JP5217192B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明は、フレキシブルフィルムを用いた電池ケース内に発電要素を収納して電解液を充填した電池に関するものである。
The present invention relates to a battery in which a power generation element is housed in a battery case using a flexible film and filled with an electrolyte.
電池ケースにアルミラミネートフィルムを用いることにより薄型軽量化を図った非水電解質二次電池が従来から広く使用されている(例えば、特許文献1参照。)。このような非水電解質二次電池の構成例を図3に示す。この非水電解質二次電池1は、電池ケース2が2枚の方形のアルミラミネートフィルム21、22によって構成され、この電池ケース2の内部に発電要素3が収納されると共に非水電解液が充填される。
Nonaqueous electrolyte secondary batteries that have been made thin and light by using an aluminum laminate film for the battery case have been widely used (see, for example, Patent Document 1). A configuration example of such a non-aqueous electrolyte secondary battery is shown in FIG. In this non-aqueous electrolyte secondary battery 1, a
アルミラミネートフィルム21、22は、アルミニウム箔の両面を樹脂層で挟んで積層した方形のラミネートフィルムであり、周縁部を除く中央の大部分に凹部が形成されている。これらのアルミラミネートフィルム21、22は、凹部側を向かい合わせにして上下から重ね合わせ、これらの間に発電要素3を挟み非水電解液を充填して周縁部を熱溶着することにより、内部を密閉した電池ケース2となる。また、発電要素3の両端面から突出する正極リード端子4と負極リード端子5は、これら2枚のアルミラミネートフィルム21、22が重なり合った間を通して封止されて外部に突出するようになっている。
The
上記非水電解質二次電池1は、極めて大きな外力や衝撃等が加わると、フレキシブルなアルミラミネートフィルム21、22が損傷を受けて内部の非水電解液が漏れ出すことがある。そして、導電性の非水電解液が外部に漏れ出して周囲に広がると、近傍の配線や回路基板等が短絡を起こすおそれが生じる。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery 1, when an extremely large external force or impact is applied, the flexible
そこで、従来は、非水電解質二次電池1の電池ケース2に用いられるアルミラミネートフィルム21、22の外表面に電解液吸収剤を塗布して電解液吸収剤層を形成する場合があった。電解液吸収剤は、非水電解液を吸収してゲル化する樹脂である。従って、非水電解質二次電池1の電池ケース2の内部から非水電解液が漏れ出しても、アルミラミネートフィルム21、22の外表面に形成された電解液吸収剤層が吸収してゲル化するので、この非水電解液が流動性をなくし、周囲に広がるのを防止することができる。
Therefore, conventionally, there has been a case where an electrolyte absorbent is applied to the outer surface of the
ところが、上記電解液吸収剤層は、非水電解液を吸収してゲル化すると、アルミラミネートフィルム21、22の外表面上で膨潤するので、これを放置すると、振動や衝撃等によって脆く剥がれ落ちて、非水電解質二次電池1の周囲に散乱するという問題があった。非水電解液によって膨潤した電解液吸収剤層が剥がれ落ちて散乱した場合には、見苦しいだけでなく臭いも発し、回路基板の端子間等に入り込むと短絡のおそれも生じる。
However, the electrolyte absorbent layer swells on the outer surface of the
また、電解液吸収剤層は、ある程度の吸湿性もあるので、外気中の水分を吸収することにより非水電解液を吸収する能力が低下する。このため、非水電解質二次電池1が製造されてから長時間が経過したり高湿度の環境で使用されると、電解液吸収剤層が十分に非水電解液を吸収できないようになるという問題もあった。 Moreover, since the electrolytic solution absorbent layer has a certain amount of hygroscopicity, the ability to absorb the nonaqueous electrolytic solution is reduced by absorbing moisture in the outside air. For this reason, when a long time has passed since the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 was manufactured or when it is used in a high humidity environment, the electrolyte absorbent layer cannot sufficiently absorb the nonaqueous electrolyte. There was also a problem.
なお、上記問題点は、電池ケース2にアルミラミネートフィルム21、22を用いた場合に限らず、その他のフレキシブルフィルムを用いた場合も同様である。
The above problem is not limited to the case where the
さらに、水溶性の電解液を用いた電池であっても、導電性の電解液が漏れ出したときには、周囲に広がるのを防止しなければならないという事情は同じである。しかも、この水溶性の電解液を吸収してゲル化する電解液吸収剤を用いた場合も、電解液を吸収してゲル化し膨潤した電解液吸収剤が振動や衝撃等によって脆く剥がれ落ちて周囲に散乱するという問題は生じ、外気中の水分を吸収することにより電解液を吸収する能力が低下するという問題も生じる。
本発明は、フレキシブルフィルムを用いた電池ケースの外表面に電解液吸収剤層とシール剤層とをこの順で形成することにより、電解液を吸収して膨潤した電解液吸収剤が電池ケースから剥がれ落ちて周囲に散乱するようなおそれのない電池を提供しようとするものである。
In the present invention, an electrolytic solution absorbent that has swollen by absorbing an electrolytic solution is formed from the battery case by forming an electrolytic solution absorbent layer and a sealing agent layer in this order on the outer surface of the battery case using a flexible film. It is an object of the present invention to provide a battery that has no fear of peeling off and scattering around.
請求項1の電池は、フレキシブルフィルムを用いた電池ケースの外表面に電解液吸収剤層を形成すると共に、この電解液吸収剤層の外表面にシール剤層を形成したことを特徴とする。
The battery according to claim 1 is characterized in that an electrolyte solution absorbent layer is formed on the outer surface of a battery case using a flexible film, and a seal agent layer is formed on the outer surface of the electrolyte solution absorbent layer.
請求項1の発明によれば、フレキシブルフィルムを用いた電池ケースの外表面に形成された電解液吸収剤層が電解液を吸収してゲル化し膨潤しても、さらに外層側をシール剤層が覆うので、電池ケースの外表面から剥がれ落ちるようなことがない。また、この電解液吸収剤層は、通常時からシール剤層に覆われて、外気中の水分が遮断されるので、時間の経過に伴って電解液を吸収する能力が低下するということもない。
According to the invention of claim 1, even if the electrolyte solution absorbent layer formed on the outer surface of the battery case using the flexible film absorbs the electrolyte solution and gels and swells, the seal layer is further formed on the outer layer side. Since it covers, it does not peel off from the outer surface of the battery case. In addition, since the electrolytic solution absorbent layer is usually covered with the sealing agent layer and moisture in the outside air is blocked, the ability to absorb the electrolytic solution with time does not decrease. .
上記発明の一例としては、電池ケースにフレキシブルフィルムを用いた非水電解質二次電池において、この電池ケースのフレキシブルフィルムの外表面に電解液吸収剤層を形成すると共に、この電解液吸収剤層の外表面にシール剤層を形成した非水電解質二次電池が挙げられる。 As an example of the above invention, in a non-aqueous electrolyte secondary battery using a flexible film for a battery case, an electrolyte absorbent layer is formed on the outer surface of the flexible film of the battery case, and the electrolyte absorbent layer A nonaqueous electrolyte secondary battery in which a sealing agent layer is formed on the outer surface can be mentioned.
この非水電解質二次電池によれば、電池ケースのフレキシブルフィルムの外表面に形成された電解液吸収剤層が非水電解液を吸収してゲル化し膨潤しても、さらに外層側をシール剤層が覆うので、フレキシブルフィルムの外表面から剥がれ落ちるようなことがない。また、この電解液吸収剤層は、通常時からシール剤層に覆われて、外気中の水分が遮断されるので、時間の経過に伴って非水電解液を吸収する能力が低下するということもない。 According to this non-aqueous electrolyte secondary battery, even if the electrolyte absorbent layer formed on the outer surface of the flexible film of the battery case absorbs the non-aqueous electrolyte and gels and swells, the outer layer side is further sealed Since the layer covers, it does not peel off from the outer surface of the flexible film. In addition, since this electrolyte absorbent layer is normally covered with a sealing agent layer and moisture in the outside air is blocked, the ability to absorb non-aqueous electrolyte decreases with the passage of time. Nor.
特に、非水電解液は、導電性を有するだけでなく、水溶性の電解液よりも臭いが強く、しかも、フレキシブルフィルムを用いた電池ケースは、極めて大きな外力や衝撃等が加わると損傷を受けてこの非水電解液の漏液が生じるおそれが大きくなるので、漏れ出した非水電解液を吸収した電解液吸収剤層が剥がれ落ちるのを防止する必要性が高くなる。 In particular, non-aqueous electrolytes are not only conductive, but also have a stronger odor than water-soluble electrolytes, and battery cases using flexible films are damaged when subjected to extremely large external forces or impacts. Since the risk of leakage of the non-aqueous electrolyte is increased, the need to prevent the electrolyte absorbent layer that has absorbed the leaked non-aqueous electrolyte from peeling off increases.
以下、本発明の最良の実施形態について図1〜図2を参照して説明する。なお、これらの図においても、図3に示した従来例と同様の機能を有する構成部材には同じ番号を付記する。 Hereinafter, the best embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In these drawings, the same reference numerals are given to constituent members having the same functions as those of the conventional example shown in FIG.
本実施形態は、図3に示した従来例と同様の非水電解質二次電池1について説明する。本実施形態の非水電解質二次電池1は、図1に示すように、2枚のアルミラミネートフィルム21、22を用いた電池ケース2の内部に、発電要素3を収納すると共に非水電解液を充填したものである。
In the present embodiment, a non-aqueous electrolyte secondary battery 1 similar to the conventional example shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 1, the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 of the present embodiment houses a
アルミラミネートフィルム21、22は、図2に示すように、アルミニウム箔層21a、22aの一方の面に、ナイロンやPET(ポリエチレンテレフタレート)等のようなバリア性と強度の高いベース樹脂層21b、22bを積層すると共に、他方の面にポリプロピレン(PP)やポリエチレン(PE)等のような熱可塑性樹脂層21c、22cを積層した3層構造のフレキシブルフィルムである。また、これらのアルミラミネートフィルム21、22は、図1に示すように、方形シート状の周縁部を除く中央の大部分に、熱可塑性樹脂層21c、22c側が窪んだ凹部が予めプレス加工によって形成されている。
As shown in FIG. 2, the
上記2枚のアルミラミネートフィルム21、22は、熱可塑性樹脂層21c、22cのある凹部側を向かい合わせにして上下から重ね合わせ、これらの間に発電要素3を収容して、周縁部の熱可塑性樹脂層21c、22c同士を熱溶着することにより、内部を密閉した電池ケース2となる。また、発電要素3の前後の端面から突出する正極リード端子4と負極リード端子5は、これら2枚のアルミラミネートフィルム21、22の前後の縁部の間を通して封止されて外部に突出するようになっている。なお、非水電解液は、これらのアルミラミネートフィルム21、22が内部を完全に密閉する前に注液される。
The two
図1に示した非水電解質二次電池1は、電池ケース2のアルミラミネートフィルム21、22の外表面(ベース樹脂層21b、22bの外表面)に、図2に示すように、電解液吸収剤層6を形成すると共に、この電解液吸収剤層6のさらに外表面にシール剤層7を形成する。この際、これらの電解液吸収剤層6とシール剤層7は、アルミラミネートフィルム21、22におけるベース樹脂層21b、22bの外表面だけでなく、アルミニウム箔層21a、22aや熱可塑性樹脂層21c、22cも露出する熱溶着部の端面の外表面も覆うようにしてもよい。
The nonaqueous electrolyte secondary battery 1 shown in FIG. 1 absorbs electrolyte solution on the outer surfaces of the
上記電解液吸収剤層6は、非水電解液を吸収してゲル化する樹脂層であり、アルミラミネートフィルム21、22の外表面に電解液吸収剤を塗布し硬化させて形成する。電解液吸収剤としては、例えばシリル基を末端に持つ樹脂を用いることができ、本実施形態のようにフレキシブルなアルミラミネートフィルム21、22の外表面に形成する場合には、硬化後にも弾性を備えているものを用いることが好ましい。また、湿気硬化型の樹脂を用いれば、塗布後に外気中の湿気と反応することにより容易に硬化させることができる。本実施形態では、このような電解液吸収剤として、株式会社スリーボンド製のTB1530Dを用いた。
The electrolyte solution
上記シール剤層7は、防湿性と耐薬品性とを備えた樹脂層であり、上記電解液吸収剤層6が非水電解液を吸収して膨潤した際に、破れることがないように、ある程度の弾性を備えていることが好ましい。このシール剤層7は、上記電解液吸収剤層6の外表面にシール剤を塗布し硬化させて形成する。シール剤としては、例えばスチレン樹脂やシリコーン樹脂等を用いることができる。また、湿気硬化型の樹脂を用いれば、塗布後に外気中の湿気と反応することにより容易に硬化させることができる。本実施形態では、このようなシール剤として、株式会社スリーボンド製のTB2905を用いた。
The
上記構成の非水電解質二次電池1は、極めて大きな外力や衝撃等が加わると、電池ケース2のフレキシブルなアルミラミネートフィルム21、22が損傷を受けて内部の非水電解液が漏れ出すことがある。すると、アルミラミネートフィルム21、22から漏れ出した非水電解液は、この漏洩部で直接電解液吸収剤層6に吸収されたり、一旦外側に溢れ出てシール剤層7の外表面からこのシール剤層7を透過して内層側の電解液吸収剤層6に到り吸収される。シール剤層7は、液状の有機溶剤からなる非水電解液に対してある程度軟化して溶解するので、非水電解液が外表面に付着すると、この非水電解液を内部に浸透させることになる。
In the non-aqueous electrolyte secondary battery 1 having the above-described configuration, when an extremely large external force or impact is applied, the flexible
また、例えば複数個の非水電解質二次電池1を重ねて使用するような場合には、いずれかの非水電解質二次電池1から非水電解液が漏れ出すと、この非水電解液が別の正常な非水電解質二次電池1の電池ケース2に付着し、シール剤層7の外表面からこのシール剤層7を透過して内層側の電解液吸収剤層6に到り吸収される。
For example, when a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 1 are used in a stacked manner, if any non-aqueous electrolyte leaks from any of the non-aqueous electrolyte secondary batteries 1, the non-aqueous electrolyte is It adheres to the
電解液吸収剤層6が上記のようにして非水電解液を吸収してゲル化すると、電池ケース2の外表面上で膨潤する。しかしながら、この電解液吸収剤層6は、シール剤層7によって覆われているので、電池ケースの外表面から剥がれ落ちるようなことがない。
When the electrolyte solution
また、この非水電解質二次電池1は、電解液吸収剤層6が通常時からシール剤層7に覆われて、外気中の水分が遮断されるので、この電解液吸収剤層6の非水電解液を吸収する能力が、時間の経過や高湿度の環境で使用されることにより低下するということもない。
Further, in the non-aqueous electrolyte secondary battery 1, the electrolyte solution
なお、上記実施形態では、アルミラミネートフィルム21、22の外表面に電解液吸収剤やシール剤を塗布することにより電解液吸収剤層6やシール剤層7を形成する場合について説明したが、これらの電解液吸収剤層6やシール剤層7の形成方法は任意であり、電解液吸収剤やシール剤を噴霧したり、非水電解質二次電池1を電解液吸収剤やシール剤に浸漬して形成するようにしてもよい。
In addition, although the said embodiment demonstrated the case where the electrolyte
また、上記実施形態では、電池ケース2におけるアルミラミネートフィルム21、22の外表面の全てを覆うように電解液吸収剤層6とシール剤層7を形成する場合を示したが、必ずしも外表面の全てを覆う必要はなく、アルミラミネートフィルム21、22の外表面の一部だけに電解液吸収剤層6を形成してもよい。この場合、シール剤層7は、電解液吸収剤層6の外表面を確実に覆うように形成する必要があり、アルミラミネートフィルム21、22の外表面の全部を覆うように形成してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the electrolyte
また、上記実施形態では、発電要素3の両端面からリード端子4、5が突出する場合を示したが、片方の端面から正負のリード端子4、5が共に突出するようになっていてもよく、端面以外の部分、例えば電極の巻回終端部等からリード端子4、5が引き出されるようになっていてもよい。さらに、発電要素3の構成も任意であり、図示の扁平形の巻回型に限らず、円筒形や積層型の発電要素3であっても同様に実施可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the case where the lead terminals 4 and 5 protrude from the both end surfaces of the electric
また、上記実施形態では、2枚のアルミラミネートフィルム21、22の周縁部を熱溶着する場合を示したが、熱溶着に代えて、接着等の他の方法により接合することもできる。さらに、上記実施形態では、2枚のアルミラミネートフィルム21、22を重ね合わせて電池ケース2とする場合を示したが、例えば1枚のアルミラミネートフィルムを2つ折りにしたり、封筒のように両端部と中央部で重ね合わせるようにした電池ケースを用いてもよく、予めアルミラミネートフィルムを袋状にした電池ケースを用いることもできる。
Moreover, although the case where the peripheral part of the two
また、上記実施形態では、電池ケース2にアルミラミネートフィルム21、22を用いる場合を示したが、アルミニウム箔層21a、22aに代えて他の金属箔層を用いた金属箔ラミネートフィルムを用いることもできる。さらに、この電池ケース2は、十分な強度とバリア性を確保し確実な封止が可能なフレキシブルフィルムであれば、金属箔ラミネートフィルムである必要もなく、樹脂のみからなるラミネートフィルムや単一の素材の樹脂フィルムからなるものであってもよい。
Moreover, although the case where the aluminum laminated
また、上記実施形態では、非水電解液を用いた非水電解質二次電池1について説明したが、本発明は、水溶液電解液を用いた電池を含む電池一般にも実施可能である。水溶液電解液を用いた電池の場合の電解液吸収剤層6は、この水溶液電解液を吸収してゲル化する樹脂層である。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the nonaqueous electrolyte secondary battery 1 using the nonaqueous electrolyte, this invention can be implemented also in the battery generally containing the battery using aqueous solution electrolyte. In the case of a battery using an aqueous electrolyte, the electrolyte
1 非水電解質二次電池
2 電池ケース
21 アルミラミネートフィルム
21a アルミニウム箔層
21b ベース樹脂層
21c 熱可塑性樹脂層
22 アルミラミネートフィルム
22a アルミニウム箔層
22b ベース樹脂層
22c 熱可塑性樹脂層
3 発電要素
4 正極リード端子
5 負極リード端子
6 電解液吸収剤層
7 シール剤層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Nonaqueous electrolyte
Claims (1)
A battery characterized in that an electrolyte absorbent layer is formed on the outer surface of a battery case using a flexible film, and a sealing agent layer is formed on the outer surface of the electrolyte absorbent layer.
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