JP4293512B2

JP4293512B2 - 密閉型電池

Info

Publication number: JP4293512B2
Application number: JP2002366913A
Authority: JP
Inventors: 浩一座間; 英人渡邉
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2009-07-08
Anticipated expiration: 2022-12-18
Also published as: JP2004199995A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可撓性部材を外装材とした密閉型電池に関するものであり、確実な封口が実現可能な密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【０００２】
【従来の技術】
リチウムイオン電池等の有機電解質を用いた電池には、外装材として金属製の電池缶を用いた密閉型電池と、合成樹脂製フィルムとアルミニウム箔等を積層した可撓性部材を外装材とした密閉型電池が知られている。
【０００３】
可撓性部材を外装材とした密閉型電池は、内側に熱融着性の部材を配した可撓性部材で発電要素を両側から挟み込んで周囲を加熱して熱融着することによって封口が行なわれる。熱融着性面の融着は、熱融着性面同士を接合することは比較的容易であり、しかも封口部から漏洩がない確実な接合部を形成することが可能である。
【０００４】
ところが、密閉型電池においては、発電要素に接合した導電接続用の電極端子板を取り出すことが不可欠であり、可撓性部材の接合面の一部から電極端子板を取り出し、電極端子板と可撓性部材との間、電極端子板の周囲の部分のそれぞれの可撓性部材を融着面して接合が行われている。
【０００５】
ところが、電極端子板と熱融着性フィルムとが接触する部分は、電極端子の厚みによって凹凸が生じるとともに、電極端子板を構成する金属材料と合成樹脂フィルムとの間に形成される異種物質間を接合することが必要である。このため、電極端子板と可撓性部材との接触面では接合強度が不充分なものとなり、電解液の漏洩等が生じる可能性もあった。
【０００６】
そこで、電極端子板の取り出し部での封口不良が生じないものとするために、電極端子板の取り出し部に熱融着に用いるヒートシーラーとして電極端子板によって形成される凹凸に合致した部材を用いて、凹凸部における封口不良を防止する等の封口特性を改善する各種の方法が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００７】
図７は、従来の密閉型電池の製造方法を説明する図である。
図７（Ａ）は、密閉型電池を説明する図であり、図７（Ｂ）は、製造工程を説明する断面図であり、図７（Ｃ）は図７（Ｂ）においてＡ−Ａ’線で切断した断面図である。
図７（Ａ）に示すように、密閉型電池１は、可撓性部材２を外装材として電池要素３が封口されており、電池要素３に結合された電極端子板４ａ，４ｂが、可撓性部材２の熱融着性が良好な面の接合面から取り出されており、密閉型電池１の周囲は、可撓性部材の面の相互が熱融着部８を形成して接合されている。
【０００８】
図７（Ｂ）に断面図を示し、図７（Ｃ）には図７（Ｂ）においてＡ−Ａ’線で切断した断面図を示すように、電池要素３に取り付けた電極端子板４ａ、４ｂのそれぞれに、可撓性部材との熱融着性が良好な熱接着性部材７を装着して、所定の温度の加熱したヒートシーラー９によって、両面から加圧して可撓性部材２ａ，２ｂと熱接着性部材７ａ，７ｂ、および電極端子板４ａ，４ｂを熱融着して一体化して封口される。
【０００９】
ヒートシーラー９として、電極端子板によって形成される凹凸部の形状に合致した断面形状を有したものを用いることによって、電極端子板４ａ，４ｂの上部とその他の部分を、熱融着工程において同時に熱融着して封口を行っている。
【００１０】
また、電極端子板が通過しない部分の可撓性部材の熱融着は、平板状のヒートシーラー（図示しない）を用いて可撓性部材の熱融着性を有する面の相互を接合して可撓性部材の熱融着部８が形成される。
【００１１】
しかしながら、電極端子板が存在する領域とその他の部分では、一方がアルミニウム等の金属材料と合成樹脂との接合面が形成されるのに対し、他方は熱融着性が良好な合成樹脂材料同士の接合面であって接合面の構成が相違し、また熱融着時に加えるべき、温度、圧力等の接合条件も金属が存在する部分と、そうではない部分では好適な値が異なる。したがって、このように２枚の可撓性部材の間に電極端子板を設けて両面から加熱して軟化させるとともに加圧して、電極端子板部を含めて熱融着する方法での接合では封口不良が生じると言う問題点があった。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００１−２２９８９０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、可撓性部材を外装材とした密閉型電池において、電極端子板の封口部、およびその他の可撓性部材の接合面からなる封口部での封口不良が生じることがない密閉型電池を提供することを課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、内側に熱融着性の部材を配した可撓性部材を外装材とした密閉型電池において、電池要素に接続した電極端子板は前記可撓性部材に設けた貫通口を貫通し、前記貫通口を含む稜あるいは辺は前記貫通口を除いて連続した可撓性部材からなり、前記電極端子板は前記貫通口において熱融着によって封口されており、前記貫通口を設けた稜を除く周縁部は表裏の可撓性部材の相互の熱融着によって熱融着部を形成して封口された密閉型電池によって解決することができる。
【００１５】
このように、本発明の密閉型電池は、電極端子板は可撓性部材に設けた穴を貫通し、電極端子板と可撓性部材は、直接もしくは間接的に接触して熱融着によって一体化されて封口されており、電極端子板は、貫通口部において可撓性部材と融着して一体化されているので、確実な封口を行うことが可能となる。
【００１６】
また、本発明の密閉型電池は、電極端子板を可撓性部材から外部へ取り出す部分は、貫通口を貫き、その周囲は連続した部材で形成されている。
例えば、可撓性部材によって周囲を封口した直方体状の密閉型電池の場合には、周縁部に４個の稜あるいは辺が形成されるが、電極端子板が貫通する一つの稜と、可撓性部材同士の融着によって封口されている３つの稜または辺が存在する。電極端子板の存在する稜または辺は、電極端子板が貫通する近傍において、電極端子板の両面の可撓性部材を電極端子板と熱融着によって封口一体化するのみで良く、他の３個の稜または辺は可撓性部材同士の熱融着による接合となるので、電極端子板の封口と、可撓性部材同士の融着のそれぞれを最適条件での封口が実現できる。
【００１７】
また、本発明においては、電極端子板を取り出した稜あるいは辺を除く周縁部等の封口部は可撓性部材同士の熱融着等によって接合されて封口されているので、それらの封口部には、他の部材が存在したり、凹凸等がなく、同一の材料間での接合となるので、確実な封口が実現できる。
また、電極端子板上に熱接着性部材を配置して可撓性部材を融着して封口した前記の密閉型電池である。
【００１８】
金属製の電極端子板と可撓性外装材との間は、金属材料と合成樹脂との異種の材料間の接合面が形成されるので金属面との接合性が良好な熱接着性部材を配置することによって電極端子板と可撓性部材との間の封口特性を高めることが好ましい。
【００１９】
また、電極端子板が可撓性部材の周縁部の異なる稜または辺に設けた穴を貫通するとともに、該周縁部は貫通部を除き、表裏が連続した部材で形成されており、電極端子板面と可撓性部材の間が封口された密閉型電池である。
【００２０】
このように正極端子板と負極端子板とを互いに離れた位置から取り出すことによって、正極側の電極端子板と負極側の電極端子板との距離を設けて配置させることが可能となり、短絡等の可能性を減少させ、電池使用機器への装着の自由度を高めることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の密閉型電池は、可撓性部材を外装材とした電池において、電極端子板を貫通口から取り出し、貫通口を封口したので、電極端子板の封口部と可撓性部材のその他の部分の熱融着部とをそれぞれの最も好ましい条件によって融着して、特性の優れた封口部を形成することが可能であることを見出したものである。
【００２２】
以下に、本発明の密閉型電池を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の密閉型電池を説明する図であり、斜視図である。
本発明の密閉型電池１は、可撓性部材２を外装材として、電池要素３が封口されたものであり、可撓性部材２に形成された凹部１０に電池要素３が収納されて保持されている。
電池要素３に結合された電極端子板４ａ、４ｂが、可撓性部材２に設けた貫通口５ａ、５ｂを貫通するとともに、電極端子板４ａおよび４ｂが可撓性部材との間に熱融着部６ａ，６ｂを形成して封口されている。
【００２３】
熱融着部６ａ，６ｂは、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属材料と可撓性部材の熱融着性を有する面との間で直接接合して形成することができるが、金属と合成樹脂材料との異種の材料の接合面であるので、金属表面には熱融着性が良好な熱接着性部材７ａおよび７ｂを配置して接合強度、封口特性を高めることが好ましい。そのような部材としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィンを、グラフト化したり、あるいは金属イオン等で架橋したもの、あるいはアクリル酸、メタクリル酸等の共重合体等を挙げることができる。
【００２４】
また、密閉型電池１の周縁部の可撓性部材に電極端子板４ａおよび４ｂを貫通させる貫通口を設けた稜、あるいは辺については、可撓性部材は貫通口を除いて連続した部材で形成されており、貫通口部において電極端子板との間での熱融着を行うのみで封口が達成できる。
また、その他の周縁部は、表裏の可撓性部材の熱融着性を有する面の相互の融着によって熱融着部８が形成されて封口される。
【００２５】
以上のように、電極端子板の金属と可撓性部材との熱融着部と、可撓性外装材同士の熱融着部とを、それぞれ別個に熱融着を行うことが可能となるので、それぞれの熱融着にとって最適の条件で接合部を形成することができ、封口特性が優れた密閉型電池を得ることができる。
【００２６】
図２は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は斜視図である。
図１に示した例では、可撓性部材に電池要素を収容可能な凹部を形成した例を示したが、図２に示した例では、可撓性部材に電池要素を収容可能な凹部を形成していない。
本発明の密閉型電池１は、可撓性部材２を外装材として、電池要素３が封口されたものであり、電池要素が収納されている。電池要素３に結合された電極端子板４ａ，４ｂが、可撓性部材２に設けた貫通口５ａ，５ｂを貫通するとともに、電極端子板４ａ，４ｂが可撓性部材との間に熱融着部６ａ，６ｂを形成して封口されている。
【００２７】
熱融着部６ａ，６ｂは、アルミニウム、ニッケル、銅等の金属材料と可撓性部材の熱融着性を有する面との間で直接接合して形成することができるが、金属と合成樹脂材料との異種の材料の接合面であるので、金属表面には熱融着性が良好な熱接着性部材７ａ，７ｂを配置して接合強度、封口特性を高めることが好ましい。
また、その他の周縁部は、表裏の可撓性部材の熱融着性を有する面の相互の融着によって熱融着部８が形成されて封口される。
【００２８】
また、密閉型電池１の周縁部の可撓性部材に電極端子板４ａ，４ｂを貫通させる貫通口を設けた稜、あるいは辺については、可撓性部材は貫通口を除いて連続した部材で形成されており、貫通口部において電極端子板との間での熱融着を行うのみで封口が達成できる。
【００２９】
更に、電池要素３は図１に示した例のように可撓性部材に凹部を設けて凹部に収納していないので、可撓性部材２および電池要素３のそれぞれの大きさ、配置状況等によっては、可撓性部材２の内部において電池要素３が移動し、電池要素に接続した電極端子板４ａ，４ｂに歪み等が加わるおそれがある。
【００３０】
そこで、凹部等の電池要素の収納部を形成していない場合には、電極端子板を取り出すために貫通口を設けた稜、あるいは辺にあって、電極端子板の封口部以外の領域に変形防止用熱融着部１４を設けることが好ましい。変形防止用熱融着部１４は、可撓性部材の端部が広がったり、あるいは電池要素が内部で移動することを防止する機能を有したものであれば、連続した熱融着部である必要はなく、間欠的に形成されたものであっても良い。
【００３１】
図３は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
図３（Ａ）に示すように、可撓性部材２に電池要素が収納される凹部１０をエンボス加工によって形成し、中央部には折り目１１を設けるとともに、電極端子板の貫通口５ａ，５ｂを形成する。
次いで、図３（Ｂ）に断面図を示し、図３（Ｃ）には図３（Ｂ）におけるＡ−Ａ’線の断面図を示すように、可撓性部材２の貫通口５ａ，５ｂに電池要素３の電極端子板４ａ，４ｂを貫通させ、可撓性部材２を折り目１１に沿って折り曲げた後に、電極端子板４ａ，４ｂの熱融着個所に装着した熱接着性部材７ａ，７ｂの上方に位置する可撓性部材２の両面からヒートシーラー９で加圧および加熱して可撓性部材２と電極端子板４ａ，４ｂとを熱融着する。
熱融着の結果、図３（Ｄ）に斜視図を示すように、電極端子板４ａ，４ｂは、可撓性部材２との間で熱融着部６ａ，６ｂを形成して封口が完了する。
【００３２】
次いで、図３（Ｅ）に示すように、可撓性部材の周縁部の電極端子板４ａ，４ｂを取り出した個所以外の辺のうち、一辺を残してヒートシーラーを両面から押圧して熱融着部８ａ，８ｂを形成する。
【００３３】
次いで、図３（Ｆ）に示すように、封口していない部分から電解液注液手段１２を用いて電解液を注液する。その後、図３（Ｇ）に示すように内部を減圧した状態で可撓性部材をヒートシーラーを用いて両面から押圧して熱融着部８ｃを形成して封口を完成する。
【００３４】
本発明の密閉型電池では電池要素に接合される電極端子板は、可撓性部材を折り曲げた部分に形成した貫通口に円滑に貫通が可能となるように予め整形をすることが好ましい。
【００３５】
また、正極側電極端子板、負極側電極端子板の両者を正極電極および負極電極の同一の方向の端部に設けて巻回することによって、電池要素の巻はじめ部、もしくは巻き終わり部のいずれか一方のみに電極端子板を設けることができる。これによって、正極側電極端子板、負極側電極端子板の両者を同一平面上に配置することが可能となるので、電極端子板の整形が不要となったり、わずかの整形のみで貫通口に貫通させることができる。また、電極端子板を直線状に取り出すことができるので、電池要素の端面において極性が異なる電極板と触れて短絡を生じる可能性を小さくすることができる。
【００３６】
図４は、本発明の電池の他の実施例を説明する図である。
図４（Ａ）は、斜視図であり、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＢ−Ｂ’線での断面図である。
巻止めほぐれ防止テープ１３によって巻回体の巻きほぐれを防止した電池要素３に結合した電極端子板４ａ，４ｂには、電極端子を包囲する熱接着性部材７ａ，７ｂが電極端子板４ａ，４ｂの両側へ伸びた延長部７ｃ，７ｄを有している。その結果、電極端子板との熱融着による封口の際には、電極端子板によって形成される段差を小さくすることができる。
【００３７】
図５は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
図５（Ａ）は、密閉型電池の外装材として使用する可撓性部材を説明する図である。
可撓性部材２には、電池要素の大きさと同等の距離を隔てて２個所に折り目１１ａ、１１ｂが形成され、その一方の折れ目に沿って電極端子板を貫通させる貫通口５ａ，５ｂが設けられている。
【００３８】
図５（Ｂ）に示すように、巻きほぐれ防止テープ１３で巻回体の巻きほぐれを防止した電池要素３の電極端子板４ａ，４ｂには、熱接着性部材７ａ，７ｂを装着し、図５（Ｃ）あるいは図５（Ｄ）に示すように、電極端子板４ａ，４ｂを可撓性部材の貫通口５ａ，５ｂに貫通させた後に、電極端子板と可撓性部材との間を熱融着によって封口し、次いで可撓性部材の両端部を電池要素の中央部付近において熱融着によって熱融着部８を形成した後に、いずれかの側面を熱融着し、次いで電解液の注液の後に残った側面を減圧しながら熱融着して封口を形成したものである。
【００３９】
図６は、本発明の電池の他の実施例を説明する図である。
図６（Ａ）は、密閉型電池の外装材として使用する可撓性部材を説明する図である。
可撓性部材２には、電池要素の大きさと同等の距離を隔てて２個所に折り目１１ａ、１１ｂが形成され、それぞれの折れ目１１ａ，１１ｂに沿って電極端子板を貫通させる貫通口５ａ，５ｂが設けられている。
図６（Ｂ）に示すように、巻きほぐれ防止テープ１３で巻回体の巻きほぐれを防止した電池要素３のそれぞれ反対側に取り出された電極端子板４ａ，４ｂには、熱接着性部材７ａ，７ｂが装着されている。
【００４０】
図６（Ｃ）あるいは図６（Ｄ）に示すように、電極端子板４ａ，４ｂを可撓性部材の貫通口５ａ，５ｂに貫通させた後に、電極端子板と可撓性部材との間を熱融着によって封口し、次いで可撓性部材の両端部を電池要素の中央部付近において熱融着によって熱融着部８を形成した後に、いずれかの側面を熱融着し、次いで電解液の注液の後に熱融着によって密閉型電池の封口を行われる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、可撓性部材を外装材とした密閉型電池において、電池要素に結合した電極端子板を可撓性部材に形成した貫通口から取り出し、貫通口部において可撓性部材と融着して封口したものであり、電極端子板の封口部と可撓性外装材のその他の部分の熱融着部とをそれぞれの最も好ましい条件によって融着して、特性の優れた封口部を形成することができるので、封口特性が良好な密閉型電池を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の密閉型電池を説明する図である。
【図２】図２は、本発明の密閉型電池の他の例を説明する図である。
【図３】図３は、本発明の密閉型電池の製造工程を説明する図である。
【図４】図４は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
【図５】図５は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
【図６】図６は、本発明の密閉型電池の他の実施例を説明する図である。
【図７】図７は、従来の密閉型電池の製造方法を説明する図である。
【符号の説明】
１…密閉型電池、２，２ａ，２ｂ…可撓性部材、３…電池要素、４ａ，４ｂ…電極端子板、５ａ，５ｂ…貫通口、６ａ，６ｂ…熱融着部、７ａ，７ｂ…熱接着性部材、７ｃ，７ｄ…延長部、８，８ａ，８ｂ，８ｃ…熱融着部、９…ヒートシーラー、１０…凹部、１１，１１ａ，１１ｂ…折り目、１２…電解液注液手段、１３…巻きほぐれ防止テープ、１４…変形防止用熱融着部

Claims

内側に熱融着性の部材を配した可撓性部材を外装材とした密閉型電池において、電池要素に接続した電極端子板は前記可撓性部材に設けた貫通口を貫通し、前記貫通口を含む稜あるいは辺は前記貫通口を除いて連続した可撓性部材からなり、前記電極端子板は前記貫通口において熱融着によって封口されており、前記貫通口を設けた稜を除く周縁部は表裏の可撓性部材の相互の熱融着によって熱融着部を形成して封口されたことを特徴とする密閉型電池。