JP2000285904A

JP2000285904A - 非水電解質電池及びその製造方法

Info

Publication number: JP2000285904A
Application number: JP11092639A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Aida; 佳生合田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP4485614B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ラミネートシートによって形成された外装ケ
ースに発電要素を収容した非水電解質電池における正極
及び負極の各リードの引き出し位置での接合強度及び耐
漏液性を向上させる。【解決手段】ラミネートシートによって形成された外
装ケース１内に収容された積層電極群２の正極板に正極
リード３、負極板に負極リード４を接合し、これらを外
装ケースのシール辺Ｐ３を通して外部に引き出す。正極
リード３及び負極リード４のシール辺Ｐ３の通過位置に
は、切り欠き１５が形成され、この切り欠き１５を含む
両側からＰＰシート２５が接合されているので、リード
引き出し辺のシール性が強化され、漏液が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電要素を収容す
る外装ケースが一対のラミネートシートの周囲を溶着シ
ールして形成された非水電解質電池において、発電要素
から外部に引き出す正極リード及び負極リードの構造に
改良を加えた非水電解質電池及びその製造方法に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】リチウムポリマー二次電池等の非水電解
質電池をラミネートシートによって形成した外装ケース
に収容することにより、薄型で且つ軽量の電池を構成す
ることができ、携帯機器の電源として用いるのに有効で
ある。

【０００３】このラミネートシートを外装ケースとした
電池は、図１１（ａ）に示すように、２つ折りにして上
下一対としたラミネートシートの両側部を熱溶着により
シールして封筒状に形成した外装ケース１内に、正極板
と負極板とをセパレータを介して積層した積層電極群２
８を挿入し、更に電解液が注入される。この外装ケース
１の開口辺は、図１１（ｂ）に示すように、前記積層電
極群２８の正極板に接続された正極リード２６及び負極
板に接続された負極リード２７を外部に引き出して熱接
合によりシールし、外装ケース１内を密閉することによ
り、ラミネートシートを外装ケース１とした電池が完成
される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成において、正
極リード２６及び負極リード２７は、外装ケース１の開
口辺の上下のラミネートシートを熱溶着する間を通して
外部に引き出される。開口辺の正極リード２６及び負極
リード２７のない位置では上下のラミネートシートの樹
脂層間が溶融して完全なシールがなされるが、正極リー
ド２６及び負極リード２７が介在する位置では各リード
の金属面に樹脂層を溶着させる必要があるが、金属と樹
脂との接着は結合力が弱く、この境界面から電解液が漏
れる恐れがある。そのため、従来構成においては、正極
リード２６及び負極リード２７の所定位置に予めその両
面から樹脂シート２９を溶着し、ラミネートシートとの
溶着性の向上を図っている。

【０００５】しかし、正極リード２６及び負極リード２
７は箔状に薄く形成されているが、それでも端部には隙
間が生じやすく、この隙間から漏液する恐れがある。ま
た、外装ケース１の内圧が増加した場合のように、シー
ル部分を上下に引き剥がそうとする力が加わったとき、
樹脂シート２９と各リードとの接合力が弱いため、正極
リード２６及び負極リード２７の部分からシールが剥が
れる恐れがある。

【０００６】本発明の目的とするところは、ラミネート
シートのシール部分に介在する正負極リードとラミネー
トシートとの溶着接合を強化した非水電解質電池とその
製造方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本願の第１発明は、正極板と負極板とをセパレータを
介して積層した素電池を積み重ねて積層電極群が形成さ
れてなり、一対のラミネートシートの周囲をシールした
外装ケース内に前記積層電極群及び電解液を収容し、前
記正極板に一端側が接合された正極リードと、前記負極
板に一端側が接合された負極リードとを、外装ケースの
シール辺を通して外部に引き出してなる非水電解質電池
において、前記正極リード及び負極リードの少なくとも
幅方向の一側端に切り欠きが形成され、この切り欠きを
含む前記シール辺の通過位置に両面から樹脂シートが溶
着されてなり、外装ケースのシール時に両面のラミネー
トシートが前記樹脂シートを挟んで互いに溶着されてな
ることを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、正極リード及び負極リ
ードに形成した切り欠きを含む部位に両面から樹脂シー
トが溶着されているので、両面の樹脂シートは溶着時に
切り欠き内に溶融物を充填して正極リード及び負極リー
ドに対する密着性が向上する。外装ケースのラミネート
シートは正極リード及び負極リードの通過位置では樹脂
シートに溶着するので、正極リード及び負極リードを通
過させるシール辺の接合強度が強化され、外装ケース内
の内圧増加等に対するシール辺の引き剥がし方向の引っ
張りにも耐える強度が得られる。また、リードの金属と
樹脂との界面が電解液の漏液通路となりやすいが、切り
欠きにより漏液経路が物理的に延長され、漏液を抑制す
ることができる。

【０００９】上記構成において、切り欠きが、開放端側
より内側寄りに切り欠き幅が大きくなるように形成され
てなることによって、切り欠きを形成するプレス加工時
に抜き滓が飛散することなく、飛散した抜き滓が付着す
ることによるリード製造の不良発生を防止できる。

【００１０】また、正極リード及び負極リードの樹脂シ
ートの溶着部位に複数の切り欠きを列設形成することが
でき、両面の樹脂シートの接合強度が向上すると同時
に、界面に発生する漏液経路の距離を増加且つ複雑化し
て漏液を防止するのに有効である。

【００１１】また、正極リード及び負極リードの樹脂シ
ート溶着部位が、その幅方向の端辺方向に厚さが薄くな
るように形成することにより、漏液経路となりやすいリ
ードの両端部に生じる樹脂シート接合間の隙間の発生を
より小さくすることができる。

【００１２】また、本願の第２発明は、正極板と負極板
とをセパレータを介して積層した素電池を積み重ねて積
層電極群が形成されてなり、一対のラミネートシートの
周囲をシールした外装ケース内に前記積層電極群及び電
解液を収容し、前記正極板に一端側が接合された正極リ
ードと、前記負極板に一端側が接合された負極リードと
を、外装ケースのシール辺を通して外部に引き出してな
る非水電解質電池の製造方法において、前記正極リード
又は負極リードの幅に形成された金属薄板のテープをプ
レス加工工程に搬送してテープの側辺に所定間隔で切り
欠き部を形成し、これをシート取付け工程に搬送して開
口部を含む両面の所定範囲にテープ幅より大きな幅の樹
脂シートを供給して両面の樹脂シート間を仮接合し、こ
れをシート溶着工程に搬送して両面から加熱及び加圧す
ることにより樹脂シートとテープとの間を接合し、これ
を所定位置で切断して正極リード又は負極リードに形成
し、この正極リードを正極板に負極リードを負極板にそ
れぞれ接合し、外装ケースのシール時に両面のラミネー
トシートを樹脂シートを挟んで互いに溶着することを特
徴とする。

【００１３】上記製造方法によれば、正極及び負極の各
リードは、それぞれに適合する材料によって形成された
テープに所定間隔で切り欠きを形成し、その切り欠きを
位置決め部位として両面から樹脂シートを溶着して、リ
ード部材が連続的に製造されるので、生産性が向上する
と同時に、箔状で且つ小さなリード部材の製造が効率的
になされる。このようなテープ状に連続したリード部材
は正負各極板への接合位置に搬送しやすく、所定長さに
切断して極板に接合、もしくは一端を極板に接合して切
断する接合加工により、生産性のよい電池製造を行うこ
とができる。

【００１４】また、プレス加工工程においてテープの両
側辺に複数の切り欠きを列設形成し、この切り欠き部の
形成部位をテープの幅方向に両側辺に向けて板厚が薄く
なるようにプレス加工することによって、ラミネートシ
ートのシール辺に金属板を通過させることによる外装ケ
ース内の電解液の漏液発生が生じやすい状態において
も、漏液を阻止するリード構造を形成することができ
る。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の一実施形態について説明し、本発明の理解に供する。
尚、以下に示す実施形態は本発明を具体化した一例であ
って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

【００１６】本実施形態は、非水電解質電池の一例であ
るリチウムポリマー二次電池について示すもので、図１
に平面図及び断面図として示すように、複数の素電池５
を積層して形成された積層電極群２を、ラミネートシー
トで形成された外装ケース１内に収容して構成されてい
る。

【００１７】前記素電池５は、図２に示すように、負極
集電体１２の両面に負極合剤層１３、１３を形成した負
極板８の両面に、正極集電体１０の両面に正極合剤層１
１、１１を形成した正極板７、７をそれぞれセパレータ
９、９を介して積層一体化して構成されている。この素
電池５を所要の電圧または電池容量が得られる複数層に
積み重ね、図３に示すように、積層した各素電池５の各
負極集電体１２の一辺側に延出形成された負極端子１２
ａを束ねて、図１（ｂ）に示すように、各負極端子１２
ａを束ねた部位を接合すると同時に、これに負極リード
４を接合し、同様に、各正極集電体１０の一辺側に延出
形成された正極端子１０ａを束ねて、これに正極リード
３を接合して積層電極群２が形成される。

【００１８】また、前記外装ケース１は、アルミニウム
箔等の金属層の両面にポリプロピレン等の樹脂層を接合
したラミネートシートを、図４に示すように、２つ折り
にした両側のシール辺Ｐ１、Ｐ２で熱溶着によりシール
して封筒状に形成し、開口部から積層電極群２を挿入
し、更に電解液を注入した後、図１に示すように、開口
部は正極リード３及び負極リード４をシール辺Ｐ３を通
して外部に引き出し、シール辺Ｐ３を熱溶着によりシー
ルすることにより、外装ケース１内は密閉される。前記
正極リード３及び負極リード４には、前記シール辺Ｐ３
の通過位置に両面からポリプロピレンフィルム（樹脂シ
ート）２５が熱溶着によって接合されているので、シー
ル辺Ｐ３の正極リード３及び負極リード４の通過位置で
は、上下のラミネートシートはポリプロピレンフィルム
（ＰＰフィルム）２５に融着し、シール辺Ｐ３に正極リ
ード３及び負極リード４の金属部を介在させることによ
るシール性の低下が防止される。また、正極リード３及
び負極リード４には、それぞれＰＰフィルム２５の溶着
位置に切り欠き１５を形成して、一対のＰＰフィルム２
５の接合性の向上を図っている。なお樹脂シート２５と
しては、ＰＰフィルムの外、ポリエチレンフィルムやポ
リプロピレンフィルムとポリエチレンフィルムとを積層
したフィルムなどを用いることができる。この正極リー
ド３及び負極リード４の製造方法について以下に説明す
る。

【００１９】正極リード３はアルミニウム、負極リード
４は銅によって、それぞれ厚さ０．０８ｍｍ、幅３ｍｍ
のフープ材に形成されたものを材料として製造される。
図５は正極リード３の製造工程を模式的に示すもので、
負極リード４についても同様に製造される。

【００２０】図５において、材料リール３１に巻回され
たアルミニウムのフープ材２３は端から引き出され、所
定間隔で間欠的にプレス加工部３２に搬送され、プレス
加工部３２により図６（ａ）に示すように、所定間隔に
切り欠き１５が形成される。この切り欠き１５は、切り
欠いた開放端側より内側寄りに切り欠き幅が大きくなる
ような形状に打ち抜くことによって、抜き滓がプレス加
工部３２のパンチに付着し難くくなるので、飛散した抜
き滓がフープ材２３上に載ることによる後加工での障害
の発生が防止できる。前記切り欠き１５の形状は、開放
端側より内側寄りに切り欠き幅が大きくなるような形状
であれば、任意の形状に形成しても同様の効果が得られ
る。

【００２１】切り欠き１５が形成されたフープ材２３に
は、その両面からそれぞれＰＰリール３３ａ、３３ｂか
らポリプロピレンテープ２４、２４が供給され、このポ
リプロピレンテープ２４、２４は、仮接合部３４におい
て、切り欠き１５を位置決め部位として切り欠き１５を
含む位置に位置決めされ、図６（ｂ）に示すように、所
定長さに切断してＰＰシート２５、２５とすると同時
に、フープ材２３の両面にそれぞれ当接したＰＰシート
２５、２５は、切り欠き１５の位置で両面の間が熱溶着
により仮接合される。ＰＰシート２５が仮接合されたフ
ープ材２３は、熱接合部３５に搬送され、フープ材２３
を間にして両面にあるＰＰシート２５、２５側から加圧
すると同時に加熱して、図６（ｃ）に示すように、フー
プ材２３にその両面からＰＰシート２５、２５を熱溶着
させる。このとき、ＰＰシート２５、２５は溶融してフ
ープ材２３に接着すると同時に、両面のＰＰシート２
５、２５は対面間で互いに融合して一体化される。ま
た、切り欠き１５の位置においても両面のＰＰシート２
５、２５は溶融して切り欠き１５内に充填されるので、
この切り欠き１５内での接合をアンカー効果として、フ
ープ材２３とＰＰシート２５、２５とは一体的に接合さ
れる。このようにＰＰシート２５が所定位置に両面から
接合されたフープ材２３は巻き取りリール３６に巻き取
られる。

【００２２】上記構成では、フープ材２３への切り欠き
形成のプレス工程とＰＰシート２５の溶着工程とを連続
して行うようにしているが、フープ材２３に切り欠き１
５を形成した後、これを別位置の溶着工程に移送するよ
うにしても、ＰＰシート２５は切り欠き１５を位置決め
部位として位置決めできるので、それぞれの工程を別に
行うように構成することもできる。

【００２３】上記巻き取りリール３６に巻き取られたフ
ープ材２３は、端から引き出されて図６（ｃ）に示す破
線位置で所定長さｄで切断することによって、図６
（ｄ）に示すようにＰＰシート２５が両面から接合され
た正極リード３に形成される。負極リード４について
も、フープ材２３の素材が銅であることを除いて同様に
形成される。この正極リード３及び負極リード４は、図
１（ｂ）に示すように、各素電池５の正極端子１０ａを
束ねた位置に正極リード３の一端側が、負極端子１２ａ
を束ねた位置に負極リード４の一端側が、それぞれレー
ザー溶接等の接合手段によって接合される。

【００２４】また、ＰＰシート２５、２５が溶着された
フープ材２３を、図７に示すように、積層電極群２のリ
ード接合位置に供給し、一端側を正極端子１０ａにレー
ザー溶接あるいは抵抗溶接もしくは超音波溶接によって
接合し、所定長さに切断して、これを正極リード３と
し、次の積層電極群２がリード接合位置に位置決めされ
ると、巻き取りリール３６からフープ材２３を送り出す
動作を繰り返すことによって効率的なリード接合が可能
である。また、これを負極端子１２ａの側でも同時に行
うことによって、より効率的なリード接合を行い得る。
このようなリード接合方法により、正極リード３又は負
極リード４として切り出した場合に、切り出された小さ
い部材を所定の接合位置に合わせる困難な作業を行うこ
となく、接合作業を自動化することもできる。

【００２５】このようにＰＰシート２５が接合された正
極リード３及び負極リード４を外装ケース１から外部に
引き出し、外装ケース１の開口部を熱溶着によりシール
するとき、正極リード３及び負極リード４の通過位置で
は、外装ケース１の上下のラミネートシートはＰＰシー
ト２５に熱溶着されるので、シール性のよい熱溶着シー
ルを行うことができる。しかし、このような樹脂間のシ
ール位置に金属板を通過させるような場合に、金属板が
正極リード３及び負極リード４のように箔状のものであ
っても、図８に示すように、正極リード３又は負極リー
ド４の両側部に三角形状の微小な隙間ｇが生じやすく、
それが外装ケース１内の電解液の漏液経路となるが、正
極リード３及び負極リード４に予めＰＰシート２５をそ
の両面から溶着するとき、加熱と同時に適正な加圧が加
えられることにより、ＰＰシート２５の溶融物により正
極リード３及び負極リード４の両側部の隙間ｇが埋めら
れるようになる。それでも金属と樹脂との間の界面の接
合性は低いので、溶着のばらつきにより僅かに生じる隙
間から漏液が進行する可能性がある。

【００２６】正極リード３及び負極リード４の両側に生
じやすい隙間ｇによる漏液を防止するために、図９に示
すように、正極リード３及び負極リード４の両側に切り
欠き１５、１５を形成することにより、漏液経路となる
リードの両側端の界面の物理的距離が延長されるので、
漏液の防止効果が向上する。また、正極リード３及び負
極リード４の引き出し位置からの漏液を、より確実に防
止する構造として、正極リード３及び負極リード４は、
図１０に示すような形状に形成することができる。図示
は正極リード３ａの場合を示し、その両側部に櫛形に凹
凸１８、中央部に穴１９を形成すると共に、凹凸１８を
形成した両側部を端側に至るほど薄くなるようにプレス
成形した薄肉加工部２０を形成し、これらの形成部位に
ＰＰシート２５をその両面から熱溶着させると、穴１９
で両面のＰＰシート２５は接合され、凹凸１８の凹部は
溶融したＰＰシート２５で充填される。また、両側端部
は薄肉加工部２０により極めて薄くなるので、両側から
ＰＰシート２５を接合したときに端部に隙間ｇが生じ難
くなる。それでも端部に隙間ｇが生じたときには、それ
が漏液経路となるが、前記櫛形の凹凸１８により漏液経
路の距離は物理的に長くなって、漏液の進行が抑制され
る。

【００２７】以上説明したような正極リード３及び負極
リード４を用いて積層電極群２を構成することにより、
ラミネートシートを外装ケースとした電池における外装
ケース１のシール性と耐漏液性とを向上させることがで
きる。また、外装ケース１のリード引き出し辺のシール
強度が強化されるので、外装ケース１内の内圧が増加し
たときのような引き剥がし方向の引っ張りにも耐える接
合強度が得られ、更に、電池に振動や衝撃が加えられた
場合に、正極リード３及び負極リード４の変形が防止さ
れる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明の通り本発明によれば、ラミ
ネートシートによって形成された外装ケース内に積層電
極群及び電解液を収容した電池において、積層電極群に
接合された正極リード及び負極リードを外装ケースのシ
ール辺を通して外部に引き出すとき、正極リード及び負
極リードのシール辺の通過位置に樹脂シートが両面から
一体的に接合されているので、シール辺のラミネートシ
ート間に樹脂シートが溶着してシール強度が向上し、ラ
ミネートシートを外装ケースとした電池においても電解
液の漏液を生じさせない密閉構造を形成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る非水電解質電池の一例を示す
（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線矢視断面図。

【図２】素電池の構成を示す断面図。

【図３】素電池の正極端子及び負極端子の形成を説明す
る斜視図。

【図４】外装ケースへの積層電極群の挿入を示す斜視
図。

【図５】正極リード又は負極リードの製造装置の構成を
示す模式図。

【図６】製造装置の各工程における加工状態を（ａ）〜
（ｄ）に示す平面図。

【図７】積層電極群への正極リードの接合方法の一例を
示す斜視図。

【図８】シール辺にリードを通過させた状態を示す断面
図。

【図９】リードの両側に切り欠きを設けた構成を示す平
面図。

【図１０】耐漏液性を向上させたリード構造を示す
（ａ）は平面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線矢視断面図。

【図１１】従来技術によるラミネートシートを外装ケー
スとして電池の組み立てを説明する（ａ）は積層電極群
の挿入時、（ｂ）は完成時の斜視図。

【符号の説明】

１外装ケース２積層電極群３正極リード４負極リード５素電池７正極板８負極板９セパレータ１５切り欠き１８凹凸１９穴２０薄肉加工部２３フープ材２４ポリプロピレンテープ２５ＰＰシート３２プレス加工部３４仮接合部３５熱接合部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板と負極板とをセパレータを介して
積層した素電池を積み重ねて積層電極群が形成されてな
り、一対のラミネートシートの周囲をシールした外装ケ
ース内に前記積層電極群及び電解液を収容し、前記正極
板に一端側が接合された正極リードと、前記負極板に一
端側が接合された負極リードとを、外装ケースのシール
辺を通して外部に引き出してなる非水電解質電池におい
て、前記正極リード及び負極リードの少なくとも幅方向の一
側端に切り欠きが形成され、この切り欠きを含む前記シ
ール辺の通過位置に両面から樹脂シートが溶着されてな
り、外装ケースのシール時に両面のラミネートシートが
前記樹脂シートを挟んで互いに溶着されてなることを特
徴とする非水電解質電池。
【請求項２】切り欠きが、開放端側より内側寄りに切
り欠き幅が大きくなるように形成されてなる請求項１記
載の非水電解質電池。
【請求項３】正極リード及び負極リードの樹脂シート
の溶着部位に複数の切り欠きを列設形成してなる請求項
１記載の非水電解質電池。
【請求項４】正極リード及び負極リードの樹脂シート
溶着部位が、その幅方向の端辺方向に厚さが薄くなるよ
うに形成されてなる請求項１〜３いずれか一項に記載の
非水電解質電池。
【請求項５】正極板と負極板とをセパレータを介して
積層した素電池を積み重ねて積層電極群が形成されてな
り、一対のラミネートシートの周囲をシールした外装ケ
ース内に前記積層電極群及び電解液を収容し、前記正極
板に一端側が接合された正極リードと、前記負極板に一
端側が接合された負極リードとを、外装ケースのシール
辺を通して外部に引き出してなる非水電解質電池の製造
方法において、前記正極リード又は負極リードの幅に形成された金属薄
板のテープをプレス加工工程に搬送してテープの側辺に
所定間隔で切り欠きを形成し、これをシート取付け工程
に搬送して開口部を含む両面の所定範囲にテープ幅より
大きな幅の樹脂シートを供給して両面の樹脂シート間を
仮接合し、これをシート溶着工程に搬送して両面から加
熱及び加圧することにより樹脂シートとテープとの間を
接合し、これを所定位置で切断して正極リード又は負極
リードに形成し、この正極リードを正極板に負極リード
を負極板にそれぞれ接合し、外装ケースのシール時に両
面のラミネートシートを樹脂シートを挟んで互いに溶着
することを特徴とする非水電解質電池の製造方法。
【請求項６】プレス加工工程においてテープの両側辺
に複数の切り欠きを列設形成し、この切り欠き部の形成
部位をテープの幅方向に両側辺に向けて板厚が薄くなる
ようにプレス加工する請求項５記載の非水電解質電池の
製造方法。