CN106549121A - 蓄电装置 - Google Patents

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Abstract

一种蓄电装置(1),第一外装件(10)的第一热塑性树脂层(15)与第二外装件(20)的第二热塑性树脂层(25)彼此相对,通过被第一热塑性树脂层与第二热塑性树脂层熔接而成的热封部(32)包围,从而形成具有电池元件室(33)的外装体(31),第一内侧导通部(42)及第二内侧导通部(52)面向电池元件室的室内,对于被封入至电池元件室内的电池元件而言,正极元件(41)与第一内侧导通部导通,并且负极元件与第二内侧导通部导通,在外装体的外表面,设置有与第一外装件的第一金属箔(11)导通的多个第一外侧导通部(43)及与第二外装件的第二金属箔(21)导通的多个第二外侧导通部(53)。

Description

蓄电装置
技术领域
本发明涉及作为手机用蓄电池、车载用蓄电池、可再生能源回收用蓄电池、电容器(capacitor)、全固态电池等使用的、以层压件外装了的蓄电装置。
背景技术
近年来,伴随着智能手机、平板电脑终端等便携设备的薄型、轻量化,作为搭载于这些便携设备的锂离子二次电池、锂聚合物二次电池的外装件,使用了在金属箔的两个面上贴合了树脂膜的层压外装件来代替以往的金属罐。另外,正在研究在电动汽车用的电源、蓄电用的大型电池、电容器(capacitor)等蓄电装置中,也使用由层压外装件制作的外装体。
这些蓄电装置通过在接合于正极及负极的极耳引线从外装体伸出的状态下将层压外装件的内侧的树脂层彼此进行热封接合,由此电极密封在外装体内,通过极耳引线进行电的授受。若将这种结构的蓄电装置进行高容量化,电流集中于极耳引线从而热量易于积存,存在由于局部的发热而引起的安全性的降低的问题。另外,由于电极反应以极耳引线的连接部位为起点而扩散开来,因此,在重复充放电期间,由于反应而结构发生了变化的活性物质、反应生成物局部存在于接近极耳引线的部分,这种局部存在成为加速装置劣化的原因。
针对上述局部的发热,专利文献1中提出了一种蓄电装置,通过在电极接合多组极耳引线,从而将电流分散,抑制了1个极耳引线的发热量。针对伴随着蓄电装置的大型化的极耳引线的发热,上述专利文献1在[0011]中指出,“虽然也有将引线-极耳增厚、增宽的方法,但这时,有引线-极耳部位的密封性(sealing)变差的可能”,专利文献1采用了使用多组的以往尺寸的极耳引线的结构。
现有技术文献
专利文献
[专利文献1]日本专利第5618010号公报
发明内容
发明所需解决的课题
然而,根据专利文献1记载的蓄电装置,虽然避免了由极耳引线的增厚及大型化而引起的密封性降低,但与层压外装件彼此直接接合的部分相比,极耳引线的伸出部分的密封性变差,这一点没有改变,且通过使用多组极耳引线,密封性变差的部位增多。
用于解决课题的手段
鉴于上述技术背景,本发明的目的在于,提供一种蓄电装置,其能抑制由电极反应引起的生成物的局部存在,且能保持高密封性。
即,本发明包括下述[1]~[5]记载的构成。
[1]一种蓄电装置,包括:
第一外装件,上述第一外装件在第一金属箔的一面上贴合有第一耐热性树脂层,在另一面上贴合有第一热塑性树脂层,在上述第一热塑性树脂层侧的面上具有与第一金属箔导通的第一内侧导通部;
第二外装件,上述第二外装件在第二金属箔的一面上贴合有第二耐热性树脂层,在另一面上贴合有第二热塑性树脂层,在上述第二热塑性树脂层侧的面上具有与第二金属箔导通的第二内侧导通部;和
电池元件,上述电池元件具有含有正极活性物质的正极元件、含有负极活性物质的负极元件和配置于它们之间的隔膜、和电解质,
上述第一外装件的第一热塑性树脂层与第二外装件的第二热塑性树脂层彼此相对,通过被第一热塑性树脂层与第二热塑性树脂层熔接而成的热封部包围,从而形成具有电池元件室的外装体,第一内侧导通部及第二内侧导通部面向上述电池元件室的室内,
对于被封入至上述电池元件室内的电池元件而言,正极元件与第一内侧导通部导通,并且负极元件与第二内侧导通部导通,
在上述外装体的外表面,设置有与第一金属箔导通的多个第一外侧导通部及与第二金属箔导通的多个第二外侧导通部。
[2]前项1记载的蓄电装置,其中,在上述外装体的俯视中,上述多个第一外侧导通部相对于上述正极元件的中心设置在对称位置,上述多个第二外侧导通部相对于上述负极元件的中心设置在对称位置。
[3]一种蓄电装置,包括:
第一外装件,上述第一外装件在第一金属箔的一面上贴合有第一耐热性树脂层,在另一面上贴合有第一热塑性树脂层,在上述第一热塑性树脂层侧的面上具有与第一金属箔导通的第一内侧导通部;
第二外装件,上述第二外装件在第二金属箔的一面上贴合有第二耐热性树脂层,在另一面上贴合有第二热塑性树脂层,在上述第二热塑性树脂层侧的面上具有与第二金属箔导通的第二内侧导通部;和
电池元件,上述电池元件具有含有正极活性物质的正极元件、含有负极活性物质的负极元件和配置于它们之间的隔膜、和电解质,
上述第一外装件的第一热塑性树脂层与第二外装件的第二热塑性树脂层彼此相对,通过被第一热塑性树脂层与第二热塑性树脂层熔接而成的热封部包围,从而形成具有电池元件室的外装体,第一内侧导通部及第二内侧导通部面向上述电池元件室的室内,
对于被封入至上述电池元件室内的电池元件而言,正极元件与第一内侧导通部导通,并且负极元件与第二内侧导通部导通,
在上述外装体的外表面,与第一金属箔导通的环形第一外侧导通部沿上述正极元件的边缘设置,与第二金属箔导通的环形第二外侧导通部沿上述负极元件的边缘设置。
[4]前项1~3中任一项记载的蓄电装置,其中,上述第一外侧导通部及第二外侧导通部设置在热封部上。
[5]前项1~3中任一项记载的蓄电装置,其中,上述第一外侧导通部设置在第一耐热性树脂层侧的面或上述第二外侧导通部设置在第二耐热性树脂层侧的面,或者上述第一外侧导通部设置在第一耐热性树脂层侧的面且上述第二外侧导通部设置在第二耐热性树脂层侧的面。
发明的效果
对于上述[1]记载的蓄电装置,在外装体的电池元件室内,电池元件与第一金属箔的第一外侧导通部及第二金属箔的第二内侧导通部导通,在外装体的外表面上,第一金属箔的第一外侧导通部及第二金属箔的第二外侧导通部成为集电部,从而进行与外部的电的授受。为了电的授受而未使用极耳引线,热封部以整个外周与第一热塑性树脂层和第二热塑性树脂层直接接合,因此具有高密封性。另外,由于具有多个第一外侧导通部及多个第二外侧导通部,因此电池元件的相对于集电部的远近差缩小,抑制了由于电极反应而结构发生了变化的活性物质、反应生成物局部存在,进而抑制了蓄电装置的劣化。此外,通过设置多个第一外侧导通部及多个第二外侧导通部,可以使流经集电部的电流分散从而避免局部的发热。
对于上述[2]记载的蓄电装置,多个第一外侧导通部相对于正极元件的中心设置在对称位置,多个第二外侧导通部相对于所述负极元件的中心设置在对称位置,因此,缩小电池元件的相对于第一外侧导通部及第二外侧导通部的远近差的效果较大。
对于上述[3]记载的蓄电装置,在外装体的电池元件室内,电池元件与第一金属箔的第一外侧导通部及第二金属箔的第二内侧导通部导通,在外装体的外表面上,第一金属箔的第一外侧导通部及第二金属箔的第二外侧导通部成为集电部,从而进行与外部的电的授受。为了电的授受而未使用极耳引线,热封部以整个外周与第一热塑性树脂层和第二热塑性树脂层直接接合,因此具有高密封性。另外,第一外侧导通部及第二外侧导通部为沿电池元件的边缘的环形,从整个外周进行集电,因此电池元件的相对于集电部的远近差缩小,抑制了由于电极反应而结构发生了变化的活性物质、反应生成物局部存在,进而抑制了蓄电装置的劣化。
对于上述[4]记载的蓄电装置,第一外侧导通部及第二外侧导通部设置在热封部上,因此即便第一外侧导通部或第二外侧导通部发生破损,也不会发生漏液,安全性高。
对于上述[5]记载的蓄电装置,上述第一外侧导通部及第二外侧导通部的至少一者设置在本来构成外装体的外表面的第一耐热性树脂层侧的面或第二耐热性树脂层侧的面,因此可减少特别的组装、加工。
附图说明
[图1A]为本发明的蓄电装置的一个实施方式的俯视图。
[图1B]为图1A的蓄电装置的仰视图。
[图1C]为图1A中1C-1C线截面视图。
[图2]为构成图1A的蓄电装置的外装体的第一外装件及第二外装件的截面图。
[图3]为使用图2的外装件的正极部件及负极部件的截面图。
[图4]为本发明的蓄电装置的其他实施方式的俯视图。
[图5]为本发明的蓄电装置的另外的实施方式的俯视图。
[图6]为本发明的蓄电装置的另外的实施方式的俯视图。
附图标记说明
1、2、3、4…蓄电装置
10…第一外装件
11…第一金属箔
13…第一耐热性树脂层
15…第一热塑性树脂层
20…第二外装件
21…第二金属箔
23…第二耐热性树脂层
25…第二热塑性树脂层
30…隔膜
31、34、35、36…外装体
32…热封部
33…电池元件室
41…正极元件(正极活性物质部)
42…第一内侧导通部
43、45、46、47…第一外侧导通部
44…底涂层
51…负极元件(负极活性物质部)
52…第二内侧导通部
53、55、56、57…第二外侧导通部
具体实施方式
图1A~1C、4、5、6中示出本发明的蓄电装置的4个例子的实施方式。
在以下的说明中,带有同一符号的部件表示同一物或同等物,省略重复说明。
[构成外装体的外装件]
图2中示出了构成各蓄电装置1、2、3、4的外装体31、34、35、36的第一外装件10及第二外装件20的层合结构及导通部的形成例。
第一外装件10中,在第一金属箔11的一面上通过粘接剂层12贴合有第一耐热性树脂层13,在另一面上通过粘接剂层14贴合有第一热塑性树脂层15。在上述耐热性树脂层13侧的面上,以不存在第一耐热性树脂层13和粘接剂层12而露出第一金属箔11的方式,形成了与第一金属箔11导通的导通部16。在上述第一热塑性树脂层15侧的面上,形成了不存在第一热塑性树脂层15和粘接剂层14而露出第一金属箔11的导通部17。在外装体31、34、35、36中,上述第一热塑性树脂层15侧的导通部17,无论外装体31、34、35、36的形态如何均至少存在一个,成为面向电极元件室内的第一内侧导通部。另外,在具有第二个导通部17的情况下,成为外装体外表面的第一外侧导通部。另一方面,第一耐热性树脂层13侧的导通部16,根据外装体31、34、35、36的形态的不同,有存在的情况和不存在的情况,存在导通部16的情况下,其形成于外装体31、34、35、36的外表面而成为第一外侧导通部。
同样地,第二外装件20中,在第二金属箔21的一面上通过粘接剂层22贴合有第二耐热性树脂层23,在另一面上通过粘接剂层24贴合有第二热塑性树脂层25。在上述耐热性树脂层23侧的面上,以不存在第二耐热性树脂层23和粘接剂层22而露出第二金属箔21的方式,形成了与第二金属箔21导通的导通部26。在上述第二热塑性树脂层25侧的面上,形成了不存在第二热塑性树脂层25和粘接剂层24而露出第二金属箔21的导通部27。在外装体31、34、35、36中,上述第二热塑性树脂层25侧的导通部27,无论外装体31、34、35、36的形态如何均至少存在一个,成为面向电极元件室内的第二内侧导通部。另外,在具有第二个导通部27的情况下,成为外装体31、34、35、36外表面的第二外侧导通部。另一方面,第二耐热性树脂层23侧的导通部26,根据外装体的形态的不同,有存在的情况和不存在的情况,存在导通部26的情况下,其形成于外装体31、34、35、36的外表面而成为第二外侧导通部。
本发明中,导通部16、17、26、27与第一金属箔11或第二金属箔21导通是必要条件,第一金属箔11或第二金属箔21露出并非必要条件。例如,利用导电性粘接剂形成了粘接剂层12、14、22、24时,即使第一金属箔11或第二金属箔21上的粘接剂层12、14、22、24露出也能形成导通部。
上述导通部16、17可在第一外装件10的任意位置以任意形状形成。第二外装件20的导通部26、27也一样。
导通部可通过以下方法形成。需要说明的是,本发明不限于包括导通部的形成方法的第一外装件10及第二外装件20的制造方法,以下仅是导通部形成方法的一个例子。
(1)通过公知的方法,利用粘接剂将耐热性树脂层、金属箔层、热塑性树脂层贴合,照射激光,灼烧除去树脂层和粘接剂层。
(2)向金属箔上涂布粘接剂时在形成导通部的部分不涂布粘接剂,形成未涂布部,贴合耐热性树脂层或热塑性树脂层。然后,切除未涂布部上的树脂层。
(3)预先在形成金属箔的导通部的部分粘贴遮蔽胶带(masking tape),涂布粘接剂,贴合耐热性树脂层或热塑性树脂层。然后,与遮蔽胶带一同除去树脂层和粘接剂。
[蓄电装置]
本发明的蓄电装置中,第一外装件10的第一热塑性树脂层15和第二外装件20的第二热塑性树脂层25彼此相对,通过被第一热塑性树脂层15和第二热塑性树脂层25熔接而成的热封部包围,从而形成具有电池元件室的外装体,第一内侧导通部及第二内侧导通部面向上述电池元件室的室内,在电池元件室内,电池元件的正极元件与第一内侧导通部导通,并且负极元件与第二内侧导通部导通。另外,在外装体的外表面,具有与第一金属箔导通的第一外侧导通部和与第二金属箔导通的第二外侧导通部。即,本发明的蓄电装置的共通之处在于,第一外装件的第一金属箔作为正极用导体或正极而发挥功能,同时第二外装件的第二金属箔作为负极用导体而发挥功能,在外装体的外表面上设置有进行电的授受的第一外侧导通部和第二外侧导通部。下文详细说明的多个蓄电装置的第一外侧导通部及第二外侧导通部的数目、位置、形状不同。
此外,图1C省略粘接剂层12、14、22、24的图示,仅图示了第一耐热性树脂层13、第二耐热性树脂层23、第一金属箔11、第二金属箔21、第一热塑性树脂层15、第二热塑性树脂层25。
(第一蓄电装置)
图1A~图1C的蓄电装置1为:向上述第一外装件10及第二外装件20中装入底涂层44和正极元件41及负极元件51,从而制作图3所示正极部件40及负极部件50,将其与隔膜30及电解质一同组装而成。上述蓄电装置1由上述正极部件40及负极部件50形成外装体31,并且是将各自的金属箔11、21分别用作正极及负极的薄型装置。需要说明的是,正极元件41、负极元件51、电解质、隔膜30为电池元件的最小构成。
上述正极部件40为四角形,在第一外装件10的第一热塑性树脂层15侧的面的中央具有四角形的导通部17,向该导通部17涂布底涂层44和作为正极元件的正极活性物质部41,在第一热塑性树脂层15侧的面上露出正极活性物质部41。上述导通部17为蓄电装置1的第一内侧导通部42。另一方面,在第一耐热性树脂层13侧的面中,平行于各边地形成有4个导通部16。上述各导通部16为蓄电装置1的第一外侧导通部43。上述第一外侧导通部43设置于比相反面的正极活性物质部41更靠外侧。
上述负极部件50为与正极部件40相同尺寸的四角形,第二外装件20的第二热塑性树脂层25侧的面的中央具有四角形的导通部27,向该导通部27涂布底涂层44和作为负极元件的负极活性物质部51,在第二热塑性树脂层25侧的面上露出负极活性物质部51。上述导通部27为蓄电装置1的第二内侧导通部52。另一方面,在第二耐热性树脂层23侧的面中,平行于各边地形成有4个导通部26。上述各导通部26为蓄电装置1的第二外侧导通部53。上述第二外侧导通部53设置于比相反面的负极活性物质部51更靠外侧。需要说明的是,本发明的蓄电装置并不限于正极部件及负极部件为四角形、同尺寸,也适合使用形成为圆形、椭圆形等任意形状的那些。
上述正极部件40可以通过例如制作图2的第一外装件10、向其导通部17涂布底涂层44及正极活性物质,从而制作正极部件。另外,作为其他制作方法,可例示如下的方法:向第一金属箔11的所需部分涂布底涂层44及正极活性物质从而形成正极活性物质部41,用胶带等将正极活性物质部41的表面遮蔽、形成粘接剂层14并贴合热塑性树脂层15之后,在正极活性物质部41上的热塑性树脂层15中切出切口,从而将粘接剂层14及胶带连同热塑性树脂层15一起除去,从而露出正极活性物质部41。上述负极部件50也可以按与正极部件相同的方法制作。需要说明的是,本发明的蓄电装置不限于正极部件40及负极部件50的制造方法,也可适用通过其他方法制作的正极部件40及负极部件50。
上述蓄电装置1通过如下这样制作:用上述正极部件40的正极活性物质部41和负极部件50的负极活性物质部51夹住隔膜30、并注入电解质,将正极部件40的第一热塑性树脂层15和负极部件50的第二热塑性树脂层15热封接合从而形成热封部32。上述隔膜30比正极活性物质部41及负极活性物质部51大,隔膜30的周缘熔接于第一热塑性树脂层15及第二热塑性树脂层25,并与他们一同形成热封部32的一部分。上述正极活性物质部41及负极活性物质部51对应于本发明的蓄电装置的正极元件及负极元件,它们与隔膜30(除周缘的熔接部分以外)所占的空间对应于电池元件室33。另外,外装体31的俯视中,正极活性物质部41及负极活性物质部51为与电池元件室33相同的尺寸。
对于上述蓄电装置1,外装体31的外表面中,4个第一外侧导通部43及4个第二外侧导通部53成为集电部,从而进行与外部的电的授受。若像这样在多个部位进行电的授受,则电流分散、流入1个第一外侧导通部43及1个第二外侧导通部53的电流变小,因此可避免局部的发热。
另外,电极反应以集电部为起点而扩散开来,因此,越接近集电部,活性物质促进电极反应的频率变得越高。因而,若重复充放电,则在接近集电部的部分,由于电极反应而结构发生了变化的活性物质、电解质的反应生成物增多,另一方面,离集电部远的部分的活性物质不能充分用于电极反应。结构发生了变化的活性物质、电解质的反应生成物为装置劣化的原因,劣化由于这些局部存在而加速。在上述蓄电装置1中,通过沿着四角形的正极活性物质部41及负极活性物质部51的各边而分别设置第一外侧导通部43及第二外侧导通部53,减小了相对于集电部的远近差。在上述蓄电装置1的正极活性物质41中,离4个第一外侧导通部43最远的地点为正极活性物质41的中心。假定只在1边设置第一外侧导通部则对边变成最远,因此,通过在各边分别设置第一外侧导通部43,至最远地点的距离可以缩减至1/2。对于负极活性物质部51也是一样。因而,在上述蓄电装置1中,由于抑制了上述结构发生了变化的活性物质、反应生成物的局部存在,因此抑制了装置的劣化,进而可延长装置寿命。
通过将上述第一外侧导通部43及第二外侧导通部53分别设置2个以上的多个,可减小相对于集电部的远近差。另外,只要是2个以上即可,没有特别限定,关于相对于四角形形状的正极活性物质部及负极活性物质部而在各边配置,也不限于相对于四角形而为偶数个。此外,正极活性物质部及负极活性物质部也不限于角形,可形成为圆形、椭圆形等任意形状。
与正极活性物质部的形状及第一外侧导通部的数目无关,上述多个第一外侧导通部优选相对于正极活性物质部的中心而配置在对称位置,缩小正极活性物质部的相对于第一外侧导通部(集电部)的远近差的效果较大。就多个第二外侧导通部而言也是一样,优选相对于负极活性物质部的中心而配置在对称位置。在上述蓄电装置1中,在4边的各边的中央设置第一外侧导通部43及第二外侧导通部53,相对于正极活性物质部41及负极活性物质部51的中心而配置在对称位置。另外,第一外侧导通部43及第二外侧导通部53各为2个的情况下,优选设置于相对2边。需要说明的是,在不是图中例示的对称配置的情况下,也能相应减小相对于集电部的远近差,非对称地配置的情况也包括在本发明中。另外,也不限于第一外侧导通部和第二外侧导通部为相同数目。
另外,上述第一外侧导通部43及第二外侧导通部53可设置在外装体31的外表面的任意位置,但优选设置于电池元件室33的外周侧的热封部32上。上述第一外侧导通部43及第二外侧导通部53由于除去了外侧的树脂层从而变薄,因此与设置于电池元件室33上或横跨电池元件室33和热封部32而设置相比,优选设置在2片外装件10、20直接重叠而变厚的热封部32上。这是由于,若外装件10、20发生破损,则在电池元件室33上设置的第一外侧导通部43及第二外侧导通部53处会发生漏液,但即便破损,在热封部32上设置的第一外侧导通部43及第二外侧导通部53处也不会发生漏液,由破损事故引起的影响变小,安全性高。
(第二蓄电装置)
与上述蓄电装置1相比,图4的蓄电装置2的外侧导通部的形状不同。
对于上述蓄电装置2,在外装体34的俯视中,第一外侧导通部45为沿着正极活性物质部41的边缘而包围正极活性物质部41的四角环形,第二外侧导通部55为沿着负极活性物质部51的边缘而包围负极活性物质部51的四角环形,它们设置于热封部32上。图4为从第一外侧导通部45侧观察蓄电装置2的俯视图,在俯视中,第一外侧导通部45和第二外侧导通部55设置于相同位置。这种环形的第一外侧导通部45及第二外侧导通部55从正极活性物质部41的负极活性物质部51的整个外周进行集电,因此缩小相对于集电部的远近差的效果较大。
(第一蓄电装置及第二蓄电装置的变形例)
多个第一外侧导通部及第二外侧导通部的尺寸可自由设定。对于图5的蓄电装置3而言,在外装体35的俯视中,第一外侧导通部46及第二外侧导通部56的长度比正极活性物质部41及负极活性物质部51的短边的长度的1/2还小。上述第一外侧导通部46及第二外侧导通部56在正极活性物质部41及负极活性物质部51的各边上,相对于正极活性物质部41及负极活性物质部51的中心而配置在对称位置。
另外,第一外侧导通部和第二外侧导通部也不限于设定在彼此的正后方。图1A~1C的蓄电装置1及图4的蓄电装置2为第一外侧导通部43、45和第二外侧导通部53、55配置在彼此的正后方的例子。另一方面,图5的蓄电装置3避开了正后方,在俯视中,其为第一外侧导通部46和第二外侧导通部56在周向上、在同一周上交替配置的例子。图5所示的同一周上的交替配置限制了外侧导通部的尺寸,但如果是内外双重配置(相对于正极活性物质部41及负极活性物质部51的距离有差别),则可以与外侧导通部的尺寸无关地实现避开正后方的配置。图6的蓄电装置4是在外装体36的俯视中,环形的第一外侧导通部47和环形的第二外侧导通部57的尺寸有差别,配置为内外双重并避开正后方的例子。
需要说明的是,如上上述,正极活性物质部及负极活性物质部的平面形状不限于多角形,外侧导通部的形状为与活性物质部的形状相应的形状。例如,在具有圆形的活性物质部的蓄电装置中设置多个外侧导通部的情况下,若沿活性物质部的边缘以等间隔配置圆弧状的外侧导通部的话,则外侧导通部相对于活性物质部的中心成为对称。另外,设置环形的外侧导通部的情况下,外侧导通部为圆环形。
上述蓄电装置1,2、3、4为在第一耐热性树脂层13侧的面设置第一外侧导通部43、45、46、47、及在第二耐热性树脂层23侧的面设置第二外侧导通部53、55、56、57的例子。本发明的蓄电装置不限于在耐热性树脂层侧的面设置外侧导通部,可以通过将外装体变更为热塑性树脂层的一部分成为外表面的方式,由此在热塑性树脂层侧的面形成外侧导通部。例如,使第一外装件和第二外装件的端部错开重叠的话,热塑性树脂层出现在外装体的外表面。另外,通过将第一外装件或第二外装件的端部折叠、通过改变第一外装件和第二外装件的大小,也能使热塑性树脂层出现在外装体的外表面。并且,可以在隔着金属箔与耐热树脂层中的可外侧导通部位相对的热塑性树脂层的位置、且热塑性树脂层出现在外装体的外表面的位置处,代替能够在耐热树脂层侧配置的外侧导通部,而设置第一外侧导通部或第二外侧导通部的一部分或者全部。
但是,由于第一耐热性树脂层及第二耐热性树脂层是构成本来的外装体的外表面,因此可以不对第一耐热性树脂层及第二耐热性树脂层进行上述特别的组装、加工,而设置第一外侧导通部或第二外侧导通部。对于上述的使第一外装件和第二外装件的端部错开重叠的外装体而言,外装体尺寸扩大,对于将第一外装件或第二外装件的端部折叠的外装体而言,为了折叠而追加了工序,但若在第一耐热性树脂层及第二耐热性树脂层设置外侧导通部的话,能够不扩大外装体尺寸、不追加工序地制作蓄电装置。若上述第一外侧导通部及第二外侧导通部的至少一者设置于第一耐热性树脂层侧的面或第二耐热性树脂层侧的面的话,则可抑制外装体尺寸的扩大,并减少特别的组装、工序追加。
(其他的蓄电装置)
在本发明的蓄电装置中,可使用这样的电池元件:在作为正极元件的涂布了正极活性物质的1层正极箔和作为负极元件的涂布了负极活性物质的1层负极箔之间,夹着隔膜而安装。对于上述蓄电装置而言,可如下制作:由上述第一外装件10和第二外装件20制作具有容纳上述电极本体的电池元件室的外装体,在上述电池元件室内,将正极箔接合于第一内侧导通部、另一方面将负极箔接合于第二内侧导通部,注入电解质并将电极元件室的周围热封接合。对于上述蓄电装置而言,将第一金属箔11及第二金属箔21用作将电池元件与外装体外表面的导通部之间电连接的导体。与上述蓄电装置1、2、3、4相同,第一外侧导通部及第二外侧导通部设置在耐热性树脂层侧的面或热塑性树脂层侧的面,从而进行与外部的电的授受。对于这种类型的蓄电装置,第一外侧导通部及第二外侧导通部也能够是图1A~1C、4、5、6所示的全部配置,通过第一外侧导通部及第二外侧导通部的配置,可减小活性物质部的相对于集电部的远近差。
如以上说明上述,本发明的蓄电装置,通过第一外侧导通部及第二外侧导通部的配置,减小了活性物质部的相对于集电部的远近差,能抑制由于电极反应而结构发生了变化的活性物质、反应生成物的局部存在,进而能抑制蓄电装置的劣化。另外,可以不使用极耳引线而进行电的授受,热封部在整个外周与第一热塑性树脂层和第二热塑性树脂层直接接合,因此具有高密封性而与外侧导通部的数目及尺寸无关。此外,由于不使用极耳引线,也不存在由极耳引线引起的尺寸扩大。另外,在具有多个第一外侧导通部及第二外侧导通部的蓄电装置中,流经集电部的电流分散,因此可避免局部的发热。
上述效果能够相应地得到,而与蓄电装置的尺寸及容量无关。但是,小型或小容量的蓄电装置中原本电池元件的相对于集电部的远近差小、而且流经集电部的电流也小,因此由本发明获得的效果也小。本发明在应用于大型或大容量的蓄电装置的情况下,能获得显著的效果,本发明的应用意义更大。从该观点考虑,本发明可推荐于进行重复充放电的二次电池、其中特别是薄型类、快速充电用的蓄电装置。
[第一及第二外装件及蓄电装置的构成材料]
本发明虽然不限定第一外装件、第二外装件及蓄电装置的材料,但可以举出作为优选材料的以下材料。
(金属箔)
上述第一金属箔11及第二金属箔21为蓄电装置的导通部,并且承担对第一外装件10及第二外装件20赋予阻止氧、电解质发生反应而产生的氧、水分侵入的气体阻隔性的作用。另外,利用金属箔11作为导通部时,使用导电性良好的金属箔。例如,可列举铝箔、铜箔、镍箔、不锈钢箔、或者它们的包覆(clad)箔、它们的退火箔或未退火箔等。另外,也优选使用用镍、锡、铜、铬等导电性金属进行电镀而成的金属箔,例如经电镀的铝箔。另外,上述第一金属箔11及第二金属箔21的厚度优选为7~150μm。
另外,优选在上述上述第一金属箔11及第二金属箔21上形成化学转化皮膜。上述化学转化皮膜是通过在金属箔表面实施化学转化处理而形成的皮膜,通过实施这样的化学转化处理,能够充分防止由电解液等导致的对金属箔表面的腐蚀。例如通过进行下述处理,对金属箔实施化学转化处理。即,在进行脱脂处理后的金属箔的表面上涂布下述1)~3)中的任一种水溶液,然后进行干燥,由此实施化学转化处理,
1)包含磷酸;
铬酸;以及
选自由氟化物的金属盐和氟化物的非金属盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液
2)包含磷酸;
选自由丙烯酸系树脂、壳聚糖衍生物树脂以及酚醛类树脂组成的组中的至少一种树脂;以及
选自由铬酸和铬(III)盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液
3)包含磷酸;
选自由丙烯酸系树脂、壳聚糖衍生物树脂以及酚醛类树脂组成的组中的至少一种树脂;
选自由铬酸和铬(III)盐组成的组中的至少一种化合物;以及
选自由氟化物的金属盐和氟化物的非金属盐组成的组中的至少一种化合物的混合物的水溶液。
关于上述化学转化皮膜,作为铬附着量(每个单面),优选0.1mg/m2~50mg/m2,特别优选2mg/m2~20mg/m2
(耐热性树脂层)
作为构成第一耐热性树脂层13及第二耐热性树脂层23的耐热性树脂,使用在热封时的热封温度不熔融的耐热性树脂。作为上述耐热性树脂,优选使用熔点比构成上述第一热塑性树脂层15及第二热塑性树脂层25的热塑性树脂的熔点高10℃以上的耐热性树脂,特别优选使用熔点比热塑性树脂的熔点高20℃以上的耐热性树脂。例如,优选使用拉伸聚酰胺膜(拉伸尼龙膜等)或拉伸聚酯膜。其中,特别优选使用双轴拉伸聚酰胺膜(双轴拉伸尼龙膜等)、双轴拉伸聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)膜、双轴拉伸聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜或双轴拉伸聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)膜。需要说明的是,上述第一耐热性树脂层13及第二耐热性树脂层23既可以以单层形成,或者,例如也可以以由拉伸聚酯膜/拉伸聚酰胺膜形成的多层(由拉伸PET膜/拉伸尼龙膜形成的多层等)形成。上述第一耐热性树脂层13及第二耐热性树脂层23的厚度优选为20μm~100μm。
另外,对于构成贴合上述第一耐热性树脂层13及第二耐热性树脂层23的粘接剂层12、22的粘接剂而言,优选使用选自由聚酯聚氨酯系粘接剂(Polyester-urethane)和聚醚聚氨酯(Polyether-urethane)系粘接剂组成的组中的至少一种粘接剂。上述粘接剂层12、22的厚度优选设定为0.5μm~5μm。
(热塑性树脂层)
关于构成第一热塑性树脂层15及第二热塑性树脂层25的热塑性树脂,优选由下述热塑性树脂形成的未拉伸膜构成,上述热塑性树脂为选自由聚乙烯、聚丙烯、烯烃类共聚物、它们的酸改性物以及离聚物组成的组中的至少一种。上述热塑性树脂层15、25的厚度优选设定为20μm~150μm的范围。
另外,对于构成贴合上述第一热塑性树脂层15及第二热塑性树脂层25的粘接剂层14、24的粘接剂而言,优选为由烯烃类粘接剂形成的层。使用二液固化型的烯烃类粘接剂时,能够充分防止由因电解液导致的膨胀而引起的粘接性降低。上述粘接剂层14、24的厚度优选设定为0.5μm~5μm。
(底涂层)
为了降低集电体和活性物质部的接触电阻,可在集电体和活性物质部之间设置底涂层44。在设置底涂层44的情况下,对底涂层44没有特别限定,但优选例如:为了提高导电性,而向PVDF(聚偏氟乙烯)、SBR(苯乙烯丁二烯橡胶)、PAN(聚丙烯腈)、壳聚糖等多糖类、CMC(羧甲基纤维素钠盐等)的多糖类衍生物等粘结剂中添加炭黑、CNT(碳纳米管)等导电助剂而得的混合物。在配置时,优选将厚度设定为0.01μm~10μm。
(活性物质部)
正极活性物质部41由例如添加有粘结剂(PVDF(聚偏氟乙烯),偏氟乙烯与具有羟基、羧基、羰基、环氧基等单体的共聚物,PTFE(聚四氟乙烯),SBR(苯乙烯丁二烯橡胶),苯乙烯与丙烯酸的共聚物,PAN(聚丙烯腈),壳聚糖等多糖类,CMC(羧甲基纤维素钠盐等)的多糖类衍生物等)和正极活性物质(例如,具有层状岩盐型的结晶结构的金属氧化物(其含有锂,此外含有选自钴、镍、锰、铝的至少一种金属)、或具有橄榄石型的结晶结构的金属氧化物(其含有锂,此外含有选自铁、锰中的至少一种金属),或具有尖晶石型的结晶结构的金属氧化物(其含有锂,此外含有选自锰、镍中的至少一种金属))的混合组合物等形成。上述正极活性物质部41的厚度优选设定为2μm~300μm。此外,也可以在上述正极活性物质部41中含有乙炔黑、炉炭黑、科琴黑等炭黑、石墨微粒、CNT(碳纳米管)等导电助剂。另外,作为负极活性物质部51,可由例如向粘结剂(PVDF(聚偏氟乙烯),偏氟乙烯与具有羟基、羧基、羰基、环氧基等单体的共聚物,PTFE(聚四氟乙烯),SBR(苯乙烯丁二烯橡胶),苯乙烯与丙烯酸的共聚物,PAN(聚丙烯腈),壳聚糖等多糖类,CMC(羧甲基纤维素钠盐等)的多糖类衍生物等)中添加有添加物(例如,石墨、易石墨化炭、难石墨化炭、钛酸锂、含有硅、锡等可与锂进行合金化的元素的金属等)的混合组合物等形成。上述负极活性物质部51的厚度优选设定为1μm~300μm。此外,也可以在上述负极活性物质部51中含有乙炔黑、炉炭黑、科琴黑等炭黑、CNT(碳纳米管)、石墨微粒等导电助剂。
作为隔膜30,可以举出聚乙烯制隔膜、聚丙烯制隔膜、由多层膜(其由聚乙烯膜和聚丙烯膜形成)形成的隔膜,或者由在这些树脂制隔膜上涂布了陶瓷等的耐热无机物的湿式或干式的多孔质膜所构成的隔膜等。上述隔膜30的厚度优选设定为5μm~50μm。
(电解质)
使用向碳酸亚乙酯、碳酸亚丙酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯、碳酸甲基乙基酯、乙腈、γ-丁内酯等有机溶剂的单独或混合了的溶剂中,溶解选自六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂等锂盐的盐而得到的电解质。
本申请主张在2015年9月17日提出申请的日本专利申请特愿2015-184073号的优先权,其公开内容直接构成本申请的一部分。
在此使用的术语和表达是为了说明本发明而使用的,不用于进行限定性解释。此处所示出并且描述的特征事项的任何等同代替均未被排除,应当理解,也允许本发明的权利要求范围之内的各种变形。
产业上的可利用性
本发明可合适地用于大型或高容量的蓄电装置。

Claims (5)

1.一种蓄电装置,其特征在于,包括:
第一外装件,所述第一外装件在第一金属箔的一面上贴合有第一耐热性树脂层,在另一面上贴合有第一热塑性树脂层,在所述第一热塑性树脂层侧的面上具有与第一金属箔导通的第一内侧导通部;
第二外装件,所述第二外装件在第二金属箔的一面上贴合有第二耐热性树脂层,在另一面上贴合有第二热塑性树脂层,在所述第二热塑性树脂层侧的面上具有与第二金属箔导通的第二内侧导通部;和
电池元件,所述电池元件具有含有正极活性物质的正极元件、含有负极活性物质的负极元件、配置于它们之间的隔膜、和电解质,
所述第一外装件的第一热塑性树脂层与第二外装件的第二热塑性树脂层彼此相对,通过被第一热塑性树脂层与第二热塑性树脂层熔接而成的热封部包围,从而形成具有电池元件室的外装体,第一内侧导通部及第二内侧导通部面向所述电池元件室的室内,
对于被封入至所述电池元件室内的电池元件而言,正极元件与第一内侧导通部导通,并且负极元件与第二内侧导通部导通,
在所述外装体的外表面,设置有与第一金属箔导通的多个第一外侧导通部及与第二金属箔导通的多个第二外侧导通部。
2.如权利要求1所述的蓄电装置,其中,在所述外装体的俯视中,所述多个第一外侧导通部相对于所述正极元件的中心设置在对称位置,所述多个第二外侧导通部相对于所述负极元件的中心设置在对称位置。
3.一种蓄电装置,其特征在于,包括:
第一外装件,所述第一外装件在第一金属箔的一面上贴合有第一耐热性树脂层,在另一面上贴合有第一热塑性树脂层,在所述第一热塑性树脂层侧的面上具有与第一金属箔导通的第一内侧导通部;
第二外装件,所述第二外装件在第二金属箔的一面上贴合有第二耐热性树脂层,在另一面上贴合有第二热塑性树脂层,在所述第二热塑性树脂层侧的面上具有与第二金属箔导通的第二内侧导通部;和
电池元件,所述电池元件具有含有正极活性物质的正极元件、含有负极活性物质的负极元件和配置于它们之间的隔膜、和电解质,
所述第一外装件的第一热塑性树脂层与第二外装件的第二热塑性树脂层彼此相对,通过被第一热塑性树脂层与第二热塑性树脂层熔接而成的热封部包围,从而形成具有电池元件室的外装体,第一内侧导通部及第二内侧导通部面向所述电池元件室的室内,
对于被封入至所述电池元件室内的电池元件而言,正极元件与第一内侧导通部导通,并且负极元件与第二内侧导通部导通,
在所述外装体的外表面,与第一金属箔导通的环形第一外侧导通部沿所述正极元件的边缘设置,与第二金属箔导通的环形第二外侧导通部沿所述负极元件的边缘设置。
4.如权利要求1~3中任一项所述的蓄电装置,其中,所述第一外侧导通部及第二外侧导通部设置在热封部上。
5.如权利要求1~3中任一项所述的蓄电装置,其中,所述第一外侧导通部设置在第一耐热性树脂层侧的面或所述第二外侧导通部设置在第二耐热性树脂层侧的面,或者所述第一外侧导通部设置在第一耐热性树脂层侧的面且所述第二外侧导通部设置在第二耐热性树脂层侧的面。
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