JP6796417B2 - ラミネート型蓄電素子、ラミネート型蓄電素子の製造方法 - Google Patents
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Description
前記外装体の所定の縁辺から導出されてなる電極端子部を備え、
前記外装体は、外形を揃えて対面する前記ラミネートフィルムが、平面領域を周回する周縁領域で互いに溶着されてなり、
前記ラミネートフィルムは、金属箔の基材の表裏両面に絶縁性樹脂層が形成されているとともに、前記外装体における前記所定の縁辺で前記基材の端面が露出し、
前記周縁領域は、前記所定の縁辺に沿う領域でタブフィルムを介して溶着され、
前記タブフィルムは、前記所定の縁辺の一部の領域にて前記電極端子部の基端の表裏両面を覆う形状に形成された変形部を備え、
前記変形部は、前記タブフィルムの接着層が、前記外装体の外方に溶出した形状で固化されてなる、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子としている。
扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子の製造方法であって、
金属箔を基体としつつ所定の縁辺が切断面となるラミネートフィルムと、前記正極と前記負極のそれぞれに電極端子板が接続された前記電極体とを用い、
前記ラミネートフィルムにおいて前記外装体の内方となる面を裏面として、
互いに裏面同士を対面させたラミネートフィルムのそれぞれの裏面に、タブフィルムを前記所定の縁辺に沿って配置するタブフィルム配置ステップと、
前記裏面同士を対面させたラミネートフィルム間に前記電極体を配置しつつ当該対面領域を周回する周縁領域を熱圧着により溶着する外装体封止ステップと、
前記所定の縁辺に沿う前記周縁領域において前記電極端子板が導出される領域を選択的に熱圧着して前記タブフィルムの一部を変形させるタブフィルム変形ステップと、
を含み、
前記外装体封止ステップでは、前記正極および前記負極のそれぞれの電極端子板を前記外装体の所定の縁辺から導出させて電極端子部を形成するとともに、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域を前記タブフィルムを介して溶着させ、
前記タブフィルム変形ステップでは、前記タブフィルムの接着層を前記電極端子部の基端を覆う形状に前記外装体外に溶出させる、
ことを特徴としている。
前記タブフィルム配置ステップでは前記ラミネートフィルムに対するタブフィルムの配置を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行い、
前記外装体封止ステップでは前記ラミネートフィルムに対する前記電極体の配置と前記周縁領域を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行う、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法とすることもできる。
上述したように、従来のラミネート型蓄電素子では、外装体の端子導出縁辺にラミネートフィルムの金属箔の断面が露出し、その断面に電極端子板が接触して短絡が発生する可能性があり、とくに薄型化と低価格化を両立させつつ、この短絡に関する問題を解決することが難しい。そこで本発明者は、端子導出縁辺の封止に用いる帯状のタブフィルムに保護テープと同様の機能も担わせれば、ラミネートフィルムの切断面に電極端子部が直接接触しないため短絡が発生せず、保護テープなどの追加部材も不要となり、厚さも従来のラミネート型蓄電素子と同等にできると考えた。
図7に本発明の一実施形態に係るラミネート型蓄電素子(以下、蓄電素子1とも言う)を示した。図7(A)は蓄電素子1の外観を示す斜視図であり、図7(B)は蓄電素子1の分解斜視図である。なお以下では、図中に示したように、蓄電素子1において、2枚のラミネートフィルム(11a、11b)や電極体10における発電要素(20、30、40)の積層方向を上下方向とし、電極端子板(23、33)の突出方向を前後方向としている。また上下前後の各方向に直交する方向を左右方向としている。そして図7(A)を右上前方から見た斜視図として上下左右前後の各方向を規定する。そして図7(A)、図7(B)に示したように、本実施形態に係る蓄電素子1では、本来左右に延長する帯状だったタブフィルム(14a、14b)の延長途上の一部14cが前方に向かって変形している。そして、その変形した領域(以下、変形部14cとも言う)が外装体11の外方に逸脱しつつ電極端子部(25、35)の基端(26、36)の上下両面を覆っている。なお図7(B)では上下の2枚のタブフィルム(14a、14b)が個別に示されているが、実際には2枚のタブフィルム(14a、14b)は正負の電極端子板(23、33)を狭持しつつ互いに溶着している。
つぎに上述した実施形態に係る蓄電素子1の製造方法について説明する。概略的には図2(A)に示した従来の蓄電素子102を作製し、その上で図7に示した本発明の実施形態に係る蓄電素子1における変形部14cを形成する。なおここで作製した実施形態に係る蓄電素子1は、電極体10が上記非特許文献1に記載されている薄型二酸化マンガンリチウム一次電池と同じ構成であり、外装体11の外形寸法が上下長22mm、左右幅27mm、電極体10の収納領域での厚みが0.45mmとなっている。
つぎに図8(A)〜図8(F)の手順により作製した実施形態に係る蓄電素子1と、その作製過程で得られる従来の蓄電素子102をサンプルとして、各サンプルについて30個の個体を作製した。そして全個体の正極および負極の電極端子板(23、33)を電極端子部(25、35)の基端(26,36)の部分で上方(あるいは下方)に90゜の角度で屈曲させる試験を行った。そして正極と負極の電極端子板間(23−33)での短絡の有無を調べた。その結果、実施形態の蓄電素子1のサンプルでは30個の個体の内、短絡が発生した個体が一つもなかった。一方従来の蓄電素子102のサンプルでは28個の個体に短絡が発生した。以上より実施例に係る蓄電素子1では、ラミネートフィルム(11a、11b)の切断面11cに露出した金属箔と電極端子部(25、35)との接触による短絡を確実に防止し、高い信頼性を有していることが確認できた。
本発明の実施形態に係る蓄電素子は、平板状の電極体をラミネートフィルムからなる外装体内に密封した構造であれば、リチウム一次電池に限らず、様々な種類の蓄電素子(リチウム二次電池、電気二重層コンデンサーなど)に適用することができる。また上記実施形態は、シート状の正極と負極が一つずつある1層型の蓄電素子であるが、本発明は電極体を複数層分備えた「多層型」の蓄電素子に適用することもできる。確かに従来の1層型の蓄電素子は、最も少ない数の電極体のみを備えて薄型化を達成するための基本構造を有し、実施形態に係る蓄電素子では、その基本構造による薄型化に対してさらなる薄型化が達成できる。すなわち本発明は1層型の蓄電素子の構造と、変形部が形成されたタブフィルムを用いた構造との相乗効果によって薄型化の効果を絶大なものとすることができる。もちろん多層型の蓄電素子であっても、ラミネートフィルムの切断面を絶縁する保護テープとその保護テープの貼着工程を不要することによるコストダウンが期待できる。
11a,11b ラミネートフィルム、12 周縁領域、13 端子導出縁辺、
14a,14b,114 タブフィルム、14c 変形部、20 正極、
23 正極端子板、25 正極端子板の電極端子部、26 正極の電極端子部の基端、
30 負極、33 負極端子板、35 負極端子板の電極端子部、
36 負極の電極端子部の基端、40 セパレーター、200 位置合わせ治具
Claims (6)
- 扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子であって、
前記外装体の所定の縁辺から導出されてなる電極端子部を備え、
前記外装体は、外形を揃えて対面する前記ラミネートフィルムが、平面領域を周回する周縁領域で互いに溶着されてなり、
前記ラミネートフィルムは、金属箔の基材の表裏両面に絶縁性樹脂層が形成されているとともに、前記外装体における前記所定の縁辺で前記基材の端面が露出し、
前記周縁領域は、前記所定の縁辺に沿う領域でタブフィルムを介して溶着され、
前記タブフィルムは、前記所定の縁辺の一部の領域にて前記電極端子部の基端の表裏両面を覆う形状に形成された変形部を備え、
前記変形部は、前記タブフィルムの接着層が、前記外装体の外方に溶出した形状で固化されてなる、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。 - 請求項1において、前記シート状の正極と負極を一つだけ備えたことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
- 扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子の製造方法であって、
金属箔を基体としつつ所定の縁辺が切断面となるラミネートフィルムと、前記正極と前記負極のそれぞれに電極端子板が接続された前記電極体とを用い、
前記ラミネートフィルムにおいて前記外装体の内方となる面を裏面として、
互いに裏面同士を対面させたラミネートフィルムのそれぞれの裏面に、タブフィルムを前記所定の縁辺に沿って配置するタブフィルム配置ステップと、
前記裏面同士を対面させたラミネートフィルム間に前記電極体を配置しつつ当該対面領域を周回する周縁領域を熱圧着により溶着する外装体封止ステップと、
前記所定の縁辺に沿う前記周縁領域において前記電極端子板が導出される領域を選択的に熱圧着して前記タブフィルムの一部を変形させるタブフィルム変形ステップと、
を含み、
前記外装体封止ステップでは、前記正極および前記負極のそれぞれの電極端子板を前記外装体の所定の縁辺から導出させて電極端子部を形成するとともに、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域を前記タブフィルムを介して溶着させ、
前記タブフィルム変形ステップでは、前記タブフィルムの接着層を前記電極端子部の基端を覆う形状に前記外装体外に溶出させる、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。 - 請求項3において、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域の一部とその他の領域とで異なる条件で熱圧着を行える治具を用いて、前記外装体封止ステップと前記タブフィルム変形ステップを同時に行うことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。
- 請求項3において、前記外装体封止ステップを実行した後に前記タブフィルム変形ステップを実行することを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。
- 請求項3〜5のいずれかにおいて、
前記ラミネートフィルムの平面領域を囲繞する治具を用いて前記タブフィルム配置ステップと前記外装体封止ステップを実行し、
前記タブフィルム配置ステップでは前記ラミネートフィルムに対するタブフィルムの配置を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行い、
前記外装体封止ステップでは前記ラミネートフィルムに対する前記電極体の配置と前記周縁領域を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行う、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。
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