KR20140031395A - 전지 및 전지의 제조 방법 - Google Patents

전지 및 전지의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

편평 권회 전극체의 내측에 발생한 가스를 전극체 밖으로 용이하게 방출할 수 있는 동시에, 충방전에 의해 편평 권회 전극체로부터 압출된 전해액(유지 전해액)이 그대로 편평 권회 전극체의 외부로 유출되는 것을 억제한 전지 및 이러한 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 전지는, 전극판을 권회하여 이루어지고, 횡단면이 편평한 타원 형상이며, 활물질층 형성부가 권회된 활물질층 권회부, 및, 박 노출부가 권회된 노출 권회부를 갖는 편평 권회 전극체와 집전 부재와 유지 전해액을 구비하고, 노출 권회 중앙부는, 자신과 축선 방향으로 이웃하는 활물질층 권회부와의 접속을 유지하면서, 2개의 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽과 분리되고, 집전 부재는, 노출 권회 중앙부에 접합하여 이루어진다.

Description

전지 및 전지의 제조 방법{BATTERY AND BATTERY MANUFACTURING METHOD}
본 발명은, 전극판을 권회축의 주위에 권회한, 횡단면이 편평한 타원 형상의 편평 권회 전극체를 구비하는 전지 및 이 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
최근, 하이브리드 자동차, 전기 자동차 등의 차량이나, 노트북 컴퓨터, 비디오 캠코더 등의 포터블 전자 기기의 구동용 전원에, 충방전 가능한 리튬 이온 2차 전지(이하, 단순히 전지라고도 함)가 이용되고 있다. 이러한 전지로서, 예를 들어, 집전체(후술하는 전극판에 대응)를 권회축의 주위에 권회하고, 횡단면이 편평한 타원 형상으로 된 전극체(후술하는 편평 권회 전극체에 대응)를 이루는 집전체(전극판)의 집전박 적층 부분(후술하는 노출 권회부에 대응)에, 평판 단자(후술하는 집전 부재에 대응)를 접합하고 있는 전지가 있다(예를 들어, 특허문헌 1에 기재된 전지).
한편, 특허문헌 2에는, 횡단면이 편평한 타원 형상의 전극군(후술하는 편평 권회 전극체에 대응)에 있어서, 횡단면이 이루는 긴 직경 방향의 폭(치수) W1이, 이 전극군(편평 권회 전극체)을 이루는 정극 및 부극(후술하는 전극판에 대응)의 무지부에 있어서의 동 방향의 폭(치수) W2보다도 큰(W1＞W2) 형태의 전지가 개시되어 있다. 구체적으로는, 전극판의 박 노출부를 권회하여 이루어지는 노출 권회부 중, 전극군(편평 권회 전극체)의 횡단면이 이루는 긴 직경 방향의 양단부에 각각 위치하는 부위(후술하는 노출 권회 단부에 대응)가 결여되고, 긴 직경 방향의 중앙에 위치하는 부위(후술하는 노출 권회 중앙부에 대응)가 잔존하고 있는 전지가 기재되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2에 기재된 도 2b 및 도 2c).
일본 특허 출원 공개 제2009-26705호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-128132호 공보
그러나, 특허문헌 1에 기재된 전지에서는, 집전 부재와 노출 권회부의 접합 개소에 있어서, 노출 권회부를 이루는 박 노출부끼리가 밀집하고 있다[예를 들어, 특허문헌 1의 도 4에 기재된 박육부(33)]. 또한, 노출 권회부는, 권회축의 주위에 일련의 박 노출부를 권회하여 형성하고 있으므로, 상술한 접합 개소에 가까울수록, 박 노출부 중 직경 방향으로 이웃하는 부위끼리의 간극이 좁아지는 형태로 된다. 이로 인해, 예를 들어 초기 충전 등의 전지 반응에 의해, 편평 권회 전극체 내에 있어서, 전극판을 이루는 활물질층 사이에 가스가 발생한 경우, 그 활물질층 사이로부터 편평 권회 전극체의 외부로 가스를 방출하기 어렵다.
이에 반해, 특허문헌 2에 기재된 전지는, 편평 권회 전극체 중, 노출 권회부의 일부가 손상되어 있는 부위에 있어서, 활물질층의 단부가 편평 권회 전극체의 외부와 직접 통하는 형태를 이루고 있다. 이로 인해, 노출 권회 중앙부에 집전 부재를 접합하고 있어도, 그 부위를 통해, 활물질층끼리의 사이에 발생한 가스를, 그 활물질층 사이로부터 편평 권회 전극체의 외부로 확실하게 방출할 수 있다.
그런데, 전지를 충방전하면, 활물질층이 팽창·압축되므로, 활물질층끼리의 사이에 유지하고 있는 전해액(유지 전해액)의 일부가, 그 활물질층끼리의 사이로부터 노출 권회부(즉, 박 노출부끼리가 이루는 간극)에, 나아가서는 편평 권회 전극체의 외부로 압출되는 경우가 있다. 이 중, 노출 권회부(박 노출부끼리의 간극)에 압출된 전해액은, 세퍼레이터를 통해 다시 활물질층끼리의 사이로 되돌아갈 수 있다. 그러나, 편평 권회 전극체의 외부에까지 압출된 전해액은, 편평 권회 전극체와는 이격된 전지 케이스의 저부에 저류되기 쉬워, 편평 권회 전극체 내의 활물질층끼리의 사이에까지 되돌아가기 어렵다.
한편, 특허문헌 2에 기재된 전지에서는, 상술한 바와 같이 편평 권회 전극체에 있어서 노출 권회부의 일부가 결여되어 있다. 이로 인해, 충방전 시에, 활물질층끼리의 사이로부터 압출된 전해액(유지 전해액)의 일부는, 그대로 편평 권회 전극체 밖으로 유출되어 버린다.
본 발명은, 이러한 문제에 비추어 이루어진 것이며, 편평 권회 전극체의 내측에 발생한 가스를 전극체 밖으로 용이하게 방출할 수 있는 동시에, 충방전에 의해 편평 권회 전극체로부터 압출된 전해액(유지 전해액)이, 그대로 편평 권회 전극체의 외부로 유출되는 것을 억제한 전지 및 이러한 전지의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 형태는, 띠 형상의 금속박에 있어서의, 그 길이 방향으로 연장되는 2개의 단부 테두리 중 제1 단부 테두리를 따라, 상기 금속박에 활물질층을 형성하여 이루어지는 띠 형상의 활물질층 형성부와, 상기 금속박의 상기 2개의 단부 테두리 중 제2 단부 테두리를 따라 상기 금속박이 노출된 띠 형상의 박 노출부를 포함하는 전극판을, 권회축의 주위에 권회하여 이루어지고, 횡단면이 편평한 타원 형상이며, 상기 활물질층 형성부가 권회된 활물질층 권회부, 및, 상기 활물질층 권회부보다도 상기 권회축을 따르는 축선 방향의 일방측에 위치하고, 상기 박 노출부가 권회된 노출 권회부를 갖는 편평 권회 전극체와, 금속으로 이루어지고, 상기 편평 권회 전극체의 상기 노출 권회부에 접합된 집전 부재와, 상기 편평 권회 전극체의 상기 활물질층 권회부에 유지된 유지 전해액을 구비하는 전지이며, 상기 노출 권회부 중, 상기 횡단면이 이루는 상기 타원 형상의 긴 직경 방향의 양단부에 각각 위치하고, 상기 박 노출부가 R 형상으로 되꺾인 부위를 R 형상 노출 권회부로 하고, 상기 R 형상 노출 권회부를 포함하는 부위를, 노출 권회 단부로 하고, 상기 긴 직경 방향의 중앙 부분에 위치하고, 상기 노출 권회 단부끼리의 사이에 끼워진 부위를, 노출 권회 중앙부로 하였을 때, 상기 노출 권회 중앙부는, 자신과 상기 축선 방향으로 이웃하는 상기 활물질층 권회부와의 접속을 유지하면서, 2개의 상기 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽과 분리되고, 상기 집전 부재는, 상기 노출 권회 중앙부에 접합하여 이루어지는 전지이다.
상술한 전지에서는, 노출 권회 중앙부가 2개의 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽과 분리되고, 집전 부재가 노출 권회 중앙부에 접합하고 있다. 이로 인해, 집전 부재가 노출 권회 중앙부에 접합하고 있어도, 노출 권회 중앙부와 분리되어 있는 측의 노출 권회 단부는, 변형이 억제된다. 이렇게 하여, 이 분리된 측의 노출 권회 단부에서는, 이것을 이루는 박 노출부끼리의 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 이 노출 권회 단부를 통해, 활물질층끼리의 사이에 발생한 가스를, 편평 권회 전극체의 외부로 용이하게 방출할 수 있다.
또한, 상술한 전지에서는, 상술한 특허문헌 2와 달리, 노출 권회 중앙부에 더하여, 2개의 노출 권회 단부를 갖고 있으므로, 충방전 시에, 활물질층끼리의 사이로부터 압출된 유지 전해액을, 일단, 노출 권회 단부의 박 노출부끼리의 사이에 유지해 둘 수 있다. 이렇게 하여, 충방전에 의해 편평 권회 전극체로부터 압출된 유지 전해액이, 그대로 편평 권회 전극체의 외부로 유출되는 것을 억제한 전지로 할 수 있다.
또한, 노출 권회부의 형태로서는, 노출 권회 중앙부를 2개의 노출 권회 단부 중 어느 한쪽과 분리한 형태 외에, 노출 권회 중앙부를 2개의 노출 권회 단부 모두와 분리한 형태를 들 수 있다. 이 중, 노출 권회 중앙부를 2개의 노출 권회 단부 모두와 분리한 형태로 하면, 노출 권회 중앙부를 노출 권회 단부 중 어느 한쪽과 분리한 형태로 한 경우보다도, 2개의 노출 권회 단부의 양쪽에 있어서, 집전 부재와 노출 권회 중앙부를 접합한 것에 수반하는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 양쪽의 노출 권회 단부에서 박 노출부끼리의 간극을 확보할 수 있어, 보다 바람직하다.
또한, 노출 권회 중앙부와 노출 권회 단부를 분리하는 형태로서는, 예를 들어, 권회축을 따르는 축선 방향으로 직선 형상으로 연장되는 형태의 슬릿 외에, 직사각형 파형상, 정현파 등의 파형상으로 연장되는 슬릿으로, 노출 권회 중앙부와 노출 권회 단부를 분리한 형태를 들 수 있다. 또한, 직선 형상으로 연장되는 슬릿으로 노출 권회 중앙부와 노출 권회 단부를 분리하는 경우라도, 축선 방향으로 평행하게 연장되는 슬릿, 축선 방향 중, 노출 권회부로부터 활물질층 권회부로 진행함에 따라, 노출 권회 단부에 서서히 근접하는 슬릿, 반대로 노출 권회 단부로부터 서서히 멀어지는 슬릿으로 분리하는 형태를 들 수 있다.
또한, 유지 전해액을 구비하는 전지로서는, 예를 들어, 전지 내에 있는 전해액 모두가 유지 전해액으로서 활물질층 권회부에 유지되어 있는 패턴 외에, 전지 내에 있는 전해액 중, 대부분이 유지 전해액으로 되는 한편, 잔량부는 편평 권회 전극체의 외부에 유지 전해액과 서로 유통하지 않는 상태에서 소량 존재하는 패턴도 들 수 있다.
또한, 상술한 전지이며, 상기 노출 권회 중앙부는, 2개의 상기 노출 권회 단부 모두와 분리되어 이루어지는 전지로 하면 좋다.
상술한 전지에서는, 노출 권회 중앙부가 2개의 노출 권회 단부 모두와 분리되어 이루어지므로, 2개의 노출 권회 단부의 양쪽에 있어서, 집전 부재와 노출 권회 중앙부를 접합한 것에 수반하는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 각 노출 권회 단부를 이루는 박 노출부끼리의 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 2개의 노출 권회 단부를 통해, 활물질층끼리의 사이에 발생한 가스를, 편평 권회 전극체의 외부로 확실하게 방출할 수 있는 전지로 할 수 있다.
또한, 상술한 어느 하나의 전지이며, 상기 노출 권회 중앙부는, 상기 노출 권회부 중, 2개의 상기 R 형상 노출 권회부 이외의 부위를 포함하는 전지로 하면 좋다.
상술한 전지에서는, 노출 권회부 중, R 형상 노출 권회부 이외의 부위를 노출 권회 중앙부로 하고 있다. 즉, 노출 권회 중앙부를, 긴 직경 방향으로 가장 긴 치수로 확보하고 있다. 이로 인해, 노출 권회 중앙부와 활물질층 권회부를 가장 저저항으로 접속한 전지로 할 수 있다.
본 발명의 다른 형태는, 띠 형상의 금속박에 있어서의, 그 길이 방향으로 연장되는 2개의 단부 테두리 중 제1 단부 테두리를 따라, 상기 금속박에 활물질층을 형성하여 이루어지는 띠 형상의 활물질층 형성부와, 상기 금속박의 상기 2개의 단부 테두리 중 제2 단부 테두리를 따라 상기 금속박이 노출된 띠 형상의 박 노출부를 포함하는 전극판을, 권회축의 주위에 권회하여 이루어지고, 횡단면이 편평한 타원 형상이며, 상기 활물질층 형성부가 권회된 활물질층 권회부, 및, 상기 활물질층 권회부보다도 상기 권회축을 따르는 축선 방향의 일방측에 위치하고, 상기 박 노출부가 권회된 노출 권회부를 갖는 편평 권회 전극체와, 금속으로 이루어지고, 상기 편평 권회 전극체의 상기 노출 권회부에 접합된 집전 부재와, 상기 편평 권회 전극체의 상기 활물질층 권회부에 유지된 유지 전해액을 구비하고, 상기 노출 권회부 중, 상기 횡단면이 이루는 상기 타원 형상의 긴 직경 방향의 양단부에 각각 위치하고, 상기 박 노출부가 R 형상으로 되꺾인 부위를 R 형상 노출 권회부로 하고, 상기 R 형상 노출 권회부를 포함하는 부위를, 노출 권회 단부로 하고, 상기 긴 직경 방향의 중앙 부분에 위치하고, 상기 노출 권회 단부끼리 사이에 끼워진 부위를, 노출 권회 중앙부로 하였을 때, 상기 노출 권회 중앙부는, 자신과 상기 축선 방향으로 이웃하는 상기 활물질층 권회부와의 접속을 유지하면서, 2개의 상기 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽과 분리되고, 상기 집전 부재는, 상기 노출 권회 중앙부에 접합하여 이루어지는 전지의 제조 방법이며, 상기 노출 권회부의 상기 노출 권회 중앙부와 2개의 상기 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽 사이가 분리된 상기 편평 권회 전극체에 대해, 상기 집전 부재를 상기 노출 권회 중앙부에 접합하는 접합 공정을 구비하는 전지의 제조 방법이다.
상술한 전지의 제조 방법에서는, 노출 권회부 중, 노출 권회 단부로부터 이미 분리된 편평 권회 전극체의 노출 권회 중앙부에 집전 부재를 접합하는 접합 공정을 구비한다. 이로 인해, 집전 부재를 접합함으로써, 노출 권회 중앙부가 변형해도, 이것과 분리된 노출 권회 단부에는 응력이 가해지기 어려우므로, 노출 권회 단부를 이루는 박 노출부끼리의 간극이 좁아지는 것을 억제하여 전지를 제조할 수 있다.
도 1은 실시 형태, 제1 변형 형태, 제2 변형 형태에 관한 전지의 사시도이다.
도 2는 실시 형태, 제1 변형 형태에 관한 전지의 단면도(도 1의 A-A 단면)이다.
도 3은 실시 형태, 제1 변형 형태에 관한 전지의 단면도(도 2의 B-B 단부면, C-C 단부면)이다.
도 4는 실시 형태, 제1 변형 형태, 제2 변형 형태의 정극판(부극판)의 사시도이다.
도 5는 실시 형태, 제2 변형 형태에 관한 전지의 제조 방법의 설명도이다.
도 6은 실시 형태, 제1 변형 형태, 제2 변형 형태에 관한 전지의 제조 방법의 접합 공정의 설명도이다.
도 7은 제1 변형 형태에 관한 전지의 제조 방법의 설명도이다.
도 8은 제2 변형 형태에 관한 전지의 단면도(도 1의 A-A 단면)이다.
도 9는 전지의 다른 형태를 도시하는 설명도이다.
도 10은 전지의 다른 형태를 도시하는 설명도이다.
도 11은 전지의 다른 형태를 도시하는 설명도이다.
도 12는 전지의 다른 형태를 도시하는 설명도이다.
도 13은 전지의 다른 형태를 도시하는 설명도이다.
도 14는 전지의 다른 형태를 도시하는 설명도이다.
(실시 형태)
다음으로, 본 발명의 실시 형태에 관한 전지에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 실시 형태에 관한 전지(1)에 대해, 도 1∼3을 참조하여 설명한다. 이 전지(1)는, 모두 띠 형상의 정극판(20), 부극판(30) 및 세퍼레이터(40)를 갖고, 이들 정극판(20)과 부극판(30) 사이에 세퍼레이터(40)를 개재시켜, 권회축(AX)의 주위로 권회한 편평 형상의 전극체(10)를 구비한다(도 1, 2 참조). 또한, 이 전극체(10)의 정극판(20)에 접합된 정극 집전 부재(50), 부극판(30)에 접합된 부극 집전 부재(60), 및, 전극체(10) 내[후술하는 정극 활물질층 권회부(14), 부극 활물질층 권회부(19)]에 유지된 유지 전해액(70)을 구비한다(도 1, 2 참조). 이들 외에, 전극체(10) 및 유지 전해액(70)을 내부에 수용하는 전지 케이스(80)를 구비한다.
이 중, 전지 케이스(80)는, 모두 알루미늄제의 전지 케이스 본체(81) 및 밀봉 덮개(82)를 갖는다. 이 중 전지 케이스 본체(81)는 바닥이 있는 직사각형 상자형이며, 이 전지 케이스 본체(81)와 전극체(10) 사이에는, 수지로 이루어지고, 상자 형상으로 절곡된 절연 필름(도시 생략)이 개재시켜져 있다.
또한, 밀봉 덮개(82)는 직사각형 판 형상이며, 전지 케이스 본체(81)의 개구를 폐색하여, 이 전지 케이스 본체(81)에 용접되어 있다. 이 밀봉 덮개(82)는, 정극 집전 부재(50)를 전지 케이스(80)의 내부로부터 외부에 관통시키기 위한 제1 관통 구멍(82X), 및, 부극 집전 부재(60)를 전지 케이스(80)의 내부로부터 외부에 관통시키기 위한 제2 관통 구멍(82Y)을 갖는다(도 2 참조). 또한, 제1 관통 구멍(82X)과 정극 집전 부재(50) 사이, 및, 제2 관통 구멍(82Y)과 부극 집전 부재(60) 사이에는, 각각 절연성의 수지로 이루어지는 절연 부재(95)가 개재되어, 서로를 절연하고 있다. 또한, 밀봉 덮개(82)의 덮개 표면(82a)에는, 제1 관통 구멍(82X)과 제2 관통 구멍(82Y) 사이의 위치에, 직사각형 판 형상의 안전 밸브(97)가 밀봉 부착되어 있다.
또한, 알루미늄제의 정극 집전 부재(50)는, 크랭크 형상을 갖는다(도 1∼3 참조). 이 정극 집전 부재(50)는, 기단부측[전극체(10)측]에 위치하고, 정극판(20)[후술하는 정극 노출 권회 중앙부(11C)]과 접합하는 정극 접합부(51)와, 선단측[전지 케이스(80)의 외측]에 위치하고, 전지(1)의 정극측의 외부 단자를 이루는 정극 단자부(52)와, 이들 정극 접합부(51)와 정극 단자부(52) 사이에 위치하는 본체부(53)를 포함한다(도 2 참조).
이 중, 정극 접합부(51)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 본체부(53)로부터 두께 방향으로 크랭크 형상으로 굴곡되어 연장되고, 본체부(53)보다도 전극체(10)의 중심측에 근접하는 형태로 되어 있다. 그리고, 정극 접합부(51)는, 정극 노출 권회 중앙부(11C)(후술)를 이루는 정극박 노출부(20G)의 부분끼리를, 전극체(10)의 횡단면(PJ)(후술)이 이루는 타원 형상의 짧은 직경 방향(DS)으로 모은 상태에서, 이 정극 노출 권회 중앙부(11C)와 접합하고 있다(도 3 참조). 이로 인해, 정극 노출 권회 중앙부(11C)[이것을 이루는 정극박 노출부(20G)의 각 부분]는, 짧은 직경 방향(DS)으로 찌부러진 형태로 변형하고 있다(도 3 참조).
또한, 구리를 포함하는 부극 집전 부재(60)는, 정극 집전 부재(50)와 마찬가지로, 크랭크 형상을 갖는다(도 1∼3 참조). 이 부극 집전 부재(60)는, 기단부측[전극체(10)]에 위치하고, 부극판(30)[후술하는 부극 노출 권회 중앙부(16C)]과 접합하는 부극 접합부(61)와, 선단측[전지 케이스(80)의 외측]에 위치하고, 전지(1)의 부극측의 외부 단자를 이루는 부극 단자부(62)와, 이들 부극 접합부(61)와 부극 단자부(62) 사이에 위치하는 본체부(63)를 포함한다(도 2 참조).
이 중, 부극 접합부(61)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 본체부(63)로부터 두께 방향으로 크랭크 형상으로 굴곡되어 연장되고, 본체부(63)보다도 전극체(10)의 중심측에 근접하는 형태로 되어 있다. 그리고, 부극 접합부(61)는, 부극 노출 권회 중앙부(16C)(후술)를 이루는 부극박 노출부(30G)의 부분끼리를 짧은 직경 방향(DS)으로 모은 상태에서, 이 부극 노출 권회 중앙부(16C)와 접합하고 있다(도 3 참조). 이로 인해, 부극 노출 권회 중앙부(16C)[이것을 이루는 부극박 노출부(30G)의 각 부분]는, 짧은 직경 방향(DS)으로 찌부러진 형태로 변형하고 있다(도 3 참조).
또한, 유지 전해액(70)은, 에틸렌카보네이트(EC)와 에틸메틸카보네이트(EMC)의 혼합 유기 용매에 용질(LiPF6)을 첨가하여 이루어진다. 또한, 본 실시 형태에 관한 전지(1)에서는, 전지(1) 내에 있는 전해액 모두가 유지 전해액(70)으로서, 후술하는 정극 활물질층 권회부(14), 부극 활물질층 권회부(19), 및, 이들과의 사이에 배치된 후술하는 세퍼레이터(40)에 유지되어 있다.
또한, 전극체(10)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 정극판(20), 부극판(30) 및 세퍼레이터(40)를 권회축(AX)의 주위에 편평 형상으로 권회되어 이루어지는 편평 권회 전극체이다. 또한, 이 전극체(10)를 권회축(AX)에 수직으로 절단한 횡단면(PJ)(도 1의 해칭 부분)은, 편평한 타원 형상을 이루고 있다(도 1 참조). 이 전극체(10) 중, 폴리에틸렌을 포함하는 다공질 형상의 세퍼레이터(40)는, 유지 전해액(70)을 자신에 함침·유지하면서, 정극판(20)과 부극판(30)을 이격하고 있다.
또한, 정극판(20)은, 도 4의 사시도에 도시하는 바와 같이, 길이 방향(DA)으로 연장되는 띠 형상이며, 알루미늄을 포함하는 정극박(28)과, 이 정극박(28)의 양 주면(28A, 28A)에 각각 띠 형상으로 배치된 2개의 정극 활물질층(21, 21)을 갖고 있다. 이 중, 정극박(28)은, 길이 방향(DA)으로 연장되는 2개의 단부 테두리[제1 정극 단부 테두리(28S) 및 제2 정극 단부 테두리(28T)]를 갖고 있다(도 4 참조). 그리고, 정극판(20)은, 정극박(28)의 제1 정극 단부 테두리(28S)를 따라, 정극박(28)에 정극 활물질층(21)을 형성하여 이루어지는 띠 형상의 정극 활물질층 형성부(20F)와, 정극박(28)의 제2 정극 단부 테두리(28T)를 따라 정극박(28)이 노출된 띠 형상의 정극박 노출부(20G)를 갖고 있다(도 4 참조).
또한, 부극판(30)은, 도 4의 사시도에 도시하는 바와 같이, 길이 방향(DA)으로 연장되는 띠 형상이며, 구리제의 부극박(38)과, 이 부극박(38)의 양 주면(38A, 38A)에 각각 띠 형상으로 배치된 2개의 부극 활물질층(31, 31)을 갖고 있다. 이 중, 부극박(38)은, 정극박(28)과 마찬가지로, 길이 방향(DA)으로 연장되는 2개의 단부 테두리[제1 부극 단부 테두리(38S) 및 제2 부극 단부 테두리(38T)]를 갖고 있다(도 4 참조). 그리고, 부극판(30)은, 정극판(20)과 마찬가지로, 부극박(38)의 제1 부극 단부 테두리(38S)를 따라, 부극박(38)에 부극 활물질층(31)을 형성하여 이루어지는 띠 형상의 부극 활물질층 형성부(30F)와, 부극박(38)의 제2 부극 단부 테두리(38T)를 따라 부극박(38)이 노출된 띠 형상의 부극박 노출부(30G)를 갖고 있다(도 4 참조).
상술한 정극판(20), 부극판(30) 및 세퍼레이터(40)를 갖는 전극체(10)는, 정극 활물질층 형성부(20F)를 권회하여 이루어지는 정극 활물질층 권회부(14), 및, 부극 활물질층 형성부(30F)를 권회하여 이루어지는 부극 활물질층 권회부(19)를 갖는다. 또한, 정극 활물질층 권회부(14)보다도 권회축(AX)을 따르는 축선 방향(DX)의 일방측(DX1)(도 2 중, 좌측)에 위치하고, 정극박 노출부(20G)를 권회한 정극 노출 권회부(11)와, 부극 활물질층 권회부(19)보다도 축선 방향(DX)의 타방측(DX2)(도 2 중, 우측)에 위치하고, 부극박 노출부(30G)를 권회한 부극 노출 권회부(16)를 갖는다.
이 중, 정극 노출 권회부(11)는, 상술한 타원 형상의 횡단면(PJ)에 있어서의 긴 직경 방향(DL)의 양단부에 각각 위치하고, 정극박 노출부(20G)가 R 형상으로 되꺾여 발생되어 있는 2개의 제1 정극 R 형상 노출 권회부(12A), 제2 정극 R 형상 노출 권회부(12B)와, 이들 정극 R 형상 노출 권회부(12A, 12B)의 사이에 위치하고, 정극박 노출부(20G)가 평판 형상으로 넓어지는 정극 평판 형상 노출 권회부(13)로 이루어진다.
또한, 이 정극 노출 권회부(11)는, 축선 방향(DX)으로 연장되는 직선 형상의 2개의 슬릿(S1, S1)을 갖고 있다(도 2 참조). 이들 2개의 슬릿(S1, S1)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극 노출 권회부(11)를 긴 직경 방향(DL)으로 3개의 부위로 분할하고 있다. 따라서, 이들 3개의 부위 중, 정극 노출 권회부(11)의, 도 2 중, 상방에 위치하고, 제1 정극 R 형상 노출 권회부(12A)를 포함하는 부위를 제1 정극 노출 권회 단부(11X)로 한다. 또한, 정극 노출 권회부(11)의, 도 2 중, 하방에 위치하고, 제2 정극 R 형상 노출 권회부(12B)를 포함하는 부위를 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)로 한다. 또한, 정극 노출 권회부(11)의, 긴 직경 방향(DL)의 중앙 부분에 위치하고, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y) 사이에 끼워진 부위를, 정극 노출 권회 중앙부(11C)로 한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 정극 노출 권회 단부(11X)는, 제1 정극 R 형상 노출 권회부(12A), 및, 정극 평판 형상 노출 권회부(13) 중 제1 정극 R 형상 노출 권회부(12A)와 인접하는 일부를 포함한다. 또한, 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)는, 제2 정극 R 형상 노출 권회부(12B), 및, 정극 평판 형상 노출 권회부(13) 중 제2 정극 R 형상 노출 권회부(12B)와 인접하는 일부를 포함한다.
또한, 이 정극 노출 권회 중앙부(11C)는, 자신과 축선 방향(DX)으로 이웃하는 정극 활물질층 권회부(14)와의 접속을 유지하면서, 2개의 슬릿(S1, S1)에 의해, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y) 모두와 분리되어 있다. 또한, 이 정극 노출 권회 중앙부(11C)에는, 상술한 정극 집전 부재(50)의 정극 접합부(51)가 용착되어 접합하고 있다. 즉, 초음파 용접에 의해, 정극 집전 부재(50)의 정극 접합부(51)가, 제1 정극 노출 권회 단부(11X)의 이 정극 노출 권회 중앙부(11C)에 용접되어 있다.
또한, 부극 노출 권회부(16)는, 상술한 긴 직경 방향(DL)의 양단부에 각각 위치하고, 부극박 노출부(30G)가 R 형상으로 되꺾여 발생되어 있는 2개의 제1 부극 R 형상 노출 권회부(17A), 제2 부극 R 형상 노출 권회부(17B)와, 이들 부극 R 형상 노출 권회부(17A, 17B)의 사이에 위치하고, 부극박 노출부(30G)가 평판 형상으로 넓어지는 부극 평판 형상 노출 권회부(18)로 이루어진다.
또한, 이 부극 노출 권회부(16)는, 축선 방향(DX)으로 연장되는 직선 형상의 2개의 슬릿(S2, S2)을 갖고 있다(도 2 참조). 이들 2개의 슬릿(S2, S2)은, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극측과 마찬가지로, 부극 노출 권회부(16)를 긴 직경 방향(DL)으로 3개의 부위로 분할하고 있다. 따라서, 이들 3개의 부위 중, 부극 노출 권회부(16)의, 도 2 중, 상방에 위치하고, 제1 부극 R 형상 노출 권회부(17A)를 포함하는 부위를 제1 부극 노출 권회 단부(16X)로 한다. 또한, 부극 노출 권회부(16)의, 도 2 중, 하방에 위치하고, 제2 부극 R 형상 노출 권회부(17B)를 포함하는 부위를 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)로 한다. 또한, 부극 노출 권회부(16)의, 긴 직경 방향(DL)의 중앙 부분에 위치하고, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y) 사이에 끼워진 부위를, 부극 노출 권회 중앙부(16C)로 한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 부극 노출 권회 단부(16X)는, 제1 부극 R 형상 노출 권회부(17A), 및, 부극 평판 형상 노출 권회부(18) 중 제1 부극 R 형상 노출 권회부(17A)와 인접하는 일부를 포함한다. 또한, 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)는, 제2 부극 R 형상 노출 권회부(17B), 및, 부극 평판 형상 노출 권회부(18) 중 제2 부극 R 형상 노출 권회부(17B)와 인접하는 일부를 포함한다.
또한, 이 부극 노출 권회 중앙부(16C)는, 자신과 축선 방향(DX)으로 이웃하는 부극 활물질층 권회부(19)와의 접속을 유지하면서, 2개의 슬릿(S2, S2)에 의해, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y) 모두와 분리되어 있다. 또한, 이 부극 노출 권회 중앙부(16C)에는, 상술한 부극 집전 부재(60)의 부극 접합부(61)가 용착되어 접합하고 있다. 즉, 저항 용접에 의해, 부극 집전 부재(60)의 부극 접합부(61)가, 제1 부극 노출 권회 단부(16X)의 이 부극 노출 권회 중앙부(16C)에 용접되어 있다.
이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 관한 전지(1)에서는, 정극 노출 권회 중앙부(11C)가 2개의 정극 노출 권회 단부[제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)]와 분리되고, 정극 집전 부재(50)가 정극 노출 권회 중앙부(11C)에 접합하고 있다. 이로 인해, 정극 집전 부재(50)가 정극 노출 권회 중앙부(11C)에 접합하고 있어도, 정극 노출 권회 중앙부(11C)와 분리되어 있는 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)는, 변형이 억제된다. 이렇게 하여, 이들 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)에서는, 이들을 이루는 정극박 노출부(20G)끼리의 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 이들 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)를 통해, 활물질층[정극 활물질층(21) 및 부극 활물질층(31)]끼리의 사이에 발생한 가스를 전극체(10)의 외부로 용이하게 방출할 수 있다.
또한, 이 전지(1)에서는, 상술한 특허문헌 2와 달리, 정극 노출 권회 중앙부(11C)에 더하여, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)가 제거되지 않고 남겨져 있다. 이로 인해, 충방전 시에, 물질층끼리의 사이로부터 압출된 유지 전해액(70)을, 일단, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)의 정극박 노출부(20G)끼리의 사이에 유지해 둘 수 있다. 이렇게 하여, 충방전에 의해 전극체(10)로부터 압출된 유지 전해액(70)이, 그대로 전극체(10)의 외부로 유출되는 것을 억제한 전지(1)로 할 수 있다.
또한, 부극측도 마찬가지이다. 즉, 부극 노출 권회 중앙부(16C)가 2개의 부극 노출 권회 단부[제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)]와 분리되고, 부극 집전 부재(60)가 부극 노출 권회 중앙부(16C)에 접합하고 있다. 이로 인해, 부극 집전 부재(60)가 부극 노출 권회 중앙부(16C)에 접합하고 있어도, 부극 노출 권회 중앙부(16C)와 분리되어 있는 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)는, 변형이 억제된다. 이렇게 하여, 이들 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)에서는, 이들을 이루는 부극박 노출부(30G)끼리의 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 이들 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)를 통해, 활물질층[정극 활물질층(21) 및 부극 활물질층(31)]끼리의 사이에 발생한 가스를 전극체(10)의 외부로 용이하게 방출할 수 있다.
또한, 이 전지(1)에서는, 상술한 특허문헌 2와 달리, 부극 노출 권회 중앙부(16C)에 더하여, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)를 갖고 있으므로, 충방전 시에, 정극측과 마찬가지로, 물질층끼리의 사이로부터 압출된 유지 전해액(70)을, 일단, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)의 부극박 노출부(30G)끼리의 사이에 유지해 둘 수 있다. 이렇게 하여, 충방전에 의해 전극체(10)로부터 압출된 유지 전해액(70)이, 그대로 전극체(10)의 외부로 유출되는 것을 억제한 전지(1)로 할 수 있다.
또한, 전지(1)에서는, 정극 노출 권회 중앙부(11C)가 2개의 정극 노출 권회 단부[제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)] 모두와 분리되어 이루어진다. 이로 인해, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)의 양쪽에 있어서, 정극 집전 부재(50)와 정극 노출 권회 중앙부(11C)를 접합한 것에 수반하는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)를 이루는 정극박 노출부(20G)끼리의 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 활물질층끼리의 사이에 발생한 가스를, 그 활물질층끼리의 사이로부터 전극체(10)의 외부로 확실하게 방출할 수 있는 전지(1)로 할 수 있다.
또한, 부극측에 대해서도 마찬가지로, 부극 노출 권회 중앙부(16C)가 2개의 부극 노출 권회 단부[제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)] 모두와 분리되어 이루어진다. 이로 인해, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)의 양쪽에 있어서, 부극 집전 부재(60)와 부극 노출 권회 중앙부(16C)를 접합한 것에 수반하는 변형이 발생하는 것을 방지할 수 있고, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)를 이루는 부극박 노출부(30G)끼리의 간극을 확보할 수 있다. 따라서, 활물질층끼리의 사이에 발생한 가스를, 그 활물질층끼리의 사이로부터 전극체(10)의 외부로 확실하게 방출할 수 있는 전지(1)로 할 수 있다.
이어서, 본 실시 형태에 관한 전지(1)의 제조 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 전극체(10)를 이루는 정극판(20)을 공지의 방법으로 제작한다. 이렇게 하여, 정극박(28)의 제1 정극 단부 테두리(28S)를 따르는 띠 형상의 정극 활물질층 형성부(20F)와, 정극박(28)의 제2 정극 단부 테두리(28T)를 따르는 띠 형상의 정극박 노출부(20G)를 갖고 있는 정극판(20)을 제작하였다(도 4 참조).
또한, 부극판(30)도 공지의 방법으로 제작한다. 이렇게 하여, 부극박(38)의 제1 부극 단부 테두리(38S)를 따르는 띠 형상의 부극 활물질층 형성부(30F)와, 부극박(38)의 제2 부극 단부 테두리(38T)를 따르는 띠 형상의 부극박 노출부(30G)를 갖고 있는 부극판(30)을 제작하였다(도 4 참조).
이어서, 제작한 정극판(20) 및 부극판(30)을, 상술한 2개의 띠 형상의 세퍼레이터(40, 40)와 함께 원통 형상으로 권회하였다. 이때, 정극판(20)의 정극박 노출부(20G)와, 부극판(30)의 부극박 노출부(30G)가, 축선 방향(DX), 서로 반대측에 위치하도록 권회한다. 그 후, 원통면을 양측으로부터 찌부러뜨려, 횡단면이 편평한 타원 형상이며 편평 권회형의 슬릿 형성 전 전극체(10B)로 하였다[도 5의 (a) 참조].
이어서, 정극 노출 권회부(11)에 2개의 슬릿(S1, S1)을, 부극 노출 권회부(16)에 2개의 슬릿(S2, S2)을 각각 형성하는 슬릿 형성 공정에 대해 설명한다. 이 공정에서는, 공지의 슬리터(재단기)를 사용하여, 정극 노출 권회부(11)를, 상술한 정극 노출 권회 중앙부(11C), 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)로 분리하는 2개의 슬릿(S1, S1)을, 상술한 슬릿 형성 전 전극체(10B)에 있어서의 정극 노출 권회부(11)에 형성한다. 또한, 부극 노출 권회부(16)를, 상술한 부극 노출 권회 중앙부(16C), 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)로 분리하는 2개의 슬릿(S2, S2)을, 슬릿 형성 전 전극체(10B)에 있어서의 부극 노출 권회부(16)에 형성한다. 또한, 슬릿(S1, S2)은 모두, 축선 방향(DX)을 따라 직선 형상으로 연장된 형태로 되어 있다.
이렇게 하여, 정극 노출 권회부(11)의 정극 노출 권회 중앙부(11C)와 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y) 모두와 분리되고, 또한, 부극 노출 권회부(16)의 부극 노출 권회 중앙부(16C)와 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y) 모두와 분리된 전극체(10)가 완성된다[도 5의 (b) 참조].
이어서, 접합 공정에 대해 설명한다. 우선, 제1 관통 구멍(82X)에 정극 집전 부재(50)의 정극 단자부(52)[본체부(53)]를, 제2 관통 구멍(82Y)에 부극 집전 부재(60)의 부극 단자부(62)[본체부(63)]를 각각 관통시켜, 절연 부재(95)로 미리 일체 성형한 밀봉 덮개(82)를 준비한다.
그리고, 상술한 전극체(10)[즉, 정극 노출 권회부(11)의 정극 노출 권회 중앙부(11C)와 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y) 모두와 분리된 전극체(10)]의 정극 노출 권회 중앙부(11C)를, 정극 집전 부재(50)의 정극 접합부(51)와 도시하지 않은 용접용 블록 사이에 끼우고, 정극 노출 권회 중앙부(11C)[이것을 이루는 정극박 노출부(20G)의 각 부분]를 짧은 직경 방향(DS)으로 찌부러뜨린다.
계속해서, 정극 집전 부재(50)와 정극 노출 권회 중앙부(11C)를 초음파 용접한다. 구체적으로는, 공지의 초음파 용접기를 사용하여, 정극 집전 부재(50)의 정극 접합부(51)와 정극 노출 권회 중앙부(11C)를 초음파 용접한다. 이에 의해, 정극 집전 부재(50)와 전극체(10)가 접합된다.
또한, 부극측에 대해, 정극과 마찬가지로 하여 행한다. 단, 부극 집전 부재(60)와 부극 노출 권회 중앙부(16C)를, 공지의 저항 용접기를 사용하여 저항 용접하는 점이 다르다. 이렇게 하여, 정극측과 마찬가지로, 부극 집전 부재(60)와 전극체(10)가 접합된다.
그 후, 전극체(10)를 전지 케이스 본체(81)에 수용하고, 이 전극체(10)와 접합하는 정극 집전 부재(50) 및 부극 집전 부재(60)가 관통하는 밀봉 덮개(82)로 전지 케이스 본체(81)를 용접에 의해 밀봉한다. 또한, 도시하지 않은 주액 구멍으로부터 전해액을 주액하고, 전지 케이스(80) 내를 －80㎪로 감압하면서 주액 구멍을 밀봉하고, 그 후 초기 충전을 행하여 전지(1)를 완성시킨다(도 1∼3 참조).
또한, 상술한 초기 충전에서는, 25℃의 온도 환경하에 있어서, 전지(1)의 전압(단자간 전압)이 4.1V로 될 때까지, 1C의 전류값으로 충전하고, 그 후, 이 전압을 유지하여 전류값이 0.02C로 될 때까지 충전하였다(정전류－정전압 충전). 이때의 충전 시간은 85분간이었다.
또한, 본 발명자들은, 본 실시 형태에 관한 전지(1)와는 달리, 전극체의 정극 노출 권회부 및 부극 노출 권회부 모두에 슬릿을 갖지 않는 전지(이하, 비교 전지라고도 함)의 제조에 있어서, 마찬가지의 초기 충전을 행하였다. 이때의 충전 시간은 88분간이며, 본 실시 형태에 관한 전지(1)의 충전 시간의 쪽이 짧은 것을 알 수 있다.
이것은, 초기 충전에 의해 활물질층 사이에 발생한 가스가 그대로 활물질층 사이에 정체하면, 정극 활물질층과 부극 활물질층 사이에 전해액이 일부 존재할 수 없으므로, 활물질층과의 사이에 가스가 정체하지 않는 전지에 비해, 충전 반응의 진행이 느려져 버린다고 생각된다. 또한, 비교 전지는, 노출 권회부에 슬릿을 갖지 않으므로, 집전 부재와 노출 권회부의 접합 개소, 및, 이 접합 개소에 가까울수록, 박 노출부 중 직경 방향으로 이웃하는 부위끼리의 간극이 좁아져 있다. 한편, 상술한 접합 공정을 행한 전지(1)는, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 노출 권회 중앙부에 있어서의 박 노출부끼리의 간극이 좁아져 있지만, 노출 권회 단부에 있어서의 박 노출부끼리의 간극을 확보하고 있다. 즉, 본 실시 형태에 관한 전지(1)의 쪽이, 비교 전지보다도, 초기 충전에 의해 활물질층 사이에 발생한 가스를, 노출 권회부(노출 권회 단부)를 통해, 전극체의 외부로 방출시키기 쉬운 형태이기 때문이라고 생각된다.
본 실시 형태에 관한 전지(1)의 제조 방법에서는, 정극 노출 권회부(11) 중, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)로부터 이미 분리된 전극체(10)의 정극 노출 권회 중앙부(11C)에 정극 집전 부재(50)를 접합하는 접합 공정을 구비한다. 이로 인해, 정극 노출 권회 중앙부(11C)에 정극 집전 부재(50)를 접합함으로써, 이 정극 노출 권회 중앙부(11C)가 변형해도, 이것과 분리된 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)에는 응력이 가해지기 어렵다. 따라서, 제1 정극 노출 권회 단부(11X) 및 제2 정극 노출 권회 단부(11Y)를 이루는 정극박 노출부(20G)끼리의 간극이 좁아지는 것을 억제하여 전지(1)를 제조할 수 있다.
또한, 부극측에 대해서도 정극측과 마찬가지로, 부극 노출 권회부(16) 중, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)로부터 이미 분리된 전극체(10)의 부극 노출 권회 중앙부(16C)에 부극 집전 부재(60)를 접합하는 접합 공정을 구비한다. 이로 인해, 부극 노출 권회 중앙부(16C)에 부극 집전 부재(60)를 접합함으로써, 이 부극 노출 권회 중앙부(16C)가 변형해도, 이것과 분리된 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)에는 응력이 가해지기 어렵다. 따라서, 제1 부극 노출 권회 단부(16X) 및 제2 부극 노출 권회 단부(16Y)를 이루는 부극박 노출부(30G)끼리의 간극이 좁아지는 것을 억제하여 전지(1)를 제조할 수 있다.
(제1 변형 형태)
다음으로, 본 발명의 제1 변형 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 제1 변형 형태는, 원통형의 전극체의 노출 권회부에 슬릿을 형성하고 나서 편평 권회 전극체로 하는 점에서, 상술한 실시 형태와 다르다. 따라서, 실시 형태와 다른 점을 중심으로 설명하고, 마찬가지의 부분의 설명은 생략 또는 간략화한다. 또한, 마찬가지의 부분에 대해서는 마찬가지의 작용 효과를 발생시킨다. 또한, 동 내용의 것에는 동 번호를 부여하여 설명한다.
본 제1 변형 형태에 관한 전지(1)의 제조 방법에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 우선, 공지의 방법으로 제작한 정극판(20) 및 부극판(30)을, 2개의 띠 형상의 세퍼레이터(40, 40)와 함께 권회축(AX)의 주위에 원통 형상으로 권회하였다. 이때, 실시 형태와 마찬가지로, 정극판(20)의 정극박 노출부(20G)와, 부극판(30)의 부극박 노출부(30G)가, 축선 방향(DX), 서로 반대측에 위치하도록 권회한다. 이렇게 하여, 원통 권회형의 슬릿 형성 전 전극체(10J)가 완성된다[도 7의 (a) 참조].
이어서, 정극 노출 권회부(11)[부극 노출 권회부(16)]에 슬릿[S1(S2)]을 형성하는 공정에 대해 설명한다. 또한, 본 제1 변형 형태에서는, 원통 권회형의 슬릿 형성 전 전극체(10J)에 슬릿(S1, S2)을 형성하는 점에서, 편평 권회형의 슬릿 형성 전 전극체(10B)에 슬릿(S1, S2)을 형성하는 실시 형태와는 다르다.
즉, 이 공정에서는, 공지의 슬리터(재단기)를 사용하여, 원통 권회형의 슬릿 형성 전 전극체(10J)의 정극 노출 권회부(11)에, 축선 방향(DX)을 따르는 직선 형상으로 연장되는 2개의 슬릿(S1, S1)을 형성하였다[도 7의 (b) 참조]. 구체적으로는, 슬리터를 사용하여, 형성하는 2개의 슬릿(S1, S1)으로 권회축(AX)을 사이에 끼우도록, 정극 노출 권회부(11)에 축선 방향(DX)을 따르는 직선 형상으로 연장되는 2개의 슬릿(S1, S1)을 형성하였다.
또한, 부극측에 대해서도 마찬가지로, 원통 권회형의 슬릿 형성 전 전극체(10J)의 부극 노출 권회부(16)에, 축선 방향(DX)을 따르는 직선 형상으로 연장되는 2개의 슬릿(S2, S2)을 형성하였다[도 7의 (b) 참조]. 이렇게 하여, 2개의 슬릿(S1, S1) 및 2개의 슬릿(S2, S2)을 갖는 원통 권회형의 전극체(10K)가 완성된다.
이어서, 원통 권회형의 전극체(10K)의 원통면을 찌부러뜨려 편평 권회형으로 변형시킨다. 이에 의해, 상술한 실시 형태와 마찬가지의 전극체(10)가 완성된다[도 5의 (b) 참조].
또한, 변형 공정 후에는, 상술한 실시 형태와 마찬가지로 하여 전지(1)를 제조하므로, 설명을 생략한다.
(제2 변형 형태)
다음으로, 본 발명의 제2 변형 형태에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다. 본 제2 변형 형태의 전지(101)는, 실시 형태와 마찬가지로, 노출 권회부를, 2개의 노출 권회 단부 및 노출 권회 중앙부로 나누는 2개의 슬릿을 갖고 있다. 단, 노출 권회 중앙부가, 실시 형태보다도 긴 직경 방향(DL)으로 길게 되어, 노출 권회부 중 2개의 R 형상 노출 권회부 이외의 부위를 포함하는 점에서, 상술한 실시 형태의 전지(1)와 다르다.
즉, 본 제2 변형 형태의 전극체(110)에 있어서의 정극 노출 권회부(111)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 상술한 실시 형태와 마찬가지의, 제1 정극 R 형상 노출 권회부(12A), 제2 정극 R 형상 노출 권회부(12B) 및 정극 평판 형상 노출 권회부(13)를 포함한다.
단, 본 제2 변형 형태에서는, 제1 정극 노출 권회 단부(111X)는, 제1 정극 R 형상 노출 권회부(12A)를 포함하고, 제2 정극 노출 권회 단부(111Y)는, 제2 정극 R 형상 노출 권회부(12B)를 포함하고, 정극 노출 권회 중앙부(111C)는, 정극 노출 권회부(111) 중, 2개의 정극 R 형상 노출 권회부(12A, 12B) 이외의 부위인 정극 평판 형상 노출 권회부(13)를 포함한다.
또한, 부극 노출 권회부(116)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 상술한 실시 형태와 마찬가지의, 제1 부극 R 형상 노출 권회부(17A), 제2 부극 R 형상 노출 권회부(17B) 및 부극 평판 형상 노출 권회부(18)를 포함한다.
단, 본 제2 변형 형태에서는, 제1 부극 노출 권회 단부(116X)는, 제1 부극 R 형상 노출 권회부(17A)를 포함하고, 제2 부극 노출 권회 단부(116Y)는, 제2 부극 R 형상 노출 권회부(17B)를 포함하고, 부극 노출 권회 중앙부(116C)는, 부극 노출 권회부(116) 중, 2개의 부극 R 형상 노출 권회부(17A, 17B) 이외의 부위인 부극 평판 형상 노출 권회부(18)를 포함한다.
실시 형태와 마찬가지의 구성에 의해 마찬가지의 작용 효과를 발휘하는 것에 더하여, 본 제2 변형 형태에 관한 전지(101)에서는, 정극 노출 권회부(111) 중, 정극 R 형상 노출 권회부(12A, 12B) 이외의 부위인 정극 평판 형상 노출 권회부(13)를 정극 노출 권회 중앙부(111C)로 하고 있다. 즉, 정극 노출 권회 중앙부(111C)를, 긴 직경 방향(DL)으로 가장 긴 치수로 확보하고 있다. 이로 인해, 정극 노출 권회 중앙부(111C)와 정극 활물질층 권회부(14)를 가장 저저항으로 접속한 전지(101)로 할 수 있다.
또한, 부극측도 마찬가지이다. 즉, 부극 노출 권회부(116) 중, 부극 R 형상 노출 권회부(17A, 17B) 이외의 부위인 부극 평판 형상 노출 권회부(18)를 부극 노출 권회 중앙부(116C)로 하고 있다. 즉, 부극 노출 권회 중앙부(116C)를, 긴 직경 방향(DL)으로 가장 긴 치수로 확보하고 있다. 이로 인해, 부극 노출 권회 중앙부(116C)와 부극 활물질층 권회부(19)를 가장 저저항으로 접속한 전지(101)로 할 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시 형태, 제1 변형 형태 및 제2 변형 형태에 의거하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 형태 등에 한정되는 것이 아니라, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.
예를 들어, 실시 형태 등에서는, 2개의 슬릿(S1, S1)에 의해, 정극 노출 권회 중앙부[11C(111C)]를 2개의 정극 노출 권회 단부[11X, 11Y(111X, 111Y)] 모두와 분리한 형태를 나타냈다(예를 들어, 도 2, 8 참조). 그러나, 1개의 슬릿(S1)에 의해, 정극 노출 권회 중앙부[211C(311C)]를 2개의 정극 노출 권회 단부[211X, 211Y(311X, 311Y)] 중 어느 한쪽과 분리한 전극체[210(310)]를 구비하는 전지[201(301)]로 해도 된다(도 9, 10 참조). 또한, 부극측에 대해, 1개의 슬릿(S2)에 의해, 부극 노출 권회 중앙부[216C(316C)]를 2개의 부극 노출 권회 단부[216X, 216Y(316X, 316Y)] 중 어느 한쪽과 분리한 전극체[210(310)]를 구비하는 전지[201(301)]로 해도 된다(도 9, 10 참조).
또한, 실시 형태 등에서는, 노출 권회 중앙부[11C(16C, 111C, 116C)]와 노출 권회 단부[11X(11Y, 16X, 16Y, 111X, 111Y, 116X, 116Y)]를 분리하는 형태로서, 직선 형상으로 연장되는 형태의 슬릿(S1, S2)을 형성한 예를 나타냈다(예를 들어, 도 2, 8 참조). 그러나, 다른 형태의 슬릿, 예를 들어, 직사각형 파형상, 정현파 등의 파형상으로 연장되는 슬릿으로, 노출 권회 중앙부와 노출 권회 단부를 분리할 수도 있다.
또한, 실시 형태 등에서는, 축선 방향(DX)을 따라 평행하게 연장되는 슬릿(S1, S2)을 예시하였다. 그러나, 예를 들어, 도 11, 12에 도시하는 바와 같이, 축선 방향(DX) 중, 정극 노출 권회부[411(511)]측으로부터 정극 활물질층 권회부(14)측(도면 중, 우측)으로 진행함에 따라, 정극 노출 권회 중앙부[411C(511C)]로부터 정극 노출 권회 단부[411X, 411Y(511X, 511Y)]로 서서히 근접하는 형태의 슬릿(S3)으로 분리된 전극체[410(510)]를 구비하는 전지[401(501)]로 해도 된다. 또한, 부극측에 대해서도 마찬가지이다.
반대로, 예를 들어, 도 13, 14에 도시하는 바와 같이, 축선 방향(DX) 중, 정극 노출 권회부[611(711)]측으로부터 정극 활물질층 권회부(14)측(도면 중, 우측)으로 진행함에 따라, 정극 노출 권회 단부[611X, 611Y(711X, 711Y)]로부터 서서히 멀어져, 정극 노출 권회 중앙부[611C(711C)]에 근접하는 형태의 슬릿(S5)으로 분리된 전극체[610(710)]를 구비하는 전지[601(701)]로 해도 된다. 또한, 부극측에 대해서도 마찬가지이다.
1, 101, 201, 301, 401, 501, 601, 701 : 전지
10, 110, 210, 310, 410, 510, 610, 710 : 전극체(편평 권회 전극체)
11, 111, 211, 311, 411, 511, 611, 711 : 정극 노출 권회부(노출 권회부)
11C, 111C, 211C, 311C, 411C, 511C, 611C, 711C : 정극 노출 권회 중앙부(노출 권회 중앙부)
11X, 111X, 211X, 311X, 411X, 511X, 611X, 711X : 제1 정극 노출 권회 단부(노출 권회 단부)
11Y, 111Y, 211Y, 311Y, 411Y, 511Y, 611Y, 711Y : 제2 정극 노출 권회 단부(노출 권회 단부)
12A : 제1 정극 R 형상 노출 권회부(R 형상 노출 권회부)
12B : 제2 정극 R 형상 노출 권회부(R 형상 노출 권회부)
13 : 정극 평판 형상 노출 권회부(노출 권회부 중 2개의 R 형상 노출 권회부 이외의 부위)
14 : 정극 활물질층 권회부(활물질층 권회부)
16, 116, 216, 316 : 부극 노출 권회부(노출 권회부)
16C, 116C, 216C, 316C : 부극 노출 권회 중앙부(노출 권회 중앙부)
16X, 116X, 216X, 316X : 제1 부극 노출 권회 단부(노출 권회 단부)
16Y, 116Y, 216Y, 316Y : 제2 부극 노출 권회 단부(노출 권회 단부)
17A : 제1 부극 R 형상 노출 권회부(R 형상 노출 권회부)
17B : 제2 부극 R 형상 노출 권회부(R 형상 노출 권회부)
18 : 부극 평판 형상 노출 권회부(노출 권회부 중 2개의 R 형상 노출 권회부 이외의 부위)
19 : 부극 활물질층 권회부(활물질층 권회부)
20 : 정극판(전극판)
20F : 정극 활물질층 형성부(활물질층 형성부)
20G : 정극박 노출부(박 노출부)
21 : 정극 활물질층(활물질층)
28 : 정극박(금속박)
28S : 제1 정극 단부 테두리(제1 단부 테두리)
28T : 제2 정극 단부 테두리(제2 단부 테두리)
30 : 부극판(전극판)
30F : 부극 활물질층 형성부(활물질층 형성부)
30G : 부극박 노출부(박 노출부)
31 : 부극 활물질층(활물질층)
38 : 부극박(금속박)
38S : 제1 부극 단부 테두리(제1 단부 테두리)
38T : 제2 부극 단부 테두리(제2 단부 테두리)
50, 150 : 정극 집전 부재(집전 부재)
60, 160 : 부극 집전 부재(집전 부재)
70 : 유지 전해액
AX : 권회축
DA : 길이 방향
DL : 긴 직경 방향
DX : 축선 방향
DX1 : 일방측
DX2 : 타방측[(축선 방향)의 일방측]
PJ : 횡단면
S1, S2, S3, S4 : 슬릿

Claims (4)

  1. 띠 형상의 금속박에 있어서의, 그 길이 방향으로 연장되는 2개의 단부 테두리 중 제1 단부 테두리를 따라, 상기 금속박에 활물질층을 형성하여 이루어지는 띠 형상의 활물질층 형성부와, 상기 금속박의 상기 2개의 단부 테두리 중 제2 단부 테두리를 따라 상기 금속박이 노출된 띠 형상의 박 노출부를 포함하는 전극판을, 권회축의 주위에 권회하여 이루어지고,
    횡단면이 편평한 타원 형상이며,
    상기 활물질층 형성부가 권회된 활물질층 권회부, 및,
    상기 활물질층 권회부보다도 상기 권회축을 따르는 축선 방향의 일측에 위치하고, 상기 박 노출부가 권회된 노출 권회부를 갖는 편평 권회 전극체와,
    금속으로 이루어지고, 상기 편평 권회 전극체의 상기 노출 권회부에 접합된 집전 부재와,
    상기 편평 권회 전극체의 상기 활물질층 권회부에 유지된 유지 전해액을 구비하는 전지이며,
    상기 노출 권회부 중,
    상기 횡단면이 이루는 상기 타원 형상의 긴 직경 방향의 양단부에 각각 위치하고, 상기 박 노출부가 R 형상으로 되꺾인 부위를 R 형상 노출 권회부로 하고,
    상기 R 형상 노출 권회부를 포함하는 부위를, 노출 권회 단부로 하고,
    상기 긴 직경 방향의 중앙 부분에 위치하고, 상기 노출 권회 단부끼리의 사이에 끼워진 부위를, 노출 권회 중앙부로 하였을 때,
    상기 노출 권회 중앙부는,
    자신과 상기 축선 방향으로 이웃하는 상기 활물질층 권회부와의 접속을 유지하면서, 2개의 상기 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽과 분리되고,
    상기 집전 부재는,
    상기 노출 권회 중앙부에 접합하여 이루어지는, 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 노출 권회 중앙부는,
    2개의 상기 노출 권회 단부 모두와 분리되어 이루어지는, 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 노출 권회 중앙부는,
    상기 노출 권회부 중, 2개의 상기 R 형상 노출 권회부 이외의 부위를 포함하는, 전지.
  4. 띠 형상의 금속박에 있어서의, 그 길이 방향으로 연장되는 2개의 단부 테두리 중 제1 단부 테두리를 따라, 상기 금속박에 활물질층을 형성하여 이루어지는 띠 형상의 활물질층 형성부와, 상기 금속박의 상기 2개의 단부 테두리 중 제2 단부 테두리를 따라 상기 금속박이 노출된 띠 형상의 박 노출부를 포함하는 전극판을, 권회축의 주위에 권회하여 이루어지고,
    횡단면이 편평한 타원 형상이며,
    상기 활물질층 형성부가 권회된 활물질층 권회부, 및,
    상기 활물질층 권회부보다도 상기 권회축을 따르는 축선 방향의 일측에 위치하고, 상기 박 노출부가 권회된 노출 권회부를 갖는 편평 권회 전극체와,
    금속으로 이루어지고, 상기 편평 권회 전극체의 상기 노출 권회부에 접합된 집전 부재와,
    상기 편평 권회 전극체의 상기 활물질층 권회부에 유지된 유지 전해액을 구비하고,
    상기 노출 권회부 중,
    상기 횡단면이 이루는 상기 타원 형상의 긴 직경 방향의 양단부에 각각 위치하고, 상기 박 노출부가 R 형상으로 되꺾인 부위를 R 형상 노출 권회부로 하고,
    상기 R 형상 노출 권회부를 포함하는 부위를, 노출 권회 단부로 하고,
    상기 긴 직경 방향의 중앙 부분에 위치하고, 상기 노출 권회 단부끼리의 사이에 끼워진 부위를, 노출 권회 중앙부로 하였을 때,
    상기 노출 권회 중앙부는,
    자신과 상기 축선 방향으로 이웃하는 상기 활물질층 권회부와의 접속을 유지하면서, 2개의 상기 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽과 분리되고,
    상기 집전 부재는,
    상기 노출 권회 중앙부에 접합하여 이루어지는 전지의 제조 방법이며,
    상기 노출 권회부의 상기 노출 권회 중앙부와 2개의 상기 노출 권회 단부 중 적어도 한쪽 사이가 분리된 상기 편평 권회 전극체에 대해, 상기 집전 부재를 상기 노출 권회 중앙부에 접합하는 접합 공정을 구비하는, 전지의 제조 방법.
KR1020147002966A 2011-08-09 2011-08-09 전지 및 전지의 제조 방법 KR101595672B1 (ko)

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