집전박(21)의 적층 방향에 직교하는 제1 연신 방향으로 연장되는 제1 단부변(46)과, 상기 제1 단부변(46)의 단부로부터, 상기 집전박(21)의 적층 방향 및 상기 제1 연신 방향에 직교하는 제2 연신 방향으로 연장되고, 상기 제2 연신 방향에 있어서의 길이가 상기 제1 단부변(46)의 상기 제1 연신 방향에 있어서의 길이보다도 작고, 상기 제1 단부변(46)과 함께 절결부(44)를 형성하는 제2 단부변(47)을 갖는 집전 단자(41)와,
    복수 매의 상기 집전박(21) 및 상기 집전 단자(41)가 용접되어 이루어지고, 상기 제2 단부변(47)을 따라 설치되어 있는 용접부(56)를
    포함하고,
    상기 제2 단부변(47)으로부터 상기 제1 연신 방향으로 이격된 위치에 있어서, 복수 매의 상기 집전박(21)은 상기 제1 단부변(46)으로부터 상기 제2 연신 방향으로 연장되고, 그 연장되는 선단부에 용융 흔(52)을 가지고,
    상기 용융 흔(52)은, 상기 제1 연신 방향으로 연장되는 한쪽 단부에 있어서 상기 용접부(56)로 이어져 있으며, 상기 제1 연신 방향에 있어서 상기 용융 흔(52)이 연장되는 범위에서는 상기 집전 단자(41)와 상기 집전박(21)이 용접에 의하여 접합되어 있지 않은,
    2차 전지.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 집전 단자(41)는, 상기 제1 연신 방향에 있어서 상기 제2 단부변과 대향하여 배치되어, 상기 집전박(21)의 적층 방향 및 상기 제1 연신 방향에 직교하는 방향으로 연장되고, 상기 제1 단부변(46) 및 상기 제2 단부변(47)과 함께 상기 절결부(44)를 형성하는 제3 단부변(47n)을 더 갖고,
    복수 매의 상기 집전박(21) 및 상기 집전 단자(41)가 용접되어 이루어지고, 상기 제3 단부변(47n)을 따라 설치되어 있는 용접부를 더 포함하는,
    2차 전지.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3706203A4 (en) * 2017-10-30 2021-07-21 Kabushiki Kaisha Toshiba BATTERY
WO2019088053A1 (ja) * 2017-10-30 2019-05-09 株式会社東芝 電池および電池の製造方法
KR20210038029A (ko) * 2019-09-30 2021-04-07 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
DE102020120263B3 (de) 2020-07-31 2021-12-09 Manz Ag Verschweißen von metallischen Folien mittels Laser

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100340A (ja) 2000-09-22 2002-04-05 Denso Corp 電池およびその製造方法
JP2007299536A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Denso Corp 非水電解質二次電池
JP2009227643A (ja) 2008-03-25 2009-10-08 Mitsui Chemicals Agro Inc 含フッ素アルキルカルボン酸誘導体を利用した含フッ素ピラゾール誘導体の製造方法
JP2013122973A (ja) 2011-12-09 2013-06-20 Chiba Inst Of Technology 金属箔の接続構造及びその接続方法及びコンデンサ

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3804702B2 (ja) 1997-03-18 2006-08-02 株式会社ジーエス・ユアサコーポレーション 非水電解質二次電池
JP3547953B2 (ja) * 1997-09-30 2004-07-28 三洋電機株式会社 円筒型非水電解液二次電池の製造方法
JP2000133241A (ja) * 1998-10-30 2000-05-12 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質電池及び非水電解質電池の製造方法
KR100599732B1 (ko) * 2004-09-21 2006-07-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP4986441B2 (ja) 2005-11-24 2012-07-25 三洋電機株式会社 角形電池
JP2007265846A (ja) 2006-03-29 2007-10-11 Sanyo Electric Co Ltd 円筒形電池およびその製造方法
JP2011076776A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Sanyo Electric Co Ltd 電極体の芯体露出部と集電用部材との溶接方法
KR101675623B1 (ko) 2013-10-17 2016-11-11 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지 및 그 제조 방법
JP6191876B2 (ja) * 2014-06-10 2017-09-06 トヨタ自動車株式会社 電池
JP6056819B2 (ja) * 2014-08-29 2017-01-11 トヨタ自動車株式会社 二次電池用集電端子および二次電池の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002100340A (ja) 2000-09-22 2002-04-05 Denso Corp 電池およびその製造方法
JP2007299536A (ja) * 2006-04-27 2007-11-15 Denso Corp 非水電解質二次電池
JP2009227643A (ja) 2008-03-25 2009-10-08 Mitsui Chemicals Agro Inc 含フッ素アルキルカルボン酸誘導体を利用した含フッ素ピラゾール誘導体の製造方法
JP2013122973A (ja) 2011-12-09 2013-06-20 Chiba Inst Of Technology 金属箔の接続構造及びその接続方法及びコンデンサ

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