(57)【要約】【課題】絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けても形状保持性の向上を図ることができるリード部材、非水電解質蓄電デバイスを提供する。【解決手段】帯状のリード導体５，６に、絶縁フィルム７が両面から貼り合わされ、リード導体が絶縁フィルムと共に折り曲げ可能に形成されるリード部材３，４である。リード部材は、折り曲げ位置における、リード導体の厚さＴｃが０.１００ｍｍ〜０.１５０ｍｍの値であり、各絶縁フィルムの厚さＴｉが０.０７５ｍｍ以下の値である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状のリード導体に、絶縁フィルムが両面から貼り合わされ、前記リード導体が前記絶縁フィルムと共に折り曲げ可能に形成されるリード部材であって、
折り曲げ位置における、前記リード導体の厚さが０.１００ｍｍ〜０.１５０ｍｍの値であり、前記各絶縁フィルムの厚さが０.０７５ｍｍ以下の値であるリード部材。
【請求項２】
前記絶縁フィルムは、前記リード導体に接着あるいは溶着される内側層と、封入体に融着される外側層とを有し、前記内側層の厚さと前記外側層の厚さの比率が３：７〜７：３の範囲に設定されている請求項１に記載のリード部材。
【請求項３】
前記リード導体は、アルミニウムあるいはニッケルで形成されている請求項１又は２に記載のリード部材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリード部材を、多層フィルムで形成した封入体で封止してなる非水電解質蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状のリード導体に、絶縁フィルムが両面から貼り合わされ、リード導体が絶縁フィルムと共に折り曲げ可能に形成されるリード部材、及びこのリード部材を用いた非水電解質蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
小型電子機器の電源には、例えば、リチウムイオン電池などの非水電解質電池が用いられている。この非水電解質電池では、正極板、負極板や電解液を封入体に収納すると共に、リード部材を密封封止して外部に取り出した構造が知られている。
リード部材は、例えば、アルミニウム、ニッケル、又はニッケルめっきを施した銅などで形成された帯状のリード導体を有し、このリード導体の一端側が封入体の内部で正極板や負極板に接続されている。
【０００３】
また、リード部材は、リード導体の中間を覆う絶縁フィルムを有している。絶縁フィルムは、封入体で密封封止される位置に配され、リード導体の両面からそれぞれ貼り合わされている。これにより、リード導体の他端側が封入体の外部に引き出される際に、リード導体と封入体とは直に接触しない。
ここで、非水電解質電池を電子機器の収納スペースに収めるために、リード部材を折り曲げて使用する場合がある。仮に、リード部材を絶縁フィルムの位置で折り曲げると、この絶縁フィルムが折り曲げ前の元の状態に戻ろうと反発する現象（スプリングバックとも言う）が発生し、リード部材が収納スペースに収まらないことがある。そのため、例えば、特許文献１には、リード部材を折り曲げやすくするために、折り曲げ位置の片面に、絶縁フィルムを設けない構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−３４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、リード導体の厚さを薄くすれば、リード部材をより容易に折り曲げできることから、スプリングバックを抑制可能になると考えられる。
しかしながら、リード導体の厚さを薄くすると、リード部材が破断しやすくなるという問題がある。このため、絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けてリード部材の破断を防ぎつつ、スプリングバックを抑制できる構造が必要になる。
【０００６】
本発明は、上述のような実情に鑑みてなされたもので、絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けても形状保持性の向上を図ることができるリード部材、非水電解質蓄電デバイスの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるリード部材は、帯状のリード導体に、絶縁フィルムが両面から貼り合わされ、前記リード導体が前記絶縁フィルムと共に折り曲げ可能に形成されるリード部材であって、折り曲げ位置における、前記リード導体の厚さが０.１００ｍｍ〜０.１５０ｍｍの値であり、前記各絶縁フィルムの厚さが０.０７５ｍｍ以下の値である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のリード部材によれば、絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けても、リード導体が絶縁フィルムによる反発力を抑えることができ、リード部材の形状保持性が向上する。また、絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けているため、表裏逆に取り付ける作業ミスを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一形態による非水電解質蓄電デバイスの概略を説明する図である。
【図２】本発明の一形態によるリード部材の詳細を説明する図である。
【図３】本発明の一形態によるリード部材の詳細を説明する図である。
【図４】リード部材の折り曲げ試験を説明する図である。
【図５】スプリングバック量の計測結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図により本発明の一形態による非水電解質蓄電デバイスやリード部材を説明する。図１（Ａ）は、非水電解質電池の組み立てを説明する図、図１（Ｂ）はその外観を示す図であり、図２は、リード部材の取り出し状態を説明する図である。図中、１は封入体、２は積層電極群、３，４はリード部材、５，６はリード導体、７は絶縁フィルム、８はシール部を示す。
【００１１】
非水電解質蓄電デバイスは、リチウムイオン電池などの非水電解質電池、電気二重層コンデンサ（ＥＤＬＣ）やリチウムイオンキャパシタなどのキャパシタなどを含む。
非水電解質電池は、正極板及び負極板がセパレータを介して積層された積層電極群２を有し、積層電極群２と電解液が封入体１に収納されている。リード部材３の一端側が正極板に接続され、リード部材４の一端側が負極板に接続され、リード部材３，４の他端側は、シール部８から密封封止した状態で外部に取り出されている。
【００１２】
封入体１は、非水電解質電池の外装ケースをなし、後述する金属箔層の両面に樹脂フィルムを貼り合わせた多層フィルムで形成されている。シール部８は、多層フィルムの周縁に位置し、熱溶着により密封される。
リード部材３，４には、封入体１からの取り出し部分に絶縁フィルム７が貼り付けられる。絶縁フィルム７は、封入体１の樹脂フィルムに融着してシール性の低下を防止すると共に、リード部材３，４と封入体１の金属箔層との電気的接触を防止する機能を有している。
【００１３】
次に、図３により、リード部材３，４の詳細について説明する。図３（Ａ）はリード部材の平面図、図３（Ｂ）はリード部材の断面図である。
リード部材３，４は帯状のリード導体５，６を有している。リード導体５，６は、導体厚Ｔｃが０.０５０ｍｍ〜０.５００ｍｍ程度の薄い導体箔を、導体幅ｄが例えば５ｍｍ程度の長方形状にカットして形成されている。
【００１４】
リード導体５，６は、例えば、アルミニウム、ニッケル、又はニッケルめっきを施した銅などで形成される。なお、リチウムイオン電池やリチウムイオンキャパシタでは、正極側のリード導体にはアルミニウムが使用され、負極側のリード導体にはニッケルやニッケルめっきを施した銅などが使用される。電気二重層コンデンサでは、正極側及び負極側のリード導体にもアルミニウムが使用される。
【００１５】
リード部材３，４は、リード導体５，６の中間を覆う絶縁フィルム７を有している。絶縁フィルム７は、シール部８で密封封止される位置に配され、リード導体５，６の両面からそれぞれ貼り合わされている。この絶縁フィルム７には、その絶縁長Ｉがリード導体５，６の長さよりも短いもの（例えば１０ｍｍ程度）が用いられ、絶縁フィルム７の幅が導体幅ｄより広いものが用いられる。
【００１６】
絶縁フィルム７は、図３（Ｂ）に示すように、リード導体５，６の金属面に接着又は溶着する内側層（接着層とも言う）７ａと、封入体１に融着される外側層（耐熱層とも言う）７ｂとの２層で形成することができる。
内側層７ａは、例えば、特殊ポリプロピレン（融点１４０℃）が用いられ、加熱溶融によりリード導体５，６の金属面に予め密着されており、導体界面で良好な密封封止を図る。
【００１７】
外側層７ｂは、例えば、耐熱ポリプロピレンのような、内側層７ａよりも融点の高い材料が用いられる。このため、外側層７ｂは、内側層７ａの加熱溶融時には溶融せず、封入体１との密封封止時に溶融して封入体１に融着される。
封入体１は、例えば、内層フィルム１ａ、金属箔層１ｂ、外層フィルム１ｃによる少なくとも３層の多層フィルムで形成されている。
【００１８】
内層フィルム１ａは、例えば、ポリオレフィン樹脂（例：無水マレイン酸変性低密度ポリエチレン又はポリプロピレン）等が用いられ、電解液で溶解されない材料が選択されている。金属箔層１ｂは、例えば、アルミニウム、銅、ステンレス等の薄い金属箔が用いられ、電解液に対する密封性が高められている。外層フィルム１ｃは、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等が用いられ、金属箔層１ｂを保護している。
【００１９】
ところで、取り出されたリード部材が、封入体の形状に合うように、絶縁フィルムの位置で折り曲げて使用されることがある。リード導体を絶縁フィルムと共に折り曲げると、スプリングバックが発生する場合がある。本発明者は、実験を重ねて解析したところ、スプリングバックの抑制は、導体厚や絶縁厚を単に薄くするのではなく、導体厚と絶縁厚とのバランスに依存するという新たな知見を得た。
【００２０】
そして、この知見に基づき、折り曲げ位置では、図３（Ｂ）に示した導体厚Ｔｃが０.１００ｍｍ〜０.１５０ｍｍの値であり、絶縁厚Ｔｉが０.０５０ｍｍ〜０.０７５ｍｍの値を設定している。導体厚Ｔｃや絶縁厚Ｔｉを設定するための実験内容について以下に説明する。
【００２１】
図４は、リード部材の折り曲げ試験を説明する図である。図４（Ａ）に示すように、まず、厚さ０.２００ｍｍの帯状の金属板Ｐを準備し、この金属板Ｐの先端Ｐ１が絶縁フィルム７を支持できるように、リード導体５，６に添える。次いで、金属板Ｐの先端Ｐ１を支点にしてリード部材３，４を、図４（Ｂ）に示すように１８０°折り曲げる。その後、折り曲げたリード部材３，４から金属板Ｐを外し、折り曲げたリード部材３，４が折り曲げ前の状態に戻る角度をスプリングバック量とする。
【００２２】
図５は、スプリングバック量の計測結果を示す図である。この実験には、図３（Ｂ）に示す絶縁長Ｉが１０ｍｍの絶縁フィルム、導体幅ｄが５ｍｍのアルミニウム製のリード導体を用い、分度器を用いて上記スプリングバック量を測定し、サンプル数３の平均値を求めている。
そして、図３（Ｂ）で説明した導体厚Ｔｃが、０.０５０ｍｍ（弾性率８３４０ＭＰａ），０.０８０ｍｍ（弾性率８７５０ＭＰａ），０.１００ｍｍ（弾性率９２４０ＭＰａ），０.１５０ｍｍ（弾性率９３５０ＭＰａ）の４種類のリード導体に対して絶縁フィルムの厚みを変更し、そのスプリングバック量を調べた。
【００２３】
まず、図３（Ｂ）で説明した絶縁厚Ｔｉが０.０５０ｍｍ（弾性率４３２ＭＰａ）であり、接着層に相当する内側層のみで形成され、外側層を有しない構造の絶縁フィルムを用いて折り曲げたところ、導体厚Ｔｃが０.０５０ｍｍの場合には、スプリングバック量が３８°であった。
一方、同じ絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.０８０ｍｍの場合には、スプリングバック量が１４°になり、スプリングバック量は低減された。
【００２４】
また、同じ絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.１００ｍｍの場合、スプリングバック量が９°となった。さらに、この絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.１５０ｍｍの場合には、スプリングバック量が０°となった。
絶縁厚Ｔｉが０.０５０ｍｍの絶縁フィルムを用いる場合、例えば、スプリングバック量が１５°以下になるものとして、導体厚Ｔｃは０.０８０ｍｍ以上が好ましいことが分かる。しかし、リード導体の破断しやすさを考慮すると、導体厚Ｔｃは０.１００ｍｍ以上のリード導体が望ましい。
【００２５】
次に、絶縁厚Ｔｉが０.０７５ｍｍ（弾性率４１５ＭＰａ）であり、内側層と外側層の２層構造の絶縁フィルムを用いた。なお、内側層は０.０３０ｍｍの厚み、外側層は０.０４５ｍｍの厚みで形成されている（内側層と外側層との比率は４：６である）。
この２層構造の絶縁フィルムを用いて折り曲げたところ、導体厚Ｔｃが０.０５０ｍｍの場合には、スプリングバック量が７０°であった。
【００２６】
また、同じ絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.０８０ｍｍの場合には、スプリングバック量が３２°になり、半分以下のスプリングバック量となった。
一方、同じ絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.１００ｍｍの場合、スプリングバック量が１５°となり、さらに、この絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.１５０ｍｍの場合には、スプリングバック量が０°となった。
【００２７】
すなわち、絶縁厚Ｔｉが０.０７５ｍｍの絶縁フィルムを用いる場合、例えば、スプリングバック量が１５°以下になるものとして、導体厚Ｔｃは０.１００ｍｍ以上のリード導体が適当であることが分かる。
なお、図５には記載していないが、例えば、絶縁厚Ｔｉが０.０７５ｍｍの２層構造を用いる場合、密封封止機能や導通防止機能を果たす点を考慮すると、内側層や外側層は０.０２２５ｍｍ以上の厚みが必要であると考えられる。このため、絶縁フィルムの機能を果たし、かつ、スプリングバック量が抑えられる範囲としては、内側層と外側層の厚さの比率が３：７〜７：３の範囲が適当である。
【００２８】
続いて、絶縁厚Ｔｉが０.１１０ｍｍ（弾性率４５１ＭＰａ）であり、内側層と外側層の２層構造であって、内側層は０.０５５ｍｍの厚み、外側層は０.０５５ｍｍの厚みで形成されている絶縁フィルムを用いた。
この絶縁フィルムを用いて折り曲げたところ、導体厚Ｔｃが０.０５０ｍｍの場合には、スプリングバック量が７２°となった。
【００２９】
また、同じ絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.０８０ｍｍの場合には、スプリングバック量が４０°と半分近くになった。また、この絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.１００ｍｍの場合には、スプリングバック量が３６°となった。
一方、同じ絶縁フィルムを用い、導体厚Ｔｃが０.１５０ｍｍの場合には、スプリングバック量が１０°となった。
【００３０】
絶縁厚Ｔｉが０.１１０ｍｍを用いる場合、例えば、スプリングバック量が１５°以下になるものとして、導体厚Ｔｃは０.１５０ｍｍ以上が好ましいことが分かる。しかし、リード部材の総厚が大きくなるので、非水電解質蓄電デバイス用の導体厚Ｔｃとしては適当でない。
以上のように、本発明の一形態によれば、上述した知見に基づき、折り曲げ位置における、リード導体の厚さが０.１００ｍｍ〜０.１５０ｍｍの値であり、各絶縁フィルムの厚さが０.０５０ｍｍ〜０.０７５ｍｍの値に設定している。これは、リード導体の厚さに対する絶縁フィルムの厚さで見ると、３３.３％〜７５.０％の範囲に相当する。
【００３１】
これにより、絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けても、リード導体が絶縁フィルムによる反発力を抑えることができ、リード部材の形状保持性が向上する。また、絶縁フィルムを折り曲げ位置の両面に設けているため、折り曲げに伴うリード部材の破断を防止することができる。
また、リード部材を折り曲げて使用しても、その折り曲げた状態のまま保持されるため、非水電解質蓄電デバイスを電子機器に組み込んだ後も、その収納スペースに収まり続けることができる。
【００３２】
また、絶縁フィルムによる反発力は、内側層の厚みや外側層の厚みの影響を受けるが、内側層の厚さと外側層の厚さの比率を３：７〜７：３の範囲に設定すれば、絶縁フィルムがその反発力を小さくすることができ、リード部材の形状保持性をより一層向上可能となる。
また、上記の設定により、アルミニウム製のリード導体であっても絶縁フィルムによる反発力を抑えることができ、製造コストの低いリード部材を提供することができる。なお、折り曲げの実験から７日間経過後に再び測定したところ、同様の評価が得られている。
【００３３】
なお、実験結果には示していないが、ニッケル製のリード導体を用いて同様の折り曲げると、アルミニウム製に比して弾性率の高いため、非常に良好な形状保持性が得られている。
【符号の説明】
【００３４】
１…封入体、１ａ…内層フィルム、１ｂ…金属箔層、１ｃ…外層フィルム、２…積層電極群、３，４…リード部材、５，６…リード導体、７…絶縁フィルム、７ａ…内側層、７ｂ…外側層、８…シール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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