JP5092457B2 - 電池素子外装材、これを用いた非水電解質二次電池及び電池パック - Google Patents
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- 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
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Description
なお、正極端子2a及び負極端子2bには、後に外装するラミネートフィルム4との接着性を向上させるために、無水マレイン酸変性されたポリプロピレン(PPa)等の樹脂片であるシーラント3a及び3bが被覆されている。
金属層は水分、酸素及び光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、軽さ、伸び性、価格及び加工のし易さからアルミニウム(以下、Alと適宜称する)が最もよく使われる。外側樹脂層には、外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン又はポリエチレンテレフタレート(以下、PETと適宜称する)が用いられる。また、内側樹脂層には、熱や超音波で溶けて互いに融着する部分であるため、ポリオレフィンが適切であり無延伸ポリプロピレン(以下、CPPと適宜称する)が多用される。なお、金属層と外側樹脂層との間及び金属箔と内側樹脂層との間には接着剤層が設けられている。
水分、酸素及び光の進入を防ぎ内容物を守るためには、成形加工時においてもアルミ層には、いかなる貫通光の発生が許されないことから30μm以上の厚みのアルミ層が必要とされ、ラミネートフィルムにおいて最も厚みがある構成材となっている。
従って、ラミネートフィルムの薄肉化において、Alと同等又はそれ以上のバリア機能がAlを覆う両面樹脂に備わっていれば、このAl層をなくすことができ、最も効果的に薄肉化を達成することが可能となる。
また、水分吸収剤も長期に亘って水分を吸収し続けることは極めて困難である。
更に、ラミネートフィルムに設けられた金属蒸着膜も成形などの加工により破損し易く、水分浸入を食い止めることは困難である。
積層構造は金属箔を有さず、
積層構造の少なくとも1層は、該層を構成する樹脂に混合された水分吸収材をさらに含み、
水分吸収材は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウム、ケイ素又はリンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び過塩素酸塩、リンの酸化物、並びにゼオライトから成る群より選ばれた少なくとも1種の無機化合物と、
次の一般式(1)
(−CH 2 −CH(COOM)−) n …(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物である。
上記電池素子外装材が、2層以上の樹脂フィルム層を積層した積層構造、又は2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層した積層構造を有するラミネートフィルムから成り、
上記積層構造は金属箔を有さず、
積層構造の少なくとも1層は、該層を構成する樹脂に混合された水分吸収材をさらに含み、
水分吸収材は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウム、ケイ素又はリンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び過塩素酸塩、リンの酸化物、並びにゼオライトから成る群より選ばれた少なくとも1種の無機化合物と、
次の一般式(1)
(−CH 2 −CH(COOM)−) n …(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物である。
この非水電解質二次電池を収容するケースと、
この非水電解質二次電池と対象機器とを電気接続する接続端子、及びこの非水電解質二次電池を電気的に保護する保護回路を有する配線基板と、を備え、
上記非水電解質二次電池の電池素子外装材が、2層以上の樹脂フィルム層を積層した積層構造、又は2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層した積層構造を有するラミネートフィルムから成り、
上記積層構造は金属箔を有さず、
積層構造の少なくとも1層は、該層を構成する樹脂に混合された水分吸収材をさらに含み、
水分吸収材は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウム、ケイ素又はリンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び過塩素酸塩、リンの酸化物、並びにゼオライトから成る群より選ばれた少なくとも1種の無機化合物と、
次の一般式(1)
(−CH 2 −CH(COOM)−) n …(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物である。
同図において、この電池20は、電池素子10が本発明の電池素子外装材の一例であるラミネートフィルム17に外装されて作製されるものであり、電池素子10はラミネートフィルム17に形成された凹部17a(空所17a)に収容され、その周辺部を封止される。なお、本実施形態においては、空所17aは、矩形板状をなす電池素子10の形状に対応して矩形板状の空間を有している。
図3は、ラミネートフィルム17に外装・収容される電池素子10の構造を示す斜視図である。同図において、この電池素子10は、帯状の正極11と、セパレータ13aと、正極11と対向して配された帯状の負極12と、セパレータ13bとを順に積層し、長手方向に巻回して形成されており、正極11及び負極12の両面にはゲル状電解質14が塗布されている。
[正極]
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層が正極集電体の両面状に形成されたものである。正極集電体は、例えばアルミニウム(Al)箔などの金属箔により構成される。
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成される。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤及び溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問われない。
LiXMO2…(3)
(式中のMは少なくとも1種の遷移金属を示し、Xは電池の充放電状態によって異なるが、通常は0.05〜1.10である)で表されるリチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。なお、リチウム複合酸化物を構成する遷移金属(M)としては、コバルト(Co)、ニッケル(Ni)及びマンガン(Mn)等が用いられる。
また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。LiNi0.5Co0.5O2やLiNi0.8Co0.2O2等がその例として挙げられる。
これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。更に、正極活物質としてTiS2、MoS2、NbSe2及びV2O5等のリチウムを有しない金属硫化物又は酸化物を使用してもよい。これらの正極活物質は、単独で又は複数種を混合して用いてもよい。
負極は、負極活物質を含有する負極活物質層が、負極集電体の両面上に形成されたものである。負極集電体は、例えば銅(Cu)箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成される。
具体的にリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化炭素及び易黒鉛化炭素等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、及び活性炭等の炭素材料を使用することができる。
更に、リチウムをドープ・脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やSnO2等の酸化物を使用することができる。
また、正極端子15a及び15bの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
電解液としては、リチウムイオン電池に一般的に使用される電解質塩と非水溶媒が使用可能である。
リチウム塩を溶解する濃度は、上記非水溶媒に溶解することができる濃度であれば問題はないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して0.4mol/kg〜2.0mol/kgの範囲であることが好ましい。
マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、及びポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
かかるポリマーは、通常、数平均分子量が5.0×105〜7.0×105(50万〜70万)の範囲であるか、又は重量平均分子量が2.1×105〜3.1×105(21万〜31万)の範囲にあり、固有粘度が1.7〜2.1の範囲にある。
セパレータは、例えばポリプロピレン(PP)若しくはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系の材料から成る多孔質膜、又はセラミック製の不織布などの無機材料から成る多孔質膜により構成され、これらの2種以上の多孔質膜を積層した構造としてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
上述のようにして作製したゲル状電解質溶液を正極11及び負極12に均一に塗布し、正極活物質層及び負極活物質層に含浸させた後、常温で保存するか、若しくは乾燥工程を経てゲル状電解質層14を形成する。
次いで、ゲル状電解質層14を形成した正極11及び負極12を用い、正極11、セパレータ13a、負極12,セパレータ13bの順に積層して巻回し、電池素子10とする。
次いで、この電池素子10をラミネートフィルム17の凹部(空所)17aに収容して外装し、ゲル状非水電解質二次電池を得る。
図4(A)〜(E)は、ラミネートフィルム17の断面構造を示す断面図である。
図4(A)において、ラミネートフィルム17は外側樹脂フィルム層22と内側樹脂フィルム層23とが接合されて総厚約60μm程度の構成となっており、この例では外側樹脂フィルム層22が樹脂フィルムの最外層、内側樹脂フィルム層23が最内層に相当する。
また、フィルムとして製膜された外側樹脂フィルム層22上に、溶融又は溶剤で希釈した内側樹脂フィルム層23を押し出しなどによりコートすることでも、接合させることができる。
また、図4(B)に示すように、接着剤層24を有する例では、外側樹脂フィルム層22、接着剤層24又は内側樹脂フィルム層23のいずれか1箇所に水分吸収材を配合してもよいし、これらの任意の2箇所以上に水分吸収材を配合してもよい。
更に、樹脂層、接着剤層が複数存在する場合、内側に位置する層から優先的に水分吸収材を配置するのが効果的であり、複数層に配置すれば更に長期に亘って効果が持続する。
(−CH2−CH(COOM)−)n…(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物を例示できる。
また、具体的には、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、酸化カルシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸ナトリウム、上記ポリアクリル酸塩、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、水酸化カルシウム、五酸化二リン、硫酸銅、炭酸カルシウム、過塩素酸マグネシウム若しくはゼオライト、又はこれらの任意の混合物を挙げることができる。
混合温度を150℃以上にすると、これら水分吸収材が活性化されてその水分吸収能力が向上する。
なお、上記水分吸収材の分散は、具体的には、樹脂フィルム層や接着剤層の構成樹脂と水分吸収材を混合してペレットを作製したり、構成樹脂をフィルム状に形成する際の再溶融の際に水分吸収材を混合することにより、行うことができる。
また、インフレーション、Tダイ及び押出成型などを行うことにより、樹脂をフィルム状に形成することができる。
−N=CR1R2…(2)
(式中のR1はC1〜C5のアルキル基、R2はC1〜C5のアルキル基を示す。)で表されるケチミン構造を有するシラン化合物を含有させることができ、このシラン化合物が上記水分吸収材と共存している状態とすることが好ましい。
この場合、共存とは、水分吸収材が含まれる樹脂フィルム層や接着剤層に、更に上記シラン化合物が含まれていることを意味する。
かかるシラン化合物の好適例としては、3−トリエトキシシリル−N−1,3−ジメチル−ブチリデンプロピルアミンを挙げることができる。
水分吸収材の添加量が0.1%未満では、水分の浸入を十分に抑制できないことがあり、45%を超えると、吸収材量が多くなりすぎて、接着性能やフィルムの柔軟性が低下したり、割れが発生し成膜が困難になることがある。
上述のように、水分吸収材は、これら樹脂フィルム層22、22’、23及び23’、接着剤層24及び24’の少なくともいずれか1箇所に含まれていれば十分である。
また、このように複数の樹脂フィルム層を有する場合、水分吸収材は最外層22’以外の内側の層22又は23に含まれていることが好ましく、接着剤層についても内側の接着剤層24に水分吸収材が含まれている方が望ましい。
なお、このことは、ラミネートフィルム17が接着剤層24を有する場合も同様であり(図4(E)参照)、更には、図4(C)に示すように、3層以上の樹脂フィルム層を有する場合にも上記効果が得られる。また、図4(C)に示す例では、樹脂フィルム層22と22’との間、22と23との間の双方に、上記アルミ蒸着膜などを形成してもよい。
本例では、内側樹脂フィルム層23の厚さを10〜50μmの範囲とすることで、外側樹脂フィルム層22と内側樹脂フィルム層23とを貼着する効果と、水分侵入を抑制する効果とを両立させることができる。
そのため、外側樹脂フィルム層22は、水分の透過率の小さな樹脂又は水分バリア性の高い層をコートしたものが望ましい。
なお、PCTFE(ポリクロロトリフルオロエチレン)やPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)に代表されるフッ素系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール樹脂、非晶質シクロオレフィン等の非晶質樹脂、表面等にポリ塩化ビニリデンやポリビニルアルコール樹脂でコート[Kコート]された樹脂、表面等にSixOy、AlxOyや薄膜セラミックスが蒸着又はコートされた樹脂、層状珪酸塩に熱硬化性樹脂を添加した樹脂を用いることもできる。
この場合、内側樹脂フィルム層を構成するシーラント樹脂としては、無延伸ポリプロピレン、無延伸ポリエチレン、変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、エチレン・アクリル酸共重合体(EAA)、エチレンメタクリル酸共重合体、カルボキシル系樹脂及びアイオノマー樹脂などを例示できる。
また、中間樹脂フィルム層を構成する低水分透過性樹脂としては、PCTFEやPTFEに代表されるフッ素系樹脂、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルアルコール樹脂、非晶質シクロオレフィン等の非晶質樹脂、表面等にポリ塩化ビニリデンやポリビニルアルコール樹脂でコート[Kコート]された樹脂、及び表面等にSixOy、AlxOyや薄膜セラミックスが蒸着又はコートされた樹脂などを例示できる。
更に、外側樹脂フィルム層を構成する耐熱性・耐薬品性樹脂としては、6−ナイロンに代表されるポリアミド樹脂、PETに代表されるポリエステル樹脂、延伸されたポリプロピレン、延伸されたポリエチレン、ポリイミド、ポリフェニレンエーテル及びポリスルホンなどを例示できる。
表1に示したように、本発明の電池素子外装材では、基本的にいずれの樹脂層も比較的水分透過率の小さなものであることが重要である。また、水分吸収材は電池素子にできるだけ近接する層から配置することが望ましく、水分バリア性を有する層よりも内側、即ち電池素子側に配置すると効率が良い。
耐熱性を有する樹脂が好ましく、具体的には、延伸されたフィルムが望ましい。なお、蒸着膜を付与する場合には、保護のために電極素子側に設けることが好ましい。
(B)中間樹脂層
水分バリア性が高いものが好ましく、具体的には、
(i)単独で製膜されたフィルム(バリア性の観点からは延伸されたフィルムが良好)、
(ii)外側層・内側層のいずれかの表面に塗布されたホットメルト、
(iii)外側層・内側層のいずれかを製膜する際に共押し出しされた層、
(iv)外側層・内側層の間に押し出された層、が挙げられる。
水分吸収材を混合し且つバリア性を付与する場合は、バリア性を有する膜を大気側(外側)に配置することが好ましい。
(C)内側樹脂層
シール性のある樹脂が好ましく、具体的には、
(i)単独で製膜されたフィルム(シール性の観点からは未延伸のフィルムが良好)、
(ii)中間層の表面に塗布されたホットメルト、
(iii)中間層を製膜する際に共押し出しされた層、が挙げられる。
水分吸収材を混合し且つバリア性を付与する場合は、バリア性を有する膜を大気側(外側)に配置することが好ましい。
なお、図5に示すように、上記電池素子の周囲の溶着・封止に際し、正極端子15a及び負極端子15bを導出する電極導出部18は、従来は水分の侵入を考慮してその溶着幅dを3.5mmを超える寸法とされる。
これに対し、本実施形態では、内側樹脂フィルム層23中に水分吸収材を添加しているので、これよりも狭い溶着幅(トップシール幅)とすることができる。具体的には、溶着幅dを0.5〜3.5mmとすることができ、これにより、得られる電池の容量を増大することができる。なお、このような溶着の際に生じた余剰部分やはみ出し部分は、トリミングなどにより除去し、外径寸法を均一化し、はみ出した樹脂の脱落による汚染の防止に確実を期すことが望ましい。かかるトリミングも電池容量の増大に貢献する。
従来のように金属箔ラミネートフィルムを外装に用いた電池の場合、ラミネートフィルムを所定の大きさに切り分ける際にラミネートフィルム端部にカットバリが発生し、このカットバリが電極端子15と短絡することがあり、絶縁する目的でシーラント16が配置されている。
本発明においては、外装材であるラミネートフィルムが金属箔を含まないため短絡の心配がなく、このシーラント16を省略した構造が可能である。また、短絡の心配がないため封止を強く行うことができるので、リーク不良率を低減できる。更にかかる金属箔の不使用は、外装材成形時におけるピンホールの発生回避に極めて有効である。
80゜未満では、凹部17aの両側に設けられたサイド壁17bが開きすぎて非水電解質二次電池20の幅が広くなってしまい、非水電解質二次電池20の小型化及び電池容量の向上が困難となる。また、上限値の100゜は凹部17aの形状によって規定される値であり、扁平型の電池素子10を収容する場合、折り曲げ角度の限界値は100゜程度となる。なお、サイド封止部17bにおける熱溶着の幅は、好ましくは0.5〜2.5mmm、より好ましくは1.5〜2.5mmである。
より具体的には、矩形板状をなす電池素子10の周囲の3辺を溶着して封止した後、残りの1辺の開口部から電解液を注液し、その後この1辺を溶着して封止すればよい。これにより、封止部の全体形状は矩形枠状になる。
かかる液漏れ検出手段としては、樹脂フィルム表面に、非水電解液と接触して発色する染料による印刷を施したり、所定圧力により破壊されるマイクロカプセルに染料を充填したものを被覆することによって構成することができる。
またこの際、Al等の金属箔を使用しない分だけラミネートフィルム全体の厚みを薄型化したり、溶着幅を小さくすることができるため、指定された外寸に対しより大きな体積の電池素子を収容した非水電解質二次電池及び電池パックの容量を向上することができる。
また、この際、ラミネートフィルムの電極導出部の溶着部上に、上記配線基板、特にその先端部が溶着部の先端部よりもはみ出さないように設置されることが好ましい。
コバルト酸リチウム(LiCoO2)92%と、粉状ポリフッ化ビニリデン3%と、粉状黒鉛5%とを均一に混合し、これをN−メチルピロリドンに分散させてスラリー状の正極合剤を調製した。この正極合剤を正極集電体となるA1箔の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥することにより正極活物質層を形成した。
人造黒鉛91%と粉状ポリフッ化ビニリデン9%とを均一に混合し、N−メチルピロピドンに分散させてスラリー状の負極合剤を調製した。次に、この負極合剤を負極集電体となる銅箔の両面に均一に塗布し、120℃で24時間減圧乾燥することにより負極活物質層を形成した。
ヘキサフルオロプロピレンが6.9%の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、非水電解液と、希釈溶剤のジメチルカーボネート(DMC)とを混合し、攪拌、溶解させてゾル状の電解質溶液を得た。電解液にはエチレンカーボネートとプロピレンカーボネートとを6:4の重量比で混合し、0.8mol/kgのLiPF6と0.2mol/kgのLiBF4を溶解して作成した。混合比は、ポリフッ化ビニリデン:溶解液:DMC=1:6:12の重量比とした。
次いで、得られたゾル状の電解質溶液を正極及び負極の両面に均一に塗布した。その後、50℃で3分間乾燥させて溶剤を除去し、正極及び負極の両面にゲル状電解質層を形成した。
上述のようにして作製した電池素子を、下記の表2及び表3に示す各種ラミネートフィルム製の外装材で外装し、その周囲を封止する際、溶着幅を変化させて(0.5〜3.5mm)厚さ3mmの各例の試験用電池を作製した。この際、溶着幅が変わっても外形寸法が変化しないようにして各例の試験用電池を作製した。
また、封止は両面加熱タイプのバーシーラー用いて行った。バーシーラーとしては片側の表面がゴムで被覆されたタイプのものを用いた。
外装材の内側層に金属接着性樹脂を使用した場合は、端子周りの樹脂片を省略した。サイドシールは1回折りの形式で行った。
アルミ蒸着層を配設しない場合、封止部内側又は全面にマイクロカプセルを塗布しておき、圧力がかからずに生じた欠陥が視認し易くなるようにしておいた。
上述の操作を行い、下記の表2〜表4に示す材質や構造の各例の電池を得た。
これら各例の電池について、次の性能評価を実施し、得られた結果を表5及び表6に示した。
端子と外装材との間に短絡が発生するか否かを調べた。
[ピンホール]
成形時に外装材に穴や破れが発生するか否か調べた。
[膨れ発生]
電池厚みに対し、0.5mm以上の膨れが発生するまでの日数を調べた。
[容量]
電池を1年保存後に測定した。
実施例3のように、バリア層をコートして3層構造にすることも可能である。この場合、電池膨れが発生せず寿命も延び、電池厚みも増大しない。
実施例4のように、水分吸収材を2層以上に添加することも可能である。この場合も、電池膨れが発生せず電池寿命も延びるが、若干厚くなる分だけ電池容量が低減する傾向にある。
実施例6は、2層の接着剤層にそれぞれ水分吸収材を添加したものであるが、効果が向上しており、電池膨れが発生せず寿命も延び、電池厚みも増大しない。
また、実施例8は、かかる蒸着層を2層配置したものであるが、電池膨れが発生せず寿命も延び、電池厚みも増大せず、更にその効果が向上する。
実施例9は、水分吸収材及び蒸着層を配置した3層構造のものであるが、この場合も電池膨れが発生せず寿命が延びることが明らかである。
また、実施例11と実施例12とを対比すれば、水分吸収材はより内側から配置するのが好ましいことが分かる。
実施例1−3〜1−5は、シール幅(溶着幅)を変化させたものであるが、いずれも有意な効果を奏し、電池容量の向上に好ましいことが分かる。
更に、実施例1−6〜1−8は、水分吸収材の添加量を変化させたものであるが、少量では電池寿命が短くなる傾向にある。一方、多量に使用すると、層の密着性や緻密性に影響を与え、水分を巻き込み易くなる。これらの実施例から、水分吸収材の添加量としては0.1〜45%が望ましいことが分かる。
なお、実施例1−9、1−11〜1−18及び1−21〜1−26も実施例1−1と同様の効果を奏している。
例えば、上述の実施形態において挙げた数値及び材料はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値及び材料を用いてもよい。
また、本発明はラミネートフィルム外装を用いた電池であれば適用することができ、内部に収容する電池素子の形状は巻回型に限られない。
更に、マイクロカプセルの代わりに、電解液と反応して発色する塗料を塗っておいてもよい。
Claims (18)
- 2層以上の樹脂フィルム層を積層した積層構造、又は2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層した積層構造を有するラミネートフィルムから成り、電池素子を包装するのに用いられる電池素子外装材において、
上記積層構造は金属箔を有さず、
上記積層構造の少なくとも1層は、該層を構成する樹脂に混合された水分吸収材をさらに含み、
上記水分吸収材は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウム、ケイ素又はリンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び過塩素酸塩、リンの酸化物、並びにゼオライトから成る群より選ばれた少なくとも1種の無機化合物と、
次の一般式(1)
(−CH 2 −CH(COOM)−) n …(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物である、電池素子外装材。 - 上記少なくとも1層は、1層以上の上記樹脂フィルム層である請求項1に記載の電池素子外装材。
- 上記積層構造は、2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層したものであり、
上記少なくとも1層は、1層以上の上記接着剤層である請求項1に記載の電池素子外装材。 - 上記積層構造は、2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層したものであり、
上記少なくとも1層は、1層以上の上記樹脂フィルム層及び1層以上の上記接着剤層である請求項1に記載の電池素子外装材。 - 上記水分吸収材が、上記樹脂フィルム層のうちの最外層以外の内側の層に含まれる請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池素子外装材。
- 上記接着剤層が複数存在し、この複数の接着剤層のうちの内側の層に上記水分吸収材が含まれる請求項2又は3に記載の電池素子外装材。
- 上記水分吸収材は、上記樹脂に対し、150℃以上の温度で混合されることにより、上記少なくとも1層に分散されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の電池素子外装材。
- 少なくとも1層の上記樹脂フィルム層を構成するフィルムの表面及び/又は裏面に、アルミ蒸着膜、炭素蒸着膜、酸化珪素蒸着膜、酸化アルミニウム蒸着膜、ポリ塩化ビニリデンコーティング膜及び層状珪酸塩の膜から成る群より選ばれた少なくとも1種の膜を備える請求項1〜7のいずれか一項に記載の電池素子外装材。
- 正極と負極をセパレータを介して巻回して成る電池素子と、この電池素子を包装する電池素子外装材を備え、上記正極と負極の電極端子を外部に導出したまま、上記電池素子の周囲に沿って上記電池素子外装材を封止して成る非水電解質二次電池において、
上記電池素子外装材が、2層以上の樹脂フィルム層を積層した積層構造、又は2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層した積層構造を有するラミネートフィルムから成り、
上記積層構造は金属箔を有さず、
上記積層構造の少なくとも1層は、該層を構成する樹脂に混合された水分吸収材をさらに含み、
上記水分吸収材は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウム、ケイ素又はリンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び過塩素酸塩、リンの酸化物、並びにゼオライトから成る群より選ばれた少なくとも1種の無機化合物と、
次の一般式(1)
(−CH 2 −CH(COOM)−) n …(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物である、非水電解質二次電池。 - 上記電池素子外装材と上記電極端子との封止部の界面全体に、無水マレイン酸変成されたポリエチレン、無水マレイン酸変成されたポリプロピレン、チタネート系カップリング剤が添加されたポリエチレン、チタネート系カッププリング剤が添加されたポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、未延伸のポリエチレン、未延伸のポリプロピレン、未延伸のエチレン酢酸ビニル共重合体、未延伸のエチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、未延伸のエチレン・メチルアクリレート共重合体、未延伸のエチレン・メチルメタクリル酸共重合体、未延伸のポリアクリロニトリル、及び未延伸のポリエチレンテレフタレートから成る群より選ばれた少なくとも1種のものを主成分とする樹脂膜が配置されている請求項9に記載の非水電解質二次電池。
- 上記電池素子外装材と上記電極端子との封止部の界面において、
シーラントフィルムが介在せず、
上記樹脂フィルム層のうちの最内層が、未延伸の無水マレイン酸変成されたポリエチレン、未延伸の無水マレイン酸変成されたポリプロピレン、チタネート系カップリング剤が添加された未延伸のポリエチレン、チタネート系カップリング剤が添加された未延伸のポリプロピレン、未延伸のアイオノマー、未延伸のエチレン・アクリル酸共重合体、及び未延伸のエチレン・メタクリル酸共重合体から成る群より選ばれた少なくとも1種の樹脂を主成分として製膜されたフィルム又はホットメルト層であり、
この最内層が上記電極端子と直接熱接着している請求項9に記載の非水電解質二次電池。 - 上記電池素子外装材と上記電極端子との封止部の界面にシーラントフィルムが介在せず、
上記電極端子の表面にプライマー加工がなされている請求項9に記載の非水電解質二次電池。 - 上記電池素子外装材が、上記電池素子を収容する空所を有する請求項9に記載の非水電解質二次電池。
- 上記電池素子の周囲に沿って形成された上記電池素子外装材の封止部の一部が、上記電極端子を外部に導出したまま封止した電極導出部を形成し、
この電極導出部における溶着幅が0.5〜3.5mmである請求項13に記載の非水電解質二次電池。 - 上記電池素子が矩形板状をなし、その1辺から上記電極端子が延在して上記電池素子外装材の電極導出部で封止されており、
上記電池素子外装材の封止部が上記電池素子の周囲に沿って矩形枠状をなすとともに、上記電極導出部がその1辺を構成し、
上記矩形枠状をなす封止部のうち、上記電極導出部とほぼ直角をなす2辺を構成するサイド封止部の幅が、上記電池素子の厚み以下の寸法を有し、
上記サイド封止部が、上記電極導出部の表面に対して80〜100゜の角度をもって1回折りされてサイド壁を形成している、請求項14に記載の非水電解質二次電池。 - 上記電池素子外装材を構成する樹脂フィルム層の1層以上に、非水電解液の漏れを検出する検出手段が設けられている請求項9に記載の非水電解質二次電池。
- 正極と負極をセパレータを介して巻回して成る電池素子と、この電池素子を包装する電池素子外装材を備え、
上記正極と負極の電極端子を外部に導出したまま、上記電池素子の周囲に沿って上記電池素子外装材を封止して成る非水電解質二次電池と、この非水電解質二次電池を収容するケースと、
この非水電解質二次電池と対象機器とを電気接続する接続端子、及びこの非水電解質二次電池を電気的に保護する保護回路を有する配線基板と、を備え、
上記非水電解質二次電池の電池素子外装材が、2層以上の樹脂フィルム層を積層した積層構造、又は2層以上の樹脂フィルム層を接着剤層を介して積層した積層構造を有するラミネートフィルムから成り、
上記積層構造は金属箔を有さず、
上記積層構造の少なくとも1層は、該層を構成する樹脂に混合された水分吸収材をさらに含み、
上記水分吸収材は、ナトリウム、カリウム、マグネシウム、カルシウム、銅、アルミニウム、ケイ素又はリンの塩化物、水酸化物、硫酸塩、硝酸塩、炭酸塩及び過塩素酸塩、リンの酸化物、並びにゼオライトから成る群より選ばれた少なくとも1種の無機化合物と、
次の一般式(1)
(−CH 2 −CH(COOM)−) n …(1)
(式中のMはナトリウム、カリウム、マグネシウム又はカルシウムを示し、nは100〜5000の自然数を示す。)で表される少なくとも1種のポリアクリル酸塩の、いずれか一方又は双方の混合物である、電池パック。 - 上記電池素子の周囲に沿って形成された上記電池素子外装材の封止部の一部が、上記電極端子を外部に導出したまま封止した電極導出部を形成し、
上記配線基板が上記電極導出部の溶着片上に配置され、この溶着片の先端部が上記配線基板の先端から突出しない請求項17に記載の電池パック。
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