JP5128008B1 - 非水電解質二次電池 - Google Patents
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Abstract
正極及び負極がセパレータを介して捲回または積層された発電要素6を、ラミネートシートで封止した非水電解質二次電池であって、ラミネートシートは、金属箔1と、金属箔1の両面に形成された樹脂層2、3とを有し、金属箔1は、金属箔1の少なくも一方の平面から樹脂層2、3内に突出する複数の突起部4を有している。
【選択図】図3
【選択図】図3
Description
本発明は、金属ラミネートシートを外装体に用いた非水電解質二次電池に関する。
近年、電子機器のポータブル化等が急速に進み、このような小型機器に用いる電源として、小型かつ軽量で、高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まっている。また、小型機器のみならず、電力貯蔵装置や電気自動車等に用いる大型の二次電池においても、高出力特性、耐久性、安全性などの特性が要求されている。
小型機器に用いる二次電池に対しては、高容量と共に薄型が求められている。薄型で高容量であれば、設計自由度が高まるためである。そのためには、円筒型、角型の金属缶を外装体に用いた電池ではなく、金属ラミネートシートを外装体に用いた電池(以下、「ラミネート電池」という。)が有効である。
ラミネート電池は、通常、シート状の集電体上に合剤層を形成した正極及び負極が、セパレータを介して捲回または積層された電極群(発電要素)を、非水電解質とともに金属ラミネートシートで封止した構成になっている。このような構成では、電極群を幅広の平面形状にすることによって、薄型の二次電池を容易に作製することができる。
金属ラミネートシートは、通常、アルミニウム等の金属層の両面にポリエチレン等の樹脂層を形成した三層構造が用いられている。金属ラミネートシートは、可撓性があるため、小型機器内における平面空間だけでなく、折れ曲がり空間、湾曲空間に合わせて、ラミネート電池を設置することができる。
しかし、ラミネート電池は、可撓性があるが故に、過充電時に異常発熱してラミネート電池内の温度が上昇すると、電解液が分解してガスが発生し、その発生したガスでラミネート電池が膨らんだり、破裂するおそれがある。
特に、ラミネート電池は、金属缶を外装体に用いた電池に比べて、電池内部で発生した熱を電池外部へ放熱する能力が低い。通常、金属缶を外装体に用いた電池は、金属缶が電池内の発電要素に接している。そのため、電池内で発生した熱を金属缶を通して、外部に放熱しやすい構造になっている。
一方、金属ラミネートシートを外装体に用いた電池は、金属箔の内側表面に形成された樹脂層が、電池内の発電要素と接している。そのため、外装体の一部に金属箔が存在していても、発電要素との間に、熱伝導率の低い樹脂層が介在しているため、電池内で発生した熱を外部に放熱しにくい構造になっている。加えて、金属箔の外側表面にも樹脂層が存在するために、金属箔に伝わった熱を、さらに外部に放熱しにくい構造になっている。そのため、ラミネート電池では、過充電時に異常発熱した場合、電池内の温度上昇を抑制することが難しい。
また、ラミネート電池では、発電要素に接続されたリードが、金属ラミネートシートから外部に引き出されて、外部端子となっている。そのため、電池内で発生した熱は、このリードに集中して外部に放熱されるため、リードの温度が上昇するおそれがある。その結果、リード付近のセパレータが熱収縮することによって、内部短絡に至るおそれがある。
なお、電池自体にも、熱暴走防止用の保護素子等を設けているが、より安全性を高めるためには、電池の構造自体に放熱性を高める必要がある。
このような課題に対し、特許文献1には、金属ラミネートシートからなる外装体の外部表面に複数の凹凸構造を形成したラミネート電池が開示されている。
また、特許文献2には、波形状に形成された金属ラミネートシートを外装体に用いたラミネート電池が開示されている。
特許文献1に開示されたラミネート電池では、外装体の外部表面に凹凸構造が形成されているため、外装体の薄型化が図りにくい。また、電池自体にデッドスペースが生じ、電池全体としての体積エネルギー密度が低下してしまう。
同じく、特許文献2に開示されたラミネート電池では、外装体を波形状に形成しているため、外装体の薄型化が図りにくい。また、電池自体にデッドスペースが生じ、電池全体としてのエネルギー密度が低下してしまう。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、ラミネート電池において、エネルギー密度を低下させず、電池内部で発生した熱を外部に効率的に放熱することのできる非水電解質二次電池を提供することにある。
本発明の非水電解質二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して捲回または積層された発電要素を、ラミネートシートで封止した非水電解質二次電池であって、ラミネートシートは、金属箔と、該金属箔の両面に形成された樹脂層とを有し、金属箔は、該金属箔の少なくも一方の平面から前記樹脂層内に突出する複数の突起部を有し、突起部のある部位の樹脂層の厚みは、突起部のない部位の樹脂層の厚みよりも薄くなっていることを特徴とする。
本発明の構成によれば、金属箔は、該金属箔の少なくも一方の平面から樹脂層内に突出する複数の突起部を有しているため、突起部のある部位の樹脂層の厚みは、突起部のない部位の樹脂層の厚みよりも薄くなっている。従って、複数の突起部が内在する樹脂層を電池の内側に配した場合、電池内で発生した熱を、発電要素と接する、または近接する樹脂層のうち、突起部のある薄い樹脂層を介して、優先的に金属箔へ伝導させることができる。また、複数の突起部が内在する樹脂層を電池の外側に配した場合、金属箔に伝導した熱は、突起部のある薄い樹脂層を介して、優先的に電池外部に放熱させることができる。また、複数の突起部は、樹脂層に埋設しているため、ラミネートシート自身の厚みが増大することはない。そのため、エネルギー密度の低下を招くことはなく、かつ、可撓性を損なうこともない。
本発明によれば、ラミネート電池において、エネルギー密度を低下させず、電池内部で発生した熱を外部に効率的に放熱することのできる非水電解質二次電池を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、説明の簡略化のため、実質的に同一の機能を有する構成要素を同一の参照符号で示す。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
図1は、本発明の一実施形態における非水電解質二次電池に使用するラミネートシートの構成を模式的に示した断面図で、図2は、その平面図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態におけるラミネートシートは、金属箔1と、金属箔1の両面に形成された樹脂層2、3とを有する。そして、金属箔1は、金属箔1の少なくも一方の平面から樹脂層3内に突出する複数の突起部4を有している。
図3は、本実施形態における非水電解質二次電池の構造を模式的に示した部分断面図で、図9は、非水電解質二次電池の斜視図である。
図3及び図9に示すように、本実施形態における非水電解質二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して捲回または積層された発電要素6が、図1及び図2で示したラミネートシート15で封止されて、ラミネート電池を構成している。また、発電要素6の正極及び負極に接続されたリード7は、ラミネートシート15から電池外部に引き出されて、外部端子となっている。
図3に示すように、複数の突起部4が内在する樹脂層3は、金属箔1の発電要素6側の表面に形成されている。ここで、突起部4のある部位の樹脂層3の厚みは、突起部4のない部位の樹脂層3の厚みよりも薄くなっている。従って、複数の突起部4が内在する樹脂層3を電池の内側(発電要素6側)に配した場合、電池内で発生した熱を、発電要素6と接する、または近接する樹脂層3のうち、突起部4のある部位の薄い樹脂層3を介して、優先的に金属箔1へ伝導させることができる。これにより、電池内部で発生した熱を外部に効率的に放熱することができる。また、複数の突起部4は、樹脂層3に埋設しているため、金属ラミネートシート自身の厚みが増大することはない。そのため、エネルギー密度の低下を招くことはなく、かつ、可撓性を損なうこともない。その結果、エネルギー密度が高く、安全性の高い非水電解質二次電池を実現することができる。
なお、本実施形態におけるラミネート電池の製造方法は特に限定されないが、例えば、以下のような方法で製造することができる。まず、重ねられたラミネートシートの2辺に熱を加えて、樹脂層2、3同士を融着して封止する。その後、リード7を接続した発電要素6を、袋状になったラミネートシート内に挿入し、リード7が引き出される1辺を、リード7を介して樹脂層2、3同士を融着して封止する。その後、袋状になったラミネートシート内に電解質を注入し、残りの1辺を真空封止することにより4辺を全て封止する。これにより、内部に余分な空気をできるだけ残存させない密閉状態のラミネート電池が製造される。
本実施形態において、複数の突起部4の形状は特に制限されず、電池内で発生した熱を、優先的に金属箔1へ伝導させて、放熱効果を発揮できる範囲において、必要な放熱能力、ラミネートシートの可撓性に応じて、適宜、その形状等を定めることができる。
例えば、図1、2に示すように、複数の突起部4を、頭頂部5を持つ円錐形に形成してもよい。図2に示すように、円錐形の突起部4は、格子状に等間隔に配され、突起部4が内在する樹脂層3の表面は略平坦化されている。発電要素6で熱が発生した場合、発電要素6に近接している突起部4の頭頂部5では、樹脂層3の厚みが薄く、点在する頭頂部5から発電要素6の熱を奪うことができる。また、突起部4は、頭頂部5から円錐形に面積が広がっているので、発生した熱をより効果的に外部に伝導、放熱させることができる。なお、円錐形の突起部4は、不均等に配してもよく、また、円錐形の底円の直径がそれぞれ異なっていてもよい。さらに、円錐以外の形状でもよく、また、頭頂部5が点状でなく平坦部を有していてもよい。
複数の突起部4が内在する樹脂層は、電池の外側(発電要素6側と反対側)に配してもよい。この場合、金属箔1に伝導した熱は、突起部4のある薄い樹脂層を介して、優先的に電池外部に放熱させることができる。これにより、電池内部で発生した熱を外部に効率的に放熱することができる。
また、図4に示すように、金属箔1の両面に、各樹脂層2、3内に突出する複数の突起部4を形成してもよい。これにより、突起部4のある内側の樹脂層3を介して、優先的に金属箔1に伝導した熱を、突起部4のある外側の樹脂層2を介して、優先的に電池外部に放熱させることができるため、より放熱効果を高めることができる。
図5は、他の実施形態におけるラミネートシートの構成を模式的に示した断面図で、図6は、その平面図である。
図5及び図6に示すように、金属箔101の平面から樹脂層3内に突出する複数の突起部9は、ストライプ状に形成されている。複数の突起部9が内在する樹脂層3を、電池の内側(発電要素6側)に配した場合、発電要素6に近接する突起部9の面積がより増加するため、放熱効果がより一層高められる。また、ストライプの長手方向と垂直な方向には、樹脂層3の可撓性をそのまま維持することができる。
なお、ストライプ状の突起部9の幅及びピッチは特に制限されず、電池内で発生した熱を、優先的に金属箔101へ伝導させて、放熱効果を発揮できる範囲において、必要な放熱能力、ラミネートシートの可撓性に応じて、適宜、その幅及びピッチを定めることができる。また、複数の突起部9が内在する樹脂層3は、電池の外側(発電要素6側と反対側)に配してもよい。さらに、金属箔101の両面に、各樹脂層2、3内に突出する複数の突起部9を形成してもよい。
図7及び図8は、他の実施形態におけるラミネートシートの構成を模式的に示した断面図である。
上記実施形態においては、複数の突起部4、9は、樹脂層3に埋設しているため、樹脂層3の表面は略平坦化されている。しかし、図7及び図8に示すように、複数の突起部4、9を、樹脂層3の表面から露出させてもよい。複数の突起部4、9が内在する樹脂層3を、電池の内側(発電要素6側)に配した場合、発電要素6で発生した熱を、樹脂層3の表面から露出した突起部5、13によって直接吸熱できるため、放熱効果をより一層高めることができる。
また、金属箔1、101の両面に、各樹脂層2、3内に突出する複数の突起部4、9を形成した場合、各樹脂層2、3内の突起部4、9を相対する位置に設けなくてもよい。
また、複数の突起部4、9を、金属箔1、101の表面から樹脂層3内に突出して形成しなくても、均一な厚みの金属箔を屈曲、あるいは波状に湾曲させて形成し、金属箔の両面に形成した樹脂層の厚みが、実質的に薄くなる部位が生じるように、金属箔に樹脂層を付着させて形成してもよい。
本実施形態において、非水電解質二次電池の種類は特に制限されず、例えば、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素二次電池等に適用することができる。
以下、本発明を、リチウムイオン二次電池に適用した場合の、各構成要素について、代表的な例を説明する。
(ラミネートシート)
金属箔の材料としては、主にアルミニウムを用いるが、その他、アルミニウム合金、チタン、鉄、ニッケル、銅、SUS等およびそれらの合金を用いることができる。金属箔の厚みは、5〜100μmの範囲が好ましい。
金属箔の材料としては、主にアルミニウムを用いるが、その他、アルミニウム合金、チタン、鉄、ニッケル、銅、SUS等およびそれらの合金を用いることができる。金属箔の厚みは、5〜100μmの範囲が好ましい。
金属箔の突起部は、例えば、金属箔を圧延工法を用いて形成する場合、片側または両側のローラー表面に、円錐形状あるいはストライプ形状等の凹部を形成しておき、圧延押し出し時に、所定の形状の突起部を同時に形成することができる。また、金属箔を電解工法を用いて形成する場合、部分的、時間的に電解条件を変更することによって、所定の形状の突起部を形成することができる。また、通常の平坦な金属箔を形成した後に、部分めっき等で突起部を後付けで形成してもよい。後付けで形成する場合、金属箔の材料とは異なる金属材料の突起部を形成することもできる。突起部の高さは、5〜40μmの範囲が好ましい。
金属箔の内側に形成する樹脂層としては、熱接着性のものを用いることができ、例えば、ポリプロピレン,ポリエチレン,ポリエステル等を用いることができる。金属箔の外側に形成する樹脂層としては、耐熱性のものを用いることができ、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリイミド、四フッ化エチレン樹脂(PTFE)、フッ化ビニリデン樹脂(PVDF)、変性ポリプロピレン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアセテート、ナイロン樹脂等を用いることができ、樹脂層の厚みは、10〜100μmの範囲が好ましい。
金属箔の表面に樹脂層を形成する方法としては、例えば、樹脂フィルムを接着剤を用いて金属箔に接着させて形成することができる。また、半溶融状態の樹脂シートを金属箔に塗布して形成してもよい。この方法を用いれば、突起部を樹脂層の表面から露出させて形成することができる。また、樹脂をノズルから噴出しながら金属箔上に形成する方法を用いても、樹脂層の表面から露出した突起部を形成することができる。
(発電要素)
正極は、シート状の正極集電体と、正極集電体の表面に付着した正極合剤層とを含む。正極集電体としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金などで形成された金属箔などが使用できる。正極集電体の厚みは、1〜100μmの範囲が好ましい。
正極は、シート状の正極集電体と、正極集電体の表面に付着した正極合剤層とを含む。正極集電体としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン、チタン合金などで形成された金属箔などが使用できる。正極集電体の厚みは、1〜100μmの範囲が好ましい。
正極合剤層は、正極活物質の他、導電剤、結着剤などを含有してもよい。正極活物質としては、例えば、LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2等のリチウム含有遷移金属化合物が使用できる。結着剤は、例えば、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂などを使用できる。導電剤は、例えば、アセチレンブラック等のカーボンブラックなどを使用できる。正極の厚みは、70〜250μmの範囲が好ましい。
負極は、シート状の負極集電体と、負極集電体の表面に付着した負極合剤層とを含む。負極集電体としては、例えば、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成された金属箔などが使用できる。負極集電体の厚みは、1〜100μmの範囲が好ましい。
負極合剤層は、負極活物質の他、導電剤、結着剤などを含有してもよい。負極活物質としては、例えば、黒鉛等の炭素材料やケイ素酸化物などを使用できる。結着剤、導電剤は、正極で例示した材料が使用できる。負極の厚みは、100〜250μmの範囲が好ましい。
セパレータの材料は、ポリオレフィン系材料または、ポリオレフィン系材料と耐熱性材料の組み合わせが好ましい。セパレータの厚みは、5〜35μmの範囲が好ましい。
非水電解質は、非水溶媒にリチウム塩を溶解することにより調製される。リチウム塩としては、LiPF6、LiBF4等を使用できる。
正極活物質(LiNi0.4Mn0.3Co0.3O2)に、導電剤としてアセチレンブラックを混合して作製した正極スラリーを、厚さ15μmのアルミニウム箔上に塗布し、乾燥した後、ロールプレスを用いて圧延し、所定の寸法に切断して正極板を作製した。
負極活物質(天然黒鉛)に、増粘剤としてカルボキシメリツセルロースを混合して作製した負極スラリーを、厚さ10μmの銅箔上に塗布し、乾燥した後、ロールプレスを用いて圧延し、所定の寸法に切断して負極板を作製した。
このようにして作製した正極板および負極板を、厚さ16μmのセパレータ(ポリエチレン多孔膜)を介して捲回し、扁平形状電極群を作製し、正極板及び負極板にリードをそれぞれ接続した。
扁平形状電極群を、ラミネートシートで覆い、リードを外部に引き出した状態で、ラミネートシートの3辺を熱溶着で封止した。その後、LiPF6を含む非水電解質を注入した後、残りの1辺を真空封止して、非水電解質二次電池を作製した。4辺の封止部を除いた電池の外形は、厚み6.3mm、幅34mm、高さ50mmとした。また、容量は1000mAhとなるようにした。
ラミネートシートは、以下の5種類の形態のものを作製して、これらのラミネートシートを用いて作製した電池を、それぞれ電池1〜電池5とした。
(電池1)
図1及び図2に示した形態のラミネートシートを用いて電池1を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の内側(発電要素側)の表面に、直径30μm、高さ10μmの円錐形状の突起部を、格子状に、1mmの等間隔で形成した。内側の樹脂層として、15μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
図1及び図2に示した形態のラミネートシートを用いて電池1を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の内側(発電要素側)の表面に、直径30μm、高さ10μmの円錐形状の突起部を、格子状に、1mmの等間隔で形成した。内側の樹脂層として、15μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
(電池2)
図4に示した形態のラミネートシートを用いて電池2を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の両面に、直径30μm、高さ10μmの円錐形状の突起部を、格子状に、1mmの等間隔で形成した。内側の樹脂層として、15μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
図4に示した形態のラミネートシートを用いて電池2を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の両面に、直径30μm、高さ10μmの円錐形状の突起部を、格子状に、1mmの等間隔で形成した。内側の樹脂層として、15μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
(電池3)
図5及び図6に示した形態のラミネートシートを用いて電池3を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の内側(発電要素側)の表面に、幅100μm、高さ10μmのストライプ状の突起部を、500μmピッチで形成した。内側の樹脂層として、15μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
図5及び図6に示した形態のラミネートシートを用いて電池3を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の内側(発電要素側)の表面に、幅100μm、高さ10μmのストライプ状の突起部を、500μmピッチで形成した。内側の樹脂層として、15μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
(電池4)
図7示した形態のラミネートシートを用いて電池4を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の内側(発電要素側)の表面に、直径30μm、高さ15μmの円錐形状の突起部を、格子状に、1mmの等間隔で形成した。内側の樹脂層として、10μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。ここで、円錐形状の突起部は、内側の樹脂層の表面から露出している。
図7示した形態のラミネートシートを用いて電池4を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の内側(発電要素側)の表面に、直径30μm、高さ15μmの円錐形状の突起部を、格子状に、1mmの等間隔で形成した。内側の樹脂層として、10μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。ここで、円錐形状の突起部は、内側の樹脂層の表面から露出している。
(電池5)
アルミニウム箔の表面に突起部を形成しない、従来の形態のラミネートシートを用いて電池5を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の両面に、内側の樹脂層として、10μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
アルミニウム箔の表面に突起部を形成しない、従来の形態のラミネートシートを用いて電池5を作製した。具体的には、50μmの厚さのアルミニウム箔の両面に、内側の樹脂層として、10μmの厚さのポリエチレン層を形成し、外側の樹脂層として、15μmの厚みの変性ポリプロピレン層を形成した。
(放熱効果の評価)
上記方法で得られた電池1〜電池5に対して、過充電試験を行い、電池内で発生した熱の放熱効果を、以下の方法で評価した。
上記方法で得られた電池1〜電池5に対して、過充電試験を行い、電池内で発生した熱の放熱効果を、以下の方法で評価した。
過充電試験は、25℃の恒温槽に電池を入れて、12Vの定電圧充電(最大電流1000mA)にて充電を開始し、電池温度が95℃に達したときに充電を停止する方法で行った。なお、電池温度は、電池の最大平面部の中央部を熱電対で測定した。そして、電池内で発生した熱の放熱効果は、過充電試験終了後、1時間、電池温度を測定し、その間の最高到達温度で評価した。
表1は、各電池1〜電池5について、それぞれ3個づつ、過充電試験を行い、そのときの最高到達温度の結果を示した表である。
表1に示すように、アルミニウム箔の表面に突起部を有するラミネートシートを用いた電池1〜電池4は、突起部を有さない従来のラミネートシートを用いた電池5に比べて、最高到達温度が低かった。これにより、本発明におけるラミネートシートを用いた電池は、電池内部で発生した熱を外部に放熱する効果が高いことが確認できた。
なお、電池1に対して、電池2〜電池4の方が最高到達温度が低く、放熱効果がより高いことがわかる。これは、突起部を、アルミニウム箔の両面に形成したり、ストライプ状に形成したり、あるいは、樹脂層の表面から露出させて形成することによって、アルミニウム箔を介して外部に放熱される熱の伝導効率がより高まったためと考えられる。
次に、複数の突起部が樹脂層内で占める体積比率によって、電池内で発生した熱の放熱効果の違いを評価した。この評価は、図10に示すような、ストライプ状の突起部を有する形態のラミネートシートを用いて行った。
図10に示すように、ストライプ状の突起部9のピッチLを500μmと一定にして、突起部9の幅Wを、50〜400μmの範囲に変えて、ラミネートシートを作製した。なお、突起部9は、アルミニウム箔101の内側(発電要素側)の表面に形成した。また、アルミニウム箔101、樹脂層2、3は、上記の電池3と同じ条件のものを使用した。
表2は、その結果を示した表である。なお、複数の突起部9が樹脂層3内で占める体積比率は、計算を簡単にするために、図10に示すように、突起部9の端部同士を結んだ仮想線Aを樹脂層3の厚みと想定し、当該樹脂層3内に占める突起部9の体積比率(W/L)を求めた。
また、過充電試験は、上記と同じ条件で行い、最高到達温度は、3個の電池の平均値をを求めた。
さらに、ラミネートシートの可撓性試験を併せ行った。可撓性試験は、ラミネートシートを、剛体の角部を使って、90度折り曲げる試験を50回行い、外観上変化なかったものを◎、目視で少し曲り癖が確認できたものを○、明らかに曲り癖が残った、あるいは内部で金属部が断裂していたものを×、として評価した。
表2に示すように、複数の突起部9が樹脂層3内で占める体積比率が、20〜50%の範囲にある電池7〜電池10で、放熱効果が発揮され、かつ可撓性が維持されることが分かる。体積比率が20%より小さいと、突起部9の面積が少なく、熱の伝導効率が低いため、放熱効果が十分に発揮できない。一方、体積比率が50%より大きいと、放熱効果は高いものの、樹脂層3の体積比率が少ないため、可撓性が低下する。
なお、複数の突起部9が樹脂層3内で占める体積比率を、突起部9の幅WとピッチLの比で換算したが、図10に示すように、突起部9の高さT2が、樹脂層3の厚みT1に対して、60%以上であれば、放熱効果は同程度に発揮される。また、80%以上であれば、より好ましい。また、突起部9の形状も、ストライプ以外の形状についても、放熱効果は、同程度に発揮されると考えられる。
本発明の電池は、高い放熱効果を有し、小型機器のみならず、電力貯蔵装置や電気自動車等の用いる大型の二次電池にも有用である。
1、101 金属箔
2、3 樹脂層
4、9 突起部
5、13 突起部
6 発電要素
7 リード
15 ラミネートシート
2、3 樹脂層
4、9 突起部
5、13 突起部
6 発電要素
7 リード
15 ラミネートシート
Claims (9)
- 正極及び負極がセパレータを介して捲回または積層された発電要素を、ラミネートシートで封止した非水電解質二次電池であって、
前記ラミネートシートは、金属箔と、該金属箔の両面に形成された樹脂層とを有し、
前記金属箔は、該金属箔の少なくも一方の平面から前記樹脂層内に突出する複数の突起部を有し、
前記突起部のある部位の前記樹脂層の厚みは、前記突起部のない部位の前記樹脂層の厚みよりも薄くなっている、非水電解質二次電池。 - 前記複数の突起部が内在する前記樹脂層は、前記金属箔の少なくも前記発電要素側の表面に形成されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記複数の突起部が内在する前記樹脂層の表面は、略平坦化されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記複数の突起部は、前記金属箔の一方の平面上を、格子状に配置されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記複数の突起部は、前記金属箔の一方の平面上を、ストライブ状に配置されている、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 正極及び負極がセパレータを介して捲回または積層された発電要素を、ラミネートシートで封止した非水電解質二次電池であって、
前記ラミネートシートは、金属箔と、該金属箔の両面に形成された樹脂層とを有し、
前記金属箔は、該金属箔の少なくも一方の平面から前記樹脂層内に突出する複数の突起部を有し、
前記複数の突起部は、前記樹脂層の表面から露出している、非水電解質二次電池。 - 前記複数の突起部が前記樹脂層内で占める体積比率は、20〜50%の範囲にある、請求項1に記載の非水電解質二次電池。
- 前記複数の突起部の高さが、前記樹脂層の厚みに対して、60%以上である、請求項7に記載の非水電解質二次電池。
- 前記複数の突起部の高さが、前記樹脂層の厚みに対して、80%以上である、請求項7に記載の非水電解質二次電池。
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