JP2014038838A - タブリードおよび電池 - Google Patents

Abstract

【課題】衝撃により破断の生じないアルミニウム箔からなる非水電解質蓄電デバイス用のタブリードとこれを用いた電池の提供を目的とする。
【解決手段】耐電解液性を付与する表面処理が施されたアルミニウム箔からなる長方形状の平形導体４の両面から、該平形導体の縦方向の両端側４ａ，４ｂが露出され幅方向の両端の一部を覆って外方にはみ出るように、絶縁樹脂フィルム５が貼り合わされたタブリード３であって、絶縁樹脂フィルムを貼った後の上記のアルミニウム箔の抗張力を、８５Ｎ／ｍｍ^２以上とする。また、絶縁樹脂フィルムを貼った後の上記のアルミニウム箔は、破断伸びが１５％以上で、鉄が従来より多い１.２〜１.７重量％が含まれている。なお、アルミニウム箔の厚さは、０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍとする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池から電気を取り出す端子として用いられるアルミニウム箔からなるタブリードおよび該タブリードを用いた電池に関する。

アルミニウム箔からなるタブリードは、例えば、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタ等の電池の正極側のリード部材として使用されている。このタブリードは、例えば、特許文献１，２に開示されるように、アルミニウム箔からなる長方形状の平形導体の中央部分の両面を絶縁樹脂フィルムで覆い、この絶縁樹脂フィルム部分を電池の封入体で密封封止して、電気を外部に取り出すようにしている。

特開２００１−１０２０１６号公報 特開２０１１−１８１３００号公報

上記の電池にアルミニウム箔からなるタブリードを取り付けた状態で衝撃（落下等）が加わると、タブリードの電池内の部分でアルミニウム箔が破断することがある。
本発明は、上記の実状に鑑みてなされたもので、上記のような衝撃により破断の生じにくいアルミニウム箔からなるタブリードとこれを用いた電池の提供を目的とする。

本発明によるタブリードは、耐電解液性を付与する表面処理が施されたアルミニウム箔からなる長方形状の平形導体の両面から、該平形導体の縦方向の両端側が露出され幅方向の両端の一部を覆って外方にはみ出るように、絶縁樹脂フィルムが貼り合わされたタブリードであって、上記絶縁樹脂フィルムを貼った後の上記のアルミニウム箔の抗張力が、８５Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする。また、上記絶縁樹脂フィルムを貼った後の上記のアルミニウム箔は、破断伸びが１５％以上で、鉄が従来より多い１.２〜１.７重量％が含まれていることが好ましい。なお、アルミニウム箔の厚さが０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍであることが好ましい。

また、本発明による電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した積層電極群と電解液を、金属箔を含む多層フィルムからなる封入体に収納した電池であって、上記のタブリードを正極板または負極板に接続して封入体から取り出し、上記のタブリードが封入体と接する箇所が密閉されていることを特徴とする。

本発明によれば、衝撃により破断の生じにくいアルミニウム箔からなるタブリードとこれを用いた電池を提供することができる。

本発明によるタブリードの使用形態の一例を示す図である。 本発明によるタブリードの構造の概略を説明する図である。

図１，２により、本発明によるタブリードの概略とその使用形態を説明する。図１（Ａ）は、非水電解質電池の外観を示す図、図１（Ｂ）はタブリードの封着状態を示す図、図２はタブリードの一例を示す図である。図中、１は非水電解質電池、２は封入体、２ａは最内層フィルム、２ｂは金属箔層、２ｃは最外層フィルム、３は正極側のタブリード、３’は負極側のタブリード、４は平形導体、５は絶縁樹脂フィルム、６はシール部、７は電極板リードを示す。

非水電解質電池１は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した積層電極群（図示省略）と電解液を、金属箔を含む多層フィルムからなる封入体２に収納し、図１（Ａ）に示すように、正極板に接続したタブリード３、負極板に接続したタブリード３’を、絶縁樹脂フィルム５を介して封入体２のシール部６から密封封止した状態で取り出して構成される。封入体２に用いる多層フィルムは、後述するように、少なくとも金属箔の両面に樹脂フィルムを貼り合わせて形成される。

封入体２は、非水電解質電池１の外装ケースとなるもので、例えば、矩形状の２枚の多層フィルム周辺のシール部６を、熱溶着によりシールすることにより密封される。タブリード３，３’には、絶縁樹脂フィルム５が予め熱溶着により接合されている。この絶縁樹脂フィルム５と封入体２の多層フィルムとが熱融着されてタブリード３，３’と多層フィルムとが密封される。

タブリード３，３’は、薄い導体箔を長方形状にカットして平形導体４とし、この平形導体の封入体２からの取り出し部分に絶縁樹脂フィルム５を貼り付けて構成される。絶縁樹脂フィルム５は、平形導体４の両面に位置を合わせて貼り合わされる。この絶縁樹脂フィルム５は、長方形状の平形導体４の長さ（縦方向）より短く、平形導体４の幅（横方向）より広いものが用いられる。

なお、非水電解質電池１として、携帯電話、ノートパソコン、携帯音楽プレーヤ等の機器に搭載される小型のものと、電気自動車用のバッテリー等の大型のものがある。タブリードの平形導体４は、上記の電池の形状や容量により異なるが、厚さが０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍ、好ましくは０．０８ｍｍ〜０．５ｍｍ、長さ（縦方向）が２０ｍｍ〜８０ｍｍ、幅（横方向）が２ｍｍ〜９０ｍｍで、縦方向の長さより横幅の方が大きい場合もある。絶縁樹脂フィルム５は、長さ（縦方向）が３ｍｍ〜１０ｍｍ、横幅は平形導体４の幅より数ｍｍ大きいものが用いられる。

絶縁樹脂フィルム５は、図１（Ｂ）および図２に示すように、タブリード３，３’の平形導体４の両面に、接着または溶着する内側層５ａと封入体２と融着される外側層５ｂの２層で形成することができる。内側層５ａは、予め加熱溶融により平形導体４に密着させて、導体界面における良好な密封封止を形成しておく。外側層５ｂは、内側層５ａの融点より高い融点のものが用いられ、平形導体４との密封封止時には溶融が生じないようにして形状を保持する。そして、封入体２とのシール時に、外側層５ｂと封入体２と融着させることで、封入体２内の金属箔２ｂと平形導体４が電気的に短絡しないようにすることができる。

タブリード３，３’は、平形導体４の縦方向の両端を除く部分（中間部分）に、絶縁樹脂フィルム５をその幅方向の両端から外方に多少はみ出るようにして貼り合わせて覆い、平形導体４の上端部４ａと下端部４ｂとを露出させて構成される。そして、上端部４ａは、封入体２から外側に露出され外部装置等への接続端子とされ、下端部４ｂは、封入体２内で電池の電極板リード７との接続部とされる。

封入体２を形成する多層フィルムは、少なくとも３層の積層体からなり、その最内層フィルム２ａは、電解液で溶解されずシール部６から電解液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。金属箔層２ｂは、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属箔が用いられ、電解液に対する密封性を高めている。最外層フィルム２ｃは、薄い金属箔層２ｂを保護するためのもので、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等で形成されている。

正極側のタブリード３の平形導体４は、高い電位がかかるため高電位で電解液に溶解しない金属材で、アルミニウムから形成される。なお、負極側のタブリード３’の平形導体４には、通常、銅またはニッケル、またはこれらの合金またはアルミニウムが用いられる。

アルミニウム箔からなるタブリード３は、絶縁樹脂フィルム５で封入体２に封止固定され、下端部４ｂが封入体２内の電極板リード７に溶接等で接続固定されて電池内に組み付けられる。この状態で、電池が落下等により衝撃を受けると、封入体２による封止固定部分と電極板リード７との接続固定部分との間で、平形導体４に引張応力が生じて下端部４ｂで破断することがある。

本発明は、特に、上記のアルミニウム箔導体を用いたタブリード３を、従来のものより抗張力を高め、かつ破断伸びを大きくしたことを特徴としている。
本発明のタブリードに使用されるアルミニウム箔は、それ自体の抗張力が９０Ｎ／ｍｍ^２以上である。抵張力が大きいほど良いが、現実的には１１０Ｎ／ｍｍ^２以上あれば十分である。アルミニウム箔自体の破断伸びは３０％以上である。破断伸びは大きいほど良いが、現実的には５０％あれば十分である。
アルミニウム箔に絶縁フィルムを貼るときにはアルミニウム箔に熱が加えられるので、絶縁フィルムを貼った後のアルミニウム箔の抗張力と破断伸びは、アルミニウム箔自体の抗張力と破断伸びよりも小さくなる。絶縁フィルムを貼った後のアルミニウム箔の抗張力は８５Ｎ／ｍｍ^２以上あればよい。現実的には、例えば、絶縁フィルムを貼った後のアルミニウム箔の抗張力は１１０Ｎ／ｍｍ^２あれば好ましい。絶縁フィルムを貼った後のアルミニウム箔の破断伸びは１５％以上あればよい。現実的には、例えば、絶縁フィルムを貼った後のアルミニウム箔の破断伸びは４０％あれば好ましい。

本発明においては、例えば、アルミニウム箔に含まれる鉄の含有量を、従来の０.７重量％以下より多い１.２〜１.７重量％とした。厚さ０．１ｍｍのアルミニウム箔の抗張力、破断伸びを表１に示す。アルミニウム箔の抗張力を従来（比較例１）の７５Ｎ／ｍｍ^２から９０Ｎ／ｍｍ^２〜１００Ｎ／ｍｍ^２に高めることができた。また、破断伸びは、従来（比較例１）の２５％から３０％〜４０％に高めることができた。このアルミニウム箔に絶縁フィルムを貼り付けたタブリードを電池に組み込んで落下試験（５０００回；試験方法 落下高さ１ｍ、床の材質堅木）を行うと、実施例１，２のタブリードの破断はしないが、従来例（比較例１）では破断する。
厚さ０．０５ｍｍのアルミニウム箔を平形導体４として絶縁樹脂フィルム５を貼り付けたタブリード３とした状態で平型導体４の抗張力、破断伸びを測定した。表２にその値を示す。抗張力は、従来の７０Ｎ／ｍｍ^２から８５〜９０Ｎ／ｍｍ^２と高めることができた。破断伸びは、従来の１０％から１５〜２０％に高めることができた。上記と同様に落下試験をすると、実施例３、４のタブリードは破断しないが、従来例（比較例２）では破断する。
このように、本発明によれば、５０００回の落下試験（１ｍの高さから落下）でもタブリードに破断が生じず、タブリードの破断強度を向上させられることが確認できた。このため、本発明によれば、衝撃により破断の生じにくいアルミニウム箔からなるタブリードとこれを用いた電池を提供することができる。

１…非水電解質電池、２…封入体、２ａ…最内層フィルム、２ｂ…金属箔層、２ｃ…最外層フィルム、３…正極側のタブリード、３’…負極側のタブリード、４…平形導体、５…絶縁樹脂フィルム、６…シール部、７…電極板リード。

Claims (7)

1. 耐電解液性を付与する表面処理が施されたアルミニウム箔からなる長方形状の平形導体の両面から、該平形導体の縦方向の両端側が露出され幅方向の両端の一部を覆って外方にはみ出るように、絶縁樹脂フィルムが貼り合わされたタブリードであって、
   前記絶縁樹脂フィルムを貼った後の前記アルミニウム箔の抗張力が、８５Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とするタブリード。
2. 前記絶縁樹脂フィルムを貼った後の前記アルミニウム箔の破断伸びが、１５％以上であることを特徴とする請求項１に記載のタブリード。
3. 前記アルミニウム箔の抗張力が、９０Ｎ／ｍｍ^２以上であることを特徴とする請求項１または２に記載のタブリード。
4. 前記アルミニウム箔の破断伸びが、３０％以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のタブリード。
5. 前記アルミニウム箔は、鉄が１.２〜１.７重量％含まれていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のタブリード。
6. 前記アルミニウム箔の厚さが０.０５ｍｍ〜０.５ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のタブリード。
7. 正極板と負極板とをセパレータを介して積層した積層電極群と電解液を、金属箔を含む多層フィルムからなる封入体に収納した電池であって、
   請求項１から６のいずれか一項に記載のタブリードを前記正極板または前記負極板に接続して前記封入体から取り出し、前記タブリードが前記封入体と接する箇所が密閉されていることを特徴とする電池。

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