KR20160030852A - 축전 소자 - Google Patents

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KR20160030852A
KR20160030852A KR1020150125374A KR20150125374A KR20160030852A KR 20160030852 A KR20160030852 A KR 20160030852A KR 1020150125374 A KR1020150125374 A KR 1020150125374A KR 20150125374 A KR20150125374 A KR 20150125374A KR 20160030852 A KR20160030852 A KR 20160030852A
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도모노리 기시모토
노리요시 무네나가
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가부시키가이샤 지에스 유아사
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Abstract

[과제] 신뢰성이 높은 집전체를 구비하는 축전 소자를 제공한다.
[해결 수단] 양극 단자(200)와, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)와, 양극 단자(200) 및 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)를 전기적으로 접속하는 양극 집전체(140)를 구비하는 축전 소자(10)로서, 양극 집전체(140)는, 양극 단자(200)와 전기적으로 접속되는 단자 접속부(141)와, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)에 접속되는, 내측 전극체 접속부(144 및 145)와 단자 접속부(141)의 단부로부터 연장 설치되고, 단자 접속부(141)와 내측 전극체 접속부(144 및 145)를 연결하는 연결부(148)를 가지고, 연결부(148)는, 단자 접속부(141)의 단부와의 접속 부분에 있어서의 폭이, 내측 전극체 접속부(144 및 145)와의 접속 부분에 있어서의 폭보다 넓은 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있다.

Description

축전 소자{ENERGY STORAGE DEVICE}
본 발명은, 전극 단자와, 전극체와, 전극 단자 및 전극체를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하는 축전 소자에 관한 것이다.
세계적인 환경 문제에 대한 대처로서, 가솔린 자동차로부터 전기 자동차로의 전환이 중요하게 되고 있다. 그러므로, 리튬 이온 2차 전지 등의 축전 소자를 동력원에 사용한 전기 자동차(EV), 플러그 인 하이브리드 전기 자동차(PHEV), 하이브리드 전기 자동차(HEV) 등의 개발이 진행되고 있다. 그리고, 이와 같은 축전 소자는, 일반적으로, 양극과 음극을 가지는 전극체와, 전극 단자와, 전극체 및 전극 단자를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하고 있다.
여기서, 종래, 전극체를 구비하고, 상기 전극체를 집전체에 접합하여, 상기 전극체를 집전체로부터 매다는 것으로 유지하는 축전 소자가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 축전 소자에 있어서는, 1개의 집전체로부터 매달린 복수의 다리의 각각을 복수의 전극체의 각각에 접합하여, 각각의 전극체를 집전체로부터 매다는 것으로, 각각의 전극체를 유지하고 있다.
일본공개특허 제2013-077546호 공보
축전 소자에 구비되는 집전체는, 상기 특허 문헌 1에 기재된 것도 포함하고, 일반적으로, 소정의 형상의 금속제의 판재에 대해, 절곡 등의 가공을 행함으로써 제작된다.
즉, 집전체는 금속 가공에 의해 얻어지는 부재이며, 판재에 대한 절곡 등의 가공 시에, 판재의 균열 또는 파열 등의 발생을 방지할 필요가 있다. 예를 들면, 휨선의 단부에, 균열 등의 요인이 되는 응력 집중을 완화하기 위한, 누스미(릴리프)라고 하는 절결이 설치된다.
이와 같이 절곡 위치에 절결이 설치되어 있는 것에 의해, 상기 절곡 위치에, 그 전후(前後)보다도 단면적이 작은 부분이 존재하는 경우, 전기 저항의 증가 및 강도의 저하 등의, 집전체의 신뢰성을 저하시키는 사상이 발생할 가능성이 있다.
본 발명은, 상기 종래의 문제점을 고려하여, 신뢰성이 높은 집전체를 구비하는 축전 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 태양(態樣)에 관한 축전 소자는, 전극 단자와, 적어도 1개의 전극체와, 상기 전극 단자 및 적어도 1개의 상기 전극체를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하는 축전 소자로서, 상기 집전체는, 상기 전극 단자와 전기적으로 접속되는 단자 접속부와, 적어도 1개의 상기 전극체에 접속되는, 2개의 전극체 접속부와, 상기 단자 접속부의 단부로부터 연장 설치되고, 상기 단자 접속부와 상기 2개의 전극체 접속부를 연결하는 연결부를 가지고, 상기 연결부는, 상기 단자 접속부의 상기 단부와의 접속 부분에 있어서의 폭이, 상기 2개의 전극체 접속부와의 접속 부분에 있어서의 폭보다 넓은 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있다.
이 구성에 의하면, 집전체에 있어서, 단자 접속부로부터 연장 설치 형성된 연결부에 의해, 단자 접속부와 2개의 전극체 접속부가 연결되어 있다. 연결부는, 측면에서 볼 때(집전체를 전극체와는 반대측으로부터 본 경우)에 있어서, 단자 접속부의 단부에 접속된 윗변(上底)이, 2개의 전극체 접속부에 접속된 아랫변(下底)보다도 긴 대략 사다리꼴을 가지고 있다.
즉, 연결부는, 단자 접속부와의 접속 부분으로부터 2개의 전극체 접속부에 가까와짐에 따라, 폭을 좁히도록 형성되어 있고, 이로써, 2개의 전극체 접속부의 자세가, 전극체와의 접속에 적절한 자세로 무리없이 정돈되고 있다.
이와 같이, 집전체의 연결부를, 단자 접속부 측의 폭이 2개의 전극체 접속부 측의 폭보다 긴 대략 사다리꼴로 되도록 형성함으로써, 연결부에 절결을 설치하지 않고, 절곡에 기인하는 균열 등의 발생이 방지된 집전체를 제작할 수 있다.
따라서, 연결부에, 절결의 존재에 의해 단면적이 작아지게 되어 있는 부분이 존재하지 않으므로, 단자 접속부와 2개의 전극체 접속부 사이에 있어서의 전기 저항의 증가 및 강도의 저하 등의 문제가 생기지 않는다.
이상과 같이, 본 태양의 축전 소자는, 신뢰성이 높은 집전체를 구비하는 축전 소자이다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 연결부의, 폭 방향으로 평행하고 또한 외측면과 직교하는 단면의 면적은, 상기 연결부의 연장 설치 방향의 어느 위치라도, 상기 2개의 전극체 접속부의 폭 방향으로 평행한 단면의 면적의 합계 이상이면 된다.
이 구성에 의하면, 연결부에, 2개의 전극체 접속부의 단면적의 합계보다도 작은 단면적의 부분이 존재하지 않으므로, 예를 들면, 단자 접속부와 2개의 전극체 접속과의 사이에 대전류가 흐르는 경우에 있어서의 집전체의 신뢰성이 더욱 향상 된다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 연결부는, 상기 단자 접속부의 상기 단부의 변(邊)의 일부로부터 연장 설치되어 있는 것으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 예를 들면, 단자 접속부의 폭 방향의 길이를 비교적 길게 형성하고, 또한 2개의 전극체 접속부의 폭 방향의 위치가, 1 이상의 전극체와의 접속에 적절한 위치로 되도록, 연결부를 설치할 수 있다. 즉, 본 태양의 집전체에 의하면, 단자 접속부에 있어서의 전기 저항을 저감시키고, 또한 전극체와의 접속에 적절한 위치에, 연결부와 2개의 전극체 접속부를 구비할 수 있다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 단자 접속부의 상기 단부의 변에 있어서의, 상기 연결부와의 상기 접속 부분의 측방의 위치에, 절결부(切缺部)가 형성되어 있는 것으로 해도 된다.
이 구성에 의하면, 예를 들면, 집전체를 제작할 때 행해지는, 연결부를 단자 접속부와의 접속 부분에 있어서 절곡하는 공정이 용이하게 되고, 또한, 균열 등의 파손의 가능성이 저감된다. 또한, 이들의 효과를, 전기 저항의 증가 및 강도의 저하 등의 문제를 생기게 하지 않을 수 있는 것이 가능해진다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 연결부와 상기 2개의 전극체 접속부의 각각과는, 만곡부에 의해 접속되어 있어도 된다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 2개의 전극체 접속부의 한쪽은, 2개의 상기 전극체의 한쪽에 접속되어 있고, 상기 2개의 전극체 접속부의 다른 쪽은, 2개의 상기 전극체의 다른 쪽에 접속되어 있어도 된다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 연결부는, 2개의 상기 전극체의 배열 방향에 있어서, 2개의 상기 전극체의 사이에 위치하는 것으로 해도 된다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 2개의 전극체 접속부는, 상기 연결부로부터, 상기 단자 접속부와는 반대측으로 연장 설치되어 있는 것으로 해도 된다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 집전체는 또한, 상기 단자 접속부로부터 연장 설치되고, 상기 2개의 전극체 접속부와 나란히 배치된 다른 전극체 접속부를 가지는 것으로 해도 된다.
또, 본 발명의 일 태양에 관한 축전 소자에 있어서, 상기 연결부는, 비드부(bead portion)를 가지는 것으로 해도 된다.
그리고, 본 발명은, 상기 어느 하나의 태양에 관한 집전체를 구비하는 축전 소자로서 실현할 수 있는 것뿐 아니고, 상기 집전체로서도 실현할 수도 있다.
본 발명에 의하면, 신뢰성이 높은 집전체를 구비하는 축전 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 관한 축전 소자의 외관을 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 일 실시형태에 관한 축전 소자의 용기의 용기 본체를 분리하여 축전 소자가 구비하는 각각의 구성 요소를 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시형태에 관한 축전 소자의 분해 사시도이다.
도 4는 일 실시형태에 관한 양극 집전체의 구성을 나타낸 제1 사시도이다.
도 5는 일 실시형태에 관한 양극 집전체의 구성을 나타낸 제2 사시도이다.
도 6은 일 실시형태에 관한 양극 집전체를 측방(X축 방향 플러스 측)으로부터 본 경우의 측면도이다.
도 7은 비교예에 관한 양극 집전체의 부분 확대도이다.
도 8은 비드부를 가지는 양극 집전체의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 9는 변형예에 관한 양극 집전체의 정면도이다.
도 10은 변형예에 관한 양극 집전체의 배면도이다.
도 11은 변형예에 관한 양극 집전체의 평면도이다.
도 12는 변형예에 관한 양극 집전체의 저면도이다.
도 13은 변형예에 관한 양극 집전체의 제1 측면도이다.
도 14는 변형예에 관한 양극 집전체의 제2 측면도이다.
도 15는 변형예에 관한 양극 집전체의 제1 사시도이다.
도 16은 변형예에 관한 양극 집전체의 제2 사시도이다.
도 17은 변형예에 관한 양극 집전체의 부분 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관한 축전 소자에 대하여 설명한다. 그리고, 이하에서 설명하는 실시형태는, 모두 포괄적 또는 구체적인 예를 나타낸 것이다. 이하의 실시형태에서 나타내는 수치, 형상, 재료, 구성 요소, 구성 요소의 배치 위치 및 접속 형태 등은 일례이며, 본 발명을 한정하는 취지는 아니다. 또, 이하의 실시형태에 있어서의 구성 요소 중, 최상위 개념을 나타내는 독립 청구항에 기재되어 있지 않은 구성 요소에 대하여는, 임의의 구성 요소로서 설명된다.
그리고, 이하의 설명 및 도면 중에 있어서, 축전 소자의 상하 방향을 Z축 방향(이하, 제1 방향이라고 함)이라고 정의한다. 즉, Z축 방향은, 집전체의 다리부(전극체 접속부)가 연장 설치되는 방향, 또는, 용기의 단(短) 측면의 길이 방향으로서 정의할 수 있다.
또, 2개의 전극체의 배열 방향을 Y축 방향(이하, 제2 방향 또는 폭 방향이라고도 함)이라고 정의한다. 즉, Y축 방향은, 용기의 장(長) 측면의 대향 방향, 용기의 단 측면의 폭 방향, 또는, 용기의 두께 방향으로서 정의할 수 있다.
또, Z축 방향 및 Y축 방향과 교차하는 방향을 X축 방향(이하, 제3 방향이라고 함)이라고 정의한다. 즉, X축 방향은 축전 소자의 전극체의 권취축 방향, 집전체 또는 전극 단자의 배열 방향, 또는, 용기의 단 측면의 대향 방향으로서 정의할 수 있다.
그리고, Z축 방향을 상하 방향으로 하고 있지만, 이 상하 방향은, 연직 방향과 평행이라도 되고, 평행이 아니라도 된다. 즉, 축전 소자의 사용 시에 있어서의 자세로 특히 한정은 없다.
(실시형태)
먼저, 실시형태에 관한 축전 소자(10)의 구성에 대하여, 설명한다.
도 1은, 실시형태에 관한 축전 소자(10)의 외관을 모식적으로 나타낸 사시도이다. 도 2는, 실시형태에 관한 축전 소자(10)의 용기(100)의 용기 본체(111)를 분리하여 축전 소자(10)가 구비하는 각각의 구성 요소를 나타내는 사시도이다.
도 3은, 실시형태에 관한 축전 소자(10)의 분해 사시도이다. 그리고, 도 3에서는, 용기(100)의 용기 본체(111)의 도시는 생략되어 있다.
축전 소자(10)는, 전극 단자와, 전극체와, 상기 전극 단자 및 상기 전극체를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하는 축전 소자이다.
구체적으로는, 축전 소자(10)는, 전기를 충전하고, 또, 전기를 방전할 수 있는 2차 전지이며, 보다 구체적으로는, 리튬 이온 2차 전지 등의 비수 전해질 2차 전지이다. 특히,축전 소자(10)는, 전기 자동차(EV), 플러그 인 하이브리드 전기 자동차(PHEV), 또는 하이브리드 전기 자동차(HEV)에 적용된다. 그리고, 축전 소자(10)는 비수 전해질 2차 전지에 한정되지 않고, 비수 전해질 2차 전지 이외의 2차 전지이어도 되고, 커패시터라도 된다.
도 1~도 3에 나타낸 바와 같이, 축전 소자(10)는, 용기(100)와, 양극 단자(200)와, 음극 단자(300)를 구비하고 있다. 또, 용기(100)의 외측으로 상부 절연 부재(125, 135)가 배치되어 있다. 또한, 용기(100)의 내측에는, 하부 절연 부재 (120, 130)와, 양극 집전체(140)와, 음극 집전체(150)와, 2개의 전극체인 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)가 수용되어 있다.
또, 축전 소자(10)의 용기(100)의 내부에는 전해액(비수 전해액) 등의 액체가 봉입(封入)되어 있지만, 상기 액체의 도시는 생략한다. 그리고, 용기(100)에 밀봉되는 전해액으로서는, 축전 소자(10)의 성능을 손상시키는 것이 아니면 그 종류에 특별히 제한은 없고 다양한 것을 선택할 수 있다.
용기(100)는, 직사각형 통형으로 바닥을 구비하는 용기 본체(111)와, 용기 본체(111)의 개구를 폐색하는 판형 부재인 커버체(110)로 구성되어 있다. 또, 용기(100)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162) 등을 내부에 수용 후, 커버체(110)와 용기 본체(111)가 용접 등 됨으로써, 내부 공간을 밀폐하는 구조를 가지고 있다. 그리고, 커버체(110) 및 용기 본체(111)의 재질은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 스테인레스강, 알루미늄, 알루미늄 합금 등 용접 가능한 금속인 것이 바람직하다.
제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)는, 병렬로 배치되는 2개의 발전 요소(發電要素)이며, 모두, 양극 집전체(140) 및 음극 집전체(150)와 전기적으로 접속된다. 그리고, 제1 전극체(161)와 제2 전극체(162)는 동일한 구성을 가지고 있다.
구체적으로는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 각각은, 양극과 음극과 세퍼레이터(separator)를 구비하고, 전기를 축적할 수 있는 부재이다. 양극은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로 이루어지는 장척(長尺) 밴드형의 금속박인 양극 기재층(基材層) 상에 양극 활물질층이 형성된 것이다. 또, 음극은, 동 또는 동 합금 등으로 이루어지는 장척 밴드형의 금속박인 음극 기재층 상에 음극 활물질층이 형성된 것이다. 또, 세퍼레이터는, 수지로 이루어지는 미다공성(微多孔性)의 시트이다.
여기서, 양극 활물질층에 사용되는 양극 활물질, 또는 음극 활물질층에 사용되는 음극 활물질로서는, 리튬 이온을 흡장(吸藏) 방출 가능한 양극 활물질 또는 음극 활물질이면, 적절히 공지의 재료를 사용할 수 있다.
그리고, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)는, 양극과 음극의 사이에 세퍼레이터가 끼워넣어지도록 층형(層形)으로 배치된 것이 권취되어 형성되어 있다. 그리고, 도 2 및 도 3에서는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 형상으로서 긴 원 형상(長圓形狀)을 나타냈으나, 원 형상 또는 타원 형상이라도 좋다. 또, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 형상은 권취형(卷取型)에 한정되지 않고, 평판형 극판을 적층한 형상이라도 된다.
그리고, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 각각은, 양극 집전체(140)에 접속된 양극 측 단부와, 음극 집전체(150)에 접속된 음극 측 단부를 가지고 있다.
양극 측 단부는, 양극의 활물질층 비형성부가 적층되어 묶여진 전극체의 양극 측의 단부이고, 음극 측 단부는, 음극의 활물질층 비형성부가 적층되어 묶여진 전극체의 음극 측의 단부이다.
그리고, 양극의 활물질층 비형성부란, 양극 중 양극 활물질이 도공(塗工)되지 않고 양극 기재층이 노출된 부분이다. 음극의 활물질층 비형성부란, 음극 중 음극 활물질이 도공되지 않고 음극 기재층이 노출된 부분이다.
또, 본 실시형태에서는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)는, 절연성의 필름에 의해 결속되어 있다.
이상과 같이, 축전 소자(10)는, 복수의 전극체(본 실시형태에서는 2개의 전극체)를 가지고 있으므로, 동일 체적(용적)의 용기(100)에 단수의 전극체를 사용하는 경우에 비해, 이하의 점에서 바람직하다.
즉, 복수의 전극체를 사용함으로써, 단수의 전극체를 사용하는 경우에 비해, 용기(100)의 코너부의 데드 스페이스가 줄어들고, 전극체가 차지하는 비율이 향상되므로, 축전 소자(10)의 축전 용량의 향상(UP)으로 연결된다.
또, 특히, 고입출력(하이 레이트) 용의 전극체에서는, 고용량 타입의 전극체에 비해, 금속박 상의 활물질의 양을 감소시킬 필요가 있고, 전극체 중에서의 금속박이나 세퍼레이터의 비율이 높아진다. 그러므로, 단수의 전극체를 사용한 경우에는 전극의 권취수가 많아지므로 딱딱하여 유연성이 낮고 용기(100)에 삽입하기 어려워진다. 그러나, 복수의 전극체가 사용되는 경우, 1개의 전극체에 있어서의 권취수를 적게 할 수 있어, 그 결과, 유연성이 높은 전극체가 실현된다.
양극 집전체(140)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 양극 측에 배치되고, 양극 단자(200)와 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 양극과에 전기적으로 접속되는 도전성(導電性)과 강성(剛性)을 구비한 부재이다. 그리고, 양극 집전체(140)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 양극 기재층과 마찬가지로, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등으로 형성되어 있다.
구체적으로는, 양극 집전체(140)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 양극 측 단부에 용접 등에 의해 접합되는 것으로, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 양극과 접속된다. 또, 양극 집전체(140)에는, 개구부(140a)가 형성되어 있고, 개구부(140a)에, 후술하는 양극 단자(200)의 접속부(210)가 삽입되어 코킹되는 것으로, 양극 집전체(140)와 양극 단자(200)가 접속된다.
음극 집전체(150)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 음극 측에 배치되고, 음극 단자(300)와 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 음극과에 전기적으로 접속되는 도전성과 강성을 구비한 부재이다. 그리고, 음극 집전체(150)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 음극 기재층과 마찬가지로, 구리(銅) 또는 구리 합금 등으로 형성되어 있다.
구체적으로는, 음극 집전체(150)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 음극 측 단부에 용접 등에 의해 접합되는 것으로, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 음극과 접속된다. 또, 음극 집전체(150)에는, 개구부(150a)가 형성되어 있고, 개구부(150a)에, 후술하는 음극 단자(300)의 접속부(310)가 삽입되어 코킹되는 것으로, 음극 집전체(150)와 음극 단자(300)가 접속된다.
하부 절연 부재(120) 및 상부 절연 부재(125)는, 용기(100)의 커버체(110)에 고정되고, 양극 집전체(140)와 용기(100)를 절연하는 절연성의 수지 등으로 형성된 패킹이다. 그리고, 하부 절연 부재(120)에는, 후술하는 양극 단자(200)의 접속부(210)가 삽입되는 개구부(120a)가 형성되어 있고, 상부 절연 부재(125)에는, 접속부(210)가 삽입되는 개구부(125a)가 형성되어 있다.
하부 절연 부재(130) 및 상부 절연 부재(135)는, 용기(100)의 커버체(110)에 고정되고, 음극 집전체(150)와 용기(100)를 절연하는 절연성의 수지 등으로 형성된 패킹이다. 그리고, 하부 절연 부재(130)에는, 후술하는 음극 단자(300)의 접속부(310)가 삽입되는 개구부(130a)가 형성되어 있고, 상부 절연 부재 (135)에는, 접속부(310)가 삽입되는 개구부(135a)가 형성되어 있다.
양극 단자(200)는, 제1 전극체(161)의 양극 및 제2 전극체(162)의 양극에 전기적으로 접속된 전극 단자이며, 음극 단자(300)는, 제1 전극체(161)의 음극 및 제2 전극체(162)의 음극에 전기적으로 접속된 전극 단자이다. 양극 단자(200) 및 음극 단자(300)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 위쪽에 배치된 커버체(110)에 장착되어 있다.
양극 단자(200)에는, 도 3에 나타낸 바와 같이, 양극 단자(200)와 양극 집전체(140)를 전기적으로 접속하는 접속부(210)가 설치되어 있다.
접속부(210)는, 양극 집전체(140)의 개구부(140a)에 삽입되어, 양극 집전체(140)에 접속되는 부재이며, 예를 들면 리벳이다. 즉, 접속부(210)는, 상부 절연 부재(125)의 개구부(125a)와, 커버체(110)의 관통공(110a)과, 하부 절연 부재(120)의 개구부(120a)와, 양극 집전체(140)의 개구부(140a)에 삽입되어, 코킹된다. 이로써, 양극 단자(200)는, 상부 절연 부재(125), 하부 절연 부재(120), 및 양극 집전체(140)와 함께 커버체(110)에 고정된다.
또 마찬가지로, 음극 단자(300)에는, 음극 단자(300)와 음극 집전체(150)를 전기적으로 접속하는 접속부(310)가 설치되어 있다. 접속부(310)는, 음극 집전체(150)의 개구부(150a)에 삽입되어, 음극 집전체(150)에 접속되는 부재이며, 예를 들면 리벳이다. 즉, 접속부(310)는, 상부 절연 부재(135)의 개구부(135a)와, 커버체(110)의 관통공(110b)과, 하부 절연 부재(130)의 개구부(130a)와, 음극 집전체(150)의 개구부(150a)에 삽입되어, 코킹된다. 이로써, 음극 단자(300)는, 상부 절연 부재(135), 하부 절연 부재(130), 및 음극 집전체(150)와 함께 커버체(110)에 고정된다.
다음에, 본 실시형태에 관한 축전 소자(10)의 특징인, 양극 집전체(140) 및 음극 집전체(150)의 구성에 대하여, 상세하게 설명한다. 그리고, 양극 집전체(140)와 음극 집전체(150)는 동일한 구성을 가지므로, 이하에서는 양극 집전체(140)에 대한 설명을 행하고, 음극 집전체(150)에 대한 설명은 생략한다. 즉, 이하에서 설명하는 양극 집전체(140)의 구조상의 특징은, 음극 집전체(150)에 대하여도 적용된다.
도 4는, 일 실시형태에 관한 양극 집전체(140)의 구성을 나타낸 제1 사시도이다. 구체적으로는, 도 4는, 도 3에 나타내는 양극 집전체(140)를 바로 앞쪽의 경사 위쪽으로부터 본 경우의 사시도이다.
도 5는, 일 실시형태에 관한 양극 집전체(140)의 구성을 나타낸 제2 사시도이다. 구체적으로는, 도 5는, 도 3에 나타내는 양극 집전체(140)를 안쪽의 경사 아래쪽으로부터 본 경우의 사시도이다.
도 6은, 일 실시형태에 관한 양극 집전체(140)를 측방(X축 방향 플러스 측)으로부터 본 경우의 측면도이다.
이들 도면에 나타낸 바와 같이, 양극 집전체(140)는, 단자 접속부(141)와, 복수의 다리부[본 실시형태에서는, 외측 다리부(142, 143) 및 내측 다리부(144, 145)의 4개의 다리부]와, 연결부(148)를 가지고 있다. 이들 복수의 다리부의 각각은, 적어도 1개의 전극체에 접속되는 전극체 접속부의 일례이다. 특히, 내측 다리부(144 및 145)는, 연결부(148)에 의해 단자 접속부(141)에 연결되는 2개의 전극체 접속부의 일례이다.
구체적으로는, 알루미늄 합금 등을 소재로 하는 소정의 형상의 판재에 대해, 절곡 가공, 드로잉(drawing) 가공, 아이어닝(ironing) 가공, 뒤틀림 가공 등의 가공을 행함으로써, 단자 접속부(141), 복수의 다리부(142~145), 및, 연결부(148)를 일체로 구비하는 양극 집전체(140)가 제작된다.
단자 접속부(141)는, 양극 단자(200)와 전기적으로 접속되는 부재이며, 본 실시형태에서는, 대략 직사각형이고 또한 평판형의 부재이다. 단자 접속부(141)에는 개구부(140a)가 형성되어 있다. 양극 단자(200)의 접속부(210)가 개구부(140a)에 삽입되어 코킹되는 것으로 양극 단자(200)와 단자 접속부(141)가 전기적 및 기계적으로 접속된다.
개구부(140a)는, 단자 접속부(141)에 형성된 원 형상의 관통공이며, 구체적으로는, 접속부(210)의 외형에 대응된 형상을 가지고 있다. 그리고, 개구부(140a)의 형상은, 원 형상으로 한정되지 않고, 타원 형상이나 사각 형상 등이라도 상관없지만, 접속부(210)의 외형 형상에 대응된 형상인 것이 바람직하다. 또, 개구부(140a)는, 접속부(210)가 삽입되는 형상이면 관통공이 아니어도 되고, 반원 형상 또는 직사각형으로 절결됨으로써 형성된 절결부(切缺部) 등이라도 상관없다.
그리고, 본 실시형태에서는, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이, 양극 집전체(140)에는, 개구부(140a)에 더하여, 대략 직사각형의 개구가 형성되어 있다. 이것은, 예를 들면 하부 절연 부재(120)의 이면측(裏面側)[양극 집전체(140)측]의 돌출부를 수용하기 위한 개구이며, 양극 집전체(140)에 필수적인 요소는 아니다.
복수의 다리부[외측 다리부(142, 143) 및 내측 다리부(144, 145)]의 각각은, Z축 방향으로 장척형의 부재이다. 이들 복수의 다리부 중, 2개의 다리부[내측 다리부(144 및 145)]는, Y축 방향으로 나란히 배치되고, 또한 연결부(148)에 의해 단자 접속부(141)와 연결되어 있다. 내측 다리부(144 및 145)는, 연결부(148)로부터, 단자 접속부(141)와는 반대측으로 연장 설치되어 있다. 부가하자면, 내측 다리부(144 및 145)는, 연결부(148)로부터, 단자 접속부(141)와는 반대측으로 돌출되어 설치되어 있다.
연결부(148)는, 단자 접속부(141)의 단부로부터 연장 설치되어 있다. 구체적으로는, 연결부(148)는, 단자 접속부(141)의 X축 방향 플러스 측의 단부로부터 Z축 방향 마이너스 측으로 연장 설치되어 있다.
다른 전극체 접속부[외측 다리부(142 및 143)의 각각]는, 단자 접속부(141)로부터 연장 설치되어 있고, 또한 연결부(148)에 접속된 내측 다리부(144 및 145)와, Y축 방향으로 나란히 배치되어 있다. 그리고, 다른 전극체 접속부로서, 외측 다리부(142 및 143) 중 어느 하나만이 양극 집전체(140)에 구비되어도 된다.
여기서, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 양극 측 단부는, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, X축 방향을 따른 측면을 가지고 있다. 즉, 장척형(長尺形)이고 또한 평판형의 4개의 다리부의 각각은, 제1 전극체(161) 또는 제2 전극체(162)와의 접합의 정밀도의 향상을 위해서, 예를 들면 접합면이 X축 방향으로 평행으로 되는 자세(두께 방향이 X축 방향과 직교하는 자세)인 것이 바람직하다.
본 실시형태에서는, 외측 다리부(142 및 143)의 각각은, 판형(板狀)의 단자 접속부(141)에 있어서의 X축 방향으로 평행한 변으로부터 연장 설치되어 있다. 즉, 외측 다리부(142 및 143)의 각각은, 단자 접속부(141)로부터 연장 설치된 장척형의 부분이 X축 방향으로 평행한 변을 따라 대략 90°절곡되는 것으로 형성되어 있다. 그 결과, 외측 다리부(142 및 143)의 각각은, 접합면이 X축 방향으로 평행한 자세로 되어 있다.
그러나, 내측 다리부(144 및 145)는, 단자 접속부(141)의 Y축 방향으로 평행한 변(141a)으로부터 연장 설치 형성된 연결부(148)에 연속되어 설치되어 있다.
즉, 연결부(148)를, 단자 접속부(141)와의 접속 부분에 있어서 Y축 방향으로 평행한 변(141a)을 따라 대략 90°절곡하는 공정(제1 굽힘 공정)만에서는, 내측 다리부(144 및 145)의 접합면은 Y축 방향으로 평행한 상태이다.
따라서, 상기 제1 굽힘 공정의 전(前) 또는 후(後) 또는 동시에, 내측 다리부(144 및 145)의 각각의 접합면이 X축과 평행하게 되도록, 연결부(148)에 대해서 내측 다리부(144 및 145)를 대략 90°굽혀 드로잉하는 공정(제2 굽힘 공정)이 필요하게 된다.
그리고, 예를 들면 내측 다리부(144)를 길이 방향의 도중의 위치에서 비트는 것으로, 내측 다리부(144)의 접합면을 X축 방향과 평행하게 할 수도 있다. 그러나, 이 경우, 내측 다리부(144)의 제1 전극체(161)와의 접합 가능한 길이가 짧아지고, 또한 제1 전극체(161)와 단자 접속부(141) 사이에 있어서의, 불필요한 공간이 증가한다. 이것은, 제2 전극체(162)와 접합되는 내측 다리부(145)에 대하여도 마찬가지이다.
그러므로, 단자 접속부(141)에 비교적 가까운 위치에서, 내측 다리부(144 및 145)의 접합면을 X축 방향과 평행하게 하기 위한 절곡을 행하는 것이 요구된다.
그래서, 예를 들면 도 7에 나타낸 양극 집전체(540)와 같은 구조가 생각된다.
도 7은, 비교예에 관한 양극 집전체(540)의 부분 확대도이다.
도 7에 나타낸 양극 집전체(540)는, 단자 접속부(541)와, Z축 방향으로 장척형의 내측 다리부(544 및 545)와, 단자 접속부(541)와 내측 다리부(544 및 545)를 연결하는 연결부(548)를 구비한다.
도 7에 나타낸 양극 집전체(540)에서는, 연결부(548)의 Y축 방향의 양단에 다리부[내측 다리부(544 및 545)]가 접속되어 있다. 또, 연결부(548)의 Y축 방향의 양단을 Z축 방향으로 평행한 휨선을 따라 대략 90°절곡되어 있으며, X축에 평행한 접합면을 가지는 내측 다리부(544 및 545)가 형성되어 있다.
그러나, 이 경우, 연결부(548)에는, 대략 90°절곡되는 것에 기인하는 균열 등의 파손을 방지하기 위해, 도 7에 나타낸 바와 같이, Y축 방향의 양단의 Z축 방향으로 평행한 변의 각각에, 응력 집중을 완화시키는 반원통형의 절결(548a)이 설치된다. 절결(548a)은, 상기 변으로부터 Y축 방향으로 오목한 형상으로 형성된다.
이로써, 연결부(548)에는, 연장 설치 방향[단자 접속부(541)로부터 내측 다리부(544 및 545)를 향하는 방향]에 있어서, 그 전후(前後)보다 단면적이 작은 부분이 존재한다. 이것은, 전기 저항의 증가 및 강도의 저하 등의 문제를 생기게 한다.
그래서, 본 실시형태에 관한 양극 집전체(140)에서는, 도 4~도 6에 나타낸 바와 같이, 연결부(148)의 단자 접속부(141)와의 접속 부분의 근방으로부터, 연결부(148)의 Y축 방향의 양단을 서서히 절곡하여 간다. 구체적으로는, 내측 다리부(144, 145)에 가까와짐에 따라(도 4~도 6에 있어서의 아래쪽으로 감에 따라), X축 방향으로 평행한 부분의 길이가 길어지도록 연결부(148)의 Y축 방향의 양단이 굽혀져 드로잉 가공된다.
즉, 제2 굽힘 공정은, 다음과 같이 설명된다. 연결부(148)의 외측면(149)의 Y축 방향의 폭이 내측 다리부(144 및 145)에 가까와짐에 따라 좁아지도록, 연결부(148)의 Y축 방향의 양단을, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 방향으로 굽혀져 드로잉한다(예를 들면, 금형을 사용하여 프레스한다).
그 결과, 예를 들면 도 6에 나타낸 바와 같이, 연결부(148)의, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)와는 반대측의 측면인 외측면(149)에, 전체로서 아래쪽으로 갈수록 간격을 좁히는 한 쌍의 휨선(147)이 형성될 수 있다.
즉, 연결부(148)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 외측면(149)의, 단자 접속부(141)의 단부와의 접속 부분에 있어서의 Y축 방향의 폭 D1가, 내측 다리부(144 및 145)와의 접속 부분에 있어서의 Y축 방향의 폭 D2 보다도 넓은 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있다. 그리고, 대략 사다리꼴로는, 완전한 사다리꼴의 형상도 포함된다.
또, 휨선(147)은, 설명의 편의 상, 도 6에서는 명확한 실선으로 도시되어 있지만, 휨선(147)은, 외관상, 명확한 선으로서 인식될 필요는 없다.
이와 같이, 본 실시형태에서는, 연결부(148)는 외측면(149)이 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 외측면(149)은, 단자 접속부(141)의 단부와의 접속 부분의 폭(D1)이 넓고, 내측 다리부(144 및 145)와의 접속 부분에 있어서의 폭(D2)이 좁은 대략 사다리꼴이다.
즉, 연결부(148)와 내측 다리부(144 및 145)와의 사이의 휨선(147)의 단부에 균열 등의 방지(응력 집중의 완화)를 위한 절결을 설치하지 않고, X축에 평행한 접합면을 가지는 내측 다리부(144 및 145)가 무리없이 형성되어 있다. 따라서, 연결부(148)에는, 절결을 설치하는 것에 의한 단면적이 작은 부분이 존재하지 않고, 이로써, 신뢰성이 높은 양극 집전체(140)를 얻을 수 있다.
보다 상세하게는, 본 실시형태의 양극 집전체(140)에서는, 예를 들면 도 4에 나타낸 바와 같이, 연결부(148)의 단면적 Sa는, 연결부(148)의 어느 위치라도, 내측 다리부(144 및 145)의 단면적의 합계(2Sb) 이상이다.
부가하자면, 내측 다리부(144 및 145)와 단자 접속부(141)와의 사이에 있어서, 내측 다리부(144 및 145)의 단면적의 합계(2Sb) 보다도 작은 단면적의 부분은 존재하지 않는다.
따라서, 연결부(148)에는, 단자 접속부(141)와 내측 다리부(144 및 145)와의 사이에 있어서 고저항이 되는 개소(箇所)가 존재하지 않는다. 그러므로, 단자 접속부(141)와 내측 다리부(144 및 145)와의 사이에 대전류가 흐르는 경우에 있어서의 양극 집전체(140)의 신뢰성이 보다 향상된다.
그리고, 연결부(148)의 단면적 Sa는, Y축 방향(폭 방향)에 평행하고 또한 외측면(149)과 직교하는 단면의 면적이다. 또, 내측 다리부(144 및 145)의 각각의 단면적 Sb는, Z축 방향으로 직교하는 단면(폭 방향으로 평행한 단면)의 면적이다.
또, 본 실시형태에 있어서, 내측 다리부(144 및 145)의 각각의 단면적은 모두 Sb라고 했지만, 내측 다리부(144)의 단면적과, 내측 다리부(145)의 단면적은 달라도 된다.
예를 들면, 내측 다리부(144)의 단면적이 Sb1이며, 내측 다리부(145)의 단면적이 Sb2(≠Sb1)인 경우를 상정한다. 이 경우, 양극 집전체(140)에 있어서, 연결부(148)의 단면적 Sa는, 연결부(148)의 어느 위치라도, 내측 다리부(144 및 145)의 단면적의 합계(Sb1＋Sb2) 이상이다.
또, 연결부(148)는, 도 4~도 6에 나타낸 바와 같이, 단자 접속부(141)의 단부의 변(141a)의 일부로부터 연장 설치되어 있다. 구체적으로는, 연결부(148)는, 단자 접속부(141)의 단부인, 판형의 단자 접속부(141)에 있어서의 Y축 방향(폭 방향)에 평행한 변(141a)의 일부로부터 연장 설치되어 있다.
즉, Y축 방향의 폭이 비교적 넓은 단자 접속부(141)에 있어서, 내측 다리부(144 및 145)의 Y축 방향의 위치가, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)와의 접속에 적절한 위치로 되도록, 연결부(148)가 설치되어 있다.
본 실시형태에서는, 연결부(148)의 외측면(149)의, 단자 접속부(141)의 단부와의 접속 부분에 있어서의 Y축 방향의 폭 D1(도 6 참조)은, 단자 접속부(141)의 단부의 변(141a)의 폭보다 작다. 또, 연결부(148)는, 단자 접속부(141)의 단부의 변(141a)에 있어서의 폭 방향의 중앙 부분에 설치되어 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 관한 양극 집전체(140)에 의하면, 예를 들면, 단자 접속부(141)에 있어서의 전기 저항을 저감시키고, 또한 1이상의 전극체와의 접속에 적절한 위치에, 연결부(148)와 내측 다리부(144 및 145)를 구비할 수 있다.
또, 본 실시형태에 관한 양극 집전체(140)는, 단자 접속부(141)로부터 연장 설치되고, 내측 다리부(144 및 145)와 Y축 방향으로 나란히 배치된 Z축 방향으로 장척형의 다른 다리부[외측 다리부(142 및 143)]를 가진다.
이로써, 복수의 전극체[제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)]의 각각을, 2개의 다리부로 협지하도록, 양극 집전체(140)를 배치할 수 있다.
여기서, 도 7에 나타낸 비교예에 있어서의 양극 집전체(540)에서는, 내측 다리부(544 및 545)의 근원 부분에도 절결(546)이 설치되어 있다. 즉, 내측 다리부(544 및 545)의 형성을 위한 절곡 시에, 내측 다리부(544 및 545)의 근원 부분에 균열 등이 발생하지 않도록, 이들 근원 부분에 절결(546)이 설치되어 있다.
한편, 본 실시형태의 양극 집전체(140)에서는, 도 4~도 6에 나타낸 바와 같이, 내측 다리부(144 및 145)의 근원 부분에는 절결은 존재하지 않는다.
구체적으로는, 예를 들면 도 6으로부터 알 수 있는 바와 같이, 이들 근원 부분[내측 다리부(144 및 145)와 연결부(148)의 접속 부분]의 외형은, 측면에서 볼 때 완만한 곡선으로 구성되어 있다. 이로써, 이들 근원 부분에 있어서의 응력 집중이 완화된다. 따라서, 본 실시형태에 관한 양극 집전체(140)에는, 비교예에 있어서의 양극 집전체(540)와 같은 절결(546)은 불필요하다.
이와 같이, 내측 다리부(144 및 145)에는 절결이 존재하지 않으므로, 절결이 존재함으로써 단면적이 삭감된 부분을 가지고 있지 않다. 그러므로, 내측 다리부(144 및 145)에 있어서, 전기 저항의 증가 및 강도의 저하 등의 문제는 생기지 않는다.
또, 본 실시형태에서는, 축전 소자(10)는, 2개의 전극체[제1 전극체(161), 제2 전극체(162)]를 구비하고, 내측 다리부(144)는, 제1 전극체(161)에 접속되고, 내측 다리부(145)는, 제2 전극체(162)에 접속되어 있다. 즉, 2개의 전극체[제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)]와 양극 단자(200)와의 전기적인 접속이, 1개의 부재[양극 집전체(140)]에 의해 제공되고 있다.
또, 단자 접속부(141)와 내측 다리부(144 및 145)를 연결하는 연결부(148)는, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 배열 방향(Y축 방향)에 있어서, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 사이에 위치한다.
이로써, 예를 들면, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)의 각각과, 양극 단자(200) 사이에 있어서의 전기 저항 등의 조건이 균일화된다. 또, 예를 들면, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162)가, 양극 집전체(140)에 의해 양호한 밸런스로 지지된다.
이상, 본 발명에 관한 축전 소자에 대하여, 실시형태에 기초하여 설명한다. 그러나, 본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 한, 당업자가 생각나는 각종 변형을 상기 실시형태에 행한 것도, 또는, 상기 설명된 복수의 구성 요소를 조합시켜 구축되는 형태도, 본 발명의 범위 내에 포함된다.
예를 들면, 양극 집전체(140)에 대해, 2개의 다리부[내측 다리부(144 및 145)]와 접속된 연결부(148)를 보강하기 위한 가공이 행해져도 된다.
도 8은, 비드부(bead portion)를 가지는 양극 집전체(140)의 외관을 나타내는 사시도이다.
도 8에 나타낸 양극 집전체(140)의 연결부(148)는, 비드부(149a)를 가지고 있다. 비드부(149a)는, 연결부(148)의 강도를 높이기 위해, 연결부(148)에 형성된 보강부이다.
비드부(149a)는, 연결부(148)의 두께 방향으로 돌출되어 형성되어 있다. 구체적으로는, 비드부(149a)는, 연결부(148)의 중앙 부분에 있어서 상하 방향(Z축 방향)으로 연장 설치되고, 또한 양극 집전체(140)의 내측(X축 방향 마이너스측)으로 돌출하도록 형성되어 있다. 즉, 비드부(149a)는, 외측면(149)으로부터 함몰된 오목형으로 설치되고, 또한 연결부(148)의 내측(X축 방향 마이너스측)의 면으로부터 돌출하는 부분에 의해 형성되어 있다.
그리고, 비드부(149a)는, 연결부(148)의 내측(X축 방향 마이너스측)의 면에 함몰된 오목형으로 설치되고, 또한 외측면(149)으로부터 돌출하는 부분에 의해 형성되어도 된다. 또, 비드부(149a)는, 한쪽 면으로부터 돌출하고, 또한 다른 쪽 면은 평면 형상인 구성이라도 상관없다.
이와 같이, 양극 집전체(140)는, 연결부(148)에 비드부(149a)가 형성되어 있으므로, 양극 집전체(140)의 강도를 향상시킬 수 있다. 이로써, 양극 집전체(140)를 구비하는 축전 소자(10)의 내진동성 또는 내충격성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 연결부(148)에 형성되는 한 쌍의 휨선(147)은, 도 6에서는, 내측으로 볼록한 곡선이지만, 외측으로 볼록한 곡선이라도 된다. 또, 한 쌍의 휨선(147)의 각각이 직선으로 구성되어 있어도 된다.
즉, 한 쌍의 휨선(147)은, 전체로서 아래쪽으로 갈수록 간격을 좁히도록 형성되어 있으면 되고, 예를 들면, 상하 방향의 일부에, 그 바로 위에 보다도 간격이 넓어져 있는 구간이 포함되어 있어도 된다.
또, 본 실시형태의 양극 집전체(140)는, 4개의 다리부(142~145)를 가지는 것으로 하였다. 그러나, 본 실시형태의 양극 집전체(140)는 적어도 2개의 다리부를 구비하면 된다.
구체적으로는, 양극 집전체(140)는, 연결부(148)에 의해 단자 접속부(141)와 연결되는 2개의 전극체 접속부[본 실시형태에 관한 내측 다리부(144 및 145)]를 가지고, 다른 전극체 접속부를 가지고 있지 않아도 된다.
즉, 양극 집전체(140)에, 다른 다리부가 없는 경우라도, 연결부(148)에 접속된 2개의 다리부를 형성하기 위한 절곡을, 절결을 구비하지 않고 무리없이 행할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
또, 양극 집전체(140)가, 전극체 접속부로서, 내측 다리부(144 및 145)만을 가지는 경우, 1개의 전극체의 양극 측 단부를, 내측 다리부(144 및 145)로 협지하도록 양극 집전체(140)를 배치해도 된다.
즉, 축전 소자(10)가 구비하는 전극체의 수는 복수일 필요는 없고, 적어도 1개의 전극체를 구비하면 된다. 즉, 축전 소자(10)가 구비하는 전극체의 수는 "1"이라도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 양극 집전체(140)의 연결부(148)는, Y축 방향에 있어서, 인접하는 2개의 전극체(161 및 162)의 사이에 배치되는 것으로 하였으나, 연결부(148)의 위치는, 어느 하나의 전극체의 측방 등이라도 된다. 즉, 단자 접속부(141)의 Y축 방향으로 평행한 변(141a)의 어떤 위치에 연결부(148)가 배치되어 있어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 양극 집전체(140)와 양극 단자(200)는, 접속부(210)를 코킹(caulking)하고 있는 것으로 접속되어 있는 것으로 하였으나, 양극 집전체(140)와 양극 단자(200)의 접속 방법은 코킹에만 한정되지 않고, 어떠한 방법이 채용되어도 된다.
또, 상기 실시형태에서는, 음극 집전체(150)는, 양극 집전체(140)와 마찬가지의 구성을 가지고 있는 것으로 하였으나, 상기 구성을 가지는 것은 양극 집전체(140)만이라도 된다. 또는, 음극 집전체(150)만이 상기 구성을 가져도 된다.
(변형예)
상기 실시형태에 관한 양극 집전체(140)에서는, 굽힘 등의 가공 시에 있어서의 균열 방지(응력 집중의 완화)를 위한 절결을 가지고 있지 않은 것으로, 절결이 존재하는 것에 의한 전기 저항의 증가 등의 문제가 생기지 않는 것으로 하였다.
그러나, 양극 집전체(140)는, 예를 들면, 전기 저항의 증가 등의 문제를 생기지 않게 하는 태양이며, 굽힘 등의 가공 시에 있어서의 균열 방지(응력 집중의 완화)를 위한 절결을 구비해도 된다. 그래서, 실시형태의 변형예로서, 상기 실시형태에 관한 양극 집전체(140)와 공통되는 특징을 가지고, 또한 균열 방지(응력 집중의 완화)를 위한 절결(절결부)을 가지는 집전체에 대하여, 도 9~도 17를 참조하여 설명한다.
그리고, 이하에서 설명하는 양극 집전체(240)는, 실시형태에 관한 축전 소자(10)(예를 들면 도 2 참조)에 있어서, 양극 집전체(140)에 치환하여 사용할 수 있는 부재이다. 또, X축 방향 플러스 측을 정면(正面)으로서 이하의 설명을 행한다.
도 9는, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 정면도이다. 도 10은, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 배면도이다. 도 11은, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 평면도이다. 도 12는, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 저면도이다. 도 13은, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 제1 측면도이다. 도 14는, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 제2 측면도이다. 그리고, 도 13에서는, Y축 방향 플러스 측으로부터 본 경우의 양극 집전체(240)를 도시하고, 도 14에서는, Y축 방향 마이너스 측으로부터 본 경우의 양극 집전체(240)를 도시하고 있다.
도 15는, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 제1 사시도이다. 도 16은, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 제2 사시도이다. 도 17은, 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 부분 단면도이다. 그리고, 도 17에서는, 도 9에 나타내는 B-B 부분에 있어서의 A-A선 확대 단면도가 나타나있다.
이들 도 9~도 17에 나타낸 바와 같이, 본 변형예에 관한 양극 집전체(240)는, 단자 접속부(241)와, 복수의 다리부[본 변형예에서는, 외측 다리부(242, 243) 및 내측 다리부(244, 245)의 4개의 다리부]와, 연결부(248)를 가지고 있다.
단자 접속부(241)는, 양극 단자(200)와 전기적으로 접속되는 부재이며, 개구부(240a)가 형성되어 있다. 양극 단자(200)의 접속부(210)가 개구부(240a)에 삽입되어 코킹되는 것으로 양극 단자(200)와 단자 접속부(241)가 전기적 및 기계적으로 접속된다.
복수의 다리부[외측 다리부(242, 243) 및 내측 다리부(244, 245)]의 각각은, Z축 방향으로 장척형의 부재이다. 이들 복수의 다리부 중, 2개의 다리부[내측 다리부(244 및 245)]는, Y축 방향으로 나란히 배치되고, 또한 연결부(248)에 의해 단자 접속부(241)와 연결되어 있다. 내측 다리부(244 및 245)는, 연결부(248)로부터, 단자 접속부(241)와는 반대측으로 연장 설치되어 있다.
다른 다리부[외측 다리부(242 및 243)의 각각]는, 단자 접속부(241)로부터 연장 설치되어 있고, 또한 연결부(248)에 접속된 내측 다리부(244 및 245)와, Y축 방향으로 나란히 배치되어 있다.
연결부(248)는, 단자 접속부(241)의 단부로부터 연장 설치되어 있다. 구체적으로는, 연결부(248)는, 단자 접속부(241)의 X축 방향 플러스 측의 단부의 변(241a)으로서, Y축 방향으로 평행한 변(241a)으로부터 Z축 방향 마이너스 측에 연장 설치되어 있다.
또, 연결부(248)는, 예를 들면 도 9에 나타낸 바와 같이, 외측면(249)의, 단자 접속부(241)의 단부와의 접속 부분에 있어서의 Y축 방향의 폭 D3가, 내측 다리부(244 및 245)와의 접속 부분에 있어서의 Y축 방향의 폭 D4 보다도 넓은 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있다. 즉, 상기 실시형태에 관한 양극 집전체(140)와 동일하게, 내측 다리부(244 및 245)의 자세가, 전극체와의 접속에 적절한 자세로 무리없이 정돈되고 있다.
구체적으로는, 연결부(248)의 외측면(249)의 Y축 방향의 폭이 내측 다리부(244 및 245)에 가까와짐에 따라 좁아지도록, 연결부(248)의 Y축 방향의 양단을, 내측(X축 방향 마이너스측)으로 굽힘 드로잉한다(예를 들면, 금형을 사용하여 프레스 한다). 이로써, 연결부(248)는 대략 사다리꼴로 형성된다. 또, 이와 같이 굽힘 드로잉하는 것으로, 연결부(248)와 내측 다리부(244 및 245)의 각각과의 두께 방향은 서로 다르게 되어 있다. 본 변형예에서는, 연결부(248)의 두께 방향은 X축 방향이며, 내측 다리부(244 및 245)의 각각의 두께 방향은 Y축 방향이다.
두께 방향이 서로 다른 연결부(248)와 내측 다리부(244 및 245)는, 도 12에 나타낸 바와 같이, 만곡부(248a)에 의해 접속되어 있다. 그리고, 상기 실시형태에 관한 양극 집전체(140)에 있어서도, 예를 들면 도 4에 나타내는 연결부(148)의 단면(단면적 Sa를 나타내는, 사선을 부여한 영역)의 형상으로부터 알 수 있는 바와 같이, 두께 방향이 서로 다른 연결부(148)와 내측 다리부(144 및 145)는, 만곡부에 의해 접속되어 있다.
이와 같이, 본 변형예에 관한 양극 집전체(240)의 기본적인 구조는, 상기 실시형태에 관한 양극 집전체(140)과 공통되어 있다. 즉, 본 변형예에 관한 양극 집전체(240)는, 양극 단자(200)와 전기적으로 접속되는 단자 접속부(241)와, 1 이상의 전극체에 접속되는 2개의 다리부[내측 다리부(244 및 245)]와, 단자 접속부(241)의 단부로부터 연장 설치되고, 단자 접속부(241)와 내측 다리부(244 및 245)를 연결하는 연결부(248)를 가지고 있다. 또, 연결부(248)는, 단자 접속부(241)의 상기 단부와의 접속 부분에 있어서의 폭이, 내측 다리부(244 및 245)와의 접속 부분에 있어서의 폭보다 넓은 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있다.
본 변형예에 관한 양극 집전체(240)는, 상기 구성에 더하여, 단자 접속부(241)의 단부의 변(241a)에 있어서의, 연결부(248)와의 접속 부분의 측방의 위치에, 절결부(241b)가 형성되어 있다.
구체적으로는, 절결부(241b)는, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 평면에서 볼 때, 단자 접속부(241)의 단부의 변(241a)으로부터, 단자 접속부(241)에 있어서의 양극 단자(200)와의 접속 부분[즉, 개구부(240a)]를 향해 오목하게 형성된 부분이다.
즉, 내측 다리부(244 및 245)와 양극 단자(200)를 연결하는 방향(본 변형예에서는 X축 방향)에 있어서, 그 전후보다 단면적이 작아지는 부분을 존재시키지 않는 태양이며, 단자 접속부(241)에 절결부(241b)가 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 단자 접속부(241)에는, 연결부(248)와의 접속 부분의 양측의 각각에, 절결부(241b)가 설치되어 있다.
이로써, 양극 집전체(240)를 제작할 때 행해지는, 연결부(248)를, 단자 접속부(241)와의 접속 부분에 있어서 Y축 방향으로 평행한 변(241a)을 따라 대략 90°절곡하는 공정(제1 굽힘 공정)이 용이하게 된다. 또, 제1 굽힘 공정에 있어서, 상기 접속 부분에 있어서의 응력 집중이 완화되어, 그 결과, 균열 등의 파손의 가능성이 저감된다. 또한, 제1 굽힘 공정의 용이화 또는 파손의 발생의 억제 등의 효과를, 전기 저항의 증가 및 강도의 저하 등의 문제를 생기게 하지 않고 얻을 수 있다.
그리고, 절결부(241b)는, 단자 접속부(241)의 단부를 실제로 잘라내어(절삭하여) 형성될 필요는 없다. 예를 들면, 단자 접속부(241)의 전체 형상을 형성하기 위한 프레스 가공에 의해, 절결부(241b)가 형성되어도 된다.
또, 본 변형예에 관한 양극 집전체(240)는, 도 8에 나타낸 양극 집전체(140)와 마찬가지로, 연결부(248)에 볼록부(249a)가 형성되어 있고, 이로써, 연결부(248)의 강도가 향상되어 있다. 그 결과, 양극 집전체(240)를 구비하는 축전 소자(10)의 내진동성 또는 내충격성을 향상시킬 수 있다.
또, 본 변형예에 관한 양극 집전체(240)가 가지는 각종 특징은, 제1 전극체(161) 및 제2 전극체(162) 중 적어도 한쪽의 음극에 접속되는 집전체에 구비되어도 된다.
[산업 상의 이용 가능성]
본 발명은, 리튬 이온 2차 전지 등의 축전 소자 등에 적용할 수 있다.
10: 축전 소자
100: 용기
110: 커버체
110a, 110b: 관통공
111: 용기 본체
120, 130: 하부 절연 부재
120a, 125a, 130a, 135a, 140a, 150a, 240a: 개구부
125, 135: 상부 절연 부재
140, 240: 양극 집전체
141, 241: 단자 접속부
141a, 241a: 변
142, 143, 242, 243: 외측 다리부
144, 145, 244, 245: 내측 다리부
147: 휨선
148, 248: 연결부
149, 249: 외측면
149a, 249a: 비드부
150: 음극 집전체
161: 제1 전극체
162: 제2 전극체
200: 양극 단자
210, 310: 접속부
241b: 절결부
300: 음극 단자

Claims (10)

  1. 전극 단자와, 적어도 1개의 전극체와, 상기 전극 단자 및 적어도 1개의 상기 전극체를 전기적으로 접속하는 집전체를 구비하는 축전 소자로서,
    상기 집전체는,
    상기 전극 단자와 전기적으로 접속되는 단자 접속부;
    적어도 1개의 상기 전극체에 접속되는, 2개의 전극체 접속부; 및
    상기 단자 접속부의 단부로부터 연장 설치되고, 상기 단자 접속부와 상기 2개의 전극체 접속부를 연결하는 연결부를 구비하고,
    상기 연결부는, 상기 단자 접속부의 상기 단부와의 접속 부분에 있어서의 폭이, 상기 2개의 전극체 접속부와의 접속 부분에 있어서의 폭보다 넓은 대략 사다리꼴로 되도록 형성되어 있는,
    축전 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 연결부의, 폭 방향으로 평행하고 또한 외측면과 직교하는 단면의 면적은, 상기 연결부의 연장 설치 방향의 어느 위치라도, 상기 2개의 전극체 접속부의 폭 방향으로 평행한 단면의 면적의 합계 이상인, 축전 소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 연결부는, 상기 단자 접속부의 상기 단부의 변(邊)의 일부로부터 연장 설치되어 있는, 축전 소자.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단자 접속부의 상기 단부의 변에 있어서의, 상기 연결부와의 상기 접속 부분의 측방의 위치에, 절결부가 형성되어 있는, 축전 소자.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부와 상기 2개의 전극체 접속부의 각각과는, 만곡부에 의해 접속되어 있는, 축전 소자.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 전극체 접속부의 한쪽은, 2개의 상기 전극체의 한쪽에 접속되어 있고, 상기 2개의 전극체 접속부의 다른 쪽은, 2개의 상기 전극체의 다른 쪽에 접속되어 있는, 축전 소자.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 연결부는, 2개의 상기 전극체의 배열 방향에 있어서, 2개의 상기 전극체의 사이에 위치하는, 축전 소자.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 2개의 전극체 접속부는, 상기 연결부로부터, 상기 단자 접속부와는 반대측으로 연장 설치되어 있는, 축전 소자.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 집전체는 또한, 상기 단자 접속부로부터 연장 설치되고, 상기 2개의 전극체 접속부와 나란히 배치된 다른 전극체 접속부를 가지는, 축전 소자.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 연결부는 비드부를 가지는, 축전 소자.
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