JP6690654B2 - 電池の製造方法 - Google Patents

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Description

本技術は、フィルム状外装材を備える電池製造方に関する。
近年では、電池の安全性向上の観点から、保護回路素子などを有する回路部材が電池に備えられることが多くなっている。特に繰り返し充電して使用できる二次電池においては、上記のような回路部材が備えられることが一般的となっている。
携帯電話、携帯ポータブルプレーヤーやPDA(Personal Digital Assistant)などでは、外装材を二つ折りして、折り曲げ部以外の3辺をシールして電極体を封止した構成とし、シール部上を回路部材の収納空間として利用する電池が多く用いられている(例えば特許文献1参照)。
ウエアラブル機器にも対応可能な電池としては、従来の金属外装缶を用いた電池よりも軽量な円柱状のフィルム外装型電池が提案されている(例えば特許文献2参照)。
特開平11−297280号公報 特開2015−115293号公報
しかし、上述の円柱状のフィルム外装型電池では、回路部材の収納空間を十分に確保することができないため、回路部材を含めた場合の電池全体の容積効率が低くなっている。
本技術の目的は、容積効率を向上できる電池製造方を提供することにある。
上述の課題を解決するために、本発明は、同一方向に延設され、該延設の方向に直交する方向に並ぶ、深さが異なる略部分円柱状の第1収容部および略部分円柱状の第2収容部をフィルム状外装材に形成し、外装材を第1収容部および第2収容部の間で折り返して、第1収容部および第2収容部に略円柱状の電極体を収容し、第1収容部および第2収容部により構成された収容部の周囲のうち周面側にある折り返し部を除く3方をシールすることを含み、収容部の周面側のシールの際には、外装材に張力を加えて電極体と外装材とを密着させる電池の製造方法である。
以上説明したように、本技術によれば、電池の容積効率を向上できる。
図1A、図1Bは、本技術の第1の実施形態に係る電池の概観の一例を示す斜視図である。図1Cは、本技術の第1の実施形態に係る電池の概観の一例を示す正面図である。 図2は、本技術の第1の実施形態に係る電池の構成の一例を示す分解斜視図である。 図3Aは、本技術の第1の実施形態の変形例に係る電池の概観の一例を示す斜視図である。図3Bは、本技術の第1の実施形態の変形例に係る電池の概観の一例を示す正面図である。 図4は、外装材の構成の一例を示す概略断面図である。 図5は、本技術の第1の実施形態に係る深絞り加工装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図6A、図6B、図6C、図6Dはそれぞれ、本技術の第1の実施形態に係る電池の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図7A、図7B、図7Cはそれぞれ、本技術の第1の実施形態に係る電池の製造方法の一例を説明するための工程図である。 図8は、本技術の第1の実施形態の変形例に係る深絞り加工装置の構成の一例を示す概略断面図である。 図9Aは、本技術の第2の実施形態に係る電池の概観の一例を示す斜視図である。図9Bは、本技術の第2の実施形態に係る電池の概観の一例を示す側面図である。図9Cは、本技術の第2の実施形態に係る電池の概観の一例を示す背面図である。 図10は、参考例に係る電池の概観の一例を示す側面図である。 図11A、図11Bは、本技術の第2の実施形態の変形例に係る電池の概観の例を示す斜視図である。 図12は、本技術の第2の実施形態の変形例に係る電池の概観の例を示す側面図である。 図13Aは、本技術の第3の実施形態に係る第1の組電池の概観の一例を示す側面図である。図13Bは、本技術の第3の実施形態に係る第2の組電池の概観の一例を示す側面図である。 図14Aは、本技術の第3の実施形態に係る第3の組電池の概観の一例を示す側面図である。図14Bは、本技術の第3の実施形態に係る第4の組電池の概観の一例を示す側面図である。 図15Aは、参考例1に係る第1の組電池の概観の一例を示す側面図である。図15Bは、参考例2に係る第2の組電池の概観の一例を示す側面図である。 図16Aは、参考例3に係る第3の組電池の概観の一例を示す側面図である。図16Bは、参考例4に係る第4の組電池の概観の一例を示す側面図である。 図17は、本技術の第4の実施形態に係る電子機器の構成の一例を示すブロック図である。
本技術の実施形態について以下の順序で説明する。
1.第1の実施形態(電池の例)
1.1 電池の構成
1.2 深絞り加工装置
1.3 電池の製造方法
1.4 効果
1.5 変形例
2.第2の実施形態(電池の例)
2.1 電池の構成
2.2 効果
2.3 変形例
3.第3の実施形態(組電池の例)
3.1 組電池の構成
3.2 変形例
4.第4の実施形態(電子機器の例)
4.1 電子機器の構成
4.2 変形例
<1.第1の実施形態>
[1.1 電池の構成]
図1A、図1B、図1Cは、本技術の第1の実施形態に係る電池の外観の一例を示す。図2は、本技術の第1の実施形態に係る電池の構成の一例を示す。本技術の第1の実施形態に係るフィルム外装型電池(以下単に「電池」という。)は、所謂リチウムイオン二次電池であり、略円柱状の巻回型電極体(以下単に「電極体」という。)1と、電極体1を収容する略円柱状の収容部2W、および収容部2Wの周囲のうち周面側にある折り返し部2Dを除く3方に設けられたシール部2P、2Q、2Rを有するフィルム状の外装材2と、電極体1に接続された正極リード3および負極リード4とを備えている。
シール部2P、2Qは収容部2Wの両端面側に設けられ、シール部2Rは収容部2Wの周面側に設けられている。シール部2P、2Qは、収容部2Wの略円形状の端面の中心からずれるととともに、その端面に対してほぼ垂直に立てて設けられている。
シール部2Rは、図2A、図2Cに示すように、収容部2Wの略円柱状の周面に対して略垂直に立てられていてもよいし、図3A、図3Bに示すように、収容部2Wの略円柱状の周面に倣うように屈曲されていてもよいが、後者のように屈曲されていることが好ましい。電池の周面の形状をより円柱面に近い形状にすることができ、電池全体をより小型化できるからである。
(正極、負極リード)
正極リード3の一端は電極体1の正極に電気的に接続され、正極リード3の他端はシール部2Pを介して外装材2の外側に導出されている。また、負極リード4の一端は電極体1の負極に電気的に接続され、負極リード4の他端はシール部2Qを介して外装材2の外側に導出されている。
正極リード3と外装材2との間には、熱融着材などのシーラント材5Aが設けられていることが好ましい。また、負極リード4と外装材2との間にも、熱融着材などのシーラント材5Bが設けられていることが好ましい。これにより、外装材2から導出される正極リード3および負極リード4と外装材2の内側面との接着性を向上させることができる。
なお、正極リード3と電極体1との接続位置、および負極リード4と電極体1との接続位置は、特に限定されるものではなく、電極体1の内周部、中周部および外周部のいずれであってもよい。正極リード3および負極リード4がともに電極体1の外周部に接続されている場合には、それらの接続位置は電極体1の周面において対向していることが好ましい。電極体1の周面の形状をより円柱面に近い形状とすることができるからである。
正極リード3および負極リード4は、電極体1の端面に沿うようにL字状に屈曲されていることが好ましい。収容部2Wの容積効率を高めることができるからである。外装材2の外側に導出された正極リード3よび負極リード4は、真っ直ぐに伸びていてもよいし、収容部2Wの端面に向けて折り返されていてもよい。
正極リード3、負極リード4はそれぞれ、例えば、アルミニウム、銅、ニッケルまたはステンレスなどの金属材料により構成されており、薄板状または編目状などを有している。シーラント材5A、5Bはそれぞれ、正極リード3、負極リード4に対して密着性を有す材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
(外装材)
外装材2は、図2に示すように、同一方向に延設され、この延設の方向に直交する方向に並ぶ、深さが異なる2つの略部分円柱状の収容部2X、2Yと、この収容部2X、2Yの両端面側および周面側(側面側)の3方に設けられた周縁部2A、2B、2Cとを有する。ここで、略部分円柱状とは、略円柱状の形状をその軸方向に切断して2分割した形状のことをいう。収容部2Xの略部分円柱状は、上記のように2分割された一方の形状であり、収容部2Yの略部分円柱状は、上記のように2分割された他方の形状である。
外装材2は、隣接する収容部2X、2Y間の折り返し部2Dで折り返され、収容部2X、2Yの周縁部2A、2B、2C同士が重ね合わされるとともに、収容部2X、2Yが組み合わされている。重ね合わされた周縁部2A、2B、2C同士はそれぞれ熱融着などでシールされて、シール部2P、2Q、2Rが形成されている。組み合わされた略部分円柱状の収容部2X、2Yにより略円柱状の収容部2Wが形成されている。
折り返し部2Dは、図1B、図1Cに示すように、収容部2Wの周面に対して突出しないように設けられていることが好ましい。電池の周面の形状をより円柱面に近い形状にすることができるからである。ここで、上記“突出”から単なる外装材2の皺は除くものとする。シール部2Rは上述のように収容部2Wの略円柱状の周面に倣うように屈曲されていることが好ましいが、その場合、シール部2Rは収容部2Xの略部分円柱状の周面に倣うように屈曲されていてもよいし、収容部2Yの略部分円柱状の周面に倣うように屈曲されていてもよいが、より深さが浅い収容部2Yの略部分円柱状の周面に倣うように屈曲されていることが好ましい。
外装材2は、可塑性を有している。外装材2は、いわゆるラミネートフィルムであり、図4に示すように、金属層21と、金属層21の一方の面に設けられた表面保護層22と、金属層21の他方の面に設けられた熱融着層23とを備える。外装材2は、必要に応じて、表面保護層22と金属層21の間、および熱融着層23と金属層21の間の一方または両方に接着層をさらに備えるようにしてもよい。なお、外装材2の両面のうち、表面保護層22側の面が外側の面(以下「外装材2の外側面」という。)となり、熱融着層23側の面が電極体1を収納する内側の面(以下「外装材2の内側面」という。)となる。
金属層21は、水分などの進入を防ぎ、収納物である電極体1を保護する役割を担うものである。金属層21の材料としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる金属箔が用いられる。表面保護層22の材料としては、強靱さや柔軟性などの観点から、例えば、ナイロンまたはポリエチレンテレフタレートなどが用いられる。熱融着層23の材料としては、柔軟性および水分などの進入抑制の観点から、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレンまたは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂が用いられる。接着層の材料としては、例えば、アクリル系接着材、ポリエステル系接着材またはポリウレタン系接着材などが用いられる。なお、外装材2は、外観の美しさなどの観点から、有色層をさらに備えているか、または表面保護層22、熱融着層23および接着層の少なくとも一種の層に着色材を含んでいてもよい。
(電極体)
電極体1は、それぞれ長尺の矩形状を有する正極と負極とセパレータとを有し、正極と負極とをセパレータを介して、その長手方向に巻回した巻回構造を有している。正極は、例えば、アルミニウムなどの金属箔を正極集電体とし、その両面に正極活物質を有する正極活物質層を備えるものである。負極は、例えば、銅などの金属箔を負極集電体とし、その両面に負極活物質を有する負極活物質層を備えるものである。なお、正極集電体および負極集電体の材料として、ニッケルまたはステンレスなども用いることができる。
(正極活物質)
正極活物質は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料であり、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物またはリチウムを含む層間化合物などのリチウム含有化合物が適当であり、これらの2種以上を混合して用いてもよい。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素とを有すリチウム含有化合物が好ましい。このようなリチウム含有化合としては、例えば、層状岩塩型構造を有するリチウム複合遷移金属酸化物、またはオリビン型構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられる。リチウム含有化合物としては、遷移金属元素として、コバルト、ニッケル、マンガン、または鉄からなる群のうち少なくとも1種を含むものが好ましい。リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、これらの他にも、MnO2、V25、V613、NiS、MoSなどのリチウムを含まない無機化合物も挙げられる。
(負極活物質)
負極活物質は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料であり、例えば、難黒鉛化性炭素、易黒鉛化性炭素、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、または活性炭などの炭素材料が挙げられる。黒鉛としては、球形化処理などを施した天然黒鉛、または略球状の人造黒鉛などを用いることが好ましい。人造黒鉛としては、メソカーボンマイクロビーズ(MCMB)を黒鉛化した人造黒鉛、コークス原料を黒鉛化、または粉砕した人造黒鉛などが好ましい。コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークス、または石油コークスなどがある。有機高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいい、一部には難黒鉛化性炭素または易黒鉛化性炭素に分類されるものもある。この高分子材料としては、ポリアセチレンまたはポリピロールなどがある。これら炭素材料は、充放電時に生じる結晶構造の変化が非常に少なく、高い充放電容量を得ることができると共に、良好なサイクル特性を得ることができるので好ましい。
また、リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料として、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも1種を構成元素として含む材料も挙げられる。この負極材料は金属元素または半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの混合体や複合体でもよい。またこれらは、固溶体、共昌体(共溶混合物)、金属間化合物またはこれら2種以上が共存するものでもよい。金属元素および半金属元素としては、例えば、マグネシウム、ホウ素、アルミニウム、ガリウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズ、鉛、ビスマス、カドミウム、銀、亜鉛、ハフニウム、ジルコニウム、イットリウム、パラジウム、白金などが挙げられる。これらは結晶質のものでもアモルファス(非晶質)のものでもよい。中でも、短周期型周期律表における4B族の金属元素または半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特にケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものが好ましい。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
(セパレータ)
セパレータは、正負極の接触による電流の短絡を防止しつつ、リチウムイオンを通過させるもので、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、これらの混合物もしくは共重合物などよりなる合成樹脂製の多孔質膜、またはセラミック製の多孔質膜であり、これらの2種以上の多孔質膜を積層したものであってもよい。中でもポリオレフィン製の多孔質膜は、短絡防止効果に優れ、かつ高温時のシャットダウン効果による電池の安全性向上を図ることができるので好ましく、特にポリエチレン製の多孔質膜が好ましい。
(電解液)
電極体1は、非水電解液を含んでいる。なお、非水電解液とこれを保持する高分子化合物とを含む電解質層をセパレータと共に正負極間に備えるようにしてもよい。この場合、電解質層をセパレータの代わりとし、セパレータを備えないようにしてもよい。
非水電解液は、溶媒と電解質塩とを含んでいる。なお、電池特性を向上するために、非水電解液が、公知の添加剤をさらに含むようにしてもよい。
溶媒としては、例えば、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ブチレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、4−フルオロ−1,3-ジオキソラン−2−オン、γ−ブトロラクトン、γ−バレロラクトン、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、1,3−ジオキソラン、4−メチル−1,3−ジオキソラン、酢酸メチル、酢酸エチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸プロピル、アセトニトリル、スクシノニトリル、アジポニトリル、メトキシアセトニトリル、3−メトキシピロピオニトリル、N,N−ジメチルフォルムアミド、N−メチルピロリジノン、N−メチルオキサゾリシノン、ニトロメタン、ニトロエタン、スルホラン、ジメチルスルフォキシド、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、エチレンスルフィドなどが挙げられる。中でも、4−フルオロ−1,3-ジオキソラン−2−オン、炭酸エチレン、炭酸プロピレン、炭酸ビニレン、炭酸ジメチルおよび炭酸エチルメチルなどからなる群のうちの少なくとも1種を混合して用いるようにすれば、優れた充放電容量特性および充放電サイクル特性を得ることができるので好ましい。
電解質塩は、1種または2種以上のリチウム塩を含んでいる。リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、六フッ化ヒ酸リチウム、過塩素酸リチウム、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム、ビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドリチウム、ビス(ペンタフルオロエタンスルホニル)イミドリチウム、トリス(トリフルオロメタンスルホニル)メチルリチウム、塩化リチウム、臭化リチウムなどが挙げられる。
高分子化合物としては、例えば、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリル−ブタジエンゴム、ポリスチレンまたはポリカーボネートなどが挙げられる。特に、電気化学的な安定性の観点から、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン、ポリヘキサフルオロプロピレンまたはポリエチレンオキシドが好ましい。
[1.2 深絞り加工装置]
以下、図5を参照して、本技術の第1の実施形態に係る電池の製造に用いられる深絞り加工装置の構成の一例について説明する。
深絞り加工装置は、パンチ31と、パンチ31を押し込む孔部41Aを有するダイ41とを備える。パンチ31は、孔部41Aに押し込み、および孔部41Aから抜き出し可能に図示を省略した駆動部に保持されている。パンチ31は、同一方向に延設され、この延設の方向に直交する方向に並ぶ、高さが異なる2つの略部分円柱状のエンボス成形部(以下単に「成形部」という。)32、33を有している。
パンチ31の成形部32、33は、以下の式(1a)〜(3a)の関係を満たすように構成されている。
d1>d2 ・・・(1a)
(但し、式(1a)中、d1、d2はそれぞれ、成形部32、33の高さである。)
r1=r2 ・・・(2a)
(但し、式(2a)中、r1、r2はそれぞれ、成形部32、33の半径である。)
w1=w2 ・・・(3a)
(但し、式(3a)中、w1、w2はそれぞれ、成形部32、33の幅である。)
パンチ31の成形部32、33は、以下の式(1b)〜(3b)の関係を満たすように構成されていてもよい。
d1>d2 ・・・(1b)
r1>r2 ・・・(2b)
w1>w2 ・・・(3b)
ダイ41は、外装材2を載置する載置面42Bを有する下ダイ(下型)42と、下ダイ42に載置された外装材2のしわを押える押え面43Bを有する上ダイ(上型)43とを備え、下ダイ42と上ダイ43との間に外装材2を挟持可能な構成を有している。下ダイ42、上ダイ43はそれぞれ貫通孔である孔部42A、43Aを有し、孔部42A、43Aが重ね合わされることにより孔部41Aが構成される。
下ダイ42は、パンチ31により変形された外装材2を、成形部32、33の間の境界部34において支持する板状の支持部材44を有していることが好ましい。支持部材44は、その頂部が境界部34に対向するように孔部42Aの中央部に設けられる。このような構成を有する支持部材44を採用することで、収容部2X、2Y間の距離を小さくできるので、外装材2の折り返し部2Dが収容部2Wの周面に対して突出しない状態で、外装材2により電極体1を封止することができる。したがって、収容部2Wをより円柱状に近い形状にすることができる。
境界部34に対向する支持部材44の頂部(先端部)は、下ダイ42の載置面42Bを基準にしてパンチ31の押圧の方向(押し込み方向)にずれた位置、より具体的には下ダイ42の載置面42Bより(内側の)低い位置にあることが好ましい。パンチ31の押し込み方向における、支持部材44の頂部と下ダイ42の載置面42Bとの位置の差は、支持部材44の厚みの半分以上、外装材2の厚みの10倍以下であることが好ましい。収容部2Wをより円柱状に近い形状にすることができるからである。
[1.3 電池の製造方法]
以下、図5、図6A〜図6D、図7A〜図7Cを参照して、本技術の第1の実施形態に係る電池の製造方法の一例について説明する。
(外装材の成形工程)
図5に示した深絞り加工装置を用いて、以下のようにしてエンボス加工により外装材2を成形する。まず、下ダイ42の載置面42Bと上ダイ43の押え面43Bとで外装材2を挟持する。次に、パンチ31を下降させて孔部41Aに押し込み、成形部32、33により外装材2の内側面(第1面)を押圧するとともに、境界部34の位置において外装材2の外側面(第2面)を支持部材44により支持しつつ、外装材2を変形させる。成形部32、33が所定の深さまでに押し込まれたら、パンチ31を上昇させて孔部41Aから抜き出す。これにより、図6Aに示すように、外装材2に収容部2X、2Yが形成される。
上記“外装材の成形工程”において、収容部2X、2Yは、上記の式(1a)〜(3a)の関係を満たすパンチ31を用いて、以下の式(1A)〜(3A)の関係を満たすように成形される。
D1>D2 ・・・(1A)
(但し、式(1A)中、D1、D2はそれぞれ、周縁部2A、2B、2Cの内側面を基準にした収容部2X、2Yの深さである。)
R1=R2 ・・・(2A)
(但し、式(2A)中、R1、R2はそれぞれ、収容部2X、2Yの半径である。)
W1=W2 ・・・(3A)
(但し、式(3A)中、W1、W2はそれぞれ、収容部2X、2Yの幅である。)
上記“外装材の成形工程”において、収容部2X、2Yは、上記の式(1b)〜(3b)の関係を満たすパンチ31を用いて、以下の式(1B)〜(3B)の関係を満たすように成形されてもよい。
D1>D2 ・・・(1B)
R1>R2 ・・・(2B)
W1>W2 ・・・(3B)
上記“外装材の成形工程”において、パンチ31の境界部34および支持部材44の頂部の幅が狭いことが好ましい。これにより、収容部2X、2Y間の距離を小さくできるので、外装材2の折り返し部2Dが収容部2Wの周面に対して突出しない状態で、外装材2により電極体1を封止することができる。したがって、収容部2Wをより円柱状に近い形状にすることができる。
(電極体の封止工程)
以下のようにして、収容部2Wの周囲のうち周面側にある折り返し部2Dを除く3方をシールして、電極体1を外装材2により封止する。まず、図6Bに示すように、収容部2X、2Yのうち、より深さの深い収容部2Xに、正極リード3および負極リード4が取り付けられた電極体1を収納する。次に、図6Cに示すように、収容部2X、2Y間の折り返し部2Dで外装材2を折り返し、図6Dに示すように、収容部2X、2Yの周囲のうち両端面側および周面側(側面側)の3方を囲む周縁部2A、2B、2C同士を重ね合わせるとともに、収容部2X、2Yを組み合わせることにより、収容部2Wを形成する。この際、正極リード3と外装材2との間にはシーラント材5Aが配置されているとともに、負極リード4と外装材2との間にはシーラント材5Bが配置されていることが好ましい。
次に、図7Aに示すように、収容部2Wの両端面側で重ね合わされた周縁部2A、2B同士を熱融着などでシールすることにより、収容部2Wの両端面側にシール部2P、2Qを形成し、収容部2Wの周面側に開口部2Sを形成する(図6D参照)。以下では、このような状態の外装材2に収容された電極体1を電池前駆体という。
次に、図7Bに示しように、金型51、52の凹部51A、52Aにより電池前駆体を保持する。凹部51A、52Aは、収容部2X、収容部2Yと略同様の半径を有する略部分円柱状を有している。次に、金型51、52により保持された電池前駆体を、図示しない真空槽内に搬送し、所定位置に固定する。
次に、真空槽内を脱気しながら、真空槽内に備えられた加熱手段としてのヒートブロック53、54により開口部2S(すなわち周縁部2C、2C)をその両面側から挟むようにして、開口部2Sを熱融着などでシールしてシール部2Rを形成する。これにより、外装材2内を脱気しながらシール部2Rを形成できる。このシール部2Rの形成の際に、ヒートブロック53、54により開口部2Sをその両面側から挟むことで外装材2に張力を加え、電極体1に外装材2を密着させて、収容部2Wの周面に対して折り返し部2Dが突出しないようにすることが好ましい。電極体1に対する外装材2の密着性を高めて、収容部2Wをより円柱状に近い形状にすることができるからである。
次に、必要に応じて、シール部2Rをカットして、所定幅残した後、図7Cに示すように、シール部2Rが収容部2Wの周面に倣うように、シール部2Rと収容部2Wの周面とを熱融着などにより貼りあわせてシール部2Rを固定するようにしてもよい。このようにシール部2Rを固定することで、電池の周面をより円柱面に近い形状とし、電池全体をより小型化できる。
[1.4 効果]
第1の実施形態に係る電池では、収容部2Wの端面に略垂直に立てられたシール部2P、2Qが収容部2Wの端面の中心からずれて設けられているので、収容部2Wの端面における収容空間を広くすることができる。したがって、回路部材を含めた構成を考えたとき、電池全体としての容積効率を向上することができる。よって、携帯機器やウエアラブル機器などに適用して好適な電池を提供できる。ここで、収容部2Wの端面における収容空間とは、収容部2Xの一方の端面をその位置からシール部2Pの先端位置まで仮想的に延長することにより形成される略部分円柱状の空間のことを意味する。
外装材2を折り返し部2Dで折り返して、折り返された外装材2により電極体1を封止するので、電極体1の周面側に設けられるシール部2Rを1箇所とすることができる。したがって、電池の容積効率を向上できる。
シール部2Rが収容部2Wの略円柱状の周面に倣うように設けられ、かつ折り返し部2Dが収容部2Wの周面に対して突出せずに設けられている場合には、電池の周面をより円柱面に近い形状とすることができる。したがって、電池の容積効率をさらに向上できる。
[1.5 変形例]
下ダイ42は、図5に示した孔部42Aおよび支持部材44に代えて、図8に示すように、同一方向に延設され、この延設の方向に直交する方向に並ぶ、深さが異なる2つの略部分円柱状の凹部45、46を有していてもよい。凹部45、46の略部分円柱状はそれぞれ、成形部32、33の略部分円柱状とほぼ同様の形状である。成形部32、33を外装材2の内側面を押して外装材2を変形させて、成形部32、33と凹部45、46とで外装材2を挟むことで、外装材2に収容部2X、2Yが形成される。この場合、収容部2X、2Yの形状のバラツキを抑制することができる。
第1の実施形態に係る電池の製造方法では、金型51、52により保持された電池前駆体を真空槽内に搬送する場合を例として説明したが、金型51、52が予め真空槽内に備えられ、これらの金型51、52まで電池前駆体を搬送するようにしてもよい。
<2 第2の実施形態>
[2.1 電池]
本技術の第2の実施形態に係る電池は、図9A、図9Bに示すように、収容部2Wの一方の端面のシール部2P上に配置されたプリント基板6および回路素子7を備えている。プリント基板6および回路素子7は、回路部材の一例であり、収容部2X、2Yの端面のうち、より面積が広い収容部2Xの端面側の収容空間に配置されている。収容部2Wの他方の端面側に設けられたシール部2Qは、図9Cに示すように、端面の中心側に向けて折り曲げられ、端面と略平行となっている。
プリント基板6および回路素子7の一方または両方は、収容部2Wの一方の端面に垂直な方向から見ると、その端面の外周の内側に位置していることが好ましい。回路部材を含めた電池全体の容積効率をさらに向上できるからである。プリント基板6および回路素子7の一方または両方は、収容部2Wの一方の端面に対して略平行または略垂直に設けられていることが好ましい。上述のようにプリント基板6および回路素子7の一方または両方を端面の外周の内側に位置しやすいからである。
収容部2Wの一方の端面側から導出された正極リード3は収容部2Wの一方の端面に向けて折り返され、折り返された部分がプリント基板6に電気的に接続されている。収容部2Wの他方の端面側から導出された負極リード4は、板状または線状の接続部材4Aを介してプリント基板6に電気的に接続されている。
(プリント基板)
プリント基板6はL字状に屈曲されており、収容部2Xの端面とシール部2Pとに沿うようにシール部2P上に配置されている。プリント基板は、外部機器と接続するための、図示を省略した正極端子および負極端子を有している。プリント基板の種類は特に限定されるものではなく、リジッド基板、フレキシブル基板およびリジッドフレキシブル基板のいずれであってもよい。
(回路素子)
回路素子7は、シール部2P上に配置されたプリント基板6に実装されている。回路素子7は、保護回路および電圧検出回路などを有し、プリント基板6を介して正極リード3および負極リード4に電気的に接続されている。
[2.2 効果]
第2の実施形態に係る電池では、収容部2Wの端面に略垂直に立てられたシール部2Pが収容部2Wの端面の中心からずれて設けられているので、収容部2Wの端面において回路素子7およびプリント基板6を配置する収容空間を広くすることができる。したがって、プリント基板6および回路素子7の構成の自由度が向上し、かつ回路部材を含めた電池全体の容積効率を向上することができる。
第2の実施形態に係る電池では、図9Bに示すように、シール部2Pが収容部2Wの略円形状の端面の中心からずれているので、回路素子7を配置する収容空間を広くすることができる。このため、回路素子7を含めた電池の長さを短くでき、回路部材を含めた電池全体の容積効率が向上する。一方、図10に示すように、シール部2Pが収容部2Wの略円形状の端面の中心に設けられている電池では、回路素子7を配置する収容空間が狭くなる。このため、回路素子7を含めた電池の長さが長くなり、回路部材を含めた電池全体の容積効率が低下する。
[2.3 変形例]
上述の第2の実施形態では、正極リード3が導出されるシール部2Pにプリント基板6および回路素子7を配置する構成を例として説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。負極リード4が導出されるシール部2Q上にプリント基板6および回路素子7を配置してもよいし、両方のシール部2P、2Q上にプリント基板6および回路素子7を配置する構成を採用してもよい。
上述の第2の実施形態では、正極リード3および負極リード4の両方がプリント基板6に接続された構成を例として説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。正極リード3および負極リード4の少なくとも一方がプリント基板6に接続された構成を採用することも可能である。
上述の第2の実施形態では、プリント基板6としてL字状に屈曲されたものを用いる場合を例として説明したが、プリント基板の形態はこれに限定されるものではなく、例示するならば、L字状以外の形状に屈曲されたプリント基板を用いてもよいし、平板状のプリント基板を用いてもよいし、多層構造または折り畳み構造のプリント基板を用いてもよい。プリント基板6の枚数も特に限定されるものではなく、複数のプリント基板6がシール部2P上に配置されていてもよい。シール部2Pが収容部2Wの略円形状の端面の中心からずれているため、このような多層構造または折り畳み構造のプリント基板や複数のプリント基板6をシール部2P上に配置することが容易である。
上述の第2の実施形態では、接続部材4Aにより負極リード4とプリント基板6とを接続する例について説明したが、負極リード4の長さを長くして負極リード4とプリント基板6とを直接接続するようにしてもよい。
上述の第2の実施形態では、プリント基板6が収容部2Wの他方の端面に対して垂直方向に延設されている場合を例として説明したが、図11Aに示すように、プリント基板6が収容部2Wの一方の端面に対して斜め方向に延設されていてもよいし、図11Bに示すように、プリント基板6が収容部2Wの一方の端面に対して水平方向に延設されていてもよい。
図12に示すように、収容部2Wの周面側に設けられたシール部2Rから正極リード3および負極リード4を導出するようにしてもよい。この場合、導出された正極リード3、負極リード4はそれぞれ、板状または線状の接続部材3B、4Bを介してプリント基板6に接続される。
<3.第3の実施形態>
[3.1 組電池の構成]
第3の実施形態に係る組電池は、第1の実施形態に係る電池を直列または並列に接続したものである。
(第1の組電池)
図13Aは、第1の組電池の構成を示す。第1の組電池は、複数の電池10が直列に接続された構成を有している。なお、図13Aでは、シール部2Rの図示を省略している。図13Aにおいて、記号“+”、“−”は、収容部2Wの端面から引き出された正極リード3および負極リード4の極性を表している。
複数の電池10は、隣接する一方の電池10の正極リード3が導出された収容部2Wの端面と、隣接する他方の電池10の負極リード4が導出された収容部2Wの端面とが対向するように、略円柱状の収容部2Wの軸方向に並べられている。対向する端面において正極リード3と負極リード4とが接続されている。
隣接する2つの電池10の間にあるシール部2P、2Qは、収容部2Wの端面に対して略垂直に立てられている。隣接する2つの電池10の間にてシール部2Q、2Pが干渉しないように、隣接する一方の電池10は他方の電池10に対して、略円柱状の収容部2Wの中心軸を回転の中心軸として回転されている。回転の角度は、約180度であることが好ましい。
組電池の一端に位置する電池10のシール部2Pは、収容部2Wの端面に対して略垂直に立てられている。このように略垂直に立てられたシール部2P上に、プリント基板6および回路素子7が配置されている。組電池の一端に位置する電池10の正極リード3は、プリント基板6に接続されている。
組電池の他端に位置する電池10のシール部2Qは、収容部2Wの端面の中心側に向けて折り曲げられ、端面と略平行となっている。このように折り曲げられたシール部2Qから導出された負極リード4は、板状または線状の接続部材4Bを介してプリント基板6に接続されている。
(第2の組電池)
図13Bは、第2の組電池の構成を示す。隣接する2つの電池10の間にあるシール部2P、2Qは対向するように設けられるとともに、収容部2Wの端面の中心側に向けて折り曲げられて端面と略平行となっている。上記以外の構成は、第1の例における組電池と同様である。
(第3の組電池)
図14Aは、第3の組電池の構成を示す。第3の組電池は、複数の電池10が並列に接続された構成を有している。なお、図14Aでは、シール部2Rの図示を省略している。複数の電池10は、負極リード4が導出された収容部2Wの端面同士が対向するように、略円柱状の収容部2Wの軸方向に並べられている。対向する端面において負極リード4同士が接続されている。
隣接する2つの電池10の間にあるシール部2Q、2Qは、収容部2Wの端面に対して略垂直に立てられている。隣接する2つの電池10の間にてシール部2Q、2Qが干渉しないように、隣接する一方の電池10は他方の電池10に対して、略円柱状の収容部2Wの中心軸を回転の中心軸として回転されている。回転の角度は、約180度であることが好ましい。
組電池の一端に位置する電池10のシール部2Pは、収容部2Wの端面に対して略垂直に立てられている。このように略垂直に立てられたシール部2P上に、プリント基板6および回路素子7が配置されている。
組電池の一端に位置する電池10の正極リード3は、プリント基板6に接続されている。組電池の他端に位置する電池10のシール部2Pは、収容部2Wの端面の中心側に向けて折り曲げられ、端面と略平行となっている。このように折り曲げられたシール部2Pから導出された正極リード3は、板状または線状の接続部材3Bを介してプリント基板6に接続されている。対向する端面において接続された負極リード4は、板状または線状の接続部材4Bを介してプリント基板6に接続されている。
(第4の組電池)
図14Bは、第4の組電池の構成を示す。隣接する2つの電池10の間にあるシール部2Q、2Qは対向するように設けられるとともに、収容部2Wの端面の中心側に向けて折り曲げられて端面と略平行となっている。
(参考例1〜4の組電池)
参考例1〜4の組電池は、図15A、15B、16A、16Bに示すように、電池としてシール部2P、2Qが収容部2Wの略円形状の端面の中心に設けられているものを用いる以外は、第1〜第4の組電池と同様の構成を有している。
[3.2 効果]
第1、第3の組電池では、収容部2Wの端面に略垂直に立てられたシール部2Pが収容部2Wの端面の中心からずれて設けられた複数の電池10を用いている。このため、隣接する一方の電池10を他方の電池10に対して収容部2Wの中心軸を回転の中心軸として回転させることで、隣接する2つの電池10の間にてシール部2Q、2Pまたはシール部2Q、2Qが干渉しないようにできる。これに対して、参考例1、3の組電池では、隣接する2つの電池10の間にてシール部2Q、2Pまたはシール部2Q、2Qが干渉することは避けられない。したがって、第1、第3の組電池における電池間のスペースは、参考例1、3の組電池における電池間のスペースの半分程度となる。よって、第1、第3の組電池は、参考例1、3の組電池に比べて電池間のスペースを低減できる。
第2、第4の組電池では、隣接する2つの電池10の間において、収容部2Wの端面の中心側に向けてシール部2Q、2Pまたはシール部2Q、2Qが折り曲げられて端面と略平行となっている電池10を用いている。このため、隣接する電池10の間の空間幅を減らすことができる。また、隣接する2つの電池10の間にあるシール部2Q、2Pまたはシール部2Q、2Qは、収容部2Wの端面の中心からずれ、かつ対向するように設けられる。このため、折り曲げられたシール部2Qを収容可能な空間の高さDを広くすることができる。なお、高さDは、“収容部2Wの半径”と“シール部2P、2Qの中心からのずらし量”の和に等しい。これに対して、参考例2、4の組電池では、隣接する電池10の間の空間幅を減らすことはできるが、折り曲げられたシール部2Qを収容可能な空間の高さDを広くすることはできない。
[3.3 変形例]
第1の実施形態に係る電池を直並列に接続して組電池を構成するようにしてもよい。例えば、第1および/または第2の組電池と第3および/または第4の組電池とを接続して、直並列の組電池を構成するようにしてもよい。
複数の電池を収容部2Wの端面同士が対向するようにして並べて、全体として湾曲形状、円形状または楕円形状などを有する組電池を構成することも可能である。この場合にも、プリント基板6や回路素子7などの回路部材の配置空間を広く確保でき、組電池の形状の自由度を高めることができる。
<4.第4の実施形態>
第4の実施形態では、第1の実施形態またはその変形例に係る電池を備える電子機器について説明する。
[4.1 電子機器の構成]
以下、図17を参照して、本技術の第4の実施形態に係る電池パック300および電子機器400の一構成例について説明する。電子機器400は、電子機器本体の電子回路401と、電池パック300とを備える。電池パック300は、正極端子331aおよび負極端子331bを介して電子回路401に対して電気的に接続されている。電子機器400は、例えば、ユーザにより電池パック300を着脱自在な構成を有している。なお、電子機器400の構成はこれに限定されるものではなく、ユーザにより電池パック300を電子機器400から取り外しできないように、電池パック300が電子機器400内に内蔵されている構成を有していてもよい。
電池パック300の充電時には、電池パック300の正極端子331a、負極端子331bがそれぞれ、充電器(図示せず)の正極端子、負極端子に接続される。一方、電池パック300の放電時(電子機器400の使用時)には、電池パック300の正極端子331a、負極端子331bがそれぞれ、電子回路401の正極端子、負極端子に接続される。
電子機器400としては、例えば、ウエアラブル機器、ノート型パーソナルコンピュータ、タブレット型コンピュータ、携帯電話(例えばスマートフォンなど)または携帯情報端末(Personal Digital Assistants:PDA)などの携帯機器、表示装置(LCD、ELディスプレイ、電子ペーパなど)、撮像装置(例えばデジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなど)、オーディオ機器(例えばポータブルオーディオプレイヤー)、ゲーム機器、コードレスフォン子機、電子書籍、電子辞書、ラジオ、ヘッドホン、ナビゲーションシステム、メモリーカード、ペースメーカー、補聴器、電動工具、電気シェーバー、冷蔵庫、エアコン、テレビ、ステレオ、温水器、電子レンジ、食器洗い器、洗濯機、乾燥器、照明機器、玩具、医療機器、ロボット、ロードコンディショナー、信号機などが挙げられるが、これに限定されるものでなない。
(電子回路)
電子回路401は、例えば、CPU、周辺ロジック部、インターフェース部および記憶部などを備え、電子機器400の全体を制御する。
(電池パック)
電池パック300は、組電池301と、充放電回路302とを備える。組電池301は、複数の二次電池301aを直列および/または並列に接続して構成されている。複数の二次電池301aは、例えばn並列m直列(n、mは正の整数)に接続される。なお、図17では、6つの二次電池301aが2並列3直列(2P3S)に接続された例が示されている。二次電池301aとしては、第1の実施形態またはその変形例に係る電池が用いられる。
充放電回路302は、組電池301の充放電を制御する制御部である。具体的には、充電時には、充放電回路302は、組電池301に対する充電を制御する。一方、放電時(すなわち電子機器400の使用時)には、充放電回路302は、電子機器400に対する放電を制御する。
[4.2 変形例]
上述の第4の実施形態では、電池パック300が、複数の二次電池301aにより構成される組電池301を備える場合を例として説明したが、電池パック300が、組電池301に代えて1つの二次電池301aを備える構成を採用してもよい。
以上、本技術の実施形態について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
例えば、上述の実施形態において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値などはあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値などを用いてもよい。
また、上述の実施形態の構成、方法、工程、形状、材料および数値などは、本技術の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
また、本技術は以下の構成を採用することもできる。
(1)
略円柱状の電極体と、
前記電極体を収容する略円柱状の収容部を有し、前記収容部の周囲のうち周面側にある折り返し部を除く3方にシール部が設けられたフィルム状外装材と
を備え、
前記収容部の端面側に設けられたシール部は、前記端面の中心位置からずれている電池。
(2)
前記収容部は、深さが異なる略部分円柱状の第1収容部および略部分円柱状の第2収容部により構成されている(1)に記載の電池。
(3)
前記折り返し部は、前記収容部の周面に対して突出していない(1)または(2)に記載の電池。
(4)
前記シール部は、前記収容部の両端面側および周面側に設けられている(1)から(3)のいずれかに記載の電池。
(5)
前記収容部の端面部に設けられた回路部材をさらに備え、
前記回路部材は、前記端面に垂直な方向から見ると、前記端面の外周の内側に位置している(1)から(4)のいずれかに記載の電池。
(6)
前記回路部材は、前記端面のシール部上に設けられている(5)に記載の電池。
(7)
前記回路部材は、前記端面に対して略平行または略垂直に設けられている(5)または(6)に記載の電池。
(8)
前記回路部材は、プリント基板である(5)から(7)のいずれかに記載の電池。
(9)
前記電極体に設けられた正極リードおよび負極リードをさらに備え、
前記正極リードおよび前記負極リードは、前記電極体の端面に沿うように屈曲されている(1)から(8)のいずれかに記載の電池。
(10)
前記収容部の周面側のシール部は、前記収容部の周面に倣うように屈曲されている(1)から(9)のいずれかに記載の電池。
(11)
前記収容部の一方の端面側から前記外装材の外側に導出された第1リードと、
前記収容部の他方の端面側から前記外装材の外側に導出された第2リードと
をさらに備える(1)から(10)のいずれかに記載の電池。
(12)
前記収容部の一方の端面部に設けられ、前記第1リードおよび前記第2リードに接続された回路部材をさらに備える(11)に記載の電池。
(13)
(1)から(12)のいずれかに記載の電池が複数接続された組電池。
(14)
(1)から(12)のいずれかに記載の電池を備える電子機器。
(15)
同一方向に延設され、該延設の方向に直交する方向に並ぶ、深さが異なる略部分円柱状の第1収容部および略部分円柱状の第2収容部をフィルム状外装材に形成し、
前記外装材を前記第1収容部および前記第2収容部の間で折り返して、前記第1収容部および前記第2収容部に略円柱状の電極体を収容し、
前記第1収容部および前記第2収容部により構成された収容部の周囲のうち周面側にある前記折り返し部を除く3方をシールすること
を含む電池の製造方法。
(16)
前記シールの際には、前記収容部の両端側をシールした後、前記外装材内を脱気しながら前記収容部の周面側をシールする(15)に記載の電池の製造方法。
(17)
前記周面側のシールの際には、前記外装材に張力を加えて前記電極体と前記外装材とを密着させる(16)に記載の電池の製造方法。
(18)
前記外装材の成形の際には、同一方向に延設され、該延設の方向に直交する方向に並ぶ、高さが異なる略部分円柱状の第1成形部および略部分円柱状の第2成形部により、前記外装材の第1面を押圧するとともに、前記第1成形部および前記第2成形部の間において前記外装材の第2面を支持部材により支持しつつ、前記外装材を変形させる(15)から(17)のいずれかに記載の電池の製造方法。
(19)
前記第1成形部の高さは、前記第2成形部の高さに比べて高く、
前記第1成形部の幅は、前記第2の成形部の幅に比べて広い(18)に記載の電池の製造方法。
(20)
前記支持部材の先端は、前記外装材が載置される載置面を基準にして前記押圧の方向にずれた位置にある(18)または(19)に記載の電池の製造方法。
(21)
前記支持部材の厚みは、前記外装材の厚さの10倍以下である(15)から(20)のいずれかに記載の電池の製造方法。
1 電極体
2 外装材
2W、2X、2Y 収容部
2A、2B、2C 周縁部
2D 折り返し部
2P、2Q、2R シール部
3 正極リード
4 負極リード
6 プリント基板
7 回路素子
10 電池
31 パンチ
32、32 成形部
41 ダイ
41A、42A、43A 孔部
42 下ダイ
43 上ダイ
44 支持部材

Claims (6)

  1. 同一方向に延設され、該延設の方向に直交する方向に並ぶ、深さが異なる略部分円柱状の第1収容部および略部分円柱状の第2収容部をフィルム状外装材に形成し、
    前記外装材を前記第1収容部および前記第2収容部の間で折り返して、前記第1収容部および前記第2収容部に略円柱状の電極体を収容し、
    前記第1収容部および前記第2収容部により構成された収容部の周囲のうち周面側にある前記折り返し部を除く3方をシールすること
    を含み、
    前記収容部の周面側のシールの際には、前記外装材に張力を加えて前記電極体と前記外装材とを密着させる電池の製造方法。
  2. 前記シールの際には、前記収容部の両端側をシールした後、前記外装材内を脱気しながら前記収容部の周面側をシールする請求項に記載の電池の製造方法。
  3. 前記外装材の成形の際には、同一方向に延設され、該延設の方向に直交する方向に並ぶ、高さが異なる略部分円柱状の第1成形部および略部分円柱状の第2成形部により、前記外装材の第1面を押圧するとともに、前記第1成形部および前記第2成形部の間において前記外装材の第2面を支持部材により支持しつつ、前記外装材を変形させる請求項に記載の電池の製造方法。
  4. 前記第1成形部の高さは、前記第2成形部の高さに比べて高く、
    前記第1成形部の幅は、前記第2の成形部の幅に比べて広い請求項に記載の電池の製造方法。
  5. 前記支持部材の先端は、前記外装材が載置される載置面を基準にして前記押圧の方向にずれた位置にある請求項に記載の電池の製造方法。
  6. 前記支持部材の厚みは、前記外装材の厚さの10倍以下である請求項に記載の電池の製造方法。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018117654A1 (ko) * 2016-12-20 2018-06-28 에스케이이노베이션 주식회사 파우치형 이차 전지 및 이의 제조 방법
US11251479B2 (en) * 2018-06-22 2022-02-15 Sk Innovation Co., Ltd. Pouch case and secondary battery using the same
CN109675988A (zh) * 2018-12-28 2019-04-26 惠州市恒泰科技股份有限公司 一种圆柱电池铝塑膜打角机
CN110459799B (zh) * 2019-07-19 2020-06-02 深圳电丰电子有限公司 一种圆柱型电池折边装置
CN111785867B (zh) * 2020-07-10 2022-06-03 东莞新能德科技有限公司 柱状电芯及具有所述柱状电芯的电池

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000012094A (ja) * 1998-06-19 2000-01-14 Japan Storage Battery Co Ltd 非水電解質電池
JP4288737B2 (ja) * 1999-01-13 2009-07-01 パナソニック株式会社 扁平電池
JP2001035465A (ja) * 1999-07-19 2001-02-09 Toshiba Battery Co Ltd 扁平電池のパック構造
US8999566B2 (en) * 2003-05-22 2015-04-07 Samsung Sdi Co., Ltd. Pouch-type lithium secondary battery and fabrication method thereof
KR100686807B1 (ko) * 2005-03-25 2007-02-26 삼성에스디아이 주식회사 폴리머 배터리 팩 및 그 제조 방법
KR100891077B1 (ko) * 2006-07-31 2009-03-30 주식회사 엘지화학 개선된 구조의 상단 실링부를 포함하고 있는 이차전지
KR101245286B1 (ko) * 2011-06-10 2013-03-19 주식회사 엘지화학 이차 전지의 연결 구조 및 이를 포함하는 전지 팩
CN202159711U (zh) * 2011-06-30 2012-03-07 惠州比亚迪电池有限公司 一种圆柱形软包装电池
CN103066218B (zh) * 2011-10-24 2016-01-20 索尼电子(无锡)有限公司 电池、电池芯容器形成方法以及电子设备
JP6017159B2 (ja) * 2012-03-28 2016-10-26 三洋電機株式会社 ラミネート外装電池
JP6127957B2 (ja) * 2013-12-13 2017-05-17 ソニー株式会社 電池および組電池
JP6266375B2 (ja) * 2014-02-18 2018-01-24 セイコーインスツル株式会社 電気化学セル
CN203910901U (zh) * 2014-06-30 2014-10-29 惠州市恒泰科技有限公司 一种圆柱形导针非对称引出的圆柱形锂离子电池

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