JP2005149938A - フィルム外装電池およびフィルム外装電池の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】フィルム外装電池のタブのカエリ除去を行うことなく、カエリによる不具合を防止する。
【解決手段】長尺のアルミニウムおよび銅板を切断して製造される正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂは、端部４ｃにカエリ２０およびダレ２０ａを生じている。正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂは、正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂに対して、ダレ２０ａ側が正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂに当接するようにして超音波溶接によって接続されている。正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂと正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂとの接合部分には、正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０を被覆するようにして保護テープ３１が貼り付けられている。
【選択図】図２
【解決手段】長尺のアルミニウムおよび銅板を切断して製造される正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂは、端部４ｃにカエリ２０およびダレ２０ａを生じている。正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂは、正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂに対して、ダレ２０ａ側が正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂに当接するようにして超音波溶接によって接続されている。正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂと正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂとの接合部分には、正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０を被覆するようにして保護テープ３１が貼り付けられている。
【選択図】図２
Description
本発明は、電池要素をフィルムからなる外装材に収納したフィルム外装電池およびフィルム外装電池の製造方法に関する。
近年、携帯機器等の電源としての電池は、軽量化、薄型化が強く要求されている。そこで、電池の外装材に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、金属缶に比べて自由な形状を採ることが可能な外装材として、金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムを用いたものが使用されるようになった。
電池の外装材として用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層した３層ラミネートフィルムが挙げられる。
外装材にラミネートフィルムを用いたフィルム外装電池においては、正極と負極とをセパレータを介して積層した電池要素電池要素を、熱融着性樹脂フィルムを互いに対向させてラミネートフィルムで包囲し、電池要素の周囲でラミネートフィルムを熱融着することによって電池要素を気密封止（以下、単に封止という）している。電池要素の正極および負極をラミネートフィルムの外部へ引き出すために、正極および負極にはそれぞれタブが突出して設けられており、これらタブに、リード端子をラミネートフィルムから突出させて接続している。また、セパレータとしては、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いて形成した多孔性フィルムなどが用いられる。
図１１に従来のフィルム外装電池の一例の、電池要素の側断面図を示す。
フィルム外装電池５０１は、電池要素５０２と、電池要素５０２に設けられた正極集電部５０３ａおよび負極集電部５０３ｂと、電池要素５０２を電解液とともに収納する外装体と、正極集電部５０３ａに接続された正極タブ５０４ａと、負極集電部５０３ｂに接続された負極タブ５０４ｂとを有する。
電池要素５０２は、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。各正極板はアルミニウム箔に正極材料が塗布されており、負極は銅箔に負極材料が塗布されており、それぞれの箔の未塗装部が積層領域から延出している、電極材料が塗布されていない延出部は、正極板の延出部同士、および負極板の延出部同士がそれぞれ一括して超音波溶接されて、中継部である正極集電部５０３ａおよび負極集電部５０３ｂが形成される。これと同時に正極集電部５０３ａと正極タブ５０４ａ、負極集電部５０３ｂと負極タブ５０４ｂもそれぞれ超音波溶接によって接続される。これら正極タブ５０４ａおよび負極タブ５０４ｂは、それぞれアルミニウム板、銅板を打ち抜き加工することにより作製される。
外装体は、電池要素５０２をその厚み方向両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム５０５、５０６からなる。各ラミネートフィルム５０５、５０６は、ＰＰ（ポリプロピレン）層５１０、アルミニウム層５１１、およびナイロン層５１２を積層してなるものであり、ＰＰ層５１０が電池の内側の層となるようにしてラミネートフィルム５０５、５０６の周縁部を熱融着することで、電池要素５０２が封止される。
しかしながら、正極タブ５０４ａおよび負極タブ５０４ｂは、金属板を打ち抜き加工することにより製造されているため、その切断面にカエリ５３０（バリ等も含む）が形成されることとなる。このカエリ５３０が、図１２（ａ）に示すように上方に向いた状態で正極集電部５０３ａおよび負極集電部５０３ｂに接続されると、カエリ５３０が金属箔からなる正極集電部５０３ａおよび負極集電部５０３ｂを突き刺さり、箔破れの原因となる場合があった。一方、図１２（ｂ）に示すように、カエリ５３０が下方に向いた状態で正極集電部５０３ａおよび負極集電部５０３ｂに接続されると、カエリ５３０の先端がラミネートフィルム５０６のＰＰ層５１０を突き破り、その下層に積層されているアルミニウム層５１１にまで到達し、ショートの原因となる場合があった。
一方、特許文献１では、電池要素に電気的に導通した薄片状の正極リードと負極リードとが、それぞれ該ケース部材同士の貼り合わせ面からケース外部に延出している電池において、各リードが、切断時のカエリないしバリ状の鋭角部がリードの主面から起立するように形成されることでケース外部からその内部に空気が侵入する場合があるので、これを解決するために、リードの断面形状を、全体として湾曲した形状、４隅角部が湾曲した形状、４隅角部を隅切りした形状、凸レンズ形状等に形成することを開示している。
このように、カエリによる不具合発生を防止するためには、打ち抜き加工後の正極タブおよび負極タブの端部の面取り加工が必要となる。すなわち、正極タブ５０４ａおよび負極タブ５０４ｂの端部５３１を、図１３（ａ）のようなカエリが除去されたものとするには、例えば、図１３（ｂ）に示すように、Ｃ面６０１を有するプレス６００によって各タブの端部５３１を両面から挟み込むことでカエリを押し潰す方法や、図１３（ｃ）に示すように、傾斜させた２本のローラ６１０で各タブの端部５３１を倣うことによりカエリを押し潰す、あるいは研磨することでカエリ除去を行う方法による面取り加工が必要であった。
特開２００２−７５３２７号公報
しかしながら、従来の製造方法では、正極タブおよび負極タブの端部のカエリを除去するためには、面取り用の装置が必要であるとともに、面取り加工する工程が製造工程に追加されてしまう。さらには、カエリが除去されたかどうかを検査する工程も必要となる。このため、フィルム外装電池の製造コストが高くなってしまうという問題を生じる。
そこで、本発明は、タブのカエリ除去を行うことなく、カエリによる不具合を防止することができるフィルム外装電池およびフィルム外装電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために本発明のフィルム外装電池は、複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した各正極板および各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、熱融着性樹脂層を内側にして電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで電池要素を封止する外装体フィルムと、集電部に接続され、外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池において、集電部または金属層と、タブの端部に生じたカエリとの間に、カエリが集電部または金属層に到達するのを阻止する阻止手段を有することを特徴とする。
上記のとおり構成された本発明のフィルム外装電池では、集電部または金属層と、タブの端部に生じたカエリとの間に阻止手段を有するためカエリが集電部または金属層に到達しない。このため、カエリが集電部または金属層に電気的に接触してショートが発生する、あるいはカエリが集電部または金属層を損傷といったことを防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電池は、タブが、カエリが金属層側に向くようにして集電部に接続されており、阻止手段が、集電部上およびタブ上に設けられている構成とするものであってもよいし、あるいは、阻止手段が熱融着性樹脂層上に設けられている構成とするものであってもよい。これらの場合、カエリが熱融着性樹脂層を損傷して金属層にまで到達して金属層と電気的に接触してショートが発生してしまうのを防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電池は、阻止手段が、カエリを包囲するようにしてタブに設けられているものであってもよい。特に、阻止手段は、カエリの先端が向いている方向の厚さｔ2がカエリ量ｈより厚い樹脂部材であってもよい。この場合、樹脂部材の厚さｔ2がカエリ量ｈよりも厚いため、カエリが集電部または金属層に到達し得ない。このため、カエリが集電部または金属層に電気的に接触してショートが発生する、あるいはカエリが集電部または金属層を損傷といったことを防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電池は、阻止手段が、粘着性を有するテープであってもよい。
本発明のフィルム外装電池は、複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した各正極板および各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、熱融着性樹脂層を内側にして電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで電池要素を封止する外装体フィルムと、集電部に接続され、外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池において、タブが、タブの端部に生じているカエリが金属層側に向くようにして集電部に接続されており、熱融着性樹脂層の厚さｔ1がカエリのカエリ量ｈよりも厚いことを特徴とする。
上記のとおり構成された本発明のフィルム外装電池では、熱融着性樹脂層の厚さｔ1がカエリのカエリ量ｈよりも厚いため、カエリが熱融着性樹脂層内に進入したとしても集電部または金属層には到達し得ない。このため、カエリが集電部または金属層に電気的に接触してショートが発生するのを防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電池は、熱融着性樹脂層の厚さｔ1がカエリ量ｈの少なくとも２倍以上であってもよい。
本発明のフィルム外装電池の製造方法は、複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した各正極板および各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、熱融着性樹脂層を内側にして電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで電池要素を封止する外装体フィルムと、集電部に接続され、外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池の製造方法において、集電部または金属層と、タブの端部に生じたカエリとの間に、カエリが集電部または金属層に到達するのを阻止する阻止部材を設ける工程を含むことを特徴とする。
上記のとおりの本発明のフィルム外装電池の製造方法によって製造されたフィルム外装電池は、集電部または金属層と、タブの端部に生じたカエリとの間に、カエリが集電部または金属層に到達するのを阻止する阻止部材を設けるため、前述したように、カエリが集電部または金属層に電気的に接触してショートが発生する、あるいはカエリが集電部または金属層を損傷といったことを防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電池の製造方法は、タブを、カエリが金属層側に向くようにして集電部に接続する工程と、阻止部材を集電部上およびタブ上に設ける工程とを含むものであってもよいし、あるいは、本発明のフィルム外装電池の製造方法は、タブを、カエリが金属層側に向くようにして集電部に接続する工程と、阻止部材を熱融着性樹脂層上に設ける工程とを含むものであってもよい。
また、本発明のフィルム外装電池の製造方法は、阻止部材を、カエリを包囲するようにしてタブに設ける工程を含むものであってもよく、特に、阻止部材の、カエリの先端が向いている方向の厚さｔ2をカエリ量ｈより厚くして形成する工程を含むものであってもよい。
本発明のフィルム外装電池の製造方法は、複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した各正極板および各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、熱融着性樹脂層を内側にして電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで電池要素を封止する外装体フィルムと、集電部に接続され、外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池の製造方法において、タブを、タブの端部に生じているカエリが金属層側に向くようにして集電部に接続する工程と、熱融着性樹脂層の厚さｔ1をカエリのカエリ量ｈよりも厚く形成する工程とを含むことを特徴とする。
上記のとおりの本発明のフィルム外装電池の製造方法によって製造されたフィルム外装電池は、前述したように、熱融着性樹脂層の厚さｔ1がカエリのカエリ量ｈよりも厚いため、カエリが集電部または金属層に到達し得ない。このため、カエリが集電部または金属層に電気的に接触してショートが発生するのを防止することができる。
また、本発明のフィルム外装電池の製造方法は、熱融着性樹脂層の厚さｔ1をカエリ量ｈの少なくとも２倍以上に形成するものであってもよい。
本発明のフィルム外装電池の製造方法は、複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した各正極板および各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、熱融着性樹脂層を内側にして電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで電池要素を封止する外装体フィルムと、集電部に接続され、外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池の製造方法において、金属板の切断される部分を含む領域に、切断された部分に生じるカエリの先端が向く方向の厚さｔ2がカエリのカエリ量ｈよりも厚くなるように樹脂被覆部を形成する工程と、樹脂被覆部が形成された部分を切断する工程とを含むことを特徴とする。
上述の本発明のフィルム外装電池の製造方法によれば、金属板を切断してタブとする前の段階で樹脂被覆を行うため、例えば、タブに外装体フィルムとの熱融着性を良好にするための樹脂被覆工程を金属板の切断前に行う場合、この樹脂被覆工程にて同時にカエリによる弊害を防止するための樹脂被覆部を形成することができる。これにより、カエリ対策のためのみの製造工程を増やさなくて済む。
本発明によれば、集電部または金属層と、タブの端部に生じたカエリとの間に阻止手段を有するためカエリが集電部または金属層に到達しない。このため、カエリが集電部または金属層に電気的に接触して発生するショート、あるいは集電部または金属層の損傷といったカエリに起因する問題を、カエリを除去することなく解決することができる。
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。図２は、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図である。なお、図２には正極側を示しているが、集電部の構成は、正極側と負極側とでは基本的に同様である。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。図２は、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図である。なお、図２には正極側を示しているが、集電部の構成は、正極側と負極側とでは基本的に同様である。
フィルム外装電池１は、電池要素２と、電池要素２に設けられた正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂと、電池要素２を電解液とともに収納する、２枚のラミネートフィルム５、６からなる外装体と、正極集電部３ａに接続された正極タブ４ａと、負極集電部３ｂに接続された負極タブ４ｂとを有する。
電池要素２は、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。
各正極板はアルミニウム箔に正極電極が塗布されており、負極は銅箔に負極電極が塗布されており、積層領域から延出している延出部は、正極板の延出同士、および負極板の延出部同士がそれぞれ一括して超音波溶接されて、中継部である正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂが形成される。これと同時に正極集電部３ａへの正極タブ４ａの接続、および負極集電部３ｂへの負極タブ４ｂの接続も超音波溶接がなされる。なお、図２の正極集電部３ａには複数の正極板のうちの最上層および最下層のみを図示している。
外装体の互いに対向する２つの短辺から延出している正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂは、アルミニウムおよび銅板からなる。これら正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂは、長尺のアルミニウムおよび銅板に、予め、ラミネートフィルム５、６と熱溶着される領域に、熱溶着性および密封性を向上させるための樹脂による被覆部３０を形成しておき、これを端部４ｃにて不図示のカッタで切断することで製造される。この切断により、端部４ｃにカエリ２０およびダレ２０ａを生じることとなる。ダレ２０ａはカッタの進入方向側に形成され、カエリ２０はカッタの進出側に形成される。なお、図２には、カエリ２０およびダレ２０ａは電池内部に位置する端部４ｃのみ図示しており、電池外部に位置する端部４ｃのカエリは省略している。
本実施形態の正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０が除去されておらず、この状態で正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂに対して、ダレ２０ａ側が正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂに当接するようにして接続されている。なお、各タブ４ａ、４ｂの取り付け方向は、作業者がその端部４ｃに指先で触れることでカエリ２０を確認するものであってもよい。これにより、図２に示すように、カエリ２０が下側、すなわち、ラミネートフィルム６の方向に向くこととなる。
外装体は、電池要素２をその厚み方向両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム５、６からなる。各ラミネートフィルム５、６は、熱融着性を有する内側樹脂層１０、金属層１１、および外側樹脂層１２を積層してなるものであり、ＰＰ（ポリプロピレン）層１０が電池の内側の層となるようにしてラミネートフィルム５、６の周縁部を熱融着することで、電池要素２が封止される。
ラミネートフィルム５、６としては、電解液が漏洩しないように電池要素２を封止できるものであれば、この種のフィルム外装電池に用いられるフィルムを用いることができ、一般的には、金属薄膜層と熱融着性樹脂層とを積層したラミネートフィルムが用いられる。この種のラミネートフィルムとしては、例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍの金属箔に厚さ３μｍ〜２００μｍの熱融着性樹脂を貼りつけたものが使用できる。金属箔、すなわち、金属層１１の材質としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔｉ系合金、Ｆｅ、ステンレス、Ｍｇ系合金などが使用できる。熱融着性樹脂、すなわち、内側樹脂層１０としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変成物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル等、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。また、外側樹脂層１２としては、ナイロン等が好適である。
正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂと正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂとの接合部分には、正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０を被覆するようにして粘着性を有する保護テープ３１が貼り付けられている。この保護テープ３１は、各タブ４ａ、４ｂのカエリ２０が内側樹脂層１０を突き破り、カエリ２０の先端が金属層１１に到達するのを阻止するためのものである。
保護テープ３１の基材の材質としては、カエリ２０が内側樹脂層１０を突き破らないようにする目的を達成可能であり、かつ電解液により腐食しない特性を有するものであればどのようなものであってもよく、内側樹脂層１０と同様の材質からなる樹脂、金属、あるいは樹脂で被覆された金属製のものであってもよい。また、保護テープ３１の基材に塗布されている接着剤の材質は耐電解液特性を有するものが好適であり、例えば、アクリル系、シリコン系の接着剤が好適であり、特にアクリル系が好適である。
また、保護テープ３１の厚さは特に限定されるものではないが、保護テープ３１と内側樹脂層１０との総厚がカエリ２０のカエリ量よりも厚くなるようにするとより好ましい。保護テープ３１をこのような厚みとしておくことで、万が一、カエリ２０が保護テープ３１を突き破ったとしても、カエリ２０の先端は内側樹脂層１０内で留まらせ金属層１１まで到達し得ないようにすることができる。
本実施形態の正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０が除去されておらず、ラミネートフィルム６の方向に向いているが、このカエリ２０を被覆するように保護テープ３１が貼り付けられているため、カエリ２０の先端が内側樹脂層１０を突き破り金属層１１にまで到達することはない。よって、正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０が金属層１１に電気的に接触してショートを起こすのを防止することができる。
なお、図２（ｂ）に示すように、保護テープ３１は、カエリ２０に対応する部分に貼り付けるだけでなく、正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂの角部４０を被覆するように正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂにも貼り付けるものであってもよい。これにより、正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂの角部４０が内側樹脂層１０を損傷し、金属層１１にまで到達するのを阻止することができる。
また、保護テープ３１の貼り付ける領域としては、図３に示すように、正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂの頂部４１からもラミネートフィルム５が保護されるような領域とするのが好ましい。同様に、ラミネートフィルム６に貼り付ける保護テープ３１についても正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂの角部４０のみならず頂部４１からも保護されるような領域に貼り付けるのが好ましい。
以上のように本実施形態のフィルム外装電池１は、金属層１１と、正極タブ４ａおよび負極タブ４ｂのカエリ２０との間に保護テープ３１を介在させることで、カエリ２０が金属層１１に到達するのを阻止することができる。すなわち、本実施形態によれば、この阻止手段としての保護テープ３１を設けることにより、カエリ２０が金属層１１に電気的に接触して発生するショート、あるいは金属層１１の損傷といったカエリに起因する問題を、カエリを除去することなく解決することができる。
（第２の実施形態）
図４（ａ）、（ｂ）に、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図を示す。なお、本実施形態のフィルム外装電池の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため詳細の説明は省略するものとし、また、負極側についての構成は正極側と同様であるため、正極側についてのみ説明するものとする。
（第２の実施形態）
図４（ａ）、（ｂ）に、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図を示す。なお、本実施形態のフィルム外装電池の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため詳細の説明は省略するものとし、また、負極側についての構成は正極側と同様であるため、正極側についてのみ説明するものとする。
第１の実施形態では保護テープを正極集電部３ａおよび正極タブ４ａ側に貼り付けた例について示したが、本実施形態のフィルム外装電池１０１は、図４（ａ）に示すように、保護テープ１３１をラミネートフィルム１０６上に貼り付け、これにより、正極タブ１０４ａのカエリ１２０が内側樹脂層１１０を突き破り、カエリ１２０の先端が金属層１１１に到達するのを阻止する構成をとっている。
本実施形態も、第１の実施形態と同様に、図４（ｂ）に示すように、保護テープ１３１をカエリ１２０に対応する部分に貼り付けるだけでなく、正極集電部１０３ａの角部１４０および頂部（不図示）にも保護テープ１３１を貼り付けるものであってもよい。これにより、正極集電部１０３ａの角部１４０や頂部がラミネートフィルム１０５の内側樹脂層１１０を損傷し、金属層１１にまで到達するのを阻止することができる。
以上のように本実施形態のフィルム外装電池１０１も、第１の実施形態と同様に、金属層１１１とカエリ１２０との間に阻止手段としての保護テープ１３１を介在させることで、カエリ１２０が金属層１１１に到達するのを阻止している。これにより、本実施形態も、カエリが金属層に電気的に接触して発生するショート等の問題を、カエリを除去することなく解決することができる。
（第３の実施形態）
図５（ａ）、（ｂ）に、本実施形態によるフィルム外装電池の、リード端子の模式的な平面図および側面図を示す。なお、本実施形態のフィルム外装電池の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため、本実施形態においても詳細の説明は省略する。また、本実施形態では正極側についてのみ説明する。
（第３の実施形態）
図５（ａ）、（ｂ）に、本実施形態によるフィルム外装電池の、リード端子の模式的な平面図および側面図を示す。なお、本実施形態のフィルム外装電池の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため、本実施形態においても詳細の説明は省略する。また、本実施形態では正極側についてのみ説明する。
本実施形態は、正極タブ２０４ａのカエリを生じている端部２０４ｃを保護テープ２３１で包囲するようにして被覆したものである。このように正極タブ２０４ａの端部２０４ｃを保護テープ２３１で被覆しておいた後、これを正極集電部に接続することで、カエリが正極集電部、あるいはラミネートフィルムを損傷するのを防止することができる。本実施形態の場合、保護テープ２３１が端部２０４ｃを包囲するようにして貼り付けられているので、正極タブ２０４ａを正極集電部に接合するに際しての正極タブ２０４ａの接合方向はカエリの方向によって限定されない。すなわち、カエリが正極集電部側が向いていた場合であってもカエリが正極集電部を損傷することはないし、反対に、ラミネートフィルム側を向いていた場合であってもカエリがラミネートフィルムを損傷することはない。
なお、保護テープ２３１の貼り付け方は、カエリが集電部あるいはラミネートフィルムを損傷するものでなければどのように貼り付けるものであってもよい。図５では保護テープ２３１の折り返し部分がカエリを包囲するようにして貼り付けた例を示しているが、これ以外に、保護テープ２３１を正極タブ２０４ａの辺２０４ｄで折り返して貼り付けることでカエリを包囲するものであってもよい。さらには、保護テープ２３１を辺２０４ｄで折り返して貼り付ける場合、カエリが保護テープ２３１で被覆されている状態でなくてもよい。すなわち、保護テープ２３１を幾重にも巻き付ける、あるいはカエリ量以上の厚みの保護テープ２３１を用いることで、カエリが集電部あるいはラミネートフィルムに到達しないようにする構成であってもよい。
以上のように本実施形態のフィルム外装電池２０１も、第１および第２の実施形態と同様に、各集電部および金属層と、各タブのカエリとの間に保護テープを介在させることで、カエリが集電部または金属層に到達するのを阻止している。これにより、本実施形態も、カエリが集電部または金属層に電気的に接触して発生するショート、あるいは金属箔の損傷といったカエリに起因する問題を、カエリを除去することなく解決することができる。
（第４の実施形態）
図６に、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図を示す。また、図７に、図６に示すリード端子の製造方法の一例を示す図を、図８に、図７の矢印Ｂ方向からみたリード端子の端面を示す図をそれぞれ示す。
（第４の実施形態）
図６に、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図を示す。また、図７に、図６に示すリード端子の製造方法の一例を示す図を、図８に、図７の矢印Ｂ方向からみたリード端子の端面を示す図をそれぞれ示す。
なお、本実施形態のフィルム外装電池３０１の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため、詳細の説明は省略する。また、本実施形態では正極側についてのみ説明するが、負極側についての構成も正極側と同様であるため詳細の説明は省略するものとする。
本実施形態に示す正極タブ３０４ａは、ラミネートフィルム５、６と熱溶着される領域に形成された第１の樹脂被覆部３３０に加えて、その端部のうちの、外装体内に配置される端部３０４ｃに生じるカエリ３２０がラミネートフィルム６を損傷しないように第２の樹脂被覆部３５０が形成されている。
第２の樹脂被覆部３５０は、図７に示すように、正極タブ３０４ａを製造する工程において、長尺のアルミニウム板に、第１の樹脂被覆部３３０の形成と同時に、第１の樹脂被覆部３３０と所定の間隔を空けて形成される。そして、第１の樹脂被覆部３３０および第２の樹脂被覆部３５０が形成された長尺のアルミニウム板を打ち抜き部３６０にて切断することで正極タブ３０４ａが製造される。このようにして製造された正極タブ３０４ａは、打ち抜き部３６０で切断された辺３６０ａに対応する部分が端部３０４ｃとなり、辺３６０ｂに対応する部分が端部３０４ｃ’となる。
本実施形態の場合、長尺のアルミニウム板に予め第２の樹脂被覆部３５０を形成した後に、この第２の樹脂被覆部３５０を含む領域を切断しているので、端部３０４ｃは、図７の矢印Ｂ方向からみると、図８に示すような状態で第２の樹脂被覆部３５０外に露出している。しかしながら、第２の樹脂被覆部３５０の、カエリ３２０が生じる側の厚さｔ2は、正極タブ３０４ａの両面に、カエリ３２０のカエリ量ｈよりも厚くなるように形成されている。このため、カエリ３２０の先端部は第２の樹脂被覆部３５０の外周よりはみ出ることがなく、よって、カエリ３２０によるラミネートフィルムあるいは集電部の損傷を防止することができる。
第２の樹脂被覆部３５０の材質は、耐電解液特性を有する材料であることが好ましいが、特に限定されるものではなく、例えば、第１の樹脂被覆部３３０と同じ熱融着性を有する樹脂からなるものであってもよい。
なお、本実施形態では、第２の樹脂被覆部３５０は長尺の金属板を端部３０４ｃで切断する前に形成した例を示したが、これに限定されるものではなく、端部３０４ｃが形成された後に第２の樹脂被覆部３５０を形成するものであってもよい。この場合、カエリ３２０は第２の樹脂被覆部３５０外に露出せず、樹脂内部に封入される。
以上のように本実施形態のフィルム外装電池３０１は、金属層３１１と、正極タブ３０４ａおよび負極タブのカエリ３２０との間に、第２の樹脂被覆部３５０のカエリ３２０のカエリ量ｈよりも厚さｔ2の樹脂を阻止手段として介在させることで、カエリ３２０の先端が金属層３１１にまで到達させないようにしている。これにより、本実施形態のフィルム外装電池３０１も第１〜第３の実施形態と同様に、カエリが金属層３１１に電気的に接触して発生するショート、あるいは金属箔の損傷といったカエリに起因する問題を、カエリを除去することなく解決することができる。
（第５の実施形態）
図９に、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図を示す。なお、本実施形態のフィルム外装電池の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため、本実施形態においても詳細の説明は省略する。また、本実施形態では正極側についてのみ説明する。
（第５の実施形態）
図９に、本実施形態によるフィルム外装電池の、電池要素の集電部近傍の側断面図を示す。なお、本実施形態のフィルム外装電池の基本的構造は第１の実施形態でフィルム外装電池と同様であるため、本実施形態においても詳細の説明は省略する。また、本実施形態では正極側についてのみ説明する。
本実施形態のフィルム外装電池４０１は、正極タブ４０４ａが位置する側のラミネートフィルム４０６の内側樹脂層４１０の厚さｔ1が正極タブ４０４ａのカエリ４２０のカエリ量ｈよりも厚いものとなっている。第１〜第３の実施形態の場合、保護テープによりカエリの先端が内側樹脂層に進入するのを阻止することでカエリの先端と金属層とのショートを防止する構成であったが、本実施形態の場合、保護テープは有しておらず、よってカエリ４２０の先端は内側樹脂層４１０内に進入する。しかしながら、内側樹脂層４１０の厚さｔ1をカエリ４２０のカエリ量ｈよりも厚くすることでカエリ４２０の先端が金属層４１１にまで到達させないようにしたものである。
特に図９に示すように、集電部の下側に平面状のタブが取り付けられ、このタブの平面および端部に平面状の外装体フィルムの内側樹脂層が接している構成の電池の場合、タブの平面と樹脂層とが面と面とで平行に接するため、タブの端部にカエリがあったとしても、樹脂層へのカエリの食い込みは面から突き出している部分の高さ、すなわち、カエリ量よりも深くなることはない。このことから、内面樹脂層４１０の厚さｔ1を、カエリ量ｈよりも厚くすることにより外装体フィルムの金属層にカエリの先端がショートすることが防止される。本発明者の検討によれば、厚さｔ1はカエリ量ｈの２倍以上、さらに好ましくは３倍以上とすれば、ショートを確実に防止できた。
ここで、表１に銅板からなる負極タブのカエリ量、表２にアルミニウム板からなる正極タブ４０４ａのカエリ量の測定結果の一例をそれぞれ示す。
カエリ量の測定には分解能０．００１ｍｍのマイクロメータを用いた。カエリ量は、図１０に示すように、カエリが発生しているタブの両端Ａ点、Ｃ点を測定し、この測定値からＢ点で測定したタブの厚みを差し引くことで求めた。なお、Ａ点は、外装体内に位置する、集電箔側の端部であり、Ｃ点は外装体外側の端部である。
カエリ値の測定には５枚のタブを用いた。
タブ厚は、負極タブが０．２０７〜０．２１３ｍｍ、正極タブ４０４ａが０．２０５〜０．２１２ｍｍの範囲内となった。
また、集電箔側、すなわち、カエリが問題となる側のカエリ量は、負極タブで０．００６〜０．０２５ｍｍ、正極タブ４０４ａで０．０１６〜０．０２９ｍｍの範囲内となった。
以上の結果より、例えば、厚さが約０．２ｍｍのタブをフィルム外装電池４０１に適用する場合、内側樹脂層４１０の厚さｔ1は少なくとも０．０３０ｍｍより厚いものとするのが好適である。なお、内側樹脂層４１０の厚さｔ1が０．１ｍｍを越えると、内側樹脂層を経由した外気からの水分滲入、すなわち、外装体フィルムの内側樹脂層同士を融着させた封止部の樹脂層において、その内面方向に滲入していく水分が厚さに比例した断面積の増加により多くなり好ましくない。よって、内側樹脂層４１０の厚さｔ1は０．１ｍｍ以下とするのが好ましい。よって、内側樹脂層４１０の厚さｔ1は０．０３〜０．１ｍｍ、さらに好ましくは０．０６〜０．１ｍｍの範囲内とするのがよい。
以上のように本実施形態のフィルム外装電池４０１の場合、金属層４１１と、各タブのカエリとの間に、カエリ４２０のカエリ量ｈよりも厚い厚さｔ1の内側樹脂層４１０を阻止手段として介在させることで、カエリ４２０の先端が金属層４１１にまで到達させないようにしている。これにより、本実施形態のフィルム外装電池４０１も第１〜第４の実施形態と同様に、カエリが金属層に電気的に接触して発生するショート、あるいは金属箔の損傷といったカエリに起因する問題を、カエリを除去することなく解決することができる。
なお、上述した各実施形態における電池要素としては、正極、負極、セパレータおよび電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の電池要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における電池要素は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。またこの他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の電池要素、さらにはキャパシタ要素等にも本発明は適用可能である。
また、上述した各実施形態は、どのように組み合わせるものであってもよい。
１、１０１、２０１、３０１、４０１ フィルム外装電池
２ 電池要素
３ａ、１０３ａ、２０３ａ 正極集電部
３ｂ 負極集電部
４ａ、１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ 正極タブ
４ｂ 負極タブ
４ｃ、２０４ｃ、３０４ｃ 端部
５、６、１０５、１０６、２０６、４０５、４０６ ラミネートフィルム
１０、１１０、４１０ 内側樹脂層
１１、１１１、３１１、４１１ 金属層
１２、１１２、４１２ 外側樹脂層
２０、１２０、４２０ カエリ
２０ａ ダレ
３０ 被覆部
３１、１３１、２３１ 保護テープ
４０、１４０、３４０ 角部
４１、３４１ 頂部
２０４ｄ、３６０ａ、３６０ｂ 辺
３３０ 第１の樹脂被覆部
３５０ 第２の樹脂被覆部
３６０ 打ち抜き部
２ 電池要素
３ａ、１０３ａ、２０３ａ 正極集電部
３ｂ 負極集電部
４ａ、１０４ａ、２０４ａ、３０４ａ、４０４ａ 正極タブ
４ｂ 負極タブ
４ｃ、２０４ｃ、３０４ｃ 端部
５、６、１０５、１０６、２０６、４０５、４０６ ラミネートフィルム
１０、１１０、４１０ 内側樹脂層
１１、１１１、３１１、４１１ 金属層
１２、１１２、４１２ 外側樹脂層
２０、１２０、４２０ カエリ
２０ａ ダレ
３０ 被覆部
３１、１３１、２３１ 保護テープ
４０、１４０、３４０ 角部
４１、３４１ 頂部
２０４ｄ、３６０ａ、３６０ｂ 辺
３３０ 第１の樹脂被覆部
３５０ 第２の樹脂被覆部
３６０ 打ち抜き部
Claims (16)
- 複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した前記各正極板および前記各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、前記熱融着性樹脂層を内側にして前記電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで前記電池要素を封止する外装体フィルムと、前記集電部に接続され、前記外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池において、
前記集電部または前記金属層と、前記タブの端部に生じたカエリとの間に、前記カエリが前記前記集電部または前記金属層に到達するのを阻止する阻止手段を有することを特徴とするフィルム外装電池。 - 前記タブが、前記カエリが前記金属層側に向くようにして前記集電部に接続されており、前記阻止手段が、前記集電部上および前記タブ上に設けられている請求項１に記載のフィルム外装電池。
- 前記タブが、前記カエリが前記金属層側に向くようにして前記集電部に接続されており、前記阻止手段が、前記熱融着性樹脂層上に設けられている請求項１または２に記載のフィルム外装電池。
- 前記阻止手段が、前記カエリを包囲するようにして前記タブに設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
- 前記阻止手段は、前記カエリの先端が向いている方向の厚さｔ2がカエリ量ｈより厚い樹脂部材である請求項４に記載のフィルム外装電池。
- 前記阻止手段が、粘着性を有するテープである請求項１から４のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
- 複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した前記各正極板および前記各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、前記熱融着性樹脂層を内側にして前記電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで前記電池要素を封止する外装体フィルムと、前記集電部に接続され、前記外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池において、
前記タブが、前記タブの端部に生じている前記カエリが前記金属層側に向くようにして前記集電部に接続されており、前記熱融着性樹脂層の厚さｔ1が前記カエリのカエリ量ｈよりも厚いことを特徴とするフィルム外装電池。 - 前記熱融着性樹脂層の厚さｔ1がカエリ量ｈの少なくとも２倍以上である請求項７に記載のフィルム外装電池。
- 複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した前記各正極板および前記各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、前記熱融着性樹脂層を内側にして前記電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで前記電池要素を封止する外装体フィルムと、前記集電部に接続され、前記外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池の製造方法において、
前記集電部または前記金属層と、前記タブの端部に生じたカエリとの間に、前記カエリが前記前記集電部または前記金属層に到達するのを阻止する阻止部材を設ける工程を含むことを特徴とするフィルム外装電池の製造方法。 - 前記タブを、前記カエリが前記金属層側に向くようにして前記集電部に接続する工程と、
前記阻止部材を前記集電部上および前記タブ上に設ける工程とを含む請求項９に記載のフィルム外装電池の製造方法。 - 前記タブを、前記カエリが前記金属層側に向くようにして前記集電部に接続する工程と、
前記阻止部材を前記熱融着性樹脂層上に設ける工程とを含む請求項９に記載のフィルム外装電池の製造方法。 - 前記阻止部材を、前記カエリを包囲するようにして前記タブに設ける工程を含む請求項９から１１のいずれか１項に記載のフィルム外装電池の製造方法。
- 前記阻止部材の、前記カエリの先端が向いている方向の厚さｔ2をカエリ量ｈより厚くして形成する工程を含む請求項１２に記載のフィルム外装電池の製造方法。
- 複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した前記各正極板および前記各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、前記熱融着性樹脂層を内側にして前記電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで前記電池要素を封止する外装体フィルムと、前記集電部に接続され、前記外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池の製造方法において、
前記タブを、前記タブの端部に生じている前記カエリが前記金属層側に向くようにして前記集電部に接続する工程と、
前記熱融着性樹脂層の厚さｔ1を前記カエリのカエリ量ｈよりも厚く形成する工程とを含むことを特徴とするフィルム外装電池の製造方法。 - 前記熱融着性樹脂層の厚さｔ1を前記カエリ量ｈの少なくとも２倍以上に形成する請求項１４に記載のフィルム外装電池の製造方法。
- 複数の正極板と複数の負極とを対向させて積層させた積層領域から延出した前記各正極板および前記各負極板をそれぞれ一括して接合することで形成された集電部を有する電池要素と、少なくとも熱融着性樹脂層と金属層とが積層され、前記熱融着性樹脂層を内側にして前記電池要素を包囲し、周縁の接合部が熱融着されることで前記電池要素を封止する外装体フィルムと、前記集電部に接続され、前記外装体フィルムから延出している、金属板を切断して形成されたタブとを有するフィルム外装電池の製造方法において、
前記金属板の切断される部分を含む領域に、切断された部分に生じるカエリの先端が向く方向の厚さｔ2が前記カエリのカエリ量ｈよりも厚くなるように樹脂被覆部を形成する工程と、
前記樹脂被覆部が形成された部分を切断する工程とを含むことを特徴とするフィルム外装電池の製造方法。
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