KR20160146697A - 각형 축전 디바이스 및 각형 축전 디바이스의 제조 방법 - Google Patents

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KR20160146697A
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미즈오 이와사키
야스시 모치다
다케시 아라야
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스미토모덴키고교가부시키가이샤
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Abstract

정극과, 부극과, 정극과 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군과, 전해질과, 개구부를 가지며, 상기 전극군 및 상기 전해질을 수용하는 케이스와, 케이스의 개구부를 밀봉하는 밀봉판과, 전극군과 케이스 사이에 개재되어, 전극군과 케이스를 절연하는 절연 시트를 구비하고, 상기 절연 시트가, 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 접혀 있는 각형 축전 디바이스.

Description

각형 축전 디바이스 및 각형 축전 디바이스의 제조 방법{RECTANGULAR ELECTRICITY STORAGE DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING RECTANGULAR ELECTRICITY STORAGE DEVICE}
본 발명은 전극군이, 시트형의 정극과 부극을 교대로 적층한 적층체, 또는 시트형의 정극과 부극을 중합하여 권취한 권취체인 각형 축전 디바이스 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
종래의 각형 축전 디바이스는, 예컨대, 시트형의 정극과 부극을 교대로, 이들 사이에 세퍼레이터를 끼워 적층한 적층체나, 정극과 부극을, 이들 사이에 세퍼레이터를 끼워 중합하여 권취한 권취체로 이루어지는 전극군을 가지고 있다. 여기서, 「각형 축전 디바이스」란, 형상이 직육면체에 가까운 각기둥형인 축전 디바이스와, 양측부나 각부에 라운딩을 띤 편평한 각기둥형인 축전 디바이스를 포함한다.
각형 축전 디바이스의 케이스의 형상은 일반적으로 전극군의 형상에 대응하고 있다. 전극군이 적층체이면, 전극군의 형상은 직육면체에 가까운 각기둥형이다. 그 때문에, 각형 축전 디바이스의 외형도 직육면체에 가까워진다. 전극군이 권취체이면, 전극군의 형상은, 양측부에 만곡한 면을 갖는 각기둥형이다. 이 때문에, 각형 축전 디바이스의 외형도 양측부에 만곡한 면을 갖는 형상이 된다.
전극군은, 각형으로 개구부를 갖는 케이스의 내부에 삽입된다. 전극군을 케이스의 내부에 삽입한 후, 케이스의 개구부에는 밀봉판이 장착된다. 그 후, 밀봉판에 마련한 구멍으로부터 케이스의 내부에 전해질이 주액된다. 그 후, 탈기 등의 처리를 거쳐, 밀봉판의 구멍이 폐색되어, 각형 축전 디바이스가 밀폐된다.
케이스는, 통상, 금속으로 형성되어 있고, 도전성을 가지고 있다. 도전성을 갖는 케이스는, 정극 및 부극 중 어느 하나의 극성을 갖는 경우와, 어느 쪽의 극성도 갖지 않는 경우가 있다.
전자의 형태에서는, 케이스가 반대의 극성의 전극과 접촉하면, 축전 디바이스가 내부 쇼트한다. 후자의 형태에서도, 정극과 부극의 양방이 케이스에 접촉하면, 축전 디바이스가 내부 쇼트한다. 따라서, 일반적으로, 전극군과 케이스 사이에 절연 시트 등이 배치된다(특허문헌 1 참조).
절연 시트는, 특허문헌 1에 나타나 있는 바와 같이, 전극군을 수용하도록 주머니형으로 형성할 수 있다. 이때, 예컨대 1장의 절연 시트를 둘로 접어, 중첩된 부분의 주연부끼리를 열 용착에 의해 접합함으로써, 주머니형으로 한다. 혹은, 2장의 절연 시트를 중합하여, 그 주연부끼리를 열 용착에 의해 접합함으로써, 주머니형으로 한다. 단, 접합 방법은, 열 용착에 한정되지 않는다.
혹은, 열 수축 튜브에 의해 각기둥형의 전극군의 4개의 측면을 덮으며, 전극군의 하면(바닥면)과 케이스의 바닥부 사이에 바닥부 절연판을 배치한다. 이에 의해, 축전 디바이스의 내부 쇼트를 방지하는 것도 일반적으로 행해지고 있다.
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-26704호 공보
전술한 바와 같이, 종래, 열 용착에 의해 절연 시트로부터 주머니를 형성하고, 그것에 전극군을 수용함으로써, 전극군과 케이스를 절연하는 것이 행해지고 있다. 혹은, 열 수축 튜브와 바닥부 절연판을 사용하여, 전극군과 케이스를 절연하는 것이 행해지고 있다.
그런데, 절연 시트로부터 주머니를 형성하기 위해서는, 축전 디바이스의 조립 라인과는 별도의 라인으로, 예컨대 열 용착 장치를 사용하여, 절연 시트의 주머니를 형성할 필요가 있다. 이에 의해, 축전 디바이스의 제조 시설이 대규모화하며, 축전 디바이스의 제조 공정이 복잡해져, 제조 비용 증대의 요인이 된다.
또한, 열 수축 튜브와 바닥부 절연판을 사용하는 경우에도, 바닥부 절연판을 케이스 내부에 배치하는 공정, 전극군에 열 수축 튜브를 장착하는 공정, 또한, 열 수축 튜브를 수축시키는 공정 등이 필요해진다. 따라서, 축전 디바이스의 제조 공정이 복잡해진다.
본 발명의 일국면은, 정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군과,
전해질과,
개구부를 가지며, 상기 전극군 및 상기 전해질을 수용하는 케이스와,
상기 케이스의 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉판과,
상기 전극군과 상기 케이스 사이에 개재되어, 상기 전극군과 상기 케이스를 전기적으로 절연하는 절연 시트를 구비하고,
상기 절연 시트가, 상기 전극군의 상기 하면 및 상기 4개의 측면을 포위하도록 접혀 있는, 각형 축전 디바이스에 관한 것이다.
본 발명의 다른 국면은, (a) 정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군을 준비하는 공정과,
(b) 전해질을 준비하는 공정과,
(c) 개구부를 가지며, 상기 전극군 및 상기 전해질을 수용하는 케이스를 준비하는 공정과,
(d) 상기 케이스의 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉판을 준비하는 공정과,
(e) 상기 전극군과 상기 케이스 사이에 개재되어, 상기 전극군과 상기 케이스를 전기적으로 절연하는 절연 시트를 준비하는 공정과,
(f) 상기 절연 시트를, 상기 전극군의 상기 하면 및 상기 4개의 측면을 포위하도록 접는 공정과,
(g) 상기 전극군 및 상기 접힌 절연 시트를, 상기 케이스의 내부에, 상기 절연 시트가 상기 전극군과 상기 케이스 사이에 개재된 상태로 설치하는 공정을 포함하는 각형 축전 디바이스의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 각형 축전 디바이스의 제조 공정 및 제조 설비를 간이한 것으로 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 각형 축전 디바이스의 개략 구성을 나타내는 분해 사시도이다.
도 2는 도 1의 I1-I1선에 의한 전극군의 서브 그룹의 화살표 방향에서 본 단면도이다.
도 3은 절연 시트를 전개한 상태의 평면도이다.
도 4a는 절연 시트에 의해 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트를 접는 처리의 제1 공정을 나타내는 사시도이다.
도 4b는 절연 시트에 의해 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트를 접는 처리의 제2 공정을 나타내는 사시도이다.
도 4c는 절연 시트에 의해 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트를 접는 처리의 제3 공정을 나타내는 사시도이다.
도 4d는 절연 시트에 의해 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트를 접는 처리의 제4 공정을 나타내는 사시도이다.
도 4e는 절연 시트에 의해 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트를 접는 처리의 제5 공정을 나타내는 사시도이다.
도 5는 전극군의 하면 및 4개의 측면이 절연 시트에 의해 포위된 중간품을 케이스에 삽입하는 공정을 나타내는 사시도이다.
도 6은 전극군의 하면 및 4개의 측면이 절연 시트에 의해 포위된 중간품이 케이스에 삽입된 상태를 나타내는 사시도이다.
도 7은 정극 및 부극을, 이들 사이에 세퍼레이터를 끼워 권취한 권취체의 외형을 나타내는 사시도이다.
도 8은 가로로 긴 각형 축전 디바이스의 일례를 나타내는 사시도이다.
본 발명의 일실시형태에 따른 각형 축전 디바이스는, 정극과, 부극과, 정극과 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군과, 전해질과, 개구부를 가지며, 전극군 및 전해질을 수용하는 케이스와, 그 케이스의 개구부를 밀봉하는 밀봉판과, 전극군과 케이스 사이에 개재되어, 상기 전극군과 상기 케이스를 전기적으로 절연하는 절연 시트를 구비한다. 절연 시트는, 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 접혀 있다. 절연 시트는 2장 이상을 이용하여도 좋다.
여기서, 「각기둥형」에는, 직육면체 형상, 측부나 각부에 라운딩을 띤 직육면체에 가까운 형상 등이 포함된다. 전극군이 각기둥형이면, 전극군은, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는다. 전극군은, 케이스의 개구부를 통하여, 그 내부에 삽입할 수 있다. 케이스의 개구부는, 예컨대 덮개형의 밀봉판에 의해 막을 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시형태의 각형 축전 디바이스에 있어서는, 전극군과 케이스를 절연하기 위한 절연 시트는, 열 용착 등에 의해 전극군을 수용하기 위한 주머니로 형성되는 것이 아니다. 단순히 전극군의 하면과 4개의 측면을 덮도록, 절연 시트가 접혀질 뿐이다. 그와 같은 공정은, 각형 축전 디바이스의 조립 라인에 용이하게 편입할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 각형 축전 디바이스의 제조를 간이하게 할 수 있다. 또한, 각형 축전 디바이스의 제조 시설의 대규모화 및 제조 공정의 복잡화를 억제할 수 있다. 따라서, 각형 축전 디바이스의 제조 비용을 저감하는 것이 용이해진다.
여기서, 전극군의 하면과 4개의 측면을 덮기 위한 절연 시트의 매수는, 축전 디바이스의 부품 개수를 삭감하여, 제조를 간이하게 한다고 하는 관점에서는, 1장인 것이 바람직하다. 그러나, 예컨대 2장의 절연 시트를 사용하여, 그 중 1장으로 전극군의 덮어야 하는 부분의 일부(예컨대 절반)를 덮고, 나머지의 1장으로 전극군의 덮어야 하는 나머지 부분을 덮을 수도 있다. 마찬가지로, 3장 이상의 절연 시트를 사용하여, 전극군의 덮어야 하는 부분을 분할하여 덮을 수도 있다. 절연 시트는, 단층 구조의 것에 한정되지 않고, 2종류 이상의 재료의 층을 중첩한 복층 구조의 것이어도 좋다. 또한, 2장 이상의 절연 시트를 겹쳐 사용하여도 좋다.
전극군의 4개의 측면은, 절연 시트에 의해 전부 덮어져 있는 것이 바람직하다. 그러나, 전극군의 4개의 측면에서 케이스와 직접적으로 대향하지 않는 부분은, 절연 시트에 의해 덮지 않아도 좋다. 또한, 절연 시트는, 전극군의 상면 중 적어도 일부분이라도 덮을 수 있다. 전극군의 하면은 절연 시트에 의해 전부 덮는 것이 바람직하다.
전극군은, 예컨대 시트형의 정극과 부극을, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 적층한 적층체, 또는 정극과 부극을, 이들 사이에 세퍼레이터를 개재시켜 권취한 권취체일 수 있다. 전극군이 적층체이면, 그 형상은, 대표적으로는 직육면체에 가까운 각기둥형이다(도 1 참조).
여기서, 절연 시트는, 기본적으로는 접혀 있을 뿐이며, 그 절연 시트의 일부분과 다른 일부분을 접합하는 용착부를 가지고 있지 않다. 또한, 2장 이상의 절연 시트를 사용하는 경우에는, 그 절연 시트와 다른 절연 시트를 접합하는 용착부도 가지고 있지 않다. 그러나, 예컨대 점착 테이프를 사용하여, 접힌 절연 시트의 형상을 유지하도록 하여도 좋다.
절연 시트의 재료에는, 특별히 한정되지 않지만, 절연성을 갖는 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 그와 같은 수지로서는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 에틸렌-프로필렌 공중합체 등의 폴리올레핀; 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리카보네이트(PC) 등의 폴리에스테르 수지; 폴리술폰(PS), 폴리에테르술폰(PES), 폴리페닐렌에테르(PPE) 등의 폴리에테르 수지, 폴리페닐렌술피드(PPS), 폴리페닐렌술피드케톤 등의 폴리페닐렌술피드 수지; 방향족 폴리아미드 수지(아라미드 수지 등) 등의 폴리아미드 수지; 폴리이미드 수지; 셀룰로오스 수지 등을 사용할 수 있다. 이들은 단독으로 이용하여도 좋고, 2종 이상을 조합하여 이용하여도 좋다.
또는, 절연 시트는, 불소 수지에 의해 형성할 수 있다. 예컨대 각형 축전 디바이스가 용융염 전지인 경우에는, 비교적 높은 온도역(예컨대 0℃∼90℃)에서 각형 축전 디바이스를 사용할 수 있다. 불소 수지는 내열성이 높다. 이 때문에, 각형 축전 디바이스가 비교적 높은 온도역에서 사용되는 경우에도, 절연 시트를 불소 수지로 형성함으로써, 절연 시트가 열에 의해 연화하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 각형 축전 디바이스가 예컨대 80℃ 이하의 온도역에서 사용되는 경우에는, 절연 시트에 특히 내열성이 높은 소재를 사용할 필요는 없고, 절연 시트를, 보다 저렴한 소재인 PP이나 PE로 형성할 수 있다.
또한, 불소 수지로 형성된 절연 시트는, 용착에 의해 주머니형으로 형성하는 것은 곤란하다. 본 실시형태에서는, 절연 시트를 용착에 의해 주머니형으로 형성하는 것이 아니라, 전극군의 주위를 둘러싸도록 접을 뿐이다. 따라서, 본 실시형태에 따르면, 용착이 곤란하기 때문에 종래는 이 용도에서의 사용이 곤란하였던 불소 수지를, 절연 시트의 소재로서 용이하게 사용할 수 있다.
불소 수지는, 불소 함유 모노머 단위를 갖는 단독 중합체 또는 공중합체이면 좋다. 이러한 불소 수지로서는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 테트라플루오로에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA), 테트라플루오로에틸렌-에틸렌 공중합체, 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리비닐플루오라이드(PVF) 등을 예시할 수 있다. 내열성을 높이는 관점에서, 불소 수지의 융점은, 200℃ 이상인 것이 바람직하다.
본 발명이 적용되는 축전 디바이스의 종류는, 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 알칼리 금속 이온 2차 전지, 알칼리 금속 이온 커패시터와 같은 비수전해질을 이용하는 축전 디바이스, 알칼리 축전지, 납 축전지, 전기 2중층 콘덴서와 같은 수용액 전해질을 이용하는 축전 디바이스에 본 발명을 적용할 수 있다. 그 중에서도, 본 발명은, 나트륨 이온 2차 전지, 리튬 이온 2차 전지, 나트륨 이온 커패시터, 리튬 이온 커패시터 등에 바람직하게 적용된다.
알칼리 금속 이온 2차 전지의 정극 및 부극에서는, 예컨대 알칼리 금속 이온(나트륨 이온이나 리튬 이온)이 관여하는 패러데이 반응이 진행된다. 알칼리 금속 이온 커패시터의 경우, 정극에서는, 전해질 중의 음이온이 흡착하는 비패러데이 반응이 진행되고, 부극에서는, 알칼리 금속 이온이 관여하는 패러데이 반응이 진행된다.
전해질에는, 유기 전해질, 용융염 및/또는 첨가제 등을 포함시킬 수 있다. 유기 전해질은, 유기 용매와, 유기 용매에 용해되는 알칼리 금속염을 포함한다. 용융염은, 용융 상태의 염과 동의이며, 이온 액체라고도 칭해진다. 이온 액체는, 음이온과 양이온으로 구성되는 액형 이온성 물질이다. 축전 디바이스를 비교적 고온에서 사용하는 경우, 전해질의 90 질량％ 이상이 용융염인 것이 바람직하다. 한편, 축전 디바이스를, 주로 통상의 온도역(예컨대 -5℃∼40℃)에서 사용하는 경우, 전해질의 80 질량％ 이상이 유기 전해질인 것이 바람직하고, 전해질의 50 질량％ 이상이 유기 용매인 것이 바람직하다.
전해질의 주성분이 유기 용매인 리튬 이온 2차 전지 및/또는 리튬 이온 커패시터는, 통상의 온도역(예컨대 -5℃∼40℃)에서 사용된다. 그와 같은 각형 축전 디바이스에 있어서는, PE나 PP 등의 폴리올레핀을 절연 시트의 소재로서 적합하게 사용할 수 있다. 나트륨 이온 2차 전지가 통상의 온도역에서 사용되는 경우에 있어서도, PE나 PP를 절연 시트의 소재로서 적합하게 사용할 수 있다. 절연 시트가 폴리올레핀에 의해 형성될 때, 절연 시트의 두께(DT1)는, 0.05 ㎜∼0.2 ㎜인 것이 바람직하다. 절연 시트를 이 범위의 두께로 함으로써, 접었을 뿐인 절연 시트에 의해 적합하게 축전 디바이스의 내부 쇼트를 방지할 수 있다.
한편, 절연 시트가 불소 수지에 의해 형성될 때, 절연 시트의 두께(DT2)는, 0.05 ㎜∼0.5 ㎜인 것이 바람직하다. 또한, 절연 시트에는, 전술한 바와 같은 수지 시트뿐만 아니라, 셀룰로오스, 종이 등도 사용할 수 있다.
절연 시트로서는, 직사각형(정사각형을 포함함)의 시트를 적합하게 사용할 수 있다. 이때, 접었을 때에 남는 부분[예컨대, 도 3의 영역(A3)과 영역(A5) 사이의 삼각형의 부분]을 절제하는 것도 생각된다. 그러나, 절연 시트가 충분한 강도를 유지한다고 하는 관점에서는, 그와 같은 부분은 절제하지 않고 남기는 것이 바람직하다.
절연 시트가 제1 변 및 이것과 직교하는 제2 변을 갖는 직사각형일 때, 절연 시트는, 그 중앙부를 포함하며 전극군의 하면을 덮는 제1 영역과, 그 하면의 대향하는 2개의 변에서 각각 되접어 꺽여, 전극군의 4개의 측면 중 2개를 덮는 제2 영역과, 전극군의 하면의 다른 대향하는 2개의 변 및 4개의 측면의 경계에서 되접어 꺽여, 4개의 측면 중 다른 2개를 덮는 제3 영역을 포함한다.
본 실시형태의 각형 축전 디바이스에 있어서는, 서로 전기적으로 절연된 상태로 밀봉판에 정극 외부 단자 및 부극 외부 단자를 배치할 수 있다. 정극과 정극 외부 단자는 정극 리드편에 의해 전기적으로 접속할 수 있다. 부극과 부극 외부 단자는 부극 리드편에 의해 전기적으로 접속할 수 있다. 전극군과 밀봉판 사이에는 절연성의 격벽 부재를 배치하는 것이 바람직하다. 격벽 부재는 입체형인 것이 바람직하다. 예컨대, 격벽 부재는, 전극군과 대향하도록 배치되는 바닥판과, 바닥판의 주연부에 연달아 설치된 적어도 하나의 세로판을 갖는다. 바닥판은, 정극 리드편이 삽입 관통되는 제1 구멍과, 부극 리드편이 삽입 관통되는 제2 구멍을 포함한다. 그리고, 적어도 하나의 세로판을, 정극 리드편 및/또는 부극 리드편과, 케이스 사이에 개재시킨다. 정극 리드편 및/또는 부극 리드편과, 케이스 사이에 절연성의 입체형의 격벽 부재의 세로판을 개재시킴으로써, 축전 디바이스 내부에서 단락이 발생하는 것을 높은 신뢰성으로 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시형태에 따른 각형 축전 디바이스의 제조 방법은, (a) 정극과, 부극과, 정극과 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군을 준비하는 공정과, (b) 전해질을 준비하는 공정과, (c) 개구부를 가지며, 전극군 및 전해질을 수용하는 케이스를 준비하는 공정과, (d) 케이스의 개구부를 밀봉하는 밀봉판을 준비하는 공정과, (e) 전극군과 케이스 사이에 개재되어, 전극군과 케이스를 절연하는 절연 시트를 준비하는 공정과, (f) 절연 시트를, 전극군의 하면 및 4개의 측면을 포위하도록 접는 공정과, (g) 전극군 및 접힌 절연 시트를, 케이스의 내부에, 절연 시트가 전극군과 케이스 사이에 개재된 상태로 설치하는 공정을 포함한다.
상기 공정 (a)∼(g)는, 종래의 각형 축전 디바이스의 조립 라인에 전부 편입할 수 있다. 따라서, 각형 축전 디바이스의 제조를 위해 라인을 크게 개변할 필요가 없다.
전술한 바와 같이, 절연 시트는, 대표적으로는, 제1 변 및 이것과 직교하는 제2 변을 갖는 직사각형(광의의 직사각형이며, 정사각형을 포함함)이다. 이때, 전극군의 하면이 장변과 단변을 갖는 직사각형(협의의 직사각형)이면, 절연 시트의 제1 변의 길이를 전극군의 하면의 장변의 길이(전극군의 최대폭)보다 크게 한다. 즉, 절연 시트가 직교하는 2개의 변 중 적어도 한쪽은 전극군의 최대폭보다 크게 한다. 절연 시트가 협의의 직사각형이면, 적어도 장변은 전극군의 최대폭보다 크게 된다. 절연 시트가 정사각형이면, 절연 시트의 모든 변의 길이가 전극군의 최대폭보다 크게 된다.
이때, 각형 축전 디바이스가 도 1에 나타내는 바와 같은 세로로 긴 형상이면, 절연 시트의 단변(X1, 도 3 참조)의 길이를 전극군의 최대폭(하면의 장변)보다 크게 한다. 한편, 각형 축전 디바이스가, 도 8에 나타내는 바와 같은 가로로 긴 케이스(14A)를 갖는 축전 디바이스(110)이며, 또한, 그 전극군(12A)의 횡폭(W1)이 높이(H1)의 2배를 넘는 것 같은 경우에는, 전극군의 최대폭(W1)이, 절연 시트의 단변의 길이보다 커질 수는 있다. 그 경우에도, 절연 시트의 장변의 길이는 전극군의 최대폭보다 크게 된다.
그리고, 상기 공정 (f)에서는, (f1) 전극군의 하면의 장변과 절연 시트의 제2 변(Y1)이 직교하고(도 3 참조), 또한 상기 하면의 중심이 절연 시트의 중심에 위치하도록, 전극군의 하면과 절연 시트를 접촉시키는 것, (f2) 절연 시트를 하면의 2개의 장변에서 각각 되접어 꺽는 것, (f3) 절연 시트를 하면의 2개의 단변에서 각각 되접어 꺽는 것, (f4) 절연 시트를 4개의 측면의 경계에서 각각 되접어 꺽는 것이라고 하는 각 순서가 행해진다. 또한, 순서 (f3)과 순서 (f4)에 관해서는, 순서 (f3)을 먼저 행할 수도, 순서 (f4)를 먼저 행할 수도 있다. 도 4a∼도 4e를 참조하여 상세하게 서술하는 절연 시트 접는 방법에서는, 순서 (f3)을 먼저 행하고 있다.
또한, 여기서 말하는 「직교」는, 전극군의 하면의 장변과 절연 시트의 제2 변이 이루는 각도가 엄밀하게 90도인 것을 의미하지 않는다. 그 각도가 90도에 가까운 각도(예컨대 80도∼100도)이면, 전극군의 하면의 장변과 절연 시트의 제2 변이 직교하고 있다고 생각할 수 있다. 또한, 「전극군의 하면의 중심이 절연 시트의 중심에 위치한다」란, 양자의 위치가 완전하게 일치하는 것을 의미하지 않는다. 양자간의 어긋남이 작으면(예컨대 5 ㎜ 이하이면), 전극군의 하면의 중심이 절연 시트의 중심에 위치하고 있다고 생각할 수 있다.
다음에, 각형 축전 디바이스 및 그 제조 방법에 대해서, 도면을 따라 구체적으로 설명한다.
도 1에, 본 발명의 일실시형태에 따른 각형 축전 디바이스의 개략 구성을 분해 사시도에 의해 나타낸다. 도시예의 각형 축전 디바이스(10)는, 각형의 나트륨 이온 2차 전지 혹은 리튬 이온 커패시터이며, 각기둥형의 전극군(12)과, 개구부를 갖는 각형의 케이스(14)와, 케이스(14)의 개구부를 밀봉하는 밀봉판(16)을 구비하고 있다. 케이스(14) 및 밀봉판(16)은 금속으로 형성되어 있고, 도전성을 가지고 있다.
전극군(12)의 상면과, 밀봉판(16) 사이에는, 절연성의 격벽 부재(18)가 배치되어 있다. 전극군(12)과 케이스(14) 사이에는, 절연 시트(20)가 배치되어 있다. 또한, 도 1에서는, 축전 디바이스의 내부 구조를 보다 명료하게 나타내기 위해, 절연 시트(20)의 일부를 절결하여, 전극군(12)의 4개의 측면의 상부가 절연 시트(20)로부터 노출된 상태를 나타내고 있다. 그러나, 본 실시형태에서는, 축전 디바이스의 내부 쇼트를 방지하기 위해, 전극군(12)의 4개의 측면은, 실제로는 상단부까지 모두가 절연 시트(20)에 의해 덮어진다.
밀봉판(16)에는, 정극 외부 단자(40) 및 부극 외부 단자(42)를 마련할 수 있다. 정극 외부 단자(40)는, 밀봉판(16)의 길이 방향(Y축 방향)의 한쪽 단부 쪽의 위치에 배치되고, 부극 외부 단자(42)는, 다른쪽 단부 쪽의 위치에 배치된다. 이들 외부 단자는, 밀봉판(16)과 전기적으로 절연된다.
밀봉판(16)의 중앙부에는, 케이스(14)의 내압이 매우 상승하였을 때에 케이스 내부의 가스를 방출하기 위한 가스 배출 밸브(44)(예컨대 파단 밸브)를 설치할 수 있다. 가스 배출 밸브(44)의 근방에는, 조절 압력 밸브(46)와, 주액 구멍(48)을 마련할 수 있다. 주액 구멍(48)은, 밀봉판(16)을 케이스(14)의 개구부에 장착한 후에, 전해질을 케이스(14)의 내부에 주입하기 위한 구멍이다. 주액 구멍(48)은, 도시하지 않는 액체 마개에 의해 막힌다.
본 실시형태에서는, 전극군(12)은, 정극과 부극을 교대로 적층한 적층체로 형성되어 있고, 상면과, 하면과, 평탄한 4개의 측면을 가지고 있다. 전극군(12)을 구성하는 정극 및 부극에 대해서는, 뒤에서 자세히 설명한다. 전극군(12)의 외형은, 직육면체에 가까운 각기둥형이다. 또한, 본 실시형태에서는, 전극군(12)은, 복수(도시예에서는 4개)의 서브 그룹(12a, 12b, 12c, 12d)으로 구성되어 있다.
도 2에, 전극군의 하나의 서브 그룹을 단면도에 의해 나타낸다. 이 단면도는, 도 1의 I1-I1선을 포함하며 또한 Y축에 수직인 평면에 의해 서브 그룹(12a)을 절단하였을 때의 화살표 방향에서 본 단면도이다. 또한, 도면에 나타낸 전극(정극, 부극)의 수는, 실제로 서브 그룹(12a)에 포함되어 있는 전극의 수와, 반드시 일치하지 않는다. 또한, 다른 서브 그룹(12b∼12d)의 구성은, 서브 그룹(12a)의 구성과 동일하다.
전극군(12)의 서브 그룹(12a)는, 예컨대 주머니형 세퍼레이터(21)에 수납된 복수의 정극(22)과, 복수의 부극(24)을 교대로 적층하여 구성된다. 정극(22)은, 정극 집전체와 정극 활물질을 포함한다. 부극(24)은, 부극 집전체와 부극 활물질을 포함한다. 도 2에서는, 정극 집전체, 부극 집전체, 정극 활물질 및 부극 활물질을 전극과 구별하여 도시하지 않는다.
복수의 정극(22)(또는 정극 집전체)의 각각의 상단부에는, 리드편(정극 리드편)(26)이 부착되어 있다. 정극 리드편(26)은, 정극(22) 또는 정극 집전체와 일체적으로 형성되어 있어도 좋다. 서브 그룹(12a)의 복수의 정극(22)의 리드편이 묶여, 예컨대 서로 용접됨으로써, 이들의 정극(22)이 병렬로 접속된다.
정극 리드편(26)이 묶인 부분(이하, 정극 리드편 다발부라고 함)(26A)은, 도전성의 정극 접속 부재(30)(도 1 참조)에 접속되고, 정극 접속 부재(30)를 통해 정극 외부 단자(40)와 전기적으로 접속된다. 다른 서브 그룹(12b∼12d)도 각각에 정극 리드편 다발부(26A)를 가지고 있다. 이들의 정극 리드편 다발부(26A)도, 정극 접속 부재(30)에 접속되고, 정극 접속 부재(30)를 통해 정극 외부 단자(40)와 접속된다. 이상의 구성에 의해, 전극군(12)의 모든 정극(22)이 정극 외부 단자(40)와 병렬로 접속된다.
또한, 복수의 부극(24)(또는 부극 집전체)의 각각의 상단부에는, 리드편(부극 리드편)(28)이 부착되어 있다. 부극 리드편(28)은, 부극(24) 또는 부극 집전체의 상단부에 부극(24)과 일체적으로 형성되어 있어도 좋다. 서브 그룹(12a)의 복수의 부극(24)의 리드편이 묶여, 예컨대 서로 용접됨으로써, 복수의 부극(24)이 병렬로 접속된다.
부극 리드편(28)이 묶여진 부분(이하, 부극 리드편 다발부라고 함)(28A)은, 도전성의 부극 접속 부재(32)(도 1 참조)에 접속되고, 부극 접속 부재(32)를 통해 부극 외부 단자(42)와 전기적으로 접속된다. 다른 서브 그룹(12b∼12d)도 각각에 부극 리드편 다발부(28A)를 가지고 있다. 이들의 부극 리드편 다발부(28A)도, 부극 접속 부재(32)에 접속되고, 부극 접속 부재(32)를 통해 부극 외부 단자(42)와 접속된다. 이상의 구성에 의해, 전극군(12)의 모든 부극(24)이 병렬로 부극 외부 단자(42)와 접속된다.
격벽 부재(18)는, 정극 리드편 다발부(26A), 부극 리드편 다발부(28A), 정극 접속 부재(30) 및 부극 접속 부재(32)와, 도전성의 케이스(14)의 접촉을 방지하도록, 전극군(12)의 상면과, 밀봉판(16) 사이에 배치된다. 격벽 부재(18)는, 외형이 개략 직사각형인 바닥판(18a)과, 바닥판(18a)의 4개의 변으로부터 바닥판(18a)에 대하여 수직으로 세워져 설치되는 4개의 세로판(18b)을 가지고 있다. 바닥판(18a)과 4개의 세로판(18b)은 일체적으로 형성할 수 있다. 바닥판(18a)과 세로판(18b)의 경계부는 절곡이 용이하도록 홈형의 박육부로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 1장의 판재로부터 입체형의 격벽 부재(18)를 용이하게 형성할 수 있다.
바닥판(18a)에는, 서브 그룹(12a∼12d)의 각각의 정극 리드편 다발부(26A)가 삽입 관통되는 제1 구멍(18c)과, 서브 그룹(12a∼12d)의 각각의 부극 리드편 다발부(28A)가 삽입 관통되는 제2 구멍(18d)이 마련되어 있다. 4개의 세로판(18b)이, 정극 리드편 다발부(26A), 부극 리드편 다발부(28A), 정극 접속 부재(30) 및 부극 접속 부재(32)를 둘러쌈으로써, 이들 도전 부재와 케이스(14)의 접촉이 방지된다.
도 3에, 절연 시트를 전개한 상태로 평면도에 의해 나타낸다. 절연 시트(20)는, 전개한 상태에서, 예컨대 직사각형의 형상을 가지고 있고, 각기둥형의 전극군(12)의 하면을 덮는 영역(A1)(제1 영역임)과, 각기둥형의 전극군(12)의 4개의 측면 중 대향하는 2개의 측면을 덮는 영역(A2)(제2 영역임)과, 각기둥형의 전극군(12)의 4개의 측면 중 대향하는 다른 2개의 측면을 덮는 영역(A3), 영역(A4) 및 영역(A5)[이들 3개의 영역(A3∼A5)이 제3 영역임]을 가지고 있다. 영역(A1)은, 절연 시트(20)의 중앙부를 포함한다.
절연 시트(20)에는, 전극군(12)의 하면의 대향하는 2개의 변과 각각 대응하는 제1 접음선(F1)과, 그 하면의 다른 대향하는 2개의 변과 각각 대응하는 제2 접음선(F2)이 형성된다. 2개의 제1 접음선(F1)과, 2개의 제2 접음선(F2)에 의해 둘러싸인 영역이 영역(A1)이다. 2개의 제1 접음선(F1)은, 절연 시트(20)의 제2 변(Y1)(도시예에서는 장변)에 수직이다. 2개의 제2 접음선(F2)은, 절연 시트(20)의 제1 변(X1)(도시예에서는 단변)에 수직이다.
또한, 절연 시트(20)에는, 2개의 제1 접음선(F1)을 제2 변(Y1)을 향하여 연장하는 연장선을 따라, 4개의 제3 접음선(F3)이 형성된다. 하나의 제2 접음선(F2)과, 이것에 인접하는 2개의 제3 접음선(F3)에 의해 둘러싸인 영역이 영역(A3)이다. 또한, 절연 시트(20)에는, 제3 접음선(F3)과 45도의 각도를 이루는 선분을 따라, 4개의 제4 접음선(F4)이 형성된다. 또한, 절연 시트(20)에는, 전극군(12)의 4개의 측면의 경계선과 각각 대응하는 4개의 제5 접음선(F5)이 형성된다.
이하, 전극군(12)의 하면과 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트(20)를 접는 공정에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.
도 4a∼4e에, 전극군의 하면과 4개의 측면을 포위하도록 절연 시트를 접는 공정의 일례를 사시도에 의해 나타낸다. 또한, 그와 같이 절연 시트를 접는 공정은, 도 4a∼4e에 의해 나타낸 공정에 한정되지 않는다.
도 4a에 나타내는 바와 같이, 먼저, 예컨대 롤로부터 권출하여, 소정 길이로 컷트한 직사각형의 절연 시트(20) 위에, 전극군(12)과, 밀봉판(16)과, 격벽 부재(18)를 포함하는 중간품(34)을 둔다. 이때, 전극군(12)의 하면의 전부가 절연 시트(20)의 영역(A1)과 대향하도록 중간품(34)을 절연 시트(20) 위에 둔다.
중간품(34)에 있어서는, 복수의 정극 리드편 다발부(26A)과 정극 접속 부재(30)가 접합되어 있고, 전극군(12)의 모든 정극은 정극 외부 단자(40)와 전기적으로 접속되어 있다. 마찬가지로, 복수의 부극 리드편 다발부(28A)와 부극 접속 부재(32)가 접합되어 있고, 전극군(12)의 모든 부극은 부극 외부 단자(42)와 전기적으로 접속되어 있다. 전극군(12)은, 상대적으로 면적이 큰, 대향하는 한쌍의 측면(SF1)과, 면적이 작은, 대향하는 다른 한쌍의 측면(SF2)을 가지고 있다.
다음에, 도 4b에 나타내는 바와 같이, 절연 시트(20)를, 2개의 제1 접음선(F1)에서 각각 되접어 꺽는다. 이에 의해, 절연 시트(20)의 2개의 영역(A2)에 의해, 전극군(12)의 2개의 측면(SF1)이 덮어진다.
다음에, 도 4c에 나타내는 바와 같이, 절연 시트(20)를, 2개의 제2 접음선(F2)에서 각각 되접어 꺽는다. 이에 의해, 절연 시트(20)의 2개의 영역(A3)에 의해, 2개의 측면(SF2)의 하부가 덮어진다. 이때, 절연 시트(20)에, 4개의 제3 접음선(F3)에서 각각 접힌 선을 만들며, 4개의 제4 접음선(F4)에서 각각 접힌 선을 만든다.
다음에, 도 4d에 나타내는 바와 같이, 절연 시트(20)를, 한쪽의 영역(A2)의 주위의 2개의 제5 접음선[F5(F5A)]에서 각각 되접어 꺽는다. 이에 의해, 2개의 측면(SF2) 중, 영역(A3)에 의해 덮어져 있지 않은 나머지 부분의 대부분이 절연 시트(20)의 2개의 영역(A4)에 의해 덮어진다.
또한, 도 4e에 나타내는 바와 같이, 절연 시트(20)를, 다른쪽의 영역(A2)(도에서는 보이지 않음)의 주위의 2개의 제5 접음선[F5(F5B)]에서 각각 되접어 꺽는다. 이에 의해, 2개의 측면(SF2) 중, 영역(A3) 및 영역(A4)에 의해 덮어져 있지 않은 나머지 부분이 전부 절연 시트(20)의 2개의 영역(A5)에 의해 덮어진다. 이상의 절연 시트의 접기 공정에 의해, 중간품(34)을 구성하는 전극군(12)의 하면 및 4개의 측면이 전부 절연 시트(20)에 의해 덮어진다. 또한, 도 4d 및 도 4e에 의해 나타내는 순서를, 도 4c에 의해 나타내는 순서보다 먼저 행할 수도 있다. 이 경우에는, 도 4e에 나타낸 상태와는 반대로, 영역(A3)이, 영역(A4) 및 영역(A5)의 하부 위에 중첩된다.
다음에, 도 5에 나타내는 바와 같이, 절연 시트의 접기 공정이 종료한 중간품(34)은, 전극군(12)의 하부를 앞으로 하여, 케이스(14)의 개구부를 통하여, 케이스(14)의 내부에 삽입된다. 도 6에, 중간품을 구성하는 전극군과, 격벽 부재가 케이스의 내부에 수납된 상태를 나타낸다. 도 6에 나타내는 상태로, 밀봉판(16)의 외주부를 케이스(14)의 개구부에 예컨대 용접함으로써, 밀봉판(16)이 케이스(14)의 개구부에 장착된다. 그 후, 주액 구멍(48)을 통하여 전해질이 케이스(14)의 내부에 주입된다. 전해질의 주입이 종료한 후, 주액 구멍(48)이 폐색되어, 케이스(14)가 밀폐된다.
도 7에, 전극군이, 정극 및 부극을, 이들 사이에 세퍼레이터를 끼워 권취한 권취체인 경우의 전극군의 외형의 일례를 나타낸다. 동도면에 나타내는 권취체(100)는, 상면(101)과, 하면(102)과, 평행하며 평탄한 2개의 측면(103 및 104)과, 표면이 만곡한 한쌍의 측면(105 및 106)을 포함하고 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 전극군을 하나의 권취체(100)로 구성하여도, 복수의 서브 그룹을 각각 하나의 권취체(100)로 구성하고, 복수의 서브 그룹으로 전극군을 구성하여도 좋다.
이하, 나트륨 이온 2차 전지 또는 리튬 이온 커패시터의 발전 요소인 전극과 전해질에 대해서 설명한다. 정극(22) 또는 부극(24)은, 예컨대 금속박 또는 금속 다공체로 이루어지는 집전체에 전극 합제를 도포 또는 충전하고, 필요에 따라 두께 방향으로 집전체와 전극 합제를 압축함으로써 형성된다. 전극 합제는, 필수 성분으로서 활물질을 포함하며, 임의 성분으로서 도전 조제 및/또는 바인더를 포함하여도 좋다.
나트륨 이온 2차 전지의 부극 활물질로서는, 나트륨 이온을 가역적으로 흡장 및 방출하는 물질을 사용할 수 있다. 이러한 물질로서는, 예컨대, 탄소 물질, 스피넬형 리튬티탄 산화물, 스피넬형 나트륨티탄 산화물, 규소 산화물, 규소 합금, 주석 산화물, 주석 합금 등을 들 수 있다. 탄소 물질로서는, 난흑연화성 탄소(하드 카본)가 바람직하다. 리튬 이온 커패시터의 부극 활물질로서는, 리튬 이온을 가역적으로 흡장 및 방출하는 물질을 사용할 수 있다. 이러한 물질로서는, 예컨대, 탄소 물질, 스피넬형 리튬티탄 산화물, 규소 산화물, 규소 합금, 주석 산화물, 주석 합금 등을 들 수 있다. 탄소 물질로서는, 흑연, 난흑연화성 탄소, 이흑연화 탄소 등이 바람직하다.
나트륨 이온 2차 전지의 정극 활물질로서는, 나트륨 이온을 가역적으로 흡장 및 방출하는 천이 금속 화합물이 바람직하게 이용된다. 천이 금속 화합물로서는, 나트륨 함유 천이 금속 산화물(예컨대 NaCrO2)이 바람직하다. 리튬 이온 커패시터의 정극 활물질로서는, 음이온을 가역적으로 흡착 및 탈착하는 다공질 재료(예컨대 활성탄)가 바람직하게 이용된다.
나트륨 이온 2차 전지에 이용하는 전해질은, 용융염을 포함하는 것이 바람직하다. 용융염은, 나트륨 이온과 음이온(제1 음이온)의 염을 포함한다. 제1 음이온으로서는, 불소 함유산 음이온(PF6-, BF4- 등), 염소 함유산 음이온(ClO4-), 비스술포닐아미드 음이온, 트리플루오로메탄술폰산 음이온(CF3SO3-) 등을 들수있다.
나트륨 이온 2차 전지에 이용하는 전해질은, 용융염에 더하여, 유기 용매 및/또는 첨가제 등을 포함할 수 있지만, 내열성의 향상의 관점에서는, 90 질량％ 이상, 더욱 100 질량％가 용융염(음이온과 양이온으로 구성되는 이온성 물질)으로 채워져 있는 것이 바람직하다.
용융염은, 양이온으로서, 나트륨 이온 외에, 유기 양이온을 포함하는 것이 바람직하다. 유기 양이온으로서는, 질소 함유 양이온, 유황 함유 양이온, 인 함유 양이온 등을 예시할 수 있다. 유기 양이온의 카운터 음이온(제2 음이온)으로서는, 비스술포닐아미드 음이온이 바람직하다.
비스술포닐아미드 음이온으로서는, 비스(플루오로술포닐)아미드 음이온((N(SO2F)2-)(FSA-: bis(fluorosulfonyl)amide anion)); 비스(트리플루오로메틸술포닐)아미드 음이온(N(SO2CF3)2-)(TFSA-: bis(trifluoromethylsulfonyl)amide anion), (플루오로술포닐)(트리플루오로메틸술포닐)아미드 음이온(N(SO2F)(SO2CF3)-)((fluorosulfonyl)(trifluoromethylsulfonyl)amide anion) 등이 바람직하다.
질소 함유 양이온으로서는, 예컨대, 제4급 암모늄 양이온, 피롤리디늄 양이온, 이미다졸륨 양이온 등을 예시할 수 있다.
제4급 암모늄 양이온으로서는, 예컨대, 테트라에틸암모늄 양이온(TEA+: tetraethylammonium cation), 트리에틸메틸암모늄 양이온(TEMA+: methyltriethylammonium cation) 등의 테트라알킬암모늄 양이온(특히 테트라 C1- 5알킬암모늄 양이온 등) 등을 예시할 수 있다. 피롤리디늄 양이온으로서는, 1-메틸-1-프로필피롤리디늄 양이온(Py13+: 1-methyl-1-propylpyrrolidinium cation), 1-부틸-1-메틸피롤리디늄 양이온(Py14+: 1-butyl-1-methylpyrrolidinium cation), 1-에틸-1-프로필피롤리디늄 양이온 등을 들 수 있다. 이미다졸륨 양이온으로서는, 1-에틸-3-메틸이미다졸륨 양이온(EMI+: 1-ethyl-3-methylimidazolium cation), 1-부틸-3-메틸이미다졸륨 양이온(BMI+: 1-buthyl-3-methylimidazolium cation) 등을 들 수 있다.
용융염에 포함되는 나트륨 이온과 유기 양이온의 합계에 차지하는 나트륨 이온의 비율은, 10 몰％ 이상인 것이 바람직하고, 30 몰％ 이상인 것이 더 바람직하다. 또한, 90 몰％ 이하인 것이 바람직하고, 80 몰％ 이하인 것이 더 바람직하다.
리튬 이온 커패시터에 이용하는 전해질로서는, 유기 전해질이 바람직하다. 유기 전해질은, 유기 용매와, 유기 용매에 용해하는 리튬염을 포함한다. 리튬염으로서는, LiPF6, LiBF4, LiClO4, 리튬비스술포닐아미드(LiFSA), 리튬트리플루오로메탄술포네이트(LiCF3SO3) 등을 들 수 있다. 유기 용매로서는, 환형 카르보네이트(에틸렌카르보네이트, 프로필렌카르보네이트 등), 쇄형 카르보네이트(디에틸카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트 등), 환형 카르복실산에스테르, 쇄형 카르복실산에스테르 등이 이용된다.
리튬 이온 커패시터에 이용하는 전해질은, 유기 용매와 리튬염에 더하여, 용융염 및/또는 첨가제 등을 포함할 수 있다. 단, 저온에서의 레이트 특성의 향상의 관점에서는, 80 질량％ 이상, 더욱 100 질량％가 유기 용매와 리튬염으로 채워져 있는 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 전극군과, 도전성을 갖는 케이스 사이에 배치되는 절연 시트를, 열 용착 등에 의해 주머니로 형성하는 것이 아니라, 단순히 전극군의 하면과 4개의 측면을 포위하도록 접을 뿐이다. 따라서, 각형 축전 디바이스의 제조 공정 및 제조 시설을 간이한 것으로 하는 것이 용이해진다.
또한, 본 발명은, 상기 내용에 한정되는 것이 아니며, 청구범위에 의해 나타나고, 청구범위와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다. 예컨대, 상기 실시형태에서는, 각형 축전 디바이스가 나트륨 이온 2차 전지 또는 리튬 이온 커패시터인 경우를 설명하였지만, 본 발명은, 이것에 한정되지 않고, 리튬 이온 2차 전지, 나트륨 이온 커패시터 등의 여러 가지 각형 축전 디바이스에 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 각형 축전 디바이스 및 그 제조 방법은, 예컨대, 가정용 또는 공업용의 대형 전력 저장 장치 및 전기 자동차나 하이브리드 자동차에 탑재되는 전원으로서 유용하다.
10…각형 축전 디바이스, 12…전극군, 12a∼12d…서브 그룹, 14…케이스, 16…밀봉판, 18…격벽 부재, 18a…바닥판, 18b…세로판, 18c…제1 구멍, 18d…제2 구멍, 20…절연 시트, 21…주머니형 세퍼레이터, 22…정극, 24…부극, 26…정극 리드편, 26A…정극 리드편 다발부, 28…부극 리드편, 28A…부극 리드편 다발부, 30…정극 접속 부재, 32…부극 접속 부재, 34…중간품, 40…정극 외부 단자, 42…부극 외부 단자, 44…가스 배출 밸브, 46…조절 압력 밸브, 48…주액 구멍, 100…권취체

Claims (6)

  1. 각형 축전 디바이스에 있어서,
    정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하고, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군과,
    전해질과,
    개구부를 가지고, 상기 전극군 및 상기 전해질을 수용하는 케이스와,
    상기 케이스의 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉판과,
    상기 전극군과 상기 케이스 사이에 개재되어, 상기 전극군과 상기 케이스를 전기적으로 절연하는 절연 시트
    를 포함하고,
    상기 절연 시트는, 상기 전극군의 상기 하면 및 상기 4개의 측면을 포위하도록 접혀 있는 것인, 각형 축전 디바이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 시트는, 상기 절연 시트의 일부분과 다른 일부분을 접합하는 용착부를 갖지 않는 것인, 각형 축전 디바이스.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 시트는, 전개된 상태에서 직사각형이고, 또한
    상기 직사각형의 중앙부를 포함하며 상기 전극군의 상기 하면을 덮는 제1 영역과,
    상기 하면의 대향하는 2개의 변에서 각각 접혀, 상기 4개의 측면 중 2개를 덮는 제2 영역과,
    상기 하면의 다른 대향하는 2개의 변 및 상기 4개의 측면의 경계에서 접혀, 상기 4개의 측면 중 다른 2개를 덮는 제3 영역
    을 포함하는 것인, 각형 축전 디바이스.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    서로 전기적으로 절연된 상태로 상기 밀봉판에 배치된 정극 외부 단자 및 부극 외부 단자와,
    상기 정극과 상기 정극 외부 단자를 전기적으로 접속하는 정극 리드편과,
    상기 부극과 상기 부극 외부 단자를 전기적으로 접속하는 부극 리드편과,
    상기 전극군과 상기 밀봉판 사이에 배치되는 절연성의 격벽 부재
    를 포함하고,
    상기 격벽 부재는, 상기 전극군과 대향하도록 배치되는 바닥판과, 상기 바닥판의 주연부(周緣部)에 연달아 설치된 적어도 하나의 세로판을 가지고,
    상기 바닥판은, 상기 정극 리드편이 삽입 관통되는 제1 구멍과, 상기 부극 리드편이 삽입 관통되는 제2 구멍을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 세로판은, 상기 정극 리드편 및 상기 부극 리드편 중 적어도 한쪽의 리드편과, 상기 케이스 사이에 개재되어 있는 것인, 각형 축전 디바이스.
  5. 각형 축전 디바이스의 제조 방법에 있어서,
    (a) 정극과, 부극과, 상기 정극과 상기 부극 사이에 개재되는 세퍼레이터를 포함하며, 상면, 하면 및 4개의 측면을 갖는 각기둥형의 전극군을 준비하는 공정과,
    (b) 전해질을 준비하는 공정과,
    (c) 개구부를 가지며, 상기 전극군 및 상기 전해질을 수용하는 케이스를 준비하는 공정과,
    (d) 상기 케이스의 상기 개구부를 밀봉하는 밀봉판을 준비하는 공정과,
    (e) 상기 전극군과 상기 케이스 사이에 개재되어, 상기 전극군과 상기 케이스를 전기적으로 절연하는 절연 시트를 준비하는 공정과,
    (f) 상기 절연 시트를, 상기 전극군의 상기 하면 및 상기 4개의 측면을 포위하도록 접는 공정과,
    (g) 상기 전극군 및 상기 접힌 절연 시트를, 상기 케이스의 내부에, 상기 절연 시트가 상기 전극군과 상기 케이스 사이에 개재된 상태로 설치하는 공정
    을 포함하는 각형 축전 디바이스의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 절연 시트는, 제1 변 및 상기 제1 변과 직교하는 제2 변을 갖는 직사각형이고,
    상기 전극군의 상기 하면은, 장변과 단변을 갖는 직사각형이며,
    상기 절연 시트의 상기 제1 변은, 상기 하면의 상기 장변보다 길고,
    상기 공정 (f)는,
    상기 하면의 상기 장변과 상기 절연 시트의 상기 제2 변이 직교하며, 또한 상기 하면의 중심이 상기 절연 시트의 중심에 위치하도록, 상기 하면과 상기 절연 시트를 접촉시키는 것과,
    상기 절연 시트를 상기 하면의 2개의 장변에서 각각 접는 것과,
    상기 절연 시트를 상기 하면의 2개의 단변에서 각각 접는 것과,
    상기 절연 시트를 상기 4개의 측면의 경계에서 접는 것
    을 포함하는 것인, 각형 축전 디바이스의 제조 방법.
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