KR20120132353A

KR20120132353A - 축전 소자 및 절연 주머니

Info

Publication number: KR20120132353A
Application number: KR1020120053043A
Authority: KR
Inventors: 신스께 요시따께; 도모노리 기시모또; 도시유끼 누꾸다
Original assignee: 가부시키가이샤 지에스 유아사
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-12-05

Abstract

축전 소자(A)는 정극박(7), 부극박(8) 및 이들을 절연하기 위한 세퍼레이터(9)를 갖는 전극체(1)와, 상기 전극체(1)의 양단부에 배치되는 정 및 부의 집전체(2 및 3)와, 상기 전극체(1) 및 상기 집전체(2 및 3)를 수용함과 함께, 「상기 정 및 부의 집전체(2 및 3)의 한쪽의 단부」를 고정하는 케이스(4)와, 정의 집전체(2)로부터 부의 집전체(3)까지 연장되는 지지 부재(13)를 갖는다.

Description

축전 소자 및 절연 주머니{ELECTRIC STORAGE DEVICE AND INSULATION BAG}

본 발명의 일 실시 형태는 축전 소자 및 절연 주머니에 관한 것이다.

축전 소자는, 예를 들면 「리튬 이온 이차 전지 등의 비수 전해질 이차 전지」로서 사용 가능하다. 축전 소자는, 예를 들면 전극체와, 그 양측에 설치된 집전체를 갖는다. 이러한 종류의 축전 소자로서, 일본 특허 공개 평10-106536호 공보에 개시되는 비수 전해질 이차 전지가 알려져 있다. 이 공보의 도 4에 개시되어 있는 전극체는, 「소용돌이 형상으로 권회된, 띠형상의 정극(5) 및 띠형상의 부극(6)」을 갖고 있다. 이들 정극(5)과 부극(6) 사이에는, 「절연성을 확보하기 위한, 한쌍의 세퍼레이터(7)」가 배치되어 있다. 이 전극체는, 이 공보의 도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 「소용돌이의 축심 방향(상하 방향)으로부터 본 형상이, 모서리가 둥근 직육면체가 되도록」, 찌부러져 있다. 이 공보의 도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 각 극의 미도포부(4)는 5개의 적층 다발(전극의 단연부)로 나뉘어져 있다. 이 전지의 집전체(10)는 「이들 적층 다발을 받아들이기 위한, 복수의 홈」을 갖는 금속 부재이다. 각 적층 다발과 집전체(10)란, 레이저 용접에 의해 용접되어 있다.

일본 특허 공개 제2010-272324호 공보에 개시된 바와 같이, 「좌우방향(횡방향)의 소용돌이 중심을 갖는 전극체」와, 「그 좌우의 단부에 배치되는, 정부의 집전체」를 갖는 비수 전해질 이차 전지도 개발되어 있다. 이 전지의 집전체는, 「선단이 분기된, 두갈래 형상」을 갖고 있다. 그러나, 이 공보에서는, 전극체에 관해서는, 가상선에서 배치가 나타나 있을뿐이다. 「횡방향으로 돌출 설치되는, 다수의 정부의 극박」과 집전체를 도통 접합하기 위한 구조(즉, 극박과 집전체의 접합 구조)에 관해서는, 전혀 개시되어 있지 않다.

축전 소자는, 정극박, 부극박 및 이들을 절연하기 위한 세퍼레이터를 갖는 전극체와, 상기 전극체의 양단부에 배치되는, 정 및 부의 집전체와, 상기 전극체 및 상기 집전체를 수용함과 함께, 「상기 정 및 부의 집전체의, 한쪽의 단부」를 고정하는 케이스와, 정의 집전체로부터 부의 집전체까지 연장되는 지지 부재를 갖는다.

이 축전 소자에 의하면, 집전체 사이에 지지 부재가 배치됨으로써, 집전체가 전극체측으로 변위하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 축전 소자에 진동이 가해진 경우에도, 집전체의 상기의 변위를 억제할 수 있으므로, 이에 의한 축전 소자의 변형 또는 파손을 억제하는 것이 가능하다.

도 1은 「실시예 1에 관한 한쪽의 지지 부재 및 절연 주머니」를 도시하는 사시도.
도 2는 비수 전해질 이차 전지를 나타내는 일부 절결의 정면도.
도 3은 비수 전해질 이차 전지의 구조를 나타내는 일부 절결의 측면도.
도 4는 집전체 및 지지 부재 주변의 구조를 나타내는 일부 절결의 확대 정면도.
도 5는 도 2에 도시한 비수 전해질 이차 전지의 주요부를 도시하는 사시도.
도 6은 전극체의 구조를 도시하는 사시도.
도 7은 도 1에 도시한 지지 부재의 장착 상태를 나타내는 주요부의 횡단면도.
도 8은 도 1에 도시한 지지 부재의 장착 상태를 나타내는 주요부의 종단면도.
도 9는 「실시예 2에 관한 한쌍의 지지 부재와 일체 형성된 일체형 절연 주머니」의 전개도.
도 10은 도 9에 도시한 일체형 절연 주머니의 조립 요령을 도시하는 사시도.
도 11은 일체형 절연 주머니의 장착 구조를 나타내는 전지 저부 단부의 일부 절결 정면도.
도 12는 일체형 절연 주머니의 장착 구조를 나타내는 전지 주요부의 횡단면도.
도 13은 일체형 절연 주머니의 장착 구조를 나타내는 전지 주요부의 종단면도.

상술한 공보에 기재와 같은 전지는, 최근 들어, 자동차 등의 주행 차량에 탑재되는 경우가 늘어나고 있다. 이 경우, 일본 특허 공개 평10-106536호 공보와 같이, 전극체와 집전체를, 간단히 레이저 용접에 의해 접합하면, 집전체 및 극박이 용이하게 진동한다. 따라서, 이러한 진동이 계속됨으로써 「접합 부분에 발생하는 균열 등의 손상」이 조기에 발생하기 쉽다고 예측된다. 그 때문에, 「양호한 내진성을 구비한 축전 소자」의 개발은 급선무이다.

이하에, 본 실시 형태에 따른 축전 소자(본 축전 소자)를 도면을 참조하면서 설명한다. 본 실시 형태에서는, 본 축전 소자의 실시예인 비수 전해질 이차 전지(리튬 이온 이차 전지)의 실시예에 대하여 설명한다. 도 1 내지 도 8은 실시예 1을, 도 9 내지 도 13은 실시예 2를 각각 나타내고 있다.

[실시예 1]

실시예 1에 관한 비수 전해질 이차 전지(리튬 이온 이차 전지) A는, 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 전극체(1)와, 한쌍의 집전체(2 및 3)와, 전해액(도시 생략)과, 이들을 수용하는 전지 케이스(4)를 갖고 있다. 전지 케이스(4)는 알루미늄 합금 또는 스테인리스 합금 등을 재료로 하는, 경질판제이다. 전지 케이스(4)는, 한 방향으로 얇은 대략 직육면체 형상(각형 형상; 상자 형상)을 갖고 있다.

전지 케이스(4)는 도 2 및 도 3 등에 도시한 바와 같이, 두껑이 없는 상자 형상의 본체 케이스부(4B)와 천판(4A)을 갖고 있다. 케이스부(4B)와 천판(4A)은 레이저 용접 등에 의해 일체화될 수 있다. 전지 케이스(4)의 천판(4A)에는 「집전체(2)에 도통 접속되는 정의 전극부(5)」 및 「집전체(3)에 도통 접속되는 부의 전극부(6)」가 설치되어 있다. 즉, 천판(4A)은 「정부의 전극부(5 및 6)를 지지하는, 극단자 지지벽(4a)」으로서 기능한다. 본체 케이스부(4B)는 좌우의 집전 대향벽(4b)과, 전후의 주케이스벽(4c)과, 저벽(4d)을 갖는다. 즉, 본체 케이스부(4B)는 이들 5벽을 구비하는 직사각형 용기 형상을 갖고 있다.

도 1, 도 2 및 도 3 등에 도시한 바와 같이, 이차 전지 A는, 절연재제의 절연 주머니(27)를 더 구비하고 있다. 절연 주머니(27)는 「전극체(1) 및 한쌍의 집전체(2 및 3)」를 수용한 상태에서, 이들과 전지 케이스(4) 사이에 배치되어 있다.

절연 주머니(27)는, 도 1에 도시한 바와 같이, 「본체 케이스부(4B) 내에, 간극없이(또는 거의 간극없이) 수용되도록」, 두껑이 없는 상자형 형상을 갖고 있다. 도 1, 도 4, 도 7 및 도 8 등에 도시한 바와 같이, 절연 주머니(27)는 전후의 대측벽(27a)과, 좌우의 소측벽(27b)과, 저벽(27c)을 구비한다. 절연 주머니(27)는, 예를 들면 박막 형상의 합성 수지로 형성되어 있다. 이 절연 주머니(27)는 「전개된 상태(동일 상태의 절연 주머니가 도 9에 도시되어 있음)로부터, 각 벽(27a ~ c)을 절곡함으로써, 도 1에 도시한 바와 같은 두껑이 없는 상자형 형상(직육면체 형상)으로 조립되는 것」이 가능한 구조(조립식의 구조)를 갖고 있다. 이 절연 주머니(27)의 좌우 끝에는, 도 4에 도시한 바와 같이, 소측벽(27b)이 2매 겹쳐진 구조로 되어 있다. 그리고, 좌우 끝의 하단부에는 2매의 소측벽(27b)에, 「저벽(27c)의 좌우 끝으로부터 돌출 설치되는 소면적의 돌출편(도 9에 도시하는 돌출편(29a)에 상당하는 부분이며, 부기는 생략함)」이 겹쳐져 있다. 즉, 이 하단부는 3장 겹쳐진 구조를 갖고 있다. 또한, 절연 주머니(27)는 형 성형에 의해 형성되어도 되고, 그 외의 구조를 갖고 있어도 된다.

전극체(1)는, 도 2, 도 5 및 도 6에 도시한 바와 같이, 정극박(7) 및 부극박(8)과, 「이들 사이에 설치되는 절연재인, 2매의 세퍼레이터(9)」를 갖고 있다. 즉, 전극체(1)는 4장 적층체 구조이다. 전극체(1)에서는 이들 극박(7 및 8)과 2매의 세퍼레이터(9)가, 소용돌이 형상으로 권회되어 있다. 그리고, 전극체(1)는 「이 소용돌이의 축심 방향(P 방향)으로부터 본 형상이, 모서리가 둥근 직사각형으로 되는」 롤체로 형성되어 있다. 이 때문에, 전극체(1)는 「P 방향을 따라 연장되는, 원호 형상의 부분(곡면)」을 갖는 대략 직육면체로 되어 있다. 즉, 전극체(1)는, 도 3 등에 도시한 바와 같이, 「P 방향에 대략 직교하는 전후 방향(화살표 I 방향)」을 따라 얇게, 또한 「P 방향 및 전후 방향에 대략 직교하는 상하 방향(화살표 II 방향)」을 따라 두껍게 형성되어 있다. 즉, 전극체(1)는 편평한 모서리가 둥근 직육면체 형상을 갖는다.

정극박(7)은 「정극 활물질이 도포된 띠형상의 알루미늄박」이다. 부극박(8)은 「부극 활물질이 도포된 띠형상의 동박」이다. 이들 정극박(7)과 부극박(8)은 P 방향을 따라, 서로 어긋나 있다. 정극박(7)의 단부(7A) 및 부극박(8)의 단부(8A)는 P 방향을 따라, 서로 반대측에 위치하고 있다. 단부(7A 및 8A)는 「활물질이 도포되지 않은, 알루미늄박 또는 동박의 노출 부분」이다. 단부(7A 및 8A)는, 직선 부분(7a 및 8a)(도 3 내지 도 5에서는, 세로 방향으로 나타나 있음)을 갖고 있다. 직선 부분(7a 및 8a)은 소용돌이의 직경 방향을 따라, 다수, 적층되어 있다. 다수의 직선 부분(7a 및 8a)은 묶어서 적층된 상태에서, 각각 집전체(2)의 대향 전극 판 형상부(2A) 또는 집전체(3)의 대향 전극 판 형상부(3A)에, 도통 접합되어 있다. 또한, 도 6에서는 극박(7 및 8)과 세퍼레이터(9)의 간격이 확대되어 있다.

상기의 정극 활물질로서는, 「리튬 이온을 흡장 및 방출하는, 공지된 재료」를 이용하는 것이 가능하다. 정극 활물질로서는, 예를 들면 「α-NaFeO₂ 구조를 갖는 리튬 함유 전이 금속 산화물」을 이용할 수 있다. 이 금속 산화물은, 예를 들면 LiCoO₂, 또는 「일부의 Co가 『Ni, Mn 그 외의 전이 금속 또는 붕소』로 치환된 LiCoO₂」이다. 또한, 정극 활물질로서는, 「LiMn₂O₄로 대표되는 스피넬형 결정 구조를 갖는 화합물」, 또는 폴리 음이온형 화합물 등을 이용할 수 있다. 폴리 음이온형 화합물은, 예를 들면 LiFePO₄, LiFeSO₄, 또는 「일부의 Fe가 Co 또는 Mn 등으로 치환된, LiFePO₄ 또는 LiFeSO₄」이다.

또한, 집전체(2)와 집전체(3) 및 정극박(7)과 부극박(8)은, 서로 마찬가지의 구조를 갖는다. 따라서, 설명의 중복을 피하기 위해서, 이들에 관해서는, 기본적으로는 한쪽(부극측)만을 설명한다. 다른 쪽(정극측)에 관해서는, 도면에, 대응하는 부호를 붙인다.

집전체(2 및 3)에 대하여 설명한다. 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 정극 집전체(2)와, 구리 또는 구리 합금제의 부극 집전체(3)는, 서로 동일한 구조를 갖고 있다. 이 구조를, 집전체(3)를 예로서 설명한다. 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 집전체(3)는 수평 상부(11)와 세로 집전부(12)를 갖는다. 수평 상부(11)는, 전지 케이스(4)의 천판(4A)에 잠겨져(고정되어) 있다. 세로 집전부(12)는 「집전체(3)의 천판(4A)의 단부로부터 절곡되어 수직 하강되어 있는 부분」이다. 따라서, 집전체(3)는 정면에서 보아 대략 L자 형상을 하는 부품이다.

집전체(3)의 수평 상부(11)는 합성 수지제의 제1 절연 부재(14)를 개재하여, 천판(4A)의 하면(4u)에 면이 맞대어 접해 있다. 제1 절연 부재(14)의 단면은, 「개구부를 아래로 향한, 네모진 U자 형상(angular U-shape)」이다. 또한, 수평 상부(11)는 그 내측 단부에 형성되는 구멍(11a)을 개재하여, 전극 단자(6)에 도통 접속되어 있다.

세로 집전부(12)는 「그 상하 방향의 중간부에 병렬로 형성되는 한쌍의 대향 전극 판 형상부(3A)」를 개재하여, 전극체(1)의 부극박(8)에 도통 접속되어 있다. 대향 전극 판 형상부(3A)의 집전체 기단측(상측)과 집전체 선단측(하측)의 양쪽(집전체 기단측과 집전체 선단측 중 적어도 어느 한쪽의 일례)에, 한쌍의 대향 판 형상부(3B)가 형성되어 있다. 대향 판 형상부(3B)는 대향 전극 판 형상부(3A)에 대략 직교하는 면을 갖는다.

한쌍의 대향 전극 판 형상부(3A)는 「세로 집전부(12)로부터 대략 수직 또한 내측 방향(소용돌이 축심 P 방향)으로 돌출 설치되어 있는 판 형상의 부재」이다. 이들 극판 형상부(3A)는, 서로 「전극체(1)의 두께 방향(화살표 I 방향)의 소정의 간격」을 두고 배치되어 있다. 대향 전극 판 형상부(3A)의 양측(상하측)에는, 「적당한 각도로 접혀져 구부러지는, 보강판부(3a)」가 형성되어 있다. 또한, 대향 전극 판 형상부(3A)의 양측에는, 「보강판부(3a)를 일체적으로 갖는 삼각 판 형상부(23)」가 설치되어 있다. 양 대향 전극 판 형상부(3A)의 삼각 판 형상부(23)는, 「이들이 구멍부(24)를 개재하여, 전후 방향(화살표 I 방향)으로 배열한다」와 같은 형상을 갖고 있다.

정의 전극 단자(5)는, 예를 들면 알루미늄제이다. 또한, 부의 전극 단자(6)는, 예를 들면 구리제이다. 이들 단자는, 서로 동일한 일반적인 구조를 갖는다. 따라서, 여기에서는, 한쪽의 전극 단자(6)에 대하여 설명한다. 도 2 내지 도 5(특히 도 4)에 도시한 바와 같이, 전극 단자(6)는, 리벳 볼트 구조를 갖고 있다. 즉, 전극 단자(6)는 상부의 수나사부(6c)와, 「상하 방향의 중간에 있는, 사각 본체부(6b)」와, 통 형상 하부(6a)를 갖고 있다. 수나사부(6c)는 리드선(도시하지 않음) 등과 도통 접속하기 위해서, 사각 본체부(6b)의 상측에 기립 형성되어 있다. 사각 본체부(6b)는, 「극단자 지지벽(4a)인 천판(4A)」의 상측에서, 합성 수지제의 제2 절연 부재(15)에 끼워 넣어져 있다.

제2 절연 부재(15)의 소통부(15a)는 천판(4A)의 둥근 구멍(부기 생략) 및 제1 절연 부재(14)의 둥근 구멍(부기 생략)에 삽입되어 있다. 전극 단자(6)의 통 형상 하부(6a)는 이 소통부(15a) 및 수평 상부(11)의 둥근 구멍(11a)에, 상방으로부터 삽입되어 있다. 통 형상 하부(6a)의 하단부는, 수평 상부(11)의 하면에 대하여 찌그러뜨려져(코킹되어) 있다. 이에 의해, 통 형상 하부(6a)는 집전체(3)의 수평 상부(11)에 도통 접속되어 있다. 이와 같이, 통 형상 하부(6a)와 수평 상부(11)는 제1 절연 부재(14) 및 제2 절연 부재(15)를 개재하여 도통 접속되어 있다. 이에 의해, 전극 단자(6)는 천판(4A)에 절연된 상태에서, 천판(4A)에 장착되어 있다.

주로 한쪽의 집전체(3)의 접합부(10)(집전 구조)에 대해서, 간단하게 설명한다. 도 2 내지 도 4 및 도 7에 도시한 바와 같이, 접합부(10)는 집전체(3)의 대향 전극 판 형상부(3A)의 일부이며, 「『극박(8)의 단부(8A)의 다수(복수의 일례)』와, 초음파 용접되어 있는 부분」이다. 대향 전극 판 형상부(3A)의 접합부(10)의 근방에는, 판 형상의 금속재제의 클립(20)이 배치되어 있다. 적층된 다수의 단부(8A)(즉 극박(8A)군)는 클립(20)과 「대향 전극 판 형상부(3A)의 접합부(10)」 사이에 끼워져 있고, 접합부(10)에 대하여 초음파 용접되어 있다. 또한, 정극측의 집전체(2)의 접합부(10)에도, 클립(20)과 마찬가지의 클립(19)이 설치되어 있다. 예를 들면, 클립(19)은 알루미늄제이어도 좋고, 클립(20)은 구리제이어도 된다.

다음으로, 지지 부재(13)에 대하여 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 실시예 1의 이차 전지 A는, 지지 부재(13)를 갖고 있다. 이 지지 부재(13)는 「한쌍의 집전체(2 및 3)가 좌우 방향(P 방향)으로 흔들려 움직이는 것」을 억제한다. 이 때문에, 지지 부재(13)는 전극체(1)의 외측에 배치되어 있다. 지지 부재(13)는, 도 1 내지 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 한쪽의 집전체(2)로부터 다른 쪽의 집전체(3)까지 연장되어 있다(집전체(2)와 집전체(3) 사이에 걸쳐져 있음). 지지 부재(13)는 「전극체(1)와 전지 케이스(4) 사이의 공극 S」에 설치되어 있다.

구체적으로는, 도 1 및 도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 지지 부재(13)는, 한쌍의 세로 지지부(25)와, 한쌍의 가로 지지부(26)를 갖고 있다. 세로 지지부(25)는, P 방향에 대략 직교하는 상하 방향으로 연장되는, 긴 형상을 갖고 있다. 가로 지지부(26)는 「한쌍의 세로 지지부(25)의 긴 방향의 양단부」에 맞대어 접해 있다(이 양단부를 연결시키고 있음). 따라서, 지지 부재(13)는, 「전후 방향으로부터 본 형상이, 네모 형상(rectangular frame shape)이 되는」 프레임체이다.

세로 지지부(25)는 대향 전극 판 형상부(2A 및 3A)를 따르도록, 세로 공극부 Ts(공극 S의 일례)에 배치되어 있다(도 7 참조). 세로 공극부 Ts는 극박(7 및 8)의 단부(7A 및 8A)와, 전지 케이스(4) 사이의 공극이다.

가로 지지부(26)는 가로 공극부 Ys(공극 S의 일례)에 배치되어 있다(도 8 참조). 가로 공극부 Ys는 「전극체(1)의 상하에 있는 원통면(1E)」과, 전지 케이스(4)(상세하게는, 주케이스벽(4c)) 사이의 공극이다.

도 1 및 도 7에 도시한 바와 같이, 세로 지지부(25)의 「상하 방향에 수직인 단면」은 오각형이다. 즉, 이 단면은 「『이 단면이 P 방향으로 가늘고 긴 직사각형인 경우에 있어서의, 극박(8)의 단부(8A)에 근접하는 코너부』를, 비스듬히 절단하는 것」에 의해 형성되어 있다. 그리고, 이러한 단면을 갖는 세로 지지부(25)는, 상하 방향(P 방향과 거의 직교하는 방향)으로 연장되어 있다. 이와 같이, 세로 지지부(25)는 「좌우 방향으로 넓고 전후 방향으로 좁은 단면 형상을 갖는, 세로 공극부 Ts」 내에 무리없이 배치할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의해, 이 공극부 Ts를 유효하게 이용하는 것이 가능해지고 있다.

한편, 도 1 및 도 8에 도시한 바와 같이, 가로 지지부(26)의 「P 방향에 수직인 단면」도, 오각형이다. 즉, 이 단면은 「『이 단면이 상하 방향으로 가늘고 긴 직사각형인 경우에 있어서의, 전극체(1)에 근접하는 코너부』를, 비스듬히 절단하는 것」에 의해 형성되어 있다. 그리고, 이러한 단면을 갖는 가로 지지부(26)는, 좌우 방향(P 방향)으로 연장되어 있다. 이와 같이, 가로 지지부(26)는, 「P 방향에 수직인 단면이, 대략 삼각형으로 되는」 공극 S 내에, 무리없이 배치할 수 있도록 구성되어 있다. 이에 의해, 이 공극 S를, 유효하게 이용하는 것이 가능해지고 있다.

한쌍의 세로 지지부(25)는 단면(25a)을 갖고 있다. 이들 단면(25a)은, 「집전체(2)의 대향 판 형상부(2B)의 내측면(2b) 및 집전체(3)의 대향 판 형상부(3B)의 내측면(3b)」에 맞대어 접해(또는 면이 맞대어 접해) 있다. 이에 의해, 한쌍의 세로 지지부(25)는, 집전체(2 및 3)를, 내측(서로의 존재 방향)으로 이동할 수 없도록(또는 이동하기 어렵게) 규제한다. 즉, 세로 지지부(25)는, 「P 방향에 관해서, 집전체(2 및 3)를 지지하는 기능」을 갖고 있다. 이에 의해, 집전체(2 및 3)는 내측으로의 이동(흔들림, 변위 또는 변형)이 억제된 상태로 된다.

또한, 상술한 바와 같이, 「전극체(1) 및 집전체(2 및 3)」는, 절연 주머니(27)로 덮여져 있다. 따라서, 정확하게 말하면, 가로 지지부(26)를 수용하는 가로 공극부 Ys는 전극체(1)의 원통면(1E)과 절연 주머니(27) 사이의 간극 부분이다. 또한, 세로 지지부(25)를 수용하는 세로 공극부 Ts는, 「극박(7 및 8)의 단부(7A 및 8A)」와 절연 주머니(27) 사이의 간극 부분이다. 지지 부재(13)의 재료는, PP(polypropylene) 및 PE(polyethylene) 등의 합성 수지이어도 된다. 또한, 이 재료는, 절연성, 내전해액성 및 「집전체(2 및 3)를 지지하는 것이 가능한 강도」를 갖는 재료이면 이들 이외라도 된다.

다음으로, 지지 부재(13)를 설치하는 데 이르는 이유 및 지지 부재(13)에 의한 작용 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 비수 전해질 이차 전지 A에서는, 전극 단자(5 및 6)가 전지 케이스(4)의 천판(4A)에 구비되어 있다. 전지 케이스(4)의 천판(4A)은 집전체(2 및 3)의 수평 상부(11)를 고정하고 있다. 즉, 천판(4A)은 「집전체(2 및 3)의, 한쪽의 단부(수평 상부(11))」를 지지하고 있다. 그리고, 집전체(2 및 3)는, 그 세로 집전부(12)에 의해 전지 케이스(4)의 내부에서, 전극체(1)를 매달 수 있게 지지하고 있다.

집전체(2 및 3)는, 전술한 일본 특허 공개 제2010-272324호 공보에 개시되어 있는 바와 같이, 상부만이 지지되는 경우도 있다. 또는, 도 10 및 도 11에 도시하는 실시예 2(후술)와 같이, 집전체의 하단부를 전지 케이스(4)의 저면에 접지시킴으로써 집전체가, 상하의 양방향으로 지지되는 경우도 있다. 어느쪽의 경우에도, 기본적으로는, 한쌍의 집전체(2 및 3)의 상부만이 지지된다. 그리고, 이러한 집전체(2 및 3)의 세로 집전부(12)가 전극체(1)를 매달 수 있게 지지하고 있다.

그 때문에, 이차 전지 A가 가로 방향(특히, 집전체(2 및 3)의 면에 직교하는 방향인, P 방향)의 진동을 받은 경우, 세로 집전부(12)는, 전지 케이스(4) 내에서, 전극체(1)와 함께, P 방향으로 진동하기 쉽다. 또한, 「세로 집전부(12)의 P 방향을 따른 외측」에는, 전지 케이스(4)의 집전 대향벽(4b)(또는 절연 주머니(27)의 소측벽(27b))이 존재한다. 이 때문에, 세로 집전부(12)는 P 방향을 따른 외측 방향으로 이동하는 일은 없다. 그러나, P 방향을 따른 내측 방향에는, 세로 집전부(12)를 지지하는 부재가 없다. 이 때문에, 이차 전지 A가 상기와 같은 진동을 받은 경우, 세로 집전부(12)(집전체(2 및 3))는 전극체(1)에 질질 끌려서, 내측 방향으로 이동(변위)하기 쉬워져 있다.

이러한 세로 집전부(12)의 변위 및 복원이 반복되면, 전극체(1)에 있어서의 극박(7)의 단부(7A) 및 극박(8)의 단부(8A)는, 그들을 좌굴하는 방향 및 인장하는 방향을 따르는 힘을 반복해서 받는다. 이 때문에, 단부(7A 및 8A)가 반복해서 변형되게 된다. 그 결과, 극박(7 및 8)(특히, 단부(7A 및 8A))에, 균열 및/또는 파단이 야기될 가능성이 있다. 이는, 「자동차의 내부 등의 진동이 많은 장소」에 전지를 설치한 경우, 적합하지 못한 것이다. 지지 부재(13)는 이러한 문제를 해소 또는 개선한다.

그런데, 전극체(1)의 P 방향으로부터 본 형상은, 모서리가 둥근 직사각형이다(도 3 참조). 따라서, 전극체(1)는 상하에 원통면(1E)을 갖는다. 이 때문에, 직사각형의 전지 케이스(4)에 전극체(1)를 수용하면, 「전후의 주케이스벽(4c) 및 천판(4A)」과 상측의 원통면(1E) 사이 및 「전후의 주케이스벽(4c) 및 저벽(4d)」과 하측의 원통면(1E) 사이의 계 4군데에, 좌우로 연장되는 가로 공극부 Ys가 생긴다. 그리고, 「집전체(2)의 대향 전극 판 형상부(2A)에 도통 접속되는 정극박(7)이 묶여진 단부(7A)」 및 「집전체(3)의 대향 전극 판 형상부(3A)에 도통 접속되는 부극박(8)이 묶여진 단부(8A)」와, 전후의 주케이스벽(4c) 사이에, 세로 공극부 Ts가 생긴다. 본 실시예의 이차 전지 A에서는, 이들 가로 공극부 Ys 및 세로 공극부 Ts에 지지 부재(13)를 배치하고 있다. 즉, 이들 공극부가, 유효하게 이용되고 있다. 이 때문에, 「지지 부재(13)를 배치하기 위한, 전용의 배치 공간」을 설치할 필요가 없다.

이와 같이, 비수 전해질 이차 전지 A에서는, 소용돌이 구조의 전극체(1)가, 직사각형의 전지 케이스(4)에 수용된다. 이 때문에, 세로 공극부 Ts 및 가로 공극부 Ys를 포함하는 빈 공간(공극 S)에 무리없이 수용되도록, 지지 부재(13)가, 네모 형상을 갖고 있다. 따라서, 이차 전지 A에 대한 「구조 변경 및 부품 추가 등을 포함하는 일절의 개변」을 행하지 않고, 「집전체(2 및 3)가, P 방향(세로 집전부(12)의 면 방향)으로 이동(진동 이동도 포함함)하는 것」을 억제 또는 해소하는 것이 가능해지고 있다.

이와 같이, 지지 부재(13)를 설치함으로써, 비수 전해질 이차 전지 A에, 「가로 방향(특히, P 방향)의 진동을 받았을 때, 집전체(2 및 3)를 지지하는 구조」가 구축되게 된다. 이 때문에, 「전극체(1)에 질질 끌려, 집전체(2 및 3)가 P 방향으로 이동하는 것」이, 방지 또는 억제된다. 그 결과, 자동차 내 등의, 진동이 많은 설치 환경 하에서도, 집전체(2 및 3)의 세로 집전부(12)가 흔들려 움직이는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 「전극체(1)에 있어서의 『극박(7)의 단부(7A) 및 극박(8)의 단부A』가 반복하여 변형됨으로써, 극박(7 및 8)(특히, 단부(7A 및 8A))에, 균열 및/또는 파단이 생기는」 등의 문제가 거의 해소된다. 따라서, 내구성이 개선된 비수 전해질 이차 전지 A가 실현된다.

[실시예 2]

실시예 2의 비수 전해질 이차 전지 A는, 실시예 1의 비수 전해질 이차 전지의 구성에 있어서, 지지 부재(13)와 일체로 형성된 절연 주머니(27)를 갖는다(도 9 참조).

전술한 바와 같이, 전지 케이스(4)는, 알루미늄 합금 등의 도통재로 형성되어 있다. 따라서, 「전지 케이스(4)와, 『그 내장물인 전극체(1) 및 집전체(2 및 3)』를 절연하기」 때문에, 이차 전지 A에는, 절연 주머니(27)가 구비되어 있다. 절연 주머니(27)는 절연 재료로 이루어진다. 절연 주머니(27)는 전극체(1) 및 집전체(2 및 3)를 수용한 상태에서, 전지 케이스(4)에 삽입된다.

실시예 2의 이차 전지 A에서는, 이러한 절연 주머니(27)와 지지 부재(13)가, 일체 형성되어 있다(도 9 및 도 13 참조). 도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 실시예 2의 이차 전지 A에서는, 집전체(2 및 3)의 하단부에, 절연 캡이 되는 단측벽(41)이 씌워져 있다. 「이들 하단부가, 전지 케이스(4)의 저벽(부기 생략)에 닿도록」, 집전체(2 및 3)는 하방으로 연장되어 있다.

지지 부재(13)를 일체로 구비하는 절연 주머니(이하, 일체형 절연 주머니라 약칭함)(27)는, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 「대략 판 형상이 전개된 상태로부터, 요소를 절곡함으로써, 도 1에 도시한 바와 같은 두껑이 없는 형상(직육면체 형상)으로 조립되는 것」이 가능한 구조(조립식의 구조)를 갖고 있다. 즉, 도 9에 도시한 바와 같이, 일체형 절연 주머니(27)는, 박육의 합성 수지로 형성되어 있다. 일체형 절연 주머니(27)는, 지지 부재(13)를 갖는 한쌍의 대측벽(28)과, 그들 사이에 위치하는 저벽(29)을 구비하고 있다. 각 대측벽(28)에는, 「외측으로 돌출된, 한쌍씩의(계 4개의) 중첩벽(28a)」이 구비되어 있다. 저벽(29)의 양단에는, 「외측으로 돌출된 한쌍의 돌출편(29a)」이 구비되어 있다.

대측벽(28)은 한쌍의 볼록 형상 세로 프레임부(30), 한쌍의 볼록 형상 가로 프레임부(31) 및 평면벽(32)을 갖는다. 볼록 형상 가로 프레임부(31)는 볼록 형상 세로 프레임부(30)의 양단을 연결하고 있다. 평면벽(32)은 이들 4개의 프레임부 내의 오목부이다. 이와 같이, 대측벽(28)은 요철을 갖는 판 형상이다. 한쌍의 볼록 형상 세로 프레임부(30)와 한쌍의 볼록 형상 가로 프레임부(31)는 「네모 형상을 갖는 프레임체」를 구성하고 있다. 이 프레임체가 지지 부재(13)를 구성하고 있다. 한쌍의 대측벽(28)과 저벽(29)은 일련일체이다. 인접하는 중첩벽(28a)과 돌출편(29a) 사이에는, 「이들을 독립적으로 절곡하는 것을 가능하게 하는, 절삭 깊이 k」가 형성되어 있다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 세선 x는 절곡 예정선이다.

볼록 형상 세로 프레임부(30)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 외면벽(33)과, 정면 종벽(34)과, 경사 종벽(35)과, 폭이 매우 짧은 짧은 변 종벽(36)을 갖는다. 볼록 형상 세로 프레임부(30)는, 「세로 공극부 Ts 내에 꼭 들어맞도록」 형성되어 있다. 볼록 형상 가로 프레임부(31)는, 도 13에 도시한 바와 같이, 수평벽(37)과, 정면 횡벽(38)과, 경사 횡벽(39)과, 폭이 매우 짧은 짧은 변 횡벽(40)을 갖는다. 볼록 형상 가로 프레임부(31)는, 「가로 공극부 Ys 내에 꼭 들어맞도록」 형성되어 있다. 각 벽(33 ~ 40)의 두께는, 평면벽(32) 등의 두께(기본 두께)보다 두꺼워도 된다. 이 경우, 각 벽(33 ~ 40)의 강도 및 강성이 향상된다. 이 때문에, 볼록 형상 세로 프레임부(30) 및 볼록 형상 가로 프레임부(31)의 「집전체(2 및 3)를 지지하는 기능」이 향상된다.

여기서, 「전개 상태(도 9 참조)에 있는 일체형 절연 주머니(27)를, 두껑이 없는 상자형 형상이 되도록 조립하기」위한 수순을 나타낸다. 우선, 도 10에 도시한 바와 같이, 저벽(29)을 기준으로 하여, 좌우의 대측벽(28)을, 화살표와 같이 절곡함으로써, 일으킨다. 계속해서, 각 돌출편(29a)을, 화살표와 같이 절곡함으로써, 일으킨다. 그로부터, 「양 대측벽(28)의, 4개의 중첩벽(28a)」을, 화살표와 같이 절곡한다. 이에 의해, 일체형 절연 주머니(27)가, 두껑이 없는 상자형 형상으로 조립된다(도 12 및 도 13을 참조). 도 11에 도시한 바와 같이, 돌출편(29a)의 외측에는, 한쌍의 중첩벽(28a)이 겹쳐진다. 이에 의해, 일체형 절연 주머니(27)의 단측벽(41)이 형성된다. 이들 돌출편(29a) 및 한쌍의 중첩벽(28a)은 접착제 등에 의해 접착되어 있어도 되고, 단순히 겹쳐져 있는 상태이어도 된다.

단측벽(41)을 구성하는 돌출편(29a) 및 한쌍의 중첩벽(28a)은, 접착제에 의해 접착되는 것 등에 의해, 분리 불가능(또는 곤란)이어도 된다. 이 경우, 도 10에 가상선(이점쇄선)으로 나타낸 바와 같이, 일체형 절연 주머니(27)를 조립하기 전에, 「집전체(2 및 3) 등을 구비한 전극체(1)」를, 미리 저벽(29)에 적재해 두어도 된다. 그리고, 이 상태에서부터, 상술한 각 절곡 공정을 행해도 된다. 그 이유를 이하에 나타내었다. 도 12 및 도 13에 도시한 바와 같이, 일체형 절연 주머니(27)가, 전극체(1)를 덮는 조립 상태에 있는 경우, 지지 부재(13)(상세하게는, 상측의 볼록 형상 가로 프레임부(31))가 전극체(1)의 두께 폭 내(가로 공극부 Ys 내)에 인입해 있다. 따라서, 일체형 절연 주머니(27)를 두껑이 없는 상자형 형상으로 조립한 후에는, 「『집전체(2 및 3)를 구비한 전극체(1)』를, 일체형 절연 주머니(27)의 『한쌍의 볼록 형상 가로 프레임부(31)가 돌출되어 있는 상부 개구』를 통해서, 그 내부에 들여 넣는 것(무리하게 넣음)」이, 불가능 또는 곤란해진다.

단, 일체형 절연 주머니(27)가 「플라스틱(합성 수지) 등의, 가요성을 갖는 절연 재료」로 형성되어 있는 경우도 있다. 이러한 경우, 각 부의 치수 여하에 따라, 전술한 무리하게 넣는 것이 가능해지는 경우도 있다. 그러므로, 일체형 절연 주머니(27)의 조립 시에, 「『 집전체(2 및 3) 등을 갖는 전극체(1)』를, 미리 저벽(29)에 적재해 둘지의 여부」는, 「일체형 절연 주머니(27)의 구조(단측벽(41)이 접착 형성되어 있는지의 여부 등) 및 일체형 절연 주머니(27)의 재료」에 따라, 적절하게 판단된다.

일체형 절연 주머니(27)가 두껑이 없는 주머니 형상으로 조립되고, 또한 그 중에 「집전체(2 및 3) 등을 갖는 전극체(1)」가 수용되어 있는 경우, 도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 볼록 형상 세로 프레임부(30)가 세로 공극부 Ts에 들어 맞추어짐과 함께, 볼록 형상 가로 프레임부(31)가 가로 공극부 Ys에 들어 맞추어진다. 그리고, 이 상태에서는, 지지 부재(13)에 있어서의 볼록 형상 세로 프레임부(30)의 외면벽(33)은, 대응하는 「집전체(2)의 대향 판 형상부(2B)의 내측면(2b) 및 집전체(3)의 대향 판 형상부(3B)의 내측면(3b)」에 면이 맞대어 접해진다(또는 맞대어 접해진다). 또한, 외면벽(33)과 내측면(2b 및 3b) 사이에, 매우 작은 간극이 있어도 된다. 이 경우에도, 전술한 「지지 부재(13)에 의한 효과」를 얻을 수 있다.

실시예 2의 비수 전해질 이차 전지 A는, 실시예 1의 전지와 마찬가지의 효과를 갖는다. 또한, 실시예 2에서는, 전극체(1)에, 절연 주머니(27)를 장착함으로써, 지지 부재(13)도 장착하는 것이 가능해진다. 이에 의해, 조립 효율(생산 효율)이 향상되는 것이 가능해진다. 즉, 지지 부재(13)를 구비한 일체형 절연 주머니(27)는, 도 1 등에 도시하는 실시예 1의 지지 부재(13) 및 절연 주머니(27)에 비해, 부품 개수를 삭감할 수 있다. 즉, 3개의 부품(한쌍의 지지 부재(13)+절연 주머니(27)) 대신에, 1개의 부품(일체형 절연 주머니(27))이 사용된다. 따라서, 비용 절감 및 조립 공정수를 삭감하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 실시예 2의 비수 전해질 이차 전지 A의 제조에서는, 지지 부재(13)와 일체 형성되어 있는 일체형 절연 주머니(27)가, 전개 상태에서 준비된다. 그리고, 「지지 부재(13)가, 한쌍의 집전체(2 및 3) 사이에 있어서의 가로 공극부 Ys 및/또는 세로 공극부 Ts에 위치하도록」, 일체형 절연 주머니(27)를 조립한다. 이에 의해, 일체형 절연 주머니(27)는, 「전극체(1) 및 한쌍의 집전체(2 및 3)를 수용하는 소정의 주머니 형상」이 된다.

따라서, 실시예 2의 전지 A의 제법에서는, 전개 상태의 일체형 절연 주머니(27)를 절곡하여 주머니 형상으로 하면서, 일체형 절연 주머니(27) 내에 「집전체(2 및 3)를 구비한 전극체(1)」를 수용한다. 이에 의해, 다음과 같은 독특한 효과가 얻어진다. 즉, 「일체형 절연 주머니(27)의 단측벽(41)을 구성하는 돌출편(29a) 및 한쌍의 중첩벽(28a)이, 접착제에 의해 접착되어 있는」 등에 의해, 일체형 절연 주머니(27)가 재차 전개 불가능한 상태로 되어 있는 경우에도, 「전극체를, 일체형 절연 주머니(27)의 내부에 수용할 수 없게 되는」 등의 문제를 회피하면서, 지지 부재(13)를 소정 개소에 배치할 수 있다. 즉, 이러한 경우에도 문제없이 일체형 절연 주머니(27)를 조립하는 것이 가능하다.

〔다른 실시예〕

도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이, 집전체(2 및 3)의 하방의 대향 판 형상부(2B 및 3B)의 하단부는 전지 케이스(4)의 저면에 닿을 때까지 연장되어 있어도 된다. 또한, 도시는 생략하지만, 집전체(2 및 3)는 하방의 대향 판 형상부를 (실질적으로)갖지 않아도 된다. 전극체(1)가 「P 방향으로부터 본 형상이 타원형 형상으로 되도록」 형성되어 있는 경우, 도시는 생략하지만, 지지 부재(13)의 상하의 가로 지지부(26)가 「세로 지지부(25)의 상하의 단부보다도 상하 방향을 따라 조금 내측의 부분」에 배치되어도 된다. 또한, 지지 부재(13)는 「하측의 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 작용하는 한편, 상측의 대향 판 형상부(2B 및 3B)에는 작용하지 않는 형상」이어도 된다. 또한, 지지 부재(13)는 상측의 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 작용하는 한편, 하측의 대향 판 형상부(2B 및 3B)에는 작용하지 않는 형상」이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서 나타낸 이차 전지 A에서는 케이스(4)의 천판(4A)이 전극체(1)의 상측에 배치되어 있다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 이 이차 전지 A에서는 천판(4A)은 어떻게 배치되어 있어도(예를 들면, 천판(4A)이 세로 방향으로 연장되도록 배치되어 있어도), 집전체의 흔들림을 억제하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시 형태에서는 전지 케이스(4)가 한 방향으로 얇은 대략 직육면체 형상(각형 형상; 상자형 형상)을 갖고 있다. 그러나, 이에 한정하지 않고, 전지 케이스(4)의 형상은 전극체(1) 및 집전체(2 및 3)를 수용할 수 있는 형상이면, 어떤 형상이어도 된다.

또한, 본 실시 형태에서는 본 축전 소자를 이차 전지 A로서 나타내고 있다. 그러나, 본 축전 소자는 이차 전지에 한하지 않고, 다른 축전 소자(예를 들면, 전기 이중층 캐패시터)에 적용하는 것도 가능하다.

또한, 전극체(1)는 복수의 단부(7A 및 8A)로서 상하 방향(화살표 II 방향)을 따르는 직선 부분(7a 및 8a)이 선택되어 있어도 된다. 또한, 지지 부재(13)의 예로서는, 도 1 내지 도 5, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 한쌍의 집전체(2 및 3) 사이에 있어서 이들 집전체(2 및 3)에 걸치는 상태의 지지 부재(13)가 전극체(1)와 전지 케이스(4) 사이의 공극 S를 통하여 설치되어 있어도 된다.

또한, 세로 지지부(25)는 대향 전극 판 형상부(2A 및 3A)의 집전체 기단측 및 집전체 선단측의 양쪽에 형성되는 대향 판 형상부(2B 및 3B)를 따르는 상태에서, 극박(7 및 8)의 단부(7A 및 8A)와 전지 케이스(4) 사이의 세로 공극부 Ts(공극 S의 일례)에 배치되어 있어도 된다(도 7 참조).

또한, 세로 지지부(25)는 도 7에 도시한 바와 같이, 소용돌이 축심 P를 따라 긴 직사각형에 있어서의 좌우 및 전후 방향으로 내측이 되는 코너부가 비스듬히 컷트된 5각형의 단면 형상을 갖는 것으로 형성되고, 상하 방향(소용돌이 축심 P에 교차하는 방향의 일례)으로 연장되는 상태로 배치되어 있어도 된다. 또한, 가로 지지부(26)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 상하 방향으로 긴 직사각형에 있어서의 전후 및 상하 방향으로 내측이 되는 코너부가 비스듬히 컷트된 5각형의 단면 형상을 갖는 것으로 형성되고, 좌우 방향(소용돌이 축심 P를 따르는 방향)으로 연장되는 상태에서 배치되어 있어도 된다.

각 세로 지지부(25)는 좌우의 집전체(2 및 3)가 서로의 존재 방향으로 이동할 수 없게(또는 이동하기 어렵게) 규제하는 개소, 즉 각 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 지지 작용하는 개소로서 기능해도 된다. 그리고, 각 세로 지지부(25)의 좌우 방향의 단면(25a)은 각 집전체(2 및 3)의 상하 양측의 대향 판 형상부(2B 및 3B)의 내측면(2b 및 3b)에 면이 맞대어 접해 있거나 또는 맞대어 접해 있는 치수 설정으로 되어 있어도 된다.

또한, 볼록 형상 세로 프레임부(30) 및 볼록 형상 가로 프레임부(31)는 각각, 오목하게 들어간 세로 프레임부(30) 및 오목하게 들어간 가로 프레임부(31)로 표현하는 것도 가능하다. 오목하게 들어간 세로 프레임부(30)는 세로 공극부 Ts 안으로, 내측 방향으로 오목하게 들어가는 상태로 형성되어 있어도 된다. 오목하게 들어간 가로 프레임부(31)는 가로 공극부 Ys 안으로, 내측 방향으로 오목하게 들어가는 상태로 형성되어 있어도 된다.

또한, 본 실시 형태의 하나의 목적은, 소용돌이 형상의 전극체에 있어서의 「복수의 극박과 집전체를 도통 접합시킨 상태에서, 내진성을 갖는 구조」를 갖고, 주행 차량에도 적절하게 사용할 수 있도록 개선된 축전 소자를 제공하는 것이다.

본 실시 형태에 따른 제1 축전 소자는,

「정 및 부의 각 극박(7 및 8)과, 그들 양자(7 및 8) 사이에 설치되는 절연용 세퍼레이터(9)를 권회하여 이루어지는 소용돌이 형상의 전극체(1)」와, 「상기 전극체(1)의 소용돌이 축심 P 방향에 있어서, 상기 전극체(1)의 양측으로 할당하여 배치되는 정부 한쌍의 집전체(2 및 3)」와, 「상기 전극체(1) 및 상기 집전체(2 및 3)를 수용하는 각형 형상의 케이스(4)」를 구비하고,

「상기 전극체(1)의 직경 방향의 내외에 배치되는 복수의 상기 극박(7 및 8)의 단부(7A 및 8A)」와 상기 집전체(2 및 3)가 도통 접합됨과 함께, 한쌍의 상기 집전체(2 및 3) 사이에 걸치는 상태의 지지 부재(13)가 상기 전극체(1)와 상기 케이스(4) 사이의 공극 S를 통하여 설치되어 있다.

본 실시 형태에 따른 제2 축전 소자는 제1 축전 소자에 있어서,

상기 집전체(2 및 3)는, 「상기 소용돌이 축심 P를 따르는 방향으로 넓어지는 면」을 구비하는 대향 전극 판 형상부(2A 및 3A)와, 「『상기 소용돌이 축심 P와 교차하는 방향으로 넓어지는 면』을 구비하고 있고, 상기 대향 전극 판 형상부(2A 및 3A)의 집전체 기단측과 집전체 선단측 중 적어도 어느 한쪽의 측에 형성되는, 대향 판 형상부(2B 및 3B)」를 갖고 있고, 상기 전극체(1)가 상기 소용돌이 축심 P 방향으로 보아 모서리가 둥근 직사각형을 나타내는 것으로 형성되고,

「상기 전극체(1)의 직경 방향의 내외에 배치되는 복수의 상기 극박의 단부(7A 및 8A)」와 상기 대향 전극 판 형상부(2A 및 3A)가 도통 접합되고, 상기 지지 부재(13)가 상기 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 걸쳐서 배치되어 있다.

본 실시 형태에 따른 제3 축전 소자는 제2 축전 소자에 있어서,

상기 지지 부재(13)가 「『상기 소용돌이 축심 P에 교차하는 방향을 따르는 긴 형상을 갖는 한쌍의 세로 지지부(25)』와, 이들 세로 지지부(25)의 긴 방향의 양단부끼리를 연결하는 한쌍의 가로 지지부(26)를 갖는 네모 형상」으로 형성되어 있다.

본 실시 형태에 따른 제4 축전 소자는 제3 축전 소자에 있어서,

상기 세로 지지부(25)는 상기 집전체 기단측 및 상기 집전체 선단측의 양쪽에 형성되는 상기 대향 판 형상부(2B 및 3B)를 따르는 상태에서, 상기 극박의 단부(7A 및 8A)와 상기 케이스(4) 사이의 세로 공극부 Ts에 배치되고, 또한 상기 가로 지지부(26)는 상기 전극체(1)에 있어서의 원통면(1E)과 상기 케이스(4) 사이의 가로 공극부 Ys에 배치되어 있다.

본 실시 형태에 따른 제5 축전 소자는 제4 축전 소자에 있어서,

상기 지지 부재(13)가, 상기 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 있어서의 폭 방향의 단부에 접촉 가능한 상태에서, 상기 전극체(1)의 두께 방향의 양측 각각에 설치되어 있다.

본 실시 형태에 따른 제6 축전 소자는 제1 내지 제5 어느 한쪽의 축전 소자에 있어서,

상기 지지 부재(13)가 합성 수지재제이다.

본 실시 형태에 따른 제7 축전 소자는 제1 내지 제6 어느 한쪽의 축전 소자에 있어서,

「상기 전극체(1) 및 상기 한쌍의 집전체(2 및 3)」와 「도통재제의 상기 케이스(4)」 사이에, 「이들 전극체(1) 및 각 집전체(2 및 3)를 수용하는 절연재제의 절연 주머니(27)」가 설치되어 있음과 함께, 상기 지지 부재(13)가 상기 절연 주머니(27)에 일체적으로 형성되어 있다.

제1 축전 소자에 의하면, 한쌍의 집전체 사이에, 지지 부재가 배치되어 있다. 이에 의해, 「각 집전체가, 서로의 존재 방향으로 이동하는 것」이, 억제 또는 방지된다. 집전체의 이동 및/또는 진동이 억제 또는 방지되므로, 「집전체에 접합되는 극박의 단부가, 소용돌이 축심 방향으로 반복 이동(진동)하는 것」이 경감 또는 해소된다. 그 결과, 극박의 조기의 균열 및/또는 파단을 방지하는 것이 가능해진다. 따라서, 축전 소자의 내구성 및/또는 신뢰성이 개선된다.

게다가, 그를 위한 수단인 지지 부재는, 소용돌이 형상의 전극체와 케이스 사이의 공극을 통하여 설치되어 있다. 이 때문에, 전극체의 체적을 깎는 것, 또는 전극체와 케이스 사이에 전용의 배치 스페이스를 형성하는 것이 불필요하다. 즉, 「축전 소자의 용량(전지 용량)을 유지한 채, 지지 부재를 배치할 수 있는」 등의 합리성이 우수한 구조가 실현되어 있다. 그 결과, 「소용돌이 형상의 전극체에 있어서의 복수의 극박」과 집전체를 도통 접합시킨 상태에서, 내진성을 갖는 구조를 갖고, 주행 차량에도 적절하게 사용할 수 있도록 개선된 축전 소자를 제공할 수 있다.

제2 축전 소자에 의하면, 「집전체에 있어서의 복수의 극박에 접합되는 대향 전극 판 형상부」는 소용돌이 축심을 따르는 방향으로 넓어지는 벽면으로 되어 있다. 이 때문에, 대향 전극 판 형상부는 지지 작용에 따르기 어렵다. 이 때문에, 「그 양측에 위치하는 대향 판 형상부에, 지지 작용을 갖는 지지 부재를 적용하는 것」에 의해, 「실정에 입각한 유효한 진동 방지 기능을 발휘할 수 있는 유용한 축전 소자(예를 들면, 비수 전해질 이차 전지)」를 제공할 수 있다. 즉, 지지 부재는 이것에 면으로 마주 보는 대향 판 형상부에 맞대어 접하는 구조이다. 이 때문에, 다소의 치수 오차 및/또는 제품 오차가 있어도, 제1 축전 소자에 의한 상기 효과를 보다 확실하게 발휘할 수 있다.

제3 축전 소자에 의하면, 지지 부재가, 「한쌍의 세로 지지부와 한쌍의 가로 지지부로 이루어지는 네모 형상」으로 형성되어 있다. 이 때문에, 전극체와 케이스의 간극을 유효하게 이용할 수 있다. 또한, 「강도 및 강성이 우수한 합리적인 지지 부재」를 갖는 축전 소자를 제공할 수 있다.

제4 축전 소자에 의하면, 「극박의 단부와 케이스 사이의 세로 공극부」에 배치되는 세로 지지부와, 「전극체의 원통면과 케이스 사이의 가로 공극부」에 배치되는 가로 지지부로 지지 부재가 구성된다. 이에 의해, 「박 단부의 가로로 형성되는 세로 공극을 사용하여, 넓은 면으로 집전체에 확실하게 지지 작용할 수 있는 대형의 네모 형상 지지 부재」를 공극을 효율적으로 사용하면서, 위치가 어긋나지 않게, 안정 지지 상태로 설치할 수 있다.

제5 축전 소자에서는, 네모 형상을 나타내는 지지 부재가 전극체의 양측에 설치되어 있다. 이 때문에, 밸런스가 좋은 축전 소자를 구성할 수 있다. 따라서, 제4 축전 소자에 의한 상기 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다.

제6 축전 소자에 의하면, 지지 부재가 합성 수지제이다. 이에 의해, 지지 부재를 경량 또한 염가로 구성할 수 있다. 따라서, 상품으로서 바람직한 상태에서 축전 소자를 제공하는 것이 가능해진다.

제7 축전 소자에서는, 「『 집전체 및 전극체』와 케이스 사이를 절연하기 위하여 설치되는 절연 주머니」가, 지지 부재와 일체적으로 형성된다. 절연 주머니를 장비함으로써 지지 부재도 장비된다. 이 때문에, 조립성이 개선된다. 또한, 제1 내지 제6 축전 소자에 의한 어느 하나의 상기 효과를 얻을 수 있다. 덧붙여서, 부품 개수의 삭감에 의한 비용 절감도 가능해진다.

Claims

정극박(7), 부극박(8) 및 이들을 절연하기 위한 세퍼레이터(9)를 갖는 전극체(1)와,
상기 전극체(1)의 양단부에 배치되는, 정 및 부의 집전체(2 및 3)와,
상기 전극체(1) 및 상기 집전체(2 및 3)를 수용하는 케이스(4)와,
정의 집전체(2)로부터 부의 집전체(3)까지 연장되는 지지 부재(13)를 갖는 축전 소자(A).
제1항에 있어서,
상기 케이스(4)가 상기 정 및 부의 집전체(2 및 3)의 한쪽의 단부(11)를 고정하고 있는 축전 소자(A).
제2항에 있어서,
상기 지지 부재(13)가 상기 전극체(1)와 상기 케이스(4) 사이에 배치되어 있는 축전 소자(A).
제3항에 있어서,
상기 정 및 부의 집전체(2 및 3)가 대향 판 형상부(2B 및 3B)를 갖고 있고,
상기 지지 부재(13)가 양 집전체(2 및 3)의 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 맞대어 접해 있는 축전 소자(A).
제4항에 있어서,
상기 지지 부재(13)가 상기 양 집전체(2 및 3) 각각의 상기 대향 판 형상부(2B 및 3B)를 따라서 연장되어 있고, 이들 대향 판 형상부(2B 및 3B)에 맞대어 접해 있는 한쌍의 세로 지지부(25)와,
상기 한쌍의 세로 지지부(25)의 양쪽에 맞대어 접해 있는 가로 지지부(26)를 갖고 있는 축전 소자(A).
제5항에 있어서,
상기 전극체(1)가 상기 정극박(7), 부극박(8) 및 세퍼레이터(9)가 소용돌이 형상으로 권회되어 이루어지는 롤체를 갖고 있고,
상기 집전체(2 및 3)가 상기 롤체에 있어서의 축방향의 양단부에 배치되어 있고,
상기 가로 지지부(26)가 상기 롤체의 곡면(1E)과 상기 케이스(4) 사이의 가로 공극부(Ys)에 배치되어 있는 축전 소자(A).
제6항에 있어서,
상기 가로 지지부(26)가 2개 설치되어 있고,
한쪽의 가로 지지부(26)가 상기 한쌍의 세로 지지부(25)의 한쪽의 단부에 맞대어 접해 있고,
다른 쪽의 가로 지지부(26)가 상기 한쌍의 세로 지지부(25)의 다른 쪽의 단부에 맞대어 접해 있는 축전 소자(A).
제7항에 있어서,
상기 정극박(7)이 상기 롤체의 한쪽의 단부로부터 노출되어 있는 노출 부분을 갖고 있고, 이 노출 부분의 단부(7A)가 상기 정의 집전체(2)와 도통 접속되어 있고,
상기 부극박(8)이 상기 롤체의 한쪽의 단부로부터 노출되어 있는 노출 부분을 갖고 있고, 이 노출 부분의 단부(8A)가 상기 부의 집전체(3)와 도통 접속되어 있고,
상기 세로 지지부(25)가 상기 2개의 노출 부분과 상기 케이스(4) 사이의 세로 공극부(Ts)에 배치되어 있는 축전 소자(A).
제8항에 있어서,
상기 세로 지지부(25) 및 상기 가로 지지부(26)를 갖는 지지 부재(13)가 상기 롤체를 사이에 두고, 2개 설치되어 있는 축전 소자(A).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 지지 부재(13)가 합성 수지재제인 축전 소자(A).
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전극체(1) 및 상기 집전체(2 및 3)와 상기 케이스(4) 사이에 배치되고, 이들 전극체(1) 및 집전체(2 및 3)를 수용하는 절연 주머니(27)를 더 구비하고 있고,
상기 지지 부재(13)와 상기 절연 주머니(27)가 일체적으로 형성되어 있는 축전 소자(A).
제1항에 기재된 축전 소자(A)에 구비되는 절연 주머니(27)로서,
상기 전극체(1) 및 상기 집전체(2 및 3)와 상기 케이스(4) 사이에 배치되고, 이들 전극체(1) 및 집전체(2 및 3)를 수용함과 함께,
상기 지지 부재(13)와 일체적으로 형성되어 있는 절연 주머니(27).