KR102105290B1 - 이차 전지 및 집전 단자 - Google Patents

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Abstract

(과제) 이차 전지의 고용량화
(해결 수단) 이차 전지는 이른바 적층형의 전극체가 사용되고 있다. 집전 단자 (22, 24) 는, 기판부 (22a, 24a) 와, 기판부 (22a, 24a) 로부터 연속하고, 기판부 (22a, 24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 집전판부 (22b, 24b) 를 구비하고 있다. 집전판부 (22b, 24b) 에는, 선단으로부터 기판부 (22a, 24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되도록 복수의 슬릿 (22c, 24c) 이 형성되어 있다. 복수의 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리 및 집전판부 (22b, 24b) 의 기판부 (22a, 24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 (22b1, 24b1) 중, 적어도 1 개의 가장자리에는 절결 (22c1) 이 형성되어 있다.

Description

이차 전지 및 집전 단자{SECONDARY BATTERY AND CURRENT COLLECTOR TERMINAL}
본 발명은, 이차 전지 및 집전 단자에 관한 것이다.
일본 공개특허공보 2014-182880호에서는 이른바 적층형의 전극체를 구비한 이차 전지가 개시되어 있다. 여기서, 적층형의 전극체에서는, 복수의 정극 시트와 복수의 부극 시트가 세퍼레이터를 개재시키면서, 교대로 적층되어 있다. 정극 시트와 부극 시트는 권회되어 있지 않다. 동공보에 개시된 이차 전지에서는, 정극 및 부극은, 각각 복수 장의 탭으로 불리는 금속박의 부분을 갖고, 당해 복수 장의 탭에 정극 단자와 부극 단자가 장착된 구조가 개시되어 있다.
일본 공개특허공보 2015-60742호에는, 집전 단자에 형성된 전류 차단 기구가 개시되어 있다. 동공보에서는, 정극측의 집전 단자에 전류 차단 기구가 형성되어 있다. 전류 차단 기구는, 정극 단자 및 부극 단자의 적어도 어느 일방에 형성되어 있어도 된다. 전류 차단 기구는, 개스킷이나 홀더 부재를 개재하여 전지 케이스 및 정극 집전 단자의 기판부에 장착되어 있다. 전류 차단 기구는 반전판을 갖고 있다.
일본 공개특허공보 2014-182880호 일본 공개특허공보 2015-60742호
그런데, 정극 시트에는, 정극 활물질을 포함하는 정극 활물질층이 형성되어 있다. 부극 시트에는, 부극 활물질을 포함하는 부극 활물질층이 형성되어 있다. 전지 케이스 내에서는, 정극 활물질층과 부극 활물질층이 대향하는 면적이 많을수록, 전지 반응에 기여하는 영역이 커진다. 이 점을 고려하면, 전지 케이스 내에서 집전 단자를 배치하기 위해서 필요한 스페이스가 작은 쪽이 전지 케이스 내의 유효 면적이 넓어진다. 본원에서는, 특히 정극 시트와 부극 시트가 세퍼레이터를 개재시키면서 교대로 적층되고, 또한 권회되어 있지 않은 형태인 이른바 적층형의 전극체를 대상으로 하고 있다. 여기에서는, 적층형의 전극체를 구비한 이차 전지에 대하여, 용량 또는 에너지 밀도를 향상시킬 수 있는, 집전 단자의 구조 및 당해 집전 단자가 사용된 이차 전지에 대해 신규한 구조를 제안한다.
여기서 제안되는 이차 전지의 일 실시형태는, 복수의 정극 시트와, 복수의 부극 시트와, 정극 집전 단자와, 부극 집전 단자를 구비하고 있다.
정극 시트는, 사각형의 정극 집전박과, 사각형의 정극 집전박에 1 변을 따라 설정된 노출부를 제외하고 정극 집전박에 형성된 정극 활물질층을 갖고 있다.
부극 시트는, 사각형의 부극 집전박과, 사각형의 부극 집전박에 1 변을 따라 설정된 노출부를 제외하고 부극 집전박에 형성된 부극 활물질층을 갖고 있다.
정극 활물질층과 부극 활물질층은, 두께 방향에 있어서 세퍼레이터를 개재시켜 교대로 서로 중첩되어 있다. 복수의 정극 시트의 노출부는, 세퍼레이터의 폭 방향의 편측으로 비어져 나와 있다. 복수의 부극 시트의 노출부는, 복수의 정극 시트의 노출부와는 반대측에 있어서, 세퍼레이터로부터 비어져 나와 있다.
정극 집전 단자는, 제 1 집전판부와, 제 1 기판부를 구비하고 있다. 제 1 집전판부는, 복수의 정극 시트의 노출부에 직교하는 면을 따라 연장되어 있다. 제 1 기판부는, 제 1 집전판부로부터 연속하고, 복수의 정극 시트의 노출부가 형성된 1 변과 직교하는 1 변을 따라 연장되어 있다. 제 1 집전판부의 선단으로부터 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 복수의 슬릿이 형성되어 있다. 정극 집전 단자의 복수의 슬릿의 가장자리 및 제 1 집전판부의 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에 절결이 형성되어 있다.
부극 집전 단자는, 제 2 집전판부와, 제 2 기판부를 구비하고 있다. 제 2 집전판부는, 복수의 부극 시트의 노출부에 직교하는 방향을 따라 연장되어 있다. 제 2 기판부는, 제 2 집전판부로부터 연속하고, 복수의 부극 시트의 노출부가 형성된 1 변과 직교하는 1 변을 따라 연장되어 있다. 제 2 집전판부의 선단으로부터 제 2 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 복수의 슬릿이 형성되어 있다. 부극 집전 단자의 복수의 슬릿의 가장자리 및 제 2 집전판부의 제 2 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는 절결이 형성되어 있다.
복수의 정극 시트의 노출부는, 정극 집전 단자의 슬릿 내에 삽입되고, 또한 슬릿의 양측의 가장자리에 끼워져 있다. 복수의 부극 시트의 노출부는, 부극 집전 단자의 슬릿 내에 삽입되고, 또한 슬릿의 양측의 가장자리에 끼워져 있다.
이 실시형태에서는, 각 슬릿의 양측의 가장자리와 각 노출부의 간극을 작게 할 수 있다. 또, 슬릿 내에 삽입된 노출부가 끼워질 때에 기판부에 발생하는 변형을 작게 할 수 있다.
제 1 기판부와 제 1 집전판부는 구부려져 연속하고 있고, 제 1 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 제 1 기판부와 제 1 집전판부 사이의 R 부에 이르고 있어도 된다. 제 2 기판부와 제 2 집전판부는 구부려져 연속하고 있고, 제 2 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 제 2 기판부와 제 2 집전판부 사이의 R 부에 이르고 있어도 된다.
제 1 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 제 1 기판부에 이르고 있어도 된다. 제 2 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 제 2 기판부에 이르고 있어도 된다.
정극 집전 단자의 절결은, 제 1 집전판부의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 사이에 형성되어 있어도 된다. 부극 집전 단자의 절결은, 제 2 집전판부의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 사이에 형성되어 있어도 된다.
정극 집전 단자에 형성된 복수의 슬릿의 가장자리 및 제 1 집전판부의 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는, 복수의 절결이 형성되어 있어도 된다. 부극 집전 단자에 형성된 복수의 슬릿의 가장자리 및 제 2 집전판부의 제 2 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는, 복수의 절결이 형성되어 있어도 된다.
또, 제 1 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 제 1 집전판부의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿의 폭이 넓어져 있어도 된다. 제 2 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 2 집전판부의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿의 폭이 넓어져 있어도 된다.
여기서 제안되는 집전 단자의 일 실시형태는, 기판부와, 집전판부를 구비하고 있다. 집전판부는, 기판부로부터 연속하고, 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되어 있다. 집전판부의 선단으로부터 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되도록 복수의 슬릿이 형성되어 있다. 복수의 슬릿의 가장자리 및 집전판부의 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는 절결이 형성되어 있다.
기판부와 집전판부는 구부려져 연속하고 있어도 된다. 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 기판부와 집전판부 사이의 R 부에 이르고 있어도 된다. 복수의 슬릿은, 각각 기판부까지 이르고 있어도 된다. 절결은, 예를 들어, R 부로부터 연장된 집전판부의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 사이에 형성되어 있으면 된다. 복수의 슬릿의 가장자리 및 집전판부의 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는, 복수의 절결이 형성되어 있어도 된다. 복수의 슬릿은, 각각 집전판부의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿의 폭이 넓어져 있어도 된다.
도 1 은, 여기서 제안되는 이차 전지 (10) 의 전극체 (20) 를 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 전극체의 구조를 나타내는 분해도이다.
도 3 은, 이차 전지 (10) 의 내부 구조를 나타내는 정면도이다.
도 4 는, 집전 단자가 장착된 덮개 (32) 의 평면도이다.
도 5 는, 전류 차단 기구 (40) 의 단면도이다.
도 6 은, 정극 집전 단자 (22) 를 나타내는 사시도이다.
도 7 은, 정극 집전 단자 (22) 가 전류 차단 기구 (40) 의 어셈블리에 장착된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 8 은, 전류 차단 기구 (40) 가 장착된 정극 집전 단자 (22) 를 내부측에서 본 사시도이다.
도 9 는, 부극 집전 단자 (24) 를 나타내는 사시도이다.
도 10 은, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 11 은, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 12 는, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 13 은, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 14 는, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 15 는, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 16 은, 정극 집전 단자 (22) 에 대한 변형예를 나타내는 사시도이다.
이하, 여기서 제안되는 이차 전지 및 집전 단자의 일 실시형태를 설명한다. 여기서 설명되는 실시형태는, 당연히 특별히 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 본 발명은, 특별히 언급되지 않는 한에 있어서, 여기서 설명되는 실시형태에 한정되지 않는다. 또, 여러 가지의 실시형태에 있어서, 동일한 작용을 나타내는 부재 또는 부위에는, 적절히 동일한 부호가 붙어 있다.
도 1 은, 여기서 제안되는 이차 전지 (10) 의 전극체 (20) 를 나타내는 사시도이다. 도 2 는, 전극체의 구조를 나타내는 분해도이다. 도 1 에 나타내는 형태에서는, 전극체 (20) 에는, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 가 장착되어 있다. 전극체 (20) 는, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 를 통하여, 전지 케이스 (30) 의 덮개 (32) 에 장착되어 있다. 또, 도 1 에서는, 전지 케이스 (30) 의 케이스 본체 (34) 는, 가상선으로서의 2 점 쇄선으로 나타내고 있다. 전지 케이스 (30) 는 이른바 각형의 케이스이고, 케이스 본체 (34) 는, 일면이 개구된 바닥이 있는 직방체 형상을 갖고 있다. 덮개 (32) 에 장착된 전극체 (20) 는, 전해질 등과 함께 케이스 본체 (34) 에 수용된다. 전해질에는, 예를 들어, 유기 용매에 리튬염이 용해된 전해액이 사용된다. 전해액에는, 예를 들어, 에틸렌카보네이트 (EC), 디메틸카보네이트 (DMC), 에틸메틸카보네이트 (EMC) 등의 비수 용매의 혼합 용매에 LiPF6 과 같은 전해질을 함유시킨 비수 전해액 등을 들 수 있다.
전극체 (20) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 복수의 정극 시트 (20a) 와, 복수의 부극 시트 (20b) 가, 세퍼레이터 (20c) 를 개재하여 교대로 서로 중첩되어 있다. 전극체 (20) 는, 권회되지 않고 이른바 적층형의 전극체이다. 세퍼레이터 (20c) 는, 예를 들어, 필요한 내열성을 갖는 전해질이 통과할 수 있는 다공질의 수지 시트이다. 도 2 에서는, 정극 시트 (20a) 와, 부극 시트 (20b) 와, 세퍼레이터 (20c) 는, 위치를 어긋나게 한 상태로 도시되어 있다. 또, 도 2 에서는, 2 장의 정극 시트 (20a) 와 2 장의 부극 시트 (20b) 가, 세퍼레이터 (20c) 를 개재하여 서로 중첩되는 상태가 나타나 있다. 전극체 (20) 는 보다 많은 장 수의 정극 시트 (20a) 와 부극 시트 (20b) 가, 세퍼레이터 (20c) 를 개재하여 서로 중첩되어 있다.
정극 시트 (20a) 는, 정극 집전박 (20a1) 과, 정극 활물질층 (20a2) 을 갖고 있다. 정극 집전박 (20a1) 은, 사각형의 시트이다. 사각형의 정극 집전박 (20a1) 에는, 1 변을 따라 노출부 (20a3) 가 설정되어 있다. 정극 활물질층 (20a2) 은, 노출부 (20a3) 를 제외하고 정극 집전박 (20a1) 에 형성되어 있다. 이 실시형태에서는, 정극 집전박 (20a1) 은, 알루미늄박이다. 정극 활물질층 (20a2) 에는, 정극 활물질이 포함되어 있다. 정극 활물질은, 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지에서는, 리튬 천이 금속 복합 재료와 같이, 충전시에 리튬 이온을 방출하고, 방전시에 리튬 이온을 흡수할 수 있는 재료이다. 정극 활물질은, 리튬 천이 금속 복합 재료 이외에도 여러 가지 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다.
부극 시트 (20b) 는, 부극 집전박 (20b1) 과, 부극 활물질층 (20b2) 을 갖고 있다. 부극 집전박 (20b1) 은, 사각형의 시트이다. 사각형의 부극 집전박 (20b1) 에는, 1 변을 따라 노출부 (20b3) 가 설정되어 있다. 부극 활물질층 (20b2) 은, 노출부 (20b3) 를 제외하고 부극 집전박 (20b1) 에 형성되어 있다. 이 실시형태에서는, 부극 집전박 (20b1) 은 구리박이다. 부극 활물질층 (20b2) 에는, 부극 활물질이 포함되어 있다. 부극 활물질은, 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지에서는, 천연 흑연과 같이, 충전시에 리튬 이온을 흡장하고, 충전시에 흡장한 리튬 이온을 방전시에 방출할 수 있는 재료이다. 부극 활물질은, 천연 흑연 이외에도 여러 가지 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다.
정극 집전박 (20a1) 및 부극 집전박 (20b1) 의 두께는, 예를 들어, 8 ㎛ ∼ 20 ㎛ 정도이다. 이 실시형태에서는, 정극 활물질층 (20a2) 및 부극 활물질층 (20b2) 의 두께는, 정극 집전박 (20a1) 또는 부극 집전박 (20b1) 의 양면을 합하여, 예를 들어, 20 ㎛ ∼ 200 ㎛ 정도로 하면 된다.
정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 은, 두께 방향에 있어서 세퍼레이터 (20c) 를 개재시켜 교대로 서로 중첩되어 있다. 여기서, 부극 활물질층 (20b2) 의 폭 (b1) 은, 정극 활물질층 (20a2) 의 폭 (a1) 보다 넓고, 세퍼레이터 (20c) 의 폭 (c1) 은, 부극 활물질층 (20b2) 의 폭 (b1) 보다 넓다. 정극 활물질층 (20a2) 은, 부극 활물질층 (20b2) 에 의해 덮이도록 중첩되어 있다. 또한 정극 활물질층 (20a2) 및 부극 활물질층 (20b2) 은, 세퍼레이터 (20c) 에 의해 덮이도록 중첩되어 있다.
복수의 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) (정극 집전박 (20a1) 에 정극 활물질층 (20a2) 이 형성되어 있지 않은 부위) 는, 세퍼레이터 (20c) 의 폭 방향의 편측에 있어서, 각각 비어져 나와 있다. 복수의 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 복수의 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와는 반대측에 있어서, 세퍼레이터 (20c) 로부터 각각 비어져 나와 있다.
정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 이 서로 중첩된 부위로부터 비어져 나온, 복수의 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 정극 집전 단자 (22) 에 용접되어 있다. 복수의 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와는 반대측에 있어서, 복수의 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 부극 집전 단자 (24) 에 용접되어 있다. 도 3 은, 이차 전지 (10) 의 내부 구조를 나타내는 정면도이다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 는, 전류 차단 기구 (40) 를 개재시켜 덮개 (32) 에 장착되어 있다. 도 4 는, 덮개 (32) 의 평면도이다. 도 5 는, 전류 차단 기구 (40) 의 단면도이다. 도 5 의 단면은, 도 4 의 V-V 단면이다. 도 6 은, 정극 집전 단자 (22) 를 나타내는 사시도이다. 도 7 은, 정극 집전 단자 (22) 가 전류 차단 기구 (40) 의 어셈블리에 장착된 상태를 나타내는 사시도이다. 도 8 은, 전류 차단 기구 (40) 가 장착된 정극 집전 단자 (22) 를 내부측에서 본 사시도이다. 도 9 는, 부극 집전 단자 (24) 를 나타내는 사시도이다.
전류 차단 기구 (40) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 반전판 (41) 과, 접속 부재 (42) 와, 개스킷 (43) 과, 홀더 부재 (44) 와, 인슐레이터 (45) 를 구비하고 있다. 덮개 (32) 에는, 전류 차단 기구 (40) 가 장착되는 위치에 장착공 (32a) 이 형성되어 있다. 개스킷 (43) 은, 절연성을 갖는 통상의 부재이고, 덮개 (32) 의 장착공 (32a) 에 기밀하게 장착되어 있다. 덮개 (32) 의 내측면에는, 개스킷 (43) 의 둘레에 홀더 부재 (44) 가 장착되어 있다. 홀더 부재 (44) 는, 몸체부 (44a) 와, 내측 플랜지 (44b) 와, 코킹부 (44c) 를 구비하고 있다. 몸체부 (44a) 는, 대략 원통상의 부위이다. 몸체부 (44a) 의 일단에는 내측 플랜지 (44b) 가 형성되어 있다. 내측 플랜지 (44b) 는, 몸체부 (44a) 의 일단에 있어서 내경측으로 돌출되어 있다. 내측 플랜지 (44b) 는, 개스킷 (43) 의 둘레에 있어서, 덮개 (32) 의 내측면에 맞닿아 있다. 몸체부 (44a) 는, 덮개 (32) 의 내측으로부터 돌출되어 있다. 코킹부 (44c) 는, 몸체부 (44a) 의 타단에 형성되어 있고, 정극 집전 단자 (22) 에 장착되는 부위이다.
접속 부재 (42) 는, 통상의 부재이고, 축부 (42a) 와, 원판부 (42b) 와, 둘레 가장자리부 (42c) 와, 외측 플랜지부 (42d) 를 구비하고 있다. 축부 (42a) 는, 개스킷 (43) 에 장착되는 부위이다. 축부 (42a) 의 일단은, 개스킷 (43) 을 개재시켜 덮개 (32) 의 내측으로 연장되어 있다. 축부 (42a) 의 일단에는, 원판부 (42b) 가 형성되어 있다. 원판부 (42b) 는, 덮개 (32) 의 내측에 있어서, 개스킷 (43) 과 홀더 부재 (44) 의 내측 플랜지 (44b) 를 개재시켜, 축부 (42a) 의 외경 방향을 따라 연장되어 있다. 둘레 가장자리부 (42c) 는, 원판부 (42b) 의 외주 가장자리에 있어서 덮개 (32) 로부터 떨어지는 방향으로 연장된 통상의 부위이다. 반전판 (41) 은, 중앙에 평탄부 (41a) 를 가짐과 함께, 중앙을 향하여 서서히 패인 대략 원추상의 박판 부재이다. 반전판 (41) 의 외주 가장자리 (41b) 는, 둘레 가장자리부 (42c) 의 선단부에 용접되어 있다.
인슐레이터 (45) 는, 절연성을 갖는 수지제의 부재이다. 인슐레이터 (45) 는, 삽입 통과공 (45a) 과, 대좌부 (45b) 를 갖고 있다. 삽입 통과공 (45a) 은, 접속 부재 (42) 의 축부 (42a) 에 삽입 통과하는 구멍이다. 대좌부 (45b) 는, 외부 단자 (51) 를 소정의 위치에 배치하기 위한 패임부이다. 인슐레이터 (45) 는, 삽입 통과공 (45a) 에 접속 부재 (42) 의 축부 (42a) 를 삽입 통과시키고, 덮개 (32) 의 외측에 배치되어 있다. 인슐레이터 (45) 의 표면에는, 대좌부 (45b) 가 형성되어 있다. 외부 단자 (51) 는, 접속 부재 (42) 의 축부 (42a) 에 장착되는 장착공 (51a) 이 형성되어 있다. 외부 단자 (51) 는, 접속 부재 (42) 의 축부 (42a) 에 장착되고, 또한 인슐레이터 (45) 의 대좌부 (45b) 에 배치되어 있다. 축부 (42a) 의 선단에는, 외측 플랜지부 (42d) 가 형성되어 있다. 외측 플랜지부 (42d) 는, 축부 (42a) 의 선단이 확대되어, 인슐레이터 (45) 의 대좌부 (45b) 에 배치된 외부 단자 (51) 의 장착공 (51a) 의 둘레에 코킹된 부위이다.
정극 집전 단자 (22) 는, 도 3 및 도 6 에 나타내는 바와 같이, 기판부 (22a) 와, 집전판부 (22b) 를 구비하고 있다. 이 실시형태에서는, 기판부 (22a) 는, 평판상의 부위이고, 중앙부에 박육부 (22a1) 가 형성되어 있다. 정극 집전 단자 (22) 의 기판부 (22a) 의 네 귀퉁이에는, 전류 차단 기구 (40) 를 장착하기 위한 장착공 (22a2) 이 형성되어 있다. 박육부 (22a1) 에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 전류 차단 기구 (40) 의 반전판 (41) 의 중앙부가 용접된다. 또, 장착공 (22a2) 은, 전류 차단 기구 (40) 의 홀더 부재 (44) 의 코킹부 (44c) 에 장착된다. 집전판부 (22b) 는, 기판부 (22a) 로부터 연속하고, 기판부 (22a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되어 있다.
이 실시형태에서는, 집전판부 (22b) 는, 평판상이다. 집전판부 (22b) 에는, 집전판부 (22b) 의 선단으로부터 기판부 (22a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되도록 복수의 슬릿 (22c) 이 형성되어 있다. 슬릿 (22c) 의 갯수는, 도 6 에 나타내는 예에서는 3 개이다. 슬릿 (22c) 의 갯수는, 이 실시형태에 한정되지 않고, 2 개 이상 형성되어 있으면 된다. 여기서, 정극 집전 단자 (22) 의 기판부 (22a) 는, 적절히 제 1 기판부라고 칭해진다. 정극 집전 단자 (22) 의 집전판부 (22b) 는, 적절히 제 2 집전판부라고 칭해진다.
복수의 슬릿 (22c) 은, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 각각 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 가 묶여 삽입된다. 이 때문에, 복수의 슬릿 (22c) 의 폭 (간극) 은, 묶인 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 가 삽입될 수 있도록, 각각 필요한 폭으로 설정되어 있으면 된다.
복수의 슬릿 (22c) 은, 각각 집전판부 (22b) 의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿 (22c) 의 폭 (간극) 이 넓어져 있다. 이 실시형태에서는, 슬릿 (22c) 의 선단은, 서서히 확대되어 있다. 예를 들어, 집전판부 (22b) 의 선단부에 있어서, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리는 45°이상 70°이하 정도의 각도 α 로 확대되어 있으면 된다.
이 실시형태에서는, 기판부 (22a) 와 집전판부 (22b) 사이는, R 를 붙여 절곡되어 있다. 복수의 슬릿 (22c) 은, 각각 기판부 (22a) 와 집전판부 (22b) 사이의, 이러한 R 부 (22d) 에 이를 때까지 연속하여 형성되어 있다. 또한, 이 실시형태에서는, 복수의 슬릿 (22c) 은, 각각 기판부 (22a) 까지 이르고 있다.
복수의 슬릿 (22c) 의 가장자리에는, 적당한 위치에 절결 (22c1) 이 형성되어 있다. 이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 의 복수의 슬릿 (22c) 에는, 모든 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리에, 절결 (22c1) 이 형성되어 있다. 절결 (22c1) 은, R 부 (22d) 로부터 연장된 집전판부 (22b) 의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 (22d) 사이에 형성되어 있다. 절결 (22c1) 은, 바람직하게는 예를 들어, 집전판부 (22b) 의 외측면에 있어서의 집전판부 (22b) 의 길이 방향에 있어서 R 부 (22d) 측의 기단으로부터 20 ㎜ 의 범위 내에 형성되어 있으면 된다. 절결 (22c1) 은, 예를 들어, 슬릿 (22c) 이 연장되는 방향 (환언하면, 기판부 (22a) 로부터 연장된 집전판부 (22b) 의 길이 방향) 에 직교하는 방향으로 형성된 절입이면 된다. 절결 (22c1) 의 형상은 특별히 한정되지 않는다. 절결 (22c1) 은, 예를 들어, 슬릿 (22c) 의 가장자리를 반원상으로 절결한 것이어도 되고, V 자로 절결한 것이어도 된다. 슬릿 (22c) 의 가장자리가 절결 (22c1) 에 의해 절결된 폭은, 예를 들어, 집전판부 (22b) 의 두께와 동일한 정도이면 된다.
이 이차 전지 (10) 에서는, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 는, 3 개의 다발로 묶이고, 각각 정극 집전 단자 (22) 의 집전판부 (22b) 에 형성된 슬릿 (22c) 에 장착된다. 구체적으로는, 정극 시트 (20a) 와 부극 시트 (20b) 가 중첩된 전극체 (20) 의 폭 방향의 편측에 있어서, 세퍼레이터 (20c) 로부터 비어져 나온 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 에 대하여, 상방으로부터 정극 집전 단자 (22) 는 집전판부 (22b) 의 선단에 가까워져 간다. 그리고, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 는, 집전판부 (22b) 에 형성된 복수 (이 실시형태에서는, 3 개) 의 슬릿 (22c) 에 대해 각각 묶이면서, 슬릿 (22c) 의 선단이 확대된 부분을 따라 슬릿 (22c) 내에 삽입된다.
집전판부 (22b) 에 형성된 복수의 슬릿 (22c) 에 대해 스무스하게 노출부 (20a3) 가 묶이도록, 예를 들어, 정극 시트 (20a) 를 중첩할 때에 적당한 위치에 시트를 끼워 두면 된다. 당해 시트에 의해, 미리 정해진 장 수의 노출부 (20a3) 를 묶으면서 슬릿 (22c) 으로 안내하여, 슬릿 (22c) 에 삽입하면 된다. 도 1 에 나타내는 바와 같이, 슬릿 (22c) 에 노출부 (20a3) 가 장착된 후, 노출부 (20a3) 를 안내하기 위해서 사용된 시트는 빼내면 된다. 또, 정극 집전 단자 (22) 의 슬릿 (22c) 을 노출부 (20a3) 를 향하여 안내하기 전에, 설비에 형성된 파지 핸드 등에 의해, 노출부 (20a3) 를 적당한 다발로 모아 유지해 두어도 된다.
다음으로, 도 1 에 나타내는 바와 같이, 슬릿 (22c) 에 대해 노출부 (20a3) 가 장착된 이후에는, 집전판부 (22b) 의 양측 가장자리 (22b1) 를 끼우도록 프레스하고, 슬릿 (22c) 에 장착된 노출부 (20a3) 를 끼운다. 정극 집전 단자 (22) 의 슬릿 (22c) 의 가장자리에는, 절결 (22c1) 이 형성되어 있다. 집전판부 (22b) 의 양측 가장자리 (22b1) 를 끼우도록 프레스하고, 슬릿 (22c) 에 장착된 노출부 (20a3) 를 끼울 때에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리가 절결 (22c1) 을 기점으로 변형된다.
이 때문에, 슬릿 (22c) 에 장착된 노출부 (20a3) 를 끼우는 데에 필요로 하는 프레스 하중이 작아진다. 또, 슬릿 (22c) 에 장착된 노출부 (20a3) 를 끼울 때에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리가 절결 (22c1) 을 기점으로 형성되기 때문에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리가 슬릿 (22c) 에 장착된 노출부 (20a3) 를 따라 변형된다. 이 때문에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리와 노출부 (20a3) 에 발생하는 간극이 작아진다. 또한, 이 실시형태에서는, 절결 (22c1) 은, R 부 (22d) 로부터 연장된 집전판부 (22b) 의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 (22d) 사이에 형성되어 있다. 이 때문에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리는, 기판부 (22a) 에 가까운 측에서 변형된다. 이 때문에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리는, 노출부 (20a3) 에 충분히 밀착된 부위가 형성된다.
이와 같이 슬릿 (22c) 과 노출부 (20a3) 의 간극이 작아진다. 이 상태에서, 슬릿 (22c) 및 슬릿 (22c) 에 끼워진 노출부 (20a3) 에 레이저 (L) 를 맞혀, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 집전판부 (22b) 를 레이저 용접한다. 이로써, 정극 시트 (20a) 와 정극 집전 단자 (22) 를 충분한 강도로 용접할 수 있다.
슬릿 (22c) 에 장착된 노출부 (20a3) 가 끼워질 때에, 슬릿 (22c) 의 양측의 가장자리는 절결 (22c1) 을 기점으로 변형된다. 집전판부 (22b) 에 발생하는 변형은, 이러한 절결 (22c1) 을 기점으로 하므로, 기판부 (22a) 에 발생하는 뒤틀림이 작다. 예를 들어, 집전판부 (22b) 의 양측 가장자리 (22b1) 를 끼우도록 프레스됨으로써, 기판부 (22a) 를 외측으로 휘게 하는 힘이 작용한다. 이와 같은 힘에 대하여, 기판부 (22a) 가 외측으로 휘는 변형이 작게 억제된다.
도 3 에 나타내는 바와 같이, 정극 집전 단자 (22) 의 기판부 (22a) 에는, 전류 차단 기구 (40) 가 형성될 수 있다. 전류 차단 기구 (40) 는, 기판부 (22a) 의 중앙부에 박육부 (22a1) 가 형성되어 있고, 반전판 (41) 이 용접되어 있다. 기판부 (22a) 에 뒤틀림이 발생하기 어렵기 때문에, 박육부 (22a1) 에 용접된 반전판 (41) 의 동작에도 문제는 발생하기 어렵다.
부극 집전 단자 (24) 는, 도 3 및 도 4 에 나타내는 바와 같이, 기판부 (24a) 와 집전판부 (24b) 를 구비하고 있다. 집전판부 (24b) 는, 기판부 (24a) 로부터 연속하고, 기판부 (24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되어 있다. 이 실시형태에서는, 기판부 (24a) 에는, 전지 케이스 (30) 의 밖으로 돌출되는 돌기 (24a1) 가 형성되어 있다. 돌기 (24a1) 는 외부 단자 (53) 에 접속되는 부위이다.
이 실시형태에서는, 집전판부 (24b) 는 평판상이다. 그리고, 도 9 에 나타내는 바와 같이, 집전판부 (24b) 에는, 집전판부 (24b) 의 선단으로부터 기판부 (24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되도록 복수의 슬릿 (24c) 이 형성되어 있다. 그리고, 모든 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리에 절결 (24c1) 이 형성되어 있다.
부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 집전판부 (24b) 에 형성된 슬릿 (24c) 에 대하여, 각각 묶여 장착되어 있다. 슬릿 (24c) 에 대해 노출부 (20b3) 가 장착된 후에는, 집전판부 (24b) 의 양측 가장자리 (24b1) 를 끼우도록 프레스하고, 슬릿 (24c) 에 장착된 노출부 (20b3) 를 끼운다. 부극 집전 단자 (24) 의 슬릿 (24c) 에는, 절결 (24c1) 이 형성되어 있다. 집전판부 (24b) 의 양측 가장자리 (24b1) 를 끼우도록 프레스하고, 슬릿 (24c) 에 장착된 노출부 (20b3) 를 끼울 때에, 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리가 절결 (24c1) 을 기점으로 변형된다. 이 때문에, 슬릿 (24c) 에 장착된 노출부 (20b3) 를 끼우는 데에 필요로 하는 프레스 하중이 작아진다.
또, 슬릿 (24c) 에 장착된 노출부 (20b3) 를 끼울 때에, 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리가 절결 (24c1) 을 기점으로 변형되므로, 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리가 슬릿 (24c) 에 장착된 노출부 (20b3) 를 따라 변형된다. 이 때문에, 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리와 노출부 (20b3) 에 발생하는 간극이 작아진다. 또한, 이 실시형태에서는, 절결 (24c1) 은, R 부 (24d) 로부터 연장된 기판부 (24a) 의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 (24d) 사이에 형성되어 있다. 이 때문에, 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리는, 기판부 (24a) 에 가까운 측에서 변형된다. 이 때문에, 슬릿 (24c) 의 양측의 가장자리는, 노출부 (20b3) 에 충분히 밀착된 부위가 형성된다.
또, 집전판부 (24b) 의 양측 가장자리 (24b1) 를 끼우도록 프레스하고, 슬릿 (24c) 에 장착된 노출부 (20b3) 를 끼울 때에, 기판부 (24a) 에 발생하는 변형이 작게 억제된다. 도 3 에 나타내는 바와 같이, 부극 집전 단자 (24) 는, 개스킷 (46) 과 인슐레이터 (47) 를 개재하여 덮개 (32) 에 장착되어 있고, 또한 외부 단자 (53) 에 접속되어 있다. 덮개 (32) 에는, 부극 집전 단자 (24) 가 장착되는 위치에 장착공 (도시 생략) 이 형성되어 있다. 개스킷 (46) 은, 덮개 (32) 의 내측면 및 장착공의 둘레에 장착되어 있다. 부극 집전 단자 (24) 는, 개스킷 (46) 을 개재시켜, 덮개 (32) 의 내측으로부터 기판부 (24a) 에 형성된 돌기 (24a1) 를 덮개 (32) 의 장착공에 장착한다. 인슐레이터 (47) 및 외부 단자 (53) 는, 돌기 (24a1) 가 삽입 통과되는 삽입 통과공 (도시 생략) 을 갖고 있다. 덮개 (32) 의 외측으로 돌출된 돌기 (24a1) 에 인슐레이터 (47) 및 인슐레이터 (47) 에 장착된 외부 단자 (53) 의 삽입 통과공을 삽입 통과하고, 인슐레이터 (47) 및 외부 단자 (53) 를 장착한다. 그리고, 돌기 (24a1) 의 선단을 확대하여 외부 단자 (53) 의 삽입 통과공의 둘레에 코킹한다.
부극 집전 단자 (24) 는, 슬릿 (24c) 에 절결 (24c1) 이 형성되어 있으므로, 기판부 (24a) 에 발생하는 변형이 작게 억제된다. 이 때문에, 부극 집전 단자 (24) 와, 개스킷 (46) 과, 덮개 (32) 와의 사이에 간극이 발생하기 어렵고, 기밀성을 확보하는 관점에 있어서, 문제가 발생하기 어렵다.
노출부 (20b3) 는, 슬릿 (24c) 에 끼워진 상태에서 레이저 용접되고, 부극 집전 단자 (24) 에 접속되어 있다. 이로써, 부극 시트 (20b) 와 부극 집전 단자 (24) 가 용접되어 있다. 여기서, 부극 집전 단자 (24) 의 기판부 (24a) 는, 정극 집전 단자 (22) 의 기판부 (22a) 와 구별하기 위해서 적절히 제 2 기판부라고 칭해진다. 부극 집전 단자 (24) 의 집전판부 (24b) 는, 정극 집전 단자 (22) 의 집전판부 (22b) 와 구별하기 위해서 적절히 제 2 집전판부라고 칭해진다.
이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 의 집전판부 (22b, 24b) 의 구조는 대체로 동일하다. 또, 부극 집전 단자 (24) 의 집전판부 (24b) 에 형성된 슬릿 (24c) 에 대하여, 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 를 장착하고, 용접하는 공정도, 정극 집전 단자 (22) 와 동일하다. 이들에 대하여, 중복되는 설명을 생략한다.
여기서 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 는, 예를 들어, 금속제의 판재를, 프레스 가공에 의해, 기판부 (22a, 24a) 및 집전판부 (22b, 24b) 에 따른 소정 형상으로 타발 (打拔) 하고, 복수의 슬릿 (22c, 24c) 에 따른 슬릿을 형성하고, 그 후, 절곡하여 형성하면 된다. 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 에는, 각각 전지 반응 중의 필요한 전위에 견딜 수 있는 재료가 선택되면 된다. 정극 집전 단자 (22) 는, 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이면 된다. 부극 집전 단자 (24) 는, 예를 들어, 구리 또는 구리 합금제이면 된다. 또, 정극 집전 단자 (22) 의 기판부 (22a) 와 집전판부 (22b), 및, 부극 집전 단자 (24) 의 기판부 (24a) 와 집전판부 (24b) 는, 각각 판상인데, 각각 필요한 두께를 갖고 있으면 된다.
도 3 은, 전극체 (20) 에 장착된 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 를 도시한 정면도이다. 이 이차 전지 (10) 에 의하면, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 는, 각각 판상의 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 로 구성되어 있다. 그리고, 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 는, 대체로 직각으로 절곡되어 있고, 전극체 (20) 의 모서리부에 맞춰 배치되어 있다. 이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 가, 각각 판상이고, 배치되는 영역의 공간 절약화가 도모되고 있다.
전극체 (20), 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 는, 개스킷이나 절연 필름을 개재시켜 전지 케이스 내에 배치된다. 전지 케이스 (30) 중에서, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 를 컴팩트하게 배치할 수 있으므로, 전극체 (20) 를 크게 할 수 있다. 특히, 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 이 중첩되는 면적을 넓게 할 수 있다. 요컨대, 전지 반응에 기여하는 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 의 유효 면적을 넓게 확보할 수 있다. 이로써, 동체적의 이차 전지이면, 이차 전지의 전지 용량을 크게 할 수 있다. 요컨대, 이차 전지의 고용량화, 에너지의 고밀도화가 도모된다.
이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 의 집전판부 (22b, 24b) 에 형성된 복수의 슬릿 (22c, 24c) 은, 각각 집전판부 (22b, 24b) 의 선단부에 있어서, 선단측만큼 슬릿 (22c, 24c) 의 폭이 넓어져 있다. 이 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 는, 상기 서술한 바와 같이, 전극체 (20) 의 상방으로부터 집전판부 (22b, 24b) 를 가까이 하여, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 를 슬릿 (22c, 24c) 에 각각 삽입할 수 있다. 여기서, 전극체 (20) 의 상방은, 환언하면, 전극체 (20) 에 기판부 (22a, 24a) 가 대향하도록 배치되는 측 (더욱 환언하면, 이 실시형태에서는, 덮개 (32) 에 대향하는 측) 이다.
정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 나 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 얇은 시트의 다발이고, 시트의 길이 방향 (세퍼레이터 (20c) 로부터 비어져 나온 방향) 으로 밀리면 구부러지기 쉽다. 이에 대하여, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 시트의 길이 방향과는 직교하는 측의 가장자리로부터, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 의 슬릿에 삽입된다. 이 때문에, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 의 슬릿에 삽입될 때에 구부러지기 어렵다. 또한 이 실시형태에서는, 슬릿 (22c, 24c) 은, 각각 집전판부 (22b, 24b) 의 선단부에 있어서, 선단측만큼 슬릿 (22c, 24c) 의 폭이 넓어져 있으므로, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 가 삽입될 때의 취급이 용이하다.
또, 이 실시형태에서는, 집전판부 (22b, 24b) 는, 각각 평판상이다. 이 때문에, 슬릿 (22c, 24c) 이 삽입되는 방향에 대해 직선상이고, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 가 스무스하게 삽입되기 쉽다. 또, 집전판부 (22b, 24b) 를, 전극체 (20) 의 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 이 중첩되는 부위에 가깝게 할 수 있다. 이것은, 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 이 중첩되는 면적을 넓게 하는 것에 기여한다. 요컨대, 전지 반응에 기여하는 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 의 유효 면적을 넓게 확보할 수 있다. 이로써, 이차 전지의 전지 용량을 크게 할 수 있다.
또, 이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 의 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 는 구부러져 연속하고 있다. 집전판부 (22b, 24b) 에 형성된 복수의 슬릿 (22c, 24c) 은, 각각 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 사이의 R 부 (22d, 24d) 에 이르고 있다. 상기 서술한 바와 같이, 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 는, 집전판부 (22b, 24b) 에 형성된 복수의 슬릿 (22c, 24c) 에 각각 삽입된다.
그 후, 집전판부 (22b, 24b) 의 양측 가장자리 (22b1, 24b1) 를 끼우도록 프레스하고, 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리에 의해, 노출부 (20a3, 20b3) 를 끼운다. 이 때, 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리에 절결 (22c1, 24c1) 이 형성되어 있다. 이 때문에, 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리는, 절결 (22c1, 24c1) 을 기점으로 하여 변형된다. 이 때문에, 슬릿 (22c, 24c) 과 노출부 (20a3, 20b3) 의 간극이 작아진다. 또, 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리는, 절결 (22c1, 24c1) 을 기점으로 하여 변형된다. 이 때문에, 변형에 수반하는 뒤틀림이, 기판부 (22a, 24a) 에까지 미치기 어렵다. 이 결과, 이러한 절결 (22c1, 24c1) 이 형성되어 있지 않은 경우에 비하여, 기판부 (22a, 24a) 에 발생하는 뒤틀림은 작아진다.
이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 의 기판부 (22a) 에는, 도 5 에 나타내는 바와 같이, 전류 차단 기구 (40) 의 각 부재가 장착된다. 상기 서술한 바와 같이 집전판부 (22b) 의 슬릿 (22c) 의 가장자리에 절결 (22c1) 이 형성되어 있음으로써, 기판부 (22a) 에 발생하는 뒤틀림이 작다. 이 때문에, 기판부 (22a) 는 대체로 평탄한 상태로 유지된다. 이 때문에, 기판부 (22a) 에 장착되는 전류 차단 기구 (40) 에 문제가 발생하기 어렵다. 또, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 부극 집전 단자 (24) 에 대해서도, 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 를 끼울 때에 기판부 (24a) 에 발생하는 뒤틀림이 작다. 부극 집전 단자 (24) 의 기판부 (24a) 는, 개스킷 (46) 을 개재하여 덮개 (32) 에 장착된다. 상기 서술한 바와 같이 집전판부 (24b) 의 슬릿 (24c) 의 가장자리에 절결 (24c1) 이 형성되어 있음으로써, 부극 집전 단자 (24) 의 기판부 (24a) 에 발생하는 뒤틀림이 작다. 이 때문에, 부극 집전 단자 (24) 가 덮개 (32) 에 장착될 때에, 덮개 (32) 와 개스킷 (46) 과 부극 집전 단자 (24) 의 장착 부분에 간극이 발생하기 어려워, 문제가 일어나기 어렵다.
또, 복수의 슬릿 (22c, 24c) 은, 각각 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 사이의 R 부 (22d, 24d) 에 이르러 있으므로, 노출부 (20a3, 20b3) 가, 슬릿 (22c, 24c) 에 대해 깊게 장착된다. 이 때문에, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 의 기판부 (22a, 24a) 를 전극체 (20) 에 가깝게 하여 배치할 수 있다. 이 때문에, 전지 케이스 (30) 중에서, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 를 컴팩트하게 배치할 수 있으므로, 전극체 (20) 를 크게 할 수 있다. 특히, 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 이 중첩되는 면적을 넓게 할 수 있고, 전지 용량을 크게 할 수 있다. 또, 레이저 용접에 있어서, 레이저 광이 전극체 (20) 의 내측으로 누출되기 어렵고, 적절히 레이저 용접된다. 이로써, 정극 집전 단자 (22) 와 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 의 용접 품질 및, 부극 집전 단자 (24) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 의 용접 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 정극 집전 단자 (22) 와 정극 시트 (20a) 의 노출부 (20a3) 의 용접, 및 부극 집전 단자 (24) 와 부극 시트 (20b) 의 노출부 (20b3) 의 용접은, 각각 레이저 용접에 한정되지 않고, 적당한 용접 방법이 채용될 수 있다.
또한, 이 실시형태에서는, 집전판부 (22b, 24b) 의 복수의 슬릿 (22c, 24c) 은, 각각 기판부 (22a, 24a) 에 이르고 있다 (도 2 참조). 이 때문에, 보다 작은 힘으로 집전판부 (22b, 24b) 를 변형시킬 수 있다. 그리고, 슬릿 (22c, 24c) 의 내측면과 노출부 (20a3, 20b3) 의 간극을 보다 작게 할 수 있다.
이 실시형태에서는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 집전판부 (22b, 24b) 의 복수의 슬릿 (22c, 24c) 은, 각각 기판부 (22a, 24a) 에 이르고 있는 형태를 예시하고 있다. 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 는, 이러한 형태에 한정되지 않는다. 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 는, 각각 판상의 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 로 구성되어 있다. 그리고, 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 는, 절곡되어 있고, 전극체 (20) 의 모서리부의 직교하는 한 변을 따라 배치되어 있다. 이러한 형태에 있어서, 전지 반응에 기여하는 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 의 유효 면적을 넓게 확보한다는 관점에서는, 슬릿 (22c, 24c) 은, 집전판부 (22b, 24b) 에 있는 정도의 깊이 (폭) 로 형성되어 있으면 된다. 이로써, 전지 케이스 (30) 내의 정극 활물질층 (20a2) 과 부극 활물질층 (20b2) 이 중첩되는 면적을 넓게 할 수 있고, 동일한 체적의 전지 케이스 (30) 를 사용한 경우라도 전지 용량을 크게 할 수 있다. 요컨대, 이차 전지 (10) 의 에너지 밀도를 고밀도로 할 수 있다. 이러한 관점에 있어서, 슬릿 (22c, 24c) 은, R 부 (22d, 24d) 또는 기판부 (22a, 24a) 에 이르고 있지 않아도 된다.
이 실시형태에서는, 집전판부 (22b, 24b) 의 모든 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리에 각각 절결 (22c1, 24c1) 이 형성되어 있다. 절결 (22c1, 24c1) 은, 집전판부 (22b, 24b) 의 복수의 슬릿 (22c, 24c) 중, 일부의 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리에 형성되어 있으면 된다. 요컨대, 절결 (22c1, 24c1) 은, 모든 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리에 각각 형성되어 있을 필요는 없다. 또한, 바람직한 한 형태로서, 절결 (22c1, 24c1) 은 집전판부 (22b, 24b) 의 모든 슬릿 (22c, 24c) 의 적어도 어느 가장자리에 각각 형성되어 있으면 된다. 또, 보다 바람직하게는 절결 (22c1, 24c1) 은, 집전판부 (22b, 24b) 의 모든 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리에 각각 형성되어 있으면 된다.
또, 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리에 더하여, 혹은, 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리 대신에, 집전판부 (22b, 24b) 의 기판부 (22a, 24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 (22b1, 24b1) 에 절결이 형성되어 있어도 된다. 집전판부 (22b, 24b) 의 기판부 (22a, 24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 (22b1, 24b1) 에 절결이 형성되어 있는 경우도, 보다 작은 힘으로 집전판부 (22b, 24b) 를 변형시킬 수 있다. 그리고, 슬릿 (22c, 24c) 의 내측면과 노출부 (20a3, 20b3) 의 간극을 보다 작게 할 수 있다. 이와 같이, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 의 복수의 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리, 및, 집전판부 (22b, 24b) 의 기판부 (22a, 24a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 (22b1, 24b1) 중, 적어도 1 개의 가장자리에 절결이 형성되어 있으면 된다. 이로써, 작은 힘으로 집전판부 (22b, 24b) 를 변형시킬 수 있고, 슬릿 (22c, 24c) 의 내측면과 노출부 (20a3, 20b3) 의 간극을 보다 작게 할 수 있다. 가장자리 (22b1, 24b1) 에는, 복수의 절결이 형성되어 있어도 된다. 또, 가장자리 (22b1, 24b1) 에 형성되는 절결은, 예를 들어, 집전판부 (22b, 24b) 의 길이 방향의 중간 위치와 R 부 (22d, 24d) 사이에 형성되어 있으면 된다.
이하, 정극 집전 단자 (22) 의 예로, 절결 (22c1) 이 형성되는 위치에 대하여, 변형예를 예시한다. 도 10 ∼ 16 은, 정극 집전 단자 (22) 에 대하여, 여러 가지의 변형예를 나타내는 사시도이다.
정극 집전 단자 (22) 는, 집전판부 (22b) 에 형성된 복수의 슬릿 (22c) 중, 1 부의 슬릿 (22c) 의 가장자리에는, 절결 (22c1) 이 형성되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 도 10 에 나타나는 형태에서는, 집전판부 (22b) 에 형성된 3 개의 슬릿 (22c) 중, 한 가운데의 슬릿 (22c) 의 좌측의 가장자리에는, 절결 (22c1) 이 형성되어 있지 않다.
정극 집전 단자 (22) 는, 집전판부 (22b) 에 형성된 복수의 슬릿 (22c) 이 형성되는 위치는, 적절히 조정될 수 있다. 예를 들어, 도 11 에 나타난 형태에서는, 집전판부 (22b) 에 형성된 3 개의 슬릿 (22c) 중, 한 가운데의 슬릿 (22c) 의 가장자리에 절결 (22c1) 이 형성된 위치보다, 양측의 슬릿 (22c) 의 가장자리에 절결 (22c1) 이 형성된 위치는, R 부 (22d) 에 가깝다. 또, 예를 들어, 도 12 에 나타난 형태에서는, 집전판부 (22b) 에 형성된 3 개의 슬릿 (22c) 중, 양측의 슬릿 (22c) 의 가장자리에는, 복수 (2 개) 의 절결 (22c1) 이 형성되어 있다.
또, 도 13 에 나타난 형태에서는, 집전판부 (22b) 에 형성된 3 개의 슬릿 (22c) 은, 각각 기판부 (22a) 에 있어서, 전류 차단 기구 (40) 에 간섭하지 않는 위치까지 연장되어 있다. 그리고, 각 슬릿 (22c) 에는, 각각 기판부 (22a) 에 절결 (22c1) 이 형성되어 있다. 도 14 에 나타난 형태에서는, 집전판부 (22b) 에 형성된 3 개의 슬릿 (22c) 은, 각각 R 부 (22d) 에 도달하고 있지 않다. 그 이외의 점에서, 도 12 에 나타난 형태와 동일하다. 또한 도 15 에 나타난 형태에서는, 슬릿 (22c) 의 가장자리에 더하여, 집전판부 (22b) 의 기판부 (22a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 (22b1) 에 절결 (22b2) 이 형성되어 있다. 도 16 에 나타난 형태에서는, 슬릿 (22c) 의 가장자리에는 절결은 형성되어 있지 않지만, 집전판부 (22b) 의 기판부 (22a) 에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 (22b1) 에 절결 (22b2) 이 형성되어 있다. 이와 같이, 절결은, 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리 및 집전판부 (22b, 24b) 의 가장자리 (22b1, 24b1) 중 적어도 1 개의 가장자리에 형성되어 있으면 된다. 절결의 형상이나, 가장자리에 절결이 형성되는 위치나 수 등은, 도면에 나타난 실시형태에 한정되지 않고 적절히 변경될 수 있다. 이와 같이 여러 가지 변형예를 예시하고 있는데, 본원에서 제안되는 집전 단자의 구성은, 이러한 형태에 한정되지 않는다. 각 변형예에서 나타난 구성은, 적절히 조합될 수 있다.
이와 같이 집전판부 (22b, 24b) 의 양측 가장자리 (22b1, 24b1) 를 끼우도록 프레스했을 때에, 슬릿 (22c, 24c) 의 양측의 가장자리에 의해, 노출부 (20a3, 20b3) 가 적절히 끼워지면 된다. 또, 집전판부 (22b, 24b) 의 변형에 수반하여 기판부 (22a, 24a) 에 발생하는 뒤틀림이 작게 억제되면 된다. 이러한 관점에 있어서, 집전판부 (22b, 24b) 의 복수의 슬릿 (22c, 24c) 중, 적당한 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리의 적당한 위치에 절결 (22c1, 24c1) 이 형성되어 있으면 된다. 이러한 관점에 있어서, 예를 들어, 절결 (22c1) 은, 정극 집전 단자 (22) 의 복수의 슬릿 (22c) 중 적어도 1 개의 슬릿의 가장자리에 형성되어 있으면 된다. 또, 절결 (24c1) 은, 부극 집전 단자 (24) 의 복수의 슬릿 (24c) 중 적어도 1 개의 슬릿의 가장자리에 형성되어 있으면 된다. 이 경우, 슬릿 (22c, 24c) 의 가장자리에 절결 (22c1, 24c1) 이 형성되어 있지 않은 경우에 비하여, 집전판부 (22b, 24b) 의 변형에 수반하는 기판부 (22a, 24a) 에 발생하는 뒤틀림을 작게 억제할 수 있다.
또, 도 1 에 나타내는 예에서는, 전류 차단 기구 (40) 가 정극 집전 단자 (22) 에 장착되어 있지만, 전류 차단 기구 (40) 는, 정극 집전 단자 (22) 와 부극 집전 단자 (24) 중 적어도 어느 일방에 형성되어 있으면 된다. 이 때문에, 전류 차단 기구 (40) 는, 부극 집전 단자 (24) 에 장착되어 있어도 된다. 또, 이차 전지 (10) 는, 전류 차단 기구 (40) 가 없어도 된다.
또, 이 실시형태에서는, 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 는, 한 장의 판을 프레스 가공한 것을 예시하였다. 이 경우, 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 는 구부러져 연속하고 있다. 정극 집전 단자 (22) 및 부극 집전 단자 (24) 는, 이러한 형태에 한정되지 않는다. 예를 들어, 기판부 (22a, 24a) 와 집전판부 (22b, 24b) 는, 각각 평판을 용접한 것이어도 된다.
이상, 여기서 제안되는 이차 전지 및 집전 단자에 대하여, 여러 가지 설명하였다. 특별히 언급되지 않는 한에 있어서, 여기서 예시한 이차 전지 및 집전 단자의 실시형태 등은, 본 발명을 한정하지 않는다.
10 : 이차 전지
20 : 전극체
20a : 정극 시트
20a : 노출부
20a1 : 정극 집전박
20a2 : 정극 활물질층
20a3 : 노출부
20b : 부극 시트
20b1 : 부극 집전박
20b2 : 부극 활물질층
20b3 : 노출부
20c : 세퍼레이터
22 : 정극 집전 단자
22a : 기판부
22a1 : 박육부
22a2 : 장착공
22b : 집전판부
22b1 : 양측 가장자리
22b2 : 절결
22c : 슬릿
22c1 : 절결
22d : R 부
24 : 부극 집전 단자
24a : 기판부
24a1 : 돌기
24b : 집전판부
24b1 : 양측 가장자리
24c : 슬릿
24c1 : 절결
24d : R 부
30 : 전지 케이스
32 : 덮개
32a : 장착공
34 : 케이스 본체
40 : 전류 차단 기구
41 : 반전판
41a : 평탄부
41b : 외주 가장자리
42 : 접속 부재
42a : 축부
42b : 원판부
42c : 둘레 가장자리부
42d : 외측 플랜지부
43 : 개스킷
44 : 홀더 부재
44a : 몸체부
44b : 내측 플랜지
44c : 코킹부
45 : 인슐레이터
45a : 삽입 통과공
45b : 대좌부
46 : 개스킷
47 : 인슐레이터
51 : 외부 단자
51a : 장착공
53 : 외부 단자
L : 레이저

Claims (12)

  1. 복수의 정극 시트와,
    복수의 부극 시트와,
    정극 집전 단자와,
    부극 집전 단자를 구비하고,
    상기 정극 시트는,
    사각형의 정극 집전박과,
    상기 사각형의 정극 집전박에 1 변을 따라 설정된 노출부를 제외하고 상기 정극 집전박에 형성된 정극 활물질층을 갖고,
    상기 부극 시트는,
    사각형의 부극 집전박과,
    상기 사각형의 부극 집전박에 1 변을 따라 설정된 노출부를 제외하고 상기 부극 집전박에 형성된 부극 활물질층을 갖고,
    상기 정극 활물질층과 상기 부극 활물질층은,
    두께 방향에 있어서 세퍼레이터를 개재시켜 교대로 서로 중첩되고,
    상기 복수의 정극 시트의 상기 노출부는,
    상기 세퍼레이터의 폭 방향의 편측으로 비어져 나와 있고,
    상기 복수의 부극 시트의 상기 노출부는,
    상기 복수의 정극 시트의 상기 노출부와는 반대측에 있어서, 상기 세퍼레이터로부터 비어져 나와 있고,
    상기 정극 집전 단자는,
    상기 복수의 정극 시트의 노출부에 직교하는 면을 따라 연장된 제 1 집전판부와,
    상기 제 1 집전판부로부터 연속하고, 상기 복수의 정극 시트의 노출부가 형성된 1 변과 직교하는 1 변을 따라 연장된 제 1 기판부와,
    상기 제 1 집전판부의 선단으로부터 상기 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 형성된 복수의 슬릿과,
    상기 정극 집전 단자의 상기 복수의 슬릿의 가장자리 및 상기 제 1 집전판부의 상기 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에 형성된 절결을 구비하고,
    상기 부극 집전 단자는,
    상기 복수의 부극 시트의 노출부에 직교하는 방향을 따라 연장된 제 2 집전판부와,
    상기 제 2 집전판부로부터 연속하고, 상기 복수의 부극 시트의 노출부가 형성된 1 변과 직교하는 1 변을 따라 연장된 제 2 기판부와,
    상기 제 2 집전판부의 선단으로부터 상기 제 2 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 형성된 복수의 슬릿과,
    상기 부극 집전 단자의 상기 복수의 슬릿의 가장자리 및 상기 제 2 집전판부의 상기 제 2 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에 형성된 절결을 구비하고,
    상기 복수의 정극 시트의 노출부는, 상기 정극 집전 단자의 상기 슬릿 내에 삽입되고, 또한 상기 슬릿의 양측의 가장자리에 끼워져 있고,
    상기 복수의 부극 시트의 노출부는, 상기 부극 집전 단자의 상기 슬릿 내에 삽입되고, 또한 상기 슬릿의 양측의 가장자리에 끼워져 있는, 이차 전지.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 기판부와 상기 제 1 집전판부는 구부려져 연속하고 있고, 상기 제 1 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 1 기판부와 상기 제 1 집전판부 사이의 R 부에 이르고 있고,
    상기 제 2 기판부와 상기 제 2 집전판부는 구부려져 연속하고 있고, 상기 제 2 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 2 기판부와 상기 제 2 집전판부 사이의 R 부에 이르고 있는, 이차 전지.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 집전판부의 상기 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 1 기판부에 이르고 있고,
    상기 제 2 집전판부의 상기 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 2 기판부에 이르고 있는, 이차 전지.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 정극 집전 단자의 상기 절결은, 상기 제 1 집전판부의 길이 방향의 중간 위치와 상기 R 부 사이에 형성되어 있고,
    상기 부극 집전 단자의 상기 절결은, 상기 제 2 집전판부의 길이 방향의 중간 위치와 상기 R 부 사이에 형성되어 있는, 이차 전지.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 정극 집전 단자에 형성된 상기 복수의 슬릿의 가장자리 및 상기 제 1 집전판부의 상기 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는, 복수의 절결이 형성되어 있고, 또한
    상기 부극 집전 단자에 형성된 상기 복수의 슬릿의 가장자리 및 상기 제 1 집전판부의 상기 제 1 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는, 복수의 절결이 형성되어 있는, 이차 전지.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 집전판부의 상기 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 1 집전판부의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿의 폭이 넓어져 있고,
    상기 제 2 집전판부의 상기 복수의 슬릿은, 각각 상기 제 2 집전판부의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿의 폭이 넓어져 있는, 이차 전지.
  7. 기판부와,
    상기 기판부로부터 연속하고, 상기 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 집전판부와,
    상기 집전판부의 선단으로부터 상기 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장되도록 형성된 복수의 슬릿과,
    상기 복수의 슬릿의 가장자리 및 상기 집전판부의 상기 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에 형성된 절결을 구비한, 집전 단자.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 기판부와 상기 집전판부는 구부려져 연속하고 있고, 상기 집전판부의 복수의 슬릿은, 각각 상기 기판부와 상기 집전판부 사이의 R 부에 이르고 있는, 집전 단자.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿은, 각각 상기 기판부까지 이르고 있는, 집전 단자.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 절결은, 상기 R 부로부터 연장된 상기 집전판부의 길이 방향의 중간 위치와 상기 R 부 사이에 형성되어 있는, 집전 단자.
  11. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿의 가장자리 및 상기 집전판부의 상기 기판부에 대해 직교하는 방향을 따라 연장된 가장자리 중, 적어도 1 개의 가장자리에는, 복수의 절결이 형성되어 있는, 집전 단자.
  12. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 슬릿은, 각각 상기 집전판부의 선단부에 있어서 선단측만큼 슬릿의 폭이 넓어져 있는, 집전 단자.
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