JP5224336B2 - Film exterior electrochemical device - Google Patents
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Description
本発明は、電気化学デバイス要素がフィルム外装体によって熱融着して封止されるフィルム外装電気化学デバイスに関するものである。 The present invention relates to a film-clad electrochemical device in which an electrochemical device element is thermally fused and sealed by a film-clad body.
今日、二次電池や電気二重層キャパシタなどの電気化学デバイスのひとつとして、正極板と負極板がセパレータを介して交互に積層または巻回された電池要素を電解液と共に外装体によって包囲した非水電解液二次電池が携帯機器や電気自動車等の電源として用いられている。非水電解液二次電池としては、リチウムコバルト酸化物やリチウムマンガン酸化物のような活物質を含む正極と、黒鉛等の炭素系材料を含む負極との間にセパレータを介したものを非水電解液と共に金属缶内に収納した構成のものが知られている。ここで、非水電解液には、低粘度、かつ低沸点の非水溶媒を含む電解液が知られている(例えば特許文献1)。 Today, as an electrochemical device such as a secondary battery or an electric double layer capacitor, a battery element in which a positive electrode plate and a negative electrode plate are alternately stacked or wound via a separator is surrounded by an outer casing together with an electrolyte. An electrolyte secondary battery is used as a power source for portable devices and electric vehicles. A nonaqueous electrolyte secondary battery is a nonaqueous electrolyte battery in which a separator is interposed between a positive electrode containing an active material such as lithium cobalt oxide or lithium manganese oxide and a negative electrode containing a carbon-based material such as graphite. The thing of the structure accommodated in the metal can with the electrolyte solution is known. Here, an electrolyte solution containing a non-aqueous solvent having a low viscosity and a low boiling point is known as a non-aqueous electrolyte solution (for example, Patent Document 1).
上記の例では、箱型の外装体が用いられているが、携帯機器や電気自動車等の電源として用いられている外装体には、軽量化、薄型化が強く要求されている。 In the above example, a box-shaped exterior body is used. However, the exterior body used as a power source for portable devices, electric vehicles, and the like is strongly required to be lightweight and thin.
そこで、外装体に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、金属缶に比べて自由な形状を採ることが可能な外装体として、金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムが用いられるようになった。 Therefore, the exterior body can be further reduced in weight and thickness in place of conventional metal cans that are limited in weight and thickness, and can have a free shape compared to metal cans. As described above, a metal thin film or a laminate film obtained by laminating a metal thin film and a heat-fusible resin film has come to be used.
上記ラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の両面にポリプロピレンやナイロンなどの樹脂フィルムを積層した3層ラミネートフィルムが挙げられる。 A typical example of the laminate film is a three-layer laminate film in which resin films such as polypropylene and nylon are laminated on both surfaces of an aluminum thin film that is a metal thin film.
外装体にラミネートフィルムを用いたフィルム外装体では、正極および負極がセパレータを介して積層された電気化学デバイス要素が該フィルム外装体によって包囲され、該フィルム外装体の周縁部が気密に熱融着されている。さらに、該電気化学デバイス要素の正極および負極を該フィルム外装体の外部へ引き出すために、一端が正極または負極に接続され、他端がフィルム外装体の外に引き出された正極リード端子および負極リード端子が設けられている。上記セパレータとしては、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いて形成した多孔性フィルムなどが用いられるのが一般的である(例えば特許文献2)。 In a film exterior body using a laminate film as the exterior body, an electrochemical device element in which a positive electrode and a negative electrode are laminated via a separator is surrounded by the film exterior body, and a peripheral portion of the film exterior body is heat-sealed hermetically. Has been. Furthermore, in order to pull out the positive electrode and the negative electrode of the electrochemical device element to the outside of the film outer package, one end is connected to the positive electrode or the negative electrode, and the other end is pulled out of the film outer package and the negative electrode lead terminal and the negative electrode lead Terminals are provided. As the separator, a porous film formed using a thermoplastic resin such as polyolefin is generally used (for example, Patent Document 2).
しかしながら、低粘度、かつ低沸点の非水溶媒の電解液を用いるフィルム外装電池は、充放電サイクルが進行するにつれて電気化学あるいは揮発の作用により、電解液が消費され、ガス発生に起因するセルの膨れや、電池容量の劣化が生じる問題がある。 However, a film-clad battery using a non-aqueous solvent electrolyte solution having a low viscosity and a low boiling point consumes the electrolyte solution due to the action of electrochemical or volatilization as the charge / discharge cycle progresses, and the cell exterior cell is caused by gas generation. There is a problem that swelling and deterioration of battery capacity occur.
また、帯状の正極、負極およびセパレータを巻回してなる電極群において帯状の正極、負極およびセパレータの各幅を、正極幅<負極幅<セパレータ幅とすることによって、振動や落下に対して放電容量の低下、漏液、破断等を防止する扁平形非水電解液二次電池があり、例えば特許文献3に開示されている。
In addition, in the electrode group formed by winding the strip-shaped positive electrode, the negative electrode, and the separator, the width of the strip-shaped positive electrode, the negative electrode, and the separator is set such that the positive electrode width <the negative electrode width <the separator width, thereby preventing the discharge capacity against vibration and dropping. There is a flat non-aqueous electrolyte secondary battery that prevents deterioration, leakage, breakage, etc., and is disclosed in
さらに、帯状の正極、負極およびセパレータを巻回してなる巻回電極体において、帯状の正極、負極およびセパレータの各幅を、正極幅<負極幅<セパレータ幅とするとともに、上記巻回電極体の中央に空隙部を設けた巻回型非水電解液二次電池があり、例えば特許文献4に開示されている。
Further, in a wound electrode body formed by winding a belt-like positive electrode, a negative electrode, and a separator, each width of the belt-like positive electrode, the negative electrode, and the separator is set such that positive electrode width <negative electrode width <separator width, There is a wound type non-aqueous electrolyte secondary battery in which a gap is provided in the center, which is disclosed in
電池容器として上述のような手段を用いた場合、充放電サイクルが進行するにつれて電気化学あるいは揮発の作用により、電解液が消費され、電池内部に微量のガスが発生し続けるが、極端な場合、電池容器が膨れ、変形するという問題点を生じる。特にラミネートフィルム形状の場合、容器が変形すると、電池が電子機器に納まらなくなる、あるいは電池特性の劣化を招く恐れがある等の問題点があった。 When the above means is used as a battery container, the electrolytic solution is consumed by the action of electrochemical or volatilization as the charge / discharge cycle proceeds, and a trace amount of gas continues to be generated inside the battery. The battery container swells and deforms. In particular, in the case of a laminate film shape, there is a problem that if the container is deformed, the battery may not fit in the electronic device or the battery characteristics may be deteriorated.
また、この種の外装電池は、電池要素の正極、負極およびセパレータの各幅を、電極群製造工程で微量の積層ずれ防止等で正極幅<負極幅<セパレータ幅とする必要がある。ただし、充放電サイクルによる極端な電池容器が膨れ、変形を防ぐために電解液の保持性を向上させるため、セパレータの幅を広くしすぎると、電池組立工程で熱融着工程でセパレータが収縮するおそれが生じ、セパレータ占有面積も増加するので、エネルギー密度が低下する。 In this type of external battery, the positive electrode width, the negative electrode width, and the separator width of the battery element need to satisfy the positive electrode width <the negative electrode width <the separator width in order to prevent a small amount of stacking deviation in the electrode group manufacturing process. However, extreme battery containers due to charge / discharge cycles may swell and improve electrolyte retention in order to prevent deformation. Therefore, if the separator is made too wide, the separator may shrink during the heat fusion process in the battery assembly process. And the area occupied by the separator also increases, so the energy density decreases.
巻回型電池の場合、エネルギー密度を落とさず、電解液の保持性を向上させる手段として、巻回電極体の中央に空隙部を設けることで可能であるが、この場合、巻回電極体の中央部付近のみに電解液保持性の効果があり、巻回電極体の外周部付近には効果が及ばない。電解液の保持性を上げるにはセパレータの厚みを厚くすること等でも可能であるが、この場合、セル自体の厚みが増加してしまう。 In the case of a wound battery, it is possible to provide a gap in the center of the wound electrode body as a means for improving the electrolyte retention without reducing the energy density. Only the vicinity of the central portion has the effect of retaining the electrolyte, and the effect does not reach the vicinity of the outer peripheral portion of the wound electrode body. Although it is possible to increase the retention of the electrolytic solution by increasing the thickness of the separator, in this case, the thickness of the cell itself increases.
さらに、この種の外装電池は、内圧が所定圧以上に上昇したときに自動的に開放して、ガスなどを外部に排気する安全弁が設けられることが多い。よって、安全弁によってラミネートフィルムが開封することで、電池の破裂や意図しない方向へのガスの噴出が防止される。 Further, this type of external battery is often provided with a safety valve that automatically opens when the internal pressure rises above a predetermined pressure and exhausts gas or the like to the outside. Therefore, the laminate film is opened by the safety valve, thereby preventing the battery from bursting or unintentional gas ejection.
上記構造を有するフィルム外装電池は、薄型であることを大きな利点の一つとしている。従って、安全弁やサイクル特性の劣化を防止するための構造を設けるに際しては、厚みの増加を回避し、上記利点が損なわれないようにする必要がある。 One of the great advantages of the film-clad battery having the above structure is that it is thin. Therefore, when providing a structure for preventing the safety valve and the cycle characteristics from deteriorating, it is necessary to avoid an increase in thickness so that the above advantages are not impaired.
すなわち、本発明の技術的課題は、フィルム外装電気化学デバイスの、内圧が上昇したときに自動的に開放してガスなどを外部に排気する安全弁を有するという特徴を踏まえ、かつ、該フィルム外装電気化学デバイスの薄型であるという利点を損なうことなく、長期にわたり、信頼性を確保するフィルム外装電気化学デバイスを提供することにある。 That is, the technical problem of the present invention is based on the feature that the film-clad electrochemical device has a safety valve that automatically opens and exhausts gas and the like when the internal pressure rises, and An object of the present invention is to provide a film-covered electrochemical device that ensures reliability over a long period of time without impairing the advantage of the thin chemical device.
本発明は、フィルム外装電気化学デバイスの一部に、電気化学デバイス要素を収納する部位および該電気化学デバイス要素を収納する部位と連続して、該電気化学デバイス要素の外側まで突出されて形成されたセパレータの突出部が収納されるセパレータ収納部が設けられた構造である。なお、該電気化学デバイス要素は、セパレータを介して積層された複数の正極板および負極板から引き出された正極延出部および負極延出部が正極リード端子または負極リード端子にそれぞれ一括して接合されており、該フィルム外装電気化学デバイスは、熱融着して封止される。 The present invention is formed on a part of a film-clad electrochemical device so as to protrude to the outside of the electrochemical device element in succession to a portion for accommodating the electrochemical device element and a portion for accommodating the electrochemical device element. In addition, a separator storage portion in which the protruding portion of the separator is stored is provided. The electrochemical device element has a plurality of positive and negative electrode plates stacked via separators, and a positive electrode extended portion and a negative electrode extended portion that are drawn from the negative electrode plate are bonded together to the positive electrode lead terminal or the negative electrode lead terminal, respectively. The film-covered electrochemical device is sealed by thermal fusion.
本発明のフィルム外装電気化学デバイスは、セパレータを介して積層された正極および負極からなる電気化学デバイス要素と電解液をフィルム外装体に収納し、外周部を熱融着して封止した該フィルム外装電気化学デバイスであって、フィルム外装体の外周部の一部に熱融着幅狭部が設けられ、セパレータの一部に、電気化学デバイス要素の外側まで突出された突出部が設けられ、該突出部が、熱融着幅狭部の内側に形成されたセパレータ収納部に収納されることを特徴とする。
The film-clad electrochemical device of the present invention is a film in which an electrochemical device element consisting of a positive electrode and a negative electrode laminated with a separator and an electrolytic solution are housed in a film-clad body, and the outer peripheral part is thermally fused to seal It is an exterior electrochemical device, a heat-sealed narrow part is provided in a part of the outer peripheral part of the film exterior body, and a protruding part that protrudes to the outside of the electrochemical device element is provided in a part of the separator , The projecting portion is housed in a separator housing portion formed inside the heat-sealed narrow portion.
また前記熱融着幅狭部が、内圧上昇時に開放することが好ましい。セパレータが収納されている該セパレータ収納部は、ガスによる内圧が上昇したとき、圧力が、熱融着幅狭部に集中して加わるため、安全弁として機能するとともに、該フィルム外装電気化学デバイスの破裂や意図しない方向へのガスの噴出が防止される。 Moreover, it is preferable that the said heat fusion narrow width part is open | released when an internal pressure rises. When the internal pressure due to the gas is increased, the separator housing portion in which the separator is housed acts as a safety valve because the pressure is concentrated on the heat-sealed narrow portion, and the film exterior electrochemical device bursts. In addition, gas ejection in an unintended direction is prevented.
本発明により、フィルム外装体の薄型であるという利点を損なうことなく、長期にわたり、信頼性を確保するフィルム外装電気化学デバイスの提供が可能となった。 According to the present invention, it is possible to provide a film-clad electrochemical device that ensures reliability over a long period of time without impairing the advantage that the film-clad body is thin.
本発明によれば、該電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータに電解液が保持されていることで、長期に渡って良好なサイクル特性を持つフィルム外装電池が得られる。 According to the present invention, since the electrolytic solution is held in the separator formed so as to be drawn out of the electrochemical device element, a film-covered battery having good cycle characteristics over a long period of time can be obtained.
本発明によれば、充放電サイクルによる極端な該電気化学デバイス要素が、膨れや変形を防止するための構造を設けるに際しては、該電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータが設置されたセパレータ収納部の熱融着幅狭部の一部が内圧を開放する安全弁も兼ねているので、該フィルム外装電気化学デバイスの薄型である利点が得られる。 According to the present invention, when the electrochemical device element extreme due to the charge / discharge cycle is provided with a structure for preventing swelling and deformation, the separator formed so as to be drawn out of the electrochemical device element is provided. Since a part of the heat-sealed narrow portion of the separator housing portion installed also serves as a safety valve that releases the internal pressure, the advantage of the thin film-covered electrochemical device can be obtained.
本発明によれば、該電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータを用いても従来と同等の組立工程で形成できるため、高い作業効率が得られる。 According to the present invention, even if a separator formed so as to be drawn out of the electrochemical device element can be used, it can be formed by an assembly process equivalent to the conventional one, so that high working efficiency can be obtained.
次に、本発明の実施の形態についてフィルム外装電気化学デバイスの例としてフィルム外装電池について図面を参照して説明する。 Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings for a film-clad battery as an example of a film-clad electrochemical device.
図1は、本発明のフィルム外装電池の熱融着部をハッチングで示した平面図、図2は、本発明のフィルム外装電池の電気デバイス要素の分解斜視図である。図1に示すように、フィルム外装電池1は電気化学デバイス要素7を収納したフィルム外装体2と、電気化学デバイス要素7と接続されてフィルム外装体2の外部に突出した正極リード端子3および負極リード端子4とを有する。前記フィルム外装体2は、電気化学デバイス要素7の周囲で図1のハッチングで示すように熱融着されて熱融着部5を構成し、接合されている。
FIG. 1 is a plan view showing a heat-sealed portion of a film-clad battery of the present invention by hatching, and FIG. 2 is an exploded perspective view of an electric device element of the film-clad battery of the present invention. As shown in FIG. 1, a film-
電気化学デバイス要素7の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部6は非熱融着部であり、フィルム外装体2の周囲の封止時に熱融着して熱融着部5と同時に形成することができるため、特別の工数を必要とせずに設けることができる。
The
本実施の形態では、前記電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部を設け、セパレータに電解液が保持されていることで、充放電サイクルによる極端なフィルム外装電気デバイスの膨れ、変形を抑制し、長期に渡って良好なサイクル特性を保つことができる。
また、前記セパレータ収納部の熱融着部の一部に内圧圧力を利用し機能する安全弁を有し、安全性を確保しているので、フィルム外装電池の破裂や意図しない方向へのガスの噴出が防止される。
In the present embodiment, an extreme film due to a charge / discharge cycle is provided by providing a separator storage portion in which a separator formed so as to be drawn out of the electrochemical device element is provided, and an electrolyte is held in the separator. Swelling and deformation of the external electrical device can be suppressed, and good cycle characteristics can be maintained over a long period of time.
In addition, a safety valve that functions by utilizing internal pressure pressure is provided in a part of the heat-sealed part of the separator housing part to ensure safety, so that the film-clad battery bursts or gas is ejected in an unintended direction. Is prevented.
さらに、前記電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成された前記セパレータを用いた場合も従来と同等の組立工程で形成できるため、作業効率を落とすことはなく、フィルム外装電池の特徴である薄型であるという利点も損なうことはない。 Furthermore, even when the separator formed so as to be pulled out of the electrochemical device element can be formed by an assembly process equivalent to the conventional one, it is a feature of the film-clad battery without reducing work efficiency. The advantage of being thin is not lost.
本発明のフィルム外装体は、アルミニウム薄膜の両面にポリプロピレンやナイロンなどの樹脂フィルムを積層した3層ラミネートフィルム等からなっている。 The film outer package of the present invention is composed of a three-layer laminate film in which resin films such as polypropylene and nylon are laminated on both surfaces of an aluminum thin film.
該フィルム外装電気化学デバイスは電気化学デバイス要素を包囲し、該フィルム外装電気化学デバイスの外周部が機密に熱融着されている。該フィルム外装電気化学デバイスは、外周部に熱融着幅狭部を設けるのが安全上、特性上好ましい。 The film-clad electrochemical device surrounds the electrochemical device element, and the outer periphery of the film-clad electrochemical device is heat-sealed secretly. In the film-covered electrochemical device, it is preferable in terms of safety to provide a heat-sealed narrow portion on the outer peripheral portion.
該セパレータ収納部は四角、丸、三角など、どのような形状でもよく、該セパレータ収納部の数は1つである必要はなく、2つ以上でもよい。さらに、該セパレータ収納部の該フィルム外装電気化学デバイスの厚さは、該セパレータ収納部以外の該フィルム外装電気化学デバイスの厚さと同じである必要はなく、該セパレータ収納部以外の該フィルム外装電気化学デバイスの厚さより薄くてもよい。 The separator accommodating portion may have any shape such as a square, a circle, and a triangle, and the number of the separator accommodating portions is not necessarily one, and may be two or more. Furthermore, the thickness of the film-covered electrochemical device in the separator housing portion need not be the same as the thickness of the film-covered electrochemical device other than the separator housing portion. It may be thinner than the thickness of the chemical device.
なお、安全弁としては、セパレータ収納部において突出部熱融着およびガス放出部を設けることでも可能である。セパレータ収納部のフィルム外装電気化学デバイスが膨張することにより、熱融着幅狭部の一部に引き剥がす方向の応力が集中し、この熱融着部が選択的に剥離していく。剥離がフィルム外装電気化学デバイスの外周部に到達することで、フィルム外装電気化学デバイス内部と外気とが連通されて、内部のガスが外部へと確実に排出される。フィルム外装電気化学デバイスの破裂や意図しない方向へのガスの噴出を防止するためには、いずれの方法を用いても良い。 In addition, as a safety valve, it is also possible to provide a protruding portion heat fusion and gas discharge portion in the separator housing portion. When the film-covered electrochemical device in the separator housing portion expands, stress in the peeling direction concentrates on a part of the heat-sealed narrow portion, and the heat-sealed portion is selectively peeled off. When the peeling reaches the outer peripheral portion of the film-clad electrochemical device, the inside of the film-clad electrochemical device communicates with the outside air, and the gas inside is reliably discharged to the outside. Any method may be used to prevent rupture of the film-clad electrochemical device and ejection of gas in an unintended direction.
以下に、本発明の実施例を詳述する。 Examples of the present invention are described in detail below.
(実施例1)
本発明の実施例1として、フィルム外装電池について図1を参照して説明する。図1に示すようにフィルム外装電池1は、電気化学デバイス要素7と、電気化学デバイス要素7を収納したフィルム外装体2と、電気化学デバイス要素7と接続されてフィルム外装体2の外部に突出した正極リード端子3および負極リード端子4を有する。フィルム外装体2は、電気化学デバイス要素7の周囲であって、ハッチングで示すように熱融着されて熱融着部5を構成し、封止されている。
Example 1
As Example 1 of the present invention, a film-clad battery will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the film-clad
電気化学デバイス要素7の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部6は、非熱融着部であり、フィルム外装体2の周囲の封止時に熱融着して熱融着部5と同時に形成することができる。
The
正極の製作は、スピネル構造を持つマンガン酸リチウム粉末、炭素質導電性付与材、およびポリフッ化ビニリデンを90:5:5の重量比でNMP(N−メチル−2−ピロリドン)に混合分散、撹拌してスラリーとした。 For the production of the positive electrode, lithium manganate powder having a spinel structure, a carbonaceous conductivity imparting material, and polyvinylidene fluoride are mixed and dispersed in NMP (N-methyl-2-pyrrolidone) at a weight ratio of 90: 5: 5 and stirred. To give a slurry.
このスラリーを、ドクターブレードを用いて、正極板となる厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に均一に塗布した。塗布時には、わずかに未塗布部(正極板が露出している部分)が筋状にできるようにした。次に、これを100℃で2時間真空乾燥させた。 This slurry was uniformly applied to one side of an aluminum foil having a thickness of 20 μm serving as a positive electrode plate using a doctor blade. At the time of application, the unapplied part (part where the positive electrode plate was exposed) was made to be slightly streaked. Next, this was vacuum-dried at 100 ° C. for 2 hours.
同様にもう一方の面にもスラリーを塗布し、真空乾燥させた。この際、表裏の未塗布部が一致するようにした。このようにして両面にスラリーを塗布したシート(図示せず)をロールプレスした。これを、未塗布部を含めて矩形に切り出して正極9とした。スラリー未塗布部は片側の一部を矩形に残した他は切り取り、残った部分を正極リード端子3とした。
Similarly, the slurry was applied to the other surface and vacuum-dried. At this time, the uncoated portions on the front and back sides were made to coincide. Thus, the sheet | seat (not shown) which apply | coated the slurry on both surfaces was roll-pressed. This was cut out into a rectangle including an uncoated portion to obtain a
負極の製作は、アモルファスカーボン粉末、ポリフッ化ビニリデンを91:9の重量比でNMPに混合、分散、撹拌してスラリーとした。 The negative electrode was manufactured by mixing amorphous carbon powder and polyvinylidene fluoride in NMP at a weight ratio of 91: 9, dispersing and stirring to form a slurry.
このスラリーを、ドクターブレードを用いて負極板となる厚さ10μmの銅箔の片面に塗布した。塗布時には、わずかに未塗布部(負極板が露出している部分)が筋状にできるようにした。次にこれを100℃で2時間真空乾燥させた。なお、このとき負極層の単位面積あたりの理論容量と正極層の単位面積あたりの理論容量が1:1となるようにスラリーの膜厚を調整した。 This slurry was applied to one side of a 10 μm thick copper foil serving as a negative electrode plate using a doctor blade. At the time of application, the non-applied part (part where the negative electrode plate was exposed) was made to be slightly streaked. Next, this was vacuum-dried at 100 ° C. for 2 hours. At this time, the film thickness of the slurry was adjusted so that the theoretical capacity per unit area of the negative electrode layer and the theoretical capacity per unit area of the positive electrode layer were 1: 1.
同様にもう一方の面にもスラリーを塗布し、真空乾燥させた。このようにして両面にスラリーを塗布したシート(図示せず)をロールプレスした。これを正極9から正極リード端子3を取り去ったサイズよりも縦横2mmずつ大きいサイズのスラリーを塗布した銅箔に、負極リード端子4を加えたものを負極10とした。スラリー未塗布部は片側の一部を矩形に残した他は切り取り、残った部分を負極リード端子4とした。
Similarly, the slurry was applied to the other surface and vacuum-dried. Thus, the sheet | seat (not shown) which apply | coated the slurry on both surfaces was roll-pressed. The
図2に示すように上記のようにして作製した正極9と負極10、および負極10から負極リード端子4を取り去ったサイズよりも縦横2mmずつ大きいサイズに、セパレータ収納部6のサイズを加えた大きさとしたポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの三層構造を持つマイクロポーラスセパレータ(以下セパレータとも表記)を交互に積層した。セパレータ11の一部は電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成された。電極の最外側は負極10となるようにし、その負極のさらに外側にセパレータ11を設置した(セパレータ11/負極10/セパレータ11/正極9/セパレータ11/・・・・・・/セパレータ11/正極9/セパレータ11/負極10/セパレータ11、という順番)。積層した正極の正極リード端子3と正極リード部としてアルミニウム板(図示せず)を一括して超音波溶接した。同様に、積層した負極の負極リード端子4と負極リード部としてニッケル板(図示せず)を一括して超音波溶接して電気化学デバイス要素7を製作した。
As shown in FIG. 2, the
図1に示すように、フィルム外装電池1は、電気化学デバイス要素7を収納したフィルム外装体2の外部に突出した正極リード端子3および負極リード端子4を有する。フィルム外装体2は、電気化学デバイス要素7の周囲で、図1のハッチングで示すように熱融着されて熱融着部5を構成し、接合されている。セパレータ収納部6は熱融着されない。
As shown in FIG. 1, the film-clad
電気化学デバイス要素7を収納したフィルム外装体2の熱融着部のうち、セパレータ収納部6を含む1辺を除く3辺を熱融着した。熱融着していない1辺から、セパレータ収納部6に電解液を注液した。電解液は1mol/LのLiPF6を支持塩とし、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートの混合溶媒(重量比30:50:20)を溶媒とした。電解液注入後、真空中にてフィルム外装体2を封止し、フィルム外装電池1を得た。
Of the heat-sealed portions of the film
フィルム外装電池1において、フィルム外装体2の膨張が発生すると、セパレータ収納部6において熱融着の幅が狭くなっている熱融着幅狭部8から、熱融着部の剥がれが選択的に進行し、最終的にはフィルム外装電気化学デバイス内部と外気とが連通し、電池内部にて発生したガスは外部に排出される。熱融着幅狭部8の幅は2.5mm、セパレータ収納部6の幅は7.5mm、熱融着部の幅は10mmである。また、セパレータ収納部6の長さは50mmである。
In the film-clad
(比較例1)
電気デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータが設置されたセパレータ収納部を設けない以外は実施例1と同様にしてフィルム外装電気化学デバイスを有するフィルム外装電池を作製した。
(Comparative Example 1)
A film-sheathed battery having a film-sheathed electrochemical device was produced in the same manner as in Example 1 except that a separator housing portion in which a separator formed so as to be pulled out of the electrical device element was not provided.
(実施例2)
電解液は1mol/Lのエチレンカーボネート、ジエチルカーボネートの混合溶媒(重量比30:70)を溶媒とする以外は実施例1と同様にしてフィルム外装電気化学デバイスを有するフィルム外装電池を作製した。
(Example 2)
A film-clad battery having a film-clad electrochemical device was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrolyte was a 1 mol / L ethylene carbonate / diethyl carbonate mixed solvent (weight ratio 30:70).
(比較例2)
電気デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータが設置されたセパレータ収納部を設けない以外は実施例2と同様にしてフィルム外装電気化学デバイスを有するフィルム外装電池を作製した。
(Comparative Example 2)
A film-sheathed battery having a film-sheathed electrochemical device was produced in the same manner as in Example 2 except that a separator housing portion in which a separator formed so as to be drawn out of the electrical device element was not provided.
(実施例3)
セパレータ(ポリプロピレン/ポリエチレン/ポリプロピレンの三層構造を持つマイクロポーラスセパレータ)は一部が電気デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたポリエチレンの単層構造を持つマイクロポーラスセパレータとする以外は実施例1と同様にしてフィルム外装電気化学デバイスを有するフィルム外装電池を作製した。
(Example 3)
The separator (microporous separator having a three-layer structure of polypropylene / polyethylene / polypropylene) is a microporous separator having a single-layer structure of polyethylene formed so as to be partially drawn out of the electric device element. In the same manner as in Example 1, a film-clad battery having a film-clad electrochemical device was produced.
(比較例3)
電気デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータが設置されたセパレータ収納部を設けない以外は実施例3と同様にしてフィルム外装電気化学デバイスを有するフィルム外装電池を作製した。
(Comparative Example 3)
A film-clad battery having a film-clad electrochemical device was produced in the same manner as in Example 3 except that a separator housing portion in which a separator formed so as to be drawn out of the electrical device element was not provided.
表1に、実施例1、2、3および比較例1、2、3の容量維持率の関係を示す。実施例および比較例により得られたフィルム外装体2を有するリチウムイオン二次電池の容量維持率は、1サイクル目の放電容量(1.0C)に対する1000サイクル目の放電容量(1.0C)の割合で示した。なお、サイクルの条件は、充電に関しては上限電圧4.2V、電流1.0C、時間2.5時間とし、放電に関しては下限電圧2.5V、電流1.0Cとし、いずれも20℃で実施したものである。
Table 1 shows the relationship between the capacity retention ratios of Examples 1, 2, and 3 and Comparative Examples 1, 2, and 3. The capacity retention rate of the lithium ion secondary battery having the film
実施例1の容量維持率85%は、比較例1の70%より大きくなることがわかった。電気化学デバイス要素7の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部6を設け、セパレータに電解液が保持されることで、充放電サイクルによる極端なフィルム外装体2の膨れや変形を抑制し、長期に渡って良好なサイクル特性を保つことがわかり、目的の効果が得られることがわかる。
It was found that the capacity retention ratio 85% of Example 1 was larger than 70% of Comparative Example 1. By providing a
実施例2の容量維持率90%は、比較例2の75%より大きくなることがわかった。電気化学デバイス要素7の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部6を設け、セパレータに電解液が保持されることで、充放電サイクルによる極端なフィルム外装体2の膨れや変形を抑制し、長期に渡って良好なサイクル特性を保つことがわかり、目的の効果が得られることがわかる。
It was found that the capacity retention rate of 90% in Example 2 was greater than 75% in Comparative Example 2. By providing a
実施例3の容量維持率80%は、比較例3の65%より大きくなることがわかった。電気化学デバイス要素7の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部6を設け、セパレータに電解液が保持されることで、充放電サイクルによる極端なフィルム外装体2の膨れや変形を抑制し、長期に渡って良好なサイクル特性を保つことがわかり、目的の効果が得られることがわかる。
It was found that the capacity retention rate of 80% in Example 3 was larger than 65% in Comparative Example 3. By providing a
以上の実施例1〜実施例3の結果である表1のデータを総合して考慮すれば、電気化学デバイス要素の外部に引き出されるように形成されたセパレータを設置するセパレータ収納部を設け、セパレータに電解液が保持されることで、充放電サイクルによる極端なフィルム外装電気化学デバイスの膨れや変形を抑制し、長期に渡って良好なサイクル特性を保つことがわかる。 Considering the data in Table 1 as a result of the above Examples 1 to 3 in total, a separator storage portion for installing a separator formed so as to be pulled out of the electrochemical device element is provided. It can be seen that the electrolyte solution is retained to suppress the swelling and deformation of the extreme film-clad electrochemical device due to the charge / discharge cycle, and maintain good cycle characteristics over a long period of time.
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。 The embodiments of the present invention have been described above using the embodiments. However, the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention is not limited to the scope of the present invention. Included in the invention. That is, various changes and modifications that can be naturally made by those skilled in the art are also included in the present invention.
1 フィルム外装電池
2 フィルム外装体
3 正極リード端子
4 負極リード端子
5 熱融着部
6 セパレータ収納部
7 電気化学デバイス要素
8 熱融着幅狭部
9 正極
10 負極
11 セパレータ
DESCRIPTION OF
Claims (2)
フィルム外装体の外周部の一部に熱融着幅狭部が設けられ、
前記セパレータの一部に、前記電気化学デバイス要素の外側まで突出された突出部が設けられ、該突出部が、前記熱融着幅狭部の内側に形成されたセパレータ収納部に収納されることを特徴とするフィルム外装電気化学デバイス。 Electrochemical device element and electrolyte solution consisting of a positive electrode and a negative electrode laminated via a separator are housed in a film exterior body, and a film exterior electrochemical device that is sealed by thermal fusion of the outer peripheral portion,
A heat-sealed narrow portion is provided in a part of the outer peripheral portion of the film exterior body,
A part of the separator is provided with a protruding part that protrudes to the outside of the electrochemical device element, and the protruding part is accommodated in a separator accommodating part that is formed inside the narrow part of the thermal fusion width. Film exterior electrochemical device characterized by.
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