JP2018186103A - 蓄電デバイス用チューブ型外装体及び蓄電デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】フレキシブル性を有し且つ横断面形状が略円形状であり、長い耐用寿命を有する、蓄電デバイス用チューブ型外装体を提供すること。【解決手段】外装体15Aは、複数の層を有するラミネートフィルムより形成された蓄電デバイス用外装フィルム1がチューブ状に巻かれて形成されている。外装フィルム1の巻き方向の両端部のうちの一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとが重ね合わされ、且つ、一端部2が外装フィルム1の外面1b側に折り返されて一端部2の外面2bが外装フィルム1の外面1bに重ねられ、この状態で、一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとが熱融着される。外装フィルム1は、最内層と最外層と当該両層間に配置されたバリア層とを有する。バリア層は金属層である。最内層と最外層はそれぞれ熱融着性樹脂層である。互いに重なり合う層同士を接着した接着剤が耐電解質性を有する。【選択図】図4A
Description
本発明は、フレキシブル性を有する蓄電デバイス(例:リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ)用外装フィルム、蓄電デバイス用チューブ型外装体、及び、蓄電デバイスに関する。
蓄電デバイスとして例えばリチウムイオン二次電池では、蓄電デバイス要素として、電極(集電体)や電解質(電解液)を含む電池要素を備えている。電池要素は袋状や容器状等の外装体内に収容封入されている。外装体を形成する外装材として用いられる外装フィルムには、ガス、水蒸気、液体等に対して高いバリア性を要求される。そのため、外装フィルムは、一般に、複数の層として金属層を少なくとも含んだラミネートフィルムより形成されており、また複数の層は例えばドライラミネート方式により接着一体化されている。すなわち、複数の層における互いに重なり合う層同士は、両者の間に介在された接着剤により接着されている。
近年、フレキシブルな線型(紐型)の二次電池が注目されており、特表2014−509054号公報(特許文献1)は、そのような二次電池の電極集合体(電池要素)を取り囲む被覆材を開示している。また、特開2004−281156号公報(特許文献2)は、フレシキブル性を有していない二次電池等に用いられる蓄電用容器を開示している。当該容器はアルミニウム箔を有する筒状の防湿シートを備えているが、当該容器に耐電解液性を付与するため防湿シートの内側に筒状の樹脂固形容器が配置されており、当該容器にはフレシキブル性がない。
而して、フレキシブルな線型の二次電池に用いられる外装体は、一般にチューブ型であり、更にフレキシブル性を有する必要がある。このような外装体を外装フィルムで形成する方法として、本発明者は、外装フィルムをチューブ状に巻いてその巻き方向の両端部のうちの一端部の外面に他端部の内面を重ね、この状態で両端部を接合し、これによりチューブ型外装体を形成することを考えた。
しかし、こうして得られるチューブ型外装体では、外装フィルムの一端部の端面がチューブ型外装体の内側に露出する。そのため、外装体内に収容される電池要素に含まれた電解質によって外装フィルムを構成する層同士を接着した接着剤が外装フィルムの一端部の端面から経時的に侵されてしまい、その結果、外装体(外装フィルム)にデラミ現象等が発生してバリア性が損なわれる虞がある。
本発明は、上述した技術背景に鑑みてなされたもので、その目的は、長い耐用寿命を有するフレシキブルな外装体を製作可能な蓄電デバイス用外装フィルムを提供することにあり、また、長い耐用寿命を有するフレシキブルな蓄電デバイス用チューブ型外装体を提供することにあり、また、長い耐用寿命を有するフレシキブルなチューブ型外装体を備えた蓄電デバイスを提供することにある。
本発明は以下の手段を提供する。
[1] 複数の層を有するラミネートフィルムより形成されるとともに、チューブ状に巻いてフレキシブル性を有するチューブ型外装体を形成する蓄電デバイス用外装フィルムであって、
前記複数の層として、最内層と、最外層と、前記最内層と前記最外層の間に配置されたバリア層とを少なくとも有しており、
前記バリア層は金属層であり、
前記最内層と前記最外層はそれぞれ熱融着性樹脂層であり、
前記複数の層における互いに重なり合う層同士を接着した接着剤が耐電解質性を有している、蓄電デバイス用外装フィルム。
前記複数の層として、最内層と、最外層と、前記最内層と前記最外層の間に配置されたバリア層とを少なくとも有しており、
前記バリア層は金属層であり、
前記最内層と前記最外層はそれぞれ熱融着性樹脂層であり、
前記複数の層における互いに重なり合う層同士を接着した接着剤が耐電解質性を有している、蓄電デバイス用外装フィルム。
[2] 前記接着剤は、ポリオレフィン系接着剤、エポキシ系接着剤、フッ素系接着剤及びポリウレタン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である前項1記載の蓄電デバイス用外装フィルム。
[3] 前記金属層は、化成処理が施された金属箔より形成されている前項1又は2記載の蓄電デバイス用外装フィルム。
[4] 前記複数の層として、更に、前記最内層と前記バリア層の間、及び、前記バリア層と前記最外層の間のうち少なくとも一方に配置された中間層を有するとともに、
前記中間層は、ポリエステル系樹脂フィルム及びポリアミド系樹脂フィルムからなる群より選ばれる少なくとも1種より形成されている前項1〜3のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装フィルム。
前記中間層は、ポリエステル系樹脂フィルム及びポリアミド系樹脂フィルムからなる群より選ばれる少なくとも1種より形成されている前項1〜3のいずれかに記載の蓄電デバイス用外装フィルム。
[5] 前項1〜4のいずれかに記載の外装フィルムがチューブ状に巻かれるとともに、前記外装フィルムの巻き方向の両端部のうちの一端部の外面に他端部の内面が重ねられ、
この状態で、前記一端部の外面に前記他端部の内面が熱融着されている、蓄電デバイス用チューブ型外装体。
この状態で、前記一端部の外面に前記他端部の内面が熱融着されている、蓄電デバイス用チューブ型外装体。
[6] さらに、前記外装フィルムの前記一端部の端面と前記他端部の内面が熱融着されている前項5記載の蓄電デバイス用外装体。
[7] 前項1〜4のいずれかに記載の外装フィルムがチューブ状に巻かれるとともに、前記外装フィルムの巻き方向の両端部のうちの一端部の内面と他端部の内面とが重ね合わされ、且つ、前記一端部が前記外装フィルムの外面側に折り返されて前記一端部の外面が前記外装フィルムの外面に重ねられ、
この状態で、前記一端部の内面と前記他端部の内面とが熱融着されるとともに、前記一端部の外面が前記外装フィルムの外面に熱融着されている、蓄電デバイス用チューブ型外装体。
この状態で、前記一端部の内面と前記他端部の内面とが熱融着されるとともに、前記一端部の外面が前記外装フィルムの外面に熱融着されている、蓄電デバイス用チューブ型外装体。
[8] 前項1〜4のいずれかに記載の外装フィルムがチューブ状に巻かれるとともに、前記外装フィルムの巻き方向の両端部のうちの一端部の外面と他端部の外面とが重ね合わされ、且つ、前記一端部が前記外装フィルムの内面側に折り返されて前記一端部の内面が前記外装フィルムの内面に重ねられ、
この状態で、前記一端部の外面と前記他端部の外面とが熱融着されるとともに、前記一端部の内面が前記外装フィルムの内面に熱融着されている、蓄電デバイス用チューブ型外装体。
この状態で、前記一端部の外面と前記他端部の外面とが熱融着されるとともに、前記一端部の内面が前記外装フィルムの内面に熱融着されている、蓄電デバイス用チューブ型外装体。
[9] 前項5〜8のいずれかに記載のチューブ型外装体内にフレシキブル性を有する蓄電デバイス要素が収容されている蓄電デバイス。
本発明は以下の効果を奏する。
前項[1]では、外装フィルムの最内層と最外層がそれぞれ熱融着性樹脂層であるから、外装フィルムをチューブ状に巻いてその巻き方向の両端部を熱融着によって様々な接合態様で接合することができる。
さらに、接着剤が耐電解質性を有しているので、外装フィルムの両端部が接合された状態において例え外装フィルムの一端部の端面がチューブ型外装体の内側に露出している場合でも、外装フィルムの一端部の端面での電解質による接着剤の侵食を抑制することができる。これにより、外装体の耐用寿命を長くすることができる。
前項[2]では、電解質による接着剤の侵食を確実に抑制することができる。これにより、外装体の耐用寿命を確実に長くすることができる。
前項[3]では、電解質による金属層の腐食も抑制することができる。これにより、外装体の耐用寿命を確実に長くすることができる。
前項[4]では、中間層が所定の樹脂層であることにより、外装フィルムの外力(突刺し、曲げ、引張など)に対する耐久性を向上させることができる。これにより、外装体の耐用寿命を更に長くすることができる。
前項[5]〜[8]では、長い耐用寿命を有するフレキシブルなチューブ型外装体を提供できる。
さらに前項[6]では、外装フィルムの一端部の端面にも他端部の内面が熱融着されているので、外装フィルムの一端部の端面において、金属層の電解質による腐食を防止できるとともに電解質による接着剤の侵食を更に抑制することができる。これにより、外装体の耐用寿命を更に長くすることができる。
さらに前項[7]では、外装フィルムの一端部の端面及び他端部の端面はともに外装体の内側に配置されないで外装体の外側に配置されているので、外装フィルムの各端部の端面で接着剤が電解質に侵される虞はない。これにより、外装体の耐用寿命を格段に長くすることができる。しかも、外装フィルムの一端部の外面が外装フィルムの外面に熱融着されるので、当該熱融着を容易に行うことができる。
前項[9]では、高い耐用寿命を有するチューブ型外装体を備えたフレキシブル性を有する蓄電デバイスを提供できる。
次に、本発明の幾つかの実施形態について図面を参照して以下に説明する。
図1において、15Aは、本発明の第1実施形態に係る蓄電デバイス用チューブ型外装体である。外装体15Aは、蓄電デバイス要素として、フレキシブル性を有する線型のリチウムイオン二次電池要素20(二点鎖線で示す)を収容封入するものであり、フレキシブル性を有している。外装体15Aの横断面形状は略円形状である。電池要素20は、正極、負極や電解質などを含んでいる。電解質としては液体電解質(例:電解液)や固体電解質(例:ポリマー電解質)等が用いられ、本実施形態では電解質として例えば電解液が用いられる。
外装体15Aの長さ及び外径は限定されるものではなく、電池要素20のサイズに対応して設定されるものである。例えば外装体15Aの外径は2〜20mmに設定される。
外装体15Aに外装材として用いられた外装フィルム1は、図2に示すように、複数の層を有するラミネートフィルムより形成されたものであり、フレシキブル性を有している。さらに、外装フィルム1は、複数の層として、電池要素20側に配置される最内層5と、バリア層6と、最外層8とを有している。バリア層6は最内層5と最外層8の間に配置されている。図2では層の数は3つである。
これらの層5、6、8はドライラミネート方式により接着一体化されている。詳述すると、互いに重ね合わされる最内層5とバリア層6は、両者の間に介在された接着剤9により接着されており、互いに重ね合わされるバリア層6と最外層8は、両者の間に介在された接着剤9により接着されている。
外装フィルム1の厚さは限定されるものではないが、30〜200μmの範囲であることが望ましい。
バリア層6は金属層である。金属層は外装フィルム1に主にバリア性を付与するためのものであり、金属箔より形成されており、即ち金属層は金属箔層である。
金属箔としては、様々な種類の金属箔を用いることができ、アルミニウム箔、ステンレス鋼箔、ニッケル箔、銅箔、チタン箔を好適に用いることができる。特に、金属箔としてアルミニウム箔を用いることが望ましい。その理由は、アルミニウム箔はフレキシブル性に優れ、成形性が良く、軽量であり、また安価に入手可能だからである。更に望ましいアルミニウム箔は軟質アルミニウム箔である。
なお本明細書では、「アルミニウム」の語は、特に明示する場合を除き純アルミニウムとアルミニウム合金との双方を含む意味で用いられる。「ニッケル」の語は、特に明示する場合を除き純ニッケルとニッケル合金との双方を含む意味で用いられる。「銅」の語は、特に明示する場合を除き純銅と銅合金との双方を含む意味で用いられる。「チタン」の語は、特に明示する場合を除き純チタンとチタン合金との双方を含む意味で用いられる。
さらに、金属箔(即ち金属層)の厚さは限定されるものではないが、特に10〜80μmであることが望ましい。その理由は、そのような厚さの金属箔は、良好なバリア性と良好なフレキシブル性と適度な強度とを兼ね備えているからである。特に望ましい金属箔の厚さは15〜40μmである。
最内層5と最外層8はそれぞれシーラント層としての熱融着性樹脂層である。熱融着性樹脂層は限定されるものではないが、ポリオレフィン系樹脂フィルムより形成されることが望ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、アイオノマー樹脂、エチレン−アクリル酸エチル共重合樹脂(EEA)、エチレン酢酸ビニル共重合樹脂(EVA)などを用いることができる。特にポリプロピレン(PP)を用いることが、フレキシブル性と耐電解質性(例えば、耐電解液性、固体電解質に対する耐久性(耐侵食性、耐腐食性))と熱融着後のシール性とに優れるなどの理由により望ましい。
熱融着性樹脂層の厚さは限定されるものではないが、特に10〜80μmであることが強固に且つ確実に熱融着できるなどの理由により望ましい。特に望ましい厚さは30〜50μmである。
各接着剤9は耐電解質性を有するものである。接着剤9としては、ポリオレフィン系接着剤、エポキシ系接着剤、フッ素系接着剤及びポリウレタン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることが、フレキシブル性と耐電解質性と水蒸気バリア性とに優れるなどの理由により望ましい。最も望ましい接着剤はポリオレフィン系接着剤である。さらに、特に望ましい接着硬化後の各接着剤9の厚さは0.1〜10μmである。
次に、図1に示した本第1実施形態のチューブ型外装体15Aとその製造方法について以下に説明する。
外装体15Aは、薄板状や薄帯状などの所定形状を有する外装フィルム1が横断面円形チューブ状に丸く巻かれて形成されたものであり、外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3のうちの一端部2の外面2bに他端部3の内面3aが重ねられ、この状態で、一端部2の外面2bに他端部3の内面3aが気密及び液密に且つ外装体15Aの軸方向に連続して熱融着され、これによりチューブ型外装体15Aが製造されている。
外装体15Aの製造方法は、外装フィルム1を準備する工程と、外装フィルム1をチューブ状に巻く巻き工程と、外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3のうちの一端部2の外面2bに他端部3の内面3aを重ねる重ね工程と、一端部2の外面2bに他端部3の内面3aを熱融着する熱融着工程と、を含んでいる。
熱融着工程は、重ね工程と同時に行ってよいし重ね工程の後で行ってもよい。また、熱融着温度は限定されるものではないが、特に100〜200℃の範囲であることが熱融着を確実に行えるなどの理由により望ましい。
本第1実施形態の外装体15Aでは、外装フィルム1の一端部2は外装体15Aの内側(即ち、チューブ状に巻かれた外装フィルム1の内側)に配置されるとともに、一端部2の端面2cは他端部3の内面3aに熱融着されておらず外装体15Aの内側に露出している。しかしこの状態でも、外装フィルム1の接着剤9が耐電解質性を有しているので、外装フィルム1の一端部2の端面2cでの電解質による接着剤9の侵食が抑制される。これにより、外装体15Aの耐用寿命を長くすることができる。さらに、電解質による端面2cのバリア層6からの金属腐食を考慮し、あらかじめ端部(端面2c)に化成処理を施しておいたり端部(端面2c)を最内層5や最外層8で用いられる熱融着フィルムで封止しておいたりするとより好ましい。
また、外装体15Aはフレシキブル性を有しているので、洋服や靴に用いられる紐(例:靴紐)の外装体や、配線コードの外装体などとして用いることができる。
本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスとしてのリチウムイオン二次電池21は、フレキシブル性を有する線型(紐型を含む)のものであり、その電池要素20は本第1実施形態の外装体15A内に収容封入される。電池要素20の外装体15A内への収容は、チューブ状に巻かれた外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3を接合(熱溶着)した後で行ってよいし、外装フィルム1をチューブ状に巻く際に行ってもよい。
図3は、本発明の第2実施形態に係るチューブ型外装体15Bを説明する図である。同図には、上記第1実施形態の外装体15Aと同じ要素に同一の符号が付されている。以下、本第2実施形態の外装体15Bの構成を上記第1実施形態の外装体15Aとの相異点を中心に説明する。
本第2実施形態の外装体15Bでは、外装フィルム1の一端部2の端面2cにも外装フィルム1の他端部3の内面3aが熱融着されており、これにより、一端部2の端面2cが外装フィルム1の他端部3の内面3aで隠蔽されている。外装体15Bのその他の構成は上記第1実施形態の外装体15Aと同じである。
本第2実施形態の外装体15Bの製造方法において、熱融着工程では、外装フィルム1の一端部2の外面2bに外装フィルム1の他端部3の内面3aを熱融着するとともに、一端部2の端面2cに他端部3の内面3aを熱融着する。一端部2の外面2bに他端部3の内面3aを熱融着することと、一端部2の端面2cに他端部3の内面3aを熱融着することは同時に行ってもよいし、時間的にずらして行ってもよい。
本第2実施形態の外装体15Bでは、外装フィルム1の最内層5と最外層8がそれぞれ熱融着性樹脂層であるから、外装フィルム1の一端部2の端面2cにも他端部3の内面3aを熱融着することができる。こうすることにより、外装フィルム1の一端部2の端面2cにおいて、バリア層6に用いられている金属の電解質による腐食を防止できるとともに接着剤9の電解質による侵食を更に抑制することができ、これにより、外装体15Bの耐用寿命を更に長くすることができる。
図4A及び4Bは、本発明の第3実施形態に係るチューブ型外装体15Cを説明する図である。同図には、上記第1実施形態の外装体15Aと同じ要素に同一の符号が付されている。以下、本第3実施形態の外装体15Cの構成を上記第1実施形態の外装体15Aとの相異点を中心に説明する。
本第3実施形態の外装体15Cでは、図4Aに示すように、外装フィルム1がチューブ状に巻かれるとともに、外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3のうちの一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとが重ね合わされており、且つ、一端部2がチューブ状に巻かれた外装フィルム1の外面1b側に折り返されて一端部2の外面2bが外装フィルム1の外面1bに重ねられている。そしてこの状態で、一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとが熱融着されるとともに、一端部2の外面2bが外装フィルム1の外面1bに熱融着されている。
本第3実施形態の外装体15Cの製造方法は、外装フィルム1を準備する工程と、外装フィルム1をチューブ状に巻く巻き工程と、外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3のうちの一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとを重ね合わせる第1重ね工程と、一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとを熱融着する第1熱融着工程と、一端部2を外装フィルム1の外面1b側に折り返して一端部2の外面2bを外装フィルム1の外面1bに重ねる第2重ね工程と、一端部2の外面2bを外装フィルム1の外面1bに熱融着する第2熱融着工程と、を含んでいる。
第1重ね工程、第1熱融着工程、第2重ね工程及び第2熱融着工程についての遂行順序は限定されるものではないが、特に望ましくは、第1重ね工程、第1融着工程、第2重ね工程及び第2融着工程の順序で遂行することが良い。この場合の方法は以下のとおりである。
図4Bに示すように、第1重ね工程では、外装フィルム1の一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとを、チューブ状に巻かれた外装フィルム1の外側で重ね合わせる。次いで、第1熱融着工程では、一端部2の内面2aと他端部3の内面3aとを熱融着し、これにより一端部2と他端部3とを一体化して耳部4を形成する。次いで、図4Aに示すように、第2重ね工程では、一端部2が外装フィルム1の外面1b側に折り返されるように耳部4を折り曲げることにより、一端部2の外面2bを外装フィルム1の外面1bに重ねる。次いで、第2融着工程では、耳部4に含まれる一端部2の外面2bを外装フィルム1の外面1bに熱融着する。この手順により外装体15Cの製造を容易に行うことができる。
なお、第1熱融着工程と第2熱融着工程を同時に行うことも可能である。
本第3実施形態の外装体15Cでは、外装フィルム1の一端部2の端面2c及び他端部3の端面3cはともに外装体15Cの内側に配置されないで外装体15Cの外側に配置されているので、外装フィルム1の各端部2、3の端面2c、3cでバリア層6である金属層の端面露出部や接着剤9が電解質に侵される虞はない。これにより、外装体15Cの耐用寿命を格段に長くすることができる。
さらに、外装フィルム1の一端部2の外面2bが外装フィルム1の外面1bに熱融着されるので、当該熱融着をチューブ状に巻かれた外装フィルム1の外側から行うことができる。そのため、当該熱融着を後述する図5に示した第4実施形態よりも容易に行うことができる。
図5は、本発明の第4実施形態に係るチューブ型外装体15Dを説明する図である。同図には、上記第1実施形態の外装体15Aと同じ要素に同一の符号が付されている。以下、本第4実施形態の外装体15Dの構成を上記第1実施形態の外装体15Aとの相異点を中心に説明する。
本第4実施形態の外装体15Dでは、外装フィルム1がチューブ状に巻かれるとともに、外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3のうちの一端部2の外面2bと他端部3の外面3bとが重ね合わされており、且つ、一端部2が外装フィルム1の内面1a側に折り返されて一端部2の内面2aが外装フィルム1の内面1aに重ねられている。そしてこの状態で、一端部2の外面2bと他端部3の外面3bとが熱融着されるとともに、一端部2の内面2aが外装フィルム1の内面1aに熱融着されている。
本第4実施形態の外装体15Dの製造方法は、外装フィルム1を準備する工程と、外装フィルム1をチューブ状に巻く巻き工程と、外装フィルム1の巻き方向の両端部2、3のうちの一端部2の外面2bと他端部3の外面3bとを重ね合わせる第1重ね工程と、一端部2の外面2bと他端部3の外面3bとを熱融着する第1熱融着工程と、一端部2を外装フィルム1の内面1a側に折り返して一端部2の内面2aを外装フィルム1の内面1aに重ねる第2重ね工程と、一端部2の内面2aを外装フィルム1の内面1aに熱融着する第2熱融着工程と、を含んでいる。
第1重ね工程、第1熱融着工程、第2重ね工程及び第2熱融着工程についての遂行順序は限定されるものではないが、特に望ましくは、第1重ね工程、第1融着工程、第2重ね工程及び第2融着工程の順序で遂行することが良い。この場合の方法は以下のとおりである。
第1重ね工程では、外装フィルム1の一端部2の外面2bと他端部3の外面3bとを、チューブ状に巻かれた外装フィルム1の内側で重ね合わせる。次いで、第1熱融着工程では、一端部2の外面2bと他端部3の外面3bとを熱融着し、これにより一端部2と他端部3とを一体化して耳部4を形成する。次いで、第2重ね工程では、一端部2が外装フィルム1の内面1a側に折り返されるように耳部4を折り曲げることにより、一端部2の内面2aを外装フィルム1の内面1aに重ねる。次いで、第2融着工程では、耳部4を構成する一端部2の内面2aを外装フィルム1の内面1aに熱融着する。この手順により外装体15Dの製造を容易に行うことができる。
なお、第1熱融着工程と第2熱融着工程を同時に行うことも可能である。
本第4実施形態の外装体15Dでは、外装フィルム1の一端部2の端面2c及び他端部3の端面3cはともに外装体15Dの内側に露出している。しかしこの状態でも、外装フィルム1の接着剤9が耐電解質性を有しているので、外装フィルム1の各端部2、3の端面2c、3cでの電解質による接着剤9の侵食を抑制することができる。これにより、外装体15Dの耐用寿命を長くすることができる。さらに、電解質による端面2cのバリア層6からの金属腐食を考慮し、あらかじめ端部(端面2c)に化成処理を施しておいたり端部(端面2c)を最内層5や最外層8で用いられる熱融着フィルムで封止しておいたりするとより好ましい。
本発明では、外装体15A〜15Dを形成する外装フィルム1は図2に示した構成のものに限定されるものではない。以下に幾つかの好ましい外装フィルムを示す。
図6は、本発明の別の実施形態に係る外装フィルム1Aを示す概略拡大断面図である。同図には、図2に示した外装フィルム1と同じ要素に同一の符号が付されている。同図の外装フィルム1Aの構成を図2の外装フィルム1との相異点を中心に以下に説明する。
図6の外装フィルム1Aでは、バリア層6である金属層は、厚さ方向の両表面に化成処理が施された金属箔より形成されている。したがって、化成処理は金属箔の両表面にそれぞれ施される。同図では、金属箔における化成処理が施された部分(即ち化成処理部)6aはトッドハッチングで示されている。化成処理部6aの処理厚さは限定されるものではないが、特に0.1〜10μmの範囲であることが望ましい。同図の外装フィルム1Aのその他の構成は、図2に示した外装フィルム1と同じである。
化成処理の方法は限定されものではないが、特に望ましい方法を挙示すると次のとおりである。
方法1).金属箔における化成処理を施したい面(本段落において「所定の面」という)に脱脂処理を施す。次いで、リン酸と、クロム酸と、フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物と、を含む混合物の水溶液を、金属箔の所定の面に塗工し、乾燥する。これにより、金属箔の所定の面に化成処理を施す。
方法2).金属箔における化成処理を施したい面(本段落において「所定の面」という)に脱脂処理を施す。次いで、リン酸と、アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも一種の樹脂と、クロム酸及びクロム(III)塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、を含む混合液の水溶液を、金属箔の所定の面に塗工し、乾燥する。これにより、金属箔の所定の面に化成処理を施す。
方法3).金属箔における化成処理を施したい面(本段落において「所定の面」という)に脱脂処理を施す。次いで、リン酸と、アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂と、クロム酸及びクロム(III)塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、を含む混合物の水溶液を、金属箔の所定の面に塗工し、乾燥する。これにより、金属箔の所定の面に化成処理を施す。
図6の外装フィルム1Aを上記第1〜4実施形態の外装体15A〜15Dの外装材として用いることにより、電解質による接着剤9の侵食だけでなく更に電解質による金属層(バリア層6)の腐食も抑制することができる。これにより、外装体15A〜15Dの耐用寿命を更に確実に長くすることができる。
なお本発明では、金属層を形成する金属箔は、その全ての面のうち少なくとも金属箔の両表面にそれぞれ化成処理が施されていれば上述した効果を得ることができるが、特に、巻き方向における金属箔の端面にも化成処理が施されていることが上述した効果をより確実に得ることができる点で望ましい。
図7は、本発明の更に別の実施形態に係る外装フィルム1Bを示す概略拡大断面図である。同図には、図2に示した外装フィルム1と同じ要素に同一の符号が付されている。同図の外装フィルム1Bの構成を図2の外装フィルム1との相異点を中心に以下に説明する。
図7の外装フィルム1Bでは、複数の層として、バリア層6と最外層8の間に配置された中間層7を有している。バリア層6と中間層7は、両者の間に介在された耐電解質性を有する接着剤9により接着されている。中間層7と最外層8は、両者の間に介在された耐電解質性を有する接着剤9により接着されている。
中間層7は、ポリエステル系樹脂フィルム及びポリアミド系樹脂フィルムからなる群より選ばれる少なくとも1種より形成されていることが望ましい。
ポリエステル系樹脂フィルムとしては、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート(PBT)、二軸延伸ポリエチレンナフタレート(PEN)などを用いることができる。
ポリアミド系樹脂フィルムとしては、二軸延伸ナイロンなどを用いることができる。
図7の外装フィルム1Bを上記第1〜4実施形態の外装体15A〜15Dの外装材として用いることにより、外装体15A〜15D(外装フィルム1B)の外力(突刺し、曲げ、引張など)に対する耐久性を向上させることができる。これにより、外装体15A〜15Dの耐用寿命を更に長くすることができる。
中間層7の厚さは限定されるものではないが、特に12〜50μmであることが、外装体15A〜15D(外装フィルム1B)の外力に対する耐久性の向上を確実に図れるしフレキシブル性を確実に確保できるなどの理由により望ましい。
なお本発明では、中間層7は、図7に示すようにバリア層6と最外層8の間に配置されていることに限定されるものではなく、その他に例えば、最内層5とバリア層6の間だけに配置されていても良いし、更に、最内層5とバリア層6の間、及び、バリア層6と最外層8の間にそれぞれ配置されていても良い。
また図7の外装フィルム1Bにおいて、バリア層6である金属層は、図6に示したように化成処理が施された金属箔より形成されていても良い。
以上で本発明の幾つかの実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々に変更可能である。
また本発明は、上記第1〜第4実施形態と図2、6及び7に開示された発明の技術的思想のうち二つ以上組み合わせて構成しても良い。
また本発明に係る外装フィルムは、リチウムイオン二次電池等の二次電池の電池要素を収容する外装体に外装材として用いられるものに限定されるものではなく、その他に例えば、電気二重層キャパシタのキャパシタ要素を収容する外装体に外装材として用いられるものであっても良いし、その他の蓄電デバイス要素を収容する外装体に外装材として用いられるものであっても良い。
また同じく本発明に係るチューブ型外装体は、リチウムイオン二次電池等の二次電池の電池要素を収容する外装体に限定されるものではなく、その他に例えば、電気二重層キャパシタのキャパシタ要素を収容する外装体であっても良いし、その他の蓄電デバイス要素を収容する外装体であっても良い。
さらに本発明に係るチューブ型外装体は、その横断面形状が上記実施形態に示したように円形状であることに限定されるものではなく、その他に例えば、その横断面形状が楕円形状であっても良いし、偏平円形状であっても良いし、多角形状(例:三角形状、四角形状、五角形状、六角形状、七角形状、八角形状)であっても良い。
本発明は、フレキシブル性を有する蓄電デバイス(例:リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタ)用外装フィルム、蓄電デバイス用チューブ型外装体、及び、蓄電デバイスに利用可能である。
1、1A、1B:外装フィルム
1a:外装フィルムの内面
1b:外装フィルムの外面
2:外装フィルムの巻き方向の一端部
2a:一端部の内面
2b:一端部の外面
2c:一端部の端面
3:外装フィルムの巻き方向の他端部
3a:他端部の内面
3b:他端部の外面
3c:他端部の端面
5:最内層
6:バリア層
7:中間層
8:最外層
9:接着剤
15A〜15D:外装体
21:リチウムイオン二次電池(蓄電デバイス)
1a:外装フィルムの内面
1b:外装フィルムの外面
2:外装フィルムの巻き方向の一端部
2a:一端部の内面
2b:一端部の外面
2c:一端部の端面
3:外装フィルムの巻き方向の他端部
3a:他端部の内面
3b:他端部の外面
3c:他端部の端面
5:最内層
6:バリア層
7:中間層
8:最外層
9:接着剤
15A〜15D:外装体
21:リチウムイオン二次電池(蓄電デバイス)
Claims (6)
- 蓄電デバイス用チューブ型外装体であって、
外装体はフレキシブル性を有するとともに横断面形状が略円形状のものであり、
複数の層を有するラミネートフィルムより形成された蓄電デバイス用外装フィルムがチューブ状に巻かれるとともに、前記外装フィルムの巻き方向の両端部のうちの一端部の内面と他端部の内面とが重ね合わされ、且つ、前記一端部が前記外装フィルムの外面側に折り返されて前記一端部の外面が前記外装フィルムの外面に重ねられ、
この状態で、前記一端部の内面と前記他端部の内面とが熱融着されており、
前記外装フィルムは、前記複数の層として、最内層と、最外層と、前記最内層と前記最外層の間に配置されたバリア層とを少なくとも有しており、
前記バリア層は金属層であり、
前記最内層と前記最外層はそれぞれ熱融着性樹脂層であり、
前記複数の層における互いに重なり合う層同士を接着した接着剤が耐電解質性を有している、蓄電デバイス用チューブ型外装体。 - さらに、前記外装フィルムの前記一端部の外面が前記外装フィルムの外面に熱融着されている請求項1記載の蓄電デバイス用チューブ型外装体。
- 前記接着剤は、ポリオレフィン系接着剤、エポキシ系接着剤、フッ素系接着剤及びポリウレタン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1又は2記載の蓄電デバイス用チューブ型外装体。
- 前記金属層は、化成処理が施された金属箔より形成されている請求項1〜3のいずれかに記載の蓄電デバイス用チューブ型外装体。
- 前記外装フィルムは、前記複数の層として、更に、前記最内層と前記バリア層の間、及び、前記バリア層と前記最外層の間のうち少なくとも一方に配置された中間層を有するとともに、
前記中間層は、ポリエステル系樹脂フィルム及びポリアミド系樹脂フィルムからなる群より選ばれる少なくとも1種より形成されている請求項1〜4のいずれかに記載の蓄電デバイス用チューブ型外装体。 - 請求項1〜5のいずれかに記載のチューブ型外装体内にフレキシブル性を有する蓄電デバイス要素が収容されている蓄電デバイス。
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