JP5202815B2 - Film-clad electrical device and electrical device assembly - Google Patents
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Description
本発明は、電気的エネルギーを貯留および出力するための電気デバイス要素を、可撓性を有する外装フィルムで封止したフィルム外装電気デバイス(例えば電池またはキャパシタ等)に関し、さらには、それが集合した電気デバイス集合体(例えば組電池等)に関する。 The present invention relates to a film-clad electrical device (for example, a battery or a capacitor) in which an electrical device element for storing and outputting electrical energy is sealed with a flexible packaging film. The present invention relates to an electric device assembly (for example, an assembled battery).
近年、モータを駆動源とする電気自動車や、モータとエンジンの両方を駆動源とするハイブリットカーが実用に供されており、この種の自動車の電源としてフィルム外装電池の開発が進められている。フィルム外装電池は、ラミネートフィルムなどの可撓性を有する外装フィルムで構成された包装体のなかに、電圧を生じさせるための電池要素(積層体)が電解液と共に収容される構成となっている。 In recent years, electric vehicles using a motor as a driving source and hybrid cars using both a motor and an engine as driving sources have been put into practical use, and development of a film-clad battery as a power source for this type of vehicle has been promoted. The film-clad battery has a configuration in which a battery element (laminated body) for generating a voltage is accommodated together with an electrolytic solution in a packaging body constituted by a flexible exterior film such as a laminate film. .
外装フィルムからなる包装体は、互いに対向する2枚の外装フィルムの周縁部同士を熱融着することにより、袋状に形成されたものである。ここで「熱融着する」とは、一方の外装フィルムのシール層(樹脂層)と、他方の外装フィルムのシール層(樹脂層)とを溶融させて接合することである。 The package made of the exterior film is formed into a bag shape by heat-sealing the peripheral portions of the two exterior films facing each other. Here, “to heat-seal” is to melt and bond the sealing layer (resin layer) of one exterior film and the sealing layer (resin layer) of the other exterior film.
一般に、フィルム外装電池に用いられるラミネートフィルムは、例えば金属層として形成されガスバリア性を備えるバリア層を含んでいる。したがって、ラミネートフィルムを透過して、水分等が電池内部に侵入したり、あるいは逆に、内部の電解液が漏れたりすることはほとんどない。これに対して、外装フィルム同士を熱融着した封止部では、そのようなバリア層は設けられておらず、樹脂部材のみが存在した状態となっているため、この封止部を通じて(特に、この封止部の密閉性が損なわれている場合)、例えば水分などが電池内部に侵入するおそれもあった。 In general, a laminate film used for a film-clad battery includes a barrier layer that is formed, for example, as a metal layer and has gas barrier properties. Therefore, the laminated film hardly permeates moisture or the like into the battery or conversely leaks the electrolyte inside. On the other hand, in the sealing part in which the exterior films are heat-sealed, such a barrier layer is not provided, and only the resin member is present. In the case where the sealing property of the sealing portion is impaired), for example, moisture may enter the battery.
特許文献1には、この問題に鑑み、フィルム同士を熱融着した封止部に防水性のキャップ部材を取り付けるようにした構成が開示されている。
ところで、フィルム外装電池の包装体内に収容される電解液には、臭気成分であるジエチルカーボネート(DEC)等の成分が含まれていることもある。しかしながら、従来のフィルム外装電池の構成では、この臭気成分が、フィルム同士の封止部を透過して外部に放散されることがあった。特許文献1の構成のように、防水性のキャップ部材が封止部に取り付けられていたとしても、臭気成分は樹脂材料であるこのキャップ部材を透過するものと考えられる。 By the way, components such as diethyl carbonate (DEC), which is an odor component, may be contained in the electrolyte solution contained in the package of the film-clad battery. However, in the configuration of the conventional film-clad battery, this odor component may be transmitted to the outside through the sealing portion between the films. Even if a waterproof cap member is attached to the sealing portion as in the configuration of Patent Document 1, the odor component is considered to pass through the cap member, which is a resin material.
このような臭気成分の放散は、フィルム外装電池一個当たりにしてみれば非常に微量であるかもしれないが、組電池の場合、数十個程度の電池が使われることもあり、臭気成分の放散による問題はより顕在化する。 Such odor component emission may be very small if per film-covered battery, but in the case of an assembled battery, about several tens of batteries may be used, and odor component emission. The problem due to becomes more obvious.
以上、「電池」を例に挙げて本発明の課題について説明してきたが、上記のような課題は電池に限って生じるものではない。例えば、キャパシタとして構成されたものであったとしても、包装体の内部に臭気成分が収容されていれば、それがフィルム同士の封止部(接合部)を通じて放散される可能性があるためである。 As described above, the problem of the present invention has been described by taking the “battery” as an example, but the above-described problem is not limited to the battery. For example, even if it is configured as a capacitor, if an odor component is contained inside the package, it may be dissipated through the sealing part (joint part) between the films. is there.
本発明は上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、外装フィルムで構成された包装体内に封入された臭気成分が外部に放散されにくいフィルム外装電気デバイスおよびそれが集合した集合体を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a film-covered electrical device in which an odor component enclosed in a package composed of a package film is difficult to dissipate to the outside, and an assembly thereof. Is to provide an aggregate.
上記課題を解決するため、本発明のフィルム外装電気デバイスは、可撓性を有する外装フィルム同士がその周縁部で互いに接合されることによって形成された密閉空間内に、電気的エネルギーを貯留および出力するための電気デバイス要素が電解液と共に封入されたフィルム外装電気デバイスにおいて、前記外装フィルムが金属薄膜を有し、前記外装フィルム同士が接合された封止部の端面に金属の蒸着薄膜が形成され、該蒸着薄膜を介して前記封止部の前記端面を覆うように、金属層と接着層とを少なくとも含む封止テープが、前記周縁部の少なくとも一部に設けられていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the film-covered electrical device of the present invention stores and outputs electrical energy in a sealed space formed by joining flexible exterior films to each other at their peripheral portions. In the film-clad electrical device in which the electrical device element for encapsulating with the electrolytic solution is provided, the exterior film has a metal thin film, and a metal vapor-deposited thin film is formed on the end surface of the sealing portion where the exterior films are joined together A sealing tape including at least a metal layer and an adhesive layer is provided on at least a part of the peripheral portion so as to cover the end face of the sealing portion through the vapor-deposited thin film. .
上述したように本発明によれば、封止部端部にガスバリア性の気密手段が設けられていることから、フィルム外装電気デバイス内部からの臭気成分の放散を防止することが可能となる。このようなフィルム外装電気デバイスは、例えば組電池など、多数のデバイスが同時に使用されるような場合に特に有利である。 As described above, according to the present invention, since the gas barrier airtight means is provided at the end of the sealing portion, it is possible to prevent odor components from being diffused from the inside of the film-covered electrical device. Such a film-clad electrical device is particularly advantageous when a large number of devices such as a battery pack are used simultaneously.
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳しく述べる。なお、以下の説明ではフィルム外装電池を本発明のフィルム外装電気デバイスの一例として説明するが、本発明は電池に限らずキャパシタ等として構成されたものであってもよい。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態のフィルム外装電池の全体構成を示す斜視図である。図2は図1のフィルム外装電池の上面図であり、図3は図1のA−A切断線における断面の一部を拡大して示す拡大断面図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, a film-clad battery is described as an example of a film-clad electrical device of the present invention, but the present invention is not limited to a battery and may be configured as a capacitor or the like.
(First embodiment)
FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a film-clad battery according to an embodiment of the present invention. 2 is a top view of the film-clad battery of FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the cross section taken along the line AA of FIG.
図1、図2に示すように、本実施形態のフィルム外装電池20は、可撓性を有する外装フィルム24と、外装フィルムにより形成された密閉空間内に電解液とともに収容される電池要素22とを有している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the film-
電池要素22は、例えば、この種のフィルム外装電池として一般に用いられるリチウムイオン二次電池等であり、電解液と共に封止されることによって所定の起電力を出力するものである。電池要素22は、詳細には図示しないが、正極用および負極用の金属箔がセパレータを介して交互に積層されたものであり、その厚さは例えば数mmから十数mm程度である。本実施形態では電池要素22は、長方形の輪郭形状を有しており、その各短辺からは、引出し電極として、正極用の電極タブ25aと負極用の電極タブ25bとが引き出されている。
The
電極タブ25a、25bはいずれも、厚さが例えば300μm程度のシート状の金属薄板で構成されている。電極タブ25a(正極用)の材質はアルミニウム又はアルミニウム合金等であり、電極タブ25b(負極用)の材質は銅又は合金等である。電極タブ25aの一端側は、電池要素22の正極用の金属箔に電気的接続され、他端側は包装体の外部に延出している。同様にして電極タブ25bも、その一端側が電池要素の負極用の金属箔に電気的接続され、他端側が外部に延出している。
Each of the
外装フィルム24は、電池要素22の輪郭形状に合わせて、その輪郭が長方形となっている。外装フィルム24としては、図3に示すように、電池要素22の図示上面側に配されたフィルム24Aと、図示下面側に配されたフィルム24Bとの2枚が用いられている(以下、これらを区別することなく単に「外装フィルム24」ともいう)。外装フィルム24自体は、従来一般的なものを利用可能であり、本実施形態では中間層であるバリア層26の両面に、熱融着性を備えたシール層27と、絶縁性を備えた保護層28とがそれぞれ積層された構成となっている。バリア層26は金属薄膜として構成可能であり、保護層25は例えばポリアミド系合成繊維等で構成可能である。
The outer film 24 has a rectangular outline in accordance with the outline shape of the
本実施形態では、外装フィルム24A、24Bの周縁部の全体にわたって封止部23が形成されており(図2参照)、封止部23では、一方の外装フィルム24Aのシール層27と、他方の外装フィルム24Bのシール層27とが、熱融着により一体化した状態となっている(図3参照)。なお、「封止部23」は、基本的にはこのようにシール層27同士を接合した部位を意図するが、電極タブ25a、25bが挟み込まれた部位も含むものとする。
In this embodiment, the
本実施形態の構成の主たる特徴部は、外装フィルム24の周縁部にガスバリア性を備えた封止テープ30が設けられている点にある。封止テープ30は、図3に示すように、内側に接着層31が形成され、外側にガスバリア性を備えた気密層32が形成されたものである。気密層32は金属膜(例としてアルミニウム箔)であることが好ましい。気密層32を樹脂材料とした場合、内部の臭気成分が当該気密層を透過して外部に放散されるおそれがあるが、金属膜とすれば臭気成分が透過することはない。
The main characteristic part of the configuration of the present embodiment is that a
上記の通り、本実施形態の構成によれば、外装フィルム同士を熱融着した封止部の端面を覆うようにガスバリア性の封止テープ30が設けられていることから、封止部23(特にシール層27同士の接合部分)のガスバリア性が確保される。その結果、電池内部から、臭気成分が封止部を通じて外部に放散することが抑制される。
As described above, according to the configuration of the present embodiment, since the gas
図1〜図3に示した構成は、外装フィルム24の周縁部の全体にわたって封止テープ30が設けられた例であったが、本発明はそれに限らず、封止テープ30が周縁部の一部にのみ設けられた構成であってもよい。例えば、周縁部4辺のうち、2つの長辺のみにテープ30が貼り付けられていてもよいし、封止部23のうち、電極タブ25a、25bが挟み込まれた部位を除く残りの全領域にテープが貼り付けられていてもよい。封止テープ30には、少なくとも臭気成分を透過させない、という機能が求められる。上記の通り気密層32に金属材料を選択した場合、封止テープ30はガスバリア性(気体非透過性)と液体非透過性との両方を備えることなる。したがって、当然ながら、臭気成分だけではなく、水分などの透過も防止することが可能である。
The configuration shown in FIGS. 1 to 3 is an example in which the
(第2の実施形態)
本発明による作用効果をさらに高めるために、図4に示すように、封止部23の端面にガスバリア性を備えた薄膜35が形成されていてもよい。薄膜35は金属箔膜であってもよく、例えば蒸着法により形成可能である。薄膜35は端面の全域にわたって(すなわち、図4で言えば、各フィルムのバリア層26、シール層27、保護層28の全てを覆うようにして)形成されていてもよいが、それに限定されるものではない。図4のように、少なくともシール層27のみを覆うように形成されていてもよい。
(Second Embodiment)
In order to further enhance the operational effects of the present invention, a thin film 35 having a gas barrier property may be formed on the end face of the sealing
(第3の実施形態)
封止部23からの臭気成分の放散を抑制するためには、上述したような追加の封止テープ30を利用する形態の他にも、例えば図5に示すような構成となっていてもよい。図5の構成では、外装フィルムの一方(24B)が、他方の外装フィルム24Aの側縁を覆い込むように折り返されている。この構成の場合、外装フィルム24Bのバリア層(金属層)が、実質的に、シール層27同士の接合部を覆うこととなり、この部位からの臭気成分の放散が抑えられる。
(Third embodiment)
In order to suppress the emission of the odor component from the sealing
なお、本実施形態の構成と、上記各実施形態の構成とを組み合わせて使用することも可能であり、例えば、折り返されたフィルム24Bの端部のところに図3に示したような封止テープが貼り付けられていてもよい。
It is also possible to use the configuration of this embodiment in combination with the configuration of each of the above embodiments. For example, the sealing tape as shown in FIG. 3 at the end of the folded
以上、第1〜第3の実施形態を例に挙げて本発明のフィルム外装電池について説明したが、本発明はそれらに限らず以下に述べるような構成も含む。 As mentioned above, although the film-clad battery of this invention was demonstrated taking the 1st-3rd embodiment as an example, this invention includes not only these but the structure as described below.
図6のフィルム外装電池21は、封止部23に安全弁40が設けられたものである。一般に、この種のフィルム外装電池においては、異常時に包装体内部にガスが発生することがある。このガスによって包装体の不測の部位が破損するといったことを防ぐため、従来、封止部にガス放出用の安全弁を設けることが行われている。このような安全弁40が設けられている構成では、封止部23のうち、安全弁40を除く領域に封止テープ30が貼り付けられていればよい。
The film-clad
上述したフィルム外装電池は、図7のように集合させることで組電池として利用することができる。図7の構成はあくまで一例であるが、フィルム外装電池20は樹脂材料からなるセルケース15によって保持され、そのようなケース付きのフィルム外装電池20が複数個重ねられている。電池20同士は、互いの電極タブ25a、25b同士が接続されることによって電気的に接続される。なお、接続の形態としては何ら限定されるものではなく、直列接続、並列接続、あるいはそれらの併用であってもよい。
The film-clad battery described above can be used as an assembled battery by being assembled as shown in FIG. Although the configuration of FIG. 7 is merely an example, the film-clad
20、21 フィルム外装電池
22 電池要素
23 封止部
24、24A、24B 外装フィルム
25a、25b 電極タブ
26 バリア層
27 シール層
28 保護層
30 封止テープ
31 接着層
32 気密層
35 薄膜
40 安全弁
60 組電池
20, 21
Claims (2)
前記外装フィルムが金属薄膜を有し、前記外装フィルム同士が接合された封止部の端面に金属の蒸着薄膜が形成され、該蒸着薄膜を介して前記封止部の前記端面を覆うように、金属層と接着層とを少なくとも含む封止テープが、前記周縁部の少なくとも一部に設けられていることを特徴とするフィルム外装電気デバイス。 An electric film element in which an electric device element for storing and outputting electric energy is enclosed with an electrolyte in a sealed space formed by bonding outer flexible films to each other at the peripheral edge thereof. On the device
The exterior film has a metal thin film , a metal vapor-deposited thin film is formed on the end surface of the sealing portion where the exterior films are joined, and the end surface of the sealing portion is covered through the vapor-deposited thin film , A film-clad electrical device, wherein a sealing tape including at least a metal layer and an adhesive layer is provided on at least a part of the peripheral edge.
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