JP3601283B2

JP3601283B2 - Non-aqueous electrolyte battery

Info

Publication number: JP3601283B2
Application number: JP03298398A
Authority: JP
Inventors: 啓一田中; 豊福田; 武広細川
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1998-02-16
Filing date: 1998-02-16
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-02-16
Also published as: JPH11233075A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話やノートパソコン等に使用される非水電解質電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器の小型化の要求に合わせて、その電源として用いられる電池の小型化の要求が強まっている。電池へのこうした要求を満たすため、薄肉化された電池が検討されており、このような電池として、例えば特開昭５７−１１５８２０号公報に開示されるように、電極及び非水電解液等が包装袋に収容された非水電解質電池が知られている。このような電池では、包装袋は、２枚のシート材を重ね合わせて四辺をシールすることで形成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した従来からある非水電解質電池において、包装袋の全周に沿って形成されたシール部の包袋中に占める割合は、電池の小型化ひいては電子機器等の小型化を図る観点からはできるだけ小さいことが望ましい。このためには、シール部のシール幅を狭くすることが考えられるが、シール部のシール幅は、密封性を確保する点からある程度の幅を確保する必要がある。従って、シール幅を一定幅以下にすることで電池の小型化を図ることには限界があった。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、電子機器等の小型化を図ることができる非水電解質電池を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、非水電解質媒体を介して対向する正極及び負極を有する電池ユニットと、電池ユニットを収容する包装袋とを備える非水電解質電池において、包装袋が、電池ユニットを巻回しかつ封止する１枚のシート材から形成され、巻回されたシート材の縁端部同士をシールした第１のシール部を有し、第１のシール部を収容する凹部が電池ユニットに形成されていることを特徴とする。ここで、非水電解質媒体とは、電解質を含有する非水電解液又は固体電解質をいう。
【０００６】
この発明によれば、従来包装袋の全周に形成されていたシール部のうち包装袋の両側のシール部をなくすことができ、包装袋中に占める全シール部の割合が低減される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面と共に本発明による非水電解質電池の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、全図中、同一又は相当する構成要素には、同一の符号を付すこととする。
【０００８】
図１は、本発明の非水電解質電池の第１の実施形態を示す正面図である。
【０００９】
非水電解質電池１０は、非水の溶媒（例えば有機溶媒）に電解質（例えばリチウム化合物）が溶解した非水電解液（非水電解質媒体）を含む単一の電池ユニットを備えており、図１に示す包装袋１内に収容されている。包装袋１の上部からは、周縁部で絶縁体２ａが被覆された第１のリード線２ｂ、周縁部で絶縁体３ａが被覆された第２のリード線３ｂの一端がそれぞれ上方に延びており、外部との電気的な接続を可能としている。
【００１０】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図であり、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。図２に示すように、包装袋１内には、平板状の電池ユニット４が収容されており、電池ユニット４は、非水電解質液５と、非水電解液５に浸されている正極板６及び負極板７と、正極板６と負極板７との間に配置されるセパレータ８とからなる。非水電解液５としては、例えば、プロピレンカーボネート、ガンマ−ブチロラクトン、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン等の有機溶媒に、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＡｓＦ_６のようなリチウム化合物からなる溶質が溶解したものが好適に用いられる。また、正極板６及び負極板７は、集電体と呼ばれる金属箔又はエキスパンデッドメタルの金属基材（図示せず）と、金属基材上に形成された活物質層（図示せず）とからなる。なお、非水電解質媒体としては、固体電解質２２であってもよい。この場合でも、上記の非水電解液５と同様の効果が得られる。なお、この場合、セパレータ８は不要である。
【００１１】
さらに、正極板６の金属基材には、第１のリード線２ｂの一端が、例えばスポット溶接や超音波溶接等によって接続されており、また、その他端は、上述したように包装袋１の外部に延びている。負極板７の金属基材にも、第２のリード線３ｂの一端が、例えばスポット溶接や超音波溶接等によって接続されており、また、その他端は、上述したように包装袋１の外部に延びている。なお、過充電時のリチウムの析出や、過放電時のリチウム合金の形成を抑制する観点から、正極板６に接続される第１のリード線２ｂは、放電時に溶解しないもの、例えばアルミニウム若しくはチタン又はこれらの合金からなるものが用いられ、負極板７に接続される第２のリード線３ｂは、過充電時に析出物が生じたり、又は、電位差が大きくなる過放電時には合金を形成しにくく且つ溶解しにくいもの、例えば、ニッケル若しくは銅又はこれらの合金からなるものが用いられる。
【００１２】
また、包装袋１は、例えばアルミニウムからなる金属箔又は金属層１２をプラスチック層１３、１４が挟持することにより形成された１枚の多層シート材から作られている。この多層シート材は、例えば矩形状である。包装袋１の内側に設けられたプラスチック層１３としては、例えばマレイン酸変性ポリオレフィン（例えば、マレイン酸変性ポリエチレン）が用いられ、プラスチック層１４としては、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）が用いられる。
【００１３】
包装袋１は、平板状の電池ユニット４の周りに巻回された１枚の矩形の多層シート材の短辺側の縁端部同士をシールした第１のシール部１８と、第１のシール部１８により多層シート材に形成された２つの開口端のうち一方の開口端をシールした第２のシール部１６と、２つの開口端のうち他方の開口端をシールした第３のシール部１７とを有しており、包装袋１は、これら第１、第２及び第３のシール部１８、１６、１７により封止されている。
【００１４】
より詳細に述べると、第１のシール部１８は、第２のシール部１６から第３のシール部１７まで延びており、図３に示すように、包装袋１の表面から突出している。この第１のシール部１８は、矩形の多層シート材を巻回し、短辺側の縁端部同士を重ね合わせて、プラスチック層１３ａ、１３ｂを熱融着することで形成されるものである。また、第２のシール部１６は、主として、多層シート材の一方の開口端（長辺側の縁端部）同士を重ね合わせて、対向するプラスチック層１３ｃ，１３ｄを熱融着することにより形成されており、第１のリード線２ｂ、第２のリード線３ｂについては、その周縁部に被覆された絶縁体２ａ、３ａとプラスチック層１３ｃ，１３ｄとが熱融着されている（図２参照）。一方、第３のシール部１７も、多層シート材の他方の開口端同士を重ね合わせて、プラスチック層１３ｅ，１３ｆを熱融着することで形成されている（図２参照）。
【００１５】
このような構成の非水電解質電池１０によれば、従来包装袋の全周に設けられていたシール部のうち包装袋の両側のシール部を取り除き、包装袋１に第１のシール部１８を１つ設けることとしたので、包装袋１中に占める全シール部、即ち第１、第２及び第３のシール部１８、１６、１７の割合が低減される。この結果、従来の非水電解質電池の包装袋と比べて、非水電解質電池１０を収容する電池収容ケース（図示せず）の容積を小さくすることが可能となり、ひいては電池１０を内蔵する電子機器等の小型化を図ることができる。また、非水電解質電池１０の体積エネルギー密度を向上させることもできる。更に、包装袋１中に占める全シール部の割合を低減すべく、第１のシール部１８、第２のシール部１６及び第３のシール部１７の各シール幅を狭くしなくても済むので、包装袋１の密封性が十分に確保される。
【００１６】
次に、非水電解質電池１０の製造方法について説明する。はじめに、正極板６の製造方法について説明する。
【００１７】
まず、正極６の活物質を適当な溶剤に溶解してペースト状にした後、アルミニウム箔のような金属基材上に、第１のリード線２ｂの接続される箇所を除いて塗布する。その後、活物質を乾燥してローラプレスを行うと、正極板６が得られる。次に、負極７の活物質を銅箔のような金属基材上に塗布する点を除き、実質的に正極板６の作製方法と同様にして、負極板７を作製する。
【００１８】
このようにして得られた正極板６と負極板７との間に、例えばポリプロピレンからなる微多孔のセパレータ８を配置する。次に、断面が矩形の例えばアルミニウムからなる正極板用の第１のリード線２ｂと、断面が矩形の例えば銅からなる負極板用の第２のリード線３ｂとを用意する。そして、このような第１及び第２のリード線２ｂ、３ｂの周縁部に絶縁層２ａ，３ａを被覆する。その後、正極板６及び負極板７の活物質が塗布されなかった金属基材を、超音波溶接により第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂとそれぞれ接続する。その後、セパレータ８と、正極板６及び負極板７との間に非水電解液５を注入し、電池ユニット４を得る。
【００１９】
次に、表面にマレイン酸変性ポリオレフィンからなる層１３を含み、且つ、内部に金属箔又は金属層１２を含む多層シート材を用意し、この多層シート材を適当な寸法の矩形に切断する。次に、第１のリード線２ｂと第２のリード線３ｂが接続された電池ユニット４の周りに、マレイン酸変性ポリオレフィンの層１３を内側にして多層シート材を巻き付ける。そして、多層シート材の短辺側の縁端部同士を重ね合わせ、内側層１３の縁端部１３ａ，１３ｂを、シール機を用いて所定の加熱条件下で所望のシール幅だけ熱融着する。こうして第１のシール部１８が形成される。このとき多層シート材は筒状となっている。
【００２０】
そして、この筒状の多層シート材に形成された２つの開口端のうち一方の開口端の周縁部によって第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの絶縁体を挟み込み、シール機を用いて、所定の加熱条件下で所望のシール幅だけ熱融着すると、第２のシール部１６が形成される。次いで、筒状の多層シート材の他方の開口端の周縁部同士を重ね合わせ、シール機を用いて、所定の加熱条件下で所望のシール幅だけ熱融着すると、第３のシール部１７が形成される。こうして、非水電解質電池１０が得られる。
【００２１】
次に、本発明の非水電解質電池の第２の実施形態について説明する。この実施形態に係る非水電解質電池は、以下の点で上記実施形態の非水電解質電池１０と異なる。すなわち、図４に示すように、電池ユニット４が、並設された第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの周りに渦巻き状に巻回されて形成されたものとなっており、更にこの電池ユニット４に、第１のシール部１８を収容する凹部２１が形成されている。また、電池ユニット４は、図５に示すように、相互に対向する正極板６及び負極板７と、これらの間に介在される非水電解質媒体（例えば固体電解質）５とからなり、正極板６又は負極板７の少なくとも一方に絶縁体１９が貼着されている。
【００２２】
この場合、凹部２１により、凹部２１のない非水電解質電池１０に比べて包装袋１の体積が低減され、この結果、電池２０の体積エネルギー密度がより向上する。また、凹部２１に第１のシール部１８を収容できるので、電池２０を収容する電池収容ケース（図示せず）の容積を更に小さくすることができ、ひいては電池２０を内蔵する電子機器等をより一層小型化できる。
【００２３】
なお、本発明は、前述した第１および第２の実施形態に限定されるものではない。例えば、電池ユニット４は、以下のような構造であってもよい。すなわち、電池ユニット４は、図６および図７に示すように、正極板６、負極板７の先端部６ａ，７ａに第１、第２のリード線２ｂ、３ｂがそれぞれ取り付けられ、正極板６の両側にセパレータ８ａ、８ｂが並列に配置されており、正極板６および負極板７が渦巻き状に巻かれた構造であってもよい。なお、このような電池ユニット４は、図６に示すように、正極板６を真っ直ぐに延ばし、その両側に、セパレータ８ａ，８ｂを平行に配置し、次いで負極板７をその先端部７ａが正極板６の先端部６ａとずれるようにして平行に配置し、その後、このセパレータ８ａ，８ｂと、正極板６の先端部６ａを負極板７の先端部７ａの回りに巻きつけた後、正極板６および負極板７を渦巻き状に巻くことで得られる。また、この電池ユニット４には、正極板６と負極板７との間に非水電解液５が含浸されている。
【００２４】
更に、包装袋１を作製するのに使用する多層シート材の形状は矩形に限定されない。例えば正方形でもよい。
【００２５】
次に、実施例及び比較例にしたがって、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
はじめに、正極板６の作製を以下のように行った。まず、ＬｉＣｏＯ_２粉末（日本化学工業（株）製）１００重量部、グラファイト１０重量部及びポリフッ化ビニリデン１０重量部を、正極の活物質として用い混合した。次に、ＬｉＣｏＯ_２、グラファイト及びポリフッ化ビニリデンの混合物を、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解した後、ペースト状にした。そして、ペースト状にされた混合物を厚さ５０μｍのアルミニウム箔の片面に、第１のリード線２ｂの接続される箇所を除いて塗布した。その後、この混合物を乾燥させてローラプレスを行うと、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍ及び長さ３５ｍｍの正極板６が得られた。
【００２７】
次に、負極板７を作製した。すなわち、リン状天然黒鉛粉末１００重量部及びポリフッ化ビニリデン２０重量部を、負極の活物質として用い混合した。次に、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解した後、ペースト状にした。そして、ペースト状にされた混合物を厚さ５０μｍの銅箔の両面に、第２のリード線３ｂの接続される箇所を除いて塗布した。その後、その混合物を乾燥させてローラプレスを行うと、厚さ０．２ｍｍ、幅１８０ｍｍ及び長さ３５ｍｍの負極板７が得られた。
【００２８】
次に、正極板用の第１のリード線２ｂとして、厚さが０．１ｍｍで幅が３ｍｍの断面を有する矩形状のアルミニウムの導体を用意した。また、負極用の第２のリード線３ｂとして、厚さが０．１ｍｍで幅が３ｍｍの断面を有する矩形状の銅の導体を用意した。そして、このような第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの周縁部に内層と外層からなる絶縁層を被覆した。内層としてはマレイン酸変性ポリエチレンを用い、外層としてはエチレン−ビニルアルコール共重合体を用いた。その後、正極板６の活物質が塗布されなかったアルミニウム箔を、超音波溶接により第１のリード線２ｂに接続した。また、負極板７の活物質が塗布されなかった銅箔を、超音波溶接により第２のリード線３ｂに接続した。
【００２９】
このようにして得られる正極板６を真っ直ぐに延ばし、その両側に、ポリプロピレンからなる微多孔のセパレータ８ａ，８ｂを平行に配置し、次いで負極板７を図６に示すように、その先端部７ａが正極板６の先端部６ａとずれるようにして平行に配置した。各セパレータ８ａ、８ｂの厚さは３０μｍとした。
【００３０】
更に、このセパレータ８ａ，８ｂと、正極板６の先端部６ａを負極板７の先端部７ａの回りに巻きつけた後、図７に示すように、正極板６および負極板７を渦巻き状に巻いて厚さ４．８ｍｍ、幅２９ｍｍ、長さ３５ｍｍの電極ユニットを得た。
【００３１】
その後、この電極ユニットに２ｃｃの非水電解液を含浸させて電池ユニット４を得た。非水電解液としては、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートを体積比率で１：１に混合した溶媒中に、六フッ化リン酸リチウムを１ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解したものを用いた。
【００３２】
次に、包装袋１を作製した。まず、マレイン酸変性ポリエチレン、アルミニウム箔及びＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）をそれぞれ厚さ２５μｍ、２５μｍ、１００μｍとして積層したシート状の多層シート材を用意し、長さ８０ｍｍで幅が５０ｍｍの矩形に切断した。次に、第１のリード線２ｂと第２のリード線３ｂが接続された電池ユニット４の周りに、マレイン酸変性ポリエチレンの層を内側にして多層シート材を巻き付けた。そして、多層シート材の内側層の向かい合う縁端部１３ａ，１３ｂ同士を重ね合わせ、シール機を用いて、２００℃で５秒間加熱する熱融着を行い、シール幅５ｍｍの第１のシール部１８を形成した。
【００３３】
このようにして形成された筒状の多層シート材の２つの開口端のうち一方の開口端の周縁部によって第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの絶縁体を挟み込み、シール機を用いて、第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの絶縁体の外層と包装袋１の周縁部の内側層とを２００℃で５秒間加熱して熱融着を行い、シール幅４ｍｍの第２のシール部１６を形成した。そして、筒状の多層シート材の他方の開口端の周縁部同士を重ね合わせ、シール機を用いて、２００℃で５秒間加熱する熱融着を行い、シール幅４ｍｍの第３のシール部１７を形成した。こうして、厚さ５．３ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ４８ｍｍの非水電解質電池を得た。
【００３４】
この電池の定格は、容量４００ｍＡｈ、電圧３．６Ｖであった。また、この電池を内蔵するのに必要な容積は７．６ｃｍ^３であり、これを占有体積としたときの体積エネルギー密度は１８９Ｗｈ／ｌであった。
【００３５】
（実施例２）
実施例１で得られた電池ユニット４を平面上に固定し、この電池ユニット４に対し、図８（ａ）に示すように第１のリード線２ｂと第２のリード線３ｂとの間５ｍｍ幅にわたって３ｋｇｆ／ｃｍ^２の力を加えて、図８（ｂ）に示すように深さ０．３ｍｍの凹部３０を形成した。こうして得られた電池ユニット４に対して、実施例１と同様にして包装袋１を作製し、厚さ５．０ｍｍ、幅３０ｍｍ、長さ４８ｍｍの非水電解質電池を得た。
【００３６】
この電池の定格は、容量４００ｍＡｈ、電圧３．６Ｖであった。また、この電池を内蔵するのに必要な容積は７．２ｃｍ^３であり、これを占有体積としたときの体積エネルギー密度は２００Ｗｈ／ｌであった。
【００３７】
（比較例１）
電池ユニット４は、実施例１と同様にして作製した。また、包装袋１は、以下のようにして作製した。
【００３８】
すなわち、マレイン酸変性ポリエチレン、アルミニウム箔及びＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）をそれぞれ厚さ２５μｍ、２５μｍ、１００μｍとして積層したシート状の多層シート材を２枚用意し、長さ４５ｍｍで幅が５０ｍｍの矩形に切断した。次に、多層シート材の内側層が対向するように多層シート材を重ね合わせた。この状態で、シール機を用いて、矩形の３辺を２００℃で５秒間加熱して、シール幅が４ｍｍとなる熱融着を行い、袋状になった多層シート材を得た。次に、第１のリード線２ｂと第２のリード線３ｂが接続された電池ユニット４を、袋状になった多層シート材の開口部を通して挿入し、この開口部の周縁部によって第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの絶縁体を挟み込み、シール機を用いて、第１のリード線２ｂ及び第２のリード線３ｂの絶縁体の外層と包装袋の開口部の周縁部の内側層とを２００℃で５秒間加熱して熱融着を行い、シール幅４ｍｍのシール部を形成した。こうして、厚さ５ｍｍ、幅４０ｍｍ、長さ４８ｍｍの非水電解質電池を得た。
【００３９】
この電池の定格は、容量４００ｍＡｈ、電圧３．６Ｖであった。また、この電池を内蔵するのに必要な容積は９．６ｃｍ^３であり、これを占有体積としたときの体積エネルギー密度は１５０Ｗｈ／ｌであった。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、包装袋中に占める全シール部の割合が低減される。この結果、電池を電池収容ケースなどに収容する場合に、ケースの容積を小さくすることができ、ひいては電池を内蔵する電子機器等の小型化を図ることができ、非水電解質電池の体積エネルギー密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による非水電解質電池の第１の実施形態を示す正面図である。
【図２】図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】図４は、本発明による非水電解質電池の第２の実施形態を概略的に示す横断面図である。
【図５】図５は、電池ユニットの変形例を示す断面図である。
【図６】図６は、電池ユニットの別の変形例における渦巻き状に巻かれる前の電極ユニットを示す断面図である。
【図７】図７は、渦巻き状に巻かれた電極ユニットを示す断面図である。
【図８】図８（ａ）は、実施例１に係る電池ユニットの概略平面図であり、（ｂ）は、実施例２に係る電池ユニットの概略平面図である。
【符号の説明】
１…包装袋、４…電池ユニット、５…非水電解液（非水電解質媒体）、６…正極板（正極）、７…負極板（負極）、１６…第２のシール部、１７…第３のシール部、１８…第１のシール部、２１…凹部、２２…固体電解質（非水電解質媒体）、３０…凹部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery used for a mobile phone, a notebook computer, and the like.
[0002]
[Prior art]
In accordance with the demand for miniaturization of electronic devices, there is an increasing demand for miniaturization of batteries used as power sources. In order to satisfy such demands for batteries, thinned batteries are being studied. For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-115820, an electrode and a non-aqueous electrolyte are used. A non-aqueous electrolyte battery housed in a packaging bag is known. In such a battery, the packaging bag is formed by overlapping two sheet materials and sealing the four sides.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional non-aqueous electrolyte battery described above, the ratio of the sealing portion formed along the entire circumference of the packaging bag in the packaging bag is from the viewpoint of miniaturization of the battery and, consequently, miniaturization of electronic devices and the like. Is desirably as small as possible. To this end, it is conceivable to reduce the seal width of the seal portion. However, the seal width of the seal portion needs to have a certain width from the viewpoint of ensuring the sealability. Therefore, there is a limit to reducing the size of the battery by reducing the seal width to a certain width or less.
[0004]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery that can reduce the size of electronic devices and the like.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a non-aqueous electrolyte battery including a battery unit having a positive electrode and a negative electrode opposed to each other with a non-aqueous electrolyte medium interposed therebetween, and a packaging bag containing the battery unit. A first seal portion formed from a single sheet material for winding and sealing the battery unit, and sealing the edges of the wound sheet material, and accommodating the first seal portion. The recess is formed in the battery unit . Here, the non-aqueous electrolyte medium refers to a non-aqueous electrolyte or a solid electrolyte containing an electrolyte.
[0006]
According to the present invention, it is possible to eliminate the seal portions on both sides of the packaging bag among the seal portions formed conventionally on the entire circumference of the packaging bag, and to reduce the ratio of the total sealing portion in the packaging bag.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals.
[0008]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of the nonaqueous electrolyte battery of the present invention.
[0009]
The non-aqueous electrolyte battery 10 includes a single battery unit including a non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte medium) in which an electrolyte (for example, a lithium compound) is dissolved in a non-aqueous solvent (for example, an organic solvent). In a packaging bag 1 shown in FIG. From the upper part of the packaging bag 1, one end of a first lead wire 2 b covered with an insulator 2 a at a peripheral portion and one end of a second lead wire 3 b covered with an insulator 3 a at a peripheral portion respectively extend upward. Electrical connection with the outside.
[0010]
FIG. 2 is a sectional view taken along the line II-II of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III of FIG. As shown in FIG. 2, a flat battery unit 4 is housed in the packaging bag 1. The battery unit 4 is composed of a nonaqueous electrolyte solution 5 and a positive electrode plate immersed in the nonaqueous electrolyte solution 5. 6, a negative electrode plate 7, and a separator 8 disposed between the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7. Examples of the non-aqueous electrolyte 5 include, in an organic solvent such as propylene carbonate, gamma-butyrolactone, ethylene carbonate, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, and tetrahydrofuran, LiClO ₄ , LiBF ₄ , LiPF ₆ , and LiAsF. _A solution in which a solute composed of a lithium compound such as ₆ is dissolved is preferably used. The positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7 are made of a metal base (not shown) made of a metal foil or expanded metal called a current collector, and an active material layer (not shown) formed on the metal base. Consists of The non-aqueous electrolyte medium may be the solid electrolyte 22. In this case, the same effect as that of the nonaqueous electrolyte 5 can be obtained. In this case, the separator 8 is unnecessary.
[0011]
Further, one end of the first lead wire 2b is connected to the metal base material of the positive electrode plate 6 by, for example, spot welding, ultrasonic welding, or the like, and the other end of the packaging bag 1 as described above. Extends outside. One end of the second lead wire 3b is also connected to the metal base material of the negative electrode plate 7 by, for example, spot welding or ultrasonic welding, and the other end is provided outside the packaging bag 1 as described above. Extending. In addition, from the viewpoint of suppressing the deposition of lithium during overcharge and the formation of a lithium alloy during overdischarge, the first lead wire 2b connected to the positive electrode plate 6 should be one that does not dissolve during discharge, for example, aluminum or titanium. Or the thing which consists of these alloys is used, and the 2nd lead wire 3b connected to the negative electrode plate 7 produces a precipitate at the time of overcharge, or it is difficult to form an alloy at the time of overdischarge with a large potential difference, and A material that is difficult to dissolve, for example, one made of nickel, copper, or an alloy thereof is used.
[0012]
The packaging bag 1 is made of, for example, a metal foil made of aluminum or a single multilayer sheet material formed by sandwiching a metal layer 12 between plastic layers 13 and 14. This multilayer sheet material is, for example, rectangular. As the plastic layer 13 provided inside the packaging bag 1, for example, maleic acid-modified polyolefin (for example, maleic acid-modified polyethylene) is used, and as the plastic layer 14, for example, PET (polyethylene terephthalate) is used.
[0013]
The packaging bag 1 includes a first seal portion 18 that seals short edges of one rectangular multilayer sheet material wound around the flat battery unit 4, and a first seal portion. A second seal portion 16 sealing one of the two open ends formed on the multilayer sheet material by the portion 18 and a third seal portion 17 sealing the other open end of the two open ends The packaging bag 1 is sealed by the first, second and third seal portions 18, 16 and 17.
[0014]
More specifically, the first seal portion 18 extends from the second seal portion 16 to the third seal portion 17 and protrudes from the surface of the packaging bag 1 as shown in FIG. The first seal portion 18 is formed by winding a rectangular multilayered sheet material, overlapping the short side edges, and heat-sealing the plastic layers 13a and 13b. The second seal portion 16 is formed mainly by laminating one open end (long side edge) of the multilayer sheet material and heat-sealing the opposing plastic layers 13c and 13d. As for the first lead wire 2b and the second lead wire 3b, the insulators 2a and 3a coated on the peripheral edges thereof and the plastic layers 13c and 13d are thermally fused (see FIG. 2). ). On the other hand, the third seal portion 17 is also formed by overlapping the other open ends of the multilayer sheet material and heat-sealing the plastic layers 13e and 13f (see FIG. 2).
[0015]
According to the nonaqueous electrolyte battery 10 having such a configuration, the sealing portions on both sides of the packaging bag are removed from the sealing portions provided conventionally on the entire circumference of the packaging bag, and the first sealing portion 18 is attached to the packaging bag 1. Since one is provided, the ratio of the entire seal portion, that is, the first, second, and third seal portions 18, 16, 17 occupying in the packaging bag 1 is reduced. As a result, the volume of a battery housing case (not shown) for housing the non-aqueous electrolyte battery 10 can be reduced as compared with a conventional non-aqueous electrolyte battery packaging bag. Etc. can be reduced in size. Further, the volume energy density of the nonaqueous electrolyte battery 10 can be improved. Further, in order to reduce the ratio of the whole seal portion in the packaging bag 1, it is not necessary to narrow each seal width of the first seal portion 18, the second seal portion 16 and the third seal portion 17. In addition, the sealing property of the packaging bag 1 is sufficiently ensured.
[0016]
Next, a method for manufacturing the nonaqueous electrolyte battery 10 will be described. First, a method for manufacturing the positive electrode plate 6 will be described.
[0017]
First, after the active material of the positive electrode 6 is dissolved in an appropriate solvent to form a paste, the active material is applied to a metal base such as an aluminum foil except for the portion to which the first lead wire 2b is connected. Thereafter, when the active material is dried and subjected to roller pressing, the positive electrode plate 6 is obtained. Next, the negative electrode plate 7 is manufactured in substantially the same manner as the method of manufacturing the positive electrode plate 6 except that the active material of the negative electrode 7 is applied on a metal base material such as a copper foil.
[0018]
A microporous separator 8 made of, for example, polypropylene is disposed between the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7 thus obtained. Next, a first lead wire 2b for a positive electrode plate having a rectangular cross section made of, for example, aluminum and a second lead wire 3b for a negative electrode plate having a rectangular cross section made of, for example, copper are prepared. Then, the insulating layers 2a, 3a cover the peripheral portions of the first and second lead wires 2b, 3b. Thereafter, the metal base material on which the active material of the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7 is not applied is connected to the first lead wire 2b and the second lead wire 3b by ultrasonic welding, respectively. Thereafter, the non-aqueous electrolyte 5 is injected between the separator 8 and the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7 to obtain the battery unit 4.
[0019]
Next, a multilayer sheet material including a layer 13 made of maleic acid-modified polyolefin on the surface and a metal foil or a metal layer 12 inside is prepared, and the multilayer sheet material is cut into a rectangle having an appropriate size. Next, a multilayer sheet material is wound around the battery unit 4 to which the first lead wire 2b and the second lead wire 3b are connected, with the maleic acid-modified polyolefin layer 13 inside. Then, the edge portions on the short side of the multilayer sheet material are overlapped with each other, and the edge portions 13a and 13b of the inner layer 13 are heat-sealed to a desired seal width using a sealing machine under a predetermined heating condition. . Thus, the first seal portion 18 is formed. At this time, the multilayer sheet material has a tubular shape.
[0020]
Then, the insulators of the first lead wire 2b and the second lead wire 3b are sandwiched between the peripheral edges of one of the two open ends formed in the cylindrical multilayer sheet material, and a sealing machine is used. Then, when a desired seal width is thermally fused under a predetermined heating condition, the second seal portion 16 is formed. Next, the peripheral edges of the other open ends of the cylindrical multilayer sheet material are overlapped with each other, and are heat-sealed with a sealing machine to a desired sealing width under a predetermined heating condition. It is formed. Thus, the non-aqueous electrolyte battery 10 is obtained.
[0021]
Next, a second embodiment of the nonaqueous electrolyte battery of the present invention will be described. The nonaqueous electrolyte battery according to this embodiment differs from the nonaqueous electrolyte battery 10 of the above embodiment in the following points. That is, as shown in FIG. 4, the battery unit 4 is formed by being spirally wound around the first lead wire 2b and the second lead wire 3b arranged side by side, Further, the battery unit 4 has a concave portion 21 for accommodating the first seal portion 18. As shown in FIG. 5, the battery unit 4 includes a positive electrode plate 6 and a negative electrode plate 7 facing each other, and a non-aqueous electrolyte medium (for example, a solid electrolyte) 5 interposed therebetween. An insulator 19 is attached to at least one of the negative electrode 6 and the negative electrode plate 7.
[0022]
In this case, the volume of the packaging bag 1 is reduced by the concave portion 21 as compared with the nonaqueous electrolyte battery 10 having no concave portion 21, and as a result, the volume energy density of the battery 20 is further improved. In addition, since the first seal portion 18 can be accommodated in the concave portion 21, the volume of the battery accommodating case (not shown) for accommodating the battery 20 can be further reduced, and thus, the electronic device or the like incorporating the battery 20 can be made more compact. The size can be further reduced.
[0023]
Note that the present invention is not limited to the above-described first and second embodiments. For example, the battery unit 4 may have the following structure. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the battery unit 4 has the first and second lead wires 2 b and 3 b attached to the tip portions 6 a and 7 a of the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7, respectively. The separators 8a and 8b may be arranged in parallel on both sides of the substrate, and the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7 may be spirally wound. In such a battery unit 4, as shown in FIG. 6, the positive electrode plate 6 is straightened, and separators 8a and 8b are arranged in parallel on both sides thereof. After the separators 8a and 8b and the tip 6a of the positive electrode plate 6 are wound around the tip 7a of the negative electrode plate 7, the separators 8a and 8b are wound around the tip 6a of the negative electrode plate 7. 6 and the negative electrode plate 7 are obtained by spirally winding them. The battery unit 4 is impregnated with the nonaqueous electrolyte 5 between the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7.
[0024]
Furthermore, the shape of the multilayer sheet material used to manufacture the packaging bag 1 is not limited to a rectangle. For example, it may be square.
[0025]
Next, the present invention will be described in detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited thereto.
[0026]
【Example】
(Example 1)
First, the positive electrode plate 6 was manufactured as follows. First, 100 parts by weight of LiCoO ₂ powder (manufactured by Nippon Chemical Industry Co., Ltd.), 10 parts by weight of graphite and 10 parts by weight of polyvinylidene fluoride were used and mixed as an active material of a positive electrode. Next, a mixture of LiCoO ₂ , graphite and polyvinylidene fluoride was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone and then made into a paste. Then, the paste-like mixture was applied to one surface of an aluminum foil having a thickness of 50 μm except for a portion to which the first lead wire 2b was connected. Thereafter, when the mixture was dried and subjected to roller pressing, a positive electrode plate 6 having a thickness of 0.2 mm, a width of 180 mm, and a length of 35 mm was obtained.
[0027]
Next, the negative electrode plate 7 was produced. That is, 100 parts by weight of phosphorous natural graphite powder and 20 parts by weight of polyvinylidene fluoride were used and mixed as an active material of a negative electrode. Next, after dissolving in N-methyl-2-pyrrolidone, it was made into a paste. Then, the paste-like mixture was applied to both surfaces of the copper foil having a thickness of 50 μm except for the portion where the second lead wire 3b was connected. Thereafter, the mixture was dried and subjected to roller pressing, whereby a negative electrode plate 7 having a thickness of 0.2 mm, a width of 180 mm, and a length of 35 mm was obtained.
[0028]
Next, a rectangular aluminum conductor having a cross section of 0.1 mm in thickness and 3 mm in width was prepared as the first lead wire 2b for the positive electrode plate. As the second lead wire 3b for the negative electrode, a rectangular copper conductor having a cross section of 0.1 mm in thickness and 3 mm in width was prepared. Then, the periphery of the first lead wire 2b and the second lead wire 3b was covered with an insulating layer composed of an inner layer and an outer layer. Maleic acid-modified polyethylene was used for the inner layer, and ethylene-vinyl alcohol copolymer was used for the outer layer. Thereafter, the aluminum foil of the positive electrode plate 6 on which the active material was not applied was connected to the first lead wire 2b by ultrasonic welding. The copper foil of the negative electrode plate 7 to which the active material was not applied was connected to the second lead wire 3b by ultrasonic welding.
[0029]
The positive electrode plate 6 obtained in this manner is straightened, and microporous separators 8a and 8b made of polypropylene are arranged in parallel on both sides thereof. Then, the negative electrode plate 7 is placed at its tip 7a as shown in FIG. Are arranged in parallel with each other so as to be shifted from the front end portion 6 a of the positive electrode plate 6. Each separator 8a, 8b had a thickness of 30 μm.
[0030]
Further, after the separators 8a and 8b and the tip 6a of the positive electrode plate 6 are wound around the tip 7a of the negative electrode plate 7, the positive electrode plate 6 and the negative electrode plate 7 are spirally wound as shown in FIG. The electrode unit having a thickness of 4.8 mm, a width of 29 mm, and a length of 35 mm was obtained.
[0031]
Thereafter, the electrode unit was impregnated with 2 cc of a non-aqueous electrolyte to obtain a battery unit 4. As the non-aqueous electrolyte, a solution prepared by dissolving lithium hexafluorophosphate at a concentration of 1 mol / l in a solvent in which ethylene carbonate and diethyl carbonate were mixed at a volume ratio of 1: 1 was used.
[0032]
Next, the packaging bag 1 was produced. First, a sheet-like multilayer sheet material in which maleic acid-modified polyethylene, aluminum foil, and PET (polyethylene terephthalate) were laminated with a thickness of 25 μm, 25 μm, and 100 μm, respectively, was prepared, and cut into a rectangle having a length of 80 mm and a width of 50 mm. Next, a multilayer sheet material was wound around the battery unit 4 to which the first lead wire 2b and the second lead wire 3b were connected, with the maleic acid-modified polyethylene layer inside. Then, the opposing edge portions 13a and 13b of the inner layer of the multilayer sheet material are overlapped with each other, and heat-sealed by heating at 200 ° C. for 5 seconds using a sealing machine, thereby forming a first sealing portion 18 having a sealing width of 5 mm. Was formed.
[0033]
The insulators of the first lead wire 2b and the second lead wire 3b are sandwiched between the peripheral edges of one of the two open ends of the tubular multilayer sheet material formed in this manner, and the sealing machine is used. The outer layer of the insulator of the first lead wire 2b and the second lead wire 3b and the inner layer at the periphery of the packaging bag 1 were heated at 200 ° C. for 5 seconds to perform heat fusion, and the seal width was 4 mm. The second seal portion 16 was formed. Then, the peripheral edges of the other open ends of the cylindrical multilayer sheet material are overlapped with each other, and heat sealing is performed by heating at 200 ° C. for 5 seconds using a sealing machine. Was formed. Thus, a non-aqueous electrolyte battery having a thickness of 5.3 mm, a width of 30 mm, and a length of 48 mm was obtained.
[0034]
The rating of this battery was 400 mAh in capacity and 3.6 V in voltage. The volume required for incorporating this battery was 7.6 cm ³ , and the volume energy density when this was occupied was 189 Wh / l.
[0035]
(Example 2)
The battery unit 4 obtained in Example 1 was fixed on a plane, and the distance between the first lead wire 2b and the second lead wire 3b was 5 mm as shown in FIG. By applying a force of 3 kgf / cm ² over the width, a recess 30 having a depth of 0.3 mm was formed as shown in FIG. 8B. A packaging bag 1 was prepared from the battery unit 4 thus obtained in the same manner as in Example 1, to obtain a non-aqueous electrolyte battery having a thickness of 5.0 mm, a width of 30 mm, and a length of 48 mm.
[0036]
The rating of this battery was 400 mAh in capacity and 3.6 V in voltage. The volume required for incorporating this battery was 7.2 cm ³ , and the volume energy density when this was occupied was 200 Wh / l.
[0037]
(Comparative Example 1)
The battery unit 4 was manufactured in the same manner as in Example 1. The packaging bag 1 was produced as follows.
[0038]
That is, two sheet-like multilayer sheet materials in which maleic acid-modified polyethylene, aluminum foil and PET (polyethylene terephthalate) are laminated with a thickness of 25 μm, 25 μm, and 100 μm, respectively, are prepared, and cut into a rectangle having a length of 45 mm and a width of 50 mm. did. Next, the multilayer sheet materials were overlapped so that the inner layers of the multilayer sheet materials faced each other. In this state, the three sides of the rectangle were heated at 200 ° C. for 5 seconds using a sealing machine, and heat-sealed so that the seal width became 4 mm, to obtain a bag-shaped multilayer sheet material. Next, the battery unit 4 to which the first lead wire 2b and the second lead wire 3b are connected is inserted through the opening of the bag-shaped multi-layer sheet material, and the first peripheral portion of the opening forms the first unit. The insulator of the lead wire 2b and the second lead wire 3b is sandwiched, and the outer layer of the insulator of the first lead wire 2b and the second lead wire 3b and the peripheral portion of the opening of the packaging bag are sealed by using a sealing machine. The inner layer and the inner layer were heated at 200 ° C. for 5 seconds to perform heat fusion to form a seal portion having a seal width of 4 mm. Thus, a nonaqueous electrolyte battery having a thickness of 5 mm, a width of 40 mm, and a length of 48 mm was obtained.
[0039]
The rating of this battery was 400 mAh in capacity and 3.6 V in voltage. The volume required for incorporating this battery was 9.6 cm ³ , and the volume energy density when this was occupied was 150 Wh / l.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the ratio of the entire seal portion in the packaging bag is reduced. As a result, when the battery is housed in a battery housing case or the like, the volume of the case can be reduced, and the size of the electronic device or the like incorporating the battery can be reduced, and the volume energy density of the nonaqueous electrolyte battery can be reduced. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view showing a first embodiment of a nonaqueous electrolyte battery according to the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along the line III-III in FIG. 1;
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a second embodiment of the nonaqueous electrolyte battery according to the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a modification of the battery unit.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electrode unit before being spirally wound in another modified example of the battery unit.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a spirally wound electrode unit.
FIG. 8A is a schematic plan view of a battery unit according to Example 1, and FIG. 8B is a schematic plan view of a battery unit according to Example 2.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Packaging bag, 4 ... Battery unit, 5 ... Non-aqueous electrolyte (non-aqueous electrolyte medium), 6 ... Positive electrode plate (positive electrode), 7 ... Negative electrode plate (negative electrode), 16 ... Second seal part, 17 ... No. Reference numeral 3 denotes a seal portion, 18 denotes a first seal portion, 21 denotes a concave portion, 22 denotes a solid electrolyte (non-aqueous electrolyte medium), and 30 denotes a concave portion.

Claims

In a non-aqueous electrolyte battery including a battery unit having a positive electrode and a negative electrode opposed to each other via a non-aqueous electrolyte medium, and a packaging bag that hermetically accommodates the battery unit,
The packaging bag is formed from one sheet material around which the battery unit is wound , and has a first seal portion that seals edges of the wound sheet material.
A non-aqueous electrolyte battery, wherein a recess accommodating the first seal portion is formed in the battery unit .

It said packaging bag, before SL and a second sealing portion sealing the one open end of the two open ends formed in the sheet material by the first sealing portion and the other opening of said two open ends The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, further comprising a third sealing portion whose end is sealed.

The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the electric unit is formed by spirally winding the electric unit .