JP4899244B2 - 電池パック - Google Patents
電池パック Download PDFInfo
- Publication number
- JP4899244B2 JP4899244B2 JP2001038578A JP2001038578A JP4899244B2 JP 4899244 B2 JP4899244 B2 JP 4899244B2 JP 2001038578 A JP2001038578 A JP 2001038578A JP 2001038578 A JP2001038578 A JP 2001038578A JP 4899244 B2 JP4899244 B2 JP 4899244B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrochemical device
- case
- battery pack
- battery
- electrochemical
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Mounting, Suspending (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟性のあるフィルムを外装袋に用いた電気化学デバイスに関し、特に容器に電気化学デバイスを収容した時の体積エネルギー密度の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用電子機器の普及に伴い、軽量、小型でなおかつ長時間の連続駆動が可能な二次電池が求められている。従来の電池は金属の外装缶を使用していたが、リチウムポリマー電池に代表されるように、外装袋に薄くて軽いフィルムを用いることによって、電池重量を減らすことが可能となった。
【０００３】
外装袋に使用されているフィルムは、主に数種の樹脂で金属箔をコーディングしたラミネートフィルムである。このラミネートフィルムは軽量であり、今までの金属の外装缶を用いた電池よりも軽くすることが可能となり、重量エネルギー密度を高めることが可能となった。
【０００４】
ここで、電池素体は、このラミネートフィルムに収容される際に、フィルムの周縁部分を接着することによって密封される。この接着、つまり熱融着部分は、使用する樹脂の種類や熱融着条件によって異なるが、電池の耐水性の面から少なくとも４mm以上の幅が望ましい。
【０００５】
ここで、ラミネートフィルムを外装材に用いた場合、電池素体が入っている部分以外の熱融着部を含めたものが電池の大きさとなる。そのため、金属缶を用いた電池よりも体積エネルギー密度は低くなる場合が多い。そこで、電池の平面方向からの投影面積を縮小するために、特開２０００−１３８０４０号公報や、特開２０００−２００５８５号公報では、熱融着部を折り畳むといったことが検討され、電池単体としての体積エネルギー密度が高められている。
【０００６】
しかしながら、通常はこれらの電池は交換できるようにするため、樹脂、あるいは樹脂と金属の複合によって作られた容器に入れられて機器と接続される。このため、このような構造の電池では、電池の入った容器全体（以後電池パックと称する）で体積エネルギー密度を高める必要がある。
【０００７】
携帯用電子機器に使用される電池は、機器のデザインによって直方体ではない容器に収容されることがある。例えば、周縁部が厚み方向に湾曲していたり、角が取れていたりして薄い部分があり、容器としての厚みは一様ではない。ラミネートフィルムを外装材とした場合、電池素体が入っている部分の厚みの変化はほとんとなく、平らである。したがって、容器の平らな部分にしか電池素体を収納している部分を入れることができない。平坦部に蓄電とは関係のない熱融着部を入れることは電池パックの体積エネルギー密度を下げることになる。
【０００８】
すなわち、折り畳まれた熱融着部は、電気化学デバイス自体の占める占有面積を極力少なくするため、電気化学素体収納部側に接するように折り畳まれている。この接着部は、ほぼ平行な面のみで構成された直方体状の電池ケースに収納する場合には、体積エネルギー密度を向上させるために有効であるが、湾曲した部分を有する形状の電池ケースに収納する場合には、湾曲部分の余剰領域を生かすことができず、電気化学デバイス収納部の有効体積を減少させてしまう。
【０００９】
このような電池ケース内に電気化学デバイスが収納された状態を図９に示す。図から明らかなように、側部接着部、および電極端接着部が電気化学デバイス収納部内に配置されるため（斜線１４で示す領域）、その分電気化学デバイス収納部１１が縮小されている。
【００１０】
一方、電気化学デバイスが、電子機器に収納されるとき、電子機器には前記電池パックと、電子機器とを電気的に接続するコネクターが必要である。従来コネクターは、電池パックの取り付け位置の近傍に配置されているが、コネクターの占有する取り付けスペースを必要とし、これが機器を大きくする要因となっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気化学デバイスをケース内に収容した電池パックとしての体積エネルギー密度を高めることの可能な電気化学デバイス、およびケースを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１） 電子機器の電源部となるケースと、該ケース内に収納された電気化学デバイスと、を備える電池パックであって、前記電気化学デバイスは、樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体としており、前記ケースは、前記電気化学デバイスを収納する収納部と、それ以外の余剰領域とを有し、前記余剰領域に前記外装体の接着部が収納され、前記余剰領域は、前記収納部の外縁にあって、湾曲した面を含むか、前記収納部より厚さが薄い領域であり、前記ケースは、前記外装体の電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を有し、この断面Ｌ字状の切り欠き部には、前記電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続するためのコネクタ、あるいは前記電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続する部品が収納される電池パック。
（２） 前記電気化学デバイスにおいて、前記外装体の接着部が、電気化学素体収納部の平面に対してほぼ平行となるように配置されている上記（１）の電池パック。
（３） 前記ケースは、誤挿入を防止するインデックス機構を有する上記（１）または（２）の電池パック。
（４） 断面Ｌ字状の前記切り欠き部の構成面のいずれかには、端子電極が配置されている上記（１）〜（３）のいずれかの電池パック。
（５） 前記電気化学デバイスと前記電子機器との間に配置される、保護回路及び／又は保護素子を備える上記（１）〜（４）のいずれかの電池パック。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔第１の態様〕
本発明の第１の態様である電気化学デバイスは、少なくとも樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体とした電気化学デバイスであって、この電気化学デバイスは、電子機器の電源部となるケース内に収納され、このケースには電気化学デバイスを収納する収納部と、それ以外の余剰領域とを有し、前記ケースの余剰領域に外装体の接着部の少なくとも一部が収納されるものである。
【００１４】
このように、電機化学デバイスが収納されるケースの余剰領域に、外装体の接着部を収納させるように形成することにより、電気容量に直接関与する電気化学デバイス本体の体積を極限にまで大きくすることができ、電池パックの体積エネルギー密度を向上させることができる。
【００１５】
本発明の電気化学デバイスの構成例を図１に示す。図示例の電気化学デバイス１は、少なくとも樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体として有し、この外装体は、電気化学デバイス本体である電気化学素体が収納される電気化学素体収納部２と、折り返し部を有する側部接着部４と、導出端子３とを有する電極端接着部５とを有する。
【００１６】
接着部のうち、電極端接着部５は、導出端子３を取り出す構造上、折り返すことができず、また封止状態を保つための一定幅の接着部分を必要とする。一方、側部接着部４は、封止状態を保つための一定幅の接着部分を有するものの、折り畳むことができ、通常１〜２回折り返されている。
【００１７】
このため、側部接着部４は、電気化学素体収納部２の最大厚さを超えないように折り返されていることが望ましい。また、側部接着部４は、電気化学素体収納部２の平面（最も大きな面積を有する面）に対してほぼ平行であるか、この面に対し４５°以内、特に２０°以内であることが好ましい。すなわち、電気化学素体収納部２の側面２ａに対し、鋭角以下となることはない。
【００１８】
このような位置に側部接着部４を配置することにより、図２に示すような電池ケースの余剰領域内の少なくとも一部に収納され、電気化学デバイス収納部の有効体積を増加させ、電池ケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を増大させることができる。側部接着部４は、少なくとも一部が余剰領域内に収納されていればよいが、好ましくは側部接着部４全体の面積の８０％以上、さらには９０％以上、特に全領域が収納されるとよい。
【００１９】
ここで、図２に示す電池ケースについて説明する。なお、図において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）は正面図である。図示例の電池ケース１０は、ほぼ平行な上下面から構成され、電気化学デバイス１が収納される電気化学デバイス収納部１１と、この電気化学デバイス収納部１１の外縁にあって、湾曲した面を含むか、電気化学デバイス収納部１１より厚さが薄い余剰領域１２とを有する。この湾曲した、つまり曲面を有する余剰領域１２は、主に電池ケースと電子機器とのデザイン上の統一を図ったり、電子機器に配置されているアンテナ、コネクター等の部品を避けるために形成される。この余剰領域１２は、通常電気化学デバイス収納部１１の側部の一方、もしくは双方の側、および／または電極端接着部５側に形成される。
【００２０】
余剰領域１２は、２つの平行な平面を有する電気化学デバイス収納部１１の、一方の面のみを湾曲させて他方の面に接続させるような形状としてもよいし、電子機器の部品の逃げのため、厚みが薄い部分として形成されていてもよい。
【００２１】
余剰領域１２は、図示例のように単純に一方の面に丸みを持たせた形状の他、デザイン上の目的から複雑な曲面を有していたり、電子機器の部品を避けるために必要な形状を有することもある。余剰領域１２は、通常電池ケース全体の５〜２０体積％を占めている。
【００２２】
この余剰領域１２には、さらに接点１３が配置されている。この接点１３は、導出端子３と電気的に接続されており、外部のコネクターと接続されることで電子機器と電気化学デバイスとを電気的に接続するものである。接点１３は、導出端子３と直接接続される場合もあるが、通常は保護回路、保護素子等を介して導出端子と接続される。また、主電源接続用の接点の他、温度モニタ用の接点など、保護回路用の接点を有する場合もある。
【００２３】
このような電池ケース１０内に電気化学デバイスが収納された状態を図３に示す。図から明らかなように、側部接着部４、および電極端接着部５が余剰領域１２内に収納され（斜線１４で示す領域）、その分電気化学デバイス収納部１１が拡大されている。
【００２４】
〔第２の態様〕
本発明の第２の態様であるケースは、電子機器の電源部となるケースであって、樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体とした電気化学デバイスが収納され、前記外装体の電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を有し、この断面Ｌ字状の切り欠き部には、電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続するためのコネクタ、または部品の少なくとも一部が収納されるものである。
【００２５】
このように、ケースの電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を設け、このＬ字状切り欠き部に電子機器のコネクター等の部品の少なくとも一部を収納することにより、ケースの余剰領域を有効に活用することができ、ケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を高めることができ、電子機器の有効スペースも増大する。コネクタ、部品は少なくとも一部が切り欠き部内に収納されていればよいか、好ましくはコネクタ、部品の電子部品から突出している部分の全体積の７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらには全部が収納されているとよい。
【００２６】
本発明の第２の態様のケースの構成例を図４および図５に示す。図示例のケース１０は、ほぼ平行な上下面から構成され、電気化学デバイス１が収納される電気化学デバイス収納部１１と、この電気化学デバイス収納部１１の取り出し電極３側にあって、断面がＬ字状となるように切り欠かれた形状を有する切り欠き部１５とを有する。
【００２７】
この切り欠き部１５には、対応する電子機器のコネクタ等の部品が収納される。このため、断面Ｌ字状となる切り欠き部構成面のいずれかには、コネクタと接続される端子電極１３が配置される。端子電極１３が配置される面は、コネクタ等の部品の仕様に合わせて決めればよく、図示例のように端面側に対応する面であってもよいし、平面側に対応する面であってもよい。
【００２８】
切り欠き部１５には、電気化学デバイスの電極端接着部５や導出端子３の少なくとも一部、好ましくは大部分が収納される。電極端接着部５は、通常封止効果を保つため、導出端子３との接着性等の問題から折り曲げることができず、不可避的に余剰領域として存在する。このため、電極端接着部５や、導出端子３、必要により配置される保護回路、保護素子等を収納するための領域以外を切り欠き部として解放し、この部分にコネクタ等の部品を収納することにより、余剰領域を有効に活用し、ケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を高めることができる。また、切り欠き部１５にコネクタ等の部品を収納することで、電子機器側の有効スペースが増大する。
【００２９】
この場合、図８に示すような電気化学デバイスを収納するときには、図４，５に示した例のように、端部の中央付近を切り欠き、その両端部を切り欠かずに折り畳まれた側部接着部４を収納できるようにする。
【００３０】
切り欠き部１５の両端付近に形成されている凸部１６は、誤挿入を防止するためのインデックス機構である。このインデックス機構１６は、図４に示すように、ケース本体の最大寸法を超えるように形成されていてもよいし、図５に示すように切り欠き部１５内に形成してケース本体の最大寸法を超えないようにしてもよい。いずれの態様を選択するかは取り付ける電子機器や、コネクタ等の部品の仕様、形状等により決定すればよい。
【００３１】
図６に切り欠き部１５と、電子機器のコネクタとの関係を示す。図６は、Ｌ字状切り欠き部とコネクタとの接続状態を示す部分断面図である。図において、電子機器側のケース２１内には、切り欠き部１５に収納されるコネクタ２２と、このコネクタ２２が設置された基板２３が収納されている。また、その他接続に必要な部品を収納するようにしてもよい。このコネクタ２２に取り付けられている端子２２ａは、ケース１１に配置されている接続端子１３と接触し、電気的に導通するようになっている。また、接続端子１３は、ケース１１内にある保護回路素子１８を搭載した基板１７に取り付けられている。一方、電気化学デバイスにも保護素子１９が取り付けられていて、電気化学デバイスの導出端子３と共に、基板１７に接続されるようになっている。従って、電気化学デバイスは保護回路１７，１８、保護素子１９等を介して電子機器と接続される。
【００３２】
本発明の第２の態様のケースは、上記第１の態様の電気化学デバイスを収納するものであってもよい。このように第１の態様の電気化学デバイスと、第２の態様のケースとを組み合わせることにより、さらにケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を向上させることができる。
【００３３】
図７はこのようなケースの外観を示した斜視図である。図において、ケース１０は、切り欠き部１５と余剰領域１２とを有する。この余剰領域１２の一部には、電子機器のアンテナを避けるための凹部１２ａが形成されている。このように、不可避的に必要とされる切り欠き部１５、および余剰領域１２，１２ａに、図１に示されるような電気化学デバイス１の折り返し部を有する側部接着部４と、導出端子３を有する電極端接着部５とが収納される。その他の構成は、図４，５と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
なお、薄くなっている余剰領域１２の幅が側部接着部４よりも狭い場合、接着部分は収納できる幅まで折り返しても良い。
【００３５】
〔電気化学デバイス〕
本発明の電気化学デバイスは、例えば、アルミニウム箔や銅箔等の金属箔等で構成される正負両極の電極と、セパレータ、高分子固体電解質等とが交互に積層された構造を有する。正負両極の電極には、それぞれ引き出し電極（導出端子）が接続されている。引き出し電極は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔で構成される。
【００３６】
外装体は、例えばアルミニウム等の金属層の両面に、熱接着性樹脂層としてのポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂層や耐熱性のポリエステル樹脂層が積層されたラミネートフィルムから構成されている。外装体は、予め２枚のラミネートフィルムをそれらの３辺の端面の熱接着性樹脂層相互を熱接着してシール部を形成し、１辺が開口した袋状に形成される。あるいは、一枚のラミネートフィルムを折り返して両辺の端面を熱接着してシール部を形成して袋状としてもよい。
【００３７】
金属−樹脂間接着剤としては、例えばカルボン酸等の酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン、エポキシ樹脂、変性イソシアネート等を例示できる。金属−樹脂間接着剤は、金属とポリオレフィン樹脂との間に介在してこれらの密着性を良好にするためのものであるから、引き出し電極のシール部を覆う程度の大きさで十分である。
【００３８】
本発明の電気化学デバイスに用いられる素子は、積層構造の二次電池に限定されるものではなく、巻回された二次電池、あるいはこれらと同様な構造を有するキャパシタなどを用いることができるが、本発明は特に積層タイプに有効である。
【００３９】
本発明の電気化学デバイスは、次のようなリチウム二次電池、電気二重層キャパシタとして用いることができる。
【００４０】
＜リチウム二次電池＞
本発明のリチウム二次電池の構造は特に限定されないが、通常、正極、負極及び高分子固体電解質から構成され、積層型電池や角型電池等に適用される。
【００４１】
また、高分子固体電解質と組み合わせる電極は、リチウム二次電池の電極として公知のものの中から適宜選択して使用すればよく、好ましくは電極活物質とゲル電解質、必要により導電助剤との組成物を用いる。
【００４２】
負極には、炭素材料、リチウム金属、リチウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質を用い、正極には、リチウムイオンがインターカレート・デインターカレート可能な酸化物または炭素材料のような正極活物質を用いることが好ましい。このような電極を用いることにより、良好な特性のリチウム二次電池を得ることができる。
【００４３】
電極活物質として用いる炭素材料は、例えば、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、天然あるいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラック、炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉末として用いられる。中でも黒鉛が好ましく、その平均粒子径は１〜３０μm 、特に５〜２５μm であることが好ましい。平均粒子径が小さすぎると、充放電サイクル寿命が短くなり、また、容量のばらつき（個体差）が大きくなる傾向にある。平均粒子径が大きすぎると、容量のばらつきが著しく大きくなり、平均容量が小さくなってしまう。平均粒子径が大きい場合に容量のばらつきが生じるのは、黒鉛と集電体との接触や黒鉛同士の接触にばらつきが生じるためと考えられる。
【００４４】
リチウムイオンがインターカレート・デインターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む複合酸化物が好ましく、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＶ2Ｏ4などが挙げられる。これらの酸化物の粉末の平均粒子径は１〜４０μm 程度であることが好ましい。
【００４５】
電極には、必要により導電助剤が添加される。導電助剤としては、好ましくは黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、ニッケル、アルミニウム、銅、銀等の金属が挙げられ、特に黒鉛、カーボンブラックが好ましい。
【００４６】
電極組成は、正極では、重量比で、活物質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：３〜１０：１０〜７０の範囲が好ましく、負極では、重量比で、活物質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：０〜１０：１０〜７０の範囲が好ましい。ゲル電解質は、特に限定されず、通常用いられているものを用いればよい。また、ゲル電解質を含まない電極も好適に用いられる。この場合、バインダとしてはフッ素樹脂、フッ素ゴム等を用いることができ、バインダの量は３〜３０質量％程度とする。
【００４７】
電極の製造は、まず、活物質と必要に応じて導電助剤を、ゲル電解質溶液またはバインダ溶液に分散し、塗布液を調製する。
【００４８】
そして、この電極塗布液を集電体に塗布する。塗布する手段は特に限定されず、集電体の材質や形状などに応じて適宜決定すればよい。一般に、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が使用されている。その後、必要に応じて、平板プレス、カレンダーロール等により圧延処理を行う。
【００４９】
集電体は、電池の使用するデバイスの形状やケース内への集電体の配置方法などに応じて、適宜通常の集電体から選択すればよい。一般に、正極にはアルミニウム等が、負極には銅、ニッケル等が使用される。なお、集電体は金属箔、金属メッシュなどが、通常、使用される。金属箔よりも金属メッシュの方が電極との接触抵抗が小さくなるが、金属箔でも十分小さな接触抵抗が得られる。
【００５０】
そして、溶媒を蒸発させ、電極を作製する。塗布厚は、５０〜４００μm 程度とすることが好ましい。
【００５１】
高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微多孔膜を用いることができる。
【００５２】
このような正極、高分子膜、負極をこの順に積層し、圧着して電池素体とする。
【００５３】
高分子膜に含浸させる電解液は一般に電解質塩と溶媒よりなる。電解質塩としては、例えば、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳＯ3 ＣＦ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 等のリチウム塩が適用できる。
【００５４】
電解液の溶媒としては、前述の高分子固体電解質、電解質塩との相溶性が良好なものであれば特に制限はされないが、リチウム電池等では高い動作電圧でも分解の起こらない極性有機溶媒、例えば、エチレンカーボネート（略称ＥＣ）、プロピレンカーボネート（略称ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート（略称ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等の環式エーテル、１，３−ジオキソラン、４−メチルジオキソラン等の環式エーテル、γ−ブチロラクトン等のラクトン、スルホラン等が好適に用いられる。３−メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、エチルジグライム等を用いてもよい。
【００５５】
溶媒と電解質塩とで電解液を構成すると考えた場合の電解質塩の濃度は、好ましくは０．３〜５mol/lである。通常、１mol/l辺りで最も高いイオン伝導性を示す。
【００５６】
このような電解液に微多孔性の高分子膜を浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高分子固体電解質となる。
【００５７】
高分子固体電解質の組成を共重合体／電解液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。
【００５８】
＜電気二重層キャパシタ＞
本発明の電気二重層キャパシタの構造は特に限定されないが、通常、一対の分極性電極が高分子固体電解質を介して配置されており、分極性電極および高分子固体電解質の周辺部には絶縁性ガスケットが配置されている。このような電気二重層キャパシタはペーパー型、積層型等と称されるいずれのものであってもよい。
【００５９】
分極性電極としては、活性炭、活性炭素繊維等を導電性活物質とし、これにバインダとしてフッ素樹脂、フッ素ゴム等を加える。そして、この混合物をシート状電極に形成したものを用いることが好ましい。バインダの量は５〜１５質量％程度とする。また、バインダとしてゲル電解質を用いてもよい。
【００６０】
分極性電極に用いられる集電体は、白金、導電性ブチルゴム等の導電性ゴムなどであってよく、またアルミニウム、ニッケル等の金属の溶射によって形成してもよく、上記電極層の片面に金属メッシュを付設してもよい。
【００６１】
電気二重層キャパシタには、上記のような分極性電極と高分子固体電解質とを組み合わせる。
【００６２】
高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微多孔膜を用いることができる。
【００６３】
電解質塩としては、（Ｃ2Ｈ5）4 ＮＢＦ4 、（Ｃ2Ｈ5）3 ＣＨ3 ＮＢＦ4 、（Ｃ2Ｈ5）4 ＰＢＦ4 等が挙げられる。
【００６４】
電解液に用いる非水溶媒は、公知の種々のものであってよく、電気化学的に安定な非水溶媒であるプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、１，２−ジメトキシエタン、スルホラン単独または混合溶媒が好ましい。
【００６５】
このような非水溶媒系の電解質溶液における電解質の濃度は、０．１〜３mol/lとすればよい。
【００６６】
このような電解液に微多孔性の高分子膜を浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高分子固体電解質となる。
【００６７】
高分子固体電解質の組成を共重合体／電解液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。
【００６８】
絶縁性ガスケットとしては、ポリプロピレン、ブチルゴム等の絶縁体を用いればよい。
【００６９】
【実施例】
＜実施例１＞
図２に示す形状のケースに熱融着部が余剰領域、つまり湾曲部のみに収まるように、リチウム二次電池を作成した。ケースの平らな部分の内部寸法は縦５５．０mm、横３５．０mm、厚みは４．０mmとした。この部分全体に電気化学デバイス、つまり電池素体を入れるために、図１に示すような電池素体部の寸法が、縦４９．０mm、横３４．０mm、厚み３．８mmのリチウム二次電池を作成した。このリチウム二次電池を前記ケースに収容して電池パックを作成した。
【００７０】
また、比較サンプルとして発明サンプルと同じケースの平らな部分に、熱融着部分もすべて収まるようにリチウム二次電池を作成した。電流導出用リードのある辺以外の熱融着部分は、電池の最大厚みを超えないように折り畳んだ後、厚み方向に立てた。このときの電池素体部の寸法は縦４３．０mm、横３２．０mm、厚み３．８mmとなった。この電池を実施例と同様にケースに収容して電池パックを作成した。
【００７１】
その結果、実施例の電池では、水平方向への投影面積は比較例の１．４倍であり、面積に対する割合は０．８倍となった。しかし、同じ容器に収容して電池パックとすると、実施例の方が比較例よりも１５％体積エネルギー密度が増えることが解った。
【００７２】
＜実施例２＞
図５に示す形状のケースに収まるように、リチウム二次電池を作成した。ケースの外形寸法は縦５５．０mm、横３５．０mm、厚みは５．２mmとした。また、切り欠き部は縦４．０mm、横３１．０mm、厚みは３．０mmとした。リチウム二次電池を前記ケースに収容して電池パックを作成した。この電池パックの切り欠き部内には、電極端接着部の他、保護回路基板および保護素子も問題なく収容できた。
【００７３】
また、比較サンプルとして切り欠き部を有しないケースに、リチウム二次電池を収納した電池パックも作成した。
【００７４】
その結果、発明サンプルの方が比較サンプルよりも約４％実質的な体積エネルギー密度が増えることが解った。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電気化学デバイスをケース内に収容した電池パックとしての体積エネルギー密度を高めることの可能な電気化学デバイス、およびケースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気化学デバイスの外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の電気化学デバイスを収納するケースの外観構成を示した図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図３】本発明の電気化学デバイスをケース内に収納した状態を模式的に示した図である。
【図４】本発明のケースの外観構成を示した斜視図である。
【図５】本発明のケースの他の外観構成を示した斜視図である。
【図６】ケースと電子機器のコネクタとの関係を示した一部断面図である。
【図７】本発明のケースの他の外観構成を示した斜視図である。
【図８】従来の電気化学デバイスの外観構成を示す斜視図である。
【図９】従来の電気化学デバイスをケース内に収納した状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１ 電気化学デバイス
２ 電気化学素体収納部２
３ 導出端子
４ 側部接着部
１０ ケース
１１ 電気化学素体収納部
１２ 余剰領域
１３ 接点
１５ 切り欠き部
【発明の属する技術分野】
本発明は、柔軟性のあるフィルムを外装袋に用いた電気化学デバイスに関し、特に容器に電気化学デバイスを収容した時の体積エネルギー密度の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯用電子機器の普及に伴い、軽量、小型でなおかつ長時間の連続駆動が可能な二次電池が求められている。従来の電池は金属の外装缶を使用していたが、リチウムポリマー電池に代表されるように、外装袋に薄くて軽いフィルムを用いることによって、電池重量を減らすことが可能となった。
【０００３】
外装袋に使用されているフィルムは、主に数種の樹脂で金属箔をコーディングしたラミネートフィルムである。このラミネートフィルムは軽量であり、今までの金属の外装缶を用いた電池よりも軽くすることが可能となり、重量エネルギー密度を高めることが可能となった。
【０００４】
ここで、電池素体は、このラミネートフィルムに収容される際に、フィルムの周縁部分を接着することによって密封される。この接着、つまり熱融着部分は、使用する樹脂の種類や熱融着条件によって異なるが、電池の耐水性の面から少なくとも４mm以上の幅が望ましい。
【０００５】
ここで、ラミネートフィルムを外装材に用いた場合、電池素体が入っている部分以外の熱融着部を含めたものが電池の大きさとなる。そのため、金属缶を用いた電池よりも体積エネルギー密度は低くなる場合が多い。そこで、電池の平面方向からの投影面積を縮小するために、特開２０００−１３８０４０号公報や、特開２０００−２００５８５号公報では、熱融着部を折り畳むといったことが検討され、電池単体としての体積エネルギー密度が高められている。
【０００６】
しかしながら、通常はこれらの電池は交換できるようにするため、樹脂、あるいは樹脂と金属の複合によって作られた容器に入れられて機器と接続される。このため、このような構造の電池では、電池の入った容器全体（以後電池パックと称する）で体積エネルギー密度を高める必要がある。
【０００７】
携帯用電子機器に使用される電池は、機器のデザインによって直方体ではない容器に収容されることがある。例えば、周縁部が厚み方向に湾曲していたり、角が取れていたりして薄い部分があり、容器としての厚みは一様ではない。ラミネートフィルムを外装材とした場合、電池素体が入っている部分の厚みの変化はほとんとなく、平らである。したがって、容器の平らな部分にしか電池素体を収納している部分を入れることができない。平坦部に蓄電とは関係のない熱融着部を入れることは電池パックの体積エネルギー密度を下げることになる。
【０００８】
すなわち、折り畳まれた熱融着部は、電気化学デバイス自体の占める占有面積を極力少なくするため、電気化学素体収納部側に接するように折り畳まれている。この接着部は、ほぼ平行な面のみで構成された直方体状の電池ケースに収納する場合には、体積エネルギー密度を向上させるために有効であるが、湾曲した部分を有する形状の電池ケースに収納する場合には、湾曲部分の余剰領域を生かすことができず、電気化学デバイス収納部の有効体積を減少させてしまう。
【０００９】
このような電池ケース内に電気化学デバイスが収納された状態を図９に示す。図から明らかなように、側部接着部、および電極端接着部が電気化学デバイス収納部内に配置されるため（斜線１４で示す領域）、その分電気化学デバイス収納部１１が縮小されている。
【００１０】
一方、電気化学デバイスが、電子機器に収納されるとき、電子機器には前記電池パックと、電子機器とを電気的に接続するコネクターが必要である。従来コネクターは、電池パックの取り付け位置の近傍に配置されているが、コネクターの占有する取り付けスペースを必要とし、これが機器を大きくする要因となっていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、電気化学デバイスをケース内に収容した電池パックとしての体積エネルギー密度を高めることの可能な電気化学デバイス、およびケースを提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち上記目的は、以下の本発明の構成により達成される。
（１） 電子機器の電源部となるケースと、該ケース内に収納された電気化学デバイスと、を備える電池パックであって、前記電気化学デバイスは、樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体としており、前記ケースは、前記電気化学デバイスを収納する収納部と、それ以外の余剰領域とを有し、前記余剰領域に前記外装体の接着部が収納され、前記余剰領域は、前記収納部の外縁にあって、湾曲した面を含むか、前記収納部より厚さが薄い領域であり、前記ケースは、前記外装体の電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を有し、この断面Ｌ字状の切り欠き部には、前記電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続するためのコネクタ、あるいは前記電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続する部品が収納される電池パック。
（２） 前記電気化学デバイスにおいて、前記外装体の接着部が、電気化学素体収納部の平面に対してほぼ平行となるように配置されている上記（１）の電池パック。
（３） 前記ケースは、誤挿入を防止するインデックス機構を有する上記（１）または（２）の電池パック。
（４） 断面Ｌ字状の前記切り欠き部の構成面のいずれかには、端子電極が配置されている上記（１）〜（３）のいずれかの電池パック。
（５） 前記電気化学デバイスと前記電子機器との間に配置される、保護回路及び／又は保護素子を備える上記（１）〜（４）のいずれかの電池パック。
【００１３】
【発明の実施の形態】
〔第１の態様〕
本発明の第１の態様である電気化学デバイスは、少なくとも樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体とした電気化学デバイスであって、この電気化学デバイスは、電子機器の電源部となるケース内に収納され、このケースには電気化学デバイスを収納する収納部と、それ以外の余剰領域とを有し、前記ケースの余剰領域に外装体の接着部の少なくとも一部が収納されるものである。
【００１４】
このように、電機化学デバイスが収納されるケースの余剰領域に、外装体の接着部を収納させるように形成することにより、電気容量に直接関与する電気化学デバイス本体の体積を極限にまで大きくすることができ、電池パックの体積エネルギー密度を向上させることができる。
【００１５】
本発明の電気化学デバイスの構成例を図１に示す。図示例の電気化学デバイス１は、少なくとも樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体として有し、この外装体は、電気化学デバイス本体である電気化学素体が収納される電気化学素体収納部２と、折り返し部を有する側部接着部４と、導出端子３とを有する電極端接着部５とを有する。
【００１６】
接着部のうち、電極端接着部５は、導出端子３を取り出す構造上、折り返すことができず、また封止状態を保つための一定幅の接着部分を必要とする。一方、側部接着部４は、封止状態を保つための一定幅の接着部分を有するものの、折り畳むことができ、通常１〜２回折り返されている。
【００１７】
このため、側部接着部４は、電気化学素体収納部２の最大厚さを超えないように折り返されていることが望ましい。また、側部接着部４は、電気化学素体収納部２の平面（最も大きな面積を有する面）に対してほぼ平行であるか、この面に対し４５°以内、特に２０°以内であることが好ましい。すなわち、電気化学素体収納部２の側面２ａに対し、鋭角以下となることはない。
【００１８】
このような位置に側部接着部４を配置することにより、図２に示すような電池ケースの余剰領域内の少なくとも一部に収納され、電気化学デバイス収納部の有効体積を増加させ、電池ケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を増大させることができる。側部接着部４は、少なくとも一部が余剰領域内に収納されていればよいが、好ましくは側部接着部４全体の面積の８０％以上、さらには９０％以上、特に全領域が収納されるとよい。
【００１９】
ここで、図２に示す電池ケースについて説明する。なお、図において、（Ａ）は平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）は正面図である。図示例の電池ケース１０は、ほぼ平行な上下面から構成され、電気化学デバイス１が収納される電気化学デバイス収納部１１と、この電気化学デバイス収納部１１の外縁にあって、湾曲した面を含むか、電気化学デバイス収納部１１より厚さが薄い余剰領域１２とを有する。この湾曲した、つまり曲面を有する余剰領域１２は、主に電池ケースと電子機器とのデザイン上の統一を図ったり、電子機器に配置されているアンテナ、コネクター等の部品を避けるために形成される。この余剰領域１２は、通常電気化学デバイス収納部１１の側部の一方、もしくは双方の側、および／または電極端接着部５側に形成される。
【００２０】
余剰領域１２は、２つの平行な平面を有する電気化学デバイス収納部１１の、一方の面のみを湾曲させて他方の面に接続させるような形状としてもよいし、電子機器の部品の逃げのため、厚みが薄い部分として形成されていてもよい。
【００２１】
余剰領域１２は、図示例のように単純に一方の面に丸みを持たせた形状の他、デザイン上の目的から複雑な曲面を有していたり、電子機器の部品を避けるために必要な形状を有することもある。余剰領域１２は、通常電池ケース全体の５〜２０体積％を占めている。
【００２２】
この余剰領域１２には、さらに接点１３が配置されている。この接点１３は、導出端子３と電気的に接続されており、外部のコネクターと接続されることで電子機器と電気化学デバイスとを電気的に接続するものである。接点１３は、導出端子３と直接接続される場合もあるが、通常は保護回路、保護素子等を介して導出端子と接続される。また、主電源接続用の接点の他、温度モニタ用の接点など、保護回路用の接点を有する場合もある。
【００２３】
このような電池ケース１０内に電気化学デバイスが収納された状態を図３に示す。図から明らかなように、側部接着部４、および電極端接着部５が余剰領域１２内に収納され（斜線１４で示す領域）、その分電気化学デバイス収納部１１が拡大されている。
【００２４】
〔第２の態様〕
本発明の第２の態様であるケースは、電子機器の電源部となるケースであって、樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体とした電気化学デバイスが収納され、前記外装体の電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を有し、この断面Ｌ字状の切り欠き部には、電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続するためのコネクタ、または部品の少なくとも一部が収納されるものである。
【００２５】
このように、ケースの電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を設け、このＬ字状切り欠き部に電子機器のコネクター等の部品の少なくとも一部を収納することにより、ケースの余剰領域を有効に活用することができ、ケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を高めることができ、電子機器の有効スペースも増大する。コネクタ、部品は少なくとも一部が切り欠き部内に収納されていればよいか、好ましくはコネクタ、部品の電子部品から突出している部分の全体積の７０％以上、より好ましくは８０％以上、さらには全部が収納されているとよい。
【００２６】
本発明の第２の態様のケースの構成例を図４および図５に示す。図示例のケース１０は、ほぼ平行な上下面から構成され、電気化学デバイス１が収納される電気化学デバイス収納部１１と、この電気化学デバイス収納部１１の取り出し電極３側にあって、断面がＬ字状となるように切り欠かれた形状を有する切り欠き部１５とを有する。
【００２７】
この切り欠き部１５には、対応する電子機器のコネクタ等の部品が収納される。このため、断面Ｌ字状となる切り欠き部構成面のいずれかには、コネクタと接続される端子電極１３が配置される。端子電極１３が配置される面は、コネクタ等の部品の仕様に合わせて決めればよく、図示例のように端面側に対応する面であってもよいし、平面側に対応する面であってもよい。
【００２８】
切り欠き部１５には、電気化学デバイスの電極端接着部５や導出端子３の少なくとも一部、好ましくは大部分が収納される。電極端接着部５は、通常封止効果を保つため、導出端子３との接着性等の問題から折り曲げることができず、不可避的に余剰領域として存在する。このため、電極端接着部５や、導出端子３、必要により配置される保護回路、保護素子等を収納するための領域以外を切り欠き部として解放し、この部分にコネクタ等の部品を収納することにより、余剰領域を有効に活用し、ケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を高めることができる。また、切り欠き部１５にコネクタ等の部品を収納することで、電子機器側の有効スペースが増大する。
【００２９】
この場合、図８に示すような電気化学デバイスを収納するときには、図４，５に示した例のように、端部の中央付近を切り欠き、その両端部を切り欠かずに折り畳まれた側部接着部４を収納できるようにする。
【００３０】
切り欠き部１５の両端付近に形成されている凸部１６は、誤挿入を防止するためのインデックス機構である。このインデックス機構１６は、図４に示すように、ケース本体の最大寸法を超えるように形成されていてもよいし、図５に示すように切り欠き部１５内に形成してケース本体の最大寸法を超えないようにしてもよい。いずれの態様を選択するかは取り付ける電子機器や、コネクタ等の部品の仕様、形状等により決定すればよい。
【００３１】
図６に切り欠き部１５と、電子機器のコネクタとの関係を示す。図６は、Ｌ字状切り欠き部とコネクタとの接続状態を示す部分断面図である。図において、電子機器側のケース２１内には、切り欠き部１５に収納されるコネクタ２２と、このコネクタ２２が設置された基板２３が収納されている。また、その他接続に必要な部品を収納するようにしてもよい。このコネクタ２２に取り付けられている端子２２ａは、ケース１１に配置されている接続端子１３と接触し、電気的に導通するようになっている。また、接続端子１３は、ケース１１内にある保護回路素子１８を搭載した基板１７に取り付けられている。一方、電気化学デバイスにも保護素子１９が取り付けられていて、電気化学デバイスの導出端子３と共に、基板１７に接続されるようになっている。従って、電気化学デバイスは保護回路１７，１８、保護素子１９等を介して電子機器と接続される。
【００３２】
本発明の第２の態様のケースは、上記第１の態様の電気化学デバイスを収納するものであってもよい。このように第１の態様の電気化学デバイスと、第２の態様のケースとを組み合わせることにより、さらにケースを含めた電気化学デバイスの体積エネルギー密度を向上させることができる。
【００３３】
図７はこのようなケースの外観を示した斜視図である。図において、ケース１０は、切り欠き部１５と余剰領域１２とを有する。この余剰領域１２の一部には、電子機器のアンテナを避けるための凹部１２ａが形成されている。このように、不可避的に必要とされる切り欠き部１５、および余剰領域１２，１２ａに、図１に示されるような電気化学デバイス１の折り返し部を有する側部接着部４と、導出端子３を有する電極端接着部５とが収納される。その他の構成は、図４，５と同様であり、同一構成要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
なお、薄くなっている余剰領域１２の幅が側部接着部４よりも狭い場合、接着部分は収納できる幅まで折り返しても良い。
【００３５】
〔電気化学デバイス〕
本発明の電気化学デバイスは、例えば、アルミニウム箔や銅箔等の金属箔等で構成される正負両極の電極と、セパレータ、高分子固体電解質等とが交互に積層された構造を有する。正負両極の電極には、それぞれ引き出し電極（導出端子）が接続されている。引き出し電極は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔で構成される。
【００３６】
外装体は、例えばアルミニウム等の金属層の両面に、熱接着性樹脂層としてのポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂層や耐熱性のポリエステル樹脂層が積層されたラミネートフィルムから構成されている。外装体は、予め２枚のラミネートフィルムをそれらの３辺の端面の熱接着性樹脂層相互を熱接着してシール部を形成し、１辺が開口した袋状に形成される。あるいは、一枚のラミネートフィルムを折り返して両辺の端面を熱接着してシール部を形成して袋状としてもよい。
【００３７】
金属−樹脂間接着剤としては、例えばカルボン酸等の酸変性ポリエチレン、酸変性ポリプロピレン、エポキシ樹脂、変性イソシアネート等を例示できる。金属−樹脂間接着剤は、金属とポリオレフィン樹脂との間に介在してこれらの密着性を良好にするためのものであるから、引き出し電極のシール部を覆う程度の大きさで十分である。
【００３８】
本発明の電気化学デバイスに用いられる素子は、積層構造の二次電池に限定されるものではなく、巻回された二次電池、あるいはこれらと同様な構造を有するキャパシタなどを用いることができるが、本発明は特に積層タイプに有効である。
【００３９】
本発明の電気化学デバイスは、次のようなリチウム二次電池、電気二重層キャパシタとして用いることができる。
【００４０】
＜リチウム二次電池＞
本発明のリチウム二次電池の構造は特に限定されないが、通常、正極、負極及び高分子固体電解質から構成され、積層型電池や角型電池等に適用される。
【００４１】
また、高分子固体電解質と組み合わせる電極は、リチウム二次電池の電極として公知のものの中から適宜選択して使用すればよく、好ましくは電極活物質とゲル電解質、必要により導電助剤との組成物を用いる。
【００４２】
負極には、炭素材料、リチウム金属、リチウム合金あるいは酸化物材料のような負極活物質を用い、正極には、リチウムイオンがインターカレート・デインターカレート可能な酸化物または炭素材料のような正極活物質を用いることが好ましい。このような電極を用いることにより、良好な特性のリチウム二次電池を得ることができる。
【００４３】
電極活物質として用いる炭素材料は、例えば、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、天然あるいは人造の黒鉛、樹脂焼成炭素材料、カーボンブラック、炭素繊維などから適宜選択すればよい。これらは粉末として用いられる。中でも黒鉛が好ましく、その平均粒子径は１〜３０μm 、特に５〜２５μm であることが好ましい。平均粒子径が小さすぎると、充放電サイクル寿命が短くなり、また、容量のばらつき（個体差）が大きくなる傾向にある。平均粒子径が大きすぎると、容量のばらつきが著しく大きくなり、平均容量が小さくなってしまう。平均粒子径が大きい場合に容量のばらつきが生じるのは、黒鉛と集電体との接触や黒鉛同士の接触にばらつきが生じるためと考えられる。
【００４４】
リチウムイオンがインターカレート・デインターカレート可能な酸化物としては、リチウムを含む複合酸化物が好ましく、例えば、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＶ2Ｏ4などが挙げられる。これらの酸化物の粉末の平均粒子径は１〜４０μm 程度であることが好ましい。
【００４５】
電極には、必要により導電助剤が添加される。導電助剤としては、好ましくは黒鉛、カーボンブラック、炭素繊維、ニッケル、アルミニウム、銅、銀等の金属が挙げられ、特に黒鉛、カーボンブラックが好ましい。
【００４６】
電極組成は、正極では、重量比で、活物質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：３〜１０：１０〜７０の範囲が好ましく、負極では、重量比で、活物質：導電助剤：ゲル電解質＝３０〜９０：０〜１０：１０〜７０の範囲が好ましい。ゲル電解質は、特に限定されず、通常用いられているものを用いればよい。また、ゲル電解質を含まない電極も好適に用いられる。この場合、バインダとしてはフッ素樹脂、フッ素ゴム等を用いることができ、バインダの量は３〜３０質量％程度とする。
【００４７】
電極の製造は、まず、活物質と必要に応じて導電助剤を、ゲル電解質溶液またはバインダ溶液に分散し、塗布液を調製する。
【００４８】
そして、この電極塗布液を集電体に塗布する。塗布する手段は特に限定されず、集電体の材質や形状などに応じて適宜決定すればよい。一般に、メタルマスク印刷法、静電塗装法、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、ドクターブレード法、グラビアコート法、スクリーン印刷法等が使用されている。その後、必要に応じて、平板プレス、カレンダーロール等により圧延処理を行う。
【００４９】
集電体は、電池の使用するデバイスの形状やケース内への集電体の配置方法などに応じて、適宜通常の集電体から選択すればよい。一般に、正極にはアルミニウム等が、負極には銅、ニッケル等が使用される。なお、集電体は金属箔、金属メッシュなどが、通常、使用される。金属箔よりも金属メッシュの方が電極との接触抵抗が小さくなるが、金属箔でも十分小さな接触抵抗が得られる。
【００５０】
そして、溶媒を蒸発させ、電極を作製する。塗布厚は、５０〜４００μm 程度とすることが好ましい。
【００５１】
高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微多孔膜を用いることができる。
【００５２】
このような正極、高分子膜、負極をこの順に積層し、圧着して電池素体とする。
【００５３】
高分子膜に含浸させる電解液は一般に電解質塩と溶媒よりなる。電解質塩としては、例えば、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳＯ3 ＣＦ3 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＮ（ＳＯ2 ＣＦ3 ）2 等のリチウム塩が適用できる。
【００５４】
電解液の溶媒としては、前述の高分子固体電解質、電解質塩との相溶性が良好なものであれば特に制限はされないが、リチウム電池等では高い動作電圧でも分解の起こらない極性有機溶媒、例えば、エチレンカーボネート（略称ＥＣ）、プロピレンカーボネート（略称ＰＣ）、ブチレンカーボネート、ジメチルカーボネート（略称ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等の環式エーテル、１，３−ジオキソラン、４−メチルジオキソラン等の環式エーテル、γ−ブチロラクトン等のラクトン、スルホラン等が好適に用いられる。３−メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、エチルジグライム等を用いてもよい。
【００５５】
溶媒と電解質塩とで電解液を構成すると考えた場合の電解質塩の濃度は、好ましくは０．３〜５mol/lである。通常、１mol/l辺りで最も高いイオン伝導性を示す。
【００５６】
このような電解液に微多孔性の高分子膜を浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高分子固体電解質となる。
【００５７】
高分子固体電解質の組成を共重合体／電解液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。
【００５８】
＜電気二重層キャパシタ＞
本発明の電気二重層キャパシタの構造は特に限定されないが、通常、一対の分極性電極が高分子固体電解質を介して配置されており、分極性電極および高分子固体電解質の周辺部には絶縁性ガスケットが配置されている。このような電気二重層キャパシタはペーパー型、積層型等と称されるいずれのものであってもよい。
【００５９】
分極性電極としては、活性炭、活性炭素繊維等を導電性活物質とし、これにバインダとしてフッ素樹脂、フッ素ゴム等を加える。そして、この混合物をシート状電極に形成したものを用いることが好ましい。バインダの量は５〜１５質量％程度とする。また、バインダとしてゲル電解質を用いてもよい。
【００６０】
分極性電極に用いられる集電体は、白金、導電性ブチルゴム等の導電性ゴムなどであってよく、またアルミニウム、ニッケル等の金属の溶射によって形成してもよく、上記電極層の片面に金属メッシュを付設してもよい。
【００６１】
電気二重層キャパシタには、上記のような分極性電極と高分子固体電解質とを組み合わせる。
【００６２】
高分子膜は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド））系、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）系等の高分子微多孔膜を用いることができる。
【００６３】
電解質塩としては、（Ｃ2Ｈ5）4 ＮＢＦ4 、（Ｃ2Ｈ5）3 ＣＨ3 ＮＢＦ4 、（Ｃ2Ｈ5）4 ＰＢＦ4 等が挙げられる。
【００６４】
電解液に用いる非水溶媒は、公知の種々のものであってよく、電気化学的に安定な非水溶媒であるプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、アセトニトリル、ジメチルホルムアミド、１，２−ジメトキシエタン、スルホラン単独または混合溶媒が好ましい。
【００６５】
このような非水溶媒系の電解質溶液における電解質の濃度は、０．１〜３mol/lとすればよい。
【００６６】
このような電解液に微多孔性の高分子膜を浸漬すると、高分子膜が電解液を吸収してゲル化し、高分子固体電解質となる。
【００６７】
高分子固体電解質の組成を共重合体／電解液で示した場合、膜の強度、イオン伝導度の点から、電解液の比率は４０〜９０質量％が好ましい。
【００６８】
絶縁性ガスケットとしては、ポリプロピレン、ブチルゴム等の絶縁体を用いればよい。
【００６９】
【実施例】
＜実施例１＞
図２に示す形状のケースに熱融着部が余剰領域、つまり湾曲部のみに収まるように、リチウム二次電池を作成した。ケースの平らな部分の内部寸法は縦５５．０mm、横３５．０mm、厚みは４．０mmとした。この部分全体に電気化学デバイス、つまり電池素体を入れるために、図１に示すような電池素体部の寸法が、縦４９．０mm、横３４．０mm、厚み３．８mmのリチウム二次電池を作成した。このリチウム二次電池を前記ケースに収容して電池パックを作成した。
【００７０】
また、比較サンプルとして発明サンプルと同じケースの平らな部分に、熱融着部分もすべて収まるようにリチウム二次電池を作成した。電流導出用リードのある辺以外の熱融着部分は、電池の最大厚みを超えないように折り畳んだ後、厚み方向に立てた。このときの電池素体部の寸法は縦４３．０mm、横３２．０mm、厚み３．８mmとなった。この電池を実施例と同様にケースに収容して電池パックを作成した。
【００７１】
その結果、実施例の電池では、水平方向への投影面積は比較例の１．４倍であり、面積に対する割合は０．８倍となった。しかし、同じ容器に収容して電池パックとすると、実施例の方が比較例よりも１５％体積エネルギー密度が増えることが解った。
【００７２】
＜実施例２＞
図５に示す形状のケースに収まるように、リチウム二次電池を作成した。ケースの外形寸法は縦５５．０mm、横３５．０mm、厚みは５．２mmとした。また、切り欠き部は縦４．０mm、横３１．０mm、厚みは３．０mmとした。リチウム二次電池を前記ケースに収容して電池パックを作成した。この電池パックの切り欠き部内には、電極端接着部の他、保護回路基板および保護素子も問題なく収容できた。
【００７３】
また、比較サンプルとして切り欠き部を有しないケースに、リチウム二次電池を収納した電池パックも作成した。
【００７４】
その結果、発明サンプルの方が比較サンプルよりも約４％実質的な体積エネルギー密度が増えることが解った。
【００７５】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電気化学デバイスをケース内に収容した電池パックとしての体積エネルギー密度を高めることの可能な電気化学デバイス、およびケースを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電気化学デバイスの外観構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の電気化学デバイスを収納するケースの外観構成を示した図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）側面図、（Ｃ）は正面図である。
【図３】本発明の電気化学デバイスをケース内に収納した状態を模式的に示した図である。
【図４】本発明のケースの外観構成を示した斜視図である。
【図５】本発明のケースの他の外観構成を示した斜視図である。
【図６】ケースと電子機器のコネクタとの関係を示した一部断面図である。
【図７】本発明のケースの他の外観構成を示した斜視図である。
【図８】従来の電気化学デバイスの外観構成を示す斜視図である。
【図９】従来の電気化学デバイスをケース内に収納した状態を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１ 電気化学デバイス
２ 電気化学素体収納部２
３ 導出端子
４ 側部接着部
１０ ケース
１１ 電気化学素体収納部
１２ 余剰領域
１３ 接点
１５ 切り欠き部
Claims (5)
- 電子機器の電源部となるケースと、該ケース内に収納された電気化学デバイスと、を備える電池パックであって、
前記電気化学デバイスは、樹脂と金属箔からなるラミネートフィルムを外装体としており、
前記ケースは、前記電気化学デバイスを収納する収納部と、それ以外の余剰領域とを有し、前記余剰領域に前記外装体の接着部が収納され、
前記余剰領域は、前記収納部の外縁にあって、湾曲した面を含むか、前記収納部より厚さが薄い領域であり、
前記ケースは、前記外装体の電極取り出し部を収納する領域に断面Ｌ字状の切り欠き部を有し、
この断面Ｌ字状の切り欠き部には、前記電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続するためのコネクタ、あるいは前記電気化学デバイスと電子機器を電気的に接続する部品が収納される電池パック。 - 前記電気化学デバイスにおいて、前記外装体の接着部が、電気化学素体収納部の平面に対してほぼ平行となるように配置されている請求項１の電池パック。
- 前記ケースは、誤挿入を防止するインデックス機構を有する請求項１または２の電池パック。
- 断面Ｌ字状の前記切り欠き部の構成面のいずれかには、端子電極が配置されている請求項１〜３のいずれかの電池パック。
- 前記電気化学デバイスと前記電子機器との間に配置される、保護回路及び／又は保護素子を備える請求項１〜４のいずれかの電池パック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001038578A JP4899244B2 (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | 電池パック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001038578A JP4899244B2 (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | 電池パック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002245999A JP2002245999A (ja) | 2002-08-30 |
| JP4899244B2 true JP4899244B2 (ja) | 2012-03-21 |
Family
ID=18901525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001038578A Expired - Lifetime JP4899244B2 (ja) | 2001-02-15 | 2001-02-15 | 電池パック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4899244B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4494713B2 (ja) | 2001-12-04 | 2010-06-30 | パナソニック株式会社 | 電池パック |
| JP4440548B2 (ja) | 2002-02-13 | 2010-03-24 | パナソニック株式会社 | 電池とその製造方法 |
| WO2003069696A1 (en) | 2002-02-13 | 2003-08-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Battery pack manufacturing method |
| KR100553200B1 (ko) * | 2003-06-19 | 2006-02-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지 팩 |
| US8455136B2 (en) | 2009-08-10 | 2013-06-04 | Taiyo Yuden Co., Ltd. | Electrochemical device |
| JP2015185416A (ja) * | 2014-03-25 | 2015-10-22 | 凸版印刷株式会社 | リチウムイオン二次電池 |
| JP6554038B2 (ja) * | 2016-01-08 | 2019-07-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | 蓄電装置 |
| CN115189078B (zh) * | 2022-05-09 | 2023-11-14 | 东莞新能源科技有限公司 | 包装壳、电化学装置及其制备方法、电子装置 |
Family Cites Families (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09289002A (ja) * | 1996-04-22 | 1997-11-04 | Tokai Kogyo Kk | パック電池 |
| JPH10144356A (ja) * | 1996-09-12 | 1998-05-29 | Japan Storage Battery Co Ltd | 二次電池 |
| JPH11176400A (ja) * | 1997-10-06 | 1999-07-02 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電池ケース |
| JPH11111250A (ja) * | 1997-10-06 | 1999-04-23 | Japan Storage Battery Co Ltd | 電 池 |
| ES2263189T3 (es) * | 1997-11-05 | 2006-12-01 | Philips Consumer Communications France | Unidad de bateria y dispositivo portatil alimentado por bateria que incluye dicha unidad de bateria. |
| JP2000077047A (ja) * | 1998-08-31 | 2000-03-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 電池パック |
| JP2000340190A (ja) * | 1999-05-31 | 2000-12-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池パック |
| JP3288329B2 (ja) * | 1999-04-05 | 2002-06-04 | 埼玉日本電気株式会社 | 端子一体型保護装置及びその製造方法並びに電池パック |
| JP4064000B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2008-03-19 | 京セラ株式会社 | バッテリーパック及び該バッテリーパックを用いた携帯機器 |
| JP2001006636A (ja) * | 1999-06-23 | 2001-01-12 | Sanyo Electric Co Ltd | パック電池 |
| JP2001102017A (ja) * | 1999-09-29 | 2001-04-13 | Toshiba Battery Co Ltd | パック構造の薄形電池 |
| JP2001035465A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Toshiba Battery Co Ltd | 扁平電池のパック構造 |
-
2001
- 2001-02-15 JP JP2001038578A patent/JP4899244B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002245999A (ja) | 2002-08-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4173674B2 (ja) | 電気化学デバイスモジュール | |
| JP4293501B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| US11011799B2 (en) | Battery pack | |
| JP3825593B2 (ja) | 包装体の製造方法 | |
| JP3822445B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP2002298825A (ja) | 電気化学デバイスの製造方法、および電気化学デバイス | |
| US20070072073A1 (en) | Sealed cell and method of producing same | |
| TWI643385B (zh) | 具有形成在電極接頭的部的凹部的電池 | |
| JP4053802B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP3999534B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP4899244B2 (ja) | 電池パック | |
| JP4138172B2 (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
| JP4021592B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| US7704636B2 (en) | Cell having film outer casing | |
| JP4060549B2 (ja) | 電気化学素子の外装体 | |
| JP4836612B2 (ja) | 非水電解質電池および電池パック | |
| JP4821043B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP3869668B2 (ja) | 電気化学デバイスおよびその製造方法 | |
| JP4283518B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP4202549B2 (ja) | 電気化学デバイス及びその製造方法 | |
| JP2000123801A (ja) | 金属樹脂積層フィルムをケースとする電池 | |
| JPH09283101A (ja) | 非水電解質電池用封入袋及びリード線 | |
| WO2019150714A1 (ja) | 積層型電池 | |
| JP4018881B2 (ja) | 電気化学デバイス | |
| JP4256650B2 (ja) | 補助電源装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20040601 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071225 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110307 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110329 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110530 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110920 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111114 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111206 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20111219 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4899244 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150113 Year of fee payment: 3 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |