JP3242750U - パウチ型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】強く物理的にプレスして成形する必要がなく、潜在的な電解液漏れが避けられ、多部から加わる押圧により正極と負極とが接触して短絡となることが避けられるパウチ型電池を提供する。【解決手段】パウチ型電池は、電池セル１と、電池セルを部分的にカバーする第一パッケージ部２と、第一パッケージ部の中に収容され、電池セルを浸漬する電解液と、第一パッケージ部と一体に接合されることで、電池セルをパッケージする第二パッケージ部３とを含み、第一パッケージ部は金属材であり、第二パッケージ部はラミネートフィルム材である。【選択図】図１

Description

本実用新案登録は、２０２０年１０月１８日に中国特許庁に出願された第２０２０１１１１４１８８．４号で「新型角形電池」を主題とする特許出願、２０２０年１２月０３日に中国特許庁に出願された第２０２０１１４０４８４８．２号で「新型円柱形電池」を主題とする特許出願、及び２０２０年１０月１８日に中国特許庁に出願された第２０２０１１１１４１７９．５号で「新型円形ボタン電池」を主題とする特許出願に基づいて優先権を主張し、その内容はすべて参照により本実用新案登録に組み込まれている。

本考案はパウチ型電池に関する。

様々な外形構造の電池のうち、パウチ型電池が優れたところが多く、広く注目を集めている。パウチ型電池は、ポリマーからなる外装が採用され、普通はラミネートフィルムでパッケージされたリチウム電池である。パウチ型電池は、安全性が良く、構造上で全てラミネートフィルムでパッケージされるが、安全リスクが発生した場合、パウチ型電池はせいぜい膨らんで裂けるが、爆発する恐れはない。パウチ型電池は軽くて、同等な容量のステンレスケースのリチウム電池より４０％軽く、アルミケースの電池より２０％軽い。また、パウチ型電池は、エネルギー密度が高く、一般的に言うと、同等な寸法のステンレスケースの電池より１０％～１５％高く、アルミケースの電池より５％～１０％高い。また、パウチ型電池は内部抵抗が小さくて、その内部抵抗はリチウム電池より小さく、電池自体の消費電力が極めて大幅低減し、リサイクル利用の寿命がより長くなる。なお、パウチ型であるため、設計もより自由にすることができる。

従来、業界で汎用されているパウチ型電池は、パッケージについて、先に上下のアルミラミネートフィルムをプレス加工してケースを製作し、そして、銅金型でヒートシールし、その後に密封を行うのが一般的である。

一部の実施例によれば、本考案の第一態様で、
電池セルと、
電池セルを部分的にカバーする第一パッケージ部と、
第一パッケージ部の中に収容され、電池セルを浸漬する電解液と、
第一パッケージ部と一体に接合されることで、電池セルをパッケージする第二パッケージ部とを含むパウチ型電池であって、
第一パッケージ部は金属材であり、第二パッケージ部はラミネートフィルム材である、パウチ型電池が提供される。

本考案の一または複数の実施例の詳細は下記の図面及び説明により提示される。本考案のその他の特徴及び利点は、明細書、図面及び実用新案登録の範囲によって明確になる。

本考案の実施例或いは従来技術に係る技術案をより明らかに説明するために、次に、実施例或いは従来技術の説明に利用される添付図面を簡単に説明しておく。下記に説明される図面は本考案の一部の実施例に過ぎない。当業者らは、これら添付図面に基づいて、創造的労働をせずに更に他の図面を得ることが可能である。

図１は本考案による一実施例に係るパウチ型電池の分解斜視図である。 図２は本考案による一実施例のパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。 図３は他の実施例に係るパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。 図４はまた他の実施例に係るパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。 図５は更に他の実施例に係るパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。

従来のパッケージ技術では、下記の問題がある。
１、アルミラミネートフィルムを強く物理的にプレスして成形するとき、円弧面のパッケージ縁部が物理的衝撃を受けることがあるため、アルミラミネートフィルムの中間にあるアルミ層に破損が出る恐れがある。破損があるため、電池の充電・放電及び保管において、電解液によってアルミ層が腐食され、電池保管後の気体発生、そして電解液の漏れなどの致命的な不良に至ってしまう。
２、電池はパウチ型であるため、電池内部の中核部品である巻回電極体は通常の１１３μｍ程度のアルミラミネートフィルムだけによって保護されるが、電池が外力から衝撃を受けた場合、薄くて弱いアルミラミネートフィルムでは巻回電極体は完全に保護されることができない。これで、巻回電極体内部では、外部から加わる押圧により正極と負極とが接触して短絡となり、致命的な損傷となる恐れがある。
３、従来設計のパウチ型電池について、正方体形の電池を例にすると、トップパッケージは３．５ｍｍ～４．５ｍｍの空間を占め、サイドパッケージは１．５ｍｍの空間を占めており、利用可能な空間は１５％～４０％減少されている（具体的には、電池のタイプ寸法によって変わるが、小型であるほど、空間損失比率が大きくなる）。

本考案の技術案及び利点をより明白にするために、次に、添付図面及び実施例を照らしながら本考案を更に詳しく説明する。ここで説明する具体実施例は本考案を解釈するためのものだけで、本考案を限定するためのものではないことを、予め理解して頂きたい。

図１は本考案の一実施例に係るパウチ型電池の分解斜視図である。
正極タブ１１、負極タブ１２、セプレーター１３、正極シート１４、負極シート１５及び取巻き後の巻回電極体１６を含む電池セルであって、正極タブ１１と負極タブ１２とがいずれもタブフィルム１７により巻回電極体１６に接続されており、セパレーター１３は巻回電極体１６の内部に配置されている、電池セル１と、
前記電池セル１を部分的にカバーする第一パッケージ部２であって、電池セル１が第一パッケージ部２の中に配置され、電池セル１の正極タブ１１及び負極タブ１２が該第一パッケージ部２から突き出すように構成されている、第一パッケージ部２と、
前記第一パッケージ部２の中に収容され、該電池セル１を浸漬する電解液（図示なし）と、
第一パッケージ部２と一体に接合されることで電池セル１をパッケージするための第二パッケージ部３と、が含まれており、
ここで、第一パッケージ部２は金属材であり、第二パッケージ部３はラミネートフィルム材である。第一パッケージ部２の形状に合うパッケージヘッドを利用して、第二パッケージ部３であるラミネートフィルム材は第一パッケージ部２上に圧着され、更なる加工により第二パッケージ部３と第一パッケージ部２とは一体に接合され、これで電池セル１のパッケージが実現される。前述のように、正極タブ１１、負極タブ１２は該第一パッケージ部２から突き出すが、電池セル１の残りの部分はパッケージされる。

上記実施例に係るパウチ型電池は、金属材とラミネートフィルム材とが一体に接合されてパッケージされるので、強く物理的にプレスして成形する必要がなく、アルミラミネートフィルムの中間にあるアルミ層に破損が出ることが避けられ、潜在的な電解液漏れが避けられ、そして、電池セル／巻回電極体は金属材により保護され、外部から加わる押圧により正極と負極とが接触して短絡となることが避けられ、また、トップパッケージとサイドパッケージが省略できるため、空間利用率が大幅に向上でき、小型の電池であるほど、効果の向上がより顕著となる。

一実施例において、金属材はステンレスケースであり、錆を防止することができる。

一実施例において、ラミネートフィルム材はアルミラミネートフィルムである。

一実施例において、アルミラミネートフィルムはポリプロピレン層を含む。ポリプロピレンは高周波加熱により熔融でき、特に通常のラミネートフィルム材における他の材料層と比べれば、ポリプロピレンは高周波加熱時の融点が割りに低いため、先に熔融できる。

一実施例において、ステンレスケースの形状は電池セルに合うので、空間利用率が高くなる。

一実施例において、異なる収容空間に対応できるように、ステンレスケース及び前記電池セルは円柱体、ボタン形、立方体又は直方体である。図１に示すように、本実施例では立方体形状が採用されている。

図２は本考案による一実施例のパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。図１を併せて参照し、パウチ型電池は、電池セル１、第一パッケージ部２、電解液（図示なし）、及び第二パッケージ部３を含む。該方法は下記のステップを含む。

ステップＳ２０：電池セル１の形状に合わせて、第一パッケージ部２を提供する。
具体的に、電池セル１の形状に合わせて、第一パッケージ部２を作製するための素材を、電池セル１の形状に合うようにプレスなどの成形処理を行うことにより、空間利用率を向上させる。

ステップＳ２１：電池セル１を浸漬するように、第一パッケージ部２の中に電解液を注ぐ。
具体的に、第一パッケージ部２内に電池セル１を置いた後、電池セル１を浸漬するように電池に必要な電解液を注いでよく、これにより、後に電解反応が正常に進むのを確保する。

ステップＳ２２：第二パッケージ部３を第一パッケージ部２に圧着する。
具体的に、物理的作用力を通じて、第二パッケージ部３と第一パッケージ部２とを圧着して仮接合する。

ステップＳ２３：第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とを一体に接合する。
具体的に、理解されていると思うが、第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とを圧着するだけで接合するのでは、電池セル１又は電解液を完全に密封又はパッケージすることがまだできていない。電解液を密封又はパッケージすることが、電池技術において重要な指標となっている。それゆえ、電解液の漏れを防ぐためには、更なる扱いで第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とを一体に接合しなければならない。

上記実施例に係るパウチ型電池の製造方法は、金属材とラミネートフィルム材とを一体に接合してパッケージするため、まず、強いて物理的にプレスして成形する必要がなく、アルミラミネートフィルムの中間にあるアルミ層に破損が出ることが避けられ、潜在的な電解液漏れが避けられ、これとともに、金属材により電池セル／巻回電極体が保護され、外部から加わる押圧により正極と負極とが接触して短絡となることが避けられ、また、トップパッケージとサイドパッケージが省略できたため、空間利用率が大幅に向上でき、小型の電池であるほど、効果の向上がより顕著となる。

図３は他の実施例に係るパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。図３に示すように、一実施例において、第二パッケージ部３を第一パッケージ部２に圧着するステップＳ２２の前に、ステップＳ２Ｘが更に含まれる。

ステップＳ２Ｘ：第一パッケージ部２と第二パッケージ部３との接合箇所に、第二パッケージ部３と熔け合うことができる接着剤を付ける。
具体的に、第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とのパッケージ効果を向上させるために、該二者の接合箇所に接着剤を付けることが考えている。該接着剤は第二パッケージ部３の少なくとも一部の材料と熔け合うことができので、第二パッケージ部３と一体に熔けることができる。

図４はまた他の実施例に係るパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。図４に示すように、該実施例によれば、上記ステップＳ２Ｘは、第一パッケージ部２を提供するステップＳ２０の後にしてもよい。前記２つの実施例から理解して頂けるであろうが、接着剤を付けることが、第二パッケージ部３を第一パッケージ部２に圧着するステップＳ２２より前にすればよい。具体的に電解液を注ぐステップＳ２１より前にするか後にするかは特に限定されない。

一実施例において、第一パッケージ部２は金属材である。

一実施例において、第二パッケージ部３はラミネートフィルム材である。

一実施例において、第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とを一体に接合するステップＳ２３は、具体的に下記のことを含む。
高周波パッケージ設備を利用して第二パッケージ部３の外部に対して高周波加熱を行い、ラミネートフィルム材を部分的に熔融させることで接着剤と熔け合わせ、これにより、第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とを一体に接合する。ここで、高周波の範囲は３０ＫＨＺ～１００ＫＨＺとする。
具体的に、第二パッケージ部３の外部、特に第二パッケージ部３で第一パッケージ部２と接合される箇所に対して、高周波パッケージ設備を利用して加熱を行う。周波数の範囲は普通３０ＫＨＺ～１００ＫＨＺとし、加熱時間は２秒～１０秒とするが、具体的な製品に応じて具体的に調整する。ラミネート材における一部の材料を熔け合わせて接着剤に準ずる材料と一体に熔け合わせることができればよい。これにより、第一パッケージ部２と第二パッケージ部３とを一体に接合する。

一実施例において、第一パッケージ部２を提供するステップＳ２０は具体的に、電池セル１の形状に合わせて金属材をプレスして、第一パッケージ部２を形成することである。理解していただけるであろうが、ピュアの金属材はある程度でプレスされて所望の形状となる場合、一般的には、破損にはならない。

図５は更に他の実施例に係るパウチ型電池の製造方法のフローチャートである。該実施例において、該方法は更にステップＳ２４を含む。

ステップＳ２４：０．１～０．５Ａの小さな電流で、パウチ型電池に対して定電流充電を９０分間～１５０分間行うことで、パウチ型電池を始動させる。電池の製造が完了して始動させることが必要であるが、ここで具体的な技術内容の説明を省略する。

理解していただけると思うが、図２～図５のフローチャートにおける各ステップを矢印に示される順に記載してきたが、これらステップは必ずしも矢印に示される順に次第に実行するとは限らない。本明細書で明記がない限り、これらステップの実行は厳格な順序限定がなく、これらステップは他の順序で執行してもよい。且つ、図２～図５のうち少なくとも一部のステップは、複数のサブステップ又は複数の段階を含んでもよく、これらサブステップ又は段階は、必ずしも同じ時刻に実行完了するとは限らず、異なる時刻に実行してもよい。また、これらサブステップ又は段階の実行順序も必ずしも次第に行うとは限らず、他ステップ又は他ステップのサブステップ或いは段階の少なくとも一部と順番に又は交替的に実行してもよい。

一実施例において、第二パッケージ部３を第一パッケージ部２に圧着するステップＳ２２は、具体的に、パッケージヘッドを利用して第二パッケージ部３を第一パッケージ部２に圧着することを含む。

第二パッケージ部３はラミネートフィルム材であり、可塑性が強い。第一パッケージ部２の形状と合うパッケージヘッドを利用することで、第二パッケージ部３としてのラミネートフィルム材を第一パッケージ部２に圧着し、その後、更なる加工により第二パッケージ部３と第一パッケージ部２とを一体に接合し、電池セル１のパッケージを実現する。

一実施例において、金属材はステンレスケースであるので、錆を防止することができる。

一実施例において、ラミネートフィルム材はアルミラミネートフィルムである。

一実施例において、アルミラミネートフィルムはポリプロピレン層を含み、且つ、接着剤もポリプロピレンを含む。ポリプロピレンは、高周波加熱を受けて熔融することができ、特に通常のラミネートフィルム材における他の材料層と比べれば、ポリプロピレンは高周波加熱時の融点が割りに低いため、先に溶融できる。

上記の実施例は本考案の若干の実施形態のみを示しており、割りに具体的で詳細に説明されたが、実用新案登録の範囲に関する限定として捉えてはいけない。当業者にとって、本考案の発想の前提下で更に複数の変形や改良を行うことが可能であるが、これらも本考案の保護範囲内のものであることを指摘しておきたい。よって、本考案の実用新案登録保護範囲は請求の範囲によって定まるものとする。

Claims (6)

1. 電池セルと、
   前記電池セルを部分的にカバーする第一パッケージ部と、
   前記第一パッケージ部の中に収容され、前記電池セルを浸漬する電解液と、
   前記第一パッケージ部と一体に接合されることで、前記電池セルをパッケージする第二パッケージ部と、を含むパウチ型電池であって、
   前記第一パッケージ部は金属材であり、前記第二パッケージ部はラミネートフィルム材である
   ことを特徴とするパウチ型電池。
2. 前記金属材はステンレスケースである
   ことを特徴とする請求項１に記載のパウチ型電池。
3. 前記ラミネートフィルム材はアルミラミネートフィルムである
   ことを特徴とする請求項２に記載のパウチ型電池。
4. 前記アルミラミネートフィルムはポリプロピレン層を含む
   ことを特徴とする請求項３に記載のパウチ型電池。
5. 前記ステンレスケースの形状は前記電池セルに合う
   ことを特徴とする請求項２に記載のパウチ型電池。
6. 前記ステンレスケース及び前記電池セルは、円柱体、ボタン形、立方体又は直方体である
   ことを特徴とする請求項５に記載のパウチ型電池。

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