JP2000285954A - ラミネート外装体を用いた薄型電池の製造方法 - Google Patents
ラミネート外装体を用いた薄型電池の製造方法Info
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Abstract
止不良の発生を低減し、電池の保存特性を向上させるラ
ミネート外装体を備えた薄型電池の製造方法を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 ラミネート外装体を構成する工程と、発
電要素を収容した後、ラミネート外装体の一方端開口部
に発電要素の正負極集電端子を挟み込んで、封止する工
程と、前記ラミネート外装体の他方端開口部から混合物
を注入する工程と、前記ラミネート外装体の他方端開口
部の少なくとも一部分にガス排出口を形成し、それ以外
の部分を封止する工程と、前記混合物を重合させる工程
と、前記発電要素を充放電して、発生したガスを前記ガ
ス排出口から排出する工程と、前記ガス排出口を溶着に
より封止する工程とを備えた。
Description
法に関し、特に金属層と樹脂層からなるラミネート外装
体を備えた薄型電池の製造方法に関する。
ート外装体を用いた薄型電池は、このラミネート外装体
内に発電要素を挿入し、電解液を充填して、ラミネート
外装体の周縁を熱溶着で封止することにより製造され
る。ラミネート外装体は、その外周封止部を加圧して加
熱すると、外周封止部分において、積層されたラミネー
ト外装体の内面に位置する樹脂層同士が溶融して溶着さ
れ、封止することが可能となる。
重合によりゲル状電解質とする場合には、ラミネート外
装体の外周封止部分には、ゲル状電解質等が付着してお
り、熱溶着でも確実に封止できないことがある。
ゲル状電解質が付着していると、熱溶着時、このゲル状
電解質を十分に除去することはできずに、外周封止部分
の溶着面にゲル状電解質を挟んだまま封止することにな
り、この部分は溶着することができず、その結果、封止
できていない個所が存在することになる。
1枚のラミネート体の一端部の内面樹脂層と他端部の外
面樹脂層とを積層し溶着した場合、ラミネート外装体の
未封止部分の開口端部の一部には、前記積層された溶着
部分が存在することになる。そして、注入の後にローラ
ー等でその開口端部全体を加圧しても、前記積層された
溶着部分と、その他の部分ではラミネート外装体の厚み
が異なり、この厚みの相違による段差が生じるため、ロ
ーラー等で全てのゲル状電解質を絞り出して除去するこ
とはできない。
では、封止部分を確実に溶着することができず、封止部
分から電池外部の水分等が電池内部に侵入することによ
り、電池の保存特性が劣化するという問題があった。
点を鑑み、薄型電池の封止部分を確実に溶着することに
より、電池の保存特性が向上する薄型電池の製造方法を
提供するものである。
体を用いた薄型電池の製造方法は、金属層と樹脂層から
なるラミネート体の両端部近傍を積層して樹脂層同士を
溶着して、発電要素を収納する空間を有するラミネート
外装体を構成する工程と、前記ラミネート外装体に発電
要素を収容した後、ラミネート外装体の一方端開口部に
発電要素の正負極集電端子を挟み込んで、溶着により封
止する工程と、前記ラミネート外装体の他方端開口部か
らプレポリマーと溶媒と電解質からなる混合物を注入す
る工程と、前記ラミネート外装体の他方端開口部の少な
くとも一部分にガス排出口を形成し、それ以外の部分を
溶着により封止する工程と、前記混合物を重合させる工
程と、前記発電要素を充放電して、発生したガスを前記
ガス排出口から排出する工程と、前記ガス排出口の封止
面に付着する付着物を除去する工程と、前記ガス排出口
を溶着により封止する工程とを備えたことを特徴とす
る。
と溶媒と電解質からなる混合物を注入した後、ラミネー
ト外装体の他方端開口部の少なくとも一部分にガス排出
口を形成する。
あるので、たとえ、ラミネート外装体の他方端開口部の
封止面に付着していたとしても、溶着時の加圧力によっ
て、この混合物を絞り出すことが可能である。
状電解質となった場合、封止面にはゲル状電解質が強固
に付着することになり、溶着時の加圧力だけでは、この
ゲル状電解質を十分に除去することはできない。
合物を注入した後、この混合物を重合する前にラミネー
ト外装体の他方端開口部の少なくとも一部分にガス排出
口を設けて、それ以外の他方端開口部の個所を溶着する
ことによって、その部分を確実に封止することができ
る。
充放電して、発生したガスをガス排出口から排出した
後、ガス排出口に付着しているゲル状電解質をローラー
等で絞り出して除去することにより、ガス排出口の溶着
が確実に行える。
は、少なくとも一部分をガス排出口として、溶着せずに
残している。
に、電極と溶媒との反応により大量のガスを発生するの
で、この発生したガスを電池外部に放出する必要がある
からである。
圧の上昇によって変形するようなラミネート外装体を用
いた薄型電池では、電池内部で発生したガスによって電
池自体が膨れエネルギー密度が低下すると共に、本来の
電池性能を発揮できなくなるという問題を生じるからで
ある。。
を排出するために、敢えて、ガス排出口をラミネート外
装体の他方端開口部の少なくとも一部分に設けているの
である。
後、発電要素を充放電しているが、発電要素を充放電し
て、ガスを排出した後、混合物を重合しても同様の効果
を得ることができる。
(ゲル状電解質)を除去する工程により、ガス排出口の
溶着を確実に行えるものである。
全体は、前記ラミネート外装体の両端部を積層した溶着
部分が位置する以外の部分、あるいは、前記ラミネート
外装体の両端部を積層した溶着部分が位置する部分に設
けているので、このガス排出口の封止面全体には、段差
がなく、ローラー等でより確実に付着物を除去すること
ができる。
5に基づいて、以下に説明する。
型電池の正面図、図2は図1のA−A線矢視部分断面
図、図3は本発明の実施の形態に係る薄型電池に用いる
ラミネート外装体の断面の模式図、図4は本発明の実施
の形態に係る薄型電池のガス排出口形成時の状態を示す
説明図、図5は本発明の実施の形態に係る薄型電池の除
去工程と封止工程を示す説明図である。
は、正極と、負極と、正負極間を離間するポリエチレン
微多孔膜からなるセパレータを介した発電要素6と、金
属層の両側に樹脂層を備えたラミネート外装体1とから
なる。図2に示すように、外装体1からなる収納空間に
発電要素6を配置しており、この収納空間は、図1に示
すように、外装体の上下端と中央部とをそれぞれ封止部
2a、2b、2cで封口することにより形成されてい
る。なお、封止部2bは、ラミネート体の一端部内面の
樹脂層と他端部内面の樹脂層とを積層して熱溶着し、こ
の溶着部分を折り返すことによってラミネート外装体表
面に重なり合わせ、外装体の中央部にこの溶着部分を位
置させている。
負極集電端子4にそれぞれ接続され、電池内部で生じた
化学エネルギーを電気エネルギーとして外部へ取り出し
得るようになっており、封止部2aに挟まれて溶着して
いる。ここで、各集電端子を単に封止部2aで挟んで溶
着するだけでは、確実に集電端子の回りを溶着できない
ので、各集電端子には予め変性ポリプロピレン5を付着
させておき、この変性ポリプロピレン5を介して溶着さ
せることにより、強固に溶着できる。
ネート外装体の具体的な構造は、図3に示すようにポリ
プロピレン層1a(約40μm)、変性ポリプロピレン
層1b(約2μm)、アルミニウム層1c(約30μ
m)、ウレタン系接着剤層1d(約2μm)、ナイロン
層1e(約25μm)、ウレタン系接着剤層1f(約2
μm)、ポリエチレンテレフタレート層1g(約12μ
m)を順次積層してなる7層構造である。
作製した。
2と、導電剤としてのアセチレンブラック及びグラファ
イトと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVd
F)とを重量比で、90:2:3:5の割合で混合して
正極合剤とし、この正極合剤をアルミニウムからなる集
電体の両面に塗布し、乾燥、圧延して正極を作製した。
してのPVdFとを重量比で、90:10の割合で混合
して負極合剤とし、この負極合剤を銅からなる集電体の
両面に塗付し、乾燥、圧延して負極を作製した。
及び負極集電端子4を取り付けた後、正負極をポリエチ
レン製微多孔膜のセパレータを介して渦巻状に巻回し、
上下から圧延することにより、断面楕円形状の発電要素
6を作製した。
一端部内面の樹脂層と他端部内面の樹脂層とを積層して
熱溶着し、この溶着部分を折り返すことによってラミネ
ート外装体表面に重なり合わせ、外装体の中央部にこの
溶着部分を位置させて、筒状のラミネート外装体を作製
した。この封止幅は10mmとし、この封止個所を封止
部2bとする。
を収納し、ラミネート外装体の一方端開口部から正極集
電端子3及び負極集電端子4が突出するように配置し、
溶着した。この封止部を封止部2aとする。尚、この封
止幅は5mmとする。また、各集電端子が封止部2aで
挟まれる個所には、予め変性ポリプロピレンを付着さ
せ、この部分における溶着力を強化させた。
から、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボ
ネート(DEC)とが体積比3:7の割合で混合された
混合溶媒に、混合電解質としてLiPF6とLiN(C2
F5SO2)2とがモル比5:95の割合で溶解された電
解液と、プレポリマーとしてのポリエチレングリコール
ジアクリレートとが体積比7:1の割合で混合された混
合物に、重合開始剤としてのアゾビスイソブチロニトリ
ルを2000ppm混入したプレポリマー組成物を注入
した。
ロニトリルを添加しているが、重合開始剤なしで重合で
きるプレポリマーを用いれば、特に重合開始剤は必要な
い。
の端から10mmを溶着せずに残してガス排出口7aと
し、残りの個所を溶着して封止する。なお、このガス排
出口7a全体は、ラミネート外装体の両端部を積層した
溶着部分が位置する以外の部分に存在している。
レポリマー組成物に熱を加えることにより、重合させ、
ゲル状電解質とした。
充放電し、発生するガスをガス排出口から排出した。
aに付着しているゲル状電解質をローラー8で絞り出
し、ガス排出口7aの封止を熱溶着装置9により溶着し
て封止し、完成電池とした。
る方法としては、ラミネート外装体の一端部内面の樹脂
層と他端部内面の樹脂層とを積層して熱溶着し、この溶
着部分を折り返すことによってラミネート外装体表面に
重なり合わせる他に、ラミネート外装体の一端部内面の
樹脂層と他端部外面の樹脂層とを重なり合わせて積層し
て熱溶着することも可能である。
体に限定するものではなく、スタック構造の発電要素を
用いることも可能である。
上記の7層構造に限定されるものではない。
レングリコールジアクリレートの他、アクリル系の高分
子を用いることができる。
ソブチロニトリルの他、t−ヘキシルパーオキシピバレ
ート、t−ヘキシルパーオキシ−2−エチルエキサノエ
ート等のパーオキシエステル類が用いられる。
整剤を添加することもできる。重合調整剤とは、プレポ
リマーに熱をかけて重合させる工程までに、先に重合し
てしまわないように、重合するまでの時間を調整できる
ものであり、重合調整剤の量により、その時間を適宜調
整することが可能となる。プレポリマーを重合させるま
での時間を重合調整剤により決定できるので、製造工程
上非常に有効である。この重合調整剤としては、ポリマ
ーラジカルによって水素が引き抜かれることによってポ
リマーラジカルを安定なポリマーにして、自身は安定な
ラジカルになる化合物、例えば、α−メチルスチレンダ
イマー等が用いられる。
O2の他、LiNiO2、LiMn2O4等が用いられ、負
極材料としては、上記天然黒鉛の他、コークス、炭素繊
維などが用いられる。
るものではなく、LiN(CF3SO2)2、LiCl
O4、LiBF4等を用いることができ、溶媒としては、
上記EC、DECの他、ジメチルカーボネート(DM
C)、エチルメチルカーボネート(EMC)等を用いる
ことができる。
作製した電池を用いた。このようにして作製した電池
を、以下、本発明電池A1とする。
ト外装体の他方端開口部において、端から5mmをガス
排出口として残し、残りの未封止個所を熱溶着により封
止する以外は、上記実施例1と同様にして電池を作製し
た。このようにして作製した電池を、以下、本発明電池
A2とする。
ート外装体を用い、ラミネート外装体の他方端開口部全
体をガス排出口7bとする以外は、上記実施例1と同様
にして電池を作製した。このようにして作製した電池
を、以下、本発明電池A3とする。
するに際し、1枚のラミネート体の一端部の内面樹脂層
と他端部の内面樹脂層とを積層して熱溶着し、前記溶着
部分をラミネート外装体の一端部(一辺)に位置させ、
この溶着部分を封止部2dとした。
たゲル状電解質を除去することなく、ガス排出口を溶着
により封止すること以外は、上記実施例1と同様にして
電池を作製した。このようにして作製した電池を、以
下、比較電池X1とする。
たゲル状電解質を除去することなく、ガス排出口を溶着
により封止すること以外は、上記実施例3と同様にして
電池を作製した。このようにして作製した電池を、以
下、比較電池X2とする。
後、ガス排出口を形成せずに、ラミネート外装体の他方
端開口部全体を溶着して封止し、混合物を重合後、発電
要素を充放電すること以外は、上記実施例1と同様にし
て電池を作製した。このようにして作製した電池を、以
下、比較電池X3とする。
較電池X1〜X2において、ラミネート外装体の他方端
開口部の溶着による封止不良発生率、各電池の保存特性
を調べたので、それらの結果を表1に示す。
個作製し、ラミネート外装体の他方端開口部を溶着して
封止した封止部の厚みを測定し、基準値以上の厚みのも
のは、溶着面に異物(ゲル状電解質等)が挟まれている
ものとし、封止不良と判断して、その割合を計算したも
のである。
00mAの定電流で充電し、電池電圧が4.1Vに達す
ると、4.1Vの定電圧充電をし、電流値が25mAに
なると充電を終了するといった充電を行った後、500
mAの電流で電池電圧が2.75Vに達するまで放電し
た時の放電容量を「保存前の放電容量」とし、次いで、
上記と同様の充電条件で電池を満充電状態にした後、温
度60℃、湿度90%の状態下に電池を20日間保存
し、保存後、一旦、上記と同様の放電条件で放電した
後、再度上記と同様の条件で充放電したときの放電容量
を、「保存後の放電容量」としたときの、比率[(保存
後の放電容量/保存前の放電容量)×100]を容量回
復率として表した。
れぞれラミネート外装体の他方端部開口部に設けたガス
排出口に付着した付着物(ゲル状電解質等)を除去する
工程を備えているので、比較電池X1、X2に比べて封
止不良発生率が0.3%〜1.7%と非常に低いことが
分かる。
ス排出口に付着している付着物を除去する工程を設けて
いるので、確実に封止面の付着物を除去できているから
である。これに対して、比較電池X1、X2は付着物を
除去する工程がないので、封止面に存在するゲル状電解
質により、溶着面の厚みが異常に厚くなり、封止不良と
判断されたと考えられる。
ているガス排出口全体が、ラミネート外装体の両端部を
積層した溶着部分が位置する以外の部分、あるいは、前
記ラミネート外装体の両端部を積層した溶着部分が位置
する部分に存在しているので、ガス排出口全体の封止面
が平面になるので、ローラー等の除去工程により、簡単
に付着物を絞り出すことが可能となる。
状態での保存後も87.2%〜88.5%と高い容量回
復率を示しているのに対して、比較電池X1、X2で
は、67.8%、66.3%と容量回復率が低いことが
認められる。
ラミネート外装体の他方端開口部に付着した付着物を十
分に除去できているために、封止部の溶着が確実にで
き、電池外部からの水分などの侵入を抑制することがで
きていると考えられる。
着物の除去工程がなく、ラミネート外装体の他方端開口
部に付着物が存在することにより、溶着が十分にでき
ず、電池外部から水分などが侵入して容量回復率を低下
させたと考えられる。
比較電池X1〜X3において、完成後の各電池の厚みを
調べた。この結果、比較電池X3は、本発明電池A1〜
A3、比較電池X1、X2に比べて、電池の厚みが10
%以上も厚くなっていることが分かった。
成物を注液後、ガス排出口を設けることなく、ラミネー
ト外装体の他方端開口部を全て溶着して封止しているの
で、発電要素の充放電により電池内部に大量のガスが発
生したにもかかわらず、このガスを電池外部に排出する
ことができないために、電池厚みが他の電池よりも10
%以上も膨れたと考えられる。
膨れてしまうと、ケースに収納できなくなると共に、エ
ネルギー密度が低下し、さらに電池特性も低下するとい
う悪影響を及ぼす。
に、初回の充放電によって発生するガスを排出するガス
排出口を、ラミネート外装体の他方端開口部に設けるこ
とによって、電池の膨れを防止することができる。
によれば、封止不良を飛躍的に改善することができるの
で、その結果、電池の保存特性(容量回復率)が非常に
向上でき、また、電池の膨れを防止するという効果を奏
するものである。
面図
ミネート外装体の断面の模式図
口形成時の状態を示す説明図
と封止工程を示す説明図
出口形成時の状態を示す説明図
Claims (2)
- 【請求項1】 金属層と樹脂層からなるラミネート体の
両端部近傍を積層して樹脂層同士を溶着し、発電要素を
収納する空間を有するラミネート外装体を構成する工程
と、 前記ラミネート外装体に発電要素を収容した後、ラミネ
ート外装体の一方端開口部に発電要素の正負極集電端子
を挟み込んで、溶着により封止する工程と、 前記ラミネート外装体の他方端開口部からプレポリマー
と溶媒と電解質からなる混合物を注入する工程と、 前記ラミネート外装体の他方端開口部の少なくとも一部
分にガス排出口を形成し、それ以外の部分を溶着により
封止する工程と、 前記混合物を重合させる工程と、 前記発電要素を充放電して、発生したガスを前記ガス排
出口から排出する工程と、 前記ガス排出口の封止面に付着する付着物を除去する工
程と、 前記ガス排出口を溶着により封止する工程とを備えた、 ことを特徴とするラミネート外装体を用いた薄型電池の
製造方法。 - 【請求項2】 前記ガス排出口全体は、前記ラミネート
外装体の両端部を積層した溶着部分が位置する以外の部
分、あるいは、前記ラミネート外装体の両端部を積層し
た溶着部分が位置する部分に存在することを特徴とする
請求項1記載のラミネート外装体を用いた薄型電池の製
造方法。
Priority Applications (1)
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JP08926599A JP3806540B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | ラミネート外装体を用いた薄型電池の製造方法 |
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JP08926599A Expired - Fee Related JP3806540B2 (ja) | 1999-03-30 | 1999-03-30 | ラミネート外装体を用いた薄型電池の製造方法 |
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