KR20230031788A - 전지 - Google Patents
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Abstract
각 전극 탭의 꺽여 구부러짐을 억제하여, 전극 탭군의 두께를 균일화하여 안정적으로 전극 집전부와 접합된 전지를 제공하는 것.
여기에 개시되는 전지는, 정극 코어체와, 정극 코어체 상에 배치되는 정극 활물질층을 포함하는 정극판, 및, 부극 코어체와, 부극 코어체 상에 배치되는 부극 활물질층을 포함하는 부극판을 구비하는 전지이다. 정극판 및 부극판 중 적어도 어느 한쪽의 전극판은, 전극 코어체에 있어서 전극 활물질층이 배치되어 있지 않은 영역으로부터 외부를 향하여 돌출되는 복수의 전극 탭을 갖고 있다. 상기 전극 탭에는, 호상의 주름을 갖고 있다.
여기에 개시되는 전지는, 정극 코어체와, 정극 코어체 상에 배치되는 정극 활물질층을 포함하는 정극판, 및, 부극 코어체와, 부극 코어체 상에 배치되는 부극 활물질층을 포함하는 부극판을 구비하는 전지이다. 정극판 및 부극판 중 적어도 어느 한쪽의 전극판은, 전극 코어체에 있어서 전극 활물질층이 배치되어 있지 않은 영역으로부터 외부를 향하여 돌출되는 복수의 전극 탭을 갖고 있다. 상기 전극 탭에는, 호상의 주름을 갖고 있다.
Description
본 발명은, 전지에 관한 것이다. 본 발명은 또한, 전극판의 제조 방법 및 전지의 제조 방법에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 등의 전지는, 예를 들어 세퍼레이터를 통해 정극판과 부극판이 대향한 전극체를 구비하고 있다. 이하, 이들 정극판과 부극판을 통합하여 「전극판」이라 칭한다. 이 전극판은, 예를 들어 박상의 금속 부재인 전극 코어체 상에 전극 활물질을 포함하는 전극 활물질층이 형성된 전극 활물질층 형성 영역과, 해당 전극 활물질층이 형성되지 않고 전극 코어체가 노출된 전극 코어체 노출 영역을 구비하고 있다. 특허문헌 1에는, 전극 활물질층 형성 영역과 전극 코어체 노출 영역의 경계부로부터 연장 돌출된 복수의 주름이 형성되어 있는 전극판이 개시되어 있다.
전극체는, 긴 변 방향의 양단부에 있어서, 전극 코어체 노출 영역으로부터 외부를 향하여 돌출된 복수의 전극 탭이 적층된 전극 탭군을 갖는다. 이러한 전극 탭군은, 전극 집전부 등의 도전 부재와 접속된다. 그리고, 이 전극 집전부를 전극 단자와 접속함으로써, 전지 케이스 내부의 권회 전극체와, 전지 케이스 외부의 전극 단자를 도통시킬 수 있다.
그러나, 이러한 전극 탭군에 있어서, 복수의 전극 탭이 평탄한 상태에서 적층되지 않아 두께가 불균일해지는 경우에는, 전극 집전부 등의 도전 부재와 접속할 때 안정적으로 용접할 수 없을 우려가 있다. 예를 들어, 전극 탭의 선단측이 꺾여 구부러진 상태에서 적층된 경우에는, 꺾여 구부러짐이 있는 부분의 두께가 두꺼워지고, 평탄한 부분의 두께가 얇아질 수 있다. 이에 의해, 전극 집전부 등과의 접합을 안정적으로 실시할 수 없을 우려가 있음을 알아냈다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 각 전극 탭의 꺽여 구부러짐을 억제하여, 전극 탭군의 두께를 균일화하여 안정적으로 전극 집전부와 접합된 전지를 제공하는 것에 있다.
여기서 개시되는 전지는, 정극 코어체와, 상기 정극 코어체 상에 형성되는 정극 활물질층을 포함하는 정극판, 및 부극 코어체와, 상기 부극 코어체 상에 형성되는 부극 활물질층을 포함하는 부극판을 구비하고 있다. 상기 정극판 및 부극판 중 적어도 어느 한쪽의 전극판은, 전극 코어체에 있어서 전극 활물질층이 형성되어 있지 않은 영역으로부터 외부를 향하여 돌출되는 복수의 전극 탭을 갖고 있다. 상기 전극 탭에는, 호상의 주름이 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 전극 탭이 호상의 주름을 갖고 있음으로써, 전극 탭의 선단부의 꺾여 구부러짐이 적합하게 억제된다. 이에 의해 전극 탭군의 두께를 균일화하여, 당해 전극 탭군과 전극 집전부가 안정적으로 접합된 전지를 제공할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에 있어서, 상기 복수의 전극 탭이 적층된 상태에서 전극 집전부에 접합되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭의 꺾여 구부러짐이 억제된 상태에서 당해 전극 탭이 적층되어, 전극 집전부에 접합된다. 이 때문에, 전극 탭군과 전극 집전부가 안정적으로 접합된 전지를 제공할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 상기 호상의 주름은, 상기 전극 탭의 돌출 방향의 선단측을 향하여 볼록형이다. 또한, 다른 일 양태에서는, 상기 호상의 주름은, 상기 전극 탭의 돌출 방향에 직교하는 폭 방향으로 비대칭의 형상을 갖는다. 이러한 구성에 의하면, 보다 적합하게 전극 탭의 선단부의 꺾여 구부러짐이 억제된다. 이에 의해, 복수의 전극 탭이 적층되어 형성되는 전극 탭군의 두께가 균일한 상태에서, 전극 집전부와 접합된다. 이 때문에, 전극 탭군과 전극 집전부가 안정적으로 접합된 신뢰성이 높은 전지를 제공할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 상기 전극 탭에는, 상기 호상의 주름에 더하여, 복수의 선상의 주름이 형성되어 있다. 복수의 선상의 주름이 형성됨으로써, 전극 탭의 강도가 향상되어, 전극 탭의 파손을 적합하게 억제할 수 있다. 이에 의해, 전극 탭군이 전극 집전부와 접합되었을 때도 안정적으로 접합부를 형성할 수 있어, 신뢰성이 높은 전지를 제공할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 상기 호상의 주름과, 상기 선상의 주름이 교차하지 않는다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭군과 전극 집전부의 접합 영역을 적합하게 확보할 수 있기 때문에, 안정적으로 접합할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 상기 전극 탭에 있어서 상기 전극 집전부에 접합된 부분은, 상기 호상의 주름을 갖고 있다. 호상의 주름이 생기는 영역은 비교적 단단한 영역이 된다. 접합부가 호상의 주름을 가짐으로써, 접합 강도가 확보된다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 돌출 방향의 길이가 각각 다른 복수의 전극 탭이 적층된 상태에서, 상기 전극 집전부에 접합되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 복수의 전극 탭이 적층되었을 때 전극 탭의 선단부가 정렬되기 쉽다. 이에 의해, 보다 적합하게 전극 탭군과 전극 집전부를 접합할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 상기 돌출 방향의 길이가 각각 다른 복수의 전극 탭에 있어서, 상기 복수의 전극 탭의 근원으로부터, 상기 호상의 주름의 정점까지의 상기 돌출 방향의 길이는 대략 동일하다. 이러한 구성에 의하면, 복수의 전극 탭의 돌출 방향의 길이가 다른 경우에도, 여기에 개시되는 기술의 효과를 적절하게 발휘할 수 있다.
여기에 개시되는 전지의 일 양태에서는, 상기 복수의 전극 탭이 적층된 상태에서 전극 집전부에 접합되며, 상기 전극 탭의 폭 방향에 있어서의 중앙부가 상기 전극 집전부측을 향하여 오목형으로 만곡되어 있다. 이러한 구성에 의하면, 전극 탭군과 전극 집전부를 접합할 때, 전극 탭이 파손되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 보다 적합하게 전극 집전부와 접합할 수 있다.
여기에 개시되는 기술의 다른 측면으로서 전극판의 제조 방법이 제공된다. 여기에 개시되는 전극판의 제조 방법은, 전극 코어체와, 상기 전극 코어체 상에 형성된 전극 활물질층을 구비하는 전극판을 제조하는 방법이며, 상기 전극 코어체 상에 상기 전극 활물질층이 형성된 전극 활물질층 형성 영역과, 상기 전극 활물질층이 형성되지 않고 상기 전극 코어체가 노출된 전극 코어체 노출 영역을 구비하는 전극 전구체를 준비하는 공정과, 상기 전극 코어체 노출 영역을 가공하여, 해당 전극 코어체 노출 영역으로부터 외부로 돌출되는 복수의 전극 탭을 제작하는 공정과, 상기 전극 탭에 롤을 사용하여 호상의 주름을 형성하는 공정을 구비한다.
이러한 전극판의 제조 방법에 의하면, 상기한 특성을 구비하는 전극판을 적합하게 제조할 수 있다.
여기에 개시되는 기술의 다른 측면으로서, 전지의 제조 방법이 제공된다. 여기에 개시되는 전지의 제조 방법은, 세퍼레이터를 통해 한 쌍의 전극판이 대향하는 전극체를 구비한 전지의 제조 방법이며, 상술한 전극판의 제조 방법을 사용하여, 상기 한 쌍의 전극판의 적어도 한쪽을 제조하는 것을 특징으로 한다. 이러한 전지의 제조 방법에 의하면, 상기한 특성을 구비하는 전지를 적합하게 제조할 수 있다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 모식적인 종단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따르는 모식적인 종단면도이다.
도 4는 도 1의 IV-IV선을 따르는 모식적인 횡단면도이다.
도 5는 밀봉판에 설치된 전극체군을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 정극 제2 집전부와 부극 제2 집전부가 설치된 전극체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 권회 전극체의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 8은 일 실시 형태에 관한 정극의 모식적인 평면도이다.
도 9는 도 8의 정극 탭의 근방을 모식적으로 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도 10은 도 9의 X-X선을 따르는 모식적인 단면도이다.
도 11은 도 4의 접합부의 근방을 모식적으로 도시하는 부분 확대도이다.
도 12는 일 실시 형태에 관한 정극판의 제작을 설명하는 평면도이다.
도 13은 일 실시 형태에 관한 호상의 주름 형성 공정을 설명하는 평면도이다.
도 14는 일 실시 형태에 관한 접합 공정을 설명하는 평면도이다.
도 15는 일 실시 형태에 관한 전지의 삽입 공정을 설명하는 모식적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 모식적인 종단면도이다.
도 3은 도 1의 III-III선을 따르는 모식적인 종단면도이다.
도 4는 도 1의 IV-IV선을 따르는 모식적인 횡단면도이다.
도 5는 밀봉판에 설치된 전극체군을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 6은 정극 제2 집전부와 부극 제2 집전부가 설치된 전극체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 7은 권회 전극체의 구성을 도시하는 모식도이다.
도 8은 일 실시 형태에 관한 정극의 모식적인 평면도이다.
도 9는 도 8의 정극 탭의 근방을 모식적으로 도시하는 부분 확대 단면도이다.
도 10은 도 9의 X-X선을 따르는 모식적인 단면도이다.
도 11은 도 4의 접합부의 근방을 모식적으로 도시하는 부분 확대도이다.
도 12는 일 실시 형태에 관한 정극판의 제작을 설명하는 평면도이다.
도 13은 일 실시 형태에 관한 호상의 주름 형성 공정을 설명하는 평면도이다.
도 14는 일 실시 형태에 관한 접합 공정을 설명하는 평면도이다.
도 15는 일 실시 형태에 관한 전지의 삽입 공정을 설명하는 모식적인 단면도이다.
이하, 도면을 참조하면서, 여기에서 개시되는 기술의 몇 가지의 적합한 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 본 발명의 실시에 필요한 사항(예를 들어, 본 발명을 특징짓지 않는 전지의 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, 본 명세서에 있어서 범위를 나타내는 「A 내지 B」의 표기는, A 이상 B 이하의 의미와 함께, 「바람직하게는 A보다 크다」 및 「바람직하게는 B보다 작다」의 의미를 포함하는 것으로 한다.
또한, 본 명세서에 있어서 「전지」란, 전기 에너지를 추출 가능한 축전 디바이스 전반을 가리키는 용어이며, 일차 전지와 이차 전지를 포함하는 개념이다. 또한, 본 명세서에 있어서 「이차 전지」란, 반복 충방전이 가능한 축전 디바이스 전반을 가리키는 용어이며, 리튬 이온 이차 전지나 니켈 수소 전지 등의 소위 축전지(화학 전지)와, 전기 이중층 커패시터 등의 커패시터(물리 전지)를 포함하는 개념이다.
<전지(100)>
도 1은 전지(100)의 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II선을 따르는 모식적인 종단면도이다. 도 3은 도 1의 III-III선을 따르는 모식적인 종단면도이다. 도 4는 도 1의 IV-IV선을 따르는 모식적인 횡단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 도면 중의 부호 L, R, F, Rr, U, D는, 좌, 우, 전, 후, 상, 하를 나타내고, 도면 중의 부호 X, Y, Z는, 전지(100)의 짧은 변 방향, 짧은 변 방향과 직교하는 긴 변 방향, 상하 방향을, 각각 나타내는 것으로 한다. 단, 이들은 설명의 편의상의 방향에 지나지 않고, 전지(100)의 설치 형태를 전혀 한정하는 것은 아니다.
도 2에 도시한 바와 같이, 전지(100)는, 전지 케이스(10)와, 전극체군(20)과, 정극 단자(30)와, 부극 단자(40)를 구비하고 있다. 도시는 생략하지만, 전지(100)는, 여기에서는, 또한 전해액을 구비하고 있다. 전지(100)는, 여기에서는 리튬 이온 이차 전지이다.
전지 케이스(10)는, 전극체군(20)을 수용하는 하우징이다. 전지 케이스(10)는, 여기에서는 편평하고 또한 바닥이 있는 직육면체 형상(각형)의 외형을 갖는다. 전지 케이스(10)의 재질은, 종래부터 사용되고 있는 것과 동일해도 되고, 특별히 제한은 없다. 전지 케이스(10)는, 금속제인 것이 바람직하고, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금 등으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전지 케이스(10)는, 개구(12h)를 갖는 외장체(12)와, 개구(12h)를 폐색하는 밀봉판(덮개)(14)을 구비하고 있다.
외장체(12)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 저벽(12a)과, 저벽(12a)으로부터 연장되어 서로 대향하는 한 쌍의 장측벽(12b)과, 저벽(12a)으로부터 연장되어 서로 대향하는 한 쌍의 단측벽(12c)을 구비하고 있다. 저벽(12a)은, 대략 직사각 형상이다. 저벽(12a)은, 개구(12h)와 대향하고 있다. 단측벽(12c)의 면적은, 장측벽(12b)의 면적보다도 작다.
밀봉판(14)은, 외장체(12)의 개구(12h)를 폐색하도록 외장체(12)에 설치되어 있다. 밀봉판(14)은, 외장체(12)의 저벽(12a)과 대향하고 있다. 밀봉판(14)은, 평면으로 보아 대략 직사각 형상이다. 전지 케이스(10)는, 외장체(12)의 개구(12h)의 주연에 밀봉판(14)이 접합(예를 들어 용접 접합)됨으로써, 일체화되어 있다. 전지 케이스(10)는, 기밀하게 밀봉(밀폐)되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 밀봉판(14)에는, 주액 구멍(15)과, 가스 배출 밸브(17)와, 2개의 단자 인출 구멍(18, 19)이 마련되어 있다. 주액 구멍(15)은, 외장체(12)에 밀봉판(14)을 조립한 후에 전해액을 주액하기 위한 것이다. 주액 구멍(15)은, 밀봉 부재(16)에 의해 밀봉되어 있다. 가스 배출 밸브(17)는, 전지 케이스(10) 내의 압력이 소정값 이상으로 되었을 때 파단되어, 전지 케이스(10) 내의 가스를 외부로 배출하도록 구성되어 있다. 단자 인출 구멍(18, 19)은, 밀봉판(14)의 긴 변 방향 Y의 양단부에 각각 형성되어 있다. 단자 인출 구멍(18, 19)은, 밀봉판(14)을 상하 방향 Z로 관통하고 있다. 단자 인출 구멍(18, 19)은, 각각, 밀봉판(14)에 설치되기 전의(예를 들어 코킹 가공 전의)의 정극 단자(30) 및 부극 단자(40)를 삽입 관통 가능한 크기의 내경을 갖는다.
전해액은 종래와 마찬가지여도 되고, 특별히 제한은 없다. 전해액은, 예를 들어 비수계 용매와 지지염을 함유하는 비수 전해액이다. 비수계 용매는, 예를 들어 에틸렌카르보네이트, 디메틸카르보네이트, 에틸메틸카르보네이트 등의 카르보네이트류를 포함하고 있다. 지지염은, 예를 들어 LiPF6 등의 불소 함유 리튬염이다. 단, 전해액은 고체상(고체 전해질)이며, 전극체군(20)과 일체화되어 있어도 된다.
정극 단자(30) 및 부극 단자(40)는, 각각 밀봉판(14)에 고정되어 있다. 정극 단자(30)는, 밀봉판(14)의 긴 변 방향 Y의 일방측(도 1, 도 2의 좌측)에 배치되어 있다. 부극 단자(40)는, 밀봉판(14)의 긴 변 방향 Y의 타방측(도 1, 도 2의 우측)에 배치되어 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 정극 단자(30) 및 부극 단자(40)는, 밀봉판(14)의 외측의 표면에 노출되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 정극 단자(30) 및 부극 단자(40)는, 단자 인출 구멍(18, 19)을 삽입 관통하여 밀봉판(14)의 내부로부터 외부로 연장되어 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정극 단자(30)는, 외장체(12)의 내부에서, 정극 집전부(50)를 통해 전극체군(20)의 정극판(22)(도 7 참조)과 전기적으로 접속되어 있다. 정극 단자(30)는, 정극 절연 부재(70) 및 가스킷(90)에 의해 밀봉판(14)과 절연되어 있다. 정극 단자(30)는, 금속제인 것이 바람직하고, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
부극 단자(40)는, 외장체(12)의 내부에서, 부극 집전부(60)를 통해 전극체군(20)의 부극판(24)(도 7 참조)과 전기적으로 접속되어 있다. 부극 단자(40)는, 부극 절연 부재(80) 및 가스킷(90)에 의해 밀봉판(14)과 절연되어 있다. 부극 단자(40)는, 금속제인 것이 바람직하고, 예를 들어 구리 또는 구리 합금으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 부극 단자(40)는, 2개의 도전 부재가 접합되어 일체화되어 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 부극 집전부(60)와 접속되는 부분이 구리 또는 구리 합금으로 이루어지고, 밀봉판(14)의 외측 표면에 노출되는 부분이 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어져 있어도 된다.
도 1에 도시한 바와 같이, 밀봉판(14)의 외측의 면에는, 판형의 정극 외부 도전 부재(32) 및 부극 외부 도전 부재(42)가 설치되어 있다. 정극 외부 도전 부재(32)는, 정극 단자(30)와 전기적으로 접속되어 있다. 부극 외부 도전 부재(42)는, 부극 단자(40)와 전기적으로 접속되어 있다. 정극 외부 도전 부재(32) 및 부극 외부 도전 부재(42)는, 복수의 전지(100)를 서로 전기적으로 접속할 때, 버스 바가 부설되는 부재이다. 정극 외부 도전 부재(32) 및 부극 외부 도전 부재(42)는, 금속제인 것이 바람직하고, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다. 정극 외부 도전 부재(32) 및 부극 외부 도전 부재(42)는, 외부 절연 부재(92)에 의해 밀봉판(14)과 절연되어 있다. 단, 정극 외부 도전 부재(32) 및 부극 외부 도전 부재(42)는 필수는 아니고, 다른 실시 형태에 있어서 생략할 수도 있다.
도 5는 밀봉판(14)에 설치된 전극체군(20)을 모식적으로 도시하는 사시도이다. 전극체군(20)은, 여기에서는 3개의 권회 전극체(20a, 20b, 20c)를 갖는다. 단, 1개의 외장체(12)의 내부에 배치되는 권회 전극체의 수는 특별히 한정되지는 않고, 2개 이상(복수)이어도 되고, 1개여도 된다. 전극체군(20)은, 여기에서는 수지제 시트로 이루어지는 전극체 홀더(29)(도 3 참조)에 덮인 상태에서, 외장체(12)의 내부에 배치되어 있다.
도 6은 권회 전극체(20a)를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 7은 권회 전극체(20a)의 구성을 도시하는 모식도이다. 또한, 이하에서는 권회 전극체(20a)를 예로서 상세하게 설명하지만, 권회 전극체(20b, 20c)에 대해서도 마찬가지의 구성으로 할 수 있다.
권회 전극체(20a)는, 정극판(22)과 부극판(24)과 세퍼레이터(26)를 갖는다. 권회 전극체(20a)는, 여기에서는, 띠상의 정극판(22)과 띠상의 부극판(24)이 2매의 띠상의 세퍼레이터(26)를 통해 적층되어, 권회축 WL을 중심으로 하여 권회되어 구성되어 있다. 권회 전극체(20a)는, 편평 형상을 갖고 있다. 권회 전극체(20a)는, 권회축 WL이 긴 변 방향 Y와 대략 평행해지는 방향으로, 외장체(12)의 내부에 배치되어 있다. 도 3에 도시한 바와 같이, 권회 전극체(20a)는, 외장체(12)의 저벽(12a) 및 밀봉판(14)과 대향하는 한 쌍의 만곡부(R부)(20r)와, 한 쌍의 만곡부(20r)를 연결하며, 외장체(12)의 장측벽(12b)에 대향하는 평탄부(20f)를 갖고 있다. 평탄부(20f)는, 장측벽(12b)을 따라서 연장되어 있다.
세퍼레이터(26)는, 정극판(22)의 정극 활물질층(22a)와, 부극판(24)의 부극 활물질층(24a)을 절연하는 부재이다. 세퍼레이터(26)는, 여기에서는 권회 전극체(20a)의 외표면을 구성하고 있다. 세퍼레이터(26)로서는, 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀 수지로 이루어지는 수지제의 다공성 시트가 적합하다. 세퍼레이터(26)는, 수지제의 다공성 시트로 이루어지는 기재부와, 기재부의 적어도 한쪽의 표면 상에 형성된 내열층(Heat Resistance Layer: HRL)을 갖는 것이 바람직하다. 내열층은, 무기 필러를 포함하는 층이다. 무기 필러로서는, 예를 들어 알루미나, 베마이트, 수산화알루미늄, 티타니아 등을 사용할 수 있다.
정극판(22)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 정극 코어체(22c)와, 정극 코어체(22c)의 적어도 한쪽의 표면 상에 고착된 정극 활물질층(22a) 및 정극 보호층(22p)을 갖는다. 단, 정극 보호층(22p)은 필수는 아니고, 다른 실시 형태에 있어서 생략할 수도 있다. 정극 코어체(22c)는 띠상이다. 정극 코어체(22c)는, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 스테인리스강 등의 도전성 금속으로 이루어져 있다. 정극 코어체(22c)는, 여기에서는 금속박, 구체적으로는 알루미늄박이다. 또한, 정극 코어체(22c)의 평균 두께는 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 2㎛ 내지 30㎛가 바람직하고, 2㎛ 내지 20㎛가 보다 바람직하고, 5㎛ 내지 15㎛가 더욱 바람직하다. 정극판(22)은, 전극판의 일례이다.
정극 코어체(22c)의 긴 변 방향 Y의 한쪽의 단부(도 7의 좌단부)에는, 복수의 정극 탭(22t)이 마련되어 있다. 복수의 정극 탭(22t)은, 정극(22)의 긴 변 방향 Y의 일방측(도 7의 좌측)으로 돌출되어 있다. 복수의 정극 탭(22t)은, 세퍼레이터(26)보다도 긴 변 방향 Y로 돌출되어 있다. 복수의 정극 탭(22t)은, 정극판(22)의 길이 방향을 따라서 간격을 두고(간헐적으로) 마련되어 있다. 단, 정극 탭(22t)은, 긴 변 방향 Y의 다른 쪽의 단부(도 7의 우단부)에 마련되어 있어도 되고, 긴 변 방향 Y의 양단부에 각각 마련되어 있어도 된다. 정극 탭(22t)은, 정극 코어체(22c)의 일부이며, 금속박(알루미늄박)으로 이루어져 있다. 정극 탭(22t)의 적어도 일부는, 정극 활물질층(22a) 및 정극 보호층(22p)이 배치되지 않고, 정극 코어체(22c)가 노출되어 있다. 정극 탭(22t)은, 전극 탭의 일례이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 정극 탭(22t)은 긴 변 방향 Y의 한쪽의 단부(도 4의 좌단부)에서 적층되어, 정극 탭군(23)을 구성하고 있다. 복수의 정극 탭(22t)은, 외방측의 단부가 정렬되도록 꺾여 구부러져 만곡되어 있다. 이에 의해, 전지 케이스(10)에 대한 수용성을 향상시켜 전지(100)를 소형화할 수 있다. 정극 탭군(23)은, 정극 집전부(50)를 통해 정극 단자(30)와 전기적으로 접속되어 있다. 복수의 정극 탭(22t)은, 꺾여 구부러져, 정극 단자(30)와 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 정극 탭군(23)에는, 후술하는 정극 제2 집전부(52)가 부설되어 있다.
정극 활물질층(22a)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 띠상의 정극 코어체(22c)의 길이 방향을 따라서, 띠상으로 마련되어 있다. 정극 활물질층(22a)은, 전하 담체를 가역적으로 흡장 및 방출 가능한 정극 활물질(예를 들어, 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물 등의 리튬 전이 금속 복합 산화물)을 포함하고 있다. 정극 활물질층(22a)의 고형분 전체를 100질량％로 하였을 때, 정극 활물질은, 대략 80질량％ 이상, 전형적으로는 90질량％ 이상, 예를 들어 95질량％ 이상을 차지하고 있어도 된다. 정극 활물질층(22a)은, 정극 활물질 이외의 임의 성분, 예를 들어 도전재, 바인더, 각종 첨가 성분 등을 포함하고 있어도 된다. 도전재로서는, 예를 들어 아세틸렌 블랙(AB) 등의 탄소 재료를 사용할 수 있다. 바인더로서는, 예를 들어 폴리불화비닐리덴(PVdF) 등을 사용할 수 있다.
정극 보호층(22p)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 긴 변 방향 Y에 있어서 정극 코어체(22c)와 정극 활물질층(22a)의 경계 부분에 마련되어 있다. 정극 보호층(22p)은, 여기에서는 정극 코어체(22c)의 긴 변 방향 Y의 한쪽의 단부(도 7의 좌단부)에 마련되어 있다. 단, 정극 보호층(22p)은, 긴 변 방향 Y의 양단부에 마련되어 있어도 된다. 정극 보호층(22p)은, 정극 활물질층(22a)을 따라서, 띠상으로 마련되어 있다. 정극 보호층(22p)은, 무기 필러(예를 들어, 알루미나)를 포함하고 있다. 정극 보호층(22p)의 고형분 전체를 100질량％로 하였을 때, 무기 필러는, 대략 50질량％ 이상, 전형적으로는 70질량％ 이상, 예를 들어 80질량％ 이상을 차지하고 있어도 된다. 정극 보호층(22p)은, 무기 필러 이외의 임의 성분, 예를 들어 도전재, 바인더, 각종 첨가 성분 등을 포함하고 있어도 된다. 도전재 및 바인더는, 정극 활물질층(22a)에 포함할 수 있는 것으로서 예시한 것과 동일해도 된다.
도 8은 정극판(22)의 모식적인 평면도이다. 도 9는 도 8의 정극 탭(22t)의 근방을 모식적으로 도시하는 확대도이다. 도 10은 도 9의 X-X선을 따르는 모식적인 단면도이다. 이하의 설명에 있어서, 도 8 및 도 9의 부호 Y, W는, 정극 탭(22t)의 돌출 방향, 정극 탭(22t)의 돌출 방향과 직교하는 폭 방향을, 각각 나타내는 것으로 한다. 또한, 도 10의 부호 X는, 정극 탭(22t)의 두께 방향을 나타내는 것으로 한다. 또한, 폭 방향 W는, 권회 전극체(20a)의 권회 방향과 일치하는 방향이다. 부호 W1, W2는, 권회 방향의 시단부측, 종단부측을 나타내고 있다. 돌출 방향 Y는, 전지(100)의 긴 변 방향 Y와 일치하는 방향이다. 두께 방향 X는, 전지(100)의 짧은 변 방향 X와 일치하는 방향이다. 부호 B는, 후술하는 전극체 제작 공정에 있어서, 만곡부(20r)를 형성하기 위해 꺽어 구부리는 굴곡 개소를 나타내고 있다. 이하에서는, 정극판(22)의 정극 탭(22t)을 예로 하여 상세하게 설명하지만, 부극판(24)(상세하게는, 후술하는 부극 탭(24t))에 대해서도 마찬가지의 구성으로 할 수 있다.
도 8에 도시한 바와 같이, 정극판(22)은, 폭 방향 W를 따라서 연장되는 단부변(22e)을 갖고 있다. 복수의 정극 탭(22t)은, 단부변(22e)으로부터 돌출 방향 Y의 일방측(도 8의 상방)으로 돌출되어 있다. 정극 탭(22t)은, 여기에서는 복수이다. 복수의 정극 탭(22t)은, 정극판(22)의 단부변(22e)에 연결되는 근원으로부터 연장되어 있다. 복수의 정극 탭(22t)의 형상은, 특별히 한정되지는 않는다. 사각형, 삼각형 등의 다각 형상이어도 되고, 반원 형상 등이어도 된다. 정극 탭(22t)의 형상은, 예를 들어 등각 사다리꼴 등의 사다리꼴 형상, 직사각 형상, 정사각 형상 등이어도 된다. 정극 탭(22t)은, 폭 방향 W로 대칭의 형상으로 마련되어 있어도 된다. 정극 탭(22t)의 형상은, 사다리꼴 형상인 것이 바람직하다. 이에 의해, 전극체 제작 공정에 있어서 탭 꺾임이 발생하기 어려워진다. 또한, 근원에 전류가 집중되기 어려워져, 전지(100)의 충방전 시에 근원 부근에 열이 집중되거나 근원 부근에서 저항이 증대되거나 하는 것을 억제할 수 있다.
정극 탭(22t)의 사이즈(예를 들어, 돌출 방향 Y의 길이 Ta, 및/또는, 폭 방향 W의 탭 길이)는 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 돌출 방향 Y의 길이 Ta는, 15㎜ 내지 25㎜ 정도여도 된다. 또한, 정극 탭(22t)의 근원측의 길이 Wa는, 25㎜ 내지 45㎜ 정도여도 된다. 정극 탭(22t)의 선단측의 길이 Wb는, 바람직하게는 15㎜ 내지 25㎜ 정도(예를 들어 20㎜ 정도)여도 된다. 또한, 이러한 범위의 사이즈의 정극 탭(22t)이면, 접합 공정에 있어서, 충분한 접합 영역을 가질 수 있어 접합 강도를 증대시킬 수 있다.
또한, 정극 탭(22t)은, 두께 방향 X(도 10 참조)에 있어서 평탄해도 되고, 만곡되어 있어도 된다. 바람직하게는, 정극 탭(22t)은 폭 방향 W에 있어서의 중앙부가, 두께 방향 X의 어느 한쪽을 향하여 볼록형으로 만곡되어 있다. 정극 탭(22t)이 만곡되어 있는 경우에는, 정극 탭(22t)의 근원측의 길이 Wa와 볼록형의 만곡부의 최대 높이의 비는, 8:1 내지 10:1 정도여도 된다.
복수의 정극 탭(22t)의 사이즈는, 동일해도 되고, 서로 달라도 된다. 도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 정극 탭(22t)의 돌출 방향의 길이 Ta가 서로 다른 경우에는, 각 정극 탭(22t)의 돌출 방향의 길이 Ta의 어긋남이, ±10㎜ 이내인 것이 바람직하고, ±5㎜ 이내인 것이 보다 바람직하다.
복수의 정극 탭(22t)은, 여기에서는 굴곡 개소 B로 구획된 영역 내에 1개씩 마련되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 정극 탭(22t)의 수는, 정극판(22)의 적층수와 동일한 (1탭/1적층)인 것이 바람직하다.
도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 정극 탭(22t)은, 호상의 주름(27)을 갖고 있다. 여기서, 호상의 주름이란, 정극 탭(22t)에 전형적으로는 폭 방향 W로부터 힘이 가해짐으로써 파형으로 구부러져 형성되는 주름을 의미하고 있고, 꺾여 구부러져 형성된 주름은 포함하지 않는다. 이러한 호상의 주름이 정극 탭(22t)에 형성되어 있음으로써, 정극 탭(22t)의 돌출 방향 Y의 선단측의 꺽여 구부러짐을 억제할 수 있다. 예를 들어, 정극판(22)의 제조 시에 있어서 반송할 때, 정극 탭(22t)의 선단측이 꺾여 구부러지는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 정극판(22)의 제조 시에 있어서의 각 공정을 정극 탭(22t)이 꺽여 구부러지지 않고 양호한 상태를 유지한 채로 실시할 수 있다. 특히, 후술하는 접합 공정을 안정적으로 실시할 수 있어, 정극 탭군(23)과 정극 집전부(50)의 접합 강도가 증대된다. 따라서, 접합 강도가 높고 신뢰성이 높은 전지를 제공할 수 있다.
호상의 주름(27)은, 각 정극 탭(22t)에 있어서, 1개 형성되어 있어도 되고, 복수개(즉 2개 이상) 형성되어 있어도 된다. 바람직하게는, 각 정극 탭(22t)에 있어서 1개의 호상의 주름(27)이 형성되어 있다.
몇 가지의 양태에 있어서, 호상의 주름(27)의 형상은, 도 9에 도시한 바와 같이, 돌출 방향 Y의 선단측으로 볼록하게 되도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 호상의 주름(27)의 호의 길이는, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 10㎜ 이상인 것이 바람직하다. 호상의 주름(27)의 호의 길이가 너무 짧은 경우에는, 상술한 바와 같은 정극 탭(22t)의 꺽여 구부러짐을 억제하는 효과가 저감될 수 있다. 호상의 주름(27)의 폭(호의 현의 길이) La와, 호상의 주름(27)의 최대 높이(호의 정점부 P로부터 현까지의 길이) Lb는, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 호상의 주름(27)의 폭 La와 호상의 주름(27)의 최대 높이 Lb의 비가, 2:1 내지 5:1 정도가 되도록 조정되는 것이 바람직하다.
몇 가지의 양태에 있어서, 호상의 주름(27)의 형상은, 도 9에 도시한 바와 같이, 정극 탭(22t)의 폭 방향 W에 대하여 비대칭의 형상으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 호상의 주름(27)의 정점부 P가, 정극 탭(22t)의 근원측의 폭 방향의 길이 Wa의 중심선 Q 상에 없는 것이 바람직하다. 또한, 호상의 주름(27)의 정점부 P는, 돌출 방향 Y의 근본측보다도 선단측에 위치하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이와 같은 호상의 주름(27)을 가짐으로써, 정극 탭(22t)의 꺾여 구부러짐이 보다 적합하게 억제된다.
몇 가지의 양태에 있어서, 복수의 정극 탭(22t)의 돌출 방향의 길이 Ta가 다른 경우에는, 정극 탭(22t)의 근원으로부터 호상의 주름(27)의 정점부 P까지의 돌출 방향의 길이 Tb는, 대략 동일한 것이 바람직하다. 이에 의해, 정극 탭(22t)의 꺾여 구부러짐이 적합하게 억제된다. 또한, 정극 탭(22t)의 선단으로부터 호상의 주름(27)의 정점부 P까지의 돌출 방향의 길이 Tc는, 대략 동일한 길이여도 되고, 서로 다른 길이여도 된다. 이러한 돌출 방향의 길이 Tc는, 바람직하게는 서로 다른 길이이다. 돌출 방향의 길이 Tc가 서로 다른 길이일 때는, 각 정극 탭(22t)의 돌출 방향의 길이 Ta의 어긋남과 동일 정도의 길이의 분만큼 다르면 된다.
호상의 주름(27)은, 도 10에 도시한 바와 같이, 정극 탭(22t)의 표면(22A) 및 표면(22B)에 대하여 형성되는 볼록부 또는 오목부일 수 있다. 예를 들어, 호상의 주름(27)은, 정극 탭(22t)의 표면(22A)측에 높이 D로 돌출된 볼록부를 가질 수 있다. 이러한 볼록부는, 정극 탭(22t)의 표면(22A)측으로 돌출된 볼록부여도 되고, 표면(22B)측으로 돌출된 볼록부여도 된다. 상술한 바와 같이 정극 탭(22t)의 폭 방향 W의 중앙부가, 두께 방향 X를 향하여 볼록형으로 만곡되어 있는 경우에는, 호상의 주름(27)의 볼록부는, 정극 탭(22t)이 볼록형으로 만곡되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되어 있으면 된다.
몇 가지의 양태에 있어서, 도 9에 도시한 바와 같이, 정극 탭(22t)에는, 상술한 호상의 주름(27)에 더하여, 선상의 주름(28)이 형성되어 있어도 된다. 이러한 선상의 주름(28)은, 정극 탭(22t)의 근원측(보다 상세하게는 정극 보호층(22p)과 정극 코어체(22c)의 경계부)으로부터, 정극 탭(22t)의 선단측을 향하여 연장되어 있다. 선상의 주름(28)은, 대략 직선 형상이면 된다. 또한, 도 9에 도시한 바와 같이, 돌출 방향 Y에 대하여 경사를 갖고 있어도 된다. 정극 탭(22t)에 있어서 호상의 주름(27)에 더하여 선상의 주름(28)을 가짐으로써, 정극 탭(22t)의 탭 끊어짐이 억제된다.
또한, 정극 탭(22t)에 있어서, 호상의 주름(27)에 더하여 선상의 주름(28)이 형성되어 있는 경우에는, 호상의 주름(27)과 선상의 주름(28)이 서로 교차하지 않는 것이 바람직하다.
각 정극 탭(22t)은, 각각, 선상의 주름(28)을 1개 갖고 있어도 되고, 복수개(즉 2개 이상) 갖고 있어도 된다. 바람직하게는, 각 정극 탭(22t)은, 각각, 선상의 주름(28)을 복수개 갖고 있다. 선상의 주름(28)이 복수개 형성되어 있는 경우에는, 각 선상의 주름(28)이 폭 방향 W에 대하여 소정의 간격을 두고 서로 교차하지 않도록 형성되어도 되고, 각 선상의 주름(28)이 서로 교차하도록 형성되어 있어도 된다. 바람직하게는, 복수의 선상의 주름(28)이 동일한 방향을 향하여 연장되어 있으며, 대략 평행하게 형성되어 있다.
선상의 주름(28)의 길이 Ld는, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 2㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 선상의 주름(28)은, 정극 탭(22t)의 두께 방향으로 오목부를 갖고 있다. 이러한 선상의 주름(28)의 오목부 깊이는, 호상의 주름(27)의 오목부 깊이보다도 얕은 것이 바람직하다. 또한, 이러한 오목부는 정극 탭(22t)의 표면(22B)측으로 돌출된 오목부여도 되고, 표면(22A)측으로 돌출된 오목부여도 된다.
부극판(24)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 부극 코어체(24c)와, 부극 코어체(24c)의 적어도 한쪽의 표면 상에 고착된 부극 활물질층(24a)을 갖는다. 부극 코어체(24c)는, 띠상이다. 부극 코어체(24c)는, 예를 들어 구리, 구리 합금, 니켈, 스테인리스강 등의 도전성 금속으로 이루어져 있다. 부극 코어체(24c)는, 여기에서는 금속박, 구체적으로는 구리박이다. 부극판(24)은, 전극판의 일례이다.
부극 코어체(24c)의 긴 변 방향 Y의 한쪽의 단부(도 7의 우단부)에는, 복수의 부극 탭(24t)이 마련되어 있다. 복수의 부극 탭(24t)은, 세퍼레이터(26)보다도 긴 변 방향 Y로 돌출되어 있다. 복수의 부극 탭(24t)은, 세퍼레이터(26)보다도 긴 변 방향 Y로 돌출되어 있다. 복수의 부극 탭(24t)은, 부극판(24)의 길이 방향을 따라서 간격을 두고(간헐적으로) 마련되어 있다. 부극 탭(24t)은, 긴 변 방향 Y의 일방측(도 7의 우측)으로 돌출되어 있다. 단, 부극 탭(24t)은, 긴 변 방향 Y의 다른 쪽의 단부(도 7의 좌단부)에 마련되어 있어도 되고, 긴 변 방향 Y의 양단부에 각각 마련되어 있어도 된다. 부극 탭(24t)은, 부극 코어체(24c)의 일부이며, 금속박(구리박)으로 이루어져 있다. 부극 탭(24t)의 일부에는, 부극 활물질층(24a)이 형성되어 있다. 부극 탭(24t)의 적어도 일부에는, 부극 활물질층(24a)가 형성되지 않고, 부극 코어체(24c)가 노출되어 있다. 부극 탭(24t)은, 전극 탭의 일례이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 복수의 부극 탭(24t)은 긴 변 방향 Y의 한쪽의 단부(도 6의 우단부)에서 적층되어, 부극 탭군(25)을 구성하고 있다. 부극 탭군(25)은, 정극 탭군(23)과 긴 변 방향 Y로 대칭적인 위치에 마련되어 있다. 복수의 부극 탭(24t)은, 외방측의 단부가 정렬되도록 꺾여 구부러져 만곡되어 있다. 이에 의해, 전지 케이스(10)에 대한 수용성을 향상시켜 전지(100)를 소형화할 수 있다. 부극 탭군(25)은, 부극 집전부(60)를 통해 부극 단자(40)와 전기적으로 접속되어 있다. 복수의 부극 탭(24t)은, 꺾여 구부러져, 부극 단자(40)와 전기적으로 접속되어 있는 것이 바람직하다. 부극 탭군(25)에는, 후술하는 부극 제2 집전부(62)가 부설되어 있다.
부극 활물질층(24a)은, 도 7에 도시한 바와 같이, 띠상의 부극 코어체(24c)의 길이 방향을 따라서, 띠상으로 마련되어 있다. 부극 활물질층(24a)은, 전하 담체를 가역적으로 흡장 및 방출 가능한 부극 활물질(예를 들어, 흑연 등의 탄소 재료)을 포함하고 있다. 부극 활물질층(24a)의 고형분 전체를 100질량％로 하였을 때, 부극 활물질은, 대략 80질량％ 이상, 전형적으로는 90질량％ 이상, 예를 들어 95질량％ 이상을 차지하고 있어도 된다. 부극 활물질층(24a)은, 부극 활물질 이외의 임의 성분, 예를 들어 바인더, 분산제, 각종 첨가 성분 등을 포함하고 있어도 된다. 바인더로서는, 예를 들어 스티렌부타디엔 고무(SBR) 등의 고무류를 사용할 수 있다. 분산제로서는, 예를 들어 카르복시메틸셀룰로오스(CMC) 등의 셀룰로오스를 사용할 수 있다.
정극 집전부(50)는, 복수의 정극 탭(22t)으로 이루어지는 정극 탭군(23)과, 정극 단자(30)를 전기적으로 접속하는 도통 경로를 구성하고 있다. 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 정극 집전부(50)는, 밀봉판(14)의 내측면을 따라서 연장된 판형의 도전 부재인 정극 제1 집전부(51)와, 상하 방향 Z를 따라서 연장된 판형의 도전 부재인 복수의 정극 제2 집전부(52)를 구비하고 있다. 정극 단자(30)의 하단부(30c)는, 밀봉판(14)의 단자 인출 구멍(18)을 통해 전지 케이스(10)의 내부를 향하여 연장되어, 정극 제1 집전부(51)와 접속된다(도 2 참조). 한편, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 정극 제2 집전부(52)는, 복수의 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 각각의 정극 탭군(23)에 접속된다. 정극 제1 집전부(51) 및 정극 제2 집전부(52)는, 정극 코어체(22c)와 동일한 금속종, 예를 들어 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 스테인리스강 등의 도전성 금속으로 이루어져 있어도 된다. 정극 집전부(50)는, 전극 집전부의 일례이다.
정극 단자(30)의 하단부(30c)는, 밀봉판(14)의 단자 인출 구멍(18)을 통해 전지 케이스(10)의 내부를 향하여 연장되어, 정극 제1 집전부(51)와 접속된다(도 2 참조). 한편, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 정극 제2 집전부(52)는, 복수의 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 각각의 정극 탭군(23)에 접속된다. 그리고, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 정극 탭군(23)은, 정극 제2 집전부(52)와 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 한쪽의 측면(20e)이 대향하도록 꺾여 구부러져 있다. 이에 의해, 정극 제2 집전부(52)의 상단부와 정극 제1 집전부(51)가 전기적으로 접속된다.
정극 탭(22t)이 복수 적층된 정극 탭군(23)에 있어서, 상술한 호상의 주름(27)은, 정극 탭(22t)마다 형성되어 있는 위치가 다른 것이 바람직하다. 호상의 주름(27)이 형성되어 있는 영역은, 비교적 단단해져 강도가 높아지기 때문에, 이러한 호상의 주름(27)이 형성되어 있는 개소가 정극 탭군(23) 중의 각 정극 탭(22t)에서 다름으로써, 정극 탭군(23) 전체의 강도를 향상시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 정극 탭(22t)이 두께 방향 X(도 10 참조)를 향하여 볼록형으로 만곡되어 있는 경우에는, 복수 적층된 정극 탭군(23)에 있어서 각 정극 탭(22t)의 볼록형 부분의 돌출 방향이 동일한 방향이면 된다. 이에 의해, 정극 제2 집전부(52)와 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 한쪽의 측면(20e)이 대향하도록 꺽어 구부릴 때, 용이하게 꺽어 구부릴 수 있다. 또한, 정극 탭(22t)의 폭 방향 W의 중앙부가 두께 방향 X를 향하여 볼록형으로 만곡되어 있는 경우에는, 정극 제2 집전부(52)로부터 이격되는 방향으로 볼록형으로 만곡하는(즉, 정극 제2 집전부(52)를 향하여 오목형으로 만곡하는) 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 접합 공정에 있어서, 정극 탭(22t)의 파손이 억제되어, 적합한 접합부를 형성할 수 있다. 또한, 특별히 한정되지는 않지만, 정극 탭(22t)의 폭 방향 W의 중앙부가 두께 방향 X를 향하여 볼록형으로 만곡되어 있는 경우에는, 권회 전극체(20a)의 직경 방향의 외측을 향하여 볼록형으로 만곡되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 후술하는 전극체 제작 공정에 있어서, 보다 적합하게 권회 전극체(20a)를 제작할 수 있다.
정극 제2 집전부(52)는, 상술한 바와 같이 정극 탭군(23)에 부설되어, 복수의 정극 탭(22t)과 전기적으로 접속되는 부위이다. 도 4에 도시한 바와 같이, 정극 제2 집전부(52)에는, 정극 탭군(23)과의 접합부 J가 형성되어 있다. 접합부 J는, 예를 들어 복수의 정극 탭(22t)을 겹친 상태에서, 초음파 용접, 저항 용접, 레이저 용접 등의 용접에 의해 형성된 용접 접합부이다. 이러한 접합부 J는, 상술한 호상의 주름(27)을 갖고 있어도 된다. 접합부 J가 호상의 주름(27)을 갖고 있음으로써, 복수의 정극 탭(22t)에 있어서 선단부의 꺾여 구부러짐이 억제된 상태에서 적합하게 용접을 실시할 수 있다. 이에 의해, 접합 불량 등이 보다 적합하게 억제되기 때문에, 접합부 J의 접합 강도를 높일 수 있어, 신뢰성이 높은 전지(100)를 제공할 수 있다.
도 11은 도 4의 접합부 J의 근방을 모식적으로 도시하는 확대도이다. 몇 가지의 양태에 있어서, 정극 제2 집전부(52)와 정극 탭군(23)의 접합은, 초음파 용접에 의해 접합되어, 접합부 J에 있어서 접합흔(53)을 갖고 있다. 여기서, 접합흔(53)이란, 복수의 오목부로 구성된다. 구체적으로는, 접합흔(53)은, 초음파 접합 시에 초음파 접합 장치의 혼에 의해 형성되는 오목부의 집합이다. 접합흔(53)은, 초음파 접합 장치의 혼의 선단 형상에 대응한 역사각뿔상의 오목부가 접하여 나열된 형상일 수 있다. 또한, 접합흔(53)의 형상(즉, 오목부의 집합의 전체 형상)은, 평면으로 보아(정극 탭군(23)의 두께 방향으로부터 본 경우에), 대략 사각 형상을 갖고 있다.
정극 탭군(23)과 정극 제2 집전부(52)의 접합부 J에 있어서 접합흔(53)을 가질 때, 접합흔(53)은, 도 11에 도시한 바와 같이 호상의 주름(27)과 겹치는 것이 바람직하다. 또한, 이때, 호상의 주름(27)의 폭 La의 길이가, 접합흔(53)의 긴 변 방향의 폭 Wc보다도 긴 것이 바람직하다. 호상의 주름(27)이 형성되어 있는 영역은, 비교적 단단하게 되어 있기 때문에, 정극 탭(22t)이 파손되는 것을 억제할 수 있다. 한편, 정극 탭(22t)에 있어서 선상의 주름(28)이 형성되어 있는 경우에는, 선상의 주름(28)이 형성되어 있는 영역과 접합흔(53)이 겹치지 않는 것이 바람직하다.
부극 집전부(60)는, 복수의 부극 탭(24t)으로 이루어지는 부극 탭군(25)과, 부극 단자(40)를 전기적으로 접속하는 도통 경로를 구성하고 있다. 부극 집전부(60)의 구성은, 정극 집전부(50)의 구성과 동등해도 된다. 구체적으로는, 도 2 및 도 5에 도시한 바와 같이, 부극 집전부(60)는, 밀봉판(14)의 내측면을 따라서 연장된 판형의 도전 부재인 부극 제1 집전부(61)와, 상하 방향 Z를 따라서 연장된 판형의 도전 부재인 복수의 부극 제2 집전부(62)를 구비하고 있다. 부극 단자(40)의 하단부(40c)는, 밀봉판(14)의 단자 인출 구멍(18)을 통해 전지 케이스(10)의 내부를 향하여 연장되어, 부극 제1 집전부(61)와 접속된다(도 2 참조). 한편, 도 4 내지 도 6에 도시한 바와 같이, 부극 제2 집전부(62)는, 복수의 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 각각의 부극 탭군(25)에 접속된다. 부극 제1 집전부(61) 및 부극 제2 집전부(62)는, 부극 코어체(24c)와 동일한 금속종, 예를 들어 구리, 구리 합금, 니켈, 스테인리스강 등의 도전성 금속으로 이루어져 있어도 된다. 부극 집전부(60)는, 전극 집전부의 일례이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정극 제1 집전부(51)와 밀봉판(14)의 내측면 사이에는, 정극 절연 부재(70)가 배치되어 있다. 정극 절연 부재(70)는, 밀봉판(14)과 정극 제1 집전부(51)를 절연하는 부재이다. 정극 절연 부재(70)는, 사용하는 전해액에 대한 내성과 전기 절연성을 갖고, 탄성 변형이 가능한 수지 재료로 이루어지며, 예를 들어 폴리프로필렌(PP) 등의 폴리올레핀 수지, 사불화 에틸렌-퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체(PFA) 등의 불소화 수지나, 폴리페닐렌술피드(PPS) 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
정극 절연 부재(70)는, 정극 제1 집전부(51)와 밀봉판(14)의 내측면 사이에 개재시키는 판형의 베이스부(70a)를 구비하고 있다. 이에 의해, 정극 제1 집전부(51)가 밀봉판(14)과 도통하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 정극 절연 부재(70)는, 밀봉판(14)의 내측면으로부터 전극체군(20)을 구성하는 권회 전극체(20a, 20b, 20c)를 향하여 돌출되는 돌출부(70b)를 구비하고 있다(도 2 및 도 3 참조). 이에 의해, 상하 방향 Z에 있어서의 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 이동을 규제하여, 권회 전극체(20a, 20b, 20c)와 밀봉판(14)이 직접 접촉하는 것을 방지할 수 있다.
돌출부(70b)의 수는, 여기에서는 전극체군(20)을 구성하는 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 수와 동수이다. 즉, 3개이다. 이에 의해, 권회 전극체(20a, 20b, 20c)와 돌출부(70b)를 보다 확실하게 대향시킬 수 있다. 단, 돌출부(70b)의 수는, 전극체군(20)을 구성하는 전극체의 수와 달라도 되고, 예를 들어 1개여도 된다.
부극 절연 부재(80)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 전극체군(20)의 긴 변 방향 Y의 중앙 CL에 대하여, 정극 절연 부재(70)와 대칭으로 배치되어 있다. 부극 절연 부재(80)의 구성은, 정극 절연 부재(70)과 마찬가지여도 된다. 부극 절연 부재(80)는, 여기에서는 정극 절연 부재(70)와 마찬가지로, 밀봉판(14)과 부극 제1 집전부(61) 사이에 배치되는 베이스부(80a)와, 복수의 돌출부(80b)를 갖는다.
<전극판의 제조 방법>
이상과 같이, 본 실시 형태에 관한 전지(100)에서는, 정극판(22) 및/또는 부극판(24)의 정극 탭(22t) 및/또는 부극 탭(24t)에 호상의 주름(27)이 형성되어 있다. 이러한 호상의 주름(27)이 형성되어 있음으로써, 전극 탭의 돌출 방향 Y의 선단측에 있어서의 꺾여 구부러짐이 억제되어, 정극 탭군(23) 및/또는 부극 탭군(25)의 두께를 균일하게 할 수 있다. 또한, 호상의 주름(27)이 형성되어 있음으로써, 전극 탭군과 전극 집전부의 접합 강도가 증대되어, 안정된 접합부 J를 형성할 수 있다. 이하, 상술한 바와 같이 호상의 주름(27)이 형성된 정극 탭(22t) 및/또는 부극 탭(24t)을 구비하는 전극판의 제조 방법의 일례에 대하여 설명한다. 본 실시 형태에 관한 전극판의 제조 방법은, 전극 준비 공정과, 전극 탭 제작 공정과, 호상의 주름 형성 공정을 포함한다. 또한, 여기에 개시되는 제조 방법은, 임의의 단계에서 또한 다른 공정을 포함해도 된다. 또한, 이하에서는 정극판(22)의 제조 방법을 예로서 상세하게 설명하지만, 부극판(24)에 대해서도 마찬가지의 제조 방법으로 할 수 있다.
전극 준비 공정에서는, 정극판(22)의 전구체인 정극 전구체(22D)를 준비한다. 도 12에 도시한 바와 같이, 이 정극 전구체(22D)는, 띠상의 금속박인 정극 코어체(22c)를 구비하고 있다. 정극 전구체(22D)는, 전극 전구체의 일례이다. 정극 전구체(22D)의 정극 코어체(22c)의 면적은, 상술한 정극판(22)(즉 제조 후의 정극판(22))의 면적보다도 넓다. 이 정극 코어체(22c)의 표면에는, 정극 활물질층(22a)과 정극 보호층(22p)이 형성되어 있다. 단, 정극 보호층(22p)은 필수는 아니고, 다른 실시 형태에 있어서 생략할 수도 있다. 정극판(22)은, 평면으로 보아, 정극 활물질층(22a) 및 정극 보호층(22p)이 형성되는 정극 활물질층 형성 영역(22f)와, 정극 활물질층(22a) 및 정극 보호층(22p)이 형성되지 않고 정극 코어체(22c)가 노출된 정극 코어체 노출 영역(22g)을 구비하고 있다. 정극 활물질층 형성 영역(22f)은, 전극 활물질층 형성 영역의 일례이다. 또한, 정극 코어체 노출 영역(22g)은, 전극 코어체 노출 영역의 일례이다.
상술한 구성의 정극 전구체(22D)를 준비하는 수단은, 특별히 한정되지는 않고, 종래 공지의 다양한 방법을 특별히 제한없이 채용할 수 있다. 예를 들어, 띠상의 정극 코어체(22c)의 표면(양면)에, 정극 활물질층(22a)의 전구 물질인 정극 페이스트와, 정극 보호층(22p)의 전구 물질인 보호 페이스트를 도포하고, 각각의 페이스트를 건조시킴으로써 정극 전구체(22D)를 제작할 수 있다.
상술한 선상의 주름(28)은, 전극 준비 공정에 있어서 형성할 수 있다. 구체적으로는, 정극 코어체(22c)에 각각의 페이스트를 도포하여 건조시킨 후에, 프레스를 실시함으로써, 선상의 주름(28)을 형성할 수 있다. 프레스의 방법은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 평판 프레스기나 롤 프레스기를 사용할 수 있다. 바람직하게는, 롤 프레스기에 의해 프레스하는 것이 바람직하다. 이러한 롤 프레스기의 프레스 압력이나, 반송 속도를 조정함으로써 전극 활물질층 형성 영역의 근방에 적합한 선상의 주름(28)을 형성할 수 있다.
다음으로, 전극 탭 제작 공정에서는, 정극 전구체(22D)로부터, 정극판(22)을 잘라내어 정극 탭(22t)을 제작한다. 도 12는 정극판(22)의 제작을 모식적으로 설명하는 도면이다. 전극 탭 제작 공정에서는, 예를 들어 정극 전구체(22D)의 정극 보호층(22p)이 부여된 영역(보호층 부여 영역)을 레이저로 절단하는 것이 바람직하다. 이때, 도 12 중의 점선 LP1로 나타내는 바와 같이, 정극 활물질층 형성 영역(22f)으로부터 정극 코어체 노출 영역(22g)을 향하도록, 정극 전구체(22D)의 돌출 방향 Y를 따라서 레이저를 주사시킨다. 그 후, 정극 전구체(22D)의 폭 방향 W를 따르도록 레이저를 일정 거리 주사시킨 후에, 다시 정극 활물질층 형성 영역(22f)을 향하도록 돌출 방향 Y를 따라서 레이저를 주사시킨다. 이에 의해, 정극 코어체 노출 영역(22g)의 일부가 볼록형으로 잘라내어져 정극 탭(22t)(도 8 참조)이 형성된다. 또한, 정극판(22)의 잘라내기에는, 레이저로 절단하는 것 이외에도, 예를 들어 절단날, 금형, 커터 등을 사용할 수 있다.
본 발명자의 지견에 의하면, 상술한 호상의 주름(27)은, 정극 탭(22t)의 폭 방향 W의 길이가 길수록, 적합하게 형성할 수 있다. 따라서, 정극 탭(22t)의 근원측의 폭 방향의 길이 Wa가 25㎜ 이상인 것이 바람직하고, 정극 탭(22t)의 선단측의 폭 방향의 길이 Wb가 15㎜ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 정극 탭(22t)의 돌출 방향 Y의 길이는, 예를 들어 15 내지 25㎜인 것이 바람직하고, 17 내지 23㎜인 것이 보다 바람직하다. 전극 탭 제작 공정에서는, 이러한 형상의 정극 탭(22t)을 제작하도록 절단하면 된다.
또한, 정극판(22)이 복수의 정극 탭(22t)을 갖고, 각 정극 탭(22t)의 돌출 방향 Y의 길이가 달라도 된다(도 8 참조). 복수의 정극 탭(22t)에 있어서 돌출 방향 Y의 길이가 다른 경우에는, 예를 들어 이러한 돌출 방향 Y의 길이의 어긋남이, ±10㎜ 이내인 것이 바람직하고, ±5㎜ 이내인 것이 보다 바람직하다. 전극 탭 제작 공정에 있어서, 복수의 정극 탭(22t)이 이러한 형상으로 절단됨으로써, 후술하는 전극체 제작 공정에 있어서 제작되는 정극 탭군(23)의 선단부가 정렬되기 쉬워진다.
호상의 주름 형성 공정에서는, 상기 제작된 정극 탭(22t)에 호상의 주름(27)을 형성한다. 도 13은 호상의 주름 형성 공정을 모식적으로 설명하는 도면이다. 호상의 주름 형성 공정에서는, 정극 탭(22t)이 제작된 정극판(22)은, 도 13에 도시한 바와 같이, 백업 롤(212)에 의해 화살표로 나타내는 반송 방향을 따라서 반송되어, 형성 롤(210)에 의해 호상의 주름(27)이 형성된다. 상술한 바와 같이, 호상의 주름(27)은, 정극 탭(22t)의 폭 방향 W에 있어서 비대칭의 형상인 것이 바람직하다. 또한, 호상의 주름(27)의 정점부 P는, 돌출 방향 Y의 근원측보다도 선단측에 가까운 것이 바람직하다. 정극 탭(22t)에 있어서, 이와 같은 형상의 호상의 주름(27)이 형성됨으로써, 예를 들어 정극판(22)을 반송할 때 정극 탭(22t)이 꺾여 구부러지는 것을 억제할 수 있다. 이러한 호상의 주름(27)은, 예를 들어 정극 탭(22t)의 형상(폭 방향 W의 길이와 돌출 방향 Y의 길이)과, 형성 롤(210)의 형상(롤 직경과 접촉각 θ)을 적절히 조정함으로써 제어할 수 있다. 또한, 접촉각 θ란, 도 13에 도시한 바와 같이, 형성 롤(210)의 정극판(22)과 접촉하는 원호 부분의 각도를 말한다.
특별히 한정되지는 않지만, 호상의 주름(27)은, 형성 롤(210)과 접할 때, 정극 탭(22t)의 반송 방향의 상류측과 하류측에서, 형성 롤(210)로부터 부가되는 압력에 차가 있음으로써, 형성되는 것으로 추찰된다. 호상의 주름(27)은, 예를 들어 형성 롤(210)의 롤 직경이 작을수록, 적합하게 형성할 수 있다. 형성 롤(210)의 롤 직경은 예를 들어, Φ35㎜ 이하인 것이 바람직하다. 형성 롤(210)의 롤 직경의 하한은, 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 Φ20㎜ 이상이다. 바람직한 일 양태에서는, 정극 탭(22t)이 형성 롤(210)의 외주면에 완전히 추종하지 않도록, 정극 탭(22t)의 폭 방향 W의 최대 길이(여기서는, 근원측의 폭 방향의 길이 Wa)와, 형성 롤(210)의 롤 직경이 조정되면 된다. 또한, 호상의 주름(27)은, 예를 들어 형성 롤(210)의 접촉각 θ를 105 내지 175° 사이에서 조정함으로써, 적합하게 형성할 수 있다. 상술한 바와 같은 형성 롤(210)을 사용함으로써, 원하는 형상의 호상의 주름(27)을 형성할 수 있다.
정극 탭(22t)은, 백업 롤(212)과, 형성 롤(210) 사이를 통과할 때, 두께 방향 X로 만곡하도록 형성되는 것이 바람직하다. 정극 탭(22t)은, 전형적으로는, 형성 롤(210)의 외주면을 따르는 형상으로 성형되며, 백업 롤(212)측을 향하여 볼록형이 되도록 만곡할 수 있다. 정극 탭(22t)이 두께 방향으로 만곡되어 있음으로써, 후술하는 접합 공정에 있어서 정극 탭(22t)이 파열되기 어려워, 접합 강도가 높아진다. 또한, 상술한 호상의 주름(27)의 볼록부는, 정극 탭(22t)이 볼록형으로 만곡되는 방향과 동일한 방향으로 돌출되도록 형성되면 된다.
상술한 전극판의 제조 방법에 의하면, 전극 탭에 호상의 주름(27)을 적합하게 형성할 수 있다. 이에 의해, 전극 탭의 선단측의 꺽여 구부러짐을 억제할 수 있다.
<전지의 제조 방법>
여기에 개시되는 전지(100)의 제조 방법은, 상술한 바와 같은 제조 방법에 의해 제조된 전극판을, 정극판(22) 및/또는 부극판(24)을 사용함으로써 특징지을 수 있다. 그 이외의 제조 프로세스는 종래와 마찬가지여도 된다. 전지(100)는, 상술한 바와 같은 정극판(22) 및/또는 부극판(24)에 더하여, 상술한 바와 같은 세퍼레이터(26)와, 전지 케이스(10)(외장체(12) 및 밀봉판(14))와, 전해액과, 정극 단자(30)와, 부극 단자(40)와, 정극 집전부(50)(정극 제1 집전부(51) 및 정극 제2 집전부(52))와, 부극 집전부(60)(부극 제1 집전부(61) 및 부극 제2 집전부(62))를 준비하고, 예를 들어 전극체 제작 공정과, 단자 설치 공정과, 접합 공정과, 삽입 공정과, 밀봉 공정을 이 순으로 포함하는 제조 방법에 의해 전지(100)를 제조할 수 있다. 또한, 여기에 개시되는 제조 방법은, 임의의 단계에서 또한 다른 공정을 포함해도 된다.
전극체 제작 공정에서는, 정극판(22)과 부극판(24)과 세퍼레이터(26)를 포함하는 전극체를 제작한다. 또한, 정극판(22) 및 부극판(24) 중, 적어도 한쪽은 상술한 바와 같은 제조 방법에 의해 제조된 전극판을 사용하는 것으로 한다. 전극체 제작 공정에서는, 띠상의 세퍼레이터(26)를 통해 띠상의 정극판(22)과 띠상의 부극판(24)이 권회된 권회 전극체(20a)를 제작한다. 구체적으로는, 세퍼레이터(26), 부극판(24), 세퍼레이터(26), 정극판(22)을, 이 순서로 적층한 적층체를 제작한다(도 7 참조). 그리고, 짧은 변 방향의 한쪽의 측연의 동일한 위치에 있어서 복수의 정극 탭(22t)이 적층되고, 또한, 다른 쪽의 측연부의 대응하는 위치에 있어서 복수의 부극 탭(24t)이 적층되도록 적층체를 권회한다. 이에 의해, 도 7에 도시한 바와 같은 권회 전극체(20a)가 제작된다. 이때, 전극 탭(정극 탭(22t) 및/또는 부극 탭(24t))이 상술한 바와 같이, 폭 방향 W의 중앙부가 두께 방향을 향하여 볼록형으로 만곡되어 있을 때는, 돌출 방향과 동일한 방향으로 권회하는 것이 바람직하다.
단자 설치 공정에서는, 밀봉판(14)에, 정극 단자(30)와, 정극 제1 집전부(51)와, 정극 절연 부재(70)와, 부극 단자(40)와, 부극 제1 집전부(61)와, 부극 절연 부재(80)를 설치한다. 또한, 제1 합체물의 제작 방법에 대해서는, 종래 공지의 제작 방법을 특별히 제한없이 채용할 수 있고, 여기에 개시되는 기술을 한정하는 것은 아니기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 예를 들어, 정극 단자(30)(또는 부극 단자(40))와 정극 제1 집전부(51)(또는 부극 제1 집전부(61))와 정극 절연 부재(70)(또는 부극 절연 부재(80))는, 코킹 가공(리벳팅)에 의해 밀봉판(14)에 고정하면 된다.
접합 공정에서는, 도 4에 도시한 바와 같이 복수의 정극 탭(22t)을 만곡시킨 상태에서, 밀봉판(14)에 고정된 정극 제1 집전부(51)와, 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 정극 제2 집전부(52)를 각각 접합한다. 예를 들어, 정극 탭군(23)과 정극 제2 집전부(52)의 접합에 있어서는, 초음파 접합(초음파 용접이라고도 함)을 바람직하게 채용할 수 있다.
도 14는 초음파 접합에 의한 접합 공정을 모식적으로 설명하는 도면이다. 도 14에 도시한 바와 같이, 정극 탭군(23)과, 정극 제2 집전부(52)를, 초음파 접합 장치의 혼(220)과 앤빌(222) 사이에 끼워 넣는 공정을 행한다. 여기서, 정극 탭군(23)은, 혼(220)과 접촉하고, 정극 제2 집전부(52)는 앤빌(222)과 접촉한다. 그리고, 혼(220)을 앤빌(222) 방향으로 압박하면서, 혼(220)을 진동시켜, 정극 탭군(23)과 정극 제2 집전부(52)를 초음파 접합한다. 초음파 접합의 방법은, 공지 방법과 마찬가지로 하여 행할 수 있다.
여기서 사용되는 혼(220)의 선단은 복수의 볼록부를 갖는다. 혼(220)의 선단 형상은 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 사각뿔이 복수 나열된 형상이어도 된다. 상술한 바와 같이, 접합흔(53)은, 초음파 접합 시에 혼(220)에 의해 형성되는 오목부의 집합이다.
이때, 정극 탭(22t)의 호상의 주름(27)이 형성되어 있는 개소를 혼(220) 및 앤빌(222) 사이에 끼워 넣도록 하면 된다. 호상의 주름(27)이 형성되어 있는 개소는 비교적 단단하기 때문에, 정극 탭(22t)이 파열되기 어려워, 보다 적합하게 초음파 접합을 실시할 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 정극 탭(22t)의 폭 방향 W의 중앙부가 두께 방향 X를 향하여 볼록형으로 만곡되어 있는 경우에는, 각 정극 탭(22t)의 볼록형으로 만곡되는 방향을 정렬시켜 적층하고, 도 14에 도시한 바와 같이, 혼(220)측을 향하여 볼록형으로 만곡되는 상태로 배치하여 접합하면 된다. 이에 의해, 정극 탭(22t)이 파열되기 어렵기 때문에 보다 안정적으로 접합할 수 있어, 접합부의 접합 강도가 증대된다. 또한, 부극판(24)측에 있어서도 상술한 방법과 마찬가지로 초음파 접합을 실시하면 된다. 또한, 전극 탭군과 전극 집전부의 접합 방법으로서 초음파 접합을 예로 들어 설명하였지만, 이러한 접합 방법은, 특별히 한정되지는 않는다. 예를 들어, 초음파 용접, 저항 용접, 레이저 용접 등의 용접을 사용해도 된다.
삽입 공정에서는, 밀봉판(14)과 일체화된 전극체군(20)을, 외장체(12)의 내부 공간에 수용한다. 도 15는 삽입 공정을 설명하는 모식적인 단면도이다. 구체적으로는, 먼저, 예를 들어 폴리에틸렌(PE) 등의 수지 재료로 이루어지는 절연성의 수지 시트를, 주머니형 또는 상자형으로 꺾어 구부려서, 전극체 홀더(29)를 준비한다. 다음으로, 전극체 홀더(29)에 전극체군(20)을 수용한다. 그리고, 전극체 홀더(29)로 덮인 전극체군(20)을, 외장체(12)에 삽입한다. 전극체군(20)의 중량이 무거운 경우, 대략 1kg 이상, 예를 들어 1.5kg 이상, 나아가 2 내지 3kg인 경우에는, 도 15에 도시한 바와 같이, 외장체(12)의 장측벽(12b)이 중력 방향과 교차하도록(외장체(12)를 횡방향으로) 배치하여, 전극체군(20)을 외장체(12)에 삽입하면 된다.
전극체군(20)을 구성하는 권회 전극체(20a, 20b, 20c)의 만곡부(20r)는, 각각, 정극 절연 부재(70)의 돌출부(70b) 및/또는 부극 절연 부재(80)의 돌출부(80b)로 압박되어, 외장체(12)의 내부에 압입된다. 돌출부(70b) 및/또는 돌출부(80b)로 전극체군(20)을 압입함으로써, 정극 탭군(23) 및/또는 부극 탭군(25)에 대한 부하, 특히, 정극 탭(22t)의 근원 부근에 가해지는 부하를 경감할 수 있다.
정극 탭군(23) 및/또는 부극 탭군(25)은, 돌출된 방향과 교차하는 방향(전형적으로는 상하 방향 Z)으로 이동 가능한 유극을 갖는다. 이 때문에, 전극체군(20)을 외장체(12)에 삽입한 후, 밀봉판(14)이 상방으로 오도록 외장체(12)를 일으켜 세우면, 전극체군(20)은 중력에 의해 약간 하방으로 이동한다. 이에 의해, 도 3에 도시한 바와 같이, 정극 절연 부재(70)의 돌출부(70b)와 권회 전극체(20a, 20b, 20c)가 이격된 위치에 배치된다. 또한, 부극 절연 부재(80)의 돌출부(80b)와 권회 전극체(20a, 20b, 20c)가 이격된 위치에 배치된다.
밀봉 공정에서는, 외장체(12)의 개구(12h)의 에지부에 밀봉판(14)을 접합하여, 개구(12h)를 밀봉한다. 밀봉판(14)의 접합은, 예를 들어 레이저 용접 등의 용접에 의해 행할 수 있다. 그 후, 주액 구멍(15)으로부터 전해액을 주입하고, 주액 구멍(15)을 밀봉 부재(16)로 폐색함으로써, 전지(100)를 밀폐한다.
이상과 같이 하여, 전지(100)를 제조할 수 있다.
전지(100)는 각종 용도에 이용 가능하지만, 예를 들어 승용차, 트럭 등의 차량에 탑재되는 모터용의 동력원(구동용 전원)으로서 적합하게 사용할 수 있다. 차량의 종류는 특별히 한정되지는 않지만, 예를 들어 플러그인 하이브리드 자동차(PHEV), 하이브리드 자동차(HEV), 전기 자동차(BEV) 등을 들 수 있다. 전지(100)는, 조전지의 구축에 적합하게 사용할 수 있다.
이상, 본 발명의 몇 가지의 실시 형태에 대하여 설명하였지만, 상기 실시 형태는 일례에 지나지 않는다. 본 발명은, 그 밖에도 다양한 형태로 실시할 수 있다. 본 발명은, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다. 청구범위에 기재된 기술에는, 상기에 예시한 실시 형태를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 예를 들어, 상기한 실시 형태의 일부를 다른 변형예로 치환하는 것도 가능하고, 상기한 실시 형태에 다른 변형예를 추가하는 것도 가능하다. 또한, 그 기술적 특징이 필수인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히 삭제하는 것도 가능하다.
10: 전지 케이스
12: 외장체
14: 밀봉판(덮개)
20: 전극체군
20a: 권회 전극체
20b: 권회 전극체
20c: 권회 전극체
22: 정극판
22A: 표면
22B: 표면
22D: 정극 전구체
22a: 정극 활물질층
22c: 정극 코어체
22e: 단부변
22f: 정극 활물질층 형성 영역
22g: 정극 코어체 노출 영역
22p: 정극 보호층
22t: 정극 탭
23: 정극 탭군
24: 부극판
24a: 부극 활물질층
24c: 부극 코어체
24t: 부극 탭
25: 부극 탭군
26: 세퍼레이터
27: 호상의 주름
28: 선상의 주름
50: 정극 집전부
51: 정극 제1 집전부
52: 정극 제2 집전부
53: 접합흔
60: 부극 집전부
61: 부극 제1 집전부
62: 부극 제2 집전부
70: 정극 절연 부재
80: 부극 절연 부재
90: 가스킷
92: 외부 절연 부재
100: 전지
210: 형성 롤
212: 백업 롤
220: 혼
222: 앤빌
12: 외장체
14: 밀봉판(덮개)
20: 전극체군
20a: 권회 전극체
20b: 권회 전극체
20c: 권회 전극체
22: 정극판
22A: 표면
22B: 표면
22D: 정극 전구체
22a: 정극 활물질층
22c: 정극 코어체
22e: 단부변
22f: 정극 활물질층 형성 영역
22g: 정극 코어체 노출 영역
22p: 정극 보호층
22t: 정극 탭
23: 정극 탭군
24: 부극판
24a: 부극 활물질층
24c: 부극 코어체
24t: 부극 탭
25: 부극 탭군
26: 세퍼레이터
27: 호상의 주름
28: 선상의 주름
50: 정극 집전부
51: 정극 제1 집전부
52: 정극 제2 집전부
53: 접합흔
60: 부극 집전부
61: 부극 제1 집전부
62: 부극 제2 집전부
70: 정극 절연 부재
80: 부극 절연 부재
90: 가스킷
92: 외부 절연 부재
100: 전지
210: 형성 롤
212: 백업 롤
220: 혼
222: 앤빌
Claims (12)
- 정극 코어체와, 상기 정극 코어체 상에 배치되는 정극 활물질층을 포함하는 정극판, 및 부극 코어체와, 상기 부극 코어체 상에 배치되는 부극 활물질층을 포함하는 부극판을 구비하는 전지이며,
상기 정극판 및 부극판 중 적어도 어느 한쪽의 전극판은, 전극 코어체에 있어서 전극 활물질층이 배치되어 있지 않은 영역으로부터 외부를 향하여 돌출되는 복수의 전극 탭을 갖고,
상기 전극 탭에는, 호상의 주름이 형성되어 있는, 전지. - 제1항에 있어서,
상기 복수의 전극 탭이 적층된 상태에서 전극 집전부에 접합되어 있는, 전지. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 호상의 주름은, 상기 전극 탭의 돌출 방향의 선단측을 향하여 볼록형인, 전지. - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 호상의 주름은, 상기 전극 탭의 돌출 방향에 직교하는 폭 방향에 대하여 비대칭인 형상을 갖는, 전지. - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극 탭에는, 상기 호상의 주름에 더하여, 복수의 선상의 주름이 형성되어 있는, 전지. - 제5항에 있어서,
상기 호상의 주름과, 상기 선상의 주름이 교차하지 않는, 전지. - 제2항에 있어서,
상기 전극 탭에 있어서 상기 전극 집전부에 접합된 부분은, 상기 호상의 주름을 갖고 있는, 전지. - 제2항에 있어서,
돌출 방향의 길이가 각각 다른 복수의 전극 탭이 적층된 상태에서, 상기 전극 집전부에 접합되어 있는, 전지. - 제8항에 있어서,
상기 돌출 방향의 길이가 각각 다른 복수의 전극 탭에 있어서, 상기 복수의 전극 탭의 근원으로부터, 상기 호상의 주름의 정점까지의 상기 돌출 방향의 길이는 대략 동일한, 전지. - 제2항에 있어서,
상기 복수의 전극 탭이 적층된 상태에서 전극 집전부에 접합되며, 상기 전극 탭의 폭 방향에 있어서의 중앙부가 상기 전극 집전부측을 향하여 오목형으로 만곡되어 있는, 전지. - 전극 코어체와, 상기 전극 코어체 상에 형성된 전극 활물질층을 구비하는 전극판을 제조하는 방법이며,
상기 전극 코어체 상에 상기 전극 활물질층이 형성된 전극 활물질층 형성 영역과, 상기 전극 활물질층이 형성되지 않고 상기 전극 코어체가 노출된 전극 코어체 노출 영역을 구비하는 전극 전구체를 준비하는 공정과,
상기 전극 코어체 노출 영역을 가공하여, 해당 전극 코어체 노출 영역으로부터 외부로 돌출되는 복수의 전극 탭을 제작하는 공정과,
상기 전극 탭에 롤을 사용하여 호상의 주름을 형성하는 공정을
구비하는, 전극판의 제조 방법. - 세퍼레이터를 통해 한 쌍의 전극판이 대향하는 전극체를 구비한 전지의 제조 방법이며,
제11항에 기재된 전극판의 제조 방법을 사용하여, 상기 한 쌍의 전극판의 적어도 한쪽을 제조하는, 전지의 제조 방법.
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