TWI791747B - 薄型電池 - Google Patents
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Abstract
本發明之薄型電池係隔著隔離膜積層有正極與負極的扁平形狀的電極體、及電解質，被收容在由層合薄膜所成之外裝體內，藉由熔接而密封前述外裝體的端部的薄型電池，前述外裝體係具有從一面側被折返至另一面側而沿著前述電極體的邊緣的折返部，前述折返部係在沿著前述電極體的邊緣的方向中的兩端部，在前述電極體的外側，前述外裝體相對面的部位，具有插設樹脂片而熔接的樹脂介裝熔接部。
Description
本發明係關於在外裝體使用層合薄膜(Laminate film)的薄型電池。
以在外裝體使用層合薄膜的薄型電池而言，已知一種例如將長方形狀的鋁層合薄片彎曲成筒狀，在將相疊合的長邊方向的兩端部熱熔接的筒狀體的鋁層合薄片內，收容薄型扁平狀的發電體再將筒狀體的2個開口部被熱熔接所製作的薄型電池(參照例如專利文獻1)。該薄型電池係在與被收容在鋁層合薄片內的矩形狀發電體的任一面相對向的位置，配置相疊合而熱熔接的部位。接著，在呈矩形狀的發電體的外周部，形成平行2對的邊的邊緣之中的一方係配置鋁層合薄片被彎曲的彎曲部，另一方被配置在筒狀體的2個開口部側，鋁層合薄片被重疊熔接。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平11-219689號公報
上述薄型電池係由於鋁層合薄片為由薄型扁平狀的發電體的一面側被折返至另一面側而相重疊的部分，筒狀體的開口部被熔接的部分的兩端因鋁層合薄片的彈性，彼此的間隔容易擴展而有無法充分熔接之虞。此外，若以如抵抗鋁層合薄片的彈性般之更大的力折曲時，係具有鋁損傷且發生電解液漏液之虞的課題。
本發明係鑑於該課題而完成者，目的在提供具有熔接將外裝體折返的部位的熔接部的同時，亦不易發生漏液的薄型電池。
為達成該目的，本發明之一態樣之薄型電池係隔著隔離膜積層有正極與負極的扁平形狀的電極體、及電解質，被收容在由包含金屬箔的層合薄膜所成之外裝體內，藉由熔接而密封前述外裝體的端部的薄型電池，其中：前述外裝體係具有從一面側被折返至另一面側而沿著前述電極體的邊緣的折返部，前述折返部係在沿著前述電極體的邊緣的方向中的兩端部，在前述電極體的外側，前述外裝體相對面的部位，具有插設具熱熔融性的合成樹脂製的熔接片而熔接的樹脂介裝熔接部。
在該薄型電池中，可形成為以下者：前述電極體係呈矩形狀，前述外裝體係在形成前述電極體的四個邊之中的一個邊的前述邊緣配置前述折返部，在比前述電極體的其他三個邊更為前述電極體外側的重疊部位，藉由熔接而密封。
在該薄型電池中，前述熔接片係可形成為聚丙烯製。
在該薄型電池中，係可形成為在前述正極與前述負極係安裝有突片引腳，前述熔接片係前述突片引腳所具備的突片薄膜。
藉由本發明，可提供具有將外裝體折返的部位熔接的熔接部的同時，亦不易發生漏液的薄型電池。
1:薄型電池
2:外裝體
2a:樹脂介裝熔接部
3:正極
3a:正極集電體
3b:正極材料
4:負極
4a:負極集電體
4b:負極材料
5:隔離膜
6:電極體
6a:電極體的折返部側的邊緣
7:突片引腳
7a:端子引腳
7b:突片薄膜
8:熔接片
9:熱棒
20:層合薄膜
20a:折返部
20b:周緣區域
21:基材
22:保護層
23:熱熔接層
C:裂痕
S:未熔接空間
[第1圖]係顯示本發明之一實施形態之薄型電池的外觀的立體圖。
[第2圖]係顯示本發明之一實施形態之薄型電池的構成的立體圖。
[第3A圖]係顯示第1圖中由A觀看時的熔接前的狀態的示意圖。
[第3B圖]係顯示第1圖中由A觀看時的熔接後的狀態的示意圖。
[第4圖]係說明未熔接空間的示意圖。
[第5圖]係說明所發生的裂痕的示意圖。
[第6圖]係顯示本發明之一實施形態之薄型電池的變形例的外觀的立體圖。
[第7圖]係顯示第6圖中由B觀看時的熔接後的狀態的示意圖。
以下參照所附圖式，說明本發明之一實施形態。
<薄型電池的構成>
本發明之一實施形態之薄型電池1係例如形成為一次電池、二次電池等形態，將扁平矩形狀的電極體連同電解液一起密封在藉由層合薄膜所形成的外裝體內的薄型電池。
本發明之一實施形態之薄型電池1係如第1圖所示，形成平板狀的外觀形狀，被藉由層合薄膜20所形成的外裝體2所密封。
如第2圖所示，薄型電池1係在外裝體2內，連同電解液一起封入有隔著隔離膜5積層薄片狀的正極3與薄片狀的負極4而成的電極體6。正極3係在由金屬板或金屬箔所成之正極集電體3a的一主表面配置含有正極活性物質的正極材料3b者，負極4係在由金屬板或金屬箔等所成之負極集電體4a的一主表面配置含有負極活性物質的負極材料4b者。
電極體6係將正極3與負極4以各自的電極材料(3b、4b)相面對的方式，隔著隔離膜5被積層、壓接(或熔接於隔離膜5)者。
在正極3與負極4的各個的電極集電體(3a、4a)係安裝有突片引腳7。突片引腳7係為在由實質上為電極端子板亦即金屬板或金屬箔等所成之帶狀的端子引腳7a的延長路徑上，以夾著該端子引腳7a的方式熔接有具熱熔接性的絕緣樹脂製的突片薄膜7b的構造。
呈帶狀的端子引腳7a的一側端部形成為正極3的電極端子板或負極4的電極端子板而露出於外裝體2的外側，另一側端部係藉由超音波熔接等方法而被連接在正極集電體3a或負極集電體4a。
外裝體2係由呈矩形狀的1枚層合薄膜20所形成，由電極體6的一側的面被折返至另一側的面，在經折返的一枚層合薄膜20之間配置有電極體6。
層合薄膜20係如第3A圖所示，形成在由鋁箔等金屬箔所成之基材21的內外面積層1層以上的樹脂層的構造，在一面積層例如由聚醯胺樹脂等所成之保護層22，在另一面積層例如聚丙烯等具熱熔接性的熱熔接層23的構造。
經折返的1枚層合薄膜20中彎曲的折返部20a係沿著形成呈矩形狀的電極體6的四個邊之中的一個邊的邊緣6a作配置。接著，層合薄膜20係藉由熱壓接法，在比電極體6的其他三個邊的邊緣更為外側處熔接重疊的周緣區域20b而密閉內部。
本實施形態之薄型電池1係如第1圖及第2圖所示，在層合薄膜20的折返部20a之沿著電極體6的邊緣6a的方向中的兩端部，在電極體6的外側，層合薄膜20相面對的部位，具有樹脂介裝熔接部2a。樹脂介裝熔接部2a係在經折返的層合薄膜20間插設具熱熔融性的合成樹脂製的熔接片8而成，當層合薄膜20的周緣區域20b被熔接時，熔接片8被熔接於層合薄膜20。在本實施形態中，具熱熔融性的合成樹脂製的熔接片8係例如以與層合薄膜20的熱熔接層23為相同素材的聚丙烯所形成。
<薄型電池的製造方法>
製造本實施形態之薄型電池1時，將熱熔接層23側作為內面來配置呈長方形狀的1枚層合薄膜20，使其偏向長邊方向中的一方側來配置電極體6。此時，形成電極體6的四邊之中的一邊的邊緣6a位於長邊方向的中央，並且以與長邊方向垂直的方式配置電極體6。
接著，將在層合薄膜20中未配置有電極體6之側的部位朝電極體6側折返，藉由經折返而相面對的層合薄膜20夾著電極體6。此時，如第3A圖所示，在層合薄膜20的折返部20a之沿著電極體6的邊緣6a的方向中的兩端部，在經折返的層合薄膜20間插入熔接片8。
接著，將彼此相面對的層合薄膜20的周緣區域20b連同熔接片8一起藉由熱棒9進行熱壓接而成形為扁平袋狀的外裝體2，如第3B圖所示，在折返
部20a的周緣區域20b具有樹脂介裝熔接部2a的薄型電池1即完成。其中，進行該熱壓接時，在外裝體2的周緣區域20b，將端子引腳7a比層合薄膜20的邊緣更為突出的突片引腳7的突片薄膜7b連同層合薄膜20一起進行熱熔接。藉此，被熔接在端子引腳7a的突片薄膜7b被熔接在層合薄膜20的熱熔接層23。
<藉由本實施形態之薄型電池所得的效果>
藉由本實施形態之薄型電池1，外裝體2係在折返部20a，具有：插設熔接片8而被熔接在沿著電極體6的邊緣6a的方向中的兩端部的樹脂介裝熔接部2a。因此，即使在折返部20a因層合薄膜20的彈性，相面對的層合薄膜20的端部彼此不易近接的情形下，插設於其間的熔接片8亦以填埋層合薄膜20的端部彼此之間的方式被熔融，因此在折返部20a，不會有形成如第4圖所示之未熔接空間S的情形，而可更確實地密封折返部20a的周緣區域20b。
此外，藉由插設熔接片8，層合薄膜20的彎曲變得平緩，亦不需要以如抵抗層合薄膜20的彈性般的更大的力折曲層合薄膜20。因此，如第5圖所示，由於並不會有在形成層合薄膜20的基材的鋁箔等金屬箔產生裂痕C等發生損傷的情形，因此可防止電解液發生漏液。
此外，外裝體2係除了沿著形成電極體6的四個邊之中的一個邊的邊緣6a的折返部20a之外，在比電極體6的其他三個邊更為外側的周緣區域20b，藉由熔接來密封重疊。因此，例如相較於在2枚層合薄膜間夾著電極體而四周被熔接所形成的薄型電池，可減小僅以折返部20a的部分被熔接的周邊區域。因此，可加大同一面積可配置的電極體6的大小，因此可提供能量密度更高的薄型電池1。
此外，由於將熔接片8形成為與層合薄膜20的熱熔接層23為相同素材的聚丙烯製，因此熔融溫度相同且彼此容易熔融，因此可更確實地密封。
<薄型電池的變形例>
在上述實施形態中，係說明在層合薄膜20的折返部20a之沿著電極體6的邊緣6a的方向中的兩端部插入熔接片8而形成樹脂介裝熔接部2a之例，但是並非為侷限於此者。例如，亦可如第6圖、第7圖所示，在外裝體2的周緣區域20b，將比層合薄膜20的邊緣更為突出而被熱熔接的端子引腳7a的突片薄膜7b配置在一側端部，在另一側端部插入熔接片8，藉由突片薄膜7b形成樹脂介裝熔接部2a。
在上述實施形態中，係以沿著形成電極體6的一個邊的邊緣6a，將層合薄膜20折返而將三邊熔接的薄型電池1為例來進行說明，但是並非為侷限於此者。例如，亦可為在將層合薄膜20長邊方向的端部彼此相疊合而熱熔接的筒狀體的層合薄膜20內收容電極體6而將筒狀體的2個開口熱熔接所製作的薄型電池1。此時，在呈矩形狀的電極體6的外周部沿著呈平行的一對邊的二個邊緣而形成層合薄膜20的折返部20a，因此在位於電極體6的四個角落的各折返部20a的熔接部分插入熔接片8、或配置突片薄膜7b來進行熔接，藉此形成樹脂介裝熔接部2a。
<效果的確認>
以下顯示針對本實施形態之薄型電池1確認出效果的實驗的結果。
在本實驗中，以本實施形態之試樣與2個比較試樣，驗證能量密度與有無來自折返部20a的漏液。比較試樣1係具有不具折返部20a而四方被熔接
的外裝體的薄型電池，比較試樣2係具有具折返部20a而三方被熔接的外裝體，在折返部20a未插設有熔接片8的薄型電池。
在本實驗中，將上述實施形態之薄型電池(以下稱為實施試樣)1，亦即具有具折返部20a而三方被熔接的外裝體2且在折返部20a插設有熔接片8的薄型電池1、及上述2種類的比較試樣的薄型電池，各自各製造6個，確認出各薄型電池中的能量密度與漏液的有無。
實施試樣的規格係如以下所示。
≪實施試樣的規格≫
<正極>
在鋁集電體3a的單面，將作為活性物質的Li2CoO2以94重量份、作為導電材的乙炔黑以3重量份、作為結合劑的PVdF以3重量份進行調整後的漿體，以單面平均單位面積克重量32.5mg/cm2進行塗布，在乾燥/沖壓後，以50mm×30mm(除了端子熔接部之外)切出而形成為正極電極3。
<負極>
在銅集電體4a的單面，將調整成石墨100重量份、作為增黏劑的CMC(羧甲基纖維素)1.5重量份、作為結合劑的SBR(苯乙烯-丁二烯橡膠)3.0重量份所組成的漿體，以單面平均單位面積克重量13.0mg/cm2進行塗布，在乾燥/沖壓後，以52mm×32mm(除了端子熔接部之外)切出而形成為負極電極4。
<隔離膜>
使用厚度35μm的纖維素製不織布(市售品)作為隔離膜5。
<電池的作成>
首先，依正極3、隔離膜5、負極4的順序積層，製作出以積層體而成的電極體6。
接著，將所製作的電極體6插入至形成外裝材且被折返成2個的鋁層合薄膜20之間，來組裝電池。
最後，將鋁層合薄膜20的周緣區域20b的密封寬幅形成為5mm，以在表面配置有PTFE薄片的180℃的熱棒9，將三邊密封來製作電池。此時，以使形成電極端子板的突片引腳7的突片薄膜7b在折返部20a密接的形式進行密封，在另一側折返部20a，使將厚度0.2mm的聚丙烯薄膜切斷成5×5mm的薄膜作為熔接片8而熔接在折返部20a。此外，在電池的內部係注入電解液(在將伸乙烯碳酸酯(Ethylene carbonate)、碳酸二乙酯(Diethyl carbonate)以重量比形成為1：2的混合溶媒，以1莫耳/L的濃度溶解LiPF6後的溶液)，在減壓含浸後，進行真空密封。
此時的電池尺寸為37.5mm×68.0mm×0.42mm(除了突片部之外)。
<特性評估>
將電池以50mA的定電流充電至電池電壓成為4.2V為止，之後進行1小時施加4.2V的定電壓的定電流/定電壓充電。接著，以5mA的定電流放電至電池電壓成為2.5V為止。
≪比較試樣1的規格≫
<正極>與實施試樣同樣
<負極>與實施試樣同樣
<隔離膜>與實施試樣同樣
<電池的作成>
將與實施試樣同樣製作的電極體6，插入至形成外裝材的2枚鋁層合薄膜20之間來組裝電池，將鋁層合薄膜20的周緣區域20b的密封寬幅形成為5mm，以在表面配置有PTFE薄片的180℃的熱棒9，將四邊密封來製作電池。
電解液的注入、及減壓含浸後的真空密封係與實施試樣相同。
此時的電池尺寸為42.5mm×68.0mm×0.42mm(除了突片部之外)。
<特性評估>與實施試樣同樣
≪比較試樣2的規格≫
<正極>與實施試樣同樣
<負極>與實施試樣同樣
<隔離膜>與實施試樣同樣
<電池的作成>
在使電極端子板的突片引腳7的突片薄膜7b不密接折返部20a，而在另一側折返部20a未熔接有聚丙烯薄膜(熔接片8)的部份與實施試樣不同。
此時的電池尺寸為37.5mm×68.0mm×0.42mm(除了突片部之外)。
<特性評估>與實施試樣同樣
將實驗結果顯示在表1。
<由表1中的比較試樣1與實施試樣及與比較試樣2的比較>
確認出由於使用相同的電極體6，因此任何電池均容量相同，但是在比較試樣2及實施試樣中，將鋁層合薄膜20形成為折返構造且將三方熔接，因此一邊份的熔接區域消失，因而電池面積減少，作為電池的能量密度增加約13%。
<由表1中的實施試樣與比較試樣2的比較>
由表1確認出在比較試樣2雖然看到來自折返部20a的漏液，但是在實施試樣，並未看到漏液的發生。
上述實施形態係供容易理解本發明之用者，並非為用以限定本發明來作解釋者。本發明可在未脫離其要旨的情形下被變更、改良，在本發明包含其等效物，自不待言。
2‧‧‧外裝體
2a‧‧‧樹脂介裝熔接部
6‧‧‧電極體
6a‧‧‧電極體的折返部側的邊緣
8‧‧‧熔接片
9‧‧‧熱棒
20‧‧‧層合薄膜
20a‧‧‧折返部
21‧‧‧基材
22‧‧‧保護層
23‧‧‧熱熔接層
Claims (8)
- 一種薄型電池，係隔著隔離膜積層有正極與負極的扁平形狀的電極體、及電解質，被收容在由包含金屬箔的層合薄膜所成之外裝體內，藉由熔接而密封前述外裝體的端部的薄型電池，其中：前述外裝體係具有從一面側被折返至另一面側而沿著前述電極體的邊緣的折返部，前述折返部係在沿著前述電極體的邊緣的方向中的兩端部，在前述電極體的外側，前述外裝體相對面的部位，具有插設具熱熔融性的合成樹脂製的熔接片而熔接的樹脂介裝熔接部。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型電池，其中，前述電極體係呈矩形狀，前述外裝體係在前述電極體的四個邊之中的一個邊的前述邊緣配置前述折返部，在比前述電極體的其他三個邊更為前述電極體外側的重疊部位，藉由熔接而密封。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型電池，其中，前述熔接片係聚丙烯製。
- 如申請專利範圍第1項所述之薄型電池，其中，在前述正極與前述負極係安裝有突片引腳，前述熔接片係前述突片引腳所具備的突片薄膜。
- 如申請專利範圍第2項所述之薄型電池，其中，前述熔接片係聚丙烯製。
- 如申請專利範圍第2項所述之薄型電池，其中，在前述正極與前述負極係安裝有突片引腳，前述熔接片係前述突片引腳所具備的突片薄膜。
- 如申請專利範圍第3項所述之薄型電池，其中，在前述正極與前述負極係安裝有突片引腳，前述熔接片係前述突片引腳所具備的突片薄膜。
- 如申請專利範圍第5項所述之薄型電池，其中，在前述正極與前述負極係安裝有突片引腳，前述熔接片係前述突片引腳所具備的突片薄膜。
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