JP5196900B2 - ラミネート外装電池 - Google Patents
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Description
図6(a)に示すように、ラミネート外装電池は、正極板111、負極板112およびセパレータ113からなる電極体110が、金属ラミネートシートを加工してなるラミネート外装体75の内方に収納された構成を有する。ラミネート外装体75では、金属ラミネートシートがそのZ軸方向下方の底辺部75aで折り返され、残りの三方の外縁部75b、75c、75dが熱圧着されることにより、封止された収納空間が構成されている。
本発明に係るラミネート外装電池は、主な構成要素として、電極体、外装体、正極タブ、負極タブおよびタブ樹脂を備える。
・電極体;正極板および負極板を有し構成されている。
・正極タブおよび負極タブ;各々が導電性材料からなり、電極体における正極板および負極板の各々に接続され、外装体の外縁部を横断してその外方へと各一部が延出されている。
本発明に係るラミネート外装電池における上記効果は、一般的に、タブ樹脂に用いる樹脂層が、その融点に応じて異なる曲げ剛性を有し、具体的には、低融点樹脂層の曲げ剛性が、高融点樹脂層に比べて低いということに着目したことにより得られるものである。
以上のように、本発明に係るラミネート外装電池は、熱溶着によってもラミネート外装体における金属層とタブとの間の絶縁を確実に図りながら、小さな曲率でタブの折り返しが可能であり、高い品質と高いエネルギ効率とを備える。
上記本発明に係るラミネート外装電池の横断領域におけるタブ樹脂は、高融点樹脂層がその厚み方向に低融点樹脂層で挟まれた積層構造を有する、という構成を採用することができる。なお、横断領域において、高融点樹脂層を挟む低融点樹脂層を、延出領域におけるタブ樹脂の低融点樹脂層と、同じ樹脂材料を用いる必要は必ずしもない。
1.全体構成
実施の形態に係るラミネート外装電池1の構成について、図1を用い説明する。
電極体10における正極板11および負極板12の各々には、タブ31、32が接続されている。タブ31、32は、ラミネート外装体20におけるZ軸方向上方の外縁部20cを横断して外方に延出されている。タブ31、32には、ラミネート外装体20における内側樹脂層との接着強度を高めるため、およびラミネート外装体20における端辺に露出する金属層と間の絶縁を図るために、内側タブ樹脂41、42および封止部タブ樹脂51、52が被着されている。
タブ31、32に対する内側タブ樹脂41、42および封止部タブ樹脂51、52の被着形態について、図2を用い説明する。図2は、図1におけるA矢視部詳細を示す断面図である。
図2に示すように、本実施の形態に係るラミネート外装電池1では、ラミネート外装体20が3層構造を有する。具体的には、ラミネート外装体20は、内側より、PP層201、Al層202およびNy層203が順に積層されている。各層201、202、203の厚みは、例えば、次の通りである。
・Al層202;40[μm]
・Ny層203;25[μm]
なお、図2などでは、図示を省略しているが、Al層202とPP層201およびNy層203の各間には、例えば、厚み5[μm]のドライラミネート接着層が介挿されている。
3.ラミネート外装電池1の製造方法
次に、ラミネート外装電池1の製造方法について、図3を用いて説明する。なお、図3は、ラミネート外装体20の形成に係る工程を抜き出して描いている。
図3(b)に示すように、金属ラミネートシート2000の外縁の一部2000f、2000gを切除する。このとき、外部分2000f、2000g上の樹脂シート520a、520bの一部も切除される。このように外縁の一部2000f、2000gを切除することにより、残る部分2000d、2000eと端位置が揃えられた樹脂シート52a、52bが形成される。
次に、図3(c)におけるB部を支点として金属ラミネートシート2000の一部を折り返して、樹脂シート52aと樹脂シート52bとでタブ32および内側タブ樹脂42(樹脂シート42a、42b)を挟み込む状態として、該部分を熱溶着する。なお、、正極タブ31の延出部分についても同様である。また、金属ラミネートシート2000を折り返した状態で、他の外縁部20b、20dについても熱溶着する。
4.優位性
本実施の形態に係るラミネート外装電池1が有する優位性について、図2および図4を用い説明する。
先ず、図2に示すように、本実施の形態に係るラミネート外装電池1では、ラミネート外装体20の外縁部20cにおいて、タブ32とラミネート外装体20との間にPEN層522、525を構成中に含む封止部タブ樹脂52(樹脂シート52aと樹脂シート52bとで構成)が介挿されている。PEN層522、525は、変性PPなどに比べて耐熱性が高く、外縁部20cの熱溶着の際にも確実に残る。よって、ラミネート外装電池1では、ラミネート外装体20におけるAl層202とタブ32との間の絶縁を確実に維持することができる。
本実施の形態に係るラミネート外装電池1では、ラミネート外装体20から延出された部分に対して変性PPの単層構造を有する内側タブ樹脂41、42だけを被着させているので、C部分の曲率を小さく保ちながら折り返し加工を行なうことができる。
5.確認実験
(実施例)
上記実施の形態に係るラミネート外装電池1を実施例として準備した。ここで、タブ樹脂41、42、51、52についての各値は、次の通りである。
ラミネート外装体20からの内側タブ樹脂41、42の延出長さ;2.0[mm]
樹脂シート52a、52bにおけるPEN層522、525の厚み;0.015[mm]
(比較例1)
図5(a)に示すように、比較例1に係るラミネート外装電池は、上記実施例に係るラミネート外装電池1に対し、封止部タブ樹脂51、52が介挿されていないところが異なる。即ち、比較例1に係るラミネート外装電池では、タブ82に対して変性PPからなる単層構造のタブ樹脂92(樹脂シート92a、92b)が被着されており、ラミネート外装体70におけるAl層702とタブ82との間にはラミネート外装体70のPP層701とタブ樹脂92が介挿される。なお、比較例1に係るラミネート外装電池は、タブ樹脂92の構成を除き、上記実施の形態に係るラミネート外装電池1と同様の構成を有する。
ラミネート外装体70からのタブ樹脂92の延出長さ;2.0[mm]
(比較例2)
図5(b)に示すように、比較例2に係るラミネート外装電池では、上記比較例1に係るラミネート外装電池におけるタブ樹脂92の代りに、3層構造の樹脂シート97a、97bからなるタブ樹脂がタブ87に対して被着されている。樹脂シート97a、97bは、それぞれ変性PP層971、974/PEN層972、975/変性PP層973、976の3層構造を有する。ラミネート外装体75の構造は、上記実施例および比較例1と同様に、PP層751/Al層752/Ny層753の3層構造である。
PEN層972、975の厚み;0.015[mm]
変性PP層973、976の厚み;0.03[mm]
ラミネート外装体75からの樹脂シート97a、97bの延出長さ;2.0[mm]
(熱溶着時におけるショートの発生確認)
上記実施例、比較例1および比較例2に係るラミネート外装電池の製造に際して、封止のための熱溶着に起因するショート(ラミネート外装体におけるAl層とタブとの接触)を確認した。なお、各々50[個]のサンプルについて確認を行い、封止条件は、次の通りである。
・加熱温度;190[℃]
・実験数;各50[個]
(タブの折り曲げの容易性)
実施例および比較例2に係るラミネート外装電池について、タブ樹脂42、87が被着された部分を次の条件で折り返し、スプリングバック角度を計測した。実験条件は、次の通りである。
・計測;6[hr.]放置後の角度を計測
・実験数;各50[個]
6.その他の事項
上記実施の形態では、内側タブ樹脂41、42を変性PPの単層構造としたが、他の材料を用いることや、複数層積層構造を採用することもできる。ただし、封止部タブ樹脂51、52の構成中に含まれるPEN層522、525などよりも融点が低く、曲げ剛性の低い材料を選択することが必要である。厚みについても、曲げ剛性との関係で薄くすることが望ましい。内側タブ樹脂41、42の構成材料としては、変性PP以外の具体例として、変性PEなどを採用することもできる。
また、上記実施の形態において採用した各数値については、一例であって、適宜の変更が可能である。
10.電極体
11.正極板
12.負極板
13.セパレータ
20.ラミネート外装体
31.正極タブ
32.負極タブ
41、42.内側タブ樹脂
51、52.封止部タブ樹脂
60.回路基板
61.基板
62、63.電子部品
64.ランド
201.ポリプロピレン層
202.アルミニウム層
203.ナイロン層
520a、520b.樹脂シート
521、523、524、526.変性ポリプロピレン層
522、525.ポリエチレンナフタレート層
2000.金属ラミネートシート
Claims (4)
- 正極板および負極板を有し構成された電極体と、
金属層の両主面に樹脂層が積層された金属ラミネートシートが、略直方体状の空間を有する形状に加工されてなり、前記空間に前記電極体が収納された状態で外縁部が封止された外装体と、
各々が導電性材料からなり、前記正極板および前記負極板の各々に接続され、前記外縁部を横断して前記外装体の外方へと延出された正極タブおよび負極タブと、
前記正極タブおよび前記負極タブの各々に対し、外方側先端部を除いて被着され、前記外縁部を横断する領域では前記外装体と前記正極タブおよび前記負極タブとの間に介挿されてなるタブ樹脂とを有するラミネート外装電池であって、
前記正極タブおよび前記負極タブの延出方向において、前記タブ樹脂を、前記外縁部を横断する横断領域と、これに続き前記外装体の外方へと延出される延出領域とに分けて考えるとき、
前記横断領域における構成中には、前記延出領域における構成中に含まれる全ての要素よりも、相対的に融点が高い高融点樹脂層が含まれている
ことを特徴とするラミネート外装電池。 - 前記横断領域では、前記高融点樹脂層の厚み方向両側が、これよりも融点が低い低融点樹脂層により挟まれた積層構造を有する
ことを特徴とする請求項1に記載のラミネート外装電池。 - 前記延出領域における前記タブ樹脂の全体厚みは、前記横断領域における前記タブ樹脂の全体厚みよりも薄い
ことを特徴とする請求項1または2に記載のラミネート外装電池。 - 前記横断領域における構成中には、ポリエステルからなる層が含まれており、
前記延出領域における構成中には、前記ポリエステルからなる層が含まれず、且つ、変性ポリプロピレンまたは変性ポリエチレンからなる層が含まれている
ことを特徴とする請求項1から3の何れかに記載のラミネート外装電池。
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