(57)【要約】【課題】水蒸気バリアに影響するヒートシール幅を狭くすることなく、ラミネートフィルムの局所的な剥離強度調整を可能とするラミネート型電池を提供する。【解決手段】正電極端子９を接続する正極板１と負電極端子８を接続する負極板２とをセパレータ３を介して積層してなる電池要素４と、前記電池要素４を収納する凹部７ａ，７ｂを有し前記凹部７ａ，７ｂ外方の外周縁１１が封口される二枚のラミネートフィルム５，６とを備えたラミネート型電池１２において、前記正電極端子及び前記負電極端子は、両者の端部が前記外周縁から外方へ突出するようにタブフィルム１０を介して前記外周縁に設けられ、前記正電極端子及び前記負電極端子のいずれか一方又は双方の表面と前記ラミネートフィルムの融着部５ｃ、６ｃとが密着して形成される切掛部１３を前記タブフィルムの前記電池要素側の側面側に備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正電極端子（９）を接続する正極板（１）と負電極端子（８）を接続する負極板（２）とをセパレータ（３）を介して積層してなる電池要素（４）と、前記電池要素（４）を収納する凹部（７ａ，７ｂ）を有し前記凹部（７ａ，７ｂ）外方の外周縁（１１）が封口される二枚のラミネートフィルム（５，６）とを備えたラミネート型電池（１２）において、
前記正電極端子及び前記負電極端子は、両者の端部が前記外周縁から外方へ突出するようにタブフィルム（１０）を介して前記外周縁に設けられ、
前記正電極端子及び前記負電極端子のいずれか一方又は双方の表面と前記ラミネートフィルムの融着部（５ｃ、６ｃ）とが密着して形成される切掛部（１３）を前記タブフィルムの前記電池要素側の側面側に備えることを特徴とするラミネート型電池。
【請求項２】
前記タブフィルムは酸変性ポリプロピレンでなることを特徴とする請求項１に記載のラミネート型電池。
【請求項３】
前記融着部は未変性ポリプロピレンでなることを特徴とする請求項１又は２に記載のラミネート型電池。
【請求項４】
前記融着部は前記タブフィルムの前記電池要素側の側面に密着することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のラミネート型電池。
【請求項５】
前記切掛部は、前記正電極端子又は前記負電極端子の軸方向に１００μｍ以上の幅を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のラミネート型電池。
【請求項６】
前記切掛部の剥離強度は、１００Ｎ／１５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のラミネート型電池。
【請求項７】
前記各凹部は前記外周縁に対して非対称な形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のラミネート型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装にラミネートフィルムを用いる電池に関し、特には、ラミネートフィルムの電池要素を封止する形態に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話をはじめとした携帯型の電池使用機器には充放電容量が大きなリチウムイオン電池等が広く用いられている。また、電気自動車、電動自転車、電動工具、電力貯蔵等の用途においても、高出力の二次電池が求められている。
【０００３】
これら高出力の電池においては、電池の容積あるいは質量当たりのエネルギー密度を大きくするために、電池の外装容器として、管型や角型などのアルミニウム製の材料に代え、少なくとも熱可塑性フィルムと金属箔を積層して薄肉化が可能なラミネートフィルムを使用したラミネート型電池が広く用いられている。ラミネートフィルムは、その外周縁が熱融着等により封口されラミネート容器となされて電池要素を封止する。
【０００４】
ところが、ラミネート型電池は、その電池要素が、作動中（充放電中）にジュール熱を発生することから、ラミネート容器の内部が６０℃前後に昇温する。さらに、短絡や異常な充放電があった場合には、１００℃を越す内部温度となる場合がある。この昇温により、電池要素を構成する電解液が気化し、その気化物により、ラミネート容器の内圧が急激に上昇する。そして、ラミネート容器の強度がこの内圧に耐えきれなくなったとき、ラミネート容器は破裂する虞がある。
【０００５】
この問題を解決するものとしては、例えば、特許文献１に開示された技術がある。特許文献１に記載された薄型電池用発電要素を収納するための袋体は、その周縁がヒートシール部に形成され、ヒートシール部の一部が、他のヒートシール部のシール幅よりも狭くなるよう内縁から外縁に向かって切欠状に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−９３４８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来技術のようにヒートシール周縁部の一部に切欠を設けた場合、切欠部のヒートシール幅が狭いため、その部分の水蒸気バリア性が劣る。その結果、外部から水分が浸入し、電解液と反応することでラミネート容器の内圧が逆に上昇することになる。また、切欠部を形成することにより局所的な応力集中が生起するため、内圧上昇時にラミネート容器自体の歪みが生じ、電池要素を短絡させる可能性がある。
【０００８】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、水蒸気バリアに影響するヒートシール幅を狭くすることなく、ラミネートフィルムの局所的な剥離強度調整を可能とするラミネート型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、正電極端子（９）を接続する正極板（１）と負電極端子（８）を接続する負極板（２）とをセパレータ（３）を介して積層してなる電池要素（４）と、前記電池要素（４）を収納する凹部（７ａ，７ｂ）を有し前記凹部（７ａ，７ｂ）外方の外周縁（１１）が封口される二枚のラミネートフィルム（５，６）とを備えたラミネート型電池（１２）において、前記正電極端子及び前記負電極端子は、両者の端部が前記外周縁から外方へ突出するようにタブフィルム（１０）を介して前記外周縁に設けられ、前記正電極端子及び前記負電極端子のいずれか一方又は双方の表面と前記ラミネートフィルムの融着部（５ｃ、６ｃ）とが密着して形成される切掛部（１３）を前記タブフィルムの前記電池要素側の側面側に備えることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、正電極端子及び負電極端子は、両者の端部が外周縁から外方へ突出するようにタブフィルム（１０）を介して外周縁に設けられ、正電極端子及び負電極端子のいずれか一方又は双方の表面とラミネートフィルムの融着部（５ｃ、６ｃ）とが密着して形成される切掛部（１３）がタブフィルムの電池要素側の側面側に設けられる。
【００１１】
よって、ラミネートフィルムの剥離の切っ掛けとなる切掛部の密着力を低くすることができ、ラミネート容器の内圧が比較的低いときでもラミネートフィルムを容易に剥離させラミネート容器の内圧解放を確実に実施することができるという優れた効果を奏する。また、正負電極端子で合わせて一乃至四の任意の箇所に切掛部を設けることができるので、内圧解放をより確実にするとともに、剥離強度調整を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のラミネート型電池の外観及び一部を切開したラミネートフィルムの内部を示す斜視図である。
【図２】図１のII−II線により正負電極間を詳細に示す拡大断面図である。
【図３】ラミネートフィルム同士を熱融着するときの概要を示す断面図である。
【図４】切掛部が剥離されてラミネート容器の内圧が解放された状況を示す拡大断面図である。
【図５】切掛部の有無によって剥離強度の挙動が変化する形態を示すグラフである。
【図６】各実施例の内圧解放部、開封箇所及び判定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。但し、本明細書中の全図において相互に対応する部分には同一符号を付し、重複部分においては後述での説明を適時省略する。
【００１４】
図１及び図２に示すように、ラミネート型電池１２は、電池要素４を二枚のラミネートフィルム５、６の間に配設し、電解質を非水溶媒に溶解させた電解液とともに封止してなる。電池要素４は、ラミネートフィルム５及びラミネートフィルム６のいずれか一方又は双方にエンボス加工等の方法で形成した凹部７ａ，７ｂに収納されている。図１及び図２には、ラミネートフィルム５に凹部７ａが，ラミネートフィルム６に凹部７ｂがそれぞれ設けられた例を示す。
【００１５】
電池要素４は、正極板１と負極板２とがセパレータ３を介して積層されたものが複数組さらに積層されてなる。電池要素４は、凹部７ａ，７ｂの底面の長方形より僅か小さい長方形の面を含む直方体の形状を有する。ラミネートフィルム５，６の外周縁１１は、凹部７ａ，７ｂの外周外方で二枚のラミネートフィルム５，６が相互に当接する面であって、加熱融着等の方法によって封口されている。正極板１に接続した正電極端子９及び負極板２に接続した負電極端子８は、ラミネートフィルム５，６の外周縁１１でタブフィルム１０を介して封口され、両者の端部が外周縁１１の外方へ突出している。
【００１６】
タブフィルム１０は、酸変性のポリプロピレンでなり、極性があるので、接着性を有する。タブフィルム１０は、単層又は２層以上の多層構成をとることができる。
【００１７】
正極板１は、正極活物質、導電剤及び結着剤からなる正極合材を適切な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを正極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製することができる。
【００１８】
負極板２は、負極活物質、導電剤及び結着剤からなる負極合材を適切な溶媒に懸濁させて混合し、スラリーとしたものを負極集電体の片面または両面に塗布し、乾燥することで作製することができる。
【００１９】
正電極端子９は、各正極板１から取り出された電力をラミネートフィルム５，６の外部へ導くタブ状の部材であって、４００μｍ厚のアルミニウム板でなる。負電極端子８は、各負極板２から取り出された電力をラミネートフィルム５，６の外部へ導くタブ状の部材であって、２００μｍ厚の銅板でなる。銅板は、密着性を向上させるためにニッケルメッキを行うことができる。また正電極端子９及び負電極端子８は、耐食性を向上させるために、化成処理を行うこともできる。なお、図１には、正電極端子９及び負電極端子８は、凹部７ａ，７ｂの両短辺側のラミネートフィルム５，６にそれぞれ設けられるように示したが、凹部７ａ，７ｂの両長辺側のラミネートフィルム５，６にそれぞれ設けられるようにしてもよい。また、正電極端子９及び負電極端子８は、凹部７ａ，７ｂの短辺及び長辺のいずれか一方の辺に対応するラミネートフィルム５，６に併設されるようにしてもよい。
【００２０】
セパレータ３は、正極板１及び負極板２を電気的に絶縁し、電解液を保持する役割を有する。セパレータ３は、例えば、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）の多孔膜を用いることができる。なお、セパレータ３は、正極板１と負極板２との絶縁を担保するため、正極板１及び負極板２よりもさらに大きい外形状を有することが好ましい。
【００２１】
ラミネートフィルム５，６は、二軸延伸ポリエステル樹脂（ポリエチレンテレフタレート）及び二軸延伸ポリアミド樹脂（ナイロン）等からなる外装部５ａ，６ａと、アルミ箔等でなるコア部５ｂ，６ｂと、無延伸ポリオレフィン樹脂（ポリプロピレン）等でなる融着部５ｃ，６ｃとを上述の順に熱融着又は接着剤により貼り合わせたものである。外装部５ａ，６ａは、一般に延展性を持つコア部の引っ張り強度、突き刺し強度、屈曲弱さ等を補強する。コア部５ｂ，６ｂは、穴のない材料を用いることでフィルム面を透過する方向（ラミネートフィルムの厚さ方向）の気密・液密構造を達成させている。融着部５ｃ，６ｃは、電解液に対する耐食性を有するとともに、電池要素４を収納するラミネートフィルム５，６同士を熱融着させる。融着部５ｃ，６ｃは、未変性のポリプロピレンでなり無極性のため接着性はないが、無延伸であるため熱融着が可能となる。各部の厚さは、一例として、外装部５ａ，６ａが３０μｍであり、コア部５ｂ，６ｂが４０μｍであり、融着部５ｃ，６ｃが８０μｍである。
【００２２】
次に、図３に基づいて、ラミネートフィルム５，６の熱融着による封口方法について説明する。なお、図３では、正電極端子９側についてのみ示すが、負電極端子８側も同様に実施することができる。
【００２３】
タブフィルム１０を両面に付着した正電極端子９を挟むように、ラミネートフィルム５外周縁１１の融着部５ｃとラミネートフィルム６外周縁１１の融着部６ｃとを対向配設させる。このとき、正電極端子９は、タブフィルム１０の電池要素４側の側面が、凹部７ａ，７ｂ開口角より僅かに外方の外周縁１１の対向面に位置するように配置される。
【００２４】
この状態で、対向する外周縁１１の両外側から、融着部５ｃ，６ｃが溶融する適宜な温度に温調された一対のヒートシールバー１４を相互に近接移動させて外周縁１１に当接させる。そして、ヒートシールバー１４同士を適宜な圧力で締め付けることにより、ラミネートフィルム５，６の正電極端子９が設けられない部分の外周縁１１同士が熱融着される。ラミネートフィルム５，６の正電極端子９が設けられた部分の外周縁１１は、タブフィルム１０と密着している。
【００２５】
このとき、融着部５ｃ，６ｃの未変性ポリプロピレンは溶融・流動してタブフィルム１０の電池要素４側の側面及び正電極端子９の表面に密着する。その結果、図２に示すように、タブフィルム１０の電池要素４側の側面と凹部７ａ，７ｂ開口角近傍との間に、ラミネートフィルム５，６の融着部５ｃ，６ｃを構成する未変性ポリプロピレンがタブフィルム１０の側面及び正電極端子９の表面に密着する切掛部１３が形成される。なお、切掛部１３は、正電極端子９の表裏面のいずれか一方又は双方に設けることができる。また、切掛部１３は、負電極端子８の表裏面のいずれか一方又は双方に設けることができる。さらに、切掛部１３は、正電極端子９及び負電極端子８のいずれか一方に設けることができる。すなわち、切掛部１３は、正負電極端子で合わせて一乃至四の任意の箇所に設けることができる。
【００２６】
切掛部１３は、図２及び図４に示すように、凹部７ａ，７ｂを封口して形成したラミネート容器内の圧力が所定値まで上昇したとき正電極端子９の表面からラミネートフィルム５，６が剥離するように、正電極端子９の軸方向に適宜な幅Ｌで延設されている。幅Ｌの寸法は、１００μｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
そして、切掛部１３の剥離が切っ掛けとなって、タブフィルム１０は正電極端子９の表面から容易に剥離され、間隙Ｇが形成される。その結果、ラミネート容器内の圧力が解放される。
【００２８】
ここで、図５に基づいて、ラミネート容器の内圧解放の形態を説明する。図５は、内圧によるラミネートフィルムの変位量（伸び量）を横軸とし、剥離強度（荷重）を縦軸として、切掛部１３を有する本発明のものと、切掛部１３を有しない従来のものとの剥離強度の挙動を比較して示すグラフである。
【００２９】
切掛部１３を有しない従来のものでは、タブフィルムは凹部角から電池要素側へ突出するように延設されている。そのため、切掛部がラミネートフィルムのコア部と電極端子表面との中間に位置することになって、応力が分散される。また、切掛部は、共にポリプロピレン系の樹脂でなる融着部とタブフィルムとの間にあるので、密着力が強い。
【００３０】
したがって、ラミネート容器の内圧が上昇しても切掛部で剥離することはなく、ラミネートフィルムの外周縁以外の箇所が破断することになる。この時点を図５においてＡで示す。Ａにおける剥離強度（荷重）の一例は、ラミネートフィルムの長さ１５ｍｍあたり１７０Ｎであり、これはラミネート容器の内圧１．１ＭＰａに相当する。
【００３１】
これに対し、切掛部１３を有する本発明のものでは、図２に示すように、タブフィルム１０の電池要素４側の側面が、凹部７ａ，７ｂ開口角より僅か外方に位置している。そのため、切掛部１３がラミネートフィルム５，６のコア部５ｂ，６ｂと正電極端子９又は負電極端子８の表面との間で正電極端子９又は負電極端子８の表面側に偏った箇所に位置することになって、応力が切掛部１３に集中する。また、切掛部１３は、未変性ポリプロピレン（非極性）でなる融着部５ｃ，６ｃとアルミニウムや銅（有極性）でなる正電極端子９又は負電極端子８との間に形成され、両者それぞれは異なった材質と極性を有するので、相互間の密着力が弱い。
【００３２】
したがって、ラミネート容器の内圧が比較的低い所定値まで上昇すれば切掛部１３は容易に剥離する。この時点を図５においてＢで示す。Ｂにおける剥離強度の一例は、ラミネートフィルムの長さ１５ｍｍあたり９０Ｎであり、これはラミネート容器の内圧０．６ＭＰａに相当する。このことから、切掛部１３の剥離強度は、１００Ｎ／１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
このように、切掛部１３を設けることにより、図５においてＤで示す剥離強度の低減が実現できるので、ラミネート容器の安全弁として選択的開封が可能となる。
【００３４】
切掛部１３の実施例としては、図６に示すように、実施例１乃至５で内圧解放部、開封箇所及び判定を示す。また、切掛部を有しないものとして比較例１を示す。
【００３５】
図６によれば、実施例１乃至５のように切掛部１３を様々な内圧解放部と開封箇所に設定した結果、それら全てにおいてラミネート容器の内圧は０．６ＭＰａ以下で解放され良好（○）という判定がなされている。これに対し、比較例１では、切掛部を有しないので、ラミネート容器の内圧が１．１ＭＰａ以上となっても解放されず、ラミネート容器が破袋して電池要素の一部が飛散した。そのため、比較例１は不良（×）という判定がなされている。
【００３６】
ところで、上述した切掛部は、正負電極端子に設けられたものであるが、それらとは異なる位置に配設した電圧検出線や温度検出線等に、本発明の切掛部と同様な切掛部を設けることが可能である。
【００３７】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【００３８】
例えば、凹部７ａ，７ｂは外周縁１１に対して対称な形状のものとして説明したが、各凹部が外周縁１１に対して非対称な形状としてもよい。そのときには、深さが深い凹部側の切掛部がより剥離し易くなる。
【００３９】
以上詳述したことから明らかなように、本実施形態のラミネート型電池１２によれば、正電極端子９及び負電極端子８は、両者の端部が外周縁１１から外方へ突出するようにタブフィルム１０を介して外周縁１１に設けられ、正電極端子９及び負電極端子８のいずれか一方又は双方の表面とラミネートフィルム５，６の融着部５ｃ、６ｃとが密着して形成される切掛部１３がタブフィルム１０の電池要素４側の側面側に設けられる。
【００４０】
よって、ラミネートフィルム５，６の剥離の切っ掛けとなる切掛部１３の密着力を低くすることができるので、ラミネート容器の内圧が比較的低いときでもラミネートフィルムを容易に剥離させラミネート容器の内圧解放を確実に実施することができるという優れた効果を奏する。また、正負電極端子で合わせて一乃至四の任意の箇所に切掛部１３を設けることができるので、内圧解放をより確実にするとともに、剥離強度調整を容易にすることができる。
【００４１】
また、タブフィルム１０は酸変性ポリプロピレンでなるので、切掛部１３の剥離強度を効果的に低下させることができる。
【００４２】
また、融着部５ｃ，６ｃは未変性ポリプロピレンでなるので、切掛部１３の剥離強度を効果的に低下させることができる。
【００４３】
また、切掛部１３は、正電極端子９又は負電極端子８の軸方向に１００μｍ以上の幅を有するので、ラミネートフィルム５，６の剥離強度を最適に調整することができる。
【００４４】
また、切掛部１３の剥離強度は、１００Ｎ／１５ｍｍ以下であるから、ラミネートフィルム５，６を安全・確実に剥離させることができる。
【００４５】
また、各凹部７ａ，７ｂは外周縁１１に対して非対称な形状であるから、深さが深い凹部側の切掛部がより剥離し易くなり、剥離強度の調整が容易になる。
【符号の説明】
【００４６】
１    正極板
２    負極板
３    セパレータ
４    電池要素
５、６    ラミネートフィルム
５ｃ、６ｃ    融着部
７    凹部
８    負電極端子
９    正電極端子
１０    タブフィルム
１１    外周縁
１２    ラミネート型電池
１３    切掛部
【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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【図６】
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