KR102378033B1 - 전기화학 디바이스 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
[과제]
절연성 검사를 정확하면서 간단히 행할 수 있는 전기화학 디바이스를 제공한다.
[해결 수단]
전기화학 디바이스(1)는 디바이스 본체(30)가 외장체(20) 내에 밀봉 수납되어 있다. 상기 디바이스 본체(30)의 정극 및 부극에 각각 탭 리드(31),(32)가 접합되고, 외장체(20)가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체(20)의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부(7)를 가지며 상기 탭 리드(31),(32)의 단부가 상기 외장체(20)로부터 인출된 상태로, 외장체(20)의 연부가 라미네이트 외장재의 열융착성 수지층끼리가 융착하고 있다.
절연성 검사를 정확하면서 간단히 행할 수 있는 전기화학 디바이스를 제공한다.
[해결 수단]
전기화학 디바이스(1)는 디바이스 본체(30)가 외장체(20) 내에 밀봉 수납되어 있다. 상기 디바이스 본체(30)의 정극 및 부극에 각각 탭 리드(31),(32)가 접합되고, 외장체(20)가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체(20)의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부(7)를 가지며 상기 탭 리드(31),(32)의 단부가 상기 외장체(20)로부터 인출된 상태로, 외장체(20)의 연부가 라미네이트 외장재의 열융착성 수지층끼리가 융착하고 있다.
Description
본 발명은, 외장체(外裝體)가 라미네이트 외장재(外裝材)로 구성되고, 간단히 절연성 평가를 할 수 있는 전기화학 디바이스 및 그 관련 기술에 관한 것이다.
근래, 스마트 폰이나 태블릿 단말 등의 휴대 기기의 박형 경량화에 수반하여, 이들에 탑재되는 리튬 이온 2차 전지나 리튬 폴리머 2차 전지의 외장체 재료로서, 종래의 금속 캔에 대신하여 금속박의 양면에 수지 필름을 맞붙인 라미네이트 외장재가 사용되고 있다. 또한, 그 응용으로서, 하이브리드 자동차나 전기 자동차, 풍력 발전, 태양광 발전, 야간 전기 기계의 축전용으로 사용되는 대형의 전지나 콘덴서, 커패시터 등의 파워 디바이스에서, 라미네이트 외장재로 이루어지는 외장체를 사용하는 것이 증가하여 오고 있다.
라미네이트 외장재는, 배리어층이 되는 금속박을 베이스로 하여, 그 편면(片面)에 내열성과 기계 강도가 높은 필름을 맞붙이고, 또 한쪽의 면에는, 히트 실이 가능한 열융착성의 무연신 필름을 맞붙인 것이 일반적인 구성으로 되어 있고, 이들의 구성으로 함으로써 총두께 0.1㎜ 정도의 박막 필름이라도 수분(水分)이나 각종 가스의 침입 방지와 전해액의 누설 방지 기능을 가지며, 상온에서의 프레스 성형이 용이하여, 히트 실에 의한 간이한 밀봉을 가능하게 하고 있다.
상술한 바와 같이, 라미네이트 외장재는 종래의 금속 캔과 비교하여, 같은 배리어성을 가지면서 얇고 경량이고, 밀봉이 간단하고 사용하기 편리한 반면, 금속박의 양면에 절연성의 수지 필름이 맞붙여져 있기 때문에, 금속 캔과 같이 전기를 통과시킬 수가 없다. 그 때문에, 전지 본체의 정극 및 부극과 접속된 탭 리드가 외장체로부터 인출되어 있다. 또한, 전지의 절연성을 평가하려면, 외장체의 외면측의 수지 필름의 일부를 벗겨서 금속박을 노출시켜, 정부 어느 하나의 탭 리드와의 사이에 전압을 걸어서 절연 저항치를 잰다는 방법이 취하여지고 있다.
상기한 절연성 검사 방법에서, 라미네이트 외장재의 금속박을 노출시키는 방법으로서, 칼이나 레이저 등의 물리적인 방법으로 필름을 벗기든지, 박리액이나 강산, 강알칼리 등의 화학 약품에 의해 수지 필름을 벗기는 또는 녹이는 방법이 있다. 이들의 방법은 검사 전의 준비 작업에 수고가 든다.
필름을 벗기지 않고 금속박과의 도통을 얻는 방법으로서, 라미네이트 외장의 단면(端面)에 노출한 금속박을 사용하는 방법이 있다(특허 문헌 1 참조). 또한, 다른 방법으로서, 라미네이트 외장재에 금속 단자의 예형부(銳形部)를 맞물리게 하여 금속박에 도통시키는 방법이 있다(특허 문헌 2 참조). 이들의 방법은, 금속박과의 도통을 얻기 위해 수지 필름의 박리나 용해를 필요로 하지 않기 때문에, 검사 전의 준비 작업이 간단하다.
그러나, 특허 문헌 1의 라미네이트 외장체의 단면에서 금속박에 도통시키는 방법은, 단면에서 노출하는 것은 박(箔)의 두께분(分)이고 노출 면적이 적기 때문에, 절연성 평가가 정확하게 행하여지지 않을 가능성이 있다.
또한, 특허 문헌 2에 기재된 금속 단자의 예형부를 맞물리게 하는 방법은, 라미네이트 외장재의 각 층이 얇기 때문에, 예형부를 의도대로 금속박에 맞물리게 하기가 어렵고, 맞물림 깊이의 과부족에 의해 절연성 평가가 정확하게 행하여지지 않을 가능성이 있다.
본 발명은, 상술한 기술 배경을 감안하여, 절연성 검사를 정확하면서 간단히 행할 수 있는 전기화학 디바이스 및 그 관련 기술의 제공을 목적으로 한다.
즉, 본 발명은 하기 [1]∼[11]에 기재된 구성을 갖는다.
[1] 디바이스 본체의 정극 및 부극에 각각 탭 리드가 접합(接合)되고,
외장체가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융착성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부를 가지며,
상기 탭 리드의 단부가 상기 외장체로부터 인출된 상태로, 외장체의 연부(緣部)가 라미네이트 외장재의 열융착성 수지층끼리가 융착함에 의해, 디바이스 본체가 외장체 내에 밀봉 수납되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스.
[2] 상기 외장체의 통전용 단자부는 그 전역(全域)에서 금속박층이 노출하는 금속 노출부인 전항 1에 기재된 전기화학 디바이스.
[3] 상기 외장체는 라미네이트 외장재의 소성변형(塑性變形) 가공에 의해 성형된 디바이스 본체 수납용의 오목부를 가지며, 상기 통전용 단자부가 상기 소성변형 가공에 의해 굴곡하지 않은 부분에 형성되어 있는 전항 1에 기재된 전기화학 디바이스.
[4] 상기 통전용 단자부가 오목부 외측의 측벽 또는 저벽에 형성되어 있는 전항 3에 기재된 전기화학 디바이스.
[5] 상기 통전용 단자부가 외장체의 연부의 열융착성 수지층끼리가 융착한 히트 실부에 형성되어 있는 전항 3에 기재된 전기화학 디바이스.
[6] 상기 통전용 단자부가, 탭 리드가 인출되지 않은 변(邊)에 형성되어 있는 전항 5에 기재된 전기화학 디바이스.
[7] 전항 1∼6 중의 어느 한 항에 기재된 전기화학 디바이스에 대해,
외장체의 통전용 단자부와, 정극 탭 리트 또는 부극 탭 리드 사이의 전기 저항치를 측정하고, 측정한 전기 저항치에 의거하여 상기 외장체와 디바이스 본체와의 절연성을 검사하는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스의 절연성 검사 방법.
[8] 디바이스 본체의 정극 및 부극에 각각 탭 리드가 접합되고,
외장체가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부를 가지며,
상기 디바이스 본체를 외장체 내에 수납하고, 탭 리드가 상기 외장체로부터 인출된 상태로, 외장체의 연부의 열융착성 수지층끼리를 열융착시켜서 히트 실부를 형성함에 의해, 외장체를 밀봉함에 의해 전기화학 디바이스를 조립하는 조립 공정과,
상기 조립 공정에 의해 조립된 전기화학 디바이스에 대해, 외장체의 통전용 단자부와, 정극 탭 리트 또는 부극 탭 리드 사이의 전기 저항치를 측정하고, 측정한 전기 저항치에 의거하여 상기 외장체와 디바이스 본체와의 절연성을 검사하는 절연성 검사 공정을 구비하는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스의 제조 방법.
[9] 상기 절연성 검사 공정 후에, 통전용 단자부를 절연재로 덮는 전항 8에 기재된 전기화학 디바이스의 제조 방법.
[10] 상기 절연성 검사 공정 후에, 외장체의 히트 실부를 되접음(折り返す)에 의해 통전용 단자부를 덮는 전항 8에 기재된 전기화학 디바이스의 제조 방법.
[11] 전항 8∼10 중의 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스.
상기 [1]에 기재된 전기화학 디바이스는 외장체의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자를 갖고 있기 때문에, 외장체와 디바이스 본체와의 절연성을 상기 통전용 단자와 일방의 탭 리드 사이의 전기 저항치에 의해 평가할 수 있다.
상기 [2]에 기재된 전기화학 디바이스는 통전용 단자부가 그 전역에서 금속박층이 노출하는 금속 노출부이기 때문에, 보다 정확한 절연성 평가를 행할 수 있다.
상기 [3]에 기재된 전기화학 디바이스는 통전용 단자부가 라미네이트 외장재의 소성변형 가공에 의해 굴곡하지 않은 부분에 형성되어 있기 때문에, 외장체의 강도가 유지되어 있다.
상기 [4]에 기재된 전기화학 디바이스는 통전용 단자부가 오목부의 측벽 또는 저벽에 형성되어 있기 때문에, 외장체의 강도가 유지되어 있다.
상기 [5]에 기재된 전기화학 디바이스는 통전용 단자부가 히트 실부에 형성되어 있기 때문에, 외장체의 강도가 유지되어 있다.
상기 [6]에 기재된 전기화학 디바이스는 통전용 단자부가 탭 리드가 인출되지 않은 변의 히트 실부에 형성되어 있기 때문에, 절연성 검사 후에 히트 실부를 절곡할 수 있다.
상기 [7]에 기재된 전기화학 디바이스의 절연성 검사 방법은, 검사 대상이 외장체에 통전용 단자부를 갖는 디바이스이기 때문에, 외장체에서의 도통을 얻기 위한 준비 작업을 필요로 하지 않는다. 이 때문에, 효율 좋게 절연성 검사를 행할 수 있다.
상기 [8]에 기재된 전기화학 디바이스의 제조 방법에 의하면, 조립한 전기화학 디바이스에 대해 절연성 검사 공정이 실시되기 때문에, 절연성이 평가된 전기화학 디바이스를 제조할 수 있다. 또한, 절연성 검사는 외장체에 형성된 통전용 단자부를 이용하여 행하여지기 때문에 효율 좋게 검사를 행하고, 나아가서는 효율 좋게 전기화학 디바이스를 제조할 수 있다.
상기 [9]에 기재된 전기화학 디바이스의 제조 방법에 의하면, 절연성 검사 후에 통전용 단자부가 절연재로 덮이기 때문에, 금속박층이 보호되어 외장체 외면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 또한, 절연재에 의해 외장체가 보강된다.
상기 [10]에 기재된 전기화학 디바이스의 제조 방법에 의하면, 절연성 검사 후에 통전용 단자부가 히트 실부로 덮이기 때문에, 금속박층이 보호되어 외장체 외면의 절연성을 회복시킬 수 있다. 또한, 절곡한 히트 실부에 의해 외장체의 연부가 보강된다.
상기 [11]에 기재된 전기화학 디바이스는 절연성 검사가 끝난 디바이스이다.
도 1의 A는 본 발명의 전기화학 디바이스의 한 실시 형태인 라미네이트 외장 전지의 사시도.
도 1의 B는 도 1의 A의 1B-1B선 단면시도.
도 2는 도 1의 A의 라미네이트 외장 전지의 외장체의 사시도.
도 3은 도 1의 A의 라미네이트 외장 전지의 절연성 검사 방법의 한 예를 도시하는 설명도.
도 4는 통전용 단자부의 형성 방법을 도시하는 단면도.
도 5는 통전용 단자부의 다른 형성 방법을 도시하는 단면도.
도 6은 라미네이트 외장재의 오목부 성형 방법을 도시하는 단면도.
도 7은 오목부가 성형된 라미네이트 외장재를 도시하는 사시도.
도 8은 통전용 단자부의 형성 위치를 도시하는 설명도.
도 9는 통전용 단자부의 피복 방법의 한 예를 도시하는 단면도.
도 10은 오목부의 측벽에 형성된 통전용 단자부의 피복 방법을 도시하는 단면도.
도 11은 히트 실부에 형성된 통전용 단자부의 피복 방법을 도시하는 단면도.
도 12는 베어셀의 구성을 도시하는 사시도.
도 13은 실시례 2의 라미네이트 외장 전지의 저면도.
도 14는 실시례 3의 라미네이트 외장 전지의 상면도.
도 1의 B는 도 1의 A의 1B-1B선 단면시도.
도 2는 도 1의 A의 라미네이트 외장 전지의 외장체의 사시도.
도 3은 도 1의 A의 라미네이트 외장 전지의 절연성 검사 방법의 한 예를 도시하는 설명도.
도 4는 통전용 단자부의 형성 방법을 도시하는 단면도.
도 5는 통전용 단자부의 다른 형성 방법을 도시하는 단면도.
도 6은 라미네이트 외장재의 오목부 성형 방법을 도시하는 단면도.
도 7은 오목부가 성형된 라미네이트 외장재를 도시하는 사시도.
도 8은 통전용 단자부의 형성 위치를 도시하는 설명도.
도 9는 통전용 단자부의 피복 방법의 한 예를 도시하는 단면도.
도 10은 오목부의 측벽에 형성된 통전용 단자부의 피복 방법을 도시하는 단면도.
도 11은 히트 실부에 형성된 통전용 단자부의 피복 방법을 도시하는 단면도.
도 12는 베어셀의 구성을 도시하는 사시도.
도 13은 실시례 2의 라미네이트 외장 전지의 저면도.
도 14는 실시례 3의 라미네이트 외장 전지의 상면도.
본 발명의 전기화학 디바이스는 외장체의 외면에 통전용 단자부를 갖고 있고, 이 통전용 단자부를 이용하여 절연성 검사를 행한다.
[전기화학 디바이스]
도 1의 A 및 도 1의 B에, 본 발명의 전기화학 디바이스의 한 실시 형태인 라미네이트 외장 전지(1)를 도시한다. 상기 라미네이트 외장 전지(1)는, 라미네이트 외장재(10)로 이루어지는 외장체(20)와, 베어셀(30)과, 베어셀(30)의 정극 및 부극에 접합된 탭 리드(31)(32)를 구비하고 있다. 상기 베어셀(30)은 본 발명에서의 디바이스 본체에 대응한다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 외장체(20)는, 평면시(平面視) 각형(角形)의 오목부(22)와 이 오목부(22)의 3변의 개구연으로부터 외방으로 늘어나는 플랜지(23)를 갖는 본체부(21)와, 상기 본체부(21)의 바깥둘레 치수와 같은 치수의 덮개판부(蓋板部)(24)가 1장의 라미네이트 외장재(10)에 의해 일체로 형성되고, 본체부(21)와 덮개판부(24)를 둘로 접음에 의해 제작된 것이다. 상기 오목부(22)는 4개의 측벽(25)과 저벽(26)에 의해 베어셀(30)의 수납용 공간을 형성하고, 저벽(26)의 외면 중앙에 통전용 단자부(7)가 형성되어 있다. 상기 통전용 단자부(7)는 후술하는 절연성 검사할 때에 통전용 단자부로서 이용된다. 또한, 상기 플랜지(23) 및 상기 플랜지(23)에 겹쳐지는 덮개판부(24)의 연부는 외장체(20)를 밀봉하는 히트 실부(28a)(28b)를 형성하다. 또한, 여기서는 한 예로서 본체부(21)와 덮개판부(24)를 일체로 한 실시 형태를 나타내고 있지만, 2개는 서로 독립하여 있어도 좋다. 단, 그 경우, 각각의 외측부에 통전용 단자부(7)가 형성된다.
상기 라미네이트 외장재(10)는, 도 1의 B에 도시하는 바와 같이, 금속박층(4)의 제1의 면에 제1 접착제층(5)을 통하여 외측층이 되는 내열성 수지층(2)이 적층됨과 함께, 상기 금속박층(4)의 제2의 면에 제2 접착제층(6)을 통하여 내측층이 되는 열융착성 수지층(3)이 적층되어, 금속박층(4)의 양면에 수지층(2)(3)이 적층되어 있다. 또한, 상기 통전용 단자부(7)는 내열성 수지층(2) 및 제1 접착제층(5)이 존재하지 않고 금속박층(4)이 노출하여 있는 부분이다. 상기한 통전용 단자부(7)는 본 발명에서의 금속 노출부에 대응하고, 그 전역(全域)에서 금속박층이 노출하고 있다.
상기 외장체(20)의 오목부(22)는 베어셀 수납용 공간이고, 통전용 단자부(7)를 형성한 플랫 시트의 라미네이트 외장재(10)에 대해, 드로잉 성형, 장출(張出) 성형 등의 소성변형 가공을 시행하여 성형한 것이다.
상기 베어셀(30)은, 정극 및 부극의 각각에 단책형(短冊形)의 탭 리드(31)(32)의 일방의 단부가 접합되어 있다. 또한, 이들의 탭 리드(31)(32)는 외장체가 히트 실 되는 위치와 겹쳐지는 위치에서 절연 필름(33)에 끼여져 있다.
상기 라미네이트 외장 전지(1)는, 탭 리드(31)(32)의 단부가 상기 외장체(20)의 1변으로부터 인출된 상태로, 본체부(21)의 플랜지부(23)와 덮개판부(24)의 연부가 열융착성 수지층(3)이 마주 보도록 히트 실 되고, 베어셀(30)이 외장체(20) 내에 밀봉 수납되어 있다. 상기 외장체(20)의 제작 방법 및 라미네이트 외장 전지(1)의 조립 방법에 관해서는 후에 상세히 기술한다.
[전기화학 디바이스의 절연성 검사]
한 예로서 도 3에 도시하는 바와 같이, 상기 라미네이트 외장 전지(1)의 부극 탭 리드(32)와 외장체(20)의 통전용 단자부와의 사이(7)에 절연 저항 측정기(41)를 설치해 이들을 접속하고, 소정의 전압을 인가하여 저항치를 측정한다. 또한, 부극 탭 리드(32) 대신에 정극 탭 리드(31)에 접속하여 측정하여도 문제 없다. 측정한 저항치에 의거하여 기준치가 되는 저항치보다 높은지 낮은지를 확인함으로써, 라미네이트 외장 전지(1)의 내부 단락에 의한 절연성을 평가한다.
상기한 절연성 검사에서, 외장체(20)의 통전용 단자부(7)를 일방의 통전용 단자로서 그대로 사용할 수 있기 때문에, 검사용 단자를 얻기 위한 준비가 불필요하다. 또한, 통전용 단자부(7)는 내열성 수지층(2) 및 제1 접착제층(4)이 면형상(面狀)으로 제거되어 노출된 금속박층(4)의 표면 부분이기 때문에, 전기적 접속에 충분한 면적이 확보되어 정확한 절연성 검사를 행할 수가 있다.
또한, 타방의 통전용 단자는 외장체(20)로부터 돌출한 탭 리드(31)(32)를, 그대로 검사용 단자로서 사용할 수 있고, 또한 전기적 접속에 충분한 면적이 확보되어 있다.
[라미네이트 외장재의 구성 재료]
라미네이트 외장재(10)를 구성하는 각 층의 재료는 전기화학 디바이스의 외장재로서 사용할 수 있는 한, 임의의 재료를 사용할 수 있다. 바람직한 재료는 이하와 같다.
(내열성 수지층)
외측층인 내열성 수지층(2)으로서는, 외장재를 히트 실 할 때의 히트 실 온도로 용융하지 않는 내열성 수지를 사용한다. 상기 내열성 수지로서는, 열융착성 수지층(3)을 구성하는 열융착성 수지의 융점보다 10℃ 이상 높은 융점을 갖는 내열성 수지를 사용하는 것이 바람직하고, 열융착성 수지의 융점보다 20℃ 이상 높은 융점을 갖는 내열성 수지를 사용하는 것이 특히 바람직하다. 예를 들면, 폴리아미드 필름, 폴리에스테르 필름 등을 들 수 있고, 이들의 연신(延伸) 필름이 바람직하게 사용된다. 그 중에서도, 성형성 및 강도의 점에서, 2축연신 폴리아미드 필름 또는 2축연신 폴리에스테르 필름, 또는 이들을 포함하는 복층 필름이 특히 바람직하고, 또한 2축연신 폴리아미드 필름과 2축연신 폴리에스테르 필름이 맞붙여진 복층 필름을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리아미드 필름으로서는, 특히 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면, 6나일론 필름, 6,6나일론 필름, MXD나일론 필름 등을 들 수 있다. 또한, 2축연신 폴리에스테르 필름으로서는, 2축연신 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT) 필름, 2축연신 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 필름 등을 들 수 있다.
또한, 내열성 수지층(2) 표면의 미끄럼성(滑り性)을 향상시켜서 성형용 금형과의 활주성을 높이기 위해 활제(滑劑) 및/또는 고체 미립자를 배합하는 것도 바람직하다.
상기 내열성 수지층(2)의 두께는, 9㎛∼50㎛인 것이 바람직하다. 상기 알맞는 하한치 이상으로 설정함으로써 포장재로서 충분한 강도를 확보할 수 있음과 함께, 상기 알맞는 상한치 이하로 설정함으로써 성형시의 응력을 작게 할 수 있고 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 내열성 수지층(2)은, 단층이라도 좋고, 강도 등을 올리기 위해 다층으로 적층시켜도 좋다.
(열융착성 수지층)
내측층인 열융착성 수지층(3)은, 리튬 이온 2차 전지 등에서 사용되는 부식성이 강한 전해액 등에 대해서도 우수한 내약품성을 구비시킴과 함께, 포장재에 히트 실성을 부여하는 역할을 담당하는 것이다.
상기 열융착성 수지층(3)으로서는 열가소성 수지 미연신 필름인 것이 바람직하다. 상기 열가소성 수지 미연신 필름은, 특히 한정되는 것은 아니지만, 내약품성 및 히트 실성의 점에서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 올레핀계 공중합체, 이들의 산변성물 및 아이오노머로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 올레핀계 공중합체로서, EVA(에틸렌·아세트산비닐 공중합체), EAA(에틸렌·아크릴산 공중합체), EMAA(에틸렌·메타아크릴산 공중합체)를 예시할 수 있다. 또한, 폴리아미드 필름(예를 들면 12나일론)이나 폴리이미드 필름도 사용할 수 있다.
상기 열융착성 수지층(3)도 또한 내열성 수지층(2)과 같이, 표면의 미끄럼성을 높이기 위해 활제 및/또는 고체 미립자를 배합하는 것이 바람직하다.
상기 열융착성 수지층(3)의 두께는, 20㎛∼80㎛로 설정되는 것이 바람직하다. 20㎛ 이상으로 함으로써 핀 홀의 발생을 충분히 방지할 수 있음과 함께, 80㎛ 이하로 설정함으로써 수지 사용량을 저감할 수 있고 비용 저감을 도모할 수 있다. 그 중에서도, 상기 열융착성 수지층(3) 두께는 20㎛∼50㎛로 설정되는 것이 특히 바람직하다. 또한, 상기 열융착성 수지층(3)은, 단층이라도 좋고, 복층이라도 좋다. 복층 필름으로서, 블록 폴리프로필렌 필름의 양면에 랜덤 폴리프로필렌 필름을 적층한 3층 필름을 예시할 수 있다.
(금속박층)
상기 금속박층(4)은, 라미네이트 외장재(1)에 산소나 수분, 전해액의 침입을 저지하는 가스 배리어성을 부여하는 역할을 담당하는 것이다. 예를 들면, 알루미늄박, 구리박, 니켈박, 스테인리스박, 또는 이것의 클래드박, 이들의 소둔박 또는 미소둔박 등을 들 수 있다. 또한, 니켈, 주석, 구리, 크롬 등의 도전성 금속으로 도금한 금속박, 예를 들면 도금한 알루미늄박을 사용하는 것도 바람직하다. 상기 도전성 도금 피막은 금속박층의 적어도 통전용 단자부에 대응하는 부분에 형성되어 있으면 좋다. 또한, 상기 금속박층(4)은 하지 처리로서 하기한 화성처리를 시행하여 화성피막을 형성하는 것도 바람직하다.
(금속박층의 화성피막)
라미네이트 외장재(10)의 외측층 및 내측층은 수지로 이루어지는 층이고, 이들의 수지층에는 극미량이지만, 케이스의 외부로부터는 광, 산소, 수분이 들어갈 우려가 있고, 내부로부터는 전해액이 스며들 우려가 있다. 이들의 침입물이 금속박층에 도달하면 금속박층의 부식 원인이 된다. 본 발명의 라미네이트 외장재(1)에서는, 금속박층(4)의 표면에 내식성이 높은 화성피막을 형성함에 의해, 금속박층(4)의 내식성 향상을 도모할 수 있다.
화성피막은 금속박 표면에 화성처리를 시행함에 의해 형성되는 피막이고, 예를 들면, 금속박에 크로메이트 처리, 지르코늄 화합물을 이용하는 논크롬형 화성처리를 시행함에 의해 형성할 수 있다. 예를 들면, 크로메이트 처리의 경우는, 탈지 처리를 행한 금속박의 표면에 하기 1)∼3)의 어느 하나의 혼합물의 수용액을 도포한 후 건조시킨다.
1) 인산과, 크롬산과, 불화물의 금속염 및 불화물의 비금속염 중의 적어도 일방과의 혼합물
2) 인산과, 아크릴계 수지, 키토산 유도체 수지 및 페놀계 수지 중의 어느 하나와, 크롬산 및 크롬(Ⅲ)염 중의 적어도 일방과의 혼합물
3) 인산과, 아크릴계 수지, 키토산 유도체 수지, 페놀계 수지 중의 어느 하나와, 크롬산 및 크롬(Ⅲ)염 중의 적어도 일방과, 불화물의 금속염 및 불화물의 비금속염 중의 적어도 일방과의 혼합물
상기 화성피막은 크롬 부착량으로서 0.1∼50㎎/㎡가 바람직하고, 특히 2∼20㎎/㎡가 바람직하다. 이들의 두께 또는 크롬 부착량의 화성피막에 의해 고내식성의 성형용 포장재로 할 수 있다. 이 부착량 정도라면, 화성피막은 극히 얇은 피막을 형성하기 때문에, 절연 검사에 영향은 없다.
또한, 어느 일방의 면에 화성피막을 갖는 라미네이트 외장재도 본 발명에 포함된다.
상기 금속박층(4)의 두께는, 20㎛∼200㎛인 것이 바람직하다. 20㎛ 이상임으로서 금속박을 제조할 때의 압연시나 히트 실 시의 핀 홀이나 깨짐의 발생을 방지할 수 있음과 함께, 200㎛ 이하임으로써 장출 성형시나 드로잉 성형시의 응력을 작게 할 수 있고 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속박층(4)의 두께를 200㎛이하로 함으로써, 중량 증가 및 재료 비용을 억제할 수 있다.
(제1 접착제층)
상기 제1 접착제층(5)은, 금속박층(4)과 외측층인 내열성 수지층(2)과의 접합을 담당하는 층이고, 예를 들면, 주제로서의 폴리에스테르 수지와 경화제로서의 다관능 이소시아네이트 화합물에 의한 2액 경화형 폴리에스테르-우레탄계 수지, 또는 폴리에테르-우레탄계 수지를 포함하는 접착제를 들 수 있다.
(제2 접착제층)
상기 제2 접착제층(6)은, 금속박층(4)과 내측층인 열융착성 수지층(3)과의 접합을 담당하는 층이고, 예를 들면, 폴리우레탄계 접착제, 아크릴계 접착제, 에폭시계 접착제, 폴리올레핀계 접착제, 일래스토머계 접착제, 불소계 접착제 등에 의해 형성된 접착제층을 들 수 있다. 그 중에서도, 아크릴계 접착제, 폴리올레핀계 접착제를 사용하는 것이 바람직하고, 이 경우에는, 포장재(1)의 내전해액성 및 수증기 배리어성을 향상시킬 수 있다. 또한, 라미네이트 외장재를 전지 케이스로서 사용하는 경우는, 산변성한 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 등의 접착제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 라미네이트 외장재의 총두께 는 50∼300㎛의 범위가 바람직하다. 총두께 50㎛ 미만에서는 성형시 및 히트 실 시에 깨짐이나 핀 홀이 발생하기 쉽게 된다. 또한 총두께 300㎛를 초과하면 성형성이 저하될 우려가 있다. 라미네이트 외장재가 두꺼워진다면 재료 비용이 높아지고, 중량도 무겁게 된다.
상술한 금속박층(4)과, 내열성 수지층(2) 또는 열융착성 수지층(3)과의 맞붙임 방법으로서, 금속박층(4) 또는 수지층(2)(3)의 어느 일방, 또는 양방에 액상의 접착제를 도포하고, 접착제를 건조시킨 후에 열압착하는 드라이 라미네이트법을 추천할 수 있다. 또한, 맞붙임 수법은 드라이 라미네이트법으로 한정되는 것이 아니다.
[통전용 단자부의 형성 및 외장체의 성형]
절연성 검사시의 통전용 단자부로서 이용하는 금속 노출부(7)는, 라미네이트 외장재를 제작하는 과정에서 형성할 수 있고, 또한, 제작 후에 형성할 수도 있다. 이하에, 금속 노출부(7)의 형성하는 복수의 방법에 관해 설명한다.
또한, 상기 통전용 단자부(7)는 절연 저항 측정기(41)와 접속하는 단자가 접촉 가능한 정도의 면적이 확보된다면, 보다 작은 쪽이 바람직하다. 어느 방법으로 형성하는 경우에도, 통전용 단자로서 알맞게 이용하기 위해서는 그 면적이 1㎟ 이상인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 면적은 5∼20㎟이다.
(제1의 방법 : 라미네이트 외장재의 제작 과정에서 형성하는 방법 : 도 4 참조)
(i) 금속박층(4)의 제1의 면에 통전용 단자부(7)의 치수에 대응하는 마스킹 테이프(40)를 붙인다. 이 마스킹 테이프(40)의 접착제는 다음의 (ⅱ)의 공정에서 금속박층(4)과 내열성 수지층(2)의 접합에 사용하는 접착제보다도 접착력이 약하다.
(ⅱ) 마스킹 테이프(40)를 붙인 금속박층(4)의 전면(全面), 또는 내열성 수지층(2)의 전면, 또는 금속박층(4) 및 내열성 수지층(2)의 전면에 제1 접착제층(5)이 되는 접착제를 도포하고, 금속박층(4)과 내열성 수지층(2)을 맞붙여서 적절히 양생한다. 상기 마스킹 테이프(40)는 금속박층(4)보다도 내열성 수지층(2)에 강하게 접착되어 있다. 맞붙임 수법으로서 상술한 드라이 라미네이트법을 예시할 수 있다.
(ⅲ) 금속박층(4)의 제2의 면에 대해, 주지의 수법에 의해 제2 접착제층(6)을 형성하여 열융착성 수지층(3)을 맞붙인다.
(ⅳ) 내열성 수지층(2)의 마스킹 테이프(40)의 부착부의 주연에 칼집((切り入み)을 넣어, 내열성 수지층(2)을 제거한다. 마스킹 테이프(40)의 금속박층(4)에 대한 접착력은 약하기 때문에, 내열성 수지층(2)과 함께 마스킹 테이프(40)가 금속박층(4)으로부터 박리하여 제거된다. 마스킹 테이프(40)가 제거된 부분은 금속박층(4)이 노출하고, 이 부분이 통전용 단자부(7)가 된다. 내열성 수지층(2)에의 칼집은 커터 나이프, 레이저 조사 등에 의해 행한다.
본 방법에 의하면, 통전용 단자부(7)가 되는 부분에 제1 접착제층(5)이 되는 접착제가 도포되지 않기 때문에, 마스킹 테이프(40)의 박리에 의해 접착제가 부착하지 않은 통전용 단자부(7)를 형성할 수 있다.
(제2의 방법 : 라미네이트 외장재의 제작 과정에서 형성하는 방법 : 도 5 참조)
제1 접착제층(5)을 형성할 때에, 금속박층(4) 또는 내열성 수지층(2)에 대해, 외주면에 요철을 갖는 롤 등을 이용하여 접착제를 도포함에 의해, 접착제를 부착시키지 않은 접착제 미도포부(8)를 형성한다. 금속박층(4)의 제2의 면에 대해서는, 주지의 수법에 의해 제2 접착제층(6)을 형성하여 열융착성 수지층(3)을 맞붙인다. 그리고, 내열성 수지층(2)측부터, 접착제 미도포부(8)의 주연(周緣)에 따라 레이저 조사 등에 의해 내열성 수지층(2)을 절단하여 금속박층(4)을 노출시킨다. 상기 접착제 미도포부(8)는 내열성 수지층(2)과 금속박층(4)이 접합되어 있지 않고 제1 접착제층(5)이 없기 때문에, 내열성 수지층(2)을 절단하면, 접착제 미도포부(8)에 있는 내열성 수지층(2)이 제거되어 금속박층(4)을 노출시킬 수 있다.
본 방법에 의하면, 금속 노출부(7)가 되는 부분에 제1 접착제층(5)이 되는 접착제가 도포되지 않기 때문에, 접착제가 부착하지 않은 통전용 단자부(7)를 형성할 수 있다.
(제3의 방법 : 라미네이트 외장재의 제작 후에 형성하는 방법)
주지에 수법에 의해, 금속박층(4)의 제1의 면에 내열성 수지층(2)을 맞붙이고, 제2의 면에 열융착성 수지층(3)을 맞붙인다. 즉, 금속박층(4)과 수지층(2)(3)과의 사이에는 접착제층(5)(6)만이 개재하고, 이들의 접착제층(5)(6)은 합침면의 전면에 형성된 주지의 라미네이트 외장재를 제작한다.
금속박층(4)을 노출시키고 싶은 부분에 내열성 수지층(2)측부터 레이저를 조사하고, 내열성 수지층(2) 및 제1 접착제층(5)을 소작(燒灼)하여 제거함에 의해, 금속 노출부(7)를 형성한다. 금속박층(4)을 면형상(面狀)으로 노출시키려면, 레이저의 조사점을 이동시켜서 소정 영역 내의 내열성 수지층(2) 및 제1 접착제층(5)을 소작 제거한다.
상술한 제1 및 제2의 방법은 금속박층(4)에 접착제를 부착시키는 일 없이 금속 노출부(7)를 형성하기 때문에, 접착제가 잔류할 우려가 없고, 통전용 단자부(7)의 전역에서 금속박층(4)이 노출하여 노출도(露出度)가 높은 금속 노출부(7)를 형성할 수 있다는 메리트가 있다. 노출도가 높은 통전용 단자부를 형성함에 의해, 보다 정확한 절연성 평가를 행할 수 있다.
한편, 제3의 방법은 각 층을 맞붙인 후에 소망하는 위치에 소망하는 면적의 금속 노출부를 형성할 수 있기 때문에, 외장체의 설계 변경이 용이하다. 단, 금속박층(4)상에 형성한 제1 접착제층(5)을 소작 제거하기 때문에, 접착제가 잔류할 우려가 있다. 제3의 방법은 금속박층(4)의 노출도가 제1 및 제2의 방법보다도 떨어질 가능성이 있는 것은 부정할 수 없지만, 제거 부분을 절연성 검사의 통전용 단자부로서 이용 가능한 한, 본 발명은 금속 노출부의 형성 방법을 한정하는 것이 아니다. 라미네이트 외장재(10)의 최외층인 내열성 수지층(4)이 제거되어 있는 한, 또한, 마스킹 테이프 등의 접착제가 박층(薄層)으로서 약간에 남아 있는 경우나, 통전용 단자부(7) 내에 부분적인 금속박층(4)의 미노출 부분이 존재하는 경우에도 통전용 단자부(7)면 내에서 도전성을 확인할 수 있는 상태라면 본 발명의 통전용 단자부(7)에 해당한다.
오목부(22)를 갖는 외장체(20)에서는, 통전용 단자부(7)를 형성한 플랫 시트의 라미네이트 외장재(10)에 소성변형 가공을 시행하여 오목부(22)를 성형한다. 도 6은, 플랫 시트의 라미네이트 외장재(10)에 드로잉 가공을 시행하여 평면시 사각형의 오목부(22)를 성형하는 공정을 도시하고 있다. 드로잉 가공용 금형(50)은, 플랫 시트의 라미네이트 외장재(10)를 압입하여 오목부(22)의 내면 형상을 성형하는 펀치(51)와, 상기 펀치(51)로 압입된 라미네이트 외장재(10)를 유입(流入)시키는 사각형의 구멍(52)을 이루는 다이스(53)와, 상기 다이스(53)의 구멍(52)과 같은 치수의 사각형의 구멍(54)을 가지며, 구멍(52)(54)의 주위에서 라미네이트 외장재(10)를 누르는 주름 누르개(55)를 구비하고 있다. 이와 같은 드로잉 가공에서는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 상기 펀치(51)의 견부(肩部)에 의해 오목부(22)의 측벽(25)과 저벽(26)에 의해 형성되는 굴곡부(60), 이웃하는 측벽(25) 사이에 형성되는 굴곡부(61)가 성형되고, 다이스(53)의 구멍(52)의 견부에 의해 오목부(22)의 측벽(25)과 플랜지(23)와의 사이에 형성되는 굴곡부(62)가 성형되고, 성형시에 발생한 인장력은 이들의 굴곡부(60)(61)(62)에 집중한다.
상술한 바와 같이, 통전용 단자부(7)는 내열성 수지층(2)이 제거되어 있기 때문에 다른 부분보다도 강도가 저하되어 있다. 통전용 단자부(7)가 굴곡하는 소성변형 가공을 하려고 하면, 오목부(22)의 성형 깊이(측벽의 높이)가 통전용 단자부(7)의 강도에 의해 제한되기 때문에 수납 공간도 제한된다. 또한, 지장없이 소기(所期)하는 깊이로 성형할 수 있었다고 하여도, 외장체(20)의 굴곡부에 강도가 낮은 통전용 단자부(7)가 존재하는 것은, 외장체(20)의 강도 유지의 관점에서도 바람직하지가 않다. 이 때문에, 소성변형 가공에 의해 굴곡하는 부분을 피하여, 플랫한 부분에 통전용 단자부(7)를 형성하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 굴곡부(60)(61)(62)의 정점(頂点) 또는 모서리(入隅)의 중심(P)부터의 거리(Q)가 0.5㎜ 이상의 위치에 통전용 단자부(7)를 형성하는 것이 바람직하다. 도 8은 오목부(22)의 저벽(26)과 측벽(25)과의 굴곡부(60)를 예시하고 있지만, 다른 굴곡부(61)(62)에서도 상기한 1조건으로 통전용 단자부를 형성하는 것이 바람직하다.
이상의 관점에서, 도 2에 도시한 외장체(20)에서, 통전용 단자부(7)의 바람직한 형성 위치는, 본체부(21)에서는 저벽(26) 및 플랜지(23)이다. 상기한 거리 조건을 충족시키면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 측벽(25)에 통전용 단자부(7)를 형성할 수도 있다. 또한, 덮개판부(24)는 전체가 플랫하기 때문에 오목부(22) 성형에 의한 영향은 받지 않기 때문에 임의의 위치에 형성할 수 있다. 단, 라미네이트 외장 전지(1)의 조립시에 본체부(21)와 덮개판부와의 경계선(27)에서 절곡하기 때문에, 경계선(27)상 및 그 부근은 피하는 것이 바람직하다.
또한, 외장체의 형상은 소성변형 가공에 의해 오목부가 형성되는 것으로 한정되지 않는다. 라미네이트 외장재에 오목부를 성형하는 일 없이 플랫 시트의 상태로 사용하고, 2장을 마주 보게 하든지, 1장을 2개로 접어서, 개구연(開口緣)을 히트 실 함에 의해 형성된 주머니형상(袋狀)의 외장체도 본 발명에 포함된다. 주머니형상의 외장체는 굴곡부가 없기 때문에, 오목부 성형에 의한 통전용 단자부(7)의 위치 제한은 없다.
[전기화학 디바이스의 제조 방법]
도 1의 A 및 도 1의 B의 라미네이트 외장 전지(1)는 이하의 순서로 조립한다.
(i) 외장체(20)의 오목부(22)에 베어셀(30)을 장전하여 오목부(22)의 덮개판부(24)와 대향하는 1변으로부터 정극 탭 리드(31) 및 부극 탭 리드(32)의 단부를 인출하여 둔다.
(ⅱ) 외장체(20)의 본체부(21)와 덮개판부(24)와의 경계선(27)으로 덮개판부(24)를 절곡하여 본체부(21)에 씌워서 플랜지(23)에 덮개판부(24)의 연부를 겹친다. 외장체(20)는 4변 중의 경계선(27)을 포함하는 1변을 제외한 3변이 개구하고 있다.
(ⅲ) 개구하는 3변 중의, 탭 리드(31)(32)가 인출되어 있는 변을 포함하는 2변에서, 본체부(21)의 플랜지(23)의 열융착성 수지층(3)과 덮개부(24)의 연부의 열융착성 수지층(3)을 열융착시켜, 탭 위치의 변과 접촉하는 변에 위치하는 히트 실부(28a), 탭 위치의 변의 히트 실부(28b)를 형성한다.
(ⅳ) 개구하는 1변부터 오목부(22) 내에 전해액을 주입한다.
(v) 전해액의 주입에 이용한 나머지 1변에서, 본체부(21)의 플랜지(23)의 열융착성 수지층(3)과 덮개부(24)의 연부의 열융착성 수지층(3)을 열융착시켜, 히트 실부(28a)를 형성한다. 이에 의해, 3변에 히트 실부(28a)(28b)가 형성되고, 탭 리드(31)(32)의 단부가 외장체(20)로부터 인출된 상태로 베어셀(30)이 외장체(20) 내에 밀봉 수납된다.
조립한 라미네이트 외장 전지(1)는, 앞서 설명한 방법으로 절연성 검사를 행한다. 라미네이트 외장 전지(1)는 외장체(20)에 통전용 단자부(7)가 형성되어 있기 때문에, 효율 좋게 검사를 행할 수가 있다. 또한, 검사 결과에 의거하여 라미네이트 외장 전지(1)의 양부 판단을 행한다.
절연성 검사가 끝난 라미네이트 외장 전지(1)에서, 통전용 단자부(7)는 불필요하다. 상기 통전용 단자부(7)는 금속박층(4)이 노출한 도통 부분이기 때문에, 절연재로 덮어서 외장체(20) 외면의 절연성을 회복시켜서 두는 것이 바람직하다. 또한, 상기 통전용 단자부(7)는 내열성 수지층(2)을 제거함으로써 강도가 저하된 부분이기도 하기 때문에, 금속박층(4)을 보호함과 함께 외장체(20)의 강도를 회복시키는 데도 절연재로 덮는 것이 바람직하다.
상기 통전용 단자부(7)를 덮는 방법으로서, 도 9에 도시하는 바와 같이, 수지 필름 등의 절연재(65)를 맞붙이는 방법이 있다. 수지 필름의 편면에 접착제를 도포한 점착 필름을 사용하면 간단히 통전용 단자부(7)를 덮을 수 있다. 상기 수지 필름으로서는, 폴리이미드 필름, PTFE 필름, 폴리에스테르 필름을 예시할 수 있다. 이 방법이라면 외장체(20)의 형상이나 통전용 단자부(7)의 위치에 관계없이 덮을 수 있다.
또한, 피복용의 절연재가 외장체에 접착되어 있는 것은 필요로 하지 않고, 통전용 단자부(7)를 덮은 상태가 유지되어 있는 것만으로도 좋다. 예를 들면, 도 10에 도시하는 바와 같이, 오목부(22)의 측벽(25)에 형성된 통전용 단자부(7)는 히트 실부(28a)를 측벽(25)측으로 절곡함에 의해 통전용 단자부(7)를 덮을 수 있다. 또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 통전용 단자부(7)가 히트 실부(28a)가 형성되어 있는 경우도 히트 실부(28a)를 절곡함에 의해 덮을 수 있다. 전자의 경우는 히트 실부(28a)가 통전용 단자부(7)를 덮는 절연재로서 기능하고, 후자의 경우는 오목부(22)의 측벽(25)이 절연재로서 기능한다.
또한, 도 8∼도 11은 라미네이트 외장재의 적층 상태의 도시를 생략하고 있다.
히트 실부의 절곡에 의해 통전용 단자부(7)를 덮는 방법은, 그 히트 실부(28a)로부터 탭 리드(31)(32)가 인출돼있지 않고, 또한 통전용 단자부(7)가 오목부(22)의 측벽(25) 등의 히트 실부(28a)가 닿는 범위에 형성되어 있는 경우, 또는 통전용 단자부(7)가 히트 실부(28a)에 형성되어 있는 경우로 한정되지만, 수지 필름과 같은 재료를 추가하는 일 없이 통전용 단자부(7)를 막을 수 있다. 또한, 히트 실부(28)를 절곡한 상태로 접착하여도 좋다.
오목부를 갖지 않는 주머니형상의 외장체에서도, 수지 필름의 접착 또는 히트 실부의 절곡에 의해 통전용 단자부를 막을 수 있다.
또한, 히트 실부를 절곡에 의한 외장체 연부의 강도 향상 효과는 통전용 단자부의 유무에 관계없이 얻어진다. 예를 들면, 도 1의 A 및 도 1의 B의 라미네이트 외장 전지(1)는 오목부(22)의 저벽(26) 앙에 통전용 단자부(7)가 형성되어 있기 때문에, 통전용 단자부의 피복은 도 9에 도시한 절연재(65)의 붙임에 의해 행하지만, 히트 실부(28a)의 절곡에 의해 측벽(25)의 보강이 이루어진다.
이상과 같이, 통전용 단자부를 갖는 외장체를 사용하여 조립한 라미네이트 외장 전지는 절연성 검사시에 도통을 확보하기 위한 준비 작업이 불필요하고, 정확한 검사를 효율 좋게 행할 수 있고, 나아가서는 효율 좋게 라미네이트 외장 전지를 제조할 수 있다. 또한, 검사 후의 통전용 단자부는 절연재로 덮든지 히트 실부(28a)를 절곡하여 덮음으로써 노출한 금속박층을 보호하고, 외장체 외면의 절연성 및 강도를 회복시킬 수 있다.
본 발명의 전기화학 디바이스는 상술한 라미네이트 외장 전지로 한정되는 것이 아니다. 다른 디바이스로서 커패시터, 콘덴서를 들 수 있다.
[실시례]
통전용 단자부의 유무, 형성 위치, 및 형성 방법을 바꾼 복수종의 외장체를 제작하고, 이들의 외장체를 사용하여 라미네이트 외장 전지를 제작하였다.
실시례 1∼4의 외장체는 통전용 단자를 갖고 있다. 실시례 1∼3은 상술한 3개의 통전용 단자부의 형성 방법 중의 제1의 방법에 의한 것이고, 실시례 4는 제3의 방법에 의한 것이다. 또한, 비교례의 외장체는 통전용 단자를 갖고 있지 않다.
각 예의 라미네이트 외장 전지에서 공통된 재료 및 치수는 이하와 같다.
(라미네이트 외장재)
금속박층(4) : 두께 40㎛의 연질 알루미늄박(JIS H4160에서 규정되는 A8079H)의 양면에 화성처리를 시행한 것을 사용하였다. 화성처리는, 상기 연질 알루미늄박을, 폴리아크릴산, 인산, 크롬과 불소의 화합물의 혼합물의 25℃ 수용액에 5초 침지한 후로 끌어올려서, 150℃의 항온조에서 30초 건조시킴에 의해 행하였다. 이 화성처리에 의해 연질 알루미늄박의 표면에 부착한 크롬량은 편면에 대해 3㎎/㎡이다.
내열성 수지층(2) : 두께 25㎛의 2축연신 폴리아미드 필름
열융착성 수지층(3) : 두께 40㎛의 미연신 폴리프로필렌 필름
제1 접착제층(5) : 2액 경화형 폴리에스테르-우레탄계 접착제, 도포 두께는 3㎛
제2 접착제층(6) : 2액 경화형 산변성 폴리프로필렌계 접착제, 도포 두께는 2㎛
(외장체의 형상)
도 2에 참조되는 바와 같이, 본체부(21)와 덮개판부(24)를 1장의 라미네이트 외장재로 일체로 형성된 2개로 접음 타입의 외장체(20)이고, 오목부(22)의 저벽(26) 치수가 100㎜×100㎜, 측벽(25)의 높이가 5㎜, 오목부(22)의 개구연의 3변부터 늘어나는 플랜지(23)의 폭이 5㎜이다. 따라서, 본체부(21) 및 덮개판부(24)의 평면 치수는 110㎜×105㎜이다.
또한, 도 2는 통전용 단자부(7)가 오목부(22)의 저벽(26)의 외측에 형성된 외장체(20)를 나타내고 있지만, 실시례 2에서 사용하는 외장체(71) 및 실시례 3에서 사용하는 외장체(73)는, 상기 외장체(20)와는 전체 형상이 공통이고 통전용 단자부(7)의 위치를 변경한 것이다.
(베어셀 및 탭 리드)
도 12에 도시하는 바와 같이, 두께 30㎛의 폴리프로필렌 필름(34), 두께 30㎛의 경질 알루미늄박(JIS H4160로 규정되는 A1N30)으로 이루어지는 정극(35), 두께 30㎛의 폴리프로필렌 필름(34), 두께 30㎛의 경질 구리박으로 이루어지는 부극(36)을 겹친 것을 1단위로 하고, 30단위를 겹친 것을 베어셀(30)로 하였다.
정극 탭 리드(31)는 폭 5㎜×길이 50㎜×두께 100㎛의 연질 알루미늄박, 부극 탭 리드(32)는, 폭 5㎜×길이 50㎜×두께 100㎛의 구리박을 사용하고, 각 대응하는 전극과 결선시켰다.
상기 베어셀(30)의 최상부의 정극(35)의 1변의 단부에 정극 탭 리드(31)의 단부를 초음파 접합하였다. 상기 베어셀(30)의 최상부의 부극(36)의 1변의 단부에, 정극 탭 리드(30)로부터 30㎜ 떼여서 부극 탭 리드(32)의 단부를 초음파 접합하였다. 또한, 상기 정극 탭 리드(31) 및 부극 탭 리드(32)는, 외장체(20)의 히트 실부의 예정(豫定) 부분의 상하를 두께 100㎛의 무수말레인산변성 필름(MFR1.5)으로 이루어지는 절연 필름(33)으로 끼웠다.
또한, 도 12는 전극과 탭 리드 사이의 결선을 생략하고 있다.
(전해액)
에틸렌카보네이트, 디에틸카보네이트 및 디메틸카보네이트를 1 : 1 : 1의 체적 비율로 혼합한 혼합 카보네이트액에 LiPF6를 첨가하고, LiPF6 농도가 1몰/ℓ이 되도록 조제한 전해액을 사용하였다.
상술한 재료를 사용하여, 각 예에 대해 10개의 라미네이트 외장 전지를 제작하였다.
(실시례 1)
도 2에 도시하는 외장체(20), 즉, 오목부(22)의 저벽(26)의 중앙에 통전용 단자부(7)가 형성된 외장체(20)를 제작하여, 라미네이트 외장 전지를 제작하였다.
A4 사이즈의 금속박층(4)의 제1의 면의 소요 위치에 두께 50㎛의 폴리에스테르를 기재(基材)로 한 3㎜×3㎜의 마스킹 테이프(40)를 붙이고, 제1 접착제층(5)이 되는 접착제를 도포하고, 내열성 수지층(2)을 맞붙였다. 상기 마스킹 테이프(40)상에도 접착제가 도포되어 있기 때문에, 마스킹 테이프(40)와 내열성 수지층(2)도 접착된다. 상기 금속박층(4)의 제2의 면에 제2 접착제층(6)이 되는 접착제를 도포하고, 열융착성 수지층(3)을 맞붙였다. 상기 적층물을 40℃로 설정한 항온조에서 72시간 정치하여 양생하고, 라미네이트 외장재(10)로 하였다(도 4의 상측도 참조).
도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 라미네이트 외장재(10)에 대해, 내열성 수지층(4)의 측부터 마스킹 테이프(40)의 주위에 커터로 내열성 수지층(2)의 두께만큼의 깊이의 칼집을 넣었다. 그리고, 내열성 수지층(2)을 벗기면 내열성 수지층(2), 제1 접착제층(5)과 함께 마스킹 테이프(40)도 벗겨져, 금속박층(4)이 노출하여 금속 노출부가 형성된다. 이 금속 노출부는 통전용 단자부(7)이다.
다음에, 통전용 단자부(7)를 형성한 라미네이트 외장재(10)에, 도 6에 도시하는 드로잉 가공용 금형(50)을 이용하여, 저벽(26)의 중앙에 통전용 단자부(7)가 위치하도록 오목부(22)를 성형하였다. 드로잉 가공에서, 통전용 단자부(7)는 펀치(51)의 천면 중앙에 위치하고, 가공중에도 굴곡 변형을 하는 일 없이 플랫한 상태를 유지하고 있고, 통전용 단자부(7)에 손상이나 변형은 없고 지장없이 소정 깊이로 가공할 수 있다. 오목부(22)를 형성한 라미네이트 외장재(10)는, 오목부(22)의 3변에 플랜지(23)를 남겨 두고, 나머지 1변에 덮개판부(24)가 연속하도록 트리밍하여 외장체(20)를 얻었다.
제작한 외장체(20)의 오목부(22)에, 본체부(21)와 덮개판부(24)의 경계선(27)과 대향하는 1변부터 탭 리드(31)(32)가 인출되는 방향으로 베어셀(30)을 장전하고, 경계선(27)에서 2개로 접어 덮개판부(24)를 본체부(21)에 겹쳤다. 상기 오목부(22의가 개구하는 3변 중의 탭 리드(31)(32)가 인출되어 있는 변을 포함하는 2변에 대해, 양측에서 200℃로 가열한 금속판으로 끼우고, 0.3㎫의 압력을 부가하여 3초간 가열하고, 본체부(21)의 플랜지(23)의 열융착성 수지층(3)과 덮개판부(24)의 연부의 열융착성 수지층(3)을 열융착시켜, 히트 실부(28a)(28b)를 형성하였다.
히트 실 후, 상기 조립물을 노점 -60℃의 드라이 룸 내에서 양생하였다. 계속해서, 동 드라이 룸 내에서, 개구하는 1변에서 오목부(22) 내에 주사기로 전해액 10㎖을 주입하였다. 계속해서, 0.086㎫의 감압 상태에서 개구한 1변을 다른 히트 실 한 2변과 같은 방법으로 히트 실 하여 히트 실부(28a)를 형성하였다. 이것에 의해, 베어셀(30)이 외장체(20) 내에 밀봉 수납되어, 라미네이트 외장 전지(1)가 완성되었다.
(실시례 2)
도 13에 도시하는 라미네이트 외장 전지(70)를 제작하였다. 이 라미네이트 외장 전지(70)는, 외장체(71)의 덮개판부(24)의 탭 리드(31)(32)가 인출된 변에 통전용 단자부(7)가 형성되어 있다. 상기 통전용 단자부(7)는 히트 실부(28b)의 변 중앙에서 덮개판부(24)의 면의 단(端)부터 1㎜ 내측에 가까운 곳에 있고, 히트 실부(28b)상에 존재한다.
상기 라미네이트 외장 전지(70)는, 라미네이트 외장재(10)의 제작시에 마스킹 테이프(40)의 붙임 위치를 변경한 것을 제외하고, 실시례 1과 같은 방법으로 외장체(71)를 제작한 후, 베어셀(30)과 함께 조립한 것이다.
또한, 라미네이트 외장재(10)의 드로잉 가공에서, 통전용 단자부(7)는 오목부(22)로부터 약 100㎜ 떨어진 덮개판부(24)의 단부 부근이기 때문에, 통전용 단자부(7)는 드로잉 가공에 의한 영향을 아무것도 받지 않는다.
(실시례 3)
도 14에 도시하는 라미네이트 외장 전지(72)를 제작하였다. 이 라미네이트 외장 전지(72)는, 외장체(71)의 본체부(21)의 탭 리드(31)(32)가 인출되지 않은 변의 플랜지(23)에 통전용 단자부(7)가 형성되어 있다. 상기 통전용 단자부(7), 히트 실부(28a)의 변 중앙에서 플랜지(23)의 면의 단부터 1㎜ 내측에 가까운 곳에 있고, 히트 실부(28a)상에 존재한다.
상기 라미네이트 외장 전지(72)는, 라미네이트 외장재(10)의 제작시에 마스킹 테이프(40)의 붙임 위치를 변경한 것을 제외하고, 실시례 1과 같은 방법으로 외장체(73)를 제작한 후, 베어셀(30)과 함께 조립한 것이다.
또한, 라미네이트 외장재(10)의 드로잉 가공에서, 통전용 단자부(7)는 오목부(22)의 개구연의 굴곡부의 모서리 중심으로부터 0.5㎜ 떨어져 있기 때문에, 통전용 단자부(7)에 손상이나 변형은 없고 지장없이 소정 깊이로 가공할 수 있다.
(실시례 4)
통전용 단자부(7)의 위치는 실시례 1과 같이 오목부(22)의 저벽(26)의 중앙이지만, 실시례 1과는 통전용 단자부(7)의 형성 방법이 다르다.
즉, 금속박층(4)에 마스킹 테이프(40)를 붙이는 일 없이, 내열성 수지층(2)을 맞붙여서 라미네이트 외장재(10)를 제작하고, 레이저 조사에 의해 내열성 수지층(2) 및 제1 접착제층(4)을 소작 제거함에 의해, 금속박층(4)을 노출시켜서 통전용 단자(7)를 형성하였다.
통전용 단자(7)의 형성 방법 이외는 실시례 1과 같은 방법으로 외장체(20)를 제작하고, 베어셀(30)과 함께 라미네이트 외장 전지를 조립하였다.
(비교례)
라미네이트 외장재에 통전용 단자부를 형성하지 않은 것을 제외하고, 실시례 1과 같은 방법으로 라미네이트 외장 전지를 제작하였다.
실시례 1∼4는 통전용 단자(7)를 형성한 라미네이트 외장재(10)에 드로잉 가공을 시행하여 오목부(22)를 형성하였지만, 모두 지장없이 깊이 5㎜의 가공을 할 수 있다. 이들의 가공성은 비교례의 통전용 단자부가 없는 라미네이트 외장재에 비하여 손색이 없는 것이었다. 또한, 전해액을 주입 후에 밀봉한 라미네이트 외장 전지에 있어도 액 누출은 없었다.
[절연성 검사]
실시례 1∼4의 라미네이트 외장 전지에 대해, 통전용 단자부(7)와 부극 탭 리드와의 사이(32)에 절연 저항 측정기(41)를 설치하여 이들을 접속하고, 저항치를 측정하였다.
비교례의 라미네이트 외장 전지는 통전용 단자부를 갖지 않기 때문에, 검사의 준비 작업으로서, 실시례 1과 같은 위치에 통전용 단자부(7)가 생기도록 레이저를 조사하고 내열 수지층(2)을 절단한 후, 아세트산 에틸(용매)을 이용하여 제1 접착제층(5)을 제거하고, 금속박층을 노출시켜, 절연성 검사용의 통전용 단자부(7)를 형성하였다. 이 준비 작업은 1개에 대해 10분을 필요로 하였다. 그리고, 실시례 1∼4와 같은 방법으로 부극 탭 리드(32)와 형성한 통전용 단자부 사이의 저항치를 측정하였다.
그리고, 각 예에서 10개의 라미네이트 외장 전지에 관해 저항치를 측정하고, 측정치가 1MΩ 이상일 때에 도통이 없다고 평가하였다. 표 1에, 10개 중에서 도통이 없었던 것의 개수를 나타낸다.
[통전용 단자부의 도통 시험]
상기 절연성 검사 후, 실시례 1∼4의 라미네이트 외장 전지에 관해, 이하의 방법으로 통전용 단자의 도통을 조사하였다.
외장체(20)의 덮개판부(24)의 중앙에 누름핀을 찔러서 라미네이트 외장재(10)를 관통하는 구멍을 뚫었다. 그 후, 통전용 단자부(7)와 부극 탭 리드(32) 사이의 도통의 유무를 테스터로 조사하였다. 표 1에, 10개 중에서 도통이 있던 것의 개수를 나타낸다.
실시례 1∼4의 라미네이트 외장 전지는 외장체에 통전용 단자부를 갖고 있기 때문에, 절연성 시험에서 외장체의 금속박층과의 도통을 얻기 위한 준비 작업이 불필요하다. 또한, 통전용 단자부의 도통 시험 결과에서, 모든 라미네이트 외장 전지의 통전용 단자의 도통이 확인되어 있고, 절연성 시험 방법 및 시험 결과는 신뢰성이 높은 것을 확인하였다.
또한, 절연성 검사 후에 불필요하게 된 통전용 단자부는, 절연성 수지 테이프 붙임 또는 히트 실부의 절곡에 의해 덮어 둔다. 이에 의해, 노출한 금속박층이 보호되어 외장체 외면의 절연 처리가 이루어지고, 또한 외장체가 보강된다.
본 발명은 절연성 검사가 필요한 전기화학 디바이스로서 알맞게 이용할 수 있다.
본 출원은, 2014년 7월 29일자로 출원된 일본 특허출원 특원2014-153542호의 우선권 주장을 수반하는 것이고, 그 개시 내용은, 그대로 본원의 일부를 구성하는 것이다.
여기서 이용된 용어 및 설명은, 본 발명에 관한 실시 형태를 설명하기 위해 이용된 것으로서, 본 발명은 이것으로 한정되는 것이 아니다. 본 발명은, 청구의 범위 내라면, 그 정신을 일탈하는 것이 아닌 한 어떠한 설계적 변경도 허용하는 것이다.
1, 70, 72 : 라미네이트 외장 전지
2 : 내열성 수지층
3 : 열융착성 수지층
4 : 금속박층
5 : 제1 접착제층
6 : 제2 접착제층
7 : 통전용 단자부(금속 노출부)
10 : 라미네이트 외장재
20, 71, 73 : 외장체
21 : 본체부
22 : 오목부
23 : 플랜지
24 : 덮개판부
25 : 측벽
26 : 저벽
27 : 경계선(절곡선)
28a, 28b : 히트 실부
30 : 베어셀(디바이스 본체)
31 정극 탭 리드
32 부극 탭 리드
40 마스킹 테이프
65 : 수지 필름(절연재)
60, 61, 62 : 굴곡부
2 : 내열성 수지층
3 : 열융착성 수지층
4 : 금속박층
5 : 제1 접착제층
6 : 제2 접착제층
7 : 통전용 단자부(금속 노출부)
10 : 라미네이트 외장재
20, 71, 73 : 외장체
21 : 본체부
22 : 오목부
23 : 플랜지
24 : 덮개판부
25 : 측벽
26 : 저벽
27 : 경계선(절곡선)
28a, 28b : 히트 실부
30 : 베어셀(디바이스 본체)
31 정극 탭 리드
32 부극 탭 리드
40 마스킹 테이프
65 : 수지 필름(절연재)
60, 61, 62 : 굴곡부
Claims (11)
- 디바이스 본체의 정극 및 부극에 각각 탭 리드가 접합되고,
외장체가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융착성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부를 가지며,
상기 탭 리드의 단부가 상기 외장체로부터 인출된 상태로, 외장체의 연부가 라미네이트 외장재의 열융착성 수지층끼리가 융착한 히트 실부에 의해, 디바이스 본체가 외장체 내에 밀봉 수납되고,
상기 통전용 단자부가 절연재로 덮여 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 외장체의 통전용 단자부는 그 전역에서 금속박층이 노출하는 금속 노출부인 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제1항에 있어서,
상기 외장체는 라미네이트 외장재의 소성변형 가공에 의해 성형된 디바이스 본체 수납용의 오목부를 가지며, 상기 통전용 단자부가 상기 소성변형 가공에 의해 굴곡하지 않은 부분에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제3항에 있어서,
상기 통전용 단자부가 오목부 외측의 측벽 또는 저벽에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제3항에 있어서,
상기 통전용 단자부가 히트 실부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제5항에 있어서,
상기 통전용 단자부가 탭 리드가 인출되지 않은 변에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
상기 통전용 단자부를 덮는 절연재가 히트 실부인 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 통전용 단자부를 덮는 절연재가 오목부 외측의 측벽인 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스. - 디바이스 본체의 정극 및 부극에 각각 탭 리드가 접합되고,
외장체가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부를 가지며,
상기 디바이스 본체를 외장체 내에 수납하고, 탭 리드가 상기 외장체로부터 인출된 상태로, 외장체의 연부의 열융착성 수지층끼리를 열융착시켜서 히트 실부를 형성함에 의해, 외장체를 밀봉함에 의해 전기화학 디바이스를 조립하는 조립 공정과,
상기 조립 공정에 의해 조립된 전기화학 디바이스에 대해, 외장체의 통전용 단자부와, 정극 탭 리트 또는 부극 탭 리드 사이의 전기 저항치를 측정하고, 측정한 전기 저항치에 의거하여 상기 외장체와 디바이스 본체와의 절연성을 검사하는 절연성 검사 공정을 구비하고,
상기 절연성 검사 공정 후에, 통전용 단자부를 절연재로 덮는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스의 제조 방법. - 디바이스 본체의 정극 및 부극에 각각 탭 리드가 접합되고,
외장체가, 금속박층의 제1의 면에 내열성 수지층이 맞붙여지고 제2의 면에 열융착성 수지층이 맞붙여진 라미네이트 외장재의 열융성 수지층끼리를 내측을 향해 배치되어 형성되고, 또한 상기 외장체의 외면의 일부에 내열성 수지층이 제거된 통전용 단자부를 가지며,
상기 디바이스 본체를 외장체 내에 수납하고, 탭 리드가 상기 외장체로부터 인출된 상태로, 외장체의 연부의 열융착성 수지층끼리를 열융착시켜서 히트 실부를 형성함에 의해, 외장체를 밀봉함에 의해 전기화학 디바이스를 조립하는 조립 공정과,
상기 조립 공정에 의해 조립된 전기화학 디바이스에 대해, 외장체의 통전용 단자부와, 정극 탭 리트 또는 부극 탭 리드 사이의 전기 저항치를 측정하고, 측정한 전기 저항치에 의거하여 상기 외장체와 디바이스 본체와의 절연성을 검사하는 절연성 검사 공정을 구비하고,
상기 절연성 검사 공정 후에, 외장체의 히트 실부를 되접음에 의해 통전용 단자부를 덮는 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스의 제조 방법. - 제9항 또는 제10항에 기재된 방법에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 전기화학 디바이스.
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| JP7437609B2 (ja) * | 2020-04-02 | 2024-02-26 | トヨタ自動車株式会社 | ラミネート型蓄電デバイスおよびその短絡検査方法 |
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010108898A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Dainippon Printing Co Ltd | 絶縁性低下部位特定方法 |
| JP2013157287A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Showa Denko Packaging Co Ltd | 電池用外装材およびリチウム二次電池 |
Family Cites Families (7)
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|---|---|---|---|---|
| JP4360139B2 (ja) * | 2003-08-11 | 2009-11-11 | 東亞合成株式会社 | 電池ケース用包装材料及びそれを用いて成形された電池ケース |
| JP5457040B2 (ja) * | 2009-01-13 | 2014-04-02 | 昭和電工パッケージング株式会社 | 電気化学デバイスおよびその製造方法 |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010108898A (ja) * | 2008-09-30 | 2010-05-13 | Dainippon Printing Co Ltd | 絶縁性低下部位特定方法 |
| JP2013157287A (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-15 | Showa Denko Packaging Co Ltd | 電池用外装材およびリチウム二次電池 |
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |