JP2010205420A - ラミネート電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のラミネート電池10は、ラミネート材のカップ状の成形体14の内部に、一端部に電極リードタブ11、12を備えた電極体13が挿入され、両サイド側にサイドシール部15a及び15bがヒートシールにより形成されてカップ状の成形体14側に沿うように折り曲げられており、両サイドシール部15a及び15bは、サイドシール部15a及び15bの全長をLとしたとき、長さ0.03L〜0.5Lの領域Aの厚さがその他の部分の厚さの75〜94%とされ、領域Aは、カップ状の成形体14の底部に対応する位置から領域Aの下端までの距離をD1とし、領域Aの上端からサイドシール部15の上端に対応する位置までの距離をD2としたとき、D1/D2<1.0の条件を満たす位置に形成されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
前記折り曲げられているサイドシール部は、
前記サイドシール部の全長をLとしたとき、長さ0.03L〜0.5Lの領域Aの厚さがその他の部分の厚さの75〜94%とされ、
前記領域Aは、
前記カップ状の成形体の底部に対応する位置から前記領域Aの下端までの距離をD1とし、
前記領域Aの上端から前記サイドシール部の上端に対応する位置までの距離をD2としたとき、
D1/D2<1の条件を満たす位置に形成されていることを特徴とする。
[正極極板の作製]
正極活物質としてのコバルト酸リチウム(LiCoO2)、導電剤としてのカーボンブラック(電気化学工業株式会社製 デンカブラックHS−100)、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン(PVdF)粉末を、95:2.5:2.5(質量比)の割合で均一に混合した後、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に分散させて正極活物質スラリーを調製した。この正極活物質スラリーを厚さ12μmのアルミ箔製の正極集電体の両面にドクターブレード法により均一な厚みで塗布量360g/m2となるように塗布した後、乾燥機内に通してNMPを乾燥除去することで、正極集電体の両面に正極活物質層を形成した。その後、この正極極板をロールプレス機によって充填密度が3.70g/cm3となるように圧延し、所定の大きさに切り出して、実施例1〜13及び比較例1〜8で共通して使用する正極極板を作成した。
負極活物質としての人造黒鉛(平均粒子径d50=0.335nm)、導電剤としてのカーボンナノファイバー(昭和電工株式会社製 VGCF)、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース(CMC)、結着剤としてのスチレン−ブタジエンゴム(SBR)を、95:3:1:1(質量比)の割合で均一に混合した後、水に分散させて負極活物質スラリーを調製した。この負極活物質スラリーを厚さ8μmの銅箔の負極集電体の両面に、ドクターブレード法により均一な厚みで塗布量160g/m2となるように塗布した後、乾燥機内に通して水を乾燥除去することで、負極集電体の両面に負極活物質層を形成した。その後、この負極極板をロールプレス機によって充填密度が1.60g/cm3となるように圧延し、所定の大きさに切り出して、実施例1〜13及び比較例1〜8で共通して使用する負極極板を作成した。なお、正極と負極の充電容量比は、充電時の電池電圧を4.2Vとしたときに、負極充電容量/正極充電容量=1.1となるように、調整した。
上記のようにして作製された正極極板と負極極板とにそれぞれ集電タブを溶接した後、ポリエチレン製微多孔膜のセパレータ(12μm)を間に挟んで巻き取り機により巻回し、巻回終端部に絶縁性の巻き止めテープを取り付け、プレスすることによって、実施例1〜13及び比較例1〜8で共通して使用する偏平状の巻回電極体を作製した。
非水電解液としては、エチレンカーボネ一ト(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ジエチルカーボネート(DEC)を、40:20:40(1気圧、25℃での体積比)となるよう混合した非水溶媒に、電解質塩としてのヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1mol/Lとなるように溶解させ、実施例1〜13及び比較例1〜8で共通して使用する非水電解液を調製した。
実施例1〜13及び比較例1〜8で共通して使用するラミネート材としては、アルミニウムからなる厚さ35μmの金属層の一方の面(ラミネート電池の外側となる方の面)に厚さ15μmのナイロン層が配され、この金属層の他方の面(ラミネート電池の内側となる方の面)に厚さ30μmのポリプロピレン層が配されたものを用いた。なお、金属層とナイロン層とは厚さ5μmのドライラミネート接着材層により接着され、金属層とポリプロピレン層とはポリプロピレンにカルボキシル基が付加された厚さ5μmのカルボン酸変性ポリプロピレン層によって接着されているものであり、ラミネート材の全厚さは90μmとなっている。
上述のラミネート材を偏平状の巻回電極体を挿入し得るように、予めカップ成形した。次いで、カップ成型したラミネートに、上記のようにして得られた巻回電極体を収納した後、上記特許文献1に開示されている発明の場合と同様にして、L字状のヒートヘッドを用い、一方の側面側及び正極用リードタブ11と負極用リードタブ12が配置されている側をヒートシールし、第1のサイドシール部15a及びトップシール部16を形成した。次いで、他方の側面側から上記非水電解液5mlを注入し、含浸処理を行った後、他方の側面側をバー状のヒートヘッドを用いてヒートシールすることにとり第2のサイドシール部15bを形成して封止した。なお、ここで使用したL字型のヒートヘッド及びバー状のヒートヘッドは、以下に示す領域Aに対応する部分のヒートシール部の厚さが薄くなるように、凸部が形成されているものを用いた。その後、充放電を行って、実施例1〜13及び比較例1〜8で使用する厚み5mm×幅45mm×高さ62mmの角形のラミネート電池をそれぞれ作製した。得られた各非水電解質二次電池の設計容量は1500mAhである。
α =領域Aのシール長
D1=領域Cのシール長
D2=領域Bのシール長
なお、α+D1+D2=Lが成り立つ。
以上のようにして、作製した実施例1〜13及び比較例1〜8のラミネート電池を、それぞれ250セル作成し、以下の条件で振動させた。
振幅 :2mm
振動数 :5Hz
振動時間:180min
次いで、クラック形成率を以下の計算式により算出し、表1、表2、表3に纏めて示した。
クラック形成率(%)
=(ラミネート電池の底部にクラックが発生したセルの数/250)×100
表1は、領域Aのシール厚みX=120μm一定、領域B及びCのシール厚みY=130μm一定とし、更にD1=0.1Lの一定値とした上で、αを0L〜1.0Lの間で変化させ、すなわち、α=0L(比較例1)、α=0.02L(比較例2)、α=0.03L(実施例1)、α=0.06L(実施例2)、α=0.1L(実施例3)、α=0.3L(実施例4)、α=0.5L(実施例5)、α=0.6L(比較例3)、α=1.0L(比較例4)として、纏めたものである。
表2は、α=0.1L一定、D1=0.1L一定とし、更に領域B及びCのシール厚みY=130μm一定とした上で、領域Aシール厚みXを115〜130μmの間で変化させ、すなわち、X=115μm(実施例10)、X=117μm(実施例9)、X=119μm(実施例8)、X=123μm(実施例7)、X=124μm(実施例6)、127μm(比較例6)、130μm(比較例5)として、実施例3(X=121μm)の結果とあわせて纏めたものである。
表3は、領域Aのシール長α=0.1L一定とし、更に領域Aのシール厚みX=120μm一定、領域B及びCのシール厚みY=130μm一定とした上で、D1を0〜0.8の間で変化させ、すなわち、D1=0L(実施例11)、D1=0.2L(実施例12)、D1=0.4L(実施例13)、D1=0.6L(比較例7)、D1=0.8L(比較例8)として、実施例3(D1=0.1L)の結果と合わせて纏めたものである。
Claims (3)
- 金属−樹脂ラミネート材からなる包装材料を折り返したカップ状の成形体の内部に、一端部に電極リードタブを備えた電極体が、前記電極リードタブが前記カップ状の成形体のトップ部から外部に露出するように挿入され、前記カップ状の成形体の両サイド側にサイドシール部が、前記カップ状の成形体の前記トップ部にトップシール部が、それぞれヒートシールにより形成され、前記両サイド側のサイドシール部の少なくとも一方が前記カップ状の成形体側に沿うように折り曲げられているラミネート電池において、
前記折り曲げられているサイドシール部は、
前記サイドシール部の全長をLとしたとき、長さ0.03L〜0.5Lの領域Aの厚さがその他の部分の厚さの75〜94%とされ、
前記領域Aは、
前記カップ状の成形体の底部に対応する位置から前記領域Aの下端までの距離をD1とし、
前記領域Aの上端から前記サイドシール部の上端に対応する位置までの距離をD2としたとき、
D1/D2<1.0の条件を満たす位置に形成されていることを特徴とするラミネート電池。 - 前記D1及びD2の値はD1/D2≦0.3の条件を満たしていることを特徴とする請求項1に記載のラミネート電池。
- 前記電極体は非水電解質二次電池用の電極体であることを特徴とする請求項1に記載のラミネート電池。
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