KR100710969B1 - 코인형 전지 - Google Patents

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KR100710969B1
KR100710969B1 KR1020037001851A KR20037001851A KR100710969B1 KR 100710969 B1 KR100710969 B1 KR 100710969B1 KR 1020037001851 A KR1020037001851 A KR 1020037001851A KR 20037001851 A KR20037001851 A KR 20037001851A KR 100710969 B1 KR100710969 B1 KR 100710969B1
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다카무라고시
아키야히로유키
고시바노부하루
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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

방전용량의 향상을 도모하는 동시에, 리튬금속의 석출을 방지하는 구조를 설치한 코인형 전지를 제공한다. 양극판(7)의 적층면과 음극판(8)의 적층면이 격리판(9)을 개재하여 적층되도록 양극판(7)과 음극판(8)을 연결편에서 구부려 편평하게 감아 극판군(1)을 형성하고, 이것을 캡케이스(4)의 개구부를 밀봉케이스(5)로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용한다. 상기 양극판(7)이 감겼을 때에 중심에 위치하는 연결편의, 음극판(8)의 단부에 대향하는 면에 절연부재를 설치한다.
밀봉케이스, 개스킷

Description

코인형 전지{COIN-SHAPED BATTERY}
본 발명은 편평한 원통형상의 코인형 전지에 관한 것으로, 특히 고부하 방전특성을 얻기 위해서, 감김구조의 극판군을 코인형의 전지케이스 내에 수용한 코인형 전지에 관한 것이다.
코인형 전지(버튼형 전지, 편평형 전지라고도 한다)는 소형 슬림(slim)형이기 때문에, 손목시계나 보청기 등의 소형 기기나 IC 카드 등의 슬림형 기기의 전원으로서 널리 이용되고 있다.
종래의 코인형 전지 C는 도 24에 나타내는 바와 같이, 얕은 바닥이 있는 원통형으로 형성된 밀봉케이스(35) 내에 원반형상으로 형성된 양극펠릿(32)과 음극펠릿(33)을 격리판(34)을 통해 서로 마주보게 배치하고, 전해액을 주입한 후, 밀봉케이스(35)의 개구부에 개스킷(36)을 개재하여 캡케이스(31)를 배치하여, 캡케이스(31)의 개구단을 내측으로 구부리는 크림핑(crimping)가공에 의해 캡케이스(31)와 밀봉케이스(35)로 형성된 내부공간을 봉함하여 형성된다.
이러한 양극펠릿(32)과 음극펠릿(33)을 1대 1로 대면시킨 극판구조를 채용한 전지는 양극판과 음극판이 대극하는 반응면적이 작거나 하는 등의 요인에 의해서 연속방전 전류는 겨우 10mA 정도이고, 부하전류가 적은 기기에만 적용할 수 있었 다.
수 10mA 이상의 대전류를 인출하기 위해서는 양극판과 음극판의 대극면적을 증가시킬 필요가 있다. 코인형 이외의 전지에서는 복수쌍의 양극판과 음극판을 격리판을 개재하여 적층한 적층구조나, 띠형상의 양극판과 음극판의 사이에 격리판을 배치하여 코일형상으로 감은 감김구조를 채용함으로써, 반응면적의 증대가 도모된다. 이러한 적층구조나 감김구조의 극판을 높이가 낮은 편평한 형상의 전지케이스 내에 수용할 수 있으면, 코인형 전지의 대전류 방전특성을 향상시킬 수 있다. 이를 실현하기 위해 편평한 형상의 전지케이스 내에 감김구조 또는 적층구조의 극판군을 수용한 전지는 앞서 본원 출원인이 제안한 일본 특개평 2000-164259호 공보에 개시된 것이 알려져 있다.
그러나, 여기에 개시된 전지는 평면형상이 직사각형이고, 감김구조 또는 적층구조에 의해 얇은 직육면체 형상으로 된 극판군을 직육면체의 전지케이스 내에 수용하는 전지였다. 이 발명을 평면형상이 원형인 코인형 전지에 적용하면 원형의 전지케이스에 직사각형의 극판군을 수용하게 되어, 전지의 체적효율이 낮아 충분한 전지용량을 얻을 수 없었다.
코인형의 전지케이스에 수용하는 극판군은 양극집전체에 양극재료를 도착(塗着)한 양극판과, 음극집전체에 음극재료를 도착한 음극판의 양쪽을 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성하고, 상기 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 교대로 적층되도록 양극판 및 음극판을 연결편으로 구부려 편평한 형상으로 감아 형성된다. 양극재료는 코발트산 리튬 등의 천이 금속산 화물이 이용되고, 음극재료는 리튬이온의 흡장, 방출이 가능한 흑연 등의 탄소재료가 이용된다.
상기의 양 ·음극재료를 이용한 전지에서는 충전시에서의 흑연계 재료의 전위는 리튬석출이 생기는 전위와 거의 다르지 않은 저전위이다. 그 때문에, 충방전 사이클의 반복 등에 의해 음극재료의 열화가 생긴 전지에서는 충전시에 음극재료에 삽입되는 리튬이온이 전해액과의 비활성화 반응을 일으켜, 음극표면 상에 덴드라이트형상(dendrite)(수상돌기형상)의 리튬금속을 석출하는 현상이 생기고, 이에 기인하는 내부단락에 의해 전지의 안전성이나 수명이 저하되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 얇은 원통형의 전지케이스 내에 감김구조의 극판을 수용하여 대전류 방전특성의 향상을 도모하는 동시에, 음극판으로의 리튬금속의 석출에 기인하는 결함을 방지함으로써, 충방전 사이클 수명 및 안전성을 향상시킨 코인형 전지를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본원의 제 1 발명에 관한 코인형 전지는 양극집전체에 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체에 음극재료가 도착된 음극판의 양쪽이 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아서 극판군이 형성되며, 이 극판군이 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스의 개구부를 밀봉케이스로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 제 1 발명의 구성에 의하면, 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 복수층에 대면하므로 반응면적이 증가하여 전지의 대전류 방전특성이 향상된다. 본 발명의 극판군은 양극판과 음극판이 복수의 적층면을 연결하는 연결편에서 구부러져 감겨져서 형성되므로, 슬림형의 전지케이스에도 수용 가능하다.
본원의 제 2 발명에 관한 코인형 전지는 양극집전체에 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체에 음극재료가 도착된 음극판의 양쪽이 복수의 적층면을 연결부에서 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 양극판의 양극재료 도착면과 음극판의 음극재료 도착면이 격리판을 개재하여 대면하도록 양극판과 음극판을 포개어 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결부에서 교대로 역방향으로 구부려 폴딩압축하여 편평한 형상의 극판군이 형성되며, 이 극판군이 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스의 개구부를 밀봉케이스로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 제 2 발명의 구성에 의하면, 양극판과 음극판이 접혀 전지케이스 내에 수용되므로, 반응면적이 증가하여 전지의 대전류 방전특성이 향상된다.
본원의 제 3 발명에 관한 코인형 전지의 극판군은 양극집전체의 양면에 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체의 양면에 음극재료가 도착된 음극판의 양쪽이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 양극판의 일단측에서 양극집전체를 연장시킨 양극리드가 형성되고, 음극판의 일단측에서 음극집전체를 연장시킨 음극리드가 형성되며, 상기 양극리드 및 음극리드가 형성된 쪽을 감김종료점으로 하여, 상기 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 형성된다. 본 발명의 코인형 전지는 이 극판군이 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스의 개구부를 밀봉케이스로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용되어 극판군의 양극리드의 선단부가 캡케이스에 용접되고, 음극리드의 선단부가 밀봉케이스에 용접되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 제 3 발명의 구성에 의하면, 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 복수층에 대면하므로 반응면적이 증가하여 대전류방전이 가능한 코인형 전지를 얻을 수 있다. 또한, 양극판은 양극리드에 의해 캡케이스에 접속되고, 음극판은 음극리드에 의해 밀봉케이스에 접속되므로, 확실한 집전구조를 얻을 수 있어, 전지내압의 상승에 의해서 캡케이스 및 밀봉케이스에 변형이 생겼을 때에도 전지의 내부저항값은 증가하지 않는다.
또한, 본원의 제 4 발명의 코인형 전지의 극판군은 양극집전체의 한 면에 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체의 한 면에 음극재료가 도착된 음극판의 양쪽이 복수의 적층면을 연결한 띠형상으로 형성되어 양극판의 일단측에서 양극집전체를 연장시킨 양극리드가 형성되고, 음극판의 타단측에서 음극집전체를 연장시킨 음극리드가 형성되며, 상기 양극판의 양극재료 도착면과 음극판의 음극재료 도착면이 격리판을 개재하여 대면하고, 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결부분에서 교대로 역방향으로 폴딩압축하여 편평한 형상으로 형성된다. 본 발명의 코인형 전지는 이 극판군이 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스의 개구부를 밀봉케이스로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용되고, 극판군의 양극리드의 선단부가 캡케이스에 용접되고, 음극리드의 선단부가 밀봉케이스에 용접되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 제 4 발명의 구성에 의하면, 띠형상의 양극판 및 음극판이 접혀 편평한 극판군으로 형성되므로, 슬림형의 전지케이스에 수용 가능하고, 극판면적의 증가에 의해 대전류방전이 가능한 코인형 전지를 얻을 수 있다. 또한, 양극판은 양극리드에 의해 캡케이스에 접속되고, 음극판은 음극리드에 의해 밀봉케이스에 접속되므로 확실한 집전구조를 얻을 수 있어 전지내압의 상승에 의해 캡케이스 및 밀봉케이스에 변형이 생겼을 때에도 전지의 내부저항값은 증가하지 않는다.
본원의 제 5 발명의 코인형 전지의 극판군은 양극집전체에 리튬함유 천이 금속산화물을 주체로 하는 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체에 리튬의 흡장, 방출이 가능한 음극재료가 도착된 음극판이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 각각의 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 형성된다. 본 발명의 코인형 전지는 이 극판군을 편평한 형상의 전지케이스에 수용하여 형성하고, 상기 극판군의 양극판은 가장 감김중심측에 위치하는 연결편의 상기 음극판의 감김중심방향의 감김단부에 대향하는 면을 절연성부재로 피복한 것을 특징으로 한다.
이 제 5 발명의 구성에 의하면, 음극판의 감김중심방향의 감김단부에 대향하는 양극판을 절연성부재로 피복함으로써, 음극판의 감김중심방향의 감김단부 근방에서 충전시에 양극판으로부터 비수전해액 속으로 이탈하는 리튬이온을 감소시켜, 음극판으로 리튬금속이 석출되는 것을 억제하고, 리튬금속(혹은 덴드라이트)의 석출에 기인하는 충방전 사이클 수명의 악화, 안전성의 저하를 방지한다.
본원의 제 6 발명의 코인형 전지의 극판군은 양극집전체에 천이 금속산화물을 주체로 하는 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체에 리튬의 흡장, 방출이 가능한 음극재료가 도착된 음극판의 양쪽이 복수의 적층면을 연결편에서 연결한 띠형상으로 형성되고, 격리판과 함께 띠 형상의 상기 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 교대로 적층되도록, 양극판 및 음극판을 각각의 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 형성된다. 본 발명의 코인형 전지는 이 극판군을 편평한 형상의 전지케이스에 수용하여 형성하고, 상기 극판군의 양극판은 가장 감김중심측에 위치하는 연결편의 상기 음극판의 감김단부에 대향하는 면에 양극재료가 도착되어 있지 않은 미도착부분을 형성한 것을 특징으로 한다.
이 제 6 발명의 구성에 의하면, 리튬금속의 석출이 생기기 쉬운 음극판의 감김중심방향의 감김단부에 대향하는 양극판의 연결편의 내주면을 양극재료를 도착하지 않는 미도착부분으로 함으로써, 음극판의 감김단부 근방에서 충전시에 양극판으로부터 비수전해액 속으로 이탈하는 리튬이온을 감소시켜, 음극판의 표면에서의 리튬금속의 석출에 기인하는 충방전 사이클수명의 악화, 안전성의 저하를 방지한다.
본원의 제 7 발명의 코인형 전지의 극판군은 양극집전체에 천이 금속산화물을 주체로 하는 양극재료가 도착된 양극판과, 음극집전체에 리튬의 흡장, 방출이 가능한 음극재료가 도착된 음극판의 양쪽이 복수의 적층면을 연결편에서 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 양극판의 적층면과 음극판의 적층면이 격리판을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 각각의 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 형성된다. 본 발명의 코인형 전지는 이 극판군을 편평한 형상의 전지케이스에 수용하여 형성하고, 상기 극판군의 음극판은 감김중심측의 단면이 절연성 부재로 피복되어 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이 제 7 발명의 구성에 의하면, 리튬금속의 석출이 생기기 쉬운 음극판의 감김중심방향의 감김단부를 절연부재로 피복하고, 음극판 표면에 리튬금속이 석출되지 않은 상태로 함으로써, 석출에 기인하는 충방전 사이클수명의 악화, 안전성의 저하를 방지한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 관한 코인형 전지 A의 구성을 나타내는 단면도.
도 2는 코인형 전지 A의 구성을 나타내는 평면도.
도 3의 (a)는 양극판의 구성을 나타내는 전개도.
도 3의 (b)는 음극판의 구성을 나타내는 전개도.
도 4는 극판군의 감김상태를 설명하는 모식도.
도 5의 (a)는 코인형 전지 B의 양극판의 구성을 나타내는 전개도.
도 5의 (b)는 음극판의 구성을 나타내는 전개도.
도 6의 (a)는 코인형 전지 B의 구성을 나타내는 평면도.
도 6의 (b)는 단면도.
도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 극판의 변형예를 나타내는 전개도.
도 8의 (a)는 폴딩구조의 극판군의 구성을 나타내는 설명도.
도 8의 (b)는 극판의 구성도.
도 9의 (a)는 폴딩구조의 양극판의 평면도.
도 9의 (b)는 음극판의 평면도.
도 10은 방전용량비율의 측정결과를 나타내는 그래프.
도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 관한 코인형 전지 D의 구성을 나타내는 단면도.
도 12의 (a)는 양극판의 구성을 나타내는 전개도.
도 12의 (b)는 음극판의 구성을 나타내는 전개도.
도 13은 극판군의 감김상태를 나타내는 모식도.
도 14의 (a)는 폴딩구조의 극판군의 구성을 나타내는 설명도.
도 14의 (b) 및 도 14의 (c)는 극판의 구성도.
도 15의 (a)는 폴딩구조의 양극판의 평면도.
도 15의 (b)는 음극판의 평면도.
도 16은 고온환경에서의 보존에 의한 전지의 내부저항의 변화를 나타내는 그래프.
도 17은 고온환경에서의 전지 총높이의 변화를 나타내는 그래프.
도 18의 (a)는 본 발명의 제 3 실시예에 관한 양극판의 전개도.
도 18의 (b)는 음극판의 전개도.
도 19는 극판군의 구성을 나타내는 모식도.
도 20의 (a)는 본 발명의 제 4 실시예에 관한 양극판의 전개도.
도 20의 (b)는 음극판의 전개도.
도 21은 극판군의 구성을 나타내는 모식도.
도 22의 (a)는 본 발명의 제 5 실시예에 관한 양극판의 전개도.
도 22의 (b)는 음극판의 전개도.
도 23은 극판군의 구성을 나타내는 모식도.
도 24는 종래의 코인형 전지의 구성을 나타내는 단면도.
본 실시예에서는 리튬이온 2차전지로서 구성된 코인형 전지를 예로서 나타낸다. 제 1 실시예에 관한 코인형 전지 A는 도 1에 나타내는 바와 같이, 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스(4)와, 이 캡케이스(4)의 개구부를 개스킷(6)을 개재하여 밀봉하는 밀봉케이스(5)로 이루어지는 전지케이스에 감김구조의 극판군(1)을 수용하여 구성된다.
상기 극판군(1)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 밀봉케이스(5) 내의 원형의 공간에 배치되기 때문에, 쓸데없는 공간이 형성되지 않도록 평면형상이 대략 원형으로 형성된다. 따라서, 체적당의 용량이 큰 전지가 구성된다. 이 극판군(1)은 도 3의 (a)에 나타내는 양극판(7)과, 도 3의 (b)에 나타내는 음극판(8)을 도 4에 나타내는 바와 같이, 격리판(9)을 개재하여 편평하게 감아서 형성된다.
양극판(7)은 알루미늄박의 양극집전체의 양면에 양극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 3의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 양극적층면(17a∼17e)을 양극연결편(19a∼19d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다. 음극판(8)은 동박의 음극집전체의 양면에 음극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 음극적층면(18a∼18e)을 음극연결편(20a∼20d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다. 또, 음극판(8)의 폭은 양극판(7)의 폭보다 약간 크게 형성해 놓으면, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)을 대향시켰을 때에 위치어긋남이 생기더라도 반응면적은 감소하지 않는다.
이 양극판(7)과 음극판(8)은 도 4에 모식도로서 나타내는 바와 같이, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 교대로 대면하여 적층되도록, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)에서 구부려 편평하게 감겨진다. 상기 격리판(9)은 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 테이프형상으로 한 것으로, 음극판(8)의 폭의 치수보다 큰 폭의 테이프형상으로 형성된다. 격리판(9)은 양극판(7) 및 음극판(8)과 함께 감긴 후, 그 4코너를 원호형상으로 잘라내어 원반형상의 극판군(1)이 형성된다.
양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 정면대향하여 적층되도록 감기 위해서는 양극판(7)과 음극판(8)의 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)의 연결방향의 길이를 감을때 외측에 위치하는 연결편만큼 길게 할 필요가 있다. 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타내는 바와 같이, 감김시작점에 위치하는 연결편의 길이 a에서 감김종료점에 위치하는 연결편의 길이 d까지 양극판(7), 음극판(8) 및 격리판(9)의 두께를 가산하여 차례대로 증가시킨다.
또한, 양극연결편(19a∼19d)의 폭 W1 및 음극연결편(20a∼20d)의 폭 W2는 대전류에서의 충방전의 전지전압의 저하를 적게 하기 위해서, 가능한 한 큰 폭으로 형성된다. 즉, 도 2에 나타내는 바와 같이, 밀봉케이스(5)의 원형의 수용공간에 체적효율이 좋게 극판군(1)을 수용하기 위해서는 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)의 폭 W1, W2는 작은 쪽이 바람직하지만, 작게 하면 전압이 크게 저하된다. 그래서, 양쪽의 균형을 생각해서 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)의 폭 W1, W2는 결정된다.
상기한 바와 같이 구성된 극판군(1)은 도 1에 나타내는 바와 같이, 둘레부에 개스킷(6)을 장착한 밀봉케이스(5)에 수용된다. 밀봉케이스(5) 내에 전해액이 주입되고, 밀봉케이스(5)의 개구부에 개스킷(6)을 통해 캡케이스(4)를 씌우고, 캡케이스(4)의 개구단을 내측으로 구부리는 크림핑가공에 의해 개스킷(6)을 압축하여, 내부공간을 봉함하여 코인형 전지 A를 형성한다. 상기 개스킷(6)은 내부공간을 봉함하는 봉함재로서의 역할과 함께, 코인형 전지 A의 플러스단자가 되는 캡케이스(4)와, 마이너스단자가 되는 밀봉케이스(5)의 사이를 절연하는 절연재의 역활을 한다. 따라서, 양극판(7)은 캡케이스(4)에 음극판(8)은 밀봉케이스(5)에 전기적으로 접속할 필요가 있다. 여기에서는 양극판(7)의 캡케이스(4)로의 전기적 접속 및 음극판(8)의 밀봉케이스(5)로의 전기적 접속은 가압접속에 의해서 행하여지고 있다.
가압접속에 의한 전기적 접속은 양극판(7)과 캡케이스(4), 음극판(8)과 밀봉케이스(5)를 가압접속에 의해 전기적으로 접촉시키는 것이다. 양극판(7)에 대해서 는 감았을 때에 최외주부가 되는 양극적층면(17e)을 그 외면 또는 양면에 양극재료를 도착하지 않도록 하여 코어부재인 양극집전체가 노출된 상태로 한다. 마찬가지로, 음극판(8)에 대해서도 감았을 때에 최외주부가 되는 음극적층면(18e)을 노출시킨 상태로 하고, 음극집전체를 노출시킨 상태로 한다. 이 양극판(7) 및 음극판(8)을 감은 극판군(1)은 한쪽면에서 양극집전체가 노출되고, 다른쪽 면에서 음극집전체가 노출된 상태가 되기 때문에, 음극집전체가 노출된 면측이 밀봉케이스(5)의 저면에 접하도록 극판군(1)을 밀봉케이스(5) 내에 수용한다. 밀봉케이스(5)에 캡케이스(4)를 개스킷(6)을 개재하여 씌우고, 캡케이스(4)의 개구단을 내측으로 구부리는 크림핑밀봉에 의해 밀봉케이스(5)는 캡케이스(4)측으로 밀어붙여지므로, 극판군(1)은 밀봉케이스(5)와 캡케이스(4)와의 사이에서 압축되고, 음극집전체는 밀봉케이스(5)에 가압접속되고 양극집전체는 캡케이스(4)에 가압접속된다. 또, 음극판과 밀봉케이스(5)의 가압접속 및 양극판과 캡케이스(4)의 가압접속은 반드시 음극집전체 및 양극집전체를 노출시킬 필요는 없고, 음극판의 음극재료면을 밀봉케이스(5)에 가압접속시키도록 해도 되고, 양극판의 양극재료면을 캡케이스(4)에 가압접속시키도록 해도 된다.
도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같은 양극판(7) 및 음극판(8)은 상술한 바와 같이 극판재로부터 펀칭가공에 의해서 형성되기 때문에, 이 원호를 나열한 것 같은 형상은 극판(10)이 펀칭된 후에 찌꺼기로서 남는 양이 많아, 재료채취의 관점에서는 낭비가 많은 것이 된다. 재료채취의 효율이 가장 좋은 것은 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)에 나타내는 바와 같이, 양극판(11) 및 음극판(12)을 적층면(13a ∼13e) 및 연결편(14a∼14d)이 동일폭이 되는 테이프형상으로 형성한 경우이다. 그러나, 이러한 테이프형상의 양극판(11) 및 음극판(12)을 감은 극판군(2)은 그 평면형상이 정사각형이 되고, 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)에 나타내는 바와 같이, 원형의 밀봉케이스(5)에 수용하여 코인형 전지 B를 구성하였을 때의 체적효율은 앞서의 코인형 전지 A에 비하여 뒤떨어진다. 그러나, 종래 구조의 전지와 대비한 경우에는 매우 우수한 방전특성을 나타낸다. 이 방전특성에 대해서는 후술한다.
극판의 형상은 체적효율이 좋은 것이 바람직하지만, 재료채취의 낭비가 없는 것이 비용면에서 유효하기 때문에, 이 양쪽을 감안하여 예컨대, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 나타내는 형상의 극판을 작성해도 된다. 도 7의 (a)에 나타내는 극판(양극판 및 음극판에 공통)(24)은 폭방향의 한쪽 변이 직선으로 형성되어 있기 때문에, 직선변를 합친 한 쌍의 상태로 극판(24)을 펀칭하면 극판재에 생기는 찌꺼기가 감소한다. 극판(24)의 다른쪽 변은 원호로 형성되어 있기 때문에, 이것을 감은 극판군(26)을 밀봉케이스(5)에 수용하였을 때의 체적효율의 향상에 기여한다. 또한, 도 7의 (b)에 나타내는 극판(25)은 다각형이 연결된 형상이기 때문에, 극판재로부터 다수의 극판(25)을 펀칭할 때에 찌꺼기가 적은 배열이 되기 쉽다. 극판(25)의 형상은 이것을 감은 극판군(27)을 밀봉케이스(5)에 수용하였을 때의 체적효율의 향상에 기여한다.
도 8의 (a)에 나타내는 것은 폴딩구조의 극판군(40)이고, 양극판(41)과 음극판(42)을 격리판(9)를 개재하여 대면시켜, 이들을 접어서 구성되어 있다. 도 8의 (b)에 나타내는 바와 같이, 양극판(41)은 양극집전체(45)의 한 면에 양극재료(47) 를 도착하여 형성되고, 음극판(42)은 음극집전체(44)의 한 면에 음극재료(46)를 도착하여 형성되며, 양극재료(47)의 도착면과 음극재료(46)의 도착면을 격리판(9)를 개재하여 대면시킨다. 양극판(41)은 도 9의 (a)에 나타내는 바와 같이, 양측에 원호를 형성한 양극적층면(51)을 연결부(52)로 연결한 띠형상으로 형성된다. 음극판(42)은 도 9의 (b)에 나타내는 바와 같이, 양측에 원호를 형성한 음극적층면(72)을 연결부(53)로 연결한 띠형상으로 형성된다.
이 양극판(41)과 음극판(42)을 도 8의 (a)에 나타내는 바와 같이, 연결부(52, 53)로부터 교대로 역방향으로 구부려 접어서 압축한 극판군(40)은 평면형상이 도 2에 나타낸 것과 동일한 상태가 된다. 이 극판군(40)은 일단면에 음극판(42), 타단면에 양극판(41)이 표면에 존재하고, 각각 음극재료(46), 양극재료(47)가 도착되지 않는 음극집전체(44), 양극집전체(45)가 노출되어 있기 때문에, 양극집전체(45)의 노출면을 캡케이스(4)측으로 하여 캡케이스(4)에 수용하고, 캡케이스(4)의 개구부를 개스킷(6)을 개재하여 밀봉케이스(5)로 밀봉하면, 양극집전체(45)는 캡케이스(4)에 가압접속하고, 음극집전체(44)는 밀봉케이스(5)에 가압접속하여 전기적 접속이 이루어진다.
다음에, 본 실시예에서 설명한 감김구조의 극판군(1, 2)을 이용한 코인형 전지 A, B의 방전특성과, 종래의 펠릿형의 극판을 이용한 코인형 전지 C의 방전특성을 비교한 결과에 대해서 설명한다. 모든 전지를 직경 30mm, 두께 3.2mm의 코인형으로 형성하여 비교하였다.
(1) 코인형 전지 A의 구성
두께 20㎛의 알루미늄박의 양면에 폴리불화비닐리덴(polyvinylidence fluoride) 3중량부를 N-메틸피롤리돈 38중량부에 용해하고, 이것에 활물질로서 LiCoO2 50중량부, 도전제로서 흑연 9중량부를 가하여 비활성 분위기 하에서 혼합분산한 양극재료를 균등한 두께로 대기 중에서 도포하며, 180㎛의 두께가 되도록 압연처리하여 양극판재를 작성한다. 이 양극판재를 120℃에서 1시간 건조시킨 후, 펀칭가공하여 양극판(7)을 작성한다. 양극판(7)은 도 3의 (a)에 나타낸 형상이고, 양극적층면(17a∼17e)의 폭이 22mm이다.
또한, 두께 20㎛의 동박의 양면에 폴리불화비닐리덴 3중량부를 N-메틸피롤리돈 38중량부에 용해하고, 이것에 코크스(cokes)의 2500℃ 소성품 59중량부를 가하여 비활성 분위기 하에서 혼합분산한 음극재료를 균등한 두께로 대기 중에서 도포하며, 200㎛의 두께가 되도록 압연처리하여 음극판재를 작성한다. 이 음극판재를 120℃에서 1시간 건조시킨 후, 펀칭가공하여 음극판(8)을 작성한다. 음극판(8)은 도 3의 (b)에 나타낸 형상이고, 음극적층면(18a∼18e)의 폭이 24mm이다.
상기 구성이 되는 양극판(7)과 음극판(8)을 두께 25㎛의 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 개재하여 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 적층되도록 감고, 두께가 약 2.8mm의 극판군(1)을 형성한다. 이 극판군(1)을 밀봉케이스(5)에 수용하여, 1MLiPF6/EC-EMC 전해액을 500㎕주액하고, 밀봉케이스(5)의 개구부를 개스킷(6)을 통해 캡케이스(4)에 의해 밀봉하였다. 이 작업은 건조 공기 속에서 행하고, 극판군(1)과 캡케이스(4) 및 밀봉케이스(5)와의 전기적 접속은 가압접속에 의 해 이루어지도록 했다.
(2) 코인형 전지 B의 구성
양극판재 및 음극판재의 구성은 상기 코인형 전지 A의 경우와 동일하다. 양극판(11)을 폭 17mm, 길이 105mm로 작성하고, 음극판(12)을 폭 18mm, 길이 107mm로 작성하며, 두께 25㎛의 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 개재하여 양극적층면(13a∼13e)과 음극적층면(21a∼21e)이 적층되도록 감아서 두께가 약 2.8mm의 극판군(2)을 형성한다. 이 극판군(2)을 밀봉케이스(5)에 수용하여, 1MLiPF6/EC-EMC 전해액을 500㎕주액하고, 밀봉케이스(5)의 개구부를 개스킷(6)을 개재하여 캡케이스(4)에 의해 밀봉하였다. 극판군(2)과 캡케이스(4) 및 밀봉케이스(5)와의 전기적 접속은 가압접속에 의해서 이루어지도록 하였다.
(3) 코인형 전지 C의 구성
양극펠릿(32)은 PTFE 5중량부를 물에 분산하며, 이것에 활물질로서 LiCoO2 85중량부, 도전제로서 흑연 10중량부를 가하여 혼합분산하고, 이것을 100℃에서 2시간 열풍건조하여 양극합제로 조정하며, 직경 25mm의 펠릿성형기에 1400mg 충전하여, 5톤으로 프레스함으로써 펠릿형상으로 성형하고, 이것을 200℃에서 5시간 열풍건조하여 형성하였다.
음극펠릿(33)은 SBR 5중량부를 물에 분산하고, 이것에 활물질로서 코크스의 2500℃ 소성품 95중량부를 가하여 혼합분산하며, 이것을 100℃에서 2시간 열풍건조하여 음극합제로 조정하고, 직경 25mm의 펠릿성형기에 600mg 충전하여, 5톤으로 프 레스함으로써 펠릿형상으로 성형하며, 이것을 110℃에서 5시간 열풍건조하여 형성하였다.
도 24에 나타내는 바와 같이, 음극펠릿(33)을 폴리프로필렌제의 개스킷(36)과 밀봉케이스(35)를 조합한 조립부품에 삽입하고, 이 위에 두께 150㎛의 폴리에틸렌제 부직포에 의한 격리판(34)을 삽입한다. 이 상태에서 1MLiPF6/EC-EMC 전해액을 500㎕주액한 후, 양극펠릿(32)을 삽입하고, 캡케이스(31)를 밀봉케이스(35)에 커플링하여 크림핑밀봉하였다.
상기 코인형 전지 A, B, C 각 10개에 대해서, 초기내부저항 및 방전부하특성을 측정하는 실험을 행한 결과를 표 1 및 도 10에 나타낸다.
[초기내부저항]
각 코인형 전지 A, B, C를 안정화시키기 위해서, 4.2V에서 3.0V의 사이에서 3mA의 정전류에 의해 충방전을 2회 반복한 후, 4.2V에서 충전정지시키고, 1kHz의 교류정전류원을 이용한 측정에 의해 검출된 내부저항을 초기내부저항으로 하였다. 표 1에 나타내는 바와 같이, 극판면적을 크게 형성한 본 발명에 관한 코인형 전지 A, B는 종래 구성이 되는 코인형 전지 C에 비해 내부저항이 작고, 또한 안정된 상태에 있는 것이 명백하다.
Figure 112003004385175-pct00001
[방전부하특성]
각 코인형 전지 A, B, C의 초기내부저항을 평가한 후, 4.2V에서 3.0V의 사이에서 3mA의 정전류로 4.2V까지의 충전을 행하고, 방전부하특성의 시험에 이용하였다. 방전시의 부하를 5, 10, 20, 40, 100, 150mA로 하여, 각 방전전류값에서의 방전종지전압 3.0V까지로 하여 방전용량을 기록한다. 5mA시의 방전용량을 100%로 하고, 각 전류값에서의 방전용량 비율을 기입한 것이 도 10의 그래프이다. 도 10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 펠릿형의 극판을 이용한 코인형 전지 C의 경우에서는 방전율은 10mA시에 약 80%, 50mA시에 약 20%가 되고, 100mA에서는 거의 방전용량을 얻을 수 없는 데 대하여, 본 발명에 관한 코인형 전지 A, B의 경우는 100mA의 방전시에도 90% 이상의 방전용량이 유지되고 있는 것을 알 수 있다.
이상 설명한 코인형 전지 A, B, C는 2차전지이지만, 1차전지에 대해서도 동일하게 구성할 수 있어 동일한 방전특성을 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 코인형 전지에 대해서 설명한다. 본 실시예는 제 1 실시예와 마찬가지로 리튬이온 2차전지를 예로서 나타낸다. 제 2 실시예에 관한 코인형 전지 D는 도 11에 나타내는 바와 같이, 얕은 바닥이 있는 원통형의 밀봉케이스(5)의 개구부를 개스킷(6)을 개재하여 캡케이스(4)에 의해서 닫히는 전지케이스 내에 감김구조의 극판군(10)을 수용하여 구성되어 있다. 또, 제 1 실시예의 구성과 공통되는 요소에는 동일한 부호를 붙이고 있다.
상기 극판군(10)은 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 나타내는 양극판(7a)과 음극판(8a)을 도 13에 나타내는 바와 같이, 격리판(9)을 개재하여 감아서 형성된다. 양극판(7a)은 알루미늄박의 양극집전체의 양면에 양극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하고, 도 12의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 양극적층면(17a∼17e)을 양극연결편(19a∼19d)으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 그 일단측에 양극재료가 도착되지 않고 양극집전체를 노출시킨 양극리드(15)가 설치되어 있다. 음극판(8a)은 동박의 음극집전체의 양면에 음극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 음극적층면(18a∼18e)을 음극연결편(20a∼20d)으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 그 일단측에 음극재료가 도착되지 않고 음극집전체를 노출시킨 음극리드(16)가 설치되어 있다. 또, 음극판(8a)의 폭은 양극판(7a)의 폭보다 약간 크게 형성해 놓으면, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)을 대향시켰을 때에 위치어긋남이 생기더라도 반응면적이 감소하지 않는다.
이 양극판(7a)과 음극판(8a)은 도 13에 나타내는 바와 같이, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 대면하여 적층되도록, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)에서 구부려 편평하게 감겨진다. 상기 격리판(9)은 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 테이프형상으로 형성한 것으로, 음극판(8a)의 폭의 치수보다 큰 폭의 테이프형상이다. 격리판(9)은 양극판(7a) 및 음극판(8a)과 함께 감긴 후, 4코너를 원호형상으로 잘라내어 원반형상의 극판군(10)이 형성된다.
양극판(7a)과 음극판(8a)이 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 정면대향하여 적층되도록 감기 위해서는 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a ∼20d)의 연결방향의 길이를 감는 외측에 위치하는 연결편일수록 길게 할 필요가 있다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)에 나타내는 바와 같이, 감김시작점에 위치하는 연결편의 길이부터 감김종료점에 위치하는 연결편의 길이까지, 양극판(7a), 음극판(8a) 및 격리판(9)의 두께를 가산하여 차례대로 증가시킨다.
상기 구성이 되는 극판군(10)은 양극리드(15)의 선단부가 캡케이스(4)의 내면에 용접되고, 음극리드(16)의 선단부가 밀봉케이스(5)의 내면에 용접된다. 양극리드(15)는 코발트산 리튬 등을 양극활물질로서 이용하는 경우에 양극집전체로서 알루미늄박이 적용되기 때문에 알루미늄제이다. 그러나, 캡케이스(4)는 일반적으로 스테인레스제이고, 알루미늄을 스테인레스에 용접하는 것은 쉽지 않다. 그래서, 본 실시예에서의 캡케이스(4)는 내면측이 알루미늄, 외면측이 스테인레스인 클래드재로 형성된다. 이 캡케이스(4)로의 양극리드(15)의 용접은 알루미늄끼리의 용접이 되고, 추가로 초음파용접을 적용함으로써 확실하게 용접된다. 한편, 음극집전체로서 동박이 적용되어 있기 때문에 음극리드(16)는 동제이고, 음극리드(16)의 스테인레스제의 밀봉케이스(5)로의 용접은 저항용접 또는 초음파용접에 의해서 행하여진다.
음극리드(16)를 밀봉케이스(5)에 용접할 때, 밀봉케이스(5)의 내면에 놓은 음극리드(16) 상에 스테인레스 스틸판 또는 니켈판을 얹어 저항용접하면, 동박으로 형성된 음극리드(16)의 용접이 더욱 확실히 행하여진다.
음극리드(16)를 밀봉케이스(5)에 용접하고, 양극리드(15)를 캡케이스(4)에 용접한 후, 양극리드(15) 및 음극리드(16)를 접도록 하여 극판군(10)을 밀봉케이스(5) 내에 수용하고, 전해액을 주입하여 밀봉케이스(5)의 개구부를 개스킷(6)을 개재하여 캡케이스(4)에 의해 밀봉하여 코인형 전지 D를 형성한다. 캡케이스(4)는 코인형 전지 D의 양극단자 되고, 밀봉케이스(5)는 음극단자가 되어 양쪽은 개스킷(6)에 절연된다.
도 14의 (a)∼도 14의 (c)는 폴딩구조의 극판군(55)의 구성을 나타낸다. 도 14의 (b) 및 도 14의 (c)에 리드인출부를 확대 도시한 바와 같이, 양극판(41)은 양극집전체(45)의 한 면에 양극재료(47)를 도착하여 형성되고, 음극판(42)은 음극집전체(44)의 한 면에 음극재료(46)를 도착하여 형성되어 있다. 양극판(41)의 일단의 양극집전체(45)는 양극리드(15)로서 연장되고, 음극판(42)의 타단의 음극집전체(44)는 음극리드(16)로서 연장되어 있다. 이 양극판(41)은 도 15의 (a)에 나태내는 바와 같이, 양측에 원호를 형성한 양극적층면(50)을 연결부(51)로 연결한 띠형상이다. 음극판(42)은 도 15의 (b)에 나타내는 바와 같이, 양측에 원호를 형성한 음극적층면(52)을 연결부(53)로 연결한 띠형상이다.
이 양극판(41)과 음극판(42)을 도 14의 (a)에 나타내는 바와 같이, 양극재료 도착면과 음극재료 도착면이 격리판(9)을 개재하여 대면하도록, 각각의 연결부(51, 53)로부터 교대로 역방향으로 구부려 접어서 압축하면, 평면형상은 도 2에 나타낸 극판군(1)과 동일한 형상의 극판군(55)을 얻을 수 있다. 이 극판군(55)은 양극리드(15)를 캡케이스(4)에 용접하고, 음극리드(16)를 밀봉케이스(5)에 용접한 후, 캡케이스(4) 내에 수용하여 캡케이스(4)를 개스킷(6)을 개재하여 밀봉케이스(5)로 밀봉하여, 양극판의 대향면적을 증대시킨 코인형 전지로 구성한 다.
도 11에 나타낸 감김구조의 극판군(10)을 이용하여, 그 양극리드(15)를 캡케이스(4)에, 음극리드(16)를 밀봉케이스(5)에 용접에 의해 접속한 전지 D와, 도 1에 나타낸 감김구조의 극판군을 이용하여, 그 양극판을 캡케이스에, 음극판을 밀봉케이스에 가압접속에 의해 접속한 전지 A에 대하여, 비교검증한 결과를 이하에 나타낸다. 또, 모든 전지를 직경 30mm, 두께 3.2mm의 코인형으로 형성하여 비교하였다.
(1) 전지 D의 구성
양극판(7a)은 두께 20㎛의 알루미늄박의 양면에, 폴리불화비닐리덴 3중량부를 N-메틸피롤리돈 38중량부에 용해하고, 이것에 활물질로서 LiCoO2 5O중량부, 도전제로서 흑연 9중량부를 가하여 비활성 분위기 하에서 혼합분산한 양극재료를 균등한 두께로 대기 중에서 도포하며, 120℃에서 1시간 건조시킨 후, 180㎛의 두께가 되도록 압연처리한 양극판재를 펀칭가공하여, 양극적층면(17a∼17e)의 폭이 22mm인 도 12의 (a)에 나타내는 형상으로 작성하였다.
음극판(8a)은 두께 20㎛의 동박의 양면에 폴리불화비닐리덴 3중량부를 N-메틸피롤리돈 38중량부에 용해하고, 이것에 코크스의 2500℃ 소성품 59중량부를 가하여 비활성 분위기 하에서 혼합분산한 음극재료를 균등한 두께로 대기 중에서 도포하며, 120℃에서 1시간 건조시킨 후, 200㎛의 두께가 되도록 압연처리한 음극판재를 펀칭가공하여, 음극적층면(18a∼18e)의 폭이 24mm인 도 12의 (b)에 나타내는 형상으로 작성하였다.
상기 구성이 되는 양극판(7a)과 음극판(8a)을 두께 25㎛의 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 개재하여 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 적층되도록 감아서 두께가 약 2.8mm인 극판군(10)으로 형성하여, 양극리드(15)의 선단부를 캡케이스(4)의 내면에 초음파용접하고, 음극리드(16)의 선단부를 밀봉케이스(5)의 내면에 저항용접하였다. 이 극판군(10)을 밀봉케이스(5) 내에 수용하여, 1 MLiPF6/EC-EMC 전해액을 500㎕주액하고, 밀봉케이스(5)의 개구부를 개스킷(6)을 개재하여 캡케이스(4)에 의해 밀봉하여 전지 D를 작성하였다.
(2) 전지 A의 구성
극판군(1)의 양극판(7) 및 음극판(8)은 도 3의 (a) 및 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이 양극리드 및 음극리드를 설치하지 않은 구성이고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 극판군(1)의 양극판(7)과 캡케이스(4), 음극판(8)과 밀봉케이스(5)는 가압접속에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이 가압접속을 행하기 위해서, 양극판(7)의 캡케이스(4)측의 최외면이 되는 양극적층면(17e)에 양극재료는 도착되지 않고, 양극집전체가 노출된 상태가 된다. 또한, 음극판(8)의 밀봉케이스(5)측의 최외면이 되는 음극적층면(18e)에 음극재료는 도착되지 않고, 음극집전체가 노출된 상태가 된다.
상기한 바와 같이 구성된 전지 D, 전지 A를 30mA에서 충방전을 2회 반복하고, 다시 30mA에서 충전한 직후로부터 85℃의 온도의 용기에 보존하여, 보존일수에 따르는 내부저항값의 변화, 전지 총높이의 변화에 대해서 측정한 결과를 도 16 및 도 17에 나타낸다.
도 16에 나타내는 내부저항값의 변화에 대해서, 전지 D와 전지 A를 비교하면, 제 2 실시예에 관한 전지 D에서는 내부저항값은 낮은 상태이고, 전지 A가 보존일수를 경과할 필요도 없이 급격하게 상승하고 있다는 큰 차가 보인다. 이것은 전지 D에서 용접에 의해 전기적 접속을 행한 효과가 발휘되고 있는 것으로 생각된다. 또한, 도 17에 나타내는 전지 총높이의 변화로부터는 전지 내의 가스발생이 확인되지만, 전지 D와 전지 A에서 큰 차는 보이지 않는다. 전지 총높이의 변화에 큰 차가 없음에도 불구하고, 내부저항값에는 큰 차가 생기고 있는 것은 가압접속에 의한 전기적 접속에서는 전지내압의 상승에 의해 캡케이스(4) 및 밀봉케이스(5)에 약간의 팽출만 생기더라도 가압접속상태가 불안정해져, 이것이 내부저항값의 증가에 결부된다고 생각된다.
상기한 바와 같이, 극판군(10)으로부터 인출된 양극리드(15)를 캡케이스(4)에 용접하고, 음극리드(16)를 밀봉케이스(5)에 용접하여 전기적으로 접속하면, 전지내압이 상승해도 집전성의 안정이 손상되지 않고, 내부저항값이 낮은 코인형 전지가 제공된다.
이어서, 본 발명의 제 3 실시예 내지 제 5 실시예에 관한 코인형 전지에 대해서 설명한다. 제 3 실시예 내지 제 5 실시예에 관한 코인형 전지는 상술한 제 1 실시예 및 제 2 실시예에 관한 코인형 전지에서의 결함을 해결하는 것으로, 음극판의 감김중심방향의 감김단부 근방에서의 충전시에 양극판에서 비수전해액 내로 이탈하는 리튬이온을 감소시킴으로써, 음극으로의 리튬금속의 석출을 억제하여, 석출에 기인하는 충방전 사이클수명의 악화, 안전성의 저하를 개선한다.
제 1 실시예 및 제 2 실시예에 관한 코인형 전지를 복수제작하여, 여러가지 조건으로 충방전을 반복함으로써, 상술한 결함을 의도적으로 발생시킨 후, 전지를 분해하여 결함의 발생요인을 검토하였다. 결함이 생긴 전지의 대부분에서 음극판의 감김단부 근방에서의 리튬금속의 석출이 인지되었다. 따라서, 이들 결함은 충전시에 양극으로부터 이탈한 리튬이온이 음극판의 감김중심방향의 감김단부 근방에 집중하고, 리튬금속으로서 석출되기 때문에 생긴다는 결론을 얻었다. 양극판에 천이 금속산화물을 이용하고, 음극판에 탄소재료를 이용한 전지에서는 충방전 반응이 리튬이온의 삽입, 이탈에 의해서 이루어지고 있고, 대향하는 극판의 방전용량을 동등하게 설정할 필요가 있다. 코일형상으로 감긴 극판군을 이용한 원통형 전지에서는 대향하는 극판의 면적이 거의 같기 때문에, 충방전반응이 일부분에 집중되지 않아, 상기한 바와 같은 결함에는 이르지 않는다. 한편, 편평형으로 감긴 본원 발명에 관한 구성의 극판군에서도 음극판의 감김 최내주부분에 있는 음극판의 적층면은 격리판을 개재하여 양극판의 적층면에 대향하고 있고, 대향하는 양음극판의 용량은 거의 동일이다. 그러나, 음극판의 감김중심방향의 감김단부의 최근방은 양극판의 가장 감김중심측에 위치하는 연결부에 도입되도록 대향하고 있어, 대향하는 양음극판의 용량 밸런스는 양극측으로 크게 기울고 있다. 이 때문에, 충전시에 양극으로부터 이탈한 리튬이온이 음극판의 탄소재료의 층 사이에 전부 흡장되지 않고, 과잉의 리튬이온이 음극판의 표면 상으로 석출한다는 지견을 얻었다.
이러한 지견에 의거하여, 제 3 실시예 내지 제 5 실시예에 관한 극판군은 음극판의 감김중심방향의 감김단부로의 전류밀도를 감소시킴으로써, 리튬금속의 석출 을 억제하는 것이며, 음극판의 감김단부에 대향하는 양극판의 가장 감김 중심측에 위치하는 연결부의 내주면측을 절연부재로 피복한다. 이 구성에 의해서, 양극판의 연결부에서 이탈하는 리튬이온을 감소시켜, 대향하는 음극부분에서의 리튬금속의 석출을 억제한다. 상기 절연부재로서는 리튬이온의 투과를 저해하는 이온 불투과성을 갖는 소재가 보다 바람직하다.
제 3 실시예에 관한 코인형 전지는 도 1에 나타낸 상태로 구성된다. 이것에 이용하는 극판군(30)은 도 18의 (a)에 나타내는 양극판(37)과, 도 18의 (b)에 나타내는 음극판(38)과, 도 19에 나타내는 바와 같이, 격리판(9)을 개재하여 감겨서 형성된다.
양극판(37)은 알루미늄박의 양극집전체의 양면에 양극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 18의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 양극적층면(17a∼17e)을 양극연결편(19a∼19d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다. 절연부재(48)는 양극의 가장 감김중심측에 위치하는 양극연결편(19a)에 형성되어 있고, 도 19에 나타내는 바와 같이, 감았을 때에 음극판(38)의 감김단부에 대향하는 면에만 위치한다. 이 절연부재(48)는 리튬이온의 투과를 저해하는 이온불투과성을 갖는 부재가 더욱 바람직하다. 또한 비수용매에 대한 화학적인 안정성 및 충전시에 인가되는 전위에 대한 안정성도 요구된다. 절연부재(48)를 양극판(37)에 형성하는 방법으로서는 수지접착제를 도포하는 방법, 혹은 상기의 각 안정성을 만족하는 점착제가 도포된 수지 테이프를 붙이는 방법이 생산성의 면에서 적합하고, 폴리프로필렌을 주제(主劑)로 한 접착제 및 테이프가 적합하다.
한편, 음극판(38)은 동박의 음극집전체의 양면에 음극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 18의 (b)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 음극적층면(18a∼18e)을 음극연결편(20a∼20d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다. 또, 음극판(38)의 폭은 도시하는 바와 같이, 양극판(37)의 폭보다 약간 크게 형성해 놓으면, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)의 대향위치에 어긋남이 생겼을 때에도 반응면적이 감소하지 않는다.
이 양극판(37)과 음극판(38)은 도 19에 모식도로서 나타내는 바와 같이, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 격리판(9)를 개재하여 대면하여 적층되도록, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)에서 구부려 감겨진다. 도시하는 바와 같이, 양극연결편(19a)에 형성된 절연부재(48)는 음극판(38)의 감김단부에 대향하는 면에만 위치하도록 배치된다. 상기 격리판(9)은 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 테이프형상으로 형성한 것으로, 음극판(38)의 폭의 치수보다 큰 폭의 테이프형상으로 형성되어, 양극판(37) 및 음극판(38)과 함께 감긴 후, 4코너를 원호형상으로 잘라내어, 원반형상의 극판군(30)이 형성된다.
양극판(37)과 음극판(38)이 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 정면대향하여 적층되도록 감기 위해서는, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d) 중 연결방향의 길이를 감는 외측일수록 길게 할 필요가 있다. 도 18의 (a) 및 도 18의 (b)에 나타내는 바와 같이, 감김시작점의 길이 a에서 감김종료점의 길이 d까지 양극판(37), 음극판(38) 및 격리판(9)의 두께를 가산하여 차례대로 증가시킨다.
또한, 양극연결편(19a∼19d)의 폭 W1 및 음극연결편(20a∼20d)의 폭 W2는 대전류에서의 충방전의 전지전압의 저하를 적게 하기 위해서, 가능한 한 큰 폭으로 형성된다. 밀봉케이스(5)의 원형의 수용공간에 체적효율이 좋게 극판군(30)을 수용하기 위해서는, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)의 폭 W1, W2는 작은 쪽이 바람직하지만, 전지전압의 저하의 정도와 체적효율과의 균형을 생각해서 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)의 폭 W1, W2가 결정된다.
상기 구성이 되는 극판군(30)을 밀봉케이스(5) 내에 수용하고, 전해액을 주입하여 밀봉케이스(5)의 개구부에 개스킷(6)을 개재하여 캡케이스(4)를 씌우고, 캡케이스(4)의 개구단을 내측으로 구부리는 크림핑가공에 의해 밀봉하여 코인형 전지를 형성한다.
이 제 3 실시예에 관한 코인형 전지는 음극판(38)의 감김단부 근방에서, 그것에 대향하는 양극판(37)에 절연부재(48)가 형성되어 있기 때문에, 충전시에 양극판(37)으로부터 비수전해액 내로 이탈하는 리튬이온이 감소하여, 음극판(37)으로의 리튬금속의 석출이 억제되어, 충방전 사이클 수명의 악화, 안전성의 저하가 개선된다.
이어서, 본 발명의 제 4 실시예에 대해서 설명한다. 제 4 실시예에 관한 코인형 전지는 제 3 실시예에서의 양극연결편(19a)에 형성한 절연부재(48) 대신에, 이 부분을 양극재료의 미도착부분으로 한 구성이다.
양극판(57)은 알루미늄박의 양극집전체의 양면에 양극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 20의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필 요한 수의 양극적층면(17a∼17e)을 양극연결편(19a∼19d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다. 미도착부분(49)은 가장 감김 중심측에 위치하는 양극연결편(19a)을 양극재료를 미도착으로 한 것이고, 이 부분은 방전반응에 기여하지 않는다. 또한, 이 미도착부분(49)은 도 20의 (b)에 나타내는 음극판(58) 및 격리판(9)을 조합하여 감았을 때에 음극판(58)의 감김중심방향의 감김단부에 대향하는 면에만 위치한다.
이 양극판(57)과 음극판(58)은 도 21에 모식도로서 나타내는 바와 같이, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 대면하여 적층되도록, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)에서 구부려 감겨진다. 연결편(19a)에 형성된 미도착부분(49)은 음극판(58)의 감김중심방향의 감김단부에 대향하는 면에만 대향하도록 배치된다.
이 제 4 실시예에 관한 코인형 전지는 음극판(58)의 감김중심방향의 감김단부 근방에서, 그것에 대향하는 양극판(57)에 미도착 부분(49)이 형성되어 있기 때문에, 리튬금속의 석출이 생기기 쉬운 음극판(58)의 감김단부에 대향하는 양극판(57)의 양극연결편(19a)의 내주면은 양극재료가 도착되어 있지 않고, 음극판(58)의 감김단부 근방에서 충전시에 양극판(57)으로부터 비수전해액 내로 이탈하는 리튬이온을 감소시켜, 음극표면에서의 리튬금속의 석출에 기인하는 충방전 사이클수명의 악화, 안전성의 저하를 개선한다.
이어서, 본 발명의 제 5 실시예에 대해서 설명한다. 제 5 실시예에 관한 코인형 전지는 제 3 실시예에서의 양극연결편(19a)에 형성한 절연부재(48) 대신에, 음극판(68)의 감김단부에 절연부재(50)를 배치한 구성이다.
양극판(67)은 알루미늄박의 양극집전체의 양면에 양극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 22의 (a)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 양극적층면(17a∼17e)을 양극연결편(19a∼19d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다.
음극판(68)은 동박의 음극집전체의 양면에 음극재료를 도착시킨 극판재를 펀칭하여, 도 22의 (b)에 나타내는 바와 같이, 폭방향으로 원호를 형성한 필요한 수의 음극적층면(18a∼18e)을 음극연결편(20a∼20d)으로 연결한 띠형상으로 형성된다. 이 음극판(68)의 감김단부에 절연부재(50)가 형성되어 있고, 양극판(67)과 음극판(68)을 격리판(9)을 개재하여 감았을 때에, 양극연결편(19a)에 대향하는 음극판(68)의 감김단부가 절연부재(50)에 의해서 피복되도록 구성되어 있다.
이 절연부재(50)는 리튬이온의 투과를 저해하는 이온 불투과성을 갖는 부재가 바람직하다. 또한 비수용매에 대한 화학적인 안정성 및 충전시에 부가되는 전위에 대한 안정성도 요구된다. 음극판(68)으로의 형성방법으로서는 수지접착제를 도포하는 방법, 혹은 상기의 각 안정성을 만족하는 점착제가 도포된 수지테이프를 붙이는 방법이 생산성의 면에서 적합하고, 폴리프로필렌을 주제로 한 접착제 및 테이프가 적합하다.
이 양극판(67)과 음극판(68)은 도 23에 모식도로서 나타내는 바와 같이, 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 대면하여 적층되도록, 양극연결편(19a∼19d) 및 음극연결편(20a∼20d)에서 구부려 감겨진 극판군(70)이 형성되고, 음극판(68)의 감김종단부에 형성된 절연부재(50)가 양극연결편(19a)의 내면측에만 대향하도록 배치된다.
이 제 5 실시예에 관한 코인형 전지는 리튬금속의 석출이 생기기 쉬운 음극판(68)의 감김단부를 절연부재(50)로써 피복하고, 음극판(68)의 감김단부 표면에 리튬금속이 석출되지 않는 상태로 함으로써, 충방전 사이클수명의 악화, 안전성의 저하를 개선한다.
이상 설명한 제 3 실시예 내지 제 5 실시예에 관한 코인형 전지에 대해서 리튬금속의 석출을 검증한 실시예에 대해서 이하에 설명한다.
양극판(37)은 두께 20㎛의 알루미늄박의 양면에 폴리불화비닐리덴 3중량부를 N-메틸피롤리돈 38중량부에 용해하고, 이것에 활물질로서 LiCoO2 5O중량부, 도전제로서 흑연 9중량부를 가하여 비활성 분위기 하에서 혼합분산한 양극재료를 균등한 두께로 대기 중에서 도포하며, 180㎛의 두께가 되도록 압연처리한 양극판재를 120℃에서 1시간 건조시킨 후, 펀칭가공을 실시하여, 도 18의 (a)에 나타내는 바와 같은 양극적층면(17a∼17e)의 폭이 22mm인 극판을 얻었다. 양극판(37)의 연결편(19a)의 영역에 절연부재(48)를 형성하였다. 이 절연부재(48)는 폴리프로필렌을 주제로 한 접착제를 도포하고 이것을 경화시켜 형성된다.
음극판(38)은 두께 20㎛의 동박의 양면에 폴리불화비닐리덴 3중량부를 N-메틸피롤리돈 38중량부에 용해하며, 이것에 코크스의 2500℃ 소성품 59중량부를 가하여 비활성 분위기 하에서 혼합분산한 음극재료를 균등한 두께로 대기 중에서 도포하고, 200㎛의 두께가 되도록 압연처리한 음극판재를 120℃에서 1시간 건조시킨 후 펀칭가공하여, 도 18의 (b)에 나타내는 바와 같은 음극적층면(18a∼18e)의 폭이 24mm의 형상으로 작성하였다.
상기 구성이 되는 양극판(37)과 음극판(38)을 두께 25㎛의 미세다공성 폴리에틸렌 필름을 개재하여 양극적층면(17a∼17e)과 음극적층면(18a∼18e)이 적층되도록 감아서 두께가 약 2.8mm인 극판군(30)에 형성하여, 이것을 밀봉케이스(5) 내에 수용하고, 1MLiPF6/EC-EMC 전해액을 500㎕주액하여, 밀봉케이스(5)의 개구부에 격리판(9)을 개재하여 캡케이스(4)를 씌우고, 캡케이스(4)를 크림핑가공하여 밀봉하였다. 이 작업은 건조공기 속에서 행하고, 극판군(30)과 캡케이스(4) 및 밀봉케이스(5)의 전기적 접속은 가압접속에 의해 이루어지도록 했다. 이와 같이 작성한 제 3 실시예에 관한 코인형 전지를 전지 E로 한다.
또한, 양극연결편(19a)에 미도착부분(49)을 형성한 양극판(57)을 이용하고, 다른 구성은 전지 E와 동일하게 한 제 4 실시예에 관한 코인형 전지를 제작하여 이것을 전지 F로 한다. 또한, 감김단부에 절연부재(50)를 형성한 음극판(68)을 제작하고, 다른 구성은 전지 E와 동일하게 한 제 5 실시예에 관한 코인형 전지를 제작하여 이것을 전지 G로 한다. 또, 비교예로서 제 1 실시예에 관한 코인형 전지, 즉 절연부재(48, 50) 혹은 미도착부분(49)이 형성되지 않은 전지 A를 작성하였다.
상기 코인형 전지 E, F, G, A에 대해서 충방전을 반복한 후, 전지를 분해하여, 음극판(8)의 감김종단부에서의 리튬금속의 석출상황을 확인하였다. 충방전조건은 각 코인형 전지 E, F, G, A를 4.2V에서 3.0V의 사이에서 100mA의 정전류에 의해 충방전을 200회 반복하였다.
그 결과, 코인형 전지 E, F, G는 모두 음극판의 감김단부에 리튬금속의 석출은 인지되지 않았지만, 비교예의 코인형 전지 A는 약간의 리튬금속이 음극표면에 석출하고 있었다. 그러나, 200회 정도의 충방전이므로, 석출량은 근소하고 전지특성을 악화시키기에는 미흡하다.
이 검증결과로부터 감김구조의 극판군(1, 10)을 적용한 코인형 전지에서는 충방전의 반복에 의해 리튬금속의 석출에 기인하는 결함이 생길 가능성을 갖고 있기 때문에, 제 3 실시예 내지 제 5 실시예에 나타낸 극판군(30, 60, 70)과 같이 리튬금속의 석출을 방지하는 구성을 설치하여 방전용량의 증대화를 도모하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면, 코인형 전지의 방전특성을 향상시켜 내부저항값을 억제하는 동시에, 리튬금속의 석출에 기인하는 결함의 발생을 억제하고, 장기간에 걸쳐 안전성, 충방전 사이클특성을 유지할 수 있으므로, 코인형 전지를 보다 광범위한 기기에 적용하는 것이 가능해져 휴대기기 등의 소형화, 슬림화, 경량화에 덧붙여 높은 신뢰성을 실현하는 데에 있어서 유용하다.

Claims (21)

  1. 양극집전체에 양극재료가 도착된 양극판(7)과, 음극집전체에 음극재료가 도착된 음극판(8)이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 연결편은 연결방향과 직교하는 폭이 상기 적층면에 비해 좁게 형성되어 있는 동시에, 연결편의 연결방향의 길이가 감길 때 내측에 위치하는 연결편으로부터 외측에 위치하는 연결편을 향하여 차례대로 증가하도록 형성되고, 양극판의 적층면(17a∼17e)과 음극판의 적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 극판군(1)을 형성하고, 이 극판군을 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스(4)의 개구부를 밀봉케이스(5)로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용한 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  2. 제 1항에 있어서,
    극판군(1)은 한쪽 면에 양극판(7)의 단부의 양극적층면이 위치하고, 다른쪽 면에 음극판(8)의 단부의 음극적층면이 위치하도록 양극판과 음극판이 감겨져 이루어지는 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    양극판(7) 및 음극판(8)은 적층면이 전지케이스의 원형의 수용공간에 대응하는 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  7. 제 1항에 있어서,
    양극판(7) 및 음극판(8)은 적층면이 전지케이스의 원형의 수용공간에 대응하는 다각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  8. 제 1항에 있어서,
    양극판(7) 및 음극판(8)은 극판군(1)을 형성했을 때에 최외면이 되는 양극적층면(17e)에 양극집전체의 노출면이 형성되고, 음극적층면(18e)에 음극집전체의 노출면이 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  9. 제 1항에 있어서,
    극판군(1)은 양극판(7)의 단부로부터 극판의 길이방향으로 연장시킨 캡케이스에 용접되는 양극리드(15)와, 음극판(8)의 단부로부터 극판의 길이방향으로 연장시킨 밀봉케이스에 용접되는 음극리드(16)를 갖는 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  10. 양극집전체에 양극재료가 도착된 양극판(41)과, 음극집전체에 음극재료가 도착된 음극판(42)이 각각 복수의 적층면을 연결부로 연결한 띠형상으로 형성되고, 양극판의 양극재료 도착면과 음극판의 음극재료 도착면이 격리판(9)을 개재하여 대면하도록 양극판과 음극판을 포개어, 양극판의 적층면(51)과 음극판의 적층면(72)이 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결부에서 교대로 역방향으로 구부려 폴딩압축하여 편평한 형상의 극판군(40)을 형성하고, 이 극판군을 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스(4)의 개구부를 밀봉케이스(5)로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용한 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  11. 양극집전체의 양면에 양극재료가 도착된 양극판(7a)과, 음극집전체의 양면에 음극재료가 도착된 음극판(8a)이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 양극판의 일단측으로부터 양극집전체를 연장시킨 양극리드(15)가 형성되고, 음극판의 일단측에서 음극집전체를 연장시킨 음극리드(16)가 형성되며, 상기 양극리드 및 음극리드가 형성된 쪽을 감김종료점으로 하여, 양극판의 적층면(17a∼17e)과 음극판의 적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결편으로 구부려 편평한 형상으로 감아 극판군(10)을 형성하고, 양극리드의 선단부를 캡케이스(4)에 용접하고, 음극리드의 선단부를 밀봉케이스(5)에 용접하며, 상기 극판군을 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스(4)의 개구부를 밀봉케이스(5)로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용한 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  12. 제 11항에 있어서,
    연결편은 감길 때 내측에 위치하는 연결편으로부터 외측에 위치하는 연결편을 향해서, 연결방향의 길이가 차례대로 증가하도록 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  13. 삭제
  14. 제 11항에 있어서,
    양극판(7a) 및 음극판(8a)은 적층면이 전지케이스의 원형의 수용공간에 대응하는 원형으로 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  15. 제 11항에 있어서,
    양극판(7a) 및 음극판(8a)은 적층면이 전지케이스의 원형의 수용공간에 대응하는 다각형으로 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  16. 제 11항에 있어서,
    양극집전체는 알루미늄박으로 형성되고, 캡케이스(4)는 내면측이 알루미늄, 외면측이 스테인레스 스틸의 클래드재로 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  17. 제 11항에 있어서,
    음극집전체는 동박으로 형성되고, 밀봉케이스(5)는 스테인레스 스틸로 형성되며, 밀봉케이스의 내면과 스테인레스 스틸판 또는 니켈판과의 사이에서 음극집전체를 끼워 저항용접하는 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  18. 양극집전체의 한 면에 양극재료가 도착된 양극판(41)과, 음극집전체의 한 면에 음극재료가 도착된 음극판(42)이 각각 복수의 적층면을 연결한 띠형상으로 형성되고, 양극판의 일단측으로부터 양극집전체를 연장시킨 양극리드(15)가 형성되고, 음극판의 타단측으로부터 음극집전체를 연장시킨 음극리드(16)가 형성되며, 양극판의 양극재료 도착면과 음극판의 음극재료 도착면이 격리판(9)을 개재하여 대면하고, 양극판의 적층면(50)과 음극판의 적층면(52)이 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 연결부분에서 교대로 역방향으로 접어 압축하여 편평한 형상의 극판군(55)을 형성하고, 양극리드의 선단부가 캡케이스(4)에 용접되고, 음극리드의 선단부가 밀봉케이스(5)에 용접되고, 상기 극판군이 얕은 바닥이 있는 원통형의 캡케이스(4)의 개구부를 밀봉케이스(5)로 밀봉하는 전지케이스 내에 수용되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  19. 양극집전체에 천이 금속산화물을 주체로 하는 양극재료가 도착된 양극판(37)과, 음극집전체에 리튬을 흡장, 방출하는 음극재료가 도착된 음극판(38)이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 양극판의 적층면(17a∼17e)과 음극판의 적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 각각의 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 극판군(30)을 형성하고, 이 극판군을 편평한 형상의 전지케이스에 수용한 코인형 전지이며, 상기 양극판은 감았을 때에 중심에 위치하는 연결편의, 음극판의 단부에 대향하는 면이 절연성부재(48)로써 피복된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  20. 양극집전체에 천이 금속산화물을 주체로 하는 양극재료가 도착된 양극판(57)과, 음극집전체에 리튬을 흡장, 방출하는 음극재료가 도착된 음극판(58)이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 연결편은 연결방향과 직교하는 폭이 상기 적층면에 비해 좁게 형성되어 있는 동시에, 연결편의 연결방향의 길이가 감길 때 내측에 위치하는 연결편으로부터 외측에 위치하는 연결편을 향해서 차례대로 증가하도록 형성되고, 양극판의 적층면(17a∼17e)과 음극판의 적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 각각의 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 극판군(60)을 형성하고, 이 극판군을 편평한 형상의 전지케이스에 수용한 코인형 전지이며, 상기 양극판은 감았을 때에 중심에 위치하는 연결편의 음극판의 단부에 대향하는 면에 양극재료가 도착되지 않은 미도착부분이 형성된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
  21. 양극집전체에 천이 금속산화물을 주체로 하는 양극재료가 도착된 양극판(67)과, 음극집전체에 리튬을 흡장, 방출하는 음극재료가 도착된 음극판(68)이 각각 복수의 적층면을 연결편으로 연결한 띠형상으로 형성되고, 상기 연결편은 연결방향과 직교하는 폭이 상기 적층면에 비해 좁게 형성되어 있는 동시에, 연결편의 연결방향의 길이가 감길 때 내측에 위치하는 연결편으로부터 외측에 위치하는 연결편을 향해서 차례대로 증가하도록 형성되고, 양극판의 적층면(17a∼17e)과 음극판의 적층면(18a∼18e)이 격리판(9)을 개재하여 교대로 적층되도록, 격리판과 함께 띠 형상의 양극판 및 음극판을 각각의 연결편에서 구부려 편평한 형상으로 감아 극판군(70)을 형성하고, 이 극판군을 편평한 형상의 전지케이스에 수용한 코인형 전지이며, 상기 음극판은 감았을 때에 중심에 위치하는 단부가 절연성부재(50)로 피복된 것을 특징으로 하는 코인형 전지.
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