JP4033445B2

JP4033445B2 - 密閉型電池

Info

Publication number: JP4033445B2
Application number: JP2002101515A
Authority: JP
Inventors: 遠藤　　隆之
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-04-03
Filing date: 2002-04-03
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2022-04-03
Also published as: JP2003297304A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型電池に関するものであり、とくに可撓性部材を外装材とした密閉型電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等の非水電解液電池においては、金属缶を外装材とした密閉型電池とともに、合成樹脂製フィルムとアルミニウム箔を積層した複合フィルム等の可撓性部材を外装材とした密閉型電池が用いられている。
合成樹脂製フィルムを外装材とした電池は、金属缶を外装材とした電池に比べて軽量であるという特徴を有しており、とくに小型軽量の携帯機器の電源として有用である。
可撓性外装材を用いた電池においては、電池要素に接合した導電接続タブを可撓性外装材を熱融着等の方法によって接合部を通じて外部へ取り出している。
【０００３】
図４は、従来の可撓性外装材を用いた密閉型電池を説明する図である。
密閉型電池１の電池要素２に接合した導電接続タブ３は可撓性外装材４の熱融着による接合部５を介して外部へ取り出されている。
電池から取り出された導電接続タブ３を電池使用機器の電源回路部分に接合したり、あるいは電池パックの導電接続部に接合することが行なわれているが、導電接続タブ３は電源回路部分等に接続する際に、１００μｍ程度の厚みが薄い導電接続タブが接合部近傍において折り曲げられて傷６が生じて切断するという問題点があった。
導電接続タブ３として、厚みが厚くて強度が大きなものを利用する方法も考えられるが、厚みが厚い導電接続タブを電池要素の金属箔に接合すると、電池要素の厚みが部分的に厚くなり、電池の外形の寸法を大きくする等の問題点があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、可撓性の外装材を用いた密閉型電池において、電池から取り出される導電接続タブが、導電接続タブを外部回路端子等に接続する際に可撓性外装材の接合部の近傍において断線をすることを防止するものであり、信頼性が大きな密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、電池要素に接合された導電接続タブが、可撓性外装材の熱融着部から取り出されて接続端子を形成した密閉型電池において、導電接続タブは折り返されて折り返し部が形成され、折り返し部の折り返す前の先端部は可撓性外装材の部分に達して可撓性外装材との接合によって接合部を形成して固定されたものであって、接合部には、シーラントが配置されて導電接続タブの折り返し部がシーラントによって被覆されるとともに、導電接続タブの折り返し部の折り返す前の先端部はシーラント中に位置する密閉型電池によって解決することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉型電池は、可撓性外装材を接合して封口した接合部から取り出される導電接続タブの先端部を折り返し、折り返し部の折り返す前の先端部は可撓性外装材の部分に達して可撓性外装材との接合によって接合部を形成して固定されたものであって、接合部には、シーラントが配置されて導電接続タブの折り返し部がシーラントによって被覆されるとともに、導電接続タブの折り返し部の折り返す前の先端部はシーラント中に位置するようにした電池使用機器等に接合する際に、導電接続タブが折り曲げられて傷が生じて断線するという問題を防止することを可能としたものである。
【０００７】
以下に、図面を参照して本発明を説明する。
図１は、参考例の密閉型電池を説明する図であり、図１（Ａ）は斜視図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）においてＡ−Ａ’線での断面図である。
密閉型電池１は、電池要素２が金属箔と合成樹脂フィルムからなる可撓性外装材４によって被覆されており、電池要素に接合した正極側導電接続タブ３Ａおよび負極側導電接続タブ３Ｂは、それぞれ折り返されており、折り返し部分７Ａおよび７Ｂは、可撓性外装材の接合部５において可撓性外装材と一体化されて固定されている。
【０００８】
図１（Ｂ）に断面図を示すように、可撓性外装材の接合部５に位置する正極側導電接続タブ３Ａ、およびその折り返し部分７Ａと可撓性外装材４との間には、シーラント８Ａが配置されている。また、正極側導電接続タブ３Ａとその折り返し部分７Ａの間にはシーラント８Ｂが配置されている。
これらのシーラントによって導電接続タブと可撓性外装材との間に空間が生じたり、あるいはそれぞれの部材の間で密着不良に起因して封口不良が生じることを防止することができる。
参考例の密閉型電池においては、可撓性外装材の接合部から取り出される導電接続タブは折り返されて多重化されたことによって実質的に強度が大きくなり、導電接続端子を電池使用機器等に接合する際に折り曲げた際に断線が生じる危険を小さくすることができる。
【０００９】
図２は、本発明の密閉型電池の実施例および参考例を説明する図であり、断面図である。
図２（Ａ）で示す本発明の実施例の密閉型電池１は、電池要素２が金属箔と合成樹脂フィルムからなる可撓性外装材４によって被覆されており、電池要素に接合した導電接続タブ３は折り返され、折り返し部分７の先端９は可撓性外装材の接合部５に配置されたシーラント８で完全に覆われるとともに、可撓性外装材４と一体化されており折り返し部の封口特性を良好なものとすることができる。
【００１０】
図２（Ｂ）で示す参考例の密閉型電池１は、電池要素２が金属箔と合成樹脂フィルムからなる可撓性外装材４によって被覆されており、電池要素に接合した導電接続タブ３は折り返されて、折り返し部分７の先端９は可撓性外装材４の外側において、接着性材料１０によって可撓性外装材の外面に接合されて固定されている。
また、接合部５には、シーラント８が配置されて導電接続タブの封口を確実なものとしている。
【００１１】
図３は、本発明の密閉型電池の一実施例の製造工程を説明する図であり、特に電池要素に対する導電接続タブの取付に特徴を有する電池を説明する図である。
図３（Ａ）は、可撓性の外装材を示す図であり、可撓性外装材４を押圧して電池要素に合致した大きさの凹部１１を成形する。
次いで、図３（Ｂ）に断面図を示すように、可撓性外装材４の凹部１１に、正極導電接続タブ３Ａおよび負極導電接続タブ（図示せず）を外周部に設けた電池要素２を収納する。外装材４に設けた凹部１１は電池要素２の大きさと同等であるので電池要素に取り付けた正極導電接続タブ３Ａおよび負極導電接続タブ（図示せず）は、いずれのタブも電池要素の最外周に位置しているので可撓性外装材４の表面に水平に接するので、導電接続タブは折り曲げる等の加工処理の必要がなくなる。
【００１２】
次いで、所定の量の電解液を注入した後に外装材に設けた折り曲げ線１２に沿って可撓性外装材を１８０°折り曲げて電池要素を覆った後に、減圧装置内において設置して内部の空気を排気した状態で図３（Ｃ）に示すように、正極導電接続タブ３Ａを折り曲げ線１４に沿って１８０°折り曲げ、正極導電接続タブ３Ａとその折り返し部分７Ａの間にシーラント８Ｂ、およびその上下にシーラント８Ａを配置して、その外側には可撓性外装材４を位置させて熱融着装置１３によって電池要素の周囲を正極導電接続タブおよび負極導電接続タブも含めて一体に熱融着して封口一体化し、図３（Ｄ）に示すように折り返した導電接続タブ７Ａ、７Ｂを一体にヒートシールして熱融着した接合部５を有する密閉型電池を作製する。
【００１３】
本発明の密閉型電池においては、可撓性の外装材の接合部から取り出される導電接続タブは折り返されて多重化されたことによって厚みが増大し実質的に強度が大きくなるので、接合部から取り出された導電接続タブを機器に接合加工する際には導電接続タブが断線する等の問題は生じなくなる。
【００１４】
本発明の密閉型電池に使用することができる外装材としては、アルミニウム箔の電池内面側に位置する面にポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン−（メタ）アクリレート共重合樹脂などの熱可塑性樹脂層を接着剤層を介して、あるいは接着剤層を用いずに熱融着により貼り合わせ、反対側にはポリエチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、あるいはナイロン樹脂等を積層したものが用いられる。
また、内面のポリエチレン、ポリプロピレン等の接合面から水分が電池容器内に浸入すると、電解質として使用されているＬｉＰＦ₆ 等が分解してフッ化水素酸が生成し、電池活物質への悪影響や、外装材のアルミニウムの腐食等の問題も生じるために封口面の性能を長期にわたって維持することは極めて重要である。
封口面の熱融着特性の改善のために、内面のフィルムには、融着特性が良好な未延伸ポリエチレンフィルムを用いても良く、また、少なくとも封口面には、マレイン酸変成オレフィン樹脂層等の異接着層を形成したものであってもよい。
【００１５】
さらに、正極導電接続タブおよび負極導電接続タブと外装材が接触する部分には、予めマレイン酸オレフィン等を塗布して表面処理したり、マレイン酸オレフィンフィルム等で被覆し外装材との接合強度を高めたものであっても良い。
【００１６】
また、接合部に位置する導電接続タブに接して配置するシーラントには、導電接続タブとの接着性が良好であると共に、可撓性外装材の熱融着面を構成するポリエチレン等のフィルムとも親和性が大きな材料を用いることが好ましい。
具体的には、ブチルゴム、スチレンブタジエン共重合体、エチレンプロピレンジエンモノマー、シリコーンゴム、オレフィン系エラストマー、スチレン系エラストマー等の熱可塑性エラストマーを挙げることができる。
また、重合性モノマー、オリゴマー、重合開始剤を含有する組成物を、導電接続タブの所定の部分に塗布した後に、紫外線、電子線等の作用によって重合させて形成したものであっても良い。
【００１７】
本発明の密閉型電池は、各種のリチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池、水系の密閉型電池等の各種の密閉型電池に適用することができる。
リチウムイオン電池を例に挙げて説明すると、正極電極は帯状のアルミニウム箔に、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム、ニッケル酸リチウム、ニッケルコバルト酸リチウム等を、カーボンブラック等の導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練した調製した正極塗料が本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両面を塗布される。
【００１８】
また、負極電極は、帯状の銅箔等の表面に、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な、熱分解炭素類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークスなどのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポリアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料をカーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤をＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤とを分散混練した調製した負極塗布液を本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両面を塗布される。
【００１９】
なお、負極電極にあっては、巻回して電池要素を作製した場合に片面が正極活物質層に対向しない部分にあっては、片面のみに負極活物質層を形成しても良い。
次いで、負極電極および正極電極に負極導電接続タブおよび正極導電接続タブを、超音波溶接、抵抗溶接等の方法によって接合した後に、巻回装置で巻回し、巻止めテープによって電池要素を固定した後に、圧迫して所定の形状に成型し製造することができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の密閉型電池は、可撓性外装材から取り出される厚みの薄い導電接続タブを折り返すことによって厚みを大きくしたので、接合部の近傍において導電接続タブが断線することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の参考例の密閉型電池の一実施例を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の実施例および参考例の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
【図３】図３は、可撓性の部材に収納した電池を説明する図である。
【図４】図４は、従来の可撓性外装材を用いた密閉型電池を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２…電池要素、３…導電接続タブ、３Ａ…正極側導電接続タブ、３Ｂ…負極側導電接続タブ、４…可撓性外装材、５…接合部、６…傷、７Ａ，７Ｂ…折り返し部分、８Ａ、８Ｂ…シーラント、９…先端、１０…接着性材料、１１…凹部、１２…折り曲げ線、１３…熱融着装置、１４…導電接続タブの折り曲げ線

Claims

電池要素に接合された導電接続タブが、可撓性外装材の熱融着部から取り出されて接続端子を形成した密閉型電池において、導電接続タブは折り返されて折り返し部が形成され、折り返し部の折り返す前の先端部は可撓性外装材の部分に達して可撓性外装材との接合によって接合部を形成して固定されたものであって、接合部には、シーラントが配置されて導電接続タブの折り返し部がシーラントによって被覆されるとともに、導電接続タブの折り返し部の折り返す前の先端部はシーラント中に位置することを特徴とする密閉型電池。