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KR102233106B1 - 밀폐형 전지 및 조전지 - Google Patents

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KR102233106B1
KR102233106B1 KR1020190160353A KR20190160353A KR102233106B1 KR 102233106 B1 KR102233106 B1 KR 102233106B1 KR 1020190160353 A KR1020190160353 A KR 1020190160353A KR 20190160353 A KR20190160353 A KR 20190160353A KR 102233106 B1 KR102233106 B1 KR 102233106B1
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KR
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negative electrode
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distance
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KR1020190160353A
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코지 우메무라
가즈유키 구사마
Original Assignee
도요타지도샤가부시키가이샤
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Publication date
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Abstract

본 발명에 의해, 전극체의 발열에 의한 세퍼레이터의 수축을 적절하게 억제하고, 당해 세퍼레이터의 수축에 수반하는 내부 단락을 적합하게 방지할 수 있는 기술이 제공된다. 여기서 개시되는 밀폐형 전지(1)는, 정극 접속부(24)측 코어부(22)의 측연부인 정극 측연부(22a)와 정극 접속 개소(32)의 코어부(22)측 측연부 사이의 최단 거리를 거리 L1이라 하고, 부극 접속부(26)측 코어부(22)의 측연부인 부극 측연부(22b)와 부극 접속 개소(42)의 코어부(22)측 측연부 사이의 최단 거리를 거리 L2라 했을 때에, 거리 L1 및 거리 L2가 1＜L1／L2＜1.8을 충족하도록 코어부(22)가 형성되어 있다. 이에 의해, 특정한 영역에 있어서 국소적인 온도 상승이 발생하는 것을 억제하고, 세퍼레이터의 열수축에 수반하는 내부 단락을 보다 적합하게 방지할 수 있다.

Description

밀폐형 전지 및 조전지{SEALED BATTERY AND ASSEMBLED BATTERY}
본 발명은 밀폐형 전지와, 당해 밀폐형 전지를 단전지로서 복수 구비한 조전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지 그 밖의 이차 전지는, 차량 탑재용 전원 혹은 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 전원으로서 중요성이 높아지고 있다. 특히, 경량으로 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 이차 전지는, 차량 탑재용 고출력 전원으로서 널리 사용되고 있다. 이러한 이차 전지의 전형적인 구조의 하나로서 밀폐형 전지를 들 수 있다.
이러한 밀폐형 전지의 일례에 대하여 도 9를 참조하면서 설명한다. 도 9에 도시하는 밀폐형 전지(100)에서는, 전극체(120)가 케이스(110) 내에 수용되어 있다. 도시는 생략하지만, 이 전극체(120)는, 절연성 세퍼레이터를 개재하여 정극과 부극을 적층시킨 적층체를 권회함으로써 제작된 권회 전극체이다. 정극과 부극은, 각각, 박상의 집전체와, 당해 집전체의 표면에 형성된 합재층을 구비하고 있다. 그리고, 밀폐형 전지(1)의 폭 방향 X(이하, 단순히 「폭 방향 X」라고도 함)에 있어서의 전극체(120)의 중앙부에는, 정부극의 합재층이 대향한 코어부(122)가 형성되어 있다. 또한, 폭 방향 X에 있어서의 전극체(120)의 한쪽 측연부에는, 합재층이 형성되지 않은 정극 집전체(정극 노출부)가 감아 겹쳐진 정극 접속부(124)가 형성되어 있다. 이 정극 접속부(124)에는 정극 단자(130)가 접속되어, 정극 접속 개소(132)가 형성되어 있다. 그리고, 전극체(120)의 다른 쪽 측연부에는, 합재층이 형성되지 않은 부극 집전체(부극 노출부)가 감아 겹쳐진 부극 접속부(126)가 형성되어 있다. 이 부극 접속부(126)에는 부극 단자(140)가 접속되어, 부극 접속 개소(142)가 형성되어 있다. 이러한 구조의 밀폐형 전지의 일례가 특허문헌 1 내지 4에 기재되어 있다.
상기 구조의 밀폐형 전지(100)에서는, 충방전 중에 전극체(120)가 발열하는 경우가 있다. 이에 의해 전극체(120)의 온도가 너무 높아지면, 정극과 부극 사이에 개재하고 있는 절연성 세퍼레이터가 수축되어, 코어부(122)의 측연부에서 정극과 부극이 접촉하여 내부 단락이 발생할 우려가 있다.
상기 특허문헌 4에는, 이러한 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락에 대한 대책의 일례가 개시되어 있다. 이 특허문헌 4에서는, 세퍼레이터의 수축이 부극측보다도 정극측에서 일찍 진행되는 것에 착안하고 있다. 그리고, 이러한 현상에 대하여 정극측에서는 부극측보다도 열이 들어차기 쉬워 고온이 되기 쉽기 때문이라고 생각되고, 전극체의 수용 위치를 부극측으로 어긋나 있다. 구체적으로는, 특허문헌 4에서는, 정극 합재층의 미도공부측 모서리에서 전지 케이스의 내벽까지의 거리 A가, 정극 합재층의 반대측 모서리로부터 전지 케이스의 내벽까지의 거리 B보다도 길어지도록(A＞B가 되도록), 권회 전극체를 전지 케이스에 위치 결정하고 있다. 이에 의해, 정극측에 있어서의 전지 케이스와 권회 전극체 사이의 간극을 넓게 할 수 있기 때문에, 당해 간극에 방출된 가스(열)를 원활하게 외부로 배출할 수 있다.
국제 공개 제2012/77194호 일본 특허 출원 공개 제2010-282849호 공보 일본 특허 출원 공개 제2003-187781호 공보 일본 특허 출원 공개 제2011-243527호 공보
그러나, 밀폐형 전지에 대한 안전성에 대한 요구의 고조로부터, 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락을 종래보다도 적합하게 방지할 수 있는 기술의 개발이 요구되고 있다.
본 발명은, 이러한 점을 감안하여 이루어진 것이고, 그 주된 목적은, 전극체의 발열에 의한 세퍼레이터의 수축을 적절하게 억제하고, 당해 세퍼레이터의 수축에 수반하는 내부 단락을 적합하게 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위하여 다양한 검토를 행한 결과, 부극측보다도 정극측에서 세퍼레이터가 수축되기 쉬운 현상에 대해서, 정극측에서 열이 들어차기 쉽다는 것 이외에 원인이 있음을 알아내었다. 이 본 발명자가 알아낸 지견에 대하여 도 9를 참조하면서 설명한다. 밀폐형 전지(100)의 충방전 중에 전극체(120)가 발열하면, 코어부(122)의 중심, 정극 접속 개소(132), 부극 접속 개소(142)의 3군데에 있어서의 발열량이 특히 커진다. 이것은, 코어부(122)의 중심에 있어서 충방전이 특히 활발하게 행하여져, 정극 접속 개소(132)와 부극 접속 개소(142)에서는 접속 부분의 저항이 높기 때문이다. 그리고, 이 3군데의 발열 영역 중에서도, 코어부(122)의 중심과 정극 접속 개소(132)의 2군데는 특히 발열량이 커지는 경향이 있다. 이 경우, 정극 측연부(122a)(코어부(122)의 정극측 측연부)의 근방의 영역은, 상기 코어부(122)의 중심과 정극 접속 개소(132) 사이에 위치하기 때문에, 열이 집중되기 쉬워 국소적인 온도 상승이 발생하기 쉽다. 본 발명자는, 이 정극 측연부(122a)의 근방으로의 열 집중에 의한 국소적인 온도 상승이, 정극측에서 세퍼레이터가 수축되기 쉬운 원인이라고 생각하였다.
본 발명자는, 상기 고찰에 기초하여, 전극체의 코어부의 형성 위치를 부극 단자에 근접시켜, 코어부의 정극 측연부를 정극 접속 개소로부터 멀리 떨어지게 하면, 정극 측연부의 근방으로의 열 집중이 완화되어서 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에, 세퍼레이터의 수축에 수반하는 내부 단락을 종래보다도 적절하게 방지할 수 있을 것으로 생각하였다. 그리고, 여러가지 실험을 거듭한 결과, 여기에 개시되는 밀폐형 전지를 창작하기에 이르렀다.
여기서 개시되는 밀폐형 전지는, 상술한 지견에 기초하여 이루어진 것이고, 시트형 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재하여 겹쳐진 전극체와, 전극체를 수용하는 편평한 각형 케이스와, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 전극 단자이며, 케이스의 내부에 있어서 정극과 전기적으로 접속되고, 일부가 케이스의 외부로 노출되는 정극 단자와, 구리 또는 구리 합금을 포함하는 전극 단자이며, 케이스의 내부에 있어서 부극과 전기적으로 접속되고, 일부가 케이스의 외부로 노출되는 부극 단자를 구비하고 있다. 이 밀폐형 전지의 정극은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 박상의 정극 집전체와, 정극 집전체의 표면에 형성된 정극 합재층을 갖고, 폭 방향에 있어서의 한쪽 측연부에 정극 합재층이 형성되지 않고 정극 집전체가 노출된 정극 노출부가 형성되어 있다. 한편, 부극은, 구리 또는 구리 합금을 포함하는 박상의 부극 집전체와, 당해 부극 집전체의 표면에 형성된 부극 합재층을 갖고, 폭 방향에 있어서의 다른 쪽 측연부에 부극 합재층이 형성되지 않고 부극 집전체가 노출된 부극 노출부가 형성되어 있다. 또한, 전극체의 폭 방향의 중앙부에 정극 합재층 및 부극 합재층이 대향한 코어부가 형성되고, 폭 방향의 한쪽 측연부에 정극 노출부가 겹쳐진 정극 접속부가 형성되고, 폭 방향의 다른 쪽 측연부에 부극 노출부가 겹쳐진 부극 접속부가 형성되어 있다. 그리고, 이 밀폐형 전지에서는, 정극 접속부와 정극 단자가 정극 접속 개소에 있어서 접속되고, 부극 접속부와 부극 단자가 부극 접속 개소에 있어서 접속되어 있다.
그리고, 여기에 개시되는 밀폐형 전지에서는, 정극 접속부측 코어부의 측연부인 정극 측연부와 정극 접속 개소의 코어부측 측연부 사이의 최단 거리를 거리 L1이라 하고, 부극 접속부측 코어부의 측연부인 부극 측연부와 부극 접속 개소의 코어부측 측연부 사이의 최단 거리를 거리 L2라 했을 때에, 거리 L1 및 거리 L2가 이하의 식 (1)을 충족하도록 코어부가 형성되어 있다.
1＜L1／L2＜1.8 (1)
상기 식 (1)을 충족하도록 코어부의 형성 위치를 조절함으로써, 특정한 영역에서 국소적인 온도 상승이 발생하는 것을 억제하고, 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락을 적합하게 방지할 수 있다. 구체적으로는, 코어부의 형성 위치를 부극 단자에 근접시켜, 정극 측연부로부터 정극 접속 개소의 코어부측 측연부까지의 최단 거리(거리 L1)를, 부극 측연부로부터 부극 접속 개소의 코어부측 측연부까지의 최단 거리(거리 L2)보다도 길게(1＜L1／L2) 함으로써, 정극 측연부의 근방에 있어서의 국소적인 온도 상승을 적절하게 억제할 수 있다. 한편으로, 코어부를 부극 단자에 너무 근접시키면, 정극 측연부와 부극 측연부의 온도가 역전되어, 부극 측연부의 근방에 있어서 국소적인 온도 상승이 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 여기에 개시되는 밀폐형 전지에서는, L1／L2의 상한을 1.8 미만으로 하고 있다.
또한, 여기에 개시되는 밀폐형 전지의 적합한 일 형태에서는, 거리 L1과 거리 L2의 차(L1―L2)가 4.3mm 이하이다.
이에 의해, 부극 측연부의 근방에 있어서 국소적인 온도 상승이 발생하는 것을 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 기술의 다른 측면으로서, 복수의 단전지를 구비한 조전지가 제공된다. 여기에 개시되는 조전지에서는, 복수의 단전지의 각각이, 상술한 어느 양태에 기재된 밀폐형 전지이고, 인접한 단전지 사이에서 정극 단자와 부극 단자가 근접하고, 또한, 편평한 각형 케이스의 광폭 면이 서로 대향하도록 각각의 단전지가 배열되어 있다. 그리고, 인접한 단전지 사이에서 정극 단자와 부극 단자가 버스 바를 통해 전기적으로 접속되어 있고, 단전지의 배열 방향을 따라서 단전지의 각각을 구속하는 구속 부재를 구비하고 있다. 그리고, 이 조전지에서는, 단전지의 각각의 정극 측연부가 부극 측연부보다도 폭 방향의 중앙측에 배치되어 있다.
상술한 양태의 밀폐형 전지는, 코어부의 부극 측연부가 부극 단자에 근접하고, 정극 접속부가 정극 단자로부터 떼어져 있다. 이러한 밀폐형 전지를 단전지로서 사용하여, 전기적으로 직렬로 배열시키면, 각각의 단전지의 정극 측연부가 부극 측연부보다도 폭 방향의 중앙측에 배치되게 된다. 이 상태에서 각각의 단전지를 구속하면, 정극 측연부의 근방에 구속 하중이 가해지기 쉬워지기 때문에, 당해 정극 측연부의 근방에 있어서의 세퍼레이터의 수축을 물리적으로 억제할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 조전지의 적합한 일 형태에서는, 단전지의 각각의 사이에 판형 스페이서가 배치되어 있다.
이에 의해, 각각의 단전지에 균일한 구속 하중을 가할 수 있기 때문에, 정극 측연부의 근방에 있어서의 세퍼레이터의 수축을 보다 적합하게 억제할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 조전지의 적합한 일 형태에서는, 스페이서의 폭 방향의 길이가, 코어부의 폭 방향의 길이보다도 길다.
이에 의해, 코어부의 양 측연부에 구속 하중을 가할 수 있기 때문에, 세퍼레이터의 수축을 더욱 적합하게 억제할 수 있다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 밀폐형 전지의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 정면도이다.
도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 있어서의 전극체를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 4는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 사용한 조전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 5는, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 사용한 조전지를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 6은, 샘플 1 내지 6에 대한 온도 측정 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 7은, 샘플 1 내지 6에 대한 온도 측정 시험의 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은, 내전압 시험에서 사용한 구속 기구를 설명하는 평면도이다.
도 9는, 종래의 밀폐형 전지의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 정면도이다.
이하, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 밀폐형 전지의 일례로서 리튬 이온 이차 전지를 설명한다. 또한, 여기에서 개시되는 밀폐형 전지의 구조는, 리튬 이온 이차 전지에 한정되지 않고, 여러가지 이차 전지(예를 들어, 니켈 수소 전지)에 적용할 수 있다.
또한, 이하의 도면에 있어서, 동일한 작용을 발휘하는 부재·부위에는 동일한 부호를 붙여서 설명하고 있다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 본 발명의 실시에 필요한 사항(예를 들어, 전해질의 조성 및 제법 등)은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다.
1. 밀폐형 전지
도 1은 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 2는 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지의 내부 구조를 모식적으로 도시하는 정면도이다. 또한, 도 3은 본 실시 형태에 있어서의 전극체를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 본 명세서의 각 도면에 나타낸 부호 X는 「(밀폐형 전지의) 폭 방향」을 가리키고, 부호 Y는 「(밀폐형 전지의) 두께 방향」을 가리키고, 부호 Z는 「(밀폐형 전지의) 높이 방향」을 가리킨다.
(1) 케이스
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)는, 편평한 각형 케이스(10)를 구비하고 있다. 이 케이스(10)는, 바닥이 있는 직육면체 형상으로 형성된 소위 각형 케이스 본체(12)와, 이 케이스 본체(12)의 상부에 형성된 개구부(도시 생략)와, 당해 개구부를 막는 덮개(14)를 구비한다. 이 케이스(10)는, 예를 들어 알루미늄 등의 경량이고 강도가 높은 금속 재료를 주체로 구성되어 있으면 바람직하다.
도 2에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)에서는, 케이스(10)의 내부에 전극체(20)가 수용되어 있다. 이때, 케이스(10) 내벽과 전극체(20)의 측연부(21)의 거리 L5가 정극측과 부극측에서 대략 동등해지도록, 전극체(20)의 수용 위치를 설정하는 것이 바람직하다. 상세하게는 후술하지만, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)에 의하면, 전극체(20)의 수용 위치를 변경하지 않고, 국소적인 온도 상승에 의한 세퍼레이터의 수축을 억제한다. 이 때문에, 전극체(20)의 수용 위치의 변경에 수반하는 전극 단자(30, 40)나 외부 기기의 대폭적인 설계 변경이 발생하지 않고, 저비용으로 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락에 대응할 수 있다. 또한, 상기 「정극측과 부극측에서 대략 동등」이란, 제조 시의 오차를 고려한 것이고, 예를 들어 ±0.5mm의 범위 내이면, 정극측과 부극측에서 거리 L5가 상이한 것을 허용한다는 것을 의미하는 것이다.
또한, 도시는 생략하지만, 케이스(10) 내부에는, 전극체(20) 이외에 비수 전해액도 수용되어 있다. 비수 전해액은, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 사용될 수 있는 재료를 특별히 제한없이 사용할 수 있고, 본 발명을 특징 짓는 것은 아니기 때문에 설명을 생략한다.
(2) 전극체
전극체(20)는, 시트형 정극 및 부극을 구비한 발전 요소이다. 본 실시 형태에서는, 이러한 전극체(20)로서, 도 3에 도시되는 것과 같은 권회 전극체가 사용되고 있다. 이 권회 전극체(20)는, 절연성 세퍼레이터(70)를 통해 정극(50)과 부극(60)을 적층시켜서 적층체를 형성한 후, 당해 적층체를 감아 겹침으로써 제작된다.
(a) 정극
정극(50)은, 박상의 정극 집전체(52)와, 당해 정극 집전체(52)의 표면에 형성된 정극 합재층(54)을 갖는 시트형 전극이다. 이 정극(50)에서는, 폭 방향 X의 한쪽 측연부에, 정극 합재층(54)이 형성되지 않고 정극 집전체(52)가 노출된 정극 노출부(56)가 형성되어 있다.
정극 집전체(52)에는, 양호한 도전성을 갖는 저렴한 재료이고, 또한, 충방전에 있어서의 전위에 의해 융해되지 않는 재료인 알루미늄 또는 알루미늄 합금이 사용된다. 또한, 정극 집전체(52)에는, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 이외의 금속 재료가 포함되어 있어도 된다.
정극 합재층(54)은, 정극 활물질을 함유하는 층이다. 본 실시 형태에 있어서의 정극 활물질은, 이러한 종류의 전지에서 종래부터 사용되고 있는 여러가지 화합물을 사용할 수 있기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 이러한 정극 활물질의 적합예로서는, LiCoO2, LiNiO2, LiNixCoyMn(1-x-y)O2(여기에서 0＜x＜1, 0＜y＜1, 0＜x+y＜1) 등으로 대표되는 층상 구조의 복합 산화물을 들 수 있다. 혹은, Li2NiMn3O8, LiMn2O4, Li1+xMn2-yMyO4(여기에서 M은 존재하지 않거나 또는 Al, Mg, Co, Fe, Ni, Zn으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 원소, 0≤x＜1, 0≤y＜2)로 표시되는 스피넬 구조의 복합 산화물, LiFePO4 등의 올리빈 구조의 복합 화합물 등을 들 수 있다.
또한, 종래의 이러한 종류의 전지 정극 합재층과 마찬가지로, 정극 합재층(54)에는, 정극 활물질의 다른 임의 성분을 필요에 따라서 포함시킬 수 있다. 이러한 임의 성분으로서는, 예를 들어 도전재나 결합제 등을 들 수 있다. 도전재로서는, 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙이나 그 밖(그래파이트, 카본 나노 튜브 등)의 탄소 재료를 적합하게 사용할 수 있다. 결합제로서는, 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 불소계 결합제나, 스티렌부타디엔 고무(SBR) 등의 고무계 결합제(2부는 결합제) 등을 사용할 수 있다.
(b) 부극
부극(60)은, 박상의 부극 집전체(62)와, 당해 부극 집전체(62)의 표면에 형성된 부극 합재층(64)을 갖는 시트형 전극이다. 상술한 정극(50)과 마찬가지로, 부극(60)에도 집전체가 노출된 영역이 마련되어 있다. 구체적으로는, 부극(60)에서는, 폭 방향 X의 다른 쪽 측연부에, 부극 합재층(64)이 형성되지 않고 부극 집전체(62)가 노출된 부극 노출부(66)가 형성되어 있다.
부극 집전체(62)에는, 양호한 도전성을 갖는 저렴한 재료이고, 또한, 충방전에 있어서의 전위에 의해 융해되지 않는 재료인 구리 또는 구리 합금이 사용된다. 또한, 정극 집전체(52)에는, 상기 알루미늄 또는 알루미늄 합금 이외의 금속 재료가 포함되어 있어도 된다.
부극 합재층(64)은, 부극 활물질을 함유하는 층이다. 본 실시 형태에 있어서의 부극 활물질은, 이러한 종류의 전지에서 종래부터 사용되고 있는 여러가지 화합물을 사용할 수 있기 때문에, 상세한 설명을 생략한다. 이러한 부극 활물질의 적합예로서는, 그래파이트, 메소카본 마이크로비드, 카본 블랙(아세틸렌 블랙, 케첸 블랙 등)과 같은 탄소 재료를 들 수 있다.
또한, 종래의 이러한 종류의 전지 부극 합재층과 마찬가지로, 부극 합재층(64)에는, 부극 활물질 이외의 임의 성분을 포함시킬 수 있다. 예를 들어, 부극 합재층(64)에는, 정극 합재층(54)과 마찬가지로, 도전재나 결합제 등을 포함할 수 있다. 결합제로서는, PVDF, PTFE 등의 불소계 결합제나, SBR 등의 고무계 결합제를 적합하게 사용할 수 있다.
(c) 세퍼레이터
세퍼레이터(70)는, 정극(50)과 부극(60) 사이에 개재하도록 배치되는 절연성 시트이다. 이 세퍼레이터(70)에는, 전하 담체(예를 들어 리튬 이온)를 투과시키는 미소한 구멍이 복수 형성된 절연성 시트가 사용된다. 이 세퍼레이터(70)의 재료는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지에 사용되는 것과 마찬가지의 것을 사용할 수 있다. 이러한 세퍼레이터(70)의 재료의 일례로서, 다공질 폴리올레핀계 수지 등을 들 수 있다. 또한, 세퍼레이터(70)의 표면에는, 내열층(Heat Resistant Layer: HRL층)이 형성되어 있어도 된다. 이에 의해, 세퍼레이터(70)의 내열성을 향상시켜, 열에 의한 수축을 보다 적합하게 억제할 수 있다.
(d) 권회 구조
본 실시 형태에 있어서의 권회 전극체(20)는, 정극 노출부(56)와 부극 노출부(66)가, 각각 폭 방향 X의 양측으로부터 비어져 나오도록, 세퍼레이터(70)를 개재하여 정극(50)과 부극(60)을 적층시켜서 적층체를 형성한 후, 당해 적층체를 권회함으로써 제작된다. 이 권회 전극체(20)의 폭 방향 X에 있어서의 중앙부에는, 정극 합재층(54)과 부극 합재층(64)이 대향한 코어부(22)가 형성된다. 그리고, 권회 전극체(20)의 폭 방향 X의 한쪽 측연부에는, 정극 노출부(56)가 감아 겹쳐진 정극 접속부(24)가 형성된다. 또한, 권회 전극체(20)의 폭 방향 X의 다른 쪽 측연부에는, 부극 노출부(66)가 감아 겹쳐진 부극 접속부(26)가 형성된다.
또한, 본 명세서에서는, 정극 접속부(24)측 코어부(22)의 측연부를 「정극 측연부(22a)」라고 칭하고, 부극 접속부(26)측 코어부(22)의 측연부를 「부극 측연부(22b)」라고 칭한다(도 2 참조). 또한, 이 예에서는, 도 3에 도시한 바와 같이, 부극 합재층(64)의 폭 a1이, 정극 합재층(54)의 폭 a2보다도 조금 넓다(a1＞a2). 이 때문에, 정극 합재층(54)과 부극 합재층(64)을 대향시킨 코어부(22)의 폭 a3은, 부극 합재층(64)의 폭 a1보다도 좁아진다. 즉, 코어부(22)의 측연부인 정극 측연부(22a)와 부극 측연부(22b)는, 부극 합재층(64)의 양 측연부보다도 폭 방향 X의 중앙측에 형성된다.
(3) 전극 단자
도 1에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)는, 정극 단자(30)와, 부극 단자(40)를 구비하고 있다. 케이스(10) 내부에 수용된 전극체(20)는, 이 정극 단자(30)와 부극 단자(40)를 통해, 차량의 모터 등의 외부 기기와 전기적으로 접속된다.
도 2에 도시한 바와 같이, 정극 단자(30)는, 케이스(10)의 내부에 있어서, 권회 전극체(20)의 정극(50)과 전기적으로 접속되어 있고, 일부가 케이스(10)의 외부로 노출되어 있다. 구체적으로는, 정극 단자(30)는, 높이 방향 Z로 연장되는 도전성 판형 부재인 정극 집전 부재(31)와, 케이스(10) 외부에 노출된 접속 볼트(33)와, 정극 집전 부재(31)와 접속 볼트(33)를 접속하는 외부 접속 부재(34)를 구비하고 있다. 그리고, 정극 단자(30)의 정극 집전 부재(31)와, 권회 전극체(20)의 정극 접속부(24)는, 초음파 용접, 저항 용접, 레이저 용접 등에 의해 접속된다. 이 정극 접속부(24)와 정극 집전 부재(31)(정극 단자(30))의 접속 부위에는, 정극 접속 개소(32)가 형성된다. 또한, 정극 단자(30)는, 저렴하고, 또한, 양호한 도전성을 갖고 있다는 관점에서, 알루미늄이나 알루미늄 합금 등으로 구성되어 있다.
한편, 부극 단자(40)는, 케이스(10)의 내부에 있어서, 권회 전극체(20)의 부극(60)과 전기적으로 접속되어 있고, 일부가 케이스(10)의 외부로 노출되어 있다. 본 실시 형태에 있어서의 부극 단자(40)는, 상기 정극 단자(30)와 동등한 구성을 구비하고 있다. 즉, 부극 단자(40)는, 높이 방향 Z로 연장되는 도전성 판형 부재인 부극 집전 부재(41)와, 케이스(10) 외부에 노출된 접속 볼트(43)와, 부극 집전 부재(41)와 접속 볼트(43)를 접속하는 외부 접속 부재(44)를 구비하고 있다. 그리고, 부극 단자(40)의 부극 집전 부재(41)와, 권회 전극체(20)의 부극 접속부(26)는, 저항 용접, 초음파 용접, 레이저 용접 등에 의해 접속된다. 이 부극 접속부(26)와 부극 집전 부재(41)(부극 단자(40))의 접속 부위에는, 부극 접속 개소(42)가 형성된다. 또한, 부극 단자(40)는, 구리나 구리 합금 등으로 구성되어 있다.
(4) 코어부의 형성 위치
본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)에서는, 정극 측연부(22a)와 정극 접속 개소(32)의 코어부(22)측 측연부 사이의 최단 거리(거리 L1)와, 부극 측연부(22b)와 부극 접속 개소(42)의 코어부(22)측 측연부 사이의 최단 거리(거리 L2)가 이하의 식 (1)을 충족하도록 코어부(22)가 형성되어 있다. 이에 의해, 권회 전극체(20)의 특정한 영역으로의 열 집중에 의한 국소적인 온도 상승을 억제하고, 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락의 발생을 적합하게 방지할 수 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
1＜L1／L2＜1.8 (1)
먼저, 본 실시 형태에 있어서의 코어부(22)는, 정극 측연부(22a)와 정극 접속 개소(32)의 코어부(22)측 측연부 사이의 최단 거리인 거리 L1이, 부극 측연부(22b)와 부극 접속 개소(42)의 코어부(22)측 측연부 사이의 최단 거리인 거리 L2보다도 길어지도록 형성되어 있다(L1／L2＞1). 이와 같이, 코어부(22)와 부극 접속 개소(42)가 근접하고, 또한, 정극 측연부(22a)가 정극 접속 개소(32)로부터 멀어지도록 코어부(22)의 형성 위치를 조절함으로써, 코어부(22)의 중심에서 발생한 열과, 정극 접속 개소(32)에서 발생한 열이, 정극 측연부(22a)의 근방에 집중되는 것을 억제할 수 있다. 이에 의해, 정극 측연부(22a)의 근방에 있어서의 국소적인 온도 상승을 억제하고, 당해 영역에 있어서의 세퍼레이터의 수축에 수반하는 내부 단락을 적합하게 방지할 수 있다.
한편, 코어부(22)를 부극 단자(40)에 너무 근접시키면, 코어부(22)의 중심에서 발생한 열과, 부극 접속 개소(42)에서 발생한 열이, 부극 측연부(22b)의 근방에 집중된다. 이 경우, 정극 측연부(22a)와 부극 측연부(22b)의 온도가 역전되어, 부극 측연부(22b)의 근방에 있어서, 열 집중에 의한 국소적인 온도 상승이 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)에서는, 상기 L1／L2의 상한이 1.8 미만으로 설정되어 있다.
이상과 같이, 거리 L1과 거리 L2가 상기 식 (1)을 만족함으로써, 권회 전극체(20)의 특정한 영역으로의 열 집중에 의한 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있다. 이 때문에, 본 실시 형태에 따르면, 전극체의 발열에 의한 세퍼레이터의 수축을 적절하게 억제하고, 당해 세퍼레이터의 수축에 수반하는 내부 단락을 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 정극 측연부(22a)의 근방의 열 집중을 보다 적합하게 억제한다는 관점에서, 상기 L1／L2의 하한은, 1.05 이상인 것이 바람직하고, 1.1 이상인 것이 보다 바람직하고, 1.15 이상인 것이 더욱 바람직하고, 1.2 이상인 것이 특히 바람직하다. 또한, 부극 측연부(22b)의 근방의 열 집중을 보다 적합하게 억제한다는 관점에서, 상기 L1／L2의 상한은, 1.7 이하인 것이 바람직하고, 1.64 이하인 것이 보다 바람직하고, 1.5 이하인 것이 더욱 바람직하고, 1.46 이하인 것이 특히 바람직하다. 전형적으로는, 상기 L1／L2이 1.21이 되게 밀폐형 전지(1)을 구성함으로써, 정극 측연부(22a)의 근방과 부극 측연부(22b)의 근방의 각각의 온도를 동일 정도로 하고, 특정한 영역에 있어서의 국소적인 온도 상승을 보다 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 코어부(22)의 형성 위치를 변경함으로써 L1／L2를 조절하고 있다. 또한, 코어부(22)의 폭 a3을 짧게 함으로써, L1／L2를 조절할 수도 있지만, 충방전에 기여하지 않는 정극 접속부(24) 및 부극 접속부(26)의 면적이 넓어지기 때문에, 코어부(22)의 치수를 유지한 채, 코어부(22)의 형성 위치를 변경함으로써 L1／L2를 조절하는 편이 바람직하다.
또한, 거리 L1과 거리 L2의 구체적인 치수 차(L1―L2)는, 밀폐형 전지(1)의 사이즈 등에 따라서 적절히 변경되기 때문에 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 0.1mm 이상이면 바람직하고, 0.5mm 이상이면 보다 바람직하고, 1mm 이상이면 더욱 바람직하고, 1.5mm 이상이면 특히 바람직하다. 이에 의해, 정극 측연부(22a)의 근방의 열 집중을 적합하게 억제할 수 있다. 한편, L1―L2의 상한은, 4.3mm 이하이면 바람직하고, 4.0mm 이하이면 보다 바람직하고, 3.3mm 이하이면 더욱 바람직하고, 2mm 이하이면 특히 바람직하다. 이에 의해, 부극 측연부(22b)의 근방의 열 집중을 적합하게 억제할 수 있다. 전형적으로는, L1―L2가 1.7mm가 되도록 밀폐형 전지(1)를 구성함으로써, 정극 측연부(22a)의 근방과 부극 측연부(22b)의 근방의 각각의 온도를 동일 정도로 하고, 특정한 영역에 있어서의 국소적인 온도 상승을 보다 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)에서는, 정극 집전체(52)와 정극 단자(30)에 알루미늄계의 재료가 사용되고, 부극 집전체(62)와 부극 단자(40)에 구리계의 재료가 사용되고 있다. 그러나, 집전체와 전극 단자의 재료를 상기와 같이 조합하면, 정극 접속 개소(32)에 있어서의 발열량이, 부극 접속 개소(42)에 있어서의 발열량보다도 커지고, 정극 측연부(22a)의 근방의 열 집중이 발생하기 쉬워진다. 이에 비해, 본 실시 형태에 따르면, 정극 측연부(22a)의 근방의 열 집중을 억제할 수 있기 때문에, 상술한 조합의 재료를 사용한 경우에도, 정극 측연부(22a)의 근방에 있어서의 국소적인 온도 상승을 억제할 수 있다.
또한, 여기에 개시되는 기술은, 최대 전류값이 100A 이상인 밀폐형 전지에 특히 바람직하게 적용할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 최대 전류값은 55A 정도이지만, 근년의 고성능화로의 요청에 의해 전지의 최대 전류값을 100A 이상(보다 적합하게는 150A 이상)으로 향상시키기 위한 개량이 진행되고 있다. 그러나, 이와 같은 대전류화한 밀폐형 전지에서는, 정극 접속 개소(32)에 있어서의 발열량이 더욱 증가하기 때문에, 정극 측연부(22a)의 근방에 있어서의 국소적인 온도 상승이 발생하기 쉬워진다. 이에 비해, 여기에 개시되는 기술에 의하면, 최대 전류값이 100A 이상인 밀폐형 전지인 경우에도, 정극 측연부(22a)의 근방의 열 집중을 적절하게 억제하고, 세퍼레이터의 수축을 억제할 수 있기 때문에, 밀폐형 전지의 대전류화에 공헌할 수 있다.
2. 조전지
이어서, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지는, 조전지를 구성하는 단전지로서 특히 바람직하게 사용된다. 이하, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 단전지로서 사용한 조전지에 대하여 설명한다. 도 4는 본 실시 형태에 따른 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 사용한 조전지를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 또한, 도 5는 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지를 사용한 조전지를 모식적으로 도시하는 평면도이다.
도 4에 도시하는 조전지(500)는, 복수의 단전지(510)를 구비하고 있고, 각각의 단전지(510)에, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)가 사용되고 있다. 또한, 이 조전지(500)에서는, 인접한 단전지(510) 사이에서 정극 단자(30)와 부극 단자(40)가 근접하고, 또한, 케이스(10)의 광폭면이 대향하도록 각각의 단전지(510)가 배열된다. 그리고, 근접한 정극 단자(30)와 부극 단자(40)는, 판형 도전 부재인 버스 바(530)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이때, 배열 방향(즉, 케이스의 두께 방향 Y)의 한쪽 단부에 배치된 단전지(510)의 정극 단자(30)는, 다른 단전지(510)에 접속되지 않고 외부 기기와 접속되는 정극 외부 단자(30a)로 된다. 또한, 배열 방향의 다른 쪽 단부에 배치된 단전지(510)의 부극 단자(40)는, 다른 단전지(510)에 접속되지 않고 외부 기기와 접속되는 부극 외부 단자(40a)로 된다.
그리고, 이 조전지(500)는, 각각의 단전지(510)를 배열 방향을 따라서 소정의 구속 하중으로 구속하는 구속 부재를 구비하고 있다. 이 구속 부재는, 한 쌍의 엔드 플레이트(542)와, 조임용 빔재(544)를 구비하고 있다. 구체적으로는, 한 쌍의 엔드 플레이트(542)는, 배열 방향에 있어서의 최외측에 각각 배치되어 있고, 배열 방향을 따라서 연장되는 조임용 빔재(544)를, 한 쌍의 엔드 플레이트(542)를 가교하도록 설치함으로써, 각각의 단전지(510)를 배열 방향을 따라서 구속할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)에서는, 정극 측연부(22a)와 정극 단자(30)의 최단 거리인 거리 L1이, 부극 측연부(22b)와 부극 단자(40)의 최단 거리인 거리 L2보다도 길어지도록(1＜L1／L2) 코어부(22)가 형성되어 있다(도 2 참조). 이러한 밀폐형 전지(1)를 사용하여 조전지(500)를 구축하면, 도 5에 도시한 바와 같이, 케이스(10)의 외측면이 정렬되도록 각각의 단전지(510)를 배열시켰음에도 불구하고, 각 단전지(510)의 정극 측연부(22a)가 부극 측연부(22b)보다도 폭 방향의 X의 중앙측에 배치된다. 이 상태에서 각각의 단전지(510)를 구속하면, 정극 측연부(22a)의 근방에 구속 하중 P가 가해지기 쉬워지기 때문에, 당해 정극 측연부(22a)의 근방에 있어서의 세퍼레이터의 수축을 물리적으로 억제할 수 있다. 이와 같이, 본 실시 형태에 따른 밀폐형 전지(1)를 사용하여 조전지(500)를 구축한 경우, 국소적인 온도 상승의 억제뿐만 아니라, 구속압에 의한 물리적인 작용에 의해 세퍼레이터의 수축을 억제할 수 있기 때문에, 당해 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락의 발생을 더욱 적합하게 방지할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에서는, 각각의 단전지(510) 사이에 스페이서(520)가 배치되어 있다. 이에 의해, 복수의 단전지(510)의 각각에 적절하게 구속 하중 P를 가할 수 있기 때문에, 물리적인 작용에 의한 세퍼레이터의 수축 억제 효과를 보다 적절하게 발휘시킬 수 있다. 또한, 구속 하중 P에 의한 물리적인 수축 억제 효과를 보다 적합하게 발생시킨다는 관점에서, 폭 방향 X에 있어서의 스페이서(520)의 길이 L3은, 폭 방향 X에 있어서의 코어부(22)의 길이 L4보다도 길어지도록 설정되어 있으면 보다 바람직하다.
이상, 본 발명의 일 실시 형태에 대하여 설명했지만, 상기한 실시 형태는, 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니고, 다양한 구성을 변경할 수 있다.
예를 들어, 상기한 실시 형태에서는, 전극체로서 권회 전극체를 사용하고 있지만, 이러한 전극체의 구조는 특별히 한정되지 않는다. 전극체의 다른 예로서 적층 전극체를 들 수 있다. 이 적층 전극체는, 세퍼레이터를 개재시키면서, 시트형 정극과 부극을 교대로 소정 매수 적층시킴으로써 제작된다. 이 적층 전극체의 폭 방향의 중앙부에는, 정극과 부극의 합재층이 대향한 코어부가 형성되고, 폭 방향의 한쪽 측연부에는 정극 노출부가 적층된 정극 접속부가 형성된다. 또한, 폭 방향의 다른 쪽 측연부에는, 부극 노출부가 적층된 부극 접속부가 형성된다. 이러한 적층 전극체를 사용한 경우에도, 거리 L1과 거리 L2가 상기 식 (1)을 충족하도록 코어부를 형성함으로써, 특정한 영역으로의 열 집중에 의해 국소적인 온도 상승이 발생하는 것을 억제하고, 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락을 적합하게 억제할 수 있다.
[시험예]
이하, 본 발명에 관계되는 시험을 설명하지만, 이하의 설명은 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.
1. 샘플의 제작
(1) 샘플 1
샘플 1에서는, 정극으로서, 정극 활물질(LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2)과, 도전재(아세틸렌 블랙)와, 결합제(폴리불화비닐리덴)가, 질량비로 94:3:3의 비율로 혼합된 정극 합재층이, 정극 집전체(알루미늄제)의 양면에 형성된 전극 시트를 제작하였다. 한편, 부극으로서, 부극 활물질(흑연)과, 증점제(카르복시메틸셀룰로오스)와, 결합제(스티렌부타디엔 고무)가 질량비로 98:1:1의 비율로 혼합된 부극 합재층이, 부극 집전체(구리제)의 양면에 형성된 전극 시트를 제작하였다.
이어서, 폴리에틸렌제 세퍼레이터를 개재하여 정극과 부극을 적층시킨 적층체를 형성하고, 당해 적층체를 권회함으로써 권회 전극체를 제작하였다. 이때, 본 예에서는, 권회 전극체의 폭 방향의 중심과 코어부의 폭 방향의 중심이 일치하도록, 정부극의 전극 합재층의 형성 영역 및 권회 위치를 조절하였다. 그리고, 권회 전극체의 정극 접속부에 정극 단자(알루미늄제)를 초음파 용접에 의해 접속하고, 부극 접속부에 부극 단자(구리제)를 저항 용접에 의해 접속하였다. 이때, 정극 측연부와 정극 단자의 최단 거리(거리 L1) 및 부극 측연부와 부극 단자의 최단 거리(거리 L2)는, 양쪽 모두 8.85mm였다. 그리고, 권회 전극체를 케이스 내에 수용한 후에 비수 전해액을 주액하고, 케이스를 밀폐함으로써 시험용의 리튬 이온 이차 전지(샘플 1)를 제작하였다.
(2) 샘플 2
샘플 2에서는, 권회 전극체의 코어부의 형성 위치를 정극 단자측으로 0.85mm만큼 근접시킨 것을 제외하고, 샘플 1과 동일 조건에서 시험용 전지를 제작하였다. 이 샘플 2의 거리 L1은 8.00mm이고, 거리 L2는 9.70mm이다.
(3) 샘플 3 내지 6
샘플 3 내지 6에서는, 권회 전극체의 코어부의 형성 위치를 부극 단자측으로 소정의 거리 근접시킨 것을 제외하고, 샘플 1과 동일 조건에서 시험용 전지를 제작하였다. 샘플 3 내지 6의 거리 L1 및 거리 L2는 후술하는 표 1에 나타내었다.
2. 평가 시험
(1) 온도 측정 시험
본 시험에서는, 각 샘플의 내부에 열전대를 삽입하여 과충전 시험을 행함으로써, 과충전 시의 전지 내부의 온도(최대 온도)를 측정하였다. 또한, 열전대는, 정극 측연부의 근방과, 부극 측연부의 근방 2군데에 배치하였다. 또한, 과충전 시험에서는, 60℃의 온도 환경 하에서, SOC(State of Charge)가 15％인 상태로부터, 190A라고 하는 대전류의 충전 레이트로 정전류 충전(CC 충전)을 행하였다. 그리고, 정부극 단자 간의 전압이 10V에 도달하면 충전을 정지하고, 정극 측연부의 최대 온도(℃)와 부극 측연부의 최대 온도(℃)를 측정하였다. 측정 결과를 표 1 및 도 6, 7에 나타내었다.
Figure 112019125667225-pat00001
표 1 및 도 6에 도시된 바와 같이, 코어부를 부극 단자에 근접시키고, 정극 단자로부터 떼면(즉, L1／L2를 크게 하면), 정극 측연부의 최대 온도가 저하되는 경향이 있음이 확인되었다. 한편으로, L1／L2를 크게 하면, 부극 측연부의 최대 온도가 상승되는 경향이 확인되었다. 그리고, 도 6에 도시하는 바와 같이, L1／L2가 1.8을 초과하면, 부극 측연부의 최대 온도가 샘플 1의 정극 측연부의 최대 온도(154℃)를 초과하는(온도 분포가 역전되어, 부극 측연부의 근방에서 국소적인 온도 상승이 발생하는) 것이 예상된다. 이것으로부터, 거리 L1과 거리 L2가 1＜L1／L2＜1.8을 충족하도록 코어부를 형성함으로써, 특정한 영역에서의 국소적인 승온을 방지할 수 있는 것을 알 수 있었다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 거리 L1과 거리 L2의 차(L1―L2)도, L1／L2와 마찬가지의 경향을 나타내는 것이 확인되었다.
(2) 내전압 시험
본 시험에서는, 샘플 1 내지 3의 시험용 전지를 소정의 압력으로 구속하면서 과충전 시험을 행하고, 세퍼레이터의 수축에 의한 내부 단락이 발생하는 전압을 조사하였다. 또한, 시험용 전지의 구속에는, 도 8에 도시하는 구속 기구(700)를 사용하였다. 이 구속 기구(700)는, 대향한 한 쌍의 구속판(710)과, 이러한 구속판(710)을 가교하는 가교 부재(720)와, 가교 부재(720)의 한쪽 단부에 설치된 너트(730)와, 시험용 전지 B를 집어서 보유 지지(or 보유 지지)하는 협지(2부 협지) 부재(740)를 구비하고 있다. 이 구속 기구(700)에서는, 협지(2부 협지) 부재(740)의 사이에 시험용 전지 B를 배치하고, 너트(730)를 조이는 것에 의해 시험용 전지 B에 걸리는 구속 하중을 조절할 수 있다. 그리고, 본 시험에서는, 시험용 전지 B의 구속 하중을 3000N으로 설정하였다.
또한, 협지 부재(740)의 폭 a4는, 시험용 전지 B의 코어부(22)의 폭 a3보다도 짧아지도록 구성되어 있다. 본 시험에서는, 협지 부재(740)가 시험용 전지 B를 집는 위치를 변경하고, 다른 3종류의 구속 상태(표 2 참조)의 각각에 있어서 과충전 시험을 실시하였다. 이 과충전 시험에서는, 60℃의 온도 환경 하에서, SOC 15％의 상태로부터, 190A의 전류값(충전 레이트)으로 정전류 충전(CC 충전)을 행하였다. 그리고, 내부 단락이 발생할 때까지 충전을 계속하고, 당해 내부 단락이 발생한 시점의 전압을 측정하였다. 평가 결과를 표 2에 나타내었다.
Figure 112019125667225-pat00002
표 2에 도시된 바와 같이, 1＜L1／L2＜1.8을 충족하도록 코어부가 형성된 샘플 3에서는, 구속 상태에 관계없이, 다른 샘플보다도 내부 단락이 발생하기 어려워지는 것이 확인되었다.
또한, 정극 측연부를 구속하면 내부 단락의 발생이 억제되는 것이 모든 샘플에서 확인되었다. 이것으로부터, 조전지를 구축할 때 코어부의 정극 측연부에 적절한 구속 하중이 가해지도록, 각각의 단전지를 배치함으로써, 세퍼레이터의 수축을 보다 적합하게 억제할 수 있게 된다고 해석된다. 또한, 샘플 3에서는, 정극 측연부를 구속한 경우의 단락 억제 효과가 다른 샘플보다도 커짐이 확인되었다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명했지만, 이것들은 예시에 지나지 않고, 청구범위를 한정하는 것은 아니다. 청구범위에 기재된 기술에는, 이상에 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.

Claims (5)

  1. 시트형 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재하여 겹쳐진 전극체와,
    상기 전극체를 수용하는 편평한 각형 케이스와,
    알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 전극 단자이며, 상기 케이스의 내부에 있어서 상기 정극과 전기적으로 접속되고, 일부가 상기 케이스의 외부로 노출되는 정극 단자와,
    구리 또는 구리 합금을 포함하는 전극 단자이며, 상기 케이스의 내부에 있어서 상기 부극과 전기적으로 접속되고, 일부가 상기 케이스의 외부로 노출되는 부극 단자
    를 구비한 밀폐형 전지이며,
    상기 정극은, 알루미늄 또는 알루미늄 합금을 포함하는 박상의 정극 집전체와, 상기 정극 집전체의 표면에 형성된 정극 합재층을 갖고, 폭 방향에 있어서의 한쪽 측연부에 상기 정극 합재층이 형성되지 않고 상기 정극 집전체가 노출된 정극 노출부가 형성되고,
    상기 부극은, 구리 또는 구리 합금을 포함하는 박상의 부극 집전체와, 당해 부극 집전체의 표면에 형성된 부극 합재층을 가지고, 상기 폭 방향에 있어서의 다른 쪽 측연부에 상기 부극 합재층이 형성되지 않고 상기 부극 집전체가 노출된 부극 노출부가 형성되어 있고,
    상기 전극체의 상기 폭 방향의 중앙부에 상기 정극 합재층 및 상기 부극 합재층이 대향한 코어부가 형성되고, 상기 폭 방향의 한쪽 측연부에 상기 정극 노출부가 겹쳐진 정극 접속부가 형성되고, 상기 폭 방향의 다른 쪽 측연부에 상기 부극 노출부가 겹쳐진 부극 접속부가 형성되어 있고,
    상기 정극 접속부와 상기 정극 단자가 정극 접속 개소에 있어서 접속되고, 상기 부극 접속부와 상기 부극 단자가 부극 접속 개소에 있어서 접속되어 있고,
    여기서, 상기 정극 접속부측 상기 코어부의 측연부인 정극 측연부와 상기 정극 접속 개소의 상기 코어부측 측연부 사이의 최단 거리를 거리 L1이라 하고, 상기 부극 접속부측 상기 코어부의 측연부인 부극 측연부와 상기 부극 접속 개소의 상기 코어부측 측연부 사이의 최단 거리를 거리 L2라 했을 때에, 상기 거리 L1 및 상기 거리 L2가 이하의 식 (1)을 충족하고, 또한 상기 거리 L1과 상기 거리 L2의 차(L1―L2)가 4.3mm 이하이도록 코어부가 형성되어 있는, 밀폐형 전지.
    1＜L1／L2＜1.8 (1)
  2. 삭제
  3. 복수의 단전지를 구비한 조전지이며,
    상기 단전지의 각각이, 제1항에 기재된 밀폐형 전지이고,
    인접한 상기 단전지 사이에서 상기 정극 단자와 상기 부극 단자가 근접하고, 또한, 상기 편평한 각형 케이스의 광폭면이 서로 대향하도록 각각의 상기 단전지가 배열되고,
    해당 인접한 상기 단전지 사이에서 상기 정극 단자와 상기 부극 단자가 버스 바를 통해 전기적으로 접속되어 있고,
    상기 단전지의 배열 방향을 따라서 상기 단전지의 각각을 구속하는 구속 부재를 구비하고,
    상기 단전지의 각각의 상기 정극 측연부가 상기 부극 측연부보다도 폭 방향의 중앙측에 배치되어 있는, 조전지.
  4. 제3항에 있어서, 상기 단전지의 각각의 사이에 판형 스페이서가 배치되어 있는, 조전지.
  5. 제4항에 있어서, 상기 스페이서의 폭 방향의 길이가, 상기 코어부의 상기 폭 방향의 길이보다도 긴, 조전지.
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