WO2023120640A1 - 蓋体、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents

蓋体、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 Download PDF

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WO2023120640A1
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exterior
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exterior film
film
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紘基 阿久津
美帆 佐々木
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大日本印刷株式会社
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    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a lid, an electricity storage device, and a method for manufacturing an electricity storage device.
  • Patent Document 1 discloses an all-solid-state battery as an example of an electricity storage device.
  • This all-solid-state battery includes an electrode body and an exterior body that seals the electrode body.
  • the exterior body includes an exterior film wound around the electrode body so as to have an opening, and a lid disposed in the opening.
  • the exterior film and the outer peripheral surface of the lid are heat-sealed.
  • a gap may be formed between the lid and the exterior film, for example, between the corner of the lid and the exterior film. Therefore, there is room for improvement in terms of suitably sealing the electrode assembly with the exterior body.
  • An object of the present invention is to provide an electricity storage device in which an electrode body can be suitably sealed by an exterior body, a lid used for this electricity storage device, and a method for manufacturing the electricity storage device.
  • a lid body according to a first aspect of the present invention is a lid body used as an exterior body of an electric storage device, wherein the exterior body includes an exterior film wound around an electrode body so as to have an opening, and the lid body is disposed in the opening and includes a lid seal portion sealed with the exterior film; and a projecting portion projecting from the lid seal portion.
  • a lid body according to a second aspect of the present invention is the lid body according to the first aspect, wherein the projecting portion is tapered away from the lid seal portion.
  • a lid according to a third aspect of the present invention is the lid according to the first aspect or the second aspect, wherein the lid seal portion includes a first sealing surface extending in a first direction when viewed from the front of the lid. and a second sealing surface extending in a second direction that intersects with the first direction when viewed from the front of the lid, wherein the protruding portion is formed at a boundary between the first sealing surface and the second sealing surface. be done.
  • a lid according to a fourth aspect of the present invention is the lid according to the third aspect, wherein the projecting portion extends in the first direction or the second direction when viewed from the front of the lid.
  • a lid according to a fifth aspect of the present invention is the lid according to the third aspect, wherein the projecting portion extends in a third direction that intersects the first direction and the second direction when viewed from the front of the lid. extends to
  • a power storage device includes an electrode body and an exterior body that seals the electrode body, wherein the exterior body includes an exterior film wound around the electrode body so as to have an opening. a first sealing portion in which the surfaces of the cover disposed in the opening and the exterior film facing each other are sealed; and a second sealing portion in which the surfaces of the lid and the exterior film facing each other are sealed. and a portion, wherein the lid body includes a lid seal portion that is sealed with the exterior film, and a projecting portion that projects from the lid seal portion, and the first sealing portion sandwiches the projecting portion. In this state, the facing surfaces of the exterior film are sealed.
  • a method for manufacturing an electricity storage device is a method for manufacturing an electricity storage device including an electrode body and an exterior body that seals the electrode body, wherein the exterior body has an opening. an exterior film wound around the electrode body, a lid disposed in the opening, a first sealing portion in which the surfaces of the exterior film facing each other are sealed, and the lid and the exterior film a second sealing portion in which surfaces facing each other are sealed; the lid body includes a lid seal portion sealed with the exterior film; and a projecting portion projecting from the lid seal portion;
  • the device manufacturing method includes the step of forming the first sealing portion, and in the step of forming the first sealing portion, the facing surfaces of the exterior film are sealed with the projecting portion sandwiched therebetween. be.
  • the electrode body can be suitably sealed by the exterior body.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electricity storage device according to an embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a layer configuration of an exterior film included in the electricity storage device of FIG. 1
  • FIG. 2 is a diagram of a state in which an exterior film included in the electricity storage device of FIG. 1 is unfolded
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line D4-D4 in FIG. 1
  • FIG. 5 is a side view of the lid with the exterior film of FIG. 4 omitted.
  • FIG. 5 is a plan view of the lid with the exterior film of FIG. 4 omitted.
  • 2 is a flowchart showing an example of a manufacturing process of the electricity storage device of FIG. 1; Sectional drawing of the cover with which the electrical storage device of a modification is provided. Sectional drawing of the cover with which the electrical storage device of another modification is provided. Table showing test results.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an electricity storage device 10 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the layer structure of the exterior film 50 included in the electricity storage device 10 of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the exterior film 50 included in the electricity storage device 10 of FIG. 1 is unfolded.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line D4-D4 in FIG.
  • FIG. 5 is a side view of lid body 60 included in power storage device 10 of FIG. 6 is a plan view of the lid body 60 of FIG. 5.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing an electricity storage device 10 of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the layer structure of the exterior film 50 included in the electricity storage device 10 of FIG.
  • FIG. 3 is a diagram showing a state in which the exterior film 50 included in the electricity storage device 10 of FIG. 1 is unfolded.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken
  • the direction of arrow UD indicates the thickness direction of the electricity storage device 10
  • the direction of arrow LR indicates the width direction of the electricity storage device 10
  • the direction of arrow FB indicates the direction of the electricity storage device. 10 depth direction.
  • the directions indicated by the arrows UDLRFB are also common in the subsequent drawings.
  • the electricity storage device 10 includes an electrode body 20, electrode terminals 30, and an exterior body 40.
  • the electrode body 20 is, for example, a lithium ion battery, a capacitor, an all-solid battery, a semi-solid battery, a pseudo-solid battery, a polymer battery, an all-resin battery, a lead-acid battery, a nickel-hydrogen storage battery, a nickel-cadmium storage battery, a nickel-iron storage battery, Nickel-zinc storage batteries, silver-zinc oxide storage batteries, metal-air batteries, polyvalent cation batteries, or electrodes (positive and negative electrodes) constituting power storage members such as capacitors, separators, and the like are included.
  • the shape of the electrode body 20 is a substantially rectangular parallelepiped.
  • substantially rectangular parallelepiped includes, for example, a solid that can be regarded as a rectangular parallelepiped by modifying the shape of a part of the outer surface.
  • the shape of the electrode body 20 may be, for example, a cylindrical shape or a polygonal shape.
  • the electricity storage device 10 has two electrode terminals 30 .
  • the electrode terminal 30 is a metal terminal used for power input/output in the electrode body 20 .
  • One end of the electrode terminal 30 is electrically connected to an electrode (positive electrode or negative electrode) included in the electrode body 20 .
  • the other end of the electrode terminal 30 protrudes outward from the edge of the exterior body 40, for example.
  • the electrode terminal 30 only needs to be capable of inputting/outputting electric power to/from the electrode body 20 , and for example, does not have to protrude from the exterior body 40 .
  • the lid body 60 to be described later is made of metal, the lid body 60 may also function as the electrode terminal 30 . It may or may not be protruding.
  • the metal material that constitutes the electrode terminal 30 is, for example, aluminum, nickel, copper, or the like.
  • the electrode terminal 30 connected to the positive electrode is usually made of aluminum or the like
  • the electrode terminal 30 connected to the negative electrode is usually made of copper, nickel or the like.
  • the outermost layer of the electrode body 20 does not necessarily have to be an electrode, and may be, for example, a protective tape or a separator.
  • the outer body 40 seals the electrode body 20 .
  • the exterior body 40 includes an exterior film 50 and a lid body 60 .
  • the exterior film 50 is wound around the electrode body 20 so as to have an opening 40A, and a lid body 60 is arranged on the side of the electrode body 20 so as to close the opening 40A.
  • a housing portion (recess) for housing the electrode body 20 in the exterior film 50 through cold forming.
  • the exterior body 40 seals the electrode body 20 by winding the exterior film 50 around the electrode body 20, the electrode body 20 can be easily sealed regardless of the thickness of the electrode body 20.
  • the exterior film 50 was wound so as to be in contact with the outer surface of the electrode assembly 20. condition is preferred.
  • the exterior film 50 is, for example, a laminate (laminate film) having a substrate layer 51, a barrier layer 52, and a heat-fusible resin layer 53 in this order. Note that the exterior film 50 need not include all of these layers, and may not include the barrier layer 52, for example. That is, the exterior film 50 may be made of a flexible and easily bendable material, and may be made of a resin film, for example. It should be noted that the exterior film 50 is preferably heat-sealable.
  • the base layer 51 included in the exterior film 50 is a layer that imparts heat resistance to the exterior film 50 and suppresses pinholes that may occur during processing or distribution.
  • the base material layer 51 includes, for example, at least one layer of a stretched polyester resin layer and a stretched polyamide resin layer.
  • the barrier layer 52 can be protected during processing of the exterior film 50, and breakage of the exterior film 50 can be suppressed.
  • the stretched polyester resin layer is preferably a biaxially stretched polyester resin layer
  • the stretched polyamide resin layer is preferably a biaxially stretched polyamide resin layer.
  • the oriented polyester resin layer is more preferably a biaxially oriented polyethylene terephthalate (PET) film, and the oriented polyamide resin layer is a biaxially oriented nylon (ONy) film. more preferred.
  • the base layer 51 may include both layers of a stretched polyester resin layer and a stretched polyamide resin layer.
  • the thickness of the substrate layer 51 is preferably, for example, 5 to 300 ⁇ m, more preferably 20 to 150 ⁇ m, from the viewpoint of film strength.
  • the barrier layer 52 is bonded to the base material layer 51 via an adhesive layer 54, for example.
  • the barrier layer 52 included in the exterior film 50 is made of, for example, aluminum foil in terms of workability such as moisture resistance and extensibility, and cost.
  • the aluminum foil preferably contains iron from the viewpoint of packaging suitability and pinhole resistance when packaging the electrode body 20 .
  • the content of iron in the aluminum foil is preferably 0.5 to 5.0% by mass, more preferably 0.7 to 2.0% by mass. When the iron content is 0.5% by mass or more, packaging suitability, excellent pinhole resistance, and extensibility of the exterior film 50 are obtained. In addition, when the iron content is 5.0% by mass or less, excellent flexibility of the exterior film 50 can be obtained.
  • the barrier layer 52 may include a metal foil, a deposited film, and a resin layer having barrier properties. Examples of metal foils include aluminum alloys, stainless steels, titanium steels, and steel plates.
  • the thickness of the barrier layer 52 is preferably, for example, 15 to 100 ⁇ m, more preferably 30 to 80 ⁇ m, from the viewpoint of barrier properties, pinhole resistance and packaging suitability.
  • the thickness of the barrier layer 52 is 15 ⁇ m or more, the exterior film 50 is less likely to break even when stress is applied during packaging.
  • the thickness of the barrier layer 52 is 100 ⁇ m or less, an increase in mass of the exterior film 50 can be reduced, and a decrease in weight energy density of the electricity storage device 10 can be suppressed.
  • the barrier layer 52 is an aluminum foil, it is preferable that at least the surface opposite to the base layer 51 is provided with a corrosion-resistant film in order to prevent dissolution and corrosion.
  • the barrier layer 52 may have a corrosion resistant coating on both sides.
  • the corrosion-resistant film includes, for example, hydrothermal transformation treatment such as boehmite treatment, chemical conversion treatment, anodizing treatment, plating treatment such as nickel or chromium, and corrosion prevention treatment such as applying a coating agent to the barrier layer 52. It refers to a thin film that is formed on the surface and provides the barrier layer 52 with corrosion resistance (for example, acid resistance, alkali resistance, etc.).
  • the corrosion-resistant film specifically means a film that improves the acid resistance of the barrier layer 52 (acid-resistant film), a film that improves the alkali resistance of the barrier layer 52 (alkali-resistant film), and the like.
  • the treatment for forming the corrosion-resistant film one type may be performed, or two or more types may be used in combination. Also, not only one layer but also multiple layers can be used.
  • the hydrothermal transformation treatment and the anodizing treatment are treatments in which the surface of the metal foil is dissolved by a treatment agent to form a metal compound having excellent corrosion resistance. These treatments are sometimes included in the definition of chemical conversion treatment.
  • the barrier layer 52 includes the corrosion-resistant film.
  • the corrosion-resistant coating prevents delamination between the barrier layer 52 (e.g., aluminum alloy foil) and the base layer 51 during molding of the exterior film 50, and prevents hydrogen fluoride generated by the reaction between the electrolyte and moisture. , dissolution and corrosion of the surface of the barrier layer 52, especially dissolution and corrosion of aluminum oxide present on the surface of the barrier layer 52 when the barrier layer 52 is an aluminum alloy foil, and adhesion of the surface of the barrier layer 52 (wettability) is improved to prevent delamination between the base layer 51 and the barrier layer 52 during heat sealing and delamination between the base layer 51 and the barrier layer 52 during molding.
  • the barrier layer 52 e.g., aluminum alloy foil
  • the heat-fusible resin layer 53 is bonded to the barrier layer 52 via an adhesive layer 55, for example.
  • the heat-sealable resin layer 53 included in the exterior film 50 is a layer that imparts sealing properties to the exterior film 50 by heat sealing.
  • polyester resins such as polyethylene terephthalate resins and polybutylene terephthalate resins, polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins, or these polyolefin resins mixed with maleic anhydride.
  • a resin film made of an acid-modified polyolefin resin graft-modified with an acid such as.
  • the thickness of the heat-fusible resin layer 53 is preferably, for example, 20 to 300 ⁇ m, more preferably 40 to 150 ⁇ m, from the viewpoint of sealing properties and strength.
  • the exterior film 50 has one or more layers having a buffer function (hereinafter referred to as "buffer layers") outside the heat-sealable resin layer 53, more preferably outside the barrier layer 52. preferably.
  • the buffer layer may be laminated on the outside of the base layer 51, and the base layer 51 may also function as a buffer layer.
  • the plurality of buffer layers may be adjacent to each other or laminated via the base layer 51 or the barrier layer 52 or the like.
  • the material that constitutes the cushioning layer can be arbitrarily selected from materials that have cushioning properties.
  • Materials with cushioning properties are, for example, rubber, non-woven fabrics, or foam sheets.
  • Rubber is, for example, natural rubber, fluororubber, or silicone rubber.
  • the rubber hardness is preferably about 20-90.
  • the material constituting the nonwoven fabric is preferably a material having excellent heat resistance.
  • the lower limit of the thickness of the buffer layer is preferably 100 ⁇ m, more preferably 200 ⁇ m, and even more preferably 1000 ⁇ m.
  • the upper limit of the thickness of the buffer layer is preferably 5000 ⁇ m, more preferably 3000 ⁇ m.
  • Preferred ranges for the thickness of the buffer layer are 100 ⁇ m to 5000 ⁇ m, 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m, 200 ⁇ m to 5000 ⁇ m, 200 ⁇ m to 3000 ⁇ m, 1000 ⁇ m to 5000 ⁇ m, or 1000 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the thickness range of the buffer layer is most preferably 1000 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
  • the lower limit of the thickness of the buffer layer is preferably 0.5 mm.
  • the upper limit of the thickness of the buffer layer is preferably 10 mm, more preferably 5 mm, still more preferably 2 mm.
  • the preferred range of thickness of the buffer layer is 0.5 mm to 10 mm, 0.5 mm to 5 mm, or 0.5 mm to 2 mm.
  • the cushioning layer functions as a cushion, thereby suppressing damage to the exterior film 50 due to impact when the electricity storage device 10 is dropped or handling during manufacturing of the electricity storage device 10. be done.
  • the lid body 60 has, for example, a rectangular parallelepiped shape and is made of, for example, a resin material. Note that the lid 60 may be formed by cold forming the exterior film 50, for example, or may be a metal molded product.
  • the lid body 60 has a lid body 60A.
  • the lid body 60A has a first surface 61, a second surface 62, and a lid seal portion 63. As shown in FIG.
  • the first surface 61 faces the electrode body 20 .
  • the second surface 62 is the surface opposite to the first surface 61 .
  • the lid seal portion 63 is connected to the first surface 61 and the second surface 62 and is heat-sealed to the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50 .
  • the lid seal portion 63 includes a first seal surface 63A, a second seal surface 63B, a third seal surface 63C, and a fourth seal surface 63D.
  • the first sealing surface 63A constitutes the upper surface of the lid 60. As shown in FIG.
  • the first sealing surface 63A extends in the first direction (LR direction in the present embodiment) when the lid body 60 is viewed from the front.
  • the second sealing surface 63B and the third sealing surface 63C are connected to the first sealing surface 63A and form side surfaces of the lid 60. As shown in FIG.
  • the second sealing surface 63B and the third sealing surface 63C extend in a second direction (the UD direction in this embodiment) that intersects the first direction when the lid body 60 is viewed from the front.
  • the first direction and the second direction are perpendicular to each other when the lid 60 is viewed from the front.
  • the first direction and the second direction do not have to be orthogonal when the lid body 60 is viewed from the front.
  • the fourth sealing surface 63D constitutes the lower surface of the lid 60. As shown in FIG.
  • the fourth sealing surface 63D extends in the first direction (LR direction in the present embodiment) when the lid body 60 is viewed from the front.
  • the lid seal portion 63 further includes boundaries 64, 65, 66, 67.
  • a boundary 64 is a boundary between the first sealing surface 63A and the second sealing surface 63B.
  • a boundary 65 is a boundary between the first sealing surface 63A and the third sealing surface 63C.
  • a boundary 66 is a boundary between the fourth seal surface 63D and the second seal surface 63B.
  • a boundary 67 is a boundary between the fourth seal surface 63D and the third seal surface 63C.
  • the shape of the boundaries 64 to 67 may be angular, or may be rounded by being R-processed. In this embodiment, boundaries 64-67 are corners.
  • the main material of the lid 60 and the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50 is the same. is preferred.
  • polypropylene is the main material for the material forming the lid 60 and the material forming the heat-sealable resin layer 53 .
  • the main material is, for example, a material that accounts for 50% or more of the materials contained in the constituent elements.
  • the cover 60 is formed with a through hole 60X into which the electrode terminal 30 is inserted.
  • the through hole 60X penetrates through the first surface 61 and the second surface 62 .
  • the electrode terminal 30 protrudes outside the exterior body 40 through a through hole 60X formed in the lid body 60 .
  • a slight gap between the through hole 60X of the lid 60 and the electrode terminal 30 is filled with resin, for example.
  • the position where the electrode terminal 30 protrudes to the outside can be arbitrarily selected.
  • the electrode terminal 30 may protrude outside through a hole formed in one of the six surfaces of the exterior body 40 .
  • lid 60 and electrode terminal 30 are provided separately, but lid 60 and electrode terminal 30 may be formed integrally. Note that if the electrode terminal 30 does not protrude from the edge of the exterior body 40 , the through hole 60X may not be formed in the lid body 60 .
  • the mutually facing surfaces (the heat-fusible resin layers 53) of the exterior film 50 are heat-sealed.
  • the first sealing portion 70 is formed.
  • the first sealing portion 70 is formed by heat-sealing a portion including the first edge 50A and a portion including the second edge 50B of the exterior film 50 shown in FIG.
  • the first sealing portion 70 extends in the longitudinal direction of the exterior body 40 .
  • the position where the first sealing portion 70 is formed in the exterior body 40 can be arbitrarily selected.
  • the base 70X of the first sealing portion 70 is preferably located on the boundary side 43 between the first surface 41 and the second surface 42 of the exterior body 40 .
  • the first surface 41 has a larger area than the second surface 42 .
  • the base 70X of the first sealing portion 70 may be positioned on any surface of the exterior body 40.
  • FIG. In the present embodiment, the first sealing portion 70 protrudes outward from the electrode body 20 in plan view.
  • the first sealing portion 70 may be folded toward the second surface 42 of the exterior body 40 or may be folded toward the first surface 41 .
  • the heat-sealing resin layer 53 of the exterior film 50 and the lid seal portion 63 of the lid body 60 are heat-sealed to form the second sealing portion 80 .
  • the seal strength between the heat-fusible resin layer 53 of the exterior film 50 and the lid seal portion 63 of the lid body 60 may be referred to as the seal strength of the second sealing portion 80 .
  • the seal strength of the second sealing portion 80 is the same as that of the heat-sealable resin layer 53 in the long side portion of the lid seal portion 63, that is, the lid seal portion 63 extending in the LR (width) direction in FIG. It is the sealing strength with the lid body 60 .
  • the seal strength of the second sealing portion 80 is determined based on the distance of the second sealing portion 80 in the FB (depth) direction when the exterior film 50 is pulled against the lid 60 in the UD (vertical) direction of FIG. measured. It should be noted that the sealing strength of the second sealing portion 80 when the lid body 60 is divided into a plurality of parts including long sides and short sides is the long side portion of the lid sealing portion 63 of the plurality of parts. is the seal strength at
  • the seal strength of the second sealing portion 80 is preferably 40 N/15 mm or more, more preferably 50 N/15 mm or more, and even more preferably. is 60 N/15 mm or more, more preferably 70 N/15 mm or more, more preferably 85 N/15 mm or more.
  • the seal strength of the second sealing portion 80 is 40 N/15 mm or more, even if the power storage device 10 is used for several years (less than 10 years), the electrode body 20 is not sealed by the exterior body 40. well maintained.
  • the seal strength of the second sealing portion 80 is 85 N/15 mm or more, the state in which the electrode body 20 is sealed by the exterior body 40 is preferably maintained even when the power storage device 10 is used for 10 years or more, for example. be.
  • the seal strength of the second sealing portion 80 is preferably 150 N/15 mm or less.
  • a preferable range of seal strength of the second sealing portion 80 is 40 N/15 mm to 150 N/15 mm, 50 N/15 mm to 150 N/15 mm, 60 N/15 mm to 150 N/15 mm, 70 N/15 mm to 150 N/15 mm, or 85 N/15 mm to 150 N/15 mm. 15 mm to 150 N/15 mm.
  • the lid body 60 has a projecting portion 68 that projects from the lid seal portion 63 so that a gap is less likely to be formed between the exterior film 50 and the lid body 60 .
  • the projecting portion 68 may be formed integrally with the lid body 60A, or may be formed separately from the lid body 60A and joined to the lid body 60A. In this embodiment, the projecting portion 68 is formed integrally with the lid body 60A. The position where the projecting portion 68 is formed in the lid seal portion 63 can be arbitrarily selected. A gap between the exterior film 50 and the lid 60 is likely to be formed, for example, between the root 70X of the first sealing portion 70 and the lid 60 .
  • the projecting portion 68 is formed at a portion of the lid seal portion 63 where the base 70X of the first sealing portion 70 is located.
  • the base 70X of the first sealing portion 70 is positioned at the boundary 64 of the lid 60.
  • the projecting portion 68 is preferably formed at the boundary 64 in the lid seal portion 63 .
  • the first sealing portion 70 is sealed while sandwiching the projecting portion 68 .
  • the protruding portion 68 is formed on at least one of the first sealing surface 63A, the second sealing surface 63B, the third sealing surface 63C, the fourth sealing surface 63D, the boundary 65, the boundary 66, and the boundary 67. good too.
  • the shape of the projecting portion 68 can be arbitrarily selected.
  • the shape of the projecting portion 68 is plate-like.
  • the thickness of the protrusion 68 can be selected arbitrarily.
  • the protrusions 68 become thinner as they move away from the boundary 64 .
  • protrusion 68 tapers away from boundary 64 .
  • the thickness of protrusion 68 may be constant or may increase in thickness away from boundary 64 .
  • the direction in which the projecting portion 68 extends can be arbitrarily selected.
  • the projecting portion 68 extends along the first direction (LR direction in this embodiment).
  • the projecting portion 68 may extend along the second direction (the UD direction in this embodiment).
  • the length of the protruding portion 68 can be arbitrarily selected within the range of the length of the first sealing portion 70 or less.
  • the length of the protruding portion 68 may be substantially equal to the length of the first sealing portion 70, or may be 30% to 50% of the length of the first sealing portion 70. .
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the electricity storage device 10. As shown in FIG. The method for manufacturing the electricity storage device 10 includes, for example, a first step, a second step, a third step, and a fourth step. The first to fourth steps are performed, for example, by a power storage device 10 manufacturing apparatus.
  • the manufacturing apparatus arranges the lid body 60 with the electrode terminals 30 attached to both ends of the electrode body 20 .
  • the electrode terminals 30 and the electrodes of the electrode body 20 are electrically connected.
  • the second step of step S12 is performed after the first step.
  • the manufacturing apparatus winds the exterior film 50 around the electrode body 20 and the lid 60 while tension is acting on the exterior film 50 while restricting movement of the electrode body 20 and the lid 60 by the restriction means.
  • the restricting means is, for example, a groove into which the electrode body 20 and the lid body 60 are fitted.
  • the restricting means may be a device that applies an external force to the electrode body 20 and the lid body 60 so that the electrode body 20 and the lid body 60 do not move.
  • the restricting means may be a device that applies a force to the electrode body 20 and the lid body 60 in a direction opposite to the direction in which the exterior film 50 is pulled.
  • the regulating means may include a roller that runs on the exterior film 50 while the exterior film 50 is being pulled, in order to remove the wrinkles of the exterior film 50 .
  • the third step of step S13 is performed after the second step.
  • the manufacturing apparatus assembles the heat-sealable resin layer 53 of the portion including the first edge 50A of the exterior film 50 and the second edge so that the projecting portion 68 of the lid 60 is sandwiched between the exterior films 50 .
  • the portion including 50B is heat-sealed with the heat-sealable resin layer 53 while restricting the movement of the electrode body 20 and the lid body 60 while applying tension to the exterior film 50, thereby forming the first sealing portion. form 70;
  • the third step corresponds to the step of forming the first sealing portion 70 .
  • the fourth step of step S14 is performed after the third step.
  • the manufacturing apparatus forms the second sealing portion 80 by heat-sealing the exterior film 50 and the lid 60 .
  • the above-described embodiments are examples of possible forms of the electric storage device, the lid, and the method of manufacturing the electric storage device according to the present invention, and are not intended to limit the forms.
  • the electricity storage device, the lid, and the method for manufacturing the electricity storage device according to the present invention may take forms different from those illustrated in the embodiments.
  • One example is a form in which part of the configuration of the embodiment is replaced, changed, or omitted, or a form in which a new configuration is added to the embodiment.
  • Some examples of modifications of the embodiment are shown below. It should be noted that the following modifications can be combined with each other as long as there is no technical contradiction.
  • the extending direction of the protruding portion 68 can be arbitrarily changed.
  • the projecting portion 68 intersects the first direction (LR direction in the embodiment) and the second direction (UD direction in the embodiment) when the lid 60 is viewed from the front. It may extend in a third direction.
  • the configuration of the lid 60 can be arbitrarily changed.
  • the lid body 60 may include a frame frame 60B that covers the lid body 60A.
  • any material such as metal or resin can be used as the material forming the lid body 60A.
  • the material forming the picture frame 60B is, for example, a resin that can be suitably sealed with the heat-fusible resin layer 53 of the exterior film 50 .
  • the lid seal portion 63 and the projecting portion 68 of the lid body 60 are formed in the picture frame 60B.
  • the specific method of forming the projecting portion 68 of the lid 60 can be arbitrarily changed.
  • the projecting portion 68 may be formed by an adhesive film or the like that is bonded to the lid seal portion 63 of the lid body 60A.
  • a plurality of adhesive films may be overlapped and joined to the lid seal portion 63 to form the projecting portion 68, and the adhesive film may be joined to the lid seal portion 63 in a flap shape to project.
  • a portion 68 may be formed.
  • the power storage device 10 of the above embodiment may have an adhesive film arranged between the exterior film 50 and the lid 60 in order to preferably bond the exterior film 50 and the lid 60 together.
  • the second sealing portion 80 is formed after the lid body 60 to which the adhesive film is adhered is attached to the openings 40A at both ends of the exterior body 40 .
  • the adhesive film is, for example, wrapped around the lid 60 so as to cover the entire surface of the lid seal portion 63 of the lid 60 .
  • the adhesive film as a whole is preferably wider than the lid seal portion 63 of the lid 60 . In this case, the adhesive film can be easily adhered to the lid body 60 .
  • the boundaries 64 to 67 of the lid seal portion 63 are covered with the adhesive film, the adhesiveness between the lid body 60 and the adhesive film is enhanced.
  • the adhesive film can be arbitrarily selected as long as it can bond the exterior film 50 and the lid 60 together.
  • the adhesive film is preferably a laminate (laminate film) having at least a heat-fusible resin layer, a heat-resistant substrate layer, and a heat-fusible resin layer in this order.
  • the specifications for the heat-fusible resin layer of the adhesive film the specifications for the heat-fusible resin layer 53 can be applied.
  • Materials constituting the heat-fusible resin layers on both sides of the adhesive film may be the same material or different materials, and constitute the heat-fusible resin layer 53 of the exterior film 50 It is appropriately selected according to the material and the material that constitutes the lid body 60 .
  • the material constituting the heat-sealable resin layer on the side of the adhesive film to be adhered to the lid 60 is preferably an acid-modified polyolefin resin graft-modified with an acid such as maleic anhydride.
  • the heat-fusible resin layer on the side of the adhesive film that is adhered to the exterior film 50 is preferably made of the same material as the material that constitutes the heat-fusible resin layer 53 of the exterior film 50 .
  • the heat-resistant substrate layer may be a film composed of a heat-resistant resin. Unstretched or stretched films can be used. Incidentally, polyethylene terephthalate is inexpensive and has high strength, and is particularly preferable.
  • the adhesive film preferably has stickiness.
  • the position of the adhesive film with respect to the lid 60 and the exterior film 50 is less likely to shift.
  • Tackifying resins include amorphous polyolefins.
  • Amorphous polyolefins include, for example, amorphous polypropylene, copolymers of amorphous propylene and other ⁇ -olefins, and the like.
  • the content of the tackifying resin relative to the base material constituting the heat-fusible resin is preferably 10 to 20% by weight or less.
  • the position at which the electrode terminal 30 is arranged can be arbitrarily selected.
  • the electrode terminal 30 may protrude from the first sealing portion 70 .
  • the power storage device of Example 1 has one projecting portion 68 at the boundary 64 of the lid 60 .
  • the power storage device of Example 1 does not have a projecting portion 68 other than the boundary 64 of the lid 60 .
  • the power storage device of Example 2 has one projecting portion 68 at each of boundaries 64 , 65 , 66 , and 67 of lid 60 .
  • the power storage device of Example 2 does not have protrusions 68 other than borders 64 , 65 , 66 , and 67 of lid 60 .
  • the lid 60 does not have the projecting portion 68 .
  • the sealing conditions of the first sealing portion 70 of the electricity storage devices of Examples 1 and 2 and the comparative example are a temperature of 210° C., a time of 5 seconds, and a pressure of 0.5 MPa.
  • the sealing conditions of the second sealing portion 80 of the electricity storage devices of Examples 1 and 2 and the comparative example were a temperature of 220° C., a time of 5 seconds, and a pressure of 0.4 MPa.
  • Fig. 10 is a table showing test results.
  • leakage of the check liquid was not confirmed. That is, it was confirmed that no gap was formed between the exterior body 40 and the lid body 60 in the power storage devices of Examples 1 and 2.
  • FIG. This is probably because in the power storage devices of Examples 1 and 2, the protrusion 68 is formed on the lid 60 .
  • leakage of the check liquid was confirmed from the gap between the boundary 64 of the lid 60 and the first sealing portion 70 in the second sealing portion 80 . That is, it was confirmed that a gap was formed between the exterior body 40 and the lid body 60 in the power storage device of the comparative example.
  • Electrode body 40 Exterior body 40A: Opening 50: Exterior film 60: Lid body 63: Lid sealing part 63A: First sealing surface 63B: Second sealing surface 64: Boundary 68: Protruding part

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Abstract

蓋体は、蓄電デバイスの外装体に用いられる蓋体であって、前記外装体は、開口部を有するように電極体に巻き付けられる外装フィルムを含み、前記蓋体は、前記開口部に配置され、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を備える。

Description

蓋体、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法
 本発明は、蓋体、蓄電デバイス、および、蓄電デバイスの製造方法に関する。
 特許文献1は、蓄電デバイスの一例としての全固体電池を開示している。この全固体電池は、電極体と、電極体を封止する外装体と、を備える。外装体は、開口部を有するように電極体に巻き付けられる外装フィルムと、開口部に配置される蓋体と、を含む。外装フィルムと蓋体の外周面とは、ヒートシールされる。
特開2019-153504号公報
 上記蓄電デバイスにおいては、蓋体と外装フィルムとの間、例えば、蓋体の角部と外装フィルムとの間に隙間が形成されることがある。このため、外装体によって電極体を好適に密封する点について、改善の余地がある。
 本発明は、外装体によって電極体を好適に密封できる蓄電デバイス、この蓄電デバイスに用いられる蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
 本発明の第1観点に係る蓋体は、蓄電デバイスの外装体に用いられる蓋体であって、前記外装体は、開口部を有するように電極体に巻き付けられる外装フィルムを含み、前記蓋体は、前記開口部に配置され、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を備える。
 本発明の第2観点に係る蓋体は、第1観点に係る蓋体であって、前記突出部は、前記蓋シール部から離れるにつれて先細りである。
 本発明の第3観点に係る蓋体は、第1観点または第2観点に係る蓋体であって、前記蓋シール部は、前記蓋体の正面視において第1方向に延びる第1シール面と、前記蓋体の正面視において前記第1方向と交差する第2方向に延びる第2シール面と、を含み、前記突出部は、前記第1シール面と前記第2シール面との境界に形成される。
 本発明の第4観点に係る蓋体は、第3観点に係る蓋体であって、前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第1方向または前記第2方向に延びる。
 本発明の第5観点に係る蓋体は、第3観点に係る蓋体であって、前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第1方向および第2方向と交差する第3方向に延びる。
 本発明の第6観点に係る蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、開口部を有するように前記電極体に巻き付けられる外装フィルムと、前記開口部に配置される蓋体と、前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第1封止部と、前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第2封止部と、を含み、前記蓋体は、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、前記第1封止部は、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる。
 本発明の第7観点に係る蓄電デバイスの製造方法は、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備える蓄電デバイスの製造方法であって、前記外装体は、開口部を有するように前記電極体に巻き付けられる外装フィルムと、前記開口部に配置される蓋体と、前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第1封止部と、前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第2封止部と、を含み、前記蓋体は、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、前記蓄電デバイスの製造方法は、前記第1封止部を形成する工程を含み、前記第1封止部を形成する工程では、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる。
 本発明に関する蓄電デバイス、蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法によれば、外装体によって電極体を好適に密封できる。
実施形態の蓄電デバイスの斜視図。 図1の蓄電デバイスが備える外装フィルムの層構成を示す断面図。 図1の蓄電デバイスが備える外装フィルムを広げた状態の図。 図1のD4-D4線に沿う断面図。 図4の外装フィルムを省略した状態の蓋体の側面図。 図4の外装フィルムを省略した状態の蓋体の平面図。 図1の蓄電デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。 変形例の蓄電デバイスが備える蓋体の断面図。 別の変形例の蓄電デバイスが備える蓋体の断面図。 試験結果を示す表。
 以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスについて説明する。なお、本明細書において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。
 [1.第1実施形態]
 <1-1.蓄電デバイスの構成>
 図1は、第1実施形態の蓄電デバイス10を模式的に示す平面図である。図2は、図1の蓄電デバイス10が備える外装フィルム50の層構成を示す断面図である。図3は、図1の蓄電デバイス10が備える外装フィルム50を広げた状態の図である。図4は、図1のD4-D4線に沿う断面図である。図5は、図1の蓄電デバイス10が備える蓋体60の側面図である。図6は、図5の蓋体60の平面図である。なお、図1、図4~6、図8、図9において、矢印UD方向は蓄電デバイス10の厚み方向を示し、矢印LR方向は蓄電デバイス10の幅方向を示し、矢印FB方向は、蓄電デバイス10の奥行方向を示す。矢印UDLRFBの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
 蓄電デバイス10は、電極体20と、電極端子30と、外装体40と、を備える。電極体20は、例えば、リチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池、半固体電池、擬固体電池、ポリマー電池、全樹脂電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、または、コンデンサー等の蓄電部材を構成する電極(正極および負極)ならびに、セパレータ等を含む。本実施形態では、電極体20の形状は、略直方体である。なお、「略直方体」とは、完全な直方体の他に、例えば、外面の一部の形状を修正することによって直方体とみなせるような立体を含む。電極体20の形状は、例えば、円柱または多角柱であってもよい。
 本実施形態では、蓄電デバイス10は、2つの電極端子30を備える。電極端子30は、電極体20における電力の入出力に用いられる金属端子である。電極端子30の一方の端部は、電極体20に含まれる電極(正極または負極)に電気的に接続される。電極端子30の他方の端部は、例えば、外装体40の端縁から外側に突出する。なお、電極端子30は、電極体20の電力の入出力が可能であればよく、例えば、外装体40から突出していなくてもよい。後述する蓋体60が例えば、金属によって構成される場合、蓋体60が電極端子30の機能を兼ねる場合があり、この場合、電極端子としての機能を有する蓋体60は、外装体40から突出してもよく、突出していなくてもよい。
 電極端子30を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、または、銅等である。例えば、電極体20がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される電極端子30は、通常、アルミニウム等によって構成され、負極に接続される電極端子30は、通常、銅、ニッケル等によって構成される。なお、電極体20の最外層は、必ずしも電極である必要はなく、例えば、保護テープまたはセパレータであってもよい。
 外装体40は、電極体20を封止する。外装体40は、外装フィルム50および蓋体60を備える。外装フィルム50は、開口部40Aを有するように電極体20に巻き付けられ、開口部40Aを閉じるように電極体20の側方に蓋体60が配置される。
 例えば、冷間成形を通じて外装フィルム50に電極体20を収容する収容部(窪み)を形成する方法がある。しかし、このような方法によって深い収容部を形成することは必ずしも容易ではない。冷間成形によって収納部(窪み)を深く(たとえば成形深さ15mm)形成しようとすると外装フィルム50にピンホールまたはクラックが発生し、電池性能の低下を招く可能性が高くなる。一方、外装体40は、外装フィルム50を電極体20に巻き付けることによって電極体20を封止しているため、電極体20の厚みに拘わらず容易に電極体20を封止することができる。なお、蓄電デバイス10の体積エネルギー密度を向上させるべく電極体20と外装フィルム50との間のデッドスペースを削減するためには、外装フィルム50が電極体20の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。また、全固体電池においては、電池性能を発揮させるために高い圧力を電池外面から均一に掛けることが必要とされている観点からも電極体20と外装フィルム50との間の空間を無くすことが必要とされるため、外装フィルム50が電極体20の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。
 外装フィルム50は、例えば、基材層51、バリア層52、および、熱融着性樹脂層53をこの順に有する積層体(ラミネートフィルム)である。なお、外装フィルム50には、これらの層がすべて含まれている必要はなく、例えば、バリア層52が含まれていなくてもよい。すなわち、外装フィルム50は、フレキシブル性を有し曲げやすい材料で構成されていればよく、例えば、樹脂フィルムで構成されていてもよい。なお、外装フィルム50は、ヒートシール可能であることが好ましい。
 外装フィルム50に含まれる基材層51は、耐熱性を外装フィルム50に付与し、加工または流通の際に起こり得るピンホールの発生を抑制するための層である。基材層51は、例えば、延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の少なくとも一層を含んで構成される。例えば、基材層51が延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の少なくとも一層を含むことにより、外装フィルム50の加工時にバリア層52を保護し、外装フィルム50の破断を抑制することができる。また、外装フィルム50の引張伸びを大きくする観点から、延伸ポリエステル樹脂層は二軸延伸ポリエステル樹脂層であることが好ましく、延伸ポリアミド樹脂層は二軸延伸ポリアミド樹脂層であることが好ましい。さらに、突刺強度または衝撃強度に優れる点から、延伸ポリエステル樹脂層は二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムであることがより好ましく、延伸ポリアミド樹脂層は二軸延伸ナイロン(ONy)フィルムであることがより好ましい。なお、基材層51は、延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の両層を含んで構成されていてもよい。基材層51の厚さは、フィルム強度の点から、例えば5~300μmであることが好ましく、20~150μmであることがより好ましい。
 バリア層52は、例えば、接着層54を介して基材層51と接合される。外装フィルム50に含まれるバリア層52は、防湿性、延展性等の加工性およびコストの面から、例えばアルミニウム箔から構成される。アルミニウム箔は、電極体20を包装する際の包装適性および耐ピンホール性の観点から、鉄を含むことが好ましい。アルミニウム箔中の鉄の含有量としては、0.5~5.0質量%であることが好ましく、0.7~2.0質量%であることがより好ましい。鉄の含有量が0.5質量%以上であることにより、外装フィルム50の包装適性、優れた耐ピンホール性および延展性が得られる。また、鉄の含有量が5.0質量%以下であることにより、外装フィルム50の優れた柔軟性が得られる。バリア層52は、バリア性を有する金属箔、蒸着膜、および、樹脂層を含んでいてもよい。金属箔としては、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン鋼、または、鋼板等が挙げられる。
 バリア層52の厚さは、バリア性、耐ピンホール性および包装適性の点から、例えば15~100μmであることが好ましく、30~80μmであることがより好ましい。バリア層52の厚さが15μm以上であることによって、包装加工により応力がかかっても外装フィルム50が破断しにくくなる。バリア層52の厚さが100μm以下であることにより、外装フィルム50の質量増加を低減でき、蓄電デバイス10の重量エネルギー密度低下を抑制することができる。
 また、バリア層52がアルミニウム箔の場合は、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも基材層51と反対側の面に耐腐食性皮膜を備えていることが好ましい。バリア層52は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理をバリア層52の表面に行ない、バリア層52に耐腐食性(例えば耐酸性、耐アルカリ性など)を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜は、具体的には、バリア層52の耐酸性を向上させる皮膜(耐酸性皮膜)、バリア層52の耐アルカリ性を向上させる皮膜(耐アルカリ性皮膜)などを意味している。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、1種類を行なってもよいし、2種類以上を組み合わせて行なってもよい。また、1層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理および陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、バリア層52が耐腐食性皮膜を備えている場合、耐腐食性皮膜を含めてバリア層52とする。
 耐腐食性皮膜は、外装フィルム50の成形時において、バリア層52(例えば、アルミニウム合金箔)と基材層51との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、バリア層52表面の溶解、腐食、特にバリア層52がアルミニウム合金箔である場合にバリア層52表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、バリア層52表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層51とバリア層52とのデラミネーション防止、成形時の基材層51とバリア層52とのデラミネーション防止の効果を示す。
 熱融着性樹脂層53は、例えば、接着層55を介してバリア層52と接合される。外装フィルム50に含まれる熱融着性樹脂層53は、外装フィルム50にヒートシールによる封止性を付与する層である。熱融着性樹脂層53としては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、または、これらのポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。熱融着性樹脂層53の厚さは、シール性および強度の点から、例えば20~300μmであることが好ましく、40~150μmであることがより好ましい。
 外装フィルム50は、熱融着性樹脂層53よりも外側に、より好ましくは、バリア層52よりも外側に1または複数の緩衝機能を有する層(以下では、「緩衝層」という)を有していることが好ましい。緩衝層は、基材層51の外側に積層されてもよく、基材層51が緩衝層の機能を兼ね備えてもよい。外装フィルム50が複数の緩衝層を有する場合、複数の緩衝層は、隣接していてもよく、基材層51またはバリア層52等を介して積層されてもよい。
 緩衝層を構成する材料は、クッション性を有する材料から任意に選択可能である。クッション性を有する材料は、例えば、ゴム、不織布、または、発泡シートである。ゴムは、例えば、天然ゴム、フッ素ゴム、または、シリコンゴムである。ゴム硬度は、20~90程度であることが好ましい。不織布を構成する材料は、耐熱性に優れる材料であることが好ましい。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、100μm、さらに好ましくは、200μm、さらに好ましくは、1000μmである。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、5000μm、さらに好ましくは、3000μmである。緩衝層の厚さの好ましい範囲は、100μm~5000μm、100μm~3000μm、200μm~5000μm、200μm~3000μm、1000μm~5000μm、または、1000μm~3000μmである。この中でも、緩衝層の厚さの範囲は、1000μm~3000μmが最も好ましい。
 緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、0.5mmである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、10mm、さらに好ましくは、5mm、さらに好ましくは、2mmである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの好ましい範囲は、0.5mm~10mm、0.5mm~5mm、または、0.5mm~2mmである。
 外装フィルム50が緩衝層を有する場合、緩衝層がクッションとして機能するため、蓄電デバイス10が落下したときの衝撃、または、蓄電デバイス10の製造時のハンドリングによって、外装フィルム50が破損することが抑制される。
 蓋体60は、例えば、直方体形状であり、例えば、樹脂材料によって構成される。なお、蓋体60は、外装フィルム50を例えば冷間成形することによって形成されてもよく、金属成形品であってもよい。蓋体60は、蓋本体60Aを有する。蓋本体60Aは、第1面61、第2面62、および、蓋シール部63を有する。第1面61は、電極体20と面する。第2面62は、第1面61と反対側の面である。蓋シール部63は、第1面61および第2面62と繋がり、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53とヒートシールされる。蓋シール部63は、第1シール面63A、第2シール面63B、第3シール面63C、および、第4シール面63Dを含む。第1シール面63Aは、蓋体60の上面を構成する。第1シール面63Aは、蓋体60の正面視において、第1方向(本実施形態では、LR方向)に延びる。第2シール面63Bおよび第3シール面63Cは、第1シール面63Aと繋がり、蓋体60の側面を構成する。第2シール面63Bおよび第3シール面63Cは、蓋体60の正面視において、第1方向と交差する第2方向(本実施形態では、UD方向)に延びる。本実施形態では、蓋体60の正面視において、第1方向と第2方向とは、直交する。第1方向と第2方向とは、蓋体60の正面視において、直交していなくてもよい。第4シール面63Dは、蓋体60の下面を構成する。第4シール面63Dは、蓋体60の正面視において、第1方向(本実施形態では、LR方向)に延びる。
 蓋シール部63は、境界64、65、66、67をさらに含む。境界64は、第1シール面63Aと第2シール面63Bとの境界である。境界65は、第1シール面63Aと第3シール面63Cとの境界である。境界66は、第4シール面63Dと第2シール面63Bとの境界である。境界67は、第4シール面63Dと第3シール面63Cとの境界である。境界64~67の形状は、角であってもよく、R加工が施されることによって丸みを帯びていてもよい。本実施形態では、境界64~67は、角である。
 蓋体60と外装フィルム50とを好適にヒートシールする観点から、蓋体60を構成する材料と、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53を構成する材料とは、主材料が同じであることが好ましい。本実施形態では、蓋体60を構成する材料、および、熱融着性樹脂層53を構成する材料は、ポリプロプロピレンが主材料である。なお、主材料とは、例えば、構成要素に含まれる材料のうち、50%以上を占める材料をいう。
 本実施形態では、蓋体60には、電極端子30が挿入される貫通孔60Xが形成される。貫通孔60Xは、第1面61および第2面62を貫通する。電極体20が収納された状態で電極端子30は、蓋体60に形成される貫通孔60Xを通って外装体40の外部に突出する。蓋体60の貫通孔60Xと電極端子30との僅かな隙間は、例えば、樹脂によって埋められる。なお、蓄電デバイス10において、電極端子30が外部に突出する位置は、任意に選択可能である。例えば、電極端子30は、外装体40が有する6面のうちいずれかの面に形成された孔から外部に突出していてもよい。この場合には、外装体40と電極端子30との間の僅かな隙間が、例えば、樹脂によって埋められる。蓄電デバイス10においては、蓋体60と電極端子30とが別体として設けられているが、蓋体60と電極端子30とは一体的に形成されていてもよい。なお、電極端子30が外装体40の端縁から突出しない場合、蓋体60には、貫通孔60Xが形成されていなくてもよい。
 本実施形態では、開口部40Aを有するように電極体20の周囲に外装フィルム50が巻き付けられた状態で、外装フィルム50の互いに向き合う面(熱融着性樹脂層53)同士がヒートシールされることによって、第1封止部70が形成される。
 第1封止部70は、図3に示される外装フィルム50の第1縁50Aを含む部分と第2縁50Bを含む部分とがヒートシールされることによって形成される。第1封止部70は、外装体40の長手方向に延びる。外装体40において、第1封止部70が形成される位置は、任意に選択可能である。本実施形態では、第1封止部70の根本70Xは、外装体40の第1面41と第2面42との境界の辺43上に位置することが好ましい。第1面41は、第2面42よりも面積が大きい。第1封止部70の根本70Xは、外装体40の任意の面上に位置していてもよい。本実施形態では、第1封止部70は、平面視において、電極体20よりも外側に張り出している。第1封止部70は、例えば、外装体40の第2面42に向けて折り畳まれていてもよく、第1面41に向けて折り畳まれていてもよい。
 本実施形態では、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と蓋体60の蓋シール部63とがヒートシールされることによって、第2封止部80が形成される。以下では、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と蓋体60の蓋シール部63とのシール強度を、第2封止部80のシール強度と称する場合がある。なお、第2封止部80のシール強度は、蓋シール部63のうちの長辺の部分、すなわち、図1におけるLR(幅)方向に延びる蓋シール部63における熱融着性樹脂層53と蓋体60とのシール強度である。第2封止部80のシール強度は、蓋体60に対して外装フィルム50を図1のUD(上下)方向に引っ張っり、FB(奥行)方向における第2封止部80の距離に基づいて測定される。なお、蓋体60が、長辺および短辺を含む複数のパーツに分割されている場合の第2封止部80のシール強度は、複数のパーツの蓋シール部63のうちの長辺の部分におけるシール強度である。
 外装体40によって電極体20が密封された状態を好適に維持する観点から、第2封止部80のシール強度は、好ましくは、40N/15mm以上、さらに好ましくは、50N/15mm以上、さらに好ましくは、60N/15mm以上、さらに好ましくは、70N/15mm以上、さらに好ましくは、85N/15mm以上である。第2封止部80のシール強度が40N/15mm以上である場合、蓄電デバイス10を、例えば、数年間(10年未満)使用しても、外装体40によって電極体20が密封された状態が好適に維持される。第2封止部80のシール強度が85N/15mm以上である場合、蓄電デバイス10を、例えば、10年以上使用しても、外装体40によって電極体20が密封された状態が好適に維持される。第2封止部80のシール強度は、好ましくは、150N/15mm以下である。第2封止部80のシール強度の好ましい範囲は、40N/15mm~150N/15mm、50N/15mm~150N/15mm、60N/15mm~150N/15mm、70N/15mm~150N/15mm、または、85N/15mm~150N/15mmである。
 本実施形態では、外装フィルム50と蓋体60との間に隙間が形成されにくいように、蓋体60は、蓋シール部63から突出する突出部68を有する。突出部68は、蓋本体60Aと一体的に形成されてもよく、蓋本体60Aと別体で形成され、蓋本体60Aに接合されてもよい。本実施形態では、突出部68は、蓋本体60Aと一体的に形成される。蓋シール部63において、突出部68が形成される位置は、任意に選択可能である。外装フィルム50と蓋体60との隙間は、例えば、第1封止部70の根本70Xと蓋体60との間に形成されやすい。特に、第1封止部70の根本70Xが蓋体60の境界64~境界67に位置する場合、第1封止部70の根本70Xと蓋体60との間の樹脂埋まり性が低下しやすい。このため、突出部68は、蓋シール部63において、第1封止部70の根本70Xが位置する箇所に形成されることが好ましい。本実施形態では、第1封止部70の根本70Xは、蓋体60の境界64に位置する。このため、突出部68は、蓋シール部63において、境界64に形成されることが好ましい。本実施形態では、第1封止部70は、突出部68を挟んだ状態でシールされる。なお、突出部68は、第1シール面63A、第2シール面63B、第3シール面63C、第4シール面63D、境界65、境界66、および、境界67の少なくとも1つに形成されていてもよい。
 突出部68の形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、突出部68の形状は、板状である。突出部68の厚さは、任意に選択可能である。本実施形態では、突出部68は、境界64から離れるにつれて厚さが薄くなる。換言すれば、突出部68は、境界64から離れるにつれて先細り形状である。突出部68の厚さは、一定であってもよく、境界64から離れるにつれて厚さが厚くなっていてもよい。
 突出部68が延びる方向は、任意に選択可能である。本実施形態では、突出部68は、第1方向(本実施形態では、LR方向)に沿って延びる。突出部68は、第2方向(本実施形態では、UD方向)に沿って延びていてもよい。
 突出部68の長さは、第1封止部70の長さ以下の範囲において、任意に選択可能である。例えば、突出部68の長さは、第1封止部70の長さと実質的に等しくてもよく、第1封止部70の長さの30%~50%の長さであってもよい。
 <1-2.蓄電デバイスの製造方法>
 図7は、蓄電デバイス10の製造方法の一例を示すフローチャートである。蓄電デバイス10の製造方法は、例えば、第1工程、第2工程、第3工程、および、第4工程を含む。第1工程~第4工程は、例えば、蓄電デバイス10の製造装置によって実施される。
 ステップS11の第1工程では、製造装置は、電極体20の両端部に電極端子30が取り付けられた状態の蓋体60を配置する。第1工程が完了することによって、電極端子30と電極体20の電極とが電気的に接続される。
 ステップS12の第2工程は、第1工程の後に実施される。第2工程では、製造装置は、規制手段によって電極体20および蓋体60の移動を規制しつつ、外装フィルム50にテンションが作用した状態で外装フィルム50を電極体20および蓋体60に巻き付ける。規制手段は、例えば、電極体20および蓋体60が嵌め込まれる溝である。規制手段は、電極体20および蓋体60が移動しないように、電極体20および蓋体60に外力を作用させる装置であってもよい。規制手段は、外装フィルム50が引っ張られる方向と反対方向の力を電極体20および蓋体60に作用させる装置であってもよい。なお、規制手段は、外装フィルム50のしわを取り除くために、外装フィルム50が引っ張られている状態において、外装フィルム50上を走行するローラーを含んでいてもよい。
 ステップS13の第3工程は、第2工程の後に実施される。第3工程では、製造装置は、蓋体60の突出部68が外装フィルム50によって挟まれるように、外装フィルム50の第1縁50Aを含む部分の熱融着性樹脂層53と、第2縁50Bを含む部分の熱融着性樹脂層53とを、電極体20および蓋体60の移動を規制しつつ、外装フィルム50にテンションが作用した状態でヒートシールすることによって、第1封止部70を形成する。なお、第3工程は、第1封止部70を形成する工程に相当する。
 ステップS14の第4工程は、第3工程の後に実施される。製造装置は、外装フィルム50と蓋体60とをヒートシールすることによって、第2封止部80を形成する。
 <1-3.蓄電デバイスの作用および効果>
 蓄電デバイス10によれば、蓋体60の蓋シール部63に突出部68が形成されているため、第1封止部70を形成する工程において、外装フィルム50と蓋体60との間に隙間が形成されにくい。このため、外装体40によって電極体20を好適に密封できる。
 [2.変形例]
 上記実施形態は本発明に関する蓄電デバイス、蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する蓄電デバイス、蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
 <2-1>
 上記実施形態の蓄電デバイス10において、突出部68が延びる方向は、任意に変更可能である。例えば、図8に示されるように、突出部68は、蓋体60の正面視において、第1方向(実施形態では、LR方向)、および、第2方向(実施形態では、UD方向)と交差する第3方向に延びていてもよい。
 <2-2>
 上記実施形態の蓄電デバイス10において、蓋体60の構成は、任意に変更可能である。図9に示されるように、蓋体60は、蓋本体60Aを覆う額縁フレーム60Bを備えていてもよい。この変形例では、例えば、蓋本体60Aを構成する材料は、金属または樹脂等の任意の材料を用いることができる。額縁フレーム60Bを構成する材料は、例えば、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と好適にシールできる樹脂である。この変形例では、蓋体60の蓋シール部63および突出部68は、額縁フレーム60Bに形成される。
 <2-3>
 上記実施形態の蓄電デバイス10において、蓋体60の突出部68の具体的な形成方法は、任意に変更可能である。例えば、蓋本体60Aの蓋シール部63に接合される接着性フィルム等によって、突出部68を形成してもよい。この変形例では、例えば、蓋シール部63に複数の接着性フィルムを重ねるように接合して突出部68を形成してもよく、接着性フィルムを蓋シール部63にフラップ状に接合して突出部68を形成してもよい。
 <2-4>
 上記実施形態の蓄電デバイス10は、外装フィルム50と蓋体60とを好適に接着するために、外装フィルム50と蓋体60との間に配置される接着性フィルムを有していてもよい。この変形例では、例えば、接着性フィルムが接着された状態の蓋体60が外装体40の両端の開口部40Aに取り付けられた後、第2封止部80が形成される。接着性フィルムは、例えば、蓋体60の蓋シール部63の全面を覆うように蓋体60に巻き付けられる。接着性フィルムは、全体として、蓋体60の蓋シール部63よりも幅広に構成されることが好ましい。この場合、接着性フィルムを蓋体60に容易に接着できる。さらには、蓋シール部63の境界64~67が接着性フィルムによって覆われるため、蓋体60と接着性フィルムとの接着性が高められる。
 接着性フィルムは、外装フィルム50と蓋体60とを接着できるフィルムであれば、任意に選択可能である。接着性フィルムは、少なくとも熱融着性樹脂層、耐熱性基材層、および、熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体(ラミネートフィルム)であることが好ましい。接着性フィルムの熱融着性樹脂層に関する諸元は、熱融着性樹脂層53に関する諸元を適用できる。接着性フィルムの両側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、同種の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよく、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53を構成する材料、および、蓋体60を構成する材料に合わせて適宜選択される。接着性フィルムのうちの蓋体60と接着される側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、好ましくは、無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。接着性フィルムのうちの外装フィルム50と接着される側の熱融着性樹脂層は、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53を構成する材料と同種の材料を用いることが好ましい。
 耐熱性基材層としては、耐熱性樹脂によって構成されるフィルムであればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルペンテン(登録商標)、ポリアセタール環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の無延伸または延伸フィルムを用いることができる。なお、ポリエチレンテレフタレートは安価で強度が強く、特に好ましい。
 接着性フィルムは、粘着性を有していることが好ましい。接着性フィルムが外装フィルム50と蓋体60との間に配置された状態で第2封止部80を形成するときに、蓋体60および外装フィルム50に対する接着性フィルムの位置がずれにくい。接着性フィルムの熱融着性樹脂層に粘着性付与樹脂を含有させることによって、接着性フィルムに粘着性を付与することができる。粘着性付与樹脂としては、アモルファスポリオレフィンが挙げられる。アモルファスポリオレフィンとしては、例えば、アモルファスポリプロピレン、または、アモルファスプロピレンと他のα-オレフィンとの共重合体等が挙げられる。熱融着性樹脂を構成する母材に対する粘着性付与樹脂の含有量は、10~20重量%以下であることが好ましい。
 <2-5>
 上記実施形態において、電極端子30が配置される位置は、任意に選択可能である。例えば、電極端子30は、第1封止部70から突出してもよい。
 [3.実施例]
 本願発明者は、実施例および比較例の蓄電デバイスについて、外装体による電極体の密封性を確認する試験を実施した。なお、以下では、説明の便宜上、実施例および比較例の蓄電デバイスを構成する要素のうち、実施形態と同じ要素には、実施形態と同様の符号を付して説明する。
 試験では、実施例1、2、および、比較例の蓄電デバイスを製造し、外装体40の一部を切り開いて外装体40の内側にエージレスシールチェックスプレー(三菱瓦斯化学社製)を吹き付け、約5分経過後に、第2封止部80からのチェック液の漏れの有無を目視によって確認した。実施例1、2の蓄電デバイス、および、比較例の蓄電デバイスの諸元は、次のとおりである。
 実施例1の蓄電デバイスは、蓋体60の境界64に1つの突出部68を有する。実施例1の蓄電デバイスは、蓋体60の境界64以外には、突出部68を有さない。実施例2の蓄電デバイスは、蓋体60の境界64、境界65、境界66、および、境界67にそれぞれ1つの突出部68を有する。実施例2の蓄電デバイスは、蓋体60の境界64、境界65、境界66、および、境界67以外には、突出部68を有さない。比較例の蓄電デバイスは、蓋体60が突出部68を有さない。
 実施例1、2、および、比較例の蓄電デバイスの第1封止部70のシール条件は、温度が210℃、時間が5秒、圧力が、0.5MPaである。実施例1、2、および、比較例の蓄電デバイスの第2封止部80のシール条件は、温度が220℃、時間が5秒、圧力が、0.4MPaである。
 図10は、試験結果を示す表である。実施例1、2の蓄電デバイスでは、チェック液の漏れは確認されなかった。すなわち、実施例1、2の蓄電デバイスでは、外装体40と蓋体60との間に隙間が形成されていないことが確認された。実施例1、2の蓄電デバイスでは、蓋体60に突出部68が形成されているためであると考えられる。一方、比較例の蓄電デバイスでは、第2封止部80のうちの特に蓋体60の境界64と第1封止部70との隙間からチェック液の漏れが確認された。すなわち、比較例の蓄電デバイスでは、外装体40と蓋体60との間に隙間が形成されていることが確認された。
 10 :蓄電デバイス
 20 :電極体
 40 :外装体
 40A:開口部
 50 :外装フィルム
 60 :蓋体
 63 :蓋シール部
 63A:第1シール面
 63B:第2シール面
 64 :境界
 68 :突出部

Claims (7)

  1.  蓄電デバイスの外装体に用いられる蓋体であって、
     前記外装体は、開口部を有するように電極体に巻き付けられる外装フィルムを含み、
     前記蓋体は、
     前記開口部に配置され、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、
     前記蓋シール部から突出する突出部と、を備える
     蓋体。
  2.  前記突出部は、前記蓋シール部から離れるにつれて先細りである
     請求項1に記載の蓋体。
  3.  前記蓋シール部は、
     前記蓋体の正面視において第1方向に延びる第1シール面と、
     前記蓋体の正面視において前記第1方向と交差する第2方向に延びる第2シール面と、を含み、
     前記突出部は、前記第1シール面と前記第2シール面との境界に形成される
     請求項1または2に記載の蓋体。
  4.  前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第1方向または前記第2方向に延びる
     請求項3に記載の蓋体。
  5.  前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第1方向および第2方向と交差する第3方向に延びる
     請求項3に記載の蓋体。
  6.  電極体と、
     前記電極体を封止する外装体と、を備え、
     前記外装体は、
     開口部を有するように前記電極体に巻き付けられる外装フィルムと、
     前記開口部に配置される蓋体と、
     前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第1封止部と、
     前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第2封止部と、を含み、
     前記蓋体は、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、
     前記第1封止部は、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる
     蓄電デバイス。
  7.  電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備える蓄電デバイスの製造方法であって、
     前記外装体は、
     開口部を有するように前記電極体に巻き付けられる外装フィルムと、
     前記開口部に配置される蓋体と、
     前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第1封止部と、
     前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第2封止部と、を含み、
     前記蓋体は、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、
     前記蓄電デバイスの製造方法は、
     前記第1封止部を形成する工程を含み、
     前記第1封止部を形成する工程では、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる
     蓄電デバイスの製造方法。
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