CN105185925A - 电化学电池 - Google Patents

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中山仁
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Ohara Inc
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Abstract

本发明的电化学电池具备：层叠电极体；以及收纳所述层叠电极体的外装体，所述层叠电极体具有：第1电极层；以及在所述第1电极层的两侧夹着聚合物电解质层而层叠的第2电极层，至少设有一个贯通所述第1电极层和与所述第1电极层邻接的所述聚合物电解质层的第1开口部，在所述第1开口部的内部，处于所述第1电极层的两侧的所述第2电极层接触，所述外装体包括：与所述第1电极层导通的第1金属板；与所述第2电极层导通的第2金属板；以及在所述层叠电极体的周围密封所述第1金属板与所述第2金属板之间的密封构件。

Description

电化学电池
技术领域
本发明涉及电化学电池。
背景技术
非水电解质二次电池、双电层电容器等电化学电池，用于各种器件的电源等。作为电化学电池的1种方式，提出了例如下述专利文献1那样的电池。
该电池通过叠合包含树脂层和软质金属箔的层压膜、与包含树脂层和硬质金属层的片而形成的外装体，夹入电极体，通过对设在该电极体的周围的外装体的叠合部分进行热粘接来密封电极体。该电池需要从外装体向外部引出与电池内部的电极体的正极或负极电连接的引线。然而，由铝箔、铜箔等金属箔形成的引线，为了抑制电池的体积效率的恶化而较薄地形成，对直接接合外部设备的连接用引线并不具有充分的强度。因此，通过在外装体的热粘接部中利用接合强度高的带有接头膜的接头，将电极体的正极及负极引线向外部引出，从而能够进行与外部设备的连接。
专利文献1：日本特开2011－243385号公报。
发明内容
然而，在如上所述的电池中，利用带有接头膜的接头，从而增加了部件件数，不利于低成本化。
因此本发明提供能以低成本制造的电化学电池。
为了解决上述课题，本发明的电化学电池，其特征在于，具备：层叠电极体；以及收纳所述层叠电极体的外装体，所述层叠电极体包括：第1电极层；以及在所述第1电极层的两侧夹着聚合物电解质层而层叠的第2电极层，至少设有一个贯通所述第1电极层和与所述第1电极层邻接的所述聚合物电解质层的第1开口部，在所述第1开口部的内部，处于所述第1电极层的两侧的所述第2电极层接触，所述外装体包括：与所述第1电极层导通的第1金属板；与所述第2电极层导通的第2金属板；以及在所述层叠电极体的周围密封所述第1金属板与所述第2金属板之间的密封构件。
依据本发明，外装体由与包括在内的层叠电极体的第1电极层及第2电极层导通的第1金属板及第2金属板形成。由此，能够通过对第1金属板及第2金属板直接实施焊接等而取得正极及负极的引线，因此不需要带有接头膜的接头，从而减少部件件数。因此，能够得到能以低成本制造的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述密封构件由树脂材料形成。
依据该结构，树脂材料具有绝缘性、耐透湿性及对金属的粘接性，因此在使第1金属板和第2金属板绝缘的状态下，能够可靠地密封外装体的内部。因此，能够得到可靠性高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述密封构件由玻璃材料形成。
依据该结构，由于玻璃材料耐透湿性高，所以能够可靠地阻止水分对密封的外装体内部的闯入，从而能够抑制电化学电池的性能下降。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述密封构件由玻璃及陶瓷的混合材料形成。
依据该结构，通过向玻璃材料混合陶瓷材料而增加密封构件的耐电压性，因此不会牺牲耐透湿性，而能够降低流过密封构件的电流量，并能防止第1金属板与第2金属板的短路。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述密封构件具有将所述第1金属板与所述第2金属板之间绝缘的陶瓷层。
依据该结构，通过对密封构件夹入陶瓷层，能够确保密封构件的耐电压性，并能截断流过密封构件的微小电流。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
上述电化学电池中，优选所述密封构件热粘接到所述第1金属板及所述第2金属板。
依据该结构，由于热粘接密封构件，所以能够可靠地密封外装体的内部。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述第1金属板及所述第2金属板之中至少一个对与所述密封构件的粘接面实施有粗糙加工。
依据该结构，由于对实施了粗糙加工的粘接面热粘接密封构件，所以通过锚定效应提高第1金属板及第2金属板与密封构件的密合性，并使外装体的密封性更加可靠。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述第1金属板及所述第2金属板之中至少一个在与所述密封构件的粘接面包括：包含铜材料的金属层；以及在包含所述铜材料的金属层与所述密封构件之间形成的耦合材料层。
依据该结构，通过包含铜材料的金属层提高第1金属板及第2金属板与耦合材料层的密合性，并通过耦合材料层提高包含铜材料的金属层与密封构件的密合性。因此，能够提高第1金属板及第2金属板与密封构件的密合性。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述第1金属板及所述第2金属板之中至少一个具有形成在所述层叠电极体的周围的肋。
依据该结构，利用肋来提高第1金属板及第2金属板的刚性，提升针对扭转、弯曲等输入的强度。因此，能够得到耐久性高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述肋沿着所述密封构件而形成。
依据该结构，在向金属板配置密封构件时，能够以肋为基准配置密封构件，从而能够防止密封构件的位置偏移。因此，能够得到质量高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述肋包括：形成在所述第1金属板的第1肋；以及形成在所述第2金属板的第2肋，从所述第1金属板及所述第2金属板的叠合方向来看，所述第1肋及所述第2肋形成在相互不重复的位置。
依据该结构，由于第1肋和第2肋的位置不重复，能够防止第1肋与第2肋因接触等而造成的短路。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述第1金属板的外周部及所述第2金属板的外周部被所述密封构件覆盖。
依据该结构，由于第1金属板及第2金属板的外周部被具有绝缘性的密封构件覆盖，所以能够防止外周部与外部的导电体接触时产生的第1金属板与第2金属板的短路。因此，能够得到可靠性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选具有沿着所述外装体的外周设置并且与所述密封构件接触的框板。
依据该结构，由于框板设在电化学电池的外周，所以能够抑制在对电化学电池施加了扭转、弯曲等外力时的变形。因此，能够得到耐久性更高的电化学电池。
上述电化学电池中，优选所述第1金属板及所述第2金属板之中至少一个具有形成在所述层叠电极体的周围的弯曲部，所述弯曲部形成为能够根据所述层叠电极体的体积变化而伸缩。
依据该结构，通过形成在层叠电极体的周围的金属板的弯曲部，能够吸收因固定在外装体的内部的层叠电极体的充放电而产生的体积变化。因此，能够提高电化学电池的充放电的效率。另外，由于弯曲部成为肋，因而能够抑制扭转、弯曲等输入导致的外装体的变形。因此，能够得到耐久性更高、充放电的效率优异的电化学电池。
上述电化学电池中，优选在所述第1金属板及所述第2金属板之中至少一个与所述层叠电极体之间，具有由多孔质的导电性材料形成的保护层。
依据该结构，通过在第1金属板等与层叠电极体之间夹入多孔质的导电性材料，能够吸收层叠电极体的体积变化。而且，由于多孔质的导电性材料热传导率低，所以能够防止密封构件加热时的热传递到层叠电极体。因此，能够得到可靠性更高、充放电效率优异的电化学电池。
依据本发明的电化学电池，外装体由与包括在内的层叠电极体的第1电极层及第2电极层导通的第1金属板及第2金属板形成。由此，能够对第1金属板及第2金属板直接实施焊接等而取得正极及负极的引线，因此不需要带有接头膜的接头，从而减少部件件数。因此，能够得到能以低成本制造的电化学电池。
附图说明
图1是示出第1实施方式所涉及的电化学电池的截面图。
图2是示出第1实施方式所涉及的其他电化学电池的截面图。
图3是第1实施方式的第1变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图4是第1实施方式的第2变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图5是第1实施方式的第3变形例及第4变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。
图6是示出密封装置的示意图。
图7是第1实施方式的第5a变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图8是第1实施方式的第5b变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图9是第2实施方式所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。
图10是第2实施方式所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。
图11是第2实施方式所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。
图12是第2实施方式所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的放大图。
图13是第3实施方式所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图14是第3实施方式的第1变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图15是第3实施方式的第1变形例所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图16是第3实施方式的第1变形例所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图17是第3实施方式的第1变形例所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图18是第3实施方式的第1变形例所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图19是第3实施方式的第1变形例所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
图20是示出第4实施方式所涉及的电化学电池的截面图。
图21是示出第4实施方式所涉及的其他电化学电池的截面图。
图22是示出第4实施方式的第1变形例所涉及的电化学电池的截面图。
具体实施方式
以下，根据附图对本发明的实施方式进行说明。
（第1实施方式）
最先，对第1实施方式的电化学电池进行说明。
图1是示出第1实施方式所涉及的电化学电池的截面图，图2是示出其他电化学电池的截面图。在本实施方式中，作为电化学电池，举例说明聚合物二次电池1。
如图1所示，聚合物二次电池1具备层叠电极体10和收纳层叠电极体10的外装体30。层叠电极体10具有第1电极层11和在第1电极层11的两侧夹着聚合物电解质层15而层叠的第2电极层13。另外，在层叠电极体10至少设有一个贯通第1电极层11和与第1电极层11邻接的聚合物电解质层15的第1开口部17，在第1开口部17的内部，接触有处于第1电极层11的两侧的第2电极层13。而且，外装体30具有：与第1电极层11导通的第1金属板31；与第2电极层13导通的第2金属板33；以及在层叠电极体10的周围密封第1金属板31与第2金属板33之间的密封构件41。此外，在以下的说明中，将第1金属板31与第2金属板33的叠合方向定义为Z方向，并将与Z方向正交的方向定义为X方向。另外，第1金属板31及第2金属板33之中，将一个金属板中的另一个金属板侧称为内侧，并将一个金属板中的与另一个金属板相反一侧称为外侧。
如图1所示，聚合物二次电池1具备层叠电极体10。
层叠电极体10具备：第1电极层11；以及在第1电极层11的两侧夹着聚合物电解质层15而层叠的第2电极层13。第1电极层11及第2电极层13构成聚合物二次电池的两极，第1电极层11及第2电极层13之中、一个为包含正极活性物质的正极层，另一个为包含负极活性物质的负极层。在本实施方式中，以第1电极层11为正极层、并以第2电极层13为负极层而进行说明。第1电极层11及第2电极层13（以下，有称为“两电极层11、13”的情况）夹着聚合物电解质层15而交替以相同层数层叠。通过这样层叠，Z方向上的层叠电极体10的一端成为第1电极层11a，另一端成为第2电极层13a。由此，在聚合物二次电池1的内部不设置特别的布线构造，也能使聚合物二次电池1成为平板形状，仅从层叠电极体10的最外层（第1电极层11a及第2电极层13a）的集电就足够。
聚合物电解质层15以夹在交替层叠的第1电极层11与第2电极层13之间的方式设置。聚合物电解质层15含有成为锂离子的移动介质的聚合物电解质。该聚合物电解质层15与两电极层11、13相接，从而在第1电极层11与第2电极层13之间进行锂离子的移动。
另外，在层叠电极体10设有多个贯通第1电极层11和与第1电极层11邻接的聚合物电解质层15的第1开口部17。在该第1开口部17的内部，设置第2导通部14，该第2导通部14使设在第1电极层11的两侧的一对第2电极层13彼此导通。因此，电流沿第2电极层13的层叠方向流动。因此，如本实施方式那样以多层层叠第2电极层13的情况下，也不用为了取得各第2电极层13的导通而在X方向的端部设置端部电极。而且，由于设置多个第2导通部14，所以与设置端部电极的情况相比，能够减小电子的移动距离。因此，能够抑制聚合物二次电池1的内阻的增大。
进而，在本实施方式中，在层叠电极体10设有多个贯通第2电极层13和与第2电极层13邻接的聚合物电解质层15的第2开口部19。在该第2开口部19的内部设置第1导通部12，该第1导通部12使设在第2电极层13的两侧的一对第1电极层11彼此导通。因此，电流沿第1电极层11的层叠方向流动。因此，基于与第2电极层13相同的理由，能够抑制聚合物二次电池1的内阻的增大。
另外，聚合物二次电池1具备收纳层叠电极体10的外装体30。
外装体30包括：与第1电极层11导通的第1金属板31；与第2电极层13导通的第2金属板33；以及在层叠电极体10的周围密封第1金属板31与第2金属板33之间的密封构件41。
第1金属板31由平板状的金属板形成。第1金属板31在其内侧面，与形成层叠电极体10的Z方向的一端的第1电极层11a密合并导通。在该密合面，涂敷导电性膏，提高与第1电极层11a的密合性也可。在本实施方式中，第1电极层11作为正极层而构成，因此作为与第1电极层11导通的第1金属板31的材料，出于对阳极氧化具有耐腐蚀性的观点，优选SUS316、SUS329、NAS64、SUS317J4L、Al等。由此，第1金属板31能够作为聚合物二次电池1的正极侧集电体而发挥功能。
第2金属板33由凸形状的金属板形成。具体而言，从平板状的金属板的周缘部33a，向后述的层叠电极体10的与第2电极层13a密合的集电部33c，设置连接它们的倾斜部33b，从而形成第2金属板33。另外，第2金属板33的平面形状与第1金属板31的平面形状相同，例如以矩形状形成。第2金属板33在集电部33c的内侧面，与形成层叠电极体10的Z方向的另一端的第2电极层13a密合并导通。在该密合面，与第1金属板31同样，涂敷导电性膏也可。在本实施方式中，第2电极层13作为负极层而构成，因此作为与第2电极层13导通的第2金属板33的材料，出于具有耐腐蚀性及作为封装件的机械强度的观点，优选SUS304、Cu、Ni等。由此，第2金属板33能够作为聚合物二次电池1的负极侧集电体而发挥功能。
第1金属板31及第2金属板33（以下，有称为“两金属板31、33”的情况）的厚度优选为0.05mm～0.1mm左右。由此，两金属板31、33具有充分的机械强度，因此能够抑制外力造成的外装体30的变形。因此，也抑制从外装体30传递到层叠电极体10的力，所以还能发挥作为具有高强度的封装件的功能。进而由于两金属板31、33具有充分的强度，能够对它们直接实施焊接等而取得正极及负极的引线，从而能够抑制部件件数的增加。
密封构件41热粘接到两金属板31、33。具体而言，密封构件41以填埋叠合的第1金属板31与第2金属板33的间隙的方式沿着它们的外周而连续形成。此时，在密封构件41与层叠电极体10之间设置间隙45。由此，在进行后述的密封构件41的热粘接时，能够抑制层叠电极体10被加热。
密封构件41由树脂材料形成。具体而言，密封构件41出于具有绝缘性、耐透湿性及对金属的粘接性的观点，优选乙烯－4氟化乙烯共聚合树脂等氟类树脂、或变形聚丙烯等聚烯烃类树脂这一热塑性树脂。
该密封构件41的形成方法如下。首先，将Z方向的厚度以密封构件41的一半左右形成的两个密封构件41a、41b，分别热粘接在两金属板31、33的周缘部。此时，由于在两金属板31、33未连接耐热性低的层叠电极体10，所以能够充分地在高温下热粘接密封构件41a、41b。然后，以使密封构件41a、41b重叠的方式，叠合形成有层叠电极体10的两金属板31、33，使加热器与该密封构件41a、41b附近的两金属板31、33接触，在既定温度加热密封构件41a、41b。由此，两个密封构件41a、41b热粘接，形成1个密封构件41。这样分两个阶段热粘接密封构件，从而与仅在一个阶段热粘接密封构件的情况相比，能够使两金属板31、33与密封构件41之间更加牢固地粘接。因此，聚合物二次电池1的可靠性得到提高。
此外，密封构件41也可以用热硬化性树脂来形成。在该情况下，例如在第1金属板31的周缘部涂敷热硬化性树脂，并粘合第2金属板33之后，加热热硬化性树脂而使之硬化，从而能够形成密封构件41。
通过该密封构件41，在第1金属板31与第2金属板33绝缘的状态下，能够密封配置在它们内部的层叠电极体10。
此外，在本实施方式中，第1金属板31由平板状的金属板形成，第2金属板33由凸形状的金属板形成，但是第1金属板31及第2金属板33两者也可以由2块凸形状的金属板形成，并且如图2所示使两者由2块平板状的金属板形成也可。另外，密封构件41在与层叠电极体10之间设置间隙45而形成，但是如图2所示，与层叠电极体10密合而形成也可。由此，能够减小从Z方向观看的聚合物二次电池1的面积，因此能够提高聚合物二次电池1的面积效率及体积效率。
这样，本实施方式的聚合物二次电池1具备层叠电极体10和收纳层叠电极体10的外装体30。层叠电极体10具有第1电极层11和在第1电极层11的两侧夹着聚合物电解质层15而层叠的第2电极层13。另外，在层叠电极体10，至少设有一个贯通第1电极层11和与第1电极层11邻接的聚合物电解质层15的第1开口部17，在第1开口部17的内部，接触有处于第1电极层11的两侧的第2电极层13。而且，外装体30特征在于包括：与第1电极层11导通的第1金属板31；与第2电极层13导通的第2金属板33；以及在层叠电极体10的周围密封第1金属板31与第2金属板33之间的密封构件41。
依据本实施方式，外装体30由与包括在内的层叠电极体10的两电极层11、13导通的两金属板31、33形成。由此，能够对两金属板31、33直接实施焊接等而取得正极及负极的引线，因此不需要带有接头膜的接头，从而减少部件件数。因此，能够得到能以低成本制造的聚合物二次电池。
另外，本实施方式的聚合物二次电池1，其特征在于，密封构件41由树脂材料形成。
依据本实施方式，由于树脂材料具有绝缘性、耐透湿性及对金属的粘接性，所以在使第1金属板31与第2金属板33绝缘的状态下，能够可靠地密封外装体30的内部。因此，能够得到可靠性高的聚合物二次电池。
进而，本实施方式的聚合物二次电池1，其特征在于，密封构件41热粘接到两金属板31、33。
依据本实施方式，由于热粘接密封构件41，所以能够可靠地密封外装体30的内部。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第1实施方式、第1变形例）
接着，对第1实施方式的第1变形例进行说明。
图3是第1实施方式的第1变形例所涉及的电化学电池的说明图，是相当于图1的P部分的局部放大图。本变形例中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池2。
图3所示的本变形例在对两金属板31、33与密封构件41的粘接面35实施粗糙加工这一点上与第1实施方式不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。另外，在图3中为了容易理解，夸大对粘接面35实施粗糙加工的情况而加以图示。
如图3所示，本变形例的聚合物二次电池2中，对两金属板31、33与密封构件41的粘接面35实施了粗糙加工。
关于粘接面35，通过蚀刻处理或喷射处理，对表面实施粗糙加工。因此，通过粘接面35与密封构件41的锚定效应及粘接面积的增加，提高密封构件41对两金属板31、33的密合性。因此，使得外装体30的密封性更加可靠。
这样，本变形例的聚合物二次电池2，其特征在于，对两金属板31、33与密封构件41的粘接面35实施了粗糙加工。
依据本变形例，由于密封构件41热粘接到实施了粗糙加工的粘接面35，所以通过锚定效应提高两金属板31、33与密封构件41的密合性，使外装体30的密封性更加可靠。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第1实施方式、第2变形例）
接着，对第1实施方式的第2变形例进行说明。
图4是第1实施方式的第2变形例所涉及的电化学电池的说明图，是相当于图1的P部分的局部放大图。本变形例中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池3。
图4所示的本变形例在两金属板31、33与密封构件41的粘接面35形成有包含铜材料的金属层55和耦合材料层57这一点上，与第1实施方式不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图4所示，本变形例的聚合物二次电池3，在两金属板31、33与密封构件41的粘接面35具有：包含铜材料的金属层55；以及在包含铜材料的金属层55与密封构件41之间形成的耦合材料层57。
粘接面35具有形成在两金属板31、33的包含铜材料的金属层55。包含铜材料的金属层55，能够通过公知的电解镀敷法、非电解镀敷法、真空蒸镀法等手法来形成。另外，粘接面35具有形成在包含铜材料的金属层55上的耦合材料层57。作为耦合材料，能够使用例如三连氮硫醇（triazinethiol）。此时，通过先在三连氮硫醇的涂敷面形成包含铜材料的金属层55，得到与三连氮硫醇的亲和性，提高两金属板31、33与耦合材料层57的密合性。
通过在这些耦合材料层57上配置由树脂材料形成的密封构件41，利用耦合材料层57提高包含铜材料的金属层55与密封构件41的密合性。其结果是，能够提高两金属板31、33与密封构件41的密合性。因此，使得外装体30的密封性更加可靠。
这样，本变形例的聚合物二次电池3，其特征在于，在两金属板31、33与密封构件41的粘接面35具有：包含铜材料的金属层55；以及在包含铜材料的金属层55与密封构件41之间形成的耦合材料层57。
依据本变形例，通过包含铜材料的金属层55提高两金属板31、33与耦合材料层57的密合性，并通过耦合材料层57提高包含铜材料的金属层55与密封构件41的密合性。因此，能够提高两金属板31、33与密封构件41的密合性。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第1实施方式、第3变形例）
接着，对第1实施方式的第3变形例进行说明。
图5是第1实施方式的第3变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。图6是示出密封装置的示意图。本变形例中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池4。
图1所示的第1实施方式中，密封构件41由树脂材料形成，但图5所示的本变形例中，密封构件41由玻璃材料形成这一点不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图5所示，本变形例的聚合物二次电池4，密封构件41由玻璃材料形成。
与图1所示的第1实施方式中作为密封构件41使用的树脂材料相比，玻璃材料一般耐透湿性更高。因此，通过作为密封构件41使用玻璃材料，能够可靠地阻止水分对外装体30的内部的闯入，从而能够抑制聚合物二次电池4的性能下降。
另一方面，玻璃材料熔点比树脂材料高，因此进行热粘接时的热粘接温度成为高温。因此，在进行密封构件41的热粘接时，该热会传到两金属板31、33，加热层叠电极体10。其结果是，聚合物电解质层15变质，有出现聚合物二次电池4的性能下降的担忧。
为了防止这种不良，在形成本变形例所涉及的密封构件41时，使用图6所示的密封装置70。密封装置70具备配置在挟持密封构件41的两金属板31、33的外侧并经由两金属板31、33加热密封构件41的加热单元71。另外，密封装置70具备配置在挟持层叠电极体10的两金属板31、33的外侧并经由两金属板31、33冷却层叠电极体10的冷却单元73。加热单元71具备加热器，以密封构件41的熔点以上的设定温度加热密封构件41。冷却单元73在进行密封构件41的加热时，吸收通过两金属板31、33而传热的热，抑制对层叠电极体10的传热。
接着，对利用密封装置70的本变形例所涉及的密封构件41的形成方法进行说明。首先，在两金属板31、33之中、在至少一个周缘部的内侧面配置粉末状或膏状的玻璃材料。而且，使两金属板31、33叠合，夹入将其周缘部加热到既定温度的加热单元71，从而进行热粘接。此时，使冷却单元73接触到两金属板31、33中的与层叠电极体10接近的部分，冷却层叠电极体10及与之靠近的两金属板31、33，并且能够加热密封构件41。由此，不会对层叠电极体10产生热损伤，而能够将密封构件41及两金属板31、33热粘接。
这样，本变形例的聚合物二次电池4，其特征在于，密封构件41由玻璃材料形成。
依据本变形例，由于玻璃材料耐透湿性高，所以能够可靠地阻止水分对密封的外装体30的内部的闯入，从而能够抑制聚合物二次电池4的性能下降。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第1实施方式、第4变形例）
接着，与第3变形例同样地利用图5对第1实施方式的第4变形例进行说明。
图5是第1实施方式的第4变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。本变形例中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池5。
第3变形例中，密封构件41由玻璃材料形成，但是以下说明的本变形例中，密封构件41由玻璃和陶瓷的混合材料形成这一点不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图5所示，本变形例的聚合物二次电池5，密封构件41由玻璃及陶瓷的混合材料形成。
陶瓷材料耐电压性一般比玻璃材料高，通过用作密封构件41，能够减小流过第1金属板31与第2金属板33之间的微小的电流。
作为陶瓷材料，能够使用例如氧化锆、氧化铝、硅石、莫来石等。由使陶瓷的混合比率为80wt％左右的混合材料形成密封构件41，从而与仅用玻璃材料形成密封构件41的情况相比，能够使流过密封构件41的电流量减少到1/10至1/100左右。
这样，本变形例的聚合物二次电池5，其特征在于，密封构件41由玻璃及陶瓷的混合材料形成。
依据本变形例，通过对玻璃材料混合陶瓷材料增加密封构件41的耐电压性，因此不会牺牲耐透湿性，而使流过密封构件41的电流量减少，并能防止两金属板31、33间的短路。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第1实施方式、第5变形例）
接着，对第1实施方式的第5变形例进行说明。
图7是第1实施方式的第5a变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。图8是第5b变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。本变形例中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池6。
图7及图8所示的第5变形例在密封构件41具有陶瓷层43a这一点上，与第1实施方式不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图7所示，第5a变形例的聚合物二次电池6中，密封构件43具有使第1金属板31与第2金属板33之间绝缘的陶瓷层43a。
密封构件43具有陶瓷层43a和设在其Z方向的两侧的玻璃层43b。陶瓷层43a的平面形状是外形与两金属板31、33大体一致的环状。玻璃层43b设在陶瓷层43a的两面，其宽度窄于陶瓷层43a的宽度地形成。由此，能够防止设于陶瓷层43a的两面的玻璃层43b彼此接触而产生的耐电压性的下降。而且，经由玻璃层43b热粘接两金属板31、33和陶瓷层43a而接合，密封层叠电极体（未图示）。
作为陶瓷层43a，能够使用例如氧化锆、氧化铝、硅石、莫来石等。利用这样的材料形成陶瓷层43a，并配置在第1金属板31与第2金属板33之间，从而能够确保仅用玻璃材料形成的情况下不够的耐电压性。
另外，如图8所示的第5b变形例那样，陶瓷层43a密合到两金属板31、33之中的至少一个而形成也可。在该情况下，陶瓷层43a能够通过对两金属板31、33喷镀上述材料而形成。
此外，本变形例中，密封构件43由陶瓷层43a及玻璃层43b形成，但是取代玻璃层43b而使用树脂层或与第4变形例同样的混合材料层也能得到同样的效果。此时，密封构件43夹持陶瓷层43a，因此与仅用树脂层或混合材料层形成密封构件的情况相比，即便减薄其Z方向的厚度也能充分地确保耐电压性。因此，特别是在将玻璃层43b置换为树脂材料的情况下，会减小从X方向观看该密封构件43时的树脂层的表面积，能够可靠地阻止以树脂层为路径的水分对外装体30的内部的闯入。
这样，本变形例的聚合物二次电池6，其特征在于，密封构件43具有使第1金属板31与第2金属板33之间绝缘的陶瓷层43a。
依据本变形例，通过在密封构件43夹入陶瓷层43a，能够确保密封构件43的耐电压性，并能截断流过密封构件43的微小电流。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第2实施方式）
接着，对第2实施方式进行说明。
图9是第2实施方式所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。在本实施方式中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池101。
图9所示的第2实施方式在两金属板31、33具有沿着层叠电极体10的周围形成的肋37这一点上，与第1实施方式不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图9所示，本实施方式的聚合物二次电池101，两金属板31、33具有形成在层叠电极体10的周围的肋37。
肋37具有：在第1金属板31的内侧面沿着密封构件41的外周及内周形成的第1肋37a、37b；以及在第2金属板33的内侧面从Z方向观看形成在不与第1肋37a、37b重复的位置的第2肋37c。
第1肋37a在第1金属板31上沿着密封构件41的内周而形成，第1肋37b在第1金属板31上沿着密封构件41的外周而形成。第1肋37a、37b对第1金属板31进行压力成型而形成，其截面形状形成为从第1金属板31向第2金属板33突出的倒V字型。由此，在将密封构件41配置于第1金属板31时，能够以第1肋37a、37b为基准进行配置，并能防止密封构件41的位置偏移。另外，在作为密封构件41配置粉末状或膏状的材料时，由于该材料配置在被第1肋37a、37b夹持的区域，所以能够防止材料流出。进而，通过在第1金属板31设置如上所述的第1肋37a、37b，增加第1金属板31的截面二次力矩，使第1金属板31针对扭转、弯曲等的强度上升。因此，能够防止密封构件41的破损。
第1肋37a、37b的高度优选为密封构件41的一半厚度以下左右。由此，能够防止起因于对第1肋37a、37b的电场集中的与第2金属板33的短路以及与第2金属板33的接触造成的短路。此外，第1肋37a、37b即便形成在密封构件41的外周侧或内周侧的任一个也能得到同样的效果。
第2肋37c形成在第2金属板33上的、密封构件41的内周侧。其截面形状与第1肋37a、37b同样，形成为从第2金属板33向第1金属板31突出的V字型。由此，与第1肋37a、37b同样，增加第2金属板33的截面二次力矩，使第2金属板33针对扭转、弯曲等的强度上升。
第2肋37c的高度优选为密封构件41的一半厚度以下左右。此时，第1肋37a、37b及第2肋37c从Z方向观看，形成为相互不重复的位置。由此，能够防止起因于对第2肋37c的电场集中的与第1金属板31的短路以及与第1金属板31的接触造成的短路。此外，第2肋37c仅在密封构件41的外周侧或在内周侧和外周侧两处形成多个也能得到同样的效果。另外，第2肋37c向第2金属板33的内侧突出而形成，但是向第2金属板33的外侧突出而形成的情况下也能得到同样的效果。
图10～12是第2实施方式所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的Q部分的局部放大图。
另外，如图10所示，肋37截面为矩形的形状也可。在该情况下，通过焊接等将肋37安装在两金属板31、33也可，并且也可以使用预先一体成型肋37的两金属板31、33。
进而，如图11所示，肋37也可为包括以下部分的结构：在第1金属板31的内侧面沿着密封构件41的外周形成的第1肋37b；以及在第2金属板33的内侧面沿着密封构件41的内周形成的第2肋37d。另外，如图12所示，肋37也可为包括以下部分的结构：在第1金属板31的内侧面沿着密封构件41的内周形成的第1肋37a；以及在第2金属板33的内侧面沿着密封构件41的外周形成的第2肋37e。这样，通过在两金属板31、33的内侧面沿着密封构件41形成肋37，能够增加密封构件41与两金属板31、33的粘接面积。其结果是，能够提高密封构件41与两金属板31、33在Z方向的粘接强度。
这样，本实施方式的聚合物二次电池101，其特征在于，两金属板31、33具有形成在层叠电极体10的周围的肋37。
依据本实施方式，通过肋37提高两金属板31、33的刚性，并使对于扭转、弯曲等输入的强度上升。因此，能够得到耐久性高的聚合物二次电池。
另外，本实施方式的聚合物二次电池101，其特征在于，第1肋37a、37b沿着密封构件41形成。
依据本实施方式，在将密封构件41配置于第1金属板31时，能够以第1肋37a、37b为基准配置密封构件41，从而能够防止密封构件41的位置偏移。因此，能够得到质量高的聚合物二次电池。
进而，本实施方式的聚合物二次电池101，其特征在于，肋37具有：形成在第1金属板31的第1肋37a、37b；以及形成在第2金属板33的第2肋37c，第1肋37a、37b及第2肋37c从Z方向观看，形成在相互不重复的位置。
依据本实施方式，由于第1肋37a、37b和第2肋37c的位置不重复，能够防止第1肋37a、37b与第2肋37c的接触等造成的短路。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第3实施方式）
接着，对第3实施方式进行说明。
图13是第3实施方式所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。在本实施方式中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池201。
图1所示的第1实施方式中，两金属板31、33的外周部露出，但是图13所示的第3实施方式中，两金属板31、33的外周部31d、33d被密封构件41覆盖这一点不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图13所示，本实施方式的聚合物二次电池201，第1金属板31的外周部31d及第2金属板33的外周部33d被密封构件41覆盖。
密封构件41的厚度L1形成为比第1金属板31的外侧面31e与第2金属板33的外侧面33e的距离更厚。而且，以使两金属板31、33的外周部31d、33d埋入密封构件41的内部的方式配置密封构件41。即，密封构件41从夹在两金属板31、33的区域向聚合物二次电池201的外周侧延伸。而且，密封构件41沿着Z方向延伸，并且覆盖两金属板31、33的外周部31d、33d。进而，密封构件41以沿着X方向覆盖第1金属板31的外侧面31e以及第2金属板33的外侧面33e的一部分的方式延伸。这样，密封构件41完全覆盖两金属板31、33的外周部31d、33d，从而能够防止外周部31d、33d接触到外部的导电体时产生的、第1金属板31与第2金属板33的短路。
密封构件41对于两金属板31、33的热粘接是通过使加热器在两金属板31、33的外侧面31e、33e中比密封构件41进行的覆盖位置更靠未图示的层叠电极体侧接触，对两金属板31、33及密封构件41进行加热来进行。另外，也可以利用干燥机等来局部加热从而热粘接密封构件41。
这样，本实施方式的聚合物二次电池201，其特征在于，第1金属板31的外周部31d及第2金属板33的外周部33d被密封构件41覆盖。
依据本实施方式，由于两金属板31、33的外周部31d、33d被具有绝缘性的密封构件41覆盖，所以能够防止外周部31d、33d与外部的导电体接触时产生的、两金属板31、33间的短路。因此，能够得到可靠性更高的聚合物二次电池。
（第3实施方式、第1变形例）
接着，对第3实施方式的第1变形例进行说明。
图14是第3实施方式的第1变形例所涉及的电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。本变形例中，与第3实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池202。
图14所示的本变形例在具有沿着外装体30的外周设置的框板51这一点上，与第3实施方式不同。此外，对于与图13所示的第3实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图14所示，聚合物二次电池202具有沿着外装体30的外周设置并与密封构件41接触的框板51。
框板51从两金属板31、33的外周部31d、33d隔着既定距离而配置。框板51的截面形状优选为Z方向上的长度L2与密封构件41的同一个方向的外形尺寸L1为相同程度。由此，抑制聚合物二次电池202的Z方向的外形尺寸的增加，并且能够充分地确保与密封构件41的接触面积，因此能够在后述的密封构件41的加热时维持对密封构件41的加热效率。另外，优选框板51的厚度W为与两金属板31、33的厚度相同程度。由此，抑制聚合物二次电池202的X方向的外形尺寸的增加，并且能够得到对聚合物二次电池202施加扭转、弯曲等外力时抑制其变形的充分的强度。
框板51的结构材料出于易于加热后述的密封构件41的观点，优选传热性优异的金属材料。
密封构件41的热粘接，通过使加热器与框板51接触并加热密封构件41而进行。由此，能够在离未图示的层叠电极体更远的位置加热密封构件41，因此能够防止因层叠电极体的加热而导致的聚合物二次电池202的性能下降。
图15～19是第3实施方式的第1变形例所涉及的其他电化学电池的说明图，并且是相当于图1的P部分的局部放大图。
另外，如图15及图16所示，两金属板31、33以在其外周分开互相的距离的方式向外侧折弯也可。由此，加长密封构件41中的水分闯入路径，能够可靠地阻止水分闯入。进而，增加两金属板31、33的截面二次力矩，因此能够防止外装体30因扭转、弯曲等造成的变形。
另外，如图17所示，框板51也可以与第2金属板33一体形成。由此，构造的简化能够带来聚合物二次电池202的制造成本降低。进而，在配置密封构件41时，能够在因第2金属板33和框板51而受到限制的空间，正确且容易地配置既定量的密封构件41。因此，能够防止密封构件41的位置偏移，并能提高聚合物二次电池202的质量。
进而，如图18及图19所示，第1金属板31及第2金属板33之中的至少一个具有肋37也可。由此，根据与图9～图12所示的第2实施方式同样的理由，使具有肋37的第1金属板31或第2金属板33对扭转、弯曲等的强度上升。另外，在配置密封构件41时，能够以肋37为基准将密封构件41配置在更加正确的位置。因此，能够可靠地防止密封构件41的位置偏移，并且能够进一步提高聚合物二次电池202的质量。
此外，在图17～19所示的例中，框板51与第2金属板33一体形成，但不限于此，框板51也可以与第1金属板31一体形成。
这样，本变形例的聚合物二次电池202，其特征在于，具有沿着外装体30的外周设置并与密封构件41接触的框板51。
依据本实施方式，由于框板51设置在聚合物二次电池201的外周，所以对聚合物二次电池202施加有扭转、弯曲等外力时，能够抑制其变形。因此，能够得到耐久性更高的聚合物二次电池。
（第4实施方式）
接着，对第4实施方式进行说明。
图20是示出第4实施方式所涉及的电化学电池的截面图，图21是示出第4实施方式所涉及的其他电化学电池的截面图。在本实施方式中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池301。
在图20及图21所示的第4实施方式中，在第2金属板33的周缘部33a与集电部33c之间具备弯曲部33f这一点上，与第1实施方式不同。此外，对于与图1所示的第1实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图20及图21所示，本实施方式的聚合物二次电池301，第2金属板33具有形成在层叠电极体10的周围的弯曲部33f，弯曲部33f形成为能根据层叠电极体10的体积变化而伸缩。
第2金属板33具备：与密封构件41密合的周缘部33a；与层叠电极体10密合的集电部33c；以及连接它们的弯曲部33f。弯曲部33f在图20及图21所示的侧面截面图中，相对于以虚拟线示出的直线状的形状形成为非直线状的形状。由此，夹在两金属板31、33的层叠电极体10因充放电的反复而沿Z方向出现体积变化时，弯曲部33f通过伸缩能够吸收该体积变化。因此，能够提高聚合物二次电池301的充放电的效率。而且，沿着层叠电极体10的周围形成的弯曲部33f成为肋，从而能够抑制因扭转、弯曲等输入而导致的外装体30的变形。
此外，在本实施方式中，将弯曲部33f形成在第2金属板33上，但是将弯曲部形成在第1金属板31上也能得到同样的效果。
这样，本实施方式的聚合物二次电池301，其特征在于，第2金属板33具有形成在层叠电极体10的周围的弯曲部33f，弯曲部33f形成为能根据层叠电极体10的体积变化而伸缩。
依据本实施方式，通过形成在层叠电极体10的周围的第2金属板33的弯曲部33f，能够吸收因固定在外装体30的内部的层叠电极体10的充放电而产生的体积变化。因此，能够提高聚合物二次电池301的充放电的效率。另外，弯曲部33f成为肋，从而能够抑制扭转、弯曲等输入导致的外装体30的变形。因此，能够得到耐久性更高、充放电的效率优异的聚合物二次电池。
（第4实施方式，第1变形例）
接着，对第4实施方式的第1变形例进行说明。
图22是示出第4实施方式的第1变形例所涉及的电化学电池的截面图。本变形例中，与第1实施方式同样，作为电化学电池举例说明聚合物二次电池302。
图20及图21所示的第4实施方式中，两金属板31、33与层叠电极体10直接接触，但是图22所示的本变形例中，在两金属板31、33与层叠电极体10之间具有由多孔质的导电性材料形成的保护层47这一点不同。此外，对于与图20及图21所示的第4实施方式同样的结构的部分，省略详细的说明。
如图22所示，本变形例的聚合物二次电池302，在两金属板31、33与层叠电极体10之间具有由多孔质的导电性材料形成的保护层47。
保护层47具有第1保护层47a及第2保护层47b。第1保护层47a设置在第1金属板31与形成层叠电极体10的Z方向的一端的第1电极层11a之间，从Z方向观看以与该第1电极层11a重叠的方式配置。第1保护层47a的平面形状与层叠电极体10的平面形状大体一致。此外，在第1金属板31与第1保护层47a之间，以及第1电极层11a与第1保护层47a之间，分别涂敷导电性膏，提高密合性也可。第2保护层47b设置在第2金属板33与形成层叠电极体10的Z方向的另一端的第2电极层13a之间。该第2保护层47b也与第1保护层47a同样地形成。
保护层47由多孔质的导电性材料形成，例如由碳纸、发泡金属等形成。一般碳纸、发泡金属等多孔质的导电性材料，具有高导电率及高气孔率，特别是来自高气孔率，具有低的热传导率和对于压力的高的压缩率。因此，通过作为保护层47使用多孔质的导电性材料，不会增加聚合物二次电池302的内阻，而能够吸收因充放电的反复而产生的层叠电极体10的体积变化。由此，能够提高聚合物二次电池302的充放电的效率。进而，保护层47热传导率低，因此在进行密封构件41的热粘接时能够抑制从两金属板31、33到层叠电极体10的热传递。
此外，在第1保护层47a由发泡金属形成的情况下，其材质与第1金属板31相同，出于具有对阳极氧化的耐腐蚀性的观点，优选SUS316、SUS329、NAS64、SUS317J4L、Al等。另外，在第2保护层47b由发泡金属形成的情况下，其材质与第2金属板33同样，出于具有耐腐蚀性的观点，优选SUS304、Cu、Ni等。
这样，本变形例的聚合物二次电池302，其特征在于，在两金属板31、33与层叠电极体10之间具有由多孔质的导电性材料形成的保护层47。
依据本变形例，通过在两金属板31、33与层叠电极体10之间夹入多孔质的导电性材料，能够吸收层叠电极体10的体积变化。进而，由于多孔质的导电性材料热传导率低，所以能够防止加热密封构件41时的热传到层叠电极体10。因此，能够得到可靠性更高、充放电效率优异的聚合物二次电池。
此外，本发明并不限于上述的实施方式。
例如，在上述实施方式中，作为电化学电池的一个例子，举例说明聚合物二次电池，但是也可为其他的非水电解质二次电池、双电层电容器、一次电池等。
标号说明
1、2、3、4、5、6、101、201、202、301、302聚合物二次电池（电化学电池）；10层叠电极体；11第1电极层；13第2电极层；15聚合物电解质层；17第1开口部；30外装体；31第1金属板；31d第1金属板的外周部；33第2金属板；33d第2金属板的外周部；33f弯曲部；35粘接面；37肋；37a、37b第1肋；37c第2肋；41、43密封构件；43a陶瓷层；47保护层；51框板；55包含铜材料的金属层；57耦合材料层。

Claims (15)

1.一种电化学电池，其特征在于，具备：
层叠电极体；以及
收纳所述层叠电极体的外装体，
所述层叠电极体包括：
第1电极层；以及
在所述第1电极层的两侧夹着聚合物电解质层而层叠的第2电极层，
至少设有一个贯通所述第1电极层和与所述第1电极层邻接的所述聚合物电解质层的第1开口部，
在所述第1开口部的内部，处于所述第1电极层的两侧的所述第2电极层接触，
所述外装体包括：
与所述第1电极层导通的第1金属板；
与所述第2电极层导通的第2金属板；以及
在所述层叠电极体的周围密封所述第1金属板与所述第2金属板之间的密封构件。
2.如权利要求1所述的电化学电池，其特征在于，
所述密封构件由树脂材料形成。
3.如权利要求1所述的电化学电池，其特征在于，
所述密封构件由玻璃材料形成。
4.如权利要求1所述的电化学电池，其特征在于，
所述密封构件由玻璃及陶瓷的混合材料形成。
5.如权利要求1至4的任一项所述的电化学电池，其特征在于，
所述密封构件具有将所述第1金属板与所述第2金属板之间绝缘的陶瓷层。
6.如权利要求1至5的任一项所述的电化学电池，其特征在于，
所述密封构件热粘接到所述第1金属板及所述第2金属板。
7.如权利要求6所述的电化学电池，其特征在于，
所述第1金属板及所述第2金属板之中的至少一个在与所述密封构件的粘接面实施有粗糙加工。
8.如权利要求6或7所述的电化学电池，其特征在于，
所述第1金属板及所述第2金属板之中的至少一个在与所述密封构件的粘接面包括：
包含铜材料的金属层；以及
在包含所述铜材料的金属层与所述密封构件之间形成的耦合材料层。
9.如权利要求1至8的任一项所述的电化学电池，其特征在于，
所述第1金属板及所述第2金属板之中的至少一个具有形成在所述层叠电极体的周围的肋。
10.如权利要求9所述的电化学电池，其特征在于，
所述肋沿着所述密封构件形成。
11.如权利要求9或10所述的电化学电池，其特征在于，
所述肋包括：
形成在所述第1金属板的第1肋；以及
形成在所述第2金属板的第2肋，
从所述第1金属板及所述第2金属板的叠合方向来看，所述第1肋及所述第2肋形成在相互不重复的位置。
12.如权利要求1至11的任一项所述的电化学电池，其特征在于，
所述第1金属板的外周部及所述第2金属板的外周部被所述密封构件覆盖。
13.如权利要求12所述的电化学电池，其特征在于，
具有沿着所述外装体的外周设置并与所述密封构件接触的框板。
14.如权利要求1至13的任一项所述的电化学电池，其特征在于，
所述第1金属板及所述第2金属板之中的至少一个具有形成在所述层叠电极体的周围的弯曲部，
所述弯曲部形成为能够根据所述层叠电极体的体积变化而伸缩。
15.如权利要求1至14的任一项所述的电化学电池，其特征在于，
在所述第1金属板及所述第2金属板之中的至少一个与所述层叠电极体之间，具有由多孔质的导电性材料形成的保护层。
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