JP2013182677A - Laminate type power storage device - Google Patents
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Abstract
【課題】積層型蓄電デバイスにおいて、タブ集合部とリードを確実に接合するとともに、強度の低いラミネートフィルムを外装体として用いた場合でも、外装体の破損を低減できる積層型蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】複数の平板状の正極11Pと負極11Nとがセパレータ12を介して交互に積層された極群15と、複数の正極11Pおよび負極11Nにそれぞれ接続された正極端子2Pおよび負極端子と、極群15を収納する外装体1であるラミネートフィルムと、電解質と、を備え、正極端子2Pおよび負極端子は、外装体1の内部において、リード3Pによりタブ集合部5Pと接合されており、タブ集合部5Pのリード3Pに接合される部分が、極群15の積層方向に屈曲しているとともに、リード3Pが、少なくともタブ集合部5Pの極群15と相対する面およびその先端部を覆うように接合されている。
【選択図】図2Provided is a laminated electricity storage device capable of reliably joining a tab assembly portion and a lead and reducing damage to the exterior body even when a low-strength laminate film is used as the exterior body.
A pole group 15 in which a plurality of plate-like positive electrodes 11P and negative electrodes 11N are alternately stacked via separators 12, and a positive terminal 2P and a negative terminal connected to the plurality of positive electrodes 11P and negative electrodes 11N, respectively. , A laminate film that is an exterior body 1 that accommodates the electrode group 15, and an electrolyte, and the positive electrode terminal 2P and the negative electrode terminal are joined to the tab assembly 5P by leads 3P inside the exterior body 1, The portion joined to the lead 3P of the tab aggregate portion 5P is bent in the stacking direction of the pole group 15, and the lead 3P covers at least the surface of the tab aggregate portion 5P facing the pole group 15 and the tip thereof. Are joined together.
[Selection] Figure 2
Description
本発明は、ラミネートフィルムを外装体とする積層型蓄電デバイスに関するものである。 The present invention relates to a laminated electricity storage device having a laminate film as an outer package.
近年、二次電池は、携帯電話やノートPCといった可搬型電子機器の電源だけでなく、電気自動車用蓄電池としてもその用途を広げており、その用途に応じて様々な形状、サイズのものが提案されている。また、電池の外装体についても各種金属ケースやラミネートフィルムが提案されている。 In recent years, secondary batteries are used not only as power sources for portable electronic devices such as mobile phones and notebook PCs, but also as storage batteries for electric vehicles, and various types and sizes are proposed according to their use. Has been. Various metal cases and laminate films have also been proposed for battery outer bodies.
特に、平板状電極とラミネートフィルム外装体を組み合わせた積層型電池は、積層枚数を調整することで容易に容量設計でき、同じ容量でも面積や形状を変更することで任意のサイズや形状の電池を作製できるなど、形状やサイズの自由度の高さから注目を集めている。 In particular, a laminated battery combining a flat electrode and a laminate film outer package can be easily designed for capacity by adjusting the number of laminated sheets, and a battery of any size and shape can be obtained by changing the area and shape even with the same capacity. It is attracting attention because of its high degree of freedom in shape and size, such as its ability to be manufactured.
その一方、ラミネートフィルム外装体は、アルミ合金などの金属製外装体に比べ強度が低く、引っかきや突き刺しといった機械的衝撃によって欠陥が生じやすいという欠点を有している。特に、外部から圧力がかかった際に電池内部に突起や異物が存在すると、これらの突起や異物によりラミネートフィルムが破損することが懸念される。このような突起や異物は、電池内部の極群と外部機器とを電気的に接続する端子電極と、電極のタブとの接合部に形成され易いため、特許文献1ではタブ集合部とリードの接合部の端面を円弧状とすることにより、タブ集合部とリードの接合部の端面における鋭利な突起の形成を防ぐことが提案されている。
On the other hand, the laminate film exterior body has a drawback that it has a lower strength than a metal exterior body such as an aluminum alloy, and defects are easily generated by mechanical impact such as scratching or piercing. In particular, if protrusions or foreign matter exist inside the battery when pressure is applied from the outside, there is a concern that the laminate film may be damaged by these protrusions or foreign matter. Since such protrusions and foreign matters are easily formed at the joint between the electrode electrode and the tab of the electrode, and the electrode tab in the battery, in
しかしながら、特許文献1に記載された構造では、タブ集合部とリードの接合部を、正極と負極を積層した極群の厚み方向に折り曲げる際に、接合部にT型剥離と同様な力が加わり、接合部が剥離する懸念があった。また、電極の積層数が少なく、タブ集合部とリードの接合部の厚さが薄い場合には、接合部が薄い刃物状となり、それが外装体であるラミネートフィルムと接触して、ラミネートフィルム外装体を破損する懸念があった。
However, in the structure described in
本発明はこのような課題に鑑み考案されたもので、積層型蓄電デバイスにおいて、タブ集合部とリードの接合部を特定の構造とすることにより、タブ集合部とリードを確実に接合するとともに、強度の低いラミネートフィルムを外装体として用いた場合でも、外装体の破損を低減できる積層型蓄電デバイスを提供することを目的とする。 The present invention has been devised in view of such a problem, and in the stacked power storage device, by making the joint portion of the tab assembly portion and the lead a specific structure, the tab assembly portion and the lead are reliably joined, It is an object of the present invention to provide a stacked electricity storage device that can reduce damage to an exterior body even when a low-strength laminate film is used as the exterior body.
本発明の積層型蓄電デバイスは、複数の平板状の正極と負極とがセパレータを介して交互に積層された極群と、複数の前記正極および前記負極にそれぞれ接続された正極端子および負極端子と、前記極群を収納する外装体であるラミネートフィルムと、電解質と、を備え、前記正極端子は、前記外装体の内部において正極リードにより、前記正極に設けられた正極タブを集合させた正極タブ集合部と接合されており、前記負極端子は、前記外装
体の内部において負極リードにより、前記負極に設けられた負極タブを集合させた負極タブ集合部と接合されており、前記正極タブ集合部および前記負極タブ集合部の前記正極リードおよび前記負極リードに接合される部分が、前記極群の積層方向に屈曲しているとともに、前記正極リードおよび前記負極リードが、少なくとも前記正極タブ集合部および前記負極タブ集合部の前記極群と相対する面およびその先端部を覆うように接合されていることを特徴とする。
The stacked electricity storage device of the present invention includes a group of electrodes in which a plurality of plate-like positive electrodes and negative electrodes are alternately stacked via separators, and a plurality of the positive electrodes and the negative electrodes respectively connected to the positive electrodes and the negative electrodes. A positive electrode tab in which the positive electrode terminal is assembled with positive electrode tabs provided on the positive electrode by a positive electrode lead inside the outer package body. The negative electrode terminal is bonded to a negative electrode tab aggregate portion in which negative electrode tabs provided on the negative electrode are aggregated by a negative electrode lead inside the exterior body, and the positive electrode tab aggregate portion is bonded to the aggregate portion. And a portion of the negative electrode tab assembly portion joined to the positive electrode lead and the negative electrode lead is bent in the stacking direction of the electrode group, and the positive electrode lead and the front Negative electrode lead, characterized in that it is joined to cover at least the opposite surface and the positive electrode tab set part and the electrode group of the negative electrode tab collecting part its distal end.
本発明によれば、タブ集合部とリードを確実に接合できるとともに、強度の低いラミネートフィルムを外装体として用いた場合でも、外装体の破損を低減できる積層型蓄電デバイスを提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to join a tab assembly part and a lead reliably, even when a low intensity | strength laminated film is used as an exterior body, the lamination type electrical storage device which can reduce the failure | damage of an exterior body can be provided.
本発明の一実施形態である積層型蓄電デバイスについて、図1および図2に基づいて説明する。本実施形態の積層型蓄電デバイスは、外装体1の内部に、複数の平板状の正極11Pと負極11Nとをセパレータ12を介して交互に積層した極群15を備えている。外装体1の内部に収納された極群15と、外部回路とは、外装体1の封止部から露出した端子電極2によって電気的に接続される構造となっている。
A stacked electricity storage device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The stacked electricity storage device of the present embodiment includes a
外装体1は、ラミネートフィルムと呼ばれる水分やガスを通さない柔軟なフィルムであり、一般的にはポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムとアルミ箔と封止樹脂層とを、この順序で積層することにより形成されている。本実施形態において用いるラミネートフィルムとしては、食品用や電池用に市販されている一般的なアルミラミネートフィルムを使用することができ、さらに最終的な積層型蓄電デバイスの用途や電池形状などを考慮して材質を選定すればよい。
The
端子電極2の材料としては、正極用としてはアルミニウムを、負極用としては銅やニッケルを用いることができる。端子電極2の厚みや幅については、正極用、負極用のいずれの場合も、蓄電デバイスの容量や使用電流値などを考慮して、通電時に発熱などの不具合が発生しない厚みや幅を選定すればよい。なお、厚い端子電極2を用いる場合には、端子電極2とラミネートフィルムからなる外装体1との接着不良による気密不良を防ぐため、外装体1であるラミネートフィルムの封止樹脂層を厚くしたり、予め端子電極2に別途封止用の樹脂を接着してもよい。
As the material of the
本実施形態におけるタブとリードの接続構造について、図2を用いて説明する。なお、図2では、正極11Pと負極11Nとがセパレータ12を介して4組積層された構成を示しているが、正極11Pと負極11Nの組数は、1〜3組でも、5組以上でも構わない。このように正極11Pおよび負極11Nとセパレータ12が積層されたものを極群15とする。なお、極群15には、正極集電体10Pおよび負極集電体10Nを含む場合もある。また、正極集電体10Pと正極11Pとを合わせて正極11P、負極集電体10Nと負極11Nとを合わせて負極11Nという場合もある。積層された極群15の最外層部に位
置する電極としては、正極11Pが配置されており、その正極11Pは正極集電体10Pの一方の主面のみに正極11Pが形成されたものである。極群15の最外層部に位置する正極11P以外の電極はいずれも、正極集電体10Pの両主面に正極11Pが形成されたもの、または負極集電体10Nの両主面に負極11Nが形成されたものである。
The connection structure between the tab and the lead in this embodiment will be described with reference to FIG. 2 shows a configuration in which four pairs of the
そして、極群15は、蓄電デバイスとしての機能を発現するために電解質(図示せず)を含んでいる。
And the
集電体には、いずれも端子電極2のリードを電気的に接続するためのタブが設けられている。図2では、正極集電体10Pに設けられた正極タブ4Pについて示している。複数の正極集電体10Pに設けられた複数の正極タブ4Pは、正極タブ集合部5Pにおいてひとつに束ねられている。正極リード3Pの一端は、正極タブ集合部5Pに電気的に接続されており、正極リード3Pの他端は外装体1の封止部を通じて外装体1の外部に引き出され、正極端子2Pとなっている。
Each of the current collectors is provided with a tab for electrically connecting the leads of the
図4は、従来の積層型蓄電デバイスの正極タブ集合部5Pと正極リード3Pの接合部付近の断面について、その一例を模式的に示したものである。従来の積層型蓄電デバイスでは、正極タブ集合部5Pが極群15の積層方向に屈曲しており、正極リード3Pは、屈曲した正極タブ集合部5Pの極群15と相対する面の反対側の面に接合されている。そのため、接合された正極タブ集合部5Pと正極リード3Pの端部が、所望の長さに切断されたままの鋭利な状態で、ラミネートフィルムからなる外装体1に直接接触する構造となっている。
FIG. 4 schematically shows an example of a cross section in the vicinity of the junction between the positive
一方、本実施形態においては、図2に示すように、正極タブ集合部5Pが極群15の積層方向に屈曲しており、正極リード3Pは、屈曲した正極タブ集合部5Pの極群15と相対する面に、正極タブ集合部5Pの屈曲部に正極リード3Pの一端が位置するように接合され、さらに正極タブ集合部5Pの極群15の積層方向に向く先端部を覆うように折り曲げられている。このように、正極リード3Pが正極タブ集合部5Pの先端部を覆うことにより、正極リード3Pと正極タブ集合部5Pとを、互いの先端部が一致するように接合した場合と比較して、接合強度を高めることができ、接合部の先端により外装体1が破損する可能性を低減できる。なお、本実施形態においては、正極リード3Pは、屈曲した正極タブ集合部5Pの極群15と相対する面に接合されていればよいが、さらに正極タブ集合部5Pの極群15の積層方向に向く先端部とも接合されていることが好ましい。
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 2, the positive electrode
さらに、正極リード3Pは、図3に示すように、正極タブ集合部5Pの積層方向に向く先端部を覆うように折り返され、正極タブ集合部5Pの極群15と相対する面およびそれと反対側の面を覆うように配置されることが好ましい。このように正極リード3Pが折り返されていることにより、正極タブ集合部5Pの先端部がラミネートフィルムからなる外装体1に接触することをより確実に防ぐことができる。このとき、正極リード3Pは、正極タブ集合部5Pの極群15と相対する面およびそれと反対側の面の両方に接合されていることが好ましい。また、正極リード3Pの折り返し部は、必ずしも正極タブ集合部5Pの先端部と接合または接触していなくても構わない。
Further, as shown in FIG. 3, the
正極リード3Pの幅は、正極タブ集合部5Pの幅よりも大きくすることで、極群15の積層方向に向く正極タブ集合部5Pの先端部に隣接する側端部についても、ラミネートフィルムからなる外装体1に接触することを防止でき、好ましい。さらには、正極タブ集合部5P全体、すなわち正極タブ集合部5Pの極群15と相対する面およびそれと反対側の面、極群15の積層方向に向く先端部に加え、先端部に隣接する側端部をも、正極リード3Pが覆うように配置されていることが好ましい。このような構造とするには、正極リード3Pの一端を、正極タブ集合部5Pを収納する袋状に形成したり、十字状に形成してそ
の部分で正極タブ集合部5Pの先端部および側端部を覆うように折りたためばよい。
The width of the
また、正極リード3Pの周縁部が面取りされていることが好ましい。正極リード3Pをプレスやシャーリングなどの切断方法で加工した場合、切断方法や条件によっては、切断面にかえりやバリが形成されることがあり、それらがラミネートフィルムを突き破らないまでも封止樹脂層を貫通して金属箔に達し、さらにそれが正極側と負極側とで同時に発生すると、ショートして発熱や発火の危険を招く可能性があるが、正極リード3Pを切断した後、面取り加工することによって、ラミネートフィルムを傷つける可能性があるかえりやバリを除去することで、さらに効果的に不具合の発生を防ぐことができる。
Moreover, it is preferable that the peripheral part of the
以上、本実施形態における正極側のタブとリードの接続構造について述べたが、これは正極側に限るものではなく、負極側のタブとリードの接続構造についても同様な構造が適用できる。 The positive side tab and lead connection structure in the present embodiment has been described above, but this is not limited to the positive side, and the same structure can be applied to the negative side tab and lead connection structure.
正極集電体10Pには、一般的にアルミ箔が使用されるが、ステンレスやチタンからなる金属箔も使用可能である。正極集電体10Pの厚さは、アルミ箔の場合10〜40μmの範囲であることが、柔軟性と強度を兼ね備えるという点から好適である。他の金属箔の場合も、柔軟性と強度などから生産工程上差し支えない範囲で適宜選定すればよい。
Although the aluminum foil is generally used for the positive electrode
正極タブ4Pは、一般的に正極集電体10Pと一体で形成されることから、正極集電体10Pと同じ材質および厚さとなる。正極タブ4Pの幅は、蓄電デバイスの容量、使用条件などに応じて、発熱などの不具合が起こらない程度に大きく、かつ負極タブ4Nや負極リード3Nと接触して短絡を起こさない程度に設計すればよい。
Since the
一端が外装体1の外部に引き出され正極端子2Pとなる正極リード3Pには、基本的に正極集電体10Pと同じ材質を使用すればよい。具体的には、アルミニウムがコストや柔軟性、強度などの点から好適に用いられ、チタンやステンレスも使用可能である。外装体1の内部に位置する正極リード3P部分と、外装体1の外部に位置する正極端子2P部分の幅は、基本的に同じでよいが、必要に応じて変更しても差し支えない。また、正極リード3Pの幅は、正極タブ集合部5Pの幅よりも広いことが好ましいが、正極リード3Pが、特にラミネートフィルムからなる外装体1の破損の原因となる正極タブ集合部5Pの先端部を覆うことにより、ラミネートフィルムからなる外装体1の破損を低減できることから、特に限定はしない。また、正極リード3Pの厚さは、正極タブ集合部5Pとの接合や、その先端部における折り曲げ加工、またさらに正極端子2Pと外部回路との接続などを考慮して適宜選定すればよく、特に限定はしないが、たとえば0.1mm程度が適当である。
The same material as that of the positive electrode
一方、負極集電体10Nには、一般的に銅箔が使用されるが、ステンレスやニッケルからなる金属箔も使用可能である。特に、リチウムイオン電池など電解質にLi塩を用いる蓄電デバイスでは、リチウムイオンと合金化しない金属箔を用いることが好ましい。負極集電体10Nの厚さは、銅箔の場合5〜20μmの範囲であることが、柔軟性と強度を兼ね備えるという点から好適である。他の金属箔の場合も、柔軟性と強度などから生産工程上差し支えない範囲で適宜選定すればよい。
On the other hand, a copper foil is generally used for the negative electrode
負極タブ4N(図示せず)は、正極タブ4Pの場合と同様に、負極集電体10Nと一体で形成されることから、負極集電体10Nと同じ材質および厚さとなる。負極タブ4Nの幅も、正極タブ4Pと同様に、蓄電デバイスの容量、使用条件などに応じて、発熱などの不具合が起こらない程度に大きく、かつ正極タブ4Pや正極リード3Pと接触して短絡を起こさない程度に設計すればよい。
Since the negative electrode tab 4N (not shown) is formed integrally with the negative electrode
一端が外装体1の外部に引き出され負極端子2N(図示せず)となる負極リード3N(図示せず)には、基本的に負極集電体10Nと同じ材質を使用すればよい。具体的には、銅やニッケル、ステンレスなどが挙げられるが、銅にニッケルをコートしたものや、異種金属を貼り合わせたクラッド材なども使用可能である。外装体1の内部に位置する負極リード3N部分と、外装体1の外部に位置する負極端子2N部分の幅は、基本的に同じでよいが、必要に応じて変更しても差し支えない。また、負極リード3Nの幅は、負極タブ集合部5Nの幅よりも広いことが好ましいが、負極リード3Nが、特にラミネートフィルムからなる外装体1の破損の原因となる負極タブ集合部5Nの先端部を覆うことにより、ラミネートフィルムからなる外装体1の破損を低減できることから、特に限定はしない。また、負極リード3Nの厚さは、負極タブ集合部5Nとの接合や、その先端部における折り曲げ加工、またさらに負極端子2Nと外部回路との接続などを考慮して適宜選定すればよく、特に限定はしないが、たとえば0.1mm程度が適当である。
The same material as that of the negative electrode
次に、本実施形態の極群15の構成について、リチウムイオン電池を代表例として説明する。極群15は、正極集電体10P上に形成された正極11Pと、負極集電体10N上に形成された負極11Nとが、セパレータ12を介して交互に積層された構造となっている。
Next, the configuration of the
正極11Pに用いる活物質としては、リチウムイオン電池に適用可能な正極活物質を使用すればよい。このような正極活物質は、例えば、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルトマンガン複合酸化物、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、リチウムバナジウム複合酸化物、二酸化マンガン、酸化バナジウムなどが挙げられる。特に、リチウムコバルト複合酸化物とリチウムニッケルマンガン複合酸化物は、充放電電位が高く、充放電容量も大きいことから活物質として使用した場合にエネルギー密度の大きな電池を構築でき、好適である。
As the active material used for the
正極11Pは、溶媒に正極活物質と導電剤や結着剤などを分散したスラリーを、正極集電体10Pとなる金属箔に直接塗布して乾燥し、必要に応じてプレスするなどして形成する方法や、溶媒を用いずに、正極活物質を導電剤や結着剤などと混合した混合物を正極集電体10Pと共にプレス成形により形成する方法、正極活物質を主成分とする焼結体を正極集電体10Pに導電性接着剤を用いて接着する方法などで作製することができ、その製法は特に限定しない。
The
以下、正極11Pの製法の一例として、活物質としてリチウムコバルト複合酸化物(LiCoO2)を主成分とする焼結体を正極11Pとする場合の製法を詳細に説明する。
Hereinafter, as an example of the manufacturing method of the
焼結体の製造には、下記の(1)から(3)のいずれを用いても良い。
(1) 活物質を、成形助剤、必要に応じて分散剤、可塑剤を加えた水もしくは溶剤と混合してスラリーを調整し、このスラリーを基材フィルムに塗布、乾燥した後、基材フィルムから剥離させ、焼結させる。
(2) 活物質を直接もしくは造粒したものを金型に投入し、プレス機で加圧成形した後、焼結させる。
(3) 造粒した活物質をロールプレス機で加圧成形してシート状に加工し、焼結させる。
(2)及び(3)の造粒については、(1)の方法で述べたスラリーから造粒する湿式造粒であっても乾式造粒であってもよい。
Any of the following (1) to (3) may be used for the production of the sintered body.
(1) The active material is mixed with a molding aid, water or a solvent to which a dispersant and a plasticizer are added if necessary to prepare a slurry, and the slurry is applied to a substrate film, dried, and then dried. Peel from the film and sinter.
(2) A material obtained by directly or granulating an active material is put into a mold, pressed with a press machine, and then sintered.
(3) The granulated active material is pressure-formed with a roll press machine, processed into a sheet, and sintered.
The granulation of (2) and (3) may be either wet granulation or dry granulation from the slurry described in the method (1).
正極活物質であるLiCoO2の原料粉末としては、比表面積1m2/g以上、一次粒径3μm以下の微粉末を用いるのが好ましい。このような微粉末を用いることで、比較的
低温での緻密化が可能となり、異相のない緻密な焼結体が得られる。なお、ここでは緻密な焼結体とは空隙率15%以下の焼結体をさしており、このような焼結体を得るための焼成温度は、原料粉末の焼結性に応じて、800〜1000℃の範囲で適宜選択すればよい。
As a raw material powder of LiCoO 2 which is a positive electrode active material, it is preferable to use a fine powder having a specific surface area of 1 m 2 / g or more and a primary particle size of 3 μm or less. By using such a fine powder, densification at a relatively low temperature is possible, and a dense sintered body free from different phases can be obtained. Here, the dense sintered body refers to a sintered body having a porosity of 15% or less, and the firing temperature for obtaining such a sintered body depends on the sinterability of the raw material powder. What is necessary is just to select suitably in the range of 1000 degreeC.
成形助剤としては、例えばポリアクリル酸、カルボキシメチルセルロース、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ジアセチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルクロライド、ポリビニルピロリドン、ブチラールなどの1種もしくは2種以上の混合物が挙げられる。中でもバインダーはブチラール系バインダーが好ましい。ブチラール系バインダーは強度が高いため添加量を削減でき、高密度の焼結体が得られる。バインダー量は、原料粉末である活物質に対し10体積%以下とすることが好ましい。 Examples of the molding aid include one or a mixture of two or more of polyacrylic acid, carboxymethyl cellulose, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, diacetyl cellulose, hydroxypropyl cellulose, polyvinyl chloride, polyvinyl pyrrolidone, butyral, and the like. Of these, a butyral binder is preferred as the binder. Since the butyral binder has high strength, the amount added can be reduced, and a high-density sintered body can be obtained. The amount of the binder is preferably 10% by volume or less with respect to the active material as the raw material powder.
基材フィルムとしては、たとえばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン、テトラフルオロエチレン等の樹脂フィルムを用いることができる。 As a base film, resin films, such as a polyethylene terephthalate, a polypropylene, polyethylene, a tetrafluoroethylene, can be used, for example.
得られた正極活物質の焼結体を正極集電体10Pに接着するための導電性接着剤には、炭素材料や金、銀、銅、白金、金コート粒子などをフィラーとした導電性接着剤を用いるのが適当である。正極側では特に、充電時にフィラーが溶出することがないよう炭素材料をフィラーとしたカーボン系導電性接着剤が好適であり、例えば、スリーボンド社製の3315Eを使用することができる。
The conductive adhesive for bonding the obtained sintered body of the positive electrode active material to the positive electrode
一方、負極11Nに用いる活物質としては、金属リチウムや、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な合金、炭素材料、金属材料、酸化物およびリチウム含有複合酸化物など、リチウムイオン電池に適用可能な負極活物質を使用すればよい。このような負極活物質は、例えば、合金ではSi系合金、Sn系合金が、炭素材料では黒鉛やハードカーボンが、金属材料ではAlやIn、Siが、酸化物ではチタン酸化物、タングステン酸化物、モリブデン酸化物、ニオブ酸化物、バナジウム酸化物、鉄酸化物等、およびこれらの酸化物とリチウムからなるリチウム複合酸化物などが挙げられる。特にチタン酸リチウム(Li2Ti3O7およびその類縁活物質)は、充放電電位が1.5V付近と負極活物質の中では高いことから、充放電時における金属リチウムの負極表面への析出がなく、安全性の高い電池とすることができ、好適である。
On the other hand, examples of the active material used for the
負極11Nは、正極11Pと同様な方法で作製できる。特に、酸化物やリチウム複合酸化物を負極活物質として用いる場合は、焼結体として用いることによりエネルギー密度の高い電池を構築できる。
The
セパレータ12としては、例えばポリオレフィン繊維性の不織布やポリオレフィン製の微多孔膜、セラミックの多孔質材料を用いることができる。ここで、ポリオレフィンとしてはポリエチレン、ポリプロピレンを挙げることができ、一般的にリチウムイオン電池に用いられるセパレータが適用可能である。
As the
極群15に含まれる電解質としては、有機電解液、高分子固体電解質、無機固体電解質、イオン液体等のいずれも用いることができる。有機電解液は、有機溶媒と電解質塩によって構成され、必要に応じて、電極表面への被膜形成、過充電防止、難燃性の付与等を目的とした添加剤を加えてもよい。有機溶媒としては、高誘電率を有し、低粘性、低蒸気圧のものが好適に用いられ、このような材料としては、たとえば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、メチルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートから選ばれる1種もしくは2種以上を混合した溶媒が挙げ
られる。電解質塩としては、例えばLiClO4、LiBF4、LiPF6、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2などのリチウム塩が挙げられる。
As the electrolyte contained in the
また、電解質として、高分子固体電解質、無機固体電解質を用いる場合は、セパレータ12にかえてこれらの電解質を配置してもよい。
Further, when a polymer solid electrolyte or an inorganic solid electrolyte is used as the electrolyte, these electrolytes may be disposed in place of the
次に、本実施形態におけるタブとリードの接続部を形成する方法について説明する。 Next, a method for forming the tab-lead connecting portion in this embodiment will be described.
図2に示すとおり、複数の正極集電体10Pに設けられた複数の正極タブ4Pをひとつに束ねて正極タブ集合部5Pを形成する。このとき、正極タブ4Pは、所望によりそれぞれ異なる長さとしてもよい。形成した正極タブ集合部5Pを、極群15の積層方向に折り曲げた際に、正極タブ集合部5Pの先端部を、その先端部が向く極群15の面の最外部(図2においては、極群15の最上層に位置する正極集電体10P)よりも突出しないように、適当な位置で切り揃える。
As shown in FIG. 2, a plurality of
正極タブ集合部5Pを極群15の積層方向に折り曲げた際に極群15と相対する面(図2においては、極群15の最上層に位置する正極集電体10Pにつながる正極タブ4P)に、正極リード3Pの一端を重ね合わせ、超音波接合もしくはレーザー溶接などの手法を用いて、正極タブ集合部5Pおよび正極リード3Pを接合する。このとき、正極タブ集合部5Pの屈曲部に正極リード3Pの一端が位置するように配置する。
The surface facing the
その後、正極タブ集合部5Pと正極リード3Pの接合部を、極群15の積層方向に屈曲させるとともに、正極リード3Pを、正極タブ集合部5Pの先端が内側になるように折り曲げればよい。このとき、正極リード3Pを、正極タブ集合部5Pの先端部近傍で極群15の積層面に沿うように折り曲げることにより、図2のような構造が形成できる。また、図3のような構造を形成するには、さらに正極タブ集合部5Pに沿うように折り畳む、または、正極タブ集合部5Pを挟むように正極リード3Pを折り畳んだ後に超音波接合もしくはレーザー溶接などの手法を用いて、正極タブ集合部5Pおよび正極リード3Pを接合すればよい。なお、負極側のタブとリードの接続部も、同様にして形成すればよい。
Thereafter, the joint between the positive
このようにしてタブとリードの接続部を形成した極群15を、外装体1であるラミネートフィルムに挟み、リードのタブと接続されていない他端が端子電極2として外装体1の外部に引き出されるようにして、外装体1の開口部を封止することで、リチウムイオン電池を形成することができる。外装体1の封止は、ラミネートフィルムの封止樹脂層側を内側として極群15を挟み、開口部を熱圧着するなどして、封止樹脂層同士を接着すればよい。また電解質として電解液を用いる場合は、まず、ラミネートフィルムの電解液を注入する部分以外を接着し、接着していない部分から電解液を注入した後、開口部を熱圧着すればよい。
The
以上、本実施形態について、一例としてリチウムイオン電池を取り上げて詳述したが、本発明はこれに限定されるものではなく、鉛電池やニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタなど各種二次電池やキャパシタ、その他類似の積層型蓄電デバイスにも適用可能である。 As described above, the present embodiment has been described in detail by taking a lithium ion battery as an example, but the present invention is not limited to this, and a lead battery, a nickel cadmium battery, a nickel hydrogen battery, an electric double layer capacitor, a lithium ion The present invention can also be applied to various secondary batteries such as capacitors, capacitors, and other similar stacked electric storage devices.
1・・・・外装体
2・・・・端子電極
2P・・・正極端子
3P・・・正極リード
4P・・・正極タブ
5P・・・正極タブ集合部
10P・・正極集電体
10N・・負極集電体
11P・・正極
11N・・負極
12・・・セパレータ
15・・・極群
DESCRIPTION OF
Claims (5)
複数の前記正極および前記負極にそれぞれ接続された正極端子および負極端子と、
前記極群を収納する外装体であるラミネートフィルムと、電解質と、を備え、
前記正極端子は、前記外装体の内部において正極リードにより、前記正極に設けられた正極タブを集合させた正極タブ集合部と接合されており、
前記負極端子は、前記外装体の内部において負極リードにより、前記負極に設けられた負極タブを集合させた負極タブ集合部と接合されており、
前記正極タブ集合部および前記負極タブ集合部の前記正極リードおよび前記負極リードに接合される部分が、前記極群の積層方向に屈曲しているとともに、前記正極リードおよび前記負極リードが、少なくとも前記正極タブ集合部および前記負極タブ集合部の前記極群と相対する面およびその先端部を覆うように接合されていることを特徴とする積層型蓄電デバイス。 A group of poles in which a plurality of plate-like positive electrodes and negative electrodes are alternately laminated via separators;
A positive terminal and a negative terminal connected to a plurality of the positive and negative electrodes, respectively;
A laminate film that is an exterior body that houses the electrode group, and an electrolyte,
The positive electrode terminal is joined to a positive electrode tab assembly portion in which positive electrode tabs provided on the positive electrode are assembled by a positive electrode lead in the exterior body,
The negative electrode terminal is joined to a negative electrode tab assembly portion in which negative electrode tabs provided on the negative electrode are assembled by a negative electrode lead in the exterior body,
Portions joined to the positive electrode lead and the negative electrode lead of the positive electrode tab assembly portion and the negative electrode tab assembly portion are bent in the stacking direction of the electrode group, and the positive electrode lead and the negative electrode lead are at least the A laminated power storage device, wherein the positive electrode tab assembly portion and the negative electrode tab assembly portion are joined so as to cover a surface of the negative electrode tab assembly portion facing the electrode group and a tip portion thereof.
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