JP2024017755A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】本開示は、水分の侵入を抑制可能な電池を提供することを主目的とする。【解決手段】本開示においては、電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、上記第３面および上記第２面を結ぶ第１連結面と、を有し、上記電池を厚さ方向に断面視し、上記第３面および上記第１連結面の境界をＢ１とし、上記第１連結面および上記第２面の境界をＢ２とした場合に、上記Ｂ２は、上記厚さ方向において、上記Ｂ１より内側に位置し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面および上記第１連結面を覆う、電池を提供することにより、上記課題を解決する。【選択図】図３
Description
本開示は、電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の電池は、通常、正極集電体、正極活物質層、電解質層、負極活物質層および負極集電体を有する電極体を備える。電極体は、例えば、外装材に囲まれた内部空間に封止される。特許文献１には、電極組立体と、電極組立体の外部を囲む外装材と、上記外装材を密封する第１および第２カバーとを含み、第１電極端子および第２電極端子が、それぞれ第１カバーおよび第２カバーを介して外部に引き出されたリチウムポリマー二次電池が開示されている。また、特許文献１には、外装材として、ラミネートフィルムが記載されている。
ラミネートフィルムは、通常、金属層および樹脂層を有する。金属層は、水分透過性を有しないが、樹脂層は、水分透過性を有する。樹脂層を介して水分が、ラミネートフィルムで封止された内部空間に侵入すると、電極体の劣化が生じる。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、水分の侵入を抑制可能な電池を提供することを主目的とする。
［１］
電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、上記第３面および上記第２面を結ぶ第１連結面と、を有し、上記電池を厚さ方向に断面視し、上記第３面および上記第１連結面の境界をＢ１とし、上記第１連結面および上記第２面の境界をＢ２とした場合に、上記Ｂ２は、上記厚さ方向において、上記Ｂ１より内側に位置し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面および上記第１連結面を覆う、電池。
電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、上記第３面および上記第２面を結ぶ第１連結面と、を有し、上記電池を厚さ方向に断面視し、上記第３面および上記第１連結面の境界をＢ１とし、上記第１連結面および上記第２面の境界をＢ２とした場合に、上記Ｂ２は、上記厚さ方向において、上記Ｂ１より内側に位置し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面および上記第１連結面を覆う、電池。
［２］
上記電池を厚さ方向に断面視した場合に、上記Ｂ１および上記Ｂ２が、一つの直線、複数の直線、または、曲線で結ばれている、［１］に記載の電池。
上記電池を厚さ方向に断面視した場合に、上記Ｂ１および上記Ｂ２が、一つの直線、複数の直線、または、曲線で結ばれている、［１］に記載の電池。
［３］
上記集電端子は、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在し、かつ、上記第３面と対向する第４面と、上記第４面および上記第２面を結ぶ第２連結面と、を有し、上記電池を厚さ方向に断面視し、上記第４面および上記第２連結面の境界をＢ３とし、上記第２連結面および上記第２面の境界をＢ４とした場合に、上記Ｂ４は、上記厚さ方向において、上記Ｂ３より内側に位置し、上記ラミネートフィルムは、上記第４面および上記第２連結面を覆う、［１］または［２］に記載の電池。
上記集電端子は、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在し、かつ、上記第３面と対向する第４面と、上記第４面および上記第２面を結ぶ第２連結面と、を有し、上記電池を厚さ方向に断面視し、上記第４面および上記第２連結面の境界をＢ３とし、上記第２連結面および上記第２面の境界をＢ４とした場合に、上記Ｂ４は、上記厚さ方向において、上記Ｂ３より内側に位置し、上記ラミネートフィルムは、上記第４面および上記第２連結面を覆う、［１］または［２］に記載の電池。
［４］
上記電池を厚さ方向に断面視した場合に、上記Ｂ３および上記Ｂ４が、一つの直線、複数の直線、または、曲線で結ばれている、［３］に記載の電池。
上記電池を厚さ方向に断面視した場合に、上記Ｂ３および上記Ｂ４が、一つの直線、複数の直線、または、曲線で結ばれている、［３］に記載の電池。
［５］
上記集電端子および上記ラミネートフィルムの間に、樹脂フィルムが配置され、上記樹脂フィルムの端部が、上記ラミネートフィルムの端部より突出している、［１］から［４］のいずれかに記載の電池。
上記集電端子および上記ラミネートフィルムの間に、樹脂フィルムが配置され、上記樹脂フィルムの端部が、上記ラミネートフィルムの端部より突出している、［１］から［４］のいずれかに記載の電池。
［６］
電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記第３面に、第１溝が配置され、上記ラミネートフィルムは、上記第３面における上記第１溝を覆う、電池。
電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記第３面に、第１溝が配置され、上記ラミネートフィルムは、上記第３面における上記第１溝を覆う、電池。
［７］
電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面を覆いつつ、上記第２面まで延在し、上記第２面における一部の領域は、上記ラミネートフィルムに覆われていない、電池。
電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面を覆いつつ、上記第２面まで延在し、上記第２面における一部の領域は、上記ラミネートフィルムに覆われていない、電池。
本開示においては、水分の侵入を抑制可能な電池を提供できるという効果を奏する。
以下、本開示における電池について、図面を用いて詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、本明細書において、ある部材に対して他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」または「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上または直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方または下方に、別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含む。
図１は、本開示における電極体を例示する概略斜視図であり、図２は、本開示における電池を例示する概略斜視図である。図１に示す電極体１０は、頂面部１１と、頂面部１１と対向する底面部１２と、頂面部１１および底面部１２を連結する、４つの側面部（第１側面部１３、第２側面部１４、第３側面部１５および第４側面部１６）と、を有する。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、電池１００は、電極体１０と、電極体１０の側面部（第１側面部１３および第３側面部１５）に配置された集電端子２０（正極集電端子２０Ａ、負極集電端子２０Ｂ）と、電極体１０および集電端子２０を覆うラミネートフィルム３０と、を有している。なお、図１および図２において、Ｚ方向は、電池の厚さ方向に該当し、Ｘ方向は、電池の幅方向に該当し、Ｙ方向は、電池の奥行方向に該当する。
図３（ａ）は、本開示における電池を例示する概略断面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の一部を拡大した拡大図である。図３（ａ）、（ｂ）に示すように、集電端子２０は、電極体１０と対向する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１と対向する第２面Ｓ２と、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在する第３面Ｓ３と、第３面Ｓ３および第２面Ｓ２を結ぶ第１連結面ＳＬ１と、を有する。また、電極体１０は集電タブＴを有し、集電タブＴおよび集電端子２０は、電気的に接続されている。より具体的に、電極体１０における第１面Ｓ１に集電タブＴが接合されることで、集電タブＴおよび集電端子２０は、電気的に接続されている。また、第３面Ｓ３および第１連結面ＳＬ１の境界をＢ１とし、第１連結面ＳＬ１および第２面Ｓ２の境界をＢ２とする。Ｂ２は、厚さ方向（Ｚ方向）において、Ｂ１より内側に位置している。すなわち、厚さ方向（Ｚ方向）において、Ｂ１はＢ２より突出している。換言すると、第２面Ｓ２の延長線と、第３面Ｓ３の延長線と、から構成される角部を、第１連結面ＳＬ１により切断した構造（切り欠き構造）が形成されている。また、図３（ａ）、（ｂ）において、ラミネートフィルム３０は、第３面Ｓ３および第１連結面ＳＬ１を覆っている。また、集電端子２０およびラミネートフィルム３０の間には、両者の密着性を向上させるための樹脂フィルム４０が配置されている。
本開示によれば、集電端子が第１連結面を有し、その第１連結面を覆うようにラミネートフィルムが配置されることにより、水分の侵入を抑制可能な電池となる。ここで、図４（ａ）に示すように、集電端子２０が第１連結面を有しない場合を想定する。また、図４（ｂ）は、図４（ａ）における領域αの拡大図である。図４（ｂ）に示すラミネートフィルム３０は、金属層３１と、金属層３１より集電端子２０側に配置された内側樹脂層３２と、金属層３１の内側樹脂層３２とは反対側の面に配置された外側樹脂層３３と、を有する。金属層３１は、水分透過性を有しない。そのため、水分は、基本的に、電池の厚さ方向Ｚから侵入することはない。一方、ラミネートフィルム３０における内側樹脂層３２と、樹脂フィルム４０とは、水分透過性を有する。そのため、水分は、電池の奥行方向Ｙから侵入し得る。奥行方向Ｙにおける水分の侵入は、奥行方向Ｙにおける樹脂層の断面積と、侵入経路の長さと、に大きく依存する。特に、後者については、侵入経路が長いほど、水分の侵入は抑制される。図３（ａ）および図４（ａ）を比較すると、図３（ａ）における集電端子２０は、第１連結面ＳＬ１を有するため、図３（ａ）における水分の侵入経路は図４（ａ）における水分の侵入経路より長くなる。その結果、水分の侵入が抑制される。また、例えば図４（ａ）において、奥行方向Ｙにおける集電端子２０の長さを、単純に長くした場合、侵入経路を長くするという効果自体は得られる。一方で、集電端子２０が大きくなると、電池の構造効率（厚さ方向Ｚにおける、電池全体の面積に対する、電池の反応有効面積）は低下する。これに対して、図３（ａ）に示すように、第１連結面ＳＬ１を設けることで、水分の侵入経路を厚さ方向Ｚに展開することができ、電池の構造効率の低下を抑制できる。
１．電池の構成
本開示における電池は、電極体、集電端子およびラミネートフィルムを備える。
本開示における電池は、電極体、集電端子およびラミネートフィルムを備える。
本開示における電極体は、通常、頂面部と、頂面部と対向する底面部と、頂面部および底面部を連結する複数の側面部と、を有する。例えば、図１に示す電極体１０は、頂面部１１と、頂面部１１と対向する底面部１２と、頂面部１１および底面部１２を連結する、４つの側面部（第１側面部１３、第２側面部１４、第３側面部１５および第４側面部１６）と、を有する。頂面部１１および底面部１２は、その法線方向が、厚さ方向Ｚと平行であり、電極体１０の主面に該当する。
本開示における集電端子は、電極体の側面部に配置される。例えば、図２では、電極体１０における第１側面部１３および第３側面部１５に、それぞれ、正極集電端子２０Ａおよび負極集電端子２０Ｂが配置されている。また、本開示におけるラミネートフィルムは、電極体および集電端子を覆うように配置される。ラミネートフィルムは、１枚のフィルムであることが好ましい。例えば、図１に示す電極体１０の場合、頂面部１１、第４側面部１６、底面部１２および第２側面部１４が、１枚のラミネートフィルム３０に覆われる。また、例えば、後述する図６（ａ）から図６（ｄ）に示す集電端子２０の場合、第３面Ｓ３、第５面Ｓ５、第４面Ｓ４および第６面Ｓ６が、１枚のラミネートフィルム３０に覆われる。ラミネートフィルム３０は、集電端子２０と溶着している。
図３（ｂ）に示すように、集電端子２０は、電極体（図示せず）と対向する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１と対向する第２面Ｓ２と、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在する第３面Ｓ３と、第３面Ｓ３および第２面Ｓ２を結ぶ第１連結面ＳＬ１と、を有する。図３（ｂ）に示すように、第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第３面Ｓ３および第１連結面ＳＬ１は、それぞれ、Ｙ－Ｚ平面において直線で表される面であってもよい。図３（ｂ）に示すように、Ｙ－Ｚ平面において、第１面Ｓ１および第３面Ｓ３の境界をＢ０とし、第３面Ｓ３および第１連結面ＳＬ１の境界をＢ１とし、第１連結面ＳＬ１および第２面Ｓ２の境界をＢ２とする。
図３（ｂ）において、Ｂ１は、厚さ方向Ｚにおける位置がＢ０と同じである。また、Ｂ２は、厚さ方向Ｚにおいて、Ｂ１より内側（第４面Ｓ４側）に位置する。図３（ｂ）に示すように、厚さ方向ＺにおけるＢ１およびＢ２の距離をＬ１とし、奥行方向ＹにおけるＢ１およびＢ２の距離をＬ２とする。Ｌ１およびＬ２は、それぞれ、例えば１ｍｍ以上であり、３ｍｍ以上であってもよい。また、厚さ方向Ｚにおける集電端子２０の長さは、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。また、奥行方向Ｙにおける、第１面Ｓ１および第２面Ｓ２の距離は、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
ラミネートフィルム３０は、第３面Ｓ３および第１連結面ＳＬ１を覆う。ラミネートフィルム３０は、第３面Ｓ３の全面を覆っていることが好ましい。また、ラミネートフィルム３０は、第１連結面ＳＬ１の少なくとも一部を覆っており、第１連結面ＳＬ１の全面を覆っていてもよい。図３（ｂ）に示すように、Ｙ－Ｚ平面において、Ｂ１およびＢ２は、一つの直線で結ばれていてもよい。具体的に、図３（ｂ）では、Ｂ１およびＢ２を結ぶ直線で、第１連結面ＳＬ１の断面が構成されている。また、図５（ａ）に示すように、Ｙ－Ｚ平面において、Ｂ１およびＢ２は、複数の直線で結ばれていてもよい。具体的に、図５（ａ）では、Ｂ１およびＣを結ぶ直線と、ＣおよびＢ２を結ぶ直線とで、第１連結面ＳＬ１の断面が構成されている。また、図５（ｂ）に示すように、Ｙ－Ｚ平面において、Ｂ１およびＢ２が、曲線で結ばれていてもよい。具体的に、図５（ｂ）では、Ｂ１およびＢ２を結ぶ曲線で、第１連結面ＳＬ１の断面が構成されている。
図３（ｂ）、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、集電端子２０は、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在し、かつ、第３面Ｓ３と対向する第４面Ｓ４を有していてもよい。さらに、集電端子２０は、第４面Ｓ４および第２面Ｓ２を結ぶ第２連結面ＳＬ２を有していてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、Ｙ－Ｚ平面において、第４面Ｓ４および第２連結面ＳＬ２の境界をＢ３とし、第２連結面ＳＬ２および第２面Ｓ２の境界をＢ４とする。Ｂ４は、厚さ方向Ｚにおいて、Ｂ３より内側（第３面Ｓ３）に位置する。第４面Ｓ４および第２連結面ＳＬ２の詳細については、それぞれ、上述した第３面Ｓ３および第１連結面ＳＬ１に記載した内容と同様である。
図３（ｂ）に示すように、集電端子２０およびラミネートフィルム３０の間に、樹脂フィルム４０が配置されていてもよい。樹脂フィルム４０を配置することで、集電端子２０およびラミネートフィルム３０の密着性が向上する。また、樹脂フィルム４０を配置することで、例えば集電端子２０の表面上に導電性異物が存在した場合であっても、短絡の発生を抑制できる。一方、樹脂フィルム４０を配置することで、水分は侵入しやすくなる。これに対して、本開示においては、第１連結面ＳＬ１を設けることで、水分の侵入経路が長くなり、水分の侵入は抑制される。また、特に図示しないが、集電端子２０およびラミネートフィルム３０の間に、樹脂フィルムが存在せず、集電端子２０およびラミネートフィルム３０が直接接触していてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、樹脂フィルム４０の端部ｔ４０は、ラミネートフィルム３０の端部ｔ３０より突出していてもよい。端部ｔ４０を端部ｔ３０より突出させることで、例えば、集電端子２０およびラミネートフィルム３０の位置ズレが発生した場合であっても、密着不良を防止することができる。
図６（ａ）から図６（ｄ）に示すように、集電端子２０は、上述した第１面Ｓ１、第２面Ｓ２、第３面Ｓ３および第４面Ｓ４に加えて、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在する第５面Ｓ５と、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在し、かつ、第５面Ｓ５と対向する第６面Ｓ５と、を有していてもよい。図６（ａ）から図６（ｄ）において、第１連結面ＳＬ１および第２連結面ＳＬ２は、それぞれ、電池の幅方向（Ｘ方向）に延在している。また、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示すように、集電端子２０は、第５面Ｓ５と第２面Ｓ２とを連結する第３連結面ＳＬ３と、第６面Ｓ６と第２面Ｓ２とを連結する第４連結面ＳＬ４との少なくとも一方を有していてもよい。第３連結面ＳＬ３および第４連結面ＳＬ４の詳細については、上述した第１連結面ＳＬ１に記載した内容と同様である。また、電池を厚さ方向に直交する方向に断面視し（電池をＸ－Ｙ平面で断面視し）、第５面Ｓ５および第３連結面ＳＬ３の境界をＢ５とし、第３連結面ＳＬ３および第２面Ｓ２の境界をＢ６とした場合に、Ｂ６は、電池の幅方向（Ｘ方向）において、Ｂ５より内側に位置することが好ましい。また、ラミネートフィルムは、第５面Ｓ５および第３連結面ＳＬ３を覆うことが好ましい。また、電池を厚さ方向に直交する方向に断面視し（電池をＸ－Ｙ平面で断面視し）、第６面Ｓ６および第４連結面ＳＬ４の境界をＢ７とし、第４連結面ＳＬ４および第２面Ｓ２の境界をＢ８とした場合に、Ｂ８は、電池の幅方向（Ｘ方向）において、Ｂ７より内側に位置することが好ましい。また、ラミネートフィルムは、第６面Ｓ６および第４連結面ＳＬ４を覆うことが好ましい。
図７は、本開示における電極体および集電端子を例示する概略側面図である。図７において、電極体１０の外縁形状、および、集電端子２０の外縁形状は、長方形である。電極体１０の外縁の長さ（全周長さ）をＬ１０とし、集電端子２０の外縁の長さ（全周長さ）をＬ２０とする。Ｌ１０に対するＬ２０の割合（Ｌ２０／Ｌ１０）は、例えば、０．７以上１以下であり、０．８以上０．９５以下であってもよい。また、厚さ方向Ｚにおける電極体１０の長さをＬ１０Ｚとし、厚さ方向Ｚにおける集電端子２０の長さをＬ２０Ｚとする。Ｌ１０Ｚに対するＬ２０Ｚの割合（Ｌ２０Ｚ／Ｌ１０Ｚ）は、例えば、０．７以上１．０以下であり、０．８以上０．９５以下であってもよい。また、幅方向Ｘにおける電極体１０の長さをＬ１０Ｘとし、幅方向Ｘにおける集電端子２０の長さをＬ２０Ｘとする。Ｌ１０Ｘに対するＬ２０Ｘの割合（Ｌ２０Ｘ／Ｌ１０Ｘ）は、例えば、０．７以上１．０以下であり、０．８以上０．９５以下であってもよい。
図８に示すように、集電タブＴは、電極体１０側の端部である根元部Ｐと、集電端子２０と接続するための接続部Ｑと、根元部Ｐおよび接続部Ｑを結ぶ中間部Ｒと、を有することが好ましい。根元部Ｐは、集電タブＴにおける電極体１０側の端部（境界部）である。接続部Ｑは、集電端子２０と接続するための部位であり、後述する積層接続部Ｗを構成する部位である。中間部Ｒは、根元部Ｐおよび接続部Ｑを結ぶ部位である。本開示において、複数の集電タブは、それぞれの接続部が、厚さ方向に積層された積層接続部を有することが好ましい。図８において、複数の集電タブＴにおける各々の接続部Ｑは、集電タブＴの厚さ方向に積層されており、それにより、積層接続部Ｗが形成されている。積層接続部Ｗにおいて、各々の接続部Ｙは互いに接合されている（互いに固定されている）。
図８に示すように、電極体１０の積層方向（電池の厚さ方向Ｚ）の断面視において、中間部Ｒは、中間部Ｒの一部同士が対向するように湾曲した湾曲構造を有することが好ましい。本開示においては、複数の集電タブＴのうち、少なくとも一つの集電タブＴの中間部Ｒが、湾曲構造を有することが好ましい。湾曲構造において、対向する中間部Ｚの一部同士は、直接接触するように配置されていてもよく、空間を設けて配置されていてもよい。また、図８に示すように、複数の集電タブＴにおける中間部Ｒは、Ｕ字状に湾曲していることが好ましい。
２．電池の部材
本開示における電池は、電極体、集電端子およびラミネートフィルムを備える。
本開示における電池は、電極体、集電端子およびラミネートフィルムを備える。
（１）電極体
図９は、本開示における電極体を例示する概略断面図である。図９における電極体１０は、正極活物質層１と、負極活物質層２と、正極活物質層１および負極活物質層２に配置された電解質層３と、正極活物質層１の集電を行う正極集電体４と、負極活物質層２の集電を行う負極集電体５と、を有している。また、電極体１０は、正極集電体４から連続的に形成された正極タブ４ｔと、負極集電体５から連続的に形成された負極タブ５ｔと、を有する。また、正極活物質層、電解質層、負極活物質層を発電単位とした場合、本開示における電極体は、発電単位を１つ有していてもよく、発電単位を２以上有していてもよい。
図９は、本開示における電極体を例示する概略断面図である。図９における電極体１０は、正極活物質層１と、負極活物質層２と、正極活物質層１および負極活物質層２に配置された電解質層３と、正極活物質層１の集電を行う正極集電体４と、負極活物質層２の集電を行う負極集電体５と、を有している。また、電極体１０は、正極集電体４から連続的に形成された正極タブ４ｔと、負極集電体５から連続的に形成された負極タブ５ｔと、を有する。また、正極活物質層、電解質層、負極活物質層を発電単位とした場合、本開示における電極体は、発電単位を１つ有していてもよく、発電単位を２以上有していてもよい。
正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する。正極活物質層は、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。正極活物質としては、例えば、酸化物活物質が挙げられる。酸化物活物質としては、例えば、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等の岩塩層状型活物質、ＬｉＭｎ２Ｏ４等のスピネル型活物質、ＬｉＦｅＰＯ４等のオリビン型活物質が挙げられる。また、正極活物質として硫黄（Ｓ）を用いてもよい。正極活物質の形状は、例えば粒子状である。
導電材としては、例えば、炭素材料が挙げられる。電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質であってもよい。固体電解質は、ゲル電解質等の有機固体電解質であってもよく、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質等の無機固体電解質であってもよい。また、液体電解質（電解液）は、例えば、ＬｉＰＦ６等の支持塩と、カーボネート系溶媒等の溶媒とを含有する。また、バインダーとしては、例えば、ゴム系バインダー、フッ化物系バインダーが挙げられる。
負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する。負極活物質層は、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。負極活物質としては、例えば、Ｌｉ、Ｓｉ等の金属活物質、グラファイト等のカーボン活物質、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等の酸化物活物質が挙げられる。負極活物質の形状は、例えば、粒子状、箔状である。導電材、電解質およびバインダーについては、上述した内容と同様である。
電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に配置され、少なくとも電解質を含有する。電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質であってもよい。電解質については、上述した内容と同様である。電解質層は、セパレータを有していてもよい。
正極集電体は、正極活物質層の集電を行う。正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。正極集電体の形状としては、例えば箔状、メッシュ状が挙げられる。また、負極集電体は、負極活物質層の集電を行う。負極集電体の材料としては、例えば、銅、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。負極集電体の形状としては、例えば箔状、メッシュ状が挙げられる。
（２）集電端子
本開示における集電端子は、電極体の側面部に配置される。集電端子とは、少なくとも一部に集電部を有する端子をいう。集電部は、例えば、電極体における集電タブと電気的に接続されている。集電端子は、全体が集電部であってもよく、一部が集電部であってもよい。集電端子の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属が挙げられる。
本開示における集電端子は、電極体の側面部に配置される。集電端子とは、少なくとも一部に集電部を有する端子をいう。集電部は、例えば、電極体における集電タブと電気的に接続されている。集電端子は、全体が集電部であってもよく、一部が集電部であってもよい。集電端子の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属が挙げられる。
（３）ラミネートフィルム
本開示におけるラミネートフィルムは、通常、金属層および内側樹脂層を有する。内側樹脂層は、集電端子と溶着している。また、ラミネートフィルムは、金属層の内側樹脂層とは反対側の位置に、外側樹脂層を有していてもよい。金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属が挙げられる。内側樹脂層の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂が挙げられる。外側樹脂層の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンが挙げられる。 金属層の厚さは、例えば３０μｍ以上６０μｍ以下である。内側樹脂層の厚さは、例えば４０μｍ以上１００μｍ以下である。外側樹脂層の厚さは、例えば２０μｍ以上６０μｍ以下である。ラミネートフィルム全体の厚さは、例えば８０μｍ以上、２５０μｍ以下である。
本開示におけるラミネートフィルムは、通常、金属層および内側樹脂層を有する。内側樹脂層は、集電端子と溶着している。また、ラミネートフィルムは、金属層の内側樹脂層とは反対側の位置に、外側樹脂層を有していてもよい。金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属が挙げられる。内側樹脂層の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂が挙げられる。外側樹脂層の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンが挙げられる。 金属層の厚さは、例えば３０μｍ以上６０μｍ以下である。内側樹脂層の厚さは、例えば４０μｍ以上１００μｍ以下である。外側樹脂層の厚さは、例えば２０μｍ以上６０μｍ以下である。ラミネートフィルム全体の厚さは、例えば８０μｍ以上、２５０μｍ以下である。
ラミネートフィルムおよび集電端子の間には、樹脂フィルムが配置されていてもよい。樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂が挙げられる。
（４）電池
本開示における電池は、典型的にはリチウムイオン二次電池である。電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。
本開示における電池は、典型的にはリチウムイオン二次電池である。電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。
３．第１変形例
本開示においては、電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記第３面に、第１溝が配置され、上記ラミネートフィルムは、上記第３面における上記第１溝を覆う、電池を提供する。
本開示においては、電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記第３面に、第１溝が配置され、上記ラミネートフィルムは、上記第３面における上記第１溝を覆う、電池を提供する。
図１０に示す集電端子２０は、電極体（図示せず）と対向する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１と対向する第２面Ｓ２と、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在する第３面Ｓ３と、を有する。第３面Ｓ３には、集電端子２０の中央側を底部とする第１溝Ｇ１が配置されている。ラミネートフィルム３０は、第３面Ｓ３における第１溝Ｇ１を覆っている。集電端子２０が第１溝Ｇ１を有し、その第１溝Ｇ１を覆うようにラミネートフィルム３０が配置されることにより、水分の侵入を抑制可能な電池となる。第１溝は、電池の幅方向Ｘ（図１０における紙面奥行方向）に延在していることが好ましい。
図１０に示すように、第１溝Ｇ１の深さをＬ３とする。Ｌ３は、例えば０．５ｍｍ以上であり、１ｍｍ以上であってもよい。第３面は、第１溝を一つのみ有していてもよく、複数の第１溝を有していてもよい。後者の場合、複数の第１溝は、電池の奥行方向Ｙに沿って配置される。また、図１０に示すように、集電端子２０は、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在し、かつ、第３面Ｓ３と対向する第４面Ｓ４を有していてもよい。第４面Ｓ４には、集電端子２０の中央側を底部とする第２溝Ｇ２が配置されている。第２溝Ｇ２の詳細については、第１溝Ｇ１に記載した内容と同様である。第１変形例において、溝以外の事項については、上述した内容と同様である。第１変形例における電池は、上述した連結面を有していてもよく、有していなくてもよい。
４．第２変形例
本開示においては、電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面を覆いつつ、上記第２面まで延在し、上記第２面における一部の領域は、上記ラミネートフィルムに覆われていない、電池を提供する。
本開示においては、電極体と、上記電極体の側面部に配置された集電端子と、上記電極体および上記集電端子を覆うラミネートフィルムと、を備える電池であって、上記集電端子は、上記電極体と対向する第１面と、上記第１面と対向する第２面と、上記第１面の外縁から上記第２面側に延在する第３面と、を有し、上記ラミネートフィルムは、上記第３面を覆いつつ、上記第２面まで延在し、上記第２面における一部の領域は、上記ラミネートフィルムに覆われていない、電池を提供する。
図１１に示す集電端子２０は、電極体（図示せず）と対向する第１面Ｓ１と、第１面Ｓ１と対向する第２面Ｓ２と、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在する第３面Ｓ３と、を有する。ラミネートフィルム３０は、第３面Ｓ３を覆いつつ、第２面Ｓ２まで延在している。また、第２面Ｓ２における一部の領域は、ラミネートフィルム３０に覆われておらず、そこで集電が行われる。ラミネートフィルム３０が第２面Ｓ２まで延在していることから、水分の侵入を抑制可能な電池となる。
図１１に示すように、電池の厚さ方向Ｚにおける、第３面Ｓ３と、第３面Ｓ３を覆うラミネートフィルム３０の端部ｔ３０と、の距離をＬ４とする。Ｌ４は、例えば０．５ｍｍ以上であり、１ｍｍ以上であってもよい。また、図１１に示すように、集電端子２０は、第１面Ｓ１の外縁から第２面Ｓ２側に延在し、かつ、第３面Ｓ３と対向する第４面Ｓ４を有していてもよい。ラミネートフィルム３０は、第４面Ｓ４を覆いつつ、第２面Ｓ２まで延在していてもよい。
第２変形例において、ラミネートフィルムの端部の位置以外の事項については、上述した内容と同様である。第２変形例における電池は、上述した連結面を有していてもよく、有していなくてもよい。また、第２変形例における電池は、第１変形例の特徴である溝を有していてもよく、有していなくてもよい。
なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。
１０…電極体
２０…集電端子
３０…ラミネートフィルム
４０…樹脂フィルム
１００ …電池
２０…集電端子
３０…ラミネートフィルム
４０…樹脂フィルム
１００ …電池
Claims (7)
- 電極体と、
前記電極体の側面部に配置された集電端子と、
前記電極体および前記集電端子を覆うラミネートフィルムと、
を備える電池であって、
前記集電端子は、前記電極体と対向する第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面の外縁から前記第２面側に延在する第３面と、前記第３面および前記第２面を結ぶ第１連結面と、を有し、
前記電池を厚さ方向に断面視し、前記第３面および前記第１連結面の境界をＢ１とし、前記第１連結面および前記第２面の境界をＢ２とした場合に、前記Ｂ２は、前記厚さ方向において、前記Ｂ１より内側に位置し、
前記ラミネートフィルムは、前記第３面および前記第１連結面を覆う、電池。 - 前記電池を厚さ方向に断面視した場合に、前記Ｂ１および前記Ｂ２が、一つの直線、複数の直線、または、曲線で結ばれている、請求項１に記載の電池。
- 前記集電端子は、前記第１面の外縁から前記第２面側に延在し、かつ、前記第３面と対向する第４面と、前記第４面および前記第２面を結ぶ第２連結面と、を有し、
前記電池を厚さ方向に断面視し、前記第４面および前記第２連結面の境界をＢ３とし、前記第２連結面および前記第２面の境界をＢ４とした場合に、前記Ｂ４は、前記厚さ方向において、前記Ｂ３より内側に位置し、
前記ラミネートフィルムは、前記第４面および前記第２連結面を覆う、請求項１または請求項２に記載の電池。 - 前記電池を厚さ方向に断面視した場合に、前記Ｂ３および前記Ｂ４が、一つの直線、複数の直線、または、曲線で結ばれている、請求項３に記載の電池。
- 前記集電端子および前記ラミネートフィルムの間に、樹脂フィルムが配置され、
前記樹脂フィルムの端部が、前記ラミネートフィルムの端部より突出している、請求項１または請求項２に記載の電池。 - 電極体と、
前記電極体の側面部に配置された集電端子と、
前記電極体および前記集電端子を覆うラミネートフィルムと、
を備える電池であって、
前記集電端子は、前記電極体と対向する第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面の外縁から前記第２面側に延在する第３面と、を有し、
前記第３面に、第１溝が配置され、
前記ラミネートフィルムは、前記第３面における前記第１溝を覆う、電池。 - 電極体と、
前記電極体の側面部に配置された集電端子と、
前記電極体および前記集電端子を覆うラミネートフィルムと、
を備える電池であって、
前記集電端子は、前記電極体と対向する第１面と、前記第１面と対向する第２面と、前記第１面の外縁から前記第２面側に延在する第３面と、を有し、
前記ラミネートフィルムは、前記第３面を覆いつつ、前記第２面まで延在し、
前記第２面における一部の領域は、前記ラミネートフィルムに覆われていない、電池。
Priority Applications (4)
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|---|---|---|---|
| JP2022120609A JP2024017755A (ja) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 電池 |
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| CN202310671234.8A CN117477179A (zh) | 2022-07-28 | 2023-06-07 | 电池 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2022120609A JP2024017755A (ja) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2024017755A true JP2024017755A (ja) | 2024-02-08 |
Family
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2022120609A Pending JP2024017755A (ja) | 2022-07-28 | 2022-07-28 | 電池 |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US20240039094A1 (ja) |
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| KR20110053835A (ko) | 2009-11-16 | 2011-05-24 | 삼성에스디아이 주식회사 | 리튬 폴리머 이차 전지 |
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2022
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2023
- 2023-05-19 US US18/199,714 patent/US20240039094A1/en active Pending
- 2023-06-07 CN CN202310671234.8A patent/CN117477179A/zh active Pending
- 2023-06-13 DE DE102023115316.1A patent/DE102023115316A1/de active Pending
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