JP2005183051A - Battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、リチウム二次電池などの電池に関し、詳しくはアルミニウムラミネートフィルムにより包装されて、防水性並びに耐衝撃強度が改善された電池に関するものである。 The present invention relates to a battery such as a lithium secondary battery, and more particularly to a battery packaged with an aluminum laminate film and having improved waterproofness and impact strength.
リチウム二次電池は、水から遮断された状態に保持される必要があるので、防水性の電池包装体内に設置される。かかる電池包装体として、後記の特許文献1から、少なくとも外側から、基材層、アルミニウム箔層、中間層、熱接着性樹脂層が順に積層されてなる積層フィルム(以下、アルミニウムラミネートフィルム)を、当該熱接着性樹脂層同士が対向するように重ね合わせ、その端縁部を袋状にヒートシールして形成される電池包装体(電池用容器)において、当該積層フィルムのアルミニウム箔層の内側の中間層が取り除かれ、アルミニウム箔層の内側が、接着剤層と熱接着性樹脂層とで形成され、且つ当該積層フィルムの端縁部のヒートシール部の熱接着性樹脂層の厚さが、ヒートシールにより圧縮され、ヒートシール前の厚さよりも薄くなるように形成されているものが公知である。 Since the lithium secondary battery needs to be kept in a state of being shielded from water, it is installed in a waterproof battery package. As such a battery package, a laminated film (hereinafter referred to as an aluminum laminate film) in which a base material layer, an aluminum foil layer, an intermediate layer, and a heat-adhesive resin layer are laminated in order from at least the outside from Patent Document 1 described later, In a battery package (battery container) formed by stacking the heat-adhesive resin layers so as to face each other and heat-sealing the edge portions in a bag shape, the inner side of the aluminum foil layer of the laminated film The intermediate layer is removed, the inside of the aluminum foil layer is formed of an adhesive layer and a heat-adhesive resin layer, and the thickness of the heat-adhesive resin layer of the heat-sealed portion at the edge of the laminated film is What is compressed by heat sealing and formed so as to be thinner than the thickness before heat sealing is known.
アルミニウムは、種々の金属のうちでも軽量でやわらかく、しかも展延性が大きくて加工が容易であるので、特許文献1の電池用容器において用いられている。上記積層フィルムの厚みは、通常、百数十μm程度であり、その中のアルミニウム箔の厚みは50μm程度である。 Aluminum is used in the battery container of Patent Document 1 because it is lightweight and soft among various metals, and has a high spreadability and is easy to process. The thickness of the laminated film is usually about a few tens of μm, and the thickness of the aluminum foil therein is about 50 μm.
ところで従来のアルミニウムラミネートフィルムにて包装されたリチウム二次電池を有する電池装置は、上記のように構成されているので、それを誤って落とした場合、落下による衝撃を受けて上記アルミニウムラミネートフィルム中のアルミニウム箔が、その薄みのために破損して穴があき、そこから外気中の水蒸気が入る問題があった。リチウム二次電池中に水蒸気が入ると、その電解液が分解してガスとなって体積が膨張し、内圧が増大してアルミニウムラミネートフィルムにて形成された電池包装体が膨れる。上記穴あきの問題の解決策として、アルミニウム箔の厚みを大きくすることが考えられるが、アルミニウムは機械的強度が低いので、当該層厚をかなり大きくする必要があって電池寸法が大きくなる問題がある。
本発明において解決しようとする課題は、従来技術における如上の問題に鑑みて、アルミニウムラミネートフィルムで包装された電池の仕上がり寸法を実質的に大きくすることなく耐衝撃性が改善された電池を開発することである。 The problem to be solved by the present invention is to develop a battery with improved impact resistance without substantially increasing the finished size of the battery packaged with an aluminum laminate film, in view of the above problems in the prior art. That is.
本発明の電池は、アルミニウム層が有機高分子でラミネートされたアルミニウムラミネートフィルムにより包装された電池であって、上記アルミニウム層は、上記アルミニウム層を機械的に補強する金属補強層を備えたことを特徴とするものである。 The battery of the present invention is a battery packaged by an aluminum laminate film in which an aluminum layer is laminated with an organic polymer, and the aluminum layer includes a metal reinforcing layer that mechanically reinforces the aluminum layer. It is a feature.
上記アルミニウム層は、当該層を機械的に補強する金属補強層を備えているので、上記アルミニウムラミネートフィルムの厚みを実質的に大きくすることなく、耐衝撃性が改善された、しかして防水性に優れたリチウム二次電池などの電池を工業的に生産することが可能となる。 Since the aluminum layer includes a metal reinforcing layer that mechanically reinforces the layer, the impact resistance is improved without increasing the thickness of the aluminum laminate film, and the waterproof property is improved. A battery such as an excellent lithium secondary battery can be industrially produced.
実施の形態1.
図1〜図4は、本発明の電池における実施の形態1を説明するものであって、図1は上記電池の一例としてのリチウム二次電池4を含む電池装置100の外観斜視図、図2は図1中に含まれる包装電池3の外観斜視図、図3は図2のIII−III線に沿った断面図、図4は図3の部分拡大図である。図1および図2において、電池装置100は、筐体1、筐体2および内臓された包装電池3から構成されており、包装電池3を筐体2内に設置した状態で筐体1をその上から覆うように筐体2に嵌合した構造を有し、筐体1には正極ターミナル窓11、負極ターミナル窓12、およびサーミスタ窓13の各接続窓が設けられている。
Embodiment 1 FIG.
1 to 4 illustrate Embodiment 1 of the battery of the present invention. FIG. 1 is an external perspective view of a
図2および図3において、包装電池3は、リチウム二次電池4(図2では点線で示す。)とリチウム二次電池4を包装する電池包装体5とから構成されている。リチウム二次電池4は、図3に示すようにセパレータ41、負極シート42、セパレータ43、および正極シート44の4シートを重ね、且つ負極シート42に負極ターミナル45(図2参照)を接続し、正極シート44に正極ターミナル46(図2参照)を接続した状態で捲巻してなる構造を有する。また負極シート42と正極シート45の間には、電解液が充填されている。
2 and 3, the
電池包装体5は、アルミニウムラミネートフィルム51にて構成されており、当該フィルム51は、図4に示すように基材層511、接着剤層512、金属補強層513、アルミニウム箔層514、および熱接着性樹脂層515を備えており、基材層511と金属補強層513とは接着剤層512により接着されている。基材層511および/または熱接着性樹脂層515の構成材料が、請求項1における有機高分子に該当する。
The
金属補強層513は、アルミニウム箔層514の片面上に設けられて当該箔層514を機械的に補強する作用をなすものであって、それの構成金属種としては、衝撃などの外力を受けた際にアルミニウム箔層514の穴あきを防止し得る作用を奏し得る限り制限はなく、アルミニウム箔層514を形成するアルミニウムより大きいヤング率を有する金属類が用いられる。当該アルミニウムとしては、アルミニウムラミネートフィルム用として斯界で周知あるいは公知のものが制限なく採用可能であるが、就中、純度98±1重量%の純アルミニウムが好ましく、当該金属類としては当該純アルミニウムのヤング率の少なくとも1.2倍、好ましくは少なくとも1.5倍のものが用いられる。かかる金属類を例示すると、鉄、銅、真鍮、ニッケル、コバルト、金、銀、チタンなどであり、就中、鉄は硬度、ヤング率、並びに耐衝撃性などの点から特に好ましい。
The
金属補強層513を設けることの効果を、例えば鉄を用いた場合を例にとって示すと、従来のリチウム二次電池のアルミニウムラミネートフィルム51におけるアルミニウム箔層514の厚さは50μm程度であるが、金属補強層513として当該厚さの10%に当る厚さ5μmの鉄層を採用すると、アルミニウム箔層514の厚さを上記の半分、即ち25μmとしても、両層の積層体のヤング率は、厚さ50μmのアルミニウム箔層のみのそれの2倍以上になる。しかして本発明におけるアルミニウム箔層514と金属補強層513との厚みについては、アルミニウム箔層514は一般的に10〜100μm程度、好ましく20〜50μm程度であり、金属補強層513はアルミニウム箔層514の厚みの0.5〜20%程度、好ましくは1〜15%程度である。
When the effect of providing the
アルミニウム箔層514と金属補強層513との積層体は、アルミニウム箔の片面に電解メッキ、無電解メッキ、イオンプレーティング、溶射、蒸着あるいはその他の方法で施与して製造することができる。
The laminate of the aluminum foil layer 514 and the
なお実施の形態1では、アルミニウム箔層514の片面のみに金属補強層513を有する例が示され、またアルミニウム箔層514は金属補強層513および接着剤層512を介して基材層511と接着されているが、本発明では上記の変形として金属補強層513をアルミニウム箔層514の熱接着性樹脂層515と対向する側の面に設けて、アルミニウム箔層514を接着剤層512のみを介して基材層511と接着されるようにしてもよく、さらにアルミニウム箔層514の両面に金属補強層513を設けて、それらのいずれかの金属補強層と接着剤層512を介して基材層511と接着されてもよい。アルミニウム箔層514の両面に金属補強層513を設ける場合、当該両金属補強層の各厚さは必ずしも同じとする必要はないが、当該両金属補強層の合計厚さは、上記した厚さとなるようにするとよい。
In Embodiment 1, an example in which the
基材層511、接着剤層512および熱接着性樹脂層515は、いずれも斯界で周知あるいは公知の材料で形成されてよい。なお基材層511は、熱接着が可能となるように熱可塑性樹脂にて形成され、また基材層511は熱接着性樹脂層515と同じ材料で形成されてもよい。基材層511、接着剤層512、および熱接着性樹脂層515のそれぞれについて若干の材料を例示すると、基材層511としてはポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル類、ナイロンなどのポリアミド類などの機械的強度や化学的安定性に優れたもののフィルム、あるいはそれらの二軸延伸フィルムであり、接着剤層512としては二液型ポリウレタンであり、熱接着性樹脂層515としてはポリエチレン、酸変性ポリエチレン、ポリプロピレン、酸変性ポリプロピレン、ポリブテン、酸変性ポリブテンなどのポリオレフィン類や酸変性ポリオレフィン類である。
The
従来のアルミニウムラミネートフィルムにて包装された包装電池を有する電池装置は、それを誤って落下させてた場合、落下時の衝撃によりその筐体と包装電池との接触により電池包装体が破損して大気中の水蒸気などがその内部に入り込んで発熱し、電解液が分解気化して体積膨張し、場合によっては爆発することがある。これに対して実施の形態1の電池装置100では、アルミニウム箔層514が金属補強層513で補強されているので上記した落下時の衝撃によってもその電池包装体5は破損し難く、リチウム二次電池4は大気中の水蒸気から保護され、上記した事故が回避される。また金属補強層513を設けることにより、当該金属補強層513の強度に基づいてアルミニウム箔層514の厚みを薄くすることが、ひいてはアルミニウムラミネートフィルム51の厚みを薄くすることができるので、電池装置100を小型化できる効果もある。
If a battery device having a conventional battery packaged with an aluminum laminate film is accidentally dropped, the battery package will be damaged by the contact between the case and the battery pack due to the impact when dropped. Water vapor or the like in the atmosphere enters the inside and generates heat, and the electrolytic solution decomposes and vaporizes to expand in volume, and in some cases, may explode. On the other hand, in the
本発明の電池は、耐衝撃性に優れたリチウム二次電池などとして有用である。 The battery of the present invention is useful as a lithium secondary battery excellent in impact resistance.
100 電池装置、1 筐体、11 正極ターミナル窓、12 負極ターミナル窓、
13 サーミスタ窓、2 筐体、3 包装電池、4 リチウム二次電池、
41 セパレータ、42 負極シート、43 セパレータ、44 正極シート、
45 負極ターミナル、46 正極ターミナル、5 電池包装体、
51 アルミニウムラミネートフィルム、511 基材層、512 接着剤層、
513 金属補強層、514 アルミニウム箔層、515 熱接着性樹脂層。
100 battery device, 1 housing, 11 positive terminal window, 12 negative terminal window,
13 Thermistor window, 2 housing, 3 packaging battery, 4 lithium secondary battery,
41 separator, 42 negative electrode sheet, 43 separator, 44 positive electrode sheet,
45 negative terminal, 46 positive terminal, 5 battery pack,
51 Aluminum laminate film, 511 base layer, 512 adhesive layer,
513 Metal reinforcing layer, 514 Aluminum foil layer, 515 Thermal adhesive resin layer.
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