KR20120089789A - 전지 - Google Patents

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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

본 발명은, 전지 용기 내의 용적에 대하여 발전 요소가 차지하는 비율을 높임으로써 전지의 에너지 밀도를 향상시키고, 커버체의 강성도 향상시키는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따르면, 전지(1)는 전지 용기(2) 내에 수용된 발전 요소(3)와 외부 단자(14, 15)를 전기적으로 접속하는 집전체(集電體)(12, 13)를 구비한다. 음극 집전체(12)를 커버체(4)에 고정시키는 리벳(22)의 코킹 헤드부(22c)는 커버체(4)에 걸어맞춤 받이부(11) 내의 공간인 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있다. 양극 집전체(13)는 양극 외부 단자(15)의 축부(15b)에 의해 커버체(4)에 코킹 접합되어 있고, 축부(15b)의 선단의 코킹 헤드부(15c)는 걸어맞춤 받이부(11) 내의 공간인 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있다. 코킹 헤드부(22c, 15c)는 커버체(4)의 하면(4a)으로부터 돌출되어 있지 않고, 발전 요소(3)와 커버체(4)의 간극 공간 S는 최소한으로 설정된다.

Description

전지{BATTERY}
본 발명은, 비수(非水) 전해질 2차 전지를 포함하는 전지에 관한 것이다.
비수 전해질 2차 전지 등의 전지는, 전지 용기 내에 수용된 발전 요소의 양극과 음극을 각각 플러스 마이너스의 외부 단자에 전기적으로 접속하기 위한 플러스 마이너스의 집전체(集電體)를 구비한다. 집전체는 예를 들면, 리벳을 사용한 코킹(caulking) 등의 수단에 의한 전지 용기의 상단 개구(開口)를 봉지(封止)하는 커버체에 고정된다(예를 들면, 하기 특허 문헌 1 참조). 또한, 커버체에 코킹 접합하기 위한 축형부(軸形部)를 집전체의 기부(基部, 외부 전극에 전기적으로 접속되는 부분)에 일체로 설치한 전지도 알려져 있다(하기 특허 문헌 2 참조).
일본 특허출원 공개번호 2003-346882호 공보(도 1) 일본 특허출원 공개번호 2009-277604호 공보(도 2)
전지 용기의 용적에 대하여 발전 요소가 차지하는 비율이 높을수록 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다. 종래의 전지의 커버체는 대개 평판형이며, 전지 용기 내에 위치하는 리벳의 코킹 헤드부는 커버체의 하면으로부터 더 아래쪽으로 돌출되어 있다. 그러므로, 발전 요소의 상단(上端) 위치는 커버체의 하면 근방이 아닌, 그보다 하방의 리벳의 코킹 헤드부의 근방으로 설정할 필요가 있다. 바꾸어 말하면, 리벳의 코킹 헤드부가 돌출되어 있으므로 발전 요소의 상단과 커버체의 하단과의 사이에 데드 스페이스(dead space)가 존재한다. 이러한 점에서, 종래의 전지는 전지 용기의 용적에 대한 발전 요소가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 없어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 없다.
상기 특허 문헌 2에 개시된 전지와 같이 집전체의 기부에 코킹 접합을 위한 축형부를 설치한 경우, 기부가 커버체의 하면 측에 위치한다. 그러므로, 발전 요소의 상단 위치는 커버체의 하면 근방이 아닌, 그보다 아래쪽에 위치하는 기부의 하면 근방으로 설정할 필요가 있다. 따라서, 이 경우에도, 데드 스페이스가 불가피하게 존재하므로, 전지 용기의 용적에 대한 발전 요소가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 없어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 없다.
본 발명은, 전지 용기 내의 용적에 대하여 발전 요소가 차지하는 비율을 높이는 것에 의한 에너지 밀도의 향상을 과제로 한다.
본 발명의 제1 태양은, 전지 용기 내에 수용된 발전 요소와, 상기 전지 용기의 개구를 봉지하는 커버체의 외부에 적어도 일부가 배치된 외부 단자와, 상기 발전 요소와 상기 외부 단자를 전기적으로 접속하는 집전체와, 상기 커버체에 대하여 상기 집전체를 고정하기 위한 접합 부재를 구비하고, 상기 커버체의 내면에 형성된 오목부에 상기 접합 부재의 헤드부가 수용되어 있는, 전지를 제공한다.
접합 부재의 헤드부는 커버체의 내면에 형성된 오목부에 수용되어 있어, 커버체의 내면으로부터 돌출하지 않는다. 그러므로, 발전 요소의 단부(端部) 위치를 커버체의 내면 근방의 위치에 설정하고, 발전 요소와 커버체와의 사이의 간극 공간을 필요 최소한으로 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 접합 부재의 헤드부가 커버체로부터 돌출하지 않기 때문에, 발전 요소와 커버체의 내면과의 사이의 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기의 용적에 대한 발전 요소가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
바람직하게는, 상기 오목부는 상기 커버체의 일부가 외측을 향해 팽출(膨出)하는 팽출부의 내측의 공간이다.
커버체의 일부를 팽출시킨 입체적인 팽출부를 설치함으로써, 이 팽출부의 부분에서의 단면 계수가, 단순 평판형의 경우보다 높아져서, 중량 증가 등의 원인으로 되는 두께의 증대를 수반하지 않고 커버체의 강성을 높일 수 있다.
또한, 바람직하게는, 상기 팽출부는 상기 커버체에 대한 드로잉 가공(drawing work)으로 형성되어 있다.
드로잉 가공으로 팽출부를 형성함으로써, 커버체의 팽출부의 주변에 가공 경화가 생겨 국소적으로 항복(降伏) 응력이 증가되어, 커버체의 강성이 더욱 향상된다.
예를 들면, 상기 접합 부재는 리벳이다.
리벳은, 집전체만을 커버체에 고정시킨 것이라도 되지만, 집전체와 외부 전극의 양쪽을 커버체에 고정시킨 것이라도 된다. 이 경우, 상기 외부 단자는 상기 커버체의 외부에 배치된 판형체를 구비하고, 상기 리벳은, 상기 판형체에 형성된 관통공에 압입(壓入)된 턱부(jaw portion)와, 상기 턱부로부터 상기 오목부 내에 돌출되어 선단(先端)에 상기 헤드부가 형성되는 축부(軸部)를 구비한다.
대안으로서는, 상기 접합 부재는 상기 외부 단자라도 된다.
이 경우, 상기 외부 단자는, 커버체의 외부에 배치된 판형체와, 상기 판형 부로부터 커버체의 내부에 돌출되어 선단에 상기 헤드부가 형성되는 축부를 구비한다.
본 발명의 제2 태양은, 전지 용기 내에 수용된 발전 요소와, 상기 전지 용기의 개구를 봉지하는 커버체의 외부에 적어도 일부가 배치된 외부 단자와, 상기 발전 요소와 상기 외부 단자를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하고, 상기 외부 단자에 전기적으로 접속되는 상기 집전체의 기부 중 적어도 일부가, 상기 커버체의 내면에 형성된 오목부에 수용되어 있는, 전지를 제공한다.
집전체의 기부 중 적어도 일부는 커버체의 내면에 형성된 오목부에 수용되어 있어, 커버체의 내면으로부터 돌출하지 않는다. 그러므로, 발전 요소의 단부 위치를 커버체의 내면 근방의 위치에 설정하고, 발전 요소와 커버체와의 사이의 간극 공간을 필요 최소한으로 할 수 있다. 바꾸어 말하면, 집전체의 기부가 커버체로부터 돌출하지 않기 때문에, 발전 요소와 커버체의 내면과의 사이의 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기의 용적에 대한 발전 요소가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
본 발명의 제1 태양에 따른 전지에서는, 예를 들면, 리벳이나 외부 전극의 축부인 접합 부재의 헤드부는, 커버체의 내면에 형성된 오목부에 수용되어 있어, 커버체의 내면으로부터 돌출하지 않는다. 그러므로, 발전 요소와 커버체와의 사이의 간극 공간을 필요 최소한으로 설정하여 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기의 용적에 대한 발전 요소가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
마찬가지로 본 발명의 제2 태양에 따른 전지에서는, 집전체의 기부는, 커버체의 내면에 형성된 오목부에 수용되어 있어, 커버체의 내면으로부터 돌출하지 않는다. 그러므로, 발전 요소와 커버체와의 사이의 간극 공간을 필요 최소한으로 설정하여 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기의 용적에 대한 발전 요소가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
또한, 커버체의 일부가 외측을 향해 팽출하는 입체적인 팽출부의 내측의 공간을 오목부로 형성함으로써, 이 부분에서의 단면 계수를 단순 평판형의 경우보다 높여서, 중량 증가 등의 원인으로 되는 두께의 증대를 수반하지 않고 커버체의 강성을 높일 수 있다. 특히, 팽출부를 드로잉 가공으로 형성함으로써, 가공 경화에 의해 커버체의 강성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 전지의 정면 단면도이다.
도 2는 도 1의 부분 II의 확대도이다.
도 3은 도 1의 부분 III의 확대도이다.
도 4는 도 1의 커버체를 위쪽으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 5는 도 1의 커버체를 아래쪽으로부터 보았을 때의 사시도이다.
도 6은 도 5의 분해 사시도이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예의 전지의 부분 확대 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
(제1 실시예)
도 1은, 본 발명의 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지(1)(이하, 간단히 전지라고 함)을 나타낸다. 이 전지(1)는, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 구성된 직육면체형의 전지 용기(2) 내에 발전 요소(3)를 수용하고, 전지 용기(2)의 상단 개구를 커버체(4)로 봉지한 것이다. 커버체(4)의 외부에는 음극 외부 단자(14)와 양극 외부 단자(15)의 상면이 노출되어 있다.
발전 요소(3)는, 동박(銅箔)으로 이루어지는 음극(5)과, 알루미늄박으로 이루어지는 양극(6)과의 사이에, 다공성의 수지 필름으로 이루어지는 세퍼레이터(7)를 배치한 것이다. 이들은 모두 밴드형이며, 세퍼레이터(7)에 대하여 음극(5)과 양극(6)을 폭 방향의 반대측으로 각각 위치를 어긋나게 한 상태에서 편평형(扁平形)으로 권취되어 있다. 발전 요소(3)는, 음극(5)이 음극 집전체(12)를 통하여 음극 외부 단자(14)에 전기적으로 접속되고, 양극(6)이 양극 집전체(13)를 통하여 양극 외부 단자(15)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 4 내지 도 6을 함께 참조하면, 커버체(4)는, 평면에서 볼 때 직사각형의 장척(長尺)의 금속제의 판형이며, 길이 방향의 중앙 부근에 안전 밸브(8)가 장착되고, 일단 측에 주액공(注液孔)(9)이 형성되어 있다.
커버체(4)의 양 단부에는, 상면(4b)으로부터 위쪽을 향해 팽출하는, 평면에서 볼 때 대략 직사각형의 걸어맞춤 받이부(팽출부)(11)가 각각 형성되어 있다. 각 걸어맞춤 받이부(11)에서는, 커버체(4)의 하면(4a)을 움푹 들어가게 하여 걸어맞춤 오목부(11a)가 형성되어 있다. 또한, 커버체(4)의 하면(4a)에는 걸어맞춤 오목부(11a)의 한 변을 제외한 주위에 얕은 가이드 오목부(11b)가 각각 형성되어 있다. 또한, 걸어맞춤 오목부(11a)를 구성하는 천정면의 중심 부분에는 관통공(11c)이 형성되어 있다.
도면에 있어서 좌측의 걸어맞춤 받이부(11) 및 가이드 오목부(11b)에는, 음극 집전체(12) 및 음극 외부 단자(14)가 상측 개스킷(16)과 음극 하부 개스킷(17)을 통하여 각각 장착되어 있다.
상측 개스킷(16)은, 격벽(16a)에 의해, 상부 측의 단자 유지 오목부(16b)와, 하부 측의 장착용 오목부(16c)를 구획한 수지제의 부품이며, 격벽(16a)의 중앙 부분에는 하부 측으로 연장되는 양단이 개구된 통형부(16d)가 형성되어 있다. 상부 개스킷(16)은, 걸어맞춤 받이부(11) 상으로부터 씌우고, 장착용 오목부(16c) 내에 걸어맞춤 받이부(11)를 수용함으로써 커버체(4)에 장착된다. 통형부(16d)는 관통공(11c)에 삽입되어 걸림 오목부(11a) 내에 진입하고 있다. 또한, 상부 개스킷(16)이 구비하는 2개의 설형편(舌形片)(16e)의 걸어맞춤 구멍(16f)에는, 커버체(4)의 상면(4b)으로부터 돌출하는 걸림 돌기부(19)가 삽입되어 있다.
음극 하부 개스킷(17)은, 커버체(4)의 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 배치되는 피(被)코킹부(17a)와, 이 피코킹부(17a)에 연속적으로 설치되어 걸어맞춤 받이부(11)의 가이드 오목부(11b)에 배치되는 평탄부(17b)를 구비한다. 피코킹부(17a)는, 걸어맞춤 받이부(11)의 걸어맞춤 오목부(11a)의 한 변을 제외한 부분의 내면을 따른 형상을 가진다. 또한, 피코킹부(17a)에는 관통공(17c)이 형성되어 있다. 이 관통공(17c)에는 상부 개스킷(16)의 통형부(16d)의 하단 부근이 끼워 넣어져 있다.
음극 외부 단자(14)는, 평면에서 볼 때 직사각형의 알루미늄제의 판형체(21)와 구리제의 리벳(코킹 접합 부재)(22)을 구비한다. 리벳(22)은, 턱부(22a)를 판형체(21)의 중앙 부분에 형성된 관통공(21a)에 압입함으로써, 축부(22b)가 돌출된 상태에서 판형부(21)에 고정된다. 판형체(21)는 상부 개스킷(16)의 단자 유지 오목부(16b)에 수용된다.
구리제의 판재를 프레스 가공하여 제조되는 음극 집전체(12)는, 기부(31)와 한쌍의 각부(脚部)(32, 32)를 구비한다. 기부(31)는, 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되어 음극 하부 개스킷(17)의 가죽 코킹부(17a)의 아래쪽에 중첩하여 배치되는 피코킹부(33)와, 걸어맞춤 오목부(11a)에 인접하는 위치에서 음극 하부 개스킷(17)의 평탄부(17b)의 아래쪽에 중첩하여 배치되는 대좌부(臺座部)(34)를 구비한다. 피코킹부(33)의 중앙에는, 음극 외부 단자(14)의 리벳(22)의 축부(22b)를 삽입시키기 위한 관통공(33a)이 형성되어 있다. 각부(32, 32)는 대좌부(34)로부터 연장되어, 도 1에만 모식적으로 나타낸 클립(10)에 의해 발전 요소(3)의 음극(5)에 전기적으로 접속되고, 또한 기계적으로 연결되어 있다.
음극 외부 단자(14)의 리벳(22)의 축부(22b)를 상부 개스킷(16)의 통형부(16d) 및 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)에 형성된 관통공(33a)에 삽통시킨 후에, 선단을 가압하여 넓혀서 코킹 헤드부(22c)를 형성함으로써, 음극 외부 단자(28), 상부 개스킷(16), 음극 하부 개스킷(17), 및 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)가 커버체(4)에 대하여 코킹 접합되어 있다. 또한, 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)는 리벳(22)을 통하여 음극 외부 단자(14)의 판형체(21)에 전기적으로 접속되어 있다.
도면에 있어서 우측의 걸어맞춤 받이부(11) 및 가이드 오목부(11b)에는, 양극 집전체(13) 및 양극 외부 단자(15)가 상부 개스킷(16) 및 양극 하부 개스킷(18)을 통하여 각각 장착되어 있다.
음극 측과 마찬가지로 상부 개스킷(16)이 걸어맞춤 받이부(11)에 장착되어 있다. 한편, 양극측 하부 개스킷(18)은 관통공(18a)이 형성된 평판형이며, 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 배치된다.
양극 외부 단자(코킹 접합 부재)(15)는 알루미늄제이며, 평면에서 볼 때 직사각형의 판형체(15a)와, 그 하면 중앙부로부터 돌출하는 통형의 축부(15b)를 구비한다. 판형체(15a)는 상부 개스킷(16)의 단자 유지 오목부(16b)에 수용된다.
알루미늄제의 판재를 프레스 가공하여 제조되는 양극 집전체(13)는, 음극 집전체(12)와 동일한 구조를 가지고 있고, 음극 집전체(12)와 동일 내지 마찬가지의 요소에는 도면에서 동일한 부호를 부여하고 있다. 양극 집전체(13)의 기부(31) 중, 피코킹부(33)는 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되어 양극 하부 개스킷(18)에 중첩하여 배치되지만, 걸어맞춤 오목부(11a)에 인접하는 위치에 배치되는 대좌부(34)는 커버체(4)의 하면(4a)에 대하여 양극 하부 개스킷(18)을 개입시키지 않고 배치된다. 양극 집전체(13)의 각부(32, 32)는 도 1에만 모식적으로 나타낸 클립(10)에 의해 발전 요소(3)의 양극(6)에 대하여 전기적으로 접속되고, 또한 기계적으로 연결되어 있다.
양극 외부 단자(15)의 축부(15b)를 상부 개스킷(16)의 통형부(16d) 및 양극 집전체(13)의 피코킹부(33)에 형성된 관통공(33a)에 삽통시킨 후에, 선단을 가압하여 넓혀서 코킹 헤드부(15c)를 형성함으로써, 양극 외부 단자(28), 상부 개스킷(16), 양극 하부 개스킷(18), 및 양극 집전체(13)의 피코킹부(33)가 커버체(4)에 대하여 코킹 접합되어 있다. 양극 집전체(13)의 피코킹부(33)는 축부(15b)의 부분에 직접 접촉함으로써 양극 외부 단자(15)에 전기적으로 접속되어 있다.
도 2에 가장 명료하게 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)를 커버체(4)에 코킹 접합시키고 있는 리벳(22)의 축부(22a)의 선단의 코킹 헤드부(22)는, 커버체(4)의 하면에 형성된 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있고, 커버체(4)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출하고 있지 않다. 마찬가지로, 도 3에 가장 명료하게 나타낸 바와 같이, 양극 집전체(13)의 피코킹부(33)를 커버체에 코킹 접합시키고 있는 양극 외부 단자(15)의 축부(15b)의 선단의 코킹 헤드부(15c)는, 커버체(4)의 하면에 형성된 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있고, 커버체(4)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출하고 있지 않다.
이와 같이, 음극 측 및 양극 측의 모두에 있어서, 집전체(12, 13)를 커버체(4)에 코킹 접합시키고 있는 코킹 헤드부(22c, 15c)는, 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되어 있고, 커버체(4)의 하면(4a)으로부터 돌출하지 않는다. 그러므로, 발전 요소(3)의 상단 위치를 커버체(4)의 하면 근방의 위치에 설정하고, 발전 요소(3)와 커버체(4)와의 사이의 간극 공간(도 2 및 도 3에 있어서 부호 S로 개념적으로 나타냄)을 필요 최소한으로 할 수 있다. 예를 들면, 간극 공간 S는, 주액공(9)으로부터 전해액을 전지 용기(2) 내에 주입할 때 전해액의 원활한 흐름을 확보할 수 있는 최소 간극으로 설정된다. 이와 같이, 코킹 헤드부(22c, 15c)가 커버체(4)로부터 돌출하지 않기 때문에, 발전 요소(3)와 커버체(4)의 하면(4a)과의 사이의 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기(2)의 용적에 대한 발전 요소(3)가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
예를 들면, 전지 용기(2)의 바닥부로부터 커버체(4)의 하면(4a)까지의 높이가 100mm인 경우, 종래 전지의 에너지 밀도를 100 Wh/L라 하면, 본 실시예의 코킹 헤드부(22c, 15c)는, 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되는 구성을 채용함으로써 에너지 밀도를 104 Wh/L로 향상시킬 수 있다.
또한, 만일 코킹 헤드부(22c, 15c)를 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용하지 않고, 커버체(4)의 하면(4a)에 대하여 발전 요소(3)의 상단을 접근하여 배치한 경우, 코킹 헤드부(22c)와 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)와의 사이의 접촉 저항이나, 코킹 헤드부(15c)와 양극 집전체(13)의 피코킹부(33)와의 사이의 접촉 저항에 의한 발열에 의해, 세퍼레이터(7)의 수축 등의 발전 요소(3)의 열화가 생길 우려가 있다. 그러나, 본 실시예에서는, 코킹 헤드부(22c, 15c)는 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있으므로, 발전 요소(3)를 커버체(4)의 하면에 접근하여 배치하고 있음에도 불구하고, 접촉 저항에 의한 발열이 일어나는 부위인 코킹 헤드부(22c, 15c)와 집전체(12, 13)와의 접촉 부분은, 발전 요소(3)로부터의 거리가 충분히 이격되어 있다. 즉, 본 실시예에서는, 코킹 헤드부(22c, 15c)를 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용함으로써, 접촉 저항에 의한 발열에 의하여 발전 요소(3)의 열화를 초래하지 않고, 에너지 밀도의 향상을 실현하고 있다.
본 실시예에서는, 커버체(4)의 일부를 입체적으로 팽출시킨 걸어맞춤 받이부(11)를 설치하여, 그 내부를 코킹 헤드부(22c, 15c)가 수용되는 걸어맞춤 오목부(11a)로 하고 있다. 입체적으로 팽출한 걸어맞춤 받이부(11)를 설치함으로써, 이 부분에서의 단면 계수가 단순한 평판형의 경우보다 높아지고, 중량 증가 등의 원인이 되는 두께의 증대를 수반하지 않고 커버체(4)의 강성을 높일 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 커버체(4)에 대하여 드로잉 가공을 행함으로써, 걸어맞춤 받이부(11)[걸어맞춤 오목부(11a)]를 설치하고 있다. 그러므로, 커버체(4)의 걸어맞춤 받이부(11)의 주변에 있어서 가공 경화가 생겨 국소적으로 항복 응력이 증가하여, 커버체(4)의 소성 변형을 억제할 수 있다. 즉, 걸어맞춤 받이부(11)를 드로잉 가공으로 형성함에 의해서도, 커버체(4)의 강성을 높일 수 있다.
예를 들면, 커버체(4)의 재질이 A1050인 경우, 종래의 전지에서는 수10 N ~ 100 N 정도의 외력이 작용하면 외부 단자(14, 15)의 부분에서 커버체(4)의 변형이 생기는 데 비해, 본 실시예의 드로잉 가공에 의해 팽출시킨 걸어맞춤 받이부(11)를 설치함으로써, 수100 N ~ 1k N 정도의 외력에 대해서도 커버체(4)는 변형되지 않는다.
도 2에 가장 명료하게 나타낸 바와 같이, 음극 집전체(12)의 기부(31) 중 리벳(22)의 축부(22a)가 관통하고 있는 피코킹부(33)는, 커버체(4)의 하면에 형성된 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있어, 커버체(4)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출되어 있지 않다. 마찬가지로, 도 3에 가장 명료하게 나타낸 바와 같이, 양극 집전체(13)의 피코킹부(33)는, 커버체(4)의 하면에 형성된 걸어맞춤 오목부(11a)에 수용되어 있어, 커버체(4)의 하면으로부터 아래쪽으로 돌출되어 있지 않다.
이와 같이, 음극 측 및 양극 측의 모두에 있어서, 집전체(12, 13)의 기부(31) 중 피코킹부(33)는, 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되어 있어, 커버체(4)의 하면(4a)으로부터 돌출하지 않는 것에 의해서도, 발전 요소(3)와 커버체(4)의 하면(4a) 사이의 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기(2)의 용적에 대한 발전 요소(3)가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
(제2 실시예)
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지(1)를 나타낸다. 도 7에서는 음극 측만을 도시하고 있지만 양극 측의 구조도 동일하다.
본 실시예에서의 음극 외부 단자(42)는 헤드부(42a)와 수 나사가 형성된 축부(42b)를 가지는 볼트형이며, 리벳(41)과 음극 외부 단자(42)는 접속 전극(43)을 통하여 전기적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 상부 개스킷(16)의 상면의 오목부에 음극 외부 단자(42)의 헤드부(42a)가 수용되고, 상방향으로 돌출하는 축부(42b)는 접속 전극(43)의 관통공(43a)에 삽입되어 있다. 한편, 리벳(41)은 축부(41b)의 상단이 접속 전극(43)의 다른 관통공(43b)에 코킹 접합되어 있다. 또한, 리벳(41)의 축부(41b)는 상부 개스킷(16)의 통형부(16d)와 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)의 관통공(33a)에 삽입되어 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 진입하고 있다. 걸어맞춤 오목부(11a)에 위치하는 축부(41b)의 선단을 가압하여 넓혀서 코킹 헤드부(41b)가 형성되어 있다.
리벳(41)의 하단의 코킹 헤드부(41a)는 커버체(4)의 하면(4a)에 설치된 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되어 있어, 커버체(4)의 하면(4a)으로부터 아래쪽으로 돌출되어 있지 않다. 그러므로, 발전 요소(3)와 커버체(4)와의 사이의 간극 공간 S를 필요 최소한으로 설정하고, 전지 용기(2)의 용적에 대한 발전 요소(3)가 차지하는 비율을 충분히 높임으로써 높은 에너지 밀도를 실현할 수 있다.
또한, 걸어맞춤 오목부(11a)는 커버체(4)의 드로잉 가공에 의해 외부로 입체적으로 팽출하도록 형성된 걸어맞춤 받이부(11)의 내부의 공간이다. 걸어맞춤 받이부(11)의 부분에서 단면 계수가 높아지고, 또한 커버체(4)의 걸어맞춤 받이부(11)의 주변에서 가공 경화가 생기므로, 중량 증가 등의 원인으로 되는 두께의 증대를 수반하지 않고 커버체(4)의 강성을 향상시킬 수 있다.
또한, 음극 집전체(12)의 피코킹부(33)는 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용되어 있어, 커버체(4)의 하면으로부터 돌출되어 있지 않고, 이 점에서도 발전 요소(3)와 커버체(4)의 하면(4a)과의 사이의 데드 스페이스를 없앨 수 있다. 그 결과, 전지 용기(2)의 용적에 대한 발전 요소(3)가 차지하는 비율을 충분히 높일 수 있어, 높은 에너지 밀도를 얻을 수 있다.
제2 실시예의 그 외의 구성 및 작용은 제1 실시예와 동일하므로, 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
본 발명은 상기 실시예로 한정되지 않고, 예를 들면, 이하에 열거하는 바와 같이, 다양하게 변형 수 있다.
비교적 두께가 큰 평판형의 커버체의 하면에 홈 모양의 오목부를 설치한 구성, 즉 커버체를 팽출시키지 않고 오목부를 설치한 구성에서도, 코킹 헤드부를 이 오목부에 수용함으로써, 전지 용기 내에서 발전 요소가 차지하는 비율을 높여 에너지 밀도를 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
제1 및 제2 실시예에서는, 걸어맞춤 오목부(11a) 내에 수용된 코킹 헤드부(15c, 22c, 41a) 및 집전체(12, 13)의 기부(33)는, 커버체(4)의 하면(4a)으로부터 돌출되어 있지 않다. 그러나, 전지 용기 내에서 발전 요소가 차지하는 비율을 높여 에너지 밀도를 향상되는 효과를 얻을 수 있다면, 코킹 헤드부나 집전체의 기부가 걸어맞춤 오목부 내에 완전히 수용되어 있을 필요는 없으며, 커버체의 하면으로부터 약간 돌출되어 있어도 된다.
비수 전해질 2차 전지를 예로 들어 본 발명을 설명하였으나, 비수 전해질 2차 전지 이외의 전지에도 본 발명을 적용할 수 있다.
1: 비수 전해질 2차 전지 2: 전지 용기
3: 발전 요소 4: 커버체
4a: 하면 4b: 상면
5: 음극 6: 양극
7: 세퍼레이터 8: 안전 밸브
9: 주액공 10: 클립
11: 걸어맞춤 받이부 11a: 걸어맞춤 오목부
11b: 가이드 오목부 11c: 관통공
12: 음극 집전체 13: 양극 집전체
14: 음극 외부 단자 15: 양극 외부 단자
15a: 판형체 15b: 축부
15c: 코킹 헤드부 16: 상부 개스킷
16a: 격벽 16b: 단자 유지 오목부
16c: 장착용 오목부 16d: 통형부
16e: 설형부 16f: 걸어맞춤 구멍
17: 음극 하부 개스킷 17a: 피코킹부
17b: 평탄부 17c: 관통공
18: 양극 하부 개스킷 9: 걸림 돌기부
21: 판형체 21a: 관통공
22: 리벳 22a: 턱부
22b: 축부 22c: 코킹 헤드부
31: 기부 32: 각부
33: 피코킹부 33a: 관통공
34: 대좌부 35: 연결부
41: 리벳 41a: 코킹 헤드부
41b: 축부 42: 음극 외부 단자
42a: 헤드부 42b: 축부
43: 접속 전극 43a, 43b: 관통공

Claims (10)

  1. 전지 용기 내에 수용된 발전 요소;
    상기 전지 용기의 개구(開口)를 봉지(封止)하는 커버체의 외부에 적어도 일부가 배치된 외부 단자;
    상기 발전 요소와 상기 외부 단자를 전기적으로 접속하는 집전체(集電體); 및
    상기 커버체에 대하여 상기 집전체를 고정하기 위한 접합 부재
    를 포함하고,
    상기 커버체의 내면에 형성된 오목부에 상기 접합 부재의 헤드부가 수용되어 있는, 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 커버체의 일부가 외측을 향해 팽출(膨出)하는 팽출부의 내측의 공간인, 전지.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 팽출부는 상기 커버체에 대한 드로잉 가공(drawing work)으로 형성되어 있는, 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 부재는 리벳인, 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 단자는 상기 커버체의 외부에 배치된 판형체를 포함하고,
    상기 리벳은, 상기 판형체에 형성된 관통공에 압입(壓入)된 턱부(jaw portion)와, 상기 턱부로부터 상기 오목부 내에 돌출되어 선단(先端)에 상기 헤드부가 형성되는 축부(軸部)를 포함하는, 전지.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접합 부재는 상기 외부 단자인, 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 외부 단자는,
    상기 커버체의 외부에 배치된 판형체; 및
    상기 판형부로부터 상기 커버체의 내부에 돌출되어 선단에 상기 헤드부가 형성되는 축부를 포함하는, 전지.
  8. 전지 용기 내에 수용된 발전 요소;
    상기 전지 용기의 개구를 봉지하는 커버체의 외부에 적어도 일부가 배치된 외부 단자; 및
    상기 발전 요소와 상기 외부 단자를 전기적으로 접속하는 집전체
    를 포함하고,
    상기 외부 단자에 전기적으로 접속되는 상기 집전체의 기부(基部) 중 적어도 일부가, 상기 커버체의 내면에 형성된 오목부에 수용되어 있는, 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오목부는 상기 커버체의 일부가 외측을 향해 팽출하는 팽출부의 내측의 공간인, 전지.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서,
    상기 팽출부는 상기 커버체에 대한 드로잉 가공으로 형성되어 있는, 전지.
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