KR20130128344A - 축전 소자 및 축전 소자의 제조 방법 - Google Patents

축전 소자 및 축전 소자의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 축전 소자는, 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부와, 상기 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 가지는 전극체와; 상기 전극체를 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는, 상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 내면에 포함하고, 상기 평탄부와 직교하는 방향에서의 상기 접힘부의 최대 외형 치수가, 상기 볼록부가 접촉하는 위치에서의 상기 평탄부와 직교하는 방향의 상기 경계 영역의 외형 치수보다 크다.

Description

축전 소자 및 축전 소자의 제조 방법 {ENERGY STORAGE DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 축전 소자 및 축전 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
종래부터, 각종 기기의 전력원으로서, 충방전 가능한 권취형(卷取型)의 축전 소자가 제공되고 있다. 이 종류의 축전 소자는, 서로 절연된 상태로 권취된 양극판 및 음극판을 포함하는 편평(扁平)형의 전극체와, 그 전극체를 수용하는 케이스와, 케이스의 바깥쪽에 배치된 한 쌍의 외부 단자를 구비한다(예를 들면, 특허문헌 1(일본 공개특허공보 제2007-103263호) 및 특허문헌 2(일본 공개특허공보 제2011-65515호 공보) 참조).
전극체의 양극판은 한 쌍의 외부 단자 중 한쪽의 외부 단자에 전기적으로 접속되어 있다. 이에 대하여, 전극체의 음극판은 한 쌍의 외부 단자 중 다른 쪽의 외부 단자에 접속되어 있다. 이로써, 축전 소자는 양극용 및 음극용의 외부 단자를 통하여 전극체를 충방전시키도록 구성되어 있다.
그런데, 이 종류의 축전 소자는 구동 시에 진동을 발생시키는 기기(예를 들면, 하이브리드 전기 자동차(HEV), 전기 자동차(EV), 전동 오토바이, 항공기, 선박 등의 각종 기기)의 전원으로서 탑재되는 경우가 있다. 이 경우, 전극체는, 기기의 진동을 받아 케이스 내에서 이동(요동)하는 경향이 있다. 그러므로, 전극체의 이동(요동)에 따라, 전극체가 케이스와 간섭하거나, 전극체에 비틀림이나 휨이 작용하거나 하는 경우가 있다. 그 결과, 종래의 축전 소자에서는, 진동 환경 하에서 사용했을 때, 전극체가 손상되어 성능이 저하될 우려가 있었다.
본 발명은 진동의 영향으로 전극체가 이동하는 것을 억제하고, 전극체의 손상을 억제할 수 있는 축전 소자 및 축전 소자의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 따른 축전 소자는, 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부(folded portion)와, 상기 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 가지는 전극체와; 상기 전극체를 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는, 상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 내면에 포함하고, 상기 평탄부와 직교하는 방향에서의 상기 접힘부의 최대 외형 치수가, 상기 볼록부가 접촉하는 위치에서의 상기 평탄부와 직교하는 방향의 상기 경계 영역의 외형 치수보다 크다.
본 발명에 따른 축전 소자의 제조 방법은, 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부와, 상기 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 가지는 전극체를 케이스에 수용하는 전극체 수용 단계와; 상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 상기 케이스의 내면에 형성하는 볼록부 형성 단계를 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 축전 소자(전지)의 전체 사시도이다.
도 2는 상기 실시예에 따른 축전 소자(전지)의 단면도이다.
도 3은 상기 실시예에 따른 축전 소자(전지)의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 축전 소자(전지)의 전체 사시도이다.
도 5는 도 4에 나타낸 축전 소자(전지)의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 축전 소자(전지)의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 축전 소자(전지)의 단면도이다.
본 발명에 따른 축전 소자는, 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부와, 그 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 가지는 전극체와; 상기 전극체를 수용하는 케이스를 포함하고, 상기 케이스는, 상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 내면에 포함하고, 상기 평탄부와 직교하는 방향에서의 상기 접힘부의 최대 외형 치수가, 상기 볼록부의 접촉하는 위치에서의 상기 평탄부와 직교하는 방향의 상기 경계 영역의 외형 치수보다 크다.
상기 구성의 축전 소자에 의하면, 케이스의 볼록부에 접힘부가 걸려서, 전극체의 이동(요동)이 규제된다. 더욱 구체적으로 설명하면, 접힘부는, 서로 절연된 양극판과 음극판이 접혀(방향을 바꾸어) 형성된다. 이에 따라, 접힘부의 양극판 및 음극판은 비교적 조밀하게 중첩된다. 따라서, 접힘부는 평탄부보다 쉽게 변형되지 않는다(쉽게 휘어지지 않는다). 이로써, 전극체가 접힘부에서 평탄부로 향하는 방향으로 이동하려 했을 때, 접힘부가 볼록부를 타고 넘지 못하고 상기 볼록부에 걸린 상태가 된다. 따라서, 케이스 내에서의 전극체의 이동(요동)이 억제되고, 전극체의 손상이 억제된다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 케이스는 오목부를 외면에 포함하고, 상기 볼록부는 상기 오목부의 형성에 따라 형성되도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 오목부가 형성됨으로써, 볼록부도 함께 형성된다. 따라서, 볼록부를 별개의 부재로 할 필요가 없어, 비용 절감이나 제조 과정의 간략화를 도모할 수 있다.
본 발명의 다른 태양으로서, 상기 볼록부는, 상기 전극체의 상기 중심선과 같은 방향으로 연장되어 형성되어 있도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 볼록부가 경계 영역에 광범위하게 접촉한다. 따라서, 전극체의 구속되는 부분이 많아져, 전극체의 이동(요동)이 억제된다. 또한, 케이스의 내면에 상기 구성의 볼록부가 형성됨으로써, 케이스의 강도가 높아진다. 따라서, 충방전에 의한 내압 상승에 따른 케이스의 팽창이 억제된다.
본 발명의 다른 태양으로서, 상기 케이스의 내면에 고정되고, 상기 전극체를 지지하는 집전체를 더 포함하고, 상기 볼록부는, 상기 한 쌍의 접힘부 중 상기 집전체가 고정되어 있는 쪽의 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 대응하여 형성되어 있도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 케이스의 볼록부는, 케이스에 대하여 집전체가 고정되어 있는 쪽의 경계 영역에 접촉한다. 이에 따라, 전극체 및 집전체의 요동이 억제된다. 따라서, 전극체의 손상뿐만 아니라, 집전체의 손상도 억제된다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 볼록부가 접촉하는 상기 경계 영역과 연속된 상기 접힘부의 정상부는, 상기 케이스의 내면에 직접적 또는 간접적으로 접촉되어 있도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 경계 영역에 대한 볼록부의 접촉(접힘부에 대한 볼록부의 걸림)에 의해, 접힘부에서 평탄부로 향하는 방향으로의 전극체의 이동이 억제된다. 또한, 접힘부의 정상부가 케이스에 직접적 또는 간접적으로 접촉함으로써, 평탄부에서 접힘부로 향하는 방향으로의 전극체의 이동(볼록부에 의해 규제되는 이동 방향과는 반대 측의 이동)이 억제된다.
본 발명의 다른 태양으로서, 상기 볼록부는, 상기 경계 영역에서의 상기 평탄부에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 전극체 전체의 요동이 규제된다. 더욱 구체적으로는, 평탄부의 양극판 및 음극판은 중앙으로 향할수록 성기게 되도록 적층되는 경향이 있다. 그러므로, 경계 영역에서의 평탄부의 양극판 및 음극판은, 접힘부에 비해 휘어지기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 경계 영역의 평탄부에 볼록부가 접촉함으로써, 상기 볼록부가 접힘부를 끌어안은 상태가 된다. 이로써, 전극체 전체의 요동이 억제된다.
이 경우, 상기 볼록부는, 상기 볼록부와 상기 접힘부의 곡률 중심과의 상기 평탄부를 따른 방향에서의 거리가 상기 접힘부의 안쪽 최내주(最內周)의 곡률 반경 이상이 되는 위치에 형성되어 있도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 볼록부가 전극체의 접힘부를 충분히 끌어안는다. 따라서, 전극체의 요동이 충분히 억제된다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 볼록부는, 상기 접힘부의 일단부와 상기 평탄부의 경계 영역에 대응하여 형성된 제1 볼록부와, 상기 접힘부의 타단부와 상기 평탄부의 경계 영역에 대응하여 형성된 제2 볼록부를 포함하도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 전극체는, 양측의 볼록부(제1 볼록부 및 제2 볼록부)에 의해 끼워 넣어진다. 이로써, 전극체가 구속되어, 전극체의 요동이 충분히 억제된다.
본 발명의 다른 태양으로서, 상기 볼록부는, 상기 한 쌍의 접힘부와 상기 평탄부 사이에 있는 두 개의 경계 영역 각각에 대응하여 설치되어 있도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 한 쌍의 접힘부의 어느 한쪽에서 다른 쪽을 향한 전극체의 이동이 억제된다. 즉, 전극체 전체가 한 쌍의 접힘부의 배열된 방향으로 이동하는 것이 충분히 억제된다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 양극판 및 상기 음극판은, 적어도 상기 경계 영역에서의 상기 볼록부와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되어 있도록 할 수 있다. 이와 같이 하면, 전극체의 이동(요동)을 효과적으로 억제할 수 있다. 더욱 구체적으로 설명한다. 양극판 및 음극판이 적어도 경계 영역에서의 볼록부와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되면, 볼록부의 접촉에 의해 전극체의 경계 영역이 부분적으로 휘어도(안쪽으로 변위되어도), 전극체의 안쪽에 조밀하게 적층된 양극판 및 음극판의 존재에 의해, 외주 측에 있는 양극판 및 음극판이 안쪽을 향해 크게 변위되는 것이 저지된다. 이로써, 볼록부가 전극체(접힘부)를 충분히 끌어안은 상태가 되는 결과, 케이스 내에서의 전극체의 요동이 억제된다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 케이스는 금속제이도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 태양으로서, 상기 전극체는, 제1 단부에 설치되는 양극 리드부와, 상기 제1 단부와는 반대 측의 제2 단부에 설치되는 음극 리드부를 포함하고, 상기 볼록부는 상기 평탄부에서의 상기 양극 리드부와 상기 음극 리드부 사이에 직접적 또는 간접적으로 접촉하도록 할 수 있다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 전극체는 절연성을 가지는 수지 시트 또는 수지 백에 수용되도록 할 수 있다.
이 경우, 상기 전극체는, 상기 수지 시트 또는 상기 수지 백을 통하여 상기 볼록부와 간접적으로 접촉하도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 태양으로서, 상기 전극체는 절연성을 가지는 수지 시트 또는 수지 백에 수용되고, 상기 접힘부의 정상부는, 상기 수지 시트 또는 상기 수지 백을 통하여 상기 케이스의 내면에 간접적으로 접촉하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 태양으로서, 상기 볼록부는, 상기 한 쌍의 접힘부 중 한쪽과 상기 평탄부 사이에 있는 한쪽의 경계 영역과, 상기 한 쌍의 접힘부 중 다른 쪽과 상기 평탄부 사이에 있는 다른 쪽의 경계 영역을 통과하도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 태양으로서, 상기 전극체는, 상기 전극체의 중앙부에 공동(空洞)을 가지도록 할 수 있다.
본 발명에 따른 축전 소자의 제조 방법은, 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부와, 상기 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 가지는 전극체를 케이스에 수용하는 전극체 수용 단계와; 상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 상기 케이스의 내면에 형성하는 볼록부 형성 단계를 포함한다.
본 발명의 일 태양으로서, 상기 볼록부 형성 단계는, 상기 전극체 수용 단계 후에 행해지도록 할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 축전 소자는, 진동의 영향으로 전극체가 이동하는 것을 억제하고, 전극체의 손상을 억제할 수 있다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 축전 소자의 일 실시예에 대하여, 첨부 도면을 참조하면서 설명한다. 그리고, 본 실시예에서는, 축전 소자의 일례로서, 리튬 이온 전지(이하, 단지 전지라고 함)에 대하여 설명한다.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 전지(Ps)는 서로 절연된 양극판(11) 및 음극판(12)을 포함하는 편평형의 전극체(1)와, 전극체(1)를 수용하는 케이스(3)를 구비한다. 더욱 구체적으로는, 전지(Ps)는 편평형의 전극체(1)와, 그 전극체(1)의 양극판(11) 및 음극판(12) 중 대응하는 극성의 극판에 전기적으로 접속되는 한 쌍의 집전체(2, 2)와, 전극체(1) 및 한 쌍의 집전체(2, 2)를 수용하는 케이스(3)와, 각각이 케이스(3)의 바깥쪽에 배치된 한 쌍의 외부 단자(4, 4)를 구비하고 있다.
또한, 본 실시예에 따른 전지(Ps)는, 각각이 한 쌍의 집전체(2, 2) 중 대응하는 극성의 집전체(2)에 접속된 한 쌍의 리벳(5, 5)과, 각각이 한 쌍의 외부 단자(4, 4) 중 대응하는 극성의 외부 단자(4)와 한 쌍의 리벳(5, 5) 중 대응하는 극성의 리벳(5)을 접속한 한 쌍의 접속 로드(connecting rod)(6, 6)를 구비한다. 이에 따라, 전지(Ps)는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 각각이 한 쌍의 리벳(5, 5) 중 대응하는 리벳(5)의 배치에 대응하도록 케이스(3)의 내면을 따라 배치되는 한 쌍의 내부 개스킷(7, 7)과, 각각이 한 쌍의 리벳(5, 5) 중 대응하는 리벳(5)의 배치에 대응하도록 케이스(3)의 외면을 따라 배치되는 한 쌍의 외부 개스킷(8, 8)을 구비하고 있다.
전극체(1)는 양극판(11) 및 음극판(12)에 더하여, 전기 절연성을 가지는 격리판(separator)(10)을 포함한다. 격리판(10), 양극판(11), 및 음극판(12)은 스트립형(strip shaped)으로 형성되어 있다. 양극판(11), 음극판(12) 및 격리판(10)은 길이 방향을 일치시킨 상태로 중첩되고, 그 길이 방향으로 권취되어 있다. 그리고, 전극체(1)는, 제1 방향(도면 중, X축 방향)으로 연장되는 중심선(CL)를 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부(17, 17)와, 그 한 쌍의 접힘부(17, 17) 사이에 위치하는 평탄부(18)를 가진다.
더욱 구체적으로 설명한다. 전극체(1)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(도면 중, Y축 방향)으로 단축(短軸)을 가지는 동시에, 제1 방향 및 제2 방향과 직교하는 제3 방향(도면 중, Z축 방향)으로 장축(長軸)을 가진다. 그리고, 전극체(1)는, 제3 방향(장축 방향)의 양단에 형성된 한 쌍의 접힘부(17, 17)와, 한 쌍의 접힘부(17, 17) 사이에 위치하는 평탄부(18)를 가진다.
한 쌍의 접힘부(17, 17) 각각은 원호형으로 형성되어 있다. 이에 따라, 접힘부(17, 17)에 있어서, 적층 방향의 안쪽으로 향할수록 양극판(11) 및 음극판(12)의 곡률 반경(R)가 작아지게 되어 있다. 그리고, 접힘부(17, 17)에 있어서, 격리판(10), 양극판(11), 및 음극판(12)은 조밀하게 적층되어 있다.
평탄부(18)는 한 쌍의 접힘부(17, 17) 사이에서 제3 방향으로 연장되어 있다. 평탄부(18)는 중심선(CL)의 양측에 배치되는 한 쌍의 적층부(18a, 18b)를 포함한다. 평탄부(18)(한 쌍의 적층부(18a, 18b))에 있어서, 격리판(10), 양극판(11), 및 음극판(12)은, 접힘부(17, 17)(격리판(10), 양극판(11), 음극판(12))보다 성기게 적층되어 있다.
더욱 구체적으로 설명한다. 평탄부(18)(한 쌍의 적층부(18a, 18b))는, 격리판(10), 양극판(11) 및 음극판(12)이 조밀하게 적층되는 접힘부(17)에 접속되어 있다. 이에 따라, 평탄부(18)(한 쌍의 적층부(18a, 18b))에 있어서, 격리판(10), 양극판(11), 및 음극판(12)은, 접힘부(17) 쪽에서 중앙(중심선(CL)) 쪽으로 향할수록 성기게 되도록 적층된다. 즉, 평탄부(18)(한 쌍의 적층부(18a, 18b))에 있어서, 격리판(10), 양극판(11), 및 음극판(12)은, 중앙(중심선(CL))에서 접힘부(17) 쪽으로 향할수록 조밀하게 되도록 적층된다.
그리고, 평탄부(18)의 격리판(10), 양극판(11), 및 음극판(12)은, 한 쌍의 접힘부(17, 17) 사이에서, 제1 방향 및 제3 방향으로 똑바로 연장된 태양(퍼진 태양)이 되기 어렵고, 실질적으로는, 제1 방향 및 제3 방향 중 적어도 어느 하나의 방향에서, 만곡된 태양이 되거나 물결친 태양이 되거나 하고 있다. 따라서, 평탄부(18)는 완전히 평탄한 것에 한정되지 않고, 제2 방향에서 볼 때, 면 형태로 퍼져 형성된 것이 포함된다.
한 쌍의 적층부(18a, 18b)는, 한 쌍의 접힘부(17, 17)의 단부끼리를 접속되어 있다. 즉, 한 쌍의 적층부(18a, 18b) 중 한쪽의 적층부(18a)는, 한 쌍의 접힘부(17, 17)의 한쪽의 단부끼리를 접속하고, 한 쌍의 적층부(18a, 18b) 중 다른 쪽의 적층부(18b)는, 한 쌍의 접힘부(17, 17)의 다른 쪽의 단부끼리를 접속되어 있다. 이로써, 한 쌍의 적층부(18a, 18b)는, 제2 방향으로 나란히 배치되고, 한 쌍의 접힘부(17, 17) 사이에, 양극판(11) 및 음극판(12)이 격리판(10)을 사이에 두고 번갈아 적층된 평탄부(18)를 형성하고 있다.
도 2로 돌아가면, 전극체(1)는 양극판(11)만이 존재하는 양극 리드부(13)와, 음극판(12)만이 존재하는 음극 리드부(14)를 가진다. 더욱 구체적으로는, 전극체(1)는 제1 방향으로 제1 단부와는 반대 측의 제2 단부를 가진다. 그리고, 양극판(11) 및 음극판(12)은, 길이 방향과 직교하는 방향에서 상대적으로 위치가 어긋난 상태로 중첩된다. 이로써, 전극체(1)에 있어서, 제1 단부에 양극 리드부(13)가 형성되고, 또한 제2 단부에 음극 리드부(14)가 형성되어 있다.
본 실시예에 따른 전극체(1)는, 전술한 바와 같이, 편평형로 형성된다. 그러므로, 양극 리드부(13) 및 음극 리드부(14)는, 평탄부(18)(제3 방향)를 따르도록 형성되어 있다. 이에 따라, 전지(Ps)는 양극 리드부(13)를 묶는 양극 클립 부재(15)와 음극 리드부(14)를 묶는 음극 클립 부재(16)를 구비하고 있다.
한쪽의 집전체(이하, 양극 집전체라고 함)(2)는 금속 플레이트를 벤딩 가공하여 형성되어 있다. 양극 집전체(2)는 제1 단부 및 제2 단부를 가진다. 양극 집전체(2)의 제1 단부 측은 케이스(3)의 내면에 고정되어 있다. 이에 대하여, 양극 집전체(2)의 제2 단부 측은 전극체(1)의 평탄부(18)를 따른 상태로 전극체(1)에 접속되어 있다.
더욱 구체적으로 설명한다. 양극 집전체(2)는 제3 방향을 따라 배치되는 제1 접속부(이하, 양극 제1 접속부라고 함)(20)와, 그 양극 제1 접속부(20)에서 연장된 제2 접속부(이하, 양극 제2 접속부라고 함)(21)를 구비한다.
양극 제1 접속부(20)는 양극 제2 접속부(21)에 접속되는 제1 단부와, 제1 단부의 반대 측의 제2 단부를 가진다. 양극 제1 접속부(20)는, 양극 리드부(13)에 접속된다. 본 실시예에서, 양극 제1 접속부(20)는, 제1 단부와 제2 단부 사이에, 제1 방향으로 연장된 접속편(이하, 양극 접속편이라고 함)(22)을 구비한다. 양극 접속편(22)은 전극체(1)의 단부에 삽입되고, 양극 리드부(13)를 묶은 양극 클립 부재(15)에 용접된다.
양극 제2 접속부(21)는 케이스(3)에 고정되고, 또한 외부 단자(후술하는 양극 외부 단자)(4)에 전기적으로 접속된다. 양극 제2 접속부(21)는 제1 방향으로 길이를 이루도록 형성되어 있다. 양극 제2 접속부(21)에는, 리벳(5)을 삽입관통시키기 위한 관통 구멍(25)이 설치되어 있다.
다른 쪽의 집전체(이하, 음극 집전체라고 함)(2)는, 양극 집전체(2)와 기본 형태가 공통되어 있다. 그러므로, 상기 양극 집전체(2)에 대한 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 집전체(2)의 설명문이 된다. 따라서, 양극 집전체(2)에 대한 설명문은 음극 집전체(2)의 설명에 대용된다.
케이스(3)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극체(1)의 접힘부(17)와 평탄부(18)와의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 접촉하는 볼록부(300a, 300b)를 내면에 가진다.
더욱 구체적으로 설명한다. 케이스(3)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 케이스 본체(30)와 커버체(31)를 구비한다. 케이스 본체(30)는, 각각이 제1 단부 및 상기 제1 단부의 반대 측의 제2 단부를 가지는 한 쌍의 제1 벽부(32, 32)로서, 제1 방향으로 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 제1 벽부(32, 32)와, 각각이 제1 단부 및 상기 제1 단부의 반대 측의 제2 단부를 가지는 한 쌍의 제2 벽부(33, 33)로서, 한 쌍의 제1 벽부(32, 32) 사이에서, 제2 방향으로 간격을 두고 서로 대향하는 한 쌍의 제2 벽부(33, 33)와, 한 쌍의 제1 벽부(32, 32)의 제1 단부, 및 한 쌍의 제2 벽부(33, 33)의 제1 단부가 포위하는 영역을 폐쇄하는 바닥부(34)를 포함한다. 그리고, 케이스 본체(30)에 있어서, 한 쌍의 제1 벽부(32, 32)의 제2 단부, 및 한 쌍의 제2 벽부(33, 33)의 제2 단부가 포위하는 영역에는, 바닥부(34)와 대응한 개구부(35)가 형성되어 있다.
케이스 본체(30)는, 금속 플레이트를 가공(예를 들면, 드로잉(drawing) 가공이나 벤딩 가공 등)함으로써 형성된다. 이에 따라, 한 쌍의 제1 벽부(32, 32), 한 쌍의 제2 벽부(33, 33) 및 바닥부(34) 각각은, 판형으로 형성된다. 제2 벽부(33, 33)의 내면에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 볼록부(300a, 300b)가 설치되어 있다. 또한, 제2 벽부(33, 33)의 외면(케이스(3)의 외면)에는, 오목부(301a, 301b)가 형성되어 있다.
본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는 오목부(301a, 301b)의 형성에 따라 제2 벽부(33, 33)의 내면에 형성되어 있다. 판형의 제2 벽부(33, 33)는 부분적으로 엠보싱(프레스)되고, 엠보싱된 부분을 판 두께 방향으로 소성(塑性) 변형시키고 있다. 이로써, 오목부(301a, 301b)가 엠보싱된 부분의 바깥쪽에 형성되고, 또한 볼록부(300a, 300b)가 엠보싱된 부분의 안쪽에 형성되어 있다. 즉, 제2 벽부(33, 33)에 대한 부분적인 엠보싱에 의해, 엠보싱된 부분의 외면이 내부 쪽으로 밀어 넣어져 오목부(301a, 301a)가 형성되는 동시에, 엠보싱된 부분의 내면이 내부 쪽에 밀려 나와(팽출되어) 볼록부(300a, 300b)가 형성되어 있다. 따라서, 볼록부(300a, 300b) 및 오목부(301a, 301a)는, 한 번의 엠보싱으로 동시에 형성되어 있다.
본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 전극체(1)의 중심선(CL)과 같은 방향으로 연장되어 형성되어 있다. 볼록부(300a, 300b)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극체(1)의 접힘부(17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)으로서, 적어도 집전체(2)(양극 집전체(2), 음극 집전체(2))의 제1 단부(케이스(3)에 고정되는 양극 제2 접속부(21), 음극 제2 접속부(21)) 측의 경계 영역(Ds1)에 대응하는 위치에 설치된다. 본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는 한 쌍의 접힘부(17, 17)와 평탄부(18) 사이에 있는 두 개의 경계 영역(Ds1, Ds2) 각각에 대응하여 설치되어 있다.
본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는, 접힘부(17)의 일단부와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1)에 대응하여 형성된 제1 볼록부(300a), 제2 볼록부(300b)와, 접힘부(17)의 타단부와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds2)에 대응하여 형성된 제1 볼록부(300a), 제2 볼록부(300b)를 포함한다. 즉, 볼록부(300a, 300b)는, 접힘부(17, 17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대응하는 제1 볼록부(300a, 300a)로서, 평탄부(18)의 한쪽의 적층부(18a) 측과 대향하는 한쪽의 제2 벽부(33)에 형성된 제1 볼록부(300a, 300a)와, 접힘부(17, 17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대응하는 제2 볼록부(300b, 300b)로서, 평탄부(18)의 다른 쪽의 적층부(18b) 측과 대향하는 다른 쪽의 제2 벽부(33)에 형성된 제2 볼록부(300b, 300b)를 포함한다. 따라서, 본 실시예에서, 평탄부(18)(한 쌍의 적층부(18a, 18b))와 대향하는 한 쌍의 제2 벽부(33, 33) 각각의 내면에는, 제3 방향으로 간격을 두고 2세트의 볼록부(제1 볼록부(300a, 300a), 제2 볼록부(300b, 300b))가 설치되어 있다.
본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는, 경계 영역(Ds1, Ds2)의 평탄부(18)에 접촉하도록 설치된다. 구체적으로 설명한다. 전극체(1)의 경계 영역(Ds1, Ds2)은 제3 방향(접힘부(17, 17)와 평탄부(18)가 배열된 방향)으로 폭을 가진다. 그러므로, 경계 영역(Ds1, Ds2)은 접힘부(17)의 일부와 평탄부(18)의 일부를 포함하고 있다. 이에 따라, 본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는 경계 영역(Ds1, Ds2) 중 평탄부(18)에 접촉하도록 배치되어 있다. 볼록부(300a, 300b)는, 그 볼록부(300a, 300b)와 접힘부(17)의 곡률 중심으로부터의 평탄부(18)를 따른 방향(제3 방향)에서의 거리가 상기 접힘부(17)의 안쪽 최내주의 곡률 반경(R) 이상이 되는 위치에 설치되어 있다.
그리고, 볼록부(300a, 300b)가 전극체(1)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 접촉함에 따라, 전극체(1)에 있어서, 평탄부(18)와 직교하는 방향(제2 방향)에서의 접힘부(17)의 최대 외형 치수(Y1)가, 볼록부(300a, 300b)가 접촉하는 위치에서의 평탄부(18)와 직교하는 방향(제2 방향)의 경계 영역(Ds1, Ds2)의 외형 치수(Y2)보다 크게 되어 있다. 즉, 평탄부(18)와 직교하는 방향(제2 방향)에서의 접힘부(17)의 최대 외형 치수(Y1)는 서로 대향하는 한 쌍의 제2 벽부(33, 33)의 볼록부(300a, 300b)의 선단끼리의 간격보다 크게 되어 있다.
그리고, 접힘부(17)의 정상부(17a)로서, 볼록부(300a, 300b)가 접촉하는 경계 영역(Ds2)과 연속된 접힘부(17)의 정상부(17a)는, 케이스(3)의 내면에 직접적 또는 간접적으로 접촉한다. 본 실시예에서, 한 쌍의 접힘부(17, 17) 중 케이스(3)(케이스 본체(30))의 바닥부(34)와 대향하는 접힘부(17)의 외주 상에 있는 정상부(17a)는, 그 바닥부(34)에 대하여 간접적으로 접촉되어 있다.
구체적으로는, 전극체(1)는 전기 절연성을 가지는 수지 시트 또는 수지 백(도시하지 않음)에 수용된 상태로 케이스(3)에 수용된다. 이에 따라, 케이스(3)(케이스 본체(30))의 바닥부(34))와 대향하는 접힘부(17)의 외주 상에 있는 정상부(17a)는, 수지 시트 또는 수지 백을 사이에 두고 바닥부(34)에 대하여 간접적으로 접촉한다. 그리고, 반대 측의 접힘부(17)는, 케이스(3)의 커버체(31)와 대향하고 있다. 그러나, 커버체(31)의 내면에는 집전체(2)나 내부 패킹(7)이 배치되므로, 그 접힘부(17)에 관해서는, 커버체(31)에 대하여 비접촉으로 배치되어 있다.
도 2로 돌아가면, 커버체(31)는 금속 플레이트로 구성된다. 커버체(31)는 케이스 본체(30)의 개구 영역(35)을 폐쇄한 상태로, 케이스 본체(30)에 용접된다. 이로써, 케이스(3)의 내부 공간이 기밀(氣密)하게 형성된다. 커버체(31)에는, 제1 방향으로 간격을 두고 배치된 한 쌍의 관통 구멍(36, 36)(이하, 한쪽의 관통 구멍을 양극 관통 구멍(36)이라고 하고, 다른 쪽의 관통 구멍을 음극 관통 구멍(36)이라고 함)이 설치되어 있다.
외부 단자(4)는 전기적인 부하나 다른 전지에 접속된다. 한쪽의 외부 단자(이하, 양극 외부 단자라고 함)(4)는, 축형의 단자부(40)와, 그 단자부(40)의 일단에 연결된 헤드부(41)를 구비하고 있다. 단자부(40)는, 도시하지 않은 암나사 부 재(예를 들면, 너트)가 나사결합 가능하게 구성된다. 즉, 양극 외부 단자(4)에는, 볼트 단자가 채용되고 있다. 그리고, 양극 외부 단자(4)는, 케이스(3)(커버체(31)) 위에 고정된 회전 방지 부재(42)에 헤드부(41)를 맞물리게 함으로써, 암나사 부재의 나사결합에 따른 동반 회전이 저지되어 있다.
다른 쪽의 외부 단자(이하, 음극 외부 단자라고 함)(4)는, 양극 외부 단자(4)와 동일한 형태로 형성된다. 그러므로, 양극 외부 단자(4)에 대한 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 외부 단자(4)의 설명문이 된다. 따라서, 양극 외부 단자(4)에 대한 설명문은, 음극 외부 단자(4)의 설명에 대용된다.
한쪽의 리벳(이하, 양극 리벳이라고 함)(6)은, 소성(塑性) 변형(코킹(caulking) 처리) 가능한 축형의 제1 리벳부(50)와, 소성 변형(코킹 처리) 가능한 축형의 제2 리벳부(51)와, 제1 리벳부(50)와 제2 리벳부(51)를 연결하는 보디부(52)를 구비한다. 제1 리벳부(50) 및 제2 리벳부(51)는 동심으로 배치되어 있다. 보디부(52)는 제1 리벳부(50) 및 제2 리벳부(51)보다 직경이 크게 형성되어 있다. 그리고, 다른 쪽의 리벳(이하, 음극 리벳이라고 함)(6)은, 양극 리벳(5)과 동일한 형태에 형성된다. 그러므로, 양극 리벳(5)의 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 리벳(5)의 설명문이 된다. 따라서, 여기서는, 양극 리벳(5)에 대한 설명문은 음극 리벳(5)의 설명에 대용된다.
한쪽의 접속 로드(이하, 양극 접속 로드라고 함)(6)는, 직사각 스트립형의 금속 플레이트이다. 양극 접속 로드(6)에는, 길이 방향으로 간격을 두고 한 쌍의 관통 구멍(60, 61)(이하, 한쪽의 관통 구멍을 제1 구멍(60)이라고 하고, 다른 쪽의 관통 구멍을 제2 구멍(61)이라고 함)이 설치되어 있다. 제1 구멍(60)에는, 양극 외부 단자(4)의 단자부(40)가 삽입관통된다. 제2 구멍(61)에는, 양극 리벳(5)의 제1 리벳부(50)가 삽입관통된다. 그리고, 다른 쪽의 접속 로드(이하, 음극 접속 로드라고 함)(7)는 양극 접속 로드(6)와 동일한 형태로 형성된다. 그러므로, 양극 접속 로드(6)에 대한 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 접속 로드(6)의 설명문이 된다. 따라서, 양극 접속 로드(6)에 대한 설명문은 음극 접속 로드(6)의 설명에 대용된다.
한쪽의 내부 개스킷(이하, 양극 내부 개스킷이라고 함)(7)은, 전기 절연성 및 밀봉성을 구비한 합성 수지 성형품이다. 양극 내부 개스킷(7)은, 양극 집전체(2)의 양극 제2 접속부(21) 전체와 대향 가능한 사이즈로 설정된다. 양극 내부 개스킷(7)은 제1 리벳부(50)를 삽입관통 가능하게 형성되어 있다. 양극 내부 개스킷(7)은, 전술한 바와 같이, 커버체(31)의 내면을 따라 배치된다. 그리고, 양극 내부 개스킷(7) 위에는, 양극 제2 접속부(21)가 배치된다. 따라서, 양극 내부 개스킷(7)은, 양극 집전체(2)(양극 제2 접속부(21))와 커버체(31)에 끼워진 상태로 설치된다. 그리고, 다른 쪽의 내부 개스킷(이하, 음극 내부 개스킷이라고 함)(7)은 양극 내부 개스킷(7)와 동일한 형태로 형성된다. 그러므로, 양극 내부 개스킷(7)에 대한 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 내부 개스킷(7)의 설명문이 된다. 따라서, 양극 내부 개스킷(7)에 대한 설명문은 음극 내부 개스킷(7)의 설명에 대용된다.
한쪽의 외부 개스킷(이하, 양극 외부 개스킷이라고 함)(8)은, 양극 내부 개스킷(7)과 마찬가지로, 전기 절연성과 밀봉성을 구비한 합성 수지 성형품이다. 양극 외부 개스킷(8)에는, 양극 리벳(5)의 보디부(52)를 수용 가능하게 형성되고, 보디부(52)를 수용한 상태로, 제1 리벳부(50)를 삽입관통 가능하게 형성되어 있다. 그리고, 다른 쪽의 외부 개스킷(이하, 음극 외부 개스킷이라고 함)(8)은, 양극 외부 개스킷(8)과 동일한 형태로 형성된다. 그러므로, 양극 외부 개스킷(8)에 대한 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 외부 개스킷(8)의 설명문이 된다. 따라서, 양극 외부 개스킷(8)에 대한 설명문은 음극 외부 개스킷(8)의 설명에 대용된다.
양극 리벳(5)의 제1 리벳부(50)는, 양극 외부 개스킷(8), 커버체(31)의 양극 관통 구멍(36), 양극 내부 개스킷(7), 및 양극 제2 접속부(21)의 관통 구멍(25)에 연속하여 삽입관통된다. 그리고, 양극 집전체(2)의 양극 제2 접속부(21)에서 안쪽으로 돌출된 제1 리벳부(50)의 선단부가 코킹 처리된다. 양극 리벳(5)의 제2 리벳부(51)는, 양극 접속 로드(6)의 제2 구멍(61)에 삽입관통된다. 그리고, 양극 접속 로드(6)에서 바깥쪽으로 돌출된 제2 리벳부(51)의 선단부가 코킹 처리된다. 이로써, 양극 리벳(5)은 양극 집전체(2)를 케이스(3)의 커버체(31)에 고정하면서, 양극 접속 로드(6)를 통하여 양극 집전체(2)를 양극 외부 단자(4)에 접속하고 있다.
전술한 바와 같이, 양극 측의 구성과 음극 측의 구성이 공통되어 있다. 그러므로, 양극 리벳(5)에 의한 양극 집전체(2)와 양극 접속 로드(6)의 접속이나, 양극 접속 로드(6)와 양극 외부 단자(4)의 접속에 관한 상기 설명문은, 문장 중의 "양극"을 "음극"으로 바꾸어 읽음으로써, 음극 리벳(5)에 의한 음극 집전체(2)와 음극 접속 로드(6)의 접속이나, 음극 접속 로드(6)와음극 외부 단자(4)의 접속에 관한 설명문이 된다. 따라서, 양극 리벳(5)에 의한 양극 집전체(2)와 양극 접속 로드(6)의 접속이나, 양극 접속 로드(6)와 양극 외부 단자(4)의 접속에 관한 상기 설명문은, 음극 리벳(5)에 의한 음극 집전체(2)와 음극 접속 로드(6)의 접속이나, 음극 접속 로드(6)와 음극 외부 단자(4)의 접속에 관한 설명문에 대용된다.
그리고, 본 실시예에 따른 전지(Ps)의 제조 과정은 상기 전극체(1) 및 케이스(3)의 형상 및 구조로부터 명백하지만, 이하에 설명한다. 먼저, 양극판(11)과 음극판(12)이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체(1)로서, 중심선(CL)을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부(17)와, 그 한 쌍의 접힘부(17) 사이에 위치하는 평탄부(18)를 가지는 전극체(1)를 형성한다(전극체 형성 단계). 또한, 그 전극체(1)를 수용하는 케이스(3)를 형성한다(케이스 형성 단계). 그리고, 전지(Ps)는, 전극체(1)를 케이스(3)에 수용하는 전극체 수용 단계와, 전극체(1)에서의 접힘부(17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부(300a, 300b)를 케이스(3)의 내면에 형성하는 볼록부 형성 단계에 의해 제조된다.
본 실시예에 따른 전지(Ps)는, 이상과 같이, 양극판(11)과 음극판(12)이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체(1)로서, 중심선(CL)을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부(17, 17)와, 그 한 쌍의 접힘부(17, 17) 사이에 위치하는 평탄부(18)를 가지는 전극체(1)와, 그 전극체(1)를 수용하는 케이스(3)를 구비한다. 그리고, 케이스(3)는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 전극체(1)에서의 접힘부(17, 17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부(300a, 300b)를 내면에 가지고, 평탄부(18)와 직교하는 방향에서의 접힘부(17)의 최대 외형 치수(Y1)가, 볼록부(300a, 300b)가 접촉하는 위치에서의 평탄부(18)와 직교하는 방향의 경계 영역(Ds1, Ds2)의 외형 치수(Y2)보다 크다. 이로써, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)에 접힘부(17)가 걸려, 전극체(1)의 이동(요동)이 규제된다.
더욱 구체적으로 설명하면, 접힘부(17)는, 서로 절연된 양극판(11)과 음극판(12)이 접혀져(방향을 바꾸어) 형성된다. 이에 따라, 접힘부(17)의 양극판(11) 및 음극판(12)은 비교적 조밀하게 중첩된다. 따라서, 접힘부(17)는 평탄부(18)보다 변형되기 어렵다(휘기 어렵다). 그러므로, 전극체(1)가 접힘부(17)에서 평탄부(18)로 향하는 방향으로 이동하려고 했을 때, 접힘부(17)가 볼록부(300a, 300b)를 타고넘지 못하고 그 볼록부(300a, 300b)에 걸린 상태가 된다. 따라서, 전극체(1)의 이동(요동)이 억제되고, 전극체(1)의 파손이 억제된다.
특히, 본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는 전극체(1)의 중심선(CL)과 같은 방향으로 연장되어 형성되어 있으므로, 볼록부(300a, 300b)가 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대하여 광범위하게 걸쳐 접촉한다. 따라서, 전극체(1)의 이동(요동)이 충분히 억제된다. 또한, 상기 구성의 볼록부(300a, 300b)는 케이스(3)의 강도를 높인다. 따라서 충방전에 의한 내압 상승에 따른 케이스(3)의 팽창이 억제된다.
또한, 본 실시예에서, 집전체(2)의 고정되어 있는 측의 경계 영역(Ds1)에 대응하는 볼록부(300a, 300b)가 설치된다. 따라서, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)는, 케이스(3)에 대하여 집전체(2)의 고정되어 있는 측의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 접촉한다. 이로써, 전극체(1) 및 집전체(2, 2)의 요동이 억제된다. 따라서, 전극체(1)의 손상뿐 만아니라, 집전체(2, 2)의 손상도 억제된다.
또한, 본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)가 접촉하는 경계 영역(Ds2)과 연속된 접힘부(17)의 정상부(17a)는, 케이스(3)의 내면(바닥부(34)의 내면)에 간접적으로 접촉되어 있다. 이로써, 평탄부(18)에서 접힘부(17)로 향하는 방향으로의 전극체(1)의 이동(볼록부(300a, 300b)에 의해 규제되는 이동 방향과는 반대 측의 이동)이 억제된다. 즉, 본 실시예에 따른 전지(Ps)는 케이스(3) 내에서 전극체(1)가 제3 방향으로 이동하는 것이 억제된다.
본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 평탄부(18)에 간접적으로 접촉한다. 이로써, 전극체(1)의 요동이 충분히 억제된다. 더욱 구체적으로는, 평탄부(18)의 양극판(11) 및 음극판(12)은 중앙부(중심선(CL))로 향할수록 성기게 되도록 적층된다. 따라서, 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 평탄부(18)의 양극판(11) 및 음극판(12)은 접힘부(17)에 비해 휘기 쉬운 상태가 된다. 따라서, 경계 영역(Ds1, Ds2)의 평탄부(18)에 접촉하는 볼록부(300a, 300b)는, 전극체(1)의 접힘부(17)을 끌어안은 상태가 되어, 전극체(1) 전체의 요동이 충분히 억제된다.
특히, 본 실시예에서는, 볼록부(300a, 300b)는, 그 볼록부(300a, 300b)와 접힘부(17)의 곡률 중심과의 평탄부(18)를 따른 방향(제3 방향)에서의 거리가 접힘부(17)의 안쪽 최내주의 곡률 반경(R) 이상이 되는 위치에 형성된다. 그러므로, 볼록부(300a, 300b)는 전극체(1)의 접힘부(17)를 충분히 끌어안은 상태가 되어, 전극체(1)의 요동이 충분히 억제된다.
또한, 본 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)는, 접힘부(17)의 일단부와 평탄부(18)(한쪽의 적층부(18a))의 경계 영역(Ds1)에 대응하여 형성된 제1 볼록부(300a, 300a)와, 접힘부(17)의 타단부와 평탄부(18)(다른 쪽의 적층부(18b))의 경계 영역(Ds2)에 대응하여 형성된 제2 볼록부(300b, 300b)를 포함한다. 이로써, 전극체(1)는, 양측의 볼록부(300a, 300b)(제1 볼록부(300a) 및 제2 볼록부(300b))에 의해 끼워 넣어진다. 따라서, 전극체(1)는 제3 방향의 이동뿐 아니라, 제2 방향의 이동(요동)도 억제된다.
또한, 본 실시예에서, 볼록부(300a, 300a, 300b, 300b)는, 한 쌍의 접힘부(17, 17)와 평탄부(18) 사이에 있는 두 개의 경계 영역(Ds1, Ds2) 각각에 대응하여 설치되어 있다. 이로써, 전극체(1)가 한 쌍의 접힘부(17, 17) 중 어느 한쪽에서 다른 쪽을 향해 이동하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 전극체(1) 전체가 한 쌍의 접힘부(17, 17)의 배열된 방향(제3 방향)으로 이동하는 것이 억제된다.
이와 같이, 본 실시예에 따른 전지(Ps)는, 전극체(1)가 요동하는 것이 억제되므로, 진동 환경 하에서 전극체(1)가 손상되는 것을 억제할 수 있다는 우수한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서, 케이스(3)는 오목부(301a, 301b)를 외면에 가지고, 볼록부(300a, 300b)는 그 오목부(301a, 301b)의 형성에 따라 형성된다. 따라서, 볼록부(300a, 300b)를 별개의 부재로 할 필요가 없어, 비용 절감이나 제조 과정의 간략화를 도모할 수 있다.
그리고, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서, 적절히 변경을 가할 수 있는 것은 물론이다.
상기 실시예에서, 한 쌍의 제2 벽부(33, 33) 각각에 2세트의 볼록부(300a, 300b)가 설치되지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 실시예와 같이, 볼록부(300a, 300b)가 제1 방향으로 연장되는 경우, 제2 벽부(33)의 내면에서의 경계 영역(Ds1, Ds2)과 대응하지 않는 위치에 다른 볼록부(볼록 스트립)가 설치되어도 된다.
상기 실시예에서는, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)는 전극체(1)의 중심선(CL)과 같은 방향으로 연장되도록 형성되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)는, 전극체(1)의 접힘부(17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대하여 부분적으로 접촉하도록 형성되어도 된다. 즉, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)는 돌기형으로 형성되어도 된다. 또한, 볼록부(300a, 300b)가 돌기형으로 형성되는 경우, 볼록부(300a, 300b)는 전극체(1)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대하여 한 곳 또는 여러 곳에 접촉하도록, 하나의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대하여 하나 또는 두 개 이상 설치되어도 된다.
또한, 볼록부(300a, 300b)는 전극체(1)의 제1 방향으로 연장된 것이지만, 부분적으로 돌출된 것에도 한정되지 않는다. 예를 들면, 도 4 및 도 5에 나타낸 바와 같이, 볼록부(300a, 300b)는 전극체(1)의 접힘부(17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)을 통과하도록, 제3 방향으로 연장되어 형성되어도 된다. 이 경우, 볼록부(300a, 300b)는 양극 리드부(13) 근방 및 음극 리드부(14) 근방과 대향하도록 적어도 한 쌍 설치되는 것이 바람직하다.
상기 실시예의 전극체(1)의 양극판(11) 및 음극판(12)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 볼록부(300a, 300b)가 전극체(1)의 접힘부(17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 접촉된 상태로, 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되어 있지 않고, 전극체(1)의 중심선(CL)를 포함하는 중앙부가 공동(空洞)으로이 되어 있다. 즉, 상기 실시예에서, 경계 영역(Ds1, Ds2)의 볼록부(300a, 300b)에 대응하는 위치에서 한 쌍의 적층부(18a, 18b)가 간격을 두고 배치되어 있다. 그러나, 본 발명은, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 양극판(11) 및 음극판(12)은, 적어도 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되어도 된다. 즉, 적어도 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서, 공동을 통하지 않고 한 쌍의 적층부(18a, 18b)가 배치됨으로써, 양극판(11) 및 음극판(12)가 조밀하게 적층되어도 된다. 그리고, 공동을 통하여 한 쌍의 적층부(18a, 18b)가 배치되면, 양극판(11) 및 음극판(12)의 일부가 공동 쪽으로 변위함으로써, 양극판(11) 및 음극판(12)에 간극이 생긴다.
구체적으로는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 실시예와 마찬가지로, 볼록부(300a, 300b)가 제1 방향(전극체(1)의 중심선(CL)와 같은 방향)으로 연장되어 형성되는 경우, 양극판(11) 및 음극판(12)이 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되어 있어도 된다. 즉, 경계 영역(Ds1, Ds2)의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치(제2 방향에서의 소정 위치에서 제1 방향으로 연장되는 부분)에서, 양극판(11) 및 음극판(12)이 상기 전극체(1)에서의 제2 방향(평탄부(18)와 직교하는 방향)의 전역에 걸쳐 조밀하게 적층되어도 된다.
또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 볼록부(300a, 300b)가 전극체(1)의 접힘부(17)와 평탄부(18)의 경계 영역(Ds1, Ds2)을 통과하도록, 제3 방향으로 연장되어 형성되는 경우, 양극판(11) 및 음극판(12)이 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되어 있어도 된다. 즉, 경계 영역(Ds1, Ds2)의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치(제3 방향의 소정 위치에서 제3 방향으로 연장되는 부분)에서, 양극판(11) 및 음극판(12)가 상기 전극체(1)에서의 제2 방향(평탄부(18)와 직교하는 방향)의 전역에 걸쳐 조밀하게 적층되어도 된다.
이와 같이, 양극판(11) 및 음극판(12)이 적어도 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층됨으로써, 볼록부(300a, 300b)와의 접촉에 의해 전극체(1)의 경계 영역(Ds1, Ds2)이 부분적으로 휘어도(안쪽에 변위되어도), 경계 영역(Ds1, Ds2)에 있는 양극판(11) 및 음극판(12)이 안쪽으로 물러나기 어려워진다. 즉, 전극체(1)의 안쪽으로 조밀하게 적층된 양극판(11) 및 음극판(12)의 존재에 의해, 외주 측에 있는 양극판(11) 및 음극판(12)이 안쪽을 향해 크게 변위하는 것이 저지된다. 이로써, 볼록부(300a, 300b)가 전극체(1)(접힘부(17)를 충분히 끌어안은 상태가 된다. 그 결과, 케이스(3) 내에서의 전극체(1)의 요동이 억제된다.
상기 실시예에서, 특히 언급하지 않았지만, 전극체(1)는, 권심(卷芯)의 유무를 불문한다. 즉, 격리판(10), 양극판(11) 및 음극판(12)은, 권심의 주위에 권취되거나, 권심 없이 권취되거나 해도 된다. 또한, 축전 소자(전지)(Ps)가 도 6 및 도 7에 나타낸 태양으로 되는 경우도 마찬가지이다. 권심이 채용되는 경우, 권심은 중실(中實)인지 중공(中空)인지를 불문하고, 또한 강성의 유무도 불문한다. 단, 양극판(11) 및 음극판(12)이 적어도 경계 영역(Ds1, Ds2)에서의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되는 경우(도 6, 도 7 참조)에는, 박판형의 권심이나, 수지 시트를 통형으로 하여 형성된 권심(양극판(11) 및 음극판(12)을 감은 상태로 직경 방향으로 눌려져 편평하게 되는 권심)이 채용되는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 중실의 권심 또는 눌려진 권심이 한 쌍의 적층부(18a, 18b)에 끼워진 상태로 존재하므로, 전극체(1)의 중앙부에 공동부(空洞部)가 형성되지 않는다. 따라서, 적어도 경계 영역(Ds1, Ds2)의 볼록부(300a, 300b)와 대응하는 위치에 있어서, 양극판(11) 및 음극판(12)이 제2 방향에서의 전극체(1)의 전역에 걸쳐 조밀하게 적층된다.
상기 실시예에서는, 케이스(3)(제2 벽부(33, 33)를 엠보싱(프레스 가공)함으로써, 케이스(3)(제2 벽부(33, 33))의 외면에 오목부(301a, 301b)를 형성하고, 이에 따라 케이스(3)의 내면에 볼록부(300a, 300b)를 형성하였으나, 이에 한정되지 않는다. 즉, 케이스(3)의 외면에 오목부(301a, 301b)가 형성된 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 볼록부(300a, 300b)가 케이스 본체(30)와는 별개로 형성되고, 볼록부(300a, 300b)가 케이스 본체(30)의 내면(제2 벽부(33))에 고정되어도 된다.
상기 실시예에서, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)가 경계 영역(Ds1, Ds2)의 평탄부(18)에 접촉되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 케이스(3)의 볼록부(300a, 300b)는 경계 영역(Ds1, Ds2)의 접힘부(17)에 접촉되도록 설치되어도 된다. 그리고, 접힘부(17)는 원호면(圓弧面) 형태로 형성되므로, 볼록부(300a, 300b)의 접촉이 불안정해지기 쉽다. 따라서, 볼록부(300a, 300b)는 경계 영역(Ds1, Ds2)의 평탄부(18)에 접촉하는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서, 동일한 형태를 이루는 한 쌍의 외부 단자(4)(양극 외부 단자(4), 음극 외부 단자(4))를 설치하였으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 한쪽의 외부 단자(4)를 케이스(3)의 외면 위에 설치하는 동시에, 케이스(3)를 다른 쪽의 외부 단자(4)로서 겸해도 된다. 즉, 한 쌍의 집전체(2, 2) 중 어느 한쪽의 집전체(2)가 외부 단자(4)에 대하여 전기적으로 접속되고, 한 쌍의 집전체(2, 2) 중 어느 다른 쪽의 집전체(2)가 케이스(3)에 대하여 전기적으로 접속되어도 된다. 따라서, 한 쌍의 집전체(2, 2)나 한 쌍의 외부 단자(4, 4)의 형태는 다양하게 변경 가능하다.
상기 실시예에서, 볼록부(300a, 300b)로서, 한쪽의 적층부(18a)와 대향하는 제2 벽부(33)에 설치된 제1 볼록부(300a)와, 다른 쪽의 적층부(18b)와 대향하는 제2 벽부(33)에 설치된 제2 볼록부(300b)를 포함하였지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 한쪽의 적층부(18a)와 대향하는 제2 벽부(33)에만 볼록부(제1 볼록부)(300a)가 설치되어도 된다. 또한, 다른 쪽의 적층부(18b)와 대향하는 제2 벽부(33)에만 볼록부(제2 볼록부)(300b)가 설치되어도 된다. 이 경우에도, 전극체(1)에 있어서, 평탄부(18)와 직교하는 방향(제2 방향)에서의 접힘부(17)의 최대 외형 치수(Y1)가, 볼록부(300a, 300b)가 접촉하는 위치에서의 평탄부(18)와 직교하는 방향(제2 방향)의 경계 영역(Ds1, Ds2)의 외형 치수(Y2)보다 커지게 된다. 따라서, 접힘부(17)이 볼록부(300a, 300b)에 걸리기 때문에, 전극체(1)의 이동이 억제된다.
또한, 상기 실시예에서, 한 쌍의 접힘부(17, 17)와 평탄부(18) 사이의 두 곳의 경계 영역(Ds1, Ds2) 각각에 대응시켜 볼록부(300a, 300b)가 설치되지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 볼록부(300a, 300b)는, 한 곳의 경계 영역(Ds1, Ds2)에 대응하여 설치되어도 된다. 그리고, 이 경우에 있어서는, 집전체(2)의 이동(요동)을 고려하여, 집전체(2)가 케이스(3)에 고정되는 측에 있는 경계 영역(Ds1)에 대응하여 볼록부(300a, 300b)가 설치되는 것이 바람직하다.
상기 실시예에서, 바닥부(34)와 대향하는 접힘부(17)의 정상부(17a)가 케이스(3)의 바닥부(34)에 접촉되었으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들면, 접힘부(17)의 정상부(17a)가 케이스(3)에 대하여 접촉되어 있지 않아도 된다. 또한, 내부 패킹(7)의 배치 등을 적절히 변경한 다음에, 커버체(31)와 대향하는 접힘부(17)의 정상부(17a)가 케이스(3)(커버체(31))에 접촉해도 된다. 이 경우, 바닥부(34)와 대향하는 접힘부(17)의 정상부(17a)도 케이스(3)의 바닥부(34)에 접촉해도 된다.
상기 실시예에서, 축전 소자의 일례로서 리튬 이온 전지를 들었지만, 축전 소자는 리튬 이온 전지로 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 축전 소자는 니켈 수소 전지 등의 다른 전지나, 커패시터(전기 이중층 커패시터 등)이라도 된다.

Claims (19)

  1. 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부와, 상기 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 포함하는 전극체와;
    상기 전극체를 수용하는 케이스
    를 포함하고,
    상기 케이스는, 상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 내면에 포함하고,
    상기 평탄부와 직교하는 방향에서의 상기 접힘부의 최대 외형 치수가, 상기 볼록부가 접촉하는 위치에서의 상기 평탄부와 직교하는 방향의 상기 경계 영역의 외형 치수보다 큰,
    축전 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 케이스는 오목부를 외면에 포함하고,
    상기 볼록부는 상기 오목부의 형성에 따라 형성되는, 축전 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 전극체의 상기 중심선과 같은 방향으로 연장되어 형성되어 있는, 축전 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스의 내면에 고정되고, 상기 전극체를 지지하는 집전체를 더 포함하고,
    상기 볼록부는, 상기 한 쌍의 접힘부 중 상기 집전체가 고정되어 있는 쪽의 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 대응하여 형성되어 있는, 축전 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부가 접촉하는 상기 경계 영역과 연속된 상기 접힘부의 정상부는, 상기 케이스의 내면에 직접적 또는 간접적으로 접촉되어 있는, 축전 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 경계 영역에서의 상기 평탄부에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는, 축전 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 볼록부는, 상기 볼록부와 상기 접힘부의 곡률 중심과의 상기 평탄부를 따른 방향에서의 거리가 상기 접힘부의 안쪽 최내주(最內周)의 곡률 반경 이상이 되는 위치에 형성되어 있는, 축전 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부는, 상기 접힘부의 일단부와 상기 평탄부의 경계 영역에 대응하여 형성된 제1 볼록부와, 상기 접힘부의 타단부와 상기 평탄부의 경계 영역에 대응하여 형성된 제2 볼록부를 포함하는, 축전 소자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 한 쌍의 접힘부와 상기 평탄부 사이에 있는 두 개의 경계 영역 각각에 대응하여 설치되어 있는, 축전 소자.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양극판 및 상기 음극판은 적어도 상기 경계 영역에서의 상기 볼록부와 대응하는 위치에서 조밀하게 적층되어 있는, 축전 소자.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 케이스는 금속제인, 축전 소자.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극체는, 제1 단부에 설치되는 양극 리드부와, 상기 제1 단부와는 반대 측의 제2 단부에 설치되는 음극 리드부를 포함하고,
    상기 볼록부는 상기 평탄부에서의 상기 양극 리드부와 상기 음극 리드부 사이에 직접적 또는 간접적으로 접촉하는, 축전 소자.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극체는 절연성을 가지는 수지 시트 또는 수지 백에 수용되는, 축전 소자.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 전극체는 상기 수지 시트 또는 상기 수지 백을 통하여 상기 볼록부와 간접적으로 접촉하는, 축전 소자.
  15. 제5항에 있어서,
    상기 전극체는 절연성을 가지는 수지 시트 또는 수지 백에 수용되고,
    상기 접힘부의 정상부는 상기 수지 시트 또는 상기 수지 백을 통하여 상기 케이스의 내면에 간접적으로 접촉하는, 축전 소자.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 볼록부는, 상기 한 쌍의 접힘부 중 한쪽과 상기 평탄부 사이에 있는 한쪽의 경계 영역과, 상기 한 쌍의 접힘부 중 다른 쪽과 상기 평탄부 사이에 있는 다른 쪽의 경계 영역을 통과하는, 축전 소자.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전극체는 상기 전극체의 중앙부에 공동을 가지는, 축전 소자.
  18. 양극판과 음극판이 서로 절연된 상태로 권취된 편평형의 전극체로서, 중심선을 사이에 두고 대향하는 한 쌍의 접힘부와, 상기 한 쌍의 접힘부 사이에 위치하는 평탄부를 가지는 전극체를 케이스에 수용하는 전극체 수용 단계와;
    상기 전극체에서의 상기 접힘부와 상기 평탄부의 경계 영역에 바깥쪽에서 직접적 또는 간접적으로 접촉하는 볼록부를 상기 케이스의 내면에 형성하는 볼록부 형성 단계
    를 포함하는 축전 소자의 제조 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 볼록부 형성 단계는 상기 전극체 수용 단계 후에 행해지는, 축전 소자의 제조 방법.
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