(57)【要約】  製造が容易であって、ショートリスクが低く、かつ、電池全体のエネルギー密度が向上した密閉型蓄電池を提供する。周縁にフランジ部を有する凹部が形成された第１の金属板と、前記凹部に収容された積層電極体と、前記フランジ部及び前記凹部を覆う第２の金属板とを備える電池であって、前記第１の金属板及び前記第２の金属板は電極を兼ね、前記フランジ部は、前記第２の金属板と、熱溶着樹脂を介して接合されており、前記フランジ部と前記第２の金属板の接合部は、前記凹部の側に折り返されており、前記凹部の側に折り返されている前記フランジ部の外縁は、前記凹部の側に折り返されている前記第２の金属板の外縁よりも突出している。
2015115080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁にフランジ部を有する凹部が形成された第１の金属板と、前記凹部に収容された積層電極体と、前記フランジ部及び前記凹部を覆う第２の金属板とを備える密閉型蓄電池であって、
前記第１の金属板及び前記第２の金属板は電極を兼ね、
前記フランジ部は、前記第２の金属板と、熱溶着樹脂を介して接合されており、
前記フランジ部と前記第２の金属板の接合部は、前記凹部の側に折り返されており、
前記凹部の側に折り返されている前記フランジ部の外縁は、前記凹部の側に折り返されている前記第２の金属板の外縁よりも突出している、密閉型蓄電池。
【請求項２】
前記フランジ部において、前記第２の金属板の外縁よりも突出している部位は、前記熱溶着樹脂を備える、請求項１に記載の密閉型蓄電池。
【請求項３】
前記フランジ部及び前記第２の金属板の接合部は、折り返し用凹部に沿って折り返されている、請求項１または請求項２に記載の密閉型蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極を兼ねる２枚の金属板を備える密閉型蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
密閉型蓄電池として、特許文献１には、図１に示す斜視図及び図２に示す図１のＡ１−Ａ２断面図に示すように、電極を兼ねる２枚の金属からなる外装体を用い、少なくとも一方の金属には周縁にフランジ部を有する凹部が形成され、２枚の金属を接着用フィルムにより密封した電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１の技術により、外装体から金属端子を突出させる必要がなくなるため、電池の生産効率は向上するが、２枚の金属を接着するフランジ部により、電池全体のエネルギー密度が低下するという課題がある。【０００５】
本発明は、製造が容易であって、ショートリスクが低く、かつ、電池全体のエネルギー密度が向上した密閉型蓄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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の密閉型蓄電池は、周縁にフランジ部を有する凹部が形成された第１の金属板と、前記凹部に収容された積層電極体と、前記フランジ部及び前記凹部を覆う第２の金属板とを備える電池であって、前記第１の金属板及び前記第２の金属板は電極を兼ね、前記フランジ部は、前記第２の金属板と、熱溶着樹脂を介して接合されており、前記フランジ部と前記第２の金属板の接合部は、前記凹部の側に折り返されており、前記凹部の側に折り返されている前記フランジ部の外縁は、前記凹部の側に折り返されている前記第２の金属板の外縁よりも突出している、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の密閉型蓄電池は、第１の金属板のフランジ部と第２の金属板の接合部が、凹部の側に折り返されているので、電池全体のエネルギー密度が向上する。また、凹部の側に折り返されているフランジ部の外縁が、凹部の側に折り返されている第２の金属板の外縁よりも突出するようにしたので、ショートリスクの低い電池を容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】特許文献１の電池の斜視図及びＡ１−Ａ２断面図である。
【図２】実施形態の一例である電池の斜視図である。
【図３】図２に示すＢ１−Ｂ２断面のＢ２片側部分を示した断面図である。
【図４】実施形態の一例に用いた第１の金属板１０１及び第２の金属板１０２の平面図である。
【図５】変形例１に用いた第１の金属板１０１の平面図及びＣ１−Ｃ２断面図である。
【図６】変形例２の電池の斜視図である。
【図７】変形例３の電池の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１０】
（第１実施形態）
図２は、本発明の第１実施形態に係る密閉型蓄電池の外観構成を示す斜視図、図３は、図２に示すＢ１−Ｂ２断面のＢ２片側部分を示した断面図である。
【００１１】
電池１００は、図３及び図４に示すように、周縁にフランジ部１０１ａを有する凹部１０１ｂが形成された第１の金属板１０１と、凹部に収容された積層電極体（図示せず）と、フランジ部１０１ａ及び凹部１０１ｂを覆う第２の金属板１０２を備える。第１の金属板１０１及び第２の金属板１０２は、それぞれ電極を兼ねた外装体である。フランジ部１０１ａは、第２の金属板１０２と、熱溶着樹脂１０３を介して接合されている。フランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２は、凹部１０１ｂの側面に沿って折り返されるとともに、折り返されているフランジ部１０１ａの外縁は、第２の金属板１０２の外縁よりも突出している。
【００１２】
上記の電池１００の製造方法を、以下に説明する。
＜正極の作製＞
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2 を９４重量部と、導電助剤としてカーボンブラックを３重量部と、バインダーとしてのポリフッ化ビニリデンを３重量部とを溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極用スラリーを調製した。得られた正極用スラリーを厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、乾燥して、正極活物質層を形成し、その後、ローラーで圧縮した後、所定の大きさに切断して、帯状の正極を得た。なお、完成後の正極をセパレータを介して負極と重ね合わせて、渦巻状に巻回して巻回構造の電極体としたときに、最外周部となる部分には正極合剤含有ペーストを塗布せず、正極集電体の両面に正極集電体の露出部分が残るようにしておいた。この正極の幅は３３２ｍｍで高さが２２ｍｍであり、また、巻回したときに最外周部となる部分の正極集電体の露出部分の長さは２０ｍｍであった。
【００１３】
＜負極の作製＞
負極活物質としての黒鉛粉末を９６質量％と、結着剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を２質量％、及びスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を２質量％と、溶剤として純水とを混合して負極用スラリーを調製した。得られた負極用スラリーを厚さが１０μｍの銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、乾燥して、負極用スラリーを形成し、その後、ローラーで圧縮した後、所定の大きさに切断してシート状の負極を得た。なお、完成後の負極をセパレータを介して前記正極と重ね合わせて、渦巻状に巻回して巻回構造の電極体としたときに最外周部となる部分には負極含有ペーストを塗布せず、負極集電体の両面に負極集電体の露出部分が残るようにしておいた。この負極の幅は３３１ｍｍで高さは２３ｍｍであり、また、巻回したときに最外周部となる部分の負極集電体の露出部分の長さは２０ｍｍであった。
【００１４】
＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を体積比３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ6が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解されたものを非水電解液とした。  
【００１５】
＜積層電極体の作製＞
前記正極と負極とを両者の間にポリエチレン製微多孔膜（幅７５１ｍｍ、高さ２４ｍｍ、厚さ２０μｍ）からなるセパレータが介在するようにして、渦巻状に巻回し、扁平に押圧し、セパレータをテープにて固定した。
【００１６】
＜電池の作製＞
図４（ａ）に示すような、周縁にフランジ部１０１ａを有する凹部１０１ｂが形成された第１の金属板１０１を用意して、凹部１０１ｂに電極体を挿入した。この際、巻回電極体の最外周部において正極集電体が露出した部分が凹部１０１ｂの内面に接するように挿入した。なお、フランジ部１０１ａは、Ｒ１が２．８ｃｍ、Ｒ２が２．８ｃｍ、Ｒ３が０．３ｃｍとした。凹部１０１ｂは、縦２．７ｃｍ、横２．７ｃｍ、深さは０．３５ｃｍとした。第１の金属板１０１としてはアルミニウムを用いた。
【００１７】
次に、図４（ｂ）に示すような第２の金属板１０２で、凹部１０１ｂを覆うようにした。この際、第２の金属板１０２の内面が巻回電極体の最外周部において負極集電体が露出した部分と接するようにした。第２の金属板は、Ｔ１＝２．７５ｃｍ、Ｔ２＝２．７５ｃｍ、Ｔ３が０．２５ｃｍとした。第２の金属板１０２としてはニッケルを用いた。
【００１８】
フランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２のうちフランジ部１０１ａと対向している部分には、それぞれ、７０μｍの熱溶着樹脂１０３が予め溶着されている。熱溶着樹脂１０３としては、変性ポリプロピレンを用いた。
【００１９】
上記正極集電体の露出部分と凹部１０１ｂの内面を溶接によって接続し、負極集電体の露出部分と第２の金属板１０２の内面を溶接によって接続した。
【００２０】
フランジ部１０１ａと、第２の金属板１０２のうちフランジ部１０１ａと対向している部分のうち、３面を熱圧着により接合したのち、巻回電極体が収容された凹部１０１ｂに非水電解液を注入して、フランジ部１０１ａと、第２の金属板１０２のうちフランジ部１０１ａと対向している４残りの１面を熱圧着により接合した。
【００２１】
次に、フランジ部１０１ａ及び対向する第２の金属板について、凹部１０１ｂ側に折り返し加工を行い、電池１００を作製した。折り返し加工後は、各折り返し部において、フランジ部１０１ａの外縁のほうが、第２の金属板よりも、全ての辺において突出していることを確認した。
【００２２】
このように、電流取り出し用の金属端子のない、第１実施形態の電池１００は、従来の電池と比較して、フランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２が、凹部１０１ｂの側に折り返されているので、電池全体のエネルギー密度が向上する。さらに、フランジ部１０１ａの外縁を、第２の金属板１０２の外縁よりも突出するようにして、フランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２を凹部の側に折り返すことにより、ショートリスクの低い電池を容易に製造することが可能である。
【００２３】
［変形例］
図５（ａ）は、第１実施形態の変形例１に係る密閉型蓄電池における、折り返し加工前の第１の金属板１０１を示す平面図、図５（ｂ）は、Ｃ１−Ｃ２断面を示す断面図である。図５（ａ）（ｂ）に示すように、第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａには、折り返し加工がしやすくなるように、折り返し用凹部１０１ｃが形成されている。折り返し用凹部１０１ｃは、図５（ｂ）の形状に制限されるものではなく、三角型等でも良い。図示しないが、折り返し用凹部は、第２の金属板１０２にも形成されている。折り返し用凹部は、フランジ部１０１ａまたは第２の金属板１０２のいずれかに形成されていれば良い。
【００２４】
前記折り返し用凹部は、第１の金属板１０１及び１０２のプレス加工または切り欠き加工等によって形成される。プレス加工により第１の金属板１０１または１０２に折り返し用凹部を形成する場合は、各金属板の凹部の反対側には凸部が形成されても良い。
【００２５】
図６は、第１実施形態の変形例２に係る密閉型蓄電池である。図６では、Ｒ１＝Ｔ１、Ｒ２＝Ｔ２及びＲ３＞Ｔ３である第１の金属板１０１及び１０２を用いている。
【００２６】
図７は、第１実施形態の変形例３に係る密閉型蓄電池である。図７では、フランジ部１０１ａは、折り返された第２の金属板１０２の外縁の全てが、第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａよりも小さくなっており、かつ、折り返されたフランジ部１０１ａの外縁同士の一部が、接しないようになっている。
【００２７】
フランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２の接合部が凹部の側に折り返されているとは、接合部が凹部の底面側の方向に折り返されているということである。
【００２８】
フランジ部１０１ａの各外縁は、対向する第２の金属板１０２の各外縁よりも、それぞれ０．０１〜３ｍｍ突出していることが好ましい。
【００２９】
フランジ部１０１ａ及びフランジ部１０１ａに対向する第２の金属板１０２の部分は、少なくとも１面が凹部の側に折り返されていれば良く、電池１００を使用する機器等に要求される形状に従って、折り返す面は適宜選択される。
【００３０】
凹部１０１ｂ以外であれば、第１の金属板１０１は、熱溶着樹脂１０３により第２の金属板１０２と熱圧着されていてよい。
【００３１】
熱溶着樹脂１０３は、変性ポリオレフィン等が例示される。熱溶着樹脂は、耐熱層を備えていても良い。耐熱層としては、ポリイミドが例示される。
【００３２】
第１実施形態において、第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２にそれぞれ同じ種類の熱溶着樹脂が予め形成されている場合について例示したが、第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２に形成される熱溶着樹脂は、異なるものであっても良い。熱溶着樹脂１０３は、第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａまたは第２の金属板１０２の一方にのみ形成されていても良い。熱溶着樹脂が形成されていない第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａ及び第２の金属板１０２を用いて、熱溶着樹脂を挿入したのち、第１の金属板１０１のフランジ部１０１ａと第２の金属板１０２を接着しても良い。
【００３３】
第２の金属板１０２が平板である場合、第２の金属板１０２に形成される熱溶着樹脂１０３は、接着された内縁から、０．１〜３ｍｍ延長されることにより、正負金属板同士の短絡をより確実に防止することができる。
【００３４】
第１実施形態においては、平板である第２の金属板１０２を使用したが、第２の金属板１０２は、第１の金属板１０１と同様、凹部及びフランジ部を備えていても良い。
【００３５】
第１の金属板１０１及び１０２としては、アルミニウム、ステンレス、ニッケル、銅を用いてもよい。第１の金属板１０１及び１０２の厚みは、１０〜３００μｍであることが好ましい。
〔その他の事項〕
【００３６】
正極活物質としては、第１実施形態で用いたコバルト酸リチウムに限定されるものではなく、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム、リチウムコバルトニッケル複合酸化物、リチウムコバルトマンガン複合酸化物、リチウムニッケルマンガン複合酸化物、あるいはこれらの遷移金属元素の一部をＡｌ、Ｍｇ、Ｚｒ等で置換したものを使用することが可能である。
【００３７】
負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛以外にも、グラファイト・コークス・酸化スズ・金属リチウム・珪素・及びそれらの混合物等、リチウムイオンを挿入脱離できうるものであれば構わない。
【００３８】
非水電解液としても、第１実施形態で示したものに限定されるものではなく、支持塩としては例えばＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮ（ＳＯ2ＣＦ3）2、ＬｉＮ（ＳＯ2Ｃ2Ｆ5）2、ＬｉＰＦ6―x（ＣnＦ2n+1）x[但し、１＜ｘ＜６、ｎ＝１又は２]等が挙げられ、これらの１種もしくは２種以上を混合して使用できる。支持塩の濃度は特に限定されないが、電解液１リットル当り０．８〜１．８モルが望ましい。また、溶媒種としては上記ＥＣやＭＥＣ以外にも、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。
【００３９】
非水電解質は、非水電解液に限定されず、ポリマー電解質であってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  外装体兼正極、２  外装体兼負極、３  発電要素、１００  電池、１０１  第１の金属板、１０１ａ  フランジ部、１０１ｂ  凹部、１０１ｃ  折り返し用凹部、１０２  第２の金属板、１０３  熱溶着樹脂。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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2015115080.tif 000011
2015115080.tif 000012
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