KR102592517B1 - 밀폐형 전지, 전지 팩 및 엔진 시동용 전지 - Google Patents

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토모유키 유아사
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Abstract

본 발명의 밀폐형 전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고, 제1 및 제2 리드단자는 각각 전극 접속부와, 외부 접속부와, 실링부를 구비하고, 제1 또는 제2 리드단자는, 도전부를 구비하고, 도전부는 도전부의 적어도 일부가 외장체의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 설치되고, 외장체는, 전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고, 외장체에 수용된 전극 적층체 및 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

밀폐형 전지, 전지 팩 및 엔진 시동용 전지
본 발명은 밀폐형 전지, 전지 팩 및 엔진 시동용 전지에 관한 것이다.
라미네이트 필름으로 이루어지는 외장체의 내부에 양극, 음극, 세퍼레이터 및 전해질을 수용한 파우치형 전지가 실용화되고 있다. 파우치형 전지에서는 리드단자의 일부가 외장체의 내부에 위치하고 이 부분이 양극 또는 음극과 접속하고, 리드단자의 일부가 외장체의 외부에 위치하고 이 부분이 외부배선과 접속한다. 또, 외장체의 둘레의 가장자리부에서 라미네이트 필름을 리드단자에 접착하고, 외장체의 내부를 밀폐하고 있다. 또, 외장체의 내부 밀폐성을 향상시키기 위해서, 라미네이트 필름과 리드단자 사이에 단자 접착용 테이프를 개재시키고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 접착용 테이프는 라미네이트 필름을 히트실링할 때에 용융해서 라미네이트 필름과 리드단자 사이의 간극을 메운다.
한편, 자동차나 모터사이클 자동차 등에 엔진 시동용의 배터리가 탑재되어 있다. 엔진을 시동하기 위해서는 대전력이 필요하게 되기 때문, 배터리는 단시간에 대전력을 출력시킬 필요가 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
WO2012/020721 A1 일본 공개특허공보 H05-202834호
그러나 파우치형 전지를 엔진 시동용의 배터리에 사용하면, 엔진을 시동시킬 때에 리드단자에 대전류가 흐르고, 리드단자가 발열한다. 이 발열에 의해, 단자 접착부가 용융해서 전지의 밀폐성이 저하되는 경우가 있다.
본 발명은 이러한 사정을 고려하여 이루어진 것으로, 전지의 밀폐성이 저하되는 것을 억제할 수 있는 밀폐형 전지를 제공한다.
본 발명은 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질을 수용하는 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고, 제1 및 제2 리드단자는 각각 상기 외장체의 내부에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속하는 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 외부 접속부와, 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 실링부를 구비하고, 제1 또는 제2 리드단자는 상기 실링부와 상기 외부 접속부 사이의 도전 경로가 되는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는, 상기 도전부의 적어도 일부가 상기 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 상기 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 상기 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되고, 상기 외장체는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고, 상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지를 제공한다.
본 발명의 밀폐형 전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질을 수용하는 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고, 제1 및 제2 리드단자는 각각 상기 외장체의 내부에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속하는 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 외부 접속부를 구비한다. 이 때문에, 제1 리드단자의 외부 접속부와, 제2 리드단자의 외부 접속부 사이에 단자전압을 발생시킬 수 있고, 전력을 기기나 자동차 등에 공급할 수 있다.
제1 및 제2 리드단자는 각각 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 실링부를 구비한다. 이 때문에, 외장체의 내부 밀폐성을 향상시킬 수 있고, 외장체의 내부 전해질이 누출되는 것을 방지할 수 있다.
제1 또는 제2 리드단자는 상기 실링부와 상기 외부 접속부 사이의 도전 경로가 되는 도전부를 구비한다. 이 때문에, 외부 접속부를 실링부로부터 떨어진 부분에 배치하는 것이 가능하게 되고, 본 발명의 밀폐형 전지를 다양한 기기에 대응시키는 것이 가능하게 된다.
상기 도전부는 상기 도전부의 적어도 일부가 상기 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 상기 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 상기 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치된다. 이 때문에, 밀폐형 전지가 대전류로 방전해서 제1 또는 제2 리드단자가 발열했다고 하더라도, 외장체에 리드단자의 열을 방열할 수 있다.
상기 외장체는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고, 상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하이다. 이 때문에, 리드단자의 열을 외장체를 통해서 전극 적층체 및 전해질에 방열할 수 있고, 제1 또는 제2 리드단자의 온도가 너무 높아지는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 실링부의 접착층이 용융하는 것을 방지할 수 있고, 전지의 밀폐성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명에 1실시형태의 밀폐형 전지의 개략적인 사시도이다.
도 2는 도 1의 파선 X-X에서의 밀폐형 전지의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명에 1실시형태의 밀폐형 전지의 개략적인 단면도이다.
도 4는 본 발명에 1실시형태의 전지 팩 또는 엔진 시동용 전지의 개략 평면도이다.
도 5의 (a) ∼(f)는 통전 실험에서 사용한 리드단자의 설명도이다.
도 6은 통전 실험의 결과를 나타내는 그래프이다.
본 발명의 밀폐형 전지는 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질을 수용하는 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고, 제1 및 제2 리드단자는, 각각 상기 외장체의 내부에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속하는 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 외부 접속부와, 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 실링부를 구비하고, 제1 또는 제2 리드단자는 상기 실링부와 상기 외부 접속부 사이의 도전 경로가 되는 도전부를 구비하고, 상기 도전부는, 상기 도전부의 적어도 일부가 상기 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 상기 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 상기 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되고, 상기 외장체는, 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고, 상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 밀폐형 전지에 포함되는 외장체, 전극 적층체 및 전해질의 전체 1g당의 열용량은 0.5J/(g·K)∼2.0J/(g·K)인 것이 바람직하다. 이 때문에, 도전부가 외장체, 전극 적층체 및 전해질에 대하여 방열할 수 있는 방열량을 크게 할 수 있고, 리드단자의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 도전부의 60% 이상이 외장체의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 리드단자의 외장체와 접촉하지 않는 부분의 온도가 너무 높아지는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 밀폐형 전지에 포함되는 중간층은 그리스층인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 도전부와 그리스층의 접촉면적을 넓게 할 수 있고, 동시에, 그리스층과 외장체의 외면과 접촉면적을 넓게 할 수 있다. 이 때문에, 리드단자의 열을 효율적으로 외장체에 방열할 수 있다. 또, 중간층은 절연체층인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 외장체의 외면이 도전체인 경우라도 리크 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.
본 발명의 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 상기 도전부의 적어도 일부가 상기 전극 적층체 상에 상기 외장체를 통해서 겹치도록 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 실질적으로 평평한 외장체의 외면 상에 실질적으로 평평한 도전부를 직접적 또는 간접적으로 접촉시킬 수 있고, 리드단자의 열을 효율적으로 외장체에 방열할 수 있다.
제1 리드단자는 외장체의 내부에서 양극에 접속하는 제1 전극 접속부와, 외장체의 외부에 배치된 제1 외부 접속부와, 제1 접착층을 통해서 외장체가 접착된 제1 실링부를 구비하는 것이 바람직하다. 또, 제2 리드단자는 외장체의 내부에서 음극에 접속하는 제2 전극 접속부와, 외장체의 외부에 배치된 제2 외부 접속부와, 제2 접착층을 통해서 외장체가 접착된 제2 실링부를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 전극 적층체는 제1 실링부와 제2 실링부 사이에 배치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 리드단자를 외장체의 한쪽 끝으로부터 도출하고, 제2 리드단자를 반대측의 끝으로부터 도출할 수 있다. 이 때문에, 제1 도전부 및 제2 도전부의 양쪽을 외장체의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉시켰다고 해도, 제1 리드단자와 제2 리드단자의 간격이 좁아지는 것을 억제할 수 있고, 리크 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 또, 제1 리드단자 및 제2 리드단자의 열을 전극 적층체 및 전해질에 균일하게 분산시킬 수 있다.
상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 유효 열전도율은 상기 외장체의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 외장체의 열을 민첩하게 전극 적층체 및 전해질에 전달할 수 있고, 방열 시간이 길어졌을 경우 등에도, 외장체에 열이 축적되어 이 열에 의하여 세퍼레이터가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
상기 외장체는 라미네이트 필름으로 이루어지는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 외장체의 온도가 국소적으로 상승해서 세퍼레이터가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
본 발명은 본 발명의 밀폐형 전지를 복수차비, 제1 밀폐형 전지에 포함되는 외부 접속부와, 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외부 접속부가 전기적으로 접속된 전지 팩도 제공한다. 전지 팩에서는 밀폐형 전지를 직렬 접속할 수 있기 때문에 더 높은 전압을 출력할 수 있다. 또, 전지 팩에서, 밀폐형 전지를 병렬 접속할 수 있기 때문에 용량을 크게 할 수 있다.
본 발명의 전지 팩에 포함되는 제1 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 이 도전부의 적어도 일부가 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 이 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 제1 밀폐형 전지의 리드단자의 열을 외장체를 통해서 제2 밀폐형 전지의 전극 적층체 및 전해질에 방열할 수 있고, 제1 또는 제2 리드단자의 온도가 너무 높아지게 되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명은 제1 밀폐형 전지 및 제2 밀폐형 전지를 구비하고, 제1 및 제2 밀폐형 전지는 각각 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질을 수용하는 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고, 제1 및 제2 리드단자는, 각각 상기 외장체의 내부에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속하는 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 외부 접속부와, 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 실링부를 구비하고, 제1 또는 제2 리드단자는 상기 실링부와 상기 외부 접속부 사이의 도전 경로가 되는 도전부를 구비하고, 제1 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 이 도전부의 적어도 일부가 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 이 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되고, 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고, 제2 밀폐형 전지에 포함되는 상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 하는 전지 팩도 제공한다.
또, 본 발명은 본 발명의 전지 팩을 포함하는 엔진 시동용 전지도 제공한다.
이하, 도면을 사용해서 본 발명에 1실시형태를 설명한다. 도면이나 이하의 기술 중에서 나타내는 구성은 예시이며, 본 발명의 범위는 도면이나 이하의 기술 중에서 나타내는 것에 한정되지 않는다.
도 1은 본 실시형태의 밀폐형 전지의 개략적인 사시도이고, 도 2는 도 1의 파선 X-X에서의 밀폐형 전지의 개략적인 단면도니다. 도 3은 본 실시형태의 밀폐형 전지의 개략적인 단면도이고, 도 1의 파선 X-X에서의 밀폐형 전지의 개략적인 단면도에 대응한다. 도 2는 도전부와 외장체의 외면이 직접 접촉하도록 설치된 밀폐형 전지를 나타내고 있고, 도 3은 도전부와 외장체의 외면이 중간층을 통해서 간접적으로 접촉하도록 설치된 밀폐형 전지를 나타내고 있다. 도 4는 본 실시형태의 전지 팩 또는 엔진 시동용 전지의 개략 평면도이다.
본 실시형태의 밀폐형 전지(40)는 양극(3), 음극(4) 및 세퍼레이터(5)를 포함하는 전극 적층체(6)와, 전해질(7)과, 전극 적층체(6) 및 전해질(7)을 수용하는 외장체(1)와, 제1 리드단자(8)와, 제2 리드단자(9)를 구비하고, 제1 리드단자(8) 및 제2 리드단자(9)는 각각 외장체(1)의 내부에서 양극(3) 또는 음극(4)에 접속하는 전극 접속부(11, 12)와, 외장체(1)의 외부에 배치된 외부 접속부(14, 15)와,접착층(32, 33)을 통해서 외장체(1)가 접착된 실링부(17, 18)를 구비하고, 제1 리드단자(8) 또는 제2 리드단자(9)는 실링부(17, 18)와 외부 접속부(14, 15) 사이의 도전 경로가 되는 도전부(20, 21)를 구비하고, 도전부(20, 21)는 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 외장체(1)의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 중간층(35)을 통해서 외장체(1)의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되고, 외장체(1)는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고, 외장체(1)에 수용된 전극 적층체(6) 및 전해질(7)은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 한다.
본 실시형태의 전지 팩(50) 또는 엔진 시동용 전지(51)는 본 실시형태의 밀폐형 전지(40)을 복수 구비하고, 제1 밀폐형 전지(40)에 포함되는 외부 접속부(14)와, 제2 밀폐형 전지(40)에 포함되는 외부 접속부(15)가 전기적으로 접속하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 실시형태의 밀폐형 전지, 전지 팩 및 엔진 시동용 전지에 대해서 설명한다.
본 실시형태의 밀폐형 전지(40)는 전해질이 외기로부터 완전하게 차단되고, 저장 중 또는 방전 중에 누출되지 않는 밀폐구조로 되어 있는 전지이다. 본 실시형태의 밀폐형 전지(40)는 이차전지일 수도 있고, 비수전해질 이차전지일 수도 있다. 본 실시형태의 밀폐형 전지(40)는 예를 들면, 리튬이온 전지, 연축 전지, 니켈ㆍ수소전지, 니켈 카드뮴 전지 등이다.
또, 본 실시형태의 전지 팩(50) 또는 본 실시형태의 엔진 시동용 전지(51)가 복수의 밀폐형 전지(40)에 의해 구성될 수도 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 전지 팩(50)(엔진 시동용 전지(51))과 같이, 복수의 밀폐형 전지(40a∼40d)를 직렬 접속하는 것에 의해 전지 팩(50), 엔진 시동용 전지(51)을 형성할 수 있다.
외장체(1)는 양극(3), 음극(4) 및 세퍼레이터(5)를 포함하는 전극 적층체(6)와, 전해질(7)을 수용하는 용기이다. 외장체(1)의 재료는 예를 들면, 라미네이트 필름, 플래스틱, 금속 등이다. 외장체(1)는 전극 적층체(6)와 전해질(7)을 수용하는 밀폐공간을 내부에 형성하도록 설치할 수 있다. 외장체(1)의 재료가 라미네이트 필름인 경우, 본 실시형태의 밀폐형 전지(40)는 파우치형 전지이다. 이 경우, 외장체(1)는 그 둘레의 가장자리부에 라미네이트 필름을 겹쳐서 용착시킨 용착부(30)를 가질 수 있다. 라미네이트 필름은 예를 들면, 금속 필름의 양면 상에 수지 필름을 적층시킨 것이다. 라미네이트 필름의 두께는 예를 들면 50∼200㎛로 할 수 있다.
전극 적층체(6)는 양극(3), 음극(4) 및 세퍼레이터(5)를 포함한다. 전극 적층체(6)는 세퍼레이터(5)를 통해서 배치된 양극(3) 및 음극(4)을 중첩시킨 적층구조를 가질 수 있고, 세퍼레이터(5)를 통해서 배치된 양극(3) 및 음극(4)을 감은 와인딩 구조를 가질 수 있다. 예를 들면, 전극 적층체(6)는 꾸불꾸불한 1장의 세퍼레이터(5)와, 세퍼레이터(5)의 각 계곡에 배치되고, 동시에, 세퍼레이터(5)를 통해서 교호로 배치된 양극(3) 및 음극(4)을 구비할 수 있다. 또, 1개의 전극 적층체(6)에 포함되는 양극(3) 또는 음극(4)의 적층 수는 필요한 전지용량에 맞춰서 적당하게 설계할 수 있다. 또, 밀폐형 전지(40)는 복수의 전극 적층체(6)을 가질 수 있다.
세퍼레이터(5)는 시트상이고, 양극(3)과 음극(4) 사이에 배치된다. 세퍼레이터(5)는 양극(3)과 음극(4) 사이에 단락전류가 흐르는 것을 방지할 수 있고, 전해질이 투과가능한 것이라면 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 폴리올레핀 또는 폴리에틸렌의 미다공성 필름으로 할 수 있다.
양극(3)은 양극 집전체(24)와, 양극 집전체(24) 상에 설치된 양극활물질층(23)을 구비할 수 있다. 양극(3)은 예를 들면, 방형의 양극 집전체(24)의 양면 상에 양극활물질층(23)을 형성하는 것에 의해 제작할 수 있다. 양극(3)은 시트상일 수도 있다. 양극(3)은 제1 리드단자(8)의 제1 전극 접속부(11)에 접속하기 위한 단자 접속부를 가질 수 있고, 이 단자 접속부는 양극(3)의 단부 양극 집전체(24)의 양면 상에 양극활물질층(23)을 형성하지 않음으로써 설치할 수 있다. 또, 양극 집전체(24)에 1개의 단부에, 이 단부로부터 외부로 돌출한 볼록 형상의 귀부를 형성하고, 상기 귀부에 양극활물질층(23)을 형성하지 않음으로써 단자 접속부를 설치할 수도 있다.
양극 집전체(24)는 전기전도성을 가지고, 표면 상에 양극활물질층(23)을 구비할 수 있으면, 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, 금속박이다. 바람직하게는 알루미늄박이다. 양극 집전체(24)의 두께는 예를 들면, 100㎛∼400㎛이다.
양극활물질층(23)은 양극활물질에 도전제, 결착제 등을 첨가하고, 도포법 등에 의해 양극 집전체(24) 위에 형성할 수 있다. 양극활물질은 예를 들면, 리튬이온을 가역적으로 흡장ㆍ방출하는 것이 가능한 리튬 천이금속 복합 산화물이다. 구체적으로는, 양극활물질은 LiCoO2, LiNiO2, LiNixCo1 - xO2(x=0.01∼0.99), LiMnO2, LiMn2O4, LiCoxMnyNizO2(x+y+z=1) 또는 올리빈형의 LiFePO4나 LixFe1 - yMyPO4(단, 0.05≤x≤ 1.2, 0≤y≤ 0.8이고, M은 Mn, Cr, Co, Cu, Ni, V, Mo, Ti, Zn, Al, Ga, Mg, B, Nb 가중 적어도 1종 이상이다) 등이 1종 단독 혹은 복수 종을 혼합해서 사용할 수 있다.
음극(4)은 음극 집전체(27)와, 음극 집전체(27) 상에 형성된 음극활물질층(26)을 구비할 수 있다. 음극(4)은 예를 들면, 방형의 음극 집전체(27)의 양면에 음극활물질층(26)을 형성하는 것에 의해 제작할 수 있다. 음극(4)은 시트상일 수도 있다. 음극(4)은, 제2 리드단자(9)의 제2 전극 접속부(12)에 접속하기 위한 단자 접속부를 가질 수 있고, 단자 접속부는 음극(4)의 단부 음극 집전체(27)의 양면 상에 음극활물질층(26)을 형성하지 않음으로써 설치할 수 있다. 또, 음극 집전체(27)에 1개의 단부에 귀부를 형성하고, 상기 귀부에 음극활물질층(26)을 형성하지 않음으로써 단자 접속부를 설치할 수도 있다.
음극 집전체(27)는 전기 전도성을 가지고, 표면 상에 음극활물질층(26)을 구비할 수 있으면, 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면, 금속박이다. 바람직하게는 구리박이다. 음극 집전체(27)의 두께는 예를 들면, 100㎛∼400㎛이다.
음극활물질층(26)은 음극활물질에 도전제, 결착제 등을 첨가하고, 도포법 등에 의해 음극 집전체(27) 상에 형성할 수 있다. 음극활물질은 예를 들면, 리튬이온 이차전지의 경우, 그래파이트, 부분흑연화한 탄소, 하드카본, 소프트 카본, LiTiO4, Sn 합금 등을 1종 단독 혹은 복수 종 혼합해서 사용할 수 있다.
전해질(7)은 용매로서 카보네이트류, 락톤류, 에테르류, 에스테르류 등을 사용할 수 있고, 이들 용매의 2종류 이상을 혼합해서 사용할 수도 있다. 이것들 중에서는 특히 환상 카보네이트와 쇄상 카보네이트를 혼합해서 사용하는 것이 바람직하다. 전해질(7)은 예를 들면, LiCF3SO3, LiAsF6, LiClO4, LiBF4, LiPF6, LiBOB, LiN(CF3SO2)2, LiN(C2F5SO2) 등의 리튬염 용질을 유기용매에 용해한 용액이다. 또, 필요에 따라서 VC(비닐렌 카보네이트), PS(프로판설톤), VEC(비닐에틸카보네이트), PRS(프로펜설톤), 난연제 등의 첨가제를 단독 또는 복수 종을 혼합해서 배합할 수도 있다.
제1 리드단자(8)는 외장체(1)의 내부에서 양극(3)에 접속하는 제1 전극 접속부(11)와, 외장체(1)의 외부에 배치된 제1 외부 접속부(14)와, 제1 접착층(32)을 통해서 외장체(1)가 접착된 제1 실링부(17)를 구비한다. 또, 제2 리드단자(9)는 외장체(1)의 내부에서 음극(4)에 접속하는 제2 전극 접속부(12)롸, 외장체(1)의 외부에 배치된 제2 외부 접속부(15)와, 제2 접착층(13)을 통해서 외장체(1)가 접착된 제2 실링부(18)를 구비한다. 이러한 제1 리드단자(8), 제2 리드단자(9)를 설치하는 것에 의해, 제1 외부 접속부(14)와, 제2 외부 접속부(15) 사이에 단자전압을 발생시킬 수 있고, 전력을 기기나 자동차 등에 공급할 수 있다. 또, 제1 외부 접속부(14)와 제2 외부 접속부(15) 사이에 전압을 인가하는 것에 의해, 밀폐형 전지(40)를 충전할 수 있다.
제1 전극 접속부(11)는 예를 들면, 제1 리드단자(8)에 양극 집전체(24)가 용접된 부분이다. 또, 제2 전극 접속부(12)는 예를 들면, 제2 리드단자(9)에 음극 집전체(27)가 용접된 부분이다.
외부 접속부(14, 15)는 외부배선과 접속하는 부분이다. 외부 접속부(14, 15)는 배선단자에 접속할 수도, 다른 전지의 외부 접속부에 접속할 수도, 기기의 전지 접속단자(37)에 접속할 수도 있다.
예를 들면, 도 4에 나타낸 전지 팩(50)(엔진 시동용 전지(51))과 같이, 밀폐형 전지(40a)의 외부 접속부(15a)가 밀폐형 전지(40b)의 외부 접속부(14b)와 접속할 수 있다. 또, 밀폐형 전지(40d)의 외부 접속부(15d)가 기기의 전지 접속단자(37b)와 접속할 수 있다.
제1 실링부(17)는 제1 접착층(32)에 의해 외장체(1)와 제1 리드단자(8)를 접착하는 부분이다. 제2 실링부(18)에서 제2 접착층(33)에 의해 외장체(1)와 제2 리드단자(9)를 접착하는 부분이다. 리드단자(8, 9)와 외장체(1) 사이에 접착층(32, 33)을 개재시키는 것에 의해, 리드단자(8, 9)와 외장체(1) 사이의 간극을 메울 수 있고, 외장체(1)의 내부 밀폐성을 향상시킬 수 있다. 또, 실링부(17, 18)는 외장체(1)의 둘레의 가장자리부에 설치할 수 있다. 접착층(32, 33)은 접착용 테이프 일 수도 있고, 접착제층일 수도 있다.
리드단자(8, 9)는 예를 들면, 두께가 100㎛∼500㎛의 금속판으로 할 수 있다. 이 금속판은 프레스가공 되어 있을 수도, 절곡되어 있을 수도 있다. 또, 이 금속판은 도금 등으로 표면 처리가 되어 있을 수도 된다. 예를 들면, 제1 리드단자(8)는 알루미늄판으로 할 수 있고, 제2 리드단자(9)는 동판으로 할 수 있다. 리드단자(8, 9)는 예를 들면, 방형일 수도, L자형일 수도 있다. 또, 리드단자(8, 9)는 외부 접속부(14, 15)가 되는 귀부를 가질 수 있다. 또, 리드단자(8, 9)는 한 장의 금속판을 가공해서 형성된 것 일 수도 있다.
제1 리드단자(8)는 제1 실링부(17)와 제1 외부 접속부(14) 사이의 도전 경로가 되는 제1 도전부(20)를 구비할 수 있다. 제2 리드단자(9)는 제2 실링부(18)와 제2 외부 접속부(15) 사이의 도전 경로가 되는 제2 도전부(21)를 구비할 수 있다. 도전부(20, 21)를 설치하는 것에 의해, 외부 접속부(14, 15)를 실링부(17, 18)로부터 떨어진 부분에 배치하는 것이 가능하게 되고, 밀폐형 전지(40)를 다양한 기기에 대응시키는 것이 가능하게 된다. 또, 도전부는 적어도 제1 리드단자(8) 및 제2 리드단자(9)의 적어도 한쪽에 설치되고 있을 수 있다.
도전부(20, 21)는 리드단자(8, 9)에 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상 또는 80% 이상을 차지하도록 설치할 수 있다. 이것에 의해, 외부 접속부(14, 15)를 실링부(17, 18)로부터 떨어진 부분에 배치할 수 있다.
도전부(20, 21)는 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 외장체(1)의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 중간층(35)을 통해서 외장체(1)의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치된다. 이 때문에, 밀폐형 전지(40)가 대전류로 방전해서 제1 또는 제2 리드단자가 발열했다고 하더라도, 외장체(1)에 리드단자(8, 9)의 열을 방열할 수 있다. 예를 들면, 도 1, 2에 나타낸 밀폐형 전지(40)와 같이, 도전부(20, 21)가 외장체(1)의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치할 수 있다. 이것에 의해, 리드단자(8, 9)의 열을 외장체(1)로 직접적으로 방열할 수 있다.
예를 들면, 도 3에 나타낸 밀폐형 전지(40)와 같이, 도전부(20, 21)가 중간층(35)을 통해서 외장체(1)의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치할 수 있다. 중간층(35)은 외장체의 외면에 직접 접촉하도록 설치할 수 있고, 동시에, 도전부(20, 21)에 직접 접촉하도록 설치할 수 있다.
중간층(35)은 그리스층일 수도 있다. 도전부(20, 21)와 외장체(1)의 외면 사이에 그리스층을 개재시키는 것에 의해, 도전부(20)와 그리스층의 접촉면적을 넓게 할 수 있고, 동시에, 그리스층과 외장체(1)의 외면과의 접촉면적을 넓게 할 수 있다. 이 때문에, 리드단자(8, 9)의 열을 효율적으로 외장체(1)로 방열할 수 있다. 그리스층은 열전도 윤활유층인 것이 바람직하다. 열전도 윤활유는 그리스에 알루미나나 아연 산화물 등의 금속 산화물 분말, 다이아몬드나 실리카나 탄화 규소 등의 무기입자, 또는, 은이나 알루미늄 등의 금속 분말을 섞은 것을 들 수 있다.
중간층(35)은 절연체층일 수도 있다. 도전부(20, 21)와 외장체(1)의 외면 사이에 절연체층을 개재시키는 것에 의해, 외장체(1)의 외면이 도전체인 경우라도 리크 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다.
중간층(35)은 외장체와 일체로 해서 보았을 경우에 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상이 되는 것과 같은 재질을 선택하는 것이 바람직하다.
도전부(20, 21)는 도전부(20, 21)에 60% 이상이 외장체(1)의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 설치할 수 있다. 이것에 의해, 도전부(20, 21)의 외장체(1)의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하지 않는 부분의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다. 또, 도전부(20, 21)는 도전부(20, 21)에 65% 이상, 70% 이상, 75% 이상 또는 80% 이상이 외장체(1)의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 설치할 수 있다.
또, 리드단자(8, 9)가 외장체(1)의 외면 또는 중간층(35)에 접촉하는 위치는 전극 접속부측 단부로부터의 길이가 밀폐형 전지(40)의 두께 1.5배 이내로 할 수 있다.
도전부(20, 21)를 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 전극 적층체(6) 상에 외장체(1)를 통해서 겹치도록 배치할 수 있다. 이것에 의해, 실질적으로 평평한 외장체(1)의 외면 상에 실질적으로 평평한 도전부(20, 21)를 직접적 또는 간접적으로 접촉시킬 수 있고, 리드단자(8, 9)의 열을 효율적으로 외장체(1)로 방열할 수 있다. 이 경우, 전극 적층체(6)은 스택트 구조를 가질 수 있다.
전극 적층체(6)는 제1 실링부(17)과 제2 실링부(18) 사이에 배치할 수 있다. 이것에 의해, 제1 리드단자(8)를 외장체(1)의 한쪽 끝으로부터 도출하고, 제2 리드단자(9)를 반대측의 끝으로부터 도출할 수 있다. 이 때문에, 제1 도전부(20) 및 제2 도전부(21)의 양쪽을 외장체(1)의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉시켰다고 하더라도, 제1 리드단자(8)과 제2 리드단자(9)의 간격이 좁아지는 것을 억제할 수 있고, 리크 전류가 흐르는 것을 억제할 수 있다. 또, 제1 리드단자(8) 및 제2 리드단자(9)의 열을 전극 적층체(6) 및 전해질(7)에 균일하게 분산시킬 수 있다.
제1 도전부(20)를 외장체(1)의 한쪽 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉시켜, 제2 도전부(21)를 외장체(1)의 반대측 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉시킬 수 있다. 이것의보다, 제1 도전부(20)와 제2 도전부(21) 사이에 전극 적층체(6)을 개재시킬 수 있고, 리드단자(8, 9)의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다.
제1 밀폐형 전지(40)에 포함되는 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 제2 밀폐형 전지(40)에 포함되는 외장체(1)의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치될 수도 있다. 또, 제1 밀폐형 전지(40)에 포함되는 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 중간층(35)을 통해서 제2 밀폐형 전지(40)에 포함되는 외장체(1)의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치될 수도 있다. 이것에 의해, 제1 밀폐형 전지(40)가 대전류로 방전해서 제1 리드단자(8)또는 제2 리드단자(9)가 발열했다고 하다라도, 제2 밀폐형 전지(40)의 외장체(1)로 리드단자(8, 9)의 열을 방열할 수 있다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 전지 팩(50)(엔진 시동용 전지(51))에 포함되는 밀폐형 전지(40d)와 같이, 리드단자(9d)의 도전부가, 인접하는 밀폐형 전지(40c)의 외장체(1)의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉할 수 있다. 또, 제1 밀폐형 전지(40)에 포함되는 도전부(20, 21)의 적어도 일부가 제1 밀폐형 전지(40) 및 제2 밀폐형 전지(40)에 의해 삽입될 수도 있다.
외장체(1)는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이다. 이것에 의해, 외장체(1)가 열을 전달할 수 있고, 리드단자(8, 9)의 열을 외장체(1), 전해질(7), 전극 적층체(6) 등으로 방열하는 것이 가능하게 된다. 외장체(1)는 그 두께 방향에서, 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하일 수도 있다. 또, 외장체(1)는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하일 수도 있다. 상기의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율은 레이저플래시법에 의해 수득된 것일 수도 있다. 결과와 시뮬레이션에 의해 산출한 바, 10W/(m·K) 이상이라면 좋은 것임을 알았다.
레이저플래시법에서는 외장체(1)를 구성하는 평판 상의 시료 한쪽 주요면에 레이저광을 조사해 순간적으로 가열하고, 레이저광을 조사한 면의 이면의 온도상승에 의거해서 열확산율, 열전도율을 산출할 수 있다. 또, 외장체(1)가 단일재료로 이루어지는 경우 열전도율이 산출되고, 외장체(1)가 복합 재료로 이루어지는 경우 겉보기의 열전도율이 산출된다.
외장체(1)에 수용된 전극 적층체(6) 및 전해질(7)은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하이다. 이것에 의해, 도전부(20, 21)로부터 외장체(1)로 방열된 열을 전극 적층체(6) 전체 및 전해질(7) 전체에 전달할 수 있다. 따라서 도전부(20, 21), 외장체(1), 전극 적층체(6) 및 전해질(7)이 국소적으로 고온이 되는 것을 억제할 수 있다. 여기에서는 전극 적층체(6) 및 전해질(7)의 유효 열전도율은 외장체(1)에 수용된 상태에서 측정하고, 그 결과로 산출한다. 이를 위해 전극 적층체(6) 및 전해질(7)을 분리해서 취급하는 것이 아니라, 전극 적층체(6) 및 전해질(7)을 일체의 것으로 해서 유효 열전도율을 산출하고 있다. 정상상태에서의 유효 열전도율은 예를 들면, 밀폐형 전지(40)에 포함되는 외장체(1)의 한쪽 외면을 핫플레이트 등으로 가열하고, 외장체(1)의 반대측 외면을 상온으로 냉각하고, 밀폐형 전지(40)의 내부 정상상태 온도 구배를 측정하는 것에 의해 산출할 수 있다. 유효 열전도율은 외장체의 결과를 고려하고, 시뮬레이션에 의해 산출한 바, 10W/(m·K) 이상이라면 좋은 것임을 알았다.
외장체(1)에 수용된 전극 적층체(6) 및 전해질(7)의 정상상태에서의 유효 열전도율은 외장체(1)의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상일 수도 있다. 이것에 의해, 외장체(1)의 열을 신속하게 전극 적층체(6) 및 전해질(7)에 전달할 수 있고, 시간이 길어졌다고 해도, 외장체(1)에 열이 축적되고 이 열에 의하여 세퍼레이터(5)가 손상되는 것을 억제할 수 있다.
외장체(1), 전극 적층체(6) 및 전해질(7)의 전체 1g당의 열용량이 0.5J/(g·K)∼2.0J/(g·K)이다. 이 때문에, 도전부(20, 21)가 외장체(1), 전극 적층체(6) 및 전해질(7)에 대하여 방열할 수 있는 방열량을 크게 할 수 있고, 리드단자(8, 9)의 온도가 높아지는 것을 억제할 수 있다. 이 때문에, 리드단자(8, 9)의 열에 의하여 실링부(17, 18)의 접착층(32, 33)이 용융하는 것을 억제할 수 있고, 외장체(1)의 내부 밀폐성이 저하되는 것을 억제할 수 있다.
실시예의 시험용 전지 제작 실험
양극활물질인 인산철 리튬 분말, 도전 보조제인 아세틸렌 블랙, 바인더인 폴리불화비닐리덴(PVdF)을 사용해서 페이스트를 조제하고, 이 페이스트를 양극 집전체인 알루미늄박의 양면 상에 각각 코팅하고, 건조시켜서 알루미늄박의 양면 상에 양극활물질층이 형성된 양극을 제작했다.
음극활물질인 소프트 카본, 바인더인 스티렌-부타디엔 공중합체(SBR), 증점제인 카복시메틸셀룰로오스(CMC)를 사용해서 페이스트를 조제하고, 이 페이스트를 음극 집전체인 구리박의 양면에 각각 코팅하고, 건조시켜, 프레스 해서 구리박의 양면 상에 음극활물질층이 형성된 음극을 제작했다.
폴리에틸렌계 재료로 이루어지는 세퍼레이터(두께: 16㎛)를 사이에 두고 인접하는 양극활물질층과 음극활물질층이 마주 보도록 30장의 양극, 세퍼레이터, 31장의 음극을 적층하고, 양극 및 음극의 주위를 세퍼레이터로 한겹으로 덮었다. 30장의 양극에 포함되는 양극 집전체를 제1 리드단자에 용접하고, 31장의 음극에 포함되는 음극 집전체를 제2 리드단자에 용접했다. 제1 리드단자에는 도 5(a)에 나타나 있는 바와 같은 사이즈의 200㎛ 두께의 알루미늄판을 사용하고, 제2 리드단자에는 도 5(a)에 나타나 있는 바와 같은 사이즈의 200㎛ 두께의 동판을 사용했다. 전극 적층체를 라미네이트 필름으로 덮고, 라미네이트 필름의 둘레의 가장자리부를 용착시키는 것에 의해 외장체를 제작했다. 또, 라미네이트 필름과 리드단자 사이에는 접착층을 배치하고, 리드단자와 접착층을 라미네이트 필름으로 용착했다. 그 후에 주액구로부터 외장체 내에 전해액(비수용매: EC/DEC/EMC = 27.5/5/67.5(첨가제 VC 0.7%, FEC 0.3%), 리튬염: LiPF6 1.2mol/L)을 주입하고, 전극 적층체에 전해액을 함침시킨 후, 외장체 내를 탈기하고 주액구를 막았다. 이렇게 하여, 용량 4.5Ah의 실시예의 시험용 전지를 제작했다. 또, 라미네이트 필름에는 알루미늄층의 외측에 폴리에틸렌테레프타레이트층과 내측에 폴리에틸렌층이 적층된 것을 사용했다.
비교예의 시험용 전지 제작 실험
라미네이트 필름의 재료를 대신해서, 비교예의 시험용 전지를 제작했다. 라미네이트 필름의 재료를 대신한 이외는 실시예의 시험용 전지와 마찬가지로 시험용 전지를 제작했다. 비교예에서는 라미네이트 필름에는 스테인리스강층의 외측에 폴리에틸렌테레프타레이트층과 내측에 폴리에틸렌층이 적층된 것을 사용했다.
열전도율 측정
시험용 전지의 제작에 사용한 라미네이트 필름의 열전도율을 레이저플래시법으로 측정했다. 실시예의 시험용 전지의 제작에 사용한 라미네이트 필름의 두께 방향의 열전도율은 약 17W/(m·K)이었다. 비교예의 시험용 전지의 제작에 사용한 라미네이트 필름의 두께 방향의 열전도율은 약 9.2W/(m·K)이었다.
실시예의 시험용 전지에 포함되는 전극 적층체 및 전해질의 열전도율을 정상법을 사용해서 측정했다. 구체적으로는, 실시예의 시험용 전지에 포함되는 외장체의 한쪽 외면을 핫플레이트로 가열하고, 외장체의 반대측 외면을 공냉하고, 핫플레이트와 외장체의 외면 사이의 온도, 외장체의 내면과 전극 적층체 사이의 온도, 공냉하고 있는 외장체의 외면 온도를 정상상태에서 측정하는 것에 의해 수득된 온도구배에서 전극 적층체 및 전해질의 열전도율을 산출했다. 전극 적층체 및 전해질의 열전도율은 약 17.9W/(m·K)이었다.
열용량의 산출
실시예의 시험용 전지의 제작에 사용한 재료의 비열, 밀도, 질량 등으로부터, 외장체, 전극 적층체 및 전해질의 전체 1g당의 열용량을 산출했다. 산출된 열용량은 0.921J/(g·K)이었다.
150A 통전 실험
실시예의 시험용 전지의 제작에 사용한 제1 리드단자와 동일한 알루미늄판(시료(b)∼(f))에 25℃의 항온실 내에서 150A의 직류전류를 240초간 흘려서 알루미늄판의 온도를 측정했다. 또, 150A는 이륜자동차용 연축전지의 공업규격(JIS D5302: 2004)에서 가장 큰 전류값이다.
시료(b)에서는 도 5(b)에 나타나 있는 바와 같이, 리드단자(8)(알루미늄판)의 외부 접속부(14) 이외의 부분(리드단자(8)의 주요면의 90.6%)을 2개의 시험용 전지(실시예)로 잡은 둔 상태에서 직류전류를 흘렸다. 리드단자(8)에 전류를 흘리는 것에 의해 발생하는 열은 리드단자(8)와 시험용 전지(실시예)가 접촉하고 있는 부분을 통해서 시험용 전지(41)에 방열된다. 시료(c)에서는 리드단자(8)의 주요면의 76.6%를 2개의 시험용 전지(실시예)로 잡은 둔 상태에서 직류전류를 흘렸다. 시료(d)에서는 리드단자(8)의 주요면의 63.4%를 2개의 시험용 전지(실시예)로 잡아 둔 상태에서 직류전류를 흘렸다. 시료(e)에서는 리드단자(8)의 주요면의 52.8%를 2개의 시험용 전지(실시예)로 잡아 둔 상태에서 직류전류를 흘렸다. 시료(f)에서는 도 5(f)에 나타나 있는 바와 같이 리드단자(8)를 시험용 전지로 잡지 않은 상태에서 직류전류를 흘렸다. 측정결과를 도 6에 나타낸다.
시료(f)에서는 약 80초간 전류를 계속해서 흘리면, 리드단자의 온도가 80℃를 넘었다. 또, 리드단자와 시험용 전지(실시예)의 접촉면적이 좁은 시료(e)에서는 약 140초간 전류를 계속해서 흘리면, 리드단자의 온도가 80℃를 넘었다. 이에 대하여 시료(d), (c), (b)에서는 전류를 240초간 계속해서 흘려도 리드단자의 온도는 80℃까지 상승하지 않았다. 따라서 리드단자의 60% 이상을 전지의 외장체 외면에 접촉시키는 것에 의해, 리드단자의 온도상승을 억제할 수 있음을 알았다.
방전 실험
25℃의 항온실 내에서, 실시예의 시험용 전지의 제1 및 제2 도전부의 편면이 외장체의 외면에 접촉하도록 리드단자를 절곡시키고, 도전부를 외장체의 외면 상에 절연테이프로 고정했다. 그 때, 리드단자의 면적 약 60%가 외장체의 외면에 접촉하도록 했다. 그리고 리드단자에 약 150A의 전류가 흐르도록 실시예의 시험용 전지를 약 240초간 방전시켰다. 방전 후, 실시예의 시험용 전지의 실링부를 확인한 바, 제1 및 제2 실링부 중 어느 곳에서도 전해액의 누출은 확인되지 않았다.
25℃의 항온실 내에서, 비교예의 시험용 전지의 제1 및 제2 도전부의 편면이 외장체의 외면에 접촉하도록 리드단자를 절곡시키고, 도전부를 외장체의 외면 상에 절연테이프로 고정했다. 그 때, 리드단자의 면적 약 60%가 외장체의 외면에 접촉하도록 했다. 그리고 리드단자에 약 150A의 전류가 흐르도록 비교예의 시험용 전지를 약 240초간 방전시켰다. 방전 후, 비교예의 시험용 전지의 실링부를 확인한 바, 전해액의 누출이 확인되었다.
1: 외장체
3: 양극
4: 음극
5: 세퍼레이터
6: 전극 적층체
7: 전해질
8, 8a, 8b, 8c, 8d: 제1 리드단자
9, 9a, 9b, 9c, 9d: 제2 리드단자
11: 제1 전극 접속부
12: 제2 전극 접속부
14, 14a, 14b, 14c, 14d: 제1 외부 접속부
15, 15a, 15b, 15c, 15d: 제2 외부 접속부
17: 제1 실링부
18: 제2 실링부
20: 제1 도전부
21: 제2도전
23: 양극활물질층
24: 양극 집전체
26: 음극활물질층
27: 음극 집전체
30: 용착부
32: 제1 접착층
33: 제2 접착층
35, 35a, 35b: 중간층
37, 37a, 37b: 전지 접속단자
40, 40a, 40b, 40c, 40d: 밀폐형 전지
41: 시험용 전지
50: 전지 팩
51: 엔진 시동용 전지

Claims (27)

  1. 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질을 수용하는 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고,
    제1 및 제2 리드단자는 각각 상기 외장체의 내부에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속하는 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 외부 접속부와, 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 실링부를 구비하고,
    제1 또는 제2 리드단자는 상기 실링부와 상기 외부 접속부 사이의 도전 경로가 되는 도전부를 구비하고,
    상기 도전부는 상기 도전부의 적어도 일부가 상기 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 상기 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 상기 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되고,
    상기 도전부는 상기 도전부의 적어도 일부가 상기 전극 적층체 상에 상기 외장체를 통해서 겹치도록 배치되며,
    상기 외장체는 전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고,
    상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 외장체, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 전체 1g당의 열용량이 0.5J/(g·K)∼2.0J/(g·K)인 밀폐형 전지.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 도전부의 60% 이상이 상기 외장체의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 설치된 밀폐형 전지.
  4. 제2 항에 있어서,
    상기 도전부는 상기 도전부의 60% 이상이 상기 외장체의 외면에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 설치된 밀폐형 전지.
  5. 제3 항에 있어서,
    상기 중간층은 그리스층 또는 절연체층인 밀폐형 전지.
  6. 제4 항에 있어서,
    상기 중간층은 그리스층 또는 절연체층인 밀폐형 전지.
  7. 제2 항에 있어서,
    상기 중간층은 그리스층 또는 절연체층인 밀폐형 전지.
  8. 제7 항에 있어서,
    제1 리드단자는 상기 외장체의 내부에서 상기 양극에 접속하는 제1 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 제1 외부 접속부와, 제1 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 제1 실링부를 구비하고,
    제2 리드단자는 상기 외장체의 내부에서 상기 음극에 접속하는 제2 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 제2 외부 접속부와, 제2 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 제2 실링부를 구비하고,
    상기 전극 적층체는 제1 실링부와 제2 실링부 사이에 배치된 밀폐형 전지.
  9. 제2 항에 있어서,
    상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 유효 열전도율은 상기 외장체의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상인 밀폐형 전지.
  10. 제3 항에 있어서,
    상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 유효 열전도율은 상기 외장체의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상인 밀폐형 전지.
  11. 제4 항에 있어서,
    상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 유효 열전도율은 상기 외장체의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상인 밀폐형 전지.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 유효 열전도율은 상기 외장체의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상인 밀폐형 전지.
  13. 제6 항에 있어서,
    상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 유효 열전도율은 상기 외장체의 열전도율 또는 겉보기의 열전도율 이상인 밀폐형 전지.
  14. 제13 항에 있어서,
    상기 외장체는 라미네이트 필름으로 이루어지는 밀폐형 전지.
  15. 제14 항에 기재된 밀폐형 전지를 복수 구비하고,
    제1 밀폐형 전지에 포함되는 외부 접속부와, 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외부 접속부가 전기적으로 접속된 전지 팩.
  16. 제15 항에 있어서,
    제1 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 이 도전부의 적어도 일부가 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 이 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치된 전지 팩.
  17. 제1 밀폐형 전지 및 제2 밀폐형 전지를 구비하고,
    제1 및 제2 밀폐형 전지는 각각 양극, 음극 및 세퍼레이터를 포함하는 전극 적층체와, 전해질과, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질을 수용하는 외장체와, 제1 리드단자와, 제2 리드단자를 구비하고,
    제1 및 제2 리드단자는 각각 상기 외장체의 내부에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속하는 전극 접속부와, 상기 외장체의 외부에 배치된 외부 접속부와, 접착층을 통해서 상기 외장체가 접착된 실링부를 구비하고,
    제1 또는 제2 리드단자는 상기 실링부와 상기 외부 접속부 사이의 도전 경로가 되는 도전부를 구비하고,
    제1 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 이 도전부의 적어도 일부가 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 직접적으로 접촉하도록 설치되거나, 이 도전부의 적어도 일부가 중간층을 통해서 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체의 외면에 간접적으로 접촉하도록 설치되고,
    제1 밀폐형 전지에 포함되는 도전부는 이 도전부의 적어도 일부가 제2 밀폐형 전지에 포함되는 전극 적층체 상에 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체를 통해서 겹치도록 배치되고,
    제2 밀폐형 전지에 포함되는 외장체는 열전도율 또는 겉보기의 열전도율이 10W/(m·K) 이상 250W/(m·K) 이하이고,
    제2 밀폐형 전지에 포함되는 상기 외장체에 수용된 상기 전극 적층체 및 상기 전해질은 정상상태에서의 유효 열전도율이 10W/(m·K) 이상 100W/(m·K) 이하인 것을 특징으로 하는 전지 팩.
  18. 제17 항에 있어서,
    제2 밀폐형 전지에 포함되는 상기 외장체, 상기 전극 적층체 및 상기 전해질의 전체 1g당의 열용량이 0.5J/(g·K)∼2.0J/(g·K)인 전지 팩.
  19. 제17 항 또는 제18 항에 기재된 전지 팩을 포함하는 엔진 시동용 전지.
  20. 전지 팩을 구비하고,
    상기 전지 팩은,
    제1 항 내지 제14 항 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 전지를 복수 구비하고,
    제1 밀폐형 전지에 포함되는 외부 접속부와, 제2 밀폐형 전지에 포함되는 외부 접속부가 전기적으로 접속된 엔진 시동용 전지.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
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