KR19980042828A

KR19980042828A - 적층외장체의 박형전지

Info

Publication number: KR19980042828A
Application number: KR1019970063411A
Authority: KR
Inventors: 소노자키쓰토무; 후지이다카노리; 나카네이쿠로우; 데라지가즈오; 나루카와사토시
Original assignee: 다카노야스아키; 산요덴키가부시키가이샤
Priority date: 1997-11-27
Filing date: 1997-11-27
Publication date: 1998-08-17

Abstract

적층외장체의 봉함부를 이상적인 상태로 봉함할 수 있는데도 불구하고 전체의 외형을 적게 해서 방전용량을 크게 할 수가 있다.

박형전지는 발전요소(7)를 적층외장체(5)내의 밀폐실에 수납시키고 있다.

적층외장체(5)는 적층필름(5A)을 제1봉함부(4A)와, 이 제1봉함부(4A)에 대해서 직각으로 교차하는 방향으로 연장되어 있는 제2봉함부(4B)를 적층해서 기밀로 접착해서 내부에 밀폐실을 형성하고 있다.

이 발전요소(7)의 정극(1)과 부극(2)에 접속되는 집전단자(6)와 적층외장체(5)의 제2봉함부(4B)에 기밀로 고착되어서 적층외장체(5)의 외부로 빼내어져 있다.

적층외장체(5)의 제1봉함부(4A)는 발전요소(7)의 표면에서 적층필름(5A)을 적층해서 접착되어 있다.

Description

적층외장체의 박형전지

본 발명은 적층외장체를 사용한 박형전지에 관한 것이며, 특히 봉함부를 독특한 구조로 하는 박형전지에 관한 것이다.

적층외장체의 박형전지를 도1의 평면도와 도2의 단면도에 나타낸다.

이 도면의 박형전지는 적층외장체(5)에 발전요소(7)를 내장하고 있다.

발전요소(7)는 정극(1)과 부극(2)의 사이에 전해질층(3)을 형성하고 있다.

이들 도면에 나타내는 박형전지는 발전요소(7)의 외부원주를 적층외장체(5)의 봉함부(4)로 하고 있다.

발전요소(7)를 밀폐하는 적층외장체(5)는 2매의 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 양면에 적층하고 발전요소(7)의 외부원주에서 적층해서 적층부를 열용착시켜서 밀폐구조로 하고 있다.

이때, 정극(1)과 부극(2)에 전기접속되는 집전단자(6)는 적층외장체(5)의 외부로 빼내진다.

적층외장체(5)는 내장하는 발전요소(7)를 완전히 밀폐하는 것이 중요하다.

특히, 밀폐된 내부에 공기 중의 수분등이 침입하지 않도록 기밀로 밀폐하는 것이 중요하다.

적층외장체(5)의 내부에 수분이 침입하지 않도록 하기 위해서는 하기하는 ①과 ②가 중요하다.

① 적층필름에 수분투과율이 적은 것을 사용한다.

② 수분이 침입하지 않는 상태로 봉함한다.

적층필름(5A)의 수분투과를 적게 하기 위해 적층필름(5A)에는 알루미늄(5b)의 편면에 폴리에스테르필름(5a)을 다른 편면에 폴리프로필렌필름(5c)을 적층한 것이 사용된다.

알루미늄(5b)은 프라스틱필름에 비해서 수분의 투과율을 극한으로 할 수 있는 우수한 성질이 있다.

단, 알루미늄(5b)은 열용착이 되지 않기 때문에 알루미늄(5b)의 내측에 열용착에 적합한 폴리프로필렌필름(5c)을 적층하고 있다.

알루미늄(5b)의 외측에는 알루미늄(5b)을 보호하기 위해 폴리에스테르필름(5a)을 적층하고 있다.

적층외장체(5)는 봉함부(4)로부터의 수분의 침입을 저지하기 위해 봉함부(4)의 폭을 넓게 할 필요가 있다.

봉함부(4)의 폭이 좁으면 도3의 단면도에 나타내는 바와 같이 알루미늄(5b)을 열용착하고 있는 폴리프로필렌필름(5c)을 통과해서 내부에 수분이 침입하기 때문이다.

봉함부(4)는 알루미늄(5b)에서 수분의 투과를 저지할 수 없는 구조로 된다.

알루미늄(5b)의 사이에 폴리프로필렌필름(5c)이 고착된 구조가 되고 폴리프로필렌필름(5c)을 통과해서 수분이 내부로 침입하기 때문이다.

폴리프로필렌필름(5c)은 알루미늄(5b)에 비하면 수분의 투과율이 상당히 크다.

이 때문에 폴리프로필렌필름(5c)은 열용착하는 폭을 상당히 넓게 해서, 다시 말하면 수분이 투과하는 거리를 길게 해서 수분의 투과를 적게 할 필요가 있다.

이 때문에 적층외장체(5)는 봉함부(4)의 폭을 좁게 할 수 없다.

발전요소의 외부원주에 폭이 넓은 봉함부가 있는 박형전지는 외형에 비교해서 발전요소가 적어진다.

이 때문에 외형의 크기에 대해서 방전용량이 적어지는 결점이 있다.

이 폐해를 해소하기 위해 봉함부의 폭을 좁게 하면 봉함부의 폴리프로필렌필름을 통과해서 수분등이 내부로 침입하기 쉽게 되어 전지특성을 저하시키는 원인이된다.

특히, 전지의 보존특성을 악화시키는 결점이 있다.

본 발명은 이 결점을 해결하는 것을 목적으로 개발된 것이다.

본 발명의 중요한 목적은 적층외장체의 봉함부를 이상적인 상태로 봉함할 수 있는데도 전체의 외형을 적게 해서 방전용량을 크게 할 수 있는 적층외장체의 박형전지를 제공하는데 있다.

도1은 종래의 적층외장체 박형전지의 평면도

도2는 도1에 나타내는 적층외장체 박형전지의 단면도

도3은 도2에 나타내는 박형전지 적층외장체의 내부에 수분이 침입하는 상 태를 나타내는 단면도

도4는 본 발명의 실시예에 관한 적층외장체 박형전지의 평면도

도5는 도4에 나타내는 박형전지의 A-A선에 따른 단면도

도6은 도4에 나타내는 박형전지의 B-B선에 따른 단면도

도7은 도4에 나타내는 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시도

도8은 도4에 나타내는 박형전지 집전단자부분의 단면도

도9는 본 발명의 다른 실시예에 관한 적층외장체 박형전지의 평면도

도10은 도9에 나타내는 박형전지의 A-A선에 따른 단면도

도11은 도9에 나타내는 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시도

도12는 전지용량유지율을 나타내는 그래프

도13은 본 발명의 다른 실시예에 관한 적층외장체 박형전지의 평면도 및 단 면도

도14은 도13에 나타내는 박형전지 집전단자부분의 단면도

도15은 본 발명의 다른 실시예에 관한 적층외장체 박형전지의 평면도 및 단 면도

도16은 도15에 나타내는 박형전지 집전단자부분의 단면도

도17은 본 발명의 다른 실시예에 관한 적층외장체 박형전지의 사시도

도18은 본 발명의 다른 실시예에 관한 적층외장체 박형전지의 평면도

도19는 박형전지에 내장되는 발전요소의 1예를 나타내는 사시도

도20은 도19에 나타내는 발전요소를 내장하는 적층외장체를 프레스하는 상태 를 나타내는 정면도

도21은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도22은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도23은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도24은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도25은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도26은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도27은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

도28은 본 발명의 다른 실시예에 관한 박형전지의 제조공정을 나타내는 사시 도

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1. 정극

2. 부극

3. 전해질층

4. 봉함부

4A. 제1봉함부

4B. 제2봉함부

5. 적층외장체

5A. 적층필름

5B. 설편

5a. 폴리에스테르필름

5b. 알루미늄

5c. 폴리프로필렌필름

5d. 폴리에틸렌필름

6. 집전단자

7. 발전요소

본 발명의 박형전지는 적층외장체(5)와 발전요소(7)와 집전단자(6)를 구비하고 있다.

적층외장체(5)는 적층필름(5A)를 제1봉함부(4A)와, 이 제1봉함부(4A)에 대해서 직각으로 교차하는 방향으로 연장되어 있는 제2봉함부(4B)를 적층해서 기밀로 접착해서 내부에 밀폐실을 형성하고 있다.

발전요소(7)는 정극(1)과 부극(2)을 갖고 적층외장체(5)의 밀폐실내에 배치되어 있다.

집전단자(6)는 발전요소(7)의 정극(1)과 부극(2)에 접속됨과 동시에 적층외장체(5)의 제2봉함부(4B)에 고착되어서 적층외장체(5)의 외부로 빼내어져 있다.

다시 또, 본 발명의 박형전지는 적층외장체(5)의 제1봉함부(4A)가 발전요소(7)의 표면에서 적층필름(5A)을 적층해서 접착되어 있다.

본 명세서에서 제2봉함부(4B)란, 발전요소(7)의 집전단자(6)를 기밀로 끼워서 외부로 빼내는 봉함부(4)와 이것과 평행인 방향으로 연장되는 봉함부(4)를 의미하고 제1봉함부(4A)란, 이 제2봉함부와 직각으로 교차하는 방향으로 연장되는 봉함부(4)를 의미하는 것이다.

이 구조의 박형전지는 외형을 크게 하는 일이 없이 적층외장체(5)의 제1봉함부(4A)의 폭을 넓게 할 수 있다.

따라서, 적층외장체(5)의 제1봉함부(4A)를 수분이나 산소가 투과하는 것을 유효하게 저지해서 전지의 보존특성을 향상시킬 수 있다.

다시 또, 적층외장체(5)의 제1봉함부(4A)를 발전요소(7)의 표면에 형성하므로 외형에 대한 방전용량을 크게 할 수 있다.

본 발명의 청구항 2의 박형전지는 1매의 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 양측에서 굴곡시켜서 발전요소(7)의 표면에서 적층하고 있다.

박형전지는 발전요소(7)의 표면의 적층부에서 적층필름(5A)을 접착시켜서 발전요소(7)의 표면에 1렬의 제1봉함부(4A)를 형성하고 있다.

본 발명의 청구항 3의 박형전지는 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 양면에 적층하고 있다.

발전요소(7)의 한쪽의 표면에 적층되어 있는 적층필름(5A)은 발전요소(7)의 양측에서 굴곡되어서 발전요소(7)의 표면에서 2열로 적층해서 접착시키고 발전요소(7)의 표면에 2열의 제1봉함부(4A)를 형성하고 있다.

본 발명의 청구항 4의 박형전지는 적층외장체(5)를 제1봉함부(4A)를 제2봉함부(4B)보다도 길게 하는 장방형으로 하고 있다.

본 발명의 청구항 5의 박형전지는 적층외장체(5)의 양단에 제2봉함부(4B)를 형성하고 있다.

제2봉함부(4B)는 적층필름(5A)을 발전요소(7)로부터 외측으로 돌출시키는 상태로 적층해서 접착시키고 있다.

본 발명의 청구항 6의 박형전지는 적층외장체(5)의 한쪽의 제2봉함부(4B)에 ＋－의 집전단자(6)를 고착시켜서 외부로 빼내고 있다.

본 발명의 청구항7의 박형전지는 ＋－의 집전단자(6)를 고착시키고 있는 제2봉함부(4B)와 집전단자(6)를 고착시키지 않은 제2봉함부(4B)의 양쪽을 발전요소(7)로부터 외측으로 돌출시켜서 적층해서 접착시키고 있다.

본 발명의 청구항 8의 박형전지는 집전단자(6)를 고착시키고 있는 제2봉함부(4B)를 발전요소(7)로부터 외측으로 돌출시켜서 적층해서 접착시키고 있다.

집전단자(6)를 고착시키고 있지 않은 제2봉함부(4B)는 한쪽의 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 표면에 되접어꺾어 적층해서 적층부를 접착시키고 있다.

본 발명의 청구항 9의 박형전지는 적층외장체(5)의 양단에 형성되어 있는 양쪽의 제2봉함부(4B)로부터 ＋－의 집전단자(6)를 별도로 고착시켜서 외부로 빼내고 있다.

본 발명의 청구항 10의 박형전지는 적층필름(5A)을 열가소성 프라스틱필름 사이에 알루미늄(5b)을 적층해서 접착시킨 것이다.

알루미늄(5b)의 양면에 적층해서 접착되는 프라스틱필름은 같은 프라스틱필름이다.

적층필름(5A)은 봉함부(4)에서 열용착해서 접착되어 있다.

본 발명의 청구항 11의 박형전지는 집전단자(6)와 적층필름(5A)의 사이에 접착재를 충전시키고 접착재로 집전단자(6)와 적층필름(5A)의 간격을 밀폐시키고 있다.

본 발명의 청구항 12의 박형전지는 리튬폴리머 2차전지이며, 청구항 13의 박형전지는 리튬이온 2차전지이다.

본 발명의 청구항 14의 박형전지는 평면상으로 정극(1)과 부극(2)을 적층한 발전요소(7)를 내장하고 청구항 15의 박형전지는 정극(1)과 부극(2)을 적층한 나선상으로 권취한 발전요소를 내장하고 있다.

(실시예)

다음에, 본 발명의 실시예를 도면을 기초해서 설명한다.

단, 다음에 나타내는 실시예는 본 발명의 기술사상을 구체화하기 위한 박형전지를 예시하기 위한 것으로서 본 발명은 박형전지를 하기하는 것에 특정하지는 않는다.

다시 또, 이 명세서는 특허청구의 범위를 이해하기 쉽도록 실시예에 표시되는 부재에 대응하는 번호를 「특허청구의 란」및 「과제를 해결하기 위한 수단의 란」에 표시되어 있는 부재에 부기한 것이다.

단, 특허청구의 범위에 표시되어 있는 부재를 실시예의 부재에 특정하는 것은 결코 아니다.

도4내지 도6에 나타내는 박형전지는 적층외장체(5)의 밀폐실내에 발전요소(7)를 내장하고 있다.

이 도면에 있어서, (1)은 정극, (2)는 부극, (3)은 전해질층, (4)는 적층외장체(5)의 봉함부, (5)는 적층외장체, (6)은 집전단자이다.

박형전지는 리튬폴리머 2차전지, 또는 리튬이온 2차전지이다.

리튬폴리머 2차전지는 전해질에 고체, 또는 상온에서 겔(gel)상의 것이 사용된다.

리튬폴리머 2차전지는 정극(1)과 부극(2)에 다음의 조합을 사용한다.

정극 망간산 리튬 부극 흑연계 탄소

정극 산화바나듐 부극 리튬합금

리튬이온 2차전지는 LiPF₃등의 용질과 용매로 된 전해액이 사용되고 정극과 부극에 다음의 것을 사용한다.

정극 코발트산 리튬 부극 흑연계 탄소

정극 코발트산 리튬 부극 코크스계 탄소

정극 니켈산 리튬 부극 흑연계 탄소

정극 망간산 리튬 부극 흑연계 탄소

정극 코발트산 리튬 부극 주석비결정질산화물

발전요소(7)를 밀폐구조로 내장시키는 적층외장체(5)는 적층필름(5A)을 봉함부(4)로 기밀로 열용착시켜서 밀폐시키고 있다.

적층필름(5A)은 도5의 확대단면도에 나타내는 바와 같이 알루미늄(5b)박의 양면에 폴리프로필렌필름(5c)을 적층한 필름이다.

이 도면에 나타내는 적층필름(5A)은 폴리프로필렌필름(5c)/알루미늄(5b)박/폴리프로필렌필름(5c)의 3층구조로 되어 있고, 알루미늄(5b)박의 양면에 동일한 프라스틱필름인 폴리프로필렌필름(5c)을 적층하고 있다.

[실시예1]

리튬폴리머 2차전지, 또는 리튬이온 2차전지인 박형전지는 다음과 같이 해서 제작된다.

이 박형전지는 적층필름(5A)의 각층의 두께를 적층외장체(5)의 내측에 위치하는 제1폴리프로필렌필름(5c)을 50㎛,알루미늄(5b)박을 20㎛, 적층외장체(5)의 외측에 위치하는 제2폴리프로필렌필름(5c)을 80㎛로 하고 있다.

알루미늄(5b)박과 폴리프로필렌필름(5c)의 경계면을 접착시키기 위해 변성폴리프로필렌필름을 사용하고 있다.

박형전지는 다음의 공정으로 도4내지 도6에 나타내는 적층외장체로서 제작된다.

① 도5에 나타내는 바와 같이 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 양측에서 굴곡시켜서 통형상으로 하고 양단부를 발전요소(7)의 표면이 되는 위치에서 적층해서 적층부를 열용착시킨다.

이 공정에서 적층필름(5A)을 열용착시키는 부분은 적층필름(5A)을 통형상으로 연결하는 제1봉함부(4A)가 된다.

적층필름(5A)의 적층부는 발전요소(7)를 넣지 않고 열용착시킨다.

다만, 제1봉함부(4A)가 되는 적층부는 발전요소를 넣은 후에 열용착시킬 수도 있다.

발전요소(7)를 넣기 전에 적층부를 열용착시키는 방법은 적층부의 표리를 고주파 유도가열장치의 금형으로 고착시켜서 열용착시킬 수 있다.

발전요소(7)를 넣은 상태에서 열용착시키는 방법은 발전요소(7)의 표면에서 적층필름(5A)을 적층한 적층부를 가열된 금형으로 표면으로부터 발전요소(7)에 가열하면서 압압해서 열용착시킨다.

제1봉함부(4A)의 폭은 20mm가 되도록 열용착시킨다.

② 그 후, 원통에 열용착시킨 적층필름(5A)의 한쪽의 단말부를 도7에 나타내는 바와 같이 되접어 꺾어서 고주파 유도가열장치의 금형으로 열용착시킨다.

이 봉함부(4)는 집전단자(6)를 고착시키지 않은 측이 제2봉함부(4B)가 된다.

집전단자(6)를 고착시키지 않은 제2봉함부(4B)는 통형상으로 연결된 적층필름(5A)의 한쪽의 단말가장자리를 절단하여 절단되지 않은 다른 쪽의 설편(5B)을 절취한 측의 적층필름(5A)의 표면에 밀착되도록 180도 되접어 꺾어서 적층하고 적층부를 열용착시켜서 봉지형상으로 봉함했다.

제2봉함부(4B)의 봉함폭은 20mm로 했다.

180도 되접어 꺾은 설편(5B)을 열용착시킬 때에 발전요소(7)의 양면에 위치하는 적층필름(5A)이 열용착되지 않도록 통형상으로 연결된 적층필름(5A)의 내부에 얇은 금속제의 금형을 삽입한다.

이 금형과 설편(5B)을 압압하는 외부의 금형으로 적층부를 압압가열상태로 고착시켜서 열용착시킨다.

③ 적층부를 열용착시켜서 봉지형상으로한 적층필름(5A)(이하, 파우치:pouch 라 칭한다)에 미리 아르곤분위기 중에서 조립한 발전요소(7)를 삽입한다.

발전요소(7)의 외형은 약 80×30mm의 크기로 한다.

정극(1), 부극(2)의 집전단자(6)를 도8의 단면도에 나타내는 바와 같이 적층필름(5A)의 사이에 고착시켜서 발전요소(7)의 양면의 적층필름(5A)을 적층부에서 열용착시킨다.

집전단자(6)는 2매의 적층필름(5A)으로 고착시켜서 외부로 빼내어진다.

집전단자(6)를 고착시켜서 열용착되는 제2봉함부(4B)의 폭은 10mm로 했다.

이상의 상태로 제작된 박형전지는 전체의 두께가 1.5mm로 되었다.

[실시예2]

도9와 도10에 나타내는 박형전지는 발전요소(7)에 실시예1과 같은 것이 사용된다.

적층필름(5A)에는 폴리에틸렌필름(5d)/알루미늄(5b)박/폴리에틸렌필름(5d)의 3층 구조의 것이 사용된다.

알루미늄(5b)박의 양면에 적층되는 폴리에틸렌필름(5d)은 동일한 재질이다.

이 적층필름(5A)은 제1폴리에틸렌필름(5d)(내측)이 30㎛, 알루미늄(5b)박이 9㎛, 제2폴리에틸렌필름(5d)(외측)이 80㎛이다.

경계면의 접착에는 변성 폴리에틸렌을 사용하고 있다.

도9와 도10에 나타내는 박형전지는 다음과 같이해서 제작된다.

① 도11에 나타내는 바와 같이 둘로 접은 후, 그 양단의 적층부를 발전요소(7)의 상면이 되는 위치로 되접어 꺾어서 3층의 적층필름(5A)이 적층되는 적층부를 고주파 유도가열장치의 금형으로 열용착시켜서 봉지형상의 파우치로 한다.

열용착시키는 제1봉함부(4A)의 폭은 20mm로 한다.

발전요소(7)의 상면에 되접어 꺾어진 적층부를 열용착시킬 때에 발전요소(7)의 양면에 위치하는 적층필름(5A)이 열용착되지 않도록 발전요소(7)를 넣는 부분에 얇은 금속제의 금형을 삽입한다.

② 그 후, 실시예1의 ③과 같은 공정, 즉 봉지형상으로 연결된 파우치에 미리 아르곤분위기 중에서 조립된 발전요소(7)를 삽입하고 정극(1),부극(2)의 집전단자(6)를 적층필름(5A)의 사이에 고착시켜서 발전요소(7)의 양면의 적층필름(5A)을 적층부에서 열용착시킨다.

집전단자(6)를 고착시켜서 열용착시키는 제2봉함부(4B)의 폭은 10mm로 했다.

이상의 상태로 제작된 박형전지는 전체의 두께가 1.7mm였다.

[비교예]

도1과 도2에 나타내는 바와 같이 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 외부원주에서 열용착시켜서 박형전지를 제작했다.

발전요소(7)는 실시예 1과 같은 것을 사용했다.

적층필름(5A)에는 폴리에스테르필름(5a)/알루미늄(5b)박/플리프로필렌필름(5 c)의 3층 구조의 것을 사용했다.

적층필름(5A)의 두께는 폴리프로필렌필름(5c)가 60㎛, 알루미늄(5b)박이 9㎛, 폴리에스테르필름(5a)이 20㎛이다.

경계면의 접착에는 우레탄계 접착제를 사용하고 있다.

이 적층필름(5A)은 폴리에스테르필름(5a)이 외측이 되도록 열용착된다.

발전요소(7)의 주위에서 적층필름(5A)의 적층부를 열용착시키는 봉함부(4)의 폭은 10mm 로 했다.

발전요소(7)은 미리 아르곤분위기 중에서 조립해서 적층필름(5A)의 사이에 넣어지고, 그 후, 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 주위에서 열용착시켜서 박형전지로 했다.

완성된 박형전지의 두께는 1.5mm였다.

이상의 실시예와 비교예에서 제작한 박형전지의 전지용량 유지율을 측정한 바 도12에 나타내는 바와 같았다.

단, 이 도면은 박형전지를 리튬폴리머 2차전지로 하는 실시예와 비교예의 특성을 비교하고 있다.

이 도면으로부터 본 발명의 실시예1과 2의 박형전지는 비교예의 박형전지와 비교해서 전지용량 유지율이 현저히 향상되었다.

단, 이 도면에 있어서의 전지용량의 유지율은 제작한 전지를 60℃에서 정치해서 전지용량이 감소되는 비율을 측정했다.

리튬이온 2차전지로 하는 박형전지도 도12와 같은 경향을 나타낸다.

본 발명의 적층외장체의 박형전지는 적층외장체의 봉함부의 구조를 이상의 실시예의 것에 특정하지 않는다.

적층외장체는 도13에 나타내는 바와 같이 발전요소(7)의 전체주위에서 적층필름(5A)을 적층해서 열용착시키고 열용착시킨 4개의 적층부를 발전요소(7)의 상면에 되접어 꺾어서 접착시킨 구조로 할 수도 있다.

이 도면의 박형전지는 발전요소(7)의 원주가장자리에 도면에 있어서 상하로 연장되는 제1봉함부(4A)와 좌우로 연장되는 제2봉함부(4B)를 갖는다.

이 구조의 박형전지는 집전단자(6)를 도14에 나타내는 바와 같이 열용착된 적층부를 함께 되접어 꺾어서 외부로 빼낸다.

다시 또, 본 발명의 박형전지는 도15에 나타내는 바와 같이 발전요소(7)의 하면에 적층하는 적층필름(5A)을 표면으로 되접어 꺾어서 열용착시킬 수도 있다.

이 구조의 박형전지는 도16에 나타내는 바와 같이 발전요소(7)의 상하로 적층하는 적층필름(5A)의 사이로부터 집전단자(6)를 외부로 빼낸다.

도13과 도10에 나타내는 바와 같이 적층필름(5A)의 열용착시킨 적층부를 발전요소(7)의 상면에 되접어 꺾어서 적층필름(5A)의 상면에 접착시키는 구조는 열용착된 적층필름(5A)과 발전요소(7)의 상면의 적층필름(5A)를 열용착시켜서 접착시키고, 혹은 접착재를 사용해서 접착시킬 수가 있다.

특히, 열용착된 적층필름(5A)과 발전요소(7)의 상면의 적층필름(5A)의 접착은 이 접착이 충분하지 않아도 적층외장체(5)의 내부에 수분 등이 침입하지 않기 때문에 간단히 접착시킬 수 있다.

다시 또, 본 발명의 박형전지는 도17에 나타내는 바와 같이 제1봉함부(4A)를 발전요소(7)의 표면에 배치시키고 제2봉함부(4B)를 발전요소(7)의 양단에 돌출하도록 형성할 수도 있다.

이 박형전지는 다음의 공정으로 제작된다.

① 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 양측에서 굴곡시켜서 통형상으로 하고 발전요소(7)의 표면이 되는 위치에서 적층하고 실시예1과 같이해서 적층부를 열용착시켜서 제1봉함부(4A)로 한다.

② 그 후, 원통형상으로 열용착시킨 적층필름(5A)에 미리 아르곤분위기 중에서 조립한 발전요소(7)를 삽입한다.

발전요소(7)는 실시예 1과 같은 것을 사용한다.

정극(1), 부극(2)의 집전단자(6)를 한쪽의 제2봉함부(4B)로 고착시키도록 적층필름(5A)을 용착시킨다.

집전단자(6)를 고착시키는 한쪽의 제2봉함부(4B)만이 용착되고 집전단자(6)를 고착시키지 않은 제2봉함부(4B)는 용착되지 않는다.

제2봉함부(4B)는 발전요소(7)로부터 돌출하도록 형성한다.

박형전지가 리튬이온 2차전지인 경우, 집전단자를 한쪽의 제2봉함부에 고착시킨 후, 파우치에 전해액을 충전시킨다.

집전단자를 제2봉함부에 고착시킬 때에 전해액은 충전되지 않는다.

이 때문에, 집전단자가 제2봉함부에 고착될 때에 전해액에 의해 용착불량을 일으키는 일이 없다.

③ 집전단자(6)를 고착시키지 않은 제2봉함부(4B)를 용착시켜서 적층필름(5A)을 기밀로 밀폐시킨다.

리튬이온 2차전지의 경우, 전해액이 제2봉함부의 용착을 저해시키는 일이 있다.

이 폐해를 방지하기 위해 적층필름은 용착부에 부착되는 전해액이 제거된 후 용착된다.

용착부의 전해액은 포나 부직포로 불식시키고, 혹은 가압된 공기 등의 기체를 분사시켜서 제거한다.

이상의 실시예의 박형전지는 한쪽의 제2봉함부(4B)에 ＋－의 집전단자(6)를 고착시켜서 외부로 빼내고 있다.

＋－의 집전단자(6)는 도18에 나타내는 바와 같이 양쪽의 제2봉함부(4B)로부터 별도로 빼낼 수도 있다.

다시 또, 적층외장체의 밀폐실에 넣어지는 발전요소는 평면상의 정극과 부극과를 복수매 적층한 구조로 할 수도 있으나, 도19에 나타내는 바와 같이 정극(1)과 부극(2)의 적층체를 나선상으로 권취한 구조로 할 수도 있다.

나선상의 발전요소(7)를 내장하는 박형전지는 도20에 나타내는 바와 같이 적층필름(5A)을 제1봉함부(4A)로 용착시켜서 통형상으로 연결한 적층외장체(5)에 발전요소(7)를 삽입하여 양면으로부터 프레스해서 얇은 형상으로 할 수도 있다.

[실시예 3]

다시 또, 본 발명의 박형전지는 도21 내지 도28에 나타내는 바와 같이 다음의 공정으로 제작할 수도 있다.

① 도21에 나타내는 바와 같이 적층필름(5A)을 양측에서 굴곡시켜서 통형상으로 하고 양단부를 적층해서 적층부를 열용착시킨다.

적층필름(5A)에는 실시예 2와 같은 구조의 것을 사용할 수 있다.

② 도 22에 나타내는 바와 같이 통형상으로 연결된 적층필름(5A)의 한쪽의 단말가장자리를 절단하여 절단되지 않은 다른쪽의 단말가장자리를 설편(5B)으로 한다.

③ 도23에 나타내는 바와 같이 설편(5B)을 180도 되접어 꺾어서 절단한 측의 적층필름(5A)의 표면에 밀착되도록 적층한다.

④ 도24에 나타내는 바와 같이 적층부를 열용착시켜서 봉지형상으로 봉함한다.

이때, 표면과 이면에 위치하는 적층필름(5A)이 열용착되지 않도록 통형상으로 연결된 적층필름(5A)의 내부에 얇은 금속제의 금형을 삽입한다.

이 공정에서 열용착시키는 부분은 집전단자를 고착시키지 않는 측의 제2봉함부(4B)가 된다.

⑤ 통형상의 적층필름(5A)의 내부로부터 얇은 금속제의 금형을 빼내고 도25에 나타내는 바와 같이 되접어 꺾어서 용착된 제2봉함부(4B)의 구석부 2개소를 열용착시킨다.

이때, 표면과 이면에 위치하는 적층필름(5A)은 열용착된다.

이 공정은 되접어 꺾어서 용착된 제2봉함부(4B)의 구석부를 보강함과 동시에 이 부분을 확실하게 밀착시켜서 충전되는 전해액이 여기로부터 외부로 누출되는 것을 저지하기 위한 것이다.

⑥ 도26과 도27에 나타내는 바와 같이 봉지형상으로 연결된 파우치에 미리 아르곤분위기 중에서 조립된 발전요소(7)를 삽입한다.

이 상태에서 제1봉함부(4A)는 발전요소(7)의 표면에 위치하고 집전단자(6)는 파우치의 개방구부로부터 돌출하고 있다.

⑦ 파우치에 전해액을 충전시킨후 도28에 나타내는 바와 같이 집전단자(6)를 발전요소의 양면에 위치하는 2매의 적층필름(5A)의 사이에 고착시켜서 적층부를 열용착시킨다.

열용착시키는 부분은 집전단자를 고착시키는 측의 제2봉함부(4B)가 된다.

적층필름(5A)은 용착부에 부착되는 전해액이 제거된 후에 용착된다.

이상의 공정으로 제조되는 박형전지는 적층외장체(5)를 봉함통형상으로 해서 전체를 얇게 형성할 수 있다.

다시 또, 집전단자(6)를 고착시키지 않는 측의 제2봉함부(4B)의 구석부가 열용착되기 때문에 충전되는 전해액이 적층필름(5A)의 되접어 꺾은 부분으로부터 외부로 누출되는 것을 확실히 저지할 수 있는 특징이 있다.

다시 또, 본 발명의 박형전지는 집전단자를 고착시키는 제2봉함부를 내면에 접착재를 충전시켜서 기밀로 밀착시킬 수도 있다.

접착재를 충전시켜서 접착되는 제2봉함부는 집전단자와 적층필름의 간격에 접착재가 충전되어서 간격없이 접착시킬 수 있는 특징이 있다.

본 발명의 박형전지는 적층외장체의 봉함부를 이상적인 상태로 봉함할 수 있는데도 불구하고 전체의 외형을 적게 해서 방전용량을 크게 할 수 있는 특징이 있다.

이것은 본 발명의 박형전지가 적층필름을 열용착시키고 있는 봉함부를 발전요소의 표면에 위치시키기 때문이다.

발전요소의 표면에 위치하는 봉함부는 폭을 넓게 해도 전지의 외형을 크게 하지 않는다.

이 때문에 본 발명의 박형전지는 봉함부의 폭을 넓게 해서 더구나 발전요소를 크게 할 수 있다.

봉함부의 폭을 넓게 할 수 있는 것은 적층외장체의 내부에 수분 등이 침입하는 것이 유효하게 방지되고 전지성능의 저하를 적게 할 수 있다.

또, 발전요소를 크게 할 수 있는 것은 전지의 용량을 크게 할 수 있는 특징을 실현할 수 있다.

Claims

적층필름(5A)을 제1봉함부(4A)와 이 제1봉함부(4A)에 대해서 직각으로 교차하는 방향으로 연장되어 있는 제2봉함부(4B)를 적층해서 기밀로 접착해서 내부에 밀폐실을 형성하고 있는 적층외장체(5)와, 이 적층외장체(5)의 밀폐실내에 배치됨과 동시에 정극(1)과 부극(2)을 갖는 발전요소(7)와 이 발전요소(7)의 정극(1)과 부극(2)에 접속됨과 동시에 적층외장체(5)의 제2봉함부(4B)에 고착되어서 적층외장체(5)의 외부로 빼내어져 있는 집전단자(6)를 구비하고 있는 박형전지에 있어서,

적층외장체(5)의 제1의 봉함부(4A)가 발전요소(7)의 표면에서 적층필름(5A)을 적층해서 접착되어 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

1매의 적층필름(5A)을 발전요소(7)의 양측에서 굴곡시켜서 발전요소(7)의 표면에서 적층되어 있고 이 적층부가 접착되어서 발전요소(7)의 표면에 1열의 제1봉함부(4A)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

적층필름(5A)이 발전요소(7)의 양면에 적층되어 있음과 동시에 발전요소(7)의 한쪽 표면에 적층되어 있는 적층필름(5A)이 발전요소(7)의 양측에서 굴곡되어서 발전요소(7)의 표면에서 2열로 적층해서 접착되고 발전요소(7)의 표면에 2열의 제1봉함부(4A)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

적층외장체(5)가 제1봉함부(4A)를 제2봉함부(4B)보다도 길게 해서 된 장방형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

적층외장체(5)의 양단에 제2봉함부(4B)가 형성되어 있고, 제2봉함부(4B)가 외측으로 돌출해서 적층필름(5A)을 적층해서 접착시키고 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

적층외장체(5)의 한쪽의 제2봉함부(4B)에 ＋－의 집전단자(6)가 고착되어서 외부로 빼내어지고 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제6항에 있어서,

집전단자(6)를 고착시키고 있는 제2봉함부(4B)와 집전단자(6)를 고착시키지 않은 제2봉함부(4B)의 양쪽을 발전요소(7)로부터 외측으로 돌출시켜서 적층해서 접착시키고 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제6항에 있어서,

집전단자(6)를 고착시키고 있는 제2봉함부(4B)는 발전요소(7)로부터 외측으로 돌출시켜서 적층해서 접착시키고 있고, 집전단자(6)를 고착시키고 있지 않은 제2봉함부(4B)는 발전요소(7)의 표면에 되접어 꺾어서 적층해서 접착시키고 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

적층외장체(5)의 양쪽의 제2봉함부(4B)에 ＋－의 집전단자(6)가 별도로 고착되어서 외부로 빼내지고 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

적층필름(5A)이 열가소성 프라스틱필름 사이에 알루미늄(5b)박을 적층해서 접착시킨 것으로서, 알루미늄(5b)박의 양면에 적층해서 접착되는 프라스틱필름이 같은 프라스틱필름으로서, 적층필름(5A)이 봉함부(4)에서 열용착해서 된 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

집전단자(6)와 적층필름(5A)의 사이에 접착재가 충전되어 있는 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

박형전지가 리튬폴리머 2차전지인 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

박형전지가 리튬이온 2차전지인 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

발전요소(7)가 평면상의 정극(1)과 부극(2)을 적층해서 된 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.
제1항에 있어서,

발전요소(7)가 정극(1)과 부극(2)을 적층한 나선상으로 권취해서 된 것을 특징으로 하는 적층외장체의 박형전지.