KR20070012809A - 필름 외장 전기 디바이스, 테두리 부재 및 필름 외장 전기디바이스 수납 시스템 - Google Patents

필름 외장 전기 디바이스, 테두리 부재 및 필름 외장 전기디바이스 수납 시스템 Download PDF

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KR20070012809A
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엔이씨 라밀리언 에너지 가부시키가이샤
후지 주고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 라미네이트형 전지(1)는, 발전 요소(2)와, 발전 요소(2)를 포위하여 배치된 라미네이트 필름(7)을 갖는 라미네이트형 전지(1)에 있어서, 발전 요소(2)의 주위를 둘러싸도록 하여 발전 요소(2)를 지지하고, 발전 요소(2)의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분(10f)을 갖는 테두리 부재(10)를 구비하고 있다.
필림 외장 전기 디바이스

Description

필름 외장 전기 디바이스, 테두리 부재 및 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템{ELECTRICAL DEVICE WITH FILM COVERING, FRAME MEMBER, AND HOUSING SYSTEM FOR ELECTRICAL DEVICE WITH FILM COVERING}
본 발명은, 필름 외장 전기 디바이이스, 테두리 부재 및 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템에 관한 것이다.
근래, 모터 구동용의 배터리를 탑재하는 전기 자동차나 하이브리드 전기 자동차(이하, 단지「전기 자동차 등」이라고 한다)의 개발이 급속하게 진행되고 있다. 전기 자동차 등에 탑재되는 전지에도, 조종(操縱) 특성, 1충전 주행거리를 향상시키기 위해, 당연하지만 경량화가 요구되고 있다. 전지를 경량화하기 위해, 그 외장체에 알루미늄 등의 금속층과 열용착성의 수지층을 접착제층을 통하여 서로 겹쳐서 얇은 필름으로 한 라미네이트재를 이용한 필름 외장 전지가 개발되어 있다. 라미네이트재는, 일반적으로 알루미늄 등이 얇은 금속층의 양 표면을 얇은 수지층으로 피복한 구조로 이루어지고, 산이나 알칼리에 강하고, 또한 경량이며 유연한 성질을 갖는 것이다.
일반적으로, 전지의 특성은 충방전시에 있어서의 정(正)극과 부(負)극의 활물질의 팽창 수축의 영향을 받는다. 따라서, 종래 전지는 변형을 억제하기 위해 금 속제의 용기에 수납되어 있다.
한편, 필름 외장 전지의 경우, 외장의 라미네이트 필름에 의해 전지의 팽창을 억제하는 일은 거의 할 수 없다. 이 때문에, 필름 외장 전지는, 전지에 적정한 하중을 걸어 고정함으로써 전지의 팽창을 억제하는 구성이 취해져 있다. 전지의 팽창을 억제하는 방법으로서, 일본 특개평10-012278호 공보는, 적층된 전극군으로 이루어지는 발전 요소를, 단면 형상이 ㄷ자형상이고 마주 대하는 2개의 면의 내측에 각각 복수의 돌기를 갖는 누름부재에 수납하는 수법을 개시하고 있다.
또한, 필름 외장 전지는, 전기 자동차 등에 탑재되는 경우, 충격으로부터의 보호나 조립 전지로서 이용하는 경우에 있어서의 문제 등에 대처할 필요가 있다. 외부로부터의 충격으로부터 전지 요소를 보호하는 방법으로서, 일본 특개2000-357493호 공보는, 전지 요소를 상자 형상의 테두리체 내에 수납하고 있는 테두리 부착 전지를 개시하고 있다.
그러나, 복수의 돌기를 갖는 누름부재 등으로 발전 요소에 압력을 인가하는 수법은, 누름부재로 압력이 인가되어 있는 개소와 그렇지 않은 개소에서 발전 요소 내에 있어서의 수명이 달라진다는 문제가 있다. 즉, 인가되는 압력의 편차에 의해 발전 요소를 구성하는 전극에 국부적인 열화(劣化)가 생겨 버리면, 아직 열화가 진행되지 않은 부분이 있었다고 하여도, 전지 자신의 수명이 가장 열화가 진행된 부분의 수명으로 결정되어 버려 단명화 하여 버린다.
인가되는 압력의 편차를 억제하기 위해, 탄성 부재를 이용하여 발전 요소의 전체면에 대해 균일한 압력을 가하려고 하여도, 역시 다소의 편차가 있고, 균일한 압력을 인가하기는 곤란하다.
또한, 전지를 적층하여 조립 전지로 하는 경우, 종래, 발전 요소 부분을 쌓아 겹치도록 하여 적층되는 경우가 많았다. 이 경우, 하층에 배치된 전지와 상층에 배치된 전지에서는, 인가되는 압력에 차가 생겨 버린다.
한편, 전지 요소를 외부의 충격으로부터 보호하는 문제를 해결하기 위해 상자 속에 전지 요소를 수납하는 방법은, 충격으로부터의 보호라는 점에서는 바람직하다. 그러나, 이 방법은, 전지 요소의 전체면을 덮는 구성의 상자를 각 전지마다 준비하고, 이것을 조립 전지화 하여 전기 자동차 등에 탑재하게 되고, 중량 증가나, 점유 용적의 증가, 냉각 특성의 저하라는 새로운 문제가 생겨 버리는 경우가 있다.
그런데, 발명자들의 연구에 의하면, 장수명화를 도모하는데에는 전지에 높은 압력을 인가하여 전지의 팽창을 억제하기보다도, 표면에는 낮은 압력이 인가되는 편이 유리한 것이 밝혀졌다.
그래서, 본 발명은, 용기 내에 조립 전지로서 수납된 상태라 하여도, 발전 요소에 균일한 압력을 인가 가능하며, 또한 경량의 필름 외장 전기 디바이스, 테두리 부재, 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스는, 전기 디바이스 요소와, 전기 디바이스 요소를 포위하여 배치된 외장 필름을 갖는 필름 외장 전기 디바이스에 있어서, 전기 디바이스 요소의 주위를 둘러싸도록 하여 전기 디바이스 요소를 지지하고, 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는 테두리 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스는, 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는 테두리 부재를 갖고 있기 때문에, 조립 전지로 하기 위해 적층하는 경우, 테두리 부재의 제 1의 부분 끼리를 맞닿게 하여 적층할 수 있다. 이 때문에, 조립 전지화 하여도 전기 디바이스 요소에는 균일한 대기압밖에 인가되지 않는 상태로 전기 디바이스 요소를 지지할 수 있다. 따라서, 전기 디바이스 요소에 불균일한 압력이 인가됨에 의한 전지의 단명화를 방지할 수 있다.
또한 테두리 부재는, 발전 요소를 상자와 같이 덮는 것이 아니라, 테두리가 발전 요소의 외주를 둘러싸도록 하여 발전 요소를 지지하고 있다. 상자 부재의 경우, 발전 요소를 전부 덮기 때문에 중량 증가를 초래하여 버린다. 그러나, 본 발명의 테두리 부재는 발전 요소의 외주 부분만을 둘러싸고 있을 뿐이기 때문에 중량 증가를 억제할 수 있다.
본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 테두리 부재는, 외장 필름 내에 배치되어 있는 것이라도 좋고, 이 경우 필름 외장 전기 디바이스와 테두리 부재를 일체적으로 취급할 수 있다. 또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 테두리 부재는, 외장 필름 밖에 배치되어 있는 것이라도 좋다. 이 경우는. 테두리 부재를 필름 외장 전기 디바이스로부터 필요에 따라 용이하게 착탈할 수 있다.
또한 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 테두리 부재는, 제 1의 부분보다도 두께가 얇은 제 2의 부분을 갖는 것이라도 좋다. 이 경우, 적층하여 조립 전지화 하는 경우, 이 제 2의 부분을 통풍구(通風口)로서 이용하는 것이 가능해지고, 전지의 적층에 의한 방열 특성의 저하를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 테두리 부재는, 테두리 부재에 전기 디바이스 요소로부터 연장하여 나와 있는 전극이 고정되어 있는 것이라도 좋다.
또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 테두리 부재는, 분할된 테두리 부재가 전극을 끼워 넣고 있는 것이라도 좋고, 또는 테두리 부재가 외장 필름 밖에 배치되어 있는 경우에는, 분할된 테두리 부재가 전기 디바이스 요소의 주위에서 외장 필름의 대향면 끼리가 열융착됨에 의해 전기 디바이스 요소를 밀봉하는 열융착 영역을 끼워 넣고 있는 구성으로 하여도 좋다.
또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 테두리 부재는, 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 개방될 때에 방출된 가스를 안내하기 위한 가이드부를 갖는 것이라도 좋다. 이 경우, 어떠한 이상(異常)에 의해 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 상승하여 안전밸브로부터 가스가 방출된 경우, 그 가스를 소정의 방향으로 유도할 수 있다.
본 발명의 테두리 부재는, 전기 디바이스 요소와, 전기 디바이스 요소를 포위하여 배치된 외장 필름을 갖는 필름 외장 전기 디바이스를 용기 내에 고정하기 위한, 필름 외장 전기 디바이스의 외주 부분에 부착되는 테두리 부재로서, 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는다.
또한, 본 발명의 테두리 부재는, 제 1의 부분보다도 두께가 얇은 제 2의 부분을 갖는 것이라도 좋다. 또한, 본 발명의 테두리 부재는, 전기 디바이스 요소의 주위에서 외장 필름의 대향면 끼리가 열융착됨에 의해 전기 디바이스 요소를 밀봉하는 밀봉 영역을 끼워 넣기 위해 분할되어 있는 것이라도 좋다. 또한, 본 발명의 테두리 부재는, 필름 외장 전기 디바이스의 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 개방될 때에 방출된 가스를 안내하기 위한 가이드부를 갖는 것이라도 좋다.
본 발명의 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템은, 전기 디바이스 요소와, 전기 디바이스 요소를 포위하여 배치된 외장 필름을 갖는 복수의 필름 외장 전기 디바이스를 용기 내에 수납하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템으로서, 전기 디바이스 요소를 둘러싸서 지지하고, 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는 테두리 부재를 구비하고 있는 필름 외장 전기 디바이스의 실질적으로 제 1의 부분의 두께가 되는 테두리 부재의 당접(當接) 부분과, 인접하는 필름 외장 전기 디바이스의 당접 부분을 맞닿게 하여 적층하여 이루어지는 조립 전지를 용기 내에 수납하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 필름 외장 전기 디바이스는, 필름 외장 전기 디바이스를 조립 전지로서 용기 내에 수납하는 경우, 테두리 부재의 실질적으로 제 1의 부분의 두께가 되는 테두리 부재의 당접 부분 끼리를 맞닿게 하여 적층한다. 이 때문에, 본 발명은, 필름 외장 전기 디바이스를 적층하여 조립 전지화 하여도 전기 디바이스 요소에는 균일한 대기압밖에 인가되지 않는 상태로 전기 디바이스 요소를 지지할 수 있다. 즉, 본 발명은, 전기 디바이스 요소에 불균일한 압력이 인가됨에 의한 전지의 단명화를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스는, 외장 필름 밖에 배치되어 있는 테두리 부재는, 필름 외장 전기 디바이스의 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 개방될 때에 방출된 가스를 안내하는 가이드부를 가지며, 용기는 가이드부에 의해 안내되어 온 가스를 적어도 1개소에 통합하여 용기 밖으로 배출하는 덕트를 갖는 것이라도 좋다. 이 경우, 방출된 가스를 덕트에 의해 용기 밖의 소정의 방향으로 배기하는 것이 가능하기 때문에, 가스에 의한 악영향이 주변 기기에 미치지 않도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 용기는, 각각이 동일 개소에 가이드부를 갖는 필름 외장 전기 디바이스로 이루어지는 조립 전지의 각 가이드부에 대응하는 위치에 덕트를 갖는 것이라도 좋고, 특히 덕트를 용기의 측벽에 갖는 것이라도 좋다.
또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 용기는, 용기 내에 수납된 조립 전지의 테두리 부재를, 조립 전지가 재치된 용기의 저면을 향하여 가압하는 가압부를 구비한 덮개를 갖는 것이라도 좋다. 또한, 본 발명의 필름 외장 전기 디바이스의 용기는, 용기의 측벽에 형성된 수지로 이루어지는 복수의 돌기를, 덮개에 형성된 복수의 구멍으로서 각 돌기에 대응한 위치에 형성된 각 구멍에 삽통시키고, 각 구멍으로부터 돌출한 각 돌기를 열(熱)코킹에 의해 코킹함에 의해, 용기에 대해 덮개를 고정하고 있는 것이라도 좋다. 나아가서는, 소정의 가압력으로 가압부가 테두리 부재를 가압한 상태에서 열코킹이 되어 있는 것이라도 좋다. 이 경우, 필름 외장 전기 디바이스를 지지한 테두리 부재를 덮개의 가압부에서 꽉누르고 나서 열코킹으로 고정하고 있기 때문에, 필름 외장 전기 디바이스를 용기에 대해 확실하고, 또한 용이하게 고정할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 불균일한 압력이 인가됨에 의한 전기 디바이스 요소의 단명화를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제 1의 실시 형태의 라미네이트형 전지의 모식적인 외관 사시도.
도 2는 도 1에 도시한 라미네이트형 전지의 모식적인 분해 사시도.
도 3a는 도 1의 A-A선에서의 단면도.
도 3b는 라미네이트형 전지의 평면 투시도.
도 4는 본 발명의 제 1의 실시 형태의 라미네이트형 전지를 적층하여 조립 전지화 한 구성의 모식적인 측면도.
도 5는 테두리 부재의 단면 형상의 다른 예를 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 제 2의 실시 형태의 라미네이트형 전지의 모식적인 분해 사시도.
도 7은 조립 전지화 된 제 2의 실시 형태의 라미네이트형 전지를 수납 가능한 수납 케이스의 분해 사시도.
도 8은 도 7에 도시한, 조립 전지를 수납한 수납 케이스의 측단면도.
다음에, 본 발명의 실시의 형태에 관해 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1의 실시 형태)
도 1에 본 실시 형태의 라미네이트형 전지의 모식적인 외관 사시도를, 도 2에 본 실시 형태의 라미네이트형 전지의 모식적인 분해 사시도를 각각 도시한다.
또한, 도 3a에 도 1의 A-A선에서의 단면도를, 도 3b에 본 실시 형태의 라미네이트형 전지의 평면 투시도를 각각 도시한다.
본 실시 형태의 라미네이트형 전지(1)는, 정극측 활(活)전극, 부극측 활전극, 및 전해액을 갖는 발전 요소(2)와, 발전 요소(2)의 외주위(外周圍)에 둘러싸도록 하여 배치되고, 발전 요소(2)의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분(10f)을 갖는 테두리 부재(10)를, 알루미늄 등의 금속 필름과 열융착성의 수지 필름을 서로 겹쳐서 형성한 라미네이트 필름(7)을 열융착부(7a)의 4변에서 열융착하여 밀봉한 구조를 갖고 있다.
라미네이트형 전지(1)의 발전 요소(2)는, 도시하지 않은 세퍼레이터를 통하여 적층된 정극측 활전극과 부극측 활전극으로 이루어지는 적층형이라도 좋고, 또는, 띠모양(帶狀)의 정극측 활전극과 부극측 활전극을 세퍼레이터를 통하여 겹치고 이것을 권회(券回)한 후, 편평한 형상으로 압축함에 의해 정극측 활전극과 부극측 활전극이 교합(交合)으로 적층된 구조의 권회형이라도 좋다.
또한, 발전 요소(2)로서는, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 것이라면, 통상의 전지에 이용되는 임의의 발전 요소(2)가 적용 가능하다. 일반적인 리튬 이온 2차 전지에 있어서의 발전 요소(2)는, 리튬·망간 복합 산화물, 코발트산 리튬 등 의 정극활물질을 알루미늄박 등의 양면에 도포한 정극판과, 리튬을 도프·탈(脫)도프 가능한 탄소 재료를 구리박 등의 양면에 도포한 부극판을 세퍼레이터를 통하여 대향시키고, 그것에 리튬염을 포함하는 전해액을 함침(含浸)시켜서 형성된다. 발전 요소(2)로서는, 이 외에 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 리튬 메탈 1차 전지 또는 2차 전지, 리튬 폴리머 전지 등 다른 종류의 화학전지의 발전 요소(2)를 들 수 있다. 또한, 본 발명은, 전기 2중층 커패시터 등의 커패시터나 전해 콘덴서 등으로 예시되는 커패시터 요소와 같은, 전기 에너지를 내부에 축적하고 화학반응 또는 물리반응으로 가스가 발생할 수 있는 전기 디바이스 요소를 외장 필름으로 밀봉한 전기 디바이스에도 적용 가능하다.
라미네이트형 전지(1)의 짧은 변 방향의 열융착부(7a)로부터는, 정극측 활전극에 접속된 정극용 전극 단자(3) 및 부극측 활전극에 접속된 부극용 전극 단자(4)가 각각 대향하여 연장하여 나와 있다. 정극용 전극 단자(3)로서는 알루미늄이 많이 이용되고, 또한 부극용 전극 단자(4)로서는 구리 또는 니켈이 그 전기적 특성에 의해 많이 이용되고 있다.
테두리 부재(10)는, 발전 요소(2)의 주면(主面)(2a), 즉 전극면에 국부적으로 강한 압력이 인가되지 않도록 하면서, 조립 전지화된 전지를 수납 용기 등에 대해 고정 지지하기 위한 것이다.
이 테두리 부재(10)는, 발전 요소(2)의 두께 방향으로 분할 가능하고, 마주 대하게 하여 접합되는 2개의 테두리부(10a)를 갖는다.
테두리부(10a)는, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)에 대응하는 짧은 변부(10b)와, 발전 요소(2)의 길이 방향에 대응하는 긴 변부(10c)로 이루어지는 테두리 형상을 하고 있다. 즉, 테두리부(10a)는, 짧은 변부(10b) 및 긴 변부(10c)의 4변에서 둘러싸인 공간부(10d) 내에 발전 요소(2)를 배치 가능한 구성으로 되어 있다. 또한, 이 테두리부(10a)는, 경량화를 위해 속을 도려낸(肉拔) 구조로 되어 있다.
짧은 변부(10b)에는, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)를 외부로 연장하고, 또한 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)를 끼움으로써 발전 요소(2)를 지지하기 위한 협지(挾持)부(10e)가 형성되어 있다.
테두리부(10a)는, 마주 대하여 접합한 때, 테두리부(10a)의 연부(緣部)(10h)의 능선 부분이 서로 맞닿게 되는데, 이 상태에서 협지부(10e)는, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)의 두께보다 약간 좁아지는 간격을 형성한다. 이 때문에, 이 간격에 삽통된 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)는 협지부(10e)에 끼워 넣어져 고정되게 된다. 또한, 도 2에는 짧은 변부(10b)의 내측 및 외측의 연부(10h)에 협지부(10e)가 형성된 테두리부(10a)를 나타내고 있지만, 이것으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 어느 한쪽만에 협지부(10e)가 형성되어 있는 것이라도 좋다. 또한, 협지부(10e)는, 내측 및 외측의 연부(10h)를 면에서 연결한 구성으로서, 이 면에 의해 전극을 지지할 수 있도록 한 것이라도 좋다. 나아가서는, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)가 그 삽통 방향으로 이동하지 않도록, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)에 단차가 마련되어 있는 것이라도 좋다. 또한 협지부(10e)에 고무 부재 등의 미끄럼 방지용의 부재를 구비하 고 있는 것이라도 좋다.
또한, 도 2 및 도 3a에 도시하는 바와 같이, 테두리부(10a)는, 2개의 테두리부(10a)를 마주 대하게 하여 접합하여 테두리 부재(10)로 함으로써 발전 요소(2)의 두께(h1)보다도 두껍게 되는 제 1의 부분(10f)과, 제 1의 부분(10f)보다도 두께가 얇게 되는 제 2의 부분(10g)을 갖는다. 이 제 2의 부분(10g)은, 2개의 테두리부(10a)를 마주 대하게 하여 접합하여 테두리 부재(10)로 한 상태에서, 그 두께가 발전 요소(2)의 두께(h1)보다도 두꺼운 것이라도 얇은 것이라도 어느 쪽이라도 좋다.
제 1의 부분(10f)은 짧은 변부(10b)와 긴 변부(10c)의 양단측에 배치되어 있고, 제 2의 부분(10g)은 긴 변부(10c)의 대강 중앙 부분에 배치되어 있다. 또한, 이 제 1의 부분(10f) 및 제 2의 부분(10g)의 배치는 이것으로 한정되는 것이 아니라, 발전 요소(2)의 주면(2a)에 균일한 압력으로서 대기압을 인가하는 것이 가능하면 어떤 배치라도 좋다.
즉, 제 1의 부분(10f)은, 후술하는 바와 같이, 라미네이트형 전지(1)를 적층한 때, 발전 요소(2)를 지지한 테두리 부재(10)의 제 1의 부분(10f)이, 인접하는 라미네이트형 전지(1)의 제 1의 부분(10f)에 맞닿음으로써 서로 지지하도록 할 수 있고, 또한, 인접하는 발전 요소(2)의 주면(2a) 끼리 접촉하는 일 없이, 균일한 대기 압력을 가할 수 있는 위치에 마련되어 있는 것이라면, 어떻게 배치되어 있어도 좋다.
또한, 제 2의 부분(10g)은, 후술하는 바와 같이, 라미네이트형 전지(1)를 적층함으로써 각 전지에서의 방열이 저해되지 않도록 하기 위한 통풍을 목적으로 하는 것이다. 따라서, 제 2의 부분(10g)은, 상술한 제 1의 부분(10f)의 목적 달성을 저해하는 일 없이, 또한 냉각풍을 발전 요소(2)에 맞게 할 수 있는 것이라면, 어떤 위치에 배치되어도 좋다.
다음에, 라미네이트형 전지(1)의 제조 공정의 개략을 설명한다.
우선, 발전 요소(2)를, 마주 대하게 한 2개의 테두리부(10a)의 공간부(10d)에 배치되도록 위치 맞춤을 한다. 뒤이어 발전 요소(2)로부터 연장하여 나온 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)를, 마주 대하게 한 2개의 테두리부(10a)의 협지부(10e)로 끼워 넣어서 고정한다. 테두리부(10a) 끼리의 고정은, 도시하지 않지만 한쪽의 테두리부(10a)에 결합 폴과 다른 쪽의 테두리부(10a)의 결합 구멍을 결합시켜서 고정하는 구성으로 하여도 좋고, 또한 접착제로 고정하여도 좋다. 또한, 테두리부(10a) 끼리의 고정은 위치 어긋남이 생기지 않도록 하는 것만으로도 좋은 경우에는, 도시하지 않지만, 한쪽의 테두리부(10a)의 위치 결정용 돌기와 다른 쪽의 테두리부(10a)의 위치 결정용 구멍으로 위치 맞춤만이 되는 구성으로 하여도 좋다.
다음에, 발전 요소(2)와, 이 발전 요소(2)를 지지하고 있는 테두리 부재(10)를, 2장의 라미네이트 필름(7)으로, 그 컵부(7b) 내에 수납하도록 하여 끼워 넣는다. 또한, 본 실시 형태에서는 각 라미네이트 필름(7)에는 발전 요소(2) 및 테두리 부재(10)를 수납하기 위한 컵부(7b)가 미리 형성된 것을 예로 나타내고 있지만, 컵 부(7b)가 형성되지 않고 시트형상의 라미네이트 필름(7)을 이용하는 것이라도 좋다.
다음에, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)가 열융착부(7a)측에서 연장하여 나온 상태로 하여 둔다. 그 후, 라미네이트 필름(7)의 열융착부(7a)중의 3변을 열융착한다. 3변을 열융착 후, 진공처리 한다. 진공처리 한 후, 남는 1변을 열융착함으로써, 발전 요소(2)를 밀봉한다. 진공처리에 의해 라미네이트 필름(7)의 컵부(7b)는, 대강, 테두리 부재(10)의 제 1의 부분(10f) 및 제 2의 부분(10g), 발전 요소(2)의 주면(2a)을 모방한 형상으로 변형한다.
이상과 같이 하여 구성된 라미네이트형 전지(1)의 발전 요소(2)는, 정극용 전극 단자(3) 및 부극용 전극 단자(4)를 2개의 테두리부(10a)의 협지부(10e)로 끼워 넣어서 지지되어 있기 때문에, 발전 요소(2)의 주면(2a)에는 발전 요소(2)를 지지하기 위한 힘은 조금도 인가되지 않는다. 즉, 발전 요소(2)의 주면(2a)은 대기압에 의해 균일한 압력이 가해진 상태로 되어 있다. 이 때문에, 본 실시 형태의 라미네이트형 전지(1)는, 종래 문제였던, 발전 요소의 주면에 불균일한 압력이 인가됨으로써 부분적으로 수명이 저하되고, 이로 인해 전지 수명이 짧아져 버린다는 일이 없다.
또한, 테두리 부재(10)는 라미네이트 필름(7) 내에 마련되어 있기 때문에, 전지로서 일체적으로 취급할 수 있고, 취급이 용이 해진다.
또한, 테두리 부재(10)는, 발전 요소(2)의 외주 부분만을 둘러싸고 있을 뿐이므로, 발전 요소 전체를 덮는 상자 형상의 보호 부재에 비하여 경량화를 도모할 수 있다.
다음에, 도 4에, 본 실시 형태의 라미네이트형 전지(1)를 적층하여 조립 전지화 한 구성의 모식적인 측면도를 도시한다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 테두리부(10)의 제 1의 부분(10f)의 두께(h2)는 발전 요소(2)의 두께(h1)보다도 두껍게 되어 있다. 이 때문에, 적층된 라미네이트형 전지(1)는, 제 1의 부분(10f) 끼리를 접합하여 적층되어 도시하지 않은 수납 케이스에 수납된다. 적층하여 조립 전지화된 라미네이트형 전지(1)는, 제 1의 부분(10f) 끼리를 접합되도록 하여 적층되어 있기 때문에, 발전 요소(2)의 주면(2a)에는 균일한 대기압이 걸린 상태가 된다. 또한, 제 2의 부분(10g)은 제 1의 부분(10f)의 두께(h2)보다도 얇게 형성되어 있기 때문에, 전지를 적층한 때, 통풍구(20)가 형성된다. 이로써, 통풍구(20)를 통하여 냉각풍을 발전 요소(2)에 맞게 할 수 있기 때문에 발전 요소(2)는 효율적으로 냉각된다.
또한, 테두리 부재(10)를 구성하는 테두리부(10a)의 단면(斷面) 형상은 직사각형 형상으로 한정되는 것이 아니라, 예를 들면, 도 5에 도시하는 바와 같이 어깨부(肩部)(21)가 완만한 곡면으로 형성된 형상이라도 좋다. 이 경우, 라미네이트 필름(7)으로 밀봉할 때에 라미네이트 필름(7)에 국부적으로 큰 인장력이 가해지는 것을 피할 수 있다.
(제 2의 실시 형태)
도 6에 본 실시 형태의 라미네이트형 전지의 모식적인 분해 사시도를 도시한 다.
제 1의 실시 형태에서는, 발전 요소(2)를 지지한 테두리 부재(10)가 라미네이트 필름(7) 내에 발전 요소(2)와 함께 밀봉된 구성이였지만, 이에 대해 본 실시 형태의 테두리 부재(30)는 라미네이트 필름(47) 밖에 배치되어 있다.
본 실시 형태의 테두리 부재(30)도, 그 목적은, 제 1의 실시 형태의 테두리 부재(10)와 마찬가지로, 중량 증가를 초래한 일 없이, 전지를 지지할 때에 발전 요소(42)의 주면(42a)에 국부적으로 강한 압력이 가해져 버리는 것을 방지하는데 있다.
따라서, 그 구성은 기본적으로는 테두리 부재(10)와 마찬가지이다. 즉, 테두리 부재(30)는, 발전 요소(42)의 외주위를 둘러싸도록 하여 배치되고, 발전 요소(42)의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분(30f)을 갖는다. 이 테두리 부재(30)는, 발전 요소(42)의 두께 방향으로 분할 가능하고, 마주 대하여 접합되는 2개의 테두리부(30a)를 갖는다.
테두리부(30a)는, 마주 대하여 접합됨으로써 발전 요소(42)의 두께보다도 두껍게 되는 제 1의 부분(30f)을 갖는다. 또한, 테두리부(30a)는, 정극용 전극 단자(43) 및 부극용 전극 단자(44)를 끼워 넣어서 고정하기 위한 협지부(30e)가 형성된 짧은 변부(30b)와, 발전 요소(42)의 길이 방향에 대응하는 긴 변부(30c)로 이루어지는 테두리 형상을 하고 있다. 이 테두리부(30a)는, 짧은 변부(30b) 및 긴 변부(30c)의 4변으로 둘러싸인 공간부(30d) 내에 발전 요소(42)를 배치 가능한 구성으로 되어 있다.
또한, 본 실시 형태의 경우, 테두리 부재(30)는 라미네이트 필름(47) 밖에 배치되어 있기 때문에, 필요에 따라 테두리 부재(30)의 착탈도 가능하다.
라미네이트형 전지(41)는, 열융착부(47a)에 안전밸브(42)를 갖지만, 이 이외의 구조는 제 1의 실시 형태에서 설명한 라미네이트형 전지(1)와 같은 구조이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
그런데, 필름 외장 전지에 규격 범위 외의 전압이 인가되거나 하면, 전해액 용매의 전기 분해에 의해 가스가 발생하고, 전지의 내압이 상승하는 일이 있다. 필름 외장 전지는 내압이 너무 상승하면 필름이 팽창하고, 최종적으로는 외장재가 파열되고 그 개소로부터 가스가 분출한다. 그러나, 파열이 어느 개소에서 발생하는지 특정할 수 없기 때문에, 파열된 개소에 의해서는 주위의 기기 등에 악영향을 미치는 일이 있다. 라미네이트형 전지(41)는 이와 같은 사태를 피하기 위해, 안전밸브(42)가 마련되어 있고, 내압이 상승한 경우에는, 안전밸브(42)로부터 가스를 방출시키도록 하고 있다.
그러나, 이 안전밸브(42)는 가스의 방출 방향은 규정할 수 있는 것이지만, 방출된 가스를 주위의 기기 등에 대해 악영향을 미치지 않고서 외부로 유도할 수는 없다.
그래서, 본 실시 형태의 테두리부(30a)는, 전지로부터 방출된 가스를 외부로 유도하기 위한 배기 가이드(31)가 긴 변부(30c)에 형성되어 있다. 배기 가이드(31)는, 긴 변부(30c)의 내벽(30c1)의 일부를 노치하고, 또한, 긴 변부(30c)의 외벽(30c2)의 일부가 돌출하도록 하여 마련되어 있고, 공간부(30d)측과 테두리 부 재(30a)의 외부를 연통시키고 있다. 배기 가이드(31)는 라미네이트형 전지(41)에 마련된 안전밸브(42)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 도 6에 도시하는 바와 같이, 열융착부(47a)에 안전밸브(42)가 마련되어 있는 구성의 경우, 안전밸브(42)의 부분이 내벽(30c1) 또는 외벽(30c2)에 끼워 넣어져 있으면, 내압 개방시에 안전밸브(42)가 열리지 않아, 가스를 개방할 수 없을 우려가 있다. 따라서, 안전밸브(42)의 기능을 저해하는 일 없이, 방출된 가스를 외부로 유도할 수 있도록 하기 위해, 안전밸브(42)와 배기 가이드(31)의 위치를 대응시켜 두는 것이 바람직하다.
또한, 배기 가이드(31)는, 어느 테두리 부재(30)도 같은 위치에 배기 가이드(31)가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 라미네이트형 전지(41)를 적층한 때, 배기 가이드(31)의 위치가 모이게 된다. 그러면, 후술하는 덕트(71) 내로 배기 가이드(31)를 용이하게 수납할 수 있게 된다.
다음에, 도 7에, 조립 전지화 된 본 실시 형태의 라미네이트형 전지를 수납 가능한 수납 케이스의 분해 사시도를 도시한다. 또한, 도 8에, 조립 전지를 수납한 수납 케이스의 측단면도를 도시한다.
도 7에는 테두리 부재(30)에 지지된 라미네이트형 전지(42)가 3단 적층된 예를 도시하고 있다. 적층하는 방향은, 테두리 부재(30)의 배기 가이드(31)가 모이는 방향으로 하여 적층한다.
수납 케이스(70)의 측벽(75)은, 테두리 부재(30)의 외주에 따른 형상이고, 테두리 부재(30)의 배기 가이드(31)에 대응하는 위치에는 덕트(71)가 형성되어 있다. 또한, 측벽(75)은, 인접하는 라미네이트형 전지(42) 끼리에서의 전극 단자의 접속, 또는 외부와의 전기적인 접속을 가능하게 하기 위해, 정극용 전극 단자(43) 및 부극용 전극 단자(44)와 측벽(75)이 간섭하지 않도록 전극 취출구(74)가 형성되어 있다. 또한, 측벽(75)에는, 후술한 덮개(50)를 열코킹에 의해 고정하기 위한 복수의 돌기(73)가 상단(76)에 형성되어 있다. 이 돌기(73)는 후술하는 바와 같이 열코킹되기 때문에, 수지로 형성되어 있으면 알맞다.
덕트(71)는, 수납 케이스(70)의 저면(78)으로부터 상단(76)에 이를 때까지 연통하도록 하여 형성되어 있고, 조립 전지(80)를 수납 케이스(70)에 수납한 때, 이 덕트(71) 내에, 모아진 배기 가이드(31)가 수납된다. 배기 가이드(31)가 수납된 상태에서 덕트(71)와 배기 가이드(31) 사이에는, 도 8에 도시하는 가스 통로(77)가 형성되도록, 덕트(71)의 돌출 방향 길이 쪽이 배기 가이드(31)의 돌출 방향 길이보다도 길게 되어 있다.
또한, 이 턱트(71)의 상부에는 가스 통로(77)를 통과하여 온 가스를 수납 케이스(70)의 외부로 유도하기 위한 취출구(72)가 마련되어 있다. 이 취출구(72)에 도시하지 않은 파이프 또는 배관을 접속하여, 외부로 가스를 방출한다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 수납 케이스(70) 부근에 설치된 주변 기기가 방출된 가스에 의해 악영향을 받는 것을 방지할 수 있다.
덮개(50)의 부착면(53)측에는, 테두리 부재(30)의 형상에 맞춘 가압부(52)가 돌출하여 마련되어 있다. 이 가압부(52)는, 조립 전지(80)의 최상단에 배치된 테두리 부재(30)를 수납 케이스(70)의 저면(78)을 향하여 꽉누름으로써 조립 전지(80)를 수납 케이스(70) 내에서 고정하는 것이다. 따라서, 그 형상은, 발전 요소(42)의 주면(42a)에 맞닿는 것이 아니며, 또한 테두리 부재(30)에 개략 균등한 가압력을 인가할 수 있는 형상이라면 테두리 부재(30)의 형상에 맞춘 것이 아니라도 좋다. 예를 들면, 테두리 부재(30)의 긴변 방향 또는 짧은 변 방향으로 배열된 사다리형상의 부재라도 좋고, 또는, 테두리 부재(30)의 네모퉁이(또는 그 이상의 개소)를 상방에서 꽉눌러 고정하는 돌기형상의 것이라도 좋다.
또한, 덮개(50)에는, 돌기(73)에 대응한 형상, 또한 돌기(73)에 대응한 위치에 구멍(51)이 형성되어 있다. 조립 전지(80)를 수납 케이스(70)에 수납한 후에, 수납 케이스(70)의 돌기(73)를 덮개(50)의 구멍(51)에 삽통시키고, 또한, 가압부(52)에서 소정의 가압력을 테두리 부재(30)에 인가한 상태에서 돌기(73)의 선단(先端) 부분을 열로 코킹한다. 이로써, 테두리 부재(30)에 지지된 라미네이트형 전지(42)는 수납 케이스(70) 내에서 고정 지지되게 된다. 또한, 발전 요소(42)의 주면(42a)에는 대기압이 인가된 상태이기 때문에, 종래 문제였던, 발전 요소의 주면에 불균일한 압력이 인가됨으로써 부분적으로 수명이 저하되고, 이로 인해 전지 수명이 짧아져 버린다는 경우가 없다.
또한, 도 6에 도시하는 테두리 부재(30)에는 제 1의 실시 형태에서 나타낸, 두께가 억제된 제 2의 부분(10g)에 상당하는 부분이 도시되어 있지 않지만, 조립 전지화 한 때의 방열 특성을 고려하여. 제 2의 부분(10g)에 상당하는 부분이 형성되어 있는 것이라도 좋다.
본 실시 형태에서는, 라미네이트 필름(47) 밖에 테두리 부재(30)를 갖는 라미네이트형 전지(41)를, 수납 케이스(70) 내에 적층하여 수납한 예를 나타냈다. 즉, 테두리 부재(30)의 제 1의 부분(30f) 끼리를 직접 맞닿게 하여 적층한 예를 나타냈지만, 본 실시 형태의 수납 케이스(70)는, 제 1의 실시 형태에서 설명한, 테두리 부재(10)가 라미네이트 필름(7) 내에 마련되어 있는 라미네이트형 전지(1)도 적층하여 수납 가능하다. 또한, 이 경우, 테두리 부재(10)의 제 1의 부분(10f) 끼리는 직접 맞닿는 일은 없지만, 라미네이트 필름(7)을 통하여 실질적으로는 테두리 부재(10)의 제 1의 부분(10f) 끼리를 맞닿게 하여 적층되는 것으로 된다.
본 발명은, 용기 내에 조립 전지로서 수납된 상태라 하여도, 발전 요소에 균일한 압력이 인가 가능하며 또한 경량의 필름 외장 전기 디바이스, 테두리 부재, 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템을 제공하는 것이다

Claims (19)

  1. 전기 디바이스 요소와, 상기 전기 디바이스 요소를 포위하여 배치된 외장 필름을 갖는 필름 외장 전기 디바이스에 있어서,
    상기 전기 디바이스 요소의 주위를 둘러싸도록 하여 상기 전기 디바이스 요소를 지지하고, 상기 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는 테두리 부재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 테두리 부재는, 상기 외장 필름 내에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 테두리 부재는, 상기 외장 필름 밖에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 테두리 부재는, 상기 제 1의 부분보다도 두께가 얇은 제 2의 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스·
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 테두리 부재에, 상기 전기 디바이스 요소로부터 연장하여 나와 있는 전극이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  6. 제 5항에 있어서,
    분할된 상기 테두리 부재가 상기 전극을 끼워 넣고 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  7. 제 3항에 있어서,
    분할된 상기 테두리 부재가, 상기 전기 디바이스 요소의 주위에서 상기 외장 필름의 대향면 끼리 열융착됨에 의해 상기 전기 디바이스 요소를 밀봉하는 열융착 영역을 끼워 넣고 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  8. 제 3항에 있어서,
    상기 테두리 부재는, 상기 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 개방될 때에 방출된 가스를 안내하기 위한 가이드부를 갖는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스.
  9. 전기 디바이스 요소와, 상기 전기 디바이스 요소를 포위하여 배치된 외장 필름을 갖는 필름 외장 전기 디바이스를 용기 내에 고정하기 위한, 상기 필름 외장 전기 디바이스의 외주 부분에 부착되는 테두리 부재로서,
    상기 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 테두리 부재.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 제 1의 부분보다도 두께가 얇은 제 2의 부분을 갖는 것을 특징으로 하는 테두리 부재.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 전기 디바이스 요소의 주위에서 상기 외장 필름의 대향면 끼리 열융착됨에 의해 상기 전기 디바이스 요소를 밀봉하는 밀봉 영역을 끼워 넣기 위해 분할되어 있는 것을 특징으로 하는 테두리 부재.
  12. 제 9항에 있어서,
    상기 필름 외장 전기 디바이스의 상기 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 개방될 때에 방출된 가스를 안내하기 위한 가이드부를 갖는 것을 특징으로 하는 테두리 부재.
  13. 전기 디바이스 요소와, 상기 전기 디바이스 요소를 포위하여 배치된 외장 필름을 갖는 복수의 필름 외장 전기 디바이스를 용기 내에 수납하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템으로서,
    상기 전기 디바이스 요소를 둘러싸서 지지하고, 상기 전기 디바이스 요소의 두께보다도 두꺼운 제 1의 부분을 갖는 테두리 부재를 구비하고 있는 상기 필름 외장 전기 디바이스의 실질적으로 상기 제 1의 부분의 두께가 되는 상기 테두리 부재의 당접 부분과, 인접하는 상기 필름 외장 전기 디바이스의 상기 당접 부분을 맞닿게 하여 적층하여 이루어지는 조립 전지를 상기 용기 내에 수납하고 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 외장 필름 밖에 배치되어 있는 상기 테두리 부재는, 상기 필름 외장 전기 디바이스의 상기 외장 필름으로 밀봉된 영역 내의 내압이 개방될 때에 방출된 가스를 안내하는 가이드부를 가지며,
    상기 용기는, 상기 가이드부에 의해 안내되어 온 가스를 적어도 1개소에 통합하여 상기 용기 밖으로 배출하는 덕트를 갖는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 용기는, 각각이 동일 개소에 상기 가이드부를 갖는 상기 필름 외장 전기 디바이스로 이루어지는 상기 조립 전지의 상기 각 가이드부에 대응하는 위치에 상기 덕트를 갖는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 용기는, 상기 덕트를 상기 용기의 측벽에 갖는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  17. 제 13항에 있어서,
    상기 용기는, 상기 용기 내에 수납된 상기 조립 전지의 상기 테두리 부재를, 상기 조립 전지가 재치된 상기 용기의 저면을 향하여 가압하는 가압부를 구비한 덮개를 갖는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 용기의 측벽에 형성된 수지로 이루어지는 복수의 돌기를, 상기 덮개에 형성된 복수의 구멍으로서 상기 각 돌기에 대응한 위치에 형성된 각 구멍에 삽통시키고, 상기 각 구멍으로부터 돌출한 상기 각 돌기를 열코킹에 의해 코킹함에 의해, 상기 용기에 대해 상기 덮개를 고정하고 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
  19. 제 18항에 있어서,
    소정의 가압력으로 상기 가압부가 상기 테두리 부재를 가압한 상태에서 상기 열코킹이 되어 있는 것을 특징으로 하는 필름 외장 전기 디바이스 수납 시스템.
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