JP4639538B2 - 電極体の封止構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極体の封止構造に関し、特に、正極体，セパレータ及び負極体を積層してなる電極体を封止体で封止する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような電極体を封止する構造として、ラミネートフィルムの縁部を接合して袋状にした封止体に電解液を含浸させた電極体を封止する構造が提案されている（特開平１０−２９４０９７号公報など）。このような封止構造を用いた電池では、ラミネートフィルムの接合部の一部に接合強度の弱い部分を設けることにより、封止体内に発生する電解液の分解ガスなどを排出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の封止構造では、封止体がラミネートフィルムからなり、主な接合がラミネートフィルム同士で行なわれているため、全体的に接合強度が弱い。そのため、接合部から電解液漏れが起こる場合がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電極体を封止した封止体内で発生するガスを外部へ排出できると共に電解液漏れの抑制された封止構造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】
本発明の第１の電極体の封止構造を有する電池は、正極体、セパレータ及び負極体を積層してなる電極体と、電極端子部材を封止体で封止する構造であって、前記電極端子部材は、前記封止体から引き出されてなり、前記封止体は、二つの金属製部材の縁部同士を接合し袋状に形成されており、前記各金属製部材に、同じ材料の部材と接合したときの接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い材料からなる接合部材を、前記電極端子部材が引き出された前記封止体の一辺に対して、前記電極体を挟んで反対側に位置する一辺に設け、前記二つの金属製部材の接合を、前記金属製部材同士の接合と、接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い前記接合部材同士の接合とにより行なうことを特徴とする。
【０００６】
本発明の第１の電極体の封止構造では、封止体を形成する二つの金属製部材に接合部材を設け、この二つの金属製部材の接合を、金属製部材同士の接合と、接合強度が金属製部材同士の接合強度より弱い接合部材同士の接合とにより行なっている。従って、封止体内で発生したガスを接合部材同士が接合された部位から外部へ放出することができる。また、金属製部材同士が接合された部位の接合強度は、ラミネートフィルムなどの樹脂製のもの同士を接合させたときの接合強度より強くなる。この結果、ラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。
【０００７】
本発明の第２の電極体の封止構造を有する電池は、正極体、セパレータ及び負極体が積層されてなる電極体と、電極端子部材を封止体で封止する構造であって、前記電極端子部材は、前記封止体から引き出されてなり、前記封止体は、二つの金属製部材の縁部同士を接合し袋状に形成されており、前記金属製部材の少なくとも一方に、他方の前記金属製部材と接合したときの接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い材料からなる接合部材を、前記電極端子部材が引き出された前記封止体の一辺に対して、前記電極体を挟んで反対側に位置する一辺に設け、前記二つの金属製部材の接合を、前記金属製部材同士の接合と、接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い前記金属製部材と前記接合部材との接合とにより行なうことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の電極体の封止構造では、封止体を形成する二つの金属製部材の少なくとも一方に接合部材を設け、この二つの金属製部材の接合を、金属製部材同士の接合と、接合強度が金属製部材同士の接合強度より弱い前記金属製部材と前記接合部材との接合とにより行なっている。従って、封止体内で発生したガスを金属製部材と接合部材との接合部から外部へ放出することもできる。また、金属製部材同士の接合は、ラミネートフィルムなどの接合より接合強度が強いため、ラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。
【０００９】
本発明の電極体の封止構造において、前記接合部材は、樹脂からなるものとすることが好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。尚、各図において同一の部材又は同一の機能を果たす部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態のリチウムイオン二次電池の電極体１０を封止体３０で封止する構造を示す斜視図であり、図２は、図１におけるＡＡ線での断面図であり、図３は、電極体１０を構成する部品と封止体３０を構成する部品とを示す分解図である。
【００１２】
電極体１０は、図３に示すように、正極端子１２ａが設けられ正電極をなす正極体１２と、負極端子１４ａが設けられ負電極をなす負極体１４と、２５［μｍ］厚のポリプロピレンからなり正極体１２と負極体１４とを隔離し接触による短絡を防止するセパレータ１６とが繰り返し積層されてなり、所定の電解液に含浸させることにより電池機能を有している。所定の電解液とは、例えば、ジエチルカーボネートとエチレンカーカーボネートとを７：３の割合で含有する溶媒に１mol／lのLiPF6を溶解させたものである。
【００１３】
各正極体１２は、２５［μｍ］厚のアルミ箔の両面にコンマータ及びダイコータ方式でLiCoO2などの正極活物質を塗布し乾燥させた後にプレスし、厚さを８５［μｍ］としたものとして構成されており、一方の縁部１２ｂが互いに接合されることにより電極体１０内で電気的に接続されている。
【００１４】
正極端子１２ａは、アルミからなり、封止体３０の外側に延伸するように正極体１２に取り付けられており、封止体３０の外側の部品と正極体１２とを電気的に接続する。正極端子１２ａは、封止体３０と電気的に絶縁するように、表面に樹脂が塗布されているかまたはゴム材（図示せず）が設けられている。
【００１５】
各負極体１４は、３０［μｍ］厚の銅箔の両面にコンマータ及びダイコータ方式でグラファイトカーボンなどの負極活物質を塗布し乾燥させた後にプレスし、厚さを８０［μｍ］としたものとして構成されており、各負極体１４は、各正極体１２の縁部１２ｂと異なる側の縁部１４ｂが互いに接合されることにより電極体１０内で電気的に接続されている。
【００１６】
負極端子１４ａは、銅からなり、封止体３０の外側に延伸するように負極体１４に取り付けられており、封止体３０の外側の部品と負極体１４とを電気的に接続する。負極端子１４ａは、封止体３０と電気的に絶縁するように、表面に樹脂が塗布されているかまたはゴム材（図示せず）が設けられている。
【００１７】
封止体３０は、アルミからなる金属製部材３２ａ，３２ｂから構成されている。金属製部材３２ａの縁部３４ａと金属製部材３２ｂの縁部３４ｂとには、ポリプロピレン，ポリエチレンなどの樹脂からなる接合部材３６ａ，３６ｂが設けられている。金属製部材３２ａ，３２ｂは、図３に示すように接合前は板状の部材であるが、電極体１０を挟持して縁部３４ａと縁部３４ｂとを溶接すると共に接合部材３６ａと接合部材３６ｂとを溶着させることにより、図１，図２に示すように袋状に形成される。
【００１８】
このように封止体３０において、金属製部材３２ａと金属製部材３２ｂとの接合を、縁部３４ａ，３４ｂ間の接合（金属間の接合）と接合部材３６ａ，３６ｂ間の接合（樹脂間の接合）とで行なったので、接合部材３６ａ，３６ｂ間の接合強度は、縁部３４ａ，３４ｂ間の接合強度の１０分１程度となっている。この結果、封止体３０内で電解液の分解ガスなど何らかのガスが発生して封止体３０内の圧力が上昇すると、接合部材３６ａ，３６ｂ間の接合部が縁部３４ａ，３４ｂ間の接合部より早く破断するので内部のガスを好適に排出することができる。また、縁部３４ａ，３４ｂ間の接合強度は、金属間の接合であるのでラミネートフィルムなどの樹脂製のもの同士を接合させたときの接合強度より強い。この結果、封止体全体にラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。なお、金属部材同士の接合は、溶接（摩擦溶接も含む）、超音波溶着などが適用でき、樹脂間の接合は熱溶着などが適用できる。場合によっては接着剤の使用も可能である。
【００１９】
本実施形態の接合部材３６ａ，３６ｂは、樹脂を材料としているが、接合部材３６ａ，３６ｂ間を接合したときの接合強度が縁部３４ａ，３４ｂ間の接合強度より弱くなるような他の材料からなるものとしてもよい。
【００２０】
本実施形態の接合部材３６ａ，３６ｂは、金属製部材３２ａ，３２ｂの各々に設けられているが、金属製部材３２ａ，３２ｂの一方に設けてもよい。例えば、金属製部材３２ａのみに接合部材を設け、金属製部材３２ａ，３２ｂの接合を縁部３４ａ，３４ｂ間の接合と金属製部材３２ａに設けた接合部材と金属製部材３２ｂとの接合とから構成されるものとし、縁部３４ａ，３２ｂ間の接合強度より接合部材と金属製部材３２ｂとの間の接合強度が弱くなるような材料で接合部材を形成すれば、接合部材と金属製部材３２ｂとの接合部から封止体３０内で発生したガスを排出することができる。
【００２１】
本実施形態では、金属製部材３２ａ，３２ｂの各々に一つの接合部材を設けたが、複数の接合部材を設け、接合強度の弱い部位を複数設けてもよい。この場合、全体的な接合強度が弱くなるが分解ガスの排出を好適に行なうことができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の電極体の封止構造では、封止体を形成する二つの金属製部材に接合部材を設け、この二つの金属製部材の接合を、金属製部材同士の接合と、接合強度が金属製部材同士の接合強度より弱い接合部材同士の接合とにより行なっている。従って、封止体内で発生したガスを接合部材同士が接合された部位から外部へ放出することができる。また、金属製部材同士が接合された部位の接合強度は、ラミネートフィルムなどの樹脂製のもの同士を接合させたときの接合強度より強くなる。この結果、ラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態のリチウムイオン二次電池の電極体１０を封止体３０で封止する構造を示す斜視図である。
【図２】 図１におけるＡＡ線での断面図である。
【図３】 電極体１０を構成する部品と封止体３０を構成する部品とを示す分解図である。
【符号の説明】
１０ 電極体、３０ 封止体、３２ａ，３２ｂ 金属製部材、３４ａ，３４ｂ縁部、３６ａ，３６ｂ 接合部材。
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極体の封止構造に関し、特に、正極体，セパレータ及び負極体を積層してなる電極体を封止体で封止する構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、このような電極体を封止する構造として、ラミネートフィルムの縁部を接合して袋状にした封止体に電解液を含浸させた電極体を封止する構造が提案されている（特開平１０−２９４０９７号公報など）。このような封止構造を用いた電池では、ラミネートフィルムの接合部の一部に接合強度の弱い部分を設けることにより、封止体内に発生する電解液の分解ガスなどを排出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の封止構造では、封止体がラミネートフィルムからなり、主な接合がラミネートフィルム同士で行なわれているため、全体的に接合強度が弱い。そのため、接合部から電解液漏れが起こる場合がある。
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、電極体を封止した封止体内で発生するガスを外部へ排出できると共に電解液漏れの抑制された封止構造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】
本発明の第１の電極体の封止構造を有する電池は、正極体、セパレータ及び負極体を積層してなる電極体と、電極端子部材を封止体で封止する構造であって、前記電極端子部材は、前記封止体から引き出されてなり、前記封止体は、二つの金属製部材の縁部同士を接合し袋状に形成されており、前記各金属製部材に、同じ材料の部材と接合したときの接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い材料からなる接合部材を、前記電極端子部材が引き出された前記封止体の一辺に対して、前記電極体を挟んで反対側に位置する一辺に設け、前記二つの金属製部材の接合を、前記金属製部材同士の接合と、接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い前記接合部材同士の接合とにより行なうことを特徴とする。
【０００６】
本発明の第１の電極体の封止構造では、封止体を形成する二つの金属製部材に接合部材を設け、この二つの金属製部材の接合を、金属製部材同士の接合と、接合強度が金属製部材同士の接合強度より弱い接合部材同士の接合とにより行なっている。従って、封止体内で発生したガスを接合部材同士が接合された部位から外部へ放出することができる。また、金属製部材同士が接合された部位の接合強度は、ラミネートフィルムなどの樹脂製のもの同士を接合させたときの接合強度より強くなる。この結果、ラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。
【０００７】
本発明の第２の電極体の封止構造を有する電池は、正極体、セパレータ及び負極体が積層されてなる電極体と、電極端子部材を封止体で封止する構造であって、前記電極端子部材は、前記封止体から引き出されてなり、前記封止体は、二つの金属製部材の縁部同士を接合し袋状に形成されており、前記金属製部材の少なくとも一方に、他方の前記金属製部材と接合したときの接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い材料からなる接合部材を、前記電極端子部材が引き出された前記封止体の一辺に対して、前記電極体を挟んで反対側に位置する一辺に設け、前記二つの金属製部材の接合を、前記金属製部材同士の接合と、接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い前記金属製部材と前記接合部材との接合とにより行なうことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の電極体の封止構造では、封止体を形成する二つの金属製部材の少なくとも一方に接合部材を設け、この二つの金属製部材の接合を、金属製部材同士の接合と、接合強度が金属製部材同士の接合強度より弱い前記金属製部材と前記接合部材との接合とにより行なっている。従って、封止体内で発生したガスを金属製部材と接合部材との接合部から外部へ放出することもできる。また、金属製部材同士の接合は、ラミネートフィルムなどの接合より接合強度が強いため、ラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。
【０００９】
本発明の電極体の封止構造において、前記接合部材は、樹脂からなるものとすることが好適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（以下実施形態という）を、図面に従って説明する。尚、各図において同一の部材又は同一の機能を果たす部材には同一の符号を付し説明を省略する。
【００１１】
図１は、本実施形態のリチウムイオン二次電池の電極体１０を封止体３０で封止する構造を示す斜視図であり、図２は、図１におけるＡＡ線での断面図であり、図３は、電極体１０を構成する部品と封止体３０を構成する部品とを示す分解図である。
【００１２】
電極体１０は、図３に示すように、正極端子１２ａが設けられ正電極をなす正極体１２と、負極端子１４ａが設けられ負電極をなす負極体１４と、２５［μｍ］厚のポリプロピレンからなり正極体１２と負極体１４とを隔離し接触による短絡を防止するセパレータ１６とが繰り返し積層されてなり、所定の電解液に含浸させることにより電池機能を有している。所定の電解液とは、例えば、ジエチルカーボネートとエチレンカーカーボネートとを７：３の割合で含有する溶媒に１mol／lのLiPF6を溶解させたものである。
【００１３】
各正極体１２は、２５［μｍ］厚のアルミ箔の両面にコンマータ及びダイコータ方式でLiCoO2などの正極活物質を塗布し乾燥させた後にプレスし、厚さを８５［μｍ］としたものとして構成されており、一方の縁部１２ｂが互いに接合されることにより電極体１０内で電気的に接続されている。
【００１４】
正極端子１２ａは、アルミからなり、封止体３０の外側に延伸するように正極体１２に取り付けられており、封止体３０の外側の部品と正極体１２とを電気的に接続する。正極端子１２ａは、封止体３０と電気的に絶縁するように、表面に樹脂が塗布されているかまたはゴム材（図示せず）が設けられている。
【００１５】
各負極体１４は、３０［μｍ］厚の銅箔の両面にコンマータ及びダイコータ方式でグラファイトカーボンなどの負極活物質を塗布し乾燥させた後にプレスし、厚さを８０［μｍ］としたものとして構成されており、各負極体１４は、各正極体１２の縁部１２ｂと異なる側の縁部１４ｂが互いに接合されることにより電極体１０内で電気的に接続されている。
【００１６】
負極端子１４ａは、銅からなり、封止体３０の外側に延伸するように負極体１４に取り付けられており、封止体３０の外側の部品と負極体１４とを電気的に接続する。負極端子１４ａは、封止体３０と電気的に絶縁するように、表面に樹脂が塗布されているかまたはゴム材（図示せず）が設けられている。
【００１７】
封止体３０は、アルミからなる金属製部材３２ａ，３２ｂから構成されている。金属製部材３２ａの縁部３４ａと金属製部材３２ｂの縁部３４ｂとには、ポリプロピレン，ポリエチレンなどの樹脂からなる接合部材３６ａ，３６ｂが設けられている。金属製部材３２ａ，３２ｂは、図３に示すように接合前は板状の部材であるが、電極体１０を挟持して縁部３４ａと縁部３４ｂとを溶接すると共に接合部材３６ａと接合部材３６ｂとを溶着させることにより、図１，図２に示すように袋状に形成される。
【００１８】
このように封止体３０において、金属製部材３２ａと金属製部材３２ｂとの接合を、縁部３４ａ，３４ｂ間の接合（金属間の接合）と接合部材３６ａ，３６ｂ間の接合（樹脂間の接合）とで行なったので、接合部材３６ａ，３６ｂ間の接合強度は、縁部３４ａ，３４ｂ間の接合強度の１０分１程度となっている。この結果、封止体３０内で電解液の分解ガスなど何らかのガスが発生して封止体３０内の圧力が上昇すると、接合部材３６ａ，３６ｂ間の接合部が縁部３４ａ，３４ｂ間の接合部より早く破断するので内部のガスを好適に排出することができる。また、縁部３４ａ，３４ｂ間の接合強度は、金属間の接合であるのでラミネートフィルムなどの樹脂製のもの同士を接合させたときの接合強度より強い。この結果、封止体全体にラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。なお、金属部材同士の接合は、溶接（摩擦溶接も含む）、超音波溶着などが適用でき、樹脂間の接合は熱溶着などが適用できる。場合によっては接着剤の使用も可能である。
【００１９】
本実施形態の接合部材３６ａ，３６ｂは、樹脂を材料としているが、接合部材３６ａ，３６ｂ間を接合したときの接合強度が縁部３４ａ，３４ｂ間の接合強度より弱くなるような他の材料からなるものとしてもよい。
【００２０】
本実施形態の接合部材３６ａ，３６ｂは、金属製部材３２ａ，３２ｂの各々に設けられているが、金属製部材３２ａ，３２ｂの一方に設けてもよい。例えば、金属製部材３２ａのみに接合部材を設け、金属製部材３２ａ，３２ｂの接合を縁部３４ａ，３４ｂ間の接合と金属製部材３２ａに設けた接合部材と金属製部材３２ｂとの接合とから構成されるものとし、縁部３４ａ，３２ｂ間の接合強度より接合部材と金属製部材３２ｂとの間の接合強度が弱くなるような材料で接合部材を形成すれば、接合部材と金属製部材３２ｂとの接合部から封止体３０内で発生したガスを排出することができる。
【００２１】
本実施形態では、金属製部材３２ａ，３２ｂの各々に一つの接合部材を設けたが、複数の接合部材を設け、接合強度の弱い部位を複数設けてもよい。この場合、全体的な接合強度が弱くなるが分解ガスの排出を好適に行なうことができる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の電極体の封止構造では、封止体を形成する二つの金属製部材に接合部材を設け、この二つの金属製部材の接合を、金属製部材同士の接合と、接合強度が金属製部材同士の接合強度より弱い接合部材同士の接合とにより行なっている。従って、封止体内で発生したガスを接合部材同士が接合された部位から外部へ放出することができる。また、金属製部材同士が接合された部位の接合強度は、ラミネートフィルムなどの樹脂製のもの同士を接合させたときの接合強度より強くなる。この結果、ラミネートフィルムを用いた封止構造より電解液漏れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本実施形態のリチウムイオン二次電池の電極体１０を封止体３０で封止する構造を示す斜視図である。
【図２】 図１におけるＡＡ線での断面図である。
【図３】 電極体１０を構成する部品と封止体３０を構成する部品とを示す分解図である。
【符号の説明】
１０ 電極体、３０ 封止体、３２ａ，３２ｂ 金属製部材、３４ａ，３４ｂ縁部、３６ａ，３６ｂ 接合部材。
Claims (4)
- 正極体、セパレータ及び負極体を積層してなる電極体と、電極端子部材を封止体で封止する構造であって、
前記電極端子部材は、前記封止体から引き出されてなり、
前記封止体は、二つの金属製部材の縁部同士を接合し袋状に形成されており、
前記各金属製部材に、同じ材料の部材と接合したときの接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い材料からなる接合部材を、前記電極端子部材が引き出された前記封止体の一辺に対して、前記電極体を挟んで反対側に位置する一辺に設け、
前記二つの金属製部材の接合を、前記金属製部材同士の接合と、接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い前記接合部材同士の接合とにより行なうことを特徴とする電極体の封止構造を有する電池。 - 正極体、セパレータ及び負極体が積層されてなる電極体と、電極端子部材を封止体で封止する構造であって、
前記電極端子部材は、前記封止体から引き出されてなり、
前記封止体は、二つの金属製部材の縁部同士を接合し袋状に形成されており、
前記金属製部材の少なくとも一方に、他方の前記金属製部材と接合したときの接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い材料からなる接合部材を、前記電極端子部材が引き出された前記封止体の一辺に対して、前記電極体を挟んで反対側に位置する一辺に設け、
前記二つの金属製部材の接合を、前記金属製部材同士の接合と、接合強度が前記金属製部材同士の接合強度より弱い前記金属製部材と前記接合部材との接合とにより行なうことを特徴とする電極体の封止構造を有する電池。 - 前記接合部材は、樹脂からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の電極体の封止構造を有する電池。
- 前記金属製部材同士の接合は溶接、超音波溶着のいずれかであり、金属製部材と接合部材との接合または接合部材同士の接合は熱溶着である請求項３に記載の電極体の封止構造を有する電池。
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| JP2003007266A JP2003007266A (ja) | 2003-01-10 |
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