KR20140031336A - 이차 전지용 극판군 유닛 및 그 제조 방법 - Google Patents

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유이찌로 미시로
유끼오 이이다
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신코베덴키 가부시키가이샤
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Abstract

극판들과 집전 부재들이 서로 확실하게 고정되고, 많은 전류를 흐르게 할 수 있는 이차 전지용 극판군 유닛이 제공되고, 또한 이차 전지용 극판군 유닛의 제조 방법이 제공된다. 집전부(16, 18)와 집전부(11 ,13)의 단자 구성부(15, 17)를 통과하는 전류 경로 이외에, 집전부(16, 18)의 일부로부터 단자 구성부(15, 17)로 전류를 흐르게 하는 다른 전류 경로를 형성하기 위는 도전 부재(35, 36)가 집전부(16, 18) 및 단자 구성부(15, 17)에 기계적 및 전기적으로 접속된다.

Description

이차 전지용 극판군 유닛 및 그 제조 방법{SECONDARY-BATTERY ELECTRODE PLATE GROUP UNIT AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 리튬 이온 이차 전지 등의 이차 전지에 이용하는 이차 전지용 극판군 유닛 및 이차 전지용 극판군 유닛의 제조 방법에 관한 것이다.
권회 극판군(wound electrode group)을 포함하는 리튬 이온 이차 전지 등의 어떤 이차 전지들에 있어서, 금속박으로 형성되는 극판들(정극판 및 부극판)과 집전 부재들(정극 집전 부재 및 부극 집전 부재)을, 극판들과 일체로 형성된 복수의 탭을 이용해서 서로 접속한다. 그러나, 복수의 탭을 이용해서 극판들과 집전 부재를 서로 접속하면, 탭들이 집전 부재들에 고정되는 것과 반대로, 극판들을 포함하는 권회 극판군은 집전 부재에 대하여 고정되지 않는다. 그 때문에, 이차 전지에 외부로부터 강한 진동이 계속적으로 가해질 경우에, 용기 내의 권회 극판군이 진동할 수 있어서, 탭들이 절단될 수 있다. 또한 복수의 탭을 모아서 용접하여 용접 부분의 전기 저항이 증가하고, 전력 손실이 증가한다. 따라서, 탭들을 이용하지 않고 극판들에 집전 부재들을 레이저 용접에 의해 직접 접속함으로써 진동에 대한 내성을 강화하고, 극판들과 집전 부재들 간의 전기 저항을 줄이는 탭 없는 구조를 갖는 이차 전지가 개발되어 있다[예를 들면, 일본 특허 번호 제3738177호(특허 문헌 1)를 참조].
[선행기술문헌]
[특허문헌]
특허 문헌 1: 일본 특허 번호 제3738177호
그러나, 탭들을 이용하지 않고 극판들과 집전 부재들을 서로 직접 접속하기 위해, 레이저 용접을 할 수 있도록 집전 부재들의 집전부들을 얇게 만들 필요가 있다. 집전 부재들 각각이, 단자를 구성하는 단자 구성부와, 레이저 용접될 복수의 용접 부분을 포함하는 집전부를 포함할 경우에, 집전부에 의해 집전된 전류가 단자 구성부와 집전부가 서로 접속되는 부분에 집중적으로 흐른다. 집전되는 전류가 많아지면, 얇은 집전부와 단자 구성부 간의 접속부에서 발열량이 증대하여, 집전 부재를 용융 및 절단시킬 수 있다. 도 8은 종래 기술에 따른 정극 집전 부재의 부분에 형성되고 전류가 흐르는 경로들(전류 경로들)을 모식적으로 도시한다.
본 발명의 목적은 극판들과 집전 부재들이 서로 확실하게 고정되고, 종래 기술에 비해 많은 전류를 흐르게 하는 것이 가능한 이차 전지용 극판군 유닛을 제공하고, 이차 전지용 극판군 유닛의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 권회 극판군, 정극 집전 부재, 및 부극 집전 부재를 기본적으로 포함하는 이차 전지용 극판군 유닛을 제공한다. 권회 극판군은 정극판, 부극판, 및 세퍼레이터를 포함하는 적층 부재를 권회하여 형성된다. 정극판은 제1 금속박에 정극 활물질 혼합제를 도포하여 형성된 도포층, 및 정극 활물질 혼합제의 그 도포층을 따라 정극 활물질 혼합제가 도포되지 않은 미도포부를 갖는다. 부극판은 제2 금속박에 부극 활물질 혼합제를 도포하여 형성된 도포층, 및 부극 활물질 혼합제의 그 도포층을 따라 부극 활물질 혼합제가 도포되지 않은 미도포부를 갖는다. 정극판의 미도포부와 부극판의 미도포부가 서로 역방향으로 돌출하도록 정극판과 부극판은 세퍼레이터를 통해 적층된다. 정극 집전 부재는 정극판의 미도포부에 용접된다. 정극판의 미도포부는 권회 극판군의 한쪽의 단부에 있어서 세퍼레이터를 초과해서 돌출한다. 부극 집전 부재는 부극판의 미도포부에 용접된다. 부극판의 미도포부는 권회 극판군의 다른 쪽의 단부에 있어서 세퍼레이터를 초과해서 돌출한다. 정극 집전 부재 및 부극 집전 부재 중 적어도 하나는, 단자를 구성하도록 형성된 단자 구성부, 및 미도포부에 대향하도록 제공되고 미도포부의 일부에 레이저 용접에 의해 용접되는 복수의 용접될 부분을 포함하는 집전부를 포함한다. 집전부가 미도포부에 레이저-용접되기에 충분한 두께이고 집전부로부터 단자 구성부로 오직 하나의 전류 경로만 있다면, 많은 전류가 전류 경로를 통해 흐르는 경우에, 모든 전류가 단자 구성부와 집전부 사이의 접속 부분에 집중되어, 발열을 일으킬 수 있다. 따라서, 본 발명에 있어서는, 집전부와 단자 구성부를 통과하는 전류 경로 이외에, 집전부의 일부로부터 단자 구성부로 전류를 흐르게 하는 다른 전류 경로를 형성하기 위해, 도전 부재가 집전부 및 단자 구성부에 기계적 및 전기적으로 접속된다. 이렇게 전류 경로를 형성함으로써, 집전부와 단자 구성부를 통과하는 제1 전류 경로와, 제1 전류 경로를 바이패스하는 제2 전류 경로를 제공할 수 있다. 이에 의해, 많은 전류가 발생하는 리튬 이온 이차 전지 등에서 집전부의 두께를 감소시켜도, 집전부에서의 발열을 억제할 수 있다.
집전부의 중앙부에 단자 구성부가 일체로 설치된다면, 도전 부재는 그의 중앙부에 형성된, 단자 구성부가 관통하는 관통 구멍을 바람직하게 갖는다. 단자 구성부와 집전부가 개별적인 부재들인 경우에도 마찬가지이어서, 집전부는 그의 중앙부에 형성된, 단자 구성부가 관통하는 관통 구멍을 갖고, 집전부의 관통 구멍에 단자 구성부가 끼워 맞춰지고 집전부에 단자 구성부가 접촉된 상태에서, 집전부와 단자 구성부가 서로 용접된다. 관통 구멍에 단자 구성부가 끼워 맞춰지고 집전부에 도전 부재가 접촉된 상태에서, 단자 구성부와 도전 부재가 서로 용접되고, 집전부와 도전 부재가 복수의 용접 부분 이외의 부분에서 서로 용접된다. 이 구성은 도전 부재가 단자 구성부 및 집전부에 대해 고정되도록 하여, 복수의 전류 경로의 형성 및 전류 집중의 방지를 보장한다.
바람직하게, 집전 부재의 복수의 용접 부분은 각각 집전부의 일부를 미도포부를 향해서 볼록하게 되도록 변형함으로써 구성되고, 단자 구성부를 중심으로 방사형으로 연장되도록 배치된다. 이렇게 복수의 용접 부분을 구성하고, 레이저 용접을 행하면, 집전 부재와 미도포부 간의 접촉 면적을 증가시키고, 전기 저항을 줄일 수 있다. 또한, 용접 개소가 명확하게 정의되어, 용접 작업을 용이하게 한다.
집전부 및 도전 부재가 둘 다 윤곽이 원형이면, 도전 부재의 윤곽의 반경은 바람직하게 집전부의 윤곽의 반경보다 작다. 이 구성은 집전부의 여러 부분들로부터 시작하여 도전 부재를 통과하는 다른 전류 경로의 형성을 보장한다. 또한, 바람직하게, 도전 부재의 윤곽의 반경은 집전부의 윤곽의 반경의 절반 이상이다. 도전 부재의 윤곽의 반경이 집전부의 윤곽의 반경의 절반보다 작다면, 집전부를 통과하는 전류 경로와 도전 부재를 통과하는 전류 경로가 서로 너무 가까울 수 있어서, 도전 부재를 이용해서 전류 경로를 형성하더라도, 발열을 억제하는 효과를 충분히 얻지 못할 수 있다.
상기에서 논의된 이차 전지용 극판군 유닛을 제조하기 위해, 집전부의 복수의 용접 부분을 미도포부에 레이저 용접에 의해 용접할 수 있고, 그 후, 집전부와 단자 구성부를 통과하는 전류 경로 이외에, 집전부의 일부로부터 단자 구성부로 전류를 흐르게 하는 다른 전류 경로를 형성하기 위해 도전 부재를 집전부 및 단자 구성부에 용접할 수 있다. 별도의 부재로서 도전 부재를 이용함으로써, 집전 부재의 용접을 용이하게 하고, 또한, 단자 구성부로의 복수의 전류 경로를 형성할 수 있어서, 발열을 방지할 수 있다. 별도의 부재를 이용함으로써, 흐르는 전류량에 따라 도전 부재의 두께 및 소재를 변경함으로써 용이하게 전기 저항을 변경할 수 있는 이점이 있다.
전술한 바와 같이 제조된 이차 전지용 극판군 유닛은 이차 전지에 적용될 수 있다. 이차 전지는 권회 극판군을 이용할 수 있고, 예를 들어, 리튬 이온 이차 전지일 수 있다. 본 발명에 따른 이차 전지용 극판군 유닛을 이차 전지에 사용함으로써, 극판들과 집전 부재들을 서로 확실하게 고정시킬 수 있다. 전류 경로들이 낮은 전기 저항을 갖기 때문에, 리튬 이온 이차 전지 등의 많은 전류를 발생하는 이차 전지에서도 발열이 억제될 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지의 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 IB-IB 선을 따라 절취한 단면도이고, 도 1c는 본 발명의 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지의 저면도이다.
도 2a는 본 발명의 실시 형태에 따른 집전 부재의 평면도이고, 도 2b는 본 발명의 실시 형태에 따른 집전 부재의 정면도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태에 따른 집전 부재에 도전 부재를 부착한 상태를 도시하는 평면도이고, 도 3b는 본 발명의 실시 형태에 따른 집전 부재에 도전 부재를 부착한 상태를 도시하는 정면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 정극 집전 부재에 형성되는 전류 경로들을 모식적으로 도시한다.
도 5는 제2 실시 형태에 따른 집전 부재의 단자 구성부의 정면도이다.
도 6a 및 도 6b는 제2 실시 형태에 따른 집전 부재의 집전부를 도시하고, 여기서 도 6a는 본 실시 형태에 따른 집전부의 평면도이고, 도 6b는 본 실시 형태에 따른 집전부의 정면도이다.
도 7은 제2 실시 형태에 따른 집전 부재(집전부 및 단자 구성부)를 도시한다.
도 8은 종래 기술에 따른 정극 집전 부재에 형성되는 전류 경로들을 모식적으로 도시한다.
이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 원통형 리튬 이온 이차 전지에 적용한 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1a는 본 발명의 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지의 평면도이다. 도 1b는 도 1a의 IB-IB 선을 따라 절취한 단면도이다. 도 1c는 리튬 이온 이차 전지의 저면도이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시 형태에 따른 집전 부재를 도시한다. 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시 형태에 따른 집전 부재에 도전 부재를 부착한 상태를 도시한다. 도 1b에서, 권회 극판군(9)의 단면은 도시되지 않는다.
<전체 구성>
본 실시 형태에 따른 원통형 리튬 이온 이차 전지(1)는 전지 용기 본체(3), 정극 전지 덮개(5), 부극 전지 덮개(7), 축심(8), 전기 분해액에 침윤된 권회 극판군(9), 정극 집전 부재(11), 및 부극 집전 부재(13)를 포함한다. 전지 용기 본체(3), 정극 전지 덮개(5), 및 부극 전지 덮개(7)는 전지 용기(2)를 구성한다. 전지 용기 본체(3)는 니켈 도금이 실시된 스틸(steel) 소재에 의해 형성되고 양단에서 개구된 원통 형상을 갖는다. 전지 용기 본체(3)의 양단의 개구부들은 정극 전지 덮개(5) 및 부극 전지 덮개(7)에 의해 각각 막아져 있다. 정극 전지 덮개(5) 및 부극 전지 덮개(7)의 중앙부에는 단자 관통 구멍(5a, 7a)이 각각 형성된다. 단자 관통 구멍(5a, 7a)에는 정극 집전 부재(11)의 단자 구성부(15) 및 부극 집전 부재(13)의 단자 구성부(17)가 절연 링(19), O-링(21), 및 백업 링(22)을 통해서 각각 삽입된다. 단자 구성부(15, 17)의 외주부에는 나사부가 형성되어 있다. 각각의 나사부에는 너트 부재(25)가 나합된다. 너트 부재(25)와 절연 링(19) 사이에는 절연 워셔(23)가 배치된다.
정극 전지 덮개(5)에는 전기 분해액을 주입할 수 있도록 구성된 전기 분해액 주입구(27)가 설치되어 있다. 전기 분해액 주입구(27)는 볼트(28)에 의해 밀봉되어 있다. 전지 내부의 압력 상승을 방지하기 위해, 발생한 가스에 의해 내압이 상승할 때, 발생한 가스를 배출하도록 구성된 안전 밸브(43)를 포함하는 가스 배출구(45)가 정극 전지 덮개(5)에 설치된다.
<권회 극판군>
도 1에 도시된 바와 같이, 권회 극판군(9)은 띠형상의 정극판(29)과 띠형상의 부극판(31)을, 띠형상의 세퍼레이터(33)를 통해 축심(8)을 중심으로 권회함으로써 구성된다. 권회 극판군(9)의, 축심(8)과 직교하는 방향으로 절취한 단면은 소용돌이 형상을 갖는다. 본 실시 형태에 따른 정극판(29)에 있어서, 정극 집전기로서 기능하는 알루미늄 박의 양면에, 리튬 천이 금속 산화물인 리튬 망간 산화물을 포함하는 정극 혼합제를 대략 균일하게 도포한다. 알루미늄 박의 길이 방향의 한쪽 측면에는 정극 혼합제가 도포되지 않은 미도포부(30)가 형성된다. 알루미늄으로 형성된 정극 집전 부재(11)는 미도포부(30)에 용접된다. 부극판(31)에는, 부극 집전기로서 기능하는 압연 동박의 양면에, 부극 활물질로서 리튬 이온을 흡장 및 방출할 수 있는 탄소 분말을 포함하는 부극 혼합제를 대략 균일하게 도포한다. 동박의 길이 방향의 한쪽 측면에는 부극 혼합제가 도포되지 않은 미도포부(32)가 형성된다. 구리로 형성된 부극 집전 부재(13)는 미도포부(32)에 용접된다. 권회 극판군(9), 정극 집전 부재(11), 및 부극 집전 부재(13)는 이차 전지용 극판군 유닛(14)을 구성한다.
<집전 부재>
도 2a 및 도 2b는 본 실시 형태에서 사용하는 집전 부재(정극 집전 부재(11) 또는 부극 집전 부재(13))의 예를 도시한다. 정극 집전 부재(11)와 부극 집전 부재(13)는 소재를 제외하고는 서로 동일하다. 따라서, 괄호들 내에 부극 집전 부재(13)에 대한 참조 번호들을 기재한다. 정극 집전 부재(11)를 예로서 설명한다. 정극 집전 부재(11)는 단자 구성부(15)와 집전부(16)를 일체적으로 포함한다. 권회 극판군(9)의 정극판의 미도포부(30)의 상방으로부터 정극 집전 부재(11)를 권회 극판군(9)에 근접시켜 미도포부(30) 상에 정극 집전 부재(11)를 배치한다. 레이저 용접에 의해 미도포부(30)와 정극 집전 부재(11)를 서로 용접한다. 레이저 용접을 위해, 정극 집전 부재(11)의 집전부(16)에는, 권회 극판군(9)과 접촉하도록 볼록형으로 되고, 권회 극판군(9)으로부터 멀어지는 방향으로 열린, 용접용 홈(33)이 8개 설치된다. 홈들(33)은 프레싱에 의해 집전부(16)에 형성되고, 정극 집전 부재(11)의 가상 중심점을 중심으로 방사형으로 직선적으로 연장된다.
부극 집전 부재(13)는, 권회 극판군(9)의 부극판의 미도포부(32)에 용접된다는 것을 제외하고는, 그리고 소재를 제외하고는, 정극 집전 부재(11)와 동일하다. 따라서, 부극 집전 부재(13)의 설명을 생략한다.
<도전 부재>
본 실시 형태에서, 중심 부분에 원형의 관통 구멍(37)이 형성된 링 형상으로 구성되고 알루미늄으로 형성된 도전 부재(35)를 정극 집전 부재(11)에 용접한다. 한편, 중심 부분에 원형의 관통 구멍(38)이 형성된 링 형상으로 구성되고 구리로 형성된 도전 부재(36)를 부극 집전 부재(13)에 용접한다. 도 3a 및 도 3b에는, 집전 부재 및 그것에 용접된 도전 부재만이 도시되고, 다른 컴포넌트들은 도시되지 않는다. 정극측 컴포넌트들과 부극측 컴포넌트들은 소재를 제외하고는 서로 동일하다. 따라서, 괄호들 내에 부극측 컴포넌트들의 참조 번호들을 기재한다. 정극측 컴포넌트들을 예로서 설명한다. 권회 극판군(9)에 정극 집전 부재(11)가 용접된 후에, 도전 부재(35)가 용접된다. 도전 부재(35)에 형성된 관통 구멍(37)에 단자 구성부(15)를 통과시킨다. 단자 구성부(15) 및 집전부(16)에 도전 부재(35)가 접촉된 상태에서, 도전 부재(35)와 단자 구성부(15)와 집전부(16)를 서로 용접한다. 용접은 단자 구성부(15)와 도전 부재(35)를 서로, 그리고 집전부(16)와 도전 부재(35)를 서로 기계적 및 전기적으로 접속하기 위한 목적으로 행한다. 이를 위해, 도전 부재(35)의 관통 구멍(37)의 주변부(용접 부분(39))와 단자 구성부(15) 사이, 및 도전 부재(35)의 외주부(용접 부분(41))와 집전부(16) 사이를 용접한다. 이 용접은 예를 들면, 반도체 레이저 용접에 의해 행한다. 부극측 컴포넌트들에 대해서도 마찬가지로 용접을 행한다.
<전류 경로>
도 4는 정극 집전 부재(11)에 도전 부재(35)를 부착함으로써 형성되는 전류 경로들을 모식적으로 도시한다. 도 4는 전류 경로들의 이미지를 명확히 하기 위해, 권회 극판군(9), 정극 집전 부재(11), 및 도전 부재(35) 이외의 부재들은 도시되지 않은 간략화된 단면도이다. 정극 집전 부재(11)의 집전부(16)로부터 단자 구성부(15)로의 전류 경로 이외에, 도전 부재(35)를 부착함으로써, 집전부(16)로부터 용접 부분(41), 도전 부재(35), 및 용접 부분(39)을 통해 단자 구성부(15)로 통과하는 전류 경로가 형성된다. 이렇게 전류 경로들을 형성함으로써, 집전부(16)와 단자 구성부(15)를 통과하는 제1 전류 경로와, 제1 전류 경로를 바이패스하는 제2 전류 경로를 제공하는 것이 가능하다. 이에 의해, 많은 전류를 발생하는 리튬 이온 이차 전지에 있어서, 집전부(16)의 두께를 감소시키면서, 집전부(16)와 단자 구성부(15) 간의 접속 부분의 발열을 억제할 수 있다. 도전 부재(35)에 의해 제공되는 바이패스의 효과를 강화하기 위해, 도전 부재(35)의 윤곽의 반경은 집전부(16)의 윤곽의 반경보다 작도록, 그리고 집전부(16)의 윤곽의 반경의 절반 이상이 되도록 결정된다. 부극측 컴포넌트들에 대해서도 마찬가지로 전류 경로들이 형성되어, 집전부(18)에서의 발열을 억제할 수 있다.
[제2 실시 형태]
도 5 내지 도 7은 제2 실시 형태에 따른 리튬 이온 이차 전지에 이용하는 집전 부재를 도시한다. 도 5 내지 도 7에 있어서, 도 1 내지 도 4에 나타낸 실시 형태의 것들과 같은 구성 부분들은 도 1 내지 도 4의 그 대응 부분들에 붙인 참조 번호들에 100을 가산해서 얻은 참조 번호들에 의해 나타내고, 그 설명을 생략한다.
정극 집전 부재(111)를 예로서 설명한다. 제2 실시 형태에서, 정극 집전 부재(111)는 별개의 부재들인 단자 구성부(115)(도 5)와 집전부(116)(도 6a 및 도 6b)로 구성된다.
단자 구성부(115)는 집전부(116)의 관통 구멍(147)에 통과시키는 원기둥형의 끼워 맞춤부(149)와, 원기둥형의 단자부(151)로 구성된다. 집전부(116)에 형성되어 있는 관통 구멍(147)의 직경은 끼워 맞춤부(149)가 통과하기에 꼭 알맞다. 단자부(151)의 직경은 끼워 맞춤부(149)의 직경보다 크게 정해진다. 그 때문에, 도 7에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(147)에 단자 구성부(115)의 끼워 맞춤부(149)를 통과시킬 때, 단자부(151)의 당접부(153)가 관통 구멍(147)의 주연의 피당접부(155)와 접촉한다. 본 실시 형태에서는, 집전부(116)의 미도포부에 대향하는 측면으로부터(도 7의 지면의 하방으로부터), 단자 구성부(115)의 끼워 맞춤부(149)와 집전부(116)의 관통 구멍(147) 주변부 사이에 용접 부분을 형성함으로써, 정극 집전 부재(111)를 얻는다. 본 실시 형태에 따른 정극 집전 부재(111)와 같은 방법으로 부극 집전 부재(113)도 구성될 수 있다. 도 5 내지 도 7은 또한 부극 집전 부재(113)에 대한 참조 번호들을 나타낸다. 본 실시 형태에 따른 정극 집전 부재(111) 및 부극 집전 부재(113)에도 도 4에 도시된 도전 부재(35)를 용접에 의해 부착할 수 있는 것은 물론이다. 이 경우에는, 도전 부재(35)의 관통 구멍(37)에 단자 구성부(115)의 끼워 맞춤부(149)가 끼워 맞춰지고 집전부(116)에 도전 부재(35)가 접촉된 상태에서, 단자 구성부(115)의 단자부(151)와 도전 부재(35)가 서로 용접된다. 그리고, 집전부(116)와 도전 부재(35)는 복수의 용접 부분 이외의 부분에서 서로 용접된다.
[기타 실시 형태들]
도전 부재의 소재는 전술한 것에 한정되는 것은 아니고, 집전 부재에 용접될 수 있는 임의의 도전성 소재가 적절하게 선택될 수 있다.
[산업상 이용 가능성]
본 발명에 따르면, 탭 없는 구조를 채택함으로써, 집전 부재의 집전부의 두께가 감소되더라도, 도전 부재가, 집전부와 단자 구성부를 통과하는 전류 경로 이외의 전류 경로를 형성할 수 있다. 이에 의해 전류가 국소적으로 흐르는 것을 방지하여 발열을 방지한다.
1: 원통형 리튬 이온 이차 전지
2: 전지 용기
3: 전지 용기 본체
5: 정극 전지 덮개
5a: 단자 관통 구멍
7: 부극 전지 덮개
7a: 단자 관통 구멍
8: 축심
9: 권회 극판군
11: 정극 집전 부재
13: 부극 집전 부재
14: 이차 전지용 극판군 유닛
15: 단자 구성부
16: 집전부
17: 단자 구성부
18: 집전부
19: 절연 링
21: O 링
22: 백업 링
23: 절연 워셔
25: 너트 부재
27: 전기 분해액 주입구
28: 볼트
29: 정극판
30: 미도포부
31: 부극판
32: 미도포부
33(34): 홈
35(36): 도전 부재
37(38): 관통 구멍
39(40): 용접 부분
41(42): 용접 부분
43: 안전 밸브
45: 가스 배출구

Claims (9)

  1. 이차 전지용 극판군 유닛으로서,
    정극판, 부극판, 및 세퍼레이터를 포함하는 적층 부재를 권회하여 형성되는 권회 극판군 - 상기 정극판은 제1 금속박에 정극 활물질 혼합제를 도포하여 형성된 도포층, 및 상기 정극 활물질 혼합제의 그 도포층을 따라 상기 정극 활물질 혼합제가 도포되지 않은 미도포부를 갖고, 상기 부극판은 제2 금속박에 부극 활물질 혼합제를 도포하여 형성된 도포층, 및 상기 부극 활물질 혼합제의 그 도포층을 따라 상기 부극 활물질 혼합제가 도포되지 않은 미도포부를 갖고, 상기 정극판의 상기 미도포부와 상기 부극판의 상기 미도포부가 서로 역방향으로 돌출하도록 상기 정극판과 상기 부극판이 상기 세퍼레이터를 통해 적층됨 -,
    상기 권회 극판군의 한쪽의 단부에 있어서 상기 세퍼레이터를 초과해서 돌출하는 상기 정극판의 상기 미도포부에 용접된 정극 집전 부재,
    상기 권회 극판군의 다른 쪽의 단부에 있어서 상기 세퍼레이터를 초과해서 돌출하는 상기 부극판의 상기 미도포부에 용접된 부극 집전 부재 - 상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재 중 적어도 하나는, 단자를 구성하도록 형성된 단자 구성부, 및 상기 미도포부에 대향하도록 제공되고 상기 미도포부의 일부에 레이저 용접에 의해 용접되는 복수의 용접 부분을 포함하는 집전부를 포함함 -, 및
    상기 집전부와 상기 단자 구성부를 통과하는 전류 경로 이외에, 상기 집전부의 일부로부터 상기 단자 구성부로 전류를 흐르게 하는 다른 전류 경로를 형성하기 위해 상기 집전부 및 상기 단자 구성부에 기계적 및 전기적으로 접속되는 도전 부재를 포함하는, 이차 전지용 극판군 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 집전부의 중앙부에는 상기 단자 구성부가 일체로 설치되고,
    상기 도전 부재는 그의 중앙부에 형성된, 상기 단자 구성부가 관통하는 관통 구멍을 갖고,
    상기 관통 구멍에 상기 단자 구성부가 끼워 맞춰지고 상기 집전부에 상기 도전 부재가 접촉된 상태에서, 상기 단자 구성부와 상기 도전 부재가 서로 용접되고, 상기 집전부와 상기 도전 부재가 상기 복수의 용접 부분 이외의 부분에서 서로 용접되는, 이차 전지용 극판군 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 복수의 용접 부분은 각각 상기 집전부의 일부를 상기 미도포부를 향해서 볼록하게 되도록 변형함으로써 구성되고, 상기 단자 구성부를 중심으로 방사형으로 연장되도록 배치되는, 이차 전지용 극판군 유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 집전부 및 상기 도전 부재는 둘 다 윤곽이 원형이고,
    상기 도전 부재의 상기 윤곽의 반경은 상기 집전부의 상기 윤곽의 반경보다 작은, 이차 전지용 극판군 유닛.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 도전 부재의 상기 윤곽의 반경은 상기 집전부의 상기 윤곽의 반경의 절반 이상인, 이차 전지용 극판군 유닛.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단자 구성부와 상기 집전부는 개별적인 부재들이고,
    상기 집전부는 그의 중앙부에 형성된, 상기 단자 구성부가 관통하는 관통 구멍을 갖고,
    상기 집전부의 상기 관통 구멍에 상기 단자 구성부가 끼워 맞춰지고 상기 집전부에 상기 단자 구성부가 접촉된 상태에서, 상기 집전부와 상기 단자 구성부가 서로 용접되고,
    상기 도전 부재는 그의 중앙부에 형성된, 상기 단자 구성부가 관통하는 관통 구멍을 갖고,
    상기 관통 구멍에 상기 단자 구성부가 끼워 맞춰지고 상기 집전부에 상기 도전 부재가 접촉된 상태에서, 상기 단자 구성부와 상기 도전 부재가 서로 용접되고, 상기 집전부와 상기 도전 부재가 상기 복수의 용접 부분 이외의 부분에서 서로 용접되는, 이차 전지용 극판군 유닛.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 이차 전지용 극판군 유닛을 포함하는 이차 전지.
  8. 이차 전지용 극판군 유닛의 제조 방법으로서,
    상기 이차 전지용 극판군 유닛은,
    정극판, 부극판, 및 세퍼레이터를 포함하는 적층 부재를 권회하여 형성되는 권회 극판군 - 상기 정극판은 제1 금속박에 정극 활물질 혼합제를 도포하여 형성된 도포층, 및 상기 정극 활물질 혼합제의 그 도포층을 따라 상기 정극 활물질 혼합제가 도포되지 않은 미도포부를 갖고, 상기 부극판은 제2 금속박에 부극 활물질 혼합제를 도포하여 형성된 도포층, 및 상기 부극 활물질 혼합제의 그 도포층을 따라 상기 부극 활물질 혼합제가 도포되지 않은 미도포부를 갖고, 상기 정극판의 상기 미도포부와 상기 부극판의 상기 미도포부가 서로 역방향으로 돌출하도록 상기 정극판과 상기 부극판이 상기 세퍼레이터를 통해 적층됨 -,
    상기 권회 극판군의 한쪽의 단부에 있어서 상기 세퍼레이터를 초과해서 돌출하는 상기 정극판의 상기 미도포부에 용접된 정극 집전 부재, 및
    상기 권회 극판군의 다른 쪽의 단부에 있어서 상기 세퍼레이터를 초과해서 돌출하는 상기 부극판의 상기 미도포부에 용접된 부극 집전 부재를 포함하고,
    상기 정극 집전 부재 및 상기 부극 집전 부재 중 적어도 하나는, 단자를 구성하도록 형성된 단자 구성부, 및 상기 미도포부에 대향하도록 제공되고 상기 미도포부의 일부에 레이저 용접에 의해 용접되는 복수의 용접 부분을 포함하는 집전부를 포함하고,
    상기 방법은,
    상기 집전부의 상기 복수의 용접 부분을 상기 미도포부에 레이저 용접에 의해 용접하는 단계, 및
    그 후, 상기 집전부와 상기 단자 구성부를 통과하는 전류 경로 이외에, 상기 집전부의 일부로부터 상기 단자 구성부로 전류를 흐르게 하는 다른 전류 경로를 형성하기 위해 도전 부재를 상기 집전부 및 상기 단자 구성부에 용접하는 단계를 포함하는, 이차 전지용 극판군 유닛의 제조 방법.
  9. 제8항에 따른 이차 전지용 극판군 유닛의 제조 방법에 의해 제조된 이차 전지용 극판군 유닛을 포함하는 이차 전지.
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