JP2006252802A - 非水電解質電池用タブリード及び非水電解質電池 - Google Patents

Abstract

【課題】タブリードの外装ケースへの封着に際して、タブリードの位置決めを正確に行なうことができる非水電解質電池用タブリードと非水電解質電池を提供する。
【解決手段】正極板、負極板及び電解液を、金属箔を含むラミネートフィルムからなる外装ケース１に収納してなる非水電解質電池用で、外装ケース１のシール部６に封着される取出し部分を絶縁樹脂シール８で覆ったタブリード７であって、取出し部分に外装ケース１に封着するための位置決め用の切り欠き１０を設ける。この位置決め用の切り欠き１０は、絶縁樹脂シート８のマージン部、又はタブリード金属の側縁部、或いはその両方に跨るように形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、正極板、負極板及び電解液をラミネートフィルムからなる外装ケースに収納してなる非水電解質電池用タブリード及び非水電解質電池に関する。

電子機器の小型化と共に電源としての電池の小型化、軽量化が求められている。また、高エネルギー密度化、高エネルギー効率化に対する要求もあり、このような要求を満たすものとして、リチウムイオン電池などの非水電解質電池への期待が高まっている。図３は、従来の非水電解質電池（例えば、特許文献１参照）の一例を示す図である。図中、１は外装ケース、２は積層電極群、３は正極リード、４は負極リード、５は樹脂シート、６はシール部を示す。

非水電解質電池は、正極板、負極板をセパレータを介して積層した積層電極群２と電解液を、例えば、金属箔を含むラミネートシートからなる袋状の外装ケース１に収納し、正負の電極板に接続した正極リード３、負極リード４をシール部６から密封状態で外部に取り出して構成される。外装ケース１のラミネートシートは、アルミ、銅、ステンレス等の金属からなる金属箔の両面を樹脂フィルムに貼り合わせて形成される。

外装ケース１は、例えば、矩形状に裁断された２枚のラミネートフィルムの周辺のシール部６を、熱溶着によりシールすることにより外装ケース１内が密封される。正極リード３、負極リード４は、外装ケース１のシール部６からの取出し部分に、樹脂シート５が予め熱溶着によって接合されている。この樹脂シート５により、外装ケース１のラミネートシートに対してシール性の低下を防止している。

また、この正極リード３及び負極リード４の取出し部の樹脂シート５は、例えば、特許文献２に開示のように、外装ケース１（封入袋）の金属箔と電気的短絡が生じないようにして密封状態で取出される。このため、樹脂シート５（絶縁体）は、低融点の内側絶縁層とこれよりは融点が高く外装ケース１のシール部６のヒートシール温度では溶融しない外側絶縁層の２層で形成している。

この特許文献２では、正負極リードの取出し部分に、予め内側絶縁層を加熱溶融して密封接着させた後、外装ケース１のシール部６に挟み込まれる。この後、外装ケース１の周辺のシール部６をヒートシールで封止するが、外側絶縁層はこのヒートシール時の温度では、溶融されない材料で形成されている。このため、正負極リード３，４の金属と外装ケース１の金属箔とが電気的に短絡しないとされている。
特開２０００−２８５９０４号公報 特許３５０５９０５号公報

図４は、上述の特許文献１及び２に開示の正負極リードの引出し状態を簡略的に示したものである。タブリード７は、上述の正負極リード３，４に相当するもので、外装ケース１のシール部６で封着されて取出される部分に、絶縁樹脂シート８が接着又は融着により設けられる。この絶縁樹脂シート８は、上述の樹脂シート５に相当するもので、タブリード７の金属面に接着又は溶着する内側層８ａと外装ケース１と融着される外側層８ｂからなるものとする。通常、正常なタブリード７の封着は、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）の左側に位置するタブリードで示すように、絶縁樹脂シート８の上端が外装ケース１の上縁から外側に僅かにはみ出るような状態で封着される。

しかし、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）の右側に位置するタブリードで示すように、タブリード７の封着位置の検出精度が悪く、絶縁樹脂シート８の上端が外装ケース１の上縁から内側に入り込むような封着状態となることがある。この場合、点線領域Ｓで示すような部分で絶縁樹脂シート８が欠如して、外装ケース１内の金属箔とタブリード７とが電気的に短絡を生じる恐れがある。

また、タブリード７は、例えば、図５に示すような方法で連続的に作製される。この例は、図５（Ａ）に示すように、タブリード用の帯状金属シート９の長手方向に沿って、両面に所定の間隔で絶縁樹脂シート８が接着又は溶着され、ラインＬで順次切断することにより、図５（Ｂ）〜（Ｄ）に示すようなタブリード７が作製される。切断ラインＬは、絶縁樹脂シート８の中心ラインＭに沿って基準位置を検出し切断されるが、切断機による位置のバラツキがある。また、切断後のタブリード７を外装ケース１のシール部６に封入する際に、タブリード７の切断部分を基準に位置決めを行なうとタブリード７の歪みや巻きぐせの影響でさらにバラツキが発生する。

そこで、位置決め精度を高めるために、タブリード７の両側縁から多少突き出る絶縁樹脂シート８のマージン部８ｃ（耳部分）を用いる方法が考えられる。しかし、絶縁樹脂シート８のマージン部８ｃは、図５（Ｂ）に示すように熱収縮したようなマージン部であったり、図５（Ｃ）に示すように変形が生じたようなマージン部であったり、また、図５（Ｄ）に示すような接着樹脂が流れ出した状態のマージン部であったりする。このため、マージン部８ｃをタブリード７の位置決めに利用することは現実的でない。そこで、従来は、位置決めのバラツキを考慮して、シール部６の幅に対して絶縁樹脂シート８の幅を大きくしている。しかし、絶縁樹脂シート８の幅を大きくすると、タブリード７が長くなり電池内部に余分なスペースを必要とし、小型化の妨げとなる。

本発明は、上述した実情に鑑みてなされたもので、タブリードの外装ケースへの封着に際して、タブリードの位置決めを正確に行なうことができる非水電解質電池用タブリードと非水電解質電池の提供を課題とする。

本発明による非水電解質電池用タブリードは、正極板、負極板及び電解液を、金属箔を含むラミネートフィルムからなる外装ケースに収納してなる非水電解質電池用で、外装ケースのシール部に封着される取出し部分を絶縁樹脂シールで覆ったタブリードであって、取出し部分に外装ケースに封着するための位置決め用の切り欠きを設けたものである。この位置決め用の切り欠きは、絶縁樹脂シートのマージン部、又はタブリード金属の側縁部、或いはその両方に跨るように形成する。

本発明によれば、タブリードの外装ケースからの取出し部の一部に位置決め用の切り欠きを設けるだけの簡単な構成で、外装ケースに対してタブリードを正確に位置決めして封着でき、良好なシール性と電気絶縁性を確保し、絶縁樹脂シートの幅を大きくとる必要が無くなるため小型化を可能にすることができる。

図により本発明の実施の形態を説明する。図１（Ａ）は、本発明による非水電解質電池用タブリードの概略を示す図、図１（Ｂ）は、同タブリードを用いた非水電解質電池の概略を示す図である。図中、１は外装ケース、６はシール部、７はタブリード、８は絶縁樹脂シート、８ｃはマージン部、１０は切り欠きを示す。

本発明によるタブリード７は、図３で非水電解質電池の正極及び負極リードとして説明したのと同様な形状と使用形態を有している。また、本発明による非水電解質電池も、図３で説明したのと同様な構成で、正極板、負極板をセパレータを介して積層した積層電極群と電解液を、例えば、金属箔を含むラミネートシートからなる袋状の外装ケース１に収納し、正負の電極板に接続したタブリード７をシール部６で封着して密封状態で外部に取出す構成である。

外装ケース１のラミネートシートは、アルミ、銅、ステンレス等の金属からなる金属箔を含んで例えば、３〜５層の積層体で形成される。その最内層フィルムは、電解液で溶解されずシール部分から電解液が漏出するのを防止するものとして、例えば、酸変性ポリオレフィン（例：無水マレイン酸変性低密度ポリエチレン）で形成される。最外層フィルムは、内側の金属箔を外傷から保護するためにポリエチレンテレフタレート（略称ＰＥＴ）等で形成される。

外装ケース１内に収容される電解質としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロドフランなどの有機溶媒に、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６等を溶解させた非水電解液や、リチウムイオン伝導性の固体電解質などが用いられる。

正負の電極板は、セパレータを挟んで対峙する集電体と呼ばれる金属箔又はエキスパンドメタル等の金属基材上に活性物質層を形成した構造を有している。正極板の金属基材には、例えば、アルミの電極導電体が用いられ、負極板の金属基材には、銅又はニッケルからなる電極導電体が用いられる。正負の電極板の間に配されるセパレータは、電気的絶縁性を保持し、且つ、イオン伝導性を保持するポリオレフィン系の多孔膜で形成される。

タブリード７は、その内端を正負の電極板に一体に形成されている接続片に、スポット溶接や超音波溶接等により接続される。正電極に接続されるタブリード７は、正の高電位となるので電解液との接触により溶解が生じないように、正極板の電極導電体と同じアルミ、或いはこれらの合金で形成されているのが好ましい。また、負電極に接続されるタブリード７は、過充電でリチウムが析出し過放電で電位が高くなることから、リチウムに腐食されにくく、リチウムと合金が形成されにくく、且つ、高電位で溶解されにくいように、負電極の電極導電体と同じ銅又はニッケル或いはこれらの合金で形成されているのが好ましい。

タブリード７の取出し部分を覆って外装ケース１に封着され、且つ電気絶縁を形成する絶縁樹脂シート８は、図４で説明したように、接着層としての内側層８ａと絶縁層としての外側層８ｂの２層で形成するのが好ましい。そして、内側層８ａは、比較的溶融温度が低い樹脂材料で形成され、タブリード７の金属面に密封状に接着させる。この内側層８ａには、例えば、熱可塑性ポリオレフィン樹脂等、好ましくは低密度ポリエチレン或いは酸変性低密度ポリエチレンが用いられ、タブリード７の金属面に熱溶着される。

外側層８ｂは、外装ケース１のヒートシール温度では溶融しない樹脂材料で形成され、外装ケース１に融着してタブリード７を密封状態で引き出す。この外側層８ｂには、例えば、架橋ポリオレフィン樹脂、好ましくは架橋された低密度ポリエチレン或いはエチレン−ビニルアルコール重合体、ポリプロピレンが用いられる。外装ケース１の最内層フィルムが酸変性低密度ポリエチレンで形成されている場合、シール部６は１１０℃程度でヒートシールされるが、このヒートシール温度では外側層８ｂは溶融されず、タブリード７の取り出し部分において、外装ケース１の金属箔との電気的絶縁を確保することができる。

上述する構成で、外装ケース１のシール部６にタブリード７を、図４（Ａ）で説明したような正常な位置で密封接着（封着）することにより、良好な絶縁特性と長寿命を維持することが可能となる。しかし、図４（Ｂ）で説明したように、絶縁樹脂シート８の封着位置がずれることにより、電気的短絡の恐れが生じ、また、密封状態も不完全となりやすい。したがって、本発明では、タブリード７の絶縁樹脂シート８を含む外装ケース１からの取出し部分に、位置決め用の切り欠き１０を設けている。

図２は、本発明による位置決め用の切り欠きについて説明する図である。図２（Ａ）は従来の切り欠きを有しない例を示す図、図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）は、位置決め用の切り欠きの各種の形成例を示す図である。図中の符号は、図１及び図５で使用したのと同じ符号を用いることにより説明を省略する。

通常、外装ケースからの取出し部分に予め接着される絶縁樹脂シート８は、図５で説明したようにタブリード７の側縁７ａからはみ出るマージン部８ｃを有している。このマージン部８ｃは、タブリード７の側縁７ａを完全に封着するのに必要な部分である。図２（Ａ）のように、このマージン部８ｃを含む外装ケースからの取出し部分に何の加工も施さない場合は、図４又は図５で説明したように、絶縁樹脂シート８の位置決めを精度よく行なうことができない。

本発明では、例えば、図２（Ｂ）に示したように、マージン部８ｃに外装ケース１への封着の位置決め用の切り欠き１０を設ける。この切り欠き１０は、外装ケース１の外側又は内側（電池の外側又は内側）の何れの側に形成してもよい。マージン部８ｃ自体は、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）で説明したように、位置決めに用いることは適当でないが、例えば、絶縁樹脂シート８の上縁を基準にしてマージン部８ｃに切り欠き１０を正確に形成することはできる。この切り欠き１０を基準にして、外装ケース１のシール部６に対する絶縁樹脂シート８の位置関係を定めることにより、正常で品質が一定した封着を行なうことができる。

図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）は、マージン部８ｃの外方へのはみ出し量が少ないような場合に、タブリード７の金属部の側縁７ａに切り欠き１０を形成する例を示したものである。図２（Ｃ）は、切り欠き１０は、タブリード７の金属部のみに形成され、絶縁樹脂シート８には達しない程度で形成する例である。図２（Ｄ）は、タブリード７の金属部から絶縁樹脂シートにまで達するように、切り欠き１０が形成された例である。図２（Ｄ）の場合は、図２（Ｃ）の場合より、切り欠き１０の長さを大きく取ることができるので、位置決めの精度を高めることができる。また、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）の何れの場合も、切り欠き１０をＬ字状にタブリード７の側縁７ａに沿って端部まで切り欠く以外に、切り欠き１０’で示すようにコ字状に切り欠くようにしてもよい。

また、タブリード７は、絶縁樹脂シート８により表面を密封封止されているとしても、外部から水分が浸入し、内部の電解液との反応によりフッ化水素酸が発生し、その表面は長期にわたって徐々にフッ化水素酸により腐食され、絶縁樹脂シート８との密封形態が破壊され、液漏れの原因となると共に特性が低下することがある。このため、タブリード７には、その金属表面に化成処理を施したり、メッキ処理を施したものが使用されることがある。このようにタブリードの金属表面が処理されている場合、図２（Ｃ）及び図２（Ｄ）の例では、切り欠き１０の形成によりタブリードの側縁部７ａに金属素肌が露出することになるので、切り欠き１０は、外装ケース１の外側になるように設けるのが好ましい。この結果、切り欠きによってタブリードの腐食防止の処理が除去されてしまっても、特に問題は生じない。

本発明によるタブリードと非水電解質電池の概略を示す図である。 本発明によるタブリードの形成例を説明する図である。 従来技術を説明する図である。 従来技術における問題点を説明する図である。 従来技術における他の問題点を説明する図である。

符号の説明

１…外装ケース、２…積層電極群、３…正極リード、４…負極リード、５…樹脂シート、６…シール部、７…タブリード、８…絶縁樹脂シート、８ａ…内側層、８ｂ…外側層、８ｃ…マージン部、９…帯状金属シート、１０，１０’…切り欠き。

Claims (6)

1. 正極板、負極板及び電解液を、金属箔を含むラミネートフィルムからなる外装ケースに収納してなる非水電解質電池用で、外装ケースのシール部に封着される取出し部分を絶縁樹脂シールで覆ったタブリードであって、
   前記取出し部分に前記外装ケースに封着するための位置決め用の切り欠きを設けたことを特徴とする非水電解質電池用タブリード。
2. 前記位置決め用の切り欠きを、前記絶縁樹脂シートのマージン部に形成したことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池用タブリード。
3. 前記位置決め用の切り欠きを、タブリード金属の側縁部に形成したことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池用タブリード。
4. 前記位置決め用の切り欠きを、前記絶縁樹脂シートのマージン部とタブリード金属の側縁部に跨るように形成したことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池用タブリード。
5. 請求項１〜４に記載の非水電解質電池用タブリードを用いたことを特徴とする非水電解質電池。
6. 位置決め用の切り欠きが、外装ケースの外側に位置するように設けて封着したことを特徴とする請求項５に記載の非水電解質電池。

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