JP2011129446A - Laminated type battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内圧が異常に上昇した際の安全性が良好なラミネート形電池に関するものである。 The present invention relates to a laminated battery having good safety when an internal pressure abnormally increases.
近年では、電池の用途が拡大するにつれて、高容量化や、高エネルギー密度化、高出力化といった電池の特性向上を目的とした開発が盛んに行われている。特に、自動車用途などの高出力、高容量が要求される用途への電池の適用も求められるようになっており、例えばリチウムイオン二次電池の適用が検討されている。 In recent years, as the use of batteries has expanded, development aimed at improving battery characteristics such as higher capacity, higher energy density, and higher output has been actively conducted. In particular, the application of a battery to an application requiring high output and high capacity such as an automobile application has been required. For example, application of a lithium ion secondary battery has been studied.
こうした用途へ適用される電池の外装体には、形状自由度が高く軽量であるといった利点から、金属ラミネートフィルムで構成されるラミネートフィルム外装体が使用される場合が多い。 In many cases, a laminate film exterior body composed of a metal laminate film is used as an exterior body of a battery applied to such applications because of its advantage of being highly lightweight and lightweight.
ところで、円筒形や角形の金属容器（電池缶）を外装体とする電池では、例えば、電池内圧が異常に上昇した場合の安全性を確保するために、金属容器の一部を薄肉にするなどしてベント部を設けることが通常である。 By the way, in a battery having a cylindrical or rectangular metal container (battery can) as an exterior body, for example, a part of the metal container is thinned to ensure safety when the battery internal pressure rises abnormally. In general, a vent portion is provided.
これに対し、ラミネートフィルム外装体を用いたラミネート形電池は、ラミネートフィルム外装体の強度が円筒形や角形の金属容器（電池缶）に比べると小さく、また、金属ラミネートフィルムの有する熱融着樹脂を熱融着させて封止することから、金属容器を有する電池に比べて耐圧力性が低く、内圧のわずかな上昇で膨らんだり、開封したりする。そのため、ラミネート形電池ではベント部の設置は特に必要がない、といった考えもあった。 On the other hand, the laminate type battery using the laminate film outer package has a smaller strength than the cylindrical or square metal container (battery can) and the heat fusion resin of the metal laminate film. Is sealed by heat sealing, so that the pressure resistance is lower than that of a battery having a metal container, and the battery expands or opens with a slight increase in internal pressure. For this reason, there has been an idea that in the laminated battery, it is not particularly necessary to install a vent portion.
しかしながら、近年の機器では、充放電の管理や安全性の確保のために、精密な回路を電池近傍に設置する機会が増えており、これらの回路や基板に電池内部の電解液などが付着すると、腐食によって機器の誤動作や発火などに至る虞がある。このようなことから、ラミネート形電池においても、ベントを設けて、仮に内部からの液漏れやガス漏れが発生しても、電池近傍に配置された回路や基板の存在しない方向に導く工夫が必要となっている。特に最近の電池では、高容量化に伴って各発電要素が増量されており、また、高負荷特性が要求される用途に対応するために、液状の電解液をゲル化などさせずに、そのまま用いることも行われるようになっていることから、ベントの必要性が増している。 However, in recent devices, in order to manage charge and discharge and to ensure safety, there are increasing opportunities to install precise circuits near the battery, and if the electrolyte inside the battery adheres to these circuits or substrates, Corrosion may lead to equipment malfunction or fire. For this reason, even in laminated batteries, it is necessary to provide a vent so that even if liquid leaks or gas leaks from the inside, a circuit or substrate placed in the vicinity of the battery does not exist. It has become. Particularly in recent batteries, the amount of each power generation element has been increased with the increase in capacity, and in order to cope with applications requiring high load characteristics, the liquid electrolyte solution is not gelled. The need for venting is increasing because it is also being used.
従来から、ラミネート形電池にベントを設ける技術は多数提案されている。例えば、ラミネートフィルム外装体の熱シール部の一部について、その端部を他の部分よりも電池内方側とし、当該部分に貫通孔を設け、これをベントとして機能させる方法が提案されている（特許文献１）。 Conventionally, many techniques for providing a vent in a laminated battery have been proposed. For example, a method has been proposed in which a part of the heat seal portion of the laminate film exterior body has an end portion on the battery inner side with respect to other portions, a through hole is provided in the portion, and this portion functions as a vent. (Patent Document 1).
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ベントとして機能させる箇所における熱シール部のシール幅を、他の部分よりも広くする必要があり、電池内容積が小さくなることから、電池の高容量化の点で不利である。 However, in the technique described in Patent Document 1, it is necessary to make the seal width of the heat seal portion at a location functioning as a vent wider than other portions, and the internal volume of the battery becomes small. This is disadvantageous.
このようなことから、ラミネート形電池では、電池内容積の減少を可及的に抑制しつつ、電池内圧が異常に上昇した際には、特定箇所のみが開封できるような技術の開発が求められる。 For this reason, in laminated batteries, it is required to develop a technology that can open only a specific part when the internal pressure of the battery rises abnormally while suppressing the decrease in the internal volume of the battery as much as possible. .
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保できるラミネート形電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a laminated battery in which a specific portion is preferentially opened to ensure safety when the internal pressure rises abnormally.
前記目的を達成し得た本発明のラミネート形電池は、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを積層した金属ラミネートフィルムからなり、平面視で多角形のラミネートフィルム外装体を有し、前記ラミネートフィルム外装体の内部に、正極外部端子が接続されたシート状正極と負極外部端子が接続されたシート状負極とセパレータとを有する電極体を収容したラミネート形電池であって、前記ラミネートフィルム外装体は、２枚の金属ラミネートフィルムにより構成されているか、または１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成されており、前記正極外部端子および前記負極外部端子が、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部における同一辺から外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部が熱シールされており、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、前記正極外部端子および前記負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部には、他の部分よりも電池内方側に突出した部分が存在し、かつ前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分には、重ね合わされた金属ラミネートフィルムの少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分をベント部としたことを特徴とするものである。 The laminate-type battery of the present invention that has achieved the above object comprises a metal laminate film in which at least a metal layer and a heat-sealing resin layer are laminated, and has a polygonal laminate film outer package in a plan view. A laminated battery containing an electrode body having a sheet-like positive electrode connected to a positive electrode external terminal, a sheet-like negative electrode connected to a negative electrode external terminal, and a separator inside the film outer package, the laminate film outer package Is constituted by two metal laminate films or is formed by folding one metal laminate film in half, and the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are peripheral portions of the laminate film outer package. The outer periphery of the laminate film exterior body is heat-sealed in a state of being pulled out from the same side. In the heat seal portion on the side where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn out of the peripheral edge portion of the laminate film exterior body, it protrudes to the inner side of the battery than other portions. The portion that exists and protrudes inward of the battery with respect to the other portion is provided with a portion that penetrates from one side to the other side of the metal layer of at least one of the laminated metal laminate films. In addition, a portion that protrudes inward of the battery relative to the other portion is a vent portion.
本発明によれば、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保し得るラミネート形電池を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when an internal pressure rises abnormally, a specific location can open | release preferentially and the laminated battery which can ensure safety | security can be provided.
図１、図２および図３に、本発明のラミネート形電池の一例を模式的に示す。図１は、ラミネート形電池１の斜視図、図２は図１の電池の要部を拡大した平面図で、図３は、図１のＡ−Ａ線断面の要部拡大図である。 FIG. 1, FIG. 2 and FIG. 3 schematically show an example of a laminated battery of the present invention. 1 is a perspective view of a laminated battery 1, FIG. 2 is an enlarged plan view of a main part of the battery of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged main part of the cross section along line AA of FIG.
ラミネート形電池１では、複数のシート状正極２０と複数のシート状負極３０とがセパレータ８０を介して積層された積層電極体、および電解液（図示しない）が、平面視で多角形（図１では角を曲線状にした矩形）のラミネートフィルム外装体４０内に収容されている。そして、ラミネートフィルム外装体４０の周縁部の同一辺から、正極外部端子２１および負極外部端子３１が引き出されている。正極外部端子２１および負極外部端子３１は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装体４０内において、それぞれ、シート状正極２０、シート状負極３０と直接またはリード体などを介して接続している。
In the laminated battery 1, a laminated electrode body in which a plurality of sheet-like
ラミネートフィルム外装体４０は、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルム４１、４１により構成されている。より具体的には、ラミネートフィルム外装体４０に係る金属ラミネートフィルム４１、４１は、例えば、電池外側から順に、外装樹脂層、金属層および熱融着樹脂層が積層されて構成されており、その熱シール部５０（図１および図２中、格子模様で表示）では、上側の金属ラミネートフィルム４１に係る熱融着樹脂層と、下側の金属ラミネートフィルム４１に係る熱融着樹脂層とが、熱シールされて一体化し、これによりラミネートフィルム外装体４０内が密閉されている。
The laminate film
そして、図１、図２および図３に示す電池では、ラミネートフィルム外装体４０の周縁部のうち、正極外部端子２１および負極外部端子３１が引き出されている辺における熱シール部５０ａに、他の部分よりも電池内方側（平面視で電池内方側）に突出した部分５０ｂを設け、この部分５０ｂには、重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１の少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分６０を形成し、かかる部分５０ｂをベント部としている。
In the battery shown in FIGS. 1, 2, and 3, the
ラミネート形電池１０の内圧が上昇した場合、それによる応力は、ラミネートフィルム外装体４０に係る熱シール部５０の電池内方側端部にかかるが、図１および図２に示すように、熱シール部５０ａに、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂを設けると、前記部分５０ｂの電池内方側端部に応力が集中する。そして、前記部分５０ｂには、前記貫通する部分６０を設けており、この貫通する部分６０の形成箇所における金属層部分の強度を、他の箇所よりも小さくしている。そのため、ラミネート形電池１０の内圧が異常に上昇した際に、前記部分５０ｂに集中した応力によって、強度の小さな熱融着樹脂層の破壊が、他の箇所よりも先に前記貫通する部分６０が形成された箇所の近傍で生じ、かかる箇所から優先的に内圧が開放されることから、前記部分５０ｂがベント部として機能する。
When the internal pressure of the laminated
なお、熱シール部５０ａに、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂを形成すると、かかる部分の熱シール幅が広くなるため、電極群を収容できる電池内容積が減少する。しかしながら、本発明の電池１０では、前記部分５０ｂの形成箇所を、ラミネートフィルム外装体４０に係る熱シール部５０のうち、正極外部端子２１および負極外部端子３１を引き出している辺における熱シール部５０ａとしており、これにより、電池内容積の有効利用を可能として、例えば前記部分５０ｂを形成することにより生じ得る電池容量の低下を抑制している。
In addition, if the
すなわち、ラミネート形電池のラミネートフィルム外装体内部における正極外部端子および負極外部端子を引き出す箇所では、図３に示すように、これらの外部端子と正極や負極とを接続するために、ある程度の空間が必要となる。よって、本発明の電池では、このように電極群を配置できなかった領域に前記部分５０ｂを設けることで、電池内容積を有効利用できるようにしている。
That is, in the place where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are pulled out inside the laminate film outer package of the laminate type battery, as shown in FIG. 3, there is a certain amount of space to connect these external terminals to the positive electrode and the negative electrode. Necessary. Therefore, in the battery of the present invention, the internal volume of the battery can be effectively used by providing the
ラミネートフィルム外装体４０に係る熱シール部５０のうち、正極外部端子２１および負極外部端子を引き出している辺における熱シール部５０ａに形成する、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂにおいて、前記他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域（図２中、ハッチングで示した箇所）の形状は、特に制限はなく、平面視で、図２に示すように、電池内方側に頂点の一つを有する三角形や、四角形などの多角形（角部を曲線にした形状を含む）、半円形など、いずれの形状でもよいが、ベント部をより安定して作動させる観点からは、多角形（特に角部を曲線としない多角形）であることが好ましく、電池内方側に頂点の一つを有する三角形であることが特に好ましい。
Of the
また、ベント部をより安定に作動させる観点からは、正極外部端子２１および負極外部端子を引き出している辺における熱シール部５０ａの、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂに係る電池内方側の端部からラミネートフィルム外装体４０の外縁までの熱シール幅（以下、「部分５０ｂのシール幅」という。）と、他の部分の電池内方側の端部からラミネートフィルム外装体４０の外縁までの熱シール幅（図２中Ｗ。以下、「他の部分のシール幅」という。）との差Ｈ（図２中Ｈ）が、３ｍｍ以上であることが好ましく、８ｍｍ以上であることがより好ましい。ただし、前記部分５０ｂの熱シール幅をあまり広くしすぎると、電池内容積の減少抑制効果が小さくなる虞があることから、前記部分５０ｂのシール幅と、他の部分のシール幅Ｗとの差Ｈは、１５ｍｍ以下であることが好ましい。
Further, from the viewpoint of operating the vent portion more stably, the
更に、正極外部端子２１および負極外部端子３１を引き出している辺における熱シール部５０ａにおける、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂの、前記他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域が、平面視で、電池内方側に頂点の一つを有する三角形である場合、前記三角形における電池内方側の頂点を基点とする熱シールされた領域を仕切る２辺の内角（図２中α）は、２０〜１７０°であることが好ましく、このようにすることで、ベント部の作動安定性を更に高めることができる。
Further, in the
正極外部端子２１および負極外部端子を引き出している辺における熱シール部５０ａにおける、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂに形成する前記貫通する部分６０は、ラミネートフィルム外装体４０に係る重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１のうち、いずれか一方の金属ラミネートフィルムに係る金属層に設けられていてもよいが、両方の金属ラミネートフィルムに係る金属層に設けられていてもよい。例えば、ベント部の作動安定性をより高めたり、作動圧力をより低くする観点からは、ラミネートフィルム外装体４０に係る重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１の両方の金属層に、貫通する部分６０を形成し、これを形成した部分の強度を小さくしておくことが好ましい。
The penetrating
他方、前記貫通する部分６０を形成することで、これを通じた外気中の水分の電池内への侵入や電解液溶媒の蒸発によって、例えば電池を長期に貯蔵した場合に電池特性が低下する虞もあるが、このような問題を回避するには、ラミネートフィルム外装体４０に係る重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１のうち、いずれか一方の金属層に、貫通する部分６０を形成することが好ましい。すなわち、ラミネートフィルム外装体４０を構成する金属ラミネートフィルム４１の、前記部分５０ｂとなることが予定される箇所に、フィルム全体を貫通する部分を予め形成しておき、この金属ラミネートフィルム４１を用いてラミネート形電池を製造することで、ラミネートフィルム外装体４０の熱シール時に溶融した熱融着樹脂の一部が、前記貫通する部分６０に侵入すると考えられ、これによって、前記貫通する部分６０の開口が封鎖されて水分の侵入や電解液溶媒の蒸発が抑制される。よって、これにより、ラミネート形電池の信頼性を高めることが可能となる。
On the other hand, when the penetrating
ラミネートフィルム外装体４０に係る前記部分５０ｂに形成する前記貫通する部分６０の形状については、特に制限はなく、例えば、平面視で、直線状（直線状の溝や筋）、略円状（真円状、楕円状を含む）、略三角形状（三角形状を含む）、略四角形状（四角形状を含む）などが挙げられる。
The shape of the penetrating
図４および図５に、各種形状の前記貫通する部分６０を形成したラミネート形電池１０の要部拡大平面図を示している（なお、図４および図５では、熱シール部を表す格子模様を省略している）。図４中、（ａ）は前記貫通する部分６０が筋状の例、（ｂ）は前記貫通する部分６０が溝状の例、図５中、（ａ）は前記貫通する部分６０が円状の例、（ｂ）は前記貫通する部分６０が三角形状の例、（ｃ）は前記貫通する部分６０が四角形状の例である。
4 and 5 are enlarged plan views of the main part of the
ラミネートフィルム外装体４０に係る正極外部端子２１および負極外部端子３１が外部に引き出されている辺の熱シール部５０ａにおける前記貫通する部分６０の電池内方側の端部と、ラミネートフィルム外装体４０の外縁側の端部との間の、平面視での最短距離をＬ（図２、図４および図５中のＬ）（ｍｍ）とし、前記熱シール部５０ａにおける前記他の部分の熱シール幅をＷ（図２、図４および図５中のＷ）（ｍｍ）としたとき、Ｌ＞Ｗとなるように調整することが好ましい。これによっても、ベント部の作動安定性を高めることができる。
A battery inner side end portion of the penetrating
なお、このＬとＷとの差を調節することでも、ベント部の作動圧力（ベント部が開放する圧力）を調整することができる。すなわち、ＬとＷとの差を大きくするほど、ベント部の作動圧力を低くする（より低い電池内圧でベント部を作動させる）ことができ、これらの差を小さくするほど（差が負の値になる場合もある）、ベント部の作動圧力を高く（より高い電池内圧でベント部を作動させる）ことができる。 Note that the operating pressure of the vent portion (pressure at which the vent portion opens) can also be adjusted by adjusting the difference between L and W. That is, the larger the difference between L and W, the lower the operating pressure of the vent portion (the vent portion can be operated at a lower battery internal pressure), and the smaller the difference (the difference is a negative value). And the operating pressure of the vent portion can be increased (the vent portion can be operated at a higher battery internal pressure).
また、ラミネートフィルム外装体４０に係る正極外部端子２１および負極外部端子３１が外部に引き出されている辺の熱シール部５０ａにおける前記貫通する部分６０と、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂの端部との最短距離Ｂ（図２、図４および図５中のＢ）は、小さすぎると前記部分５０ｂにおける熱シール強度が小さくなりすぎて、電池の信頼性が低下する虞があることから、２ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。
Further, the penetrating
なお、前記Ｂの好適上限値については、例えば、前記貫通する部分６０の形状に応じて変動するが、前記Ｌと前記Ｗとの関係がＬ＞Ｗを満たす範囲で設定することが好ましい。
The preferable upper limit value of B varies depending on, for example, the shape of the penetrating
更に、前記貫通する部分６０の形成位置は、前記Ｂが少なくとも２箇所（前記貫通する部分６０と前記部分５０ｂの端部との同一長の最短距離が、少なくとも２箇所）で認められる位置とすることが好ましい。この場合、前記貫通する部分６０が、前記部分５０ｂの中央部に配置されることになるため、前記部分５０ｂにおける熱シール強度の調整が容易となる。
Furthermore, the formation position of the penetrating
本発明の電池では、正極外部端子や負極外部端子と、ラミネートフィルム外装体の熱融着樹脂層との間に、熱融着樹脂層に含まれる熱融着樹脂と同種の樹脂を含有する接着層を設け、この接着層を介して、正極外部端子や負極外部端子とラミネートフィルム外装体（その熱融着樹脂層）とを接着することができる。正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺は、通常熱シール部の強度が小さくなりやすいが、このような方法によって正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺の熱シール部の強度を高めることができる。 In the battery of the present invention, an adhesive containing the same type of resin as the heat-sealing resin contained in the heat-sealing resin layer between the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal and the heat-sealing resin layer of the laminate film outer package. A positive electrode external terminal or a negative electrode external terminal and the laminate film outer package (its heat-sealing resin layer) can be bonded via this adhesive layer. The side where the positive external terminal and the negative external terminal are pulled out usually tends to reduce the strength of the heat seal part, but the heat seal part of the side where the positive external terminal and the negative external terminal are pulled out by such a method is used. Strength can be increased.
ラミネートフィルム外装体の周縁部の熱シール部の幅は、５〜２０ｍｍとすることが好ましい。 The width of the heat seal portion at the peripheral edge of the laminate film outer package is preferably 5 to 20 mm.
ラミネート形電池を構成するシート状正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を、集電体の片面または両面に形成したものが使用できる。 In the sheet-like positive electrode constituting the laminate battery, for example, a layer made of a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive additive and a binder (positive electrode mixture layer) is formed on one side or both sides of the current collector. Things can be used.
正極活物質としては、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇなど）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ２Ｏ４やその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅなど）で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などの他、少なくともＣｏ、ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２、ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２など）などを例示することができる。 As the positive electrode active material, for example, when the laminate type battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, an active material capable of inserting and extracting lithium ions is used. As a specific example of such a positive electrode active material, for example, a layered structure represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, etc.) Lithium-containing transition metal oxide, LiMn 2 O 4 and spinel-structured lithium manganese oxide obtained by substituting some of its elements with other elements, LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.) Type compounds. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 and LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) and other oxides containing at least Co, Ni and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3 / 5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2 etc.).
正極の集電体としては、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、０．０１〜０．０２ｍｍであることが好ましい。 As the current collector for the positive electrode, an aluminum foil or an aluminum alloy foil is suitable. The thickness of the current collector is preferably 0.01 to 0.02 mm, for example, although it depends on the size and capacity of the battery.
正極を作製するにあたっては、前記の正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、繊維状炭素などの導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのバインダなどを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係る正極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。 In producing the positive electrode, the positive electrode active material, a conductive additive such as graphite, acetylene black, carbon black, and fibrous carbon, and a positive electrode mixture containing a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), N -A paste-like or slurry-like composition uniformly dispersed using a solvent such as methyl-2-pyrrolidone (NMP) is prepared (the binder may be dissolved in the solvent), and this composition is used as the positive electrode A method of applying to the current collector and drying, and adjusting the thickness and density of the positive electrode mixture layer by pressing as necessary can be employed. However, the manufacturing method of the positive electrode according to the present invention is not limited to the above method, and other methods may be adopted.
シート状正極における正極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：９０〜９８質量％、導電助剤：１〜５質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。 The thickness of the positive electrode mixture layer in the sheet-like positive electrode is preferably 30 to 100 μm per side. Moreover, it is preferable that content of each structural component in a positive mix layer shall be positive electrode active material: 90-98 mass%, conductive support agent: 1-5 mass%, and binder: 1-5 mass%.
正極外部端子には、使用機器との接続の容易さなどの関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものを用いることが好ましい。正極外部端子の厚みは、５０〜３００μｍが好適である。すなわち、正極外部端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、正極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、正極外部端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、ラミネートフィルム外装体と正極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、正極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。 The positive electrode external terminal is preferably made of aluminum or an aluminum alloy from the viewpoint of ease of connection with the equipment used. The thickness of the positive external terminal is preferably 50 to 300 μm. That is, by setting the thickness of the positive external terminal to 50 μm or more, it is possible to prevent cutting during welding of the positive external terminal and to prevent tearing due to pulling and bending. In addition, by setting the thickness of the positive external terminal to 300 μm or less, it is possible to prevent a gap in the thickness direction from being generated in the heat seal portion of the laminate film exterior body. As described above, an adhesive layer is provided between the laminate film exterior body and the positive electrode external terminal in order to increase the strength of the heat seal portion on the side where the positive electrode external terminal is drawn out of the peripheral edge portion of the laminate film exterior body. Although it can interpose, you may provide the said contact bonding layer previously in the location planned to be located in the heat seal part in a positive electrode external terminal.
シート状正極と正極外部端子の接続は、シート状正極の集電体と正極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、アルミニウム製のリード体を介してシート状正極の集電体と正極外部端子とを接続することで行うこともできる。アルミニウム製のリード体の厚みは、正極外部端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に正極集電体であるアルミニウム箔が薄く、正極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。 The sheet-like positive electrode and the positive electrode external terminal may be connected by directly connecting the sheet-like positive electrode current collector and the positive electrode external terminal. For example, the sheet-like positive electrode collector may be connected via an aluminum lead body. It can also be performed by connecting the electric body and the positive external terminal. The thickness of the aluminum lead body is preferably 50 to 300 μm, like the positive external terminal. Such a lead body is preferably used when the aluminum foil as the positive electrode current collector is particularly thin and the strength is insufficient for direct connection with the positive electrode external terminal.
シート状正極における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体と、正極外部端子との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。 Examples of the method of connecting the current collector in the sheet-like positive electrode or the aluminum lead connected to the current collector and the positive external terminal include, for example, resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, caulking, and conductive adhesive Various methods can be employed, such as the method by, but ultrasonic welding is particularly suitable.
ラミネート形電池を構成するシート状負極には、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものが使用される。このような負極活物質としては、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、炭素繊維などの、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物が用いられる。また、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（ＬｉＴｉ５Ｏ１２など）、もしくはリチウム金属やリチウム／アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤（正極に係る導電助剤として例示した炭素材料など）やバインダ［ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との混合バインダなど］などを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体（負極合剤層）に仕上げたもの、または、前記の各種合金やリチウム金属の箔を集電体表面に積層したものなどが、シート状負極として用いられる。 As the sheet-like negative electrode constituting the laminated battery, for example, when the laminated battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, one containing an active material capable of inserting and extracting lithium ions is used. Examples of such negative electrode active materials include graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, mesocarbon microbeads (MCMB), and carbon fibers. One or a mixture of two or more releasable carbon-based materials is used. In addition, elements such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb, In and their alloys, lithium-containing nitrides, or compounds that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metals such as oxides (such as LiTi 5 O 12 ), or Lithium metal or lithium / aluminum alloy can also be used as the negative electrode active material. Conductive aids (carbon materials exemplified as the conductive aid related to the positive electrode) and binders (mixed binders of rubber binders such as PVDF and styrene butadiene rubber (SBR)) and carboxymethyl cellulose (CMC) Etc.] or the like, and a finished product (negative electrode mixture layer) using the current collector as a core material, or the above-mentioned various alloys and lithium metal foils are laminated on the surface of the current collector And the like are used as a sheet-like negative electrode.
例えば、負極合剤層を有するシート状負極とする場合、前記の負極活物質と前記のバインダと、必要に応じて黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤などを含む負極合剤を、ＮＭＰなどの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係るシート状負極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。 For example, in the case of a sheet-like negative electrode having a negative electrode mixture layer, a negative electrode mixture containing the negative electrode active material, the binder, and a conductive auxiliary agent such as graphite, acetylene black, and carbon black, if necessary, A paste-like or slurry-like composition uniformly dispersed using a solvent such as NMP is prepared (the binder may be dissolved in the solvent), and this composition is applied onto the negative electrode current collector. The method of drying and adjusting the thickness and density of a negative mix layer layer by press processing as needed can be employ | adopted. However, the method for producing the sheet-like negative electrode according to the present invention is not limited to the above method, and other methods may be adopted.
負極の集電体としては、銅箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、０．０５〜０．０２ｍｍであることが好ましい。 As the current collector for the negative electrode, a copper foil is suitable. The thickness of the current collector is preferably 0.05 to 0.02 mm, for example, although it depends on the size and capacity of the battery.
シート状負極における負極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：９０〜９８質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。また、負極に導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量％とすることが好ましい。 The thickness of the negative electrode mixture layer in the sheet-like negative electrode is preferably 30 to 100 μm per side. Moreover, it is preferable that content of each structural component in a negative mix layer shall be negative electrode active material: 90-98 mass%, binder: 1-5 mass%. Moreover, when using a conductive support agent for a negative electrode, it is preferable that content of the conductive support agent in a negative mix layer shall be 1-5 mass%.
負極外部端子には、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、ニッケル−銅クラッドなどの金属の箔やリボンなどが好ましい。また、負極外部端子の厚みは、正極外部端子と同様に５０〜３００μｍが好ましい。すなわち、負極外部端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、負極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、負極外部端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、負極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、ラミネートフィルム外装体と負極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、負極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。 For the negative electrode external terminal, a metal foil or ribbon such as nickel, nickel-plated copper, or nickel-copper clad is preferable. Further, the thickness of the negative electrode external terminal is preferably 50 to 300 μm similarly to the positive electrode external terminal. That is, by setting the thickness of the negative electrode external terminal to 50 μm or more, it is possible to prevent cutting during welding of the negative electrode external terminal and to prevent tearing due to pulling and bending. In addition, by setting the thickness of the negative electrode external terminal to 300 μm or less, it is possible to prevent a gap in the thickness direction from being generated in the heat seal portion of the laminate film exterior body. As described above, an adhesive layer is provided between the laminate film exterior body and the negative electrode external terminal in order to increase the strength of the heat seal portion on the side where the negative electrode external terminal is drawn out of the peripheral edge portion of the laminate film exterior body. Although it can interpose, you may provide the said adhesive layer previously in the location planned to be located in the heat seal part in a negative electrode external terminal.
シート状負極と負極外部端子の接続は、シート状負極の集電体と負極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、銅製のリード体を介してシート状負極の集電体と負極外部端子とを接続することで行うこともできる。銅製のリード体の厚みは、負極外部端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に負極集電体である銅箔が薄く、負極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。 The sheet-like negative electrode and the negative electrode external terminal may be connected by directly connecting the sheet-like negative electrode current collector and the negative electrode external terminal. For example, the sheet-like negative electrode current collector may be connected via a copper lead. It can also be performed by connecting the body and the negative electrode external terminal. The thickness of the copper lead body is preferably 50 to 300 μm, similarly to the negative electrode external terminal. Such a lead body is preferably used when the copper foil as the negative electrode current collector is particularly thin and the strength is insufficient for direct connection with the negative electrode external terminal.
シート状負極における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。 Examples of the method of connecting the current collector in the sheet-like negative electrode or the copper lead connected to the current collector include various methods such as resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, caulking, and a method using a conductive adhesive. Although methods can be employed, ultrasonic welding is particularly suitable.
本発明のラミネート形電池では、前記のシート状正極と前記のシート状負極とを、セパレータを介して積層した積層電極体や、セパレータを介して重ね合わせた後、渦巻き状に巻回した巻回電極体として使用することができる。なお、積層電極体や巻回電極体では、シート状正極やシート状負極を、必要に応じて複数枚使用することができる。また、巻回電極体の場合には、必要に応じて横断面が扁平状となるように成形してもよい。 In the laminated battery of the present invention, the sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween, or a winding wound in a spiral shape after being overlapped with a separator. It can be used as an electrode body. In the laminated electrode body and the wound electrode body, a plurality of sheet-like positive electrodes and sheet-like negative electrodes can be used as necessary. In the case of a wound electrode body, the cross section may be shaped to be flat as necessary.
ラミネート形電池に係るセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの融合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどで構成された多孔質フィルムや不織布が挙げられる。セパレータの厚みは１０〜５０μｍであることが好ましく、空孔率は３０〜７０％であることが好ましい。また、多孔質フィルムと不織布とを重ねるなど、複数枚のセパレータを用いることにより、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。 Examples of the separator relating to the laminated battery include a porous film and a nonwoven fabric made of polyethylene, polypropylene, a fusion of polyethylene and polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and the like. The thickness of the separator is preferably 10 to 50 μm, and the porosity is preferably 30 to 70%. Moreover, the effect which prevents a short circuit can be improved and the reliability of a battery can be improved more by using several separators, such as overlapping a porous film and a nonwoven fabric.
ラミネート形電池に係る電解液としては、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）などの高誘電率溶媒や、直鎖状の、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）などの低粘度溶媒などの有機溶媒に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４などの溶質を溶解した溶液（非水電解液）が挙げられる。なお、電解液溶媒には、前記の高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することがより好ましい。前記の溶液に、ＰＶＤＦやゴム系の材料、脂環エポキシやオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料などを混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。 As an electrolyte solution for a laminate battery, when the laminate battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, for example, a high dielectric constant such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (BL), etc. A solution in which a solute such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved in a solvent or an organic solvent such as a linear solvent such as a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), or methyl ethyl carbonate (EMC) ( Non-aqueous electrolyte). In addition, it is more preferable to use the mixed solvent of the said high dielectric constant solvent and a low-viscosity solvent as an electrolyte solution solvent. PVDF, rubber-based materials, alicyclic epoxy, oxetane-based materials having a three-dimensional cross-linked structure, and the like may be mixed and solidified into the above solution to form a polymer electrolyte.
ラミネート形電池のラミネートフィルム外装体は、前記の通り、金属ラミネートフィルムで構成されたものであり、かかる金属ラミネートフィルムとしては、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを有していればよく、これらの層のみを有する２層構造のものでもよいが、外装樹脂層／金属層／熱融着樹脂層からなる３層構造の金属ラミネートフィルムが、より好ましく使用される。 As described above, the laminate film outer package of the laminate-type battery is composed of a metal laminate film, and such a metal laminate film may have at least a metal layer and a heat-sealing resin layer, Although a two-layer structure having only these layers may be used, a three-layer metal laminate film composed of an exterior resin layer / a metal layer / a heat-sealing resin layer is more preferably used.
なお、金属ラミネートフィルムにおいて、前記貫通する部分は、金属層のみを片面から他面まで貫通していればよいが、例えば、外装樹脂層も有する３層構造の金属ラミネートフィルムを用いる場合、生産が容易となるため、外装樹脂層においても、金属層に形成された前記貫通する部分に相当する位置に、片面から他面まで貫通する部分が設けられていてもよい。 In addition, in the metal laminate film, the penetrating portion only has to penetrate only the metal layer from one side to the other side. For example, when a metal laminate film having a three-layer structure having an exterior resin layer is used, the production is Since it becomes easy, also in the exterior resin layer, a portion penetrating from one surface to the other surface may be provided at a position corresponding to the penetrating portion formed in the metal layer.
金属ラミネートフィルムにおける金属層としてはアルミニウムフィルム、ステンレス鋼フィルムなどが、熱融着樹脂層としては変性ポリオレフィンフィルム（変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムなど）などが挙げられる。また、金属ラミネートフィルムが外装樹脂層を有する場合、その外装樹脂層としては、ナイロンフィルム（ナイロン６６フィルムなど）、ポリエステルフィルム［ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなど］などが挙げられる。 Examples of the metal layer in the metal laminate film include an aluminum film and a stainless steel film, and examples of the heat fusion resin layer include a modified polyolefin film (such as a modified polyolefin ionomer film). When the metal laminate film has an exterior resin layer, examples of the exterior resin layer include a nylon film (such as nylon 66 film) and a polyester film [such as a polyethylene terephthalate (PET) film].
金属ラミネートフィルムにおいては、金属層の厚みが１０〜１５０μｍであることが好ましく、熱融着樹脂層の厚みが２０〜１００μｍであることが好ましい。また、金属ラミネートフィルムが外装樹脂層を有する場合、その厚みは、２０〜１００μｍであることが好ましく、 In the metal laminate film, the thickness of the metal layer is preferably 10 to 150 μm, and the thickness of the heat-sealing resin layer is preferably 20 to 100 μm. When the metal laminate film has an exterior resin layer, the thickness is preferably 20 to 100 μm,
ラミネートフィルム外装体の形状は、平面視で多角形であればよく、例えば、平面視で、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などが挙げられるが、平面視で四角形（矩形または正方形）が一般的である。 The shape of the laminate film exterior body may be a polygonal shape in plan view. For example, in the plan view, a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a heptagon, an octagon, etc. may be mentioned. Or a square) is common.
なお、本発明のラミネート形電池では、１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成したラミネートフィルム外装体を用いてもよく、また、２枚の金属ラミネートフィルムを重ねて構成したラミネートフィルム外装体を用いてもよい。 In the laminate type battery of the present invention, a laminate film outer package formed by folding one metal laminate film in half may be used, or a laminate film outer package formed by stacking two metal laminate films. May be used.
本発明のラミネート形電池は、自動車用途などの高出力、高容量の電池が要求される用途を始めとして、各種電子機器の電源用途など、従来から知られているラミネート形電池（特にラミネート形のリチウムイオン二次電池）が使用されている各種用途と同様の用途に用いることができる。 The laminated battery of the present invention is a conventionally known laminated battery (especially a laminated battery) such as a power supply for various electronic devices, including applications requiring high output and high capacity batteries such as automobile applications. It can be used for the same applications as various applications in which lithium ion secondary batteries) are used.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.
実施例１
＜正極の作製＞
ＬｉＣｏＯ２：９６質量部、アセチレンブラック：２質量部、およびＰＶＤＦ：２質量部を混合し、更にＮＭＰを加えて正極合剤含有ペーストを調製した。得られた正極合剤含有ペーストを、厚みが１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して正極合剤層を形成し、シート状正極を得た。得られたシート状正極の正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６０μｍであった。その後、得られたシート状正極を、正極合剤層の形成部分が幅１１０ｍｍ、長さ２００ｍｍとなり、更に集電タブとなる正極集電体の露出部も含む形状に裁断した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 : 96 parts by mass, acetylene black: 2 parts by mass, and PVDF: 2 parts by mass were mixed, and NMP was further added to prepare a positive electrode mixture-containing paste. The obtained positive electrode mixture-containing paste was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then subjected to a press treatment to form a positive electrode mixture layer, whereby a sheet-like positive electrode was obtained. The thickness of the positive electrode mixture layer of the obtained sheet-like positive electrode was 60 μm per one side of the current collector. Thereafter, the obtained sheet-like positive electrode was cut into a shape in which a portion where the positive electrode mixture layer was formed had a width of 110 mm and a length of 200 mm, and also included an exposed portion of the positive electrode current collector that became a current collecting tab.
＜負極の作製＞
黒鉛：９８質量％に、ＳＢＲ：１．５質量％およびＣＭＣ：０．５質量％を加えて混合し、更に水を加えて負極合剤含有ペーストを調製した。得られた負極合剤含有ペーストを、厚みが１０μｍの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して負極合剤層を形成し、シート状負極を得た。得られたシート状負極の負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６０μｍであった。その後、得られたシート状負極を、負極合剤層の形成部分が幅１１５ｍｍ、長さ２０５ｍｍとなり、更に集電タブとなる負極集電体の露出部も含む形状に裁断した。
<Production of negative electrode>
Graphite: 98% by mass, SBR: 1.5% by mass and CMC: 0.5% by mass were added and mixed, and further water was added to prepare a negative electrode mixture-containing paste. The obtained negative electrode mixture-containing paste was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then subjected to a press treatment to form a negative electrode mixture layer, whereby a sheet-like negative electrode was obtained. The thickness of the negative electrode mixture layer of the obtained sheet-like negative electrode was 60 μm per one side of the current collector. Thereafter, the obtained sheet-like negative electrode was cut into a shape in which a portion where the negative electrode mixture layer was formed had a width of 115 mm and a length of 205 mm, and further included an exposed portion of the negative electrode current collector that became a current collecting tab.
＜電池の組み立て＞
前記のシート状正極１０枚と、前記のシート状負極１１枚とを、セパレータ（厚みが２５μｍのポリオレフィン微孔性フィルム）を介して積層し、積層電極体とした。なお、積層電極体の両端は、いずれも負極となるように積層した。次に、前記の積層電極体に係る各シート状正極の集電タブをアルミニウム製の正極外部端子に超音波溶接し、更に各シート状負極の集電タブを銅製の負極外部端子に超音波溶接した。なお、正極外部端子および負極外部端子には、外装体の熱シール部に位置することが予定される箇所の両面に、外装体の熱融着樹脂層を構成する樹脂と同じ変性ポリオレフィンにより構成された接着層を配した。
<Battery assembly>
10 sheets of the sheet-like positive electrode and 11 sheets of the sheet-like negative electrode were laminated via a separator (a polyolefin microporous film having a thickness of 25 μm) to obtain a laminated electrode body. In addition, it laminated | stacked so that both ends of a laminated electrode body might become a negative electrode. Next, the current collecting tabs of each sheet-like positive electrode according to the laminated electrode body are ultrasonically welded to the positive electrode external terminal made of aluminum, and the current collecting tabs of each sheet-like negative electrode are ultrasonically welded to the negative electrode external terminal made of copper. did. The positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are made of the same modified polyolefin as the resin constituting the heat-sealing resin layer of the exterior body on both surfaces where the heat seal portion of the exterior body is expected to be located. An adhesive layer was placed.
ポリエステルフィルム／アルミニウムフィルム／変性ポリオレフィンフィルムからなる厚み１５０μｍの三層構造の金属ラミネートフィルム（矩形で、サイズ２００ｍｍ×４８０ｍｍ）を用意した。そして、金属ラミネートフィルムにおける変性ポリオレフィンフィルム層上に前記の積層電極体を、正極外部端子および負極外部端子の一部が図１に示すように金属ラミネートフィルムの同一辺から突出するように置き、積層電極体を包むように金属ラミネートフィルムを二つ折りにした。 A metal laminate film (rectangular, size 200 mm × 480 mm) having a thickness of 150 μm and comprising a polyester film / aluminum film / modified polyolefin film was prepared. Then, the laminated electrode body is placed on the modified polyolefin film layer in the metal laminate film so that a part of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal protrude from the same side of the metal laminate film as shown in FIG. The metal laminate film was folded in half so as to wrap the electrode body.
その後、正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺および図１中手前側の縦辺の二辺、ならびに折り畳み端を有する辺を熱シールしてラミネートフィルム外装体とし、７０℃で１５時間真空乾燥した。その後、図１中奥側の縦辺から非水電解液を注入し、減圧状態で前記の縦辺を熱シールして封止した。なお、非水電解液には、ＥＣとＤＥＣを体積比で１対３に混合した溶媒にＬｉＰＦ６を濃度１．０ｍｏｌ／ｌで溶解した溶液を用いた。また、ラミネートフィルム外装体の熱シール幅は、いずれも１０ｍｍとした。 Thereafter, the side from which the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn out, the two sides on the front side in FIG. 1, and the side having the folded end are heat-sealed to form a laminate film outer package, which is vacuum dried at 70 ° C. for 15 hours. did. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected from the vertical side on the back side in FIG. 1, and the vertical side was heat-sealed and sealed under reduced pressure. Note that the nonaqueous electrolytic solution, a solution was used in which a LiPF 6 in a solvent mixture to 1: 3 to EC and DEC at a volume ratio at a concentration 1.0 mol / l. Moreover, the heat seal width | variety of the laminate film exterior body was all 10 mm.
また、正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺には、図１および図２に示すように、他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域が三角形の前記部分５０ｂ（図２中、αが９０°で、Ｈが８ｍｍ）を形成した。
Further, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the side where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn has a
前記封止後のラミネートフィルム外装体（積層電極体および非水電解液を収容したラミネートフィルム外装体）について、２４時間エージングし、その後、０．１Ｃの電流値で１時間充電し、続いて総充電時間を４時間とする定電流−定電圧充電（定電流充電：０．５Ｃ、定電圧充電：４．２Ｖ）を実施することで化成処理を行った後、図１および図２に示す箇所に、Ｌが１２ｍｍで、幅が２ｍｍの溝状の前記貫通する部分６０を形成して、幅（正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺の長さ）１４０ｍｍ、長さ２４０ｍｍ、厚み５ｍｍのラミネート形リチウムイオン二次電池を得た。なお、実施例１の電池における前記最短距離Ｂは、３．５ｍｍである。
The laminated film outer package after sealing (laminated electrode outer body and laminate film outer package containing a non-aqueous electrolyte solution) is aged for 24 hours, and then charged for 1 hour at a current value of 0.1 C. Locations shown in FIG. 1 and FIG. 2 after performing chemical conversion treatment by carrying out constant current-constant voltage charging (constant current charging: 0.5 C, constant voltage charging: 4.2 V) with a charging time of 4 hours Further, the groove-like through
実施例２
前記貫通する部分６０の形状を、Ｌが５ｍｍで、幅が２ｍｍの溝状とした以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例２の電池における前記最短距離Ｂは、８．５ｍｍである。
Example 2
A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the shape of the penetrating
実施例３
前記貫通する部分６０の形状を、Ｌが１０ｍｍで、幅が２ｍｍの溝状とした以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例３の電池における前記最短距離Ｂは、５ｍｍである。
Example 3
A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the shape of the penetrating
比較例１
ラミネートフィルム外装体における正極外部端子および負極外部端子を引き出している辺の熱シール部に、他の部分よりも電池内方側に突出した部分を形成せず、また、前記貫通する部分も形成しない以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 1
In the heat seal part of the side where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are pulled out in the laminate film outer package, a part protruding inward of the battery from other parts is not formed, and the penetrating part is not formed. A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as Example 1 except for the above.
実施例１〜３および比較例１のラミネート形リチウムイオン二次電池（非水電解液を注入した辺を熱シールする前の電池）について、非水電解液を注入した辺から圧縮空気を流入させることでラミネートフィルム外装体内に圧力をかけ、ラミネートフィルム外装体が開封したときの圧力を測定した。なお、前記の試験は、各実施例、比較例とも、２０個の電池について実施し、これらの開封圧力の平均値およびその標準偏差を求めた。これらの結果を表１に示す。 For the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 (battery before heat-sealing the side where the non-aqueous electrolyte was injected), compressed air was introduced from the side where the non-aqueous electrolyte was injected. Thus, pressure was applied to the laminate film exterior body, and the pressure when the laminate film exterior body was opened was measured. In addition, the said test was implemented about 20 batteries in each Example and the comparative example, and calculated | required the average value of these opening pressures, and its standard deviation. These results are shown in Table 1.
前記の試験では、実施例１〜３の電池では、全てが、ベント部（前記部分５０ｂの形成部）においてラミネートフィルム外装体の開封が生じたが、比較例１の電池では、開封位置が一定していなかった。また、表１から明らかなように、実施例１〜３の電池では、ベント部の作動圧力（開封圧力）が安定している。更に、前記貫通する部分６０におけるＬを長くした実施例１および実施例３の電池では、より低い圧力でベント部が作動している。
In the test described above, in all of the batteries of Examples 1 to 3, unsealing of the laminate film outer package occurred in the vent part (formation part of the
１０ ラミネート形電池
２１ 正極外部端子
３１ 負極外部端子
４０ ラミネートフィルム外装体
５０、５０ａ 熱シール部
５０ｂ 熱シール部のうち、他の部分よりも電池内方側に突出した部分
６０ ラミネートフィルム外装体に係る金属ラミネートフィルムにおける金属層が、片面から他面まで貫通する部分
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ラミネートフィルム外装体は、２枚の金属ラミネートフィルムにより構成されているか、または１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成されており、
前記正極外部端子および前記負極外部端子が、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部における同一辺から外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部が熱シールされており、
前記ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、前記正極外部端子および前記負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部には、他の部分よりも電池内方側に突出した部分が存在し、かつ前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分には、重ね合わされた金属ラミネートフィルムの少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分をベント部としたことを特徴とするラミネート形電池。 A sheet comprising a metal laminate film obtained by laminating at least a metal layer and a heat-sealing resin layer, having a polygonal laminate film outer package in plan view, and a positive electrode external terminal connected to the inside of the laminate film outer package A laminated battery containing an electrode body having a sheet-like negative electrode to which a negative electrode and a negative electrode external terminal are connected, and a separator,
The laminate film exterior body is composed of two metal laminate films, or is formed by folding one metal laminate film in half,
In the state where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn out from the same side in the peripheral portion of the laminate film exterior body, the peripheral portion of the laminate film exterior body is heat-sealed,
Of the peripheral portion of the laminate film outer package, the heat seal portion on the side where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn to the outside has a portion protruding to the inner side of the battery from other portions. In addition, in the portion that protrudes inward of the battery from the other portion, a portion that penetrates from one side to the other side is provided in the metal layer of at least one of the laminated metal laminate films, A laminate type battery characterized in that a portion protruding toward the inner side of the battery from other portions is a vent portion.
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