TW201717452A - 蓄電裝置 - Google Patents

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TW105129862A
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Takeshi Nakamura
Koji Minamitani
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Showa Denko Kk
Showa Denko Packaging Co
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Abstract

本發明係提供一種蓄電裝置1，其特徵係第一外裝材10及第二外裝材20中至少一者，於包含第一內側導通部43a、43b及第二內側導通部53之區域具有2段以上之壓紋部41；前述第一外裝材10之第一熱融著性樹脂層與第二外裝材20之第二熱融著性樹脂層互相對向，形成具有電極體室31之外裝體30，且第一內側導通部43a、43b及第二內側導通部53於室內相面對；與電解質一同封入前述電極體室31內之電極體100，正極要素114、144係由第一內側導通部43a、43b導通，且負極要素124係由第二內側導通部53導通；且前述外裝體30之外面，係設置有第一外側導通部44及第二外側導通部54。

Description

蓄電裝置
本發明係關於一種作為鋰離子電池、雙電層電容器、全固態電池等使用，由層壓材外裝之蓄電裝置。
伴隨混合動力汽車或電動汽車之電池、家庭用或工業用之定置用蓄電池所使用的鋰離子蓄電池或鋰聚合物蓄電池小型化、輕量化，使用在金屬箔之兩面貼合樹脂薄膜而成的層壓外裝材，以取代傳統所使用之金屬製之外裝體的情況日漸增加。此外，目前正研究將層壓外裝材所使用之雙電層電容器、鋰離子電容器等亦搭載於汽車或巴士(參照專利文獻1、2)。
目前之蓄電裝置，係如前述專利文獻1、2所記載，藉由將電極體與接片接合，在拉出接片之先端於外部之狀態下熱密封接合外裝材，從而將電極體密封入外裝體內。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開平10-302756號公報
【專利文獻2】日本特開2001-57184號公報
現行之蓄電裝置係從直方體之外裝體突出接片之形狀，裝置內之收納空間必須有與接片連接之空間。然而，由於搭載蓄電裝置之裝置係種類樣式繁多，而另一方面，現行之蓄電裝置係形狀的自由度較低，故其會造成裝置內之收納用空間的浪費，從而妨礙裝置的薄型化及小型化。
此外，外裝材之接片的拉出位置，因無法避免其熱密封部之接合強度的下降，故較其他之部分更容易發生液漏。因此，以接片連接電線或其他裝置時所需之超音波接合或焊接接附等之作業係要求高精密度。
本發明係鑑於上述技術背景，目的在於提供一種蓄電裝置，其可效率良好地收納於裝置內之空間，並減輕接續作業負擔。
亦即，本發明係具有下述〔1〕~〔6〕所記載之構成。
〔1〕一種蓄電裝置，其特徵係具備1個以上之：第一外裝材，其係第一金屬箔之一側的面貼合第一耐熱性樹脂層，另一側的面貼合第一熱融著性樹脂層，且於前述第一熱融著性樹脂層側之面具有導通第一金屬箔之第一內側導通部；第二外裝材，其係第二金屬箔之一側的面貼合第二耐熱性樹脂層，另 一側的面貼合第二熱融著性樹脂層，且於前述第二熱融著性樹脂層側之面具有導通第二金屬箔之第二內側導通部；及電極體，其係具有：含有正極活性物質之正極要素、含有負極活性物質之負極要素、配置於此等之間之隔板；且前述蓄電裝置中前述第一外裝材及第二外裝材中至少一者，係在包含第一內側導通部及第二內側導通部之區域具有2段以上之壓紋部，將前述第一外裝材之第一熱融著性樹脂層與第二外裝材之第二熱融著性樹脂層互相對向，並融著第一熱融著性樹脂層與第二熱融著性樹脂層而成熱密封部，藉由該熱密封部之包圍，形成具有電極體室之外裝體，且第一內側導通部及第二內側導通部於室內相面對；且與電解質一同封入前述電極體室內之電極體，正極要素係由第一內側導通部導通且負極要素係由第二內側導通部導通；且前述外裝體之外面，設置有導通前述第一金屬箔之第一外側導通部及導通前述第二金屬箔之第二外側導通部。
〔2〕如前項1所記載之蓄電裝置，其中，前述第一外側導通部及第二外側導通部係設置在較熱密封部更為內側者。
〔3〕如前項1或2所記載之蓄電裝置，其中，其係具備複數個電極體。
〔4〕如前項3所記載之蓄電裝置，其中，前述複數個電極體係積層於前述外裝體之厚方向。
〔5〕如前項3所記載之蓄電裝置，其中，前述複數個電極體係並置於前述外裝體之面方向。
〔6〕如前項3所記載之蓄電裝置，其中，前述複數個電極體係配合前述2段以上之壓紋部的形狀而配置。
上述〔1〕所記載之蓄電裝置，由於其外裝體具有2段以上之壓紋部之形狀多樣化，故容易配合搭載蓄電裝置之裝置的收納用空間，從而可盡可能縮小收納用空間內之無效空間。此外，由於不須從外裝體拉出接片，故較精簡。藉此，可縮小裝置內之蓄電裝置的收納用空間，從而可實現裝置的薄型化、小型化。此外，藉由使外裝體之外面形狀配合收納用空間，可將蓄電裝置拘束於收容用空間之壁面而使空間內之晃動消失，從而較不易有第一外側導通部及第二外側導通部所連接之連接部材脫離所致之導通障礙的發生。
上述〔2〕所記載之蓄電裝置，由於第一外側導通部及第二外側導通部係設置在較熱密封部更為內側，故對於與外部之連接不造成影響而可將熱密封部彎折。並且，藉由彎折熱密封部，可縮小蓄電裝置之外型，且因增加周緣部之厚度，故可提高外裝體強度。
上述〔3〕~〔6〕所記載之蓄電裝置，由於使複數個電極體配合外裝體之壓紋部之形狀而配置，故可盡可能增大在電極體室內之全電極體的占有容積，從而可實現裝置之高容量化。
1、2‧‧‧蓄電裝置
10‧‧‧第一外裝材
11‧‧‧第一金屬箔
13‧‧‧第一耐熱性樹脂層
15‧‧‧第一熱融著性樹脂層
16、17‧‧‧導通部
20‧‧‧第二外裝材
21‧‧‧第二金屬箔
23‧‧‧第二耐熱性樹脂層
25‧‧‧第二熱融著性樹脂層
26、27‧‧‧導通部
30‧‧‧外裝體
31‧‧‧電極體室
32‧‧‧熱密封部
33‧‧‧外裝體
34‧‧‧熱密封部
41‧‧‧壓紋部
41a‧‧‧下段壓紋部
41b‧‧‧上段壓紋部
43a‧‧‧下段第一內側導通部(第一內側導通部)
43b‧‧‧上段第一內側導通部(第一內側導通部)
44、84‧‧‧第一外側導通部
53‧‧‧第二內側導通部
54、94‧‧‧第二外側導通部
82、113、143‧‧‧正極活性物質部
83‧‧‧第一內側導通部
92、123、153‧‧‧負極活性物質部
100‧‧‧電極體
100a‧‧‧下段電極體
100b‧‧‧上段電極體
110、140、145‧‧‧正極
111、141‧‧‧正極集電體
120、125a、125b、150、155‧‧‧負極
121、151‧‧‧負極集電體
130、134、160、170‧‧‧隔板
【圖1A】本發明之蓄電裝置之一實施形態的斜視圖。
【圖1B】圖1A中1B-1B線斷面視圖。
【圖2】構成圖1A及圖1B之蓄電裝置之外裝體的第一外裝材及第二外裝材的斷面圖。
【圖3】電極體的斜視圖。
【圖4A】構成電極體之正極的斜視圖。
【圖4B】構成電極體之負極的斜視圖。
【圖4C】構成電極體之隔板的斜視圖。
【圖5】下段電極體的分解斜視圖。
【圖6】上段電極體的分解斜視圖。
【圖7】表示圖1A及圖1B之蓄電裝置之變形例的斷面圖。
【圖8】表示圖1A及圖1B之蓄電裝置之其他變形例的斷面圖。
【圖9】表示圖1A及圖1B之蓄電裝置之另一其他變形例的斷面圖。
【圖10】表示圖1A及圖1B之蓄電裝置之另一其他變形例的斷面圖。
【圖11】本發明之蓄電裝置之其他實施形態的斷面圖。
圖1A、1B、11表示本發明之蓄電裝置的2種型態之實施形態。
以下之說明中，附有相同符号之元件係表示相同之物或同等物，省略重複說明。
〔第一外裝材及第二外裝材〕
圖2係表示構成各蓄電裝置1，2之外裝體的第一外裝材10及第二外裝材20之積層構造及導通部的形成例。
第一外裝材10係第一金屬箔11之一側的面藉由接著劑層12與第一耐熱性樹脂層13貼合，另一側的面藉由接著劑層14與第一熱融著性樹脂層15貼合。前述第一耐熱性樹脂層13側的面，係形成有不具第一耐熱性樹脂層13及接著劑層12且露出第一金屬箔11而導通第一金屬箔11之導通部16。前述第一熱融著性樹脂層15側的面，係形成有不具第一熱融著性樹脂層15及接著劑層14且露出第一金屬箔11之導通部17。外裝體中，前述第一熱融著性樹脂層15側之導通部17係不論外裝體之形態而存在至少一個，且成為面對電極要素室內之第一內側導通部。前述第一內側導通部係設置有2個以上，且此等係全部設置在第一熱融著性樹脂層15側。此外，前述第一熱融著性樹脂層15成為外裝體之外面的一部分時，第一熱融著性樹脂層15側的面設置有第一外側導通部。另一方面，第一耐熱性樹脂層13側之導通部16係根據外裝體之形態而有存在之情形及不存在之情形，存在之情形下其係成為形成於外裝體之外面的第一外側導通部。
相同地，第二外裝材20係第二金屬箔21之一側的面藉由接著劑層22與第二耐熱性樹脂層23貼合，另一側的面藉由接著劑層24與第二熱融著性樹脂層25貼合。前述第二耐熱性樹脂層23側的面，係形成有不具第二耐熱性樹脂層23及接著劑層22且露出第二金屬箔21而導通第二金屬箔21之導通部26。前述第二熱融著性樹脂層25側 的面，係形成有不具第二熱融著性樹脂層25及接著劑層24且露出第二金屬箔21之導通部27。外裝體中，前述第二熱融著性樹脂層25側之導通部27係不論外裝體之形態而存在至少一個，且成為面對電極要素室內之第二內側導通部。前述第二內側導通部係設置有2個以上，且此等係全部設置在第二熱融著性樹脂層25側。此外，前述第二熱融著性樹脂層25成為外裝體之外面的一部分時，第二熱融著性樹脂層25側的面設置有第二外側導通部。另一方面，第二耐熱性樹脂層23側之導通部26係依據外裝體之形態而有存在之情形及不存在之情形，存在之情形下其係成為形成於外裝體之外面的第二外側導通部。
本發明中係將導通部16、17、26、27導通第一金屬箔11或第二金屬箔21作為要件，露出第一金屬箔11或第二金屬箔21並非要件。例如，接著劑層12、14、22、24係由導電性接著劑所形成時，即使露出第一金屬箔11或第二金屬箔21上之接著劑層12、14、22、24，亦可形成導通部。
前述導通部16，17可於第一外裝材10之任意位置形成任意形狀。第二外裝材20之導通部26，27亦相同。
導通部可由以下之方法形成。又，本發明並未限定包含導通部之形成方法的第一外裝材10及第二外裝材20之製造方法，以下僅為導通部形成方法之一例。
(1)藉由習知的方法，以接著劑將耐熱性樹脂層、金屬箔層、熱融著性樹脂層貼合，並照射雷射從而燒灼去除樹脂層及接著劑層。
(2)在金屬箔塗佈接著劑時，對於形成導通部之部分不塗 佈接著劑而形成未塗佈部，並與耐熱性樹脂層或熱融著性樹脂層貼合。之後，切除未塗佈部上之樹脂層。
(3)在金屬箔之形成導通部之部分貼上遮蔽膠帶，塗佈接著劑並與耐熱性樹脂層或熱融著性樹脂層貼合。之後，將樹脂層及接著劑連同遮蔽膠帶去除。
〔蓄電裝置〕
本發明之蓄電裝置，將第一外裝材10之第一熱融著性樹脂層15與第二外裝材20之第二熱融著性樹脂層25互相對向，並融著第一熱融著性樹脂層15與第二熱融著性樹脂層25而成熱密封部，藉由該熱密封部之包圍，形成具有電極體室之外裝體，且第一內側導通部及第二內側導通部於室內相面對，電極體室內中，電極體之正極要素導通第一內側導通部且負極要素導通第二內側導通部。此外，外裝體之外面係具有導通第一金屬箔11之第一外側導通部及導通第二金屬箔21之第二外側導通部。
以下所詳述之第一蓄電裝置係將第一金屬箔11及第二金屬箔21作為使電極體導通於外裝體外面之導通體利用，第二蓄電裝置係將第一金屬箔11及第二金屬箔21作為集電體利用。
(第一蓄電裝置)
圖1A及圖1B所示蓄電裝置1，係具備：電極體100及收納此電極體100並密封之外裝體30。又，圖1B係省略第一外裝材10及第二外裝材20之積層構造的圖示而僅圖示導通部者。
(外裝體)
前述外裝體30，係由具有壓紋部41之第一外裝材10及平面狀之第二外裝材20所構成。
前述外裝體30中第一外裝材10，係藉由對於在後述位置形成導通部之平面片材，施予使第一耐熱性樹脂層13側凸起之壓紋加工，從而形成成為電極體室31之平面視為四角形之壓紋部41。前述壓紋部41，係由下段壓紋部41a及上段壓紋部41b所成之2段構造，且該下段壓紋部41a係形成於開口側，該上段壓紋部41b係形成於前述下段壓紋部41a之頂面並較前述下段壓紋部41a為小。此外，係形成有凸緣部42，且該凸緣部42係從下段壓紋部41a之4邊之開口緣向外方極近水平延伸者。前述第一外裝材10，在下段壓紋部41a之頂面及上段壓紋部41b之頂面的內側，亦即在第一熱融著性樹脂層15側之面具有導通部17，其個別係作為下段第一內側導通部43a及上段第一內側導通部43b而發揮機能。此外，在4邊之凸緣部42中之一者係於第一耐熱性樹脂層13側的面形成有導通部16作為第一外側導通部44發揮機能。
上述之2段構造之壓紋部41可藉由依序進行各段之壓紋加工而形成。雖不論下段壓紋部41a與上段壓紋部41b之成形順序為何，惟一般係先使下段壓紋部41a成形。
前述外裝體30中第二外裝材20為平面片材，在第二熱融著性樹脂層25側的面具有導通部27，且前述導通部27係作為第二內側導通部53而發揮機能。此外，第二耐熱性樹脂層23側的面具有導通部26，且前述導通部26係作為第二外側導通部54而發揮機能。
(電極體)
如圖3所示，前述電極體100係將較大之下段電極體100a的上面與較小之上段電極體100b重疊結合所成階梯型。前述下段電極體100a及前述上段電極體100b，個別係積層單元，該積層單元係由：正極，係金屬箔所成正極集電體塗佈正極活性物質部；負極，金屬箔所成負極集電體塗佈負極活性物質部；及介在其等之間之隔板所積層而成者。前述正極及負極係對應在本發明中的正極要素及負極要素。此外，前述下段電極體100a及上段電極體100b，係製造為仿照前述第一外裝材10之下段壓紋部41a及上段壓紋部41b之內側形狀的形狀。以下，參照圖3~6詳述電極體100之構造。
圖4A~4C表示下段電極體100a之構成部材的一部分，圖5表示下段電極體100a之分解斜視圖。又，圖4A~4C係表示構成部材中切口部及活性物質之未塗佈部之位置的圖，由於係一併表示尺寸不同之下段電極體100a與上段電極體100b之構成部材，故於圖5及圖6中相對於構成部材之全體尺寸，切口部及活性物質之未塗佈部之尺寸比率並未整合。此外，圖5及圖6，係省略正極活性物質部及負極活性物質部之圖示，以正極集電體及負極集電體之形狀圖示正極及負極。
如圖4A所示，正極110，係在四角形之一角具有四角形之切口部112的正極集電體111之兩面，在除了前述切口部112之鄰近的一角以外之區域塗佈正極活性物質形成正極活性物質部113。未塗佈之一角露出正極集電體111，成為用以使積層的複數正極110相互連結的連接部114。
如圖4B所示，負極120，係在四角形之一角具有四角形之切口部122的負極集電體111之兩面，在除了前述切口部122之鄰近的一角以外之區域塗佈負極活性物質形成負極活性物質部123。未塗佈之一角露出負極集電體121，成為用以使積層的複數負極120相互連結的連接部124。
此外，如圖5所示，除了隔板134以外之配置於最上方的負極125a，係僅在朝向與前述負極集電體121同形之負極集電體的下段電極體100a之內側的面(圖5中係下側的面)形成有負極活性物質部，且在與前述負極120相同之角形成切口部122及連接部124。另一方面，配置於最下方的負極125b，係僅在朝向與前述負極集電體121同形之負極集電體的下段電極體100a之內側的面(圖5中係上側的面)形成有負極活性物質部形成，且在與前述負極120相同之角形成切口部122及連接部124。
前述正極110之切口部112與負極120、125a、125b之切口部122係在相互相反之角形成，正極110之切口部112與負極120、125a、125b之連接部124重疊，負極120、125a、125b之切口部122與正極110之連接部114重疊。
隔板係根據配置位置而有不同之形狀。如圖4C所示，配置於中間之隔板130，於四角形之二個角具有切口部131、132。前述切口部131、132個別係在對應正極110之切口部112及負極120之切口部122之角形成。配置於最上方之隔板134，在對應負 極120之切口部122的角形成切口部132，進一步在與上段電極體100b之正極切口部142重疊之部分穿設有四角形之窗口135。
將上述之各部材以由下往上之順序，將負極125b、隔板130、正極110、隔板130、負極120、隔板130…、負極120、隔板130、正極110、隔板130、負極125a、隔板134重疊組裝。前述組裝體中，由於正極110之連接部114所存在之一角係對應負極120之切口部122及隔板130之切口部132，故複數之正極110之連接部114係直接重合。此外，由於負極120、125a，125b之連接部124所存在之一角係對應正極110之切口部112及隔板130之切口部131，故複數之負極120、125a，125b之連接部124係直接重合。重合之正極110之連接部114及重合之負極120、125a，125b之接合部124，個別係藉由超音波接合等而接合。又，接合方法並未限定。並且，藉由在最上方之負極125a之上重疊隔板134而完成下段電極體100a。
前述下段電極體100a，由於從上面中隔板134之窗口135可觀察到負極125a，故該負極125a之負極集電體露出，且由於從切口部132可觀察到正極110之連接部114，故正極集電體111露出。下面係負極125b之負極集電體露出。
圖4A~4C係表示上段電極體100b之構成部材之一部分，圖6係表示上段電極體100b之分解斜視圖。
上段電極體100b之正極140、負極150、隔板160，係僅尺寸與下段電極體100a之正極110、負極120、隔板1 30不同。亦即，前述正極140係在一角具有切口部142的正極集電體141之兩面具有正極活性物質部143，前述切口部142之鄰近之角露出正極集電體141而成為連接部144。前述負極150係在一角具有切口部152的負極集電體151之兩面具有負極活性物質部153，前述切口部152之鄰近之角露出負極集電體151而成為連接部154。配置於中間之隔板160在對應正極140之切口部142及負極150之切口部152的角係個別具有切口部161、162。
此外，如圖6所示，除了隔板以外之配置於最上方的正極145，係僅在朝向與前述正極集電體141同形之正極集電體的上段電極體100b之內側的面(圖6中係下側的面)形成有正極活性物質部，且在與前述正極140相同之角形成切口部142及連接部144。配置於最下方的負極155，係僅在朝向與前述負極集電體151同形之負極集電體的上段電極體100b之內側的面(圖6中係上側的面)形成有負極活性物質部形成，且在與前述負極150相同之角形成切口部152及連接部154。
將上述之各部材以由下往上之順序，將負極155、隔板160、正極140、隔板160、負極150、隔板160…、隔板160、正極140、隔板160、負極150、隔板160、正極145重疊組裝。前述組裝體中，由於正極140、145之連接部144所存在之一角係對應負極150、155之切口部152及隔板160之切口部162，故複數之正極140、145之連接部144係直接重合。此外，由於負極150、155之連接部154所存在之一角係對應正極14 0、145之切口部142及隔板160之切口部161，故複數之負極150、155之連接部154係直接重合。重合之正極140、145之連接部144、及重合之負極150、155之連接部154，係藉由與下段電極體100b相同之接合，從而完成上段電極體100b。
前述上段電極體100b，上面係露出有正極145之正極集電體，下面係露出有負極155之負極集電體。
前述電極體100，係將下段電極體100a之上面的隔板134之窗口135與上段電極體100b之負極155的連接部154重疊，使上段電極體100b承載於下段電極體100a上，從而組合。由於係從前述窗口135露出負極125a之負極集電體，故負極125a之負極集電體與負極155之連接部154可藉由導電性接著劑或焊接等接合且導通。藉此，製作由下段電極體100a與上段電極體100b所成之電極體100。又，上述之窗口135之位置僅係一例，只要係與負極125a之負極集電體接觸之位置即可。
前述電極體100，係於下面露出負極125b之負極集電體，於下段電極體100a之上面露出正極110之連接部114，於上段電極體100b之上面露出正極145之正極集電體。
又，上述之電極體中正極、負極及隔板之積層形態僅係一例，若連接部之位置未配置活性物質時，雖然正極及負極之活性物質部可僅形成於集電體之單面，惟較佳係配置為正極及負極之活性物質介著隔板對向。
(蓄電裝置之組裝)
將前述外裝體30之第一外裝材10的上下逆轉並使開口部朝向上方放置，在壓紋部41裝填電極體100，使上段壓紋部41b之上段第一內側導通部43b與上段電極體100b之上面(藉由逆轉而係下面)所露出之正極145的連接部144重合，且同時使下段壓紋部41a之下段第一內側導通部43a與下段電極體100a之上面(藉由逆轉而係下面)所露出之正極110之連接部114重合。並且，使用導電性接著劑或焊接等將前述正極145之連接部144與上段第一內側導通部43b接合為可導通，相同地，將前述正極110之連接部114與下段第一內側導通部43a接合為可導通。又，上段第一內側導通部43b之位置僅係一例，只要係與正極145之正極集電體接觸之位置即可。接著，將下段電極體100a之下面(藉由逆轉而係上面)所露出的負極125b之連接部124與第二外裝材20之第二內側導通部53重合，使負極125b之連接部124與第二內側導通部53連接為可導通。又，第二內側導通部53之位置僅係一例，只要係與負極125b之負極集電體接觸之位置即可。
並且，將第二外裝材20被覆至第一外裝材10使凸緣部42與第二外裝材10之周緣部重合，組裝出具有電極體室31之外裝體30，且同時以電極體室31收納電極體100。
在前述組裝體之電極體室31注入電解質之狀態下，對於電極體室31之周圍加熱，將第一熱融著性樹脂層15與第二熱融著性樹脂層25熱密封接合，從而形成熱密封部32。藉此，製作圖1A及圖1B所示之蓄電裝置1。
前述蓄電裝置1，電極體100之正極110、145之連接部114、144係與第一外裝材10之下段第一內側導通部43a及上段第一內側導通部43b接合並導通第一金屬箔11，負極125b之接合部124係與第二內側導通部53接合並導通第二金屬箔21，在設置於外裝體30外面之第一外側導通部44及第二外側導通部54中進行與外部之電授受。
本發明之蓄電裝置中，係藉由在第一外裝材及第二外裝材中至少一者設置2段以上之壓紋部，從而得到多樣化形狀之外裝體。壓紋部之段數、各段之尺寸、凹凸方向可任意設定，且可進行適宜之設定，從而使搭載蓄電裝置之裝置的收納用空間不會有無效空間。壓紋部之平面形狀亦未限定為四角形，可形成為四角形以外之多角形、圓形等任意之形狀。此外，複數段之壓紋部並未限定為相似形。藉由外裝體之形狀多樣化而易於配合收納用空間，從而可有效利用收納用空間，盡可能縮小無效空間，故可縮小收納用空間，進而可實現裝置之薄型化、小型化。此外，若在外裝體形成配合收納用空間之形狀的壓紋部，可將裝填之蓄電裝置拘束於收容用空間之壁面而使空間內之晃動消失，從而較不易有第一外側導通部及第二外側導通部所連接之連接部材脫離所致之導通障礙的發生。此外，藉由形成2段以上之壓紋部可擴大外裝體之表面積，從而提高放熱効率。
此外，由於本發明之蓄電裝置並未使用接片而進行電授受，熱密封部係以全周將第一熱融著性樹脂層與第二熱融著性樹脂層直接接合，故具有高密封性。進一步，由於不必將接片從外裝體拉出，故不會因接片導致尺寸擴大。
本發明之蓄電裝置，並未限定如前述蓄電裝置1係在耐熱性樹脂層側之面設置外側導通部。藉由變更為外裝體之熱融著性樹脂層之一部分成為外面之形態，可在熱融著性樹脂層側之面形成外側導通部。例如，若將第一外裝材與第二外裝材之端部偏移重合則可使熱融著性樹脂層出現在外裝體之外面。此外，將第一外裝材或第二外裝材之端部彎折亦可使熱融著性樹脂層出現在外裝體之外面。並且，熱融著性樹脂層出現在外裝體之外面的位置，可設置第一外側導通部或第二外側導通部。但，由於第一耐熱性樹脂層及第二耐熱性樹脂層係構成原來外裝體之外面的面，故此等之面即使不進行上述之格外的組裝或加工，亦可設置第一外側導通部或第二外側導通部。雖然上述將第一外裝材與第二外裝材之端部偏移重合之外裝體，其外裝體尺寸會擴大；將第一外裝材或第二外裝材之端部彎折之外裝體，則需追加彎折用之步驟，惟若在第一耐熱性樹脂層及第二耐熱性樹脂層設置外側導通部，則不須伴隨外裝體尺寸之擴大或步驟之追加即可製作蓄電裝置。
此外，第一外側導通部及第二外側導通部可設置在較熱密封部為內側，亦即電極體室之外側之面。熱密封部係形成為由電極體室之周緣向外方延伸出之形態但可簡單彎折，藉由熱密封部之彎折可使外裝體縮小，且因電極體室之周圍增厚而可提高外裝體強度。若第一外側導通部及第二外側導通部係設置在電極體室之外側之面，彎折之熱密封部不阻礙電授受，與外部之連接不會有障礙，可奏效上述之効果。
本發明中，雖使具有壓紋部之電極體室的形狀與電極體的形狀一致並非必要件，惟較佳係仿照壓紋部的形狀所成電極體，從而不產生 電極體室內之無效空間。藉由使無效空間盡可能縮小且電極體之占有容積盡可能增大可實現裝置之高容量化。電極體，除了如前述電極體100係將複數個電極體結合一體所成積層型的電極體配合壓紋部之形狀以外，亦可將1張之正極箔及1張之負極箔與隔板一同捲回所成電極體配合壓紋部之形狀變形而使無效空間消失。因構成電極體之正極、負極及隔板任一者皆具有可撓性，故積層後亦可變形。此外亦可將複數個電極體並置，複數之電極體可於外裝體之厚方向上積層，亦可於外裝體之面方向上並置。進一步，取代將電極體與電解質放入電極體室內，亦可將複數個單電池配合壓紋部之形狀配置，從而收納並聯或串聯連接之1個組電池。各電極體及組電池係尺寸或容量不必相同，可形成為配合各壓紋部之形狀的尺寸。複數個電極體係介著同極之外裝材所具有之金屬層或接片而適宜連接。
圖7~10係外裝體及電極體之其他的形狀例。圖7、8係表示複數之電極體於外裝體之面方向上並置的例子，圖9、10係表示複數之電極體於外裝體之厚方向積層的例子。在此，與熱密封部之面垂直之方向稱為外裝體之厚方向，此外與熱密封部之面平行之面方向稱為外裝體之面方向。圖7之外裝體60，係第一外裝材10具有高度相異之3個壓紋部61a、61b、61c，並與平面狀之第二外裝材20組合。係對於前述外裝體60，將高度相異之3個電極體之62a、62b、62c並置之例。圖8之外裝體65，係第一外裝材10具有在壓紋部66a之頂面向內側突出之逆壓紋部66b，並與平面狀之第二外裝材20組合之例。對於前述外裝體65，將高度較低之電極體67b置入高度較高之2個電極體67a之間而並置之例。圖9之外裝體70，係第一外裝材10 於下段壓紋部71a之頂面具有上段壓紋部71b，且第二外裝材20具有向電極體室內突出之壓紋部72。對於前述外裝體70，係在下段電極體73a上重合配置較小之上段電極體73b之例。圖10之外裝體75，係第一外裝材10及第二外裝材20之兩者，具有在下段壓紋部76a、77a之頂面形成上段壓紋部76b、77b之2段壓紋部。對於前述外裝體75，係在較大之電極體78a之兩面個別重合配置較小之電極體78b之例。
雖圖7~圖10之外裝體60、65、70、75係省略內外之導通部的圖示，但與前述蓄電裝置1相同，係於內面形成導通電極體之第一內側導通部及第二內側導通部，於外面形成第一外側導通部及第二外側導通部。
(第二蓄電裝置)
圖11之蓄電裝置2，係使用前述第一外裝材10及第二外裝材20而製作正極部材80及負極部材90，並與隔板170及電解質一同組裝者。前述蓄電裝置2，係以前述正極部材80及負極部材90形成外裝體33，且同時將金屬箔11、21作為正極集電體及負極集電體利用之薄型裝置。
前述正極部材80，係在第一外裝材10之第一熱融著性樹脂層15側的面之中央具有導通部17，於此導通部17塗佈下塗層81及正極活性物質部82，在第一熱融著性樹脂層15側的面露出正極活性物質部82。前述導通部17在蓄電裝置2中係第一內側導通部83。另一方面，第一耐熱性樹脂層13側的面中，於鄰近端部之處形成有導通部 16。前述導通部16在蓄電裝置2中係第一外側導通部84。此外，前述正極部材80係形成有壓紋部85，其係向第一耐熱性樹脂層13側的面突出之下段壓紋部85a及上段壓紋部85b所成之2段構造，且正極活性物質部82配置在上段壓紋部85b之頂面。前述形狀之正極部材80，係藉由在平面片材之狀態下形成正極活性物質部82後進行壓紋加工而製作。
前述負極部材90，係在第二外裝材20之第二熱融著性樹脂層25側的面之中央具有導通部27，於此導通部27塗佈下塗層81及負極活性物質部92，在第二熱融著性樹脂層25側的面露出負極活性物質部92。前述導通部27在蓄電裝置2中係第二內側導通部93。另一方面，第二耐熱性樹脂層23側的面中，於鄰近端部之處形成有導通部26。前述導通部26在蓄電裝置2中係第二外側導通部94。此外，前述負極部材90係形成有壓紋部95，其係向第二熱融著性樹脂層25側的面突出之下段壓紋部95a及上段壓紋部95b所成之2段構造，且負極活性物質部92配置在上段壓紋部95b之頂面。前述形狀之正極部材90，係藉由在平面片材之狀態下形成負極活性物質部92後進行壓紋加工而製作。
上述之平面片材之正極部材80，例如，可藉由製作圖2之第一外裝材10，並於其導通部17形成下塗層81及正極活性物質部82而製作。此外，其他之製作方法，可例示為：在第一金屬箔11之所要部分塗布下塗層81及正極活性物質部82，並於所形成之正極活性物質部82之表面以黏著膠帶等遮蔽而形成接著劑層14，與熱融著性樹脂層 15貼合後，在正極活性物質部82上之熱融著性樹脂層15置入切口，將接著劑層14及黏著膠帶與熱融著性樹脂層15一同去除，從而露出正極活性物質部82之方法。前述負極部材90亦可藉由與正極部材80相同之手段而製作。又，本發明之蓄電裝置並未限定正極部材80及負極部材90之製造方法，亦可適用藉由其他之方法所製作之正極部材80及負極部材90。
前述蓄電裝置2，係藉由將負極部材90之壓紋部95嵌入正極部材80之壓紋部85，使正極活性物質部82與負極活性物質部92包夾隔板170且同時注入電解質，並將正極部材80之第一熱融著性樹脂層15與負極部材90之第二熱融著性樹脂層15熱密封接合形成熱密封部34而製作。前述隔板170係較正極活性物質部82及負極活性物質部92為大，且隔板170之周緣係融著於第一熱融著性樹脂層15及第二熱融著性樹脂層25，並與此等一同形成熱密封部34之一部分。前述正極活性物質部82及負極活性物質部92係對應本發明之蓄電裝置中之正極要素及負極要素，此等與隔板170(周緣之融著部分除外)及上下之下塗層81所占空間係對應電極體室。
〔第一及第二外裝材及蓄電裝置之構成材料〕
雖本發明係並未限定第一外裝材、第二外裝材及蓄電裝置之材料者，但較佳之材料可列舉出以下之材料。
(第一金屬箔及第二金屬箔)
前述第一金屬箔11及第二金屬箔21，係蓄電裝置之導通部，同時係賦予第一外裝材10及第二外裝材20，阻止氧或水分之侵入、 電解質反應產生之氣體的排出之氣體阻隔性之角色。使用導電性良好之金屬箔，可列舉例如：鋁箔、銅箔、鎳箔、不鏽鋼箔，或者此等之包覆箔、此等之燒鈍箔或未燒鈍箔等。此外，使用鎳、錫、銅、鉻等之導電性金屬的鍍金屬箔，例如鍍鋁箔亦為佳。此外，前述第一金屬箔11及第二金屬箔21之厚度係7~150μm為佳。
此外，前述第一金屬箔11及第二金屬箔21係形成化成皮膜為佳。前述化成皮膜，係藉由對於金屬箔之表面施予化成處理而形成之皮膜，藉由施予如此之化成處理，可充分防止因電解液所導致之金屬箔表面之腐蝕。例如，藉由進行以下之處理，對於金屬箔施予化成處理。亦即，在進行脫脂處理的金屬箔表面上，藉由塗佈下述1)~3)中任一項的水溶液於金屬箔之表面後，使其乾燥而施予化成處理。
1)含有磷酸、鉻酸、及選自氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液
2)含有磷酸、選自丙烯酸系樹脂、殼聚醣誘導體樹脂及苯酚系樹脂所成群中至少1種之樹脂、及選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液。
3)含有磷酸、選自丙烯酸系樹脂、殼聚醣誘導體樹脂及苯酚系樹脂所成群中至少1種之樹脂、選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種之化合物、及選自氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液
前述化成皮膜，其鉻附著量(單面)為0．1mg/m2~50mg/m2為佳，2mg/m2~20mg/m2為特佳。
(耐熱性樹脂層)
構成第一耐熱性樹脂層13及第二耐熱性樹脂層23之耐熱性樹脂，係使用不會因熱密封時之熱密封溫度而溶融之耐熱性樹脂。前述耐熱性樹脂，係使用具有較構成前述第一熱融著性樹脂層15及第二熱融著性樹脂層25之熱融著性樹脂之熔點高10℃以上之熔點的耐熱性樹脂為佳，使用具有較熱融著性樹脂之熔點高20℃以上之熔點的耐熱性樹脂為特佳。例如，使用延伸聚醯胺薄膜(延伸尼龍薄膜等)或延伸聚酯薄膜為佳。其中，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)薄膜或者二軸延伸聚萘二甲酸乙醇酯(PEN)薄膜為特佳。又，前述第一耐熱性樹脂層13及第二耐熱性樹脂層23可形成為單層，抑或，例如由延伸聚酯薄膜/延伸聚醯胺薄膜所成複層(延伸PET薄膜/延伸尼龍薄膜所成複層等)所形成亦可。前述第一耐熱性樹脂層13及第二耐 熱性樹脂層23之厚度係20μm~100μm為佳。
此外，構成將前述第一耐熱性樹脂層13及第二耐熱性樹脂層23貼合之接著劑層12、22之接著劑，使用選自聚酯胺基甲酸酯系接著劑及聚醚胺基甲酸酯系接著劑所成群中至少1種之接著劑為佳。前述接著劑層12，22之厚度，係設定在0．5μm~5μm為佳。
(熱融著性樹脂層)
構成第一熱融著性樹脂層15及第二熱融著性樹脂層25之熱融著性樹脂，係藉由選自聚乙烯、聚丙烯、烯烴系共聚物、此等之酸變性物及離聚物所成群中至少1種之熱融著性樹脂所成未延伸薄膜而構成為佳。前述熱融著性樹脂層15、25之厚度係設定在20μm~150μm為佳。
此外，構成將前述第一熱融著性樹脂層15及第二熱融著性樹脂層25貼合之接著劑層14、24之接著劑，係藉由烯烴系接著劑所形成之層為佳。使用2液硬化型之烯烴系接著劑時，可充分防止因電解液所導致之膨潤而降低接著性。前述接著劑層14、24之厚度，係設定在0．5μm~5μm為佳。
(電極體)
作為正極集電體111、141及負極集電體121、151使用之金屬箔係以上述之第一金屬箔11及第二金屬箔21為準。
正極活性物質部82、113、143，例如，係由添加有PVDF(聚偏二氟乙烯)；偏二氟乙烯與具有羥基、羧基、羰基、環氧基等之單體所成共聚物；PTFE(聚四氟乙烯)；SBR(丁苯橡膠)；苯乙 烯與丙烯酸之共聚物；CMC(羧甲基纖維素鈉鹽等)；PAN(聚丙烯腈)等之接著劑，及正極活性物質(例如，含有鋰，且進一步含有選自鈷、鎳、錳、鋁所成群中至少一種金屬的具有層狀岩鹽型之結晶構造的金屬氧化物；或者含有鋰，且進一步含有選自鐵、錳所成群中至少一種金屬的具有橄欖石型之結晶構造的金屬氧化物；或者含有鋰，且進一步含有選自錳、鎳所成群中至少一種金屬，具有尖晶石型之結晶構造的金屬氧化物等)所成混合組成物等所形成。前述正極活性物質部82、113、143之厚度，係設定在2μm~300μm為佳。進一步，前述正極活性物質部82、113、143，亦可含有乙炔黑、爐黑、灶黑等之碳黑、石墨微粒子、CNT(碳奈米管)等之導電補助劑。此外，負極活性物質部92、123、153，例如，係由對於PVDF；偏二氟乙烯與具有羥基、羧基、羰基、環氧基等之單體所成共聚物；SBR；苯乙烯與丙烯酸之共聚物；CMC；PAN等之接著劑，添加負極活性物質(例如，含有石墨、易石墨化碳、難石墨化碳、鈦酸鋰、矽、錫等之可與鋰合金化之元素之金屬等)之混合組成物等所形成。前述負極活性物質部92、123、153之厚度，係設定在1μm~300μm為佳。進一步，前述負極活性物質部92、123、153，亦可含有乙炔黑、爐黑、灶黑等之碳黑、CNT(碳奈米管)、石墨微粒子等之導電補助劑。
隔板130、134、160、170，可列舉出聚乙烯製隔板、聚丙烯製隔板、聚乙烯薄膜與聚丙烯薄膜所成複數層薄膜形成之隔板，抑或藉由在此等之樹脂製隔板上塗佈陶瓷等耐熱無機物所成濕式或乾式之多孔質薄膜構成之隔板等。前述隔板130、134、160、17 0之厚度，係設定在5μm~50μm為佳。
電解質，係將以碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、乙腈、γ丁內酯等之有機溶劑單獨或混合者溶解選自六氟磷酸鋰、雙(三氟甲基磺醯基)亞胺鋰、雙(氟甲基磺醯基)亞胺鋰等之鋰鹽中之鹽所成者為佳。
亦可為了減低集電體與活性物質部之接觸阻抗而於集電體與活性物質部之間設置下塗層。圖11之蓄電裝置2係在作為集電體之第一金屬箔11及第二金屬箔21設置下塗層81並形成正極活性物質部82及負極活性物質部92之例。下塗層即使在正極110、140、145及負極120、125a、125b、150、155中，亦可設置在正極集電體111、141與正極活性物質部113、143之間；負極集電體121、151與負極活性物質部123、153之間。前述下塗層之組成雖無特別限定，例如，為了提高PVDF(聚偏二氟乙烯)、SBR(丁苯橡膠)、PAN(聚丙烯腈)、殼聚醣等之多醣類、CMC(羧甲基纖維素鈉鹽等)之多糖類誘導體等之接著劑的導電性，而添加碳黑、CNT(碳奈米管)等之導電補助劑所成混合物為佳。配置時，厚度係設定在0．01μm~10μm為佳。
本申請案，係伴隨著在2015年10月5日提出申請的日本專利申請案的特願2015-197569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。
【產業上利用可能性】
本發明之蓄電裝置，係作為鋰離子電池、雙電層電容器、全固態電池等利用。
1‧‧‧蓄電裝置
10‧‧‧第一外裝材
16、17‧‧‧導通部
20‧‧‧第二外裝材
26、27‧‧‧導通部
30‧‧‧外裝體
31‧‧‧電極體室
32‧‧‧熱密封部
41‧‧‧壓紋部
41a‧‧‧下段壓紋部
41b‧‧‧上段壓紋部
42‧‧‧凸緣部
43a‧‧‧下段第一內側導通部(第一內側導通部)
43b‧‧‧上段第一內側導通部(第一內側導通部)
44‧‧‧第一外側導通部
53‧‧‧第二內側導通部
54‧‧‧第二外側導通部
100‧‧‧電極體
100a‧‧‧下段電極體
100b‧‧‧上段電極體
111、141‧‧‧正極集電體
114、124、144‧‧‧連接部
121‧‧‧負極集電體

Claims (6)

  1. 一種蓄電裝置，其特徵係具備1個以上之：第一外裝材，其係第一金屬箔之一側的面貼合第一耐熱性樹脂層，另一側的面貼合第一熱融著性樹脂層，且於前述第一熱融著性樹脂層側之面具有導通第一金屬箔之第一內側導通部；第二外裝材，其係第二金屬箔之一側的面貼合第二耐熱性樹脂層，另一側的面貼合第二熱融著性樹脂層，且於前述第二熱融著性樹脂層側之面具有導通第二金屬箔之第二內側導通部；及電極體，其係具有：含有正極活性物質之正極要素、含有負極活性物質之負極要素、及配置於此等之間之隔板；且前述蓄電裝置中前述第一外裝材及第二外裝材中至少一者，係在包含第一內側導通部及第二內側導通部之區域具有2段以上之壓紋部，將前述第一外裝材之第一熱融著性樹脂層與第二外裝材之第二熱融著性樹脂層互相對向，並融著第一熱融著性樹脂層與第二熱融著性樹脂層而成熱密封部，藉由該熱密封部之包圍，形成具有第一內側導通部及第二內側導通部於室內面對之電極體室之外裝體；與電解質一同封入前述電極體室內之電極體，正極要素係由第一內側導通部導通且負極要素係由第二內側導通部導通；且前述外裝體之外面，設置有導通前述第一金屬箔之第一外側導通部及導通前述第二金屬箔之第二外側導通部。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載之蓄電裝置，其中，前述第一外側導通部 及第二外側導通部係設置於較熱密封部更為內側者。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之蓄電裝置，其中，其係具備複數個電極體。
  4. 如申請專利範圍第3項所記載之蓄電裝置，其中，前述複數個電極體係積層於前述外裝體之厚方向。
  5. 如申請專利範圍第3項所記載之蓄電裝置，其中，前述複數個電極體係並置於前述外裝體之面方向。
  6. 如申請專利範圍第3項所記載之蓄電裝置，其中，前述複數個電極體係配合前述2段以上之壓紋部的形狀而配置。
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