KR20190030541A - 전극 어셈블리 및 비수 전해액 이차 전지 - Google Patents

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KR20190030541A
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유이치로 아즈마
다카마사 에가와
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스미또모 가가꾸 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상을 가능하게 한다. 점착 테이프, 절연재, 절연재, 절연 테이프 및 절연 테이프 각각은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도가 0.5 이상이다.

Description

전극 어셈블리 및 비수 전해액 이차 전지{ELECTRODE ASSEMBLY AND NONAQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY}
본 발명은 비수 전해액 이차 전지의 전극 어셈블리 및 비수 전해액 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해액 이차 전지는, 퍼스널 컴퓨터, 휴대 전화, 휴대 정보 단말기 등의 전지로서 널리 사용되고 있다. 특히, 리튬 이온 이차 전지는, 종전의 이차 전지와 비교하여, CO2의 배출량을 삭감시키고, 에너지 절약에 기여하는 전지로서 주목받고 있다.
비수 전해액 이차 전지의 전극 어셈블리는, 정극으로서 기능하는 재료인 정극재, 부극으로서 기능하는 재료인 부극재, 및 정극재와 부극재와의 사이에 설치된 세퍼레이터를 갖고 있는 전극군 외에도, 당해 전극군의 주위에 배치된 각종 부품을 구비하고 있다. 이러한 부품의 일례로서, 점착 테이프(특허문헌 1 참조), 및 전극군의 외주면에 접착하고 있는 접착부를 갖는 절연성 보호층(특허문헌 2 참조)을 들 수 있다.
일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2015-210980호 공보(2015년 11월 24일 공개)」 일본 공개 특허 공보 「일본 특허 공개 제2010-287466호 공보(2010년 12월 24일 공개)」
상기 각종 부품에 이물이 부착될 우려가 있다. 당해 이물의 일례로서, 흑색의 도전성 물질(아세틸렌 블랙, 흑연 등), 및 백색 물질(먼지, 세퍼레이터 부스러기 등)을 들 수 있다. 여기서 세퍼레이터 부스러기란, 폴리올레핀 다공막의 조각이나, 폴리올레핀 다공막에 적층된 기능층으로부터 탈락된 무기 필러 등을 가리킨다.
상기 각종 부품에 이물이 부착되어 있는 전극 어셈블리를 사용해서 비수 전해액 이차 전지를 제작함으로써, 이하의 문제가 발생할 우려가 있다.
즉, 상기 각종 부품에 이물이 부착되어 있는 전극 어셈블리를 전지 캔 등의 외장재에 넣을 때, 당해 외장재의 내벽에 당해 이물이 부착된다. 그 후, 당해 외장재를 밀봉할 때, 밀봉체와 당해 외장재와의 사이에 당해 이물이 끼임으로써, 밀봉 성능이 저하되어버린다. 이에 의해, 비수 전해액 이차 전지에서의 전해액의 누설이 발생하기 쉬워져, 비수 전해액 이차 전지의 품질 저하로 이어진다.
본 발명의 일 형태는, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상을 가능하게 하는, 전극 어셈블리 및 비수 전해액 이차 전지를 실현하는 것을 목적으로 한다.
상기의 문제를 해결하기 위해서, 본 발명의 형태 1에 관한 전극 어셈블리는, 외장재에 수용되는 전극 어셈블리이며, 정극재, 부극재 및 상기 정극재와 상기 부극재와의 사이에 설치된 세퍼레이터를 갖고 있는 전극군과, 상기 전극군의 주위에 배치된 부품을 구비하고 있고, 상기 부품은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도가 0.5 이상인 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전극 어셈블리에서의, 전극군의 주위에 배치된 부품은, 자신에게 부착된 흑색의 도전성 물질 및 백색 물질이 충분히 두드러지는 색이다. 이 때문에, 상기 구성에 의하면, 당해 부품에 부착된 이물을 발견하는 것이 용이하다. 그리고, 당해 전극 어셈블리를 외장재에 수용하기 전에, 당해 부품에 부착된 이물을 발견 및 제거하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 당해 외장재의 밀봉 성능을 높게 할 수 있어, 비수 전해액 이차 전지에서의 전해액의 누설이 발생하기 어려워져, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상이 가능하게 된다. 또한, 비수 전해액 이차 전지 내로의 이물의 혼입을 방지할 수 있고, 이 점에서도, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상이 가능하게 된다.
본 발명의 일 형태에 의하면, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상이 가능하게 된다.
도 1의 (a)는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전극 어셈블리의 개략 구성을 도시하는 측면도이며, (b) 및 (c) 각각은 (a)에 나타낸 절연재의 개략 구성예를 도시하는 상면도이다.
도 2의 (a) 내지 (c) 각각은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 비수 전해액 이차 전지의 제조 방법을 도시하는 측면도이다.
도 3의 (a)는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전극 어셈블리의 개략 구성을 도시하는 상면도이며, (b) 및 (c) 각각은, (a)에 나타낸 탭 리드의 개략 구성예를 도시하는 측면도이며, (d)는 (a)에 나타낸 전극군의 분해 사시도이다.
도 4의 (a) 및 (b) 각각은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 비수 전해액 이차 전지의 제조 방법을 도시하는 측면도이다.
도 5의 (a) 및 (b) 각각은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 다른 비수 전해액 이차 전지의 제조 방법을 도시하는 측면도이다.
본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해서, 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 앞서 설명한 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일 부호를 부기하고, 그 설명을 반복하지 않는 경우가 있다.
〔실시 형태 1〕
도 1의 (a)는 본 발명의 실시 형태 1에 관한 전극 어셈블리(100)의 개략 구성을 도시하는 측면도이다. 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)에 나타낸 절연재(3)의 개략 구성예를 도시하는 상면도이다. 도 1의 (c)는, 도 1의 (a)에 나타낸 절연재(4)의 개략 구성예를 도시하는 상면도이다.
전극 어셈블리(100)는, 전극군(1), 점착 테이프(전극군의 주위에 배치된 부품)(2), 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)(3 및 4), 정극 탭(5), 부극 탭(6), 및 절연 테이프(전극군의 주위에 배치된 부품)(7 및 8)를 구비하고 있다.
전극군(1)은, 정극으로서 기능하는 재료인 정극재와, 부극으로서 기능하는 재료인 부극재와, 당해 정극재와 당해 부극재와의 사이에 설치된 세퍼레이터를 갖고 있는 주지의 전극군이다. 구체적으로, 전극군(1)은, 당해 정극재, 당해 부극재 및 당해 세퍼레이터가 적층되어 이루어지는 적층체가 권회되어 이루어지는 권회체이다.
점착 테이프(2)는, 전극군(1)에서의 권취가 끝난 단부를 고정하는 것을 목적으로 설치되어 있다. 점착 테이프(2)는, 당해 권취가 끝난 단부를 걸치도록, 전극군(1)의 표면에 부착되어 있다.
절연재(3)는, 전극군(1)과, 전극군(1)의 정극재로부터 인출된 정극 탭(5)이 단락하는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다. 절연재(4)는, 전극군(1)과, 전극군(1)의 부극재로부터 인출된 부극 탭(6)이 단락하는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다. 정극 탭(5)은, 전극군(1)에서의 폭 방향 단부의 한쪽으로부터 인출되어 있고, 부극 탭(6)은, 전극군(1)에서의 폭 방향 단부의 다른 쪽으로부터 인출되어 있다. 절연재(3) 및 절연재(4) 각각은, 예를 들어 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 페놀 수지 또는 폴리이미드 수지에 의해 구성되어 있다.
예를 들어, 도 1의 (b)에 나타내는 바와 같이, 절연재(3)는, 상면에서 보아 도넛형이다. 절연재(3)에 형성된 원형의 구멍(31)에 정극 탭(5)이 통과된다.
예를 들어, 도 1의 (c)에 나타내는 바와 같이, 절연재(4)는, 상면에서 보아, 절연재(4)에 형성된 원형의 구멍(41)에 의한 도넛형으로, 또한 전해액의 침투성의 향상을 목적으로, 4개의 구멍(42 내지 45)이 형성된 형상이다. 구멍(42 내지 45)의 각각의 형상은 직사각형이다. 구멍(41)에 부극 탭(6)이 통과된다.
또한, 도 1의 (b)에 나타내는 절연재(3)의 구성, 및 도 1의 (c)에 나타내는 절연재(4)의 구성은, 모두 일례에 지나지 않는다. 즉, 절연재(3)의 형상, 절연재(4)의 형상, 절연재(3)에 형성되는 구멍의 개수 및 형상, 및 절연재(4)에 형성되는 구멍의 개수 및 형상은, 특별히 한정되지 않는다.
절연 테이프(7)는, 정극 탭(5)이 전극군(1)의 부극재와 접촉해서 단락하는 것을 방지하는 것을 목적으로 설치되어 있다. 절연 테이프(7)는, 정극 탭(5)에 부착되어 있고, 전극군(1)에서의 폭 방향 단부의 한쪽으로부터 인출된 정극 탭(5)의 선단 부분 이외를 덮고 있다. 절연 테이프(8)는, 부극 탭(6)이 전극군(1)의 정극재와 접촉해서 단락하는 것을 방지하는 것을 목적으로 설치되어 있다. 절연 테이프(8)는 부극 탭(6)에 부착되어 있고, 전극군(1)에서의 폭 방향 단부의 다른 쪽으로부터 인출된 부극 탭(6)의 선단 부분 이외를 덮고 있다.
전극 어셈블리(100)는, 전극군(1)과, 전극군(1)의 주위에 배치된, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7), 및 절연 테이프(8)를 구비한 것이라고 해석할 수 있다.
그리고, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도(Value)가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도(Chroma)가 0.5 이상이다.
점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각은, 자신에게 부착된 흑색의 도전성 물질 및 백색 물질이 충분히 두드러지는 색이다. 이 때문에, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각은, 이물(9)이 부착되었을 때, 이 이물(9)을 발견하는 것이 용이하다. 그리고, 전극 어셈블리(100)를 후술하는 전지 캔(101)에 수용하기 전에, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각에 부착된 이물(9)을 발견 및 제거하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 전지 캔(101)의 밀봉 성능을 높게 할 수 있어, 후술하는 비수 전해액 이차 전지(400)에서의 전해액의 누설이 발생하기 어려워져, 비수 전해액 이차 전지(400)의 품질 향상이 가능하게 된다. 또한, 비수 전해액 이차 전지(400) 내로의 이물(9)의 혼입을 방지할 수 있고, 이 점에서도, 비수 전해액 이차 전지(400)의 품질 향상이 가능하게 된다.
또한, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 4.0 이상 9.0 이하인 것이 바람직하다.
또한, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각은, 광택도가 10 이상인 것이 바람직하다.
ISO2813에서 규격된 측정법에 의해 측정한 상기 광택도(광택 단위; GU)가 10 미만인 경우에는, 표면 광택이 없어서 흑색의 도전성 물질이 발견되기 어려워질 우려가 높아지거나, 또는 이물(9)이 부착되기 쉬워진다는 점에서도 바람직하지 않다. 따라서, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각은, 광택도가 10 이상인 것이 바람직하다.
점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각의 광택도는, 예를 들어 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각의 표면을 조면화하거나, 또는 연마 등에 의해 평활화함으로써 조정할 수 있다. 또한, 예를 들어 절연재(3) 및/또는 절연재(4)가 금형으로 제조되는 것인 경우, 이 금형 자체를 가공해서 광택도를 조정할 수도 있다. 또한, 점착 테이프(2), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각의 기재면의 광택도는, 점착 테이프(2), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각의 기재를 제조할 때, 당해 기재의 표면에 표면 가공한 롤을 접촉시킴으로써 조정할 수 있다.
도 2의 (a) 내지 도 2의 (c) 각각은, 본 발명의 실시 형태 1에 관한 비수 전해액 이차 전지(400)의 제조 방법을 도시하는 측면도이다. 또한, 도시를 간결하게 하기 위해서, 도 2의 (a) 내지 도 2의 (c) 각각에서는, 전지 캔(101)의 내부를 투시해서 나타내고 있다.
먼저, 전극 어셈블리(100)를 금속 도체인 전지 캔(외장재)(101)에 수용한다(도 2의 (a) 참조). 또한, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각에 부착된 이물(9)을 발견 및 제거하는 작업은, 도 2의 (a)에 나타내는 공정 전에 행하여진다.
계속해서, 예를 들어 부극 탭(6)을 전지 캔(101)의 저부에 용접함으로써, 부극 탭(6)과 전지 캔(101)을 전기적으로 접속한다(도 2의 (b) 참조).
계속해서, 도전성을 갖는 밀봉체(102)를 사용하여, 전극 어셈블리(100)가 수용된 전지 캔(101)을 밀봉하고, 예를 들어 정극 탭(5)을 밀봉체(102)에 용접함으로써, 정극 탭(5)과 밀봉체(102)를 전기적으로 접속한다(도 2의 (c) 참조). 상술한 바와 같이, 점착 테이프(2), 절연재(3), 절연재(4), 절연 테이프(7) 및 절연 테이프(8) 각각에 부착된 이물(9)은 제거되어 있기 때문에, 전지 캔(101)의 내벽에 이물(9)이 부착되는 것은 억제된다. 이 때문에, 전지 캔(101)과 밀봉체(102)와의 사이에 이물(9)이 끼는 것을 방지하여, 전지 캔(101)의 밀봉 성능을 높게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 2의 (a) 내지 도 2의 (c)에서는, 전극 어셈블리(100)의 도시에 방해가 되기 때문에 도시하고 있지 않지만, 전지 캔(101)의 내부에는, 유기 용매에 의해 구성된 전해액이 도입된다. 당해 전해액을 도입하는 방법으로서는, 밀봉체(102)에 의한 밀봉 전에 도입하는 방법, 밀봉체(102)에 구멍을 형성해 두고, 밀봉체(102)에 의한 밀봉 후, 이 구멍으로부터 도입하는 방법 등, 주지 관용의 기술을 적용할 수 있다. 따라서, 당해 전해액의 도입에 관한 상세한 설명에 대해서는 생략한다.
그 결과, 전해액의 누설이 발생하기 어려운 고품질의 비수 전해액 이차 전지(400)를 실현할 수 있다. 또한, 비수 전해액 이차 전지(400) 내로의 이물(9)의 혼입을 방지할 수 있고, 이 점에서도, 비수 전해액 이차 전지(400)의 품질 향상이 가능하게 된다.
〔실시 형태 2〕
도 3의 (a)는 본 발명의 실시 형태 2에 관한 전극 어셈블리(300)의 개략 구성을 도시하는 상면도이다. 도 3의 (b)는, 도 3의 (a)에 나타낸 탭 리드(203)의 개략 구성예를 도시하는 측면도이다. 도 3의 (c)는, 도 3의 (a)에 나타낸 탭 리드(204)의 개략 구성예를 도시하는 측면도이다. 도 3의 (d)는, 도 3의 (a)에 나타낸 전극군(201)의 분해 사시도이다.
전극 어셈블리(300)는, 전극군(201), 점착 테이프(202), 탭 리드(203 및 204), 정극 탭(205), 및 부극 탭(206)을 구비하고 있다.
도 3의 (d)에 나타내는 바와 같이, 전극군(201)은, 정극으로서 기능하는 재료인 정극재(211)와, 부극으로서 기능하는 재료인 부극재(212)와, 정극재(211)와 부극재(212)와의 사이에 설치된 세퍼레이터(213)를 갖고 있는 주지의 전극군이다. 전극군(201)에 있어서, 세퍼레이터(213)는, 정극재(211)의 외측과 부극재(212)의 외측의 각각에도 설치되어 있다. 구체적으로, 전극군(201)은, 정극재(211), 부극재(212) 및 세퍼레이터(213)가 반복해서 적층되어 이루어지는 적층체이다.
점착 테이프(202)는, 전극군(201)에서의 폭 방향 단부에 부착되어 있고, 정극재(211)와 부극재(212)와 세퍼레이터(213)를 고정하는(상대적으로 고정하는) 것을 목적으로 설치되어 있다.
예를 들어, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 탭 리드(203)는, 리드부(231)와, 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)(232)를 구비하고 있다. 리드부(231)는, 정극재(211)로부터 인출된 정극 탭(205)과 전기적으로 접속(예를 들어, 용접)되어 있고, 배선으로서 기능한다. 절연재(232)는, 리드부(231) 상에 리드부(231)를 횡단하도록 설치되어 있다.
예를 들어, 도 3의 (c)에 나타내는 바와 같이, 탭 리드(204)는, 리드부(241)와, 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)(242)를 구비하고 있다. 리드부(241)는, 부극재(212)로부터 인출된 부극 탭(206)과 전기적으로 접속(예를 들어, 용접)되어 있고, 배선으로서 기능한다. 절연재(242)는, 리드부(241) 상에 리드부(241)를 횡단하도록 설치되어 있다.
절연재(232)는, 전극군(201)과, 정극 탭(205)이 단락하는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다. 절연재(242)는, 전극군(201)과, 부극 탭(206)이 단락하는 것을 방지하기 위해서 설치되어 있다. 정극 탭(205) 및 부극 탭(206)은 모두, 전극군(201)에서의 길이 방향 단부의 한쪽으로부터 인출되어 있다. 또한, 절연재(232) 및 절연재(242) 각각은, 후술하는 외장재의 용기부(301)와 외장재의 덮개부(302)와의 밀착성 향상에도 기여하고 있다. 즉, 절연재(232) 및 절연재(242)는 각각, 리드부(231) 및 리드부(241)와 높은 밀착성을 나타내도록 설계되어 있다. 또한, 절연재(232) 및 절연재(242)는 모두, 외장재와도 높은 밀착성을 나타내도록 설계되어 있다. 또한, 절연재(232) 및 절연재(242)는 모두, 열 라미네이트 시의 온도에 의해 높은 유동성을 나타내기 때문에, 절연재(232) 및 절연재(242)는 각각, 리드부(231) 및 리드부(241)의 두께에 의해 발생하는 밀봉 시의 간극을 매립할 수 있다.
절연재(232) 및 절연재(242) 각각은, 예를 들어 산 변성 폴리올레핀 수지에 의해 구성되어 있다.
또한, 도 3의 (b)에 나타내는 절연재(232)의 구성, 및 도 3의 (c)에 나타내는 절연재(242)의 구성은, 모두 일례에 지나지 않는다. 즉, 절연재(232)의 형상 및 절연재(242)의 형상은, 특별히 한정되지 않는다.
전극 어셈블리(300)는, 전극군(201)과, 전극군(201)의 주위에 배치된, 점착 테이프(202), 절연재(232), 및 절연재(242)를 구비한 것이라고 해석할 수 있다.
그리고, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242) 각각은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도가 0.5 이상이다. 또한, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242) 각각은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 4.0 이상 9.0 이하인 것이 바람직하다. 또한, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242) 각각은, 광택도가 10 이상인 것이 바람직하다. 이들 각 구성에 의한 작용 효과의 메커니즘은, 상술한, 점착 테이프(2), 절연재(3) 및 절연재(4) 각 구성에 의한 작용 효과의 메커니즘과 마찬가지이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.
도 4의 (a) 및 도 4의 (b) 각각은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 비수 전해액 이차 전지(500)의 제조 방법을 도시하는 측면도이다. 또한, 도시를 간결하게 하기 위해서, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b) 각각에서는, 외장재의 용기부(301)의 내부를 투시해서 나타내고 있다.
먼저, 전극 어셈블리(300)를 용기부(301)에 수용하고, 덮개부(302)를 닫는다(도 4의 (a) 참조). 용기부(301) 및 덮개부(302)는 모두, 예를 들어 표면이 수지로 코팅된 라미네이트 필름에 의해 구성되어 있다. 또한, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242) 각각에 부착된 이물(9)을 발견 및 제거하는 작업은, 도 4의 (a)에 나타내는 공정 전에 행하여진다.
계속해서, 용기부(301)와 덮개부(302)를 열 라미네이트함으로써, 전극 어셈블리(300)가 수용된 용기부(301)를 밀봉한다. 이때, 절연재(232) 및 절연재(242)가 용기부(301)와 덮개부(302) 사이에 끼워진다(도 4의 (b) 참조). 상술한 바와 같이, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242) 각각에 부착된 이물(9)은 제거되어 있기 때문에, 용기부(301)의 내벽에 이물(9)이 부착되는 것은 억제된다. 이 때문에, 용기부(301)와 덮개부(302)와의 사이에 이물(9)이 끼는 것을 방지하여, 용기부(301)의 밀봉 성능을 높게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)에서는, 전극 어셈블리(300)의 도시에 방해가 되기 때문에 도시하고 있지 않지만, 용기부(301)의 내부에는, 유기 용매에 의해 구성된 전해액이 도입된다. 당해 전해액을 도입하는 방법으로서는, 덮개부(302)에 의한 밀봉 전에 도입하는 방법, 덮개부(302)에 구멍을 형성해 두고, 덮개부(302)에 의한 밀봉 후, 이 구멍으로부터 도입하는 방법 등, 주지 관용의 기술을 적용할 수 있다. 따라서, 당해 전해액의 도입에 관한 상세한 설명에 대해서는 생략한다.
또한, 비수 전해액 이차 전지(500)에 있어서는, 용기부(301) 및 덮개부(302)를 갖는 외장재가, 밀봉체를 겸하고 있다고 할 수 있다.
도 5의 (a) 및 도 5의 (b) 각각은, 본 발명의 실시 형태 2에 관한 다른 비수 전해액 이차 전지(501)의 제조 방법을 도시하는 측면도이다. 또한, 도시를 간결하게 하기 위해서, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b) 각각에서는, 외장재(303)의 내부를 투시해서 나타내고 있다. 이하, 비수 전해액 이차 전지(501)의 제조 방법에 대해서, 상술한 비수 전해액 이차 전지(500)의 제조 방법과의 상위점만 설명한다.
비수 전해액 이차 전지(501)에 있어서, 탭 리드(204)는, 리드부(241)에 대하여 절연재(242)의 반대측에 배치된, 절연재(242)와 마찬가지의 기능을 갖는 절연재(243)를 구비하고 있다. 마찬가지로, 도시를 간결하게 하기 위해서 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에는 도시되어 있지 않지만, 비수 전해액 이차 전지(501)에 있어서, 탭 리드(203)는, 리드부(231)에 대하여 절연재(232)의 반대측에 배치된, 절연재(232)와 마찬가지의 기능을 갖는 절연재(여기서는, 절연재(233)라고 함)를 구비하고 있다.
또한, 비수 전해액 이차 전지(501)에 있어서는, 용기부(301) 및 덮개부(302)를 갖는 외장재 대신에, 주머니 형상의 외장재(303)를 사용하고 있다. 외장재(303)의 재질은, 용기부(301) 및 덮개부(302)를 갖는 외장재와 마찬가지이다.
먼저, 전극 어셈블리(300)를 외장재(303)에 수용하고, 외장재(303)를 닫는다(도 5의(a) 참조). 또한, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242), 및 절연재(233) 및 절연재(243) 각각에 부착된 이물(9)을 발견 및 제거하는 작업은, 도 5의 (a)에 나타내는 공정 전에 행하여진다.
계속해서, 외장재(303)를 열 라미네이트함으로써, 전극 어셈블리(300)가 수용된 외장재(303)를 밀봉한다. 이때, 절연재(232) 및 절연재(242), 및 절연재(233) 및 절연재(243)가 외장재(303)에서의 밀봉 부분에 끼워진다(도 5의 (b) 참조). 상술한 바와 같이, 점착 테이프(202), 절연재(232) 및 절연재(242), 및 절연재(233) 및 절연재(243) 각각에 부착된 이물(9)은 제거되어 있기 때문에, 외장재(303)의 내벽에 이물(9)이 부착되는 것은 억제된다. 이 때문에, 당해 밀봉 부분에 이물(9)이 끼는 것을 방지하여, 외장재(303)의 밀봉 성능을 높게 하는 것이 가능하게 된다.
또한, 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에서는, 전극 어셈블리(300)의 도시에 방해가 되기 때문에 도시하고 있지 않지만, 외장재(303)의 내부에는, 유기 용매에 의해 구성된 전해액이 도입된다. 당해 전해액을 도입하는 방법으로서는, 외장재(303)의 밀봉 전에 도입하는 방법, 외장재(303)에 구멍을 형성해 두고, 외장재(303)의 밀봉 후, 이 구멍으로부터 도입하는 방법 등, 주지 관용의 기술을 적용할 수 있다. 따라서, 당해 전해액의 도입에 관한 상세한 설명에 대해서는 생략한다.
또한, 비수 전해액 이차 전지(501)에 있어서는, 외장재(303)가, 밀봉체를 겸하고 있다고 할 수 있다.
그 결과, 전해액의 누설이 발생하기 어려운 고품질의 비수 전해액 이차 전지(500)를 실현할 수 있다. 또한, 비수 전해액 이차 전지(500) 내로의 이물(9)의 혼입을 방지할 수 있고, 이 점에서도, 비수 전해액 이차 전지(500)의 품질 향상이 가능하게 된다. 비수 전해액 이차 전지(501)에 대해서도 마찬가지이다.
본 발명의 형태 1에 관한 전극 어셈블리는, 외장재에 수용되는 전극 어셈블리이며, 정극재, 부극재 및 상기 정극재와 상기 부극재와의 사이에 설치된 세퍼레이터를 갖고 있는 전극군과, 상기 전극군의 주위에 배치된 부품을 구비하고 있고, 상기 부품은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도가 0.5 이상인 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시 형태에 관한 전극 어셈블리에서의, 전극군의 주위에 배치된 부품은, 자신에게 부착된 흑색의 도전성 물질 및 백색 물질이 충분히 두드러지는 색이다. 이 때문에, 상기 구성에 의하면, 당해 부품에 부착된 이물을 발견하는 것이 용이하다. 그리고, 당해 전극 어셈블리를 외장재에 수용하기 전에, 당해 부품에 부착된 이물을 발견 및 제거하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 당해 외장재의 밀봉 성능을 높게 할 수 있어, 비수 전해액 이차 전지에서의 전해액의 누설이 발생하기 어려워져, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상이 가능하게 된다. 또한, 비수 전해액 이차 전지 내로의 이물의 혼입을 방지할 수 있고, 이 점에서도, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상이 가능하게 된다.
본 발명의 형태 2에 관한 전극 어셈블리는, 상기 부품의 명도가 4.0 이상 9.0 이하인 것이 바람직하다.
본 발명의 형태 3에 관한 전극 어셈블리는, 상기 부품의 광택도가 10 이상인 것이 바람직하다.
ISO2813에서 규격된 측정법에 의해 측정한 상기 광택도(광택 단위; GU)가 10 미만인 경우에는, 표면 광택이 없어서 흑색의 도전성 물질이 발견되기 어려워질 우려가 높아지거나, 또는 이물이 부착되기 쉬워진다는 점에서도 바람직하지 않다. 따라서, 상기 부품의 광택도가 10 이상인 것이 바람직하다.
상기 부품의 광택도는, 예를 들어 상기 부품의 표면을 조면화하거나, 또는 연마 등에 의해 평활화함으로써 조정할 수 있다. 또한, 상기 부품이 금형으로 제조되는 것인 경우, 이 금형 자체를 가공해서 광택도를 조정할 수도 있다. 또한, 상기 부품이 접착 테이프인 경우, 당해 점착 테이프의 기재면의 광택도는, 당해 점착 테이프의 기재를 제조할 때, 당해 기재의 표면에 표면 가공한 롤을 접촉시킴으로써 조정할 수 있다.
본 발명의 형태 4에 관한 비수 전해액 이차 전지는, 상기 전극 어셈블리와, 상기 외장재를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.
상기 구성에 의하면, 전해액의 누설이 발생하기 어려운 고품질의 비수 전해액 이차 전지를 실현할 수 있다. 또한, 비수 전해액 이차 전지 내로의 이물의 혼입을 방지할 수 있고, 이 점에서도, 비수 전해액 이차 전지의 품질 향상이 가능하게 된다.
본 발명은 상술한 각 실시 형태에 한정되지 않고, 청구항에 나타낸 범위에서 다양한 변경이 가능하며, 다른 실시 형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적절히 조합해서 얻어지는 실시 형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
[실시예]
본 발명의 일 실시 형태에 관한, 전극군의 주위에 배치된 부품에 의한 효과를 검증하기 위한 실험을 행했으므로, 실험의 상세에 대해서 이하에 설명한다. 또한, 이하, 당해 부품을 "착색 부품"이라고 칭한다.
먼저, 착색 부품에 부착되는 오염(이물)을 모방한 물질로서, 제1 오염 견본 및 제2 오염 견본을 제작하였다.
제1 오염 견본은 하기와 같이 제작하였다. 즉, 아세틸렌 블랙(상품명: 덴카 블랙 HS100: 덴카 가부시끼가이샤제) 0.25g, PVDF(폴리불화비닐리덴 수지) #1120(쿠레하제, 고형분 농도 12중량％ NMP 용액) 1.15g, NMP(N-메틸-2-피롤리돈) 1.00g을 균일해질 때까지 교반 혼합하여, 고형분 농도 16％의 제1 도료를 제작하였다. 이 제작한 제1 도료를, 1mm 두께의 유리판에 클리어런스 50㎛로, 도공용 바를 사용한 도공을 행한 후, 80℃에서 건조하여, 제1 오염 견본을 제작하였다. 도포 전 중량과 도포ㆍ건조 후 중량의 변화로부터 산출한 오염의 단위 면적당 중량은 6.3g/m2이었다.
제2 오염 견본은 하기와 같이 제작하였다. 즉, 아세틸렌 블랙(상품명: 덴카 블랙 HS100: 덴카 가부시끼가이샤제) 0.25g, PVDF #1120(쿠레하제, 고형분 농도 12중량％ NMP 용액) 1.02g, NMP 7.49g을 균일해질 때까지 교반 혼합하여, 고형분 농도 4％의 제2 도료를 제작하였다. 이 제작한 제2 도료를, 1mm 두께의 유리판에 클리어런스 50㎛로 도공용 바를 사용한 도공을 행한 후, 80℃에서 건조하여, 제2 오염 견본을 제작하였다. 도포 전 중량과 도포ㆍ건조 후 중량의 변화로부터 산출한 오염의 단위 면적당 중량은 3.5g/m2이었다.
계속해서, 실시예 1 내지 실시예 14 및 비교예 1 내지 비교예 7에 나타내는 각 색에 대해서, 2015년 H판 도료용 표준색(포켓판, 일반 사단 법인 일본 도료 공업회) 상에 제1 오염 견본 및 제2 오염 견본을 올려놓고, HITACHI제 Hf 형광 램프(FHF32EX-N-K)를 사용하여 조도 300럭스 이상의 환경 하에서 눈으로 비교를 행하여, 하기 판단 기준으로 시인성의 확인을 실시하였다. 또한, 상기 2015년 H판 도료용 표준색(포켓판, 일반 사단 법인 일본 도료 공업회)에서의 각 색의 광택도는, 핸디형 광택계 PG-IIM(닛본 덴쇼꾸 고교 가부시끼가이샤 제조, 대응 규격; ISO2813, 측정 범위 0-1000GU, 분해능 0.1GU)을 사용하여, 입사각 60°에서 측정하였다. 이때, 측정된 광택도의 값의 소수점 첫째 자리는 반올림하였다.
시인성 양호(오염의 존재를 명확하게 알 수 있음): ○
시인성 가능(오염의 존재를 자세히 보면 알 수 있음): △
시인성 불량(오염의 존재를 판별 곤란함): ×
또한, 백색 이물로서, 스미토모 가가꾸사제 α알루미나(상품명: AKP3000)를 사용하였다. 그리고, 실시예 10 내지 실시예 14에 나타내는 각 색에 대해서, 2015년 H판 도료용 표준색(포켓판, 일반 사단 법인 일본 도료 공업회) 상에 당해 백색 이물을 5mg 올려놓고, HITACHI제 Hf 형광 램프(FHF32EX-N-K)를 사용해서 조도 300럭스 이상의 환경 하에서 눈으로 비교를 행하여, 하기 판단 기준으로 시인성의 확인을 실시하였다.
시인성 양호(백색 이물의 존재를 명확하게 알 수 있음): ○
시인성 가능(백색 이물의 존재를 자세히 보면 알 수 있음): △
이상의 시인성의 확인 결과를, 표 1에 나타내었다. 표 1의 항목 「제1 오염 견본(고 단위 면적당 중량)」, 항목 「제2 오염 견본(저 단위 면적당 중량)」 및 항목 「백색 이물」은, 각각 당해 항목의 표기에 대응하는 시인성의 결과를 나타내고 있다.
Figure pat00001
계속해서, 실시예 14에 나타내는 색에 대해서 광택도를 바꾼 것을, 표 2에, 실시예 15, 실시예 16 및 비교예 8로서 나타내고 있다. 제1 오염 견본에 관하여, 이미 설명한 판단 기준으로 눈으로 오염을 확인한 결과, 표 2의 항목 「제1 오염 견본(고 단위 면적당 중량)」과 같았다. 제2 오염 견본에 관하여, 이미 설명한 판단 기준으로 눈으로 오염을 확인한 결과, 표 2의 항목 「제2 오염 견본(저 단위 면적당 중량)」과 같았다. 백색 이물에 관하여, 이미 설명한 판단 기준으로 시인성의 확인을 실시한 결과, 표 2의 항목 「백색 이물」와 같았다. 또한, 광택도의 측정 조건은 상기한 것과 동일하다.
Figure pat00002
이상의 실험 결과로부터, 착색 부품의 색이, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도가 0.5 이상인 것이 유효한 것, 명도가 4.0 이상 9.0 이하인 것이 특히 유효한 것을 알았다. 또한, 착색 부품은, 상기 명도 및 채도를 충족하고, 또한 광택도가 10 이상인 것이 보다 유효한 것을 알았다.
1 : 전극군
2 : 점착 테이프(전극군의 주위에 배치된 부품)
3 : 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)
4 : 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)
7 : 절연 테이프(전극군의 주위에 배치된 부품)
8 : 절연 테이프(전극군의 주위에 배치된 부품)
9 : 이물 100 : 전극 어셈블리
101 : 전지 캔(외장재) 102 : 밀봉체
201 : 전극군
202 : 점착 테이프(전극군의 주위에 배치된 부품)
211 : 정극재 212 : 부극재
213 : 세퍼레이터
232 : 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)
233 : 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)
242 : 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)
243 : 절연재(전극군의 주위에 배치된 부품)
300 : 전극 어셈블리 301 : 외장재의 용기부
302 : 외장재의 덮개부 303 : 외장재
400 : 비수 전해액 이차 전지 500 : 비수 전해액 이차 전지
501 : 비수 전해액 이차 전지

Claims (4)

  1. 외장재에 수용되는 전극 어셈블리이며,
    정극재, 부극재 및 상기 정극재와 상기 부극재와의 사이에 설치된 세퍼레이터를 갖고 있는 전극군과,
    상기 전극군의 주위에 배치된 부품을 구비하고 있고,
    상기 부품은, 먼셀 표색계에 있어서, 명도가 3.0 이상 9.2 이하이고, 채도가 0.5 이상인, 전극 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부품의 명도가 4.0 이상 9.0 이하인, 전극 어셈블리.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 부품의 광택도가 10 이상인, 전극 어셈블리.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 전극 어셈블리와,
    상기 외장재를 구비하고 있는, 비수 전해액 이차 전지.
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