KR20140128433A - 이차전지 - Google Patents

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KR20140128433A
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키요야스 히와다
쇼조 이즈모
토모카즈 사이토
아키라 나카자와
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가부시키가이샤 니혼 마이크로닉스
구엘라 테크놀로지 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 축전층을 양극층과 음극층으로 끼운 전고체형 이차전지 구조를 적용한, 용적면, 제조면, 위치결정면 등의 하나 이상의 관점에서, 종래보다 양호한 이차전지를 제공하기 위한 것이다. 본 발명의 이차전지는, 축전층이 양전극층 및 음전극층으로 끼워진 시트상 단층 이차전지를, 2절 또는 4절로 접어 포갠 절곡구조의 단층 이차전지를 적용하고 있는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 절곡구조의 복수의 단층 이차전지를 병설시키고, 인접하는 절곡구조의 단층 이차전지 사이를, 전기적으로 직접 접촉시키거나, 또는 양극단자 부재 또는 음극단자 부재를 사이에 두고 접촉시켜, 전류용량의 증대화 및 단자전압의 고압화의 적어도 한쪽을 달성하고 있는 것이 바람직하다.

Description

이차전지{Secondary Cell}
본 발명은 이차전지에 관한 것으로, 예를 들어 금속 산화물의 광여기 구조 변화를 이용하여, 밴드갭 중에 새로운 에너지 준위를 형성하여 전자를 포획하는 동작원리에 근거한 이차전지(이하, 양자전지라 부름)에 적용할 수 있다.
이차전지로는, 니켈 수소전지(Ni-MH)나 리튬 이온 이차전지(LIB) 등이 알려져 있다. 한편, 최근 소형이면서 대용량의 전지가 요구되고 있다. 그 때문에, 단독으로 이차전지로서 기능하는 단위(이하, 단층전지라 부름)를 복수 겹쳐는 것이 행해지고 있다.
비특허문헌 1의 319쪽∼320쪽에는, 도 1 및 도 2에 나타낸 것과 같은 원통형 및 사각형의 니켈 수소전지(Ni-MH) 구조가 기재되어 있다. 원통형 전지(1A)는, 소정 형상의 박판상의 양극(2) 및 음극(3)을, 세퍼레이터(4)를 사이에 두고 소용돌이 형상으로 감아(소용돌이는 단층전지를 겹쳤다고 볼 수 있다), 원통형의 케이스(5)에 삽입하고, 전해액 주입 후에 밀폐하여 전지로서 완성시키고 있다. 사각형 전지(1B)는, 소정 형상의 박판상의 양극(2) 및 음극(3) 사이에 세퍼레이터(4)를 사이에 둔 구조를 적층하여, 사각형의 케이스(5)에 삽입하고, 전해액 주입 후에 밀폐하여 전지로서 완성시키고 있다.
특허문헌 1에는, 도 3에 나타낸 바와 같은 사각형의 리튬 이온 이차전지의 내부구조(극판군)가 기재되어 있다. 지그재그로 구부러진 세퍼레이터(4)의 연속체의 홈 내에 양극판(2)과 음극판(3)을 교대로 삽입하고, 지그재그 방향으로 눌러 편평하게 한 극판군(1C)이 기재되어 있다. 이와 같은 극판군이, 사각형의 외장 통에 삽입되고, 전해액이 주입된 후에 밀폐되어 사각형 전지로서 완성된다.
또, 최근 고체 박막화하여 구성되는 전(全)고체형 이차전지가 연구, 개발되고 있고, 소형화를 실현하는 이차전지로서 기대되고 있다. 도 4에는, 전고체형 이차전지의 구성을 나타내는 사시도 및 단면도를 나타내고 있다. 도 4는, 양극단자 및 음극단자 등의 단자부재, 외장부재나 피복부재 등의 실장(實裝)부재 등을 생략하고 있다. 전고체형 이차전지(1D)는, 음극층(3)과 양극층(2) 사이에 충방전 시에 내부변화를 일으키는 고체층(이하, 축전층이라 부름)(6)을 갖는 것이다. 전고체형 이차전지(1D)로는, 상술한 양자전지나, 전고체형 리튬 이온 이차전지 등이 있다. 양자전지의 경우, 음극층(3)과 양극층(2) 사이에, 충전동작으로 전자를 축적(포획)하고, 방전동작으로 축적한 전자를 방출하는 층(후술하듯이 이 층을 충전층이라 부름)이 설치되어 있고, 이 충전층이 축전층(6)에 해당한다. 또, 전고체형 리튬 이온 이차전지의 경우, 음극층(3)과 양극층(2) 사이에, 고체 전해질층이 설치되어 있고, 이 고체 전해질층이 축전층(6)에 해당한다. 또한, 도 4에 나타낸 구조를 단층전지로서 적층하는 경우에는, 축전층(6)의 주위 등에, 음극층(3)과 양극층(2)을 절연하거나, 축전층(6)의 주위를 보호하는 실(seal)(7)을 설치하는 것이 바람직하다(다만, 실(7)은 필수 구성요소는 아니다).
전고체형 이차전지(1D)도, 주지와 같이, 단층전지를 직렬로 적층함으로써 단자전압을 높일 수 있고, 단층전지를 병렬로 적층함으로써 전류용량을 크게 할 수 있다.
도 5는, 이차전지(1D)를 단층전지로 하고, 복수의 단층전지를 직렬로 접속한, 용이하게 생각할 수 있는 이차전지(1E)를 나타낸 단면도이다. 이차전지(1E)에서의 중간의 단층전지(1D)는 그 음극층(3)의 아랫면이 1단 아래의 단층전지의 양극층(2)의 윗면과 접촉하고 있고, 최하단의 단층전지는 그 음극층(3)의 아랫면은 음극단자판 또는 음극단자층(이하, 음극단자판이라 부름)(8)의 윗면과 접촉하고 있고, 최상단의 단층전지는 그 양극층(2)의 윗면은 양극단자판 또는 양극단자층(이하, 양극단자판이라 부름)(9)의 아랫면과 접촉하고 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)를 갖고 있다. 이차전지(1D)의 단자전압이 V0, 전류용량이 I0(=I×t(Ah))이고, 이차전지(1D)의 적층수(직렬접속수)를 N이라 하면, 이차전지(1E)의 단자전압은 N×V0(예를 들어, 적층수가 6이면 6×V0)이고, 전류용량은 I0이 된다.
도 6은, 이차전지(1D)를 단층전지로 하고, 복수의 단층전지를 병렬로 접속한, 용이하게 생각할 수 있는 이차전지(1F)를 나타낸 단면도이다. 이차전지(1F)에서의 각 단층전지(1D)는 각각, 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)에 끼워져 있고, 한 단층전지에 따른 양극단자판(9)과, 그 상단의 단층전지에 따른 음극단자판(8) 사이에는 절연층(10)이 설치되어 있다. 복수의 음극단자판(8)은 음극단자 연결부(8b)에 의해 연결되어 있고, 복수의 양극단자판(9)은 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있고, 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)는 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)를 갖고 있다. 이차전지(1D)의 단자전압이 VO, 전류용량이 I0이고, 이차전지(1D)의 적층수(병렬접속수)를 N이라 하면, 이차전지(1F)의 단자전압은 V0이고, 전류용량은 N×IO(예를 들어, 적층수가 6이면 6×I0)이 된다.
높은 단자전압으로 큰 전류용량의 이차전지를 실현하는 데는, 단층전지의 직렬적층과 병렬적층을 조합시키면 된다. 예를 들어, 도 6의 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)에 끼워져 있는 단층전지(1D) 부분을, 복수의 단층전지를 직렬로 적층한 것과 치환함으로써, 높은 단자전압으로 큰 전류용량의 이차전지를 구성할 수 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 특개2009-140707
비특허문헌 1: 전기화학회 전지기술위원회 편찬, 「전지 핸드북」, 주식회사 오무사, 평성22년(2010년) 2월 발행
도 1∼도 3에 나타낸 종래의 이차전지에서는, 인접하는 단층전지의 양극과 음극을 절연시키기 위해 세퍼레이터를 배치시키는 것이 필요하고, 또 전해액의 수용공간을 확보하기 위해, 전지의 전체용적을 작게 하는 것이 곤란하였다. 또, 도 1∼도 3에 나타낸 이차전지에서는, 화학반응을 이용하고 있기 때문에, 충방전 성능이 열화하거나, 수명이 저하한다. 또, 전해액을 사용하고 있기 때문에 액이 새는 위험을 수반하고 있다. 게다가, 리튬 이온형 이차전지에서는, 과충전, 충방전에 의해 신뢰성이 저하하거나, 전해액을 사용하고 있기 때문에 전극 사이가 단락할 우려가 있다.
전해액을 이용하는 것에 따른 문제는, 전고체형 이차전지에 의해 많은 부분이 해결된다.
상술한 바와 같이, 복수의 단층전지를 병렬 접속시킴으로써, 이차전지의 전류용량을 크게 할 수 있다. 그러나, 이와 같은 이차전지(1F)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 인접하는 단층전지의 음극단자판(8) 및 양극단자판(9) 사이에 절연층(10)을 설치하지 않으면 안되고, 또 단층전지의 음극층(3)의 수만큼 음극단자판(8)을 설치함과 동시에, 단층전지의 양극층(2)의 수만큼 양극단자판(9)을 설치하지 않으면 안되어, 이차전지(1F)의 용적이 커진다.
일반적으로, 전지의 용적효율은, 전지의 전체용적에 대한 전지의 실효용적의 비율로 구해진다. 이차전지의 충전주기를 고려하면, 이차전지의 전류용량을 크게 하는 것이 요구되지만, 전류용량을 크게 해도 전지의 전체용적이 작은 것이 바람직하다. 또, 전지의 전체용적이 작아지면, 이차전지의 소형화로도 이어진다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 전지의 구성상 필요한 것이지만, 절연층(10)은 어쩔 수 없이 설치하고 있는 것이고, 용적효율을 저하시키는 큰 원인이 되고 있다.
원하는 전류용량이 커지면 커질수록, 병렬 접속하는 단층전지의 적층수를 증대시키면 된다. 그러나, 적층수의 증대에 따라, 절연층(10)의 수도 늘어나 버려(음극단자판(8)이나 양극단자판(9)의 수도 늘어남), 전체용적을 한층 크게 한다.
병렬 접속에서도 직렬 접속에서도, 복수의 단층전지를 적층하는 이차전지에서는, 각 단층전지의 위치 맞춤의 요구가 높다. 도 6에 나타낸 이차전지(1F)의 경우, 음극단자연결부(8b)나 양극단자연결부(9b)가 단층전지(1D)에 가까운 쪽(도 6의 극간(L)이 짧은 쪽)이 전체용적의 경감 면에서 바람직하다. 예를 들어, 어느 한 단층전지가 도 6의 오른쪽으로 벗어나 적층되고, 그 단층전지의 음극층(3)이 양극단자연결부(9b)에 접한 경우에는 단락 경로가 형성되어 버린다. 그 때문에, 각 단층전지의 위치 맞춤의 요구가 높고, 제조효율의 저하를 초래할 가능성도 있다.
또, 적층공정에서는, 적층수만큼의 단층전지를 적층 처리하지 않으면 안되어, 제조공정 수가 많은 것으로 되어 있었다.
그 때문에, 축전층을 양극층과 음극층으로 끼운 전고체형 이차전지 구조를 단층 이차전지로서 적용한 이차전지로서, 용적면, 제조면, 위치결정 면 등의 하나 이상의 관점에서, 종래의 이차전지보다 양호한 이차전지가 요구되고 있다.
이러한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 이차전지는, 축전층이 양전극층 및 음전극층으로 끼워진 시트상 단층 이차전지를, 2절(折) 또는 4절로 접어 포갠 절곡(折曲)구조의 단층 이차전지를 적용하고 있는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 절곡구조의 복수의 단층 이차전지를 병설시키고, 인접하는 절곡구조의 단층 이차전지 사이를, 전기적으로 직접 접촉시키거나, 또는 양극단자 부재 또는 음극단자 부재를 사이에 두고 접촉시켜, 전류용량의 증대화 및 단자전압의 고압화의 적어도 한쪽을 달성하고 있는 것이 바람직하다.
본 발명의 이차전지에 의하면, 접어 포갠 절곡구조를 갖는 단층 이차전지를 적용하기 때문에, 절연층을 전무 또는 적게 가능하여 용적을 억제할 수 있고, 부품 수를 억제할 수 있어 제조를 효율화할 수 있고, 양극단자 부재 또는 음극단자 부재를 접어 포갠 내부 간극에 삽입하여 위치결정 정밀도를 높일 수 있는 등의 효과 몇 가지를 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 원통형 니켈 수소전지(Ni-MH)의 내부구조를 일부 파단하여 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래의 사각형 니켈 수소전지(Ni-MH)의 내부구조를 일부 파단하여 나타낸 사시도이다.
도 3은 특허문헌 1에 기재된 사각형 리튬 이온 이차전지의 내부구조(극판군)를 나타낸 사시도이다.
도 4는 전고체형 이차전지의 구성을 나타낸 사시도 및 단면도를 나타내고 있다.
도 5는 전고체형 이차전지를 단층전지로 하고, 복수의 단층전지를 직렬로 접속한, 생각할 수 있는 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 6은 전고체형 이차전지를 단층전지로 하고, 복수의 단층전지를 병렬로 접속한, 생각할 수 있는 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 7은 제1 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 8은 제2 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 9는 제3 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 10은 제4 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 11은 제4 실시형태를 변형한 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 12는 제5 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 13은 제6 실시형태의 이차전지 및 그 구성요소인 직렬접속 단위구성의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 14는 제5 및 제6 실시형태의 기술사상을 조합시킨 변형 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 15는 제7 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
도 16은 설편(舌片)부착 절곡 단층 양자전지의 제1예를 적용한, 제8 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 17은 설편부착 절곡 단층 양자전지의 제2예의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 18은 설편부착 절곡 단층 양자전지의 제3예의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 19는 설편부착 절곡 단층 양자전지의 제4예의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 20은 설편부착 절곡 단층 양자전지의 제5예의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 21은 제9 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 22는 제10 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 23은 제11 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 24는 제12 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도 및 분해정면도이다.
도 25는 제13 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도 및 분해정면도이다.
도 26은 제14 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 27은 제14 실시형태의 변형 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 28은 제15 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 29는 제16 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 30은 제16 실시형태에 따른 이차전지가 적용하고 있는 불완전 4절(折) 단층 양자전지의 형성방법의 설명도이다.
도 31은 제17 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 32는 제18 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 33은 제19 실시형태에 따른 이차전지의 구성을 나타낸 설명도이다.
도 34는 제1 변형 실시형태의 이차전지의 설명도이다.
도 35는 제2 변형 실시형태의 이차전지의 구성을 나타낸 단면도이다.
(A) 양자전지에 대해서
이하에 설명하는 각 실시형태의 이차전지는, 양자전지의 기술을 적용한 것이다. 그래서, 각 실시형태의 설명에 앞서, 양자전지에 대해서 간단하게 설명한다.
상술한 바와 같이, 양자전지는, 금속 산화물의 광여기 구조 변화를 이용하여, 밴드갭 중에 새로운 에너지 준위를 형성하여 전자를 포획하는 동작원리에 근거한 이차전지를 말한다.
양자전지는, 전고체형 이차전지이고, 단독으로 이차전지로서 기능하는 구성은 상술한 도 4로 나타낼 수 있다. 즉, 양자전지(1D)는, 음극층(3)과 양극층(2) 사이에 충전층(6)을 갖는 것이다.
충전층(6)은, 충전동작으로 전자를 모으고, 방전동작으로 축전전자를 방출하여, 충방전이 이루어지고 있지 않은 상태로 전자를 유지(축전)하고 있는 층이며, 광여기 구조 변화 기술이 적용되어 형성되어 있다.
여기에서, 광여기 구조 변화는, 예를 들어 국제공개 WO/2008/053561에 기재되어 있고, 그 출원의 발명자(본원의 발명자이기도 함)인 나카자와 아키라씨가 발견한 현상(기술)이다. 즉, 나카자와 아키라씨는, 소정값 이상의 밴드갭을 갖는 반도체로서 투광성을 갖는 금속 산화물이, 절연 피복된 상태로 유효한 여기 에너지가 주어지면, 밴드갭 내에 전자 부재의 에너지 준위가 다수 발생하는 것을 발견하였다. 양자전지는, 이들 에너지 준위에 전자를 포획시킴으로써 충전하고, 포획한 전자를 방출시킴으로써 방전하는 것이다.
충전층(6)은, 절연 피막으로 덮인 n형 금속 산화물 반도체의 미립자가, 음극층(3)에 대하여 박막상으로 부착되고, n형 금속 산화물 반도체가 자외선 조사에 의해 광여기 구조 변화를 일으켜, 전자를 모을 수 있도록 변화한 것이다.
양자전지의 경우, 양극층(2)은, 전극 본체층과, 충전층(6)에 접하도록 형성된 p형 금속 산화물 반도체층을 갖는다. p형 금속 산화물 반도체층은, 전극 본체층에서 충전층(6)에의 전자의 주입을 방지하기 위해 설치되어 있다. 음극층(3)과 양극층(2)의 전극 본체층은, 도전층으로서 형성된 것이면 된다.
이하에 설명하는 각 실시형태의 이차전지는, 도 4에 나타낸 단독으로 양자전지로서 기능하는 단위(이하, 단층 양자전지라 부름)를, 1 또는 복수 이용한 것이다. 각 실시형태에 공통하는 기술사상은, 단층 양자전지를 2절 또는 4절로 접어 포개어 이용한다는 점에 있다. 그 때문에, 단층 양자전지는, 절곡방향의 길이가 절곡방향으로 필요한 길이의 2배 또는 2배 남짓 정도의 길이를 갖는 형상으로 형성되어 있다. 형상으로는, 사각형이 바람직하지만, 사각형에 한정되는 것은 아니고, 원형, 타원형, 육각형 등의 다른 형상이어도 좋다. 여기에서, 2절에서는, 위쪽과 아래쪽의 도형이 완전히 겹치는 선대칭 도형이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 4절의 후술하는 실시형태에서는, 4절 후의 4개의 부분이 완전히 겹쳐 있는 것은 아니지만, 완전히 겹치는 것을 적용할 수도 있다.
예를 들어, 단층 양자전지에서의 양극층(2) 및 음극층(3)의 막 두께는 10 nm∼1 ㎛ 정도로 가능하고, 충전층(6)의 막 두께는 50 nm∼10 ㎛ 정도로 가능하다. 즉, 단층 양자전지는 시트상의 전지로서 2절이나 4절로 접어 포개는 것이 가능한 것이다. 또, 충전층(6)이 완전 고체층이기는 하지만 입자를 눌러 굳힌 층은 아니기 때문에, 절곡부분에서 손상하거나 균열이 생기는 일은 없다.
또한, 도 4에 대한 상술한 설명에서도 언급했듯이, 단층 양자전지에 있어서도, 실(7)은 필수 구성요소는 아니다. 접어 포갠 후에, 음극층(3)과 양극층(2) 사이의 단락 등의 불필요한 단락을 공극 등으로 방지할 수 있다면, 실(7)을 생략할 수 있다.
(B) 제1 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제1 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 7은, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)의 구성을 나타낸 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 7은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)는, 2절로 접어 포개어진 1 또는 복수(도 7에서는 3개인 예)의 단층 양자전지(이하, 적절히 절곡 단층 양자전지라 부름)(21)를 갖는다. 이하에서는 절곡 단층 양자전지(21)를 복수 적용한 경우의 구성, 효과를 설명한다(다만, 1개만 적용한 경우에도, 그대로 적용할 수 있는 구성이나 효과는 존재한다). 각 절곡 단층 양자전지(21)는 각각, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 접어 포개어진 것이다. 절곡 단층 양자전지(21)의 수는, 원하는 전류용량에 따라 선정하면 된다.
단층 양자전지의 2절 절첩(折疊)에 의해 마주보게 된 양극층(2)의 상하부분 사이에는 양극단자판(9)이, 그 선단이 절곡부의 내면에 접할 때까지 삽입되어 있다. 절곡 단층 양자전지(21)의 수만큼 설치되어 있는 양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있다. 절곡 단층 양자전지(21)는, 상하로 인접하는 음극단자판(8) 사이에 삽입되어 있다. 모든 음극단자판(8)은 음극단자 연결부(8b)에 의해 연결되어 있다. 또한, 도 7에 나타낸 일부 음극단자판(8)을 생략하는 것도 가능하다. 예를 들어, 도 7에서, 가장 위에 위치하고 있는 음극단자판(8) 및 가장 아래에 위치하고 있는 음극단자판(8)은 생략할 수도 있다.
또한, 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 「판」이라 이름붙이고 있지만, 박판뿐 아니라, 박막상의 것이어도 좋다. 또, 전체 면이 전기적 접촉에 기능할 필요는 없고, 메쉬형상이나 빗살형상 등의 도전성 부재가 일부 결락한 것이어도 좋다. 또, 삽입방향의 길이도, 그 선단이 절곡부의 내면에 접하는 길이보다 짧아도 좋다.
음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)는 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)를 갖고 있다. 도 7에서는, 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)가 좌우에 설치된 것을 나타내었지만, 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)의 위치는 임의여도 좋다. 예를 들어, 지면(紙面)의 법선방향의 바로 앞 및 안쪽에 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)를 설치하도록 해도 좋고, 음극단자 연결부(8b)를 왼쪽에, 양극단자 연결부(9b)를 지면의 법선방향의 바로 앞에 설치하도록 해도 좋다. 또, 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)는 각각, 판상의 것이어도 봉형상의 것이어도 좋고, 또 1개의 부재에 한정되지 않고, 복수의 부재가 지면의 법선방향으로 배열된 것이어도 좋다.
또, 도 7에서는, 음극단자판(8), 연장부(8a) 및 음극단자 연결부(8b)가 일체로 구성되고, 양극단자판(9), 연장부(9a) 및 양극단자 연결부(9b)가 일체로 구성되어 있는 것처럼 나타내었으나, 처음부터 일체적인 구성일 필요는 없다. 예를 들어, 음극단자판(8), 연장부(8a) 및 음극단자 연결부(8b)가 별도의 부재로서 구성되고, 제조 과정에서 연결되는 것이어도 좋다.
음극단자판(8), 연장부(8a) 및 음극단자 연결부(8b)는, 전기적으로 충분히 낮은 저항값으로, 음극층(3)과 도시하지 않은 외부에의 음극단자를 접속할 수 있다면, 형상이나 재질은 한정되는 것은 아니다. 마찬가지로, 양극단자판(9), 연장부(9a) 및 양극단자 연결부(9b)는, 전기적으로 충분히 낮은 저항값으로, 양극층(2)과 도시하지 않은 외부에의 양극단자를 접속할 수 있다면, 형상이나 재질은 한정되는 것은 아니다.
제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)는, 복수의 절곡 단층 양자전지(21)의 병렬 접속으로 되어 있어, 전류용량을 크게 할 수 있다.
또, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)는, 병렬 적층구조를 적용하고 있어도, 양극 및 음극 간의 절연을 확보하는 절연층(도 6 참조)이 불필요하여, 전체용적을 작게 하는 것이 가능하다.
게다가, 단층 양자전지는 2절로 하여 이용하기 때문에, 이차전지(20A)가 점유하는 면적을 작은 것으로 할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 이차전지(1F)의 단층전지와 동일한 면적의 단층 양자전지를 적용한 경우, 이차전지(20A)가 점유하는 면적을, 이차전지(20A)의 반 정도로 할 수 있다.
게다가 또, 단층 양자전지는 2절로 하여 이용하기 때문에, 적층대상의 부품 수 등을 적게 할 수 있어, 적층 공정 수를 경감할 수 있다. 예를 들어, 도 6에 나타낸 이차전지(1F)의 두께와 같은 정도의 두께의 이차전지(20A)를 형성하는 경우, 필요한 절곡 단층 양자전지(21) 수는 이차전지(1F)에서의 단층전지의 필요 수의 반 정도가 된다.
또, 소편(小片)화된 단층 양자전지를 선별하여 절곡 단층 양자전지(21)를 형성시킨 후 이차전지(20A)를 제작시키는 것이 가능해져, 양품의 단층 양자전지를 적용한 대용량의 이차전지(20A)를 제작할 수 있게 된다.
게다가, 양극단자판(9)이, 그 선단이 절곡 단층 양자전지(21)의 절곡부의 내면에 접할 때까지 삽입되도록 하고 있기 때문에, 절곡 단층 양자전지(21)의 위치의 고르지 못함을 없앨 수 있어, 단락 등을 미연에 방지할 수 있다.
도 7은, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 된 절곡 단층 양자전지(21)를 적용한 것을 나타내었지만, 제1 실시형태의 이차전지(20A)의 변형 실시형태로서, 음극층(3)을 안쪽으로 하여 2절로 된 절곡 단층 양자전지를 적용한 것을 들 수 있다. 이 변형 실시형태는, 도 7에서의 양극 요소가 음극 요소로 치환되고, 도 7에서의 음극 요소가 양극 요소로 치환된 것이 된다.
도 7에 나타낸 복수의 이차전지(20A)를, 하나의 실장부재 중에 실장하도록 해도 좋고, 이 경우에, 복수의 이차전지(20A)의 연장부(8a 및 9a)를 직렬 접속해도 좋고, 또 병렬 접속해도 좋고, 직병렬 접속해도 좋고, 게다가 또 개별로 외부에 노출시키도록 해도 좋다. 예를 들어, 절곡 단층 양자전지(21)의 면형상을 반원형상으로 하고, 2개의 이차전지(20A)를, 평면형상이 대략 원이 되도록 실장부재 중에 실장하도록 해도 좋다.
(C) 제2 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제2 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 8은, 제2 실시형태에 따른 이차전지(20B)의 구성을 나타낸 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 8은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제2 실시형태에 따른 이차전지(20B)는, 단층 양자전지를 2단(이 단수는 직렬 접속수로 되어 있고, 3단 이상이어도 좋다)으로 겹치고, 그 2단 겹침 상태에서 2절로 접어 포개어진 전지구조(이하, 적절히 다단 절곡 단층 양자전지라 부름)(22)를 1 또는 복수(도 8은 2개인 예)로 갖는다. 이하에서는, 다단 절곡 단층 양자전지(22)를 복수 적용한 경우의 구성, 효과를 설명한다(다만, 1개만 적용한 경우에도, 그대로 적용할 수 있는 구성이나 효과는 존재한다). 각 다단 절곡 단층 양자전지(22)는 각각, 상단의 단층 양자전지의 양극층(2)을 안쪽으로 하여 접어 포개어진 것이다. 다단 절곡 단층 양자전지(22)의 수는, 원하는 전류용량에 따라 선정하면 된다. 또, 접어 포개기 전의 단층 양자전지를 겹치는 단수는, 원하는 단자전압에 따라 선정하면 된다.
절첩에 의해 마주보게 된 양극층(2)의 상하부분 사이에는, 양극단자판(9)이, 그 선단이 절곡부의 내면에 접할 때까지 삽입되어 있다. 다단 절곡 단층 양자전지(22)의 수만큼 설치되어 있는 양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있다. 다단 절곡 단층 양자전지(22)는, 상하로 접속하는 음극단자판(8) 사이에 삽입되어 있다. 또한, 도 8에서 가장 위에 위치하고 있는 음극단자판(8) 및 가장 아래에 위치하고 있는 음극단자판(8)은 생략되어 있어도 좋다. 모든 음극단자판(8)은 음극단자 연결부(8b)에 의해 연결되어 있다. 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)는 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)를 갖고 있다.
제2 실시형태에 따른 이차전지(20B)는, 다단 절곡 단층 양자전지(22)가 단층 양자전지의 직렬 접속으로 되어 있어 단자전압을 높게 할 수 있고, 또 복수의 다단 절곡 단층 양자전지(22)의 병렬 접속으로 되어 있어 전류용량을 크게 할 수 있다.
또, 제2 실시형태에 따른 이차전지(20B)도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 절연층(도 6 참조)이 불필요하여 전체용적을 작게 할 수 있고, 2절로 하고 있기 때문에 점유면적을 작게 할 수 있고, 적층대상의 부품 수 등을 적게 할 수 있어 적층작업의 수를 경감할 수 있고, 소편화된 단층 양자전지를 선별하여 양품의 단층 양자전지를 적용하여 이차전지를 제작할 수 있고, 다단 절곡 단층 양자전지(22)의 위치의 고르지 못함을 억제할 수 있는 등의 효과를 나타낼 수 있다.
상술은 피하지만, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제2 실시형태에 따른 이차전지(20B)에 적용 가능한 것은, 제2 실시형태에 따른 이차전지(20B)의 변형 실시형태가 된다.
(D) 제3 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제3 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 9는, 제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)의 구성을 나타낸 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 9는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)는, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 단층 양자전지(이하, 적절히 제1 절곡 단층 양자전지라 부름)(21P)와, 음극층(3)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 단층 양자전지(이하, 적절히 제2 절곡 단층 양자전지라 부름)(21N)가, 절곡부가 역방향으로 위치하도록 적층되어 있는 것이다. 도 9의 예에서는, 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 음극층(3) 면인 아랫면과, 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 양극층(2) 면인 윗면을 면접촉시키고 있다.
절첩에 의해 마주보게 된 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 양극층(2)의 상하부분 사이에는, 양극단자판(9)이, 그 선단이 절곡부의 내면에 접할 때까지 삽입되어 있다. 절첩에 의해 마주보게 된 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 음극층(3)의 상하부분 사이에는 음극단자판(8)이, 그 선단이 절곡부의 내면에 접할 때까지 삽입되어 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)와 이어져 있다.
제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)는, 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 음극층(3)과 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 양극층(2) 사이에서 전자를 직접 수수할 수 있는 구조로 되어 있기 때문에, 2개의 단층 양자전지의 직렬 접속으로 되어 있다. 따라서, 제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)는, 단자전압을 높게 할 수 있다.
또, 제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)도, 제1 실시형태와 동일하게, 2절로 하고 있기 때문에 점유면적을 작게 할 수 있고, 적층대상의 부품 수 등을 적게 할 수 있어 적층작업 수를 경감할 수 있고, 소편화된 단층 양자전지를 선별하여 양품의 단층 양자전지를 적용하여 이차전지를 제작할 수 있고, 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 위치의 고르지 못함을 억제할 수 있는 등의 효과를 나타낼 수 있다.
도 9에서는, 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)가 각각, 하나(1단)의 단층 양자전지를 접어 포갠 것을 나타내었으나, 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 적어도 한쪽이, 제2 실시형태에서 설명한 다단 절곡 단층 양자전지여도 좋다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A, 20B)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)에 적용 가능한 것은, 제3 실시형태에 따른 이차전지(20C)의 변형 실시형태가 된다.
(E) 제4 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제4 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 10은, 제4 실시형태에 따른 이차전지(20D)의 구성을 나타낸 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 10은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제4 실시형태에 따른 이차전지(20D)는, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 복수(도 10은 3개인 예)의 절곡 단층 양자전지(21)에서의 위 절첩부분 및 아래 절첩부분의 적어도 한쪽을, 다른 절곡 단층 양자전지에서의 절첩에 의한 내부 간극에 삽입하면서, 복수의 절곡 단층 양자전지(21)를 겹쳐 쌓은 것이다. 위 절첩부분 및 아래 절첩부분의 적어도 한쪽을, 다른 절곡 단층 양자전지에서의 절첩에 의한 내부 간극에 삽입할 수 있도록, 아래쪽부터 세어 홀수 번째의 절곡 단층 양자전지(21)에서의 절곡부분과, 짝수 번째의 절곡 단층 양자전지(21)에서의 절곡부분은 좌우방향에서 반대로 위치하도록 되어 있다. 도 10의 예에서는, 1번째와 3번째의 절곡 단층 양자전지(21-1, 21-3)는 절곡부분이 오른쪽에 위치하고, 2번째의 절곡 단층 양자전지(21-2)는 절곡부분이 왼쪽에 위치하고, 1번째의 절곡 단층 양자전지(21-1)의 위 절첩부분이 2번째의 절곡 단층 양자전지(21-2)에 내부 간극에 삽입되고, 2번째의 절곡 단층 양자전지(21-2)의 아래 절첩부분이 1번째의 절곡 단층 양자전지(21-1)에 내부 간극에 삽입됨과 동시에, 2번째의 절곡 단층 양자전지(21-2)의 위 절첩부분이 3번째의 절곡 단층 양자전지(21-3)에 내부 간극에 삽입되고, 3번째의 절곡 단층 양자전지(21-3)의 아래 절첩부분이 2번째의 절곡 단층 양자전지(21-2)에 내부 간극에 삽입되어 있다.
각 절곡 단층 양자전지(21)의 노출면은 음극층(3) 면이고, 각 절곡 단층 양자전지(21)는 각각, 2매의 음극단자판(8)에 의해 끼워져 있다. 또한, 1번째와 3번째의 절곡 단층 양자전지(21-1, 21-3)와 같이 겹쳐 쌓아 음극층(3)끼리 인접하는 곳에서는, 아래쪽의 절곡 단층 양자전지(21-1)용의 위쪽의 음극단자판(8)과 위쪽의 절곡 단층 양자전지(21-3)용의 아래쪽의 음극단자판(8)으로서 공통의 음극단자판(8)이 적용된다. 또한, 음극단자판(8)의 일부는 생략할 수도 있다(후술하는 도 11 참조).
인접하는 절곡 단층 양자전지(21)의 위 절첩부분 및 아래 절첩부분이 내부 간극에 삽입되기 때문에(환언하면, 인접하는 절곡 단층 양자전지(21)의 위 절첩부분 및 아래 절첩부분이 서로 끼워지기 때문에), 한쪽 절곡 단층 양자전지(21)의 양극층(2)과 음극층(3)이 마주보게 된 부분에는, 절연층(10)이 설치되어 있는 양극단자판(9)이 삽입된다. 절연층(10)은, 음극층(3)과 접하는 쪽에 설치된다.
양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있고, 음극단자판(8)은 음극단자 연결부(8b)에 의해 연결되어 있다. 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)는 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)를 갖고 있다.
3개의 절곡 단층 양자전지(21)는, 음극층(3)이 음극단자판(8)에 접속함으로써 음극층(3) 쪽의 병렬 접속을 실현하고 있음과 동시에, 양극층(2)이 서로 접속함으로써 양극층(2) 쪽의 병렬 접속을 실현하고 있어, 3개의 절곡 단층 양자전지(21)는 병렬 접속으로 되어 있다.
도 10에 나타낸 이차전지(20D)는, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 절곡 단층 양자전지(21)가 3개인 것이었다. 도 11은, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 절곡 단층 양자전지(21)가 5개인 이차전지를 나타내고 있고, 기술사상으로는 도 10에 나타낸 이차전지와 동일하다. 또한, 상술한 바와 같이, 도 11에 나타낸 이차전지에서는, 생략 가능한 음극단자판(8)의 일부를 생략하고 있다.
제4 실시형태에 따른 이차전지(20D)(도 11에 나타낸 것을 포함)는, 복수의 절곡 단층 양자전지(21)의 병렬 접속으로 되어 있어, 전류용량을 크게 할 수 있다.
또, 제4 실시형태에 따른 이차전지(20D)(도 11에 나타낸 것을 포함)도, 절연층의 수를 억제하여 전체용적을 작게 할 수 있고, 2절로 하고 있기 때문에 점유면적을 작게 할 수 있고, 적층대상의 부품 수 등을 적게 할 수 있어 적층공정 수를 경감할 수 있고, 소편화된 단층 양자전지를 선별하여 양품의 단층 양자전지를 적용하여 이차전지를 제작할 수 있고, 절곡 단층 양자전지(21)의 위치의 고르지 못함을 억제할 수 있는 등의 효과를 나타낼 수 있다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20C)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제4 실시형태에 따른 이차전지(20D)에 적용 가능한 것은, 제4 실시형태에 따른 이차전지(20D)의 변형 실시형태가 된다.
(F) 제5 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제5 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 12는, 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)의 구성을 나타내는 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 12는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)는, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 제1 절곡 단층 양자전지(21P)와, 음극층(3)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 제2 절곡 단층 양자전지(21N)에서의 위 절첩부분 및 아래 절첩부분의 적어도 한쪽을, 다른 절곡 단층 양자전지에서의 절첩에 의한 내부 간극에 삽입하면서, 복수(도 12는 3개인 예)의 절곡 단층 양자전지(21P 및 21N)를 겹쳐 쌓은 것이다. 도 12에 나타낸 이차전지(20E)는, 아래쪽에서 1번째 및 3번째가 제1 절곡 단층 양자전지(21P)이고, 2번째가 제2 절곡 단층 양자전지(21N)이다.
2개의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)는 각각, 2매의 음극단자판(8)에 의해 끼워져 있다. 또한, 아래쪽의 제1 절곡 단층 양자전지용의 위쪽 음극단자판(8)과 위쪽의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)용의 아래쪽 음극단자판(8)으로서 공통의 음극단자판(8)이 적용되고 있다. 이 공통의 음극단자판(8)은 생략할 수도 있다. 제2 절곡 단층 양자전지(21N)는, 2매의 절연층(10)이 설치되어 있는 양극단자판(9)에 의해 끼워져 있다. 절연층(10)은, 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 양극층(2)과 접하는 쪽에 설치되어 있다.
양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있고, 음극단자판(8)은 음극단자 연결부(8b)에 의해 연결되어 있다. 음극단자 연결부(8b) 및 양극단자 연결부(9b)는 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)를 갖고 있다.
여기에서, 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)를 전개했다 하고 접속관계를 생각한다. 이 전개 구성에서는, 음극단자판(8)에, 2개의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)가 음극층(3)을 아래쪽으로 하여 놓이고, 이들 2개의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 위에 제2 절곡 단층 양자전지(21N)가 음극층(3)을 아래쪽으로 하여 놓이고, 이 제2 절곡 단층 양자전지(21N) 위에 양극단자판(9)이 놓여져 있다. 즉, 2개의 단층 양자전지(제1 절곡 단층 양자전지(21P))의 병렬회로에, 1개의 단층 양자전지(제2 절곡 단층 양자전지(21N))가 직렬로 접속된 구성으로 되어 있다.
제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)는, 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 직렬 접속으로 되어 있어, 단자전압을 높게 할 수 있다. 또한, 도 12에 나타낸 것은, 병렬 접속에 의해 전류용량을 크게 할 수도 있다.
또, 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)도, 절연층의 수를 억제하여 전체용적을 작게 할 수 있고, 2절로 하고 있기 때문에 점유면적을 작게 할 수 있고, 적층대상의 부품 수 등을 적게 할 수 있어 적층공정 수를 경감할 수 있고, 소편화된 단층 양자전지를 선별하여 양품의 단층 양자전지를 적용하여 이차전지를 제작할 수 있고, 절곡 단층 양자전지(21P, 21N)의 위치의 고르지 못함을 억제할 수 있는 등의 효과를 나타낼 수 있다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20D)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)에 적용 가능한 것은, 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)의 변형 실시형태가 된다.
(G) 제6 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제6 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 13(A)는 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)의 구성을 나타낸 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 13(A)는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다. 도 13(B)는 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)의 직렬접속 단위구성을 나타낸 단면도이다.
제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)는, 도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성을, 1단 또는 복수단(도 13(A)는 3단인 예), 절연층을 사이에 두지 않고 접촉시켜 겹쳐 쌓은 것이다. 최상단의 외부에 노출해 있는 양극층(2)에는 양극단자판(9)이 접촉해 있고, 이 양극단자판(9)은 도시하지 않은 실장부재의 외부에 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(9a)에 접속해 있다. 최하단의 노출해 있는 음극층(3)에는 음극단자판(8)이 접촉해 있고, 이 음극단자판(8)은, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a)에 접속해 있다.
도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성은, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 제1 절곡 단층 양자전지(21P)를 아래쪽으로, 음극층(3)을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어진 제2 절곡 단층 양자전지(21N)를 위쪽으로 하고, 절곡부가 역방향으로 위치하도록 그리고 서로 끼우는 상태로 적층되어 있는 것이다. 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 아래 절첩부분의 양극층(2)과, 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 아래 절첩부분의 양극층(2)은, 같은 아래쪽의 절연층(10)의 반대 면에 접촉하여, 절연이 확보되어 있다. 또, 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 위 절첩부분의 음극층(3)과, 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 위 절첩부분의 음극층(3)은, 같은 위쪽의 절연층(10)의 반대 면에 접촉하여, 절연이 확보되어 있다.
가령, 도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성을 구성하고 있는 제2 절곡 단층 양자전지(21N) 및 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 절첩을 전개하면, 전개된 제2 절곡 단층 양자전지(21N) 위에, 전개된 제1 절곡 단층 양자전지(21P)가 반의 영역을 겹친 상태로 접촉한 상태가 된다. 즉, 도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성은, 제2 절곡 단층 양자전지(21N) 및 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 직렬접속 구성으로 되어 있다.
도 13(A)에 나타낸 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)의 예는, 도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성이 3단이기 때문에, 6개의 절곡 단층 양자전지(21N, 21P)의 직렬접속으로 되어 있다.
제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)는, 복수의 단층 양자전지의 직렬접속으로 되어 있기 때문에, 단자전압을 높게 할 수 있다.
또, 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)도, 제1 실시형태와 마찬가지로, 2절로 하고 있기 때문에 점유면적을 작게 할 수 있고, 적층대상의 부품 수 등을 적게 할 수 있어 적층공정 수를 경감할 수 있고, 소편화된 단층 양자전지를 선별하여 양품의 단층 양자전지를 적용하여 이차전지를 제작할 수 있고, 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 위치의 고르지 못함을 억제할 수 있는 등의 효과를 나타낼 수 있다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20E)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)에 적용 가능한 것은, 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)의 변형 실시형태가 된다.
도 14는, 상술한 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)의 기술사상과, 제6 실시형태에 따른 이차전지(20F)의 기술사상을 조합시킨 이차전지(20G)를 나타낸 단면도이다. 이 변형 실시형태의 이차전지(20G)는, 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)의 위쪽의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 위에, 도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성을 상하 반전하여 설치한 후에 위쪽의 음극단자판(8)을 접촉시킴과 동시에, 제5 실시형태에 따른 이차전지(20E)의 아래쪽의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 아래에, 도 13(B)에 나타낸 직렬접속 단위구성을 설치한 후에 아래쪽 음극단자판(8)을 접촉시킨 것이다.
따라서, 이차전지(20G)는, 3개의 단층 양자전지(아래쪽부터, 21P, 21N, 21P)의 직렬회로를 2개 병렬로 접속한 회로에, 하나의 단층 양자전지(21N)를 직렬로 접속한 구성으로 되어 있다.
(H) 제7 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제7 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 15는, 제7 실시형태에 따른 이차전지(20H)의 구성을 나타낸 단면도이고, 상술한 도 4(B)와 동일한 방향에서 본 단면도이다. 도 15는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
상술한 제1∼제6 실시형태는, 음극층(3), 충전층(6) 및 양극층(2)을 갖는 단층 양자전지(도 4 참조)를 접어 포갠 절곡 단층 양자전지를 이용하는 것이었다(실(7)은 필수요건은 아님). 음극층(3), 충전층(6) 및 양극층(2)을 갖는 단층 양자전지는, 기판 위에 대한 박막형성 처리를 통하여 형성되고, 기판으로부터 이탈되어 형성된 것이다. 또는, 이탈된 후에, 소정의 형상으로 잘라내어 형성된 것이다. 양자전지의 경우, 상술한 기판으로서, 절연성 기판을 적용할 수 있을 뿐 아니라, 구리나 스테인레스 등의 도전성 재료로 이루어지는 얇은 도전성 기판을 적용할 수 있다.
본 제7 실시형태에 따른 이차전지(20H)는, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)(도 7 참조)의 일부를 변경한 것이다. 도전성 기판(12) 위에 음극층(3), 충전층(6) 및 양극층(2)을 적층하고, 단락 방지의 실(7)(다만, 실(7)은 필수 구성요건은 아니다)을 갖는 구성을 단위구성(이하, 적절히 기판부착 단층 양자전지라 부름)으로 하고, 이 기판부착 단층 양자전지를, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 접어 포갠 절곡 기판부착 단층 양자전지(23)를, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)의 절곡 단층 양자전지(21) 대신에 적용한 것이다. 그 외의 구성은, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)와 동일하다.
제7 실시형태의 이차전지(20H)에 의하면, 절첩하기 전의 단위구성이 기판부착 단층 양자전지이기 때문에, 기판으로부터 전지 구성부분을 박리하는 제조공정을 불필요로 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제1 실시형태와 동일하다.
절곡 기판부착 단층 양자전지(23)가 갖는 기판이 도전성 기판(12)이기 때문에, 도전성 기판(12)에 음극층(3)의 기능을 담당시키고, 음극층(3)을 생략하는 것도 가능하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20F)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제7 실시형태에 따른 이차전지(20H)의 기술사상을 적용 가능한 것은, 제7 실시형태에 따른 이차전지(20H)의 변형 실시형태가 된다.
제7 실시형태에 따른 이차전지(20H)는, 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)의 절곡 단층 양자전지(21) 부분을, 절곡 기판부착 단층 양자전지(23)로 치환한 것이었다. 도시는 생략하지만, 제2 실시형태∼제6 실시형태에 따른 이차전지(20B∼20F)의 절곡 단층 양자전지(21, 21P) 부분을, 절곡 기판부착 단층 양자전지(23)로 치환한 이차전지를 실현해도 좋다.
도 15에 나타낸 이차전지(20H)에서는, 도전성 기판(12)이 음극층(3) 쪽에 설치된 것이었지만, 도전성 기판(12)이 양극층(2) 쪽에 설치된 경우에도 마찬가지로, 도전성 기판(12)이 남은 채 이차전지를 구성하도록 해도 좋다.
(I) 제8 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제8 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 16(C)는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하여 나타낸 정면도임). 도 16(C)는, 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)는, 예를 들어, 하기와 같이 형성된다. 처음에, 도 16(A)의 평면도에 나타낸 바와 같이, 단층 양자전지에 대하여, 절첩이 실행되는 선 근방까지 연장하는 1 또는 복수개(도 16(A)는 4개인 예)의 슬릿(24)을 설치한다. 슬릿(24)은, 완성된 단층 양자전지에 대한 컷팅에 의해 설치하도록 해도 좋고, 박막의 순차 형성에 의한 단층 양자전지의 형성과정에서 슬릿(24)이 되는 부분의 막 형성을 저해하게 하여 설치하도록 해도 좋다. 이어서, 도 16(B)의 평면도에 나타낸 바와 같이, 슬릿(24)으로 구분된 부분 중에서 미리 정해져 있는 부분을, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 접어 포갠다. 도 16(B)의 예는, 가장 안쪽 부분과, 안쪽에서 2번째 및 3번째 슬릿(24) 사이 부분과, 가장 앞쪽 부분이 접어 포개어진 예이다. 접어 포개어지지 않는 부분은, 절첩 후의 전체로서 본 경우, 절첩 본체로부터 인출한 설편(舌片)(25)을 구성하고 있고, 절첩 본체에서의, 설편(25)의 연장부분은 홈(26)으로 되어 있다. 이하, 도 16(B)에 나타낸 바와 같은 설편(25)을 갖는 접어 포개어진 단층 양자전지(27)를, 이하 적절히 설편부착 절곡 단층 양자전지라 부른다.
또한, 이하의 각 실시형태의 설명에서, 설명에 이용하고 있는 도면에서 설편 및 홈이 보이지 않는 경우에도, 문장에서는 부호 「25」나 「26」을 붙여 설명하고 있을 수도 있다.
도 17(B)는, 유일한 설편(25) 및 그 연장 홈(26)이 바로 앞쪽에 설치되어 있는 설편부착 절곡 단층 양자전지를 나타내고, 도 17(A)는 그 설편부착 절곡 단층 양자전지의 절첩 전의 상태를 나타내고 있다. 도 18(B)는, 유일한 설편(25) 및 그 연장 홈(26)이 안쪽방향의 중앙에 설치되어 있는 설편부착 절곡 단층 양자전지를 나타내고, 도 18(A)는 그 설편부착 절곡 단층 양자전지의 절첩 전의 상태를 나타내고 있다.
도 16∼도 18에 나타낸 바와 같이, 설편부착 절곡 단층 양자전지(27)는, 설편(25)의 수나 설편(25)의 위치는 한정되지 않는다. 또, 설편(25)의 폭도 한정되는 것은 아니다. 설편(25)의 길이는, 슬릿(24)의 길이에 따라 정해지지만, 절첩 후, 설편(25)의 길이방향에 직교하는 방향에 따라 컷팅함으로써, 슬릿(24)의 길이보다 짧게 하도록 해도 좋다.
제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)에 있어서, 양극단자판(9)은 적어도 설편(25)에서의 양극층(2)과 접촉하고 있다. 게다가, 양극단자판(9)이 홈(26)의 표면에 노출해 있는 양극층(2)과 접촉하도록 연장해 있는 것이어도 좋고, 도 16(C)는 이와 같은 경우를 나타내고 있다. 음극단자판(8)은, 적어도 절첩 본체에서의 아래 절첩부분의 아래쪽 음극층(3)에 접촉하고 있다. 게다가, 음극단자판(8)은, 설편(25)에서의 음극층(3)과 접촉하도록 연장해 있는 것이어도 좋고, 도 16(C)는 이와 같은 경우를 나타내고 있다. 또, 절첩 본체에서의 위 절첩부분의 위쪽 음극층(3)에 접촉하는 다른 음극단자판(8)이 설치되어 있어도 좋다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)에 접속되어 있다.
도 16에서는, 설편(25)이 절첩 본체에서의 아래 절첩부분과 동일 평면상에 연장해 있는 것을 나타내었으나, 설편(25)이 절첩 본체에서의 아래 절첩부분에 대하여 180도 이외의 각도를 갖도록 구부러진 것이어도 좋고, 그에 따라, 양극단자판(9)의 연장방향을 선정해도 좋다. 또, 설편(25)이 그 도중에서 구부러지고, 구부러진 선단쪽에서 양극단자판(9)과 접촉하는 것이어도 좋다.
또, 도 16에서는, 슬릿(24)과 절곡선이 직교하는 경우를 나타내었으나, 이에 한정되지 않고, 예를 들어 도 19에 나타낸 바와 같이, 슬릿(24)과 절곡선이 90도 이외의 각도로 교차되는 것이어도 좋다.
게다가, 도 16에서는, 슬릿(24)을 설치하여 접어 포갬으로써 설편부착 절곡 단층 양자전지(27)를 형성하는 경우를 나타내었으나, 다른 방법에 의해, 설편부착 절곡 단층 양자전지(27)를 형성하도록 해도 좋다. 예를 들어, 도 20에 나타낸 바와 같이, 절첩 전의 단층 양자전지로서, 이미 설편(25)이 형성되어 있는 형상의 것을 이용하여, 설편(25)의 길이방향과 평행한 절곡선(LN1 또는 LN2)을 따라, 설편(25) 이외의 부분을 접어 포갬으로써, 설편부착 절곡 단층 양자전지(27)를 형성하도록 해도 좋다. 또한, 절곡선(LN1)에 의해 접어 포갠 경우에는 상술한 홈(26)에 상당하는 부분이 생기고, 절곡선(LN2)에 의해 접어 포갠 경우에는 상술한 홈(26)에 상당하는 부분은 생기지 않는다.
제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)에 의하면, 설편(25)을 설치했기 때문에, 양극층(2) 자체를 인출전극의 구성요소로서 이용할 수 있어, 전극분의 용적이나 체적 등을 삭감할 수 있다.
단층 양자전지를 접어 포개어 이용하는 것의 효과는, 기술한 실시형태에서 설명한 대로이다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20H)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)에 적용 가능한 것은, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 변형 실시형태가 된다.
(J) 제9 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제9 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 21은, 제9 실시형태에 따른 이차전지(20J)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도나 도 16(C)의 정면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 21은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제9 실시형태에 따른 이차전지(20J)는, 단층 양자전지를 2단(이 단수는 직렬접속수로 되어 있고, 3단 이상이어도 좋다)으로 겹치고, 그 2단 겹친 상태에서, 슬릿(24)(예를 들어, 도 18(A) 참조)을 넣은 후에, 상단의 단층 양자전지의 양극층(2)을 안쪽으로, 그리고 설편(25)이 형성되도록 2절로 접어 포갠 전지구조를 갖는다.
제9 실시형태에 따른 이차전지(20J)에 있어서, 양극단자판(9)은 적어도 설편(25)에서의 최상단의 단층 양자전지의 양극층(2)과 접촉하고 있다. 음극단자판(8)은, 적어도 절첩 본체에서의 아래 절첩부분의 최하단의 단층 양자전지의 아래쪽의 음극층(3)에 접촉하고 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)에 접속되어 있다.
제9 실시형태에 따른 이차전지(20J)는, 상하방향이 일치하는 다단의 단층 양자전지를 접어 포개고 있기 때문에, 복수의 단층 양자전지의 직렬접속으로 되어 있어 단자전압을 높게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20I)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제9 실시형태에 따른 이차전지(20J)에 적용 가능한 것은, 제9 실시형태에 따른 이차전지(20J)의 변형 실시형태가 된다.
(K) 제10 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제10 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 22는, 제10 실시형태에 따른 이차전지(20K)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도나 도 16(C)의 정면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 22는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제10 실시형태에 따른 이차전지(20K)는, 2개의 단층 양자전지를, 하단의 단층 양자전지는 양극층(2)을 아래쪽으로 하고, 상단의 단층 양자전지는 양극층(2)을 위쪽으로 하고, 게다가 음극단자판(8)을 끼워 겹치고, 그 음극단자판(8)을 끼우고 2단 겹친 상태에서, 슬릿(24)(예를 들어, 도 18(A) 참조)을 넣은 후에, 상단의 단층 양자전지의 양극층(2)을 안쪽으로, 그리고 설편(25)이 형성되도록 2절로 접어 포갠 전지구조를 갖는다.
제10 실시형태에 따른 이차전지(20K)에 있어서, 2개의 양극단자판(9)은 각각, 적어도 설편(25)에서의 상단 및 하단의 단층 양자전지의 양극층(2)과 접촉하고 있고, 이들 2개의 양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있고, 이 양극단자 연결부(9b)는, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(9a)를 갖고 있다. 2개의 단층 양자전지에 끼워진 음극단자판(8)은, 절첩에 의해, 절첩 본체의 상하 2곳에서 외부로 돌출하고, 2곳에서 돌출한 음극단자판(8)은 음극단자 연결부(8b)에 의해 연결되어 있고, 이 음극단자 연결부(8b)는, 도시하지 않은 실장부재의 외부로 음극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a)를 갖고 있다.
제10 실시형태에 따른 이차전지(20K)는, 2개의 단층 양자전지의 병렬접속으로 되어 있어 단층 양자전지 하나인 경우보다 전류용량을 크게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20J)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제10 실시형태에 따른 이차전지(20K)에 적용 가능한 것은, 제10 실시형태에 따른 이차전지(20K)의 변형 실시형태가 된다.
(L) 제11 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제11 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 23은, 제11 실시형태에 따른 이차전지(20L)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도나 도 16(C)의 정면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 23은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제11 실시형태에 따른 이차전지(20L)는, 도 16(C)에 나타낸 바와 같은 설편부착 절곡 단층 양자전지를 2개 적용한 것이고, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지는, 대체로 상하방향의 위치가 다르고, 좌우방향 및 안쪽방향의 위치는 일치해 있다. 또한, 각 설편부착 절곡 단층 양자전지에서의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등은 한정되는 것은 아니다. 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등이 일치해 있는 것이 바람직하지만, 달라도 좋다(위치가 일치하는 것은 대칭관계의 경우를 포함함).
제11 실시형태에 따른 이차전지(20L)는, 음극단자판(8)의 위쪽에, 음극층(3)이 접하도록 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)가 설치되고, 음극단자판(8)의 아래쪽에, 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)와 상하가 역전해 있는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)가, 음극층(3)이 음극단자판(8)의 아래쪽에 접하도록 설치되어 있다. 각 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1, 27-2)의 적어도 설편에서의 양극층(2)에는 각각, 다른 양극단자판(9)이 접촉해 있다. 이들 2개의 양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있고, 이 양극단자 연결부(9b)는, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(9a)를 갖고 있다. 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)가 공통으로 접촉하고 있는 음극단자판(8)은, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a)를 갖고 있다.
제11 실시형태에 따른 이차전지(20L)는, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)의 병렬접속으로 되어 있어 설편부착 절곡 단층 양자전지 하나인 경우보다 전류용량을 크게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20K)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제11 실시형태에 따른 이차전지(20L)에 적용 가능한 것은, 제11 실시형태에 따른 이차전지(20L)의 변형 실시형태가 된다.
(M) 제12 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제12 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 24(A)는, 제12 실시형태에 따른 이차전지(20M)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도나 도 16(C)의 정면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 24(B)는 이차전지(20M)의 구성요소를 상하방향으로 분해하여 위치시킨 정면도이다. 도 24는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제12 실시형태에 따른 이차전지(20M)는, 도 16(C)에 나타낸 바와 같은 설편부착 절곡 단층 양자전지를 2개 적용한 것이고, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지는, 대체로 좌우방향, 상하방향 및 안쪽방향의 위치가 일치해 있다. 또한, 각 설편부착 절곡 단층 양자전지에서의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등은 한정되는 것은 아니다. 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등이 일치해 있는 것이 바람직하다.
제12 실시형태에 따른 이차전지(20M)는, 도 24(B)로부터 명백하듯이, 음극단자판(8) 위쪽에, 음극층(3)이 접하도록 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)가 설치되어 있다. 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)의 설편(25)에서 홈(26)에 걸친 양극층(2)에는, 양극단자판(9)의 아랫면이 접촉하고 있다. 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)는, 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)와 점대칭과 같이 설치되어 있고, 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)의 설편(25)에서 홈(26)에 걸친 양극층(2)에는, 상술한 양극단자판(9)의 윗면이 접촉해 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)에 접속되어 있다.
제12 실시형태에 따른 이차전지(20M)는, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)의 병렬접속으로 되어 있어 설편부착 절곡 단층 양자전지 하나인 경우보다 전류용량을 크게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20L)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제12 실시형태에 따른 이차전지(20M)에 적용 가능한 것은, 제12 실시형태에 따른 이차전지(20M)의 변형 실시형태가 된다.
(N) 제13 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제13 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 25(A)는, 제13 실시형태에 따른 이차전지(20N)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도나 도 16(C)의 정면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 25(B)는 이차전지(20N)의 구성요소를 상하방향으로 분해하여 위치시킨 정면도이다. 도 25는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제13 실시형태에 따른 이차전지(20N)는, 도 16(C)에 나타낸 것과 같은 설편부착 절곡 단층 양자전지를 2개 적용한 것이고, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지는, 대체로 좌우방향의 위치가 다르고, 상하방향 및 안쪽방향의 위치는 일치해 있다. 또한, 각 설편부착 절곡 단층 양자전지에서의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등은 한정되는 것은 아니다. 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등이 일치해 있는 것이 바람직하다.
제13 실시형태에 따른 이차전지(20N)는, 오른쪽에 절첩 본체를 갖는 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)가 좌우방향으로 병설되어 있다. 오른쪽 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)는, 설편(25)이 절첩 본체의 아래쪽 절첩부분으로부터 왼쪽으로 연장한 것이고, 왼쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)는, 설편(25)이 절첩 본체의 위쪽의 절첩부분으로부터 왼쪽으로 연장한 것이다.
오른쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)의 설편(25)은, 왼쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)의 홈(26)에 들어가 있다. 양극단자판(9)은, 왼쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)의 설편(25)의 양극층(2)의 아랫면과, 오른쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)의 설편(25)의 양극층(2)의 윗면에 접촉하고 있다. 음극단자판(8)은, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)의 절첩 본체의 아래쪽 절첩부분의 음극층(3)의 아랫면에 접촉하고 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)에 접속되어 있다.
제13 실시형태에 따른 이차전지(20N)는, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)의 병렬접속으로 되어 있어 설편부착 절곡 단층 양자전지 하나인 경우보다 전류용량을 크게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20M)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제13 실시형태에 따른 이차전지(20N)에 적용 가능한 것은, 제13 실시형태에 따른 이차전지(20N)의 변형 실시형태가 된다.
(O) 제14 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제14 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 26은, 제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)의 구성을 나타내는 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도나 도 16(C)의 정면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 26은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)는, 도 16(C)에 나타낸 것과 같은 설편부착 절곡 단층 양자전지를 2개 적용한 것이고, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지는, 대체로 좌우방향 및 상하방향의 위치가 다르고, 안쪽방향의 위치는 일치해 있다. 또한, 각 설편부착 절곡 단층 양자전지에서의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등은 한정되는 것은 아니다. 적어도 하단에 위치하는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)는, 설편의 수가 많고, 설편의 안쪽방향의 폭이 넓은 등, 상단에 위치하는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)를 놓아도 안정성이 높아지는 설편의 구성이 바람직하다.
제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)는, 왼쪽에 설편(25)을 갖는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)의 양극층(2)의 윗면에, 다른 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)가, 아래쪽에 위치하는 음극층(3)을 접촉하는 형태로 놓여진 것이다. 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)도 왼쪽을 향해 설편(25)이 연장해 있는 것이다.
양극단자판(9)은, 왼쪽 위의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)의 설편(25)의 양극층(2)의 윗면에 접촉하고 있다. 음극단자판(8)은, 오른쪽 아래의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)의 적어도 절첩 본체의 아래쪽의 절첩부분의 음극층(3)의 아랫면에 접촉하고 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)에 접속되어 있다.
또한, 제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)의 경우, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)는 중심위치가 벗어나 있는데다가 접촉면적이 적기 때문에, 예를 들어 실장부재 등에, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)의 위치관계를 의도적으로 안정시키려는 구성을 설치하도록 해도 좋다.
제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)는, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1 및 27-2)의 직렬접속으로 되어 있어 설편부착 절곡 단층 양자전지 하나인 경우보다 단자전압을 크게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
도 27은, 제14 실시형태의 변형 실시형태에 따른 이차전지(20P)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 26과 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임).
도 26 및 도 27의 비교로부터 명백하듯이, 도 27에 나타낸 이차전지(20P)는, 제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)와 비교하여, 위쪽에 위치하는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)의 설편(25)이 연장해 있는 방향이 역방향이고, 이 점 이외는 동일한 것이다. 도 27에 나타낸 이차전지(20P)에서는, 위쪽에 위치하는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-2)의 설편(25)은 오른쪽으로 연장해 있고, 아래쪽에 위치하는 설편부착 절곡 단층 양자전지(27-1)의 홈(26)에 들어가 있다. 그 결과, 제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)보다, 좌우방향으로 필요한 길이가 짧은 것으로 되어 있다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20N)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)(및 20P)에 적용 가능한 것은, 제14 실시형태에 따른 이차전지(20O)(및 20P)의 변형 실시형태가 된다.
(P) 제15 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제15 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 28은, 제15 실시형태에 따른 이차전지(20Q)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 26과 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 28은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제15 실시형태에 따른 이차전지(20Q)는, 절첩에 의해 내면쪽이 된 전극층이 다른 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지를 적용한 것이고, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지는, 대체로 좌우방향의 위치가 다르고, 상하방향 및 안쪽방향의 위치는 일치해 있다. 또한, 각 설편부착 절곡 단층 양자전지에서의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등은 한정되는 것은 아니다. 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지의 설편의 수나 설편의 안쪽방향의 위치 등이 일치해 있는 것이 바람직하다.
제15 실시형태에 따른 이차전지(20Q)는, 양극층(2)을 안쪽으로 하여 접어 포갠 설편부착 절곡 단층 양자전지(27P)와, 음극층(3)을 안쪽으로 하여 접어 포갠 설편부착 절곡 단층 양자전지(27N)를 1개씩 적용한다. 설편부착 절곡 단층 양자전지(27N)는, 절첩 본체의 위쪽의 절첩 부분으로부터 왼쪽으로 설편(25)이 연장해 있다. 다른쪽 설편부착 절곡 단층 양자전지(27P)는, 절첩 본체의 아래쪽의 절첩 부분으로부터 왼쪽으로 설편(25)이 연장하고, 그 설편(25)이 설편부착 절곡 단층 양자전지(27N)의 홈(26)에 들어가, 홈(26) 내에서 노출해 있는 음극층(3)과 접촉하고 있다.
양극단자판(9)은, 왼쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27N)의 설편(25)의 양극층(2)의 윗면에 접촉하고 있다. 음극단자판(8)은, 오른쪽의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27P)의 절첩 본체 아래쪽의 절첩 부분의 음극층(3)의 아랫면에 접촉하고 있다. 음극단자판(8) 및 양극단자판(9)은 각각, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자, 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a, 9a)에 접속되어 있다.
제15 실시형태에 따른 이차전지(20Q)는, 2개의 설편부착 절곡 단층 양자전지(27P 및 27N)의 직렬접속으로 되어 있어 설편부착 절곡 단층 양자전지 하나인 경우보다 단자전압을 크게 할 수 있다. 그 외의 효과는, 제8 실시형태에 따른 이차전지(20I)의 효과와 동일하다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20P)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제15 실시형태에 따른 이차전지(20Q)에 적용 가능한 것은, 제15 실시형태에 따른 이차전지(20Q)의 변형 실시형태가 된다.
(Q) 제16 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제16 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 도 29는, 제16 실시형태에 따른 이차전지(20R)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 4(B)의 단면도와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 29는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
상술한 각 실시형태의 이차전지는, 단층 양자전지를 2절로 접어 포갠 절곡 단층 양자전지나 설편부착 절곡 단층 양자전지를 적용한 것이었다(단층 양자전지 대신에, 다단 단층 양자전지를 접어 포갤 수도 있었다). 제16 실시형태 이후의 각 실시형태의 이차전지는, 단층 양자전지를 의도적으로 위치가 어긋나도록 4절로 접어 포갠 불완전 4절 단층 양자전지를 적용한 것이다(단층 양자전지 대신에, 다단 단층 양자전지를 접어 포갤 수도 있다).
우선, 도 30을 참조하면서, 불완전 4절 단층 양자전지(28)의 형성방법을 설명한다. 도 30(A1), (B1), (C1)은 각각 평면도이고, 도 30(A2), (B2), (C2)는 각각 정면도이고, 도 30(A1) 및 (A2), 도 30(B1) 및 (B2) , 도 30(C1) 및 (C2)는 같은 대상물을 그린 것이다.
우선, 도 30(A1) 및 (A2)에 나타낸 바와 같은 단층 양자전지(도 4의 단층 양자전지(1D)와 동일)를, 좌우방향의 중심에서 벗어난 위치의 절곡선(LN3)을 따라, 양극층(2)을 안쪽으로 2절로 접어 포갬으로써, 도 30(B1) 및 (B2)에 나타낸 바와 같이, 접어 포갠 후에도, 양극층(2)의 일부가 외부에 노출해 있는 상태로 한다. 계속해서, 도 30(B1) 및 (B2)에 나타낸 2절 상태의 단층 양자전지를, 안쪽방향의 중심에 위치하는 절곡선(LN4)을 따라, 도 30(B2)에서 아래쪽에 위치하고 있는 음극층(3)을 안쪽으로 2절로 접어 포갬으로써, 도 30(C1) 및 (C2)에 나타낸 바와 같이, 접어 포갠 후에도, 양극층(2)의 일부가 위쪽 및 아래쪽으로 노출해 있는 상태로 한다.
이와 같은 양극층(2)의 일부가 외부에 노출하는 단층 양자전지가, 불완전 4절 단층 양자전지(28)이다. 도 30에서는, 양극층(2)의 반이 4절로 보이지 않고, 일부가 외부에 노출하는 불완전 4절 단층 양자전지(28)를 나타내고 있지만, 반대로, 음극층(3)의 반이 4절로 보이지 않고, 일부가 외부에 노출하는 불완전 4절 단층 양자전지를 형성하여 이차전지로 이용하도록 해도 좋다.
제16 실시형태에 따른 이차전지(20R)는, 불완전 4절 단층 양자전지(28)의 양극층(2)의 위쪽 노출면 및 아래쪽 노출면에 각각, 다른 양극단자판(9)이 접촉하고 있다. 이들 2개의 양극단자판(9)은, 양극단자 연결부(9b)에 의해 연결되어 있고, 이 양극단자 연결부(9b)는, 도시하지 않은 실장부재의 외부에 양극단자를 노출시키기 위한 연장부(9a)를 갖고 있다. 불완전 4절 단층 양자전지(28)의 가장 아래쪽에서 노출하고 있는 음극층(3)의 아래쪽에는 음극단자판(8)이 접촉하고 있고, 음극단자판(8)은 도시하지 않은 실장부재의 외부에 음극단자를 노출시키기 위한 연장부(8a)를 갖고 있다.
제16 실시형태에 따른 이차전지(20R)에 의하면, 양극층(2) 자체를 인출전극의 구성요소로서 이용할 수 있어, 전극분의 용적이나 체적 등을 삭감할 수 있다.
제16 실시형태에 따른 이차전지(20R)에 관해서도, 단층 양자전지를 접어 포개어 이용하는 것에 의한 효과는, 기술한 실시형태에서 설명한 대로이지만, 2절이 아니고, 4절이기 때문에, 필요면적 등의 삭감 효과는 기술한 실시형태보다 크다.
상기에서는, 단층 양자전지를 의도적으로 위치 어긋남이 생기도록 4절로 접어 포갠 불완전 4절 단층 양자전지를 나타내었으나, 선대칭의 대상 축을 따라 접어 포개는 2절을, 대상 축의 방향을 바꾸어 2회 반복한 4절로 형성되는 완전 4절 단층 양자전지를 적용하도록 해도 좋다. 이 완전 4절 단층 양자전지에서는, 양극층(2) 및 음극층(3)의 한쪽은 외부에 노출하지 않기 때문에, 접어 포개어진 극간에 그 전극층의 단자판을 삽입하는 것을 필요로 한다.
상술은 피하지만, 기술한 각 실시형태에 따른 이차전지(20A∼20Q)의 설명에서 적절히 언급한 변형 실시형태 중, 제16 실시형태에 따른 이차전지(20R)에 적용 가능한 것은, 제16 실시형태에 따른 이차전지(20R)의 변형 실시형태가 된다.
(R) 제17 실시형태
이어서, 본 발명에 의한 이차전지의 제17 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 간단하게 설명한다. 도 31은, 제17 실시형태에 따른 이차전지(20S)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 29와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 31은 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제17 실시형태에 따른 이차전지(20S)는, 2개의 불완전 4절 단층 양자전지(28-1, 28-2)를 상하방향으로 겹치고, 각 불완전 4절 단층 양자전지(28-1, 28-2)의 양극층(2)의 외부 노출면에 다른 양극단자판(9)을 접촉시킴과 동시에, 각 불완전 4절 단층 양자전지(28-1, 28-2)의 음극층(3)의 외부 노출면에 다른 음극단자판(8)을 접촉시킨 것이다.
동일한 불완전 4절 단층 양자전지(28-1 및 28-2)를 겹치고 있기 때문에, 접촉면은 동일 전극층이 되고, 2개의 불완전 4절 단층 양자전지(28-1 및 28-2)의 병렬접속이 되어 전류용량을, 제16 실시형태의 이차전지(20R)보다 크게 할 수 있다.
또한, 도시는 생략하지만, 3개 이상의 불완전 4절 단층 양자전지를 병렬 접속시켜 이차전지를 구성하도록 해도 좋은 것은 물론이다. 또, 2개 이상의 불완전 4절 단층 양자전지를 직렬 접속시켜 이차전지를 구성하도록 해도 좋은 것은 물론이다. 게다가, 복수의 불완전 4절 단층 양자전지를 직병렬 접속시켜 이차전지를 구성하도록 해도 좋은 것은 물론이다.
제17 실시형태에 따른 이차전지(20S)에 대한, 그 외의 효과나 변형 실시형태의 설명은 생략한다.
(S) 제18 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제18 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 간단하게 설명한다. 도 32(B)는, 제18 실시형태에 따른 이차전지(20T)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 29와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 32(A) 및 (B)는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제18 실시형태에 따른 이차전지(20T)는, 도 32(A)에 나타낸 바와 같이, 상하를 동일하게 하고 있는 2개의 단층 양저전지(도 4의 단층 양자전지(1D)와 동일)를 상하방향으로 2단(3단 이상이어도 좋다)으로 겹치고, 이 상태에서, 도 30을 참조하여 설명한 불완전 4절을 행하여, 불완전 4절 순(順)다단 단층 양자전지(29)를 형성하고, 형성된 불완전 4절 순다단 단층 양자전지(29)에 적절히, 양극단자판(9) 및 음극단자판(8)을 접촉시킨 것이다.
제18 실시형태에 따른 이차전지(20T)는, 2개의 단층 양자전지의 순방향의 2단 겹침상태(단층 양자전지의 직렬접속 상태)로부터 형성한 불완전 4절 순다단 단층 양자전지(29)를 적용하고 있기 때문에, 단자전압을, 제16 실시형태의 이차전지(20R)보다 크게 할 수 있다.
제18 실시형태에 따른 이차전지(20T)에 대한, 그 외의 효과나 변형 실시형태의 설명은 생략한다.
(T) 제19 실시형태
계속해서, 본 발명에 의한 이차전지의 제19 실시형태에 대해서, 도면을 참조하면서 간단하게 설명한다. 도 33(B)는, 제19 실시형태에 따른 이차전지(20U)의 구성을 나타낸 정면도이고, 상술한 도 29와 동일한 방향에서 본 정면도이다(본래 보이는 바로 앞쪽의 실(7)에 대해서는 제외하고 나타낸 정면도임). 도 33(A) 및 (B)는 면방향의 치수보다 두께방향의 치수를 강조하여 나타내고 있다.
제19 실시형태에 따른 이차전지(20U)는, 도 33(A)에 나타낸 바와 같이, 상하가 반전하고 있는 2개의 단층 양자전지(도 4의 단층 양자전지(1D)와 동일)를, 아래쪽의 단층 양자전지의 위쪽의 음극층(3)과 위쪽의 단층 양자전지의 아래쪽의 음극층(3)이 접하도록 상하방향으로 2단으로 겹치고(이 상태에서 음극단자판(8)을 2개의 음극층(3) 사이에 도중까지 끼우도록 해도 좋음), 이 상태에서, 도 30을 참조하여 설명한 불완전 4절을 행하여, 불완전 4절 역(逆)다단 단층 양자전지(30)를 형성하고, 형성된 불완전 4절 역다단 단층 양자전지(30)에 적절히, 양극단자판(9) 및 음극단자판(8)을 접촉시킨 것이다.
제19 실시형태에 따른 이차전지(20U)는, 2개의 단층 양자전지를, 상하방향의 층배치가 역방향인 2단 겹침 상태(단층 양자전지의 병렬접속 상태)로부터 형성한 불완전 4절 역다단 단층 양자전지(30)를 적용하고 있기 때문에, 전류용량을, 제16 실시형태의 이차전지(20R)보다 크게 할 수 있다.
또한, 2개의 단층 양자전지를 겹쳐서 2절로 한 다단 단층 양자전지를 형성하는 경우에도, 2개의 단층 양자전지를, 상하방향의 층배치가 역방향으로 하여 2단 겹친 상태(단층 양자전지의 병렬접속 상태)로부터 형성하도록 해도 좋다.
제19 실시형태에 따른 이차전지(20U)에 대한, 그 외의 효과나 변형 실시형태의 설명은 생략한다.
(U) 다른 실시형태
상기 각 실시형태의 설명에서도, 각종 변형 실시형태를 언급했으나, 이하에 예시하는 변형 실시형태를 더 들 수 있다.
(U-1) 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)의 변형예로서, 복수의 이차전지(20A)를, 하나의 실장부재 중에 실장하는 것을 상술했으나, 하나의 실장부재 중에 실장하는 복수의 이차전지가, 상술한 다른 실시형태의 이차전지여도 좋다. 이 경우에도, 복수의 이차전지의 연장부(8a 및 9a)를 직렬 접속해도 좋고, 또 병렬 접속해도 좋고, 직병렬 접속해도 좋고, 게다가 또, 개별로 외부에 노출시키도록 해도 좋다. 원하는 단자전압이나 전류용량에 따라, 직렬접속, 병렬접속 또는 직병렬 접속하는 이차전지를 선정하면 된다.
상기 각 실시형태의 기술사상을, 하나의 구조체로서의 이차전지에 혼재시키도록 해도 좋다. 예를 들어, 도 7에 나타낸 제1 실시형태에 따른 절곡 단층 양자전지(21)(21P, 21N)의 병렬접속 구조와, 도 9에 나타낸 제1 절곡 단층 양자전지(21P) 및 제2 절곡 단층 양자전지(21N)와의 직렬접속 구조를 조합시키도록 해도 좋다. 구체예에서 설명하면, 3개의 제1 절곡 단층 양자전지(21P)의 병렬접속 구조와, 3개의 제2 절곡 단층 양자전지(21N)의 병렬접속 구조를, 상하로 하여, 직렬접속시키도록 접촉시키게 하면 된다.
(U-2) 상기 각 실시형태에서는, 단층 양자전지(도 4 참조)가 절첩을 고려한 특별한 고안을 갖추지 않은 것이었으나, 절첩을 고려한 특별한 고안이 이루어진 단층 양자전지를 접어 포개도록 해도 좋다. 도 34는, 이와 같은 변형 실시형태에 따른 단층 양자전지의 단면도(도 4(B) 참조)이다. 2절의 절곡부분이 되는 지면의 법선방향으로 연장하는 띠형상의 영역(31)은, 음극층(3)(도전성 기판(12) 위에 설치되어 있는 음극층이어도 좋음)만이 설치되고, 충전층(6)이나 양극층(2)이 설치되어있지 않은, 절첩에 대한 역학적인 저항이 약하게 된 것이어도 좋다. 이 변형예의 경우에는, 충전층(6)이나 양극층(2)이 설치되어 있지 않기 때문에 구덩이로 되어 있는 띠형상 영역에, 원형상의 절연봉체를 위치시켜 절첩하도록 해도 좋다. 또, 도시는 생략하지만, 절곡선 상에, 음극층(3), 충전층(6) 및 양극층(2)이 설치된 경우에도, 절곡선을 따라, 점선을 넣어, 절첩에 대한 역학적인 저항이 약하도록 해도 좋다.
(U-3) 상기 각 실시형태에서는, 적층되는 것이 모두, 단층 양자전지를 접어 포갠 것이었으나, 일부 적층요소가, 접어 포개어지지 않은 단층 양자전지여도 좋다. 도 17은, 이 변형 실시형태에 따른 이차전지(20V)의 구성을 나타낸 단면도이다. 이 이차전지(20V)는, 도 7에 나타낸 제1 실시형태에 따른 이차전지(20A)에 대한 변형 실시형태로 되어 있고, 최상부 쪽에 2개의 단층 양자전지(32)가, 양극층(2) 쪽이 마주보도록 적층되어 있다. 마주보는 양극층(2)에 끼워지도록 양극단자판(9)이 설치되어 있다. 또, 2개의 단층 양자전지(32)의 음극층(3)은 각각, 다른 음극단자판(8)에 접촉하고 있다. 접어 포개어지지 않은 소면적의 단층 양자전지를 적층대상으로 하는 경우, 원래 크기의 시트로부터, 절첩용 단층 양자전지를 잘라내어 검사한 경우, 그것이 불량품이어도 그 반의 영역이 정상이면 이차전지(20V)로 이용할 수 있다.
(U-4) 상기 각 실시형태에서는, 복수의 절곡 단층 양자전지를 상하로 병설(적층)하는 것을 나타내었으나, 복수의 절곡 단층 양자전지를 좌우로 병설하는 것(예를 들어, 도 7의 상태를 반시계 방향 또는 시계 방향 90도만큼 회전시킨 이차전지)이어도 좋다. 즉, 각 도면의 좌우방향을 상하방향으로 회전한 상태로 병설되어 있는 복수의 절곡 단층 양자전지를 실장부재 내에 실장하도록 해도 좋다. 동일하게, 절곡 단층 양자전지를 1개만 적용하고 있는 각 실시형태의 이차전지도, 각 도면의 좌우방향을 상하방향으로 회전한 상태의 절곡 단층 양자전지를 실장부재 내에 실장하도록 해도 좋다.
(U-5) 상기 각 실시형태에서는, 적층되는 단층 전지가 양자전지인 것을 나타내었으나, 양자전지에 한정되는 것은 아니고, 시트상(평행평판상)의 이차전지이면 된다. 예를 들어, 고체 리튬 이온 이차전지도 접어 포갤 수 있는 것이라면, 상기 각 실시형태의 적층대상으로 할 수 있다.

Claims (8)

  1. 축전층이 양전극층 및 음전극층으로 끼워진 시트상 단층 이차전지를, 2절 또는 4절로 접어 포갠 절곡구조의 단층 이차전지를 적용하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  2. 제1항에 있어서, 절곡구조의 복수의 단층 이차전지를 병설시키고, 인접하는 절곡구조의 상기 단층 이차전지 사이를, 전기적으로 직접 접촉시키거나, 또는 양극단자 부재 또는 음극단자 부재를 사이에 두고 접촉시켜, 전류용량의 증대화 및 단자전압의 고압화의 적어도 한쪽을 달성하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 양전극층을 안쪽으로 2절로 접어 포갠 제1 절곡구조를 갖는 단층 이차전지와, 상기 음전극을 안쪽으로 2절로 접어 포갠 제2 절곡구조를 갖는 단층 이차전지를, 병설되는 요소로서 함께 포함하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 2절로 접어 포갠 절곡구조를 갖는 제1 및 제2 단층 이차전지가 서로 이웃하는 병설 요소로 되어 있는 부분을 포함하고, 제1 및 제2 단층 이차전지는, 절곡부분이 면방향의 역방향이 되도록 배치되고, 제1 단층 이차전지에서의 절첩에 의한 두 부분 중 한쪽이, 제2 단층 이차전지에서의 절첩에 의한 내부 간극에 삽입되고, 제2 단층 이차전지에서의 절첩에 의한 두 부분 중 한쪽이, 제1 단층 이차전지에서의 절첩에 의한 내부 간극에 삽입되는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서, 절곡구조를 갖는 상기 단층 이차전지는, 2절로 되어 있지 않은 비절첩 부분을 포함하고, 이 비절첩 부분에서의 양전극층 및 음전극층의 적어도 한쪽이, 양극단자 부재 또는 음극단자 부재와 접촉하는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 절곡구조를 갖는 상기 단층 이차전지는, 양전극층 및 음전극층의 한쪽이 해당하는 제1 전극층을 안쪽으로 하여 접어 포개어도 그 안쪽의 제1 전극층의 일부가 노출하도록 시트상의 단층 이차전지를 2절로 한 후, 절첩에 의한 두 부분 중, 양전극층 및 음전극층의 다른 쪽이 해당하는 제2 전극층만이 외부에 노출해 있는 부분을 안쪽으로 하여 2절로 접어 포개어 형성된 4절의 절곡구조를 갖는 것을 특징으로 하는 이차전지.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 절곡구조를 갖는 상기 단층 이차전지가, 복수의 단층 이차전지를 다단으로 겹친 상태에서, 2절 또는 4절로 접어 포갠 절곡체로 치환된 것을 특징으로 하는 이차전지.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 절곡구조를 갖는 상기 단층 이차전지가, 상기 음전극층 또는 상기 양전극층의 한쪽 부분이, 도전성 기판과 그 위에 설치된 상기 음전극층과의 조(組), 또는 도전성 기판과 그 위에 설치된 상기 양전극층과의 조로 치환된 것을 특징으로 하는 이차전지.
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