KR102112279B1

KR102112279B1 - 축전 소자

Info

Publication number: KR102112279B1
Application number: KR1020120136401A
Authority: KR
Inventors: 히데키 마스다
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2012-11-28
Publication date: 2020-05-18
Also published as: US20130196218A1; CN103137909A; JP6115084B2; CN103137909B; JP2013137992A; DE102012221779A1; US9118070B2; KR20130060152A

Abstract

전극체의 용기에 대한 수납 효율을 용이하게 높이는 것이 가능한 축전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
용기(30), 용기(30) 내에 수납되는 전극체(11), 용기(30)에 설치된 전극 단자(23), 및 전극 단자(23)와 전극체(11)를 전기적으로 접속하는 집전체(12)를 포함하는 비수전해질 2차 전지(1)로서, 집전체(12)는, 용기(30) 내에 위치하고, 전극 단자(23)에 접속되는 기대부(12b)와, 기대부(12b)에서 연신되고, 전극체(11)를 그 사이에 끼워 넣은 상태로, 전극체(11)에 접속되는 판형의 복수의 암부(12c)를 가지고, 복수의 암부(12c) 중에서 가장 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 암부(12c)의 간격(W2)은, 한 쌍의 암부(12c)의 정렬 방향에서의 기대부(12b)의 폭(W1)보다 크다.

Description

축전 소자 {ENERGY STORAGE DEVICE}

본 발명은, 예를 들면 2차 전지 그 외의 전지 등의 축전 소자에 관한 것이다.

2차 전지는, 1차 전지의 대체 용도는 물론, 휴대 전화, IT 기기 등의 전자 기기의 전원으로서 널리 보급되어 있다. 특히, 리튬 이온 전지로 대표되는 비수전해질 2차 전지는 고에너지 밀도이기 때문에, 전기 자동차 등의 산업용 대형 전기 기기에의 응용도 진행되고 있다.

이와 같은 비수전해질 2차 전지에서는, 종래, 용기 본체 내부에 수납되는 전극체와 용기 외부에 배치되는 전극 단자를 집전체에 의해 접속함으로써, 전극체에서 발생한 전력이 전극 단자에 공급되는 구성으로 되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2006-269423호

종래기술에 의한 비수전해질 2차 전지의 구성은 이상과 같은 것이지만, 상기 종래기술에는, 다음과 같은 문제가 있다.

구체적으로는, 상기 종래의 특허문헌 1에서는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 비수전해질 2차 전지(100)는, 전극 단자(130), 커버부(120) 및 용기 본체(110)로 구성되는 용기(300), 집전체(112), 전극체(111), 전극 단자(130) 및 용기(300)를 절연하는 외부 절연 밀봉재(121), 그리고 집전체(112) 및 용기(300)를 절연하는 내부 절연 밀봉재(113)를 구비한다. 비수전해질 2차 전지(100)의 구성요소 중에서, 용기(300) 내부에는, 주로, 내부 절연 밀봉재(113)와 집전체(112)와 전극체(111)가 수납된다. 그리고, 집전체(112)는, 전극 단자(130)와 접속되는 기대부(基臺部)(112b)와, 기대부(112b)의 X축 방향의 양단에서 전극체(111)를 끼워 넣어 접속하기 위한 암부(arm portion)(112c)를 가진다.

그런데, 용기(300)의 내부 공간을 차지하는 전극체(111)의 체적의 비율(이하, "수납 효율"이라고 함)을 증가시킬 수 있으면, 비수전해질 2차 전지 자체의 체적을 증가시키지 않고도, 용이하게 전지 용량을 증가시킬 수 있다. 그러므로, 전극체(111)를 용기(300)의 내부 공간에 효율적으로 수납하는 것이 필요하다.

특허문헌 1의 비수전해질 2차 전지(100)에서는, 도 10에 나타낸 바와 같이, 기대부(112b)의 양단에서 전극체(111)의 측면까지 직선형으로 암부(112c)가 연장되어 있다. 그러나, 암부(112c)가 전극체(111)의 X축 방향의 양단을 사이에 끼워 넣는 구성이기 때문에, 예를 들면, 집전체(112)의 기대부(112b)의 X축 방향의 폭을 짧게 할 필요가 있는 경우에는, 끼워 넣는 전극체(111)의 X축 방향의 폭을 짧게 하여야 한다. 그러므로, 용기(300)에 대한 전극체(111)의 수납 효율이 저하된다. 이, 집전체(112)의 기대부(112b)의 X축 방향의 폭을 짧게 할 필요가 있는 경우에는, 예를 들면, 집전체(112)의 기대부(112b)와 용기(300)와의 절연을 확실하게 하기 위하여, 기대부(112b)와 용기(300) 사이의 접촉 면적을 작게 하는 경우, 집전체(112)의 집전 경로를 단축하는 경우 등을 생각할 수 있다.

그래서, 본 발명은, 상기한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 전극체의 용기에 대한 수납 효율을 높이는 것이 가능한 축전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 형태에 따른 축전 소자는, 용기, 상기 용기 내에 수납되는 전극체, 상기 용기에 설치된 전극 단자, 및 상기 전극 단자와 상기 전극체를 전기적으로 접속하는 집전체를 포함하는 축전 소자로서, 상기 집전체는, 상기 용기 내에 위치하고, 상기 전극 단자에 접속되는 기대부와, 상기 기대부에서 연신되고, 상기 전극체를 그 사이에 끼워 넣은 상태로, 상기 전극체에 접속되는 판형의 복수의 암부를 가지고, 상기 복수의 암부 중에서 가장 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 상기 암부의 간격은, 상기 한 쌍의 암부의 정렬 방향에서의 상기 기대부의 폭보다 크다.

이에 의하면, 집전체가 가지는 복수의 암부 중에서 가장 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 암부가 전극체를 사이에 끼워 넣는 구성이며, 또한 그 한 쌍의 암부의 간격이 그 암부의 정렬 방향에서의 기대부의 폭보다 큰 구성이다.

그러므로, 전극체를 사이에 끼워 넣는 한 쌍의 암부의 간격을 크게 취할 수 있어, 한 쌍의 암부에 의해 사이에 끼워지는 전극체의 부분을 더욱 크게 할 수 있다. 즉, 용기 내부에 수용하는 전극체의 체적을 더욱 크게 취할 수 있어, 전극체의 용기에 대한 수납 효율을 높일 수 있다.

또, 상기 한 쌍의 암부는, 상기 전극체에 접속되는 한 쌍의 암 본체(arm body)와, 상기 한 쌍의 암 본체와 상기 기대부를 연결하는 한 쌍의 이음 부분을 가지고, 상기 한 쌍의 이음 부분은, 그 간격이 상기 기대부를 향해 감에 따라 줄어들어도 된다.

이에 의하면, 전극체에 접속되는 한 쌍의 암 본체와 집전체의 기대부 사이를 연결하는 한 쌍의 이음 부분의 간격이, 기대부를 향해 감에 따라 줄어든다. 즉, 한 쌍의 이음 부분의 간격을, 기대부를 향해 감에 따라 줄어들게 함으로써, 한 쌍의 암부의 간격을 그 한 쌍의 암부의 정렬 방향에서의 기대부의 폭보다 크게 하고 있다.

그러므로, 전극체에 접속되는 한 쌍의 암 본체의 간격을 크게 취할 수 있어, 한 쌍의 암부에 의해 사이에 끼워지는 전극체의 부분을 더욱 크게 할 수 있다. 이로써, 전극체의 용기에 대한 수납 효율을 더욱 높일 수 있다.

또, 상기 한 쌍의 이음 부분은, 상기 암 본체와 상기 기대부를 연결하는 평판형의 부분이라도 된다.

그러므로, 예를 들면, 전극체가 권취형의 전극체인 경우에, 전극체의 측면을 따라 집전체의 암부의 이음 부분을 형성할 수 있고, 집전체의 암부의 형상을 전극 체의 형상에 맞춘 형상으로 할 수 있다. 이로써, 전극체의 용기에 대한 수납 효율을 더욱 높일 수 있다.

또, 상기 기대부는, 상기 전극 단자와 직접 접속되는 판형의 판부와, 상기 한 쌍의 이음 부분 각각과 연속하여 형성되고, 상기 판부에 대하여 굴곡 또는 만곡되어 있는 벽부를 가져도 된다.

이에 의하면, 집전체의 기대부는, 판부와 판부에 대하여 굴곡 또는 만곡되어 있는 벽부에 의해 구성되며, 또한 벽부가 한 쌍의 암부의 일부인 한 쌍의 이음 부분과 연속하여 형성된다. 그러므로, 집전체의 기대부의 강도를 높여, 암부가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

또, 상기 용기는, 그 외벽의 일부가 바깥쪽을 향해 돌출됨으로써 형성되는 볼록부와, 상기 볼록부가 형성됨으로써 상기 볼록부에 대응하는 위치의 상기 용기의 내벽에 형성되는 오목부를 가지고, 상기 집전체의 상기 기대부는, 상기 오목부 내에서 상기 전극 단자에 접속되어도 된다.

이에 의하면, 용기에는, 볼록부가 형성되어 있고, 또한 볼록부가 형성됨으로써 볼록부에 대응하는 위치의 용기의 내벽에 형성되는 오목부가 형성되어 있다. 그리고, 용기의 내부에서 전극 단자와 전기적으로 접속되는 집전체는, 그 오목부 내에서 전극 단자와 접속되는 기대부를 가진다.

이와 같이, 전극 단자와 접속되는 집전체의 부분인 기대부가 용기에 형성되는 오목부 내에 수납되므로, 용기의 내부 공간 중에서 오목부 이외의 공간을 전극체의 형상에 맞출 수가 있다. 이로써, 전극체의 외형 크기를 그 공간의 크기에 맞추는 것만으로, 용기의 내부에 전극체를 수납했을 때 생기는 낭비되는 공간을 줄일 수 있다. 이와 같이, 전극체의 구조를 변경하지 않고, 용기의 형상을 전극체의 형상에 맞추어 변경하기 때문에, 용기 내부 공간에 대한 전극체의 수납 효율을 용이하게 높일 수 있다.

또, 상기 오목부는, 가장 바깥쪽의 바닥면과, 상기 바닥면과 상기 용기의 내벽 사이에 연속하여 형성되는 측면을 가지고, 상기 측면은 상기 이음 부분 및 상기 벽부 중 적어도 한쪽의 외형에 대응한 형상을 가져도 된다.

이에 의하면, 오목부 내에 기대부가 배치된 상태에서도, 벽부 및 암부의 이음 부분은 오목부의 내벽에 따라 배치되므로, 오목부 내로의 집전체의 고정에 수반하는 오목부 또는 집전체에 가해지는 기계적인 스트레스를 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 오목부와 상기 집전체의 상기 기대부와의 사이에 위치하는 절연 부재를 포함하고, 상기 절연 부재 및 상기 기대부는 상기 바닥면과 상기 오목부가 형성되는 면 사이에 수납되어도 된다.

이에 의하면, 용기의 오목부 내에는 용기와 집전체를 절연하기 위한 절연 부재와, 집전체의 기대부가 수납된다. 그러므로, 용기 내부의 형상과 전극체의 외형을 비슷하게 할 수 있다. 즉, 전극체를 용기에 수납했을 때, 전극체를 용기의 오목부가 형성되는 면에 한없이 접근시킬 수 있다. 그러므로, 용기 내부에 절연 부재가 배치되는 구성이라도, 전극체의 용기에 대한 수납 효율을 높일 수 있다.

또, 상기 오목부는 상기 전극 단자에 관통되는 관통 구멍이 형성되어 있고, 상기 전극 단자는, 상기 오목부의 상기 용기의 바깥쪽에 배치되는 판형의 단자 본체와, 상기 오목부의 상기 관통 구멍을 관통하는 기둥형의 접속부와, 상기 오목부 내에서, 상기 용기 및 상기 집전체를 상기 단자 본체와 함께 사이에 끼워 넣어 압착함으로써 상기 집전체에 전기적으로 접속되는 압착 단부를 가지고, 상기 기대부, 상기 압착 단부 및 상기 절연 부재는 상기 바닥면과 상기 오목부가 형성되는 면 사이에 수납되어도 된다.

또, 상기 압착 단부는, 상기 접속부의 상기 단자 본체와는 반대 측의 단부가 코킹(caulking)됨으로써 형성되는, 상기 관통 구멍의 직경보다 외경이 큰 코킹단이라도 된다.

이에 의하면, 용기의 오목부 내에는, 절연 부재와 집전체의 기대부 외에도, 전극 단자를 집전체와 접속하기 위한 압착 단부가 수납된다. 그러므로, 용기 내부의 형상과 전극체의 외형을 비슷하게 할 수 있다. 즉, 전극체를 용기에 수납했을 때, 전극체를 용기의 오목부가 형성되는 면에 한없이 접근시킬 수 있다. 그러므로, 용기 내부에 절연 부재가 배치되는 구성이라도, 전극체의 용기에 대한 수납 효율을 높일 수 있다.

이상의 같은 본 발명에 의하면, 전극체의 수납 효율을 높이는 것이 가능해진다는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지의 모식적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 2는 비수전해질 2차 전지의 전극 단자 주변의 구성을 나타낸 Y-Z 평면에서의 주요부 단면도이다.
도 3은 비수전해질 2차 전지의 전극 단자 주변의 구성을 나타낸 X-Z 평면에서의 주요부 단면도이다.
도 4는 집전체의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 5의 (a)는 집전체의 구성을 나타낸 Y축 방향을 따라 본 도면이고, 도 5의 (b)는 집전체의 구성을 나타낸 X축 방향을 따라 본 도면이다.
도 6은 집전체의 다른 구성예를 나타낸 Y축 방향을 따라 본 도면이다.
도 7은 집전체의 다른 구성예를 나타낸 Y축 방향을 따라 본 도면이다.
도 8은 집전체의 다른 구성예를 나타낸 사시도이다.
도 9는 종래기술에 의한 비수전해질 2차 전지의 구성을 나타낸 분해 사시도이다.
도 10은 종래기술에 의한 비수전해질 2차 전지의 구성을 나타낸 주요부 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. 그리고, 이하에서 설명하는 실시예는, 모두 본 발명의 바람직한 일 구체예를 나타낸 것이다. 이하의 실시예에서 나타내는 수치, 형상, 재료, 구성요소, 구성요소의 배치 위치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 취지는 아니다. 또, 이하의 실시예에서의 구성요소 중, 본 발명의 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성요소에 대해서는, 더욱 바람직한 형태를 구성하는 임의의 구성요소로서 설명된다.

(실시예)

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)의 모식적인 구성을 나타낸 분해 사시도이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 비수전해질 2차 전지(1)는, 용기(30), 용기(30) 내에 수용되는 전극체(11), 용기(30)에 설치된 전극 단자(23), 전극 단자(23)와 전극체(11)를 전기적으로 접속하는 집전체(12, 15), 용기(30)와 전극 단자(23)를 절연하는 외부 절연 밀봉재(22), 및 용기(30)와 집전체(12, 15)를 절연하는 내부 절연 밀봉재(13)를 가진다.

용기(30)는 커버부(20)와 용기 본체(10)로 구성된다. 커버부(20)는 Y축 방향(후술 참조)으로 긴 장척 판형의 부재이다. 용기 본체(10)는 직사각형 통형의 부재의 일단에 개구(10x)를 가지고, 타단에 바닥을 가지는 부재이다. 그리고, 본 실시예에서는 용기 본체(10)와 커버부(20)의 정렬 방향을 상하 방향(도 1에서는 Z축 방향)으로 하고, 양극 단자와 음극 단자의 정렬 방향을 좌우 방향(도 1에서는 Y축 방향)으로 하고, 상하 방향 및 좌우 방향에 수직인 방향을 전후 방향(도 1에서는 X축 방향)으로 정의한다.

커버부(20)는, 길이 방향의 양(兩)단부에, 커버부(20)의 위쪽의 표면인 상면(20b)에서 용기(30)의 바깥쪽을 향하여 돌출되는 볼록부(21)와, 볼록부(21) 이외의 부분인 판형의 커버 본체(20a)를 가진다. 그리고, 여기서, 커버부(20)의 상면(20b)이란, 커버 본체(20a)의 용기(30) 바깥쪽의 면이다. 즉, 용기(30)는 그 외벽의 일부가 바깥쪽을 향해 돌출됨으로써 형성되는 볼록부(21)를 가진다.

볼록부(21)는 정상부로서의 판부(21b)와, 측벽부(21d)를 가진다. 판부(21b)는 볼록부(21)의 상부를 구성하는 평판형의 부재이며, 평면에서 볼 때 X축 방향 및 Y축 방향으로 평행한 변을 가지는 직사각형이고, 커버 본체(20a)와 평행이다. 또, 볼록부(21)에는 판부(21b)에 전극 단자(23)에 관통되는 관통 구멍(21a)이 형성되어 있다. 그리고, 도 1에서는, 양극 측의 관통 구멍(21a)만을 나타내고, 음극 측의 관통 구멍은 후술하는 절연 밀봉재의 뒤에 가려지기 때문에 도시하지 않는다.

전극체(11)는, 스트립형(strip shaped)의 전극인 양극과 음극 사이에 격리판(separator)이 끼워지도록 적층하면서 전체가 타원 통형으로 권취되어 형성된다. 전극체(11)는 권취축 방향이 X축 방향에 일치하고, 또한, 단면이 타원 형상인 장축이 Z축 방향에 일치하는 방향으로 용기(30) 내에 수납된다. 양극 및 음극은 권취축 방향으로 서로 위치를 어긋나게 하여, 권취축을 중심으로 타원 통형으로 권취되어 있다. 전극체(11)는, 그 양단에서, 양극 및 음극 각각이 소정의 폭으로 격리판에서 전극체(11)의 권취축 방향(Y축 방향) 바깥쪽을 향해 돌출되어 있는 돌출부(11a, 1lb)를 가진다. 즉, 전극체(11)는, 권취축 방향의 일단에서 양극이 격리판으로부터 돌출되어 있는 양극 측의 돌출부(11a)와, 타단에서 음극이 격리판으로부터 돌출되어 있는 음극 측의 돌출부(11b)를 가진다. 또한, 양극 측의 돌출부(11a) 및 음극 측의 돌출부(11b)는 활물질이 형성되어 있지 않고, 기재(基材, base material)인 금속박이 노출되어 있다. 즉, 양극 측의 돌출부(11a)는, 양극 활물질층이 형성되어 있지 않은 양극 기재인 알루미늄박이 노출되어 있고, 음극 측의 돌출부(11b)는, 음극 활물질층이 형성되어 있지 않은 음극 기재인 동박이 노출되어 있다. 양극 측의 돌출부(11a) 및 음극 측의 돌출부(11b)에는, 양극 측의 집전체(12) 및 음극 측의 집전체(15)가 각각 전기적으로 접속된다.

집전체(12)의 위쪽의 단부는, 전극체(11)의 위쪽의 표면과 평행(즉, X-Y 평면에 평행)한 판형의 구성(후술하는 판부(12b1))을 가지고, 그 판형의 구성에는 관통 구멍(12a)이 형성되어 있다. 또, 집전체(12)는, 전극체(11)의 권취축 방향의 일단인 양극 측의 돌출부(11a)에서, Z축 방향의 아래쪽의 단부를 향해 감에 따라, 그 양극 측의 돌출부(11a)의 X축 방향 바깥쪽의 측면을 따라 만곡되고, 또한 양극 측의 돌출부(11a)와 함께, 알루미늄 또는 알루미늄 합금의 협지판(14)에 끼워져 초음파 용접 등에 의해 접속, 고정되는 구성(후술하는 암부(12c))을 가진다. 그리고, 음극 측의 집전체(15)도 동일한 구성을 가지고, 동 또는 동합금으로 형성된다. 양극 측의 집전체(12) 및 음극 측의 집전체(15)는 같은 구성이므로, 이하에서는, 양극 측의 집전체(12)에 대해서만 설명하고, 음극 측의 집전체(15)에 대한 설명은 생략한다.

그리고, 집전체(12, 15)의 상세한 구성에 대해서는 뒤에 더욱 상세하게 설명한다.

내부 절연 밀봉재(13)는 커버부(20)와 집전체(12)의 기대부(12b)(후술 참조)와의 사이에 배치됨으로써, 용기(30)와 집전체(12)를 절연하는 절연 부재이다. 즉, 내부 절연 밀봉재(13)는 용기(30)의 내부에 배치되어, 집전체(12)를 통하여 전기적으로 접속되어 있는 전극체(11)로부터 용기(30)를 절연하기 위한 절연 부재이다. 또, 내부 절연 밀봉재(13)는 용기(30)의 커버부(20)에 형성되는 관통 구멍(21a)에 대하여 전극 단자(23) 및 외부 절연 밀봉재(22)와 함께 압착됨으로써, 그 관통 구멍(21a)을 밀폐하기 위한 밀봉재(패킹)로서도 기능한다. 내부 절연 밀봉재(13)는 집전체(12)의 기대부(12b)를 전극 단자(23) 측에서 덮는 형상이다. 내부 절연 밀봉재(13)는 합성 수지 등에 의해 구성되고, 절연성 및 탄성을 구비한다. 내부 절연 밀봉재(13)에는, 커버부(20)의 관통 구멍(21a) 및 집전체(12)의 관통 구멍(12a)과 함께, 후술하는 전극 단자(23)의 접속부(23b)에 의해 관통되는 관통 구멍(13a)이 형성되어 있다.

외부 절연 밀봉재(22)는 전극 단자(23)의 단자 본체(23a)(후술 참조)와 커버부(20)의 볼록부(21) 사이에 끼워짐으로써, 전극 단자(23)와 용기(30)를 절연하는 절연 부재이다. 즉, 외부 절연 밀봉재(22)는 용기(30)의 외부에 배치되어, 전극 단자(23) 및 집전체(12)를 통하여 전기적으로 접속되어 있는 전극체(11)로부터 용기(30)를 절연하기 위한 절연 부재이다. 또, 외부 절연 밀봉재(22)는 용기(30)의 커버부(20)에 형성되는 관통 구멍(21a)에 대하여 전극 단자(23) 및 내부 절연 밀봉재(13)와 함께 압착됨으로써, 그 관통 구멍(21a)을 밀폐하기 위한 밀봉재(패킹)로서도 기능한다. 외부 절연 밀봉재(22)는, 볼록부(21)의 판부(21b)의 위쪽에 배치되고 관통 구멍(22d)이 형성되는 판형의 판부(22b)와, 판부(22b)의 관통 구멍(22d)이 형성되는 부분에서 연속하여 형성되고 판부(22b)의 아래쪽으로 연장되는 통형의 통부(22c)를 가진다. 즉, 외부 절연 밀봉재(22)는 통부(22c)와, 통부(22c)의 축에 교차하는 방향으로서 통부(22c)의 바깥쪽의 방향을 향해 펼쳐지는 판부(22b)를 가진다.

또, 외부 절연 밀봉재(22)는 판부(22b)의 외연에서 볼록부(21)의 측면을 따라 형성되는 측벽부(22a)를 가진다. 즉, 외부 절연 밀봉재(22)는 판부(22b) 및 측벽부(22a)에 의해 볼록부(21)의 바깥쪽을 덮는 부재이다.

외부 절연 밀봉재(22)는 내부 절연 밀봉재(13)와 동일한 합성 수지제의 부재이다. 외부 절연 밀봉재(22)에 형성되는 관통 구멍(22d)은, 커버부(20)에 형성되는 관통 구멍(21a), 내부 절연 밀봉재(13)에 형성되는 관통 구멍(13a) 및 집전체(12)에 형성되는 관통 구멍(12a)과 함께, 후술하는 전극 단자(23)의 접속부(23b)에 의해 관통된다.

또, 외부 절연 밀봉재(22)의 통부(22c)는 커버부(20)와 대향하는 측(즉, 판부(22b)의 아래쪽)에 형성되어 있고, 관통 구멍(22d)과 통부(22c)의 내연(內緣)은 일치한다. 또, 통부(22c)는 관통 구멍(13a, 21a)에 대응한 외형을 가지고, 이들 각 관통 구멍(13a, 21a)에 꼭 들어맞도록 되어 있다. 따라서, 통부(22c)는 용기(30)의 볼록부(21)에 형성되는 관통 구멍(21a)과 전극 단자(23)의 접속부(23b) 사이에 끼워진다. 즉, 외부 절연 밀봉재(22)는 전극 단자(23)의 단자 본체(23a)와 용기(30)의 볼록부(21)의 판부(21b) 사이에 끼워지고, 또한, 전극 단자(23)의 접속부(23b)와 용기(30)의 관통 구멍(21a)을 형성하는 부분 사이에 끼워짐으로써, 전극 단자(23)와 용기(30)를 절연한다.

또한, 외부 절연 밀봉재(22)의 판부(22b)의 위쪽에는 프레임체(22e)가 형성되어 있고, 프레임체(22e)는 판부(22b)에 형성되는 관통 구멍(22d)의 바깥쪽에 형성되어 있다.

전극 단자(23)는, 용기(30)의 볼록부(21)의 돌출 방향의 바깥쪽에 배치되는 판형의 단자 본체(23a)와, 오목부(21x)에 형성되는 관통 구멍(21a)을 관통하는 기둥형의 접속부(23b)를 가진다. 단자 본체(23a)는, 그 외연의 형상이 프레임체(22e)의 내연의 형상에 대응한 평면 형상이다. 접속부(23b)는 단자 본체(23a)와 집전체(12)를 전기적으로 접속하는 동시에, 커버부(20)와 전극체(11)를 기계적으로 접합하는 역할을 한다. 또, 양극 측에 배치되는 전극 단자(23)는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 구성되며, 음극 측에 배치되는 전극 단자(23)는 동 또는 동합금으로 구성된다.

전극 단자(23)는, 구체적으로는, 도시하지 않은 외부 부하(즉, 비수전해질 2차 전지(1)의 전기 에너지를 소비하는 기기)의 단자가 단자 본체(23a)의 표면에 용접 고정됨으로써, 비수전해질 2차 전지(1)와 외부 부하와의 전기적인 접속을 완성하기 위한 부재이다. 또는, 전극 단자(23)는, 도시하지 않은 복수의 비수전해질 2차 전지(1)를 나란히 배치한 상태에서, 버스바(bus bar)에 의해 각 전지의 단자 본체(23a)가 용접 고정됨으로써, 비수전해질 2차 전지(1)끼리의 전기적인 접속을 완성하기 위한 부재이다.

그리고, 전극 단자(23)는, 단자 본체(23a)와 접속부(23b)가 단조(鍛造), 주조(鑄造) 등에 의해 동일한 소재로 구성되어 있어도 된다. 또, 전극 단자(23)는, 단자 본체(23a)와 접속부(23b)가 각각 독립되어 있고, 단자 본체(23a)와 접속부(23b)를 구성하는 2개의 이종 또는 동종 재료의 소재를 일체 성형함으로써 구성되어 있어도 된다.

다음에, 도 2 및 도 3을 참조하여, 본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)의, 전극 단자(23) 및 집전체(12) 주변의 구성을 더욱 상세하게 설명한다. 단, 도 2는 조립 상태에서의 도 1의 비수전해질 2차 전지(1)의 Y-Z 평면에서 절단했을 때의 전극 단자 주변의 주요부 단면도이다. 또, 도 3은 같은 도 1의 비수전해질 2차 전지(1)의 X-Z 평면에서 절단했을 때의 전극 단자 주변의 주요부 단면도이다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 비수전해질 2차 전지(1)의 전극 단자(23) 및 집전체(12) 주변의 구성은, 위에서부터 전극 단자(23), 외부 절연 밀봉재(22), 커버부(20)의 볼록부(21), 내부 절연 밀봉재(13), 집전체(12)의 판부(12b1) 순으로 적층되어 있다. 외부 절연 밀봉재(22)는, 판부(22b)와, 볼록부(21)의 판부(21b)와, 내부 절연 밀봉재(13)의 판부(13b)(후술 참조)가 중첩되고, 또한, 통부(22c)가 커버부(20)에 형성되는 관통 구멍(21a) 및 내부 절연 밀봉재(13)에 형성되는 관통 구멍(13a)에 관통한 상태로 배치된다. 통부(22c)의 단면은, 내부 절연 밀봉재(13)의 하면과 동일면 상에 있고, 내부 절연 밀봉재(13)의 하면과 함께 집전체(12)의 주면(主面)을 형성하는 판부(12b1)의 상면에 접하고 있다. 그리고, 외부 절연 밀봉재(22)의 통부(22c)의 내주의 형상과, 집전체(12)의 관통 구멍(12a)은, 같은 사이즈이고, 또한 같은 형상이다. 또, 통부(22c)와 관통 구멍(12a)은 전극 단자(23)의 접속부(23b)에 관통되어 있다. 즉, 접속부(23b)의 외주와, 통부(22c)의 내주 및 관통 구멍(12a)이 형성되는 부분은, 서로 접촉된 상태가 된다. 그리고, 전극 단자(23)의 접속부(23b)는, 외부 절연 밀봉재(22)의 통부(22c) 및 집전체(12)에 형성되는 관통 구멍(12a)을 관통한 상태로, 그 선단이 코킹되어, 코킹단(23c)이 정형(整形)된다. 코킹단(23c)은, 전극 단자(23)의 접속부(23b)의 단자 본체(23a)와는 반대 측의 단부가 코킹됨으로써 형성되는, 관통 구멍(12a)의 직경보다 외형이 크다. 즉, 전극 단자(23)는, 또한 오목부(21x) 내에서, 용기(30) 및 집전체(12)를 단자 본체(23a)와 함께 끼워서 압착함으로써 집전체(12)에 전기적으로 접속되는 압착 단부로서의 코킹단(23c)을 가진다.

코킹단(23c)의 외경은 각 관통 구멍(21a, 22d, 13a, 12a)의 직경보다 크기 때문에, 외부 절연 밀봉재(22), 커버부(20), 내부 절연 밀봉재(13) 및 집전체(12)는 전극 단자(23)의 단자 본체(23a)와 코킹단(23c)에 의해 사이에 끼워짐으로써 서로 압착되고, 일체적으로 고정된다. 이로써, 전극 단자(23)는, 외부 절연 밀봉재(22)와 용기(30)의 볼록부(21)를 압착함으로써, 용기(30)의 관통 구멍(21a)이 형성되는 부분과 전극 단자(23) 사이를 외부 절연 밀봉재(22) 및 내부 절연 밀봉재(13)로 밀폐한다. 또, 전극 단자(23)는, 접속부(23b) 및 코킹단(23c)이 집전체(12)에 의해 접해 있으므로, 커버부(20)의 볼록부(21)를 관통한 상태로 집전체(12)와 전기적으로 접속된다. 그리고, 접속부(23b)의 측면은 외부 절연 밀봉재(22)의 통부(22c)에 의해 덮여 있으므로. 커버부(20)와 접속부(23b) 사이는 절연 상태가 확보되어 있다.

다음에, 각 부의 개별 구성을 설명한다.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 커버부(20)는, 그 이면(즉, 아래쪽)에, 용기 본체(10)의 개구(10x)에 꼭 들어맞도록 개구(10x)의 내연 형상과 일치하는 외부 형상을 가지는 프레임부(20c)가 형성된다. 프레임부(20c)는 용기 본체(10)의 위쪽의 단면과 맞닿는 커버부(20)의 측단(側端)의 안쪽에 형성된다. 즉, 커버부(20)는, 프레임부(20c)가 형성되는 부분의 두께가 다른 부분의 두께보다 큰 프레임부(20c) 구성이 된다. 또, 커버부(20)의, 볼록부(21)를 제외한 부분의 두께는, 프레임부(20c)가 형성되는 부분에서 가장 크고, 이어서, 프레임부(20c)의 바깥쪽 부분, 프레임부(20c)의 안쪽 부분 순으로 작아진다.

또, 커버부(20)는 그 구성 부재의 단면의 두께는 거의 균일하다. 커버부(20)에는, 볼록부(21)의 이면에, 볼록부(21)의 돌출에 대응한 오목부(21x)가 형성되어 있다. 즉, 커버부(20)의 볼록부(21)는, 예를 들면, 균일한 두께의 판형 부재에 대하여 프레스 가공에 의해 요철을 만듦으로써 형성된 것이다. 요컨대, 용기(30)는, 볼록부(21)와, 볼록부(21)가 형성됨으로써 볼록부(21)에 대응하는 위치의 용기(30)의 내벽에 형성되는 오목부(21x)를 가진다. 오목부(21x)는 가장 바깥쪽의 바닥면(21y)과, 바닥면(21y)과 용기(30)의 내벽과의 사이에 연속하여 형성되는 내측면으로서의 측면(21z)을 가진다. 따라서, 커버부(20)는, 볼록부(21)의 측면(21c) 및 오목부(21x)의 측면(21z)을 형성하는 측벽부(21d)를 가진다. 측벽부(21d)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때 직사각형의 판부(21b)의 외연에서 커버부(20)의 폭방향(X축 방향) 및 길이 방향(Y축 방향)을 따라 커버 본체(20a) 사이에 걸쳐 연속되고, 또한, 커버 본체(20a)에 교차하는 방향을 따라 형성되어 있다. 측벽부(21d)는 사방 각각에 면하는 4개의 부분(21d1, 21d2, 21d3, 21d4)을 가진다. 4개의 부분(21d1, 21d2, 21d3, 21d4)은 인접하는 부분끼리가 서로 연속되어 있다. 그 4개의 부분(21d1, 21d2, 21d3, 21d4) 중에서, 볼록부(21)의 판부(21b)의 폭방향(X축 방향)을 따른 외연에 연속되어 있는 한 쌍의 부분(21d1, 21d3)은 커버 본체(20a) 및 판부(21b)에 대하여 수직으로 굴곡되어 형성된다(도 2 참조). 또, 그 4개의 부분(21d1, 21d2, 21d3, 21d4) 중에서, 볼록부(21)의 판부(21b)의 길이 방향(Y축 방향)을 따른 외연에 연속되어 있는 한 쌍의 부분(21d2, 21d4)은, 커버 본체(20a)에 가까워짐에 따라 서로 멀어지는 방향으로 경사지게 굴곡되어 형성된다(도 3 참조). 즉, 측벽부(21d)의 Y축 방향을 따라 있는 한 쌍의 부분(21d2, 21d4)의 X축 방향 바깥쪽의 제1 측면(21c2) 및 제2 측면(21c4)은 커버부(20)의 상면(20b)에 가까워짐에 따라 서로 멀어지는 방향으로 경사져 있다. 오목부(21x)의 측면(21z)은, 집전체(12)의 기대부(12b)의 한 쌍의 벽부(12b2)(후술 참조)에, 내부 절연 밀봉재(13)의 측벽부(13c)(후술 참조)를 사이에 두고 대향하는 면이다. 즉, 오목부(21x)의 측면(21z)은, 집전체(12)의 이음 부분(12c2) 및 벽부(12b2)의 적어도 한쪽의 외형에 대응한 형상을 가진다.

내부 절연 밀봉재(13)는 커버부(20)에 형성되는 볼록부(21)와 마찬가지로, 판부(13b)와, 측벽부(13c)를 가진다. 내부 절연 밀봉재(13)의 위쪽의 형상은, 오목부(21x)의 형상에 대응한 형상이다. 판부(13b)는, 볼록부(21)의 판부(21b)에 평행한 평판형으로서, 평면에서 볼 때 X축 방향 및 Y축 방향으로 평행한 변을 가지는 직사각형이다. 판부(13b)에는 전술한 관통 구멍(13a)이 형성되어 있다. 측벽부(13c)는 판부(13b)의 둘레에서 전극체(11) 측(즉, 아래쪽)을 향해 솟아오르도록 형성되어 있다. 측벽부(13c)는, 사방 각각에 면하는 4개의 부분(13c1, 13c2, 13c3, 13c4)을 가진다. 4개의 부분(13c1, 13c2, 13c3, 13c4)은 인접하는 부분끼리가 서로 연속되어 있다. 그리고, 측벽부(13c)는, 전술한 측벽부(21d)의 안쪽의 면과 평행이다. 즉, 4개의 부분(13c1, 13c2, 13c3, 13c4) 중에서, 판부(13b)의 X축 방향을 따른 한 쌍의 변에서 솟아올라 있는 한 쌍의 부분(13c1, 13c3)은 판부(13b)에 대하여 수직으로 형성된다. 또, 그 4개의 부분(13c1, 13c2, 13c3, 13c4) 중에서, 판부(13b)의 Y축 방향을 따른 한 쌍의 변에서 솟아올라 있는 한 쌍의 부분(13c2, 13c4)은 하부로 감에 따라 서로 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다. 또, 도 3에 나타낸 바와 같이, 볼록부(21)의 판부(21b)의 길이 방향을 따른 외연에 연속되어 있는 한 쌍의 서로 대향하는 측벽부(21d)의 두 방향에 면하는 부분(21d2, 21d4)의 안쪽의 면과, 내부 절연 밀봉재(13)의 판부(13b)의 Y축 방향을 따른 한 쌍의 변에서 솟아올라 있는 한 쌍의 부분(13c2, 13c4)의 바깥쪽의 면은, 서로 접하고 있다.

또한, 커버부(20)의 볼록부(21)의 상부에 위치하고 있는 외부 절연 밀봉재(22)는, 내부 절연 밀봉재(13)와 마찬가지로 볼록부(21)의 형상에 대응한 형상을 가진다. 외부 절연 밀봉재(22)에서, 판부(22b)의 하면이 볼록부(21)의 판부(21b)의 상면과 접촉되어 있고, 판부(22b)의 외연에서 판부(22b)의 아래쪽으로 연장되는 측벽부(22a)가 볼록부(21)의 측면을 형성하는 측벽부(21d)를 따른 형상이다. 측벽부(22a)는 사방 각각에 면하는 4개의 부분(22a1, 22a2, 22a3, 22a4)을 가진다. 4개의 부분(22a1, 22a2, 22a3, 22a4)은, 인접하는 부분끼리가 서로 연속되어 있다. 그 4개의 부분(22a1, 22a2, 22a3, 22a4) 중에서, 판부(22b)의 X축 방향을 따른 한 쌍의 변에서 아래쪽으로 연장되는 한 쌍의 부분(22a1, 22a3)은, 판부(22b)에 대하여 수직으로 형성된다. 또, 그 4개의 부분(22a1, 22a2, 22a3, 22a4) 중에서, 판부(22b)의 Y축 방향을 따른 한 쌍의 변에서 아래쪽으로 연장되는 한 쌍의 부분(22a2, 22a4)은, 용기(30)의 상면(20b)에 가까워짐에 따라 서로 멀어지는 방향으로 경사지게 형성된다. 즉, 외부 절연 밀봉재(22)의 측벽부(22a)는 볼록부(21)의 측면의 일부(제1 측면(21c2))를 따라 배치되는 제1 측벽부로서의 측벽부(22a)의 부분(22a2)과, 제1 측벽부와는 볼록부(21)를 사이에 두고 반대 측의 볼록부(21)의 측면(제2 측면(21c4))의 일부를 따라 배치되는 제2 측벽부로서의 측벽부(22a)의 부분(22a4)을 가진다.

여기서, 측벽부(22a)의 부분(22a2)과 측벽부의 부분(22a4)이 이루는 제1 각도(θ1)는, 제1 측면(21c2)과 제2 측면(21c4)이 이루는 제2 각도(θ2)와 같다. 즉, 측벽부(22a)의 부분(22a2)의 X축 방향 안쪽의 면과 제1 측면(21c2)은 밀착되고, 측벽부(22a)의 부분(22a4)의 X축 방향 안쪽의 면과 제2 측면(21c4)은 밀착된다.

또, 판부(22b)의 하면에서 측벽부(22a)의 하단까지의 Z축 방향의 거리는, 커버 본체(20a)의 상면(20b)에서 볼록부(21)의 판부(21b)의 상면까지의 z축 방향의 거리 미만으로 되어 있다. 즉, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 외부 절연 밀봉재(22), 커버부(20), 내부 절연 밀봉재(13) 및 집전체(12)가, 전극 단자(23)의 단자 본체(23a)와 코킹단(23c)에 의해 사이에 끼워져 압착된 상태에서, 측벽부(22a)의 용기(30)의 상면(20b) 측의 단부(즉, 측벽부(22a)의 하단)의 단면(22f)은, 커버부(20)의 상면(20b)으로부터, 소정 간격(C)을 두고 이격되어 있다.

이와 같이, 본 실시예의 비수전해질 2차 전지(1)에서는, 커버부(20)가 볼록부(21) 및 그에 대응하는 오목부(21x)를 가지고, 외부 절연 밀봉재(22) 및 내부 절연 밀봉재(13)의 형상이 볼록부(21)의 형상 및 오목부(21x)의 형상에 각각 대응하는 형상을 가지도록 구성되어 있다.

다음에, 도 4 및 도 5를 참조하여, 집전체(12)의 상세한 구성을 설명한다. 도 4는 집전체(12)를 아래쪽에서 올려 본 사시도이며, 도 5의 (a) 및 (b)는 각각 Y축 방향의 시점에서 본 도면 및 X축 방향의 시점에서 본 도면이다.

각 도면에 나타낸 바와 같이, 집전체(12)는 한 장의 금속판을 프레스 등에 의해 굴곡 가공함으로써 형성되고, 평판형의 구성을 포함하는 기대부(12b)와, 기대부(12b)의 X축 방향의 양단에서 아래쪽을 향해 연신되는 한 쌍의 암부(12c)를 구비한다. 또, 집전체(12)의 기대부(12b)는, 용기(30) 내에 위치하고, 오목부(21x) 내에서 전극 단자(23)에 접속된다. 집전체의 한 쌍의 암부(21c)는, 기대부(12b)에서 볼록부(21)의 돌출 방향의 반대 측(즉, 커버부(20)의 아래쪽)을 향해 연신되고, 전극체(11)를 그 사이에 끼운 상태로 전극체(11)에 접속된다.

도 4 및 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기대부(12b)는, 관통 구멍(12a)이 형성된 평판형의 판부(12b1)와, 판부(12b1)의 Y축 방향을 따른 한 쌍의 변에서 굴곡되어 형성된 한 쌍의 벽부(12b2)로 구성된다. 판부(12b1)는, 전극 단자과 직접 접속된다. 한 쌍의 벽부(12b2)는 판부(12b1)에 대하여 연속하여 설치되고, 오목부(21x)의 측면(21z)에 대향하여 설치되어 서로 대향한다. 기대부(12b)를 구성하는 한 쌍의 벽부(12b2)는, 도 3에 나타낸 커버부(20)의 오목부(21x)의 측벽부(21d)의 안쪽의 면인 측면(21z)에 대응하여, 판부(12b1)에서 멀어짐에 따라 서로 멀어지는 방향으로 경사져 있다. 한 쌍의 벽부(12b2)는, 각각의 용기(30)의 Y축 방향의 단부 측(도 5의 (b)의 오른쪽)의 부분이 한 쌍의 암부(12c)쪽으로 연속되는 구성을 가진다. 즉, 벽부(12b2) 중에서 전극체(11)의 돌출부(11a, 11b)에 가까운 측의 일부만이 암부(12c)와 연속되어 있다.

다음에, 한 쌍의 암부(12c) 각각은, 전극체(11)에 접속되는 암 본체(12c1)와, 암 본체(12c1)와 벽부(12b2)를 연결하는 이음 부분(12c2)으로 구성된다. 즉, 한 쌍의 암 본체(12c1)는, 한 쌍의 암 본체(12c1)와, 한 쌍의 이음 부분(12c2)을 가진다. 한 쌍의 암 본체(12c1) 각각은, 전극체(11)의 양극 측의 돌출부(11a)의 X축 방향을 향해 면하는 측면의 바깥쪽을 따라, 판부(12b1)에 직교하는 방향으로 판부(12b1)에서 아래쪽으로 연신되는, 외형이 장척형의 판형이다. 즉, 한 쌍의 암 본체(12c1)는 서로 평행이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 암 본체(12c1)는, 그 사이에 전극체(11)를 끼우고 있다. 집전체(12)의 암부(12c)는, Y축 방향에서, 용기(30)의 내부 중 볼록부(21)가 형성되는 위치보다 단(短) 측면(10a)에 가까운 측에서 전극체(11)와 접속된다. 또, 이음 부분(12c2)은 X축 방향에서 본 형상이, 오목부(21x)에서 용기(30)의 단 측면(10a) 측을 향해 만곡됨으로써, 암 본체(12c1)와 벽부(12b2)를 연결하는 형상이다. 즉, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 집전체(12)는, 암부(12c)의 Y축 방향의 단 측면 측의 에지(e2)가, 기대부(12b)의 Y축 방향의 단 측면 측의 에지(e1)보다 용기의 단 측면 가까이에 위치하고 있다.

그리고, 한 쌍의 암 본체(12c1) 각각의 선단은, 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, Y축 방향의 시점에서 본 형상이 둥글다. 이와 같이, 암 본체(12c1)의 선단이 둥근 구성으로 함으로써, 전극체(11)에 집전체(12)를 접속할 때, 전극체(11)의 표면에 상처가 나는 것을 방지하고 있다. 그리고, 암 본체(12c1)의 선단의 형상은, 둥글지 않아도 되고, 각이 져있어도 된다.

한편, 한 쌍의 이음 부분(12c2) 각각은, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 기대부(12b)의 판부(12b1)에 대한 각도가, 기대부(12b)의 판부(12b1)에 대한 벽부(12b2)와 동일한 각도이다. 즉, 이음 부분(12c2)은, 한 쌍의 벽부(12b2) 각각의 연장선 상에 형성되어 있는 집전체(12)의 한 쌍의 구성요소이다. 또 한 쌍의 이음 부분(12c2)은 암 본체(12c1)과 기대부(12b)를 연결하는 평판형의 부분이다. 그리고, 한 쌍의 이음 부분(12c2)은 하부로 감에 따라 서로 멀어지는 방향으로 경사져 있다. 즉, 한 쌍의 이음 부분(12c2)은, 그 간격이, 기대부(12b)를 향해 감에 따라 줄어든다. 이와 같이, 한 쌍의 벽부(12b2) 및 한 쌍의 이음 부분(12c2)이 경사져있으므로, 내부 절연 밀봉재(13)의 판부(13b)에 직접 접촉하는 판부(12b1)의 상면의 X축 방향(즉, 한 쌍의 암부(12c)의 정렬 방향)의 폭(W1)은, 한 쌍의 암 본체(12c1)의 간격(W2)보다 작다. 또, 벽부(12b2)와 이음 부분(12c2)이 서로 연장선 상에 형성되어 있으므로, 집전체(12)의 암부(12c)와 기대부(12b) 사이의 강도와, 한 쌍의 암부(12c)의 정밀도가 용이하게 확보된다.

또, 도 2, 도 4 및 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 이음 부분(12c2)은, 용기(30)의 Y축 방향의 단부 측에 암 본체(12c1)가 배치되도록, 기대부(12b)의 벽부(12b2)에서 용기(30)의 Y축 방향의 단부 측을 향하는 방향으로 연장되어 있다. 이로써, 암 본체(12c1)는 판부(12b1)의 후단(e1)보다 바깥쪽의 위치에서 연신되어 있다.

본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에 의하면, 집전체(12)가 가지는 한 쌍의 암부(12c)가 전극체(11)을 사이에 끼워 넣는 구성이며, 또한 그 한 쌍의 암부(12c)의 간격(W2)이 그 한 쌍의 암부(12c)의 정렬 방향에서의 기대부(12b)의 폭(W1)보다 큰 구성이다.

그러므로, 전극체(11)을 사이에 끼워 넣는 한 쌍 암부(12c)의 간격을 크게 취할 수 있어, 한 쌍의 암부(12c)에 의해 사이에 끼워지는 전극체(11)의 부분을 더욱 크게 할 수 있다. 즉, 전극체(11)의 X축 방향의 폭을 크게 할 수 있다. 이로써, 용기(30) 내부에 수용하는 전극체(11)의 체적을 크게 취할 수 있어, 전극체(11)의 용기(30)에 대한 수납 효율을 높일 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에 의하면, 전극체(11)에 접속되는 한 쌍의 암 본체(12c1)와 집전체(12)의 기대부(12b) 사이를 연결하는, 집전체(12)의 한 쌍의 암부(12c) 중 한 쌍의 이음 부분(12c2)의 간격이, 기대부(12b)를 향해 감에 따라 줄어든다. 즉, 한 쌍의 이음 부분(12c2)의 간격을 기대부(12b)을 향해 감에 따라 줄임으로써, 한 쌍의 암부(12c)의 간격을, 그 한 쌍의 암부(12c)의 정렬 방향에서의 기대부(12b)의 폭(W1)보다 크게 하고 있다.

또한, 전극체(11)의 형상이 편평형의 형상을 가지는 권취형의 형상이므로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 그 권취축에 의한 단면에서는, 길이 방향의 양단이 가장 가늘어지도록 한 형상이다. 이 형상을 고려하여, 먼저 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 집전체(12)의 판(12b1)의 폭(W1)을, 한 쌍의 암 본체(12c1)의 간격(W2)보다 작게 하고, 또한 한 쌍의 이음 부분(12c2)의 간격을, 기대부(12b)를 향해 감에 따라 줄어들게 하고 있다. 이로써, 집전체(12)는, 권취형의 전극체(11)의 권취축 주위의 단면 형상을 추종한 공간을 형성하고 있다.

이로써, 집전체(12) 내에서, 전극체(11)의, 용기 본체(10)의 X축 방향의 치수를 확대할 수 있어, 동일 치수의 기대부를 가지는 종래의 집전체를 사용한 용기와 비교하여, 보다 X축 방향으로 두께가 있는, 체적이 큰 전극체를 사용한 대용량의 비수전해질 2차 전지를 구성할 수 있다.

또, 집전체(12)는, 오목부(21x) 내에서 전극 단자(23)와 접속되어 있는 기대부(12b)에서 튀어나온 한 쌍의 암부(12c)의 간격(W2)을, 오목부(21x)의 내부 치수에 의해 제약을 받지 않고 확대시킨 형상으로 할 수 있다. 따라서, 폭(W2)을 크게 취하여, 암부(12c) 사이에, X축 방향의 폭이 큰 전극체(11)를 수납하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에 의하면, 집전체(12)의 기대부(12b)에서 암부(12c) 쪽으로 연결하는 구성인 이음 부분(12c2)이, 오목부(21x)의 내벽의 형상으로 대응하여 판부(12b1)로부터, 벽부(12b2)와 함께 일체화한 평판으로서 형성되어 있다. 그러므로, 암 본체(12c1)로부터 판부(12b1)까지의 거리를 최단으로 할 수 있어, 집전 경로를 단축화할 수 있다. 그러므로, 집전체(12)의 내부 손실을 감소시킬 수 있다. 또, 그 집전체(12)는, 이음 부분(12c2)이 평판형이므로, 제작이 용이하고, 또한 집전체(12) 자체에 인가되는 기계적인 스트레스도 감소시킬 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에 의하면, 기대부(12b)는, 판형의 판부(12b1)와, 판부(12b1)에 대하여 굴곡되어 있는 벽부(12b2)에 의해 구성되며, 또한 벽부(12b2)가 한 쌍의 암부(12c)의 일부인 한 쌍의 이음 부분(12c2)과 연속하여 형성된다. 그러므로, 집전체(12)의 기대부(12b)의 강도를 높여, 암부(12c)가 변형되는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에 의하면, 용기(30)에는, 볼록부(21)가 형성되어 있고, 또한 볼록부(21)가 형성됨으로써 볼록부(21)에 대응하는 위치의 용기(30)의 내벽에 형성되는 오목부(21x)가 형성되어 있다. 그리고, 용기(30)의 내부에서 전극 단자(23)와 전기적으로 접속되는 집전체(12)는, 그 오목부(21x) 내에서 전극 단자(23)와 접속되는 기대부(12b)를 가진다.

이와 같이, 전극 단자(23)와 접속되는 집전체(12)의 부분인 기대부(12b)가, 용기(30)에 형성되는 오목부(21x)에 수납되므로, 용기(30)의 내부 공간 중에서 오목부(21x) 이외의 공간을 전극체(11)의 형상에 맞출 수가 있다. 이로써, 전극체(11)의 외형의 크기를 그 공간의 크기에 맞추는 것만으로, 용기(30)의 내부에 전극체(11)을 수납했을 때 생기는 낭비되는 공간을 줄일 수 있다. 이와 같이, 전극체(11)의 구조를 변경하지 않고, 용기(30)의 형상을 전극체(11)의 형상에 맞추어 변경하기 때문에, 용기(30)의 내부 공간에 대한 전극체(11)의 수납 효율을 용이하게 높일 수 있다.

또, 본 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에 의하면, 용기(30)의 오목부(21x)는, 가장 바깥쪽의 바닥면(21y)과, 바닥면(21y)과 용기(30)의 내벽 사이에 연속하여 형성되는 측면(21z)을 가지고, 측면(21z)은 집전체(12)의 암부(12c)의 이음 부분(12c2) 및 기대부(12b)의 벽부(12b2) 중 적어도 한쪽의 외형에 대응한 형상을 가진다.

그러므로, 용기(30)의 커버부(20)에 형성되는 오목부(21x) 내에 기대부(12b)가 배치된 상태에서도, 벽부(12b2) 및 암부(12c)의 이음 부분(12c2)은 오목부(21x)의 내벽에 따라 배치되므로, 오목부(21x) 내로의 집전체(12)의 고정에 수반하여 가해지는 기계적인 스트레스를 감소시킬 수 있다. 또, 집전체(12)의 집전 경로의 단축화, 내부 손실의 감소라는 집전체(12) 자체의 효과도 유지할 수 있다.

그러나, 본 발명은, 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

그리고, 상기 실시예에 따른 비수전해질 2차 전지(1)에서는, 집전체(12)의 암부(12c)의 이음 부분(12c2)은, 도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, Y축 방향에서 본 형상이, 오목부(21x)의 내부 형상을 따라, 한 쌍의 벽부(12b2) 및 한 쌍의 암 본체(12c1) 양쪽에 대하여 굴곡되어 연속되어 있지만, 굴곡되어 연속하는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 6에 나타낸 바와 같이, 집전체(32)의 암부(32c)의 이음 부분(32c2)은 기대부(32b)의 한 쌍의 벽부(32b2) 및 한 쌍의 암 본체(32c1) 양쪽에 대하여 만곡된 구성이라도 된다. 이 경우, 이음 부분(32c2)의 Y축 방향에서 본 형상을, 전극체(11)의 Y축 방향에서 본 외형에 한층 근사시키게 되므로, 수납 효율을 더욱 높이는 것이 가능해진다. 또, 집전체의 Y축 방향에서 본 형상을, 이음 부분(12c2)과 한 쌍의 벽부(12b2) 및 한 쌍의 암 본체(12c1)와의 경계에서 굴곡시키는 형상으로 하는 것보다도, 이음 부분(32c2)을 평면형에서 곡면형으로 할 수 있으므로, 이음 부분(32c2)의 강성을 증대시킬 수 있다. 그리고, 도 6에 나타낸 집전체(32)의 32번대의 부호가 부여된 각 구성은, 12번대의 부호와 관련된 각 구성요소를 32번대로 치환함으로써 대체 적용할 수 있으므로, 도 6에 나타내는 부호에 대한 각 구성요소의 설명은 생략한다.

또, 상기 실시예의 비수전해질 2차 전지(1)에서는, 집전체(12)는, 도 5, 도 6에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 암부(12c)의 암 본체(12c1)의 대향면끼리의 간격(W2)에 대한 기대부(12b)의 판부(12b1)의 X축 방향의 폭(W1)가, 이음 부분(12c2) 및 판부(12b1)의 벽부(12b2)에서 연속적으로 작아지는(줄어드는) 구성의 일례였지만 연속적으로 작아지는(줄어드는) 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 7에 나타낸 바와 같이, 간격(W2)에서 가로폭(W1)으로는 단속적으로 작아지는 구성이라도 된다. 도 7은, 이음 부분(42c2) 및 판부(42b)의 벽부(42b2)가 직각으로 굴곡된 구성으로 한 것이며, 도 5, 도 6)에 나타낸 집전체(12, 32)와 마찬가지로, 수납 효율 향상의 효과를 얻을 수 있다.

요컨대, 본 발명의 집전체는, 기대부(12b)의 X축 방향의 폭에 대하여 전극체(11)를 끼워넣고 있는 한 쌍의 암부(12c)의 간격이 큰 구성을 가지면 되고, 기대부(12b)의 X축 방향의 폭에서 한 쌍의 암부(12c)의 간격으로 간격이 넓어지는 구성은 한정되지 않는다. 그리고, 도 7에 나타내는 집전체(42)의 42번대의 부호가 부여된 각 구성은, 12번대의 부호와 관련된 각 구성요소를 42번대로 치환함으로써 바꿔 읽을 수가 있으므로, 도 7에 나타내는 부호에 대한 각 구성요소의 설명은 생략한다.

또, 상기 실시예의 비수전해질 2차 전지(1)에서는, 집전체(12)는, 한 쌍의 암부(12c)(즉, 2개의 암부(12c))를 갖지만, 한 쌍의 암부(12c)만을 가지는 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 도 8에 나타낸 바와 같이, 기대부(52b)에 3개 이상의 암부(52c1∼52c3)가 설치된 구성의 집전체(52)라도 된다. 도 8에 나타낸 집전체(52)는, 그 일례로서, 3개의 암부(52c1∼52c3)를 가지는 것이다. 암부(52c1)와 암부(52c2) 사이, 및 암부(52c2)와 암부(52c3) 사이에 각각 전극체(11)을 접속함으로써, 높은 수납 효율이고, 또한 대용량인 비수전해질 2차 전지를 실현할 수 있다.

이와 같은 구성에서도, 암부(52c1)와 암부(52c3)의 간격(W2)을 기대부(12b)의 간격(W1)보다 크게 정함으로써, 상기한 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 요컨대, 본 발명의 집전체(52)는, 복수의 암부 중, 가장 바깥쪽에 있는 한 쌍의 암부의 간격이 기대부의 폭보다 크면 되고, 집전체가 구비하는 암부의 개수나 형상에 의해 한정되는 것은 아니다.

또, 상기 실시예의 비수전해질 2차 전지(1)에서는, 커버부(20)의 오목부(21x)는 커버부(20)의 상면(20b)에 형성된 볼록부(21)에 대응하는 반전 형상으로서 형성된 오목한 부분이지만, 본 발명의 오목부(21x)는 볼록부(21)의 유무에 상관없이 형성되어 있어도 된다. 구체적으로는 볼록부를 설치하지 않고 상면을 평면으로 하고, 그 이면에 프레스 또는 절삭 등의 가공에 의해 오목부(21x)를 형성한 커버부를 채용해도 된다. 이와 같은 구성이라도, 전극체(11)의 수납 효율을 높이는 것이 가능해진다. 또, 오목부(21x) 이외의 부분의 두께가 증대됨으로써 커버부의 강성을 증대시킬 수 있고, 비수전해질 2차 전지 자체의 강도를 높일 수 있다.

단, 오목부(21x)를 형성할 때, 볼록부(21)를 함께 형성하는 것은, 다음과 같은 효과를 가져와, 더욱 바람직하다. 즉, 볼록부(21)를 본 발명의 볼록부로 하고, 이 상면에 전극 단자(23)를 배치함으로써, 전극 단자(23)의 위치 결정이 용이해져, 생산성을 향상시키는 것이 가능해진다.

또, 상기 실시예의 비수전해질 2차 전지(1)에서는, 커버부(20)은 오목부(21x) 내에, 내부 절연 밀봉재(13), 집전체(12)의 기대부(12b) 및 코킹단(23c)은, 도 2에서, 최하단인 코킹단(23c)의 정점의 위치가, 커버부(20)의 프레임부(20c)와 거의 동일한 것으로서 나타냈다. 그러나, 도 2와 같은 구성에 한정되지 않고, 코킹단(23c)의 높이를 더욱 낮게 형성하거나, 또는 용접 등의 수단에 의해 코킹단(23c)을 생략하여 전극 단자(23)와 집전체(12)를 접속하는 용접부를 형성하는 구성으로 하는 것을 생각할 수 있다. 즉, 집전체(12)의 기대부(12b), 내부 절연 밀봉재(13), 및 압착 단부로서의 코킹단(23c)은, 오목부(21x)의 바닥면(21y)과 오목부(21x)가 형성되는 면인 커버부(20)의 하면(20d) 사이의 공간에 수납된다. 또, 코킹단(23c)을 생략하여 용접부로 한 경우에는, 집전체(12)의 기대부(12b) 및 내부 절연 밀봉재(13)는, 오목부(21x)의 바닥면(21y)과 오목부(21x)가 형성되는 면인 커버부(20)의 하면(20d) 사이의 공간에 수납된다. 즉, 전극체(11) 및 전극체(11)에 접속되는 집전체(12)의 암부(12c) 이외의 구성인, 집전체(12)의 기대부(12b), 내부 절연 밀봉재(13) 및 코킹단(23c) 또는 용접부를, 오목부(21x) 내부의 공간에 수납할 수 있다. 그러므로, 용기(30) 내부의 형상과 전극체(11)의 외형을 비슷하게 할 수 있다. 즉, 전극체(11)를 용기(30)에 수납했을 때, 전극체(11)를 용기(30)의 커버부(20)에 한없이 접근시킬 수 있다. 그러므로, 용기(30) 내부에 내부 절연 밀봉재(13)가 배치되는 구성이라도, 전극체(11)의 용기(30)에 대한 수납 효율을 높일 수 있다.

또, 상기한 설명에서는, 본 발명의 전극체는 권취형인 것으로 하였지만, 적층형의 전극체로 하여도 된다.

또, 상기한 설명에서는, 본 발명의 축전 소자는 리튬 이온 2차 전지로 대표되는 비수전해질 2차 전지(1)인 것으로 하였지만, 전기 화학 반응에 의해 충방전 가능한 전지이면, 니켈 수소 전지 기타 각종 2차 전지를 사용해도 된다. 또, 1차 전지라도 된다. 또한, 전기 이중층 커패시터와 같이, 전기를 직접 전하로서 축적하는 방식의 소자라도 된다. 요컨대, 본 발명의 축전소자는 전기를 축적 가능한 소자이면, 그 구체적인 방식에 의해 한정되는 것은 아니다.

또, 상기한 설명에서는, 용기 본체(10) 및 커버부(20)로 구성되는 전지 용기는 본 발명의 소자 용기에 상당하는 것이고, 전극 단자는 커버부에 설치되는 것으로 하였으나, 본 발명은, 전극 단자를 용기 본체 측에 설치하는 것으로 해도 된다. 요컨대 본 발명은, 소자 용기 내의 임의의 위치에 설치된 오목부에 집전체의 기대부가 위치 가능한 구성이면 되고, 소자 용기를 구성하는 커버부와 용기 본체와의 접합의 태양, 또한 소자 용기를 구성하는 부재의 종류, 형상, 개수에 의해 한정되는 것은 아니다.

또, 전지 본체는 알루미늄제인 것으로 하였지만, 알루미늄 합금, 스테인리스 기타 임의의 금속 또는 금속 화합물을 재료로 하는 것이라도 된다. 또, 형상은 외형을 6면체로 하였으나, 원통 형상이라도 된다. 요컨대, 본 발명의 소자 용기는 형상, 재질 기타 구체적인 구성에 의해 한정되는 것은 아니다.

요컨대, 본 발명은, 그 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서, 이상 설명한 것을 포함하고, 상기 실시예에 각종 변경을 가한 것으로서 실시해도 된다.

이상과 같은 본 발명은, 전극체의 수납 효율을 높이는 것이 가능해지는 효과를 가지고, 예를 들면, 2차 전지와 같은 축전 소자에 유용하다.

1: 비수전해질 2차 전지
10: 용기 본체
11: 전극체
11a: 돌출부(양극 측)
11b: 돌출부(음극 측)
12, 32, 42, 52: 집전체
12a: 관통 구멍
12b: 기대부
12b1: 판부
12b2: 벽부
12c: 암부
12c1: 암 본체
12c2: 이음 부분
13: 내부 절연 밀봉재
13a: 관통 구멍
13b: 판부
13c: 측벽부
14: 협지판
15: 집전체
20: 커버부
20a: 커버 본체
20b: 상면
20c: 프레임부
20d: 하면
21: 볼록부
21a: 관통 구멍
21b: 판부
21c: 측면
21d: 측벽부
21x: 오목부
21y: 바닥면
21z: 측면
22: 외부 절연 밀봉재
22a: 측벽부
22b: 판부
22c: 통부
22d: 관통 구멍
22e: 프레임체
22f: 단면(端面)
23: 전극 단자
23a: 단자 본체
23b: 접속부
23c: 코킹단
30: 용기

Claims

용기, 상기 용기 내에 수납되는 전극체, 상기 용기에 설치된 전극 단자, 및 상기 전극 단자와 상기 전극체를 전기적으로 접속하는 집전체를 포함하는 축전 소자로서,
상기 집전체는,
상기 용기 내에 위치하고, 상기 전극 단자에 접속되는 기대부와,
상기 기대부의 폭방향의 단부에서 뒤틀림이 없이 연신되고, 상기 전극체를 그 사이에 끼워 넣은 상태로, 상기 전극체에 접속되는 판형의 복수의 암부를 가지고,
상기 복수의 암부 중에서 가장 바깥쪽에 위치하는 한 쌍의 상기 암부의 간격은, 상기 한 쌍의 암부의 정렬 방향에서의 상기 기대부의 폭보다 큰,
축전 소자.
제1항에 있어서,
상기 한 쌍의 암부는, 상기 전극체에 접속되는 한 쌍의 암 본체와, 상기 한 쌍의 암 본체와 상기 기대부를 연결하는 한 쌍의 이음 부분을 가지고,
상기 한 쌍의 이음 부분은, 그 간격이, 상기 기대부를 향해 감에 따라 줄어드는, 축전 소자.
제2항에 있어서,
상기 한 쌍의 이음 부분은, 상기 암 본체와 상기 기대부와 연결하는 평판형의 부분인, 축전 소자.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기대부는,
상기 전극 단자와 직접 접속되는 판형의 판부와,
상기 한 쌍의 이음 부분 각각과 연속하여 형성되고, 상기 판부에 대하여 굴곡 또는 만곡되어 있는 벽부를 가지는, 축전 소자.
제4항에 있어서,
상기 용기는, 그 외벽의 일부가 바깥쪽을 향해 돌출됨으로써 형성되는 볼록부와, 상기 볼록부가 형성됨으로써 상기 볼록부에 대응하는 위치의 상기 용기의 내벽에 형성되는 오목부를 가지고,
상기 집전체의 상기 기대부는, 상기 오목부 내에서 상기 전극 단자에 접속되는, 축전 소자.
제5항에 있어서,
상기 오목부는, 가장 바깥쪽의 바닥면과, 상기 바닥면과 상기 용기의 내벽 사이에 연속하여 형성되는 측면을 가지고,
상기 측면은, 상기 이음 부분 및 상기 벽부 중 적어도 한쪽의 외형에 대응한 형상을 가지는, 축전 소자.
제6항에 있어서,
상기 오목부와 상기 집전체의 상기 기대부 사이에 위치하는 절연 부재를 더 포함하고,
상기 절연 부재 및 상기 기대부는, 상기 바닥면과 상기 오목부가 형성되는 면 사이에 수납되는, 축전 소자.
제7항에 있어서,
상기 오목부는, 상기 전극 단자에 관통되는 관통 구멍이 형성되어 있고,
상기 전극 단자는, 상기 오목부의 상기 용기의 바깥쪽에 배치되는 판형의 단자 본체와, 상기 오목부의 상기 관통 구멍을 관통하는 기둥형의 접속부와, 상기 오목부 내에서, 상기 용기 및 상기 집전체를 상기 단자 본체와 함께 사이에 끼워 넣어 압착함으로써 상기 집전체에 전기적으로 접속되는 압착 단부를 가지고,
상기 기대부, 상기 압착 단부 및 상기 절연 부재는, 상기 바닥면과 상기 오목부가 형성되는 면 사이에 수납되는, 축전 소자.
제8항에 있어서,
상기 압착 단부는, 상기 접속부의 상기 단자 본체와는 반대 측의 단부가 코킹됨으로써 형성되는, 상기 관통 구멍의 직경보다 외경이 큰 코킹단인, 축전 소자.