JP2011175849A - Outer package for electrochemical device, and electrochemical device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気化学デバイス用外装体及び電気化学デバイスに関する。 The present invention relates to an exterior body for an electrochemical device and an electrochemical device.
電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学デバイスでは、アルミラミネート外装体を用いたものが実用化されている。アルミラミネート外装体は、軽量であり形状の自由度が高いという利点がある。 As electrochemical devices such as batteries and electric double layer capacitors, those using an aluminum laminate outer package have been put into practical use. The aluminum laminate outer package is advantageous in that it is lightweight and has a high degree of freedom in shape.
従来のラミネート外装体の構造は、発電要素収容部の周囲に設けた糊代部分でラミネートフィルムを熱プレス等によりシールする構造となっている(例えば、特許文献1〜4参照)。また、このようなラミネート外装体を用いた電気化学デバイスにおいて、使用電圧を高める等の目的から、2以上の発電要素を外装体内に挿入する試みが提案されている(例えば、特許文献5〜6参照)。この場合、発電要素を外装体内で分離する必要があるため、発電要素間に隔壁を設けることが行われている。隔壁が設けられた外装体の構造としては、発電要素収容部の周囲に設けた糊代部分で隔壁をラミネートフィルムで挟んで熱プレス等によりシールし、隔壁とラミネートフィルムとを一体化した構造が知られている。
The structure of the conventional laminate exterior body has a structure in which a laminate film is sealed by a hot press or the like at an adhesive margin portion provided around the power generation element accommodating portion (see, for example,
しかし、上述したラミネート外装体の構造では、糊代分のデッドスペースが生じるという問題がある。そのため、ラミネート外装体の糊代部分(シール部)を折り畳むことで省スペース化することが提案されている(例えば、特許文献7〜11参照)。
However, the above-described structure of the laminate outer package has a problem that a dead space corresponding to the paste margin occurs. For this reason, it has been proposed to save space by folding the adhesive margin part (seal part) of the laminate outer package (see, for example,
しかしながら、上記特許文献7〜11に記載されたラミネート外装体の構造でも、折り畳んだ糊代部分がデッドスペースになるため、更なるデッドスペース低減の余地を有している。また、上記特許文献1〜4及び7〜11に記載されたラミネート外装体の構造では、外装体内部の内圧が高まった場合に糊代部分が徐々に押し広げられ、剥がれが生じやすいという問題がある。
However, even in the structure of the laminate outer package described in
本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、デッドスペースを低減でき、耐圧性に優れたシール構造を有する、複数の発電要素を内部に収容するための電気化学デバイス用外装体、及び、それを用いた電気化学デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and can reduce dead space and has a seal structure with excellent pressure resistance, for an electrochemical device for accommodating a plurality of power generation elements therein. An object of the present invention is to provide an exterior body and an electrochemical device using the exterior body.
上記目的を達成するために、本発明は、電気化学デバイスの複数の発電要素を、各発電要素間に隔壁を挟んだ状態で内部に収容するための外装体であって、互いに対向する一対のラミネートフィルム及び上記隔壁により構成され、上記一対のラミネートフィルムの縁部同士が接着されてなるシール部を有し、上記シール部の少なくとも一部が、上記一対のラミネートフィルムの縁部同士が外装体の内部側に折り曲げられて接着されることで外装体内部に収容された内蔵シール部となっており、外装体の内部側に折り曲げられた上記縁部の少なくとも一部が、上記隔壁を構成するように延長されている、電気化学デバイス用外装体を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides an exterior body for accommodating a plurality of power generation elements of an electrochemical device in a state where a partition wall is sandwiched between the power generation elements, and a pair of opposing power generation elements It has a seal part formed by laminating film and the partition wall, and the edges of the pair of laminate films are bonded to each other, and at least a part of the seal part is the exterior of the pair of laminate films. It is a built-in seal part accommodated inside the exterior body by being folded and bonded to the inside of the exterior body, and at least a part of the edge part folded to the interior side of the exterior body constitutes the partition wall An outer packaging for an electrochemical device is provided.
かかる電気化学デバイス用外装体によれば、シール部の少なくとも一部が上記構造の内蔵シール部となっていることにより、シール部が外装体の外側に設けられた従来の外装体と比較して、デッドスペースを十分に低減することができる。また、上記構造の内蔵シール部は、外装体内部の内圧が高まった場合でも、シール部を押し広げる方向に力が働かないため剥がれが生じ難く、優れた耐圧性を得ることができる。 According to such an exterior body for an electrochemical device, at least a part of the seal portion is a built-in seal portion of the above structure, so that the seal portion is compared with a conventional exterior body provided outside the exterior body. The dead space can be sufficiently reduced. In addition, the built-in seal portion having the above structure is less likely to peel off even when the internal pressure inside the exterior body increases, so that it does not work in the direction of expanding the seal portion, and can have excellent pressure resistance.
また、上記電気化学デバイス用外装体によれば、各発電要素間に配置される隔壁を、ラミネートフィルムの延長された縁部により形成することにより、従来のように隔壁を別途用意してラミネートフィルムと接着する場合と比較して、デッドスペースの低減、薄型化及び耐圧性の向上を実現することができる。 Moreover, according to the said exterior body for electrochemical devices, the partition wall arrange | positioned between each electric power generation element is formed with the extended edge part of a laminate film, and a partition wall is separately prepared like the past and laminated film Compared with the case where it adhere | attaches, reduction of a dead space, thickness reduction, and the improvement of a pressure | voltage resistance are realizable.
更に、上述した従来の外装体では、熱プレスの際にシール部の端からシーラントが外装体の外側にはみ出しやすい。そのため、はみ出したシーラントを除去する作業が必要となる、又は、シーラントを除去しない場合には、外観の悪化やシーラントがはみ出した分のデッドスペースの増加を招いたり、はみ出し部のちぎれや脱落による工程不良を招く等の問題が生じる。これに対し、本発明の電気化学デバイス用外装体によれば、熱プレスの際にシール部の端からシーラントがはみ出したとしても、シーラントは外装体の内部にはみ出すため、外観の悪化やデッドスペースの増加がない。 Furthermore, in the above-described conventional exterior body, the sealant tends to protrude from the end of the seal portion to the outside of the exterior body during hot pressing. Therefore, it is necessary to remove the protruding sealant, or if the sealant is not removed, the appearance deteriorates, the dead space increases due to the protruding sealant, or the process is caused by tearing or falling off of the protruding part. Problems such as defects are caused. On the other hand, according to the exterior body for an electrochemical device of the present invention, even if the sealant protrudes from the end of the seal portion during hot pressing, the sealant protrudes into the exterior body, so that the appearance deteriorates or the dead space There is no increase.
本発明の電気化学デバイス用外装体は、外形が矩形状であり、電極端子を導出する辺に接する二辺のうちの少なくとも一方の辺が、上記内蔵シール部となっていることが好ましい。かかる構造の外装体は、上記内蔵シール部を備えることによるデッドスペースの低減及び耐圧性の向上効果がより有効に得られる。 The exterior body for an electrochemical device of the present invention preferably has a rectangular outer shape, and at least one of the two sides in contact with the side from which the electrode terminal is led out is the built-in seal portion. The exterior body having such a structure can more effectively obtain the effect of reducing dead space and improving pressure resistance by providing the built-in seal portion.
本発明はまた、上記本発明の電気化学デバイス用外装体と、上記外装体の内部に密閉した状態で収容された複数の発電要素及び電解質溶液と、一端が上記発電要素の各電極に接続され、他端が上記外装体の外部に露出された電極端子と、を備え、複数の上記発電要素は、各発電要素間に隔壁を挟んで直列に接続された状態で上記外装体の内部に収容されている、電気化学デバイスを提供する。 The present invention also includes the outer package for an electrochemical device according to the present invention, a plurality of power generation elements and an electrolyte solution housed in a sealed state in the outer package, and one end connected to each electrode of the power generation element. An electrode terminal exposed at the other end of the exterior body, and the plurality of power generation elements are accommodated in the exterior body in a state of being connected in series with a partition wall interposed between the power generation elements. Provide an electrochemical device.
かかる電気化学デバイスは、上述した構造の外装体を備えるため、デッドスペースが十分に低減され且つ優れた耐圧性を有し、また、直列に接続された複数の発電要素を内部に収容することによって、使用電圧を高めることができる。更に、1つの外装体内に複数の発電要素を挿入した場合、各発電要素間の電解質溶液が共通化されるため、各発電要素の劣化度合いを合わせやすいというメリットがある。 Since such an electrochemical device includes the exterior body having the above-described structure, the dead space is sufficiently reduced and the pressure resistance is excellent, and a plurality of power generation elements connected in series are accommodated therein. Can increase the working voltage. Further, when a plurality of power generation elements are inserted into one exterior body, since the electrolyte solution between the power generation elements is made common, there is an advantage that it is easy to match the degree of deterioration of each power generation element.
本発明によれば、デッドスペースを十分に低減でき、耐圧性に優れたシール構造を有する、複数の発電要素を内部に収容するための電気化学デバイス用外装体、及び、それを用いた電気化学デバイスを提供することができる。 According to the present invention, a dead space can be sufficiently reduced, and an exterior body for an electrochemical device for accommodating a plurality of power generation elements having a seal structure excellent in pressure resistance, and electrochemical using the same A device can be provided.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
図1は、本発明の電気化学デバイス用外装体の好適な一実施形態を示す斜視図である。図1に示すように、本実施形態の外装体1は、互いに対向する一対のラミネートフィルム51,52(第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52)により構成され、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が接着されてなるシール部は、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が外装体の内部側に折り曲げられ、部分的に接着されることで外装体内部に収容された内蔵シール部5となっている。本実施形態の外装体1においては、第2のラミネートフィルム52の両側縁部が延長され、一対の延長された縁部により隔壁7が形成されている。外装体1には、隔壁7に隔てられて2つの発電要素が収容可能となっている。
FIG. 1 is a perspective view showing a preferred embodiment of an exterior body for an electrochemical device according to the present invention. As shown in FIG. 1, the
外装体1は、外形が矩形状であり、一枚のラミネートフィルムを折り曲げて形成したものである。また、外装体1においては、図1に開口部として示した辺1Aが電極端子を導出する辺となっており、これに接する二辺1B,1Cが両方とも上記内蔵シール部5となっている。また、外装体1の辺1Aと対向する辺1Dは折り曲げ部であり、一対のラミネートフィルム51,52が連続している。そのため、辺1Dはシールを必要とせず、省スペース化が図られている。
The
図2は、本発明の電気化学デバイス用外装体の他の好適な一実施形態を示す斜視図である。図2に示すように、本実施形態の外装体2は、互いに対向する一対のラミネートフィルム51,52(第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52)により構成され、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が接着されてなるシール部は、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が外装体の内部側に折り曲げられ、部分的に接着されることで外装体内部に収容された内蔵シール部5となっている。本実施形態の外装体2においては、第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の両側縁部が延長され、二対の延長された縁部により2つの隔壁7が形成されている。外装体2には、隔壁7に隔てられて3つの発電要素が収容可能となっている。
FIG. 2 is a perspective view showing another preferred embodiment of the exterior body for an electrochemical device of the present invention. As shown in FIG. 2, the
外装体2は、外形が矩形状であり、一枚の矩形状のラミネートフィルムを折り曲げて形成したものである。また、外装体2においては、図2に開口部として示した辺2Aが電極端子を導出する辺となっており、これに接する二辺2B,2Cが両方とも上記内蔵シール部5となっている。また、外装体2の辺2Aと対向する辺2Dは折り曲げ部であり、一対のラミネートフィルム51,52が連続している。そのため、辺2Dはシールを必要とせず、省スペース化が図られている。
The
図3は、本発明の電気化学デバイス用外装体の他の好適な一実施形態を示す斜視図である。図3に示すように、本実施形態の外装体3は、互いに対向する一対のラミネートフィルム51,52(第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52)により構成され、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が接着されてなるシール部は、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が外装体の内部側に折り曲げられ、部分的に接着されることで外装体内部に収容された内蔵シール部5となっている。本実施形態の外装体3においては、第2のラミネートフィルム52の両側縁部が外装体3の幅と同程度にまで延長され、延長された縁部のそれぞれが単独で隔壁7を構成することで2つの隔壁7が形成されている。これにより、外装体3には、隔壁7に隔てられて3つの発電要素が収容可能となっている。
FIG. 3 is a perspective view showing another preferred embodiment of the exterior body for an electrochemical device of the present invention. As shown in FIG. 3, the
外装体3は、外形が矩形状であり、一枚のラミネートフィルムを折り曲げて形成したものである。また、外装体3においては、図3に開口部として示した辺3Aが電極端子を導出する辺となっており、これに接する二辺3B,3Cが両方とも上記内蔵シール部5となっている。また、外装体3の辺3Aと対向する辺3Dは折り曲げ部であり、一対のラミネートフィルム51,52が連続している。そのため、辺3Dはシールを必要とせず、省スペース化が図られている。
The
図4は、本発明の電気化学デバイス用外装体の他の好適な一実施形態を示す斜視図である。図4に示すように、本実施形態の外装体4は、互いに対向する一対のラミネートフィルム51,52(第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52)により構成され、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が接着されてなるシール部は、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が外装体の内部側に折り曲げられ、部分的に接着されることで外装体内部に収容された内蔵シール部5となっている。本実施形態の外装体4においては、第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の両側縁部が外装体4の幅と同程度にまで延長され、延長された縁部のそれぞれが単独で隔壁7を構成することで、4つの隔壁7が形成されている。これにより、外装体4には、隔壁7に隔てられて5つの発電要素が収容可能となっている。
FIG. 4 is a perspective view showing another preferred embodiment of the exterior body for an electrochemical device of the present invention. As shown in FIG. 4, the exterior body 4 of the present embodiment includes a pair of
外装体4は、外形が矩形状であり、一枚の矩形状のラミネートフィルムを折り曲げて形成したものである。また、外装体4においては、図4に開口部として示した辺4Aが電極端子を導出する辺となっており、これに接する二辺4B,4Cが両方とも上記内蔵シール部5となっている。また、外装体4の辺4Aと対向する辺4Dは折り曲げ部であり、一対のラミネートフィルム51,52が連続している。そのため、辺4Dはシールを必要とせず、省スペース化が図られている。
The exterior body 4 has a rectangular outer shape, and is formed by bending a single rectangular laminate film. Further, in the exterior body 4, the side 4 </ b> A shown as the opening in FIG. 4 is a side leading to the electrode terminal, and the two sides 4 </ b> B and 4 </ b> C in contact with the side 4 </ b> B are both the built-in
一方、図5は、隔壁9を挟んでシールされたシール部が外装体の外側に形成された従来の外装体の一例を示す斜視図である。図5に示すように、従来の外装体8において、一対のラミネートフィルム51,52の縁部同士が接着されてなるシール部6は、外装体の外側に設けられている。外装体8においては、図5に開口部として示した辺8Aが電極端子を導出する辺となっており、これに接する二辺8B,8Cの両方、並びに、辺8Aと対向する辺8Dがシール部6となっている。
On the other hand, FIG. 5 is a perspective view showing an example of a conventional exterior body in which a seal portion sealed across the
図5に示した外装体8の構造では、シール部6がデッドスペースとなる。また、図5に示した外装体8の構造では、一対のラミネートフィルム51,52とは別に用意された隔壁9を用いているため、シール部6の厚みが増大し、デッドスペースは更に大きなものとなる。これに対し、図1〜4に示した外装体1〜4の構造によれば、シール部が内蔵シール部5となっていることにより、デッドスペースを十分に低減することができる。更に、隔壁7をラミネートフィルムの延長された縁部により形成することにより、内蔵シール部5の厚みを増大させることがなく、デッドスペースを十分に低減することができる。
In the structure of the
また、図5に示した外装体8の構造では、外装体内部の内圧が高まった場合、シール部6に対して図5中の矢印Pの方向、すなわちシール部6が押し広げられる方向に力が働き、剥がれが生じやすい。これに対し、図1〜4に示した外装体1〜4の構造によれば、外装体内部の内圧が高まった場合、内蔵シール部5が押し広げられる方向に力が働かないため、剥がれが生じ難く、優れた耐圧性が得られる。
Further, in the structure of the
更に、図5に示した外装体5の構造では、熱プレスの際にシール部6の端から外装体の外側に向けてシーラントがはみ出しやすい。これに対し、図1〜4に示した外装体1〜4の構造によれば、熱プレスの際に内蔵シール部5の端からシーラントがはみ出したとしても、シーラントは外装体の内側に向けてはみ出すため、外観の悪化やデッドスペースの増加、はみ出し部のちぎれや脱落による工程不良を招く等の問題が抑制され、はみ出したシーラントの除去作業を必要としない。
Furthermore, in the structure of the
本実施形態の外装体1〜4を構成する一対のラミネートフィルム51,52(第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52)としては、可とう性を有するラミネートフィルムが用いられる。ラミネートフィルムは軽量であり薄膜化が容易なため、電気化学デバイス自体の形状を薄膜状とすることができる。そのため、本来の体積エネルギー密度を容易に向上させることができるとともに、電気化学デバイスの設置されるべき空間の体積を基準とする体積エネルギー密度も容易に向上させることができる。
As the pair of
このラミネートフィルムは可とう性を有するものであれば特に限定されないが、外装体の十分な機械的強度と軽量性とを確保しつつ、外装体の外部から内部への水分や空気の侵入及び外装体の内部から外部への電解質成分の逸散を効果的に防止する観点から、収容する発電要素に接触する高分子製の最内部の層と、該最内部の層の上記発電要素と接する側と反対側に配置される金属層と、該金属層の上記最内部の層と接する側と反対側に配置される高分子製の層と、を少なくとも有する3層以上の層から構成されるラミネートフィルムであることが好ましい。 The laminate film is not particularly limited as long as it has flexibility, but it ensures the sufficient mechanical strength and light weight of the exterior body, while moisture and air enter the exterior body from the outside and the exterior. From the viewpoint of effectively preventing the diffusion of electrolyte components from the inside of the body to the outside, the polymer innermost layer that contacts the power generating element to be accommodated, and the side of the innermost layer that contacts the power generating element A laminate composed of three or more layers having at least a metal layer disposed on the opposite side of the metal layer and a polymer layer disposed on the opposite side of the metal layer in contact with the innermost layer. A film is preferred.
ラミネートフィルムの積層構造としては、例えば、図6に示す構成のラミネートフィルムが挙げられる。図6に示すラミネートフィルム53は、その内面F1において外装体内部に収容する発電要素と接触する高分子製の最内部の層53aと、最内部の層53aのもう一方の面(外側の面)上に配置された金属層53cと、金属層53cの外側の面に配置された高分子製の最外部の層53bと、を有する。
As a laminated structure of the laminate film, for example, a laminate film having a configuration shown in FIG. A
最内部の層53aは可とう性を有する層であり、その構成材料は上記の可とう性を発現させることが可能であり、且つ、外装体の内部に収容される電解質溶液に対する化学的安定性(化学反応、溶解、膨潤が起こらない特性)、並びに、酸素及び水(空気中の水分)に対する化学的安定性を有している高分子であれば特に限定されないが、更に酸素、水(空気中の水分)及び電解質溶液の成分に対する透過性の低い特性を有している材料が好ましい。最内部の層53aの構成材料としては、例えば、エンジニアリングプラスチック、並びに、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン酸変成物、ポリプロピレン酸変成物、ポリエチレンアイオノマー、ポリプロピレンアイオノマー等の熱可塑性樹脂等が挙げられる。 The innermost layer 53a is a flexible layer, and its constituent material can express the above-mentioned flexibility, and chemical stability with respect to the electrolyte solution accommodated in the exterior body. There is no particular limitation as long as it is a polymer having chemical stability against (chemical reaction, dissolution, and swelling) and oxygen and water (water in the air), but oxygen, water (air) A material having low permeability to the components of the water content and the electrolyte solution is preferable. Examples of the constituent material of the innermost layer 53a include engineering plastics and thermoplastic resins such as polyethylene, polypropylene, polyethylene acid modified products, polypropylene acid modified products, polyethylene ionomers, and polypropylene ionomers.
なお、「エンジニアリングプラスチック」とは、機械部品、電気部品、住宅用材等で使用されるような優れた力学特性と耐熱性、耐久性を有しているプラスチックを意味し、例えば、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリオキシテトラメチレンオキシテレフタロイル(ポリブチレンテレフタレート)、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド等が挙げられる。 The “engineering plastic” means a plastic having excellent mechanical properties, heat resistance, and durability used in mechanical parts, electrical parts, housing materials, etc., for example, polyacetal, polyamide, Examples include polycarbonate, polyoxytetramethyleneoxyterephthaloyl (polybutylene terephthalate), polyethylene terephthalate, polyimide, polyphenylene sulfide, and the like.
また、最外部の層53bの構成材料としては、上記最内部の層53aと同様の構成材料を使用してもよい。本実施形態の外装体においては、ラミネートフィルム53の縁部が折り曲げられるため、内蔵シール部5ではラミネートフィルム53の外面F2同士が接着されることになる。そのため、熱プレスにより内蔵シール部5を形成する際に、加熱温度を調節することで縁部の面F2同士を選択的に熱融着させることが可能となることから、最外部の層53bの構成材料は、最内部の層53aの構成材料よりも融点の低い材料を用いることが好ましい。最外部の層53bの構成材料として好ましくは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン6、ナイロン11、ナイロン12、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等が挙げられる。これらの中でも、吸水率が極めて低いことから、ポリプロピレン、ポリエチレンが特に好ましい。
Further, as the constituent material of the
金属層53cとしては、酸素、水(空気中の水分)及び電解質溶液に対する耐腐食性を有する金属材料から形成されている層であることが好ましい。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、クロム等からなる金属箔を使用してもよい。
The
本実施形態の外装体に用いるラミネートフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートからなる最内部の層53aと、アルミニウムからなる金属層53cと、ポリプロピレンからなる最外部の層53bとで構成された3層構造のラミネートフィルムが特に好ましい。
As a laminate film used for the exterior body of the present embodiment, a laminate having a three-layer structure including an innermost layer 53a made of polyethylene terephthalate, a
上述した構造を有するラミネートフィルム53は、ドライラミネーション法、ウエットラミネーション法、ホットメルトラミネーション法、エクストルージョンラミネーション法等の既知の製法を用いて作製することができる。例えば、ラミネートフィルム53を構成する高分子製の層となるフィルム、及び、アルミニウム等からなる金属箔をそれぞれ用意する。金属箔は、例えば金属材料を圧延加工することにより用意することができる。次に、好ましくは先に述べた複数の層の構成となるように、高分子製の層となるフィルムの上に接着剤を介して金属箔を貼り合わせる等してラミネートフィルム(多層フィルム)53を作製する。得られたラミネートフィルム53は、所定の形状及び大きさに切断して使用される。
The
次に、上述した電気化学デバイス用外装体の製造方法の例について説明する。図7(a)〜(c)は、図1に示した外装体1を作製する際の一連の工程図である。まず、図7(a)に示すように、一枚のラミネートフィルム50を用意する。このラミネートフィルム50は、図中の折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げられるものである。ラミネートフィルム50は、折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げた場合に対向配置された状態となる第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の領域を有している。
Next, the example of the manufacturing method of the exterior body for electrochemical devices mentioned above is demonstrated. FIGS. 7A to 7C are a series of process diagrams when the
図中の51B及び52Bは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の縁部であり、この部分が折り曲げられ、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の重なり合った縁部同士が接着されることで内蔵シール部5が形成されることとなる。また、第2のラミネートフィルム52の縁部は、第1のラミネートフィルム51の縁部よりも延長されており、第1のラミネートフィルム51の縁部と重なり合っていない部分は接着されることなく隔壁7を構成することとなる。また、図中の51A及び52Aは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の内蔵シール部5を形成しない部分領域を示す。
51B and 52B in the figure are edges of the
次に、図7(b)に示すように、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部51B,52Bを、外装体1における発電要素を収容する側に折り曲げる。その後、図7(c)に示すように、折り曲げ線Y−Yにおいてラミネートフィルム50を二つ折りにし、縁部51Bと縁部52Bの縁部51Bに対向する部分とを接着することで内蔵シール部5を形成する。また、接着されていない縁部52Bの延長された領域により、隔壁7を形成する。これにより、外装体1を作製することができる。得られた外装体1には、隔壁7により隔てられた2つの収容部にそれぞれ発電要素を収容することができる。
Next, as shown in FIG.7 (b), the
図8(a)〜(c)は、図2に示した外装体2を作製する際の一連の工程図である。まず、図8(a)に示すように、一枚の矩形状のラミネートフィルム50を用意する。このラミネートフィルム50は、図中の折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げられるものである。ラミネートフィルム50は、折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げた場合に対向配置された状態となる第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の領域を有している。
FIGS. 8A to 8C are a series of process diagrams when the
図中の51B及び52Bは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の縁部であり、この部分が折り曲げられ、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部同士が部分的に接着されることで内蔵シール部5が形成されることとなる。また、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部はいずれも、非接着状態とされる延長された領域を有しており、これらの領域が隔壁7を構成することとなる。また、図中の51A及び52Aは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の内蔵シール部5を形成しない部分領域を示す。
51B and 52B in the figure are the edge portions of the
次に、図8(b)に示すように、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部51B,52Bを、外装体2における発電要素を収容する側に折り曲げる。その後、図8(c)に示すように、折り曲げ線Y−Yにおいてラミネートフィルム50を二つ折りにし、対向する縁部51Bと縁部52Bとを部分的に接着することで内蔵シール部5を形成する。縁部51Bと縁部52Bとの接着される範囲は特に制限されないが、十分な耐圧性を有するシール構造が得られ、且つ、複数の発電要素の収容を妨げない範囲とすることが好ましい。そして、接着されていない縁部51B及び52Bの延長された領域により、2つの隔壁7を形成する。これにより、外装体2を作製することができる。得られた外装体2には、隔壁7により隔てられた3つの収容部にそれぞれ発電要素を収容することができる。
Next, as shown in FIG.8 (b), the
図9(a)〜(c)は、図3に示した外装体3を作製する際の一連の工程図である。まず、図9(a)に示すように、一枚のラミネートフィルム50を用意する。このラミネートフィルム50は、図中の折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げられるものである。ラミネートフィルム50は、折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げた場合に対向配置された状態となる第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の領域を有している。
FIGS. 9A to 9C are a series of process diagrams when the
図中の51B及び52Bは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の縁部であり、この部分が折り曲げられ、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の重なり合った縁部同士が接着されることで内蔵シール部5が形成されることとなる。また、第2のラミネートフィルム52の縁部は、第1のラミネートフィルム51の縁部よりも延長されており、第1のラミネートフィルム51の縁部と重なり合っていない部分は接着されることなく隔壁7を構成することとなる。また、図中の51A及び52Aは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の内蔵シール部5を形成しない部分領域を示す。
51B and 52B in the figure are edges of the
次に、図9(b)に示すように、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部51B,52Bを、外装体3における発電要素を収容する側に折り曲げる。その後、図9(c)に示すように、折り曲げ線Y−Yにおいてラミネートフィルム50を二つ折りにし、縁部51Bと縁部52Bの縁部51Bに対向する部分とを接着することで内蔵シール部5を形成する。また、接着されていない縁部52Bの延長された領域により、2つの隔壁7を形成する。これにより、外装体3を作製することができる。得られた外装体3には、隔壁7により隔てられた3つの収容部にそれぞれ発電要素を収容することができる。
Next, as shown in FIG. 9B, the
図10(a)〜(c)は、図4に示した外装体4を作製する際の一連の工程図である。まず、図10(a)に示すように、一枚のラミネートフィルム50を用意する。このラミネートフィルム50は、図中の折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げられるものである。ラミネートフィルム50は、折り曲げ線Y−Yにおいて折り曲げた場合に対向配置された状態となる第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の領域を有している。また、ラミネートフィルム50には、各発電要素間を接続するリードを通すための切断部55が設けられている。
FIGS. 10A to 10C are a series of process diagrams when the outer package 4 shown in FIG. 4 is produced. First, as shown in FIG. 10A, a
図中の51B及び52Bは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の縁部であり、この部分が折り曲げられ、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部同士が部分的に接着されることで内蔵シール部5が形成されることとなる。また、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部はいずれも、非接着状態とされる延長された領域を有しており、これらの領域が隔壁7を構成することとなる。また、図中の51A及び52Aは、それぞれ第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の内蔵シール部5を形成しない部分領域を示す。
51B and 52B in the figure are the edge portions of the
次に、図10(b)に示すように、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部51B,52Bを、外装体4における発電要素を収容する側に折り曲げる。その後、図10(c)に示すように、折り曲げ線Y−Yにおいてラミネートフィルム50を二つ折りにし、対向する縁部51Bと縁部52Bとを部分的に接着することで内蔵シール部5を形成する。縁部51Bと縁部52Bとの接着される範囲は特に制限されないが、十分な耐圧性を有するシール構造が得られ、且つ、複数の発電要素の収容を妨げない範囲とすることが好ましい。そして、接着されていない縁部51B及び52Bの延長された領域により、4つの隔壁7を形成する。これにより、外装体4を作製することができる。得られた外装体4には、隔壁7により隔てられた5つの収容部にそれぞれ発電要素を収容することができる。
Next, as shown in FIG. 10 (b), the
上記外装体1〜4の製造方法において、対向する縁部51Bと縁部52Bとの接着方法は特に限定されないが、例えば、ヒートシールによる接着方法や接着剤を用いた接着方法を用いることができる。生産性の観点からは、ヒートシール法を用いることが好ましい。ヒートシール法により接着する場合、例えば、対向する縁部51B及び52Bの接着する部分のみを細いブレードで挟んで熱プレスする方法を用いることができる。また、ラミネートフィルム50が図6に示したような高分子製の最内部の層53a、金属層53c及び高分子製の最外部の層53bを有し、且つ、最外部の層53bの構成材料の融点が最内部の層53aの構成材料の融点よりも低い場合には、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の外側から外装体の一部(内蔵シール部5を形成する部分)を熱プレスし、対向する縁部51B及び縁部52B間のみを選択的に熱融着させる方法を用いることもできる。
In the method for manufacturing the
以上、本発明の電気化学デバイス用外装体の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明の電気化学デバイス用外装体は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の説明における外装体1〜4は、電極端子を導出する辺以外のシール部が全て内蔵シール部5となっているが、一部のシール部が内蔵シール部5であり、他のシール部が従来のシール部6であってもよい。また、本発明の外装体は、図1〜4に示した矩形状のものに限定されない。
As mentioned above, although the suitable embodiment of the exterior body for electrochemical devices of this invention was described in detail, the exterior body for electrochemical devices of this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the
また、例えば図1に示した外装体1においては、隔壁7を構成する第2のラミネートフィルム52の両側縁部は、互いに重ならず間隔が空くように延長されているが、延長する長さは特に限定されず、両側縁部が互いに重なるように延長してもよい。なお、延長された両側縁部間に間隔を設ける場合には、隔壁7を挟んで配置された2つの発電要素間の接触が生じないように間隔を調整する必要がある。このような構造の変更は、図2に示した外装体2についても同様に可能である。
Further, for example, in the
また、例えば図1に示した外装体1において、隔壁7が辺1Dから間隔を空けて配置されるように、延長された縁部の形状を変更してもよい。同様に、隔壁7が辺1Aから間隔を空けて配置されるように、延長された縁部の形状を変更してもよい。なお、隔壁7と辺1A及び/又は辺1Dとの間に間隔を空ける場合、隔壁7を挟んで配置された2つの発電要素間の接触が生じないように間隔を調整する必要がある。このような構造の変更は、図2〜図4に示した外装体2〜4についても同様に可能である。
Further, for example, in the
更に、図1〜4に示した外装体1〜4においては、一枚のラミネートフィルムを折り曲げて第1及び第2のラミネートフィルム51,52を形成しているが、第1のラミネートフィルム51と第2のラミネートフィルム52とは別々のフィルムであってもよい。この場合、外装体1〜4における折り曲げ部はシール部となるが、このシール部も内蔵シール部5とすることができる。
Furthermore, in the
次に、上述した電気化学デバイス用外装体を用いた電気化学デバイスの好適な一実施形態について説明する。本実施形態では、外装体として図1に示した外装体1を用いたリチウムイオン二次電池について説明する。
Next, a preferred embodiment of an electrochemical device using the above-described electrochemical device exterior body will be described. In the present embodiment, a lithium ion secondary battery using the
図11は、本発明の電気化学デバイス(リチウムイオン二次電池)の好適な一実施形態を示す正面図である。また、図12は図11に示すリチウムイオン二次電池の内部を示す展開図である。更に、図13は図11に示すリチウムイオン二次電池を図11のX1−X1線に沿って切断した場合の模式断面図である。また、図14は図11に示すリチウムイオン二次電池を図11のX2−X2線に沿って切断した場合の要部を示す模式断面図である。 FIG. 11 is a front view showing a preferred embodiment of the electrochemical device (lithium ion secondary battery) of the present invention. FIG. 12 is a development view showing the inside of the lithium ion secondary battery shown in FIG. Further, FIG. 13 is a schematic cross-sectional view of the lithium ion secondary battery shown in FIG. 11 cut along the line X1-X1 of FIG. 14 is a schematic cross-sectional view showing the main part when the lithium ion secondary battery shown in FIG. 11 is cut along the line X2-X2 of FIG.
図11〜図14に示すように、リチウムイオン二次電池100は、主として、互いに対向する板状の負極10及び板状の正極20、並びに、負極10と正極20との間に隣接して配置される板状のセパレータ40で構成される第1及び第2の発電要素61,62と、第1の発電要素61と第2の発電要素62とを直列に接続するリード30と、リチウムイオンを含む電解質溶液と、これらを密閉した状態で収容する外装体1と、第1の発電要素61の負極10に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部が外装体1の外部に突出される負極用リード12と、第2の発電要素62の正極20に一方の端部が電気的に接続されると共に他方の端部が外装体1の外部に突出される正極用リード22とから構成されている。以下、本実施形態の各構成要素の詳細を説明する。
As shown in FIGS. 11 to 14, the lithium ion
なお、本明細書において、「負極」とは、電池の放電時の極性を基準とする電極であって、放電時の酸化反応により電子を放出する電極である。更に、「正極」とは、電池の放電時の極性を基準とする電極であって、放電時の還元反応により電子を受容する電極である。 In the present specification, the “negative electrode” is an electrode based on the polarity at the time of discharge of the battery and emits electrons by an oxidation reaction at the time of discharge. Further, the “positive electrode” is an electrode based on the polarity at the time of discharging of the battery and accepts electrons by a reduction reaction at the time of discharging.
まず、負極10及び正極20について説明する。負極10は、負極集電体と、該負極集電体上に形成された負極活物質含有層とからなる。また、正極は、正極集電体と、該正極集電体上に形成された正極活物質含有層とからなる。
First, the
負極集電体及び正極集電体は、負極活物質含有層及び正極活物質含有層への電荷の移動を充分に行うことができる良導体であれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられている集電体を使用することができる。例えば、負極集電体及び正極集電体としては、それぞれ銅、アルミニウム等の金属箔が挙げられる。 The negative electrode current collector and the positive electrode current collector are not particularly limited as long as they are good conductors that can sufficiently transfer charges to the negative electrode active material-containing layer and the positive electrode active material-containing layer, and are known lithium ion secondary batteries. The current collector used in the above can be used. For example, the negative electrode current collector and the positive electrode current collector include metal foils such as copper and aluminum, respectively.
また、負極10の負極活物質含有層は、主として、負極活物質と、結着剤とから構成されている。なお、負極活物質含有層は、更に導電助剤を含有していることが好ましい。
The negative electrode active material-containing layer of the
負極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、PF6 −、ClO4 −)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能なものであれば特に制限されず、公知の負極活物質を使用できる。このような負極活物質としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、低温度焼成炭素等の炭素材料、Al、Si、Sn等のリチウムと化合することのできる金属、SiO、SiO2、SiOx、SnO2等の酸化物を主体とする非晶質の化合物、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)、TiO2が挙げられる。 The negative electrode active material is occlusion and release of lithium ions, desorption and insertion (intercalation) of lithium ions, or doping with lithium ions and counter anions of the lithium ions (for example, PF 6 − , ClO 4 − ). Any known negative electrode active material can be used without particular limitation as long as it can reversibly proceed with undoping. As such a negative electrode active material, for example, it can be combined with a carbon material such as natural graphite, artificial graphite, non-graphitizable carbon, graphitizable carbon, low-temperature calcined carbon, or lithium such as Al, Si, or Sn. Examples thereof include amorphous compounds mainly composed of oxides such as metals, SiO, SiO 2 , SiO x , and SnO 2 , lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ), and TiO 2 .
負極10に用いられる結着剤としては、公知の結着剤を特に制限なく使用することができ、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)、ポリフッ化ビニル(PVF)等のフッ素樹脂が挙げられる。この結着剤は、活物質粒子や必要に応じて添加される導電助剤等の構成材料同士を結着するのみならず、それらの構成材料と集電体との結着にも寄与している。
As the binder used for the
また、上記の他に、結着剤としては、例えば、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム(VDF−HFP系フッ素ゴム)等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴムを用いてもよい。 In addition to the above, as the binder, for example, vinylidene fluoride-based fluororubber such as vinylidene fluoride-hexafluoropropylene-based fluororubber (VDF-HFP-based fluororubber) may be used.
更に、上記の他に、結着剤としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、芳香族ポリアミド、セルロース、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム等を用いてもよい。また、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物、スチレン・エチレン・ブタジエン・スチレン共重合体、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体、その水素添加物等の熱可塑性エラストマー状高分子を用いてもよい。更に、シンジオタクチック1、2−ポリブタジエン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、プロピレン・α−オレフィン(炭素数2〜12)共重合体等を用いてもよい。また、導電性高分子を用いてもよい。
In addition to the above, as the binder, for example, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, aromatic polyamide, cellulose, styrene / butadiene rubber, isoprene rubber, butadiene rubber, ethylene / propylene rubber and the like may be used. Also, thermoplastic elastomeric polymers such as styrene / butadiene / styrene block copolymers, hydrogenated products thereof, styrene / ethylene / butadiene / styrene copolymers, styrene / isoprene / styrene block copolymers, and hydrogenated products thereof. May be used. Further, syndiotactic 1,2-polybutadiene, ethylene / vinyl acetate copolymer, propylene / α-olefin (
必要に応じて用いられる導電助剤としては特に限定されず、公知の導電助剤を使用できる。例えば、カーボンブラック類、炭素材料、銅、ニッケル、ステンレス、鉄等の金属粉、炭素材料及び金属粉の混合物、ITOのような導電性酸化物が挙げられる。 It does not specifically limit as a conductive support agent used as needed, A well-known conductive support agent can be used. Examples thereof include carbon blacks, carbon materials, metal powders such as copper, nickel, stainless steel, and iron, mixtures of carbon materials and metal powders, and conductive oxides such as ITO.
正極20の正極活物質含有層は、主として、正極活物質と、結着剤とから構成されている。なお、正極活物質含有層は、更に導電助剤を含有していることが好ましい。
The positive electrode active material-containing layer of the
正極活物質は、リチウムイオンの吸蔵及び放出、リチウムイオンの脱離及び挿入(インターカレーション)、又は、リチウムイオンと該リチウムイオンのカウンターアニオン(例えば、ClO4 −)とのドープ及び脱ドープを可逆的に進行させることが可能であれば特に限定されず、公知の電極活物質を使用できる。例えば、コバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、リチウムマンガンスピネル(LiMn2O4)、及び、一般式:LiNixCoyMnzMaO2(x+y+z+a=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、0≦a≦1、MはAl、Mg、Nb、Ti、Cu、Zn、Crより選ばれる1種類以上の元素)で表される複合金属酸化物、リチウムバナジウム化合物(LiV2O5)、オリビン型LiMPO4(ただし、Mは、Co、Ni、Mn、Fe、Mg、Nb、Ti、Al、Zrより選ばれる1種類以上の元素またはVOを示す)、チタン酸リチウム(Li4Ti5O12)等の複合金属酸化物が挙げられる。 The positive electrode active material includes insertion and extraction of lithium ions, desorption and insertion of lithium ions (intercalation), or doping and dedoping of lithium ions and a counter anion (for example, ClO 4 − ) of the lithium ions. If it can be made to advance reversibly, it will not specifically limit, A well-known electrode active material can be used. For example, lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganese spinel (LiMn 2 O 4 ), and the general formula: LiNi x Co y Mn z M a O 2 (x + y + z + a = 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, 0 ≦ a ≦ 1, and M is one or more elements selected from Al, Mg, Nb, Ti, Cu, Zn, and Cr) Complex metal oxide, lithium vanadium compound (LiV 2 O 5 ), olivine type LiMPO 4 (where M is one or more elements selected from Co, Ni, Mn, Fe, Mg, Nb, Ti, Al, Zr) Or a composite metal oxide such as lithium titanate (Li 4 Ti 5 O 12 ).
正極20に用いられる結着剤としては、負極10に用いられる結着剤と同様のものを使用することができる。また、正極20に必要に応じて用いられる導電助剤としては、負極10に用いられる導電助剤と同様のものを使用することができる。
As the binder used for the
また、正極20の正極集電体は、例えばアルミニウムからなる正極用リード22の一端に電気的に接続され、正極用リード22の他端は外装体1の外部に延びている。一方、負極10の負極集電体も、例えば銅又はニッケルからなる負極用リード12の一端に電気的に接続され、負極用リード12の他端は外装体1の外部に延びている。
The positive electrode current collector of the
負極10と正極20との間に配置されるセパレータ40は、イオン透過性を有し、且つ、電子的絶縁性を有する多孔体から形成されていれば特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池に用いられるセパレータを使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン又はポリオレフィンからなるフィルムの積層体や、上記高分子の混合物の延伸膜、或いは、セルロース、ポリエステル及びポリプロピレンからなる群より選択される少なくとも一種の構成材料からなる繊維不織布等が挙げられる。
The
電解質溶液(図示せず)は外装体1の内部空間に充填され、その一部は、負極10、正極20、及びセパレータ40の内部に含有されている。電解質溶液は、リチウム塩を有機溶媒に溶解した非水電解質溶液が使用される。リチウム塩としては、例えば、LiPF6、LiClO4、LiBF4、LiAsF6、LiCF3SO3、LiCF3CF2SO3、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO2)2、LiN(CF3CF2SO2)2、LiN(CF3SO2)(C4F9SO2)、LiN(CF3CF2CO)2等の塩が使用される。なお、これらの塩は1種を単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。また、電解質溶液は、高分子等を添加することによりゲル状としてもよい。
An electrolyte solution (not shown) is filled in the internal space of the
また、有機溶媒は、公知の電気化学デバイスに使用されている溶媒を使用することができる。例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、及び、ジエチルカーボネート等が好ましく挙げられる。これらは単独で使用してもよく、2種以上を任意の割合で混合して使用してもよい。 Moreover, the solvent currently used for the well-known electrochemical device can be used for an organic solvent. For example, propylene carbonate, ethylene carbonate, diethyl carbonate and the like are preferable. These may be used alone or in combination of two or more at any ratio.
外装体1は、図1及び図7に示した構造を有するものであり、電極端子を導出する辺以外のシール部は内蔵シール部5となっている。また、図11及び図12に示すように、第1のラミネートフィルム51及び第2のラミネートフィルム52の内蔵シール部5が形成されない縁部51a及び52aは、電極端子(負極用リード12及び正極用リード22)を挟んだ状態でシールされている。第1のラミネートフィルム51の縁部51a及び第2のラミネートフィルム52の縁部52aのシール部に接触する負極用リード12の部分には、負極用リード12と第1及び第2のラミネートフィルム中の金属層との接触を防止するための絶縁体14が被覆されている。更に、第1のラミネートフィルム51の縁部51a及び第2のラミネートフィルム52の縁部52aのシール部に接触する正極用リード22の部分には、正極用リード22と第1及び第2のラミネートフィルム中の金属層との接触を防止するための絶縁体24が被覆されている。
The
これら絶縁体14及び絶縁体24の構成は特に限定されないが、例えば、それぞれ高分子から形成されていてもよい。なお、負極用リード12及び正極用リード22のそれぞれに対するラミネートフィルム中の金属層の接触が充分に防止可能であれば、これら絶縁体14及び絶縁体24は配置しない構成としてもよい。
The configurations of the
外装体1の内部には、隔壁7を挟んで2つの発電要素(第1の発電要素61及び第2の発電要素62)が収容されている。これら第1及び第2の発電要素61,62は、互いに直接接触しないように隔壁7で隔てられており、図12に示すように外装体1内部でリード30を介して直列に接続されている。リード30は、隔壁7とラミネートフィルム50の折り曲げ部との間の隙間に通されている。
Inside the
次に、上述したリチウムイオン二次電池100の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the above-described lithium ion
第1及び第2の発電要素61,62(それぞれ負極10、セパレータ40及び正極20がこの順で順次積層された積層体)の製造方法は、特に限定されず、公知のリチウムイオン二次電池の製造に採用されている公知の方法を用いることができる。
The manufacturing method of the first and second
負極10及び正極20を作製する場合、先ず、上述した各構成成分を混合し、結着剤が溶解可能な溶媒に分散させ、電極形成用塗布液(スラリー又はペースト等)を作製する。溶媒としては、結着剤が溶解可能であれば特に限定されるものではないが、例えば、N−メチル−2−ピロリドン、N,N−ジメチルホルムアミド等を用いることができる。
When the
次に、上記電極形成用塗布液を集電体表面上に塗布し、乾燥させ、圧延することにより集電体上に活物質含有層を形成し、負極10及び正極20の作製を完了する。ここで、電極形成用塗布液を集電体の表面に塗布する際の手法は特に限定されるものではなく、集電体の材質や形状等に応じて適宜決定すればよい。塗布方法としては、例えば、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
Next, the electrode forming coating solution is applied onto the surface of the current collector, dried, and rolled to form an active material-containing layer on the current collector, thereby completing the production of the
その後、第1の発電要素61の負極10に対しては負極用リード12を電気的に接続し、第2の発電要素62の正極20に対しては負極用リード12を電気的に接続する。
Thereafter, the
次に、負極10と正極20との間に、セパレータ40を接触した状態(好ましくは非接着状態)で配置し、第1及び第2の発電要素61,62を完成する。このとき、負極10の負極活物質含有層側の面、及び、正極20の正極活物質含有層側の面がセパレータ40と接触するように配置する。
Next, the
その後、第1の発電要素61の正極20と、第2の発電要素62の負極10とを、リード30によって電気的に接続する。リード30の材料は導電性を有するものであれば特に限定されず、例えば、各電極の集電体や、負極用リード12及び正極用リード22と同様の材料が用いられる。また、第1の発電要素61の正極集電体、又は、第2の発電要素62の負極集電体のいずれかの集電体の一部を延長することでリード30を構成してもよい。
Thereafter, the
一方、外装体1を先に説明した製造方法により製造する。図1及び図7に示したように、外装体1には、第1及び第2の発電要素61,62を外装体1中に導入するための開口部を確保するために、一部にヒートシールを行わない部分を設けておく。これにより開口部を有した状態の外装体1が得られる。
On the other hand, the
そして、開口部を有した状態の外装体1の内部に、負極用リード12及び正極用リード22が電気的に接続された第1及び第2の発電要素61,62を挿入する。そして、電解質溶液を注入する。続いて、負極用リード12、正極用リード22の一部をそれぞれ外装体1内に挿入した状態で、シール機を用いて、外装体1の開口部をシールする。これにより、外装体1及びリチウムイオン二次電池100の作製が完了する。
Then, the first and second
以上、本発明の電気化学デバイスの好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の説明においては、負極10及び正極20をそれぞれ1つずつ備えたリチウムイオン二次電池100について説明したが、負極10及び正極20をそれぞれ2以上備え、負極10と正極20との間にセパレータ40が常に1つ配置される構成としてもよい。
As mentioned above, although the suitable embodiment of the electrochemical device of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the description of the above embodiment, the lithium ion
また、上記実施形態においては、電気化学デバイス100を作製する際に、予め外装体1を作製した後に第1及び第2の発電要素61,62を挿入する場合を説明したが、第1及び第2のラミネートフィルム51,52の縁部を折り曲げる前に、図12に示した状態に第1及び第2の発電要素61,62を配置し、その後に図7に示した手順に従って外装体1を形成し、電解質溶液の注入及び開口部のシールを行って電気化学デバイス100を作製してもよい。これは、第1及び第2の発電要素61,62がリード30で接続されていることから、これを予め作製された外装体1に挿入する場合に、隔壁7の存在によって挿入作業がしにくくなる場合があるためである。特に、発電要素の数が多い場合には、複数の発電要素の配置と外装体の作製とを並行して行うことが好ましく、これによって作業の効率化を図ることができる。また、外装体内部で各発電要素をリード30で接続する際に、隔壁7が妨げとなる場合には、リード30を通すための切断部(例えば、図10に示したような切断部55)や孔を隔壁7に形成することが好ましい。
Moreover, in the said embodiment, when producing the
更に、上記実施形態においては、外装体内部で各発電要素をリード30で接続する構造を示したが、外装体の外部にリードを出して各発電要素を接続してもよい。この場合、上記のようなリード30を通すための切断部や孔を隔壁7に形成する必要はない。また、外装体の外部にリードを出して接続する場合、このリードにバランス回路や保護回路をつなぐことが可能である。特に、発電要素の数が3つ以上である場合には、外装体の外部にリードを出してバランス回路をつなぐことが好ましい。
Furthermore, in the said embodiment, although the structure which connects each electric power generation element with the lead | read |
また、上記実施形態の電気化学デバイス100としては、負極用リード12及び正極用リード22を1つずつ有する構造を示したが、外装体の外部にリードを出して各発電要素を接続するために、例えば、発電要素毎に負極用リード12及び正極用リード22を設け、外装体1の外部で直列に接続する構造としてもよい。
Moreover, as the
なお、ラミネートフィルムの縁部を延長して隔壁を形成した外装体の構造は、内蔵シール部を形成していなくても、デッドスペースの低減、薄型化及び耐圧性の向上を実現する上で有効な構造である。また、外装体は、各発電要素を収容する収容部間で電解質溶液が行き来できないように、隔壁7によって各収容部を完全に仕切った構造としてもよい。
In addition, the structure of the exterior body in which the edge of the laminate film is extended to form a partition is effective in reducing dead space, reducing thickness, and improving pressure resistance, even if the built-in seal is not formed. Structure. Further, the exterior body may have a structure in which each accommodating portion is completely partitioned by the
また、上記実施形態の説明においては、外装体として図1に示した外装体1を用いた場合について説明したが、外装体として図2〜4に示した外装体2〜4や、少なくとも内蔵シール部5と延長された縁部により構成された隔壁7とを有する他の構造の外装体を用いてもよい。更に、本発明の電気化学デバイス(リチウムイオン二次電池)は、図11に示したような形状のものに限定されない。
In the description of the above embodiment, the case where the
また、外装体内に収容される発電要素の数は、2以上であり、2〜5であることが好ましい。なお、ラミネートフィルムの延長された縁部により構成された隔壁7以外に、図5に示したように別個に用意した隔壁を追加し、外装体内に収容する発電要素の数を増加させてもよい。
Moreover, the number of the electric power generation elements accommodated in the exterior body is 2 or more, and it is preferable that it is 2-5. In addition to the
また、上記実施形態の説明においては、電気化学デバイスがリチウムイオン二次電池の場合について説明したが、本発明の電気化学デバイスはリチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、金属リチウム二次電池等のリチウムイオン二次電池以外の二次電池や、電気二重層キャパシタ、擬似容量キャパシタ、シュードキャパシタ、レドックスキャパシタ等の電気化学キャパシタ等であってもよい。なお、リチウムイオン二次電池以外の電気化学デバイスの場合、電極活物質としては、それぞれの電気化学デバイスに適したものを用いればよい。例えば、電気二重層キャパシタの場合には、正極活物質含有層及び負極活物質含有層中に含まれる活物質として、アセチレンブラック、グラファイト、黒鉛、活性炭などが用いられる。 In the description of the above embodiment, the case where the electrochemical device is a lithium ion secondary battery has been described. However, the electrochemical device of the present invention is not limited to a lithium ion secondary battery, and a metallic lithium secondary battery. Secondary batteries other than lithium ion secondary batteries such as batteries, and electrochemical capacitors such as electric double layer capacitors, pseudo-capacitance capacitors, pseudo capacitors, and redox capacitors may be used. In the case of an electrochemical device other than a lithium ion secondary battery, a material suitable for each electrochemical device may be used as the electrode active material. For example, in the case of an electric double layer capacitor, acetylene black, graphite, graphite, activated carbon, or the like is used as an active material contained in the positive electrode active material-containing layer and the negative electrode active material-containing layer.
1,2,3,4…電気化学デバイス用外装体、5…内蔵シール部、7…隔壁、10…負極、12…負極用リード、14…絶縁体、20…正極、22…正極用リード、24…絶縁体、30…リード、40…セパレータ、50…ラミネートフィルム、51…第1のラミネートフィルム、52…第2のラミネートフィルム、61…第1の発電要素、62…第2の発電要素、100…リチウムイオン二次電池。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
互いに対向する一対のラミネートフィルム及び前記隔壁により構成され、
前記一対のラミネートフィルムの縁部同士が接着されてなるシール部を有し、
前記シール部の少なくとも一部が、前記一対のラミネートフィルムの縁部同士が外装体の内部側に折り曲げられて接着されることで外装体内部に収容された内蔵シール部となっており、
外装体の内部側に折り曲げられた前記縁部の少なくとも一部が、前記隔壁を構成するように延長されている、電気化学デバイス用外装体。 An exterior body for accommodating a plurality of power generation elements of an electrochemical device in a state where a partition wall is sandwiched between the power generation elements,
It is composed of a pair of laminated films facing each other and the partition wall,
Having a seal part formed by bonding edges of the pair of laminate films;
At least a part of the seal part is a built-in seal part housed inside the exterior body by bending and bonding the edges of the pair of laminate films to the inside of the exterior body,
An exterior body for an electrochemical device, wherein at least a part of the edge bent to the inner side of the exterior body is extended so as to constitute the partition wall.
電極端子を導出する辺に接する二辺のうちの少なくとも一方の辺が、前記内蔵シール部となっている、請求項1記載の電気化学デバイス用外装体。 The outer shape is rectangular,
The exterior body for an electrochemical device according to claim 1, wherein at least one of two sides in contact with a side from which the electrode terminal is led out serves as the built-in seal portion.
前記外装体の内部に密閉した状態で収容された複数の発電要素及び電解質溶液と、
一端が前記発電要素の各電極に接続され、他端が前記外装体の外部に露出された電極端子と、
を備え、複数の前記発電要素は、各発電要素間に隔壁を挟んで直列に接続された状態で前記外装体の内部に収容されている、電気化学デバイス。
The exterior body for an electrochemical device according to claim 1 or 2,
A plurality of power generation elements and electrolyte solution housed in a sealed state in the exterior body;
One end is connected to each electrode of the power generation element, and the other end is exposed to the outside of the exterior body,
And a plurality of the power generation elements are housed in the exterior body in a state where the power generation elements are connected in series with a partition wall interposed between the power generation elements.
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-
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