JP7154791B2 - 薄型電池 - Google Patents
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Description
<薄型電池の構成>
本発明の一実施形態に係る薄型電池1は、例えば、一次電池、二次電池などの形態として、ラミネートフィルムにより形成される外装体内に扁平矩形状の電極体を電解液とともに密封した薄型電池である。
セパレータ5を介して積層、圧着(あるいはセパレータ5に融着)されたものである。
正極3と負極4の各々の電極集電体(3a、4a)には、タブリード7が取り付けられている。タブリード7は実質的な電極端子板である金属板や金属箔などからなる帯状の端子リード7aの延長途上に、熱融着性を有する絶縁樹脂製のタブフィルム7bが当該端子リード7aを挟むように融着された構造をなしている。
本実施形態の薄型電池1を製造する場合には、長方形状をなす1枚のラミネートフィルム20を、熱融着層側を内面として配置し、長手方向における一方側に偏らせて電極体6を配置する。このとき、電極体6の4辺のうちの一辺をなす縁6aが、長手方向の中央に位置すると共に長手方向と直交するように電極体6を配置する。
本実施形態の薄型電池1によれば、外装体2は、折り返し部20aにおいて、電極体6の縁6aに沿う方向における両端部に融着片8が介装されて融着された樹脂介装融着部2aを有している。このため、折り返し部20aがラミネートフィルム20の弾性により、対面するラミネートフィルム20の端部同士が近接しにくい場合であっても、間に介装された融着片8が、ラミネートフィルム20の端部同士の間を埋めるように溶融されるので、折り返し部20aに、図4に示すような未融着空間Sが形成されることなく、折り返し部20aの周縁領域20bをより確実に密封することが可能である。
上記実施形態においては、ラミネートフィルム20の折り返し部20aの、電極体6の縁6aに沿う方向における両端部に融着片8を挿入して樹脂介装融着部2aを形成する例について説明したが、これに限るものではない。たとえば、図6、図7に示すように、外装体2の周縁領域20bにてラミネートフィルム20の縁より突出させて熱融着される端子リード7aのタブフィルム7bを一方の端部に配し、他方の端部に融着片8を挿入して、タブフィルム7bにより樹脂介装融着部2aを形成しても構わない。
以下、本発明の薄型電池1について効果を確認した実験の結果を示す。
本実験においては、本発明の実施形態のサンプルと2つの比較サンプルとでエネルギー密度と折り返し部20aからの液漏れの有無について検証した。比較サンプル1は、折り返し部を有しておらず四方が融着されている外装体を有する薄型電池であり、比較サンプル2は、折り返し部を有して三方が融着されている外装体を有し、折り返し部に融着片が介装されていない薄型電池である。
≪実施サンプルの仕様≫
<正極>
アルミニウム集電体の片面に、活物質であるLi2CoO2を94重量部、導電材であるアセチレンブラックを3重量部、バインダであるPVdFを3重量部で調整したスラリーを、片面目付量32.5mg/cm2で塗布し、乾燥・プレス後50mm×30mm(端子溶接部を除く)で切り出して正極電極とした。
<負極>
銅集電体の片面に、グラファイトを100重量部、増粘剤であるCMC(カルボキシメチルセルロース)を1.5重量部、バインダであるSBR(スチレンブタジエンゴム)を3.0重量部の組成に調整したスラリーを片面目付量13.0mg/cm2で塗布し、乾燥・プレス後52mm×32mm(端子溶接部を除く)で切り出して負極電極とした。
<セパレータ>
厚さ35μmのセルロース製不織布(市販品)を使用した。
まず、正極、セパレータ、負極の順に積層し、積層体でなる電極体を作製した。
次に、作製した電極体を、外装材をなし2つに折り返されたアルミラミネートフィルムの間に挿入し、セルを組み立てた。
最後に、アルミラミネートフィルムの封止幅を5mmとして、表面にPTFEシートを配置した180℃のヒートバーにて、三辺を封止してセルを作製した。このとき、電極端子板をなすタブリードのタブフィルムを折り返し部に密着させる形で封止を行い、もう一方の折り返し封止部においては、厚さ0.2mmのポリプロピレンフィルムを5×5mmに切断したフィルムを折り返し部に接着させた。また、セルの内部には、電解液(エチレンカーボネート、ジエチルカーボネートを重量比で1:2とした混合溶媒にLiPF6を1モル/Lの濃度で溶解した溶液)を注入し、減圧含浸後、真空封止した。
この時の電池サイズは、37.5mm×68.0mm×0.42mm(タブ部を除く)であった。
セルを、50mAの定電流でセル電圧が4.2Vになるまで充電し、その後4.2Vの定電圧を印加する定電流/定電圧充電を1時間行った。続いて、5mAの定電流でセル電圧が2.5Vになるまで放電した。
<正極>実施サンプルと同様
<負極>実施サンプルと同様
<セパレータ>実施サンプルと同様
<セルの作成>
実施サンプルと同様に作製した電極体を、外装材をなす2枚のアルミラミネートフィルムの間に挿入してセルを組み立て、アルミラミネートフィルムの封止幅を5mmとして、表面にPTFEシートを配置した180℃のヒートバーにて、四辺を封止してセルを作製した。
電解液の注入、及び、減圧含浸後の真空封止は実施サンプルと同様である。
この時の電池サイズは、42.5mm×68.0mm×0.42mm(タブ部を除く)であった。
<特性評価>実施サンプルと同様
<正極>実施サンプルと同様
<負極>実施サンプルと同様
<セパレータ>実施サンプルと同様
<セルの作成>
電極端子板をなすタブリードのタブフィルムを折り返し部に密着させず、もう一方の折り返し封止部にポリプロピレンフィルムを接着していない点で、実施サンプルと相違する。
この時の電池サイズは、37.5mm×68.0mm×0.42mm(タブ部を除く)であった。
<特性評価>実施サンプルと同様
同じ電極を使用している為、いずれのセルも容量は同じであるが、比較サンプル2及び実施サンプルにおいては、アルミラミネートフィルムを折り返し構造とし三方を融着したので、一辺分の融着領域がなくなることにより、電池面積が減少し、セルとしてのエネルギー密度は約13%増加したことが確認された。
表1より比較サンプル2では折り曲げ封止部からの液漏れが見られたが、実施サンプルでは液漏れの発生は見られないことが確認された。
3b 正極材料、4 負極、4a 負極集電体、4b 負極材料、5 セパレータ、
6 電極体、6a 電極体の折り返し部側の縁、6a 電極体、7 タブリード、
7a 端子リード、7b タブフィルム、8 融着片、9 ヒートバー、
20 ラミネートフィルム、20a 折り返し部、20b 周縁領域、21 基材、
22 保護層、23 熱融着層、
C クラック、S 未融着空間、
Claims (3)
- 正極と負極とがセパレータを介して積層された扁平形状の電極体と、電解質と、が金属箔を含むラミネートフィルムでなる外装体内に収容され、前記外装体の端部が融着により密封される薄型電池であって、
前記電極体は、矩形状をなしており、
前記外装体は、一方の面側から他方の面側に折り返されて前記電極体の縁に沿う折り返し部を有し、
前記折り返し部は、前記電極体の4つの辺のうちの1つの辺をなす前記縁に配置され、前記電極体の縁に沿う方向における両端部にて前記電極体の外側で前記外装体が対向する部位に、熱溶融性を有する合成樹脂製の融着片が介装されて融着される樹脂介装融着部を有しており、
前記4つの辺のうちの前記1つの辺を除く3つの辺より前記電極体の外側にて、前記外装体の端部において重なる部位が融着されて前記外装体が密封されていることを特徴とする薄型電池。 - 請求項1に記載の薄型電池であって、
前記融着片は、ポリプロピレン製であることを特徴とする薄型電池。 - 請求項1または請求項2に記載の薄型電池であって、
前記正極と前記負極とにはタブリードが取り付けられており、
前記融着片は、前記タブリードが備えるタブフィルムであることを特徴とする薄型電池。
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