KR20200094049A - 전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조 - Google Patents

전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조 Download PDF

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Abstract

고체 전지 소자를 복수 직렬로 적층한 고체 전지 적층체와 이것을 사이에 끼워 외부 단자가 되는 음양의 전극 플레이트와의 외주부를 수지 봉지하여 일체화하는 것으로 스페이스 효율을 높인 전고체 전지의 케이스 구조를 제공한다.
본 발명에 의한 전고체 전지의 케이스 구조는, 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과, 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극, 다른 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와, 양극 전극에 인접하여 배치된 양전극 플레이트와, 음극 전극에 인접하여 배치된 음전극 플레이트와, 고체 전지 적층체, 양전극 플레이트, 및 음전극 플레이트의 외주부를 덮고, 각각의 전극 플레이트의 전극면이 노출되도록 일체화하는 수지 케이스를 가지고, 수지 케이스는 수지 성형 금형내에서 각각의 전극 플레이트를 고체 전지 적층체에 압압시키는 가압 상태로 주입되어 고체화 되는 것으로 가압 상태를 유지하면서 고체 전지 적층체를 봉지하는 것을 특징으로 한다.

Description

전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조{Case structure of all solid battery and module structure using it}
본 발명은 전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조에 관한 것으로, 특히, 고체 전지 소자를 복수 직렬로 적층한 고체 전지 적층체와 이것을 사이에 끼워 외부 단자가 되는 음양의 전극 플레이트와의 외주부를 수지 봉지하여 일체화하는 것으로 스페이스 효율을 높인 전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조에 관한 것이다.
여러가지 장면에서 충전 가능한 2차 전지가 폭넓게 채용되고 있다. 특히, 고신뢰성이 요구되는 자동차 분야에 있어도 가솔린 엔진으로부터 모터로 구동계의 전환이 진행되고 있고, 이것에 수반하여 2차 전지의 탑재 차량도 증가하고 있다. 이러한 2차 전지는 전기적인 성능 외에도 이동을 수반하는 용도에서는 소형·경량화가 요구되고, 현시점에서는 리튬 이온 전지가 많이 사용되고 있다.
리튬 이온 전지는 성능도 좋고 사용하기 편리한 반면, 유기 용제계의 전해액을 사용하기 위해서 기계적인 충격 등에 의해 합선이 생기면 발화 사고에 이르는 것으로부터 안전성에는 과제가 있는 것이 알려져 있다. 이 때문에 신뢰성이 요구되는 용도에서는 여러가지 안전 대책이나 품질관리에 충분히 배려하면서 사용되고 있다.
이러한 리튬 이온 전지의 안전성의 과제를 해결하기 위해서 전해액 대신에 고체의 전해질을 사용하는 전고체 전지의 개발이 진행되고 있다.
특허 문헌 1에는 음극 집전탭을 가지는 음극 집전체층, 음극 활물질층, 고체 전해질층, 양극 활물질층, 및 양극 집전탭을 가지는 양극 집전체층이 상기 순서대로 적층된 전고체 전지 소자를 종래의 리튬 이온 전지와 마찬가지로 래미네이트 필름으로 이루어지는 외장체에 수용하고, 적층 방향으로 가압하면서 충전제를 충전하여 봉입하는 래미네이트 전고체 전지의 제조 방법이 개시되어 있다.
특허 문헌 2에는 양극층과, 고체 전해질막과 음극층이 상기 순서대로 적층된 발전 유니트가 바이폴러층을 사이에 두어 복수 적층된 발전 요소를 전지 케이스에 수납하여 유동성 봉지제로 봉지한 고체형 전지가 개시되어 있다.
특허 문헌 1의 전고체 전지도 특허 문헌 2의 고체형 전지도, 모두 전지의 외부 단자는 집전체로부터 연장되거나 또는 집전체와 평행하게 인출된 탭으로서 형성되어 있고, 자동차 등과 같이, 고전압을 필요로 하기 때문에 이러한 전지를 직렬 접속하여 모듈로서 사용하는 경우, 탭끼리를 접속하는 접속 에리어가 필요해지고 필요없는 스페이스를 잡게 된다.
그래서 직렬 접속을 위한 필요없는 스페이스를 잡지 않고 모듈화가 가능한 전고체 전지의 케이스 구조가 요구된다.
(특허 문헌 1) 일본국 공개 특허 2018-133175호 공보 (특허 문헌 2) 일본국 공개 특허 2009-252548호 공보
본 발명은, 상기 종래의 전고체 전지에 있어서의 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 고체 전지 소자를 복수 직렬로 적층한 고체 전지 적층체와 이것을 사이에 끼워 외부 단자가 되는 음양의 전극 플레이트와의 외주부를 수지 봉지하여 일체화하는 것으로 스페이스 효율을 높인 전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명에 의한 전고체 전지의 케이스 구조는, 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과, 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체과, 상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양전극 플레이트와, 상기 음극 전극에 인접해 배치된 음전극 플레이트와, 상기 고체 전지 적층체, 상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 외주부를 덮어, 상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 전극면이 노출되도록 일체화하는 수지 케이스를 가지고, 상기 수지 케이스는 수지 성형 금형내에서 상기 양전극 플레이트와, 상기 음전극 플레이트를 상기 고체 전지 적층체에 압압시키는 가압 상태에서 주입되어 고체화 되는 것으로 가압 상태를 유지하면서 상기 고체 전지 적층체를 봉지하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서 이루어진 본 발명에 의한 전고체 전지의 모듈 구조는, 전고체 전지의 케이스 구조를 전기적으로 복수 접속하는 모듈 구조이며, 상기 전고체 전지의 케이스 구조는, 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와 상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양전극 플레이트와, 상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음전극 플레이트와, 상기 고체 전지 적층체, 상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 외주부를 덮어, 상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 전극면이 노출되도록 일체화하는 수지 케이스를 가지고, 상기 수지 케이스는 수지 성형 금형내에서 상기 양전극 플레이트와 상기 음전극 플레이트를 상기 고체 전지 적층체에 압압시키는 가압 상태로 주입되어 고체화 되는 것으로 가압 상태를 유지하면서 상기 고체 전지 적층체를 봉지하고, 상기 복수의 전고체 전지의 케이스 구조는 노출하는 양전극 플레이트가, 다른 전고체 전지의 케이스 구조의 노출되는 음전극 플레이트와 인접하도록 직렬로 배열되는 것을 특징으로 한다.
상기 대향하는 양전극 플레이트와 음전극 플레이트는 도전성 재료를 사이에 두고 서로 접속되고, 상기 도전성 재료는 유연성을 가지는 도전성 판 모양 부재 또는 도전성 필름재, 혹은 도전성의 페이스트재인 것이 바람직하다.
본 발명과 관련된 전고체 전지의 케이스 구조에 의하면, 고체 전지 적층체를 사이에 끼워 수지 케이스에 의해 일체화되는 음양의 전극 플레이트는 전고체 전지의 케이스 구조의 외부 단자로서 기능하기 때문에, 전고체 전지의 케이스 구조의 양전극 플레이트를 다른 전고체 전지의 케이스 구조의 음전극 플레이트와 접촉시키도록 하여 직렬로 복수개 배치하는 것으로써, 전기적으로 직렬 접속할 수 있고, 여분의 접속 영역을 필요로 하지 않는 스페이스 효율이 높은 모듈 구조를 용이하게 실현하는 것이 가능해진다. 더욱이 종래 방식의 탭에 의한 전극 구조와 달리 탭끼리의 선을 연결할 필요가 없는 것으로부터 선을 연결과 관련된 공정수를 저감할 수도 있다.
또한, 본 발명과 관련된 전고체 전지의 케이스 구조에 의하면, 고체 전지 적층체는 적층 방향으로 가압된 상태에서 외주부를 수지 케이스로 봉지되어 구속되기 때문에, 고체 전지 적층체가 충방전을 행하는 사용 상태로 팽창하는 것을 억제하는 것이 가능하다.
본 발명과 관련된 전고체 전지의 케이스 구조를 이용한 모듈 구조에 의하면, 직렬 접속하는 전고체 전지의 케이스 구조의 전극 플레이트 사이에 유연성을 가지는 도전성 판 모양 부재 또는 도전성 필름재, 혹은 도전성의 페이스트재를 사이에 두고 서로 접속되기 때문에 인접하는 전고체 전지의 케이스 구조의 전극 플레이트끼리의 밀착성이 향상되고, 전기적인 접촉 저항을 저감함과 함께 열저항도 저감되고, 전기 특성, 열특성이 뛰어난 모듈 구조가 실현 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 전고체 전지의 케이스 구조를 부분적으로 절단하여 내부 구조가 보이도록 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시하는 전고체 전지의 케이스 구조의 내부 구조를 수평 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 형태에 의한 모듈 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 4는 도 3에 도시하는 모듈 구조의 내부 구조를 수평 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 형태에 의한 모듈 구조의 체결 방법을 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 6은 도 5에 도시하는 모듈 구조의 내부 구조를 수평 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
다음에, 본 발명과 관련된 전고체 전지의 케이스 구조 및 이것을 이용한 모듈 구조를 실시하기 위한 형태의 구체적인 예를, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시 형태에 의한 전고체 전지의 케이스 구조를 부분적으로 절단하여 내부 구조가 보이도록 도시하는 사시도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 형태에 의한 전고체 전지의 케이스 구조(1)는 충방전을 행하는 고체 전지 적층체(20)와, 고체 전지 적층체(20)를 사이에 끼우도록 위치하는 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)와, 고체 전지 적층체(20) 및 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)의 외주부를 덮어 전체를 일체화하는 수지 케이스(50)를 포함한다.
양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)는 한 면이 수지 케이스(50)로 덮이는 외주부를 제외하고 외부로 노출되고, 상기 노출된 부분이 외부에의 전극면으로서 기능하도록 구성되어 있다. 즉, 전고체 전지의 케이스 구조(1)는 전체가 대략 직방체로서 형성되고, 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 1측면으로 노출되는 양전극 플레이트(30)의 전극면이 양전극, 양전극과 대향하는 면에 노출되는 음전극 플레이트(40)의 전극면이 음전극이 되고, 상기 양전극과 음전극이 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 외부 단자가 된다.
도 2는 도 1에 도시하는 전고체 전지의 케이스 구조의 내부 구조를 수평 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 고체 전지 적층체(20)는 집전체(21)의 한 면에 양극(22)을 형성한 양극 전극(23), 양극 전극(23)의 반대 측에 위치하고, 집전체(21)의 양극(22)과 대향하는 면에 음극(24)을 형성한 음극 전극(25), 양극 전극(23)과 음극 전극(25)과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질(26), 및 인접하는 복수의 고체 전해질(26)의 사이에 각각 위치하여 집전체(21)의 한 면에 양극(22)을 형성하여 양극(22)과 반대측의 면에 음극(24)을 형성한 복수의 바이폴러 전극(27)을 구비한다.
이와 같이 고체 전지 적층체(20)는 복수의 층이 적층되어 구성되지만, 부분적으로 보면 양극(22), 고체 전해질(26), 음극(24)이 상기 순서대로 조합된 고체 전지로서의 최소단위 구조가 직렬로 복수 배열된 구조로 되어 있다.
여기서 고체 전지 적층체(20)에 사용하는 재료는 고체 전지로서 기능하는 재료이면 그 종류나 조합에 제한은 없다. 고체 전지 적층체(20)의 각각의 층에는 이하와 같은 공지의 재료가 사용된다.
집전체(21)는 일반적으로는 금속박이 사용되고, 금속박의 재료로서는 Al, SUS, Cu, Ni 등의 재료가 사용된다. 고체 전지 적층체(20)에는 양극 전극(23), 음극 전극(25), 바이폴러 전극(27)의 3 종류의 전극에 각각 집전체(21)를 포함하지만, 3 종류의 전극의 재료는 같아도 되고, 다른 재료라도 된다.
양극(22)은 양극 활성 물질을 포함하고, 양극 활성 물질로서는 LiCoO2, LiMnO2, LiMn2O4, LiFePO4, LiMnPO4 등을 들 수 있다. 양극은 양극 전극(23)과 바이폴러 전극(27)에 포함되지만, 양극 전극(23)과 바이폴러 전극(27)으로 동일한 양극 활성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
음극(24)은 음극 활성 물질을 포함하고, 음극 활성 물질로서는 그래파이트, 하드 카본, 소프트 카본 등의 탄소 재료나, Li4Ti5O12 등의 무기산화물이 사용된다. 음극은 음극 전극(25)과 바이폴러 전극(27)에 포함되지만, 음극 전극(25)과 바이폴러 전극(27)으로 동일한 음극 활성 물질을 사용하는 것이 바람직하다.
고체 전해질(26)의 재료로서는, 산화물계 고체 전해질이나 황화물계 고체 전해질이 사용되고, 산화물계 고체 전해질로서는, Li1. 5Al0. 5Ti1. 5(PO4)3, Li0. 5La0. 5TiO3 등을 들 수 있고, 황화물계 고체 전해질로서는, Li2S-P2S5, Li2S-SiS2, LiGe0. 25P0. 75S4 등을 들 수 있다.
고체 전지 적층체(20)에 더하여, 양극 전극(23)의 외측면에 인접하여 양전극 플레이트(30)가 배치되고, 음극 전극(25)의 외측면에 인접하여 음전극 플레이트(40)가 배치되고, 고체 전지 적층체(20), 양전극 플레이트(30), 및 음전극 플레이트(40)의 외주부가 수지 케이스(50)에 의해 덮이고 일체화된다. 이 때 외주부를 덮는 수지 케이스(50)가 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)의 전극면보다 높게 돌출하지 않도록 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)의 수지 케이스(50)에 덮이는 부분은 부분적으로 얇게한 단차 구조로 하고 있다.
양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)는 금속재료 등 전기 전도성에 더하여 열전도성이 좋은 재료로 형성된다. 노출되는 전극면에는 내식성을 향상시키거나 접촉 저항을 낮게 유지하게 하기 위한 도금 처리 등의 표면 처리를 가해도 된다.
수지 케이스(50)는 이하에 도시하는 바와 같이 금형에 주입하여 경화시켜 형성하는 것이며, 열경화형의 수지를 사용한다. 수지 케이스(50)는 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 구조체로 하여 통합하기 위한 것이며, 강도와 내환경성이 요구된다. 그래서 에폭시계의 봉지 재료 등의 열경화형의 수지를 사용한다.
도 1, 2에 도시하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 형성하는 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이 양전극 플레이트(30), 고체 전지 적층체(20), 음전극 플레이트(40)를 상기 순서대로 중첩하여 맞춘 조합 구조체를, 몰드 금형에 수납하고, 몰드 금형의 클램핑시, 조합 구조체에 적층 방향의 압력이 더해지도록 몰드 금형의 깊이를 조정하고, 클램핑에 의해 압력이 더해진 상태에서 열경화형의 수지를 외주부에 주입하여 금형내에서 경화시킨다.
이와 같이 가압 상태에서 수지 봉지하는 것으로써, 양전극 플레이트(30), 고체 전지 적층체(20), 음전극 플레이트(40)의 사이의 접촉 저항을 내리고, 전지로서의 성능 저하를 막는 것이 가능하다. 또한 수지 케이스에 의해 가압 상태로 유지 지지하도록 굳히는 것으로, 고체 전지 적층체(20)가 충방전시에 팽창하는 것을 억제하는 것이 가능해진다.
고체 전지 적층체(20)는 표리면을 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)로 덮이고, 외주를 수지 케이스(50)로 덮으므로, 바깥 공기로부터 차단되고, 사용중의 수분이나 이물에 의한 열화를 막는 것이 가능하다. 또한, 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)에 두께를 갖게하는 것으로, 기계적인 외력이 더해져도 고체 전지 적층체(20)에 데미지가 들어가는 것을 막을 수 있고, 안전성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
몰드 금형에 수지를 주입할 때, 양극(22)이나 음극(24)이 고체 전해질(26)보다 크고, 고체 전해질(26)의 외주로 삐져나오면, 주입된 수지에 의해 변형되어 양극(22)과 음극(24)이 근접하거나 접촉하거나 하여 쇼트 불량이나 신뢰도 저하로 연결되기 때문에, 양극(22)이나 음극(24)은 고체 전해질(26)보다 작게 형성한다.
도 3은 본 발명의 일실시 형태에 의한 모듈 구조를 개략적으로 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시 형태에 의한 모듈 구조(10)는 도 1에 도시하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 복수개 직렬로 접속한 형태를 가진다. 전고체 전지의 케이스 구조(1)는 대략 직방체이지만, 인접하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 한쪽의 노출되는 양전극 플레이트(30)가, 다른 한쪽의 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 노출되는 음전극 플레이트와 인접하도록 직렬로 배열된다.
도 3에서는 6개의 전고체 전지의 케이스 구조(1)가 직렬로 배열된 구조를 도시하지만, 상기와 같이 접속하는 것으로 제 1번째의 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 양전극 플레이트(30)가 모듈 구조(10)의 양전극이 되고, 제 6번째의 음전극 플레이트(40)가 모듈 구조(10)의 음전극이 된다. 또한 모듈 구조(10)가 구비하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 수는 6에 한정되지 않고, 6보다 많아도 되고, 적어도 된다. 적층하는 수에 의하지 않고 제 1번째의 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 양전극 플레이트(30)가 모듈 구조(10)의 양전극이 되고, 마지막 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 음전극 플레이트(40)가 모듈 구조(10)의 음전극이 된다.
이와 같이 본 발명에 의한 전고체 전지의 케이스 구조(1)는 종래의 전고체 전지와 같이 외부 단자로서의 탭이 고체 전지 적층체(20)로부터 돌출하지 않기 때문에, 복수의 전고체 전지의 케이스 구조(1)끼리를 접속하기 위한 접속 에리어를 따로 마련할 필요가 없고, 스페이스 효율이 높은 모듈 구조를 실현하는 것이 가능하다.
도 4는 도 3에 도시하는 모듈 구조의 내부 구조를 수평 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
전술한 바와 같이 수지 케이스(50)는 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)의 전극면보다 높게 돌출하지 않기 때문에 단순하게 직렬로 배열하는 것으로 전기적으로 직렬 접속된 모듈 구조를 실현할 수 있지만, 양전극 플레이트(30) 및 음전극 플레이트(40)의 전극면에 미소한 요철이나 기울기가 있으면, 양전극 플레이트(30)와 음전극 플레이트(40)의 사이의 접촉 저항이 높아져 버릴 염려가 있다.
그래서 도 4에 도시하는 모듈 구조에서는, 인접하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 대향하는 양전극 플레이트(30)와 음전극 플레이트(40)는 도전성 재료(60)를 사이에 두고 서로 접속된다. 여기서 도전성 재료(60)는 유연성을 가지는 도전성 판 모양 부재 또는 도전성 필름재, 혹은 도전성의 페이스트재이다. 이러한 유연성을 가지는 도전성 재료는 일반적으로 도전성의 미소 입자가 고밀도로 분산되고 있고, 압력이 더해져 도전성 재료가 변형되면, 내부의 미소 입자끼리가 접촉하여 전기나 열을 전하도록 구성되어 있다. 도전성 재료(60)는 이러한 도전성의 미소 입자를 응용한 것이라도 되고, 재료 자체가 도전성과 변형성을 가지는 것이라도 된다.
이와 같이 유연성을 가지는 도전성 판 모양 부재 또는 도전성 필름재, 혹은 도전성의 페이스트재를 사이에 두고 대향하는 양전극 플레이트(30)와 음전극 플레이트(40)를 서로 근접하는 방향으로 압압하면, 전극면에 미소한 요철이나 기울기가 있어도 유연성을 가지는 도전성 판 모양 부재 또는 도전성 필름재, 혹은 도전성의 페이스트재가 변형하여 이것을 흡수하기 때문에, 양전극 플레이트(30)와 음전극 플레이트(40)의 사이의 접촉 저항이 높아지는 것을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시 형태에 의한 모듈 구조의 체결 방법을 개략적으로 도시하는 도면이며, 도 6은 도 5에 도시하는 모듈 구조의 내부 구조를 수평 단면에 의해 개략적으로 도시하는 도면이다.
복수의 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 직렬로 접속하여 모듈 구조(10)를 형성하기 위해서는, 접촉 저항의 관점으로부터 인접하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 서로 압압하도록 하여 고정하는 것이 바람직하다. 도 5, 6은 이를 위한 체결 방법의 일실시 형태를 도시한다.
도 5, 6을 참조하면, 복수의 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 직렬로 배열한 배열 방향을 따라 측방으로 한 쌍의 체결체(70)가 설치되고, 복수의 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 각각은 체결 볼트(71)에 의해 체결체(70)에 고정되어 있다. 체결체(70)는 하방으로 L자 모양으로 절곡되어 있고, 장착용의 볼트구멍을 가지는 다리부를 구비하고 있고, 모듈 구조(10)를 사용하는 장치나 차량의 케이스에 장착되게 되어 있다.
도 5, 6에 도시하는 모듈 구조(10)는 처음에 제 1번째의 전고체 전지의 케이스 구조(1)와 한 쌍의 체결체(70)를 체결 볼트(71)에 의해 고정한 후, 제 2번째의 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 제 1번째의 전고체 전지의 케이스 구조(1)에 압압하면서 체결 볼트(71)에 의해 고정하는 것처럼 차례차례 전고체 전지의 케이스 구조(1)를 압압하면서 고정해 나가는 것으로, 전체적으로 접촉 저항의 상승을 방지하는 모듈 구조(10)를 형성할 수 있다. 이 때 도 4에 도시하는 바와 같은 도전성 재료(60)를 사이에 끼워 접속하도록 하여도 된다. 또한 체결체(70)의 체결 볼트(71)를 관통시키는 볼트구멍은 긴 구멍으로서 전고체 전지의 케이스 구조(1)의 설치 위치를 조정 가능 하도록 구성하여도 된다.
또한, 도 6에 도시하는 모듈 구조(10)에 사용하는 전고체 전지의 케이스 구조(1)는 도 1에 도시하는 바와 같은 대략 직방체 형상의 것과는 조금 형상이 다르고, 체결 볼트(71)를 체결하기 위한 돌기 형상의 나사 장착부를 가진다.
다른 실시 형태에서는, 체결 볼트(71)의 체결되는 부분의 고체 전지 적층체(20)에 노치 부분을 마련하고, 노치 부분 내에 수납되도록 나사 장착부를 마련하는 것으로 측면에 돌기가 발생하지 않는 것 같은 형상으로 하여도 된다.
도 5, 6에 도시하는 체결체(70)의 형상이나 이것을 이용한 체결 방법은 하나의 실시 형태이며, 복수의 전고체 전지의 케이스 구조(1)가 직렬로 밀접된 상태로 유지 지지할 수 있으면, 상기 체결 방법으로 한정되지 않는다.
이상, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명했지만, 본 발명은,상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 범위로부터 일탈하지 않는 범위내에서 다양하게 변경하는 것이 가능하다.
1 : 전고체 전지의 케이스 구조 10 : 모듈 구조
20 : 고체 전지 적층체 21 : 집전체
22 : 양극 23 : 양극 전극
24 : 음극 25 : 음극 전극
26 : 고체 전해질 27 : 바이폴러 전극
30 : 양전극 플레이트 40 : 음전극 플레이트
50 : 수지 케이스 60 : 도전성 재료
70 : 체결체 71 : 체결 볼트

Claims (3)

  1. 집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과, 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와,
    상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양전극 플레이트와,
    상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음전극 플레이트와,
    상기 고체 전지 적층체, 상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 외주부를 덮고,
    상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 전극면이 노출되도록 일체화하는 수지 케이스를 가지고,
    상기 수지 케이스는 수지 성형 금형내에서 상기 양전극 플레이트와, 상기 음전극 플레이트를 상기 고체 전지 적층체에 압압시키는 가압 상태로 주입되어 고체화 되는 것으로 가압 상태를 유지하면서 상기 고체 전지 적층체를 봉지하는 것을 특징으로 하는 전고체 전지의 케이스 구조.
  2. 전고체 전지의 케이스 구조를 전기적으로 복수 접속하는 모듈 구조이며,
    상기 전고체 전지의 케이스 구조는,
    집전체의 한 면에 양극을 형성한 양극 전극과, 양극 전극과 대향하여 집전체의 양극과 대향하는 면에 음극을 형성한 음극 전극과, 양극 전극과 음극 전극과의 사이에 위치하는 복수의 고체 전해질과 인접하는 복수의 고체 전해질의 사이에 각각 위치하여 집전체의 한 면에 양극을 형성하여 양극과 반대측의 면에 음극을 형성한 복수의 바이폴러 전극을 구비하는 고체 전지 적층체와,
    상기 양극 전극에 인접하여 배치된 양전극 플레이트와,
    상기 음극 전극에 인접하여 배치된 음전극 플레이트와,
    상기 고체 전지 적층체, 상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 외주부를 덮고,
    상기 양전극 플레이트, 및 상기 음전극 플레이트의 전극면이 노출되도록 일체화하는 수지 케이스를 가지고,
    상기 수지 케이스는 수지 성형 금형내에서 상기 양전극 플레이트와, 상기 음전극 플레이트를 상기 고체 전지 적층체에 압압시키는 가압 상태로 주입되어 고체화 되는 것으로 가압 상태를 유지하면서 상기 고체 전지 적층체를 봉지하고,
    상기 복수의 전고체 전지의 케이스 구조는 노출하는 양전극 플레이트가, 다른 전고체 전지의 케이스 구조의 노출하는 음전극 플레이트와 인접하도록 직렬로 배열되는 것을 특징으로 하는 모듈 구조.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 대향하는 양전극 플레이트와 음전극 플레이트와는 도전성 재료를 사이에 두고 서로 접속되고,
    상기 도전성 재료는 유연성을 가지는 도전성 판 모양 부재 또는 도전성 필름재, 혹은 도전성의 페이스트재인 것을 특징으로 하는 모듈 구조.
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