JP2002134094A - 密閉型電池 - Google Patents

密閉型電池

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JP2002134094A
JP2002134094A JP2000320929A JP2000320929A JP2002134094A JP 2002134094 A JP2002134094 A JP 2002134094A JP 2000320929 A JP2000320929 A JP 2000320929A JP 2000320929 A JP2000320929 A JP 2000320929A JP 2002134094 A JP2002134094 A JP 2002134094A
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sealing
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Nobuhide Oyama
宣英 大山
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 封口特性の良好で、正極端子の強度が大きな
可撓性の外装材で封口した密閉型電池を提供する。 【解決手段】 可撓性の外装材を用いた密閉型電池にお
いて、正極導電タブは、電池要素に接合したアルミニウ
ム製の導電タブとニッケル製の導電タブが接合されたも
のであり、アルミニウム製の導電タブとニッケル製の導
電タブとの接合部が可撓性の外装材の熱融着部に位置す
る密閉型電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、密閉型電池に関
し、とくに可撓性の外装材によって電池要素を封口した
密閉型電池に関する。
【0002】
【従来の技術】携帯用の電子機器は、小型軽量化と共に
機能の高度化が進んでいる。その結果、これらの電子機
器に使用する電源用の電池には、小型、軽量で容積あた
り容量が大きな電池が求められている。
【0003】エネルギー密度が大きな電池として、リチ
ウムイオン二次電池、ポリマーリチウムイオン電池が用
いられている。こうした密閉型電池においては、従来か
ら用いられてきた金属缶に代えて、合成樹脂製フィルム
とアルミニウムフィルムとを積層した可撓性フィルムを
外装材として、熱融着によって封口することが行われて
いる。非水系電解液を用いたリチウムイオン電池等にお
いては、正極電極にはアルミニウム箔が集電体として用
いられている。正極電極に接続する導電タブにアルミニ
ウム以外のニッケル等の金属を使用し、電解液中に没し
た状態となると、ニッケル等の金属が溶解する可能性が
ある。このため、正極電極に接続する導電タブもアルミ
ニウムが用いられている。
【0004】ところが、可撓性外装材を用いた電池の封
口部においては、電池要素に接続した導電タブを外部に
取り出す部分においては、導電タブによって段差が生じ
たり、合成樹脂製フィルム同士ではなく金属と合成樹脂
フィルムとの異種材料の接合であるために、耐透湿性、
密封性、バリア性、熱溶着部の機械的な剥離強度が劣る
欠点があった。特に、正極側のアルミニウム製の導電タ
ブは、負極側の導電タブとして用いられている銅に比べ
て可撓性の外装材に用いられている合成樹脂製フィルム
とは密着性が低く、正極側のアルミニウム製の導電タブ
の部分で漏洩が生じることが多く発生している。また、
正極側のアルミニウム製の導電タブは、負極側の導電タ
ブに用いられている銅に比べて強度が小さく、繰り返し
折り曲げていると切れてしまうという強度の面での問題
点もあった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、可撓性の外
装材を用いた密閉型電池において正極側の導電タブとし
て使用されているアルミニウムと、可撓性の外装材との
封口部での封口不良を防止すると共に、正極側の導電タ
ブの折り曲げに対する強度を大きくした密閉型電池を提
供することを課題とするものであり、特に、可撓性の外
装材を用いたリチウム電池における封口性能の向上と正
極側の導電タブの強度の向上を図ることを課題とするも
のである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の課題は、可撓性
の外装材を用いた密閉型電池において、電池要素に接合
したアルミニウム製の導電タブと異種の金属製の導電タ
ブが接合されたものであり、アルミニウム製の導電タブ
と異種の金属製の導電タブとの接合部が可撓性の外装材
の熱融着部に位置する密閉型電池によって解決すること
ができる。異種の金属が、ニッケルまたはその合金、銅
またはその合金から選ばれる金属であること前記の密閉
型電池である。アルミニウム製の導電タブが正極電極の
集電体と一体に形成されたものである前記の密閉型電池
である。アルミニウム製の導電タブと異種の金属導電タ
ブの接合部が、溶接もしくはかしめによって形成された
後に圧縮して厚みを減少したものである前記の密閉型電
池である。アルミニウム製の導電タブと異種の金属製の
導電タブの接合部に、合成樹脂を塗布、もしくは合成樹
脂フィルムで被覆した後に可撓性の外装材によって熱融
着したものである前記の密閉型電池である。熱融着の際
に可撓性の外装材と接触する熱融着手段の熱融着部に対
し、アルミニウム製の導電タブと異種の金属製の導電タ
ブの接合部を投影する部分は、熱融着部の他の部分に比
べてその間隔が大きな熱融着手段を用いて融着した密閉
型電池である。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の密閉型電池は、正極側の
集電体にはアルミニウムを用いた非水系電解液を使用し
た電池において、正極導電タブとして使用が不可欠とさ
れていたアルミニウム製の正極導電タブを、ニッケル、
ニッケル合金、銅、銅合金等の異種の金属と接合し、ア
ルミニウム製の正極導電タブと異種の金属との接合部を
可撓性の外装材の熱融着部位置させることによって、ア
ルミニウムを用いた場合の封口不良、正極導電タブの強
度不足等の問題点を解決することが可能であることを見
い出したものである。
【0008】すなわち、本発明の密閉型電池は、正極電
極に接続したアルミニウム製の正極導電タブをニッケ
ル、ニッケル合金、銅、銅合金等からなる導電タブを接
合し、両者の接合部を可撓性の外装材の熱融着部に位置
させて封口したので、熱融着部の外気と接する側に近い
部分にはアルミニウムは存在していない。このために熱
融着部において可撓性の外装材との密着性が良好なもの
となり、封口特性が改善されるとともに、アルミニウム
に比べて強度的にも大きな導電タブを接合することによ
り、機器への装着等の工程において導電タブを折り曲げ
た場合にも導電タブが切断されることもなくなり、信頼
性の大きな密閉型電池を得ることができる。なお、本発
明においてアルミニウム製の正極導電タブは、金属アル
ミニウムに限らず、アルミニウムを主成分とする合金で
あっても良い。
【0009】図1は、本発明の密閉型電池の一実施例を
説明する図であり、断面図を示す。本発明の密閉型電池
1は、電池要素2が可撓性の外装材3によって封口され
たものであり、電池要素2の正極電極にはアルミニウム
製正極導電タブ4が接合されている。アルミニウム製正
極導電タブ4には、ニッケル製正極導電タブ5が溶接に
よって接合されており、アルミニウム製正極導電タブ4
とニッケル製正極導電タブ5の接合部6は封口部である
熱融着部7に位置している。以上のような構造を有する
封口部を形成することによって、アルミニウム製の正極
導電タブを使用した場合に生じる封口部での封口不良を
防止することができるが、アルミニウム製の正極導電タ
ブと、ニッケル、銅などの正極導電タブとの接合部は厚
みが厚くなるので、接合部において熱融着部の段差が生
じ、封口不良が生じる可能性があるので、接合部の厚み
を薄くする、あるいは封口部に段差を設けないようにす
る、封口部に段差が生じた場合には、段差に沿って均一
に熱融着が行われるように熱融着手段の熱融着部の構造
を変形する等の方法によって対処することができる。ま
た、アルミニウム以外の金属が電解液に触れると電気化
学的に溶出する可能性があるので、接合部は熱融着部の
幅の半分よりも外側に位置することが好ましい。
【0010】図2は、接合部の厚みの増大による封口不
良を防止する方法を説明する図である。図2(A)は、
アルミニウム製正極導電タブ4とニッケル製正極導電タ
ブ5の接合部6を、プレス装置8によって変形する方法
を説明したものである。例えば、アルミニウム製正極導
電タブおよびニッケル製正極導電タブの厚さがそれぞれ
0.1mmの場合には、超音波溶接等によって接合した
後に、150MPaないし400MPaの圧力を加える
ことによって、図2(B)に示すように他の部分と同等
の厚みとすることができる。
【0011】図3は、接合部での封口不良を防止する他
の方法を説明する図である。図3(A)は、平面図を示
し、図3(B)は、図3(A)におけるA−A’線の断
面図を示す。アルミニウム製正極導電タブ4とニッケル
製正極導電タブ5との接合部6に合成樹脂フィルム9を
予め貼着し、熱融着の際に封口不良が生じないようにす
るものである。貼着する合成樹脂フィルムは、融着特性
が良好な未延伸ポリエチレンフィルム等を用いることが
できる。また、正極導電タブあるいは負極導電タブとの
接合面は、マレイン酸変成オレフィン樹脂層等のように
接着性の良好な樹脂層を塗布したものであっても良い。
このようにすることによって、接合部、正極導電タブ、
および負極導電タブによって形成される凸部での封口性
能の低下を防止することができる。
【0012】また、図4は、接合部での封口不良を防止
する熱融着手段を説明する断面図である。電気ヒータ等
で加熱された熱融着手段10の熱融着面11には、接合
部6の投影面に凹部12を形成し、アルミニウム製正極
導電タブ4とニッケル製正極導電タブ5を接合した正極
導電タブの形状を反映し、熱融着面11を可撓性の外装
材3に密着して熱融着すると、接合部6には他の部分と
同様の圧力が加わり、接合部6も他の部分と同様に熱融
着を実現することができる。
【0013】リチウムイオン電池を例に挙げて説明する
と、正極電極は帯状のアルミニウム箔に、LixMO
2(ただしMは、少なくとも1の遷移金属を表す。)で
ある複合酸化物、例えば、LixCoO2、LixNi
2、LixMn24、LixMnO3、LixNiyCo
(1-y)O2などを 、カーボンブラック等の導電性物質、
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の結着剤をN−メ
チル−2−ピロリドン(NMP)等の溶剤とを分散混練
した調製した正極塗料が本発明の塗布装置によって塗布
される。片面の塗布が終わったものは乾燥後に反対面も
同様に塗布し、両面を塗布される。
【0014】また、負極電極は、帯状の銅箔等の表面
に、リチウムをドープ及び脱ドープ可能な、熱分解炭素
類、ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス
などのコークス類、グラファイト類、ガラス状炭素類、
フェノール樹脂、フラン樹脂などを焼成した有機高分子
化合物焼成体、炭素繊維、活性炭などの炭素質材料、ポ
リアセチレン、ポリピロール等の導電性高分子材料をカ
ーボンブラックなどの導電性物質、ポリフッ化ビニリデ
ン(PVDF)等の結着剤をN−メチル−2−ピロリド
ン(NMP)等の溶剤とを分散混練した調製した負極塗
布液を本発明の塗布装置によって塗布される。片面の塗
布が終わったものは乾燥後に反対面も同様に塗布し、両
面を塗布される。なお、負極電極にあっては、巻回して
電池要素を作製した場合に片面が正極活物質層に対向し
ない部分にあっては、片面のみに負極活物質層を形成し
ても良い。
【0015】アルミニウム製正極導電タブとニッケル製
正極導電タブを接合した正極導電タブをアルミニウム製
の集電体に接合し、また負極電極には銅製の負極導電タ
ブを接合する。次いで、セパレータを負極電極および正
極電極の間に配置するとともに、巻回した際に正極電極
と負極電極が接触しないようにするために、2枚のセパ
レータを配置して巻回し、巻止めテープによって電池要
素を固定した後に、圧迫して所定の形状に成型する。
【0016】本発明の密閉型電池に使用することができ
る外装材としては、アルミニウム箔の電池内面に位置す
る面にポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー、
エチレン−メタクリレート共重合樹脂、エチレン−(メ
タ)クリレート共重合樹脂、などの熱可塑性樹脂層を接
着剤層を介して、あるいは接着剤層を用いずに熱融着に
より貼り合わせ、反対側にはポリエチレンテレフタレー
ト等のポリエステル樹脂、あるいはナイロン樹脂等を積
層したものが用いられる。また、内面のポリエチレン、
ポリプロピレン等の接合面から水分が電池容器内に浸入
すると、電解質として使用されているLiPF6 等が分
解してフッ化水素酸が生成し、電池活物質への悪影響
や、外装材のアルミニウムの腐食等の問題も生じるため
に封口面の性能を長期にわたって維持することは極めて
重要である。封口面の熱融着特性の改善のために、内面
のフィルムには、融着特性が良好な未延伸ポリエチレン
フィルムを用いても良く、また、少なくとも封口面に
は、マレイン酸変成オレフィン樹脂層を形成したもので
あっても良い。
【0017】
【発明の効果】本発明の密閉型電池は、アルミニウム製
の正極導電タブとニッケル製の正極導電タブとを接合
し、接合部を可撓性の外装材の熱融着部に位置させて封
口したので、ニッケル製の正極導電タブと電解液との接
触による正極導電タブの腐食等の問題を生じることがな
く、またアルミニウム製の正極導電タブを用いた場合に
可撓性の外装材との間で生じる封口不良を防止すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の密閉型電池の一実施例を説明
する図である。
【図2】図2は、接合部の厚みの増大による封口不良を
防止する方法を説明する図である。
【図3】図3は、接合部での封口不良を防止する他の方
法を説明する図である。
【図4】図4は、接合部での封口不良を防止する熱融着
手段を説明する断面図である。
【符号の説明】
1…密閉型電池、2…電池要素、3…可撓性の外装材、
4…アルミニウム製正極導電タブ、5…ニッケル製正極
導電タブ、6…接合部、7…熱融着部、8…プレス装
置、9…合成樹脂フィルム、10…熱融着手段、11…
熱融着面、12…凹部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可撓性の外装材を用いた密閉型電池にお
    いて、正極導電タブは、電池要素に接合したアルミニウ
    ム製の導電タブと異種の金属製の導電タブが接合された
    ものであり、アルミニウム製の導電タブと異種の金属製
    の導電タブとの接合部が可撓性の外装材の熱融着部に位
    置することを特徴とする密閉型電池。
  2. 【請求項2】 異種の金属が、ニッケルまたはその合
    金、銅またはその合金から選ばれる金属であることを特
    徴とする請求項1記載の密閉型電池。
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