JP5059890B2 - ラミネート外装蓄電デバイス - Google Patents
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Description
このラミネート外装蓄電デバイス50には、接合部52の一部分に、弱接合部分53が設けられており、この弱接合部分53が安全弁として作用することによって外装体内において多量のガスが発生した場合にも、そのガスを弱接合部分53から放出させて圧力開放を行うことにより、外装体が破裂することが防止される。具体的には、弱接合部分53は、接合部52における他の部分よりシール強度が低くなっており、外装体における蓄電デバイス要素(電池要素やキャパシタ要素)が収容された収容部の内部圧力が所定の値に達すると、弱接合部分53が優先的に剥離して排気口が形成されるものである。
また、この図の例においては、外装体は長方形の輪郭形状を有しており、短辺側の2辺の各々から、蓄電デバイス要素(電池要素やキャパシタ要素)55を構成する複数の正極板の各々に電気的に接続された共通の正極リード部材である正極用電源タブ56、および複数の負極板の各々に電気的に接続された共通の負極リード部材である負極用電源タブ57が引き出されている。
しかしながら、このような安全機構においては、内部圧力が上昇したときに、圧力開放部の外周縁の全域にわたって比較的均一に応力が加わるため、当該圧力開放部において外装フィルムが剥離する位置が定まらず、剥離する位置によっては、収容部内の電解液が漏洩してしまうことがある。また、外装体の内部圧力が低くても圧力開放部において外装フィルムが剥離することがあるため、外装体内の気密性を確保することが困難である。
前記外装体を構成する互いに重ね合わせた前記外装フィルムの各々の外周縁部に、前記接合部に包囲され、前記収容部に連通する非接合部位が形成され、前記非接合部位が形成された領域には、前記外装フィルムの少なくとも一方を貫通する孔口部と、前記孔口部を包囲するよう形成された、前記外装フィルムの一部分が相互に接合されてなるシール部とが形成されており、
前記孔口部は、前記非接合部位が形成された領域における中心位置以外の位置に形成されていることを特徴とする。
また、本発明のラミネート外装蓄電デバイスにおいては、前記非接合部位は、前記接合部に包囲され、その領域に孔口部が形成された機能部分、および前記機能部分と前記収容部とを連通する連通部分よりなることが好ましく、前記非接合部位における連通部分が屈曲していることがより好ましい。
また、このようなラミネート外装蓄電デバイスにおいては、前記シール部が前記接合部に一体に形成され、当該シール部の一部が接合部から連続して前記非接合部位に突出するよう形成されていてもよい。
また、本発明のラミネート外装蓄電デバイスにおいては、孔口部の輪郭形状がn角形(但し、n≧3)であり、当該n角形の外接円とシール部の外周との間の接合幅が0.2〜2.0mmであることが好ましい。
また、本発明のラミネート外装蓄電デバイスにおいては、互いに重ね合わせた前記外装フィルムの各々における前記非接合部位の間に、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドまたはセルロースよりなる非熱融着性シートが介在されていることが好ましく、前記非熱融着性シートは、粘着剤層によって少なくとも一方の外装フィルムに固定されていることが、より好ましい。具体的には、1枚の非熱融着性シートがいずれか一方の外装フィルムに固定されていてもよく、2枚の非熱融着性シートが両方の外装フィルムに固定されていてもよい。
従って、本発明のラミネート外装蓄電デバイスによれば、外装体の内部においてガスが発生した場合に、そのガスの発生に伴って内部が膨張したときには、シール部は、その特定の部分に大きい応力が加わることによって、製品ごとのばらつきがなくて常にシール部の特定の部分から剥離するため、当該ガスを、液漏れが生ずることなしに孔口部から外部に確実に排出することができる。また、外装体の内部圧力が低圧の状態ではシール部が剥離しにくいため、外装体内の高い気密性が得られる。
また、非接合部位における連通部分が屈曲していることにより、収容部からシール部までの距離が十分に確保されるので、電解液の液漏れを一層確実に防止することができる。 また、孔口部の輪郭形状がn角形(但し、n≧3)であり、当該n角形の外接円とシール部の外周との間の接合幅が0.2〜2.0mmである構成によれば、外装体が膨張した際にはシール部の特定の箇所に集中的に応力が加わるようになるため、外装体が急激に膨張した場合にも、当該外装体の内部が所期の圧力に達したときにシール部が確実に剥離し、従って、外装体の急激な膨張に対する高い応答性が得られる。
また、外装フィルムの各々における非接合部位の間に非熱融着性シートが介在されている構成によれば、加熱または高温環境下で使用したときに、外装フィルムの各々の非接合部位が互いに融着したり、或いは外装フィルムの一部が電解液に溶解して非接合部位が互いに接着したりすることが防止され、ラミネート外装蓄電デバイスの作動信頼性の確保を図ることができる。
さらに、非熱融着性シートが粘着剤層によって一方の外装フィルムに固定されている構成によれば、非接合部位や孔口部の位置決めを容易に行うことができ、それらの形状・寸法の精度が向上し、ガス排出を行う内部圧力のバラツキを低減することができる。
図1は、本発明のラミネート外装蓄電デバイスの一例の構成を示す説明用平面図であり、図2は、図1のラミネート外装蓄電デバイスにおける安全機構を示す説明図、図3は、図2に示す安全機構を示す説明用断面図である。
このラミネート外装蓄電デバイス10においては、外装体20は、それぞれ熱融着性を有する長方形の上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bが、互いに重ね合わせた状態で、それぞれの外周縁部の全周にわたって形成された接合部22において相互に気密に接合されて構成されている。外装体20の内部には、蓄電デバイス要素が収容される収容部23が形成され、当該収容部23内には、蓄電デバイス要素が有機電解液と共に収容されている。
また、図示の例では、上部外装フィルム21Aにおける収容部23を形成する部分には、絞り加工が施されている。
また、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの各々の非接合部位24の間には、当該非接合部位24と同様の平面形状を有する非熱融着性シート30が介在されており、この非熱融着性シート30は、粘着剤層31によって例えば上部外装フィルム21Aに固定されている。
上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bとして、例えばPP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなるものを用いる場合には、その厚みは、通常、50〜300μmである。
また、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの接合部22の接合幅は、例えば好ましくは2〜50mmであり、より好ましくは2〜40mmであり、さらに好ましくは2〜15mmである。なお、接合部22における非接合部位24に隣接する一辺に形成された狭窄部分22aの接合幅は、他の3辺の接合幅と同一であっても、異なっていてもよい。
また、非接合部位24の寸法としては、接合部22および収容部23の寸法にもよるが、収容部23に連通する一辺の寸法が、5〜40mm、この一辺に垂直な他辺(図1において上下方向の辺)の寸法は例えば3〜12mmである。
安全弁27における孔口部26の直径は、0.5〜8mmであることが好ましく、より好ましくは1.0〜6mmである。
ここで、孔口部26の直径とは、輪郭形状が円形の場合には円の直径を意味し、輪郭形状がn角形の場合にはn角形の外接円の直径を意味する。
また、安全弁27におけるシール部25の接合幅は、0.2〜2mmであることが好ましく、より好ましくは0.3〜1.2mmである。この接合幅が過小である場合には、ガス排出を行う内部圧力のバラツキが生じ、或いは、密閉状態を確保することが困難となることがあり、信頼性が低下するため、好ましくない。一方、この接合幅が過大である場合には、当該シール部25が剥離する前に、接合部22が剥離しやすくなるため、好ましくない。
ここで、シール部25の接合幅とは、孔口部26の輪郭形状が円形の場合には、当該孔口部26の周縁からシール部25の外周までの距離を意味し、孔口部26の輪郭形状がn角形の場合には、当該n角形の外接円からシール部25の外周までの距離を意味する。
非熱融着性シート30の厚みは、例えば0.01〜0.05mmである。
また、粘着剤層31を構成する粘着剤としては、種々のものを用いることができる。
複数の正極板の各々は、取り出し部材16を介して、共通の正極リード部材である、例えばアルミニウム製の正極用電源タブ14に電気的に接続されている。一方、複数の負極板の各々は、取り出し部材17を介して、共通の負極リード部材である、例えば銅製の負極用電源タブ15に電気的に接続されている。
そして、正極用電源タブ14および負極用電源タブ15の各々は、外装体20における一端および他端から外部に突出するよう引き出されている。
また、蓄電デバイス要素11を構成する負極層13としては、電極材料をバインダーで成形したものが用いられる。負極層13の電極材料としては、リチウムを可逆的に担持できるものであれば特に限定されないが、例えばグラファイト、種々の炭素材料、ポリアセン系物質、錫酸化物、珪素酸化合物等の粉末状、粒状の負極活物質などが挙げられる。
下部外装フィルム21B上における収容部23となる位置に、蓄電デバイス要素11を配置すると共に、この蓄電デバイス要素11上に、非接合部位24となる位置に粘着剤層31を介して非熱融着性シート30が固定された、孔口部26を有する上部外装フィルム21Aを重ね合わせ、上部外装フィルムおよび下部外装フィルムの外周縁部における3辺を熱融着する。
そして、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの間に電解液を注入した後、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの外周縁部における未融着の1辺を熱融着することにより、外装体20を形成することにより、ラミネート外装蓄電デバイス10が得られる。
従って、上記のラミネート外装蓄電デバイス10によれば、外装体20の内部においてガスが発生した場合に、そのガスの発生に伴って内部が膨張したときには、安全弁27におけるシール部25は、その特定の部分に大きい応力が加わることによって、製品ごとのばらつきがなくて常にシール部の特定の部分から剥離するため、当該ガスを、液漏れが生ずることなしに孔口部26から外部に確実に排出することができる。また、外装体20の内部圧力が低圧の状態ではシール部25が剥離しにくいため、外装体20内の高い気密性が得られる。
また、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの各々における非接合部位24の間に非熱融着性シート30が介在されているため、加熱または高温環境下で使用したときに、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの各々における非接合部位24が互いに融着したり、或いは上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの一部が電解液に溶解してそれぞれの非接合部位24が互いに接着したりすることが防止され、ラミネート外装蓄電デバイス10の作動信頼性の確保を図ることができる。 さらに、非熱融着性シート30が粘着剤層31によって上部外装フィルム21Aに固定されている構成によれば、非接合部位24や孔口部26の位置決めを容易に行うことができ、それらの形状・寸法の精度が向上し、ガス排出を行う内部圧力のバラツキを低減することができる。
このラミネート外装蓄電デバイス10の外装体20における上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの外周縁部には、接合部22に包囲された平面が略矩形の機能部分24a、およびこの機能部分24aと収容部23とを連通する連通部分24bよりなる非接合部位24が形成されている。この非接合部位24における機能部分24aが形成された領域には、上部外装フィルム21Aを貫通する円形の孔口部26と、この孔口部26を包囲するよう形成された、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの一部分が相互に接合されてなる円環状のシール部25とからなる安全弁27が、非接合部位24が形成された領域における中心位置以外の位置に形成されている。図示の例では、安全弁27は、非接合部位24における機能部分24aが形成された領域における中心位置に形成されている。
また、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの各々の非接合部位24の間には、当該非接合部位24と同等の平面形状を有する非熱融着性シート30が介在されており、この非熱融着性シート30は、粘着剤層31によって例えば上部外装フィルム21Aに固定されている。
非接合部位24における機能部分24aの寸法としては、接合部22および収容部23の寸法にもよるが、収容部23の一辺に平行な一辺の寸法が、5〜40mm、この一辺に垂直な他辺(図1において上下方向の辺)の寸法は例えば3〜12mmである。
また、非接合部位24における連通部分24bの幅は例えば3〜30mmであり、連通部分24bの長さは、接合部22および収容部23の寸法に応じて適宜設定される。
このラミネート外装蓄電デバイス10におけるその他の構成は、図1に示すラミネート外装蓄電デバイス10と基本的に同様である。
従って、上記のラミネート外装蓄電デバイス10によれば、外装体20の内部においてガスが発生した場合に、そのガスの発生に伴って内部が膨張したときには、安全弁27におけるシール部25は、その特定の部分に大きい応力が加わることによって、製品ごとのばらつきがなくて常にシール部の特定の部分から剥離するため、当該ガスを、液漏れが生ずることなしに孔口部26から外部に確実に排出することができる。また、外装体20の内部圧力が低圧の状態ではシール部25が剥離しにくいため、外装体20内の高い気密性が得られる。
また、非接合部位24における連通部分24bが屈曲していることにより、収容部23から安全弁27までの距離が十分に確保されるので、電解液の液漏れを一層確実に防止することができる。
また、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの各々における非接合部位24の間に非熱融着性シート30が介在されているため、加熱または高温環境下で使用したときに、上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの各々における非接合部位24が互いに融着したり、或いは上部外装フィルム21Aおよび下部外装フィルム21Bの一部が電解液に溶解してそれぞれの非接合部位24が互いに接着したりすることが防止され、ラミネート外装蓄電デバイス10の作動信頼性の確保を図ることができる。 さらに、非熱融着性シート30が粘着剤層31によって上部外装フィルム21Aに固定されている構成によれば、非接合部位24や孔口部26の位置決めを容易に行うことができ、それらの形状・寸法の精度が向上し、ガス排出を行う内部圧力のバラツキを低減することができる。
例えば、機能部分24aおよび連通部分24bよりなる非接合部位24を有する構成においては、図8および図9に示すように、連通部分24bが屈曲していることは必須ではなく、直線状のものであってもよく、また、連通部分24bの位置も適宜選択することができる。
また、機能部分24aおよび連通部分24bよりなる非接合部位24を有する構成においても、図10に示すように、安全弁27のシール部25が接合部22に一体に形成され、当該シール部25の一部が接合部22から連続して非接合部位24に突出するよう形成されていてもよい。
また、機能部分24aの平面形状は略矩形であることは必須ではなく適宜選択することができ、例えば図11に示すように、湾曲した辺を有する形状であってもよい。
また、安全弁におけるシール部および孔口部の輪郭形状は、円形、n角形に限られず、楕円形、その他の適宜の形状とすることができる。
また、非熱融着性シートは、下部外装フィルムに固定されていてもよい。
また、非熱融着性シートは、本発明において必須のものではない。但し、非熱融着性シートを設けない場合には、加熱または高温環境下で使用したときに、2枚の外装フィルムの非接合部位が互いに融着したり、或いは外装フィルムの一部が溶解して非接合部位が互いに接着したりすることにより、安全弁が正常に機能しないことがあるため、非熱融着性シートを設けることが好ましい。
また、非熱融着性シートを用いずにラミネート外装蓄電デバイスを製造するためには、2つの外装フィルムをそれぞれの非接合部位となる部分の間にヒートブロックを介在した状態で重ね合わせ、当該2つの外装フィルムの外周縁部の3辺を熱融着することにより、所要の非接合部位を形成した後、ヒートブロックを取り除けばよい。
(1)正極板の作製:
幅200mm、厚み15μmの帯状のアルミニウム箔に、パンチング方式により、開口面積0.79mm2 の円形の複数の貫通孔を千鳥状に配列されるよう形成することにより、開口率42%の集電体前駆体を作製した。この集電体前駆体の一部分に、導電塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅130mm、塗工速度8m/minの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を20μmに設定して両面塗工した後、200℃で24時間の条件で減圧乾燥させることにより、集電体前駆体の表裏面に導電層を形成した。
次いで、集電体前駆体の表裏面に形成された導電層上に、正極塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工速度8m/minの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を150μmに設定して両面塗工した後、200℃で24時間の条件で減圧乾燥させることにより、導電層上に正極層を形成した。
このようにして得られた、集電体前駆体の一部分に導電層および正極層が積層されてなる材料を、導電層および正極層が積層されてなる部分(以下、正極板について「塗工部」ともいう。)が98mm×128mm、いずれの層も形成されてない部分(以下、正極板について「未塗工部」ともいう。)が98mm×15mmとなるように、98mm×143mmの大きさに切断することにより、正極板を作製した。
幅200mm、厚み10μmの帯状の銅箔に、パンチング方式により、開口面積0.79mm2 の円形の複数の貫通孔を千鳥状に配列されるよう形成することにより、開口率42%の集電体前駆体を得た。この集電体前駆体の一部分に、負極塗料を、縦型ダイ方式の両面塗工機を用い、塗工幅130mm、塗工速度8m/minの塗工条件により、両面合わせた塗布厚みの目標値を80μmに設定して両面塗工した後、200℃で24時間の条件で減圧乾燥させることにより、集電体前駆体の表裏面に負極層を形成した。
このようにして得られた、集電体前駆体の一部分に負極層が形成されてなる材料を、負極層が形成されてなる部分(以下、負極板について「塗工部」という。)が100mm×128mm、負極層が形成されてない部分(以下、負極板について「未塗工部」という。)が100mm×15mmになるように、100×143mmの大きさに切断することにより、負極板を作製した。
先ず、正極板10枚、負極板11枚、厚みが50μmのセパレータ22枚を用意し、正極板と負極板とを、それぞれの塗工部は重なるが、それぞれの未塗工部は反対側になり重ならないよう、セパレータ、負極板、セパレータ、正極板の順で積重し、積重体の4辺をテープにより固定することにより、電極積層ユニットを作製した。
次いで、厚み260μmのリチウム箔を用意し、電極積層体ユニットを構成する各負極活物質1g当り550mAh/gになるようにしてリチウム箔を切断し、この切断したリチウム箔を、厚さ40μmのステンレス網に圧着することにより,リチウムイオン供給部材を作製し、このリチウムイオン供給部材を電極積層ユニットの上側に負極と対向するよう配置した。
そして、作製した電極積層ユニットの10枚の正極板の各々の未塗工部に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した、幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmのアルミニウム製の正極用電源タブを重ねて超音波溶接した。一方、電極積層ユニットの11枚の負極板の各々の未塗工部およびリチウムイオン供給部材の各々に、予めシール部分にシーラントフィルムを熱融着した幅50mm、長さ50mm、厚さ0.2mmの銅製の負極用電源タブを重ねて抵抗溶接した。以上のようにして、リチウムイオンキャパシタ要素を作製した。
次いで、PP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなり、寸法が125mm(縦幅)×160mm(横幅)×0.15mm(厚み)で、中央部分に、105mm(縦幅)×140mm(横幅)の絞り加工が施された上部外装フィルム(接合部となる外周縁部の幅が10mm)と、PP層、アルミニウム層およびナイロン層が積層されてなり、寸法が125mm(縦幅)×160mm(横幅)×0.15mm(厚み)の下部外装フィルムとを作製し、上部外装フィルムの外周縁部に、直径dが2mmの孔口部を形成した。 一方、寸法が6mm(縦幅)×140mm(横幅)×0.02mm(厚み)で、縦方向の一辺の中央位置に、直径が3.5mmの半円形の切り欠きが形成された、一面に粘着剤層を有するポリイミド製の非熱融着性シートを作製した。
そして、上部外装フィルムの外周縁部における一辺の中央位置(非接合部位となる位置)に、非熱融着性シートを粘着材層を介して固定すると共に、当該一辺に対向する他辺の中央位置に、直径1mmの試験用のガス流入口を形成した。
次いで、下部外装フィルム上における収容部となる位置に、リチウムイオンキャパシタ要素を、その正極用電源タブおよび負極用電源タブの各々が、下部外装フィルムの端部から外方に突出するよう配置し、このリチウムイオンキャパシタ要素に、上部外装フィルムを重ね合わせ、上部外装フィルムおよび下部外装フィルムの外周縁部における3辺(正極用電源タブおよび負極用電源タブが突出する2辺および熱融着性シートが配置された1辺)を熱融着することにより、当該3辺に収容部を取り囲む接合部を形成すると共に、熱融着性シートが配置された1辺に収容部に連通する非接合部位および安全弁を形成した。
次いで、管状のガス注入口が形成されたステンレス板と通常のステンレス板とによって、上部外装フィルムおよび下部外装フィルムの外周縁部における未融着の一辺を挟持して固定した。この際、ステンレス板を、そのガス注入口が上部外装フィルムに形成されたガス流入口に重なるよう配置した。
以上のようにして、試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタを合計で3個作製した。
3個の試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタの各々を、10mmの間隔で離間して配置された2枚のアクリル板の間に配置し、ステンレス板のガス注入口から内部に窒素ガスを注入し、注入された窒素ガスが外部に排出された時点の内部圧力を測定すると共に、上部外装フィルムおよび下部外装フィルムにおける窒素ガスが排出される部位を調べた。
その結果、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、安全弁におけるシール部が剥離して当該安全弁から窒素ガスが排出された。ガス排出時の内部圧力は平均で0.8MPaであった。
また、シール部の剥離状態を調べたところ、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、シール部における収容部に近い特定の部分が剥離していることが確認された。
非熱融着性シートとして、図12に示す平面形状を有し、寸法A〜Fが、A=30mm、B=6mm、C=10mm、D=2mm、E=2mm、F=3.5mmであるものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタを合計で3個作製し、これらについて試験を行った。
その結果、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、安全弁におけるシール部が剥離して当該安全弁から窒素ガスが排出された。ガス排出時の内部圧力は平均で0.8MPaであった。
また、シール部の剥離状態を調べたところ、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、シール部における収容部に近い特定の部分が剥離していることが確認された。
上部外装フィルムに、図13(イ)に示すように、外接円の直径d1が2mmの正5角形の輪郭形状を有する孔口部(26)を形成し、非熱融着性シートとして、図12に示す平面形状を有し、寸法A〜Fが、A=30mm、B=6mm、C=10mm、D=2mm、E=2mm、F=2.9mmであるものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタを合計で3個作製し、これらについて試験を行った。
その結果、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、安全弁におけるシール部が剥離して当該安全弁から窒素ガスが排出された。ガス排出時の内部圧力は平均で0.8MPaであった。
また、シール部の剥離状態を調べたところ、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、シール部における収容部に近い特定の部分が剥離していることが確認された。
上部外装フィルムに、図13(ロ)に示すように、外接円の直径d1が2mmの正6角形の輪郭形状を有する孔口部(26)を形成し、非熱融着性シートとして、図12に示す平面形状を有し、寸法A〜Fが、A=30mm、B=6mm、C=10mm、D=2mm、E=2mm、F=2.9mmであるものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタを合計で3個作製し、これらについて試験を行った。
その結果、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、安全弁におけるシール部が剥離して当該安全弁から窒素ガスが排出された。ガス排出時の内部圧力は平均で0.8MPaであった。
また、シール部の剥離状態を調べたところ、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、シール部における収容部に近い特定の部分が剥離していることが確認された。
非熱融着性シートとして、中央位置に貫通孔が形成された図14に示す平面形状を有し、寸法A〜Cが、A=30mm、B=7mm、C=3.5mmであるものを用いたこと以外は、実施例1と同様にして試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタを合計で3個作製し、これらについて試験を行った。
その結果、3個全ての試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、安全弁におけるシール部が剥離して当該安全弁から窒素ガスが排出された。ガス排出時の内部圧力は平均で0.4MPaであった。
また、シール部の剥離状態を調べたところ、3個の試験用ラミネート外装リチウムイオンキャパシタにおいて、剥離した部分にばらつきがあることが確認された。
実施例3および実施例4のように、孔の中心点から孔の周縁までの距離が異なる多角形状の孔口部を有するものは、孔の中心点から孔の周縁までの距離が均等な孔口部を有するものより、角部への応力がかかりやすく、外装体の内部が所期の圧力に達したときにシール部を確実に剥離させることが可能となる。
更に、シール部の接合幅が0.2〜2mmの範囲であることにより、ガスが外部に排出された時点の内部圧力のバラツキを小さくすることが可能となる。
11 蓄電デバイス要素
11a 電極積層体
12 正極層
12a 正極集電体
13 負極層
13a 負極集電体
14 正極用電源タブ 15 負極用電源タブ 16,17 取り出し部材
18 リチウム金属(リチウム極層)
18a リチウム極集電体
19 リチウム極取り出し部材
20 外装体
21A 上部外装フィルム
21B 下部外装フィルム
22 接合部
22a 狭窄部分
23 収容部
24 非接合部位
24a 機能部分
24b 連通部分
25 シール部
26 孔口部
27 安全弁
30 非熱融着性シート
30H 貫通孔
31 粘着剤層
50 ラミネート外装蓄電デバイス
51A 上部外装フィルム
51B 下部外装フィルム
52 接合部
53 弱接合部分
55 蓄電デバイス要素
56 正極用電源タブ
57 負極用電源タブ
S セパレータ
Claims (8)
- 互いに重ね合わせた外装フィルムが、それぞれの外周縁部に形成された接合部において相互に気密に接合されてなる外装体を有し、当該外装体の内部に形成された収容部に蓄電デバイス要素および電解液が収容されて構成されたラミネート外装蓄電デバイスであって、
前記外装体を構成する互いに重ね合わせた前記外装フィルムの各々の外周縁部に、前記接合部に包囲され、前記収容部に連通する非接合部位が形成され、前記非接合部位が形成された領域には、前記外装フィルムの少なくとも一方を貫通する孔口部と、前記孔口部を包囲するよう形成された、前記外装フィルムの一部分が相互に接合されてなるシール部とが形成されており、
前記孔口部は、前記非接合部位が形成された領域における中心位置以外の位置に形成されていることを特徴とするラミネート外装蓄電デバイス。 - 前記非接合部位は、前記収容部に連通する一辺を有する略矩形の形状であり、当該非接合部位における収容部に連通する一辺に垂直な他辺において、前記シール部が前記接合部に一体に形成され、当該シール部の一部が前記接合部から連続して前記非接合部位に突出するよう形成されていることを特徴とする請求項1に記載のラミネート外装蓄電デバイス。
- 前記非接合部位は、前記接合部に包囲され、その領域に孔口部が形成された機能部分、および前記機能部分と前記収容部とを連通する連通部分よりなることを特徴とする請求項1に記載のラミネート外装蓄電デバイス。
- 前記非接合部位における連通部分が屈曲していることを特徴とする請求項3に記載のラミネート外装蓄電デバイス。
- 前記シール部が前記接合部に一体に形成され、当該シール部の一部が接合部から連続して前記非接合部位に突出するよう形成されていることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のラミネート外装蓄電デバイス。
- 孔口部の輪郭形状がn角形(但し、n≧3)であり、当該n角形の外接円とシール部の外周との間の接合幅が0.2〜2.0mmであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載のラミネート外装蓄電デバイス。
- 互いに重ね合わせた前記外装フィルムの各々における前記非接合部位の間に、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドまたはセルロースよりなる非熱融着性シートが介在されていることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載のラミネート外装蓄電デバイス。
- 前記非熱融着性シートは、粘着剤層によって少なくとも一方の外装フィルムに固定されていることを特徴とする請求項7に記載のラミネート外装蓄電デバイス。
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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