JP2024515916A - 電気化学装置およびその製造方法、電子装置 - Google Patents

Abstract

電気化学装置は、包装袋と、電極組立体と、導電板とを備える。包装袋は、本体部と、シール部とを備える。電極組立体は、本体部内に設けられ、導電板は、電極組立体に電気的に接続する。本体部は、第１方向に対向して設けられる第１端壁及び第２端壁を備え、第３方向に対向して設けられる第１側壁及び第２側壁をさらに備える。シール部は、第１シール部と、第１フランジ部と、を備える。第１シール部は、第１端壁に接続し、導電板は、第１シール部から包装袋に張り出す。第１フランジ部は、第１側壁に接続し、第１フランジ部と、第１側壁とは、第３方向に対向して設けられる。第１シール部と第１フランジ部とは、移行領域内で交差する。電気化学装置は、折れ角構造が設けられ、折れ角構造は、移行領域が前記第１端壁に向かって少なくとも２回折り畳まれて形成されるものである。本願は、電気化学装置の製造方法及び電子装置を提供する。本願は、エネルギー密度を向上させることできる。

Description

本願は、エネルギー貯蔵技術分野に関し、特に、電気化学装置およびその製造方法、ならびに当該電気化学装置を有する電子装置に関する。

電気化学装置（例えば、電池）は、電子携帯機器、電動工具および電気自動車などの電子製品に広く使用されている。電気化学装置の製造過程では、上層と下層の封止フィルムをヘッダによりヒートシールして封止縁を形成し、これにより、電極組立体をケース内に封止する必要がある。しかしながら、封止縁は、電気化学装置のエネルギー密度に影響を与える可能性がある。

従来技術の欠点に鑑み、エネルギー密度を向上させることができる電気化学装置及びその製造方法を提案する必要がある。

また、この電気化学装置を有する電子装置を提供することも必要である。

本願は、包装袋と、電極組立体と、導電板とを備える電気化学装置を提供する。包装袋は、本体部及びシール部を含む。電極組立体は、本体部に設けられ、導電板は、電極組立体と電気的に接続されている。導電板が電極組立体から突出する方向を第１方向とし、電極組立体の厚み方向を第２方向とし、第１方向及び第２方向に垂直な方向を第３方向とする。本体部は、第１方向に対向して設けられる第１端壁及び第２端壁を備え、第３方向に対向して設けられる第１側壁及び第２側壁をさらに備える。シール部は、第１端壁に接続する第１シール部と、第１フランジ部と、を備え、導電板は、第１シール部から包装袋に張り出す。第１フランジ部は、第１側壁に接続し、第１フランジ部と、第１側壁とは、第３方向に対向して設けられる。第１シール部と第１フランジ部とは、移行領域内で交差している。電気化学装置は、折れ角構造が設けられ、折れ角構造は、移行領域が第１端壁に向かって少なくとも２回折り畳まれて形成されるものである。

本願は、移行領域を第１端壁に向けて少なくとも２回折り畳むことにより、第１フランジ部の第１方向における寸法を小さくするだけでなく、第１シール部の第３方向における寸法を小さくするのに有利となり、移行領域の占有スペースを小さくして、電気化学装置のエネルギー密度を高めることにある。次に、電気化学装置が第２方向から見て欠け角を有するように少なくとも２回の折り畳みを設け、欠け角の大きさを実際のニーズに応じて変更可能とすることにより、電気化学装置の外形を電子装置の電池缶の実際の形状に合わせるとともに、特定の形状の電池缶による電気化学装置のエネルギー密度への影響を低減する。さらに、２回の折り畳みにより形成された折れ角構造を設けることにより、機械的な不都合時に移行領域が開放され、液漏れを引き起こす可能性も低減することができる。

いくつかの可能な実現形態において、折れ角構造は、第１フランジ部を形成した後、移行領域を第１端壁に向けて２回折り畳まれて形成される。移行領域が占めるスペースを小さくして、エネルギー密度を高めることができ、折れ角構造による包装袋隅角の強度への影響を低減して包装袋が破損し液漏れのリスクを低減することができ、生産効率を向上させることができる。

いくつかの可能な実現形態において、折れ角構造は、第１折れ角部と第２折れ角部とを含み、第１折れ角部は１回目の折り畳みで形成され、第２折れ角部は２回目の折り畳みで形成される。第２方向から見て、第２折れ角部は、第１折れ角部を少なくとも部分的に覆う。こうすれば、第２フランジ部が第１フランジ部よりも拡開する可能性をある程度小さくすることができ、エネルギー密度の向上にも有利である。

いくつかの可能な実現形態において、電気化学装置は、第１折れ角線と第２折れ角線とを含む。第１折れ角線は、第１段と第２段とを含む。第１段は、第１折れ角部に配置される。第２段と第２折れ角線とは、第２折れ角部に配置される。

いくつかの可能な実現形態において、第３方向から見て、第１フランジ部は、第２方向に対向して設けられる第１辺及び第２辺を含み、第２辺は、第１側壁を接続する。第１段と第１辺とは、第１交点で交わり、第２折れ角線は、第１段と第２交点で交わる。第２方向から見て、第１交点と第２交点とは重ならない。こうすれば、重ね合わせた交点で包装袋が破裂し、液漏れを引き起こす可能性を低減でき、生産効率の向上も容易である。いくつかの可能な実施形態では、第１交点と第２交点が重なり合い、エネルギー密度がさらに向上する。

いくつかの可能な実現形態において、第２方向から見て、第１段と第３方向との夾角はαであり、７０°≦α＜９０°である。このように、後続の折り畳みの実施が容易になり、後続の折り畳みの効果を高めることができ、１回目の折り畳み時に形成される折り畳み領域と導電板との距離が近くなり、導電板が１回目の折り畳み時に折り曲げられる可能性も小さくすることができる。

いくつかの可能な実現形態において、第２方向から見て、第２折れ角線と第３方向との夾角はβであり、β＜αである。

いくつかの可能な実現形態において、第１折れ角部と第２折れ角部とが接着され、第２折れ角部が第１折れ角部よりも拡開してしまう可能性が低減される。

いくつかの可能な実現形態において、第１シール部は、互いに接続される第１領域と移行領域とを含む。第１領域は、第１端壁の部分に接続する。移行領域は、第１区画と第２区画とを含み、第２区画は、第１端壁の他の一部と第１区画に接続する。第１シール部と第１フランジ部とが第１区画で交わる。第１折れ角部は、第２区画の一部を含む。１回目の折り畳み後に、第１シール部の第３方向の寸法が小さくなり、エネルギー密度をより高める上で有利となる。

いくつかの可能な実現形態において、電気化学装置は、導電板と電気的に接続される回路基板をさらに備える。第１シール部と第１端壁とが協働して収容空間を形成し、回路基板は、収容空間内に設けられている。回路基板を設けることによる電気化学装置のエネルギー密度への影響を小さくすることができる。

いくつかの可能な実現形態において、第１フランジ部は、シングルヘム構造またはダブルヘム構造である。ダブルヘム構造は、包装袋の金属層が露出して外界と短絡しやすいリスクを低減できる。

いくつかの可能な実現形態において、第２方向において、包装袋の厚みは、５０～１３０μｍである。包装袋の厚みをこの範囲に設定することにより、角折れ構造を設けた後の包装袋の強度への影響を満足させることができ、安全性及び寿命要求を満たし、プロセスの角折れ構造を実現することも容易となる。

本願は、電池缶と、上記のような電気化学装置とを含む電子装置も提供する。電気化学装置は電池缶内に設けられる。少なくとも２回の折り畳みを設けることで、第１フランジ部の第１方向の寸法を小さくしつつ、第１シール部の第３方向の寸法を小さくするのに有利となり、電気化学装置のエネルギー密度が向上する。

いくつかの可能な実現形態において、電池缶が円弧状である。少なくとも２回折り畳みを設けることで、第２方向から見たときに欠け角を有し、欠け角の大きさは実際のニーズに応じて変更することができ、これにより、電気化学装置の外形を電子装置の電池缶の実際の形状に合わせるとともに、特定の形状の電池缶における電気化学装置のエネルギー密度への影響を極めて小さくすることができる。

本願第３発明は、電気化学装置の製造方法を提供し、以下のステップを含む。電極組立体を製造し、電極組立体と第１導電板とを電気的に接続するステップと、第１導電板が、第１シール部から包装袋に張り出すように、第１導電板を有する電極組立体を包装袋に入れて封止し、シール部を形成するステップと、第１フランジ部を形成するために、シール部を第１側壁と第３方向に対向して設けられるように折り畳むステップと、折れ角構造は、移行領域を第１端壁に向かって少なくとも２回折り畳むことで、折れ角構造を形成するステップとを備える。いくつかの可能な実装では、移行領域を第1の端壁に向かって第1の折り畳みを行う、及び移行領域を第一端壁に向けて2回目の折り畳みを行い、折り曲げ角構造を形成する。

図１は、本願の一実施形態に係る電気化学装置の正面図である。 図２は、図１に示す電気化学装置のＩＩにおける部分拡大図である。 図３は、図１に示す電気化学装置の封止前の模式図である。 図４Ａは、図１に示す電気化学装置のＩＶＡ－ＩＶＡに沿った断面図である。 図４Ｂは、図１に示す電気化学装置のＩＶＢ－ＩＶＢに沿った断面図である。 図４Ｃは、他の実施形態における、図１に示す電気化学装置のＩＶＡ－ＩＶＡに沿った断面図である。 図５は、図１に示す電気化学装置の包装フィルムの断面図である。 図６は、図１に示す電気化学装置の包装袋の第１フランジ部の折り畳み前の正面図である。 図７は、図６に示す第１フランジ部を折り曲げた後の正面図である。 図８は、図７に示す包装袋の移行領域の1回目の折り畳み後の正面図である。 図９は、図８に示す電気化学装置のＩＸにおける部分拡大図である。 図１０は、本願の他の実施形態に係る電気化学装置の断面図である。 図１１は、本願のさらに別の実施形態に係る電気化学装置の正面図である。 図１２は、本願のさらに別の実施形態に係る電子装置の概略構成図である。 図１３は、図１２に示す電子装置の内部構成の模式図である。 図１４は、本願のさらに別の実施形態に係る電気化学装置の製造方法のフローチャートである。

以下の具体的な実施形態について、上述の図面に基づいて本願をさらに説明する。

以下、本願の実施例に係わる技術的方案を明確かつ詳細に説明するが、説明された実施例は本願の一部の実施例であって、全ての実施例ではないことは明らかである。特に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術および科学の用語は、本願の技術分野に属する当業者が一般的に理解する意味と同じである。本願明細書において使用される用語は、具体的な実施例を説明する目的のみであり、本願を制限することを意図するものではない。

以下、本願の実施形態について詳細に説明する。しかしながら、本願は多くの異なる形態に展開することが可能であり、本明細書に記載された例示的な実施形態に限定して解釈されるべきではない。代わりに、これらの例示的な実施形態は、本願が当業者に徹底的かつ詳細に伝達されるように提供される。

また、簡潔かつ明確化のため、図面において、種々の構成要素、層のサイズまたは厚さが拡大されてよい。全文にわたって，同じ数値は同じ要素を指す。本明細書で使用されるように、用語「及び／又は」、「および／または」は、1つまたは複数の関連する列挙項目のいずれかとすべての組み合わせを含む。また、要素Ａを要素Ｂに「連接する」と呼ぶ場合には、要素Ａが要素Ｂに直接接続されてもよいし、中間要素Ｃが存在して要素Ａと要素Ｂとが間接的に接続されてもよいことも理解される。

また、本願の実施形態を説明する際に使用される「可」とは、「本願の1つまたは複数の実施形態」を意味する。

本明細書で使用される専門用語は、具体的な実施形態を説明するためのものであり、本願を限定することを意図するものではない。本明細書で使用されるように、単数の形式は、文脈に特に明記されていない限り、複数の形式を含むことを意図している。さらに、用語「含む」は、本明細書で使用される際に、記載された特徴、数値、ステップ、操作、要素および／または成分が存在するということを意味するが、一つまたは複数の他の特徴、数値、ステップ、操作、要素、成分および／またはその組み合わせの存在または追加は排除されないということは理解されるべきである。

空間関連用語、例えば「上」などは、本明細書で説明する便宜上、図に示すような1つの要素または特徴と、別の要素（複数の要素）または特徴（複数の特徴）との関係を記述するために使用することができる。空間関連用語は、図に示す方向に加えて、装置又は機器が使用又は操作における異なる方向を含むことを意図していることが理解されるべきである。例えば、図中の機器を反転すると、他の要素または特徴の「上方」または「上」の要素は、他の要素または特徴の「下方」または「下」に定位するように記述される。したがって、例示的な用語「上」は、上方向および下方向を含むことができる。用語第１、第２、第３などは、本明細書で様々な要素、成分、領域、層および/または部分を説明するために使用することができるが、これらの要素、成分、領域、層および/または部分は、これらの用語によって制限されるべきではないことは理解されるべきである。これらの用語は、1つの要素、成分、領域、層および/または部分と、他の要素、成分、領域、層および/または部分とを区別するために用いられている。従って、以下の第１要素、成分、領域、層や部分を、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２要素、成分、領域、層や部分と呼ぶことができる。

図１～図４Ｂを参照して、本開示の一実施形態は、包装袋１０と、電極組立体２０と、第１導電板３０と、第２導電板４０とを含む電気化学装置１００を提供する。電極組立体２０は、包装袋１０内に位置する。第１導電板３０及び第２導電板４０は、ともに電極組立体２０を電気的に接続し、包装袋１０から張り出している。第１導電板３０と第２導電板４０とは、外部部品（図示せず）を接続可能である。いくつかの実施形態では、電極組立体２０は捲回構造であってもよい。具体的には、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、電極組立体２０は、正極シート２１と、負極シート２２と、セパレータ２３とを含む。正極シート２１、セパレータ２３および負極シート２２は、この順に積層されて巻回されている。第１導電板３０は、正極シート２１に電気的に接続され、第２導電板４０は、負極シート２２に電気的に接続されている。このうち、図４Ａに示すように、電極組立体２０は、複数のタブ構造であり、さらに、複数の第１タブ２４と、複数の第２タブ（図示せず）とを含む。第１タブ２４は、一端が正極シート２１に電気的に接続され、他端が第１導電板３０に電気的に接続されている。第２タブは、一端が負極シート２２に電気的に接続され、他端が第２導電板４０に電気的に接続されている。他の実施形態においては、図４Ｃを参照して、電極組立体２０が第１タブ２４及び第２タブを備えない点で、図４Ａに示す電極組立体２０と異なる。さらに別の実施形態では、電極組立体２０は、積層構造であってもよく、つまり、正極シート２１、セパレータ２３、及び負極シート２２の順に積層される。

図１及び図３に示すように、包装袋１０は、本体部１１と、シール部１２とを備える。電極組立体２０は、本体部１１内に設けられている。第１導電板３０又は第２導電板４０が電極組立体２０から突出する方向（すなわち電極組立体２０から第１導電板３０又は第２導電板４０へ向かう方向）を第１方向Ｘとし、電極組立体２０の厚み方向を第２方向Ｙとし、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙに直交する方向を第３方向Ｚとする。第２方向Ｙも、第１導電板３０または第２導電板４０の表面に垂直な方向である。第３方向Ｚも、第１導電板３０から第２導電板４０に向かう方向である。

図３は、電気化学装置１００の封止前の構成の模式図である。包装袋１０は、第２方向Ｙに対向して配置された第１封止フィルム１０ａと、第２封止フィルム１０ｂとを備え、かつ、包装袋１０は、第１封止フィルム１０ａと第２封止フィルム１０ｂとにより封止されて形成される。いくつかの実施形態において、第１封止フィルム１０ａ及び第２封止フィルム１０ｂは、同一の封止フィルムを折り畳んだ後に得ることができ、かつ、第１封止フィルム１０ａ及び第２封止フィルム１０ｂの折り重ね箇所は、電極組立体２０の第１導電板３０及び第２導電板４０から離れた尾部に対応する。第１封止フィルム１０ａは、互いに接続された第１膜領域１０ａ１および第２膜領域１０ａ２を含む。第２膜領域１０ａ２の３つの側辺は、第１膜領域１０ａ１によって囲まれている。第２封止フィルム１０ｂは、相互に接続された第３膜領域１０ｂ１および第４膜領域１０ｂ２を含む。第４膜領域１０ｂ２の３つの側辺は第３膜領域１０ｂ１によって囲まれている。第１封止フィルム１０ａの第２膜領域１０ａ２には、凹部Ｓ１が設けられている。第２膜領域１０ａ２と第４膜領域１０ｂ２とは、共に電極組立体２０を収容するための本体部１１を構成する。図３および図４Ａを併せて参照して、包装袋１０を製造する際には、封止デバイスのヘッドを利用して、第１膜領域１０ａ１と第３膜領域１０ｂ１とに同時に一定の温度および圧力を印加し、第１膜領域１０ａ１と第３膜領域１０ｂ１とを接続してシール部１２を形成することにより、電極組立体２０を収容する本体部１１を第１方向Ｘに閉鎖し、液漏れのリスクを低減することができる。

第１封止フィルム１０ａ及び第２封止フィルム１０ｂの材料は、いずれも多層シートである。図５に示すように、第１封止フィルム１０ａは、順次積層されて配置された第１保護層１０１と、第１金属層１０２と、第１ポリマー層１０３と、を含んでいてもよい。第１ポリマー層１０３は、第１保護層１０１よりも電極組立体２０に近い。第１保護層１０１の材質は高分子樹脂であってもよく、第１金属層１０２を保護し、外力作用による第１金属層１０２の破損の危険性を低減するとともに、外部環境からの空気の透過を遅らせ、電気化学装置１００の内部を正常に動作する環境に維持することができる。いくつかの実施形態において、第１保護層１０１の材質は、エチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミドから選択される少なくとも一種であってよい。第１金属層１０２は、外部環境の水分浸透を遅らせ、外力による電極組立体２０への損傷を低減するために用いることができる。いくつかの実施形態において、第１金属層１０２は、アルミニウム箔層または鋼箔層である。第１ポリマー層１０３は、加熱溶融性を有し、封止に用いることができ、かつ、多層シートが電解液中の有機溶媒により溶解または膨潤するリスクを低減することができる。第１ポリマー層１０３は、また、電解液中の電解質が第１金属層１０２と接触して金属層が腐食するリスクを低減するためにも用いられる。いくつかの実施形態において、第１ポリマー層１０３は、ポリプロピレン、プロピレン共重合体、ポリエチレン、ポリメタクリル酸メチルから選択される少なくとも１つのポリマー材料を含む。なお、第１保護層１０１と第１金属層１０２との間には、第１保護層１０１と第１金属層１０２とを接着するための接着層をさらに、設けてもよい。第２封止フィルム１０ｂは、順次積層されて設けられた第２保護層（図示せず）、第２金属層（図示せず）および第２ポリマー層（図示せず）を含んでいてもよい。なお、一枚の封止フィルムから第１封止フィルム１０ａ及び第２封止フィルム１０ｂを折り畳んで得られる場合には、第２保護層、第２金属層及び第２ポリマー層の材質は、第１保護層１０１、第１金属層１０２及び第１ポリマー層１０３の材質とそれぞれ同一であることが理解され、ここでは繰り返し説明しない。封止の際には、第１ポリマー層１０３と第２ポリマー層とを互いに溶融させて貼り合わせる。

幾つかの実施形態では、第２方向Ｙにおいて、包装袋１０の厚みＴ（図４Ａ参照）は、５０μｍ～１３０μｍである。ここで、包装袋１０の厚みとは、第１封止フィルム１０ａの厚みまたは第２封止フィルム１０ｂの厚みを意味する。この範囲内に厚さＴを設けることで、角折れ構造７０を設けた後の包装袋１０の強度への影響を満足させることができ、安全性及び寿命要求を満足することができ、また、角折れ構造７０を実現するための工程的な折り畳みも容易である。幾つかの具体的な実施例では、第１保護層の厚さは、１５μｍであり、第１金属層１０２の厚さは、４０μｍであり、第１ポリマー層１０３の厚さは、３０μｍである。

図１及び図４Ａに示すように、本体部１１は、第１方向Ｘに対向して設けられた第１端壁１１１と第２端壁１１２とを備える。図１および図４Ｂに示すように、本体部１１は、第３方向Ｚに対向して設けられた第１側壁１１３および第２側壁１１４をさらに備える。第２方向Ｙから見て、第１端壁１１１が位置する表面は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚに延びることができ、第２端壁１１２が位置する表面は、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚに延びることができる。第２方向Ｙから見て、第１側壁１１３は、第１端壁１１１と第２端壁１１２との間に接続され、第２側壁１１４は、第１端壁１１１と第２端壁１１２との間に接続されている。第２方向Ｙから見て、第２側壁１１３が位置する表面は、第１方向Ｘと第２方向Ｙに延びることができ、第２側壁１１４が位置する表面は、第１方向Ｘと第２方向Ｙに延びることができる。なお、図４Ａにおいて、符号１１１は第１導電板３０の左側を指すが、第１導電板３０の右側の対応する位置も第１端壁１１１であり、第１端壁１１１の設置形態は、包装袋１０の凹部の設置形態に応じて変更可能であり、例えば、第１封止フィルム１０ａ又は第２封止フィルム１０ｂの一方に凹部を設けてもよく、第１封止フィルム１０ａ及び第２封止フィルム１０ｂの両方に凹部が設けられていてもよく、図４Ｂにおいて第１側壁１１３及び第２側壁１１４の設置形態も、包装袋１０の凹部の設置形態に応じて変更可能である。

シール部１２は、第１シール部１２１と、第１フランジ部１２２とを備える。第１シール部１２１は、第１端壁１１１に接続され、かつ、第１導電板３０および第２導電板４０は、第１シール部１２１から包装袋１０に張り出す。いくつかの実施形態において、電気化学装置１００は、第１接着材５０と、第２接着材６０とをさらに備える。第１接着材５０は、第１シール部１２１と第１導電板３０とを接続するためのものであり、第１接着材５０の一部が前記第１シール部１２１の外に配置される。第２接着材６０は、第１シール部１２１と第２導電板４０とを接続するためのものであり、第２接着材６０の一部が第１シール部１２１の外に配置される。

図１及び図４Ｂに示すように、第１フランジ部１２２は、第１側壁１１３に接続しており、第１フランジ部１２２と第１側壁１１３とは第３方向Ｚに対向して配置されている。幾つかの実施形態では、第１フランジ部１２２は、1回の折り畳み後に形成されたシングルヘム構造である。すなわち、第１側壁１１３に接続されるシール部１２は、1回の折り畳み後に、第１側壁１１３と第３方向Ｚに対向して設けられ、第１フランジ部１２２を形成する。具体的には、図６は、第１フランジ部１２２の折り畳み前の構成を示しており、このとき、第１フランジ部１２２が位置する平面は、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚに延びている。図４Ｂおよび図７は、第１フランジ部１２２の折り畳み後の構成を示している。第１フランジ部１２２が1回の折り畳み後に、第１側壁１１３と第３方向Ｚに対向して配置され、電気化学装置１００の第３方向Ｚの寸法が小さくなり、スペース利用率およびエネルギー密度が向上する。幾つかの実施形態では、第１フランジ部１２２が第１側壁１１３よりも拡開する可能性を低減するために、第１フランジ部１２２と第１側壁１１３とを接着してもよい。具体的には、第１フランジ部１２２と第１側壁１１３との間に第３接着材１２２０を設けることができる。第３接着材１２２０は、両面テープであってもよいし、ホットメルトであってもよい。両面テープにおける接着層の材質は、アクリル酸エステル、ポリウレタン、ゴム及びシリカゲルから選ばれる１つ又は複数であればよく、ホットメルトは、ポリオレフィン系ホットメルト、ポリウレタン系ホットメルト、エチレン及びその共重合体系ホットメルト、ポリエステル系ホットメルト、ポリアミド系ホットメルト、スチレン及びそのブロック共重合体系ホットメルトから選ばれる１つ又は複数であればよく、本願に制限されるものではない。

図１、図４Ｂ及び図７に示すように、幾つかの実施形態では、シール部１２は、第２フランジ部１２３を更に含んでもよい。第２フランジ部１２３は、第２側壁１１４に接続され、かつ、第２フランジ部１２３と、第２側壁１１４とは、第３方向Ｚに対向して設けられている。幾つかの実施形態では、第２フランジ部１２３も、1回の折り畳み後に形成されるシングルヘム構造であり、つまり、第２側壁１１４に接続されたシール部１２の部分が1回の折り畳み後に第２側壁１１４に対向して設けられて第２フランジ部１２３が形成されることで、電気化学装置１００の第３方向Ｚの寸法がより小さくなり、スペース効率とエネルギー密度が向上する。

図６に示すように、第１シール部１２１は、第３方向Ｚにおいて順に設けられた移行領域１２００と、第１領域１２１１とを含み、第１領域１２１１は、第１端壁１１１の一部に接続している。移行領域１２００は、第１区画１２０１と、第２区画１２０２とを含み、第２区画１２０２は、第１端壁１１１の他の一部に接続している。第１フランジ部１２２は、第１方向Ｘにおいて順に設けられる第２領域１２２１と、上述した第１区画１２０１と、を含み、第２領域１２２１は、第１側壁１１３に接続されている。すなわち、第１シール部１２１と第１フランジ部１２２とは、第１区画１２０１に交差している。すなわち、第１シール部１２１と第１フランジ部１２２とは、移行領域１２００に交差している。いくつかの実施形態において、移行領域１２００は、第３区画１２０３をさらに含み、第３区画１２０３は、第１側壁１１３の部分に接続され、第２領域１２２１は、第１側壁１１３の他の一部に接続されてもよい。

図１および図２に示すように、電気化学装置１００は、さらに、角折れ構造７０を備える。角折れ構造７０は、第１フランジ部１２２が形成された後（すなわち、第１側壁１１３に対向して設けられるまで第１側壁１１３に接続されるシール部１２の部分を折り畳み、第１フランジ部１２２を形成する後）、移行領域１２００を第１端壁１１１に向けて２回折り畳んで形成する。具体的には、図６は、移行領域１２００の折り畳み前の構成を示し、この時に、移行領域１２００が位置する平面を第１領域Ｘおよび第２方向Ｙに延びる。図７は、第１フランジ部１２２折り畳み後の構成を示しており、第１フランジ部１２２を形成する過程で第２区画１２０２が折り畳まれていなくてもよいことが理解される。第１フランジ部１２２を形成した後、図８および図９に示すように、まず移行領域１２００を、第１折れ角線７３（図９）まわりに第１端壁１１１に向かって１回目の折り畳みを行い、第１折れ角部７１を形成する。そして、さらに、移行領域１２００を、第２折れ角線７４周りに第１端壁１１１に向けて２回目の折り畳みを行い、図２に示すような第２折れ角部７２を形成する。

図９および図２に示すように、幾つかの実施形態では、２回目の折り畳みで第２折れ角部７２を形成する際に、図２の第２折れ角部７２が第２区画１２０２の部分を含むように、移行領域１２００の第２区画１２０２の一部が第１端壁１１１に向かって折り畳まれ、その際、第２折れ角線７４と第２区画１２０２の縁１２０２ａとが第３交点７４１に交差する。そのため、移行領域１２００を１回に折り畳むことに比べて、２回で折り畳む方が、第３方向Ｚにおける第１シール部１２１の寸法を小さくする上で有利である。また、２回目の折り畳みは、電気化学装置１００が第２方向Ｙから見るときに欠け角を有するようにでき、かつ、欠け角の大きさは実際のニーズに応じて変更されるため、電気化学装置１００の外形を電子装置の電池缶の実際の形状に合わせて適宜調整することができる。図１および図２を参照して、いくつかの実施形態では、第３方向Ｚにおいて、第３交点７４１は、第１接着材５０の第２接着材６０から遠い側縁から離れて設けられる。

いくつかの実施例では、２回目の折り畳み後に、さらに、移行領域１２００を少なくとも１回折り畳み、さらに折れ角構造７０を調整して、エネルギー密度を高めている。

図９に示すように、第１端壁１１１に向かって１回目に折り畳まれる折り畳み領域をＡと定義し、折り畳み領域Ａは第四区画Ａ１と第五区画Ａ２に分けられる。図２を併せて参照して、第４区画Ａ１は、２回目の折り畳み後に第２折れ角部７２の一部を形成するので、上述の第１折れ角部７１とは、第１端壁１１１に向かって１回目に折り曲げられたが、その後２回目の折り曲げが行われていない領域を意味する。すなわち、第１折れ角部７１とは、第５区画Ａ２を意味する。

本願は、移行領域１２００を第１端壁１１１に向けて少なくとも２回折り畳むことで、第１フランジ部１２２の第１方向Ｘにおける寸法を小さくしただけでなく、第１シール部１２１の第３方向Ｚにおける寸法を小さくするのに有利となり、移行領域１２００が占めるスペースを小さくして、電気化学装置１００のエネルギー密度を高める。次に、電気化学装置１００が第２方向Ｙから見たときに欠け角を有するように、少なくとも２回の折り畳みを設け、欠け角の大きさを実際のニーズに応じて変更できるようにすることで、電気化学装置１００の外形を電子装置の電池缶の実際の形状に合わせるとともに、特定の形状の電池缶による電気化学装置１００のエネルギー密度への影響を小さくする。さらに、２回の折り畳みにより形成された折れ角構造７０を設けることにより、機械的な悪用時（例えば、落下、振動、衝撃等）に移行領域１２００が開放され、液漏れを引き起こす可能性も低減することができる。

図８および図９に示すように、いくつかの実施形態では、第２折れ角部７２は、第２領域１２０２の部分を含むことに加えて、第１折れ角部７１も、第２領域１２０２の部分を含む。すなわち、１回目の折り畳みで第１折れ角部７１が形成される時に、移行領域１２００のうちの一部の第２領域１２０２は、第１端壁１１１に向かって折り畳まれる。このため、１回目の折り畳み後、第３方向Ｚにおける第１シール部１２１の寸法が小さくなり、エネルギー密度をより高める上で有利となる。このとき、図９に示すように、第１折れ角線７３は、第２領域１２０２の縁１２０２ａと第４交点７３１１に交わる。図８および図９を併せて参照して、第２方向Ｙから見ると、第３方向Ｚにおいて、第３交点７４１は、第４交点７３１１よりも第１接着材５０に近い。別の実施例では、移行領域１２００のうちの第２領域１２２１は、１回目の折り畳みで第１折れ角部７１を形成する工程において、折り曲げられない。

図８および図９に示すように、幾つかの実施形態では、１回目の折り畳みで第１折れ角部７１を形成する際に、移行領域１２００の第３区画１２０３の一部を折り畳んでもよい。このため、第１折れ角部７１は、部分の第３区画１２０３をさらに含むことができる。折り畳み後、第３方向Ｚにおいて、この部分の第３区画１２０３は、第１端壁１１１との距離が小さくなるので、この部分の第３区画１２０３も第１端壁１１１に向かって折り畳まれていると理解できる。

図２に示すように、幾つかの実施形態では、第２折れ角線と、第１折れ角線７３とは、第２交点７４０に交わる。第１折れ角線７３は、第１段７３１と第２段７３２とを含み、第１段７３１と第２段７３２との境界点が上述した第２交点７４０となる。第１段７３１は第１折れ角部７１上に設けられている。第２段７３２及び第２折れ角線７４は第２折れ角部７２上に設けられ、第２段７３２及び第２折れ角線７４は実際に第２折れ角部７２の２辺となる。

図１と図２とを併せて参照して、このうち、第３方向Ｚから見ると、第１フランジ部１２２は、第２方向Ｙに対向して設けられる第１辺１２２ａと、第１側壁１１３に接続する第２辺１２２ｂとを含む。図６に示すように、第１フランジ部１２２を折り畳みで形成する前において、第１辺１２２ａと第２辺１２２ｂとは、第３方向Ｚに対向して設けられる。図１及び図２に示すように、第１フランジ部１２２が形成された後、第２方向Ｙから見て、第１辺１２２ａと第２辺１２２ｂとが概ね重なっていてもよい。さらに、包装袋１０は一定の厚みを有しているため、第３方向Ｚから見て、第１辺１２２ａと第２辺１２２ｂはいずれも第３方向Ｚにおいて一定の厚みを有している。第１段７３１と、第１辺１２２ａとは、第１交点７３１０（具体的には、第１段７３１と第１辺１２２ａの外縁との交点）に交差しており、第２折れ角線７４と第１段７３１との交点が第２交点７４０である。幾つかの実施形態では、第２方向Ｙから見る場合に、第１交点７３１０と第２交点７４０とは重なっていない。このようにすれば、包装袋１０が重なり合う交点で破れて液漏れを起こす可能性が低減され、生産性の向上も容易となる。より具体的には、第２方向Ｙにおいて、第２交点７４０は、第１交点７３１０の上方に位置する。別の実施形態では、第２方向Ｙから見て、第１段７３１と第２折れ角線７４とが重なっていてもよい。このとき、第２折れ角線７４と第１段７３１との第２交点７４０は、第２折れ角線７４と第１辺１２２ａとの交点でもある。

図２および図９に示すように、幾つかの実施形態では、第２方向Ｙから見て、第１段７３１と第３方向Ｚとの夾角は、αと定義する。夾角αが小さ過ぎると、１回目の折り畳み時に形成される折り畳み領域Ａが第１導電板３０との距離が近くなり、ひいては、第１導電板３０が1回目の折り畳み時に折り曲げられるおそれがある。よって、７０°≦α＜９０°とすることで後続の折り畳みの実施が容易となり、後続の折り畳みの効果を高めることができ、１回目の折り畳み時に形成される折り畳み領域Ａと第１導電板３０との距離が近く、ひいては第１導電板３０が１回目の折り畳み時に折り曲げられる可能性を低減する上でも有利である。

さらに、第２方向Ｙから見て、第２折れ角線７４と第３方向Ｚとの夾角は、βと定義され、β＜αである。

図２に示すように、幾つかの実施形態では、第２方向Ｙから見て、第２折れ角部７２は、第１折れ角部７１を少なくとも部分的に覆っている。第２折れ角部７２の折り畳み角度が大きいため、第２折れ角部７２が第１折れ角部７１よりも拡開してしまう可能性をある程度小さくすることができ、電気化学装置１００のエネルギー密度を高める上でも有利である。

幾つかの実施形態では、第２折れ角部７２が第１折れ角部７１よりも拡開してしまう可能性をさらに小さくするために、第１折れ角部７１と第２折れ角部７２とを接着してもよい。具体的には、第１折れ角部７１と第２折れ角部７２との間に第４接着材（図示せず）を設けてもよい。ここで、第４粘着材は、両面テープであってもよいし、ホットメルトであってもよい。両面テープにおける接着層の材質は、アクリル酸エステル、ポリウレタン、ゴム及びシリカゲルから選ばれる１つ又は複数であればよく、ホットメルトは、ポリオレフィン系ホットメルト、ポリウレタン系ホットメルト、エチレン及びその共重合体系ホットメルト、ポリエステル系ホットメルト、ポリアミド系ホットメルト、スチレン及びそのブロック共重合体系ホットメルトから選ばれる１つ又は複数であればよく、本願に制限されるものではない。

幾つかの実施例では、第１シール部１２１と第２フランジ部１２３とが他の移行領域（図示せず）で交わることが理解される。この移行領域は、第１端壁１１１に向けて少なくとも２回折り畳み込まれて別の角折れ構造８０（図１参照）を形成して、電気化学装置１００のエネルギー密度をさらに高めてもよい。なお、角折れ構造８０の形成形態、具体的構成は、角折れ構造７０と同様であるため、ここでは説明を繰り返さない。

幾つかの実施形態では、図１０を参照して、本開示の他の実施形態は、さらに、電気化学装置２００を提供する。上記電気化学装置２００と異なる点は、第１フランジ部１２２が、２回の折り畳みによって形成されたダブルヘム構造である点である。具体的には、図６は、第１フランジ部１２２の折り畳み前の構成を示しており、このとき第１フランジ部１２２が位置する平面は、第１方向Ｘ及び第３方向Ｚに延びている。図７と図１０は、それぞれ、第１フランジ部１２２の１回目と２回目との折り畳み後の構成を示している。例えば、図７に示すように、第１側壁１１３に接続されるシール部１２の部分を１回目に第１側壁１１３に向けて折り畳んだ後、図１０に示すように、さらにシール部１２の部分を２回目に折り曲げて第１フランジ部１２２を形成することにより、第１フランジ部１２２の縁が露出した金属層を保護され、金属層が露出して外界と短絡しやすくなるリスクを低減し、安全性を高める。

図１１を参照して、本願のさらに他の実施形態は、電気化学装置３００を提供する。電気化学装置３００は、第１導電板３０および第２導電板４０と電気的に接続される回路基板９０をさらに備える点で、上述した電気化学装置１００と異なる。このうち、回路基板９０は、充放電保護などの電極組立体２０の電気的保護を図り、電極組立体２０の過電圧、不足電圧、過電流、短絡、過温状態を検出して、電気化学装置３００の長寿命化を図るものである。第１シール部１２１は第１端壁１１１とともに収容空間Ｓ２を形成し、回路基板９０は収容空間Ｓ２内に設けられている。準備時には、回路基板９０は、第１導電板３０と第２導電板４０とを接続した後、第１シール部１２１の一側に折り返され、収容空間Ｓ２内に収容され得る。したがって、回路基板９０を設けることによる電気化学装置１００のエネルギー密度への影響を小さくすることができる。

なお、本願の電気化学装置１００、２００、３００は、電気化学反応を起こすことができるすべての装置を含む。具体的には、電気化学装置１００、２００、３００は、すべての種類の原電池、二次電池、燃料電池、太陽電池、キャパシタ（例えば、スーパーキャパシタ）を含む。電気化学装置１００、２００、３００は、リチウム金属二次電池、リチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池およびリチウムイオンポリマー二次電池を含むリチウム二次電池であってもよい。

図１２および図１３を参照して、本願のさらに別の実施形態は、電気化学装置３００（または電気化学装置１００、２００）と、電気化学装置３００を収容するための電池缶２と、を含む電子装置１を提供する。幾つかの実施形態では、電池缶２は円弧状である。少なくとも２回の折り畳みが設定されているので、電気化学装置３００の角部の外形を実際の需要に応じて調整できるので、電気化学装置３００の外形は電池缶２の実際の形状に合わせることができる。同時に、電気化学装置の移行領域が折り畳まれていない、または、１回だけ折り畳まれていない場合、このような電池缶２の弧状の内壁に適合するためには、電気化学装置１００の第１方向Ｘと第３方向Ｚの寸法は、対応するように小さくする必要があり、エネルギー密度が低下する。本願は、少なくとも２回の折り畳みを設けることで、特定形状の電池缶２による電気化学装置１００のエネルギー密度への影響も軽減する。

ただし、本願の電気化学装置１００は、様々な分野の電子装置に適用可能である。本願の電子装置１は、ノートパソコン、ペン入力型コンピュータ、モバイルパソコン、電子書籍プレーヤー、携帯電話、携帯型ファクシミリ、携帯型複写機、携帯型プリンター、ヘッドセットステレオイヤホン、ビデオレコーダー、液晶テレビ、携帯型クリーナ、携帯ＣＤ機、ミニディスク、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯型レコーダー、ラジオ、予備電源、モーター、自動車、オートバイ、アシスト自転車、自転車、照明器具、玩具、ゲーム機器、時計、電動工具、ストロボ、カメラ、家庭用大型蓄電池およびリチウムイオンキャパシター等に限定されるものでない。

図１４を参照して、本願のさらに他の実施形態は、上述した電気化学装置１００の製造方法を提供するものである。製造方法のステップ順序は、必要に応じて変更することができ、いくつかのステップは省略またはマージすることができる。この製造方法は。

ステップＳ１において、電極組立体２０を製造し、電極組立体２０と第１導電板３０及び第２導電板４０とをそれぞれ電気的に接続する。

ステップＳ２は、第１導電板３０および第２導電板４０が形成された電極組立体２０を包装袋１０に入れて封止し、シール部１２を形成する。そして、第１導電板３０および第２導電板４０は、第１シール部１２１から包装袋１０を延出している。

ステップＳ３では、シール部１２を第１側壁１１３上の第１フランジ部１２２までに折り畳む。

ステップＳ４は、移行領域１２００を第１端壁１１１に向けて１回目の折り畳みを行う。

ステップＳ５では、移行領域１２００を第１端壁１１１に向けて２回目の折り畳みを行い、折れ角構造７０を形成する。

最後に説明すべきは、以上の実施例は、本願の技術案を限定するものではなく、単に本願の技術案を説明するためにのみ用いられるものであり、好適な実施例を参照して本願を詳細に説明してきたが、本願の技術案の範囲を逸脱することなく、本願の技術案を修正ないしは同等に置き換えることができることは当業者に理解されるところである。

１ 電子機器
２ 電池缶
１０ 包装袋
１０ａ 第１封止フィルム
１０ａ１ 第１膜領域
１０ａ２ 第２膜領域
１０ｂ 第２封止フィルム
１０ｂ１ 第３膜領域
１０ｂ２ 第４膜領域
１１ 本体部
１２ シール部
２０ 電極組立体
２１ 正極シート
２２ 負極シート
２３ セパレータ
２４ 第１タブ
３０ 第１導電板
４０ 第２導電板
５０ 第１接着材
６０ 第２接着材
７０、８０ 折れ角構造
７１ 第１折れ角部
７２ 第２折れ角部
７３ 第１折れ角線
７４ 第２折れ角線
９０ 回路基板
１０１ 第１保護層
１０２ 第１金属層
１０３ 第１ポリマー層
１１１ 第１端壁
１１２ 第２端壁
１１３ 第１側壁
１１４ 第２側壁
１２１ 第１シール部
１２２ 第１フランジ部
１２２ａ 第１辺
１２２ｂ 第２辺
１２３ 第２フランジ部
１００、２００、３００ 電気化学装置
７３１ 第１段
７３２ 第２段
７４０ 第２交点
７４１ 第３交点
１２００ 移行領域
１２０１ 第１区画
１２０２ 第２区画
１２０３ 第３区画
１２１１ 第１領域
１２０２ａ 縁
１２２０ 第３接着材
１２２１ 第２領域
７３１０ 第１交点
７３１１ 第４交点
Ｘ 第１方向
Ｙ 第２方向
Ｚ 第３方向
Ａ 折り畳み領域
Ａ１ 第４区画
Ａ２ 第５区画
Ｔ 厚さ
α、β 夾角
Ｓ１ 凹部
Ｓ２ 収容空間

Claims (15)

1. 本体部及びシール部を含む包装袋と、
   前記本体部内に設けられる電極組立体と、
   前記電極組立体に電気的に接続する導電板と、を備え、
   前記導電板が前記電極組立体から突出する方向を第１方向とし、前記電極組立体の厚み方向を第２方向とし、前記第１方向及び前記第２方向に垂直な方向を第３方向とし、
   前記本体部は、前記第１方向に対向して設けられる第１端壁及び第２端壁を備え、前記第３方向に対向して設けられる第１側壁及び第２側壁をさらに備え、
   前記シール部は、前記第１端壁に接続する第１シール部と、第１フランジ部と、を備え、前記導電板は、前記第１シール部から前記包装袋に張り出し、
   前記第１フランジ部は、前記第１側壁に接続し、前記第１フランジ部と、前記第１側壁とは、前記第３方向に対向して設けられ、前記第１シール部と前記第１フランジ部とは、移行領域内で交差し、
   折れ角構造が設けられ、前記折れ角構造は、前記移行領域が前記第１端壁に向かって少なくとも２回折り畳まれて形成されるものである、ことを特徴とする電気化学装置。
2. 前記折れ角構造は、前記第１フランジ部を形成した後、前記移行領域を前記第１端壁に向けて２回折り畳まれて形成される、ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
3. 前記折れ角構造は、第１折れ角部と第２折れ角部とを含み、
   前記第１折れ角部は１回目の折り畳みで形成され、前記第２折れ角部は２回目の折り畳みで形成され、前記第２方向から見て、前記第２折れ角部は、前記第１折れ角部を少なくとも部分的に覆う、ことを特徴とする請求項１または２に記載の電気化学装置。
4. 前記電気化学装置は、第１折れ角線と第２折れ角線とを含み、
   前記第１折れ角線は、第１段と第２段とを含み、前記第１段は、前記第１折れ角部に配置され、前記第２段と前記第２折れ角線とは、前記第２折れ角部に配置されることを特徴とする請求項３に記載の電気化学装置。
5. 前記第３方向から見て、前記第１フランジ部は、前記第２方向に対向して設けられる第１辺及び第２辺を含み、
   前記第２辺は、前記第１側壁を接続しており、前記第１段と前記第１辺とは、第１交点で交わり、前記第２折れ角線は、前記第１段と第２交点で交わり、
   前記第２方向から見て、前記第１交点と前記第２交点とは重ならないことを特徴とする請求項４に記載の電気化学装置。
6. 前記第２方向から見て、前記第１段と前記第３方向との夾角はαであり、７０°≦α＜９０°であることを特徴とする請求項４に記載の電気化学装置。
7. 前記第２方向から見て、前記第２折れ角線と前記第３方向との夾角はβであり、β＜αであることを特徴とする請求項６に記載の電気化学装置。
8. 前記第１折れ角部と前記第２折れ角部とが接着されていることを特徴とする請求項３に記載の電気化学装置。
9. 前記第１シール部は、互いに接続される第１領域と前記移行領域とを含み、
   前記第１領域は、前記第１端壁の部分に接続するとともに、前記移行領域は、互いに連結される第１区画と第２区画とを含み、
   前記第２区画は、前記第１端壁の他の一部と前記第１区画を連結し、
   前記第１シール部と前記第１フランジ部とが前記第１区画で交わ、第１折れ角部は、前記第２区画の一部を含むことを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
10. 前記電気化学装置は、前記導電板と電気的に接続される回路基板をさらに備え、
    前記第１シール部と前記第１端壁とが協働して収容空間を形成し、前記回路基板は、前記収容空間内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
11. 前記第１フランジ部は、シングルヘム構造またはダブルヘム構造であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
12. 前記第２方向において、前記包装袋の厚みは、５０～１３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電気化学装置。
13. 電池缶を備える電子装置であって、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気化学装置をさらに備え、前記電気化学装置は、前記電池缶内に設けられることを特徴とする電子装置。
14. 前記電池缶は、円弧状であることを特徴とする請求項１３に記載の電子装置。
15. 請求項１～１２のいずれか１項に記載の電気化学装置の製造方法であって、
    電極組立体を製造し、前記電極組立体と第１導電板とを電気的に接続するステップと、
    前記第１導電板が、前記第１シール部から前記包装袋に張り出すように、前記第１導電板を有する電極組立体を包装袋に入れて封止し、シール部を形成するステップと、
    前記第１フランジ部を形成するために、前記シール部を前記第１側壁と前記第３方向に対向して設けられるように折り畳むステップと、
    前記折れ角構造は、前記移行領域を前記第１端壁に向かって少なくとも２回折り畳むことで、前記折れ角構造を形成するステップとを備えることを特徴とする電気化学装置の製造方法。