JP2007073437A - Secondary battery - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a secondary battery having an electrode terminal precisely led out of a predetermined position. <P>SOLUTION: The secondary battery 10 comprises an electrode laminate 108 formed by alternately laminating electrode plates 101 and 103, exterior packaging members 106 and 107 respectively having a first and second cup portions 1061 and 1071 formed into recess-shape, and electrode terminals 104 and 105 connected to the electrode plates 101 and 103. The electrode laminate 108 is held between the cup portions 1061 and 1071 facing each other, and peripheral edges of the exterior packaging members 106 and 107 are joined to each other so that the electrode terminals 104 and 105 are led out of the peripheral edges of the exterior packaging members 106 and 107, thus the electrode laminate 108 is sealed in the first and second cup portions 1061 and 1071, and a side on the side where the terminal is led out in a bottom face 1072 of the second cup portion 1071 is positioned on the interior side of the battery rather than a side on the side where the terminal is led out in a bottom 1062 of the first cup portion 1061. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、電極板を積層して成る電極積層体を、カップ部を有するシート状の外装部材に収容して封止すると共に、電極板に接続された電極端子が外装部材の外周縁から導出した二次電池に関する。   In the present invention, an electrode laminate formed by laminating electrode plates is housed and sealed in a sheet-like exterior member having a cup portion, and electrode terminals connected to the electrode plates are led out from the outer peripheral edge of the exterior member. The present invention relates to a secondary battery.

シート状の外装部材をその外周縁に沿って熱融着して電極板を内部に収容して封止すると共に、その電極板に接続された電極端子が外装部材の外周縁から導出した薄型の二次電池として、上下の外装部材を共にカップ状に成形した、いわゆる「両カップ構造」を採用したものが従来から知られている(例えば、特許文献1参照)。   A sheet-like exterior member is heat-sealed along its outer peripheral edge to accommodate and seal the electrode plate, and the electrode terminals connected to the electrode plate are thinly drawn from the outer peripheral edge of the exterior member. 2. Description of the Related Art Conventionally, a secondary battery that employs a so-called “both cup structure” in which upper and lower exterior members are both formed into a cup shape is known (see, for example, Patent Document 1).

薄型の二次電池を相互に積層し、それらの電極端子同士を電気的に接続して組電池を構成する場合、二次電池の厚さ方向において電極端子が一定の位置から導出している必要がある。   When thin battery packs are stacked on top of each other and their electrode terminals are electrically connected to form an assembled battery, the electrode terminals must be led out from a certain position in the thickness direction of the secondary battery. There is.

しかしながら、上記のような両カップ構造を採用した二次電池では、電池積層体を外装部材に収容する際の減圧により、両側の外装部材のカップ部側面が歪むため、電極端子の導出位置を一定の位置から精度良く導出させることが出来ない場合があった。
特開2001−229888号公報
However, in the secondary battery adopting the both-cup structure as described above, the side surfaces of the cup portions of the exterior members on both sides are distorted due to the reduced pressure when the battery stack is accommodated in the exterior member, so that the lead-out positions of the electrode terminals are constant. In some cases, it was not possible to derive it accurately from the position of.
JP 2001-229888 A

本発明は、電極端子を所定位置から精度良く導出させることが可能な二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して電極板を交互に積層した電極積層体と、凹状に成形された第1及び第2のカップ部をそれぞれ有するシート状の第1及び第2の外装部材と、前記電極板に接続された電極端子と、を備え、前記第1及び第2のカップ部を対向させてその中に前記電極積層体を収容すると共に前記電極端子を前記第1及び第2の外装部材の外周縁から導出させた状態で、前記第1及び第2の外装部材の外周縁を接合することにより、前記電極積層体を前記第1及び第2のカップ部内に封止した二次電池であって、前記第2のカップ部の底面における端子導出側の辺が、前記第1のカップ部の底面における端子導出側の辺より電池内側に位置している二次電池が提供される。
An object of the present invention is to provide a secondary battery capable of accurately deriving an electrode terminal from a predetermined position.
In order to achieve the above object, according to the present invention, an electrode laminate in which electrode plates are alternately laminated via separators, and first and second cup-shaped sheets each having a first cup portion and a second cup portion formed in a concave shape are provided. 1 and a second exterior member and an electrode terminal connected to the electrode plate, the first and second cup portions are opposed to each other, and the electrode stack is accommodated therein, and the electrode terminal In the state where the outer peripheral edges of the first and second exterior members are led out from the outer peripheral edges of the first and second exterior members, the electrode stack is joined to the first and second exterior members by joining the outer peripheral edges of the first and second exterior members. A secondary battery sealed in a cup part, wherein a side on the terminal lead-out side of the bottom surface of the second cup part is located on the inner side of the battery than a side on the terminal lead-out side of the bottom surface of the first cup part. A secondary battery is provided.

本発明では、両カップ構造の二次電池において、第2のカップ部の底面における端子導出側の辺を、第1のカップ部の底面における端子導出側の辺より電池内側に位置させる。   In the present invention, in the secondary battery having the double cup structure, the terminal lead-out side on the bottom surface of the second cup portion is positioned inside the battery from the terminal lead-out side on the bottom surface of the first cup portion.

第2のカップ部の底面における端子導出側の辺を電池内側に位置させることにより、第2のカップ部と電極積層体との間のスペースが狭くなるので、減圧時の第2のカップ部に生じる歪みが少なくなり、電極端子の導出位置の精度を向上させることができる。   By positioning the terminal lead-out side of the bottom surface of the second cup portion on the inside of the battery, the space between the second cup portion and the electrode stack is narrowed. The generated distortion is reduced, and the accuracy of the lead-out position of the electrode terminal can be improved.

その一方で、第1のカップ部の底面における端子導出側の辺を電池外側に位置させることにより、電池内部でガスが発生した際に体積の膨張を許容するスペースを第1のカップ部と電極積層体との間に確保することができるので、二次電池の長寿命化を図ることができる。   On the other hand, by positioning the terminal lead-out side of the bottom surface of the first cup portion outside the battery, a space that allows expansion of the volume when gas is generated inside the battery is provided in the first cup portion and the electrode. Since it can be ensured between the stacked bodies, the life of the secondary battery can be extended.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す平面図、図2は図1のII-II線に沿った概略断面図、図3は図2のIII部の拡大断面図、図4A及び図4Bは端子導出部の拡大断面図であり、図4Aは減圧前の状態を示す図、図4Bは減圧後の状態を示す図である。   1 is a plan view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 1, FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the terminal lead-out portion, FIG. 4A is a diagram showing a state before decompression, and FIG. 4B is a diagram showing a state after decompression.

図1及び図2は一つの薄型電池10(単位電池)を示し、この薄型電池10を複数積層することにより所望の電圧、容量の組電池が構成される。   1 and 2 show one thin battery 10 (unit battery), and an assembled battery having a desired voltage and capacity is formed by stacking a plurality of thin batteries 10.

本発明の実施形態に係る薄型電池10は、リチウム系の薄型の二次電池である。この薄型電池10は、図1及び図2に示すように、複数の正極板101及び負極板103と、これらの間に介装されたセパレータ102と、正極端子104と、負極端子105と、上部外装部材106及び下部外装部材107と、特に図示しない電解質と、から構成されている。なお、本実施形態では、セパレータ102を介して正極板101及び負極板103を積層して構成される積層体を電極積層体108と称する。   A thin battery 10 according to an embodiment of the present invention is a lithium-based thin secondary battery. As shown in FIGS. 1 and 2, the thin battery 10 includes a plurality of positive plates 101 and negative plates 103, a separator 102 interposed therebetween, a positive terminal 104, a negative terminal 105, and an upper portion. It is comprised from the exterior member 106 and the lower exterior member 107, and the electrolyte which is not specifically illustrated. In the present embodiment, a laminate configured by laminating the positive electrode plate 101 and the negative electrode plate 103 with the separator 102 interposed therebetween is referred to as an electrode laminate 108.

正極板101は、図2に示すように、正極端子104まで延びている正極側集電体101aと、この正極側集電体101aの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層101b、101cと、を有している。   As shown in FIG. 2, the positive electrode plate 101 includes a positive electrode current collector 101a extending to the positive electrode terminal 104, and positive electrode layers 101b formed on both main surfaces of part of the positive electrode current collector 101a, 101c.

正極側集電体101aは、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。   The positive electrode side current collector 101a is made of an electrochemically stable metal foil such as an aluminum foil, an aluminum alloy foil, a copper foil, or a nickel foil.

正極層101b、101cは、正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤等と、を混合したものを、正極側集電体101aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム(LiNiO)、マンガン酸リチウム(LiMnO)、又は、コバルト酸リチウム(LiCoO)等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン(S、Se、Te)化物等を挙げることができる。 The positive electrode layers 101b and 101c are formed by mixing a positive electrode active material, a conductive agent such as carbon black, and an adhesive such as an aqueous dispersion of polytetrafluoroethylene with a positive electrode current collector 101a. It is formed by applying to both main surfaces of the part, drying and rolling. Examples of the positive electrode active material include lithium composite oxides such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), and lithium cobaltate (LiCoO 2 ), and chalcogen (S, Se, Te) compounds. Etc.

負極板103は、図2に示すように、負極端子105まで延びている負極側集電体103aと、この負極側集電体103aの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層103b、103cと、を有している。   As shown in FIG. 2, the negative electrode plate 103 includes a negative electrode current collector 103a extending to the negative electrode terminal 105, and negative electrode layers 103b formed on both main surfaces of a part of the negative electrode current collector 103a, 103c.

負極側集電体103aは、例えば、ニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔で構成されている。   The negative electrode side current collector 103a is made of an electrochemically stable metal foil such as a nickel foil, a copper foil, a stainless steel foil, or an iron foil.

負極層103b、103cは、上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体103aの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。具体的な負極活物質としては、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等を挙げることができる。   The negative electrode layers 103b and 103c are pulverized after mixing and drying an aqueous dispersion of styrene butadiene rubber resin powder as a precursor of an organic fired body into the negative electrode active material that absorbs and releases lithium ions of the positive electrode active material. Thus, the main material is a carbon particle surface supporting carbonized styrene butadiene rubber, and a binder such as an acrylic resin emulsion is further mixed therewith, and this mixture is used as a part of the negative electrode side current collector 103a. It is formed by applying to both main surfaces, drying and rolling. Specific examples of the negative electrode active material include amorphous carbon, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, and graphite.

セパレータ102は、正極板101と負極板103との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えても良い。このセパレータ102は、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等のポリオレフィンから構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。   The separator 102 prevents a short circuit between the positive electrode plate 101 and the negative electrode plate 103 and may have a function of holding an electrolyte. The separator 102 is a microporous film made of polyolefin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP), for example, and when an overcurrent flows, the pores of the layer are blocked by the heat generation, thereby blocking the current. It also has a function.

なお、本発明におけるセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜のみに限定されず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔性膜と有機不織布等を積層したものを用いることもできる。このように、セパレータを複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持(剛性向上)機能等の諸機能を付与することができる。   The separator in the present invention is not limited to a single-layer film such as polyolefin, but may be a three-layer structure in which a polypropylene film is sandwiched with a polyethylene film, or a laminate of a polyolefin microporous film and an organic nonwoven fabric or the like. it can. Thus, by forming the separator in multiple layers, various functions such as an overcurrent prevention function, an electrolyte holding function, and a separator shape maintenance (stiffness improvement) function can be provided.

複数の正極板101及び負極板103は、セパレータ102を介して交互に積層されて電極積層体108を構成している。そして、各正極板101は、正極側集電体101aを介して、正極端子104に接続される一方で、各負極板103は、負極側集電体103aを介して、負極端子105に接続されている。   The plurality of positive electrode plates 101 and negative electrode plates 103 are alternately stacked via separators 102 to form an electrode stack 108. Each positive electrode plate 101 is connected to the positive electrode terminal 104 via the positive electrode side current collector 101a, while each negative electrode plate 103 is connected to the negative electrode terminal 105 via the negative electrode side current collector 103a. ing.

なお、電極積層体を構成する正極板、セパレータ及び負極板の枚数は、必要に応じて任意に設定することができ、例えば、1枚の正極板、1枚のセパレータ、及び、1枚の負極板でも電極積層体を構成することができる。   In addition, the number of positive electrode plates, separators, and negative electrode plates constituting the electrode laminate can be arbitrarily set as necessary. For example, one positive electrode plate, one separator, and one negative electrode An electrode laminated body can also be comprised with a board.

正極端子104は、電気化学的に安定した金属材料から構成される板状部材である。この正極端子104を構成する材料としては、特に限定されないが、上述の正極側集電体101aと同様に、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、又は、ニッケル等を挙げることができる。   The positive electrode terminal 104 is a plate-like member made of an electrochemically stable metal material. Although it does not specifically limit as a material which comprises this positive electrode terminal 104, Aluminum, aluminum alloy, copper, or nickel etc. can be mentioned similarly to the above-mentioned positive electrode side electrical power collector 101a, for example.

負極端子105も、電気化学的に安定した金属材料で構成された板状部材である。この負極端子105を構成する材料としては、特に限定されないが、上述の負極側集電体103aと同様に、例えば、ニッケル、銅、ステンレス、又は、鉄を挙げることができる。   The negative electrode terminal 105 is also a plate-like member made of an electrochemically stable metal material. Although it does not specifically limit as a material which comprises this negative electrode terminal 105, Nickel, copper, stainless steel, or iron can be mentioned similarly to the above-mentioned negative electrode side collector 103a, for example.

なお、本実施形態では、集電体101a、103aを構成する金属箔自体を電極端子104、105まで延長することにより、電極板101、103と電極端子104、105とを接続しているが、本発明では特にこれに限定されず、集電体101a、103aを構成する金属箔とは別の部材を介して電極板101、103と電極端子104、105とを接続しても良い。   In this embodiment, the electrode plates 101 and 103 and the electrode terminals 104 and 105 are connected by extending the metal foil itself constituting the current collectors 101a and 103a to the electrode terminals 104 and 105. The present invention is not particularly limited to this, and the electrode plates 101 and 103 and the electrode terminals 104 and 105 may be connected via a member different from the metal foil constituting the current collectors 101a and 103a.

上部外装部材106は、図1及び図2に示すように、凹状の第1のカップ部1061が予め成形された樹脂−金属薄膜ラミネート材から構成されている。この上部外装部材106は、図3に示すように、内側層106a、中間層106b及び外側層106cの3つの層から構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the upper exterior member 106 is formed of a resin-metal thin film laminate material in which a concave first cup portion 1061 is formed in advance. As shown in FIG. 3, the upper exterior member 106 includes three layers: an inner layer 106a, an intermediate layer 106b, and an outer layer 106c.

内側層106aは、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている。中間層106bは、例えばアルミニウム等の金属箔で構成されている。外側層106cは、例えば、ポリアミド系樹脂やポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている。   The inner layer 106a is made of, for example, a resin film having excellent electrolytic solution resistance and heat fusion properties, such as polyethylene, modified polyethylene, polypropylene, modified polypropylene, or ionomer. The intermediate layer 106b is made of a metal foil such as aluminum. The outer layer 106c is made of, for example, a resin film excellent in electrical insulation, such as a polyamide resin or a polyester resin.

下部外装部材107も、図1及び図2に示すように、凹状の第2のカップ部1071が予め成形された樹脂−金属薄膜ラミネート材から構成されており、特に図示しないが、上部外装部材106と同様に、内側層、中間層及び外側層から成る三層構造で構成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the lower exterior member 107 is also formed of a resin-metal thin film laminate material in which a concave second cup portion 1071 is formed in advance. In the same manner as above, it has a three-layer structure including an inner layer, an intermediate layer, and an outer layer.

なお、薄型電池10内部の封止性を維持するために、電極端子104、105と外装部材106、107とが接触する部分に、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されたシールフィルムを介在させても良い。このシールフィルムは、正極端子104及び負極端子105の何れにおいても、外装部材106、107の内側層を構成する合成樹脂材料と同系統のもので構成することが熱融着性の観点から好ましい。   In order to maintain the sealing performance inside the thin battery 10, a seal film made of, for example, polyethylene or polypropylene is interposed between the electrode terminals 104 and 105 and the exterior members 106 and 107. Also good. It is preferable from the viewpoint of heat-sealability that this seal film is made of the same system as the synthetic resin material constituting the inner layer of the exterior members 106 and 107 in both the positive electrode terminal 104 and the negative electrode terminal 105.

本実施形態では、図2に示すように、上部外装部材106が有する第1のカップ部1061の底面1062において電極端子104、105が導出する方向(以下、単に「端子導出方向」と称する。)に沿った長さL2が、下部外装部材107が有する第2のカップ部1071の底面1072において端子導出方向に沿った長さL4より長くなっている(L2>L4)。なお、長さL4は、電極積層体108が収容可能なように、電極積層体108において端子導出方向に沿った長さL1より若干長くなっている(L4>L1)。   In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a direction in which the electrode terminals 104 and 105 are led out from the bottom surface 1062 of the first cup portion 1061 of the upper exterior member 106 (hereinafter, simply referred to as “terminal lead-out direction”). Is longer than the length L4 along the terminal lead-out direction on the bottom surface 1072 of the second cup portion 1071 of the lower exterior member 107 (L2> L4). The length L4 is slightly longer than the length L1 along the terminal lead-out direction in the electrode laminate 108 so that the electrode laminate 108 can be accommodated (L4> L1).

また、同図に示すように、第1のカップ部1061の開口周縁において端子導出方向に沿った長さL3が、第2のカップ部1071の開口周縁において端子導出方向に沿った長さL5より長くなっている(L3>L5)。   Further, as shown in the figure, the length L3 along the terminal lead-out direction at the opening periphery of the first cup portion 1061 is longer than the length L5 along the terminal lead-out direction at the opening periphery of the second cup portion 1071. It is longer (L3> L5).

また、本実施形態では、下記条件式(1)を満たすように、各カップ部1061、1071が形成されている。   In the present embodiment, the cup portions 1061 and 1071 are formed so as to satisfy the following conditional expression (1).

R1>R2 … (1)
但し、上記条件式(1)において、R1は、第1のカップ部1061の側面1063において電極端子が導出する側(以下、単に「端子導出側」と称する。)の面と第1のカップ部1061の底面1062との間に形成された曲面の半径である(図3参照)。また、R2は、第2のカップ部1071の側面1073における端子導出側の面と第2のカップ部1071の底面1072との間に形成された曲面の半径である(不図示)。
R1> R2 (1)
However, in the above conditional expression (1), R1 is the side of the side 1063 of the first cup portion 1061 from which the electrode terminal leads (hereinafter simply referred to as “terminal lead-out side”) and the first cup portion. This is the radius of the curved surface formed between the bottom surface 1062 of 1061 (see FIG. 3). R2 is a radius of a curved surface formed between the terminal lead-out side surface of the side surface 1073 of the second cup portion 1071 and the bottom surface 1072 of the second cup portion 1071 (not shown).

上記条件式(1)を満たすように各カップ部1061、1071を形成することにより、二次電池の生産過程における減圧時に、サイズが大きなカップ部(本実施形態では第1のカップ部1061)が、サイズの小さなカップ部(本実施形態では第2のカップ部1071)より潰れ易くなる。   By forming the cup portions 1061 and 1071 so as to satisfy the conditional expression (1), a cup portion having a large size (the first cup portion 1061 in the present embodiment) can be obtained at the time of decompression in the production process of the secondary battery. , It becomes easier to be crushed than a small cup part (second cup part 1071 in this embodiment).

さらに、本実施形態では、下記条件式(2)を満たすように、各カップ部1061、1071が形成されている。   Furthermore, in this embodiment, each cup part 1061, 1071 is formed so that the following conditional expression (2) may be satisfy | filled.

θ1>θ2 … (2)
但し、上記条件式(2)において、θ1は、第1のカップ部1061の底面1062に対して、第1のカップ部1061の側面1063における端子導出側の面が成す角度である(図3参照)。これに対し、θ2は、第2のカップ部1071の底面1072に対して、第2のカップ部1071の側面1073における端子導出側の面が成す角度である(不図示)。
θ1> θ2 (2)
However, in the conditional expression (2), θ1 is an angle formed by the terminal lead-out side surface of the side surface 1063 of the first cup portion 1061 with respect to the bottom surface 1062 of the first cup portion 1061 (see FIG. 3). ). On the other hand, θ2 is an angle formed by the terminal lead-out side surface of the side surface 1073 of the second cup portion 1071 with respect to the bottom surface 1072 of the second cup portion 1071 (not shown).

上記条件式(2)を満たすように各カップ部1061、1071を形成することにより、二次電池の生産過程における減圧時に、サイズの大きな第1のカップ部1061が、サイズの小さな第2のカップ部1071より潰れ易くなる。   By forming the cup portions 1061 and 1071 so as to satisfy the conditional expression (2), the first cup portion 1061 having a larger size is replaced with the second cup having a smaller size at the time of decompression in the production process of the secondary battery. It becomes easier to be crushed than the portion 1071.

なお、上記の条件式(1)及び(2)は、何れか一方の条件式を満たすことにより第1のカップ部1061を潰れ易くすることができるので、本発明では必ずしも両条件を満たすことを必須としないが、両条件を満たすことにより第1のカップ部1061が更に潰れ易くなる。   Note that the conditional expressions (1) and (2) can easily collapse the first cup portion 1061 by satisfying any one of the conditional expressions. Although not essential, satisfying both conditions makes the first cup portion 1061 more easily crushed.

また、本実施形態では、下記条件式(3)を満たすように、上部外装部材106の第1のカップ部1061が形成されている。   In the present embodiment, the first cup portion 1061 of the upper exterior member 106 is formed so as to satisfy the following conditional expression (3).

90°<θ1<115° … (3)
角度θ1を90°以下とすると、第1のカップ部1061が減圧により潰れた際に、側面1063が十分に倒れきらずに突起状に残ってしまう。また、角度θ1を115°より大きくすると、第1のカップ部1061の側面1063の傾斜が大きくなり過ぎ、電池内部でガスが発生した際に体積の膨張を許容するスペースが不要に大きくなってしまう。
90 ° <θ1 <115 ° (3)
When the angle θ1 is 90 ° or less, when the first cup portion 1061 is crushed by decompression, the side surface 1063 does not fall down sufficiently and remains in a protruding shape. Further, when the angle θ1 is larger than 115 °, the inclination of the side face 1063 of the first cup portion 1061 becomes excessively large, and a space that allows expansion of the volume when gas is generated inside the battery becomes unnecessarily large. .

以上のような構成の外装部材106、107によって、上述した電極積層体108、正極端子104の一部及び負極端子105の一部を包み込む。   The exterior members 106 and 107 configured as described above enclose the electrode laminate 108, a part of the positive terminal 104, and a part of the negative terminal 105.

この際、それぞれのカップ部1061、1071を対向させ、当該対向させたカップ部1061、1071の中に電極積層体108を収容するが、図2及び図4Aに示すように、第2のカップ部1071の底面1072における端子導出側の辺を、第1のカップ部1061の底面1062における端子導出側の辺よりも電池内側に位置させる。また、同図に示すように、第2のカップ部1071の開口周縁における端子導出側の辺を、第1のカップ部1061の開口周縁における端子導出側の辺よりも電池内側に位置させる。   At this time, the respective cup portions 1061 and 1071 are opposed to each other, and the electrode stack 108 is accommodated in the opposed cup portions 1061 and 1071, but as shown in FIGS. 2 and 4A, the second cup portion The terminal lead-out side of the bottom surface 1072 of 1071 is positioned inside the battery with respect to the terminal lead-out side of the bottom surface 1062 of the first cup portion 1061. Further, as shown in the figure, the terminal lead-out side of the opening periphery of the second cup portion 1071 is positioned inside the battery with respect to the terminal lead-out side of the opening periphery of the first cup portion 1061.

このように、第2のカップ部1071を第1のカップ部1061よりも電池内側に位置させることにより、第2のカップ部1071と電極積層体108との間のスペースが狭くなるので、減圧時の第2のカップ部1071に生じる歪みが少なくなり、電極端子104、105の導出位置の精度を向上させることができる。   As described above, since the space between the second cup portion 1071 and the electrode stack 108 is narrowed by positioning the second cup portion 1071 on the battery inner side than the first cup portion 1061, The distortion generated in the second cup portion 1071 is reduced, and the accuracy of the lead-out positions of the electrode terminals 104 and 105 can be improved.

その一方で、第1のカップ部1061を第2のカップ部1071よりも電池外側に位置させることにより、図4Bに示すように、電池内部でガスが発生した際に体積膨張を許容するスペースを第1のカップ部1061と電極積層体108との間に確保することができるので、薄型電池10の長寿命化を図ることができる。   On the other hand, by positioning the first cup portion 1061 on the outer side of the battery than the second cup portion 1071, as shown in FIG. 4B, a space that allows volume expansion when gas is generated inside the battery is provided. Since it can be ensured between the first cup portion 1061 and the electrode laminate 108, the life of the thin battery 10 can be extended.

そして、カップ部1061、1071により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウムやホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、当該空間を真空状態とした後に、外装部材106、107の外周縁を熱プレスにより熱融着する。これにより、外装部材106、107の内部に電極積層体108及び電極端子104、105の一部が収容されて封止される。   Then, a liquid electrolyte having a lithium salt such as lithium perchlorate, lithium borofluoride, and lithium hexafluorophosphate as a solute is injected into the organic liquid solvent into the space formed by the cup portions 1061 and 1071. Then, the outer peripheral edges of the exterior members 106 and 107 are heat-sealed by hot pressing. As a result, the electrode laminate 108 and part of the electrode terminals 104 and 105 are accommodated in the exterior members 106 and 107 and sealed.

有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)やエチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)、メチルエチルカーボネート等のエステル系溶媒を挙げることができる。なお、本発明の有機液体溶媒はこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ―ブチラクトン(γ−BL)やジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることもできる。   Examples of the organic liquid solvent include ester solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), dimethyl carbonate (DMC), and methyl ethyl carbonate. The organic liquid solvent of the present invention is not limited to this, and an organic liquid solvent prepared by mixing and preparing an ether solvent such as γ-butylactone (γ-BL) or dietoshietane (DEE) in an ester solvent. It can also be used.

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。   The embodiment described above is described in order to facilitate understanding of the present invention, and is not described in order to limit the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.

以下に、本発明をさらに具体化した実施例及び比較例により本発明の効果を確認した。以下の実施例及び比較例は、上述した実施形態に係る薄型電池の効果を確認するためのものである。   Below, the effect of the present invention was confirmed by examples and comparative examples that further embody the present invention. The following examples and comparative examples are for confirming the effects of the thin battery according to the above-described embodiment.

実施例1
スピネル型リチウムマンガン酸化物に黒鉛及びポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合した粉末をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させてスラリーとし、このスラリーを厚さ20μmのアルミニウム箔の両主面に塗布して乾燥させた後、圧縮及び裁断して正極板を作製した。なお、アルミニウム箔の一部にはスラリーを塗布せずに、正極板を正極端子に接続するためのリード部とした。
Example 1
A powder obtained by mixing graphite and polyvinylidene fluoride (PVDF) with spinel type lithium manganese oxide is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a slurry. After coating and drying, a positive electrode plate was prepared by compression and cutting. In addition, it was set as the lead part for connecting a positive electrode plate to a positive electrode terminal, without apply | coating a slurry to a part of aluminum foil.

また、難黒鉛化炭素とポリフッ化ビニリデン(PVDF)を混合した粉末をN−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させてスラリーとし、このスラリーを厚さ10μmの銅箔の一部の両主面に塗布して乾燥させた後、圧縮及び裁断して負極板を作製した。なお、銅箔の一部にはスラリーを塗布せず、負極板を負極端子に接続するためのリード部とした。   Further, a powder obtained by mixing non-graphitizable carbon and polyvinylidene fluoride (PVDF) is dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) to form a slurry, and this slurry is used as both main parts of a copper foil having a thickness of 10 μm. After coating on the surface and drying, compression and cutting were performed to prepare a negative electrode plate. Note that the slurry was not applied to a part of the copper foil, and a lead portion for connecting the negative electrode plate to the negative electrode terminal was used.

このように作製した正極板及び負極板を、それらの間にセパレータを挟みながら交互に積層して電極積層体とした。セパレータとして、厚さ25μmの微多孔性ポリエチレンフィルムを用いた。この電極積層体の大きさは、長さ(L1)200mm×幅120mm×高さ6mmであった。   The positive electrode plate and the negative electrode plate thus produced were alternately laminated while sandwiching a separator between them to form an electrode laminate. A microporous polyethylene film having a thickness of 25 μm was used as the separator. The size of the electrode laminate was 200 mm in length (L1) × 120 mm in width × 6 mm in height.

この電極積層体から延びている各正極側集電体を正極端子にそれぞれ溶接すると共に、当該積層体から延びている各負極側集電体を負極端子にそれぞれ溶接した。正極端子として、厚さ100μmのアルミニウム箔を用いた。また、負極端子として厚さ100μmのニッケル箔を用いた。   Each positive current collector extending from the electrode laminate was welded to the positive terminal, and each negative current collector extending from the laminate was welded to the negative terminal. An aluminum foil having a thickness of 100 μm was used as the positive electrode terminal. A nickel foil having a thickness of 100 μm was used as the negative electrode terminal.

次いで、電極端子に接続された電極積層体を、2枚の外装部材のカップ部の間に収容し、電極端子の一部をその外周縁から導出させた状態で、当該外装部材の短辺側二辺と長辺側一辺の合計三辺を熱融着し、当該開口から所定両の電解液を注入した後に、外装部材により形成される空間内を減圧した状態で、残る一辺を熱融着して実施例1の電池サンプルを作製した。   Next, the electrode laminated body connected to the electrode terminal is accommodated between the cup portions of the two exterior members, and a part of the electrode terminal is led out from the outer peripheral edge, and the short side of the exterior member After heat-sealing a total of three sides, the two sides and one side of the long side, and injecting both electrolytes through the opening, the remaining one side is heat-sealed in a state where the space formed by the exterior member is decompressed Thus, a battery sample of Example 1 was produced.

上部外装部材及び下部外装部材として、内側層が厚さ15μmのナイロン層、中間層が厚さ40μmのアルミニウム合金層、及び、外側層が厚さ45μmのポリプロピレン層、から構成される三層構造の樹脂−金属薄膜ラミネート材を用いた。   The upper exterior member and the lower exterior member have a three-layer structure in which an inner layer is a nylon layer having a thickness of 15 μm, an intermediate layer is an aluminum alloy layer having a thickness of 40 μm, and an outer layer is a polypropylene layer having a thickness of 45 μm. A resin-metal thin film laminate was used.

上部外装部材の第1のカップ部の底面における端子導出方向に沿った長さL2は、電極積層体の長さL1よりも12mm長く形成した(L2=L1+12mm)。これに対し、下部外装部材の第2のカップ部の底面における端子導出方向に沿った長さL4は、電極積層体の長さL1よりも2mm長く形成した(L4=L1+2mm)。   The length L2 along the terminal lead-out direction at the bottom surface of the first cup portion of the upper exterior member was formed to be 12 mm longer than the length L1 of the electrode laminate (L2 = L1 + 12 mm). In contrast, the length L4 along the terminal lead-out direction on the bottom surface of the second cup portion of the lower exterior member was formed to be 2 mm longer than the length L1 of the electrode stack (L4 = L1 + 2 mm).

また、上部外装部材が有する第1のカップ部の底面周縁に形成される曲面の半径R1は1mmとした。さらに、第1のカップ部の底面に対する側面の成す角度θ1は110°とした。   Further, the radius R1 of the curved surface formed on the peripheral edge of the bottom surface of the first cup portion of the upper exterior member was 1 mm. Furthermore, the angle θ1 formed by the side surface with respect to the bottom surface of the first cup portion was 110 °.

電解液としては、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)及びジエチルカーボネート(DEC)の混合溶媒に、支持電解質としての六フッ化リン酸リチウム(LiPF)を溶解したものを使用した。 As the electrolytic solution, a solution obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) as a supporting electrolyte in a mixed solvent of propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC) was used.

この実施例1の電池サンプル10個について以下のような端子導出位置精度の評価を行った。   The following terminal lead position accuracy was evaluated for 10 battery samples of Example 1.

端子導出位置精度の評価では、以下の式(4)により、減圧前後における薄型電池の厚み方向の中心に対する電極端子のズレ量Δhをそれぞれ求めた。   In the evaluation of the terminal lead-out position accuracy, the amount of deviation Δh of the electrode terminal with respect to the center in the thickness direction of the thin battery before and after decompression was determined by the following equation (4).

Δh=h/2−h−t/2 … (4)
但し、上記(1)式において、図5に示すように、hが薄型電池の総厚であり、hが薄型電池の底面からの電極端子の高さであり、tが電極端子の厚さである。
Δh = h a / 2-h b -t / 2 ... (4)
However, in the above (1), as shown in FIG. 5, h a is the total thickness of the thin battery, h b is the height of the electrode terminal from the bottom surface of the thin battery, t is the electrode terminals thickness That's it.

そして、減圧前における電極端子のズレ量をΔh1とし、減圧後における電極端子のズレ量をΔh2として、これらの比率(Δh2/Δh1)を算出した。この比率が1に近いものほど減圧前後において同じ位置から電極端子が導出しているので、端子導出位置の精度が優れていると評価した。   The ratio (Δh2 / Δh1) was calculated with Δh1 being the amount of deviation of the electrode terminals before decompression and Δh2 being the amount of deviation of the electrode terminals after decompression. As the ratio is closer to 1, the electrode terminal is led out from the same position before and after the decompression, so that the accuracy of the terminal lead-out position is evaluated as being excellent.

また、この実施例1の電池サンプル5個について以下のような電池寿命の評価を行った。   In addition, the battery life of the five battery samples of Example 1 was evaluated as follows.

電池寿命の評価では、以下の充放電サイクル試験を行った。この充放電サイクル試験では、1サイクルが充電と放電の2ステップから構成される充放電サイクルを、50℃の環境下で1000回繰り返し、充放電サイクル前後の薄型電池の容量を比較して容量維持率を算出し、この容量維持率が100%に近いものほど電池寿命が長いと評価した。   In the evaluation of the battery life, the following charge / discharge cycle test was performed. In this charge / discharge cycle test, a charge / discharge cycle consisting of two steps of charge and discharge is repeated 1000 times in an environment of 50 ° C., and the capacity of the thin battery before and after the charge / discharge cycle is compared to maintain the capacity. The rate was calculated, and it was evaluated that the battery life was longer as the capacity maintenance rate was closer to 100%.

充放電サイクルの充電ステップでは、電流値1CAで充電を行い、電圧値が4.2Vとなったら充電を停止した。これに対し、充放電サイクルの放電ステップでは、電流値1CAで放電を行い、電圧値が2.5Vとなったら放電を停止した。   In the charge step of the charge / discharge cycle, charging was performed at a current value of 1 CA, and the charging was stopped when the voltage value reached 4.2V. In contrast, in the discharging step of the charge / discharge cycle, discharging was performed at a current value of 1CA, and discharging was stopped when the voltage value reached 2.5V.

実施例1の端子導出位置精度及び電池寿命の評価の結果を表1に示す。

Figure 2007073437
Table 1 shows the results of terminal lead position accuracy and battery life evaluation in Example 1.
Figure 2007073437

比較例1
比較例1では、下部外装部材の第2のカップ部の底面における端子導出方向に沿った長さL4を、電極積層体の長さよりも12mm長く形成した(L4=L1+12mm)。すなわち、上部外装部材の第1のカップ部と下部外装部材の第2のカップ部とを同一サイズとした。それ以外は、実施例1と同様の条件で電池サンプルを作製した。
Comparative Example 1
In Comparative Example 1, the length L4 along the terminal lead-out direction on the bottom surface of the second cup portion of the lower exterior member was formed to be 12 mm longer than the length of the electrode stack (L4 = L1 + 12 mm). That is, the first cup portion of the upper exterior member and the second cup portion of the lower exterior member have the same size. Otherwise, a battery sample was produced under the same conditions as in Example 1.

この比較例1の電池サンプル10個に対して、実施例1と同様の条件で端子導出位置精度の評価を行った。また、この比較例1の電池サンプル5個に対して、実施例1と同様の条件で電池寿命の評価を行った。   The terminal lead position accuracy was evaluated for the 10 battery samples of Comparative Example 1 under the same conditions as in Example 1. Further, the battery life of the five battery samples of Comparative Example 1 was evaluated under the same conditions as in Example 1.

比較例1の端子導出位置精度及び電池寿命の表の結果を上記の表1に示す。   Table 1 shows the results of the terminal lead position accuracy and battery life table of Comparative Example 1.

比較例2
比較例2では、上部外装部材の第1のカップ部の底面における端子導出方向に沿った長さL2を、電極積層体の長さよりも2mm長く形成した(L2=L1+2mm)。すなわち、上部外装部材の第1のカップ部と下部外装部材の第2のカップ部とを同一サイズとした。それ以外は、実施例1と同様の条件で電池サンプルを作製した。
Comparative Example 2
In Comparative Example 2, the length L2 along the terminal lead-out direction on the bottom surface of the first cup portion of the upper exterior member was formed to be 2 mm longer than the length of the electrode stack (L2 = L1 + 2 mm). That is, the first cup portion of the upper exterior member and the second cup portion of the lower exterior member have the same size. Otherwise, a battery sample was produced under the same conditions as in Example 1.

考察
実施例1の電池サンプルは、表1に示すように、端子導出位置精度及び電池寿命の何れにおいても良好であった。
Discussion As shown in Table 1, the battery sample of Example 1 was good in both terminal lead position accuracy and battery life.

比較例1の電池は、同表に示すように、実施例1及び比較例2と比較して端子導出位置精度が劣っていた。これは、外装部材の両カップ部が電極積層体に対して大き過ぎたため、減圧前後においてカップ部が歪んで電極端子の導出位置が変動したためと考えられる。   As shown in the table, the battery of Comparative Example 1 was inferior in terminal lead position accuracy as compared with Example 1 and Comparative Example 2. This is presumably because both cup parts of the exterior member were too large for the electrode laminate, and the cup part was distorted before and after decompression, and the lead-out position of the electrode terminal varied.

比較例2の電池は、同表に示すように、実施例1及び比較例1と比較して電池寿命が劣っていた。これは、外装部材の両カップ部が電極積層体とほぼ同程度の大きさであるため、電池内部で発生したガスによる体積膨張を許容するスペースが十分に確保されず、当該ガスにより電極板間の距離が不均一となり局所的に反応できない箇所が発生したためと考えらえる。   As shown in the table, the battery of Comparative Example 2 was inferior in battery life as compared with Example 1 and Comparative Example 1. This is because both cup parts of the exterior member are approximately the same size as the electrode laminate, so that a sufficient space for volume expansion due to the gas generated inside the battery is not secured, and the gas causes the gap between the electrode plates. This is thought to be due to the occurrence of locations where the distances of the lines were not uniform and could not react locally.

図1は、本発明の実施形態に係る薄型電池を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention. 図2は、図1のII-II線に沿った概略断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along the line II-II in FIG. 図3は、図2のIII部の拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a portion III in FIG. 図4Aは、端子導出部の拡大断面図であり、減圧前の状態を示す図である。FIG. 4A is an enlarged cross-sectional view of the terminal lead-out portion, showing a state before decompression. 図4Bは、端子導出部の拡大断面図であり、減圧後の状態を示す図である。FIG. 4B is an enlarged cross-sectional view of the terminal lead-out portion, showing a state after decompression. 図5は、実施例におけるh、h及びtを説明するための端子導出部の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a terminal lead-out portion for explaining h a , h b and t in the embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10…薄型電池
101…正極板
101a…正極側集電体
101b、101c…正極層
102…セパレータ
103…負極板
103a…負極側集電体
103b、103c…負極層
104…正極端子
105…負極端子
106…上部外装部材
106a…内側層
106b…中間層
106c…外側層
1061…第1のカップ部
1062…底面
1063…側面
107…下部外装部材
1071…第2のカップ部
1072…底面
1073…側面
108…電極積層体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Thin battery 101 ... Positive electrode plate 101a ... Positive electrode side collector 101b, 101c ... Positive electrode layer 102 ... Separator 103 ... Negative electrode plate 103a ... Negative electrode side collector 103b, 103c ... Negative electrode layer 104 ... Positive electrode terminal 105 ... Negative electrode terminal 106 ... Upper exterior member 106a ... Inner layer 106b ... Intermediate layer 106c ... Outer layer 1061 ... First cup portion 1062 ... Bottom surface 1063 ... Side surface 107 ... Lower exterior member 1071 ... Second cup portion 1072 ... Bottom surface 1073 ... Side surface 108 ... Electrode Laminated body

Claims (5)

セパレータを介して電極板を交互に積層した電極積層体と、
凹状に成形された第1及び第2のカップ部をそれぞれ有するシート状の第1及び第2の外装部材と、
前記電極板に接続された電極端子と、を備え、
前記第1及び第2のカップ部を対向させてその中に前記電極積層体を収容すると共に前記電極端子を前記第1及び第2の外装部材の外周縁から導出させた状態で、前記第1及び第2の外装部材の外周縁を接合することにより、前記電極積層体を前記第1及び第2のカップ部内に封止した二次電池であって、
前記第2のカップ部の底面における端子導出側の辺が、前記第1のカップ部の底面における端子導出側の辺より電池内側に位置している二次電池。
An electrode laminate in which electrode plates are alternately laminated via separators;
Sheet-like first and second exterior members each having first and second cup portions formed in a concave shape;
An electrode terminal connected to the electrode plate,
The first and second cup portions are opposed to each other, the electrode stack is accommodated therein, and the electrode terminals are led out from outer peripheral edges of the first and second exterior members, and the first And a secondary battery in which the electrode laminate is sealed in the first and second cup portions by joining outer peripheral edges of the second exterior member,
A secondary battery in which a terminal lead-out side of the bottom surface of the second cup part is located on the inner side of the battery than a terminal lead-out side of the bottom surface of the first cup part.
前記第2のカップ部の開口周縁における端子導出側の辺が、前記第1のカップ部の開口周縁における端子導出側の辺より電池内側に位置している請求項1記載の二次電池。   2. The secondary battery according to claim 1, wherein a side on the terminal lead-out side in the opening periphery of the second cup portion is located on the inner side of the battery than a side on the terminal lead-out side in the opening periphery of the first cup portion. 下記条件式(1)を満たす請求項1又は2記載の二次電池。
R1>R2 … (1)
但し、上記条件式(1)において、R1は、前記第1のカップ部の側面における端子導出側の面と前記第1のカップ部の底面との間に形成された曲面の半径であり、R2は、前記第2のカップ部の側面における端子導出側の面と前記第1のカップ部の底面との間に形成された曲面の半径である。
The secondary battery according to claim 1 or 2, wherein the following conditional expression (1) is satisfied.
R1> R2 (1)
However, in the conditional expression (1), R1 is a radius of a curved surface formed between the terminal lead-out side surface and the bottom surface of the first cup portion on the side surface of the first cup portion, and R2 Is the radius of the curved surface formed between the terminal lead-out side surface of the side surface of the second cup portion and the bottom surface of the first cup portion.
下記条件式(2)を満たす請求項1〜3の何れかに記載の二次電池。
θ1>θ2 … (2)
但し、上記条件式(2)において、θ1は、前記第1のカップ部の底面に対して、前記第1のカップ部の側面における端子導出側の面が成す角度であり、θ2は、前記第2のカップ部の底面に対して、前記第2のカップ部の側面における端子導出側の面が成す角度である。
The secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the following conditional expression (2) is satisfied.
θ1> θ2 (2)
However, in the conditional expression (2), θ1 is an angle formed by the terminal lead-out side surface of the side surface of the first cup portion with respect to the bottom surface of the first cup portion, and θ2 is the first The angle formed by the terminal lead-out side surface of the side surface of the second cup portion with respect to the bottom surface of the second cup portion.
下記条件式(3)を満たす請求項1〜4の何れかに記載の二次電池。
90°<θ1<115° … (3)
但し、上記条件式(3)において、θ1は、前記第1のカップ部の底面に対して、前記第1のカップ部の側面における端子導出側の面が成す角度である。

The secondary battery according to claim 1, wherein the following conditional expression (3) is satisfied.
90 ° <θ1 <115 ° (3)
However, in the conditional expression (3), θ1 is an angle formed by the terminal lead-out side surface of the side surface of the first cup portion with respect to the bottom surface of the first cup portion.

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