JP2007115678A - Nonaqueous electrolyte battery and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、非水電解質電池およびその製造方法に関し、特に封止性、耐透湿性に優れ、高容量、高安全性を実現する非水電解質電池に関する。 The present invention relates to a non-aqueous electrolyte battery and a method for manufacturing the same, and more particularly to a non-aqueous electrolyte battery that is excellent in sealing performance and moisture permeability resistance and realizes high capacity and high safety.
近年、カメラ一体型VTR(Videotape recorder:ビデオテープレコーダ)、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、電池設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン電池が最も好適である。 In recent years, many portable electronic devices such as a camera-integrated VTR (Videotape recorder), a mobile phone, or a laptop computer have appeared, and their size and weight have been reduced. Along with this, the demand for batteries used as power sources for portable electronic devices is growing rapidly, and the battery design is lighter, thinner, and more efficient in the storage space in devices to realize smaller and lighter devices. It is required to use. As a battery satisfying such requirements, a lithium ion battery having a large energy density and output density is most suitable.
中でも、形状自由度の高い電池、あるいは薄型大面積のシート型電池、薄型小面積のカード型電池などが望まれているが、従来用いられている金属製の缶を外装として用いる手法では、薄型の電池を作製することが困難である。そこで、アルミラミネートフィルム等のフィルム状外装材を用いて薄型の電池を作製することにより、上述のような電池を得ることが可能となる。 Among them, a battery having a high degree of freedom of shape, a thin and large area sheet type battery, a thin and small area card type battery, and the like are desired. However, in the conventional method using a metal can as an exterior, it is thin. It is difficult to produce a battery. Therefore, it is possible to obtain a battery as described above by producing a thin battery using a film-like exterior material such as an aluminum laminate film.
このような電池は、正極と負極とをセパレータを介して積層し、巻回またはつづら折りにした電池素子をラミネートフィルムで外装し、電池素子の周囲を封止して作製したものであり、正極および負極と接続した正極端子および負極端子(以下、特に限定しない場合は電極端子と適宜称する)がラミネートフィルムの封止部から電池外部に導出されたものである。 Such a battery is produced by laminating a positive electrode and a negative electrode through a separator, covering a wound or zigzag battery element with a laminate film, and sealing the periphery of the battery element. A positive electrode terminal and a negative electrode terminal connected to the negative electrode (hereinafter referred to as an electrode terminal as appropriate unless otherwise specified) are derived from the sealing portion of the laminate film to the outside of the battery.
電池の外装に用いられるラミネートフィルムは、金属層が樹脂フィルムからなる外側樹脂層および内側樹脂層に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムである。金属層は水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム(以下、Alと適宜称する)が最もよく使われる。外側樹脂層には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン、またはポリエチレンテレフタレート(以下、PETと適宜称する)が用いられる。また、内側樹脂層は熱や超音波で溶けて互いに融着する部分であるため、ポリオレフィンが適切であり無延伸ポリプロピレン(以下、CPPと適宜称する)が多用される。金属層と外側樹脂層との間および金属箔と内側樹脂層との間には接着剤層が設けられている。 A laminate film used for a battery exterior is a multilayer film having moisture resistance and insulating properties, in which a metal layer is sandwiched between an outer resin layer and an inner resin layer made of a resin film. The metal layer plays the most important role in preventing moisture, oxygen and light from entering and protecting the contents. Aluminum (hereinafter referred to as “Al” as appropriate) is the most lightweight because of its lightness, extensibility, price, and ease of processing. Often used. Nylon or polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET as appropriate) is used for the outer resin layer because of its beautiful appearance, toughness, and flexibility. In addition, since the inner resin layer is a portion that is melted and fused together by heat or ultrasonic waves, polyolefin is suitable, and unstretched polypropylene (hereinafter referred to as CPP as appropriate) is often used. An adhesive layer is provided between the metal layer and the outer resin layer and between the metal foil and the inner resin layer.
ラミネートフィルムは内側樹脂層同士が対向するようにして電池素子を収容し、電池素子の周囲に沿ってラミネートフィルムを溶着することにより封止する。ところが、このような電池構造では電極端子が導出されたトップ部におけるラミネートフィルム溶着部から水分が浸入しやすいという問題点がある。電池素子をラミネートフィルムにて外装して周囲を封止する際に内側樹脂層が溶けて接着されるが、電池素子から導出した電極端子と内側樹脂層は接着性に乏しい。このため、電極端子とラミネートフィルムの界面を通じて水分が浸入しやすくなってしまう。電池内部に水分が浸入すると電池内部で望ましくない電気化学反応を起こして電池特性が低下したり、内部でガスが発生して電池が膨張する。 The laminate film accommodates the battery element such that the inner resin layers face each other, and is sealed by welding the laminate film along the periphery of the battery element. However, in such a battery structure, there is a problem that moisture easily enters from the laminated film welded portion in the top portion where the electrode terminals are led out. When the battery element is covered with a laminate film and the periphery is sealed, the inner resin layer is melted and bonded, but the electrode terminal and the inner resin layer derived from the battery element have poor adhesion. For this reason, moisture easily enters through the interface between the electrode terminal and the laminate film. When moisture enters the battery, an undesirable electrochemical reaction is caused inside the battery to deteriorate battery characteristics, or gas is generated inside and the battery expands.
そこで、以下に示す特許文献1および特許文献2では、電極端子に電極端子に対して接着性のよい溶着部材(以下、シーラントと適宜称する)を被覆することにより、封止性を向上させる方法が記載されている。
図1に示すように、特許文献1および特許文献2では、ラミネートフィルムの溶着部に挟まれる電極端子の一部分に、電極端子に対して内側樹脂層よりも接着性のよいシーラントを被覆することにより、電極端子およびシーラント間ならびにシーラントおよび内側樹脂層間の接着性を向上させ、ラミネートフィルムの封止性を向上させることができる。
As shown in FIG. 1, in
特に特許文献1ではシーラントをラミネートフィルム端部よりはみ出るように被覆させることにより、ラミネートフィルム端部に露出しているAlなどの金属層と電極端子との接触を防ぐことができる。
In particular, in
上記特許文献1および特許文献2では、シーラントとして電極端子よりわずかに幅が大きい樹脂片を用いている。しかしながら、このような樹脂片を用いた場合、樹脂片と内側樹脂層との面と面での密着性は良好であるものの、樹脂片の端部と内側樹脂層が接する界面部分において溶着が不十分となり、水分が浸入するおそれがある。
In
図2Aおよび図2Bに示すように、一般的にこのような構成の電池では、電極端子導出部分の溶着を行う際に電極端子部分に圧力がかからないよう切り欠き10aを設けた熱源部材(以下、ヒータヘッドと適宜称する)10を用いて金属層4a,外側樹脂層4bおよび内側樹脂層4cからなるラミネートフィルム4の封止を行う。これは、電極端子2がヒータヘッド10の圧力で破断したり、電極端子2とラミネートフィルム4の金属層4aとがヒータヘッドで加圧された際に短絡するのを防ぐためである。
As shown in FIG. 2A and FIG. 2B, in general, in a battery having such a configuration, a heat source member (hereinafter referred to as a
図3に、電極端子2の周辺部の構成を示す。切り欠き10aを有するヒータヘッド10を用いる場合、シーラント3aおよび3b(以下、シーラント3と適宜称する)は電極端子2のない部分と比較して熱が伝わりにくくなる。シーラントは余熱により溶融し、流れた樹脂によってシーラント端部と内側樹脂層との隙間を埋めるとされているが、電極端子2の周辺部は直接ヒータヘッド10の圧力がかからないために、参照符号11で示すように完全に隙間を埋めることができず、不十分な溶着が行われることもあった。
FIG. 3 shows the configuration of the periphery of the
したがって、この発明は、上記問題点に鑑み、封止性、耐浸透性に優れ、高容量、高安全性を有する非水電解質電池およびその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, an object of the present invention is to provide a nonaqueous electrolyte battery having excellent sealing performance and penetration resistance, high capacity and high safety, and a method for producing the same.
上記課題を解決するために、この発明では、正極端子および負極端子と対向する部分のみがラミネートフィルム端部から突出する第1の凸部および第2の凸部を有し、それ以外の部分はいわゆるテラス部の幅とほぼ同等とした形状のシーラントを用い、このシーラントを正極端子および負極端子の上面および下面に配置してから電池素子の周辺部を封止することにより非水電解質電池を作製する。 In order to solve the above problems, in the present invention, only the portion facing the positive electrode terminal and the negative electrode terminal has the first convex portion and the second convex portion protruding from the end of the laminate film, and the other portions are A non-aqueous electrolyte battery is manufactured by using a sealant with a shape approximately equivalent to the width of the so-called terrace part, placing this sealant on the upper and lower surfaces of the positive and negative terminals, and then sealing the periphery of the battery element To do.
なお、テラス部とは、非水電解質電池において、正極端子および負極端子を導出する導出辺近傍の部分のことであり、テラス幅とは、図1のDTで示す幅のことである。 Note that the terrace portion is a portion in the vicinity of the lead-out side from which the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are derived in the nonaqueous electrolyte battery, and the terrace width is a width indicated by DT in FIG.
上述のシーラントはトップ部の封止辺全辺において一体となっている形状のもののみでなく、第1の凸部を有するシーラントおよび第2の凸部を有するシーラントを正極端子および負極端子のそれぞれの上下に配置して用いてもよい。また、上下の一方に第1の凸部および第2の凸部を有する全辺一体となったシーラントを用い、他方を第1の凸部を有するシーラントおよび第2の凸部を有するシーラントを正極端子および負極端子のそれぞれに接着するようにしてもよい。 The above-described sealant is not limited to a shape that is integral with the entire sealing edge of the top portion, but includes a sealant having a first convex portion and a sealant having a second convex portion, respectively for a positive electrode terminal and a negative electrode terminal. You may arrange | position and use above and below. Moreover, the sealant which integrated the all sides which has the 1st convex part and the 2nd convex part on one side of the upper and lower sides is used, and the sealant which has the 1st convex part and the sealant which has the 2nd convex part on the other side is positive electrode You may make it adhere | attach to each of a terminal and a negative electrode terminal.
このようなシーラントは、例えばポリオレフィン樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、カルボキシル系樹脂、アイオノマー樹脂からなる単層樹脂フィルムとすることができる。 Such a sealant can be a single-layer resin film made of, for example, a polyolefin resin, an ethylene / acrylic acid copolymer, an ethylene / methacrylic acid copolymer, a carboxyl resin, or an ionomer resin.
また、電極端子と接着性の高い樹脂材料を用いた内面層と、ラミネートフィルムと接着性の高い樹脂材料を用いた表面層を積層した2層構造、または、表面層と内面層の間に、表面層および内面層よりも高融点の樹脂材料を用いた中間層を設けた3層構造としても良い。この場合、電極端子と接着性の高い樹脂材料を用いた面は電極端子と対向するように配置される。また、2層構造の場合、表面層と内面層とが、3層構造の場合、中間層と表面層とが、融点差5℃以上となるように樹脂材料を選択することが好ましい。 In addition, a two-layer structure in which an electrode layer and an inner surface layer using a highly adhesive resin material and a laminate film and a surface layer using an adhesive resin material are laminated, or between the surface layer and the inner surface layer, A three-layer structure in which an intermediate layer using a resin material having a melting point higher than that of the surface layer and the inner surface layer is provided. In this case, the electrode terminal and the surface using a resin material having high adhesiveness are arranged so as to face the electrode terminal. In the case of a two-layer structure, the resin layer is preferably selected so that the intermediate layer and the surface layer have a melting point difference of 5 ° C. or more when the surface layer and the inner surface layer have a three-layer structure.
この発明では、電池の電極端子導出部に、従来のような隙間が形成されることがないため、不十分な溶着を防止し、微小な隙間をつくることなく封止することができる。また、2層以上の多層構造を有するシーラントを用いることにより、より電極端子とシーラント、ラミネートフィルムとシーラントの接着性をそれぞれ向上させることができる。さらに、多層構造を有するシーラントについて、上述のような融点差を設けることにより、高融点の樹脂材料が絶縁層となって電極端子とラミネートフィルムの金属層との導通・短絡を防止することができる。 In the present invention, since a gap as in the prior art is not formed in the electrode terminal lead-out portion of the battery, insufficient welding can be prevented and sealing can be performed without creating a minute gap. Further, by using a sealant having a multilayer structure of two or more layers, the adhesion between the electrode terminal and the sealant, and the laminate film and the sealant can be further improved. Furthermore, with respect to the sealant having a multilayer structure, by providing the melting point difference as described above, the high melting point resin material becomes an insulating layer and can prevent conduction / short circuit between the electrode terminal and the metal layer of the laminate film. .
この発明によれば、電極端子部分での高い接着性を維持しつつ封止性を高めることができる。また、封止性が高いため、封止幅を小さくすることが可能となり、電池素子の高容量化を図ることができる。さらに、多層構造のシーラントを用いることにより、高安全性を得ることができる。 According to this invention, it is possible to improve the sealing performance while maintaining high adhesion at the electrode terminal portion. Further, since the sealing property is high, the sealing width can be reduced, and the capacity of the battery element can be increased. Furthermore, high safety can be obtained by using a sealant having a multilayer structure.
(1)第1の実施形態
以下、この発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図4に、この発明を適用して作製した非水電解質電池30の構成を示す。この非水電解質電池30は電池素子20がラミネートフィルム27に形成された凹部である電池収容部27aに収容されて外装されており、電池素子20の周辺部を封止することにより作製されている。以下、電池素子20の構成について説明する。
(1) First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 4 shows a configuration of a
図5に電池素子20の構造を示す。この電池素子20は、帯状の正極21と、セパレータ23aと、正極21と対向して配された帯状の負極22と、セパレータ23bとを順に積層し、長手方向に巻回されており、正極21および負極22の両面にはゲル電解質24が塗布されている。電池素子20からは正極21と接続された正極端子25aおよび負極22と接続された負極端子25bが導出されており(以下、特定の端子を指さない場合は電極端子25とする)、正極端子25aおよび負極端子25bには後に外装するラミネートフィルム27との接着性を向上させるために、厚さ5μm以上200μm以下の厚さを有するポリエチレン(PE)等からなり、正極端子25aおよび負極端子25bに対向する部分にそれぞれ凸部を設けたシーラント26aを配置する。
FIG. 5 shows the structure of the
[正極]
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層が、正極集電体の両面上に形成されたものである。正極集電体としては、例えばアルミニウム(Al)箔、ニッケル(Ni)箔あるいは、ステンレス(SUS)箔などの金属箔を用いることができる。
[Positive electrode]
In the positive electrode, a positive electrode active material layer containing a positive electrode active material is formed on both surfaces of a positive electrode current collector. As the positive electrode current collector, for example, a metal foil such as an aluminum (Al) foil, a nickel (Ni) foil, or a stainless steel (SUS) foil can be used.
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。 The positive electrode active material layer includes, for example, a positive electrode active material, a conductive agent, and a binder. Here, the positive electrode active material, the conductive agent, and the binder need only be uniformly dispersed, and the mixing ratio is not limited.
正極活物質としては、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を用いることができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合、LiXMO2(式中、Mは、一種以上の遷移金属を表し、xは、電池の充放電状態によって異なり、通常0.05以上1.10以下である)を主体とする、リチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属としては、コバルト(Co),Ni,マンガン(Mn)等が用いられる。 As the positive electrode active material, a metal oxide, a metal sulfide, or a specific polymer can be used depending on the type of the target battery. For example, in the case of constituting a lithium ion battery, Li x MO 2 (wherein M represents one or more transition metals, and x varies depending on the charge / discharge state of the battery, and is usually 0.05 or more and 1.10 or less. ) And a composite oxide of lithium and transition metal. As the transition metal constituting the lithium composite oxide, cobalt (Co), Ni, manganese (Mn) or the like is used.
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNiyCo1-yO2(0<y<1)等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。LiNi0.5Co0.5O2、LiNi0.8Co0.2O2等がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。さらに、正極活物質としてTiS2、MoS2、NbSe2、V2O5等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を使用しても良い。これらの正極活物質は、単独で用いるか、もしくは複数種を混合して用いてもよい。 Specific examples of such a lithium composite oxide include LiCoO 2 , LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , LiNi y Co 1-y O 2 (0 <y <1). A solid solution in which a part of the transition metal element is substituted with another element can also be used. Examples thereof include LiNi 0.5 Co 0.5 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.2 O 2 . These lithium composite oxides can generate a high voltage and have an excellent energy density. Furthermore, TiS 2, MoS 2, NbSe 2, V 2 O no lithium metal sulfides such as 5 or may be used an oxide as the positive electrode active material. These positive electrode active materials may be used alone or in combination of two or more.
また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。 As the conductive agent, for example, a carbon material such as carbon black or graphite is used. As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, polytetrafluoroethylene or the like is used.
上述の正極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、このスラリーをドクターブレード法等により正極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより正極活物質層11bが形成される。なお、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン等が用いられる。 The above-described positive electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a positive electrode mixture, and this positive electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the positive electrode current collector by a doctor blade method or the like, and then dried at a high temperature to drive off the solvent, thereby forming the positive electrode active material layer 11b. In addition, as a solvent, N-methylpyrrolidone etc. are used, for example.
正極21は正極集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子25aを有している。この正極端子25aは金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子25aの材料としては、例えばアルミニウム等が挙げられる。
The
[負極]
負極は、負極活物質を含有する負極活物質層が、負極集電体の両面上に形成されたものである。負極集電体としては、例えば銅(Cu)箔,ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
[Negative electrode]
In the negative electrode, a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material is formed on both surfaces of a negative electrode current collector. The negative electrode current collector is made of a metal foil such as a copper (Cu) foil, a nickel foil, or a stainless steel foil.
負極活物質層は、例えば負極活物質と、必要であれば導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。次にこのスラリーをドクターブレード法等により負極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層が形成される。ここで、負極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、正極活物質と同様に、その混合比は問わない。 The negative electrode active material layer includes, for example, a negative electrode active material, a conductive agent if necessary, and a binder. These are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, and this negative electrode mixture is dispersed in a solvent to form a slurry. Next, the slurry is uniformly applied on the negative electrode current collector by a doctor blade method or the like, dried at a high temperature, and the solvent is blown off to form a negative electrode active material layer. Here, the mixing ratio of the negative electrode active material, the conductive agent, the binder, and the solvent is not limited as in the positive electrode active material.
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類(ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス)、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体(フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの)、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ・脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やSnO2等の酸化物を使用することができる。 As the negative electrode active material, lithium metal, a lithium alloy, a carbon material that can be doped / undoped with lithium, or a composite material of a metal material and a carbon material is used. Specific examples of the carbon material that can be doped / undoped with lithium include graphite, non-graphitizable carbon, and graphitizable carbon. More specifically, pyrolytic carbons, cokes (pitch coke, needle coke, petroleum coke), graphites, glassy carbons, organic polymer compound fired bodies (phenolic resin, furan resin, etc.) at an appropriate temperature. Carbon materials such as those obtained by firing and carbonization), carbon fibers, activated carbon, and the like can be used. Furthermore, as a material that can be doped / undoped with lithium, polymers such as polyacetylene and polypyrrole, and oxides such as SnO 2 can be used.
また、リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、およびこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したリチウム金属箔を集電体に圧着する方法でも構わない。 In addition, various types of metals can be used as materials capable of alloying lithium, and these alloys are often used. When metallic lithium is used, it is not always necessary to use powder as a coating film with a binder, and a method of pressure bonding a rolled lithium metal foil to a current collector may be used.
結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等が用いられる。また、溶剤としては、例えばN−メチルピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。 As the binder, for example, polyvinylidene fluoride, styrene butadiene rubber or the like is used. Moreover, as a solvent, N-methylpyrrolidone, methyl ethyl ketone, etc. are used, for example.
上述の負極活物質、結着剤、導電剤を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させてスラリー状にする。次いで、正極と同様の方法により負極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばすことにより負極活物質層12bが形成される。 The above-described negative electrode active material, binder, and conductive agent are uniformly mixed to form a negative electrode mixture, which is dispersed in a solvent to form a slurry. Subsequently, after apply | coating uniformly on a negative electrode electrical power collector by the method similar to a positive electrode, the negative electrode active material layer 12b is formed by making it dry at high temperature and flying a solvent.
負極22も正極21と同様に、負極集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子25bを有しており、この負極端子25bは電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子25bの材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。
Similarly to the
なお、正極端子25aおよび負極端子25bは同じ方向から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。また、正極端子25aおよび負極端子25bの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
The
[電解液]
電解液には、リチウムイオン電池に一般的に使用される電解質塩と有機溶媒が使用可能である。
[Electrolyte]
As the electrolytic solution, an electrolyte salt and an organic solvent that are generally used in lithium ion batteries can be used.
非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は1種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。 Specific examples of the non-aqueous solvent include ethylene carbonate, propylene carbonate, γ-butyrolactone, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, dipropyl carbonate, ethyl propyl carbonate, or hydrogen of these carbonic acid esters to halogen. Examples include substituted solvents. One of these solvents may be used alone, or a plurality of these solvents may be mixed with a predetermined composition.
また、リチウム塩としては通常の電池電解液に用いられる材料を使用することが可能である。具体的には、LiCl、LiBr、LiI、LiClO3、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiNO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC(SO2CF3)3、LiAlCl4、LiSiF6等を挙げることができるが、酸化安定性の点からLiPF6、LiBF4が望ましい。これらリチウム塩は単独で用いても複数種を混合して用いても良い。リチウム塩を溶解する濃度として、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して0.4mol/kg以上、2.0mol/kg以下の範囲であることが好ましい。 Moreover, as lithium salt, it is possible to use the material used for normal battery electrolyte solution. Specifically, LiCl, LiBr, LiI, LiClO 3 , LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiNO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC (SO 2 CF 3 ) 3 , LiAlCl 4 , LiSiF 6 and the like can be mentioned, but LiPF 6 and LiBF 4 are preferable from the viewpoint of oxidation stability. These lithium salts may be used alone or in combination of two or more. There is no problem as long as the lithium salt can be dissolved in the above solvent, but the lithium ion concentration is 0.4 mol / kg or more and 2.0 mol / kg or less with respect to the non-aqueous solvent. Preferably there is.
ゲル電解質を用いる場合は、上述の電解液をマトリクスポリマでゲル化して用いる。マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、1種類を単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。
In the case of using a gel electrolyte, the above-described electrolytic solution is gelled with a matrix polymer. The matrix polymer only needs to be compatible with a nonaqueous electrolytic solution in which the electrolyte salt is dissolved in the nonaqueous solvent and can be gelled. Examples of such a matrix polymer include a polymer containing polyvinylidene fluoride, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyacrylonitrile, and polymethacrylonitrile in repeating units. Such a polymer may be used individually by 1 type, and may mix and
その中でも特に好ましいのは、マトリクスポリマとして、ポリフッ化ビニリデンまたはポリフッ化ビニリデンにヘキサフルオロプロピレンが7.5%以下の割合で導入された共重合体である。このようなポリマーは、数平均分子量が5.0×105から7.0×105(50万〜70万)の範囲であるか、または重量平均分子量が2.1×105から3.1×105(21万〜31万)の範囲であり、固有粘度が1.7から2.1の範囲とされている。 Among them, particularly preferred as the matrix polymer is polyvinylidene fluoride or a copolymer in which hexafluoropropylene is introduced at a ratio of 7.5% or less to polyvinylidene fluoride. Such polymers have a number average molecular weight in the range of 5.0 × 10 5 to 7.0 × 10 5 (500,000 to 700,000) or a weight average molecular weight of 2.1 × 10 5 to 3. The range is 1 × 10 5 (210,000-310,000), and the intrinsic viscosity is in the range of 1.7 to 2.1.
[セパレータ]
セパレータ23は、例えばポリプロピレン(PP)あるいはポリエチレン(PE)などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら2種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレンの多孔質フィルムが最も有効である。
[Separator]
The
一般的にセパレータの厚みは5〜50μmが好適に使用可能であるが、7〜30μmがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。 In general, the thickness of the separator is preferably 5 to 50 μm, more preferably 7 to 30 μm. If the separator is too thick, the amount of the active material filled decreases, the battery capacity decreases, and the ionic conductivity decreases and the current characteristics deteriorate. On the other hand, if the film is too thin, the mechanical strength of the film decreases.
[電池の作製]
上述のようにして作製したゲル電解質溶液を正極21および負極22に均一に塗布し、正極活物質層および負極活物質層に含浸させた後、常温で保存するか、もしくは乾燥工程を経てゲル電解質層14を形成する。次いで、ゲル電解質層14を形成した正極21および負極22を用い、正極21、セパレータ23a、負極22、セパレータ23bの順に積層して巻回し、電池素子20とする。
[Production of battery]
The gel electrolyte solution prepared as described above is uniformly applied to the
次いで、電池素子20から導出された正極端子25aおよび負極端子25bの上面および下面のそれぞれに、図6で示すような形状の樹脂フィルムからなる凸型シーラント26aおよび凸型シーラント26bを接着する。ただし、図6には凸型シーラント26aのみが記載されており、凸型シーラント26bは凸型シーラント26aと全く同じ形状である。
Next, a
なお、シーラントの接着時には、電池素子20から導出された正極端子25aおよび負極端子25bの上面および下面のそれぞれに凸型シーラント26aおよび凸型シーラント26bを配置し、熱を加えて凸型シーラント26aと凸型シーラント26bとを接着してからラミネートフィルムにて外装する方法を用いることができる。また、まず電池素子20をラミネートフィルムで外装した後、電極端子導出辺を熱溶着する際に電極端子とラミネートフィルムとの間に凸型シーラント26aおよび凸型シーラント26bをそれぞれ配置し、シーラントとラミネートフィルムとを同時に熱溶着してもよい。
At the time of bonding the sealant, the
このとき、凸型シーラント26aの幅Ds1は作製する電池のテラス部の幅と略同等となるようにし、電極端子部分に設けた凸形状の部分(以下、凸部と適宜称する)28a,28b(以下、特に限定しない場合は凸部28と適宜称する)の幅ds1はラミネートフィルム端部からはみ出るような長さとする。また、図7Cに示すように、凸型シーラント26aの横の長さL1は、ラミネートフィルムの溶着時に用いるヒータヘッド29に設けられた、正極端子25aに対応する切り欠き部29aの外側部分と負極端子25bに対応する切り欠き部29bの外側部分との間の距離よりも長く、凸部の横の長さl1は電極端子と同等またはわずかに広くする。
At this time, the width Ds 1 of the
このような形状への加工は、例えば金属製カッターを用いる他、レーザ加工により凸部28を設けるようにしてもよい。樹脂フィルムを予め金属製カッターもしくはレーザ加工にて凸部28を有する形状としてもよく、また、横の長さL1、幅ds1の短冊状の樹脂フィルムを挟み込んで電池30を作製した後、レーザ加工により不要な部分をカットし、凸型シーラント26としても良い。
For processing into such a shape, for example, a metal cutter may be used, or the convex portion 28 may be provided by laser processing. The resin film may be formed into a shape having the convex portions 28 by a metal cutter or laser processing in advance, and after the
なお、テラス幅は封止幅によって変わり、封止幅が小さければテラス幅も小さくなる。ここで、図7Aはヒータヘッド29の上面図であり、図7Bは電池素子20のテラス部と、導出される正極端子25aおよび負極端子25bを示す上面図であり、図7Cは用いる凸型シーラント26a(または凸型シーラント26b)の上面図である。
Note that the terrace width varies depending on the sealing width, and the smaller the sealing width, the smaller the terrace width. Here, FIG. 7A is a top view of the
この凸型シーラント26aに用いる材料としては、ポリオレフィン樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、カルボキシル系樹脂、アイオノマー樹脂などの熱可塑性、熱硬化性および電極端子に対して強い熱融着性を有する樹脂材料を用いることができる。ポリオレフィン樹脂の一例としては変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン等が挙げられ、より具体的にはマレイン酸変性したポリプロピレンや、カルボニル基を導入されたポリプロピレンなどが挙げられる。
Materials used for the
また、耐熱性の塗料なども用いることができる。耐熱性の塗料を用いる場合、正極21および負極22に接続する前、もしくは正極21および負極22に接続後電池素子から導出された正極端子25aおよび負極端子25bのそれぞれについて、ラミネートフィルム溶着部に対向する部分に耐熱性塗料を塗布する。このとき、耐熱性塗料は正極端子25aおよび負極端子25bのラミネートフィルム端部からはみ出た部分にまで塗布する。
In addition, a heat-resistant paint can be used. When using a heat-resistant paint, each of the
さらに、電極端子の上下に位置するラミネートフィルムの内側樹脂層の溶着部のそれぞれに沿って、帯状に耐熱性塗料を塗布する。この後、ラミネートフィルムを溶着することにより、耐熱性塗料が凸型シーラントを用いた場合と同様の形状となり、同等の効果を得ることができる。 Further, a heat-resistant paint is applied in a strip shape along each of the welded portions of the inner resin layer of the laminate film positioned above and below the electrode terminal. Thereafter, by laminating the laminate film, the heat resistant paint has the same shape as the case where the convex sealant is used, and an equivalent effect can be obtained.
凸型シーラント26aを用いた場合の電池素子20の構成は、図4のようになる。また、図8に、ラミネートフィルム27で外装し、熱溶着した場合の非水電解質電池30の外観を示す。図8中の点線で示す部分はラミネートフィルム27の溶着部に挟まれた凸型シーラント26aが配置された位置を示している。
The configuration of the
また、シーラントは図6および図7に示した形状のものに限らず、図9〜図12に示すような形状の凸型シーラント26c、26d、26e、26fを用いることもできる。このとき、凸型シーラント26cの幅Ds2および凸部の幅ds2は上述の凸型シーラント26aの場合と同様とすることができる。また、図10Cに示すように、凸型シーラント26cの横の長さL2は溶着時に用いるヒータヘッド29の切り欠き部29aまたは切り欠き部29bよりも広くし、凸部の横の長さl2は電極端子同等またはわずかに広くする。ここで、図10Aはヒータヘッド29の上面図であり、図10Bは電池素子20のテラス部と、導出される正極端子25aおよび負極端子25bを示す上面図であり、図10Cは用いる凸型シーラント26cおよび凸型シーラント26d(または凸型シーラント26eおよび凸型シーラント26f)の上面図である。
Further, the sealant is not limited to the shape shown in FIGS. 6 and 7, and
この場合、図11に示すように、正極端子25aおよび負極端子25bの上下それぞれに凸型シーラント26c,26d,26e,26fを用いる他、図12に示すように上下の一方を凸型シーラント26cおよび26dとし、他方をシーラント26bとする方法でもよい。電極端子25の上下に凸型シーラント26c,26d,26e,26fを用いる場合、まず正極端子25aおよび負極端子25bに凸型シーラント26c,26d,26e,26fを設け、その後正極端子25aおよび負極端子25bをそれぞれ正極21および負極22と接着する手順としてもよい。
In this case, as shown in FIG. 11, the
なお、電極端子の上下に凸型シーラント26c,26d,26e,26fを用いた場合、正極端子25aおよび負極端子25b間にシーラント材が配置されない部分があるが、凸型シーラント26cの横の長さL2をヒータヘッドの切り欠き部の幅よりも大きくとることにより、溶着時にヒータヘッドによって加圧される。これにより、熱が十分に加えられるとともに圧力により溶融したシーラントが流れて隙間なく封止される。
When the
このような電池素子20をラミネートフィルム27にて外装し、正極端子25aおよび負極端子25bを外部に導出した後、電池素子20の周囲を熱溶着して封止する。
Such a
このとき、用いる凸型シーラントの厚さは5μm以上200μm以下とするのが好適である。凸型シーラントの厚さが5μm未満となると、凸型シーラントの接着性が低下し、剥がれやすくなったり接着されないおそれがある。このような場合、水分が容易に浸入して電池特性の低下や電池の膨張が生じてしまう。 At this time, the thickness of the convex sealant used is preferably 5 μm or more and 200 μm or less. When the thickness of the convex sealant is less than 5 μm, the adhesive property of the convex sealant is lowered, and there is a possibility that it may be easily peeled off or not adhered. In such a case, moisture easily penetrates, resulting in deterioration of battery characteristics and battery expansion.
また、凸型シーラントの厚さが200μmを超えた場合、接着性は良いものの、凸型シーラントの厚さ分電池外側への膨らみが大きくなり、薄型、体積効率の面でデメリットとなってしまう。また、凸型シーラントが厚すぎると、回路基板挿入の際に回路基板と封止部が干渉し、電極端子が圧迫されて破断するおそれが生じたり、樹脂からなる凸型シーラントを経路として水分が浸入しやすくなり、電池特性の低下や電池の膨張が生じるおそれもある。 Further, when the thickness of the convex sealant exceeds 200 μm, the adhesiveness is good, but the bulge to the outside of the battery increases by the thickness of the convex sealant, which is disadvantageous in terms of thinness and volume efficiency. If the convex sealant is too thick, the circuit board and the sealing portion may interfere with each other when the circuit board is inserted, and the electrode terminal may be pressed and broken, or moisture may flow through the resinous convex sealant. Infiltration may easily occur, and battery characteristics may be deteriorated or the battery may expand.
さらに、封止幅は0.5mm以上2.0mm以下の範囲とすることができる。凸型シーラントを用いることにより接着性および封止性が向上し、従来のラミネートフィルム外装電池の封止幅よりも狭い封止幅とすることが可能となる。 Furthermore, the sealing width can be in the range of 0.5 mm to 2.0 mm. By using the convex sealant, the adhesiveness and the sealing property are improved, and it becomes possible to make the sealing width narrower than the sealing width of the conventional laminated film exterior battery.
ここで、封止幅とは実際に熱が加えられて内側樹脂層同士が凸型シーラントを介して溶着した部分の幅である。ラミネートフィルムを外装に用いた電池の場合、ラミネートフィルムを所定の大きさに切り分ける際にラミネートフィルム端部にバリが発生し、このバリが電極端子25と短絡する場合がある。また、バリが電池外側に向かっているか、もしくはバリが無い場合であっても、ヒータブロックがラミネートフィルム端部に圧力をかけた場合にラミネートフィルムの金属層とヒータブロックとが短絡することも考えられる。そこで、ラミネートフィルム端部を避けてラミネートフィルムを溶着することにより、短絡を防止することができる。
Here, the sealing width is a width of a portion where heat is actually applied and the inner resin layers are welded to each other via a convex sealant. In the case of a battery using a laminate film as an exterior, burrs may be generated at the ends of the laminate film when the laminate film is cut into a predetermined size, and the burrs may be short-circuited with the
この場合、電池の断面図は図13に示すような形状となるが、封止幅とはヒータブロックが避けたことにより溶着されなかったラミネートフィルム端部は含まず、ヒータブロックによる熱で電極端子25上下のラミネートフィルム27が溶着された幅dのことである。
In this case, the cross-sectional view of the battery has a shape as shown in FIG. 13, but the sealing width does not include the end of the laminated film that was not welded by avoiding the heater block, and the electrode terminal is heated by the heater block. It is the width d in which 25 upper and lower
外装するラミネートフィルム27は図14で示したような構造であり、金属箔31が樹脂フィルムからなる外側樹脂層32および内側樹脂層33に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。金属箔31は、外装材の強度向上の他、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、ステンレスあるいはニッケルメッキを施した鉄等を材料として適宜用いることができるが、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム(Al)が最も好適である。なお、必要であれば金属箔31と外側樹脂層32および内側樹脂層33のそれぞれの間に接着層44および45を設けてもよい。
The
外側樹脂層32には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン(Ny)、またはポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレン(PE)が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
Nylon (Ny), polyethylene terephthalate (PET), or polyethylene (PE) is used for the
また、内側樹脂層33は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリエチレン(PE)、無延伸ポリプロピレン(CPP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン(Ny)の他、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
The
このようにして電池を作製することにより、凸型シーラントとラミネートフィルムの間に隙間が生じるのを防止し、水分浸入を抑制し、トップ部分の封止幅を狭くすることができる。このため、電池素子収容部の体積を大きくとることが可能となり、電池の高容量化を図ることができる。 By producing the battery in this way, it is possible to prevent a gap from being formed between the convex sealant and the laminate film, to suppress moisture intrusion, and to narrow the sealing width of the top portion. For this reason, it becomes possible to make the volume of a battery element accommodating part large, and it can attain the high capacity | capacitance of a battery.
また、電極端子部分以外はラミネートフィルムから出ない構造とすることができるため、電極端子と接続する回路基板にシーラントが干渉するのを防ぐことができる。このためシーラントおよび回路基板間のスペースを小さくすることができ、体積効率のよい電池を作製することができる。 Moreover, since it can be set as the structure which does not come out of a laminate film except an electrode terminal part, it can prevent that a sealant interferes with the circuit board connected with an electrode terminal. For this reason, the space between the sealant and the circuit board can be reduced, and a battery with high volumetric efficiency can be manufactured.
(2)第2の実施形態
以下、この発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。第2の実施形態では、第1の実施形態で用いた凸型シーラント26a、26b、もしくは凸型シーラント26c、26d、26e、26fのそれぞれを2層以上の多層構造とした凸型シーラント46を用いることにより、より高い封止性および耐浸透性を実現する非水電解質電池30について説明する。なお、以下の説明では、第1の実施形態による非水電解質電池30を構成する部材と同一または対応する部分には同一の符号を付す。
(2) Second Embodiment Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, the convex sealant 46a, 26b used in the first embodiment or the
第2の実施形態では、凸型シーラント46以外は第1の実施形態と同様の構成、材料を用いるため、凸型シーラント46以外の説明は省略する。また、凸型シーラント46の形状は、第1の実施形態で用いたものと同様であるため、説明は省略する。
In 2nd Embodiment, since the structure and material similar to 1st Embodiment are used except
凸型シーラント46は、例えば、図15Aに断面を示すような、外装材であるラミネートフィルム27側に対向する表面層41と、正極端子25aおよび負極端子25b側に対向する内面層42とが積層された2層構造、もしくは図15bに断面を示すような、ラミネートフィルム27側に対向する表面層41と、正極端子25aおよび負極端子25b側に対向する内面層42と、表面層41および内面層42とに挟まれた中間層43が積層された3層構造とすることができる。
For example, the
凸型シーラント46の総厚は、第1の実施形態と同様に、5μm以上200μm以下が好ましい。凸型シーラント46の厚みが5μm未満になると接着性が低下してしまう。また、厚みが200μmを超えると電池外装の厚みが増してしまい、薄型・高容量化の実現が困難となってしまう。
As in the first embodiment, the total thickness of the
表面層41は、ラミネートフィルム27の内側樹脂層33との接着性が高く、比較的低温にて接着可能な低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、塩化ビニル等の材料を用いることができる。
The
内面層42は、正極端子25aおよび負極端子25bに対して強い接着性を有する変性ポリプロピレン、変性ポリエチレン等の変性ポリオレフィン樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、アイオノマー樹脂を用いることができる。中でも、マレイン酸変性ポリオレフィン樹脂が好適である。
The
2層構造の場合、表面層41は、内面層42より低融点の樹脂材料を用い、その融点差を5℃以上とすることが好ましい。これにより、融点の高い内面層42が絶縁層の役割を果たし、電極端子と、ラミネートフィルムの金属層31との導通・短絡を防止することができる。
In the case of a two-layer structure, the
3層構造とする場合に設ける中間層43としては、表面層41および内面層42のそれぞれよりも融点の高い樹脂材料、例えば、高密度ポリエチレン(HDPE)、延伸ポリプロピレン、未延伸ポリプロピレン等を用いることができる。
As the
3層構造の場合、表面層41と、中間層43との融点差を5℃以上とすることが好ましい。中間層43を最も高い融点を有する材料とすることにより、中間層43が絶縁層の役割を果たすため、表面層41とラミネートフィルムの内側樹脂層33および電極端子と内面層42の高い接着性を維持したまま電極端子とラミネートフィルムの金属層との導通・短絡を防止することができる。
In the case of a three-layer structure, the melting point difference between the
なお、上述の表面層41、内面層42および中間層43に用いる樹脂材料としては、いずれも低透湿度の材料を用いる。
In addition, as a resin material used for the above-mentioned
このような多層構造を有する凸型シーラント46は、例えば2種以上の樹脂材料の共押し出し製法にて作製した樹脂フィルムを用いる。
As the
上述のような凸型シーラント46を用いた場合、電極端子が導出されたトップ部をヒータヘッドにて加熱した際、ラミネートフィルム27の内側樹脂層33と表面層41および正極端子25a、負極端子25bと内面層42がそれぞれ強固に接着され、封止性が向上する。
When the
また、例えば5℃以上の融点差を設けることにより、融点の高い樹脂層が絶縁層の役割を果たす。このため、正極端子25aおよび負極端子25bとラミネートフィルム27の端面に露出した金属層31との導通・短絡を回避することができ、電池性能の長期信頼性を向上させることができるとともに、電池膨れをより抑制することができる。
Further, for example, by providing a melting point difference of 5 ° C. or more, the resin layer having a high melting point serves as an insulating layer. Therefore, conduction / short circuit between the
なお、融点差を5℃未満とした場合、導通・短絡の防止については第1の実施形態のような単層の凸型シーラント26と略同等の性能を有することとなるが、性質の異なる樹脂材料を積層した凸型シーラント46を用いているため、封止性が向上することに変わりはない。
When the melting point difference is less than 5 ° C., the prevention of conduction / short circuit has substantially the same performance as the single-layer
このような凸型シーラント46は、第1の実施形態と同様に、図6に示す形状および図9に示す形状のいずれも用いることができる。
Such a
[実施例1]
以下、この発明を具体的に説明する。実施例1では、電極端子の両面に配設するシーラントの形状、厚さおよびトップ部の封止幅を変えて試験用電池を作製し、水分浸入量、容量維持率、電池膨れ量を測定する。まず、電池素子を作製する。
[Example 1]
The present invention will be specifically described below. In Example 1, a test battery is manufactured by changing the shape and thickness of the sealant disposed on both surfaces of the electrode terminal and the sealing width of the top portion, and the moisture intrusion amount, the capacity retention rate, and the battery swelling amount are measured. . First, a battery element is produced.
[正極の作製]
コバルト酸リチウム(LiCoO2)92重量%と、粉状ポリフッ化ビニリデン3重量%と、粉状黒鉛5重量%とを均一に混合し、これをN−メチルピロリドンに分散させてスラリー状の正極合剤を調製した。この正極合剤を正極集電体となるAl箔の両面に均一に塗布し、100℃で24時間減圧乾燥することにより正極活物質層を形成した。
[Production of positive electrode]
92% by weight of lithium cobaltate (LiCoO 2 ), 3% by weight of powdered polyvinylidene fluoride, and 5% by weight of powdered graphite were uniformly mixed and dispersed in N-methylpyrrolidone to form a slurry-like positive electrode composite. An agent was prepared. This positive electrode mixture was uniformly applied to both surfaces of an Al foil serving as a positive electrode current collector, and dried under reduced pressure at 100 ° C. for 24 hours to form a positive electrode active material layer.
次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより正極シートとし、当該正極シートを帯状に切り出して正極とし、活物質の不塗布部分に幅3mmのAlリボンのリードを溶接した。 Next, this was pressure-formed by a roll press machine to obtain a positive electrode sheet. The positive electrode sheet was cut into a strip shape to form a positive electrode, and an Al ribbon lead having a width of 3 mm was welded to an uncoated portion of the active material.
[負極の作製]
人造黒鉛91重量%と、粉状ポリフッ化ビニリデン9重量%とを均一に混合し、N−メチルピロリドンに分散させてスラリー状の負極合剤を調製した。次に、この負極合剤を負極集電体となる銅箔の両面に均一に塗布し、120℃で24時間減圧乾燥することにより負極活物質層を形成した。
[Production of negative electrode]
Artificial graphite (91% by weight) and powdery polyvinylidene fluoride (9% by weight) were uniformly mixed and dispersed in N-methylpyrrolidone to prepare a slurry-like negative electrode mixture. Next, this negative electrode mixture was uniformly applied to both surfaces of a copper foil serving as a negative electrode current collector, and dried under reduced pressure at 120 ° C. for 24 hours to form a negative electrode active material layer.
次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより負極シートとし、当該負極シートを帯状に切り出して負極とし、物質の不塗布部分に幅3mmのNiリボンのリードを溶接した。 Next, this was pressure-formed by a roll press machine to obtain a negative electrode sheet, the negative electrode sheet was cut into a strip shape to form a negative electrode, and a Ni ribbon lead having a width of 3 mm was welded to an uncoated portion of the substance.
[ゲル電解質の作製]
ヘキサフルオロプロピレンが6.9%の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、非水電解液と、希釈溶剤のジメチルカーボネート(DMC)とを混合し、撹拌、溶解させてゾル状の電解質溶液を得た。電解液にはエチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを6:4の重量比で混合し、0.8mol/kgのLiPF6と0.2mol/kgのLiBF4を溶解して作成した。混合比は,ポリフッ化ビニリデン:電解液:DMC=1:6:12の重量比とした。次いで、得られたゾル状の電解質溶液を正極及び負極の両面に均一に塗布した。その後、50℃で3分間乾燥させて溶剤を除去して、正極及び負極の両面にゲル電解質層を形成した。
[Production of gel electrolyte]
A polyvinylidene fluoride copolymerized with 6.9% of hexafluoropropylene, a non-aqueous electrolyte, and dimethyl carbonate (DMC) as a diluting solvent are mixed, stirred and dissolved to obtain a sol electrolyte solution. Obtained. The electrolyte was prepared by mixing ethylene carbonate and propylene carbonate in a weight ratio of 6: 4 and dissolving 0.8 mol / kg LiPF 6 and 0.2 mol / kg LiBF 4 . The mixing ratio was a weight ratio of polyvinylidene fluoride: electrolyte: DMC = 1: 6: 12. Next, the obtained sol-form electrolyte solution was uniformly applied to both surfaces of the positive electrode and the negative electrode. Then, it was made to dry at 50 degreeC for 3 minute (s), the solvent was removed, and the gel electrolyte layer was formed on both surfaces of the positive electrode and the negative electrode.
次いで、両面にゲル電解質層が形成された帯状の正極と、両面にゲル電解質層が形成された帯状の負極とを、セパレータを介して長手方向に巻回することにより電池素子を得た。セパレータには厚さ10μm、空孔率33%の多孔質ポリエチレンフィルムを用いた。 Next, a battery element was obtained by winding a belt-like positive electrode having a gel electrolyte layer formed on both sides and a belt-like negative electrode having a gel electrolyte layer formed on both surfaces in the longitudinal direction via a separator. As the separator, a porous polyethylene film having a thickness of 10 μm and a porosity of 33% was used.
次いで、上述のようにして作製した電池素子をラミネートフィルムにて外装し、ラミネートフィルムと電極端子との間にマレイン酸変性したポリプロピレンからなるシーラントを挟み込んだ後、電池素子の周辺部のラミネートフィルムを溶着して試験用電池を作製した。試験用電池はそれぞれ外形寸法が同じになるよう、厚さ3.8mm、幅34mm、高さ50mmとして作製した。このとき、電池素子の電極端子導出部分における封止辺の長さを40mmとし、サイド部を折り込んで幅34mmとした。ここで、ラミネートフィルムとしては金属層をアルミニウム、外側樹脂層をナイロン、内側樹脂層をポリプロピレンとしたものを用いた。 Next, the battery element produced as described above is packaged with a laminate film, and a sealant made of maleic acid-modified polypropylene is sandwiched between the laminate film and the electrode terminal, and then the laminate film around the battery element is attached. A test battery was prepared by welding. The test batteries were prepared with a thickness of 3.8 mm, a width of 34 mm, and a height of 50 mm so that the outer dimensions were the same. At this time, the length of the sealing side in the electrode terminal lead-out portion of the battery element was 40 mm, and the side portion was folded to have a width of 34 mm. Here, as the laminate film, a metal layer made of aluminum, an outer resin layer made of nylon, and an inner resin layer made of polypropylene was used.
<実施例1−1>
上述の試験用電池において、厚さ5μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を0.5mmとした。
<Example 1-1>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 5 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 0.5 mm.
<実施例1−2>
上述の試験用電池において、厚さ5μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を2.0mmとした。
<Example 1-2>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 5 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 2.0 mm.
<実施例1−3>
上述の試験用電池において、厚さ200μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を0.5mmとした。
<Example 1-3>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 200 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 0.5 mm.
<実施例1−4>
上述の試験用電池において、厚さ200μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を2.0mmとした。
<Example 1-4>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 200 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 2.0 mm.
<比較例1−1>
上述の試験用電池において、厚さ4μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を0.5mmとした。
<Comparative Example 1-1>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 4 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 0.5 mm.
<比較例1−2>
上述の試験用電池において、厚さ500μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を2.0mmとした。
<Comparative Example 1-2>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 500 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 2.0 mm.
<比較例1−3>
上述の試験用電池において、厚さ5μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を0.4mmとした。
<Comparative Example 1-3>
In the test battery described above, a convex sealant having a thickness of 5 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 0.4 mm.
<実施例1−4>
上述の試験用電池において、厚さ200μmの凸型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を2.5mmとした。
<Example 1-4>
In the test battery described above, a convex sealant with a thickness of 200 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was 2.5 mm.
<比較例1−5>
上述の試験用電池において、厚さ5μmの従来型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を0.5mmとした。
<Comparative Example 1-5>
In the test battery described above, a conventional sealant having a thickness of 5 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 0.5 mm.
<比較例1−6>
上述の試験用電池において、厚さ5μmの従来型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を2.0mmとした。
<Comparative Example 1-6>
In the test battery described above, a conventional sealant having a thickness of 5 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 2.0 mm.
<比較例1−7>
上述の試験用電池において、厚さ200μmの従来型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を0.5mmとした。
<Comparative Example 1-7>
In the test battery described above, a conventional sealant having a thickness of 200 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 0.5 mm.
<比較例1−8>
上述の試験用電池において、厚さ200μmの従来型シーラントを用い、電極端子導出部の封止幅を2.0mmとした。
<Comparative Example 1-8>
In the test battery described above, a conventional sealant having a thickness of 200 μm was used, and the sealing width of the electrode terminal lead-out portion was set to 2.0 mm.
このようにして作製した各実施例および比較例の試験用電池について、4.2Vで定電圧定電流充電を3時間行った後、0.2Cでの放電を行い、電圧が3.2Vとなった時点で放電を終了した。次いで、温度80℃、相対湿度90%の雰囲気下で120時間保存した後、水分浸入量[ppm]、容量維持率[%]、電池膨れ量[mm]を測定した。なお、水分浸入量はカールフィッシャー測定にて測定した。また、電池膨れ量は保存前後の電池厚さを測定し、差をとって電池膨れ量とした。 For the test batteries of the examples and comparative examples thus manufactured, after performing constant voltage and constant current charging at 4.2 V for 3 hours, discharging at 0.2 C was performed, and the voltage became 3.2 V. At the point of time, the discharge was terminated. Next, after storing for 120 hours in an atmosphere at a temperature of 80 ° C. and a relative humidity of 90%, the moisture intrusion amount [ppm], the capacity retention rate [%], and the battery swelling amount [mm] were measured. The moisture intrusion amount was measured by Karl Fischer measurement. Moreover, the battery swelling amount was measured by measuring the battery thickness before and after storage, and the difference was taken as the battery swelling amount.
測定の結果を以下の表1に示す。 The measurement results are shown in Table 1 below.
なお、水分浸入量100[ppm]未満、容量維持率90[%]以上、電池膨れ量1.0[mm]未満を良品とした。 In addition, a moisture intrusion amount of less than 100 [ppm], a capacity retention rate of 90 [%] or more, and a battery swelling amount of less than 1.0 [mm] were regarded as non-defective products.
実施例1−1〜実施例1−4より、凸型シーラントを用い、厚さ5μm以上200μm以下、封止幅0.5mm以上2.0mm以下とすることにより、高品質の電池を得ることができることがわかる。一方、比較例1−1および比較例1−3のように、凸型シーラントを用いた場合であっても厚さが薄い場合、もしくは封止幅が小さすぎる場合、水分が多く浸入してしまい、容量維持率が低く電池膨れが大きくなることが分かる。 From Example 1-1 to Example 1-4, a high-quality battery can be obtained by using a convex sealant to have a thickness of 5 μm to 200 μm and a sealing width of 0.5 mm to 2.0 mm. I understand that I can do it. On the other hand, as in Comparative Example 1-1 and Comparative Example 1-3, even when a convex sealant is used, if the thickness is thin or the sealing width is too small, a large amount of moisture enters. It can be seen that the capacity retention rate is low and the battery swells greatly.
また、比較例1−2のように、凸型シーラントの厚さを大きくしすぎた場合、電池組み立て時に回路基板と電極端子導出部分が干渉してしまう他、電池厚さ方向に膨らんで規定のサイズをオーバーしてしまい、良品とはならない。さらに、比較例1−4のように封止幅を大きくしすぎた場合、発電要素部分の容積が小さくなってしまい、厚さ3.8mm、幅34mm、高さ50mmの電池の公称容量780mAhに達しなかった。 In addition, as in Comparative Example 1-2, when the thickness of the convex sealant is excessively increased, the circuit board and the electrode terminal lead-out portion interfere with each other during battery assembly, and the battery is swelled in the battery thickness direction and specified. It will be oversized and not good. Furthermore, when the sealing width is made too large as in Comparative Example 1-4, the volume of the power generation element portion becomes small, and the nominal capacity of the battery having a thickness of 3.8 mm, a width of 34 mm, and a height of 50 mm is increased to 780 mAh. Did not reach.
また、比較例1−5〜比較例1−7のように従来型のシーラントを用いた場合、厚さ5μm以上200μm以下、封止幅0.5mm以上2.0mm以下としても水分浸入が多く、不良品となってしまう。比較例1−8のように、厚さ200μm、封止幅2.0mmとした場合は電池としては良品となるものの、凸型シーラントを用い、厚さ、封止幅の条件を同一にした実施例1−4の電池と比較して性能が低くなってしまう。 Further, when a conventional sealant is used as in Comparative Example 1-5 to Comparative Example 1-7, water intrusion is large even when the thickness is 5 μm to 200 μm and the sealing width is 0.5 mm to 2.0 mm, It becomes a defective product. As in Comparative Example 1-8, when the thickness is 200 μm and the sealing width is 2.0 mm, the battery is a good product, but the convex sealant is used and the conditions for the thickness and the sealing width are the same. Performance becomes low compared with the battery of Example 1-4.
以上の結果から、凸型シーラントを用いた場合、従来型のシーラントと比較して電池内部に浸入する水分量を大きく遮断することができ、高電池容量を維持することが可能である。従来型のシーラントを用いた場合、封止幅を2.5mm程度としていたが、より狭い0.5mm以上2.0mm以下の範囲においても水分浸入を抑制して良好な電池状態を保つことができるため、封止幅を狭くして高容量化を図ることも可能となる。 From the above results, when the convex sealant is used, it is possible to largely block the amount of moisture that penetrates into the battery as compared with the conventional sealant, and it is possible to maintain a high battery capacity. When the conventional sealant is used, the sealing width is about 2.5 mm. However, even in a narrower range of 0.5 mm or more and 2.0 mm or less, moisture penetration can be suppressed and a good battery state can be maintained. Therefore, it is possible to increase the capacity by narrowing the sealing width.
[実施例2]
実施例2では、層構造(単層、2層、3層)および各層の樹脂材料を変化させた凸型シーラントを用いて作製した試験用電池について、トップ部の封止時の融着温度を変化させてラミネートフィルムの金属層と電極端子との導通を確認する。なお、以下の試験用電池は、外装用のラミネートフィルムとして外側樹脂層としてナイロン、金属層としてアルミニウム、内側樹脂層としてポリプロピレンを用いた。
[Example 2]
In Example 2, with respect to a test battery manufactured using a convex sealant in which the layer structure (single layer, two layers, three layers) and the resin material of each layer was changed, the fusion temperature at the time of sealing the top portion was Change and confirm the conduction between the metal layer of the laminate film and the electrode terminal. The following test batteries used nylon as an outer resin layer, aluminum as a metal layer, and polypropylene as an inner resin layer as a laminate film for exterior use.
また、以下の実施例において、凸型シーラントは厚さ50μmのものを用いた。また、2層構造の場合は内面層と表面層、3層構造の場合は表面層と中間層の温度差が15℃程度となるように構成した。 In the following examples, a convex sealant having a thickness of 50 μm was used. Further, in the case of the two-layer structure, the inner layer and the surface layer were configured such that the temperature difference between the surface layer and the intermediate layer was about 15 ° C. in the case of the three-layer structure.
<実施例2−1>
内面層に変性ポリプロピレン(変性PP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた2層構造の凸型シーラントを用い、トップ部の封止幅を2.0mmとした以外は実施例1−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-1>
Example 1 except that a two-layered convex sealant using modified polypropylene (modified PP) for the inner surface layer and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer was used and the sealing width of the top portion was 2.0 mm. A test battery was produced in the same manner as in Example 1.
<実施例2−2>
内面層に変性ポリエチレン(変性PE)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた2層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-2>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that a two-layer convex sealant using modified polyethylene (modified PE) for the inner layer and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer was used.
<実施例2−3>
内面層にエチレン・アクリル酸共重合体(EAA)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた2層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-3>
Test battery as in Example 2-1, except that a two-layered convex sealant using ethylene / acrylic acid copolymer (EAA) for the inner surface layer and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer is used. Was made.
<実施例2−4>
内面層にエチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた2層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-4>
Test battery as in Example 2-1, except that a two-layered convex sealant using ethylene / methacrylic acid copolymer (EMAA) for the inner surface layer and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer is used. Was made.
<実施例2−5>
内面層にアイオノマー樹脂、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた2層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-5>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that a two-layered convex sealant using an ionomer resin for the inner surface layer and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer was used.
<実施例2−6>
内面層に変性ポリプロピレン(変性PP)、表面層に直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を用いた2層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-6>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that a two-layered convex sealant using modified polypropylene (modified PP) for the inner layer and linear low density polyethylene (LLDPE) for the surface layer was used. Produced.
<実施例2−7>
内面層に変性ポリエチレン(変性PE)、表面層に塩化ビニルを用いた2層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-7>
A test battery was prepared in the same manner as in Example 2-1, except that a two-layered convex sealant using modified polyethylene (modified PE) for the inner surface layer and vinyl chloride for the surface layer was used.
<実施例2−8>
内面層に変性ポリプロピレン(変性PP)、中間層に2軸延伸ポリプロピレン(OPP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-8>
Example 2-1 except that a three-layer convex sealant using modified polypropylene (modified PP) for the inner layer, biaxially oriented polypropylene (OPP) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer was used. A test battery was prepared in the same manner as described above.
<実施例2−9>
内面層に変性ポリエチレン(変性PE)、中間層に2軸延伸ポリプロピレン(OPP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-9>
Example 2-1 except that a three-layer convex sealant using modified polyethylene (modified PE) for the inner layer, biaxially oriented polypropylene (OPP) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer was used. A test battery was prepared in the same manner as described above.
<実施例2−10>
内面層にエチレン・アクリル酸共重合体(EAA)、中間層に2軸延伸ポリプロピレン(OPP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-10>
Implemented except using a three-layer convex sealant with ethylene / acrylic acid copolymer (EAA) for the inner layer, biaxially oriented polypropylene (OPP) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1.
<実施例2−11>
内面層にエチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)、中間層に2軸延伸ポリプロピレン(OPP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-11>
Implemented except using a three-layer convex sealant with ethylene / methacrylic acid copolymer (EMAA) for the inner layer, biaxially oriented polypropylene (OPP) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1.
<実施例2−12>
内面層にアイオノマー樹脂、中間層に2軸延伸ポリプロピレン(OPP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-12>
The same procedure as in Example 2-1 except that a three-layer convex sealant using an ionomer resin for the inner surface layer, biaxially oriented polypropylene (OPP) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer was used. A test battery was prepared.
<実施例2−13>
内面層に変性ポリプロピレン(変性PP)、中間層に高密度ポリエチレン(HDPE)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-13>
Example 2-1 except that a three-layer convex sealant using modified polypropylene (modified PP) for the inner layer, high density polyethylene (HDPE) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer is used. A test battery was prepared in the same manner.
<実施例2−14>
内面層に変性ポリプロピレン(変性PP)、中間層に無延伸ポリプロピレン(CPP)、表面層に低密度ポリエチレン(LDPE)を用いた3層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Example 2-14>
Example 2-1 except that a three-layer convex sealant using modified polypropylene (modified PP) for the inner layer, unstretched polypropylene (CPP) for the intermediate layer, and low density polyethylene (LDPE) for the surface layer is used. Similarly, a test battery was produced.
<比較例2−1>
変性ポリプロピレン(変性PP)単層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 2-1>
A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that a convex sealant having a modified polypropylene (modified PP) single layer structure was used.
<比較例2−2>
変性ポリエチレン(変性PE)単層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 2-2>
A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that a convex sealant having a modified polyethylene (modified PE) single layer structure was used.
<比較例2−3>
エチレン・アクリル酸共重合体(EAA)単層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 2-3>
A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that a convex sealant having an ethylene / acrylic acid copolymer (EAA) single layer structure was used.
<比較例2−4>
エチレン・メタクリル酸共重合体(EMAA)単層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 2-4>
A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that a convex sealant having an ethylene / methacrylic acid copolymer (EMAA) single layer structure was used.
<比較例2−5>
アイオノマー樹脂単層構造の凸型シーラントを用いた以外は実施例2−1と同様にして試験用電池を作製した。
<Comparative Example 2-5>
A test battery was produced in the same manner as in Example 2-1, except that a convex sealant having a single layer structure of an ionomer resin was used.
このようにして作製した各実施例および比較例の試験用電池を作製する際、160℃以下、160〜210℃、210℃以上のそれぞれの温度でトップ部を含む電子素子の周辺部を熱融着して封止する。さらに、4.2Vで定電圧定電流充電を3時間行った後、0.2Cでの放電を行い、電圧が3.2Vとなった時点で放電を終了した。このような各試験用電池について、電極端子とラミネートフィルムの金属層との間の抵抗を測定し、金属同士が接触していると考えられる数Ω程度を検出した場合には、導通しているものと判断した。なお、抵抗の測定は、テスター(日沖電機(株)製、デジタルハイテスタ3802)の正負プローブを、ラミネートフィルムの端面に露出した金属層と、正極端子および負極端子のそれぞれとに接続して測定した。 When producing the test batteries of the examples and comparative examples thus produced, the peripheral part of the electronic device including the top part was thermally fused at temperatures of 160 ° C. or lower, 160 to 210 ° C., or 210 ° C. or higher. Wear and seal. Furthermore, after performing constant voltage and constant current charging at 4.2 V for 3 hours, discharging at 0.2 C was performed, and discharging was terminated when the voltage reached 3.2 V. For each of these test batteries, the resistance between the electrode terminal and the metal layer of the laminate film is measured, and when about several ohms that are considered to be in contact with each other are detected, they are conductive. Judged to be. The resistance measurement was performed by connecting a positive / negative probe of a tester (manufactured by Hioki Electric Co., Ltd., Digital High Tester 3802) to the metal layer exposed on the end face of the laminate film and each of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal. It was measured.
測定の結果を以下の表2に示す。 The measurement results are shown in Table 2 below.
表2から分かるように、内面層に電極端子に対する接着性が高い樹脂材料を、表面層にラミネートフィルムの内側樹脂層に対する接着性が高い樹脂材料を用いることにより、電極端子とラミネートフィルムの金属層との導通を防止することができる。また、単層の凸型シーラントを用いた場合と比較して広い温度範囲でトップ部の融着温度を選択することが可能であり、比較的低い温度でも高い封止性を得ることができるとともに、使用用途、汎用性に富んだシーラントであると判断できる。 As can be seen from Table 2, by using a resin material having high adhesion to the electrode terminal for the inner surface layer and a resin material having high adhesion to the inner resin layer of the laminate film for the inner surface layer, the electrode terminal and the metal layer of the laminate film are used. Can be prevented from conducting. In addition, it is possible to select the fusing temperature of the top portion in a wider temperature range than when using a single-layer convex sealant, and high sealing performance can be obtained even at a relatively low temperature. Therefore, it can be judged that the sealant is rich in usage and versatility.
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。 The embodiment of the present invention has been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値および材料はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値および材料を用いてもよい。 For example, the numerical values and materials given in the above-described embodiment are merely examples, and different numerical values and materials may be used as necessary.
また、外装としてラミネートフィルムを用いる構成の電池であれば適用可能である。例えば、電解質としてはゲル状または液状のいずれも用いることができる。また、電池素子は巻回型に限ったものではなく、例えばつづら折りにされた形状でも構わない。さらに、硬質のラミネートフィルムを用い、これを電池の最外層とした電池にも適用できる。 Moreover, it is applicable if it is a battery of the structure which uses a laminate film as an exterior. For example, as the electrolyte, either a gel or a liquid can be used. Further, the battery element is not limited to the winding type, and may be a zigzag shape, for example. Furthermore, the present invention can be applied to a battery using a hard laminate film and using this as the outermost layer of the battery.
1・・・電池
2a,25a・・・正極端子
2b,25b・・・負極端子
3a,3b・・・シーラント
4,27・・・ラミネートフィルム
4a,31・・・金属層
4b,32・・・外側樹脂層
4c,33・・・内側樹脂層
10・・・ヒータヘッド
10a・・・切り欠き
20・・・電池素子
21・・・正極
22・・・負極
23a,23b・・・セパレータ
24・・・ゲル電解質
26,26a,26b,26c,26d,26e,26f,46・・・凸型シーラント
27a・・・電池収容部
28a,28b,28c,28d,28e,28f・・・凸部
30・・・電池
34,35・・・接着層
41・・・表面層
42・・・内面層
43・・・中間層
DESCRIPTION OF
Claims (25)
上記電池素子から導出された正極端子および負極端子と上記内側樹脂層との間に水分遮断性を有する溶着部材が設けられ、
上記溶着部材の幅は上記非水電解質電池のテラス幅と略同等であり、
上記溶着部材は上記正極端子および上記負極端子と対向する部分のみがラミネートフィルムから突出した第1の凸部および第2の凸部を有することを特徴とする非水電解質電池。 In a non-aqueous electrolyte battery in which a battery element is accommodated in an exterior material made of a laminate film having an inner resin layer provided on the inner surface of the metal layer, and the exterior material is sealed along the periphery of the battery element,
A welding member having moisture barrier properties is provided between the positive electrode terminal and the negative electrode terminal derived from the battery element and the inner resin layer,
The width of the welding member is substantially equal to the terrace width of the nonaqueous electrolyte battery,
The non-aqueous electrolyte battery according to claim 1, wherein the welding member has first and second protrusions protruding only from the positive electrode terminal and the negative electrode terminal from the laminate film.
請求項5に記載の非水電解質電池。 6. The nonaqueous electrolyte battery according to claim 5, wherein the surface layer is a resin material having a lower melting point than the resin material of the inner surface layer.
請求項6に記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 6, wherein a difference in melting point between the resin material of the surface layer and the inner surface layer is 5 ° C. or more.
請求項11に記載の非水電解質電池。 The nonaqueous electrolyte battery according to claim 11, wherein a difference in melting point between the resin material of the surface layer and the intermediate layer is 5 ° C. or more.
上記溶着部材の横の長さは、上記正極端子に対応する切り欠き部の外側部分と、上記負極端子に対応する切り欠き部の外側部分との間の距離より長いことを特徴とする請求項18に記載の非水電解質電池。 The heat source member for welding the laminate film is provided with a notch corresponding to the positive terminal and a notch corresponding to the negative terminal,
The lateral length of the welding member is longer than a distance between an outer portion of the notch corresponding to the positive electrode terminal and an outer portion of the notch corresponding to the negative electrode terminal. 18. The nonaqueous electrolyte battery according to 18.
上記第1の溶着部材および上記第2の溶着部材の横の長さは、上記正極端子に対応する切り欠き部および上記負極端子に対応する切り欠き部のそれぞれよりも長いことを特徴とする請求項20に記載の非水電解質電池。 The heat source member for welding the laminate film is provided with a notch corresponding to the positive terminal and a notch corresponding to the negative terminal,
The lateral length of the first welding member and the second welding member is longer than each of the cutout portion corresponding to the positive electrode terminal and the cutout portion corresponding to the negative electrode terminal. Item 21. The nonaqueous electrolyte battery according to item 20.
上記外装材の上記内側樹脂層と、上記電池素子から導出された正極端子および負極端子との間に、水分遮断性を有し、上記非水電解質電池のテラス幅と略同等の幅であり、上記正極端子および上記負極端子と対向する部分のみがラミネートフィルムから突出した第1の凸部および第2の凸部を有する溶着部材を配設する工程と、
上記正極端子に対応する切り欠き部と、上記負極端子に対応する切り欠き部とを設けた熱源部材にて上記非水電解質電池のテラス部を熱溶着する工程と
からなることを特徴とする非水電解質電池の製造方法。 In a method for producing a non-aqueous electrolyte battery in which a battery element is housed in an exterior material made of a laminate film having an inner resin layer provided on the inner surface of a metal layer, and the exterior material is sealed along the periphery of the battery element,
Between the inner resin layer of the exterior material and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal derived from the battery element, has a moisture barrier property, and has a width substantially equal to the terrace width of the nonaqueous electrolyte battery, A step of disposing a welding member having a first convex portion and a second convex portion, wherein only the positive electrode terminal and the portion facing the negative electrode terminal protrude from the laminate film;
And a step of thermally welding the terrace portion of the nonaqueous electrolyte battery with a heat source member provided with a cutout portion corresponding to the positive electrode terminal and a cutout portion corresponding to the negative electrode terminal. A method for producing a water electrolyte battery.
上記外装材の上記内側樹脂層と、上記電池素子から導出された正極端子および負極端子との間に、水分遮断性を有し、上記非水電解質電池のテラス幅と略同等の幅であり、上記正極端子および上記負極端子と対向する部分のみがラミネートフィルムから突出した第1の凸部を有する第1の溶着部材および上記第2の凸部を有する第2の溶着部材を配設する工程と、
上記電池素子を、上記外装材で外装する工程と、
上記正極端子に対応する切り欠き部と、上記負極端子に対応する切り欠き部とを設けた熱源部材にて上記非水電解質電池のテラス部を熱溶着する工程と
からなることを特徴とする非水電解質電池の製造方法。 In a method for producing a non-aqueous electrolyte battery in which a battery element is housed in an exterior material made of a laminate film having an inner resin layer provided on the inner surface of a metal layer, and the exterior material is sealed along the periphery of the battery element,
Between the inner resin layer of the exterior material and the positive electrode terminal and the negative electrode terminal derived from the battery element, has a moisture barrier property, and has a width substantially equal to the terrace width of the nonaqueous electrolyte battery, A step of disposing a first welding member having a first protrusion protruding from the laminate film and a second welding member having the second protrusion only in a portion facing the positive electrode terminal and the negative electrode terminal; ,
A step of sheathing the battery element with the sheathing material;
And a step of thermally welding the terrace portion of the nonaqueous electrolyte battery with a heat source member provided with a cutout portion corresponding to the positive electrode terminal and a cutout portion corresponding to the negative electrode terminal. A method for producing a water electrolyte battery.
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