KR20140013063A - 2차 전지 - Google Patents

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KR20140013063A
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미유키 데라도
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닛산 지도우샤 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 정극과 부극과 세퍼레이터(22)를 갖는 적층 전극체(20)를 외장 부재(30) 내에 전해액과 함께 수납한 2차 전지에 관한 것이다. 상기 2차 전지에 있어서, 상기 적층 전극체에서의 어긋남의 발생 방지를 위해, 상기 세퍼레이터의 외주를 상기 외장 부재의 밀봉과 함께 접합하는 기술이 알려져 있지만, 이러한 기술에서는, 전지 성능 유지를 위한, 상기 적층 전극체에의 전해액의 보충, 상기 세퍼레이터의 외주에 형성된 접합부로부터의 파단 방지에 관한 대책이 강구되어 있지 않은 등의 문제가 있었다. 본 발명은, 상기 2차 전지를, 상기 세퍼레이터의 외주부를 상기 외장 부재와 함께 접합한 복수의 접합부(40)와, 적어도 상기 접합부끼리의 사이에 형성되어 상기 전해액을 보유 지지한 보유 지지부(50)를 갖고, 상기 접합부 각각의 주위의 길이의 합계는, 상기 접합부 모두를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형의 주위의 길이보다도 긴 2차 전지로 함으로써, 상기 문제의 해결을 도모한 것이다.

Description

2차 전지 {SECONDARY BATTERY}
본 발명은, 2차 전지에 관한 것이다.
외장 부재로부터 외부로 도출되는 전극을 갖는 편평형 전지를 복수 적층하고, 전기적으로 직렬 및/또는 병렬로 접속함으로써, 고출력 및/또는 고용량의 전지 모듈을 얻고 있다.
상기한 편평형 전지에는, 예를 들어 비수 전해질 2차 전지가 사용된다. 비수 전해질 2차 전지는, 적층 전극체를 외장 부재 내에 비수계의 전해액과 함께 수납한 전지이다. 적층 전극체는, 정극과, 부극과, 양극의 단락을 방지하는 세퍼레이터를 갖는다. 외장 부재로서, 예를 들어 알루미늄 라미네이트 시트가 사용된다. 알루미늄 라미네이트 시트의 외주부를 용착함으로써, 적층 전극체를 수납하는 전지 용기를 구성하고 있다.
이러한 종류의 2차 전지에 있어서, 적층 전극체에 있어서의 어긋남의 발생을 방지하기 위해, 세퍼레이터의 외주부를 알루미늄 라미네이트 시트의 용착 밀봉과 함께 용착하는 기술이 알려져 있다(특허문헌 1을 참조).
일본 특허 출원 공개 평11-250873호 공보
그런데, 전지 성능을 유지하기 위해서는, 적층 전극체가 소정의 양의 전해액을 포함하고 있는 것이 중요하다. 이로 인해, 무언가의 원인에 의해 적층 전극체에 있어서의 전해액의 양이 부족한 사태에 이른 경우에는, 전해액이 적층 전극체에 대해 보충되는 것이 바람직하다.
그러나, 특허문헌 1의 비수 전해질 2차 전지는, 세퍼레이터의 외주부를 외장 부재와 함께 접합하는 구조에 관하여, 전해액을 적층 전극체에 대해 보충하는 관점에서의 고찰이 이루어져 있지 않아, 장기에 걸친 사용에 의해 전지 성능이 저하될 우려가 있다.
또한, 세퍼레이터의 외주부가 알루미늄 라미네이트 시트 등의 외장재에 접합된 2차 전지에 있어서는, 전지 성능의 저하를 방지하는 관점에서, 세퍼레이터의 외주부에 형성된 접합부로부터의 파단을 방지하기 위한 대책을 강구하는 것이 바람직하지만, 특허문헌 1의 비수 전해질 2차 전지에 있어서는 파단 방지에 관한 대책은 전혀 강구되어 있지 않다. 따라서, 전지의 수명 장기화를 도모하기 어려운 것으로 되어 있다.
본 발명은, 상기 종래 기술에 수반되는 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 세퍼레이터의 외주부를 외장 부재와 함께 접합하는 구조를, 전해액을 적층 전극체에 대해 보충하고, 또한 접합부로부터의 세퍼레이터의 파단을 적절하게 방지할 수 있는 구조로 함으로써, 장기에 걸친 사용에 의해서도 전지 성능의 유지를 도모할 수 있는 2차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 정극과 부극과 세퍼레이터를 갖는 적층 전극체를 외장 부재 내에 전해액과 함께 수납한 2차 전지이며, 상기 세퍼레이터의 외주부를 상기 외장 부재와 함께 접합한 복수의 접합부를 갖고 있다. 적어도 상기 접합부끼리의 사이에, 상기 전해액을 보유 지지한 보유 지지부를 형성한다. 그리고, 상기 접합부 각각의 주위의 길이의 합계는, 상기 접합부 모두를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형의 주위의 길이보다도 길게 형성한다.
본 발명에 따르면, 세퍼레이터의 외주부를 외장 부재와 함께 접합하는 구조에 있어서, 연속된 단일의 접합부에 의해 접합하는 것이 아니라, 복수의 접합부를 갖고, 적어도 접합부끼리의 사이에, 전해액을 보유 지지한 보유 지지부를 형성하고 있다. 이로 인해, 접합부끼리의 사이의 보유 지지부로부터, 전해액을 적층 전극체에 대해 보충할 수 있다. 또한, 접합부 각각의 주위의 길이의 합계를, 접합부 모두를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형의 주위의 길이보다도 길게 함으로써, 인장 방향의 힘에 대한 강도를 향상시켜, 세퍼레이터의 두께가 얇아진 접합부에 있어서의 파단을 방지할 수 있다. 이로 인해, 장기에 걸친 사용에 의해서도 전지 성능의 유지를 도모할 수 있는 2차 전지를 제공하는 것이 가능해진다.
도 1은 전지 모듈을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시되는 전지 모듈의 셀 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시되는 적층체의 배면측을 도시하는 분해 사시도이다.
도 4는 편평형 전지를 도시하는 사시도이다.
도 5는 세퍼레이터의 외주부를 외장 부재와 함께 접합한 접합부를 설명하기 위한, 편평형 전지의 주요부를 도시하는 평면도이다.
도 6의 (A)는 도 5의 6A-6A선을 따르는 단면도, 도 6의 (B)는 도 5의 6B-6B선을 따르는 단면도이다.
도 7의 (A)는 도 5에 있어서 파선 7A로 둘러싸인 부분의 부분 확대도, 도 7의 (B)는 도 5에 있어서 파선 7B로 둘러싸인 부분의 부분 확대도이다.
도 8의 (A), (B)는 백색 화살표에 의해 나타내어지는 방향의 인장력이 편평형 전지에 작용하였을 때의 작용을 설명하기 위한 모식도이다.
도 9의 (A) 내지 (E)는 복수의 접합부의 형상이나 배치 형태의 예 및 접합부 각각의 주위의 길이의 합계(La)와 접합부 모두를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형의 주위의 길이(Lb)의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 10의 (A) 내지 (C)는 복수의 접합부의 형상이나 배치 형태의 예 및 접합부 각각의 주위의 길이의 합계(La)와 접합부 모두를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형의 주위의 길이(Lb)의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 편평형 전지의 접합부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 12는 실시예 및 비교예의 접합부를 모식적으로 도시하는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 또한, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 번호를 부여하고, 중복되는 설명을 생략한다. 도면의 치수 비율은, 설명의 편의상 과장되어 있고, 실제의 비율과는 다르다. 도면에 부여된 X축 및 Y축은 각각, 편평형 전지(10)의 폭 방향 및 길이 방향을 나타내고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 전지 모듈(100)은, 케이스(120)의 내부에, 복수의 편평형 전지(10)(2차 전지에 상당함)를 포함하는 셀 유닛(130)과, 전기 절연성을 구비한 절연 커버(140)를 수납하고 있다. 전지 모듈(100)은, 단독으로 사용하는 것이 가능하지만, 예를 들어 복수의 전지 모듈(100)을 직렬화 및/또는 병렬화함으로써 원하는 전류, 전압, 용량에 대응한 조전지를 형성할 수 있다.
케이스(120)는, 대략 직사각형의 상자 형상을 이루는 로워 케이스(122)와, 덮개를 이루는 어퍼 케이스(124)를 갖는다. 어퍼 케이스(124)의 테두리부는, 코킹 가공에 의해 로워 케이스(122)의 주위벽의 테두리부에 권체되어 있다. 로워 케이스(122) 및 어퍼 케이스(124)는, 비교적 박육의 강판 또는 알루미늄판으로 형성되어 있다. 로워 케이스(122) 및 어퍼 케이스(124)는 관통 구멍(126)을 갖는다. 관통 구멍(126)은, 코너부의 4개소에 배치되어 있고, 전지 모듈(100)끼리를 복수 적층하여 조전지로서 보유 지지하기 위한 관통 볼트(도시하지 않음)를 삽입 관통하기 위해 사용된다. 부호 131, 132는 로워 케이스(122)의 전방면의 개구부로부터 돌출되도록 배치된 출력 단자이다.
도 2를 참조하여, 셀 유닛(130)은, 복수의 편평형 전지(10)가 전기적으로 접속되어 적층된 적층체(132) 및 전지를 지지하기 위한 복수의 스페이서(160, 161)를 갖는다. 스페이서(160, 161)는 전기 절연성을 갖는다. 스페이서(160)는 적층체(132)의 전방면측에 배치되고, 스페이서(161)(지지 부재에 상당함)는 적층체(132)의 배면측에 배치된다.
도 3을 참조하여, 예를 들어 적층체(132)의 배면측에 배치되는 스페이서(161)는, 외장 부재(30)에 있어서의 외주부(32)를 끼움 지지하도록 위치 결정되어 있다. 스페이서(161)는, 길이 방향 양단부에 관통 구멍(162)을 갖는다. 관통 구멍(162)은, 로워 케이스(122) 및 어퍼 케이스(124)의 배면측 관통 구멍(126)과 위치 정렬되어 있다.
도 4 내지 도 7을 참조하여, 편평형 전지(10)는, 예를 들어 리튬 이온 2차 전지로, 적층 전극체(20)를 외장 부재(30) 내에 전해액과 함께 수납하고 있다. 편평형 전지(10)는, 외장 부재(30)로부터 외부로 도출되는 전극(이하, 「탭」이라 함)(41, 42)을 갖는다. 또한, 도 5에 있어서 부호 21은 정극 또는 부극을 나타내고, 도 6에 있어서는 간략화를 위해 세퍼레이터(22)만을 나타내고 있다.
적층 전극체(20)는 정극, 부극 및 세퍼레이터(22)를 차례로 적층하여 형성된다. 정극은, 예를 들어 LiMn2O4 등의 리튬-전이 금속 복합 산화물로 이루어지는 정극 활물질층을 갖는다. 부극은, 예를 들어 카본 및 리튬-전이 금속 복합 산화물로 이루어지는 부극 활물질층을 갖는다. 세퍼레이터(22)는, 예를 들어 전해질을 침투할 수 있는 통기성을 갖는 다공질 형상의 PE(폴리에틸렌)로 형성된다.
외장 부재(30)는, 경량화 및 열전도성의 관점에서, 알루미늄, 스테인리스, 니켈, 구리 등의 금속(합금을 포함함)을 폴리프로필렌 필름 등의 절연체로 피복한 고분자-금속 복합 라미네이트 필름 등의 시트재로 이루어진다. 외장 부재(30)는, 적층 전극체(20)를 덮는 본체부(31)와, 본체부(31)의 주연으로 신장되는 외주부(32)를 갖고 있다. 외주부(32)의 일부 또는 전부가, 열 융착에 의해 접합되어 있다.
탭(41 및 42)은, 적층 전극체(20)로부터 전류를 인출하기 위한 부재로, 편평형 전지(10)의 전방면측으로 연장되어 있다.
편평형 전지(10)는, 적층 전극체(20)에 있어서의 어긋남의 발생을 방지하기 위해, 세퍼레이터(22)의 외주부를 외장 부재(30)와 함께 접합한 복수의 접합부(40)를 갖고 있다. 그리고, 적어도 접합부(40)끼리의 사이에, 전해액을 적층 전극체(20)에 대해 보충 가능하게 보유 지지한 보유 지지부(50)를 형성하고 있다. 접합은 열 용착이나 초음파 용착, 용접을 적용할 수 있다. 도 5, 도 7 및 도 8에 있어서는, 이해를 용이하게 하기 위해, 접합부(40)에는 해칭을 부여하고 있다.
더욱 상세하게는, 도 5, 도 6, 및 도 7의 각 도면에 도시하는 바와 같이, 세퍼레이터(22)의 외주부를 외장 부재(30)와 함께 접합하는 구조에 있어서, 연속된 단일의 접합부에서 접합하는 것이 아니라, 나누어 접합함으로써, 복수의 접합부(40)를 갖도록 하고 있다. 또한, 설명의 편의상, 「연속된 단일의 접합부」를, 단순히 「연속 접합부」라고도 한다.
접합부(40)의 치수예의 일례를 들면, 도 7의 (A), (B)를 참조하여, W1(폭)＝2㎜, W2(간극 간격)＝1㎜, W3(안길이)＝2㎜이다. 또한, W4{세퍼레이터(22)의 외주부와 외장 부재(30)의 용착부[접합부(40)]로부터 외장 부재(30)에 있어서의 외주부(32)끼리의 용착부까지의 간극}＝5㎜이다. 세퍼레이터(22)의 전체 면적에 대한 접합부(40)의 전체 면적의 비율은, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들어 0.1％ 내지 1％이다.
연속 접합부에서 접합한 경우에는, 연속 접합부로부터, 외장 부재에 있어서의 외주부끼리의 접합부까지의 사이의 간극 영역에, 저류된 전해액을 가두어 버리는, 소위 주머니 구조로 된다. 이러한 형태의 경우에는, 가둔 전해액을 유효 활용할 수 없게 되어 버린다.
이에 대해 본 실시 형태와 같이 복수의 접합부(40)를 갖도록 접합한 경우에는, 적어도 접합부(40)끼리의 사이의 영역에서는, 세퍼레이터(22)끼리가 용착되어 있지 않으므로, 세퍼레이터(22) 사이의 미소한 간극에 전해액(51)을 보유 지지시킨 보유 지지부(50)를 형성할 수 있다(도 6을 참조). 그리고, 무언가의 원인에 의해 적층 전극체(20)에 있어서의 전해액(51)의 양이 부족한 사태에 이른 경우에는, 보유 지지부(50)로부터, 모세관 현상에 의해, 전해액(51)을 적층 전극체(20)에 대해 보충할 수 있다. 이러한 적층 전극체(20)에 대한 전해액(51)의 보충에 의해, 적층 전극체(20)가 소정의 양의 전해액(51)을 포함한 상태를 장기에 걸쳐 유지할 수 있어, 장기에 걸친 사용에 의해서도 전지 성능의 유지를 도모할 수 있는 편평형 전지(10)를 제공할 수 있다.
또한, 전지의 생산 공정에 있어서 적층 전극 사이에 저류된 가스를, 발전에 기여하는 영역으로부터, 접합부(40)끼리의 사이의 영역 S1을 통해, 외주부(32)로 배출하기 쉬워진다. 이에 의해, 가스에 의한 발전 효율의 저하를 억제할 수 있다.
도 5, 도 7을 참조하여, 도시예에서는, 접합부(40)끼리의 사이의 영역 S1뿐만 아니라, 복수의 접합부(40) 중 도면 중 최상위의 접합부(40)와 외장 부재(30) 사이의 간극 영역 S2, 도면 중 최하위의 접합부(40)와 외장 부재(30) 사이의 간극 영역 S3 및 복수의 접합부(40)와 배면측(도 5 중 우측)에 위치하는 외장 부재(30) 사이의 간극 영역 S4도, 보유 지지부(50)로서의 기능을 발휘한다. 따라서, 보다 많은 전해액(51)을 적층 전극체(20)에 대해 보충 가능하게 보유 지지할 수 있어, 한층 더 장기에 걸쳐 전지 성능의 유지를 도모할 수 있다.
도 3 내지 도 5를 참조하여, 외장 부재(30)에 있어서의 외주부(32)는, 전지를 지지하기 위한 스페이서(161)에 접착제에 의해 접속되는 복수의 지지부(33)와, 지지부(33)끼리의 사이에 배치되고 전지의 외측을 향해 신장되는 연장부(34)를 포함하고 있다. 또한, 세퍼레이터(22)의 외주부는, 외장 부재(30)의 연장부(34)를 향해 신장되는 동시에 접합부(40)가 형성되는 설형부(23)를 포함하고 있다. 이러한 구성에 의해, 스페이서(161)에 의해 지지되어 발전에 실질적으로 기여하지 않는 데드 스페이스를 유효하게 활용하여, 전해액(51)의 보유 지지 용량을 증가시킬 수 있어, 전지의 고수명화를 도모할 수 있다.
연장부(34)에는, 스페이서(161)에 설치한 핀이 삽입 관통되는 관통 구멍(35)이 형성되어 있다. 핀을 관통 구멍(35)에 삽입 관통시킴으로써 스페이서(161)에 대한 편평형 전지(10)의 지지 위치를 규제할 수 있다.
도 8의 (A)에는, 백색 화살표(60)에 의해 나타내어지는 방향의 인장력이 세퍼레이터(22)에 작용하였을 때에, 접합부(40) 근방에서 발생하는 파단선(61)이 2점 쇄선에 의해 모식적으로 도시되어 있다. 도 8의 (B)에는, 접합부(40) 각각에 인장 응력이 가해지는 방향이 실선 화살표(62)에 의해 모식적으로 도시되어 있다.
도 8의 (B)에 실선 화살표(62)에 의해 나타내어지는 방향의 인장 응력이 접합부(40) 각각에 과잉으로 가해지면, 도 8의 (A)에 도시되는 파단선(61)을 따라 세퍼레이터(22) 등이 파단된다. 파단선(61)은, 접합부(40) 각각의 주위(3변)를 따라 신장되어 있다. 바꾸어 말하면, 접합부(40) 각각의 주위의 길이의 합계가 길어지면, 보다 큰 인장 응력에 대항할 수 있다.
따라서, 큰 인장 응력이 작용하는 경우에 있어서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 접합부(40)의 개수를 늘려, 접합부(40) 각각의 주위의 길이의 합계를 길게 하면 된다.
접합부(40) 각각의 주위의 길이의 합계(La)는, 접합부(40) 전부를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형(63)의 주위의 길이(Lb)보다도 긴 것이 바람직하다. 직사각형(63)의 형태는, 도 9 및 도 10에 파선에 의해 도시되어 있다. 자동차 등의 주행에 수반하여 진동이 발생하는 차량에 편평형 전지(10)를 탑재하는 경우에 있어서, 인장 방향의 힘에 대한 강도가 향상되기 때문이다. 또한, 세퍼레이터(22)의 두께가 얇아진 접합부(40)에 있어서의 파단을 방지할 수 있기 때문이다.
도 9의 (A) 내지 (E) 및 도 10의 (A) 내지 (C)는, 복수의 접합부(40)의 형상이나 배치 형태의 예 및 상기한 La와 Lb의 관계를 도시하는 모식도이다.
도 5, 도 9의 (A), (C)는, 복수의 접합부(40) 각각의 크기가 동일하고, X 방향으로 1열로 배치한 예를 도시하고 있다. La와 Lb의 관계는, La＜Lb[도 9의 (C)], La＞Lb[도 5, 도 9의 (A)]이다. 본 발명은, 이 경우에 한정되는 것은 아니다.
도 9의 (B)에 도시하는 바와 같이, 서로 다른 크기의 접합부(40)를 X 방향으로 1열로 배치해도 된다. La＞Lb이다.
도 9의 (D), (E)에 도시하는 바와 같이, 접합부(40)를 X 방향으로 1열로 배치하지 않고, 어느 접합부(40)를 다른 접합부(40)에 대해 Y 방향으로 변위시켜도 된다. La＞Lb[도 9의 (D)], La＜Lb[도 9의 (E)]이다.
도 10의 (A)에 도시하는 바와 같이, 복수의 접합부(40)를 X 방향으로 배열할 뿐만 아니라, Y 방향으로 2단으로 배열해도 된다. La＞Lb이다. 이 형태에 있어서도, 도면 중 좌우에 간극이 존재하고 있으면, 적어도 접합부(40)끼리의 사이에, 전해액(51)을 적층 전극체(20)에 대해 보충 가능하게 보유 지지한 보유 지지부(50)를 형성할 수 있다.
도 10의 (B)에 도시하는 바와 같이, X 방향으로 2열, Y 방향으로 2단으로 배열해도 된다. La＞Lb이다.
도 10의 (C)에 도시하는 바와 같이, X 방향으로 5열, Y 방향으로 2단으로 배열해도 된다. La＞Lb이다. 이 형태에 있어서는, Y 방향 하단측에 있어서의 접합부(40)끼리의 사이의 간극 위치와, Y 방향 상단측에 있어서의 접합부(40)끼리의 사이의 간극 위치가, X 방향으로 변위되어 있다. 이 형태에 있어서도, 적어도 접합부(40)끼리의 사이에, 전해액(51)을 적층 전극체(20)에 대해 보충 가능하게 보유 지지한 보유 지지부(50)를 형성할 수 있다.
도시 생략하지만, 접합부(40)는, X 방향 또는 Y 방향으로 평행하게 신장되는 경우에 한정되는 것은 아니며, X 방향 또는 Y 방향에 대해 경사져 신장되어 있어도 된다.
*이상 설명한 바와 같이, 본 실시 형태의 편평형 전지(10)는, 세퍼레이터(22)의 외주부를 외장 부재(30)와 함께 접합한 복수의 접합부(40)와, 적어도 접합부(40)끼리의 사이에 형성되고 전해액(51)을 적층 전극체(20)에 대해 보충 가능하게 보유 지지한 보유 지지부(50)를 가지므로, 접합부(40)끼리의 사이의 보유 지지부(50)로부터, 전해액(51)을 적층 전극체(20)에 대해 보충할 수 있어, 적층 전극체(20)가 소정의 양의 전해액(51)을 포함한 상태를 장기에 걸쳐 유지할 수 있다. 따라서, 장기에 걸친 사용에 의해서도 전지 성능의 유지를 도모할 수 있는 2차 전지를 제공하는 것이 가능해진다. 또한, 적층 전극 사이에 저류된 가스를, 접합부(40)끼리의 사이의 영역을 통해 외주부(32)로 배출하기 쉬워져, 가스에 의한 발전 효율의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 접합부(40) 각각의 주위의 길이의 합계를, 접합부(40) 전부를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형(63)의 주위의 길이보다도 길게 함으로써, 인장 방향의 힘에 대한 강도를 향상시켜, 세퍼레이터(22)의 두께가 얇아진 접합부(40)에 있어서의 파단을 방지할 수 있다.
외장 부재(30)에 있어서의 외주부(32)는, 전지를 지지하기 위한 스페이서(161)에 접속되는 복수의 지지부(33)와, 지지부(33)끼리의 사이에 배치되고 전지의 외측을 향해 신장되는 연장부(34)를 포함하고, 세퍼레이터(22)의 외주부는, 외장 부재(30)의 연장부(34)를 향해 신장되는 동시에 접합부(40)가 형성되는 설형부(23)를 포함하고 있으므로, 스페이서(161)에 의해 지지되어 발전에 실질적으로 기여하지 않는 데드 스페이스를 유효하게 활용하여, 전해액(51)의 보유 지지 용량을 증가시킬 수 있어, 전지의 고수명화를 도모할 수 있다.
(다른 실시 형태)
다음에, 본 발명에 관한 편평형 전지의 다른 실시 형태에 대해 설명한다.
도 11을 참조하여, 다른 실시 형태에 관한 편평형 전지(10)는, 개략적으로 설명하면, 세퍼레이터(22)의 외주부를 외장 부재(30)와 함께 접합한 접합부(40)와, 서로 간극 W2를 두고 인접하는 복수의 접합부(40)를 포함하는 일 접합 영역(45)과, 간극 W2보다도 일 접합 영역(45)으로부터 이격되어 형성된 다른 접합 영역(46, 47)과, 접합부(40)끼리의 사이에 형성되고 전해액을 보유 지지한 보유 지지부(50)를 갖고 있다. 그리고, 일 접합 영역(45) 및 다른 접합 영역(46, 47)에 있어서, 인접하는 접합부(40) 각각의 주위의 길이의 합계는, 인접한 접합부(40)를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형(65)의 주위의 길이보다도 길게 형성되어 있다.
상술한 실시 형태에 있어서는, 접합부(40)에 있어서의 파단 방지의 관점에서, 편평형 전지(10)에 형성된 모든 접합부(40)와, 모든 접합부(40)를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형(63)의 관계에 착안하여, La＞Lb의 조건을 만족시키는 구성을 채용하고 있다. 한편, 본 실시 형태에 있어서는, 인접하는 복수의 접합부(40)가 이루는 접합 영역(45, 46, 47)에 착안하여, 접합 영역(45, 46, 47)마다의 접합 강도의 향상을 도모하고 있다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 편평형 전지(10)에는, 복수의 접합 영역(45, 46, 47)을 형성하고 있다. 각 접합 영역(45, 46, 47)은, 인접하여 배치된 복수의 접합부(40)가 각각 형성되는 소정의 영역이다. 각 접합 영역(45, 46, 47) 사이에는, 간극 간격 W5가 형성되어 있다. 이 간극 간격 W5는, 인접하는 접합부(40) 사이의 간극 간격 W2보다도 크게 형성되어 있다. 또한, 인접하는 접합부(40) 사이, 및 각 접합 영역(45, 46, 47) 사이에는, 보유 지지부(50)를 형성하고 있다.
일 접합 영역(45)에 있어서는, La[인접하는 접합부(40) 각각의 주위의 길이의 합계]＞Lc[인접한 접합부(40)를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형(65)의 주위의 길이]의 조건이 만족되도록 접합부(40)를 형성하고 있다. 이로 인해, 일 접합 영역(45)은, 일 접합 영역에 상당하는 부위에 연속 접합부가 형성된 경우와 비교하여, 인장 강도가 향상된다. 일 접합 영역(45)과 마찬가지로, 다른 접합 영역(46, 47) 각각에 있어서, La＞Lc의 조건이 만족되도록 접합부(40)를 형성하고 있다. 따라서, 다른 접합 영역(46, 47) 각각에 있어서의 인장 강도가 향상된다. 이와 같이, 각 접합 영역(45, 46, 47) 각각의 인장 강도를 향상시킴으로써 편평형 전지(10) 전체에 있어서의 세퍼레이터(22)의 인장 강도의 향상을 도모할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 다른 실시 형태의 편평형 전지(10)에 따르면, 보유 지지부(50)에 의해 전해액의 보충을 행하게 할 수 있고, 또한 접합부(40)에 있어서의 파단을 적절하게 방지할 수 있으므로, 장기에 걸쳐 전지 성능의 유지를 도모할 수 있다.
또한, 다른 실시 형태에 있어서는, 4개의 인접하는 접합부에 의해 1개의 접합 영역이 형성된 형태를 나타내었지만, 접합 영역을 형성하는 접합부의 개수는 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 변경할 수 있다. 또한, 1개의 편평형 전지에 3개의 접합 영역이 형성된 형태를 나타내었지만, 접합 영역의 수도 특별히 한정되지 않으며, 적절하게 변경하는 것이 가능하다.
(개변예)
본 발명은, 상술한 각 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 적절하게 개변할 수 있다. 예를 들어, 외장 부재(30)의 한 변에 정부(正負)의 탭(41, 42)의 양쪽이 배치되는 편평형 전지(10)를 나타내었지만, 정부의 탭을 다른 변에 배치한 2차 전지에 적용할 수 있는 것은 물론이다. 또한, 탭이 배치되는 변에 보유 지지부(50)를 형성해도 된다.
(실시예)
다음에, 복수의 접합부(40)를 구비하는 편평형 전지(10)의 실시예에 대해 설명한다. 또한, 본 발명에 관한 2차 전지는, 이하의 실시예에 나타내는 형태에만 한정되는 것은 아니다.
*표 1에 각 실시예 및 비교예의 실시 조건을 나타낸다.
Figure pat00001
제1 실시예, 제2 실시예는, 용착부[접합부(40)] 각각의 주위의 길이의 합계(La)＞용착부(40) 전부를 포함하는 최소 면적을 이루는 직사각형(63)의 주위의 길이(Lb)의 조건을 만족시키는 구조를 구비하는 편평형 전지(10)이다. 도 12의 (A)에 있어서 제1 실시예의 용착부를 모식적으로 도시하고, 도 12의 (B)에 제2 실시예의 용착부를 모식적으로 도시한다.
제1 실시예와 제2 실시예에서는, 각 용착부(40)의 크기, 용착부(40) 사이의 간극 간격의 크기, 용착점 수가 각각 다르다. 또한, 용착부(40)의 전체 면적은, 제1 실시예의 쪽이 제2 실시예보다도 크게 형성되었다. 제1, 제2 실시예 모두 복수의 용착부(40) 사이에 보유 지지부(50)를 형성하였다.
비교예는, 연속 용착부(용착점 수가 1점)(140)를 구비하는 종래의 편평형 전지이다. 도 12의 (C)에 있어서 비교예의 용착부(140)를 도시한다. 또한, 용착부(140)의 전체 면적은, 제2 실시예와 동일한 크기로 형성하였다.
표 1에 나타내는 결과로부터, 제1, 제2 실시예에 나타내는 편평형 전지(10)의 쪽이, 비교예에 나타내는 종래의 편평형 전지보다도 큰 용착 강도를 구비하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 제1 실시예와 비교예를 비교하면, 용착부의 전체 면적에 변함이 없음에도 불구하고, 제1 실시예의 편평형 전지(10)의 쪽이 큰 용착 강도를 구비하는 것을 확인할 수 있다. 이상의 결과로부터, 본원 발명에 관한 편평형 전지(10)는, 종래의 편평형 전지와 비교하여, 용착부(40)에 부여되는 인장 방향의 힘에 대한 강도가 향상되는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (2)

  1. 정극과 부극과 세퍼레이터를 갖는 적층 전극체를 외장 부재 내에 전해액과 함께 수납한 2차 전지이며,
    상기 세퍼레이터의 외주부를 상기 외장 부재와 함께 접합한 복수의 접합부와,
    적어도 상기 접합부끼리의 사이에 형성되어 상기 전해액을 보유 지지한 전해질 보유 지지부를 추가로 갖는, 2차 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외장 부재에 있어서의 외주부는, 전지를 지지하기 위한 지지 부재에 접속되는 복수의 지지부와, 상기 지지부끼리의 사이에 배치되어 전지의 외측을 향해 신장되는 연장부를 포함하고,
    상기 세퍼레이터의 외주부는, 상기 외장 부재의 상기 연장부를 향해 신장되는 동시에 상기 접합부가 형성되는 설형부를 포함하고 있는, 2차 전지.
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