JP2011070975A - ラミネート型電池の押圧構造 - Google Patents

Abstract

【課題】アルミニウム箔と樹脂フィルムの積層構造からなるラミネートフィルムを絞り加工したケースの中に蓄電要素と電解液を収納するラミネート型電池は、長時間の使用によってセル内部にガスが発生し、これによる内部圧力の上昇がそれほど大きくない場合であっても前記ケースのリードタブ引出部やその近傍が破壊してしまう。
【解決手段】前記ケースのリードタブ引出部の外形に沿う形状に成型した治具によりリードタブ引出部を押圧する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気二重層キャパシタやリチウムイオン電池などのように、絞り加工を施したラミネートフィルムで作成したケースに蓄電要素を収納して作成したラミネート型電池の押圧構造に関わるものである。

従来から用いられてきたラミネート形電池の構造を図１に示す。図中の１がラミネート型電池である。このようなラミネート型電池ではアルミニウム箔と樹脂フィルムの積層構造からなるラミネートフィルムを絞り加工したケース２の中に蓄電要素５を収納する構造を採用する。

蓄電要素５は通常、炭素粉末などから作られる導電層、アルミニウムなどの金属箔から作られる集電体８からなる電極と、電気絶縁性のセパレータとを幾重にも積み重ねた積層体であり、蓄電要素５の片側に纏められた集電体８はリードタブ３に接続される。ケース２の内部には電解液が充填され、ケース２の周囲は熱融着法あるいは接着剤によって封止される。

特開２００４−０３５５９１ 特開２００８−２１８２９７ 特開２００３−３０３５７９

このようなラミネート型電池１に一定以上の電圧を印加すると、内部で電解液などが多少とも分解し、ガスが発生することが知られている。これによって蓄電要素５の内部に気泡が生じ、蓄電要素５中の蓄電面積が減少して容量の低下が生じる。また、生じた気泡によってケース２内部の内圧が上昇し、多くの場合、ケース２のリードタブ３との融着（又は接着）部分やその近傍が破裂して、ラミネート型電池１は使用不能になる。

多くの場合について、ケース２の破裂の方が蓄電要素５の劣化よりも早く生じ、これがラミネート型電池１の印加電圧と寿命を決めてしまう要因になっている。

蓄電要素５内部で発生した気泡による蓄電面積の減少と、これによる容量低下を防ぐためには、特許文献１に記載のように、蓄電要素を拘束部材で締め付け、気泡発生による蓄電要素の膨張を抑制する方法や、特許文献２記載のような加圧ホルダーによってケース２に圧力を加える方法が知られている。また、特許文献３には縁を折り曲げたカバーと流体内包袋によって二次電池を押圧する構造が開示されている。気泡の発生によるラミネート型電池１内部の圧力上昇を防ぐために、ガス放出機構（逆止弁）を設け、内部の圧力がある一定値以上になった場合には外部へガスを逃がすという方法も採られている。

しかし、特許文献１記載の方法では、発生した気泡によるラミネート型電池１内部の圧力上昇による膨張は抑制することが出来ない。また、特許文献２記載の加圧ホルダーや特許文献３記載のカバーでは、ケース２のリードタブ３との融着（又は接着）部分やその近傍の破裂を防ぐのは困難である。また、ガス放出機構を設ける方法では、ガス放出機構が異常をきたすと、かえってラミネート型電池１の性能劣化を招く虞がある。

本発明の目的は、ラミネート型電池１の構造を変更せずしかも簡単な構成によって、ケース２とリードタブ３との融着（又は接着）部の剥離強度を増大させ、ラミネート型電池１内部の圧力増大が比較的に軽度の場合について、この部分やその近傍の破壊が発生しないラミネート型電池１の押圧構造を提供することである。

本発明では、上記の課題を解決するために、ラミネートフィルムからなるケース２内部に収納した蓄電要素５と、前記蓄電要素５から引出されたリードタブ３とを具備するラミネート型電池１の押圧構造であって、前記ケース２のリードタブ引出部４外形に沿う形状に成型した治具により前記リードタブ引出部を押圧することを特徴とするラミネート型電池の押圧構造を採用する。

本発明に係るラミネート型電池の押圧構造は、ラミネートフィルムからなるケース２のリードタブ引出部４外形に沿う形状に成型した治具によりリードタブ引出部４を押圧するので、ラミネート型電池１内部の圧力増大が比較的に軽度の場合について、ケース２とリードタブ３との融着（又は接着）部やその近傍の剥離あるいは破壊を防止することが出来る。従って、ラミネート型電池１がより長期間の電圧の印加に耐えられるようになり、その分、この寿命を延ばすことが出来る。

図１は従来から用いられてきたラミネート形電池の構造を示した図である。 図２は本発明に係るラミネート型電池の押圧構造の一つの例を示す図である。図１記載の部分と名称が同じものには同じ符号をつけている。 図３は本発明に係るラミネート型電池の押圧構造のもう一つの例を示す図である。図１と図２記載の部分と名称が同じものには同じ符号をつけている。 図４は従来技術と実施例１の二つの場合の実験結果の比較を示す表１である。

図２によって本発明の実施例１を説明する。図２では、図１で説明した部分と同じ名称の部分には同じ符号を付している。本実施例では、図１に示したラミネート型電池１をケース２のリードタブ引出部４の外形に沿う形状に成型した上部治具６および、平板状の下部治具７によって、押圧する構造を採っている。図２には押圧する機構は図示していないが、例えば、特許文献２記載のような機構を用いれば良く、ラミネート型電池１の大きさや形状に応じて、他の機構や手段を採ることも可能である。

ここで、本発明の効果を確認するために以下の実験を行った。まず、図１記載のラミネート型電池１を構成する部品の内、この内部にある蓄電要素５、集電体８および内部の電解液は省き、ケース２とリードタブ３のみを図１のラミネート型電池１の通りに構成したものを準備した。即ち内部が中空のラミネート型電池の模型を準備した。次に、これに、セルを構成する面の内、リードタブ引出し部４とは反対側の面にミニチュアカプラ（図示せず）を取り付け、このミニチュアカプラにパイプ（図示せず）を取り付けた。

さらに、このパイプには圧力センサ（図示せず）を取り付け、このパイプから空気をケース２内部へ送り込み、この圧力センサによって送り込む空気の圧力を測定できるようにし、ケース２のリードタブ３との融着（又は接着）部分やその近傍が破裂するまで、空気をセル内部へ送り込んだ場合に、破裂したときの圧力を測定できるようにした。

この破裂の起こる圧力を、図２記載のようにリードタブ引出部４のケース２外形に沿って成型した上部治具６と平面状の下部治具７を用いて上下から押圧する構造を採った場合と、下部治具７と同じ形状の治具をもう一つ準備して、上下から挟みつけて押圧する構造を採った場合の二つの場合について比較した。後者の場合には、特許文献３記載の構造と同様になり、リードタブ引出部４は押圧されない。

この実験結果を上記二つの場合について、表１に示す。従来技術の場合においては、ケース２のリードタブ引出部４やその近傍が破裂し、破裂が生じた圧力の平均は、１０１．７ｋＰａであった。これに対して、実施例１の場合には、リードタブ引出部４やその近傍以外の部分が破裂し、その圧力の平均は２２９．０ｋＰａとなった。従って、本発明に係る構成を採れば、ケース２とリードタブ３との融着（又は接着）部やその近傍の剥離あるいは破壊を防止が出来ることの確認ができた。

図３に本発明の実施例２を示す。実施例２においては上部治具６、下部治具７はラミネート型電池１を構成するケース２の六つの面を全て覆う構成を採っている。実施例２においては実施例１よりも良い効果が得られることは明白である。

以上二つの実施例においては上部治具６、下部治具７は金属製のものを用いたが、材質については、金属に限らず、樹脂などの材質のものを適宜用いることが出来る。また、従来技術と実施例の双方について、ケース２は片面だけに絞り加工が施され、これに対向する面は平面状であるが、両面に絞り加工が施されたケースの場合についても、本発明を好適に用いることが出来ることは言うまでもない。また押圧する手段については、実施例１の説明で述べた特許文献２に記載の方法以外に、複数のラミネート型電池を隣接させて片側または両側から弾性体によって圧力を加えるなどの方法を適宜用いることが出来るのは明白であろう。

１．ラミネート型電池
２．ケース
３．リードタブ
４．リードタブ引出部
５．蓄電要素
６．上部治具
７．下部治具
８．集電体

Claims (1)

1. ラミネートフィルムからなるケース内部に収納した蓄電要素と、前記蓄電要素から引出されたリードタブとを具備するラミネート型電池の押圧構造であって、前記ケースのリードタブ引出部外形に沿う形状に成型した治具により前記リードタブ引出部を押圧することを特徴とするラミネート型電池の押圧構造。

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