KR102124735B1 - 스페이서, 조전지 및 조전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

버스 바와 단전지의 전극 탭의 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있는 스페이서를 제공한다. 스페이서(제1 스페이서(114))는, 절연성을 갖고, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)가 전지 본체로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비해 서로 적층하는 단전지(110)끼리를 버스 바(132)에 의해 단전지의 적층 방향(Z 방향)을 따라 전기적으로 접속하여 이루어지는 조전지(100)에 사용하여, 각각의 단전지 사이에 구비한다. 제1 스페이서는 맞닿음부(114h)와, 오목부(114i)와, 연통부(114j)를 갖는다. 맞닿음부는, 단전지의 적층 방향을 따라 전극 탭의 선단부에 맞닿는다. 오목부는, 전극 탭의 선단부로부터 이격되도록 단전지의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목하게 되어 있다. 연통부는, 오목부의 내측을 오목부의 외부에 연통시킨다.

Description

스페이서, 조전지 및 조전지의 제조 방법
본 발명은 스페이서, 조전지 및 조전지의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 예를 들어 전기 자동차와 같은 차량에 탑재되어, 차량용 모터를 구동시키는 전원으로서 사용되는 조전지(일 형태로서 전지 모듈)가 있다. 조전지는, 스페이서(전지 홀더)를 사용하여 단전지(전지)를 적층하여 구성하고 있다. 다른 단전지의 전극 탭끼리는, 버스 바에 의해 전기적으로 접속되어 있다(특허문헌 1을 참조).
일본 특허 공개 제2004-63347호 공보
그런데, 단전지를 스페이서에 장착한 상태에 있어서, 버스 바와 단전지의 전극 탭을 레이저 용접하면, 레이저광에 의해 가열된 스페이서의 일부가 증발하여, 가스가 발생되는 경우가 있다. 가스가, 버스 바와 단전지의 전극 탭의 용접 부분에 혼입되면, 그 용접 부분의 기계적 강도가 저하되어 전기 저항이 증가할 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 버스 바와 단전지의 전극 탭의 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있는 스페이서, 조전지 및 조전지의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 스페이서는, 절연성을 갖고, 발전 요소를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체와 상기 전지 본체로부터 도출 선단부가 상기 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭을 구비해 서로 적층하는 단전지끼리를 버스 바에 의해 상기 단전지의 적층 방향을 따라 전기적으로 접속되어 이루어지는 조전지에 사용하며, 각각의 상기 단전지 사이에 구비한다. 상기 스페이서는 맞닿음부와, 오목부와, 연통부를 갖는다. 상기 맞닿음부는, 상기 단전지의 적층 방향을 따라 상기 전극 탭의 상기 선단부에 맞닿는다. 상기 오목부는, 상기 전극 탭의 상기 선단부로부터 이격되도록 상기 단전지의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목하게 되어 있다. 상기 연통부는, 상기 오목부의 내측을 상기 오목부의 외부에 연통시킨다.
상기 목적을 달성하기 위한 조전지는, 서로 적층하는 복수의 단전지와, 복수의 스페이서와, 버스 바를 갖는다. 상기 단전지는, 발전 요소를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체와, 상기 전지 본체로부터 도출 선단부가 상기 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭을 구비했다. 상기 스페이서는, 절연성을 갖고, 상기 단전지의 적층 방향을 따라 상기 전극 탭의 상기 선단부에 맞닿는 맞닿음부와, 상기 전극 탭의 상기 선단부로부터 이격되도록 상기 단전지의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목한 오목부와, 상기 오목부의 내측을 상기 오목부의 외부에 연통시키는 연통부를 구비했다. 상기 버스 바는 다른 상기 단전지의 상기 전극 탭의 상기 선단부끼리를 전기적으로 접속한다.
상기 목적을 달성하기 위한 조전지의 제조 방법은, 발전 요소를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체와 상기 전지 본체로부터 도출 선단부가 상기 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭을 구비한 각각의 단전지 사이에, 상기 스페이서를 배치한다. 또한, 다른 상기 단전지의 상기 전극 탭의 상기 선단부끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를, 각각의 상기 전극 탭의 상기 선단부에 맞닿게 한다. 또한, 용접용 레이저광을 상기 스페이서의 상기 오목부의 위치에 대응하도록 상기 버스 바에 조사하여, 상기 버스 바와 상기 단전지의 상기 선단부를 용접한다.
도 1은 실시 형태에 관한 조전지를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 조전지로부터, 가압 유닛(상부 가압판과 하부 가압판과 좌우의 측판)을 분해하고, 또한, 버스 바 유닛의 일부(보호 커버와 애노드측 터미널과 캐소드측 터미널)를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 3a는 적층된 단전지의 전극 탭에 버스 바를 접합한 상태의 주요부를 단면에 의해 나타내는 사시도이다.
도 3b는 도 3a를 측방으로부터 나타내는 단부면도이다.
도 4는 도 2에 나타내는 적층체로부터, 버스 바 홀더와 버스 바를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4에 나타내는 제1 셀 서브 어셈블리와 제2 셀 서브 어셈블리를 버스 바에 의해 전기적으로 접속하는 상태를 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 4에 나타내는 제1 셀 서브 어셈블리(병렬 접속하는 3조의 단전지)를 단전지별로 분해하고, 또한, 그 중 하나(최상부)의 단전지로부터 제1 스페이서와 제2 스페이서를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 단전지의 일부와 제1 스페이서의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 8은 제1 스페이서의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 9a는 제1 스페이서에 배치된 단전지의 선단부에 버스 바를 맞닿게 하고, 단전지의 선단부와 버스 바를 레이저 용접하는 하나의 상태를 나타내는 모식도이다.
도 9b는 제1 스페이서에 배치된 단전지의 선단부에 버스 바를 맞닿게 하고, 단전지의 선단부와 버스 바를 레이저 용접하는 다른 상태를 나타내는 모식도이다.
도 10은 제1 실시 형태의 변형예의 제1 스페이서의 일부를 나타내는 사시도이다.
도 11은 제2 실시 형태의 제1 스페이서의 일부(Y 방향을 따른 편측)를 나타내는 사시도이다.
도 12a는 도 11의 제1 스페이서의 12A-12A로 나타내는 단면에 의해 제1 스페이서와 단전지의 일부를 나타내는 측면도이다.
도 12b는 도 11의 제1 스페이서의 12B-12B로 나타내는 단면에 의해 제1 스페이서와 단전지의 일부를 나타내는 측면도이다.
도 13은 제3 실시 형태의 제1 스페이서의 일부(Y 방향을 따른 편측)를 나타내는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 제1 내지 제3 실시 형태를 설명한다. 도면에 있어서, 동일한 부재에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다. 도면에 있어서, 각 부재의 크기나 비율은, 제1 내지 제3 실시 형태의 이해를 용이하게 하기 위해서 과장시켜, 실제의 크기나 비율과는 상이한 경우가 있다.
각 도면에 있어서, X, Y 및 Z로 표시하는 화살표를 사용하여, 조전지(100)의 방위를 나타내고 있다. X에 의해 표시하는 화살표의 방향은, 조전지(100)의 긴 변 방향을 나타내고 있다. Y에 의해 표시하는 화살표의 방향은, 조전지(100)의 짧은 변 방향을 나타내고 있다. Z에 의해 표시하는 화살표의 방향은, 조전지(100)의 적층 방향을 나타내고 있다.
도 1은, 실시 형태에 관한 조전지(100)를 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1에 도시되는 조전지(100)로부터, 가압 유닛(120)(상부 가압판(121)과 하부 가압판(122)과 좌우의 측판(123))을 분해하고, 또한, 버스 바 유닛(130)의 일부(보호 커버(135)와 애노드측 터미널(133)과 캐소드측 터미널(134)을 분해한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 3a는, 적층된 단전지(110)의 전극 탭(112)에 버스 바(132)를 접합한 상태의 주요부를 단면에 의해 나타내는 사시도이다. 도 3b는, 도 3a를 측방으로부터 나타내는 단부면도이다. 도 4는, 도 2에 나타내는 적층체(110S)로부터, 버스 바 홀더(131)와 버스 바(132)를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 5는, 도 4에 나타내는 제1 셀 서브 어셈블리(110M)와 제2 셀 서브 어셈블리(110N)를 버스 바(132)에 의해 전기적으로 접속하는 상태를 나타내는 사시도이다. 도 6은, 도 4에 나타내는 제1 셀 서브 어셈블리(110M)(병렬 접속하는 3조의 단전지(110))를 단전지(110)별로 분해하고, 또한, 그 중 하나(최상부)의 단전지(110)로부터 제1 스페이서(114)와 제2 스페이서(115)를 분해한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 7은, 단전지(110)의 일부와 제1 스페이서(114)의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 8은, 제1 스페이서(114)의 일부를 나타내는 사시도이다. 도 9a는, 제1 스페이서(114)에 배치된 단전지(110)의 선단부(112d)에 버스 바(132)를 맞닿게 하고, 단전지(110)의 선단부(112d)와 버스 바(132)를 레이저 용접하는 하나의 상태를 나타내는 모식도이다. 도 9b는, 제1 스페이서(114)에 배치된 단전지(110)의 선단부(112d)에 버스 바(132)를 맞닿게 하고, 단전지(110)의 선단부(112d)와 버스 바(132)를 레이저 용접하는 다른 상태를 나타내는 모식도이다.
도 8 및 도 9a를 참조하여, 실시 형태에 관한 스페이서(제1 스페이서(114))는, 개략적으로 설명하면, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)와 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비해 서로 적층하는 단전지(110)끼리를 버스 바(132)에 의해 단전지(110)의 적층 방향(Z 방향)을 따라 전기적으로 접속하여 이루어지는 조전지(100)에 사용하여, 각각의 단전지(110) 사이에 구비한다. 제1 스페이서(114)는, 맞닿음부(114h)와, 오목부(114i)와, 연통부(114j)를 갖는다. 맞닿음부(114h)는, 단전지(110)의 적층 방향을 따라 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿는다. 오목부(114i)는, 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 단전지(110)의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목하게 되어 있다. 연통부(114j)는, 오목부(114i)의 내측을 오목부(114i)의 외부에 연통시킨다.
도 8 및 도 9a를 참조하여, 실시 형태에 관한 조전지(100)는, 개략적으로 설명하면, 서로 적층하는 복수의 단전지(110)와, 복수의 스페이서(제1 스페이서(114))와, 버스 바(132)를 갖는다. 단전지(110)는, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)와, 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비했다. 제1 스페이서(114)는, 단전지(110)의 적층 방향(Z 방향)을 따라 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿는 맞닿음부(114h)와, 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 단전지(110)의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목한 오목부(114i)와, 오목부(114i)의 내측을 오목부(114i)의 외부에 연통시키는 연통부(114j)를 구비했다. 버스 바(132)는, 다른 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)끼리를 전기적으로 접속한다.
도 8, 도 9a 및 도 9b를 참조하여, 실시 형태에 관한 조전지(100)의 제조 방법은 개략적으로 설명하면, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)와 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비한 각각의 단전지(110) 사이에, 상기 스페이서(제1 스페이서(114))를 배치한다. 또한, 다른 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바(132)를, 각각의 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿게 한다. 또한, 용접용 레이저광 L을 제1 스페이서(114)의 오목부(114i)의 위치에 대응하도록 버스 바(132)에 조사하여, 버스 바(132)와 단전지(110)의 선단부(112d)를 용접한다.
조전지(100)는, 전기 자동차와 같은 차량에 복수 탑재되어 옥외의 충전 스탠드 등으로부터의 전력으로 충전 가능함과 함께, 차량용 모터를 구동시키는 전원으로서 사용된다. 조전지(100)는, 복수의 단전지(110)를 적층하여 이루어지는 적층체(110S)를, 가압 유닛(120)에 의해 가압한 상태에 있어서, 버스 바 유닛(130)에 의해 전기적으로 접속하여 구성하고 있다. 이하, 스페이서(제1 스페이서(114))를 포함하는 조전지(100)의 각 구성을 설명한다.
적층체(110S)의 구성을 상세하게 설명한다.
적층체(110S)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 전기적으로 병렬 접속된 세 단전지(110)로 이루어지는 제1 셀 서브 어셈블리(110M)와, 전기적으로 병렬 접속된 세 단전지(110)로 이루어지는 제2 셀 서브 어셈블리(110N)를, 교대로 직렬 접속하여 구성하고 있다.
제1 셀 서브 어셈블리(110M)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 조전지(100)에 있어서, 1단째(최하단), 3단째, 5단째, 및 7단째(최상단)에 위치하는 세 단전지(110)에 상당한다. 제2 셀 서브 어셈블리(110N)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 조전지(100)에 있어서, 2단째, 4단째, 및 6단째에 위치하는 세 단전지(110)에 상당한다.
제1 셀 서브 어셈블리(110M)와 제2 셀 서브 어셈블리(서브 어셈블리(110N))는, 동일한 구성으로 이루어진다. 단, 제1 셀 서브 어셈블리(110M)와 제2 셀 서브 어셈블리(서브 어셈블리(110N))는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 세 단전지(110)의 상하를 뒤집음으로써, 세 애노드측 전극 탭(112A)과 세 캐소드측 전극 탭(112K)이 Z 방향을 따라 교대로 위치하도록 배치되어 있다.
제1 셀 서브 어셈블리(110M)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 애노드측 전극 탭(112A)이 도면에서 우측에 위치하고, 모든 캐소드측 전극 탭(112K)이 도면에서 좌측에 위치하고 있다.
제2 셀 서브 어셈블리(110N)는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 모든 애노드측 전극 탭(112A)이 도면에서 좌측에 위치하고, 모든 캐소드측 전극 탭(112K)이 도면에서 우측에 위치하고 있다. 세 단전지(110)별로, 상하를 단순하게 뒤집기만 하면, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 방향이 Z 방향의 상하로 변동되어 버린다. 이 때문에, 모든 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 방향이 정렬되도록, 각각의 선단부(112d)를 하방으로 굴절시키고 있다.
단전지(110)는, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에 상당한다. 단전지(110)는, 차량용 모터의 구동 전압의 사양을 만족시키기 위해 직렬로 복수 접속한다. 단전지(110)는, 전지의 용량을 확보하여 차량의 주행 거리를 늘리기 위해 병렬로 복수 접속한다.
단전지(110)는, 도 3a 및 도 3b에 도시되는 바와 같이, 충방전을 행하는 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H), 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112) 및 발전 요소(111)를 밀봉하는 라미네이트 필름(113)을 포함하고 있다.
발전 요소(111)는, 세퍼레이터에 의해 분리된 애노드와 캐소드를 복수조 적층하여 구성하고, 전극 탭(112)을 통하여 충방전 가능한 축전체로서 기능한다.
전극 탭(112)은, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 발전 요소(111)를 외부에 면하게 하는 것이다. 전극 탭(112)은, 애노드측 전극 탭(112A) 및 캐소드측 전극 탭(112K)으로 구성하고 있다. 애노드측 전극 탭(112A)의 기단부측은, 하나의 발전 요소(111)에 포함되는 모든 애노드에 접합되어 있다. 애노드측 전극 탭(112A)은, 박판형으로 형성되며, 애노드의 특성에 맞추어 알루미늄으로 이루어진다. 캐소드측 전극 탭(112K)의 기단부측은, 하나의 발전 요소(111)에 포함되는 모든 캐소드에 접합되어 있다. 캐소드측 전극 탭(112K)은, 박판형으로 형성되며, 캐소드의 특성에 맞추어 구리로 이루어진다.
전극 탭(112)은, 도 3b 및 도 7에 도시되는 바와 같이, L자 형상으로 형성되어 있다. 전극 탭(112)의 기단부(112c)는, 제1 스페이서(114)의 지지부(114k)에 의해 하방으로부터 지지되어 있다. 전극 탭(112)의 선단부(112d)는, Z 방향의 하방에 따라 굴절되어, 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)에 대면하고 있다.
전극 탭(112)은, 도 7에 도시되는 바와 같이, 그 폭 방향(Y 방향)을 따른 중앙부(112f)에, 구멍(112e)을 구비하고 있다. 구멍(112e)은, 전극 탭(112)의 기단부(112c)로부터 선단부(112d)에 걸쳐서, 긴 형상으로 형성되어 있다. 전극 탭(112)의 구멍(112e)은, 제1 스페이서(114)의 보스(114r)를 삽입시킨다.
라미네이트 필름(113)은, 도 3a 및 도 3b에 도시되는 바와 같이, 한 쌍으로 이루어지고, 전지 본체(110H)를 Z 방향을 따른 상하로부터 집어서 밀봉하는 것이다. 한 쌍의 라미네이트 필름(113)은, Y 방향을 따른 일단부(113a)의 간극으로부터 외부를 향하여, 애노드측 전극 탭(112A) 및 캐소드측 전극 탭(112K)을 도출시켰다. 라미네이트 필름(113)은, 시트 형상의 금속층과, 금속층을 양면으로부터 피복하여 절연하는 시트 형상의 절연층을 적층하여 형성되어 있다.
단전지(110)는, 도 6에 도시되는 바와 같이(한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))에 의해 지지된 상태에서, 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이 적층된다.
한 쌍의 스페이서(제1 스페이서(114) 및 제2 스페이서(115))는, 도 2, 도 3a 및 도 3b에 도시되는 바와 같이, 단전지(110)를 Z 방향을 따라 일정한 간격으로 배치하고 있다. 제1 스페이서(114)는, 단전지(110)의 전극 탭(112)을 구비한 측을 지지한다. 제2 스페이서(115)는, 제1 스페이서(114)와 단전지(110)의 X 방향에 있어서 대향하도록, 단전지(110)의 전극 탭(112)을 구비하고 있지 않은 측을 지지한다.
제1 스페이서(114)는, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 절연성을 갖는 강화 플라스틱으로 이루어진다. 제1 스페이서(114)는, 단전지(110)의 적층 방향을 따라 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿는 맞닿음부(114h), 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 단전지(110)의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목한 오목부(114i) 및 오목부(114i)의 내측을 오목부(114i)의 외부에 연통시키는 연통부(114j)를 갖고 있다. 또한, 제1 스페이서(114)는, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 오목부(114i)와 인접하고, 단전지(110)의 적층 방향(Z 방향)과 교차하는 방향(X 방향 및 Y 방향)을 따라 전극 탭(112)을 Z 방향의 하방으로부터 지지하는 지지부(114k)를 갖고 있다.
제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)는, 도 7에 도시되는 바와 같이, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 양단의 부분(일단부(112g) 및 타단부(112h))에 맞닿는다. 맞닿음부(114h)는, 제1 스페이서(114)의 Y 방향 및 Z 방향을 따른 측면(114m)에 구비하고 있다. 맞닿음부(114h)는, 전극 탭(112)의 일단부(112g) 및 타단부(112h)를, X 방향을 따라 지지(이면 지지)하고 있다. 즉, 맞닿음부(114h)는, 도 3b에 도시되는 바와 같이, 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿고, 전극 탭(112)의 선단부(112d)를 X 방향을 따라 위치 결정하고 있다.
제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)는, 도 9a에 도시되는 바와 같이, 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿아 있다. 한편, 도 9b에 도시되는 바와 같이, 맞닿음부(114h)가 존재하지 않는 영역에 있어서, 단전지(110)의 전극 탭(112)과 제1 스페이서(114)의 측면(114m) 사이에는, 연통부(114j)에 대응하는 간극이 존재한다.
제1 스페이서(114)의 오목부(114i)는, 도 7 내지 도 9b에 도시되는 바와 같이, 맞닿음부(114h)의 위치로부터, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 버스 바(132)와 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 용접 부위에 대응하는 위치에 이르는 영역에 구비하고 있다. 오목부(114i)는, 두 맞닿음부(114h)를 수평 방향(Y 방향)을 따라 상하로 분단하도록, 제1 스페이서(114)의 측면(114m)에 구비하고 있다.
제1 스페이서(114)의 연통부(114j)는, 도 7 내지 도 9b에 도시되는 바와 같이, 맞닿음부(114h)와 인접하는 부분을 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 절결하여 형성되어 있다. 연통부(114j)는, 각각의 맞닿음부(114h) 사이에 위치하는 긴 형상의 간극에 상당한다.
제1 스페이서(114)의 지지부(114k)는, 도 7 및 도 8에 도시되는 바와 같이, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따라 긴 형상으로 구비하고 있다. 지지부(114k)는, 제1 스페이서(114)의 상면에 Y 방향을 따라 구비된 평탄한 지지면(114b)에 구비하고 있다. 즉, 지지부(114k)는, 지지면(114b)에 있어서 맞닿음부(114h)에 면하는 직선형의 외측 에지를 따르면서, 지지면(114b)으로부터 상방을 향하여 직사각 형상으로 돌출하여 형성되어 있다.
여기서, 제1 스페이서(114)는, 오목부(114i) 및 연통부(114j)에 의해, Z 방향과 Y 방향에 의해 이루는 측면(114m)에 있어서의, 전극 탭(112)의 접촉 면적을 대폭 억제하고 있다.
제1 스페이서(114)는, 도 7 내지 도 9a에 도시되는 바와 같이, 지지부(114k)로부터 볼록형의 보스(114r)를 돌출시키고 있다. 보스(114r)는, 지지부(114k)의 Z 방향의 하방에 위치하는 오목부(114i)에도 돌출되어 있다. 보스(114r)는, 전극 탭(112)의 중앙부(112f)에 개구된 구멍(112e)에 삽입하고, 전극 탭(112)의 위치를 규제한다. 보스(114r)는, 전극 탭(112)의 구멍(112e)의 주위 부분에 코오킹하여 고정한다. 보스(114r)의 코오킹은, 보스(114r)를 가열하면서 압박하여 반구형으로 변형시킴으로써 행한다.
제1 스페이서(114)는, 도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 지지면(114b)의 Y 방향을 따른 양단에, 각각 상방을 향하여 돌출된 한 쌍의 연결 핀(114c)을 구비하고 있다. 한 쌍의 연결 핀(114c)은, 원주 형상을 포함하고, 라미네이트 필름(113)의 일단부(113a)의 Y 방향을 따른 양단에 개구된 연결 구멍(113c)에 삽입함으로써, 단전지(110)를 위치 결정하고 있다.
복수의 제1 스페이서(114)는, 도 3b에 도시되는 바와 같이, 하나의 제1 스페이서(114)의 상면(114a)과, 다른 제1 스페이서(114)의 하면(114d)이 맞닿아 있다. 복수의 제1 스페이서(114)는, 도 3b에 도시되는 바와 같이, 하나의 제1 스페이서(114)의 상면(114a)으로부터 돌출된 원주 형상의 위치 결정 핀(114e)과, 다른 제1 스페이서(114)의 하면(114d)에 개구된 위치 결정 구멍(114f)을 끼워 맞춤시킴으로써 서로 위치 결정하고 있다.
제1 스페이서(114)는, 도 6에 도시되는 바와 같이, Y 방향을 따른 양단에, 로케이트 구멍(114g)을 양단에 구비하고 있다. 로케이트 구멍(114g)은, 복수의 조전지(100)끼리를 Z 방향을 따라 위치 결정하면서 연결하는 볼트를 삽입한다.
제2 스페이서(115)는, 전극 탭(112)을 지지할 필요가 없으므로, 제1 스페이서(114)를 간략화하여 구성하고 있다. 제2 스페이서(115)는, 도 6에 도시되는 바와 같이, 제1 스페이서(114)와 동일하게, 제2 스페이서끼리를 위치 결정하는 위치 결정 핀(115e), 단전지(110)를 위치 결정하는 연결 핀(115c), 복수의 조전지(100)끼리를 위치 결정하면서 연결하는 볼트를 삽입하는 로케이트 구멍(115g) 등을 구비하고 있다.
가압 유닛(120)의 구성을 상세하게 설명한다.
가압 유닛(120)은, 적층체(110S)의 각각의 단전지(110)를 가압함으로써, 각각의 단전지(110) 내부의 발전 요소(111)를 상하로부터 가압하는 상부 가압판(121)과 하부 가압판(122) 및 적층체(110S)를 가압한 상태의 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)을 고정하는 한 쌍의 측판(123)을 포함하고 있다.
상부 가압판(121)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 하부 가압판(122)과 함께, 적층체(110S)를 구성하는 복수의 단전지(110)를 상하로부터 집어서 유지하면서, 각각의 단전지(110)의 발전 요소(111)를 가압하는 것이다. 상부 가압판(121)은, 요철을 구비한 판형으로 형성하며, 충분한 강성을 구비한 금속으로 이루어진다. 상부 가압판(121)은, 수평면 상에 마련되어 있다. 상부 가압판(121)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 발전 요소(111)를 하방을 향하여 가압하는 가압면((121a)을 구비하고 있다. 가압면((121a)은, 평탄하게 형성되고, 상부 가압판(121)의 중앙 부분으로부터 하방을 향하여 돌출되어 있다. 상부 가압판(121)은, 조전지(100)끼리를 연결하는 볼트를 삽입하는 로케이트 구멍(121b)을 구비하고 있다. 로케이트 구멍(121b)은, 관통 구멍을 포함하고, 상부 가압판(121)의 네 코너에 개구되어 있다.
하부 가압판(122)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 상부 가압판(121)과 동일한 형상을 포함하고, 상부 가압판(121)의 상하를 뒤집도록 마련되어 있다. 하부 가압판(122)은, 상부 가압판(121)과 동일하게, 발전 요소(111)를 상방을 향하여 가압하는 가압면(122a) 및 조전지(100)끼리를 Z 방향을 따라 위치 결정하면서 연결하는 볼트를 삽입하는 로케이트 구멍(122b)을 구비하고 있다.
한 쌍의 측판(123)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 적층체(110S)를 가압한 상태의 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)을 고정하는 것이다. 즉, 한 쌍의 측판(123)은, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)의 간격을 일정하게 유지한다. 또한, 한 쌍의 측판(123)은, 적층된 단전지(110)의 X 방향을 따른 측면을 피복하여 보호한다. 측판(123)은 평판형으로 형성되며, 금속으로 이루어진다. 한 쌍의 측판(123)은, 적층된 단전지(110)의 X 방향을 따른 양측면에 대향하도록, 기립하여 마련되어 있다. 한 쌍의 측판(123)은, 상부 가압판(121) 및 하부 가압판(122)에 대해 용접하고 있다.
버스 바 유닛(130)의 구성을 상세하게 설명한다.
버스 바 유닛(130)은, 복수의 버스 바(132)를 일체적으로 보유 지지하는 버스 바 홀더(131), 다른 단전지(110)(상하로 배열된 단전지(110))의 전극 탭(112)의 선단부(112d)끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바(132), 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 애노드측의 종단부를 외부의 입출력 단자에 면하게 하는 애노드측 터미널(133), 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 캐소드측의 종단부를 외부의 입출력 단자에 면하게 하는 캐소드측 터미널(134) 및 버스 바(132) 등을 보호하는 보호 커버(135)를 포함하고 있다.
버스 바 홀더(131)는, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 복수의 버스 바(132)를 일체적으로 보유 지지하는 것이다. 버스 바 홀더(131)는 복수의 버스 바(132)를, 적층체(110S)의 각각의 단전지(110)의 전극 탭(112)에 대면하도록, 매트릭스형으로 일체적으로 보유 지지하고 있다. 버스 바 홀더(131)는, 절연성을 구비한 수지로 이루어지고, 프레임형으로 형성되어 있다.
버스 바 홀더(131)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 단전지(110)의 전극 탭(112)을 지지하고 있는 쪽의 제1 스페이서(114)의 긴 변 방향의 양측에 위치하도록, Z 방향을 따라 기립한(한 쌍의 지주부(131a)를 각각 구비하고 있다. 한 쌍의 지주부(131a)는, 제1 스페이서(114)의 측면에 끼워 맞춘다. 한 쌍의 지주부(131a)는, Z 방향을 따라 시인한 경우에 L자형이며, Z 방향을 따라 연장된 판형으로 형성되어 있다. 버스 바 홀더(131)는, 제1 스페이서(114)의 긴 변 방향의 중앙 부근에 위치하도록, Z 방향을 따라 기립한 보조 지주부(131b)를 구비하고 있다. 보조 지주부(131b)는, Z 방향을 따라 연장된, XY 평면을 따르는 단면에서 ㄷ자 형상으로 형성되어 있다.
버스 바 홀더(131)는, 도 4에 도시된 바와 같이, Z 방향을 따라 인접하는 버스 바(132) 사이에 각각 돌출되는 절연부(131c)를 구비하고 있다. 절연부(131c)는, Y 방향을 따라 연장된 판형으로 형성되어 있다. 각각의 절연부(131c)는, 지주부(131a)와 보조 지주부(131b) 사이에 수평으로 구비되어 있다. 절연부(131c)는, Z 방향을 따라 인접하는 버스 바(132) 사이를 절연함으로써 방전을 방지한다.
버스 바 홀더(131)는, 각각 독립적으로 형성한 지주부(131a)와 보조 지주부(131b) 및 절연부(131c)를 서로 접합하여 구성해도 되고, 지주부(131a)와 보조 지주부(131b) 및 절연부(131c)를 일체적으로 성형하여 구성해도 된다.
버스 바(132)는, 도 3a, 도 3b, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상하로 배열된 단전지(110)의 전극 탭(112)을 전기적으로 접속되는 것이다. 버스 바(132)는, 하나의 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)과, 다른 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)을 전기적으로 접속한다. 버스 바(132)는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 제1 셀 서브 어셈블리(110M)의 상하로 셋 배열된 애노드측 전극 탭(112A)과, 제2 셀 서브 어셈블리(110N)의 상하로 셋 배열된 캐소드측 전극 탭(112K)을 전기적으로 접속한다.
즉, 버스 바(132)는, 도 5에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 제1 셀 서브 어셈블리(110M)의 세 애노드측 전극 탭(112A)을 병렬 접속하면서, 또한, 제2 셀 서브 어셈블리(110N)의 세 캐소드측 전극 탭(112K)을 병렬 접속한다. 또한, 버스 바(132)는, 제1 셀 서브 어셈블리(110M)의 세 애노드측 전극 탭(112A)과, 제2 셀 서브 어셈블리(110N)의 세 캐소드측 전극 탭(112K)을 직렬 접속한다. 버스 바(132)는, 하나의 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)과, 다른 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)에 대해 레이저 용접하고 있다.
버스 바(132)는, 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이, 애노드측 버스 바(132A)와 캐소드측 버스 바(132K)를 접합하여 구성하고 있다. 애노드측 버스 바(132A)와 캐소드측 버스 바(132K)는, 동일한 형상을 포함하고, 각각 L자형으로 형성되어 있다. 버스 바(132)는, 도 3a 및 도 4에 도시된 바와 같이, 애노드측 버스 바(132A)의 굴절된 일단부와, 캐소드측 버스 바(132K)의 굴절된 일단부를 접합하여 이루어지는 접합부(132c)에 의해, 일체화되어 있다. 버스 바(132)를 구성하는 애노드측 버스 바(132A) 및 캐소드측 버스 바(132K)는, 도 4에 도시된 바와 같이, Y 방향을 따른 양단에 버스 바 홀더(131)와 접합하는 측부(132d)를 구비하고 있다.
애노드측 버스 바(132A)는, 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)과 동일하게, 알루미늄으로 이루어진다. 캐소드측 버스 바(132K)는, 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)과 마찬가지로, 구리로 이루어진다. 다른 금속을 포함하는 애노드측 버스 바(132A)와 캐소드측 버스 바(132K)는, 초음파 접합에 의해 서로 접합하고, 접합부(132c)를 형성하고 있다.
매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도 4의 도면에서 우측 상단에 위치하는 버스 바(132)는, 21개의 단전지(110)(3 병렬 7 직렬)의 애노드측의 종단부에 상당하고, 애노드측 버스 바(132A)만으로 구성되어 있다. 이 애노드측 버스 바(132A)는, 적층된 단전지(110) 중 최상부의 세 단전지(110)의 애노드측 전극 탭(112A)에 대해 레이저 접합되어 있다.
매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도 4의 도면에서 좌측 하단에 위치하는 버스 바(132)는, 21개의 단전지(110)(3 병렬 7 직렬)의 캐소드측의 종단부에 상당하고, 캐소드측 버스 바(132K)만으로 구성되어 있다. 이 캐소드측 버스 바(132K)는, 적층된 단전지(110) 중 최하부의 세 단전지(110)의 캐소드측 전극 탭(112K)에 대해 레이저 접합되어 있다.
애노드측 터미널(133)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 애노드측의 종단부를 외부의 입출력 단자에 면하게 하는 것이다. 애노드측 터미널(133)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도면에서 우측 상단에 위치하는 애노드측 버스 바(132A)에 접합한다. 애노드측 터미널(133)은, 양단을 굴절시킨 판형으로 형성되며, 도전성을 구비한 금속으로 이루어진다.
캐소드측 터미널(134)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 전기적으로 접속된 복수의 단전지(110)의 캐소드측의 종단부를 외부의 입출력 단자에 면하게 하는 것이다. 캐소드측 터미널(134)은, 도 2에 도시된 바와 같이, 매트릭스형으로 배치된 버스 바(132) 중, 도면에서 좌측 하방에 위치하는 캐소드측 버스 바(132K)에 접합한다. 캐소드측 터미널(134)은, 애노드측 터미널(133)과 동일한 형상으로 이루어지고, 상하를 뒤집은 것이다.
보호 커버(135)는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 버스 바(132) 등을 보호하는 것이다. 즉, 보호 커버(135)는, 복수의 버스 바(132)를 일체적으로 피복함으로써, 각각의 버스 바(132)가 다른 부재 등과 접촉하여 전기적인 단락이 발생되는 것을 방지한다. 보호 커버(135)는, 도 2에 도시된 바와 같이, Z 방향을 따라 기립한 측면(135a)의 일단부(135b)와 타단부(135c)를 갈고리와 같이 X 방향을 향하여 굴절하고, 절연성을 구비한 플라스틱으로 이루어진다.
보호 커버(135)는, 측면(135a)에 의해 각각의 버스 바(132)를 피복하면서, 일단(135b)와 타단부(135c)에 의해 버스 바 홀더(131)를 상하로부터 집어서 고정하고 있다. 보호 커버(135)는, 직사각 형상의 구멍으로 이루어지고 애노드측 터미널(133)을 외부에 면하게 하는 제1 개구(135d)와, 직사각 형상의 구멍으로 이루어지고 캐소드측 터미널(134)을 외부에 면하게 하는 제2 개구(135e)를 각각 측면(135a)에 구비하고 있다.
도 9a 및 도 9b를 참조하여, 조전지(100)의 제조 방법 중, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)의 용접 방법을 설명한다.
각각의 단전지(110) 사이에 제1 스페이서(114)를 배치한다. 다음에, 버스 바(132)를 각각의 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿게 한다. 도 9a에 도시되는 바와 같이, 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)는, 버스 바(132) 및 전극 탭(112)의 선단부(112d)를 지지(이면 지지)한다. 다음에, 도 9a 및 도 9b에 도시되는 바와 같이, 용접용 레이저광 L을 제1 스페이서(114)의 오목부(114i)의 위치에 대응하도록 버스 바(132)에 조사하여, 버스 바(132)와 단전지(110)의 선단부(112d)를 용접한다. 여기서, 도 9b에 도시되는 바와 같이, 버스 바(132)에 대한 레이저광 L의 조사에 따라 가열된 제1 스페이서(114)의 오목부(114i)의 내측으로부터 발생된 가스는, 연통부(114j)(단전지(110)의 전극 탭(112)과 제1 스페이서(114)의 측면(114m) 사이의 간극)를 통하여, 오목부(114i)의 외부로 배출된다.
이상 설명한 제1 실시 형태의 작용 효과를 설명한다.
제1 스페이서(114)는 절연성을 갖고, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)와 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비해 서로 적층하는 단전지(110)끼리를 버스 바(132)에 의해 단전지(110)의 적층 방향을 따라 전기적으로 접속하여 이루어지는 조전지(100)에 사용하여, 각각의 단전지(110) 사이에 구비한다. 제1 스페이서(114)는, 맞닿음부(114h)와, 오목부(114i)와, 연통부(114j)를 갖는다. 맞닿음부(114h)는, 단전지(110)의 적층 방향을 따라 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿는다. 오목부(114i)는, 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 단전지(110)의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목하게 되어 있다. 연통부(114j)는, 오목부(114i)의 내측을 오목부(114i)의 외부에 연통시킨다.
조전지(100)는, 서로 적층하는 복수의 단전지(110)와, 복수의 제1 스페이서(114)와, 버스 바(132)를 갖는다. 단전지(110)는, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)와, 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비했다. 제1 스페이서(114)는, 절연성을 갖고, 단전지(110)의 적층 방향을 따라 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿는 맞닿음부(114h)와, 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 단전지(110)의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목한 오목부(114i)와, 오목부(114i)의 내측을 오목부(114i)의 외부에 연통시키는 연통부(114j)를 구비했다. 버스 바(132)는, 다른 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)끼리를 전기적으로 접속한다.
조전지(100)의 제조 방법은, 발전 요소(111)를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체(110H)와 전지 본체(110H)로부터 도출 선단부(112d)가 전지 본체(110H)의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭(112)을 구비한 각각의 단전지(110) 사이에, 상기 제1 스페이서(114)를 배치한다. 또한, 다른 단전지(110)의 전극 탭(112)의 선단부(112d)끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바(132)를, 각각의 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿게 한다. 또한, 용접용 레이저광 L을 제1 스페이서(114)의 오목부(114i)의 위치에 대응하도록 버스 바(132)에 조사하고, 버스 바(132)와 단전지(110)의 선단부(112d)를 용접한다.
이러한 제1 스페이서(114), 조전지(100) 및 조전지(100)의 제조 방법에 의하면, 용접용 레이저광 L을 제1 스페이서(114)의 오목부(114i)의 위치에 대응하도록 버스 바(132)에 조사했을 때, 버스 바(132) 및 단전지(110)의 전극 탭(112)을 통하여 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)가 가열된다. 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)는, 레이저광 L의 조사 방향과 반대측으로부터 전극 탭(112)의 선단부(112d)에 맞닿음으로써, 버스 바(132)와 전극 탭(112)의 선단부(112d)가 서로 밀착하여 용접하기 쉽도록, 버스 바(132) 및 전극 탭(112)의 선단부(112d)를 지지(이면 지지)한다. 여기서, 제1 스페이서(114)가 가열됨으로써 오목부(114i)의 내측으로부터 발생된 가스는, 연통부(114j)를 통하여 오목부(114i)의 외부로 배출된다. 가스는, 제1 스페이서(114)가 가열됨으로써 기화한 것으로서, 가령 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)의 용접 부분에 혼입되면, 용접 부분의 기계적 강도가 저하됨과 함께 전기 저항이 증가한다. 따라서, 제1 스페이서(114), 조전지(100) 및 조전지(100)의 제조 방법에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)의 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)는, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 양단의 부분(일단부(112g) 및 타단부(112h))에 맞닿는 것이 바람직하다.
이러한 제1 스페이서(114)에 의하면, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 양단의 부분(일단부(112g) 및 타단부(112h)를 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)에 의해 지지(이면 지지)할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(114)에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)을 충분히 용접하면서, 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 이러한 제1 스페이서(114)에 의하면, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 양단(좌우)의 부분에 맞닿음으로써, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)과 교차하는 방향(Z 방향)을 따른 양단(상하)의 부분에 맞닿을 경우와 비교하여, Z 방향을 따른 두께를 억제할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(114)에 의하면, 복수의 제1 스페이서(114)를 Z 방향을 따라 적층하여 조전지(100)를 구성할 때, 그 적층 효율을 유지할 수 있다.
또한, 이러한 제1 스페이서(114)에 의하면, 버스 바(132)를 제1 스페이서(114)의 측을 향하여 압박하면서, 버스 바(132)와 인접하는 전극 탭(112)의 양단의 부분(일단부(112g) 및 타단부(112h))을 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)에 의해 지지(이면 지지)하면, 전극 탭(112)의 양단 부분(일단부(112g) 및 타단부(112h))로부터 이격된 주위 부분도 버스 바(132)에 대해 접촉시킬 수 있다. 특히, 전극 탭(112)의 선단부(112d)가 변형되어 있는 경우에, 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)에 의해 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 양단의 부분(일단부(112g) 및 타단부(112h))를 압박하고, 그 변형을 교정할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(114)에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)을 충분히 용접하면서, 그 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
제1 스페이서(114)의 오목부(114i)는, 맞닿음부(114h)의 위치로부터, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 버스 바(132)와 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 용접 부위에 대응하는 위치에 이르는 영역에 구비하는 것이 바람직하다.
이러한 제1 스페이서(114)에 의하면, 전극 탭(112)의 선단부(112d)를 맞닿음부(114h)에 의해 지지(이면 지지)하면서, 그 맞닿음부(114h)의 영역에도 오목부(114i)를 구비함으로써, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 접촉을 최소한으로 할 수 있다. 즉, 제1 스페이서(114)의 맞닿음부(114h)가, 전극 탭(112)의 선단부(112d)를 통하여 가열함으로써 발생되는 가스를, 오목부(114i)에 의해 충분히 억제할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(114)에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)을 충분히 용접하면서, 그 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
제1 스페이서(114)의 연통부(114j)는, 맞닿음부(114h)와 인접하는 부분을 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 절결하여 이루어지는 것이 바람직하다.
이러한 제1 스페이서(114)에 의하면, 매우 간편한 구성에 의해 연통부(114j)를 구비할 수 있다. 제1 스페이서(114)는, 연통부(114j)를 구비함으로써, 사이즈가 커지거나, 제조에 수고가 들거나, 제조 비용이 증대되거나 하는 일도 없다.
(제1 실시 형태의 변형예)
도 10은, 제1 실시 형태의 변형예의 제1 스페이서(214)의 일부를 나타내는 사시도이다.
제1 실시 형태의 변형예의 제1 스페이서(214)는, 그 맞닿음부(214h)가, 전극 탭(112)의 양단(일단부(112g) 및 타단부(112h)) 이외에도, 그 양단으로부터 이격된 중앙부(112f)에도 맞닿는 점에 있어서, 전술한 제1 실시 형태의 제1 스페이서(114)와 상이하다. 전술한 제1 실시 형태의 제1 스페이서(114)는, 그 맞닿음부(114h)가, 전극 탭(112)의 양단(일단부(112g) 및 타단부(112h))에만 맞닿아 있다.
제1 스페이서(214)의 맞닿음부(214h)는, 도 10에 도시되는 바와 같이, 측면(214m)에 있어서 Y 방향을 따라 일정한 간격으로 정렬되도록, 전극 탭(112)의 일단부(112g) 및 타단부(112h)에 대향하는 위치에 하나씩, 전극 탭(112)의 중앙부(112f)에 대향하는 위치에 하나, 나아가 전극 탭의 일단부(112g)와 중앙부(112f)의 중간 및 전극 탭의 타단부(112h)와 중앙부(112f)의 중간 위치에 각각 하나씩, 합계 다섯을 구비하고 있다. 복수의 맞닿음부(214h)는, 모두 동일한 형상으로 형성해도 되고, 측면(214m)의 한가운데나 양단에 위치하는 것을 Y 방향을 따라 상대적으로 길게 형성해도 된다.
이상 설명한 제1 실시 형태의 변형예의 작용 효과를 설명한다.
제1 스페이서(214)는, 그 맞닿음부(214h)가 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 양단(일단부(112g) 및 타단부(112h))로부터 이격된 부분(예를 들어 중앙부(112f) 등)에 맞닿는다.
이러한 제1 스페이서(214)에 의하면, 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 양단으로부터 이격된 부분(예를 들어 중앙부(112f))을 제1 스페이서(214)의 맞닿음부(214h)에 의해 지지(이면 지지)할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(214)에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)을 충분히 용접하면서, 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
또한, 이러한 제1 스페이서(214)에 의하면, 버스 바(132)를 제1 스페이서(214) 측을 향하여 압박하면서, 버스 바(132)와 인접하는 전극 탭(112)의 양단으로부터 이격된 부분(예를 들어 중앙부(112f))을 제1 스페이서(214)의 맞닿음부(214h)에 의해 지지(이면 지지)하면, 전극 탭(112)의 예를 들어 중앙부(112f)의 주위의 부분도 버스 바(132)에 대해 접촉시킬 수 있다. 이와 같은 구성은, 제1 스페이서(214)가, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 전체 길이가 Z쪽을 따른 전체 길이와 비교하여 충분히 긴 경우에, 효과적이다. 특히, 전극 탭(112)의 선단부(112d)가 변형되어 있는 경우에, 제1 스페이서(214)의 맞닿음부(214h)에 의해 전극 탭(112)의 선단부(112d)의 중앙부(112f)를 압박하고, 그 변형을 교정할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(214)에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)을 충분히 용접하면서, 그 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
(제2 실시 형태)
도 11은, 제2 실시 형태의 제1 스페이서(314)의 일부(Y 방향을 따른 편측)를 나타내는 사시도이다. 도 12a는, 도 11의 제1 스페이서(314)의 12A-12A로 나타내는 단면에 의해 제1 스페이서(314)와 단전지(110)의 일부를 나타내는 측면도이다. 도 12b는, 도 11의 제1 스페이서(314)의 12B-12B로 나타내는 단면에 의해 제1 스페이서(314)와 단전지(110)의 일부를 나타내는 측면도이다.
제2 실시 형태의 제1 스페이서(314)는, 전극 탭(112)을 하방으로부터 지지하는 지지부(314k)를, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따라 간헐적으로 구비하고 있는 점에 있어서, 전술한 제1 실시 형태의 제1 스페이서(114)와 상이하다. 전술한 제1 실시 형태의 제1 스페이서(114)는, 전극 탭(112)을 하방으로부터 지지하는 지지부(114k)를, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따라 긴 형상으로 구비하고 있다.
제1 스페이서(314)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 평탄한 지지면(314b)으로부터 Z 방향을 따른 상방을 향하여 직사각 형상으로 돌출된 지지부(314k)를 구비하고 있다. 지지부(314k)는, 지지면(314b)의 중앙에 하나, 및 지지면(314b)의 Y 방향을 따른 양단에 하나씩 구비하고 있다. 지지면(314b)의 중앙의 지지부(314k)는, 보스(314r)를 돌출시켰다. 지지부(314k)는, 전극 탭(112)의 폭 방향(Y 방향)을 따른 중앙부(112f), 일단부(112g) 및 타단부(112h)를 지지한다. 제1 스페이서(314)는, 도 12a에 도시되는 바와 같이, 지지부(314k)에 의해, 단전지(110)의 전극 탭(112)의 기단부(112c)를 하방으로부터 지지한다. 한편, 도 12b에 도시되는 바와 같이, 지지부(314k)가 존재하지 않는 영역에 있어서, 단전지(110)의 전극 탭(112)과 지지면(314b) 사이에는, 간극이 존재한다.
여기서, 제1 스페이서(314)는, 오목부(314i) 및 연통부(314j)에 의해, Z 방향과 Y 방향에 의해 이루는 측면(314m)에 있어서의 전극 탭(112)의 접촉 면적을 대폭 억제하고 있다. 또한, 제1 스페이서(314)는, 간헐적으로 구비한 지지부(314k)에 의해, X 방향과 Y 방향에 의해 이루는 상면에 있어서의, 전극 탭(112)의 접촉 면적을 대폭 억제하고 있다.
이상 설명한 제2 실시 형태의 작용 효과를 설명한다.
제1 스페이서(314)는, 오목부(314i)와 인접하여, 단전지(110)의 적층 방향(Z 방향)과 교차하는 방향(X 방향 및 Y 방향)을 따라 전극 탭(112)을 부분적으로 지지하는 지지부(314k)를 갖는다.
이러한 제1 스페이서(314)에 의하면, 가열됨으로써 오목부(314i)의 내측으로부터 발생된 가스를, 연통부(314j)를 통하여 직접적으로 오목부(314i)의 외부로 배출함과 함께, 연통부(314j)로부터 지지부(314k)의 주위의 공간(예를 들어 Y 방향을 따라 이격되어 인접하는 지지부(314k)와 지지부(314k)의 간극)을 통하여 오목부(314i)의 외부로 배출할 수 있다. 따라서, 제1 스페이서(314), 제1 스페이서(314)를 구비한 조전지, 및 제1 스페이서(314)를 구비한 조전지의 제조 방법에 의하면, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)의 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 충분히 방지할 수 있다.
(제3 실시 형태)
도 13은, 제3 실시 형태의 제1 스페이서(414)의 일부(Y 방향을 따른 편측)를 나타내는 사시도이다.
제3 실시 형태의 제1 스페이서(414)는, 오목부(414i)의 내측을 오목부(414i)의 외부에 연통시키는 연통부(414j)를, 맞닿음부(414h)로부터 이격된 부분을 단전지(110)의 적층 방향(Z 방향)을 따라 오목부(414i)까지 관통시켜 구성하고 있는 점에서, 전술한 제1 실시 형태의 제1 스페이서(114)와 상이하다. 전술한 제1 실시 형태의 제1 스페이서(114)는, 연통부(114j)를 맞닿음부(114h)와 인접하는 부분을 전극 탭(112)의 선단부(112d)로부터 이격되도록 절결하여 구성하고 있다.
연통부(414j)는, 지지부(414k)를 Z 방향을 따라 관통한 원통 형상의 관통 구멍에 의해 구성하고 있다. 연통부(414j)는, 지지부(414k)의 Z 방향을 따른 하방에 위치하는 오목부(414i)를 관통하고 있다. 연통부(414j)는, 제1 스페이서(414)의 측면을 이루는 맞닿음부(414h)로부터 이격되어 있다. 연통부(414j)는, 지지부(414k)에 있어서 Y 방향을 따라 일정한 간격으로 복수 구비되어 있다.
이상 설명한 제3 실시 형태의 작용 효과를 설명한다.
제1 스페이서(414)에 있어서, 연통부(414j)는, 맞닿음부(414h)로부터 이격된 부분을, 단전지(110)의 적층 방향(Z 방향)을 따라 오목부(414i)까지 관통시켜 이루어진다.
이러한 제1 스페이서(414)에 의하면, 매우 간편한 구성에 의해 연통부(414j)를 구비할 수 있다. 제1 스페이서(414)는, 연통부(414j)를 구비함으로써, 사이즈가 커지거나, 제조에 수고가 들거나, 제조 비용이 증대되거나 하는 경우도 없다. 따라서, 제1 스페이서(414), 제1 스페이서(414)를 구비한 조전지 및 제1 스페이서(414)를 구비한 조전지의 제조 방법에 의하면, 사이즈의 증대나 제조상의 제약을 받지 않고, 버스 바(132)와 단전지(110)의 전극 탭(112)의 용접 부분에 있어서의 기계적 강도의 저하 및 전기 저항의 증가를 방지할 수 있다.
그 밖에, 본 발명은 특허 청구 범위에 기재된 구성에 기초하여 다양한 개변이 가능하고, 그것들에 대해서도 본 발명의 범주이다.
본 출원은, 2016년 11월 7일에 출원된 일본 특허 출원 번호 2016-217510호에 기초하고 있고, 그 개시 내용은 참조되어, 전체로서, 원용되어 있다.
100: 조전지
110: 단전지
110M: 제1 셀 서브 어셈블리
110N: 제2 셀 서브 어셈블리
110S: 적층체
110H: 전지 본체
111: 발전 요소
112: 전극 탭
112A: 애노드측 전극 탭
112K: 캐소드측 전극 탭
112c: 기단부
112d: 선단부
112e: 구멍
112f: 중앙부
112g: 일단부
112h: 타단부
113: 라미네이트 필름
114, 314, 414: 제1 스페이서
114a, 214a: 상면
114b, 214b, 314b, 414b: 지지면
114c, 214c: 연결 핀
114d: 하면
114e, 214e: 위치 결정 핀
114f: 위치 결정 구멍
114g, 214g: 로케이트 구멍
114h, 214h, 314h, 414h: 맞닿음부
114i, 214i, 314i, 414i: 오목부
114j, 214j, 314j, 414j: 연통부
114k, 214k, 314k, 414k: 지지부
114m, 214m, 314m: 측면
114r, 214r, 314r, 414r: 보스
115: 제2 스페이서
120: 가압 유닛
121: 상부 가압판
122: 하부 가압판
123: 측판
130: 버스 바 유닛
131: 버스 바 홀더
132: 버스 바
132A: 애노드측 버스 바
132K: 캐소드측 버스 바
133: 애노드측 터미널
134: 캐소드측 터미널
135: 보호 커버
X: 단전지(110)의 긴 변 방향
Y: 단전지(110)의 짧은 변 방향
Z: 단전지(110)의 적층 방향

Claims (9)

  1. 발전 요소를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체와 상기 전지 본체로부터 도출 선단부가 상기 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭을 구비해 서로 적층하는 단전지끼리를 버스 바에 의해 단전지의 적층 방향을 따라 전기적으로 접속하여 이루어지는 조전지에 사용하며, 각각의 상기 단전지 사이에 구비하는 절연성 스페이서이며,
    상기 단전지의 적층 방향을 따라 상기 전극 탭의 선단부에 맞닿는 맞닿음부와,
    상기 전극 탭의 상기 선단부로부터 이격되도록 상기 단전지의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목한 오목부와,
    상기 스페이서의 상기 맞닿음부 및 상기 전극 탭의 상기 선단부가 서로에 대해 맞닿은 상태에서 상기 스페이서 및 상기 전극 탭 사이의 간극의 공간을 상기 오목부의 내측과 연통시키는 연통부를 갖는 스페이서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 맞닿음부는, 상기 전극 탭의 상기 선단부의 폭 방향을 따른 양단의 부분에 맞닿는 스페이서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 맞닿음부는, 상기 전극 탭의 상기 선단부의 폭 방향을 따른 양단으로부터 이격된 부분에 맞닿는 스페이서.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목부는, 상기 맞닿음부의 위치로부터, 상기 전극 탭의 폭 방향을 따른 상기 버스 바와 상기 전극 탭의 상기 선단부의 용접 부위에 대응하는 위치에 이르는 영역에 구비된 스페이서.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연통부는, 상기 맞닿음부와 인접하는 부분을 상기 전극 탭의 상기 선단부로부터 이격되도록 절결하여 이루어지는 스페이서.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목부와 인접하고, 상기 단전지의 적층 방향과 교차하는 방향을 따라 상기 전극 탭을 부분적으로 지지하는 지지부를, 더 갖는 스페이서.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연통부는, 상기 맞닿음부에서 이격된 부분을, 상기 단전지의 적층 방향을 따라 상기 오목부까지 관통시켜 이루어지는 스페이서.
  8. 발전 요소를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체와, 상기 전지 본체로부터 도출 선단부가 상기 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭을 구비해 서로 적층하는 복수의 단전지와,
    상기 단전지의 적층 방향을 따라 상기 전극 탭의 선단부에 맞닿는 맞닿음부와, 상기 전극 탭의 상기 선단부로부터 이격되도록 상기 단전지의 적층 방향과 교차하는 방향으로 오목한 오목부와, 연통부를 구비한 절연성의 복수의 스페이서와,
    다른 상기 단전지의 상기 전극 탭의 상기 선단부끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를 갖고,
    상기 연통부는 상기 스페이서의 상기 맞닿음부 및 상기 전극 탭의 상기 선단부가 서로에 대해 맞닿은 상태에서 상기 스페이서 및 상기 전극 탭 사이의 간극의 공간을 상기 오목부의 내측과 연통시키는,
    조전지.
  9. 발전 요소를 포함하여 편평하게 형성된 전지 본체와 상기 전지 본체로부터 도출 선단부가 상기 전지 본체의 두께 방향을 따라 굴절된 전극 탭을 구비한 각각의 단전지 사이에, 제1항에 기재된 스페이서를 배치하고,
    다른 상기 단전지의 상기 전극 탭의 상기 선단부끼리를 전기적으로 접속하는 버스 바를, 각각의 상기 전극 탭의 상기 선단부에 맞닿게 하고,
    용접용 레이저광을 상기 스페이서의 상기 오목부의 위치에 대응하도록 상기 버스 바에 조사하여, 상기 버스 바와 상기 단전지의 상기 선단부를 용접하는 조전지의 제조 방법.
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