JP2011249153A - Lead member, lead member with lead wire and power storage device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、封入材で密閉した非水電解質蓄電デバイスに用いられるリード部材、導線付リード部材及び蓄電デバイスに関する。 The present invention relates to a lead member, a lead member with a lead wire, and an electricity storage device used for a nonaqueous electrolyte electricity storage device sealed with an encapsulant.
非水電解質蓄電デバイスは、携帯電話などの小型電子機器からハイブリッド自動車や電気自動車、電力貯蔵用電源等の用途で使用されている。非水電解質蓄電デバイスは、例えば、リード部材が接続された正極及び負極が電解質媒体とともに封入材で密封され、リード部材が絶縁フィルムで封入材に密着された構造を有している。 Non-aqueous electrolyte electricity storage devices are used in applications such as small electronic devices such as mobile phones, hybrid vehicles, electric vehicles, and power storage power sources. The nonaqueous electrolyte electricity storage device has, for example, a structure in which a positive electrode and a negative electrode to which a lead member is connected are sealed with an encapsulant together with an electrolyte medium, and the lead member is in close contact with the encapsulant with an insulating film.
蓄電デバイスの一例として、第一の電池と第二の電池が互いに直列接続された組電池が知られている。そのような組電池において、第一の電池が備えたアルミニウムの電極タブと第二の電池が備えたアルミニウムの電極タブとが導電性フィラーを介在させて接続され、その導電性フィラーにリード線が電気的に接続され、さらに第一の電池と第二の電池の電圧を検知する回路がリード線に接続されたものが知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、アルミニウムの電極タブにリード線を半田付けすることが困難であるため、電極タブ接合間に導電性フィラー及び有機バインダーを介在させて、リード線を挟み込むようにして設置している。 As an example of an electricity storage device, an assembled battery in which a first battery and a second battery are connected in series with each other is known. In such an assembled battery, the aluminum electrode tab provided in the first battery and the aluminum electrode tab provided in the second battery are connected via a conductive filler, and a lead wire is connected to the conductive filler. It is known that a circuit that is electrically connected and that detects a voltage of a first battery and a second battery is connected to a lead wire (see, for example, Patent Document 1). In Patent Document 1, since it is difficult to solder a lead wire to an aluminum electrode tab, a conductive filler and an organic binder are interposed between the electrode tab joints so that the lead wire is sandwiched. .
また、蓄電デバイスの他の例として、一枚の集電体の片面に正極層が形成され、他方の面に負極層が形成された双極型電極を、電解質層を挟んで複数枚直列に配接し、これにより正極層、電解質層及び負極層の積層構造からなる単電池層を積層した形の双極型二次電池が知られている。このような双極型二次電池において、集電体に電圧測定用リード線を導電性接着剤を介して接着したものが知られている(例えば、特許文献2参照)。 As another example of the electricity storage device, a plurality of bipolar electrodes in which a positive electrode layer is formed on one surface of a current collector and a negative electrode layer is formed on the other surface are arranged in series with an electrolyte layer interposed therebetween. There is known a bipolar secondary battery in which a single battery layer having a laminated structure of a positive electrode layer, an electrolyte layer and a negative electrode layer is laminated. In such a bipolar secondary battery, a battery in which a voltage measurement lead wire is bonded to a current collector via a conductive adhesive is known (for example, see Patent Document 2).
上記のように、リード導体に電圧監視用の導線を付ける要求がある。しかし、リード導体上で半田を加熱しても、その熱がリード導体全体に逃げてしまい、半田付けする箇所の温度が上がらずに、リード導体と半田がなじまない現象が生じていた。そのため、リード導体上に導線を半田付けすることが困難であった。
特許文献1の技術は、電極タブ同士を接合する場合のみに適用可能であり、特許文献2の技術は、半田を使わずに導電性接着剤を使用している。
As described above, there is a demand to attach a lead wire for voltage monitoring to the lead conductor. However, even if the solder is heated on the lead conductor, the heat escapes to the entire lead conductor, and the temperature at the soldering portion does not rise, causing a phenomenon that the lead conductor and the solder are not compatible. For this reason, it has been difficult to solder the conductive wire on the lead conductor.
The technique of Patent Document 1 can be applied only when electrode tabs are joined together, and the technique of Patent Document 2 uses a conductive adhesive without using solder.
本発明の目的は、リード導体に導線を半田付けすることが可能なリード部材、それを用いた導線付リード部材及び蓄電デバイスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a lead member capable of soldering a lead wire to a lead conductor, a lead member with a lead wire using the lead member, and a power storage device.
上記課題を解決することのできる本発明のリード部材は、平板状の金属材料からなるリード導体の長さ方向の一部の両面側に、前記リード導体の幅より大きい幅を有する一対の絶縁フィルムが貼り付けられたリード部材であって、
前記リード導体は、前記絶縁フィルムから露出した箇所に、一部の領域を囲むように部分的に切り取られた切り欠き部が形成されていることを特徴とする。
The lead member of the present invention capable of solving the above-mentioned problems is a pair of insulating films having a width larger than the width of the lead conductor on a part of both sides in the length direction of the lead conductor made of a flat metal material. Is a lead member pasted,
The lead conductor is characterized in that a notch portion partially cut out so as to surround a part of the region is formed at a portion exposed from the insulating film.
また、本発明のリード部材において、前記切り欠き部は、前記リード導体における長さ方向の端部に設けられていることが好ましい。 In the lead member of the present invention, it is preferable that the notch is provided at an end of the lead conductor in the length direction.
本発明の導線付リード部材は、上記本発明のリード部材の前記領域に、電圧監視用の導線が半田付けされていることを特徴とする。 The lead member with a conductive wire of the present invention is characterized in that a voltage monitoring conductive wire is soldered to the region of the lead member of the present invention.
本発明の蓄電デバイスは、上記本発明のリード部材が接続された正極及び負極が電解質媒体とともに封入材で密封され、前記リード部材の前記絶縁フィルムが前記封入材に密着されており、前記切り欠き部が前記封入材の外側に露出されて、前記領域に、電圧監視用の導線が半田付けされていることを特徴とする。 In the electricity storage device of the present invention, the positive electrode and the negative electrode to which the lead member of the present invention is connected are sealed together with an electrolyte medium with an encapsulant, the insulating film of the lead member is in close contact with the encapsulant, and the notch The portion is exposed to the outside of the encapsulant, and a voltage monitoring conductor is soldered to the region.
本発明のリード部材によれば、リード導体において一部の領域を囲むように切り欠き部が形成されているので、その領域が加熱された時に熱が外側に伝わりにくく、温度を上げやすい。そのため、切り欠き部に囲まれた領域で導線を半田付けすれば、半田付けの熱がその領域から外側に逃げにくく、半田付けする箇所の温度を上げてリード導体と半田をなじませて良好に導線の半田付けを行うことができる。
このリード部材を用いた導線付リード部材及び蓄電デバイスは、電圧監視用の導線が安価で確実に取り付けられたものとすることができる。
According to the lead member of the present invention, since the notch is formed so as to surround a part of the region in the lead conductor, when the region is heated, heat is not easily transmitted to the outside, and the temperature is easily raised. Therefore, if the lead wire is soldered in the area surrounded by the notch, the soldering heat will not easily escape from the area, and the temperature of the soldering point will be raised and the lead conductor and the solder will be blended. Conductor can be soldered.
The lead member with a conducting wire and the electricity storage device using this lead member can be provided with a conducting wire for voltage monitoring inexpensively and reliably attached.
以下、本発明に係るリード部材、導線付リード部材及び蓄電デバイスの実施形態の例について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, examples of embodiments of a lead member, a lead member with a conductive wire, and an electricity storage device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
非水電解質蓄電デバイスは、リチウムイオン電池などの非水電解質電池、電気二重層コンデンサ(EDLC)やリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなどを含む。電気二重層コンデンサでは正極側も負極側もリード部材の導体にはアルミニウムが使用される。リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタでは正極側のリード部材の導体にはアルミニウムが使用され、負極側では銅が使用される。銅はニッケルメッキして使用されることが多い。非水電解質蓄電デバイスはいずれも袋状または箱状の封入材に電解質が封入され、リード部材が封入材の密閉部分の一部から外に出されている。
以下、非水電解質電池を例にして説明するが、電気二重層コンデンサなどの他の非水電解質蓄電デバイスについても本発明に係るリード部材を適用可能である。
Nonaqueous electrolyte electricity storage devices include nonaqueous electrolyte batteries such as lithium ion batteries, capacitors such as electric double layer capacitors (EDLC) and lithium ion capacitors, and the like. In the electric double layer capacitor, aluminum is used for the conductor of the lead member on both the positive electrode side and the negative electrode side. In lithium ion batteries and lithium ion capacitors, aluminum is used for the conductor of the lead member on the positive electrode side, and copper is used on the negative electrode side. Copper is often used after nickel plating. In any non-aqueous electrolyte electricity storage device, an electrolyte is enclosed in a bag-like or box-like encapsulant, and a lead member is taken out from a part of the sealed portion of the encapsulant.
Hereinafter, a non-aqueous electrolyte battery will be described as an example, but the lead member according to the present invention can also be applied to other non-aqueous electrolyte electricity storage devices such as an electric double layer capacitor.
図1及び図2に示すように、非水電解質電池(蓄電デバイス)10は、封入材11と、正極12及び負極13に接続されたリード部材24,25とを有している。
封入材11は、周縁部のシール部16をヒートシールによる熱融着で袋状としたものであり、封入材11内には、正極12及び負極13とともに、正極12と負極13との間に設けられた隔膜14及び非水の溶媒(例えば、有機溶媒)に電解質(例えばリチウム化合物)が溶解された非水電解質媒体15を含む単一の電気化学セルが、密封して収納されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the nonaqueous electrolyte battery (electric storage device) 10 includes an encapsulant 11 and
The encapsulating
リード部材24,25は、非水電解質電池10のリード線として用いられるもので、平角導体または金属箔などからなるリード導体26,27を有している。リード導体26が封入材11内の正極12に接続され、リード導体27が封入材11内の負極13に接続されている。
The
封入材11は、金属箔の両面に積層フィルムが設けられた積層体であり、最内層の積層フィルムには、電解液で溶解されずシール部16から非水電解質媒体15が漏出するのを防止するのに適したものとして、ポリオレフィン樹脂(例:無水マレイン酸変性低密度ポリエチレンまたはポリプロピレン)が用いられる。最外層の積層フィルムは、内側の金属箔を外傷から保護するためのもので、ポリエチレンテレフタレート(略称PET)等で形成されている。
The
封入材11内に収容される電解質としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロドフランなどの有機溶媒に、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6等の電解質を溶解させた非水電解液や、リチウムイオン伝導性の固体電解質などが用いられる。
Examples of the electrolyte accommodated in the encapsulating
リード部材24,25は、外部への電気接続のためにシール部16から取り出され、その取り出し部分では、リード導体26,27が一対の絶縁フィルム23で被覆絶縁されて、封入材11を形成する金属箔と電気的接触が生じないようにしている。
The
リード導体26,27は、厚さ0.1mm以上1.5mm以下のニッケル、ニッケルめっき銅またはアルミニウムなどの平板状の金属材料からなり、車載用途の場合の幅寸法は、例えば、30mm、50mm、70mm、90mmである。
The
絶縁フィルム23は、架橋層と接着層とを有する二層構造であり、リード導体26,27の幅より大きい幅を有する。接着層はポリプロピレン(PP)等の樹脂から形成されている。架橋層はポリプロピレン等の樹脂から形成されている。絶縁フィルム23は、それぞれ接着層を内側に向けて熱融着され、リード導体26,27の幅方向両側で接着層同士が互いに貼り合わされている。また、絶縁フィルム23の架橋層は、封入材11のシール部16に隙間なく密着されている。
The
リード部材24,25の一方には、絶縁フィルム23から露出した箇所に電圧監視用の導線28が半田29によって導電接続されている。本実施形態では、負極13に接続されたリード部材(導線付リード部材)25のリード導体27に対して、導線28が半田付けされている。リード導体27に接続された導線28の他端側には、電圧を検知する回路(図示省略)が接続され、非水電解質電池10の電圧を監視して過充電や過放電を防止できる。
One of the
リード導体27において導線28が半田付けされた箇所は、その周囲に切り欠き部30が形成されている。切り欠き部30は、リード部材25の製造工程において導線28を半田付けする工程より前の工程で形成されたものであり、リード導体27において導線28を半田付けする予定の領域を囲むように、リード導体27を部分的に切り取って形成されている。
A portion of the
切り欠き部30の形状は、例えば図3(a),(b),(c)に示すものを例示できる。図3(a)の切り欠き部30aは、リード導体27の角部における両辺から内側に向けて切り込みを形成したものであり、切り欠き部30aとリード導体27の端部によりリード導体27の一部の領域31aが囲まれるようになっている。この切り欠き部30aは、プレス成型または切削加工により形成することができる。図3(b)の切り欠き部30bは、リード導体27の一部の領域31bを四角形状に囲むように4つの直線状の切り欠きを形成したものである。この切り欠き部30bは、直線状にプレス成型して容易に形成することができる。図3(c)の切り欠き部30cは、リード導体27の一部の領域31cを円形状に囲むように4つの円弧状の切り欠きを形成したものである。この切り欠き部30cは、プレス成型により形成することができる。導線28を接続するために切り欠き部30の面積は50〜200mm2程度あればよい。
The shape of the
切り欠き部30に囲まれた領域(30a,30b,30c等)に導線28を半田付けする際、その領域が半田29とともに加熱される。切り欠き部30が設けられていないと、加熱された領域からリード導体27の面方向に放射状に熱が伝わっていき、半田付けする領域の温度が上がりにくい。切り欠き部30が設けられていることにより、切り欠き部30の内側の領域と外側の領域とを繋ぐ箇所の断面積が大幅に減少しているので、切り欠き部30の内側の領域で加熱された熱が外側に拡散しにくく、半田付けする箇所の温度を上げやすい。そのため、半田付けする箇所のリード導体27の金属と溶融した半田29とが良くなじんで、導線28の半田付けを良好に行うことができる。これにより、導電性接着剤等を使用せずにリード導体27に導線28を導電接続することができ、リード部材25を、電圧監視用の導線28が安価で確実に取り付けられたものとすることができる。
When the
図1に示した非水電解質電池10は、所謂単電池の形態であるが、本発明の蓄電デバイスは組電池であってもよい。図4は、組電池10aの一部を示すものである。組電池10aは、複数の単電池10bを積層させ、隣接した単電池10b同士の正極のリード導体41と負極のリード導体41とを接合させて、各単電池10bを直列に接続して形成されている。リード導体41同士の接合は、封入材11から延びた側でリード導体41を曲げて接合する相手に近接させ、溶接することで行われる。そして、各単電池10bにおいて、リード導体41に電圧監視用の導線28が半田29によって導電接続されている。導線28を半田付けする箇所の周囲には、非水電解質電池10の場合と同様に切り欠き部30(図5参照)が形成され、導線28はリード導体41に対して安定した半田付けがなされている。これにより、組電池10aを構成する各単電池10bの電圧をそれぞれ監視することができ、各単電池10bの電圧のばらつきを検知して、特定の単電池10bの劣化が進行してしまうことを未然に防いだり、各単電池10bの過充電や過放電を防いだりすることができる。
The
また、組電池の形態では、図5に示すように幅の広いリード部材40が使用されることがある。図4のようにリード導体41同士が接合される場合には途中で曲げられるため、リード導体41の長さ方向(図5の上下方向)の端部に導線28を接続することが好ましい。また、リード導体41同士を接合させた後に導線28を半田付けする場合、リード導体41の端部に接続する方が半田付けの作業がしやすい。そのため、図5のA,B,Cに示すようなリード導体41の長さ方向の端部の何れかの位置に切り欠き部を形成しておくとよい。
In the form of a battery pack, a
10:非水電解質電池(蓄電デバイス)、10a:組電池(蓄電デバイス)、11:封入材、12:正極、13:負極、15:電解質媒体、23:絶縁フィルム、24,25:リード部材、26,27:リード導体、30,30a,30b,30c:切り欠き部、31a,31b,31c:一部の領域 10: non-aqueous electrolyte battery (electric storage device), 10a: assembled battery (electric storage device), 11: encapsulant, 12: positive electrode, 13: negative electrode, 15: electrolyte medium, 23: insulating film, 24, 25: lead member, 26, 27: lead conductors, 30, 30a, 30b, 30c: notches, 31a, 31b, 31c: partial areas
Claims (4)
前記リード導体は、前記絶縁フィルムから露出した箇所に、一部の領域を囲むように部分的に切り取られた切り欠き部が形成されていることを特徴とするリード部材。 A lead member in which a pair of insulating films having a width larger than the width of the lead conductor is attached to a part of both sides of the length direction of the lead conductor made of a flat metal material,
The lead member is characterized in that a notch portion that is partially cut out so as to surround a part of the region is formed at a portion exposed from the insulating film.
前記切り欠き部は、前記リード導体における長さ方向の端部に設けられていることを特徴とするリード部材。 The lead member according to claim 1,
The lead member according to claim 1, wherein the notch is provided at an end of the lead conductor in a length direction.
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