KR102615450B1 - 이차 전지의 셀 케이스 및 모듈 - Google Patents

이차 전지의 셀 케이스 및 모듈 Download PDF

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다케히로 다카하시
아키노부 고바야시
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닛폰세이테츠 가부시키가이샤
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Abstract

캔 몸통에 캔 바닥을 이중 권취 체결하여 이루어지는 이차 전지의 셀 케이스이며, 그와 같은 셀 케이스를 냉각 장치 상에서 또는 냉각 시트를 사용하여 냉각할 때에 이중 권취 체결부의 존재에 의해 냉각 효율이 저하된다는 문제를 해결할 수 있는, 셀 케이스 및 이 셀 케이스를 복수 갖는 모듈을 제공하는 것. 각통 형상의 캔 몸통, 상기 캔 몸통의 하단에 이중 권취 체결된 캔 바닥 및 상기 캔 몸통의 상단에 이중 권취 체결된 캔 뚜껑을 갖는 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 캔 바닥의 일부이며, 상기 캔 몸통과 상기 캔 바닥의 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면과, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있는 부위 1의, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적률 S1이 50％ 이상인, 이차 전지의 셀 케이스, 및 그 셀 케이스를 복수 갖는 모듈.

Description

이차 전지의 셀 케이스 및 모듈
본 발명은, 이차 전지의 셀 케이스, 특히 캔 몸통에 캔 바닥을 이중 권취 체결하여 이루어지는 이차 전지의 셀 케이스, 및 그 이차 전지의 셀 케이스를 포함하여 이루어지는 모듈에 관한 것이다.
근년 전기 기술의 진보에 따라 전자 기기의 고성능화, 소형화, 고에너지화, 포터블화의 진전이나, 전기 구동 자동차의 고성능화가 진행되고, 그것들의 구동용 전원인 각종 이차 전지의 셀 케이스에는, 캔 몸체 강도, 내누액성, 기밀성, 열방산성 등이 우수한 것이 요구되고 있다.
이차 전지의 셀 케이스나 각종 전기 기기용 케이스는, 발전 요소를 충전한 후에 내용물이 장기간에 걸쳐 누설되지 않고 고기밀성을 유지하는 것이 요구된다. 그러한 케이스의 내(耐)내용물 누설성이나 기밀성은, 캔의 몸통부에 있어서의 접합 상태나, 캔의 몸통부와 뚜껑의 밀봉 상태 등에 의해 좌우되는 경우가 많다.
그리고, 이차 전지는, 충방전의 운전을 통해 발열하지만, 온도에 따라서 성능에 영향을 주게 되어, 냉각을 시켜 적절한 온도 관리를 행하는 것도 중요하게 되어 있다. 여기서, 냉각시키는 방법도 다양하게 제안되어 있다.
특허문헌 1은, 각형 전조(전지 용기)의 측벽에 금속판을 일체적으로 매설하고, 또한 그 금속판의 적어도 한 변에 전조(전지 용기)로부터 돌출되는 전열부를 마련하고, 이 돌출된 전열부가 열교환기의 열교환면(냉각면)에 접촉되는 것을 개시한다. 돌출된 전열부를 통하여, 전조(전지 용기)의 측벽 전체를 균등하게 냉각할 수 있다고 기재되어 있다. 또한, 각형 전조(전지 용기)의 상면 개구를, 안전 밸브를 장착한 뚜껑으로 밀폐 봉쇄하여 각형 전지가 제조되는 것이 기재되어 있다.
특허문헌 2는, 일부에 곡면을 갖는 권취 전극과, 권취 전극을 내장하는, 열전도성을 구비하는 각형 케이스를 구비하는 각형 전지를 개시한다. 각형 케이스의 내면의 적어도 일부가, 권취 전극의 곡면을 따르는 형상으로 형성되어 있다. 이에 의해, 각형 케이스의 내면과 권취 전극의 갭이 저감되어, 각형 케이스의 내면과 권취 전극의 접촉 면적이 넓어져서, 열전도가 개선되므로 권취 전극을 효율적으로 방열할 수 있다고 기재되어 있다. 또한, 각형 전지의 저면에 방열 플레이트를 배치하고, 방열 플레이트와 전지를 열전도 상태로서 방열 플레이트를 냉각시킴으로써, 전지를 저면부터 냉각시키는 것도 제안되어 있다. 또한, 각형 케이스의 밀봉에 대해서는, 바닥이 있는 통 형상의 외장 캔의 개구 부분부터 권취 전극을 삽입하여 전해액을 주입한 후, 밀봉판으로 개구 부분을 폐색하고, 레이저 용접 등에 의해 밀봉한다고 개시되어 있다.
특허문헌 3은, 복수의 이차 전지 셀을 적층한 전지 적층체의 절연성을 높이는 것에 관한 것으로, 전지 적층체의 저면측에 냉각 플레이트를 배치하여, 이차 전지 셀의 발열을 냉각 플레이트에 열전도시켜 전지 적층체의 방열을 촉진시키는 것을 개시한다. 또한, 이 이차 전지 셀의 용기는 각형 용기로 이루어지고, 거기에서는, 외장 캔이 상방을 개구한 바닥이 있는 통 형상으로 형성되고, 그 개구 부분을 밀봉판으로 폐색하고 있는 것이 기재되어 있다.
한편, 특허문헌 1 내지 3에서 사용되고 있는 2피스 캔(바닥이 있는 용기와, 뚜껑재로 구성되는 캔)에서는, 바닥이 있는 용기가 통상적으로는 드로잉 가공 등에 의해 제조되어 있으므로, 바닥이 있는 부분의 구조적 제약에서 생기는 캔 몸체 강도 부족의 문제가 있고, 특허문헌 4는 이 과제(캔 몸체 강도 부족)를 해결할 수 있는 3피스 캔 구조(캔 몸통부, 뚜껑, 밑뚜껑으로 구성되는 캔)를 제안한다. 구체적으로는, 특허문헌 4는, 캔 몸통부의 양단 개구부에 네킹 가공을 실시하고, 당해 부에 유기 컴파운드를 통해 뚜껑과 밑뚜껑을 이중 권취 체결하는 것을 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2003-36819호 공보 일본 특허 공개 제2009-110832호 공보 일본 특허 공개 제2018-60595호 공보 국제 공개 제2006/123666호
특허문헌 1 내지 3에서 제안되어 있는 바와 같이, 전지의 용기 저부를 통해 전지의 냉각을 촉진시키는 것이 개시되어 있고, 한편, 특허문헌 4에서 제안되어 있는 바와 같이, 전지의 용기를 3피스 캔 구조(캔 몸통부, 뚜껑, 밑뚜껑으로 구성되는 캔)로 하여, 3개의 부위를 이중 권취 체결하여 밀봉하는 전지 용기가 개시되어 있다.
그러나, 이중 권취 체결은, 복수의 판재의 단부를 중첩한 개소를 감아올려서 함께 체결함으로써 접합을 하는 것이며, 필연적으로, 이중 권취 체결한 개소가 돌출되어 버린다. 즉, 이중 권취 체결부는, 이중 권취 체결로 얻어진 용기에 있어서, 당해 용기의 단부로 돌출시키는 형태로 존재한다.
그리고, 전지는, 충방전의 운전을 통해 발열되지만, 온도에 따라서 성능에 영향을 주게 되어, 냉각을 시켜 적절한 온도 관리를 행하는 것도 중요하게 되어 있다. 여기서, 냉각시키는 방법도 다양하게 제안되어 있지만, 전지 케이스를 냉각 장치 상에 설치하여, 전지를 냉각시키는 경우도 많다. 또한, 전지 케이스와 냉각 장치의 사이에 전열 시트(냉각 시트)를 끼워서, 냉각 효율을 높이는 경우도 있다.
이와 같이, 냉각 장치 상에서, 또는 냉각 시트를 사용하여 전지 케이스를 냉각할 때에 전술한 이중 권취 체결부가 용기의 단부로부터 돌출시키도록 존재하고 있으면, 냉각 장치의 냉각면 또는 냉각 시트는 이중 권취 체결부에는 접촉하지만, 전지 케이스의 표면에 효율적으로 접촉할 수 없어, 냉각 효율이 저하된다는 문제가 발생한다.
또한, 전지는, 단셀을 복수 조합한, 전지 모듈로서 사용되는 경우가 있다. 이와 같은 전지 모듈은, 그것이 사용되는 최종 제품에서 요구되는 사양에 따라서, 작동 전압이나 전지 용량 등을 조정하기 쉽다고 하는 이점을 갖고 있어, 널리 사용되고 있다. 단, 전지 모듈은, 단셀의 집합체이며, 당연한 일이지만 셀수가 많아질수록, 상술한 냉각 효율이 저하되는 문제가 현재화되기 쉽다.
상기를 감안하여, 본 발명은, 캔 몸통에 캔 바닥을 이중 권취 체결하여 이루어지는 이차 전지의 셀 케이스이며, 그와 같은 셀 케이스를 냉각 장치 상에서 또는 냉각 시트를 사용하여 냉각할 때에 이중 권취 체결부의 존재에 의해 냉각 효율이 저하된다는 문제를 해결할 수 있는, 셀 케이스 및 이 셀 케이스를 복수 갖는 모듈을 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명자들은 상기 과제에 대하여 예의 검토한바, 캔 바닥을 대략 볼록 구조로 하고, 냉각 시트와 캔 바닥을 접촉시키기 쉽도록 한 경우, 냉각 효율을 개선 가능할 수 있음을 알아내었다. 또한, 이 지견에 기초하여, 전지 케이스의 바닥(캔 바닥)의 일정 이상의 면적을 이중 권취 체결부의 위치에 대하여 일정한 범위로 위치시킴으로써, 냉각 효율을 높이는 기술 사상에 상도하여, 본 발명을 완성시켰다.
본 발명에 의해 이하의 양태가 제공된다.
[1] 각통 형상의 캔 몸통, 상기 캔 몸통의 하단에 이중 권취 체결된 캔 바닥, 및 상기 캔 몸통의 상단에 이중 권취 체결된 캔 뚜껑을 갖는 이차 전지의 셀 케이스이며,
상기 캔 바닥의 일부이며, 상기 캔 몸통과 상기 캔 바닥의 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면과, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있는 부위 1의, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적률 S1이 50％ 이상인, 이차 전지의 셀 케이스.
[2] 상기 캔 바닥의 일부이며, 상기 이중 권취 체결부의 하단을 포함하는 상기 캔 몸통에 수직인 면과, 상기 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있는 부위 2의, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적률 S2가 50％ 이상인, [1]에 기재된 이차 전지의 셀 케이스.
[3] 상기 면적률 S1이 70％ 이상인, [1]에 기재된 이차 전지의 셀 케이스.
[4] 상기 면적률 S2가 70％ 이상인, [2]에 기재된 이차 전지의 셀 케이스.
[5] 상기 캔 바닥의 판 두께가 0.20㎜ 이하인, [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 이차 전지의 셀 케이스.
[6] 복수의 이차 전지를 갖는 모듈이며,
상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스가 [1], [3] 및 [5] 중 어느 하나에 기재된 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스의 각각의 상기 부위 1이 전열 시트와 접하고, 상기 전열 시트가 냉각 시트에 접하고 있는, 모듈.
[7] 복수의 이차 전지를 갖는 모듈이며,
상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스가 [2], [4] 및 [5] 중 어느 하나에 기재된 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스의 각각의 상기 부위 2가 전열 시트와 접하고, 상기 전열 시트가 냉각 시트에 접하고 있는, 모듈.
[8] 복수의 이차 전지를 갖는 모듈이며,
상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스가 [2], [4] 및 [5] 중 어느 하나에 기재된 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 이차 전지의 셀 케이스의 각각의 상기 캔 바닥의 상기 부위 2가 냉각 장치에 직접 접하고 있는, 모듈.
본 명세서에서 사용되는 전지에 관한 용어의 의미는, JIS D0114:2000 「전기 자동차 용어(전지)」로 정의된다. 구체적인 예를 이하에 나타낸다.
당해 JIS에 의하면, 「셀」은, 단전지(cell)라고 하는 관용어로 불리게 되고, 「전지를 구성하는 최소 단위」로 정의되어 있다.
「전지」는, 배터리(battery)라고 하는 관용어로 불리는 것이 있고, 「화학 변화, 온도차, 광 등의 작용에 의해 전극간에 전위차를 발생시키는 장치. 전기 자동차에서는 일반적으로 전지는 이차 전지를 가리키는 것으로 한다.」로 정의되어 있다. 본 발명에서는, 그 내용을 보다 명확하게 하기 위해서, 「이차 전지」 (secondary battery)를 의도하는 것은 「이차 전지」라고 명시적으로 기재된다.
또한, 「셀 케이스」는, 당해 JIS에 의한 정의가 없지만, 본 명세서에서는, 「셀」(단전지)을 수용하는 「케이스」(case)를 의미한다. 「케이스」는, 옥스포드 영어사전에 의하면, 어떤 것을 보유 지지 또는 보호하도록 설계된 용기, 천연 또는 제조된 물체의 외부 보호 커버로 정의되어 있다. 셀 케이스의 내부에는, 셀, 즉 전극, 전해액, 세퍼레이터 등의 셀의 구성 요소를 수용할 수 있다.
「모듈」은, 단위 전지(battery module)의 관용어로 불리는 것이 있고, 「단전지를 소요수 접합하여, 하나의 모듈로 한 전지」로 정의되어 있다. 모듈은, 셀 케이스끼리를 접속하고, 고정할 수 있어, 작동 전압, 전지 용량 등을 자유롭게 조정할 수 있다.
본 발명에 의해, 이차 전지의 셀 케이스의 바닥(캔 바닥)의 일정 이상의 부분을 이중 권취 체결부의 위치에 대하여 일정한 범위로 위치시킴으로써, 셀 케이스의 캔 바닥 표면이 냉각 장치의 냉각면 또는 전열 시트(냉각 시트)에 효율적으로 접촉할 수 있어, 냉각 효율을 높일 수 있다.
또한, 본 발명에 의한 이차 전지의 셀 케이스는 캔 몸통에 캔 바닥을 이중 권취 체결하여 형성되어 있으므로, 드로잉 가공 등에 의한 바닥이 있는 용기로 형성되는 전지 셀 케이스(소위 2피스 캔 등)보다도 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 전형적인 이중 권취 체결의 개략 공정을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 양태에 의한 이차 전지의 셀 케이스에 있어서, 이중 권취 체결부와 캔 바닥의 위치 관계를 모식적으로 설명하는, 개략도이다.
도 3은 이차 전지의 셀 케이스의 하면도이며, 다시 말해 캔 바닥을 정면에서 본 도면이다.
도 4a는 전지 셀 케이스(용기)의 저부의 단면, 다시 말해 캔 바닥의 단면 형상의 기준예 1을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4b는 전지 셀 케이스(용기)의 저부의 단면, 다시 말해 캔 바닥의 단면 형상의 실시예 A를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 4c는 전지 셀 케이스(용기)의 저부의 단면, 다시 말해 캔 바닥의 단면 형상의 실시예 B를 모식적으로 나타낸 도면이다.
본 발명의 제1 양태에 의한, 이차 전지의 셀 케이스는,
각통 형상의 캔 몸통, 상기 캔 몸통의 하단에 이중 권취 체결된 캔 바닥, 및 상기 캔 몸통의 상단에 이중 권취 체결된 캔 뚜껑을 갖는 이차 전지의 셀 케이스이며,
상기 캔 바닥의 일부이며, 상기 캔 몸통과 상기 캔 바닥의 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면과, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있는 부위 1의, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적률 S1이 50％ 이상인 것을 특징으로 한다.
당해 이차 전지의 셀 케이스는, 각통 형상의 캔 몸통, 상기 캔 몸통의 하단에 이중 권취 체결된 캔 바닥, 및 상기 캔 몸통의 상단에 이중 권취 체결된 캔 뚜껑을 갖는 이차 전지의 셀 케이스이다. 캔 몸통이란, 캔의 몸통부를 구성하는 부재이다. 당해 캔 몸통은 각통 형상이다. 즉, 당해 캔 몸통은, 통의 형상을 갖고 있고, 당해 통(캔 몸통)의 단면은, 다각형의 형상을 갖는다. 일례로서, 다각형은, 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형 등이어도 된다. 셀 케이스가 다각형 형상임으로써, 모듈로 했을 때에, 셀 케이스끼리 사이의 간극을 작게 할 수 있고, 즉, 배치 효율이 높아지므로 바람직하다. 당해 캔 몸통의 단면은, 직사각형 또는 정사각형인 것이 가장 바람직하다. 또한, 실제의 가공성이나 강도 향상 등을 고려하여, 다각형의 모퉁이부가 약간의 R(커브)을 갖고 있어도 된다. 캔 몸통의 하단 개구부에는 캔 바닥이 이중 권취 체결되고, 캔 몸통의 상단 개구부에는 캔 뚜껑이 이중 권취 체결되어, 셀 케이스가 구성된다. 당해 셀 케이스는, 이차 전지용 셀 케이스이다. 이차 전지는, 충방전을 반복하는 것이 가능한 전지이며, 일차 전지에 비하여 장기에 걸쳐 사용되는 것이 기대된다. 그 때문에, 이차 전지용 셀 케이스는, 일차 전지용 셀 케이스보다도, 장기에 걸쳐 높은 건전성이 요구된다.
이중 권취 체결에 대하여 설명한다. 당해 셀 케이스에는, 캔 몸통의 하단과 캔 바닥의 이중 권취 체결부, 및 캔 몸통의 상단과 캔 뚜껑의 이중 권취 체결부가 존재하고 있다. 도 1의 개략 공정도에 나타낸 바와 같이, 이중 권취 체결은, 캔 몸통의 단부와 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부를 중첩한 개소를 감아서(제1 권취 체결 공정), 감은 개소를 함께 체결(제2 권취 체결 공정)함으로써 접합을 한 것이며, 필연적으로, 이중 권취 체결부는 완성한 캔(셀 케이스)의 단부로 돌출시키는 형태로 존재한다. 보다 상세하게는, 이중 권취 체결이란, 캔 몸통의 단부인 플랜지 부분을 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부인 주연부에서 말려 들어가게 하고, 말려 들어감부를 체결하여 캔 몸통과 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부를 압착해서 접합하고, 완성된 캔의 내부 밀봉을 유지시키는 가공법 또는 그 수단법에 의해 형성된 구조부를 가리킨다. 도 1에서 나타낸 바와 같이, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 부분과 캔 몸통의 부분이 각각 이중이 된다는 점에서 「이중 권취 체결」이라고 말해진다.
일반적인, 이중 권취 체결 가공의 수순에 대하여 설명한다. 캔 몸통의 개구부(단부)를 프레스 등으로 외측으로 꺾어 구부려서 플랜지 부분을 형성한다. 당해 플랜지 부분과 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부(주연부)를 중첩한다. 캔 몸통의 플랜지부의 형상에 맞춰서, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부를 컬링시켜 두어도 된다. 또한, 중첩할 때에, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부가 캔 몸통의 플랜지부보다도 외측으로 비어져 나오도록 캔 몸통과 캔 바닥을 치수 조정해 두어도 되고, 이에 의해, 다음의 말려 들어감 공정(제1 권취 체결 공정)에서 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부가 캔 몸통의 플랜지부를 말려 들어가게 하기 쉬워진다. 말려 들어감 공정에서는, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑의 단부에서 캔 몸통의 단부를 말려 들어가게 하도록, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑과 캔 몸통을 중첩한 개소를 압박구로 외측으로부터 압박해 간다. 다음의 체결 공정(제2 권취 체결 공정)에서, 압박구를 말려 들어감부로 더욱 압박함으로써, 말려 들어감부를 체결한다. 이에 의해, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑과 캔 몸통의 단부가 압착, 접합되어, 완성된 캔의 내부 밀봉이 실현된다. 또한, 말려 들어감 공정, 체결 공정에서는, 압박구에 의한 외측으로부터의 가압에 대하여, 캔 바닥 또는 캔 뚜껑과 캔 몸통의 단부가 좌굴하면, 이중 권취 체결을 할 수 없으므로, 캔 몸통의 내면측에 (벽으로서 작용하는) 지지부(가압 링 등)를 대어서, 이중 권취 체결부를 좌굴하지 않도록 지지해도 된다. 이중 권취 체결부의 위치에 따라서, 지지부를, 상방 또는 하방에서부터 배치해도 된다. 예를 들어, 캔 바닥과 캔 몸통의 이중 권취 체결부를 형성하는 경우, 지지부는, 캔 바닥측, 다시 말해 캔 몸통의 하단측에서 배치해도 되고, 캔 뚜껑을 설치하지 않은 경우, 캔 바닥과는 반대 측으로부터, 즉 캔 몸통의 상단 개구부로부터 삽입해서 배치해도 된다. 캔 바닥측으로부터 지지부를 배치하는 경우, 캔 바닥의 타부, 예를 들어 캔 바닥의 중앙부 등과 간섭하지 않도록, 지지부의 치수를 작게 하는 등의 조정을 해도 된다. 여기에서는, 캔 바닥과 캔 몸통의 이중 권취 체결부의 예에서 설명하였지만, 캔 뚜껑과 캔 몸통의 이중 권취 체결부에서는, 캔 바닥과 캔 뚜껑을 교체해서 적용할 수 있다.
또한, 이중 권취 체결은, 용접 등에 비하여 간이한 가공 방법이면서, 충분한 기밀성을 얻을 수 있으므로, 이차 전지의 셀 케이스의 생산성이 향상되고, 그 결과, 이차 전지의 생산성도 향상된다.
이중 권취 체결부의 하단에 대하여 설명한다. 이중 권취 체결부는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상하 방향의 길이를 갖는다. 또한, 상하 방향이란, 캔 뚜껑측이 상방향을 가리키고, 캔 바닥측이 하측 방향을 가리킨다. 이중 권취 체결부의 하단이란, 이중 권취 체결부의 하측 방향의 단부를 의미한다.
이 이중 권취 체결부의 하단을 상하 방향의 기준으로 하여, 캔 바닥의 일부가 특정한 범위 내에 있도록 한다. 또한, 캔 바닥에는 두께가 있고, 즉 단면도상에서 상면과 하면을 가지므로, 본원 명세서 중에서 특별히 정함이 없는 한, 캔 바닥의 상하 방향의 위치에 관하여, 캔 바닥이란 캔 바닥의 하면의 상하 방향의 위치를 가리키는 것으로 한다. 도 2는, 캔 바닥의 일부가 위치하는 범위를 이해하기 위한 모식도이며, 도 2에 도시된 바와 같이, 캔 바닥의 일부가, 캔 몸통과 캔 바닥의 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜ 이격된 캔 몸통에 수직인 면과, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있도록 한다. 이하, 캔 바닥의 일부이며, 상기 2개의 면의 사이에 있는 부위를 부위 1이라고 한다. (이중 권취 체결부의 하단을 ±0.0㎜로 하여, 거기에서부터 상방향(캔 뚜껑 방향)으로의 거리(변위)를 「+」를 붙여 나타내고, 하측 방향으로의 거리(변위)를 「-」를 붙여 나타내도 된다.) 캔 바닥의 일부(부위 1)가 이 범위 내에 있다는 점에서, 캔 바닥의 일부(부위 1)를 냉각 장치의 냉각면 또는 냉각 시트 상에 배치했을 때에, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 캔 바닥의 일부가, 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜ 이격된 캔 몸통에 수직인 면보다 상방의 위치에 있으면, 즉 부위 1의 범위보다 상방에 있으면, 냉각면 또는 냉각 시트에 캔 바닥의 하면을 효율적으로 접할 수 없게 되어, 충분한 냉각 효과를 얻지 못하는 경우가 있다. 한편, 캔 바닥의 일부가, 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 캔 몸통에 수직인 면보다 하방의 위치에 있는 경우, 즉 부위 1보다 하방에 있으면, 캔 바닥의 하면과 냉각면 또는 냉각 시트의 접촉은 충분히 가능하지만, 캔 바닥부를 받침접시형으로 형상 가공할 필요가 발생하는 것이나, 캔 그 자체의 자립성이 불안정해질 우려가 있는 것, 이중 권취 체결 가공의 작업성이 저하되는 것(구체적으로는, 이중 권취 체결에 있어서, 캔 몸통의 내측에 벽이 되는 지지부(가압 링 등)를 배치할 필요가 있지만, 이중 권취 체결부와 캔 바닥의 거리가 클수록 대체로 지지부의 조정에 손이 많이 가서, 가공의 작업성이 저하되는 것) 등의 점에서, 바람직하지 않다. 또한, 받침접시형의 캔 바닥부는, 실질적으로 2피스 캔의 바닥이 있는 용기와 유사 구조로 되어, 캔 몸체 강도 부족의 우려가 발생한다.
여기서, 캔 바닥의 전부가, 이 범위에 있을 필요는 없다. 이 범위에 있는 캔 바닥의 일부, 즉 부위 1의 면적, 이중 권취 체결부의 하단에서의 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적의 비율을, 면적률(S1)로 정의하고, 면적률(S1)이 50％ 이상이면, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 면적률(S1)이 50％ 미만이면, 충분한 냉각 효과를 얻지 못하는 경우가 있다. 당해 면적률(S1)은, 클수록 냉각 효과는 높아지고, 바람직하게는 55％ 이상, 60％ 이상, 65％ 이상, 70％ 이상 또는 75％ 이상이어도 되며, 80％ 이상 또는 90％ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 당해 면적률은 100％여도 된다. 한편, 캔 바닥의 상하 방향의 위치가 일정한 경우(즉, 도 2의 개략도에서 나타낸 바와 같이, 캔 바닥이 대략 평탄한 경우)보다, 캔 바닥의 상하 방향의 위치가 일정, 즉 평탄하지 않고, 예를 들어 캔 바닥이 적절한 요철을 갖는 경우에, 캔 바닥의 강도는 향상되고, 또한 가공성의 관점에서도 바람직하다. (구체적으로는, 이중 권취 체결에 있어서, 캔 몸통의 내측에 벽이 되는 지지부(가압 링 등)를 배치할 필요가 있고, 캔 바닥의 요철에 지지부(가압 링 등)를 배치할 수 있으면, 지지부를 캔 몸통의 개구부로부터 삽입하여 배치할 필요가 없어, 바람직한 경우가 있다.)
이 강도나 가공성의 관점에서, 당해 면적률 S1을 100％ 미만으로 해도 되고, 보다 바람직하게는 90％ 이하로 해도 되며, 더욱 바람직하게는 80％ 이하로 해도 된다. 또한, 여기에서의 캔 바닥의 면적이란, 캔 바닥을 그 하면에서 본 정면도(투영도)에 있어서, 이중 권취 체결부는 잘라내어 측정되는 것이다. 즉, 이중 권취 체결부에 해당하는 부분의 면적은 포함되지 않는다.
또한, 이중 권취 체결부는, 캔 몸통의 측면의 외측 옆에 위치해도 되고, 캔 몸통의 측면의 내측 옆에 위치해도 된다. 단, 이중 권취 체결부가 캔 몸통의 측면 외측에 위치하고 있는 경우, 캔 바닥의 이중 권취 체결부에 대한 상하 방향의 위치를 조정하기 쉬워 바람직하다.
본 발명의 일 양태에 의하면,
캔 바닥의 일부가, 권취 체결부의 하단을 포함하는 캔 몸통에 수직인 면과, 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있어도 된다. 이하, 캔 바닥의 일부이며, 상기 2개의 면의 사이에 있는 부위를 부위 2라고 한다.
본 형태는, 전술한 제1 양태로부터, 캔 바닥의 일부의 상하 방향의 위치에 관하여, 그 상방의 위치를, 이중 권취 체결부의 하단과 동일한 위치로까지 한정한 것이다. 이에 의해, 캔 바닥의 일부(부위 2)를 냉각 장치의 냉각면 또는 냉각 시트에 의해 효과적으로 접촉시킬 수 있어, 냉각 효율을 높일 수 있다.
본 실시 양태에서도, 캔 바닥의 전부가, 이 범위에 있을 필요는 없다. 본 실시 양태의 범위에 있는 캔 바닥의 일부, 즉 부위 2의 면적, 이중 권취 체결부의 하단에서의 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적의 비율을, 면적률 S2로 정의하고, 면적률 S2가 50％ 이상이면, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 면적률 S2가 50％ 미만이면, 충분한 냉각 효과를 얻지 못하는 경우가 있다. 당해 면적률 S2는, 클수록, 냉각 효과는 높아지고, 바람직하게는, 55％ 이상, 60％ 이상, 65％ 이상, 70％ 이상 또는 75％ 이상이어도 되며, 80％ 이상 또는 90％ 이상이 보다 바람직하다. 또한, 당해 면적률은 100％여도 된다. 한편, 캔 바닥의 상하 방향의 위치가 일정한 경우(즉, 도 2의 개략도에서 나타낸 바와 같이, 캔 바닥이 대략 평탄한 경우)보다, 캔 바닥의 상하 방향의 위치가 일정, 즉 평탄하지 않고, 예를 들어 캔 바닥이 적당한 요철을 갖는 경우에, 캔 바닥의 강도는 향상되고, 또한 가공성의 관점에서도 바람직하다. (구체적으로는, 이중 권취 체결에 있어서, 캔 몸통의 내측에 벽이 되는 지지부(가압 링 등)를 배치할 필요가 있고, 캔 바닥의 요철에 지지부(가압 링 등)를 배치할 수 있으면, 지지부를 캔 몸통의 개구부로부터 삽입해서 배치할 필요가 없어, 바람직한 경우가 있다.)
이 강도나 가공성의 관점에서, 당해 면적률 S2를 100％ 미만으로 해도 되고, 보다 바람직하게는 90％ 이하로 해도 되며, 더욱 바람직하게는 80％ 이하로 해도 된다. 또한, 여기에서의 캔 바닥의 면적이란, 캔 바닥을 그 하면에서 본 정면도(투영도)에 있어서, 이중 권취 체결부는 잘라내어 측정되는 것이다. 즉, 이중 권취 체결부에 해당하는 부분의 면적은 포함되지 않는다.
또한, 개념상의 극단적인 예로서, 부위 1의 면적률 S1 또는 부위 2의 면적률 S2가 50％ 이상을 유지하면서, 캔 바닥의 어떤 부분에 극단적으로 큰(긴) 돌기가 존재하여, 부위 1 또는 부위 2가 냉각 장치의 냉각면 또는 냉각 시트에 효과적으로 접촉할 수 없어, 냉각 효율을 높일 수 없는 경우도 있다. 단, 그와 같은 돌기를 갖는 캔 바닥은, 특수한 캔 바닥이며, 본 발명에 따른 캔 바닥의 대상 외로 한다. 그와 같은 특수한 형상의 캔 바닥을 배제하기 위해서, 본 발명에 따른 캔 바닥의 모든 부분이, 이중 권취 체결부의 하단보다 1.0㎜를 초과해 하방으로 돌출되지 않는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 양태에서는, 캔 바닥의 판 두께가 0.20㎜ 이하로 해도 된다.
캔 바닥의 판 두께는, 이차 전지의 셀 케이스의 캔 바닥로서의 강도를 갖는 것이면, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 셀 케이스의 경량화나 이중 권취 체결의 가공성이나 냉각 효과 향상의 관점에서, 얇은 것이 바람직하다. 이들 관점에서, 캔 바닥의 판 두께를 0.20㎜ 이하로 해도 된다. 캔 바닥의 판 두께는, 너무 얇으면 강도 저하의 우려가 있기 때문에, 하한을 0.10㎜로 해도 된다. 한편, 캔 바닥의 판 두께는, 너무 두꺼우면 셀 케이스가 중량화하여, 이중 권취 체결의 가공성이 저하되고, 냉각 효과도 저하되므로, 상한을 0.40㎜ 또는 0.30㎜로 해도 된다.
본 발명의 캔 바닥, 캔 몸통 또는 캔 뚜껑의 재질을 특별히 한정할 필요는 없지만, 예를 들어 캔용의 재료로서 자주 사용되는, Cr 도금, Sn 도금, Ni 도금 또는 Cu 도금 등이 실시된 강재, 혹은 Al 등(그 편면 또는 양면이 필름을 라미네이트된 것을 포함함)을 사용할 수 있다. 또한, 이들 강재나 Al을 라미네이트하는 필름의 재료로서, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등을 사용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 복수의 이차 전지의 셀 케이스를 갖는 모듈도 제공된다. 그 복수의 이차 전지의 셀 케이스는 상술한 이차 전지의 셀 케이스이다.
본 발명의 일 양태의 모듈에서는, 상술한 제1 양태의 복수의 전지 셀 케이스(부위 1의 면적률 S1이 50％ 이상인 것)의 각각의 캔 바닥의 부분(부위 1)이 전열 시트와 접하고, 전열 시트가 냉각 장치에 접하고 있어도 된다.
제1 양태의 셀 케이스는, 캔 바닥의 일부이며, 캔 몸통과 캔 바닥의 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면과, 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있는 부위 1의 면적, 이중 권취 체결부의 하단에서의 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적의 비율을, 면적률 S1로 정의하고, 면적률 S1이 50％ 이상이다. 부위 1은, 전열 시트에 효율적으로 접촉할 수 있고, 또한, 그 면적률 S1이 50％ 이상이다. 이 때문에, 캔 바닥이 전열 시트와 접하는 부분의(이중 권취 체결부의 하단에서의 캔 몸통의 내단면적에 대한) 면적률 S3을 용이하게 50％ 이상으로 할 수 있다. 여기서, 면적률 S3은, 면적률 S1과 마찬가지로, 캔 바닥을 그 하면에서 본 정면도(투영도)에 있어서, 캔 바닥이 전열 시트(또는 (전열 시트 대신에 후술하는 냉각 장치를 사용하는 경우) 냉각 장치의 냉각면)와 접하는 부분의(이중 권취 체결부의 하단에서의 캔 몸통의 내단면적에 대한) 면적률이다. 면적률 S3은, 55％ 이상, 60％ 이상, 65％ 이상, 70％ 이상 또는 75％ 이상이 바람직하고, 80％ 이상 또는 90％ 이상이 보다 바람직하다.
캔 바닥의 면적률로 50％ 이상의 부분이 이중 권취 체결부의 하단보다도 하방에 위치하고 있는 경우(예를 들어, 도 2의 우측의 모식도를 참조)에는, 셀 케이스를 냉각 장치의 냉각면에 설치하면, 이중 권취 체결부가 장해물로 되지는 않고, 캔 바닥의 일부와 냉각 장치의 냉각면을 접촉할 수 있어, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다. 냉각 장치의 냉각면과 캔 바닥의 일부(부위 1)의 사이에 전열 시트를 배치하고, 복수의 셀 케이스의 각각의 캔 바닥의 일부(부위 1)가 전열 시트와 접하고, 전열 시트가 냉각 장치에 접할 수 있다. 이에 의해, 냉각 장치의 냉각면과 캔 바닥의 일부(부위 1) 사이의 미세한 공간이 존재하였다고 해도, 당해 공간에 전열 시트가 충전된 상태로 되기 때문에, 냉각 효과가 더욱 높아진다.
캔 바닥의 대부분 또는 전부가 이중 권취 체결부의 하단보다도 상방에 위치하고 있는 경우(도 2의 좌측 모식도를 참조)에, 셀 케이스를 냉각 장치의 냉각면에 설치하면, 이중 권취 체결부가 냉각면에 접촉하고, 캔 바닥의 부분과 냉각 장치의 냉각면을 접촉할 수 없어, 충분한 냉각 효과를 얻지 못하는 경우가 있다. 그러나, 본 형태에서는, 캔 바닥의 일부(부위 1)가 전열 시트에 접하고, 전열 시트가 냉각 장치(의 냉각면)에 접할 수 있으며, 이에 의해, 캔 바닥의 일부(부위 1)와 냉각 장치의 냉각면은 전열 시트를 통해 접촉할 수 있어, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 양태의 모듈에서는, 상술한 제2 양태의 복수의 전지 셀 케이스(부위 2의 면적률 S2가 50％ 이상인 것)의 각각의 캔 바닥의 부분(부위 2)이 전열 시트와 접하고, 전열 시트가 냉각 장치에 접하고 있어도 된다.
부위 2는, 부위 1에 포함되어 있다. 구체적으로는, 부위 2는, 부위 1에 비하여, 그 상하 방향에 있어서의 상방의 위치를, 이중 권취 체결부의 하단과 동일한 위치로까지, 한정한 것이다. 따라서, 부위 2는, 부위 1과 마찬가지 또는 부위 1보다도 효율적으로, 전열 시트와 접촉할 수 있다. 이에 의해, 캔 바닥의 일부(부위 2)와 냉각 장치의 냉각면은 전열 시트를 통해 접촉할 수 있어, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다.
전열 시트는, 전지에서 요구되는 냉각능에 따른 전열성을 갖는 것이면, 특별히 한정되는 것이 아니라, 시판되어 유통 중인 것을 사용해도 된다. 유연성이 높은 것은, 캔 바닥과 냉각면의 밀착성을 높인다는 점에서 바람직하다. 또한, 절연성이 높은 것은, 전지의 단락 등을 억제할 수 있다는 점에서 바람직하다. 전열성을 높이기 위해서, 구리나 알루미늄 등의 열전도율이 높은 금속 재료를 분산 배합한 것이어도 된다. 일례로서, 실리콘계 혹은 비실리콘계의 열전도성 레진층을 베이스 필름에 담지시킨 것(예를 들어, 닛토 실리콘(주)제의 「열전도성 HT 시트」 등)이나, 열전도성을 갖는 세라믹스를 분산시킨 실리콘 젤의 시트상체나 이 실리콘 젤을 파이버 유리로 이루어지는 기재에 담지시킨 것 등이 적합하게 사용된다.
본 발명의 일 양태의 모듈에서는, 다른 양태의 셀 케이스(부위 2의 면적률 S2가 50％ 이상인 것)의 부위 2가 직접 냉각 장치에 접해도 된다.
본 형태에서는, 캔 바닥의 면적 50％ 이상이 이중 권취 체결부의 하단보다도 하방에 위치하고 있으므로(도 2의 우측의 모식도를 참조), 셀 케이스를 냉각 장치의 냉각면에 설치하면, 이중 권취 체결부가 장해물이 되는 일은 없으며, 캔 바닥의 부위 2와 냉각 장치의 냉각면을 접촉할 수 있어, 충분한 냉각 효과를 얻을 수 있다.
실시예
이하에, 실시예를 나타내면서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 전지 셀 케이스에 대하여, 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예는, 본 실시 형태에 따른 전지 셀 케이스의 어디까지나 일례에 불과하며, 본 실시 형태에 따른 전지 셀 케이스가 이하에 나타내는 실시예에 한정되는 것은 아니다.
표 1에 나타내는 다양한 조건에서 전지 셀 케이스를 준비하고, 그것들에 대하여 냉각 시험을 행하였다. 준비한 전지 셀 케이스는 모두 각캔형(캔 몸통의 단면 형상이 직사각형임)으로 하였다.
여기서 TFS는 Cr 도금 강판이고, 조질도 T-2의 닛폰세이테츠제의 캔슈퍼를 사용하였다.
양철은 Sn 도금 강판이고, 조질도 T-2로 표리의 도금 부착량 5.6g/㎡의 닛폰세이테츠제의 양철을 사용하였다.
Ni는 Ni 도금 강판이고, 조질도 T-2로 표리의 도금 부착량이 8.9g/㎡인 닛폰세이테츠제의 슈퍼 니켈을 사용하였다.
Cu는 Cu 도금 강판이고, 조질도 T-2의 원판에 표리 모두 3㎛인 Cu를 전기 도금한 것을 사용하였다.
Al은 Al판으로 All00을 사용하였다.
또한, 필름의 PP는 폴리프로필렌이고, PE는 폴리에틸렌이며, PET는 폴리에틸렌테레프탈레이트이다.
표 1 조건 및 냉각 시험 결과
표 1의 항목에 대하여 설명한다. 우선, 표 1에는 「셀 케이스」의 형상 치수, 셀 케이스를 구성하는 「캔 몸통」 「캔 바닥」 「캔 뚜껑」의 판 두께, 재질, 필름 재질, 「캔 바닥 면적」이 기록되어 있다. 또한, 당해 「캔 바닥 면적」은, 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적이다. 도 3을 참조하면서 설명한다. 도 3은, 전지 셀 케이스의 하면도이며, 이중 권취 체결부를 잘라낸 상태에서, 캔 바닥을 정면에서 보고 있는 도면이다.
표 1에는, 「연(淵)(오목폭)」 「캔 바닥 볼록부율」 「대 이중 권취 체결부 볼록부 위치」가 기록되어 있고, 이들 용어에 대하여, 도 4a 내지 도 4c를 참조하면서 설명한다. 도 4a 내지 도 4c는, 셀 케이스의 저부의 수직 단면, 다시 말해 캔 바닥의 수직 단면 형상을 모식적으로 나타낸 도면이다. 도 4a, 도 4b는 각각 기준예 1 및 실시예 A를 나타내고 있고, 그것들의 캔 바닥은 평탄한 형상을 갖고 있다. 도 4c는, 실시예 B를 나타내고 있으며, 그 캔 바닥은 볼록형의 형상(하향의 볼록)을 갖고 있다.
표 1의 「연(오목폭)」이란, 캔 바닥이 볼록형인 경우에, 캔 바닥의 단부(외주부)로부터 볼록 형상으로 천이할 때까지의 거리를 가리킨다(도 4c의 실시예 B의 모식도를 참조). 기준예 1(도 4a)이나 실시예 A(도 4b)의 모식도에서는, 「연(오목폭)」은 「-」 또는 「0(㎜)」가 된다.
「캔 바닥 볼록부율」이란, 「캔 바닥 볼록부의 면적」을 「캔 바닥 면적」으로 나눈 것이다. 여기서, 「캔 바닥 볼록부의 면적」은, 캔 바닥의 볼록부의 면적이며, 「캔 바닥 면적」으로부터 캔 바닥의 「연(오목폭)」의 면적을 뺀 것이다. 대체로, 「연(오목폭)」이 작을수록, 「캔 바닥 볼록부의 면적」은 커지고, 「캔 바닥 볼록부율」도 커진다(도 4c를 참조). 캔 바닥이 도 4b에 나타낸 바와 같은 형상인 경우, 「캔 바닥 볼록부율」은 100％가 된다. 또한, 캔 바닥이 도 4a에 나타낸 바와 같은 형상인 경우, 캔 바닥은 볼록부를 갖지 않고, 「캔 바닥 볼록부율」은 0％가 된다.
「대 이중 권취 체결부 볼록부 위치」란, 이중 권취 체결부의 하단을 기준으로 하여, 캔 바닥의 볼록부의 상하 방향의 위치를 나타낸 것이며, 양(+)의 값이 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방향으로 이격된 거리이며, 음(-)의 값이 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하측 방향으로 이격된 거리이다. 「±0.0(㎜)」는, 캔 바닥의 상하 방향의 위치가 이중 권취 체결부의 하단과 동일함을 나타낸다. 또한, 캔 바닥에는 두께가 있고, 즉 단면도상에서 상면과 하면을 가지므로, 본원 명세서 중에서 특별히 정함이 없는 한, 캔 바닥의 볼록부의 상하 방향의 위치란 캔 바닥의 볼록부에 있어서의 하면의 위치를 가리키는 것으로 한다. 또한, 기준예에서는, 도 4a에 나타낸 바와 같이, 볼록부는 존재하지 않지만, 캔 바닥의 위치가 이중 권취 체결부의 하단을 기준으로 하여 상방향으로 3.0㎜ 이격된 위치에 있고, 표 1에서는 기준예의 「대 이중 권취 체결부 볼록부 위치」를 참고용에 「(+3.0㎜)」라고 표기한다.
그 때문에, 「캔 바닥 볼록부율」은, 본 발명에 따른 면적률 S1, S2에 상당할 수 있다. 「대 권취 체결부 볼록부 위치」가 +0.5㎜ 내지 -1.0㎜일 때는, 「캔 바닥 볼록부율」은, 본 발명에 따른 면적률 S1에 상당하고, 「대 권취 체결부 볼록부 위치」가 ±0.0㎜ 내지 -1.0㎜일 때는, 「캔 바닥 볼록부율」은, 본 발명에 따른 면적률 S2에 상당한다.
(냉각 시험 평가 방법)
표 1에 나타낸 조건에서 제작된 셀 케이스를 사용하여, 리튬 이온 전지를 제작하였다. 전지를 60℃의 항온조에서 12시간 가열하고, 20℃의 방에서 두께 1.5㎜, 열전도율 3W/mK 전열 시트를 통하거나 또는 직접 10℃의 냉각 장치의 위에 놓았을 때에, 캔 측면 중심부의 온도가 40℃까지 낮아지는 시간이 기준예(Base)보다 10초 이상 짧으면 Good, 20초 이상 짧으면 Very Good, 25초 이상 짧으면 Excellent, 차가 10초 미만이면 Bad로 하였다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 실시예, 비교예 등의 번호(No.)에 대하여, 모두 번호가 1 내지 4(예: No. 1-○, No. 2-◇ 등)의 것에서는, 전지를 전열 시트를 통해 냉각 장치의 위에 놓고 있고, 모두 번호가 5(예: No. 5-△ 등)인 것은, 전열 시트를 사용하지 않고, 전지를 직접 냉각 장치의 위에 놓고 있다.
본 발명예에서는, 양호한 냉각 시험 결과가 얻어지는 것이 확인되었다. 특히, 비교예 1-1, 실시예 1-2, 실시예 1-24, 실시예 2-2, 실시예 3-2, 실시예 4-5, 비교예 5-1, 실시예 5-2는, 이중 권취 체결부에 대한 볼록부 위치가 ±0.0(㎜)이고, 또한 캔 바닥 볼록부율, 즉 냉각 장치와의 접촉 면적이 높은(70％ 이상) 실시예이며, 냉각 시험의 평가 결과가 Excellent였다. 또한, 실시예 1-11, 1-12, 1-13, 2-4, 3-4, 4-7은, 이중 권취 체결부에 대한 볼록부 위치가 ±0.0(㎜)이고, 또한 캔 바닥의 판 두께를 0.10 내지 0.20㎜로 다른 것(0.30㎜)보다 얇게 한 실시예이며, 평가 결과가 Excellent였다. 본 발명의 범위 내의 형상에서는, 평가 결과가 Good, Very Good 또는 Excellent였다. 그러나, 본 발명의 범위 외의 형상에서는, 평가 결과가 Bad였다. 구체적으로는, 비교예 1-4, 1-25, 1-26, 2-3, 3-3, 4-3, 4-6, 4-8, 5-4는, 이중 권취 체결부에 대한 볼록부 위치는 ±0.0(㎜)였지만, 캔 바닥 볼록부율, 즉 냉각 장치와의 접촉 면적이 낮기(50％ 미만) 때문에, 평가 결과가 Bad였다. 비교예 1-5, 1-27, 4-4는, 캔 바닥 볼록부율, 즉 냉각 장치와의 접촉할 수 있는 면적은 50％ 이상이었지만, 이중 권취 체결부에 대한 볼록부 위치는 +0.5(㎜) 초과이며, 캔 바닥 볼록부와 냉각 장치의 거리가 이격되어 있고, 접촉이 충분하지 않아, 평가 결과가 Bad였다.
또한, 비교예 1-28은, 캔 바닥 볼록부율, 즉 냉각 장치와의 접촉할 수 있는 면적은 50％ 이상이었지만, 이중 권취 체결부에 대한 볼록부 위치는 -1.2(㎜)이며, 전열 시트 상에서의 자립성이 나빠, 재현성으로써 냉각 시간을 평가할 수 없었다.
또한, 비교예 1-1, 5-1은, 캔 바닥 볼록부율이 100％, 다시 말해, 캔 바닥이 완전히 평탄한 경우(도 4b 참조)이며, 이중 권취 체결을 할 때에는, 캔 몸통의 내측에 지지부(가압 링)를 배치하여 제조하였기 때문에, 그 후에 캔 내부의 세정을 행하였다. 또한, 실시예 1-2는, 캔 바닥 볼록부율이 약 90％이며, 이중 권취 체결을 위한 지지부로서, 끼워 넣기식 전용의 금형을 사용하여, 이중 권취 체결을 행하였다. 실시예 1-24, 2-2, 3-2, 4-5와 같이 캔 바닥 볼록부율이 80％ 이하이면 일반적인 지지부(가압 링)를 캔 바닥측에서 배치하여, 이중 권취 체결을 행할 수 있고, 내부 세정이나 전용 금형의 필요는 없었다.

Claims (12)

  1. 각통 형상의 캔 몸통, 상기 캔 몸통의 하단에 이중 권취 체결된 캔 바닥, 및 상기 캔 몸통의 상단에 이중 권취 체결된 캔 뚜껑을 갖는 이차 전지의 셀 케이스이며,
    상기 캔 바닥은 요철 형상을 갖고, 여기서, 상기 요철 형상은, 상기 캔 바닥의 중앙부가 하향으로 볼록형 형상인 캔 바닥 볼록부, 및 상기 캔 바닥의 외주부와 상기 캔 바닥 볼록부의 사이가 상기 이중 권취 체결부보다도 상기 캔 뚜껑을 향하는 오목 형상인 연(淵)을 포함하고,
    상기 캔 바닥 볼록부의 일부이며, 캔 몸통에 수직인 면으로서 상기 캔 몸통과 상기 캔 바닥의 이중 권취 체결부의 하단에서부터 상방으로 0.5㎜와 하방으로 1.0㎜의 사이에 위치하는 부위 1의, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적에 대한, 면적률 S1이 50％ 이상, 90％ 이하인, 이차 전지의 셀 케이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캔 바닥 볼록부의 일부이며, 상기 이중 권취 체결부의 하단을 포함하는 상기 캔 몸통에 수직인 면과, 상기 이중 권취 체결부의 하단에서부터 하방으로 1.0㎜ 이격된 상기 캔 몸통에 수직인 면의 사이에 있는 부위 2의, 당해 이중 권취 체결부의 하단에서의 상기 캔 몸통의 내단면적에 대한 면적률 S2가 50％ 이상, 90％ 이하인, 이차 전지의 셀 케이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 면적률 S1이 80％ 이하인, 이차 전지의 셀 케이스.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 면적률 S2가 80％ 이하인, 이차 전지의 셀 케이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 면적률 S1이 70％ 이상인, 이차 전지의 셀 케이스.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 면적률 S2가 70％ 이상인, 이차 전지의 셀 케이스.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연(淵)의 적어도 일부가, 상기 이중 권취 체결부의 상단보다도 상방에 위치하는, 이차 전지의 셀 케이스.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캔 바닥의 판 두께가 0.20㎜ 이하인, 이차 전지의 셀 케이스.
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캔 바닥의 판 두께가 0.15㎜ 이상인, 이차 전지의 셀 케이스.
  10. 복수의 이차 전지를 갖는 모듈이며,
    상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스가 제1항, 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 기재된 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스의 각각의 상기 부위 1이 전열 시트와 접하고, 상기 전열 시트가 냉각 장치에 접하고 있는 모듈.
  11. 복수의 이차 전지를 갖는 모듈이며,
    상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스가 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스의 각각의 상기 부위 2가 전열 시트와 접하고, 상기 전열 시트가 냉각 장치에 접하고 있는 모듈.
  12. 복수의 이차 전지를 갖는 모듈이며,
    상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스가 제2항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 기재된 이차 전지의 셀 케이스이며, 상기 복수의 이차 전지의 셀 케이스의 각각의 상기 부위 2가 냉각 장치에 직접 접하고 있는 모듈.
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