KR101800513B1 - 조전지 - Google Patents

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Abstract

조전지는, 정극 시트(17a)와 부극 시트(18a)가 세퍼레이터(19)를 사이에 두고 편평하게 권회되어 있는 권회 전극체(16)를 편평한 케이스(11)에 수용하고 있는 비수 전해질형의 복수의 단전지(10)와, 상기 복수의 단전지와 교대로 소정 방향으로 병설되어 있는 복수의 스페이서(20)와, 상기 복수의 단전지와 상기 복수의 스페이서의 병설체를 상기 소정 방향으로 가압하고, 당해 병설체를 결속하는 결속 부재(5, 7)를 구비하고 있고, 상기 권회 전극체는, 권회 축선 방향의 양단부에 설치되어 있는 집전부(17, 18)와, 양단부의 상기 집전부의 사이에 위치하는 발전부(16a)를 갖고 있으며, 상기 스페이서는, 상기 단전지와 대향하고 있는 적어도 한쪽의 면에 홈을 갖고, 상기 스페이서의 상기 홈이 형성되어 있는 면과 대향하고 있는 상기 케이스의 측판(31)은, 상기 케이스의 내부에서 상기 권회 전극체의 상기 발전부에 접하고 있는 후육부(31a)와, 두께가 당해 후육부보다도 얇고, 당해 후육부의 상기 권회 축선 방향의 양측에 계속되는 박육부(31b)를 구비하고 있고, 상기 후육부에만, 상기 스페이서의 상기 홈이 형성되어 있는 면이 접촉하고 있는 것을 포함한다.

Description

조전지{BATTERY PACK}
본 명세서가 개시하는 기술은, 조전지에 관한 것이다. 특히, 복수의 단전지와 복수의 스페이서가 교대로 소정 방향으로 병설되어 있음과 함께, 그들의 병설체가 소정 방향으로 가압되면서 결속되어 있는 조전지에 관한 것이다. 단전지는, 편평하게 권회되어 있는 권회 전극체를 편평한 케이스에 수용하고 있는 비수 전해질형이다.
편평한 복수의 단전지와 복수의 스페이서를 교대로 병설한 조전지가 알려져 있다(예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2014-154484호). 단전지는, 전해액과 함께 권회 전극체를 편평한 케이스에 수용한 비수 전해질형이다. 스페이서는 절연체로 만들어져 있고, 인접하는 단전지의 케이스끼리를 절연하기 위함과, 단전지의 온도 상승을 억제하기 위해, 인접하는 단전지의 사이에 삽입되어 있다. 일본 특허 출원 공개 제2014-154484호의 조전지에서는, 조전지가 진동하였을 때에 권회 전극체가 편평한 케이스 중에서 진동하는 것을 방지하기 위해, 단전지의 병설체에 소정 방향의 압력을 가하고, 편평한 케이스의 한 쌍의 측판으로 케이스 내부의 권회 전극체를 양측으로부터 끼움 지지하고 있다. 설명의 편의를 위해, 소정 방향을 이하에서는, 병설 방향이라 칭한다. 병설 방향의 압력은, 스페이서와 케이스 측판을 통해 권회 전극체에 가해진다. 일본 특허 출원 공개 제2014-154484호에 개시된 조전지에서는, 단전지의 온도 상승을 더 억제하기 위해, 스페이서의 단전지와의 접촉면에 복수의 홈을 형성하고 있다. 홈을 통해 냉매(공기)를 통과시키고, 단전지의 온도 상승을 억제한다(일본 특허 출원 공개 제2014-154484호; [0060], 도 9). 또한, 일본 특허 출원 공개 제2014-154484호의 조전지는, 주행용 모터의 전원으로서, 전기 자동차에 탑재하는 것을 목적으로 하고 있다. 전기 자동차에서는, 특히 진동 대책이 중요하다.
본 명세서에서는, 설명의 편의를 위해, 편평한 케이스의 병설 방향을 향하고 있는 측판을 광폭 측판이라 칭한다. 권회 전극체의 권회 축선과 교차하는 케이스의 측판을 협폭 측판이라 칭한다. 광폭 측판의 테두리와 협폭 측판의 테두리가 연속하고 있고, 그들의 경계가 케이스의 1변을 이룬다. 광폭 측판이 스페이서와 접촉한다. 또한, 설명을 간결하게 하기 위해, 병설 방향의 압력을 적층 압력이라 칭하는 경우가 있다. 광폭 측판과의 접촉면에 복수의 홈을 갖는 스페이서를 빗살형 스페이서라 칭하는 경우가 있다. 또한, 권회 전극체를 단순하게 전극체라 칭하는 경우가 있다. 또한, 전극체는, 정극 시트와 부극 시트를, 세퍼레이터를 사이에 두고 편평하게 권회한 것이다. 전극체의 권회 축선 방향의 양단부에 집전부가 설치되어 있고, 양단부의 집전부로 사이에 끼인 부분을 발전부라 칭한다. 집전부에서는, 정극 시트, 혹은, 부극 시트만이 권회되어 있고, 집전부의 두께는 발전부보다도 얇다.
적층 압력은 광폭 측판을 통해 케이스 내부의 전극체에 전달되므로, 광폭 측판의 두께는 적절하게 얇은 쪽이 좋다. 그런데, 두께가 얇은 광폭 측판에 빗살형 스페이서를 접촉하여 가압하면, 빗살형의 요철에 의해 광폭 측판이 근소하기는 하지만 요철로 변형되고, 전극체에 가해지는 압력 분포가 미묘하게 불균일해진다. 한편, 전극체는 충전 시에 팽창하고, 방전 시에 수축한다. 그로 인해, 가압되어 있는 전극체(특히 발전부)는, 그 권회 축선 방향의 양측부로부터 전해액을 방출하거나 흡수한다. 전극체(특히 발전부)에 가해지는 적층 압력의 분포의 근소한 불균일성이, 전해액이 드나들 때마다 전극체 내의 전계액 분포의 불균일성을 증장시킨다. 전극체 내의 전해액 분포의 불균일성이 증가하면 전지 성능이 저하된다.
한편, 광폭 측판의 두께를 증가시키면, 빗살형 스페이서가 접촉해도, 광폭 측판의 전극체측의 표면은 평탄을 유지할 수 있다. 그러나, 이번에는 광폭 측판 전체의 강성이 높아지고, 양측의 협폭 측판의 사이에서 광폭 측판의 전체가 만곡되고, 전극체의 중앙에서 높고 단부 협폭 측판에 근접함에 따라 낮아지는 불균일한 압력 분포가 발생해 버린다.
본 명세서는, 복수의 단전지와 스페이서가 교대로 소정 방향(병설 방향)으로 병설되어 있음과 함께 병설 방향으로 가압되면서 구속되어 있는 조전지에 관한 것으로, 균일하게 분포하는 압력을 케이스 내의 전극체에 가하는 기술을 제공한다.
본 발명의 형태에 관한 조전지는, 정극 시트(17a)와 부극 시트(18a)가 세퍼레이터(19)를 사이에 두고 편평하게 권회되어 있는 권회 전극체(16)를 편평한 케이스(11)에 수용하고 있는 비수 전해질형의 복수의 단전지(10)와, 상기 복수의 단전지와 교대로 소정 방향으로 병설되어 있는 복수의 스페이서(20)와, 상기 복수의 단전지와 상기 복수의 스페이서의 병설체를 상기 소정 방향으로 가압하고, 당해 병설체를 결속하는 결속 부재(5, 7)를 구비하고 있고, 상기 권회 전극체는, 권회 축선 방향의 양단부에 설치되어 있는 집전부(17, 18)와, 양단부의 상기 집전부의 사이에 위치하는 발전부(16a)를 갖고 있으며, 상기 스페이서는, 상기 단전지와 대향하고 있는 적어도 한쪽의 면에 오목부를 갖고, 상기 스페이서의 상기 오목부가 형성되어 있는 면과 대향하고 있는 상기 케이스의 측판(31)은, 상기 케이스의 내부에서 상기 권회 전극체의 상기 발전부에 접하고 있는 후육부(31a)와, 두께가 당해 후육부보다도 얇고, 당해 후육부의 상기 권회 축선 방향의 양측에 계속되는 박육부(31b)를 구비하고 있고, 상기 후육부에만, 상기 스페이서의 상기 오목부가 형성되어 있는 면이 접촉하고 있는 것을 포함한다.
상기 형태에 관한 조전지에서는, 광폭 측판의 빗살형 스페이서가 접촉하는 부위에는, 빗살형의 요철이 접촉해도 변형되지 않도록 두께가 큰 후육부를 형성한다. 한편, 협폭 측판에 대해 후육부가 병설 방향으로 변위하기 쉽도록, 후육부의 권회 축선 방향의 양측에 계속되는 부위에는, 두께가 후육부보다도 얇은 박육부를 형성한다. 광폭 측판이 압력을 받으면, 후육부가 변형되기 전에 박육부가 변형된다. 박육부를 형성함으로써, 병설 방향의 압력에 대해 후육부의 전체가, 권회 축선 방향에서 평탄을 유지한 상태에서, 병설 방향으로 이동하고, 발전부에, 균일하게 분포하는 압력을 가한다.
또한, 병설 방향과 권회 축선 방향의 양자에 직교하는 방향(케이스 높이 방향)에서는, 후육부의 양측에 박육부를 형성해도 되지만, 케이스 높이 방향에서는 반드시 박육부는 필요한 것은 아니다. 권회 전극체의 팽창과 수축에 수반하는 전해액의 이동은 권회 축선 방향으로 발생하므로, 전해액의 이동 경로상의 압력 분포의 불균일성이 전해액의 분포에 영향을 미친다. 케이스 높이 방향의 전해질의 이동은 권회 축선 방향의 이동에 비해 작다. 그로 인해, 케이스 높이 방향에서는 후육부의 양측에 박육부를 형성하지 않더라도, 권회 축선 방향에서 후육부의 양측에 박육부를 형성함으로써 전해액 분포의 불균일성 억제의 효과를 기대할 수 있다. 즉, 본 발명의 형태가 해결하는 하나의 과제는, 엄밀하게 말하면, 권회 전극체에 가해지는 권회 축선 방향의 압력 분포를 균일화하는 데 있다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 동등한 요소들을 동등한 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.
도 1은 실시예의 조전지의 사시도.
도 2는 전지 스택의 일부를 도시하는 사시도.
도 3은 전극체의 구성예를 나타내는 설명도.
도 4는 도 2의 IV-IV선을 따른 단면도.
도 5는 적층 압력이 가해지기 전의 전지 케이스의 변형예를 나타내는 설명도.
도 6은 적층 압력이 가해진 후의 전지 케이스의 변형예를 나타내는 설명도.
도 7은 후육부와 전극체의 위치 관계를 나타내는 단면도(후육부가 발전부의 범위를 넘어 전극체에 접촉하는 경우).
도 8은 후육부와 전극체의 위치 관계를 나타내는 단면도(후육부가 발전부의 범위 내에서 전극체에 접촉하는 경우).
도 9는 저온 하이 레이트 시험에 의한 충방전의 기간 등의 구성예를 나타내는 설명도.
도 10은 후육부의 제1 변형예를 나타내는 밀폐형 전지 및 스페이서의 부분 단면도.
도 11은 후육부의 제2 변형예를 나타내는 밀폐형 전지 및 스페이서의 부분 단면도.
도 12는 변형예의 조전지를 설명하기 위한 전지 스택의 부분 사시도.
도면을 참조하여 실시예의 조전지를 설명한다. 우선, 실시예의 조전지(2)의 구성을, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1에, 실시예의 조전지(2)의 사시도를 나타낸다. 조전지(2)는, 복수의 단전지(10)와 복수의 스페이서(20)를 병설하여 결속한 것이다. 단전지(10)는, 밀폐형 전지이며, 나중에 상세하게 설명하는 바와 같이, 편평 각형 형상으로 형성된 전지 케이스(11)에 전해액과 함께 전극체를 수용한 비수 전해질 이차 전지이다. 전지 케이스(11)의 내부에는, 전해액이 밀봉되어 있다. 단전지(10)는 「배터리 셀」이라고 바꾸어 말할 수도 있다.
복수의 단전지(10)는 전기적으로 직렬로 접속되어 있고, 조전지(2)는 대전압의 전력을 출력할 수 있다. 인접하는 단전지(10)의 단자를 전기적으로 접속하는 접속 플레이트는 도시를 생략하고 있다. 조전지(2)는, 예를 들어 하이브리드 차량이나 전기 자동차 등에 탑재되어, 주행 모터를 구동하기 위한 전력을 공급한다. 차량에 탑재되는 조전지(2)에서는, 주행 중에 노면 등으로부터 입력되는 진동으로부터, 전지 케이스(11) 내의 전극체를 보호하기 위해, 단전지(10)의 병설 방향으로 압력이 가해진다. 상술한 바와 같이, 병설 방향의 압력을 적층 압력이라 칭한다. 조전지(2)는, 한 쌍의 엔드 플레이트(5)와 결속 밴드(7)를 갖고 있으며, 그들 부재에 의해, 복수의 단전지(10)의 각각에, 병설 방향의 압력이 가해진다. 병설 방향은, 도면 중의 X축 방향에 상당한다. 이하의 도면에서도 마찬가지이다.
조전지(2)는, 전지 스택(3)(병설체)과, 한 쌍의 엔드 플레이트(5)와, 결속 밴드(7)에 의해 구성되어 있다. 전지 스택(3)(병설체)은, 복수의 단전지(10)와 복수의 스페이서(20)가 하나씩 교대로 병설되어 있는 디바이스이다. 한 쌍의 엔드 플레이트(5)는, 전지 스택(3)을 병설 방향으로부터 끼워 넣고 있다. 결속 밴드(7)는, 한 쌍의 엔드 플레이트(5)의 대향 간격을 좁히는 방향으로 전지 스택(3)을 체결한다. 각 스페이서(20)는, 인접하는 2개의 단전지(10)의 사이에 끼워져 있다. 결속 밴드(7)는, 한 쌍의 엔드 플레이트(5)의 네 코너에 형성되어 있는 관통 구멍을 관통하는 긴 4개의 볼트와, 그 단부에 나사 결합하여 한 쌍의 엔드 플레이트(5)의 사이에 끼워진 전지 스택(3)을 병설 방향으로 가압하는 너트에 의해 구성되어 있다. 이러한 가압 기구에 의해, 인접하는 단전지(10)의 사이에 개재하는 스페이서(20)가 단전지(10)의 전지 케이스(11)의 측판을 가압한다. 병설 방향을 향하고 있는 전지 케이스(11)의 한 쌍의 측판을 이하에서는 광폭 측판이라 칭한다.
다음으로, 전지 스택(3)의 일부로서, 스페이서(20)에 의해 가압되는 단전지(10)에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 도 2에, 전지 스택(3)의 일부를 나타낸 사시도를 도시한다. 도 3에, 권회 전극체(16)의 구성예를 나타낸 설명도를 도시한다. 이하, 간단히 하기 위해, 권회 전극체(16)를 단순하게 전극체(16)라 칭한다. 단전지(10)는, 개요를 전술한 바와 같이, 주로, 전지 케이스(11)와 전극체(16)와 전해액으로 구성되어 있다. 전해액은 도시를 생략하고 있다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(11)는, 바닥이 있는 통 형상의 케이스 본체(12)와, 케이스 본체(12)의 상부 개구를 폐색하는 커버(13)에 의해 구성되어 있다. 케이스 본체(12)는, 도면 중의 Y축 방향의 길이가 가장 길고, X축 방향의 길이가 Y축 방향과 Z축 방향의 길이보다도 현저하게 짧은 길고 가는 얇은 상자 형상(편평 각형 형상)을 이루고 있다. 상술한 바와 같이, 케이스 본체(12)의 병설 방향을 향하고 있는 측판을 광폭 측판(31)이라 칭한다. 후술하는 바와 같이, 광폭 측판(31)에는, 후육부(31a)와 박육부(31b)가 형성되어 있다. 또한, 후술하는 전극체(16)의 권회 축선 J의 방향을 향하고 있는 케이스 본체의 측판을 협폭 측판(32)이라 칭한다. 또한, 권회 축선 J의 방향은, 도면 중의 좌표계의 Y축 방향에 상당한다. 이하의 도면에서도 마찬가지이다.
커버(13)는, 케이스 본체(12)의 가늘고 긴 상부 개구에 따라 스트립 형상을 이루고 있고, 상부 개구를 액밀하게 폐색한다. 케이스 본체(12)와 커버(13)는 모두 알루미늄으로 만들어져 있다.
케이스 본체(12)에는, 편평 형상으로 권회된 전극체(16)가 수용되어 있음과 함께, 수용한 전극체(16)를 침지하는 전해액이 주입되어 있다. 커버(13)에는, 절연 홀더 등을 통해 돌출되는 정극 단자(14) 및 부극 단자(15)가 설치되어 있다. 단전지(10)는, 예를 들어 각형 밀폐식의 리튬 이온 이차 전지이다. 또한, 커버(13)에는, 정극 단자(14)나 부극 단자(15) 외에, 전지 케이스(11) 내에 전해액을 주입하기 위한 주액구나, 전지 케이스(11)의 내압 상승을 방지하는 안전 밸브 등이 설치되지만, 이들의 도시를 생략하고 있다.
전극체(16)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 세퍼레이터(19)를 개재시킨 정극 시트(17a)와 부극 시트(18a)의 적층체를 편평 형상으로 권회한 권회 전극체이다. 정극 시트(17a)에는 정극 활성 물질층(17b)이 형성되어 있고, 또한 부극 시트(18a)에는 부극 활성 물질층(18b)이 형성되어 있다. 이들 시트(17a, 18a)는, 권회 축선 J의 방향으로 소정 거리만큼 서로 어긋나게 하여 권회되어 있다. 그로 인해, 정극 시트(17a)와 부극 시트(18a)가 세퍼레이터(19)를 개재하여 겹치는 범위가 발전부(16a)(도 3의 그레이로 착색된 부분)로서 기능한다. 「정극 시트(17a)와 부극 시트(18a)가 세퍼레이터(19)를 개재하여 겹치는 범위」는, 정확하게는, 세퍼레이터(19)를 개재하여, 정극 시트(17a)의 정극 활성 물질층(17b)과 부극 시트(18a)의 부극 활성 물질층(18b)이 중복되는 부분이다.
발전부(16a)의 권회 축선 J를 따른 한쪽의 측에는 정극 집전부(17)가 설치되어 있고, 다른 쪽의 측에는 부극 집전부(18)가 설치되어 있다. 정극 집전부(17)는, 정극 시트(17a) 등이 권회되어 있는 전극체(16)에 있어서, 정극 시트(17a)만이 권회되어 있는 부위이다. 부극 집전부(18)는, 정극 시트(17a) 등이 권회되어 있는 전극체(16)에 있어서, 부극 시트(18a)만이 권회되어 있는 부위이다. 그로 인해, 정극 집전부(17)와 부극 집전부(18)의 짧은 방향의 두께는, 발전부(16a)의 짧은 방향의 두께와 비교하여 얇다. 정극 집전부(17), 부극 집전부(18), 발전부(16a)의 짧은 방향은, 복수의 단전지(10)와 복수의 스페이서(20)의 병설 방향과 일치한다. 또한, 도 2와 도 3에서는, 도면을 간략화하고, 정극 집전부(17)와 부극 집전부(18)의 병설 방향의 두께를 발전부(16a)의 두께와 동등하게 그리고 있는 것에 유의바란다.
권회된 전극체(16)의 정극 집전부(17) 및 부극 집전부(18)에는, 커버(13)에 설치된 정극 단자(14) 및 부극 단자(15)가 각각 접속되어 있다. 전해액에 침지된 전극체(16)가 발전하면, 그 전력이 정극 단자(14) 및 부극 단자(15)를 통해 외부에 출력된다. 또한, 외부로부터 공급되는 전력이 정극 단자(14) 및 부극 단자(15)로부터 입력됨으로써, 전극체(16)가 충전된다.
도 2로 되돌아가, 전지 스택(3)의 설명을 계속한다. 스페이서(20)는, 단전지(10)의 전지 케이스(11)의 광폭 측판(31)보다도 외형이 작은 직사각 형상의 후판이다. 이 스페이서(20)는, 병설된 단전지(10) 사이에 개재하여 인접하는 단전지(10)의 사이에 간극을 확보함과 함께, 가압 기구에 의한 압력(적층 압력)을 전지 케이스(11)의 광폭 측판(31)에 가한다. 본 실시예에서는, 전지 케이스(11)의 광폭 측판(31)에는 후육부(31a)가 형성되어 있다. 스페이서(20)는, 그 평면 형상이 후육부(31a)보다도 작은 직사각 형상을 이루는 사이즈로 만들어져 있다. 평면 형상이라 함은, 복수의 단전지(10)의 병설 방향에서 본 면의 형상을 말한다.
스페이서(20)에는, 병설 방향을 향하고 있는 한쪽의 면(21)에 선 형상으로 연장되는 복수의 홈(23)이 형성되어 있다. 본 실시예에서는, 단전지(10)의 높이 방향(도 1의 Z축 방향)으로 홈(23)이 연장되도록 스페이서(20)가 전지 케이스(11)의 광폭 측판(31)에 접촉하고 있다. 홈(23)이 형성되어 있는 스페이서(20)의 한쪽의 면(21)이 전지 케이스(11)의 광폭 측판(31)에 접촉한다. 그렇게 하면, 광폭 측판(31)의 표면과 홈(23)의 측면과 저면으로 둘러싸인 Z축 방향으로 연장되는 복수의 유로가 형성된다. 각 유로는 Z축 방향으로 관통하고 있다. 이 유로에는, 공기가 유통되고, 충방전에 의해 발열한 단전지(10)를 냉각한다. 또한, 도 2에서는, 파선으로 나타내어져 있는 홈(23)이, 스페이서(20)의 한쪽의 면(21)에 있어서 일부 생략되어 있지만, 이것은, 홈(23)의 파선과 IV-IV선(일점 쇄선) 등이 교착하여 서로 헷갈리기 쉬워지는 것을 방지하기 위해 기재를 생략한 것에 지나지 않고, 스페이서(20)의 한쪽의 면(21)의 전체면에 홈(23)이 형성되어 있다.
본 실시예에서는, 스페이서(20)의 병설 방향을 향하는 한쪽의 면(21)에 복수의 홈(23)이 형성되어 있고, 다른 쪽의 면(22)에는 홈이 형성되어 있지 않다. 다른 쪽의 면(22)에도 복수의 홈을 형성해도 된다. 또한, 상술한 바와 같이, 스페이서(20)는, 그 평면 형상이 후육부(31a)보다도 작은 직사각 형상을 이루는 사이즈로 만들어져 있다. 그로 인해, 홈(23)이 형성되어 있는 면(21)은, 후육부(31a)에서만 전지 케이스(11)에 접하게 된다.
그런데, 가압 기구에 의한 압력이 단전지(10)의 병설 방향으로 가해지면, 복수의 홈(23)이 있는 스페이서(20)의 한쪽의 면(21)은, 전지 케이스(11)의 광폭 측판(31)에 대해 빗살 형상으로 불연속적으로 압접한다. 그로 인해, 광폭 측판(31)의 표면에는, 압력이 가해지는 부위와 가해지지 않는 부위가 혼재하게 된다. 즉, 복수의 홈(23)을 갖는 스페이서(20)가 접촉하면, 광폭 측판(31)의 표면에 압력 분포의 불균일성이 발생한다. 가령 광폭 측판이 균일하게 얇은 경우에는, 압력 분포의 불균일성에 따라 광폭 측판이 근소하게 요철로 변형된다. 그 결과, 광폭 측판의 내면(케이스 내측을 향하는 면)에 접촉하고 있는 전극체(16)에 근소하지만 불균일한 분포의 압력이 가해진다. 한편, 전극체(16)는 충방전에 수반하여 팽창과 수축을 반복한다. 전극체(16)는, 팽창 시에 주위로부터 전해액을 흡입하고, 수축 시에 내부의 전해액을 방출한다. 전극체(16), 특히 발전부(16a)에 불균일한 분포의 압력이 가해지고 있으면, 전해액의 출입이 반복되는 동안에, 발전부(16a)의 내부의 전해액 분포의 편차가 증장된다. 발전부(16a)의 내부의 전해액 분포의 편차가 커지면, 전지 성능이 저하되어 버린다. 그로 인해, 발전부(16a)에 가해지는 압력의 분포는 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 또한, 광폭 측판(31)의 전체의 두께를 두껍게 하면, 빗살 형상의 스페이서(20)가 접촉하고 있어도, 홈(23)에 기인하는 광폭 측판의 변형은 발생하지 않는다. 그러나, 광폭 측판의 전체가 고강성으로 되면, 발전부(16a)에 소정의 압력을 가하기 위해 외부로부터 가하는 압력을 크게 해야만 한다. 그 결과, 양측의 협폭 측판(32)과의 접속 개소[케이스 본체(12)의 높이 방향으로 연장되는 코너부]의 사이에서 광폭 측판의 전체가 만곡되고, 발전부(16a)의 중앙에서 높고 협폭 측판(32)에 근접함에 따라 작아지는 불균일한 압력 분포를 발생시켜 버린다. 또한, 협폭 측판이라 함은, 권회 축선 J와 교차하는 전지 케이스(11)의 한 쌍의 측판을 말한다.
따라서, 본 실시예에서는, 전지 케이스(11)의 측면에 후육부(31a)를 형성함과 함께, 권회 축선 방향의 후육부(31a)의 양측에 계속되는 부위에, 후육부보다도 판 두께가 작은 박육부(31b)를 형성한다. 스페이서(20)의 홈(23)이 형성되어 있는 면(21)은, 후육부(31a)에만 접촉한다. 이에 의해, 스페이서(20)의 홈(23)에 기인하는 광폭 측판(31)[후육부(31a)]의 변형을 억제함과 함께, 적층 압력을 받으면 박육부(31b)가 변형되어 후육부(31a)의 전체가 병설 방향으로 이동하고, 발전부(16a)를 균일하게 가압한다.
도 2의 IV-IV선을 따라 커트한 단면도가 도 4에 도시되어 있다. 또한 도 5와 도 6에, 적층 압력이 가해지는 전후에 있어서의 전지 케이스(11)의 변형을 나타낸 설명도가 도시되어 있다. 도 5는 적층 압력이 가해지기 전의 상태를 나타내고 있고, 도 6은 적층 압력이 가해진 후의 상태를 나타내고 있다. 여기부터는, 이들 도 4 내지 도 6도 참조하면서 설명을 계속한다.
또한, 도 4에는, 단전지(10) 및 스페이서(20)를 XY 평면으로 절단한 단면 중, 그 지면 좌측을 나타내고 있다. 그로 인해, 이 단면을 좌우 대칭으로 나타낸 것이 지면 우측에도 나타난다. 도 5와 도 6에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 이들 단면도에서의 전극체(16)에는, 적층된 정극 시트(17a), 부극 시트(18a) 및 세퍼레이터(19)가 다층으로 나타나지만, 도 4 내지 도 6에 있어서는, 편의적으로 간이한 해칭으로 그들의 단면을 일괄적으로 표현하고 있는 것에 주의바란다. 또한, 정극 집전부(17)는, 전극체(16)의 일부를 구성하는 것이지만, 발전부(16a)와 명확하게 구별하기 위해, 양자에는, 기울기가 다른 해칭을 실시하고 있는 것에도 주의바란다. 또한, 이들 도면에 있어서, 한쪽의 면을 가리키는 부호 21 및 홈을 가리키는 부호 23은, 그 일부에 부여되어 있고, 이들 부호가 부여되어 있지 않은 것도 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 케이스 본체(12)의 광폭 측판(31)에, 후육부(31a)와 박육부(31b)가 형성되어 있다. 구체적으로는, 광폭 측판(31)의 내측면[전극체(16)를 향하는 면]에 있어서 발전부(16a)가 접하는 범위에 후육부(31a)를 형성한다. 그리고, 후육부(31a)의 권회 축선 방향(도면 중의 Y축 방향)의 양측에 박육부(31b)를 형성한다. 박육부(31b)는, 후육부(31a)의 권회 축선 방향의 양측에 계속되는 부분이며, 후육부(31a)의 양단부와 협폭 측판(32) 사이를 연결한다. 또한, 본 실시예에서는, 후육부(31a)와 박육부(31b)의 내측면은 동일 높이의 면이며, 케이스 본체(12)의 외측에 있어서, 후육부(31a)가 박육부(31b)보다도 병설 방향으로 돌출되어 있다.
도 4의 예에서는, 후육부(31a)는, 발전부(16a)와 정극 집전부(17)의 경계 K를 넘어, 단전지(10)의 길이 방향 단부(도 4의 Y축의 부방향)의 부근까지 확대되는 크기를 갖고 있다. 바꾸어 말하면, 후육부(31a)는, 발전부(16a)가 접하는 범위를 넘어, 단전지(10)의 길이 방향 단부의 부근까지 확대되는 크기를 갖고 있다. 이 후육부(31a)는, 케이스 본체(12)의 광폭 측판(31)에 있어서, 단전지(10)의 높이 방향(Z축 방향, 권회 축선 J에 직교하는 방향), 즉, 도 4의 지면 수직 방향으로 케이스 본체(12)의 일단부측으로부터 타단부측에 걸쳐 띠 형상으로 형성되어 있다(도 2를 참조). Z축의 정방향을 「상」, 부방향을 「하」라고 정의하면, 후육부(31a)는, 케이스 본체(12)의 하단부로부터 상단부에 걸쳐 띠 형상으로 형성되어 있다. 또한, 도 4에 나타내는 부호 P는, 홈(23)과 후육부(31a)에 의해 형성되는 냉매 유로를 나타낸다.
이러한 후육부(31a)가 형성되는 케이스 본체(12)는, 가압 기구에 의한 압력(적층 압력)이 가해지기 전에 있어서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 광폭 측판(31)의 내측면과 수용한 전극체(16) 사이에 간극을 가지고 케이스 본체(12) 내에 채워진 전해액에 전극체(16)를 침지한다. 이에 반해, 도 5에 나타내는 화살표 방향으로부터, 가압 기구에 의한 압력이 스페이서(20)에 가해지면, 그 한쪽의 면(21) 또는 다른 쪽의 면(22)이 후육부(31a)에 압접된다. 한쪽의 면(21) 또는 다른 쪽의 면(22)은 후육부(31a) 이외에서는 케이스 본체(12)[전지 케이스(11)]와 접하지 않는다. 이에 의해, 케이스 본체(12)의 광폭 측판(31)은, 후육부(31a)를 중심으로 케이스 본체(12)의 내측을 향해 변형된다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 변형은, 박육부(31b)에 발생한다.
즉, 후육부(31a)는, 박육부(31b)에 비해 강성이 높으므로, 변형되는 일 없이, 강성이 낮은 박육부(31b)가 케이스 본체(12)의 내측으로 휘도록 변형된다. 그 결과, 후육부(31a)는 변형되지 않고 발전부(16a)를 향해 이동한다. 또한, 스페이서(20)의 한쪽의 면(21)에 형성되는 복수의 홈(23)에 의한 빗살 형상의 요철이 후육부(31a)에 압접하고 있다. 후육부(31a)의 두께는, 복수의 홈(23)의 요철에서는 변형되지 않는 정도로 두껍다. 그 결과, 케이스 본체(12)에 수용되는 전극체(16)는, 변형되는 일 없이 평탄한 후육부(31a)에 의해, 발전부(16a)를 중심으로 양면으로부터 끼워 넣어지도록 끼움 지지된다. 이에 의해, 전극체(16)에는, 발전부(16a)를 중심으로 거의 균일하게 압력이 가해진다.
또한, 보다 정확하게는, 후육부(31a)는, 권회 축선 J의 방향을 따라 평탄을 유지한 상태에서 발전부(16a)를 향해 이동한다. 후육부(31a)는, 상하 방향(도면 중의 Z축 방향)을 따라서는 만곡되는 경우가 있다. 그러나, 상술한 바와 같이, 전극체(16)의 팽창과 수축에 의해, 내부의 전해액은 주로 권회 축선 J의 방향으로 이동한다. 그로 인해, 전극체(16)의 내부의 전해액 분포의 균일성에는, 권회 축선 J를 따른 압력 분포의 균일성이 중요하다. 즉, 후육부(31a)가 권회 축선 J를 따른 방향에서 균일하게 분포하는 압력을 가하는 것이, 전극체(16) 내부의 전해액 분포의 균일화에 공헌한다.
또한, 도 4 내지 도 6에서는, 정극 집전부(17)의 병설 방향의 두께가 발전부(16a)의 두께보다도 작은 것이 도시되어 있다. 그로 인해, 적층 압력은, 주로 발전부(16a)에 가해지고, 정극 집전부(17)[및 부극 집전부(18)]에는 가해지지 않는다. 발전부(16a)에 대해, 권회 축선 J의 방향으로 균일하게 분포하는 압력을 가하면, 전극체(16)의 내부의 전해액 분포를 균일화할 수 있다.
도 7을 참조하여, 길이 방향(Y축 방향)에 있어서의, 발전부(16a)의 단부와 후육부(31a)의 단부와 스페이서(20)의 단부의 위치 관계에 대해 설명을 보충한다. 도 7은 후육부(31a)가 발전부(16a)의 범위(즉, 도면 중의 경계 K)를 넘어 전극체에 접촉하는 경우를 나타내고 있고, 도 8은 후육부(31a)가 발전부(16a)의 범위 내(즉, 도면 중의 경계 K보다도 Y축 정방향의 측)에서 전극체(16)에 접촉하는 경우를 나타내고 있다. 이들 단면도에 있어서, 전극체(16)는, 적층된 정극 시트(17a), 부극 시트(18a) 및 세퍼레이터(19)가 다층으로 나타나지만, 편의적으로 간이한 해칭으로 그들의 단면을 일괄적으로 표현하고 있다. 또한, 정극 집전부(17)는, 전극체(16)의 일부를 구성하는 것이지만, 발전부(16a)와 명확하게 구별하기 위해, 양자에는, 기울기가 다른 해칭을 실시하고 있다.
도 7은 후육부(31a)가, 발전부(16a)가 접하는 범위(도 7의 경계 K)를 넘는 사이즈를 갖는 경우에 있어서, 스페이서(20)도 경계 K를 넘는 사이즈를 갖는 경우를 나타내고 있다. 단전지(10)와 스페이서(20)는, 그러한 위치 관계를 갖고 있어도 된다. 즉, 도 4에 도시하는 구성에서는, 후육부(31a)는, 발전부(16a)가 접하는 범위를 넘어 형성되어 있지만, 스페이서(20)는, 발전부(16a)가 접하는 범위의 내측(도 4에 있어서 경계 K보다도 Y축 정방향측)의 범위 내에 들어가도록 위치하고 있다. 이에 반해, 도 7에 도시하는 구성에서는, 스페이서(20)도 발전부(16a)가 접하는 범위를 넘는 사이즈를 갖고 있다. 도 4와 도 7의 어느 위치 관계여도 된다.
또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 후육부(31a)는, 발전부(16a)가 접하는 범위를 넘는 일 없이, 당해 범위의 내측에 형성되어 있어도 된다. 후육부(31a)의 형성 범위가, 발전부(16a)와 정극 집전부(17)의 경계 K를 넘는 일 없이, 경계 K보다도 발전부(16a)가 접하는 범위의 내측(도 8의 Y축의 정방향)에 들어가 있어도 된다. 즉, 후육부(31a)는, 발전부(16a)에 접하고 있는 부분을 포함하도록 형성되어 있으면, 발전부(16a)에 접하는 부분의 전부를 포함하는 것을 필요로 하지 않는다. 후육부(31a)는, 발전부(16a)에 대향하는 부분의 전부 또는 일부에 형성되어 있으면 된다. 발전부(16a)가 접하는 범위의 일부에 후육부(31a)가 형성되어 있는 경우, 발전부(16a)가 접하는 범위의 전부에 후육부(31a)가 형성되어 있는 경우(도 4나 도 7에 나타내는 경우)에 비해, 균일도가 저하되지만, 발전부(16a)에 거의 균일하게 압력이 가해진다.
후육부(31a)의 두께는, 케이스 본체(12)를 구성하는 금속 재료의 종류, 박육부(31b)의 두께, 후육부(31a)와 박육부(31b)의 면적비, 병설 방향으로 가해지는 압력의 크기 등에 기초하여 설정된다. 보다 구체적으로는, 실험이나 컴퓨터 시뮬레이션의 결과에 기초하여, 후육부(31a)의 두께가 적절히 최적의 값으로 설정된다. 일례에서는, 케이스 본체(12)의 사이즈는, X축 방향이 15㎜, Z축 방향이 100㎜, Y축 방향이 150㎜이다. 케이스 본체(12)는 알루미늄으로 만들어져 있다. 후육부(31a)의 두께는 1.5㎜이며, 박육부(31b)의 두께는 0.5㎜이다. 스페이서(20)에 형성되는 홈(23)의 깊이와 폭은 3㎜ 정도이다. 이 사례에서는, 후육부(31a)의 두께는 박육부(31b)의 두께의 3배이다. 이만큼의 두께의 차가 있으면, 빗살 형상의 스페이서(20)에 의해 광폭 측판(31)이 병설 방향으로 가압되었을 때, 후육부(31a)는 홈(23)에 의해 변형되는 일이 없고, 또한 압력에 의해 박육부(31b)가 변형되고, 후육부(31a)는 병설 방향으로 평행 이동하여 발전부(16a)를 균일하게 가압한다. 상기한 일례에서는, 후육부(31a)의 두께 W1은, 박육부(31b)의 두께 W2의 3배였다. 후육부(31a)의 두께 W1은, 박육부(31b)의 두께 W2의 2배 이상이 바람직하고, 3배 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 스페이서(20)는, 절연성의 수지로 만들어져 있다.
다음으로, 이와 같이 형성되는 케이스 본체(12)의 후육부(31a)의 효과에 대해 검증하기 위해 행한 조전지(2)의 저온 하이 레이트 시험에 대해 설명한다. 도 9에, 저온 하이 레이트 시험에 의한 충방전의 기간 등의 구성예를 나타낸 설명도를 도시한다. 저온 하이 레이트 시험은, 40초간 75암페어의 충전을 행한 후, 5초간의 인터벌 기간이 경과하고 나서, 300초간 10암페어의 방전을 행한다. 그리고, 5초간의 인터벌 기간을 두고 이들 충방전을 4000회 반복한다. 즉, 도 9에 나타내는 1 사이클을, 소정의 저온 환경하에 있어서, 4000회(4000사이클) 반복한다.
이러한 저온 하이 레이트 시험을, 도 4에 나타내는 구성예, 도 8에 나타내는 구성예 및 비교예 1, 2에 대해 행하였다. 그리고, 시험의 전후에 있어서의 충전 용량의 비를, 용량 유지율[＝(시험 후 충전 용량/시험 전 충전 용량)×100]로서 산출하였다. 또한, 비교예 1은, 케이스 본체(12)에 후육부(31a)를 형성하는 일 없이 케이스 본체(12)의 모든 두께를 박육부(31b)와 동등하게 구성한 것이다. 또한, 비교예 2는, 케이스 본체(12)의 모든 두께를 후육부(31a)와 동등하게 구성한 것이다. 충전 용량의 저하를 억제하기 위해서는, 용량 유지율이 100％에 가까울수록 좋다. 각각의 용량 유지율은 이하와 같이 되었다.
<저온 하이 레이트 시험 후의 용량 유지율>
(1) 도 4에 나타내는 구성예:99.7％
(2) 도 8에 나타내는 구성예:96.1％
(3) 비교예 1(모두 박육):93.8％
(4) 비교예 2(모두 후육):89.3％
이상으로부터, 이들 중에서는, 도 4에 나타내는 구성예, 즉, 케이스 본체(12)의 내측면에 있어서 전극체(16)의 발전부(16a)가 접하는 범위에 후육부(31a)를 형성하는 구성이 최량인 것이 검증되었다[상기 (1)]. 또한, 비교예 1, 2에 비해 케이스 본체(12)의 후육부(31a)가 충전 용량의 저하의 억제에 그 효과를 발휘하고 있는 것이 검증되었다. 또한, 도 8에 나타내는 구성예, 즉, 후육부(31a)가, 발전부(16a)가 접하는 범위를 넘는 일 없이, 당해 범위의 내측에 형성되어 있는 구성이라도, 도 4에 나타내는 구성예에 이어 용량 유지율이 양호하고[상기 (2)], 비교예 1, 2보다도 충전 용량의 저하를 억제하는 점에서 우수한 것도 검증되었다.
케이스 본체(12)에 형성하는 후육부(31a)의 변형의 예에 대해, 도 10 내지 도 12를 참조하여 설명한다. 도 10과 도 11에, 후육부(31a)의 변형예를 나타내는 단전지(10) 및 스페이서(20)의 부분 단면도를 도시한다. 도 10과 도 11은, 도 2의 IV-IV선을 따른 단면도에 상당하는 것이다. 이들 단면도에 있어서, 전극체(16)는, 적층된 정극 시트(17a), 부극 시트(18a) 및 세퍼레이터(19)가 다층으로 나타나지만, 편의적으로 간이한 해칭으로 그들의 단면을 일괄적으로 표현하고 있다. 또한, 정극 집전부(17)는, 전극체(16)의 일부를 구성하는 것이지만, 발전부(16a)와 명확하게 구별하기 위해, 양자에는, 기울기가 다른 해칭을 실시하고 있다.
도 10의 변형예를 설명한다. 도 2와 도 4에서 설명한 후육부(31a)는, 케이스 본체(12)의 내측에서 박육부(31b)와 동일 높이의 면이며, 케이스 본체(12)의 외측에서 박육부(31b)에 대해 돌출되어 있다. 도 10의 변형예에서는, 후육부(131a)는, 케이스 본체(112)의 외측에서 박육부(131b)와 동일 높이의 면이며, 케이스 본체(112)의 내측에서 박육부(131b)에 대해 돌출되어 있다. 이 구성에 있어서도, 가압 기구에 의해 적층 압력이 스페이서(20)에 가해지면, 후육부(131a)가 평탄한 상태를 유지한 상태에서, 그 양측의 박육부(131b)가 케이스 본체(112)의 내측을 향해 휜다. 이에 의해, 케이스 본체(112) 내의 발전부(16a)는, 거의 균일하게 가압된다. 또한, 케이스 본체(112)의 내측면에 후육부(131a)를 형성함으로써, 케이스 본체(112) 내에 있어서, 병설 방향에서 대향하는 한 쌍의 박육부(131b)의 사이의 공간 S가, 도 2, 도 4의 경우와 비교하여 넓어진다. 도 10의 형태는, 정극 집전부(17)나 부극 집전부(18)의 주위의 공간 S가 확대되는 이점이 있다.
도 11의 변형예를 설명한다. 후육부는, 복수의 판을 겹친 것이어도 된다. 바꾸어 말하면, 광폭 측판은, 복수의 판을 겹친 것이어도 된다. 전형적으로는, 광폭 측판은, 앞서 설명한 박육부의 두께와 동등한 균일한 두께를 갖는 광폭 측판에, 앞서 설명한 후육부에 상당하는 영역에 다른 평판을 설치한 것이어도 된다. 도 11의 경우에는, 앞서 나타낸 실시예의 후육부(31a)와 동등한 두께를 갖는 평판(40)을, 전체가 상술한 박육부(31b)와 동일한 두께를 갖는 평판(233)의 측면에 설치하여 후육부를 구성해도 된다. 이러한 평판(40)을 보강판과 같이 조립해도, 적층 압력에 대해 평판(40)의 부분은 휘는 일이 없다. 한편, 적층 압력을 받으면 양측의 박육부(231b)가 케이스 본체(212)의 내측을 향해 휘고, 평판(40)의 부분은 휘는 일 없이 전극체(16)를 향해 평행 이동한다. 그로 인해, 케이스 본체(212) 내의 발전부(16a)가 거의 균일하게 가압된다.
도 12의 예를 설명한다. 도 12는 변형예의 조전지를 설명하기 위한 전지 스택의 부분 사시도이다. 이 예에서는, 스페이서(320)의 크기가 상술한 실시예와 비교하여 작다. 특히, 단전지(310)의 높이 방향(Z축 방향)의 길이가 짧다. 스페이서(320)는, 병설 방향에서 볼 때, 케이스 본체(312)의 광폭 측판(331)의 거의 중앙에 접촉하고 있다. 스페이서(320)의 크기에 따라, 광폭 측판(331)에 형성된 후육부(331a)도 상술한 실시예와 비교하여 작게 되어 있다. 이 예에서는, 박육부(331b)는, 권회 축선 J를 따른 방향에서 후육부(331a)의 양측에 형성되어 있을 뿐만 아니라, 권회 축선 J와 병설 방향의 양쪽에 직교하는 방향[단전지(310)의 높이 방향이며, 도면 중의 Z축 방향]에서도 양측에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 이 예에서는, 박육부(331b)는, 병설 방향에서 보았을 때에 후육부(331a)를 둘러싸도록 형성되어 있고, 후육부(331a)에, 스페이서(320)의 홈(23)이 형성된 면이 접촉하고 있다. 이 예에서는, 후육부(331a)가 적층 압력을 받았을 때, 후육부(331a)의 주위에서 박육부(331b)가 휜다. 그로 인해, 광폭 측판(331)이 병설 방향으로 가압되었을 때, 후육부(331a)는, 권회 축선 J의 방향과, 높이 방향(도면 중의 Z축 방향)의 어느 방향으로도 변형되는 일 없이 전극체(16)를 향해 이동한다. 이 예는, 권회 축선 J의 방향과 높이 방향의 어느 쪽에도 균일하게 분포하는 압력을 발전부(16a)에 가할 수 있다.
도 10 내지 도 12에 나타낸 변형예는 모두, 스페이서의 홈이 형성된 면은, 케이스 본체의 후육부에서만 케이스 본체에 접촉하고 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 조전지(2)를 구성하는 단전지(10)에서는, 병설 방향을 향하는 전지 케이스(11)[케이스 본체(12)]의 양측면에 있어서, 전지 케이스(11)에 수용한 전극체(16)의 발전부(16a)에 접하는 부분을 후육으로 한 후육부(31a)를 형성하고 있다. 후육부(31a)의 두께는, 박육부(31b)의 두께보다도 크다. 이에 의해, 가압 기구에 의해 병설 방향으로 하중이 가해져도, 후육부(31a)에 있어서는, 홈(23)의 유무에 맞춰 물결 형상으로 전지 케이스(11)[케이스 본체(12)]가 변형되거나, 스페이서(20)의 압접 부분을 중심으로 전지 케이스(11)[케이스 본체(12)]의 내부 공간이 좁아지도록 휘는 것이 발생하기 어렵다. 그로 인해, 후육부(31a)는 편평한 상태를 유지하여 그 양 사이드의 박육부(31b)가 전지 케이스(11)[케이스 본체(12)]의 내측을 향해 휘므로, 전지 케이스(11)[케이스 본체(12)] 내의 전극체(16)[발전부(16a)]에는, 거의 균일하게 하중이 가해진다. 따라서, 전극체(16)[발전부(16a)]에 가해지는 하중이 불균일해지는 것에 기인한 충전 용량의 저하를 억제한다.
실시예에서 설명한 기술에 관한 유의점을 설명한다. 상기한 실시예에서는, 스페이서(20)에 형성되는 홈(23)은, 스페이서(20)의 한쪽의 면(21)에 형성하였지만, 다른 쪽의 면(22)에도 홈(23)을 형성해도 된다. 이에 의해, 냉각 유체가 흐를 수 있는 유로가 스페이서(20)의 양면에 형성되므로, 냉각 효과가 높아진다. 또한, 홈(23)은, 스페이서(20)의 일단부측으로부터 타단부측에 선 형상(선 형상 홈)으로 형성하였지만, 이러한 선 형상 홈을 2방향으로 형성하여, 그들이 서로 교차하도록 격자 홈을 형성해도 된다. 이에 의해, 냉각 유체가 흐를 수 있는 유로가 더욱 증가하므로, 냉각 효과가 보다 높아진다.
실시예에서는 몇 개의 후육부(31a, 131a, 331a)를 설명하였지만, 이하에서는, 그들 몇 개의 후육부를 구별 없이 나타낼 때에는 부호 「31a」를 사용하는 것으로 한다. 상기한 실시예에서는, 후육부(31a)를 케이스 본체(12)의 외측면 또는 내측면 중 어느 한쪽에 형성하였지만, 케이스 본체(12)의 외측면 및 내측면의 양쪽에 형성해도 된다. 이에 의해, 외측면 및 내측면의 양쪽을 맞댄 측판의 두께가 후육부(31a)와 동일해지면 되므로, 후육부(31a)를 케이스 본체(12)의 외측면 또는 내측면 중 어느 한쪽에 형성하는 경우에 비해, 양측면에 형성하는 후육부(31a)를 얇게 하는 것이 가능해진다. 또한, 외측면 및 내측면에 형성하는 후육부(31a)의 비율을 임의로 변경함으로써, 예를 들어 케이스 본체(12)에 수용되는 전극체(16)[발전부(16a)]에 대한 물리적·기계적인 영향이 최량으로 되도록 내측면에 형성되는 후육부(31a)의 두께를 설정하는 것도 가능해진다.
또한, 상기한 실시예에서는, 전지 케이스(11)를 구성하는 케이스 본체(12)에 후육부(31a)를 형성하였지만, 커버(13)가 스트립 형상이 아니라, 케이스 본체(12)와 마찬가지의 편평 각형 형상을 갖는 경우에는, 커버(13)와 본체부의 양쪽에 후육부(31a)를 형성하는 구성을 취하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 이들에 수용되는 전극체의 발전부의 범위를 빠짐없이 후육부에 의해 커버하는 것이 가능해진다.
또한, 상기한 실시예에서는, 높이 방향(Z축 방향)보다도 폭 방향(Y축 방향)으로 긴 전지 케이스(11)에 권회 축선 J를 폭 방향(Y축 방향)을 향해 전극체(16)를 수용하였지만, 이와는 반대로, 폭 방향(Y축 방향)보다도 높이 방향(Z축 방향)이 길고 높은 전지 케이스에, 권회 축선 J를 높이 방향(Z축 방향)을 향해 전극체(16)를 수용해도 된다. 이 경우에 있어서도, 전지 케이스에 형성되는 후육부[상기한 후육부(31a)에 상당]는, 권회 축선 J에 대해 직교하는 방향으로 형성된다. 즉, 전지 케이스의 폭 방향(Y축 방향)의 일단부측으로부터 타단부측으로 띠 형상으로 연장되도록 형성된다. 또한, 이와 같이 띠 형상으로 형성되는 일 없이, 일부에 형성되어 있어도 된다.
또한, 상기한 실시예에서는, 조전지(2)를 구성하는 단전지(10)의 병설수를 6으로 하였지만, 단전지(10)의 병설수는 복수이면, 이것에 한정되지 않는다. 또한, 단전지(10)의 일례로서, 리튬 이온 이차 전지를 들었지만, 비수 전해질 이차 전지이면, 이것에 한정되지 않는다.
실시예의 조전지(2)에서는, 스페이서(20)는 병설 방향의 한쪽의 면(21)에만, 복수의 홈(23)을 구비하고 있고, 다른 쪽의 면(22)은 평탄하였다. 한편, 단전지(10)는, 병설 방향의 양측의 광폭 측판(31)에 후육부(31a)와 박육부(31b)를 구비하고 있다(도 4 참조). 후육부와 박육부는, 적어도, 스페이서의 홈이 형성된 면과 대향하는 측에만 형성하면, 상기한 이점을 향수할 수 있다.
박육부는, 권회 축선의 방향을 따라 후육부의 양측에 형성된다. 따라서, 권회 전극체가, 그 권회 축선을 상하 방향을 향해 케이스에 수용되는 경우, 박육부도 상하 방향에서 후육부의 양측에 형성되는 것이 바람직하다. 물론, 도 12에서 도시한 바와 같이, 박육부는, 병설 방향에서 볼 때 후육부의 상하 좌우로 형성하는 것이 적합하다.
도 11에서 도시한 바와 같이, 후육부는, 두께 균일한 광폭 측판[도 11의 평판(233)]에 다른 평판[도 11의 평판(40)]을 설치한 것이어도 된다. 이 경우, 평판(40)은, 원래의 광폭 측판인 평판(233)에 고정되어 있지 않아도 된다. 예를 들어, 평판(40)은, 미리 스페이서에 설치되어도 된다. 완성한 조전지에 있어서, 스페이서의 홈이 형성되어 있는 면과 케이스 내부의 권회 전극체(발전부) 사이에 개재하는 판의 두께가, 박육부보다도 크면 된다.
실시예의 조전지에서는, 복수의 단전지와 복수의 스페이서가 하나씩 교대로 병설되어 있다. 이것은, 인접하는 2개의 단전지 모두, 그들 사이에 적어도 하나의 스페이서가 끼워져 있고, 2개의 단전지가 이격되어 있는 것을 의미한다. 가령 스페이서가 복수 부재로 구성되어 있어도, 2개의 단전지의 사이에 끼워져 있는 복수 부재의 스페이서는 「하나의 스페이서」라고 간주된다. 본 명세서가 개시하는 기술은, 조전지의 전체에서 예를 들어 1개소만, 단전지 2개가 스페이서를 사이에 끼우지 않고 인접하고 있는 경우를 포함한다. 조전지의 적어도 일부에서, 복수의 단전지와 복수의 스페이서가 하나씩 교대로 병설되어 있으면 된다.
스페이서에 형성되어 있는 복수의 홈은, 스페이서의 한쪽의 단부로부터 다른 쪽의 단부로 연장되는 평행한 홈군에 한정되지 않는다. 예를 들어, 스페이서에는, 복수의 홈이 격자 형상으로 형성되어 있어도 된다. 또한, 각 홈은, 스페이서의 한쪽의 면내에서 폐쇄되어 있는 것이어도 된다. 즉, 스페이서의 표면에 형성된 복수의 오목부도, 본 명세서에 있어서의 「복수의 홈」의 일 형태이다.
단전지(10)가 단전지의 일례에 상당한다. 전지 케이스(11)가 케이스의 일례에 상당한다. 전극체(16)가 권회 전극체의 일례에 상당한다. 발전부(16a)가 「정극 시트와 부극 시트가 겹치는 범위」의 일례에 상당한다. 홈(23)이 선 형상 홈의 일례에 상당한다. 전지 스택(3)이, 복수의 단전지(10)와 복수의 스페이서(20)의 병설체의 일례에 상당한다. 광폭 측판(31, 131, 231, 331)이, 「스페이서의 복수의 홈이 형성되어 있는 면과 대향하고 있는 케이스의 측판」의 일례에 상당한다.
실시예의 조전지는, 전기 자동차나 하이브리드 차량에 탑재되는 디바이스이다. 본 명세서가 개시하는 기술은, 차량 탑재용의 조전지에 한정되지 않는다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 지나지 않고, 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다. 특허 청구 범위에 기재된 기술에는, 이상에서 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 설명한 기술 요소는, 단독으로 혹은 각종의 조합에 의해 기술적 유용성을 발휘하는 것이다. 또한, 본 명세서 또는 도면에 예시한 기술은 복수 목적을 동시에 달성하는 것이며, 그 중 하나의 목적을 달성하는 것 자체로 기술적 유용성을 갖는 것이다.

Claims (9)

  1. 조전지이며,
    정극 시트(17a)와 부극 시트(18a)가 세퍼레이터(19)를 사이에 두고 편평하게 권회되어 있는 권회 전극체(16)를 편평한 케이스(11)에 각각 수용하고 있는 비수 전해질형의 복수의 단전지(10)와,
    상기 복수의 단전지와 교대로 소정 방향으로 병설되어 있는 복수의 스페이서(20)와,
    상기 복수의 단전지와 상기 복수의 스페이서를 포함하는 병설체를 상기 소정 방향으로 가압하고, 당해 병설체를 결속하는 결속 부재(5, 7)를 구비하고 있고,
    상기 권회 전극체는,
    권회 축선 방향의 양단부에 설치되어 있는 집전부(17, 18)와,
    양단부의 상기 집전부의 사이에 위치하는 발전부(16a)를 갖고 있으며,
    각 상기 스페이서는, 인접하는 상기 단전지와 대향하고 있는 적어도 한쪽의 면에 오목부를 갖고,
    상기 스페이서의 상기 오목부가 형성되어 있는 면과 대향하고 있는 상기 케이스의 측판(31)은,
    상기 케이스의 내부에서 상기 권회 전극체의 상기 발전부에 접하고 있는 후육부(31a)와,
    두께가 당해 후육부보다도 얇고, 당해 후육부의 상기 권회 축선 방향의 양측에 계속되는 박육부(31b)를 구비하고 있고,
    상기 스페이서는, 상기 소정 방향에서 보았을 때 상기 후육부의 내측에 위치하고 있으며,
    상기 후육부에만, 상기 스페이서의 상기 오목부가 형성되어 있는 면이 접촉하고 있는, 조전지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 후육부의 상기 권회 축선 방향의 폭이, 상기 발전부의 상기 권회 축선 방향의 폭보다도 큰, 조전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 후육부는, 상기 박육부의 두께를 갖는 평판에, 다른 평판이 설치되어 형성되어 있는, 조전지.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 박육부는, 상기 소정 방향에서 보았을 때에 상기 후육부를 둘러싸도록 형성되어 있는, 조전지.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목부가 복수 개 있는, 조전지.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 오목부는 홈인, 조전지.
  7. 제6항에 있어서, 상기 홈은 선 형상 홈인, 조전지.
  8. 제6항에 있어서, 상기 홈은 격자 홈인, 조전지.
  9. 제1항에 있어서, 상기 후육부는 상기 스페이서의 상기 오목부와 접촉해도 변형되지 않는 두께를 가지는, 조전지.
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