WO2019142702A1

WO2019142702A1 - 電池

Info

Publication number: WO2019142702A1
Application number: PCT/JP2019/000297
Authority: WO
Inventors: 卓哉長谷川
Original assignee: Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2019-01-09
Publication date: 2019-07-25

Abstract

電池（１０）は、積層体（１００）及び外装材（２００）を備えている。積層体（１００）は、第１電極（１１０）、第２電極（１２０）及びセパレータ（１３０）を含んでいる。外装材（２００）は、積層体（１００）を包んでいる。外装材（２００）は、第１封止部（２１０）を有している。第１封止部（２１０）は、第１部分（２１２）、第２部分（２１４）及び第３部分（２１６）を含んでいる。第２部分（２１４）は、第１部分（２１２）と重なっている。第３部分（２１６）は、第１部分（２１２）と第２部分（２１４）の間に折り込まれている。

Description

電池

　本発明は、電池に関する。

　近年、非水電解液二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が開発されている。リチウムイオン二次電池は、正極、負極及びセパレータを含む積層体を有している。正極、負極及びセパレータは、正極と負極がセパレータによって隔てられるように積層されている。積層体は、外装材によって封止される。

　特許文献１には、積層体及び外装材を有する電池の一例について記載されている。この例では、シート状の外装材の一部分同士を互いに貼り合わせて外装材を筒状に形成する。次いで、積層体を外装材に挿入する。次いで、積層体の表面に沿って外装材が積層体に接するように筒状の外装材の両端の開口を溶着させて積層体を封止する。

特開平１０－２１４６０６号公報

　特許文献１の上述した例のように積層体の表面に沿って外装材が積層体に接するように積層体を封止すると、外装材の一部分がその他の領域よりも外側に向けて突出することを本発明者は新規に見出した。

　本発明の目的は、外装材の一部分の外側への突出を抑えることにある。

　本発明によれば、
　第１電極、第２電極及びセパレータを含む積層体と、
　前記積層体を包む外装材と、
を備え、
　前記積層体は、第１側面を有し、
　前記外装材は、前記積層体の前記第１側面の外側の第１封止部を有し、
　前記第１封止部は、第１部分と、前記第１部分と重なる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている第３部分と、を含む電池が提供される。

　本発明によれば、外装材の一部分の外側への突出を抑えることができる。

　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

実施形態に係る電池の上面図である。図１に示した電池の右側面図である。図１に示した電池の左側面図である。図１に示した電池の正面図である。図１に示した電池の背面図である。（ａ）は、図１から図５に示した電池に用いられている積層体の上面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示した積層体の右側面図である。図１から図５に示した電池の製造方法の一例を説明するための図である。変形例１に係る電池の正面図である。図８に示した電池の背面図である。変形例２に係る電池の正面図である。

　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（実施形態）
　図１は、実施形態に係る電池１０の上面図である。図２は、図１に示した電池１０の右側面図である。図３は、図１に示した電池１０の左側面図である。図４は、図１に示した電池１０の正面図である。図５は、図１に示した電池１０の背面図である。図６（ａ）は、図１から図５に示した電池１０に用いられている積層体１００の上面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に示した積層体１００の右側面図である。

　図１から図５を用いて、電池１０の概要を説明する。電池１０は、積層体１００及び外装材２００を備えている。積層体１００は、第１電極１１０、第２電極１２０及びセパレータ１３０を含んでいる。外装材２００は、積層体１００を包んでいる。図１から図３に示すように、積層体１００は、第１側面１０４ａを有している。外装材２００は、第１封止部２１０を有している。第１封止部２１０は、積層体１００の第１側面１０４ａの外側にある。図４に示すように、第１封止部２１０は、第１部分２１２、第２部分２１４及び第３部分２１６を含んでいる。第２部分２１４は、第１部分２１２と重なっている。第３部分２１６は、第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれている。

　上述した構成によれば、外装材２００の一部分、特に、第１封止部２１０の第３部分２１６の外側への突出を抑えることができる。具体的には、上述した構成においては、第１封止部２１０の第３部分２１６は、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれている。詳細を後述するように、第３部分２１６が第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれていない場合、第３部分２１６は、外装材２００の他の部分より外側へ突出するようになる。これに対して、上述した構成においては、第１封止部２１０の第３部分２１６の外側への突出を抑えることができる。

　図４に示す例では、第１封止部２１０は、第４部分２１８を含んでいる。第４部分２１８は、第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれている。したがって、第１封止部２１０の第３部分２１６と同様にして、の第１封止部２１０の第４部分２１８の外側への突出を抑えることができる。

　さらに、図１から図３に示すように、積層体１００は、第２側面１０４ｂを有している。第２側面１０４ｂは、第１側面１０４ａの反対側にある。外装材２００は、第２封止部２２０を有している。第２封止部２２０は、積層体１００の第２側面１０４ｂの外側にある。図５に示すように、第２封止部２２０は、第１部分２２２、第２部分２２４、第３部分２２６及び第４部分２２８を含んでいる。第２部分２２４は、第１部分２２２と重なっている。第３部分２２６及び第４部分２２８は、第１部分２２２と第２部分２２４の間に折り込まれている。したがって、第１封止部２１０の第３部分２１６及び第４部分２１８と同様にして、第２封止部２２０の第３部分２２６及び第４部分２２８の外側への突出を抑えることができる。

　上述した構成によれば、第１封止部２１０及び第２封止部２２０のそれぞれの高強度を実現することができる。具体的には、上述した構成においては、第１封止部２１０の第３部分２１６及び第４部分２１８は、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれており、第２封止部２２０の第３部分２２６及び第４部分２２８は、第２封止部２２０の第１部分２２２と第２部分２２４の間に折り込まれている。したがって、第１部分２１２、第２部分２１４及び第３部分２１６の重なり部並びに第１部分２１２、第２部分２１４及び第４部分２１８の重なり部は、幾重にも重なった外装材を有しており、これによって第１封止部２１０の高強度が実現される。同様にして、第１部分２２２、第２部分２２４及び第３部分２２６の重なり部並びに第１部分２２２、第２部分２２４及び第４部分２２８の重なり部は、幾重にも重なった外装材を有しており、これによって第２封止部２２０の高強度が実現される。

　次に、図６を用いて、積層体１００の詳細を説明する。

　積層体１００は、第１電極１１０、第２電極１２０及びセパレータ１３０を含んでいる。第１電極１１０及び第２電極１２０は、互いに異なる極性を有しており、それぞれ、正極及び負極であってもよいし、又は、それぞれ、負極及び正極であってもよい。第１電極１１０、第２電極１２０及びセパレータ１３０は、第１電極１１０と第２電極１２０がセパレータ１３０によって隔てられるように一方向（図内のＺ方向）に積層されている。積層体１００は、複数の第１電極１１０及び複数の第２電極１２０を含んでいてもよい。この場合、隣り合う第１電極１１０と第２電極１２０がセパレータ１３０によって隔てられる。

　積層体１００は、実質的に直方体の形状を有している。積層体１００は、第１面１０２ａ、第２面１０２ｂ、第１側面１０４ａ、第２側面１０４ｂ、第３側面１０４ｃ及び第４側面１０４ｄを有している。第２面１０２ｂは、第１面１０２ａの反対側にある。第１側面１０４ａは、第１面１０２ａと第２面１０２ｂの間にある。第２側面１０４ｂは、第１側面１０４ａの反対側にある。第３側面１０４ｃは、第１側面１０４ａと第２側面１０４ｂの間にある。第４側面１０４ｄは、第３側面１０４ｃの反対側にある。積層体１００は、第１面１０２ａと第２面１０２ｂの間に厚さＴを有しており、第１側面１０４ａと第２側面１０４ｂの間に長さＬを有しており、第３側面１０４ｃと第４側面１０４ｄの間に幅Ｗを有している。

　図６に示す例では、積層体１００の長さＬは、積層体１００の幅Ｗよりも大きくなっている。幅Ｗに対する長さＬの比Ｌ／Ｗが大きいと、積層体１００の第３側面１０４ｃ又は第４側面１０４ｄが下方を向くように積層体１００を載置しやすくなる。積層体１００の第３側面１０４ｃ又は第４側面１０４ｄが下方を向くように積層体１００を安定的に載置させるため、上述した比Ｌ／Ｗを例えば２．０超にすることができる。

　積層体１００の第１側面１０４ａからは、第１リード１１２が突出している。第１リード１１２は、積層体１００の第１電極１１０に電気的に接続している。

　積層体１００の第２側面１０４ｂからは、第２リード１２２が突出している。第２リード１２２は、積層体１００の第２電極１２０に電気的に接続している。

　図１から図５を用いて、電池１０の詳細を説明する。

　図１に示すように、外装材２００は、第１封止部２１０、第２封止部２２０及び第３封止部２３０を有している。第１封止部２１０は、積層体１００の第１側面１０４ａの外側にある。第２封止部２２０は、積層体１００の第２側面１０４ｂの外側にある。第３封止部２３０は、積層体１００の第４側面１０４ｄの外側にある。第１封止部２１０、第２封止部２２０及び第３封止部２３０においては、外装材２００のうちの一部分同士が例えば溶着によって互いに貼り合わされている。このようにして、外装材２００は、積層体１００を封止している。

　図１から図３に示すように、第１リード１１２のうちの積層体１００に近い部分は、第１封止部２１０によって封止されており、第１リード１１２のうちの積層体１００から離れた部分は、第１封止部２１０から露出している。したがって、積層体１００の第１電極１１０は、第１リード１１２を介して、外装材２００の外部の部材と電気的に接続することができる。

　図１から図３に示すように、第２リード１２２のうちの積層体１００に近い部分は、第２封止部２２０によって封止されており、第２リード１２２のうちの積層体１００から離れた部分は、第２封止部２２０から露出している。したがって、積層体１００の第２電極１２０は、第２リード１２２を介して、外装材２００の外部の部材と電気的に接続することができる。

　図２から図５に示すように、外装材２００は、積層体１００の第１面１０２ａ、第２面１０２ｂ、第３側面１０４ｃ及び第４側面１０４ｄに沿って積層体１００の第１面１０２ａ、第２面１０２ｂ、第３側面１０４ｃ及び第４側面１０４ｄに接するように積層体１００を封止している。

　図４に示す例では、第１封止部２１０のうちの第３部分２１６及び第４部分２１８は、第１リード１１２の外側において、第１封止部２１０のうちの第３部分２１６と第４部分２１８の間に折り込まれている。

　図４に示す例では、第１リード１１２は、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間から第１封止部２１０の外側へ向けて突出している。

　図５に示す例では、第２封止部２２０のうちの第３部分２２６及び第４部分２２８は、第２リード１２２の外側において、第２封止部２２０のうちの第３部分２２６と第４部分２２８の間に折り込まれている。

　図５に示す例では、第２リード１２２は、第２封止部２２０の第１部分２２２と第２部分２２４の間から第２封止部２２０の外側へ向けて突出している。

　第１リード１１２及び第２リード１２２の配置は、図１から図６に示した例に限定されない。他の例において、第１リード１１２及び第２リード１２２は、共通の面（例えば、積層体１００の第１側面１０４ａ又は第２側面１０４ｂ）から突出していてもよい。この例においても、外装材２００の一部分、すなわち、第１封止部２１０の第３部分２１６及び第４部分２１８並びに第２封止部２２０の第３部分２２６及び第４部分２２８の外側への突出を抑えることができる。

　図７は、図１から図５に示した電池１０の製造方法の一例を説明するための図である。この例において、電池１０は、以下のようにして製造される。

　まず、図７（ａ）に示すように、外装材２００を準備する。外装材２００は、筒状の形状を有している。次いで、外装材２００に積層体１００を挿入する。

　次いで、図７（ｂ）に示すように、第３部分２１６及び第４部分２１８が第１部分２１２と第２部分２１４の間に入り込むように第１封止部２１０を形成する。第１封止部２１０のうちの重なり部を例えば溶着によって互いに接合させることで、図４に示したように、第３部分２１６及び第４部分２１８を第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込ませることができる。図７（ａ）及び図７（ｂ）に示した例と同様にして、第２封止部２２０を形成することができる。

　仮に、第３部分２１６及び第４部分２１８を第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まない場合（第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込みを介さないで第１部分２１２から第２部分２１４にかけて第１封止部２１０を折り返した場合）、第３部分２１６及び第４部分２１８は、外側に向けて突出するようになり、具体的には、積層体１００の幅方向（図内のＹ方向）において、それぞれ、積層体１００の第３側面１０４ｃ及び第４側面１０４ｄから、おおよそ、積層体１００の厚さＴ（図６）の半分だけ突出するようになる。第３部分２１６及び第４部分２１８の突出は、一定の条件、特に、積層体１００の第３側面１０４ｃ又は第４側面１０４ｄが下方を向くように電池１０を載置する場合に妨げとなる。したがって、第３部分２１６及び第４部分２１８の折り込みは、積層体１００の厚さＴ（図６）が厚く、例えば、５．０ｍｍ以上、７．５ｍｍ以上又は１０．０ｍｍ以上であるとき、特に有意義である。

　以上、本実施形態によれば、外装材２００の一部分の外側への突出を抑えることができる。

（変形例１）
　図８は、変形例１に係る電池１０の正面図であり、実施形態の図４に対応する。図９は、図８に示した電池１０の背面図であり、実施形態の図５に対応する。本変形例に係る電池１０は、以下の点を除いて、実施形態に係る電池１０と同様である。

　図８に示す例において、第１封止部２１０の第３部分２１６は、第１リード１１２の一部分（第１リード１１２のうちの積層体１００の第３側面１０４ｃ側の端部）が第１封止部２１０の第１部分２１２と第３部分２１６の間に入り込むように、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれている。同様にして、第１封止部２１０の第４部分２１８は、第１リード１１２の他の一部分（第１リード１１２のうちの積層体１００の第４側面１０４ｄ側の端部）が第１封止部２１０の第１部分２１２と第４部分２１８の間に入り込むように、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれている。この例によれば、第１封止部２１０の第３部分２１６及び第４部分２１８を第１リード１１２と重ねることができる。したがって、第１封止部２１０のうちの第３部分２１６及び第４部分２１８における高強度を実現することができる。

　他の例において、第１封止部２１０の第４部分２１８は、第１リード１１２の他の一部分（第１リード１１２のうちの積層体１００の第４側面１０４ｄ側の端部）が第１封止部２１０の第２部分２１４と第４部分２１８の間に入り込むように、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれていてもよい。この例においても、第１封止部２１０のうちの第３部分２１６及び第４部分２１８における高強度を実現することができる。

　図９に示す例において、第２封止部２２０の第３部分２２６は、第２リード１２２の一部分（第２リード１２２のうちの積層体１００の第３側面１０４ｃ側の端部）が第２封止部２２０の第１部分２２２と第３部分２２６の間に入り込むように、第２封止部２２０の第１部分２２２と第２部分２２４の間に折り込まれている。同様にして、第２封止部２２０の第４部分２２８は、第２リード１２２の他の一部分（第２リード１２２のうちの積層体１００の第４側面１０４ｄ側の端部）が第２封止部２２０の第１部分２２２と第４部分２２８の間に入り込むように、第２封止部２２０の第１部分２２２と第２部分２２４の間に折り込まれている。この例によれば、第２封止部２２０の第３部分２２６及び第４部分２２８を第２リード１２２と重ねることができる。したがって、第２封止部２２０のうちの第３部分２２６及び第４部分２２８における高強度を実現することができる。

　他の例において、第２封止部２２０の第４部分２２８は、第２リード１２２の他の一部分（第２リード１２２のうちの積層体１００の第４側面１０４ｄ側の端部）が第２封止部２２０の第２部分２２４と第４部分２２８の間に入り込むように、第２封止部２２０の第１部分２２２と第２部分２２４の間に折り込まれていてもよい。この例においても、第２封止部２２０のうちの第３部分２２６及び第４部分２２８における高強度を実現することができる。

（変形例２）
　図１０は、変形例２に係る電池１０の正面図であり、実施形態の図４に対応する。本変形例に係る電池１０は、以下の点を除いて、実施形態に係る電池１０と同様である。

　図１０に示す例においては、第３封止部２３０は、積層体１００の第１面１０２ａの外側にある。この例においても、第１封止部２１０の第３部分２１６は、第１封止部２１０の第１部分２１２と第２部分２１４の間に折り込まれている。したがって、実施形態と同様にして、第１封止部２１０の第３部分２１６の外側への突出を抑えることができる。

　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

　この出願は、２０１８年１月１９日に出願された日本出願特願２０１８－００７００６号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims

　第１電極、第２電極及びセパレータを含む積層体と、
　前記積層体を包む外装材と、
を備え、
　前記積層体は、第１側面を有し、
　前記外装材は、前記積層体の前記第１側面の外側の第１封止部を有し、
　前記第１封止部は、第１部分と、前記第１部分と重なる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている第３部分と、を含む電池。
　請求項１に記載の電池において、
　前記第１封止部は、前記第３部分の反対側にあって前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている第４部分を含む電池。
　請求項１又は２に記載の電池において、
　第１リードを備え、
　前記第１リードは、前記第１封止部の前記第１部分と前記第２部分の間から前記第１封止部の外側に向けて突出している電池。
　請求項３に記載の電池において、
　前記第１封止部の前記第３部分は、前記第１リードの一部分が前記第１封止部の前記第１部分と前記第３部分の間に入り込むように、前記第１封止部の前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている電池。
　請求項１から４までのいずれか一項に記載の電池において、
　前記積層体は、前記第１側面の反対側の第２側面を有し、
　前記外装材は、前記積層体の前記第２側面の外側の第２封止部を有し、
　前記第２封止部は、第１部分と、前記第１部分と重なる第２部分と、前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている第３部分と、を含む電池。
　請求項５に記載の電池において、
　前記第２封止部は、前記第３部分の反対側にあって前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている第４部分を含む電池。
　請求項５又は６に記載の電池において、
　第２リードを備え、
　前記第２リードは、前記第２封止部の前記第１部分と前記第２部分の間から前記第２封止部の外側に向けて突出している電池。
　請求項７に記載の電池において、
　前記第２封止部の前記第３部分は、前記第２リードの一部分が前記第２封止部の前記第１部分と前記第３部分の間に入り込むように、前記第２封止部の前記第１部分と前記第２部分の間に折り込まれている電池。
　請求項１から８までのいずれか一項に記載の電池において、
　前記積層体は、第１面と、前記第１面の反対側の第２面と、を有し、前記第１側面は、前記第１面と前記第２面の間にあり、
　前記積層体は、前記第１面と前記第２面の間に５．０ｍｍ以上の厚さを有する電池。