JP3680797B2 - Non-aqueous electrolyte battery - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池ケースを樹脂フィルムによって形成した非水電解質電池に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、携帯型電子機器の発達がめざましいが、このような携帯型電子機器に使用される電池の小型軽量化の要望がますます高まっている。電池重量の軽減のための手段のひとつとして、従来使用されていた容器状の金属ケースに代わり、可撓性を有する袋状の金属ラミネートケース外装体を用いた電池が検討されている。しかし、この種の電池は、ケース内に収容された発電要素を圧迫する能力に劣り、電池ケース内で発電要素がずれ動くことを防止しにくいという問題がある。このため、電池が落下等により衝撃を受けた際に、電池ケース内で発電要素が大きく動いたり変形したりしてしまい、その結果、発電要素から導出されたリード片が接続部分で切れて電池として機能できなくなることがあった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、電池ケースを樹脂フィルムによって形成した非水電解質電池において、その耐衝撃性を改善することを目的とするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための請求項1の発明は、可撓性を有する樹脂フィルムにて形成した電池ケース内に巻回型の発電要素を収容して密閉してなるものにおいて、前記発電要素を前記電池ケース内に複数個収容し、前記樹脂フィルムが前記発電要素間に形成されるくびれ部分に入り込み、前記発電要素群の外面にぴったり沿う形状で密着させたところに特徴を有する。
【0005】
また、請求項2の発明は、請求項1に記載の非水電解質電池であって、前記各発電要素間の少なくとも一部が接着剤により相互に接着されているところに特徴を有する。
【0006】
請求項3の発明は、請求項1または2に記載の非水電解質電池であって、前記発電要素と前記樹脂フィルムとが接着剤により接着されているところに特徴を有する。
【0007】
請求項4の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の非水電解質電池であって、前記発電要素から導出されたリード片が前記電池ケース内において電気的に接続されているところに特徴を有する。
【0008】
さらに請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の非水電解質電池であって、前記電池ケースは、前記樹脂フィルムの端縁部を互いに積層して接着することによって封口されると共に、前記発電要素から導出されたリード片が前記樹脂フィルムの前記積層部分の前記樹脂フィルム間を通って前記電池ケース外に導出され、かつ、それらのリード片は前記樹脂フィルムの前記積層部分内で他の発電要素との間で電気的に接続されているところに特徴を有する。
【0009】
【発明の作用】
巻回型の発電要素は従来の積層型に比べて生産性に優れるが、複数個並べた場合に、発電要素の周縁が丸みをおびていることから、各発電要素間にくびれ部分が形成される。このようなくびれ部分があると、発電要素を電池ケース内に収容した場合に、発電要素間のくびれ部分と電池ケースとの間に大きな空間が生じ、特に電池ケースが可撓性を有する樹脂フィルムにて形成されている場合には、電池が衝撃を受けた際に発電要素が電池ケース内で大きく動いてしまう。
【0010】
そこで、上記請求項1の発明では、上述したように、樹脂フィルムを発電要素間に形成されるくびれ部分に入り込むように密着させる構成とした。このようにすると、電池ケースと発電要素との間に余分な隙間が存在しないから、電池に落下等による衝撃が加わった場合でも、発電要素が電池ケース内で大きく動いてしまったり、互いにずれて大きく変形することが防止される。したがって、発電要素から導出されたリード片が接続部分で切れることを防止することができ、耐衝撃性に優れる非水電解質電池を得ることができるという優れた作用効果を奏する。
【0011】
また、請求項2の発明によれば、各巻回型発電要素間の少なくとも一部が接着剤により相互に固定されているから、電池に衝撃が加わった場合でも各発電要素がさらにずれ難くなり、耐衝撃性がさらに向上する。
【0012】
請求項3の発明によれば、発電要素と樹脂フィルムとが接着剤により固定されているから、同じく電池に衝撃が加わった場合でも発電要素と電池ケースとがずれ難くなり、耐衝撃性が向上する。
【0013】
請求項4および請求項5の発明によれば、各発電要素間のリード片の接続部分が電池ケースの外部に露出している場合と比較して、各リード片の接続部分が破断し難くなるとともに、酸化等の腐食を受け難いという作用効果を奏する。
【0014】
【発明の実施の形態】
<第1実施形態>
以下、本発明を具体化した第1実施形態について図1ないし図4を参照して説明する。
図1は本実施形態にかかる非水電解質電池10の分解斜視図である。この非水電解質電池10は、例えば、正極と負極とがセパレータを介して巻回された3つの扁平な発電要素11A,11B,11Cを積層させて構成される発電要素群12と、電解質塩を含有した図示しない非水電解液とを、可撓性を有する金属ラミネート樹脂フィルムからなる電池ケース内20に収納してなるものである。各発電要素11A,11B,11C間の長さ方向の周縁部には、くびれ部分16が形成されている。
【0015】
上記発電要素群12は、上述したように3つの発電要素11A,11B,11Cからなり、図1に示すように、中央に位置する発電要素11Bの長さがその両側に位置する発電要素11A,11Cの長さよりも長くなるように構成されるとともに、その幅はほぼ同等となるように構成されている。また、これら各発電要素11A,11B,11Cは、それぞれ積層部分が図示しない接着剤により固定されて、積層状態が強固に保持されている。また、各発電要素11A,11B,11Cからは、それぞれの正極および負極と電気的に接続された厚み50〜100μmの銅、アルミニウム、ニッケルなどの金属導体からなる正極リード片13A,13B,13Cおよび負極リード片14A,14B,14Cが一方側に揃えて導出されている。発電要素11A,11Cの正極リード片13A,13Cおよび負極リード片14A,14Cは、図中上方に延びて発電要素11Bの外面にぴったり沿うように折り曲げられており、それらの先端部は発電要素11Bの両リード片13B,14Bの基部に電気的に接続されている。
【0016】
また、発電要素11Bの正極リード片13Bおよび負極リード片14Bの長さ方向の中心付近には、酸変性ポリエチレンからなる厚さ50μmの接着層が両面に設けられ、その外側に電解液バリア層として70μmのエバール樹脂(クラレ製のエチレンビニルアルコール共重合樹脂)層が設けられている(いずれも図示せず)。
【0017】
一方、電池ケース20は、例えば、厚さ12μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム21の内面側にバリア層として厚さ9μmのアルミニウム箔22がウレタン系接着剤によりラミネートされたものであり、さらにアルミニウム箔22の内面には熱溶着層23として厚さ100μmの酸変性ポリエチレン(PE)層が設けられている。なお、図1中24,25は熱溶着部を示している。
【0018】
本実施形態の非水電解質電池10は、次のようにして完成される。すなわち、まず上記電池ケース20の内部に上記発電要素群12と図示しない非水電解液とを収容するとともに、その開口部26を正極リード片13Bおよび負極リード片14Bを挟んだ状態で重ね合わせて閉じる。この時、正極リード片13Bおよび負極リード片14Bの先端部分は、電池ケース20から導出された状態としておく。そして、電池ケース20の内部を減圧した後、全体を加熱することにより熱溶着層23を溶融させて、発電要素11と電池ケース20との間を溶着するとともに、開口部26を溶着封口する。また、この時、必要に応じて圧迫用の治具を併用してもよい。
【0019】
図2ないし図4は、上記発電要素群12および非水電解液を電池ケース20の内部に収容した本実施形態の非水電解質電池10の完成形態を示す図である。図2はその斜視図であり、この図に示すように、電池ケース20はその内部に収容された発電要素群12の外面にぴったり沿う形状とされている。特に、各発電要素11A,11B,11C間のくびれ部分16にも密着されており、これにより、図3および図4の断面図に示すように、電池ケース20の内部には余分な空間が生じない構成とされている。また、電池ケース20の内面と発電要素群12の外面とは、上述した熱溶着層23により溶着されて、固定された状態となっている。
【0020】
このような本実施形態の非水電解質電池10によれば、電池ケース20と発電要素群12との間に余分な隙間が存在せず、また各発電要素11の相互間、および、発電要素群12と電池ケース20との間が、それぞれ接着層および熱溶着層23により固定された状態となっている。従って、落下等により電池に衝撃が加わった場合でも、各発電要素11の積層状態が簡単に崩れたり、発電要素群12が電池ケース20内で大きく動いたりてしまうことが極めて起こり難くなり、リード片の切断を防止することができるという優れた作用効果を奏する。また、各発電要素11が巻回型であるから、従来の積層型ものを使用する場合と比較して、生産性に優れる。
【0021】
さらに、各発電要素11の両リード片13,14間の接続部分が電池ケース20の内部に収容される構成であるから、接続部分がより破断し難くなるとともに、酸化等の腐食を受け難い。
【0022】
<第2実施形態>
図5ないし図7は、本発明の第2実施形態の非水電解質電池30を示すものである。本実施形態では、上記第1実施形態と同様の構成でかつ大きさが等しい2つの発電要素31A,31Bを横に並べて発電要素群32を構成し、この発電要素群32と図示しない非水電解液とを、同じく第1実施形態と同様の構成の電池ケース40内に密閉収容したものである。また、発電要素31Aの正極リード片33Aは負極リード片34Aよりも長さが長くなるように形成されているとともに、発電要素31Bの正極リード片33Bは負極リード片34Bよりも短くなるように形成されており、負極リード片34Aと正極リード片33Bとが例えばニッケル板35に溶接されることによって、発電要素31Aおよび31Bは電気的に直列に接続されている。なお、このニッケル板35は、電池ケース40の封口部41内に位置するように構成されている。
【0023】
本実施形態の非水電解質電池30においても、上記第1実施形態と同様に、各発電要素31A,31B間のくびれ部分36に電池ケース40が密着することにより、電池ケース40と発電要素群32との間に余分な隙間が存在せず、また発電要素群32と電池ケース40との間が熱溶着されて固定された状態となっているから、電池に衝撃が加わった場合でもリード片が切断することを防止することができる。また、本実施形態のように、電池ケース40の封口部41内で各リード片間の接続を行う構成とすると、接続部分が空気に触れないだけでなく、電解液にも晒されないので、さらに腐食を受け難くすることができる。
【0024】
<第3実施形態>
図8は、本発明の第3実施形態の非水電解質電池50を示すものである。本実施形態では、各発電要素51A,51Bを上記第2実施形態と同様に横に並べて発電要素群52を構成したものであるが、各発電要素51A,51B間を電気的に並列に接続しているところが上記第2実施形態とは異なる。図8に示すように、各発電要素51A,51Bからは両リード片53,54が互いに反対側に位置するように導出されているとともに、発電要素51Aの両リード片53A,54Aが長く、発電要素51Bの両リード片53B,54Bが短く構成されている。そして、それぞれ正極リード片53A,53B間、および負極リード片54A,54B間が、電池ケース60の封口部61において、ニッケル板55によって電気的に接続されており、発電要素51Aの両リード片53A,53Bだけが外部に導出されている。
なお、本実施形態においても、上記実施形態と同様に各発電要素51A,51B間のくびれ部分56に電池ケース60が密着しており、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【0025】
<第4実施形態>
図9ないし図11は、本発明の第4実施形態の非水電解質電池70を示すものである。本実施形態では、上記実施形態と同様の構成でかつ大きさが等しい2つの発電要素71A,71Bの一部を積層させ、互いにずらした状態で発電要素群72を構成したものである。各発電要素71A,71Bからは正極および負極の各リード片73,74が互いに反対側に位置するように導出されている。また、図11に示すように、発電要素71Aの負極リード片74Aと発電要素71Bの負極リード片74Bとが、厚み方向において互いに同位置となるように配置されている。これらの負極リード片74A,74Bは、互いに近づく方向に屈曲されており、電池ケース80の内部で溶接によって電気的に接続されるとともに、一方の負極リード片74Aだけが電池ケース80の外部まで導出されている。また、各正極リード片73A,73Bはそれぞれ電池ケース80の外部に導出され、外部で接続される構成となっている。
なお、本実施形態においても、上記実施形態と同様に各発電要素71A,71B間のくびれ部分76に電池ケース80が密着しており、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。
【0026】
<他の実施形態>
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【0027】
(1)非水電解質電池の発電要素群を構成する各発電要素の並べ方或いは個数は、上記実施形態に限定されるものではなく、必要に応じて変更可能である。また、各発電要素の電気的な接続の形態(直列あるいは並列)や接続位置も、上記実施形態に限定されるものではない。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、リード片の切断が起こり難い耐衝撃に優れる非水電解質電池を得ることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態にかかる非水電解質電池の分解斜視図
【図2】同じく完成形態の斜視図
【図3】同じく図2のA−A断面図
【図4】同じく図2のB−B断面図
【図5】本発明の第2実施形態にかかる非水電解質電池の斜視図
【図6】同じく図5のA−A断面図
【図7】同じく図5のB−B断面図
【図8】本発明の第3実施形態にかかる非水電解質電池の斜視図
【図9】本発明の第4実施形態にかかる非水電解質電池の斜視図
【図10】同じく図9のA−A断面図
【図11】同じく図9のB−B断面図
【符号の説明】
10,30,50,70…非水電解質電池
11,31,51,71…発電要素
12,32,52,72…発電要素群
13,33,53,73…正極リード片
14,34,54,74…負極リード片
16,36,56,76…くびれ部分
20,40,60,80…電池ケース
21…樹脂フィルム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonaqueous electrolyte battery in which a battery case is formed of a resin film.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of portable electronic devices has been remarkable, but there is an increasing demand for smaller and lighter batteries used in such portable electronic devices. As one means for reducing the weight of the battery, a battery using a flexible bag-shaped metal laminate case exterior body instead of a conventionally used container-shaped metal case has been studied. However, this type of battery is inferior in ability to press the power generation element housed in the case, and has a problem that it is difficult to prevent the power generation element from moving in the battery case. For this reason, when the battery is impacted by dropping or the like, the power generating element moves or deforms greatly in the battery case, and as a result, the lead piece led out from the power generating element is cut at the connection portion and the battery Could not function as.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
This invention is made | formed in view of the said situation, Comprising: In the nonaqueous electrolyte battery which formed the battery case with the resin film, it aims at improving the impact resistance.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The invention of
[0005]
The invention according to claim 2 is the nonaqueous electrolyte battery according to
[0006]
A third aspect of the invention is the nonaqueous electrolyte battery according to the first or second aspect, characterized in that the power generation element and the resin film are bonded together with an adhesive.
[0007]
The invention according to claim 4 is the nonaqueous electrolyte battery according to any one of
[0008]
Further, the invention of claim 5 is the nonaqueous electrolyte battery according to any one of
[0009]
[Effects of the Invention]
Winding type power generation elements are more productive than conventional stacked types, but when they are arranged, the periphery of the power generation elements is rounded, so that a constricted portion is formed between each power generation element. . If there is such a constricted portion, when the power generating element is accommodated in the battery case, a large space is generated between the constricted portion between the power generating elements and the battery case, and the battery case is particularly flexible. When the battery is formed, the power generation element moves greatly in the battery case when the battery receives an impact.
[0010]
Therefore, in the first aspect of the invention, as described above, the resin film is in close contact so as to enter the constricted portion formed between the power generation elements. In this way, since there is no extra space between the battery case and the power generation element, even if the battery is subjected to an impact such as dropping, the power generation element moves greatly within the battery case or is displaced from each other. Large deformation is prevented. Therefore, the lead piece led out from the power generation element can be prevented from being cut off at the connection portion, and an excellent effect is obtained that a nonaqueous electrolyte battery excellent in impact resistance can be obtained.
[0011]
In addition, according to the invention of claim 2, since at least a part between the respective wound power generation elements is fixed to each other by the adhesive, each power generation element is more difficult to shift even when an impact is applied to the battery. Impact resistance is further improved.
[0012]
According to the invention of claim 3, since the power generation element and the resin film are fixed by the adhesive, the power generation element and the battery case are hardly displaced even when an impact is applied to the battery, and the impact resistance is improved. To do.
[0013]
According to the invention of claim 4 and claim 5, the connecting portion of each lead piece is less likely to break compared to the case where the connecting portion of the lead piece between each power generating element is exposed to the outside of the battery case. In addition, there is an effect that it is difficult to receive corrosion such as oxidation.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
FIG. 1 is an exploded perspective view of a
[0015]
As described above, the power
[0016]
Further, an adhesive layer having a thickness of 50 μm made of acid-modified polyethylene is provided on both sides in the vicinity of the center in the length direction of the positive
[0017]
On the other hand, the
[0018]
The
[0019]
2 to 4 are views showing a completed form of the
[0020]
According to the
[0021]
Furthermore, since the connection portion between the lead pieces 13 and 14 of each power generation element 11 is accommodated in the
[0022]
Second Embodiment
5 to 7 show a
[0023]
Also in the
[0024]
<Third Embodiment>
FIG. 8 shows a
In the present embodiment as well, the
[0025]
<Fourth embodiment>
9 to 11 show a
In this embodiment as well, the
[0026]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention, and further, within the scope not departing from the gist of the invention other than the following. Various modifications can be made.
[0027]
(1) The arrangement or number of the power generating elements constituting the power generating element group of the nonaqueous electrolyte battery is not limited to the above embodiment, and can be changed as necessary. Further, the form of electrical connection (series or parallel) and the connection position of each power generation element are not limited to the above embodiment.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an excellent effect that it is possible to obtain a nonaqueous electrolyte battery excellent in impact resistance in which the cutting of the lead piece hardly occurs.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view of a nonaqueous electrolyte battery according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a perspective view of the completed form. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. FIG. 5 is a perspective view of the nonaqueous electrolyte battery according to the second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a sectional view taken along the line AA in FIG. 5. FIG. FIG. 8 is a perspective view of a nonaqueous electrolyte battery according to a third embodiment of the present invention. FIG. 9 is a perspective view of a nonaqueous electrolyte battery according to a fourth embodiment of the present invention. AA sectional view of Fig. 11 [Fig. 11] BB sectional view of Fig. 9 [Explanation of symbols]
10, 30, 50, 70 ... non-aqueous electrolyte batteries 11, 31, 51, 71 ...
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