JP4555549B2 - ケースを備えた電池 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケースを備えた電池であって、ケースがケース壁を有しており、ケース壁が金属シートから成っており、金属シートが内側を絶縁材料で被覆されており、電池がケース内に正及び負の電極並びにセパレータを備えた複数のセルから成る１つのパイル（積層体）を含んでおり、電極が導電接続部を有しており、電池が外部への電気接続部としての集電体接続部を有している形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
再充電可能な電池、特にリチウム電池は多くの場合に個別の複数のセル若しくは部材（エレメント）から成るセルパイルを有している。セルパイルを構成する個別のセルは、リード、活物質の電極シート若しくは極板及びセパレータから形成されたラミネートである。このようなラミネートが、例えば負の電極、セパレータ、正の電極、セパレータ、負の電極若しくは正の電極、セパレータ、負の電極、セパレータ、正の電極の順に並べて成るいわゆるバイセル(bicell)として製造される。
【０００３】
米国特許第５４６０９０４号明細書に、再充電可能なリチウム・イオン電池の製造法が記載してある。該製造法では、活物質及び、添加物、例えば電極の導電性向上剤若しくはセパレータの安定剤、特殊なコポリマー、ポリ弗化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン（PVDF-HFP）、並びに所定の量の可塑剤、大抵はジブチルフタレート（DBP）が、コポリマーの溶解のためのアセトンを加えて混合されて、シート若しくは膜として押し出し成形される。このようにして形成された電極シート若しくは電極膜及びセパレータシート若しくはセパレータ膜が、複数のラミネートプロセスでバイセルに加工成形される。複数のバイセルが１つのパイルに積み重ねられ、該パイルが、例えば深絞り加工されたアルミニウム複合シートから成る容器内に装着され、電解質を充填され、蓋を用いて封口されて、完成した電池を形成するようになっている。各電極がそれぞれリード若しくは導電端子を備えており、リード若しくは導電端子が、ケース（容器）から外側へ延びる集電体に溶接される。小型化及び高エネルギー密度を達成するために、導体端子が密に折り畳まれている。このような電池においては、導電端子と外側のアルミニウム複合シートの材料との接触による短絡がしばしば生じる。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第５４６０９０４号明細書
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前述の形式の電池の短絡を確実に防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、各電極の導電接続部（導電端子若しくはリード部分）が、それぞれ１つの集電体に溶接されており、該集電体が電池の外部の電気接続部を形成している。ケース壁に隣接する導電接続部及び集電体の、ケースの内側に向いた領域が、プラスチック層若しくはプラスチック膜によって被覆されている。プラスチック層若しくはプラスチック膜が、シリコン層によって導電接続部（導電体）及び集電体に接着されていてよい。電極の少なくとも１つが有利にはリチウム・挿入形電極である。
【０００７】
従属請求項に本発明の有利な実施態様が記載してある。プラスチック層若しくはプラスチック膜が、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、PVC若しくはPDFEから成っていてよい。プラスチック層若しくはプラスチック膜の厚さが１０μｍ乃至１００μｍであり、有利には２０μｍ乃至６０μｍ若しくはほぼ４０μｍである。
【０００８】
本発明は図示の実施例に限定されるものではなく、本発明の請求の範囲、明細書並びに図面に示す各構成若しくは手段は、それぞれ個別に用いることも、任意に組み合わせて用いることの可能であり、さらに異なる技術分野にも応用され得るものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、扁平形電池（ソフトパック）の斜視図である。図２は、図１の電池の正極の導電体領域の線Ａ−Ａに沿った拡大部分断面図である。
【００１０】
電池が、複合シート、例えばアルミニウム複合シートから成るケース（容器）内に収容された例えば７乃至８つのセルを含んでいる。複合シートが少なくとも電池の内部に向いた表面に絶縁体としてのプラスチック被覆を備えている。
【００１１】
セルが正の電極２、負の電極３及びセパレータ４から成っている。電極２，３がそれぞれ、導電接続部８若しくはリード部分としての導電端子を備えており、図２には正極の導電端子が示してある。導電端子が、導電端子と同じ材料から成る集電体接続部５に結合されている。正の電極がアルミニウムから成っており、負の電極が銅から成っている。
【００１２】
小型化及び高エネルギー密度を達成するために、導電端子が図２に示してあるように密に折り畳まれている。この場合、特に導電端子がエキスパンデッドメタル(expanded metal)若しくはアルミニウム製エキスパンデッドメタルから成っていると、著しい問題が生じる。エキスパンデッドメタルが電極（極板）の打ち抜き加工に際して、切れた個別のリブ若しくは線状部分（ワイヤ部分）を伴って成形されてしまうこともある。電池の封口には高い圧力及び温度が発生する。エキスパンデッドメタルの切れた個別のリブ若しくは線状部分が、電池の封口に際して、ポリプロピレン若しくはエチレン・アクリル酸・コポリマーから成る複合シート１の内側の封止層に突き刺さることになる。突き刺さったリブ若しくは線状部分は、複合シートの金属と接触（接続）して、短絡を生ぜしめてしまうことになる。さらに導電端子の屈曲部並びに導電端子と集電体接続部５との溶接の領域が、例えばポリプロピレンから成るガスケット若しくは封止シート７に突き刺さることもある。これによって、１つの電極とケースとの間の接続若しくは両方の電極とケースとの間の接続が生じて、特に後者（両方の電極とケースとの間の接続）は内部短絡につながる。
【００１３】
従って本発明に基づき、ケースのケース壁１に隣接の導電端子、電池内部に位置する領域及び集電体接続部５との溶接部の領域が、プラスチック層６としての耐熱性のプラスチック膜によって覆われている。プラスチック膜が導電端子若しくは集電体領域に接着されていてよい。このために適したプラスチック膜はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、PVC若しくはPDFEから成っている。有利にはプラスチック材料としてポリイミドが用いられる。例えば２０μｍ乃至６０μｍの厚さを有するプラスチック膜が、シリコン材料で被覆されていてよい。シリコン材料が接着力の高い付着層を形成し、化学適合性を有し、かつセルの構成要素に対して、特に有機カーボネート及びリチウム電導度塩、例えばLiPF6若しくはLiBF4に対して不活性である。電池内部に位置する導電体及び集電体領域の本発明に基づく被覆によって、少ない材料使用量で電池の重量及び体積をほとんど増大することなく、ポリマー・リチウム電池の製造の際の内部短絡及び外部短絡に対する高い安全性が達成される。電池のエネルギー密度がほとんど変わることなく保たれている。
【図面の簡単な説明】
【図１】電池の斜視図。
【図２】図１の電池の正極の導電体領域の線Ａ−Ａに沿った拡大部分断面図。
【符号の説明】
１ ケース壁、 ２，３ 電極、 ４ セパレータ、 ５ 集電体接続部、 ６ プラスチック層、 ７ 封止シート、 ８ 導電接続部

Claims (5)

1. ケースを備えた電池であって、
   ケースがケース壁（１）を有しており、
   ケース壁（１）が金属シートから成っており、
   金属シートが内側を絶縁材料で被覆されており、
   電池が、ケース内に正及び負の電極（２，３）並びにセパレータ（４）を備えた複数のセルから成る１つのパイルを含んでおり、
   電極が導電接続部（８）を有しており、
   電池が外部への電気接続部としての集電体接続部（５）を有している形式のものにおいて、
   同極の各導電接続部（８）が集電体接続部（５）の１つに結合されており、
   ケース壁（１）に隣接の導電接続部（８）、並びに集電体接続部（５）が、ケース壁（１）の内側に向いた領域をプラスチック層（６）によって覆われて
   おり、プラスチック層（６）が、２０μｍ乃至６０μｍの厚さを有するプラスチック膜であることを特徴とする、ケースを備えた電池。
2. 電極（２，３）のうちの少なくとも一方がリチウム・挿入形電極である請求項１記載の電池。
3. プラスチック層（６）が、導電接続部（８）及び集電体接続部（５）に接着されている請求項１記載の電池。
4. プラスチック層（６）が、シリコン接着層によって導電接続部（８）及び集電体接続部（５）に接着されている請求項３記載の電池。
5. プラスチック層（６）がポリイミドから成っている請求項１記載の電池。

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