KR20110089076A - 밀폐형 전지 및 그 제조방법 - Google Patents

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히다치 비클 에너지 가부시키가이샤
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Abstract

밀폐형 전지에서, 상부 밀폐 덮개의 전기 저항을 안정적으로 저감한다.
캡(3)에서의 통부(3b)의 천정부(3bH)는, 양극 단자로서 기능하고, 통부(3b)와, 각 용접부(37d)와의 사이에서 전류 유로(CF)가 형성된다. 용접부(37d)는, 통부(3b)에서의 인접하는 1쌍의 개구(3d)의 중앙에 배치되고, 각 용접부(37d)와, 그 용접부(37d)에 가장 근접한 통부(3b)의 측면과의 사이에서, 전류 유로(CF)는, 1쌍의 개구(3d) 사이에서, 대칭적, 또한 연속적으로 형성된다. 본 실시형태에 의한 밀폐형 전지에서는, 대칭적 또한, 연속적인 전류 유로(CF)를 형성함으로써, 전류 유로의 경로 길이가 짧아져, 그 전기 저항을 저감할 수 있다.

Description

밀폐형 전지 및 그 제조방법{SEALED BATTERY AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
본 발명은, 밀폐형 전지 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 밀폐형 전지는 가전제품에 범용되고 있고, 최근에는, 특히 리튬 전지가 매우 많이 사용되고 있다. 리튬 전지는 에너지밀도가 높기 때문에, 전기 자동차(EV)나 하이브리드 차(HEV)의 차량 탑재 전원으로서 개발이 진행되고 있고, 대전류의 통전이 필요하게 되어 있다. 이 때문에, 리튬 전지에서는, 덮개 유닛(밀폐 덮개)에서의 상부 덮개와 다이어프램(상부 덮개 케이스)을 용접하는 등, 각 부품의 저 저항화의 대책이 진행되고 있다(특허문헌 1).
일본국 특개2007-213819호 공보
특허문헌 1의 덮개 유닛에서는, 다이어프램의 주연부(周緣部)에 플랜지를 설치하고, 이 플랜지를 접어 겹쳐 상부 덮개를 코킹하고 있다. 그리고, 플랜지부를 상부 덮개 상면에 용접하여 저저항화를 도모하고 있다. 그러나, 대용량이 요구되는 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차에 사용하는 리튬 이온 2차 전지는 대전류가 흐르기 때문에, 저저항화의 요청이 한층 더 있다.
(1) 청구항 1의 발명은, 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지로서, 상기 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 상기 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고, 상기 캡은, 전지 바깥쪽에 상기 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상으로, 상기 캡의 통부 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고, 상기 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 상기 캡과 용접되며, 상기 용접되는 개소(이하, 용접 개소)는, 상기 캡의 통부 측벽에 설치된 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구 사이에 형성되어 있는 통부 측벽과 대치하는 개소인 것을 특징으로 한다.
(2) 청구항 2의 발명은, 청구항 1에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 상기 용접 개소는, 상기 1쌍의 가스 배출 개구의 사이에 형성되어 있는 원통 측벽의 중앙부와 대치하는 것을 특징으로 한다.
(3) 청구항 3의 발명은, 청구항 1 또는 2에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 상기 가스 배출 개구를 N개로 하였을 때, 상기 용접 개소가 N개인 것을 특징으로 한다.
(4) 청구항 4의 발명은, 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 상기 캡 케이스에는, 전지 내압이 소정값 이상일 때에 개열하는 개열홈이 복수 설치되고, 상기 복수의 가스 배출 개구는 상기 복수의 개열홈과 대응한 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
(5) 청구항 5의 발명은, 청구항 4에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 상기 캡 의 가스 배출 개구와 상기 캡 케이스의 개열홈은, 상기 밀폐 덮개의 둘레 방향으로 동일한 각도 간격으로 설치되고, 상기 가스 배출 개구와 상기 개열홈이 서로 대치하는 위상 각도로 상기 캡과 캡 케이스가 일체화되어 있는 것을 특징으로 한다.
(6) 청구항 6의 발명은, 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 상기 캡 케이스의 코킹 개소에는, 상기 캡의 차양부 상면에서 접어 겹쳐진 플랜지와, 상기 플랜지의 내주연으로부터 상기 차양부를 따라 상기 캡의 중심으로 돌출하는 용접용 돌출편이 형성되고, 상기 용접용 돌출편으로 상기 캡과 상기 캡 케이스가 용접되는 것을 특징으로 한다.
(7) 청구항 7의 발명은, 청구항 6에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 상기 용접용 돌출편은, 상기 플랜지와 접속되는 연결부와, 연결부로부터 캡 중심으로 넓어지는 선단부를 가지는 것을 특징으로 한다.
(8) 청구항 8의 발명은, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 밀폐형 전지에 있어서, 마찰 교반 접합에 의해 상기 캡과 캡 케이스가 용접되어 있는 것을 특징으로 한다.
(9) 청구항 9의 발명은, 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지로서, 상기 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 상기 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고, 상기 캡은, 전지 바깥쪽에 상기 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상이며, 상기 캡의 통부 측벽에 소정간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고, 상기 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 상기 캡과 용접되며, 상기 용접되는 개소(이하, 용접 개소)와 상기 통부 측벽과의 사이의 전류 경로가 상기 가스 배출 개구에서 분리되지 않도록, 상기 가스 배출 개구와 용접부와의 위치 관계가 규정되어 있는 것을 특징으로 한다.
(10) 청구항 10의 발명은, 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지로서, 상기 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 상기 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고, 상기 캡은, 전지 바깥쪽으로 상기 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상이며, 상기 캡의 통부 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고, 상기 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 상기 캡과 용접되며, 상기 용접되는 개소(이하, 용접 개소)와 상기 캡 의 중심을 연결하는 선 상에 상기 가스 배출 개구가 배치되지 않도록, 상기 용접부와 상기 가스 배출 개구와의 위치 관계가 규정되어 있는 것을 특징으로 한다.
(11) 청구항 11의 발명에 의한 밀폐형 전지의 제조 방법은, 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지의 제조방법으로, 상기 발전 유닛을 제작하는 공정과, 상기 밀폐 덮개를 제작하는 공정과, 상기 발전 유닛을 상기 전지 용기에 수용한 후, 상기 발전 유닛과 상기 밀폐 덮개의 양극 외부 단자 및 전지 저면의 음극 외부 단자를 전기적으로 접속하는 공정과, 상기 발전 유닛을 상기 전지 용기에 수용한 후, 상기 밀폐 덮개로 상기 전지 용기를 밀봉하는 공정을 구비하고, 상기 밀폐 덮개를 제작하는 공정은, 상기 캡을 제작하는 공정과, 상기 캡 케이스를 제작하는 공정과, 상기 캡과 상기 캡 케이스를 일체화하는 공정을 포함하며, 상기 캡을 제작하는 공정은, 전지 바깥쪽으로 돌출하는 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차량부를 해트 형상으로 형성하는 공정과, 상기 통부의 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구를 설치하는 공정을 포함하고, 상기 캡과 상기 캡 케이스를 일체화하는 공정은, 상기 캡 케이스의 주연을 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐 코킹 고정하는 공정과, 이 접어 겹치는 주연 영역에서 상기 캡과 상기 캡 케이스를 용접하는 공정과, 상기 코킹 고정 전에, 상기 용접이 행하여지는 개소가, 상기 캡의 통부 측벽에 설치되어 서로 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구의 사이에 있는 통부 측벽과 대치하도록, 상기 캡과 상기 캡 케이스의 위치 맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
(12) 청구항 12의 발명은, 청구항 11에 기재된 밀폐형 전지의 제조방법에 있어서, 마찰 교반 접합에 의하여 상기 캡과 상기 캡 케이스를 용접하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 밀폐형 전지 및 그 제조방법에 의하면, 밀폐 덮개의 봉수(封水) 성능을 확보하면서, 전기 저항을 저감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 밀폐형 전지의 제 1 실시형태를 나타내는 단면도,
도 2는 도 1에 나타낸 밀폐형 전지의 분해 사시도,
도 3은 도 1의 전극군의 상세를 나타내기 위한 일부를 절단한 상태의 사시도,
도 4는 도 1의 밀폐 덮개를 나타내는 사시도,
도 5는 도 4의 밀폐 덮개를 나타내는 평면도,
도 6은 비교예의 밀폐 덮개의 사시도,
도 7은 비교예의 밀폐 덮개의 평면도,
도 8은 도 4의 덮개 유닛에서의 다이어프램의 소재를 나타내는 평면도,
도 9는 도 8의 소재의 드로잉 공정을 나타내는 사시도.
도 10은 도 9의 공정에 계속되는 펀칭 공정을 나타내는 사시도,
도 11은 도 10의 공정에 계속되는 타설(打設) 공정을 나타내는 사시도.
도 12는 본 실시형태의 밀폐 덮개에서의 전류 유로를 개념적으로 나타내는 도,
도 13은 비교예의 밀폐 덮개에서의 전류 유로를 개념적으로 나타내는 도면이다.
본 발명은, 전지 용기의 개구를 밀봉하는 밀폐 덮개의 저항값을 저감하도록 구성한 것으로, 이하, 본 발명의 밀폐형 전지를 원통형 리튬 이온 2차 전지에 적용한 일 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
(제 1 실시형태)
- 밀폐형 전지의 구조 -
도 1은, 본 발명의 밀폐형 전지의 제 1 실시형태를 나타내는 종단면도이고, 도 2는, 도 1에 나타낸 밀폐형 전지의 분해 사시도이다.
밀폐형 전지(1)는, 예를 들면 외형 40 mmφ, 높이 110 mm의 치수를 가진다. 이 원통형 2차 전지(1)는, 밀폐 덮개(50)로 개구부가 밀봉되는, 바닥이 있는 원통형의 전지 용기(2)의 내부에, 이하에 설명하는 발전 유닛(20)을 수용하고 있다.
먼저, 발전 유닛(20)에 대하여 설명하고, 다음으로, 밀폐 덮개(50)를 설명한다.
[전지 용기(2)]
바닥이 있는 원통형의 전지 용기(2)에는, 그 개방 측인 상단부 측에 전지 용기(2)의 내측으로 돌출한 홈(2a)이 형성되어 있다.
[발전 유닛(20)]
발전 유닛(20)은, 전극군(10)과, 양극 집전부재(31)와, 음극 집전부재(21)를, 이하에서 설명하는 바와 같이 일체적으로 유닛화하여 구성되어 있다. 전극군(10)은, 중앙부에 축심(15)을 가지고, 축심(15)의 주위에 양극 전극, 음극 전극 및 세퍼레이터가 권회되어 있다. 도 3은, 전극군(10)의 구조의 상세를 나타내고, 일부를 절단한 상태의 사시도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 전극군(10)은, 축심(15)의 외주(外周)에, 양극 전극(11), 음극 전극(12) 및 제 1, 제 2 세퍼레이터(13, 14)가 권회된 구성을 가진다.
이 전극군(10)에서는, 축심(15)의 외주에 접하는 최내주(最內周)에는 제 1 세퍼레이터(13)가 권회되고, 그 외측을, 음극 전극(12), 제 2 세퍼레이터(14) 및 양극 전극(11)이, 이 순서대로 적층되고, 권회되어 있다. 최내주의 음극 전극(12)의 내측에는 제 1 세퍼레이터(13) 및 제 2 세퍼레이터(14)가 여러 바퀴(도 3에서는, 한 바퀴) 권회되어 있다. 또, 최외주(最外周)는 음극 전극(12) 및 그 외주에 권회된 제 1 세퍼레이터(13)로 되어 있다. 최외주의 제 1 세퍼레이터(13)가 접착 테이프(19)로 고정된다(도 2 참조).
양극 전극(11)은, 알루미늄박에 의해 형성되어 길이가 긴 형상을 가지고, 양극 시트(11a)와, 이 양극 시트(11a)의 양면에 양극 합제(11b)가 도포된 양극 처리부를 가진다. 양극 시트(11a)의 길이 방향을 따른 상방 측의 측연(側緣)은, 양극 합제(11b)가 도포되지 않고 알루미늄박이 노출된 양극 합제 미처리부(11c)로 되어 있다. 이 양극 합제 미처리부(11c)에는, 축심(15)과 평행하게 상방으로 돌출하는 다수의 양극 리드(16)가 등간격으로 일체적으로 형성되어 있다.
양극 합제(11b)는 양극 활물질과, 양극 도전재와, 양극 바인더로 이루어진다. 양극 활물질은 리튬 산화물이 바람직하다. 예로서, 코발트산 리튬, 망간산 리튬, 니켈산 리튬, 리튬 복합 산화물(코발트, 니켈, 망간에서 선택되는 2종류 이상을 포함하는 리튬 산화물) 등을 들 수 있다. 양극 도전재는, 양극 합제 중에서의 리튬의 흡장 방출 반응에서 생긴 전자의 양극 전극으로의 전달을 보조할 수 있는 것이면 제한은 없다. 양극 도전재의 예로서, 흑연이나 아세틸렌블랙 등을 들 수 있다.
양극 바인더는, 양극 활물질과 양극 도전재를 결착시키고, 또 양극 합제와 양극 집전체를 결착시키는 것이 가능하고, 비수전해액과의 접촉에 의해, 대폭으로 열화하지 않으면 특별히 제한은 없다. 양극 바인더의 예로서 폴리불화비닐리덴(PVDF)이나 불소고무 등을 들 수 있다. 양극 합제층의 형성 방법은, 양극 전극상에 양극 합제가 형성되는 방법이면 제한은 없다. 양극 합제(11b)의 형성 방법의 예로서, 양극 합제(11b)의 구성 물질의 분산 용액을 양극 시트(11a) 상에 도포하는 방법을 들 수 있다.
양극 합제(11b)를 양극 시트(11a)에 도포하는 방법의 예로서, 롤 도공법, 슬릿다이 도공법 등을 들 수 있다. 양극 합제(11b)에 분산 용액의 용매 예로서, N-메틸피롤리돈(NMP)이나 물 등을 첨가하고, 혼련한 슬러리를 , 예를 들면 두께 20 ㎛의 알루미늄박의 양면에 균일하게 도포하고, 건조시킨 후, 프레스에 의해 재단한다. 양극 합제(11b)의 도포 두께의 일례로서는 편측(片側) 약 40 ㎛이다. 양극 시트(11a)를 프레스에 의해 재단할 때, 양극 리드(16)를 일체적으로 형성한다.
음극 전극(12)은, 구리박에 의해 형성되어 길이가 긴 형상을 가지고, 음극 시트(12a)와, 이 음극 시트(12a)의 양면에 음극 합제(12b)가 도포된 음극 처리부를 가진다. 음극 시트(12a)의 길이 방향을 따른 하방 측의 측연은, 음극 합제(12b)가 도포되지 않고 구리박이 노출된 음극 합제 미처리부(12c)로 되어 있다. 이 음극 합제 미처리부(12c)에는, 양극 리드(16)와는 반대 방향으로 연장 돌출된, 다수의 음극 리드(17)가 등간격으로 일체적으로 형성되어 있다.
음극 합제(12b)는, 음극 활물질과, 음극 바인더와, 증점제로 이루어진다. 음극 합제(12b)는, 아세틸렌블랙 등의 음극 도전재를 가져도 된다. 음극 활물질로서는, 흑연탄소를 사용하는 것이 바람직하다. 흑연탄소를 사용함으로써, 대용량이 요구되는 플러그인 하이브리드 자동차나 전기 자동차용 리튬 이온 2차 전지를 제작할 수 있다. 음극 합제(12b)의 형성 방법은, 음극 시트(12a) 상에 음극 합제(12b)가 형성되는 방법이면 제한은 없다. 음극 합제(12b)를 음극 시트(12a)에 도포하는 방법의 예로서, 음극 합제(12b)의 구성 물질의 분산 용액을 음극 시트(12a) 상에 도포하는 방법을 들 수 있다. 도포 방법의 예로서, 롤 도공법, 슬릿 다이 도공법 등을 들 수 있다.
음극 합제(12b)를 음극 시트(12a)에 도포하는 방법의 예로서, 음극 합제(12b)에 분산 용매로서 N-메틸―2-피롤리돈이나 물을 첨가하고, 혼련한 슬러리를, 예를 들면 두께 10 ㎛의 압연 구리박의 양면에 균일하게 도포하고, 건조시킨 후, 프레스에 의해 재단한다. 음극 합제(12b)의 도포 두께의 일례로서는 편측 약40 ㎛이다. 음극 시트(12a)를 프레스에 의해 재단할 때, 음극 리드(17)를 일체적으로 형성한다.
제 1 세퍼레이터(13) 및 제 2 세퍼레이터(14)의 폭을 WS, 음극 시트(12a)에 형성되는 음극 합제(12b)의 폭을 WC, 양극 시트(11a)에 형성되는 양극 합제(11b)의 폭을 WA라 한 경우, 하기의 식을 만족하도록 형성된다.
WS > WC > WA (도 3 참조)
즉, 양극 합제(11b)의 폭(WA)보다, 항상, 음극 합제(12b)의 폭(WC)이 크다. 이것은, 리튬 이온 2차 전지의 경우, 양극 활물질인 리튬이 이온화하여 세퍼레이터를 침투하나, 음극 측에 음극 활물질이 형성되어 있지 않고 음극 시트(12b)가 노출되어 있으면 음극 시트(12a)에 리튬이 석출되어, 내부 단락을 발생하는 원인이 되기 때문이다.
도 1 및 도 3에서, 중공의 원통형상의 축심(15)은 축 방향(도면의 상하 방향)의 상단부의 내면에 큰 지름의 홈(15a)이 형성되고, 이 홈(15a)에 양극 집전부재(31)가 압입되어 있다. 양극 집전부재(31)는, 예를 들면 알루미늄에 의해 형성되고, 원반 형상의 기초부(31a), 이 기초부(31a)의 내주부(內周部)에서 축심(15) 측을 향하여 돌출하고, 축심(15)의 내면에 압입되는 하부 통부(31b) 및 외주연에서 밀폐 덮개(50) 측으로 돌출하는 상부 통부(31c)를 가진다. 양극 집전부재(31)의 기초부(31a)에는, 전지 내부에서 발생하는 가스를 방출하기 위한 개구(31d)가 형성되어 있다.
양극 시트(11a)의 양극 리드(16)는, 모두, 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c)에 용접된다. 이 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 양극 리드(16)는, 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c) 상에 겹쳐져 접합된다. 각 양극 리드(16)는 매우 얇기 때문에, 1개로는 대전류를 추출할 수 없다. 이 때문에, 축심(15)으로의 감김 시작부터 감김 끝까지의 전장에 걸쳐, 다수의 양극 리드(16)가 소정 간격으로 형성되어 있다.
양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c)의 외주에는, 양극 시트(11a)의 양극 리드(16) 및 링 형상의 가압 부재(32)가 용접되어 있다. 다수의 양극 리드(16)는, 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c)의 외주에 밀착시켜 두고, 양극 리드(16)의 외주에 가압 부재(32)을 감아서 가고정하며, 이 상태에서 용접된다.
양극 집전부재(31)는, 전해액에 의해 산화되기 때문에, 알루미늄으로 형성함으로써 신뢰성을 향상할 수 있다. 알루미늄은, 무엇인가의 가공에 의해 표면이 노출되면, 즉시, 표면에 산화알루미늄 피막이 형성되고, 이 산화알루미늄 피막에 의해, 전해액에 의한 산화를 방지할 수 있다.
또, 양극 집전부재(31)를 알루미늄으로 형성함으로써, 양극 시트(11a)의 양극 리드(16)를 초음파 용접 또는 스폿 용접 등에 의해 용접하는 것이 가능해진다.
축심(15)의 하단부의 외주에는, 외경이 지름 축소된 단부(段部)(15b)가 형성되고, 이 단부(15b)에 음극 집전부재(21)가 압입되어 고정되어 있다. 음극 집전부재(21)는, 예를 들면 구리에 의해 형성되고, 원반 형상의 기초부(21a)에 축심(15)의 단부(15b)에 압입되는 개구부(21b)가 형성되고, 외주연에, 전지 용기(2)의 저부(底部) 측을 향하여 돌출하는 외주 통부(21c)가 형성되어 있다.
음극 시트(12a)의 음극 리드(17)는, 모두, 음극 집전부재(21)의 외주 통부(21c)에 초음파 용접 등에 의해 용접된다. 각 음극 리드(17)는 매우 얇기 때문에, 대전류를 추출하기 위하여, 축심(15)으로의 감김 시작부터 감김 끝까지 전장에 걸쳐, 소정 간격으로 다수 형성되어 있다.
음극 집전부재(21)의 외주 통부(21c)의 외주에는, 음극 시트(12a)의 음극 리드(17) 및 링 형상의 가압 부재(22)가 용접되어 있다. 다수의 음극 리드(17)는, 음극 집전부재(21)의 외주 통부(21c)의 외주에 밀착시켜 두고, 음극 리드(17)의 외주에 가압 부재(22)를 감아 가고정하며, 이 상태에서 용접된다.
음극 집전부재(21)의 하면에는, 구리제의 음극 통전 리드(23)가 용접되어 있다. 음극 통전 리드(23)는, 전지 용기(2)의 저부에서, 전지 용기(2)에 용접되어 있다. 전지 용기(2)는, 예를 들면 0.5 mm 두께의 탄소강으로 형성되고, 표면에 니켈 도금이 실시되어 있다. 이와 같은 재료를 사용함으로써, 음극 통전 리드(23)는, 전지 용기(2)에 저항 용접 등에 의해 용접할 수 있다.
양극 집전부재(31)의 기초부(31a)의 상면에는, 복수의 알루미늄박이 적층되어 구성된 플렉시블한 양극 도전 리드(33)가, 그 일단부를 용접하여 접합되어 있다. 양극 도전 리드(33)는, 복수매의 알루미늄박을 적층하여 일체화함으로써, 대전류를 흘리는 것이 가능해지고, 또한, 플렉시블성을 부여받고 있다. 즉, 대전류를 흘리기 위해서는 접속부재의 두께를 크게 할 필요가 있으나, 1매의 금속판으로 형성하면 강성이 커지고, 플렉시블성이 손상된다. 그래서, 판 두께가 작은 다수의 알루미늄박을 적층하여 플렉시블성을 가지게 하고 있다. 양극 도전 리드(33)의 두께는, 예를 들면 0.5 mm 정도이고, 두께 0.1 mm의 알루미늄박을 5매 적층하여 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 다수의 양극 리드(16)가 양극 집전부재(31)에 용접되고, 다수의 음극 리드(17)가 음극 집전부재(21)에 용접됨으로써, 양극 집전부재(31), 음극 집전부재(21) 및 전극군(10)이 일체적으로 유닛화된 발전 유닛(20)이 구성된다(도 2 참조). 단, 도 2에서는, 도시의 형편 상, 음극 집전부재(21), 누름부재(22) 및 음극 통전 리드(23)는 발전 유닛(20)으로부터 분리하여 도시되어 있다.
[밀폐 덮개(50)]
도 1, 도 2, 도 4∼도 6을 참조하여 밀폐 덮개(50)에 대하여 상세하게 설명한다.
밀폐 덮개(50)는, 배기구(3c, 3d)를 가지는 캡(3)과, 캡(3)에 장착되어 개열홈(37a)을 가지는 캡 케이스(37)와, 캡 케이스(37)의 중앙부 이면에 스폿 용접된 양극 접속판(35)과, 양극 접속판(35)의 주연 상면과 캡 케이스(37)의 이면과의 사이에 끼워 유지되는 절연링(41)을 구비하고, 미리 서브 어셈블리로서 조립되어 있다.
캡(3)은, 탄소강 등의 철에 니켈 도금을 실시하여 형성되어 있다. 캡(3)은, 원반 형상의 주연부(차양부)(3a)와, 이 주연부(3a)로부터 상방으로 돌출하는, 천정이 있고 바닥이 없는 통부(3b)를 가지고, 전체로서 해트(hat) 형상을 나타내고 있다. 통부(3b)의 상부 벽(3bh)에는 중앙에 개구(3c)가 형성되고, 측벽에는 소정 간격으로 4개의 개구(3d)가 설치되어 있다. 이 개구(3c, 3d)는, 전지 내부에 발생하는 가스압에 의해 다이어프램(37)이 개열되었을 때, 가스를 전지 외부로 방출하기 위한 것이다. 통부(3b)는 양극 외부 단자로서 기능하고, 전지 바깥쪽에서 부스바 등이 접속된다.
캡(3)을 제작하는 공정은, 전지 바깥쪽으로 돌출하는 천정이 있고 바닥이 없는 통부(3b)와 차양부(3a)를 해트 형상으로 형성하는 공정과, 통부(3b)의 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구(3d)를 설치하는 공정을 포함한다.
캡(3)의 주연부는, 알루미늄 합금으로 형성된 캡 케이스(37)의, 접어 겹치는 플랜지(37b)로 일체화되어 있다. 즉, 캡 케이스(37)의 평판 형상의 소재의 주연을 캡(3)의 상면을 따라 접어 겹쳐 캡(3)이 코킹 고정되어 있다. 캡(3)의 상면에서 접어 겹쳐져 있는 둥근 고리형상 영역, 즉 플랜지(37b)에는, 그 내주연으로부터 캡(3)의 중심을 향하여 90도 간격으로 돌출하는 4개의 용접용 돌출편(37c)이 설치되어 있다. 캡(3)은, 4개의 돌출편(37c)과 마찰 접합 용접되어 있다. 즉, 캡 케이스(37)와 캡(3)은, 플랜지(37b)에 의한 코킹 고정과, 돌출편(37c)으로의 용접에 의하여 일체화되어 있다.
캡(3)과 캡 케이스(37)를 일체화하는 공정은, 캡 케이스(37)의 주연을 캡(3)의 차양부 상면에 접어 겹쳐 코킹 고정하는 공정과, 이 접어 겹치는 주연 영역에서 캡(3)과 캡 케이스(37)를 용접하는 공정과, 코킹 고정 전에, 용접용 돌출편(37c)이, 캡(3)의 통부 측벽에 설치되어 서로 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구(3d)의 사이에 있는 통부 측벽과 대치하도록, 캡(3)과 캡 케이스(37)의 위치 맞춤을 행하는 공정을 포함한다.
캡 케이스(37)의 중앙 원형 영역에는, 원형 형상의 개열홈(37a)과, 이 원형 개열홈(37a)으로부터 사방에 방사상으로 신장되는 개열홈(37a)이 형성되어 있다. 개열홈(37a)은, 프레스에 의해 캡 케이스(37)의 상면 측을 V자 형상으로 눌러 찌그러트리고, 잔부(殘部)를 얇게 한 것이다. 개열홈(37a)은, 전지 용기(2) 내의 내압이 소정값 이상으로 상승하면 개열하여, 내부의 가스를 방출한다.
도 6에 나타내는 바와 같이 돌출편(37c)은, 플랜지(37b)와의 연결부(37r)와, 연결부(37r)에 연결 설치된 광폭부(37h)를 가지고, 좌우 대칭의 대략 T자 형상으로 형성되어 있다. 광폭부(선단부)(37h)의 원주방향의 폭을 W1이라 하고, 연결부(37r)의 원주방향의 폭을 W2라 하면, W1 > W2이다. 폭(W2)의 연결부(37r)는, 예를 들면, 돌출편(37c)의 플랜지(37b)와의 연결부에, 대략 반원 형상의 절결(37e)을 형성함으로써 형성된다. 광폭부(37h)의 대략 중앙부의 원형 영역(37d)이 마찰 교반 용접부이다.
본 실시형태에서는, 캡(3)의 니켈 도금층과, 알루미늄 합금으로 이루어지는 캡 케이스(37)의 돌출편(37c)이 마찰 교반 용접으로 접합되어 있다. 용접에 의한 접합을 행함으로써, 캡(3), 캡 케이스(37) 사이의 전기 저항은 충분히 낮아진다. 또한, 플랜지(37b)로부터 용접용 돌출편(37c)을 돌출시켜, 충분히 넓은 면적으로 용접하도록 하였다. 이와 같은 구성을 채용함으로써, 코킹 가공만에 의해, 캡 케이스(37)를 캡(3)에 장착한 경우에 비교하여, 전기 저항을 저감할 수 있다.
또한, 캡(3)이 철로 형성되어 있는 경우에는, 다른 원통형 2차 전지와 직렬로 접합할 때, 철로 형성된 다른 원통형 2차 전지와 스폿 용접에 의해 접합하는 것이 가능하다.
밀폐 덮개(50)는 방폭 기구를 구성하고 있다. 전지 용기(2)의 내부에 발생한 가스에 의하여, 내부 압력이 기준값을 초과하면, 개열홈에서 캡 케이스(37)에 균열이 발생하여, 내부의 가스가 캡(3)의 배기구(3c, 3d)로부터 배출되어 전지 용기(2) 내의 압력이 저감된다. 또, 전지 용기(2)의 내압에 의해 캡 케이스라 불리우는 캡 케이스(37)가 용기 바깥쪽으로 팽창하여 양극 접속판(35)과의 전기적 접속이 끊어져, 과전류를 억제한다.
밀폐 덮개(50)는, 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31) 상에 절연상태로 탑재되어 있다. 즉, 캡(3)이 일체화된 캡 케이스(37)는, 그 절연링(41)을 통해 절연 상태에서 양극 집전부재(31)의 상단면에 탑재되어 있다. 그러나, 캡 케이스(37)는, 양극 도전 리드(33)에 의해 양극 집전부재(31)와는 전기적으로 접속되어, 밀폐 덮개(50)의 캡(3)이 전지(1)의 양극이 된다. 여기서, 절연링(41)은, 개구부(41a)(도 2 참조) 및 하방으로 돌출하는 측부(41b)를 가지고 있다. 절연재(41)의 개구부(41a) 내에는 접속판(35)이 감합(嵌合)되어 있다.
접속판(35)은, 알루미늄 합금으로 형성되고, 중앙부를 제외하는 거의 전체가 균일하며 또한, 중앙 측이 약간 낮은 위치로 휘어진, 대략 접시 형상을 가지고 있다. 접속판(35)의 두께는, 예를 들면 1 mm 정도이다. 접속판(35)의 중심에는, 얇은 두께의 돔 형상으로 형성된 돌기부(35a)가 형성되고 있고, 돌기부(35a)의 주위에는, 복수의 개구(35b)(도 2 참조)가 형성되어 있다. 개구(35b)는, 전지 내부에 발생하는 가스를 방출하는 기능을 가지고 있다. 접속판(35)의 돌기부(35a)는 캡 케이스(37)의 중앙부의 저면(底面)에 저항 용접 또는 마찰 확산 접합에 의해 접합되어 있다.
본 실시형태에 의한 밀폐형 전지에서는, 캡 케이스(37)의 돌출편(37c)이 캡(3)의 4개의 측벽 개구(3d)의 사이에 위치하도록 캡 케이스(37)와 캡(3)의 위상 각도를 정하고 있다. 즉, 용접용 돌출편(37c) 내의 용접부(37d)는, 1쌍의 개구(3d) 사이에 위치한다. 바꿔 말하면, 인접하는 1쌍의 측벽 개구(37d) 사이의 측벽과 돌출편(37c)이 대치하도록 캡(3)이 캡 케이스(37)에 코킹되어 있다. 또는, 용접부(37d)와 캡(3)의 중심을 연결하는 선 상에 개구(3d)가 배치되지 않도록, 돌출편(37c), 나아가서는 용접부(37d)와 개구(3d)의 위치 관계가 규정되어 있다.
상기한 바와 같이, 캡(3)의 통부(3b)의 천정부(3bH)(도 4에 도시)는 양극 외부 단자로서 기능하고, 발전 유닛(20)의 양극 집전부재(31)와 밀폐 덮개(50) 사이에서 충전 전류 및 방전 전류가 흐른다. 도 4에서는 용접부(37d)로부터 통부(3b)로의 방전 전류 경로가 굵은 화살표로 개략적으로 나타나 있다.
용접부(37d)와 통부(3b) 사이의 전류 경로를 모식적으로 설명하는 도면이 도 12이다. 도 12에서, 검은 원으로 나타낸 용접부(37d)와 굵은 선분으로 나타낸 통부(3b) 사이를 복수개의 전류 경로(CF)로 나타내고 있다. 즉, 통부(3b)와 4개의 용접부(37d) 사이에서는, 전류가 균등하게 흐른다. 따라서, 인접하는 1쌍의 개구(3d) 사이의 통부(3b)의 측벽 영역(3br)과, 이 측벽 영역(3br)에 가장 근접하는 용접부(37d)와의 사이에서, 대칭적 또한 연속적인 전류 유로(CF)가 형성된다.
상기한 바와 같이 캡(3)과 캡 케이스(37)를 코킹 고정하면, 용접부(37d)와 캡(3) 사이의 전류 경로가 개구(3d)에서 분리되지 않는다. 또, 본 실시형태는, 4개의 용접부(37d)와 4개의 개구(3d)를 설치하였기 때문에, 대칭적이고 또한 연속적인 전류 유로(CF)가 형성되므로, 전류 유로의 경로 길이가 짧아지고, 또한, 개구(3d)에 의한 전류 유로 교란의 영향이 최소가 된다. 그 결과, 밀폐 덮개(50) 내의 충방전 전류 경로의 전기 저항을 안정적으로 저감할 수 있다.
그리고, 상세한 것은 후술하나, 전지 용기(2)에 전극군(10)을 수용하고, 미리 부분 어셈블리로서 제작된 밀폐 덮개(50)를 양극 집전부재(31)와 양극 도전 리드(33)에 의해 전기적으로 접속하여 통 상부에 탑재한다. 그리고, 프레스 등에 의해, 가스킷(43)의 외주 벽부(43b)를 절곡하여 기초부(43a)와 외주 벽부(43b)에 의해, 밀폐 덮개(50)를 축 방향으로 압접하도록 코킹 가공한다. 이에 의하여 밀폐 덮개(50)가 가스킷(43)을 거쳐 전지 용기(2)에 고정된다.
가스킷(43)은, 당초, 도 2에 도시하는 바와 같이, 링 형상의 기초부(43a)의 둘레 측 가장자리에, 상부 방향을 향하여 대략 수직하게 기립하여 형성된 외주 벽부(43b)와, 내주 측에, 기초부(43a)로부터 하방을 향하여 대략 수직으로 수하(垂下)하여 형성된 통부(43c)를 가지는 형상을 가지고 있다. 전지 용기(2)를 코킹함으로써, 캡 케이스(37)는 외주 벽부(43b)로 끼워 유지된다.
전지 용기(2)의 내부에는, 비수전해액이 소정량 주입되어 있다. 비수전해액의 일례로서는, 리튬염이 카보네이트계 용매에 용해된 용액을 사용하는 것이 바람직하다. 리튬염의 예로서, 불화인산리튬(LiPF6), 불화붕산리튬(LiBF4) 등을 들 수 있다. 또, 카보네이트계 용매의 예로서, 에틸렌카보네이트(EC), 디메틸카보네이트(DMC), 프로필렌카보네이트(PC), 메틸에틸카보네이트(MEC), 또는 상기 용매의 1종류 이상에서 선택되는 용매를 혼합한 것을 들 수 있다.
본 실시형태에 의한 밀폐형 전지는 이하의 작용 효과를 가질 수 있다.
(1) 용접용 돌출편(37c) 내의 용접부(37d)는, 1쌍의 개구(3d) 사이에 위치한다. 바꿔 말하면, 인접하는 1쌍의 측벽 개구(37d) 사이의 측벽과 돌출편(37c)이 대치하도록 캡(3)이 캡 케이스(37)에 코킹되어 있다. 이와 같이, 용접부(37d)로부터 캡(3)의 중심을 향하여 연속된 전류 경로가 형성되도록, 개구(3d)와 용접부(37d)의 위치 관계가 규정되어 있다. 또, 용접부(37d)와 캡(3)의 중심을 연결하는 선 상에 개구(3d)가 배치되지 않도록, 용접부(37d)와 개구(3d)의 위치 관계가 규정되어 있다. 따라서, 밀폐 덮개 내에서의 충방전 전류 경로를 더욱 심플한 것으로 할 수 있어, 전기 저항을 더욱 낮고, 또한, 안정된 것으로 할 수 있다.
(2) 캡 케이스(37)의 플랜지(37b)로부터 돌출편(37c)을 돌출 설치시키고, 이 돌출부(37c)를 캡(3)에 용접하였기 때문에, 종래보다 넓은 용접 면적을 확보할 수 있어, 이 점에서도, 밀폐 덮개(50)의 전류 경로의 저항값을 작게 할 수 있다. 따라서, 실시형태의 밀폐형 전지의 밀폐 덮개의 저항값을 매우 크게 저감할 수 있다.
(3) 돌출편(37c)은, 선단 측에 충분히 면적이 큰 광폭부(37h)를 설치하고, 광폭부(37h)는, 원주방향의 폭이 좁은 연결부(37r)를 거쳐 플랜지(37b)와 연결하도록 하였다. 연결부(37r)는, 소성 변형에 대한 강성을 작게 하는 것으로, 이것에 의하여, 플랜지(37b) 및 돌출편(37c)을, 캡(3)의 상면을 따라 절곡하였을 때에, 플랜지(37b)에 변형 그 밖의 결함이 생기는 일이 없다. 따라서, 밀폐 덮개의 밀봉 성능이 저하하는 등의 문제를 회피할 수 있다.
본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)의 작용 효과 등에 대하여 보충 설명한다.
(4) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 캡 케이스(37)와 캡(3)이 코킹된 플랜지(코킹부)(37b)로부터 돌출한 돌출편(37c)으로 마찰 교반 접합이 실시되어 있다. 마찰 교반 접합에서는, 회전 공구의 선단부를 회전시키면서 돌출편(37c)에 압접함으로써, 마찰열에 의해 돌출편(37c)을 구성하는 캡 케이스(37)와 캡(3)의 상면 측의 일부를 소성 유동시켜 혼합함으로써 일체화시킨다. 이 때문에, 일체화한 접합 부분에서는, 캡 케이스(37)와 캡(3)과의 이종(異種)금속의 접촉면이 없어지기 때문에, 통전 시의 캡 케이스(37) 및 캡(3) 사이의 전기 저항을 저감할 수 있다.
(5) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 마찰 교반 접합에 의한 접합이 돌출편(37c)의 4개소에 실시되어 있다. 또, 돌출편(37c)의 크기는, 접속 면적을 확보하기 위하여, 가능한 한 큰 쪽이 좋고, 코킹 시의 문제점을 저감하기 위하여, 돌출편(37c)의 밑동 부분에 잘록해진 연결부(37r)를 설치하고 있다. 이 때문에, 큰 용접 부분을 확보할 수 있어, 대전류 방전 시에도 전기 저항의 증대가 억제되기 때문에, 대전류 방전 시의 전력 손실을 경감할 수 있다.
(6) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 돌출편(37c)의 마찰 교반 접합이 캡(3)의 상방 측으로 접어 겹쳐진 캡 케이스(37)의 플랜지(37b)로부터 돌출하는 돌출편(37c)에 회전 공구를 압접함으로써 실시되어 있다. 이 때문에, 전지 조립 후에 전지 내측에 위치하는 캡 케이스(37)의 하면 측에서는, 용접에 따르는 핀홀 등의 형성이 방지된다. 이에 의하여, 리튬 2차 전지(1)에서는, 캡(3)에 비수전해액이 접촉하지 않아 캡(3)의 부식이 방지되기 때문에, 비수전해액의 누설을 방지할 수 있어, 주위의 기기 등에 대한 손해를 억제할 수 있다. 따라서, 대전류 방전 시의 전력 손실을 경감하고, 비수전해액의 누액을 방지한 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)는, 밀폐 덮개(50)의 캡 케이스(37)와 캡(3)과의 접합 신뢰성을 향상시킨 전지이다.
(7) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 캡 케이스(37)의 양극 접속판(35)의 재질이 캡(3)의 재질보다 저융점이기 때문에, 캡 케이스(37)의 양극 접속판(35)과 양극 도전 리드(33)를 용접에 의해 용이하게 용접으로 접합할 수 있다. 또, 캡(3)이 캡 케이스(37)보다 고융점이기 때문에, 전지 사용 시의 온도 상승이나 고온 환경 하에서의 사용 시의 변형 등을 억제할 수 있다.
종래의 리튬 2차 전지에서는, 밀폐 덮개를 구성하는 덮개 케이스(캡 케이스)와 덮개 캡(캡)과의 접합에 스폿 용접이 사용되고 있다. 스폿 용접에서는, 덮개 케이스의 플랜지부의 하면과 덮개 캡의 플랜지부의 상면에 용접용 전극을 접촉시켜, 전극 사이에 통전함으로써 접합되기 때문에, 덮개 캡의 철보다 융점이 낮은 알루미늄제의 덮개 케이스의 하면에 핀홀 등의 결함을 일으켜, 용접 자국이 남는 경우가 있다. 알루미늄제 덮개 케이스에 핀홀 등이 형성되어 있어도, 철제 덮개 캡에는 핀홀 등이 형성되기 어렵기 때문에, 전지 덮개의 기밀 검사를 행하여도 덮개 케이스의 핀홀을 검출할 수 없다. 전지 조립 후에서는, 덮개 케이스의 하면 측이 전지 내측이 되기 때문에, 덮개 케이스 하면이 비수전해액에 노출됨으로, 핀홀에 비수전해액이 침입한다. 이 때문에, 핀홀에 침입한 비수전해액이 철제 덮개 캡과 접촉하기 때문에, 덮개 캡이 부식되어, 비수전해액이 누설하게 된다. 전지 밖으로 누설된 비수전해액은, 당해 전지 뿐만 아니라, 예를 들면 조전지(組電池)로 하였을 때에 서로 인접하는 전지나 주위의 기기 등에 부식 등의 손해를 미칠 염려가 있다. 한편, 덮개 케이스와 덮개 캡에서는, 재질의 금속이 다르기 때문에, 밀폐 덮개에는 이종 금속의 접촉 저항이 존재한다. 이 때문에, 대전류 방전에 의해 전력손실이 생긴다. 다수의 전지를 접속한 조전지에서는, 전체의 저항이 커지고, 전력손실도 커진다. 본 실시형태는, 이들 문제를 해결할 수 있는 대전류 방전용 리튬 2차 전지이다.
- 밀폐형 전지의 제조방법 -
밀폐형 전지(1)의 제조에 있어서는, 먼저, 양극 시트(11a)의 양면에, 양극 합제(11b) 및 양극 합제 미처리부(11c)가 형성되고, 또, 다수의 양극 리드(16)가 양극 시트(11a)에 일체로 형성된 양극 전극(11)을 제작한다. 또, 음극 시트(12a)의 양면에 음극 합제(12b) 및 음극 처리부(12c)가 형성되고, 다수의 음극 리드(17)가 음극 시트(12a)에 일체로 형성된 음극 전극(12)을 제작한다.
그리고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 축심(15)에, 제 1 세퍼레이터(13), 양극 전극(11), 제 2 세퍼레이터(14), 음극 전극(12)을, 이 순서대로 권회하여 전극군(10)을 제작한다. 이 경우, 제 1 세퍼레이터(13), 양극 전극(11), 제 2 세퍼레이터(14), 음극 전극(12)은 가장 내측의 측연부를 축심(15)에 용접하여 두면, 권회 시에 가해지는 하중에 맞서 권회하는 것이 용이해진다.
이 전극군(10)의 축심(15)의 하부에 음극 집전부재(21)를 설치한다. 음극 집전부재(21)의 설치는, 음극 집전부재(21)의 개구부(21b)를 축심(15)의 하단부에 설치된 단부(15b)에 감입(嵌入)하여 행한다. 다음으로, 음극 집전부재(21)의 외주 통부(21c)의 외주의 전 주위에 걸쳐, 음극 리드(17)를 거의 균등하게 배분하여 밀착하고, 음극 리드(17)의 외주에 가압 부재(22)를 감는다. 그리고, 초음파 용접 등에 의해, 음극 집전부재(21)에 음극 리드(17) 및 가압링(22)을 용접한다. 다음으로, 축심(15)의 하단면과 음극 집전부재(21)에 걸치는 음극 통전 리드(23)를 음극 집전부재(21)에 용접한다.
다음으로, 축심(15)의 양극 집전부재(31)의 하부 통부(31b)를 축심(15)의 상단측에 설치된 홈(15a)에 감합한다. 양극 전극(11)의 양극 리드(16)를 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c)의 외면에 밀착시킨다. 그리고, 양극 리드(16)의 외주에 가압 부재(32)를 감고, 초음파 용접 등에 의하여, 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c)에 양극 리드(16) 및 가압링(32)을 용접한다. 발전 유닛(20)이 구성된다.
다음으로, 발전 유닛(20)을 수용 가능한 사이즈를 가지는, 금속제의, 바닥이 있는 원통 부재에, 상기한 공정을 거쳐 제작된 발전 유닛(20)을 수용한다. 바닥이 있는 원통 부재는, 전지 용기(2)가 되는 것이다. 이하에서, 설명을 간소하게 하여 명료하게 하기 위하여, 이 바닥이 있는 원통 부재를 전지 용기(2)로서 설명한다.
전지 용기(2) 내에 수납한 발전 유닛(20)의 음극 통전 리드(22)를, 전지 용기(2)에 저항 용접 등에 의해 용접한다. 이 경우, 도시는 생략하나, 전지 용기(2)의 외부로부터, 축심(15)의 중공축에 전극봉을 삽입하고, 전극봉에 의하여 음극 통전 리드(22)를 전지 용기(2)의 저부에 가압하여 용접한다.
다음으로, 전지 용기(2)의 상단부 측의 일부를 드로잉하여 안쪽으로 돌출하고, 외면에 대략 V자 형상의 홈(2a)을 형성한다. 전지 용기(2)의 홈(2a)은, 발전 유닛(20)의 상단부, 바꾸어 말하면, 양극 집전부재(31)의 상단부 근방에 위치하도록 형성한다. 발전 유닛(20)이 수용된 전지 용기(2)의 내부에, 비수전해액을 소정량 주입한다.
- 캡 케이스(37)의 제조 -
도 8∼도 11은, 캡 케이스(37)의 제조 공정을 나타낸다.
캡 케이스(37)의 플랜지(37b)에는, 코킹 전의 상태에서, 플랜지(37b)의 상단으로부터 상방으로 돌출하는 복수의 돌출편(37c)이 설치되어 있다. 플랜지(37b)를 캡(3)의 상면을 따르도록 코킹하였을 때, 돌출편(37c)은, 플랜지(37b)로부터 캡(3)의 중심을 향하여, 캡(3)의 상면을 따라 돌출한다. 캡 케이스(37)는, 돌출편(37c)의 대략 중앙의 용접부(37d)에서, 마찰 교반 접합에 의해 캡(3)에 용접되어 있다.
캡(3)과 캡 케이스(37)를 코킹할 때, 양자의 위상 각도를 다음과 같이 정한다. 용접부(37d)는, 캡(3)의 통부 측벽에 설치된 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구(3d)의 사이에 형성되어 있는 통부 측벽과 대치하도록 위상 각도를 정한다.
또는, 다음과 같이 기술할 수도 있다. 캡 케이스(37)는, 캡(3)의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소에서 캡(3)과 용접되어, 용접부(37d)와 통부 측벽과의 사이의 전류 경로가 가스 배출 개구(3d)에서 분리되지 않도록, 가스 배출 개구(3d)와 용접부(37d)와의 위치 관계가 규정되어 있다.
또는, 용접부(37d)와 캡(3)의 중심을 연결하는 선 상에 가스 배출 개구(3d)가 배치되지 않도록, 용접부(37d)와 가스 배출 개구(3d)와의 위치 관계가 규정되어 있다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 캡 케이스(37)는, 원판 형상의 소재(37A)(도 8)를, 드로잉(하얀 화살표로 프레스 가공의 이미지를 나타낸다)하여, 원판 주연에 둥근 고리(37bb)를 입설(立設)시켜, 중간품(37B)을 성형한다.
도 10에 나타내는 바와 같이 중간품(37B)의 둥근 고리(37bb)에서, 예를 들면 펀칭형(130)에 의해, 인접하는 돌출편(37c, 37c) 사이의 부분을 펀칭한다.
도 11에 나타내는 바와 같이 도 10의 펀칭공정에 의해 제조된 중간품(37D)에 대하여, 예를 들면 타각형(打刻型)(140)에 의해 개열홈(37a)을 타각하고, 캡 케이스(37)를 제조한다.
도 8∼도 11에서 제조된 캡 케이스(37)에는, 캡(3)이 고정된다. 캡 케이스(37)와 캡(3)의 고정은, 코킹가공 및 용접에 의해 행한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 당초, 캡 케이스(37)의 측벽(37b)은 케이스 기초부에 수직하게 형성되어 있기 때문에, 캡(3)의 주연부(3a)를 캡 케이스(37)의 측벽(37b) 내에 배치한다. 그리고, 캡 케이스(37)의 측벽(37b)을 프레스 등에 의해 변형시켜, 캡(3)의 주연부의 상면 및 하면, 및 외주 측면을 덮어서 압접한다. 그 후, 돌출편(37c)의 용접부(37d)를 용접한다.
또, 접속판(35)을 절연링(41)의 개구부(41a)에 감합하여 설치하여 둔다. 그리고, 접속판(35)의 돌기부(35a)를, 캡(3)이 고정된 캡 케이스(37)의 저면에 용접한다. 이 경우의 용접 방법은, 저항 용접 또는 마찰 확산 접합을 이용할 수 있다. 접속판(35)과 캡 케이스(37)를 용접함으로써, 접속판(35)이 감합된 절연링(41) 및 접속판(35)에 고정된 캡(3)이 접속판(35) 및 캡 케이스(37)에 일체화된 밀폐 덮개(50)가 구성된다.
양극 집전부재(31)의 기초부(31a)에 양극 도전 리드(33)의 일단부를, 예를 들면 초음파 용접 등에 의해 용접한다. 그리고, 캡(3), 캡 케이스(37), 접속판(35) 및 절연링(41)이 일체화된 밀폐 덮개(50)를, 양극 도전 리드(33)의 타단부에 근접하여 배치한다. 그리고, 양극 도전 리드(33)의 타단부를 접속판(35)의 하면에, 레이저 용접에 의해 용접한다. 이 용접은, 양극 도전 리드(33)의 타단부에서의 접속판(35)과의 접합면이, 양극 집전부재(31)에 용접된 양극 도전 리드(33)의 일단부의 접합면과 동일면이 되도록 하여 행한다.
전지 용기(2)의 홈(2a) 상에 가스킷(43)을 수용한다. 이 상태에서의 가스킷(43)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 링 형상의 기초부(43a)의 상방에, 기초부(43a)에 대하여 수직한 외주 벽부(43b)를 가지는 구조로 되어 있다. 이 구조에서, 가스킷(43)은, 전지 용기(2)의 홈(2a) 상부의 내측에 고정되어 있다. 가스킷(43)은, 고무로 형성되어 있고, 한정하는 의도는 아니나, 하나의 바람직한 재료의 예로서, 에틸렌프로필렌 중합체(EPDM)를 들 수 있다. 또, 예를 들면, 전지 용기(2)가 두께 0.5 mm의 탄소강제로, 외경이 40 mm인 경우, 가스킷(43)의 두께는 1 mm 정도가 된다.
가스킷(43)의 통부(43c) 상에, 캡(3), 캡 케이스(37), 접속판(35) 및 절연링(41)이 일체화된 밀폐 덮개(50)를 배치한다. 상세하게는, 밀폐 덮개(50)의 캡 케이스(37)를, 그 주연부를 가스킷(43)의 통부(43c) 상에 대응시켜 탑재한다. 이 경우, 절연링(41)의 플랜지(41b)의 외주에 양극 집전부재(31)의 상부 통부(31c)가 감합되도록 한다.
이 상태에서, 전지 용기(2)의 홈(2a)과 상단면 사이의 부분을 프레스에 의해 압축하는, 이른바 코킹 가공에 의해, 가스킷(43)과 함께 밀폐 덮개(50)가 전지 용기(2)에 고정된다. 양극 집전부재(31)와 캡(3)이 양극 도전 리드(33), 접속판(35) 및 캡 케이스(37)를 거쳐 도전 접속되어 있고, 도 1에 도시된 원통형 2차 전지가 제작된다.
(실시예)
이상 설명한 밀폐형 전지를 이하와 같이 제작하였다.
음극 시트(12a)는, 두께 10 ㎛의 구리박이 사용된다. 구리박의 양면에는, 음극 활물질로서 평균 입경 20 ㎛의 탄소입자를 포함하는 음극 합제가 도포되어 있다. 음극 합제에는, 예를 들면, 탄소입자의 90 중량부에 대하여, 바인더(결착재)의 폴리불화비닐리덴(쿠레하 화학 공업 주식회사제, 상품명 : KF#1120)(이하, PVDF라 약기한다.)의 10 중량부가 배합되어 있다. 구리박에 음극 합제를 도포할 때에는, 분산 용매의 N-메틸―2-피롤리돈(이하, NMP라 약기한다)이 사용된다. 구리박의 길이 방향 일측의 측연에는, 음극 합제의 미도포부가 형성되어 있고, 음극 리드(17)가 형성되어 있다. 음극 전극(12)은, 건조 후, 프레스 가공되어, 폭 90 mm로 재단되어 있다.
양극 시트(11a)는, 두께 20 ㎛의 알루미늄박이 사용된다. 알루미늄박의 양면에는, 양극 활물질로서 평균 입경 10 ㎛의 망간산리튬을 포함하는 양극 합제가 도포되어 있다. 양극 합제에는, 예를 들면 망간산리튬의 85 중량부에 대하여, 도전재로서 평균 입경 3 ㎛의 탄소분말의 10 중량부 및 바인더의 PVDF의 5 중량부가 배합되어 있다. 알루미늄박에 양극 합제를 도포할 때에는, 분산 용매의 NMP가 이용된다. 알루미늄박의 길이 방향 일측의 측연에는, 음극 전극(11)과 마찬가지로 양극 합제의 미도포부가 형성되어 있고, 양극 리드(16)가 형성되어 있다. 양극 전극(11)은, 건조 후, 음극 전극(12)과 마찬가지로 프레스 가공되어, 폭 94 mm로 재단되어 있다.
세퍼레이터에는, 두께 25 ㎛, 폭 100 mm의 폴리에틸렌 다공막이 사용된다. 발전 유닛(20) 및 양극 집전부재(31)의 차양부 둘레면 전체 둘레에는, 폴리이미드제의 기초재의 한쪽 면에 헥사메타아크릴레이트의 점착제가 도포된 절연 피복으로서의 점착 테이프가 사용된다. 점착 테이프는, 차양부 둘레면으로부터 발전 유닛(20)의 외주면에 걸쳐 한겹 이상 감겨져 있다.
캡 케이스(37)의 재질에 두께 0.4 mm의 알루미늄을 사용하여, 코킹부의 돌출편(37c)의 밑동부분에 0.5 R의 절결을 설치하였다. 캡(3)의 재질에 약 5 ㎛ 두께의 니켈 도금을 실시한 두께 0.6 mm의 철을 사용하였다. 또, 캡(3)의 통부(3b)의 직경은 23 mm, 높이는 4 mm이고, 90도마다 설치한 4개의 측부 개구(3d)의 각각의 직경은 5 mm이다. 캡 케이스(37)의 융점은 캡(3)의 융점보다 낮아진다. 돌출편(37c)의 크기는, W1을 9 mm, W2를 7 mm, 플랜지로부터의 돌출량을 4.5 mm로 하였다.
밀폐 덮개(50)의 제작에서는, 선단의 직경(D)이 3.2 mm 이고, 회전 공구 선단면의 중앙의 팽창 직경(d)을 직경(D)의 1/2인 1.6 mm로 하고, 팽창의 높이(h)를 0.1 mm로 설정한 회전 공구를 사용하였다. 마찰 교반 접합에 의한 접합 개소는, 코킹부(5)의 돌출편(37c)의 4개소에 형성하였다.
리튬 2차 전지(1)의 조립은, 다음과 같이 하여 행할 수 있다. 먼저, 밀폐 덮개(50)를 제작한다. 즉, 캡 케이스(37)의 플랜지부와, 캡(3)의 플랜지부를 겹쳐서, 캡 케이스(37)의 플랜지부를 캡(3)의 상방 측으로 접어 겹쳐, 상면측 플랜지(37b)로 코킹 가공한다. 이어서, 중앙이 약간 돔 형상 내지 구면 형상으로 팽창된 평면 형상의 선단면을 가지는 회전 공구와, 코킹 가공부를 하측으로부터 지지하는 백업 부재(언빌)를 사용하여, 돌출편(37c)에 표면 방향으로부터 회전 공구를 압접하여 마찰 교반 접합을 실시함으로써, 양자를 일체로 접합하여 밀폐 덮개(50)를 제작한다.
상기한 양극 전극(11)과 음극 전극(12)을 세퍼레이터(13, 14)를 거쳐 권회하여 제작한 발전 유닛(20)을 전지 용기(2)에 삽입한 후, 음극 측을 전기적으로 접속하고, 밀폐 덮개(50)와 발전 유닛(20)을 양극 도전 리드(33)를 거쳐 전기적으로 접속한다. 비수전해액 주액 후, 전지 용기(2)와 밀폐 덮개(50)를 가스킷(43)을 거쳐코킹 고정함으로써 밀폐한다.
비수전해액에는, 에틸렌카보네이트(EC)와 디메틸카보네이트(DMC)와 디에틸카보네이트(DEC)의 혼합 용매 중에 전해질로서 6불화인산리튬(LiPF6)을 1몰/리터 용해한 것이 사용되고 있다.
리튬 2차 전지(1)는, 본 예에서는, 직경 40 mm, 높이 110 mm, 용량 6Ah로 설정되어 있다.
(비교예)
도 6, 도 7은 비교예의 밀폐 덮개의 사시도와 평면도이다. 또한, 도면에서, 본 실시형태와 동일 또는 상당 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 설명을 생략한다.
비교예의 밀폐 덮개는, 4개의 용접부(37d)를 통부(3b)에서의 어느 하나의 개구(3d)에 근접하여 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 비교예에서는, 용접용 돌출편(37c)을 통부(3b)의 개구(3d)와 지름방향에 대치하여 배치하고 있다.
(시험, 평가)
실시예 및 비교예에서 제작한 리튬 2차 전지의 밀폐 덮개에 대하여, 캡(3)과 캡 케이스(37) 사이의 전기적 저항을, 4선식의 측정장치를 사용하여, 캡(3)과 캡 케이스(37) 사이에 10A 통전하였을 때의 전압값으로부터 산출하여, 저항값을 계측하였다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 각 용접부(37d)로부터 통부(3b)에는, 각 용접부(37d)와 대치하는 개구(3d)를 돌아 들어가, 통부(3b)의 측벽에 이르는 전류 유로(CF1, CF2)가 분리되어 형성된다. 전류 유로(CF1, CF2)는, 개구(3d)의 양측에 있는 통부(3b)의 측벽과, 용접부(37d) 사이에서, 양측으로 분기하여 형성된다. 이와 같이 분산된 전류 유로(CF1, CF2)는 경로 길이가 길어져, 전류 유로(CF1, CF2)에서의 전기 저항이 크다.
실시예의 밀폐 덮개(50)의 저항값은 130μΩ에 대하여, 비교예의 저항값은 170μΩ이었다.
즉, 실시형태의 밀폐 덮개(50)에서는, 전류 유로(CF)에 대한 개구(3d)의 영향이 최소이고, 비교예의 밀폐 덮개에서는 개구(3d)에 의해 전류 유로가 교란되어, 전류 유로(CF1, CF2)로 분산되어 있다. 전류 유로의 교란의 영향은 용접부(37d)와 개구(3d)의 위치 관계에 의해 변화하기 때문에, 교란이 생기는 구성에서는, 가공, 조립의 불균일에 의하여, 전기 저항이 변화하여, 불안정하다.
(변형예)
(1) 상기 실시형태에서는 4개의 개구(3d)를 원주상에 등간격으로 설치하였으나, 캡(3)의 강도를 보증할 수 있는 범위에서 더욱 다수의 개구(3d)를 설치하고, 또는, 더욱 소수의 개구(3d)를 설치하는 것도 가능하다. 또한, 개구(3d)의 배치는 등간격에 한정되지 않고, 부등 간격으로 하여도 된다. 그러나, 전류 경로를 균일하게 형성시키기 위하여, 용접부(37d)를, 용접부(37d)에 근접하는 서로 인접하는 1쌍의 개구부(3d) 사이의 통부 측벽과 대치시킨다. 바람직하게는, 각 용접부(37d)를, 용접부(37d)에 근접하는 서로 인접하는 1쌍의 개구부(3d) 사이에 있는 통부 측벽의 중앙영역에서 대치시킨다.
(2) 개구부(3d)와 용접부(37d)는 동수로 하였으나, 개구부(3d)의 개수를 N이라 하였을 때, 용접부(37d), 즉 돌출편(37c)의 개수를 N보다 작은 값으로 하여도 된다. 개구부(3d)의 개수와 단면적은, 전지 가스압이 소정값 이상이 되었을 때의 가스 배출량에 적합한 합계 유로 면적이 되도록 결정되고, 용접부(37d)의 개수와 면적은, 전지의 충방전 전류에 따라 허용되는 저항값에 의거하여 설정된다. 따라서, 개구부(3d)와 돌출편(37c)의 개수는 동수가 아닌 경우도 있을 수 있다.
(3) 상기 실시형태에서는 돌출편(37c)을 마찰 교반 접합에 의하여 캡(3)에 용접하였으나, 캡(3)이 캡 케이스(37)와 동종 금속의 알루미늄 합금이었을 때에는, 레이저빔 용접 등, 다른 용접 방법을 채용할 수 있다.
(4) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 캡 케이스(37)를 알루미늄제, 캡(3)을 니켈 도금을 실시한 철제로 하는 예를 나타내었으나, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 캡 케이스(37)는 알루미늄 합금을 재질로 하여도 되고, 캡(3)은 탄소강, 스테인레스강 또는 니켈을 재질로 하여도 된다. 이와 같이 하면, 캡 케이스(37)를 캡(3)보다 저융점으로 할 수 있다. 캡(3)에 니켈, 구리 등의 연질 금속을 도금함으로써, 캡(3)의 표면 산화 피막이 용이하게 박리되어 접합 계면이 활성화하여 양호한 접합을 하기 쉬워지나, 가격 등의 관점에서, 니켈 도금된 탄소강을 사용하는 것이 바람직하다.
(5) 본 실시형태에서는 마찰 교반 접합에 사용하는 회전 공구의 선단부의 형상을 예시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 접합 부분의 크기 등에 맞추어 바꾸어도 된다.
(6) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 양극 활물질에 망간산리튬을 예시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 본 실시형태 이외에서 사용할 수 있는 양극 활물질로서는, 예를 들면 리튬 니켈 복합 산화물이나 리튬 코발트 복합 산화물 등의 리튬 천이금속 복합 산화물을 사용하여도 된다. 또, 본 실시형태에서는 음극 활물질에 탄소입자를 예시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것 은 아니고, 통상 리튬 2차 전지에 사용되는 비정질 탄소나 흑연 등의 탄소재이면 된다.
(7) 본 실시형태의 리튬 2차 전지(1)에서는, 비수전해액에, 에틸렌카보네이트 등의 혼합 용매에 6불화인산리튬을 1몰/리터 정도 용해시킨 것을 예시하였으나, 본 발명에서 사용할 수 있는 비수전해액에는 특별히 제한은 없다. 유기용매나 리튬염으로서는, 통상 리튬 이온 2차 전지에 사용되는 것이면 되고, 예를 들면, 카보네이트계, 술포란계, 에테르계, 락톤계 등의 유기용제를 단체(單體) 또는 혼합하여 사용한 용매 중에 리튬염을 용해시킨 것을 사용할 수 있다. 또, 유기용매의 혼합비나 리튬염의 함유량에도 특별히 제한되는 것은 아니다.
(8) 본 실시형태에서는 전지 용량 6Ah의 대전류 방전용 리튬 2차 전지(1)를 예시하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 전지 용량 35 Ah 이상의 전지에 적합하게 적용할 수 있다. 또, 대전류 방전용으로서는, 예를 들면 엔진 시동 시에 500 암페어 이상을 요하는 전기자동차용 전지에도 적합하게 적용할 수 있고, 또, 오르막 시에 동력으로 어시스트하는 자전거 등의 전원에도 적합하다. 또한, 전지 형상, 사이즈 등에 대해서도 특별히 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 특징을 손상하지 않는 한, 본 발명은 상기한 실시형태에 조금도 한정되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명은, 발전 유닛과, 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비하고, 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고, 캡은, 전지 바깥쪽으로 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상이며, 캡의 통부 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고, 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 캡과 용접된 밀폐형 전지로서, 용접되는 개소(이하, 용접 개소)를 다음 (1)∼(3)과 같이 배치하는 여러가지 형태의 밀폐형 전지에 적용된다.
(1) 용접 개소는, 캡의 통부 측벽에 설치된 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구의 사이에 형성되어 있는 통부 측벽과 대치하는 개소이도록 정할 수 있다.
(2) 용접 개소와 통부 측벽 사이의 전류 경로가 가스 배출 개구에서 분리되지 않도록, 가스 배출 개구와 용접부의 위치 관계를 규정하여도 된다.
(3) 용접 개소와 캡의 중심을 연결하는 선 상에 가스 배출 개구가 배치되지 않도록, 용접부와 가스 배출 개구와의 위치 관계를 규정하여도 된다.
또, 본 발명은, 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지의 제조 방법으로서, 발전 유닛을 제작하는 공정과, 밀폐 덮개를 제작하는 공정과, 발전 유닛을 상기 전지 용기에 수용한 후, 발전 유닛과 밀폐 덮개의 양극 외부 단자 및 전지 저면의 음극 외부단자를 전기적으로 접속하는 공정과, 발전 유닛을 전지 용기에 수용한 후, 밀폐 덮개로 전지 용기를 밀봉하는 공정을 구비하고, 밀폐 덮개를 제작하는 공정은, 캡을 제작하는 공정과, 캡 케이스를 제작하는 공정과, 캡과 캡 케이스를 일체화하는 공정을 포함하고, 캡을 제작하는 공정은, 전지 바깥쪽으로 돌출하는 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 해트 형상으로 형성하는 공정과, 통부의 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구를 설치하는 공정을 포함하고, 캡과 캡 케이스를 일체화하는 공정은, 캡 케이스의 주연을 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐 코킹 고정하는 공정과, 이 접어 겹치는 주연 영역에서 상기 캡과 상기 캡 케이스를 용접하는 공정을 포함하는 제조방법으로, 용접되는 개소(이하, 용접 개소)를 다음 (1)∼(3)과 같이 배치하는 여러가지 형태의 제조방법에 적용된다.
(1) 코킹 고정 전에, 용접이 행하여지는 개소가, 캡의 통부 측벽에 설치되어 서로 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구의 사이에 있는 통부 측벽과 대치하도록, 캡과 캡 케이스의 위치 맞춤을 행하는 공정을 포함하도록 하여도 된다.
(2) 용접 개소와 통부 측벽과의 사이의 전류 경로가 가스 배출 개구에서 분리되지 않도록, 가스 배출 개구와 용접부의 위치 관계를 규정하여도 된다.
(3) 용접 개소와 캡의 중심을 연결하는 선 상에 가스 배출 개구가 배치되지 않도록, 용접부와 가스 배출 개구와의 위치 관계를 규정하여도 된다.
1 : 밀폐형 전지 2 : 전지 용기
3 : 캡 20 : 발전 유닛
37 : 캡 케이스 37b : 플랜지(플랜지부)
37c : 돌출편 37d : 용접부
37h : 선단부 37r : 연결부
50 : 밀폐 덮개

Claims (12)

  1. 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지에 있어서,
    상기 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 상기 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고,
    상기 캡은, 전지 바깥쪽으로 상기 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상이며,
    상기 캡의 통부 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고,
    상기 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 상기 캡과 용접되며,
    상기 용접되는 개소(이하, 용접 개소)는, 상기 캡의 통부 측벽에 설치된 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구 사이에 형성되어 있는 통부 측벽과 대치하는 개소인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용접 개소는, 상기 1쌍의 가스 배출 개구의 사이에 형성되어 있는 원통 측벽의 중앙부와 대치하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가스 배출 개구를 N개라 하였을 때, 상기 용접 개소가 N개인 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 캡 케이스에는, 전지 내압이 소정값 이상일 때에 개열하는 개열홈이 복수 설치되고, 상기 복수의 가스 배출 개구는 상기 복수의 개열홈과 대응한 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 캡의 가스 배출 개구와 상기 캡 케이스의 개열홈은, 상기 밀폐 덮개의 둘레 방향으로 동일한 각도 간격으로 설치되고, 상기 가스 배출 개구와 상기 개열홈이 서로 대치하는 위상 각도로 상기 캡과 캡 케이스가 일체화되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 캡 케이스의 코킹 개소에는, 상기 캡의 차양부 상면에서 접어 겹쳐진 플랜지와, 상기 플랜지의 내주연으로부터 상기 차양부를 따라 상기 캡의 중심으로 돌출하는 용접용 돌출편이 형성되고,
    상기 용접용 돌출편으로 상기 캡과 상기 캡 케이스가 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 용접용 돌출편은, 상기 플랜지와 접속되는 연결부와, 연결부로부터 캡 중심으로 넓어지는 선단부를 가지는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  8. 제 1항에 있어서,
    마찰 교반 접합에 의해 상기 캡과 캡 케이스가 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  9. 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지에 있어서,
    상기 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 상기 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고,
    상기 캡은, 전지 바깥쪽으로 상기 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상이며,
    상기 캡의 통부 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고,
    상기 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 상기 캡과 용접되며,
    상기 용접되는 개소(이하, 용접 개소)와 상기 통부 측벽과의 사이의 전류 경로가 상기 가스 배출 개구에서 분리되지 않도록, 상기 가스 배출 개구와 용접부와의 위치 관계가 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  10. 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지에 있어서,
    상기 밀폐 덮개는, 전지의 양극 외부 단자가 되는 캡과, 상기 캡과 일체화되는 캡 케이스를 가지고,
    상기 캡은, 전지 바깥쪽으로 상기 양극 외부 단자가 돌출하고, 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 가지는 해트 형상이며,
    상기 캡의 통부 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구가 설치되고,
    상기 캡 케이스는, 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐져 코킹 고정되어 있고, 이 코킹 고정된 개소(이하, 코킹 개소)에서 상기 캡과 용접되며,
    상기 용접되는 개소(이하, 용접 개소)와 상기 캡의 중심을 연결하는 선 상에 상기 가스 배출 개구가 배치되지 않도록, 상기 용접부와 상기 가스 배출 개구와의 위치 관계가 규정되어 있는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지.
  11. 발전 유닛과, 상기 발전 유닛이 수납되는 전지 용기와, 상기 전지 용기를 밀봉하는 밀폐 덮개를 구비한 밀폐형 전지의 제조방법에 있어서,
    상기 발전 유닛을 제작하는 공정과,
    상기 밀폐 덮개를 제작하는 공정과,
    상기 발전 유닛을 상기 전지 용기에 수용한 후, 상기 발전 유닛과 상기 밀폐 덮개의 양극 외부 단자 및 전지 저면의 음극 외부 단자를 전기적으로 접속하는 공정과,
    상기 발전 유닛을 상기 전지 용기에 수용한 후, 상기 밀폐 덮개로 상기 전지 용기를 밀봉하는 공정을 구비하고,
    상기 밀폐 덮개를 제작하는 공정은,
    상기 캡을 제작하는 공정과, 상기 캡 케이스를 제작하는 공정과, 상기 캡과 상기 캡 케이스를 일체화하는 공정을 포함하며,
    상기 캡을 제작하는 공정은,
    전지 바깥쪽으로 돌출하는 천정이 있고 바닥이 없는 통부와 차양부를 해트 형상으로 형성하는 공정과,
    상기 통부의 측벽에 소정 간격으로 복수의 가스 배출용 개구를 설치하는 공정을 포함하고,
    상기 캡과 상기 캡 케이스를 일체화하는 공정은,
    상기 캡 케이스의 주연을 상기 캡의 차양부 상면에 접어 겹쳐 코킹 고정하는 공정과,
    이 접어 겹치는 주연 영역에서 상기 캡과 상기 캡 케이스를 용접하는 공정과,
    상기 코킹 고정 전에, 상기 용접이 행하여지는 개소가, 상기 캡의 통부 측벽에 설치되어 서로 인접하는 1쌍의 가스 배출 개구의 사이에 있는 통부 측벽과 대치하도록, 상기 캡과 상기 캡 케이스의 위치 맞춤을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    마찰 교반 접합에 의하여 상기 캡과 상기 캡 케이스를 용접하는 것을 특징으로 하는 밀폐형 전지의 제조방법.
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