KR20060097603A - 전지 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리드가 짧고, 더구나 그 단면적을 넓게 함으로써, 전지의 내부 저항이 작아져서 큰 전류에서의 충방전이 가능한 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 상기 목적을 해결하기 위한 수단으로서, 유저통 형상을 이루고, 또한 전해액이 함침된 소용돌이 전극체(3)를 수용하고 있는 도전성 외장캔(1)의 개구부에는 해당 외장캔(1)과는 절연 상태로 도전성의 밀봉판(5)이 고정되고, 상기 소용돌이 전극체(3)의 양단부에서는 정극(31)과 부극(33)이 각각 돌출하며, 이들 양극(31,33)의 돌출단에는 각각 정극 집전판(4)과 부극 집전판(2)이 접합됨과 동시에, 상기 정극 집전판(4)과 상기 밀봉판(5)이 도전성의 리드(45,46)를 통해 전기적으로 접속되는 한편, 상기 부극 집전판(2)과 상기 외장캔(1)이 전기적으로 접속된 전지에 있어서, 상기 밀봉판(5)에 있어서의 상기 소용돌이 전극체(3)측의 면에는 상기 리드(45,46)가 용접되는 도전성의 접속용 돌기(53,54)가 소용돌이 전극체(3) 방향으로 적어도 1개 설치되어 있다.

Description

전지 및 그 제조 방법{BATTERY AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}

도 1은 종래의 통 형상 2차 전지의 구성을 나타내는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 제1의 형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지의 분해 사시도이다.

도 3은 소용돌이 전극체의 분해 사시도이다.

도 4는 정극(正極) 집전판의 사시도이다.

도 5는 도 2에 나타난 밀봉판의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 6은 본 발명의 제1의 형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지의 단면도이다.

도 7은 정극 집전판의 원호형의 볼록부를 정극측의 심체단(芯體端) 테두리에 용접하는 경우의 설명도이다.

도 8은 소용돌이 전극체에 정극 집전판 및 부극(負極) 집전판을 접합한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 9는 밀봉판 본체부의 접속용 돌기와 리드를 용접하는 경우의 설명도이다.

도 10은 본 발명의 제2의 형태에 있어서의 리튬 이온 2차 전지의 단면도이다.

도 11은 정극 집전판의 사시도이다.

도 12는 소용돌이 전극체에 정극 집전판 및 부극 집전판을 접합한 상태를 나 타내는 단면도이다.

도 13은 정극 집전판 및 부극 집전판이 접합된 소용돌이 전극체를 외장캔 내에 수용한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 14는 리드와 밀봉판을 접합한 상태를 나타내는 단면도이다.

도 15A는 리드와 밀봉판의 접합 공정에 있어서의 사시도이다.

도 15B는 리드와 밀봉판의 접합 공정에 있어서의 사시도이다.

도 16은 비교 전지 X에 있어서 밀봉판의 본체부와 리드를 용접하는 경우의 설명도이다.

도 17은 비교 전지 X에 있어서의 정극 집전판의 사시도이다.

도 18은 제1의 형태에 관련되는 밀봉판의 본체부에 있어서의 접속용 돌기의 변형예를 나타내는 사시도이다.

도 19는 제1의 형태에 관련되는 밀봉판의 본체부에 있어서의 접속용 돌기의 다른 변형예를 나타내는 사시도이다.

도 20은 제2의 형태에 관련되는 정극 집전판의 변형예를 나타내는 사시도이다.

도 21은 제2의 형태에 관련되는 리드의 변형예를 나타내는 단면도이다.

도 22는 제2의 형태에 관련되는 리드에 대해 다른 변형예를 적용했을 때의 전지의 단면도이다.

<부호의 설명>

1: 외장캔, 2: 부극 집전판(제2집전판), 3: 소용돌이형 전극체,

4: 정극 집전판(제1 집전판), 5: 밀봉판, 31: 정극,

33: 부극, 45: 리드, 46: 리드, 51: 본체부,

53: 접속용 돌기, 54: 접속용 돌기, 57: 슬릿 구멍

기술분야

본 발명은 외장캔 내에 발전 요소로 되는 전극체가 수납되고, 상기 전극체가 발생시키는 전력을 정극 단자부 및 부극 단자부에서 외부로 꺼내는 것이 가능한 전지 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 집전 구조에 관한 것이다.

배경 기술

근래, 휴대 전화, 노트북, PDA 등의 전자기기 뿐만 아니라, 전동 공구, 어시스트 자전거, 전기 자동차 등의 모터를 구동시키기 위한 큰 전류를 얻을 수 있는 전지(고출력 전지)가 요구되기에 이르고 있다. 이와 같은 고출력 전지의 집전 구조로는 원통형으로 감아낸 전극체의 상하단부에 원형의 집전판을 용접시킨, 소위 타블레스 구조가 일반적으로 이용되고 있다. 이와 같은 구조의 전지로는, 예를 들면, 일본 특개2000-36319호 공보에 나타낸 것이 있다.

이와 같은 전지의 구체적인 구조는, 도 1에 나타난 것과 같이, 부극으로 되는 유저통(有底筒) 형상의 외장캔(151) 내부에 감아내기 타입의 전극체(154)가 수용되어 있다. 상기 외장캔(151)의 개구부에는 절연부재(156)를 통해 밀봉판(153) 이 코킹(calking) 고정되어 있고, 상기 밀봉판(153)에는 정극 단자(157)가 장착되어 있다.

상기 전극체(154)의 양단부에는 원판형의 정극 집전판(152a)과 부극 집전판(152b)이 각각 용접되고, 부극 집전판(152b)은 외장캔(151)의 바닥면에 용접되는 한편, 상기 정극 집전판(152a)의 내측면에는 리드(155)의 한쪽 단부가 용접되고, 이 리드(155)의 다른쪽 단부가 상기 밀봉판(153)의 뒷면에 용접되어 있다. 이것에 의해 정극 단자(157) 및 외장캔(151)의 바닥면으로부터 전극체(154)의 발생 전력을 얻어낼 수 있게 되어 있다. 또한, 상기 밀봉판(153)에는 투과 구멍(158)이 개설되고, 이 투과 구멍(158)에는 내압이 소정치를 초과할 때 개방되는 안전밸브(159)가 배치되어 있는 구조로 되어 있다.

또, 상기 종래의 전지를 조립할 때는 먼저 전극체(154)의 양단부에 리드(155)의 한쪽 단부가 용접된 정극 집전판(152a) 및 부극 집전판(152b)을 각각 용접한다. 그리고, 전극체(154)를 외장캔(151)의 내부에 수용한 후, 부극 집전판(152b)의 표면을 외장캔(151)의 바닥면에 저항 용접하고, 다시 리드(155)의 다른쪽 단부를 밀봉판(153)의 뒷면에 초음파 용접 또는 레이저 용접한다.

그 후, 리드(155)를 꺽어 구부려 밀봉판(153)을 외장캔(151)의 내부에 삽입하고, 이 상태에서 절연부재(156)를 통해 외장캔(151)의 개구부에 밀봉판(153)을 코킹 고정하여 전지를 완성한다.

여기서, 상기 고출력 전지에서는 전지의 낮은 저항화를 도모하고, 큰 전류를 얻어낼 수 있는 구조로 하는 것이 불가결하다. 이와 같은 것을 고려하면, 전극 면적을 늘려 전극체(154)의 저항을 내리는 것이 필요하게 되는 것 이외에도 전극체(154)의 집전 부분에서 발생하는 직류 저항 성분을 감소시키는 것이 매우 중요하게 된다. 그렇지만, 상기 종래의 전지는 리드(155)와 밀봉판(153)의 용접시에 밀봉판(153)을 기울여(즉, 외장캔(151)의 개구면과 밀봉판(153)이 대략 수직 상태를 유지한 채) 용접할 필요가 생기기 때문에, 전극체(154)와 전기적으로 도통된 리드(155)가 길어지게 되고, 게다가 리드(155)의 두께가 두꺼워지면 용접이 곤란해지기 때문에 리드(155)의 단면적을 넓게 할 수 없다. 이에 따라, 큰 전류를 얻어낼 때의 전지의 내부 저항이 커지게 되어 충방전 시의 전류값이 저하하게 되는 문제가 있었다.

또, 밀봉판(153)을 외장캔(151)의 개구부에 코킹 고정하는 공정에 있어서는, 밀봉판(153)을 외장캔(151)의 내부에 넣을 수 있도록 리드(155)를 꺽어 구부리는 번잡한 작업이 필요하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 조립이 용이하고, 게다가 내부 저항의 감소가 가능한 전지 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

과제를 해결하기 위한 수단

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유저통 형상을 이루고 전해액이 함침된 전극체를 수용하고 있는 도전성 외장캔의 개구부에는 해당 외장캔과는 절연 상태로 도전성의 밀봉판이 고정되는 동시에, 상기 전극체의 양단부에서는 극성이 다른 전극이 각각 돌출하고, 이들 전극의 돌출단에는 각각 도전성의 제1집전판과 도전성의 제2집전판이 접합되고, 상기 제1집전판과 상기 밀봉판이 도전성의 리드를 통해 전기적으로 접속되는 한편, 상기 제2집전판과 상기 외장캔이 전기적으로 접속된 전지에 있어서, 상기 밀봉판에 있어서의 상기 전극체측의 면에는 상기 리드가 용접되는 도전성의 접속용 돌기가 전극체 방향으로 적어도 1개 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성과 같이, 밀봉판에 있어서의 전극체측의 면에, 전극체 방향을 향해 접속용 돌기가 설치되어 있으면, 리드와 밀봉판과의 용접시에 밀봉판을 기울이는 일 없이(즉, 외장캔의 개구면과 밀봉판이 대략 평행 상태를 유지한 채) 용접을 수행할 수 있으므로 리드가 짧아도 된다. 따라서, 정극 집전판과 밀봉판 사이의 도전 경로 길이는 종래의 전지보다도 짧아지게 되어, 그 결과 도전 경로의 전기 저항이 작아지며 전지의 내부 저항을 감소시킬 수 있다.

이에 더하여, 밀봉판을 외장캔의 개구부에 코킹 고정하는 공정에서는 리드를 꺽어 구부리게 되는 양이 적게 되므로 전지의 조립이 용이하게 된다.

여기서, 리드를 복수 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 리드가 복수 설치되어 있으면 리드의 단면적의 합계가 커지므로, 전지의 내부 저항을 더욱 감소시킬 수 있어 상기 작용 효과가 한층 발휘된다.

또한, 상기 구성의 경우에 리드의 두께를 너무 두껍게 하면 용접을 수행하는 것이 곤란해지므로, 간단한 구조로 리드를 복수 설치할 수 있게 되는 것에 의한 작용 효과는 크다.

또, 상기 접속용 돌기를 상기 리드에 대응하는 위치에 각각 설치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 접속용 돌기가 복수 설치되어 있으면 각 리드의 용접을 보다 원활하게 실시할 수 있는 동시에 각 리드의 길이도 짧게 되므로, 전지의 내부 저항을 한층 감소시키는 것이 가능해 진다.

또한, 상기 리드가 상기 제1집전판과 일체로 형성되어 있는 구성이라도 된다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 유저통 형상을 이루고 전해액이 함침된 전극체를 수용하고 있는 도전성 외장캔의 개구부에는 해당 외장캔과는 절연 상태로 도전성의 밀봉판이 고정되는 동시에, 상기 전극체의 양단부에서는 극성이 다른 전극이 각각 돌출하고, 이들 전극의 돌출단에는 각각 도전성의 제1집전판과 도전성의 제2집전판이 접합되고, 상기 제1집전판과 상기 밀봉판이 도전성의 리드를 통해 전기적으로 접속되는 한편, 상기 제2집전판과 상기 외장캔이 전기적으로 접속된 전지에 있어서, 상기 리드는 상기 제1집전판의 표면으로부터 상기 밀봉판을 향해 대략 수직으로 뻗도록 형성되는 동시에, 상기 밀봉판에 있어서의 상기 리드의 돌출설치 위치에 대응하는 위치에는 리드를 끼워 넣을 수 있는 슬릿 구멍이 개설되고, 상기 리드가 상기 슬릿 구멍에 끼워 넣어진 상태로 슬릿 구멍과 리드가 용접 고정되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 구성에서는, 리드는 제1집전판의 표면으로부터 밀봉판을 향해 대략 수직으로 뻗어 있고 해당 리드와 밀봉판에 형성된 슬릿 구멍이 용접 고정되어 있는 구조로 되어 있다. 따라서, 리드에 의해 제1집전판과 밀봉판이 최단 거리로 접속 되게 된다. 그 결과, 제1집전판과 밀봉판 사이의 도전 경로의 길이는 종래의 전지보다도 짧아져서 도전 경로의 전기 저항이 작아지므로, 전지의 내부 저항을 감소시킬 수 있다.

이에 더하여, 밀봉판을 외장캔의 개구부에 코킹 고정하는 공정에서는 종래와 같이 리드를 꺽어 구부릴 필요가 없어지므로 전지의 조립이 용이해진다.

여기서, 상기 리드를 제1집전판과 일체로 형성하는 구성이라도 된다.

더욱 구체적으로는, 상기 리드를 상기 제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면에 대해 대략 수직으로 되도록 제1집전판의 일부를 잘라 일으켜 형성하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성이면, 제1집전판의 일부에 자른 자국을 내고 해당 부분을 구부리는 것만으로 리드를 제작하는 것이 가능해지므로 리드 제작 공정이 용이해진다.

상기 제1집전판에 있어서 밀봉판 측의 면에 대해 대략 수직으로 되도록 제1집전판의 일부에 용접 고정하는 것도 바람직하다.

이와 같은 구성이면 리드를 제1집전판보다 두껍게 할 수 있으므로, 도전 경로의 전기 저항을 한층 작게 하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 경우 리드의 단면을 용접하므로, 리드의 두께를 두껍게 해도 리드와 밀봉판과의 용접이 곤란해지는 일은 없다. 따라서, 리드를 복수 설치할 필요성은 부족하나, 리드를 복수 설치하는 구성으로 하는 것도 가능하다.

또, 상기 밀봉판의 슬릿 구멍과 리드와의 감합부(嵌合部)가 용접된 상태에 있어서, 리드의 선단면을 밀봉판의 외부 표면과 동일한 면, 혹은 밀봉판의 슬릿 구멍의 내부에 위치시키는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성이면, 리드가 전지 밖으로 돌출하는 일이 없으므로 장치내에 전지를 조립하는 경우에 원활하게 조립을 수행할 수 있고, 아울러 전지 밖에서의 단락을 억제할 수 있기 때문이다.

또, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1도전판의 한쪽 면에 이 제1도전판의 표면으로부터 뻗는 리드를 형성하여 제1집전판을 제작하는 동시에, 제2도전판을 이용하여 제2집전판을 제작하고, 다시 제3도전판의 한쪽 면에 접속용 돌기를 형성함으로써 밀봉판을 제작하는 공정과, 양단부에서 극성이 다른 전극이 각각 돌출한 전극체를 제작한 후, 이들 전극의 돌출단에 각각 제1집전판과 제2집전판을 접합하는 공정과, 제1집전판 및 제2집전판이 접합된 전극체를 도전성 외장캔의 개구부로부터 외장캔의 내부에 수용하고, 이 외장캔의 바닥부에 제2집전판을 접합하는 공정과, 상기 리드와 상기 밀봉판에 형성된 접속용 돌기를 용접하는 공정과, 상기 외장캔과는 절연 상태로 상기 밀봉판을 외장캔의 개구부에 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 방법이면, 청구항 1 기재의 전지를 용이하게 제작할 수 있다.

여기서, 상기 리드와 상기 접속용 돌기와의 용접 공정에 있어서, 상기 리드의 단부가 상기 외장캔의 단부로부터 노출하는 길이를 3 ㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이, 외장캔의 개구면과 밀봉판이 대략 평행 상태를 유지한 채 리드와 접속용 돌기의 용접을 수행할 수 있으므로, 리드의 단부가 상기 외장캔의 단부로부터 노출하는 길이가 3 ㎜ 이하라도 용이하게 용접을 수행할 수 있다. 따라서, 리드가 짧아도 되므로 전지의 내부 저항을 감소시킬 수 있게 된다.

또, 상기 리드와 상기 접속용 돌기와의 용접 공정에 있어서, 용접법으로는 레이저 용접법 또는 초음파 용접법을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 용접법 또는 초음파 용접법을 이용하면, 리드와 접속용 돌기와의 용접이 강고한 것으로 된다.

또, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1도전판의 표면으로부터 대략 수직으로 뻗는 리드를 형성하여 제1집전판을 제작하는 동시에, 제2도전판을 이용하여 제2집전판을 제작하고, 나아가 상기 리드를 끼워 넣을 수 있는 슬릿 구멍을 제3도전판에 개설하여 밀봉판을 제작하는 공정과, 양단부에서 극성이 다른 전극이 각각 돌출한 전극체를 제작한 후, 이들 전극의 돌출단에 각각 제1집전판과 제2집전판을 접합하는 공정과, 제1집전판 및 제2집전판이 접합된 전극체를 외장캔의 개구부로부터 외장캔의 내부에 수용하고, 이 외장캔의 바닥부에 제2집전판을 접합하는 공정과, 상기 리드를 밀봉판의 슬릿 구멍에 끼워 넣은 후, 이 감합부를 용접하는 공정과, 상기 외장캔과는 절연 상태로 상기 밀봉판을 외장캔의 개구부에 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 방법에 의하면, 밀봉판을 외장캔의 개구부에 코킹 고정하는 공정에서, 종래의 전지에서 필요했던 리드를 꺽어 구부리는 번잡한 작업이 불필요해지며, 이것에 의해 전지의 조립이 용이해 진다.

여기서, 상기 리드를 형성하는 공정에 있어서, 리드 길이를 하기 식 (1)과 같이 규정하는 것이 바람직하다.

제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면과 밀봉판의 내측면과의 거리 < 리드 길이 ≤ 제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면과 밀봉판의 외측면과의 거리 ‥‥ (1)

이와 같이 하면, 리드가 전지 밖으로 돌출하는 것을 방지할 수 있으므로, 장치내에 전지를 조립하는 경우에 원활하게 조립을 수행할 수 있고, 게다가 전지 밖에서의 단락을 억제할 수 있다.

또, 상기 감합부를 용접하는 공정에 있어서, 용접 방법으로 레이저 용접법 또는 초음파 용접법을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 레이저 용접법 또는 초음파 용접법을 이용하면 감합부의 용접이 강고한 것으로 된다.

또한, 상기 리드를 형성하는 공정에 있어서, 리드 길이를 하기 식(2)와 같이 규정하는 동시에, 상기 감합부를 용접하는 공정에 있어서 밀봉판의 외부 표면으로부터 돌출한 리드를 절단한 후에 감합부를 용접하는 것이 바람직하다.

리드 길이 > 제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면과 밀봉판의 외측면과의 거리 ‥‥ (2)

상기 식 (1)과 같이 리드 길이를 규제하여 전지를 제작하는 것이 바람직하지만, 실제 전지 제작시에는 전극과 양 집전판과의 접합 상태나 각 부품의 제조 오차 등에 기인하여, 감합부의 용접시에는 밀봉판의 슬릿 구멍내에 리드가 존재하지 않 는 것과 같은 경우도 있을 수 있다. 특히, 전지의 질량에너지 밀도 향상을 도모하기 위해 밀봉판을 얇게 구성했을 경우에는 상기 상태로 되기 쉽다. 그래서, 리드를 형성하는 공정에 있어서, 리드 길이를 식 (2)와 같이 규제하고, 감합부를 용접하는 공정에 있어서, 밀봉판의 외부 표면으로부터 돌출한 리드를 절단하는 것과 같은 방법을 이용하면 상기의 문제점을 해소할 수 있다.

이 경우에는, 상기 감합부를 용접하는 공정에 있어서, 용접 방법으로 레이저 용접법을 이용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 감합부의 용접 방법으로 레이저 용접법을 이용하면, 외부 표면으로부터 돌출한 리드를 절단하는 작업과 감합부의 용접을 수행하는 작업을 동일한 레이저 장치로 수행할 수 있으므로(단, 양 작업에 있어서, 레이저 파워 등의 조건은 다른 경우도 있다), 전지의 제조를 원활히 수행할 수 있다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

이하, 본 발명의 제1의 형태를 도 2 ∼ 도 9에 근거하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이하의 최선의 형태에 의해 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 적당히 변경하여 실시하는 것이 가능하다.

(제1의 형태)

본 발명의 제1의 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지는 직경 18 ㎜, 높이 65 ㎜의 원통형 전지(전지 용량: 약 1.5 Ah)이고, 도 2 및 도 6에 나타난 바와 같이, 유저원통 형상을 이루는 외장캔(1) 내에는 바닥부측으로부터 순서대로 제2집전판인 부극 집전판(2), 소용돌이 전극체(3), 제1집전판인 정극 집전판(4), 밀봉판(5)이 배치되어 있고, 밀봉판(5)에는 정극 단자(6)가 고정되어 있다. 또, 상기 외장캔(1) 내에는 에틸렌 카보네이트와 디에틸 카보네이트의 부피비가 1:1의 비율로 혼합된 용매에 LiPF₆를 1 ㏖/ℓ의 비율로 용해시킨 비수 전해액이 수용되어 있다.

상기 소용돌이 전극체(3)는, 도 3에 나타난 바와 같이, 각각 띠 형상의 정극(31)과 부극(33) 사이에 띠 형상의 세퍼레이터(separator)(32)를 개재시키고, 이들을 소용돌이 형상으로 감아 돌려서 구성되어 있다. 상기 정극(31)은 알루미늄박(두께: 15 ㎛)으로 이루어진 띠 형상 심체(35)의 양면에 리튬 복합 산화물(코발트산 리튬)로 이루어진 정극합제(34)를 도포하여 구성되고, 상기 부극(33)은 구리박(두께: 10 ㎛)으로 이루어진 띠 형상 심체(37)의 양면에 탄소 재료를 함유하는 부극합제(36)를 도포하여 구성되어 있다. 또, 상기 세퍼레이터(32)는 이온 투과성 폴리프로필렌으로 구성되어 있다.

여기서, 상기 정극(31)에는 정극합제(34)가 도포되어 있는 도공부(塗工部)(35a)와 정극합제(34)가 도포되어 있지 않은 비도공부(35b)가 형성되어 있다. 또, 부극(33)에도 부극합제(36)가 도포되어 있는 도공부(37a)와 부극합제(36)가 도포되어 있지 않은 비도공부(37b)가 형성되어 있다. 정극(31) 및 부극(33)은 각각 세퍼레이터(32)의 폭방향으로 처지게 하여 겹치고, 정극(31) 및 부극(33)의 상기 양쪽 비도공부(35b,37b)를 세퍼레이터(32)의 양단 가장자리로부터 각각 외부측에 돌출시킨 상태로, 이들을 소용돌이 형상으로 감아냄으로써 소용돌이 전극체(3)가 구성된다. 이 소용돌이 전극체(3)에 있어서는, 감는 축 방향의 양단부 내 한쪽 단부 에서는 정극(31)의 비도공부(35b)의 심체단 가장자리(38)가 세퍼레이터(32)의 한쪽 단 가장자리보다도 바깥쪽으로 돌출하고, 다른쪽 단부에서는 부극(33)의 비도공부(37b)의 심체단 가장자리(39)가 세퍼레이터(32)의 다른쪽 단 가장자리보다 바깥쪽으로 돌출하고 있는 구조로 되어 있다.

상기 정극 집전판(4)은 원판형의 알루미늄판으로 구성되며, 도 4에 나타난 바와 같이, 원형의 평판 형상 본체(41)를 구비하고, 상기 평판 형상 본체(41)에는 방사형으로 뻗는 복수개의 원호형 볼록부(42)가 일체 성형되며 소용돌이 전극체(3) 측에 돌출하고 있다. 상기 평판 형상 본체(41)에는 중앙 구멍(44)이 개설되는 동시에 상기 중앙 구멍(44)의 주위에 복수의 주액 구멍(43)이 개설되어 있다. 또, 상기 정극 집전판(4)의 단부에는 직사각형의 리드(45,46)(리드(45,46)는 대향 배치되는 동시에 동일한 형상을 이루고 있다)가 정극 집전판(4)과 일체로 형성되어 있다. 이들 리드(45,46)의 길이(도 4에 나타난 바와 같이, 정극 집전판(4)에 있어서의 밀봉판(5)측의 면(4a)과 선단부와의 거리) L1은 15 ㎜, 두께 L2는 0.4 ㎜, 폭 L3은 3 ㎜로 되어 있다. 한편, 부극 집전판(2)은 원판형의 니켈판으로 구성되며 직사각형의 리드(45,46)가 설치되어 있지 않고, 또한 중앙 구멍이 없다는 점에서 정극 집전판(4)과 다르다.

여기서, 상기 양 집전판(2,4)의 볼록부(42)는 소용돌이 전극체(3)의 각 단부에 형성되어 있는 상기 심체단 가장자리(38,39)에 파고들고, 볼록부(42)와 심체단 가장자리(38,39) 사이에는 원통면으로 이루어진 접합면이 형성되고, 이 접합면은 레이저 용접에 의해 고정되어 있다.

상기 밀봉판(5)은 원반형을 이루며, 도 5에 나타난 바와 같이, 알루미늄으로 이루어진 본체부(51)와 이 본체부(51) 보다 두꺼우며 니켈로 이루어진 뚜껑부(52)로 구성되어 있다. 상기 본체부(51)의 중앙부에는 다른 부위 보다 얇게 되어 있는 돔(dome) 형상의 안전밸브(51a)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 전지내 압력이 소정치를 초과한 경우에는 안전밸브(51a)가 파쇄되어 전지내의 가스를 전지 밖으로 방출하는 구성이다. 또, 밀봉판(5)의 내측면(전지 내부측의 면)(51b)에는 상기 본체부(51)와 일체 성형된 판 형상의 접속용 돌기(53,54)가 설치되어 있고, 이 접속용 돌기(53,54)와 상기 리드(45,46)는 레이저 용접법에 의해 고정되어 있다.

한편, 상기 뚜껑부(52)의 중앙부에는 상기 본체부(51)의 안전밸브(51a)를 배치하기 위한 투과 구멍(52a)이 형성되어 있다. 그리고, 뚜껑부(52)와 본체부(51)로 이루어진 밀봉판(5)은, 도 6에 나타난 바와 같이, 절연 개스킷(61)을 통해 상기 외장캔(1)의 개구부에 코킹 고정되어 있다. 또한, 이 뚜껑부(52)는 반드시 필요한 것이 아니며, 본체부(51)만으로 밀봉판(5)을 구성해도 된다.

상기 정극 단자(6)는 뚜껑부(52)의 투과 구멍(52a)을 덮도록 뚜껑부(52)의 표면에 배치되어 있다. 이 정극 단자(6)의 외주면에는 도시하지 않는 복수의 통기 구멍이 개설되며, 이것에 의해 안전밸브(51a)가 개방했을 때 전지내의 가스를 전지 밖으로 원활하게 배기할 수 있다.

여기서, 제1의 형태와 관련되는 리튬 이온 2차 전지를 이하와 같이 제작하였다.

먼저, 알루미늄박으로 이루어진 띠 형상 심체의 양면에 리튬 복합 산화물, 도전제 및 결착제로 이루어진 정극합제(34)를 도포하여 정극(31)을 제작하는 동시에, 구리박으로 이루어진 띠 형상 심체의 양면에 탄소 재료 및 결착제를 포함하는 부극합제(36)를 도포하여 부극(33)을 제작한 후, 이들 정부 양극(31,33)을 세퍼레이터(32)를 통해 소용돌이 형상으로 감아내어 소용돌이 전극체(3)를 제작하였다. 또한, 정극(31) 및 부극(33)의 폭방향 단부에는 일정 폭의 비(非)도공부(35b,37b)를 설치하였다. 이 공정과 병행하여 알루미늄제의 제1도전판을 이용하여 두께 0.4 ㎜의 평판 형상 본체(41)에 복수 개의 볼록부(42)를 방사형으로 형성하는 동시에, 복수의 주액 구멍(43)이 50%의 개구율로 개설되고, 또한 단부로부터 직사각형의 리드(45,46)가 뻗어 설치된 알루미늄제의 정극 집전판(4)을 제작하였다. 또, 니켈제의 제2도전판을 이용하여 부극 집전판(2)을 제작하는 동시에, 제3도전판을 이용하여 접속용 돌기(53,54)가 형성된 밀봉판(5)의 본체부(51)를 제작하고, 또한 제4도전판을 이용하여 투과 구멍(52a)이 형성된 밀봉판(5)의 뚜껑부(52)를 제작하였다.

다음으로, 도 7에 나타난 바와 같이, 정극 집전판(4)을 소용돌이 전극체(3)의 정극측 심체단 가장자리(38)에 씌워 상부로부터 치구(治具)에 의해 가압한 후, 이 상태로 정극 집전판(4)의 볼록부(42) 내주면을 향해 레이저빔(전자빔이어도 됨)을 조사하고, 정극 집전판(4)의 볼록부(42) 외주면을 심체단 가장자리(38)에 용접하였다. 또, 상기 정극측과 동일하게 하여 부극 집전판(2)을 부극측의 심체단 가장자리(39)에 용접하였다. 이것에 의해, 도 8에 나타난 바와 같이, 소용돌이 전극체(3)의 양단에 각각 부극 집전판(2), 정극 집전판(4)이 용접되게 된다.

그 후, 양 집전판(2,4)을 설치한 소용돌이 전극체(3)를 외장캔(1)내에 수용 한 후, 정극 집전판(4)의 중앙 구멍(44) 및 소용돌이 전극체(3) 중심의 공간부(11)에 도시하지 않은 용접 전극을 삽입하여 부극 집전판(2)의 중앙부(47)를 외장캔(1) 안쪽의 바닥면에 스팟(spot) 용접하고, 또한 외장캔(1)에 있어서의 개구부 근방(정극 집전판(4)의 약간 윗쪽)에 압착 가공(squeezing process)을 수행하였다.

그 후, 도 9에 나타난 바와 같이, 밀봉판(5) 본체부(51)의 아래쪽 면(전지 내부측 면)에 설치된 판 형상의 접속용 돌기(53,54)의 외측면에 정극 집전판(4)으로부터 뻗어 설치된 직사각형의 리드(45,46)를 각각 배치한 후, 레이저빔을 조사하여 접속용 돌기(53,54)와 리드(45,46)를 용접하였다. 이 때, 접속용 돌기(53,54) 및 리드(45,46)는 모두 동일한 재질(알루미늄)로 구성되어 있기 때문에, 높은 용접성을 얻을 수 있고, 양자를 강고하게 고정할 수 있다.

마지막으로, 에틸렌 카보네이트와 디에틸 카보네이트를 1:1의 부피비로 혼합한 용매에 LiPF₆를 1 ㏖/ℓ의 비율로 용해시킨 비수 전해액을 외장캔(1)내에 주입한 후, 외장캔(1) 개구부의 둘레 가장자리에 절연 개스킷(61)을 끼운 밀봉판(5)을 배치하고, 나아가 외장캔(1)의 윗쪽단을 안쪽에 코킹하여 전지를 밀봉함으로써, 도 6에 나타난 상태의 리튬 이온 2차 전지를 제작하였다.

(제2의 형태)

이하, 본 발명의 제2의 형태에 대해 도면을 따라 구체적으로 설명한다. 또한, 제1의 형태와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명을 생략한다.

제2의 형태와 관련되는 리튬 이온 2차 전지는 전지 용량이 약 5 Ah이며, 또한 부극 집전판(2), 정극 집전판(4) 및 밀봉판(5)의 구조가 다른 것 이외에는 제1의 형태에 관한 리튬 이온 2차 전지와 동일한 구성으로 되어 있으므로, 차이점에 대해서만 이하에 설명한다.

상기 정극 집전판(4)은, 도 10 및 도 15(a)(b)에 나타난 바와 같이, 정극 집전판(4)의 일부를 그 표면에 대해 대략 수직으로 잘라 일으킴으로써 판 형상의 리드(45)가 형성되기 때문에, 정극 집전판(4)의 단부로부터 리드(45)가 뻗어 설치되어 있지 않다는 점, 및 리드(45)가 1개 밖에 설치되어 있지 않다는 점, 및 소용돌이 전극체(3) 측에 돌출하고 있는 복수 가닥의 잘라 일으킴 편(48)이 형성되어 있다는 점이 제1의 형태와는 달라져 있다.

또한, 이와 같이 잘라 일으킴 편(48)이 형성되어 있음으로 인해 잘라 일으킴 편(48)과 소용돌이 전극체(3)의 심체단 가장자리가 도통하기 때문에 집전성을 한층 높일 수 있다. 또, 이와 같은 구성으로 하는 것은, 제2의 형태와 관련되는 전지가 제1의 형태와 관련되는 전지보다도 전지 용량이 크므로 보다 집전성을 향상시킬 필요가 있기 때문이다. 단, 제1의 형태와 관련되는 전지에 대해서도 이와 같은 구조를 적용할 수 있다.

또, 도 11에 나타난 바와 같이, 정극 집전판(4)의 단부로부터 뻗어 설치된 리드(45)의 길이(정극 집전판(4)에 있어서의 밀봉판(5)측의 면(4a)과 선단부와의 거리) L7은 10 ㎜, 두께 L8은 0.5 ㎜, 폭 L9는 15 ㎜로 되어 있다. 상기 리드(45)의 길이 L7은 정극 집전판(4)에 있어서의 밀봉판(5)측의 면(4a)과 밀봉판(5)의 내 측면(5a)과의 거리(도 10에 있어서의 L5)보다 크고, 또한 정극 집전판(4)에 있어서의 밀봉판(5)측의 면(4a)과 밀봉판(5)의 외측면(5b)과의 거리(도 10에 있어서의 L6) 이하로 되도록 구성되어 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 후술하는 슬릿 구멍(57) 내에 리드(45)를 끼워 넣을 수 있으므로 레이저 용접을 원활하게 수행할 수 있고, 또한 리드(45)가 전지 밖으로 돌출하는 것을 방지할 수 있으므로, 장치내에 전지를 조립하는 경우에 원활하게 조립을 수행할 수 있다.

상기 밀봉판(5)(도 10에 나타난 두께 L4는 1.5 ㎜)의 본체부(51) 및 뚜껑부(52)에는, 도 10 및 도 15(a)(b)에 나타난 바와 같이, 상기 리드(45)의 돌출설치 위치에 대응하여 리드(45)를 끼워 넣을 수 있는 슬릿 구멍(57)이 개설되어 있다는 점, 및 이 슬릿 구멍(57)이 개설되어 있는 것에 대응하여 상기 제1의 형태에서 나타난 접속용 돌기(53,54)가 형성되어 있지 않다는 점이 제1의 형태와는 달라져 있다.

또한, 상기 리드(45)가 밀봉판(5)의 슬릿 구멍(57)에 끼워 넣어진 상태로 그 감입부(嵌入部)에서 서로 용접되는 구조로 되어 있다. 또, 슬릿 구멍(57)의 크기는 리드(45)가 원활하게 끼워 넣어질 수 있도록 리드(45)의 두께 L8, 폭 L9 보다도 0.05∼0.1 ㎜ 정도 커지도록 형성되어 있다.

상기 부극 집전판(2)은 소용돌이 전극체(3) 측에 돌출되어 있는 복수 가닥의 잘라 일으킴 편(48)이 형성되어 있다는 점이 제1의 형태와는 달라져 있다. 또한, 이와 같이 잘라 일으킴 편(48)이 형성되어 있음으로써 집전성을 한층 높일 수 있다는 점, 및 그 이유에 대해서는 정극 집전판(4)의 설명에서 말한 이유와 동일한 이 유이다.

다음으로, 제2의 형태와 관련된 리튬 이온 2차 전지의 제조 방법에 대해 설명한다.

먼저, 외장캔(1), 소용돌이 전극체(3), 양 집전판(2,4) 및 밀봉판(5)을 각각 제작한 후, 도 12에 나타난 바와 같이, 양 집전판(2,4)의 볼록부(42)와 소용돌이 전극체(3)의 심체단 가장자리(38)를 접합한다. 다음으로, 도 13에 나타난 바와 같이, 소용돌이 전극체(3)를 외장캔(1)의 개구부로부터 외장캔(1)의 내부에 수용한 후, 부극 집전판(2)과 외장캔(1)을 저항용접에 의해 접합하고, 또한 외장캔(1)에 있어서의 개구부 근방에 압착 가공을 수행하는 공정은 상기 제1의 형태와 대략 동일하다. 이 후, 외장캔(1)의 개구부로부터 외장캔(1)의 내부에 전해액을 주입하였다.

그 다음에, 도 15(a)에 나타난 바와 같이, 외장캔(1)의 개구부에 밀봉판(5)을 배치한 후 [또한, 도 15(a)에서는 절연 개스킷(61)을 생략하고 있으나, 실제로는, 도 14에 나타난 바와 같이, 밀봉판(5)의 둘레 가장자리에는 절연 개스킷(61)이 배치되어 있음], 도 14 및 도 15(b)에 나타난 바와 같이, 리드(45)를 밀봉판(5)의 슬릿 구멍(57)에 끼워 넣었다. 이 때, 밀봉판(5)은, 도 15(b)에 나타난 바와 같이, 그 표면이 리드(45)의 선단면과 대략 동일 평면상, 혹은 상기 선단면이 슬릿 구멍(57)의 내부에 매립된 위치로 위치 결정된다. 이것에 의해, 용접 후에 리드(45)의 선단부가 밀봉판(5)의 표면으로부터 돌출하는 것을 방지할 수 있다.

그리고, 이 상태에서 외장캔(1)의 개구부측으로부터 리드(45)와 밀봉판(5)의 슬릿 구멍(57)과의 감합부를 향해 레이저빔을 조사함으로써 상기 감합부를 레이저 용접한다.

여기서, 밀봉판(5)을 구성하는 뚜껑부(52) 및 본체부(51), 및 리드(45)는 모두 알루미늄제이며, 리드(45)와 밀봉판(5)의 슬릿 구멍(57)이 서로 동일한 재질면끼리 접촉하고 있기 때문에 높은 용접성을 얻을 수 있고, 레이저 용접에 의해 상기 리드(45)와 슬릿 구멍(57)을 그 감합부에서 강고하게 접합할 수 있다.

마지막으로, 외장캔(1)의 윗쪽단을 안쪽에 코킹하여 전지를 밀봉함으로써, 도 10에 나타난 상태의 리튬 이온 2차 전지를 제작하였다.

[제1 실시예]

(실시예)

실시예로는 상기 제1의 형태에서 나타난 리튬 이온 2차 전지를 이용하였다.

이와 같이 하여 제작한 전지를, 이하, '본 발명의 전지 A'라 칭한다.

(비교예)

상기 도 1, 도 16 및 도 17에 나타난 바와 같이, 밀봉판(5) 본체부(51)의 아래쪽 면에 판 형상의 접속용 돌기를 형성하지 않고, 또한 정극 집전판(4)에는 직사각형의 리드(46)를 1개만 설치하는 동시에, 이 리드(46)의 선단부를 본체부(51)의 아래쪽 면에 직접 용접하는 것 이외에는, 실시예와 동일하게 하여 리튬 이온 2차 전지를 제작하였다. 또한, 도 16 및 도 17에 있어서, 상기 본 발명의 전지 A와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 있다.

이와 같이 하여 제작한 전지를, 이하, '비교 전지 X'라 칭한다.

(실험)

상기 본 발명의 전지 A와 비교 전지 X에 있어서, 리드의 길이 및 정극 집전판과 밀봉판의 용접부 사이의 저항값(AC, 1 kHz)을 측정하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

전지의 종류	리드의 길이(㎜)	저항값(mΩ)
본 발명의 전지 A	15	0.08
비교 전지 X	25	0.25

표 1로부터 명확한 바와 같이, 리드(45,46)의 길이(또한, 본 발명의 전지 A와 비교 전지 X에 있어서, 리드(45,46)의 두께와 폭은 동일하며, 각각 0.4 ㎜, 3 ㎜로 되어 있다)에 대해서는, 비교 전지 X에서는 25 ㎜(도 17의 L10)인데 비해 본 발명의 전지 A에서는 15 ㎜(도 4의 L1)이며, 40% 정도 감소된 것이 인정된다. 이는, 본 발명의 전지 A에서는 밀봉판(5)의 아래쪽 면에 판 형상의 접속용 돌기(53,54)가 설치되어 있으므로, 리드(45,46)와 밀봉판(5)의 용접시에 밀봉판(5)을 기울이는 일 없이(즉, 정극 집전판(4)[외장캔(1)의 개구면]과 밀봉판(5)이 대략 평행 상태를 유지한 채로, 다시 말해, 밀봉판(5)과 소용돌이 전극체(3)의 축이 대략 수직으로 되는 상태로) 용접을 수행할 수 있으므로, 정극 집전판(4)의 단면으로부터 뻗어 나오는 리드의 길이가 짧아도 된다(본 발명의 전지 A에서는 3 ㎜ 이하이다). 이에 비해, 비교 전지 X에서는 밀봉판(5)의 아래쪽 면에 판 형상의 접속용 돌기가 설치되어 있지 않으므로, 리드(46)와 밀봉판(5)의 용접시에 밀봉판(5)을 기울이면서(즉, 정극 집전판(4)[외장캔(1)의 개구면]과 밀봉판(5)이 소정의 각도[약 90°]를 유지한 채로, 다시 말해, 밀봉판(5)과 소용돌이 전극체(3)의 축이 대략 평행으로 되는 상태로) 용접을 수행하지 않으면 안되므로, 정극 집전판(4)의 단면으로부터 뻗어 나오는 리드의 길이를 길게 하지 않으면 안된다는 이유에 의한 것이다(비교 전지 X에서는 13 ㎜ 이다).

또, 정극 집전판(4)과 밀봉판(5)의 용접부 사이의 저항값에 대해서는 비교 전지 X에서는 0.25 mΩ인데 비해 본 발명의 전지 A에서는 0.08 mΩ이며, 70% 정도 감소된 것이 인정된다. 이것은, 상기와 같이, 본 발명의 전지 A는 비교 전지 X에 비해 리드(45,46)의 길이가 짧아지는 것에 더하여, 본 발명의 전지 A는 리드(45,46)가 2개 설치되고 있는데 비해 비교 전지 X에서는 리드(46)가 1개 밖에 설치되어 있지 않으므로, 비교 전지 X에 비해 본 발명의 전지 A에서는 리드(45,46)의 단면적 합계가 2배로 된다는 이유에 의한 것으로 생각된다.

또한, 비교 전지 X에 대해서도 리드를 2개 형성하는 것도 고려할 수 있으나, 상술한 바와 같이, 비교 전지 X에서는 리드와 밀봉판과의 용접시에 밀봉판을 기울이면서 수행할 필요가 있기 때문에, 2번째 리드의 용접이 매우 곤란해지므로 실용적이지 않다.

[제2 실시예]

(실시예)

실시예로는 상기 제2의 형태에서 나타난 리튬 이온 2차 전지를 이용하였다.

이와 같이 하여 제작한 전지를, 이하, '본 발명의 전지 B'라 칭한다.

(비교예)

비교예로는 리드 길이가 30 ㎜, 리드 폭이 15 ㎜, 리드 두께가 0.5 ㎜ 이고, 또한 전지 용량이 약 5.0 Ah 인 것 이외에는, 상기 제1 실시예의 비교예와 동일한 구조이다. 또한, 리드 길이 등이 제1 실시예의 비교예와 다른 것은 전지 용량의 차이에 기인하는 것이다.

이와 같이 하여 제작된 전지를, 이하, '비교 전지 Y'라 칭한다.

(실험)

상기 본 발명의 전지 B와 비교 전지 Y에 있어서, 주파수 1 kHz에서의 전지의 저항값을 측정하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

전지의 종류	리드의 길이(㎜)	저항값(mΩ)
본 발명의 전지 B	10	0.7
비교 전지 Y	30	0.85

표 2로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 전지 B는 비교 전지 Y에 비해 전지의 저항값이 작아져 있는 것을 알 수 있다. 이것은, 비교 전지 Y에서는 상기 비교 전지 X와 동일한 문제를 가지고 있기 때문이다. 즉, 비교 전지 Y에서는 리드의 선단부를 밀봉판의 뒷면에 용접하는 공정에서 정극 집전판의 표면과 밀봉판의 뒷면 사이에 일정 이상의 간격이 필요하기 때문에, 리드의 길이는 용접 후 정극 집전판의 표면과 밀봉판의 뒷면간의 간격보다도 충분히 크게 형성하지 않을 수 없고(상기와 같이, 리드의 길이는 30 ㎜. 또한, 리드 폭과 리드 두께는 본 발명의 전지 B와 동일하다), 이것에 의해 정극 집전판과 밀봉판 사이의 도전 경로를 형성하는 리드의 전기 저항이 증대하며, 그 결과 비교 전지 Y의 내부 저항이 커진 것으로 생각된다.

이에 비해, 본 발명의 전지 B에 있어서, 리드는 정극 집전판의 표면으로부터 밀봉판을 향해 대략 직선상으로 뻗어 있고, 이 리드의 길이는 용접 후의 정극 집전판의 표면과 밀봉판의 뒷면간의 간격보다도 조금 더 크게 형성(리드의 길이는 10 ㎜)되어 있는 것에 지나지 않으므로, 정극 집전판과 밀봉판 사이의 도전 경로의 길이는 비교 전지 Y 보다도 짧게 된다. 그 결과, 상기 도전 경로의 전기 저항이 작아져서 본 발명의 전지 B의 내부 저항이 작아진 것으로 생각된다.

따라서, 본 발명에 의하면, 전지의 낮은 저항화를 도모할 수 있고, 그 결과 고출력의 전지를 제작하는 것이 가능해진다.

또, 비교 전지 Y 에 있어서는, 상술한 바와 같이, 리드를 일정 이상의 길이로 형성할 필요가 있고, 밀봉판을 외장캔의 개구부에 코킹 고정하는 공정에 있어서는 밀봉판을 외장캔의 내부에 수용하기 위해 리드를 꺽어 구부리는 번잡한 작업이 필요하였으나, 본 발명의 전지 B에서는 이 작업이 불필요해져 이것에 의해 전지의 조립이 용이해진다.

그 외의 사항

(1) 상기 제1의 형태에서는 리드를 2개밖에 설치하고 있지 않으나, 3개 혹은 4개 이상 설치해도 된다. 이와 같은 구성으로 하면, 정극 집전판과 밀봉판 용접부 사이의 저항값이 더욱 작아진다. 또, 이 경우에는, 도 18에 나타난 바와 같이, 밀봉판(5)의 본체부(51)에 판 형상의 접속용 돌기(53∼56)를 리드의 수에 따라 설치하는 것이 바람직하다. 또한, 접속용 돌기로는, 도 19에 나타난 바와 같이, 원호형의 접속용 돌기(58)를 1개 설치해도 된다.

(2) 상기 제 2의 형태에서는 원판형의 정극 집전판의 일부를 잘라 일으킴으로써 리드를 형성하였으나, 이와 같은 구성에 한정하는 것은 아니며, 도 20에 나타난 바와 같이, 알루미늄편으로 이루어진 리드(45)를 정극 집전판(4)과는 별개체로 준비하고, 이 리드(45)를 정극 집전판(4)의 표면에 용접하는 것과 같은 구성이라도 된다. 이 경우에는, 리드(45)의 두께를 정극 집전판(4)의 두께보다 크게 하는 것이 용이하게 수행될 수 있으므로, 도전 경로의 전기 저항을 한층 작게 하는 것이 가능해진다. 또, 정극 집전판(4)의 일부를 잘라 일으킴으로써 리드(45)를 형성한 경우에는, 해당 잘라 일으킨 부분이 공간부(도 11의 부호 49)로 되기 때문에, 리드(45)와 밀봉판(5)의 용접시에 레이저 광이 해당 공간부(49)로부터 소용돌이 전극체(3)에 조사되어서 전지 특성이 저하하는 것도 생각할 수 있으나, 도 20에 나타난 바와 같이, 리드(45)를 정극 집전판(4)과 별개체로 설치하면 잘라 일으킴에 의한 공간부(49)가 생기지 않으므로 상기 문제점을 회피할 수 있다.

(3) 상기 제2의 형태에 있어서의 리드(45)의 선단 형상을, 도 21에 나타난 바와 같이, 앞이 가늘어지는 형상으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 형상이면, 밀봉판의 슬릿 구멍내에 리드를 보다 용이하게 끼워 넣을 수 있기 때문이다.

(4) 상기 제2의 형태에 있어서, 도 22에 나타난 바와 같이, 리드(45)가 밀봉판(5)으로부터 돌출하는 것과 같은 구조로 하고, 그 후에 밀봉판(5)으로부터 돌출한 리드(45)를 절단하는 것과 같은 방법을 이용하는 것도 가능하다. 이와 같은 구성이면, 전극과 양 집전판의 접합 상태나 각 부품의 제조 오차 등에 기인하여, 감합부의 용접시에는 밀봉판의 슬릿 구멍내에 리드가 존재하지 않는 것과 같은 문제점을 방지할 수 있기 때문이다.

(5) 제1의 형태에 있어서의 접속용 돌기와 리드의 용접, 및 제2의 형태에 있어서의 밀봉판과 리드의 용접은 상기 레이저 용접법으로 한정하는 것은 아니며, 초음파 용접법 등이라도 된다.

(6) 제1의 형태와 제2의 형태에서는, 제1집전판을 정극 집전판으로 하고, 제2집전판을 부극 집전판으로 하였으나, 제1집전판을 부극 집전판으로 하고, 제2집전판을 정극 집전판으로 해도 되는 것은 물론이다.

(7) 본 발명을 적용할 수 있는 전지로는 상기 리튬 이온 2차 전지에 한정하는 것은 아니며, 니켈 카드뮴 축전지나 니켈 수소 축전지 등의 다른 종류의 2차 전지, 혹은 건전지, 리튬 전지 등의 일차 전지에 대해서도 폭넓게 적용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 전지의 내부 저항(특히, 큰 전류를 얻어낼 때의 전지의 내부 저항)을 감소시킴으로써 충방전시의 전류값이 저하하는 것을 억제할 수 있다는 뛰어난 효과를 나타낸다.

본 발명은, 예를 들면 휴대 전화, 노트북, PDA 등의 이동 정보 단말기의 구동 전원뿐만 아니라, 전기 자동차나 하이브리드 자동차의 차재용 전원 등의 대형 전지에 적용할 수도 있다.

Claims (17)

1. 전극체를 수용하여 유저통 형상을 이루는 도전성 외장캔의 개구부에는 해당 외장캔과는 절연 상태로 도전성의 밀봉판이 고정되는 동시에, 상기 전극체의 양단부에서는 극성이 다른 전극이 각각 돌출하고, 이들 전극의 돌출단에는 각각 도전성의 제1집전판과 도전성의 제2집전판이 접합되고, 상기 제1집전판과 상기 밀봉판이 도전성의 리드를 통해 전기적으로 접속되는 한편, 상기 제2집전판과 상기 외장캔이 전기적으로 접속된 전지에 있어서,

   상기 밀봉판에 있어서의 상기 전극체측의 면에는 상기 리드가 용접되는 도전성의 접속용 돌기가 전극체 방향으로 적어도 1개 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 리드가 복수 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 접속용 돌기가 상기 리드에 대응하는 위치에 각각 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 리드가 상기 제1집전판과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
5. 전극체를 수용하여 유저통 형상을 이루는 도전성 외장캔의 개구부에는 해당 외장캔과는 절연 상태로 도전성의 밀봉판이 고정되는 동시에, 상기 전극체의 양단부에서는 극성이 다른 전극이 각각 돌출하고, 이들 전극의 돌출단에는 각각 도전성의 제1집전판과 도전성의 제2집전판이 접합되고, 상기 제1집전판과 상기 밀봉판이 도전성의 리드를 통해 전기적으로 접속되는 한편, 상기 제2집전판과 상기 외장캔이 전기적으로 접속된 전지에 있어서,

   상기 리드는 상기 제1집전판의 표면으로부터 상기 밀봉판을 향해 대략 수직으로 뻗도록 형성됨과 동시에, 상기 밀봉판에 있어서의 상기 리드의 돌출설치 위치에 대응하는 위치에는 리드를 끼워 넣을 수 있는 슬릿 구멍이 개설되고, 상기 리드가 상기 슬릿 구멍에 끼워 넣어진 상태로 슬릿 구멍과 리드가 용접 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
6. 제 5항에 있어서,

   상기 리드는 상기 제1집전판과 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
7. 제 6항에 있어서,

   상기 리드는 상기 제1집전판에 있어서의 상기 밀봉판 측의 면에 대하여 대략 수직으로 되도록 제1집전판의 일부를 잘라 일으켜 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
8. 제 5항에 있어서,

   상기 리드는 금속편으로 이루어지고, 상기 제1집전판에 있어서의 상기 밀봉판 측의 면에 대하여 대략 수직으로 되도록 제1집전판의 일부에 용접 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 전지.
9. 제 5항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 밀봉판의 슬릿 구멍과 상기 리드와의 감합부가 용접된 상태에서, 리드의 선단면은 밀봉판의 외부 표면과 동일한 면, 혹은 밀봉판의 슬릿 구멍의 내부에 위치하고 있는 것을 특징으로 하는 전지.
10. 제1도전판의 한쪽 면에 이 제1도전판의 표면으로부터 뻗는 리드를 형성하여 제1집전판을 제작하는 동시에, 제2도전판을 이용하여 제2집전판을 제작하고, 다시 제3도전판의 한쪽 면에 접속용 돌기를 형성함으로써 밀봉판을 제작하는 공정과,

    양단부에서 극성이 다른 전극이 각각 돌출한 전극체를 제작한 후, 이들 전극의 돌출단에 각각 제1집전판과 제2집전판을 접합하는 공정과,

    제1집전판 및 제2집전판이 접합된 전극체를 도전성 외장캔의 개구부로부터 외장캔의 내부에 수용하고, 이 외장캔의 바닥부에 제2집전판을 접합하는 공정과,

    상기 리드와 상기 밀봉판에 형성된 접속용 돌기를 용접하는 공정과,

    상기 외장캔과는 절연 상태로 상기 밀봉판을 외장캔의 개구부에 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 리드와 상기 접속용 돌기와의 용접 공정에서, 상기 리드의 단부가 상기 외장캔의 단부로부터 노출하는 길이가 3 ㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,

    상기 리드와 상기 접속용 돌기와의 용접 공정에서, 용접법으로 레이저 용접법 또는 초음파 용접법을 이용하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
13. 제1도전판의 표면으로부터 대략 수직으로 뻗는 리드를 형성하여 제1집전판을 제작하는 동시에, 제2도전판을 이용하여 제2집전판을 제작하고, 다시 상기 리드를 끼워 넣을 수 있는 슬릿 구멍을 제3도전판에 개설하여 밀봉판을 제작하는 공정과,

    양단부에서 극성이 다른 전극이 각각 돌출한 전극체를 제작한 후, 이들 전극의 돌출단에 각각 제1집전판과 제2집전판을 접합하는 공정과,

    제1집전판 및 제2집전판이 접합된 전극체를 외장캔의 개구부로부터 외장캔의 내부에 수용하고, 이 외장캔의 바닥부에 제2집전판을 접합하는 공정과,

    상기 리드를 밀봉판의 슬릿 구멍에 끼워 넣은 후, 이 감합부를 용접하는 공정과,

    상기 외장캔과는 절연 상태로 상기 밀봉판을 외장캔의 개구부에 고정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
14. 제 13항에 있어서,

    상기 리드를 형성하는 공정에서, 리드 길이를 하기 식 (1)과 같이 규정하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법:

    제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면과 밀봉판의 내측면과의 거리 < 리드 길이 ≤ 제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면과 밀봉판의 외측면과의 거리 ‥‥ (1).
15. 제 14항에 있어서,

    상기 감합부를 용접하는 공정에서, 용접 방법으로 레이저 용접법 또는 초음파 용접법을 이용하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.
16. 제 13항에 있어서,

    상기 리드를 형성하는 공정에서, 리드 길이를 하기 식 (2)와 같이 규정 함과 동시에, 상기 감합부를 용접하는 공정에서, 밀봉판의 외부 표면으로부터 돌출한 리 드를 절단한 후에 감합부를 용접하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법:

    리드 길이 > 제1집전판에 있어서의 밀봉판 측의 면과 밀봉판의 외측면과의 거리 ‥‥ (2)
17. 제 16항에 있어서,

    상기 감합부를 용접하는 공정에서, 용접 방법으로 레이저 용접법을 이용하는 것을 특징으로 하는 전지의 제조 방법.

Images