JP2005026181A

JP2005026181A - 密閉型電池

Info

Publication number: JP2005026181A
Application number: JP2003270323A
Authority: JP
Inventors: Koichi Okamoto; 幸市岡本
Original assignee: NEC Tokin Tochigi Ltd; NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】引出端子部において可撓性外装材との短絡がなく、封口特性が良好な密閉型電池を提供する。
【解決手段】可撓性外装材２によって封口した密閉型電池において、電池要素３の引出端子４ａ，４ｂ部には、ヒートシール条件下において形状を保持する形状保持性部材１２の両面に易接合性層１１ａ，１１ｂを積層した接合部材９ａ，９ｂを配置して接合したものである密閉型電池。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性外装材を用いて封口した密閉型電池に関するものであり、引出端子部において、外装材を構成する金属箔と短絡する可能性がなく、しかも引出端子部において確実な封口が実現可能な密閉型電池を提供することを課題とするものである。

リチウムイオン電池等の有機電解質を用いた電池には、外装材として金属製の電池缶を用いた密閉型電池と、合成樹脂製フィルムとアルミニウム箔等を積層した可撓性外装材を用いた密閉型電池が知られている。
可撓性外装材を用いた密閉型電池は、内側に熱融着性の部材を配した可撓性部材で発電要素を両側から挟み込んで周囲を加熱して熱融着することによって封口が行なわれる。熱融着性面の融着は、熱融着性面同士を接合することは比較的容易であり、しかも封口部から漏洩がない確実な接合部を形成することが可能である。

ところが、密閉型電池においては、発電要素に接合した導電接続用の引出端子を取り出すことが不可欠であり、可撓性部材の接合面の一部から引出端子を取り出し、引出端子と可撓性部材との間、および引出端子の周囲のそれぞれの可撓性部材を融着して接合が行われている。
また、引出端子と可撓性外装材とが接触する部分は、引出端子の厚みによって凹凸が生じるとともに、引出端子を構成する金属材料と合成樹脂層との間に形成される異種物質間を接合することが必要である。このため、電極端子板と可撓性部材との接触面では接合強度が不充分なものとなり、電解液の漏洩等が生じる可能性もあった。
そこで、引出端子の取り出し部での封口不良が生じないものとするために、引出端子の取り出し部に熱融着に用いるヒートシーラーとして引出端子によって形成される凹凸に合致した部材を用いて、凹凸部における封口不良を防止する等の封口特性を改善する各種の方法が提案されている（例えば、特許文献１）。

図４は、従来の密閉型電池の製造方法を説明する図である。図４（Ａ）は、密閉型電池を説明する斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）においてＡ−Ａ’線で切断した断面図である。
図４（Ａ）に示すように、密閉型電池１は、可撓性外装材２によって電池要素３が封口されており、電池要素３に結合された引出端子４ａ，４ｂが、可撓性外装材２の熱融着性が良好な接合面から取り出されており、密閉型電池１の周囲は、可撓性外装材面の相互が熱融着部５において接合されて封口されている。
図４（Ｂ）に断面図を示すように、電池要素３に取り付けた引出端子４ａ、４ｂの封口部の可撓性外装材２には段差が形成されている。このため、可撓性外装材２の中心層のアルミニウム箔６の内層の易接合性のポリエチレン層７は、ヒートシール時に軟化されて押圧されると、引出端子４ａ，４ｂの角部に圧力が集中する結果、アルミニウム箔６との間に接触部８ａ，８ｂを生じ、異極性の引出端子間で短絡を生じることがあった。このため、封口処理後の密閉型電池は電池として機能しないものとなった。
また、引出端子部では、アルミニウム、ニッケル等の金属材料と合成樹脂との接合面が形成されるのに対し、他方は熱融着性が良好な合成樹脂材料同士の接合面であって接合面の構成が相違し、加圧した場合には圧力分布は均一ではなく、温度、圧力等の接合条件も金属が存在する部分と、そうではない部分では好適な値が異なる。したがって、このように２枚の可撓性部材の間に電極端子板を設けて両面から加熱して軟化させるとともに加圧して、引出端子を含めて熱融着する方法での接合では封口不良が生じると言う問題点があった。
特開平１０−２６１３８６号公報

本発明は、可撓性外装材によって封口した密閉型電池において、引出端子部における封口不良、引出端子と可撓性外装材を構成する金属箔との短絡を防止した、封口特性が優れた密閉型電池を提供することを課題とするものである。

本発明の課題は、可撓性外装材によって封口した密閉型電池において、電池要素の引出端子部には、ヒートシール条件下において形状を保持する形状保持性部材の両面に易接合性層を積層した接合部材を配置して接合した密閉型電池によって解決することができる。
また、接合部材の少なくとも一方には、引出端子が嵌入される条溝を有するものである前記の密閉型電池である。

このように可撓性外装材によって封口した密閉型電池において、電池要素の引出端子部には、ヒートシール条件下において形状を保持する形状保持性部材の両面に易接合性部材を積層した積層体を接合体として配置したので、ヒートシール時に加えられる温度、圧力によって形状保持性部材は破壊することがなく、引出端子の角部の段差によって可撓性外装材の金属箔の内面に形成された接合層が破壊した場合であっても引出端子が可撓性外装材の金属箔と接触して短絡を生じることを防止することができる。

本発明の密閉型電池においては、可撓性外装材と引出端子との接合部に、ヒートシール条件下において形状を保持する形状保持部材と易接合層を有する接合部材を配置して接合したので、ヒートシール時における引出端子の角部への圧力集中によって生じる可撓性外装材を構成するアルミニウム箔と引出端子との接触による短絡を防止することができ、また引出端子部において漏液等が生じることがない密閉型電池を提供することができる。

本発明は、可撓性外装材によって電池要素をヒートシールして封口した際に、電池要素に結合した引出端子部において引出端子の角部が押し付けられて可撓性外装材の表面の接合層が軟化もしくは溶融して金属箔が露出して可撓性外装材の金属箔と引出端子とが接触して短絡を生じる現象を、引出端子部に配置された形状保持性部材が障壁層となって金属箔と引出端子との短絡を防止することが可能であることを見出したものである。

本発明の接合体に用いる形状保持部材は、ヒートシール後に初期の状態と全く同一の大きさを示すものに限らず、ヒートシール時に加えられる温度、圧力下においても、複数の部材に分かれたり、切れ目、割れ目、貫通部を生じて両面に位置する部材が直接的に接触することがないような実質的に寸法安定性を示す部材であっても良い。例えば、ヒートシール温度よりも軟化点あるいは融点が高く、ヒートシール時に変形等を生じないものが好ましいが、ヒートシール温度において一部が軟化、あるいは溶融するものであっても、貫通部、切れ目等が生じることなくヒートシール時に初期の形状を保持しているものであれば使用可能である。

また、形状保持部材の両面には、可撓性外装材の接合面、あるいは引出端子に対して良好なヒートシール特性を有する物質からなる接合層を形成しており、可撓性外装材の接合面と同様の材質、あるいはそれらに易接着性処理をしたものを挙げることができる。

例えば、可撓性外装材が、アルミニウム箔の両面にポリエステル樹脂の外層と、ポリエチレン層の接合層から形成されている場合には、接合部材の中心層に位置するヒートシール条件下における形状保持性部材としては、可撓性外装材の接合面に用いるポリエチレンよりも軟化温度が高いポリオレフィン、ポリエステル、ポリフッ化ビニリデン等を挙げることができる。

また、接合部材の外層に設ける易接合層には、可撓性外層材の接合面と同様の易接合性のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアクリルニトリル、エチレン酢酸ビニルコ共重合体、ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセテート、変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン−アクリレート共重合体、不飽和カルボン酸変性ポリエチレン、不飽和カルボン酸変性ポリエチレンを挙げることができる。

以下に、本発明の密閉型電池の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の密閉型電池を説明する図であり、組立工程を示す分解斜視図である。
密閉型電池１は、可撓性外装材２によって電池要素３が封口されたものであって、アルミニウム箔の一方の面にポリエチレンフィルム等の易接合層を有し、他方の面にはポリエステルフィルム層を有する可撓性部材２の引出端子４ａ，４ｂとの接触部に第１の接合部材９ａを配置した後に、電池要素３を可撓性外装材２の凹部２ａに収納するとともに、引出端子４ａ，４ｂを第一の接合部材９に載置した後に、引出端子４ａ，４ｂ上に第２の接合部材９ｂを載置して、可撓性外装材２を折り曲げ線１０に沿って折り曲げた後、ヒートシール手段によって接合することによって製造される。

第１の接合部材は、三層構造体から形成されており、両面に易接合層１１ａ、１１ｂを有するとともに、中心部にはヒートシール条件下における形状保持性部材１２を有している。また、第２の接合部材も第１の接合部材と同様に両面に易接合層１１ａ、１１ｂを有し、中心部には形状保持性部材１２を有している。
また、第２の接合部材９ｂの引出端子４ａ，および４ｂへの接合面には、引出端子と合致した条溝１３が形成されており、ヒートシールの際には、第２の接合部材９ｂの易接合層１１に形成された条溝１３に引出端子４ａおよび４ｂが嵌合して、引出端子の周囲の封口が確実なものとされる。

また、引出端子の両面には、第１の接合部材、および第２の接合部材が配置された状態でヒートシールしたものであって、それぞれの接合部材は、中心層にヒートシール条件において形状を保持する形状保持性部材を有したものであるので、ヒートシールの際の圧力、温度によっても引出端子と可撓性外装材とが直接に接触して短絡等を生じることが防止されるので、品質が優れた密閉型電池を得ることが可能となる。

図２は、本発明の密閉型電池に用いる接合部材を説明する図であり、斜視図を示す。図２に示した接合部材は、図１において第１の接合部材として説明したものである。
接合部材は、三層構造体から形成されており、両面に易接合層１１ａ、１１ｂを有するとともに、中心部にはヒートシール条件下における形状保持性部材１２を有している。
易接合層としては、ヒートシール温度において、軟化あるいは溶融する比較的軟化あるいは溶融する温度が低い合成樹脂を用いることができ、中心部に設ける形状保持性部材としては、ヒートシール温度において、軟化あるいは溶融せず形状を安定に保持することができる合成樹脂フィルムから形成されたものである。

図３は、本発明の密閉型電池に用いる接合部材を説明する図であり、斜視図を示す。図３に示した接合部材は、図１において第２の接合部材として説明したものである。
図３（Ａ）に示す接合部材は、中心部にはヒートシール条件下における形状保持性部材１２を有するとともに、一方の面には平板状の易接合層１１ａを有しており、他方の面には、引出端子厚みｔに相当する条溝１３を有した易接合層１１ｂを有している。
その結果、第２の接合部材９ｂの引出端子との接合面には、引出端子と合致した条溝１３が存在しているので、ヒートシールの際には第２の接合部材９ｂの易接合層１１に形成された条溝１３に引出端子が嵌合して、引出端子の周囲の封口を確実なものとすることができる。

図３（Ｂ）に示す接合部材は、中心部にはヒートシール条件下における形状保持性部材１２を有するとともに、一方の面には平板状の易接合層１１ａを有している。形状保持部材１２、および形状保持部材１２上に形成される易接合層１１ｂには、引出端子の形状に合致した条溝１３が形成されている。形状保持部材１２に形成される条溝１３の深さは、引出端子の厚みｔに合致した深さを有している。このため、ヒートシールの際には引出端子の周囲が形状保持部材によって覆われるのでヒートシール時の引出端子の位置が安定化して封口特性がよりすぐれたものとすることが可能となる。

図３（Ｃ）に示す接合部材は、図３（Ｂ）に示したものとは、正極側と負極側の引出端子に個別に接合部材を装着する点が相違している。図３（Ｃ）に示すものは、正極側の引出端子と負極側の引出端子の間の間隔が比較的大きなものに有用である。また、両者の間隔が異なる電池を共通の接合部材を用いて製造する場合にも好適である。

本発明の密閉型電池においては、可撓性外装材と引出端子との接合部に、ヒートシール条件下において形状を保持する形状保持部材と易接合層を有する接合部材を配置して接合することによって、ヒートシール時における引出端子の角部への圧力集中によって生じる可撓性外装材を構成するアルミニウム箔と引出端子との接触による短絡を防止することができ、また引出端子部において漏液等が生じることがなく、信頼性が大きな密閉型電池を提供することができる。

図１は、本発明の密閉型電池を説明する図である。図２は、本発明の密閉型電池に用いる接合部材を説明する図である。図３は、本発明の密閉型電池に用いる接合部材を説明する図である。図４は、従来の密閉型電池を説明する図である。

符号の説明

１…密閉型電池、２…可撓性外装材、３…電池要素、４ａ，４ｂ…引出端子、５…熱融着部、６…アルミニウム箔、７…ポリエチレン層、８ａ，８ｂ…接触部、９ａ…第１の接合部材、９ｂ…第２の接合部材、１０…折り曲げ線、１１ａ，１１ｂ…易接合層、１２…形状保持性部材、１３…条溝

Claims

可撓性外装材によって封口した密閉型電池において、電池要素の引出端子部には、ヒートシール条件下において形状を保持する形状保持性部材の両面に易接合性層を積層した接合部材を配置して接合したものであることを特徴とする密閉型電池。
接合部材の少なくとも一方には、引出端子が嵌入される条溝を有するものであることを特徴とする請求項１記載の密閉型電池。