KR20100087279A - 밀폐형 전지 - Google Patents

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KR20100087279A
KR20100087279A KR1020107007038A KR20107007038A KR20100087279A KR 20100087279 A KR20100087279 A KR 20100087279A KR 1020107007038 A KR1020107007038 A KR 1020107007038A KR 20107007038 A KR20107007038 A KR 20107007038A KR 20100087279 A KR20100087279 A KR 20100087279A
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Abstract

본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지는, 개구부를 갖는 케이스(10)와, 상기 케이스 개구부를 막는 덮개(60)를 구비한다. 상기 덮개의 상기 케이스와의 대향면에는 케이스의 내측으로 들어가 상기 케이스 개구부에 끼워 맞추는 내측 볼록부가 형성되고, 상기 개구부를 포위하는 케이스 주위벽부(14)와 덮개는 용접에 의해 접합되어 있다. 그리고, 상기 케이스 주위벽부와 덮개가 근접하는 영역이며 적어도 상기 케이스 개구부 주연을 구성하는 상기 주위벽부의 내측 에지(16)를 포함하는 영역에 있어서 상기 주위벽부와 덮개의 직접 접촉을 막는 배리어층(70)이 형성되어 있고, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부는 상기 주위벽부의 외측 에지(18)에 도달하지 않고 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면(15)의 도중에 형성되어 있다.

Description

밀폐형 전지{SEALED BATTERY}
본 발명은, 밀폐형 전지 및 상기 전지를 구축하기 위하여 사용되는 전지 케이스 및 덮개에 관한 것이다. 상세하게는, 상기 케이스 및 덮개의 밀봉 구조에 관한 것이다.
최근, 리튬 이온 전지나 니켈 수소 전지 등의 2차 전지는, 전기를 구동원으로 하는 차량 탑재용 전원, 혹은 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 단말기 외 전기 제품 등에 탑재되는 전원으로서 중요성이 높아지고 있다. 특히, 경량이면서 고에너지 밀도를 얻을 수 있는 리튬 이온 전지는, 차량 탑재용 고출력 전원으로서 바람직하게 사용될 수 있는 것으로서 기대되고 있다.
이러한 전지의 일 형태로서, 소정의 전극체 유닛 및 전해질이 케이스의 내부에 수용된 밀폐형식의 전지를 들 수 있다. 전형적으로는, 이러한 밀폐형식의 전지는, 정극과 부극으로 이루어지는 전극체 유닛이 금속제 케이스에 수용된 후, 상기 케이스의 개구부(즉, 전극체 유닛을 수용하기 위한 수용구)에 덮개가 장착되어, 밀봉됨으로써 구축된다.
이러한 종류의 전지에 사용되는 밀봉 수단으로는 다양한 방법이 있다. 전형적으로는, YAG 레이저나 CO2 레이저 등의 열원을 이용하는 레이저 용접을 사용하는 것이 많다. 특히, 레이저 용접은 선택적이면서 국소적으로 열을 부여할 수 있기 때문에 적합한 수단이다. 그러나, 드물게 상기 케이스 내부의 간극에 스퍼터가 비산되어 내부 단락 등의 원인이 될 우려가 있다.
또한, 상기 덮개의 상기 케이스와의 대향면(케이스 개구부에 장착되었을 때에 케이스의 내측에 배치되는 면을 말함. 이하 동일)은, 용접 불량의 방지 및 덮개의 위치 어긋남 방지라는 관점에서, 케이스 개구부의 내측으로 들어간 부분(이하, 내측 볼록부라고 함)을 갖는데, 이러한 덮개의 내측 볼록부는, 상기 덮개를 케이스 개구부에 장착하였을 때에 상기 케이스의 주위벽부와 밀접하는 형상, 즉, 덮개의 내측 볼록부와 케이스 개구부의 주연과의 사이에 간극(클리어런스)이 존재하지 않는 형상으로 형성하는 경우가 있다. 그러나, 이와 같은 클리어런스가 없는 상태에서 덮개를 케이스 개구부에 장착할 때에 덮개와 케이스 개구부의 상대 위치가 바르지 않아 위치 어긋남이 발생하면, 케이스 주위벽부의 개구 단부의 내측에지(즉, 개구부 주연)와 덮개의 내측 볼록부가 강하게 마찰되어, 「마모(절삭)」가 발생할 우려가 있다. 마모(절삭)의 발생은, 케이스 내에 당해 마모(절삭)에서 유래된 금속분(즉, 절삭분)을 혼입시켜, 내부 단락 등의 원인이 되기 때문에 바람직하지 않다.
이러한 종류의 관련 기술로서, 특허 문헌 1 내지 4를 들 수 있다. 특허 문헌 1에 기재된 기술에서는, 전지의 외장 켄(케이스)의 외측벽 전역에 보호막으로 코팅함으로써, 덮개 장착시에 일어날 수 있는 절삭의 발생을 억제하고 있다. 또한, 특허 문헌 2 내지 4에 기재된 기술에서는, 스퍼터의 비산에 의한 내부 단락을 억제할 수 있는 케이스와 덮개의 끼움 부분의 형상에 대하여 개시되어 있다.
그러나, 특허 문헌 1에 의하면, 덮개를 케이스 개구부에 장착할 때에 발생하기 쉬운 절삭분은 억제되지만, 용접 시의 레이저 광의 조사면도 보호막으로 피복되어 있기 때문에, 케이스와 덮개를 구성하는 금속이 충분히 용융되지 않아 용접 불량의 우려가 있다. 또한, 특허 문헌 2 내지 4에서는, 스퍼터의 비산은 억제할 수 있지만, 절삭분의 발생을 억제하는 것은 곤란하다.
일본 특허 출원 공개 제2005-71710호 국제 공개 제WO99/25036호 일본 특허 출원 공개 제2002-279944호 일본 특허 출원 공개 평11-162419호
따라서, 본 발명은, 상기 종래의 과제를 해결하고자 창출된 것으로, 덮개 장착시의 절삭의 발생 및 용접 스퍼터의 케이스 내부로의 비산이 억제된 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 그것을 실현할 수 있는 밀폐형 전지용의 케이스와 덮개의 조합 및 밀폐형 전지의 제조 방법의 제공을 다른 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하고자 본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지는, 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스 개구부를 막는 덮개를 구비하는 전지이며, 상기 덮개의 상기 케이스와의 대향면에는, 상기 케이스의 내측으로 들어간 상기 케이스 개구부에 끼워 맞추는 내측 볼록부가 형성되어 있고, 상기 케이스 개구부를 포위하는 상기 케이스의 주위벽부와 상기 덮개는 용접에 의해 접합되어 있다. 그리고, 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며 적어도 상기 케이스 개구부 주연을 구성하는 상기 주위벽부의 내측 에지를 포함하는 영역에 있어서, 상기 주위벽부와 덮개의 직접 접촉을 막는 배리어층이 설치되어 있고, 또한, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부는 상기 주위벽부의 외측 에지에 도달하지 않고 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면 도중에 형성되어 있다.
또한, 본 명세서에 있어서 「전지」란, 소정의 전기 에너지를 취출할 수 있는 축전 장치를 말하며, 특정한 축전 기구(전극체나 전해질의 구성)에 한정되지 않는다. 리튬 이온 전지, 니켈 수소 전지 외 2차 전지 혹은 전기 이중층 캐패시터 등의 캐패시터(즉, 물리 전지)는, 여기서 말하는 전지에 포함되는 전형예이다.
또한, 본 명세서에 있어서 「케이스」란, 여기서 개시되는 전지를 구성하는 일 부재로서, 전극체 유닛 및 전해질을 수용하고, 개구부(즉, 전극체 유닛 수용 구)를 갖는 전지용 하우징을 말한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「마모」 또는 「절삭」이란, 케이스와 덮개의 접촉면(서로 스치는 마찰면)에 있어서 불규칙한 미시적인 혹은 거시적인 덩어리가 발생하는 것을 말하며, 「절삭분」이란, 당해 절삭(마모)에 의해 발생한 덩어리가 케이스 혹은 덮개로부터 유리된 금속분을 말한다.
본 발명에 관한 전지는, 케이스(전형적으로는 금속제)의 개구부에 덮개(전형적으로는 금속제)가 장착되고, 용접에 의해 상기 개구부를 포위하는 케이스 주위벽부와 덮개체가 접합(밀봉)되어 있는 밀폐형 전지이다. 상기 구성을 갖는 본 발명의 전지에서는, 덮개의 장착시에 절삭이 발생하기 쉬운 부위인 케이스 개구부 주연을 구성하는 케이스 주위벽부의 개구 단부면에 있어서의 내측 에지를 포함하는 영역에 배리어층을 구비한다. 그로 인해, 덮개 장착시에 일어날 수 있는 절삭의 발생이 억제되는 동시에, 용접에 의한 스퍼터가 배리어층에서 저지되기 때문에, 케이스의 내부에까지 비산될 우려가 없다. 또한, 상기 배리어층의 단부(주연) 중, 케이스 외측에 위치하는 배리어층의 단부는, 케이스 주위벽부의 개구 단부면에 있어서의 외측 에지와 내측 에지의 사이의 도중까지밖에는 형성되지 않아, 케이스 주위벽부의 개구 단부면 전체에 걸쳐있지 않다(즉, 외측 에지에 도달하지 않음). 즉, 용접에 수반되는 레이저 조사면을 구성하는 부분(구체적으로는, 케이스 주위벽부와 덮개가 근접하는 영역으로 적어도 상기 케이스 주위벽부의 외측 에지를 포함하는 케이스 외측의 용접 영역)의 케이스 주위벽부 및 덮개에는 배리어층이 형성되어 있지 않기 때문에, 배리어층에 의해 저해되는 일 없이 조사면의 케이스 및 덮개를 구성하는 금속을 확실하게 용융할 수 있다. 그 결과, 양호한 시일성(전해액의 누설이나 케이스 내로의 수분 침입을 방지하는 성능)을 갖는 신뢰성이 높은 밀폐형 전지의 제공이 실현된다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 전지의 바람직한 일 형태에서는, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부(주연)와 상기 주위벽부의 내측 에지의 사이의 거리 L은, 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 거리로 규정되는 상기 주위벽부의 개구 단부면의 두께를 t라고 했을 때, L≤0.5t를 만족하도록 결정되어 있다.
상기 배리어층의 거리 L과 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 두께 t의 관계가 L≤0.5t인, 바꾸어 말하면 케이스 주위벽부의 내측 에지로부터 주위벽부의 개구 단부면의 두께의 2분의 1을 넘어 배리어층을 케이스 주위벽부의 외측 에지 방향으로 연신하지 않는 것을 특징으로 하는 본 구성의 전지에서는, 배리어층에 간섭되지 않고 케이스 주위벽부와 덮개가 직접 대향하는 용접 영역을 충분히 확보할 수 있다. 이로 인해, 양호한 시일성을 갖는 신뢰성이 높은 밀폐형 전지의 제공이 실현된다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 전지의 바람직한 다른 일 형태에서는, 상기 배리어층에 있어서의 상기 케이스 외측의 단부(주연)와 상기 주위벽부의 내측 에지의 사이에 형성된 부분의 평균 두께 M은, 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 거리로 규정되는 상기 주위벽부의 개구 단부면의 두께를 t라고 했을 때, M≤0.3t를 만족하도록 결정되어 있다.
상기 배리어층에 있어서의 케이스 주위벽부의 개구 단부면에 형성된 부분의 평균 두께 M이 상기 M≤0.3t를 만족하는 값으로 설정됨으로써, 덮개의 케이스 개구부에 대한 장착시에 있어서의 절삭의 발생을 방지하는 동시에, 덮개와 케이스 주위벽부의 간격을 소정의 범위 내(전형적으로는 상기 평균 두께 M과 거의 동일한, 즉 0.3t 이하)로 억제할 수 있다. 이로 인해, 배리어층의 개재에 관계없이 케이스 주위벽부와 덮개를 용접하는데 있어서 충분히 접근시킬 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 의하면, 용접 강도 및 높은 밀폐성을 보증한 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 제공할 수 있다.
바람직하게 제공되는 본 발명에 관한 전지의 일 형태에서는, 상기 t는 0.3mm 내지 2mm의 범위에 있다. 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 외측 에지와 내측 에지의 사이의 거리, 즉 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 두께 t가 이와 같은 수치 범위로 설정된 경우라도, 본 발명의 적용에 의해, 마모(절삭)의 발생을 방지하고 또한 용접시에 발생한 스퍼터가 케이스 내부로 비산되는 것을 미연에 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 비교적 얇은 케이스를 구비한 경량이면서 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 전지의 바람직한 다른 일 형태에서는, 상기 배리어층은 합성 수지 또는 고무제이다.
상기 배리어층이 합성 수지 또는 고무에 의해 형성되어 있으면, 덮개와 케이스 주위벽부가 접촉하여도 절삭이 발생하기 어렵고, 또한, 덮개 또는 케이스 주위벽부에서 유래되는 절삭분(즉, 금속분)이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 특히, 내 전해액 부식성이 높은 합성 수지 또는 고무에 의해 형성된 배리어층은 전해액의 누설이나 케이스 내로의 수분 침입을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 목적을 실현하는 밀폐형 전지용의 케이스 및 덮개를 제공한다. 또한, 그들의 조합을 제공한다. 즉, 본 발명에 의해 제공되는 조합을 구성하는 덮개와 전지 케이스는, 여기서 개시되는 밀폐형 전지를 구성하는 덮개와 전지 케이스이며, 당해 덮개의 이면측에는, 상기 케이스의 내측으로 들어간 상기 케이스 개구부에 끼워 맞추기 위한 내측 볼록부가 형성되어 있고, 상기 덮개를 상기 케이스 개구부에 끼워 맞춘 상태일 때에, 상기 케이스 개구부를 포위하는 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며, 적어도 상기 케이스 개구부 주연을 구성하는 상기 주위벽부의 내측 에지를 포함하는 영역에 있어서, 상기 주위벽부와 덮개의 직접 접촉을 막는 배리어층이 상기 주위벽부 및 상기 덮개 중 적어도 어느 한쪽에 형성되어 있는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 배리어층은, 상기 덮개를 상기 케이스 개구부에 끼워 맞춘 상태일 때에, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부가 상기 주위벽부의 외측 에지에 도달하지 않고 상기 외측 에지와 상기 내측에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 도중에 형성되도록 설치되어 있다.
여기서 개시되는 밀폐형 전지용 케이스와 덮개는, 덮개의 장착시에 절삭이 발생하기 쉬운 접촉 부위가 되는 케이스 개구부 주연에 상당하는 케이스 주위벽부 및 덮개 중 어느 한쪽에 배리어층이 형성되어 있기 때문에, 덮개의 케이스 개구부에 대한 장착시에 있어서 절삭의 발생이 억제되는 동시에, 덮개와 케이스의 용접시에 발생한 스퍼터가 케이스 내부로 비산되는 것을 배리어층에 의해 저지할 수 있다. 또한, 상기 배리어층은, 덮개가 케이스에 장착된 상태에 있어서, 외측 에지와 내측 에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 도중까지밖에 형성되어 있지 않기 때문에, 용접에 의한 케이스와 덮개의 접합은 배리어층에 의해 저해되는 일 없이 확실하게 용융될 수 있다. 따라서, 본 발명의 덮개와 전지 케이스의 사용에 의해, 양호한 밀봉 구조를 갖는 신뢰성이 높은 밀폐형 전지가 제공된다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 바람직한 일 형태의 밀폐형 전지용의 케이스와 덮개에서는, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부와 상기 주위벽부의 내측 에지의 사이의 거리 L은, 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 거리로 규정되는 상기 주위벽부의 개구 단부면의 두께를 t라고 했을 때, L≤0.5t를 만족하도록 결정되어 있다.
이러한 덮개와 케이스를 사용함으로써, 배리어층에 간섭되지 않고 케이스 주위벽부와 덮개가 직접 대향하는 용접 영역을 충분히 확보할 수 있다. 이로 인해, 양호한 시일성을 갖는 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 구축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 바람직한 다른 일 형태의 밀폐형 전지용의 케이스와 덮개에서는, 상기 배리어층에 있어서의 케이스 외측의 단부와 상기 주위벽부의 내측 에지의 사이에 형성된 부분의 평균 두께 M은, 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 거리로 규정되는 상기 주위벽부의 개구 단부면의 두께를 t라고 했을 때, M≤0.3t를 만족하도록 결정되어 있다.
이러한 덮개와 케이스를 사용함으로써, 덮개의 케이스 개구부에 대한 장착시에 있어서의 절삭의 발생을 방지하는 동시에, 덮개와 케이스 주위벽부의 간격을 소정의 범위 내(전형적으로는 상기 평균 두께 M과 거의 동일한, 즉 0.3t 이하)로 억제할 수 있다. 이로 인해, 배리어층의 개재에 관계없이 케이스 주위벽부와 덮개를 용접하는데 있어서 충분히 접근시킬 수 있다. 따라서, 용접 강도 및 높은 밀폐성을 보증한 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 구축할 수 있다.
또한, 본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지용의 케이스와 덮개에 관한 바람직한 다른 일 형태에서는, 상기 배리어층은 합성 수지 또는 고무제이다.
상기 배리어층이 합성 수지 또는 고무에 의해 형성되어 있으면, 전지의 구축시에 있어서, 상기 배리어층과 덮개 또는 케이스 주위벽부가 접촉하여도 절삭이 발생하기 어렵고, 또한, 덮개체 또는 케이스 주위벽부에서 유래되는 절삭분(즉, 금속분)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 다른 측면으로서, 여기에 개시되는 어느 하나의 밀폐형 전지용의 케이스와 덮개를 준비함으로써, 밀폐형 전지를 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명에 관한 밀폐형 전지의 제조 방법은, 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스 개구부를 막는 덮개를 구비하는 밀폐형 전지를 제조하는 방법이며, 이하의 공정을 포함한다. 즉, 상기 케이스 및 상기 덮개체로서, 상기 덮개의 상기 케이스와의 대향면에는, 상기 케이스의 내측으로 들어가 상기 케이스 개구부에 끼워 맞추기 위한 내측 볼록부가 형성되어 있고, 상기 덮개의 내측 볼록부를 상기 케이스 개구부에 끼워 맞춘 상태일 때에, 상기 케이스 개구부를 포위하는 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며 적어도 상기 케이스 개구부 주연을 구성하는 상기 주위벽부의 내측 에지를 포함하는 영역에 있어서, 상기 주위벽부와 덮개의 직접 접촉을 막는 배리어층이 상기 주위벽부 및 상기 덮개 중 적어도 어느 한쪽에 형성되어 있고, 또한, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부가 상기 주위벽부의 외측 에지에 도달하지 않고 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 도중에 형성되도록 설치되어 있는 특징을 구비하는 케이스 및 덮개를 준비하는 공정과, 상기 준비한 케이스 내에 적어도 하나의 전극체 유닛을 수용하는 공정과, 상기 케이스 개구부를 상기 덮개로 막는 공정과, 상기 케이스 개구부를 막은 덮개와 상기 케이스 개구부를 포위하는 케이스 주위벽부를 용접하는 공정을 포함하고, 여기서 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며 상기 배리어층이 형성되어 있지 않은 영역을 중심으로 용접이 행해진다.
또한, 본 제조 방법에 있어서 바람직하게 사용되는 케이스와 덮개의 조합의 예시는, 상술한 바와 같다.
또한, 본 발명은, 여기에 개시되는 어느 하나의 밀폐형 전지(여기에 개시되는 방법에 의해 제조된 밀폐형 전지일 수 있음)를 구비하는 차량이 제공된다. 본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지는, 차량에 탑재되는 밀폐형 전지로서 적합한 품질(예를 들어, 우수한 시일성, 내부 단락의 방지 등)을 나타내는 것일 수 있다. 따라서, 이러한 전지는, 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료 전지 자동차와 같은 전동기를 구비하는 자동차 등의 차량에 탑재되는 모터(전동기)용의 전원으로서 적절하게 사용될 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은 덮개 장착 전의 케이스 주위벽부 및 덮개의 대향하는 영역을 확대한 모식도이다.
도 4는 덮개 장착 후에 용접된 케이스 주위벽부 및 덮개의 대향하는 영역을 확대한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 밀폐형 전지를 구비한 차량(자동차)을 모식적으로 도시하는 측면도이다.
이하, 본 발명의 적합한 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항으로 본 발명의 실시에 필요한 것은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초한 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다.
본 발명에 관한 밀폐형 전지는, 케이스 개구부를 막는 덮개와 상기 케이스 주위벽부가 용접으로 밀봉되는 전지로서, 케이스 개구부 주연에 상당하는 상기 주위벽부의 내측 에지를 포함하는 영역에 배리어층이 형성되어 있음으로써 특징지어진다.
이하, 상기 배리어층이 케이스측에 형성되어 있는 케이스와 덮개를 사용하여 구축되는 밀폐형 전지를 예로서 본 발명을 상세하게 설명한다. 단, 이러한 실시 형태에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.
또한, 이하의 도면에 있어서, 동일한 작용을 발휘하는 부재·부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다. 또한, 각 도에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것이 아니다.
도 1은, 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(100)를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는, 도 1 중의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(100)는, 직육면체 형상의 각형의 케이스(10)와, 상기 케이스(10)의 개구부(12)를 막는 덮개(60)를 구비한다. 상기 케이스(10)는, 케이스(10)의 측면을 구성하는 주위벽부(14)와, 개구부(12)에서 보아 도시하지 않은 바닥부를 구비하는 직육면체 형상의 하우징이며, 주위벽부(14)의 개구 단부면[즉, 개구부(12)의 주연을 구성하고 있는 단부면](15)으로 둘러싸인 부분에 있어서 직사각 형상의 개구부(12)가 구성되어 있다. 상기 개구부(12)보다 케이스(10) 내부에 전극체 유닛(20) 및 전해액을 수용할 수 있다. 또한, 상기 주위벽부(14)의 개구 단부면(15)은, 개구부 주연(13)에 상당하는 내측 에지(16)와, 케이스 외측에 위치하는 외측 에지(18)의 사이의 거리로 규정되는 두께 t(도 3 참조)를 갖고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상기 덮개(60)는 케이스(10)의 개구부(12)를 막도록 하여 장착된다. 상기 덮개(60)는, 상기 케이스(10)의 바닥면과 동일한 사이즈·형상이며, 개구부(12) 상에 배치되어 케이스(10)의 일면을 구성하도록 직사각 플레이트 형상으로 형성되고, 상기 덮개(60)의 상기 케이스(10)와의 대향면[케이스 개구부(12)에 장착되었을 때에 케이스(10)의 내측에 배치되는 면을 말함. 이하 동일]의 중심부에는 덮개(60)를 케이스 개구부(12)에 장착했을 때에 개구부(12)의 내측으로 들어가는 내측 볼록부(62)가 형성되어 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(100)는, 덮개(60)의 내측 볼록부(62)가 케이스(10)의 내측으로 들어가 끼워 맞춰져 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 덮개(60)에는 외부 접속용의 정극 단자(38)와 부극 단자(48)가 설치되어 있고, 그들 단자(38, 48)의 일부는 덮개(60)의 표면측에 돌출되어 있다. 정극 단자(38) 및 부극 단자(48)는, 케이스(10) 내부에 수용된 전극체 유닛(20)(도 2 참조)의 정극 집전체(32)[구체적으로는 정극 집전체(32) 상에 정극 활물질층(34)이 형성된 정극 시트(30)]의 단부 및 부극 집전체(42)[구체적으로는 부극 집전체(42) 상에 부극 활물질층(44)이 형성된 부극 시트(40)]의 단부와 전기적으로 각각 접속된다.
상기 케이스(10) 및 덮개(60)를 구성하는 성형 재료로는 금속제의 재료가 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(100)는, 케이스 개구부(12)에 장착된 덮개(60)가 용접에 의해 밀봉되는 구성이기 때문에, 용접이 가능한 성형 재료인 한은 그 종류가 특별히 한정되지 않는데, 경량이면서 열전도성이 좋은 금속 재료를 적절하게 사용할 수 있다. 이러한 금속 재료로서, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 스테인리스강, 니켈 도금 강 등을 들 수 있다. 특히 바람직한 재료는, 경량이면서 열전도성이 좋은 알루미늄 또는 알루미늄 합금이다.
또한, 케이스(10) 및 덮개(60)를 구성하는 성형 재료는 각각 동일한 재료라도 좋고, 다른 재료를 사용하여 구성되어 있어도 상관없다. 단, 동일한 재료로 구성된 케이스(10) 및 덮개(60)는, 열전도율이나 용융 온도 등의 제반 물성이 동일하기 때문에, 용접의 열에 의한 금속의 용융에 치우침이 발생하지 않으므로 바람직하다. 본 실시 형태에서는, 케이스(10) 및 덮개(60)는 모두 알루미늄으로 구성되어 있다.
또한, 상기 형상의 케이스(10) 및 덮개(60)는, 적당한 금속 재료로 이루어진 판재를 프레스 가공 등을 함으로써 원하는 형상으로 성형된다.
다음으로, 배리어층(70)을 구비하는 케이스(10)와 덮개(60)의 밀봉 부분의 구조에 대해서 도 3 및 도 4를 사용하여 상세하게 설명한다.
도 3은, 도 2 중의 케이스 주위벽부(14) 및 덮개(60)의 근접(대향)하는 영역을 확대한 모식도이다(단, 덮개가 장착되기 전). 도 4는, 덮개가 장착되어 용접된 케이스 주위벽부 및 덮개의 근접(대향)하는 영역을 확대한 모식도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 밀폐형 전지(100)의 케이스(10)는, 케이스 주위벽부(14)와 덮개(60)가 근접(대향)하는 영역이며, 케이스 개구부 주연(13)에 상당하는 주위벽부(14)의 내측 에지(16)를 포함하는 영역에 있어서 배리어층(70)이 설치되어 있다. 바람직하게는, 도시된 바와 같이, 배리어층(70)은 내측 에지(16)를 중앙에 포함하고, 한쪽 단부(케이스 외측의 테두리)가 외측 에지(18)와 내측 에지(16)의 사이의 케이스 주위벽부(14)의 개구 단부면(15)의 도중에 형성되고, 또한 다른 쪽 단부(케이스 내측의 테두리)가 내측 에지(16)를 넘어 케이스 주위벽부(14)의 내벽면(19)까지 연신되어 형성되어 있다. 다시 말하면, 이러한 배리어층(70)은, 상기 주위벽부(14)와 덮개(60)의 직접 접촉을 막는 위치에 형성되어 있다. 그로 인해, 덮개(60)의 장착시에 일어날 수 있는 절삭의 발생이 억제되는 동시에, 용접에 의한 스퍼터가 가령 발생해도, 배리어층(70)에서 저지되기 때문에, 케이스(10)의 내부에까지 스퍼터가 비산될 우려가 없다.
또한, 배리어층(70)의 케이스(10) 외측의 단부[용접에 의한 레이저 조사면에 가까운 쪽의 배리어층(70)의 테두리]는, 주위벽부(14)의 외측 에지(18)에 도달하지 않고, 외측 에지(18)와 내측 에지(16)의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면(15)의 도중에 형성되어 있다. 즉, 용접시의 레이저 조사면을 구성하는 부분의 케이스 주위벽부(14) 및 덮개(60)에는 배리어층(70)이 형성되어 있지 않다(돌출되어 있지 않음).
여기서, 상기 레이저 조사면이란, 도 4에 도시한 바와 같이, 화살표 α로 나타내지는 위치로부터 케이스 주위벽부(14)와 덮개(60)의 주연이 직접 대향하는 용접 영역(80)이며, 적어도 케이스 주위벽부(14)의 외측 에지(18)를 포함하는 케이스 외측의 배리어층(70)이 형성되어 있지 않은 부분을 말하며, 이러한 영역(80)에 레이저 광을 조사하여, 국부적으로 용융·응고시킴으로써 케이스 주위벽부(14)와 덮개(60)를 접합할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태에 관한 전지(100)는, 케이스(10)의 측방 α로부터 당해 영역(80)에 레이저 조사되어, 케이스(10)와 덮개(60)가 용접된 밀봉 구조를 구비한다. 또한, 상기 영역(80)에는 배리어층이 형성되지 않으므로, 레이저 조사 열이 배리어층(70)에 흡수되는 일 없이, 조사면 전체에 균등하게 열이 전해져 케이스 주위벽부(14)와 덮개(60)의 용접 접합이 양호하게 행해진다. 이에 의해, 전해액의 누설이나 케이스 내로의 수분 침입을 방지하는 양호한 시일성(밀봉 구조)을 갖는 밀폐형 전지(100)가 될 수 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 다양한 레이저 용접을 제한 없이 이용할 수 있으며, 예를 들어 적합한 열원으로는, YAG 레이저, Nd:YAG 레이저, CO2 레이저 등을 들 수 있다.
또한, 배리어층(70)은, 케이스 주위벽부(14)의 내측 에지(16)와 외측 에지(18)의 사이의 거리로 규정되는 주위벽부의 개구 단부면(15)의 두께 t와의 사이에 있어서, 이하와 같은 관계식을 구비하도록 형성되는 것이 바람직하다.
우선, 배리어층(70)의 케이스 외측의 단부와 케이스 주위벽부(14)의 내측 에지(16)의 사이의 거리 L(도 3 참조)은, L≤0.5t의 관계식으로 나타내어진다. 바람직하게는, 상기 거리 L은, 0.3t≤L≤0.5t의 범위 내로 설정된다. 이러한 관계식으로 나타내어지는 거리 L을 구비하는 배리어층(70)이 케이스(10)에 형성되면, 밀봉 시의 용접에 있어서 케이스(10) 내부로 스퍼터가 비산될 우려가 없다. 또한, 용접시의 레이저 조사면을 구성하는 부분에는 배리어층(70)이 형성되어 있지 않기 때문에, 케이스 주위벽부(14)와 덮개(60)가 견고하게 접합된다.
또한, 상기 배리어층(70)은, 배리어층(70)에 있어서의 케이스 외측의 단부와 케이스 주위벽부(14)의 내측 에지(16)의 사이에 형성된 부분의 평균 두께 M(도 3 참조)은, M≤0.3t의 관계식으로 나타내어진다. 이러한 관계식으로 나타내어지는 평균 두께 M을 구비하는 배리어층(70)이 케이스(10)에 형성되면, 덮개(60)의 장착시에 절삭의 발생이 미연에 방지될 뿐만 아니라, 케이스 주위벽부(14)와 덮개(60)가 직접 대향하는 영역(용접 영역)에 있어서의 덮개와 케이스 개구 단부면(15)과의 거리가 가까워, 충분한 용접 강도를 실현할 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 평균 두께 M은, 0.05t≤M≤0.3t의 범위 내로 설정된다. 또한, 0.05t≤M≤0.1t의 범위 내로 설정되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상술한 0.3t≤L≤0.5t와 0.05t≤M≤0.3t(더욱 바람직하게는 0.05t≤M≤0.1t)를 함께 만족하도록 배리어층을 형성하는 것이 특히 바람직하다.
또한, 케이스 주위벽부(14)의 내측 에지(16)와 외측 에지(18)의 사이의 거리로 규정되는 주위벽부의 개구 단부면(15)의 두께 t로는, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한 특별히 한정되는 것이 아니다. 예를 들어, t가 0.3mm 내지 2mm의 범위가 되도록 형성되어도 좋다. 또한, 두께 t의 범위로서, 바람직하게는 0.5mm 내지 1.5mm이며, 특히 바람직하게는 0.8mm 내지 1.2mm 정도일 수 있다. 이러한 두께 t인 비교적 얇은 케이스를 구비하는 전지(100)는, 케이스(10) 내부에 수용된 전극체 유닛(20) 등을 외부 충격으로부터 보호할 수 있는 강도를 구비할 수 있는 동시에, 경량이면서 신뢰성이 높은 밀폐형 전지가 될 수 있다.
또한, 상기 배리어층(70)은, 합성 수지 또는 고무로 이루어진 재료로 구성되어 있다. 합성 수지 또는 고무는 기계적 강도와 화학 안정성을 갖고 있고, 또한 저비용으로 조달될 수 있다. 또한, 배리어층(70)이 합성 수지 또는 고무로 형성되어 있으면, 상기 배리어층(70)이 덮개(60) 또는 케이스 주위벽부(14)와 접촉하여도 절삭이 발생하기 어렵고, 또한 덮개(60) 또는 케이스 주위벽부(14)에서 유래되는 절삭분(즉, 금속분)이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
배리어층을 구성하는 합성 수지 재료로는, 올레핀계 수지 등의 내 전해액 부식성이 높은 것이 바람직하며, 예를 들어 리튬 이온 전지 외 비수 전해액을 사용하는 전지를 구축하는 경우에서는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 등, 혹은 그들의 조합을 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 고무 재료로는, 예를 들어 리튬 이온 전지 외 비수 전해액을 사용하는 전지를 구축하는 경우, 에틸렌프로필렌 고무(EPM), 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 부타디엔 고무(BR), 부틸 고무(IIR), 니트릴부타디엔 고무(NBR), 클로로프렌 고무(CR) 등을 사용하는 것이 가능하다. 혹은, 열가소성 엘라스토머(TPE)를 사용해도 된다.
상기 재료로 구성되는 배리어층(70)을 케이스 주위벽부(14)의 내측 에지(16)를 포함하는 영역에 형성하는 수단으로는, 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한 특별히 한정되는 것이 아닌데, 예를 들어 합성 수지 또는 고무제의 필름의 편면에 점착재가 도포된 점착 시일재를 상기 영역에 피복함으로써, 용이하게 배리어층(70)을 형성할 수 있다. 또한, 시판되는 합성 수지 또는 고무제의 시일재이어도 특별히 제한 없이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 배리어층(70)이 형성된 케이스(10) 및 덮개(60)의 조합을 이용하여 구축되는 밀폐형 전지(100)로서, 그 밖의 구성 요소인 전극체 유닛(20) 및 전해액 등은 특별히 한정되는 것이 아닌데, 본 실시 형태에서는, 권회형의 전극체 유닛(20)을 구비하는 리튬 이온 전지(100)를 구축하였다. 이하, 그 밖의 구성 요소에 대해서 설명하는데, 본 발명에 관한 실시 형태에 한정할 것을 의도한 것은 아니다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에서는 상기 케이스(10) 내에 편평 형상의 전극체 유닛(20)이 수용되어 있다. 상기 전극체 유닛(20)은, 긴 시트 형상의 정극 집전체(32)의 표면에 정극 활물질층(34)을 갖는 정극 시트(30), 긴 시트 형상의 부극 집전체(42)의 표면에 부극 활물질층(44)을 갖는 부극 시트(40) 및 긴 시트 형상의 세퍼레이터(50)로 이루어지고, 정극 시트(30) 및 부극 시트(40)를 2장의 세퍼레이터(50)와 함께 겹쳐서 권회하여, 얻어진 권회체를 측면 방향으로부터 눌러 납작해짐으로써 편평 형상으로 성형되어 있다.
그리고, 정극 집전체(32)의 단부에 정극 단자(38)가, 부극 집전체(42)의 단부에는 부극 단자(48)가 각각 접합되어, 상기 편평 형상으로 형성된 정극 시트(30) 또는 부극 시트(40)와 전기적으로 접속되어 있다. 정부극 단자(38, 48)와 집전체(32, 42)의 각각의 접합 방법으로는, 예를 들어 초음파 용접법, 저항 용접법 등의 각종 용접법을 사용할 수 있다.
또한, 정극 시트(30)를 구성하는 정극 집전체(32)로는, 도전성이 양호한 금속으로 이루어진 시트재를 사용할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 또는 알루미늄을 주성분으로 하는 합금제의 도전성 부재를 들 수 있다. 또한, 정극 활물질층(34)의 주성분인 전극 활물질로는, 종래부터 리튬 이온 전지에 사용되는 물질의 1종 또는 2종 이상을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 리튬 천이 금속 복합 산화물 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 도전재로서 아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 등의 카본 분말을 첨가할 수 있다.
한편, 부극 시트(40)를 구성하는 부극 집전체(42)로는, 구리 등의 도전성이 양호한 금속으로 이루어진 시트재를 사용할 수 있다. 또한, 부극 활물질층(44)의 주성분인 전극 활물질로는, 종래부터 리튬 이온 전지에 사용되는 물질의 1종 또는 2종 이상을 특별히 제한 없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 그라파이트 구조(층상 구조)를 포함하는 입자상의 탄소 재료를 들 수 있다.
정극 시트(30) 및 부극 시트(40)는, 상기 전극 활물질을 적당한 용매에 분산시킨 조성물을 각각의 집전체(32, 42)에 부여하고, 상기 조성물을 건조시킴으로써 바람직하게 제작될 수 있다. 상기 용매로는, 예를 들어, 물 등의 수계 용매 혹은 N-메틸-2-피롤리돈(NMP), 메틸에틸케톤 등의 비수계 용매를 적절하게 사용할 수 있다.
또한, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 스티렌부타디엔 고무(SBR), 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등의 폴리머로부터 적절하게 선택되는 1종 또는 2종 이상의 폴리머 재료를, 결착제나 증점제 등의 각종 첨가제로서 적절하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 전극 활물질을 적당한 용매에 분산시킨 조성물을 각각의 집전체(32, 42)에 부여(전형적으로는 도포)하는 조작은, 예를 들어, 적당한 도포 장치(슬릿 코터, 다이 코터, 콤마 코터 등)를 사용하여 소정량의 조성물을 도포할 수 있다.
상기 전극체 유닛(20)을 케이스(10)에 수용한 후, 전해액을 상기 케이스 내에 주입한다. 리튬 이온 전지용 전해액으로는, 비수계 용매와 상기 용매에 첨가되어 용해되어 있는 리튬염(지지 염)을 포함하는 비수 전해액을 사용할 수 있다. 비수계 용매로는, 프로필렌카보네이트(PC), 에틸렌카보네이트(EC), 디에틸카보네이트(DEC) 등의 일반적으로 리튬 이온 전지의 전해액에 사용할 수 있는 것으로서 알려져 있는 비수계 용매로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 또한, 전해액에 함유시키는 지지 염으로는, LiPF6, LiBF4, LiClO4 등으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상의 리튬 화합물(리튬염)을 사용할 수 있다.
상기 전해액을 주입한 후, 케이스(10)의 개구부(12)에 덮개(60)를 장착하고, 상기 케이스 측방의 α(도 4 참조)로부터 레이저 조사하여 접합함으로써, 본 발명의 바람직한 일 실시 형태인 밀폐형 전지(100)가 구축된다.
이하, 본 발명에 관한 시험예에 대하여 설명하는데, 본 발명을 이와 같은 구체예에 나타내는 것에 한정할 것을 의도하는 것은 아니다.
우선, 사이즈가 150mm(세로)×30mm(횡)×100mm(높이)이며, 두께가 전체 둘레에 걸쳐 1mm인 알루미늄제의 밀폐형 전지용의 케이스를 준비하였다. 또한, 사이즈가 150mm(세로)×30mm(횡)이며, 두께가 3mm인 알루미늄제의 밀폐형 전지용의 내측 볼록부를 구비하는 덮개를 준비하였다.
그리고, 본 시험예에서는 구성 재료 및 사이즈(거리 L 및 평균 두께 M)가 각각 다른 배리어층을 형성한 총 9종류(샘플 1 내지 9)의 케이스, 및 배리어층을 형성하지 않는 케이스(샘플 10)를 준비하였다. 표 1에 샘플 1 내지 10에 관한 배리어층의 구성 재료와 사이즈의 일람을 나타낸다.
또한, 배리어층에 있어서의 거리 L이란, 케이스 외측의 단부와 케이스 주위벽부의 내측 에지의 사이의 주위벽부의 개구 단부면의 거리를 말하며, 평균 두께 M이란, 케이스 외측의 단부와 케이스 주위벽부의 내측 에지의 사이에 형성된 부분에 있어서의 평균 두께를 말한다(도 3 참조).

 배리어층
구성 재료 거리 L(mm) 평균 두께 M(mm)
샘플 1 PP 0.3 0.05
샘플 2 PP 0.3 0.1
샘플 3 PP 0.3 0.3
샘플 4 PP 0.3 0.5
샘플 5 PP 0.5 0.1
샘플 6 PP 0.7 0.1
샘플 7 PP 1.0 0.1
샘플 8 PE 0.3 0.1
샘플 9 EPDM 0.3 0.1
샘플 10 - 0 0
그리하여, 배리어층을 갖는 샘플 1 내지 9, 및 배리어층을 갖지 않는 샘플 10의 전체 10종류의 케이스(각각에 대해서 30개씩)를 이용하여, 덮개 장착시의 절삭분의 혼입 유무 및 레이저 용접시의 스퍼터의 혼입 유무, 및 용접 후의 평균 내압 강도를 조사하였다. 표 2에 샘플 1 내지 10의 측정 결과를 나타낸다.
또한, 본 시험예는 본 발명을 특징짓는 케이스와 덮개의 밀봉 구조에 관한 시험예이며, 이러한 시험 목적에 관해서 전극체 유닛 및 전해액은 불필요하기 때문에, 케이스 내에는 이들 전지 구성물은 수용하지 않았다.
절삭분의 혼입수
(N=30)		 스퍼터의 혼입수
(N=30)		 평균 내압 강도
(MPa)
샘플 1 0/30 0/30 5.2
샘플 2 0/30 0/30 5.1
샘플 3 0/30 0/30 4.5
샘플 4 0/30 0/30 0.8
샘플 5 0/30 0/30 5.2
샘플 6 0/30 0/30 3.4
샘플 7 0/30 0/30 1.6
샘플 8 0/30 0/30 4.9
샘플 9 0/30 0/30 5.2
샘플 10 11/30 16/30 5.0
<절삭분의 혼입 유무>
절삭분의 혼입 유무는, 케이스 개구부에 덮개를 장착한 후, 케이스 내로 낙하된 절삭분의 유무를 육안으로 확인하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 도시한 바와 같이, 샘플 10에서는, 총 30회의 장착 조작에 있어서 11회의 장착 조작에서 절삭분의 혼입이 인정되었다. 한편, 배리어층이 형성된 샘플 1 내지 9의 케이스를 사용한 장착 조작에서는, 절삭분의 혼입은 총 30회의 장착 조작에서는 전혀 인정되지 않았다.
<스퍼터의 혼입 유무>
상기 장착한 덮개와 케이스를 레이저 용접하였다. 구체적으로는, 덮개를 소정 위치에 장착한 케이스 주위벽부와 덮개의 대향(근접)하는 부분에 전체 둘레에 걸쳐 레이저(예를 들어, YAG 펄스 레이저와 CW 레이저의 혼합 레이저)를 조사하여 용접을 행하였다. 용접에 수반되는 스퍼터의 혼입 유무는, 케이스 내로 낙하된 스퍼터의 유무를 육안으로 확인하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 샘플 10에서는, 총 30회의 용접에 있어서 절반 이상인 16회의 용접에서 스퍼터의 혼입이 인정되었다. 한편, 배리어층이 형성된 샘플 1 내지 9의 케이스를 사용한 용접에서는, 스퍼터의 혼입은 총 30회의 용접에서는 전혀 인정되지 않았다.
<평균 내압 강도의 측정>
상기 용접 후, 덮개에 구멍을 뚫어서 오일(실리콘 오일 등)을 케이스 내에 주입해 가면서 용접 부분에 균열이 발생할(즉, 주입한 오일이 누출될) 때까지의 한계 내부 압력(내압 강도)을 측정하였다. 샘플 1 내지 10(각각에 대해서 30개씩)에서 상기 내압 강도 시험을 행하고, 평균 내압 강도를 구하였다. 그 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 나타낸 바와 같이, 샘플 1, 2, 3, 5, 8, 9에서는 비교적 높은 내압 강도(즉, 적어도 4.5MPa, 특히 바람직한 몇 개의 샘플에서는 5.0MPa 이상)를 나타냈다. 한편, 샘플 4(평균 두께 M이 0.05mm), 샘플 6(거리 L은 0.7mm), 및 샘플 7(거리 L이 1.0mm)에서는, 평균 내압 강도가 낮았다. 특히, 샘플 4에서는 낮은 값을 나타내어, 평균 내압 강도가 1.0MPa 이하였다.
<구성 재료의 평가>
본 시험에서는, 표 1에 나타낸 바와 같이, 배리어층을 구성하는 재료로서 3종류의 다른 재료를 사용하였다. 샘플 1 내지 7은 배리어층의 구성 재료로서 PP(폴리프로필렌)를 사용하고, 그리고, 샘플 8은 폴리에틸렌(PE)을, 샘플 9에서는 에틸렌프로필렌디엔 고무(EPDM)를 각각 사용하였다. 이에, 배리어층의 사이즈(거리 L 0.3mm 및 평균 두께 M 0.1mm)가 동등한 샘플 2(PP)와, 샘플 8(PE)과, 샘플9(EPDM)의 상기 결과를 비교하면, 모두 절삭분의 혼입 및 스퍼터의 혼입은 인정되지 않았으며, 또한 높은 평균 내압 강도를 나타내었다.
상기의 시험예로부터도 명백한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 덮개 장착시에 있어서의 절삭분의 발생 방지와 용접에 수반되는 스퍼터의 혼입 방지를 실현할 수 있다. 또한, 케이스와 덮개의 높은 용접 강도(시일성)를 구비하여, 신뢰성이 높은 밀폐형 전지를 제공할 수 있다.
이상, 본 발명을 적합한 실시 형태에 의해 설명하였는데, 이러한 기술은 한정 사항이 아니라, 다양한 개변이 가능하다. 예를 들어, 상기 배리어층이 케이스측에 미리 형성된 형태의 것이 아니라, 대응하는 부분의 덮개에 마찬가지의 배리어층이 형성된 것이어도 좋다.
또한, 밀폐형 전지의 종류는 상술한 리튬 이온 전지에 한정되지 않고, 전극체 구성 재료나 전해질이 서로 다른 다양한 내용의 전지, 예를 들어 리튬 금속이나 리튬 합금을 부극으로 하는 리튬 2차 전지, 니켈 수소 전지, 니켈 카드뮴 전지, 혹은 전기 이중층 캐패시터와 같은 이른바 물리 전지이어도 좋다. 또한, 상기 전지의 형상은 특별히 한정되지 않고, 예를 들어 직육면체 형상, 원통 형상 등의 외형일 수 있으며, 상기 전지의 크기 및 기타 구성에 대해서도, 용도(전형적으로는 차량 탑재용)에 따라 적절하게 변경할 수 있다.
본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지(특히 바람직하게는 리튬 이온 전지 등의 리튬 2차 전지나 니켈 수소 전지와 같은 2차 전지)는, 특히 자동차 등의 차량에 탑재되는 모터(전동기)용 전원으로서 적절하게 사용할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하면, 도 5에 모식적으로 도시한 바와 같이, 본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지(100)[전형적으로는, 전지(100)를 단전지로서 당해 전지를 복수 직렬로 접속하여 구성되는 조전지, 즉 전지 팩]를 전원으로서 구비하는 차량(전형적으로는 자동차, 특히 하이브리드 자동차, 전기 자동차, 연료 전지 자동차와 같은 전동기를 구비하는 자동차)(1)을 제공할 수 있다.

Claims (7)

  1. 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스 개구부를 막는 덮개를 구비하는 밀폐형 전지이며,
    상기 덮개의 상기 케이스와의 대향면에는, 상기 케이스의 내측으로 들어가 상기 케이스 개구부에 끼워 맞추는 내측 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 케이스 개구부를 포위하는 상기 케이스의 주위벽부와 상기 덮개는 용접에 의해 접합되어 있어,
    여기서, 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며 적어도 상기 케이스 개구부 주연을 구성하는 상기 주위벽부의 내측 에지를 포함하는 영역에 있어서, 상기 주위벽부와 덮개의 직접 접촉을 막는 배리어층이 설치되어 있고, 또한,
    상기 배리어층의 케이스 외측의 단부는, 상기 주위벽부의 외측 에지에 도달하지 않고 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 도중에 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부와 상기 주위벽부의 내측 에지의 사이의 거리 L은, 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 거리로 규정되는 상기 주위벽부의 개구 단부면의 두께를 t라고 했을 때, L≤0.5t를 만족하도록 결정되어 있는, 밀폐형 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 배리어층에 있어서의 상기 케이스 외측의 단부와 상기 주위벽부의 내측 에지의 사이에 형성된 부분의 평균 두께 M은, 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 거리로 규정되는 상기 주위벽부의 개구 단부면의 두께를 t라고 했을 때, M≤0.3t를 만족하도록 결정되어 있는, 밀폐형 전지.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 t가 0.3mm 내지 2mm의 범위에 있는, 밀폐형 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배리어층은 합성 수지 또는 고무제인, 밀폐형 전지.
  6. 개구부를 갖는 케이스와, 상기 케이스 개구부를 막는 덮개를 구비하는 밀폐형 전지 제조 방법이며,
    상기 케이스 및 상기 덮개로서,
    상기 덮개의 상기 케이스와의 대향면에는, 상기 케이스의 내측으로 들어가 상기 케이스 개구부에 끼워 맞추기 위한 내측 볼록부가 형성되어 있고,
    상기 덮개의 내측 볼록부를 상기 케이스 개구부에 끼워 맞춘 상태일 때에, 상기 케이스 개구부를 포위하는 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며 적어도 상기 케이스 개구부 주연을 구성하는 상기 주위벽부의 내측 에지를 포함하는 영역에 있어서, 상기 주위벽부와 덮개의 직접 접촉을 막는 배리어층이 상기 주위벽부 및 상기 덮개 중 적어도 어느 한쪽에 형성되어 있고, 또한 상기 배리어층의 케이스 외측의 단부가 상기 주위벽부의 외측 에지에 도달하지 않고 상기 외측 에지와 상기 내측 에지의 사이의 케이스 주위벽부의 개구 단부면의 도중에 형성되도록 설치되어 있는 특징을 구비하는, 케이스 및 덮개를 준비하는 공정과,
    상기 준비한 케이스 내에 적어도 하나의 전극체 유닛을 수용하는 공정과,
    상기 케이스 개구부를 상기 덮개로 막는 공정과,
    상기 케이스 개구부를 막은 덮개와 상기 케이스 개구부를 포위하는 케이스 주위벽부를 용접하는 공정을 포함하고,
    여기서 상기 케이스 주위벽부와 상기 덮개가 근접하는 영역이며 상기 배리어층이 형성되어 있지 않은 영역을 중심으로 용접이 행해지는, 밀폐형 전지 제조 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 전지 또는 제6항에 기재된 제조 방법에 의해 제조된 밀폐형 전지를 구비하는, 차량.
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