JP2016225153A - Electrochemical cell - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気化学セルに関するものである。 The present invention relates to an electrochemical cell.
従来より、正極部材と負極部材とがセパレータを介して積層された電極体と、この電極体を内包する外装体とを有する電気化学セルが知られている。このような電気化学セルの一形態として、各種デバイスの電源などに利用されている非水電解質二次電池が挙げられる(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, an electrochemical cell having an electrode body in which a positive electrode member and a negative electrode member are laminated via a separator, and an exterior body that encloses the electrode body is known. As one form of such an electrochemical cell, there is a non-aqueous electrolyte secondary battery used as a power source for various devices (Patent Document 1).
この電池は、外装体として、樹脂層と金属箔を含むラミネートフィルムシートが設けられており、外装体の内包領域の周囲の余白領域が熱融着されている。かかる構成により、外装体の内部で電極体を密封することができる。さらにこの電池は、余白領域を折り曲げて形成された凹部に、電極体の正極部材または負極部材と電気的に接続した回路基板が設けられている。 In this battery, a laminate film sheet including a resin layer and a metal foil is provided as an exterior body, and a blank area around an inclusion area of the exterior body is heat-sealed. With this configuration, the electrode body can be sealed inside the exterior body. Further, in this battery, a circuit board that is electrically connected to the positive electrode member or the negative electrode member of the electrode body is provided in a recess formed by bending a blank area.
しかしながら、通常、回路基板の基板材料はセラミックシート等の硬質材料で形成されている。よって、回路基板によって外装体、さらには電気化学セルを電子部品に実装した状態における周囲の部品を傷つけ、電気化学セルやそれが実装される電子部品の電気特性の低下を招く虞がある。よって、回路基板を、テープなどの固定部材で覆い、回路基板によって外装体や周囲の部品を傷つけないようにする構成が知られている。 However, the circuit board material is usually formed of a hard material such as a ceramic sheet. Therefore, the circuit board may damage the exterior body and the surrounding components in a state where the electrochemical cell is mounted on the electronic component, and may cause deterioration of the electrical characteristics of the electrochemical cell and the electronic component on which the electrochemical cell is mounted. Therefore, a configuration is known in which the circuit board is covered with a fixing member such as a tape so that the circuit board does not damage the exterior body or surrounding components.
しかしながら上記従来技術には以下の課題がある。
回路基板と、折り曲げられた余白領域とを一体的に固定部材で固定した場合、外装体において、固定部材で固定されていない余白領域が外側に開きやすくなり(所謂、スプリングバック現象)、固定部材で固定した領域と比較して幅寸法が大きくなってしまう。その結果、電気化学セルの小型化が困難になる。また、電気化学セルを実装した際に、開きやすくなった外装体によって、周囲の部品を傷つけ、電子部品の電気特性が低下する虞がある。
However, the above prior art has the following problems.
When the circuit board and the folded blank area are integrally fixed with a fixing member, the blank area which is not fixed with the fixing member in the exterior body easily opens outward (so-called springback phenomenon), and the fixing member The width dimension becomes larger than that of the region fixed at. As a result, it is difficult to reduce the size of the electrochemical cell. Moreover, when an electrochemical cell is mounted, there is a possibility that surrounding parts are damaged by the exterior body that is easily opened, and electrical characteristics of the electronic parts are deteriorated.
そこで本発明は、上記課題を解決すべく、電気特性の低下を招くことなく、かつ、小型化が容易な電気化学セルを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrochemical cell that does not cause a decrease in electrical characteristics and can be easily reduced in size, in order to solve the above problems.
上記目的を達成するために本発明は、
正極部材と負極部材とがセパレータを介して積層された電極体と、
前記電極体を内包する内包領域とその周囲の余白領域とを有する外装体と、
前記外装体の一方側の表面に設けられる回路基板と、
を備える電気化学セルにおいて、
前記回路基板と、前記回路基板に隣接し前記一方側に折り曲げられた前記余白領域の少なくとも一部とが、第1固定部材によって一体的に固定されており、
前記回路基板が設けられていない領域の少なくとも一部の前記余白領域が、前記一方側に折り曲げられた状態で第2固定部材によって固定されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides:
An electrode body in which a positive electrode member and a negative electrode member are laminated via a separator;
An exterior body having an inclusion area containing the electrode body and a blank area around the inclusion area;
A circuit board provided on one surface of the exterior body;
In an electrochemical cell comprising:
The circuit board and at least a part of the blank area bent to the one side adjacent to the circuit board are integrally fixed by a first fixing member,
At least a part of the blank area in an area where the circuit board is not provided is fixed by a second fixing member in a state of being bent to the one side.
かかる構成により、第1固定部材によって回路基板の表面が保護されるので、回路基板によって外装体や周囲部品を傷つける虞がない。さらに、回路基板が設けられていない領域の少なくとも一部の余白領域が、一方側に折り曲げられた状態で第2固定部材によって固定されていることにより、回路基板が設けられていない領域においても、余白領域の開きを抑えることができるので、電気化学セルを小型化することが可能になる。よって、電気特性の低下を招くことなく、小型化が容易な電気化学セルを提供することが可能になる。 With this configuration, since the surface of the circuit board is protected by the first fixing member, there is no possibility of damaging the exterior body and surrounding components by the circuit board. Furthermore, at least part of the blank area in the area where the circuit board is not provided is fixed by the second fixing member in a state where it is bent to one side, so that even in the area where the circuit board is not provided, Since the opening of the blank area can be suppressed, the electrochemical cell can be miniaturized. Therefore, it is possible to provide an electrochemical cell that can be easily reduced in size without deteriorating electrical characteristics.
また、本発明にあっては、
回路基板は、一方側の表面における一端側に設けられており、
第2固定部材は、一端の反対側の他端側において余白領域を固定していると好適である。
In the present invention,
The circuit board is provided on one end side of the surface on one side,
It is preferable that the second fixing member fixes the blank area on the other end side opposite to the one end.
かかる構成により、外装体の一端側に回路基板を設け、その反対側の他端側では第2固定部材によって余白領域を固定しているので、スプリングバック現象が最も顕著な他端側を第2固定部材で固定でき、その結果、電気化学セルをより好適に小型化することが可能である。また、外装体の一端側に回路基板を設けることで、周囲部品と回路基板との電気的接続を容易に実現することが可能になるので、電気特性に優れた電気化学セルを提供することが可能になる。 With this configuration, the circuit board is provided on one end side of the exterior body, and the blank area is fixed by the second fixing member on the other end side on the opposite side. It can fix with a fixing member, As a result, it is possible to reduce an electrochemical cell more suitably. Also, by providing a circuit board on one end side of the exterior body, it becomes possible to easily realize electrical connection between the surrounding components and the circuit board, and thus it is possible to provide an electrochemical cell having excellent electrical characteristics. It becomes possible.
また、本発明にあっては、
電極体は略直方体状であって、互いに対向する2つの側面にそれぞれ隣接して折り曲げられた余白領域が形成されており、回路基板は、折り曲げられた余白領域によって形成される凹部内に設けられていると好適である。
In the present invention,
The electrode body has a substantially rectangular parallelepiped shape, and blank regions are formed adjacent to each other on two side surfaces facing each other, and the circuit board is provided in a recess formed by the folded blank region. It is preferable that
かかる構成により、回路基板が設けられるスペースを確保しつつ、電気化学セルの小型化を実現することが可能になる。また、凹部内に回路基板が設けられているので、折り曲げられた余白領域によって回路基板を保護することが可能になる。また、凹部内に設けられることにより回路基板の位置ずれ等を防止しやすくなり、即ち、回路基板の実装強度が向上する。 With this configuration, it is possible to realize a reduction in size of the electrochemical cell while securing a space in which the circuit board is provided. Further, since the circuit board is provided in the recess, the circuit board can be protected by the bent blank area. In addition, it is easy to prevent the positional deviation of the circuit board by being provided in the recess, that is, the mounting strength of the circuit board is improved.
また、本発明にあっては、
一端側における断面積に対する、他端側における断面積との比率が、1.30以下であると好適である。
In the present invention,
It is preferable that the ratio of the cross-sectional area on the one end side to the cross-sectional area on the other end side is 1.30 or less.
かかる構成によれば、従来の電気化学セルと比較すると、他端側におけるスプリングバック現象を抑制でき、電気化学セルの小型化を実現することができる。また、従来と比較すると、電気化学セルの体積エネルギー密度が向上し、電気特性に優れた電気化学セルを提供することができる。 According to such a configuration, as compared with the conventional electrochemical cell, the springback phenomenon on the other end side can be suppressed, and the electrochemical cell can be miniaturized. Moreover, compared with the past, the volume energy density of an electrochemical cell improves and the electrochemical cell excellent in the electrical property can be provided.
また、本発明にあっては、
第1固定部材、第2固定部材は、絶縁性の粘着テープであると好適である。
In the present invention,
It is preferable that the first fixing member and the second fixing member are insulating adhesive tapes.
かかる構成によれば、確実に回路基板を電気的に保護できるうえ、粘着テープを使用することで、容易かつ確実に電気化学セルの小型化を達成することができる。 According to this configuration, the circuit board can be reliably protected electrically, and the size of the electrochemical cell can be easily and reliably reduced by using the adhesive tape.
また、本発明にあっては、
第1固定部材、第2固定部材には、ポリイミドテープ、PETテープ、ポリエチレンテープ、又はPPSフィルムテープのいずれかが用いられていると好適である。
In the present invention,
For the first fixing member and the second fixing member, it is preferable that any one of a polyimide tape, a PET tape, a polyethylene tape, or a PPS film tape is used.
かかる構成によれば、容易かつ確実に電気化学セルの小型化を達成することができる。 According to such a configuration, it is possible to easily and reliably reduce the size of the electrochemical cell.
また、本発明にあっては、第1固定部材と第2固定部材の粘着力の比は、1:2〜1:3であることを特徴とする。 Moreover, in this invention, the ratio of the adhesive force of a 1st fixing member and a 2nd fixing member is 1: 2-1: 3, It is characterized by the above-mentioned.
かかる構成によれば、第2固定部材の粘着力を第1固定部材の粘着力よりも高めることで、スプリングバック現象が顕著な領域における電気化学セルの幅方向の寸法を確実に小型化することが可能になる。 According to such a configuration, by increasing the adhesive force of the second fixing member more than the adhesive force of the first fixing member, it is possible to reliably reduce the size in the width direction of the electrochemical cell in the region where the springback phenomenon is remarkable. Is possible.
このように本発明によれば、電気特性の低下を招くことなく、かつ、小型化が容易な電気化学セルを提供することが可能になる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrochemical cell that is easily reduced in size without causing deterioration of electrical characteristics.
図1〜図3を参照して、本実施形態に係る電気化学セルについて説明する。図1は、本実施形態に係る電気化学セルを示す概略図であり、図2は、本実施形態に係る電気化学セルのトップ部を示す断面図、図3は、本実施形態に係る電気化学セルのボトム部を示す断面図である。本実施形態では、電気化学セルとして、リチウムイオン二次電池1を例に挙げて説明する。なお、ここでいうトップ部とは、電気化学セルの長手方向において保護回路基板3が設けられている側を指し、ボトム部とはその反対側を指すものとする。
With reference to FIGS. 1-3, the electrochemical cell which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 1 is a schematic view showing an electrochemical cell according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a top portion of the electrochemical cell according to the present embodiment, and FIG. 3 is an electrochemical according to the present embodiment. It is sectional drawing which shows the bottom part of a cell. In the present embodiment, a lithium ion
(1:電気化学セルの全体構成)
まず、本実施形態に係る電気化学セルの全体構成について説明する。ここでは、電気化学セルとしてリチウムイオン二次電池1を用いて説明する。なお、リチウムイオン二次電池1を構成する各部材の寸法、材質等は後述する。
(1: Overall configuration of electrochemical cell)
First, the overall configuration of the electrochemical cell according to the present embodiment will be described. Here, the description will be made using the lithium ion
リチウムイオン二次電池1は、シート状の集電体に活物質を塗布して作製した正極部材および負極部材を、セパレータを介して重ね合わせて捲回し形成された略直方体の電極体を有している。なお、本実施形態におけるリチウム二次電池1の寸法は、幅19mm、長さ32mm、厚さ6mmである。
外装体5は、1枚のラミネートフィルムを2つに折り畳みことで形成される内包領域4において電解液と上述の電極体を収納しており、その内包領域4の周囲の3辺(折り畳み線を除く3辺)は、熱融着によって密封されている。この内包領域4の周囲の領域を余白領域6と称する。なお、内包領域4の封止性を保つことが可能であれば、余白領域6の全体を熱融着するのみならず、一部分のみが熱融着される構成であってもよい。また、本実施形態では、内包領域4の周囲の3辺を熱融着しているが、本発明の実施形態はこれに限られるものではなく、折り畳み線を含めた4辺を全て熱融着してもよいし、さらには、2枚のラミネートフィルムを重ね合わせて4辺を熱融着することで、外装体5を形成してもよい。
The lithium ion
The
また、電極体を構成する正極部材及び負極部材の集電体(不図示)には、それぞれ電極タブ2が接続されており、外装体5の折り畳み線と対向する縁の熱融着部分(テラス部)から電極タブ2が導出されている。なお、このテラス部は、本実施形態では余白領域の一部といえる。
また、略直方体状の電極体において、互いに対向する2つの側面にそれぞれ隣接して余白領域6が形成されており、さらにこれら2つの余白領域6は、同じ側に折り曲げられている。この際、折り曲げられた状態において、余白領域6と電極体との間の間隙がなるべく小さくなるようにする。そして、2つの余白領域6が折り曲げられたことによって形成される凹部内に、回路基板としての保護回路基板3が設けられている。保護回路基板3は、テラス部から導出される電極タブ2と電気的に接続されている。
In addition,
Further, in the substantially rectangular parallelepiped electrode body, a
そして、本実施形態では、保護回路基板3、テラス部、電極タブ2を覆うように、2つの折り曲げられた余白領域6にかけて、第1固定部材としての絶縁性を有する粘着テープが巻きつけられており、これにより、トップテープ部7が形成されている。さらに、保護回路基板3とは反対側のボトム部では、上記と同じ2つの余白領域6を固定するように、第2固定部材としての絶縁性を有する粘着テープが巻きつけられており、これにより、ボトムテープ部8が形成されている。
かかる構成により、トップテープ部7で粘着テープを巻きつけることで生じるスプリングバック現象を、抑制することができる。即ち、外装体5の幅寸法を抑えることができ、リチウムイオン二次電池1の小型化を達成することができる。
なお、本実施形態では、トップテープ部7、ボトムテープ部8の双方において粘着テープを「巻きつけて」いるが、本発明の実施形態はこれに限られるものではない。外装体5を周回するように粘着テープを巻きつけるのではなく、トップテープ部7では、少なくとも、折り曲げられた余白領域6の一部と、保護回路基板3の表面、電極タブ2の表面が粘着テープによって一体的に固定されていればよい。また、ボトムテープ部8では、折り曲げられた余白領域6がそれぞれ粘着テープによって固定されていればよい。この際は、一方の余白領域6と他方の余白領域6とが一体的ではなく、別々に粘着テープによって外装体5の表面と固定されていてもよい。
And in this embodiment, the adhesive tape which has insulation as a 1st fixing member is wound over the two folded blank area |
With this configuration, it is possible to suppress a spring back phenomenon that occurs when the adhesive tape is wound around the
In the present embodiment, the adhesive tape is “wrapped” in both the
(2:電極体の概略構成)
本実施形態では、正極部材は、正極活物質層と正極集電体とを有している。さらに、正極活物質層は、正極活物質、導電助剤、及びバインダによって作製され、純アルミニウムの箔からなる正極集電体の両面に形成されている。
また、負極部材は、負極活物質層と負極集電体とを有している。さらに、負極活物質層は、負極活物質、導電助剤、及びバインダによって作製され、純銅の箔からなる負極集電体の両面に形成されている。
(2: Schematic configuration of electrode body)
In this embodiment, the positive electrode member has a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector. Furthermore, the positive electrode active material layer is made of a positive electrode active material, a conductive additive, and a binder, and is formed on both surfaces of a positive electrode current collector made of pure aluminum foil.
The negative electrode member has a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector. Furthermore, the negative electrode active material layer is made of a negative electrode active material, a conductive additive, and a binder, and is formed on both surfaces of a negative electrode current collector made of a pure copper foil.
また、正極部材、負極部材の間にはセパレータが介在しており、セパレータを介した状態で、シート状の正極部材、シート状の負極部材、セパレータが一体として長手方向に捲回されることで、本実施形態における電極体が形成される。なお、セパレータは、リチウムイオンを通す特性を有しており、樹脂ポーラスフィルム、ガラス製不織布、樹脂製不織布の1つ、または2以上の組み合わせによって形成されるが、本実施形態では、厚み20μmの微孔性ポリエチレンフィルムであるセパレータを用いている。かかる構成によれば、正極部材と負極部材の一方から他方へリチウムイオンが移動することにより、電荷を蓄積(充電)し、又は電荷を放出(放電)することができる。 In addition, a separator is interposed between the positive electrode member and the negative electrode member, and the sheet-like positive electrode member, the sheet-like negative electrode member, and the separator are integrally wound in the longitudinal direction with the separator interposed therebetween. The electrode body in this embodiment is formed. The separator has a property of allowing lithium ions to pass through, and is formed by one or a combination of two or more of a resin porous film, a glass nonwoven fabric, and a resin nonwoven fabric. In this embodiment, the separator has a thickness of 20 μm. A separator that is a microporous polyethylene film is used. According to such a configuration, when lithium ions move from one of the positive electrode member and the negative electrode member to the other, charge can be accumulated (charged) or the charge can be discharged (discharged).
なお、正極集電体の材質は上記材質に限定されるものではなく、アルミニウム合金を用いてもよい。さらに、正極活物質の材質も、コバルト酸リチウム、チタン酸リチウムやマンガン酸リチウムなどのように、リチウムと遷移金属とを含む複酸化物を用いてもよい。正極活性物質の調整方法に関しては後述する。 The material of the positive electrode current collector is not limited to the above material, and an aluminum alloy may be used. Furthermore, the material of the positive electrode active material may be a double oxide containing lithium and a transition metal such as lithium cobaltate, lithium titanate, and lithium manganate. The method for adjusting the positive electrode active material will be described later.
また、負極集電体の材質は上記材質に限定されるものではなく、銅合金を用いてもよい。また、負極活物質の材質も、シリコン酸化物、グラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム、LiAl等を用いてもよい。負極活性物質の調整方法に関しては後述する。 The material of the negative electrode current collector is not limited to the above material, and a copper alloy may be used. The material of the negative electrode active material may also be silicon oxide, graphite, hard carbon, lithium titanate, LiAl, or the like. The method for adjusting the negative electrode active material will be described later.
(3:電解液の概略構成)
電解液は、支持塩を非水溶媒に溶解させたものを用いている。本実施形態では、プロピレンカーボネート(PC):エチレンカーボネート(EC):エチルメチルカーボネート(EMC)を1:1:2の体積比で混合させた非水溶媒に、支持塩としてLiFP6を1M/L溶解した電解液を用いている。
(3: Schematic configuration of electrolyte)
As the electrolytic solution, a support salt dissolved in a non-aqueous solvent is used. In the present embodiment, LiFP 6 as a supporting salt is 1 M / L in a non-aqueous solvent in which propylene carbonate (PC): ethylene carbonate (EC): ethyl methyl carbonate (EMC) is mixed at a volume ratio of 1: 1: 2. A dissolved electrolyte is used.
なお、支持塩としては上記物質に限定されるものではなく、公知の物質を用いることができ、例えば、LiCH3SO3、LiCF3SO3、LiN(CF3SO2)2、LiN(C2F5SO2)2、LiC(CF3SO2)3、LiN(CF3SO3)2、LiN(FSO2)2等の有機酸リチウム塩;LiPF6、LiBF4、LiB(C6H5)4、LiCl、LiBr等の無機酸リチウム塩等のリチウム塩等を用いることができる。 The supporting salt is not limited to the above-mentioned substances, and known substances can be used. For example, LiCH 3 SO 3 , LiCF 3 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 Organic acid lithium salts such as F 5 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , LiN (CF 3 SO 3 ) 2 , LiN (FSO 2 ) 2 ; LiPF 6 , LiBF 4 , LiB (C 6 H 5 4 ) Lithium salts such as inorganic acid lithium salts such as 4 , LiCl, and LiBr can be used.
また、非水溶媒としては上記物質に限定されるものではなく、ギ酸エチル、ギ酸プロピル、酪酸エチル等の酪酸エステル等の脂肪族モノカルボン酸エステル、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、エチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート(PC)、1,2−ブチレンカーボネート(BC)、ビニレンカーボネート(VC)等の環状カーボネート等を用いることができる。 Further, the non-aqueous solvent is not limited to the above-mentioned substances, but includes aliphatic monocarboxylic acid esters such as ethyl formate, propyl formate and ethyl butyrate, and chains such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate. A cyclic carbonate such as a carbonate, ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), 1,2-butylene carbonate (BC), and vinylene carbonate (VC) can be used.
(4:外装体の概略構成)
外装体5は、シート状のラミネートフィルムを折り曲げて重ね合わせて形成されたものである。ラミネートフィルムは、金属層と、金属層の内側面に設けられた熱溶着樹脂層と、金属層の外側面に設けられた保護層と、を有している。本実施形態では、外装体5として、保護層としてのナイロン層、金属層としてのアルミニウム箔、熱融着樹脂層としてのポリプロピレン層が順次積層された厚さ70〜100μmアルミラミネートフィルムを用いている。
(4: Schematic configuration of exterior body)
The
なお、金属層、熱溶着樹脂層、保護層の材質は上記材質に限定されるものではなく、金属層として、水分を遮断する性質を有する材質であればアルミニウム以外の金属材料を用いてもよい。また、熱溶着樹脂層として、ポリエチレン、アイオノマー、エチレン‐メタクリレート共重合樹脂などの熱可塑性樹脂を用いてもよい。また、保護層として、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル樹脂を用いてもよい。 The material of the metal layer, the heat-welded resin layer, and the protective layer is not limited to the above materials, and a metal material other than aluminum may be used as the metal layer as long as it has a property of blocking moisture. . Moreover, you may use thermoplastic resins, such as polyethylene, an ionomer, and ethylene-methacrylate copolymer resin, as a heat welding resin layer. Moreover, you may use polyester resins, such as a polyethylene terephthalate, as a protective layer.
外装体5は、熱融着樹脂層同士が接触するようにシートを重ね合わせて形成される。また、外装体5にはあらかじめ電極体を収納するための凸状の内包領域(電極収納部)4と、その周囲の余白領域6が形成されている。
The
(5:電極タブの概略構成)
電極タブ2は、正極部材の集電体および負極部材の集電体にそれぞれ溶接によって接続されている。正極集電体に接続する電極タブ2には、例えば、純アルミニウムやアルミニウム合金を用いることができる。また、負極集電体に接続する電極タブ2には、例えば、純ニッケルやニッケル合金を用いることができる。
(5: Schematic configuration of electrode tab)
The
また、電極タブ2には、予めタブフィルムを配していてもよい。余白領域6において外装体5と熱融着する部分にタブフィルムを配することにより、外装体5の封止性を向上させることが可能になる。なお、タブフィルムは、外装体5の熱溶着樹脂層と同様に、ポリエチレンやポリプロピレン、アイオノマー、エチレン‐メタクリレート共重合樹脂などの熱可塑性樹脂を用いて形成されている。
The
(6:粘着テープの概略構成)
本実施形態では、第1固定部材、第2固定部材として、共に絶縁性を有する粘着テープを用いている。トップテープ部7、及びボトムテープ部8に用いる粘着テープとして、ポリイミドテープ、PETテープ、ポリエチレンテープ、PPSフィルムテープ等が挙げられる。これらのテープの片面に粘着層を形成することで、粘着テープとして機能する。なお、粘着剤としては公知の粘着剤を適用可能であるが、粘着強度や環境特性に鑑みると、シリコーン系の粘着剤を用いることが好ましい。
(6: Schematic configuration of adhesive tape)
In this embodiment, the adhesive tape which has insulation is used as a 1st fixing member and a 2nd fixing member. Examples of the adhesive tape used for the
なお、本実施形態では、トップテープ部7に用いられる絶縁テープとして、粘着力が約4(N(gf)/25mm)で、伸び率が50%のポリイミドテープを用いている。さらに、ボトムテープ部8では、絶縁テープとして、粘着力が約8(N(gf)/25mm)で、伸び率が40%のPPSフィルムテープを用いている。なお、ボトムテープ部8におけるPPSフィルムテープは、幅6mmである。これにより、リチウムイオン二次電池1の長手方向寸法に対する20%以上の寸法をボトムテープ部8において抑え込むことができ、ボトムテープ部8における粘着テープの剥がれを防止すると共に、ボトム部におけるスプリングバック現象を好適に抑制することができる。
In the present embodiment, a polyimide tape having an adhesive strength of about 4 (N (gf) / 25 mm) and an elongation rate of 50% is used as the insulating tape used for the
なお、ボトムテープ部8の絶縁テープには、トップテープ部7に使用した絶縁テープよりも粘着力が強いものを使用している。これにより、スプリングバック現象によって、より広がりやすいボトム部の広がりを効果的に抑えることができる。粘着力の比は、1:1でもよいが、1:1.5〜1:5であることが好ましく、更には1:2〜1:3であることがより好ましい。粘着力は、粘着剤の塗布量、又は種類を適宜選択することで所望の強度に設定することができる。また、粘着力が同じである粘着テープを用い、ボトムテープ部8の幅を、トップテープ部7の幅よりも大きくして、スプリングバック現象を抑制する構成であってもよい。
Note that the insulating tape of the
発明者らの鋭意検討によれば、トップテープ部7における粘着力の2〜3倍の粘着力によってボトムテープ部8に粘着テープを張ることにより、より確実にボトムテープ部8の広がりを抑えることができる点が判明している。また、粘着テープの粘着力は経時的に低下するが、予め粘着力の関係を上述のように定めることで、リチウムイオン二次電池1の通常の使用環境下では、ボトムテープ部8において粘着テープが剥がれる虞がなく、製品の耐久性、安全性を向上させることができる。
According to the earnest study of the inventors, by spreading the adhesive tape on the
また、ボトムテープ部8の絶縁テープには、トップテープ部7に使用した絶縁テープよりも伸び率が低いものを使用している。これにより、トップテープ部7と比較してより広がりやすいボトムテープ部8の広がりをより抑えることができる。
In addition, as the insulating tape of the
(7:電気化学セルの製造方法について)
負極部材に形成される負極合剤の調整条件及び手順は以下の通りとした。
まず、バインダとして、カルボキシル基含量が50〜70%である架橋型のポリアクリル酸樹脂の粉末を精製水に加えて溶解した水溶液に、水酸化リチウム(LiOH・(H2O)n)の水溶液を用いて、PHが概ね7になるように中和処理を施した。
(7: About manufacturing method of electrochemical cell)
The adjustment conditions and procedure of the negative electrode mixture formed on the negative electrode member were as follows.
First, an aqueous solution of lithium hydroxide (LiOH. (H 2 O) n) is added to an aqueous solution obtained by adding a powder of a cross-linked polyacrylic acid resin having a carboxyl group content of 50 to 70% to purified water as a binder. Was used to neutralize so that the pH was approximately 7.
次に、導電助剤を先のバインダに加え、分散させた。この際、導電助剤としては、カーボンブラックを用い、さらに、負極活物質としてのグラファイトを加え、分散させ、負極合剤スラリーを調整した。
次に、この負極合剤スラリーを、負極集電体として銅箔の両面に均一に塗布して乾燥させた後、ロールプレス機で圧縮成形して負極電極シート(シート状の負極部材)を作製した。
Next, the conductive assistant was added to the previous binder and dispersed. At this time, carbon black was used as a conductive aid, and graphite as a negative electrode active material was further added and dispersed to prepare a negative electrode mixture slurry.
Next, the negative electrode mixture slurry is uniformly applied to both sides of the copper foil as a negative electrode current collector and dried, followed by compression molding with a roll press to produce a negative electrode sheet (sheet-like negative electrode member). did.
一方、正極部材に形成される正極合剤の調整条件及び手順は以下の通りとした。
まず、正極活物質としてリチウムマンガン複合酸化物、導電材として黒鉛、バインダとしてポリフッ化ビニリデンを混合(質量比で85:5:10)し、溶媒であるN−メチル−2−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを調製した。
次に、この正極合剤スラリーを、アルミニウム箔に塗布して乾燥した後、ロールプレス機で圧縮成形して正極電極シート(シート状の正極部材)を作製した。
On the other hand, the adjustment conditions and procedure of the positive electrode mixture formed on the positive electrode member were as follows.
First, lithium manganese composite oxide as a positive electrode active material, graphite as a conductive material, and polyvinylidene fluoride as a binder are mixed (mass ratio 85: 5: 10) and dispersed in N-methyl-2-pyrrolidone as a solvent. A positive electrode mixture slurry was prepared.
Next, this positive electrode mixture slurry was applied to an aluminum foil, dried, and then compression molded by a roll press to produce a positive electrode sheet (sheet-like positive electrode member).
次に、上述の方法で作製された正極電極シート及び負極電極シートを切り出し、それぞれに正極端子、負極端子としての電極タブ2を取り付けた後、上述のセパレータを正極電極シートと負極電極シート上の間に挟み、長手方向に所定回数で捲回することで電極体を作製した。
Next, after cutting out the positive electrode sheet and the negative electrode sheet prepared by the above-described method and attaching the
次に、電極タブ2を外装体5の外方に取り出し、折り畳み略袋状に成形したアルミラミネートフィルム内に電極体を装填した。あらかじめラミネートフィルムには電極体を収納するための電極収納部(内包領域4)が形成されている。さらに、上述の電解液を注入し、脱泡後にアルミラミネートフィルムの余白領域6を熱融着することで封止を行った。アルミラミネートフィルムは、折り畳んだ辺と対向して位置する縁と、折り畳んだ辺と垂直に交わる2辺の縁が熱融着されている。
Next, the
次に、熱融着した余白領域6のうち、折り畳んだ辺と垂直に交わる2辺を内包領域4方向に曲げ、内包領域4と余白領域6との境界に折り曲げ部を形成した。このとき、約90度の折り曲げを行った。なお、トップ部とボトム部とで折り曲げ角度を異ならせてもよい。即ち、ボトム部におけるスプリングバック現象を考慮して、トップ部における折り曲げ角度を、ボトム部における折り曲げ角度よりも大きくしてもよい。
Next, two sides perpendicular to the folded side of the heat-bonded
次に、外装体5から導出された電極タブ2に保護回路基板3を抵抗溶接によって接続した。その後、保護回路基板3を覆うように絶縁テープを貼りつけ、電極タブ2を内包領域4の方向に曲げ、テラス部に保護回路基板3を載置した。
Next, the
次に、保護回路基板3、テラス部、電極タブ2を覆うように、絶縁テープを巻きつけ、トップテープ部7を形成する。その後、折り曲げられた一方の余白領域6と、それに対向する他方の余白領域6にそれぞれ、トップテープ部7と交わるように絶縁テープを貼りつけた。
Next, an insulating tape is wound around the
(8:比較例との比較結果)
次に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池1と、比較例に係るリチウムイオン二次電池11との比較結果について説明する。図4〜図6に比較例に係るリチウムイオン二次電池11の概略を示す。
図4は、比較例に係るリチウムイオン二次電池11を示す概略図である。図5は、図4のAA´断面図である。図6は、図4のBB´断面図である。
(8: Comparison result with comparative example)
Next, a comparison result between the lithium ion
FIG. 4 is a schematic diagram showing a lithium ion
なお、電極体の作製からトップテープ部17の形成については、本実施形態と同様である。比較例に係るリチウムイオン二次電池11は、本実施形態におけるボトムテープ部8が形成されていない点が、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池1と異なっている。
The production of the electrode body and the formation of the
まず、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池1と比較例に係るリチウムイオン二次電池11をそれぞれ24時間保管し、その後のリチウムイオン二次電池の寸法として、図2、図3、図5、図6に示すトップ部及びボトム部の各種寸法を測定した。
First, the lithium ion
まず、トップ部最大幅L11、L31は、図2及び図5に示す通り、絶縁テープを貼りつけた状態における一方の余白領域6から他方の余白領域6にかけての最大寸法である。即ち、一方の余白領域6の先端部と、他方の余白領域6の先端部との間隔である。また、トップ部最小幅L12、L32は、一方の余白領域6の折り曲げ位置と、他方の余白領域6の折り曲げ位置との間隔である。また、トップ部高さH1、H3は、トップ部最大幅L11、L31の測定箇所における電気化学セルの最大高さである。
First, the top portion maximum widths L11 and L31 are the maximum dimensions from one
ボトム部最大幅L21、L41は、図3及び図6に示す通り、絶縁テープを貼りつけた状態における一方の余白領域6から他方の余白領域6にかけての最大寸法である。即ち、一方の余白領域6の先端部と、他方の余白領域6の先端部との間隔である。また、ボトム部最小幅L22、L42は、一方の余白領域6の折り曲げ位置と、他方の余白領域6の折り曲げ位置との間隔である。また、ボトム部高さH2、H4は、ボトム部最大幅L21、L41の測定箇所における電気化学セルの最大高さである。その後、それぞれの電池の容量を測定した。さらに、体積エネルギー密度を算出した。
The bottom portion maximum widths L21 and L41 are the maximum dimensions from one
表1に本実施形態に係るリチウムイオン二次電池1の結果を示す。また、表2に、比較例に係るリチウムイオン二次電池11の結果を示す。
Table 1 shows the results of the lithium ion
表1及び表2にそれぞれの電池寸法と、トップ部断面積、ボトム部断面積、トップ部断面積に対するボトム部断面積の比率(ボトム部断面積/トップ部断面積)、容量、体積エネルギー密度を示した。なお、ここでいうトップ部断面積とは、内包領域4の上端における断面積を指し、ボトム部断面積とは、電気化学セル1の下端(最もスプリングバック現象が顕著な領域)における断面積を指す。
Table 1 and Table 2 show the battery dimensions, top cross-sectional area, bottom cross-sectional area, ratio of bottom cross-sectional area to top cross-sectional area (bottom cross-sectional area / top cross-sectional area), capacity, and volume energy density. showed that. The top cross-sectional area here refers to the cross-sectional area at the upper end of the
表1及び表2に示すように、トップ部最大幅L11、L31の平均値を比較すると、0.3mm程度の差しか生じていないのに対し、ボトム部最大幅L21、L41の平均値は、1mm以上の差が生じている。 As shown in Table 1 and Table 2, when the average values of the top portion maximum widths L11 and L31 are compared, only about 0.3 mm is generated, whereas the average values of the bottom portion maximum widths L21 and L41 are as follows. There is a difference of 1 mm or more.
また、本実施形態と比較例の断面積の比率の平均値を比較すると、本実施形態は1.28であるのに対し、比較例においては1.34である。このように、本実施形態では、ボトムテープ部8を有することにより、確実に余白領域6のボトム部における経時変化による広がりを抑えることができることがわかる。その結果、体積エネルギー密度の平均値を比較すると、本実施形態では、比較例に対して、体積エネルギー密度を約4%向上することができた。よって、小型化を達成しつつ、さらには電気特性の向上を達成することが可能になった。
Further, when the average value of the ratio of the cross-sectional areas of the present embodiment and the comparative example is compared, the present embodiment is 1.28 while the comparative example is 1.34. Thus, in the present embodiment, it can be seen that by having the
このように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池1によれば、電気特性を低下させることなく、小型化を実現することが可能になる。なお、リチウムイオン二次電池1は、上記比較結果では、トップ部断面積に対するボトム部断面積の比率が1.28であったが、本発明では、この比率が1.30以下であれば、従来技術と比較すると、電気特性を低下させることなく、小型化を実現することが可能になることがわかっている(比較例では1.3434)。なお、リチウムイオン二次電池1は、カップ成形を行うことにより、ボトム部の薄くなったR部を保護することが可能になる。
Thus, according to the lithium ion
(9:他の実施形態)
上記実施形態では、電気化学セルの一例として、リチウムイオン二次電池を例に挙げて説明したが、本発明は、その他のリチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタ、一次電池などにも適用可能である。
(9: Other embodiments)
In the above embodiment, a lithium ion secondary battery has been described as an example of an electrochemical cell, but the present invention can also be applied to other lithium ion secondary batteries, electric double layer capacitors, primary batteries, and the like. It is.
また、上記実施形態では、トップテープ部7、ボトムテープ部8において、それぞれ粘着テープを巻きつけていたが、本発明の実施形態はこれに限られるものではない。すなわち、巻きつけることなく、対象領域の少なくとも一部に粘着テープが付着していれば、上述の効果を得ることは可能である。
Moreover, in the said embodiment, although the adhesive tape was respectively wound in the
上記実施形態では、保護回路基板3を、外装体5の長手方向の一方端部側に設けているが、本発明の実施形態はこれに限られるものではない。即ち、外装体5の端部以外の領域に(例えば中央部)保護回路基板3を設けることも可能である。また、トップテープ部7、ボトムテープ部8では、それぞれ一部の余白領域6に粘着テープを貼りつけているが、折り曲げた余白領域6の全領域に粘着テープを貼りつける、又は巻きつける構成であってもよい。
In the said embodiment, although the
1、11…リチウムイオン二次電池(電気化学セル)
2、12…電極タブ
3、13…保護回路基板
4、14…内包領域
5、15…外装体
6、16…余白領域
7、17…トップテープ部
8…ボトムテープ部
9、19…折り曲げ角部
L11、L31…トップ部最大幅
L12、L32…トップ部最小幅
H1、H3…トップ部高さ
L21、L41…ボトム部最大幅
L22、L42…ボトム部最小幅
H2、H4…ボトム部高さ
1, 11 ... Lithium ion secondary battery (electrochemical cell)
2, 12 ...
Claims (7)
前記電極体を内包する内包領域とその周囲の余白領域とを有する外装体と、
前記外装体の一方側の表面に設けられる回路基板と、
を備える電気化学セルにおいて、
前記回路基板と、前記回路基板に隣接し前記一方側に折り曲げられた前記余白領域の少なくとも一部とが、第1固定部材によって一体的に固定されており、
前記回路基板が設けられていない領域の少なくとも一部の前記余白領域が、前記一方側に折り曲げられた状態で第2固定部材によって固定されていることを特徴とする電気化学セル。 An electrode body in which a positive electrode member and a negative electrode member are laminated via a separator;
An exterior body having an inclusion area containing the electrode body and a blank area around the inclusion area;
A circuit board provided on one surface of the exterior body;
In an electrochemical cell comprising:
The circuit board and at least a part of the blank area bent to the one side adjacent to the circuit board are integrally fixed by a first fixing member,
An electrochemical cell characterized in that at least a part of the blank region in a region where the circuit board is not provided is fixed by a second fixing member in a state of being bent to the one side.
前記第2固定部材は、前記一端の反対側の他端側において前記余白領域を固定していることを特徴とする請求項1に記載の電気化学セル。 The circuit board is provided on one end side of the surface on the one side,
The electrochemical cell according to claim 1, wherein the second fixing member fixes the blank area on the other end side opposite to the one end.
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