KR20180091725A - 밀폐형 전지 및 조전지 - Google Patents

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KR20180091725A
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Abstract

시일성을 충분히 확보할 수 있는 밀폐형 전지, 그리고 해당 전지를 사용하여 구축된 시일성이 양호한 조전지를 제공한다.
본 발명에 관한 밀폐형 전지는, 전극체를 수용하는 각형의 케이스(50)를 구비한다. 각형의 케이스(50)는, 개구부를 갖는 오목상의 케이스 본체(52)와 밀봉 부재(54)를 구비한다. 케이스 본체(52)는, 전극체를 사이에 두고 밀봉 부재(54)와 대향하는 평탄면(52a)과, 해당 평탄면(52a)으로부터 위로 선 측벽(52b)을 갖는다. 케이스 본체(52)에 마련된 개구부의 주연 부분과 밀봉 부재(54)는, 시일 용접에 의해 서로 접합되어 있다. 평탄면(52a)의 단부변 중 적어도 일변(58a) 부분에는, 케이스 내부를 향하여 오목한 오목부(56a, 156a)와 해당 평탄면(52a)과 동일 평면으로 되는 볼록부(56b)로 이루어지는 요철이 형성되어 있다. 오목부(56a, 156a)의 저면에 전극 단자(80, 82)가 배치되어 있다.

Description

밀폐형 전지 및 조전지 {SEALED CELL AND CELL PACK}
본 발명은 밀폐형 전지 및 조전지에 관한 것이다.
경량이며 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지 그 밖의 이차 전지 혹은 커패시터 등의 축전 소자를 단전지로 하고, 해당 단전지를 복수 직렬 접속하여 이루어지는 조전지는 고출력이 얻어지는 전원으로서, 차량 탑재용 전원, 혹은 퍼스널 컴퓨터 및 휴대 단말기의 전원으로서 바람직하게 사용되고 있다. 예를 들어 조전지의 일례로서 특허문헌 1에는, 각형의 단전지를 복수개 배열함과 함께 각 단전지에 설치된 정극 단자 및 부극 단자를 각각 직렬로 접속함으로써 구성된 조전지가 개시되어 있다. 이러한 조전지에 있어서는, 복수의 단전지는 각각의 정극 단자 및 부극 단자가 교대로 배치되도록 하나씩 반전시켜 배치된다. 또한, 특허문헌 2는, 박형 전지에 관한 기술 문헌이다.
일본 특허 제5966457호 공보 일본 특허 공개 제2015-176782호 공보
그런데, 본 발명자는, 각 단전지의 에너지 밀도를 향상시키기 위해, 도 14에 도시하는 바와 같이, 각 단전지(1)의 구속면(2)(횡방향 X 및 종방향 Y)의 치수를 크게 함과 함께, 횡방향 X 및 종방향 Y의 치수에 대하여 두께 방향(조전지화하였을 때의 각 단전지의 배열 방향) Z의 치수를 작게 하는 것을 고려하고 있다. 이 점에 대하여, 특허문헌 2에는, 오목상의 금속제 케이스 본체(제1 부재)와, 케이스 본체의 개구를 밀봉하는 금속제 밀봉판(제2 부재)으로 이루어지는 외장 캔을 갖고, 케이스 본체의 제1 측벽부와 반대측의 면이며 전극체의 두께 방향의 한쪽 면을 개구시킨 박형 전지가 기재되어 있다. 이러한 박형 전지에서는, 밀봉판의 주연부가 케이스 본체의 개구의 주연부와 접합되고, 이에 의해 외장 캔 내에 밀폐 공간이 형성되어 있다. 그러나, 2매의 금속제 케이스(제1 부재 및 제2 부재)를 겹쳐서 주연부를 용접 등으로 시일하여 밀폐 구조를 취하는 경우, 케이스 내부로부터 전극 단자를 케이스 밖으로 취출하는 부분의 일변 부분은, 시일성을 확보하기 어렵다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 감안하여 이루어진 것이며, 그 주된 목적은, 시일성을 충분히 확보할 수 있는 밀폐형 전지 및 해당 전지를 사용하여 구축된 조전지를 제공하는 것이다.
본 발명에 의해 제공되는 밀폐형 전지는, 정극 및 부극을 구비하는 전극체와, 상기 전극체 및 전해액을 수용하는 각형의 케이스와, 상기 전극체와 전기적으로 접속되고, 상기 케이스의 외부로 인출된 전극 단자를 구비한다. 상기 각형의 케이스는, 개구부를 갖는 오목상의 케이스 본체와, 해당 케이스 본체의 개구부를 덮도록 설치된 밀봉 부재를 구비하고 있다. 상기 케이스 본체는, 상기 전극체를 사이에 두고 상기 밀봉 부재와 대향하는 평탄면과, 상기 전극체의 주위를 둘러싸도록 해당 평탄면으로부터 위로 선 측벽을 갖고 있다. 상기 케이스 본체에 마련된 상기 개구부의 주연 부분과 상기 밀봉 부재는, 시일 용접에 의해 서로 접합되어 있다. 상기 평탄면의 단부변 중 적어도 일변 부분에는, 상기 케이스 내부를 향하여 오목한 오목부와 해당 평탄면과 동일 평면으로 되는 볼록부로 이루어지는 요철이 형성되어 있다. 그리고, 상기 오목부의 저면에 상기 전극 단자가 배치되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 케이스 본체의 평탄면에 하중(예를 들어 조전지화하였을 때의 구속 하중)이 가해졌을 때, 평탄면과 동일 평면으로 되는 볼록부가 압박됨으로써, 해당 하중이 측벽을 통하여 케이스 본체의 개구부 주연 부분과 밀봉판의 접합부에 적절하게 전해질 수 있다. 그 때문에, 케이스 내부로부터 전극 단자를 케이스 밖으로 취출하는 일변 부분에 있어서, 케이스 본체의 개구부 주연 부분과 밀봉 부재의 접합부에 있어서의 시일성이 효과적으로 높아진다. 그 결과, 시일성이 충분히 확보된 밀폐형 전지를 제공할 수 있다.
여기에 개시되는 밀폐형 전지의 바람직한 일 양태에서는, 상기 오목부의 저면에는, 상기 케이스 내에서 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 밸브가 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 가스 배출 밸브가 배치된 평탄면의 일변 부분에 있어서, 시일성이 충분히 확보된 밀폐형 전지가 실현될 수 있다.
여기에 개시되는 밀폐형 전지의 바람직한 일 양태에서는, 상기 오목부의 저면에는, 상기 전해액의 주액 구멍을 막는 주액 마개가 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 주액 마개가 배치된 평탄면의 일변 부분에 있어서, 시일성이 충분히 확보된 밀폐형 전지가 실현될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 복수의 충방전이 가능한 단전지가 직렬로 접속되어 구성된 조전지가 제공된다. 이 조전지는, 정극 및 부극을 구비하는 전극체와, 해당 전극체 및 전해액을 수용하는 각형의 케이스와, 해당 전극체와 전기적으로 접속되고, 해당 케이스의 외부로 인출된 전극 단자를 구비하는 밀폐형의 단전지를 복수 구비하고 있다. 상기 각형의 케이스는, 개구부를 갖는 오목상의 케이스 본체와, 해당 케이스 본체의 개구부를 덮도록 설치된 밀봉 부재를 구비하고 있다. 상기 복수의 단전지는, 해당 단전지 각각이 구비하는 상기 케이스에 있어서 상기 케이스 본체와 상기 밀봉 부재가 중첩되는 방향으로 배열되고, 또한 해당 배열 방향으로 하중이 가해진 상태로 구속되어 있다. 상기 케이스 본체는, 인접하는 단전지 케이스의 서로 대향하는 면이며 상기 구속 시에 하중을 받는 평탄면과, 상기 전극체의 주위를 둘러싸도록 해당 평탄면으로부터 위로 선 측벽을 갖고 있다. 상기 케이스 본체에 마련된 상기 개구부의 주연 부분과 상기 밀봉 부재는, 시일 용접에 의해 서로 접합되어 있다. 상기 평탄면의 단부변 중 적어도 일변 부분에는, 상기 구속 시에 인접하는 단전지 케이스에 압박되는 압박 볼록부와 해당 구속 시에 해당 단전지 케이스에 접촉하지 않는 비접촉 오목부로 이루어지는 요철이 형성되어 있다. 그리고, 상기 비접촉 오목부의 저면에 상기 전극 단자가 배치되어 있다. 이러한 구성에 따르면, 각 단전지의 시일성이 충분히 확보된 조전지를 제공할 수 있다.
여기에 개시되는 조전지의 바람직한 일 양태에서는, 상기 오목부의 저면에는, 상기 케이스 내에서 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 밸브가 배치되어 있다. 또한, 바람직한 일 양태에서는, 상기 오목부의 저면에는, 상기 전해액의 주액 구멍을 막는 주액 마개가 배치되어 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 5는, 도 2의 V-V 단면도이다.
도 6은, 도 1의 정극 단자 주변의 주요부 확대도이다.
도 7은, 도 1의 부극 단자 주변의 주요부 확대도이다.
도 8은, 도 1의 가스 배출 밸브 및 주액 마개 주변의 주요부 확대도이다.
도 9는, 각 단전지 내의 전극체를 구성하는 정극, 부극 및 세퍼레이터를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 조전지를 모식적으로 도시하는 측면도이다.
도 11은, 종래의 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 12는, 종래의 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 13은, 다른 실시 형태에 관한 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 14는, 박형화한 단전지를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 본 발명의 실시에 필요한 사항(예를 들어, 본 발명을 특징짓지 않는 전극체의 일반적인 구성 및 제조 프로세스)은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다. 또한, 이하의 도면에 있어서는, 동일한 작용을 발휘하는 부재ㆍ부위에는 동일한 부호를 부여하여 설명하고 있다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다.
본 명세서에 있어서 「단전지」란, 조전지를 구성하기 위해 서로 직렬 접속될 수 있는 개개의 축전 소자를 가리키는 용어이며, 특별히 한정하지 않는 한 여러 가지 조성의 전지, 커패시터를 포함한다. 또한, 「이차 전지」란, 반복 충전 가능한 전지 일반을 말하며, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지 등의 소위 축전지를 포함한다.
리튬 이온 이차 전지를 구성하는 축전 소자는, 여기에서 말하는 「단전지」에 포함되는 전형예이며, 그러한 단전지를 복수 구비하여 이루어지는 리튬 이온 이차 전지 모듈은, 여기에서 개시되는 「조전지」의 전형예이다.
본 발명에 관한 조전지는, 충방전 가능한 이차 전지를 단전지로 하고, 그러한 단전지를 복수개 직렬로 접속하여 이루어지는 조전지이면 되며, 단전지의 구성은 특별히 제한되지 않는다. 니켈 수소 전지, 전기 이중층 커패시터 등을 본 발명의 실시에 적합한 단전지의 구성으로서 예시할 수 있다. 특히 본 발명의 실시에 적합한 단전지의 구성은 리튬 이온 이차 전지이다. 리튬 이온 이차 전지는 고에너지 밀도로 고출력을 실현할 수 있는 이차 전지이기 때문에, 고성능의 조전지, 특히 차량 탑재용 조전지(전지 모듈)를 구축할 수 있다.
특별히 한정하는 것을 의도한 것은 아니지만, 이하, 전지 구성으로서 리튬 이온 이차 전지를 예로 들어 본 발명을 상세하게 설명한다.
조전지는, 복수의 충방전이 가능한 단전지가 소정 방향으로 배열되어 구성되어 있다. 복수의 단전지의 각각은, 종래의 조전지에 장비되는 단전지와 마찬가지로, 전형적으로는 소정의 전지 구성 재료(정극 부극 각각의 활물질, 정극 부극 각각의 집전체, 세퍼레이터, 전해질 등)를 구비하는 전극체와, 해당 전극체를 수용하는 상자형의 전지 케이스를 구비한다.
도 1은, 본 실시 형태에 관한 조전지를 구성하는 단전지(리튬 이온 이차 전지)(100)의 사시도이며, 도 2는 평면도, 도 3은 측면도, 도 4는 측면도, 도 5는 도 2의 V-V 단면 모식도, 도 6 내지 도 8은 도 1의 주요부 확대도, 도 9는 각 단전지(100) 내의 전극체(10)를 구성하는 정극(20), 부극(30) 및 세퍼레이터(40)를 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는, 단전지(100)의 외형을 따라, X 방향을 횡방향이라고 하고, Y 방향을 종방향이라고 하고, X 방향 및 Y 방향에 대하여 수직인 방향인 Z 방향을 두께 방향이라고 한다. 또한, 두께 방향 Z는, 조전지에 있어서 각 단전지(100)가 배열되는 방향(배열 방향)에 대응한다. 단, 이들은 설명의 편의상의 방향에 지나지 않으며, 리튬 이온 이차 전지(100)의 설치 형태를 전혀 한정하는 것은 아니다.
리튬 이온 이차 전지(100)는, 도 1 내지 도 9에 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(50)와, 전극체(10)와, 가스 배출 밸브(60)와, 주액 마개(70)와, 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)와, 도시하지 않은 전해질을 구비하고 있다. 정극 단자(80)는, 전극체(10)의 정극(20)과 전기적으로 접속되고, 전지 케이스(50)의 외부로 인출되어 있다. 부극 단자(82)는, 전극체(10)의 부극(30)과 전기적으로 접속되고, 전지 케이스(50)의 외부로 인출되어 있다.
전지 케이스(50)는, 전극체(10)와 전해질을 수용하는 용기이다. 본 실시 형태에 있어서, 전지 케이스(50)는, 각형(상자형 직육면체 형상)의 외형을 갖고 있다. 전지 케이스(50)는, 편평한 케이스 본체(52)와 밀봉판(54)을 구비하고 있다. 케이스 본체(52)는, 전극체(10)를 수용 가능한 오목상으로 형성되어 있다. 케이스 본체(52)는, 해당 케이스 본체(52)를 구성하는 면 중, 가장 면적이 큰 면(광폭면)이 개구되어 있다. 이 실시 형태에서는, 케이스 본체(52)는, 두께 방향 Z의 한쪽이 개구되어 있다. 또한, 케이스 본체(52)는, 개구부(52d)(도 5)의 주연에 부설된 플랜지부(52c)를 갖고 있다. 밀봉판(54)은, 케이스 본체(52)의 개구부(52d)를 막는 평판상의 부재이다. 밀봉판(54)은, 케이스 본체(52)의 개구부(52d)를 덮도록 케이스 본체(52)에 설치되어 있다. 케이스 본체(52)와 밀봉판(54)은, 두께 방향 Z에 있어서, 전극체(10)를 사이에 두고 대향하여 배치되어 있다. 케이스 본체(52)에 형성된 개구부(52d)의 주연 부분과 밀봉판(54)은 서로 접합되어 있다. 이 실시 형태에서는, 케이스 본체(52)에 설치된 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)이 시일 용접에 의해 접합되어 있다. 이에 의해 전지 케이스(50)가 밀봉되어 있다. 도 5의 부호 57은, 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 용접부를 나타내고 있다. 전지 케이스(50)의 재질은, 예를 들어 알루미늄이나 스틸 등의 금속 재료이다. 전지 케이스(50)의 두께(벽 두께)는, 예를 들어 0.3mm 이상, 전형적으로는 0.3mm 내지 1mm로 설정될 수 있다.
오목상의 케이스 본체(52)는, 전극체(10)를 사이에 두고 밀봉판(54)과 대향하는 평탄면(52a)과, 전극체(10)의 주위를 둘러싸도록 해당 평탄면(52a)으로부터 위로 선 측벽(52b)을 갖고 있다. 평탄면(52a)은, 두께 방향 Z로부터 보아, 제1 변(58a)(도 2)과, 해당 제1 변(58a)에 대향하는 제2 변(58b)(도 2)과, 해당 제1 변(58a)에 직교하는 제3 변(58c)(도 2)과, 해당 제1 변(58a)에 직교하고, 또한 해당 제3 변(58c)(도 2)에 대향하는 제4 변(58d)에 의해 형성된 직사각 형상을 이루고 있다. 측벽(52b)은, 평탄면(52a)에 배치된 전극체(10)의 주위를 둘러싸도록, 평탄면(52a)의 4변(제1 변(58a)과 제2 변(58b)과 제3 변(58c)과 제4 변(58d))을 따라 형성되어 있다. 또한, 측벽(52b)은, 개구부(52d)의 주연에 부설된 플랜지부(52c)와 평탄면(52a)을 가교(연결)하도록 형성되어 있다.
또한, 평탄면(52a)의 4개의 단부변(58a, 58b, 58c, 58d) 중 적어도 일변 부분(여기에서는 제1 변(58a) 부분)에는, 케이스 내부를 향하여 오목한 오목부(56a, 156a, 256a, 356a)와, 평탄면(52a)과 동일 평면으로 되는(즉 케이스 내부를 향하여 오목하지 않은) 볼록부(56b)로 이루어지는 요철이 형성되어 있다. 이 실시 형태에서는, 평탄면(52a)의 제1 변(58a)을 따라 4개의 오목부(56a, 156a, 256a, 356a)가 소정의 간격으로 형성되어 있다. 이 중 오목부(56a)의 저면(53a)(도 6)에 정극 단자(80)가 배치되어 있다. 또한, 오목부(156a)의 저면(153a)(도 7)에 부극 단자(82)가 배치되어 있다.
이 실시 형태에서는, 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)는 평판상의 단자이다. 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)는, 횡방향 X에 있어서, 전지 케이스(50)의 중심선을 축으로 하여 선 대칭으로 배치되어 있다. 두께 방향 Z에 있어서, 정극 단자(80)의 길이(높이)는, 오목부(56a)의 깊이(저면(53a)에서부터 평탄면(52a)까지의 높이)보다 작다. 마찬가지로, 부극 단자(82)의 길이(높이)는, 오목부(156a)의 깊이(저면(153a)에서부터 평탄면(52a)까지의 높이)보다 작다. 바꾸어 말하면, 저면(53a, 153a)에 배치된 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)는, 두께 방향 Z에 있어서, 평탄면(52a)보다 케이스 외측으로 돌출되지 않도록 배치되어 있다. 두께 방향 Z에 있어서, 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)의 길이(높이)는, 예를 들어 1mm 내지 7mm(전형적으로는 2mm 내지 5mm)로 설정될 수 있다. 또한, 오목부(56a)는, 저면(53a)에 배치된 정극 단자(80)에 대하여, 정극 단자(80)의 삼방면을 둘러싸도록 저면(53a)으로부터 위로 선 3개의 내벽(53b, 53c, 53d)(도 6)과, 해당 내벽이 형성되지 않고 케이스의 외측을 향하여 개구된 개구부(53e)(도 6)를 갖고 있다. 마찬가지로, 오목부(156a)는, 저면(153a)에 배치된 부극 단자(82)에 대하여, 부극 단자(82)의 삼방면을 둘러싸도록 저면(153a)으로부터 위로 선 3개의 내벽(153b, 153c, 153d)(도 7)과, 해당 내벽이 형성되지 않고 케이스의 외측을 향하여 개구된 개구부(153e)(도 7)를 갖고 있다. 이 실시 형태에서는, 종방향 Y에 있어서, 오목부(56a, 156a)를 구성하는 내벽의 일면이 개구되어 있다. 횡방향 X에 있어서, 정극 단자(80)의 길이(폭)는, 내벽(53b)과 내벽(53d)의 간격과 대략 동일하다. 또한, 종방향 Y에 있어서, 정극 단자(80)의 길이(폭)는, 내벽(53c)에서부터 제1 변(58a)까지의 길이보다 크다. 바꾸어 말하면, 종방향 Y에 있어서, 정극 단자(80)는, 개구부(53e)를 통하여 평탄면(52a)의 제1 변(58a)보다 케이스 외측으로 돌출되도록 설치되어 있다. 마찬가지로, 횡방향 X에 있어서, 부극 단자(82)의 길이(폭)는, 내벽(153b)과 내벽(153d)의 간격과 대략 동일하다. 또한, 종방향 Y에 있어서, 부극 단자(82)의 길이(폭)는, 내벽(153c)에서부터 제1 변(58a)까지의 길이보다 크다. 바꾸어 말하면, 종방향 Y에 있어서, 부극 단자(82)는, 개구부(153e)를 통하여 평탄면(52a)의 제1 변(58a)보다 케이스 외측으로 돌출되도록 설치되어 있다.
가스 배출 밸브(60)는, 전지 케이스(50) 내의 압력이 소정값에 도달하면, 전지 케이스(50) 내에서 발생한 가스를 배출하는 것으로서 구성되어 있다. 가스 배출 밸브(60)는, 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)와 마찬가지로, 평탄면(52a)의 제1 변(58a)을 따라 형성된 오목부(256a)의 저면(253a)(도 8)에 설치되어 있다. 이 실시 형태에서는, 가스 배출 밸브(60)는, 횡방향 X에 있어서, 전지 케이스(50)의 중심선 상에 배치되어 있다. 저면(253a)에 배치된 가스 배출 밸브(60)는, 두께 방향 Z에 있어서, 평탄면(52a)보다 케이스 외측으로 돌출되지 않도록 배치되어 있다. 또한, 오목부(256a)는, 저면(253a)에 배치된 가스 배출 밸브(60)에 대하여, 가스 배출 밸브(60)의 삼방면을 둘러싸도록 저면(253a)으로부터 위로 선 3개의 내벽(253b, 253c, 253d)(도 8)과, 해당 내벽이 형성되지 않고 케이스의 외측을 향하여 개구된 개구부(253e)(도 8)를 갖고 있다. 이 실시 형태에서는, 종방향 Y에 있어서, 오목부(256a)를 구성하는 내벽의 일면이 개구되어 있다. 케이스의 내압의 상승에 의해 가스 배출 밸브(60)가 개방되었을 때, 당해 가스 배출 밸브(60)로부터 분출된 전해액의 비말이 개구부(53e)를 통과하여 케이스의 외측을 향하여 비산되도록 구성되어 있다.
가스 배출 밸브(60)의 구성 자체는, 전지 내의 압력이 소정값에 도달하면, 전지 케이스(50) 내에서 발생한 가스를 배출할 수 있는 것이면 특별히 제한되지 않는다. 예를 들어, 가스 배출 밸브(60)는, 전지 케이스(50)의 일부에 박육부를 설치한 구조일 수 있다. 해당 박육부에 노치 홈을 형성해도 된다. 이 경우, 전지 내의 압력이 소정값에 도달하였을 때 박육부가 파단됨으로써, 전지 내에서 발생한 가스가 가스 배출 밸브(60)를 통하여 전지 밖으로 배출될 수 있다. 혹은, 가스 배출 밸브(60)는, 전지 내의 압력이 소정값에 도달하였을 때 파단되는 밸브체를 구비한 것이어도 된다. 이 경우, 전지 내의 압력이 소정값에 도달하였을 때 밸브체가 파단됨으로써, 전지 내에서 발생한 가스가 가스 배출 밸브(60)를 통하여 전지 밖으로 배출될 수 있다.
평탄면(52a)의 제1 변(58a)을 따라 형성된 오목부(356a)의 저면(353a)(도 8)에는, 액상의 전해질(전해액)을 주입하기 위한 주액 구멍을 막는 주액 마개(70)가 설치되어 있다. 주액 마개(70)는, 횡방향 X에 있어서, 전지 케이스(50)의 중심선으로부터 제4 변(58d)측으로 어긋난 위치에 배치되어 있다. 저면(353a)에 배치된 주액 마개(70)는, 두께 방향 Z에 있어서, 평탄면(52a)보다 케이스 외측으로 돌출되지 않도록 배치되어 있다. 또한, 오목부(356a)는, 저면(353a)에 배치된 주액 마개(70)에 대하여, 주액 마개(70)의 삼방면을 둘러싸도록 저면(353a)으로부터 위로 선 3개의 내벽(353b, 353c, 353d)(도 8)과, 해당 내벽이 형성되지 않고 케이스의 외측을 향하여 개구된 개구부(353e)(도 8)를 갖고 있다. 이 실시 형태에서는, 종방향 Y에 있어서, 오목부(356a)를 구성하는 내벽의 일면이 개구되어 있다.
전지 케이스(50)의 내부에는, 전극체(10)와 전해질이 수용되어 있다. 도 9에 도시하는 바와 같이, 전극체(10)는, 여기에서는 적층형 전극체(적층 전극체)이다. 전극체(10)는, 직사각 형상의 정극 시트(20)와 직사각 형상의 부극 시트(30)를 각각 복수매 구비하고 있다. 정극 시트(20)와 부극 시트(30)는, 세퍼레이터(40)를 통해 절연된 상태로 적층되어 있다. 전극체(10)의 적층 방향은, 여기에서는 두께 방향 Z이다.
정극 시트(20)는, 정극 집전체(22)와, 그 표면에 형성된 정극 활물질층(24)을 구비하고 있다. 정극 집전체(22)에는, 예를 들어 정극에 적합한 금속박이 적합하게 사용될 수 있다. 이 실시 형태에서는, 정극 집전체(22)로서, 알루미늄박이 사용되고 있다. 도시한 예에서는, 정극 활물질층(24)은, 정극 집전체(22)의 양면에 유지되어 있다. 또한, 횡방향 X 및 종방향 Y에 있어서, 정극 활물질층(24)은 정극 집전체(22)의 전체 폭과 동일한 폭으로 형성되어 있다.
정극 활물질층(24)에는, 정극 활물질이나 도전재나 바인더가 포함되어 있다. 정극 활물질에는, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 물질 중 1종 또는 2종 이상을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 일례로서, LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2(리튬니켈코발트망간 복합 산화물), LiNiO2(리튬니켈 복합 산화물), LiCoO2(리튬코발트 복합 산화물) 등의 일반식 LiMeO2(Me는 Ni, Co, Mn 등의 전이 금속 원소 중 적어도 1종을 포함함)로 표시되는 층상 구조의 리튬 전이 금속 복합 산화물이 사용된다. 정극 활물질층(24)은, 상술한 정극 활물질 외에, 아세틸렌 블랙(AB) 등의 도전재나, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌부타디엔 러버(SBR) 등의 바인더를 함유할 수 있다.
정극 시트(20)는, 정극 활물질층(24)이 형성되어 있지 않고, 정극 활물질층(24)이 형성되어 있는 부분보다 외측으로 돌출된 돌출 부분(26)을 갖고 있다. 이 돌출 부분(26)은, 정극 활물질층(24)이 형성되어 있지 않기 때문에, 정극 집전체(22)가 노출되어 있다. 이 돌출 부분(26)에 의해, 정극 집전용 탭(26)이 형성되어 있다. 정극 집전용 탭(26)은, 정극 활물질층(24)의 단부로부터 연장되어 있다.
부극 시트(30)는, 부극 집전체(32)와, 그 표면에 형성된 부극 활물질층(34)을 구비하고 있다. 부극 집전체(32)에는, 예를 들어 부극에 적합한 금속박이 적합하게 사용될 수 있다. 이 실시 형태에서는, 부극 집전체(32)로서, 구리박이 사용되고 있다. 도시한 예에서는, 부극 활물질층(34)은, 부극 집전체(32)의 양면에 유지되어 있다. 또한, 횡방향 X 및 종방향 Y에 있어서, 부극 활물질층(34)은 부극 집전체(32)의 전체 폭과 동일한 폭으로 형성되어 있다.
부극 활물질층(34)에는, 부극 활물질이나 증점제나 바인더 등이 포함되어 있다. 부극 활물질로서는, 종래부터 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 물질 중 1종 또는 2종 이상을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 일례로서, 그래파이트 카본, 아몰퍼스 카본 등의 탄소계 재료, 리튬 전이 금속 산화물, 리튬 전이 금속 질화물 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 부극 활물질 외에, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 스티렌부타디엔 러버(SBR) 등의 바인더나, 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등의 증점제를 첨가할 수 있다.
부극 시트(30)는, 부극 활물질층(34)이 형성되어 있지 않고, 부극 활물질층(34)이 형성되어 있는 부분보다 외측으로 돌출된 돌출 부분(36)을 갖고 있다. 이 돌출 부분(36)은, 부극 활물질층(34)이 형성되어 있지 않기 때문에, 부극 집전체(32)가 노출되어 있다. 이 돌출 부분(36)에 의해, 부극 집전용 탭(36)이 형성되어 있다.
세퍼레이터(40)는, 정극 시트(20)와 부극 시트(30)를 이격하는 부재이다. 이 예에서는, 세퍼레이터(40)는, 미소한 구멍을 복수 갖는 소정 폭의 시트재로 구성되어 있다. 세퍼레이터(40)에는, 예를 들어 다공질 폴리올레핀계 수지로 구성된 단층 구조의 세퍼레이터 혹은 적층 구조의 세퍼레이터를 사용할 수 있다.
적층 전극체(10)는, 복수매의 정극 시트(20), 복수매의 부극 시트(30) 및 복수매의 세퍼레이터(40)를 적층하여 형성되어 있다. 구체적으로는, 정극 시트(20)와 부극 시트(30)가 세퍼레이터(40)를 통해 적층 방향(여기에서는 두께 방향 Z)으로 교대로 반복하여 복수 적층되어 구성되어 있다. 또한, 적층 전극체(10)는, 정극 활물질층(24)과 부극 활물질층(34)이 세퍼레이터(40)를 통해 중첩되는 적층부를 갖고 있다. 이 적층부는, 정극 활물질층(24)과 부극 활물질층(34)의 사이에서 세퍼레이터(40)를 통해 전하 담체(여기에서는 리튬 이온)의 수수가 행해지는 부분이며, 전지(100)의 충방전에 기여하는 부분이다.
적층 전극체(10)는, 도 1 내지 도 9에 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(50)의 평탄면(52a)(오목부(56a, 156a)의 저면(53a, 153a))에 배치된 전극 단자(80, 82)에 설치되어 있다. 적층 전극체(10)는, 케이스 본체(52)의 개구부(52d)(도 5)로부터 해당 케이스 본체(52) 내로 삽입된다. 적층 전극체(10)는, 해당 전극체(10)의 적층 방향이 두께 방향 Z와 일치한 상태에서(정극, 부극 및 세퍼레이터가 밀봉판(54)과 평행하게 되는 상태에서) 전지 케이스(50)에 수납되어 있다. 또한, 적층 전극체(10)는, 반복 적층된 복수의 정극 시트(20)의 정극 집전용 탭(26)이 적층 전극체(10)의 적층 방향으로 적층되고, 적층부의 단부면으로부터 돌출되어 있다. 이 돌출된 복수의 정극 집전용 탭(26)은 적층 방향으로 모여지고, 그 모여진 부위에 정극 리드 단자(도시하지 않음)가 부설되고, 상술한 정극 단자(80)와 전기적으로 접속된다. 또한, 적층 전극체(10)는, 반복 적층된 복수의 부극 시트(30)의 부극 집전용 탭(36)이 적층 전극체(10)의 적층 방향으로 적층되고, 적층부의 단부면으로부터 돌출되어 있다. 이 돌출된 복수의 부극 집전용 탭(36)은 적층 방향으로 모여지고, 그 모여진 부위에 부극 리드 단자(도시하지 않음)가 부설되고, 상술한 부극 단자(82)와 전기적으로 접속된다. 이러한 적층 전극체(10)는, 케이스 본체(52)의 개구부(52d)로부터 케이스 본체(52)의 편평한 내부 공간으로 수용된다. 케이스 본체(52)의 개구부(52d)는, 적층 전극체(10)가 수용된 후, 밀봉판(54)에 의해 막힌다.
전해질은, 전형적으로는 상온(예를 들어 25℃)에 있어서 액상을 나타내고, 바람직하게는 사용 온도 영역 내(예를 들어 -20℃ 내지 60℃)에 있어서 항상 액상을 나타낸다. 전해질로서는, 비수용매 중에 지지염(예를 들어, 리튬염, 나트륨염, 마그네슘염 등. 리튬 이온 이차 전지에서는 리튬염)을 용해 또는 분산시킨 것을 적합하게 채용할 수 있다. 지지염으로서는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지와 마찬가지의 것을 적절하게 선택하여 채용할 수 있으며, 예를 들어 LiPF6, LiBF4, LiClO4, LiAsF6, Li(CF3SO2)2N, LiCF3SO3 등의 리튬염을 사용할 수 있다. 그 중에서도 LiPF6을 적합하게 채용할 수 있다.
비수용매로서는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 각종 카르보네이트류, 에테르류, 에스테르류, 니트릴류, 술폰류, 락톤류 등의 유기 용매를 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 구체예로서, 에틸렌카르보네이트(EC), 프로필렌카르보네이트(PC), 디에틸카르보네이트(DEC), 디메틸카르보네이트(DMC), 에틸메틸카르보네이트(EMC) 등을 들 수 있다.
이어서, 도 10을 추가하여, 본 실시 형태에 관한 조전지(200)에 대하여 설명한다. 도 10은 조전지(200)의 측면도이다.
조전지(200)는, 도 10에 도시하는 바와 같이, 복수(전형적으로는 6개 이상(예를 들어 6 내지 100개), 바람직하게는 30개 이상, 보다 바람직하게는 50개 이상, 더욱 바람직하게는 60개 이상)의 단전지(100)가 직렬로 접속되어 구성되어 있다. 복수의 단전지(100)는, 해당 단전지(100) 각각이 구비하는 전지 케이스(50)에 있어서 케이스 본체(52)와 밀봉판(54)이 중첩되는 방향(즉 두께 방향 Z)으로 배열된다. 이 실시 형태에서는, 각 단전지(100)가 구비하는 전지 케이스(50)에는, 전극체(10)의 정극(20)과 전기적으로 접속하는 정극 단자(80) 및 부극(30)과 전기적으로 접속하는 부극 단자(82)가 설치되어 있다. 그리고, 인접하는 단전지(100) 사이에 있어서 한쪽의 정극 단자(80)와 다른 쪽의 부극 단자(82)가 단자 간 접속구(도시하지 않음)에 의해 전기적으로 접속된다. 구체적으로는, 복수의 단전지(100)는, 각각의 정극 단자(80) 및 부극 단자(82)가 교대로 배치되도록(인접하는 단전지(100)의 정극 단자(80)와 부극 단자(82)끼리 인접하도록), 단전지의 방향을 교대로 역방향으로 한 상태에서 배열된다. 이 때문에, 복수의 단전지(100)는, 해당 단전지(100) 각각이 구비하는 전지 케이스(50)의 케이스 본체(52)끼리 및 밀봉판(54)끼리 대향하도록 교대로 하나씩 방향을 반전시켜 배열된다.
또한, 배열시킨 단전지(100)의 주위에는, 복수의 단전지(100)를 통합하여 구속하는 구속 부재가 배치된다. 즉, 복수의 단전지(100)의 배열 방향 Z의 양단(최외측에 위치하는 단전지(100A, 100H)의 더 외측)에는, 한 쌍의 엔드 플레이트(210A, 210B)가 배치된다. 또한, 한 쌍의 엔드 플레이트(210A, 210B)에는, 해당 한 쌍의 엔드 플레이트(210A, 210B)를 가교하도록 구속 밴드(212)가 설치된다. 그리고, 구속 밴드(212)의 단부를 비스(214)에 의해 한 쌍의 엔드 플레이트(210A, 210B)에 체결하고, 또한 고정함으로써 상기 단전지군을 그 배열 방향으로 구속할 수 있다. 구속 밴드(212)의 체결 상태에 따른 레벨로, 체결 방향(즉 배열 방향)에 대한 구속 하중(면압)이 각 단전지(100)의 전지 케이스(케이스 본체(52)의 평탄면(52a) 및 밀봉판(54))에 가해진다. 이와 같이 하여, 조전지(200)를 구축할 수 있다.
여기에서, 상기 조전지(200)에 있어서는, 도 1 내지 도 10에 도시하는 바와 같이, 복수의 단전지(100)가 각각 구비하는 케이스 본체(52)는, 인접하는 단전지 케이스의 서로 대향하는 면이며 구속 시에 하중을 받는 평탄면(52a)과, 개구부(52d)의 주연에 부설된 플랜지부(52c)와, 전극체(10)의 주위를 둘러싸도록 해당 평탄면(52a)으로부터 위로 선 측벽(52b)을 갖고 있다. 측벽(52b)은, 평탄면(52a)과 플랜지부(52c)를 가교하고 있다. 케이스 본체(52)에 설치된 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)은, 시일 용접에 의해 서로 접합되어 있다. 평탄면(52a)의 단부변 중 적어도 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에는, 케이스 내부를 향하여 오목한 오목부(56a, 156a)와 평탄면(52a)과 동일 평면으로 되는 볼록부(56b)로 이루어지는 요철이 형성되어 있다. 그 때문에, 볼록부(56b)는, 구속 시에 인접하는 단전지 케이스에 접촉하여 압박되는 부위가 된다(이하, 「압박 볼록부」라고도 칭함) . 한편, 오목부(56a, 156a)는, 구속 시에 인접하는 단전지 케이스에 접촉하지 않는 부위가 된다(이하, 「비접촉 오목부」라고도 칭함). 그리고, 구속 시에 인접하는 단전지 케이스에 접촉하지 않는 비접촉 오목부(56a, 156a)의 저면(53a, 153a)에 전극 단자(80, 82)가 배치되어 있다.
이러한 구성에 따르면, 도 11에 도시하는 종래의 전지 구조와 같이, 전극 단자(80, 82)를 배치한 비접촉 오목부(56a)가 평탄면(52a)의 일변(여기에서는 제1 변(58a))을 따라 띠상으로 연속해서 형성되었을 때 일어날 수 있는, 시일 불량을 억제할 수 있다. 구체적으로는, 전극 단자(80, 82)를 배치한 비접촉 오목부(56a)가 평탄면(52a)의 일변을 따라 띠상으로 연속해서 마련되면, 도 12(도 11의 XII-XII 단면)에 도시하는 바와 같이, 케이스 본체(52)의 평탄면(52a)에 구속 하중(90)이 가해졌을 때, 구속 하중이 비접촉 오목부(56a)에도 분산되어 전해지기 때문에(화살표(96) 참조), 구속 하중이 측벽(52b)을 통하여 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)로 전해지기 어렵다. 그 때문에, 케이스 내부로부터 전극 단자(80, 82)를 케이스 밖으로 취출하는 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서, 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)를 효과적으로 억제할 수 없고, 시일성 및 내압 성능의 확보가 불충분해질 우려가 있다.
한편, 상기와 같이, 상기 구성의 조전지(200)에 따르면, 도 5에 도시하는 바와 같이, 평탄면(52a)의 단부변 중 적어도 일변 부분에는, 구속 시에 인접하는 단전지 케이스에 압박되는 압박 볼록부(56b)와 해당 구속 시에 해당 단전지 케이스에 접촉하지 않는 비접촉 오목부(56a, 156a)로 이루어지는 요철이 형성되어 있고, 비접촉 오목부(56a, 156a)의 저면(53a, 153a)에 전극 단자(80, 82)가 배치되어 있으므로, 케이스 본체(52)의 평탄면(52a)에 구속 하중(90)이 가해졌을 때, 평탄면(52a)과 동일 평면으로 되는 압박 볼록부(56b)가 인접하는 단전지 케이스에 압박됨으로써, 구속 하중이 측벽(52b)을 통하여 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)에 적절하게 전해질 수 있다(화살표(92) 참조). 그 때문에, 케이스 내부로부터 전극 단자(80, 82)를 케이스 밖으로 취출하는 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서, 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)에 있어서의 시일성 및 내압 성능이 효과적으로 높아진다. 이에 의해, 종래에 비하여, 각 단전지(100)의 시일성 및 내압 성능이 충분히 확보된 조전지(200)를 실현할 수 있다.
바람직한 일 양태에서는, 횡방향 X에 있어서, 평탄면(52a)의 길이(전체 길이) L에 대한 오목부(56a, 156a, 256a, 356a)의 합계 길이(즉, 전극 단자(80, 82), 가스 배출 밸브(60) 및 주액 마개(70)가 각각 배치된 4개의 오목부(56a, 156a, 256a, 356a)의 합계 길이)는, 0.7L 이하(예를 들어 0.3L 내지 0.7L)일 수 있다. 오목부(56a, 156a, 256a, 356a)의 합계 길이는, 바람직하게는 0.6L 이하, 보다 바람직하게는 0.5L 이하이다. 이러한 오목부(56a, 156a, 256a, 356a)의 합계 길이의 범위 내라면, 케이스 내부로부터 전극 단자(80, 82)를 케이스 밖으로 취출하는 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서, 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)에 있어서의 시일성 및 내압 성능을 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 조전지(200)에 따르면, 비접촉 오목부(56a)는, 저면(53a)에 배치된 정극 단자(80)에 대하여, 정극 단자(80)의 삼방면을 둘러싸도록 저면(53a, 153a)으로부터 위로 선 3개의 내벽(53b, 53c, 53d)(도 6)과, 해당 내벽이 형성되지 않고 케이스의 외측을 향하여 개구된 개구부(53e)(도 6)를 갖고 있다. 횡방향 X에 있어서, 정극 단자(80)의 길이(폭)는, 내벽(53b)과 내벽(53d)의 간격과 대략 동일하다. 또한, 종방향 Y에 있어서, 정극 단자(80)의 길이(폭)는, 내벽(53c)에서부터 제1 변(58a)까지의 길이보다 크다. 이와 같이 하면, 종방향 Y에 있어서, 개구부(53e)를 통하여 정극 단자(80)를 평탄면(52a)의 제1 변(58a)보다 케이스 외측으로 돌출되도록 설치할 수 있고, 조전지화할 때(예를 들어 인접하는 단전지 단자 사이를 버스 바 등으로 접속할 때)의 조립성이 양호해진다. 또한, 정극 단자(80)의 외형을 따라 비접촉 오목부(56a)가 형성되므로, 압박 볼록부(56b)의 면적을 상대적으로 크게 하여 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)에 효율적으로 하중을 전할 수 있다. 그 때문에, 시일성을 보다 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 두께 방향 Z에 있어서, 정극 단자(80)의 길이(높이)는, 오목부(56a)의 깊이(저면(53a)에서부터 평탄면(52a)까지의 높이)보다 작다. 바꾸어 말하면, 저면(53a)에 배치된 정극 단자(80)는, 두께 방향 Z에 있어서, 평탄면(52a)보다 케이스 외측으로 돌출되지 않도록 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 평탄면(52a) 및 압박 볼록부(56b)에 가해진 하중을 플랜지부(52c)와 밀봉판(54)의 접합부(57)에 적절하게 전할 수 있고, 시일성을 보다 효과적으로 높일 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 비접촉 오목부(256a)의 저면(253a)에는, 케이스 내에서 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 밸브(60)가 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 가스 배출 밸브(60)가 배치된 평탄면(52a)의 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서, 시일성이 충분히 확보된 전지 구조가 실현될 수 있다. 또한, 당해 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서의 내압 성능이 높아지므로, 가스 배출 밸브(60)의 변형을 효과적으로 억제하여 배출 밸브의 오작동을 억제할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에서는, 비접촉 오목부(256a)는, 저면(253a)에 배치된 가스 배출 밸브(60)에 대하여, 가스 배출 밸브(60)의 삼방을 둘러싸도록 저면(253a)으로부터 위로 선 3개의 내벽(253b, 253c, 253d)(도 8)과, 해당 내벽이 형성되지 않고 케이스의 외측을 향하여 개구된 개구부(253e)(도 8)를 갖고 있다. 이와 같이 하면, 케이스 내압의 상승에 의해 가스 배출 밸브(60)가 개방되었을 때, 당해 가스 배출 밸브(60)로부터 분출된 전해액의 비말이 광범위하게 확산되는 것을 오목부(256a)의 내벽(253b, 253c, 253d)에 의해 억제할 수 있음과 함께, 케이스 외측을 향하여 개구된 개구부(253e)로부터 당해 전해액의 비말을 배출할 수 있다. 이 때문에, 가스 배출 밸브(60)로부터 분출된 전해액에 의해 케이스가 열화되거나, 외부 단락이 발생하거나 하는 것을 적절하게 방지할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 비접촉 오목부(356a)의 저면(353a)에는, 전해액의 주액 구멍을 막는 주액 마개(70)가 배치되어 있다. 이와 같이 하면, 주액 마개(70)가 배치된 평탄면(52a)의 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서, 시일성이 충분히 확보된 전지 구조가 실현될 수 있다. 또한, 당해 일변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 있어서의 내압 성능이 높아지므로, 주액 마개(70)의 변형이나 파괴를 효과적으로 억제하여 전지의 시일성을 양호하게 유지할 수 있다.
또한, 상기 실시 형태에서는, 전지 케이스(50)는, 일단이 개구된 오목상의 케이스 본체(52)와, 해당 케이스 본체(52)의 개구부(52d)를 막는 밀봉판(54)을 갖는다. 복수의 단전지(100)는, 해당 단전지(100) 각각이 구비하는 전지 케이스(50)의 케이스 본체(52)끼리 및 밀봉판(54)끼리 대향하도록 교대로 하나씩 방향을 반전시켜 배열되어 있다. 이와 같이 하면, 예를 들어 작업자가 특별히 주의하지 않아도 각 단전지(100)를 미리 설정된 올바른 방향(즉, 인접하는 단전지(100)의 정극 단자(80)와 부극 단자(82)끼리 인접하도록, 단전지(100)의 방향을 교대로 역방향으로 한 상태)으로 조립할 수 있고, 조전지(200)를 조립할 때의 작업 효율이 향상된다.
또한, 상기 조전지(200)에 따르면, 각 단전지(100)가 구비하는 케이스 본체(52)는, 두께 방향 Z의 한쪽이 개구되어 있다. 이와 같이 케이스 본체(52)의 두께 방향 Z로 개구부(52d)를 형성함으로써, 케이스 본체(52)의 횡방향 X나 종방향 Y로 개구시키는 경우와 비교하여, 개구를 넓게 할 수 있다. 그 때문에, 케이스 본체(52)의 두께 방향 Z의 두께를 얇게 하여 단전지(100)를 박형화해도, 전극체(10)를 전지 케이스(50)에 용이하게 수용(삽입)할 수 있다. 바람직한 일 양태에서는, 조전지(200)를 구성하는 각 단전지(100)는, 횡방향 X 및 종방향 Y의 치수에 대하여 두께 방향 Z의 치수가 작다. 도시한 예에서는, 단전지(100)의 횡방향 X의 치수는, 종방향 Y의 치수보다 작다. 또한, 단전지(100)의 두께 방향 Z의 치수는, 횡방향 X의 치수보다 작다. 예를 들어, 단전지(100)의 두께 방향 Z의 치수는, 횡방향 X의 치수의 1/10 이하이고, 전형적으로는 1/20(예를 들어 1/30 이하)일 수 있다. 단전지(100)의 두께 방향 Z의 치수는, 예를 들어 1mm 내지 20mm(전형적으로는 5mm 내지 10mm)로 설정될 수 있다. 단전지(100)의 횡방향 X의 치수는, 예를 들어 10cm 내지 40cm(전형적으로는 15cm 내지 30cm)로 설정될 수 있다. 이러한 대형이면서 박형인 단전지(100)는, 내압의 수압 면적이 크고(나아가 강성이 낮고), 내압 상승에 의해 플랜지부(52c)와 밀봉 부재(54)의 접합부(57)가 변형되기 쉽기(나아가 시일성을 확보하기 어렵기) 때문에, 본 구성을 적용함에 따른 시일성 향상 효과가 보다 잘 발휘될 수 있다.
이상, 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 상기 실시 형태 및 실시예는 예시에 지나지 않으며, 여기에서 개시되는 발명에는 상술한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.
예를 들어, 상기한 실시 형태에서는, 일단이 개구된 오목상의 케이스 본체(52)와, 해당 케이스 본체(52)의 개구부(52d)를 막는 평판상의 밀봉 부재(54)를 갖는 경우를 예시하였지만, 밀봉 부재(54)는 평판상에 한정되지 않는다. 예를 들어, 밀봉 부재(54)는, 일단이 개구된 오목상의 밀봉 부재여도 된다. 또한, 밀봉 부재(54)는, 개구부의 주연에 플랜지부를 가져도 된다. 이 경우, 케이스 본체(52)의 개구부(52d)에 밀봉 부재의 개구부를 중첩하여 주연부(플랜지부)를 서로 접합함으로써, 전지가 밀봉될 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 케이스 본체(52)의 개구부(52d)의 주연에 플랜지부(52c)를 설치하고, 당해 플랜지부(52c)와 밀봉 부재(54)를 접합하는 경우를 예시하였지만, 케이스 본체(52)와 밀봉 부재(54)의 접합 형태는 이것에 한정되지 않는다. 여기에 개시되는 밀폐형 전지는, 케이스 본체(52)에 마련된 개구부(52d)의 주연 부분과 밀봉 부재(54)가 서로 접합되어 있으면 된다. 예를 들어, 도 13에 도시하는 바와 같이, 밀봉판(54)의 주연부에 케이스 본체(52)측으로 돌출된 볼록 형상부(54a)를 해당 케이스 본체의 측벽을 따라 설치하고, 밀봉판(54)에 있어서의 볼록 형상부(54a)의 내측을 향하는 측면(55a)에 케이스 본체(52)의 측벽(52b)의 외주면과 접하도록 중첩하고, 볼록 형상부(54a)의 내측을 향하는 측면(55a)과 케이스 본체(52)의 측벽(52b)의 외주면의 이음매(98)를 용접해도 된다. 이러한 경우에도, 케이스 본체(52)와 밀봉판(54)의 접합부(57)에 적절한 하중을 부여할 수 있고, 전술한 작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 상기한 실시 형태에서는, 정극 단자(80), 부극 단자(82), 가스 배출 밸브(60) 및 주액 마개(70)가 평탄면(52a)의 동일 변(여기에서는 제1 변(58a)) 부분에 설치되어 있는 경우를 예시하였지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 정극 단자(80), 부극 단자(82), 가스 배출 밸브(60) 및 주액 마개(70)는, 평탄면(52a)의 서로 상이한 일변 부분에 설치되어 있어도 된다. 정극 단자(80), 부극 단자(82), 가스 배출 밸브(60) 및 주액 마개(70)를 평탄면(52a)의 상이한 일변 부분에 설치한 경우에도, 그것들 설치 개소만 오목상으로 함으로써, 해당 일변 부분에 있어서의 시일성 및 내압 성능을 양호하게 확보할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 기술의 적합한 적용 대상은, 상술한 적층 타입의 전극체(10)에 한정되지 않는다. 예를 들어, 정극 집전체(22)와 부극 집전체(32)가 각각 띠상의 시트재이며, 정극 집전체(22)와 부극 집전체(32)가, 긴 쪽 방향을 일치시키고, 또한 정극 활물질층(24)과 부극 활물질층(34)이, 세퍼레이터(40)를 개재시킨 상태에서 서로 대향하도록 배치되고, 권회축 주위로 권회된 권회 전극체여도 된다. 이러한 경우에도, 상술한 효과를 얻을 수 있다.
상기 조전지(200)는 각종 용도로 이용 가능하지만, 예를 들어 차량에 탑재되는 모터용 동력원(구동용 전원)으로서 적합하게 사용할 수 있다. 차량의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 전형적으로는 자동차, 예를 들어 플러그인 하이브리드 자동차(PHV), 하이브리드 자동차(HV), 전기 자동차(EV) 등을 들 수 있다.

Claims (6)

  1. 정극 및 부극을 구비하는 전극체와,
    상기 전극체 및 전해액을 수용하는 각형의 케이스와,
    상기 전극체와 전기적으로 접속되고, 상기 케이스의 외부로 인출된 전극 단자를 구비하는 밀폐형 전지이며,
    상기 각형의 케이스는, 개구부를 갖는 오목상의 케이스 본체와, 해당 케이스 본체의 개구부를 덮도록 설치된 밀봉 부재를 구비하고 있고,
    상기 케이스 본체는, 상기 전극체를 사이에 두고 상기 밀봉 부재와 대향하는 평탄면과, 상기 전극체의 주위를 둘러싸도록 해당 평탄면으로부터 위로 선 측벽을 갖고 있고,
    상기 케이스 본체에 마련된 상기 개구부의 주연 부분과 상기 밀봉 부재는, 시일 용접에 의해 서로 접합되어 있고,
    상기 평탄면의 단부변 중 적어도 일변 부분에는, 상기 케이스 내부를 향하여 오목한 오목부와 해당 평탄면과 동일 평면으로 되는 볼록부로 이루어지는 요철이 형성되어 있고,
    상기 오목부의 저면에 상기 전극 단자가 배치되어 있는, 밀폐형 전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 오목부의 저면에는, 상기 케이스 내에서 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 밸브가 배치되어 있는, 밀폐형 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목부의 저면에는, 상기 전해액의 주액 구멍을 막는 주액 마개가 배치되어 있는, 밀폐형 전지.
  4. 복수의 충방전 가능한 단전지가 직렬로 접속되어 구성된 조전지이며,
    정극 및 부극을 구비하는 전극체와, 해당 전극체 및 전해액을 수용하는 각형의 케이스와, 해당 전극체와 전기적으로 접속되고, 해당 케이스의 외부로 인출된 전극 단자를 구비하는 밀폐형의 단전지를 복수 구비하고 있고,
    상기 각형의 케이스는, 개구부를 갖는 오목상의 케이스 본체와, 해당 케이스 본체의 개구부를 덮도록 설치된 밀봉 부재를 구비하고 있고,
    상기 복수의 단전지는, 해당 단전지 각각이 구비하는 상기 케이스에 있어서 상기 케이스 본체와 상기 밀봉 부재가 중첩되는 방향으로 배열되고, 또한 해당 배열 방향으로 하중이 가해진 상태로 구속되어 있고,
    상기 케이스 본체는, 인접하는 단전지 케이스의 서로 대향하는 면이며 상기 구속 시에 하중을 받는 평탄면과, 상기 전극체의 주위를 둘러싸도록 해당 평탄면으로부터 위로 선 측벽을 갖고 있고,
    상기 케이스 본체에 마련된 상기 개구부의 주연 부분과 상기 밀봉 부재는, 시일 용접에 의해 서로 접합되어 있고,
    상기 평탄면의 단부변 중 적어도 일변 부분에는, 상기 구속 시에 인접하는 단전지 케이스에 압박되는 압박 볼록부와 해당 구속 시에 해당 단전지 케이스에 접촉하지 않는 비접촉 오목부로 이루어지는 요철이 형성되어 있고,
    상기 비접촉 오목부의 저면에 상기 전극 단자가 배치되어 있는, 조전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 오목부의 저면에는, 상기 케이스 내에서 발생한 가스를 배출하는 가스 배출 밸브가 배치되어 있는, 조전지.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 오목부의 저면에는, 상기 전해액의 주액 구멍을 막는 주액 마개가 배치되어 있는, 조전지.
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