KR102115624B1 - 축전 소자 - Google Patents

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KR102115624B1
KR102115624B1 KR1020130021202A KR20130021202A KR102115624B1 KR 102115624 B1 KR102115624 B1 KR 102115624B1 KR 1020130021202 A KR1020130021202 A KR 1020130021202A KR 20130021202 A KR20130021202 A KR 20130021202A KR 102115624 B1 KR102115624 B1 KR 102115624B1
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히데키 마스다
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

본 발명은 축전 소자를 소형화하여 형성한다.
본 발명의 단전지(축전 소자의 일례)(14)는, 발전 요소(50)와, 발전 요소(50)를 수용하는 케이스(62)를 구비하고, 케이스(62)의 내벽(62A)에 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부에 있어서의 돌출 형상에 대향하는 오목부(64)가 형성되어 있다. 그로 인해, 오목부(64)가 형성되어 있지 않은 종래의 케이스(62)에 비하여, 케이스(62)를 발전 요소(50)에 근접하여 배치해도, 일정한 클리어런스(CL)를 확보할 수 있어, 단전지(14)를 소형화할 수 있다. 또한, 케이스(62)의 내벽(62A)에 오목부(64)를 형성함으로써, 내벽(62A)의 표면적을 확대할 수 있어, 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.

Description

축전 소자 {ELECTRIC STORAGE DEVICE}
본 발명은 축전 소자의 외장 용기의 구조에 관한 것이다.
종래부터, 이차 전지 등의 전지가 사용되고 있다. 전지는, 알루미늄 등의 금속제의 외장 용기에 발전 요소가 수용되어 이루어진다(예를 들어, 인용 문헌 1). 전지에서는, 충방전에 의한 발열이나 환경 온도의 변화에 따라 발전 요소가 팽창하여 외장 용기와 간섭하여, 이상 방전이나 이상 발열 등의 문제가 발생하는 것을 억제하기 위해서, 외장 용기와 발전 요소 사이에 클리어런스(clearance)가 마련되어 있다.
일본 특허 공개 제2002-117814호 공보
최근 들어, 전지를 포함하는 축전 소자에서는, 동일 용적에 보다 많은 발전 요소를 수용하고, 동일 발전 용량에 대한 발전 요소의 용적을 소형화한다고 하는 축전 소자의 소형화의 요청이 강해지고 있다. 그로 인해, 발전 요소와 외장 용기 사이의 클리어런스를, 발전 요소가 팽창했을 경우에 외장 용기와 접촉하는 정도가 필요 최소한인 소정의 클리어런스로까지 협폭화하는 설계가 행해지고 있다. 그러나, 축전 소자의 소형화의 요청은 강하여, 추가의 축전 소자의 소형화가 요구되고 있다.
본 발명은 축전 소자를 소형화하는 기술을 제공하는 데에 있다.
본 발명의 축전 소자는, 제1 볼록부를 갖는 발전 요소와, 상기 발전 요소를 수용하는 외장 용기를 구비하고, 상기 제1 볼록부에 대향하는 상기 외장 용기의 내벽에 오목부가 형성되어 있다.
오목부가 형성된 영역에서는, 오목부가 형성되어 있지 않은 영역에 비하여 넓은 클리어런스를 확보할 수 있다. 그로 인해, 외장 용기의 오목부가 형성된 영역을 오목부가 형성되어 있지 않은 영역에 비하여 발전 요소에 근접하여 배치해도, 소정의 클리어런스를 확보할 수 있다. 이 축전 소자에 의하면, 외장 용기의 내벽에 오목부를 형성함으로써, 오목부를 형성하지 않는 경우에 비하여, 발전 요소의 제1 볼록부를 외장 용기에 근접하여 배치할 수 있어, 축전 소자를 소형화할 수 있다. 또한, 외장 용기의 내벽에 오목부를 형성함으로써, 발전 요소의 제1 볼록부와 전지 외부 사이의 거리를 좁힐 수 있고, 또한 발전 요소와 대향하는 외장 용기의 내벽의 표면적을 확대할 수 있어, 축전 소자의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 오목부는, 상기 외장 용기의 내벽의 상기 제1 볼록부와 근접하는 범위에 걸쳐서 형성되어 있는 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 제1 볼록부를 갖는 발전 요소를 오목부가 형성된 외장 용기에 확실하게 근접하여 배치할 수 있어, 축전 소자를 소형화할 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 오목부는, 상기 제1 볼록부에 대응한 형상을 갖고 있는 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 제1 볼록부를 갖는 발전 요소를 오목부가 형성된 외장 용기에 확실하게 근접하여 배치할 수 있어, 축전 소자를 소형화할 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 발전 요소는, 제1 방향의 폭이 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향의 폭에 비하여 좁은 편평형 단면을 갖는 통 형상을 하고 있고, 상기 오목부는, 상기 발전 요소에 상기 제2 방향에 있어서 대향하는 상기 내벽에 형성되어 있는 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 발전 요소의 제2 방향에 있어서, 외장 용기를 발전 요소에 근접하여 배치할 수 있어, 축전 소자를 소형화할 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 오목부는, 상기 발전 요소에 상기 제2 방향에 있어서 대향하는 상기 내벽에만 형성되어 있는 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 발전 요소에 제1 방향에 있어서 대향하는 외장 용기의 내벽에 오목부가 형성되지 않고, 당해 내벽이 편평하게 형성된다. 축전 소자에 있어서, 제1 방향에 있어서 대향하는 외장 용기의 내벽이 편평하면, 당해 내벽에 오목부가 형성되는 경우에 비하여, 발전 요소가 팽창했을 때에, 제1 방향에 있어서 발전 요소에 포함되는 정극판과 부극판이 이반되는 것이 억제된다. 이에 의해, 정극판과 부극판의 이반에 의한 발전 요소의 내부 저항이 증대되는 것을 억제할 수 있어, 축전 소자가 안정된 출력 특성을 확보할 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 발전 요소의 축 방향에 수직한 단면에 있어서, 상기 발전 요소의 상기 제2 방향에 있어서의 단부 및 상기 오목부는 원호 형상을 하고 있음과 동시에 그 곡률 중심이 상기 제1 방향에 있어서 동등하고, 상기 오목부의 곡률 반경은, 상기 단부의 곡률 반경 이상인 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 오목부 중 가장 깊게 형성되는 오목부의 중심에 있어서 외장 용기를 발전 요소에 근접하여 배치할 수 있어, 축전 소자를 소형화할 수 있다. 또한, 오목부와 단부의 곡률 반경을 동등하게 설정해 둠으로써, 발전 요소가 팽창했을 경우에, 단부가 오목부의 전체면과 접촉하도록 할 수 있어, 발전 요소가 팽창했을 경우의 축전 소자의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 발전 요소는, 상기 외장 용기에, 상기 발전 요소의 축 방향이 수평 방향이 되고, 상기 제2 방향이 수직 방향으로 되도록 수용되고, 상기 오목부는, 상기 외장 용기의 정상부와 저부 중 적어도 한쪽의 상기 내벽에 형성되어 있는 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 외장 용기의 정상부나 저부에 있어서, 외장 용기를 발전 요소에 근접하여 배치할 수 있어, 축전 소자를 소형화할 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 외장 용기의 상기 오목부가 형성된 영역은, 그 주변 영역에 비하여 얇은 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 오목부가 형성되어서 얇게 된 박육부를 사용하여, 축전 소자의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
상기 축전 소자에서는, 상기 외장 용기의 상기 오목부가 형성된 영역의 외벽에, 제2 볼록부가 형성되어 있는 구성으로 해도 된다. 이 축전 소자에 의하면, 외장 용기의 외벽에 제2 볼록부를 형성함으로써 외벽의 표면적을 확대할 수 있어, 축전 소자의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 축전 소자를 소형화하여 형성할 수 있다.
도 1은 단전지의 전개도이다.
도 2는 실시 형태 1의 단전지의 단면도이다.
도 3은 실시 형태 1의 케이스의 사시도이다.
도 4는 실시 형태 2의 단전지의 단면도이다.
도 5는 실시 형태 3의 단전지의 단면도이다.
도 6은 다른 실시 형태의 단전지의 단면도이다.
도 7은 다른 실시 형태의 덮개의 사시도이다.
도 8은 다른 실시 형태의 단전지의 단면도이다.
도 9는 다른 실시 형태의 케이스의 사시도이다.
도 10은 다른 실시 형태의 단전지의 단면도이다.
<실시 형태 1>
이하, 실시 형태 1에 대해서, 도 1 내지 도 3을 참조하면서 설명한다.
1. 단전지의 구성
도 1은 본 실시 형태에 있어서의 단전지(14)의 사시도이다. 단전지(14)는 반복 충방전 가능한 이차 전지이며, 보다 구체적으로는 리튬 이온 전지이다. 본 실시 형태의 단전지(14)는 그 복수 개가 도전성을 갖는 판 부재인 버스 바에 의해 서로 접속되며 예를 들어 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 탑재되어, 전기 에너지로 작동하는 동력원에 전력을 공급한다. 단전지(14)는 축전 소자의 일례이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 단전지(14)는 전극 유닛(20)과, 발전 요소(50)와, 클립(60)과, 케이스(62)를 포함한다. 이하, 도 1에 있어서의 상하 방향을 단전지(14)의 상하 방향으로 하고, 케이스(62)의 측면 중 면적이 넓은 쪽의 측면에 수직한 방향을 단전지(14)의 전후 방향, 면적이 좁은 쪽의 측면에 수직한 방향을 단전지(14)의 좌우 방향으로 하여 설명한다. 상하 방향은 제2 방향의 일례이고, 전후 방향은 제1 방향의 일례이며, 좌우 방향은 발전 요소(50)의 축 방향의 일례이다.
케이스(62)는 알루미늄 등의 금속제이며, 프레스 가공(예를 들어, 딥 드로잉)에 의해 형성되어 있다. 케이스(62)는 상단부가 개방된 상방 개방형으로 형성되고, 이 케이스(62)에 편평형을 이루는 발전 요소(50)가 수용됨과 동시에, 전해액이 충전된다. 케이스(62)의 상단부 개구는, 전극 유닛(20)을 구성하는 직사각 형상의 판 부재인 덮개(68)에 의해 막혀진다. 케이스(62)와 덮개(68)가 외장 용기의 일례이다.
전극 유닛(20)에서는, 덮개(68)의 상면에 한 쌍의 정극 단자(22) 및 부극 단자(24)가 좌우 방향으로 나란히 배치되어 있다. 또한, 각 전극 단자(22, 24)에 접속되고, 덮개(68)의 하면으로부터 하방을 향하여 신장되는 1조의 집전체(28A, 28B)가 설치되어 있다. 각 집전체(28A, 28B)는, 각각 큰 전류 용량을 얻을 수 있도록 충분한 두께를 갖는 금속판을 포함하고, 정극 집전체(28A)는 예를 들어 알루미늄 합금판을 포함하며, 부극 집전체(28B)는 예를 들어 동합금판을 포함한다. 덮개(68)의 중앙에는, 케이스(62) 내의 압력이 기준값 이상으로 높아진 경우에 케이스(62) 내의 가스를 방출하는 비복원형의 안전 밸브(70)가 설치되어 있다.
발전 요소(50)는 정극판(52)과 부극판(54) 사이에 도시하지 않은 세퍼레이터를 끼운 상태에서 편평형으로 권회한 통 형상으로 구성되어 있다. 정극판(52)과 부극판(54)은 감아 푼 상태에 있어서, 각각 권회 방향을 길이 방향으로 하는 띠 형상을 이루고 있다. 정극판(52)은 띠 형상을 이루는 알루미늄박의 표면에 정극 활물질층이 형성된 것이며, 그 긴 방향으로 연장되는 한쪽의 테두리에는, 정극 활물질층이 형성되지 않고 알루미늄박이 노출된 정극 집전박(52A)이 형성되어 있다. 또한, 부극판(54)은, 띠 형상을 이루는 동박의 표면에 부극 활물질층이 형성된 것이며, 그 긴 방향으로 연장되는 한쪽의 테두리에는, 부극 활물질층이 형성되지 않고 동박이 노출된 부극 집전박(54A)이 형성되어 있다.
정극판(52)과 부극판(54)은 정극 집전박(52A)이 세퍼레이터 및 부극판(54)보다도 일단부측에 배치되고, 또한 부극 집전박(54A)이 세퍼레이터 및 정극판(52)보다도 타단부측에 배치되도록 중첩되어서 권회되어 있다. 이에 의해, 발전 요소(50)의 일단부측에는, 정극 집전박(52A)만이 적층되어 돌출 설치되고, 타단부측에는, 부극 집전박(54A)만이 적층되어 돌출 설치되어 있다.
발전 요소(50)는 도 1에 도시한 바와 같이, 그 축 방향이 좌우 방향이 되고, 상하 방향으로 편평형이 되도록 배치되어, 전극 유닛(20)의 집전체(28A, 28B)에 접속된다. 즉, 발전 요소(50)는 축 방향으로 직교하는 단면에 있어서, 전후 방향의 폭이 상하 방향의 폭에 비하여 좁아지도록 배치되고, 전후 방향에 비하여 상하 방향으로 돌출된 상태로 배치된다.
정극 집전박(52A)은, 발전 요소(50)의 우측에 배치되며, 상하 방향으로 직선 형상으로 연장되는 측면 부분에 있어서, 정극 집전체(28A)에 접속된다. 부극 집전박(54A)은, 발전 요소(50)의 좌측에 배치되며, 상하 방향으로 직선 형상으로 연장되는 측면 부분이 부극 집전체(28B)에 접속된다.
집전체(28A, 28B)와 집전박(52A, 54A)은, 클립(60)에 의해 끼워 넣어진 상태에서 초음파 용접됨으로써 접속된다. 클립(60)은 용접되는 집전체(28A, 28B) 및 집전박(52A, 54A)의 재질과 동등한 저항값을 갖는 재료를 포함하고, 정극측의 클립(60A)은 알루미늄 합금을 포함하며, 부극측의 클립(60B)은 구리 합금을 포함한다.
발전 요소(50)는 집전체(28A, 28B)에 접속된 후에, 케이스(62)에 수용된다. 그로 인해, 발전 요소(50)는 그 축 방향이 좌우 방향이 되고, 상하 방향으로 편평형이 된 상태에서 케이스(62)에 수용된다.
2. 단전지의 단면 형상
도 2에, 도 1의 좌우 방향에 수직한 II-II 단면에 있어서의 단전지(14)의 단면도를 도시한다. 도 2에 도시한 바와 같이, 단전지(14)에서는, 케이스(62)나 덮개(68)와 발전 요소(50)와의 사이에 화살표(72)로 나타내는 일정한 클리어런스(CL)가 마련되어 있다. 그로 인해, 단전지(14)의 사용 초기에서는, 도 2에 이점쇄선으로 나타낸 바와 같이, 충방전에 의한 발열이나 환경 온도의 변화에 따라 발전 요소(50)가 팽창해도, 케이스(62)나 덮개(68)와 발전 요소(50)가 접촉하는 것이 방지되어 있다. 또한, 단전지(14)의 사용 말기에서는, 단전지의 사용 초기에 비하여 발전 요소(50)가 팽창한다. 클리어런스(CL)는, 단전지(14)의 사용 말기에 있어서, 케이스(62)나 덮개(68)와 발전 요소(50)가 정확히 접촉하는 정도로 설정되어 있고, 이에 의해, 단전지(14)의 사용 말기에서는, 케이스(62)나 덮개(68)와 발전 요소(50)가 기준값 이상의 압력을 갖고서 접촉하고 간섭하여, 발전 요소의 파손에 의해 이상 방전이나 이상 발열 등의 문제가 발생하는 것이 방지되어 있다.
발전 요소(50)는 상술한 바와 같이, 상하 방향으로 편평형이 되도록 배치되고, 상하 방향의 단부가 원호 형상을 하고 있다. 그리고, 발전 요소(50)와 하측 방향에 있어서 대향하는 케이스(62)의 저부(80)의 내벽(62A)에는, 발전 요소(50)의 하측 방향에 있어서의 돌출 형상에 따른 오목부(64)가 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 오목부(64)는 케이스(62)의 저부(80)에만 형성되고, 덮개(68)나 케이스(62)의 측면부(82)에 오목부(64)가 형성되어 있지 않다.
도 2, 도 3에 도시한 바와 같이, 오목부(64)는 전후 방향에 있어서 발전 요소(50)가 하측 방향으로 가장 돌출된 최하점에 대향하는 범위와 그 주변 범위에 걸쳐 퍼져 있고, 좌우 방향에 있어서 홈 형상으로 형성된다. 도 2에 도시한 바와 같이, 오목부(64)에서는, 내벽(62A)이 단전지(14)의 외측을 향하여 변형됨으로써 표면적이 확대되어 있고, 이에 의해 저부(80)의 오목부(64)가 형성된 영역은, 오목부(64)가 형성되지 않은 영역에 비하여 얇게 형성되어 있다. 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부가 제1 볼록부의 일례이다.
오목부(64)는 발전 요소(50)의 최하점에 대향하는 범위에서 가장 깊게 형성되어 있다. 오목부(64)의 최고 깊이 범위의 깊이는, 케이스(62)의 강도를 강하게 유지하기 위해서, 케이스(62)의 저부(80)의 두께의 70％ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는, 케이스(62)의 저부(80)의 두께의 20％ 내지 50％인 것이 바람직하다. 도 2 등에서는, 이해를 위하여, 오목부(64)가 깊게 기재되어 있지만, 본 실시 형태에서는, 오목부(64)의 최고 깊이 범위의 깊이는, 케이스(62)의 저부(80)의 두께의 30％의 깊이로 형성되어 있다.
오목부(64)는 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와 마찬가지로, 좌우 방향에 수직한 단면에 있어서 원호 형상을 하고 있고, 그 곡률 중심이, 발전 요소(50)의 전후 방향에 있어서의 중심선 상에 배치되어 있다. 또한, 오목부(64)의 곡률 반경은, 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부에 있어서의 곡률 반경보다도 크다. 그로 인해, 발전 요소(50)와 케이스(62)의 저부(80)는, 오목부(64)의 경계부(64A)가 아니라, 오목부(64) 중 가장 깊어진 오목부(64)의 중심에서 가장 근접한다.
단전지(14)에서는, 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와, 오목부(64)의 중심 사이의 거리가 일정한 클리어런스(CL)가 되도록 설정되어 있다. 그로 인해, 도 2에 화살표(74)로 나타내는 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와, 오목부(64) 주변의 오목부(64)가 형성되어 있지 않은 주변 영역 사이의 상하 방향에 있어서의 거리(K)는, 일정한 클리어런스(CL)보다도 짧다.
3. 본 발명의 효과
(1) 본 실시 형태의 단전지(14)에서는, 케이스(62)의 저부(80)에 오목부(64)를 형성함으로써, 도 2에 화살표(74)로 나타내는 거리(K)를 일정한 클리어런스(CL)보다도 짧게 설정할 수 있다. 그로 인해, 거리(K)를 일정한 클리어런스(CL)와 동등하게 설정할 필요가 있었던 종래 기술에 비하여, 케이스(62)를 발전 요소(50)에 근접하여 배치할 수 있어, 단전지(14)를 소형화할 수 있다.
(2) 본 실시 형태의 단전지(14)에서는, 케이스(62)의 저부(80)에 오목부(64)가 형성됨으로써, 저부(80)의 내벽(62A)의 표면적이 확대되어 있음과 동시에, 저부(80)의 오목부(64)가 형성된 영역이, 오목부(64)가 형성되지 않은 영역에 비하여 얇게 형성되어 있다. 그로 인해, 오목부(64)가 형성되지 않는 경우에 비하여, 케이스(62)를 발전 요소(50)에 근접하여 배치할 수 있어, 단전지(14)를 소형화할 수 있다. 또한, 케이스(62)의 내벽에 오목부(64)를 형성함으로써, 발전 요소(50)와 단전지(14) 외부 사이의 거리를 좁힐 수 있고, 또한 발전 요소(50)와 대치하는 케이스(62)의 내벽의 표면적을 확대할 수 있어, 케이스(62)를 개재한 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
(3) 오목부(64)의 깊이는, 보다 깊을수록 단전지(14)를 소형화할 수 있으며, 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있는 반면, 너무 깊으면 케이스(62)의 강도가 악화된다. 본 실시 형태에서는, 오목부(64)의 최고 깊이 범위의 깊이는, 케이스(62)의 저부(80)의 두께의 30％의 깊이로 형성되어 있으므로, 케이스(62)의 강도를 강하게 유지하면서, 단전지(14)를 소형화하고, 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
(4) 본 실시 형태의 단전지(14)에서는, 오목부(64)의 곡률 반경이, 대향하는 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부에 있어서의 곡률 반경보다도 크므로, 오목부(64) 중 가장 깊어진 오목부(64)의 중심과 발전 요소(50) 사이의 거리를 일정한 클리어런스(CL)가 되도록 설정할 수 있어, 단전지(14)를 소형화할 수 있다. 또한, 상기와 같이 설정한 경우에서도, 오목부(64)의 경계부(64A)에 있어서, 발전 요소(50)와의 사이의 거리가 일정한 클리어런스(CL)보다도 짧게 설정되는 일이 없다.
(5) 본 실시 형태의 단전지(14)에서는, 케이스(62)의 측면부(82)에 오목부(64)가 형성되지 않아, 케이스(62)의 측면부(82)가 편평하게 형성되어 있다. 그로 인해, 발전 요소(50)가 팽창했을 때에, 전후 방향에 있어서 발전 요소(50)에 포함되는 정극판(52)과 부극판(54)이 이반되는 것이 억제된다. 이것에 의해, 정극판(52)과 부극판(54)의 이반에 의한 발전 요소(50)의 내부 저항이 증대되는 것을 억제할 수 있어, 단전지(14)의 안정된 출력 특성을 확보할 수 있다.
<실시 형태 2>
실시 형태 2를 도 4를 참조하면서 설명한다.
1. 단전지의 단면 형상
본 실시 형태의 단전지(14)는 케이스(62)의 저부(80)의 오목부(64)가 형성된 영역의 외벽(62B)에, 볼록부(66)가 형성되어 있는 점에서, 실시 형태 1과 상이하다. 그로 인해, 본 실시 형태의 케이스(62)의 저부(80)에서는, 내벽(62A) 및 외벽(62B)에 오목부(64) 및 볼록부(66)가 형성되어 있음으로써 표면적이 확대되어 있는 반면, 저부(80)의 오목부(64) 및 볼록부(66)가 형성된 영역은, 오목부(64) 및 볼록부(66)가 형성되지 않는 영역과 동일한 두께로 형성되어 있다. 볼록부(66)는 제2 볼록부의 일례이다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 내용에 대해서는 중복되는 기재를 생략한다.
2. 본 발명의 효과
본 실시 형태의 단전지(14)에서는, 케이스(62)의 저부(80)에 오목부(64)가 형성됨으로써, 저부(80)의 내벽(62A)의 표면적이 확대되어 있음과 동시에 케이스(62)의 저부(80)에 볼록부(66)가 형성됨으로써, 저부(80)의 외벽(62B)의 표면적이 확대되어 있다. 그로 인해, 오목부(64) 및 볼록부(66)가 형성되지 않는 경우에 비하여, 케이스(62)를 개재한 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
<실시 형태 3>
실시 형태 3을 도 5를 참조하면서 설명한다.
1. 단전지의 단면 형상
본 실시 형태의 단전지(14)는 케이스(62)의 저부(80)의 오목부(64)가 형성된 영역 주변의 내벽(62A)에, 융기부(76)가 형성되어 있는 점에서, 실시 형태 1과 상이하다. 융기부(76)는 미리 평면 형상으로 형성된 케이스(62)의 저부(80)에, 프레스 가공에 의해 오목부(64)를 형성함으로써 오목부(64)와 동시에 형성된다. 본 실시 형태의 케이스(62)의 저부(80)에서는, 내벽(62A)에 오목부(64) 및 융기부(76)가 형성되어 있음으로써 표면적이 확대되어 있다.
융기부(76)는 전후 방향에 있어서 발전 요소(50)가 하측 방향으로 가장 돌출된 최하점에 대향하는 범위의 주변 범위에 형성되어 있으므로, 융기부(76)가 마련되어도, 케이스(62)와 발전 요소(50) 사이의 클리어런스(CL)가 유지된다. 또한, 실시 형태 1과 동일한 내용에 대해서는 중복되는 기재를 생략한다.
2. 본 발명의 효과
본 실시 형태의 단전지(14)에서는, 케이스(62)의 저부(80)에 오목부(64)가 형성됨으로써, 저부(80)의 내벽(62A)의 표면적이 확대되어 있음과 동시에, 케이스(62)의 저부(80)의 오목부(64)가 형성된 영역 주변의 내벽(76A)에, 융기부(76)가 형성됨으로써, 저부(80)의 내벽(62A)의 표면적이 더욱 확대되어 있다. 이 때문에, 오목부(64) 및 융기부(76)가 형성되지 않은 경우에 비하여, 케이스(62)를 통한 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
<다른 실시 형태>
본 발명은 상기 기술 및 도면에 의해 설명한 실시 형태로 한정되는 것은 아니라, 예를 들어 다음과 같은 실시 형태도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
(1) 상기 실시 형태에서는, 축전 소자의 일례로서 이차 전지인 단전지(14)를 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 축전 소자는, 전기 화학 현상을 수반하는 캐패시터이어도 된다. 또한, 축전 소자의 용도, 축전 소자의 전극 유닛의 구조 등도 특별히 한정되는 것은 아니다.
(2) 상기 실시 형태에서는, 케이스(62)의 저부(80)에 오목부(64)가 형성되는 예를 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 도 6, 도 7에 도시한 바와 같이, 덮개(68)에도 오목부(64)가 형성되어도 된다. 이 경우, 오목부(64)는 상하 방향으로 편평형이 되는 발전 요소(50)에 그 상하 방향에 있어서 대향하는 케이스(62)의 저부(80) 및 덮개(68)에만 형성되고, 케이스(62)의 측면부(82)에 오목부(64)가 형성되어 있지 않다. 덮개(68)에 형성되는 오목부(64)는 도 6에 도시한 바와 같이, 전후 방향에 있어서 발전 요소(50)가 상측 방향으로 가장 돌출된 최상점에 대향하는 범위와 그 주변 범위에 걸쳐 퍼져 있고, 도 7에 도시한 바와 같이, 좌우 방향에 있어서 홈 형상으로 형성되어 있다. 발전 요소(50)의 상측 방향의 단부는, 제1 볼록부의 다른 예이다.
또한, 도 8, 도 9에 도시한 바와 같이, 케이스(62)의 측면부(82)에 오목부(64)가 형성되어도 된다. 케이스(62)의 측면부(82)에 형성되는 오목부(64)는 도 8에 도시한 바와 같이, 발전 요소(50)가 전후 방향으로 가장 돌출된 측면부에 대응하는 범위와 그 주변 범위에 걸쳐 퍼져 있고, 도 9에 도시한 바와 같이, 면 형상으로 형성되어 있다. 이 경우, 오목부(64)는 측면부(82)의 대략 절반의 영역에 퍼져 있다. 발전 요소(50)의 전후 방향의 측면은, 제1 볼록부의 다른 예이다.
(3) 상기 실시 형태에서는, 오목부(64)가 원호 형상을 하고 있는 예를 나타냈지만, 이에 한정하지 않고, 직사각 형상의 오목부(64)가 형성되어도 된다. 또한, 도 10에 도시한 바와 같이, 발전 요소(50)의 최하점에 대향하는 케이스(62)의 저부(80)에 면 형상으로 형성되어 있고, 그 전체 둘레에 R(알)이 형성되어 있는 형상으로 해도 된다. 이 경우, 오목부(64)는 저부(80)의 대략 절반의 영역에 퍼져 있다.
(4) 상기 실시 형태에서는, 케이스(62)가 알루미늄 등의 금속제인 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 다른 금속 등으로 형성되어도 된다. 또한, 케이스(62)가 프레스 가공에 의해 형성되어 있는 예를 나타냈지만, 이에 한정되지 않고, 용접 등에 의해 형성되어도 된다.
(5) 상기 실시 형태에서는, 오목부(64)의 곡률 반경이 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부에 있어서의 곡률 반경보다도 큰 예를 나타냈지만, 오목부(64)의 곡률 반경이 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부에 있어서의 곡률 반경과 동등해도 된다. 오목부(64)와 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부에 있어서의 곡률 반경을 동등하게 해 둠으로써, 단전지(14)의 사용 말기에 있어서 발전 요소(50)가 팽창했을 경우에, 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부가 오목부(64)와 전체면으로 접촉하도록 할 수 있어, 단전지(14)의 사용 말기에 있어서, 단전지(14)의 냉각 효율을 향상시킬 수 있다.
(6) 케이스(62) 및 덮개(68)의 내벽에 오목부(64)를 형성하는 것은, 이하의 경우에도 유효하다.
케이스(62)에서는, 기밀성을 향상시키기 위해서, 딥 드로잉 등의 방법에 의해 상단부가 개방된 상방 개방형으로 형성되는 경우가 있고, 딥 드로잉 등의 방법에서는, 저부(80)의 두께가 설계값보다도 두껍게 형성되어 버리는 불량이 발생하는 경우가 있다. 이 경우, 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와 저부(80) 사이에 일정한 클리어런스를 확보할 수 없어, 당해 케이스(62)를 단전지(14)에 사용할 수 없으므로, 케이스(62)의 수율이 악화된다.
이 경우, 케이스(62)의 저부(80)에 오목부(64)를 형성해 두고, 도 2에 화살표(72)로 나타내는 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와, 오목부(64)의 중심 사이의 거리가 일정한 클리어런스(CL)에 소정 거리(CL1)를 더한 거리가 되도록 설정해 둔다. 이에 의해, 케이스(62)의 저부(80)의 두께가 설계값보다 두껍게 형성된 경우에서도, 그 범위가 소정 거리(CL1)에 포함되어 있는 경우에는, 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와 저부(80) 사이에 일정한 클리어런스를 확보할 수 있어, 케이스(62)의 수율의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와, 오목부(64)의 중심 사이의 거리가 일정한 클리어런스(CL)에 소정 거리(CL1)를 더한 거리가 되도록 설정한 경우에서도, 도 2에 화살표(74)로 나타내는 발전 요소(50)의 하측 방향의 단부와, 오목부(64) 주변의 오목부(64)가 형성되어 있지 않은 주변 영역 사이의 상하 방향에 있어서의 거리(K)를, 일정한 클리어런스(CL)보다도 짧게 설정할 수 있다.
14: 단전지, 50: 발전 요소, 62: 케이스, 62A: 내벽, 62B: 외벽, 64: 오목부, 66: 볼록부, 68: 덮개, 80: 저부, 82: 측면부, CL: 일정한 클리어런스

Claims (10)

  1. 정극과 부극을 갖고 제1 볼록부를 갖는 발전 요소를, 각 형상의 외장 용기에 수용한 축전 소자로서,
    상기 제1 볼록부에 대향하는 상기 외장 용기의 내벽의 모서리부 이외의 영역에 오목부가 형성되고,
    상기 오목부는 상기 모서리부보다 얇은, 축전 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 볼록부는, 상기 정극과 상기 부극을 권회하여 이루어지는 발전 요소의 외주에서의 원호 형상의 부분이고,
    상기 발전 요소는, 그 권회 축이 상기 외장 용기의 저벽을 따르는 방향으로 상기 외장 용기 내에 수용되고,
    상기 외장 용기의 저부 및 정상부 중 적어도 한쪽의 상기 내벽에는 상기 오목부가 설치되고,
    상기 외장 용기의 측면의 상기 내벽에는 상기 오목부가 설치되어 있지 않은, 축전 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발전 요소의 축 방향에 수직한 단면에 있어서, 상기 오목부는 원호 형상을 이루고 있음과 함께, 그 원호의 곡률 중심이 상기 발전 요소의 상기 제1 볼록부를 통과하는 중심선 상에 배치되어 있는, 축전 소자.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 발전 요소의 권회 축의 방향에 수직한 단면에 있어서, 상기 오목부의 곡률 반경은 상기 제1 볼록부의 곡률 반경 이상으로 되어 있는, 축전 소자.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 외장 용기의 내벽의 상기 오목부가 형성된 영역의 주변에, 융기부가 형성되어 있는, 축전 소자.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 오목부의 최고 깊이 범위의 깊이는, 상기 저부의 상기 모서리부의 두께의 70% 이하인, 축전 소자.
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