JP2010182542A - Sealed battery, and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
【課題】スプリングバックを抑制でき、安全性の高い封口電池を提供する。
【解決手段】集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、金属層と樹脂層とが積層されてなるラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、を備える封口電池において、前記正極集電タブ及び前記負極集電タブの外部に突出した先端側は、両者とも前記タブ突出封止部の同じ面に折り曲げられ、当該折り曲げ部の外側面を覆う前記絶縁性タブフィルムには、内側面を覆う絶縁性タブフィルムに比較し、厚みが薄い部分が存在することを特徴とする。
【選択図】図4Provided is a sealed battery that can suppress springback and has high safety.
A positive electrode having a positive electrode current collecting tab with an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab and a negative electrode having a negative electrode current collecting tab with an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab. It is an exterior body that includes an electrode body, a laminate film in which a metal layer and a resin layer are laminated, and the electrode body is accommodated therein, and a state in which the tip side of the positive and negative current collecting tabs protrudes to the outside A sealing battery including a tab projecting sealing portion heat-sealed at the front end side projecting to the outside of the positive current collecting tab and the negative current collecting tab The insulating tab film that is bent on the same surface of the bent portion and covers the outer surface of the bent portion has a portion that is thinner than the insulating tab film that covers the inner surface.
[Selection] Figure 4
Description
本発明は電池ケースとしてラミネートフィルム等のフィルム状外装体を用いた電池に関する。 The present invention relates to a battery using a film-shaped outer package such as a laminate film as a battery case.
携帯電話やPDAなどのモバイル型電子機器への小型化の要求に伴い、その電源に用いられる電池には、より一層の薄型化および軽量化が要求されている。 With the demand for miniaturization of mobile electronic devices such as mobile phones and PDAs, batteries used for the power supply are required to be further thinner and lighter.
この要求に応えるべく、アルミニウム等の金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムを用いてなるフィルム状外装体を、電池ケースとして用いた軽量薄型電池が開発されている。このラミネートフィルムは、例えば、図5に示すように、金属層と樹脂層とが積層された構造であり、例えば図9に示すように、方形状のラミネートフィルムを折り返して底部とし、左右端部(4b・4c)及び上端部4aを熱圧着等により封止している。
In order to meet this demand, a lightweight thin battery using a film-like exterior body made of a laminate film in which a metal layer such as aluminum and a resin layer are laminated as a battery case has been developed. For example, as shown in FIG. 5, the laminate film has a structure in which a metal layer and a resin layer are laminated. For example, as shown in FIG. 9, a rectangular laminate film is folded to form a bottom portion and left and right end portions. (4b, 4c) and the
この構成の電池では、タブ7・8が突出した封止部4aにおいて、ラミネートフィルムの内面の樹脂層と集電タブとが接着される構造であるが、樹脂層と金属との接着力が乏しいため、封止部4aの密着性が不十分となり、この部分から水分等が電池内部に侵入して、電池性能を劣化させるという問題がある。
In the battery of this configuration, the
また、電流を取り出すに際して、集電タブを折り曲げて使用することが通常行われるが、この場合、図10(b)に示すように、集電タブ7とラミネートフィルム端面に露出した金属層100とが接触し、極性を帯びた金属層100が腐食して封止性能を低下させるという問題がある。
Further, when the current is taken out, the current collecting tab is usually bent and used. In this case, as shown in FIG. 10B, the
これらの問題を解決するため、集電タブのタブ突出封止部近傍に、樹脂製の絶縁性タブフィルムを熱溶着する技術が提案されている(特許文献1〜3参照)。
In order to solve these problems, a technique has been proposed in which a resin insulating tab film is thermally welded in the vicinity of the tab protruding sealing portion of the current collecting tab (see
タブフィルムが取り付けられた電池を図11に示す。図11に示すように、この絶縁性タブフィルム5は、集電タブ7とラミネートフィルムの樹脂層102との間に介在しており、これにより樹脂層102と集電タブ7との密着性が高まる。また、この絶縁性タブフィルム5は、集電タブ7を折り曲げた場合においても、集電タブ7とラミネートフィルム端面の金属層100との接触を確実に防止するために、ラミネートフィルム端面からある程度突出させている。
A battery with a tab film attached is shown in FIG. As shown in FIG. 11, the
このような電池においては、タブ突出封止部の厚みは電極体が収納された部分の厚みよりも薄く、このスペースを有効活用するために、保護回路等が配置される。保護回路等に電流を供給するためには、集電タブをタブ突出封止部側に折り曲げる必要がある。この際、集電タブとラミネートフィルム端面に露出した金属層との接触を防止するため、タブフィルムが取り付けられている部分を折り曲げなければならないが、この部分は、タブフィルムが取り付けられていない部分よりも曲げにくく、且つスプリングバックがおきやすい。このため、スペースの利用効率を十分に向上できない。 In such a battery, the thickness of the tab protruding sealing portion is thinner than the thickness of the portion in which the electrode body is accommodated, and a protective circuit or the like is disposed in order to effectively use this space. In order to supply a current to the protection circuit or the like, it is necessary to bend the current collecting tab toward the tab protruding sealing portion. At this time, in order to prevent the contact between the current collecting tab and the metal layer exposed on the end face of the laminate film, the portion to which the tab film is attached must be bent, but this portion is the portion to which the tab film is not attached. It is harder to bend than it, and spring back is easy to occur. For this reason, the space utilization efficiency cannot be improved sufficiently.
本発明は上記課題を解決するものであり、集電タブとラミネートフィルム端面に露出した金属層との接触を確実に防止し、且つ集電タブを折り曲げてもスプリングバックの生じないフィルム状外装体を用いた電池を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned problems, and reliably prevents contact between the current collecting tab and the metal layer exposed on the end face of the laminate film, and does not cause spring back even if the current collecting tab is bent. It aims at providing the battery using this.
上記課題を解決するための第1の本発明は、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、金属層と樹脂層とが積層されてなるラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、を備える封口電池において、前記正極集電タブ及び前記負極集電タブの外部に突出した先端側は、両者とも前記タブ突出封止部の同じ面に折り曲げられ、当該折り曲げ部の外側面を覆う前記絶縁性タブフィルムには、内側面を覆う絶縁性タブフィルムに比較し、厚みが薄い部分が存在することを特徴とする。 A first aspect of the present invention for solving the above problems includes a positive electrode including a positive electrode current collecting tab having an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab, and a negative electrode having an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab. A negative electrode including a current collecting tab, and an outer package body comprising an electrode body having a laminate film formed by laminating a metal layer and a resin layer, and the electrode body is housed therein, the positive and negative current collectors A sealing battery having a tab protruding sealing portion that is heat-sealed in a state in which a tip end side of the tab protrudes to the outside, and a tip protruding to the outside of the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab Both sides are bent on the same surface of the tab protruding sealing portion, and the insulating tab film covering the outer surface of the bent portion has a thinner portion than the insulating tab film covering the inner surface. Characterized by the presence of To.
上記本発明を、図面を用いて説明する。図6に示すように、集電タブ7には、絶縁性タブフィルム5が取り付けられており、集電タブ7の折り曲げ外側面となる図中下側には、絶縁性タブフィルム5の厚みが薄い部分5aが存在している。絶縁性タブフィルム5が取り付けられている部分で、集電タブ7を突出封止部4a側に折り曲げるとき、厚みが薄い部分5aで折り曲げると、他の部分よりも折り曲げが容易となり、且つスプリングバックが起こりにくくなる。このため、スペースの利用効率の高い封口電池が得られる。
The present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 6, an
ここで、折り曲げ部とは、図8に示すように、集電タブの折れ曲がっている部分全てを意味する。 Here, the bent part means all the bent parts of the current collecting tab as shown in FIG.
上記構成において、前記絶縁性タブフィルムは、高融点樹脂層の両面に低融点樹脂層が配置された積層構造であり、前記厚みの薄い部分は、前記集電タブ側の前記低融点樹脂層のみで構成されている構成とすることができる。 In the above configuration, the insulating tab film has a laminated structure in which low melting point resin layers are disposed on both sides of a high melting point resin layer, and the thin portion is only the low melting point resin layer on the current collecting tab side. It can be set as the structure comprised by these.
絶縁性タブフィルムとして、高融点樹脂層の両面に低融点樹脂層が配置された積層構造のものを用いると、タブ突出封止部4aを封止する際に高融点樹脂層が溶けにくいため、封止時に集電タブとラミネートフィルムの金属層との接触を確実に抑制することができる。また、高融点樹脂は通常、低融点樹脂よりも折り曲げにくく、且つスプリングバックが起き易いのであるが、上述したように厚みの薄い部分が存在することにより、これを抑制することができる。
As the insulating tab film, when using a laminated structure in which low melting point resin layers are arranged on both sides of the high melting point resin layer, the high melting point resin layer is difficult to melt when sealing the tab protruding sealing
ところで、電池が過充電等の異常な状態に陥ったとき、電池内ではガスが多量に発生する。ガスにより電池内圧が高まると、電池が破裂等にいたる危険性がある。ここで、ガスにより電池内圧が高まった場合、このガスは封止強度が一番弱い部分を電池内側から剥離させ、剥離が外部空間と連続して開口が形成され、この開口からガスが電池外に放出される。上記構成では、封止強度が一番弱い部分は絶縁性タブフィルムの高融点樹脂層と低融点樹脂層との界面となるが、この界面で剥離が進行すると、外部空間と連続する位置が絶縁性タブフィルムの厚みの薄い部分となる。このため、通常のタブフィルム付き集電タブよりもタブ突出封止部4aからの距離が短くできるので、電池内圧が異常に高まったときには速やかに開口が形成される。よって、安全性が高まる。
By the way, when the battery falls into an abnormal state such as overcharge, a large amount of gas is generated in the battery. If the internal pressure of the battery is increased by the gas, there is a risk that the battery may burst. Here, when the internal pressure of the battery is increased by the gas, the gas peels off the weakest part of the sealing strength from the inside of the battery, and the opening is formed continuously from the external space through which the gas is discharged from the battery. To be released. In the above configuration, the weakest part of the sealing strength is the interface between the high melting point resin layer and the low melting point resin layer of the insulating tab film. When peeling progresses at this interface, the position continuous with the external space is insulated. It becomes a thin part of the property tab film. For this reason, since the distance from the tab
ここで、高融点樹脂とは、融点が200℃以上の樹脂を意味し、低融点樹脂とは、融点が200℃未満の樹脂を意味する。 Here, the high melting point resin means a resin having a melting point of 200 ° C. or higher, and the low melting point resin means a resin having a melting point of less than 200 ° C.
上記課題を解決するための第2の本発明は、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、を備える封口電池において、前記正極集電タブ及び前記負極集電タブの外部に突出した先端側は、両者とも前記タブ突出封止部の同じ面に折り曲げられ、当該折り曲げ部の内側面は、前記絶縁性タブフィルムに完全に覆われており、且つ当該折り曲げ部の外側面は、前記絶縁性タブフィルムに覆われていない部分が存在することを特徴とする。 A second aspect of the present invention for solving the above problems is a positive electrode including a positive electrode current collecting tab having an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab, and a negative electrode having an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab. A negative electrode having a current collecting tab, an electrode body having a laminate film in which a metal layer and a resin layer are laminated, and an electrode body in which the electrode body is housed, wherein the positive and negative current collecting tabs A sealing battery having a tab protruding sealing portion that is heat-sealed in a state in which the tip end side protrudes to the outside, and a tip end side protruding outside the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab Are both folded on the same surface of the tab protruding sealing portion, the inner surface of the bent portion is completely covered with the insulating tab film, and the outer surface of the bent portion is the insulating property. Covered with tab film Characterized in that had moiety is present.
第2の本発明は、タブフィルムの外側面の厚みを一部薄くする代わりに、当該部分のタブフィルムを除去していること以外は、上記第1の本発明と同様である。このため、上記第1の本発明と同様に、集電タブの折り曲げが容易であり、且つスプリングバックが起こりにくい封口電池が得られる。このため、スペースの利用効率の高い封口電池を実現できる。 The second aspect of the present invention is the same as that of the first aspect of the present invention except that the tab film of the portion is removed instead of partially reducing the thickness of the outer surface of the tab film. For this reason, as in the first aspect of the present invention, it is possible to obtain a sealed battery in which the current collecting tab can be easily bent and spring back hardly occurs. For this reason, a sealed battery with high space utilization efficiency can be realized.
また、上記構成では、封止強度が一番弱い部分は、タブフィルムとして単層のものを用いた場合はタブフィルムと集電タブとの界面、積層のものを用いた場合は高融点樹脂層と低融点樹脂層との界面であるが、いずれの場合も、通常のタブフィルム付き集電タブよりもタブ突出封止部4aから開口ができる位置までの距離を短くできるので、電池内圧が異常に高まったときには速やかに開口が形成される。よって、安全性が高まる。
In the above configuration, the portion with the weakest sealing strength is the interface between the tab film and the current collecting tab when a single layer is used as the tab film, and the high melting point resin layer when a laminated layer is used. In any case, the internal pressure of the battery is abnormal because the distance from the tab protruding sealing
ここで、厚みの薄い部分や、タブフィルムに覆われていない部分は、折り曲げ部の一部に存在していてもよいし、全部であってもよい。また、折り曲げ部よりも集電タブの先端側において、厚みの薄い部分や、タブフィルムに覆われていない部分が形成されていてもよい。 Here, the thin part and the part which is not covered with the tab film may exist in a part of the bending part, or may be all. Further, a portion having a small thickness or a portion not covered with the tab film may be formed on the front end side of the current collecting tab with respect to the bent portion.
上記構成において、前記正負集電タブの折り曲がり始め領域の外側面は、前記絶縁性タブフィルムに覆われていないとすることができる。 The said structure WHEREIN: The outer side surface of the area | region where the said positive / negative current collection tab bend | folds can be said not to be covered with the said insulating tab film.
この構成であると、折り曲げが始まる部分において絶縁性タブフィルムに覆われていない部分があるため、折り曲げがより容易となり、且つタブ突出封止部4aから開口ができる位置までの距離を短くできる。
With this configuration, since there is a portion that is not covered with the insulating tab film in the portion where the bending starts, the bending becomes easier and the distance from the tab protruding
ここで、折り曲げ開始領域とは、図8に示すように、集電タブの折れ曲がっている部分(折り曲げ部)のうち、タブ突出封止部側の50%長さの領域を意味する。 Here, as shown in FIG. 8, the folding start region means a region having a length of 50% on the tab protruding sealing portion side in the bent portion (bending portion) of the current collecting tab.
上記課題を解決するための第3の本発明は、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ両面に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、を備える封口電池の製造方法において、前記製造方法は、前記絶縁性タブフィルムが付された正負集電タブを外装体外に突出させた状態で、前記電極体を前記外装体内に収納し、しかる後に前記正負集電タブが突出した外装体開口部分を加熱溶着し封止してなるタブ突出封止部を形成するタブ突出部形成工程と、前記タブ突出部形成工程の後、前記絶縁タブフィルムの一方面にCO2レーザを照射し、当該部分の前記絶縁タブフィルムの一部又は全部を除去するタブフィルム除去工程と、前記タブフィルム除去工程の後、前記絶縁タブフィルムが除去された面が外側となるように前記正負集電タブを折り曲げるタブ折り曲げ工程と、を備えることを特徴とする。 A third aspect of the present invention for solving the above problems includes a positive electrode including a positive electrode current collecting tab having an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab, and a negative electrode having an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab. A negative electrode having a current collecting tab, an electrode body having a laminate film in which a metal layer and a resin layer are laminated, and an electrode body in which the electrode body is housed, wherein the positive and negative current collecting tabs A sealing battery having a tab protruding sealing portion that is heat-sealed in a state in which the front end side of the battery is protruded to the outside, wherein the manufacturing method is positive or negative with the insulating tab film attached thereto. A tab protruding seal formed by housing the electrode body in the exterior body with the current collecting tab projecting outside the exterior body, and then heat-sealing and sealing the exterior body opening portion from which the positive and negative current collection tabs project. Tab protrusion formation to form stop And extent, after the tab projection formation process is irradiated with CO 2 laser on one surface of the insulating tab film, and tab film removing step of removing a part or all of said insulating tab film of the portion, said tab And a tab folding step of folding the positive and negative current collecting tabs so that the surface from which the insulating tab film is removed is located outside after the film removing step.
タブフィルムの除去は、封止前に行ってもよいが、この方法ではタブフィルムの除去位置を制御しにくい。上記製造方法では、封止後に、タブフィルムの除去を行うので、タブフィルムの除去位置を制御しやすい。よって、集電タブ7・8の折り曲げや、保護回路の配線・端子の取り付けが容易な封口電池を提供できる。
The removal of the tab film may be performed before sealing, but this method makes it difficult to control the removal position of the tab film. In the said manufacturing method, since removal of a tab film is performed after sealing, the removal position of a tab film is easy to control. Therefore, it is possible to provide a sealed battery in which the
ここで、タブフィルムは、集電タブよりも幅広のものを用いることができる。この構成を採用すると、ラミネートフィルムの金属層と集電タブとの接触をより確実に防止できる。 Here, the tab film can be wider than the current collecting tab. If this structure is employ | adopted, the contact with the metal layer of a laminate film and a current collection tab can be prevented more reliably.
また、タブフィルムは、集電タブよりも幅広のものを用いる構成を採用する場合、タブフィルムの一部又は全部を除去する工程において、集電タブよりも外側に位置するタブフィルムを同時に除去してもよい。この構成を採用すると、集電タブよりも外側に位置するタブフィルムに起因するスプリングバックを抑制できる。この構成とするためには、上述のようにCO2レーザを照射することによりタブフィルムを除去する方法が適している。この場合、信頼性確保のために、集電タブの両端面を覆う部分のみ、タブフィルムを除去せずに残してもよい。 In addition, when adopting a configuration in which the tab film is wider than the current collecting tab, the tab film located outside the current collecting tab is simultaneously removed in the step of removing part or all of the tab film. May be. If this structure is employ | adopted, the springback resulting from the tab film located outside a current collection tab can be suppressed. In order to achieve this configuration, a method of removing the tab film by irradiating the CO 2 laser as described above is suitable. In this case, in order to ensure reliability, only the portion covering both end faces of the current collecting tab may be left without removing the tab film.
上記本発明によると、スプリングバックを効果的に抑制できるため、集電タブの折り曲げや、保護回路の配線・端子の取り付けが容易な、スペースの利用効率の高い封口電池を実現できる。 According to the present invention, since the spring back can be effectively suppressed, it is possible to realize a sealed battery with high space utilization efficiency in which the current collecting tab can be bent and the wiring and terminals of the protection circuit can be easily attached.
(実施の形態)
以下に、本発明電池をリチウムイオン二次電池に適用した場合について、図面を用いながら説明する。図1は、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池の正面図であり、図2は、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池の裏面図であり、図3は、図1のA−A線断面図である。
(Embodiment)
The case where the battery of the present invention is applied to a lithium ion secondary battery will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view of a lithium ion secondary battery according to the present embodiment, FIG. 2 is a back view of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment, and FIG. FIG.
図1に示すように、本実施の形態に係るリチウムイオン二次電池は、フィルム状外装体の一例であるアルミニウムラミネート材を用いたアルミニウムラミネート外装体3を有している。そして、集電タブ7・8には、それぞれ絶縁性タブフィルム5・6が取り付けられている。
As shown in FIG. 1, the lithium ion secondary battery according to the present embodiment has an aluminum laminate
このアルミニウムラミネート外装体3は、図1・図2に示すように、ラミネートフィルムが折り返されてなる底部を有し、前記底部以外の扁平形状の3方が封止された3方封止構造である。そして、前記底部と3方の封止部4a・4b・4cで囲まれた本体部分の内側に収納空間2が形成されており(図3参照)、この収納空間2内に、扁平電極体1と、非水電解液とが収納されている。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the aluminum laminate
アルミニウムラミネート外装体3の一方には、電極体を収容する凹部が設けられ、他方はほぼ平坦となっている(図3参照)。絶縁性タブフィルム5・6は、上記集電タブ7・8よりも幅広であり、このため集電タブ7・8よりも外側に延在した状態で取り付けられている。ここで、上記集電タブ7・8は、アルミニウムラミネート外装体3の平坦な面(リチウムイオン二次電池の裏面)側には、絶縁性タブフィルム5・6に覆われていない部分が存在している。また、集電タブ7・8よりも外側に延在した絶縁性タブフィルム5・6は、上記集電タブ7・8の絶縁性タブフィルム5・6に覆われていない部分近傍のみ、除去されている。(図1・図2参照)。
One side of the aluminum laminate
図4に、集電タブ7・8を折り曲げた状態のリチウムイオン二次電池を示す。図4に示すように、集電タブ7・8は、タブフィルムが存在しない部分5aのある面が外側となるように折り返されている。また、折り曲げの開始位置が、タブフィルムが存在しない部分5aとなっている。
FIG. 4 shows a lithium ion secondary battery in which the
図1,2,4に示すように、集電タブ7が突出した状態で封止されたタブ突出封止部4aは、外装体のタブ突出端部3aまで封止されていない。これは、封止の際の熱圧着時に、外装体のタブ突出端部3aにより強い圧力が加えられやすく、樹脂層102の厚みが薄くなって金属層100と集電タブ7とが接触し、金属層100が極性を帯び、これにより金属層100が腐食して封止性能を低下させることを防止するためである。
As shown in FIGS. 1, 2, and 4, the tab protruding sealing
ここで、タブフィルム5・6の出代L1(図1参照)は、1.0〜5.0mmであることが好ましく、1.0〜2.5mmであることがより好ましい。また、タブ突出端部3aからタブフィルム除去部までの距離L2(図2参照)は、0.1〜0.5mmであることが好ましい。また、タブフィルム除去部の長さL3(図2参照)は、0.05〜0.5mmであることが好ましい。
Here, the allowance L1 (see FIG. 1) of the
次に、外装体3の構成材であるアルミニウムラミネート材について説明する。アルミニウムラミネート材は、図5の断面図に示すように、アルミニウムから成る厚さ35μmの金属層100の一方の面に、厚さ15μmのナイロン層101(電池外方に存在する層)が配され、この金属層100の他方の面に厚さ30μmのポリプロピレン層102(電池内方に存在する層)が配された構造をしている。そして、金属層100とナイロン層101とは、厚さ5μmのドライラミネート接着剤層103により接着され、他方、金属層100とポリプロピレン層102とは、ポリプロピレンにカルボキシル基が付加された厚さ5μmのカルボン酸変性ポリプロピレン層104によって接着された構造である。なお、図4においては、ドライラミネート接着剤層は省略している。
なお、本発明の適用はこの構造のアルミニウムラミネート材を用いた外装体に限定されるものではないことは勿論である。
Next, an aluminum laminate material that is a constituent material of the
Needless to say, the application of the present invention is not limited to the exterior body using the aluminum laminate material having this structure.
上記構造のリチウムイオン二次電池の作製方法について説明する。 A method for manufacturing the lithium ion secondary battery having the above structure will be described.
<正極の作製>
コバルト酸リチウム(LiCoO2)からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)からなる結着剤とを、質量比90:5:5の割合で量り採り、これらをN−メチル−2−ピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質スラリーを調製する。
<Preparation of positive electrode>
A ratio of 90: 5: 5 mass ratio of a positive electrode active material made of lithium cobaltate (LiCoO 2 ), a carbon-based conductive agent such as acetylene black or graphite, and a binder made of polyvinylidene fluoride (PVDF). The sample is dissolved in an organic solvent composed of N-methyl-2-pyrrolidone and then mixed to prepare a positive electrode active material slurry.
次に、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、幅(芯体の短手方向の長さ)が43mm、長さ(芯体の長手方向の長さ)が470mmのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に、この正極活物質スラリーを均一な厚みで塗布する。ただし、正極芯体の端部にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させる。 Next, using a die coater or a doctor blade, a positive electrode core body made of an aluminum foil having a width (length in the short direction of the core body) of 43 mm and a length (length in the longitudinal direction of the core body) of 470 mm The positive electrode active material slurry is applied to both surfaces of the substrate with a uniform thickness. However, the slurry is not applied to the end portion of the positive electrode core body, and the core body is exposed.
この極板を乾燥機内に通して上記有機溶剤を除去し、乾燥極板を作製する。この乾燥極板を、ロールプレス機を用いて、その厚みが0.12mmとなるように圧延する。この後、前記芯体露出部に厚み0.1mmの板状のアルミニウム製集電タブを取り付け、この集電タブに変性プロピレン(厚み30μm)/ポリエチレンナフタレート(厚み15μm)/変性プロピレン(厚み30μm)の三層積層構造のタブフィルムを取り付ける。このとき、タブフィルムのタブ突出端部3aからの出代L1(図2参照)を2.0mmとなるようにする。
ここで、変性プロピレンの融点は150℃であり、ポリエチレンナフタレートの融点は270℃である。
This electrode plate is passed through a dryer to remove the organic solvent, and a dry electrode plate is produced. This dry electrode plate is rolled using a roll press so that its thickness is 0.12 mm. Thereafter, a plate-shaped aluminum current collecting tab having a thickness of 0.1 mm is attached to the exposed portion of the core, and modified propylene (thickness 30 μm) / polyethylene naphthalate (thickness 15 μm) / modified propylene (thickness 30 μm). ) Is attached. At this time, the allowance L1 (refer FIG. 2) from the tab
Here, the melting point of modified propylene is 150 ° C., and the melting point of polyethylene naphthalate is 270 ° C.
本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池で用いる正極活物質としては、上記コバルト酸リチウム以外にも、例えばニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)、鉄酸リチウム(LiFeO2)、またはこれらの酸化物に含まれる遷移金属の一部を他の元素で置換した酸化物等のリチウム含有遷移金属複合酸化物を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。 As the positive electrode active material used in the lithium ion secondary battery according to the present embodiment, for example, lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), lithium ferrate ( LiFeO 2 ) or a lithium-containing transition metal composite oxide such as an oxide obtained by substituting a part of the transition metal contained in these oxides with other elements may be used alone or in combination of two or more. it can.
ここで、集電タブと直接接する最内層に用いる材料としては、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン等の酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。
また、アルミラミネートの内側樹脂と溶着する最外層に用いる材料としては、上記酸変性ポリオレフィン系樹脂に加えて、プロピレン系樹脂(ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブテン共重合体等)、エチレン系樹脂(低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、エチレン・ブテン共重合体、エチレンとアクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体、エチレンと酢酸ビニルの共重合体、金属イオン含有ポリエチレン及び不飽和カルボン酸をグラフトさせたポリエチレンまたはポリプロピレンの単体、またはブレンド物)や、これらを酸変性したものを用いることができる。
また、高融点層(中間層)に用いる材料としては、ポリエチレンナフタレート、ポリメチルペンテン、ポリエチレンテレフタレート等が好ましい。
ここで、最内層に適した樹脂材料が最外層に適した樹脂材料よりも少ないのは、最内層は金属である集電タブに溶着されるので、材質的な制約が大きいためである。
Here, as a material used for the innermost layer which is in direct contact with the current collecting tab, acid-modified polyolefin resins such as acid-modified polypropylene and acid-modified polyethylene are preferable.
In addition to the acid-modified polyolefin resin, the material used for the outermost layer that is welded to the inner resin of the aluminum laminate is a propylene resin (polypropylene, ethylene / propylene copolymer, ethylene / propylene / butene copolymer, etc.) ), Ethylene resin (low density polyethylene, medium density polyethylene, high density polyethylene, linear low density polyethylene, ethylene / butene copolymer, copolymer of ethylene and acrylic acid or methacrylic acid derivative, ethylene and vinyl acetate A copolymer, polyethylene or polypropylene grafted with metal ion-containing polyethylene and unsaturated carboxylic acid, or a blend thereof), or those obtained by acid modification thereof can be used.
Moreover, as a material used for the high melting point layer (intermediate layer), polyethylene naphthalate, polymethylpentene, polyethylene terephthalate and the like are preferable.
Here, the reason why the resin material suitable for the innermost layer is less than the resin material suitable for the outermost layer is that the innermost layer is welded to a current collecting tab that is a metal, and thus there are large material restrictions.
<負極の作製>
体積平均粒径20μmの人造黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比98:1:1の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製する。
<Production of negative electrode>
A negative electrode active material made of artificial graphite having a volume average particle diameter of 20 μm, a binder made of styrene butadiene rubber, and a thickener made of carboxymethyl cellulose were weighed in a mass ratio of 98: 1: 1, and these were measured. A negative electrode active material slurry is prepared by mixing with an appropriate amount of water.
次に、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、銅箔からなる負極芯体の両面に、この負極活物質スラリーを均一な厚さで塗布する。ただし、負極芯体の端部にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させる。 Next, using a die coater or a doctor blade, this negative electrode active material slurry is applied to both surfaces of the negative electrode core made of copper foil with a uniform thickness. However, the slurry is not applied to the end of the negative electrode core, and the core is exposed.
この極板を乾燥機内に通して水分を除去し、乾燥極板を作製する。その後、この乾燥極板を、ロールプレス機によりその厚みが0.12mmとなるように圧延する。この後、上記正極と同様にして、タブフィルム6を取り付けた厚み0.1mmの板状のニッケル製負極集電タブ8を取り付ける。このとき、タブフィルムのタブ突出端部3aからの出代L1(図2参照)を2.0mmとなるようにする。
The electrode plate is passed through a dryer to remove moisture, and a dried electrode plate is produced. Then, this dry electrode plate is rolled by a roll press so that the thickness becomes 0.12 mm. Thereafter, in the same manner as the above positive electrode, a plate-shaped nickel-made negative electrode
ここで、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池で用いる負極材料としては、例えば天然黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、あるいはこれらの焼成体等の炭素質物、または前記炭素質物と、リチウム金属、リチウム合金、およびリチウムを吸蔵・放出できる金属酸化物からなる群から選ばれる1種以上との混合物を用いることができる。 Here, as a negative electrode material used in the lithium ion secondary battery according to the present embodiment, for example, natural graphite, carbon black, coke, glassy carbon, carbon fiber, or a carbonaceous material such as a fired body thereof, or the carbon A mixture of the material and one or more selected from the group consisting of lithium metal, a lithium alloy, and a metal oxide capable of occluding and releasing lithium can be used.
<電極体の作製>
上記正極と負極とオレフィン系樹脂からなる微多孔膜のセパレータとを、巻き取り機により捲回し、絶縁性の巻き止めテープを設け、扁平電極体1を完成させる。なお、タブ保護テープやセパレータの材質は上記材質に特に限定されるものではない。
<Production of electrode body>
The positive electrode, the negative electrode, and a separator of a microporous film made of an olefin resin are wound by a winder, and an insulating anti-winding tape is provided to complete the
<電解液の作製>
エチレンカーボネート(EC)とプロピレンカーボネート(PC)とジエチルカーボネート(DEC)とを体積比1:1:8の割合(1気圧、25℃と換算した場合における)で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのLiPF6を1.0M(モル/リットル)の割合で溶解したものを電解液とする。
<Preparation of electrolyte>
An electrolyte salt is added to a nonaqueous solvent in which ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), and diethyl carbonate (DEC) are mixed at a volume ratio of 1: 1: 8 (when converted to 1 atm and 25 ° C.). As an electrolytic solution, LiPF 6 dissolved at a rate of 1.0 M (mol / liter) is used.
ここで、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池で用いる非水溶媒としては、上記の組み合わせに限定されるものではなく、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等のリチウム塩の溶解度が高い高誘電率溶媒と、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アニソール、1,4−ジオキサン、4−メチル−2−ペンタノン、シクロヘキサノン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルホルムアミド、スルホラン、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸エチル等の低粘性溶媒とを混合させて用いることができる。さらに、前記高誘電率溶媒や低粘性溶媒をそれぞれ二種以上の混合溶媒とすることもできる。また、電解質塩としては、上記LiPF6以外にも、例えばLiN(C2F5SO2)2、LiN(CF3SO2)2、LiClO4またはLiBF4等を単独で、あるいは2種以上混合して用いることができる。 Here, the non-aqueous solvent used in the lithium ion secondary battery according to the present embodiment is not limited to the above combinations, and for example, lithium salts such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and γ-butyrolactone. A high-dielectric-constant solvent having high solubility in water, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydrofuran, anisole, 1,4-dioxane, 4-methyl-2-pentanone, cyclohexanone, acetonitrile, pro It can be used by mixing with a low viscosity solvent such as pionitrile, dimethylformamide, sulfolane, methyl formate, ethyl formate, methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, ethyl propionate. Furthermore, the high dielectric constant solvent and the low viscosity solvent can be used as a mixed solvent of two or more. In addition to the LiPF 6 described above, for example, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiClO 4, or LiBF 4 may be used alone or in combination of two or more. Can be used.
<電池の作製>
上記扁平電極体1と上記電解液とを、フィルムが折り返されてなる底部を有し、かつ前記底部以外の扁平形状の3方が封止された3方封止構造のアルミニウムラミネート外装体3の収納空間2内に挿入し、この外装体の開口部を封止する。こののち、タブフィルムの出代のうち、タブ突出端部から0.1mm(L3)離れた位置であって、幅L2の領域(0.3mm)にCO2レーザを照射し、この部分(集電タブよりはみ出た部分を含む)のタブフィルムを除去して、図1・2に示す電池を組み立てる。
<Production of battery>
An aluminum laminate
この後、集電タブ7・8をタブフィルム除去側が外側となるように折り曲げて、図4に示す本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池を完成させる。折り曲げ条件は、2kgf加重を加えてタブを180°折り曲げ、3秒保持する、という条件である。
Thereafter, the
(実施例1)
上記実施の形態と同様にして、実施例1に係る電池を作製した。なお、タブの折り曲げは、タブフィルム除去部を基点とした。
Example 1
A battery according to Example 1 was fabricated in the same manner as in the above embodiment. In addition, the bending of the tab was based on the tab film removal part.
(実施例2)
集電タブとして、変性プロピレン(厚み75μm、単層タブフィルム)を用いたこと以外は、上記実施の形態と同様にして、実施例2に係る電池を作製した。なお、タブの折り曲げは、タブフィルム除去部を基点とした。
(Example 2)
A battery according to Example 2 was fabricated in the same manner as in the above embodiment, except that modified propylene (thickness 75 μm, single-layer tab film) was used as the current collecting tab. In addition, the bending of the tab was based on the tab film removal part.
(比較例1)
集電タブの両面において、タブ突出端部から0.1mm(L3)離れた位置であって、幅L2の領域にCO2レーザを照射し、この部分(集電タブよりはみ出た部分を含む)のタブフィルムを除去したこと以外は、上記実施の形態と同様にして、比較例1に係る電池を作製した。なお、タブの折り曲げは、タブフィルム除去部を基点とした。
(Comparative Example 1)
On both sides of the current collecting tab, the CO 2 laser is irradiated to a region having a width L2 at a position 0.1 mm (L3) away from the protruding end of the tab, and this portion (including a portion protruding from the current collecting tab) A battery according to Comparative Example 1 was fabricated in the same manner as in the above embodiment except that the tab film was removed. In addition, the bending of the tab was based on the tab film removal part.
(比較例2)
集電タブとして、変性プロピレン(厚み75μm、単層タブフィルム)を用いたこと以外は、上記比較例1と同様にして、比較例2に係る電池を作製した。なお、タブの折り曲げは、タブフィルム除去部を基点とした。
(Comparative Example 2)
A battery according to Comparative Example 2 was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that modified propylene (thickness 75 μm, single-layer tab film) was used as the current collecting tab. In addition, the bending of the tab was based on the tab film removal part.
(比較例3)
絶縁性タブフィルムの出代L1を0.1mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例1と同様にして、比較例3に係る電池を作製した。なお、タブフィルム出代の変更は、タブに取り付けるときに行い(短いタブフィルムを用いる)、タブの折り曲げは、タブフィルム先端を基点とした。
(Comparative Example 3)
The Projection L1 of insulating tab film and 0.1 mm, except that was not performed CO 2 laser irradiation, in the same manner as in Comparative Example 1 A battery was produced according to Comparative Example 3. It should be noted that the tab film allowance was changed when it was attached to the tab (using a short tab film), and the tab was bent with the tip of the tab film as a base point.
(比較例4)
絶縁性タブフィルムの出代L1を0.5mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例1と同様にして、比較例4に係る電池を作製した。なお、タブフィルム出代の変更は、タブに取り付けるときに行い(短いタブフィルムを用いる)、タブの折り曲げは、タブフィルム先端を基点とした。
(Comparative Example 4)
A battery according to Comparative Example 4 was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that the allowance L1 of the insulating tab film was 0.5 mm and the CO 2 laser irradiation was not performed. It should be noted that the tab film allowance was changed when it was attached to the tab (using a short tab film), and the tab was bent with the tip of the tab film as a base point.
(比較例5)
絶縁性タブフィルムの出代L1を1.0mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例1と同様にして、比較例5に係る電池を作製した。なお、タブフィルム出代の変更は、タブに取り付けるときに行い(短いタブフィルムを用いる)、タブの折り曲げは、封止部4aとタブフィルムとの境界を基点とした。
(Comparative Example 5)
A battery according to Comparative Example 5 was fabricated in the same manner as Comparative Example 1 except that the allowance L1 of the insulating tab film was 1.0 mm and the CO 2 laser irradiation was not performed. In addition, the tab film protrusion was changed when it was attached to the tab (a short tab film was used), and the bending of the tab was based on the boundary between the sealing
(比較例6)
絶縁性タブフィルムの出代L1を2.0mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例1と同様にして、比較例6に係る電池を作製した。なお、タブの折り曲げは、封止部4aとタブフィルムとの境界を基点とした。
(Comparative Example 6)
A battery according to Comparative Example 6 was produced in the same manner as Comparative Example 1 except that the allowance L1 of the insulating tab film was 2.0 mm and the CO 2 laser irradiation was not performed. The bending of the tab was based on the boundary between the sealing
(比較例7)
絶縁性タブフィルムの出代L1を0.1mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例2と同様にして、比較例7に係る電池を作製した。なお、タブフィルム出代の変更は、タブに取り付けるときに行い(短いタブフィルムを用いる)、タブの折り曲げは、タブフィルム先端を基点とした。
(Comparative Example 7)
A battery according to Comparative Example 7 was fabricated in the same manner as Comparative Example 2 except that the allowance L1 of the insulating tab film was 0.1 mm and the CO 2 laser irradiation was not performed. It should be noted that the tab film allowance was changed when it was attached to the tab (using a short tab film), and the tab was bent with the tip of the tab film as a base point.
(比較例8)
絶縁性タブフィルムの出代L1を0.5mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例2と同様にして、比較例8に係る電池を作製した。なお、タブフィルム出代の変更は、タブに取り付けるときに行い(短いタブフィルムを用いる)、タブの折り曲げは、タブフィルム先端を基点とした。
(Comparative Example 8)
The Projection L1 of insulating tab film and 0.5 mm, except that was not performed CO 2 laser irradiation, in the same manner as in Comparative Example 2 A battery was produced according to Comparative Example 8. It should be noted that the tab film allowance was changed when it was attached to the tab (using a short tab film), and the tab was bent with the tip of the tab film as a base point.
(比較例9)
絶縁性タブフィルムの出代L1を1.0mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例2と同様にして、比較例9に係る電池を作製した。なお、タブフィルム出代の変更は、タブに取り付けるときに行い(短いタブフィルムを用いる)、タブの折り曲げは、封止部4aとタブフィルムとの境界を基点とした。
(Comparative Example 9)
A battery according to Comparative Example 9 was fabricated in the same manner as Comparative Example 2 except that the allowance L1 of the insulating tab film was 1.0 mm and the CO 2 laser irradiation was not performed. In addition, the tab film protrusion was changed when it was attached to the tab (a short tab film was used), and the bending of the tab was based on the boundary between the sealing
(比較例10)
絶縁性タブフィルムの出代L1を2.0mmとし、CO2レーザ照射を行わなかったこと以外は、上記比較例2と同様にして、比較例10に係る電池を作製した。なお、タブの折り曲げは、封止部4aとタブフィルムとの境界を基点とした。
(Comparative Example 10)
A battery according to Comparative Example 10 was fabricated in the same manner as Comparative Example 2 except that the allowance L1 of the insulating tab film was 2.0 mm and the CO 2 laser irradiation was not performed. The bending of the tab was based on the boundary between the sealing
〔タブ突出封止部の短絡測定(短絡A)〕
上記実施例1,2および比較例1〜10と同様の条件で電池(折り曲げ前)をそれぞれ20個作製し、10日間、25℃の環境で放置した。この後、ラミネートフィルムの腐食の有無を観察した。この結果を下記表1に示す。
[Short-circuit measurement of tab protruding sealing part (Short-circuit A)]
20 batteries (before bending) were produced under the same conditions as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10, respectively, and left in an environment at 25 ° C. for 10 days. Thereafter, the laminate film was observed for corrosion. The results are shown in Table 1 below.
〔スプリングバック角度測定〕
上記実施例1,2および比較例1〜10と同様の条件で電池をそれぞれ20個作製し、タブ折り曲げ後6時間放置し、スプリングバック角度(図7参照)を調べた。この結果(平均値)を下記表1に示す。
[Springback angle measurement]
Twenty batteries were produced respectively under the same conditions as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10, and left for 6 hours after bending the tab, and the spring back angle (see FIG. 7) was examined. The results (average value) are shown in Table 1 below.
〔タブ突出封止部(折り曲げ)の短絡測定(短絡B)〕
上記スプリングバック試験後の電池のタブ部を再度上記条件で折り曲げ、折り曲げた状態を維持するようにクリップで固定し、10日間、25℃の環境で放置した。この後、ラミネートフィルムの腐食の有無を観察した。この結果を下記表1に示す。
[Short-circuit measurement of tab protruding sealing part (bending) (short circuit B)]
The tab portion of the battery after the spring back test was bent again under the above conditions, fixed with a clip so as to maintain the bent state, and left in an environment of 25 ° C. for 10 days. Thereafter, the laminate film was observed for corrosion. The results are shown in Table 1 below.
上記表1から、タブフィルムを取り付けた実施例1,2、比較例1〜10は、いずれも短絡Aが0であることがわかる。よって、タブフィルムにより封止部における集電タブとアルミラミネートフィルムのアルミ層との接触を確実に防止できることがわかる。 From Table 1 above, it can be seen that in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10 to which the tab film was attached, the short circuit A was 0. Therefore, it turns out that a tab film can prevent reliably the current collection tab in a sealing part, and the aluminum layer of an aluminum laminate film.
また、上記表1から、折り曲げ外側面において出代(タブ突出端部から除去部又は先端までの距離)が0.5mm以下である実施例1,2、比較例1〜4,7,8では、スプリングバック角度が10〜18°であったのに対し、折り曲げ外側面において出代が1.0mm以上である比較例5,6,9,10は、スプリングバック角度が正極で108〜127°、負極で59〜67°であることがわかる。 Further, from Table 1 above, in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4, 7 and 8 in which the allowance (distance from the tab protruding end portion to the removal portion or the tip) is 0.5 mm or less on the bent outer surface, The comparative examples 5, 6, 9, and 10 in which the spring allowance is 1.0 mm or more on the bent outer surface, while the spring back angle is 10 to 18 °, the spring back angle is 108 to 127 ° in the positive electrode. It can be seen that it is 59 to 67 ° at the negative electrode.
このことは、次のように考えられる。比較例5,6,9,10では、折り曲げ位置が封止部4aとタブフィルムの境界であり、タブフィルムが両面に取り付けられた部分で折り曲げているので、タブフィルムの硬さがスプリングバックを大きくする。他方、実施例1,2、比較例1,2では、外側面においてタブフィルムが除去された部分で折り曲げているので、上記問題が生じず、スプリングバックが抑制される。なお、比較例5,6,9,10において、正極と負極とでスプリングバック角度が大きく異なったのは、集電タブの材質の違い(正極:アルミニウム、負極:ニッケル)によるものと考えられる。
This is considered as follows. In Comparative Examples 5, 6, 9, and 10, the folding position is the boundary between the sealing
また、タブフィルムAを用いた実施例1、比較例1,3〜6のほうが、タブフィルムBを用いた実施例2、比較例2,7〜10よりも若干スプリングバック角度が大きいことがわかる。これは、積層タブフィルムに用いられているポリエチレンナフタレートが変性プロピレンよりも硬く、これによりスプリングバック角度が大きくなるためと考えられる。 Moreover, it turns out that the spring back angle is slightly larger in Example 1 and Comparative Examples 1 and 3-6 using the tab film A than in Example 2 and Comparative Examples 2 and 7-10 using the tab film B. . This is presumably because polyethylene naphthalate used in the laminated tab film is harder than the modified propylene, thereby increasing the springback angle.
上記表1から、折り曲げ内側面において出代(タブ突出端部から除去部又は先端までの距離)が1.0mm以上である実施例1,2、比較例5,6,9,10では、短絡Bが腐食0であったのに対し、折り曲げ内側面において出代(タブ突出端部から除去部又は先端までの距離)が0.5mm以下である比較例1〜4,7,8は、20個中7〜11個が腐食していることがわかる。 From Table 1 above, in Examples 1 and 2, and Comparative Examples 5, 6, 9, and 10 where the allowance (distance from the tab protruding end to the removed portion or the tip) is 1.0 mm or more on the inner side surface of the bent, a short circuit occurs. Comparative Examples 1 to 4, 7, and 8 in which the allowance (distance from the tab protruding end portion to the removed portion or the tip end) is 0.5 mm or less on the inner side surface of the bending while B was no corrosion was 20 It turns out that 7-11 pieces are corroded.
このことは、次のように考えられる。比較例1〜4,7,8では、折り曲げ内側面において、タブ突出端部から近い距離においてタブが露出しており、この部分において、負極タブとラミネート端面のアルミ層とが接触することにより、アルミ層が腐食する。他方、実施例1,2、比較例5,6,9,10では、折り曲げ内側面のタブフィルム出代は1.0〜2.0mmと十分に確保されているので、負極タブとアルミ層との接触が起きず、アルミ層の腐食が生じない。 This is considered as follows. In Comparative Examples 1-4, 7, and 8, on the bent inner surface, the tab is exposed at a distance close to the tab protruding end, and in this part, the negative electrode tab and the aluminum layer on the laminate end surface are in contact with each other, The aluminum layer corrodes. On the other hand, in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 5, 6, 9, and 10, the tab sheet protrusion allowance on the bent inner surface is sufficiently secured to be 1.0 to 2.0 mm, so the negative electrode tab and the aluminum layer No contact occurs and the aluminum layer does not corrode.
次に、上記各電池の安全性を評価するため、以下の試験を行った。 Next, in order to evaluate the safety of each battery, the following tests were performed.
〔安全性試験〕
上記実施例1,2および比較例1〜10と同様の条件で電池を複数作製し、この電池を定電流で充電し続け、破裂・発煙・発火の有無を確認した。ないものについては、新たな電池に対して0.1Itずつ電流値を上げて同様の試験を行った。破裂・発煙・発火が確認されない最大電流値(It)を限界電流レートとし、このときのタブ突出封止部の状態とともに、結果を下記表2に示す。なお、1Itは750mAである。
[Safety test]
A plurality of batteries were produced under the same conditions as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10, and the batteries were continuously charged with a constant current, and the presence / absence of rupture / smoke / ignition was confirmed. For those that did not, the same test was performed with increasing current values by 0.1 It for new batteries. The maximum current value (It) at which no rupture / smoke / ignition is confirmed is defined as the limiting current rate. Note that 1 It is 750 mA.
〔封止信頼性試験〕
上記実施例1,2および比較例1〜10と同様の条件で電池を作製し、定電流1Itで24分充電(40%充電)し、この後、80℃、湿度90%の恒温槽で20日保存した。この後、封止部の開口の有無、リークの有無を確認し、この結果を下記表2に示す。
[Sealing reliability test]
Batteries were produced under the same conditions as in Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10, and charged for 24 minutes at a constant current of 1 It (40% charge). Saved the day. Then, the presence or absence of the opening of a sealing part and the presence or absence of a leak were confirmed, and this result is shown in Table 2 below.
上記表2から、タブフィルムを取り付けた実施例1,2、比較例1〜10は、封止信頼性試験において、リークや開口がなかったことがわかる。 From Table 2 above, it can be seen that Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 10 to which the tab film was attached had no leak or opening in the sealing reliability test.
すなわち、タブフィルムの一部を除去しても、除去しないものと同等の封止信頼性があることがわかる。 That is, even if a part of the tab film is removed, it can be seen that there is sealing reliability equivalent to that which is not removed.
また、上記表2から、折り曲げ外側面において出代(タブ突出端部から除去部又は先端までの距離)が0.1〜0.5mmである実施例1,2、比較例1〜4,7,8は、限界電流が1.1〜1.2Itであり、状態が完全開口であるのに対し、折り曲げ外側面において出代が1.0〜2.0mmである比較例5,6,9,10は、限界電流が0.8〜1.0Itであり、状態が開口途中と、実施例1,2、比較例1〜4,7,8のほうが過充電時の安全性が優れていることがわかる。 In addition, from Table 2 above, Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 to 4 and 7 in which the allowance (distance from the tab protruding end to the removed portion or the tip) is 0.1 to 0.5 mm on the bent outer surface. , 8 are comparative examples 5, 6, and 9 in which the limiting current is 1.1 to 1.2 It and the state is a complete opening, while the allowance is 1.0 to 2.0 mm on the bent outer surface. , 10 has a limit current of 0.8 to 1.0 It, and the state is in the middle of opening, and Examples 1, 2, and Comparative Examples 1-4, 7, 7, and 8 have better safety during overcharging. I understand that.
このことは、次のように考えられる。過充電によって電解液が分解してガスが発生して電池内圧が高まった場合、封止部分のうち強度の弱い部分(タブとタブフィルムの界面又はタブフィルムの高融点樹脂層と低融点樹脂層との界面)が電池内部側から剥離し始めるが、タブ露出部分までの距離が近い(出代が短い)と、この剥離がタブ露出部分までに達する時間が短く、速やかにガス放出の開口が形成される。これにより電池の安全性が高まり、限界電流レートが大きくなる。 This is considered as follows. When the electrolyte is decomposed due to overcharge and gas is generated to increase the internal pressure of the battery, the portion of the sealed portion that is weak (the interface between the tab and the tab film or the high melting point resin layer and the low melting point resin layer of the tab film) Will start to peel from the inside of the battery, but if the distance to the tab exposed part is short (progress is short), the time for this peeling to reach the tab exposed part is short, and the gas release opening is quickly It is formed. This increases the safety of the battery and increases the limiting current rate.
以上説明したように、本発明によると、ラミネート外装体を用いた封口電池のスプリングバックを抑制でき、且つ安全性を向上できる。この電池を用いると、保護回路等を取り付けた電池パッケージとなすことが容易となるので、産業上の意義は大きい。 As described above, according to the present invention, the springback of the sealed battery using the laminate outer package can be suppressed, and the safety can be improved. When this battery is used, it is easy to make a battery package with a protection circuit or the like attached thereto, which is of great industrial significance.
1 電極体
2 収納空間
3 フィルム状外装体
4a、4b、4c 封止部
5 正極タブフィルム
6 負極タブフィルム
5a,6a タブフィルム除去部
7 正極集電タブ
8 負極集電タブ
100 金属層
101 ナイロン層
102 ポリプロピレン層
103 ドライラミネート接着剤層
104 カルボン酸変性ポリプロピレン層
DESCRIPTION OF
Claims (5)
金属層と樹脂層とが積層されてなるラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、
を備える封口電池において、
前記正極集電タブ及び前記負極集電タブの外部に突出した先端側は、両者とも前記タブ突出封止部の同じ面に折り曲げられ、当該折り曲げ部の外側面を覆う前記絶縁性タブフィルムには、内側面を覆う絶縁性タブフィルムに比較し、厚みが薄い部分が存在する、
ことを特徴とする封口電池。 An electrode body having a positive electrode having a positive electrode current collecting tab with an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab and a negative electrode having a negative electrode current collecting tab having an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab;
It is an exterior body made of a laminate film in which a metal layer and a resin layer are laminated, and the electrode body is housed therein, and is heat-sealed with the positive and negative current collecting tabs protruding to the outside. An exterior body having a tab protruding sealing portion,
In a sealed battery comprising:
The leading end side protruding outside of the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab is both bent to the same surface of the tab protruding sealing portion, and the insulating tab film covering the outer surface of the bent portion is included in the insulating tab film. , Compared to the insulating tab film covering the inner surface, there is a thin portion,
A sealed battery characterized by that.
前記絶縁性タブフィルムは、高融点樹脂層の両面に低融点樹脂層が積層された積層構造であり、
前記絶縁性タブフィルムの厚みの薄い部分は、前記集電タブ側の前記低融点樹脂層のみで構成されている、
ことを特徴とする封口電池。 The sealed battery according to claim 1,
The insulating tab film has a laminated structure in which a low melting point resin layer is laminated on both sides of a high melting point resin layer,
The thin portion of the insulating tab film is composed only of the low melting point resin layer on the current collecting tab side,
A sealed battery characterized by that.
金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、
を備える封口電池において、
前記正極集電タブ及び前記負極集電タブの外部に突出した先端側は、両者とも前記タブ突出封止部の同じ面に折り曲げられ、当該折り曲げ部の内側面は、前記絶縁性タブフィルムに完全に覆われており、且つ当該折り曲げ部の外側面は、前記絶縁性タブフィルムに覆われていない部分が存在する、
ことを特徴とする封口電池。 An electrode body having a positive electrode having a positive electrode current collecting tab with an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab and a negative electrode having a negative electrode current collecting tab having an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab;
It is an exterior body made of a laminate film in which a metal layer and a resin layer are laminated, and the electrode body is housed therein, and is heat-sealed with the positive and negative current collecting tabs protruding to the outside. An exterior body having a tab protruding sealing portion;
In a sealed battery comprising:
Both the positive electrode current collecting tab and the negative electrode current collecting tab are protruded from the front end side to the same surface of the tab protruding sealing portion, and the inner side surface of the bent portion is completely formed on the insulating tab film. And the outer surface of the bent portion has a portion not covered with the insulating tab film,
A sealed battery characterized by that.
前記正負集電タブの折り曲がり始め領域の外側面は、前記絶縁性タブフィルムに覆われていない、
ことを特徴とする封口電池。 The sealed battery according to claim 3.
The outer surface of the region where the positive and negative current collecting tabs start to be bent is not covered with the insulating tab film,
A sealed battery characterized by that.
金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、
を備える封口電池の製造方法において、
前記製造方法は、
前記絶縁性タブフィルムが付された正負集電タブを外装体外に突出させた状態で、前記電極体を前記外装体内に収納し、しかる後に前記正負集電タブが突出した外装体開口部分を加熱溶着し封止してなるタブ突出封止部を形成するタブ突出部形成工程と、
前記タブ突出部形成工程の後、前記絶縁タブフィルムの一方面にCO2レーザを照射し、当該部分の前記絶縁タブフィルムの一部又は全部を除去するタブフィルム除去工程と、
前記タブフィルム除去工程の後、前記絶縁タブフィルムが除去された面が外側となるように前記正負集電タブを折り曲げるタブ折り曲げ工程と、
を備えることを特徴とする封口電池の製造方法。 An electrode body having a positive electrode having a positive electrode current collecting tab with an insulating tab film attached to both sides of the current collecting tab and a negative electrode having a negative electrode current collecting tab having an insulating tab film attached to both surfaces of the current collecting tab;
It is an exterior body made of a laminate film in which a metal layer and a resin layer are laminated, and the electrode body is housed therein, and is heat-sealed with the positive and negative current collecting tabs protruding to the outside. An exterior body having a tab protruding sealing portion;
In a manufacturing method of a sealed battery comprising:
The manufacturing method includes:
The electrode body is housed in the exterior body with the positive and negative current collecting tabs to which the insulating tab film is attached protruded outside the exterior body, and then the exterior body opening portion from which the positive and negative current collection tabs are projected is heated. A tab protrusion forming step for forming a tab protrusion sealing portion formed by welding and sealing; and
After the tab protrusion forming step, a tab film removing step of irradiating one surface of the insulating tab film with CO 2 laser to remove part or all of the insulating tab film of the portion;
After the tab film removal step, a tab bending step of bending the positive and negative current collecting tabs so that the surface from which the insulating tab film has been removed becomes the outside,
A method for manufacturing a sealed battery, comprising:
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