KR20080106031A - 전지 및 조전지 - Google Patents

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KR20080106031A
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KR1020080049176A
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아츠히로 후나하시
마사유키 후지와라
히토시 마에다
요시타카 신야시키
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산요덴키가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 경량으로 강성을 지니면서 충분한 밀봉성을 가져 신뢰성이 높고, 또한 부품점수도 저감된 저가격의 전지 및 조전지를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전지는 수지 전조(13)의 수납 공간 내에 적층 전극체(10) 및 전해액을 함유하는 발전 요소가 배치되고, 상기 전조(13) 전체가 알루미늄 라미네이트제의 외장체의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되어, 전조(13)의 개구부(13A)를 덮는 동시에 발전 요소의 집전체(14), (15)를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재(16a), (16b)가 배치되어 융착됨으로써 전조(13)의 개구부(13A)가 봉지되어 있는 구성으로 하고 있다.
전지, 조전지, 개구부, 접전체, 봉지부재

Description

전지 및 조전지{BATTERY AND ASSEMBLED BATTERY}
본 발명은 저속 방전의 백업 전원 등에 사용되는 각형(角型)의 리튬 이온 전지 등의 전지 및 상기와 같은 전지를 복수 접속해서 구성되는 조전지(組電池)에 관한 것으로, 특히 경량으로 강성을 지닌 수지제의 전조(電槽)를 사용한, 신뢰성이 높고 또한 저가격의 전지 및 조전지에 관한 것이다.
예를 들어 저속 방전의 백업 용도의 전원은 한정된 공간에 밀폐되는 것이기 때문에, 소형 경량인 것이 요망되고, 또한, 저가격인 것도 요망되고 있다. 이러한 요망에 부응할 수 있는 것으로서, 고에너지 밀도, 고출력 밀도를 나타내는 리튬 이온 전지가 최근 많이 이용되고 있고, 이차 전지로서 많은 모바일 기기에 사용되고 있다.
그런데, 리튬 이온 전지에 있어서는, 외장체인 전조로서, 알루미늄캔, 스테인레스캔 등의 금속제관이나 알루미늄 라미네이트제의 전조가 사용되고 있다. 금속제관의 경우, 외부로부터의 충격에 대한 강성은 갖고 있지만, 금속이기 때문에 수지 등에 비해서 비중이 크고, 이것을 사용했을 경우에는 전지의 질량 에너지 밀도가 저감한다고 하는 문제가 있다. 한편, 알루미늄 라미네이트제의 전조의 경우, 전지를 경량으로 구성할 수 있지만, 연성의 것이기 때문에, 외부로부터의 충격에 대한 강도가 불충분해서, 이것을 보충하기 위해서는 강성을 지닌 하우징체 등의 외장체로 더욱 전지를 씌운다고 하는 대책이 필요하였다.
또, 금속제관이나 알루미늄 라미네이트제의 전조를 이용한 리튬 이온 전지를 조전지로 할 경우에는, 금속 또는 수지로 이루어진 하우징체나 조전지 부재를 이용해서 소재 전지를 조전지화할 필요가 있으므로, 그만큼 부품점수가 증가한다고 하는 문제가 있었다.
납전지에서는, 수지제의 전조가 저가격이기 때문에 이미 사용되고 있지만, 수지는 완전한 밀봉성을 가지는 재료가 아니기 때문에, 수지 전조를 리튬 이온 전지에 사용했을 경우에는 특히 문제를 일으키는 것으로 된다. 즉, 리튬 이온 전지의 경우, 전해액에 유기용매가 사용되기 때문에, 특히 수지 전조의 벽면으로부터의 수분의 침입이나, 전해액의 유기용매로부터 생기는 가스의 벽면으로부터의 누출이 전지의 내구성을 손상하는 큰 요인으로 된다.
이것에 대하여, 납전지에서는, 예를 들어, 수지 전조의 바깥쪽에 금속제의 원통용기를 장착하는 것(특허문헌 1 참조)이나, 수지 전조 중에 금속판을 일체화하는 구조(특허문헌 2 참조)도 공지이다. 이들 구성에 따르면, 수지 전조의 변형이나 균열을 방지해서 그 강도를 향상시키는 동시에, 수분의 투과 증발도 억제할 수 있다.
특허문헌 1: 일본국 공개특허 제2002-56829호 공보
특허문헌 2: 일본국 공개특허 평10-106513호 공보
그러나, 상기 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 개시되어 있는 것과 같은 구성에서는, 부품점수의 저감이라고 한 점에서는 특히 개량은 보이지 않고, 그만큼 경량화나 저가격화의 점에서 충분히 만족할 수 있는 것이라고는 말하기 어려운 것이었다.
따라서, 본 발명은 경량으로 강성을 지니면서 충분한 밀봉성을 가져 신뢰성이 높고, 또한 부품점수도 저감된 저가격의 전지 및 조전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 전지는,
수지제의 전조의 수납 공간 내에, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 배치되고, 상기 발전 요소의 정극 및 부극에 각각 접속된 집전체가 간격을 두고 상기 전조의 개구부보다 바깥쪽으로 연장되고,
상기 발전 요소가 배치된 전조의 전체는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체의 내부에 기밀(氣密)하고도 액밀(液密)하게 봉입되며,
상기 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 개구부가 봉지되고,
상기 봉지부재와 전조의 개구부 주변 및 양 집전체와의 융착이 해당 봉지부재끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있으며,
적어도 상기 전조의 개구부에 대응하는 위치에서 상기 외장체가 봉지되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체의 내부에 수지 전조가 기밀하고도 액밀하게 봉입되어 있는 것에 의해, 필요한 강성이 확보된데다가, 수지 전조의 경량성이 거의 손상되는 일 없이 밀봉성이 충분하게 되어 있다. 나아가서는, 전조의 개구부를 덮는 동시에 전조의 수납 공간 내에 배치된 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 개구부가 봉지되고 있으므로, 전지의 내부압력이 일정한 수준까지 상승하면, 상기 봉지부재끼리가 융착된 봉지부분이 개열되어 가스가 외부에 방출된다. 봉지부재는 전조의 개구부 주변이나 집전체와도 융착되어서 이들 부위를 봉지하는 구성으로 되어 있지만, 이들 부위에 있어서의 융착의 쪽이, 상기 봉지부재끼리의 융착보다도 강고하기 때문에, 전지의 내부압력이 상승해가면, 상기 봉지부재가 전조의 개구부 주변이나 집전체와 융착된 부분이 개열되지 않고 봉지된 상태에서, 해당 봉지부재끼리의 봉지부분만이 개열되어 가스가 방출되는 것으로 된다. 이것에 의해, 이 봉지부재끼리의 봉지부분이 안전 밸브로서의 기능을 발휘하고, 또한 전지 내부의 가스를 외부에 안내할 수 있는 배출 경로로 되어 있다. 즉, 별도로 안전 밸브를 설치하는 일 없이, 전조의 개구부에 있어서의 봉지부분을 이용해서 내부압력 상승시의 가스 배출 기구가 구성되고 있고, 따라서 그만큼 전지 부품점수가 저감되고, 이것에 의해 전지가 경량화되어서 가격도 감축되고 있다.
상기 봉지부재가 외장체의 일부인 구성으로 해도 된다.
외장체는 예를 들어 이것을 충분한 유연성을 가지는 것으로 하고, 상기 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 배치하고, 전조의 개구부 주변 및 집전체와 융착시켜 봉지하는 동시에, 양 집전체 사이에서 외장체끼리를 융착시켜 봉지함으로써, 이 외장체를 상기 봉지부재와 동등하게 기능시킬 수 있다. 이것에 의해, 부품점수가 더욱 생략되어서 전지구성이 그만큼 간략화되고, 가격도 보다 저감된다.
상기 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서, 강성을 지니는 고정부재가 배치되어서 고정되어 있는 것이 바람직하다.
전조의 개구부는, 발전 요소의 집전체가 연장되어 있는 부분으로, 이대로는 외부로부터의 충격에 견딜 수 있는 강도를 지니지 않고 있으므로, 상기한 바와 같이 강성을 지니는 고정부재를 배치함으로써, 이 부분에 있어서 필요한 강도가 확보되어서 외부로부터의 충격에 견디어낼 수 있는 구조로 할 수 있다.
또, 이 경우, 고정부재의 안쪽에 후술하는 봉지부재를 개재시키도록 해도 되지만, 고정부재를 직접 전조의 개구부 주변 및 집전체와 융착시켜 봉지하는, 즉, 고정부재를 봉지부재로서도 기능시키도록 해도 되고, 이것에 따르면 그만큼 부품점수가 저감된다. 이때, 양 집전체 사이의 부분에 있어서는 고정부재끼리의 사이에 집전체의 두께만큼 간극이 형성되지만, 이 간극은 예를 들어 밀봉성을 가지는 충전제를 충전해서 봉지하고, 내부압력상승시, 전조의 개구부 주변 및 집전체와 고정부 재와의 봉지보다도, 이 고정부재끼리의 사이에 있어서의 봉지가 우선적으로 개열될 수 있도록 구성해두면 된다.
상기 고정부재는 수지로 이루어진 것이 바람직하다.
고정부재의 재질로서는, 필요한 강성을 지니는 것이면 임의의 재료를 사용할 수 있지만, 수지를 사용함으로써, 필요한 강성을 확보하면서 경량으로 고정부재를 구성할 수 있고, 또한 저렴한 고정부재로 할 수 있다.
상기 봉지부재가 외장체와 별체이며, 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 막 재료를 띠형상으로 조제해서 이루어진 것이 바람직하다.
상기 구성에 따르면, 전조의 개구부에 있어서의 봉지가 필요한 부분의 형상에 대응한 봉지부재로 할 수 있고, 따라서 해당 부분을 보다 확실하고도 용이하게 봉지할 수 있어서 신뢰성 및 작업성도 그만큼 향상시킬 수 있다.
상기 전지는 리튬 이온 전지인 것이 바람직하다.
본 발명은 예를 들어 니켈 수소전지나 니켈 카드뮴 전지 등에도 적용할 수 있지만, 리튬 이온 전지의 경우, 전술한 바와 같이 수지 전조의 벽면으로부터의 수분의 침입이나, 전해액의 유기용매로부터 생기는 가스의 벽면으로부터의 누출이 특히 문제가 되므로, 수지 전조의 경량성을 거의 손상시키는 일 없이 밀봉성을 충분하게 한 본 발명의 효과가 그만큼 의미 있는 것으로 된다. 더욱이, 수지 전조의 사용에 의한 것뿐만 아니라, 안전 밸브의 생략이라고 하는 부품점수의 저감에도 연유하는 경량화에 의해서, 리튬 이온 전지의 큰 특징인 높은 질량 에너지 밀도를 손상시키는 일 없이 전지를 구성할 수 있다.
또, 상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 조전지는,
수지제의 전조에 형성된 복수의 수납 공간 내에, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 1개씩 배치되고,
상기 각 발전 요소의 정극 및 부극에 각각 접속된 집전체는 상기 전조에 형성된 복수의 개구부의 각각보다 바깥쪽으로 간격을 두고 연장되며,
상기 발전 요소가 배치된 전조의 전체는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되고,
상기 전조의 각 개구부를 덮는 동시에 각 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 각 개구부가 봉지되며,
상기 봉지부재와 전조의 각 개구부 주변 및 각 발전 요소의 양 집전체와의 융착이 해당 봉지부재끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있고,
상기 발전 요소의 집전체가 직렬 또는 병렬로 접속되어서 정극집전단자 및 부극집전단자에 접속되어, 해당 정극집전단자 및 부극집전단자가 상기 외장체의 외부로 연장되며,
적어도 상기 정극집전단자 및 부극집전단자의 연장 부분에서 상기 외장체가 봉지되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 구성에 따르면, 전술한 전지(단전지)의 경우와 마찬가지로, 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체 내에 수지 전조가 기밀하고도 액밀하게 봉입되어 있는 것에 의해, 필요한 강성이 확보된데다가, 수지 전조의 경량 성이 거의 손상되는 일 없이 밀봉성이 충분하게 되어 있다. 더욱이, 상기 전조의 각 개구부를 덮는 동시에 전조의 수납 공간 내에 배치된 각 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 각 개구부가 봉지되고 있으므로, 봉지부재끼리의 봉지부분이 안전 밸브로서의 기능을 발휘하고, 또한 전지 내부의 가스를 외부에 안내할 수 있는 배출 경로로 되고 있다. 즉, 별도로 안전 밸브를 설치하는 일 없이, 전조의 각 개구부에 있어서의 봉지부분을 이용해서 내부압력상승시의 가스 배출 기구가 구성되어 있고, 따라서 그만큼 조전지 부품점수가 저감되며, 이것에 의해 조전지가 경량화되어서 가격도 감축되고 있다.
또, 정극집전단자 및 부극집전단자의 연장 부분에서 상기 외장체가 봉지되어 있는 것에 의해, 정극집전단자 및 부극집전단자의 연장 부분을 이용해서 가스 배출 경로의 일부를 형성하고, 이 부분에서 외장체의 봉지를 파단시켜 가스를 외부에 방출하는 구성으로 할 수 있고, 따라서 이 부분에 있어서, 간략적이도 효율적인 구성에 의해 가스를 외부에 원활하게 방출할 수 있는 가스 배출 경로를 형성할 수 있다.
또한, 수지 전조에 복수의 수납 공간이 형성되고, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 상기 각 수납 공간 내에 1개씩 배치되는 구성으로 되어 있으므로, 금속 또는 수지로 이루어진 하우징체나 조전지 부재를 별도로 준비해서 이것을 이용한다고 하는 일 없이 조전지가 구성되고 있어, 그만큼 조전지 부품점수가 더욱 저감되며, 이것에 의해 조전지가 더욱 경량화되어서 가격도 더욱 감축되고 있 다.
상기 전조의 개구부를 덮도록 해서, 강성을 지니는 고정부재가 배치되어 고정되어 있는 것이 바람직하다.
상기 구성에 의해, 전술한 전지(단전지)의 경우와 같이, 전조의 개구부에 있어서 각 발전 요소의 집전체가 연장되어 있는 부분에 필요한 강도가 확보되어서 외부로부터의 충격에 견디어낼 수 있는 구조로 할 수 있다.
상기 고정부재가 상기 직렬 또는 병렬로 접속된 집전체의 전체를 덮을 수 있는 형상을 갖는 동시에, 상기 정극집전단자 및 부극집전단자를 삽입·통과시킬 수 있는 절결부를 가지는 것이 바람직하다.
상기 고정부재는, 예를 들어 전술한 전지(단전지)의 경우와 마찬가지로, 전조의 각 개구부를 덮는 동시에 각 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 배치되어 고정되는 구성으로 해도 되지만, 상기한 바와 같이 직렬 또는 병렬로 접속된 집전체의 전체를 덮을 수 있는 형상을 갖는 동시에, 상기 정극집전단자 및 부극집전단자를 삽입·통과시킬 수 있는 절결부를 가지는 것으로 함으로써, 보다 용이하고도 확실하게 고정부재를 배치할 수 있다. 즉, 1개의 고정부재로 집전체의 전체를 덮을 수 있으므로, 예를 들어 전조의 각 개구부에 고정부재를 1개씩 대응해서 배치할 경우에 비해서, 고정부재를 보다 용이하게 구성할 수 있는 동시에, 그 배치 및 고정의 작업도 용이하고 또한 확실하게 행할 수 있다.
또한, 상기 고정부재를 절결부 이외의 부분이 밀봉되도록 해서 배치·고정하도록 함으로써, 가스를 보다 원활하고도 확실하게 이 절결부, 즉, 정극집전단자 및 부극집전단자의 연장 부분에 안내할 수 있다.
상기 고정부재는 수지로 이루어진 것이 바람직하다.
고정부재의 재질로서는, 전술한 전지(단전지)의 경우와 마찬가지로, 필요한 강성을 지니는 것이면 임의의 재료를 사용할 수 있지만, 수지를 사용함으로써, 필요한 강성을 확보하면서 경량으로 고정부재를 구성할 수 있고, 또한 저렴한 고정부재로 할 수 있다.
상기 봉지부재는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 막 재료를 띠형상으로 조제해서 이루어진 것이 바람직하다.
상기 구성에 따르면, 전술한 전지(단전지)의 경우와 마찬가지로, 전조의 각 개구부에 있어서의 봉지가 필요한 부분의 형상에 대응한 봉지부재로 할 수 있고, 따라서 해당 부분을 보다 확실하고도 용이하게 봉지할 수 있어서 신뢰성 및 작업성도 그만큼 향상시킬 수 있다.
상기 조전지는 리튬 이온 전지를 소재 전지로 하는 조전지인 것이 바람직하다.
조전지를 구성하는 소재 전지로서는, 전술한 전지(단전지)의 경우와 마찬가지로, 예를 들어 니켈 수소전지나 니켈 카드뮴 전지 등이어도 되지만, 리튬 이온 전지의 경우, 전술한 바와 같이 수지 전조의 벽면으로부터의 수분의 침입이나, 전해액의 유기용매로부터 생기는 가스의 벽면으로부터의 누출이 특히 문제가 되므로, 수지 전조의 경량성을 거의 손상시키는 일 없이 밀봉성을 충분하게 한 본 발명의 효과가 그만큼 의미 있는 것으로 된다. 더욱이, 수지 전조의 사용에 의한 것뿐만 아니고, 안전 밸브의 생략이나 특히 조전지로 하기 위한 하우징체나 조전지 부재의 생략이라고 하는 부품점수의 저감에도 연유하는 경량화에 의해서, 리튬 이온 전지의 큰 특징인 높은 질량 에너지 밀도를 손상시키는 일없이 조전지를 구성할 수 있다.
본 발명에 관한 전지에 따르면, 수지제의 전조의 수납 공간 내에, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 배치되고, 해당 발전 요소의 정극 및 부극에 각각 접속된 집전체가 간격을 두고 상기 전조의 개구부보다 바깥쪽으로 연장되고, 상기 발전 요소가 배치된 전조의 전체는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되어, 상기 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 개구부가 봉지되고, 상기 봉지부재와 전조의 개구부 주변 및 양 집전체와의 융착이 해당 봉지부재끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있으며, 적어도 상기 전조의 개구부에 대응하는 위치에서 상기 외장체가 봉지되어 있는 구성으로 했으므로, 필요한 강성이 확보된데다가, 수지 전조의 경량성이 거의 손상되는 일 없이 밀봉성이 충분하게 되고 있다. 더욱이, 전지의 내부압력이 일정한 수준까지 상승하면, 상기 봉지부재끼리가 융착된 봉지부분이 개열되어 가스가 외부로 방출된다. 즉, 상기 봉지부재끼리의 봉지부분이 안전 밸브로서의 기능을 발휘하고, 또한 전지 내부의 가스를 외부에 안내할 수 있는 배출 경로로 되고 있다. 따라서, 별도로 안전 밸브를 설치하는 일 없이, 전조의 개구부에 있어서의 봉 지부분을 이용해서 내부압력상승시의 가스 배출 기구가 구성되고 있어, 그만큼 전지 부품점수가 저감되며, 이것에 의해 전지가 경량화되어서 가격도 감축되고 있다.
따라서, 본 발명에 의해서, 경량으로 강성을 지니면서 충분한 밀봉성을 지녀 신뢰성이 높고, 또한 부품점수도 저감된 저가격의 전지를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명을 도면을 참조하면서 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 최선의 형태로 하등 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 변경하지 않는 범위에 있어서 적당히 변경해서 실시하는 것이 가능한 것이다.
[정극의 제작]
정극활물질로서의 LiCoO2 90질량%와, 도전제로서의 카본블랙 5질량%와, 결착제로서의 폴리불화 비닐리덴 5질량%와, 용제로서의 N-메틸-2-피롤리돈(NMP) 용액을 혼합해서 정극용 슬러리를 조제한 후, 이 정극용 슬러리를, 정극집전탭의 용접 부위를 제외하고, 정극집전체로서의 알루미늄 박(두께: 15㎛)의 양면에 도포하였다. 그 후, 용제를 건조해서 롤러로 소정의 두께(0.1㎜)까지 압연하고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 소정의 폭 및 높이(폭 L1=95㎜, 높이 L2=95㎜)를 가지며 또한 정극집전탭(정극용 슬러리가 도포되어 있지 않은 부분)(11)이 돌출하는 형상으로 되도록 절단해서 정극(1)을 제작하였다. 정극용 슬러리의 도포치수는 폭 95㎜, 높이 94㎜로 하였다.
[부극의 제작]
부극활물질로서의 흑연분말 95질량%와, 결착제로서의 폴리 불화비닐리덴 5질량%와, 용제로서의 NMP용액을 혼합해서 슬러리를 조제한 후, 이 슬러리를, 부극집전탭의 용접 부위를 제외하고, 부극집전체로서의 구리박(두께: 10㎖)의 양면에 도포하였다. 그 후, 용제를 건조해서 롤러로 소정의 두께까지 압축하고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 소정의 폭 및 높이(폭 L8=100㎜, 높이 L9=100㎜, L1 <L8, L2 <L9)를 가지며 또한 부극집전탭(슬러리가 도포되어 있지 않은 부분)(12)이 돌출하는 형상으로 되도록 절단하여, 부극(2)을 제작하였다.
[자루 형상 세퍼레이터 속에 삽입된 정극의 제작]
도 3에 나타낸 바와 같이 부극(2)과 동등한 크기(폭 L3=L8=100㎜, 높이 L4=L9=100㎜)로 절단한 폴리프로필렌(PP)제 세퍼레이터(3a)를 2매 준비하고, 정극(1)을 그 세퍼레이터(3a) 사이에 두고, 도 4에 나타낸 바와 같이 세퍼레이터(3) 단부를 용착부(4)에서 열용착하여 자루 형상으로 형성하였다.
[적층 전극체의 제작]
도 5에 나타낸 바와 같이, 자루 형상 세퍼레이터 속에 삽입된 정극(1)을 10매, 부극(2)을 11매 각각 준비해서 적층하고, 양 단면을 부극(2)으로 해서 양단면에 형상유지를 위해 폴리프로필렌제의 단면 시트(6)를 배치하고, 도 6에 나타낸 바와 같이, 양단면 시트(6)를 절연 테이프(7)로 접속하고, 적층 전극체(10)를 제작하였다. 적층 전극체(10)의 두께는 2.2㎜였다. 이어서, 정극집전탭(11) 및 부극집전탭(12)을 초음파용접으로 집전리드(14)에 용접하였다. 또, 도면 중, (14)는 정극집전탭(11)이 접속된 정극집전리드이며, 부극집전탭(12)이 접속된 부극집전리드 는 도 6에서는 도시되어 있지 않고, 도 8에서 참조 부호(15)로서 도시되어 있다.
[단 셀용 수지 전조의 제작]
도 7에 나타낸 바와 같이, 가로 폭 L13=102㎜, 깊이 L14=105㎜, 안길이 T12=2.4㎜의 수납 공간을 가지고 상부에 개구부(13A)가 형성된 가로 폭 L11=106㎜, 높이 L12=107㎜, 두께 T11=6.4㎜의 폴리프로필렌제의 단 셀용 전조(13)를 제작하였다.
[전지의 제작]
도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 적층 전극체(10)를 단 셀용 전조(13)의 수납 공간 내에 개구부(13A)로부터 삽입해서 배치하였다. 그 다음에, 길이 106㎜, 폭 6.4㎜의 띠형상의 알루미늄 라미네이트 시트를 2매 조제해서 봉지부재(16a), (16b)로 하고, 이 봉지부재(16a), (16b)를 각각 폭방향 중앙에서 길이 방향을 따라서 직각으로 절곡해서(즉, 꺾어 구부려) 단면을 갈고리 형상으로 하여, 양쪽 봉지부재(16a), (16b)의 각각의 한쪽 편을 세워서 서로 대향시키고, 각각의 다른 쪽 편을 서로 반대 방향으로 연장시킨 자세로, 이들 봉지부재(16a), (16b)를 단 셀용 전조(13)의 상단 가장자리를 따라서 배치하고, 열에 의해 융착하는 접착제를 이용하여, 양쪽 봉지부재(16a), (16b)를 단 셀용 전조(13)의 상단 가장자리에 열융착하는 동시에, 적층 전극체(10)의 집전체인 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서, 양쪽 봉지부재(16a), (16b)의 각각의 한쪽 편에 있어서의 상기 양 집전체 사이에 위치하는 부위끼리를 열융착시켜 봉지시켰다. 이때, 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부 극집전탭(12)/부극집전리드(15)와 양쪽 봉지부재(16a), (16b)와는 열융착하지 않도록 하였다. 그 후, 특수 분위기하에서 에틸렌카보네이트(EC)와 메틸에틸카보네이트(MEC)가 체적비로 30:70의 비율로 혼합된 혼합 용매에 LiPF6가 1M(몰/리터)의 비율로 용해된 전해액을, 상기 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)와 양쪽 봉지부재(16a), (16b)와의 사이에서 단 셀용 전조(13)의 수납 공간 내에 주입하고, 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)와 양쪽 봉지부재(16a), (16b)를 열에 의해 융착하는 접착제를 이용해서 열융착시켜 봉지시켰다. 이때, 상기 봉지부재(16a), (16b)와 단 셀용 전조(13)의 상단 가장자리 및 적층 전극체(10)의 양 집전체와의 융착은, 해당 봉지부재(16a), (16b)끼리의 융착보다도 강고하게 되도록 하였다. 이어서, 도 9에 나타낸 바와 같이, 단 셀용 전조(13)의 가로 폭(L11)과 동등한 길이, 단 셀용 전조(13)의 두께(T11)의 1/2 정도의 안길이, 이 안길이와 거의 같은 정도의 두께를 지니는 수지(폴리프로필렌)제의 2개의 각진 재료 형상의 고정부재(17a), (17b)를, 상기 봉지부재(16a), (16b)의 양쪽으로부터 단 셀용 전조(13)의 상단 가장자리를 따라서 배치해서 고정하였다. 그 후, 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 봉지부재(16a), (16b)를 고정한 상태의 단 셀용 전조(13)의 평면형상과 거의 유사하고 해당 단 셀용 전조(13) 전체의 치수보다도 약간 큰 치수를 가지는 개략 직사각형상의 2매의 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 외장체(18a), (18b)로 상기 단 셀용 전조(13)를 전후 양쪽에서부터 덮고, 외장체(18a), (18b)의 전체 주변부(19a), (19b) 를 열융착시켜 봉지하여, 도 11에 나타낸 바와 같이, 정극 및 부극집전리드(14), (15)의 선단부만이 외부에 노출하고 있는 이외에는, 단 셀용 전조(13)의 전체가 외장체(18a), (18b) 내에 기밀하고도 액밀하게 봉입된 전지(단전지)를 제작하였다. 이때, 정극 및 부극집전리드(14), (15) 사이의 부분에 있어서의 외장체(18a), (18b)끼리의 융착보다도, 그 이외의 부분에 있어서의 외장체(18a), (18b)끼리의 융착 및 외장체(18a), (18b)와 정극 및 부극집전리드(14), (15)와의 융착의 쪽이 강고하게 되도록 하였다.
[조전지용 수지 전조의 제작]
도 12 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 가로 폭 L17=102㎜, 깊이 L18=105㎜, 안길이 T13=2.4㎜의 수납 공간이, 안길이 방향으로 간격 S1=4㎜를 두고 평행하게 5열 나열되도록 배치되고, 이것에 의해, 상단면에 있어서의 전체 주변으로부터 간격 S2=2㎜를 둔 안쪽의 위치에, 5열의 개구부(20A)가 형성된 가로 폭 L15=106㎜, 높이 L16=107㎜, 두께 T13=32㎜의 폴리프로필렌제의 조전지용 전조(20)를 제작하였다.
[조전지의 제작]
도 12 내지 도 14에 나타낸 바와 같이, 상기 단전지에 이용한 것과 마찬가지의 적층 전극체(10)를 5개 준비하고, 이들을 각각 상기 조전지용 전조(20)의 수납 공간 내에 개구부(20A)로부터 1개씩 삽입해서 배치하였다. 그 다음에, 길이 106㎜, 폭 6㎜의 띠형상의 알루미늄 라미네이트 시트를 폭방향 중앙에서 다소 한쪽으로 치우친 위치에서 길이 방향을 따라서 직각으로 절곡해서, 폭 2㎜의 수평편 및 높이 4㎜의 수직편을 가지는 단면 갈고리 형상의 단부 봉지부재(21a)를 2개 조제하 는 동시에, 길이 106㎜, 폭 12㎜의 띠형상의 알루미늄 라미네이트 시트를 길이 방향을 따라서 직각으로 3개의 면이 나오도록 꺾어서, 폭 4㎜의 수평편 및 양쪽의 높이 4㎜의 수직편을 가지는 단면 홈형상의 중간부 봉지부재(2lb)를 4개 조제하고, 상기 조전지용 전조(20)에 있어서, 개구부(20A)의 전후 방향의 양쪽 바깥쪽에 위치하는 폭 2㎜ 앞쪽 끝 가장자리부 및 뒤쪽 끝 가장자리부를 따라서 상기 단부 봉지부재(21a)의 수평편을 각각 배치해서 열융착시키는 동시에, 5열의 개구부(20A) 사이에 위치하는 각 폭 4㎜의 4열의 위치에 상기 중간부 봉지부재(2lb)의 수평편을 각각 배치해서 열융착시키고, 5열의 개구부(20A)에 각각 삽입된 각 적층 전극체(10)의 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)를 전후 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 하고, 상기 단부 및 중간부 봉지부재(21a), (2lb)의 수직편의 각각에 있어서의 상기 양 집전체 사이에 위치하는 부위끼리를 열융착시켜 봉지시켰다. 이때, 각 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 각 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)와 단부 및 중간부 봉지부재(21a), (2lb)의 수직편과는 열융착되지 않도록 하였다. 그 후, 상기 단전지의 경우와 마찬가지의 전해액을 마찬가지 방법에 의해 조전지용 전조(20)의 수납 공간 내에 주입하고, 각 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 각 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)와 단부 및 중간부 봉지부재(21a), (2lb)의 수직편을 열융착시켜 봉지시켰다. 이때, 상기 봉지부재(21a), (2lb)와 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A) 주변 및 각 적층 전극체(10)의 양 집전체와의 융착은, 해당 봉지부재(21a), (2lb)끼리의 융착보다도 강고하게 되도록 하였다. 이어서, 도 15에 나타낸 바와 같이, 5개의 적층 전극 체(10)의 정극집전리드(14) 및 부극집전리드(15)를 정극, 부극이 교대로 접속되도록 해서, 판형상 구리선(23)으로 직렬 접속하고, 양단의 정극집전리드(14) 및 부극집전리드(15)에 각각 판형상의 집전단자(24), (25)를 접속하여, 이들 집전단자(24), (25)를 각각 전후 방향에서 수평으로 조전지용 전조(20)의 바깥쪽으로 향해서 연장시켰다. 이어서, 동 도면에 나타낸 바와 같이, 조전지용 전조(20)의 상단면에 거의 동등한 장방형상의 천정판 부분의 양쪽 장변(L19=102㎜) 및 양쪽 단변(L20=32㎜)으로부터 아래쪽으로 수직으로 뻗는 높이 H11=11㎜의 전후 양측면 및 좌우 양측면에 의해 하부면 부분이 개구된 내강(內腔)(21A)이 형성되고, 상기 전후 양측면의 각각의 한쪽 단부에 가로 폭 L21=14㎜, 높이 H12=9㎜의 장방형상의 절결부(22a), (22b)가 형성된 구성을 가지는 고정부재(21)를 제작하고, 상기 5조의 정극집전리드(14) 및 부극집전리드(15)를 위쪽에서부터 덮고 또한 양쪽 집전단자(24), (25)를 절결부(22a), (22b)에 삽입·통과시키도록 해서 이 고정부재(21)를 끼워서 장착하여 고정하였다. 이때, 고정부재(21)는 절결부(22a), (22b) 이외의 부분이 밀봉되도록, 조전지용 전조(20)의 상단면에 융착하도록 하였다. 최후에, 도 16에 나타낸 바와 같이, 알루미늄 라미네이트 시트로 이루어진 외장체(26)로 상기 조전지용 전조(20)를 덮고, 외장체(26)의 단부 가장자리부를 열융착시켜 봉지하고, 양쪽 집전단자(24), (25)의 선단부만이 외부에 노출하고 있는 이외에는 조전지용 전조(20)의 전체가 외장체(26) 안에 기밀하고도 액밀하게 봉입된 조전지를 제작하였다. 상기 외장체(26)는, 도 17에 나타낸 측면재료(26S)를 좌우 양쪽면에, 도 18에 나타낸 전후면 재료(26F)를 전후 양면에, 도 19에 나타낸 상하면 재료(26T)를 상하 양면에 각각 배치해서 구성되어 있다. 상기 측면재료(26S)는, 조전지용 전조(20)의 두께(T13)와 동등한 폭 L22=32㎜, 조전지용 전조(20)와 고정부재(21)를 일치시킨 높이 L16+H11과 동등한 높이 L23=107+11=118㎜의 본체의 상하에 해당 본체보다도 좌우 방향으로 각각 더욱 폭 E1=5㎜씩 연장되는 폭 W1=5㎜의 띠형상의 제1 되접어 꺾은 부분이 형성된 형상으로 되어 있다. 상기 전후면 재료(26F)는 조전지용 전조(20)의 가로 폭(L15)과 동등한 가로 폭 L24=106㎜, 조전지용 전조(20)와 고정부재(21)를 일치시킨 높이 L16+H11과 동등한 높이 L25=107+11=118㎜의 본체의 상하에 해당 본체보다도 좌우 방향으로 각각 더욱 폭 E2=5㎜씩 연장되는 폭 W2=5㎜의 띠형상의 제1 되접어 꺾은 부분이 형성된 형상으로 되어 있다. 상기 상하면 재료(26T)는 장변 L26=116㎜, 단변 L27=42㎜의 장방형상으로 되어 있다. 상기 측면재료(26S)에 있어서의 본체와 제1 되접어 꺾은 부분과의 경계선(F1)이 골짜기 형상으로 꺾인(또는 산형상으로 꺾인) 동시에, 해당 경계선(F1)의 양단에서부터 제1 되접어 꺾은 부분의 모서리 부분에 각각 비스듬하게 뻗는 사선(F2)이 골짜기 형상으로 꺾여서(또는 산형상으로 꺾여서) 삼각형상의 제2 되접어 꺾은 부분이 형성되고, 한편, 상기 전후면 재료(26F)도 마찬가지로 경계선(F3)이 골짜기 형상으로 꺾인(또는 산형상으로 꺾인) 동시에 사선(F4)이 골짜기 형상으로 꺾여서(또는 산형상으로 꺾여서) 제2 되접어 꺾은 부분이 형성되어, 도 16에 나타낸 바와 같이, 이들 측면재료(26S) 및 전후면 재료(26F)의 제1 되접어 꺾은 부분이 상기 상하면 재료(26T)의 주변부에 포개져서 열융착되는 동시에, 측면재료(26S)의 제2 되접어 꺾은 부분과 전후면 재료(26F)의 제2 되접어 꺾은 부분이 포개져서 열융착된다(도면 중 (261)로 나타낸 부분). 이때, 전후면 재료(26F)의 위쪽의 제1 되접어 꺾은 부분과 위쪽의 상하면 재료(표면재료)(26T)는, 사이에 양쪽 집전단자(24), (25)를 끼워 유지하도록 해서 포개져, 이 제1 되접어 꺾은 부분과 표면재료(26T)가 열융착되는 동시에, 이 제1 되접어 꺾은 부분 및 표면재료(26T)와 양 집전단자(24), (25)가 열융착된다. 또한, 이때, 이 제1 되접어 꺾은 부분 및 표면재료(26T)와 양 집전단자(24), (25)와의 융착보다도, 외장체(26)의 구성부 재료(측면재료(26S), 전후면 재료(26F) 및 상하면 재료(26T)) 간의 융착의 쪽이 강고하게 되도록 하였다. 더욱이, 측면재료(26S)의 본체의 측면 가장자리와 전후면 재료(26F)의 본체의 측면 가장자리가 폭 10㎜의 알루미늄 테이프(27)를 붙임으로써 접합·봉지되어, 도 16에 나타낸 외장체(26)가 구성된다.
[ 실시예 ]
( 실시예 1)
실시예 1의 전지로서는, 상기 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로 설명한 전지(단전지)와 마찬가지로 제작한 것을 이용하였다.
이와 같이 해서 제작한 전지를 이하 전지 A1이라고 칭한다.
[단전지의 충방전 시험]
1.0It(2.5A)의 전류로 종지 전압 4.2V까지 정전류 충전한 후, 1.0It(2.5A)의 전류로 종지 전압 2.5V까지 정전류 방전하였다.
상기 충방전에 있어서, 평균 방전 전압은 3.7V, 방전 용량은 2.5Ah였다.
[단전지의 작용]
상기 전지 A1에서는, 폴리프로필렌 수지제의 단 셀용 전조(13)의 수납 공간 내에, 적층 전극체(10) 및 전해액을 포함하는 발전 요소가 배치되어, 해당 발전 요소의 정극(1) 및 부극(2)에 각각 접속된 집전체인 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)가 간격을 두고 상기 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)보다 바깥쪽으로 연장되고, 상기 발전 요소가 배치된 단 셀용 전조(13)의 전체가 금속층을 포함하는 복수층으로 이루어진 알루미늄 라미네이트 시트제의 외장체(18a), (18b)의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되어, 상기 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재(16a), (16b)가 배치되어 융착됨으로써 상기 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)가 봉지되고, 상기 봉지부재(16a), (16b)와 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A) 주변 및 양 집전체(11)/(14), (12)/(15)와의 융착이 해당 봉지부재(16a), (16b)끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있으며, 적어도 상기 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)에 대응하는 위치, 즉 전체 주변에서 상기 외장체(18a), (18b)가 봉지되어 있는 구성으로 되어 있다.
상기 전지 A1의 구성에 있어서는, 알루미늄 라미네이트로 이루어진 외장체(18a), (18b)의 내부에 단 셀용 전조(13)가 기밀하고도 액밀하게 봉입되어 있는 것에 의해, 필요한 강성이 확보된데다가, 단 셀용 전조(13)의 경량성이 거의 손상되는 일 없이 밀봉성이 충분하게 되어 있다. 이에 더해서, 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)를 덮는 동시에 단 셀용 전조(13)의 수납 공간 내에 배치된 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재(16a), (16b)가 배치 되어 융착됨으로써 상기 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)가 봉지되어 있으므로, 전지 A1의 내부압력이 일정한 수준까지 상승하면, 상기 봉지부재(16a), (16b)끼리가 융착된 봉지부분이 개열되어 가스가 외부에 방출된다. 봉지부재(16a), (16b)는 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A) 주변이나 집전체와도 융착되어서 이들 부위를 봉지하는 구성으로 되어 있지만, 이들 부위에 있어서의 융착의 쪽이 상기 봉지부재(16a), (16b)끼리의 융착보다도 강고하기 때문에, 전지 A1의 내부압력이 상승해가면, 상기 봉지부재(16a), (16b)가 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A) 주변이나 집전체와 융착된 부분이 개열되지 않고 봉지된 상태에서, 해당 봉지부재(16a), (16b)끼리의 봉지부분만이 개열되어 가스가 방출되는 것으로 된다. 이것에 의해, 이 봉지부재(16a), (16b)끼리의 봉지부분이 안전 밸브로서의 기능을 발휘하고, 또한 전지 A1 내부의 가스를 외부로 안내할 수 있는 배출 경로로 되고 있다. 또한, 상기 봉지부재(16a), (16b)끼리가 융착된 봉지부분이 개열되어 가스가 외부로 방출되면, 이것에 이어서, 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)에 대응하는 위치에 있어서의 외장체(18a), (18b)의 봉지가 파단되어 가스가 외부로 방출된다. 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)에 대응하는 위치(구체적으로는 집전체(14), (15) 사이의 위치)에 있어서의 외장체(18a), (18b)끼리의 융착보다도, 외장체(18a), (18b)와 집전체(14), (15)와의 융착의 쪽이 강고하기 때문에, 전지 A1의 내부압력이 상승해가면, 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)에 대응하는 위치에 있어서의 외장체(18a), (18b)끼리의 봉지부분만이 개열되어 가스가 방출되는 것으로 된다. 즉, 상기 봉지부재(16a), (16b)끼리의 봉지의 경우와 마찬가지로, 외장체(18a), (18b)의 봉지가 파단한다고 하는 간결한 기구에 의해, 안전 밸브와 동등한 가스 배출 기구가 구성되고 있다.
또, 상기 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서, 강성을 지니는 고정부재(17a), (17b)가 배치되어 고정되어 있는 것에 의해, 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)가 형성된 상단면보다 상위의 부위, 특히 봉지부재(16a), (16b)에 의한 봉지부분에 있어서 필요한 강도가 확보되어서 외부로부터의 충격에 견디어낼 수 있는 구조로 되고 있다.
또한, 상기 고정부재(17a), (17b)가 폴리프로필렌 수지로 이루어진 것이기 때문에, 단 셀용 전조(13)와 동등한 강성을 지니며, 해당 단 셀용 전조(13)보다 상위의 부위에 있어서의 강도를 보충하도록 기능하면서, 단 셀용 전조(13)와 마찬가지로 경량으로 구성되고, 또한 저렴한 부재로 되고 있다.
또, 상기 봉지부재(16a), (16b)가 외장체(18a), (18b)와 별체이며, 알루미늄 라미네이트 시트를 띠형상으로 조제해서 이루어진 것이므로, 단 셀용 전조(13)의 개구부(13A)에 있어서의 봉지가 필요한 부분의 형상에 대응한 봉지부재(16a), (16b)로 되고 있고, 따라서 해당 부분을 보다 확실하고도 용이하게 봉지할 수 있어서 신뢰성 및 작업성도 그만큼 양호하게 되고 있다.
( 실시예 2)
실시예 2의 조전지로서는, 상기 발명을 실시하기 위한 최선의 형태로 설명한 조전지와 마찬가지로 제작한 것을 이용하였다.
이와 같이 해서 제작한 조전지를 이하 조전지 B1이라 칭한다.
[조전지의 충방전 시험]
1.0It(2.5A)의 전류로 종지 전압 21V까지 정전류 충전한 후, 1.0It(2.5A)의 전류로 종지 전압 12.5V까지 정전류 방전하였다.
상기 충방전에 있어서, 평균 방전 전압은 18.5V, 방전 용량은 2.5Ah이었다.
[조전지의 작용]
상기 조전지 B1에서는, 폴리프로필렌 수지제의 조전지용 전조(20)에 형성된 5개의 수납 공간 내에, 적층 전극체(10) 및 전해액을 포함하는 발전 요소가 1개씩 배치되어, 각 발전 요소의 정극(1) 및 부극(2)에 각각 접속된 집전체인 정극집전탭(11)/정극집전리드(14) 및 부극집전탭(12)/부극집전리드(15)가 상기 조전지용 전조(20)에 형성된 5열의 개구부(20A)의 각각보다 바깥쪽으로 간격을 두고 연장되어, 상기 발전 요소가 배치된 조전지용 전조(20)의 전체가 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 알루미늄 라미네이트 시트제의 외장체(26)의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되어, 상기 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)를 덮는 동시에 각 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재(21a), (2lb)가 배치되어 융착됨으로써 상기 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)가 봉지되고, 상기 봉지부재(21a), (2lb)와 전지용 전조(20)의 각 개구부(20A) 주변 및 각 적층 전극체(10)의 양 집전체(11)/(14), (12)/(15)와의 융착이 해당 봉지부재(21a), (2lb)끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있으며, 상기 발전 요소의 집전체가 직렬 또는 병렬로 접속되어서 정극 및 부극집전단자(24), (25)에 접속되어, 해당 정극 및 부극집전단자(24), (25)가 상기 외장체(26)의 외부로 연장되고, 적어도 상기 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분에서 상기 외장 체(26)의 전후면 재료(26F)의 제1 되접어 꺾은 부분과 표면재료(26T)의 주변부가 봉지되어 있는 구성으로 되어 있다.
상기 조전지 B1에 있어서는, 상기 단전지 A1의 경우와 마찬가지로, 알루미늄 라미네이트로 이루어진 외장체(26) 안에 조전지용 전조(20)가 기밀하고도 액밀하게 봉입되어 있는 것에 의해, 필요한 강성이 확보된데다가, 조전지용 전조(20)의 경량성이 거의 손상되는 일 없이 밀봉성이 충분하게 되어 있다. 이에 더해서, 상기 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)를 덮는 동시에 조전지용 전조(20)의 수납 공간 내에 배치된 각 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재(21a), (2lb)가 배치되어 융착됨으로써 상기 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)가 봉지되고 있으므로, 봉지부재(21a), (2lb)끼리의 봉지부분이 안전 밸브로서의 기능을 발휘하고, 또한 조전지 B1을 구성하는 셀의 내부의 가스를 외부로 안내할 수 있는 배출 경로로 되어 있다. 즉, 별도의 안전 밸브를 설치하는 일 없이, 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)에 있어서의 봉지부분을 이용해서 내부압력상승시의 가스 배출 기구가 구성되고 있고, 따라서 그만큼 조전지 B1의 부품점수가 저감되며, 이것에 의해 조전지 B1이 경량화되어서 가격도 감축되고 있다.
또, 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분에서 외장체(26)가 봉지되어 있는 것에 의해, 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분을 이용해서 가스 배출 경로의 일부가 형성되어 있어서, 이 부분에서 외장체(26)의 봉지를 파단시켜서 가스를 외부로 방출하는 구성으로 되어 있고, 따라서 이 부분에 있어서, 간략적이고도 효율적인 구성에 의해 가스를 외부로 원활하게 방출할 수 있는 가스 배출 경로가 형성되고 있다.
즉, 상기 조전지 B1에서는, 해당 조전지 B1을 구성하는 5개의 셀의 어느 것인가에서 전지 내압이 상승했을 경우, 우선 해당 셀의 봉지부재(21a)/(2lb)끼리의 봉지가 파단되어 조전지용 전조(20)의 개구부(20A)로부터 해당 셀 내의 가스가 외부로 방출되고, 이어서 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분에 있어서의 외장체(26)의 봉지(즉, 전후면 재료(26F)의 위쪽의 제1 되접어 꺾은 부분 및 표면재료(26T)와 양쪽 집전단자(24), (25)와의 융착에 의한 봉지)가 파단되어 가스가 외부로 방출된다. 이때, 개구부(20A)로부터 방출된 가스는 고정부재(21)의 절결부(22a), (22b)를 통해서, 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 방향을 따라서 바깥쪽으로 방출되도록 안내된다. 즉, 개구부(20A)로부터 고정부재(21)의 절결부(22a), (22b)를 거쳐서 외장체(26)의 외부에 이르는 가스 배출 경로가 형성되어 있고, 이것에 의해 가스가 원활하게 안내되어 방출되도록 되어 있다. 이때, 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분을 가스 배출 경로로서 기능시킴으로써, 예를 들어, 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분 및 가스 배출 경로를 각각 별도의 부위에 형성했을 경우보다도 구성이 간략화되고, 또 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분을 이용해서 효율적으로 가스를 배출시킬 수 있는 구조로 되어 있다. 또한, 이때, 봉지부재(21a)/(2lb)끼리의 봉지 및 외장체(26)의 봉지는, 상기 단전지 A1의 경우와 마찬가지로, 간결한 구성에 의해 안전 밸브와 동등한 기능을 효과적으로 발휘할 수 있는 가스 배출 기구를 구성하고 있다. 또한, 조전지 B1의 경우, 전지내압의 상승에 의해 우선 1개의 셀의 봉지부재(21a)/(2lb)끼리 의 봉지가 파단되고, 이어서 외장체(26)의 봉지가 파단되도록 해서, 가스가 외부에 방출되므로, 이상이 생긴 셀의 영향이 다른 셀에는 미치지 못한다.
또, 조전지용 전조(20)에 5개의 수납 공간이 형성되어, 정극(1), 부극(2) 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 상기 각 수납 공간 내에 1개씩 배치되는 구성으로 되어 있으므로, 금속 또는 수지로 이루어진 하우징체나 조전지 부재를 별도로 준비해서 이것을 이용한다고 하는 일없이 조전지 B1이 구성되어 있어, 그만큼 조전지 B1의 부품점수가 더욱 저감되며, 이것에 의해 조전지 B1이 더욱 경량화되어서 가격도 더욱 감축되고 있다.
또한, 상기 조전지용 전조(20)의 개구부(20A)를 덮도록 해서, 강성을 지니는 고정부재(21)가 배치되어 고정되어 있는 것에 의해, 상기 단전지 A1의 경우와 마찬가지로, 전지용 전조(20)의 개구부(20A)에 있어서 각 발전 요소의 집전체가 연장되어 있는 부분에서 필요한 강도가 확보되어서 외부로부터의 충격에 견디어낼 수 있는 구조로 되어 있다.
또, 상기 고정부재(21)가 직렬로 접속된 집전체(14), (15)의 전체를 덮을 수 있는 형상을 가지는 동시에, 정극 및 부극집전단자(24), (25)를 삽입·통과시킬 수 있는 절결부(22a), (22b)를 가짐으로써, 보다 용이하고도 확실하게 고정부재(21)를 배치할 수 있도록 되어 있다. 즉, 1개의 고정부재(21)로 집전체(14), (15)의 전체를 덮을 수 있으므로, 예를 들면 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)에 고정부재를 1개씩 대응해서 배치할 경우에 비해서, 고정부재(21)를 보다 용이하게 구성할 수 있는 동시에, 그 배치 및 고정의 작업도 용이하고도 확실하게 행할 수 있도록 되어 있다.
또한, 상기 고정부재(21)가 절결부(22a), (22b) 이외의 부분이 밀봉되도록 해서 배치·고정되어 있는 것에 의해, 가스를 보다 원활하고도 확실하게 이 절결부(22a), (22b), 즉, 정극 및 부극집전단자(24), (25)의 연장 부분으로 안내할 수 있도록 되어 있다.
또, 상기 고정부재(21)가 폴리프로필렌 수지로 이루어짐으로써, 필요한 강성을 확보해서 조전지용 전조(20)보다 상위의 부위에 있어서의 강도를 보충하도록 기능하면서 경량으로 구성되고, 또한 저렴한 부재로 되어 있다.
또한, 상기 봉지부재(21a), (2lb)가 알루미늄 라미네이트 시트를 띠형상으로 조제해서 이루어진 것이므로, 상기 단전지 A1의 경우와 마찬가지로, 조전지용 전조(20)의 각 개구부(20A)에 있어서의 봉지가 필요한 부분의 형상에 대응한 봉지부재로 되어 있고, 따라서 해당 부분을 보다 확실하고도 용이하게 봉지할 수 있어서 신뢰성 및 작업성도 그만큼 양호하게 되어 있다.
[기타 사항]
[1] 외장체로서는, 상기 알루미늄 라미네이트 시트와 같이 금속층을 포함하는 복수층으로 이루어진 것 이외에도, 예를 들어 알루미늄 박, 구리 박 등과 같이 단일 금속층으로 이루어진 것도 사용할 수 있다. 이 경우, 외장체와 집전체 사이는 이들을 열융착시키기 위한 접착제에 의해 절연된다. 또한, 외장체끼리의 융착은 집전체 사이의 부위보다도 다른 부위의 쪽이 보다 강고하게 되도록 제어하면 되며, 이것에 의해 집전체 사이에 있어서의 외장체끼리의 봉지부분을 안전 밸브로서 기능시킬 수 있다.
[2] 단전지의 경우, 상기와 같은 봉지부재를 이용하는 이외에도, 예를 들어 외장체의 일부가 봉지부재를 겸하는 구성, 즉, 봉지부재가 외장체의 일부인 구성으로 해도 된다. 외장체는, 예를 들어 충분한 유연성을 가지는 라미네이트나 금속박으로 이루어질 경우, 이것을 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 배치하고, 전조의 개구부 주변 및 집전체와 융착시켜 봉지하는 동시에, 양 집전체 사이에서 외장체끼리를 융착시켜 봉지함으로써, 이 외장체 자체를 봉지부재와 동등하게 기능시킬 수 있다. 이것에 의해, 부품점수가 더욱 생략되어서 전지구성이 그만큼 간략화되어, 가격도 보다 저감된다.
[3] 조전지용의 전조로서는, 상기한 바와 같이 복수의 수납 공간이 형성된 일체인 것 이외에도, 예를 들어, 1개 또는 복수의 수납 공간이 형성된 전조를 복수 연결해서 구성된 것이어도 된다. 이 경우, 예를 들어, 복수의 전조를 용착이나 접착제에 의한 접합 등의 방법에 의해 직접적으로 연결하도록 하면, 별도로 연결부 재료를 필요로 하는 일 없고, 따라서 부품점수의 점에서 바람직하다.
[4] 정극활물질로서는, 상기 코발트 산 리튬으로 한정되는 것은 아니고, 코발트-니켈-망간의 리튬 복합 산화물, 알루미늄-니켈-망간의 리튬 복합 산화물, 알루미늄-니켈-코발트의 리튬 복합 산화물 등의 코발트, 니켈 혹은 망간을 함유하는 리튬 복합 산화물이나, 스피넬형 망간 산 리튬 등이어도 무방하다.
[5] 부극활물질로서는, 천연 흑연, 인조 흑연 등의 흑연 이외에도, 그래파이트, 코크스, 산화 주석, 금속 리튬, 규소 및 그들의 혼합물 등, 리튬 이온을 삽입 이탈시킬 수 있을 수 있는 것이면 무방하다.
[6] 전해액으로서도 특히 본 실시예에서 나타낸 것으로 한정되는 것은 아니고, 리튬염으로서는 예를 들면 LiBF4, LiPF6, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiPF6 -x(CnF2n+1)x[단, 1 <x<6, n=1 또는 2] 등을 들 수 있고, 이들의 1종 혹은 2종 이상을 혼합해서 사용할 수 있다. 지지염의 농도는 특별히 한정되지 않지만, 전해액 1리터당 0.8 내지 1.8몰이 바람직하다. 또한, 용매종으로서는 상기 EC나 MEC 이외에도, 프로필렌카보네이트(PC), γ-뷰티로락톤(GBL), 에틸메틸카보네이트(EMC), 다이메틸카보네이트(DMC), 다이에틸카보네이트(DEC) 등의 카보네이트계 용매가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 고리형상 카보네이트와 사슬형상 카보네이트의 조합이 바람직하다.
본 발명은 예를 들어 컴퓨터의 정전시에 있어서의 저속의 백업 용도의 전원 등에 적합하게 적용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 전지에 이용하는 정극의 정면도;
도 2는 본 발명의 전지에 이용하는 부극의 정면도;
도 3은 본 발명의 전지에 이용하는 세퍼레이터의 사시도;
도 4는 도 1의 정극을 도 3의 세퍼레이터 사이에 끼워서 자루 형상으로 형성해서 이루어진 자루 형상 세퍼레이터 속에 삽입된 정극의 정면도;
도 5는 본 발명의 전지에 이용하는 적층 전극체의 분해 사시도;
도 6은 본 발명의 전지에 이용하는 적층 전극체의 측면도;
도 7은 본 발명의 전지에 이용하는 단 셀용 전조의 사시도;
도 8은 본 발명의 전지를 구성하는 단 셀용 전조, 적층 전극체 및 봉지부재를 분리한 상태의 사시도;
도 9는 본 발명의 전지에서 외장체를 제외한 상태를 나타낸 사시도;
도 10은 본 발명의 전지에 이용하는 외장체의 사시도;
도 11은 본 발명의 전지의 사시도;
도 12는 본 발명의 조전지를 구성하는 조전지용 전조 및 봉지부재를 분리한 상태의 사시도;
도 13은 도 12의 조전지용 전조의 평면도;
도 14는 도 12의 조전지용 전조의 정면도;
도 15는 본 발명의 조전지를 구성하는 조전지용 전조 및 고정부재를 분리한 상태의 사시도;
도 16은 본 발명의 조전지의 사시도;
도 17은 본 발명의 조전지에 이용하는 외장체를 구성하는 측면재료의 정면도;
도 18은 본 발명의 조전지에 이용하는 외장체를 구성하는 전후면 재료의 정면도;
도 19는 본 발명의 조전지에 이용하는 외장체를 구성하는 상하면 재료의 정면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 적층 전극체 13: 수지 전조
13A: 개구부 14, 15: 집전리드(집전체)
16a, 16b: 봉지부재

Claims (12)

  1. 수지제의 전조의 수납 공간 내에, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 배치되고, 상기 발전 요소의 정극 및 부극에 각각 접속된 집전체가 간격을 두고 상기 전조의 개구부보다 바깥쪽으로 연장되고,
    상기 발전 요소가 배치된 전조의 전체는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되며,
    상기 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 개구부가 봉지되고,
    상기 봉지부재와 전조의 개구부 주변 및 양 집전체와의 융착이 해당 봉지부재끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있으며,
    적어도 상기 전조의 개구부에 대응하는 위치에서 상기 외장체가 봉지되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 봉지부재가 외장체의 일부인 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 전조의 개구부를 덮는 동시에 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서, 강성을 지니는 고정부재가 배치되어 고정되어 있는 전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 고정부재는 수지로 이루어진 것인 전지.
  5. 제1항, 제 3항 및 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 봉지부재는 외장체와 별체이며, 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 막재료를 띠형상으로 조제해서 이루어진 것인 전지.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전지는 리튬 이온 전지인 전지.
  7. 수지제의 전조에 형성된 복수의 수납 공간 내에, 정극, 부극 및 전해질을 포함하는 발전 요소가 1개씩 배치되고,
    상기 각 발전 요소의 정극 및 부극에 각각 접속된 집전체는 상기 전조에 형성된 복수의 개구부의 각각보다 바깥쪽으로 간격을 두고 연장되며,
    상기 발전 요소가 배치된 전조의 전체는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 외장체의 내부에 기밀하고도 액밀하게 봉입되고,
    상기 전조의 각 개구부를 덮는 동시에 각 발전 요소의 양 집전체를 양쪽에서 사이에 끼워 유지하도록 해서 봉지부재가 배치되어 융착됨으로써 상기 전조의 각 개구부가 봉지되며,
    상기 봉지부재와 전조의 각 개구부 주변 및 각 발전 요소의 양 집전체와의 융착이 해당 봉지부재끼리의 융착보다도 강고하게 되어 있고,
    상기 발전 요소의 집전체가 직렬 또는 병렬로 접속되어서 정극집전단자 및 부극집전단자에 접속되어, 해당 정극집전단자 및 부극집전단자가 상기 외장체의 외부로 연장되며,
    적어도 상기 정극집전단자 및 부극집전단자의 연장 부분에서 상기 외장체가 봉지되어 있는 것을 특징으로 하는 조전지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 전조의 개구부를 덮도록 해서, 강성을 지니는 고정부재가 배치되어 고정되어 있는 것인 조전지.
  9. 제8항에 있어서, 상기 고정부재는 상기 직렬 또는 병렬로 접속된 집전체의 전체를 덮을 수 있는 형상을 가지는 동시에, 상기 정극집전단자 및 부극집전단자를 삽입·통과시킬 수 있는 절결부를 가지는 것인 조전지.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 고정부재가 수지로 이루어진 것인 조전지.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 봉지부재는 금속층을 포함하는 단층 또는 복수층으로 이루어진 막재료를 띠형상으로 조제해서 이루어진 것인 조전지.
  12. 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 리튬 이온 전지를 소재 전지로 하는 것인 조전지.
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