JP5565358B2 - battery - Google Patents
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Description
本発明の電池およびその製造方法は、電池の新しい構造、特に、外装体から金属端子を突出させる必要のない電池とその製造方法に関する。 The battery of the present invention and the manufacturing method thereof relate to a new structure of the battery, in particular, a battery that does not require a metal terminal to protrude from an exterior body and a manufacturing method thereof.
本発明における電池とは、リチウムイオンが電極間を移動するリチウムイオン2次電池、リチウムポリマー2次電池、または、液体、固体セラミック、有機物等の誘電体を含む液体コンデンサ、固体コンデンサ、二重層コンデンサ等の電解型コンデンサを示す。電池の用途としては、パソコン、携帯端末装置(携帯電話、PDA等)、ビデオカメラ、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星等に用いられる。前記電池の外装体としては、金属をプレス加工して円筒状または直方体状に容器化した金属製缶、あるいは、プラスチックフィルム、金属箔等のラミネートにより得られる複合フィルムからなる積層体を袋状にしたもの(以下、外装体)が用いられていた。電池の外装体として、次のような問題があった。金属製缶においては、容器外壁がリジッドであるため、電池自体の形状が決められてしまう。そのため、ハード側を電池にあわせる設計をするため、該電池を用いるハードの寸法が電池により決定されてしまい形状の自由度が少なくなる。そのため、ラミネート材からなる外装体を用いる傾向にある。ラミネート材を外装体として用いた電池(以下、包装電池)は、外装体の材質構成は、電池としての必要な物性、加工性、経済性等から、少なくとも基材層、バリア層、シーラント層と前記各層を接着する接着層からなり、必要に応じて中間層を設けることがある。電池の前記構成の積層体からパウチを形成し、または、少なくとも片面をプレス成形して電池の収納部を形成して電池本体を収納し、パウチタイプまたは、エンボスタイプ(蓋体を被覆して)において、それぞれの周縁の必要部分をヒートシールにより密封することによって電池とする。 The battery in the present invention means a lithium ion secondary battery, a lithium polymer secondary battery in which lithium ions move between electrodes, or a liquid capacitor, a dielectric capacitor, or a double layer capacitor including a dielectric such as a liquid, a solid ceramic, or an organic substance. The electrolytic type capacitor is shown. Applications of the battery include personal computers, portable terminal devices (cell phones, PDAs, etc.), video cameras, electric vehicles, energy storage batteries, robots, satellites, and the like. As the battery exterior body, a metal can obtained by pressing a metal into a cylindrical or rectangular parallelepiped container, or a laminate made of a composite film obtained by laminating a plastic film, a metal foil or the like into a bag shape. (Hereinafter referred to as an exterior body) was used. There were the following problems as a battery outer package. In a metal can, since the outer wall of the container is rigid, the shape of the battery itself is determined. Therefore, since the hardware side is designed to match the battery, the size of the hardware using the battery is determined by the battery, and the degree of freedom in shape is reduced. Therefore, it tends to use an exterior body made of a laminate material. A battery using a laminate material as an outer package (hereinafter referred to as a packaging battery) has at least a base material layer, a barrier layer, and a sealant layer in terms of the material structure of the outer package from the necessary physical properties, workability, economy, etc. It consists of an adhesive layer that adheres the layers, and an intermediate layer may be provided as necessary. A pouch is formed from the laminated body of the above-described configuration of the battery, or at least one side is press-molded to form a battery storage portion to store the battery body, and the pouch type or embossed type (covering the cover) In the above, a necessary part of each peripheral edge is sealed by heat sealing to obtain a battery.
従来からのラミネート材を外装体として用いた電池は、図9(a)に示すように、外装体の端部から金属端子73を突出させている。該金属端子は、図9(b)に示すように、電池本体71の発電要素に正極、負極としてそれぞれ取り付けられており外装体の周縁シールの際には、外装体のシール部に金属端子を挟持してシールすることになり、電池が大型化して、金属端子の厚みが増すと、金属端子の両端部に段差が大きくなり、ヒートシールにおいて、完全に密封できないことがあり、例えば、その対策として、金属端子73に予め端子接着性フィルム76をヒートシールしておく方法において、金属端子73をヒーター81により加熱した状態にして、端子接着性フィルム76を、圧着ヘッドの加圧により熱接着する溶着装置80(図10)が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。
このように、金属端子73は、その取付けの加工も複雑であり、また、外装体の密封シー
ルにおいても作業が煩雑となる。また、電池を複数個連結して使用する場合、包装電池では、個々の電池の金属端子73を接続する必要があり、例えば、図11に示すように、個々の電池の金属端子73を連結する場合には、接続部材74により接続する必要があった。
As shown in FIG. 9A, a battery using a conventional laminate material as an exterior body has a
As described above, the
本発明の目的は、外装体から金属端子を突出させることなく、生産効率の良い電池とその製造方法を提供するものである。 An object of the present invention is to provide a battery with high production efficiency and a method for manufacturing the same without causing a metal terminal to protrude from the exterior body.
上記の課題は、以下の本発明により解決することができる。すなわち、請求項1に記載の発明は、電池の電極を兼ねる金属からなる2枚の外装体の少なくとも片方は周縁にフランジ部を有する凹部が形成され、前記凹部に発電要素が収納され、他方の金属板でフランジ部および発電要素を収納した凹部が被覆され、2枚の金属の間がフランジ部に介在させた、耐熱樹脂層とその両面の表層に金属接着樹脂層を積層した積層体からなる金属接着用フィルムにより熱接着され密封されている電池であって、少なくとも前記凹部を形成する金属からなる外装体が焼鈍処理されたアルミニウム箔であり、前記耐熱樹脂層が2軸延伸ポリアミドフィルム、あるいは、架橋されたポリオレフィン樹脂またはポリエチレンナフタレート樹脂からなる層(繊維状からなる層を除く)のいずれかであり、前記金属接着樹脂層が不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィン共重合体、エチレンとアクリル酸またはアクリル酸誘導体との共重合体、エチレンとメタクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体、金属イオン架橋されたα・オレフィン重合体またはエチレンとα・オレフィンとの共重合体の中から選択されるいずれかであることを特徴とする電池からなる。請求項2記載の発明は、請求項1に記載の2枚の外装体はそれぞれ異なる金属からなることを特徴とするものである。請求項3に記載の発明は、請求項1ないし請求項2のいずれかに記載の接着して密封した外縁端部に金属接着用フィルムの樹脂溜り部が形成されていることを特徴とするものである。
The above problems can be solved by the following present invention. That is, according to the first aspect of the present invention, at least one of the two exterior bodies made of metal that also serves as a battery electrode is formed with a recess having a flange on the periphery, and the power generation element is accommodated in the recess. It consists of a heat-resistant resin layer with a metal plate covered with a recess containing the flange and the power generation element, and a metal plate between the two metal layers. A battery that is thermally bonded and sealed with a metal bonding film, and is an aluminum foil in which an exterior body made of metal that forms at least the recesses is annealed, and the heat-resistant resin layer is a biaxially stretched polyamide film, or is any of the layers comprising a crosslinked polyolefin resin or polyethylene naphthalate resin (excluding a layer of a fibrous), the metal adhesive resin Is an unsaturated carboxylic acid graft-modified α-olefin polymer and α-olefin copolymer, a copolymer of ethylene and acrylic acid or an acrylic acid derivative, a copolymer of ethylene and methacrylic acid or a methacrylic acid derivative, The battery is characterized in that it is either a metal ion crosslinked α-olefin polymer or a copolymer of ethylene and α-olefin. The invention according to claim 2 is characterized in that the two exterior bodies according to
本発明の電池は、異種の金属箔の間に金属接着性を有するフィルムを挟んで、加熱加圧本シールを行うが、この時外装体外縁溶着部より外にシール金具がはみ出していて加熱加圧圧着によりはみ出した樹脂フィルムが金属箔切断端面近傍に溜まるようにし、金属箔同士の接近による短絡を防ぐようにした。外装の金属箔は内部に封入された発電要素に接触しており、外装体より直接電流を取り出すことができるので電流取り出しのための金属端子を外装体から突出させる必要がない。電流取り出しの金属端子がなく金属端子を外装体から突出させる必要がないので電池外郭構造が単純化できる。電流取り出しの金属端子を外装体から突出させる場合金属端子周辺の密封性に配慮が必要であるが、本形態では突出しないので密封シールが容易となる。本発明では、電流取り出しの金属端子がないので金属端子を発電要素に取付ける工程が省略でき、連続して多列で製造作業を行うことが出来て生産効率が良い。複数の電池を組み合せる場合、従来の構造ではそれぞれの金属端子を何らかの手段で接合する必要があるが、本形態では、単に重ねるだけで個々の電池同士の接合が得られ構造が簡略化できる。 In the battery of the present invention, a film having metal adhesiveness is sandwiched between different types of metal foils and heat-pressed main sealing is performed. At this time, the seal fitting protrudes from the outer edge welded portion of the exterior body, and heating is applied. The resin film that protruded by pressure bonding was accumulated in the vicinity of the cut end face of the metal foil so as to prevent a short circuit due to the proximity of the metal foils. Since the metal foil of the exterior is in contact with the power generation element enclosed inside, and the current can be directly taken out from the exterior body, it is not necessary to project the metal terminal for current extraction from the exterior body. Since there is no metal terminal for extracting current and there is no need to protrude the metal terminal from the exterior body, the battery outer structure can be simplified. When the metal terminal for taking out the current is protruded from the exterior body, it is necessary to consider the sealing performance around the metal terminal. In the present invention, since there is no current extraction metal terminal, the step of attaching the metal terminal to the power generation element can be omitted, and the manufacturing operation can be continuously performed in multiple rows, so that the production efficiency is good. In the case of combining a plurality of batteries, in the conventional structure, it is necessary to join the respective metal terminals by some means. However, in this embodiment, the joining of the individual batteries can be obtained simply by overlapping, and the structure can be simplified.
本発明は、金属からなる2枚の外装体の少なくとも片方は周縁にフランジ部を有する凹部が形成され、前記凹部に発電要素が収納され、他方の金属板でフランジ部および発電要素を収納した凹部が被覆され、2枚の金属の間がフランジ部に介在させた金属接着用フィルムにより接着され密封された、電流取り出しのために、外装体から金属端子を突出させる必要のない電池である。以下、図面等を利用してさらに詳細に説明する。 In the present invention, at least one of the two exterior bodies made of metal is formed with a recess having a flange at the periphery, the power generation element is stored in the recess, and the recess having the flange and the power generation element stored in the other metal plate Is covered with a metal bonding film interposed between the two metals in the flange portion and sealed, and does not require a metal terminal to protrude from the outer package for current extraction. Hereinafter, it will be described in more detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の電池の実施例を説明する図で、(a)は、電池の斜視図、(b)は、X1−X1部の断面図、(c)金属箔外周周辺部を後退させた状態を示す断面図、(d)は、発電要素を除いた外装体の断面図である。図2は、本発明の電池の製造方法の仮シール打ち抜きまでの実施例を示す製造ラインの概念図である。図3は、本シール部の概念図である。図4は、接着性フィルムの実施例を説明する層構成の断面図である。図5は、本シールされる端部Y1の拡大断面図で、(a)加圧前、(b)シール金具による加圧加熱開始、(c)は、加圧加熱状態、(d)は、シール終了状態を示す。図6は、本発明の電池の製造工程において、成形金属箔を多面付けで成形した状態を示す斜視図である。図7は、本発明の電池の製造工程において、金属接着用フィルムを多面付けで抜き加工した状態を示す正面図である。図8は、本発明の電池を直列に連結した状態を示す斜視図である。 1A and 1B are diagrams for explaining an embodiment of a battery according to the present invention, in which FIG. 1A is a perspective view of the battery, FIG. 1B is a cross-sectional view of X 1 -X 1 part, and FIG. Sectional drawing which shows the state which retracted | retreated, (d) is sectional drawing of the exterior body except a power generation element. FIG. 2 is a conceptual diagram of a production line showing an embodiment up to provisional seal punching of the battery production method of the present invention. FIG. 3 is a conceptual diagram of the seal part. FIG. 4 is a cross-sectional view of a layer configuration illustrating an example of an adhesive film. FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the end Y 1 to be sealed, (a) before pressurization, (b) start of pressurization and heating by the seal fitting, (c) is the pressurization and heating state, and (d) is The seal end state is shown. FIG. 6 is a perspective view showing a state in which a molded metal foil is formed by multiple imposition in the manufacturing process of the battery of the present invention. FIG. 7 is a front view showing a state in which a metal bonding film is punched out in multiple faces in the battery manufacturing process of the present invention. FIG. 8 is a perspective view showing a state in which the batteries of the present invention are connected in series.
本発明の電池は、2枚の金属板の少なくとも片方(以下、成形金属箔M1)を周縁にフランジ部4を有する凹部5を形成し、前記凹部に発電要素2を収納し、他方の金属板(以下、蓋金属箔M2)でフランジ部4および発電要素2を収納した凹部5を被覆し、2枚の金属箔の間であってフランジ部4に介在させた金属接着用フィルム10を熱接着して密封したことを特徴とするものである。なお、本発明における金属板とは、板状、シート状、箔状等を示す。また、電池の種類により2枚の金属板は材質が異なっても、同じであっても良く、リチウムイオン2次電池の場合は材質の異なる金属板を用い、正極、負極として用いる。そして、本発明の電池は、2枚の金属箔を電池の外装体とすることによって、従来のフィルム外装体による電池において取付けられていた外装体の外側に突出した出力端子のない形状とすることができる。さらに、一方の金属板を凹部とすることにより、この凹部へ発電要素を収納することができ、これを他方の金属板で被覆する形態としているため、両金属板における電極面の平面性が得易い。前記凹部5を形成する成形金属箔M1としては、成形性に優れていること、コストが他の金属に比べて安価であること等の理由から、アルミニウム箔とすることが好ましい。
In the battery of the present invention, a concave portion 5 having a
また、冷間圧延で製造されるアルミニウムは焼きなまし(いわゆる焼鈍処理)条件でその柔軟性・腰の強さ・硬さが変化するが、本発明において用いるアルミニウムは焼きなましをしていない硬質処理品より、多少または完全に焼きなまし処理をした軟質傾向にあるアルミニウムがよい。前記アルミニウムの柔軟性・腰の強さ・硬さの度合い、すなわち焼きなましの条件は、成形する凹部の形状と成形加工適性に合わせ適宜選定すればよい。例えば、凹部成形時のしわやピンホールを防止するためには、成形の程度に応じた焼きなましされた軟質アルミニウムを用いることが望ましい。 In addition, aluminum produced by cold rolling changes its flexibility, waist strength and hardness under annealing (so-called annealing treatment) conditions, but the aluminum used in the present invention is harder than the non-annealed hard-treated product. Aluminum which tends to be soft with some or complete annealing is preferred. The degree of flexibility, waist strength and hardness of the aluminum, that is, the conditions for annealing, may be appropriately selected according to the shape of the recess to be molded and the suitability for molding. For example, in order to prevent wrinkles and pinholes at the time of forming the recess, it is desirable to use soft aluminum annealed according to the degree of molding.
特にリチウムイオン2次電池においては、アルミニウムは電池の正極として機能し、負極となる金属、すなわち、本発明における蓋金属M2としては、銅、ニッケル、銅にニッケルメッキしたもの、鉄、ステンレス鋼等を用いることができる。成形金属箔M1の厚みとしては、30ないし300μm、また、蓋金属箔M2の厚みとしては、20ないし100μmが適当である。 In particular, in lithium ion secondary batteries, aluminum functions as the positive electrode of the battery, and the metal that becomes the negative electrode, that is, the lid metal M2 in the present invention is copper, nickel, nickel-plated copper, iron, stainless steel, etc. Can be used. An appropriate thickness of the molded metal foil M1 is 30 to 300 μm, and an appropriate thickness of the lid metal foil M2 is 20 to 100 μm.
本発明の電池においては、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とをその間であって所定の場所に、金属接着用フィルムを介在させて接着するが、接着方法は、ヒートシール、超音波、高周波等の方法を用いて接着することができるが、中でもヒートシールによる溶着方法が好ましく、金属接着用フィルムとしては溶着フィルムが好ましい。本発明においては、成形金属箔M1と蓋金属箔M2を接着した状態で、前記金属接着用フィルムが、接着された内縁から、凹部の中心側に少なくとも2mm以上延長された延長部7を設ける。延長部7を存在させることによって、電池内において、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とが接触してショートすることが避けられる。 In the battery of the present invention, the molded metal foil M1 and the lid metal foil M2 are bonded to each other at a predetermined location with a metal bonding film interposed therebetween. The bonding method is heat sealing, ultrasonic wave, high frequency. However, a welding method by heat sealing is preferable, and a welding film is preferable as the metal bonding film. In the present invention, in the state where the formed metal foil M1 and the lid metal foil M2 are bonded, the metal bonding film is provided with an extension portion 7 extended at least 2 mm from the bonded inner edge to the center side of the recess. The presence of the extension 7 prevents the molded metal foil M1 and the cover metal foil M2 from contacting and shorting in the battery.
また、電池シール部の外端部には、図1(b)に示すように、金属接着用フィルムの樹脂溜り8を形成することが望ましい。樹脂溜り8の形成は、後述するヒートシール工程において、シール金具61の形状と加圧加熱条件の設定によって可能であるが、該樹脂溜り8の存在によって、電池外端部で、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とが接触してショートすることが避けられる。また、金属箔外周周辺部9を化学的に腐食後退させ金属接着用フィルムを残す事によっても同様の効果が得られる。図1(c)にその様子を示した。
In addition, as shown in FIG. 1B, it is desirable to form a
本発明の電池において、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とを金属接着用フィルムを介在させて接着する際に、例えば金属接着用フィルムが金属接着樹脂層のみであると、シール金具による加圧加熱により溶融して、シール部の両端に押出され、条件によっては、成形金属箔M1と蓋金属箔M2との間に金属接着用フィルムのない部分が形成され、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とが接触してしまうことがある。本発明者は、このようなヒートシールの加圧加熱によっても、成形金属箔M1と蓋金属箔M2との間に金属接着用フィルムが絶縁層として残存する金属接着用フィルムについて検討した結果、金属接着用フィルムが少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成とすることによって前記課題を解決し得ることを見出した。例えば、図4(a)に示すように、金属接着樹脂層12、耐熱樹脂層11、金属接着樹脂層12の3層構成、あるいは、図4(b)に示すように、金属接着樹脂層12、中間接着樹脂層13、耐熱樹脂層11、中間接着樹脂層13、金属接着樹脂層12の5層構成とする。金属接着用フィルム10を介在させて、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とを溶着する方法としては、ヒートシール方法、超音波シール方法、高周波シール方法等いずれの方法でもよいが、中でもヒートシール方法を用いることが好ましい。
In the battery of the present invention, when the molded metal foil M1 and the lid metal foil M2 are bonded together with a metal bonding film interposed therebetween, for example, if the metal bonding film is only the metal bonding resin layer, the pressure applied by the seal fitting It melts by heating and is extruded to both ends of the seal part. Depending on conditions, a portion without a metal bonding film is formed between the formed metal foil M1 and the cover metal foil M2, and the formed metal foil M1 and the cover metal foil M2 may come into contact. As a result of studying the metal bonding film in which the metal bonding film remains as an insulating layer between the molded metal foil M1 and the lid metal foil M2 even by the pressure heating of such heat seal, It has been found that the above-mentioned problems can be solved by making the adhesive film have a multilayer structure including at least a heat-resistant resin layer and a metal adhesive resin layer. For example, as shown in FIG. 4A, a three-layer configuration of a metal
金属接着用フィルム10における耐熱樹脂層11を形成する樹脂は、成形金属箔M1と蓋金属箔M2とを溶着する際のシール金具による加圧加熱によって、金属接着用フィルム10の金属接着樹脂層12が溶融しても、絶縁膜として膜形状を維持できる耐熱性を有するフィルムまたは樹脂であって、例えば、2軸延伸ポリエステルフィルム、2軸延伸ポリアミドフィルム、2軸延伸ポリプロピレンフィルム等のフィルム、あるいは、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、架橋されたポリオレフィン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、4−メチル−1−ペンテン重合体等の単体または、これらの樹脂あるいは他の樹脂の2以上のブレンド樹脂としてもよい。
The resin forming the heat-
また、金属接着用フィルム10における金属接着樹脂層12は、成形金属箔M1および/または蓋金属箔M2に溶着可能な樹脂からなる層であって、
(1)不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィン
共重合体
(2)エチレンとアクリル酸またはアクリル酸誘導体との共重合体、
(3)エチレンとメタクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体、
(4)金属イオン架橋されたα・オレフィン重合体またはエチレンとα・オレフィンとの
共重合体の中から選択される。
Further, the metal
(1) Unsaturated carboxylic acid graft-modified α-olefin polymer and α-olefin copolymer (2) Copolymer of ethylene and acrylic acid or acrylic acid derivative,
(3) a copolymer of ethylene and methacrylic acid or a methacrylic acid derivative;
(4) It is selected from α-olefin polymers cross-linked with metal ions or copolymers of ethylene and α-olefins.
次に、本発明の電池1の製造法について説明する。本発明の電池は、例えば、図2および図3に示すような装置を用いて製造することができる。まず、図2に示すように、成形金属箔M1を繰り出し、金属成形部20において、成形パンチ21と成形ダイ22によりプレス成形されて、凹部5が形成される。次に前記凹部5に発電要素2を充填する。広巾の巻取から繰り出された金属接着用フィルム10は、フィルム抜き部30において、抜きパンチ31および抜きダイ32により、図7に示すように、抜き部10Wが打ち抜き除かれ、発電要素2が充填された成形金属箔M1のウェブの上に、前記抜き部10Wが成形された凹部5に同期する状態に重合する。続いて、開口部より電解液または電解物質を充填し、巻取から繰り出された蓋金属箔M2により全体を被覆した後、脱気仮シール部40において、脱気後シール金具41によって全周仮シールする。発電要素にあらかじめ電解物質を塗布しておいてもよく、この場合電解物質の充填は省略できる。次に、所定の寸法に打ち抜くことによって仮シールされた電池1Nが得られる。
Next, the manufacturing method of the
次に、仮シールされた電池1Nを、図3に示すような本シール部60に供給し、シール金具61によって本シールする。
Next, the temporarily sealed
本シールにおけるシール部Y1の部分拡大図を図5(a)〜(d)に示す。本シール部のシール金具61には、仮シールされた電池1Nの外縁端よりも、長くしたシール金具延長部62を設ける。このシール金具延長部62を設けることにより、ヒートシールした時に、金属接着用フィルムは加圧加熱されて、その構成のなかの金属接着樹脂層が端部から、シール金具延長部62の面に沿って外方に押出され樹脂溜り8が形成されるが、この樹脂溜り8は、冷却固化するとその先端は、端面と略平行状態となる。
Partial enlarged views of the seal portion Y 1 in the present seal are shown in FIGS. The seal fitting 61 of this seal portion is provided with a seal
なお、端部から押出された樹脂がシール金具61に付着せぬ様、シール金具61の表面には易剥離処理をするか易剥離テープを貼ることが望ましい。 It should be noted that it is desirable that the surface of the seal fitting 61 is subjected to an easy peeling treatment or an easy peeling tape so that the resin extruded from the end portion does not adhere to the seal fitting 61.
形成された樹脂溜り8の存在によって、電池1の端部において、成形金属箔M1と蓋金属箔M2との接近によるショートを避けることができる。
Due to the presence of the formed
以上に説明したように、本発明の電池およびその製造方法によれば、外装の金属箔は内部に封入された発電要素に接触しており、外装体より直接電流を取り出すことができるので電流取り出しのための金属端子を外装体から突出させる必要がない。電流取り出しの金属端子がないので金属端子を発電要素に取付ける工程が省略できる。 As described above, according to the battery of the present invention and the manufacturing method thereof, the metal foil of the exterior is in contact with the power generation element enclosed inside, and the current can be directly taken out from the exterior body. There is no need to protrude the metal terminal from the exterior body. Since there is no metal terminal for extracting current, the step of attaching the metal terminal to the power generation element can be omitted.
電流取り出しの金属端子を外装体から突出させる包装電池では、金属端子周辺の密封性に配慮が必要であるが、本形態では金属端子が突出しないので、電池外郭構造が単純化でき、その製造も容易となる。 In a packaged battery in which a metal terminal for current extraction is projected from the exterior body, it is necessary to consider the sealing performance around the metal terminal, but since the metal terminal does not project in this embodiment, the battery outer structure can be simplified and its manufacture is also possible. It becomes easy.
複数の電池を組み合せる場合、従来の構造ではそれぞれの金属端子を何らかの手段で接合する必要があるが、本発明の電池構造では、図8に示すように、単に電池1を重ねるだけで個々の電池同士の接合が得られ直列接続構造が簡略化できる。また、このような接続構造とする場合、本発明の電池の形態であると広い面積で平面が得られるため好適である。本形態では、連続して製造作業を行うことが出来、かつ、図6に例示すように、成形金属箔M1の成形、図7に示すように金属接着用フィルム10の打ち抜きなど多列加工ができ、かつ、金属端子の取付け工程等を必要としないために、製造ラインとして合理化され生産効率が良い。
When combining a plurality of batteries, it is necessary to join the respective metal terminals by some means in the conventional structure. However, in the battery structure of the present invention, as shown in FIG. Connection between batteries is obtained, and the serial connection structure can be simplified. Moreover, when it is set as such a connection structure, since the plane is obtained with a large area, it is suitable for the form of the battery of this invention. In this embodiment, manufacturing operations can be performed continuously, and as shown in FIG. 6, for example, forming of the molded metal foil M1, and multi-row processing such as punching of the
本発明の電池について、実施例によりさらに具体的に説明する。 The battery of the present invention will be described more specifically with reference to examples.
成形金属箔としてアルミニウム箔(厚さ、100μm)を用い、蓋金属として銅箔(厚み、30μm)とした。金属接着用フィルムとして、次層構成として、層厚さを100μmとした。
酸変性ポリプロピレン(PPa、厚さ25μm)/TPXブレンド樹脂(厚さ、15μm)/TPX樹脂(厚さ、20μm)/TPXブレンド樹脂(厚さ、15μm)/酸変性ポリプロピレン(PPa、厚さ25μm)
{TPX:4−メチル−ペンテン重合体、TPXブレンド:4−メチル−ペンテンとブテ
ンとの共重合体樹脂と、エチレン−プロピレン共重合体樹脂とを等量ブレンドしたもの}
ヒートシールは、金属箔1/金属接着用フィルム/金属箔2の様に重ね合わせ(合計総厚
230μm)とし、表面にフッ素樹脂コーティングを施したシール金具巾7mm、シール
部長さ150mm、シール金具温度190℃で上下両面加熱、シール時間3秒、シール圧
力0.36MPaで3辺を仮シールした。仮シール後のシール部総厚225μmとなる。
次に、シール縁に沿って外周部をカットし、これの開放一辺よりシール漏れチェック浸透
液を入れ2時間後シール部を剥離しシール部への浸透がないかを確認した。
前記と同じシール金具でシール巾を5mmとし(シール金具が材料外縁より2mmはみ出
る)シール部長さ150mm、シール金具温度190℃、上下加熱、シール時間3秒、シ
ール圧力0.72MPaで本シールを行った。シール部のシール部総厚202〜206μ
mとなる。
<結果>
シール部の外縁端部に長さが0.7mmの樹脂溜りが形成され、この時点で成形金属箔と蓋金属箔とは短絡していなかった。
なお、シール部の剥離強度として15mm巾当たり19〜25N(平均23N)が得られ
た。
Aluminum foil (thickness, 100 μm) was used as the molded metal foil, and copper foil (thickness, 30 μm) was used as the lid metal. As a metal bonding film, the layer thickness was set to 100 μm as the next layer configuration.
Acid-modified polypropylene (PPa, thickness 25 μm) / TPX blend resin (thickness, 15 μm) / TPX resin (thickness, 20 μm) / TPX blend resin (thickness, 15 μm) / acid-modified polypropylene (PPa, thickness 25 μm)
{TPX: 4-methyl-pentene polymer, TPX blend: blend of 4-methyl-pentene and butene copolymer resin and ethylene-propylene copolymer resin in equal amounts}
Heat seal is made of
Next, the outer peripheral portion was cut along the seal edge, and a seal leak check penetrant was introduced from one open side of the seal portion. After 2 hours, the seal portion was peeled off, and it was confirmed that there was no penetration into the seal portion.
The same seal fitting as above is used, the seal width is 5 mm (the seal fitting protrudes 2 mm from the outer edge of the material), the seal part length is 150 mm, the seal fitting temperature is 190 ° C., heating up and down, the sealing time is 3 seconds, and the sealing pressure is 0.72 MPa. It was. Total thickness of the seal part 202-206μ
m.
<Result>
A resin reservoir having a length of 0.7 mm was formed at the outer edge of the seal portion, and at this time, the molded metal foil and the lid metal foil were not short-circuited.
In addition, 19-25N (average 23N) per 15 mm width was obtained as peeling strength of a seal part.
金属端子がある場合とない場合の透湿度差を、包装電池により確認した。
材料 Ny25μm/アルミ40μm/EL15μm/PP30μm
金属端子として、アルミ板(厚さ、0.5mm、巾、20mm)とした。
シール巾5mmで内寸を100×100mmとしたパウチとし、シール辺の一辺に金属端
子を、前記金属接着用フィルムと同じフィルムを介在させて挟持させ、実施例1と同じシ
ール条件で3方をヒートシールした後、開放辺から電解液を5g充填して開放辺をヒート
シールして密封した。
比較として、金属端子を挟持させないで、電解液5gを充填して密封したパウチを作成し
た。
{電解液:1M LiPF6となるようにしたエチレンカーボネート、ジエチルカーボネ
ート、ジメチルカーボネート(1:1:1)の混合液}
得られた、金属端子を挟んでシールしたパウチと、金属端子を挟まないでシールした密封
パウチを、60℃90%RHの環境に50日置いた後、水分透過量を測定した。
その結果は次の通りであった。
水分透過量は金属端子がある場合:400PPMに対し
金属端子がない場合:345PPMであった。
The difference in moisture permeability with and without a metal terminal was confirmed with a packaging battery.
Material Ny25μm / Aluminum 40μm / EL15μm / PP30μm
An aluminum plate (thickness, 0.5 mm, width, 20 mm) was used as the metal terminal.
A pouch with a seal width of 5 mm and an inner dimension of 100 × 100 mm is used. A metal terminal is sandwiched between one side of the seal side with the same film as the metal bonding film interposed therebetween. After heat sealing, 5 g of electrolyte was filled from the open side, and the open side was heat sealed and sealed.
As a comparison, a pouch sealed with 5 g of electrolyte was prepared without sandwiching the metal terminal.
{Electrolytic solution: Mixed solution of ethylene carbonate, diethyl carbonate, and dimethyl carbonate (1: 1: 1) so as to be 1M LiPF6}
The obtained pouch sealed with a metal terminal sandwiched and a sealed pouch sealed without a metal terminal sandwiched in an environment of 60 ° C. and 90% RH for 50 days were measured for moisture permeation.
The results were as follows.
Moisture permeation amount when metal terminal is used: 400PPM
When there was no metal terminal: 345 PPM.
M1 成形金属箔
M2 蓋金属箔
1 電池
1N 仮シールされた電池
2 発電要素
3 電解液または電解物質
4 フランジ部
5 凹部
6 シール部
7 延長部
8 樹脂溜り
9 外周周辺部
10 金属接着用フィルム
10W 抜き部
11 耐熱樹脂層
12 金属接着樹脂層
13 中間層
20 金属成形部
21 成形パンチ
22 成形ダイ
30 フィルム抜き部
31 抜きパンチ
32 抜きダイ
40 仮シール部
41 シール金具
50 電池周縁抜き部
51 抜きパンチ
52 抜きダイ
50W 抜き残り部
60 本シール部
61 シール金具
62 シール金具延長部
70 ラミネート材からなる外装体を用いた電池
71 電池本体
72 発電要素
73 金属端子
73m 端子接着性フィルムが接着された金属端子
73a 正極金属端子
73b 負極金属端子
74 連結部材
76 端子接着性フィルム
77 シール部
80 接着性フィルムの溶着装置
81 ヒーター
82 加熱ブロック
83 圧着ヘッド
83g 耐熱ゴム
84 ヒートシールバー
M1 Molded metal foil M2
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