JP4107054B2 - Thin battery - Google Patents
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Description
【0001】
【技術分野】
本発明は、電池外装内に発電要素が収容され、電極端子及び電圧検出線を有する薄型二次電池に関する。
【0002】
【背景技術】
薄型電池は、小型軽量であるため、これを複数接続して組電池にすることで高電圧化および高容量化することができる(たとえば特許文献1参照)。そして、こうした組電池には、それぞれの薄型電池の電圧を検出するための電圧検出線が設けられ、さらに組電池を監視および制御するための電池制御基板(セルコントローラ)も設けられている。
【0003】
ところで、従来の電圧検出線は電極端子またはこれに接続される外部端子にネジなどを用いて電気的に接続されていた。このため、この電圧検出線を電極端子などに接続する工程が別途必要となり製造工程がそのぶんだけ長くなるといった問題があった。
【0004】
【特許文献1】
特開平9−259859号公報
【0005】
【発明の開示】
本発明は、電圧検出線の製造工程を簡素化できる薄型電池を提供することを目的とする。
【0006】
上記目的を達成するために、本発明によれば、導電性フィルムの両主面に絶縁性フィルムが積層された一対の電池外装と、前記一対の電池外装の外周縁を封止して内部に収容された発電要素と、前記発電要素の電極に接続され前記電池外装の外周縁から導出された電極端子とを有する薄型電池において、前記電池外装の導電性フィルムと前記電極とを部分的に導通させる導通部と、前記導通部及び前記導電性フィルムを介して前記電極に電気的に接続されて、前記電極の電圧を検出する電圧検出線とを有する薄型電池が提供される。
【0007】
本発明では、電池外装の導電性フィルムを利用して、電圧の検出対象である電極に導電性フィルムを介して電圧検出線を接続する。電圧検出線の接続端部は、一対の電池外装の周縁部を封止する際に当該周縁部により狭持されるので、封止工程にて電圧検出線の接続を行うことができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の実施形態に係る電池外装の一方(下部電池外装107)を示す分解斜視図、図2は本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部を示す分解斜視図、図3は本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部と電池外装の切欠部との接続構造を示す断面図、図4は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解斜視図、図5は本発明の実施形態に係る電池外装と電極との接続部分(導電部)を示す断面図、図6は本発明の実施形態に係る薄型電池の完成状態を示す斜視図、図7は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解断面図、図8は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す断面図である。
【0009】
図4及び図6〜図8を参照しながら本実施形態の薄型電池の全体構成について説明すると、本例の薄型電池10はリチウム系の薄型二次電池であり、1枚の正極板101と、電解質102と、1枚の負極板103と、正極端子104と、負極端子105と、上部電池外装106と、下部電池外装107とから構成されている。このうちの正極板101,電解質102,負極板103およびを特に発電要素109と称する。
【0010】
なお、正極板101,電解質102,負極板103の枚数には何ら限定されず、必要に応じて複数枚の正極板101及び負極板104でも発電要素109を構成することができる。
【0011】
発電要素109を構成する正極板101は、金属酸化物などの正極活物質に、カーボンブラックなどの導電材と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンなどの接着剤とを、重量比でたとえば100:3:10の割合で混合したものを、正極側集電体としてのアルミニウム箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。なお、上記のポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンの混合比率は、その固形分である。
【0012】
正極活物質としては、例えばニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMnO2)、コバルト酸リチウム(LiCoO2)などのリチウム複合酸化物や、カルコゲン(S、Se、Te)化物を挙げることができる。
【0013】
発電要素109を構成する負極板103は、例えば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、または黒鉛などのように、正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンをたとえば固形分比100:5で混合し、乾燥させたのち粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これに、アクリル樹脂エマルジョンなどの結着剤をたとえば重量比100:5で混合し、この混合物を、負極側集電体としてのニッケル箔或いは銅箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。
【0014】
特に負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量にともなって出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車等の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
【0015】
正極板101は、正極側集電部を介して、金属箔製の正極端子104に接続される一方で、負極板103は、負極側集電部を介して、同じく金属箔製の負極端子105に接続されている。なお、本例の正極側集電部及び正極端子104並びに負極側集電部及び負極端子105のそれぞれは、同じ一枚の金属箔から構成されている。
【0016】
正極端子104も負極端子105も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子104としてはアルミニウムやアルミニウム合金などを挙げることができ、負極端子105としてはニッケル、銅またはステンレスなどを挙げることができる。また、本例の正極側集電部も負極側集電部の何れも、正極板104および負極板105の集電体を構成するアルミニウム箔やニッケル箔、銅箔を延長して構成されているが、別途の材料や部品により当該集電部を構成することもできる。
【0017】
発電要素109は、上部電池外装106及び下部電池外装107により封止されている。これら上部電池外装106および下部電池外装107は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂フィルムや、アルミニウムなどの金属箔の両面をポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート材など、柔軟性を有する材料で形成されている。特に、電池外装106,107の内面を構成する樹脂フィルムを、電解質に対する耐薬品性に優れ、外周縁のヒートシール性にも優れた、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等により構成するとともに、中間にたとえばアルミニウム箔やステンレス箔などの可撓性及び強度に優れた金属箔を介在させ、電池外装106,107の外面を構成する樹脂フィルムを、電気絶縁性に優れたたとえばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等で構成することができる。
【0018】
そして、これらの上部電池外装106及び下部電池外装107によって、上述した発電要素109、正極側集電部、正極端子104の一部、負極側集電部および負極端子105の一部を包み込み、当該電池外装106、107により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質102を注入したのち、上部電池外装106及び下部電池外装107の外周縁を熱融着などの方法により封止する。
【0019】
電解質を構成する有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート(PC)、エチレンカーボネート(EC)、ジメチルカーボネート(DMC)などのエステル系溶媒を挙げることができるが、本発明の有機液体溶媒はこれにのみ限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン(γ−BL)、ジエトシキエタン(DEE)等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒も用いることができる。
【0020】
特に本例の上部電池外装106及び下部電池外装107には、図4に示すように切欠部106A,107Aと導通部106B,107Bとがそれぞれ形成されている。この構造について図1〜図3及び図5を参照しながら詳細に説明する。
【0021】
図1は下部電池外装107を分解して示したもの、図2は下部電池外装107に設けられる電圧検出線20の構造を示したもの、図3は下部電池外装107に形成された切欠部107Aと電圧検出線20の接続端部201との接続構造を示したもの、図5は下部電池外装107の導電部107Bと負極板102との位置関係を示したものである。
【0022】
図1に示すように、下部電池外装107は、アルミニウムなどの金属箔1071を樹脂フィルム1072,1073により挟んで構成されているが、さらに本例では、電池外装107の内面を構成する樹脂フィルム1072の中央部がくり抜かれ、このくり抜かれた開口部には導電性接着剤などの導電性材料1074が充填されて穴埋めされている(穴埋めされた状態を導電部107Bと称する)。そして、薄型電池10を組み立てると、図5に示すように導電性接着剤1074により穴埋めされた導電部107Bが負極板103に接触することになる。
【0023】
また、図1に示すように、下部電池外装107の内側を構成する樹脂フィルム1072の一端縁が切り欠かれて切欠部107Aが形成され、ここに電圧検出線20の接続端部201が接続されている。
【0024】
電圧検出線20は、図2に示すように芯線202を絶縁性被覆材203にて被覆したもので、その先端部は絶縁性被覆材203が除去されて芯線202が露出している。本例では、露出した芯線202の部分を2枚の金属板204,204で挟み、この状態で切欠部107Aに取り付けられている。なお、芯線202を挟む金属板204は、図2に示すように芯線202を挟む部分のみを芯線202の形状に応じて成形しておき、その他の部分を平坦形状としておく。
【0025】
また、芯線202を挟んだ金属板204,204は、図3に示すように切欠部107Aにおいて露出した金属箔1071に電気的に接触するように装着され、樹脂などの材料により被覆されている。
【0026】
上述した導電部107Bにより負極板103と下部電池外装107の金属箔1072とは電気的に接続され、さらに切欠部107Aにより下部電池外装107の金属箔1072と電圧検出線20も電気的に接続されるので、負極板103は電圧検出線20に電気的に接続されることになる。
【0027】
図1〜図3に示す例は、下部電池外装107に電圧検出線20を装着したものであるが、薄型電池10全体としては、上部電池外装106についても下部電池外装107と同様に構成されている(図7参照)。
【0028】
すなわち、上部電池外装106の内面を構成する樹脂フィルム1062の中央部がくり抜かれ、このくり抜かれた開口部には導電性接着剤などの導電性材料1064が充填されて穴埋めされている(穴埋めされた状態を導電部106Bと称し、図4に示す)。そして、薄型電池10を組み立てると、導電性接着剤1064により穴埋めされた導電部106Bが正極板101に接触することになる。
【0029】
また、上部電池外装106の内側を構成する樹脂フィルム1062の一端縁が切り欠かれて切欠部106Aが形成され、ここに電圧検出線21の接続端部211が接続されている。なお、電圧検出線21の接続端部211は、下部電池外装107の場合と同じように図2に示す構造とされている。
【0030】
上部電池外装106の導電部106Bにより正極板101と上部電池外装106の金属箔1061とが電気的に接続され、さらに切欠部106Aにより上部電池外装106の金属箔1061と電圧検出線21も電気的に接続されるので、正極板101は電圧検出線21に電気的に接続されることになる。
【0031】
本例では特に、上部電池外装106の電圧検出線21と、下部電池外装107の電圧検出線20とを、電池外装の同じ辺に設けている。こうすることで、上部電池外装106と下部電池外装107とが同じ形状となり、部品の共用化を図ることができるとともに、電圧検出線20,21の引き出し位置が近くなるので、電圧検出線20,21の他方の接続部品であるセルコントローラ(不図示)までの距離を最短にすることができる。
【0032】
なお、2本の電圧検出線20,21はセルコントローラにて電圧計に接続され、これにより、発電要素109の正極板101及び負極板102の間の電圧を検出することができる。
【0033】
次に本例の薄型電池10の組立方法について図7及び図8を参照しながら説明する。図7は組立前の状態を示す分解断面図、図8は組立後の状態を示す断面図であり、同図(A)は電極端子104,105の部分の断面図、同図(B)は電圧検出線20,21の部分断面図である。
【0034】
まず、上部電池外装106及び下部電池外装107を所定の大きさに形成し、また切欠部106A,106B及び導電部106B,107Bを形成したのち、切欠部106A,107Bのそれぞれに電圧検出線20,21を取り付ける。
【0035】
この上部電池外装106及び下部電池外装107の間に、図7に示すように正極端子104を有する正極板101と負極端子105を有する負極板103とを配置した状態で、重ね合わされた上部電池外装106と下部電池外装107の外周縁を熱融着などの方法により封止する。この熱シールの工程では、電池外装106,107の外周縁をシールすると同時に、2本の電圧検出線20,21の挟持シールも行うことができるので、別途電圧検出線を固定する工程が不要となる。
【0036】
また、電圧検出線20,21の接続端部201,211は、上部電池外装106及び下部電池外装107のそれぞれに形成された切欠部106A,107Aに面一に設けられているので、図8(B)に示すように、この電圧検出線20,21を挟んだ状態で電池外装106,107の外周縁を熱シールした場合でも、外周縁に段差が殆ど発生せず、気密性・水密性が確保される。
【0037】
最後に、熱シールした電池外装106,107の外周縁の一部を剥がし、ここから電解質を注入し、再度熱シールすることで薄型電池10が完成する。
【0038】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る電池外装の一方を示す分解斜視図である。
【図2】本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部を示す分解斜視図である。
【図3】本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部と電池外装との接続構造を示す断面図である。
【図4】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解斜視図である。
【図5】本発明の実施形態に係る電池外装と電極との接続部分(導電部)を示す断面図である。
【図6】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す斜視図である。
【図7】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解断面図である。
【図8】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す断面図である。
【符号の説明】
10…薄型電池
101…正極板
102…電解質
103…負極板
104…正極端子
105…負極端子
106…上部電池外装
106A…切欠部
106B…導電部
107…下部電池外装
107A…切欠部
107B…導電部
109…発電要素
20,21…電圧検出線
201,211…接続端部
204…金属板[0001]
【Technical field】
The present invention relates to a thin secondary battery in which a power generation element is accommodated in a battery exterior and has an electrode terminal and a voltage detection line.
[0002]
[Background]
Since the thin battery is small and light, it is possible to increase the voltage and capacity by connecting a plurality of the thin batteries into an assembled battery (see, for example, Patent Document 1). Such an assembled battery is provided with a voltage detection line for detecting the voltage of each thin battery, and further provided with a battery control board (cell controller) for monitoring and controlling the assembled battery.
[0003]
By the way, the conventional voltage detection line is electrically connected to the electrode terminal or the external terminal connected thereto using a screw or the like. For this reason, there is a problem in that a separate process for connecting the voltage detection line to the electrode terminal or the like is required, and the manufacturing process becomes much longer.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 9-259859
DISCLOSURE OF THE INVENTION
An object of this invention is to provide the thin battery which can simplify the manufacturing process of a voltage detection line.
[0006]
In order to achieve the above object, according to the present invention, a pair of battery exteriors in which an insulating film is laminated on both main surfaces of a conductive film, and an outer peripheral edge of the pair of battery exteriors are sealed inside. In a thin battery having a housed power generation element and an electrode terminal connected to an electrode of the power generation element and led out from an outer peripheral edge of the battery exterior, the conductive film on the battery exterior is partially connected to the electrode There is provided a thin battery having a conduction part to be connected and a voltage detection line that is electrically connected to the electrode through the conduction part and the conductive film and detects a voltage of the electrode.
[0007]
In the present invention, a voltage detection line is connected to an electrode, which is a voltage detection target, through a conductive film using a conductive film on the battery exterior. Since the connection edge part of a voltage detection line is pinched | interposed by the said peripheral part when sealing the peripheral part of a pair of battery exterior, a voltage detection line can be connected in a sealing process.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one of battery exteriors (lower battery exterior 107) according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view showing a connection end of a voltage detection line according to an embodiment of the present invention. 3 is a cross-sectional view showing a connection structure between a connection end portion of a voltage detection line and a cutout portion of a battery exterior according to an embodiment of the present invention, and FIG. 4 is an exploded perspective view showing a thin battery according to the embodiment of the present invention. 5 is a cross-sectional view showing a connection portion (conductive portion) between the battery exterior and the electrode according to the embodiment of the present invention, FIG. 6 is a perspective view showing a completed state of the thin battery according to the embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 8 is a sectional view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention. FIG.
[0009]
The overall configuration of the thin battery of this embodiment will be described with reference to FIGS. 4 and 6 to 8. The
[0010]
Note that the number of the
[0011]
The
[0012]
Examples of the positive electrode active material include lithium composite oxides such as lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMnO 2 ), lithium cobaltate (LiCoO 2 ), and chalcogen (S, Se, Te) compounds. Can do.
[0013]
The
[0014]
In particular, when amorphous carbon or non-graphitizable carbon is used as the negative electrode active material, the flatness of the potential during charge / discharge is poor and the output voltage decreases with the amount of discharge. However, when used as a power source for an electric vehicle or the like, it is advantageous because there is no sudden drop in output.
[0015]
The
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
Examples of the organic liquid solvent constituting the electrolyte include ester solvents such as propylene carbonate (PC), ethylene carbonate (EC), and dimethyl carbonate (DMC). However, the organic liquid solvent of the present invention is limited to this. In addition, an organic liquid solvent prepared by mixing and preparing an ether solvent such as γ-butylactone (γ-BL) or dietoshietane (DEE) in an ester solvent can be used.
[0020]
In particular, as shown in FIG. 4,
[0021]
1 shows an exploded view of the
[0022]
As shown in FIG. 1, the
[0023]
Further, as shown in FIG. 1, one end edge of the
[0024]
As shown in FIG. 2, the
[0025]
Further, as shown in FIG. 3, the
[0026]
The
[0027]
In the example shown in FIGS. 1 to 3, the
[0028]
That is, the central portion of the
[0029]
Further, one end edge of the
[0030]
The
[0031]
Particularly in this example, the
[0032]
Note that the two
[0033]
Next, a method for assembling the
[0034]
First, after the
[0035]
Between the
[0036]
Further, since the connection ends 201 and 211 of the
[0037]
Finally, a part of the outer peripheral edge of the heat-sealed
[0038]
The embodiment described above is described for facilitating the understanding of the present invention, and is not described for limiting the present invention. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view showing one side of a battery exterior according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a connection end portion of a voltage detection line according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a connection structure between a connection end portion of a voltage detection line and a battery exterior according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a connection portion (conductive portion) between a battery exterior and an electrode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exploded cross-sectional view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a thin battery according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電池外装の導電性フィルムと前記電極とを導通させる導通部と、前記導通部及び前記導電性フィルムを介して前記電極に電気的に接続されて、前記電極の電圧を検出する電圧検出線とを有する薄型電池。A pair of battery exteriors in which insulating films are laminated on both main surfaces of the conductive film, a power generation element housed inside by sealing the outer periphery of the pair of battery exteriors, and connected to electrodes of the power generation element In the thin battery having an electrode terminal derived from the outer periphery of the battery exterior,
A conductive part for conducting the conductive film on the battery exterior and the electrode; and a voltage detection line that is electrically connected to the electrode via the conductive part and the conductive film to detect the voltage of the electrode; A thin battery having:
前記一方の電池外装の一方の絶縁性フィルムの一部に前記一方の電池外装の導電性フィルム及び一方の電極に導通する導通部が形成されている請求項1記載の薄型電池。The connection end of the voltage detection line is electrically connected to the conductive film of one battery exterior of the pair of battery exteriors, and the connection end of the voltage detection line and one of the one battery exterior notch in the end of the insulating film so that an insulating film becomes substantially flush is formed,
The thin battery according to claim 1, wherein a conductive portion conducting to the conductive film and the one electrode of the one battery exterior is formed in a part of the one insulating film of the one battery exterior.
前記他方の電池外装の一方の絶縁性フィルムの一部に前記他方の電池外装の導電性フィルム及び他方の電極に導通する導通部が形成されている請求項2記載の薄型電池。The connection end of another voltage detection line different from the voltage detection line is electrically connected to the conductive film of the other battery exterior, and the connection end of the other voltage detection line and the other battery exterior notch in the end of the insulating film so that one and the insulating film is substantially flush is formed,
The thin battery according to claim 2, wherein a conductive portion conducting to the conductive film and the other electrode of the other battery exterior is formed in a part of the one insulating film of the other battery exterior.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2002325551A JP4107054B2 (en) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | Thin battery |
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JP2002325551A JP4107054B2 (en) | 2002-11-08 | 2002-11-08 | Thin battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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