JP6487712B2 - 蓄電デバイス - Google Patents
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- Y02E60/13—Energy storage using capacitors
Description
第二金属箔層を少なくとも備えた第二外装材と、
正極側金属箔の一方の面に正極活物質層が積層されてなる正電極部と、負極側金属箔の一方の面に負極活物質層が積層されてなる負電極部と、前記正電極部と前記負電極部の間に配置されたセパレーターと、を含むベアセルと、を備え、
前記ベアセルを複数個備え、
前記第一金属箔層の一方の面の周縁部領域と、前記第二金属箔層の一方の面の周縁部領域とが、熱可塑性樹脂を含有してなる周縁封止部を介して接合され、
前記第一金属箔層、前記第二金属箔層および前記周縁封止部で取り囲まれる内部空間内に、前記複数個のベアセルが互いに離間して配置され、
前記第一金属箔層の前記一方の面における隣り合うベアセルの間の区画領域と、前記第二金属箔層の前記一方の面における隣り合うベアセルの間の区画領域とが、熱可塑性樹脂を含有してなる区画封止部を介して接合され、
前記第一金属箔層、前記第二金属箔層および前記周縁封止部で取り囲まれる内部空間が、前記区画封止部によって複数の独立した個室に区画され、
前記第一金属箔層の前記一方の面における前記各個室に対応する領域の少なくとも一部に該第一金属箔が露出した第一金属箔内側露出部を備え、前記各個室において、前記第一金属箔内側露出部と前記ベアセルの正電極部とが電気的に接続され、
前記第二金属箔層の前記一方の面における前記各個室に対応する領域の少なくとも一部に該第二金属箔が露出した第二金属箔内側露出部を備え、前記各個室において、前記第二金属箔内側露出部と前記ベアセルの負電極部とが電気的に接続され、
前記各個室内に、前記ベアセルと、該ベアセルに含浸された電解液と、が封入されていることを特徴とする蓄電デバイス。
前記第二外装材は、前記第二金属箔層と、該第二金属箔層の他方の面に積層された第二絶縁樹脂フィルムとを含み、
前記蓄電デバイスの長さ方向の一方の端部において前記第一金属箔層が前記第二金属箔層よりも前記長さ方向の外方に向けて延ばされた第一金属箔延長部が設けられ、前記第一金属箔延長部の前記一方の面又は他方の面において該第一金属箔層が露出して正極端子を構成し、
前記蓄電デバイスの長さ方向の他方の端部において前記第二金属箔層が前記第一金属箔層よりも前記長さ方向の外方に向けて延ばされた第二金属箔延長部が設けられ、前記第二金属箔延長部の前記一方の面又は他方の面において該第二金属箔層が露出して負極端子を構成している前項1に記載の蓄電デバイス。
前記第二金属箔層の他方の面に、該第二金属箔層が露出した第二金属箔外側露出部を残した態様で、第二絶縁樹脂フィルムが積層されている前項1に記載の蓄電デバイス。
平面状の第二金属箔層と、該第二金属箔層の一方の面における前記第一熱可塑性樹脂層に対応する領域(重ね合わされる領域)に積層された第二熱可塑性樹脂層と、を備えた第二外装シート体を準備する工程と、
正極側金属箔の一方の面に正極活物質層が積層されてなる正電極部と、負極側金属箔の一方の面に負極活物質層が積層されてなる負電極部と、前記正電極部と前記負電極部の間に配置されたセパレーターと、を含むベアセルを複数個準備する工程と、
前記第一外装シート体と前記第二外装シート体とを相互の前記熱可塑性樹脂層が内側になるように配置し且つ前記第一外装シート体のベアセル収容用成形凹部内に前記ベアセルを収容した状態で前記両外装シート体を重ね合わせて、前記第一外装シート体の第一熱可塑性樹脂層と前記第二外装シート体の第二熱可塑性樹脂層とをヒートシール接合して、前記第一外装シート体の第一金属箔層と前記ベアセルの正極側金属箔とを接触させて電気的に接続すると共に、前記第二外装シート体の第二金属箔層と前記ベアセルの負極側金属箔とを接触させて電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。
平面状の第一金属箔層と、該第一金属箔層の一方の面における前記第二熱可塑性樹脂層に対応する領域(重ね合わされる領域)に積層された第一熱可塑性樹脂層と、を備えた第一外装シート体を準備する工程と、
正極側金属箔の一方の面に正極活物質層が積層されてなる正電極部と、負極側金属箔の一方の面に負極活物質層が積層されてなる負電極部と、前記正電極部と前記負電極部の間に配置されたセパレーターと、を含むベアセルを複数個準備する工程と、
前記第一外装シート体と前記第二外装シート体とを相互の前記熱可塑性樹脂層が内側になるように配置し且つ前記第二外装シート体のベアセル収容用成形凹部内に前記ベアセルを収容した状態で前記両外装シート体を重ね合わせて、前記第一外装シート体の第一熱可塑性樹脂層と前記第二外装シート体の第二熱可塑性樹脂層とをヒートシール接合して、前記第一外装シート体の第一金属箔層と前記ベアセルの正極側金属箔とを接触させて電気的に接続すると共に、前記第二外装シート体の第二金属箔層と前記ベアセルの負極側金属箔とを接触させて電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。
相互に独立した複数のベアセル収容用成形凹部が形成された第二金属箔層と、該第二金属箔層の一方の面における周縁部および隣り合うベアセル収容用成形凹部の間の区画領域に積層された第二熱可塑性樹脂層と、を備えた第二外装シート体を準備する工程と、
正極側金属箔の一方の面に正極活物質層が積層されてなる正電極部と、負極側金属箔の一方の面に負極活物質層が積層されてなる負電極部と、前記正電極部と前記負電極部の間に配置されたセパレーターと、を含むベアセルを複数個準備する工程と、
前記第一外装シート体と前記第二外装シート体とを相互の前記熱可塑性樹脂層が内側になるように配置すると共に前記第一外装シート体の成形凹部と前記第二外装シート体の成形凹部とを対向させて配置し且つ両外装シート体のベアセル収容用成形凹部内に前記ベアセルを収容した状態で前記両外装シート体を重ね合わせて、前記第一外装シート体の第一熱可塑性樹脂層と前記第二外装シート体の第二熱可塑性樹脂層とをヒートシール接合して、前記第一外装シート体の第一金属箔層と前記ベアセルの正極側金属箔とを接触させて電気的に接続すると共に、前記第二外装シート体の第二金属箔層と前記ベアセルの負極側金属箔とを接触させて電気的に接続する工程と、を含むことを特徴とする蓄電デバイスの製造方法。
・ポリエチレン製セパレーター
・ポリプロピレン製セパレーター
・ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる複層フィルムで形成されるセパレーター
・上記のいずれかにセラミック等の耐熱無機物を塗布した湿式又は乾式の多孔質フィルムで構成されるセパレーター
等が挙げられる。前記セパレーター21の厚さは、5μm〜50μmに設定されるのが好ましい。
1)リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、を含む混合物の水溶液
2)リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂と、
クロム酸及びクロム(III)塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、を含む混合物の水溶液
3)リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種の樹脂と、
クロム酸及びクロム(III)塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも1種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記1)〜3)のうちのいずれかの水溶液を金属箔の表面に塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
(第一外装シート体61の作成)
化成処理が両面に施された厚さ40μmのアルミニウム箔(JIS H4160で分類されるA8079)3の一方の面に、ドライラミネート法により塗布された塗布厚さ3μmの2液硬化型のポリエステルポリウレタン接着剤41を介して厚さ25μmの2軸延伸ポリアミドフィルム5を貼り合わせ、50℃のエージング炉で3日間養生した。次に、アルミニウム箔3の他方の面(ポリアミドフィルム5とは反対側の面)に、接着剤が30mm角(30mm×30mmの正方形)で50mmピッチの間隔で未塗布となるように(隣り合う接着剤非塗布領域85の間の間隔が20mmとなるように)彫刻されたグラビアロール81を用いて、塗布厚さ2μmの2液硬化型のオレフィン系接着剤42(接着剤塗布領域84)を塗布し(図11(A)参照)、次いで該接着剤42を介して厚さ40μmの未延伸ポリプロピレンフィルム7を貼り合わせて(図11(B)参照)、40℃のエージング炉で3日間養生した。
化成処理が両面に施された厚さ20μmのステンレス箔(SUS304)13の一方の面に、ドライラミネート法により塗布された塗布厚さ3μmの2液硬化型のポリエステルポリウレタン接着剤43を介して厚さ12μmの2軸延伸ポリエステルフィルム15を貼り合わせ、50℃のエージング炉で3日間養生した。次に、ステンレス箔13の他方の面(ポリエステルフィルム15とは反対側の面)に、接着剤が30mm角(30mm×30mmの正方形)で50mmピッチの間隔で未塗布となるように(隣り合う接着剤非塗布領域の間の間隔が20mmとなるように)彫刻されたグラビアロールを用いて、塗布厚さ2μmの2液硬化型のオレフィン系接着剤44を塗布し、次いで該接着剤44を介して厚さ40μmの未延伸ポリプロピレンフィルム17を貼り合わせて、40℃のエージング炉で3日間養生した。
幅500mm、厚さ15μmの硬質アルミニウム箔(JIS H4160で分類されるA1100の硬質アルミニウム箔)23の一方の面に、バインダーとしてのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)を溶媒(ジメチルホルムアミド)に溶解させたバインダー液を塗布した後、100℃で30秒間乾燥せしめることによって、乾燥後の厚さが0.5μmのバインダー層24を形成した。次に、コバルト酸リチウムを主成分とする正極活物質60質量部、結着剤兼電解液保持剤としてのPVDF(ポリフッ化ビニリデン)10質量部、アセチレンブラック(導電材)5質量部、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)(有機溶媒)25質量部が混練分散されてなるペーストを、前記バインダー層24の表面に塗布した後、100℃で30分間乾燥を行い、次いで熱プレスを行うことによって、密度が4.8g/cm3、乾燥後の厚さが120μmの正極活物質層25を形成し、35mm幅に裁断することによって、図7に示す正電極部22を得た。
次に、図12(A)に示すように、第一外装シート体61の各ベアセル収容用成形凹部66内にベアセル20を配置せしめる。この時、第一外装シート体61のベアセル収容用成形凹部66の底面に露出している第一金属箔層(アルミニウム箔層)3に、ベアセル20の正極側金属箔23が接触するように配置する。しかる後、図12(A)に示すように、成形を行っていない第一金属箔内側露出部3aが長さ方向の一方の端部に残るような位置で切断刃68により切断する。
第二外装シート体62の第二金属箔層13として、厚さ20μmのステンレス箔(SUS304)に代えて、厚さ20μmの電解銅箔を使用した以外は、実施例1と同様にして、図1〜5に示す構成の電池容量3500mAhの電池(蓄電デバイス)1を得た。
(第一ラミネート外装材161の作成)
化成処理が両面に施された厚さ40μmのアルミニウム箔(JIS H4160で分類されるA8021の軟質アルミニウム箔)103の一方の面に、ドライラミネート法により塗布された塗布量3g/m2の2液硬化型のポリエステルポリウレタン接着剤を介して厚さ25μmの2軸延伸ポリアミドフィルム105を貼り合わせ、前記アルミニウム箔103の他方の面(ポリアミドフィルム105とは反対側の面)に、ドライラミネート法により塗布された塗布量2g/m2の2液硬化型のオレフィン系接着剤を介して厚さ40μmの未延伸ポリプロピレンフィルム107を貼り合わせて、40℃のエージング炉で3日間養生した後、幅方向の両端部を切断して、幅50mmの第一ラミネート外装材161を得た。
化成処理が両面に施された厚さ20μmのステンレス箔(SUS304)113の一方の面に、ドライラミネート法により塗布された塗布量3g/m2の2液硬化型のポリエステルポリウレタン接着剤を介して厚さ12μmの2軸延伸ポリエステルフィルム115を貼り合わせ、前記ステンレス箔113の他方の面(ポリエステルフィルム115とは反対側の面)に、塗布量2g/m2の2液硬化型のオレフィン系接着剤を介して厚さ40μmの未延伸ポリプロピレンフィルム117を貼り合わせて、40℃のエージング炉で3日間養生した後、幅方向の両端部を切断して、幅50mmの第二ラミネート外装材162を得た。
長さ30mm、幅3mm、厚さ100μmの軟質のアルミニウム箔(JIS H4000で分類されるA1050の軟質アルミニウム箔)201の両面における、該アルミニウム箔の長さ方向の一端(先端)から5mm長さ方向の内方に入った位置から更に内方にかけて、長さ10mm、幅5mm、厚さ50μmの無水マレイン酸変性ポリプロピレンフィルム(融点140℃、MFRは3.0g/10分)からなる絶縁フィルム202をヒートシールにより挟着して、正極タブリード200を得た。
長さ40mm、幅3mm、厚さ100μmのニッケル箔211の両面における、該ニッケル箔の長さ方向の一端(先端)から5mm長さ方向の内方に入った位置から更に内方にかけて、長さ10mm、幅5mm、厚さ50μmの無水マレイン酸変性ポリプロピレンフィルム(融点140℃、MFRは3.0g/10分)からなる絶縁フィルム212をヒートシールにより挟着して、負極タブリード210を得た。
ベアセル120としては、実施例1で使用したベアセルと同一構成のものを使用した。そして、実施例1で使用したベアセルを用いて、正極側金属箔23において正極活物質を塗布しない領域を一部に設けておき、この未塗布領域に前記正極タブリード200の端部(絶縁フィルム202で被覆されていない端部)を超音波接合法で溶接し、負極側金属箔27においても負極活物質を塗布しない領域を一部に設けておき、この未塗布領域に前記負極タブリード210の端部(絶縁フィルム212で被覆されていない端部)を超音波接合法で溶接して、タブリード付きベアセル120を得た。正極タブリード200および負極タブリード210をベアセル120に対して同じ一辺側に配設した(図14(A)参照)。
図13(A)に示すように電池の凹部34の底面35(区画封止部32)を内側にして環状に曲げた状態から、図13(B)に示すように電池の凹部34の底面35(区画封止部32)を外側にして環状に曲げた状態とし、この状態からまた図13(A)の状態に戻す曲げ操作を1サイクルとし、各電池に対してこのような曲げ操作を1000サイクル行い、支障なく曲げ操作できたものを「○」とし、曲げ操作が困難であったものを「×」とした。
上記曲げ操作を行う前の各電池の電圧と電池容量を測定した後、上記1000サイクルの曲げ操作を行い、該曲げ操作後の各電池の電圧と電池容量を測定した。これらの測定値を表1に示した。
・曲げることが可能なリチウム2次電池(リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等)等の電気化学デバイス
・曲げることが可能なリチウムイオンキャパシタ
・曲げることが可能な電気2重層コンデンサ
等が挙げられる。
2…第一外装材
3…第一金属箔層
3a…第一金属箔内側露出部
3b…第一金属箔外側露出部
4…第一金属箔延長部
5…第一絶縁樹脂フィルム
7…第一熱可塑性樹脂層
8…正極端子
12…第二外装材
13…第二金属箔層
13a…第二金属箔内側露出部
13b…第二金属箔外側露出部
14…第二金属箔延長部
15…第二絶縁樹脂フィルム
17…第二熱可塑性樹脂層
18…負極端子
20…ベアセル
21…セパレーター
22…正電極部
23…正極側金属箔
25…正極活物質層
26…負電極部
27…負極側金属箔
29…負極活物質層
30…電解液
31…周縁封止部
32…区画封止部
33…個室
34…凹部
61…第一外装シート体
62…第二外装シート体
66…ベアセル収容用凹部
Claims (3)
- 第一金属箔層を少なくとも備えた第一外装材と、
第二金属箔層を少なくとも備えた第二外装材と、
正極側金属箔の一方の面に正極活物質層が積層されてなる正電極部と、負極側金属箔の一方の面に負極活物質層が積層されてなる負電極部と、前記正電極部と前記負電極部の間に配置されたセパレーターと、を含むベアセルと、を備え、
前記ベアセルを複数個備え、
前記第一金属箔層の一方の面の周縁部領域と、前記第二金属箔層の一方の面の周縁部領域とが、熱可塑性樹脂を含有してなる周縁封止部を介して接合され、
前記第一金属箔層、前記第二金属箔層および前記周縁封止部で取り囲まれる内部空間内に、前記複数個のベアセルが互いに離間して配置され、
前記第一金属箔層の前記一方の面における隣り合うベアセルの間の区画領域と、前記第二金属箔層の前記一方の面における隣り合うベアセルの間の区画領域とが、熱可塑性樹脂を含有してなる区画封止部を介して接合され、
前記第一金属箔層、前記第二金属箔層および前記周縁封止部で取り囲まれる内部空間が、前記区画封止部によって複数の独立した個室に区画され、
前記第一金属箔層の前記一方の面における前記各個室に対応する領域の少なくとも一部に該第一金属箔が露出した第一金属箔内側露出部を備え、前記各個室において、前記第一金属箔内側露出部と前記ベアセルの正電極部とが電気的に接続され、
前記第二金属箔層の前記一方の面における前記各個室に対応する領域の少なくとも一部に該第二金属箔が露出した第二金属箔内側露出部を備え、前記各個室において、前記第二金属箔内側露出部と前記ベアセルの負電極部とが電気的に接続され、
前記各個室内に、前記ベアセルと、該ベアセルに含浸された電解液と、が封入されてなる蓄電デバイスであって、
前記第一外装材は、前記第一金属箔層と、該第一金属箔層の他方の面に積層された第一絶縁樹脂フィルムとを含み、
前記第二外装材は、前記第二金属箔層と、該第二金属箔層の他方の面に積層された第二絶縁樹脂フィルムとを含み、
前記蓄電デバイスの長さ方向の一方の端部において前記第一金属箔層が前記第二金属箔層よりも前記長さ方向の外方に向けて延ばされた第一金属箔延長部が設けられ、前記第一金属箔延長部の前記一方の面又は他方の面において該第一金属箔層が露出して正極端子を構成し、
前記蓄電デバイスの長さ方向の他方の端部において前記第二金属箔層が前記第一金属箔層よりも前記長さ方向の外方に向けて延ばされた第二金属箔延長部が設けられ、前記第二金属箔延長部の前記一方の面又は他方の面において該第二金属箔層が露出して負極端子を構成している蓄電デバイス。 - 前記第一外装材及び前記第二外装材のうちの少なくともいずれか一方の外装材に、前記区画封止部に対応する領域において内方側に凹む凹部が形成されている請求項1に記載の蓄電デバイス。
- 前記ベアセルは、前記正電極部、前記セパレーター、前記負電極部、前記セパレーターがこの順に積層されてなる積層体が捲回されたものを含む構成である請求項1または2に記載の蓄電デバイス。
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