KR20200026861A

KR20200026861A - 조전지

Info

Publication number: KR20200026861A
Application number: KR1020200026086A
Authority: KR
Inventors: 게이이치로 고바야시; 료 가나다; 마사히코 우시자와
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2017-04-20
Filing date: 2020-03-02
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2038-04-16
Also published as: JP2018181765A; CN108735937A; US20180309103A1; CN108735937B; JP6872142B2; KR102303680B1; US10950835B2; KR20180118049A

Abstract

본 발명에 의해, 복수의 단전지와 1개 또는 복수의 스페이서(40)가 소정의 배열 방향으로 번갈아 배열되고, 또한, 상기 배열 방향으로 하중이 가해지고 있는 조전지가 제공된다. 상기 단전지는, 반응부(22)를 가지는 전극체와, 장측면을 가지는 전지 케이스를 구비한다. 스페이서(40)는, 상기 단전지와 대향하는 면에, 반응부(22)의 일부를 가압하는 제 1 가압부(42)를 구비한다. 제 1 가압부(42)는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙부와 한 쌍의 단부를, 각각 연직 방향(Z)의 전체 길이에 걸쳐 가압하는 한편, 반응부(22)의 연직 방향(Z)의 하단으로부터 1/3의 하방 영역에 대해, 폭 방향(Y)전체의 1/2 이상의 길이를 가압하지 않도록 구성되어 있다.

Description

조전지{BATTERY PACK}

본 발명은, 조전지에 관한 것이다.

복수의 단(單)전지를 전기적으로 접속한 조전지는, 차량 구동용의 고출력 전원 등으로서 널리 이용되고 있다(특허 문헌 1~4 참조). 예를 들면 특허 문헌 1에는, 복수의 단전지와 복수의 스페이서가 소정의 배열 방향으로 번갈아 배열되고, 또한, 상기 배열 방향으로 하중이 가해진 조전지가 개시되어 있다. 상기 단전지는, 정극과 부극이 세퍼레이터를 개재하여 대향된 전극체와, 전해액과, 상기 전극체와 상기 전해액을 수용하는 전지 케이스를 가지고 있다. 상기 스페이서는, 단전지와 대향하는 면에 볼록 형상 리브를 복수 구비하고, 냉각 공기를 유통시키기 위한 공간을 가지고 있다. 특허 문헌 1의 조전지에서는, 상기 스페이서의 리브에 의해, 상기 배열 방향으로부터 전지 케이스의 측면 전체에 하중이 가해지고 있다. 이에 따라, 전지 케이스 내의 전극체는, 정극과 부극을 서로 꽉 누르도록 전체가 균일하게 가압되고 있다.

상기 구성에 의해, 특허 문헌 1의 조전지는 우수한 과충전 내성을 발휘할 수 있다. 즉, 전지는 통상, 전압이 소정의 영역에 수렴되도록 제어된 상태에서 사용되지만, 오조작 등에 의해 전지에 통상 이상의 전류가 공급되면, 전압이 소정의 영역을 초과하여 과충전이 되는 경우가 있다. 과충전 시에는, 전해액이 전기적으로 분해되어 가스가 발생하거나, 세퍼레이터가 열수축하거나 하는 경우가 있다. 특허 문헌 1의 조전지에서는, 전극체 전체가 상기 배열 방향으로부터 균일하게 가압되고 있다. 이 때문에, 이러한 경우에도 세퍼레이터가 위치 어긋나거나 수축되거나 하기 어렵다. 따라서, 과충전 시에 내부 단락의 발생이 억제된다. 또한, 상기 배열 방향에 있어서의 전극체의 치수 변화를 억제할 수 있어, 전지의 팽창도 억제된다.

일본공개특허 특개2016-091665호 공보 일본공개특허 특개2012-230837호 공보 일본공개특허 특개2009-259455호 공보 일본공개특허 특개2008-108457호 공보

그러나, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기 조전지와 같이 전극체 전체가 균일하게 가압되고 있으면, 충방전 시에 있어서의 정·부극의 팽창 수축이나 전해액의 체적 팽창 등에 기인하여, 전해액이 전극체의 계외(系外)로 압출되는 경우가 있다. 특히, 하이 레이트(high-rate) 충방전에서는 정·부극의 팽창 수축이 급격하기 때문에, 이른바, 펌프 효과에 의해, 전극체로부터 전해액이 압출되기 쉽다. 이 때문에, 하이 레이트 충방전을 반복하면, 전극체 내에서 전하 담체의 농도에 불균일이 발생하거나, 전극체에 액 고갈이 발생하거나 하는 경우가 있다. 이러한 경우, 내부 저항이 증대하여, 하이 레이트 특성이 저하되는 과제가 있었다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은, 과충전 내성과 하이 레이트 내성을 겸비한 조전지를 제공하는 것이다.

본 발명에 의해, 복수의 단전지와 1개 또는 복수의 스페이서가 소정의 배열 방향으로 번갈아 배열되고, 또한, 상기 배열 방향으로 하중이 가해져 구성되어 있는 조전지가 제공된다. 상기 단전지는, 정극과 부극을 가지는 전극체와, 상기 전극체를 수용하여, 상기 스페이서와 대향하는 한 쌍의 장측면(長側面)을 가지는 전지 케이스를 구비한다. 상기 전극체는, 상기 장측면을 따라, 상기 정극과 상기 부극이 절연된 상태로 상기 배열 방향으로 적층되어 이루어지는 반응부를 가진다. 상기 스페이서는, 상기 장측면과 대향하는 면에, 상기 반응부의 일부를 상기 배열 방향으로 가압하는 제 1 가압부를 구비한다. 상기 제 1 가압부는, 상기 장측면의 연직 방향에 직교하는 방향을 폭 방향으로 하였을 때에, 상기 반응부의 상기 폭 방향에 있어서의 중앙부와 한 쌍의 단부를, 각각 상기 연직 방향의 전체 길이에 걸쳐 가압하는 한편, 상기 반응부의 상기 연직 방향에 있어서의 하단으로부터 상단을 향해 1/3의 하방 영역에 대하여, 상기 반응부의 상기 폭 방향 전체의 1/2 이상의 길이를 가압하지 않도록 구성되어 있다.

상기 전극체는, 반응부의 폭 방향에 있어서의 중앙부와 양단부에, 각각, 제 1 가압부에 의해 가압되는 가압 부분을 가진다. 한편, 상기 전극체는, 반응부의 하방 영역에, 제 1 가압부에 의해 가압되지 않는 비가압 부분을 가진다. 상기 가압 부분은, 전해액의 폭 방향으로의 이동을 억제하는 스토퍼 벽으로서 기능한다. 상기 비가압 부분은, 전해액을 전극체 내에 보지(保持)하기 위한 보액(保液) 공간(액 저장소)으로서 기능한다. 이에 따라, 상기 구성의 조전지에서는, 하이 레이트 충방전을 반복해도 전해액이 전극체 밖으로 압출되기 어렵다. 또한, 상기 전극체에서는, 상기 가압 부분에 의해, 배열 방향의 치수 변화가 발생하기 어렵다. 또한, 과충전 시에도 세퍼레이터의 위치 어긋남이나 수축을 억제할 수 있어, 전극체에 내부 단락이 발생하기 어렵다. 이상의 효과에 의해, 과충전 내성과 하이 레이트 내성을 겸비한 조전지를 실현할 수 있다.

바람직한 일 양태에 있어서, 상기 스페이서는, 상기 장측면과 대향하는 면에, 상기 반응부의 일부를 상기 배열 방향으로 가압하는 제 2 가압부를 더 구비한다. 상기 제 2 가압부는, 상기 반응부의 상기 폭 방향에 있어서의 중앙선에 의해 구분되는 2개의 분할 영역에 대해, 각각 상기 분할 영역의 중심점을 포함하는 중심부분을 상기 폭 방향으로 상기 단부보다 긴 길이로 가압하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 예를 들면 충방전에 수반하여 정극이나 부극이 팽창 수축하거나, 과충전 시에 전지 케이스 내에서 가스가 발생하거나 하는 경우에도, 배열 방향에 있어서의 반응부의 치수 변화가 보다 한층 발생하기 어려워진다. 따라서, 예를 들면 반응부에 국소적인 간극이나 파형이 발생하는 것을 억제하여, 정·부극간의 거리를 균질하게 유지할 수 있다. 그 결과, 충방전의 반응 불균일이 저감되어, 사이클 특성이 우수한 조전지를 실현할 수 있다.

바람직한 일 양태에 있어서, 상기 전극체는, 상기 정극과 상기 부극이 절연된 상태로 적층되어 권회된 편평 형상의 권회 전극체이며, 한 쌍의 권회 평탄부와, 상기 한 쌍의 권회 평탄부의 사이에 개재되는 한 쌍의 권회 R부를 가진다. 상기 한 쌍의 권회 R부 중 일방은 상기 연직 방향의 하측에 배치되고, 상기 한 쌍의 권회 평탄부는 상기 한 쌍의 장측면을 따르도록 배치되어 있다. 이에 따라, 하측에 배치된 권회 R부가 전해액의 트레이가 되고, 반응부의 하단으로부터 전해액이 유출되는 것을 보다 양호하게 억제할 수 있다. 따라서, 전극체 내에 전해액을 보다 양호하게 보지할 수 있다.

바람직한 일 양태에 있어서, 상기 제 1 가압부는, 상기 폭 방향에 있어서, 상기 반응부의 상기 한 쌍의 단부를, 각각 상기 반응부의 상기 중앙부보다 긴 길이로 가압하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 배열 방향에 있어서의 반응부의 치수 변화를 보다 양호하게 억제할 수 있다. 또한, 전해액이 반응부의 폭 방향의 양단으로부터 유출되는 것을 보다 양호하게 억제하여, 전해액을 전극체 내에 보다 양호하게 보지할 수 있다.

도 1은, 제 1 실시 형태의 조전지를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는, 도 1의 단전지를 모식적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은, 도 2의 III-III선을 따른 종단면도이다.
도 4는, 도 3의 전극체를 모식적으로 나타내는 분해도이다.
도 5는, 도 1의 스페이서를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은, 전극체의 반응부를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은, 제 2 실시 형태의 조전지와 관련된 스페이서를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 8은, 스페이서의 변형예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는, 스페이서의 변형예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 10은, 스페이서의 변형예를 모식적으로 나타내는 평면도이다.

이하, 적절히 도면을 참조하면서, 여기에 개시되는 조전지의 바람직한 실시 형태를 설명한다. 또한, 여기서 설명되는 실시 형태는, 당연히 특별히 본 발명을 한정하는 것을 의도한 것은 아니다. 여기에 개시되는 조전지는, 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 의거하여 실시할 수 있다.

또한, 이하의 도면에 있어서, 동일한 작용을 나타내는 부재·부위에는 동일한 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 생략 또는 간략화하는 경우가 있다. 도면 중의 부호 U, D, F, Rr, L, R은, 각각, 상, 하, 전, 후, 좌, 우를 의미하는 것으로 한다. 도면 중의 부호 X, Y, Z는, 각각, 단전지의 배열 방향, 단전지의 폭이 넓은 면의 폭 방향, 단전지의 폭이 넓은 면의 연직 방향을 의미하는 것으로 한다. 다만, 이들은 설명의 편의상의 방향에 지나지 않고, 조전지(1)의 설치 양태를 전혀 한정하는 것은 아니다.

<제 1 실시 형태>

도 1은, 제 1 실시 형태의 조전지(1)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 조전지(1)는, 복수의 단전지(10)와, 복수의 스페이서(40)와, 한 쌍의 엔드 플레이트(50A, 50B)와, 복수의 구속 밴드(52)를 구비하고 있다. 복수의 단전지(10)는, 소정의 배열 방향(X)(도 1의 전후 방향)으로 배열되어 있다. 한 쌍의 엔드 플레이트(50A, 50B)는, 배열 방향(X)에 있어서, 조전지(1)의 양단에 배치되어 있다. 복수의 스페이서(40)는, 배열 방향(X)에 있어서, 단전지(10)와 엔드 플레이트(50A, 50B)의 사이, 및, 복수의 단전지(10)의 사이에 각각 배치되어 있다. 복수의 구속 밴드(52)는, 한 쌍의 엔드 플레이트(50A, 50B)를 가교하도록 장착되어 있다.

도 2는, 단전지(10)를 모식적으로 나타내는 사시도이다. 도 3은, 도 2의 III-III선을 따른 종단면도이다. 단전지(10)는, 전형적으로는 반복 충방전이 가능한 이차 전지, 예를 들면, 리튬 이온 이차 전지, 니켈 수소 전지, 전기 이중층 커패시터 등이다. 단전지(10)는, 전극체(20)와, 도면에 나타내지 않은 전해액과, 전지 케이스(30)를 구비하고 있다.

전지 케이스(30)는, 전극체(20)와 전해액을 수용하는 하우징이다. 전지 케이스(30)는, 예를 들면, 알루미늄이나 스틸 등의 금속제이다. 본 실시 형태의 전지 케이스(30)는, 바닥이 있는 각형(직방체 형상)의 외형을 가지고 있다.

전지 케이스(30)는, 상면(30u)과, 상면(30u)에 대향하는 바닥면(30b)과, 바닥면(30b)으로부터 연속하는 측면으로서의 한 쌍의 단측면(短側面)(30n) 및 한 쌍의 장측면(30w)을 가지고 있다. 장측면(30w)은, 표면이 평탄하다. 복수의 단전지(10)는, 전지 케이스(30)의 장측면(30w)이 스페이서(40)와 대향하도록, 배열 방향(X)을 따라 나열되어 있다.

전지 케이스(30)의 상면(30u)에는, 외부 접속용의 정극 단자(12T)와 부극 단자(14T)가 돌출되어 있다. 인접하는 단전지(10)의 정극 단자(12T)와 부극 단자(14T)는, 버스 바(18)에 의해 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 조전지(1)는 직렬로 전기적으로 접속되어 있다.

다만, 조전지(1)를 구성하는 단전지(10)의 형상, 사이즈, 개수, 배치, 접속 방법 등은 특별히 한정되지 않고, 적절히 변경할 수 있다.

전지 케이스(30)의 내부에는, 전극체(20)와 전해액이 수용되어 있다. 또한, 전극체(20)나 전해액의 구성에 대해서는 종래와 동일하면 되고, 특별히 한정되지 않는다. 전해액은, 예를 들면, 비수용매와 지지염을 포함하고 있다. 지지염은, 예를 들면 LiPF₆, LiBF₄ 등의 리튬염이다.

도 4는, 전극체(20)를 모식적으로 나타내는 분해도이다. 전극체(20)는 권회 전극체이다. 전극체(20)는, 띠 형상의 정극(12)과 띠 형상의 부극(14)이, 띠 형상의 세퍼레이터(16)를 개재하여 절연된 상태로 적층되고, 권회축(WL)을 중심으로 하여 권회되어 구성되어 있다. 전극체(20)의 외관은, 편평 형상이다. 전극체(20)는, 권회축(WL)에 직교하는 단면에서 볼 때에 있어서, 한 쌍의 권회 평탄부(20f)와, 한 쌍의 권회 평탄부(20f)의 사이에 개재되는 한 쌍의 권회 R부(20r)를 가진다. 전극체(20)의 폭 방향(Y)의 한 쌍의 단부는 개구되어, 당해 폭 방향(Y)의 단부에 의해 전극체(20)의 내외가 연통되어 있다.

정극(12)은, 정극 집전체와, 그 표면에 고착된 정극 활물질층(12a)을 구비하고 있다. 정극 활물질층(12a)은, 전하 담체를 가역적으로 흡장 및 방출 가능한 정극 활물질을 포함하고 있다. 부극(14)은, 부극 집전체와, 그 표면에 고착된 부극 활물질층(14a)을 구비하고 있다. 부극 활물질층(14a)은, 전하 담체를 가역적으로 흡장 및 방출 가능한 부극 활물질을 포함하고 있다. 세퍼레이터(16)는, 전하 담체를 투과함과 함께, 정극 활물질층(12a)과 부극 활물질층(14a)을 절연하는 다공질 부재이다.

세퍼레이터(16)의 폭(W3)은, 정극 활물질층(12a)의 폭(W1)이나 부극 활물질층(14a)의 폭(W2)보다 넓다. 또한, 부극 활물질층(14a)의 폭(W2)은, 정극 활물질층(12a)의 폭(W1)보다 넓다. 즉, W1과 W2와 W3은, W1<W2<W3을 충족시키고 있다. 정극 활물질층(12a)의 폭(W1)의 범위에서는, 정극 활물질층(12a)과 부극 활물질층(14a)이 절연된 상태로 대향되어 있다.

전극체(20)의 폭 방향(Y)의 좌단부에는, 정극 집전체 노출부(12n)가 마련되어 있다. 정극 집전체 노출부(12n)에는, 집박 집전용의 정극 집전판(12c)이 부설되어 있다. 전극체(20)의 정극(12)은, 정극 집전판(12c)을 개재하여 정극 단자(12T)와 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 전극체(20)의 폭 방향(Y)의 우측 단부에는, 부극 집전체 노출부(14n)가 마련되어 있다. 부극 집전체 노출부(14n)에는, 집박 집전용의 부극 집전판(14c)이 부설되어 있다. 전극체(20)의 부극(14)은, 부극 집전판(14c)을 개재하여 부극 단자(14T)와 전기적으로 접속되어 있다.

단전지(10)에 있어서, 전극체(20)의 한 쌍의 권회 R부(20r) 중 일방은, 전지 케이스(30)의 바닥면(30b)에 배치되어 있으며, 타방은 전지 케이스(30)의 상면(30u)에 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 전극체(20)의 한 쌍의 권회 R부(20r)는, 연직 방향(Z)의 상하에 배치되어 있다. 전극체(20)의 폭 방향(Y)의 한 쌍의 단부는, 전지 케이스(30)의 한 쌍의 단측면(30n)과 대향하도록 각각 배치되어 있다. 전극체(20)의 한 쌍의 권회 평탄부(20f)는, 전지 케이스(30)의 한 쌍의 장측면(30w)과 대향하도록 각각 배치되어 있다. 바꿔 말하면, 전극체(20)의 한 쌍의 권회 평탄부(20f)는, 배열 방향(X)을 따라 배치되어 있다. 본 실시 형태에서는, 권회 평탄부(20f)의 정극 활물질층(12a)의 폭(W1)의 범위가, 충방전 가능한 반응부(22)이다.

도 5는, 스페이서(40)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 스페이서(40)는, 전지 케이스(30)의 장측면(30w)에 대향하고 있다. 스페이서(40)는, 장측면(30w)과 대향하는 면에, 냉각용 유체(전형적으로는 공기)를 유통시키기 위한 스페이스를 가진다. 스페이서(40)에서는, 예를 들면, 연직 방향(Z)의 하방으로부터 냉각용 유체가 공급되며, 연직 방향(Z)의 상방으로부터 냉각용 유체가 배출된다. 스페이서(40)는, 충방전 등에 의해 단전지(10)의 내부에서 발생한 열을 효율적으로 방산시키기 위한 방열판으로서의 역할을 가진다. 스페이서(40)는, 판 형상 부재이다. 스페이서(40)는, 예를 들면, 폴리프로필렌(PP), 폴리페닐렌설파이드(PPS) 등의 수지 재료나, 열전도성이 좋은 금속 재료로 구성되어 있다.

스페이서(40)는, 단전지(10)의 장측면(30w)과 대향하는 면에, 제 1 볼록 형상부(42)와 베이스부(46)를 가지고 있다. 제 1 볼록 형상부(42)는, 베이스부(46)와 일체적으로 형성되어 있다. 제 1 볼록 형상부(42)는, 전형적으로는, 폭 방향(Y)의 중앙선(M)을 기준으로 하는 선 대칭성을 가지고 있다. 제 1 볼록 형상부(42)는, 전형적으로는, 장측면(30w)에 맞닿는 측의 면의 중심을 기준으로 하는 점 대칭성을 가지고 있다. 제 1 볼록 형상부(42)는, 배열 방향(X)을 따라 돌출되어 있다. 이에 따라, 제 1 볼록 형상부(42)는, 단전지(10)가 완전 방전 상태(SOC=0%)일 때에도, 장측면(30w)에 맞닿고 있다. 제 1 볼록 형상부(42)는, 장측면(30w)이 맞닿는 부분 및 그 주변 부분을 가압하도록 구성되어 있다. 제 1 볼록 형상부(42)는, 제 1 가압부의 일례이다.

제 1 볼록 형상부(42)는, 3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)를 가지고 있다. 3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 각각 이간된 위치에 배치되어 있다. 다만, 3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 평면에서 볼 때에 있어서 각각 평판 형상이다. 도면에 나타내는 것은 생략하지만, 3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 배열 방향(X)에 동일한 길이로 돌출되어 있다.

3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 폭 방향(Y)으로 나열되어 배치되어 있다. 폭 방향(Y)의 좌우에 위치하는 2개의 볼록 형상부(42a, 42c)는, 전극체(20)의 반응부(22)의 양단을 덮도록 구성되어 있다. 폭 방향(Y)의 한가운데에 위치하는 볼록 형상부(42b)는, 전극체(20)의 반응부(22)의 중앙을 덮도록 구성되어 있다. 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙 및 양단을 가압함으로써, 단전지(10)의 충방전 시에, 배열 방향(X)에 있어서의 반응부(22)의 치수 변화를 적합하게 억제할 수 있다. 또한, 단전지(10)가 과충전이 되었을 때에는, 세퍼레이터(16)의 위치 어긋남이나 수축을 적합하게 억제할 수 있다.

바람직한 일 양태에서는, 스페이서(40)의 폭 방향(Y)에 있어서, 볼록 형상부(42a, 42c)의 길이(T1, T3)가 동일하다. 바람직한 일 양태에서는, 볼록 형상부(42a, 42c)의 길이(T1, T3)가, 볼록 형상부(42b)의 길이(T2)보다 길다. 즉, T1과 T2와 T3은, T2<T1=T3을 충족시키고 있다. 이에 따라, 전극체(20)의 반응부(22)의 양단을 보다 안정적으로 보지할 수 있다.

바람직한 일 양태에서는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙선(M)을 기준(0%)으로 하여, 좌우의 단부까지의 길이(즉, (W1)/2)를 각각 100%으로 하였을 때에, 볼록 형상부(42a, 42c)가, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 좌우의 단부로부터 중앙을 향해 각각 10% 이상의 길이를 가압하도록 구성되어 있다(도 6 참조). 이에 따라, 반응부(22)의 배열 방향(X)에 있어서의 치수 변화나 세퍼레이터(16)의 위치 어긋남을 보다 양호하게 억제할 수 있다. 볼록 형상부(42a, 42c)는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 좌우의 단부로부터 중앙을 향해, 대략 10~35%, 예를 들면 10~20%의 길이를 가압하도록 구성되어 있으면 된다. 이에 따라, 하이 레이트 내성을 보다 양호하게 향상시킬 수 있다.

바람직한 일 양태에서는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙선(M)을 기준(0%)으로 하여, 좌우의 단부까지의 길이를 각각 100%로 하였을 때에, 볼록 형상부(42b)가, 반응부(22)의 폭 방향(Y)의 중앙으로부터 좌우의 단부를 향해 각각 1% 이상의 길이를 가압하도록 구성되어 있다(도 6 참조). 이에 따라, 반응부(22)의 배열 방향(X)에 있어서의 치수 변화나 세퍼레이터(16)의 위치 어긋남을 보다 양호하게 억제할 수 있다. 볼록 형상부(42b)는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙으로부터 좌우의 단부를 향해, 각각 대략 1~10%, 예를 들면 1~3.5%의 길이를 가압하도록 구성되어 있으면 된다. 이에 따라, 하이 레이트 내성을 보다 양호하게 향상시킬 수 있다.

3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 연직 방향(Z)에 동일한 길이(H1)로 직선 형상으로 연장되어 있다. 3개의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙부와 한 쌍의 단부를, 각각 연직 방향(Z)의 전체 길이에 걸쳐 가압 가능하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 반응부(22)의 배열 방향(X)에 있어서의 치수 변화가 장기에 걸쳐 안정적으로 억제할 수 있다. 또한, 과충전 시에는 세퍼레이터(16)의 위치 어긋남이나 수축이 발생하기 어려워져, 내부 단락의 발생이 높은 레벨로 억제된다.

스페이서(40)의 베이스부(46), 즉 볼록 형상부(42)가 형성되어 있지 않은 부분은, 적어도 단전지(10)가 완전 방전 상태(SOC=0%)일 때에, 장측면(30w)에 맞닿지 않도록 구성되어 있다. 이 때문에, 반응부(22) 중에서 베이스부(46)와 대향하는 부분은, 스페이서(40)에 의해 가압되지 않도록 구성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 볼록 형상부(42a, 42b)의 사이, 및, 볼록 형상부(42b, 42c)의 사이에, 각각 베이스부(46)가 개재되어 있다. 즉, 스페이서(40)는, 반응부(22)를 가압하는 제 1 볼록 형상부(42)와, 반응부(22)를 가압하지 않는 부분을 가지고 있다.

본 실시 형태에서는, 반응부(22) 중 적어도 연직 방향(Z)의 하단으로부터 1/3의 하방 영역이, 소정의 길이에 걸쳐 스페이서(40)의 비가압부(43a, 43b)와 대향하고 있다. 이에 따라, 반응부(22)의 하방 영역의 일부가 가압되지 않도록 구성되어 있다. 전해액은 중력에 의해 계속적으로 연직 방향(Z)의 하방에 편재되기 쉽다. 당해 하방 영역의 가압되고 있지 않은 부분은, 반응부(22)의 내부에 전해액을 저류하기 위한 보액 공간으로서 기능한다. 상기 구성의 하방 영역에 의해, 전해액이 반응부(22)의 밖으로 압출되기 어려워진다. 또한, 가령 전해액이 반응부(22)의 밖으로 압출되었다고 해도, 스트로 효과에 의해 전지 케이스(30)의 하방에 고인 전해액을 반응부(22)로 적합하게 빨아 올릴 수 있다.

비가압부(43a, 43b)의 폭 방향(Y)에 있어서의 합계 길이는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)의 전체 길이(W1)의 1/2(즉 50%) 이상을 덮는 길이이면 된다. 비가압부(43a, 43b)의 폭 방향(Y)에 있어서의 합계 길이는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)의 전체 길이(W1)의 55% 이상, 예를 들면 75% 이상이어도 된다. 이에 따라, 하이 레이트 내성을 보다 양호하게 향상시킬 수 있다.

바람직한 일 양태에서는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙선(M)을 기준(0%)으로 하여, 좌우의 단부까지의 길이(즉, (W1)/2)를 각각 100%로 하였을 때에, 비가압부(43a, 43b)가, 각각 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 3.5~80%의 길이의 부분, 예를 들면 10~65%의 길이의 부분을 가압하지 않도록 구성되어 있다(도 6 참조). 이에 따라, 하이 레이트 내성을 보다 양호하게 향상시킬 수 있다.

비가압부(43a, 43b)의 연직 방향(Z)에 있어서의 길이(H3)는, 각각, 적어도 연직 방향(Z)의 하단으로부터 1/3을 덮는 길이이면 된다. 바꿔 말하면, 반응부(22)의 연직 방향(Z)에 있어서의 하단을 기준(0%)으로 하고, 상단까지의 전체 길이를 100%로 하였을 때에, 비가압부(43a, 43b)의 연직 방향(Z)에 있어서의 길이(H3)가, 각각 반응부(22)의 하단으로부터 33%의 부분을 덮는 길이이면 된다(도 6 참조). 비가압부(43a, 43b)의 연직 방향(Z)에 있어서의 길이(H3)는, 각각, 연직 방향(Z)의 하단으로부터 1/2(50%) 이상, 예를 들면 100%여도 된다. 이에 따라, 하이 레이트 내성을 보다 양호하게 향상시킬 수 있다.

엔드 플레이트(50A, 50B)는, 조전지(1)의 양단에 배치되어, 복수의 단전지(10)와 복수의 스페이서(40)를 배열 방향(X)으로 사이에 두고 있다. 구속 밴드(52)는, 비스(54)에 의해 엔드 플레이트(50A, 50B)에 고정되어 있다. 구속 밴드(52)는, 배열 방향(X)으로 규정된 구속압이 가해지도록 장착되어 있다. 구속 밴드(52)는, 예를 들면, 단전지(10)의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)와 접하는 부분에 있어서의 면압이 2×10⁶~5×10⁶Pa 정도가 되도록, 장착되어 있다. 이에 따라, 복수의 단전지(10)와 복수의 스페이서(40)에 배열 방향(X)으로부터 하중이 가해져, 조전지(1)가 일체적으로 유지되고 있다.

이상과 같이, 조전지(1)의 전극체(20)는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙부와 한 쌍의 단부에, 각각 가압되는 부분을 가진다. 한편, 전극체(20)는, 반응부(22)의 연직 방향(Z)의 하방 영역에, 가압되지 않는 부분을 가진다. 상기 가압되는 부분은, 전해액의 폭 방향(Y)으로의 이동을 억제하는 스토퍼 벽으로서 기능한다. 상기 가압되지 않는 부분은, 반응부(22)에 전해액을 보지하기 위한 액 저장소로서 기능한다. 이에 따라, 조전지(1)에서는, 전극체(20)의 내부에 바람직하게 전해액을 저류할 수 있다. 따라서, 조전지(1)에서는, 하이 레이트 충방전을 반복해도 전해액이 전극체(20)의 계외로 압출되기 어렵다. 또한, 전극체(20)에서는, 상기 가압되는 부분에 의해 배열 방향(X)에 있어서의 반응부(22)의 치수 변화가 적합하게 억제될 수 있다. 또한, 전극체(20)에서는, 단전지(10)가 과충전이 되었을 때에도, 상기 가압되는 부분에 의해 세퍼레이터(16)의 위치 어긋남이나 수축을 적합하게 억제할 수 있다. 이들 효과가 어우러져, 조전지(1)는, 우수한 과충전 내성과 우수한 하이 레이트 내성을 겸비할 수 있다.

조전지(1)는 각종 용도에 이용 가능하지만, 과충전 내성과 하이 레이트 내성을 겸비하는 것을 특징으로 한다. 조전지(1)는, 이러한 특징을 살려, 예를 들면 차량에 탑재되는 모터용의 동력원(구동용 전원)으로서 적합하게 이용할 수 있다. 차량의 종류는 특별히 한정되지 않지만, 전형적으로는 자동차, 예를 들면 플러그인 하이브리드 자동차(PHV), 하이브리드 자동차(HV), 전기 자동차(EV) 등을 들 수 있다.

<제 2 실시 형태>

도 7은, 제 2 실시 형태의 조전지와 관련된 스페이서(60)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 또한, 조전지의 스페이서(60) 이외에 대해서는 상기 서술한 제 1 실시 형태와 동일하기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

스페이서(60)는, 단전지(10)의 장측면(30w)에 맞닿는 측의 표면에, 3개의 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)와, 2개의 제 2 볼록 형상부(64)와, 베이스부(66)를 가지고 있다. 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)에 대해서는, 제 1 실시 형태의 스페이서(40)에 있어서의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)와 동일하다. 제 2 볼록 형상부(64)는, 베이스부(66)와 일체적으로 형성되어 있다. 제 2 볼록 형상부(64)는, 전형적으로는, 폭 방향(Y)의 중앙선(M)을 기준으로 하는 선 대칭성을 가지고 있다. 제 2 볼록 형상부(64)는, 전형적으로는, 장측면(30w)에 맞닿는 측의 면의 중심을 기준으로 하는 점 대칭성을 가지고 있다. 제 2 볼록 형상부(64)는, 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)와 마찬가지로, 배열 방향(X)을 따라 돌출되어 있다. 이에 따라, 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)와 제 2 볼록 형상부(64)는, 단전지(10)의 장측면(30w)에 맞닿고, 맞닿은 부분을 가압하도록 구성되어 있다. 제 2 볼록 형상부(64)는, 제 2 가압부의 일례이다.

제 2 볼록 형상부(64)는, 2개의 볼록 형상부(64a, 64b)를 가지고 있다. 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 폭 방향(Y)의 중앙선(M)에 의해 구분된 반응부(22)의 2개의 분할 영역에서, 각각 분할 영역의 중심점을 포함하는 중심 부분을 가압하도록 구성되어 있다. 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 각각 이간된 위치에 배치되어 있다. 제 2 볼록 형상부(64a)는, 폭 방향(Y)에 있어서, 제 1 볼록 형상부(62a, 62b)의 사이에 배치되어 있다. 제 2 볼록 형상부(64b)는, 폭 방향(Y)에 있어서, 제 1 볼록 형상부(62b, 62c)의 사이에 배치되어 있다. 다만, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 예를 들면 제 1 볼록 형상부(62b)를 개재하여 연결되어 있어도 된다. 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 예를 들면 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)와 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 평면에서 볼 때에 있어서 평판 형상이다. 도면에 나타내는 것은 생략하지만, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 모두 배열 방향(X)으로 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)와 동일한 길이로 돌출되어 있다.

바람직한 일 양태에서는, 스페이서(60)의 폭 방향(Y)에 있어서, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)의 길이(T4, T5)가 동일하다. 바람직한 일 양태에서는, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)의 길이(T4, T5)가, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 좌우의 단부를 가압하는 볼록 형상부(62a, 62c)의 길이(T1, T3)나, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙부를 가압하는 볼록 형상부(62b)의 길이(T2)보다 길다. 즉, T1~T5는, T2≤T1=T3<T4=T5를 충족시키고 있다. 이에 따라, 반응부(22)에 국소적인 간극이나 파형이 발생하는 것을 억제하여, 정극(12)과 부극(14)의 사이의 거리를 균질하게 유지할 수 있다.

바람직한 일 양태에서는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙선(M)을 기준(0%)으로 하여, 좌우의 단부까지의 길이(즉, (W1)/2)를 각각 100%로 하였을 때에, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)가, 각각 반응부(22)의 20% 이상의 길이를 가압하도록 구성되어 있다(도 6 참조). 이에 따라, 배열 방향(X)에 있어서의 반응부(22)의 치수 변화나 세퍼레이터(16)의 위치 어긋남 등이 보다 양호하게 억제될 수 있다. 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 각각 폭 방향(Y)으로 대략 27~50%, 예를 들면 25~50%의 길이를 가압하도록 구성되어 있으면 된다. 이에 따라, 하이 레이트 내성을 향상시킬 수 있다.

바람직한 일 양태에서는, 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙선(M)을 기준(0%)으로 하여, 좌우의 단부까지의 길이를 각각 100%로 하였을 때에, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)가, 각각 반응부(22)의 폭 방향(Y)에 있어서의 20~70%의 길이의 부분, 예를 들면 33~60%의 길이의 부분을 가압하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 충방전의 반응 불균일을 보다 양호하게 저감할 수 있다.

제 2 볼록 형상부(64a, 64b)는, 연직 방향(Z)에 동일한 길이(H2)로 직선 형상으로 연장되어 있다. 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)의 연직 방향의 길이(H2)는, 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)의 연직 방향의 길이(H1)보다 짧다.

바람직한 일 양태에서는, 반응부(22)의 연직 방향(Z)에 있어서의 하단을 기준(0%)으로 하고, 상단까지의 전체 길이를 100%로 하였을 때에, 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)가, 각각 대략 10% 이상의 길이의 부분, 예를 들면 18% 이상의 길이의 부분을 가압하도록 구성되어 있다(도 6 참조). 이에 따라, 배열 방향(X)에 있어서의 반응부(22)의 치수 변화나 세퍼레이터의 위치 어긋남 등이 보다 양호하게 억제될 수 있음과 함께, 하이 레이트 내성을 보다 양호하게 향상시킬 수 있다.

이상과 같이, 스페이서(60)가 제 1 볼록 형상부(62a, 62b, 62c)에 추가해 제 2 볼록 형상부(64a, 64b)를 구비함으로써, 반응부(22)의 중에서 가압되는 부분의 비율이 보다 커진다. 이에 따라, 예를 들면 충방전에 수반하여 정극(12)이나 부극(14)이 팽창 수축된 경우에도, 전극체(20)의 내부에 국소적인 간극이나 파형 등의 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 반응부(22)의 정극(12)과 부극(14)의 사이의 거리를 균질하게 유지하여, 충방전의 반응 불균일을 저감할 수 있다. 그 결과, 하이 레이트 내성과 사이클 특성을 높은 레벨로 양립할 수 있다.

이하, 본 발명에 관한 몇 가지 실시예를 설명하지만, 본 발명을 이러한 구체예에 나타내는 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.

<시험예 1-1>

여기서는, 전극체의 반응부에 대해, 가압하는 부분의 위치나 크기를 변화시켰을 때의 과충전 내성을 평가했다.

먼저, 전극체를 가지는 단전지와, 표 1에 나타내는 바와 같이 반응부의 일부를 가압 가능하게 구성된 가압부를 가지는 스페이서(도 5 참조)를 준비했다. 또한, 참고예 1, 2로서, 반응부의 전체를 가압하는 스페이서와, 반응부의 전체를 가압하지 않는 스페이서를 준비했다. 이어서, 단전지의 장측면에 스페이서를 대향시킨 상태로, 양자를 구속했다. 그리고, 과충전 시험을 실시했다. 구체적으로는, -10℃의 온도 환경하에 있어서, 9C의 충전 레이트로 단전지가 과충전이 될 때까지 정전류 충전하고, 이 때의 내전압을 평가했다.

가압부로 가압한 부분과, 과충전 내성과의 대응 관계를 표 1에 나타낸다. 또한, 표 1에서는, 전극체 전체를 가압한 참고예 1의 내전압을 기준으로 하고, 내전압의 저하가 기준의 10V 미만인 예를 「○: 참고예 1과 동등한 과충전 내성」, 내전압의 저하가 기준의 10V 이상인 예를 「×: 참고예 1보다 과충전 내성이 낮음」으로 나타내고 있다. 또한, 각 예에 대해 복수회의 시험을 실시한 바, 결과의 편차는 ±3% 이내였다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 폭 방향(Y)의 중앙(1 개소) 혹은 양단(2 개소)만으로 반응부를 가압한 경우에는, 과충전 내성이 낮았다. 또한, 반응부를 폭 방향(Y)의 중앙부와 한 쌍의 단부와의 합계 3개소에서 가압한 경우에도, 높이 방향(Z)으로 가압하고 있지 않는 부분이 있으면, 과충전 내성이 낮았다. 이에 비하여, 반응부를 폭 방향(Y)의 중앙부와 한 쌍의 단부와의 합계 3개소에서, 각각 높이 방향(Z)의 전체, 즉 하단(0%)에서부터 상단(100%)까지에 걸쳐 가압한 경우에는, 참고예 1과 동등한 우수한 과충전 내성이 실현되었다.

<시험예 1-2>

여기서는, 전극체의 반응부에 대해, 가압하지 않는 부분의 위치나 크기를 변화시켰을 때의 하이 레이트 내성을 평가했다.

먼저, 표 2에 나타내는 바와 같이 반응부의 일부를 가압하지 않도록 구성된 가압부를 가지는 스페이서를 준비했다. 또한, 참고예 1, 2로서, 시험예 1-1과 마찬가지로, 반응부의 전체를 가압하는 스페이서와, 반응부의 전체를 가압하지 않는 스페이서를 준비했다. 이어서, 시험예 1-1과 마찬가지로, 단전지의 장측면에 스페이서를 대향시킨 상태로, 양자를 구속했다. 그리고, 하이 레이트 충방전 시험을 실시했다. 구체적으로는, 25℃의 온도 환경하에 있어서, 대략 30C의 충전 레이트로 정전류 충전한 후, 대략 2.5C의 방전 레이트로 정전류 방전하는 동작을 1사이클로 하여, 이것을 규정된 사이클 반복했다. 그리고, 하이 레이트 사이클 전후의 저항값으로부터, 저항 상승률(%)을 산출했다.

가압부로 가압하지 않는 부분과, 하이 레이트 내성과의 대응 관계를 표 2에 나타낸다. 또한, 표 2에서는, 전극체 전체를 가압한 참고예 1의 저항 상승률을 기준으로 하고, 저항 상승률의 저하가 기준의 10% 이상인 예를 「○: 참고예 1보다 하이 레이트 내성이 우수」, 그 중에서도 저항 상승률의 저하가 특히 우수한 예를 「◎: 특히 하이 레이트 내성이 우수」, 저항 상승률의 저하가 10% 미만인 예를 「×: 참고예 1과 하이 레이트 내성이 동등」으로 나타내고 있다. 또한, 표 2의 (괄호) 내의 숫자는, 폭 방향의 전체 길이에 차지하는 「가압하지 않는 부분」의 비율(%)이다. 또한, 각 예에 대해 복수회의 시험을 실시한 바, 결과의 편차는 ±3% 이내였다.

표 2에 나타내는 바와 같이, 반응부의 이하의 부분:

(1) 높이 방향(Z)의 하단으로부터 상단을 향해 1/3의 부분;

(2) 폭 방향(Y)에 있어서의 중앙선(M)을 기준(0%)으로 하여, 좌우의 단부까지의 길이를 각각 100%로 하였을 때, 좌우 각각 폭 방향(Y)의 50%(절반) 이상의 부분;

을 가압하지 않음으로써, 참고예 1보다 우수한 하이 레이트 내성이 실현되었다.

<시험예 2>

여기서는, 전극체의 반응부에 대해 가압하는 부분의 위치나 크기를 변화시켰을 때의 하이 레이트 내성과 고온 사이클 특성을 평가했다.

먼저, 표 1에 나타내는 폭 방향(Y)의 3개소를 가압 가능하게 구성된 제 1 가압부와, 표 3에 나타내는 부분을 가압 가능하게 구성된 제 2 가압부를 가지는 스페이서(도 6 참조)를 준비했다. 이어서, 시험예 1-2와 마찬가지로, 단전지의 장측면에 스페이서를 대향시킨 상태로, 양자를 구속했다. 그리고, 하이 레이트 충방전 시험과 고온 사이클 시험을 실시했다. 또한, 하이 레이트 충방전 시험에 대해서는 시험예 1-2와 동일하다. 또한, 고온 사이클 시험에서는, 60℃의 온도 환경하에 있어서, 대략 2C의 충전 레이트로 하이 레이트 충전한 후, 1C 이하의 방전 레이트로 로우 레이트(low-rate) 방전하는 동작을 1사이클로 하여, 이것을 규정된 사이클 반복했다. 그리고, 하이 레이트 사이클 전후의 저항값으로부터, 저항 상승률(%)을 산출했다.

제 2 가압부로 가압한 부분과, 하이 레이트 내성 및 고온 사이클 특성과의 대응 관계를 표 3에 나타낸다. 또한, 하이 레이트 내성의 표기에 대해서는, 시험예 1-2와 동일하다. 또한, 고온 사이클 시험에서는, 전극체 전체를 가압한 참고예 1의 저항 상승률을 기준으로 하고, 저항 상승률의 저하가 기준의 5% 이상인 예를 「○: 참고예 1과 사이클 특성이 동등」, 저항 상승률의 저하가 기준의 5% 미만인 예를 「×: 참고예 1보다 사이클 특성이 낮음」으로 나타내고 있다.

표 3에 나타내는 바와 같이, 하이 레이트 내성에 대해서는, 어느 예도 참고예 1에 비해 우수했다. 이것은, 반응부의 일부를 가압하지 않았기 때문이라고 생각된다. 또한, 반응부의 폭 방향(Y)의 중앙선(M)에 의해 구분된 좌우의 2개의 영역에 있어서, 이하의 부분:

(1) 좌우 각각의 영역의 중심점을 포함하는 부분;

(2) 폭 방향(Y)에 있어서 제 1 가압부로 가압한 부분보다 긴 부분;

을 선대칭으로 가압함으로써, 참고예 1보다 우수한 사이클 특성이 실현되었다.

이상, 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 상기 실시 형태 및 실시예는 예시에 지나지 않고, 여기서 개시되는 발명에는 상기 서술의 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 전극체(20)가 권회 전극체였지만, 이에 한정되지 않는다. 전극체(20)는, 예를 들면, 직사각형 형상의 정극과 직사각형 형상의 부극이 절연된 상태로 겹쳐 쌓여진 적층 전극체여도 된다. 적층 전극체는, 한 쌍의 직사각형 형상의 평탄면과, 당해 한 쌍의 평탄면을 잇는 4개의 적층면(단면)을 가진다. 적층 전극체는, 전형적으로는, 그 평탄면이 단전지(10)의 장측면(30w)과 대향하도록, 전지 케이스(30)의 내부에 배치된다. 이러한 양태의 전극체도 또한, 단전지(10)에서 바람직하게 이용할 수 있다.

예를 들면, 상기한 제 1 실시 형태에서는, 스페이서(40)의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c) 이외의 부분이, 모두 베이스부(46)였다. 또한, 상기한 제 2 실시 형태에서는, 스페이서(60)의 볼록 형상부(62a, 62b, 62c, 64a, 64b) 이외의 부분이, 모두 베이스부(66)였다. 그러나, 이에 한정되지 않는다. 스페이서(40, 60)의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c, 62a, 62b, 62c, 64a, 64b) 이외의 부분에는, 구속 밴드(52)에 의해 구속된 상태로 단전지(10)의 장측면(30w)과 맞닿지 않는 한에 있어서, 배열 방향(X)의 측으로 돌출되는 부위가 있어도 된다.

예를 들면, 상기한 실시 형태에서는, 스페이서(40)의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c), 및, 스페이서(60)의 볼록 형상부(62a, 62b, 62c, 64a, 64b)가, 모두 이간된 위치에 배치되어 있었지만, 이에 한정되지 않는다.

도 8은, 스페이서(70)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 스페이서(70)는, 볼록 형상부(72)와 베이스부(76)를 가지고 있다. 이와 같이, 볼록 형상부는 일체적으로 구성되어 있어도 된다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 이러한 양태의 스페이서(70)도, 스페이서(40, 60)와 마찬가지로 조전지(1)에서 바람직하게 이용할 수 있다.

예를 들면, 상기한 실시 형태에서는, 스페이서(40)의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)가 평면에서 볼 때에 있어서 평판 형상이었지만, 이에 한정되지 않는다.

도 9는, 스페이서(80)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 스페이서(80)는, 단전지(10)의 장측면(30w)과 대향하는 면에, 빗살 형상의 제 1 볼록 형상부(82a, 82b, 82c)와, 베이스부(86)를 가지고 있다. 제 1 볼록 형상부(82a, 82b, 82c)는, 각각, 연직 방향(Z)으로 등간격으로 배치된 복수의 볼록 형상 리브를 구비하고 있다. 각 볼록 형상 리브는, 폭 방향(Y)을 따라 연장되어 있다. 각 볼록 형상 리브는, 배열 방향(X)의 측에 동일한 높이에서 돌출되어 있다. 제 1 볼록 형상부(82a, 82b, 82c)는, 배열 방향(X)에서 볼 때 요철 형상을 가지고 있다. 이에 따라, 제 1 볼록 형상부(82a, 82b, 82c)에서는, 냉각용 유체의 유로로서 이용 가능한 복수의 홈이, 폭 방향(Y)을 따라 형성되어 있다. 복수의 홈은, 폭 방향(Y)의 좌우가 개방되어 있다. 볼록 형상 리브의 피치(d)는, 예를 들면 1~10㎜이다. 본 실시 형태에서는, d=7.5㎜이다. 또한, 볼록 형상 리브의 배열 방향(X)으로의 돌출 높이는, 예를 들면 5~8.5㎜이다. 이러한 피치(d) 및 돌출 높이이면, 평판 형상의 볼록 형상부(42a, 42b, 42c)를 가지는 스페이서(40)를 사용하는 경우와 마찬가지로, 반응부(22)의 중앙과 한 쌍의 단부를 평면적으로 가압할 수 있다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 이러한 양태의 스페이서(80)도, 스페이서(40, 60)와 마찬가지로 조전지(1)에서 바람직하게 이용할 수 있다.

또한, 도 9에서는 각 볼록 형상 리브가 폭 방향(Y)을 따라 연장되어 있었지만, 이에 한정되지 않는다.

도 10은, 스페이서(90)를 모식적으로 나타내는 평면도이다. 스페이서(90)는, 단전지(10)의 장측면(30w)과 대향하는 면에, 빗살 형상의 제 1 볼록 형상부(92a, 92b, 92c)와, 베이스부(96)를 가지고 있다. 제 1 볼록 형상부(92a, 92b, 92c)는, 각각, 폭 방향(Y)으로 등간격으로 배치된 복수의 볼록 형상 리브를 구비하고 있다. 각 볼록 형상 리브는, 연직 방향(Z)을 따라 연장되어 있다. 이에 따라, 제 1 볼록 형상부(92a, 92b, 92c)에서는, 복수의 홈이 연직 방향(Z)의 상하가 개방되어 있다. 본 발명자들의 검토에 의하면, 이러한 양태의 스페이서(90)도, 스페이서(40, 60)와 마찬가지로 조전지(1)에서 바람직하게 이용할 수 있다.

예를 들면, 1개의 조전지에 복수의 스페이서를 사용하는 경우, 스페이서는, 1종류(즉 모두 동일한 형상의 스페이서)여도 되고, 2종류 이상(예를 들면 볼록 형상부의 형상이 상이한 스페이서)를 병용해도 된다. 예를 들면, 도 5, 7~10에 나타나 있는 바와 같은 스페이서(40, 60, 70, 80, 90) 중, 2개 이상을 적절히 조합하여 이용해도 된다.

예를 들면, 2개의 단전지(10)의 사이에 스페이서가 개재되는 경우, 스페이서는, 단전지(10)의 장측면(30w)과 대향하는 한 쌍의 면을 가진다. 이 때, 스페이서의 장측면(30w)과 대향하는 한 쌍의 면은, 반드시 양면 모두에 동일한 형상의 볼록 형상부를 구비할 필요는 없고, 예를 들면 일방의 면과 타방의 면에 볼록 형상부의 형상을 상이하게 할 수도 있다. 또한, 단전지(10)와 엔드 플레이트(50A)의 사이에 스페이서가 개재되는 경우, 스페이서는, 엔드 플레이트(50A)와 대향하는 측의 면에, 볼록 형상부를 구비하고 있어도 되고, 구비하고 있지 않아도 된다.

1 조전지
10 단전지
20 전극체
22 반응부
30 전지 케이스
40, 60, 70, 80, 90 스페이서
42a, 42b, 42c, 62a, 62b, 62c, 72, 82a, 82b, 82c, 92a, 92b, 92c 볼록 형상부(제 1 가압부)
64 볼록 형상부(제 2 가압부)

Claims

복수의 단전지와 1개 또는 복수의 스페이서가 소정의 배열 방향으로 번갈아 배열되고, 또한, 상기 배열 방향으로 하중이 가해져 구성되어 있는 조전지로서,
상기 단전지는,
정극과 부극을 가지는 전극체와,
상기 전극체를 수용하고, 상기 스페이서와 대향하는 한 쌍의 장측면을 가지는 전지 케이스를 구비하며,
상기 전극체는, 상기 장측면을 따라, 상기 정극과 상기 부극이 절연된 상태로 상기 배열 방향으로 적층되어 이루어지는 반응부를 가지고,
상기 스페이서는, 상기 장측면과 대향하는 면에, 상기 반응부의 일부를 상기 배열 방향으로 가압하는 제 1 가압부를 구비하며,
상기 제 1 가압부는, 상기 장측면의 연직 방향에 직교하는 방향을 폭 방향으로 하였을 때에, 상기 반응부의 상기 폭 방향에 있어서의 중앙부와 한 쌍의 단부를, 각각 상기 연직 방향의 전체 길이에 걸쳐 가압하는 한편, 상기 반응부의 상기 연직 방향에 있어서의 하단으로부터 상단을 향해 1/3의 하방 영역에 대해, 상기 반응부의 상기 폭 방향 전체의 1/2 이상의 길이를 가압하지 않도록 구성되어 있는, 조전지.
제 1 항에 있어서,
상기 스페이서는, 상기 장측면과 대향하는 면에, 상기 반응부의 일부를 상기 배열 방향으로 가압하는 제 2 가압부를 더 구비하고,
상기 제 2 가압부는, 상기 반응부의 상기 폭 방향에 있어서의 중앙선에 의해 구분되는 2개의 분할 영역에 대해, 각각 상기 분할 영역의 중심점을 포함하는 중심부분을 상기 폭 방향으로 상기 단부보다 긴 길이로 가압하도록 구성되어 있는, 조전지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 전극체는, 상기 정극과 상기 부극이 절연된 상태로 적층되어 권회된 편평 형상의 권회 전극체이며,
한 쌍의 권회 평탄부와, 상기 한 쌍의 권회 평탄부의 사이에 개재되는 한 쌍의 권회 R부를 가지고,
상기 한 쌍의 권회 R부 중 일방은 상기 연직 방향의 하측에 배치되며, 상기 한 쌍의 권회 평탄부는 상기 한 쌍의 장측면을 따르도록 배치되어 있는, 조전지.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가압부는, 상기 폭 방향에 있어서, 상기 반응부의 상기 한 쌍의 단부를, 각각 상기 반응부의 상기 중앙부보다 긴 길이로 가압하도록 구성되어 있는, 조전지.