CN114678650B - 薄膜型电池 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜型电池，其在薄膜外装体的内压上升到规定值时能够稳定地使薄膜外装体开裂而释放内压。根据在此公开的技术，提供一种薄膜型电池(100)，其具备：薄膜外装体(10)、收容于薄膜外装体(10)的内部的电极体(20)、一端延伸突出到薄膜外装体(10)的外部的板状的端子(32)、在薄膜外装体(10)的至少端子(32)延伸突出的一侧的边缘部设置的密封部(18)、以及与端子(32)一体化并在密封部(18)中熔接于薄膜外装体(10)的密封胶膜(40)。密封胶膜(40)具有切口部(42)，该切口部形成为密封部(18)的端子(32)延伸突出的方向的宽度窄于其它部分。

Description

薄膜型电池

技术领域

本发明涉及一种薄膜型电池。

背景技术

以往，已知有将电极体收容于薄膜状的外装部件(以下，称为薄膜外装体)的薄膜型电池。作为与薄膜型电池相关的现有技术文献，可举出专利文献1～3。构建这样的薄膜型电池时，例如，以在一对树脂膜间夹住电极体的状态将对置的树脂膜的周缘进行密封，将薄膜外装体制成袋状。

专利文献1中公开了在形成于树脂膜的周缘的密封部以密封宽度窄于其它部分的方式设置切口状的部分。专利文献1的薄膜型电池中，因内部短路等而薄膜型电池的内压上升时，内压集中于切口状的部分，该部分的密封剥离。由此，薄膜外装体开裂而将内压释放，避免断裂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利申请公开第2001－93483号公报

专利文献2：日本专利申请公开第2016－4731号公报

专利文献3：日本专利申请公开第2015－103291号公报

发明内容

专利文献1中，薄膜外装体开裂的内压由树脂膜的密封宽度控制。然而，根据本发明人的研究，例如使用加热状态的加热棒将树脂膜密封时，挤压面的周围也被加热而容易一同被密封。因此，难以将切口状的部分控制为目标密封宽度。因此，有时切口状的部分的密封宽度不稳定，薄膜外装体开裂的内压会包含很大偏差。

本发明是鉴于上述情况而进行的，其目的在于提供一种薄膜外装体的内压上升到规定值时能够稳定地使薄膜外装体开裂而释放内压的薄膜型电池。

根据本发明，提供一种薄膜型电池，其具备：薄膜外装体、收容于上述薄膜外装体的内部并具有电极的电极体、一端与上述电极电连接且另一端延伸突出到上述薄膜外装体的外部的板状的端子、在上述薄膜外装体的至少上述端子延伸突出的一侧的边缘部设置的密封部、以及与上述端子的与上述薄膜外装体对置的一侧的面一体化并在上述密封部中熔接于上述薄膜外装体的密封胶膜。上述密封胶膜具有切口部，所述切口部形成为上述密封部的上述端子延伸突出的方向的宽度窄于其它部分。

通过在密封胶膜设置切口部，从而与例如专利文献1那样在树脂膜彼此的密封部设置切口状的部分的情况相比，切口部的密封宽度稳定。因此，薄膜外装体的内压上升到规定值时，能够以切口部为起点稳定地使薄膜外装体开裂而释放内压。

在此公开的薄膜型电池的优选的一个方式中，上述电极具有电极集电体，上述端子由如下复合材料构成，该复合材料是将与上述电极集电体为相同种类的第1金属和不同于上述第1金属的第2金属接合而成的，上述密封胶膜以覆盖上述第1金属与上述第2金属的接合部的方式配置。复合材料中，第1金属与第2金属接合并进行原子间键合。通过使用这样的复合材料，能够降低电阻，提高电池性能。另外，通过用密封胶膜覆盖接合部，能够很好地防止接合部(接合界面)暴露于外部空气、电解液。因此，端子变得不易被腐蚀(例如电解腐蚀)，能够提高耐久性。

在此公开的薄膜型电池的优选的一个方式中，上述端子由铜或铜合金与不同于上述铜或上述铜合金的金属接合所得的复合材料构成，并在上述铜或上述铜合金的部分表面设置有镍镀层。由此，能够抑制铜的溶出。而且，与密封胶膜的粘接性提高，密封胶膜变得不易从端子的表面剥离。因此，能够提高密闭性、耐久性。

在此公开的薄膜型电池的优选的一个方式中，上述切口部以宽度从上述密封部的内缘向外缘逐渐变窄的方式形成。由此，能够在薄膜外装体的内压上升到规定值时缓慢地使薄膜外装体开裂而释放内压。

附图说明

图1是示意地表示一个实施方式的薄膜型电池的局部剖切的俯视图。

图2是图1的II－II线截面图。

图3是示意地表示变形例的薄膜型电池的图1对应图。

符号说明

10 薄膜外装体

18 密封部

20 电极体

22 正极集电体露出部

24 负极集电体露出部

32 正极端子(端子)

32A 第1金属

32B 第2金属

32M 接合部

34 负极端子(端子)

40 密封胶膜

42 切口部

100 薄膜型电池

具体实施方式

以下，适当地参照附图对在此公开的技术的优选的实施方式进行说明。应予说明，本说明书中除特别提到的事项以外的事情且为实施所必需的事情(例如，电池模块的一般构成、构建工艺)可以基于该领域的以往技术作为本领域技术人员的设计事项来把握。在此公开的技术可以基于本说明书中公开的内容和该领域的技术常识来实施。另外，以下的附图中，对起到相同作用的部件和部位标注相同的符号，重复的说明有时省略或简化。

应予说明，本说明书中“薄膜型电池”是指将电极体收容于膜(片)状的外装部件的内部的构成的一般电池。另外，本说明书中“电池”是指能够提取电能的一般蓄电装置的用语，是包括一次电池和二次电池的概念。另外，本说明书中“二次电池”是指能够重复充放电的一般蓄电装置的用语，是包括锂离子二次电池、镍氢电池等所谓的蓄电池(化学电池)和双电层电容器等电容器(物理电池)的概念。

＜薄膜型电池100＞

图1是示意地表示薄膜型电池100的局部剖切的俯视图。图2是图1的II－II线截面图。薄膜型电池100具备薄膜外装体10、电极体20、正极端子32、负极端子34和电解液(未图示)。在这里，薄膜型电池100是锂离子二次电池。正极端子32和负极端子34为端子的一个例子。应予说明，以下的说明中，附图中的符号X、Y、Z分别表示薄膜型电池100的短边方向、与短边方向正交的长边方向、厚度方向。长边方向为正极端子32和负极端子34延伸突出的方向的一个例子。但是，这些只不过是为了方便说明的方向，并不对薄膜型电池100的配置形态有任何限定。

薄膜外装体10是收容电极体20和电解液的容器。薄膜外装体10具有绝缘性和对所使用的电解液的耐性。在这里，薄膜外装体10能够进行热熔接，因此至少内侧的面(与电极体20对置的一侧的面)由树脂层构成。薄膜外装体10可以为由1层树脂层构成的单层结构，也可以为具有2层以上的树脂层的多层结构。树脂层例如由聚烯烃树脂、聚酯树脂、聚苯乙烯树脂、聚氯乙烯树脂等热塑性树脂构成。作为聚烯烃树脂，例如，可举出聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、马来酸酐改性聚丙烯、马来酸酐聚酯等酸改性聚烯烃树脂等。作为聚酯树脂，例如，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。另外，树脂层之间也可以具备用于将2个树脂层相互粘接的粘接层。

在这里，薄膜外装体10为所谓的层压膜。层压膜例如可以与以往公知的层压型电池中使用的层压膜相同，没有特别限定。如图2所示，薄膜外装体10从靠近电极体20的一侧起依次层叠有第1树脂层12、金属层14和第2树脂层16而构成。

第1树脂层12为用于能够进行热熔接的层(密封胶层)。第1树脂层12例如由如上所述的热塑性树脂构成。第1树脂层12优选为PP层。金属层14为用于提高气密性的层。金属层14例如由铝、铁、不锈钢等金属材料构成。金属层14优选为铝层。第2树脂层16为用于提高耐久性和耐冲击性的层(保护层)。第2树脂层16例如由如上所述的热塑性树脂构成。第2树脂层16优选为PET层。第2树脂层16可以构成表层(层压膜的最外层)。第1树脂层12与金属层14之间可以具备用于将2个层相互粘接的粘接层。另外，第2树脂层16上也可以进一步具备其它层。

在这里，薄膜外装体10通过将2张矩形的膜重叠并将周缘密封而形成为袋状。如图1中双点划线所示，在薄膜外装体10的周缘形成有密封部18。通过密封部18将电极体20和电解液以液密方式密封于薄膜外装体10的内部。

这里，密封部18在薄膜外装体10的短边方向X的两端部和长边方向Y的两端部分别形成为带状。虽然省略图示，但在短边方向X的两端部，将对置的薄膜外装体10彼此熔接(例如热熔接)。但是，例如将1张膜对折使用，或者使用圆筒形状的膜等时，可以在短边方向X的一个或两个端部不形成密封部18。在长边方向Y的两端部，将薄膜外装体10与后述的密封胶膜40熔接(例如热熔接)。

电极体20的构成可以与以往公知的电池相同，没有特别限定。电极体20具备片状的正极(正极片)和片状的负极(负极片)。如图1所示，电极体20在这里为将方形(典型的为矩形)的正极片和方形(典型的为矩形)的负极片以绝缘的状态层叠而成的层叠电极体。但是，电极体20例如也可以为将带状的正极片和带状的负极片以绝缘的状态层叠并沿长边方向卷绕而成的卷绕电极体。正极和负极为电极的一个例子。

正极典型而言具有正极集电体、固定于正极集电体上并包含正极活性物质的正极活性物质层(未图示)。正极活性物质例如为锂镍钴锰复合氧化物等锂过渡金属复合氧化物。正极集电体由导电性金属构成。正极集电体例如由铝、铝合金、镍、钛、不锈钢等金属材料构成。正极集电体在这里为金属箔，具体而言为铝箔。正极集电体为电极集电体的一个例子。如图1所示，电极体20在长边方向Y的一个端部(图1的右端部)具有未形成正极活性物质层的部分(正极集电体露出部)22。在正极集电体露出部22接合有正极端子32。

负极典型而言具有负极集电体和固定于负极集电体上并包含负极活性物质的负极活性物质层(未图示)。负极活性物质例如为石墨等碳材料。负极集电体典型而言由与正极集电体不同的导电性金属构成。负极集电体例如由铜、铜合金、镍、钛、不锈钢等金属材料构成。负极集电体在这里为金属箔，具体而言为铜箔。负极集电体为电极集电体的一个例子。如图1所示，电极体20在长边方向Y的另一端部(图1的左端部)具有未形成负极活性物质层的部分(负极集电体露出部)24。在长边方向Y，负极集电体露出部24在这里配置于与正极集电体露出部22相反的一侧。在负极集电体露出部24接合有负极端子34。

电解液可以与以往公知的电池相同，没有特别限定。电解液例如为含有非水系溶剂和支持盐的非水电解液。非水系溶剂例如包含碳酸酯类。支持盐例如为六氟化磷酸锂(LiPF₆)等含氟锂盐。但是，电解液也可以为固体状(固体电解质)并与电极体20一体化。

正极端子32配置于长边方向Y的一个端部(图1的右端部)。正极端子32的一端在薄膜外装体10的内部与正极集电体露出部22电连接。正极端子32沿着长边方向Y延伸。正极端子32的另一端延伸突出到薄膜外装体10的外部。如图1所示，正极端子32为板状的金属部件。在这里，正极端子32在俯视下为矩形。

正极端子32可以与以往公知的薄膜型电池中使用的正极端子相同，没有特别限定。正极端子32可以由1种金属构成，也可以由2种以上的金属构成。正极端子32例如可以为铝或铝合金制。正极端子32优选至少与正极集电体露出部22连接的一侧的端部由与正极集电体为相同种类的金属构成。

如图2所示，正极端子32在这里由第1金属32A与种类不同于第1金属32A的第2金属32B接合并进行原子间键合所得的复合材料构成。通过使用复合材料，能够降低电阻而提高电池性能。正极端子32优选：例如与正极集电体露出部22连接的一侧的端部(第1金属32A)由铝或铝合金构成，延伸突出到薄膜外装体10的外部的一侧的端部(第2金属32B)由不同种类的金属、例如铜或铜合金、或者镍或镍合金构成。

密封胶膜40与正极端子32的与薄膜外装体10对置的一侧的面的一部分一体化。密封胶膜40典型而言熔接于正极端子32的与薄膜外装体10对置的一侧的面。但是，密封胶膜40也可以使用粘接剂等而粘贴于正极端子32。

密封胶膜40覆盖正极端子32以避免正极集电体露出部22与薄膜外装体10直接接触。密封胶膜40与对置的薄膜外装体10熔接(例如热熔接)。由此，如图1所示，在薄膜外装体10的正极端子32延伸突出的一侧(长边方向Y的右侧)的边缘部，密封胶膜40介于正极端子32与薄膜外装体10之间，形成了密封部18。

密封胶膜40典型而言由树脂材料构成。密封胶膜40宜对所使用的电解液具有耐性，且由在与薄膜外装体10的树脂层(例如第1树脂层12)同等程度的温度下熔融的树脂材料构成。密封胶膜40宜为对薄膜外装体10和正极端子32这两者发挥适当的粘接性的物质。作为构成密封胶膜40的树脂材料，例如，可举出作为可构成薄膜外装体10的树脂层的树脂材料所例示的热塑性树脂。密封胶膜40可以为由1层树脂层构成的单层结构，也可以为具有2层以上的树脂层的多层结构。密封胶膜40可以为聚烯烃膜。

如图1所示，在这里，密封胶膜40在俯视下为矩形。密封胶膜40沿着薄膜外装体10的正极端子32延伸突出的一侧(图1的右侧)的边缘部设置。密封胶膜40在短边方向X延伸。在短边方向X，密封胶膜40的长度长于正极端子32。在长边方向Y，密封胶膜40的宽度与密封部18相同或者长于密封部18。密封胶膜40的一个端部(图1的右端部)从薄膜外装体10突出。

如图2所示，在厚度方向Z，密封胶膜40介于正极端子32与薄膜外装体10之间。密封胶膜40以夹住正极端子32的两侧的面(图2的上下的面)的方式设置。密封胶膜40的厚度(厚度方向Z的长度)可以薄于正极端子32的金属部分的板厚。密封胶膜40的厚度可以与正极集电体(金属箔)相同或者比其厚。密封胶膜40在这里以覆盖第1金属32A与第2金属32B的接合部32M的方式设置。接合部32M不暴露于外部空气、电解液。由此，能够防止接合部32M的腐蚀，能够提高耐久性。

与正极端子32的一个面(图2的上表面)一体化的密封胶膜40形成有切口部42。切口部42是在薄膜外装体10的内压上升到规定值时成为使薄膜外装体10开裂的起点的部位。如图1所示，切口部42设置于俯视下与密封部18重叠的位置。切口部42以密封部18的长边方向Y的宽度窄于其它部分的方式设置。通过在密封胶膜40设置切口部42，能够在薄膜外装体10的内压上升到规定值时稳定地使薄膜外装体10开裂而释放内压。在长边方向Y，切口部42的最窄部分的宽度Y1可以为密封部18的其它部分的宽度Y2的1/4～3/4。由此，能够平衡良好地提高通常使用时的耐久性和内压上升时的开裂性。

应予说明，切口部42的个数、形状、尺寸等可以考虑例如要使薄膜外装体10开裂的内压等而适当地调整。切口部42可以为1个，也可以为多个。在这里，切口部42形成为长边方向Y的宽度从密封部18的内缘向外缘、换言之随着远离电极体20逐渐变窄。切口部42形成为长边方向Y的宽度从密封部18的内缘向外缘逐渐变窄。在这里，切口部42在俯视下为三角形。但是，切口部42的形状没有特别限定，例如可以为方形、半圆形等。如图2所示，在设置有切口部42的部分，正极端子32与薄膜外装体10分离。换言之，薄膜外装体10从正极端子32上浮起。

负极端子34配置于长边方向Y的另一端部(图1的左端部)。在长边方向Y，负极端子34配置于与正极端子32相反的一侧。负极端子34的一端在薄膜外装体10的内部与负极集电体露出部24电连接。负极端子34沿着长边方向Y延伸。负极端子34的另一端延伸突出到薄膜外装体10的外部。如图1所示，负极端子34为板状的金属部件。在这里，负极端子34在俯视下为矩形。

负极端子34可以与以往公知的薄膜型电池中使用的负极端子相同，没有特别限定。负极端子34可以由1种金属构成，也可以由2种以上的金属构成。负极端子34例如可以为铜或铜合金。另外，在由铜或铜合金形成的部分表面可以形成被覆有镍等金属的镀层(例如镍镀层)。由此，能够抑制铜的溶出。另外，与密封胶膜40的粘接性提高，密封胶膜40变得不易从负极端子34的表面剥离。因此，能够提高密闭性、耐久性。负极端子34优选至少与负极集电体露出部24连接的一侧的端部由与负极集电体为相同种类的金属构成。

负极端子34可以由复合材料构成。例如，优选与负极集电体露出部24连接的一侧的端部由铜或铜合金构成，延伸突出到外部的一侧的端部由不同种类的金属、例如铝或铝合金、或者镍或镍合金构成。

与正极端子32同样，密封胶膜40与负极端子34的与薄膜外装体10对置的一侧的面的一部分一体化。密封胶膜40与对置的薄膜外装体10熔接(例如热熔接)。由此，如图1所示，在薄膜外装体10的负极端子34延伸突出的一侧(长边方向Y的左侧)的边缘部，密封胶膜40介于负极端子34与薄膜外装体10之间，形成有密封部18。这里，在负极端子34的密封胶膜40未形成切口部42。但是，也可以与正极端子32同样地在负极端子34的密封胶膜40形成切口部42。

薄膜型电池100可以用于各种用途。例如，可以优选用作搭载于车辆的马达用高输出动力源(驱动用电源)。车辆的种类没有特别限定，典型而言可举出汽车，例如插电式混合动力汽车(PHEV)、混合动力汽车(HEV)、电动汽车(BEV)等。

以上，对本发明的具体例进行了详细说明，但这些只不过为例示，并非限定请求保护的范围。请求保护的范围中记载的技术包括对以上例示的具体例进行各种变形、变更而得的实施方式。

例如在上述实施方式中，如图1所示，正极端子32从薄膜外装体10的长边方向Y的一个端部延伸突出，负极端子34从长边方向Y的另一端部延伸突出。但是，并不限定于此。正极端子32和负极端子34可以从薄膜外装体10的相同方向的端部、例如长边方向Y的一个端部一起延伸突出。该情况下，可以设置成在俯视下1张密封胶膜40覆盖正极端子32和负极端子34。

例如在上述实施方式中，如图1所示，密封胶膜40分别与正极端子32和负极端子34一体化。但是，并不限定于此。密封胶膜40也可以不与正极端子32或负极端子34一体化。另外，切口部42可以仅形成于正极端子32或负极端子34的密封胶膜40，如图3所示，也可以分别形成于正极端子32和负极端子34的密封胶膜40。该情况下，切口部42的形状、尺寸等在正极端子32的密封胶膜40和负极端子34的密封胶膜40中可以相同，也可以不同。

例如在上述实施方式中，如图2所示，仅在厚度方向Z的一个面(图2的上表面)的密封胶膜40设置切口部42。但是，并不限定于此。切口部42也可以分别形成于厚度方向Z的两侧的面(图2的上下的表面)的密封胶膜40。该情况下，切口部42的形状、尺寸等在两侧的面中可以相同，也可以不同。

Claims (3)

1.一种薄膜型电池，具备：

薄膜外装体，

收容于所述薄膜外装体的内部并具有电极的电极体，

一端与所述电极电连接、另一端延伸突出到所述薄膜外装体的外部的板状的端子，

在所述薄膜外装体的至少所述端子延伸突出的一侧的边缘部设置的密封部，以及

与所述端子的与所述薄膜外装体对置的一侧的面一体化并在所述密封部中熔接于所述薄膜外装体的密封胶膜，

所述电极具有电极集电体，

所述端子由复合材料构成，所述复合材料是将与所述电极集电体为相同种类的第1金属与不同于所述第1金属的第2金属接合而成的，且具有所述第1金属与所述第2金属的接合部，所述密封胶膜具有切口部，所述切口部形成为所述密封部的所述端子延伸突出的方向的宽度窄于其它部分，

在长边方向，所述切口部的最窄部分的宽度为所述密封部的其它部分的宽度的1／4～3／4，

在所述端子延伸突出的方向，所述复合材料的所述接合部位于比所述切口部的宽度最窄的部分远离所述电极体的部分，具有所述切口部的所述密封胶膜覆盖所述接合部。

2.根据权利要求1所述的薄膜型电池，其中，所述端子由复合材料构成，所述复合材料是将铜或铜合金与不同于所述铜或所述铜合金的金属接合而成的，

在所述铜或所述铜合金的部分表面设置有镍镀层。

3.根据权利要求1或2所述的薄膜型电池，其中，所述切口部形成为宽度从所述密封部的内缘向外缘逐渐变窄。