KR20110046495A - 2차 전지 및 전지 시스템 - Google Patents

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Abstract

이 2차 전지는 정극 단자 및 부극 단자를 구비한 각형 전지캔(1)과, 각형 전지캔(1) 내에 배치되어, 정극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 정극(2) 및 부극 단자에 전기적으로 접속된 시트 형상 부극(2)이 세퍼레이터(7)를 통해 적층된 전극군과, 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 전극군의 폭보다 큰 폭과 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트(8)를 갖고, 제1 및 제2 절연성 보조 시트(8)는 장변 방향의 측으로부터 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있다.

Description

2차 전지 및 전지 시스템 {SECONDARY BATTERY AND BATTERY SYSTEM}
본 발명은 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통해 적층한 2차 전지, 상기 전지를 사용한 전기 자동차 및 급전ㆍ축전 시스템에 관한 것이다.
충전 가능한 전지로서의 2차 전지 중, 특히 리튬 이온 2차 전지는 높은 에너지 밀도를 갖고 고용량이므로, 가전 제품의 전원으로서 사용되는 것 외에, 최근, 전기 자동차용 전원, 주택용 전원, 발전소 등의 잉여 전력 보존용 축전지로서도 착안되어 있다.
리튬 이온 2차 전지의 형태로서는, 한 쌍의 띠 형상의 정극 전극과 부극 전극을 세퍼레이터를 통해 적층하여 소용돌이 형상으로 한 권회형 리튬 이온 2차 전지와, 복수의 시트 형상 정극과 시트 형상 부극을 복수의 세퍼레이터를 통해 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 봉입된다. 권회형 리튬 이온 2차 전지에서는 단면이 대략 원형인 원통형의 전지캔에 봉입되는 경우도 있고, 각형 전지캔에 봉입되는 경우도 있다.
적층형, 권회형 중 어느 리튬 이온 2차 전지에 있어서도, 시트 형상 정극과 시트 형상 부극이 세퍼레이터를 통해 적층되는 구조이므로, 전지캔 내에서 시트 형상 정극과 시트 형상 부극의 위치가 어긋나는 경우, 즉 적층 어긋남이 발생하는 경우가 있다. 이 적층 어긋남이 발생하면, 정극과 부극이 접촉하여 전지 내에서 쇼트할 가능성이 있다. 또한, 전지캔은 도전체이므로, 정극, 부극의 절연을 할 필요도 있다.
따라서, 각형 전지캔에 적층형 리튬 이온 2차 전지의 전극군을 봉입하는 경우에, 절연성인 폴리프로필렌제의 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 하고 있지만, 이것으로는 적층 어긋남 방지가 불충분하며, 이로 인해 설계와 같은 성능을 충분히 발휘할 수 없다고 하는 지식을 얻었다. 이에 대해, 도 6, 도 7, 도 8을 사용하여 설명한다.
도 6에 각형 전지캔(1)의 면 중, 도시하지 않은 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면 방향에서의 단면을 도시한다. 시트 형상의 정극(2)과 부극(3)이 도시하지 않은 세퍼레이터를 통해 적층된 전극군은 각형 전지캔(1) 내에 삽입되어 있다. 전극군과 도전체인 각형 전지캔(1)의 절연을 하기 위해, 전극군의 4코너에는 폴리프로필렌제의 보조 시트(4, 5)가, 상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면의 장변 방향과 단변 방향으로 각각 도면과 같이 배치된다. 전극면 폭을 상기 장변 방향의 안치수와 동일 치수로 하면, 각형 전지캔 코너부(X)가 라운딩을 띠고 있으므로 코너부 부근의 시트 형상 전극이 압박되어 변형되고, 이에 의해 세퍼레이터 파열 등이 발생하여, 결과적으로 쇼트할 가능성이 있다. 이와 같은 시트 형상 전극의 변형을 회피하기 위해 전극면 폭은 상기 장변 방향의 안치수보다도 약간 작고, 전지캔 코너부(X)의 라운딩의 영향을 받지 않는 치수로 설계되어 있다.
또한, 각형 전지캔(1)에는 전해액을 축적할 필요가 있으므로, 전극군과 각형 전지캔(1) 사이에는 일정한 공간, 즉 중공 부분(6)을 설치해야만 한다. 이로 인해, 보조 시트(5)는 절연에 최저한 견딜 수 있을 정도의 두께, 바꿔 말하면 극히 얇고 강성이 없는 절연체가 사용된다.
그런데, 이 구성에서는, 예를 들어 전기 자동차용 전원으로서 사용된 경우, 각형 전지캔(1)에 계속적인 진동이 가해지면, 보조 시트(5)가 전극군의 무게에 의해 각형 전지캔(1)의 형상을 따라서 변형되는 동시에, 시트 형상 정극(2), 시트 형상 부극(3)이 도 7에 도시한 바와 같이 상기 장변 방향으로 어긋남을 발생한다. 이 어긋남이 발생하면, 각형 전지캔(1)의 코너부를 확대한 도 8에 도시한 바와 같이, 전극군의 단부 부근에 있는 시트 형상 정극(2), 시트 형상 부극(3)이 각형 전지캔(1)에 따라서 변형되고, 이 변형된 상태에서 진동이 더 가해지면 세퍼레이터 파열 등이 발생하여, 결과적으로 쇼트 등의 고장이 발생하는 것이 판명되었다. 또한, 전극군의 중앙부의 시트 형상 전극은, 가령 어긋났다고 해도 상기 각형 전지캔(1)의 내벽과 수직인 각도로 부딪치므로, 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, 설계와 같은 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 통해 적층된 전극군과, 상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭과, 상기 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 상기 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트를 갖고, 상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 장변 방향의 측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 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 통해 적층된 전극군과, 상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭과, 상기 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 상기 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트를 구비하고, 상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 장변 방향의 측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 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 통해 적층된 전극군과, 상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭과, 상기 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 상기 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트를 구비하고, 상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 장변 방향의 측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 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, 엘리베이터 등에 구비되는 단순한 발전기라도 좋다. 발전소가 아니라도, 일반 가정에 설치되는 발전 설비라도 좋다.
본 발명의 2차 전지 및 전지 시스템에 따르면, 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 전극군의 폭보다 큰 폭과 각형 전지캔의 코너부의 라운딩을 막는 두께를 구비한 절연성 보조 시트에 의해, 각형 전지캔 코너부 부근의 전극이 각형 전지캔의 코너의 라운딩 부분을 따라서 변형되는 것을 방지할 수 있다. 이 효과는, 적층형과 권회형의 어떤 2차 전지라도, 예를 들어 적층형 리튬 이온 2차 전지나 권회형 리튬 이온 2차 전지 중 어느 것에 있어서도 얻어지는 것이다.
절연성 보조 시트는 성형 용이의 관점으로부터 플라스틱 수지, 예를 들어 폴리프로필렌이 바람직하다. 유니레이트 등이라도 좋다. 절연성 보조 시트는 전해액에 의해 열화되지 않는 것일 필요가 있다. 전극군으로 충분히 전해액을 침투시키기 위해, 절연성 보조 시트 그 자체에 전해액을 침투시키는 기능이 있는 것이 바람직하다. 절연성 보조 시트에 관통 구멍을 형성하여 당해 침투 기능을 갖게 해도 좋다.
절연성 보조 시트는 힘이 없는 것을 사용하는 것도 가능하다. 힘이 없어도, 상기 코너의 라운딩 부분을 막는 두께가 있으면, 각형 전지캔 코너부 부근의 전극이 각형 전지캔의 코너의 라운딩 부분을 따라서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
절연성 보조 시트의 재료, 두께를 조정하여, 힘이 있는 것, 또는 휨이나 변형 곤란한 플레이트로 하면, 보다 견고하게 상기 전극의 변형을 방지할 수 있다.
상기 절연성 보조 시트로 전극군을 끼워 넣고 또한 압박하면서 절연성 테이프에 의해 상기 끼워 넣은 절연성 보조 시트끼리를 연결하여 고정함으로써, 진동이 부여된 경우에 있어서도 전극군이 상기 절연성 보조 시트의 면내에서 어긋나는 것을 방지할 수 있다.
상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 각형 전지캔의 면의 수직 방향으로 전극군의 폭보다 큰 폭을 더 갖는 상기 절연성 보조 시트와 전극군을 절연 테이프로 압박하여 고정함으로써, 적층형의 2차 전지에 있어서의 상기 정극 단자에 전기적으로 접속되는 복수의 시트 형상 정극의 전극 탭 및 상기 부극 단자에 전기적으로 접속되는 복수의 시트 형상 부극의 전극 탭의 절곡을 완화하여, 고장 발생을 방지할 수 있다. 즉, 전극군의 전극 탭측에 추출한 광폭 형상의 절연성 보조 시트에 의해 그 시트면 내에 전극군이 고정됨으로써, 가령 2차 전지가 잘못하여 천지 역회전에 놓인 경우에도, 절연성 보조 시트가 각형 전지캔에 부딪치므로 전극군을 전지캔 내에서 중공 상태로 뜨게 하므로, 이 절연성 보조 시트가 없는 경우에 비해 전극 탭의 절곡을 완화할 수 있는 것이다.
또한, 이 경우에 절연성 보조 시트를 힘이 있는 것 또는 변형 곤란한 플레이트로 하면, 전극군을 각형 전지캔 내에 삽입할 때에, 절연성 테이프로 전극군과 일체로 된 절연성 보조 시트가 삽입 가이드의 역할을 발휘하므로, 전극군의 각형 전지캔으로의 삽입이 용이해진다.
상기 2차 전지를 직렬 또는 병렬로 복수 접속함으로써, 조전지를 구성해도 좋다.
본 발명에 따르면, 각형 전지캔에 계속적인 진동이 가해진 경우에 있어서도, 전극군의 단부의 시트 전극이 각형 전지캔의 코너부의 라운딩을 따라서 변형되는 것을 방지할 수 있으므로, 결과적으로 고장이 적어, 설계와 같은 성능을 발휘하는 2차 전지 및 상기 전지를 사용한 급전ㆍ축전 시스템을 얻을 수 있다.
도 1의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 시트 형상 정극, 시트 형상 부극 및 절연성 보조 플레이트의 위치 관계도이다. 도 1의 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 각형 전지캔 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 시트 형상 정극, 시트 형상 부극 및 절연성 보조 플레이트의 위치 관계도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 각형 전지캔 단면도이다.
도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 절연성 보조 플레이트의 개구부 형상도이다. 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 절연성 보조 플레이트의 개구부 형상도이다. 도 4의 (c)는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 절연성 보조 플레이트의 개구부 형상도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지를 사용한 급전ㆍ축전 시스템 개요도이다.
도 6은 본 발명의 전제 기술에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지의 각형 전지캔 단면도이다.
도 7은 본 발명의 전제 기술의 문제점을 나타내는 적층형 리튬 이온 2차 전지의 각형 전지캔 단면도이다.
도 8은 본 발명의 전제 기술의 문제점을 나타내는 적층형 리튬 이온 2차 전지의 각형 전지캔 코너부의 확대 단면도이다.
이하에, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
(제1 실시 형태)
도 1의 (a)는 각형 전지캔(1)에 봉입되는 시트 형상 정극(2), 시트 형상 부극(3), 절연성 보조 시트(또는 플레이트)(8), 절연성 테이프(10)의 위치 관계를 나타내는 도면이다. 도 1의 (b)는 각형 전지캔(1)의 면 중, 도시하지 않은 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면 방향에서의 단면을 도시한다. 적층형 리튬 이온 2차 전지의 예를 나타내지만, 다른 2차 전지라도 좋다.
알루미늄 등으로 성형된 각형 전지캔(1)의 내부에는 대략 직사각형의 시트 형상 정극(2)과 대략 직사각형의 시트 형상 부극(3)이 세퍼레이터를 통해 복수 적층되어 전극군을 구성하고 있다. 여기서는, 세퍼레이터는 주머니 형상 세퍼레이터(7)이고, 시트 형상 부극(3)보다 약간 작게 형성된 시트 형상 정극(2)이 주머니 형상 세퍼레이터(7) 내에 배치된다. 주머니 형상 세퍼레이터(7)로 시트 형상 정극(2)을 둘러싸는 구성에 의해, 적층 어긋남이 발생한 경우에 있어서도, 시트 형상 정극(2) 및 시트 형상 부극(3)이 쇼트하는 경우가 적어, 결과적으로 고장을 방지할 수 있다.
절연성 보조 시트(8)는 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있으면, 강성이 없는 것이라도, 강성이 있는 것이라도 좋다. 재료, 두께를 조정하여 휨이나 변형 곤란한 절연성 보조 플레이트로 해도 좋다.
절연성 보조 시트 또는 절연성 보조 플레이트(8)가, 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 부분을 실질적으로 막기 때문에, 전극군의 단부의 전극이 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 부분을 따라서 변형되는 것을 방지할 수 있다.
도시하지 않은 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면 방향에서의 단면에 있어서의 장변 방향의 전극면 폭(a)은 전기 용량을 최대한 크게 하기 위해, 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 부분을 제외한 평평한 면의 폭 치수와 대략 동일해지도록 설계하는 것이 바람직하다.
본 도면에서는 시트 형상 정극(2)보다 큰 시트 형상 부극(3)의 면 폭이 각형 전지캔(1)의 단면 장변 방향의 코너의 라운딩 부분을 제외한 평평한 면의 폭 치수와 대략 동일해지도록 설계된다. 절연성 보조 시트(8)는 상기 장변 방향의 각형 전지캔(1)의 안치수(b)와 실질적으로 동일 치수 폭으로 설계된다.
또한, 도시하지 않은 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 면 방향에서의 단면에 있어서의 단변 방향의 각형 전지캔(1)의 안치수를 c, 상기 단변 방향의 코너의 라운딩 부분을 제외한 평평한 면의 폭 치수를 d로 하면, 절연성 보조 시트(8)의 두께(e)는 e≒(c－d)÷2로 설계된다.
이와 같이 설계됨으로써, 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 부분을 절연성 보조 시트로 거의 완전히 막을 수 있고, 이로 인해 시트 형상 전극(2, 3)이 각형 전지캔(1)의 코너의 라운딩 부분에서 절곡되어, 고장을 일으키는 것을 방지할 수 있다.
상기 절연성 보조 시트(8)를 배치함으로써, 진동 등에 의해 시트 형상 전극끼리에 어긋남이 발생한 경우라도, 어긋난 시트 형상 전극은 상기 단변 방향의 각형 전지캔(1)에 약 90도의 각도에서 부딪치므로, 전극 구부러짐이 발생하기 어려워진다. 그러나, 각형 전지캔(1)은 알루미늄 등의 금속으로 형성되는 도전체이므로, 시트 형상 전극과의 절연을 도모할 필요가 있다. 그로 인해, 폭(d)의 측면 절연성 보조 시트(9)를 각형 전지캔의 내벽의 상기 단변 방향으로 상기 전극군을 사이에 두고 배치한다.
측면 절연성 보조 시트(9)는 절연성 보조 시트(8)와 동일한 재질이라도 좋고, 다른 재질이라도 좋다. 절연성 보조 시트(8)와는 달리 절연을 하기 위해서만 필요하므로, 전해액을 전극군과 각형 전지캔(1) 내에 많이 축적하기 위해, 가능한 한 얇게 설계하는 것이 바람직하다.
절연성 보조 시트(8)도, 측면 절연성 보조 시트(9)도, 전해액이 침투되기 쉬운 기능을 갖고 있는 것이 바람직하다.
도 1의 (a)에 테이프 위치를 도시한다. 2개의 절연성 보조 시트(8)에 의해 전극군을 사이에 두고, 가압하여 양 절연성 보조 시트를 절연성 테이프로 연결한다. 이에 의해, 2개의 절연성 보조 시트(8)의 면 내에 중공 형상으로 전극군을 고정할 수 있다. 각형 전지캔에 전극군을 봉입한 후, 시트 형상 전극의 어긋남을 충분히 방지하기 위해, 절연성 테이프(10)에 의한 절연성 보조 시트(8) 및 전극군의 고정은 견고한 것이 바람직하다. 따라서, 도 1의 (a)에서는, 시트 형상 전극의 탭이 있는 위치를 상방으로 하면, 측면에 2개소씩, 또한 저면의 1개소에 절연성 테이프를 부착하고 있다.
이와 같이 견고하게 전극군을 절연성 보조 시트(8) 사이에 고정함으로써, 앞서 서술한 측면 절연성 보조 시트(9)를 생략하는 것이 가능해져, 전해액을 더욱 많이 축적하는 구성으로 할 수 있다. 물론, 측면 절연성 보조 시트(9)를 반드시 생략할 필요는 없고, 시트 형상 전극과 각형 전지캔(1) 사이의 단락 방지를 위해 설치해도 좋다.
도 1의 (a)에서는, 절연성 보조 시트(8)는 시트 형상 전극의 탭이 연장되는 방향을 상방으로 하면, 전극군의 폭보다 상하 방향으로 돌출된 큰 폭을 갖고 있다. 이 배치에 의해 테이프 고정됨으로써, 각형 전지캔(1)과 전극군의 절연을 위해 전지캔의 저면에 절연성 보조 시트를 새롭게 배치할 필요가 없어진다. 또한, 가령 이 2차 전지가 잘못하여 상하가 뒤바뀌어 놓인 경우에도, 전극군의 전극 탭측에 돌출된 절연성 보조 시트(8)가 각형 전지캔에 부딪쳐, 2개의 절연성 보조 시트(8)로 압박되어 고정된 전극군을 전지캔 내에서 중공 상태로 뜨게 하므로, 이 절연성 보조 시트(8)가 없는 경우에 비해 전극 탭의 절곡을 완화할 수 있다. 따라서, 전극 탭이 절곡되어 절단되는 것에 의한 고장도 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 적층형의 전극군의 경우를 도시하였지만, 권회형의 전극군을 각형 전지캔에 봉입하는 경우에도 동일한 효과가 얻어지는 것은 물론이다. 2차 전지로서는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지를 대상으로 한다.
(제2 실시 형태)
제2 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 도 2를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 2에서는 상기 제1 실시 형태와 달리, 각형 전지캔(1)의 저면에 전극군과 각형 전지캔(1)의 절연을 위해 저면 절연성 보조 시트(11)를 배치하고 있다. 그리고, 2개의 절연성 보조 시트(8)로 전극군을 압박하고 또한 저면 절연성 보조 시트(11)를 모두 절연성 테이프로 연결함으로써, 전극군을 절연성 보조 시트(8)의 범위 내에 고정하는 것이다.
또한, 본 실시 형태에서는, 도 1의 측면의 절연성 테이프(10)에 추가하여, 보다 견고하게 전극군을 고정하기 위해 절연성 테이프(10)보다 폭이 넓은 절연성 테이프(12)가 2매의 절연성 보조 시트(8)를 주회하도록 부착되어 있다. 또한, 저면 절연성 보조 시트(11)와 절연성 보조 시트(8)의 연결을 견고하게 하여 전극군과 각형 전지캔의 단락을 충분히 방지하기 위해, 절연성 테이프(10)보다 폭이 넓은 절연성 테이프(13)가 2매의 절연성 보조 시트(8) 및 저면 절연성 보조 시트(11)를 주회하도록 부착되어 있다.
그 점 이외는, 상기 제1 실시 형태에서 서술한 것과 마찬가지이다.
이 구성에 의해, 전극군의 단부에 있어서의 시트 형상 전극의 구부러짐을 방지하는 동시에, 각형 전지캔(1)과 전극군의 단락을 보다 확실하게 방지할 수 있다.
(제3 실시 형태)
제3 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 도 3을 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 3에서는 상기한 형태와 달리, 각형 전지캔(1) 중에 2개의 전극군을 배치하고 있다. 즉, 각형 전지캔(1) 내에, 2개의 절연성 보조 시트(8)로 1개의 전극군을 압박하고, 절연성 테이프(10)로 이들 2개의 절연성 보조 시트(8)를 연결함으로써 이 전극군을 절연성 보조 시트(8)의 면 내에 고정한 구성을 2조, 서로 접한 상태로 배열하여 배치하고 있다. 단, 이 2조의 구성에 의한 상기 단변 방향의 총 폭은, 실질적으로 c와 동일해질 필요가 있다.
그 점 이외는, 상기 최선의 형태 및 제1 실시예의 실시 형태에서 서술한 것과 마찬가지이다. 2조의 상기 구성을 접하여 배열한 배치에 있어서의 최단부의 절연성 보조 시트(8)가 각형 전지캔의 코너의 라운딩 부분을 막기 때문에, 전극군의 단부에 있어서의 시트 형상 전극의 구부러짐을 방지할 수 있다.
본 실시 형태에서는 각형 전지캔(1) 내에 2조의 상기 구성을 배치하였지만, 3조 이상 배치해도 좋다.
(제4 실시 형태)
제4 실시 형태에 관한 2차 전지에 대해, 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실시 형태는 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
도 4의 (a), (b), (c)에서는, 상기 제1 내지 제3 실시 형태와 달리, 절연성 보조 시트(8)에 각각 사각형, 원형(정렬 배치), 원형(지그재그 형상 배치)의 관통 구멍(8a, 8b, 8c)을 형성하고 있다. 전극군을 압박하여 절연성 보조 시트(8)의 면 내에 확실하게 전극군을 고정할 수 있는 것이라면, 어떤 형상도 허용된다. 이에 의해, 전해액의 전극군으로의 침투를 양호하게 하여, 성능 향상을 도모할 수 있다. 그러나, 전극면 고정 시의 압력을 균등하게 분산할 수 있으므로, 사각형, 삼각형 등 각이 있는 관통 구멍 형상보다는 원형의 관통 구멍 형상의 쪽이 바람직하다. 또한, 원형의 관통 구멍 형상이라도, 도 4의 (b)와 같이 정렬 배치한 경우에 비해 도 4의 (c)와 같은 지그재그 형상 배치로 한 쪽이, 인접하는 관통 구멍 사이의 절연성 보조 시트(8)의 폭을 크게 할 수 있고, 이 폭이 큰 것에 의해 확실하게 전극군을 눌러서 고정할 수 있다.
그 점 이외는, 상기 제1 내지 제3 실시 형태에서 서술한 것과 마찬가지이다.
(제5 실시 형태)
다른 실시 형태에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지를 이용한 축전ㆍ급전 시스템에 대해, 도 5를 참조하여 설명한다. 본 발명은 이하의 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
전기 자동차(20)에 탑재된 2차 전지(21) 및 가옥(14) 외부에 배치된 예비 2차 전지(15)는 앞서 서술한 최선의 형태 및 그 다른 실시 형태에서 서술한 본 발명에 관한 2차 전지, 예를 들어 적층형 리튬 이온 2차 전지이다.
우선, 축전 시스템에 대해 설명한다. 풍력 발전, 화력 발전, 수력 발전, 원자력 발전, 태양 전지, 연료 전지 등의 발전 설비(18)로부터 발전된 전력은 공급 전력 계통(17)을 경유하여 사용자가 이용하는 제어 박스(16)로 공급된다. 제어 박스(16)에서 사용자가 전환 조작함으로써, 전기 자동차(20)의 구동용 전원인 2차 전지(21), 예비 2차 전지(15), 배전반(19)의 어느 하나로 발전 설비(18)로부터 송전된 전력을 공급한다. 예비 2차 전지(15) 또는 전기 자동차(20)의 2차 전지(21)는 전력 공급이 이루어지면 충전ㆍ축전을 행한다. 재해 등에 의해 발전 설비(18)로부터의 급전이 정지된 경우에 예비 전원으로 하기 위해, 예비 2차 전지(15)에는 충분한 축전을 행해 두는 것이 바람직하다.
주간에는 배전반(19), 야간에는 예비 2차 전지(15) 또는 전기 자동차(20)의 2차 전지(21)로 전력 공급하도록 제어 박스를 프로그램 제어해도 좋다.
다음에 급전 시스템에 대해 설명한다. 상기 축전 시스템에 의해 충전이 이루어진 예비 2차 전지(15)는 제어 박스(16)를 통해 가옥(14) 내의 배전반(19)에 전기적으로 접속되어 있다. 배전반(19)은 가옥(14) 내의 플러그에 접속된 에어 컨디셔너, 텔레비전 등의 전화 제품과 전기적으로 접속되어 있다. 사용자는 급전 전력 계통(17)으로부터의 전력을 받아 가옥(14) 내의 전화 제품을 구동할지, 또는 상기 축전 시스템에 의해 축전된 예비 2차 전지(15)의 전력을 이용하여 전화 제품을 구동할지를 선택할 수 있고, 이 선택ㆍ전환을 제어 박스(16)에 의해 행한다.
제어 박스에 있어서의 전환에 의해, 예비 2차 전지(15)가 배전반(19)에 전기적으로 접속된 경우에는, 예비 2차 전지(15)로부터 배전반(19)으론 급전되어, 상기 전화 제품의 구동이 가능해진다.
전기 자동차(20)는 상기 축전 시스템에 의해 축전된 2차 전지(21)로부터 차륜을 구동하는 모터에 급전함으로써, 주행 가능해진다. 전기 자동차(20)는 전기 모터로 차륜을 구동하는 것이 가능한 자동차이면 좋고, 하이브리드 자동차라도 좋다.
본 발명에 관한 적층형 리튬 이온 2차 전지를 이용한 축전ㆍ급전 시스템에서는, 상기 2차 전지에 있어서 고장의 하나의 원인인 진동에 의한 각형 전지캔 내각부에서의 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 : 각형 전지캔
2 : 시트 형상 정극
3 : 시트 형상 부극
4 : 절연성 보조 시트
5 : 절연성 보조 시트
6 : 중공 부분
7 : 주머니 형상 세퍼레이터
8 : 절연성 보조 플레이트
9 : 측면 절연성 보조 시트
10 : 절연성 테이프
11 : 저면 절연성 보조 시트
12 : 절연성 테이프
13 : 절연성 테이프
14 : 가옥
15 : 예비의 2차 전지
16 : 제어 박스
17 : 급전 전력 계통
18 : 발전 설비
19 : 배전반
20 : 전기 자동차
21 : 2차 전지

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 통해 적층된 전극군과,
    상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭과, 상기 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 상기 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트를 갖고,
    상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 장변 방향의 측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시트 형상 정극 및 상기 시트 형상 부극을 복수 갖고, 상기 시트 형상 정극과 상기 시트 형상 부극은 각각 세퍼레이터를 통해 적층되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트에는 관통 구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  4. 제1항에 있어서, 절연성 테이프를 더 갖고, 상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 전극군을 압박하여 상기 절연성 테이프로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 2차 전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 수직 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭을 구비하고 있는 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 통해 적층된 전극군과,
    상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭과, 상기 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 상기 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 장변 방향의 측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 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 통해 적층된 전극군과,
    상기 정극 단자 및 부극 단자가 형성된 상기 각형 전지캔의 면의 장변 방향으로 상기 전극군의 폭보다 큰 폭과, 상기 각형 전지캔의 코너부의 라운딩 부분을 실질적으로 막을 수 있는 두께를 구비하여 상기 각형 전지캔 내에 배치된 제1 및 제2 절연성 보조 시트를 구비하고,
    상기 제1 및 제2 절연성 보조 시트는 상기 장변 방향의 측으로부터 상기 전극군을 사이에 두고 대향하는 위치에 배치되어 있는 2차 전지와,
    발전 설비를 갖고,
    상기 2차 전지는 상기 발전 설비로부터 급전을 받아 축전하는 것을 특징으로 하는, 축전 시스템.
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