JP2016105348A - ラミネート外装電池 - Google Patents

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仁史 前田
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忠継 小川
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Abstract

【課題】電極板から延設された集電タブの一部をセパレータで覆った電極体を有する外装ラミネート外装電池において、集電タブ付近のセパレータのめくれによる短絡の発生を適切に防止することが可能なラミネート外装電池を提供する。【解決手段】ラミネート外装電池1において、矩形状の正極板31と、正極板31の両面を被覆するセパレータ32と、矩形状の負極板30とを積層して電極体3を得る。正極タブ7Bはセパレータ32の端辺320Aから露出される。セパレータ32は正極板31の両面から正極板31の4辺310A〜310Dより突出した接合部330A、330を有する。接合部330は、上辺310Aに沿ったセパレータ32の周縁部320aの長手方向中央より正極タブ7B側に近接し且つ、周縁部320aの幅の中央よりも32E端辺側に近接する位置に存在する。【選択図】図4

Description

本発明は、ラミネート外装電池に関する。
ラミネート外装電池は、携帯電話機などのモバイル機器にはもとより、ハイブリッド電気自動車(HEV)や電気自動車(PEV)などの車両、ロボット、さらには家庭や店舗等において、比較的大容量の蓄電池として広く用いられている。
ラミネート外装電池は、一例として、直方体状の電極体をラミネート外装体の内部に封止して構成される。電極体は、矩形状の正極板と、負極板とを、セパレータを介して複数にわたり繰り返し積層し、電解液を含浸してなる。セパレータは、例えば一対の樹脂シートを各周縁で接合してなる袋状であり、正極板はセパレータの中に収納されることで負極板と絶縁される。
正極板と負極板の各々には、それぞれ集電用のタブが延設される。このうち正極タブが正極端子、負極タブが負極端子に電気接続される。正極端子と負極端子とは、ラミネート外装体から外部露出され、充放電に供される。
特開2012−54029号公報 国際公開WO00/59063号公報
ラミネート外装電池の製造工程では、電極体に振動等の外力が加わり、電極体内の正極板を収納したいずれかのセパレータと負極板とが相対的に位置ずれ(積層ずれ)を生じることがある。正極タブはセパレータより延設されており、構造上、正極タブとセパレータとは接合するのが困難である。このため、上記位置ずれに伴う摩擦力がセパレータに及び、正極タブを被覆するセパレータ部分がめくれると、負極板と対向する正極タブの根元が露出し易い。これにより、正極タブを介して正極板と負極板とが短絡を生じるおそれがある。
この対策として、大型のセパレータで正極タブをさらに被覆しようとすれば、セパレータ内の余分なスペースが増え、セパレータと正極板とが相対的に位置ずれを生じうる。また、電極体の周囲よりセパレータがはみ出てめくれ易くなるほか、ラミネート外装電池のエネルギー密度が低下しうる懸念もある。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、電極板から延設された集電タブの一部をセパレータで覆った電極体を有する外装ラミネート外装電池において、集電タブ付近のセパレータのめくれによる短絡の発生を適切に防止することが可能なラミネート外装電池の提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、電極体と、前記電極体を収納するラミネート外装体とを備えるラミネート外装電池であって、前記電極体は、矩形状の第1極板と、前記第1極板の一辺より延設された短冊状の集電タブと、前記第1極板よりも広い面積を有し、前記第1極板の両面を被覆するシート状のセパレータと、前記セパレータを介して前記第1極板に積層され、前記第1極板と逆極性で矩形状の第2極板と、を有し、前記セパレータは前記第1極板の両面から前記第1極板の少なくとも前記一辺より突出され、前記突出した対向部同士が重ねられた周縁部を有し、前記周縁部には前記突出した対向部同士が接合された接合部が形成され、前記電極体を平面視する際、前記集電タブは前記周縁部における前記セパレータの端辺から露出され、前記接合部は、前記一辺に沿った前記周縁部において、前記集電タブと重なる部分を除いた残余領域の中央よりも前記集電タブに近接する位置で、且つ、前記一辺と直交する前記周縁部の幅の中央よりも前記セパレータの前記端辺に近接する位置に存在する構成とする。
本発明の別の態様では、前記接合部は、前記長手方向に沿って前記周縁部に複数存在している構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記電極体を平面視する際、前記周縁部は、前記第1極板の周囲4辺より突出しており、前記第1極板の前記一辺より突出した前記周縁部の幅が、前記一辺を除く残余の3辺より突出した前記周縁部のいずれの幅よりも広い構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記各接合部は、その各々が近接する前記第1極板のいずれかの辺に対して平行若しくは傾斜した線状、またはドット状である構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記接合部は熱溶着部である構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記電極体を平面視する際、前記第1極板の面積は前記第2極板の面積よりも小さく、前記セパレータの面積は第2極板の面積よりも大きい構成とすることもできる。
本発明の別の態様では、前記電極体を平面視する際、前記電極体の一辺において、前記一辺の一方の端部に前記正極板から延設された集電タブが位置し、前記一方の辺の他方の端部に前記負極板から延設された集電タブが位置する構成とすることもできる。
本発明の一態様におけるラミネート外装電池は、第1極板の両面がセパレータに覆われ、第1極板の両面よりその一辺から突出したセパレータの周縁部において、その対向部同士を接合する接合部が形成されている。接合部は少なくとも、第1極板の一辺に沿った周縁部において、集電タブと重なる部分を除く残余領域の中央よりも集電タブに近接する位置で、且つ、第1極板の一辺と直交する周縁部の幅の中央よりもセパレータの端辺に近接する位置に存在する。
これによりセパレータの接合部は、少なくとも集電タブとセパレータの端辺の両方に近接する位置に設けられる。したがって、製造工程において正極板と負極板とが積層ずれを生じ、集電タブに重なるセパレータ部分に摩擦力が及んでも、集電タブに近接する接合部がセパレータの移動を抑制する。よって、集電タブに重なるセパレータの部分が容易にめくれることがない。従って、セパレータがめくれて集電タブが露出することにより、セパレータ内に収納された第1極板が第2極板と短絡するのを防止できる。
結果として、製造工程におけるセパレータのめくれによる短絡を適切に防止することが可能なラミネート外装電池を提供できる。
実施の形態1に係るラミネート外装電池1の外観図である。 ラミネート外装電池1の分解図である。 積層電極体3Xの分解図である。 正極板31及びセパレータ32の正面図である。 正極タブ7B周辺の正極板31及びセパレータ32の部分拡大図である。 接合部330Aによる効果を説明するための図である。 実施の形態2〜5に係る、正極タブ7B周辺の正極板31及びセパレータ32の部分拡大図である。 実施の形態6に係る、正極板31及びセパレータ32Cの構成を示す図である。 実施の形態7に係る、正極板31及びセパレータ32Dの構成を示す図である。
<実施の形態1>
本発明の実施の形態1に係るラミネート外装電池1を図1及び図2に示す。
ラミネート外装電池1はリチウムイオン二次電池であって、ラミネート外装体2と、電極体3と、スペーサ4と、溶着樹脂5A、5Bと、負極端子6Aと、正極端子6Bとを有してなる。ラミネート外装電池1は、扁平角型のラミネート外装体2の一辺より溶着樹脂5A、5Bを介して負極端子6A、正極端子6Bが外部露出した外観構成を有する。
[ラミネート外装体2]
ラミネート外装体2は、一対の矩形状のラミネートシート2A、2Bを有してなる。ラミネートシート2A、2Bは、いずれも金属ラミネートであって、一例としてアルミニウムシートの溶着面にポリプロピレン被膜をラミネートしてなる。ラミネートシート2Aは、電極体3を収納するための直方体状のカップ部20Aを有する。ラミネートシート2Aは、カップ部20Aを囲む4辺の周縁端部21a1〜21d1を、ラミネートシート2Bの周縁端部21a2〜21d2と熱溶着されている。これによりラミネート外装体2は封止部21a〜21dを有し、カップ部20Aの内部が封止されている。
[電極体3]
電極体3はラミネート外装電池1の主要な構成要素であり、扁平な直方体状の形状を有する。電極体3は積層電極体3Xと、積層電極体3Xに含浸された電解液(不図示)とを有する。積層電極体3Xは図3に示すように、複数の負極板30と、複数の正極板31と、複数のセパレータ32と、一対の絶縁シート33と、絶縁テープ34とを有する。積層電極体3Xでは、第1極板である正極板31がその両面をセパレータ32に覆われた状態で、第2極板である負極板30と、複数にわたり交互に積層される。積層電極体3Xの内部構成の説明のため、図3では絶縁テープ34の図示を省略し、負極板30と正極板31の積層枚数を実際より少なく図示している。
(i)負極板30
負極板30は矩形状の電極板であり、天然黒鉛、人造黒鉛等を含む負極材料を銅箔からなる芯体の両面に塗布してなる。負極板30のサイズは、一例として高さ(Y方向長)90mm、幅(X方向長)90mm、厚み(Z方向厚)80μmである。負極板30はその一辺において、芯体の一部を切り残して延設された短冊状の集電タブ(負極タブ7A)を有する。
(ii)正極板31
正極板31は、負極板30と同様の矩形状の電極板であり、コバルト酸リチウム(LiCoO2)を含む正極材料をアルミニウム箔からなる芯体の両面に塗布してなる。平面視した際の正極板31の面積は負極板30の面積よりも若干狭く、一例として高さ(Y方向長)85mm、幅(X方向長)85mm、厚み(Z方向厚)100μmである。正極板31はその一辺において、芯体の一部を切り残して延設された短冊状の集電タブ(正極タブ7B)を有する。
尚、負極タブ7Aと正極タブ7Bとは、図3に示すように、電極体3において同じ方向に揃う負極板30の上辺300Aと正極板31の上辺310Aとから、互いに重ならない位置より延設される。
(iii)セパレータ32
セパレータ32は平面視した際に矩形状となる袋である。セパレータ32は熱収縮率の低い絶縁性材料、一例としてポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)、ポリアミド(PA)のいずれかで構成される。平面視した際のセパレータ32の面積は負極板30の面積よりも広く、一例として高さ(Y方向長)94mm、幅(X方向長)90mm、総厚み(Z方向厚)30μmである。セパレータ32は一対の樹脂シート32A、32Bを接合してなる。樹脂シート32A、32Bは、図4に示すように、正極板31から延設された正極タブ7Bを端辺320Aより露出させ、正極板31の両面から正極板31の少なくとも一辺(ここでは上辺320Aを含む、4辺320A〜320D)より樹脂シート32A、32Bの周縁を突出させた状態で重ねられる。これによりセパレータ32は、上辺320Aより突出した樹脂シート32A、32Bの対向部32A1、32B1を重ねてなる周縁部320aを有する。また同様に、各辺32B〜32Dより突出した樹脂シート32A、32Bの対向部32A2〜32A4、32B2〜32B4を重ねてなる周縁部320b〜320dを有する。周縁部320a〜320dには、樹脂シート32A、32Bの部分同士を接合するための複数の接合部(熱溶着部)330が形成される。さらに周縁部320aには、接合部330Aが形成される。
各接合部330は、周縁部320a〜320dの各長手方向に沿って、断続的な線状に形成される。
一方、接合部330Aは図5に示すように、正極タブ7B及びセパレータ32の端辺320Aの近接位置に形成される。具体的には、少なくとも以下に示す(条件1)及び(条件2)をともに満たす領域A(図中の網掛け領域)に存在するように形成される。
(条件1)正極板31の一辺(ここでは上辺310A)に沿って、正極タブ7Bと重なる部分を除く、周縁部320aの残余領域Lの中央(図中の点P0)よりも正極タブ7Bの近接位置であること。
(条件2)上辺310Aと直交する周縁部320aの幅D(周縁幅)の中央(図中の点P1)よりもセパレータ32の端辺320Aの近接位置であること。
点P0、P1は、セパレータ32に対して正極板31の中央方向に摩擦力が及んだ場合、セパレータ32が接合部330Aを起点として正極タブ7Bの根元を適切に被覆可能と思われる範囲の臨界点である。通常、正極タブ7Bの幅は、セパレータ32の端辺320Aの長さに対して一定の長さを占めており、図5の例では、残余領域Lの長さが正極タブ7Bの幅の2倍よりも短い。このため、接合部330Aが点P0よりも正極タブ7B側に近接していれば、正極タブ7B上のセパレータ32の位置ずれを接合部330Aで効果的に防止できる。また接合部330Aが点P1よりセパレータ32の端辺320Aに近接していれば、接合部330A付近のセパレータ32のめくれを端辺320A付近で阻止できる。
ここでは一例として、領域A内において、正極タブ7Bから2mm離間し、端辺320Aより1mm離間した位置に一部が重なるように接合部330Aを形成する。
尚、周縁部320aの幅Dは、上辺310Aを除く残余の3辺310B〜310Dより突出した周縁部320b〜320dの各幅(周縁幅)よりも広く設定される。これは周縁部320aの幅Dを比較的広く設定することで、セパレータ32がめくれた際に上辺310Aが容易に露出しないようにするための工夫である。
また、領域Aは、短絡防止効果を良好に得るための接合部330Aの位置を、正極タブ7Bと端辺320Aとの関係で規定した領域であるが、接合部330Aによる短絡防止効果をさらに良好に得るためには、領域A内における接合部330Aの位置を、可能な限り、正極タブ7Bと端辺320Aとの両方の近接位置とし、端辺320A付近においてセパレータ32のめくれを最小限に防止することが望ましい。これにより、正極タブ7Bと重なる位置のセパレータ32に摩擦力が加わっても、セパレータ32で覆われた正極タブ7Bの根元が容易に露出することがない。
また、セパレータ32を一対の樹脂シート32A、32Bで構成する場合、残余領域L中の領域Aに接合部330Aを形成するとともに、正極タブ7Bを挟んで残余領域Lと反対側にある残余領域M(紙面左側の周縁部320aの領域)中において、接合部330Aと対称的な位置に接合部330を形成することが望ましい。これにより、正極タブ7Bの幅(X)方向両側付近からのセパレータ32のめくれを防止でき、一層、正極タブ7Bの根元で発生しうる短絡を効果的に防止できる。
(iv)絶縁シート33
絶縁シート33はセパレータ32と同じ絶縁性材料で構成され、電極体3をラミネート外装体2と確実に絶縁する。
電極体3では、セパレータ32に正極板31を収納した状態で、35枚の正極板31がセパレータ32を介し、36枚の負極板30と交互に積層され、積層電極体3Xが形成される。一対の絶縁シート33は、積層電極体3X中の最も上位及び最も下位の各電極板(ここではともに負極板30)とを覆うように配される。
(v)絶縁テープ34
絶縁テープ34は、一対の絶縁シート33の複数個所に貼着され、電極体3の積層構造を保持する。
(vi)電解液
電解液は、例えばエチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)を含む混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を溶解してなる。
[スペーサ4]
スペーサ4はL字断面状に折り曲げられたシート状部材であり、負極タブ7A及び正極タブ7Bが延設された電極体3の一端面3Aとカップ部20Aの内部にわたって設けられる。これによりカップ部20Aの内部における電極体3の位置決めと、電極体3及びラミネート外装体2との絶縁確保を行う。スペーサ4は、例えば樹脂シートで構成される。
[溶着樹脂5A、5B]
溶着樹脂(タブ樹脂)5A、5Bは負極端子6A、正極端子6Bとラミネート外装体2との間を封止する。これにより負極端子6A、正極端子6Bとラミネート外装体2との封止強度を向上させ、負極端子6A、正極端子6B周辺におけるラミネート外装体2の封止性を確保する。溶着樹脂5A、5Bは溶着性の樹脂材料、例えばポリプロピレン(PP)で構成される。
[負極端子6A、正極端子6B]
負極端子6Aは一例として厚み0.4mmの銅板で構成される。正極端子6Bは一例として厚み0.4mmのアルミニウム板で構成される。負極端子6Aは、電極体3における各負極タブ7Aと電気接続される。正極端子6Bは、電極体3における各正極タブ7Bと電気接続される。ラミネート外装電池1を充放電するため、負極端子6A、正極端子6Bは外部露出するように配される。
(ラミネート外装電池1の効果について)
ラミネート外装電池1では、以下の諸効果を期待できる。
(i)短絡防止効果
正極板31は、その両面がセパレータ32に覆われ、正極板31の両面より上辺310Aから突出したセパレータ32の周縁部320aに複数の接合部330A、330が形成されている。このうち接合部330Aは、図5の領域Aに重なるように、正極タブ7Bとセパレータ32の端辺との両方の近接位置に存在する。従ってラミネート外装電池1の製造工程において、正極板31と負極板30とが積層ずれを生じ、例えば図6(a)に示すように、正極タブ7B付近のセパレータ32に対して正極板31の中央方向に摩擦力が及んでも、セパレータ32の接合部330Aがセパレータ32の移動を適切に防止する。よって、例えば図6(b)のように接合部330Aが存在しない場合に正極板31の中央方向に摩擦力が及んだときに比べ、セパレータ32が容易にめくれることがない。
ここで、セパレータ32の典型的なめくれ方は、図6(b)に示すようにV字型のめくれであると推測される。従って仮に、端辺320Aの残余領域Lにおいて最大のV字型めくれが発生しても、残余領域Lの長手中央の点P0よりも正極タブ7B側に位置する領域A内に接合部330Aを形成しておけば、正極タブ7Bに重なるセパレータ32部分がめくれるのを防止できる。
また、図6(a)、図6(b)に示す二点鎖線は、電極体3において、セパレータ32及び正極板31に重ねられた負極板30の上辺300Aの位置を示す。図6(b)のように、セパレータ32が上辺300Aを超える位置までめくれると、正極タブ7Bの根元が負極板30と接触してしまう。これに対してラミネート外装電池1では、接合部330Aが設けられているため、セパレータ32がめくれて露出した正極タブ7Bの根元が負極板30と接触して生じる短絡を適切に防止できる。結果として、製造工程におけるセパレータ32のめくれによる短絡を適切に防止することが可能なラミネート外装電池1を提供できる。
(ii)正極板31の位置決め効果
セパレータ32は、正極タブ7Bと端辺320Aとの両方の近接位置に形成された接合部330Aと、正極板31の周囲4辺310A〜32Dに沿って形成された各接合部330とを有することで、セパレータ32内部の余分なスペースを排除し、正極板31を適切に位置決めできる。従って、ラミネート外装電池1の製造中にセパレータ32や正極板31に振動が加わっても、セパレータ32に対して正極板31が偏ったりずれたりするのを防止でき、電極体3の形態を適切に保持することができる。
(iii)セパレータ32の厚み増大に伴う問題の防止効果
図6(b)に示すように、セパレータ32にめくれが発生すると、めくれた部分でセパレータ32が幾重にも重なって局所的に厚みを増す。このため、電極体3中の正極板31と負極板30との極板間距離がばらついてしまう。これにより電極体3の厚みが増すと、ラミネート外装電池1の厚みが不均一になったり、極板間距離がばらつくため充放電反応が不均一になり、Li析出の恐れが生じうる。特に、多数の正極板31及び負極板30を積層する電極体3を用いる場合、このような問題は顕著になるおそれがある。
これに対して本実施の形態1では、セパレータ32のめくれを上記のように適切に防止できるため、たとえ多数の正極板31及び負極板30を積層しても、このような問題を回避することができる。
<ラミネート外装電池1の製造方法>
以下、ラミネート外装電池1の製造方法を例示する。
(i)負極板30の形成工程
負極活物質としての黒鉛粉末を95重量%と、結着剤としてのSBR(スチレンブタジエンゴム)を5重量%と、溶媒としての純水とを混合し、負極用スラリーを調整する。この負極用スラリーを負極芯体の銅箔(厚み10μm)の両面に対し、一部を残して塗布する。その後、負極用スラリーを乾燥させ、ローラで厚み0.08mm程度まで圧縮する。幅30mm、長さ20mmの負極用スラリーの未塗布部を負極タブ7Aとし、幅90mm、高さ90mmの矩形状に芯体を切断し、負極タブ7A付の負極板30とする。負極板30は合計36枚製造する。
(ii)正極板31の形成工程
正極活物質としてのLiCoO2を90重量%と、導電剤としてのカーボンブラックを5重量%と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを5重量%と、溶剤としてのN−メチル−2−ピロリドン(NMP)溶液とを混合し、正極用スラリーを調整する。この正極用スラリーを正極芯体のアルミニウム箔(厚み15μm)の両面に対し、一部を残して塗布する。その後、正極用スラリーを乾燥させ、ローラで厚み0.1mmまで圧縮する。幅30mm、長さ20mmの正極用スラリーの未塗布部を正極タブ7Bとし、幅85mm、高さ85mmの矩形状に芯体を切断し、正極タブ7B付の正極板31とする。
尚、正極活物質としては、LiCoO2の他、例えばLiNiO2、LiMnO4、或いはこれらの複合体等が好適に用いられる。正極板31は合計35枚製造する。
(iii)セパレータ32の形成工程
ポリプロピレン製の樹脂シート32A、32B(高さ94mm×幅90mm、厚み30μm)を、それぞれ正極板31と同数(それぞれ合計35枚)用意する。一対の樹脂シート32A、32Bで正極板31を挟む。このとき、正極板31の上辺310Aから突出する周縁部320aの幅D(図5参照)を、周縁部320b〜320dの各幅よりも広くする(一例として幅D=6.5mm、その他の幅=2.5mm)。正極板31の4辺310A〜310Dよりも突出した周縁部320a〜320dにおいて、熱溶着機を用いて接合部330、330Aを形成する。このとき、正極タブ7Bに近接する周縁部320aにおいては、図5で示す領域Aに接合部330Aを形成する(図4を参照)。これにより袋状のセパレータ32を得る。
(iv)積層電極体3Xの形成工程
合計36枚の負極板30と、それぞれ個別にセパレータ32に収納した合計35枚の正極板31とを交互に積層し、積層電極体3Xとする(図3を参照)。最上位と最下位に位置する各負極板30を、一対の絶縁シート33で挟んだ状態とし、これらを絶縁テープ34で固定する。ここで、セパレータ32は上記のように接合部330Aの形成によって正極タブ7B付近でのめくれが防止されているため、正極タブ7B付近における短絡の発生を防いで良好に積層電極体3Xを製造することができる。
(v)負極端子6A、正極端子6Bの形成工程
積層電極体3Xの各負極タブ7Aに、超音波溶着法により、厚み0.4mmの銅板を一括して電気接続し、負極端子6Aとする。同様に、積層電極体3Xの各正極タブ7Bに、超音波溶着法により、厚み0.4mmのアルミニウム板を一括して電気接続し、正極端子6Bとする。
(vi)電解液注液工程と封止工程
カップ部20Aを有するラミネートシート2Aを用意する。負極タブ7A、正極タブ7B付近にスペーサ4を介しながら積層電極体3Xをカップ部20Aに収納する(図2を参照)。負極端子6A、正極端子6Bに溶着樹脂5A、5Bを挿通させ、溶着樹脂5A、5Bをカップ部20Aの周縁に載置する。この状態で、ラミネートシート2Aにラミネートシート2Bを重ね合わせる。ラミネートシート2Aの周縁端部21b1〜21d1を、ラミネートシート2Bの周縁端部21b2〜21d2と熱溶着し、封止部21b〜21dを形成する。
次に、エチレンカーボネート(EC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比で30:70の割合で混合してなる混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)を1M(mol/L)の割合で溶解してなる電解液を調整する。ラミネートシート2A、2Bの隙間よりカップ部20Aの内部に調整した電解液を注入し、積層電極体に含浸させて電極体3を構成する。その後、溶着樹脂5A、5Bを載置したカップ部20Aの周縁を熱圧着し、封止部21aを形成する。これによりカップ部20A内部の電極体3を内部封止する。以上でラミネート外装電池1を得る。
<性能確認試験>
以下の手順で本発明のラミネート外装電池についての性能確認試験を行った。
実施例として、実施の形態1に記載した製造方法に基づき、負極板30、正極板31、セパレータ32を作製した。個別に袋状のセパレータ32に収納した合計35枚の正極板31に、合計36枚の負極板30を交互に積層し、絶縁シート33及び絶縁テープ34を省略した積層電極体を得た。一方、比較例として、セパレータ32に接合部330Aを形成しない点以外は実施例と同じ構成の積層電極体を得た。その後、実施例と比較例の各積層電極体をばらし、各セパレータ32のめくれの有無を目視で確認した。この一例の実施例と比較例の製造と確認試験の手順を、実施例、比較例についてそれぞれ3回繰り返した。このときの試験結果を表1に示す。
Figure 2016105348
表1に示すように、比較例ではいずれの試験結果においても、正極タブと重なるセパレータの部分にめくれが発生しているのが目視で確認された。この理由として、比較例の積層電極体では、セパレータが接合部330Aを有さないため、正極タブと重なるセパレータの部分に摩擦力が及ぶと比較的容易にめくれを生じやすいことが考えられる。
一方、実施例ではいずれの試験結果においても、比較例のようなセパレータのめくれは確認されなかった。この理由としては、正極タブ7Bと端辺320Aとの両方の近接位置に接合部330Aを設けたことにより、正極タブ7Bと重なるセパレータ32に摩擦力が及んでも、容易にめくれを生じにくくなり、セパレータ32が良好な形態を保てたことが考えられる。
以下、本発明の実施の形態2〜7について、実施の形態1との差異を中心に説明する。
<実施の形態2>
図7(a)は、実施の形態2に係るセパレータ32と、これに収納された正極板31の正極タブ7B周辺の構成を示す図である。
実施の形態2では、正極タブ7Bは正極板31の上辺310Aの中央付近から延設されている。従って、上辺310Aに沿った正極タブ7Bの両側に、正極タブ7Bと重なる部分を除く周縁部320aの残余領域L1、L2が存在するので、接合部330Aは残余領域L1、L2中に存在する領域A1、A2に重ねて形成することができる。具体的に領域A1(領域A2)は、実施の形態1の領域A(図5参照)と同様に、少なくとも正極板31の上辺310Aに沿って、正極タブ7Bと重なる部分を除く周縁部320aの残余領域L1(L2)の中央の点P2(P3)より正極タブ7B側に近接し、且つ、周縁部320aの幅Dの中央の点P4よりもセパレータ32の端辺320A側に近接する領域である。
以上の構成を有する実施の形態2のラミネート外装電池においても、実施の形態1と同様の効果を期待できる。実施の形態2では、上辺310Aに沿った正極タブ7Bの両側に接合部330Aが設けられているので、その分、正極タブ7Bの根元がセパレータ32より露出しにくくなっている。
<実施の形態3>
図7(b)は、実施の形態3に係るセパレータ32と、これに収納された正極板31の正極タブ7B周辺の構成を示す図である。
実施の形態3では、少なくとも領域Aに重ねて形成する接合部330A1と、その他の周縁部320aに形成する接合部330Bとを、正極タブ7Bの延設(Y)方向と傾斜させて形成する。このような構成の接合部330A1、330Bを用いても、実施の形態1と同様の効果を期待できる。また、各接合部330A1、330Bは、それぞれXY各方向に沿って一定の長さを有しているので、接合部330A1または330Bの各々において、XYいずれかの方向に沿ってセパレータ32のめくれを一層防止する効果を期待できる。
<実施の形態4>
図7(c)は、実施の形態4に係るセパレータ32と、これに収納された正極板31の正極タブ7B周辺の構成を示す図である。
実施の形態4では、領域Aに重ねて形成する接合部330A2と、それ以外の位置に形成する接合部330Cとを、いずれもドット状とする。さらに、周縁部320aの幅(Y)方向に沿って、各接合部330A2と、330Cとを全体として2列となるように形成する。
このような構成の接合部330A2、330Cを用いても、実施の形態1と同様の効果を期待できる。また、ドット状の接合部330A2、330Cのピッチを適宜調節したり、各接合部330A2、330Cの配列を3列以上に設定することにより、周縁部320aにおける接合強度を細かく調整することが可能である。
<実施の形態5>
図7(d)は、実施の形態5に係るセパレータ32と、これに収納された正極板31の正極タブ7B周辺の構成を示す図である。
実施の形態5は、実施の形態4を基本構造とし、領域Aに重ねて設ける接合部330A3とそれ以外の位置に形成する接合部330Dとを、実施の形態1と同様に上辺310Aに沿った線状としている。
このような実施の形態5によれば、正極タブ7Bの延設(Y)方向に沿って、線状の接合部330A3、330Dが全体として2列に形成されているので、実施の形態1に比べ、一層、セパレータ32のめくれを防止することができる。
<実施の形態6>
図8は、実施の形態6に係るセパレータ32Cと正極板31との構成を示す図である。
セパレータ32Cは、Y方向を長手とする帯状のラミネートシートを折り返して正極板31の両面を被覆するように配される。その後、正極板31の上辺310Aを含む3辺の外周において、ラミネートシートの互いに対向する周縁端部320a1と320a2、320b1と320b2、320c1と320c2をそれぞれ熱溶着にて接合し、周縁部320a〜320cを形成する(図4参照)。
以上の構成を有する実施の形態6においても、実施の形態1と同様の効果を期待できる。さらにセパレータ32Cを、折り返した1枚のラミネートシートで構成でき、折り返し部では接合部が不要となるため、製造効率の向上を期待できる。
<実施の形態7>
図9は、実施の形態7に係るセパレータ32Dと正極板31との構成を示す図である。
セパレータ32Dは、X方向を長手とする帯状のラミネートシートをつづら折りし、負極板30、正極板31の両面をそれぞれ被覆するように配される。その後、正極板31の上辺310Aを含む3辺の外周において、互いに対向する周縁端部320a1〜320a2、320c1〜320c2、320d1〜320d2をそれぞれ熱溶着にて接合し、周縁部320a、320b、320dを作る(図4参照)。さらに負極板30の上辺300Aを含む3辺の外周において、互いに対向する周縁端部320a2〜320a3、320b2〜320b3、320d2〜320d3をそれぞれ熱溶着にて接合し、周縁部320a、320b、320dを作る。
以上の構成を有する実施の形態7においても、実施の形態1及び実施の形態6と同様の効果を期待できる。1枚のラミネートシートで構成したセパレータ32Dの内部に、複数の正極板31を収納できるため、実施の形態6よりもさらに製造効率の向上を期待できる。
<その他の事項>
上記各実施の形態では、第1極板を正極板、第2極板を負極板としたが、これとは逆に第1極板を負極板、第2極板を正極板とすることもできる。
接合部330A、330は熱溶着法で形成する方法に限定されず、超音波溶着法等ので形成してもよい。或いは、接着剤や接合剤、針無しステープラのいずれかを用いて接合部330A、330を形成してもよい。
セパレータ32は、上記各実施の形態で示したシート状のものの他、平面視した際に端辺320Aのみが開口された袋状のものを成形して用いることもできる。
本発明は、携帯電話機などのモバイル機器や家庭での蓄電用、あるいは車両用の電源として用いることができ、高い生産性を有する電池を実現するのに有用である。
1 ラミネート外装電池
2 ラミネート外装体
2A、2B ラミネートシート
3 電極体
3X 積層電極体
4 スペーサ
5A、5B 溶着樹脂
6A 負極端子
6B 正極端子
7A 負極タブ
7B 正極タブ
30 負極板
31 正極板
32、32C、32D セパレータ
32A、32B 樹脂シート
32A1〜32A4、32B1〜32B4 樹脂シートの対向部
300A 負極板の上辺
310A 正極板の上辺
320A〜320D セパレータの端辺
320a〜320d 周縁部
330、330A〜330D、330A1〜330A3 接合部

Claims (8)

  1. 電極体と、前記電極体を収納するラミネート外装体とを備えるラミネート外装電池であって、
    前記電極体は、矩形状の第1極板と、前記第1極板の一辺より延設された短冊状の集電タブと、前記第1極板よりも広い面積を有し、前記第1極板の両面を被覆するシート状のセパレータと、前記セパレータを介して前記第1極板に積層され、前記第1極板と逆極性で矩形状の第2極板と、を有し、
    前記セパレータは前記第1極板の両面から前記第1極板の少なくとも前記一辺より突出され、前記突出した対向部同士が重ねられた周縁部を有し、
    前記周縁部には前記突出した対向部同士が接合された接合部が形成され、
    前記電極体を平面視する際、
    前記集電タブは前記周縁部における前記セパレータの端辺から露出され、
    前記接合部は、前記一辺に沿った前記周縁部において、前記集電タブと重なる部分を除いた残余領域の中央よりも前記集電タブに近接する位置で、且つ、前記一辺と直交する前記周縁部の幅の中央よりも前記セパレータの前記端辺に近接する位置に存在する
    ラミネート外装電池。
  2. 前記セパレータの前記周縁部は前記第1極板の4辺よりも外周に存在し、
    前記接合部は前記第1極板の前記4辺に沿って複数存在している
    請求項1に記載のラミネート外装電池。
  3. 前記各接合部は、その各々が近接する前記第1極板のいずれかの辺に対して平行若しくは傾斜した線状、またはドット状である
    請求項2に記載のラミネート外装電池。
  4. 前記第1極板の前記一辺の外周における前記周縁部の幅が、前記一辺を除く残余の3辺における前記周縁部のいずれの幅よりも広い
    請求項2または3に記載のラミネート外装電池。
  5. 前記一辺に沿った方向において、前記残余領域の長さが前記集電タブの幅の2倍よりも短い
    請求項1〜4のいずれかに記載のラミネート外装電池。
  6. 前記電極体を平面視する際、
    前記第1極板の面積は前記第2極板の面積よりも小さく、
    前記セパレータの面積は第2極板の面積よりも大きい
    請求項1〜5のいずれかに記載のラミネート外装電池。
  7. 前記接合部は熱溶着部である
    請求項1〜6のいずれかに記載のラミネート外装電池。
  8. 前記電極体を平面視する際、前記電極体の一辺において、
    前記一辺の一方の端部に前記正極板から延設された集電タブが位置し、
    前記一方の辺の他方の端部に前記負極板から延設された集電タブが位置する
    請求項1〜7のいずれかに記載のラミネート外装電池。
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