JP2011108538A - Laminate battery - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、内圧が異常に上昇した際の安全性が良好なラミネート形電池に関するものである。 The present invention relates to a laminated battery having good safety when an internal pressure abnormally increases.
近年では、電池の用途が拡大するにつれて、高容量化や、高エネルギー密度化、高出力化といった電池の特性向上を目的とした開発が盛んに行われている。特に、自動車用途などの高出力、高容量が要求される用途への電池の適用も求められるようになっており、例えばリチウムイオン二次電池の適用が検討されている。 In recent years, as the use of batteries has expanded, development aimed at improving battery characteristics such as higher capacity, higher energy density, and higher output has been actively conducted. In particular, the application of a battery to an application requiring high output and high capacity such as an automobile application has been required. For example, application of a lithium ion secondary battery has been studied.
こうした用途へ適用される電池の外装体には、形状自由度が高く軽量であるといった利点から、金属ラミネートフィルムで構成されるラミネートフィルム外装体が使用される場合が多い。 In many cases, a laminate film exterior body composed of a metal laminate film is used as an exterior body of a battery applied to such applications because of its advantage of being highly lightweight and lightweight.
ところで、円筒形や角形の金属容器(電池缶)を外装体とする電池では、例えば、電池内圧が異常に上昇した場合の安全性を確保するために、金属容器の一部を薄肉にするなどしてベント部を設けることが通常である。 By the way, in a battery having a cylindrical or rectangular metal container (battery can) as an exterior body, for example, a part of the metal container is thinned to ensure safety when the battery internal pressure rises abnormally. In general, a vent portion is provided.
これに対し、ラミネートフィルム外装体を用いたラミネート形電池は、ラミネートフィルム外装体の強度が円筒形や角形の金属容器(電池缶)に比べると小さく、また、金属ラミネートフィルムの有する熱融着樹脂を熱融着させて封止することから、金属容器を有する電池に比べて耐圧力性が低く、内圧のわずかな上昇で膨らんだり、開封したりする。そのため、ラミネート形電池ではベント部の設置は特に必要がない、といった考えもあった。 On the other hand, the laminate type battery using the laminate film outer package has a smaller strength than the cylindrical or square metal container (battery can) and the heat fusion resin of the metal laminate film. Is sealed by heat sealing, so that the pressure resistance is lower than that of a battery having a metal container, and the battery expands or opens with a slight increase in internal pressure. For this reason, there has been an idea that in a laminated battery, it is not necessary to install a vent part.
しかしながら、近年の機器では、充放電の管理や安全性の確保のために、精密な回路を電池近傍に設置する機会が増えており、これらの回路や基板に電池内部の電解液などが付着すると、腐食によって機器の誤動作や発火などに至る虞がある。このようなことから、ラミネート形電池においても、ベントを設けて、仮に内部からの液漏れやガス漏れが発生しても、電池近傍に配置された回路や基板の存在しない方向に導く工夫が必要となっている。特に最近の電池では、高容量化に伴って各発電要素が増量されており、また、高負荷特性が要求される用途に対応するために、液状の電解液をゲル化などさせずに、そのまま用いることも行われるようになっていることから、ベントの必要性が増している。 However, in recent devices, in order to manage charge and discharge and to ensure safety, there are increasing opportunities to install precise circuits near the battery, and if the electrolyte inside the battery adheres to these circuits or substrates, Corrosion may lead to equipment malfunction or fire. For this reason, even in laminated batteries, it is necessary to provide a vent so that even if liquid leaks or gas leaks from the inside, a circuit or substrate placed in the vicinity of the battery does not exist. It has become. Particularly in recent batteries, the amount of each power generation element has been increased with the increase in capacity, and in order to cope with applications requiring high load characteristics, the liquid electrolyte solution is not gelled. The need for venting is increasing because it is also being used.
従来から、ラミネート形電池にベントを設ける技術は多数提案されており、例えば、ラミネートフィルム外装体の熱シール部の一部を打ち抜いたり切り欠いたりする方法や(例えば、特許文献1)、ラミネートフィルム外装体を構成する上下の金属ラミネートフィルムの熱融着樹脂層間に薄片やフッ化リチウムを配置したり、熱融着樹脂層の一部を薄くしたりして、熱シール部の一部の強度を下げる方法が知られている(例えば、特許文献2〜4)。
Conventionally, many techniques for providing a vent in a laminated battery have been proposed. For example, a method of punching or notching a part of a heat seal portion of a laminate film outer package (for example, Patent Document 1), a laminate film, and the like. The strength of a part of the heat-sealed part can be obtained by placing a thin piece or lithium fluoride between the heat-sealing resin layers of the upper and lower metal laminate films that make up the exterior body, or by thinning part of the heat-fusion resin layer. There are known methods for lowering (for example,
ところで、ラミネート形電池の耐久性を考慮した場合、長期間電池が貯蔵されたような場合に、電池の内容物(発電要素)を良好な状態に維持する機能も備えていることが求められる。ところが、前記の技術のように、ラミネートフィルム外装体に係る熱シール部の一部を打ち抜いたり切り欠いたりした場合は、熱シール部に幅の狭い部分が形成されることになり、また、ラミネートフィルム外装体に係る熱シール部の一部の強度を低下させることでベント機能を持たせた場合には、熱シール部の信頼性が損なわれる虞がある。そのため、これらの技術により得られるラミネート形電池では、ラミネートフィルム外装体の熱シール部における水分や溶媒の透過性が高くなってしまい、外部から水分が侵入したり、内部の電解液溶媒が蒸発したりして、貯蔵性が低下する虞がある。 By the way, considering the durability of the laminated battery, it is required to have a function of maintaining the battery contents (power generation element) in a good state when the battery is stored for a long time. However, when a part of the heat seal portion related to the laminate film outer package is punched out or cut out as in the above technique, a narrow portion is formed in the heat seal portion. When the vent function is provided by lowering the strength of a part of the heat seal portion related to the film exterior body, the reliability of the heat seal portion may be impaired. Therefore, in laminated batteries obtained by these technologies, the permeability of moisture and solvent in the heat seal part of the laminate film outer package becomes high, moisture penetrates from the outside, and the internal electrolyte solvent evaporates. In some cases, the storability may decrease.
このようなことから、ラミネート形電池では、その貯蔵性の低下を可及的に抑制しつつ、電池内圧が異常に上昇した際には、特定箇所のみが開封できるような技術の開発が求められる。 For this reason, in the laminated battery, it is necessary to develop a technology that can open only a specific portion when the internal pressure of the battery rises abnormally while suppressing the deterioration of storage stability as much as possible. .
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保でき、かつ貯蔵性も良好なラミネート形電池を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and a purpose of the present invention is to provide a laminated battery that can ensure safety by preferentially opening a specific portion when the internal pressure rises abnormally and has good storage properties. Is to provide.
前記目的を達成し得た本発明のラミネート形電池は、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを積層した金属ラミネートフィルムを外装体とし、前記外装体の内部に、正極外部端子が接続されたシート状正極と負極外部端子が接続されたシート状負極とセパレータとを有する電極体を収容したラミネート形電池であって、前記外装体は、2枚の金属ラミネートフィルムにより構成されているか、または1枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成されており、前記正極外部端子および前記負極外部端子が外部に引き出された状態で、前記外装体の周縁部が熱シールされており、前記外装体の周縁部における熱シール部では、重ね合わされた金属ラミネートフィルムのいずれか一方の金属ラミネートフィルムの有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記貫通する部分をベント部としたことを特徴とするものである。 The laminated battery of the present invention that can achieve the above object has a metal laminate film in which at least a metal layer and a heat-sealing resin layer are laminated as an exterior body, and a positive external terminal is connected to the interior of the exterior body. A laminated battery containing an electrode body having a sheet-like negative electrode connected to a sheet-like positive electrode and a negative electrode external terminal and a separator, wherein the exterior body is composed of two metal laminate films, or 1 The metal laminate film is folded in half, and the outer periphery of the exterior body is heat-sealed in a state where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn to the outside. In the heat seal part at the periphery, the metal layer of one of the laminated metal laminate films has the other side from one side. And the portion which passes through is provided to, and is characterized in that a portion of the through and vent.
本発明によれば、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保でき、かつ貯蔵性も良好なラミネート形電池を提供することができる。 According to the present invention, when the internal pressure rises abnormally, a specific portion is preferentially opened to ensure safety, and a laminated battery having good storage properties can be provided.
図1および図2に、本発明のラミネート形電池の一例を模式的に示す。図1は、ラミネート形電池1の平面図であり、図2は図1のA−A線断面の要部拡大図である。なお、図2では、図面が複雑になることを避けるため、シート状正極の正極合剤層と集電体、およびシート状負極の負極合剤層と集電体を区別していない。
1 and 2 schematically show an example of a laminated battery of the present invention. FIG. 1 is a plan view of a laminated
ラミネート形電池1では、複数のシート状正極6と複数のシート状負極7とがセパレータ8を介して積層された積層電極体、および電解液(図示しない)が、平面視で矩形の外装体2内に収容されている。そして、外装体2からは、正極外部端子3および負極外部端子4が引き出されている。正極外部端子3および負極外部端子4は、いずれも平面状で、外装体2内において、それぞれ、シート状正極6、シート状負極7と直接またはリード体などを介して接続している。なお、図1では、正極外部端子3および負極外部端子4が、外装体2の同一辺から引き出されている例を示しているが、本発明の電池においては、正極外部端子と負極外部端子とは、それぞれ外装体の異なる辺から引き出されていてもよい。
In the laminated
外装体2は、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルム20により構成されている。より具体的には、外装体2に係る金属ラミネートフィルム20は、電池外側から順に、外装樹脂層21、金属層22および熱融着樹脂層23が積層されて構成されており、その熱シール部(図2中左側)では、上側の金属ラミネートフィルム20に係る熱融着樹脂層23と、下側の金属ラミネートフィルム20に係る熱融着樹脂層23とが、熱シールされて一体化し、これにより外装体2内が密閉されている。
The
そして、図1および図2に示す電池では、外装体2の周縁部における熱シール部において、重ね合わされた金属ラミネートフィルム20、20のうちの一方の金属ラミネートフィルム(図1および図2では、上側の金属ラミネートフィルム20)の有する金属層22に、片面から他面まで貫通する部分5が設けられており、かかる部分をベント部としている。
In the battery shown in FIGS. 1 and 2, one of the
すなわち、外装体2の熱シール部における前記の貫通する部分5が形成された箇所は、他の箇所よりも金属層22部分の強度が小さくなる。そのため、ラミネート形電池の内圧が異常に上昇した際には、前記の貫通する部分5が形成された箇所で、強度の小さな熱融着樹脂層が破壊されて内圧が開放されることから、これがベント部として機能する。
That is, the strength of the
しかも、本発明の電池では、例えば、前記のような、外装体に係る熱シール部の一部を切り欠いたり打ち抜いたりした場合と異なり、熱シール部に幅の狭い部分が形成されることはない。そのため、本発明の電池では、ベント部の形成に伴う熱シール部における水分や電解液溶媒の透過性の増大を可及的に抑制できる。 Moreover, in the battery of the present invention, unlike the case where, for example, a part of the heat seal portion related to the exterior body is cut out or punched out, a narrow portion is formed in the heat seal portion. Absent. Therefore, in the battery of the present invention, it is possible to suppress as much as possible an increase in the permeability of moisture and electrolyte solvent in the heat seal part due to the formation of the vent part.
なお、前記貫通する部分5を通じた水分の侵入や電解液溶媒の蒸発の懸念もあるが、外装体を構成する金属ラミネートフィルムの、熱シール部となることが予定される箇所に、フィルム全体を貫通する部分を予め形成しておき、この金属ラミネートフィルムを用いてラミネート形電池を製造することで、図2に示すように、外装体2の熱シール時に溶融した熱融着樹脂の一部が侵入すると考えられ、これによって、前記貫通する部分5の開口が封鎖されて水分の侵入や電解液溶媒の蒸発が抑制される。
In addition, although there is a possibility of moisture intrusion through the penetrating
更に、前記貫通する部分5が形成された箇所では、他方の金属ラミネートフィルム20(貫通する部分5が形成された金属ラミネートフィルム20とは別の金属ラミネートフィルム20)には金属層22に貫通する部分が形成されていない。そのため、熱シール部のうち、貫通する部分5が形成された箇所における強度の低下を可及的に抑制できる。
Further, at the place where the
本発明の電池では、前記の各作用によって、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保でき、かつ貯蔵性も良好なものとすることができる。 In the battery of the present invention, when the internal pressure is abnormally increased, the specific portion is preferentially opened by the above-described actions, so that safety can be ensured and storage property can be improved.
外装体の熱シール部において、一方の金属ラミネートフィルムに係る金属層に形成する片面から他面まで貫通する部分の形状については、特に制限はなく、例えば、平面視で、直線状、曲線状、直線と曲線とを組み合わせた形状のいずれであってもよい。より具体的には、例えば、平面視で、直線状の筋や溝、円、楕円状などが挙げられる。なお、前記貫通する部分の形状が、平面視で直線状の場合、外装体の幅方向(図2中、aの長さの方向)に略垂直(垂直を含む)であることが好ましい。 In the heat seal portion of the exterior body, there is no particular limitation on the shape of the portion penetrating from one side to the other side formed in the metal layer according to one metal laminate film, for example, in a plan view, linear, curved, Any of a combination of a straight line and a curved line may be used. More specifically, for example, straight stripes, grooves, circles, ellipses, and the like are listed in plan view. When the shape of the penetrating portion is linear in plan view, it is preferable that the penetrating portion is substantially perpendicular (including vertical) to the width direction of the exterior body (the length direction a in FIG. 2).
なお、前記貫通する部分は、外装体の熱シール部の内端から、1mm以上外側の箇所に形成されていることが好ましく、2mm以上外側の箇所に形成されていることがより好ましい。すなわち、図2中、aの長さが、1mm以上であることが好ましく、2mm以上であることがより好ましい。前記貫通する部分の形成箇所が、外装体の熱シール部の内端に近すぎると、水分や電解液溶媒の透過を防ぐ機能が低下する虞があり、電池の使用期間(寿命)にもよるが、信頼性(貯蔵性)の向上効果が小さくなることがある。
The penetrating portion is preferably formed at a
図1および図2では、前記貫通する部分を1個設けた例を示しているが、本発明の電池は、前記貫通する部分を複数(例えば、2個、3個、4個など)有していてもよい。ただし、電池の生産性などを考慮すると、前記貫通する部分の数は少ない方が好ましく、1個であることがより好ましい。 1 and 2 show an example in which one penetration portion is provided, the battery of the present invention has a plurality of penetration portions (for example, two, three, four, etc.). It may be. However, considering the productivity of the battery, the number of the penetrating portions is preferably small, and more preferably one.
前記貫通する部分の平面視での総長さ(前記貫通する部分が複数ある場合は、その合計長さ。前記貫通する部分の平面視での総長さについて、以下同じ。)は、ベント部としての作用をより有効に発揮させる観点から、3mm以上であることが好ましく、5mm以上であることがより好ましい。ただし、前記貫通する部分の平面視での総長さが長すぎると、電池の信頼性向上効果が小さくなる虞がある。よって、前記貫通する部分の平面視での総長さは、50mm以下であることが好ましく、30mm以下であることがより好ましい。 The total length of the penetrating portion in plan view (when there are a plurality of penetrating portions, the total length thereof; the same applies to the total length of the penetrating portion in plan view). From the viewpoint of more effectively exerting the action, it is preferably 3 mm or more, and more preferably 5 mm or more. However, if the total length of the penetrating portion in plan view is too long, the effect of improving the reliability of the battery may be reduced. Therefore, the total length in plan view of the penetrating portion is preferably 50 mm or less, and more preferably 30 mm or less.
また、前記貫通する部分の幅(図2中、bの長さ)は、あまり広すぎると、電池の信頼性向上効果が小さくなる虞があることから、3mm以下であることが好ましく、2mm以下であることがより好ましい。一方、前記貫通する部分の幅の下限値については特に制限はなく、形成可能な幅であればよいが、具体的には、例えば、カッターなどで切り込みを入れただけの場合のように、実質的に0mmであってもよい。 Further, since the width of the penetrating portion (the length of b in FIG. 2) is too large, the effect of improving the reliability of the battery may be reduced. Therefore, the width is preferably 3 mm or less. It is more preferable that On the other hand, the lower limit value of the width of the penetrating portion is not particularly limited, and may be any width that can be formed. Specifically, for example, as in the case of only cutting with a cutter or the like, It may be 0 mm.
本発明の電池では、正極外部端子や負極外部端子と、外装体の熱融着樹脂層との間に、熱融着樹脂層に含まれる熱融着樹脂と同種の樹脂を含有する接着層を設け、この接着層を介して、正極外部端子や負極外部端子と外装体(その熱融着樹脂層)とを接着することができる。正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺は、通常熱シール部の強度が小さくなりやすいが、このような方法によって正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺の熱シール部の強度を高めることができる。 In the battery of the present invention, an adhesive layer containing the same kind of resin as the heat fusion resin contained in the heat fusion resin layer is provided between the positive electrode external terminal or the negative electrode external terminal and the heat fusion resin layer of the outer package. The positive electrode external terminal or the negative electrode external terminal and the outer package (its heat-sealing resin layer) can be bonded via the adhesive layer. The side from which the positive external terminal or the negative external terminal is drawn usually tends to reduce the strength of the heat seal part, but the heat seal part of the side from which the positive external terminal or negative external terminal is drawn by such a method is used. Strength can be increased.
外装体の周縁部の熱シール部の幅は、5〜20mmとすることが好ましい。 The width of the heat seal portion at the peripheral edge of the outer package is preferably 5 to 20 mm.
ラミネート形電池を構成するシート状正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤からなる層(正極合剤層)を、集電体の片面または両面に形成したものが使用できる。 In the sheet-like positive electrode constituting the laminate battery, for example, a layer made of a positive electrode mixture containing a positive electrode active material, a conductive additive and a binder (positive electrode mixture layer) is formed on one side or both sides of the current collector. Things can be used.
正極活物質としては、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Li1+xMO2(−0.1<x<0.1、M:Co、Ni、Mn、Al、Mgなど)で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、LiMn2O4やその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、LiMPO4(M:Co、Ni、Mn、Feなど)で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、LiCoO2やLiNi1−xCox−yAlyO2(0.1≦x≦0.3、0.01≦y≦0.2)などの他、少なくともCo、NiおよびMnを含む酸化物(LiMn1/3Ni1/3Co1/3O2、LiMn5/12Ni5/12Co1/6O2、LiNi3/5Mn1/5Co1/5O2など)などを例示することができる。 As the positive electrode active material, for example, when the laminate type battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, an active material capable of inserting and extracting lithium ions is used. As a specific example of such a positive electrode active material, for example, a layered structure represented by Li 1 + x MO 2 (−0.1 <x <0.1, M: Co, Ni, Mn, Al, Mg, etc.) Lithium-containing transition metal oxide, LiMn 2 O 4 and spinel-structured lithium manganese oxide obtained by substituting some of its elements with other elements, LiMPO 4 (M: Co, Ni, Mn, Fe, etc.) Type compounds. Specific examples of the lithium-containing transition metal oxide having a layered structure include LiCoO 2 and LiNi 1-x Co xy Al y O 2 (0.1 ≦ x ≦ 0.3, 0.01 ≦ y ≦ 0. 2) and other oxides containing at least Co, Ni and Mn (LiMn 1/3 Ni 1/3 Co 1/3 O 2 , LiMn 5/12 Ni 5/12 Co 1/6 O 2 , LiNi 3 / 5 Mn 1/5 Co 1/5 O 2 etc.).
正極の集電体としては、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、0.01〜0.02mmであることが好ましい。 As the current collector for the positive electrode, an aluminum foil or an aluminum alloy foil is suitable. The thickness of the current collector is preferably 0.01 to 0.02 mm, for example, although it depends on the size and capacity of the battery.
正極を作製するにあたっては、前記の正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、繊維状炭素などの導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)などのバインダなどを含む正極合剤を、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)などの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し(バインダは、溶剤に溶解していてもよい)、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係る正極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。 In producing the positive electrode, the positive electrode active material, a conductive additive such as graphite, acetylene black, carbon black, and fibrous carbon, and a positive electrode mixture containing a binder such as polyvinylidene fluoride (PVDF), N -A paste-like or slurry-like composition uniformly dispersed using a solvent such as methyl-2-pyrrolidone (NMP) is prepared (the binder may be dissolved in the solvent), and this composition is used as the positive electrode A method of applying to the current collector and drying, and adjusting the thickness and density of the positive electrode mixture layer by pressing as necessary can be employed. However, the manufacturing method of the positive electrode according to the present invention is not limited to the above method, and other methods may be adopted.
シート状正極における正極合剤層の厚みは、片面あたり、30〜100μmとすることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質:90〜98質量%、導電助剤:1〜5質量%、バインダ:1〜5質量%とすることが好ましい。 The thickness of the positive electrode mixture layer in the sheet-like positive electrode is preferably 30 to 100 μm per side. Moreover, it is preferable that content of each structural component in a positive mix layer shall be positive electrode active material: 90-98 mass%, conductive support agent: 1-5 mass%, and binder: 1-5 mass%.
正極外部端子には、使用機器との接続の容易さなどの関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものを用いることが好ましい。正極外部端子の厚みは、50〜300μmが好適である。すなわち、正極外部端子の厚みを50μm以上にすることによって、正極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、正極外部端子の厚みを300μm以下にすることによって、外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、外装体の周縁部のうち、正極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、外装体と正極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、正極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。 The positive electrode external terminal is preferably made of aluminum or an aluminum alloy from the viewpoint of ease of connection with the equipment used. The thickness of the positive external terminal is preferably 50 to 300 μm. That is, by setting the thickness of the positive external terminal to 50 μm or more, it is possible to prevent cutting during welding of the positive external terminal and to prevent tearing due to pulling and bending. Further, by setting the thickness of the positive external terminal to 300 μm or less, it is possible to prevent a gap in the thickness direction from being generated in the heat seal portion of the exterior body. In addition, as described above, an adhesive layer may be interposed between the exterior body and the positive electrode external terminal in order to increase the strength of the heat seal portion at the side where the positive electrode external terminal is drawn out of the peripheral portion of the exterior body. However, the adhesive layer may be provided in advance at a place where the positive electrode external terminal is expected to be located at the heat seal portion.
シート状正極と正極外部端子の接続は、シート状正極の集電体と正極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、アルミニウム製のリード体を介してシート状正極の集電体と正極外部端子とを接続することで行うこともできる。アルミニウム製のリード体の厚みは、正極外部端子と同様に、50〜300μmであることが好ましい。このようなリード体は、特に正極集電体であるアルミニウム箔が薄く、正極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。 The sheet-like positive electrode and the positive electrode external terminal may be connected by directly connecting the sheet-like positive electrode current collector and the positive electrode external terminal. For example, the sheet-like positive electrode collector may be connected via an aluminum lead body. It can also be performed by connecting the electric body and the positive external terminal. The thickness of the aluminum lead body is preferably 50 to 300 μm, like the positive external terminal. Such a lead body is preferably used when the aluminum foil as the positive electrode current collector is particularly thin and the strength is insufficient for direct connection with the positive electrode external terminal.
シート状正極における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体と、正極外部端子との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。 Examples of the method of connecting the current collector in the sheet-like positive electrode or the aluminum lead connected to the current collector and the positive external terminal include, for example, resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, caulking, and conductive adhesive Various methods can be employed, such as the method by, but ultrasonic welding is particularly suitable.
ラミネート形電池を構成するシート状負極には、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものが使用される。このような負極活物質としては、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)、炭素繊維などの、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な炭素系材料の1種または2種以上の混合物が用いられる。また、Si、Sn、Ge、Bi、Sb、Inなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物(LiTi5O12など)、もしくはリチウム金属やリチウム/アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤(正極に係る導電助剤として例示した炭素材料など)やバインダ[PVDF、スチレンブタジエンゴム(SBR)のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース(CMC)との混合バインダなど]などを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体(負極合剤層)に仕上げたもの、または、前記の各種合金やリチウム金属の箔を集電体表面に積層したものなどが、シート状負極として用いられる。 As the sheet-like negative electrode constituting the laminated battery, for example, when the laminated battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, one containing an active material capable of inserting and extracting lithium ions is used. Examples of such negative electrode active materials include graphite, pyrolytic carbons, cokes, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies, mesocarbon microbeads (MCMB), and carbon fibers. One or a mixture of two or more releasable carbon-based materials is used. In addition, elements such as Si, Sn, Ge, Bi, Sb, In and their alloys, lithium-containing nitrides, or compounds that can be charged and discharged at a low voltage close to lithium metals such as oxides (such as LiTi 5 O 12 ), or Lithium metal or lithium / aluminum alloy can also be used as the negative electrode active material. These negative electrode active materials include conductive assistants (carbon materials exemplified as conductive assistants related to positive electrodes) and binders (mixed binders of rubber binders such as PVDF and styrene butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC). Etc.] or the like, and a finished product (negative electrode mixture layer) using the current collector as a core material, or the above-mentioned various alloys and lithium metal foils are laminated on the surface of the current collector And the like are used as a sheet-like negative electrode.
例えば、負極合剤層を有するシート状負極とする場合、前記の負極活物質と前記のバインダと、必要に応じて黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤などを含む負極合剤を、NMPなどの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し(バインダは、溶剤に溶解していてもよい)、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係るシート状負極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。 For example, in the case of a sheet-like negative electrode having a negative electrode mixture layer, a negative electrode mixture containing the negative electrode active material, the binder, and a conductive auxiliary agent such as graphite, acetylene black, and carbon black, if necessary, A paste-like or slurry-like composition uniformly dispersed using a solvent such as NMP is prepared (the binder may be dissolved in the solvent), and this composition is applied onto the negative electrode current collector. The method of drying and adjusting the thickness and density of a negative mix layer layer by press processing as needed can be employ | adopted. However, the method for producing the sheet-like negative electrode according to the present invention is not limited to the above method, and other methods may be adopted.
負極の集電体としては、銅箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、0.05〜0.02mmであることが好ましい。 As the current collector for the negative electrode, a copper foil is suitable. The thickness of the current collector is preferably 0.05 to 0.02 mm, for example, although it depends on the size and capacity of the battery.
シート状負極における負極合剤層の厚みは、片面あたり、30〜100μmとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質:90〜98質量%、バインダ:1〜5質量%とすることが好ましい。また、負極に導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、1〜5質量%とすることが好ましい。 The thickness of the negative electrode mixture layer in the sheet-like negative electrode is preferably 30 to 100 μm per side. Moreover, it is preferable that content of each structural component in a negative mix layer shall be negative electrode active material: 90-98 mass%, binder: 1-5 mass%. Moreover, when using a conductive support agent for a negative electrode, it is preferable that content of the conductive support agent in a negative mix layer shall be 1-5 mass%.
負極外部端子には、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、ニッケル−銅クラッドなどの金属の箔やリボンなどが好ましい。また、負極外部端子の厚みは、正極外部端子と同様に50〜300μmが好ましい。すなわち、負極外部端子の厚みを50μm以上にすることによって、負極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、負極外部端子の厚みを300μm以下にすることによって、外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、外装体の周縁部のうち、負極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、外装体と負極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、負極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。 For the negative electrode external terminal, a metal foil or ribbon such as nickel, nickel-plated copper, or nickel-copper clad is preferable. Further, the thickness of the negative electrode external terminal is preferably 50 to 300 μm similarly to the positive electrode external terminal. That is, by setting the thickness of the negative electrode external terminal to 50 μm or more, it is possible to prevent cutting during welding of the negative electrode external terminal and to prevent tearing due to pulling and bending. Further, by setting the thickness of the negative electrode external terminal to 300 μm or less, it is possible to prevent a gap in the thickness direction from being generated in the heat seal portion of the exterior body. In addition, as described above, an adhesive layer may be interposed between the exterior body and the negative electrode external terminal in order to increase the strength of the heat seal portion at the side where the negative electrode external terminal is drawn out of the peripheral portion of the exterior body. However, the adhesive layer may be provided in advance at a place where the negative electrode external terminal is expected to be located in the heat seal portion.
シート状負極と負極外部端子の接続は、シート状負極の集電体と負極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、銅製のリード体を介してシート状負極の集電体と負極外部端子とを接続することで行うこともできる。銅製のリード体の厚みは、負極外部端子と同様に、50〜300μmであることが好ましい。このようなリード体は、特に負極集電体である銅箔が薄く、負極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。 The sheet-like negative electrode and the negative electrode external terminal may be connected by directly connecting the sheet-like negative electrode current collector and the negative electrode external terminal. For example, the sheet-like negative electrode current collector may be connected via a copper lead. It can also be performed by connecting the body and the negative electrode external terminal. The thickness of the copper lead body is preferably 50 to 300 μm, similarly to the negative electrode external terminal. Such a lead body is preferably used when the copper foil as the negative electrode current collector is particularly thin and the strength is insufficient for direct connection with the negative electrode external terminal.
シート状負極における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。 Examples of the method of connecting the current collector in the sheet-like negative electrode or the copper lead connected to the current collector include various methods such as resistance welding, ultrasonic welding, laser welding, caulking, and a method using a conductive adhesive. Although methods can be employed, ultrasonic welding is particularly suitable.
本発明のラミネート形電池では、前記のシート状正極と前記のシート状負極とを、セパレータを介して積層した積層電極体や、セパレータを介して重ね合わせた後、渦巻き状に巻回した巻回電極体として使用することができる。なお、積層電極体や巻回電極体では、シート状正極やシート状負極を、必要に応じて複数枚使用することができる。また、巻回電極体の場合には、必要に応じて横断面が扁平状となるように成形してもよい。 In the laminated battery of the present invention, the sheet-like positive electrode and the sheet-like negative electrode are laminated with a separator interposed therebetween, or a winding wound in a spiral shape after being overlapped with a separator. It can be used as an electrode body. In the laminated electrode body and the wound electrode body, a plurality of sheet-like positive electrodes and sheet-like negative electrodes can be used as necessary. In the case of a wound electrode body, the cross section may be shaped to be flat as necessary.
ラミネート形電池に係るセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの融合体、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で構成された多孔質フィルムや不織布が挙げられる。セパレータの厚みは10〜50μmであることが好ましく、空孔率は30〜70%であることが好ましい。また、多孔質フィルムと不織布とを重ねるなど、複数枚のセパレータを用いることにより、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。 Examples of the separator relating to the laminated battery include a porous film and a nonwoven fabric made of polyethylene, polypropylene, a fusion of polyethylene and polypropylene, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, and the like. The thickness of the separator is preferably 10 to 50 μm, and the porosity is preferably 30 to 70%. Moreover, the effect which prevents a short circuit can be improved and the reliability of a battery can be improved more by using several separators, such as overlapping a porous film and a nonwoven fabric.
ラミネート形電池に係る電解液としては、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、例えば、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、γ−ブチロラクトン(BL)などの高誘電率溶媒や、直鎖状の、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、メチルエチルカーボネート(EMC)などの低粘度溶媒などの有機溶媒に、LiPF6、LiBF4などの溶質を溶解した溶液(非水電解液)が挙げられる。なお、電解液溶媒には、前記の高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することがより好ましい。前記の溶液に、PVDFやゴム系の材料、脂環エポキシやオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料などを混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。 As an electrolyte solution for a laminate type battery, when the laminate type battery of the present invention is a lithium ion secondary battery, for example, a high dielectric constant such as ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), γ-butyrolactone (BL), etc. A solution in which a solute such as LiPF 6 or LiBF 4 is dissolved in a solvent or an organic solvent such as a linear solvent such as a low viscosity solvent such as dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), or methyl ethyl carbonate (EMC) ( Non-aqueous electrolyte). In addition, it is more preferable to use the mixed solvent of the said high dielectric constant solvent and a low-viscosity solvent as an electrolyte solution solvent. PVDF, rubber-based material, alicyclic epoxy, oxetane-based material having a three-dimensional cross-linked structure, and the like may be mixed and solidified into the above solution to form a polymer electrolyte.
ラミネート形電池の外装体は、金属ラミネートフィルムで構成されたものであり、かかる金属ラミネートフィルムとしては、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを有していればよく、これらの層のみを有する2層構造のものでもよいが、図2に示すような、外装樹脂層/金属層/熱融着樹脂層からなる3層構造の金属ラミネートフィルムが、より好ましく使用される。 The outer package of the laminated battery is composed of a metal laminate film. The metal laminate film only needs to have at least a metal layer and a heat-sealing resin layer, and has only these layers. Although a two-layer structure may be used, a three-layer metal laminate film composed of an exterior resin layer / a metal layer / a heat-sealing resin layer as shown in FIG. 2 is more preferably used.
なお、金属ラミネートフィルムにおいて、前記貫通する部分は、金属層のみを片面から他面まで貫通していればよいが、例えば、外装樹脂層も有する3層構造の金属ラミネートフィルムを用いる場合、生産が容易となるため、外装樹脂層においても、金属層に形成された前記貫通する部分に相当する位置に、片面から他面まで貫通する部分が設けられていてもよい。 In addition, in the metal laminate film, the penetrating portion only has to penetrate only the metal layer from one side to the other side. For example, when a metal laminate film having a three-layer structure having an exterior resin layer is used, the production is Since it becomes easy, also in the exterior resin layer, a portion penetrating from one surface to the other surface may be provided at a position corresponding to the penetrating portion formed in the metal layer.
金属ラミネートフィルムにおける金属層としてはアルミニウムフィルム、ステンレス鋼フィルムなどが、熱融着樹脂層としては変性ポリオレフィンフィルム(変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムなど)などが挙げられる。また、金属ラミネートフィルムが外装樹脂層を有する場合、その外装樹脂層としては、ナイロンフィルム(ナイロン66フィルムなど)、ポリエステルフィルム(PETフィルムなど)などが挙げられる。 Examples of the metal layer in the metal laminate film include an aluminum film and a stainless steel film, and examples of the heat fusion resin layer include a modified polyolefin film (such as a modified polyolefin ionomer film). When the metal laminate film has an exterior resin layer, examples of the exterior resin layer include a nylon film (such as nylon 66 film) and a polyester film (such as PET film).
金属ラミネートフィルムにおいては、金属層の厚みが10〜150μmであることが好ましく、熱融着樹脂層の厚みが20〜100μmであることが好ましい。また、金属ラミネートフィルムが外装樹脂層を有する場合、その厚みは、20〜100μmであることが好ましく、 In the metal laminate film, the thickness of the metal layer is preferably 10 to 150 μm, and the thickness of the heat-sealing resin layer is preferably 20 to 100 μm. When the metal laminate film has an exterior resin layer, the thickness is preferably 20 to 100 μm,
外装体の形状については特に制限はないが、例えば、平面視で、3角形、4角形、5角形、6角形、7角形、8角形などの多角形であることが挙げられ、平面視で4角形(矩形または正方形)が一般的である。 The shape of the exterior body is not particularly limited. For example, the shape of the exterior body may be a polygon such as a triangle, a quadrangle, a pentagon, a hexagon, a heptagon, and an octagon in plan view. A square (rectangular or square) is common.
なお、本発明のラミネート形電池では、1枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成した外装体を用いてもよく、また、2枚の金属ラミネートフィルムを重ねて構成した外装体を用いてもよい。 In the laminated battery of the present invention, an exterior body formed by folding a single metal laminate film may be used, or an exterior body configured by stacking two metal laminate films may be used. Good.
本発明のラミネート形電池は、自動車用途などの高出力、高容量の電池が要求される用途を始めとして、各種電子機器の電源用途など、従来から知られているラミネート形電池(特にラミネート形のリチウムイオン二次電池)が使用されている各種用途と同様の用途に用いることができる。 The laminated battery of the present invention is a conventionally known laminated battery (especially a laminated battery) such as a power supply for various electronic devices, including applications requiring high output and high capacity batteries such as automobile applications. It can be used for the same applications as various applications in which lithium ion secondary batteries) are used.
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in detail based on examples. However, the following examples do not limit the present invention.
実施例1
<正極の作製>
LiCoO2:96質量部、アセチレンブラック:2質量部、およびPVDF:2質量部を混合し、更にNMPを加えて正極合剤含有ペーストを調製した。得られた正極合剤含有ペーストを、厚みが15μmのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して正極合剤層を形成し、シート状正極を得た。得られたシート状正極の正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり60μmであった。その後、得られたシート状正極を、正極合剤層の形成部分が幅105mm、長さ200mmとなり、更に集電タブとなる正極集電体の露出部も含む形状に裁断した。
Example 1
<Preparation of positive electrode>
LiCoO 2 : 96 parts by mass, acetylene black: 2 parts by mass, and PVDF: 2 parts by mass were mixed, and NMP was further added to prepare a positive electrode mixture-containing paste. The obtained positive electrode mixture-containing paste was applied to both sides of a current collector made of an aluminum foil having a thickness of 15 μm, dried, and then subjected to a press treatment to form a positive electrode mixture layer, whereby a sheet-like positive electrode was obtained. The thickness of the positive electrode mixture layer of the obtained sheet-like positive electrode was 60 μm per one side of the current collector. Thereafter, the obtained sheet-like positive electrode was cut into a shape in which a portion where the positive electrode mixture layer was formed had a width of 105 mm and a length of 200 mm, and also included an exposed portion of a positive electrode current collector serving as a current collecting tab.
<負極の作製>
黒鉛:98質量%に、SBR:1.5質量%およびCMC:0.5質量%を加えて混合し、更に水を加えて負極合剤含有ペーストを調製した。得られた負極合剤含有ペーストを、厚みが10μmの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して負極合剤層を形成し、シート状負極を得た。得られたシート状負極の負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり60μmであった。その後、得られたシート状負極を、負極合剤層の形成部分が幅110mm、長さ205mmとなり、更に集電タブとなる負極集電体の露出部も含む形状に裁断した。
<Production of negative electrode>
Graphite: 98% by mass, SBR: 1.5% by mass and CMC: 0.5% by mass were added and mixed, and further water was added to prepare a negative electrode mixture-containing paste. The obtained negative electrode mixture-containing paste was applied to both sides of a current collector made of a copper foil having a thickness of 10 μm, dried, and then subjected to a press treatment to form a negative electrode mixture layer, whereby a sheet-like negative electrode was obtained. The thickness of the negative electrode mixture layer of the obtained sheet-like negative electrode was 60 μm per one side of the current collector. Thereafter, the obtained sheet-like negative electrode was cut into a shape in which a portion where the negative electrode mixture layer was formed had a width of 110 mm and a length of 205 mm, and also included an exposed portion of the negative electrode current collector that became a current collecting tab.
<電池の組み立て>
前記のシート状正極10枚と、前記のシート状負極11枚とを、セパレータ(厚みが25μmのポリオレフィン微孔性フィルム)を介して積層し、積層電極体とした。なお、積層電極体の両端は、いずれも負極となるように積層した。次に、前記の積層電極体に係る各シート状正極の集電タブをアルミニウム製の正極外部端子に超音波溶接し、更に各シート状負極の集電タブを銅製の負極外部端子に超音波溶接した。なお、正極外部端子および負極外部端子には、外装体の熱シール部に位置することが予定される箇所の両面に、外装体の熱融着樹脂層を構成する樹脂と同じ変性ポリオレフィンにより構成された接着層を配した。
<Battery assembly>
10 sheets of the sheet-like positive electrode and 11 sheets of the sheet-like negative electrode were laminated via a separator (a polyolefin microporous film having a thickness of 25 μm) to obtain a laminated electrode body. In addition, it laminated | stacked so that both ends of a laminated electrode body might become a negative electrode. Next, the current collecting tabs of each sheet-like positive electrode according to the laminated electrode body are ultrasonically welded to the positive electrode external terminal made of aluminum, and the current collecting tabs of each sheet-like negative electrode are ultrasonically welded to the negative electrode external terminal made of copper. did. The positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are made of the same modified polyolefin as the resin constituting the heat-sealing resin layer of the exterior body on both surfaces where the heat seal portion of the exterior body is expected to be located. An adhesive layer was placed.
ポリエステルフィルム/アルミニウムフィルム/変性ポリオレフィンフィルムからなる厚み150μmの三層構造の金属ラミネートフィルム(矩形で、サイズ130mm×230mm)を用意した。そして、金属ラミネートフィルムにおける変性ポリオレフィンフィルム層上に前記の積層電極体を、正極外部端子および負極外部端子の一部が図1に示すように金属ラミネートフィルムの同一辺から突出するように置き、積層電極体を包むように金属ラミネートフィルムを二つ折りにした。なお、金属ラミネートフィルムには、図1の金属層を貫通する部分5に相当する箇所の、上側に位置する金属ラミネートフィルムの係るアルミニウムフィルム(アルミニウムフィルムおよびポリエステルフィルム)に、片面から他面まで貫通する部分を予め形成しておいた。前記貫通する部分は、幅(図2中bの長さ)1mmで平面視での長さが10mmの直線の溝状であり、その形成位置および方向は、外装体の熱シール部の内端から3mmの箇所(図2中aの長さが3mm)で、熱シール部の幅方向に垂直な方向とした。
A 150-μm thick three-layered metal laminate film (rectangular, size 130 mm × 230 mm) made of polyester film / aluminum film / modified polyolefin film was prepared. Then, the laminated electrode body is placed on the modified polyolefin film layer in the metal laminate film so that a part of the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal protrude from the same side of the metal laminate film as shown in FIG. The metal laminate film was folded in half so as to wrap the electrode body. The metal laminate film penetrates from one side to the other side of the aluminum film (aluminum film and polyester film) of the metal laminate film located on the upper side of the portion corresponding to the
その後、正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺および図1中右側の縦辺の二辺、ならびに折り畳み端を有する辺を熱シールして外装体とし、70℃で15時間真空乾燥した。その後、図1中左側の縦辺から非水電解液を注入し、減圧状態で前記の縦辺を熱シールして封止した。なお、非水電解液には、ECとDECを体積比で1対3に混合した溶媒にLiPF6を濃度1.0mol/lで溶解した溶液を用いた。また、外装体の熱シール幅は、いずれも10mmとした。 Thereafter, the side from which the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal were drawn, the two vertical sides on the right side in FIG. 1, and the side having the folded end were heat sealed to form an exterior body, which was vacuum dried at 70 ° C. for 15 hours. Thereafter, a non-aqueous electrolyte was injected from the left vertical side in FIG. 1, and the vertical side was heat-sealed and sealed under reduced pressure. Note that the nonaqueous electrolytic solution, a solution was used in which a LiPF 6 in a solvent mixture to 1: 3 to EC and DEC at a volume ratio at a concentration 1.0 mol / l. Moreover, the heat seal width | variety of the exterior body was all 10 mm.
前記封止後の外装体(積層電極体および非水電解液を収容した外装体)について、24時間エージングし、その後、0.1Cの電流値で1時間充電し、続いて総充電時間を4時間とする定電流−定電圧充電(定電流充電:0.5C、定電圧充電:4.2V)を実施することで化成処理を行って、前記貫通する部分をベント部とするラミネート形リチウムイオン二次電池を得た。 The sealed outer body (outer body containing the laminated electrode body and the non-aqueous electrolyte solution) is aged for 24 hours, and then charged for 1 hour at a current value of 0.1 C, followed by a total charging time of 4 Laminate type lithium ion which performs chemical conversion treatment by carrying out constant current-constant voltage charge (constant current charge: 0.5 C, constant voltage charge: 4.2 V), and uses the penetrating part as a vent part. A secondary battery was obtained.
実施例2
外装体を構成する上側の金属ラミネートフィルムにおけるアルミニウムフィルム(およびポリエステルフィルム)の貫通する部分の形状を、平面視での長さが10mmの直線の筋状とした以外は、実施例1と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。
Example 2
The shape of the portion through which the aluminum film (and the polyester film) penetrates in the upper metal laminate film constituting the outer package was the same as in Example 1 except that the shape was a straight line with a length of 10 mm in plan view. Thus, a laminated lithium ion secondary battery was produced.
実施例3
外装体を構成する上側の金属ラミネートフィルムにおけるアルミニウムフィルム(およびポリエステルフィルム)の貫通する部分の形状を、平面視で、直径が5mmの円形とした以外は、実施例1と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。
Example 3
Laminated lithium in the same manner as in Example 1 except that the shape of the portion through which the aluminum film (and polyester film) penetrates in the upper metal laminate film constituting the outer package was a circle having a diameter of 5 mm in plan view. An ion secondary battery was produced.
比較例1
外装体を構成する上側の金属ラミネートフィルムにおけるアルミニウムフィルム(およびポリエステルフィルム)に、貫通する部分を形成しなかった以外は、実施例1と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 1
A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the penetrating portion was not formed in the aluminum film (and the polyester film) in the upper metal laminate film constituting the outer package.
比較例2
実施例1の電池における前記貫通する部分の形成箇所に相当する位置に、外装体を構成する上側の金属ラミネートフィルムおよび下側の金属ラミネートにおけるアルミニウムフィルム(およびポリエステルフィルム)に、片面から他面まで貫通する部分を、実施例1の電池における前記貫通する部分と同じ形状で形成した以外は、実施例1と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。
Comparative Example 2
From the one side to the other side of the aluminum film (and polyester film) in the upper metal laminate film and the lower metal laminate constituting the exterior body at a position corresponding to the formation portion of the penetrating portion in the battery of Example 1. A laminated lithium ion secondary battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the penetrating part was formed in the same shape as the penetrating part in the battery of Example 1.
実施例1〜3および比較例1、2のラミネート形リチウムイオン二次電池について、以下の各評価を行った。これらの結果を、前記貫通する部分の形状などとともに表1に示す。 The following evaluations were performed on the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2. These results are shown in Table 1 together with the shape of the penetrating portion.
<ベント部の作動圧力測定>
実施例1〜3および比較例1、2の電池(非水電解液を注入した辺を熱シールする前の電池)について、非水電解液を注入した辺から圧縮空気を流入させることで外装体内に圧力をかけ、外装体が開封したときの圧力を測定した。
<Measurement of working pressure at vent part>
For the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 (battery before heat-sealing the side where the non-aqueous electrolyte was injected), compressed air was allowed to flow from the side where the non-aqueous electrolyte was injected. A pressure was applied to the case and the pressure when the outer package was opened was measured.
<貯蔵試験>
実施例1〜3および比較例1、2の電池の内部抵抗値を測定した後、各電池を60℃、相対湿度90%の雰囲気中に20日間放置し、その後に内部抵抗値を測定した。そして、貯蔵後の内部抵抗値から貯蔵前の内部抵抗値を引き、その値を貯蔵前の内部抵抗値で除して百分率で表したものを、「内部抵抗増」とした。
<Storage test>
After measuring the internal resistance values of the batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2, each battery was left in an atmosphere of 60 ° C. and 90% relative humidity for 20 days, and then the internal resistance value was measured. Then, the internal resistance value before storage was subtracted from the internal resistance value after storage, and the value was divided by the internal resistance value before storage, and expressed as a percentage, which was defined as “internal resistance increase”.
表1から明らかなように、前記貫通する部分を形成した実施例1〜3のラミネート形リチウムイオン二次電池は、ベント部の作動圧力測定時における開封圧力が比較的低く、しかも前記貫通する部分の形成箇所で開封しており、前記貫通する部分がベント部として良好に機能した。また、実施例1〜3の電池は、貯蔵試験による内部抵抗増も比較的低く抑えられており、貯蔵特性も良好である。更に、実施例1〜3の電池については、放電特性も調べ、いずれも良好な容量、負荷特性、および充放電サイクル特性を有していることも確認した。 As is clear from Table 1, the laminated lithium ion secondary batteries of Examples 1 to 3 in which the penetrating part was formed had a relatively low opening pressure when measuring the working pressure of the vent part, and the penetrating part. The part which penetrated functioned well as a vent part. In addition, the batteries of Examples 1 to 3 have a relatively low increase in internal resistance due to a storage test, and also have good storage characteristics. Furthermore, the batteries of Examples 1 to 3 were also examined for discharge characteristics, and all of them were confirmed to have good capacity, load characteristics, and charge / discharge cycle characteristics.
これに対し、前記貫通する部分を形成していない比較例1の電池は、ベント部の作動圧力測定時における開封圧力が高く、また、一定箇所で外装体が開封しない。更に、外装体の上側の金属ラミネートフィルムだけでなく、下側の金属ラミネートフィルムにも前記貫通する部分を形成した比較例2の電池は、貯蔵試験による内部抵抗増が大きく、貯蔵特性が劣っている。 On the other hand, the battery of Comparative Example 1 in which the penetrating part is not formed has a high opening pressure at the time of measuring the operating pressure of the vent part, and the exterior body does not open at a certain location. Furthermore, the battery of Comparative Example 2 in which the penetrating portion was formed not only in the upper metal laminate film of the outer package but also in the lower metal laminate film had a large increase in internal resistance due to a storage test and was inferior in storage characteristics. Yes.
1 ラミネート形電池
2 外装体
5 金属ラミネートフィルムに係る金属層の片面から他面まで貫通する部分
6 シート状正極
7 シート状負極
8 セパレータ
20 金属ラミネートフィルム
21 外装樹脂層
22 金属層
23 熱融着樹脂層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記外装体は、2枚の金属ラミネートフィルムにより構成されているか、または1枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成されており、
前記正極外部端子および前記負極外部端子が外部に引き出された状態で、前記外装体の周縁部が熱シールされており、
前記外装体の周縁部における熱シール部では、重ね合わされた金属ラミネートフィルムのいずれか一方の金属ラミネートフィルムの有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記貫通する部分をベント部としたことを特徴とするラミネート形電池。 A metal laminate film in which at least a metal layer and a heat-sealing resin layer are laminated is used as an outer package, and a sheet-like positive electrode connected to a positive electrode external terminal and a sheet-like negative electrode connected to a negative electrode external terminal inside the outer package; A laminated battery containing an electrode body having a separator,
The exterior body is composed of two metal laminate films or is formed by folding one metal laminate film in half,
In a state where the positive electrode external terminal and the negative electrode external terminal are drawn out to the outside, a peripheral edge portion of the exterior body is heat-sealed,
In the heat seal portion at the peripheral edge of the exterior body, a portion that penetrates from one side to the other side is provided in the metal layer of any one of the laminated metal laminate films, and the portion that penetrates A laminated battery characterized by having a bent part as a vent.
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