JP4039197B2 - Laminated battery, module having a plurality of laminated batteries connected thereto, assembled battery having a plurality of connected modules, and vehicle equipped with the assembled battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラミネート電池、該ラミネート電池を複数接続したモジュール、該モジュールを複数接続した組電池、および該組電池を搭載した車両に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、電気自動車(EV)、ハイブリッド自動車(HEV)、燃料電池自動車(FCV)の実用化に向けてモータ駆動用電池の開発が鋭意行われている。モータ駆動用電池としては、繰り返し充電が可能な二次電池の使用が提案されている。
【0003】
これまでに提案されている二次電池の形態としては、電池要素が金属製の缶の内部に配置された構造を有する缶電池、電池要素がラミネートシートを用いて封止された構造を有するラミネート電池などがある。自動車などの移動体用電源としては、軽量化および小型化に役立つラミネート電池が好ましい。
【0004】
ところで、空気中の水分が二次電池内部に浸透すると、化学反応によって電池特性の劣化が惹起される。したがって、二次電池の電池要素は、外気と接触しないように完全に密封される必要がある。特に、ラミネート電池は缶電池に比べて密封性が劣るため、ラミネート電池の密封性を確保するための手段の開発が所望されている。
【0005】
この問題を扱う技術として、例えば、電解液を注入する封口部においてラミネートシートからなる外装構造の密封性が低下して、外気中の水分が浸入しやすい点を考慮してなされたものがある(例えば、特許文献1参照。)。該発明は、封口部が、封口部の密封性を確保するための封口部補助部材でさらに覆われる。
【0006】
比較的短期間の用途(たとえば、通常2〜3年間使用される携帯電話)に適用されるのであれば、外装構造が、ある程度の密封性を有していれば充分かもしれない。しかし、比較的長期間の用途(たとえば、通常数年、場合によっては10年以上使用される自動車)に適用されるのであれば、外装構造が、より高い密封性を有していることが所望される。特に自動車用電源として用いる場合には、ラミネート電池が振動や熱に晒されるため、高い密封性が所望される。
【0007】
【特許文献1】
特開2000−223087号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、長期間に渡って密封性を維持する外装構造を提供し、これによりラミネート電池の電池特性を長期間に渡って持続させることである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、積層構造を有する電池要素と、前記電池要素を内部に封止するラミネートシートと、前記電池要素を外部と電気的に接続可能とするために、前記電池要素から前記ラミネートシートの外部に引き出されるタブと、前記タブが引き出される前記ラミネートシートの端部および前記タブの一部を覆うように設けられ、前記ラミネートシート内を密閉する密閉部材と、を有し、前記密閉部材は、蒸着加工またはスパッタ付着加工により前記ラミネートシート端部および前記タブの一部に金属を付着させて形成されるラミネート電池である。
【0010】
【発明の効果】
上記構成を有する本発明のラミネート電池は、長期間に渡って密封性が維持され、大気中の水分がラミネート電池内部へ浸透することを防止でき、これにより、電池特性を長期間に渡って持続することができる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
【0012】
図1は本発明のラミネート電池の平面図、図2は本発明のラミネート電池をタブの伸延方向と直角な方向から見た側面図、図3は本発明のラミネート電池をタブ方向の伸延方向から見た側面図、図4は図1に示すラミネート電池のA−A断面図である。
【0013】
本発明の第1はラミネート電池1である。図1〜図4に示すように、本発明のラミネート電池1は、積層構造を有する電池要素2と、電池要素2を内部に封止するラミネートシート3と、電池要素2からラミネートシート3の外部に引き出されてなるタブ4と、ラミネートシート3とタブ4とを結合するために、該ラミネートシート3と該タブ4との間に配される結合部材5と、ラミネートシート3の端面に設けられる絶縁部材6と、タブ4が引き出されるラミネートシート3の端部、結合部材5の一部、絶縁部材6およびタブ4の一部を覆うように設けられ、ラミネートシート3内を密閉する密閉部材7とを有する。
【0014】
電池要素2は、充放電に実質的に関与する正極、セパレータ、負極などが積層されてなる。
【0015】
ラミネートシート3は、ラミネート電池1の外装材として用いられ、2枚で一組となっている。2枚のラミネートシート3を合わせると、それらの間に電池要素2を内包するための空間ができるように、少なくとも一方のラミネートシート3は、中高状に形成されている。
【0016】
また、ラミネートシート3は、図4に示すように、一般には、熱融着性樹脂フィルム31、金属箔32、剛性を有する樹脂フィルム33がこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。
【0017】
タブ4は、金属により形成され、電池要素2を外部と電気的に接続可能とするために、電池要素2からラミネートシート3の外部に引き出され、伸延している。
【0018】
結合部材5は、ラミネートシート3とタブ4との間に配され、熱融着によりそれらを密着性を有して結合する。ここで、結合部材5は、タブ4とラミネートシート3とが直接接触しないように、タブ4の周囲を囲繞してなる。結合部材5がタブ4の周囲を囲繞する範囲は、タブ4とラミネートシート3とを非接触にできれば、特に限定されない。
【0019】
絶縁部材6は、絶縁体、たとえば、ポリプロピレンにより形成されており、ラミネートシート3のタブ4が引き出される辺の端面に当接して、該端面に融着されている。
【0020】
密閉部材7は、ラミネートシート3のタブ4が引き出される辺に沿って、ラミネートシート3、絶縁部材6、結合部材5およびタブ4を覆うように形成されている。密閉部材7を形成する方法には、蒸着加工またはスパッタ付着加工を用いる。したがって、密閉部材7は、蒸着加工またはスパッタ付着加工が可能な金属により形成されることになる。
【0021】
蒸着加工またはスパッタ付着加工を行う際には、まず、密閉部材7を形成したい部分以外、すなわち、図1〜図4に示すように、ラミネートシート3のタブ4が引き出される辺以外の部分にマスクをつける。そして、蒸着加工またはスパッタ付着加工を実行して、マスクを含めた全体に金属を付着させ、その後、マスクを取り除くことにより、所望の部分にだけ金属を残し、密閉部材7を形成することができる。
【0022】
以上のように、本発明では、タブ4が突出するラミネートシート3の辺に沿って、密閉部材7を形成する。したがって、該密閉部材7により、ラミネートシート3とタブ4との間における密封性をより強力にし、この密閉性を長期間に渡って維持し、これによりラミネート電池1の電池特性を長期間に渡って持続させることができる。
【0023】
また、上記ラミネート電池1では、ラミネートシート3とタブ4との間に結合部材5が配置され熱溶着により接着されているので、結合部材5がラミネートシート3とタブ4とを密に結合し、ラミネートシート3とタブ4との間の密閉性を向上することができる。
【0024】
さらに、上記ラミネート電池1では、絶縁部材6がラミネートシート3のタブ4が引き出される辺の端面に当接され融着されている。したがって、タブ4と接触して形成される密閉部材7が、ラミネートシート3を構成する金属膜32と接触することがない。これにより、タブ4が電池要素2の他方に伸延するタブ4と導体により接続されてラミネート電池1が短絡することを防止できる。
【0025】
次に、上記ラミネート電池1の構成要素を形成する材料について、それぞれ説明し、併せて該材料を適用することによる効果を説明する。
【0026】
(密閉部材)
本発明の特徴となる密閉部材7は、上述の通り、蒸着加工またはスパッタ付着加工によりラミネート電池1上に形成される。したがって、その材料には、当然、これらの加工に適した金属が用いられる。このような金属としては、たとえば、アルミニウム、金、白金、銅、またはこれらの合金などが挙げられる。金属の密閉部材7をラミネート電池1上に形成することにより、ラミネートシート3とタブ4との間からラミネート電池1内に外気中の水分が進入することを防止することができ、水分進入によるラミネート電池1の劣化を防止することができる。また、ラミネート電池1内が密閉されることにより、ラミネート電池1内に封入されている電解液の漏れも防止することができる。
【0027】
特に、密閉部材7の材料としては、上記の白金、銅、またはこれらの合金等の耐腐食性を有する金属を用いることが望ましい。耐腐食性を有する金属を用いることにより、密閉部材7の酸化による腐食劣化を防止して、ラミネート電池1の電池耐久性を向上させることができ、結果として、電池寿命の延長を図ることができる。
【0028】
また、密閉部材7は、金属により形成されるので、放熱性および強度に優れている。したがって、密閉部材7がない場合に比較して、ラミネート電池1の発熱を促進することができ、これにより、ラミネート電池1の変質による性能低下を防止することができる。さらに、密閉部材7がラミネートシート3の両端を覆うことにより、ラミネート電池1の強度も向上させることができる。
【0029】
(結合部材)
結合部材5は、ラミネートシート3とタブ4との間における密封性を確保し、ラミネート電池1内部への水分の浸透を抑制する必要がある。したがって、その材料には、たとえば、水分の浸透速度が極めて遅いものや、水分を吸着除去しうるものを使用することが考えられる。
【0030】
具体的には、結合部材5を構成する材料としては、水分吸収剤を含む熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。水分吸収剤を含むことによって、浸透してきた水分が除去されるので、ラミネート電池1内部まで水分が到達することを防止できる。熱可塑性樹脂としては、公知の材料、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、AS樹脂(アクリロニトリル・スチレン共重合樹脂)、ABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂)、ポリ塩化ビニル、メタクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレートなどが挙げられる。水分吸収剤としては、シリカゲル、活性炭、ゼオライトなどの公知の水分吸収剤が挙げられる。
【0031】
また、好ましくは、結合部材5は、ポリエチレンからなる。この場合、前述の水分吸収剤は含んでも含まなくてもよい。ポリエチレンは、水分の浸透速度が、熱可塑性樹脂の中で遅いため水分の浸透を抑制する上で効果的である。また、汎用高分子材料として広く用いられており、入手も容易である。なお、水分吸収剤を用いない場合には、製造コストを抑えることも可能である。
【0032】
なお、上記本発明のラミネート電池1は、ラミネート電池1内への水分の浸透をより効果的に防止すべく、結合部材5をラミネートシート3とタブ4との間に配したが、結合部材5が配されなくても問題はない。本発明では、タブ4が引き出されるラミネートシート3の辺に沿って、金属製の密閉部材7が付着されるので、これにより、ラミネート電池1内への水分の浸透を十分に防止することができる。
【0033】
以上、本発明の特徴となる密閉部材7および結合部材5の材料について説明した。続けて、本発明のラミネート電池1における、積層構造を有する電池要素2、ラミネートシート3、タブ4などの材料についても参考までに説明するが、これらには、公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。
【0034】
以下、本発明のラミネート電池がリチウムイオン二次電池である場合について簡単に記述する。ただし、本発明のラミネート電池は、リチウムイオン二次電池に限定されるわけではない。本発明のラミネート電池としては、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミニウム電池などが挙げられる。これらの中では、車両用電源としての用途を考慮すると、出力およびエネルギー密度に優れるリチウムイオン二次電池が好ましい。
【0035】
[正極]
正極は、アルミニウム等からなる正極集電体の両面に正極材料が結着した構造を有する。正極材料としては、種々の酸化物(LiMn2O4などのリチウムマンガン酸化物;二酸化マンガン;LiNiO2などのリチウムニッケル酸化物;LiCoO2などのリチウムコバルト酸化物;リチウム含有ニッケルコバルト酸化物;リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど)や、カルコゲン化合物(二硫化チタン、二硫化モリブテンなど)等を挙げることができる。これらの中では、得られるリチウムイオン二次電池の出力特性を考慮すると、リチウムマンガン酸化物またはリチウムニッケル酸化物が好ましい。
【0036】
正極集電体には、導電性を向上させるために、導電性材料を併せて結着させてもよい。導電性材料としては、たとえば、人造黒鉛、カーボンブラック(たとえばアセチレンブラックなど)、ニッケル粉末等が挙げられる。
【0037】
正極集電体としては、たとえばアルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッシュ、アルミニウム製パンチドメタル等を用いることができる。なお、正極は正極集電体の片面に正極材料を結着させた構造であってもよい。
【0038】
[負極]
負極は、銅などからなる負極集電体の両面に負極材料が結着した構造を有する。負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵放出する炭素材料を用いることができる。このような炭素材料としては、天然黒鉛、人造黒鉛、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、有機前駆体(たとえば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等)を不活性雰囲気中で熱処理して合成した炭素などが挙げられる。好ましくは、負極は非晶質カーボン系材料からなる。本願において「非晶質カーボン系材料」とは結晶構造を有さない炭素材料を意味し、換言すれば非晶質炭素材料を意味する。このような非晶質カーボン系材料は熱硬化性樹脂を炭素化することによって得られる。因みに、放電による電圧依存が大きい非晶質カーボン系材料を用いると、2以上のリチウムイオン二次電池を並列に接続した場合におけるリチウムイオン二次電池のサイクル特性を向上させることができる。
【0039】
負極集電体としては、たとえば銅製エキスパンドメタル、銅製メッシュ、銅製パンチドメタル等を用いることができる。なお、負極は負極集電体の片面に負極材料を結着させた構造であってもよい。
【0040】
[セパレータ]
セパレータは、ポリオレフィン系微多孔質セパレータ、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレンを用いることができ、セパレータ中には、非水電解液が含浸させられる。非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される。非水溶媒としては、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、ブチレンカーボネート(BC)、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート(DEC)、エチルメチルカーボネート(EMC)、γ−ブチロラクトン(γ−BL)、スルホラン、アセトニトリル、1,2−ジメトキシエタン、1,3−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン(THF)、2−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、2種以上混合して使用しても良い。電解質としては、たとえば過塩素酸リチウム(LiClO4)、六フッ化リン酸リチウム(LiPF6)、四フッ化ホウ素リチウム(LiBF4)、六フッ化砒素リチウム(LiAsF6)、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム(LiCF3SO3)、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム[LiN(CF3SO3)2]等のリチウム塩を挙げることができる。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、通常は0.2mol/L〜2mol/L程度である。
【0041】
非水電解液を保持するポリマーとしては、たとえば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、ビニリデンフロライド(VdF)とヘキサフルオロプロピレン(HFP)との共重合体等が挙げられる。
【0042】
[ラミネートシート]
ラミネートシートは電池の外装材として用いられる。一般には、熱融着性樹脂フィルム、金属箔、剛性を有する樹脂フィルムがこの順序で積層された高分子金属複合フィルムが用いられる。
【0043】
熱融着性樹脂としては、たとえばポリエチレン(PE)、アイオノマー、エチレンビニルアセテート(EVA)等を用いることができる。金属箔としては、たとえばAl箔、Ni箔を用いることができる。剛性を有する樹脂としては、たとえばポリエチレンテレフタレート(PET)、ナイロン等を用いることができる。具体的には、シール面側から外面に向けて積層したPE/Al箔/PETの積層フィルム;PE/Al箔/ナイロンの積層フィルム;アイオノマー/Ni箔/PETの積層フィルム;EVA/Al箔/PETの積層フィルム;アイオノマー/Al箔/PETの積層フィルム等を用いることができる。熱融着性樹脂フィルムは、電池要素を内部に収納する際のシール層として作用する。金属箔や剛性を有する樹脂フィルムは、湿性、耐通気性、耐薬品性を外装材に付与する。ラミネートシートは、超音波融着等を用いて、容易かつ確実に接合させることができる。
【0044】
[タブ]
タブには、銅、鉄から選ばれる金属を用いることができるが、アルミニウム、ステンレス鋼といった金属またはこれらを含む合金材料も同様に使用可能である。また、表面被覆層にはニッケルが最も好適に使用できるが、銀、金といった金属材料も同様に使用可能である。
【0045】
本発明のラミネート電池の製造は、当業者であれば想到するであろう公知技術を用いて行うことができる。たとえば、タブの所定の位置に、熱融着技術を用いてシート部材を配置する。このタブを電池要素と接続する。次に、タブが接続された電池要素をラミネートシートで包み込み、電解液を注入するための封口部を残して熱融着する。このとき、タブはラミネートシート外部に引き出され、所定の位置で熱融着されるようにする。続いて、封口部を通じて電解液を注入し、封口部を熱融着により閉じて、ラミネート電池を完成させる。ただし、勿論、この製造方法に限定されるものではない。
【0046】
本発明の第2は、上記ラミネート電池1を直列および/または並列に複数接続してなるモジュールである。参考までに、図5に本発明のモジュール8の一例を示す。図5は、本発明のモジュール8の一例を示す図である。
【0047】
モジュール8は、たとえば、図5に示すように、ラミネート電池1を基板9上に4つ並列に配置し接続してなる。当然、モジュールに併置されるラミネート電池1の数や接続は、所望する電気的特性に応じて決定すればよく、本発明のモジュールは図5に示すものに限定されない。
【0048】
本発明の第3は、上記モジュールを直列および/または並列に複数接続してなる組電池である。参考までに、図6に本発明の組電池10の一例を示す。図6は、本発明の組電池10の一例を示す図である。
【0049】
組電池10は、たとえば、図6に示すように、モジュール8をテープ11を用いて、隙間なく積層してなる。隙間なく積層すれば、組電池の体積エネルギー密度の観点からは好ましい。しかし、隙間なく積層させた場合、モジュール8に含まれるラミネート電池1の放熱性が劣化する場合がある。したがって、隙間を空けてモジュール8を積層し、放熱性を向上させることができる。このように、モジュール8の接続方法も図6に示すものに限定されず、組電池10を使用する環境、構成等に基づいて適宜変更することができる。
【0050】
本発明の第4は、上記組電池10を搭載してなる車両である。参考までに、図7に本発明の組電池10を搭載する自動車12の斜視図を示す。図7は、本発明の組電池10を搭載する自動車12の斜視図である。車両に搭載される組電池10は、上記ラミネート電池1の特性を有する。このため、本発明の組電池10を搭載してなる自動車12は高い耐久性を有し、長期間に渡って使用した後であっても十分な出力を提供しうる。
【0051】
本発明の効果について、以下の実施例を用いてより詳細に説明する。しかしながら、本発明の技術的思想が以下の実施例に限定されるものでないことは勿論である。
【0052】
<実施例>
本実施例では、ラミネート電池について、ラミネートシート3とタブ4との間の融着幅が10mmまたは20mmで、(1)本発明の密閉部材7を設けないもの、(2)本発明の密閉部材7を設け、該密閉部材7が耐腐食性金属でないもの、(3)本発明の密閉部材7を設け、該密閉部材7が耐腐食性金属であるものを100枚ずつそれぞれ用意した。そして、6ヶ月放置し、その後に、100枚のうち何枚のラミネート電池の電解液が外部に漏れているかを調べた。液漏れをしているかどうかは、pH試験紙をラミネートシートとタブとの間に接触させ、電解液のアルカリ性を示すかどうかで判断した。
【0053】
実験結果は、以下の表に示す通りである。
【0054】
【表1】
【0055】
上記結果に示すように、密閉部材なしの場合では、融着幅20mmの方が融着幅10mmに比較して液漏れ数が少ないものの、5%も液漏れが発生している。これに対し、密閉部材ありの場合では、該密閉部材に耐腐食性があってもなくても、液漏れ発生率はほぼ0パーセントである。
【0056】
この結果からもわかるように、ラミネート電池に本発明の密閉部材を適用すれば、ラミネート電池の液漏れをかなり低減でき、結果として、ラミネート電池の寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のラミネート電池の平面図である。
【図2】 本発明のラミネート電池をタブの伸延方向と直角な方向から見た側面図である。
【図3】 本発明のラミネート電池をタブ方向の伸延方向から見た側面図である。
【図4】 図1に示すラミネート電池のA−A断面図である。
【図5】 本発明のモジュールの一例を示す図である。
【図6】 本発明の組電池の一例を示す図である。
【図7】 本発明の組電池を搭載する自動車の斜視図である。
【符号の説明】
1…ラミネート電池、2…電池要素、3…ラミネートシート、4…タブ、5…結合部材、6…絶縁部材、7…密閉部材、8…モジュール、10…組電池、12…自動車、31…熱融着性樹脂フィルム、32…金属箔、33…樹脂フィルム。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laminated battery, a module in which a plurality of the laminated batteries are connected, an assembled battery in which a plurality of the modules are connected, and a vehicle equipped with the assembled battery.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, motor drive batteries have been developed with the aim of putting electric vehicles (EV), hybrid vehicles (HEV), and fuel cell vehicles (FCV) into practical use. As a battery for driving a motor, the use of a secondary battery that can be repeatedly charged has been proposed.
[0003]
Examples of the secondary battery proposed so far include a can battery having a structure in which battery elements are arranged inside a metal can, and a laminate having a structure in which battery elements are sealed using a laminate sheet. There are batteries. As a power source for a mobile body such as an automobile, a laminated battery that is useful for reducing weight and size is preferable.
[0004]
By the way, when moisture in the air penetrates into the secondary battery, deterioration of battery characteristics is caused by a chemical reaction. Therefore, the battery element of the secondary battery needs to be completely sealed so as not to come into contact with outside air. In particular, since a laminated battery is inferior in sealing property to a can battery, development of a means for ensuring the sealing property of the laminated battery is desired.
[0005]
As a technique for dealing with this problem, for example, there has been made in consideration of the fact that the sealing property of the exterior structure made of a laminate sheet is lowered in the sealing portion into which the electrolyte is injected, and moisture in the outside air is likely to enter ( For example, see
[0006]
If it is applied to a relatively short-term application (for example, a mobile phone normally used for 2 to 3 years), it may be sufficient if the exterior structure has a certain degree of sealing performance. However, if it is applied to a relatively long-term application (for example, an automobile that is usually used for several years, sometimes 10 years or more), it is desirable that the exterior structure has a higher sealing performance. Is done. In particular, when used as a power source for automobiles, since the laminated battery is exposed to vibration and heat, high sealing performance is desired.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-223087
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an exterior structure that maintains hermeticity over a long period of time, thereby maintaining the battery characteristics of the laminated battery over a long period of time.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a battery element having a laminated structure, a laminate sheet for sealing the battery element inside, and the battery element to the outside of the laminate sheet so that the battery element can be electrically connected to the outside. and tabs drawn in, the tub is provided so as to cover a part of the end portion and the tabs of the laminate sheet drawn, have a, a sealing member for sealing said laminate sheet, wherein the sealing member is It is a laminate battery formed by depositing metal on the end of the laminate sheet and a part of the tab by vapor deposition or sputter deposition .
[0010]
【The invention's effect】
The laminate battery of the present invention having the above-described configuration maintains its sealing property for a long period of time, and can prevent moisture in the atmosphere from penetrating into the laminate battery, thereby maintaining the battery characteristics for a long period of time. can do.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0012]
FIG. 1 is a plan view of a laminated battery of the present invention, FIG. 2 is a side view of the laminated battery of the present invention viewed from a direction perpendicular to the extending direction of the tab, and FIG. 3 is a side view of the laminated battery of the present invention viewed from the extending direction in the tab direction. FIG. 4 is a side view of the laminated battery shown in FIG.
[0013]
The first of the present invention is a laminated
[0014]
The
[0015]
The
[0016]
As shown in FIG. 4, the
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
The
[0020]
The sealing
[0021]
When performing the vapor deposition process or the sputter adhesion process, first, as shown in FIGS. 1 to 4, a mask is applied to a part other than the part where the
[0022]
As described above, in the present invention, the sealing
[0023]
Further, in the
[0024]
Further, in the
[0025]
Next, materials for forming the constituent elements of the
[0026]
(Sealing member)
As described above, the sealing
[0027]
In particular, as the material of the sealing
[0028]
Moreover, since the sealing
[0029]
(Coupling member)
The
[0030]
Specifically, it is preferable to use a thermoplastic resin containing a moisture absorbent as the material constituting the
[0031]
Preferably, the
[0032]
In the
[0033]
In the above, the material of the sealing
[0034]
Hereinafter, the case where the laminate battery of the present invention is a lithium ion secondary battery will be briefly described. However, the laminate battery of the present invention is not limited to the lithium ion secondary battery. Examples of the laminate battery of the present invention include a polymer lithium battery, a nickel-hydrogen battery, and a nickel-cadmium battery. Of these, lithium ion secondary batteries excellent in output and energy density are preferable in consideration of applications as power sources for vehicles.
[0035]
[Positive electrode]
The positive electrode has a structure in which a positive electrode material is bound on both surfaces of a positive electrode current collector made of aluminum or the like. As the positive electrode material, various oxides (lithium manganese oxide such as LiMn 2 O 4 ; manganese dioxide; lithium nickel oxide such as LiNiO 2 ; lithium cobalt oxide such as LiCoO 2 ; lithium-containing nickel cobalt oxide; lithium And amorphous vanadium pentoxide containing), chalcogen compounds (titanium disulfide, molybdenum disulfide, etc.), and the like. Among these, lithium manganese oxide or lithium nickel oxide is preferable in consideration of output characteristics of the obtained lithium ion secondary battery.
[0036]
In order to improve conductivity, the positive electrode current collector may be bound together with a conductive material. Examples of the conductive material include artificial graphite, carbon black (for example, acetylene black), nickel powder, and the like.
[0037]
As the positive electrode current collector, for example, an aluminum expanded metal, an aluminum mesh, an aluminum punched metal, or the like can be used. Note that the positive electrode may have a structure in which a positive electrode material is bound to one surface of a positive electrode current collector.
[0038]
[Negative electrode]
The negative electrode has a structure in which a negative electrode material is bound to both surfaces of a negative electrode current collector made of copper or the like. As the negative electrode material, a carbon material that occludes and releases lithium ions can be used. As such carbon materials, natural graphite, artificial graphite, carbon black, activated carbon, carbon fiber, coke, organic precursors (for example, phenol resin, polyacrylonitrile, cellulose, etc.) were synthesized by heat treatment in an inert atmosphere. Examples include carbon. Preferably, the negative electrode is made of an amorphous carbon-based material. In the present application, “amorphous carbon-based material” means a carbon material having no crystal structure, in other words, an amorphous carbon material. Such an amorphous carbon material can be obtained by carbonizing a thermosetting resin. Incidentally, when an amorphous carbon material having a large voltage dependency due to discharge is used, the cycle characteristics of the lithium ion secondary battery when two or more lithium ion secondary batteries are connected in parallel can be improved.
[0039]
As the negative electrode current collector, for example, copper expanded metal, copper mesh, copper punched metal, or the like can be used. Note that the negative electrode may have a structure in which a negative electrode material is bound to one surface of a negative electrode current collector.
[0040]
[Separator]
As the separator, a polyolefin-based microporous separator such as polyethylene or polypropylene can be used, and the separator is impregnated with a non-aqueous electrolyte. The nonaqueous electrolytic solution is prepared by dissolving an electrolyte in a nonaqueous solvent. Nonaqueous solvents include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate (DEC), ethyl methyl carbonate (EMC), γ-butyrolactone (γ-BL ), Sulfolane, acetonitrile, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethoxypropane, dimethyl ether, tetrahydrofuran (THF), 2-methyltetrahydrofuran and the like. Nonaqueous solvents may be used alone or in combination of two or more. Examples of the electrolyte include lithium perchlorate (LiClO 4 ), lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ), lithium boron tetrafluoride (LiBF 4 ), lithium hexafluoroarsenide (LiAsF 6 ), and lithium trifluoromethanesulfonate. Examples include lithium salts such as (LiCF 3 SO 3 ) and bistrifluoromethylsulfonylimide lithium [LiN (CF 3 SO 3 ) 2 ]. The amount of the electrolyte dissolved in the non-aqueous solvent is usually about 0.2 mol / L to 2 mol / L.
[0041]
Examples of the polymer that holds the nonaqueous electrolytic solution include a polyethylene oxide derivative, a polypropylene oxide derivative, a polymer containing the derivative, a copolymer of vinylidene fluoride (VdF) and hexafluoropropylene (HFP), and the like.
[0042]
[Laminate sheet]
The laminate sheet is used as a battery exterior material. In general, a polymer metal composite film in which a heat-fusible resin film, a metal foil, and a resin film having rigidity are laminated in this order is used.
[0043]
As the heat-fusible resin, for example, polyethylene (PE), ionomer, ethylene vinyl acetate (EVA) or the like can be used. As the metal foil, for example, Al foil or Ni foil can be used. As the resin having rigidity, for example, polyethylene terephthalate (PET), nylon or the like can be used. Specifically, PE / Al foil / PET laminated film laminated from the sealing surface side to the outer surface; PE / Al foil / nylon laminated film; Ionomer / Ni foil / PET laminated film; EVA / Al foil / A laminated film of PET; an ionomer / Al foil / PET laminated film or the like can be used. The heat-fusible resin film acts as a seal layer when the battery element is housed inside. A metal foil or a rigid resin film imparts moisture, breathability, and chemical resistance to the exterior material. The laminate sheet can be easily and reliably bonded using ultrasonic fusion or the like.
[0044]
[tab]
A metal selected from copper and iron can be used for the tab, but a metal such as aluminum or stainless steel or an alloy material containing these metals can also be used. Further, nickel can be most preferably used for the surface coating layer, but metal materials such as silver and gold can be used as well.
[0045]
The laminate battery of the present invention can be produced using a known technique that would be conceived by those skilled in the art. For example, the sheet member is arranged at a predetermined position of the tab by using a heat fusion technique. Connect this tab to the battery element. Next, the battery element to which the tab is connected is wrapped with a laminate sheet, and heat-sealed, leaving a sealing portion for injecting the electrolyte. At this time, the tab is pulled out to the outside of the laminate sheet and heat-sealed at a predetermined position. Then, electrolyte solution is inject | poured through a sealing part, a sealing part is closed by heat sealing, and a laminated battery is completed. However, of course, it is not limited to this manufacturing method.
[0046]
The second of the present invention is a module formed by connecting a plurality of the
[0047]
For example, as shown in FIG. 5, the
[0048]
A third aspect of the present invention is an assembled battery formed by connecting a plurality of the above modules in series and / or in parallel. For reference, an example of the assembled
[0049]
For example, as shown in FIG. 6, the assembled
[0050]
A fourth aspect of the present invention is a vehicle on which the assembled
[0051]
The effects of the present invention will be described in more detail using the following examples. However, it goes without saying that the technical idea of the present invention is not limited to the following examples.
[0052]
<Example>
In this embodiment, the laminated battery has a fusion width between the
[0053]
The experimental results are as shown in the following table.
[0054]
[Table 1]
[0055]
As shown in the above results, in the case where there is no sealing member, although the number of liquid leaks is smaller when the fusion width is 20 mm than when the fusion width is 10 mm, liquid leakage occurs as much as 5%. On the other hand, in the case where there is a sealing member, the occurrence rate of liquid leakage is almost 0% regardless of whether or not the sealing member has corrosion resistance.
[0056]
As can be seen from this result, when the sealing member of the present invention is applied to a laminated battery, the liquid leakage of the laminated battery can be considerably reduced, and as a result, the life of the laminated battery can be extended.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a laminated battery of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the laminated battery of the present invention viewed from a direction perpendicular to the extending direction of the tab.
FIG. 3 is a side view of the laminated battery of the present invention as viewed from the extending direction in the tab direction.
4 is a cross-sectional view taken along line AA of the laminated battery shown in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a module of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of an assembled battery according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of an automobile equipped with the assembled battery of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記電池要素を内部に封止するラミネートシートと、
前記電池要素を外部と電気的に接続可能とするために、前記電池要素から前記ラミネートシートの外部に引き出されるタブと、
前記タブが引き出される前記ラミネートシートの端部および前記タブの一部を覆うように設けられ、前記ラミネートシート内を密閉する密閉部材と、
を有し、
前記密閉部材は、蒸着加工またはスパッタ付着加工により前記ラミネートシート端部および前記タブの一部に金属を付着させて形成されるラミネート電池。A battery element having a laminated structure;
A laminate sheet for sealing the battery element therein;
A tab that is drawn from the battery element to the outside of the laminate sheet so that the battery element can be electrically connected to the outside;
A sealing member provided so as to cover an end of the laminate sheet from which the tab is pulled out and a part of the tab, and seals the inside of the laminate sheet;
I have a,
The sealing member is a laminate battery formed by attaching metal to the end portion of the laminate sheet and a part of the tab by vapor deposition or sputter deposition .
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