JP2011249343A - 電池および電池パック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正極リードおよび負極リードには、ラミネートフィルムとの接着性を向上させるために、正極リードの両面の一部にシーラントが配置されており、負極リードの両面の一部にシーラントが配置されている。シーラントは、熱融着樹脂および微細樹脂繊維を有するものである。
【選択図】図3
Description
1.第1の実施の形態(非水電解質電池の第1の例)
2.第2の実施の形態(電池パックの例)
3.第3の実施の形態(非水電解質電池の第2の例)
4.第4の実施の形態(非水電解質電池の第3の例)
5.第5の実施の形態(非水電解質電池の第4の例)
6.他の実施の形態(変形例)
<非水電解質電池の構成>
図1〜3は、この発明の第1の実施の形態による非水電解質電池の構成を示す。この非水電解質電池は、図1および図2に示すように、電池素子4がラミネートフィルム41に形成された凹部47に収容され、電池素子4の周辺部の折り返し辺を除く三辺を減圧下で熱溶着することにより封止されたものである。図3に示すように、この非水電解質電池は、電池素子4に接続された正極リード42aおよび負極リード42b(以下、正極リード42aおよび負極リード42bを区別しない場合は電極リード42と適宜称する。)がラミネートフィルム41のシール部から外部に延出された構成を有する。なお、図3に示す非水電解質電池は、図2に示す非水電解質電池の構成において、凹部47の両側の部分を、凹部47の方向に向けて折り曲げた後の構成を示す。
電池素子4は、例えば角形または扁平型を有し、帯状の正極と、帯状の負極とがポリマー電解質および/またはセパレータを介して積層され、長手方向に巻回された構造を有する。そして、正極および負極にはそれぞれ正極リード42aおよび負極リード42bが接続されている。なお、6.他の実施の形態で後述するが、電池素子4の構成はこれに限定されるものではない
図4は、図3において線Lに沿った非水電解質電池の断面図である。図4に示すように、電池素子4は、ラミネートフィルム41に収容された構造とされている。電池素子4に接続された負極リード42bはラミネートフィルム41の外側に延出されて、その一部がラミネートフィルム41の外側に露出している。また、負極リード42bの両面の一部には、シーラント43bが設けられている。このシーラント43bを介して、負極リード42bは、上側のラミネートフィルム41と下側のラミネートフィルム41との間に挟まれている。なお、正極リード42aおよびシーラント43aについても同様である。
この発明の第1の実施の形態による電池パックでは、シーラント43および融着用内層樹脂フィルム41cが、以下に説明する熱融着樹脂材料で構成される。以下、熱融着樹脂材料について詳細に説明する。
熱融着樹脂材料は、熱融着樹脂と微細樹脂繊維とを含有するものである。
熱融着樹脂としては、融点が比較的低い樹脂(例えば融点が170℃以下の樹脂)を用いることができる。熱融着樹脂としては、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)などのポリオレフィン系樹脂などが適する。他にもTPX(ポリメチルペンテンポリマー)などが挙げられる。なお、熱融着樹脂は、これらの例示したものに限定されるものではない。
微細樹脂繊維とは、例えば直径が100μm以下の細長い糸状の構造物をいう。微細樹脂繊維の断面の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、円形でも楕円形でも四角形でもよい。微細樹脂繊維としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート(PC)、ポリイミド(PI)、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフォン(PPS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などが挙げられる。微細樹脂繊維は、これらの例示したものに限定されるものではない。
さらに、この発明の第1の実施の形態による非水電解質電池の理解を容易にするために、従来技術を例に挙げ、この発明の第1の実施の形態による非水電解質電池の従来技術より優れた効果をさらに説明する。
(1)の技術では、シール後の厚みや形状が不織布に支配され、シールした後も不織布の樹脂厚を下回ることは難しい。熱融着樹脂層は不織布の厚み以上となるため、厚みの自由度が樹脂単体によるフィルムに比べて低い。フィルム同士を重ねてヒートシールする時に必要な樹脂は不織布の外にある樹脂部分であるため、ここに必要量の樹脂を重ねる必要がある。よって、不織布を使用すると、樹脂の利用効率が悪く、熱融着樹脂単体のフィルムよりも厚みが厚くなってしまう。
(2)の技術では、微細樹脂繊維を入れた熱融着樹脂と同様の製膜方法を採ることができる利点は有るが、ラミネートフィルムを成形する時に、金型とフィルム間のすべりが悪く、成形性が低下する。また、成形機に傷が付きメンテナンス頻度が上がる。ヒートシール時には無機フィラーの高い熱容量のためにシール熱が奪われることから、シール条件を厳しく設定する必要があり、結果としてラミネートフィルムを傷つけることにつながる。熱供給を多くする必要が有ることで、熱供給が少なくばらついた時に融着不足によるシール不良が発生することも有る。フィルムからフィラーが脱落・剥落すると電池内部に入り込みコンタミ問題が生じ、電池の安全性を下げる。
この発明の第1の実施の形態による非水電解質電池では、シーラント43a〜bおよびラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cに、微細樹脂繊維を熱融着樹脂に含むようにした熱融着樹脂材料を用いる。これにより、上述の従来技術の問題点を解決できる。すなわち、この発明の第1の実施の形態による非水電解質電池では、短絡防止の最低量を効果的に添加することができる。微細樹脂繊維自体は熱融着樹脂の流動を妨げず、また熱融着樹脂と微細樹脂繊維は共に樹脂成分であるため、相性が良く、無機フィラーのように剥落することは少ない。剥落して電池内部に混入しても、無機フィラーと比べて軟らかいため、安全性への影響は小さい。
<電池パックの構成>
図6は、この発明の第2の実施形態による電池パックの一構成例を示す分解斜視図である。この電池パックは、例えば、角形または扁平型を有するリチウムイオンポリマー二次電池の電池パックである。図6に示すように、この電池パックは、外装材1で電池素子4を外装し、両端開口に対してそれぞれトップカバー2およびボトムカバー3を嵌合したものである。トップカバー2には開口21が設けられ、この開口21を介して、トップカバー2に収納された回路基板の接点部が外部に臨むようになっている。以下では、トップカバー2を嵌合する側の開口をトップ側開口、ボトムカバー3を嵌合する側の開口をボトム側開口と称する。
電池素子4の構成は、第1の実施の形態と同様であるので、詳細な説明を省略する。
図7は、電池素子4を外装する外装材1の一形状例を示す展開図である。図7Aに示すように、この外装材1は、電池素子4を収納するための収納部15が設けられた軟質ラミネートフィルム1aと、この軟質ラミネートフィルム1a上に収納部15を覆うようにして重ねられる硬質ラミネートフィルム1bとからなる。また、収納部15の底面に相当する位置の外側表面には熱溶着シート15aが配置されている。軟質ラミネートフィルム1aに設けられた収納部15は、例えば、予め金型で絞り加工を施して電池素子4の形状に応じて凹状に形成される。
トップカバー2は、外装材1のトップ側開口に嵌合して、このトップ側開口を塞ぐものである。このトップカバー2には回路基板が備えられ、この回路基板に対して電池素子4から引き出された電極リード5aおよび5bが接続される。
ボトムカバー3は、電池パックのボトム側の端面に設けられる樹脂成型カバーである。ボトムカバー3は、電池セルを外装材1で包むことにより形成される外装材1の開口部に嵌合され、熱融着等で電池セルに接着される。
この発明の第2の実施形態による電池パックの製造方法について説明する。
まず、例えば、ゲル電解質層が両面に形成された正極および負極と、セパレータとを、負極、セパレータ、正極、セパレータの順に順次積層し、この積層体を平板の芯に巻き付けて、長手方向に多数回巻回して巻回型の電池素子4を作製する。
次に、例えば予め深絞成形により、電池素子4を入れるための収納部15を軟質ラミネートフィルム1aに成形する。この際、図7Aに示すように、軟質ラミネートフィルム1aの収納部15は、例えば、中心位置に対してやや右側にずれた位置に形成する。そして、電池素子4を軟質ラミネートフィルム1aに形成された収納部15内に収納する。
次に、図11に示すように、電極リード5aおよび5bが、例えば抵抗溶接または超音波溶接によって回路基板22に対して接続される。次に、図12に示すように、トップカバー2の開放面側に回路基板22を挿入して、回路基板22を覆うように、回路基板22に対してトップカバー2が取り付ける。このトップカバー2は、例えば、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。
次に、図15に示すように、ボトムカバー3の側壁を外装材1のボトム側端面の開口に向けて(矢印S2の方向)に向けて押し込む。これにより、ボトム側開口に対してボトムカバー3の側壁が嵌合されるとともに、ボトムカバー3の本体によってボトム側開口が覆われる。このボトムカバー3は、例えば、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。
次に、治具にて全長をおさえ、熱溶着を行う。すなわち、銅等の金属からなるヒーターブロックを外装材1のトップ側の端の近傍に上下から押し当て、トップカバー2の周面と、硬質ラミネートフィルム1bの内面の接着層16bとを熱溶着する。また、同様に、ヒーターブロックを外装材1のボトム側の端の近傍に上下から押し当て、ボトムカバー3の周面と、硬質ラミネートフィルム1bの内面の接着層16bとを熱溶着するようにしてもよい。
次に、ボトムカバー3に設けられた貫通孔(図示省略)を介して電池素子4とボトムカバー3との間に溶融樹脂(ホットメルト材)を充填し、固化させる。これにより、ボトムカバー3が電池素子4の端面に接着される。なお、充填される樹脂は、注形時に低粘度状態を有すればよく、特に限定されるものではなく、例えばポリアミド系ホットメルト、ポリオレフィン系ホットメルト、アクリロニトリルブタジエン共重合体(ABS)などを使用することができる。
図16〜図17は、この発明の第3の実施の形態による非水電解質電池の構成を示す。この非水電解質電池は、図16および図17に示すように、電池素子54がラミネートフィルム41に形成された凹部47に収容され、電池素子54の周辺部の折り返し辺を除く三辺を減圧下で熱溶着することにより封止されたものである。
電池素子54は、例えば角形または扁平型を有し、帯状の正極と、帯状の負極とがポリマー電解質および/またはセパレータを介して積層され、長手方向に巻回された構造を有する。正極には、例えばアルミニウム(Al)などで構成された正極リード62aが接続されている。負極には、例えばニッケル(Ni)などで構成された負極リード62bが接続されている。
(第1の例)
なお、ラミネートフィルム41から延出している、正極リード62a、負極リード62bおよびシーラント63a〜dの延出部分の構成を以下に説明する構成としてもよい。まず、正極リード62a、負極リード62bおよびシーラント63a〜dの延出部分の構成の他の第1の例を説明する。図20Aは、正極リード62a、負極リード62bおよびシーラント63a〜dの延出部分の構成の他の第1の例を説明するための上面図である。図20Bは、図20Aの線c−c’に沿った断面構造を示す。
次に、正極リード62a、負極リード62bおよびシーラント63a〜dの延出部分の他の第2の例について説明する。図21Aは、正極リード62a、負極リード62bおよびシーラント63の延出部分の他の第2の例を説明するための上面図である。図21Bは、図21Aの線d−d’に沿った断面構造を示す。図21Aおよび図21Bに示すように、この正極リード62aおよび負極リード62bの延出部分の長さは、それぞれ異なる長さに設定されている。すなわち、正極リード62aは、負極リード62bの長さより短く設定されている。
この発明の第3の実施の形態による非水電解質電池では、正極リード62aおよび負極リード62bがシーラント63b〜cを介して、電池の厚さ方向に重なっているので、良好な体積エネルギー密度を得ることができる。
この発明の第4の実施の形態について説明する。この第4の実施の形態は、正極リード62aおよび負極リード62bの幅方向の配置および構成が、第3の実施の形態と異なる点以外は、第3の実施の形態と同様である。したがって、以下では、第3の実施の形態と異なる点を中心に詳細に説明し、その他の説明は適宜省略する。
この発明の第4の実施の形態による非水電解質電池は、第3の実施の形態と同様の効果を有する。
この発明の第5の実施の形態について説明する。この第5の実施の形態は、正極リード62aおよび負極リード62bの幅方向の配置および構成が、第3の実施の形態と異なる点以外は、第3の実施の形態と同様である。したがって、以下では、第3の実施の形態と異なる点にを中心に詳細に説明し、その他の説明は適宜省略する。
この発明の第5の実施の形態による非水電解質電池は、第3の実施の形態と同様の効果を有する。
図6に示す3層構造の10cm×10cmのアルミラミネートフィルム41を試験用に作製した。アルミラミネートフィルム41は、図6に示す断面構造において、外層樹脂フィルム41a、金属箔41b、融着用内層樹脂フィルム41cを以下のように構成したものを用いた。
外層樹脂フィルム41a:PETフィルム
金属箔41b:アルミニウム箔
融着用内層樹脂フィルム41c:微細樹脂繊維を5vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)
試験用のアルミラミネートフィルム41を用いて剥離強度測定を行った。2枚のアルミラミネートフィルム41を用意して、無延伸ポリプロピレンフィルム(CPP)を対向するように配置して、熱融着を行った。融着条件は、金属シールヘッド使用、上下ヘッドとも180℃、シール圧力20kgf/cm2、シール時間5秒とした。
試験用のアルミラミネートフィルム41を用いて、図3に示す構成の電池を作製した。電極リード42(5mm幅のアルミタブリード)を覆う厚さ50μmの8mm×10mmのシーラント43a〜bとして、無延伸ポリプロピレン(CPP)に微細樹脂繊維として上記のPETファイバーを5vol%配合した材料を用いた。
短形比40mm×60mmの金型を用いて、アルミラミネートフィルム41の深絞り加工を行った。成形速度100mm/minとした。成形性は、金属箔41bにピンホールおよびクラックが発生する最低深さを測定することによって、評価した。
試験用のアルミラミネートフィルム41を用いて、図3に示す構成の電池を作製した。その際、厚さ50μmの8mm×10mmのシーラント43a〜bを用いた。シーラント43a〜bは、無延伸ポリプロピレン(CPP)に直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを配合したものを用いた。シール圧力30kgf/cm2、シール温度200℃で30秒シールを行い、30秒の間に短絡するかを確認した。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を10vol%配合した無延伸ポリプロピレンを用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を20vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を25vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を30vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を40vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を50vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を60vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維を配合しない無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
試験例1−3と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維としてポリブチレンテレフタレート(PBT)を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として6,6−ナイロン(6,6−Nylon)を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維としてアラミド〔Nomex(登録商標)〕を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維としてポリカーボネート(PC)を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維としてポリイミド(PI)を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維としてポリフェニレンスルフォン(PPS)を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維としてポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例2−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径0.3μm、長さ5000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径0.5μm、長さ200μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径0.5μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径0.5μm、長さ2000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径0.5μm、長さ5000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径5μm、長さ120μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径5μm、長さ200μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径5μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径5μm、長さ2000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径5μm、長さ5000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径5μm、長さ7000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径10μm、長さ200μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径10μm、長さ2000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径10μm、長さ5000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径20μm、長さ200μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径20μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径20μm、長さ2000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例3−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径20μm、長さ5000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
アルミラミネートフィルム41の融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として、直径25μm、長さ5000μmのPETファイバーを15vol%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例1−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
試験例1−3と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合し、さらに粒子径D50が1.2μmの酸化チタンを5wt%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例4−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合し、さらに粒子径D50が0.5μmの酸化チタンを5wt%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例4−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合し、さらに粒子径D50が2.0μmの酸化ケイ素を5wt%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例4−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合し、さらに粒子径D50が0.4μmの酸化ケイ素を5wt%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例4−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合し、さらに粒子径D50が1.0μmの酸化アルミニウムを5wt%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例4−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
融着用内層樹脂フィルム41cおよびシーラント43a〜bとして、微細樹脂繊維として直径10μm、長さ500μmのPETファイバーを15vol%配合し、さらに粒子径D50が0.5μmの酸化チタンを5wt%配合した無延伸ポリプロピレン(CPP)を用いた。この他は、試験例4−1と同様にして、(1)〜(4)の試験を行った。
<サンプル1>
電池高さは100mm、正極リードおよび負極リードが導出されるシール部のシール幅を3mmとして、図17に示す構成のラミネートフィルム電池をサンプル1として作製した。すなわち、正極、負極およびセパレータをゲル電解質と共に巻回して電池素子を作製した後、アルミラミネートフィルムで外装し、電池素子の周辺の折り返し辺を除く3辺をシールした。これにより、サンプル1のラミネートフィルム電池を得た。
電池高さは100mm、正極リードおよび負極リードが導出される2辺のシール部のシール幅を3mmとして、図22に示す構成のラミネートフィルム電池をサンプル2として作製した。すなわち、まず、正極、負極およびセパレータをゲル電解質と共に巻回して電池素子を作製した後、アルミラミネートフィルムで外装し、電池素子の周囲の4辺をシールした。これにより、サンプル2のラミネートフィルム電池を得た。
サンプル1のラミネートフィルム電池では、電池高さが100mmに対して、シール幅が3mmであり、サンプル2のラミネートフィルム電池では、電池高さが100mmに対して、シール幅3mm×2箇所である。すなわち、サンプル1のラミネートフィルム電池では、電池素子として使用できる部分が、100mm−3mm=97mmである。サンプル2のラミネートフィルム電池では、電池素子として使用できる部分が、100mm−6mm=94mmである。これにより、サンプル1のラミネートフィルム電池は、サンプル2のラミネートフィルム電池より、約3%〔{1−(94mm/97mm)}×100%〕体積効率を向上できることが確認できた。
この発明は、上述したこの発明の実施形態に限定されるものでは無く、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
1a・・・軟質ラミネートフィルム
1b・・・硬質ラミネートフィルム
2・・・トップカバー
3・・・ボトムカバー
4、54・・・電池素子
5a、62a・・・正極リード
5b、62b・・・負極リード
6a〜6b、63a〜63b・・・シーラント
16a〜b・・・接着層
17a〜b・・・金属層
18a〜b・・・表面保護層
21・・・開口
22・・・回路基板
41・・・ラミネートフィルム
41a・・・外層樹脂フィルム
41b・・・金属箔
41c・・・融着用内層樹脂フィルム
Claims (12)
- 金属層と熱融着樹脂を含む熱融着樹脂層とを有するラミネートフィルムと、
該ラミネートフィルムによって外装された電池素子と、
該電池素子に接続され、対向する上記熱融着樹脂層との間に挟まれ、上記ラミネートフィルムの外側に延出されたリードと、
上記リードと上記熱融着樹脂層との間に設けられ、熱融着樹脂と該熱融着樹脂に混合された微細樹脂繊維とを有するフィルム状のシーラントと
を備えた電池。 - 上記微細樹脂繊維は、上記熱融着樹脂に均一に混合された請求項1記載の電池。
- 上記シーラントは、溶融した上記熱融着樹脂に上記微細樹脂繊維が混合された樹脂溶液を、フィルム状にしたものである請求項1〜2の何れかに記載の電池。
- 上記微細樹脂繊維の材料は、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、ナイロン、アラミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリフェニレンオキサイド、ポリフェニレンスルフォンまたはポリテトラフルオロエチレンである請求項1〜3の何れかに記載の電池。
- 上記微細樹脂繊維の直径が0.5μm〜20μmであり、且つ上記微細樹脂繊維の長さが200μm〜5000μmである請求項1〜4の何れかに記載の電池。
- 上記微細樹脂繊維の直径または短辺長をr(μm)とし、上記シーラントの厚みをt(μm)とした場合において、
0.1t(μm)<r(μm)≦0.5t(μm)という条件の下、上記シーラント中の上記微細樹脂繊維の配合量は、上記熱融着樹脂に対する体積比率で、10vol%〜(r/t)×100vol%である請求項1〜5の何れかに記載の電池。 - 上記シーラント中の上記微細樹脂繊維の配合量は、上記熱融着樹脂に対する体積比率で、10vol%〜25vol%である請求項1〜6の何れかに記載の電池。
- 上記リードは、上記電池素子の正極に接続された正極リードと、上記電池素子の負極に接続された負極リードとを含み、
上記正極リードおよび上記負極リードが、それぞれ電池の異なる辺から延出された請求項1〜7の何れかに記載の電池。 - 第1の金属層と熱融着樹脂を含む第1の熱融着樹脂層とを備えた第1のラミネートフィルムと、
第2の金属層と熱融着樹脂を含む第2の熱融着樹脂層とを備えた第2のラミネートフィルムと、
上記第1のラミネートフィルムと上記第2のラミネートフィルムとの間に収容された電池素子と、
該電池素子に接続され、対向する上記第1の熱融着樹脂層と上記第2の熱融着樹脂層との間に挟まれ、上記第1のラミネートフィルムおよび上記第2のラミネートフィルムの外側に延出されたリードと、
該リードに接続された回路基板と、
上記リードと上記第1の熱融着樹脂層との間、および上記リードと上記第2の熱融着樹脂層との間に設けられ、熱融着樹脂と該熱融着樹脂に混合された微細樹脂繊維とを有するフィルム状のシーラントと
を備えた電池パック。 - 金属層と熱融着樹脂を含む熱融着樹脂層とを有するラミネートフィルムと、
該ラミネートフィルムに外装された電池素子と、
該電池素子の正極に接続され、対向する上記熱融着樹脂層との間に挟まれ、上記ラミネートフィルムの外側に延出された正極リードと、
上記電池素子の負極に接続され、対向する上記熱融着樹脂層との間に挟まれ、上記ラミネートフィルムの外側に延出された負極リードと、
上記正極リードおよび上記負極リードの間に設けられ、熱融着樹脂と該熱融着樹脂に混合された微細樹脂繊維とを有するフィルム状のシーラントと
を備え、
上記正極リードおよび上記負極リードは、同一方向に延出され、
上記正極リードの上記負極リード側の面の少なくとも一部と、上記負極リードの上記正極リード側の面の少なくとも一部とが、上記シーラントを介して、電池の厚さ方向に重ねられた電池。 - 上記ラミネートフィルムから延出する上記正極リードの延出部分の長さと、上記ラミネートフィルムから延出する上記負極リードの延出部分の長さとが異なる長さに設定され、
上記ラミネートフィルムから延出する上記シーラントの延出部分の長さは、上記正極リードおよび上記負極リードの延出部分の短い方の長さ以上に設定された請求項10記載の電池。 - 上記正極リードおよび上記負極リードの幅は、上記電池素子の幅に対して50%以上であり、電池幅に対して95%以下である請求項10〜11の何れかに記載の電池。
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