JP2018037398A - 電気化学セルおよび電気化学セルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電池1は、正極体および負極体を含む電極体10と、樹脂材料により形成され、電極体10を気密封止する外装体20と、電極体10の集電体と一体形成され、電極体10から外装体20の外部に向かって延出する引出部30と、外装体20の外部に配置され、引出部30に導通する補強部材40と、を備える。補強部材40は、外装体20および引出部30に積層されている。
【選択図】図1
Description
さらに、外装体の外部に配置され、引出部に導通する補強部材を備えているので、補強部材を電極端子とすることができる。これにより、電極端子を集電体により形成する構成と比較して電極端子の強度を向上させることができる。また、集電体がアルミニウムや銅等の接触抵抗の高い材料により形成されていても、外部機器を補強部材に接続させることができるので、外部機器との接続における導通信頼性を確保できる。
しかも、補強部材が樹脂により形成された外装体、および引出部に積層されているので、補強部材を引出部とともに外装体に対して固定することができる。これにより、補強部材を電極端子とし、補強部材に接続された外部機器から補強部材に対して引張等の外力が作用した際に、補強部材が外装体から離脱することを防止できる。よって、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電気化学セルを提供できる。
しかも、補強部材は、折り曲げられた状態で外装体および引出部を挟んでいるので、補強部材を1枚の金属板により形成することができる。これにより、部材コストの増加を抑制できる。
また、リード線の長さを調整することで、電気化学セルの配置自由度を高めつつ、外部機器との接続を容易に行うことができる。
また、補強部材とシーラントフィルムとの溶着時の加熱温度を低く設定することができるので、外装体により気密封止された電極体が加熱されることを抑制できる。したがって、電気化学セルの信頼性の低下を防止できる。
第1実施形態の電池1について説明する。
図1は、第1実施形態に係る電池の平面図である。図2は、図1のII−II線における断面図である。図3は、図1のIII−III線における断面図である。
図1から図3に示すように、電池1は、電極体10と、電極体10を気密封止する外装体20と、電極体10から外装体20の外部に向かって延出する一対の引出部30(正極引出部31および負極引出部32)と、外装体20の外部に配置され、一対の引出部30それぞれに導通する一対の補強部材40と、を有している。
電極体10は、正極体および負極体の一方から他方へリチウムイオンが移動することにより、電荷を蓄積(充電)したり電荷を放出(放電)したりすることができる。
正極引出部31は、電極体10の正極体の集電体と一体形成されている。正極引出部31は、正極体の集電体と同様に、例えば12μm程度の厚さを有する。
負極引出部32は、電極体10の負極体の集電体と一体形成されている。負極引出部32は、負極体の集電体と同様に、例えば12μm程度の厚さを有する。本実施形態では、負極引出部32は、正極引出部31と略同形同大に形成されている。
第1本体部22は、平面視で電極体10よりも大きく、かつ一対の引出部30の先端部と重ならない大きさに形成されている。
第2延出部25は、矩形状に形成され、負極引出部32に対応する位置に配置されている。第2延出部25は、負極引出部32よりも幅広に形成されている。第2延出部25の先端縁は、負極引出部32の先端縁と平面視でほぼ同じ位置に配置されている。本実施形態では、第2延出部25は、第1シート21Aの第1延出部23と略同形同大に形成されている。第2延出部25は、平面視で負極引出部32のうち第2本体部24よりも外側に位置する部分の全体と重なっている。第2延出部25は、負極引出部32の上面に対して溶着されている(図3参照)。これにより、第2延出部25は、負極引出部32のうち外装体20よりも外側に位置する部分(以下「負極引出端部32a」という)を支持している。
第1補強部材41は、例えば厚さ50μm程度の金属箔(金属板)により形成されている。第1補強部材41を形成する金属箔としては、例えばニッケル箔や、ニッケル箔の表面にスズめっきを施したもの、銅箔の表面にスズめっきを施したもの等を用いることができる。本実施形態では、第1補強部材41は、ニッケル箔により形成されている。第1補強部材41は、外装体20の第1シート21Aの第1延出部23と重なる部分、すなわち正極引出端部31aよりも大きい矩形状に形成されている。なお、第1補強部材41の大きさは、これに限定されず、正極引出端部31aと同程度であってもよい。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池1を提供できる。
さらに、補強部材40は、ニッケルにより形成されているので、補強部材40の接触抵抗の増加を抑制できる。したがって、電極端子の導通信頼性を確保できる。
第2実施形態の電池101について説明する。
図4は、第2実施形態に係る電池の説明図であって、図1のII−II線に相当する部分における断面図である。
図2および図3に示す第1実施形態では、補強部材40は、引出部30を挟んで外装体20の第1延出部23または第2延出部25とは反対側のみに配置されている。これに対して図4に示す第2実施形態では、補強部材140は、引出部30と外装体20の第1延出部23または第2延出部25(図1参照)とを挟み込んでいる点で、第1実施形態と異なっている。なお、図1から図3に示す第1実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
一対の補強部材140は、正極引出部31に接合された第1補強部材141と、負極引出部32に接合された第2補強部材(不図示)と、を含んでいる。第2補強部材は、第1補強部材141と同様に構成されているので、以下の説明では、補強部材140として第1補強部材141についてのみ説明し、第2補強部材に関する説明は省略する。
しかも、補強部材140が外装体20および引出部30に積層されているので、上述した第1実施形態と同様に、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池101を提供できる。
しかも、補強部材140は、折り曲げられた状態で外装体20および引出部30を挟んでいるので、補強部材140を1枚の金属板により形成することができる。これにより、部材コストの増加を抑制できる。
第3実施形態の電池201について説明する。
図5は、第3実施形態に係る電池の平面図である。図6は、図5のVI−VI線における断面図である。
図4に示す第2実施形態では、補強部材140が外装体20のシート(第1シート21Aまたは第2シート21B)、および引出部30に積層されている。これに対して、図6に示す第3実施形態では、補強部材140が外装体220のシーラントフィルム260および引出部30に積層されている点で、第2実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
外装体220は、電極体10を覆う一対のシート部材(第1シート221Aおよび第2シート221B)と、シート部材と引出部30との間に配置され、シート部材および引出部30に対して溶着されたシーラントフィルム260と、を備えている。
第1シート221Aは、第1実施形態の第1シート21Aの第1本体部22と同様に形成されている。第2シート221Bは、第1実施形態の第2シート21Bの第2本体部24と同様に形成され、第1シート221Aに重ね合わされている。
また、補強部材140とシーラントフィルム260との溶着時の加熱温度を低く設定することができるので、外装体220により気密封止された電極体10が加熱されることを抑制できる。したがって、電池201の信頼性の低下を防止できる。
なお、図7に示すように、外装体220の一対のシート部材は、第1実施形態および第2実施形態と同様の第1シート21Aおよび第2シート21Bであってもよい。この場合、引出部30の引出端部30aは、第1延出部23または第2延出部25(図1参照)に対して溶着された構成とする。これにより、引出端部30aを各シート21A,21Bにより支持することができる。そして、補強部材140は、外装体220の第1延出部23または第2延出部25と、シーラントフィルム260と、引出部30と、を挟み込んでいる。
第4実施形態の電池301について説明する。
図8は、第4実施形態に係る電池の説明図であって、図5のVI−VI線に相当する部分における断面図である。
図5および図6に示す第3実施形態では、シーラントフィルム260の第1フィルム材261および第2フィルム材262が略同形同大に形成されている。これに対して図8に示す第4実施形態では、シーラントフィルム360の第1フィルム材361が第2フィルム材362よりも大きく形成されている点で、第3実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
外装体320は、電極体10を覆う一対のシート部材(第1シート221Aおよび第2シート221B)と、シート部材と引出部30との間に配置され、シート部材および引出部30に対して溶着されたシーラントフィルム360と、を備えている。
第5実施形態の電池401について説明する。
図9は、第5実施形態に係る電池の平面図である。図10は、図9のX−X線における断面図である。
図8に示す第4実施形態では、補強部材40は、引出部30の引出端部30aのみに接合されている。これに対して図10に示す第5実施形態では、補強部材440は、引出端部30aおよびシーラントフィルム460に接合されている点で、第4実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
第1シート421Aは、第1本体部22と、第1本体部22の外縁から延出する第1延出部423と、を有する。第1延出部423は、矩形状に形成され、正極引出部31に対応する位置に配置されている。第1延出部423は、正極引出部31よりも幅広に形成されている。第1延出部423の先端縁は、正極引出部31の先端縁よりも平面視で外側に配置されている。第1延出部423は、平面視で正極引出部31のうち第1本体部22よりも外側に位置する部分の全体と重なっている。
しかも、補強部材440が外装体420の第1シート421A、シーラントフィルム460、および引出部30に積層されているので、上述した第1〜第4実施形態と同様に、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池401を提供できる。
第6実施形態の電池501について説明する。
図11は、第6実施形態に係る電池の平面図である。図12は、図11のXII−XII線における断面図である。
図11および図12に示す第6実施形態では、引出部30の先端部が上下方向から見て外装体220の内側に配置されている点で、上述した各実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
しかも、補強部材540が外装体220の第1シート221A、第2シート221B、シーラントフィルム260、および引出部30に積層されているので、上述した第1〜第5実施形態と同様に、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池501を提供できる。
なお、図13に示すように、補強部材540と引出部30とは、上下方向から見て第1シート221Aおよび第2シート221Bの内側において接合されていてもよい。この構成であっても、引出部30が外装体220の外部に露出することを防止できる。これにより、引出部30の耐食性を向上させることができる。
また、本構成により、上下方向から見て補強部材540における第1シート221Aおよび第2シート221Bから突出する部分を短くできるので、電池501の実質的な実装面積を削減することが可能となる。
なお、図14に示すように、補強部材540Aは、引出部30との接合部において、引出部30を両側から挟んでいてもよい。
第7実施形態の電池601について説明する。
図20は、第7実施形態に係る電池の平面図である。図21は、図20のXXI−XXI線における断面図である。
図5および図6に示す第3実施形態では、補強部材140がシーラントフィルム260を挟み込んでいる。これに対して図20および図21に示す第7実施形態では、補強部材640がシーラントフィルム260に挟み込まれている点で、第3実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
しかも、補強部材640が外装体220のシート部材(各シート221A,221B)、シーラントフィルム260、および引出部30に積層されているので、上述した第1〜第6実施形態と同様に、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池601を提供できる。
第8実施形態の電池701について説明する。
図23は、第8実施形態に係る電池の平面図である。図24は、図23のXXIV−XXIV線における断面図である。
図7に示す第3実施形態の変形例では、シーラントフィルム260が第1シート221Aと第2シート221Bとの間に配置されている。これに対して図23および図24に示す第8実施形態では、シーラントフィルム760が第1シート221Aおよび第2シート221Bの外側に配置されている点で、第3実施形態の変形例と異なっている。また、図5に示す第3実施形態では、シーラントフィルム260が正極引出部31および負極引出部32それぞれに対応して一対配置されている。これに対して図23に示す第8実施形態では、シーラントフィルム760が正極引出部31および負極引出部32をまとめて挟み込むように1個配置されている点で、第3実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
外装体720は、電極体10を覆う一対のシート部材(第1シート221Aおよび第2シート221B)と、シート部材と引出部30との接触部を外側から覆い、シート部材および引出部30に対して溶着されたシーラントフィルム760と、を備えている。
第1フィルム材761は、一対の引出部30の下面、および第1シート221Aの下面に沿って配置されている。第1フィルム材761は、矩形状に形成されている。第1フィルム材761は、一対の引出部30が並ぶ方向において、各引出部30の全体と重なっている。第1フィルム材761は、一対の引出部30の延出方向において、第1シート221Aの下面から一対の引出部30それぞれの先端縁に亘って配置されている。
なお、図25に示すように、引出部30の引出端部30aには、補強部材140が接合されていてもよい。この場合には、第1フィルム材761は、第2フィルム材762と略同形同大に形成されていてもよい。
第9実施形態の電池801について説明する。
図26は、第9実施形態に係る電池の平面図である。図27は、図26のXXVII−XXVII線における断面図である。
図23および図24に示す第8実施形態では、引出部30に接合された補強部材40が金属箔により形成されている。これに対して、図26および図27に示す第9実施形態では、引出部30に接合された補強部材840がリード線とされている点で、第8実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
シーラントフィルム860は、正極引出部31および負極引出部32それぞれに対応して一対配置されている。各シーラントフィルム860は、引出部30を挟み込む略同形同大の矩形状に形成された第1フィルム材861および第2フィルム材862を備えている。なお、一対のシーラントフィルム860は、同様に構成されているので、以下の説明では、正極引出部31に対応して配置されたシーラントフィルム860を例に挙げて説明する。
しかも、補強部材840が外装体820のシーラントフィルム860、および引出部30に積層されているので、上述した第1〜第8実施形態と同様に、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池801を提供できる。
さらに、リード線の長さを調整することで、電池801の配置自由度を高めつつ、外部機器との接続を容易に行うことができる。
第10実施形態の電池901について説明する。
図28は、第10実施形態に係る電池の平面図である。
図26および図27に示す第9実施形態では、引出部30に接合された補強部材840がリード線とされている。これに対して、図28に示す第10実施形態では、引出部30に接合された補強部材940がコネクタ950のコンタクト952と一体形成されたリードフレーム953(図26参照)により形成されている点で、第9実施形態と異なっている。なお、上述した各実施形態と同様の構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図29に示すように、コネクタ950のコンタクト952は、リードフレーム953に複数並んで連結された状態で準備される。リードフレーム953は、金属材料により板状に形成されている。複数のコンタクト952とリードフレーム953とは、一体形成されている。通常、コネクタ950にリード線が接続される場合には、リード線をコンタクト952に接続させた後、コンタクト952をリードフレーム953から切り離して、コンタクト952をハウジング951に固定する。本実施形態では、例えば図中に示す破線に沿って、リードフレーム953を各コンタクト952から延びるように切断して補強部材940を形成する。図25に示すように、補強部材940におけるコンタクタ945との接続箇所とは反対側の端部は、引出部30の先端部に接合されて引出部30に導通している。これにより、引出部30に接続されたコネクタ950が形成される。
しかも、補強部材940が外装体220のシーラントフィルム260、および引出部30に積層されているので、上述した第1〜第9実施形態と同様に、電極端子の強度を確保できる。
以上により、電極端子の強度および導通信頼性を確保できる低コストな電池901を提供できる。
最初に、図30に示すように、周縁部226のうち、電極体10とコネクタ950とが並ぶ方向に沿って延びる部分を、電極体10とコネクタ950とが並ぶ方向に沿って延びる一対の折り線L1において折り返す。
例えば、上記実施形態においては、シート部材が2枚のシート(例えば第1シート21Aおよび第2シート21B)により構成されているが、これに限定されない。正極引出部31および負極引出部32が、シート部材を形成するラミネートフィルムの金属箔と導通するおそれがない場合には、1枚のラミネートフィルムを折り返して電極体10を挟み込んだ状態で重ね合わされてもよい。
また、本発明の電気化学セルは、正極体および負極体を含む電極体と、樹脂材料により形成され、前記電極体を気密封止する外装体と、前記電極体の集電体と一体形成され、前記電極体から前記外装体の外部に向かって延出する引出部と、前記外装体の外部に配置され、前記引出部に導通する補強部材と、を備え、前記補強部材は、前記外装体および前記引出部に積層され、前記外装体は、前記電極体を間に挟んだ状態で重ね合わされるとともに、前記電極体の周囲で溶着されたシート部材と、前記シート部材と前記引出部との間に配置され、前記シート部材および前記引出部に対して溶着されたシーラントフィルムと、を備え、前記引出部の先端は、前記重ね合わせ方向から見て前記シーラントフィルムの内側に配置されている、ことを特徴とする。
また、本発明の電気化学セルは、正極体および負極体を含む電極体と、樹脂材料により形成され、前記電極体を気密封止する外装体と、前記電極体の集電体と一体形成され、前記電極体から前記外装体の外部に向かって延出する引出部と、前記外装体の外部に配置され、前記引出部に導通する補強部材と、相手コネクタに接続可能に設けられたコネクタと、を備え、前記コネクタは、前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通するコンタクトと、を有し、前記補強部材は、前記コンタクトと一体形成され、前記外装体および前記引出部に積層されている、ことを特徴とする。
Claims (17)
- 正極体および負極体を含む電極体と、
樹脂材料により形成され、前記電極体を気密封止する外装体と、
前記電極体の集電体と一体形成され、前記電極体から前記外装体の外部に向かって延出する引出部と、
前記外装体の外部に配置され、前記引出部に導通する補強部材と、
を備え、
前記補強部材は、前記外装体および前記引出部に積層されている、
ことを特徴とする電気化学セル。 - 前記補強部材は、金属板である、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 - 前記補強部材は、ニッケルにより形成されている、
ことを特徴とする請求項2に記載の電気化学セル。 - 前記補強部材は、折り曲げられた状態で前記外装体および前記引出部を挟んでいる、
ことを特徴とする請求項2または3に記載の電気化学セル。 - 前記補強部材は、リード線である、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 - 前記引出部は、金属箔により形成され、
前記引出部には、前記引出部の厚み方向に貫通する連通部が形成され、
前記外装体は、前記引出部に対して前記厚み方向の両側に位置する部分同士が前記連通部を通して接続する接続部を有する、
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 前記引出部の表面には、前記引出部と前記外装体とを接着するプライマー層が設けられている、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 相手コネクタに接続可能に設けられたコネクタを備え、
前記コネクタは、
前記相手コネクタに嵌合されるハウジングと、
前記ハウジングに保持されて前記相手コネクタが有する相手コンタクトに導通するコンタクトと、
を有し、
前記補強部材は、前記コンタクトと一体形成されている、
ことを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 - 前記外装体は、前記電極体を間に挟んだ状態で重ね合わされて前記電極体を収容するキャビティを形成するシート部材を備え、
前記外装体のうち前記キャビティと前記コネクタとの間の部分は、前記シート部材の重ね合わせ方向から見て前記キャビティと重なるように折り返されている、
ことを特徴とする請求項8に記載の電気化学セル。 - 前記外装体は、
前記電極体を間に挟んだ状態で重ね合わされるとともに、前記電極体の周囲で溶着されたシート部材と、
前記シート部材と前記引出部との間に配置され、前記シート部材および前記引出部に対して溶着されたシーラントフィルムと、
を備える、
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 前記引出部の先端は、前記重ね合わせ方向から見て前記シーラントフィルムの内側に配置されている、
ことを特徴とする請求項10に記載の電気化学セル。 - 前記シーラントフィルムの一部は、前記シート部材の重ね合わせ方向から見て前記シート部材から突出して設けられ、
前記引出部と前記補強部材とは、前記重ね合わせ方向から見て前記シート部材よりも外側、かつ前記シーラントフィルムの内側において接合されている、
ことを特徴とする請求項11に記載の電気化学セル。 - 前記補強部材は、前記引出部との接合部において、前記引出部を前記引出部の厚み方向で挟んでいる、
ことを特徴とする請求項12に記載の電気化学セル。 - 前記外装体は、
前記電極体を間に挟んだ状態で重ね合わされるとともに、前記電極体の周囲で溶着されたシート部材と、
前記シート部材と前記引出部との接触部を前記シート部材の外側から覆い、前記シート部材および前記引出部に対して溶着されたシーラントフィルムと、
を備える、
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 前記シーラントフィルムは、エチレン酢酸ビニル共重合体により形成されている、
ことを特徴とする請求項10から14のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 前記外装体は、前記引出部のうち前記外装体よりも外側に位置する部分に対して溶着されている、
ことを特徴とする請求項1から15のいずれか1項に記載の電気化学セル。 - 請求項10から15のいずれか1項に記載の電気化学セルの製造方法であって、
前記シート部材は、重ね合わせ面に設けられた樹脂層と、外面に設けられた保護層と、を有し、
前記シート部材の重ね合わせ方向から見て、前記シート部材と前記シーラントフィルムと前記引出部とが重なる部分を、前記樹脂層を形成する材料の融点よりも高く、かつ前記保護層を形成する材料の融点よりも低い温度で熱溶着する、
ことを特徴とする電気化学セルの製造方法。
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