KR20150058042A - 밀폐형 전지 - Google Patents
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Abstract
외장캔의 개구부에 덮개판의 외주연부를 용접함으로써 얻어진 전지 케이스를 가지는 밀폐형 전지에 있어서, 용접시에 생기는 열에 의해, 덮개판과 단자의 사이에 배치된 절연체가 손상을 받지 않는 구성을 얻는다.
밀폐형 전지(1)는, 전지 케이스(2)와, 부극 단자(22)와, 전지 케이스(2)와 부극 단자(22)의 사이에 배치된 절연 패킹(21)을 구비한다. 전지 케이스(2)는, 적어도 하나의 개구부(16)를 가지는 외장캔(10)과, 외장캔(10)의 개구부(16)를 덮은 상태에서 당해 개구부(16)에 외주연부(20c)에서 용접된 덮개판(20)을 가진다. 부극 단자(22)는, 덮개판(20)을 관통하여 전극체(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 덮개판(20)에는, 용접부(17)와 절연 패킹(21)의 사이에 홈부(20b)가 설치되어 있다.
밀폐형 전지(1)는, 전지 케이스(2)와, 부극 단자(22)와, 전지 케이스(2)와 부극 단자(22)의 사이에 배치된 절연 패킹(21)을 구비한다. 전지 케이스(2)는, 적어도 하나의 개구부(16)를 가지는 외장캔(10)과, 외장캔(10)의 개구부(16)를 덮은 상태에서 당해 개구부(16)에 외주연부(20c)에서 용접된 덮개판(20)을 가진다. 부극 단자(22)는, 덮개판(20)을 관통하여 전극체(30)에 전기적으로 접속되어 있다. 덮개판(20)에는, 용접부(17)와 절연 패킹(21)의 사이에 홈부(20b)가 설치되어 있다.
Description
본 발명은, 외장캔과 덮개판의 용접에 의해, 전극체 및 전해액이 봉입되는 전지 케이스가 형성된 밀폐형 전지에 관한 것이다.
종래부터, 전지 케이스의 측면을 구성하고 또한 적어도 하나의 개구부를 가지는 외장캔과, 당해 외장캔의 개구부를 덮도록 배치된 덮개판을 가지는 전지 케이스를 구비한 밀폐형 전지가 알려져 있다. 이와 같은 밀폐형 전지에서는, 예를 들면 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 전지캔(외장캔)의 개구부에 대하여 전지 덮개(덮개판)의 외주연부를 용접함으로써, 전지 케이스가 구성된다.
전지캔(외장캔)의 개구부와 전지 덮개(덮개판)의 외주연부의 용접은, 특허문헌 1에 개시되어 있는 바와 같이, 일반적으로는 레이저 용접에 의해 행해진다. 전지캔(외장캔)의 개구부 및 전지 덮개(덮개판)의 외주연부에 레이저광을 조사하면, 당해 개구부 및 전지 덮개(덮개판)의 외주연부는, 레이저광의 열에 의해 용융된 후, 용융 부분이 냉각함으로써 접합된다.
일반적으로, 밀폐형 전지의 덮개판에는, 전지 케이스 내에 배치된 전극체와 전기적으로 접속된 단자가 관통하고 있다. 이 단자는, 전극체의 정극 및 부극 중 일방의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 전지 케이스는, 전극체의 정극 및 부극 중 타방의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 전지 케이스는, 상술한 특허문헌 1에 개시되어 있는 전지와 같이, 덮개판과 용접에 의해 접합되어 있다. 그 때문에, 덮개판은, 상기 타방의 전극에 전기적으로 접속된 전지 케이스와 동(同) 전위가 된다. 즉, 밀폐형 전지에 있어서, 단자와 전지 케이스 및 덮개판은 각각 다른 극성의 전극에 전기적으로 접속되어 있다. 상술한 바와 같이 단자는 덮개판을 관통하고 있기 때문에, 단자와 덮개판의 사이에서 단락이 생기지 않도록, 밀폐형 전지는, 단자와 덮개판의 사이에 배치된 절연체를 가진다.
그런데, 상술한 바와 같이 외장캔의 개구부에 대하여 덮개판의 외주연부를 용접하는 경우, 용접시에 생기는 열이 덮개판에 전달된다. 그러면, 덮개판의 온도가 상승하고, 당해 덮개판 상에 배치된 절연 부재가 열에 의해 손상을 받을 가능성이 있다.
본 발명은, 외장캔의 개구부에 덮개판의 외주연부를 용접함으로써 얻어진 전지 케이스를 가지는 밀폐형 전지에 있어서, 용접시에 생긴 열에 의해, 덮개판과 단자의 사이에 배치된 절연체가 손상을 받지 않는 구성을 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시형태에 관련된 밀폐형 전지는, 내부에 전극체 및 전해액이 봉입된 기둥 형상의 전지 케이스와, 상기 전지 케이스로부터 외방을 향하여 돌출된 단자와, 상기 전지 케이스와 상기 단자의 사이에 배치된 절연체를 구비한다. 상기 전지 케이스는, 적어도 하나의 개구부를 가지고 또한 상기 전지 케이스의 측면을 구성하는 외장캔과, 상기 외장캔의 개구부를 덮은 상태에서 당해 개구부에 외주연부로 용접된 덮개판을 가진다. 상기 단자는, 상기 덮개판을 관통하여 상기 전극체에 전기적으로 접속되어 있다. 상기 덮개판에는, 상기 덮개판과 상기 외장캔의 개구부의 용접부와, 상기 절연체의 사이에 전열(傳熱) 억제부가 설치되어 있다(제 1 구성).
이상의 구성에서는, 외장캔의 개구부와 덮개판의 외주연부를 용접할 때에 생긴 열이, 덮개판을 통하여 절연체에 전해지는 것을 억제할 수 있다. 즉, 덮개판에는, 용접부와 상기 절연체의 사이에 전열 억제부가 설치되어 있기 때문에, 이 전열 억제부에 의해, 용접으로 생긴 열이 절연체에 직접 전해지는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 절연체가 용접으로 생긴 열에 의해 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 1 구성에 있어서, 상기 전열 억제부는, 상기 덮개판 상에 있어서 상기 절연체와 상기 용접부의 거리가 가장 짧은 부분에 설치되어 있다(제 2 구성). 이것에 의해, 용접으로 생긴 열이 상기 절연체에 전해지는 것을, 전열 억제부에 의해, 보다 효율 좋게 억제할 수 있다. 즉, 용접으로 생긴 열은, 용접부와 상기 절연체의 거리가 가장 짧은 부분으로 전해지기 가장 쉽기 때문에, 절연체의 온도도 상승하기 쉽다. 이 부분에 전열 억제부를 설치함으로써, 상기 용접부로부터 상기 절연체로의 전열을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제 1 또는 제 2 구성에 있어서, 상기 전열 억제부는, 상기 덮개판 상에 있어서 상기 절연체와의 거리보다 상기 용접부와의 거리가 짧은 위치에 설치되어 있다(제 3 구성). 이것에 의해, 용접시에 생긴 열의 전달을, 전열 억제부에 의해 효율 좋게 억제할 수 있다. 즉, 상기 전열 억제부는, 상기 절연체와의 거리보다 상기 용접부와의 거리가 짧은 위치에 설치되어 있기 때문에, 당해 용접부에서 용접시에 생긴 열이 덮개판의 광범위로 확산되기 전에, 상기 전열 억제부에 의해 전열을 효율 좋게 억제할 수 있다.
상기 제 1부터 제 3 구성 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 전열 억제부는, 상기 덮개판의 외표면에 형성된 요철부이다(제 4 구성). 덮개판의 외표면에 요철부를 설치함으로써, 용접부에서 용접시에 생기는 열이 절연체까지 전해지는 전달 경로를, 평면의 경우에 비해 길게 할 수 있다. 이것에 의해, 용접부로부터 절연체까지의 전열을 억제할 수 있다. 또한, 덮개판에 요철부를 설치함으로써, 덮개판의 표면적을 증대시킬 수 있으며, 당해 덮개판의 냉각 면적을 증대시킬 수 있다. 따라서, 용접으로 생긴 열을 덮개판의 외부에 효율 좋게 방열할 수 있다.
상기 제 1부터 제 3 구성 중 어느 하나의 구성에 있어서, 상기 전열 억제부는, 오목부이다(제 5 구성). 덮개판의 표면에 볼록부를 설치하면, 당해 볼록부가 전지 케이스의 외방으로 돌출하기 때문에, 전지를 장착하는 기기와 간섭할 가능성이 있다. 이것에 대해, 상술한 바와 같이 덮개판에 오목부를 형성함으로써, 기기와의 간섭을 피할 수 있다.
상기 제 5 구성에 있어서, 상기 전열 억제부는, 홈부이다(제 6 구성). 이것에 의해, 용접으로 생긴 열이 덮개판을 통하여 절연체로 전달되는 것을 보다 확실하게 억제할 수 있다. 즉, 전열 억제부는 홈부이기 때문에, 구멍부 등의 경우에 비해, 덮개판의 전열을 보다 광범위에서 효과적으로 억제할 수 있다.
상기 제 5 또는 제 6 구성에 있어서, 상기 용접부는, 상기 외장캔의 개구부와, 상기 덮개판에 있어서의 상기 전열 억제부보다 외주측에 걸쳐 설치되어 있다(제 7 구성). 이것에 의해, 용접으로 생긴 열이 절연체로 전달되는 것을 전열 억제부에 의해 보다 확실하게 억제할 수 있다. 게다가, 전열 억제부는 오목부 또는 홈부이므로, 용접시에 생기는 열은, 오목부 또는 홈부 내의 공기층에 의해, 전열 억제부보다 덮개판의 내방측으로의 전달이 억제된다. 이것에 의해, 외장캔의 개구부와 덮개판의 전열 억제부보다 외주측의 부분을, 용접시의 열에 의해 효율 좋게 용융시킬 수 있다. 따라서, 외장캔의 개구부와 덮개판의 외주연부의 용접부에 있어서, 접합 강도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 오목부 또는 홈부인 전열 억제부보다 외주측에, 외장캔의 개구부와 덮개판과의 용접부가 위치 부여되기 때문에, 용접시에 용융된 부분이 경화할 때에, 당해 용접된 부분은 덮개판의 내주측으로 거의 잡아 당겨지지 않고 외장캔의 개구부측으로 잡아 당겨진다. 이것에 의해, 용융된 부분이 경화할 때에, 외장캔의 개구부와 덮개판의 맞춤 부분에서 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있다.
상기 제 7 구성에 있어서, 상기 용접부는, 레이저 용접에 의해 형성된다(제 8 구성). 외장캔의 개구부 및 덮개판의 외주연부에 레이저광이 조사되어 이들의 부분에 큰 열량이 더해진 경우에도, 상술한 구성에 의해, 용접으로 생긴 열에 의해 절연체가 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 일실시형태에 관련된 밀폐형 전지에 의하면, 덮개판 상에서, 또한, 당해 덮개판과 단자의 사이에 배치되는 절연체와, 상기 덮개판과 외장캔의 개구부의 용접부와의 사이에, 용접으로 생긴 열의 전달을 억제하는 전열 억제부를 설치한다. 이것에 의해, 용접으로 생긴 열에 의해 상기 절연체가 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지의 개략 구성을 나타낸 사시도이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은, 전지 케이스의 용접부를 확대하여 나타낸 확대 단면도이다.
도 2는, 도 1에 있어서의 Ⅱ-Ⅱ선 단면도이다.
도 3은, 전지 케이스의 용접부를 확대하여 나타낸 확대 단면도이다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 또한, 각 도면 중의 구성 부재의 치수는, 실제의 구성 부재의 치수 및 각 구성 부재의 치수 비율 등을 충실하게 나타낸 것은 아니다.
(전체 구성)
도 1은, 본 발명의 실시형태에 관련된 밀폐형 전지(1)의 개략 구성을 나타낸 사시도이다. 이 밀폐형 전지(1)는, 바닥이 있는 통 형상의 외장캔(10)과, 당해 외장캔(10)의 개구부(16)(도 2 참조)를 덮는 덮개판(20)과, 당해 외장캔(10) 내에 수납되는 전극체(30)를 구비한다. 외장캔(10)에 덮개판(20)을 장착함으로써, 내부에 공간을 가지는 기둥 형상의 전지 케이스(2)가 구성된다. 즉, 밀폐형 전지(1)는, 전지 케이스(2)를 가진다. 또한, 후술하는 바와 같이, 밀폐형 전지(1)는, 덮개판(20)을 관통하는 부극 단자(22)와, 당해 부극 단자(22)와 전지 케이스(2)의 사이에 배치된 절연 패킹(21)(절연체)을 가진다. 또한, 전지 케이스(2) 내에는, 전극체(30) 이외에, 비수 전해액(이하, 간단히 전해액으로 한다)도 봉입되어 있다.
전극체(30)는, 각각 시트 형상으로 형성된 정극(31), 부극(32) 및 세퍼레이터(33)를, 예를 들면, 정극(31), 세퍼레이터(33), 부극(32), 세퍼레이터(33)의 순으로 겹친 상태에서 소용돌이 모양으로 권회함으로써 형성된 권회 전극체이다(도 2 참조). 특별히 도시하지 않았으나, 전극체(30)는, 정극(31), 부극(32) 및 세퍼레이터(33)를 겹친 상태에서 권회한 후, 눌러 찌부러뜨려 편평 형상으로 형성된다.
여기에서, 도 2에는, 전극체(30)의 외주측의 몇 층분밖에 도시되어 있지 않다. 그러나, 이 도 2에서는 전극체(30)의 내주측 부분의 도시를 생략하고 있을 뿐, 당연한 것이며, 전극체(30)의 내주측에도 정극(31), 부극(32) 및 세퍼레이터(33)가 존재한다. 또한, 도 2에서는, 덮개판(20)과 전극체(30)의 사이에 배치되는 절연체 등의 기재도 생략하고 있다.
정극(31)은, 정극 활물질을 함유하는 정극 활물질층을, 알루미늄 등의 금속박제의 정극 집전체의 양면에 각각 설치한 것이다. 상세하게는, 정극(31)은, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 리튬 함유 산화물인 정극 활물질, 도전 조제 및 바인더 등을 포함하는 정극 합제를, 알루미늄박 등으로 이루어지는 정극 집전체 상에 도포하여 건조시킴으로써 형성된다. 정극 활물질인 리튬 함유 산화물로서는, 예를 들면, LiCoO2 등의 리튬 코발트 산화물이나 LiMn2O4 등의 리튬 망간 산화물, LiNiO2 등의 리튬 니켈 산화물 등의 리튬 복합 산화물을 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 정극 활물질로서, 1종류의 물질만을 이용해도 되고, 2종류 이상의 물질을 이용해도 된다. 또한, 정극 활물질은, 상술한 물질에 한정되지 않는다.
부극(32)은, 부극 활물질을 함유하는 부극 활물질층을, 구리 등의 금속박제의 부극 집전체의 양면에 각각 설치한 것이다. 상세하게는, 부극(32)은, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 부극 활물질, 도전 조제 및 바인더 등을 포함하는 부극 합제를, 구리박 등으로 이루어지는 부극 집전체 상에 도포하여 건조시킴으로써 형성된다. 부극 활물질로서는, 예를 들면, 리튬 이온을 흡장·방출 가능한 탄소 재료(흑연류, 열분해 탄소류, 코크스류, 유리상 탄소류 등)를 이용하는 것이 바람직하다. 부극 활물질은, 상술한 물질에 한정되지 않는다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 전극체(30)의 정극(31)에는 정극 리드(34)가 접속되어 있는 한편, 부극(32)에는 부극 리드(35)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 정극 리드(34) 및 부극 리드(35)가, 전극체(30) 밖으로 인출되어 있다. 정극 리드(34)의 선단측은, 덮개판(20)에 접속되어 있다. 한편, 부극 리드(35)의 선단측은, 후술하는 바와 같이, 리드판(27)을 통하여 부극 단자(22)에 접속되어 있다.
외장캔(10)은, 알루미늄 합금제의 바닥이 있는 통 형상 부재이며, 후술하는 덮개판(20)과 함께 전지 케이스(2)를 구성한다. 외장캔(10)은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 장방형의 단변측이 원호 형상으로 형성된 바닥면(11)을 가지는 바닥이 있는 통 형상의 부재이다. 상세하게는, 외장캔(10)은, 바닥면(11)과, 매끄러운 곡면을 가지는 편평 통 형상의 측벽(12)을 구비한다. 이 측벽(12)은, 대향하는 한 쌍의 평면부(13)(측면)와, 당해 평면부(13)끼리를 접속하는 한 쌍의 반원통부(14)를 가진다. 외장캔(10)은, 바닥면(11)의 단변 방향에 대응하는 두께 방향의 치수가, 바닥면(11)의 장변 방향에 대응하는 폭 방향의 치수보다 작아지도록, 편평 형상으로 형성되어 있다. 또한, 이 외장캔(10)은, 후술하는 바와 같이 정극 리드(34)에 접속되는 덮개판(20)과 접합되어 있기 때문에, 밀폐형 전지(1)의 정극 단자도 겸하고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 외장캔(10)의 내측의 바닥부에는, 당해 외장캔(10)을 통하여 전극체(30)의 정극(31)과 부극(32)의 사이에서 단락이 발생하는 것을 방지하기 위한 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 바닥부 절연체(15)가 배치되어 있다. 상술한 전극체(30)는, 당해 바닥부 절연체(15) 상에 일방의 단부가 위치 부여되도록 배치되어 있다.
(덮개판)
덮개판(20)은, 외장캔(10)의 개구부(16)를 덮도록 배치되어 있다. 또한, 덮개판(20)은, 그 외주연부(20c)에서 외장캔(10)의 개구부(16)에 레이저 용접에 의해 접합되어 있다. 이 덮개판(20)은, 외장캔(10)과 마찬가지로, 알루미늄 합금제의 부재로 이루어지고, 당해 외장캔(10)의 개구부(16)의 내측에 감합 가능하게 평면에서 봤을 때 단변측이 원호 형상으로 형성되어 있다. 또한, 덮개판(20)은, 그 판 두께가 외장캔(10)의 측벽(12)의 두께보다 크다.
덮개판(20)에는, 그 길이 방향의 중앙 부분에 관통 구멍(20a)이 형성되어 있다. 이 관통 구멍(20a) 내에는, 폴리프로필렌제의 절연 패킹(21)(절연체) 및 스테인리스강제의 부극 단자(22)가 삽입 통과하고 있다. 구체적으로는, 개략 기둥 형상의 부극 단자(22)가 삽입 통과된 개략 원통 형상의 절연 패킹(21)이 당해 관통 구멍(20a)의 주연부에 감합되어 있다.
부극 단자(22)는, 원기둥 형상의 축부(22a)의 양단에 한 쌍의 평면부(22b)가 각각 일체 형성된 구성을 가진다. 부극 단자(22)는, 절연 패킹(21)에 대하여, 한 쌍의 평면부(22b)가 노출되는 한편, 축부(22a)가 절연 패킹(21) 내에 위치 부여되도록 배치되어 있다. 이 부극 단자(22)에는, 스테인리스강제의 리드판(27)이 전기적으로 접속되어 있다. 이것에 의해, 부극 단자(22)는, 리드판(27) 및 부극 리드(35)를 통하여, 전극체(30)의 부극(32)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 리드판(27)과 덮개판(20)의 사이에는, 상부 절연체(26)가 배치되어 있다.
덮개판(20)과 외장캔(10)의 개구부(16)는, 레이저 용접에 의해 접합되어 있다. 덮개판(20)의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)는, 당해 덮개판(20)의 전체 둘레에 걸쳐 접합되어 있다. 즉, 덮개판(20)의 외주연부(20c) 및 외장캔(10)의 개구부(16)에 걸쳐, 용접부(17)가 형성되어 있다. 이 용접부(17)는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 전지 케이스(2)의 외주측에 형성됨과 함께, 전지 케이스(2)를 종단면에서 봤을 때, 덮개판(20)의 두께 방향에 볼록 형상으로 만곡하도록 형성되어 있다. 이와 같은 용접부(17)를 형성함으로써, 외장캔(10)의 개구부(16)의 최외주측은 각진 부분이 없고 매끄럽게 만곡한 외표면이 된다. 이것에 의해, 밀폐형 전지(1)를 바닥면 등에 낙하시켜 당해 밀폐형 전지(1)가 충격을 받았을 때에, 밀폐형 전지(1)에서 응력이 집중하는 부분이 없어진다. 따라서, 밀폐형 전지(1)의 내(耐)충격성을 향상할 수 있다.
여기에서, 레이저 용접은, 레이저 용접기를 이용하여, 예를 들면 500W로부터 4000W의 출력의 레이저광을 1000㎲의 시간 내에서 출력을 변동시키면서 피용접물(외장캔(10) 및 덮개판(20))에 대하여 조사함으로써 행한다. 구체적으로는, 일례로서, 조사 시간이 0㎲부터 100㎲의 사이는 출력 500W의 레이저광을 피용접물에 조사하고, 조사 시간이 100㎲부터 200㎲의 사이는 출력 4000W의 레이저광을 피용접물에 조사한다. 레이저 용접은, 피용접물에 대한 레이저광의 조사 위치(스폿)가 부분적으로 겹치도록, 덮개판(20)의 외주를 따라 조사 위치를 서서히 이동시켜 행한다.
용접부(17)를 상술한 바와 같은 형상으로 한 경우의 효과에 대하여, 이하에서 설명한다.
밀폐형 전지의 용접부의 형상에 의한 효과의 차이를 조사하기 위해, 다른 형상의 용접부를 가지는 밀폐형 전지를 제작하여, 밀폐형 전지의 낙하 충격 시험을 행하였다.
구체적으로는, 밀폐형 전지(1)의 종단면에서 봤을 때, 용접부의 표면이 평면 형상의 시험편과, 외장캔(10)의 개구부(16)의 최외주면이 매끄러운 곡면이 되도록 용접부의 표면을 상술한 바와 같이 덮개판(20)의 두께 방향으로 만곡시킨 시험편을, 각각, 3개씩(각각의 용접부 형상으로 No.1부터 No.3) 제작하였다. 그리고, 제작한 시험편을 1.5m의 높이로부터 콘크리트의 바닥면 상에 반복하여 낙하시키고, 용접부가 파손할 때까지의 낙하 횟수를 카운트하였다. 또한, 육안으로 용접부에 크랙의 발생을 확인할 수 있었던 경우에, 용접부의 파손으로 판정하였다.
밀폐형 전지의 낙하 충격 시험의 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 용접부의 표면이 평면 형상의 경우에는, 여러 차례의 낙하로, 용접부가 파손되었다. 이것에 대해, 외장캔의 최외주면이 매끄러운 곡면이 되도록 용접부의 외표면을 만곡시키고 있는 경우에는, 낙하를 20회, 반복하더라도, 용접부의 손상은 없었다. 따라서, 표 1의 결과로부터, 상술한 바와 같이 외장캔의 개구부(16)의 최외주면이 매끄러운 곡면이 되도록 용접부(17)의 외표면을 만곡시킴으로써, 용접부(17)의 용접 강도를 향상 가능하다는 것을 알 수 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 덮개판(20)의 상면(표면)에는, 당해 덮개판(20)의 외주를 따르도록 상면에서 봤을 때 타원 형상으로 홈부(20b)(전열 억제부)가 형성되어 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 홈부(20b)는, 덮개판(20)의 전체 둘레에 형성되어 있다. 또한, 홈부(20b)는, 덮개판(20)의 외주측, 즉, 부극 단자(22) 및 절연 패킹(21)보다 덮개판(20)의 외주측에 형성되어 있다. 상세하게는, 홈부(20b)는, 덮개판(20)의 외주연부(20c) 보다 내주측이고, 또한, 절연 패킹(21)과의 거리보다 용접부(17)와의 거리가 짧은 위치에 설치되어 있다. 이것에 의해, 덮개판(20)의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)를 용접할 때에 생긴 열이 덮개판(20)으로 확산되는 것을, 홈부(20b)에 의해 효과적으로 억제할 수 있다. 본 실시형태에서는, 홈부(20b)는, 예를 들면, 도 2에 나타낸 바와 같은 단면 직사각형상으로 형성되어 있다.
상술한 용접부(17)는, 덮개판(20)의 홈부(20b) 보다 외주측과 외장캔(10)의 개구부(16)에 걸쳐 형성되어 있다. 즉, 덮개판(20)의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)의 맞춤 부분(접촉 부분)에, 레이저광을 조사하여 용융시킴으로써, 용융된 부분이 상술한 용접부(17)가 된다. 또한, 외장캔(10)의 개구부(16)의 최외주측에 각진 부분이 없고 매끄럽게 만곡한 외표면이 되도록, 외장캔(10)의 개구부(16)와 덮개판(20)의 외주연부(20c)의 맞춤부에 대한 상술한 용접부(17)의 위치는 적절히, 정해진다.
상술한 바와 같이, 덮개판(20)에 있어서 홈부(20b) 보다 외주측의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)를 용접함으로써, 덮개판(20)의 외주연부(20c)는, 용접시에 용융되어 경화할 때에, 외장캔(10)의 개구부(16)로 잡아 당겨진다. 이것에 의해, 덮개판(20)에 홈부(20b)를 설치하지 않은 경우에 비해, 덮개판(20)의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)의 사이에 크랙이 생기기 어려워진다.
즉, 홈부(20b)를 설치하지 않은 경우, 용접시에 용융된 부분이 경화할 때에, 용융 부분의 수축에 의해, 덮개판(20)의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)의 맞춤 부분이 각각 덮개판(20) 및 외장캔(10)으로 잡아 당겨진다. 그 때문에, 당해 맞춤 부분에서 크랙이 생기기 쉽다. 이것에 대해, 상술한 바와 같이 덮개판(20)에 홈부(20b)를 설치함으로써, 용접 부분이 경화할 때에, 덮개판(20)의 외주연부(20c)는 당해 덮개판(20)의 내주측으로 거의 잡아 당겨지지 않고 외장캔(10) 측으로 잡아 당겨지기 때문에, 상기 맞춤 부분에서의 크랙의 발생을 억제할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이, 덮개판(20)에 있어서 홈부(20b) 보다 외주측을 용접함으로써, 레이저광을 조사하여 홈부(20b) 보다 외주측을 용융시킬 때에, 열이 덮개판(20)의 홈부(20b) 보다 내주측으로 전달되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 홈부(20b)를 설치함으로써, 도 3에 실선 화살표로 나타낸 바와 같이, 덮개판(20)에 홈부(20b)가 설치되어 있지 않은 경우에 비해, 레이저광에 의해 용접시에 생긴 열이 덮개판(20)의 내주측으로 전달되는 경로가 길어진다. 따라서, 그만큼, 용접으로 생긴 열이 덮개판(20)의 홈부(20b)의 내주측으로 전달되기 어려워진다.
또한, 상술한 홈부(20b)를 설치함으로써, 덮개판(20)의 표면의 방열 면적을 증대시킬 수 있고, 용접부(17)에서 생긴 열을 덮개판(20)의 외부로 효율 좋게 방열할 수 있다.
특히, 밀폐형 전지(1)의 두께가 얇은 전지(예를 들면, 전지 케이스의 두께가 3mm 이하이고, 부극 단자(22)의 평면부(22b)의 전지 두께 방향의 폭이 2mm의 전지)에, 본 실시형태의 구성을 적용하면, 효과적이다. 즉, 두께가 얇은 밀폐형 전지(1)에서는, 용접부(17)와 절연 패킹(21)의 거리가 가깝기 때문에, 용접시에 생긴 열이 덮개판(20)을 통하여 절연 패킹(21)에 전달되기 쉽다. 따라서, 두께가 얇은 밀폐형 전지(1)에 대하여, 상술한 바와 같은 구성을 적용함으로써, 절연 패킹(21)이 용접시의 열에 의해 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 덮개판(20)에 있어서의 홈부(20b) 보다 외주측과 외장캔(10)의 개구부(16)를 용접함으로써, 용접시에 생긴 열이, 덮개판(20)의 홈부(20b) 보다 내주측으로 확산되는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 덮개판(20)의 홈부(20b) 보다 외주측에 위치하는 용접부(17)에 용접시의 열이 가득 차기 때문에, 덮개판(20)의 외주연부(20c) 및 외장캔(10)의 개구부(16)를 충분히 용융시킬 수 있다. 따라서, 용접부(17)의 용접 강도의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 덮개판(20)에 설치하는 홈부(20b)는, 당해 덮개판(20)의 전체 둘레에 설치하지 않아도 된다. 즉, 홈부를 절연 패킹(21)과 용접부(17)의 거리가 가장 가까운 위치에 설치하면, 덮개판(20)의 전체 둘레 중 일부분에만 설치해도 된다. 용접부(17)와 절연 패킹(21)의 거리가 가장 가까운 부분에서는, 용접시에 생긴 열이 덮개판(20)을 통하여 절연 패킹(21)에 전달되기 가장 쉬우므로, 당해 부분에 홈부를 설치함으로써, 용접시의 열에 의해 절연 패킹(21)이 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 이것에 대해, 본 실시형태와 같이, 덮개판(20)에, 당해 덮개판(20)의 전체 둘레에 걸쳐 홈부(20b)를 설치함으로써, 덮개판(20)의 전체 둘레에서 용접시의 열에 의한 절연 패킹(21)의 손상을 방지할 수 있음과 함께, 용접부(17)의 용접 강도를 향상할 수 있다.
또한, 덮개판(20)의 상면에, 홈부(20b)가 아닌, 구멍부 등을 설치해도 된다. 즉, 전열 억제부로서, 용접시에 생긴 열이 덮개판(20)을 통하여 절연 패킹(21)으로 전해지는 것을 방지 가능한 홈부나 구멍부 등의 오목부를 설치해도 된다. 또한, 전열 억제부로서, 덮개판(20)의 상면에 오목부가 아닌, 볼록부를 설치해도 된다. 또한, 덮개판(20)의 상면에, 전열 억제부로서, 오목부 및 볼록부의 적어도 일방을 가지는 요철부를 설치해도 되고, 오목부 또는 볼록부를 복수, 설치해도 된다.
(실시형태의 효과)
본 실시형태에서는, 밀폐형 전지(1)의 전지 케이스(2)의 덮개판(20)에 있어서, 외장캔(10)의 개구부(16)의 용접부(17)와, 덮개판(20)과 부극 단자(22)의 사이에 배치되는 절연 패킹(21)과의 사이에, 홈부(20b)를 설치한다. 이것에 의해, 덮개판(20)과 외장캔(10)의 개구부(16)를 용접할 때에 생기는 열이, 덮개판(20)을 통하여 절연 패킹(21)으로 전해지는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 절연 패킹(21)이 용접시에 생긴 열에 의해 손상을 받는 것을 방지할 수 있다.
게다가, 상술한 바와 같은 홈부(20b)를 설치하고 그 외주연부(20c)를 외장캔(10)의 개구부(16)와 용접함으로써, 용접시의 열이 덮개판(20)의 내방측으로 확산되는 것을 방지할 수 있고, 용접 부분의 온도를 상승시킬 수 있다. 이것에 의해, 용접부(17)의 용접 강도를 향상할 수 있다.
또한, 홈부(20b)를, 적어도 절연 패킹(21)과 용접부(17)의 거리가 가장 짧은 부분에 설치함으로써, 용접시에 생기는 열에 의해 절연 패킹(21)이 가장 손상을 받기 쉬운 부분을 보다 확실하게 보호할 수 있다.
또한, 덮개판(20)에 홈부(20b)를 설치함과 함께, 당해 덮개판(20)의 홈부(20b) 보다 외주측을 외장캔(10)의 개구부(16)와 용접함으로써, 용접 부분이 경화할 때에 덮개판(20)의 홈부(20b) 보다 외주측이 외장캔(10) 측으로 잡아 당겨진다. 이것에 의해, 덮개판(20)의 외주연부(20c)와 외장캔(10)의 개구부(16)와의 맞춤부에서 크랙이 생기는 것을 방지할 수 있다.
(그 밖의 실시형태)
이상, 본 발명의 실시형태를 설명하였으나, 상술한 실시형태는 본 발명을 실시하기 위한 예시에 지나지 않는다. 따라서, 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 그 취지를 일탈하지 않는 범위 내에서 상술한 실시형태를 적절히 변형하여 실시하는 것이 가능하다.
상기 실시형태에서는, 덮개판(20)에 설치하는 홈부(20b)의 단면을 직사각형상으로 하고 있다. 그러나, 홈부(20b)의 단면은, 어떠한 단면 형상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 밀폐형 전지(1)의 전지 케이스(2)를, 장방형의 단변측이 원호 형상으로 형성된 바닥면을 가지는 기둥 형상으로 하고 있다. 그러나, 전지 케이스의 형상은, 육면체 등 다른 형상이어도 된다.
상기 실시형태에서는, 밀폐형 전지(1)를 리튬 이온 전지로서 구성하고 있다. 그러나, 밀폐형 전지(1)는 리튬 이온 전지 이외의 전지여도 된다.
본 발명은, 외장캔의 개구부에 덮개판이 용접에 의해 접합된 전지 케이스를 가지는 밀폐형 전지에 이용 가능하다.
1: 밀폐형 전지
2: 전지 케이스
10: 외장캔 12: 측벽
13: 평면부(측면) 16: 개구부
17: 용접부 20: 덮개판
20b: 홈부(전열 억제부) 20c: 외주연부
21: 절연 패킹(절연체) 22: 부극 단자(단자)
30: 전극체
10: 외장캔 12: 측벽
13: 평면부(측면) 16: 개구부
17: 용접부 20: 덮개판
20b: 홈부(전열 억제부) 20c: 외주연부
21: 절연 패킹(절연체) 22: 부극 단자(단자)
30: 전극체
Claims (8)
- 내부에 전극체 및 전해액이 봉입된 기둥 형상의 전지 케이스와,
상기 전지 케이스로부터 외방을 향하여 돌출된 단자와,
상기 전지 케이스와 상기 단자의 사이에 배치된 절연체를 구비하고,
상기 전지 케이스는, 적어도 하나의 개구부를 가지고 또한 상기 전지 케이스의 측면을 구성하는 외장캔과, 상기 외장캔의 개구부를 덮은 상태에서 당해 개구부에 외주연부에서 용접된 덮개판을 가지고,
상기 단자는, 상기 덮개판을 관통하여 상기 전극체에 전기적으로 접속되어 있고,
상기 덮개판에는, 상기 덮개판과 상기 외장캔의 개구부와의 용접부와, 상기 절연체와의 사이에 전열 억제부가 설치되어 있는 밀폐형 전지. - 제 1항에 있어서,
상기 전열 억제부는, 상기 덮개판 상에 있어서 상기 절연체와 상기 용접부와의 거리가 가장 짧은 부분에 설치되어 있는 밀폐형 전지. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 전열 억제부는, 상기 덮개판 상에 있어서 상기 절연체와의 거리보다 상기 용접부와의 거리가 짧은 위치에 설치되어 있는 밀폐형 전지. - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전열 억제부는, 상기 덮개판의 외표면에 형성된 요철부인 밀폐형 전지. - 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전열 억제부는, 오목부인 밀폐형 전지. - 제 5항에 있어서,
상기 전열 억제부는, 홈부인 밀폐형 전지. - 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
상기 용접부는, 상기 외장캔의 개구부와, 상기 덮개판에 있어서의 상기 전열 억제부보다 외주측에 걸쳐 설치되어 있는 밀폐형 전지. - 제 7항에 있어서,
상기 용접부는, 레이저 용접에 의해 형성되는 밀폐형 전지.
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