JP2000182574A - 非水電解質電池 - Google Patents

非水電解質電池

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JP2000182574A
JP2000182574A JP10357181A JP35718198A JP2000182574A JP 2000182574 A JP2000182574 A JP 2000182574A JP 10357181 A JP10357181 A JP 10357181A JP 35718198 A JP35718198 A JP 35718198A JP 2000182574 A JP2000182574 A JP 2000182574A
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JP
Japan
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battery
battery container
electrolyte
capacity
nonaqueous electrolyte
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Pending
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JP10357181A
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English (en)
Inventor
Shigeo Komatsu
茂生 小松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ラミネートシートからなる電池容器を用いてい
ても封口の信頼性に優れた非水電解質電池を提供する。 【解決手段】発電要素2と、この発電要素2を収納する
電池容器3と、電池容器3に充填される非水系の電解質
とを備え、電池容器3が樹脂膜を含むラミネートシート
の当該樹脂膜同士を部分的に溶着することにより構成さ
れているものにおいて、溶着部と電池容器3の内部空間
との境界線31上に、突起32が設けられていることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、リチウム二次電
池のような非水電解質電池に属する。
【0002】
【従来の技術】携帯用無線電話、携帯用パソコン、携帯
用ビデオカメラ等の小型携帯電子機器が普及している。
これらの電源として広範に利用されているリチウムイオ
ン電池などの電池を更に軽量化するため、電池の中で電
極の活物質又はホスト物質を保持する集電体を樹脂を含
む薄膜と電子伝導性の薄膜との層状体で構成するととも
に、それら正負の電極及びそれらの間に介在するセパレ
ータからなる電極群を収納する電池容器としてラミネー
トシートを用いる技術が提案されている。
【0003】このようなラミネートシートからなる電池
容器は、ラミネートシートが樹脂膜を含んでいるので、
従来の金属製の電池容器よりも薄くて軽い。電池容器を
構成するラミネートシートは、通常、樹脂膜からなる接
着層、金属箔からなり電解液の透過を遮断するバリア層
及び表面保護層の積層体であって、接着層となる樹脂膜
同士を部分的に熱溶着させることにより容器形状に形成
される。
【0004】そして、ラミネートシートからなる電池容
器に正負の電極やセパレータなどの発電要素を収納した
状態で、開口部より非水系の電解液が注入された後、開
口部付近の接着層同士を溶着することにより封口して電
池として完成する。封口の信頼性を確保するためには、
接着層となる樹脂膜同士が密着している必要がある。従
って、溶着すべき樹脂膜の表面に異物や液体が付着して
いてはならない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ラミネー
トシートからなる電池容器には、注液前に樹脂膜同士を
溶着して容器形状に形成する必要上、容器内部の空間と
溶着部との境界線上に毛細管現象が起きるような隙間が
形成される。従って、注液後、封口するまでの間に電解
液がその毛細管を伝って上昇し、封口のために溶着すべ
き樹脂膜の表面にまで入り、封口部分の気密性すなわち
封口の信頼性を低下させることがわかった。このように
封口部分の気密性が低下すると、電解液が漏れたり外部
から水分が浸入したりして、電池容量の低下を生じる。
かといって非水系の電解液は樹脂膜に対して濡れやすい
ので、上記の毛管移動現象を生じないように注液するこ
とは、従来の電池構成では困難であった。そこで、この
発明の目的は、ラミネートシートからなる電池容器を用
いていても封口の信頼性に優れた非水電解質電池を提供
することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】その目的を達成するため
に、この発明の非水電解質電池は、発電要素と、この発
電要素を収納する電池容器と、電池容器に充填される非
水系の電解質とを備え、電池容器が樹脂膜を含むラミネ
ートシートの当該樹脂膜同士を部分的に溶着することに
より構成されているものにおいて、溶着部と電池容器の
内部空間との境界線上に、突起が設けられていることを
特徴とする。
【0007】また、この発明の非水電解質電池の製造方
法は、樹脂膜を含むラミネートシートの当該樹脂膜同士
を部分的に溶着することにより構成された電池容器に、
発電要素を収納した状態で、非水系の電解液を注入した
後、電池容器の開口部を溶着することにより封口する非
水電解質電池の製造方法において、前記電解液を注入す
る前に、溶着部と電池容器の内部空間との境界線上であ
って封口予定位置と電解液面予想位置との間に突起を設
けておくことを特徴とする。
【0008】このように突起が設けられているので、上
記境界線上の毛細管を伝って電解液が上昇しようとして
も突起がそれ以上の上昇を阻止する。従って、突起より
上部にある封口予定位置には電解液が付着することはな
い。このため注液後に開口部内面の樹脂膜同士を気密に
溶着させることができる。よって、この電池は、耐漏液
性に優れ、容量が低下しにくい。なお、本発明の電池
は、電解質として有機電解液のみを適用したものに限ら
ず、有機電解液を含むゲルタイプのポリマー電池であっ
てもよい。この場合、ゲルをセパレータと兼ねさせるこ
ともできる。
【0009】
【発明の実施の形態】ラミネートシートの構成要素であ
る表面保護層としてはたとえばPET、バリア層として
はアルミニウム、接着層としては酸変成ポリエチレンが
挙げられるが、これらの組み合わせに限定されない。
【0010】溶着部と内部空間との境界線上に突起を設
ける手段としては、その突起が電解液の毛管移動を阻止
するようなものであればよい。たとえば、(1)境界線
上の溶着部にはんだごてを当てるか超音波エネルギーを
照射するかして再び加熱することにより変形させる、
(2)境界線上にホットメルト樹脂を塗布する、(3)
境界線上に粘着テープを貼り付けるなどの手段がある。
このうち、ホットメルト樹脂としては、東ソー株式会社
製のペトロセン249やペテロセン1226が適応可能
である。いずれも低軟化点のポリエチレンで、メルトフ
ローレート(JIS K6760)、融点(DSC)及び ビカット
軟化点(JIS K6760)は、ペトロセン249がそれぞれ7
0g/10min、101℃及び78℃で、ペテロセン122
6が140g/10min、101℃及び74℃でである。も
ちろん同様の物性を示すものであれば、他社製あるいは
他の樹脂でも適用可能である。
【0011】
【実施例】本発明の実施例を図面とともに説明する。図
1は、実施例の非水電解質電池の製造過程を示す分解斜
視図である。電池1は、正極板、負極板及びセパレータ
からなる発電要素2と、この発電要素2を収納する電池
容器3と、電池容器3に充填される非水系の電解液(図
示省略)と、発電要素2を図略の外部回路と導通させる
リード端子4とを備える。
【0012】正極板は、集電体に活物質としてリチウム
コバルト複合酸化物が保持されたものである。集電体
は、厚さ20μmのアルミニウム箔である。正極板は、
結着剤であるポリフッ化ビニリデン8部と導電剤である
アセチレンブラック5部とを活物質87部とともに混合
し、適宜N−メチルピロリドンを加えてペースト状に調
製した後、その集電体材料の両面に塗布、乾燥すること
によって製作された。
【0013】負極板の集電体は、厚さ14μmの銅箔を
用いた。負極板は、その集電体の両面に、ホスト物質と
してのグラファイト(黒鉛)90部と結着剤としてのポ
リフッ化ビニリデン10部とを混合し、適宜N−メチル
ピロリドンを加えてペースト状に調製したものを塗布、
乾燥することによって製作された。セパレータは、ポリ
エチレン微多孔膜である。また、電解液は、LiPF6
を1mol/l含むエチレンカーボネート:メチルエチ
ルカーボネート=4:6(体積比)の混合液である。
【0014】それぞれの寸法は正極板が厚さ180μ
m、幅49mmで、セパレータが厚さ25μm、幅53
mmで、負極板が厚さ170μm、幅51mmとなって
おり、順に重ね合わせてポリエチレンの長方形状の巻芯
を中心として、その周囲に長円渦状に巻いた後、電池容
器3に収納されている。
【0015】電池容器3は、最外層に表面保護用の厚さ
12μmのPET層を有し、その内側にバリア層として
厚さ9μmのアルミニウム箔をウレタン系接着剤で接着
している。さらに、その内側に熱溶着層として軟化点が
100℃で厚さ100μmの酸変性ポリエチレン層を有
するラミネートフィルムからなっている。そして、電池
容器3の内外に延びるリード端子4が電池容器3の気密
性を損なうことの無いように、リード端子4は電極との
接続部分及び外部回路との接続部分を除くある長さにわ
たって、絶縁性の樹脂で被覆されている。この樹脂は、
リード端子4の本体をなす金属と接触する内側部分が金
属との接着性のよい酸変性PE層で、電池容器3の内層
と接触する外側部分が耐食性に優れたエチレンビニルア
ルコール共重合樹脂層からなる。
【0016】電池容器3には、電解液を注入する前に、
酸変性ポリエチレン層同士の溶着部と内部空間との境界
線31上であって封口予定位置と電解液面予想位置との
間に突起32が設けられている。この突起32は、ポリ
エチレン系のホットメルト樹脂であるペトロセン122
6を溶融させて付着させ、放冷することにより固化させ
たものである。
【0017】電池1は、次の手順で製造された。リード
端子4が接続された正極板及び負極板とセパレータから
なる発電要素2を電池容器3となるラミネートフィルム
でリード端子4のみ露出するように包み、ラミネートフ
ィルムの周縁を熱溶着した。ただし、リード端子4の反
対側の端縁は溶着することなく開口させておいた。そし
て、溶融した上記ホットメルト樹脂をディスペンサで、
突起32を形成する位置に付着させて放冷することによ
り突起32を設けた。続いて、ピペットを用いて電池容
器3の開口部より電解液を突起32より低い所定の高さ
まで注入した。次いで、真空ポンプにより電池容器3内
の空気を完全に除去した。最後に、開口部を熱溶着して
封口し、設計容量500mAhである電池1を製造し
た。
【0018】こうして得られる電池1を10セル準備
し、また比較のために突起32を設けることなく電解液
を注入した以外は電池1と同一条件で製造された比較用
の電池も10セル準備した。次に、各電池を500mA
で定電流充電後、4.10Vで定電圧充電し(合計3時
間充電)、500mAの定電流で2.75Vまで放電し
てから電池の容量(試験前容量)を測定した。そして、
60℃、90%RHの条件下で30日保存した後、保存
前と同条件で放電し、再び容量(残存容量)を測定し
た。さらに、各電池を保存前と同条件で再充電・再放電
した後、容量(回復容量)を測定した。また、ラミネー
トフィルムのアルミニウムが腐蝕していないかどうか、
電解液が外部に流出していないかどうかを実体顕微鏡に
て観察した。
【0019】結果を表1に示す。表中、*印はアルミニ
ウムが腐蝕していた電池であることを示し、**印は電
解液が流出していた電池であることを示す。また、残存
容量及び回復容量の値は、試験前容量に対する百分率
(%)で表示している。
【0020】
【表1】 ------------------------------------------------------------------ 本実施例 比較例 試験前容量 残存容量 回復容量 試験前容量 残存容量 回復容量 ----------------------------- ------------------------------- (mAh) (%) (%) (mAh) (%) (%) 1 510 71.2 80.3 1 509 71.0 79.8* 2 509 69.8 78.8 2 508 66.6 74.3* 3 509 70.3 80.0 3 508 23.6 31.4* 4 511 70.5 79.5 4 510 60.3 68.3* 5 513 73.6 82.3 5 512 1.8 3.4** 6 509 71.8 79.5 6 515 0.0 0.0** 7 510 71.5 80.1 7 510 64.3 70.2* 8 508 67.3 77.7 8 510 28.8 34.1* 9 510 70.3 80.4 9 509 62.1 70.5* 10 509 70.6 79.9 10 509 70.8 78.1* ------------------------------------------------------------------
【0021】表1に見られるように、試験前容量では本
実施例と比較例とで差が無いにも拘わらず、残存容量及
び回復容量については比較例が本実施例よりも低い傾向
があった。比較例で作製した電池は電解液を注入したの
ちに、熱溶着されるまでの間に毛細管現象により電解液
が溶着部分まで這い上がってしまっているものの、試験
前の時点では気密性が保たれているので、本実施例との
差が現れていない。
【0022】しかし、高温多湿環境下に保存されること
により、溶着部端面から徐々に水分が侵入する。比較例
の電池は、この水分により、溶着部に存在する電解液と
反応しフッ化水素が発生し、外装体のアルミ箔を腐食さ
せ気密性を低下させ水分が大量に侵入したことや、溶着
部分に電解液の存在により、完全に溶着できていない部
分から水分が侵入したことが影響し、試験後容量の低下
や外装体の腐食や漏液が観察されたためと思われる。ま
た、比較例では、2個の電池で電解液の流出が認めら
れ、残り8個の電池でもアルミニウムの腐蝕が認められ
たが、これらについても気密性の低下に起因していると
言える。それに対して、本実施例では、電解液の流出も
アルミニウムの腐蝕も認められなかった。以上より、本
実施例の電池1は、従来の電池より気密性に優れている
ことが明らかとなった。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明の電池は、封口の
信頼性が高いので、高容量を維持することができ携帯電
子機器の電源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の電池の製造方法を示す分解斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 非水電解質電池 2 発電要素 3 電池容器 4 リード端子 31 境界線 32 突起

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】発電要素と、この発電要素を収納する電池
    容器と、電池容器に充填される非水系の電解質とを備
    え、電池容器が樹脂膜を含むラミネートシートの当該樹
    脂膜同士を部分的に溶着することにより構成されている
    ものにおいて、 溶着部と電池容器の内部空間との境界線上に、突起が設
    けられていることを特徴とする非水電解質電池。
JP10357181A 1998-12-16 1998-12-16 非水電解質電池 Pending JP2000182574A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6953727B2 (en) 2002-08-28 2005-10-11 Fujitsu Limited Manufacture method of semiconductor device with gate insulating films of different thickness
KR100973423B1 (ko) 2006-10-16 2010-08-02 주식회사 엘지화학 안전성이 향상된 원통형 전지
JP6274687B1 (ja) * 2017-04-13 2018-02-07 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP6274687B1 (ja) * 2017-04-13 2018-02-07 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
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Effective date: 20051213