KR20140040637A - 축전 소자 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 축전 소자의 전극체가 구비하는 양극 시트 및/또는 음극 시트에의 이물질의 접촉을 확실하게 방지하는 것을 과제로 한다.
본 발명의 축전 소자에 있어서, 전극체(5)는, 양극 시트(11), 음극 시트(12), 및 격리판(13, 14)을 중첩시켜 권취하여 이루어진다. 양극 리드(17)와는 반대 측의 양극 시트(11)의 폭 방향의 단부(11a)를 격리판(13, 14)으로 둘러싸도록, 격리판(13, 14)을 폭 방향의 일단 측을 열 융착 또는 압착한 접합부(26)를 설치한다. 접합부(26)보다 폭 방향의 바깥쪽에 격리판(13, 14)이 서로 분리된 분리부(27)를 설치한다. 양극 시트(11)의 단면(11c)에 절연성 재료로 이루어지는 보호층(41)을 설치한다.
본 발명의 축전 소자에 있어서, 전극체(5)는, 양극 시트(11), 음극 시트(12), 및 격리판(13, 14)을 중첩시켜 권취하여 이루어진다. 양극 리드(17)와는 반대 측의 양극 시트(11)의 폭 방향의 단부(11a)를 격리판(13, 14)으로 둘러싸도록, 격리판(13, 14)을 폭 방향의 일단 측을 열 융착 또는 압착한 접합부(26)를 설치한다. 접합부(26)보다 폭 방향의 바깥쪽에 격리판(13, 14)이 서로 분리된 분리부(27)를 설치한다. 양극 시트(11)의 단면(11c)에 절연성 재료로 이루어지는 보호층(41)을 설치한다.
Description
본 발명은 비수 전해질 2차 전지를 포함하는 전지 및 커패시터와 같은 축전 소자에 관한 것이다.
비수 전해질 2차 전지를 포함하는 전지 및 커패시터와 같은 축전 소자가 구비하는 전극체에는, 모두 스트립형(strip shaped)인 양극 시트, 음극 시트, 및 2장의 격리판(separator)을 중첩시켜 권취한 구조의 것이 있다. 양극 시트 및 음극 시트의 양면에는 활물질층이 설치되고, 폭 방향의 일단(一端)에는 활물질층이 형성되지 않고 금속박이 노출되는 리드(lead)가 설치되어 있다. 양극 시트와 음극 시트 사이에는 격리판이 개재되어 있다. 리드는 격리판의 폭 방향의 양단(兩端) 중 어느 한쪽으로부터 돌출되어 있다.
특허문헌 1에 개시된 2차 전지가 구비하는 전극체는, 양극 시트 및/또는 음극 시트의 리드와는 반대 측의 폭 방향의 일단에, 2장의 격리판을 접합한 접합부를 구비한다. 접합부는, 예를 들면, 권취 시에 2장의 격리판을 히트 롤러(heat roller)로 열 융착(融着)함으로써 형성된다. 접합부를 설치함으로써, 양극 시트 및/또는 음극 시트의 리드와는 반대 측의 일단이 2장의 격리판으로 둘러싸여, 이 부분에의 이물질의 접촉이 방지된다. 이물질에는, 예를 들면, 양극 시트 및/또는 음극 시트의 리드를 집전체에 초음파 용접할 때 발생한 금속편(金屬片, metal debris)이 있다.
그러나, 2장의 격리판을 접합한 접합부는 격리판의 폭 방향의 단부의 가장 바깥쪽에 위치하고 있으므로, 진동이나 충격 등에 의해 접합부가 리드나 집전판에 직접 접촉하여 접합부의 접합 강도가 저하되고, 접합부에서 2장의 격리판이 분리될(접합이 떨어질) 우려가 있다. 접합부에서 2장의 격리판이 분리되면, 양극 시트 및/또는 음극 시트를 이물질의 접촉으로부터 보호하는 기능이 없어진다는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 1에는, 격리판의 접합부를 설치하는 것 이외에, 양극 시트 및/또는 음극 시트를 이물질의 접촉으로부터 보호하기 위한 수단은 교시되어 있지 않다.
이상의 이유로부터, 특허문헌 1에 개시된 전극체에서는, 양극 시트 및/또는 음극 시트에의 이물질의 접촉을 확실하게 방지하는 것은 곤란하다.
본 발명은, 축전 소자의 전극체가 구비하는 양극 시트 및/또는 음극 시트에의 이물질의 접촉을 확실하게 방지하는 것을 과제로 한다
본 발명은 양극 금속박에 양극 활물질층을 설치한 양극 시트; 음극 금속박에 음극 활성물질층을 설치한 음극 시트; 그리고 제1 격리판 및 제2 격리판을, 상기 양극 시트와 상기 음극 시트 사이에 상기 제1 격리판 또는 제2 격리판이 개재하도록 중첩시켜 권취 또는 적층하여 이루어지는 전극체를 포함하고, 상기 전극체는, 상기 양극 시트 및 상기 음극 시트 중 적어도 한쪽을 상기 제1 격리판 및 제2 격리판으로 둘러싸도록, 상기 제1 격리판과 상기 제2 격리판을 접합한 접합부와, 상기 접합부보다 바깥쪽에 형성된, 상기 제1 격리판과 상기 제2 격리판이 서로 분리되어 있는 분리부를 포함하는 축전 소자를 제공한다.
구체적인 일 태양(態樣)에서는, 상기 양극 시트는, 스트립형의 상기 양극 금속박의 폭 방향의 일단에 상기 양극 금속박이 노출된 양극의 리드가 형성되도록, 상기 양극 금속박의 양면에 상기 양극 활물질층을 설치하여 이루어지고, 상기 음극 시트는, 스트립형의 상기 음극 금속박의 폭 방향의 일단에 전기 음극 금속박이 노출된 음극의 리드가 형성되도록, 상기 음극 금속박의 양면에 상기 음극 활물질층을 설치하여 이루어지고, 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판은 스트립형이며, 상기 전극체는, 상기 양극의 리드 및 상기 음극의 리드가 각각 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판의 폭 방향의 양단 중 어느 한쪽으로부터 돌출되도록, 상기 양극 시트, 상기 음극 시트, 상기 제1 격리판, 및 상기 제2 격리판을 중첩시켜 권취하여 이루어지고, 상기 접합부는, 상기 양극 시트 및 상기 음극 시트 중 적어도 한쪽에 대하여 상기 리드와는 반대 측의 폭 방향의 일단을 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판으로 둘러싸도록, 상기 제1 격리판과 상기 제2 격리판을 상기 폭 방향의 일단 측에서 접합하여 이루어지고, 상기 분리부는 상기 접합부보다 폭 방향의 바깥쪽에 형성되어 있다.
제1 격리판과 제2 격리판을 접합한 접합부를 설치함으로써, 양극 시트 및/또는 음극 시트의 일단이 2장의 격리판으로 둘러싸여 이 부분에의 이물질의 접촉이 방지된다. 이물질에는, 예를 들면, 양극 시트 및/또는 음극 시트를 집전체에 초음파 용접할 때 발생한 금속편이 있다.
접합부의 바깥쪽에, 제1 격리판과 제2 격리판이 서로 접합되어 있지 않은 분리부가 설치되어 있다. 분리부가 존재함으로써, 분리부가 완충재의 역할을 하기 때문에, 진동·충격 등에 의해, 접합부가 양극 시트 및/또는 음극 시트나 집전 판에 직접 접촉하여 접합부의 접합 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접합 강도 저하에 의해 접합부에서 2장의 격리판이 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 양극 시트 및/또는 음극 시트로의 이물질의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다.
접합부는 제1 격리판과 제2 격리판을 열 용착 또는 압착함으로써 형성할 수 있다.
상기 전극체는, 상기 접합부를 설치함으로써 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판으로 둘러싸인 상기 양극 시트 및 상기 음극 시트 중 적어도 한쪽의 일단의 단면에 설치된 보호층을 구비하여도 된다.
보호층을 형성함으로써, 양극 시트 및/또는 음극 시트에의 이물질의 접촉을 더욱 확실하게 보호할 수 있다.
보호층은, 알루미나와 같은 절연성 재료로 이루어지는 것이어도 된다. 이로써, 금속박의 파편과 같은 금속제의 이물질이 접촉하는 것에 의한 양극 시트 및/또는 음극 시트의 금속박의 전기 화학적인 손상을 확실하게 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 2장의 격리판을 접합한 접합부의 바깥쪽에 이들의 격리판이 서리 분리된 분리부를 설치하고, 그에 의해 접합부에서의 2장의 격리판의 접합 강도를 안정시킴으로써, 양극 시트 및/또는 음극 시트에의 이물질의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지의 분해 사시도이다.
도 2는 발전 요소(要素)의 모식적인 단면도(도 1의 II-II선)이다.
도 3은 발전 요소의 제조 장치의 모식도이다.
도 4는 발전 요소의 제조 장치의 열 융착부의 모식적인 사시도이다.
도 5a는 비교예의 경우의 사행(蛇行) 시의 접합부를 나타낸 모식적인 평면도이다.
도 5b는 실시예의 사행 시의 접합부를 나타낸 모식적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지가 구비하는 발전 요소의 모식적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지가 구비하는 발전 요소의 모식적 단면도이다.
도 2는 발전 요소(要素)의 모식적인 단면도(도 1의 II-II선)이다.
도 3은 발전 요소의 제조 장치의 모식도이다.
도 4는 발전 요소의 제조 장치의 열 융착부의 모식적인 사시도이다.
도 5a는 비교예의 경우의 사행(蛇行) 시의 접합부를 나타낸 모식적인 평면도이다.
도 5b는 실시예의 사행 시의 접합부를 나타낸 모식적인 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지가 구비하는 발전 요소의 모식적 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지가 구비하는 발전 요소의 모식적 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 그리고, 이하의 설명에서는, 필요에 따라 특정한 방향이나 위치를 나타낸 용어[예를 들면, "상(上, 위)", "하(下, 아래)", "측(側, 옆)", "단(端, 끝)"을 포함하는 용어]를 사용하지만, 이들 용어의 사용은 도면을 참조한 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 이들 용어의 의미에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 이하의 설명은, 본질적으로 예시에 지나지 않고, 본 발명, 그 적용물, 또는 그 용도를 제한하는 것을 의도하는 것은 아니다.
(제1 실시예)
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 비수 전해질 2차 전지(이하, 단지 전지 라고 함)(1)을 나타낸다. 전지(1)는 상단(上端)이 개구된 용기(2)와, 용기(2)의 개구를 폐쇄하는 커버체(3)로 구성된 케이싱(casing)(4)을 구비한다. 케이싱(4)의 내부에는, 전극체(5)가 수용되어 있다. 또,케이싱(4) 내에 커버체(3)에 형성된 액 주입구(3a)를 통하여 전해액이 충전되어 있다.
도 2를 함께 참조하면, 전극체(5)는 나중에 상세하게 설명하는 양극 및 음극 리드(17, 23)를 구비하고, 이들 리드(17, 23)는, 각각 양극 및 음극의 집전체(6A, 6B)의 다리부(6a)에 전기적으로 접속되어 있다. 양극 및 음극의 집전체(6A, 6B)는, 커버체(3)에서 외부로 돌출되는 볼트형의 접속부(7a)를 가지는 양극 및 음극의 외부 단자(7A, 7B)에 각각 전기적에 접속되어 있다. 집전체(6A, 6B)와 커버체(3)의 하면과의 사이에는 아래 패킹(8)이 설치되고, 외부 단자(7A, 7B)와 커버체(3)의 상면과의 사이에는 위 패킹(9)이 설치되어 있다.
전극체(5)는, 모두 일정 폭의 장척(長尺)의 스트립형인 양극 시트(11), 음극 시트(12), 및 미세 다공성 수지 시트로 이루어지는 2장의 격리판(13, 14)을 중첩시키고, 고 편평율(扁平率)의 타원 통형으로 감은 것이다. 양극 시트(11)의 하나의 층과 그것에 인접하는 음극 시트(12)의 하나의 층과의 사이에는, 2장의 격리판(13, 14) 중 한쪽이 개재되어 있다.
양극 시트(11)는, 스트립형의 양극 금속박(15)과, 이 양극 금속박(15)의 양면에 형성된 양극 활물질층(16)을 구비한다. 양극 시트(11)의 폭 방향의 한쪽(도 2에 있어서 오른쪽)의 단부(11a)에서는, 양극 활물질층(16)이 사이드 에지(side edge, 側緣)(11c)까지 형성되어 있다. 양극 시트(11)의 폭 방향의 다른 쪽(도 2에 있어서 왼쪽)의 단부(11b) 부근에는, 양극 활물질층(16)을 형성하지 않고 양극 금속박(15)을 노출시킨 양극 리드(17)가 설치되어 있다.
음극 시트(12)는 스트립형의 음극 금속박(21)과, 이 음극 금속박(21)의 양면에 형성된 음극 활물질층(22)을 구비한다. 음극 시트(12)의 폭 방향의 한쪽(도 2에 있어서 좌측)의 단부(12b)에서는, 음극 활물질층(22)이 사이드 에지(12c)까지 형성되어 있지만, 음극 시트(12)의 폭 방향의 다른 쪽(도 2에 있어서 오른쪽)의 단부(12a) 부근에는, 음극 활물질층(22)을 형성하지 않고 음극 금속박(21)을 노출시킨 음극 리드(23)가 설치되어 있다.
2장의 격리판(13, 14)은, 폭 방향의 한쪽의 단부(13a, 14a)(도 2에 있어서 오른쪽측의 단부)의 위치와, 다른 쪽의 단부(13b, 14b)(도면에 있어서 왼쪽의 단부)의 위치가, 모두 맞춰져 있다. 양극 시트(11)와 음극 시트(12)는, 양극 리드(17)와 음극 리드(23)가 2장의 격리판(13, 14)의 폭 방향의 단부(13a∼14b)의 한쪽으로부터 돌출되도록, 격리판(13, 14)에 대하여 폭 방향의 위치를 어긋나게 하고 있다. 양극 시트(11)에 대하여는, 양극 리드(17)를 설치한 단부(11b)가 격리판(13, 14)의 도 2에 있어서 오른쪽의 단부(13b, 14b)로부터 돌출되고, 양극 리드(17)과는 반대 측의 단부(11a)는 격리판(13, 14)의 도 2에 있어서 오른쪽의 단부(13a, 14a)보다 폭 방향의 안쪽에 위치하여 있다. 음극 시트(12)에 대하여는, 음극 리드(23)를 설치한 단부(12a)가 격리판(13, 14)의 도 2에 있어서 오른쪽의 단부(13a, 14a)로부터 돌출되고, 음극 리드(23)과는 반대 측의 단부(12b)는 격리판(13, 14)의 도 2에 있어서 왼쪽의 단부(13b, 14b)보다 폭 방향의 안쪽에 위치하고 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 격리판(13, 14)으로부터 돌출되는 양극 리드(17)와 음극 리드(23)는 클립(24)을 통하여 집전체(6A, 6B)의 다리부(6a)에 접속되어 있다. 예를 들면, 리드(17, 23)과 클립(24)이 초음파 용접되어, 클립(24)과 집전체(6A, 6B)의 다리부(6a)가 초음파 용접된다.
격리판(13, 14)의 한쪽(도 2에 있어서 오른쪽)의 단부(13a, 14a)에는, 이들 격리판(13, 14)을 서로 접합한 접합부(26)를 설치하고 있다. 접합부(26)는, 대략일정한 폭 W1(도 4 참조)로 양극 및 음극 전극 시트(11, 12)와 격리판(13, 14)의 권취 방향[격리판(13, 14)의 길이 방향]으로 연속하여 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 2장의 격리판(13, 14)을 열 용착함으로써 접합부(26)를 형성하고 있다. 2장의 격리판(13, 14)을 기계적으로 압착하여서도 접합부(26)를 형성할 수 있다. 접합부(26)를 설치했으므로, 양극 시트(11)의 단부(11a)[양극 리드(17)와는 반대 측의 단부]는 격리판(13, 14)로 둘러싸여 있다.
양극 시트(11)의 단부(11a)를 격리판(13, 14)으로 둘러쌈으로써, 이 부분에의 이물질의 접촉이 방지된다. 이물질에는, 예를 들면, 음극 시트(12)의 음극 리드(23)를 클립(24)에 초음파 용접할 때 발생하는 금속편이 있다. 양극 시트(11)의 양극 금속박(15)이 알루미늄제이고, 음극 시트(12)의 음극 금속박(21)이 구리제인 경우가 있다. 음극 시트(12)의 음극 리드(23), 즉 음극 금속박(21)을 클립(24)에 초음파 용접할 때 동편(銅片)이 발생하고, 이 동편이 양극 시트(11)와 접촉하면, 동편이 전기 화학적으로 용해되고, 이온이 된 동이 음극 시트 위에 도달하면, 음극 시트 위에 동이 석출되고, 석출된 동이 격리판을 돌파하여 양극과 통전하여 미소한 전류가 흘러, 전지 전압이 저하된다. 격리판(13, 14)의 접합부(26)를 설치하여 알루미늄제의 양극 금속박(15)을 구비하는 양극 시트(11)를 덮음으로써, 동편이 양극 시트에 접촉하여 전기 화학적으로 용해되는 것을 방지할 수 있다.
접합부(26)는 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a)의 폭 방향 가장 바깥쪽, 즉격리판(13, 14)의 도 2에 있어서 오른쪽의 사이드 에지(13c, 14c)까지 설치되어 있지는 않다. 접합부(26)로부터 격리판(13, 14)의 사이드 에지(13c, 14c)와의 사이에는, 대략 일정한 폭 W2(도 4 참조)로 격리판(13, 14)을 접합하지 않고 서로 분리시키고 있는 분리부(27)를 설치하고 있다. 분리부(27)가 존재함으로써, 분리부(27)가 완충재의 역할을 하기 때문에, 진동 등으로 접합부(26)가 양극 시트(11)나 집전체(6A)에 직접 접촉하여 접합부(26)의 접합 강도가 저하되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접합 강도 저하에 의해 접합부(26)와 2장의 격리판(13, 14)이 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 양극 시트(11)에의 이물질의 접촉을 확실로 방지할 수 있다. 그리고, 분리부(27)는, 도 2와 같이 사이드 에지(13c, 14c)가 접합부(26)로부터 바깥쪽을 향해 넓어지도록 설치되어 있어도 되고, 사이드 에지(13c, 14c)가 중첩되도록 설치되어도 된다.
도 3은 전극체(5)의 제조 장치(30)의 개념적인 모식도이다. 제조 장치(30)는, 4개의 공급 보빈(31∼34)을 구비한다. 공급 보빈(31, 32)에는, 양극 시트(11)와 음극 시트(12)가 각각 코일형으로 권취되어 있다. 또한, 공급 보빈(33, 34)에는, 격리판(13, 14)이 각각 코일형으로 권취되어 있다. 공급 보빈(31∼34)에서 풀리는 양극 시트(11), 음극 시트(12), 및 2장의 격리판(13, 14)은, 서로 중첩된 상태로, 회전하는 감기 틀(35)에 의해 권취된다. 감기 틀(35)에 권취됨으로써, 중첩된 양극 시트(11), 음극 시트(12), 및 2장의 격리판(13, 14)을 여러 번 감은 타원 통형의 전극체(5)를 얻을 수 있다.
제조 장치(30)는 열 융착부(36)를 구비한다. 도 4를 함께 참조하면, 열 융착부(36)에서는 공급 보빈(33, 34)에서 풀리는 2장의 격리판(13, 14)이 중첩되고, 이들 사이에 공급 보빈(31)에서 풀리는 양극 시트(11)가 배치되어 있다. 양극 시트(11)의 양극 리드(17) 측의 단부(11b)는, 격리판(13, 14)의 단부(13b, 14b)로부터 돌출되어 있다. 한편, 양극 시트(11)의 양극 리드(17)와는 반대 측의 단부(11a)는, 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a)보다 폭 방향의 안쪽에 위치하고 있다. 열 융착부(36)는, 단부(13a, 14a) 부근에서 격리판(13, 14)을 끼워넣는 한 쌍의 히트 롤러(37A, 37B)와, 단부(13b, 14b) 부근에서 격리판(13, 14)과 양극 시트(11)를 끼워넣는 이송 롤러(38A, 38B)를 구비한다. 히트 롤러(37A, 37B)와 이송 롤러(38A, 38B)는, 감기 틀(35)을 향해 격리판(13, 14)과 양극 시트(11)를 이송하는 방향으로 회전한다. 열 융착부(36)에서의 격리판(13, 14)과 양극 시트(11)의 이송 방향을 도 4에 있어서 화살표 A로 나타낸다.
히트 롤러(37A, 37B)는 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a) 측의 사이드 에지(13c, 14c)보다 폭 W2만큼 안쪽에 위치하고 있다. 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a)가 히트 롤러(37A, 37B) 사이를 통과할 때, 히트 롤러(37A, 37B)에 의한 가열 및 가압에 의하여, 격리판(13, 14)이 부분적으로 서로 열 융착되어 폭 W1의 접합부(26)가 형성된다. 접합부(26)보다 폭 방향 바깥쪽의 부분의 열 압착되지 않은 격리판(13, 14)이 폭 W2의 분리부(27)가 된다.
열 융착부(36)를 통과하여 접합부(26)가 형성된 격리판(13, 14)과 양극 시트(11)에, 공급 보빈(32)에서 풀리는 음극 시트(12)가 중첩되어, 감기 틀(35)에 의해 권취된다.
전술한 바와 같이 접합부(26)는 열 융착은 아니라 압착에 의해서도 형성할 수 있다. 압착에 의해 접합(26)를 형성하는 경우, 도 3 및 도 4의 히트 롤러(37A, 37B) 대신에 예를 들면, 기계적인 기어(mechanical gear)인 한 쌍의 압착 롤러를 배치하면 된다. 압착 롤러에 의한 가압에 의하여, 격리판(13, 14)에 접합부(26)가 형성된다. 또한, 접합부(26)는 양면 테이프나 호제(湖劑, sizing agent)에 의해서도 형성할 수 있다. 열 융착의 경우, 열에 의해 격리판이 수축하여, 격리판에 주름이 발생하는 경우가 있지만, 양면 테이프나 호제의 경우에는 주름의 발생을 없앨 수 있다.
도 5a 및 도 5b를 참조하여, 분리부(27)의 기능을 설명한다.
도 5a는, 히트 롤러(37A, 37B)[전술한 바와 같이 압착에 의해 접합부(26)를 형성한 경우에는 압착 롤러]의 바깥쪽 위치가, 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a) 측의 사이드 에지(13c, 14c)에 위치하고 있는 경우를 나타낸다. 이 경우, 화살표 B로 나타낸 바와 같이, 격리판(13, 14)이 히트 롤러(37A, 37B)에 대하여, 폭 방향, 즉 화살표 A로 나타낸 이송 방향[감기 틀(35)에 의한 권취 방향]에 직교하는 방향으로 변위(사행, 蛇行)하면, 접합부(26)의 격리판(13, 14) 상에서의 폭 방향의 위치가 어긋난다. 이 폭 방향의 위치의 어긋남 때문에 접합부(26)가 격리판(13, 14)의 사이드 에지(13c, 14c)로부터 비어져 나오고, 그 결과, 접합부(26)은 폭 W1에서 폭 W1'로 부분적으로 좁아진다. 접합부(26)의 폭이 좁아지면, 2개의 격리판(13, 14)의 접합 강도가 저하된다. 접합 강도 저하에 의해 접합부(26)에서 2장의 격리판(13, 14)이 분리되면 양극 시트(11)의 단부(11a)를 이물질의 접촉으로부터 보호하는 기능을 잃는다.
한편, 본 실시예에서는 격리판(13, 14)의 접합부(26)보다 폭 방향의 바깥쪽에 분리부(27)를 설치하고 있다. 그러므로, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 히트 롤러(37A, 37B)[전술한 바와 (와)과 같이 압착에 의해 접합부(26)를 형성하는 경우에는 압착 롤러]의 바깥쪽 위치가, 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a) 측의 사이드 에지(13c, 14c)보다 폭 W2만큼 안쪽에 위치하고 있다. 그러므로, 격리판(13, 14)이 히트 롤러(37A, 37B)에 대하여, 폭 방향으로 변위하여 접합부(26)의 격리판(13, 14) 상에서의 위치가 어긋나도, 접합부(26)가 격리판(13, 14)의 사이드 에지(13c, 14c)로부터 비어져 나오지 않는다. 즉, 격리판(13, 14)이 히트 롤러(37A, 37B)에 대하여 폭 방향으로 어긋나도 접합부(26)의 폭 W1은 좁아지지 않고 일정하게 유지된다. 접합부(26)의 협폭화가 생기지 않고 필요한 폭 W1이 확실하게 유지되므로, 접합부(26)의 접합 강도가 부분적으로 저하되지 않고, 접합부(26)에서의 격리판(13, 14)의 분리를 방지할 수 있다. 접합부(26)에서의 격리판(13, 14)의 분리를 방지할 수 있으므로, 양극 시트(11)의 단부(11a)에의 물질의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다.
(제2 실시예)
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전지가 구비하는 전극체(5)를 나타낸다. 이 실시예의 전지의 전체적인 구조는, 제1 실시예와 같다(도 1 참조).
양극 시트(11)의 단부(11a) 측의 단면(11c)에는 보호층(41)이 설치되어 있다. 본 실시예에서는, 보호층(41)은 절연성 재료로 이루어진다. 절연성 재료의 예로서는 알루미나가 있다. 예를 들면, 알루미나 페이스트를 양극 시트(11)의 단면(11c)에 도포함으로써 절연성을 가지는 보호층(41)을 설치할 수 있다.
보호층(41)을 설치함으로써, 만일 접합부(26)와 격리판(13, 14)이 분리된 경우에도, 양극 시트(11)의 단면(11c)에 이물질이 접촉하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 예를 들면, 양극 금속박(15)이 알루미늄 제이고 음극 금속박(21)이 구리제인 경우, 절연성을 가지는 보호층(41)을 설치하는 것이 특히 유효하다. 구체적으로는, 만일 음극 금속박(21)의 초음파 용접 시에 발생한 동편이, 접합부(26)의 격리판(13, 14)의 분리가 생긴 부분을 통과하여 양극 시트(11)의 단면(11c)에 도달하였다해도, 보호층(41)의 존재에 의한 단락(短絡)이 생기지 않고, 알루미늄제의 양극 금속박(15)의 용해는 생기지 않는다.
(제3 실시예)
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 전지가 구비하는 전극체(5)를 나타낸다. 이 실시예의 전지의 전체적인 구조는, 제1 실시예와 같다(도 1 참조).
본 실시예의 전극체(5)는, 양극 시트(11)의 양극 리드(17)와는 반대 측의 단부(11a)를 둘러싸도록 설치한 격리판(13, 14)의 접합부(26)에 더하여, 음극 시트(12)의 음극 리드(23)과는 반대 측의 단부(12b)를 둘러싸도록 격리판(13, 14)의 접합부(46)를 설치하고 있다. 즉, 격리판(13, 14)의 단부(13a, 14a)와 단부(13b, 14b)의 양쪽에 접합부(26, 46)를 설치하고 있다. 접합부(46)의 외측부에는 분리부(47)가 설치되어 있다. 접합부(46)를 설치하여 격리판(13, 14)을 둘러쌈으로써, 음극 시트(12)의 단부(12b)에의 이물질의 접촉을 방지할 수 있다. 분리부(27, 47)가 존재함으로써, 분리부(27, 47)가 완충재의 역할을 하기 때문에, 진동 등에 의해 접합부(26, 46)가 양극 시트(11), 음극 시트(12), 또는 집전체(6A, 6B)에 직접 접촉하여 접합부(26, 27)의 접합 강도가 저하하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 접합 강도 저하에 의해 접합부(26, 47)와 2장의 격리판(13, 14)이 분리되는 것을 방지할 수 있으므로, 양극 시트(11) 및 음극 시트(12)의 양쪽에 대하여 이물질의 접촉을 확실하게 방지할 수 있다. 제2 실시예와 동일한 보호층(41)(도 6 참조)을 양극 시트(11)의 단면(11c) 및 음극 시트(12)의 단면(12c)의 양쪽 또는 어느 한쪽에 설치해도 된다.
전술한 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나지 않으며, 한정적으로 해석해서는 안 된다. 특히, 비수 전해질 2차 전지를 예로 본 발명을 설명하였으나, 동일 또는 유사한 구조의 전극체를 구비한 다른 전지 및 커패시터에 본 발명을 적용할 수 있다. 예를 들면, 금속박에 간격을 두고 복수의 활물질층을 설치한 양극 시트 및 음극 시트를 구비하는 전극체에 대하여, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 금속박의 폭 방향의 전체에 활물질층을 설치한 양극 시트 및 음극 시트를 구비하는 전극체에 대해서도, 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 격리판을 개재시켜 양극 시트와 음극 시트를 적층한 구조의 전극체에 대하여도 본 발명을 적용할 수 있다.
1: 전지
2: 용기
3: 커버체
3a: 액 주입구
4: 케이싱
5: 전극체
6A, 6B: 집전체
6a: 다리부
7A, 7B: 외부 단자
7a: 접속부
8: 아래 패킹
9: 위 패킹:
11: 양극 시트
11a, 11b: 단부
11c: 사이드 에지
12: 음극 시트
12a, 12b: 단부
12c: 사이드 에지
13, 14: 격리판
13a, 14b: 단부
13b, 14b: 단부
13c, 14c: 사이드 에지
15: 양극 금속박
16: 양극 활물질층
17: 양극 리드
21: 음극 금속박
22: 음극 활물질층
23: 음극 리드
24: 클립
26: 접합부
27: 분리부
30: 제조 장치
31, 32, 33, 34: 공급 보빈
35: 감기 틀
36: 열 융착부
37A, 37B: 히트 롤러
38A, 38B: 이송 롤러
41: 보호층
46: 접합부
47: 분리부
2: 용기
3: 커버체
3a: 액 주입구
4: 케이싱
5: 전극체
6A, 6B: 집전체
6a: 다리부
7A, 7B: 외부 단자
7a: 접속부
8: 아래 패킹
9: 위 패킹:
11: 양극 시트
11a, 11b: 단부
11c: 사이드 에지
12: 음극 시트
12a, 12b: 단부
12c: 사이드 에지
13, 14: 격리판
13a, 14b: 단부
13b, 14b: 단부
13c, 14c: 사이드 에지
15: 양극 금속박
16: 양극 활물질층
17: 양극 리드
21: 음극 금속박
22: 음극 활물질층
23: 음극 리드
24: 클립
26: 접합부
27: 분리부
30: 제조 장치
31, 32, 33, 34: 공급 보빈
35: 감기 틀
36: 열 융착부
37A, 37B: 히트 롤러
38A, 38B: 이송 롤러
41: 보호층
46: 접합부
47: 분리부
Claims (7)
- 양극 금속박에 양극 활물질층을 설치한 양극 시트;
음극 금속박에 음극 활물질층을 설치한 음극 시트; 및
제1 격리판 및 제2 격리판을, 상기 양극 시트와 상기 음극 시트 사이에 상기 제1 격리판 또는 제2 격리판이 개재하도록 중첩시켜 권취 또는 적층하여 이루어지는 전극체
를 포함하고,
상기 전극체는,
상기 양극 시트 및 상기 음극 시트 중 적어도 한쪽을 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판으로 둘러싸도록, 상기 제1 격리판과 상기 제2 격리판을 접합한 접합부; 및
상기 접합부보다 바깥쪽에 형성된, 상기 제1 격리판와 상기 제2 격리판이 서로 분리하고 있는 분리부를 포함하는,
축전 소자. - 제1항에 있어서,
상기 양극 시트는, 스트립형의 상기 양극 금속박의 폭 방향의 일단에 상기 양극 금속박이 노출된 양극의 리드가 형성되도록, 상기 양극 금속박의 양면에 상기 양극 활물질층을 설치하여 이루어지고,
상기 음극 시트는, 스트립형의 상기 음극 금속박의 폭 방향의 일단에 상기 음극 금속박이 노출된 음극의 리드가 형성되도록, 상기 음극 금속박의 양면에 상기 음극 활물질층을 설치하여 이루어지고,
상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판은 스트립형이며,
상기 전극체는, 상기 양극 및 음극의 리드가 각각 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판의 폭 방향의 양단 중 어느 한쪽으로부터 돌출되도록, 상기 양극 시트, 상기 음극 시트, 상기 제1 격리판, 및 상기 제2 격리판을 중첩시켜 권취하여 이루어지고,
상기 접합부는, 상기 양극 시트 및 상기 음극 시트 중 적어도 한쪽에 대하여 상기 리드와는 반대 측의 폭 방향의 일단을 상기 제1 격리판 및 제2 격리판으로 둘러싸도록, 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판을 상기 폭 방향의 일단 측에서 접합하여 이루어지고,
상기 분리부는 상기 접합부보다 폭 방향의 바깥쪽에 형성되어 있는, 축전 소자. - 제2항에 있어서,
상기 접합부는, 상기 양극 시트의 상기 리드와는 반대 측의 폭 방향의 일단을 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판으로 둘러싸도록 형성되어 있는, 축전 소자. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합부는 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판을 열 용착함으로써 형성되어 있는, 축전 소자. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 접합부는 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판을 압착함으로써 형성되어 있는, 축전 소자. - 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극체는, 상기 접합부를 설치함으로써 상기 제1 격리판 및 상기 제2 격리판으로 둘러싸인 상기 양극 시트 및 상기 음극 시트 중 적어도 한쪽의 일단의 단면에 설치된 보호층을 포함하는, 축전 소자. - 제6항에 있어서,
상기 보호층은 절연성 재료로 이루어지는, 축전 소자.
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