TW201631832A - 蓄電裝置及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係提供一種可彎折,同時可高容量化之蓄電裝置,其特徵為其外裝材之構成係:第一金屬箔層3之周緣部區域及第二金屬箔層13之周緣部區域,介由含有熱可塑性樹脂所形成的周緣密封部31接合,在第一金屬箔層3、第二金屬箔層13及周緣密封部31所環繞之內部空間內,複數個裸電池20係相互間隔配置,第一金屬箔層3之相鄰裸電池之間之區劃區域,及,第二金屬箔層13之相鄰裸電池之間之區劃區域,介由含有熱可塑性樹脂所形成的區劃密封部32接合,從而前述內部空間區劃成複數個獨立個室33,且各個室33中,第一金屬箔內側露出部3a與裸電池20之正電極部以電連接,第二金屬箔內側露出部13a與裸電池20之負電極部以電連接,在各個室33內封入裸電池20及電解液。

Description

蓄電裝置及其製造方法
本發明係關於一種可彎折且同時可高容量化之蓄電裝置及其製造方法。
伴隨智慧型手機、平板電腦終端等攜帶設備之薄型化、輕量化,作為此等設備所搭載之鋰離子蓄電池或鋰聚合物蓄電池之外裝材,目前正使用在金屬箔之兩面貼合樹脂薄膜而成的層壓外裝材以取代傳統之金屬罐。同樣地,目前亦正研究將使用層壓外裝材之電源、電容器等作為IC卡或電器所搭載之備用電源。
此外,近年來,伴隨智慧型手機或平板電腦等大型化,目前正研究使機器可彎折,亦正研究於智慧手錶或智慧眼鏡所代表之可穿戴式設備上,搭載使用層壓外裝材之小型且輕量的層壓電池。
使智慧型手機或平板電腦可彎折,除了將機器的殼體軟化,對於含有電池之各種電子裝置之彎折、彎曲等柔軟化係屬必要。此外,在如可穿戴式電子設備等與人體契合之電子設備中,電池等的各種電子裝置之柔軟化亦屬必要。
如上述將電池彎折亦無問題者,已有提案使用薄型片材狀之 電池(參照專利文獻1)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2000-173559號公報
【專利文獻2】國際公開第2012/140709號手冊(WO2012/140709)
然而,為確保柔軟性而使厚度變輕薄之薄型片材狀電池,由於使電極的重疊片數減少,活性物質等電子蓄積層變薄,故電容量會降低,且搭載於電子機器時會有充放電循環變短之問題。為提高電池之容量,僅能增加電極的重疊片數,或使電極增大,但前者之構成會使電池無法彎曲,後者則會使電池尺寸過大,將會限制可搭載之機器。
本發明鑒於相關之技術背景,目的在於提供一種可重複彎折,同時可高容量化之蓄電裝置及其製造方法。
為達到前述目的,本發明提供以下之手段。
〔1〕一種蓄電裝置,其特徵為其係具備: 裸電池,其含有至少具備第一金屬箔層之第一外裝材、至少具備第二金屬箔層之第二外裝材、及在正極側金屬箔之一側的面,積層有正極活性物質層之正電極部;及在負極側金屬箔之一側的面,積層有負極活性物質層之負電極部、及配置於前述正電極部與前述負電極部之間的隔板;且該蓄電裝置係具備複數個前述裸電池;前述第一金屬箔層之一側的面之周緣部區域與前述第二金屬箔層之一側的面之周緣部區域,係介由含有熱可塑性樹脂所成之周緣密封部而接合;前述複數個裸電池係相互間隔配置於前述第一金屬箔層、前述第二金屬箔層及前述周緣密封部所環繞之內部空間內;前述第一金屬箔層之前述一側的面中之相鄰的裸電池間的區劃區域,與前述第二金屬箔層之前述一側的面中之相鄰的裸電池間的區劃區域,係介由含有熱可塑性樹脂所成之區劃密封部而接合;前述第一金屬箔層、前述第二金屬箔層及前述周緣密封部所環繞之內部空間,係藉由前述區劃密封部而區劃成複數獨立之個室;前述第一金屬箔層之前述一側的面中,對應前述各個室的區域之至少一部份,係具備露出該第一金屬箔之第一金屬箔內側露出部,且在前述各個室中,前述第一金屬箔內側露出部與前述裸電池之正電極部,係以電氣連接;前述第二金屬箔層之前述一側的面中,對應前述各個室的區域之至少一部份,係具備露出該第二金屬箔之第二金屬箔內側露出部,且在前述各個 室中,前述第二金屬箔內側露出部與前述裸電池之負電極部,係以電氣連接;又在前述各個室內,係封入有前述裸電池、及含浸該裸電池之電解液者。
〔2〕如前項1所記載之蓄電裝置,其中,前述第一外裝材,係含有前述第一金屬箔層、及積層在該第一金屬箔層之另一側的面之第一絕緣樹脂薄膜;前述第二外裝材,係含有前述第二金屬箔層、及積層在該第二金屬箔層之另一側的面之第二絕緣樹脂薄膜;前述蓄電裝置之長方向的一側的端部中設置第一金屬箔延長部,且第一金屬箔延長部係前述第一金屬箔層在較前述第二金屬箔層更長之長方向向外邊延伸而成,在前述第一金屬箔延長部之前述一側的面或另一側的面中,該第一金屬箔層露出而構成正極端子;且前述蓄電裝置之長方向的另一側的端部中設置第二金屬箔延長部,且第二金屬延長部係前述第二金屬箔層在較前述第一金屬箔層更長之長方向向外邊延伸而成,在前述第二金屬箔延長部之前述一側的面或另一側的面中,該第二金屬箔層露出而構成負極端子。
〔3〕如前項1所記載之蓄電裝置,其中,在前述第一金屬箔層之另一側的面上,以殘留該第一金屬箔露出之第一金屬箔外側露出部之態樣,積層第一絕緣樹脂薄膜;且前述第二金屬箔層之另一側的面上,以殘留該第二金屬箔層露出之第二金屬箔外側露出部之態樣,積層第二絕緣樹脂薄膜。
〔4〕如前項1至3項中任一項所記載之蓄電裝置,其中,前 述第一外裝材及前述第二外裝材中至少一者之外裝材上,在對應前述區劃密封部區域中之內方側,係形成有凹陷凹部。
〔5〕如前項1至4項中任一項所記載之蓄電裝置,其中,前述裸電池之構成,係含有由前述正電極部、前述隔板、前述負電極部以及前述隔板依序積層而成積層體所纏繞者。
〔6〕一種蓄電裝置之製造方法,其特徵為其係包含:準備第一外裝片材體之步驟,該第一外裝片材體係具備相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部所形成之第一金屬箔層、及在該第一金屬箔層之一側的面之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第一熱可塑性樹脂層;準備第二外裝片材體之步驟,該第二外裝片材體係具備平面狀之第二金屬箔層、及在該第二金屬箔層之一側的面之前述第一熱可塑性樹脂層對應的區域(疊合區域)所積層之第二熱可塑性樹脂層;準備複數個裸電池之步驟,該裸電池均含有在正極側金屬箔之一側的面上積層正極活性物質層所成之正電極部、在負極側金屬箔之一側的面上積層負極活性物質層所成之負電極部、及在前述正電極部與前述負電極部間配置的隔板;以及以電氣連接的步驟,在前述第一外裝片材體及前述第二外裝片材體呈相互之前述熱可塑性樹脂層配置於內側,且在前述第一外裝片材體之裸電池收容用成形凹部內,收容有前述裸電池之狀態下,將前述兩外裝片材體疊合,並將前述第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及前述第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合,使前述第一外裝片材體之第 一金屬箔層及前述裸電池之正極側金屬箔接觸且電氣連接,同時使前述第二外裝片材體之第二金屬箔層及前述裸電池之負極側金屬箔相接觸並進行電氣連接者。
〔7〕一種蓄電裝置之製造方法,其特徵為其係包含:準備第二外裝片材體之步驟,該第二外裝片材體係具備形成有相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部之第二金屬箔層、及在該第二金屬箔層之一側的面之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第二熱可塑性樹脂層;準備第一外裝片材體之步驟,該第一外裝片材體係具備平面狀之第一金屬箔層、及在該第一金屬箔層之一側的面之前述第二熱可塑性樹脂層對應區域(疊合區域)所積層之第一熱可塑性樹脂層;準備複數個裸電池之步驟,該裸電池均含有在正極側金屬箔之一側的面上積層正極活性物質層所成之正電極部、在負極側金屬箔之一側的面上積層負極活性物質層所成之負電極部、及在前述正電極部與前述負電極部間配置的隔板;以及以電氣連接的步驟,在前述第一外裝片材體與前述第二外裝片材體呈相互之前述熱可塑性樹脂層配置於內側,且在前述第二外裝片材體之裸電池收容用成形凹部內,收容有前述裸電池之狀態下,將前述兩外裝片材體疊合,並將前述第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及前述第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合,使前述第一外裝片材體之第一金屬箔層及前述裸電池之正極側金屬箔接觸且電氣連接,同時使前述第二外裝片材體之第二金屬箔層及前述裸電池之負極側金屬箔相接觸並進行 電氣連接者。
〔8〕一種蓄電裝置之製造方法,其特徵為其係包含:準備第一外裝片材體之步驟,該第一外裝片材體係具備相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部所形成之第一金屬箔層、及在該第一金屬箔層之一側的面上之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第一熱可塑性樹脂層;準備第二外裝片材體之步驟,該第二外裝片材體係具備相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部所形成之第二金屬箔層、及在該第二金屬箔層之一側的面上之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第二熱可塑性樹脂層;準備複數個裸電池之步驟,該裸電池均含有在正極側金屬箔之一側的面上積層正極活性物質層所成之正電極部、在負極側金屬箔之一側的面上積層負極活性物質層所成之負電極部、及在前述正電極部及前述負電極部間配置的隔板;以及以電氣連接的步驟,在前述第一外裝片材體及前述第二外裝片材體呈相互的前述熱可塑性樹脂層配置於內側,同時將前述第一外裝片材體之成形凹部與前述第二外裝片材體之成形凹部對向配置,且在兩外裝片材體之裸電池收容用成形凹部內,收容有前述裸電池之狀態下,將前述兩外裝片材體疊合,並將前述第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及前述第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合,使前述第一外裝片材體之第一金屬箔層及前述裸電池之正極側金屬箔接觸且電氣連接,同時使前述第二外裝片材體之第二金屬箔層及前述裸電池之負極側金屬箔相接觸並 進行電氣連接者。
根據〔1〕的發明,蓄電裝置的內部空間係藉由區劃密封部區劃複數之獨立個室,在各個室內封入電解液,因此即使其中一個個室發生洩漏,也不會影響其他剩餘的個室,可降低損害,亦可避免對裝置性能造成過大影響。
此外,區劃密封部係不存在裸電池之區域,因此,此區劃密封部係可彎折及可彎曲,從而使蓄電裝置整體具備柔軟性,且具優異的彈性。此時,區劃密封部係不存在正極活性物質層、負極活性物質層及電解液之區域,因此在如此之區劃密封部進行彎折、彎曲等操作,不會發生活性物質脫落或電解液洩漏,且耐彎折性優異。區劃密封部係擔任實現蓄電裝置之可彎折部之作用。
藉由上述區劃密封部之存在,使彎折、彎曲等彎折可行,即使增大各個個室內所收容裸電池之厚度亦不會影響彎折性能,因此,裸電池之厚度可增大,從而可高容量化。
本發明之蓄電裝置,係可重複彎折,同時可高容量化,因此,能搭載於可彎折之電子機器(例如,智慧型手機、平板電腦等),亦可搭載於可折疊之電子紙、彎折穿戴之皮帶、彎折穿戴之智慧手錶等。本發明之蓄電裝置,係高容量化,因此可長期化例如智慧型手機、平板電腦、智慧手錶等之連續使用時間。
根據〔2〕的發明,藉由絕緣樹脂薄膜在裝置的兩側積層, 可充分確保絕緣性(除了金屬箔露出部),同時確保物理性強度,即使重複進行彎折、彎曲等折疊操作亦不會引起金屬疲乏。從而,可充分對應在要求具備有絕緣性的位置上(本蓄電裝置)之搭載。
此外,該第一金屬箔層在與正電極部電導通之第一金屬箔延長部之一側的面或另一側的面上露出而構成正極端子,該第二金屬箔層在與負電極部電導通之第二金屬箔延長部之一側的面或另一側的面上露出而構成負極端子,由於可通過此等正極端子及負極端子來進行電氣的授受,所以可有不需要傳統導線之優點。因此,可減少蓄電裝置之元件數,進一步可達到輕量化。
此外,由於在蓄電裝置之長方向之一側的端部設置正極端子,並在蓄電裝置之長方向之另一側的端部設置負極端子,故可充分防止正極端子與負極端子接觸時的短路。
進一步,由於不需要傳統導線,蓄電裝置於充放電時並不會產生發熱集中在導線周圍的現象,通過與正電極部電導通之第一金屬箔層,以及與負電極部電導通之第二金屬箔層,由於可以使發熱沿著蓄電裝置整體(全面地)擴散,因此,可延長蓄電裝置之壽命(可製得壽命長之蓄電裝置)。此外,由於不需要導線,可降低該部分之製造成本。
根據〔3〕的發明,藉由絕緣樹脂薄膜積層在裝置之兩側,可充分確保(除了金屬箔露出部)絕緣性,同時可確保物理性強度,即使重複進行彎折、彎曲等折疊操作亦不會引起金屬疲乏。從而,可充分對應在要求具備有絕緣性的位置上(本蓄電裝置)之搭載。
此外,藉由與正電極部電導通之第一金屬箔外側露出部及與負電極部 電導通之第二金屬箔外側露出部之存在,可通過此等外側露出部進行電氣的授受,因此,具有可不需要傳統導線之優點。從而,可減少蓄電裝置之元件數,進一步可達到輕量化。
進一步,由於不需要傳統導線,蓄電裝置於充放電時並不會產生發熱集中在導線周圍的現象,通過與正電極部電導通之第一金屬箔層,以及與負電極部電導通之第二金屬箔層,由於可以使發熱沿著蓄電裝置整體(全面地)擴散,因此,可延長蓄電裝置之壽命(可製得壽命長之蓄電裝置)。此外,不需要導線可以降低該部分之製造成本。此外,由於不需要導線,可降低該部分之製造成本。
根據〔4〕的發明,係至少一側之外裝材,在區劃密封部之對應區域的內方側形成有凹陷凹部,因此,可容易地進行彎折、彎曲等操作,同時可在封入裸電池時不會製造多餘空隙。
根據〔5〕的發明,進一步提供高容量化之蓄電裝置。
根據〔6〕、〔7〕及〔8〕的發明,關於上述本發明,係可效率較佳地製造可折疊之高容量蓄電裝置。與第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合之區域(周緣密封部、區劃密封部)中之一部所相當的區劃密封部,係裸電池(正極活性物質層、負極活性物質層及電解液等)不存在之區域,因此即使在此區劃密封部進行彎折或彎曲(參照圖13),亦不會發生正極活性物質、負極活性物質之脫落或電解液洩漏。
1‧‧‧蓄電裝置
2‧‧‧第一外裝材
3‧‧‧第一金屬箔層
3a‧‧‧第一金屬箔內側露出部
3b‧‧‧第一金屬箔外側露出部
4‧‧‧第一金屬箔延長部
5‧‧‧第一絕緣樹脂薄膜
7‧‧‧第一熱可塑性樹脂層
8‧‧‧正極端子
12‧‧‧第二外裝材
13‧‧‧第二金屬箔層
13a‧‧‧第二金屬箔內側露出部
13b‧‧‧第二金屬箔外側露出部
14‧‧‧第二金屬箔延長部
15‧‧‧第二絕緣樹脂薄膜
17‧‧‧第二熱可塑性樹脂層
18‧‧‧負極端子
20‧‧‧裸電池
21‧‧‧隔板
22‧‧‧正電極部
23‧‧‧正極側金屬箔
25‧‧‧正極活性物質層
26‧‧‧負電極部
27‧‧‧負極側金屬箔
29‧‧‧負極活性物質層
30‧‧‧電解液
31‧‧‧周緣密封部
32‧‧‧區劃密封部
33‧‧‧個室
34‧‧‧凹部
61‧‧‧第一外裝片材體
62‧‧‧第二外裝片材體
66‧‧‧裸電池收容用凹部
【圖1】表示本發明之蓄電裝置之一實施型態的平面圖。
【圖2】表示圖1中X-X線之斷面圖。
【圖3】表示圖1中Y-Y線之斷面圖。
【圖4】表示圖2中長方向之一端部(左端部)的放大斷面圖。
【圖5】表示圖2中長方向之另一端部(右端部)的放大斷面圖。
【圖6】表示裸電池之一實施型態的放大斷面圖。
【圖7】表示正電極部之一例的斷面圖。
【圖8】表示負電極部之一例的斷面圖。
【圖9】表示本發明之蓄電裝置之其他實施型態的示意圖,(A)為平面圖、(B)為(A)中V-V線之斷面圖。
【圖10】表示本發明蓄電裝置之進一步其他實施型態的示意圖,其中,(A)為平面圖、(B)為(A)中W-W線之斷面圖。
【圖11】表示第一外裝片材體之製造方法之一例的概略斜視圖,其中,各別地,(A)為使用凹版滾輪在鋁箔上一部分地塗佈接著劑之狀態,(B)為在接著劑塗佈面貼合未延伸聚丙烯之狀態,(C)為以刀片切斷之狀態,(D)為在聚丙烯薄膜層對應接著劑非塗佈區域之區域,以雷射(刀)依序切斷除去之狀態。
【圖12】表示蓄電裝置之製造方法之一例的概略斜視圖。
【圖13】表示為了說明彎折加工性評估法之模式的側面圖,其中,各別地,(A)為蓄電裝置以凹部的底面(區劃密封部)作為內側且彎折成 環狀之狀態,(B)為蓄電裝置以凹部的底面(區劃密封部)作為外側且彎折成環狀之狀態。
【圖14】表示比較例1之蓄電裝置的示意圖,其中,(A)為平面圖,(B)為(A)中M-M線之斷面圖。
圖1至圖5表示本發明之蓄電裝置之一實施型態。此蓄電裝置1係具備第一外裝材2、第二外裝材12以及裸電池20所形成(參照圖1至3)。前述第一外裝材2與前述第二外裝材12之間配置有複數個裸電池20。亦即,將前述裸電池20各自配置於前述第一外裝材2與前述第二外裝材12之間所形成的複數個獨立個室33(參照圖1、2)。前述複數個裸電池20,係在蓄電裝置之長方向上互相間隔地配置(參照圖1)。
前述裸電池20係包含:正極活性物質層25在正極側金屬箔23之一側的面上積層而成之正電極部22、負極活性物質層29在負極側金屬箔27之一側的面上積層而成之負電極部26、配置於前述正電極部22與前述負電極部26之間的隔板21。在前述正極側金屬箔23與前述隔板21之間配置前述正極活性物質層25,並在前述負極側金屬箔27與前述隔板21之間配置前述負極活性物質層29。
本實施型態中,前述正電極部22係正極活性物質層25在正極側金屬箔23之一側的面上通過接著劑層24所積層形成之構成(參照圖7)。此外,本實施型態中,前述負電極部26係負極活性物質層29在負極側金屬箔27之一側的面上通過接著劑層28所積層形成之構成 (參照圖8)。
本實施型態中,前述裸電池20係:包含正電極部22、隔板21、負電極部26、隔板21依此順序積層所形成積層體進行纏繞之構成(參照圖6)。前述藉由捲繞所構成之裸電池20中,第一外裝材2側之表面有正電極部22之正極側金屬箔23露出,第二外裝材12側之表面有負電極部26之負極側金屬箔27露出,所構成者(參照圖6)。
前述第一外裝材2係包含:第一金屬箔層3,及在該第一金屬箔層3之外側之面上(與裸電池側之面相反側的面)通過第一接著劑層41所積層之第一絕緣樹脂薄膜5(參照圖2、3)。前述第一外裝材2係在後述區劃密封部32及周緣密封部31所對應之區域中,在內部側(第二外裝材12側)上形成凹陷凹部34(參照圖2)。換言之,前述第一外裝材2係在配置有裸電池20之區域中,在外部側形成膨脹(突出)裸電池收容用凹部66。前述凹部34、裸電池收容用凹部66係可藉由進行對於平面狀之第一外裝材之熱壓成形(鼓脹成形、深絞伸成形等)等成形而形成。前述裸電池收容用凹部66之立體形狀係略適合裸電池20之立體形狀。因此,前述裸電池20可被收容在前述裸電池收容用凹部66內。
前述第二外裝材12係含有:第二金屬箔層13,及在該第二金屬箔層13之外側的面上(與裸電池側之面相反側的面)通過第三接著劑層43所積層之第二絕緣樹脂薄膜15(參照圖2、3)。前述第二外裝材12係未進行成形(未形成凹部)之平面狀。
前述第一金屬箔層3之一側的面(裸電池20側之面)的周緣部區域,及前述第二金屬箔層13之一側的面(裸電池20側之面)的 周緣部區域,係通過含有熱可塑性樹脂所形成之周緣密封部31而接合、密封(參照圖1~3)。
本實施型態中係採用熱密封之構成,其係在前述第一金屬箔層3之一側的面(裸電池20側之面)的周緣部區域中,通過第二接著劑層42積層第一熱可塑性樹脂層7,及在前述第二金屬箔層13之一側的面(裸電池20側之面)的周緣部區域中,通過第四接著劑層44積層第二熱可塑性樹脂層17,藉由前述第一熱可塑性樹脂層7及前述第二熱可塑性樹脂層17熱融著而接合,形成前述周緣密封部31(參照圖3、4、5)。
前述第一外裝材2及前述第二外裝材12之間係配置複數個裸電池20,且在前述第一金屬箔層3之一側的面上(裸電池20側之面)相鄰裸電池之間對應的區劃區域,及前述第二金屬箔層13之一側的面上(裸電池20側之面)相鄰裸電池之間對應的區劃區域,係通過含有熱可塑性樹脂所成之區劃密封部32而接合、密封(參照圖2)。
因此,前述第一金屬箔層3、前述第二金屬箔層13及前述周緣密封部31所環繞之內部空間,係藉由前述區劃密封部32區劃成複數個獨立個室33(參照圖1、2)。亦即,各個室33皆由第一金屬箔層3、第二金屬箔層13、周緣密封部31及區劃密封部32中所環繞之空間,並以液密狀態構成(參照圖1~3)。本實施狀態中,藉由互相平行排列之5條區劃密封部32,區劃成6個獨立個室33(參照圖1、2)。前述個室33之形成數並無特別限定,例如,亦可採用藉由1條區劃密封部32而區劃成2個獨立個室33之構成。
在前述第一金屬箔層3之一側的面(裸電池20側之面)中,除了前述周緣密封部31及前述區劃密封部32之區域,皆係第一金屬箔露出,該第一金屬箔露出部分與前述裸電池20之正電極部22相接觸並且電連接。亦即,在前述第一金屬箔層3之一側的面(裸電池20側的面)中,前述各個室33(裸電池20)所對應之區域,具備該第一金屬箔露出之第一金屬箔內側露出部3a,在各個室33中,第一金屬箔內側露出部3a與裸電池20之正電極部22之正極側金屬箔23相接觸,第一外裝材2之第一金屬箔層3與裸電池20之正電極部22則係電連接(參照圖3)。
在前述第二金屬箔層13之一側的面(裸電池20側之面)中,除了前述周緣密封部31及前述區劃密封部32之區域,皆係第二金屬箔露出,該第二金屬箔露出部分與前述裸電池20之負電極部26接觸並且電連接。亦即,在前述第二金屬薄層13之一側的面(裸電池20側之面)中前述各個室33(裸電池20)之對應區域,具備該第二金屬箔露出之第二金屬箔內側露出部13a,在各個室33中,第二金屬箔內側露出部13a與裸電池20之負電極部26之負極側金屬箔27相接觸,第二外裝材12之第二金屬薄層13與裸電池20之負電極部26則係電連接(參照圖3)。
在前述各個室33內封入前述裸電池20及該裸電池所含浸之電解液。
本實施型態中,進一步具備如下之構成。亦即,在前述蓄電裝置1之長方向一側的端部,設置第一金屬箔層3較第二金屬箔層13更 加朝向前述長方向之外部延伸之第一金屬箔延長部4,在該第一金屬箔延長部4及前述第一金屬箔層3之另一側的面上(與裸電池側之面相反側的面)積層第一絕緣樹脂薄膜5,同時在前述蓄電裝置1之長方向之另一側的端部,設置第二金屬箔層13較第一金屬箔層3更加朝向前述長方向之外部延伸之第二金屬箔延長部14,在該第二金屬延長部14及前述第二金屬箔層13之另一側的面上(與裸電池側之面相反側的面)積層第二絕緣樹脂薄膜15。此外,在前述第一金屬箔延長部4之一側的面(裸電池20側之面)不積層熱可塑性樹脂層且由該第一金屬箔露出之第一金屬箔內側露出部3a構成正極端子8,而在前述第二金屬箔延長部14中一側之面(裸電池20側之面)不積層熱可塑性樹脂層且由該第二金屬箔層露出之第二金屬箔內側露出部13a而構成負極端子18(參照圖1、圖2)。
此外,本實施型態中,如圖1所示,第二外裝材12(第二熱可塑性樹脂層17)之寬方向之兩端面的位置,皆係採用較第一外裝材2(第一熱可塑性樹脂層7)之寬方向之兩端面的位置更加朝向寬方向之外部突出的構成。
上述構成之蓄電裝置1,在內部空間之區劃密封部32中,即使未熱密封使相鄰空間內之電解液可自由進出,雖亦可維持蓄電裝置之機能,但上述構成之蓄電裝置1,其內部空間係由區劃密封部32區劃成複數之獨立個室33,由於電解液係封入各個室33內,故即使假設一個個室中發生洩漏,亦不會影響其他剩餘之個室,可減少損害且不會對裝置性能造成太大影響。
此外,區劃密封部32係不存在裸電池之區域,因此在區劃 密封部32為可彎折、彎曲,從而使蓄電裝置全體具備柔軟性,具優異的彈性。此時,區劃密封部32不存在正極活性物質層、負極活性物質層及電解液之區域,因此即使係在如此之區劃密封部32進行彎折、彎曲等彎疊操作,亦不會產生活性物質之脫落或電解液洩漏之情形。因此,本發明之蓄電裝置1能搭載於可彎折之電子機器(例如智慧型手機、平板電腦等),亦可搭載於可折疊之電子紙、可彎折穿戴之皮帶、可彎折穿戴之智慧手錶等。
藉由上述區劃密封部32之存在,使彎折、彎曲等彎折變為可能,即使增加各個室33內所收容裸電池20之厚度亦不會影響彎折性能,因此裸電池之厚度可增加,從而可高容量化。
進一步,上述實施型態中,藉由絕緣樹脂薄膜5、15在裝置的兩側積層(除了金屬箔露出部),可充分地確保絕緣性,同時可確保物理性強度,即使重複彎折、彎曲等彎折操作亦不會引起第一、二金屬箔層3、13之金屬疲勞。因此,亦可充分地對應要求具備絕緣性位置的(本蓄電裝置的)搭載。
此外,上述實施型態中,與裸電池20之正電極部22電導通之第一金屬箔延長部4中,第一金屬箔層3係露出而構成正極端子8,且與裸電池20之負電極部26電導通之第二金屬箔延長部14中,第二金屬箔層13係露出而構成負極端子18,由於可通過此等正極端子8及負極端子18進行電氣的授受,可具有不需要傳統導線之優點。因此,可減少蓄電裝置之元件數,進一步可達到輕量化。
此外,在蓄電裝置1之長方向之一側的端部設置正極端子 8,由於蓄電裝置1之長方向之另一側的端部係設置負極端子18,因此可充分地防止正極端子與負極端子接觸所引起之短路。
進一步,由於不需要傳統之導線,因此不會產生如蓄電裝置在充放電時發熱集中於導線周圍之現象,且由於通過與裸電池20之正電極部22電導通之第一金屬箔層3及與裸電池20之負電極部26電導通之第二金屬箔層13,可以使發熱沿著蓄電裝置1整體(全面地)擴散,因此可延長蓄電裝置之壽命(可得到壽命長之蓄電裝置)。此外,由於不需要導線,因此可降低該部分之製造成本。
進一步,上述實施型態中,如圖1所示,第二外裝材12(第二熱可塑性樹脂層17)之寬方向之兩端面的位置,皆係較第一外裝材2(第一熱可塑性樹脂層7)之寬方向的兩端面之位置更向寬方向的外部突出,因此可充分地防止在蓄電裝置1之寬方向之兩側的端面,第一金屬箔層3與第二金屬箔層13接觸所引起的短路。
又,第一外裝材2(第一熱可塑性樹脂層7)之寬方向之兩端面的位置,亦可皆採用較第二外裝材12(第二熱可塑性樹脂層17)之寬方向之兩端面的位置更突出寬方向的外部之構成,此時,在蓄電裝置1之寬方向之兩側的端面,亦可充分地防止第一金屬箔層3與第二金屬箔層13接觸所引起的短路。
此外,採用第一外裝材2(第一熱可塑性樹脂層7)之寬方向之兩端面的位置,亦可採用與第二外裝材12(第二熱可塑性樹脂層17)之寬方向之兩端位位置為平行無縫隙之構成,從充分地防止短路之觀點來看,較佳係採用上述任一種之突出構成。
上述實施型態中,雖藉由第一金屬箔延長部4之一側的面(裸電池20側之面)之第一金屬箔內側露出部3a構成正極端子8,惟並不特別限定於如此之型態,例如,藉由前述第一金屬箔延長部4之另一側的面中,未積層第一絕緣樹脂薄膜,而由該第一金屬箔露出第一金屬箔外側露出部3b構成正極端子8亦可(參照圖9)。
此外,上述實施型態中,藉由第二金屬箔延長部14之一側的面(裸電池20側之面)之第二金屬箔內側露出部13a構成負極端子18,惟並不特別限定於如此之型態,例如,前述第二金屬箔延長部14之另一側的面中,未積層第二絕緣樹脂薄膜,而由該第二金屬箔露出第二金屬箔外側露出部13b構成負極端子18亦可(參照圖9)。
此外,上述實施型態中,第一外裝材2中與區劃密封部32對應之區域形成凹部34,另方面第二外裝材12則未進行成形(未形成凹部),第二外裝材12係構成平面狀,惟並未特別限定於如此之構成,例如,在第二外裝材12形成凹部34,另方面第一外裝材2則未進行成形(未形成凹部),第一外裝材2構成平面狀亦可。
抑或,如圖10所示,第一外裝材2及第二外裝材12之兩側,藉由在與區劃密封部32對應之區域中形成凹部34,形成前述個室33亦可。換言之,第一外裝材2及第二外裝材12之兩側,藉由在配置裸電池20區域之外部側形成突出之裸電池收容用凹部66,形成前述個室33亦可。本構成中,在前述第一外裝材2之裸電池收容用凹部66之底面,露出有第一金屬箔層之第一金屬箔內側露出部3a露出,該第一金屬箔內側露出部3a與裸電池20之正極側金屬箔23接觸,並以電連 接,同時在前述第二外裝材12之裸電池收容用凹部66之底面,露出第二金屬箔層所露出第二金屬箔內側露出部13a,該第二金屬箔內側露出部13a與裸電池20之負極側金屬箔27接觸,並以電連接。
此外,上述實施型態中,採用在第一金屬箔層2之另一側的面積層第一絕緣樹脂薄膜5,同時在第二金屬箔層12之另一側的面積層第二絕緣樹脂薄膜15的構成(參照圖1~5),亦可依據用途等,而採用未積層如此之絕緣樹脂薄膜5、15之構成。亦即,採用第一金屬箔層2之另一側的面係沿著略全面或全面的露出,第二金屬箔層12之另一側的面係沿著略前面或全面的露出之構成亦可。
此外,上述實施型態中,設置6個個室33,惟並未特別限定於如此之形成數,2個~5個中任一種亦可,設置7個以上之構成亦可。
接著,說明本發明之蓄電裝置1之製造方法之一例。首先,個別準備第一外裝片材體61、第二外裝片材體62及裸電池20(參照圖3、4、5、12)。
亦即,在第一金屬箔層3之一側的面通過第一接著劑層41,積層第一絕緣樹脂薄膜5所成的積層體上,形成相互獨立之複數的裸電池收容用成形凹部66,同時準備在前述第一金屬箔層3之另一側的面之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部66之間的區劃區域,通過第二接著劑層42,積層第一熱可塑性樹脂層7而形成第一外裝片材體61(參照圖12)。在前述第一外裝片材體61之長方向的一側端部的周緣部中(未積層第一熱可塑性樹脂層7),藉由第一金屬箔層3露出之第一金屬箔內側露出部3a而構成正極端子8(參照圖12)。
前述構成之第一外裝片材體61可以如下之方法製造。首先,圖12(A)中,63係鼓脹成形用模具(雄型),64係鼓脹成形用模具(雌型),65係鼓脹成形用按壓型65,68係切割刀片。在前述成形用模具(雄型)63之下面側突出形成按壓部63a。前述按壓部63a之立體形狀係與前述裸電池收容用成形凹部66對應之立體形狀。在前述成形用模具(雌型)之上面(重合面)形成成形凹部(未顯示於圖),該成形凹部係與前述裸電池收容用成形凹部66對應之立體形狀。此外,前述按壓型65係形成上下貫通之貫通孔65a,在該貫通孔65a形成可插通前述按壓部63a者(參照圖12(A))。因此,在第一金屬箔層3之一側的面上通過第一接著劑層41積層第一絕緣樹脂薄膜5,同時準備在前述第一金屬箔層3之另一側的面的「周緣部」及「前述裸電池收容用成形凹部66所形成區域之間的區劃區域」上通過第二接著劑層42積層第一熱可塑性樹脂層7所形成平面狀之片材體60(參照圖12(A))。接著,如圖12(A)所示,進一步在配置於下側之成形用雌型64,與配置於上側之成形用雄型63之間,配置按壓型65,在成形用雌型64與按壓型65之間插通前述平面狀之片材體,藉由從上方側降下成形用雌型63,按壓型65承接該成形用雄型63,以按壓部63a按壓片材體60,在前述平面狀片材體60形成裸電池收容用成形凹部66,而得到前述第一外裝片材體61。又,第一外裝片材體61之詳細製造手段,於下述實施例1中之一例詳述。
此外,在第二金屬箔層13之一側的面上通過第三接著劑層43積層第二絕緣樹脂薄膜15,同時準備於前述第二金屬箔層13之另 一側的面的「周緣部」及「與前述第一外裝片材體61重合時,與前述裸電池收容用成形凹部66之間的區劃區域所對應之區域」通過第四接著劑層44積層第二熱可塑性樹脂層17形成平面狀之第二外裝片材體62(參照圖3、4、5、12)。藉由在前述第二外裝片材體62之長方向之另一側的端部的周緣部中(未積層第二熱可塑性樹脂層17),第二金屬箔層13有露出之第二金屬箔內側露出部13a構成負極端子18(參照圖12(B))。又,第二外裝片材體62之詳細製造手段,於下述實施例1中之一例詳述。
此外,如前所述,準備以正電極部22、隔板21、負電極部26、隔板21此順序積層所成積層體捲繞之裸電池20(參照圖6、12)。此裸電池20係如在第一外裝片材體61側之表面露出正電極部22之正電極側金屬箔23,及在第二外裝片材體62側之表面露出負電極部26之負電極側金屬箔27所構成(參照圖6、12)
因此,如圖12(B)所示,將與第一外裝片材體61及第二外裝片材體62配置成相互之熱可塑性樹脂層7、17皆位於內側,以第一外裝片材體61之前述區劃區域之位置與第二外裝片材體62之前述區劃區域之位置對合之狀態(亦即以第一外裝片材體61之熱可塑性樹脂層7之位置與第二外裝片材體62之熱可塑性樹脂層17之位置對合之狀態),將裸電池20收容在第一外裝片材體61之裸電池收容用成形凹部66與第二外裝片材體62之間,將兩外裝片材體61、62重合,使此等夾入上側之密封板(平板)71與下側之密封板72(具有受容凹部73)之間,藉由一邊加熱一邊夾壓,使第一外裝片材體61之第一熱可塑性樹 脂層7與第二外裝片材體62之第二熱可塑性樹脂層17熱密封接合,形成周緣密封部31及區劃密封部32。經過上述夾壓,使第一外裝片材體61之第一金屬箔層3與裸電池20之正極側金屬箔23接觸可以電氣連接,同時使第二外裝片材體62之第二金屬箔層13與裸電池20之負極側金屬箔27接觸可以電氣連接。又,前述下側密封板72,係有可收容第一外裝片材體61之裸電池收容用成形凹部66之受容凹部73形成,在前述夾壓時,該受容凹部73內收容第一外裝片材體61之裸電池收容用成形凹部66及裸電池20(參照圖12(B))。
前述熱密封接合係在與各個室33之周緣部對應之4邊中的3邊先行進行暫時密封,接著從剩餘未密封之1邊部(例如圖12之上端邊緣部)使用液體注射器,將電解液注入各個室33內,之後,藉由從未密封位置所剩餘之1邊(例如圖12之上端邊緣部)由上下使用一對熱板等夾壓,使各個室33之周緣部的4邊完全密封接合,得到圖1~5所示本發明之蓄電裝置1。此蓄電裝置1中,藉由熱密封接合第一熱可塑性樹脂層4與第二熱可塑性樹脂層14,形成周緣密封部31及區劃密封部32,複數之個室33係可區劃成液密狀態(參照圖1、2)。此外,所得到之蓄電裝置1,係藉由裝置之長方向的一側端部之第一金屬箔內側露出部3a構成正極端子8,同時藉由裝置之長方向的另一側端部之第二金屬箔內側露出部13a構成負極端子18(參照圖1、2)。
上述製造方法,只是其中所列舉之一例,惟並不特別限定於如此之製造方法。
本發明中,前述裸電池20之正電極部22所構成之正極側 金屬箔23,雖無特別限定,較佳係使用厚度7μm~50μm之鋁箔。
構成前述正電極部22之正極活性物質層25,雖無特別限定,但例如可以在PVDF(聚偏二氟乙烯)、SBR(丁苯橡膠)、CMC(羧甲基纖維素納等)、PAN(聚丙烯腈)等接著劑中添加塩(例如,鈷酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等)之混合組成物等形成。前述混合組成物係可合適地使用在鋰離子蓄電池,惟較佳係於雙電層電容器等使用碳系活性碳作為正極活性物質。前述正極活性物質層25之厚度,較佳係設定成2μm~300μm。前述正極活性物質層25進一步含有碳纖維、碳黑、CNT(奈米碳管)等導電補助劑亦可。
為了提高前述正極側金屬箔23與前述正極活性物質層25兩者間之密著性,較佳係在其中間設置接著劑層24。前述接著劑層24,並無特別限定,但可列舉例如,以PVDF、SBR、CMC、PAN等形成。
為了提高正極側金屬箔23與正極活性物質層25之間的導電性,亦可在前述接著劑層24中進一步添加碳黑、CNT(奈米碳管)等導電補助劑。
前述接著劑層24之厚度,較佳係設定在0.2μm~10μm。設定成10μm以下可以抑制接著劑本身增加蓄電裝置1內部之電阻。
本發明中,前述構成裸電池20之負電極部26的負極側金屬箔27,並無特別限定,但使用厚度為7μm~50μm之銅箔較合適,此外,亦可使用例如,銅箔、鈦箔、不銹鋼箔等。
構成前述負電極部26之負極活性物質層29,雖無特別限 定,但可以藉由在PVDF、SBR、CMC、PAN等接著劑中添加添加物(例如,石墨、鈦酸鋰、Si系合金、錫系合金等)之混合組成物等形成。前述負極活性物質層29之厚度較佳係設定成1μm~300μm。前述負極活性物質層29進一步含有碳黑、CNT(奈米碳管)等導電補助劑亦可。
為了提高前述負極側金屬箔27與前述負極活性物質層29兩者間之密著性,較佳係在其中間設置接著劑層28。前述接著劑層28,雖無特別限定,但可列舉例如,以PVDF、SBR、CMC、PAN等形成之層。
為了在前述接著劑層28中,提高負極側金屬箔27與負極活性物質層29間之導電性,亦可進一步添加碳黑、CNT(奈米碳管)等導電補助劑。
前述接著層28之厚度,較佳係設定在0.2μm~10μm。設定成10μm以下可以抑制接著劑本身增加蓄電裝置1之內部電阻。
本發明中,構成前述裸電池20之隔板21,雖無特別限定,但可列舉例如,
‧聚乙烯製隔板
‧聚丙烯製隔板
‧聚乙烯薄膜與聚丙烯薄膜所成複數層薄膜而成隔板
‧上述任一種塗佈有陶瓷等耐熱無機物之濕式或乾式之多孔質薄膜而成隔板等。
前述隔板21之厚度,較佳係設定在5μm~50μm。
與前述裸電池20同時封入前述個室33內之電解液,雖無特別限定,但較佳係使用:含有選自碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸乙甲酯、碳酸二乙酯及乙二醇二甲醚所成群中至少2種之電解液、及鋰鹽之混合非水系電解液。前述鋰鹽雖無特別限定,但可列舉例如六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等。前述電解液,亦可使用前述混合非水系電解液,與PVDF、PEO(聚環氧乙烷)等凝膠化者。由於前述電解液係在前述個室33內以密閉狀態封入(參照圖2~5),因此可防止電解液之洩漏。
前述裸電池20之厚度,考量到確保薄型化及充分的電池容量兩者之平衡,較佳係設定在0.05mm~10mm。
接著,在本發明之蓄電裝置1作為雙電層電容器使用時,說明關於該蓄電裝置中裸電池20之合適構造,雖係針對最合適構成的說明,惟並不限定於此等例示之構成。
亦即,作為雙電層電容器使用時,前述正極側金屬箔層23及前述負極側金屬箔27,皆係由厚度7μm~50μm之硬質鋁箔形成為佳。
前述正極活性物質層25及前述負極活性物質層29,雖無特別限定,但不論任一層較佳係含有例如,碳黑、CNT(奈米碳管)等導電劑之構成。
前述隔板21,雖無特別限定,但可適用厚度為5μm~100μm之多孔質聚纖維素膜、厚度為5μm~100μm之不織布等。
前述電解液,雖無特別限定,但較佳係使用選自含有水、碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯及乙腈所成群中至少1 種之有機溶劑,以及選自六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰及四氟硼酸4級銨鹽所成群中至少1種的鹽之電解液。前述4級銨鹽,可列舉例如,四甲基銨鹽等。
以上,說明了作為雙電層電容器使用時,關於本發明蓄電裝置之裸電池20之合適構成。以下,說明涵蓋作為雙電層電容器以外之其他用途。
本發明中,前述第一金屬箔層3,雖無特別限定,但較佳係由軟質鋁箔所形成者。前述第一金屬箔層3之厚度較佳係設定在20μm~150μm。其中,若考量到成形性、成本,第一金屬箔層3係由厚度設定在30μm~80μm之軟質鋁箔形成為佳。
本發明中,前述第二金屬箔層13,雖無特別限定,但較佳係由鋁箔(硬質鋁箔、軟質鋁箔)、銅箔、不銹鋼箔、鎳箔或鈦箔所形成者。前述第二金屬箔層13之厚度較佳係設定在10μm~150μm。其中,若考量到耐衝擊性、耐彎曲性、成本,第二金屬箔層13之厚度特佳係設定在15μm~100μm。
前述第一絕緣樹脂薄膜5及第二絕緣樹脂薄膜15,雖無特別限定,但較佳係使用延伸聚醯胺薄膜(延伸尼龍薄膜等)或延伸聚酯薄膜。其中,使用二軸延伸聚醯胺薄膜(二軸延伸尼龍薄膜等)、二軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)薄膜、二軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜或二軸延伸聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)薄膜為特佳。前述尼龍薄膜,雖無特別限定,但可列舉例如,6尼龍薄膜、6,6尼龍薄膜、MXD尼龍薄膜等。又,前述第一絕緣樹脂薄膜5及第二絕緣樹脂薄膜1 5中皆可由單層形成,或者,例如由延伸聚酯薄膜/延伸聚醯胺薄膜所成之複層(延伸PET薄膜/延伸尼龍薄膜所成複數層等)所形成亦可。
前述第一絕緣樹脂薄膜5之厚度及前述第二絕緣樹脂薄膜15之厚度皆係設定在9μm~50μm為佳。
設置前述第一接著劑層41、前述第三接著劑層43時,此等接著劑41、43,雖無特別限定,但較佳係選自聚酯聚氨酯系接著剤及聚醚聚氨酯系接著劑所成群中至少1種之接著劑(更佳係2液硬化型接著劑)。前述第一接著劑層41之塗佈量(乾燥狀態)及前述第三接著劑層43之塗佈量(乾燥狀態)皆係設定在1g/m2~5g/m2為佳。
上述實施型態中,前述周緣密封部(含有熱可塑性樹脂所成之周緣密封部)31係由積層在第一金屬箔層3之一側的面的周緣部之第一熱可塑性樹脂層7,以及積層在第二金屬箔層13之一側的面的周緣部之第二熱可塑性樹脂層17重合,藉由熱所融著形成者(參照圖2~5)。此外,上述實施型態中,前述區劃密封部(含有熱可塑性樹脂之區劃密封部)32係由積層在第一金屬箔層3之一側的面的區劃區域(相鄰之裸電池中間之對應區域)之第一熱可塑性樹脂層7,以及積層在第二金屬箔層13之一側的面的區劃區域(相鄰之裸電池中間之對應區域)之第二熱可塑性樹脂層17重合,藉由熱所融著形成者(參照圖2、4、5)。前述第一熱可塑性樹脂層7係以熱可塑性樹脂未延伸薄膜所形成者為佳。此外,前述第二熱可塑性樹脂層17係以熱可塑性樹脂未延伸薄膜所形成者為佳。
前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜7、17,雖無特別限定,但 由選自聚乙烯、聚丙烯、烯烴系共聚物,此等之酸變性物及離子聚合物所成群中至少1種之熱可塑性樹脂所成之未延伸薄膜所構成為佳。
前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜7、17之厚度,較佳係個別設定在15μm~150μm。其中,若綜合考量到絕緣性、彎折性、成本等,更佳係前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜7、17之厚度設定在20μm~80μm。
前述第二接著劑層42,雖無特別限定,較佳係由2液硬化型烯烴系接著劑所形成之層。使用2液硬化型烯烴系接著劑時,可充分防止由電解液引起之膨潤所造成之接著性下降。前述第二接著劑層42之塗佈量(乾燥狀態),較佳係設定在1g/m2~5g/m2
前述第四接著劑層44,雖無特別限定,較佳係由2液硬化型烯烴系接著劑所形成之層。使用2液硬化型烯烴系接著劑時,可充分防止由電解液引起之膨潤所造成之接著性下降。前述第四接著劑層44之塗佈量(乾燥狀態),較佳係設定在1g/m2~5g/m2
本發明中,前述第一金屬箔層3中至少係可在第一熱可塑性樹脂層7所積層側之面(配置有裸電池20側之面)上形成化成皮膜為佳。此外,同樣地,前述第二金屬箔層13中至少係可在第二熱可塑性樹脂層17所積層側之面(配置有裸電池20側之面)上形成化成皮膜為佳。前述化成皮膜,係藉由在金屬箔之表面施以化成處理所形成皮膜,藉由施以如此之化成處理,可充分防止內容物(電解液等)所引起之金屬箔表面之腐蝕。例如,藉由進行下述處理,對金屬箔施以化成處理。亦即,例如可藉由在進行脫脂處理後之金屬箔的表面,塗布下述1)~3)中任一項之 水溶液後使其乾燥以實施化成處理。
1)含有選自磷酸、鉻酸、氟化物的金屬鹽及氟化物的非金屬鹽所成群中至少1種的化合物的混合物之水溶液
2)含有磷酸、丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂(Chitosan derivative resins)及苯酚系樹脂所成群中至少1種的樹脂,及選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種的化合物的混合物之水溶液
3)含有選自磷酸、丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂、及苯酚系樹脂所成群中至少1種的樹脂、選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種的化合物、與選自氟化物的金屬鹽及氟化物的非金屬鹽所成群中至少1種的化合物的混合物之水溶液。
前述化成皮膜,其鉻附著量(每一單面),較佳係0.1mg/m2~50mg/m2,特佳係2mg/m2~20mg/m2
前述周緣密封部31之寬,較佳係設定在0.5mm以上。其中,若考量到密封功能及節省空間化,前述周緣密封部31之寬,特佳係設定在1mm~10mm。
前述區劃密封部32之寬,較佳係設定在1mm以上。藉由設定在1mm以上,從而可賦予蓄電裝置1全體之彎折可動性。其中,若 考量到密封功能及節省空間化,前述區劃密封部32之寬,特佳係設定在2mm~10mm。
本發明之蓄電裝置1,一般而言,在收容裸電池20可收容之最大厚度位置的厚度係設定在0.05mm~10mm。其中,蓄電裝置1,裸電池20可收容之最大厚度位置的厚度,較佳係設定在0.5mm~5mm。
【實施例】
以下,說明本發明的具體的實施例,但本發明並不特別限定於該等實施例。
<實施例1>
(第一外裝片材體61的製作)
在兩面都進行過化成處理之厚度為40μm的鋁箔(以JIS H4160所分類的A8079)3之一側的面上,以乾式層壓法塗佈,藉由塗佈厚度為3μm之2液硬化型之聚酯聚氨酯接著劑41,而與厚度為25μm之2軸延伸聚醯胺薄膜5貼合,再以50℃之時效爐維持3天。接著,鋁箔3之另一側的面(與聚醯胺薄膜5相反側之面)上,使用接著劑在30mm見方(30mm×30mm之正方形)以50mm之間距的間隔未塗佈(相鄰接合接著劑未塗佈區域85間之間隔為20mm)所雕刻之凹版輥81,以塗佈厚度2μm之2液硬化型之烯烴係接著劑42(接著劑塗佈區域84)進行塗佈(參照圖11(A)),然後藉由該接著劑42使40μm之未延伸聚丙烯薄膜7貼合(參照圖11(B)),再以40℃之時效爐 維持3天。
其後,以旋轉刀86裁切成寬為50mm後(參照圖11(C)),將聚丙烯薄膜層7中與前述接著劑非塗佈區域85所對應之區域的周圍(周緣),以雷射光(雷射刀)87依序切除(參照圖11(D)),從而使接著劑非塗佈區域85所對應之區域的鋁箔3露出,得到平面狀之片材體60。
接著,如圖12(A)所示,在配置於下側之成形用雌型64及配置於上側之成形用雄型63之間配置按壓型65,在成形用雌型64與按壓型65之間,以前述平面狀片材體60且未延伸聚丙烯薄膜7側為上面側並插通,從上方側降下成形用雄型63.藉由該成形用雄形63直接對接按壓型65,並以按壓部63a按壓平面狀片材體60,從而進行鼓脹成形,在前述平面狀片材體60,形成長40mm、寬40mm、深4mm之裸電池收容用成形凹部66,得到第一外裝片材體61(參照圖12(A))。又,裸電池收容用成形凹部66之底面係露出有鋁箔3。
(第二外裝片材體62的製作)
在兩面都進行過化成處理之厚度為20μm之不銹鋼箔(SUS304)13之一側的面上,藉由以乾式層壓法塗佈,之塗佈厚度為3μm之2液硬化型之聚酯聚氨酯接著劑43,使厚度為12μm之2軸延伸聚酯薄膜15貼合,再以50℃之時效爐維持3天。接著,在不銹鋼箔13之另一側的面(與聚酯薄膜15相反側之面),使用接著劑在30mm見方(30mm×30mm之正方形)上,以50mm間距之間隔未塗佈(相鄰接著劑非塗佈區域之間的間隔為20mm)所雕刻之凹版輥,以塗佈厚度2μm之 2液硬化型之稀烴系接著劑44進行塗佈,然後藉由該接著劑44使厚度為40μm之未延伸聚丙烯薄膜17貼合,再以40℃之時效爐維持3天。
其後,以旋轉刀裁切成寬為50mm後,將聚丙烯薄膜層17中與前述接著劑非塗佈區域85所對應之區域的周圍(周緣),以雷射光(雷射刀)依序切除,從而使前述接著劑非塗佈區域85所對應之區域的不銹鋼箔13露出,得到平面狀之第二外裝片材體62。
(裸電池20的製作)
在寬500mm、厚15μm之硬質鋁箔(以JIS H4160所分類的A1100之硬質鋁箔)23之一側的面上,將作為接著劑之PVDF(聚偏氟乙烯)溶解於溶劑(二甲基甲醯胺)中,所成之接著劑溶液進行塗佈後,藉由以100℃乾燥30秒,從而形成乾燥後之厚度為0.5μm之接著劑層24。接著,以鋰鈷氧化物作為主成分之正極活性物質層60質量份、作為接著劑兼電解液保持劑之PVDF(聚偏氟乙烯)10質量份、乙炔黑(導電材)5質量份、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(有機溶劑)25質量份混練分散所成糊狀物,在前述接著劑層24之表面塗佈後,以100℃進行30分鐘乾燥,接著,藉由進行熱按壓,形成密度4.8g/cm3、乾燥後之厚度為120μm之正極活性物質層25,藉由裁切成寬35mm,從而得到如圖7所示之正電極部22。
接著,在寬500mm、厚15μm之硬質銅箔(以JIS H3100所分類的C1100R之硬質銅箔)27之一側的面上,以溶劑(二甲基甲醯胺)將作為接著劑之PVDF(聚偏氟乙烯)溶解成接著劑溶液進行塗佈後,藉由以100℃乾燥30秒,從而形成乾燥後之厚度 為0.5μm之接著劑層28。接著,以碳粉作為主成分之負極活性物質層57質量份、作為接著劑兼電解液保持劑PVDF5質量份、六氟丙烯與馬來酸酐之共聚物10質量份、乙炔黑(導電材)3質量部、N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP)(有機溶劑)25質量份混練分散所成糊狀物,在前述接著劑層28之表面塗佈後,以100℃進行30分鐘乾燥,接著,藉由進行熱按壓,形成密度1.5g/cm3、乾燥後之厚度為20.1μm之負極活性物質層29,藉由裁切成寬35mm,從而得到如圖8所示之負電極部26。
接著,準備寬38mm、厚8μm之多孔質之濕式隔板21,以負電極部26(將負極活性物質層側配置在隔板a側)/隔板(a)21/正電極部22(將正極活性物質層側配置在隔板b側)/隔板(b)21之順序邊移動長方向之端部邊纏繞所積層之積層體,如圖6所示在上面(第一外裝材2側之表面)露出正電極部22之正極側金屬箔(硬質鋁箔)23,在下面(第二外裝材12側之表面)露出負電極部26之負電極側金屬箔(硬質銅箔)27所構成38mm見方(從平面觀看為38mm×38mm之正方形),從而製作6個厚4mm之裸電池20。
(蓄電裝置1的作成)
接著,如圖12(A)所示,在第一外裝片材體61之各個裸電池收容用成型凹部66內配置有裸電池20。此時,在使第一外裝片材體61之裸電池收容用成型凹部66之底面所露出的第一金屬箔層(鋁箔層)3,與裸電池20之正極側金屬箔23接觸而配置。接著,如圖12(A)所示,未進行成形之第一金屬箔內側露出部3a,以裁切刀68在長方向之 一側端部可有殘留的位置上切斷。
接著,如圖12(B)所示,在各個裸電池收容用成形凹部66內收容有裸電池20之第一外裝片材體61之上面,使前述平面狀之第二外裝片材體62與未延伸聚丙烯薄膜層(第二熱可塑性樹脂層)17位於內側並重合。此時,使第一外裝片材體61中未進行成形之第一金屬箔內側露出部3a不與平面狀之第二外裝片材體62重合,同時使第二外裝片材體62中未進行成形之第二金屬箔內側露出部13a不與第一外裝片材體61重合而配置(參照圖12(B))。此外,第一外裝片材體61之第一金屬箔內側露出部3a係位於長方向之一側端部,而另一方面,第二外裝片材體62之第二金屬箔內側露出部13a係配置如位於長方向之另一側端部(參照圖12(B))。接著,藉由夾入加熱200℃的上側之密封板71與下側之密封板72之間,並以0.3MPa之壓力熱按壓3秒(參照圖12(C)),從而熱密封接合第一外裝片材體61之第一熱可塑性樹脂層7與第二外裝片材體62之第二熱可塑性樹脂層17,形成周緣密封部31及區劃密封部32。經由上述夾壓,第一外裝片材體61之第一金屬箔層(鋁箔)3與裸電池20之正極側金屬箔(鋁箔)23接觸並進行電連接,同時,第二外裝片材體62之第二金屬箔層(不銹鋼箔)13可與裸電池20之負極側金屬箔(銅箔)27接觸並進行電連接。
前述熱密封接合係先行在與各個室33之周緣部所對應4邊中之3邊進行暫時密封。亦即,圖12中,相當於上側之1邊的部位係仍尚未被密封而有開口。
接著,碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲 乙酯(EMC)以等量體積比調和所成之混和溶劑將六氟磷酸鋰(LiPF6)溶解成濃度為1莫爾/L的電解液,使用注射用注射器從前述未密封位置,分別注入5mL到各個室33內。
隨後,將長方向之一端側的正極端子8(第一金屬箔內側露出部3a)與長方向之另一端側的負極端子18(第二金屬箔內側露出部13a)之間進行充電,直到產生4.2V之電池電壓,從電極或隔板等產生氣體後,以3.0V之放電狀態,且0.086MPa之減壓下,藉由將未密封位置之剩餘1邊,從上下以一對200℃之熱板,以0.3MPa之壓力夾壓3秒進行熱密封,從而完全密封接合,得到如圖1~5所示構成之電池容量3500mA之電池(蓄電裝置)1。
<實施例2>
第二外裝片材體62之第二金屬箔層13,除了使用厚20μm之電解銅箔取代厚20μm之不銹鋼箔(SUS304)之外,其他皆與實施例1相同,得到如圖1~5所示構成之電池容量3500mAh之電池(蓄電裝置)1。
<比較例1>
(第一層壓外裝材161的作成)
在兩面都進行過化成處理之厚度為40μm的鋁箔(以JIS H4160所分類的A8021之軟質鋁箔)103之一側的面上,藉由以乾式層壓法塗佈之塗佈量3g/m2之2液硬化型之聚酯聚氨酯接著劑,使厚25μm之2軸延伸聚醯胺薄膜105貼合,在前述鋁箔103之另一側的面(與聚醯胺薄膜105相反側之面)上,藉由以乾式層壓法塗佈之塗佈量 2g/m2之2液硬化型之烯烴系接著劑,使厚40μm之未延伸聚丙烯薄膜107貼合,再以40℃之時效爐維持3天後,切斷寬方向之兩端部,得到寬50mm之第一層壓外裝材161。
(第二層壓外裝材162的作成)
在兩面都進行過化成處理之厚度為20μm的不銹鋼箔(SUS304)113之一側的面上,藉由以乾式層壓法塗佈之塗佈量3g/m2之2液硬化型之聚酯聚氨酯接著劑,使厚12μm之2軸延伸聚酯薄膜115貼合,在前述不銹鋼箔113之另一側的面(與聚酯薄膜115相反側之面)上,藉由塗佈量2g/m2之2液硬化型之烯烴系接著劑,使厚40μm之未延伸聚丙烯薄膜117貼合,再以40℃之時效爐維持3天後,切斷寬方向之兩端部,得到寬50mm之第二層壓外裝材162。
(正極接片200的作成)
在長30mm、寬3mm、厚100μm之軟質的鋁箔(以JIS H4000分類之A1050的軟質鋁箔)201之兩面,從該鋁箔之長方向的一端(前端)進入長方向5mm之內部位置,進一步再向內部,藉由熱密封長10mm、寬5mm、厚50μm之馬來酸酐變性聚丙烯薄膜(熔點140℃,MFR為3.0g/10分)所成絕緣薄膜202並夾持,得到正極接片200。
(負極接片210的作成)
在長40mm、寬3mm、厚100μm之鎳箔211之兩面,從該鎳箔之長方向的一端(前端)往進入長方向5mm之內部之位置,進一步再向內部,藉由熱密封長10mm、寬5mm、厚50μm之馬來酸酐變性聚 丙烯薄膜(熔點140℃,MFR為3.0g/10分)所成絕緣薄膜212並夾持,得到負極接片210。
(蓄電裝置1的作成)
裸電池120係與實施例1使用的裸電池為相同的構成。接著,使用實施例1使用之裸電池,設置在正極側金屬箔23中未塗佈正極活性物質區域之一部,在此未塗佈區域,以超音波接合法熔接前述正極接片200之端部(未以絕緣薄膜202被覆之端部),及設置在負極側金屬箔27中未塗佈負極活性物質區域之一部,在此未塗佈區域,以超音波接合法熔接前述負極接片210之端部(未以絕緣薄膜212被覆之端部),得到附接片之裸電池120。正極接片200及負極接片210皆配置於相對於裸電池120相同之一邊側(參照圖14(A))。
接著,將寬50mm之第一層壓外裝材裁切成寬275mm,與實施例1之第一外裝材相同,使用成形用雌型64、成形用雄型63及按壓型65進行鼓脹成形,得到有6個縱40mm、寬40mm、深4mm之裸電池收容用成形凹部166所形成之第一層壓外裝材161(參照圖14(B))。相鄰接合之裸電池收容用成行凹部166之間之區劃密封部132之寬為5mm。裸電池收容用成形凹部166之內面係未延伸聚丙烯薄膜107。
接著,在各裸電池收容用成形凹部166內收容有裸電池120之第一層壓外裝材161的上面(未延伸聚丙烯薄膜層107之表面),以前述平面狀之第二層壓外裝材162配置於未延伸聚丙烯薄膜層117在內側而重合。此時,與裸電池120接合之正極接片200及負極 接片210全部配列成同一側(側),同時在與周緣密封部131對應之區域配置絕緣薄膜202、212(參照圖14(A))。接著,藉由以200℃加熱上側之密封板71與下側之密封板72(具有受容凹部73)夾入,並以0.3MPa之壓力熱按壓3秒,從而熱密封接合第一層壓外裝材161之聚丙烯薄膜層107與第二層壓外裝材162之聚丙烯薄膜層117,從而形成周緣密封部131及區劃密封部132。
前述熱密封接合係先行在各個室133之周緣部所對應4邊中之3邊進行暫時密封。亦即,相當於上側之1邊的部位係仍尚未被密封而有開口(參考圖:圖14(A))。
接著,碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸甲乙酯(EMC)以等量體積比配合所成之混合溶劑將六氟磷酸鋰(LiPF6)溶解成濃度為1莫爾/L的電解液,使用注射用注射器從前述未密封位置,分別注入5mL到各個室133內。
隨後,將從6個裸電池120所導出之各正極接片200以導線連接,同時從6個裸電池120所導出之各負極接片210以導線連接後,在正極接片200與負極接片210之間進行充電,直到產生4.2V之電池電壓,從電極或隔板等產生氣體後,以3.0V之放電狀態且0.086MPa之減壓下,藉由將未密封位置之剩餘1邊,從上下以一對200℃之熱板,以0.3MPa之壓力夾壓3秒進行熱密封,從而完全密封接合,得到如圖14所示構成之電池容量3500mA之電池。
關於上述所得之實施例1、2、比較例1之各電池,以下述評估法為基準進行評估。
<彎折加工性評估法>
如圖13(A)所示,將電池之凹部34之底面35(區劃密封部32)作為內側,彎折成環狀之狀態,直到如圖13(B)所示,以電池之凹部34之底面35(區劃密封部32)作為外側,彎折成環狀之狀態,從此狀態開始直到又回到圖13(A)之狀態之彎折操作作為1循環,針對各電池以如此之彎折操作進行1000個循環,無障礙且可彎折操作者為「○」,彎折操作有困難者為「×」。
<彎折試驗前後之電池電壓與電池容量>
測定進行上述彎折操作前之各電池的電壓與電池容量後,進行上述1000個循環之彎折操作,測定該彎折操作後之各電池的電壓與電池容量。此等之測定值如表1所示。
本發明之實施例1、2之電池(蓄電裝置),與設置了多數個接片之比較例1的電池相比,達到了相當的輕量化。此外,本發明之實 施例1、2之電池(蓄電裝置),如與正負之接片各自熔接正負之電極部,並藉由該熔接部增加厚度之比較例1的電池相比,充分達到了薄型化。
此外,從表1可以明確得知,本發明之實施例1、2之電池(蓄電裝置)係可自然進行彎折操作,同時即使進行1000次循環之彎折操作後,電池電壓及電池容量亦不會改變,具有優異彎折耐久性。
進一步,本發明之實施例1、2(蓄電裝置)之電池,其充電之後的放電容量比率為100%,以80℃放置後的放電容量比率為92%,其係與習知之鋰離子電池(一般以金屬箔作為外裝體之鋰離子電池)相比亦完全無問題之等級,此外亦可壓低內部電阻值為30mΩ。
【產業上利用的可能性】
本發明之蓄電裝置,作為具體例可列舉例如:
‧可彎折之鋰2次電池(鋰離子電池、鋰聚合物電池等)等之電化學裝置
‧可彎折之鋰離子電容器
‧可彎折之雙電層電容器等。
本發明之蓄電裝置,由於可重複彎曲同時可高容量化,雖例如可適宜地使用於智慧型手機、智慧手錶等之彎折運行之薄型家電機器之電源,但並未特別限定於此等用途。此外,可適宜地使用於彎折型之行動電話或智慧型手機等之備用電源等。
此外,將本發明之蓄電裝置所成的模組或本發明之蓄電裝 置,以複數片在厚方向積層形成之模組,所構成圓筒狀之蓄電裝置模組,可作為例如,電子香煙之電池、手電筒之電池、電腦之備用電池等而使用。
本申請案,係伴隨著在2015年2月23日提出申請的日本專利申請案的特願2015-32702號的優先權主張,其揭示內容直接構成本申請案的一部分。
在此所使用的用語及說明,係用以說明本發明的實施形態所使用,但本發明並不限定於此。在本發明所揭示且敘述的特徵事項的任何均等物皆不應被排除,且在本發明所請求的範圍內的各種變形亦應被理解為係可被接受的。
2‧‧‧第一外裝材
3‧‧‧第一金屬箔層
3a‧‧‧第一金屬箔內側露出部
4‧‧‧第一金屬箔延長部
5‧‧‧第一絕緣樹脂薄膜
7‧‧‧第一熱可塑性樹脂層
8‧‧‧正極端子
12‧‧‧第二外裝材
13‧‧‧第二金屬箔層
13a‧‧‧第二金屬箔內側露出部
14‧‧‧第二金屬箔延長部
15‧‧‧第二絕緣樹脂薄膜
17‧‧‧第二熱可塑性樹脂層
18‧‧‧負極端子
20‧‧‧裸電池
31‧‧‧周緣密封部
32‧‧‧區劃密封部
33‧‧‧個室
34‧‧‧凹部
66‧‧‧裸電池收容用凹部

Claims (8)

  1. 一種蓄電裝置,其特徵為其係具備:裸電池,其含有至少具備第一金屬箔層之第一外裝材、至少具備第二金屬箔層之第二外裝材、及在正極側金屬箔之一側的面,積層有正極活性物質層之正電極部;及在負極側金屬箔之一側的面,積層有負極活性物質層之負電極部、及配置於前述正電極部與前述負電極部之間的隔板;且該蓄電裝置係具備複數個前述裸電池;前述第一金屬箔層之一側的面之周緣部區域與前述第二金屬箔層之一側的面之周緣部區域,係介由含有熱可塑性樹脂所成之周緣密封部而接合;前述複數個裸電池係相互間隔配置於前述第一金屬箔層、前述第二金屬箔層及前述周緣密封部所環繞之內部空間內;前述第一金屬箔層之前述一側的面中之相鄰的裸電池間的區劃區域,與前述第二金屬箔層之前述一側的面中之相鄰的裸電池間的區劃區域,係介由含有熱可塑性樹脂所成之區劃密封部而接合;前述第一金屬箔層、前述第二金屬箔層及前述周緣密封部所環繞之內部空間,係藉由前述區劃密封部而區劃成複數獨立之個室;前述第一金屬箔層之前述一側的面中,對應前述各個室的區域之至少一部份,係具備露出該第一金屬箔之第一金屬箔內側露出部,且在前述各 個室中,前述第一金屬箔內側露出部與前述裸電池之正電極部,係以電氣連接;前述第二金屬箔層之前述一側的面中,對應前述各個室的區域之至少一部份,係具備露出該第二金屬箔之第二金屬箔內側露出部,且在前述各個室中,前述第二金屬箔內側露出部與前述裸電池之負電極部,係以電氣連接;又在前述各個室內,係封入有前述裸電池、及含浸該裸電池之電解液者。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置,其中,前述第一外裝材,係含有前述第一金屬箔層、及積層在該第一金屬箔層之另一側的面之第一絕緣樹脂薄膜;前述第二外裝材,係含有前述第二金屬箔層、及積層在該第二金屬箔層之另一側的面之第二絕緣樹脂薄膜;前述蓄電裝置之長方向的一側的端部中設置第一金屬箔延長部,且第一金屬箔延長部係前述第一金屬箔層在較前述第二金屬箔層更長之長方向向外邊延伸而成,在前述第一金屬箔延長部之前述一側的面或另一側的面中,該第一金屬箔層露出而構成正極端子;且前述蓄電裝置之長方向的另一側的端部中設置第二金屬箔延長部,且第二金屬延長部係前述第二金屬箔層在較前述第一金屬箔層更長之長方向向外邊延伸而成,在前述第二金屬箔延長部之前述一側的面或另一側的面中,該第二金屬箔層露出而構成負極端子。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置,其中,在前述第一金屬箔層之另一側的面上,以殘留該第一金屬箔露出之第一金屬箔外側露出部之態 樣,積層第一絕緣樹脂薄膜;且前述第二金屬箔層之另一側的面上,以殘留該第二金屬箔層露出之第二金屬箔外側露出部之態樣,積層第二絕緣樹脂薄膜。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之蓄電裝置,其中,前述第一外裝材及前述第二外裝材中至少一者之外裝材上,在對應前述區劃密封部區域中之內方側,係形成有凹陷凹部。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項所記載之蓄電裝置,其中,前述裸電池之構成,係含有由前述正電極部、前述隔板、前述負電極部以及前述隔板依序積層而成積層體所纏繞者。
  6. 一種蓄電裝置之製造方法,其特徵為其係包含:準備第一外裝片材體之步驟,該第一外裝片材體係具備相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部所形成之第一金屬箔層、及在該第一金屬箔層之一側的面之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第一熱可塑性樹脂層;準備第二外裝片材體之步驟,該第二外裝片材體係具備平面狀之第二金屬箔層、及在該第二金屬箔層之一側的面之前述第一熱可塑性樹脂層對應的區域所積層之第二熱可塑性樹脂層;準備複數個裸電池之步驟,該裸電池均含有在正極側金屬箔之一側的面上積層正極活性物質層所成之正電極部、在負極側金屬箔之一側的面上積層負極活性物質層所成之負電極部、及在前述正電極部與前述負電極部間配置的隔板;以及以電氣連接的步驟,在前述第一外裝片材體及前述第二外裝片材體呈相 互之前述熱可塑性樹脂層配置於內側,且在前述第一外裝片材體之裸電池收容用成形凹部內,收容有前述裸電池之狀態下,將前述兩外裝片材體疊合,並將前述第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及前述第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合,使前述第一外裝片材體之第一金屬箔層及前述裸電池之正極側金屬箔接觸且電氣連接,同時使前述第二外裝片材體之第二金屬箔層及前述裸電池之負極側金屬箔相接觸並進行電氣連接者。
  7. 一種蓄電裝置之製造方法,其特徵為其係包含:準備第二外裝片材體之步驟,該第二外裝片材體係具備形成有相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部之第二金屬箔層、及在該第二金屬箔層之一側的面之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第二熱可塑性樹脂層;準備第一外裝片材體之步驟,該第一外裝片材體係具備平面狀之第一金屬箔層、及在該第一金屬箔層之一側的面之前述第二熱可塑性樹脂層對應區域所積層之第一熱可塑性樹脂層;準備複數個裸電池之步驟,該裸電池均含有在正極側金屬箔之一側的面上積層正極活性物質層所成之正電極部、在負極側金屬箔之一側的面上積層負極活性物質層所成之負電極部、及在前述正電極部與前述負電極部間配置的隔板;以及以電氣連接的步驟,在前述第一外裝片材體與前述第二外裝片材體呈相互之前述熱可塑性樹脂層配置於內側,且在前述第二外裝片材體之裸電池收容用成形凹部內,收容有前述裸電池之狀態下,將前述兩外裝片材 體疊合,並將前述第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及前述第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合,使前述第一外裝片材體之第一金屬箔層及前述裸電池之正極側金屬箔接觸且電氣連接,同時使前述第二外裝片材體之第二金屬箔層及前述裸電池之負極側金屬箔相接觸並進行電氣連接者。
  8. 一種蓄電裝置之製造方法,其特徵為其係包含:準備第一外裝片材體之步驟,該第一外裝片材體係具備相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部所形成之第一金屬箔層、及在該第一金屬箔層之一側的面上之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第一熱可塑性樹脂層;準備第二外裝片材體之步驟,該第二外裝片材體係具備相互獨立之複數裸電池收容用成形凹部所形成之第二金屬箔層、及在該第二金屬箔層之一側的面上之周緣部及相鄰之裸電池收容用成形凹部之間的區劃區域所積層之第二熱可塑性樹脂層;準備複數個裸電池之步驟,該裸電池均含有在正極側金屬箔之一側的面上積層正極活性物質層所成之正電極部、在負極側金屬箔之一側的面上積層負極活性物質層所成之負電極部、及在前述正電極部及前述負電極部間配置的隔板;以及以電氣連接的步驟,在前述第一外裝片材體及前述第二外裝片材體呈相互的前述熱可塑性樹脂層配置於內側,同時將前述第一外裝片材體之成形凹部與前述第二外裝片材體之成形凹部對向配置,且在兩外裝片材體之裸電池收容用成形凹部內,收容有前述裸電池之狀態下,將前述兩外 裝片材體疊合,並將前述第一外裝片材體之第一熱可塑性樹脂層及前述第二外裝片材體之第二熱可塑性樹脂層進行熱密封接合,使前述第一外裝片材體之第一金屬箔層及前述裸電池之正極側金屬箔接觸且電氣連接,同時使前述第二外裝片材體之第二金屬箔層及前述裸電池之負極側金屬箔相接觸並進行電氣連接者。
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Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6487712B2 (ja) * 2015-02-23 2019-03-20 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス
JP6611455B2 (ja) * 2015-04-15 2019-11-27 昭和電工パッケージング株式会社 組電池
US10707531B1 (en) 2016-09-27 2020-07-07 New Dominion Enterprises Inc. All-inorganic solvents for electrolytes
DE102016118752A1 (de) 2016-10-04 2018-04-05 Johnson Controls Advanced Power Solutions Gmbh Energiespeichermodul und verfahren zum herstellen hiervon
WO2018092640A1 (ja) * 2016-11-21 2018-05-24 昭和電工パッケージング株式会社 高出力電池および電池ケース
US10629871B2 (en) * 2016-12-27 2020-04-21 Contemporary Amperex Technology Co., Limited Housing of battery module and battery module
CN106814812B (zh) * 2017-02-04 2023-11-24 英华达(上海)科技有限公司 穿戴式电子装置
GB201707352D0 (en) * 2017-05-08 2017-06-21 Zinergy UK Ltd Flexible packaging material with integral electrochemical cell
KR102126371B1 (ko) * 2017-09-11 2020-06-25 주식회사 유뱃 전기화학 소자 및 그 제조 방법
KR102410911B1 (ko) * 2017-10-11 2022-06-20 삼성에스디아이 주식회사 전극 조립체 및 이를 포함하는 이차전지
JP6940378B2 (ja) * 2017-11-09 2021-09-29 三洋化成工業株式会社 電池の製造方法及び電池
US11916218B2 (en) * 2019-11-08 2024-02-27 Enevate Corporation Method and system for use of nitrogen as a stabilization gas of polyacrylonitrile (PAN)
WO2020039763A1 (ja) * 2018-08-22 2020-02-27 株式会社豊田自動織機 蓄電モジュール及び蓄電モジュールの製造方法
CN109888363B (zh) * 2019-03-29 2024-08-16 广东利元亨智能装备股份有限公司 一种电芯自动加工生产线
DE102020111274A1 (de) 2020-04-24 2021-10-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Metall-Verbundfolien für Batteriezellen
US20230291038A1 (en) * 2020-07-30 2023-09-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Energy storage apparatus and energy storage module
EP4224499A4 (en) * 2020-09-30 2024-05-29 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. ELECTRIC ENERGY STORAGE MODULE
USD939433S1 (en) * 2020-10-30 2021-12-28 Inventus Power, Inc. Battery
JP7225193B2 (ja) * 2020-12-25 2023-02-20 プライムプラネットエナジー&ソリューションズ株式会社 電池モジュールおよびその製造方法
US11621462B2 (en) * 2021-02-12 2023-04-04 GM Global Technology Operations LLC Battery modules with finger-proof electrical terminals for bolted busbar connections
CN115149172A (zh) * 2021-03-30 2022-10-04 比亚迪股份有限公司 电池及采用该电池的电子设备
JPWO2023008445A1 (zh) * 2021-07-30 2023-02-02
CN116073076B (zh) * 2023-03-08 2023-06-20 中创新航科技(四川)有限公司 隔膜与极片的复合方法及复合装置

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3775188A (en) * 1971-08-27 1973-11-27 Esb Inc Method of multicell battery production using pocketed continuous strip
JPS55107225A (en) * 1979-02-09 1980-08-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd Electric double layer capacitor and method of manufacturing same
US4609597A (en) * 1981-08-24 1986-09-02 Polaroid Corporation Laminar batteries and methods of making the same
JP3019345B2 (ja) * 1990-01-16 2000-03-13 株式会社リコー シート状電池
JP3552354B2 (ja) * 1995-08-24 2004-08-11 ソニー株式会社 電池及びその製造方法
JPH11260325A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Mitsubishi Materials Corp 封止性に優れたシート状電池
JP4270599B2 (ja) * 1998-04-02 2009-06-03 大日本印刷株式会社 薄型電池
JP2000173559A (ja) 1998-12-03 2000-06-23 Tokai Rubber Ind Ltd 薄型電池用袋体
US6617074B1 (en) * 1999-06-30 2003-09-09 Mitsubishi Materials Corporation Lithium ion polymer secondary battery and gelatinous polymer electrolyte for sheet battery
US6528204B1 (en) * 1999-09-22 2003-03-04 Koninklijke Philips Electronics N.V. Lithium secondary battery comprising individual cells with one another, as well as watches, computers and communication equipment provided with a battery
KR100337707B1 (ko) * 2000-09-25 2002-05-22 정근창 포케팅 전극체 및 그 제조방법과 이를 이용한 리튬이온이차전지
JP3727840B2 (ja) * 2000-09-29 2005-12-21 株式会社東芝 電池パック及び携帯用電子機器
WO2002054525A1 (fr) * 2000-12-28 2002-07-11 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Batterie a electrolyte non aqueux et son procede de production
US6838209B2 (en) * 2001-09-21 2005-01-04 Eveready Battery Company, Inc. Flexible thin battery and method of manufacturing same
JP2003308852A (ja) * 2002-04-18 2003-10-31 Ngk Spark Plug Co Ltd 板型電池およびそれを内蔵するicカード
JP4135469B2 (ja) * 2002-10-30 2008-08-20 日産自動車株式会社 ポリマー電池、組電池および車両
JP2005276486A (ja) * 2004-03-23 2005-10-06 Nissan Motor Co Ltd 積層型電池、組電池および車両
US8048570B2 (en) * 2005-08-09 2011-11-01 Polyplus Battery Company Compliant seal structures for protected active metal anodes
US20140162108A1 (en) * 2005-08-09 2014-06-12 Polyplus Battery Company Lithium battery with hermetically sealed anode
JP4284348B2 (ja) * 2006-09-27 2009-06-24 株式会社東芝 非水電解質電池、電池パック及び自動車
JP5236199B2 (ja) * 2007-03-30 2013-07-17 株式会社Kri 非水系二次電池
CN102347503A (zh) * 2010-07-26 2012-02-08 南亚电路板股份有限公司 边缘封装燃料电池模块
JP6086467B2 (ja) * 2011-03-28 2017-03-01 日産自動車株式会社 ナトリウムイオン二次電池
WO2012140709A1 (ja) 2011-04-11 2012-10-18 パナソニック株式会社 フレキシブル電池、及びその製造方法
JPWO2012153865A1 (ja) * 2011-05-11 2014-07-31 日本電気株式会社 非水系二次電池、実装体および非水系二次電池の製造方法
AU2012355904B9 (en) * 2011-12-21 2015-09-24 Boston Scientific Neuromodulation Corporation A system for an implantable medical device having an external charger coupleable to accessory charging coils
US20140019778A1 (en) * 2012-07-11 2014-01-16 Good Way Technology Co., Ltd Hub device
JP6399380B2 (ja) * 2013-01-11 2018-10-03 株式会社Gsユアサ 蓄電素子、蓄電システム、及びその製造方法
KR102303828B1 (ko) * 2014-10-02 2021-09-17 삼성전자주식회사 전기적으로 연결된 전극조립체들을 구비하는 플렉서블 전기화학소자
JP6487712B2 (ja) * 2015-02-23 2019-03-20 昭和電工パッケージング株式会社 蓄電デバイス

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