CN102044654B - 用于非水电解质蓄电装置的引线部件、以及非水电解质蓄电装置 - Google Patents

Abstract

本发明通过在引线部件的导体中使用难以生成切削毛刺或切削粉的硬质材料，从而提供长期可靠性和操作性得到改善的用于非水电解质蓄电装置的引线部件、以及使用了该引线部件的非水电解质蓄电装置。引线部件3、4是通过使绝缘膜5从两面贴合到箔状引线导体上而形成的，其中所述箔状引线导体由厚度为0.05～0.50mm的、抗张强度为100MPa以上的铝或抗张强度为215MPa以上的铜形成。在所述非水电解质蓄电装置中，例如，使用上述的引线部件作为引线导体，并用由包含金属箔层的多层膜构成的封装袋体1来密封，其中所述引线导体中，正极侧由铝形成、负极侧由铜形成。

Description

用于非水电解质蓄电装置的引线部件、以及非水电解质蓄电装置

技术领域

本发明涉及非水电解质蓄电装置中所使用的用于正极或负极的引线部件；本发明还涉及这样的非水电解质蓄电装置，该非水电解质蓄电装置是通过用由含有金属箔的多层膜构成的封装袋体来密封所述引线部件而形成的。

背景技术

使用锂离子电池等非水电解质电池作为小型电器的电源。作为该非水电解质电池，已知有具有这样结构的电池：将正极板、负极板以及电解液收纳在由多层膜构成的封装袋体中，将已连接到正极板、负极板上的引线部件密封封闭后伸出到外部。作为形成封装袋体的多层膜，使用密封性高的多层膜，该多层膜是通过在最内层膜和最外层膜之间，夹有至少由铝等金属形成的金属箔层贴合而成。此外，在引线部件中，正极侧使用铝或钛铝合金的导体，负极侧使用铜或镍铜合金的导体(例如，参见专利文献1)。

[现有技术文献]

[专利文献1]日本特开平9-270250号公报

发明内容

本发明要解决的问题

非水电解质电池等非水电解质蓄电装置中所使用的引线部件通常是通过将厚度为0.05～0.50mm的导体箔切割成长方形，并在该长方形导体箔的与封装袋体的密封部分处粘附绝缘膜而形成的，但是由于所使用的导体的抗张强度和伸长率，而产生各种问题。即使是铝导体箔或铜导体箔中的任意一者，如果为软质材料的话，在切削时有时也会产生切削毛刺或切削粉。

切削毛刺(0.05mm以上的毛刺)会刺破绝缘膜。由此，可能会使长期可靠性降低，例如，导体与封装袋体的金属箔层之间发生电短路、或者密封性劣化而漏出电解液等。此外，由于切削粉会使绝缘膜与导体之间的密封性变差，因而需要除去切削粉。由于要除去切削粉，因而增加了制造成本。

此外，在引线部件的导体为软质材料的情况下，容易折弯，发生变形，从而容易造成形状不良。由于折弯状态，因而不能密封封闭，并且不能使用。也就是说，难以操作。另外，如果导体容易变形，则难以通过吹空气等方法来简便地除去切削粉等异物。如果在粘附有异物的状态下卷绕，则异物挤压在导体表面上，由此容易形成打痕。

鉴于上述实际情况进行了本发明。本发明的目的在于，通过将难以生成切削毛刺或切削粉的硬质材料用于引线部件的导体，从而提供长期可靠性和操作性得到改善的用于非水电解质蓄电装置的引线部件、以及使用了该引线部件的非水电解质蓄电装置。

解决问题的手段

根据本发明的用于非水电解质蓄电装置的引线部件，其特征在于，绝缘膜从两面贴合在箔状引线导体上，该箔状引线导体由厚度为0.05～0.50mm的、抗张强度为100MPa以上的铝或者抗张强度为215MPa以上的铜形成。

此外，在根据本发明的非水电解质蓄电装置中，使用上述的用于非水电解质蓄电装置的引线部件，并用由包含金属箔层的多层膜构成的封装袋体来进行密封，其中作为引线导体，正极侧由铝形成、负极侧由铜形成。此外，也可以使用上述的用于非水电解质蓄电装置的引线部件，并用由包含金属箔层的多层膜构成的封装袋体来进行密封，其中作为引线导体，非水电解质蓄电装置的正极侧和负极侧这二者均由铝形成。

发明效果

根据本发明，可以抑制引线部件的导体产生切削毛刺或切削粉，从而可以制得长期可靠性方面优异的非水电解质蓄电装置。此外，由于引线部件的变形较少，操作性也得到了改善，从而可以抑制制造成本的增加。

附图说明

[图1]是说明本发明的非水电解质蓄电装置的概略图。

[图2]是说明本发明的引线部件的详图。

[图3]是示出沿纵向切割金属箔的状态、以及吹空气以除去异物的状态。

[符号的说明]

1…封装袋体、1a…最内层膜、1b…金属箔层、1c…最外层膜、2…层压的电极组、3…正极侧的引线部件、4…负极侧的引线部件、5…绝缘膜、6…密封部

本发明的实施方案

根据图1，概略地说明本发明的非水电解质蓄电装置。图1(A)是说明非水电解质电池的组装形式的图，图1(B)是示出其外观的图。图中，1表示封装袋体，2表示层压的电极组，3表示正极侧的引线部件，4表示负极侧的引线部件，5表示绝缘膜，6表示密封部。

非水电解质蓄电装置包括：锂离子电池等非水电解质电池、双电层电容器(EDLC)或锂离子电容器等电容器，等。在双电层电容器中，正极侧和负极侧的引线部件的导体均使用了铝。在锂离子电池或锂离子电容器中，正极侧的引线部件的导体使用了铝，负极侧的引线部件的导体使用了铜。多数情况下，铜镀镍后使用。

非水电解质电池是这样形成的：将层压电极组2(其是通过将正极板和负极板间隔着隔板进行层压而形成的)与电解液收纳在由包含金属箔的多层膜所形成的封装袋体1中，并且在将封装袋体1用密封部6密封封闭的状态下，露出已连接到正极板上的引线部件3、以及已连接到负极板上的引线部件4。如下所述，封装袋体1的多层膜是通过在金属箔的两面上贴合树脂膜而形成的。

封装袋体1构成非水电解质电池的外部壳体，例如，通过热熔融粘附而将两张矩形多层膜周边的密封部6密封。预先通过热熔融粘附，将绝缘膜5贴合在引线部件3、4的从密封部6露出的部分处。通过该绝缘膜5，防止对于封装袋体1的多层膜的密封性的降低，并防止引线部件3、4与多层膜内的金属箔之间的电接触。

下面，根据图2，对引线部件3、4进行详细说明。图2(A)是示出引线部件的概略图，图2(B)和2(C)是示出引线部件露出状态的图。

引线部件3、4是这样形成的：将厚度为0.05mm～0.50mm左右的薄导体箔切割成长方形作为引线导体3’、4’，并将绝缘膜5贴合在该引线导体的从封装袋体露出的部分处。调整绝缘膜5的位置使其贴合在引线导体的两面上。所使用的绝缘膜5比引线导体3’、4’的长度短、比引线导体的宽度宽。

例如，如图2(B)所示，绝缘膜5可以由内层5a(其粘附或熔融粘附于引线导体3’、4’的金属面上)和外层5b(其与封装袋体1粘附)这2层形成。预先通过热熔融使内层5a紧密粘附于引线导体，从而在导体界面处形成良好的密封封闭。所使用的外层5b的熔点高于内层5a，从而可以避免在将其与引线导体3’、4’密封封闭时发生熔融，因此可以保持形状。此外，当与封装袋体1密封时，通过使外层5b和封装袋体1熔融粘附，可以使封装袋体1内的金属箔与引线导体不会发生电短路。

形成封装袋体1的多层膜由至少3层的层压体构成，其最内层膜1a使用聚烯烃树脂(例如，马来酸酐改性低密度聚乙烯或聚丙烯)，该聚烯烃树脂在电解液中不溶解，从而可防止电解液从密封部6漏出。金属箔层1b使用铝、铜、不锈钢等金属箔，提高了对电解液的密封性。最外层膜1c用于保护薄的金属箔层1b，由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等形成。

正极侧的引线部件3的引线导体3’，由于处于高电势，所以其为在高电势下不溶于电解液的金属材料，通常由铝或钛铝合金形成。负极侧的引线部件4的引线导体4’，由于在过充电时析出锂、在过放电时电势会升高，所以由铜或镍铜合金形成，该铜或镍铜合金不易被锂腐蚀，与锂难以形成合金，而且在高电势下不易被溶解。

引线导体3’、4’通常由被称为O材的材料(其通过热处理(退火)而已被软化)形成，正极侧的引线导体3’(铝)的抗张强度为45MPa～不足100MPa，伸长率为7％以上。此外，负极侧的引线导体4’(铜)的抗张强度为200MPa左右，伸长率为30％以上。然而，这些软质引线导体在被切割成规定形状时容易生成毛刺(高度为0.05mm以上)，而且由于为软质而容易被折弯，难以操作。

在本发明中，引线导体3’、4’由经加工硬化后的被称为H材料的硬质材料形成。正极侧的引线导体3’(铝)由抗张强度为100MPa以上、伸长率大于或等于2％而小于或等于15％的H材料形成。负极侧的引线导体4’(铜)由抗张强度为215MPa以上、伸长率大于或等于2％而小于或等于15％的H材料形成。这些硬质引线导体在被切割成规定形状时难以生成毛刺(高度为0.05mm以上)，而且由于为硬质而不容易被折弯，容易操作。

通过使正极侧的引线部件的导体(其由铝或钛铝合金形成)、以及负极侧的引线部件的导体(其由铜或镍铜合金形成)均使用经加工硬化的上述H材料，可以减少由毛刺造成的绝缘膜损伤，并防止与封装袋体的金属箔层之间发生电短路、或者防止电解液漏出，从而可以提高长期可靠性。

此外，由于引线导体经硬化，可以通过吹空气处理(吹空气)来容易地除去附着在导体表面上的切削粉或异物。而且，可以减少不期而来的折弯现象，从而可以减少次品的出现。由此可以控制制造成本。

在上述的说明中，对正极侧的引线导体为铝、负极侧的引线导体为铜时的情况进行了说明，但是在用于双电层电容器的情况下，正极侧和负极侧的引线导体都是铝。使用了H材料(硬材)的铝的本发明引线部件也可用于双电层电容器的负极侧引线部件。

如图3(A)所示，将从进料辊(繰り出しロ一ル)12压延出来的厚度为0.10mm的长的铝箔或铜箔用圆盘状刀14纵向切割，并用缠绕辊13进行缠绕。圆盘状刀14固定在通过其中心的轴14a上，并与轴一起旋转。刀14压紧在铝箔或铜箔的金属箔11上，按照与铝箔或铜箔的金属箔11的纵向方向上的速度相匹配的速度旋转，并将铝箔或铜箔纵向切割。

当由于切割金属箔11而使得刀14发生劣化时，在金属箔11的切割面上出现毛刺。当切割铝箔或铜箔时，检测直至切割至出现高度为0.05mm以上的毛刺时金属箔11的长度。另外，毛刺的高度定为0.05mm的原因在于，如果出现0.05mm以上的毛刺，则绝缘膜的长期可靠性降低而成为次品。

铝H材(抗张强度100MPa)    7.5km

铝O材(抗张强度75MPa)     5km

铜H材(抗张强度215MPa)    6km

铜O材(抗张强度195MPa)    3.5km

与铝箔和铜箔都使用O材时的情况相比，铝箔和铜箔都使用H材时，在刀14劣化至需要替换之前可以切割更长的导体。

在将引线导体冲孔后进行切割的情况下，与使用O材时相比，使用H材时，在刀劣化至需要替换之前可以切割更多的导体(可以增加冲击数)。

下面，关于通过吹空气除去异物，对使用H材的金属箔(铝箔或铜箔)的情况与使用O材的金属箔(铝箔或铜箔)的情况进行了比较。

如图3(B)所示，将从进料辊15压延出来的铝箔或铜箔的金属箔11用缠绕辊16进行缠绕，并在两个辊之间，从吹气喷嘴17吹空气，从而除去切削粉或异物。

在使用铝H材或铜H材时，如果从喷嘴喷出80升/分钟的空气，则可以顺利地除去异物，并且不会出现金属箔变形。所喷出的空气量的容许范围为70～90升/分钟。然而，在使用铝O材或铜O材的情况下，发现由喷出80升/分钟的空气而造成的导体折弯变形的地方为15个/千米～20个/千米。这样的折弯变形的地方是不合格的，应该除去该部分。

与使用金属箔O材时相比，使用金属箔H材时，通过吹空气而除去切削粉或异物时的成品率更好。此外，与使用毛刷等除去异物时相比，通过吹空气而除去异物等时，可以提高线速，从而可以有效地生产引线导体。当压延引线导体时，如果异物附着在压延辊上，则该异物有时会挤压在成为引线导体的金属箔上而出现痕迹。将其称为“打痕”。在使用铝H材或铜H材的情况下，打痕为2个/千米，在使用铝O材或铜O材的情况下，打痕为25个/千米。如果有打痕，则该部分为不合格。就打痕个数而言，与使用金属箔O材时相比，使用金属箔H材时，成品率更好。

Claims (3)

1.一种用于非水电解质蓄电装置的引线部件，其特征在于，绝缘膜从两面贴合在箔状引线导体上，该箔状引线导体由厚度为0.05～0.50mm且伸长率大于或等于2％而小于或等于15％的、抗张强度超过100MPa的铝或抗张强度超过215MPa的铜形成，所述绝缘膜由内层和外层这2层形成，并且所述外层的熔点高于所述内层。

2.一种非水电解质蓄电装置，其特征在于，使用权利要求1所述的用于非水电解质蓄电装置的引线部件，并用由包含金属箔层的多层膜构成的封装袋体来密封，其中作为引线导体，正极侧由铝形成、负极侧由铜形成。

3.一种非水电解质蓄电装置，其特征在于，使用权利要求1所述的用于非水电解质蓄电装置的引线部件，并用由包含金属箔层的多层膜构成的封装袋体来密封，其中作为引线导体，正极侧和负极侧这二者均由铝形成。

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