TWI793476B - 極耳、鋰離子電池及非水電解質裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種極耳、鋰離子電池及非水電解質裝置，前述極耳使用於在層合材料的內部至少封入有電解液或固體電解質的層合型鋰離子電池，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成；及一對膜部，係在內部至少分散有乾燥劑，從兩側密接於引線端子，並將引線端子與層合材料的間隙進行密封，膜部由積層為三層至五層中的任一層之樹脂膜組成，乾燥劑分散於樹脂膜中除了最外層以外的至少一個樹脂膜中。
Description
本發明係有關一種膜部密接於引線端子之極耳、具備極耳之鋰離子電池及非水電解質裝置的技術領域。
在用作車載電池、蓄電池等之鋰離子電池等非水電解質裝置中有層合型非水電解質裝置，在該層合型非水電解質裝置中，在呈袋狀之層合材料的內部封入有電極和電解液或固體電解質。在層合型非水電解質裝置中，由一端部連接於電極且另一端部暴露於層合材料的外部之極耳取出電力。
在這種極耳中設置有：金屬製引線端子，係作為用於取出電力之端子構件而發揮功能；及膜部，係用於在引線端子與層合材料之間密封兩者的間隙並絕緣兩者。藉由熱壓接膜部，引線端子與層合材料的間隙被密封。
在極耳中，已知有：在膜部的內部分散並含有在熱壓接時的溫度下呈非熔融性之粒子(非熔融性樹脂)者(例如，參閱專利文獻1)；及在膜部的內部分散並含有粒徑小於樹脂膜的厚度的粒子者(例如，參閱專利文獻2)。在專利文獻1及專利文獻2中所示之極耳中，藉由分散於膜部內部之粒子，防止當膜部熱壓接時層合材料與引線端子接觸，並確保兩者的絕緣性。
[專利文獻1]日本特開2009-057400號公報
[專利文獻2]日本特開2016-207554號公報
然而，在非水電解質裝置中，如上所述，藉由膜部而確保層合材料與引線端子的絕緣性，但是由於空氣中的水分滲透膜部而侵入到層合材料的內部，並與電解液進行反應，藉此產生氟酸(氫氟酸)，從而可能會引起膜部與引線端子之間的剝離、或者引線端子與電極連接部之間的剝離。藉此，可能會導致非水電解質裝置的輸出降低等劣化或發熱等。
因此，本發明的目的在於，抑制水分侵入到層合材料的內部，減少由水分的侵入引起之劣化而延長鋰離子電池或包含其之非水電解質裝置的壽命。
第一，本發明之極耳使用於在層合材料的內部至少封入有電解液或固體電解質之層合型鋰離子電池，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成；及一對膜部，係在內部至少分散有乾燥劑，從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部由積層為三層至五層中的任一層之樹脂膜組成，前述乾燥劑分散於前述樹脂膜中除了最外層以外的至少一個前述樹脂膜中。
藉此，由分散到樹脂膜中除了最外層以外的樹脂膜中之乾燥劑來吸附侵入到膜部內之空氣中的水分。
第二，在上述本發明之極耳中，前述膜部由聚烯烴系樹脂形成為較佳。
藉此，膜部由不易使水分滲透之材料形成。
第三，在上述本發明之極耳中，前述膜部的厚度設為50μm以上且200μm以下為較佳。
藉此，在熱壓接狀態的膜部中，保持引線端子與層合材料不易接觸之厚度。
第四，在上述本發明之極耳中，使用物理吸附水分之材料作為前述乾燥劑為較佳。
藉此，在極耳的製造工序中，可以將所吸附之水分從乾燥劑釋放到大氣中。
第五，在上述本發明之極耳中，使用沸石、塊滑石或二氧化矽作為前述乾燥劑為較佳。
藉此，在極耳的製造工序中不必考慮因乾燥劑吸附水分而引起之捕水能力的降低。
第六，在上述本發明之極耳中，使用化學吸附水分之材料作為前述乾燥劑為較佳。
藉此，捕水上限高的乾燥劑分散於膜部中。
第七，在上述本發明之極耳中，使用鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物或該等的混合物或複合氧化物作為前述乾燥劑為較佳。
藉此，由捕水上限高的乾燥劑化學吸附水分。
第八，在上述本發明之極耳中，前述乾燥劑的粒徑設為50μm以下為較佳。
藉此，在確保了引線端子與層合材料不接觸之充分之厚度之狀態下密封引線端子與層合材料的間隙。
第九，在上述本發明之極耳中，前述乾燥劑的重量相對於前述膜部的重量設為30%以下為較佳。
藉此，膜部中所包含之乾燥劑的量以重量比設為30%以下。
第十，本發明之鋰離子電池係在層合材料的內部至少封入有電解液或固體電解質並設置有極耳之層合型鋰離子電池，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成；及一對膜部，係在內部至少分散有乾燥劑，從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部由積層為三層至五層中的任一層之樹脂膜組成，前述乾燥劑分散到前述樹脂膜中除了最外層以外的至少一個前述樹脂膜。
藉此，在極耳中，由分散到樹脂膜中除了最外層以外的樹脂膜中之乾燥劑來吸附侵入到膜部內之空氣中的水分。
第十一，本發明之極耳使用於在層合材料的內部至少封入有電極和電解液或固體電解質的層合型非水電解質裝置，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成，兩端部分別設置為連接於前述電極之電極連接部和連接於外部機器之外部端子部；及一對膜部，係從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部在厚度方向上設為第1樹脂膜、第2樹脂膜、第3樹脂膜這三層，並且前述第1樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述引線端子，前述第3樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述層合材料，前述第2樹脂膜具有分散到內部之乾燥劑，並且耐熱性高於前述第1樹脂膜和前述第3樹脂膜，在前述第1樹脂膜或前述第3樹脂膜中的至少一方設置有覆蓋前述第2樹脂膜中之前述電極連接部側的端面和前述外部端子部側的端面之被覆部。
藉此，藉由由分散到膜部內部之乾燥劑來吸附滲透膜部之空氣中的水分而抑制水分侵入到層合材料的內部，並且藉由由被覆部覆蓋第2樹脂膜的各端面而抑制水分侵入到第2樹脂膜，從而乾燥劑的失活速度降低。
第十二，在上述本發明之極耳中，前述被覆部由前述第1樹脂膜和前述第3樹脂膜的各一部分設置為較佳。
藉此，由於第2樹脂膜的端面由第1樹脂膜和第3樹脂膜的各一部分覆蓋，因此被覆部不易偏向第1樹脂膜或第3樹脂膜中的一方。
第十三，在上述本發明之極耳中，前述被覆部係藉由當前述膜部熱壓接時前述第1樹脂膜或前述第3樹脂膜中的至少一方因熱變形而形成為較佳。
藉此，當熱壓接時，第1樹脂膜或第3樹脂膜密接於引線端子或層合材料，並且形成被覆部，因此不需要用於形成被覆部之專用工序。
第十四，在上述本發明之極耳中，當將連接前述第2樹脂膜的兩個前述端面之方向設為被覆方向，將前述被覆部在前述被覆方向上之厚度設為被覆厚度時，前述被覆厚度設為0.1mm以上為較佳。
藉此，由於端面被足夠量的被覆部所覆蓋，因此第2樹脂膜中所含有之乾燥劑的失活速度降低。
第十五，在上述本發明之極耳中，前述第2樹脂膜中之前述乾燥劑的含有率以重量比設為5%以上為較佳。
藉此，在含有足夠量的乾燥劑之狀態下，端面被厚度充分之被覆部所覆蓋。
第十六，在上述本發明之極耳中，前述第2樹脂膜的厚度設為20μm以上為較佳。
藉此，即使在第1樹脂膜和第3樹脂膜的厚度變薄之狀態下，第2樹脂膜亦設為恆定以上的厚度，因此整個膜部設為充分之厚度。
第十七，在上述本發明之極耳中，前述第2樹脂膜被交聯為較佳。
藉此，藉由第2樹脂膜被交聯，第2樹脂膜的強度提高且耐熱性提高。
第十八，本發明之非水電解質裝置係在層合材料的內部至少封入有電極和電解液或固體電解質並設置有極耳之層合型非水電解質裝置，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成，兩端部分別設置為連接於前述電極之電極連接部和連接於外部機器之外部端子部；及一對膜部，係從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部在厚度方向上設為第1樹脂膜、第2樹脂膜、第3樹脂膜這三層，並且前述第1樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述引線端子，前述第3樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述層合材料，前述第2樹脂膜具有分散到內部之乾燥劑，並且耐熱性高於前述第1樹脂膜和前述第3樹脂膜，前述第1樹脂膜或前述第3樹脂膜中的至少一方設置有覆蓋前述第2樹脂膜中之前述電極連接部側的端面和前述外部端子部側的端面之被覆部。
藉此，在極耳中，藉由由分散到膜部內部之乾燥劑來吸附滲透膜部之空氣中的水分而抑制水分侵入到層合材料的內部，並且藉由由被覆部覆蓋第2樹脂膜的各端面而抑制水分侵入到第2樹脂膜，從而降低乾燥劑的失活速度。
[發明效果]
依本發明，能夠減少由水分侵入引起之劣化而延長壽命。
以下，參閱圖式對用於實施本發明的形態進行說明。
＜非水電解質裝置(鋰離子電池)的概略結構＞
首先，作為使用極耳之層合型非水電解質裝置的示例，對鋰離子電池的概略結構進行說明(參閱圖1及圖2)。另外，本發明的非水電解質裝置的適用範圍並不限定於鋰離子電池，本發明亦可適用於層合型鋰離子電容器等其他非水電解質裝置。
在以下說明中，在非水電解質裝置(鋰離子電池)中將極耳突出之方向設為上方，設為表示前後上下左右的方向者。然而，以下所示之前後上下左右的方向係用於便於說明者，關於實施本發明，並不限定於該等方向。
非水電解質裝置(鋰離子電池)100具有呈袋狀之層合材料101、封入到層合材料101的內部之各部、一部分位於層合材料101的內部之極耳1、1(參閱圖1)。
層合材料101呈上端部形成為密封部102之筒狀。層合材料101例如設為三層構造，分別由樹脂材料形成之外表面層101a和內表面層101b積層於金屬層101c的兩側(參閱圖2)。作為外表面層101a，例如使用聚對苯二甲酸乙二醇酯，作為內表面層101b，例如使用聚丙烯或聚乙烯，作為金屬層101c，例如使用鋁。
在層合材料101的內部封入有電解液103、正極104、負極105及隔板106。正極104和負極105浸入於電解液103中，由隔板106來分隔配置有正極104之空間和配置有負極105之空間。作為正極104，例如使用鋁，作為負極105，例如使用銅。另外，可以使用固體電解質來代替電解液103。
＜第1實施形態中之極耳的結構＞
其次，對第1實施形態中之極耳1的結構進行說明(參閱圖2及圖3)。
極耳1由藉由金屬材料而形成之引線端子2和從兩側密接於引線端子2之一對膜部3、3組成(參閱圖2)。極耳1處於一部分密接於密封部102之狀態，上端側部分從層合材料101突出。
引線端子2例如形成為厚度設為50μm至3000μm之薄板狀。引線端子2的下端部形成為電極連接部2a，並連接於正極104或負極105。引線端子2的上端部形成為從層合材料101暴露於外部之外部端子部2b，藉由在外部端子部2b上連接外部機器的未圖示之連接端子而從非水電解質裝置100取出電力。
作為引線端子2，例如使用鋁或銅，表面被實施鍍鎳。然而，在鋁的情況下，有時亦未被實施電鍍。另外，對引線端子2中之位於層合材料101內部之部分，亦可設置抑制引線端子2腐蝕之耐腐蝕被摸。
膜部3的厚度例如設為50μm以上且200μm以下。
膜部3在左右兩側的端部從引線端子2突出之狀態下密接於引線端子2的厚度方向上之兩面(參閱圖3)。膜部3中之密接於引線端子2之部分被設為密接部4。膜部3的左右方向上之兩端部被設為配合部5、5，該配合部5、5係在膜部3、3密接於引線端子2的兩面之狀態下對向之端部彼此貼合而成。
在膜部3的內部分散有(含有)粒子狀乾燥劑6。另外，在膜部3中，除了乾燥劑6以外，亦可含有交聯劑、抗氧化劑等添加劑。
膜部3在厚度方向上設為第1樹脂膜7、第2樹脂膜8、第3樹脂膜9這三層，並且第1樹脂膜7藉由熱壓接而密接於引線端子2，第3樹脂膜9藉由熱壓接而密接於層合材料101的密封部102。在膜部3中，第1樹脂膜7的外表面7a密接於引線端子2，第3樹脂膜9的外表面9a密接於內表面層101b。
第1樹脂膜7和第3樹脂膜9的厚度例如設為相同，第2樹脂膜8的厚度設為比第1樹脂膜7和第3樹脂膜9的厚度厚。例如，第1樹脂膜7和第3樹脂膜9的厚度設為10μm至50μm，第2樹脂膜8的厚度設為20μm至50μm。
在膜部3中，第1樹脂膜7、第2樹脂膜8、第3樹脂膜9的基本樹脂均由在樹脂中不易使水分滲透之聚烯烴系樹脂例如聚丙烯(酸改質聚丙烯)形成。第1樹脂膜7和第3樹脂膜9設置為密接層，第2樹脂膜8設置為耐熱層，第2樹脂膜的8之耐熱性高於第1樹脂膜7和第3樹脂膜9。在第2樹脂膜8中分散有乾燥劑6和交聯劑。
作為乾燥劑6，可以使用物理吸附水分之材料。藉由使用物理吸附水分之材料作為乾燥劑6，在極耳1的製造工序中，可以將所吸附的水分從乾燥劑6釋放到大氣中，能夠製造具有高捕水功能之乾燥劑6分散到膜部3中之極耳1。作為物理吸附水分之乾燥劑6，例如使用沸石、塊滑石、二氧化矽等。沸石、塊滑石、二氧化矽由於可以藉由加熱將所吸附之水分釋放到大氣中，因此在製造工序中不必考慮藉由乾燥劑6吸附水分而引起之捕水能力的降低，能夠確保膜部3的良好之製造狀態。然而，作為乾燥劑6，可以使用物理吸附水分之材料和化學吸附水分之材料兩者。
另外，作為乾燥劑6，可以使用化學吸附水分之材料。藉由使用化學吸附水分之材料作為乾燥劑6，捕水上限高的乾燥劑6分散到膜部3中，因此在膜部3中確保充分之捕水性，從而能夠抑制產生非水電解質裝置100的輸出降低或發熱等。作為化學吸附水分之乾燥劑6，例如可以使用氧化鈣。氧化鈣的粒徑例如設為50μm以下，氧化鈣的重量設為第2樹脂膜8中之含有率相對於第2樹脂膜8的整體以重量比例如為10%以上。又，作為具有化學吸附水分之捕水性之乾燥劑6的材料，可以使用氧化鍶、氧化鋇、氧化鎂來代替氧化鈣。再者，亦可使用以氧化鈣為代表之鹼土類金屬氧化物、鹼金屬氧化物或該等的混合物或複合氧化物。
由於氧化鈣的捕水上限尤其高且易獲性或易處理性高，因此藉由將氧化鈣用作乾燥劑6，在確保了充分之捕水性之基礎上，能夠降低製造成本。另外，藉由使用氧化鍶、氧化鋇、氧化鎂來代替氧化鈣，亦能夠獲得相同的效果。
又，與藉由物理吸附而捕水之材料相比，鹼土類金屬氧化物的捕水上限高，因此可以藉由使用鹼土類金屬氧化物作為乾燥劑6而減少膜部3中所包含之乾燥劑6的量，在確保了充分之捕水性之基礎上，能夠降低製造成本。另外，作為乾燥劑6，藉由使用鹼金屬氧化物或鹼金屬氧化物和鹼土類金屬氧化物的混合物或複合氧化物來代替鹼土類金屬氧化物，亦能夠獲得相同的效果。
又，乾燥劑6的粒徑設為50μm以下為較佳。藉此，當進行了熱壓接時，在膜部3至少保持了乾燥劑6的粒徑量的厚度之狀態下，引線端子2與層合材料101的間隙被密封。從而，能夠確保引線端子2與層合材料101的良好之絕緣狀態。然而，在使用了粒徑小的乾燥劑6之情況下，能夠減小膜部3的厚度。
再者，乾燥劑6的重量相對於膜部3的重量設為30%以下為較佳。藉此，在膜部3中不易產生乾燥劑6的分散不良或凝聚，因此能夠確保膜部3中之引線端子2與層合材料101的良好之密接狀態。
在如上所述構成之極耳1中，在密封部102中在膜部3、3的厚度方向上之一個表面分別接觸到層合材料101的內表面層101b、101b之狀態下，密封部102被熱壓接。在藉由加熱而熔融了膜部3、3之狀態下密封部102被加壓，藉此引線端子2與內表面層101b的間隙被密封，並且層合材料101被密封。
此時，由於加壓前的膜部3形成為適當之厚度，因此即使在加壓之後，亦可保持引線端子2與層合材料101不易接觸之厚度。在上述極耳1中，藉由使用厚度為50μm以上且200μm以下的樹脂膜作為膜部3，在加壓之後，引線端子2與層合材料101亦不易接觸，防止由引線端子2與金屬層101c的接觸引起之短路，因此在保持引線端子2與層合材料101的絕緣性之狀態下能夠確保良好之密封狀態。
又，由於乾燥劑6在加壓時不易破碎且粒徑不易改變，因此即使在藉由密封部102被加壓而樹脂膜在厚度方向上被壓縮之情況下，膜部3亦保持乾燥劑6的大致粒徑量以上的厚度。
在如上所述構成之極耳1中，在膜部3中分散有乾燥劑6。藉此，侵入到膜部3的內部之空氣中的水分被乾燥劑6吸附而可抑制水分侵入到層合材料101的內部，因此能夠減少由水分的侵入引起之非水電解質裝置100的劣化而能夠延長非水電解質裝置100的壽命。又，由於乾燥劑6不易破碎，因此在膜部3中當加壓時保持防止引線端子2與層合材料101接觸之厚度，因此能夠確保引線端子2與層合材料101的良好之絕緣狀態。
又，由於乾燥劑6分散於作為樹脂膜中除了最外層以外的樹脂膜之第2樹脂膜8中，因此分散有乾燥劑6之第2樹脂膜8從厚度方向被第1樹脂膜7和第3樹脂膜9覆蓋。
從而，藉由由分散到膜部3的內部之乾燥劑6吸附滲透膜部3之空氣中的水分，能夠抑制水分侵入到層合材料101的內部，並且能夠抑制由水分侵入到第2樹脂膜8中所引起之非水電解質裝置100的劣化。
另外，在上述中示出膜部3由積層為三層之樹脂膜形成之示例，但是膜部3可以由積層為四層或五層中之任一種之樹脂膜組成，乾燥劑6可以分散於樹脂膜中除了最外層以外的至少一個樹脂膜中。
又，在該情況下，乾燥劑6可以分散於樹脂膜中除了最外層以外的兩個以上的樹脂膜中，分散到至少一個樹脂膜中之乾燥劑6的量可以設為與分散到其他至少一個樹脂膜中之乾燥劑6的量不同。
藉此，膜部3由所分散之乾燥劑6的量不同之複數個樹脂膜構成，因此能夠提高膜部3的設計自由度。
又，膜部3由聚烯烴系樹脂形成。從而，能夠提高抑制水分侵入到層合材料101的內部之效果。
再者，第2樹脂膜8在內部分散有乾燥劑6。又，在第2樹脂膜8中添加有添加劑，第2樹脂膜8對熱壓接之熱變形量少於第1樹脂膜7和第3樹脂膜9。
藉此，當熱壓接時，在第1樹脂膜7和第3樹脂膜9熔融之溫度下，第2樹脂膜8不易熔融。從而，分散有乾燥劑6之第2樹脂膜8容易保持恆定的厚度，在確保乾燥劑6的穩定之分散狀態之基礎上，能夠將引線端子2和層合材料101的間隙進行密封。
＜第2實施形態中之極耳的結構＞
其次，對第2實施形態中之極耳1A的結構進行說明(參閱圖4至圖13)。
另外，以下第2實施形態中之極耳1A只有膜部的結構與第1實施形態中之極耳1不同。從而，關於極耳1A，僅對與極耳1不同之部分進行詳細說明，關於其他部分標註與對極耳1中之相同部分標註之符號相同之符號並省略說明。
極耳1A由引線端子2和一對膜部3A、3A組成(參閱圖4)。
膜部3A在厚度方向上設為第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A這三層，並且第1樹脂膜7A藉由熱壓接而密接於引線端子2，第3樹脂膜9A藉由熱壓接而密接於層合材料101的密封部102。在膜部3A中，第1樹脂膜7A的外表面7a密接於引線端子2，第3樹脂膜9A的外表面9a密接於內表面層101b。
第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A在積層之部分中，第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的厚度例如設為相同，第2樹脂膜8A的厚度設為比第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的厚度厚。例如，第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的厚度設為10μm至50μm，第2樹脂膜8A的厚度設為20μm至50μm。
在膜部3A中，第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A的基本樹脂均由在樹脂中不易使水分滲透之聚烯烴系樹脂例如聚丙烯(酸改質聚丙烯)形成。第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A設置為密接層，第2樹脂膜8A設置為耐熱層，第2樹脂膜的8A耐熱性高於第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A。
如上所述，在膜部3A中含有乾燥劑6，但是亦可設為不含有乾燥劑6之結構。然而，在構成為在膜部3A中不含有乾燥劑6之情況下，水分根據形成膜部3A之樹脂的水蒸氣滲透性而侵入，所侵入之水分與封入到層合材料101的內部之電解液103進行反應，可能會導致縮短非水電解質裝置100的壽命。尤其，非水電解質裝置100例如在用作車載用電源之情況下，滿足至少8年的使用年限(壽命)為較佳，將來需要滿足15年的使用年限(壽命)，在構成為未分散有乾燥劑6之情況下，可能不滿足該等使用年限。
從而，藉由在膜部3A中含有乾燥劑6，水分吸附到乾燥劑6而可延長壽命，但是若在整個膜部3A中含有乾燥劑6，則藉由含有乾燥劑6而降低膜部3A與引線端子2及層合材料101的密接性，從而可能無法確保膜部3A與引線端子2及層合材料101的充分之密接性。
因此，在極耳1A中，在設成第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A中不含有乾燥劑6之結構以確保膜部3A與引線端子2及層合材料101的充分之密接性之基礎上，再設成在第2樹脂膜8A中含有乾燥劑6之結構。藉由設成這種結構，由乾燥劑6吸附侵入到膜部3A之水分，可以抑制水分侵入到層合材料101的內部，在確保了膜部3A與引線端子2及層合材料101的充分之密接性之基礎上，可以延長非水電解質裝置100的壽命。
另一方面，若設成含有乾燥劑6之第2樹脂膜8A的一部分暴露於空氣之結構，則空氣中的水分容易侵入到第2樹脂膜8A中，因此乾燥劑6處於失活狀態之速度加快，可能無法充分延長壽命。
乾燥劑6的失活狀態係指乾燥劑6的各粒子對水分之吸附量成為最大，且各粒子無法再吸附水分之狀態，失活狀態從暴露於空氣之部分(區段)依次產生(參閱圖5)。
例如，若將以恆定的間隔排列有乾燥劑6之部分設為區段，從暴露於空氣之一側依次設為區段A、區段B、區段C、･･･，則水分從區段A依次侵入。藉由水分的侵入，在區段A的各粒子對水分之吸附量均成為最大且處於飽和狀態之情況下，區段A中之乾燥劑6處於失活狀態。此時，處於失活狀態之乾燥劑6處於使水分通過之狀態，因此根據乾燥劑6在區段A中所佔體積，處於水分容易通過區段A之狀態，水分從區段A向區段B侵入。從而，藉由水分進一步侵入，區段B中之乾燥劑6處於失活狀態，並且處於水分容易通過區段B之狀態，各區段的乾燥劑6依次處於失活狀態，並且處於水分容易通過各區段之狀態。
因此，在膜部3A中，為了抑制第2樹脂膜8A中之乾燥劑6的失活速度，第2樹脂膜8A的上下方向上之端面8a、8a分別被第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的各一部分所覆蓋(參閱圖4)。從而，在膜部3A上設置有分別覆蓋端面8a、8a之被覆部10、10。
當將連接第2樹脂膜8A的端面8a、8a之方向(上下方向)設為被覆方向時，被覆部10、10設置在膜部3A的被覆方向上之兩端部。此時，若將被覆部10的被覆方向上之厚度設為被覆厚度H，則被覆部10的被覆厚度H例如設為0.1mm以上(參閱圖6)。
如上所述，在第1樹脂膜7A中存在構成被覆部10的一部分之部分，第1樹脂膜7A具有在厚度方向上積層於第2樹脂膜8A之積層部7b及分別連接於積層部7b的兩端並構成被覆部10、10的一部分之覆蓋部7c、7c。又，在第3樹脂膜9A中亦存在構成被覆部10的各一部分之部分，第3樹脂膜9A具有在厚度方向上積層於第2樹脂膜8A之積層部9b及分別連接於積層部9b的兩端並構成被覆部10、10的各一部分之覆蓋部9c、9c。
其次，對被覆部10、10的形成進行說明(參閱圖7至圖10)。另外，極耳1A具有一對膜部3A、3A，但是為了簡化說明，以下，僅對一個膜部3A進行說明。
在膜部3A熱壓接於引線端子2之前之工序中，例如照射量受到控制之γ射線照射於第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A的整體或僅照射於第2樹脂膜8A，藉此第2樹脂膜8A被交聯。藉由第2樹脂膜8A被交聯，膜部3A處於對第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A具有高耐熱性之狀態，在隨後工序中熱壓接於引線端子2和層合材料101。
在膜部3A藉由熱壓接而密接於引線端子2時和膜部3A藉由熱壓接而密接於層合材料101時，如下形成被覆部10、10(參閱圖7及圖8)。
首先，膜部3A熱壓接於引線端子2，藉此第1樹脂膜7A密接於引線端子2，但是在進行熱壓接之前的狀態下，例如在厚度方向上積層有設為大致相同厚度之第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A(參閱圖7)。此時，第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A的厚度例如為20μm至100μm，第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A在被覆方向上之寬度設為相同，第2樹脂膜8A處於端面8a、8a暴露之狀態。
若第1樹脂膜7A藉由熱壓接而接合並密接於引線端子2，則構成極耳1A，其次，極耳1A熱壓接於層合材料101，藉此第3樹脂膜9A密接於密封部102(參閱圖8)。如此，在第1樹脂膜7A藉由熱壓接而密接於引線端子2之第1熱壓接工序和第3樹脂膜9A藉由熱壓接而密接於密封部102之第2熱壓接工序中，第1樹脂膜7A、第2樹脂膜8A、第3樹脂膜9A藉由熱壓接而變形(熔融)，第1樹脂膜7A的各一部分和第3樹脂膜9A的各一部分在端面8a、8a側環繞而形成被覆部10、10。第1樹脂膜7A中在端面8a、8a側環繞之各一部分分別設為覆蓋部7c、7c，第3樹脂膜9A中在端面8a、8a側環繞之各一部分分別設為覆蓋部9c、9c。
此時，第2樹脂膜8A被交聯，因此第2樹脂膜8A的交聯程度大於第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A，第2樹脂膜8A之藉由熱壓接而引起之變形量小於第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A且強度高，並且耐熱性高於第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A。又，在第2熱壓接工序中，第3樹脂膜9A比第1樹脂膜7A容易變形，在膜部3A的厚度方向上，覆蓋部9c比覆蓋部7c容易變大。
在第1樹脂膜7A密接於引線端子2且第3樹脂膜9A密接於密封部102之狀態下，如上所述，第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的厚度設為10μm至50μm，第2樹脂膜8A的厚度設為20μm至50μm。
另外，在極耳1A中，覆蓋端面8a之整個被覆部10可以僅由第3樹脂膜9A的覆蓋部9c形成(參閱圖9)。
又，在上述中，為了方便起見，示出在第1樹脂膜7A的覆蓋部7c和第3樹脂膜9A的覆蓋部9c中覆蓋端面8a之部分在被覆方向上之大小(尺寸)均設為相同之示例(參閱圖8)，但是在第1熱壓接工序和第2熱壓接工序中，第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的變形程度不同，有時在被覆方向上第1樹脂膜7A的覆蓋部7c亦大於第3樹脂膜9A的覆蓋部9c(參閱圖10)。在該情況下，覆蓋部9c在被覆方向上之厚度小於覆蓋部7c在被覆方向上之厚度。
在如上所述構成之極耳1A中，由於在第2樹脂膜8A中分散有乾燥劑6，因此侵入到膜部3A的內部之空氣中的水分被乾燥劑6吸附，抑制了水分侵入到層合材料101的內部。從而，減少由水分的侵入引起之非水電解質裝置100的劣化而能夠延長非水電解質裝置100的壽命。又，乾燥劑6由不易破碎之材料形成，膜部3A即使在熱焊接時被加壓，亦可保持防止引線端子2與層合材料101接觸之厚度，因此能夠確保引線端子2和層合材料101的良好之絕緣狀態。
又，膜部3A由聚烯烴系樹脂形成。從而，能夠提高抑制水分侵入到層合材料101的內部之效果。
其次，對關於上述被覆部10的功能計算出之結果等進行說明(參閱圖11至圖13)。
圖11係當圖5所示之第2樹脂膜8A中之區段A的乾燥劑6處於失活狀態時，在被覆部10的被覆厚度H不同之情況下，計算出區段A中之抑制水分侵入之能力(水分阻擋能力)之資料。亦即，即使在乾燥劑6處於失活狀態之情況下，亦根據第2樹脂膜8A的材料本身而抑制水分的侵入，因此計算出此時的水分侵入抑制能力。
在圖11中，橫軸係乾燥劑6相對於第2樹脂膜8A之含有率(重量比)，縱軸係阻擋能力。在第2樹脂膜8A中不包含乾燥劑6之含有率0%的狀態下，將阻擋能力設為100%。
如圖11所示可知，阻擋能力隨著乾燥劑6的含有率增加而降低，而與被覆厚度H的厚度無關，但是隨著被覆厚度H增大而提高，並得到了如下結果，亦即，即使在失活狀態下，隨著被覆厚度H增大，亦充分地抑制水分侵入。
從而，藉由在膜部3A上設置被覆部10，即使在乾燥劑6的失活狀態下，亦抑制水分侵入到膜部3A，可知被覆部10具有抑制水分侵入之高功能。又可知，即使在被覆部10的被覆厚度H為0.1mm左右，與未設置被覆部10之情況相比，可以獲得抑制水分侵入之充分之效果。
圖12係在乾燥劑6相對於第2樹脂膜8A之含有率(重量比)不同之情況下，相對於不同之被覆厚度H計算出直至第2樹脂膜8A中所含有之所有乾燥劑6處於失活狀態之失活期間之資料。
在圖12中，橫軸係被覆厚度H，縱軸係直至所有乾燥劑6處於失活狀態之失活期間。
如圖12所示，得到如下結構：失活期間隨著被覆厚度H增大而變長，而與乾燥劑6的含有率的大小無關，隨著被覆厚度H變大且乾燥劑6的含有率提高而變長。尤其，得到如下結果：若被覆厚度H為0.1mm以上且乾燥劑6的含有率為20%以上，則失活期間滿足15年以上。
另外，在圖12中所示出之失活期間係直至第2樹脂膜8A中所含有之所有乾燥劑6處於失活狀態之期間，如圖11的資料所示，在極耳1A中亦由膜部3A的材料本身可抑制水分的侵入，因此非水電解質裝置100的壽命係比失活期間長的期間。亦即，除了第2樹脂膜8A中所含有之所有乾燥劑6處於失活狀態以外，還考慮由膜部3A的材料本身抑制水分侵入之功能，非水電解質裝置100的壽命係直至水分與電解液103反應而干擾電力取出為止之期間，因此通常係在失活期間上加上8年左右期間之期間。
圖13係考慮這種事項而計算出非水電解質裝置100的壽命之資料。
在圖13中，橫軸係被覆厚度H，縱軸係設為非水電解質裝置100的壽命之期間。
如圖13所示，得到了如下結果：非水電解質裝置100的壽命隨著被覆厚度H增大而變長，而與乾燥劑6的含有率的大小無關，隨著被覆厚度H變厚且乾燥劑6的含有率增加而變長。尤其，得到了如下結果：若被覆厚度H為0.1mm以上且乾燥劑6的含有率為5%以上，則非水電解質裝置100的壽命滿足更佳期間亦即15年以上。
如上所述，在極耳1A及具備極耳1A之非水電解質裝置100中，第1樹脂膜7A藉由熱壓接而密接於引線端子2，第3樹脂膜9A藉由熱壓接而密接於層合材料101，第2樹脂膜8A具有分散於內部之乾燥劑6，並且耐熱性高於第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A，在第1樹脂膜7A或第3樹脂膜9A中的至少一方設置有分別覆蓋第2樹脂膜8A的端面8a、8a之被覆部10、10。
從而，藉由由分散到膜部3A的內部之乾燥劑6吸附滲透膜部3A之空氣中的水分而抑制水分侵入到層合材料101的內部，並且藉由由被覆部10覆蓋第2樹脂膜8A的各端面8a、8a而抑制水分侵入到第2樹脂膜8A，從而降低乾燥劑6的失活速度。藉此，減少由水分的侵入引起之非水電解質裝置100的劣化而能夠延長壽命。
又，被覆部10由第1樹脂膜7A的覆蓋部7c和第3樹脂膜9A的覆蓋部9c設置，藉此第2樹脂膜8A的端面8a被第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的各一部分所覆蓋，因此被覆部10不易偏向第1樹脂膜7A或第3樹脂膜9A中的一方，能夠確實地覆蓋端面8a，並抑制乾燥劑6的捕水性能降低。
再者，被覆部10係當膜部3A熱壓接時第1樹脂膜7A或第3樹脂膜9A中的至少一方因熱變形而形成。
從而，當熱壓接時，第1樹脂膜7A或第3樹脂膜9A密接於引線端子2或層合材料101並形成被覆部10，因此不需要用於形成被覆部10之專用工序，而能夠在降低製造成本之基礎上抑制水分侵入到層合材料101的內部，從而延長非水電解質裝置100的壽命。
另外，被覆部10還可以如下形成：將預先形成為具有構成被覆部10的各一部分之部分之形狀之第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A與第2樹脂膜8A分開形成，在隨後的工序中將該等第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A貼附於第2樹脂膜8A來形成。
然而，如上所述，在熱壓接時形成被覆部10之情況下，不需要將第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A預先形成為具有構成被覆部10的各一部分之部分之形狀，亦不需要將第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A貼附於第2樹脂膜8A之專用工序，當膜部3A熱壓接於引線端子2或層合材料101時，同時形成被覆部10。
從而，藉由在熱壓接時形成被覆部10，大幅縮短極耳1A及非水電解質裝置100的製造時間，並且大幅降低製造成本，從而能夠大幅提高生產率。尤其，能夠藉由與形成極耳1A之通常步驟相同之步驟容易形成覆蓋第2樹脂膜8A之複雜結構，並且當形成被覆第2樹脂膜8A之複雑結構時能夠大幅提高生產率。
再者，藉由被覆部10的被覆厚度H設為0.1mm以上，端面8a被足夠量的被覆部10覆蓋，因此第2樹脂膜8A中所含有之乾燥劑6的失活速度降低，能夠進一步延長非水電解質裝置100的壽命。
又，藉由第2樹脂膜8A中之乾燥劑6的含有率以重量比設為5%以上，在含有足夠量的乾燥劑6之狀態下，端面8a被厚度充分之被覆部10覆蓋，因此在確保了第2樹脂膜8A中所含有之乾燥劑6的高捕水功能之基礎上，能夠降低乾燥劑6的失活速度。
再者，藉由第2樹脂膜8A的厚度設為20μm以上，即使在第1樹脂膜7A和第3樹脂膜9A的厚度減小之狀態下，第2樹脂膜8A亦設為恆定以上的厚度，因此整個膜部3A設為充分之厚度，能夠由膜部3A確保良好之絕緣性。
又，藉由第2樹脂膜8A被交聯，第2樹脂膜8A的強度提高且耐熱性提高，因此能夠確保整個膜部3A的高強度，並且能夠確保高耐熱性。
另外，在上述非水電解質裝置(鋰離子電池)100中，示出連接到正極104或負極105之極耳1、1或極耳1A、1A均從層合材料101朝上方突出之示例，但是亦可為連接到正極104或負極105之極耳1、1或極耳1A、1A中的一方從層合材料101朝上方突出，另一方可以從層合材料101朝下方突出。
100:非水電解質裝置(鋰離子電池)
101:層合材料
101a:外表面層
101b:內表面層
101c:金屬層
102:密封部
103:電解液
104:正極(電極)
105:負極(電極)
106:隔板
1:極耳
2:引線端子
2a:電極連接部
2b:外部端子部
3:膜部
6:乾燥劑
7:第1樹脂膜
7a:外表面
7c:覆蓋部
8:第2樹脂膜
8a:端面
9:第3樹脂膜
9a:外表面
9c:覆蓋部
10:被覆部
1A:極耳
3A:膜部
7A:第1樹脂膜
8A:第2樹脂膜
9A:第3樹脂膜
[圖1]係與圖2至圖13一同表示本發明的實施形態者，該圖係非水電解質裝置的前視圖。
[圖2]係沿圖1的II-II線表示第1實施形態之剖視圖。
[圖3]係極耳的主視圖。
[圖4]係與圖5至圖13一同表示第2實施形態者，該圖係剖視圖。
[圖5]係用於說明乾燥劑的失活狀態的概念圖。
[圖6]係表示膜部的結構之概念圖。
[圖7]係表示膜部熱壓接於引線端子之前的狀態之概念圖。
[圖8]係表示膜部熱壓接於引線端子和層合材料而形成被覆部之狀態之概念圖。
[圖9]係表示整個被覆部僅由第3樹脂膜的覆蓋部形成之示例之概念圖。
[圖10]係表示在被覆部中第1樹脂膜的覆蓋部和第3樹脂膜的覆蓋部的大小不同之示例之概念圖。
[圖11]係與圖12及圖13一同表示關於被覆部的功能之資料者，該圖係表示關於當區段的乾燥劑處於失活狀態時的阻擋能力所計算出之結果之曲線圖。
[圖12]係表示相對於被覆部的不同之被覆厚度關於直至第2樹脂膜中所含有之所有乾燥劑處於失活狀態為止的失活期間所計算出之結果之曲線圖。
[圖13]係表示非水電解質裝置的壽命之曲線圖。
1:極耳
2:引線端子
2a:電極連接部
2b:外部端子部
3:膜部
6:乾燥劑
7:第1樹脂膜
7a:第1樹脂膜的外表面
8:第2樹脂膜
9:第3樹脂膜
9a:第3樹脂膜的外表面
100:非水電解質裝置(鋰離子電池)
101a:外表面層
101b:內表面層
101c:金屬層
102:密封部
103:電解液
104:正極
105:負極
106:隔板
Claims (18)
- 一種極耳，其係使用於在層合材料的內部至少封入有電解液或固體電解質之層合型鋰離子電池，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成；及一對膜部，係在內部至少分散有乾燥劑，從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部由積層為三層至五層中的任一層之樹脂膜組成，前述乾燥劑分散於前述樹脂膜中除了最外層以外的至少一個前述樹脂膜中。
- 如請求項1所述之極耳，其中前述膜部由聚烯烴系樹脂形成。
- 如請求項1或請求項2所述之極耳，其中前述膜部的厚度設為50μm以上且200μm以下。
- 如請求項1或請求項2所述之極耳，其中使用物理吸附水分之材料作為前述乾燥劑。
- 如請求項4所述之極耳，其中使用沸石、塊滑石或二氧化矽作為前述乾燥劑。
- 如請求項1或請求項2所述之極耳，其中使用化學吸附水分之材料作為前述乾燥劑。
- 如請求項6所述之極耳，其中使用鹼金屬氧化物、鹼土類金屬氧化物或該等的混合 物或複合氧化物作為前述乾燥劑。
- 如請求項1或請求項2所述之極耳，其中前述乾燥劑的粒徑設為50μm以下。
- 如請求項1或請求項2所述之極耳，其中前述乾燥劑的重量相對於前述膜部的重量設為30%以下。
- 一種鋰離子電池，其係在層合材料的內部至少封入有電解液或固體電解質並設置有極耳之層合型鋰離子電池，其中前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成；及一對膜部，係在內部至少分散有乾燥劑，從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部由積層為三層至五層中的任一層之樹脂膜組成，前述乾燥劑分散於前述樹脂膜中除了最外層以外的至少一個前述樹脂膜中。
- 一種極耳，其係使用於在層合材料的內部至少封入有電極和電解液或固體電解質的層合型非水電解質裝置，前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成，兩端部分別設置為連接於前述電極之電極連接部和連接於外部機器之外部端子部；及 一對膜部，係從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部在厚度方向上設為第1樹脂膜、第2樹脂膜、第3樹脂膜這三層，並且前述第1樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述引線端子，前述第3樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述層合材料，前述第2樹脂膜具有分散到內部之乾燥劑，並且耐熱性高於前述第1樹脂膜和前述第3樹脂膜，在前述第1樹脂膜或前述第3樹脂膜中的至少一方設置有覆蓋前述第2樹脂膜中之前述電極連接部側的端面和前述外部端子部側的端面之被覆部。
- 如請求項11所述之極耳，其中前述被覆部由前述第1樹脂膜和前述第3樹脂膜的各一部分設置。
- 如請求項11或請求項12所述之極耳，其中前述被覆部係藉由當前述膜部熱壓接時前述第1樹脂膜或前述第3樹脂膜中的至少一方因熱變形而形成。
- 如請求項11或請求項12所述之極耳，其中當將連接前述第2樹脂膜的兩個前述端面之方向設為被覆方向，將前述被覆部在前述被覆方向上之厚度設為被覆厚度時，前述被覆厚度設為0.1mm以上。
- 如請求項11或請求項12所述之極耳，其中前述第2樹脂膜中之前述乾燥劑的含有率以重量比設為5%以上。
- 如請求項11或請求項12所述之極耳，其中前述第2樹脂膜的厚度設為20μm以上。
- 如請求項11或請求項12所述之極耳，其中前述第2樹脂膜被交聯。
- 一種非水電解質裝置，其係在層合材料的內部至少封入有電極和電解液或固體電解質並設置有極耳之層合型非水電解質裝置，其中前述極耳具備：引線端子，係由金屬材料形成，兩端部分別設置為連接於前述電極之電極連接部和連接於外部機器之外部端子部；及一對膜部，係從兩側密接於前述引線端子，並將前述引線端子與前述層合材料的間隙進行密封，前述膜部在厚度方向上設為第1樹脂膜、第2樹脂膜、第3樹脂膜這三層，並且前述第1樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述引線端子，前述第3樹脂膜藉由熱壓接而密接於前述層合材料，前述第2樹脂膜具有分散到內部之乾燥劑，並且耐熱性高於前述第1樹脂膜和前述第3樹脂膜， 在前述第1樹脂膜或前述第3樹脂膜中的至少一方設置有覆蓋前述第2樹脂膜中之前述電極連接部側的端面和前述外部端子部側的端面之被覆部。
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