JP7046158B2 - 電池セル - Google Patents
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Description
本発明は、電池セルに関する。
近年、自動車、パソコン、携帯電話等の大小さまざまな電気・電子機器の普及により、高容量、高出力の電池の需要が急速に拡大している。このような電池としては、正極と負極との間に有機電解液を電解質として用いる液体電池セルや、有機電解液の電解質に代えて、難燃性の固体の固体電解質を用いた固体電池セルなどが挙げられる。
固体電解質を備える固体電池は、電解質として有機電解液を備える電池と比較して、電解質が不燃性であるために安全性が向上する点や、より高いエネルギー密度を有する点において優れており、現在注目を集めている（例えば、特許文献１）。
一方で、このような電池としては、直方体状のセルをラミネートフィルムで包み込んで板形状に密閉したラミネートセルタイプのものが知られており、ＥＶやＨＥＶ等の用途では、このようなラミネートセルタイプの電池を複数個並べてケース内に収納した組電池（以下、電池モジュール又は固体電池モジュールと表記することがある。）が使用されている。外装体で包み込むことにより、電池への大気の侵入を防ぐことができる。
例えば、組電池ケース等の外装体からの気体の漏れを容易に特定することができるラミネートセルを含む固体電池が開示されている（例えば、特許文献２）。特許文献２には、外装体から気体の漏れが発生した場合においても、このような漏れが発生した部位を容易に特定することができる旨記載されている。
ところで、電池をフィルムで包み込んで密閉する際は、２枚のフィルムで電池を包み込み、互いに対向するフィルムの４つの辺を接合して密閉することが一般的である。
しかしながら、フィルム同士が接合された接合部は、外装体の密閉性の観点から所定面積以上接合させる必要があり、この接合部自体が、電池セルを複数個並べてケース内に収納する場合にケース内の空間を占有するいわゆるデッドスペースとなる。このデッドスペースは、電池モジュールの体積エネルギー密度の低下を引き起こす。
更に、この接合部は、外装体の密閉性の観点からできるだけその面積を大きくすることが望ましい。積層体の各辺を接合して密閉する場合、特にセル厚みを厚くしていくに従い密閉性を確保する観点から接合部の接合面積を増やす必要があり、更に上記のデッドスペースが増大する。
本発明は、上述の外装体の密閉性を維持しつつ、電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることのできる電池セルを提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、電池を収容するように１枚のフィルムが折り返された外装体を備える電池セルであれば、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、電池と、前記電池を収容する外装体と、を備える電池セルであって、前記電池は、正極層と、電解質層と、負極層と、がこの順に少なくとも積層された電池積層体を備え、前記外装体は、前記電池積層体を収容するように１枚のフィルムが折り返されて形成された折り返し部と、互いに対向する前記フィルムの端部同士が接合された接合部と、を備える、電池セルを提供する。
これにより、外装体の密閉性を維持しつつ、電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
前記電池は固体電池であり、
前記固体電池は、正極層と、固体電解質層と、負極層と、がこの順に少なくとも積層された固体電池積層体を備えていてもよい。
前記固体電池は、正極層と、固体電解質層と、負極層と、がこの順に少なくとも積層された固体電池積層体を備えていてもよい。
前記電池積層体を収容する支持体を更に備え、
前記接合部が形成されることにより前記折り返し部の両側に形成される前記外装体のフィルム延在部が、前記支持体側に折り曲げられていてもよい。
前記接合部が形成されることにより前記折り返し部の両側に形成される前記外装体のフィルム延在部が、前記支持体側に折り曲げられていてもよい。
前記外装体は、筒状の１枚のフィルム内に前記電池積層体を収容してもよい。
前記電池は、前記電池積層体に接続された集電タブを更に備え、前記集電タブの前記電池積層体側とは反対側の端部が、前記外装体から露出していてもよい。
前記接合部は、溶着により形成されていてもよい。
本発明によれば、外装体の密閉性を維持しつつ、電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
以下、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
［電池セルの概要］
本発明の実施の形態に係る電池セルは、電池と、電池を収容する外装体と、を備える電池セルである。この電池は、有機電解液を電解質として用いる液体電池セルであっても、ゲル状の電解質を備える電池セルであっても、有機電解液の電解質に代えて、電解質として難燃性の固体電解質を備えた固体電池セルであってもよい。以下では、電池セルとして固体電解質を備えた固体電池セルを例に挙げて説明する。
本発明の実施の形態に係る電池セルは、電池と、電池を収容する外装体と、を備える電池セルである。この電池は、有機電解液を電解質として用いる液体電池セルであっても、ゲル状の電解質を備える電池セルであっても、有機電解液の電解質に代えて、電解質として難燃性の固体電解質を備えた固体電池セルであってもよい。以下では、電池セルとして固体電解質を備えた固体電池セルを例に挙げて説明する。
＜固体電池セル＞
図１は、本実施の形態に係る固体電池セル１の概要を示す斜視図である。本実施の形態に係る固体電池セル１は、固体電池１０と、１枚のフィルムで形成されて前記固体電池を収容する外装体と、を備える固体電池セルである。外装体２の構造については後述する。
図１は、本実施の形態に係る固体電池セル１の概要を示す斜視図である。本実施の形態に係る固体電池セル１は、固体電池１０と、１枚のフィルムで形成されて前記固体電池を収容する外装体と、を備える固体電池セルである。外装体２の構造については後述する。
固体電池１０は、固体電池積層体１１と、集電タブ１３と、支持体１２と、を備えている。固体電池積層体１１は、正極層と、固体電解質層と、負極層と、がこの順に少なくとも積層された積層体である。尚、本明細書において「この順に少なくとも積層」とは、列挙されている層の順番に積層されている意味であり、これらの層が直接積層されたもののみならず、間接的な積層も含む意味である。例えば、正極層と固体電解質層との間に、他の層等があることを許容する意味である。
又、固体電池積層体を収容し積層の方向の断面が略Ｃ字の支持体を更に備える（図２）。集電タブ１３は、固体電池積層体に接続され、固体電池積層体１１側とは反対側の端部が、外装体２から露出している。支持体１２は、固体電池積層体１１を収容することにより、外部衝撃から固体電池積層体１１を保護する機能を有する。
本実施の形態に係る固体電池セル１は、後述するように、フィルム同士が接合された接合部の接合部面積を減らすことができることから、外装体の密閉性を維持しつつ、固体電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
さらに、固体電池セルの場合電池内に電解液を含まないため外装体に収容した後に外装体の内部を真空引きすることができる。これにより、外装体によってより強固に固体電池積層体を固定することが可能となり、振動による積層ずれや電極割れを抑制して耐久性を向上させることができる。
以下、本実施の形態に係る固体電池セル１の係る各構成部品について説明する。
［外装体］
外装体２は、固体電池１０を収容する外装体である。固体電池１０を外装体２によって収容することにより、固体電池１０への大気の侵入を防ぐことができる。
外装体２は、固体電池１０を収容する外装体である。固体電池１０を外装体２によって収容することにより、固体電池１０への大気の侵入を防ぐことができる。
又、外装体２は、平面視で長方形形状の固体電池積層体１１を収容するように１枚のフィルムが折り返されて形成された１つの折り返し部２１を備えることを特徴とする。そして、外装体２は、天面２５、底面２６を有し、互いに対向するフィルムの端部同士が接合された３つの接合部２２ａ、２３ａ、２４ａを備える（図１参照）。
本実施の形態に係る固体電池セル１は、２枚のフィルムで固体電池を包み込み、互いに対向するフィルムの４つの辺を接合して４つの接合部によって密閉された固体電池セルと比べて、フィルム同士が接合された接合部を減らしてデッドスペースの形成を抑制し、固体電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
さらに、２枚のフィルムで電池を包み込み、互いに対向するフィルムの４つの辺を接合して密閉する場合、この２枚のフィルムを加工して深絞り状に形成して電池に応力が極力かからないように外装体を形成することができる。しかし、このような深絞り状の形成には限界があり、固体電池の厚さが２０ｍｍを超えるとこの２枚のフィルムを加工して深絞り状に形成すること自体が困難になる。
１枚のフィルムが折り返されて形成された外装体であれば、フィルムを深絞り状に形成することがないため、厚さが２０ｍｍを超える固体電池に対しても用いることができる。そのため、電池の厚さについて特に制限されるものではなく、特に高電圧化又は高容量化にする目的で多層積層された電池について有用に用いることができる。
更に、外装体２は、フィルムが対向して接合部が形成されることにより折り返し部２１の両側には、フィルム延在部２１１、２１２が形成される。フィルム延在部とは、１枚のフィルムが対向して接合部が形成するようにフィルムを折り曲げたときに折り返し部２１の両側に形成されるフィルムの余りの部分である。
そして、本実施の形態に係る固体電池セル１において、このフィルム延在部２１１、２１２は、支持体側に折り曲げられている。固体電池積層体１１は、外部衝撃に対し極めて弱い性質を有することから、フィルム延在部２１１、２１２を固体電池積層体１１に押し付けて折り曲げたときには、その押し付けが外部衝撃となり、固体電池積層体１１が破損する可能性がある。
しかしながら、本実施の形態に係る固体電池セル１は、固体電池積層体を収容し積層の方向の断面が略Ｃ字の支持体１２を更に備えている。フィルム延在部２１１、２１２をこの支持体１２に押し付けて折り曲げることにより固体電池が破損する可能性を軽減することができる。又、本実施の形態に係る固体電池セル１は、支持体２を備えているので、支持体２側に押し付けて折り曲げることによりフィルム延在部を固定がしやすくなる。フィルム延在部２１１、２１２が支持体２側に折り曲げて固定された固体電池セルであれば、固体電池セルを複数個並べてケース内に収納する際にフィルム延在部が突起となって固体電池セルの収納が阻害される可能性を効果的に軽減することができる。
尚、外装体２にシワ等の発生を防止するために、フィルム延在部に一部に切欠きを設けてもよい（図示せず）。又、本発明の固体電池セルに備えられる外装体は、図１に記載されている外装体２に限定されず、折り返し部と、接合部と、を備えていればよい。本発明の固体電池セルに備えられる外装体の他の態様については後述する。
（外装体を形成するフィルム）
外装体２を形成するフィルムは、固体電池積層体１１を収容する外装体２を形成することのできるフィルムであれば特に制限はされない。外装体２を形成するフィルムは、外装体２に気密性を付与することができるようなフィルムであることが好ましい。
外装体２を形成するフィルムは、固体電池積層体１１を収容する外装体２を形成することのできるフィルムであれば特に制限はされない。外装体２を形成するフィルムは、外装体２に気密性を付与することができるようなフィルムであることが好ましい。
外装体２を形成するフィルムは、例えば、アルミニウム箔等の無機物薄膜や、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の無機酸化物薄膜等からなるバリア層を備えることが好ましい。バリア層を備えることにより、外装体２に気密性を付与することができる。
又、外装体２を形成するフィルムは、ポリエチレン樹脂等の可撓性樹脂からなるシール層を備えることが好ましい。フィルムに積層されたシール層同士が対向して溶着させることにより接合することができる。そのため、接着剤を塗布する工程が不要となる。尚、外装体２を形成するフィルムは、シール層を備えていなくてもよい。フィルム同士を接着剤によって接合することにより外装体を形成することもできる。
又、外装体２を形成するフィルムは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン等からなる基材層と、上記のバリア層と、上記のシール層と、が積層された積層体を例示することができる。これらの層は、従来公知の接着剤を介して積層されていてもよく、押し出しコート法等によって積層されていてもよい。
外装体２を形成するフィルムの好ましい厚さは、フィルムに用いられる材質によっても異なるが、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。外装体２を形成するフィルムの好ましい厚さは、７００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。
外装体を形成する１枚のフィルムは、単層のフィルムであっても複数の層が積層体であってもよい。
尚、本発明の１枚のフィルムの形状は多角形状（長方形状）の平面のフィルムであってもよいし、後述するように、筒状のフィルムであってもよい。
尚、本発明の１枚のフィルムの形状は多角形状（長方形状）の平面のフィルムであってもよいし、後述するように、筒状のフィルムであってもよい。
［固体電池］
図２に、図１における本実施の形態に係る固体電池セル１（固体電池１０）のＸ－Ｘ線で切断した断面図を示す。固体電池１０は、外装体２に収容されており、固体電池１０は、固体電池積層体１１と、集電タブ１３と、支持体１２と、を備える。固体電池１０を構成する各部材について説明する。
図２に、図１における本実施の形態に係る固体電池セル１（固体電池１０）のＸ－Ｘ線で切断した断面図を示す。固体電池１０は、外装体２に収容されており、固体電池１０は、固体電池積層体１１と、集電タブ１３と、支持体１２と、を備える。固体電池１０を構成する各部材について説明する。
（固体電池積層体）
固体電池積層体１１は、正極層と固体電解質層と負極層とが少なくとも積層された積層体であり、より具体的には、正極集電体層と、正極層と、固体電解質層と、負極層と、負極集電体層、を備える積層体である。更に、この構成を単位電池として複数積層することで、高出力の電池を形成してもよい。
固体電池積層体１１は、正極層と固体電解質層と負極層とが少なくとも積層された積層体であり、より具体的には、正極集電体層と、正極層と、固体電解質層と、負極層と、負極集電体層、を備える積層体である。更に、この構成を単位電池として複数積層することで、高出力の電池を形成してもよい。
（正極層）
正極層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。正極活物質としては、従来公知のイオン（例えば、リチウムイオン）を放出及び吸蔵することができる材料を適宜選択して用いればよい。正極活物質の具体例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、ＬｉＮｉｐＭｎｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、ＬｉＮｉｐＡｌｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、マンガンサンリチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘ－ｙＭｙＯ４（ｘ＋ｙ＝２、Ｍ＝Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる少なくとも１種）で表される異種元素置換Ｌｉ－Ｍｎスピネル、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ４、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種）等が挙げられる。
正極層は、少なくとも正極活物質を含有する層である。正極活物質としては、従来公知のイオン（例えば、リチウムイオン）を放出及び吸蔵することができる材料を適宜選択して用いればよい。正極活物質の具体例としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、ＬｉＮｉｐＭｎｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、ＬｉＮｉｐＡｌｑＣｏｒＯ２（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１）、マンガンサンリチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、Ｌｉ１＋ｘＭｎ２－ｘ－ｙＭｙＯ４（ｘ＋ｙ＝２、Ｍ＝Ａｌ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、及びＺｎから選ばれる少なくとも１種）で表される異種元素置換Ｌｉ－Ｍｎスピネル、リン酸金属リチウム（ＬｉＭＰＯ４、Ｍ＝Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、及びＮｉから選ばれる少なくとも１種）等が挙げられる。
（負極層）
負極層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。負極活物質としては、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等のリチウム遷移金属酸化物、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３及びＷＯ３等の遷移金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、並びにグラファイト、ソフトカーボン及びハードカーボン等の炭素材料、並びに金属リチウム、金属インジウム及びリチウム合金等を挙げることができる。又、負極活物質は、粉末状であってもよく、薄膜状であってもよい。
負極層は、少なくとも負極活物質を含有する層である。負極活物質としては、イオン（例えば、リチウムイオン）を吸蔵・放出可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２）等のリチウム遷移金属酸化物、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ３及びＷＯ３等の遷移金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、並びにグラファイト、ソフトカーボン及びハードカーボン等の炭素材料、並びに金属リチウム、金属インジウム及びリチウム合金等を挙げることができる。又、負極活物質は、粉末状であってもよく、薄膜状であってもよい。
（固体電解質層）
固体電解質層は、正極層及び負極層の間に積層される層であり、少なくとも固体電解質材料を含有する層である。固体電解質層に含まれる固体電解質材料を介して、正極活物質及び負極活物質の間のイオン伝導（例えばリチウムイオン伝導）を行うことができる層である。
固体電解質層は、正極層及び負極層の間に積層される層であり、少なくとも固体電解質材料を含有する層である。固体電解質層に含まれる固体電解質材料を介して、正極活物質及び負極活物質の間のイオン伝導（例えばリチウムイオン伝導）を行うことができる層である。
固体電解質材料としては、イオン伝導性（例えばリチウムイオン伝導性）を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、硫化物固体電解質材料、酸化物固体電解質材料、窒化物固体電解質材料、ハロゲン化物固体電解質材料等を挙げることができ、中でも、硫化物固体電解質材料が好ましい。酸化物固体電解質材料に比べて、イオン伝導性が高いからである。
（正極集電体層）
正極集電体層は、正極層の集電を行う機能を有するものであれば、特に限定されず、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、ニッケル、鉄及びチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウム、アルミニウム合金及びステンレスが好ましい。又、正極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でも箔状が好ましい。
正極集電体層は、正極層の集電を行う機能を有するものであれば、特に限定されず、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス、ニッケル、鉄及びチタン等を挙げることができ、中でもアルミニウム、アルミニウム合金及びステンレスが好ましい。又、正極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でも箔状が好ましい。
（負極集電体層）
負極集電体層は、負極層の集電を行う機能を有するものであれば特に限定されない。負極集電体の材料としては、例えばニッケル、銅、及びステンレス等を挙げることができる。又、負極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でもメッシュ状が好ましい。
負極集電体層は、負極層の集電を行う機能を有するものであれば特に限定されない。負極集電体の材料としては、例えばニッケル、銅、及びステンレス等を挙げることができる。又、負極集電体の形状としては、例えば、箔状、板状、メッシュ状等を挙げることができ、中でもメッシュ状が好ましい。
［集電タブ］
集電タブ１３は、固体電池積層体１１に接続され、固体電池積層体１１側とは反対側の端部が、外装体２から露出しているタブである。集電タブ１３を備えることにより、尚、集電タブ１３は、接合部２２～２４から露出していればよい。このように、接合部２２～２４は、外装体の密閉性を維持するとともに、集電タブ１３を露出させて、電気の取り出し口としての機能をも有する。
集電タブ１３は、固体電池積層体１１に接続され、固体電池積層体１１側とは反対側の端部が、外装体２から露出しているタブである。集電タブ１３を備えることにより、尚、集電タブ１３は、接合部２２～２４から露出していればよい。このように、接合部２２～２４は、外装体の密閉性を維持するとともに、集電タブ１３を露出させて、電気の取り出し口としての機能をも有する。
集電タブ１３に用いることのできる材質は、従来固体電池に用いられている集電タブと同様の材質を用いることができ、特に制限はされない。
また、集電タブは図１に示すような固体電池積層体の１辺に接続されたものに限定されない。例えば、固体電池積層体の２つの辺にそれぞれ１つずつの集電タブが接続されていてもよい（例えば、図９の（ｄ）、図１０の（ｄ））。
［支持体］
支持体１２は、固体電池積層体１１を収容する部材である。支持体１２は、固体電池積層体を収容することにより、外部衝撃から固体電池積層体１１を保護する機能を有する。
支持体１２は、固体電池積層体１１を収容する部材である。支持体１２は、固体電池積層体を収容することにより、外部衝撃から固体電池積層体１１を保護する機能を有する。
支持体は固体電池積層体を収容するように固体電池積層体の少なくとも一部を覆っていれば形状は限定されない。例えば、支持体は、図２のように積層の方向の断面が略Ｃ字の形状であってもよい。そして、支持体によって覆われていない固体電池積層体の端部から集電タブが接続されているような構成にしてもよい。
支持体１２の材質は特に制限されるものではないが、剛性を有する材質であることが好ましく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン等からなる樹脂、天然ゴムやシリコーンゴム等のゴム、ステンレスやアルミニウム等の金属（合金を含む）、セラミック等を挙げることができる。尚、支持体がゴムであれは外部衝撃を緩衝する効果があり、又、摩擦係数が高いため、電極の保持性も高い。
支持体１２の厚さは、特に制限されるものではないが、０．０１ｍｍ以上であることが好ましく、０．１ｍｍ以上であることがより好ましい。支持体１２の厚さが０．０１ｍｍ以上であることにより、フィルム延在部の押し付けを含む外部衝撃により固体電池が破損する可能性を軽減することができる。尚、支持体１２の厚さは、生産性等の観点から１ｍｍ以下であることが好ましい。
＜固体電池セルの製造方法＞
固体電池セルの製造方法は、例えば、（１）固体電池１０及び外装体２を形成するフィルムを製造する工程と、（２）固体電池積層体１１を収容するようにフィルムを折り返して、折り返し部２１と、互いに対向するフィルムの端部同士を接合して接合部２２～２４と、を形成する工程と、（３）固体電池積層体１１における折り返し部２１の両側に形成されたフィルム延在部２１１、２１２を支持体１２側に折り曲げる工程と、を含む方法を挙げることができる。
固体電池セルの製造方法は、例えば、（１）固体電池１０及び外装体２を形成するフィルムを製造する工程と、（２）固体電池積層体１１を収容するようにフィルムを折り返して、折り返し部２１と、互いに対向するフィルムの端部同士を接合して接合部２２～２４と、を形成する工程と、（３）固体電池積層体１１における折り返し部２１の両側に形成されたフィルム延在部２１１、２１２を支持体１２側に折り曲げる工程と、を含む方法を挙げることができる。
固体電池１０は、上記の正極と、固体電解質層と、負極と、をこの順に積層することで固体電池積層体１１を製造する。なお、正極、固体電解質層及び負極を積層した後は、任意にプレスして一体化してもよい。
又、固体電池積層体の積層の方向の断面が略Ｃ字となるように支持体１２により固体電池積層体１１を収容してもよい。固体電池積層体に接続された集電タブを備えるような構成にしてもよい。
各接合部におけるフィルムを対向して接合する方法は、接着剤を用いたドライラミネート法であってもよいし、熱又は超音波等による溶着により形成されていてもよい。
フィルム延在部２１１、２１２を支持体側に折り曲げた後に、フィルム延在部２１１、２１２をテープ又は、接着剤によって固定することが好ましい。
尚、本実施に形態に係る固体電池セルはこの製造方法に限定されない。例えば、フィルムを製造する工程で得たフィルムを用いて２辺が溶着した状態の外装体を予め製造し、その外装体に固体電池積層体を袋詰めする方法であってもよい。予め２辺の溶着することにより、生産コストを抑えることができるという利点がある。
＜固体電池セル以外の電池セルについて＞
本発明の電池セルは、上記の固体電解質を備えた固体電池セルに限定されず、電解液を電解質として用いる液体電池セルであっても、ゲル状の電解質を備える電池セルであってもよい。
本発明の電池セルは、上記の固体電解質を備えた固体電池セルに限定されず、電解液を電解質として用いる液体電池セルであっても、ゲル状の電解質を備える電池セルであってもよい。
液体電池セルは、例えば、正極層と、セパレータと、負極層と、がこの順に少なくとも積層された電池積層体と、電解液と、を備える。電解液は、例えば、外装体内に収容される。電解液を電解質として用いる液体電池セルであれば、固体電解質を備えた固体電池と比較して電極と電解質との界面抵抗が小さくすることができる。また、液体電池は量産がすでに確立されているため低コストで製造することができる。
液体電池セルの場合、電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等の溶媒に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４等の支持塩を溶解したものを挙げることができる。
また、ゲル状の電解質を備える電池セルの場合、ポリフッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶＤＦ－ＨＦＰ）、（ポリ）アクリロニトリル、（ポリ）アクリル酸、ポリメチルメタクリレート等のポリマーと電解液を組み合わせてゲル化した電解質を用いることが好ましい。
なお、電解質以外の正極層、負極層は、上述した固体電池セルと同様のものを使用することができる。
＜外装体の他の態様＞
本発明の固体電池セルに備えられる外装体の他の態様について説明する。尚、上記の実施の形態に係る固体電池１と共通する部分は適宜省略する。図３に記載の外装体１００は、１枚のフィルムが折り返されて形成された２つの折り返し部１２３、１２４を備える。そして、外装体１００は、互いに対向するフィルムの端部同士が接合された接合部１２１ａを備える（図３参照）。
本発明の固体電池セルに備えられる外装体の他の態様について説明する。尚、上記の実施の形態に係る固体電池１と共通する部分は適宜省略する。図３に記載の外装体１００は、１枚のフィルムが折り返されて形成された２つの折り返し部１２３、１２４を備える。そして、外装体１００は、互いに対向するフィルムの端部同士が接合された接合部１２１ａを備える（図３参照）。
そして、図３に記載の外装体１００は、天面に互いに対向するフィルムの端部同士が接合された接合部１２５ａを備えることを特徴とする。図３に記載の外装体１００であれば、接合部が固体電池セルの天面に配置されるため、接合部により形成されるデッドスペースを減らすことができる。よって、図３に記載の外装体１００を備えた固体電池セルであれば、固体電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
図４に記載の外装体２００は、図３に記載の外装体１００と同様に、２つの折り返し部を備えるが、２つの折り返し部２２３、２２４にはマチが形成されていることを特徴としており、いわゆる横ガセット形状の外装体である。
図４に記載の外装体２００は、より厚い固体電池セルを収容することができることを特徴とする。すなわち、固体電池セルを高電圧化又は高容量化にする目的で多層積層化した固体電池セルに特に有用である。
図５に記載の外装体３００は、図１に記載の外装体２と同様に、１つの折り返し部を備えるが、折り返し部３２１にはマチが形成されていることを特徴としており、いわゆる底ガセット形状の外装体である。
図６に記載の外装体４００は、図５に記載の外装体３００と同様に、１つの折り返し部を備えるが、折り返し部４２１にはマチの代わりに略円形の底面部が形成されていることを特徴としており、いわゆるスタンド袋形状の外装体である。
図５、６に記載の外装体３００、４００は、折り返し部３２１、４２１を底部にして外装体を立設することができることから、固体電池セルを袋詰めしやすく生産性の観点から有用である。
図７に記載の外装体５００は、筒状の１枚のフィルムにより製造される外装体であって、筒状の１枚のフィルム内に前記固体電池積層体を収容できることを特徴とする。
図７に記載の外装体５００は、１枚のフィルムを予め筒状に形成することにより、接合部を減らすことができる。これにより、外装体の密閉性を更に効果的に向上させることができる。
尚、筒状の１枚のフィルムの製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、樹脂を遠心成形や押し出し成形等により製造することができる。
図８は、外装体を形成するフィルムであって、外装体を形成する前の折り畳み線が形成されたフィルムである。このフィルム６０Ａの折り畳み線は、外装体に収容される電池の形状や大きさに沿って作成されている。図８のフィルム６０Ａのように予め折り畳み線を形成しておくことにより、その後のフィルムを折り畳む工程や、電池を挿入してフィルム同士をシールする工程の作業がやりやすくなり、作業効率が向上する。
フィルム６０Ａは、シール部６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂを備え、シール部６１ａとシール部６１ｂとがシールされ、シール部６２ａとシール部６２ｂとがシールされ、シール部６３ａとシール部６３ｂとが、それぞれシールされる。なお、図８中の長さＡと長さＢとの関係は、Ａ＞Ｂ／２の関係を有することが好ましい。
図９は、図８のフィルム６０Ａを用いて、電池セル６００を製造する流れを表している。まず、一枚のフィルムを図９の（ａ）に示すように予め折り畳み線等を形成することによりフィルム６０Ａを作成する。この折り畳み線は、外装体に収容される電池の形状や大きさに沿って作成される。次に、シール部６１ａとシール部６１ｂとをシールするように、筒状に折り返されたフィルム６０Ｂを作成する（図９の（ｂ））。次に、電池積層体７１と集電タブ７２を備える電池を筒状に折り返されたフィルム６０Ｂ内に挿入する（図９の（ｃ））。最後に、シール部６１ａとシール部６１ｂとをシールし、シール部６２ａとシール部６２ｂとをシールすることにより、電池セル６００を作成する。このような電池セルの製造方法であれば、電池積層体１１に押し付けてフィルムを折り曲げる必要がなくなることから、電池積層体１１に押し付けることに起因して電池積層体１１が破損しない。そのため、図９に示した電池セルの製造方法により製造する場合には、この電池積層体を収容する支持体を必ずしも備えていなくてもよい。
さらに図９に示した電池セルの製造方法であれば、固体電解質を備えた固体電池セルであっても、有機電解液を電解質として用いる液体電池セルであってもゲル状の電解質を備える電池セルであっても好適に使用することができる。
図１０は図８のフィルム６０Ａを用いて、図９とは異なる方法で電池セル６００を製造する流れを表している。図９と異なる点は、電池積層体７１と集電タブ７２を備える電池を筒状に折り返されたフィルム６０Ｂ内に挿入する代わりに、折り畳み線が形成されたフィルム上に電池積層体７１（電池）を載置して（図１０の（ｂ））、シール部６１ａとシール部６１ｂとをシールするように、筒状に折り返すところにある（図１０の（ｃ））。
折り畳み線が形成されたフィルム上に電池積層体７１を載置して、シール部同士をシールすることにより、図９に示した電池セルの製造方法に比べてより隙間のない状態で電池を収容することができるようになる。これにより、電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
図９、図１０に示した電池セルの製造方法により製造された電池セル６００は、外装体が電池を収容するように１枚のフィルムが折り返されて形成された折り返し部と接合部とを備えることから、外装体の密閉性を維持しつつ、電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。さらに、接合面と電池セルを積層する方向とを垂直になるように配置することにより、より電池モジュールの体積エネルギー密度が向上させることができる。
固体電解質を備えた固体電池セルである場合、シール部とシール部とをシールする際に外装体の内部を真空引きすることが好ましい。折り返し部が形成されている電池セルの端部面にも均一に大気圧が加わることとなり、これにより、外装体によってより強固に固体電池積層体を固定することが可能となる。また、振動による固体電池積層体の積層ずれや電極割れを抑制して耐久性を向上させることができる。
以上より、本発明の電池セルは、外装体の密閉性を維持しつつ、電池モジュールの体積エネルギー密度を効果的に向上させることができる。
１ 電池セル（固体電池セル）
１０ 電池（固体電池）
１１ 電池積層体（固体電池積層体）
１２ 支持体
１３ 集電タブ
２ 外装体
２１ 折り返し部
２２ａ 接合部
２３ａ 接合部
２４ａ 接合部
２５ 天面
２６ 底面
２１１ フィルム延在部
２１２ フィルム延在部
１００ 外装体
１２１ａ 接合部
１２３ 折り返し部
１２４ 折り返し部
１２５ａ 接合部
２００ 外装体
２２１ａ 接合部
２２３ 折り返し部（マチ）
２２４ 折り返し部（マチ）
２２５ａ 接合部
３００ 外装体
３２１ 折り返し部（マチ）
３２３ａ 接合部
３２４ａ 接合部
４００ 外装体
４２１ 折り返し部（底面部）
４２３ａ 接合部
４２４ａ 接合部
５００ 外装体
５２１ａ 接合部
６０Ａ フィルム
６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ シール部
６４ 折り返し部
６５ 天面
６６ 底面
７１ 電池積層体
７２ 集電タブ
６０Ｂ 筒状に折り返されたフィルム
６００ 電池セル
１０ 電池（固体電池）
１１ 電池積層体（固体電池積層体）
１２ 支持体
１３ 集電タブ
２ 外装体
２１ 折り返し部
２２ａ 接合部
２３ａ 接合部
２４ａ 接合部
２５ 天面
２６ 底面
２１１ フィルム延在部
２１２ フィルム延在部
１００ 外装体
１２１ａ 接合部
１２３ 折り返し部
１２４ 折り返し部
１２５ａ 接合部
２００ 外装体
２２１ａ 接合部
２２３ 折り返し部（マチ）
２２４ 折り返し部（マチ）
２２５ａ 接合部
３００ 外装体
３２１ 折り返し部（マチ）
３２３ａ 接合部
３２４ａ 接合部
４００ 外装体
４２１ 折り返し部（底面部）
４２３ａ 接合部
４２４ａ 接合部
５００ 外装体
５２１ａ 接合部
６０Ａ フィルム
６１ａ、６１ｂ、６２ａ、６２ｂ、６３ａ、６３ｂ シール部
６４ 折り返し部
６５ 天面
６６ 底面
７１ 電池積層体
７２ 集電タブ
６０Ｂ 筒状に折り返されたフィルム
６００ 電池セル
Claims (5)
- 電池と、前記電池を収容する外装体と、を備える電池セルであって、
前記電池は、正極と、電解質と、負極と、を備え、
前記外装体は、前記電池を収容するように１枚のフィルムが折り返されて形成された折り返し部と、互いに対向する前記フィルムの端部同士が接合された接合部と、を備え、
前記電池は、前記電池積層体を収容する支持体を更に備え、
前記接合部が形成されることにより前記折り返し部の両側に形成される前記外装体のフィルム延在部が、前記支持体側に折り曲げられている、電池セル。 - 前記電池は、正極層と、電解質層と、負極層と、がこの順に少なくとも積層された電池積層体を備え、
前記外装体は、前記電池積層体を収容するように１枚のフィルムが折り返されて形成された折り返し部と、互いに対向する前記フィルムの端部同士が接合された接合部と、を備える、請求項１に記載の電池セル。 - 前記外装体は、筒状の１枚のフィルム内に前記電池積層体を収容する、請求項１又は２に記載の電池セル。
- 前記電池は、前記電池積層体に接続された集電タブを更に備え、
前記集電タブの前記電池積層体側とは反対側の端部が、前記外装体から露出している、請求項１から３のいずれかに記載の電池セル。 - 前記接合部は、溶着により形成されている、請求項１から４のいずれかに記載の電池セル。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024014097A1 (ja) * | 2022-07-15 | 2024-01-18 | 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン | 電池セル及び電池モジュール |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2021185555A (ja) * | 2020-05-25 | 2021-12-09 | 本田技研工業株式会社 | 電池セル及び電池モジュール |
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| JP2022131624A (ja) * | 2021-02-26 | 2022-09-07 | 本田技研工業株式会社 | パウチセル |
| JP2022153742A (ja) * | 2021-03-30 | 2022-10-13 | 本田技研工業株式会社 | 電池セル及びその製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001102090A (ja) | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | 板状電池の製造方法 |
| JP2001338695A (ja) | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Sony Corp | 非水電解質電池の製造方法 |
| JP2005285506A (ja) | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toyota Motor Corp | ラミネート型電池の製造方法およびラミネート型電池 |
| JP2008277062A (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Sony Corp | 電池素子外装材、電池パック及びその製造方法 |
| JP2014199761A (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 凸版印刷株式会社 | 外装材、蓄電池、及び外装材の製造方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3905973B2 (ja) * | 1998-03-10 | 2007-04-18 | 三洋電機株式会社 | 薄型電池 |
| JP4186260B2 (ja) * | 1998-08-10 | 2008-11-26 | ソニー株式会社 | 薄型電池 |
| US20070096688A1 (en) * | 2003-11-05 | 2007-05-03 | Gs Yuasa Corporation | Battery |
| CN201052854Y (zh) * | 2007-05-22 | 2008-04-30 | 海歌彩色印刷有限公司 | 盒体结构 |
| US20120216394A1 (en) * | 2009-11-02 | 2012-08-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for producing solid electrolyte battery |
| CN202491983U (zh) * | 2012-03-16 | 2012-10-17 | 飞诺有限公司 | 一个连内置手挽带的包装纸盒 |
| KR101595611B1 (ko) * | 2013-03-22 | 2016-02-18 | 주식회사 엘지화학 | 에너지 밀도가 향상된 이차전지 |
| CN105810867B (zh) * | 2016-05-10 | 2017-05-17 | 国防科学技术大学 | 固态聚合物锂电池组及其制备方法 |
-
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001102090A (ja) | 1999-09-30 | 2001-04-13 | Mitsubishi Electric Corp | 板状電池の製造方法 |
| JP2001338695A (ja) | 2000-05-30 | 2001-12-07 | Sony Corp | 非水電解質電池の製造方法 |
| JP2005285506A (ja) | 2004-03-29 | 2005-10-13 | Toyota Motor Corp | ラミネート型電池の製造方法およびラミネート型電池 |
| JP2008277062A (ja) | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Sony Corp | 電池素子外装材、電池パック及びその製造方法 |
| JP2014199761A (ja) | 2013-03-29 | 2014-10-23 | 凸版印刷株式会社 | 外装材、蓄電池、及び外装材の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024014097A1 (ja) * | 2022-07-15 | 2024-01-18 | 株式会社エンビジョンＡｅｓｃジャパン | 電池セル及び電池モジュール |
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| CN111937212A (zh) | 2020-11-13 |
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