JP3238559U - 超薄型リチウム電池 - Google Patents
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Abstract
本考案に係る超薄型リチウム電池は、電池セルおよびパッケージングフィルムスライス１を含み、パッケージングフィルムスライス１は、正極タブを有する正極パッケージングフィルムスライスおよび負極タブを有する負極パッケージングフィルムスライスを含み、リチウム電池のパッケージングフィルム１は、外側の保護層７と内側の金属層９とが組み合わせて形成され、少なくとも金属層９の内表面には化学的に処理された防食層１０が設けられ、パッケージングフィルムスライス１の金属層９はリチウム電池の集電体として引き出されて電極タブを形成する。パッケージングフィルムの構造は、内膜層を含まず、金属の内表面をリチウム電池の集電体として引き出して電極タブとしてそのまま使用するため、電極タブと集電体との間の溶接プロセスを省略し、リチウム電池の厚さを低減する。本考案によれば、超薄型の製造プロセス、低コスト、バッテリーエネルギーの高密度を実現できる。本考案に係る電池によれば、ある程度の柔軟性を有し、曲がることができるため、後で電子製品の構造設計に用いられることが便利で、リチウム電池の応用分野および範囲を大幅に拡張できる。【選択図】図１
Description
本考案は、リチウム電池の技術分野に関し、特に超薄型リチウム電池に関する。
従来のリチウム電池は、いずれも外側の柔軟なパッケージング（シェル）であるアルミニウム－プラスチック複合フィルム、リチウム電池セル、電池セル内集電体および電池タブ（ラグ）を熱密封することで作られる。柔軟なパッケージングであるアルミニウム－プラスチック複合フィルムは、深さ１ｍｍ以上にコールドプレス成形する必要がある。これらの電池は、容量が大きく、充放電および使用時において発熱し高温などが生じるため、一定の深さまでコールドプレス成形する性能や耐高温性能を鑑みれば、従来のリチウム電池の柔軟なパッケージングフィルムの構造は、超薄型リチウム電池の要求に到底満たさない。電池セル内集電体と電池タブとは溶接され、従来のタブメタルベルトはいずれも比較的に厚く、さらに、上下２層にタブ材料が設けられ、タブ材料はさらに２層の柔軟なパッケージングであるアルミニウム－プラスチック複合フィルムとともに熱密封されるため、電池の総厚さおよびエネルギー密度に対して深刻な影響を与える。
本考案は、従来技術における問題点に鑑みてなされたものであり、エネルギー密度が高く、低コストの超薄型リチウム電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するための本考案に係る超薄型リチウム電池は、
電池セルおよびパッケージングフィルムスライスを含み、
前記パッケージングフィルムスライスは、リチウム電池パッケージングフィルムを型抜きした正極パッケージングフィルムスライスおよび／または負極パッケージングフィルムスライスであり、
前記リチウム電池パッケージングフィルムは、外側の保護層と内側の金属層とが組み合わせて形成され、少なくとも金属層の内表面には化学的に処理された防食層が設けられ、
前記電池セルの電極材料層は、パッケージングフィルムスライスの金属層の防食層の内表面に付着され、前記パッケージングフィルムスライスの金属層はリチウム電池の集電体であり、
前記パッケージングフィルムスライスの側部には型抜きの際にそのまま残して、電極タブとして使用されるメタルベルトが設けられ、
前記電池セルの周りの２つのパッケージングフィルムスライスの間には、２つのパッケージングフィルムスライスの間を熱溶着することによりリチウム電池を形成するための熱溶融密封リングが設けられている。
電池セルおよびパッケージングフィルムスライスを含み、
前記パッケージングフィルムスライスは、リチウム電池パッケージングフィルムを型抜きした正極パッケージングフィルムスライスおよび／または負極パッケージングフィルムスライスであり、
前記リチウム電池パッケージングフィルムは、外側の保護層と内側の金属層とが組み合わせて形成され、少なくとも金属層の内表面には化学的に処理された防食層が設けられ、
前記電池セルの電極材料層は、パッケージングフィルムスライスの金属層の防食層の内表面に付着され、前記パッケージングフィルムスライスの金属層はリチウム電池の集電体であり、
前記パッケージングフィルムスライスの側部には型抜きの際にそのまま残して、電極タブとして使用されるメタルベルトが設けられ、
前記電池セルの周りの２つのパッケージングフィルムスライスの間には、２つのパッケージングフィルムスライスの間を熱溶着することによりリチウム電池を形成するための熱溶融密封リングが設けられている。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記電池セルは、１組または複数組のセルを含み、各組のセルは、いずれも正極材料層、中間セパレータ層および負極材料層を含み、前記電池セルが複数組のセルである場合、隣り合うセル間の同極性の材料層は向かい合って設けられ、２つ同極性の材料層の間には、タブ付きの集電体材料層が設けられている。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記集電体材料層が負極である場合、銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記銅箔層の２つの表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記集電体材料層が正極である場合、銅箔層であり、厚さは７～２０μｍである。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層と内側の金属層との間には、接着剤層が設けられている。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層は、ＰＥＴ層である。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記負極パッケージングフィルムスライスの金属層は、厚さが１０～３０μｍの銅箔層または厚さが６～２０μｍのステンレス鋼層であり、前記正極パッケージングフィルムスライスの金属層は、厚さが１６～３０μｍのアルミ箔層である。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記熱溶融密封リングは、改質ＰＥリングまたは改質ＰＰリングである。
本考案に係る技術的課題を解決するための技術的手段として、さらに、前記防食層の厚さは、０．０１～０．１μｍである。
本考案では、斬新のパッケージングフィルムスライス構造を採用している。第一に、内側のフィルム層を無くして電池の厚さを低減し、第二に、金属の内表面をリチウム電池の集電体として用いるため、併せて２層の集電体を両略でき、電池の厚さを大幅に低減でき、第三に、型抜きする際に金属層を引き出してそのままタブとして使用するため、従来のタブのコストを軽減できるとともに、電池の厚さを増加させず、従来のタブと集電体との間の溶接プロセスを省略できる。従来の技術に比べて、本考案によれば、超薄型の製造プロセスを実現でき、コストが低く、電池エネルギー密度が高い。超薄型の設計構造であるため、電池は、ある程度の柔軟性を有し、円弧型またはＳ字型などに曲がることができ、後で電子製品の構造設計に用いられることが便利で、リチウム電池の応用分野および範囲を大幅に拡張できる。
以下、いわゆる当業者がより本考案を理解しやすくため、本考案に係る具体的な技術的解決手段について説明するが、これらの説明は、本考案の保護範囲を制限するものではない。
本考案に係る超薄型リチウム電池は、電池セルおよびパッケージングフィルムスライスを含み、
パッケージングフィルムスライス１は、リチウム電池パッケージングフィルムを型抜きした正極パッケージングフィルムスライスおよび／または負極パッケージングフィルムスライスであり、
リチウム電池パッケージングフィルムは、外側の保護層７と内側の金属層９とが組み合わせて形成され、少なくとも金属層の内表面には化学的に処理された防食層１０が設けられ、
電池セルの電極材料層は、パッケージングフィルムスライスの金属層の防食層の内表面に付着され、パッケージングフィルムスライスの金属層はリチウム電池の集電体であり、
パッケージングフィルムスライスの側部には型抜きの際にそのまま残して、電極タブとして使用されるメタルベルト２が設けられ、
電池セルの周りの２つのパッケージングフィルムスライスの間には、２つのパッケージングフィルムスライスの間を熱溶着することによりリチウム電池を形成するための熱溶融密封リング６が設けられている。
パッケージングフィルムスライス１は、リチウム電池パッケージングフィルムを型抜きした正極パッケージングフィルムスライスおよび／または負極パッケージングフィルムスライスであり、
リチウム電池パッケージングフィルムは、外側の保護層７と内側の金属層９とが組み合わせて形成され、少なくとも金属層の内表面には化学的に処理された防食層１０が設けられ、
電池セルの電極材料層は、パッケージングフィルムスライスの金属層の防食層の内表面に付着され、パッケージングフィルムスライスの金属層はリチウム電池の集電体であり、
パッケージングフィルムスライスの側部には型抜きの際にそのまま残して、電極タブとして使用されるメタルベルト２が設けられ、
電池セルの周りの２つのパッケージングフィルムスライスの間には、２つのパッケージングフィルムスライスの間を熱溶着することによりリチウム電池を形成するための熱溶融密封リング６が設けられている。
電池セルは、１組または複数組のセルを含み、各組のセルは、いずれも正極材料層３、中間セパレータ層４および負極材料層５を含む。電池セルが複数組のセルである場合、隣り合うセル間の同極性の材料層は向かい合って設けられ、２つ同極性の材料層の間には、タブ付きの集電体材料層が設けられている。
集電体材料層が負極である場合、銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである。
銅箔層の２つの表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
銅箔層の２つの表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層と内側の金属層との間には、接着剤層８が設けられている。
リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層は、ＰＥＴ層またはナイロン層であり、厚さは８～２０μｍである。
リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層は、ＰＥＴ層またはナイロン層であり、厚さは８～２０μｍである。
負極パッケージングフィルムスライスの金属層は、厚さが１０～３０μｍの銅箔層または厚さが６～２０μｍのステンレス鋼層である。正極パッケージングフィルムスライスの金属層は、厚さが１６～３０μｍのアルミ箔層である。
熱溶融密封リングは、改質ポリエチレン（ＰＥ）リングまたは改質ポリプロピレン（ＰＰ）リングである。
防食層の厚さは、０．０１～０．１μｍである。
熱溶融密封リングは、改質ポリエチレン（ＰＥ）リングまたは改質ポリプロピレン（ＰＰ）リングである。熱溶融密封リングの厚さは、電池セルの総厚さ以下であり、熱溶融密封リングの枠幅は１～２ｍｍである。
セルの中間セパレータ層は、無水物で改質されたＰＥまたはＰＰであり、金属と強力な熱溶着が可能である。中間セパレータ層は、そのまま熱溶融密封リングとして使用されてもよい。
熱溶融密封リングは、上下二層に分けられてもよい。
リチウム電池の周りは密封されており、切り出し後の縁の露出部分には適切な絶縁材が塗られて、外部との接触により短絡することを防止できる。
パッケージングフィルムスライスは、リチウム電池のパッケージングフィルムを型抜きして形成され、金属層を引き出してそのままタブとして使用する。
金属層の表面は、化学的に処理された防食層であり、クロム塩、酸、フッ化物の混合溶液により金属層の表面を化学的処理し、金属層の表面層において緻密な金属酸化物フィルム層を形成し、厚さは０．２μｍ～１．２μｍである。上述のクロム塩は、重クロム酸カリウム、酸化クロム、二クロム酸ナトリウムのいずれか１つまたは任意の２つを混合したもので、混合溶液におけるクロム塩の質量百分率は、０．２％～１．２％である。上述の酸は、塩酸、硫酸、リン酸のいずれか１つまたは任意の２つを混合したもので、混合溶液における酸の質量百分率は３％～１５％である。上述のフッ化物は、フッ化アンモニウム、フッ化カリウム、フッ化ナトリウムのいずれか１つまたは任意の２つを混合したもので、混合溶液におけるフッ化物の質量百分率は０．１％～１％である。
図４は、単セル電池の構造を示す図である。
図５は、２セル電池の構造を示す図である。集電体材料層が負極である場合は銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである。銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。電極タブは、集電体材料層から電極タブが伸び出している。
図５は、２セル電池の構造を示す図である。集電体材料層が負極である場合は銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである。銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。電極タブは、集電体材料層から電極タブが伸び出している。
図６は、３セル電池の構造を示す図である。
集電体材料層が負極である場合は銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである。銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
集電体材料層が正極である場合は銅箔層であり、厚さは７～２０μｍである。同様に、銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
電極タブは、集電体材料層より伸び出している。
集電体材料層が負極である場合は銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである。銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
集電体材料層が正極である場合は銅箔層であり、厚さは７～２０μｍである。同様に、銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている。
電極タブは、集電体材料層より伸び出している。
本考案に係る超薄型リチウム電池は、ある程度の柔軟性を有し、円弧型またはＳ字型などに曲がることができ、後で電子製品の構造設計に用いられることが便利で、リチウム電池の応用分野および範囲を大幅に拡張できる。
Claims (10)
- 超薄型リチウム電池であって、
電池セルおよびパッケージングフィルムスライスを含み、
前記パッケージングフィルムスライスは、リチウム電池パッケージングフィルムを型抜きした正極パッケージングフィルムスライスおよび／または負極パッケージングフィルムスライスであり、
前記リチウム電池パッケージングフィルムは、外側の保護層と内側の金属層とが組み合わせて形成され、少なくとも金属層の内表面には化学的に処理された防食層が設けられ、
前記電池セルの電極材料層は、パッケージングフィルムスライスの金属層の防食層の内表面に付着され、前記パッケージングフィルムスライスの金属層はリチウム電池の集電体であり、
前記パッケージングフィルムスライスの側部には型抜きの際にそのまま残されて、電極タブとして使用されるメタルベルトが設けられ、
前記電池セルの周りの２つのパッケージングフィルムスライスの間には、２つのパッケージングフィルムスライスの間を熱溶着することによりリチウム電池を形成するための熱溶融密封リングが設けられている、
超薄型リチウム電池。 - 前記電池セルは、１組または複数組のセルを含み、各組のセルは、いずれも正極材料層、中間セパレータ層および負極材料層を含み、前記電池セルが複数組のセルである場合、隣り合うセル間の同極性の材料層は向かい合って設けられ、２つ同極性の材料層の間には、タブ付きの集電体材料層が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記集電体材料層が負極である場合、銅箔層であり、厚さは５～２０μｍである、
ことを特徴とする請求項２に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記銅箔層の２つの表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている、
ことを特徴とする請求項３に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記集電体材料層が正極である場合、銅箔層であり、厚さは７～２０μｍである、
ことを特徴とする請求項２に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記銅箔層の２つ表面には、いずれも化学的に処理された防食層が設けられている、
ことを特徴とする請求項５に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層と内側の金属層との間には、接着剤層が設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記リチウム電池パッケージングフィルムの外側の保護層は、ＰＥＴ層またはナイロン層であり、厚さは８～２０μｍである、
ことを特徴とする請求項１に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記負極パッケージングフィルムスライスの金属層は、厚さが１０～３０μｍの銅箔層または厚さが６～２０μｍのステンレス鋼層であり、前記正極パッケージングフィルムスライスの金属層は、厚さが１６～３０μｍのアルミ箔層である、
ことを特徴とする請求項１に記載の超薄型リチウム電池。 - 前記熱溶融密封リングは、改質ポリエチレンリングまたは改質ポリプロピレンリングである、
ことを特徴とする請求項１に記載の超薄型リチウム電池。
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