JP2020202044A - 蓄電デバイス及び収容体 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本実施の形態に従う蓄電デバイス10の平面図である。図1に示されるように、蓄電デバイス10は、平面視矩形状であり、蓄電素子200と、2つの電極タブ300と、収容体100(2つの収容体101)とを含んでいる。
図2は、収容体101の断面構造の一例を示す図である。図2に示されるように、収容体101は、基材層31、接着剤層32、バリア層33、接着層34及び熱融着性樹脂層35がこの順に積層された積層体である。なお、収容体101は、必ずしも図2に示される各層を含む必要はなく、少なくとも、基材層31、バリア層33及び熱融着性樹脂層35をこの順に有していればよい。
基材層31は、収容体101の基材として機能する層であり、収容体100の最外層側を形成する層である。
接着剤層32は、基材層31に密着性を付与するために、基材層31上に必要に応じて配置される層である。すなわち、接着剤層32は、基材層31とバリア層33との間に必要に応じて設けられる。
バリア層33は、収容体101の強度向上の他、蓄電デバイス10内に水蒸気、酸素、光等が侵入することを防止する機能を有する層である。バリア層33を構成する金属としては、たとえば、アルミニウム、ステンレス、チタン等が挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。バリア層33は、たとえば、金属箔や金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜、及び、これらの蒸着膜を設けたフィルム等により形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム箔により形成することがさらに好ましい。各包装材料の製造時に、バリア層33にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、バリア層は、たとえば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS H4160:1994 A8021H−O、JIS H4160:1994 A8079H−O、JIS H4000:2014 A8021P−O、JIS H4000:2014 A8079P−O)等軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
接着層34は、バリア層33と熱融着性樹脂層35とを強固に接着するために、バリア層33と熱融着性樹脂層35との間に、必要に応じて設けられる層である。
熱融着性樹脂層35は、収容体100の最内層を形成する。収容体100の周縁において、対向する熱融着性樹脂層35同士が熱融着されることによって、蓄電素子200が収容体100内に密封される。また、熱融着性樹脂が一定の膜厚以上でバリア層を覆う事で、バリア層である金属と電解液との絶縁性を保つことができる。
図3は、図1のIII−III断面図と該断面の部分拡大図とを含む図である。すなわち、図3は、蓄電デバイス10の厚み方向の断面のうち収容体100の短辺と平行な直線に沿った断面の図である。図3に示されるように、収容体100は、2つの収容体101を熱融着することによって構成されている。収容体100において、一方の収容体101は、他方の収容体101に対して上下反転して取り付けられている。
以上のように、本実施の形態に従う蓄電デバイス10において、成型部120の厚み方向の断面のうち収容体100の短辺と垂直な直線に沿った断面における稜線126の曲率半径(R2)は、成型部120の厚み方向の断面のうち収容体100の短辺と平行な直線に沿った断面における稜線126の曲率半径(R1)よりも大きい。これにより、蓄電デバイス10によれば、収容体100内の容積の増大と、収容体100内のデッドスペースの増大の抑制とを両立することができる。
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。
上記実施の形態において、電極タブ300は、収容体100の短辺側に配置された。しかしながら、電極タブ300は、たとえば、収容体100の長辺側に配置されてもよい。
また、上記実施の形態における収容体100が収容する蓄電素子200の一例は、たとえば、全固体電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池である。また、蓄電デバイスの他の一例は、キャパシタ、電気二重層コンデンサ(EDLC)、リチウムイオンキャパシタである。
また、上記実施の形態に従う蓄電デバイス10においては、上方及び下方の収容体101の両方に成型部120が形成された。しかしながら、必ずしも上方及び下方の収容体101の両方に成型部120が形成される必要はない。たとえば、上方及び下方の収容体101の一方にのみ成型部120が形成され、他方は成型部120が形成されていないシートであってもよい。
(6−1.成型品に使用する電池用包装材料の製造)
基材層として、ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)と二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)とが接着剤層(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)で接着された積層フィルムを用意した。次に、基材層の二軸延伸ナイロンフィルムの上に、両面に耐酸性皮膜を形成したアルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H−O、厚さ40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、両面に耐酸性皮膜(クロメート処理)を形成したアルミニウム箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、アルミニウム箔上の接着剤層と、基材層の二軸延伸ナイロンフィルム側とを積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。
得られた電池用包装材料を、長辺長さが360mm、短辺長さが200mmのサイズに断裁してサンプルを作成した。成型金型(雌型:表面においては、JIS B 0659−1:2002附属書1(参考)比較表面粗さ標準片の表2に規定される最大高さ粗さ(Rzの呼び値)(以下、単に「最大高さ粗さRz」とも称する。)が3.2μmである。コーナ部曲率半径は2.0mmであり、稜線Rは1.0mmである。)の口径は、長辺長さが290mm、短辺長さが60mmとした。成形金型(雌型)に対応した成型金型(雄型:稜線部の表面においては最大高さ粗さRzが1.6μmであり、稜線部以外の表面においては最大高さ粗さRzが3.2μmである。コーナ部曲率半径は2.0mmである。)を用いた。なお、雌型と雄型とのクリアランスは、0.5mmとした。押え板は、シリンダ径φ80mmの4つのシリンダで押さえ、シリンダ押さえ圧は0.65MPaとした。なお、実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2につき、成形金型(雄型)における短辺側稜線の曲率半径(図7におけるR2に相当)及び長辺側稜線の曲率半径(図6におけるR1に相当)を表1に示す通り変更し、0.5mmの成型深さから0.5mm単位で成型深さを変えて、それぞれ10個のサンプルについて25℃環境下にて冷間成型を行った。冷間成型後のサンプルについて、暗室の中にてペンライトで光を当て光の透過によってアルミニウム箔にピンホールやクラックが生じているか否かを確認し、アルミニウム箔にピンホール、クラックが10個のサンプル全てにおいて発生しない最も深い成型深さを、そのサンプルの限界成型深さとした。この限界成型深さを用いて、以下の基準により電池包装材料の成型性を評価した。
B:限界成型深さ8.5mm、9.0mm
C:限界成型深さ7.5mm、8.0mm
D:限界成型深さ7.0mm 以下
結果は、以下の通りであった。
図1は、本実施の形態に従う蓄電デバイス10の平面図である。図1に示されるように、蓄電デバイス10は、平面視矩形状であり、蓄電素子200と、2つの電極タブ300と、収容体100(2つの収容体101)とを含んでいる。
図2は、収容体101の断面構造の一例を示す図である。図2に示されるように、収容体101は、基材層31、接着剤層32、バリア層33、接着層34及び熱融着性樹脂層35がこの順に積層された積層体である。なお、収容体101は、必ずしも図2に示される各層を含む必要はなく、少なくとも、基材層31、バリア層33及び熱融着性樹脂層35をこの順に有していればよい。
基材層31は、収容体101の基材として機能する層であり、収容体100の最外層側を形成する層である。
接着剤層32は、基材層31に密着性を付与するために、基材層31上に必要に応じて配置される層である。すなわち、接着剤層32は、基材層31とバリア層33との間に必要に応じて設けられる。
バリア層33は、収容体101の強度向上の他、蓄電デバイス10内に水蒸気、酸素、光等が侵入することを防止する機能を有する層である。バリア層33を構成する金属としては、たとえば、アルミニウム、ステンレス、チタン等が挙げられ、好ましくはアルミニウムが挙げられる。バリア層33は、たとえば、金属箔や金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜、及び、これらの蒸着膜を設けたフィルム等により形成することができ、金属箔により形成することが好ましく、アルミニウム箔により形成することがさらに好ましい。各包装材料の製造時に、バリア層33にしわやピンホールが発生することを防止する観点からは、バリア層は、たとえば、焼きなまし処理済みのアルミニウム(JIS H4160:1994 A8021H−O、JIS H4160:1994 A8079H−O、JIS H4000:2014 A8021P−O、JIS H4000:2014 A8079P−O)等軟質アルミニウム箔により形成することがより好ましい。
接着層34は、バリア層33と熱融着性樹脂層35とを強固に接着するために、バリア層33と熱融着性樹脂層35との間に、必要に応じて設けられる層である。
熱融着性樹脂層35は、収容体100の最内層を形成する。収容体100の周縁において、対向する熱融着性樹脂層35同士が熱融着されることによって、蓄電素子200が収容体100内に密封される。また、熱融着性樹脂が一定の膜厚以上でバリア層を覆う事で、バリア層である金属と電解液との絶縁性を保つことができる。
図3は、図1のIII−III断面図と該断面の部分拡大図とを含む図である。すなわち、図3は、蓄電デバイス10の厚み方向の断面のうち収容体100の短辺と平行な直線に沿った断面の図である。図3に示されるように、収容体100は、2つの収容体101を熱融着することによって構成されている。収容体100において、一方の収容体101は、他方の収容体101に対して上下反転して取り付けられている。
以上のように、本実施の形態に従う蓄電デバイス10において、成型部120の厚み方向の断面のうち収容体100の短辺と垂直な直線に沿った断面における稜線126の曲率半径(R2)は、成型部120の厚み方向の断面のうち収容体100の短辺と平行な直線に沿った断面における稜線126の曲率半径(R1)よりも大きい。これにより、蓄電デバイス10によれば、収容体100内の容積の増大と、収容体100内のデッドスペースの増大の抑制とを両立することができる。
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。以下、変形例について説明する。
上記実施の形態において、電極タブ300は、収容体100の短辺側に配置された。しかしながら、電極タブ300は、たとえば、収容体100の長辺側に配置されてもよい。
また、上記実施の形態における収容体100が収容する蓄電素子200の一例は、たとえば、全固体電池、リチウムイオン電池、リチウムイオンポリマー電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池である。また、蓄電デバイスの他の一例は、キャパシタ、電気二重層コンデンサ(EDLC)、リチウムイオンキャパシタである。
また、上記実施の形態に従う蓄電デバイス10においては、上方及び下方の収容体101の両方に成型部120が形成された。しかしながら、必ずしも上方及び下方の収容体101の両方に成型部120が形成される必要はない。たとえば、上方及び下方の収容体101の一方にのみ成型部120が形成され、他方は成型部120が形成されていないシートであってもよい。
(6−1.成型品に使用する電池用包装材料の製造)
基材層として、ポリエチレンテレフタレートフィルム(厚さ12μm)と二軸延伸ナイロンフィルム(厚さ15μm)とが接着剤層(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)で接着された積層フィルムを用意した。次に、基材層の二軸延伸ナイロンフィルムの上に、両面に耐酸性皮膜を形成したアルミニウム箔(JIS H4160:1994 A8021H−O、厚さ40μm)からなるバリア層をドライラミネート法により積層させた。具体的には、両面に耐酸性皮膜(クロメート処理)を形成したアルミニウム箔の一方面に、2液硬化型ウレタン接着剤(ポリオール化合物と芳香族イソシアネート化合物)を塗布し、アルミニウム箔上に接着剤層(硬化後の厚み3μm)を形成した。次いで、アルミニウム箔上の接着剤層と、基材層の二軸延伸ナイロンフィルム側とを積層した後、エージング処理を実施することにより、基材層/接着剤層/バリア層の積層体を作製した。
得られた電池用包装材料を、長辺長さが360mm、短辺長さが200mmのサイズに断裁してサンプルを作成した。成型金型(雌型:表面においては、JIS B 0659−1:2002附属書1(参考)比較表面粗さ標準片の表2に規定される最大高さ粗さ(Rzの呼び値)(以下、単に「最大高さ粗さRz」とも称する。)が3.2μmである。コーナ部曲率半径は2.0mmであり、稜線Rは1.0mmである。)の口径は、長辺長さが290mm、短辺長さが60mmとした。成型金型(雌型)に対応した成型金型(雄型:稜線部の表面においては最大高さ粗さRzが1.6μmであり、稜線部以外の表面においては最大高さ粗さRzが3.2μmである。コーナ部曲率半径は2.0mmである。)を用いた。なお、雌型と雄型とのクリアランスは、0.5mmとした。押え板は、シリンダ径φ80mmの4つのシリンダで押さえ、シリンダ押さえ圧は0.65MPaとした。なお、実施例1、実施例2、比較例1及び比較例2につき、成型金型(雄型)における短辺側稜線の曲率半径(図7におけるR2に相当)及び長辺側稜線の曲率半径(図6におけるR1に相当)を表1に示す通り変更し、0.5mmの成型深さから0.5mm単位で成型深さを変えて、それぞれ10個のサンプルについて25℃環境下にて冷間成型を行った。冷間成型後のサンプルについて、暗室の中にてペンライトで光を当て光の透過によってアルミニウム箔にピンホールやクラックが生じているか否かを確認し、アルミニウム箔にピンホール、クラックが10個のサンプル全てにおいて発生しない最も深い成型深さを、そのサンプルの限界成型深さとした。この限界成型深さを用いて、以下の基準により電池包装材料の成型性を評価した。
B:限界成型深さ8.5mm、9.0mm
C:限界成型深さ7.5mm、8.0mm
D:限界成型深さ7.0mm 以下
結果は、以下の通りであった。
Claims (5)
- 蓄電素子と、
互いに対向する第1辺及び第2辺を有する平面視矩形状に形成され、前記蓄電素子を収容する収容体と、
前記蓄電素子と電気的に接続されており、前記収容体の第1辺から部分的に外部に突出する第1電極タブと、
前記蓄電素子と電気的に接続されており、前記収容体の第2辺から部分的に外部に突出する第2電極タブとを備え、
前記収容体は、少なくとも、基材層、バリア層及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体により構成された外装材によって形成されており、
前記収容体には、前記外装材が前記熱融着性樹脂層側から前記基材層側に突出するように形成された平面視矩形状の成型部と、前記成型部の縁から水平方向に延びるフランジ部とが形成されており、
前記成型部は、平面部と、前記平面部から延びる複数の側面部とを含み、
前記平面部と、前記複数の側面部の各々との境界には稜線が形成されており、
前記蓄電素子は、前記成型部内に収容されており、
前記成形部の厚み方向の断面のうち前記第1辺及び前記第2辺と垂直な直線に沿った第1断面における前記稜線の曲率半径は、前記成形部の厚み方向の断面のうち前記第1辺及び前記第2辺と平行な直線に沿った第2断面における前記稜線の曲率半径よりも大きい、蓄電デバイス。 - 前記収容体は、平面視において、長辺と短辺とを有し、
前記第1辺及び前記第2辺の各々は短辺である、請求項1に記載の蓄電デバイス。 - 前記第1断面における前記稜線の曲率半径は、1.5mm以上、10.0mm以下である、請求項1又は請求項2に記載の蓄電デバイス。
- 前記成型部は、雌型と雄型とを嵌合させることによって形成されており、
前記雌型と前記雄型とが嵌合した場合に、前記雌型と前記雄型との間に生じる隙間の長さは、四辺において略同一である、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の蓄電デバイス。 - 蓄電素子を収容するように構成された、平面視矩形状の収容体であって、
前記収容体は、少なくとも、基材層、バリア層及び熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体により構成された外装材によって形成されており、
前記外装材が前記熱融着性樹脂層側から前記基材層側に突出するように形成された平面視矩形状の成型部と、
前記成型部の縁から水平方向に延びるフランジ部とを備え、
前記成型部は、平面部と、前記平面部から延びる複数の側面部とを含み、
前記平面部と、前記複数の側面部の各々との境界には稜線が形成されており、
前記蓄電素子は、前記成型部内に収容され、
前記フランジ部は、前記蓄電素子と電気的に接続された第1電極タブが配置される第1辺と、前記蓄電素子と電気的に接続された第2電極タブが配置される第2辺とを含み、
前記収容体の平面視において、前記第1辺及び前記第2辺は、互いに対向しており、
前記成形部の厚み方向の断面のうち前記第1辺及び前記第2辺と垂直な直線に沿った第1断面における前記稜線の曲率半径は、前記成形部の厚み方向の断面のうち前記第1辺及び第2辺と平行な直線に沿った第2断面における前記稜線の曲率半径よりも大きい、収容体。
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JP6741123B1 JP6741123B1 (ja) | 2020-08-19 |
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ID=72048036
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005294212A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | 密閉型電池 |
JP2015095433A (ja) * | 2013-11-14 | 2015-05-18 | 株式会社デンソー | ラミネート外装電池 |
JP2018006326A (ja) * | 2016-06-27 | 2018-01-11 | 三星エスディアイ株式会社Samsung SDI Co., Ltd. | 2次電池 |
JP2018137112A (ja) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 積水化学工業株式会社 | 電池 |
-
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- 2019-06-07 JP JP2019106686A patent/JP6741123B1/ja active Active
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JP2005294212A (ja) * | 2004-04-05 | 2005-10-20 | Toshiba Corp | 密閉型電池 |
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