JP2001222986A - 密閉型電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 密閉性にすぐれ、しかも内圧上昇による破裂
を確実に防止することが可能な安全性の高い密閉型電
池、特に薄型二次電池を提供する。 【解決手段】 電池パッケージ内部に発電要素が密閉さ
れた密閉型電池において、電池内圧上昇によって膨張す
る局部的な膨れ代を備え、かつ前記膨れ代が膨張したと
きにこの部分の電池パッケージに貫通孔を穿つための穿
孔手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄型の密閉式電池、
特にフレキシブルなフィルムから成る袋状パッケージに
よって密閉された密閉形電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の各種携帯機器の小型軽量化に伴
い、これらの機器に使用される電池においても高エネル
ギー化及び小型軽量化への要求が高まっており、このよ
うな要求に対応するものとして例えばポリマーリチウム
イオン二次電池のような薄型二次電池の開発が急速に進
んでいる。

【０００３】このような薄型二次電池における電池パッ
ケージについて、小型軽量化の動向を説明する。薄型二
次電池においては、電池パッケージの密閉性が低下する
と発電要素を構成する電解液が揮発又は漏洩することに
より、あるいは外部から水分が浸入することにより著し
く電池性能が低下する。そこで従来の電池パッケージは
密閉機能において長期信頼性に優れる金属成形品を主と
し、その中で鉄やステンレス等の重い材質からアルミニ
ウム等の薄い材質へと転換が計られてきた。しかしなが
ら金属成形品は、軽量化に限界がある点、加工技術の限
界によりサイズの制約を受ける点、成形金型が高価であ
りまた工程が複雑でコストが高い点などに問題があっ
た。そこで近年、アルミニウム箔を芯材としてその両面
に合成樹脂層を配したラミネートフィルムを採用し、軽
量化を一層進めることが一般的になっている。このよう
なフィルム材を用いた薄型二次型電池の構造について図
４を参照して以下に説明する。

【０００４】図４に金属樹脂複合フィルムを電池パッケ
ージとする薄型二次電池の構成概略を示す。図４（ａ）
は外観斜視図、図４（ｂ）は（ａ）のＸ―Ｘ’断面図で
ある。内面から順に熱融着性樹脂からなる内層１１２、
アルミニウム箔等からなる芯層１１３、例えばポリエチ
レンテレフタレートのような剛性を有する樹脂からなる
外層１１４を積層して構成された金属樹脂複合フィルム
１１１からなる電池パッケージ１１０の内部に、正極層
１２２と正極集電体１２３とからなる正極１２１、セパ
レータ１２４、及び負極層１２６と負極集電体１２７と
からなる負極１２５から構成される薄型発電要素１２０
が収納されている。正極集電体１２３及び負極集電体１
２７にそれぞれ接続された正極端子１３１及び負極端子
１３２が、金属樹脂複合フィルム１１１の縁部１１５か
ら外部へと露出している。縁部１１５においては熱融着
性樹脂からなる内層１１２がお互いに熱融着されてお
り、これによって薄型発電要素１２０が電池パッケージ
１１０内に密閉される。

【０００５】上記のような薄型二次電池においては、過
充電等により内部にガスが発生した場合に電池の内圧が
上昇し、金属樹脂複合フィルム１１１からなる電池パッ
ケージ１１０が膨張して収納部分を圧迫するため、機器
を破損させる恐れがある。さらに、封口部分が破れると
可燃性ガスが放出され、危険な事態を招く恐れがある。

【０００６】金属成形品の電槽を使用したリチウムイオ
ン電池においては、例えば特開平１−１８９８５５号公
報に示されるように、開口部を薄膜で塞ぎ、内圧が上昇
して薄膜に膨れが生じたとき、外に配置した切り刃で薄
膜を破る構造が一般的である。しかし、金属樹脂複合フ
ィルム製の電池パッケージを用いたリチウムイオン電池
においては、電池パッケージ自体がフレキシブルである
ため、このような内圧開放弁を設置することが困難であ
る。そこで例えば特開平１１−８６８２３号公報、特開
平１１−１０２６７３号公報、及び特開平１０−２０８
７２０号公報等において、このようなフレキシブルな電
池パッケージの破裂を防止する方法が開示されている。

【０００７】まず特開平１１−８６８２３号公報におい
ては、図４に示した電池パッケージ１１０について、お
互いに熱融着された内層１１２のうち一部の剥離強度を
他の部分よりも弱くする構造とし、内圧上昇により電池
パッケージ１１０が膨張したときに、このような剥離強
度の弱い部分を優先的に開口させてガス放出口とするこ
とにより、高圧での電池パッケージ１１０の破裂を防止
することが可能であるとしている。

【０００８】また特開平１１−１０２６７３号公報にお
いては、電池パッケージ（金属樹脂複合フィルム）の一
部に孔又は切込部を設け、かつこの孔又は切込部を金属
樹脂複合フィルム内面から塞ぐようにして金属箔を配置
する構造が開示されており、上記孔又は切込部の部分が
内圧上昇時において容易に破断されてここからガス放出
されることにより、高圧での電池パッケージの破裂を防
止することが可能であることが記載されている。

【０００９】さらに特開平１０−２０８７２０号公報に
おいては、電池パッケージを収納した電池ケースの内部
に鋭利な突起部を設けることにより、電池内圧上昇時に
は膨張した電池パッケージに対してこの突起部によって
貫通孔を形成し、ここからガスを放出することが可能で
あることが記載されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記技術
においては以下のような問題があった。まず特開平１１
−８６８２３号公報及び特開平１１−１０２６７３号公
報に記載された技術はいずれも、電池パッケージ（金属
樹脂複合フィルム）の一部についてその強度をあえて弱
め、内圧上昇時においてこの部分を優先的に破壊させて
ガス放出をはかるものであり、電池の密閉性確保という
観点から見るときわめて信頼性に乏しいといえる。つま
り、密閉性のための強度確保と、ガス放出のための強度
低下という相矛盾する要求をともに満足することが不可
能であった。

【００１１】特開平１０−２０８７２０号公報に記載さ
れた技術は、電池パッケージの強度をあえて弱めるよう
なことは行っていないので、上記の問題点は解決されて
いる。しかし、前記突起部によって貫通孔が形成される
までには電池パッケージ全体において相当量の膨張が必
要であるため動作の確実性において劣り、電池の破裂に
対する安全性確保の点において改善の余地があった。

【００１２】そこで本発明の課題は、密閉性にすぐれ、
しかも内圧上昇による破裂を確実に防止することが可能
な安全性の高い密閉型電池、特に薄型二次電池を提供す
ることである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の密閉型電池は、電池パッケージ内部に発電要
素が密閉された密閉型電池において、電池内圧上昇によ
って膨張する局部的な膨れ代を備え、かつ前記膨れ代が
膨張したときにこの部分の電池パッケージに貫通孔を穿
つための穿孔手段を備えてなることを特徴とする。これ
により、電池内圧上昇時において膨れ代に確実に貫通孔
が形成され、電池パッケージの高圧下での破裂が防止さ
れる。また電池パッケージの強度は何ら劣るところがな
く、製品の信頼性が確保される。

【００１４】また本発明の密閉型電池は、前記電池パッ
ケージに当接する耐圧板を備えてなることを特徴とす
る。これにより、膨れ代の部分がより優先的に膨張し、
確実に内圧開放が行なわれる。

【００１５】本発明においては、特開平１０−２０８７
２０号公報と同様に電池パッケージに穿孔することによ
って電池の内圧を開放する。ただし本発明においては電
池パッケージ全体の膨張に優先して膨張する局部的な膨
れ代を設ける点にその最大の特徴を有し、従って内圧開
放がより早期段階でかつより確実に行なわれる点が優れ
る。また電池パッケージに対して強度の劣る部分を設け
るわけではないので電池の製品としての信頼性も同時に
確保されるものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本発明の第一の実
施形態を以下に示す。図１は本発明の密閉型電池の一例
であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は部分断面図である。
密閉型電池１００においては、内層１１２、芯層１１
３、及び外層１１４を積層して構成される金属−樹脂フ
ィルム１１１からなる電池パッケージ１１０の内部に、
正極層１２２と正極集電体１２３とからなる正極１２
１、セパレータ１２４、及び負極層１２６と負極集電体
１２７とからなる負極１２５から構成される薄型発電要
素１２０が収納されている。正極集電体１２３及び負極
集電体１２７にそれぞれ接続された正極端子１３１及び
負極端子１３２が、金属樹脂複合フィルム１１１の縁部
１１５から外部へと露出している。縁部１１５において
は内層１１２がお互いに密着されており、薄型発電要素
１２０が電池パッケージ１１０内に減圧封入される。

【００１７】金属樹脂複合フィルム１１１の構成につい
て具体例を挙げると、内層１１２として厚さ５０〜１０
０μｍ程度の熱融着性樹脂、例えば酸変性ポリプロピレ
ン又は酸変性ポリエチレン等を用い、これを熱融着する
ことによって電池の密閉性が確保される。また芯層１１
３としては厚さが３０〜５０μｍ程度のアルミニウム箔
を、外層１１４としては厚さが１０〜５０μｍ程度で剛
性を有する樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート又
はポリアミド又はポリイミド等を用いるとよい。

【００１８】さて、縁部１１５には２枚の金属樹脂複合
フィルム１１１が熱融着されないままになった膨れ代１
４０が形成される。このとき膨れ代１４０を形成するＡ
部については縁部１１５の幅を広くとっておくことによ
り、電池パッケージ１１０の密着強度を十分に確保する
ことができる。また、この膨れ代１４０に対向する位
置、例えば機器の電池収納スペース内壁や硬質の電池ケ
ース内部には切刃１５０が固定設置される。密閉型電池
１００が正常に動作している状態においては、電池パッ
ケージ１１０全体が薄型発電要素１２０に密着している
ため、電池パッケージ１１０が切刃１５０に接触するこ
とはない。

【００１９】次に過充電又は過放電の状態において、密
閉型電池１００の電池パッケージ１１０内にガスが発生
したときの内圧開放までの動作を図２の部分断面図を用
いて説明する。電池パッケージ１１０内部に発生したガ
スにより、膨れ代１４０には電池パッケージ１１０全体
の膨張に優先して膨張が発生する。膨張した膨れ代１４
０は切刃１５０に接触し、その結果膨れ代１４０部分の
金属樹脂複合フィルム１１１には貫通孔が形成されて、
この部分から内部のガスが放出される。従って、パッケ
ージ全体が膨らんで機器を圧迫する前に内圧が開放され
るので、機器の損傷や電池の破裂事故を防止することが
できる。なお、本実施形態においては切刃１５０を用い
て電池パッケージ１１０を穿孔したが、これに限定され
るものではなく、例えば先端が鋭利なピン等、確実に穿
孔できるものであればよい。

【００２０】（実施形態２）本発明の第二の実施形態に
ついて以下に示す。なお、第一の実施形態と重複する部
分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説
明を行う。図３は本発明の密閉型電池の一例を示す部分
断面図である。本実施形態においては、電池パッケージ
１１０のうち膨れ代１４０以外の部分に耐圧板３１０を
設ける。このような構成とすることにより、膨れ代１４
０に対してより優先的に膨張を発生させることが可能と
なる。従って、内圧上昇に対する感度を高めることがで
きる。

【００２１】なお耐圧板２１０は別途部品ではなく、機
器の電池収納スペースの壁を構成する部材が耐圧板３１
０の役目を兼ねるようにすることも可能である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、密閉に対
する信頼性が高く、しかも過充電及び過放電に対して安
全性の高い密閉型電池を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の密閉型電池における第一の実施形態
を示す上面図及び部分断面図である。

【図２】 本発明の密閉型電池第一の実施形態における
動作を説明する部分断面図である。

【図３】 本発明の密閉型電池における第二の実施形
態を示す部分断面図である。

【図４】 従来の密閉型電池の構造を示す外観斜視図及
び断面図である。

【符号の説明】

１００ 密閉型電池 １１０ 電池パッケージ １１１ 金属樹脂複合フィルム １１２ 内層 １１３ 芯層 １１４ 外層 １１５ 縁部 １２０ 薄型発電要素 １２１ 正極 １２２ 正極層 １２３ 正極集電体 １２４ セパレータ １２５ 負極 １２６ 負極層 １２７ 負極集電体 １３１ 正極端子 １３２ 負極端子 １３３ 導線 １４０ 膨れ代 １５０ 切刃 ３１０ 耐圧板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレキシブルな電池パッケージ内部に発
   電要素が密閉された密閉型電池において、電池内圧上昇
   によって膨張する局部的な膨れ代を備え、かつ前記膨れ
   代が膨張したときにこの部分の電池パッケージに貫通孔
   を穿つための穿孔手段を備えてなることを特徴とする密
   閉型電池。
2. 【請求項２】 前記電池パッケージの膨れ代以外の部分
   に当接する耐圧板を備えてなることを特徴とする請求項
   １に記載の密閉型電池。