JP2019075257A - 電気化学セル及び電気化学セルの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、例えば下記特許文献1には、外装体の溶着部分(重合部分)と電極体との間の距離を、溶着時に溶融した樹脂が電極体に接触しないような長さ(シールマージン)に設定する構成が開示されている。
本発明の一態様に係る電気化学セルの製造方法は、金属層及び前記金属層を被覆する樹脂層を含むラミネート材により形成された第1部材及び第2部材の間に電極体を配置する電極体セット工程と、前記第1部材及び前記第2部材のうち、前記電極体の周囲に位置する部分同士を重ね合わせて溶着する溶着工程と、を有し、前記溶着工程では、前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士を、間隔をあけて溶着する。
また、非溶着部では、第1部材及び第2部材の樹脂層の対向面同士が溶着せずに密接することで、非溶着部が溶着部の厚さを規定するスペーサとして機能する。そのため、溶着時に重合部が押し潰されるのを抑制し、溶融した樹脂が収容部へ濡れ広がるのを抑制できる。
しかも、重合部が非溶着部を有しているため、重合部全体を溶着する場合に比べて、溶着時に溶融する樹脂の量を低減できる。これによっても、溶着時に溶融した樹脂が収容部に向けて流れるのを抑制できる。
このように、本態様では、収容部に向けて流れる樹脂の流動量自体を低減できるので、製造誤差の影響を低減した上で、溶融した樹脂が電極体に接触するのを簡単に抑制できる。これにより、信頼性の高い電気化学セルを提供できる。
本態様によれば、溶着部が周方向の全周に亘って連続しているため、収容部の内外が非溶着部を通じて連通するのを抑制できる。そのため、重合部のシール性を確保して、電気化学セルの信頼性を向上させることができる。
本態様によれば、溶着部及び非溶着部が重合部の全体に亘って配されているため、溶着時において重合部の全周から収容部に樹脂が流れ込むのを抑制できる。
図1、図2は、実施形態に係る二次電池1の斜視図である。
図1、図2に示すように、本実施形態の二次電池1は、いわゆるボタン型である。二次電池1は、電極体2(図3参照)と、電極体2を封止する外装体3と、外装体3内に収容された電解質溶液(不図示)と、を主に備えている。
図3は、図1のIII−III線に沿う断面図である。
図3に示すように、電極体2は、負極電極5及び正極電極6がセパレータ(不図示)を挟んで積層された、いわゆる積層型とされている。本実施形態の電極体2は、負極電極5及び正極電極6が互いに交差する方向からつづら折りされることで、互い違いに積層されている。電極体2は、積層方向の第1側を向く面(図3における最上層)が正極電極6により構成され、積層方向の第2側を向く面(図3における最下層)が負極電極5により構成されている。
図4は、図1のIV−IV線に相当する拡大断面図である。
図4に示すように、外装体3は、2枚のラミネートフィルム(第1シート10及び第2シート11)が電極体2を間に挟んで軸方向に重ね合わされて構成されている。第1シート10は、金属層21と、金属層21の両側に積層された内側樹脂層22及び外側樹脂層23と、を有している。
内側樹脂層22は、各シート10,11を重ね合わせた際に、外装体3の内面を構成する。内側樹脂層22は、例えばポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いて形成される。ポリオレフィンとしては、例えば高圧法低密度ポリエチレン(LDPE)や低圧法高密度ポリエチレン(HDPE)、インフレーションポリプロピレン(IPP)フィルム、無延伸ポリプロピレン(CPP)フィルム、二軸延伸ポリプロピレン(OPP)フィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン(L−LDPE、メタロセン触媒仕様)の何れかの材質を用いることができる。特に、ポロプロピレン樹脂が好ましい。
外側樹脂層23は、各シート10,11を重ね合わせた際に、外装体3の外面を構成する。外側樹脂層23は、例えば上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ナイロン等を用いて形成される。内側樹脂層22及び外側樹脂層23は、接合層(不図示)を介して金属層21にそれぞれ接合(熱溶着や接着剤等)される。
蓋部45は、上述した筒部31の開口部を軸方向の第2側から覆っている。蓋部45における径方向の中央部には、蓋部45を軸方向に貫通する第2貫通孔48が形成されている。
第2引出部52は、例えば銅により形成されている。第2引出部52の内面(軸方向の第1側を向く面)は、電極体2の負極電極5に接続されている。第2引出部52の外面(軸方向の第2側を向く面)には、負極端子55が配設(例えば、溶接等)されている。負極端子55は、ニッケル等により形成されている。負極端子55は、第2シーラントリング51の内側、及び第2貫通孔48を通じて外装体3の外部に露出している。
第1シート10の張出部32及び第2シート11の張出部46が、収容部58の周囲で互いに重ね合わされた重合部59を構成している。本実施形態では、各シート10,11の貫通孔33,48を通じて端子39,55を露出させる構成について説明したが、この構成に限られない。例えば、重合部59において、第1シート10及び第2シート11の間を通じて径方向の外側に端子を引き出してもよい。
ここで、図4に示すように、本実施形態の外装体3は、重合部59において内側樹脂層22,42同士の一部が溶着されることで、電極体2を封止している。具体的に、重合部59では、内側樹脂層22,42同士が溶着された溶着部S1、及び内側樹脂層22,42同士が溶着されていない非溶着部S2が交互に(内側樹脂層22,42の面内方向に間隔をあけて)配されている。
図4、図5に示すように、溶着部S1は、例えば重合部59の全周に亘って環状に延在している。溶着部S1は、径方向に間隔をあけて複数配されている。なお、溶着部S1は、少なくとも一つが環状に形成されていればよい。
次に、上述した二次電池1の製造方法について説明する。以下の説明では、電極体2の封止工程について主に説明する。
本実施形態では、まず第1シート10及び第2シート11の間に電極体2を配置する(電極体セット工程)。これにより、電極体2が収容部58内に収容される。
図6に示すように、収容部58内に電解質溶液を充填した状態で、重合部59において、各シート10,11の内側樹脂層22,42同士を溶着する(溶着工程)。本実施形態では、超音波溶着によって重合部59の内側樹脂層22,42同士を、間隔をあけて溶着する。
その後、化成処理や脱気等を経て本実施形態の二次電池1が完成する。
この構成によれば、重合部59において、非溶着部S2が存在することで、溶着時に溶融した樹脂の収容部58への流れを非溶着部S2によって塞き止めることができる。
また、非溶着部S2において、各シート10,11の内側樹脂層22,42の対向面同士が溶着せずに密接することで、非溶着部S2が溶着部S1の軸方向における厚さを規定するスペーサとして機能する。そのため、溶着時に溶着部S1が押し潰されるのを抑制し、溶融した樹脂が収容部58へ濡れ広がるのを抑制できる。
しかも、重合部59が非溶着部S2を有しているため、重合部59全体を溶着する場合に比べて、溶着時に溶融する樹脂の量を低減できる。これによっても、溶着時に溶融した樹脂が収容部58に向けて流れるのを抑制できる。
上述した実施形態では、溶着工程を超音波溶着で行う構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えばヒータ溶着により、溶着部S1及び非溶着部S2を形成してもよい。この場合には、重合部59に位置する内側樹脂層22,42のうち、ヒータの熱が効果的に加わる部分(軸方向から見て凸部80aと重なり合う部分)が溶融する。これにより、各シート10,11の内側樹脂層22,42同士が溶着される。一方、重合部59に位置する内側樹脂層22,42のうち、ヒータの熱が伝わりにくい部分(軸方向から見て凹部80bと重なり合う部分)は、溶融しない。
上述した実施形態では、溶着部S1及び非溶着部S2が周方向で連続的に延在する構成について説明したが、この構成のみに限られない。
例えば、図8に示すように、径方向に延びる溶着部S1及び非溶着部S2が周方向に交互に配される構成であってもよい。
図9〜図11に示すように、溶着部S1及び非溶着部S2が周方向及び径方向に交互に配される構成であってもよい。
上述した実施形態では、重合部59が径方向に張り出す構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば図12に示すように、重合部59を収容部58との境界部分を起点に軸方向に折り曲げてもよい。この場合、収容部58(周壁部31b)と重合部59とが径方向か見て重なり合うので、二次電池1の平面視外形の小型化を図ることができる。なお、重合部59を折り曲げる際には、溶着部S1及び非溶着部S2の何れかを折り曲げの起点に利用してもよい。
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本発明は上述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
上述した実施形態では、第1シート10及び第2シート11が分離している構成について説明したが、この構成のみに限られない。一枚のラミネートフィルムを折り曲げて、第1シート10(第1部材)及び第2シート11(第2部材)としてもよい。
上述した実施形態では、同形状の溶着部S1及び非溶着部S2が複数配される構成について説明したが、この構成のみに限られない。溶着部S1及び非溶着部S1が異形状であってもよく、各溶着部S1同士(又は各非溶着部S2同士)がそれぞれ異形状であってもよい。
上述した実施形態では、第1シート10を有頂筒状に形成した構成について説明したが、この構成のみに限られない。有頂筒状の第1シート10と、有底筒状の第2シート11を重ね合わせて収容部58を形成してもよい。
2…電極体
3…外装体
10…第1シート(第1部材)
11…第2シート(第2部材)
21…金属層
22…内側樹脂層(樹脂層)
23…外側樹脂層(樹脂層)
42…内側樹脂層(樹脂層)
43…外側樹脂層(樹脂層)
58…収容部
59…重合部
S1…溶着部
S2…非溶着部
本発明の一態様に係る電気化学セルの製造方法は、金属層及び前記金属層を被覆する樹脂層を含むラミネート材により形成された第1部材及び第2部材の間に電極体を配置する電極体セット工程と、前記第1部材及び前記第2部材のうち、前記電極体の周囲に位置する部分同士を重ね合わせて超音波溶着する溶着工程と、を有し、前記溶着工程では、前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士を、間隔をあけて溶着する。
本態様によれば、溶着部及び非溶着部が重合部の全体に亘って配されているため、溶着時において重合部の全周から収容部に樹脂が流れ込むのを抑制できる。
本発明の一態様に係る電気化学セルにおいて、前記重合部における最内端部は、前記非溶着部により構成されていてもよい。
上述した実施形態では、重合部59が径方向に張り出す構成について説明したが、この構成のみに限られない。例えば図12に示すように、重合部59を収容部58との境界部分を起点に軸方向に折り曲げてもよい。この場合、収容部58(周壁部31b)と重合部59とが径方向から見て重なり合うので、二次電池1の平面視外形の小型化を図ることができる。なお、重合部59を折り曲げる際には、溶着部S1及び非溶着部S2の何れかを折り曲げの起点に利用してもよい。
本発明の一態様に係る電気化学セルの製造方法は、金属層及び前記金属層を被覆する樹脂層を含むラミネート材により形成された第1部材及び第2部材の間に電極体を配置する電極体セット工程と、前記第1部材及び前記第2部材のうち、前記電極体の周囲に位置する部分同士を重ね合わせて超音波溶着する溶着工程と、を有し、前記溶着工程では、前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士を、間隔をあけて溶着することで、前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士が溶着された溶着部、及び前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士が溶着されていない非溶着部を有する重合部を形成し、前記溶着工程では、前記重合部における最内端部を前記非溶着部とする。
本態様によれば、溶着部及び非溶着部が重合部の全体に亘って配されているため、溶着時において重合部の全周から収容部に樹脂が流れ込むのを抑制できる。
Claims (4)
- 電極体と、
金属層及び前記金属層を被覆する樹脂層を含むラミネート材により形成された第1部材及び第2部材を有し、前記電極体を封止する外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記第1部材及び前記第2部材により前記電極体を収容する収容部と、
前記第1部材及び前記第2部材が重ね合わされ、前記収容部の周囲を取り囲む重合部と、を備え、
前記重合部は、
前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士が溶着された溶着部と、
前記溶着部と交互に配され、前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士が溶着されていない非溶着部と、を備えている電気化学セル。 - 前記溶着部のうち、何れかの前記溶着部は、前記収容部回りの周方向の全周に亘って連続している請求項1に記載の電気化学セル。
- 前記溶着部及び前記非溶着部は、前記重合部の全体に亘って交互に配されている請求項1又は請求項2に記載の電気化学セル。
- 金属層及び前記金属層を被覆する樹脂層を含むラミネート材により形成された第1部材及び第2部材の間に電極体を配置する電極体セット工程と、
前記第1部材及び前記第2部材のうち、前記電極体の周囲に位置する部分同士を重ね合わせて溶着する溶着工程と、を有し、
前記溶着工程では、前記第1部材及び前記第2部材の前記樹脂層同士を、間隔をあけて溶着する電気化学セルの製造方法。
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