KR20110005894A - 2차 전지 및 전지 시스템 - Google Patents

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마사노리 고구레
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 관한 2차 전지(101)는 정극 단자(8) 및 부극 단자(9)를 구비한 각형 전지캔(1)과, 각형 전지캔(1) 내에 배치되어, 정극 단자(8)에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극(2) 및 부극 단자(9)에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극(3)이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군(G)과, 각형 전지캔(1)의 정극 단자(8) 및 부극 단자(9)가 형성된 면의 장변측으로부터 전극군(G)을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트(4)와, 상기 면의 단변 방향의 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 전극군(G)을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트(5)를 구비한다. 제3 또는 제4 절연성 보조 시트(5)를 전극군(G)과의 사이에 끼워서 접하는 면(6a)을 구비하고, 각형 전지캔(1)의 4개의 단부(1c) 부근에 배치되고 또한 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부(6)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

2차 전지 및 전지 시스템 {SECONDARY CELL AND CELL SYSTEM}
본 발명은 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 개재하여 적층한 2차 전지 및 상기 전지를 사용한 급전ㆍ축전 시스템에 관한 것이다.
주지와 같이, 충전 가능한 전지로서의 2차 전지 중, 특히 리튬 이온 2차 전지는 높은 에너지 밀도를 갖고 고용량이므로, 가전 제품의 전원으로서 사용되고 있다. 또한, 최근에 있어서는, 전기 자동차용 전원, 주택용 전원, 발전소 등의 잉여 전력 보존용 축전지로서도 주목받고 있다.
이 리튬 이온 2차 전지의 형태로서는, 한 쌍의 띠 형상의 시트 형상 정극 전극과 시트 형상 부극 전극을 세퍼레이터를 개재하여 소용돌이 형상으로 권취한 권취형 리튬 이온 2차 전지와, 복수의 시트 형상 정극과 시트 형상 부극을 복수의 세퍼레이터를 개재하여 적층한 적층형 리튬 이온 2차 전지가 있다.
적층형 리튬 이온 2차 전지에서는, 상기 복수의 시트 형상 정극과 시트 형상 부극으로 이루어지는 전극군은, 단면이 대략 직사각형인 각형의 전지캔에 봉입되는 것이 통상이다. 한편, 권취형 리튬 이온 2차 전지에서는, 단면이 대략 원형인 원통형의 전지캔에 봉입되는 경우도 있고, 각형 전지캔에 봉입되는 경우도 있다.
그런데, 적층형, 권취형의 어떤 리튬 이온 2차 전지에 있어서도, 각형 전지캔을 사용한 경우에는, 시트 형상 정극과 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층되는 구조이므로, 각형 전지캔 내에서 정극과 부극의 위치가 어긋나는 경우, 즉 「적층 어긋남」이 발생하는 경우가 있다. 이 적층 어긋남이 발생하면, 정극과 부극이 접촉하여 전지 내에서 쇼트 등을 하여 고장이 발생할 위험성이 있다. 또한, 각형 전지캔은 도전체이므로, 정극, 부극의 절연을 할 필요도 있다.
따라서, 각형 전지캔에 적층형 리튬 이온 2차 전지의 전극군을 봉입하는 경우에, 절연성의 보조 시트를 전극군의 최단부에 있는 시트 형상 전극면 상에 설치하여, 전극군과 함께 테이프 고정하는 제안이 이루어져 있다(하기 특허 문헌 1 참조).
특허 문헌 1 : 일본 특허 출원 공개 제2008-91099호 공보
상기 제안에 따르면 적층면 방향의 절연을 도모하는 동시에, 보조 시트와 적층된 전극이 테이프 고정됨으로써 적층 어긋남을 방지할 수 있다고 하지만, 이것으로는 적층 어긋남 방지가 불충분하며, 이로 인해 설계한 대로의 성능을 충분히 발휘할 수 없다고 하는 지식을 얻었다. 이에 대해, 도 5의 (a), 도 5의 (b), 도 5의 (c)를 사용하여 설명한다.
도 5의 (a)에 각형 전지캔(1)의 면 중, 도시하지 않은 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면방향(제1 방향)으로 교차하는 단면을 도시한다. 시트 형상의 정극(2)과 부극(3)이 도시하지 않은 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군(G)은 각형 전지캔(1) 내에 삽입되어 있다. 전극군(G)과 도전체인 각형 전지캔(1)의 절연을 하기 위해, 전극군의 4변에는 절연성 보조 시트(4, 5)가 상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면의 장변 방향과 단변 방향으로 각각 도면과 같이 배치된다. 전극면 폭(a)을 상기 장변 방향의 안치수(b)와 동일 치수로 하면, 각형 전지캔 코너부(1c)가 라운딩 처리되어 있으므로 코너부(1c) 부근의 전극이 압박되어 변형되고, 이에 의해 세퍼레이터 파열 등이 발생하여, 결과적으로 쇼트 등의 고장을 일으킬 위험성이 높다. 이와 같은 시트 형상 전극의 변형을 회피하기 위해 전극면 폭(a)은 상기 장변 방향의 안치수(b)보다 약간 작아, 전지캔 코너부(1c)의 라운딩 처리된 부분에 영향을 받지 않는 치수로 설계되어 있다.
또한, 각형 전지캔(1)에는 전해액을 축적할 필요가 있으므로, 전극군(G)과 각형 전지캔(1) 사이에는 일정한 공간을 형성해야만 한다. 이로 인해 절연성 보조 시트(5)는 절연에 최저한 견딜 수 있을 정도의 두께, 바꿔 말하면 극히 얇고 강성이 없는 절연체가 사용되어 있다.
그런데, 이 구성에서는, 예를 들어 전기 자동차용 전원으로서 사용된 경우, 각형 전지캔(1)에 계속적인 진동이 가해지면, 전극군(G)이 테이프 고정되어 있어도 전해액에 침지된 환경에서는 테이프가 느슨해지는 경우가 있다. 이것에 기인하여, 절연성 보조 시트(5)가 전극군(G)의 무게에 의해 각형 전지캔(1)의 형상을 따라서 변형되는 동시에, 정극(2), 부극(3)이 도 7의 (b)에 도시한 바와 같이 면방향으로 적층 어긋남이 발생한다. 이 적층 어긋남이 발생하면, 각형 전지캔(1)의 코너부(1c)를 확대한 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 전극군(G)의 단부에 있는 정극(2), 부극(3)이 각형 전지캔(1)을 따라서 변형되고, 이 변형된 상태에서 진동이 더 가해지면 세퍼레이터 파열 등이 발생하여, 결과적으로 쇼트 등의 고장이 발생하는 것이 판명되었다. 또한, 전극군(G)의 중앙부의 전극은, 가령 어긋났다고 해도 상기 각형 전지캔(1)의 내벽에 수직인 각도로 이 내벽과 접할 뿐이고, 전극이 구부러지는 등의 변형은 발생하기 어려워, 고장의 원인이 될 가능성은 작다.
본 발명은 상기 문제를 감안하여, 계속적인 진동이 가해진 경우라도, 각형 전지캔 코너부에서의 전극 변형을 최대한 방지하여, 설계한 대로의 성능을 최대한 발휘할 수 있는 2차 전지 및 상기 전지를 사용한 급전 또는 축전 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 2차 전지는 이하의 구성을 채용한다.
즉, 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과, 상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과, 상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와, 상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트와, 상기 제3 또는 제4 절연성 보조 시트를 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 의한 급전 시스템으로서의 전기 자동차는, 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과, 상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과, 상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와, 상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트와, 상기 제3 또는 제4 절연성 보조 시트를 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 구비한 2차 전지와, 차륜을 구동하는 모터를 갖고, 상기 모터는 상기 2차 전지로부터 급전을 받아 구동하는 것을 특징으로 한다.
전기 자동차로서는, 전기로 구동 가능한 자동차이면 좋고, 하이브리드 자동차라도 좋다.
또한, 본 발명에 의한 축전 시스템은 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과, 상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과, 상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와, 상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트와, 상기 제3 또는 제4 절연성 보조 시트를 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 구비한 2차 전지와, 발전 설비를 갖고, 상기 2차 전지는 상기 발전 설비로부터 급전을 받아 축전하는 것을 특징으로 한다.
발전 설비로서는, 태양 전지, 연료 전지, 풍차, 화력 발전 설비, 수력 발전 설비, 원자력 발전 설비 등, 발전을 행하는 설비이면 어떤 것이라도 좋고, 자동차, 자전거 등에 구비되는 단순한 발전기라도 좋다. 발전소가 아니라도, 일반 가정에 설치되는 발전 설비라도 좋다.
상기 보유 지지부는 임펙트 프레스법(충격에 의한 냉간 소성 가공법)에 의해 각형 전지캔의 형성과 동시에 일체 형성하는 것이 제조의 용이 및 제조 비용의 관점으로부터 가장 바람직하다. 단, 이들 보유 지지부를 각형 전지캔과 별개로 형성하여, 각형 전지캔에 용접, 융착 등의 방법에 의해 고정함으로써, 최종적으로 일체로서 형성해도 좋다.
상기 절연성 보조 시트는 강성이 있는 재료, 두께인 것이 변형을 적게 할 수 있는 점에서 바람직하다. 단, 강성이 없는 재료, 두께라도, 진동이 발생한 경우에 전지캔 코너부에 배치되는 보유 지지부와 전극군 사이에 끼워짐으로써 절연성 보조 시트에 장력이 발생하여, 전극군 단부의 각 전극이 전지캔의 코너부를 따라서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 전극군으로 충분히 전해액을 침투시키기 위해, 상기 절연성 보조 시트 그 자체에 전해액을 침투시키는 기능이 있는 것이 바람직하다. 상기 절연성 보조 시트에 관통 구멍을 형성하여 당해 침투 기능을 갖게 해도 좋다.
상기 절연성 보조 시트는 휨 등의 변형이 곤란한 정도로 두께를 늘려 절연성 경질 보조판으로 해도 좋다. 절연성 경질 보조판으로 하는 경우에는, 강성이 없는 것은 제외되지만, 강성이 있는 경우는 포함하는 것으로 한다.
절연성 경질 보조판의 폭을 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 각형 전지캔의 면의 단변 안치수와 실질적으로 동일 치수 폭으로 함으로써, 진동에 의해 전극군으로부터 절연성 경질 보조판으로 압력이 가해진 경우에도, 절연성 경질 보조판이 각형 전지캔 코너부에서 걸려, 전극군 단부의 시트 형상 전극은 코너부의 라운딩 처리된 부분으로 진입하기 어려워진다. 이 경우에는, 절연성 경질 보조판 코너부의 변형이 없는 경우는 물론, 미소한 변형이 있어도 변형 형상은 각형 전지캔 코너부의 라운딩 처리된 부분보다도 느슨해져, 결과적으로 전극군 단부의 전극의 변형을 방지할 수 있다.
상기 2차 전지를 직렬 또는 병렬로 복수 접속함으로써, 조전지를 구성해도 좋다.
본 발명에 따르면, 각형 전지캔에 계속적인 진동이 가해진 경우나, 충방전이 반복됨으로써 전극이 팽창되어, 전극군을 고정하는 테이프가 느슨해진 경우에 있어서도, 전극군의 단부의 각 전극이 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 처리된 부분을 따라서 변형되는 것을 방지할 수 있으므로, 결과적으로 고장이 적어, 설계한 대로의 성능을 발휘하는 2차 전지 및 상기 전지를 사용한 급전ㆍ축전 시스템을 얻을 수 있다. 이 효과는 적층형과 권취형의 어떤 2차 전지에서도, 예를 들어 적층형 리튬 이온 2차 전지나 권취형 리튬 이온 2차 전지 중 어느 것에 있어서도 얻어지는 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 적층형 2차 전지(101)의 개략 구성도이며, 도 1의 (a)는 단면도이고, 도 1의 (b)는 내부 구성 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 적층형 2차 전지(102)의 개략 구성도이며, 도 2의 (a)는 단면도이고, 도 2의 (b)는 도 2의 (a)와는 다른 구성으로 한 변형 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 적층형 2차 전지(103)의 개략 구성 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 2차 전지를 사용한 급전ㆍ축전 시스템 개요도이다.
도 5는 본 발명의 전제 기술에 관한 적층형 2차 전지의 개략 구성도이며, 도 5의 (a)는 통상 시의 단면도이고, 도 5의 (b)는 적층 어긋남 시의 단면도이고, 도 5의 (c)는 도 5의 (b)의 주요부 I의 확대 단면도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 이하에 설명하는 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1의 (a), 도 1의 (b)는 각각 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 적층형 2차 전지(101)에 있어서의 각형 전지캔(1)의 정극 단자(8), 부극 단자(9)가 형성된 면방향(이하, 「제1 방향」이라고 함)에서의 단면도 및 상기 전지캔의 내부 사시도이다. 또한, 도 1의 (b)에서는 각 전극 단자(8, 9)의 위치도 도시하고 있다.
도 1의 (a)에 도시한 바와 같이, 적층형 2차 전지(101)는 전지캔(1)과, 전극군(G)과, 이들 전지캔(1)과 전극군(G) 사이에 설치된 제1 절연성 보조 시트(제1 절연성 보조 부재)(4)와 제2 절연성 보조 시트(제2 절연성 보조 부재)(5)와, 도시하지 않은 전해액으로 개략 구성된다.
전지캔(1)은, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 캔벽(1a)이 상자 형상체를 구성하는 각형의 것이고, 제1 방향의 일측에 있어서의 캔벽(1a)에 전극 단자(8, 9)가 설치되어 있다.
이 전지캔(1)은, 도 1의 (a)에 도시한 바와 같이 제1 방향에 직교하는 폐쇄 단면에 있어서, 서로 교차하는 방향(후술하는 적층 방향 및 제2 방향)으로 연신되는 동시에, 서로 인접하는 2개의 캔 평벽부(1b)가 곡률을 가진 코너부(1c)를 통해 연속되는 구성으로 되어 있다.
알루미늄 등으로 성형된 각형 전지캔(1)의 내부에는 정극 단자(8)에 전기적으로 접속된 대략 직사각형의 시트 형상 정극(2)과 부극 단자(9)에 전기적으로 접속된 대략 직사각형의 시트 형상 부극(3)이 도시하지 않은 세퍼레이터를 개재하여 복수 적층된 전극군(G)이 수용되어 있다.
그리고, 각형 전지캔(1)의 각 전극 단자(8, 9)가 형성된 면방향의 단면 장변 방향(이하, 「제2 방향」이라고 함)으로부터 전극군(G)을 끼워 넣도록 배치된 2개의 절연성 보조 시트(4)와, 상기 단면의 단변 방향(이하, 적층 방향이라고 함)으로부터 전극군(G)을 끼워 넣도록 배치된 2개의 절연성 보조 시트(5)가 삽입된다.
보유 지지부(6)는 각형 전지캔(1)의 코너부(1c)의 4코너에 각형 전지캔(1)과 일체로 형성되어 있다. 냉간 소성 가공, 예를 들어 임펙트 프레스에 의한 경우에는 보유 지지부(6)와 각형 전지캔(1)의 재질은 동일해진다. 각형 전지캔(1)과 별개로 보유 지지부(6)를 형성하고, 후에 양자를 용접, 융착 등을 하여 고정하는 것도 가능하고, 이 경우에는 양자의 재질이 달라도 좋다.
보유 지지부(6)의 형상은 전극군의 단부의 전극에 구부러짐이 발생하지 않도록 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 처리된 부분을 없애고, 또한 진동에 의해 전극군으로부터 절연성 보조 시트(5)가 압력을 받은 경우에 전극군과 보유 지지부(6)로 절연성 보조 시트(5)를 확실하게 끼워서 보조 시트에 장력을 갖게 할 수 있도록, 보유 지지부(6)의 절연성 보조 시트(5)에 접하는 면[제1 보유 지지벽(6a)]은 각형 전지캔(1)의 상기 단면 단변 방향, 즉 적층 방향과 실질적으로 평행하게 되도록 형성된다. 상기 제1 보유 지지벽(6a)에 의해, 전극군 단부의 시트 형상 전극이 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 처리된 부분으로 진입하는 것을 저해할 수 있으므로, 결과적으로 고장을 방지할 수 있다. 또한, 상기 장력에 의해 다른 시트 형상 전극의 적층 어긋남도 방지할 수 있다.
또한, 각 전극 단자(8, 9)가 형성된 각형 전지캔(1)의 면과 수직 방향, 즉 제1 방향의 보유 지지부(6)의 길이(L1)는, 상기 장력을 충분히 얻을 수 있는 것이면, 도 1의 (b)에 도시한 바와 같이 각형 전극캔(1)의 상기 수직 방향, 즉 제1 방향에 있어서의 안치수(L2)보다 짧아도 좋다.
보유 지지부(6)의 각형 전지캔(1)의 제2 방향의 길이(c)는, 제2 방향의 전극면 폭을 a, 상기 단면 장변 방향 안치수를 b, 절연성 보조 시트(5)의 두께를 e로 하면,
c ≒ (b － 2e － a) ÷ 2
로 되도록 설계된다. 전극면 폭(a)은 전기 용량을 최대한 크게 하기 위해, 각형 전지캔(1)의 상기 단면 장변 방향의 코너부(1c)의 라운딩 처리된 부분을 제외한 평평한 면[캔 평벽부(1b)]의 폭 치수와 대략 동일해지도록 설계된다.
또한, 보유 지지부(6)를 사이에 두고 절연성 보조 시트(5)와 각형 전지캔(1)으로 형성되는 간극(7)은 전해액이 충분히 축적되는 치수로 할 필요가 있으므로, 보유 지지부(6)의 각형 전지캔(1)의 적층 방향의 길이(d)는 적층 방향 안치수를 f, 각형 전지캔(1)의 적층 방향의 코너부(1c)의 라운딩 처리된 부분을 제외한 평평한 면의 폭 치수를 g로 하면,
(f － g) ÷ 2 ≤ d ≤ f/4
로 설계하는 것이 바람직하다.
절연성 보조 시트(5)의 폭 치수는, 실질적으로 f가 되도록 설계하는 것이 바람직하다.
본 구성에 따르면, 절연성 보조 시트(4, 5)가 강성이 없는 재료, 두께라도, 진동이 발생한 경우에 코너부(1c)에 배치되는 보유 지지부(6)와 전극군(G) 사이에 끼워짐으로써 절연성 보조 시트(5)에 장력이 발생하여, 전극군 단부의 각 시트 형상 전극의 변형을 방지할 수 있다.
강성이 있는 재료, 두께로 한 경우에는, 보다 효과적으로 전극군 단부의 각 전극의 변형을 방지할 수 있다. 따라서, 휨이나 절곡이 발생하기 어려운 변형 곤란한 형상, 예를 들어 가능하면 두께를 더 늘려 판형상으로 절연성 보조 시트(5)를 형성해도 좋다.
또한, 절연성 보조 시트(4)와 절연성 보조 시트(5)를 서로 융착, 절연성 테이프로 고정하는 등 연결하여 주머니 형상으로 하여 구성하면, 전극이 어긋난 경우의 어긋남을 적게 할 수 있어, 각형 전지캔 내에서 발생하는 적층 어긋남을 보다 효과적으로 방지할 수 있다.
본 제1 실시 형태에서는, 적층형의 2차 전지 전극군의 경우를 도시하였지만, 권취형의 전극군을 각형 전지캔에 봉입하는 경우에도 동일한 효과가 얻어지는 것은 물론이다. 2차 전지로서는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지를 대상으로 할 수 있다.
(제2 실시 형태)
본 발명의 제2 실시 형태에 관한 적층형 2차 전지(102)에 대해, 도 2의 (a), 도 2의 (b)를 참조하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한, 도 1과 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
도 2의 (a)에서는, 도 1의 (a), 도 1의 (b)의 보유 지지부(6)와 다른 보유 지지부(10)를 도시한다. 보유 지지부(10)는 각형 전지캔(1)의 단부에 배치되지만 코너부(1c)의 라운딩 처리된 부분이 아니라, 각형 전지캔(1)의 정극 단자 및 부극 단자가 형성되는 면방향의 단면 단변 방향의 면 중 코너의 라운딩 처리된 부분을 제외한 부분에 배치된다. 그 점 이외는 상기 제1 실시 형태와 마찬가지이다.
보유 지지부(10)의 형상은 판형상으로 하여, 1개의 절연성 보조 시트(5)를 2개의 보유 지지부(10)의 제3 보유 지지벽(10a)에 의해 2점에서 지지하는 구성으로 된다. 보유 지지부(10)는 각형 전지캔(1)과 일체로 형성되어 있다. 냉간 소성 가공, 예를 들어 임펙트 프레스에 의한 경우에는 보유 지지부(10)와 각형 전지캔(1)의 재질은 동일해진다. 각형 전지캔(1)과 별개로 보유 지지부(10)를 형성하고, 후에 양자를 용접, 융착 등을 하여 고정하는 것도 가능하고, 이 경우에는 양자의 재질이 달라도 좋다.
본 구성에서는 보유 지지부(10)의 위치가, 절연성 보조 시트(5)를 통해 위치하는 전극군의 단부, 특히 최단부 부근의 전극의 위치와 대향하는 위치에 없기 때문에, 강성이 없는 재질, 두께에서는 도 5의 (c)와 동일한 문제가 발생할 우려가 있다. 그러나, 절연성 보조 시트(5)가 강성이 있는 재질, 두께인 경우에는 전극군의 단부의 전극이 각형 전지캔(1) 코너부의 라운딩 처리된 부분으로 진입하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 본 실시 형태는 절연성 보조 시트(5)가 강성이 있는 재질, 두께인 경우에 유효하다.
물론, 절연성 보조 시트(5)가, 휨, 절곡 등의 변형 곤란한 형상이면 더욱 유효하다.
절연성 보조 시트(5)의 힘이 부족한 경우에는, 보유 지지부(10)를 더 늘려서 배치하여, 보다 많은 점에서 절연성 보조 시트(5)를 지지함으로써, 앞서 서술한 실시 형태와 마찬가지로 각형 전지캔 코너부에 있어서의 전극 어긋남 및 전극 구부러짐을 방지할 수 있다. 도 2의 (b)에서는 중앙부에 보유 지지부(10)를 더 배치하여, 3점에서 보조 시트(5)를 지지하는 구성으로 하고 있다. 전해액을 충분히 축적할 수 있는 것이면, 3개 이상의 보유 지지부(10)를 형성하여, 3점 이상에서 절연성 보조 시트(5)를 지지하는 구성으로 해도 좋다.
또한, 전극군 단부 전극의 각형 전지캔 코너의 라운딩 처리된 부분으로의 진입을 견고하게 방지하기 위해, 상술한 제1 실시 형태에서 서술한 보유 지지부(6)를 보유 지지부(10)와 병용해도 좋다.
(제3 실시 형태)
본 발명의 제3 실시 형태에 관한 적층형 2차 전지(103)에 대해, 도 3을 참조하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 또한, 도 1 및 도 2와 동일한 구성 요소에 대해서는, 동일한 번호를 부여하여 그 설명을 생략한다.
도 3에서는, 도 1의 보유 지지부(6) 중, 각형 전지캔(1)의 각 전극 단자(8, 9)가 형성된 면방향, 즉 제1 방향의 단면에 있어서, 보유 지지부(6)의 제2 방향에 있어서의 길이(c)를 상기 단면 단변으로부터 멀어지는, 즉 캔 평벽부(1b)로부터 멀어지는 방향으로 더욱 짧게 하여 배치한 보유 지지부(11)를 설치한 구성으로 하고 있다. 그 점 이외는, 상기 제1 실시 형태와 동일하다. 보유 지지부(11)는 제2 보유 지지벽(11a)으로 절연성 보조 시트(5)를 지지하게 된다.
본 구성에서는 상술한 제1 실시 형태보다도 더 많은 전해액을 축적할 수 있는 이점이 있다.
또한, 전극군 중앙부의 시트 형상 전극에 의한 적층 어긋남을 견고하게 방지하기 위해, 제2 실시 형태에서 서술한 보유 지지부(10)를 보유 지지부(11)와 병용해도 좋다.
(제4 실시 형태)
본 발명의 제4 실시 형태에 관한 2차 전지를 이용한 축전ㆍ급전 시스템에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
전기 자동차(18)에 탑재된 2차 전지(19) 및 가옥(12) 외부에 배치된 예비 2차 전지(14)는 앞서 서술한 제1, 제2 및 제3 실시 형태에서 서술한 본 발명에 관한 2차 전지이다.
우선, 축전 시스템에 대해 설명한다. 풍력 발전, 화력 발전, 수력 발전, 원자력 발전, 태양 전지, 연료 전지 등의 발전 설비(17)로부터 발전된 전력은 공급 전력 계통(16)을 경유하여 사용자가 이용하는 제어 박스(15)로 공급된다. 제어 박스(15)에 의해 사용자가 전환 조작함으로써, 전기 자동차(18)의 구동용 전원인 2차 전지(19), 예비 2차 전지(14), 배전반(13) 중 어느 하나에 발전 설비(17)로부터 송전된 전력을 공급한다. 예비 2차 전지(14) 또는 전기 자동차(18)의 2차 전지(19)는 전력 공급이 이루어지면 충전ㆍ축전을 행한다. 재해 등에 의해 발전 설비(17)로부터의 급전이 정지한 경우에 예비 전원으로 하므로, 예비 2차 전지(14)에는 충분한 축전을 행해 두는 것이 바람직하다.
주간에는 배전반(13), 야간에는 예비 2차 전지(14) 또는 전기 자동차(18)의 2차 전지(19)로 전력 공급하도록 제어 박스를 프로그램 제어해도 좋다.
다음에 급전 시스템에 대해 설명한다. 상기 축전 시스템에 의해 충전이 이루어진 예비 2차 전지(14)는 제어 박스(15)를 통해 가옥(12) 내의 배전반(13)에 전기적으로 접속되어 있다. 배전반(13)은 가옥(12) 내의 플러그에 접속된 에어컨, 텔레비전 등의 전자 제품과 전기적으로 접속되어 있다. 사용자는 급전 전력 계통(16)으로부터의 전력을 받아 가옥(12) 내의 전자 제품을 구동할지, 또는 상기 축전 시스템에 의해 축전한 예비 2차 전지(14)의 전력을 이용하여 전자 제품을 구동할지를 선택할 수 있고, 이 선택ㆍ전환을 제어 박스(15)에 의해 행한다.
제어 박스에 있어서의 전환에 의해, 예비 2차 전지(14)가 배전반(13)에 전기적으로 접속된 경우에는, 예비 2차 전지(14)로부터 배전반(13)으로 급전되어, 상기 전자 제품의 구동이 가능해진다.
전기 자동차(18)는 상기 축전 시스템에 의해 축전한 2차 전지(19)로부터 차륜을 구동하는 모터로 급전함으로써, 주행 가능해진다. 전기 자동차(18)는 전기 모터로 차륜을 구동하는 것이 가능한 자동차이면 좋고, 하이브리드 자동차라도 좋다.
본 발명에 관한 2차 전지를 이용한 축전ㆍ급전 시스템에서는, 상기 2차 전지에 있어서 고장의 하나의 원인인 진동에 의한 각형 전지캔 내 코너부에서의 적층 어긋남 및 전극 구부러짐을 최대한 방지할 수 있으므로, 진동이 많은 자동차에 있어서의 급전 시스템으로서도, 지진 다발국에 있어서의 급전ㆍ축전 시스템으로서도, 고장이 적은 안정된 동작이 가능해진다.
1 : 전지캔
1a : 캔벽
1b : 캔 평벽부
1c : 코너부
2 : 시트 형상 정극
3 : 시트 형상 부극
4 : 제1 절연성 보조 시트(제1 절연성 보조 부재)
5 : 제2 절연성 보조 시트(제2 절연성 보조 부재)
6, 10, 11 : 보유 지지부
6a : 제1 보유 지지벽
7 : 간극
8 : 정극 단자
9 : 부극 단자
10a : 제3 보유 지지벽
11a : 제2 보유 지지벽
12 : 가옥
13 : 배전반
14 : 예비 2차 전지
15 : 제어 박스
16 : 급전 전력 계통
17 : 발전 설비
18 : 전기 자동차
19 : 2차 전지
23 : 적층 단부면
101, 102, 103 : 적층형 2차 전지
G : 전극군

Claims (7)

  1. 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과,
    상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과,
    상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와,
    상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트와,
    상기 제3 또는 제4 절연성 보조 시트를 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보유 지지부는 냉간 소성 가공에 의해 상기 각형 전지캔과 동시에 형성되는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 시트 형상 정극과 상기 시트 형상 부극을 복수 갖고, 상기 시트 형상 정극과 상기 시트 형상 부극은 각각 세퍼레이터를 개재하여 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  4. 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과,
    상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과,
    상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와,
    상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 경질 보조판을 갖는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  5. 상기 제1 또는 제2 절연성 경질 보조판을 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 갖는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  6. 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과,
    상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과,
    상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와,
    상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트와,
    상기 제3 또는 제4 절연성 보조 시트를 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 구비한 2차 전지와,
    차륜을 구동하는 모터를 갖고,
    상기 모터는 상기 2차 전지로부터 급전을 받아 구동하는 것을 특징으로 하는, 전기 자동차.
  7. 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔과,
    상기 각형 전지캔 내에 배치되어, 상기 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 개재하여 적층된 전극군과,
    상기 각형 전지캔의 상기 정극 단자 및 상기 부극 단자가 형성된 면의 장변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트와,
    상기 면의 단변 방향의 상기 각형 전지캔 안치수와 실질적으로 동일 치수이고 또한 상기 단변측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 각각 배치된 제3 및 제4 절연성 보조 시트와,
    상기 제3 또는 제4 절연성 보조 시트를 상기 전극군과의 사이에 끼워서 접하는 면을 구비하고, 상기 각형 전지캔의 4개의 단부 부근에 배치되고 또한 상기 각형 전지캔과 일체로 형성된 보유 지지부를 구비한 2차 전지와,
    발전 설비를 갖고,
    상기 2차 전지는 상기 발전 설비로부터 급전을 받아 축전하는 것을 특징으로 하는, 축전 시스템.
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