KR20130049721A - 밀폐형 전지 - Google Patents

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KR20130049721A
KR20130049721A KR1020120117798A KR20120117798A KR20130049721A KR 20130049721 A KR20130049721 A KR 20130049721A KR 1020120117798 A KR1020120117798 A KR 1020120117798A KR 20120117798 A KR20120117798 A KR 20120117798A KR 20130049721 A KR20130049721 A KR 20130049721A
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battery case
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battery
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planar
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KR1020120117798A
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히로시 마에소노
마유미 야마모토
소이치 와타리
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히다치 막셀 에너지 가부시키가이샤
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Abstract

전지 케이스의 내압이 상승한 경우에도 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 억제 가능한 구성을 얻는다.
밀폐형 전지(1)는, 내부에 전극체(30) 및 전해액이 봉입되는 기둥 형상의 전지 케이스(2)를 구비한다. 전지 케이스(2)의 측면에는, 당해 전지 케이스(2)가 내압의 상승에 의해 팽창되었을 때에 당해 전지 케이스(2)의 측면에 형성되는 능선(L) 위에, 당해 전지 케이스(2)의 내방을 향하여 패이는 오목부(41)를 형성한다.

Description

밀폐형 전지{CLOSED TYPE BATTERY}
본 발명은, 전극체 및 전해액이 봉입된 전지 케이스에, 변형을 억제하기 위한 오목부가 형성된 밀폐형 전지에 관한 것이다.
종래부터, 전지 케이스의 측면에 오목부가 형성된 밀폐형 전지가 알려져 있다. 이러한 밀폐형 전지에서는, 예를 들면, 특허 문헌 1, 2에 개시되어 있는 바와 같이, 전지 케이스의 측면의 중앙 부분에, 당해 전지 케이스의 내방을 향하여 패인 오목부가 형성되어 있다. 오목부에 의해 전지 케이스의 측면의 일부가 미리 전지 케이스의 내방에 위치하고 있기 때문에, 전지 케이스의 내압이 상승한 경우에도, 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 작게 할 수 있다.
일본 특허 평7-183010호 공보 일본 특허공개 제2002-42741호 공보
상기 특허 문헌 1, 2에 개시되는 구성과 같이, 전지 케이스의 측면의 중앙 부분에 오목부를 형성한 경우, 전지 케이스의 초기의 변형에 대해서는 당해 오목부가 형성된 부분의 변위를 작게 억제할 수 있다. 그러나, 전지 케이스의 내압이 상승하면, 상기 서술한 오목부의 효과도 점차 작아지기 때문에, 전지 케이스의 측면의 변형을 효과적으로 억제할 수는 없다. 즉, 전지 케이스의 내압의 상승에 의해, 당해 전지 케이스의 측면의 중앙 부분에 형성된 오목부가 팽창되면, 당해 오목부에 전지 케이스의 측면의 변형을 작게 하는 효과는 거의 없어진다. 그러면, 전지 케이스의 내압이 더욱 상승한 경우, 전지 케이스의 측면은, 오목부가 형성되어 있지 않은 경우와 마찬가지로, 볼록 형상으로 변형을 일으킬 가능성이 있다.
그 때문에, 본 발명에서는, 전지 케이스의 내압이 상승한 경우에도 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 억제 가능한 구성을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시 형태와 관련되는 밀폐형 전지는, 내부에 전극체 및 전해액이 봉입되는 기둥 형상의 전지 케이스를 구비하고, 상기 전지 케이스의 측면에는, 당해 전지 케이스가 내압의 상승에 의해 팽창되었을 때에 당해 전지 케이스의 측면에 형성되는 능선 위에, 당해 전지 케이스의 내방을 향하여 패인 오목부가 형성되어 있다(제1 구성).
이상의 구성에서는, 전지 케이스의 측면 중, 당해 전지 케이스가 내압의 상승에 의해 팽창되었을 때에 당해 전지 케이스의 측면에 형성되는 능선 위에, 오목부가 형성되기 때문에, 당해 오목부에 의해 전지 케이스의 측면의 변형을 저해할 수 있다. 즉, 오목부를 능선 위에 형성함으로써, 전지 케이스의 측면의 강성을 부분적으로 높일 수 있어, 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 억제할 수 있다.
게다가, 오목부는, 종래 기술과 같이 변형을 일으키기 쉬운 측면 중앙 부분이 아니라, 능선 위에 형성되기 때문에, 전지 케이스가 다소 변형을 일으켜도, 오목부의 형상을 유지할 수 있다. 이것에 의해, 전지 케이스의 내압이 상승한 상태에서도, 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 억제할 수 있다.
상기 제1 구성에 있어서, 상기 오목부는, 상기 능선 중, 상기 전지 케이스의 측면의 축선 방향 단부(端部)로부터 당해 측면의 내방을 향하여 연장되는 기단부(基端部) 위에 위치한다(제2 구성). 이것에 의해, 전지 케이스에 형성되는 능선 중, 당해 전지 케이스의 변형에 수반하여 초기의 단계에서 출현하는 능선의 기단부 위에, 오목부를 형성할 수 있다. 따라서, 오목부에 의해, 전지 케이스의 변형을 초기의 단계부터 억제할 수 있다.
상기 제1 또는 제2 구성에 있어서, 상기 오목부는, 상기 능선에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 오목부 측면을 가진다(제3 구성). 이것에 의해, 전지 케이스의 측면에 형성되는 능선에 대하여 오목부 측면이 교차하기 때문에, 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 오목부 측면에 의해 저해할 수 있다. 즉, 전지 케이스의 측면이 변형하여 팽창될 때에, 전지 케이스 내방 측을 향하여 연장되는 오목부 측면이 전지 케이스의 측면의 변형을 저해한다. 따라서, 전지 케이스의 측면의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
상기 제1 내지 제3 구성 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 전지 케이스는, 적어도 한 쌍의 대향하는 측면을 가지고, 상기 오목부는, 상기 한 쌍의 측면에 각각 형성되어 있다(제4 구성).
이것에 의해, 전지 케이스가 대향하는 측면의 변형을, 오목부에 의해, 각각 억제할 수 있다. 따라서, 전지 케이스 전체의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
상기 제4 구성에 있어서, 상기 오목부는, 상기 한 쌍의 측면에 있어서 서로 대향하는 위치에 각각 형성되어 있다(제5 구성). 이렇게 함으로써, 전지 케이스의 대향하는 측면의 변형을, 서로 대향하는 위치에 형성된 오목부에 의해 억제할 수 있기 때문에, 당해 전지 케이스의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
상기 제4 또는 제5 구성에 있어서, 상기 한 쌍의 측면은, 각각 직사각 형상으로 형성되어 있고, 상기 오목부는, 상기 각 측면의 네 모퉁이의 적어도 일부에 형성되어 있다(제6 구성).
전지 케이스의 측면이 직사각 형상인 경우, 당해 측면이 팽창되었을 때에 형성되는 능선은, 측면의 네 모퉁이로부터 당해 측면의 내방을 향하여 연장된다. 따라서, 상기 서술한 바와 같이, 직사각 형상의 측면의 네 모퉁이의 적어도 일부에 오목부를 형성함으로써, 당해 측면의 변형을 억제할 수 있다.
상기 제6 구성에 있어서, 상기 오목부는, 상기 각 측면의 네 모퉁이에 각각 형성되어 있는 것이 바람직하다(제7 구성). 이렇게 함으로써, 전지 케이스의 측면의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
상기 제1 내지 제7 구성 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 오목부는, 상기 전지 케이스의 측면의 법선 방향에서 보아, 다각 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다(제8 구성).
이 구성에서는, 오목부는 복수의 오목부 측면을 가지기 때문에, 당해 복수의 오목부 측면에 의해, 전지 케이스의 측면의 변형을 복수의 방향에서 억제할 수 있다. 게다가, 오목부는 복수의 모서리부를 가지기 때문에, 당해 모서리부에 의해서도 전지 케이스의 측면의 강성을 복수의 방향에서 높일 수 있다. 이것에 의해, 당해 전지 케이스의 측면의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
상기 제8 구성에 있어서, 상기 오목부는, 모서리 부분이, 상기 능선 위이며 또한 상기 전지 케이스의 측면의 축선 방향 단부 측에 위치하도록, 상기 전지 케이스의 측면에 형성되어 있다(제9 구성).
이것에 의해, 다각 형상의 오목부의 모서리 부분에 의해, 전지 케이스가 능선을 따라 변형되는 것을 억제할 수 있다. 즉, 오목부에서는, 당해 오목부의 모서리 부분에서 가장 강성이 높아지기 때문에, 당해 모서리 부분이 능선 위에서 전지 케이스의 측면의 축선 방향 단부 측에 위치하도록, 오목부를 형성함으로써, 당해 능선을 따른 전지 케이스의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시 형태와 관련되는 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 II-II선 단면도이다.
도 3은, 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타내는 측면도이다.
도 4는, 도 3에 있어서의 전지 케이스의 IV-IV선 단면도이다.
도 5는, 평면부에 형성하는 오목부의 수를 변경하여 계산한 모델의 개략도를 나타낸다.
도 6은, 오목부의 수를 변경한 경우에 있어서, 전지 케이스의 내압 변화와 평면부의 최대 변형량의 관계를 나타내는 계산 결과이다.
도 7은, 오목부의 수를 변경한 경우에 있어서, 전지 케이스의 내압을 0.1MPa로 하였을 때의 평면부의 최대 변형량의 계산 결과이다.
도 8은, 오목부의 측벽부의 기울기를 변경하여 계산한 모델의 개략도를 나타낸다.
도 9는, 오목부의 측벽부의 기울기를 변경한 경우에 있어서, 전지 케이스의 내압을 0.1MPa로 하였을 때의 평면부의 최대 변형량의 계산 결과이다.
도 10은, 오목부의 깊이를 변경한 경우에 있어서, 전지 케이스의 내압을 0.1MPa로 하였을 때의 평면부의 최대 변형량의 계산 결과이다.
도 11은, 오목부의 위치를 변경하여 계산한 모델의 개략도를 나타낸다.
도 12는, 오목부의 위치를 변경한 경우에 있어서, 전지 케이스의 내압을 0.1MPa로 하였을 때의 평면부의 최대 변형량의 계산 결과이다.
도 13은, 오목부의 한 변의 길이를 변경하여 계산한 모델의 개략도를 나타낸다.
도 14는, 오목부의 한 변의 길이를 변경한 경우에 있어서, 전지 케이스의 내압을 0.1MPa로 하였을 때의 평면부의 최대 변형량의 계산 결과이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태를 자세하게 설명한다. 도면 중의 동일 또는 상당 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 그 설명은 반복하지 않는다.
<실시 형태 1>
(전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시 형태 1과 관련되는 밀폐형 전지(1)의 개략 구성을 나타내는 사시도이다. 이 밀폐형 전지(1)는, 바닥이 있는 통 형상의 외장캔(10)과, 당해 외장캔(10)의 개구를 덮는 덮개판(20)과, 당해 외장캔(10) 내에 수납되는 전극체(30)를 구비하고 있다. 외장캔(10)에 덮개판(20)을 장착함으로써, 내부에 공간을 가지는 기둥 형상의 전지 케이스(2)가 구성된다. 또한, 이 전지 케이스(2) 내에는, 전극체(30) 이외에, 비수 전해액(이하, 간단히 전해액이라고 한다)도 봉입되어 있다.
전극체(30)는, 각각 시트 형상으로 형성된 정극(31) 및 부극(32)을, 예를 들면, 양자의 사이 및 당해 부극(32)의 하측에 세퍼레이터(33)가 각각 위치하도록 겹친 상태에서, 도 2에 나타내는 바와 같이 소용돌이 형상으로 권회함으로써 형성된 권회 전극체이다. 전극체(30)는, 정극(31), 부극(32) 및 세퍼레이터(33)를 겹친 상태에서 권회한 후, 눌러 찌그러뜨려 편평 형상으로 형성된다.
여기서, 도 2에서는, 전극체(30)의 외주 측의 몇 층분 밖에 도시하고 있지 않다. 그러나, 이 도 2에서는 전극체(30)의 내주 측 부분의 도시를 생략하고 있을 뿐이고, 당연하지만, 전극체(30)의 내주 측에도 정극(31), 부극(32) 및 세퍼레이터(33)가 존재한다. 또, 도 2에서는, 덮개판(20)의 전지 내방에 배치되는 절연체 등의 기재도 생략하고 있다.
정극(31)은, 정극 활물질을 함유하는 정극 활물질층을, 알루미늄 등의 금속박제의 정극 집전체의 양면에 각각 형성한 것이다. 상세하게는, 정극(31)은, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 리튬 함유 산화물인 정극 활물질, 도전 조제(助劑), 및 바인더 등을 포함하는 정극 합제를, 알루미늄박 등으로 이루어지는 정극 집전체 위에 도포하여 건조시킴으로써 형성된다. 정극 활물질인 리튬 함유 산화물로서는, 예를 들면, LiCoO2 등의 리튬 코발트 산화물이나 LiMn2O4 등의 리튬망간 산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 산화물 등의 리튬 복합 산화물을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 정극 활물질로서, 1종류의 물질만을 사용해도 되고, 2종류 이상의 물질을 사용해도 된다. 또, 정극 활물질은, 상기 서술한 물질에 한정되지 않는다.
부극(32)은, 부극 활물질을 함유하는 부극 활물질층을, 구리 등의 금속박제의 부극 집전체의 양면에 각각 형성한 것이다. 상세하게는, 부극(32)은, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 부극 활물질, 도전 조제, 및 바인더 등을 포함하는 부극 합제를, 구리박 등으로 이루어지는 부극 집전체 위에 도포하여 건조시킴으로써 형성된다. 부극 활물질로서는, 예를 들면, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 탄소 재료(흑연류, 열분해 탄소류, 코크스류, 유리 형상 탄소류 등)를 사용하는 것이 바람직하다. 부극 활물질은, 상기 서술한 물질에 한정되지 않는다.
또, 전극체(30)의 정극(31)에는, 정극 리드(34)가 접속되어 있는 한편, 부극(32)에는 부극 리드(35)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 정극 리드(34) 및 부극 리드(35)가, 전극체(30)의 외부로 인출되고 있다. 그리고, 이 정극 리드(34)의 선단 측은, 덮개판(20)에 접속되어 있다. 한편, 부극 리드(35)의 선단 측은, 후술하는 바와 같이, 리드판(27)을 거쳐서 부극 단자(22)에 접속되어 있다.
외장캔(10)은, 알루미늄 합금제의 바닥이 있는 통 형상 부재이며, 덮개판(20)과 함께 전지 케이스(2)를 구성한다. 외장캔(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 장방형의 짧은 변 측이 원호 형상으로 형성된 바닥면(11)을 가지는 바닥이 있는 통 형상의 부재이다. 상세하게는, 외장캔(10)은, 바닥면(11)과, 매끄러운 곡면을 가지는 편평한 통 형상의 측벽(12)을 구비하고 있다. 측벽(12)은, 대향하여 배치되는 직사각 형상(본 실시 형태에서는 장방 형상)의 한 쌍의 평면부(13)와, 당해 한 쌍의 평면부(13)끼리를 접속하는 반원통 형상의 반원통부(14)를 가진다. 즉, 외장캔(10)은, 바닥면(11)의 짧은 변 방향에 대응하는 두께 방향의 치수가, 바닥면(11)의 긴 변 방향에 대응하는 폭 방향보다 작아지도록, 편평 형상으로 형성되어 있다. 또, 이 외장캔(10)은, 후술하는 바와 같이 정극 리드(34)에 접속되는 덮개판(20)과 접합되어 있기 때문에, 밀폐형 전지(1)의 정극 단자도 겸하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 외장캔(10)의 내측의 바닥부에는, 당해 외장캔(10)을 통하여 전극체(30)의 정극(31)과 부극(32) 사이에서 단락이 발생하는 것을 방지하기 위한 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 절연체(15)가 배치되어 있다. 상기 서술한 전극체(30)는, 당해 절연체(15) 위에 일방의 단부가 위치되도록 배치되어 있다.
덮개판(20)은, 외장캔(10)의 개구부를 덮도록, 당해 외장캔(10)의 개구부에 용접에 의해 접합되어 있다. 이 덮개판(20)은, 외장캔(10)과 마찬가지로, 알루미늄 합금제의 부재로 이루어지고, 당해 외장캔(10)의 개구부의 내측에 감합(嵌合) 가능하게 장방형의 짧은 변 측이 원호 형상으로 형성되어 있다. 또, 덮개판(20)에는, 그 길이 방향의 중앙 부분에 관통 구멍이 형성되어 있다. 이 관통 구멍 내에는, 폴리프로필렌제의 절연 패킹(21) 및 스테인리스강제의 부극 단자(22)가 삽입 통과되고 있다. 구체적으로는, 개략 기둥 형상의 부극 단자(22)가 삽입 통과된 개략 원통 형상의 절연 패킹(21)이 상기 관통 구멍의 주연부(周緣部)에 감합되어 있다.
부극 단자(22)는, 원기둥 형상의 축부의 양단에 평면부가 각각 일체 형성된 구성을 가지고 있다. 부극 단자(22)는, 평면부가 외부에 노출되는 한편, 당해 축부가 절연 패킹(21) 내에 위치되도록, 당해 절연 패킹(21)에 대하여 배치되어 있다. 이 부극 단자(22)에는, 스테인리스강제의 리드판(27)이 접속되어 있다. 이것에 의해, 부극 단자(22)는, 리드판(27) 및 부극 리드(35)를 거쳐서, 전극체(30)의 부극(32)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 리드판(27)과 절연 패킹(21) 사이에는, 절연체(26)가 배치되어 있다.
덮개판(20)에는, 부극 단자(22)와 나란히 전해액의 주입구(24)가 형성되어 있다. 주입구(24)는, 평면에서 보아 대략 원 형상으로 형성되어 있다. 또, 주입구(24)는, 덮개판(20)의 두께 방향으로 직경이 2단계로 변화되도록 소경(小徑)부 및 대경(大徑)부를 가지고 있다. 이 주입구(24)는, 당해 주입구(24)의 직경의 변화에 대응하여 단(段) 형상으로 형성된 봉지(封止) 마개(25)에 의해 봉지되어 있다. 그리고, 봉지 마개(25)와 주입구(24)의 주연부 사이에 간극이 생기지 않도록, 당해 봉지 마개(25)의 대경부 측의 평면 외주부와 주입구(24)의 주연부는 레이저 용접에 의해 접합되어 있다.
(오목부)
도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 외장캔(10)의 측벽(12)의 평면부(13)에는, 복수의 오목부(41)가 형성되어 있다. 상세하게는, 외장캔(10)의 한 쌍의 평면부(13)에는, 각각, 네 모퉁이에 오목부(41)가 형성되어 있다.
오목부(41)는, 평면부(13)의 법선 방향에서 보아, 사각 형상(본 실시 형태에서는 정방 형상)으로 형성되어 있다. 오목부(41)는, 직사각 형상의 바닥면부(41a)와, 당해 바닥면부(41a)의 각 변에 대응하여 전지 케이스(2)의 내방 측을 향하여 연장되는 4개의 측벽부(41b)(오목부 측벽)를 가진다. 또, 오목부(41)는, 4개의 측벽부(41b)가 외장캔(10)의 평면부(13)의 네 변에 대하여 대략 평행해지도록, 당해 평면부(13)에 형성되어 있다(도 3 참조).
또한, 오목부(41)는, 평면부(13)의 법선 방향에서 보아, 장방형이나 평행사변형 등, 정방형 이외의 사각 형상이어도 되고, 삼각형이나 오각형 등 다른 다각 형상이어도 된다. 또, 오목부(41)는, 평면부(13)의 법선 방향에서 보아, 원형이나 타원 형상이어도 된다.
오목부(41)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 밀폐형 전지(1)의 내부 압력의 상승에 수반하여 전지 케이스(2)가 팽창된 경우에 외장캔(10)에 형성되는 능선(L) 위에, 형성되어 있다. 구체적으로는, 오목부(41)는, 2개의 측벽부(41b)가 접속되는 모서리 부분(41c)이, 능선(L) 위에 위치하도록, 외장캔(10)의 평면부(13)에 형성되어 있다. 이것에 의해, 오목부(41)에 있어서 가장 강도가 큰 모서리 부분(41c)이 능선(L) 위에 위치하기 때문에, 전지 케이스(2)의 변형을 당해 모서리 부분(41c)에 의해 저해할 수 있다. 따라서, 전지 케이스(2)의 변형을 억제할 수 있다. 게다가, 능선(L) 위에 오목부(41)의 모서리 부분(41c)을 형성함으로써, 당해 모서리 부분(41c)을 구성하는 2개의 측벽부(41b)에 의해, 능선(L)에 대한 2 방향의 변형을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 능선(L) 부근에서의 변형을 억제할 수 있다.
도 3에서는, 능선(L)을, 평면부(13)의 모퉁이 부분[바닥이 있는 통 형상의 외장캔(10)의 축선 방향 단부]으로부터 당해 평면부(13)의 내방을 향하여 연장되는 직선으로 그리고 있지만, 이 부분은 능선(L)의 기단부이며, 전지 케이스(2)의 변형이 진행되면, 평면부(13)의 각 모퉁이 부분으로부터 연장되는 능선(L)의 기단부끼리 연결된다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 능선(L)의 기단 부분에 오목부(41)를 형성함으로써, 평면부(13)의 변형을, 초기의 단계에서 당해 오목부(41)에 의해 억제할 수 있다.
또, 오목부(41)는, 모서리 부분(41c)이 능선(L)에 있어서의 평면부(13)의 모퉁이 부분[바닥이 있는 통 형상의 외장캔(10)의 축선 방향 단부] 측에 위치하도록, 당해 능선(L) 위에 형성되어 있다. 이것에 의해, 평면부(13)가 변형을 일으키는 초기의 단계에서, 오목부(41)에 의해, 당해 평면부(13)의 변형을 더욱 확실하게 저해할 수 있다. 따라서, 전지 케이스(2)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 오목부(41)는, 측벽부(41b)가 능선(L) 위에 위치하도록 형성되어 있어도 된다. 이 경우에는, 오목부(41)의 모서리 부분(41c)을 능선(L) 위에 배치하는 경우와 같은 작용 효과는 기대할 수 없지만, 측벽부(41b)에 의해 전지 케이스(2)의 변형을 억제할 수 있다.
오목부(41)는, 외장캔(10)의 한 쌍의 평면부(13)에 있어서, 서로 대향하는 위치에 형성되어 있다. 즉, 도 3에는 일방의 평면부(13)만을 나타내고 있지만, 타방의 평면부(13)에도 당해 일방의 평면부(13)에 형성된 오목부(41)와 동일한 위치에 오목부(41)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 전지 케이스(2)에 있어서의 한 쌍의 평면부(13)의 변형을, 오목부(41)에 의해 억제할 수 있기 때문에, 전지 케이스(2)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
오목부(41)는, 외장캔(10)을 프레스 성형할 때에, 당해 외장캔(10)과 함께 프레스에 의해 형성된다. 따라서, 오목부(41)의 측벽부(41b)는, 도 4에 단면으로 나타내는 바와 같이, 당해 오목부(41)의 바닥면부(41a)로부터 개구 측을 향하여 오목부(41)가 외방으로 넓어지도록 경사져 있다. 이 프레스 가공에 의해, 오목부(41)를 구성하는 바닥면부(41a) 및 측벽부(41b)의 주변 부분에서 가공 경화가 생기는 점에서, 당해 오목부(41)의 주변 부분의 강도 향상을 도모할 수 있다. 따라서, 전지 케이스(2)의 변형을, 오목부(41)에 의해, 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
오목부(41)는, 상세하게는 후술하지만, 평면부(13)에 있어서, 단부 중 프레스 성형이 가능한 가장 끝에 형성되는 것이 바람직하다. 또, 오목부(41)는, 측벽부(41b)의 경사가, 프레스 성형 가능한 각도 중에서 가장 급구배인 것이 바람직하다. 또한, 오목부(41)의 깊이는, 전지 케이스(2) 내에 수납되는 전극체(30) 등의 기능을 저해하지 않는 범위에서, 가능한 한 깊은 것이 바람직하다.
다음으로, 오목부(41)의 위치 및 형상 등을 변화시킨 경우의 영향에 대하여 도 5에서 도 14를 이용하여 설명한다. 또한, 도 6, 도 7, 도 9, 도 10, 도 12, 도 14는, 평면부(13)의 가로 치수가 51㎜이고 또한 세로 치수가 48㎜이며, 당해 평면부(13)의 두께가 0.3㎜, 케이스 두께가 6㎜의 전지 케이스의 변형을 계산에 의해 구한 결과이다. 이들 도면에 나타내는 결과는, 모두, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 있어서 변형량이 가장 큰 부분(중앙 부분)에서의 변형량을 나타내고 있다. 전지 케이스는 알루미늄 합금제로 하여 계산을 행하고, 계산에는 LS-DYNA(등록 상표)의 해석 툴을 사용하였다. 또, 도 6에는, 밀폐형 전지(1)의 사용 시의 전지 케이스(2)의 내압 변화를 고려한 부하 시험의 내압 변화의 범위(0MPa에서 0.2MPa)에 대응하는 계산 결과를 나타낸다. 또한, 도 7, 도 9, 도 10, 도 12 및 도 14에는, 상기 서술한 범위 중, 내압이 0.1MPa인 때의 계산 결과를 나타낸다.
먼저, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 형성하는 오목부(41)의 수를 변경한 경우(도 5 참조)에 있어서, 당해 평면부(13)에서의 최대 변형량의 변화를 도 6 및 도 7에 나타낸다. 이 도 6 및 도 7에서는, 도 5(a)에 나타내는 바와 같이 평면부(13)의 네 모퉁이 모두에 오목부(41)를 형성한 경우(4지점) 이외에, 평면부(13)에 있어서, 덮개부(20) 측의 모퉁이(2지점) 또는 바닥면(11) 측의 모퉁이(2지점)에 오목부(41)를 형성한 경우(도 5(b), 도 5(c)), 오목부(41)를 형성하지 않은 경우(오목부 없음)로, 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 변형을 구하였다. 또, 오목부(41)는, 한 변이 9㎜인 정방 형상으로 하고, 그 깊이는 0.2㎜로 하였다.
도 6에 나타내는 바와 같이, 전지 케이스(2)의 내압이 상승하면, 당해 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 최대 변형량은 점차 커진다. 평면부(13)의 최대 변형량은, 덮개부(20) 측의 모퉁이의 2지점에 오목부(41)를 형성한 경우와, 바닥면(11) 측의 모퉁이의 2지점에 오목부(41)를 형성한 경우에 대략 동일하였다. 또, 도 6에 나타내는 바와 같이, 오목부 없음, 오목부(41)를 2지점 형성한 경우, 오목부(41)를 4지점 형성한 경우의 순서로, 평면부(13)의 최대 변형량이 작아졌다.
도 7에, 전지 케이스(2)의 내압이 0.1MPa인 때의 평면부(13)의 최대 변형량을 나타낸다. 이 도 7로부터도 알 수 있는 바와 같이, 오목부(41)를 평면부(13)의 네 모퉁이에 형성한 경우에는, 오목부(41)를 2지점에 형성한 경우에 비하여 전지 케이스(2)의 변형을 억제할 수 있다. 또한, 도 7로부터도, 덮개부(20) 측의 모퉁이의 2지점에 오목부(41)를 형성한 경우와, 바닥면(11) 측의 모퉁이의 2지점에 오목부(41)를 형성한 경우에, 평면부(13)의 최대 변형량이 대략 동일한 것을 알 수 있다.
따라서, 전지 케이스(2)의 변형을 억제하는 관점에서는, 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 네 모퉁이에 오목부(41)를 형성하는 것이 바람직하다.
다음으로, 오목부(41)의 측벽부(41b)의 기울기를 변화시킨 경우(도 8 참조)에 있어서, 평면부(13)의 최대 변형량의 변화를 도 9에 나타낸다. 또한, 이 도 9에서는, 도 7의 경우와 마찬가지로, 전지 케이스(2)의 내압이 0.1MPa인 때의 평면부(13)의 최대 변형량을 나타낸다. 또, 도 9에서는, 오목부(41)의 깊이를 0.2㎜로 하고, 측벽부(41b)에 있어서의 평면부(13)의 면 방향의 길이(이하, 간단히 면 방향 길이라고 한다)를 변경함으로써, 당해 측벽부(41b)의 기울기를 변화시키고 있다(도 8 참조). 따라서, 도 9에 있어서, 측벽부(41b)의 면 방향 길이가 클수록, 당해 측벽부(41b)의 경사는 완만해진다. 또한, 오목부(41)의 형상은, 도 7의 경우와 마찬가지로, 한 변이 9㎜인 정방 형상으로 한다.
도 9에 나타내는 바와 같이, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 형성하는 오목부(41)는, 측벽부(41b)의 기울기가 급한 쪽이 평면부(13)의 최대 변형량이 작다. 따라서, 전지 케이스(2)의 변형을 억제하는 관점에서는, 오목부(41)를 프레스 성형가능한 범위에서, 당해 오목부(41)의 측벽부(41b)의 기울기를 가능한 한 급구배로 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 오목부(41)의 깊이를 변화시킨 경우에 있어서, 평면부(13)의 최대 변형량의 변화를 도 10에 나타낸다. 또한, 이 도 10에서는, 도 7 및 도 9의 경우와 마찬가지로, 전지 케이스(2)의 내압이 0.1MPa인 때의 평면부(13)의 최대 변형량을 나타낸다. 또, 오목부(41)는, 평면부(13)의 네 모퉁이에 형성한다. 또한, 각 오목부(41)의 형상은, 도 7 및 도 9의 경우와 마찬가지로, 한 변이 9㎜인 정방 형상으로 하고, 측벽부(41b)의 기울기는 각 깊이에 있어서 동일한 기울기로 한다.
도 10에 나타내는 바와 같이, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 형성하는 오목부(41)의 깊이가 깊을수록, 당해 평면부(13)의 최대 변형량을 작게 할 수 있다. 따라서, 오목부(41)의 깊이는, 전지 케이스(2)의 변형을 억제하는 관점에서는, 전지 케이스(2) 내에 수납되는 전극체(30)의 기능 등을 손상시키지 않는 범위에서 깊은 쪽이 바람직하다.
다음으로, 전지 케이스(2)의 평면부(13)에 형성하는 오목부(41)의 위치를 변화시킨 경우(도 11 참조)에 있어서, 평면부(13)의 최대 변형량의 변화를 도 12에 나타낸다. 또한, 이 도 12에서는, 도 7, 도 9 및 도 10의 경우와 마찬가지로, 전지 케이스(2)의 내압이 0.1MPa인 때의 평면부(13)의 최대 변형량을 나타낸다. 또, 오목부(41)는 평면부(13)의 네 모퉁이에 형성한다. 또한, 각 오목부(41)의 형상은, 도 7, 도 9 및 도 10의 경우와 마찬가지로, 한 변이 9㎜인 정방 형상으로 하고, 깊이는 0.2㎜로 한다.
또, 도 12에 있어서 단부란, 평면부(13)의 종횡의 각 변으로부터 약 1㎜의 위치(도 11(a)에 있어서, x=약 1㎜의 위치)이다. 도 12에 나타내는 2.5㎜ 및 5.0㎜는, 당해 단부의 위치에 형성된 오목부(도 11(a))에 대하여 평면부(13)의 종횡 방향으로 각각 2.5㎜씩 및 5.0㎜씩 이동한 위치를 의미한다(도 11(b), 도 11(c) 참조. 도면 중의 점선은 도 11(a)의 오목부의 위치를 나타낸다.）.
도 12에 나타내는 바와 같이, 오목부(41)를 평면부(13)의 모퉁이에 가까운 위치에 형성한 쪽이, 당해 평면부(13)의 최대 변형량을 작게 할 수 있다. 따라서, 평면부(13)에 있어서 오목부(41)를 형성하는 위치는, 전지 케이스(2)의 변형을 억제하는 관점에서는, 당해 오목부(41)를 성형 가능한 범위에서, 가능한 한 평면부(13)의 모퉁이인 것이 바람직하다.
다음으로, 오목부(41)의 한 변의 길이를 변화시킨 경우(도 13 참조)에 있어서, 평면부(13)의 최대 변형량의 변화를 도 14에 나타낸다. 또한, 이 도 14에서는, 도 7, 도 9, 도 10 및 도 12의 경우와 마찬가지로, 전지 케이스(2)의 내압이 0.1MPa인 때의 평면부(13)의 최대 변형량을 나타낸다. 또, 오목부(41)는 평면부(13)의 네 모퉁이에 형성한다. 도 14는, 오목부(41)의 한 변의 길이를, 평면부(13)의 모퉁이로부터 오목부(41)의 모서리 부분(41c)까지의 거리가 바뀌지 않도록, 9㎜(도 13(a) 참조), 6㎜(도 13(b) 참조) 및 12㎜(도 13(c) 참조)로 변화시킨 경우의 계산 결과이다. 또한, 각 오목부(41)의 형상은, 도 7, 도 9, 도 10 및 도 12의 경우와 마찬가지로, 깊이는 0.2㎜로 한다.
도 14에 나타내는 바와 같이, 오목부(41)의 한 변의 길이를 변화시킨 경우에도, 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 최대 변형량은 거의 바뀌지 않는다.
(실시 형태의 효과)
본 실시 형태에서는, 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 모퉁이 부분이며, 또한, 당해 전지 케이스(2)가 내압의 상승에 의해 변형된 경우에 생기는 능선 위에, 당해 전지 케이스(2)의 내방을 향하여 패인 오목부(41)를 형성하였다. 이것에 의해, 전지 케이스(2)의 내압이 상승한 경우, 오목부(41)에 의해, 전지 케이스(2)의 변형을 억제할 수 있다.
또, 오목부(41)를, 그 모서리 부분(41c)이 상기 능선(L) 위에 위치하도록 평면부(13)에 형성함으로써, 당해 평면부(13)의 변형을 오목부(41)에 의해 더욱 확실하게 저해할 수 있다. 따라서, 전지 케이스(2)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
또한, 오목부(41)를, 그 모서리 부분(41c)이 능선(L) 위이며 또한 당해 오목부(41)에 있어서 평면부(13)의 모퉁이 부분 측에 위치하도록, 당해 평면부(13)에 형성함으로써, 평면부(13)의 변형을 초기 단계에서 억제할 수 있다. 따라서, 전지 케이스(2)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
또, 오목부(41)를, 측벽부(41b)가 능선(L)에 교차하는 방향으로 연장되도록, 평면부(13)에 형성함으로써, 당해 평면부(13)가 능선(L)을 따라 변형을 일으키는 것을 오목부(41)에 의해 저해할 수 있다.
또한, 한 쌍의 평면부(13)에 있어서, 서로 대향하는 위치에 오목부(41)를 형성함으로써, 당해 한 쌍의 평면부(13)의 변형을 오목부(41)에 의해 각각 억제할 수 있다. 따라서 전지 케이스(2)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
게다가, 오목부(41)를, 평면부(13)의 네 모퉁이에 각각 형성함으로써, 평면부(13)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다. 이것에 의해, 전지 케이스(2)의 변형을 더욱 확실하게 억제할 수 있다.
(그 밖의 실시 형태)
이상, 본 발명의 실시 형태를 설명하였으나, 상기 서술한 실시 형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 상기 서술한 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상기 서술한 실시 형태를 적절히 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
상기 실시 형태에서는, 오목부(41)를, 전지 케이스(2)의 평면부(13)의 네 모퉁이에 형성하고 있지만, 당해 평면부(13)의 네 모퉁이 중 적어도 하나에 형성해도 된다. 또, 오목부(41)는, 전지 케이스(2)의 능선(L) 위에 위치하면, 평면부(13)의 어느 장소에 형성해도 된다.
상기 각 실시 형태에서는, 밀폐형 전지(1)의 전지 케이스(2)를, 장방형의 짧은 변 측이 원호 형상으로 형성된 바닥면을 가지는 기둥 형상으로 하고 있다. 그러나, 전지 케이스의 형상은, 육면체 등 다른 형상이어도 된다.
상기 각 실시 형태에서는, 밀폐형 전지(1)를 리튬 이온 전지로서 구성하고 있다. 그러나, 밀폐형 전지(1)는 리튬 이온 전지 이외의 전지이어도 된다.
본 발명은, 전극체 등이 수납되는 전지 케이스를 구비한 밀폐형 전지에 이용 가능하다.
1 : 밀폐형 전지 2 : 전지 케이스
10 : 외장캔 11 : 바닥면
12 : 측벽 13 : 평면부
14 : 반원통부 20 : 덮개판
30 : 전극체 41 : 오목부
41a : 바닥면부 41b : 측벽부
41c : 모서리 부분 L : 능선

Claims (9)

  1. 내부에 전극체 및 전해액이 봉입되는 기둥 형상의 전지 케이스를 구비하고,
    상기 전지 케이스의 측면에는, 당해 전지 케이스가 내압의 상승에 의해 팽창되었을 때에 당해 전지 케이스의 측면에 형성되는 능선 위에, 당해 전지 케이스의 내방을 향하여 패인 오목부가 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 능선 중, 상기 전지 케이스의 측면의 축선 방향 단부(端部)로부터 당해 측면의 내방을 향하여 연장되는 기단부(基端部) 위에 위치하는, 밀폐형 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 능선에 대하여 교차하는 방향으로 연장되는 오목부 측면을 가지는, 밀폐형 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 케이스는, 적어도 한 쌍의 대향하는 측면을 가지고,
    상기 오목부는, 상기 한 쌍의 측면에 각각 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 한 쌍의 측면에 있어서 서로 대향하는 위치에 각각 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 한 쌍의 측면은, 각각 직사각 형상으로 형성되어 있고,
    상기 오목부는, 상기 각 측면의 네 모퉁이의 적어도 일부에 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 각 측면의 네 모퉁이에 각각 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 오목부는, 상기 전지 케이스의 측면의 법선 방향에서 보아, 다각 형상으로 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 오목부는, 모서리 부분이, 상기 능선 위이며 또한 상기 전지 케이스의 측면의 축선 방향 단부 측에 위치하도록, 상기 전지 케이스의 측면에 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
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