KR102131171B1 - 밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

삽입 관통 구멍(14c)을 갖는 제1 단자(14)는 1 또는 복수의 절연재(12, 13)를 개재시키고 전지 케이스(11)의 덮개(11b)의 편측에 겹쳐진다. 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 내주면은 제1 테두리와, 1 또는 복수의 절연재(12, 13)로부터 상기 제1 테두리보다 먼 위치에 제2 테두리를 갖는다. 제2 테두리에는 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부로 들어간 위치에 바닥을 갖는 오목부(14c2)를 갖는 경사면(14c1)이 있다. 제2 단자(15)는 덮개(11b)의 설치 구멍(11c) 및 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통된 축부(15c)를 갖고 있다. 축부(15c)의 선단은 코킹되고, 축부(15c)의 적어도 일부는 오목부(14c2)에 들어가 있다.

Description

밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 제조 방법 {SEALED BATTERY AND SEALED BATTERY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
일본 특허 공개 제2009-259524에는 전지 케이스의 덮개 본체와, 제1 단자와, 코킹 부재(제2 단자, 집전 단자라고도 칭해짐)를 갖는 전지 케이스의 단자의 설치 구조가 개시되어 있다. 여기서, 전지 케이스의 덮개 본체와, 제1 단자에는 각각 구멍이 형성되어 있다. 코킹 부재는 전지 케이스의 내부로부터 장착되는 부재이고, 통 형상부와, 칼라부를 갖고 있다. 통 형상부는 덮개 본체에 형성된 구멍과, 제1 단자에 형성된 구멍에 삽입 관통된다. 그리고, 선단을 눌러 넓히도록 변형시키고, 제1 단자의 구멍의 주위에 압박된다. 이때, 코킹 부재의 칼라부와, 선단을 눌러 넓힌 부위(코킹 가공부)에 의해, 덮개 본체와 제1 단자가 사이에 놓여진 상태에서 고정된다. 그 후, 코킹 가공부의 일부와 제1 단자가 용접된다.
본 발명자의 지견에 의하면, 특히 극한 지역에서 발생할 수 있는 극저온의 온도 환경에서, 큰 가속도를 수반하는 진동이나 충격이 가해지는 경우 등의 가혹한 조건에서는, 코킹 부재와 단자의 접점이 부분적으로 어긋나 저항이 높아지는 경우가 있다. 코킹 부재와 단자의 접합은 보다 견고한 것이 바람직하다.
본 발명의 제1 형태는 밀폐형 전지에 관한 것이다. 상기 밀폐형 전지는 전지 케이스와, 1 또는 복수의 절연재와, 금속제의 제1 단자와, 금속제의 제2 단자를 구비하고 있다. 전지 케이스는 설치 구멍을 갖고 있다. 상기 설치 구멍의 주위에 1 또는 복수의 절연재가 있다. 상기 금속제의 제1 단자는 상기 전지 케이스와 상기 제1 단자 사이에 상기 절연재를 개재시키고 상기 전지 케이스의 편측에 겹쳐져 있고, 상기 설치 구멍에 따른 위치에 삽입 관통 구멍이 있다. 상기 삽입 관통 구멍을 규정하는 상기 제1 단자의 내주면은 제1 테두리와, 상기 절연재로부터 상기 제1 테두리보다 먼 위치에 제2 테두리를 갖는다. 상기 제2 테두리에는 경사면이 있다. 상기 경사면에 있어서, 상기 삽입 관통 구멍의 직경은 상기 1 또는 복수의 절연재로부터 멀어지는 방향으로 점차 외경이 크게 되어 있다. 상기 경사면에는 개구된 오목부가 있다. 상기 오목부는 상기 경사면으로부터 상기 제1 단자의 내부로 들어간 위치에 바닥을 갖고 있다. 상기 금속제의 제2 단자는 상기 전지 케이스와 상기 제2 단자 사이에 상기 절연재를 개재시키고 상기 전지 케이스의 반대측에 겹쳐져 있다. 상기 제2 단자는 축부를 갖는다. 상기 축부는 상기 설치 구멍 및 상기 삽입 관통 구멍에 삽입 관통되어 있다. 상기 축부의 선단은 압괴되고, 상기 제1 단자에 코킹되어 있다. 상기 축부의 적어도 일부는 상기 제1 단자의 상기 경사면에 있는 상기 오목부에 들어가 있다.
본 발명의 제1 형태는 또한, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자가 이종 재료여도 된다. 이 경우, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자가 이종 재료이기 때문에, 온도 변화에 대한 팽창 수축 계수가 다르지만, 상기 구성에 의해 상기 제1 단자와 상기 제2 단자의 접점은 어긋나기 어렵다.
본 발명의 제1 형태는 또한, 상기 오목부의 폭은, 예를 들어 0.1㎜ 이상 0.3㎜ 이하의 범위에 있어도 된다. 또한, 상기 오목부의 깊이는, 예를 들어 0.3㎜ 이상 0.7㎜ 이하여도 된다.
본 발명의 제1 형태는 또한, 상기 제1 단자가 상기 전지 케이스의 외측에 배치되어 있어도 된다.
본 발명의 제1 형태는 또한, 상기 제1 단자가 상기 전지 케이스의 외측에 배치되어 있어도 된다.
본 발명의 제2 형태는 밀폐형 전지의 제조 방법에 관한 것이다. 설치 구멍을 갖는 전지 케이스와, 삽입 관통 구멍을 갖는 금속제의 제1 단자와, 설치 구멍 및 삽입 관통 구멍에 삽입 관통 가능한 축부를 갖는 금속제의 제2 단자와, 1 또는 복수의 절연재가 준비된다. 이어서, 상기 전지 케이스의 편측에 상기 제1 단자가 겹쳐진다. 이때, 상기 전지 케이스와 상기 제1 단자 사이에 상기 1 또는 복수의 절연재를 개재시키고, 또한 설치 구멍과 삽입 관통 구멍의 위치가 맞춰진다. 또한, 상기 전지 케이스의 반대측에 상기 제2 단자가 겹쳐진다. 이때, 상기 전지 케이스와 상기 제2 단자 사이에 상기 1 또는 복수의 절연재를 개재시키고, 또한 설치 구멍과 삽입 관통 구멍에 축부가 삽입 관통된다. 그리고, 상기 축부의 선단을 압괴하고, 또한 상기 제1 단자에 코킹한다. 여기서, 준비되는 상기 제1 단자의 상기 삽입 관통 구멍을 규정하는 내주면에 제1 테두리와, 상기 절연재로부터 상기 제1 테두리보다 먼 위치에 제2 테두리를 갖는다. 상기 제2 테두리에는 경사면이 있다. 상기 경사면에 있어서, 상기 삽입 관통 구멍의 직경은 상기 1 또는 복수의 절연재로부터 멀어지는 방향으로 점차 크게 되어 있다. 상기 경사면에는 개구된 오목부가 있다. 상기 오목부는 상기 경사면으로부터 상기 제1 단자의 내부로 들어간 위치에 바닥을 갖고 있고, 상기 코킹하는 경우에 있어서, 상기 축부의 일부가, 상기 제1 단자의 상기 경사면에 있는 상기 오목부에 들어간다.
본 발명의 제2 형태는 또한, 상기 축부의 선단은 통 형상이어도 된다. 그리고, 상기 코킹하는 경우에는 상기 축부의 통 형상의 선단을 따라, 회전 부재가 상기 삽입 관통 구멍의 주위 방향으로 이동되면서 가압되어도 된다.
본 발명의 제2 형태는 또한, 상기 제1 단자와 상기 제2 단자는 이종 재료여도 된다. 또한, 상기 오목부의 폭은, 예를 들어 0.1㎜ 이상 0.3㎜ 이하의 범위에 있으면 된다. 또한, 상기 오목부의 깊이는, 예를 들어 0.3㎜ 이상 0.7㎜ 이하의 범위에 있으면 된다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사 요소들을 유사 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 후술될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(10)의 부분 단면도이다.
도 2는 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 전지 케이스(11)에 설치된 부분을 도시하는 단면도이다.
도 3은 제1 단자(14)의 사시도이다.
도 4는 도 2의 IV-IV 단면도이다.
도 5는 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서의 일 공정을 예시한 단면도이다.
도 6은 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서의 일 공정을 예시한 단면도이다.
도 7은 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서의 일 공정을 예시한 단면도이다.
이하, 여기서 제안되는 밀폐형 전지의 일 실시 형태를 설명한다. 여기서 설명되는 실시 형태는 당연히 특별히 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 본 발명은 특별히 언급되지 않는 한에 있어서, 여기서 설명되는 실시 형태에 한정되지 않는다. 또한, 각 도면은 모식도이고, 반드시 실제의 실시품이 충실하게 반영된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(10)의 부분 단면도이다. 여기서, 도 1에서는 대략 직육면체의 전지 케이스(11)의 편측의 광폭면을 따라, 내부를 노출시킨 상태로 그려져 있다. 도 2는 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 전지 케이스(11)에 설치된 부분을 도시하는 단면도이다. 밀폐형 전지(10)는 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(11)와, 절연재(12, 13)와, 제1 단자(14)와, 제2 단자(15)와, 전극체(16)를 구비하고 있다.
여기서, 전지 케이스(11)는, 도 1에 도시한 바와 같이 절연재(12, 13)를 개재하고, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 설치된다. 전지 케이스(11)에는 전극체(16)나 전해액이 수용되어 있다. 전극체(16)는 절연 필름(도시는 생략) 등으로 덮인 상태에서 전지 케이스(11)에 수용되어 있다. 이로 인해, 전지 케이스(11)와는 절연되어 있다. 전극체(16)에는 당해 밀폐형 전지(10)의 정극 요소와, 부극 요소와, 세퍼레이터를 구비하고 있다.
이 실시 형태에서는, 전극체(16)는 정극 요소로서의 정극 시트(21)와, 부극 요소로서의 부극 시트(22)와, 세퍼레이터로서의 세퍼레이터 시트(31, 32)를 구비하고 있다. 정극 시트(21)와, 제1 세퍼레이터 시트(31)와, 부극 시트(22)와, 제2 세퍼레이터 시트(32)는 각각 긴 띠상의 부재이다.
정극 시트(21)는 미리 정해진 폭 및 두께의 정극 집전박(21a)(예를 들어, 알루미늄박)에, 폭 방향의 편측의 단부에 일정한 폭으로 설정된 미형성부(21a1)를 제외하고, 정극 활물질을 포함하는 정극 활물질층(21b)이 양면에 형성되어 있다. 정극 활물질은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에서는, 리튬 전이 금속 복합 재료와 같이, 충전 시에 리튬 이온을 방출하고, 방전 시에 리튬 이온을 흡수할 수 있는 재료이다. 정극 활물질은 일반적으로 리튬 전이 금속 복합 재료 이외에도 다양하게 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다.
부극 시트(22)는 미리 정해진 폭 및 두께의 부극 집전박(22a)(여기서는, 구리박)에, 폭 방향의 편측의 테두리에 일정한 폭으로 설정된 미형성부(22a1)를 제외하고, 부극 활물질을 포함하는 부극 활물질층(22b)이 양면에 형성되어 있다. 부극 활물질은, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지에서는, 천연 흑연과 같이, 충전 시에 리튬 이온을 흡장하고, 충전 시에 흡장한 리튬 이온을 방전 시에 방출할 수 있는 재료이다. 부극 활물질은 일반적으로 천연 흑연 이외에도 다양하게 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다.
세퍼레이터 시트(31, 32)에는, 예를 들어 소요의 내열성을 갖는 전해질이 통과할 수 있는 다공질의 수지 시트가 사용된다. 세퍼레이터 시트(31, 32)에 대해서도 다양하게 제안되어 있고, 특별히 한정되지 않는다.
여기서, 부극 활물질층(22b)의 폭은, 예를 들어 정극 활물질층(21b)보다도 넓게 형성되어 있다. 세퍼레이터 시트(31, 32)의 폭은 부극 활물질층(22b)보다도 넓다. 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)와, 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)는 폭 방향에 있어서 서로 반대측에 있다. 또한, 정극 시트(21)와, 제1 세퍼레이터 시트(31)와, 부극 시트(22)와, 제2 세퍼레이터 시트(32)는 각각 길이 방향으로 방향을 정렬시키고, 순서대로 겹쳐져 권회되어 있다. 부극 활물질층(22b)은 세퍼레이터 시트(31, 32)를 개재시킨 상태에서 정극 활물질층(21b)을 덮고 있다. 부극 활물질층(22b)은 세퍼레이터 시트(31, 32)로 덮여 있다. 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)는 세퍼레이터 시트(31, 32)의 폭 방향의 편측으로 밀려나와 있다. 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)는 폭 방향의 반대측에 있어서 세퍼레이터 시트(31, 32)로부터 밀려나와 있다.
이 실시 형태에서는, 전지 케이스(11)는 편평한 각형의 수용 영역을 갖고 있고, 케이스 본체(11a)와, 덮개(11b)를 구비하고 있다. 케이스 본체(11a)는 편평한 대략 직육면체의 용기 형상을 갖고, 긴 변과 짧은 변으로 이루어지는 일면이 개구되어 있다. 덮개(11b)는 당해 케이스 본체(11a)의 개구를 따른 형상이고, 당해 개구에 장착되는 플레이트상의 부재이다. 덮개(11b)의 길이 방향의 양측부에는 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 각각 설치되어 있다. 상술한 전극체(16)는, 도 1에 도시한 바와 같이 전지 케이스(11)의 케이스 본체(11a)에 수용될 수 있도록, 권회축을 포함하는 일평면을 따른 편평한 상태가 된다. 그리고, 전극체(16)의 권회축을 따라, 편측에 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)가 배치되고, 반대측에 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)가 배치되어 있다. 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)와, 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)는 덮개(11b)의 길이 방향의 양측부에 각각 설치된 제2 단자(15)에 설치되어 있다. 전극체(16)는 이와 같이 덮개(11b)에 설치된 상태에서, 전지 케이스(11)에 수용된다.
이 실시 형태에서는, 덮개(11b)의 길이 방향의 양측부에 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 단자(14) 및 제2 단자(15)가 설치되어 있다. 여기서, 제2 단자(15)는 기초부(15a)와, 설치편(15b)을 갖고 있다. 기초부(15a)는, 제1 절연재(12)를 통해 덮개(11b)에 설치되어 있다. 설치편(15b)은 기초부(15a)로부터 전지 케이스(11) 내부로 연장되어 있다. 도 1에서는 도면 중 좌측의 제2 단자(15)의 설치편(15b)에, 전극체(16)의 정극 집전박(21a)의 미형성부(21a1)가 용접되어 있다. 도면 중 우측의 제2 단자(15)의 설치편(15b)에, 전극체(16)의 부극 집전박(22a)의 미형성부(22a1)가 용접되어 있다. 또한, 덮개(11b)의 외측에서는, 좌측의 제1 단자(14)에 정극의 접속 단자(41)가 설치되어 있다. 여기서, 외측이란, 전지 케이스(11)의 외측을 의미한다. 또한, 내측이란, 전지 케이스(11)의 내측을 의미한다. 우측의 제1 단자(14)에 부극의 접속 단자(42)가 설치되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 덮개(11b)의 외측면에는 접속 단자(42)가 설치되는 부위를 따라 오목한 오목부(11b1)가 마련되어 있다.
도 2에는 덮개(11b) 중, 부극측의 제1 단자(14) 및 제2 단자(15)가 설치된 부위에 대하여, 덮개(11b)의 짧은 변 방향의 중간 위치를 긴 변 방향을 따라 파단한 단면이 도시되어 있다. 덮개(11b)에는, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 단자(14)와 제2 단자(15)를 설치하기 위한 설치 구멍(11c)이 형성되어 있다. 덮개(11b)의 양측부에는 제1 단자(14) 및 제2 단자(15)를 설치하기 위한 설치 구멍(11c)(도 2 참조)이 형성되어 있다.
제1 단자(14) 및 제2 단자(15)가 설치된 부위에 대하여, 정극측에 있어서도 동일한 구조를 갖고 있다. 정극측, 부극측에서 필요한 전위에 견딜 수 있는 재료가 사용된다. 이로 인해, 정극측에서는, 제1 단자(14), 제2 단자(15) 및 접속 단자(41)에는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다. 부극측에서는, 제1 단자(14), 제2 단자(15) 및 접속 단자(42)에는, 예를 들어 구리 또는 구리 합금이 사용된다.
절연재(12, 13)는 설치 구멍(11c)의 주위에 장착되어 있다. 제1 절연재(12)는 덮개(11b)의 내측에 배치되어, 덮개(11b)와 제2 단자(15)를 절연하고 있다. 이 실시 형태에서는, 제1 절연재(12)는 필요한 탄성을 갖는 수지 부재(이 실시 형태에서는 불소계 수지)로 구성되어 있다. 제1 절연재(12)는 가스킷이라고도 칭해지고, 설치 구멍(11c)의 시일성을 확보하고 있다. 이 실시 형태에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 제1 절연재(12)는 기초부(12a)와, 통부(12b)와, 수용부(12c)를 갖고 있다. 기초부(12a)는 덮개(11b)의 내측면에 장착되는 평판상의 부위이다. 통부(12b)는 기초부(12a)로부터 돌출되고, 설치 구멍(11c)의 내주면에 장착되는 부위이다. 통부(12b)는 후술하는 제2 단자(15)에 설치되는 축부(15c)가 삽입 관통될 수 있도록 축부(15c)의 외경을 따른 내경을 갖고 있다. 수용부(12c)는 제1 절연재(12)의 하면에 설치되어 있다. 수용부(12c)는 후술하는 제2 단자(15)의 기초부(15a)의 형상을 따른 오목부를 갖고 있고, 기초부(15a)가 위치 결정되는 부위이다.
제2 절연재(13)는 덮개(11b)의 외측에 배치되어, 덮개(11b)와, 제1 단자(14) 및 접속 단자(42)를 절연하는 부재이다. 제2 절연재(13)는 수지 부재(이 실시 형태에서는, 폴리아미드계 수지)로 구성되어 있고, 인슐레이터라고도 칭해지고 있다. 이 실시 형태에서는, 제2 절연재(13)의 하면에는, 도 2에 도시한 바와 같이 덮개(11b)의 오목부(11b1)에 장착되도록, 볼록부(13a)가 마련되어 있다. 또한, 제2 절연재(13)의 상면에는 부극의 접속 단자(42)가 배치되는 오목부(13b)와, 제1 단자(14)가 장착되는 오목부(13c)가 마련되어 있다. 또한, 제1 단자(14)가 장착되는 오목부(13c)에는 덮개(11b)에 형성된 설치 구멍(11c)을 따른 위치에 관통 구멍(13d)이 형성되어 있다. 관통 구멍(13d)은 후술하는 제2 단자(15)에 설치되는 축부(15c)가 삽입 관통될 수 있도록 축부(15c)의 외경을 따른 내경을 갖고 있다.
이 실시 형태에서는, 절연재(12, 13)는 2부재로 구성되어 있다. 절연재(12, 13)는 덮개(11b)와, 제1 단자(14)와, 제2 단자(15)를 절연하는 부재이고, 상기의 재료, 형상 및 구조에 한정되지 않는다. 또한, 덮개(11b)에 형성되는 설치 구멍(11c)의 형상 등도 상기의 구조에 한정되지 않는다. 이로 인해, 절연재(12, 13)는 1부재로 구성해도 되고, 2부재 이상의 복수의 부재로 구성되어 있어도 된다.
접속 단자(42)는 칼라부(42a)와, 축부(42b)를 갖고 있다. 칼라부(42a)는 덮개(11b)의 외측에 배치되는 제2 절연재(13)에 설치된 오목부(13b)에 위치 결정되어 장착된다. 이로 인해, 이러한 칼라부(42a)나 오목부(13b)는 대응한 형상을 갖고 있으면 된다. 축부(42b)는 외부 출력 단자가 되는 부위이고, 예를 들어 조전지를 구성할 때에는, 버스 바가 설치되는 부위이다.
제1 단자(14)는, 도 2에 도시한 바와 같이 제2 절연재(13)를 개재시키고, 전지 케이스(11)의 편측(이 실시 형태에서는 외측)에 겹쳐져 있다. 도 3은 제1 단자(14)의 사시도이다. 제1 단자(14)는, 이 실시 형태에서는 덮개(11b)의 외측에 배치된 제2 절연재(13) 상에 배치됨과 함께, 접속 단자(42)를 유지하는 부재이다. 제1 단자(14)는, 도 3에 도시한 바와 같이 덮개(11b)의 길이 방향을 따라 배치되는 플레이트상의 부재이다. 제1 단자(14)의 길이 방향의 중간부에는 단차(14a)가 형성되어 있다. 단차(14a)의 편측에는 접속 단자(42)의 축부(42b)에 장착되는 장착 구멍(14b)이 형성되어 있다. 반대측에는, 후술하는 제2 단자(15)의 축부(15c)가 삽입 관통되는 삽입 관통 구멍(14c)이 형성되어 있다. 삽입 관통 구멍(14c)은 제2 절연재(13)에 배치된 상태에 있어서, 제2 절연재(13)의 관통 구멍(13d)을 따른 위치에 형성되어 있다.
이러한 삽입 관통 구멍(14c)에는 경사면(14c1)과, 오목부(14c2)가 형성되어 있다. 여기서 경사면(14c1)은 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 제1 단자(14)의 내주면에 있고, 전지 케이스(11)의 외측 테두리에 형성되어 있다. 여기서, 제1 단자(14)의 내주면의 테두리 중, 전지 케이스(11)의 내측에 있는 테두리가 제1 테두리에 상당한다. 제1 단자(14)의 내주면 테두리 중, 전지 케이스(11)의 외측에 있는 테두리가 제2 테두리에 상당한다. 경사면(14c1)에 있어서, 삽입 관통 구멍(14c)의 직경은 외측을 향함에 따라 점차 크게 되어 있다. 오목부(14c2)는 경사면(14c1)에 개구되도록 형성되어 있다. 오목부(14c2)는 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부에 들어간 위치에 바닥(14c3)을 갖고 있다. 이 실시 형태에서는, 경사면(14c1) 및 오목부(14c2)는 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 제1 단자(14)의 내주면에 있고, 전지 케이스(11)의 외측의 테두리에, 주위 방향으로 연속되어 있다. 그리고, 오목부(14c2)는 경사면(14c1)의 높이 방향의 중간부로부터, 제1 단자(14)의 내부로 들어가도록 형성되어 있다. 그 결과, 제1 단자(14)의 내부에 있어서 경사면(14c1)으로부터 삽입 관통 구멍(14c)의 주위로 오목부(14c2)가 연장되고, 또한 평면에서 볼 때, 오목부(14c2)에 제1 단자(14)의 일부가 덮여 있다.
제2 단자(15)는 제2 절연재(13)를 개재시키고 전지 케이스(11)의 반대측(이 실시 형태에서는, 내측)에 겹쳐져 있다. 제2 단자(15)는, 도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이 기초부(15a)와, 설치편(15b)과, 축부(15c)를 갖고 있다. 이 중, 기초부(15a)는 제1 절연재(12)를 통해 덮개(11b)에 설치되어 있다. 설치편(15b)에 대해서는, 이미 설명했으므로, 여기서는 중복되는 설명을 생략한다.
제2 단자(15)의 축부(15c)는 덮개(11b)의 설치 구멍(11c) 및 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통되어 있다. 이 실시 형태에서는, 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)에는 제1 절연재(12)의 통부(12b)가 장착되어 있다. 제2 단자(15)의 축부(15c)는 당해 통부(12b)의 내측에 삽입 관통되어 있다. 제2 단자(15)의 축부(15c)는, 또한 제2 절연재(13)의 관통 구멍(13d) 및 제2 절연재(13) 상에 배치된 제1 단자(14)의 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통되어 있다.
축부(15c)의 선단(15c1)은 압괴되고, 제1 단자(14)의 외측에 있어서 삽입 관통 구멍(14c)의 주위에 코킹되어 있다. 그리고, 축부(15c)의 적어도 일부는 제1 단자(14)의 경사면(14c1)에 형성된 오목부(14c2)에 들어가 있다.
여기서, 도 4는 도 2의 IV-IV 단면도이고, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 접합된 부위에 대한 덮개(11b)의 폭 방향의 횡단 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 접합된 부위에서는 제2 단자(15)가 리벳과 같이 작용하고 있다. 즉, 제2 단자(15)의 축부(15c)는 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)에 장착된 제1 절연재(12)의 통부(12b), 제2 절연재(13)의 관통 구멍(13d) 및 제1 단자(14)의 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통되어 있다. 그리고, 축부(15c)의 선단(15c1)은 압괴되고, 제1 단자(14)의 삽입 관통 구멍(14c)의 주위에 코킹되어 있다. 이 결과, 제2 단자(15)는 기초부(15a)와 축부(15c)의 선단(15c1)에 의해, 제1 절연재(12), 덮개(11b), 제2 절연재(13) 및 제1 단자(14)를 사이에 놓은 상태에서 고정되어 있다. 또한, 축부(15c)의 적어도 일부는 제1 단자(14)의 경사면(14c1)에 형성된 오목부(14c2)에 들어가 있다. 오목부(14c2)는 경사면(14c1)에 개구되고, 또한 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부에 들어가 있다. 이로 인해, 제2 단자(15)의 축부(15c)의 일부가, 오목부(14c2)에 들어가 있음으로써, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 어긋나기 어려운 구조가 된다.
특히, 제2 단자(15)의 축부(15c)의 일부가, 경사면(14c1)에 개구되고, 또한 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부로 들어간 오목부(14c2)에 들어가 있으므로, 축부(15c)의 선단을 제1 단자(14)에 용접하지 않아도 필요한 접합 강도가 확보된다. 예를 들어, 극한 지역에서 발생할 수 있는 극저온 환경에서, 가속도를 수반하는 진동이나 충격에 대해서도 저항할 수 있는 접합 강도가 얻어진다. 또한, 제2 단자(15)의 축부(15c)의 일부가 경사면(14c1)에 개구되고, 또한 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부로 들어간 오목부(14c2)에 들어가 있다. 이 제2 단자(15)의 축부(15c)를 변형시켜, 경사면(14c1)의 오목부(14c2)에 들어가도록 한다. 이때, 축부(15c)의 표면의 산화 피막이 찢어져 신생면이 발생하고, 당해 접합 부위에서의 표면 산화 피막의 응집이 완화된다. 이로 인해, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)의 접합 부분의 저항이 저하된다.
이 실시 형태에서는, 상술한 바와 같이 전지 케이스(11)의 외측에 삽입 관통 구멍(14c), 경사면(14c1) 및 오목부(14c2)를 갖는 제1 단자(14)를 배치하고, 전지 케이스(11)의 내측에 축부(15c)를 갖는 제2 단자(15)가 배치되어 있다. 여기서 제안되는 밀폐형 전지는 삽입 관통 구멍(14c), 경사면(14c1) 및 오목부(14c2)에 상당하는 부위를 갖는 단자가, 전지 케이스(11)의 내측에 배치되고, 축부(15c)에 상당하는 부위를 갖는 단자가 전지 케이스(11)의 외측에 배치되어 있어도 된다.
예를 들어, 전지 케이스(11)의 내측에 배치된 단자에, 상술한 제1 단자(14)의 삽입 관통 구멍(14c), 경사면(14c1) 및 오목부(14c2)에 상당하는 부위를 마련해도 된다. 이 경우, 전지 케이스(11)의 외측에 배치된 단자에, 제2 단자(15)의 축부(15c)에 상당하는 부위를 마련하면 된다. 그리고, 당해 전지 케이스(11)의 외측에 배치된 단자에 설치된 축부(15c)에 상당하는 부위를, 전지 케이스(11)의 내측에 배치된 다른 쪽의 단자에 설치된 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통시킨다. 그리고, 축부(15c)의 선단을 압괴하고, 다른 쪽의 단자의 삽입 관통 구멍(14c)의 주위에 코킹하면 된다. 이 결과, 당해 축부(15c)에 상당하는 부위의 일부가 변형되어, 오목부(14c2)에 상당하는 부위에 들어가 있으면 된다. 이와 같이, 제1 단자(14)는 전지 케이스(11)의 외측에 배치된, 소위 외부 단자에 한정되지 않는다. 또한, 제2 단자(15)는 전지 케이스(11)의 내측에 배치된, 소위 내부 단자에 한정되지 않는다. 즉, 전지 케이스(11)의 내측과 외측에 배치되는 단자의 접합 구조는 전지 케이스(11)의 내측과 외측에서, 도 2 및 도 4에 도시하는 형태와는 반대가 되어도 된다.
제1 단자(14)와 제2 단자(15)는 이종 재료여도 된다. 예를 들어, 정극과 부극의 개회로 전압이 4V 전후가 되는 충전 전위를 갖는 이차 전지에서는, 정극측의 전극 단자에는 필요한 전위에 견딜 수 있도록 알루미늄 혹은 알루미늄 합금이 사용된다. 이때, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)에서 이종 재료가 사용되는 경우가 있다. 예를 들어, 도 2 및 도 4에 도시된 형태에서는, 정극에 있어서, 압괴되는 축부(15c)를 갖는 제2 단자(15)에는, 예를 들어 연재인 알루미늄[예를 들어, 순도 99.50％ 이상의 알루미늄(A1050)]이 사용되면 된다. 이에 비해, 제1 단자(14)에는, 예를 들어 내식성, 강도가 우수한 알루미늄 합금(예를 들어, A5052)이 사용되면 된다. 이와 같이, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)에 이종 재료가 사용되어 있는 경우, 극저온 환경에서는 제1 단자(14)와 제2 단자(15)의 열팽창이 다르다. 이와 같은 경우라도, 상술한 실시 형태에서는, 제2 단자(15)의 축부(15c)의 적어도 일부가, 제1 단자(14)의 경사면(14c1)에 형성된 오목부(14c2)에 들어가 있으므로, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)의 접합이 어긋나기 어렵다.
이러한 관점에 있어서, 경사면(14c1)에 개구된 오목부(14c2)의 폭은, 예를 들어 0.1㎜ 이상 0.3㎜ 이하(예를 들어, 0.2㎜)의 범위이면 된다. 여기서, 오목부(14c2)의 폭은 삽입 관통 구멍(14c)의 축방향에 있어서 경사면(14c1)을 따라 개구된 오목부(14c2)의 폭으로 규정된다.
또한, 오목부(14c2)의 깊이는 0.3㎜ 이상 0.7㎜ 이하(예를 들어, 0.4㎜ 이상 0.6㎜ 이하)의 범위이다. 여기서, 오목부(14c2)의 깊이는 경사면(14c1)으로부터 오목부(14c2)의 가장 깊은 위치까지의 거리에 의해 규정될 수 있다.
이와 같은 오목부(14c2)는, 예를 들어 프레스 성형이나 방전 가공 등에 의해 형성될 수 있다. 또한, 오목부(14c2)의 형성 방법은 이것에 한정되지 않고, 다양한 방법이 채용될 수 있다. 이 실시 형태에서는, 오목부(14c2)는 경사면(14c1)에 대하여 주위 방향으로 연속해서 형성되어 있다. 이러한 형태에 관계없이, 오목부(14c2)는 경사면(14c1)에 대하여 주위 방향으로 간헐적으로 형성되어 있어도 된다. 예를 들어, 오목부(14c2)는 주위 방향에 있어서, 90도 간격으로 4개 형성되어 있어도 된다. 또한, 오목부(14c2)는 120도 간격으로 3개, 60도 간격으로 6개, 혹은 45도 간격으로 8개 형성되어 있어도 된다.
이어서, 이러한 제1 단자(14)와 제2 단자(15)의 접합 구조를 포함하는 밀폐형 전지의 제조 방법에 대하여 설명한다. 여기서, 도 5 내지 도 7은 밀폐형 전지의 제조 방법에 있어서의 각 공정을 예시한 단면도이다.
여기서, 밀폐형 전지의 제조 방법에서는, 상술한 바와 같이 설치 구멍(11c)을 갖는 전지 케이스(11)와, 설치 구멍(11c)에 대응한 삽입 관통 구멍(14c)을 갖는 금속제의 제1 단자(14)와, 설치 구멍(11c) 및 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통 가능한 축부(15c)를 갖는 금속제의 제2 단자(15)와, 1 또는 복수의 절연재[이 실시 형태에서는 제1 절연재(12)와 제2 절연재(13)]가 준비된다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 제2 절연재(13)를 개재시키고, 또한 설치 구멍(11c)과 삽입 관통 구멍(14c)의 위치가 맞춰지도록, 전지 케이스(11)의 편측[도 5에 도시된 형태에서는 전지 케이스(11)의 외측]에 제1 단자(14)가 겹쳐진다.
이어서, 제1 절연재(12)를 개재시키고, 또한 설치 구멍(11c)과 삽입 관통 구멍(14c)에 축부(15c)가 삽입 관통된 상태가 되도록, 전지 케이스(11)의 반대측[도 5에 도시된 형태에서는 전지 케이스(11)의 내측]에 제2 단자(15)가 겹쳐진다.
이어서, 축부(15c)의 선단을 압괴하고, 또한 제1 단자(14)의 외측에 있어서 삽입 관통 구멍(14c)의 주위에 코킹된다.
여기서, 준비되는 제1 단자(14)의 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 내주면에 있어서, 전지 케이스(11)의 외측의 테두리에는 외측을 향해 점차 직경이 커진 경사면(14c1)과, 경사면(14c1)에 개구된 오목부(14c2)가 형성되어 있다. 오목부(14c2)는 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부로 들어가는 위치에 바닥(14c3)을 갖고 있다. 그리고, 축부(15c)의 선단을 압괴하고, 삽입 관통 구멍(14c)의 주위에 코킹하는 공정에 있어서, 축부(15c)의 일부가, 제1 단자(14)의 경사면(14c1)에 형성된 오목부(14c2)에 들어간다. 이로 인해, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 어긋나기 어려운 밀폐형 전지(10)가 제공될 수 있다.
여기서, 도 5에는 각 부재가 부착된 상태가 도시되어 있다. 이 실시 형태에서는, 도 5에 도시한 바와 같이 준비되는 제2 단자(15)의 축부(15c)의 선단은 통 형상이면 된다. 그리고, 도 5에 도시한 바와 같이, 덮개(11b)에 제1 절연재(12)와 제2 절연재(13)를 겹치고, 또한 제1 단자(14)와 제2 단자(15)를 설치한다. 이때, 덮개(11b)의 오목부(11b1)에, 제2 절연재(13)의 볼록부(13a)를 장착하고, 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)과 제2 절연재(13)의 관통 구멍(13d)의 위치를 맞춘다. 이어서, 제2 절연재(13)의 오목부(13b)에, 접속 단자(42)의 칼라부(42a)를 마련한다(도 2 참조). 그리고, 접속 단자(42)의 축부(42b)에, 제1 단자(14)의 장착 구멍(14b)을 장착시키면서, 제2 절연재(13) 상에 제1 단자(14)를 설치한다. 이때, 제2 절연재(13)의 관통 구멍(13d)과 제1 단자(14)의 삽입 관통 구멍(14c)의 위치를 맞춘다. 이어서, 덮개(11b)의 내측에 제1 절연재(12)가 장착된다. 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)에 제1 절연재(12)의 통부(12b)를 장착한다. 이 실시 형태에서는, 덮개(11b)의 내측에 있어서, 설치 구멍(11c)의 테두리에는 돌기(11c1)가 마련되어 있다. 제2 단자(15)의 축부(15c)를, 이러한 제1 절연재(12)의 통부(12b)에 삽입 관통시키면서, 제2 단자(15)를 설치한다.
이어서, 도 6에 도시한 바와 같이, 프레스 장치의 한 쌍의 가압부(61, 62)에 의해, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)를 사이에 놓고, 제1 절연재(12)와 제2 절연재(13)가 각각 덮개(11b) 및 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 밀착하도록 조합된다. 이 실시 형태에서는, 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)을 규정하는 테두리에 돌기(11c1)가 설치되어 있고, 덮개(11b)의 내측의 제1 절연재(12)(가스킷)가 당해 돌기(11c1)에 물려 들어간다. 이에 의해, 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)의 주위의 시일성이 확보되어 있다.
이 실시 형태에서는, 축부(15c)의 선단(15c1)은 통 형상이다. 그리고, 도 7에 도시한 바와 같이, 축부(15c)의 통 형상의 선단(15c1)을 따라, 회전 부재(60)가 주위 방향으로 이동되면서 가압된다. 회전 부재(60)는 축부(15c)의 통 형상의 선단(15c1)을 주위 방향으로 순차 압괴시켜 간다. 도 7에 있어서, 일점 쇄선 A는 회전 부재(60)의 자전축이고, 일점 쇄선 B는 회전 부재(60)의 공전축이다. 이 실시 형태에서는, 회전 부재(60)는 축부(15c)의 축심을 따라 설치된 공전축의 주위로 공전하면서, 통 형상의 축부(15c)의 선단(15c1)에 가압된다. 회전 부재(60)를 누르는 공정은 프레스 장치의 한 쌍의 가압부(61, 62)에 의해, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)가 사이에 놓여진 상태에서 행해지면 된다. 그리고, 축부(15c)의 일부가 소성 변형되고, 경사면(14c1)에 개구된 오목부(14c2)에 도입된다. 또한, 제1 단자(14)와 제2 단자(15)를 코킹하는 공정에서는, 축부(15c)의 적어도 일부가, 제1 단자(14)의 경사면(14c1)에 형성된 오목부(14c2)에 들어가 있으면 된다. 이로 인해, 가공 방법은 상기에 한정되지 않는다.
이와 같이, 여기서 제안되는 밀폐형 전지(10)에서는, 도 2에 도시한 바와 같이 제1 단자(14)는 제2 절연재(13)를 개재시키고 전지 케이스(11)의 덮개(11b)의 편측에 겹쳐져 있다. 그리고, 제1 단자(14)는 덮개(11b)의 설치 구멍(11c)에 따른 위치에 형성된 삽입 관통 구멍(14c)과, 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 제1 단자(14)의 내주면에 있고, 전지 케이스(11)의 외측의 테두리에 형성되고, 외측을 향함에 따라 점차 외경이 커진 경사면(14c1)과, 경사면(14c1)에 개구된 오목부(14c2)를 갖고 있다. 오목부(14c2)는 경사면(14c1)으로부터 제1 단자(14)의 내부에 들어간 위치에 바닥을 갖고 있다. 제2 단자(15)는 제1 절연재(12)를 개재시키고 덮개(11b)의 반대측에 겹쳐져 있다. 제2 단자(15)는 설치 구멍(11c) 및 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통된 축부(15c)를 갖고 있다. 축부(15c)의 선단은 압괴되고, 제1 단자(14)의 외측에 있어서 삽입 관통 구멍(14c)의 주위에 코킹되어 있다. 그리고, 축부(15c)의 적어도 일부는 제1 단자(14)의 경사면(14c1)에 형성된 오목부(14c2)에 들어가 있다. 이로 인해, 예를 들어 용접하지 않고, 진동이나 충격에도 강한 필요한 접합 강도를 가질 수 있다. 또한, 코킹된 축부(15c)의 일부를, 제1 단자(14)에 용접하는 것을 조합해도 된다.
이상, 여기서 제안되는 밀폐형 전지 및 밀폐형 전지의 제조 방법에 대하여, 다양하게 설명했지만, 특별히 언급되지 않는 한에 있어서, 여기서 예로 든 실시 형태 및 실시예는 본 발명을 한정하지 않는다.

Claims (11)

  1. 밀폐형 전지이며,
    설치 구멍(11c)을 갖는 전지 케이스(11)와;
    상기 설치 구멍(11c)의 주위에 있는 1 또는 복수의 절연재(12, 13)와;
    1 또는 복수의 상기 절연재(12, 13)를 개재시키고 상기 전지 케이스(11)의 편측에 겹쳐진 제1 단자(14)와;
    상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)를 개재시키고 상기 전지 케이스(11)의 반대측에 겹쳐진 제2 단자(15)를
    포함하고;
    상기 제1 단자(14)는 금속으로 이루어지고, 상기 설치 구멍(11c)을 따른 위치에 삽입 관통 구멍(14c)이 있고, 상기 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 상기 제1 단자(14)의 내주면은 제1 테두리와, 상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)로부터 상기 제1 테두리보다 먼 위치에 제2 테두리를 갖고, 상기 제2 테두리에는 경사면(14c1)이 있고, 상기 경사면(14c1)에 있어서, 상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)로부터 멀어지는 방향을 따라 점차 상기 삽입 관통 구멍(14c)의 직경이 크게 되어 있고, 상기 경사면(14c1)에는 오목부(14c2)가 있고, 상기 오목부(14c2)는 상기 경사면(14c1)에 개구되어 있고, 상기 경사면(14c1)으로부터 상기 제1 단자(14)의 내부로 들어간 위치에 바닥(14c3)을 갖고 있고;
    상기 제2 단자(15)는 금속으로 이루어지고, 축부(15c)를 갖고, 상기 축부(15c)는 상기 설치 구멍(11c) 및 상기 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통되어 있고, 상기 축부(15c)의 선단(15c1)은 압괴되고, 상기 제1 단자(14)에 코킹되어 있고, 상기 축부(15c)의 적어도 일부는 상기 제1 단자(14)의 상기 경사면(14c1)에 있는 상기 오목부(14c2)에 들어가 있고,
    상기 오목부(14c2)의 폭은 0.1㎜ 이상 0.3㎜ 이하의 범위이고, 상기 오목부(14c2)의 깊이는 0.3㎜ 이상 0.7㎜ 이하의 범위이고,
    상기 제1 단자(14)는 전지 케이스(11)의 내측에 배치되어 있는, 밀폐형 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 단자(14)와 상기 제2 단자(15)가 이종 재료인, 밀폐형 전지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 밀폐형 전지의 제조 방법이며,
    설치 구멍(11c)을 갖는 전지 케이스(11)와, 삽입 관통 구멍(14c)을 갖고, 금속으로 이루어지는 제1 단자(14)와, 상기 설치 구멍(11c) 및 상기 삽입 관통 구멍(14c)에 삽입 관통 가능한 축부(15c)를 갖고, 금속으로 이루어지는 금속제의 제2 단자(15)와, 1 또는 복수의 절연재(12, 13)가 준비되는 것과;
    상기 전지 케이스(11)의 편측에 상기 제1 단자(14)를 겹치고, 상기 전지 케이스(11)와 상기 제1 단자(14) 사이에 상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)를 개재시키고, 상기 설치 구멍(11c)과 상기 삽입 관통 구멍(14c)의 위치가 맞춰지는 것과;
    상기 전지 케이스(11)의 반대측에 상기 제2 단자(15)를 겹치고, 상기 전지 케이스(11)와 상기 제2 단자(15) 사이에 상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)를 개재시키고, 또한 상기 설치 구멍(11c)과 상기 삽입 관통 구멍(14c)에 상기 축부(15c)가 삽입 관통되는 것과;
    상기 축부(15c)의 선단(15c1)을 압괴하고, 또한, 상기 제1 단자(14)에 코킹하고, 상기 제1 단자(14)는, 상기 삽입 관통 구멍(14c)을 규정하는 내주면에 제1 테두리와, 상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)로부터 상기 제1 테두리보다 먼 위치에 제2 테두리를 갖고, 상기 제2 테두리는 경사면(14c1)이 있고, 상기 경사면(14c1)에 있어서, 상기 1 또는 복수의 절연재(12, 13)로부터 멀어지는 방향으로 점차 상기 삽입 관통 구멍(14c)의 직경이 크게 되어 있고, 상기 경사면(14c1)에는 오목부(14c2)가 있고, 또한 상기 오목부(14c2)는 상기 경사면에 개구되어 있고, 상기 경사면(14c1)으로부터 상기 제1 단자(14)의 내부로 들어간 위치에 바닥(14c3)을 갖고 있고, 상기 선단(15c1)을 상기 제1 단자(14)에 코킹할 때, 상기 축부(15c)의 일부가, 상기 제1 단자(14)의 상기 경사면(14c1)에 있는 상기 오목부(14c2)에 들어가는 것을
    포함하고,
    상기 오목부(14c2)의 폭은 0.1㎜ 이상 0.3㎜ 이하의 범위이고, 상기 오목부(14c2)의 깊이는 0.3㎜ 이상 0.7㎜ 이하의 범위이고,
    상기 제1 단자(14)는 전지 케이스(11)의 내측에 배치되어 있는, 밀폐형 전지의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 축부(15c)의 상기 선단(15c1)은 통 형상이고, 상기 선단(15c1)을 상기 제1 단자(14)에 코킹할 때, 상기 축부(15c)의 통 형상의 상기 선단(15c1)을 따라, 회전 부재(60)가 상기 삽입 관통 구멍(14c)의 주위 방향으로 이동되면서 가압되는, 밀폐형 전지의 제조 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 제1 단자(14)와 상기 제2 단자(15)가 이종 재료인, 밀폐형 전지의 제조 방법.
  10. 삭제
  11. 삭제
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