KR20130054916A - 집전체, 축전 소자 및 집전체의 제조 방법 - Google Patents

집전체, 축전 소자 및 집전체의 제조 방법 Download PDF

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KR20130054916A
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히데키 마스다
쇼고 쓰루타
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있는 집전체를 제공한다.
양극 집전체(130)로서, 단자 접속부(131); 우측 전단부(131a)의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 제1 평면(132a)을 가지는 제1 전극 접속부(132); 좌측 전단부(131b)의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되고, 제1 평면(132a)에 대향하는 제2 평면(133a)을 가지는 제2 전극 접속부(133); 일단이 우측 전단부(131a)에 접속되고 타단이 상단부(132b)에 접속되는 제1 비틀림부(134); 및 일단이 좌측 전단부(131b)에 접속되고 타단이 상단부(133b)에 접속되는 제2 비틀림부(135)를 포함하고, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리인 평면 사이 거리 A는, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B보다 크다.

Description

집전체, 축전 소자 및 집전체의 제조 방법 {CURRENT COLLECTOR, ELECTRIC STORAGE DEVICE AND METHOD OF PRODUCING CURRENT COLLECTOR}
본 발명은 리튬 이온 전지 등의 축전 소자에 구비되는 집전체, 상기 집전체의 제조 방법, 및 상기 집전체를 구비하는 축전 소자에 관한 것이다.
최근, 세계적인 환경 문제에 대한 대처 방안으로서 가솔린 자동차에서 하이브리드 자동차 또는 전기 자동차에의 전환이나 전동 자전거의 보급 등, 리튬 이온 전지 등의 각종 축전 소자가 넓게 활용되고 있다. 이와 같은 축전 소자에서는, 발전 요소의 양극과 양극 단자, 또는 발전 요소의 음극과 음극 단자를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하고 있다.
그리고, 종래, 발전 요소의 양극 또는 음극에 접속되는 한 쌍의 장척형의 전극 접속부를 구비한 집전체가 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 이 집전체에서는, 상기 한 쌍의 전극 접속부로 발전 요소의 단부를 끼워 넣음으로써, 발전 요소의 단부가 손상되는 것을 방지하고 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 제2003-346903호
그러나, 상기 종래의 집전체에서는, 동일 면적의 소재로부터는 일정한 폭의 전극 접속부 밖에 제조할 수 없기 때문에, 발전 요소의 단부의 폭이 커지면, 큰 소재 면적의 집전체가 필요하다는 문제가 있다.
즉, 상기 종래의 집전체에서는, 동일 형상의 소재로부터 얻어지는 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭은 고정되어 있으므로, 동일 면적의 소재로부터는 일정한 폭의 전극 접속부 밖에 제조할 수 없다. 그러므로, 발전 요소의 단부의 폭이 커질 수록, 큰 형상의 소재가 필요하게 되므로, 큰 소재 면적의 집전체가 필요해진다.
본 발명은, 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있는 집전체, 상기 집전체의 제조 방법, 및 상기 집전체를 구비하는 축전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 집전체는, 단자 접속부; 상기 단자 접속부의 우측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 제1 평면을 가지는 제1 전극 접속부; 상기 단자 접속부의 좌측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되고, 상기 제1 평면에 대향하는 제2 평면을 가지는 제2 전극 접속부; 일단이 상기 우측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제1 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제1 비틀림부; 및 일단이 상기 좌측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제2 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제2 비틀림부를 포함하고, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리인 평면 사이 거리는, 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부와의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 크다.
이에 의하면, 집전체는, 제1 전극 접속부의 제1 평면과 제2 전극 접속부의 제2 평면과의 좌우 방향의 거리는, 단자 접속부의 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 단자 접속부의 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 크다. 여기서, 종래의 집전체에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리가 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리와 대략 동일하다. 그러므로, 본 발명에 따른 집전체에 의하면, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 평면 사이 거리는 상기 우측 전단부의 우단과 상기 좌측 전단부의 좌단과의 좌우 방향의 거리보다 크다.
이에 의하면, 제1 전극 접속부의 제1 평면과 제2 전극 접속부의 제2 평면과의 좌우 방향의 거리는, 단자 접속부의 우측 전단부의 우단과 단자 접속부의 좌측 전단부의 좌단과의 좌우 방향의 거리보다 크다. 그러므로, 본 발명에 따른 집전체에 의하면, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 평면 사이 거리는 상기 제1 평면의 상단부와 상기 제2 평면의 상단부와의 좌우 방향의 거리이다. 또, 바람직하게는, 상기 평면 사이 거리는 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리의 최소값이다.
이에 의하면, 제1 평면의 상단부와 제2 평면의 상단부와의 거리는, 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 크거나, 또는 우측 전단부의 우단과 좌측 전단부의 좌단과의 거리보다 크다. 또는, 제1 평면과 제2 평면과의 2 평면의 거리의 최소값은, 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 크거나, 또는 우측 전단부의 우단과 좌측 전단부의 좌단과의 양단의 거리보다 크다. 즉, 제1 평면과 제2 평면이 평행이 아닌 경우에는, 그 2 평면의 거리는 일정하지 않지만, 그 2 평면의 상단부 사이의 거리, 또는 그 2 평면의 거리의 최소값이 상기 중심 사이의 거리 또는 양단의 거리보다 크다. 그러므로, 본 발명에 따른 집전체에 의하면, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다. 또, 집전체를 비틀어서 형성한 후, 또한 다리부인 제1 전극 접속부 및 제2 전극 접속부를 가공할 필요가 없다.
또, 바람직하게는, 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 길이는 상기 제1 전극 접속부의 상단부의 전후 방향의 길이와 대략 동일하거나, 또는 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 길이는 상기 제2 전극 접속부의 상단부의 전후 방향의 길이와 대략 동일하다.
이에 의하면, 단자 접속부의 우측 전단부의 좌우 방향의 길이는 제1 전극 접속부의 상단부의 전후 방향의 길이와 대략 동일하거나, 또는 단자 접속부의 좌측 전단부의 좌우 방향의 길이는 제2 전극 접속부의 상단부의 전후 방향의 길이와 대략 동일하다. 즉, 상기 우측 전단부와 제1 전극 접속부의 상단부를 연결하는 제1 비틀림부 및 제1 전극 접속부는, 같은 폭의 평판으로 형성되고, 또는 상기 좌측 전단부와 제2 전극 접속부의 상단부를 연결하는 제2 비틀림부 및 제2 전극 접속부는, 같은 폭의 평판으로 형성되어 있다. 이와 같이, 집전체의 제1 비틀림부 및 제1 전극 접속부, 또는 제2 비틀림부 및 제2 전극 접속부의 소재를 같은 폭으로 형성함으로써, 소재의 가공을 용이하게 하는 동시에 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 제1 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 상기 우측 전단부와 상기 제1 전극 접속부의 상단부를 연결하거나; 또는 상기 제2 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 상기 좌측 전단부와 상기 제2 전극 접속부의 상단부를 연결하고 있다.
이에 의하면, 제1 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 단자 접속부의 우측 전단부와 제1 전극 접속부의 상단부를 연결하고 있거나, 또는 제2 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 단자 접속부의 좌측 전단부와 제2 전극 접속부의 상단부를 연결하고 있다. 즉, 제1 비틀림부 또는 제2 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비틀어서 형성되어 있으므로, 진동에 의한 응력이 분산되어, 특정 부분에의 응력 집중을 피할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 집전체는, 양극 및 음극을 가지는 발전 요소와, 상기 발전 요소의 위쪽에 배치된 양극 단자 및 음극 단자를 가지는 축전 소자에 구비되고, 상기 단자 접속부는 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자 측에 배치되고, 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자에 전기적으로 접속되고, 상기 제1 전극 접속부는 상기 제1 평면에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속되고, 상기 제2 전극 접속부는 상기 제2 평면에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속된다.
이에 의하면, 제1 전극 접속부는 제1 평면에서 발전 요소의 양극 또는 음극에 접속되고, 제2 전극 접속부는 제2 평면에서 발전 요소의 양극 또는 음극에 접속된다. 즉, 제1 평면과 제2 평면 사이에 발전 요소가 배치된다. 그리고, 동일 면적의 소재로부터, 제1 평면과 제2 평면 사이의 폭이 더욱 큰 집전체를 실현할 수 있다. 그러므로, 가로 폭이 더욱 큰 발전 요소를, 제1 평면과 제2 평면 사이에 배치할 수 있으므로, 축전 소자의 체적 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
또, 본 발명은, 이와 같은 집전체로서 실현할 수 있을 뿐 아니라, 양극과 음극을 가지는 발전 요소와, 양극 단자와, 음극 단자와, 양극과 양극 단자 및 음극과 음극 단자 중 적어도 한쪽을 전기적으로 접속하는 상기 집전체를 포함하는 축전 소자로서 실현하는 것도 가능하다.
또, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 태양에 따른 집전체의 제조 방법은, 집전체의 제조 방법으로서, 상기 집전체는 단자 접속부와, 상기 단자 접속부의 우측 전단부의 앞쪽으로 연장되는 제1 평면을 가지는 제1 전극 접속부와, 상기 단자 접속부의 좌측 전단부의 앞쪽으로 연장되는 제2 평면을 가지는 제2 전극 접속부를 포함하고, 상기 집전체의 제조 방법은, 상기 제1 평면이 상기 우측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 상기 제1 전극 접속부를 상기 단자 접속부에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비틀어서, 일단이 상기 우측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제1 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제1 비틀림부를 형성하는 제1 비틂 공정과, 상기 제2 평면이 상기 좌측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되고, 상기 제1 평면에 대향하는 평면이 되도록, 상기 제2 전극 접속부를 상기 단자 접속부에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비틀어서, 일단이 상기 좌측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제2 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제2 비틀림부를 형성하는 제2 비틂 공정을 포함하고, 상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리인 평면 사이 거리가, 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 커지도록, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비튼다.
이에 의하면, 집전체의 제조 방법은, 제1 전극 접속부의 제1 평면이 단자 접속부의 우측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 제1 전극 접속부를 단자 접속부에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비트는 제1 비틂 공정과, 제2 전극 접속부의 제2 평면이 단자 접속부의 좌측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 제2 전극 접속부를 단자 접속부에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비트는 제2 비틂 공정을 포함한다. 그리고, 제1 비틂 공정 또는 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리가 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 커지도록, 제1 전극 접속부 또는 제2 전극 접속부를 비튼다. 여기서, 종래의 집전체의 제조 방법에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리가 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리와 대략 동일해지도록, 제1 전극 접속부 및 제2 전극 접속부를 비튼다. 그러므로, 본 발명에 따른 집전체의 제조 방법에 의하면, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 평면 사이 거리가, 상기 우측 전단부의 우단과 상기 좌측 전단부의 좌단과의 좌우 방향의 거리보다 커지도록, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비튼다.
이에 의하면, 제1 비틂 공정 또는 제2 비틂 공정에서는, 제1 전극 접속부의 제1 평면과 제2 전극 접속부의 제2 평면과의 좌우 방향의 거리가, 단자 접속부의 우측 전단부의 우단과 단자 접속부의 좌측 전단부의 좌단과의 좌우 방향의 거리보다 커지도록, 제1 전극 접속부 또는 제2 전극 접속부를 비튼다. 그러므로, 본 발명에 따른 집전체의 제조 방법에 의하면, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리를 종래부보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 바람직하게는, 상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면의 상단부와 상기 제2 평면의 상단부와의 좌우 방향의 거리를 상기 평면 사이 거리로 하여, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비튼다. 또, 바람직하게는, 상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리의 최소값을 상기 평면 사이 거리로 하여, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비튼다.
이에 의하면, 제1 비틂 공정 또는 제2 비틂 공정에서는, 제1 평면의 상단부와 제2 평면의 상단부와의 거리가, 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 커지도록, 또는 우측 전단부의 우단과 좌측 전단부의 좌단과의 거리보다 커지도록, 제1 전극 접속부 또는 제2 전극 접속부를 비튼다. 또는, 제1 평면과 제2 평면과의 2 평면의 거리의 최소값이, 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 커지도록, 또는 우측 전단부의 우단과 좌측 전단부의 좌단과의 양단의 거리보다 커지도록, 제1 전극 접속부 또는 제2 전극 접속부를 비튼다. 제1 평면과 제2 평면이 평행이 아닌 경우에는, 상기 2 평면의 거리는 일정하지 않지만, 상기 2 평면의 상단부 사이의 거리, 또는 상기 2 평면의 거리의 최소값이, 상기 중심 사이의 거리 또는 양단의 거리보다 커지도록, 전극 접속부를 비튼다. 그러므로, 본 발명에 따른 집전체의 제조 방법에 의하면, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다. 또, 집전체를 비틀어 형성한 후, 또한 다리부인 제1 전극 접속부 및 제2 전극 접속부를 가공할 필요가 없다.
본 발명에 의하면, 리튬 이온 전지 등의 축전 소자의 집전체에서, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축전 소자의 외관을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축전 소자의 벽부의 일부를 생략하여 축전 소자의 내부를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 제조 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체가 가져오는 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체가 가져오는 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 8a는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 양극 집전체의 구성을 나타낸 평면도이다
도 8b는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 양극 집전체의 구성을 나타낸 평면도이다
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시예에 따른 집전체에 대하여 설명한다. 그리고, 이하에서 설명하는 실시예는, 모두 본 발명의 바람직한 일 구체예를 나타낸 것이다.
이하의 실시예에서 나타내는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태, 단계, 단계의 순서 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 취지는 아니다. 본 발명은 특허청구범위에 의해서만 한정된다. 따라서, 이하의 실시예에서의 구성 요소 중, 본 발명의 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대하여는, 본 발명의 과제를 달성하는 데 반드시 필요한 것은 아니지만, 더욱 바람직한 형태를 구성하는 것으로서 설명된다.
먼저, 축전 소자(10)의 구성에 대하여, 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 축전 소자(10)의 외관을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 축전 소자(10)의 벽부의 일부를 생략하여 축전 소자(10)의 내부를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
축전 소자(10)는 전기를 충전하고, 또, 전기를 방전할 수 있는 2차 전지이며, 더욱 구체적으로는 리튬 이온 전지 등의 비수(非水) 전해질 전지이다. 즉, 축전 소자(10)는, 예를 들면, 양극이 코발트산 리튬 등의 리튬 천이 금속 산화물, 음극이 탄소 재료인 2차 전지이다. 그리고, 축전 소자(10)는 비수 전해질 전지에 한정되지 않고, 비수 전해질 전지 이외의 2차 전지라도 되고, 커패시터라도 된다.
먼저, 도 1에 나타낸 바와 같이, 축전 소자(10)는 용기(100)와, 양극 단자(200)와, 음극 단자(300)를 구비하고, 용기(100)는 상벽(上壁)인 커버판(cover plate)(110)을 구비하고 있다. 또, 도 2에 나타낸 바와 같이, 용기(100) 내측에는, 발전 요소(120)와 양극 집전체(130)와 음극 집전체(140)가 배치되어 있다. 그리고, 축전 소자(10)의 용기(100)의 내부에는 전해액 등의 액체가 밀봉되어 있지만, 상기 액체의 도시는 생략한다.
축전 소자(10)는 발전 요소(120), 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)를 수용하는 직사각형 상자 형태의 부재이며, 직사각형의 커버판(110)을 구비하고 있다. 즉, 축전 소자(10)는, 금속으로 이루어지는 직사각형 상자 형태로 바닥을 구비하는 하우징 본체와, 상기 하우징 본체의 개구를 폐색하는 금속제의 커버판(110)으로 구성되어 있다. 또, 축전 소자(10)는, 발전 요소(120) 등을 내부에 수용한 후, 커버판(110)과 하우징 본체가 용접 등이 됨으로써, 내부를 밀봉할 수 있는 것으로 되어 있다.
발전 요소(120)는, 상세한 도시는 생략하지만, 양극과 음극과 격리판(separator)을 구비하고, 전기를 축적할 수 있는 부재이다. 음극은 동(銅)으로 이루어지는 장척 스트립형의 음극 집전체 시트의 표면에 음극 활물질층이 형성된 것이다. 양극은 알루미늄으로 이루어지는 장척 스트립형의 양극 집전체 시트의 표면에 양극 활물질층이 형성된 것이다. 격리판은 수지로 이루어지는 미세 다공성의 시트이다. 그리고, 발전 요소(120)는, 음극과 양극 사이에 격리판이 끼워지도록 층 형태로 배치된 것을 길이 방향으로 전체가 긴 원형상이 되도록 권취되어 형성되어 있다.
양극 단자(200)는 발전 요소(120)의 양극에 전기적으로 접속된 전극 단자이며, 음극 단자(300)는 발전 요소(120)의 음극에 전기적으로 접속된 전극 단자이다. 즉, 양극 단자(200) 및 음극 단자(300)는 발전 요소(120)에 축적되어 있는 전기를 축전 소자(10)의 외부 공간에 도출하고, 또, 발전 요소(120)에 전기를 축적하기 위해 축전 소자(10)의 내부 공간에 전기를 도입하기 위한 금속제의 전극 단자이다. 또, 양극 단자(200) 및 음극 단자(300)는 발전 요소(120)의 위쪽에 배치된 커버판(110)에 장착되어 있다.
양극 집전체(130)는 발전 요소(120)의 양극과 용기(100)의 측벽 사이에 배치되고, 양극 단자(200)와 발전 요소(120)의 양극에 전기적으로 접속되는 도전성과 강성을 구비한 부재이다. 즉, 양극 집전체(130)는 양극 단자(200)와 발전 요소(120)의 양극을 전기적으로 접속하는 집전체이다. 그리고, 양극 집전체(130)는 발전 요소(120)의 양극과 마찬가지로 알루미늄으로 형성되어 있다.
음극 집전체(140)는 발전 요소(120)의 음극과 용기(100)의 측벽 사이에 배치되고, 음극 단자(300)와 발전 요소(120)의 음극에 전기적으로 접속되는 도전성과 강성을 구비한 부재이다. 즉, 음극 집전체(140)는 음극 단자(300)와 발전 요소(120)의 음극을 전기적으로 접속하는 집전체이다. 그리고, 음극 집전체(140)는 발전 요소(120)의 음극과 마찬가지로 동으로 형성되어 있다.
구체적으로는, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)는 용기(100)의 측벽에서 커버판(110)에 걸쳐 그 측벽 및 커버판(110)을 따라 굴곡 상태로 배치되는 금속제의 부재이다. 또, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)는 리벳에 의한 코킹 등에 의해, 커버판(110)에 고정적으로 접속되어 있다.
또, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)는 발전 요소(120)의 양극 및 음극에 각각 용접 등에 의해 고정적으로 접속되어 있다. 구체적으로는, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)는 발전 요소(120)의 양극이나 음극을 끼워 넣듯이 하여, 발전 요소(120)의 양극 및 음극에 각각 접합되어 있다. 이로써, 발전 요소(120)는, 용기(100)의 내부에서, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)에 의해, 커버판(110)에서 매달린 상태로 유지된다.
다음에, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)의 구성에 대하여, 더욱 상세하게 설명한다. 그리고, 양극 집전체(130)와 음극 집전체(140)는 같은 구성이므로, 이하에서는 양극 집전체(130)의 구성에 대하여 설명하고, 음극 집전체(140)의 구성의 설명에 대하여는 생략한다.
도 3a∼도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체(130)의 구성을 나타낸 평면도이다. 구체적으로는, 도 3a는, 도 2에 나타낸 양극 집전체(130)를 앞쪽에서 본 경우의 도면이고, 도 3b는, 도 2에 나타낸 양극 집전체(130)를 좌 측방에서 본 경우의 도이고, 도 3c는, 도 2에 나타낸 양극 집전체(130)를 아래쪽에서 본 경우의 도면이다.
도 3a∼도 3c에 나타낸 바와 같이, 양극 집전체(130)는 단자 접속부(131), 제1 전극 접속부(132), 제2 전극 접속부(133), 제1 비틀림부(134) 및 제2 비틀림부(135)를 구비하고 있다. 그리고, 이들 도면에서, 양극 집전체(130)의 앞쪽을 X축 + 방향(뒤쪽을 X축 - 방향), 우측 방향을 Y축 + 방향(좌측 방향을 Y축 - 방향), 위쪽을 Z축 + 방향(아래쪽을 Z축 - 방향)으로 한다.
단자 접속부(131)는, 양극 단자(200) 또는 음극 단자(300) 측(Z축 방향 + 측)에 배치되고, 양극 단자(200) 또는 음극 단자(300)에 전기적으로 접속되는 평판형의 부위이다. 여기서는, 단자 접속부(131)는 양극 집전체(130)에 구비되어 있으므로, 양극 단자(200) 측에 배치되고, 양극 단자(200)에 전기적으로 접속된다. 구체적으로는, 단자 접속부(131)는 리벳에 의한 코깅 등에 의해, 커버판(110) 및 양극 단자(200)에 고정됨으로써, 양극 단자(200)에 전기적으로 접속된다.
제1 전극 접속부(132)는 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)의 앞쪽(X축 + 방향) 및 아래쪽(Z축 - 방향)으로 연장되고, 발전 요소(120)의 양극 또는 음극에 접속되는 제1 평면(132a)을 가지는 부위이다. 여기서는, 제1 전극 접속부(132)는 양극 집전체(130)에 구비되어 있으므로, 제1 평면(132a)은 발전 요소(120)의 양극에 용접 등에 의해 접속된다. 그리고, 제1 전극 접속부(132)는 Z 축 방향으로 장척인 평판형의 부위이다.
제2 전극 접속부(133)는, 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)의 앞쪽(X축 + 방향) 및 아래쪽(Z축 - 방향)으로 연장되고, 발전 요소(120)의 양극 또는 음극에 접속되는, 제1 평면(132a)에 대향하는 제2 평면(133a)을 가지는 부위이다. 여기서는, 제2 전극 접속부(133)는 양극 집전체(130)에 구비되어 있으므로, 제2 평면(133a)은 발전 요소(120)의 양극에 용접 등에 의해 접속된다. 그리고, 제2 전극 접속부(133)는 Z축 방향으로 장척인 평판형의 부위이다.
또, 제2 평면(133a)은 제1 평면(132a)에 평행한 평면이다. 그리고, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향(Y축 방향)의 거리인 평면 사이 거리(동 도면에 나타낸 거리 A)는, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리(동 도면에 나타낸 거리 B)보다 크다. 또, 상기의 평면 사이 거리(거리 A)는 우측 전단부(131a)의 우단과 좌측 전단부(131b)의 좌단과의 좌우 방향의 거리(동 도면에 나타낸 거리 C)보다 큰 것이 바람직하다.
그리고, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)은 서로 평행한 평면인 것에 한정되지 않고, 다소의 각도는 허용된다. 이 경우, 상기의 평면 사이 거리로서, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리의 평균값을 사용해도 된다. 즉, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리의 평균값이 거리 B보다 크면 되고, 또, 이 평균값이 거리 C보다 큰 것이 바람직하다.
또, 더 나아가서는, 상기한 평면 사이 거리로서 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리의 최소값을 사용해도 된다. 즉, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리의 최소값이 거리 B보다 큰 것이 바람직하고, 상기 최소값이 거리 C보다 큰 것이 더욱 바람직하다.
제1 비틀림부(134)는, 일단이 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)에 접속되고, 타단이 제1 전극 접속부(132)의 상단부(132b)에 접속되는 부위이다. 구체적으로는, 제1 비틀림부(134)는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 우측 전단부(131a)와 제1 전극 접속부(132)의 상단부(132b)를 연결하고 있다.
더욱 구체적으로는, 제1 비틀림부(134)는 비틀림의 축을, 우측 전단부(131a)의 중심에서 우측 전단부(131a)의 우단에 향하여 변위시키도록 비틂으로써 형성되어 있다. 여기서, 제1 비틀림부(134)는, 비틀림의 축을, 우측 전단부(131a)의 중심에서 우측 전단부(131a)의 우단까지 변위시키도록 비틀어서 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향(Y축 방향)의 길이는, 제1 전극 접속부(132)의 상단부(132b)의 전후 방향(X축 방향)의 길이와 대략 동일하다. 즉, 제1 비틀림부(134)의 일단의 좌우 방향의 길이와 타단의 전후 방향의 길이는 대략 동일하다. 그러므로, 제1 비틀림부(134)는 직사각형의 평판을 복수 단계로 비틂으로써 형성된다.
제2 비틀림부(135)는, 일단이 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)에 접속되고, 타단이 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)에 접속되는 부위이다. 구체적으로는, 제2 비틀림부(135)는, 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 좌측 전단부(131b)와 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)를 연결하고 있다.
더욱 구체적으로는, 제2 비틀림부(135)는 비틀림의 축을 좌측 전단부(131b)의 중심에서 좌측 전단부(131b)의 우단을 향하여 변위시키도록 비틂으로써, 형성되어 있다. 여기서, 제2 비틀림부(135)는 비틀림의 축을 좌측 전단부(131b)의 중심에서 좌측 전단부(131b)의 좌단까지 변위시키도록 비틀어서 형성되는 것이 바람직하다.
여기서, 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향(Y축 방향)의 길이는, 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)의 전후 방향(X축 방향)의 길이와 대략 동일하다. 즉, 제2 비틀림부(135)의 일단의 좌우 방향의 길이와 타단의 전후 방향의 길이는 대략 동일하다. 그러므로, 제2 비틀림부(135)는 직사각형의 평판을 복수 단계로 비틂으로써 형성된다.
다음에, 양극 집전체(130) 및 음극 집전체(140)의 제조 방법에 대하여 설명한다. 그리고, 양극 집전체(130)와 음극 집전체(140)는 같은 방법으로 제조되므로 이하에서는 양극 집전체(130)의 제조 방법에 대하여 설명하고, 음극 집전체(140)의 제조 방법의 설명에 대하여는 생략한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체(130)의 제조 방법의 일례를 나타낸 흐름도이다.
도 5a∼도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체(130)의 제조 방법을 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는, 도 5a는 양극 집전체(130)를 우측 방향(Y축 + 방향)에서 본 경우의 도면이며, 도 5b는 양극 집전체(130)를 아래쪽(Z축 - 방향)에서 본 경우의 도면이며, 도 5c는 양극 집전체(130)를 앞쪽(X축 + 방향)에서 본 경우의 도면이다.
먼저, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 비틂 공정으로서, 제1 평면(132a)이 우측 전단부(131a)의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 제1 전극 접속부(132)를 단자 접속부(131)에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비틂으로써, 일단이 우측 전단부(131a)에 접속되고, 타단이 제1 전극 접속부(132)의 상단부(132b)에 접속되는 제1 비틀림부(134)를 형성한다(S102).
구체적으로는, 도 5a∼도 5c에 나타낸 바와 같이, 양극 집전체(130)를 가공하기 전의 소재인 양극 집전체 소재(130a)의 제1 전극 접속부(132)를, R1 방향(아래쪽)으로 비트는 동시에, 단자 접속부(131)에 대하여 R2 방향으로 회전시킨다. 더욱 구체적으로는, 제1 전극 접속부(132)를 R1 방향 및 R2 방향으로 동시에 복수 단계로 비튼다.
이로써, 양극 집전체 소재(130a)인 평판형의 부위가 복수 단계로 비틀려, 제1 비틀림부(134)가 형성된다. 또, 제1 평면(132a)은 우측 전단부(131a)의 앞쪽(X축 + 방향) 및 아래쪽(Z축 - 방향)으로 연장되는 평면이 된다.
도 4로 돌아가서, 다음에, 제2 비틂 공정으로서, 제2 평면(133a)이 좌측 전단부(131b)의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되고, 제1 평면(132a)에 대향하는 평면이 되도록, 제2 전극 접속부(133)를 단자 접속부(131)에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비틂으로써, 일단이 좌측 전단부(131b)에 접속되고 타단이 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)에 접속되는 제2 비틀림부(135)를 형성한다(S104).
구체적으로는, 도 5a∼도 5c에 나타낸 바와 같이, 양극 집전체 소재(130a)의 제2 전극 접속부(133)를 R3 방향(아래쪽)으로 비트는 동시에, 단자 접속부(131)에 대하여 R4 방향으로 회전시킨다. 더욱 구체적으로는, 제2 전극 접속부(133)를 R3 방향 및 R4 방향으로 동시에 복수 단계로 비튼다.
이로써, 양극 집전체 소재(130a)인 평판형의 부위가, 복수 단계로 비틀려서, 제2 비틀림부(135)가 형성된다. 또, 제2 평면(133a)은 좌측 전단부(131b)의 앞쪽(X축 + 방향) 및 아래쪽(Z축 - 방향)으로 연장되는 평면, 즉 제1 평면(132a)에 대향하고, 제1 평면(132a)과 평행한 평면이 된다.
여기서, 제1 비틂 공정(S102) 또는 제2 비틂 공정(S104)에서는, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 평면 사이 거리인 거리 A가, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B보다 커지도록, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비튼다. 또, 이 경우, 상기 평면 사이 거리(거리 A)가, 우측 전단부(131a)의 우단과 좌측 전단부(131b)의 좌단과의 좌우 방향의 거리 C보다 커지도록, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비트는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 양극 집전체(130)의 제조 방법에서, 제1 비틂 공정(S102)과 제2 비틂 공정(S104)의 순서는 반대라도 되고, 제1 비틂 공정(S102)과 제2 비틂 공정(S104)을 동시에 행해도 된다.
또, 제1 비틂 공정(S102) 또는 제2 비틂 공정(S104)에서, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리의 최소값을 상기의 평면 사이 거리로 하여, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비틀어도 된다.
다음에, 본 실시예에 따른 양극 집전체(130)가 가져오는 효과에 대하여, 설명한다.
도 6 및 도 7은, 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체(130)가 가져오는 효과를 설명하기 위한 도면이다. 구체적으로는, 도 6은 종래의 집전체(150)의 구성을 나타낸 도면이며, 도 7은 본 실시예에 따른 양극 집전체(130)와 종래의 집전체(150)를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 종래의 집전체(150)는 집전체(150)를 가공하기 전의 소재인 집전체 소재(150a)의 제1 전극 접속부(152) 및 제2 전극 접속부(153)를 R5 방향(연직 하향)으로 비트는 동시에, 단자 접속부(151)에 대하여 R6 방향으로 90도 회전시킨다. 이로써, 제1 비틀림부(154) 및 제2 비틀림부(155)가 형성된다.
여기서, 제1 전극 접속부(152) 및 제2 전극 접속부(153)는 R5 방향 및 R6 방향으로 급격히 비틀려, 제1 비틀림부(154) 및 제2 비틀림부(155)가 형성되어 있다. 그러므로, 제1 비틀림부(154) 및 제2 비틀림부(155)에는 비틀림에 의한 응력이 집중되어 있다.
또, 제1 전극 접속부(152)의 좌측(Y축 방향 -측)의 면인 제1 평면(152a)은, 우측 전단부(151a)의 앞쪽(X축 + 방향) 및 아래쪽(Z축 - 방향)으로 연장되는 평면이 된다. 또, 제2 전극 접속부(153)의 우측(Y축 방향 +측)의 면인 제2 평면(153a)은, 좌측 전단부(151b)의 앞쪽(X축 + 방향) 및 아래쪽(Z축 - 방향)으로 연장되는, 제1 평면(152a)에 평행한 평면이 된다.
그리고, 제1 평면(152a)과 제2 평면(153a)과의 좌우 방향의 거리 A'는, 우측 전단부(151a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(151b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B'와 동일하거나 거리 B'보다 작아진다.
그러므로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 종래의 집전체(150)에서의 거리 A'를, 본 실시예에 따른 양극 집전체(130)에서의 거리 A와 같은 크기로 하기 위해서는, 집전체 소재(150a)를 양극 집전체 소재(130a)에 비해 크게 하여야 한다.
즉, 상기 거리 A를 같은 크기로 하는 경우에는, 양극 집전체 소재(130a)를 가공하기 위해 필요한 소재 면적(136)은, 집전체 소재(150a)를 가공하기 위해 필요한 소재 면적(156)보다 작아도 된다. 또, 동일한 소재 면적의 소재를 사용하는 경우에는, 양극 집전체(130)에서의 거리 A는, 집전체(150)에서의 거리 A'보다 크게 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체(130)에 의하면, 제1 전극 접속부(132)의 제1 평면(132a)과 제2 전극 접속부(133)의 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리 A는, 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B보다 크다. 여기서, 종래의 집전체(150)에서는, 제1 평면(152a)과 제2 평면(153a)과의 좌우 방향의 거리 A'는, 우측 전단부(151a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(151b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B'와 대략 동일하다. 그러므로, 본 발명에 따른 양극 집전체(130)에 의하면, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하고, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 제1 전극 접속부(132)는 제1 평면(132a)과 발전 요소(120)의 양극에 접속되고, 제2 전극 접속부(133)는 제2 평면(133a)과 발전 요소(120)의 양극에 접속된다. 즉, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a) 사이에 발전 요소(120)가 배치된다. 그리고, 동일 면적의 소재로부터, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a) 사이의 폭이 더욱 큰 양극 집전체(130)를 실현할 수 있다. 그러므로, 가로폭이 더욱 큰 발전 요소(120)를 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a) 사이에 배치할 수 있으므로, 축전 소자(10)의 체적 에너지 밀도를 향상시킬 수 있다.
이로써, 제1 전극 접속부(132)와 제2 전극 접속부(133) 사이에 발전 요소(120)를 배치하는 구성의 경우, 동일 면적의 소재로 더욱 큰 발전 요소(120)를 배치할 수 있고, 1 셀마다의 용량을 증가시킬 수 있다. 또, 발전 요소(120) 집전박을 집전체에 용접할 때, 상기 집전박을 내측에 크게 가까이 댈 필요가 없어지므로, 상기 집전박에 인가되는 스트레스를 감소시킬 수 있다.
또, 제1 전극 접속부(132)의 제1 평면(132a)과 제2 전극 접속부(133)의 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리 A는, 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)의 우단과 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)의 좌단과의 좌우 방향의 거리 C보다 큰 것으로 해도 된다. 그러므로, 본 발명에 따른 양극 집전체(130)에 의하면, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 2 평면의 거리의 최소값은, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B보다 큰 것이 바람직하고, 우측 전단부(131a)의 우단과 좌측 전단부(131b)의 좌단과의 양단의 거리 C보다 큰 것이 더욱 바람직하다. 즉, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)이 평행이 아닌 경우에는, 그 2 평면의 거리는 일정하지는 않지만, 그 2 평면의 거리의 최소값이 상기 중심 사이의 거리 B 또는 양단의 거리 C보다 크다. 그러므로, 본 발명에 따른 양극 집전체(130)에 의하면, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다. 또, 양극 집전체(130)를 비틀어서 형성한 후, 또한 다리부인 제1 전극 접속부(132) 및 제2 전극 접속부(133)를 가공할 필요가 없다.
또, 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 길이는 제1 전극 접속 부(132)의 상단부(132b)의 전후 방향의 길이와 대략 동일하고, 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 길이는 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)의 전후 방향의 길이와 대략 동일하다. 즉, 우측 전단부(131a)와 제1 전극 접속부(132)의 상단부(132b)를 연결하는 제1 비틀림부(134) 및 제1 전극 접속부(132)는 같은 폭의 평판으로 형성되고, 좌측 전단부(131b)와 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)를 연결하는 제2 비틀림부(135) 및 제2 전극 접속부(133)는 같은 폭의 평판으로 형성되어 있다. 이와 같이, 양극 집전체(130)의 제1 비틀림부(134) 및 제1 전극 접속부(132)와, 제2 비틀림부(135) 및 제2 전극 접속부(133)의 소재를 같은 폭으로 형성함으로써, 소재의 가공을 용이하게 하는 동시에 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 제1 비틀림부(134)는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)와 제1 전극 접속부(132)의 상단부(132b)를 연결하고 있고, 제2 비틀림부(135)는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)와 제2 전극 접속부(133)의 상단부(133b)를 연결하고 있다. 즉, 제1 비틀림부(134) 및 제2 비틀림부(135)는 평판을 복수 단계로 비틀어서 형성되어 있으므로, 비틀림에 의한 응력이 분산되어 특정 부분에의 응력 집중을 피할 수 있다.
그리고, 음극 집전체(140)도 양극 집전체(130)와 동일한 효과를 가져온다. 특히, 음극 집전체(140)는, 재질이 동이므로 고가이지만, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모함으로써, 비용 절감에 크게 기여할 수 있다.
또, 본 발명의 실시예에 따른 양극 집전체(130)의 제조 방법에 의하면, 제1 전극 접속부(132)의 제1 평면(132a)이 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 제1 전극 접속부(132)를 단자 접속부(131)에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비트는 제1 비틂 공정과, 제2 전극 접속부(133)의 제2 평면(133a)이 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 제2 전극 접속부(133)를 단자 접속부(131)에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비트는 제2 비틂 공정을 포함한다. 그리고, 제1 비틂 공정 또는 제2 비틂 공정에서는, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리 A가, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B보다 커지도록, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비튼다 여기서, 종래의 집전체(150)의 제조 방법에서는, 제1 평면(152a)과 제2 평면(153a)과의 좌우 방향의 거리 A'가, 우측 전단부(151a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(151b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B'와 대략 동일하게 되도록, 제1 전극 접속부(152) 및 제2 전극 접속부(153)를 비튼다. 그러므로, 본 발명에 따른 양극 집전체(130)의 제조 방법에 의하면, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 제1 비틂 공정 또는 제2 비틂 공정에서는, 제1 전극 접속부(132)의 제1 평면(132a)과 제2 전극 접속부(133)의 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리 A가, 단자 접속부(131)의 우측 전단부(131a)의 우단과 단자 접속부(131)의 좌측 전단부(131b)의 좌단과의 좌우 방향의 거리 C보다 커지도록, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비트는 것으로 해도 된다. 그러므로, 본 발명에 따른 양극 집전체(130)의 제조 방법에 의하면, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다.
또, 제1 비틂 공정 또는 제2 비틂 공정에서는, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 2 평면의 거리의 최소값이, 우측 전단부(131a)의 좌우 방향의 중심과 좌측 전단부(131b)의 좌우 방향의 중심과의 거리 B보다 커지도록, 또는 우측 전단부(131a)의 우단과 좌측 전단부(131b)의 좌단과의 양단의 거리 C보다 커지도록, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비튼다. 즉, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)이 평행이 아닌 경우에는, 그 2 평면의 거리는 일정하진 않지만, 그 2 평면의 거리의 최소값이 상기 중심 사이의 거리 B 또는 양단의 거리 C보다 커지도록, 전극 접속부를 비튼다. 그러므로, 본 발명에 따른 양극 집전체(130)의 제조 방법에 의하면, 제1 평면(132a)과 제2 평면(133a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 더욱 크게 할 수 있으므로, 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 더욱 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있다. 또, 양극 집전체(130)를 비틀어 형성한 후, 또한 다리부인 제1 전극 접속부(132) 및 제2 전극 접속부(133)를 가공할 필요가 없다.
이상, 본 발명의 실시예에 따른 집전체, 집전체의 제조 방법, 및 축전 소자에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
즉, 이번에 개시된 실시예는 모든 점에서 예시이고 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 할 것이다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 특허청구범위에 의해 표현되고, 특허청구범위와 균등한 의미 및 범위 내의 모든 변경을 포함하는 것이 의도된다.
예를 들면, 양극 집전체(130)가 구비하는 제1 전극 접속부(132) 및 제2 전극 접속부(133)는, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같이, 선단 부분의 폭이 좁아지도록 경사진 구성이라도 된다. 도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예의 변형예에 따른 양극 집전체의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 8a에 나타낸 양극 집전체(160)에서는, 제1 전극 접속부(162) 및 제2 전극 접속부(163)는 선단 부분의 폭이 좁아지도록, 전체가 내측(Y축의 대향 방향)을 향해 경사져 있다. 즉, 제1 평면(162a) 및 제2 평면(163a)이, 선단 부분의 폭 E가 좁아지도록, 내측을 향해 경사져 있다.
그리고, 도 8a에 나타낸 바와 같이, 거리 D는 거리 B보다 커지도록 구성되어 있고, 또한 거리 C보다 커지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 거리 D는 제1 평면(162a)의 상단부인 제1 상단부(162b)와 제2 평면(163a)의 상단부인 제2 상단부(163b)와의 좌우 방향(Y축 방향)의 평면 사이 거리이다. 또, 거리 B는, 상기 실시예와 마찬가지로, 단자 접속부(161)의 우측 전단부(161a)의 좌우 방향의 중심과 단자 접속부(161)의 좌측 전단부(161b)의 좌우 방향의 중심과의 거리이다. 또, 거리 C에 대해서도, 상기 실시예와 마찬가지로, 우측 전단부(161a)의 우단과 좌측 전단부(161b)의 좌단과의 좌우 방향의 거리이다.
또, 양극 집전체(160)의 제조 시에는, 제1 비틂 공정(도 4의 S102) 또는 제2 비틂 공정(도 4의 S104)에서, 제1 상단부(162b)와 제2 상단부(163b)와의 좌우 방향의 거리를 상기한 평면 사이 거리로 하여, 제1 전극 접속부(132) 또는 제2 전극 접속부(133)를 비틂으로써, 양극 집전체(160)를 제조할 수 있다.
또, 도 8b에 나타낸 양극 집전체(170)에서는, 제1 전극 접속부(172) 및 제2 전극 접속부(173)는 선단 부분의 폭이 좁아지도록, 도중에 내측(Y축의 대향 방향)을 향해 구부러진 것 같은 구성을 가진다. 즉, 제1 평면(172a) 및 제2 평면(173a이 선단 부분의 폭 F가 좁아지도록, 도중에 구부러진 것 같은 구성을 가진다.
그리고, 도 8b에 나타낸 바와 같이, 거리 D는, 거리 B보다 커지도록 구성되어 있고, 또한 거리 C보다 커지도록 구성되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 거리 D는, 상기와 마찬가지로, 제1 상단부(172b)와 제2 상단부(173b)와의 좌우 방향(Y축 방향)의 평면 사이 거리이며, 거리 B는 우측 전단부(171a)의 중심과 좌측 전단부(171b)의 중심과의 거리이며, 거리 C는 우측 전단부(171a)의 우단과 좌측 전단부(171b)의 좌단과의 좌우 방향의 거리이다. 또, 양극 집전체(170)의 제조에서도, 상기의 양극 집전체(160)과 마찬가지의 방법으로 제조할 수 있다.
이상과 같이, 본 변형예에 따른 양극 집전체(160, 170)에 의해서도, 상기 실시예와 마찬가지로, 제1 평면(162a, 172a)과 제2 평면(163a, 173a)과의 좌우 방향의 거리를 종래보다 크게 할 수 있으므로, 상기 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
또, 상기 실시예 및 그 변형예에서는, 양극 집전체(130, 160, 170)는 좌우 양측에, 도 3a∼도 3c, 도 8a 및 도 8b에 나타낸 바와 같은 형상의 제1 비틀림부(134, 164, 174) 및 제2 비틀림부(135, 165, 175)를 구비하고 있는 것으로 하였다. 그러나, 양극 집전체(130, 160, 170)는 좌우의 한 쪽에만 제1 비틀림부(134, 164, 174) 또는 제2 비틀림부(135, 165, 175)를 구비하고 있는 구성이라도 되고, 다른 쪽에는, 예를 들면, 종래의 형상의 비틀림부를 구비하고 있는 것으로 해도 된다.
본 발명은 동일 면적의 소재로부터도, 한 쌍의 전극 접속부 사이의 폭을 크게 하여, 사용하는 소재 면적의 감소를 도모할 수 있는 리튬 이온 전지 등의 축전 소자의 집전체 등에 적용할 수 있다.
10: 축전 소자
100: 용기
110: 커버판
120: 발전 요소
130, 160, 170: 양극 집전체
130a: 양극 집전체 소재
131, 161, 171: 단자 접속부
l3la, 161a, 171a: 우측 전단부
131b, 161b, 171b: 좌측 전단부
132, 162, 172: 제1 전극 접속부
132a, 162a, 172a: 제1 평면
132b: 상단부
133, 163, 173: 제2 전극 접속부
133a, 163a, 173a: 제2 평면
133b: 상단부
134, 164, 174: 제1 비틀림부
135, 165, 175: 제2 비틀림부
136: 소재 면적
140: 음극 집전체
150: 집전체
150a: 집전체 소재
151: 단자 접속부
151a: 우측 전단부
151b: 좌측 전단부
152: 제1 전극 접속부
152a: 제1 평면
153: 제2 전극 접속부
153a: 제2 평면
154: 제1 뒤틀림부
155: 제2 뒤틀림부
156: 소재 면적
162b, 172b: 제1 상단부
163b, 173b: 제2 상단부
200: 양극 단자
300: 음극 단자

Claims (12)

  1. 집전체로서,
    단자 접속부;
    상기 단자 접속부의 우측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 제1 평면을 가지는 제1 전극 접속부;
    상기 단자 접속부의 좌측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되고, 상기 제1 평면에 대향하는 제2 평면을 가지는 제2 전극 접속부;
    일단이 상기 우측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제1 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제1 비틀림부; 및
    일단이 상기 좌측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제2 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제2 비틀림부
    를 포함하고,
    상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리인 평면 사이 거리는, 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 큰, 집전체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 평면 사이 거리는 상기 우측 전단부의 우단과 상기 좌측 전단부의 좌단과의 좌우 방향의 거리보다 큰, 집전체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 평면 사이 거리는 상기 제1 평면의 상단부와 상기 제2 평면의 상단부와의 좌우 방향의 거리인, 집전체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 평면 사이 거리는 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리의 최소값인, 집전체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 우측 전단부의 좌우 방향의 길이는 상기 제1 전극 접속부의 상단부의 전후 방향의 길이와 대략 동일하거나, 또는 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 길이는 상기 제2 전극 접속부의 상단부의 전후 방향의 길이와 대략 동일한, 집전체.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 상기 우측 전단부와 상기 제1 전극 접속부의 상단부를 연결하고 있거나, 또는 상기 제2 비틀림부는 평판을 복수 단계로 비튼 것 같은 형상으로, 상기 좌측 전단부와 상기 제2 전극 접속부의 상단부를 연결하고 있는, 집전체.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집전체는, 양극 및 음극을 가지는 발전 요소와, 상기 발전 요소의 위쪽에 배치된 양극 단자 및 음극 단자를 가지는 축전 소자에 구비되고,
    상기 단자 접속부는 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자 측에 배치되고, 상기 양극 단자 또는 상기 음극 단자에 전기적으로 접속되고,
    상기 제1 전극 접속부는 상기 제1 평면에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속되고,
    상기 제2 전극 접속부는 상기 제2 평면에서 상기 양극 또는 상기 음극에 접속되는, 집전체.
  8. 양극과 음극을 가지는 발전 요소;
    양극 단자;
    음극 단자; 및
    상기 양극과 상기 양극 단자, 및 상기 음극과 상기 음극 단자 중 적어도 한쪽을 전기적으로 접속하는 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 집전체
    를 포함하는 축전 소자.
  9. 집전체의 제조 방법으로서,
    상기 집전체는,
    단자 접속부;
    상기 단자 접속부의 우측 전단부의 앞쪽으로 연장되는 제1 평면을 가지는 제1 전극 접속부; 및
    상기 단자 접속부의 좌측 전단부의 앞쪽으로 연장되는, 상기 제1 평면에 대향하는 제2 평면을 가지는 제2 전극 접속부를 포함하고,
    상기 집전체의 제조 방법은
    상기 제1 평면이 상기 우측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되는 평면이 되도록, 상기 제1 전극 접속부를 상기 단자 접속부에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비틂으로써, 일단이 상기 우측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제1 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제1 비틀림부를 형성하는 제1 비틂 공정과;
    상기 제2 평면이 상기 좌측 전단부의 앞쪽 및 아래쪽으로 연장되고, 상기 제1 평면에 대향하는 평면이 되도록, 상기 제2 전극 접속부를 상기 단자 접속부에 대하여 회전시키는 동시에 아래쪽으로 비틂으로써, 일단이 상기 좌측 전단부에 접속되고, 타단이 상기 제2 전극 접속부의 상단부에 접속되는 제2 눈물부를 형성하는 제2 비틂 공정을 포함하고,
    상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리인 평면 사이 거리가, 상기 우측 전단부의 좌우 방향의 중심과 상기 좌측 전단부의 좌우 방향의 중심과의 거리보다 커지도록, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비트는,
    집전체의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 평면 사이 거리가, 상기 우측 전단부의 우단과 상기 좌측 전단부의 좌단과의 좌우 방향의 거리보다 커지도록, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비트는, 집전체의 제조 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면의 상단부와 상기 제2 평면의 상단부와의 좌우 방향의 거리를 상기 평면 사이 거리로 하여, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비트는, 집전체의 제조 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 제1 비틂 공정 또는 상기 제2 비틂 공정에서는, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면과의 좌우 방향의 거리의 최소값을 상기 평면 사이 거리로 하여, 상기 제1 전극 접속부 또는 상기 제2 전극 접속부를 비트는, 집전체의 제조 방법.
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