CN1941457A

CN1941457A - 封口电池及其制造方法

Info

Publication number: CN1941457A
Application number: CNA2006101398100A
Authority: CN
Inventors: 儿玉康伸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-09-28
Filing date: 2006-09-21
Publication date: 2007-04-04
Also published as: US20070072073A1; JP2007095465A

Abstract

提供一种能够提高集电垂片和薄膜状外装体的金属层的绝缘性，使保护电路等的安装容易化的封口电池。一种封口电池，其在将层叠了金属层和树脂层的层压薄膜彼此热熔接为袋状而构成的薄膜状外装体收纳有电极体，所述电极体具有：具备集电垂片的正极、和具备集电垂片的负极，该封口电池的特征在于，所述外装体具有垂片突出密封部，所述垂片突出密封部是在使所述正负集电垂片的前端侧突出到外装体外的状态下夹着所述正负集电垂片进行热熔接而构成的，所述集电垂片突出的外装体端面的一方层压薄膜的截面，被热粘接性绝缘片热粘接而覆盖该截面。

Description

封口电池及其制造方法

技术领域

本发明涉及使用了层压薄膜(laminate film)等薄膜状外装体作为电池壳的电池。

背景技术

伴随着对便携式电话或PDA等移动型电子设备的小型化的要求，对其驱动电源使用的电池要求更进一步的薄型化及轻量化。

为了满足该要求，开发出了如图3所示的、将使用层压薄膜而构成的薄膜状外装体作为电池壳的轻量薄型电池，其中所述层压薄膜叠层了铝等的金属层100和树脂层101·102。如图5所示，使用了该层压薄膜的电池，通过折叠方形状的层压薄膜，对三方侧端(4a·4b·4c)进行热压接等而被密封。

图6表示垂片(tab)突出密封部4a的局部放大剖面图。如图6(a)所示，在集电垂片7突出了的状态下被密封的垂片突出密封部4a，到外装体的垂片突出端部3a而没有被密封。这是为了在密封之际的热压接时，容易利用外装体的垂片突出端部3a施加较强的压力，并防止树脂层102的厚度变薄，金属层100和集电垂片7接触，金属层100带有极性，由此金属层100腐蚀，使密封性能降低。

但是，在外装体的垂片突出端部3a上具有金属层100露出了的层压薄膜截面3b，在此金属剖面图如图6(b)所示，在为了连接集电垂片7和端子或配线等而弯折了集电垂片7的情况下，截面3b的金属层100和集电垂片7接触(图中，用圆弧包围的部分)，从而存在产生上述问题的问题。

另外，垂片突出密封部4a的厚度比插入有电极体的部分薄，为了有效活用该空间，而安装有保护电路等，但是若保护电路的配线或端子等、和层压薄膜截面3b的金属层100接触，则产生上述问题。

为了解决该问题，提出了在层压薄膜的端部安装绝缘构件的技术(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1：日本国专利特开2000-251854号公报

专利文献2：日本国专利特开2004-87422号公报

专利文献1是在外装薄膜的缘部的外面设置围绕该缘部并沿该缘部延伸的防湿部的技术，根据该技术，能够提高外装薄膜的封接部的防湿性能。

专利文献2是在外装材的端边涂敷熔融树脂，利用紫外线等使涂敷的熔融树脂固化，形成绝缘被覆层的技术，根据该技术，能够任意地设定绝缘被覆层的位置、长度。

但是，在这些技术中，由于垂片突出密封部的厚度因防湿部或绝缘被覆层而变大，所以保护电路等的安装空间变小，从而存在变得难以安装保护电路等的问题。

另外，如图6(c)所示，虽然也提出了在集电垂片7安装绝缘性的垂片薄膜5，在截面3b，防止露出了的金属层100和集电垂片7接触的技术，不过由于需要从集电垂片7取出电流，所以无法将垂片薄膜5安装于集电垂片7的整个面，从而存在未安装垂片薄膜5的部分的集电垂片7、或在集电垂片安装的保护电路的配线·端子等和在截面3b露出了的金属层100接触的顾虑。

发明内容

本发明解决上述问题，其目的在于提供一种可靠地对集电垂片和外装体的金属层进行绝缘，且使用了能够确保保护电路等的配置空间的薄膜状外装体的电池。

为了解决上述问题，本发明提供一种封口电池，其在将层叠了金属层和树脂层的层压薄膜彼此热熔接为袋状而构成的薄膜状外装体收纳有电极体，所述电极体具有：具备集电垂片的正极、和具备集电垂片的负极，该封口电池的特征在于，所述外装体具有垂片突出密封部，所述垂片突出密封部是在使所述正负集电垂片的前端侧突出到外装体外的状态下夹着所述正负集电垂片进行热熔接而构成的，所述集电垂片突出的外装体端面的一方层压薄膜的截面，被热粘接性绝缘片热粘接而覆盖该截面。

如图4(b)、图4(d)所示，由于集电垂片7·8突出的外装体端面3c的层压薄膜的截面3b的一方，被热粘接性绝缘片20热粘接，外装体截面3b的金属层100被绝缘片20覆盖(图4(b)中，由圆弧包围的部分)，因此能够可靠地防止金属层100和集电垂片7的接触。另外，由于在热粘接时，对外装体端部3a施加压力，因此能够减小外装体端部3a的厚度L1，从而容易向该空间安装保护电路等。另外，由于两个集电垂片7·8的弯折或保护电路的安装通常是同一方向，因此只在外装体的一方的面(被弯折的面)进行绝缘片的热粘接，就能够充分发挥效果。

另外，在上述本发明的结构中，可以形成如下结构：在所述集电垂片上，在所述垂片突出密封部部分和与其连续的前端侧部分安装有绝缘性的垂片薄膜，所述绝缘片和所述垂片薄膜被热粘接。

根据上述结构，垂片薄膜5和绝缘片20，以协作地防止金属层100和集电垂片7的接触的方式进行作用。

另外，可以形成如下结构：所述绝缘片是具有粘接层和耐热层的多层结构，所述耐热层具有比所述粘接层高的熔点和分解温度。

根据上述结构，如图4(a)、图4(b)所示，通过以耐热层22为外侧、以粘接层21为内侧并热粘接绝缘片20，能够在加热夹具和耐热层不粘接的状态下，将粘接层21充分地热粘接于外装体截面，从而热粘接的可靠性提高。

为了解决上述问题，本发明提供一种封口电池的制造方法，所述封口电池通过在以层叠了金属层和树脂层的层压薄膜的树脂层作为内侧的袋状的外装体内收纳电极体而构成，所述电极体具有：具备集电垂片的正极、和具备集电垂片的负极，该封口电池的制造方法的特征在于，包括：第一工序，从所述外装体的开口部将所述电极体装入外装体内，在夹着所述正负集电垂片的状态下，使其前端侧突出到外装体外，然后热熔接所述开口部，形成垂片突出密封部；和第二工序，将绝缘片紧贴于构成所述集电垂片突出的外装体端面的两片层压薄膜截面的至少一个截面，在对该绝缘片进行加压的状态下，以比所述第一工序的热熔接的温度低的温度进行热粘接，以绝缘片覆盖所述一个截面。

(发明效果)

根据上述本发明，能够可靠地防止集电垂片或保护电路、和层压薄膜截面的金属层的接触，并且能够降低垂片突出密封部附近的外装体厚度，从而容易安装保护电路等。

附图说明

图1是本发明的具备薄膜状外装体的电池的主视图；

图2是如图1所示的电池的A-A剖面图；

图3是表示作为薄膜外装体的构成材的铝层压薄膜的剖面结构的图；

图4是表示在实施例1的电池上安装绝缘片的工序的局部放大图；

图5是现有的具备薄膜状外装体的电池的主视图；

图6是表示现有的电池上的外装体的金属层和集电垂片的接触状态的说明图；

图7是表示短路产生试验的概略说明图；

图8是在本发明中使用的电极体的立体图。

图中，1—电极体；2—收纳空间；3—薄膜状外装体；4a、4b、4c—密封部；5—正极集电垂片保护带；6—负极集电垂片保护带；7—正极集电垂片；8—负极集电垂片；20—绝缘片；21—聚丙烯层；22—耐热层；100—金属层；101—尼龙层；102—聚丙烯层；103—干式层压粘接剂层；104—羧酸改性聚丙烯层。

具体实施方式

(实施方式)

以下，接合附图说明将本发明电池应用于锂离子二次电池的情况。

如图1及图2所示，本发明的锂离子二次电池具有铝层压外装体3，所述铝层压外装体3使用了作为薄膜状外装体的一例的铝层压材。如图1所示，该铝层压外装体3具有：折叠薄膜而构成的底部、在集电垂片突出了的状态下密封开口部的垂片突出密封部4a、和侧边密封部4b·4c，该铝层压外装体3是密封了所述底部以外的扁平形状的三方的三方密封结构。而且，在由所述底部和三方的密封部4a·4b·4c包围的主体部分的内侧形成有收纳空间2(参照图2)，在该收纳空间2内收纳有如图8所示的结构的扁平电极体1和非水电解液。

接着，说明作为外装体3的构成材的铝层压材。如图3的剖面图所示，铝层压材具有如下的结构：在由铝构成的厚度35μm的金属层100的一方的面上配置有厚度15μm的尼龙层101(存在于电池外侧的层)，在该金属层100的另一方的面上配置有厚度25μm的聚丙烯层102(存在于电池内侧的层)。而且，形成如下的结构：金属层100和尼龙层101，被厚度5μm的干式层压粘接剂层103粘接，另一方面，金属层100和聚丙烯层102，被在聚丙烯上附加了羧基的、厚度5μm的羧酸改性聚丙烯层104粘接。

此外，本发明的应用并不限定于使用了该结构的铝层压材的外装体。

接着，说明本发明的电池的垂片突出密封部。如图4(c)所示，两片层压薄膜截面3b·3b重合具有密封了的外装体端面3c，其一方的层压薄膜截面3b(附图上方的层压薄膜)，如图4(b)、图4(d)所示，与绝缘片20热粘接而被其覆盖。

说明上述结构的锂离子二次电池的制作方法。

<正极的制作>

以质量比90∶5∶5的比例，称取由钴酸锂(LiCoO₂)构成的正极活性性质、乙炔黑或石墨等碳系导电剂、和聚偏氟乙烯(PVDF)构成的粘结剂，并使它们溶解于由N-甲基-2-吡咯烷酮构成的有机溶剂等中，然后进行混合，调制正极活性物质浆料。

接着，使用口模式涂敷机或刮板等，在宽度(芯体的宽度方向的长度)为28.5mm、长度(芯体的长度方向的长度)为725mm的由铝箔构成的正极芯体的两面，以均匀的厚度涂敷该正极活性物质浆料。

使该极板在干燥机内通过而除去上述有机溶剂，制作涂敷质量为450g/m²的干燥极板。使用滚压机将该干燥极板的厚度压延为0.16mm，制作成为正极。

作为在本实施方式的锂离子二次电池中使用的正极活性物质，除了上述钴酸锂以外，例如也可以单独或混合二种以上地使用：镍酸锂(LiNiO₂)、锰酸锂(LiMn₂O₄)、铁酸锂(LiFeO₂)、或用其他元素置换了包含于这些氧化物中的过渡性金属的一部分而得到的氧化物等的含锂过渡性金属复合氧化物。

<负极的制作>

以质量比98∶1∶1的比例，称取由体积平均粒径20μm的人造石墨构成的负极活性物质、由苯乙烯丁二烯橡胶构成的粘结剂、和由羧甲基纤维素构成的增粘剂，将它们与适量的水混合，制作负极活性物质浆料。

接着，使用口模式涂敷机或刮板等，在宽度(芯体的宽度方向的长度)为30.0mm、长度(芯体的长度方向的长度)为715mm的由铜箔构成的负极芯体的两面，以均匀的厚度涂敷该负极活性物质浆料。

使该极板在干燥机内通过而除去水分，制作涂敷质量为200g/m²的干燥极板。之后，利用辊压机将该干燥极板的厚度压延为0.14mm，制作成为负极。

在此，作为在本实施方式的锂离子二次电池中使用的负极材料，例如可以使用天然石墨、碳黑、焦炭、玻璃状碳、碳纤维、或它们的烧制体等碳质物、或使用所述碳质物、和从由锂、锂合金、及可以吸收·放出锂的金属氧化物构成的组中选择的一种以上的混合物。

<电极体的制作>

将上述正极与由铝构成的正极集电垂片7连接，将上述负极与由镍构成的负极集电垂片8连接。另外，在各个集电垂片和垂片突出密封部4a重叠的部分，设置有被羧酸改性了的聚丙烯(PP)制的垂片薄膜5·6。在该正极和负极之间夹有由烯系树脂构成的微多孔膜的隔板(separator)，利用卷绕机卷绕，并安装止卷带，从而完成如图8所示的扁平电极体1。此外，垂片薄膜或隔板的材质并不特别限定于上述材质。

<电解液的制作>

在以体积比1∶1∶8的比例(1个大气压、25℃)混合了碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)和碳酸二乙酯(DEC)而得到的非水溶剂中，以1.0M(摩尔/升)的比例溶解了作为电解质盐的LiPF₆，从而将该溶液作为电解液。

在此，作为在本实施方式的锂离子二次电池中使用的非水溶剂，并不限定于上述的组合，例如也可以混合使用碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸丁烯酯、γ-丁内酯等锂盐的溶解度高的高介电常数溶剂、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸乙基甲酯、1，2-二甲氧基乙烷、四氢呋喃、茴香醚、1，4-二烷、4-甲基-2-戊酮、环己酮、乙腈、丙腈、二甲基甲酰胺、环丁砜、甲酸甲酯、甲酸乙酯、醋酸甲酯、醋酸乙酯、醋酸丙酯、丙酸乙酯等低粘性溶剂。进而，也可以将所述高介电常数溶剂或低粘性溶剂分别制作成为二种以上的混合溶剂。另外，作为电解质盐，除了上述LiPF₆以外，也可以单独或两种以上地混合使用例如LiN(C₂F₅SO₂)₂、LiN(CF₃SO₂)₂、LiClO₄或LiBF₄等。

<电池的制作>

将上述扁平形电极体1和上述电解液插入到：具有通过折叠薄膜而构成的底部、且密封了所述底部以外的扁平形状的三方的三方密封结构的铝层压外装体3的收纳空间2内，密封了该外装体的开口部。然后，如图4所示，将由聚丙烯21(厚度30μm)/耐热树脂(聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))22(厚度12μm)的二层结构构成的热粘接性的绝缘片20，紧贴于构成外装体端面3c的两片层压薄膜截面3b的一个截面(附图上方的截面)，在加压该绝缘片的状态下，以150℃进行热粘接，从而完成本实施方式的锂离子二次电池。此外，热粘接温度即150℃是比形成密封部4a·4b·4c时的温度低的温度。

(实施例1)

本实施例1与上述实施方式同样地制作电池。

(比较例1)

不配置绝缘片、进行热粘接，取而代之而在该部分配置了厚度为0.1mm的绝缘纸，除此之外，与上述实施例1同样地制作电池。

[厚度测定]

对上述实施例1及比较例1的电池的安装有集电垂片7·8的部分的厚度(图4(b)的L1)进行测定。

其结果是，实施例1的厚度是0.54mm，比较例1的厚度是1.15mm。由此可知，在实施例1中，垂片部分的厚度被降低，从而容易在该空间配置保护电路等。

[短路产生率的测定]

准备十个上述实施例1及比较例1的电池，如图7(b)所示弯折集电垂片7，以1kg的力对集电垂片7的突出根部附近进行加压，利用万用表(tester)检验集电垂片7和层压薄膜的铝层100有无产生短路。

对于短路试验，在上述实施例1的所有十个样品中均未产生短路。另一方面，在上述比较例1的十个样品中，有三个产生短路。

从该结果可知，若是本发明的结构，则能够显著地防止集电垂片和外装体截面的金属层的接触。

此外，在上述实施例中，利用三方密封结构的电池进行了说明，不过本发明并不限定于该形状，可以适用于所有的具有垂片突出密封部的结构的电池。

另外，在上述实施例中，作为绝缘片而使用了二层结构的绝缘片，不过也可以使用单层结构的绝缘片，也可以使用三层以上的结构。此外，优选的是：与绝缘片的层压薄膜相接的层的材料、和层压薄膜的最外层的材料的粘结性高，更优选的是，作为两者的材料使用同质的材料。

(工业上的可利用性)

如以上说明所述，根据本发明，能够降低集电垂片部分的厚度，能够充分确保保护电路等的安装空间，并且能够提供具备薄膜状外装体的电池，所述薄膜状外装体能够显著地防止集电垂片和薄膜状外装体的金属层的接触。因此，工业上的意义大。

Claims

1.一种封口电池，其在将层叠了金属层和树脂层的层压薄膜彼此热熔接为袋状而构成的薄膜状外装体收纳有电极体，所述电极体具有：具备集电垂片的正极、和具备集电垂片的负极，该封口电池的特征在于，

所述外装体具有垂片突出密封部，所述垂片突出密封部是在使所述正负集电垂片的前端侧突出到外装体外的状态下夹着所述正负集电垂片进行热熔接而构成的，

所述集电垂片突出的外装体端面的一方层压薄膜的截面，被热粘接性绝缘片热粘接而覆盖该截面。

2.如权利要求1所述的封口电池，其特征在于，

在所述集电垂片上，在所述垂片突出密封部部分和与其连续的前端侧部分安装有绝缘性的垂片薄膜，

所述绝缘片和所述垂片薄膜被热粘接。

3.如权利要求1或2所述的封口电池，其特征在于，

所述绝缘片是具有粘接层和耐热层的多层结构，所述耐热层具有比所述粘接层高的熔点和分解温度。

4.一种封口电池的制造方法，所述封口电池通过在以层叠了金属层和树脂层的层压薄膜的树脂层作为内侧的袋状的外装体内收纳电极体而构成，所述电极体具有：具备集电垂片的正极、和具备集电垂片的负极，该封口电池的制造方法的特征在于，

包括：

第一工序，从所述外装体的开口部将所述电极体装入外装体内，在夹着所述正负集电垂片的状态下，使其前端侧突出到外装体外，然后热熔接所述开口部，形成垂片突出密封部；和

第二工序，将绝缘片紧贴于构成所述集电垂片突出的外装体端面的两片层压薄膜截面的至少一个截面，在对该绝缘片进行加压的状态下，以比所述第一工序的热熔接的温度低的温度进行热粘接，以绝缘片覆盖所述一个截面。