JP6769232B2 - リード部材、非水電解質蓄電デバイス - Google Patents

Description

本発明は、リード部材、非水電解質蓄電デバイスに関する。

小型電子機器の電源には、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質電池が用いられている。この非水電解質電池では、正極板、負極板や電解液を封入体に収納すると共に、リード部材を密封封止して外部に引き出した構造が知られている。
リード部材は、例えば、アルミニウム、ニッケル、またはニッケルめっきを施した銅などで形成された長方形状のリード導体を有し、このリード導体の一端側が封入体の内部で正極板や負極板に接続されている。

また、リード部材は、リード導体の中間を覆う長方形状の絶縁フィルムを有している。絶縁フィルムは、封入体で密封される位置に配置され、リード導体の両面からそれぞれ貼り合わされている。これにより、リード導体の他端側が封入体の外部に引き出される際に、リード導体と封入体とは直に接触しない。例えば、特許文献１には、貼り合わされる絶縁フィルムの幅をリード導体の幅よりも広く形成したリード部材の構造が開示されている。

特開２００６−２５２８０２号公報

ところで、非水電解質電池を電子機器の収納スペースに収めるために、リード部材を折り曲げて使用する場合がある。仮に、リード部材を絶縁フィルムの位置で折り曲げると、リード導体と絶縁フィルムとが折り曲げ前の元の状態に戻ろうと反発する現象（スプリングバックともいう）が発生し、リード部材が収納スペースに収めにくいことがある。
絶縁フィルムは、リード導体の側縁を封止するために、この側縁よりも幅方向外側に突出したマージン部（耳部分）を有する。リード部材が、例えば絶縁フィルムが封入体から露出した位置で折り曲げられた場合、このマージン部のうち封入体の外部に引き出された隅部分は、スプリングバックを招く原因になり、電池収納スペース周辺での作業（溶接作業や電池格納作業）の邪魔になる。

上記特許文献１には、熱収縮したような、丸みを帯びたマージン部も開示されている。しかしながら、折り曲げられた絶縁フィルムが折り曲げ前の元の状態に戻りにくくするためには、マージン部の面積をより一層小さくすることが望まれる。

本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、マージン部の面積をより一層小さくできるリード部材、非水電解質蓄電デバイスを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るリード部材は、長方形状のリード導体と、該リード導体にその両面側から貼り合わされた絶縁フィルムとを備えたリード部材であって、前記絶縁フィルムが、前記リード導体の長さ方向の前後両端を除く領域で該リード導体に貼り合わされていて、該絶縁フィルムの幅が前記リード導体の幅よりも広く、前記リード導体の幅方向の左右両端側に該絶縁フィルム同士が貼り合わされるマージン部を有し、該マージン部が、前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの前縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の前方隅部に亘って匙の形状にえぐられており、前記匙の形状にえぐられている部分は、前記リード導体の長さ方向の長さが前記リード導体の幅方向の長さよりも短く形成され、前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの前縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の前方隅部までを結ぶ直線と前記リード導体の側縁とのなす角が９１°〜１１０°の範囲にある。

上記によれば、リード部材の折れ曲がった状態を容易に維持することができる。

本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電デバイスを説明する図である。 本発明の一実施形態に係るリード部材を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るリード部材を説明する図である。 本発明の一実施形態に係るリード部材の詳細を説明する図である。 スプリングバックの評価結果を示す図である。

［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
本発明の一態様に係るリード部材は、（１）長方形状のリード導体と、該リード導体にその両面側から貼り合わされた絶縁フィルムとを備えたリード部材であって、前記絶縁フィルムが、前記リード導体の長さ方向の前後両端を除く領域で該リード導体に貼り合わされていて、該絶縁フィルムの幅が前記リード導体の幅よりも広く、前記リード導体の幅方向の左右両端側に該絶縁フィルム同士が貼り合わされるマージン部を有し、該マージン部が、前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの前縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の前方隅部に亘って匙の形状にえぐられており、前記匙の形状にえぐられている部分は、前記リード導体の長さ方向の長さが前記リード導体の幅方向の長さよりも短く形成され、前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの前縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の前方隅部までを結ぶ直線と前記リード導体の側縁とのなす角（優角）が９１°〜１１０°の範囲にある。封入体の外部では、絶縁フィルムのマージン部がえぐられているので、マージン部の面積をより一層小さくすることができる。封入体の外部では、折り曲げられる絶縁フィルムの幅が狭くなるので、折り曲げられた絶縁フィルムを折り曲げ前の元の状態に戻す力を小さくできる。また、封入体の外部ではマージン部が反り返らなくなり、電池収納スペース周辺での作業（溶接作業や電池格納作業）の邪魔にならない。よって、リード部材を折り曲げ易い。

（２）前記マージン部が、前記絶縁フィルムの後縁から匙の形状にえぐられている。封入体の内部では幅が狭くなり、折り曲げられた絶縁フィルムを折り曲げ前の元の状態に戻す力を小さくできる。この結果、リード部材を折り曲げ易い。
（３）前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの後縁との交点から該絶縁フィルムの側縁に亘って前記絶縁フィルムがえぐられている。これにより、マージン部の面積を小さくすることができる。
（４）前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの後縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の後方隅部までを結ぶ直線と前記リード導体の側縁とのなす角（優角）が９１°〜１１０°の範囲にある。なす角が９１°未満の場合には、スプリングバックの測定結果が８５°以下になるものがあった。一方、なす角が１１０°を超えた場合には、実験結果には示していないが、絶縁フィルムの前後方向の長さが最も短い部分が電池の封入体の外にあるようにすると、リード導体に貼られた絶縁フィルムが封入体の外に長く出過ぎて好ましくない。よって、なす角を９１°〜１１０°の範囲にすれば、リード部材の折れ曲がった状態を容易に維持することができる。
（５）上記リード部材を、多層フィルムで形成した封入体で封止した非水電解質蓄電デバイスである。リード部材を折り曲げて使用し易い。

［本発明の実施形態の詳細］
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るリード部材、非水電解質蓄電デバイスの具体例について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る非水電解質蓄電デバイスを説明する図であり、図２，３は、本発明の一実施形態に係るリード部材を説明する図である。非水電解質蓄電デバイスは、リチウムイオン電池などの非水電解質電池、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）やリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなどを含む。

図１（Ａ）は非水電解質電池の組み立てを説明する。非水電解質電池は、正極板および負極板がセパレータを介して積層された積層電極群２を有し、積層電極群２や電解液が封入体１に収納されている。
封入体１は、非水電解質電池の外装ケースを構成し、図３（Ｂ）に示す金属箔層１ｂの両面に内層の樹脂フィルム１ａと外層の樹脂フィルム１ｃとを貼り合わせた多層フィルムで形成されている。シール部８は、多層フィルムの周縁に位置し、熱溶着により封入体１を密封する。

図２に示すように、リード部材３，４の一端側が封入体１の内部に引き入れられている。一方、非水電解質電池の外観を示す図１（Ｂ）に示すように、リード部材３，４の他端側は、シール部８から密封封止した状態で封入体１の外部に引き出されている。
リード部材３，４は、長方形状のリード導体５，６を有している。リード導体５，６は、薄い導体箔または導体条を、図３（Ａ）に示す幅Ｄが例えば１ｍｍ〜９０ｍｍ程度、長さＬが例えば１０ｍｍ〜１００ｍｍ程度にカットして形成されている。

リード導体５，６は、例えば、アルミニウム、ニッケル、ニッケルめっきを施した銅またはニッケルクラッド銅などで形成される。なお、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタでは、正極側のリード導体にはアルミニウムが使用され、負極側のリード導体にはニッケルやニッケルめっきを施した銅やニッケルクラッド銅などが使用される。電気二重層コンデンサでは、正極側および負極側のリード導体にもアルミニウムが使用される。

リード部材３，４は、絶縁フィルム７をそれぞれ有している。絶縁フィルム７は、封入体１からの引き出し部分に貼り付けられており、封入体１の樹脂フィルムに融着してシール性の低下を防止するとともに、リード部材３，４と封入体１の金属箔層との電気的接触を防止する機能を有している。
絶縁フィルム７は、薄い樹脂箔を、図３（Ａ）に示す幅Ｓが例えば３ｍｍ〜１１０ｍｍ程度、長さＩ（第１絶縁長ともいう）が例えば２ｍｍ〜２０ｍｍ程度にカットして形成されている。

このように、絶縁フィルム７はリード導体５，６よりも幅広いものが用いられており、リード導体５，６の幅方向（図３（Ａ）の左右方向に相当する）に突出する。絶縁フィルム７は、リード導体５，６の表面および裏面にそれぞれ設けられ、リード導体５，６の側縁から突出した絶縁フィルム７（後述のマージン部）同士がリード導体の両面側からそれぞれ貼り合わされている。

図３（Ｂ）に示すように、絶縁フィルム７は、リード導体５，６の金属面に接着または溶着する内側層（接着層とも言う）７ａと、封入体１に融着される外側層（耐熱層とも言う）７ｂとの例えば２層で形成することができる。
ところで、封入体の外部に引き出されたリード部材は、封入体の前縁（図３（Ｂ）に符号９で示す）の位置で、絶縁フィルムとともに折り曲げて使用されることがあるが、スプリングバックが発生する場合がある。本発明者は、実験を重ねて解析したところ、リード部材の折れ曲がった状態を容易に維持するためには、絶縁フィルムのマージン部をえぐるとよいことが分かった。

図４は、本発明の一実施形態に係るリード部材の詳細を説明する図である。
図４に示すように、絶縁フィルム７は、導体取付部（中央部分ともいう）１０と、マージン部（耳部分ともいう）１１とを有している。
導体取付部１０は、リード導体５，６の長さ方向（封入体からの引き出し方向と同じ方向であり、本発明の前後方向に相当する）の前後両端を除く領域でリード導体５，６にそれぞれ貼り合わされている。

マージン部１１は、絶縁フィルム７のうちリード導体５，６よりも幅広の部分であり、導体取付部１０の左右両端側にそれぞれ設けられている。
そして、絶縁フィルム７は例えば４つの凹部１２ａ〜１２ｄを有している。詳しくは、図４に示すリード導体５，６の右側縁から右方向に突出したマージン部１１には、その前方側（電池の外側になる部分）と後方側（電池の内側になる部分）とに、凹部１２ａ，１２ｂが１つずつ設けられている。また、導体５，６の左側縁から左方向に突出したマージン部１１にも、その前方側（電池の外側になる部分）と後方側（電池の内側になる部分）とに、凹部１２ｃ，１２ｄが１つずつ設けられている。

凹部１２ａ〜１２ｄは、例えば、絶縁フィルム７の前縁や後縁であってその左右両端に位置する角部をそれぞれ絶縁フィルムの内部から前縁または後縁を見たときに下に凸な曲線になるようにえぐって形成されており、角部を所定の曲率で凹むように切り取った形状である。
右側のマージン部１１の前方側に位置した凹部１２ｂを例に挙げて説明すると、リード導体５，６の右側縁と絶縁フィルム７の前縁との交点Ａ２から、同じく右側のマージン部１１における絶縁フィルム７の右側縁の前方隅部Ｂ２に亘って形成される。
左側のマージン部１１の前方側に位置した凹部１２ｃは、リード導体５，６の左側縁と絶縁フィルム７の前縁との交点Ａ３から、同じく左側のマージン部１１における絶縁フィルム７の左側縁の前方隅部Ｂ３に亘って形成される。スプリングバック防止のためには、凹部は、絶縁フィルムの前縁にあればよい。

右側のマージン部１１の後方側に位置した凹部１２ａは、リード導体５，６の右側縁と絶縁フィルム７の後縁との交点Ａ１から、同じく右側のマージン部１１における絶縁フィルム７の右側縁の後方隅部Ｂ１に亘って形成される。また、左側のマージン部１１の後方側に位置した凹部１２ｄは、リード導体５，６の左側縁と絶縁フィルム７の後縁との交点Ａ４から、同じく左側のマージン部１１における絶縁フィルム７の左側縁の後方隅部Ｂ４に亘って形成される。

言い換えると、前方に位置する２つの凹部１２ｂ，１２ｃは、リード導体５，６の側縁と絶縁フィルム７の前縁との交点Ａ２，Ａ３から絶縁フィルム７の前縁の前方隅部Ｂ２，Ｂ３までをそれぞれ結ぶ直線よりも、絶縁フィルム７の内部に向けて後退している。
一方、後方に位置する２つの凹部１２ａ，１２ｄは、リード導体５，６の側縁と絶縁フィルム７の後縁との交点Ａ１，Ａ４から絶縁フィルム７の後縁の後方隅部Ｂ１，Ｂ４までをそれぞれ結ぶ直線よりも、絶縁フィルム７の内部に向けて後退している。

右側のマージン部１１の前方側に位置した凹部１２ｂを例に挙げて説明すると、リード導体５，６の右側縁と絶縁フィルム７の前縁との交点Ａ２から、同じく右側のマージン部１１における絶縁フィルム７の右側縁の前方隅部Ｂ２までを直線で結ぶ。この直線とリード導体５，６の右側縁とのなす角（優角）をθとすると、このθは９１°〜１１０°の範囲になる。

右側のマージン部１１の後方側に位置した凹部１２ａも、リード導体５，６の右側縁と絶縁フィルム７の後縁との交点Ａ１から、同じく右側のマージン部１１における絶縁フィルム７の右側縁の後方隅部Ｂ１までを直線で結ぶ。この直線とリード導体５，６の右側縁とのなす角（優角）をθとすると、このθも９１°〜１１０°の範囲になる。他の左側の凹部１２ｃ，１２ｄも上記右側と同じ値である。

図４に示すように、マージン部１１の側端の長さ（第２絶縁長ともいう）ｉとすると、この第２絶縁長ｉは絶縁フィルム７の第１絶縁長Ｉよりも短くなり、第１絶縁長Ｉと第２絶縁長ｉとの差は０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下の範囲に設定されている。

図５は、スプリングバックの評価結果を示す図である。この実験には、まず、絶縁フィルムが封入体の前縁から突出する突出量を１ｍｍとし、封入体の前縁の位置で、リード導体を絶縁フィルムとともに９０°折り曲げる。１時間放置した後、折り曲げ前の位置に対する折り曲げたリード部材の位置（角度）を、分度器を用いて測定する。サンプル数は１００とする。

まず、試料１のリード部材は、リード導体の幅Ｄが４ｍｍ、マージン部の幅（片側）ｄが１．５ｍｍであり、マージン部には計４つの凹部が設けられている。図４で説明した、リード導体５，６の側縁と絶縁フィルム７の前縁との交点から、絶縁フィルム７のマージン部の側縁の隅部までを直線で結び、この直線とリード導体５，６の側縁とのなす角θは４つの凹部とも９５°であった。この試料１では、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°以上であり、スプリングバック評価はＡ判定であった。
次に、試料２のリード部材は、リード導体の幅Ｄが５ｍｍ、マージン部の幅（片側）ｄが２ｍｍであり、マージン部には計４つの凹部が設けられている。なお、上記なす角θは１００°であった。この試料２でも、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°以上であり、スプリングバック評価はＡ判定であった。

続いて、試料３のリード部材は、リード導体の幅６が５ｍｍ、マージン部の幅（片側）ｄが２．５ｍｍであり、マージン部には計４つの凹部が設けられている。なお、上記なす角θは１１０°であった。この試料３でも、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°以上であり、スプリングバック評価はＡ判定であった。
これに対し、試料４のリード部材は、リード導体の幅Ｄが５ｍｍ、マージン部の幅（片側）ｄが２ｍｍであり、マージン部には角部が削り取られておらず、上記なす角θは９０°であった。この試料４では、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°よりも小さくなったものが散見されたため、スプリングバック評価はＢ判定であった。

さらに、試料５のリード部材は、リード導体の幅Ｄが５ｍｍ、マージン部の幅（片側）ｄが２ｍｍであり、マージン部には絶縁フィルムの外部に向けて膨らみ、丸みを帯びた計４つの凸部が設けられている。なお、上記なす角θは１１０°であった。この試料５でも、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°よりも小さくなったものが散見されたため、スプリングバック評価はＢ判定であった。

試料１〜３のように、絶縁フィルムの４つの角部に凹部を形成すれば、マージン部の面積をより一層小さくすることができる。具体的には、封入体の外部（凹部１２ｂ，１２ｃ）では、折り曲げられる絶縁フィルムの幅が狭くなるので、折り曲げられた絶縁フィルムを折り曲げ前の元の状態に戻す力を小さくできる。さらに、マージン部が反り返らなくなり、電池収納スペース周辺での作業（溶接作業や電池格納作業）の邪魔にならない。また、封入体の内部（凹部１２ａ，１２ｄ）では幅が狭くなり、折り曲げられた絶縁フィルムを折り曲げ前の元の状態に戻す力を小さくできる。この結果、リード部材を折り曲げ易い。

さらに、なす角θが９１°未満の場合には、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°よりも小さくなったものが散見されたため、スプリングバック評価はＢ判定であった。一方、なす角θが１１０°を超えた場合には、実験結果には示していないが、絶縁フィルムの前後方向の長さが最も短い部分でも電池の封入体の外にあるようにすると、リード導体に貼られた絶縁フィルムが封入体の外に長く出過ぎて好ましくない。よって、なす角θを９１°〜１１０°の範囲にすれば、リード部材の折れ曲がった状態を容易に維持することができる。

また、第１絶縁長Ｉと第２絶縁長ｉとの差が０．５ｍｍ未満の場合には、実験結果には示していないが、１時間放置後における折り曲げたリード部材の角度が８５°よりも小さくなったものが散見されたため、スプリングバック評価はＢ判定であった。これに対し、第１絶縁長Ｉと第２絶縁長ｉとの差が２ｍｍを超えた場合には、実験結果には示していないが、絶縁フィルムの前後方向の長さが最も短い部分が電池の封入体の外にあるようにすると、リード導体に貼られた絶縁フィルムが封入体の外に長く出過ぎて好ましくない。よって、第１絶縁長Ｉと第２絶縁長ｉとの差を０．５ｍｍ〜２ｍｍの範囲にすれば、リード部材の折れ曲がった状態を容易に維持することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１…封入体、１ａ…内層フィルム、１ｂ…金属箔層、１ｃ…外層フィルム、２…積層電極群、３，４…リード部材、５，６…リード導体、７…絶縁フィルム、７ａ…内側層、７ｂ…外側層、８…シール部、９…封入体の前縁、１０…導体取付部、１１…マージン部、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…凹部。

Claims (5)

1. 長方形状のリード導体と、該リード導体にその両面側から貼り合わされた絶縁フィルムとを備えたリード部材であって、
   前記絶縁フィルムが、前記リード導体の長さ方向の前後両端を除く領域で該リード導体に貼り合わされていて、該絶縁フィルムの幅が前記リード導体の幅よりも広く、前記リード導体の幅方向の左右両端側に該絶縁フィルム同士が貼り合わされるマージン部を有し、
   該マージン部が、前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの前縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の前方隅部に亘って匙の形状にえぐられており、
   前記匙の形状にえぐられている部分は、前記リード導体の長さ方向の長さが前記リード導体の幅方向の長さよりも短く形成され、前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの前縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の前方隅部までを結ぶ直線と前記リード導体の側縁とのなす角が９１°〜１１０°の範囲にある、リード部材。
2. 前記マージン部が、前記絶縁フィルムの後縁から匙の形状にえぐられている、請求項１に記載のリード部材。
3. 前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの後縁との交点から該絶縁フィルムの側縁に亘って前記絶縁フィルムがえぐられている、請求項２に記載のリード部材。
4. 前記リード導体の側縁と前記絶縁フィルムの後縁との交点から該絶縁フィルムの側縁の後方隅部までを結ぶ直線と前記リード導体の側縁とのなす角が９１°〜１１０°の範囲にある、請求項２または３に記載のリード部材。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載のリード部材を、多層フィルムで形成した封入体で封止した非水電解質蓄電デバイス。

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