JP2008251410A - ラミネート電池及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】外周部が封止された外装体20に電極体10が収納され、電極体10に接続されたタブ30が、外周部を横断して外部に延出され、外周部の、タブ30の横断領域に、タブ30に対し、外装体20の金属層との短絡を防ぐためのタブ逃がし部20cが形成されてなるラミネート電池1であって、タブ30の表面の、外周部を横断している領域から、外部に延出している領域の一部にかけて、一体形成された樹脂フィルム40が被着され、タブ30が外部に延出している側の領域に被着されている樹脂フィルム40の平均幅は、タブ逃がし部20cの幅より狭く、タブ30が外周部を横断している側の領域に被着されている樹脂フィルム40の幅は、当該領域の少なくとも一部において、タブ逃がし部20cの幅より広い。
【選択図】図2
Description
そして、電極タブ530とタブ逃がし部520cとの間の内部空間には、密閉性及び絶縁性を担保するため、樹脂フィルム550が介挿され、電極タブ530に沿って、タブ逃がし部520cの外部に延出されている。
これにより、封止信頼性及び高温での熱溶着に対し、耐久性があり、絶縁性の高いラミネート電池を実現することができる。
そのため、折り曲げが困難であったり、折り曲げ加工後に、折り曲げられた電極タブが折り曲げ方向と逆方向に戻る現象(スプリングバック)が生じるなどの問題が生じる。
従って、タブに被着されている樹脂フィルムの部分からタブを折り曲げることが容易にできる。
又、タブ逃がし部の内部空間がある外周部の横断領域の少なくとも一部において、樹脂フィルムの幅が、タブ逃がし部の幅より大きいので、当該領域において、十分な封止性を確保することができる。
ここで、前記タブが前記外周部を横断している側の領域において被着されている樹脂フィルムの幅は、当該領域の全範囲において、前記タブ逃がし部の幅より広いこととすることができる。
ここで、前記樹脂フィルムの破断伸びは、140%以下であることとすることができる。
こととすることができる。
これにより、破断伸びが140%以下又は、融点が250℃以上の伸びにくい、硬い材質のフィルム樹脂が用いられている場合においても、当該樹脂フィルムが被着されたタブの折り曲げ加工を容易に行うことができる。後述する、実施例の試験結果が示すように、破断伸びが500%と大きい、伸びやすい材質の樹脂フィルムを用いた場合には、外部にタブとともに延出される樹脂フィルムの幅を狭めても折り曲げ性の向上は認められなかったことから、本発明に係わるラミネート電池は、上記伸びにくい、硬い材質の樹脂フィルムを用いた場合に、特に折り曲げ性の向上に有効であるといえる。
これにより、特に負極のタブに被着されている樹脂フィルムは、タブを折り曲げた時に、ラミネート外装体の金属層であるアルミニウム層の露出端面と、タブが接触してアルミニウムが腐食されるということを防止することができる。
<構成>
図1は、本実施の形態に係ラミネート電池1の構造を示す断面図である。
ラミネート電池1は、電極体10、外装缶20、電極タブ30、樹脂フィルム40から構成される。
電極体10は、正極板11と負極板12とセパレータ13から構成され、セパレータ13を中間層として介在させて、正極板11と負極板12とを対向配置させた状態で巻回してなり、電極体10には、電解液が含浸されている。
電極体10は、厚みが薄い直方体状の外装体20の内部空間に密封された状態で収納されている。
外装体20は、ラミネートフィルムからなり、ラミネートフィルムとしては、例えば、アルミニウム箔を中間層とし、当該中間層の両側をナイロンフィルム層とCPP(無延伸ポリプロピレンフィルム)層でそれぞれ被覆した3層構造のラミネートフィルムや、当該中間層の両側をポリエステル層と変性ポリオレフィン層でそれぞれ被覆した3層構造のラミネートフィルムを用いることができる。
(封止部20a、20b)
図1の符号20a、20bは、それぞれ、上記のようにして、外周部が封止された封止部を示す。図1に示すように、外装体20の両サイドに位置する封止部20aは、省スペース化を図るため、本体側に折り返されている。
図2(a)は、封止部20a、20bの内部構造を模式的に示した図である。図2(a)では、説明の便宜上、熱溶着される一方のラミネートフィルムを省略している。
図2(a)に示すように、封止部20a、20bは、外装体20の周囲を取り囲むように形成されており、封止部20aにおいては、外装体20を構成するラミネートフィルム同士が、中間層の金属層を被覆する樹脂層を介して熱溶着されて、封止され、封止部20bにおいては、電極タブ30によって横断される部分である、タブ逃がし部20cを除く部分が、封止部20aと同様に熱溶着されている。
タブ逃がし部20cは、図2(a)に示すように、電極タブ30が、封止部20bを横断する横断部に形成され、当該横断部は、図2(b)(c)のタブ逃がし部20cの各断面図に示すように、厚み方向に膨らみ、電極タブ30の厚み及び幅方向において、電極タブ30と外装体20の金属層との短絡を防ぐための、内部空間を有し、当該内部空間には、封止性を確保するため、樹脂フィルム40が介挿されて、電極タブ30及び外装体20の内側樹脂と熱溶着される。
電極タブ30は、一対の短冊上の金属板で構成され、一方の電極タブ30は、電極体10の正極板11と、他方の電極タブ30は、電極体10の負極板12とそれぞれ接続され、外装体20の封止部20bを横断して外装体20の外部に延出されている。
電極タブ30は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属で形成されている。
(樹脂フィルム40)
(樹脂フィルム40の形状)
電極タブ30と外装体20の内側樹脂との間に介挿され、一部がタブ逃し部20cから外部へ延出されている。
(樹脂フィルム40の構造)
図4は、樹脂フィルム40の構造を示す図である。
図4に示すように、樹脂フィルム40は、3層構造を有し、符号40bで示す中間層が、高融点の樹脂層で構成され、中間層を挟む両サイドの符号40a及び40cで示す層が、中間層よりも低融点の樹脂層で構成されている。
低融点の樹脂層40a、40bとしては、例えば、変性ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン、塩化ビニル樹脂、アイオノマー等の融点が150℃よりも低い樹脂層を用いることができる。
<製造方法>
(電極体10の作成)
図3(a)に示すように、短冊状の電極タブ30の両主面に、矩形の樹脂フィルムを、貼り付けた後、図3(b)に示すように、貼り付けた樹脂フィルムの、タブ逃がし部20cから外部に延出される部分に相当する領域の一部を矩形状に切り取り、図3(c)に示すように、樹脂フィルムに幅広領域402と幅狭領域とを有する樹脂フィルム40を形成する。
上記接合は、電極タブ30における、図3(d)に示す接合部分30aの一方の主面を芯体露出部11aの主面に重ね合わせた後、スポット溶接することによって行われる。
スポット溶接後、電極タブ30の接合部分30aの上に保護テープ50を貼り付ける。この保護テープ50は、巻回加工等により電極体10を形成した後において、タブ30のエッジなどでセパレータ13等が損傷を受けることがないようにするものであって、粘着材が表面に塗布された樹脂テープが用いられる。
次に、上記のようにして作成された、電極タブ30を接合した正極板11と負極板12を、セパレータ13を中間層として介在させて対抗配置し、これを巻回した後、巻回端を粘着テープなどで止めて電極体10を作成する(非図示)。
(電極体10の外装体20への収納)
次に、図5に示すように、作成した電極体10を短冊状のラミネートフィルム200の凹部200aの底面上に載置する。この際、凹部200aには、電極体10だけが収納されることになり、電極体10に接合された電極タブ30及びそれを被覆する樹脂フィルム40については、その外方におけるラミネートフィルム200の主面上に載置される。
そして、電極体10を凹部200aの底面上に載置した状態で、ラミネートフィルム200の長手方向の中ほどの仮想線L1を折線としてラミネートフィルム200を谷折りにする。これによって、ラミネートフィルム200は袋状となり、電極体10を包み込むことができる。
(ラミネート電池1の封止)
図6は、ラミネートフィルム200の開放された三方の内、側方における封止部20aの内の一方を除く部分の封止についての方法、所謂、L字型封止についての方法を示す。なお、残る封止部20aの形成にあたっても、同様の方法を用いて実施できるので、説明ノ便宜状、説明を省略する。
一方、封止用上型1001には、図示はしていないが、封止用下型1002の凹部1002fに対応する凸部が形成されており、その一部表面に封止用下型1002と同様にタブ逃がし 部20c形成のための逃げ部が設けられている。また、封止用上型1001には、電極体10が収納されたラミネートフィルム200の膨らみ部分、即ち、上記図5のラミネートフィルム200の凹部200aに対する部分には、これと略同等サイズの凹部が形成されている。
そして、封止用上下型間に所定の圧力をかけ、この状態を持って型1001、1002内に内蔵されたヒータにより加熱する。この後、一定時間圧力印加状態を維持することで側部外周部分での封止が完了する。
(実施例)
(試験用樹脂フィルム)
試験に用いた樹脂フィルムは、全て3層構造であり、その中間層の材質のみが異なり、中間層を挟む両サイドの層の材質(変性PP)は、同一である。
(試験サンプル)
樹脂フィルム40A、樹脂フィルム40Bを用いて、上記製造方法に従ってラミネート電池1を製造し、それぞれ試験例1及び試験例2とした。
図7(a)の符号L701で示す樹脂フィルム40における幅広領域の幅:10mm
図7(a)の符号L702で示す樹脂フィルム40における幅狭領域の幅:5mm
図7(a)の符号W703で示す樹脂フィルム40の、電極タブ30の延出方向における長さ:6mm
図7(a)のW符号704で示す樹脂フィルム40の外部への延出部分の長さ:0.5mm,0.7mm,1.0mm,1.5mmの各長さ
図7(a)の符号L705で示すタブ逃がし部20cの幅:6.5mm
L706で示す電極タブの幅:4mm
(比較用サンプル)
電極タブ30に貼り付ける樹脂フィルムの形状を、試験サンプルの場合のように、幅狭領域を設けず、図7(b)の符号400で示すように、矩形状とするラミネート電池の比較用サンプルを、樹脂フィルム40A、40B、比較樹脂フィルムCをそれぞれ用い、その他の条件を上記製造方法と同様にして比較例1、2、3をそれぞれ作成した。
図7(b)の符号L711で示す樹脂フィルムの幅:10mm
図7(b)の符号W713で示す樹脂フィルムの、電極タブ30の延出方向における長さ:6mm
図7(b)の符号W714で示す樹脂フィルムの外部への延出部分の長さ:0.5mm,0.7mm,1.0mm,1.5mmの各長さ
図7(b)の符号L715で示すタブ逃がし部20cの幅:6.5mm
図7(b)の符号L716で示す電極タブの幅:4mm
(試験内容)
作成した試験サンプル及び比較用サンプルについて、電極タブの折り曲げ可否、折り曲げ後の短絡の有無、折り曲げ後の電極タブのスプリングバック角度、外装体封止時の短絡発生率を比較した。
又、「スプリングバック角度」とは、折り曲げ後、6時間経過した後における図8(b)に示す角度θのことをいう。
図8(a)は、符号802で示すタブ逃がし部20cの端部での折り曲げ
ができず、符号801で示す、外部に延出された樹脂フィルム(ここでは、符号400で示す。)の端部から折り曲げられた状態を示す。
図8(c)は、電極タブ30が、タブ逃がし部20cの端部802で折り曲げられ、折り曲げ後にスプリングバックも生じなかった状態を示す。
図9(b)に試験結果を示す。図9(b)に示すように、試験例1及び2の何れのサンプルにおいても、電極タブ30の折り曲げは可能であり、折り曲げ後のスプリングバックの程度も、スプリングバック角度が、最大で22°と小さく、外装体封止時及び折り曲げ後の短絡も認められなかった。
又、比較例3では、電極タブ30の折り曲げは可能であり、折り曲げた後のスプリングバック角度も最大で21°と小さかった。
又、融点が220°と低く、破断伸びが500%と大きく、幅狭領域を有さない比較樹脂フィルムCを用いた比較例3との間には、折り曲げ性に差が認められなかったが、比較例3においては、僅かではあるが、外装体封止時に短絡が発生した。これは、樹脂フィルムと外装体を構成するラミネートフィルムとを熱溶着させた際に、樹脂フィルムを構成する樹脂成分の融点が試験例1及び2に比べ、低いため、樹脂フィルムの一部が溶解したことによるものと考えられる。
<補足>
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこの実施の形態に限定されないのは言うまでもない。
図10において、符号40は、上記変形例の樹脂フィルムを示し、符号30は、本実施の形態に係る電極タブ30を示し、符号20cは、本実施の形態に係るタブ逃がし部20cを示す。
又、「平均幅」とは、延出方向の各位置における、樹脂フィルムの幅の平均値のことをいい、樹脂フィルムが存在しない部分(例えば、図10(c)の符号41で示すスリット部分)の幅は、平均幅には含まれないものとする。
11、511 正極板
11a 芯体露出部
12、512 負極板
13、513 セパレータ
20、520 外装体
20a、20b、520a、520b 封止部
20c、520c タブ逃がし部
30、530 電極体
40 樹脂フィルム
41 スリット
50 保護テープ
200 ラミネートフィルム
200a 凹部
201 タブ逃がし部20cの幅
400 矩形状樹脂フィルム
401 幅狭領域
402 幅広領域
801 外部に延出された樹脂フィルムの端部
802 タブ逃がし部20cの端部
1001 封止用上型
1002 封止用下型
1002a 封止部20aに対応する領域
1002b 封止部20bに対応する領域
1002c 逃げ部
1002f 封止用下型1002の凹部
Claims (6)
- 外周部が封止された外装体に電極体が収納され、前記電極体に接続されたタブが、前記外周部を横断して外部に延出され、前記外周部におけるタブの横断領域において、前記タブに対し、前記外装体の金属層との短絡を防ぐためのタブ逃がし部が形成されてなるラミネート電池であって、
前記タブの表面の、前記外周部を横断している領域から、外部に延出している領域の一部にかけて、一体形成された樹脂フィルムが被着され、
前記タブが外部に延出している側の領域において被着されている樹脂フィルムの平均幅は、前記タブ逃がし部の幅より狭く、前記タブが前記外周部を横断している側の領域において被着されている樹脂フィルムの幅は、当該領域の少なくとも一部において、前記タブ逃がし部の幅より広い
ことを特徴とするラミネート電池。 - 前記タブが前記外周部を横断している側の領域において被着されている樹脂フィルムの幅は、当該領域の全範囲において、前記タブ逃がし部の幅より広い
ことを特徴とする請求項1記載のラミネート電池。 - 前記樹脂フィルムの破断伸びは、140%以下である
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のラミネート電池。 - 前記樹脂フィルムには、融点が250℃以上の樹脂材が含まれている
ことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のラミネート電池。 - 前記タブが外部に延出している領域において、前記タブが被着されている前記樹脂フィルムは、前記タブが折り曲げられた時に、少なくとも前記外装体端面を覆っている
ことを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載のラミネート電池。 - 外周部が封止された外装体に電極体が収納され、前記電極体に接続されたタブが、前記外周部を横断して外部に延出され、前記外周部におけるタブの横断領域において、前記タブに対し、前記外装体の金属層との短絡を防ぐためのタブ逃がし部が形成されてなるラミネート電池の製造方法であって、
前記タブ表面における、前記外周部を横断させるべき領域から、外部に延出させるべき領域の一部にかけて、前記タブ逃がし部の幅より幅が広い樹脂フィルムを被着させる被着ステップと、
被着させた樹脂フィルムにおいて、外部に延出させるべき領域にある樹脂フィルムの一部をカットして、当該領域における樹脂フィルムの平均幅を、前記タブ逃がし部の幅より狭くする樹脂フィルム切断ステップと
を含むことを特徴とするラミネート電池の製造方法。
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