專利名稱：電力貯藏裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在電子機(jī)器的電源等使用的電力貯藏裝置。更詳細(xì)說(shuō)就是涉及在用復(fù)合包裝材料構(gòu)成的密封袋內(nèi)密封具有正極、負(fù)極及非水電解質(zhì)和正極用導(dǎo)線和負(fù)極用導(dǎo)線的非水電解質(zhì)電池、電解電容(鋁電解電容等)、電雙層電容等的電力貯藏裝置。
背景技術(shù)：
近年電子機(jī)器、特別是攜帶用電子機(jī)器的急速小型化在驚人地進(jìn)展。隨之強(qiáng)烈希望小型、輕、具有高能量密度的高性能電源(電力貯藏裝置)開(kāi)發(fā)和實(shí)用化。
特別是采用把正極、負(fù)極及電解質(zhì)溶液密封在小型且輕的密封袋內(nèi)形式的鋰離子二次電池等的非水電解質(zhì)電池，具有高電池電壓和高能量密度，同時(shí)能容易小型化、輕型化，所以被期待作為上述小型電子機(jī)器的電源。
眾所周知，這種非水電解質(zhì)電池的構(gòu)成是，為了由輕型化提高電池單位重量的能量密度把兩張由具備合成樹(shù)脂層和金屬箔等金屬層的復(fù)合包裝材料構(gòu)成的片重疊，把其邊部進(jìn)行熱密封等制作的輕型密封袋，使用該密封袋用于密封正極、負(fù)極及非水電解質(zhì)。
本說(shuō)明書根據(jù)需要把非水電解質(zhì)電池等電力貯藏裝置的內(nèi)部具有封入的正極、負(fù)極及非水電解質(zhì)的部分總稱為“發(fā)電部”。例如該發(fā)電部也可還含有隔片、集電體等。
具體說(shuō)例如知道具有圖18及圖19所示結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池100和具有圖20及圖21所示結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池200。這里圖18是表示現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池100基本結(jié)構(gòu)的主視圖。圖19是圖18沿X-X線的剖面圖。圖20是表示現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池200基本結(jié)構(gòu)的主視圖。圖21是圖20沿X-X線的剖面圖。
圖18及圖19所示現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池100主要具有發(fā)電部80，包括正極A1、負(fù)極C1及非水電解質(zhì)E1；密封袋90，把發(fā)電部(80)密封；正極用導(dǎo)線A2，一邊的端部電連接在正極A1上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋90的外部；負(fù)極用導(dǎo)線C2，一邊的端部電連接在負(fù)極C1上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋90的外部。
如圖19所示，密封袋90是把上述相對(duì)的兩張復(fù)合包裝材料構(gòu)成的片91及片92的邊部(即片91的邊部91B、片92的邊部92B)用粘接劑或通過(guò)進(jìn)行熱密封而形成的。以下把密封后的片的邊部稱為“密封部”。正極用導(dǎo)線A2與密封部91B及密封部92B接觸的部分以及負(fù)極用導(dǎo)線C2與密封部92接觸的部分分別用絕緣體A3及絕緣體C3包覆，以防止這些導(dǎo)線與復(fù)合包裝材料中的金屬層接觸。
圖20及圖21所示的現(xiàn)有非水電解質(zhì)電池200，對(duì)圖18及圖19所示的現(xiàn)有非水電解質(zhì)電池100除具有不同的密封袋90之外具有同樣的結(jié)構(gòu)。如圖20及圖21所示，該密封袋90是首先把由一張復(fù)合包裝材料構(gòu)成的矩形片91相對(duì)的一組邊部之間重疊、密封、成為密封部91B，成為有兩個(gè)開(kāi)口部的筒狀體，然后把筒狀體兩個(gè)開(kāi)口部邊部密封形成密封部91C。
但上述現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池100及非水電解質(zhì)電池200中由形成密封袋90的密封部91B或密封部91C而引起的例如在如圖19及圖21所示的密封袋的外側(cè)產(chǎn)生死角R、R1及R2，有應(yīng)被使用的機(jī)器內(nèi)設(shè)置電池的空間不能有效利用的問(wèn)題。
當(dāng)這種死角的體積大時(shí)，電池設(shè)置空間的每單位體積的電池能量密度(以下稱為“以應(yīng)設(shè)置的空間體積為基準(zhǔn)的體積能量密度”)變低。
本來(lái)電池等電力貯藏裝置的“體積能量密度”是用發(fā)電部的全輸出能量對(duì)電池等電力貯藏裝置體積的比例來(lái)定義的，但本說(shuō)明書中不是用電池等電力貯藏裝置的體積而是采用以電池等電力貯藏裝置應(yīng)設(shè)置的空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度。
這時(shí)本發(fā)明中“以應(yīng)設(shè)置的空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度”的意思是發(fā)電部的全輸出能量對(duì)根據(jù)電池等電力貯藏裝置最大長(zhǎng)度、最大寬度、最大厚度求得的電池外觀體積的比例。實(shí)際上在提高上述本來(lái)的體積能量密度的同時(shí)提高以應(yīng)設(shè)置的空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度也重要。
因此特開(kāi)平11-260327號(hào)公報(bào)中對(duì)如上述非水電解質(zhì)電池200類型的電池就有提案通過(guò)限制三個(gè)密封部(封閉部)91B、91C中至少一個(gè)密封部(封閉部)被彎曲，且彎曲部分在外裝體本體部的厚度范圍內(nèi)，來(lái)謀求降低由非水電解質(zhì)電池密封袋的密封部引起的應(yīng)使用機(jī)器內(nèi)該電池設(shè)置空間內(nèi)形成死角的非水電解質(zhì)電池。
但上述特開(kāi)平11-260327號(hào)公報(bào)中雖有所述的非水電解質(zhì)電池但因?yàn)槊芊獯拿芊獠?封閉部)彎曲，所以有該彎曲部分自身的體積就是死角的問(wèn)題。還有，雖有該非水電解質(zhì)電池但由于彎曲部分復(fù)合包裝材料的強(qiáng)度變?nèi)酰哉兄滤趾脱鯕獾葟碾姵赝獠壳秩牒碗娊赓|(zhì)成分從電池內(nèi)部逸散、引起電池特性惡化的可能性變大，特別是從長(zhǎng)期使用的觀點(diǎn)看有不能得到足夠的電池可靠性的問(wèn)題，尚不令人滿意。
上述非水電解質(zhì)電池的問(wèn)題在與之有同樣結(jié)構(gòu)的電解電容(鋁電解電容等)、電雙層電容等其它電力貯藏裝置中也同樣發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)具有的課題而開(kāi)發(fā)的，目的在于提供以應(yīng)設(shè)置空間體積為基準(zhǔn)的體積能量密度高的電力貯藏裝置。
本發(fā)明提供一種電力貯藏裝置，特點(diǎn)是其具有發(fā)電部，具有正極、負(fù)極及電解質(zhì)；密封袋，用于密封發(fā)電部；正極用導(dǎo)線，一邊的端部電連接在正極上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋的外部；負(fù)極用導(dǎo)線，一邊的端部電連接在負(fù)極上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋的外部，該電力貯藏裝置的密封袋具有相互相對(duì)的由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第一片及由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第二片；合成樹(shù)脂制的隔板，配置在與第二片相對(duì)的第一片的面積和與該面相對(duì)的第二片的面間、確保容納發(fā)電部的空間，而且隔板配置在與第二片相對(duì)的第一片的面的邊部。
本發(fā)明的電力貯藏裝置通過(guò)使用上述的隔板構(gòu)成密封袋不使構(gòu)成密封袋的復(fù)合包裝材料的強(qiáng)度降低，能把現(xiàn)有電力貯藏裝置中由密封袋的密封部引起的該裝置的設(shè)置空間內(nèi)形成的死角充分降低。且本發(fā)明的電力貯藏裝置與現(xiàn)有的電力貯藏裝置比較可容易地增加密封袋中發(fā)電部所占的體積。因此以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度高，可提供能有效利用應(yīng)設(shè)置空間的電力貯藏裝置。
這里本發(fā)明中復(fù)合包裝材料是指具有具備合成樹(shù)脂層和金屬箔等金屬層的多層的包裝材料。
本發(fā)明中也可把構(gòu)成密封袋的第一片及第二片相互結(jié)合，例如如后述的各實(shí)施例，將一張片折曲、這時(shí)也可把形成的具有相互相對(duì)的面的密封部分分別作為第一片、第二片。即把第一片和第二片連接、通過(guò)折曲一張片形成密封袋。這樣的話能更減少密封袋的密封部，能更提高電力貯藏裝置的以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度。
這樣折曲一張片、這時(shí)把形成的具有相互相對(duì)的面的密封部分分別作為第一片、第二片時(shí)，也可沿一張片的折曲部分配置隔板。這樣能更提高密封袋的機(jī)械強(qiáng)度。
本發(fā)明的電力貯藏裝置中隔板最好在與第二片相對(duì)的第一片的面的邊部相互相對(duì)的位置上至少配置一對(duì)。這樣的話即使在使隔板的使用數(shù)盡量少的條件下也能形成機(jī)械強(qiáng)度高的密封袋。這樣盡量減少隔板使用數(shù)的話，可更有效進(jìn)一步減小隔板與第一片或第二片間形成的密封部的大小、可更有效進(jìn)一步減小密封袋中由隔板自身形狀引起的死角的大小。因此便能在密封袋中容納具有更大體積的發(fā)電部，能更提高電力貯藏裝置的以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度。
本發(fā)明中電力貯藏裝置是指這樣結(jié)構(gòu)的裝置，即其具有發(fā)電部，具有正極、負(fù)極及電解質(zhì)；密封袋，用于密封發(fā)電部；正極用導(dǎo)線，一邊的端部電連接在正極上，同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋的外部；負(fù)極用導(dǎo)線，一邊的端部電連接在負(fù)極上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋的外部。更具體說(shuō)就是電力貯藏裝置是指例如鋰離子二次電池等的非水電解質(zhì)電池、鋁電解電容等的電解電容、把分極性電極作為正極及負(fù)極具有的電雙層電容，是電池時(shí)可以是一次電池、也可以是二次電池。


圖1是表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)第一實(shí)施例的主視圖；圖2是表示圖1所示電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖；圖3是沿圖1的X-X線的剖面圖；圖4是表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)第二實(shí)施例的主視圖；圖5是表示圖4所示電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖；圖6是沿圖4的X-X線的剖面圖(從密封袋內(nèi)看的情形)；圖7是沿圖4的Y-Y線的剖面圖；圖8是表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)第三實(shí)施例的主視圖；圖9是表示圖8所示電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖；圖10是沿圖8的X-X線的剖面圖(從密封袋內(nèi)看的情形)；圖11是表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)第四實(shí)施例的主視圖；圖12是表示圖11所示電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖；圖13是沿圖11的X-X線的剖面圖；圖14是表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)第五實(shí)施例的剖面圖；圖15是表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)第六實(shí)施例的剖面圖；圖16A、圖16B及圖16C是分別表示本發(fā)明電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)其它實(shí)施例的剖面圖；圖17是表示圖11～圖13所示電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)其它實(shí)施例的主視圖；圖18是表示現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池基本結(jié)構(gòu)一例的主視圖；圖19是沿圖18的X-X線的剖面圖；圖20是表示現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池基本結(jié)構(gòu)其它一例的主視圖；圖21是沿圖20的X-X線的剖面圖。
具體實(shí)施的最佳方式下面邊參照附圖邊對(duì)本發(fā)明的電力貯藏裝置適用于非水電解質(zhì)電池的情況詳細(xì)說(shuō)明其合適的實(shí)施例。且以下說(shuō)明中對(duì)同一或等于部分附以相同符號(hào)而省略重復(fù)的說(shuō)明。
(第一實(shí)施例)
圖1是表示本發(fā)明電力貯藏裝置的非水電解質(zhì)電池第一實(shí)施例的主視圖。圖2是表示圖1所示非水電解質(zhì)電池基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖。圖3是沿圖1的X-X線的剖面圖。
如圖1～圖3所示，非水電解質(zhì)電池1主要包括發(fā)電部40，含有正極10、負(fù)極20及非水電解質(zhì)30；密封袋50，把發(fā)電部(40)密封；正極用導(dǎo)線12，一邊的端部電連接在正極10上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋50的外部；負(fù)極用導(dǎo)線22，一邊的端部電連接在負(fù)極20上、同時(shí)另一邊的端部突出在密封袋50的外部。
下面根據(jù)圖1～圖3說(shuō)明本實(shí)施例各結(jié)構(gòu)要素的詳情。
如前所述，密封袋50具有相互相對(duì)的由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第一片51及由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第二片52、和為確保容納發(fā)電部40空間用的一對(duì)合成樹(shù)脂制隔板60。
一對(duì)隔板60配置在與第二片52相對(duì)的第一片51的面F51和與該面F51相對(duì)的第二片的面F52之間，且分別配置在與第二片相對(duì)的第一片51的面F51邊部相互相對(duì)的位置上。
如前所述，通過(guò)這樣配置一對(duì)隔板就能更有效地進(jìn)一步減小密封袋50中由隔板60自身形狀引起的死角的大小。其結(jié)果是能夠在密封袋50中容納具有更大體積的發(fā)電部40，能更提高電池1的以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度。
如圖2所示，本實(shí)施例第一片51及第二片52被連接。即本實(shí)施例的密封袋50是把由一張復(fù)合包裝材料構(gòu)成的矩形的片按圖2所示的折曲線X1-X1及X2-X2折曲，把矩形片相對(duì)一組的邊部之間(圖中第一片51的邊部51B及第二片的邊部52B)重疊密封而形成的。本實(shí)施例中第一片51及第二片52是把一張矩形片如上述折曲了時(shí)形成的具有相互相對(duì)的面(F51及F52)的該片的部分分別表示的。
這樣如前所述在折曲線X1-X1及X2-X2間形成的第一片51與第二片52間的接合部53不一定必須配置隔板，所以能更減少密封袋的密封部。其結(jié)果是可進(jìn)一步提高電池1的以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度。
折曲線X1-X1與X2-X2間的距離根據(jù)有效利用電池1的應(yīng)設(shè)置空間的觀點(diǎn)，最好與隔板60的厚度大致相同。希望增加密封袋50的機(jī)械強(qiáng)度時(shí)等，根據(jù)需要在折曲線X1-X1及X2-X2間形成的第一片51與第二片52間的接合部53配置隔板也可。
本實(shí)施例中與發(fā)電部40連接的正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22的各自的一端配置成從把上述第一片51的邊部51B及第二片的邊部52B密封部密封的密封部突出到外部。
這里本發(fā)明中隔板60的構(gòu)成材料雖未特別限定是合成樹(shù)脂，但根據(jù)充分確保非水電解質(zhì)電池的每單位質(zhì)量的能量密度的觀點(diǎn)，隔板60的構(gòu)成材料最好是從交聯(lián)聚烴及液晶聚合物構(gòu)成的群中選擇某一種聚合物。
這里交聯(lián)聚烯烴是指分子三座標(biāo)網(wǎng)眼狀交聯(lián)、對(duì)有機(jī)溶劑難于溶解、在熔點(diǎn)以外的溫度難熔化的聚烯烴。作為這種交聯(lián)聚烯烴以交聯(lián)聚丙烯或交聯(lián)聚乙烯更好。從生產(chǎn)性的觀點(diǎn)看上述交聯(lián)聚烯烴中也最好是通過(guò)電離放射線的照射而交聯(lián)的。
構(gòu)成第一片51及第二片52的復(fù)合包裝材料并不特別限定于具備合成樹(shù)脂層和金屬箔等金屬層的包裝材料，但根據(jù)在確保足夠的機(jī)構(gòu)強(qiáng)度和輕型性的同時(shí)要有效防止水分和空氣從電池外部向發(fā)電部侵入及電解質(zhì)成分從電池內(nèi)部向電池外部逸散的觀點(diǎn)，復(fù)合包裝材料最好由具有三層以上的層構(gòu)成，即合成樹(shù)脂制最內(nèi)部層，配置在與發(fā)電部40接觸的密封袋50的最內(nèi)部一側(cè)；合成樹(shù)脂制最外部層，配置在距發(fā)電部40最遠(yuǎn)的密封袋的外表面一側(cè)；金屬層，配置在最內(nèi)部層與最外部層之間至少一層。
作為金屬層最好是由具有耐腐蝕性的金屬材料形成的層。例如也可使用由鋁、鋁合金、鈦、鉻等構(gòu)成的金屬箔。作為最內(nèi)部層例如也可使用聚乙烯、聚乙烯的酸變性物、聚丙烯、聚丙烯的酸變性物等熱可塑性樹(shù)脂層。作為最外部層例如也可使用由聚對(duì)苯二酸乙二醇酯(PET)、聚酰胺(尼龍)等工程塑料構(gòu)成的層。
密封袋50的所有密封部即隔板60與第一片或第二片的密封部及由第一片51的邊部51B與第二片的邊部52B構(gòu)成的密封袋的密封部其密封方法未被特別限定，但從生產(chǎn)性的觀點(diǎn)看最好是熱密封法、超聲波熔接法。
非水電解質(zhì)溶液使用把金屬鹽溶解在有機(jī)溶媒內(nèi)之物。例如鋰離子二次電池中例如作為鋰鹽使用LiBF4、LiPF6、LIAlCl4、LiClO4、LiCoO2等，作為有機(jī)溶媒使用二甲基碳酸酯、二乙基碳酸酯、乙烯碳酸酯、甲基乙基碳酸酯等。
正極10及負(fù)極20分別由被稱為集電體的金屬箔或多孔金屬板的金屬基體材料(未圖示)和在成為該集電體的金屬基體材料上形成的活物質(zhì)層(未圖示)構(gòu)成。在正極10和負(fù)極20間根據(jù)需要也可配置隔片(未圖示)。
負(fù)極20的金屬基體材料電連接在例如由鋁構(gòu)成的負(fù)極用導(dǎo)線22的一端上，負(fù)極用導(dǎo)線22的另一端延伸至密封袋50的外部。而正極10的金屬基體材料也電連接在例如由銅或鎳構(gòu)成的正極用導(dǎo)線導(dǎo)體12的一端上，正極用導(dǎo)線導(dǎo)體12的另一端延伸至密封袋50的外部。
如圖1及圖2所示，在與由第一片51的邊部51B及第二片的邊部52B構(gòu)成的密封袋密封部接觸的正極用導(dǎo)線12部分的一部分上包覆著絕緣體14，用于防止正極用導(dǎo)線12與構(gòu)成各片的復(fù)合包裝材料中的金屬層接觸。而在與由第一片51的邊部51b及第二片的邊部52B構(gòu)成的密封袋密封部接觸的負(fù)極用導(dǎo)線22的一部分上包覆著絕緣體24，用于防止負(fù)極用導(dǎo)線22與構(gòu)成各片的復(fù)合包裝材料中的金屬層接觸。
這些絕緣體14及絕緣體24的構(gòu)成沒(méi)有特別限定，例如也可用分別粘接在正極用導(dǎo)線12、負(fù)極用導(dǎo)線22上的由熱可塑性聚烯烴樹(shù)脂構(gòu)成的層和設(shè)在其外側(cè)的由交聯(lián)聚烯烴樹(shù)脂構(gòu)成的層25a、25b來(lái)構(gòu)成。
接著說(shuō)明上述密封袋50及非水電解質(zhì)電池1的制作方法。
首先使用干式疊層法、濕式疊層法、熱熔式疊層法、擠壓疊層法等已知的制造法制作構(gòu)成第一片及第二片的復(fù)合包裝材料。
例如準(zhǔn)備構(gòu)成復(fù)合包裝材料的合成樹(shù)脂制層的薄片、由鋁等構(gòu)成的金屬箔。金屬箔例如可通過(guò)壓延金屬材料準(zhǔn)備。
接著最好在成為合成樹(shù)脂制層的薄片上通過(guò)粘接劑進(jìn)行貼合金屬箔等制作如前所述有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合包裝材料(多層薄片)。并將復(fù)合包裝材料切斷成規(guī)定大小，準(zhǔn)備一張矩形的片。
另一方面例如用射出成型法準(zhǔn)備一對(duì)具有規(guī)定形狀和大小的隔板60。
接著如前面參照?qǐng)D2說(shuō)明的那樣在矩形的片上配置一對(duì)隔板60。且如前所述折曲矩形片、把片與隔板60接觸的那部分邊例如用密封機(jī)按規(guī)定的加熱條件僅熱密封希望的密封寬度。這樣得到具有開(kāi)口部(由第一片51的邊部51B及第二片的邊部52B構(gòu)成的部分)狀態(tài)的密封袋50。
把構(gòu)成發(fā)電部40的正極10及負(fù)極20、根據(jù)需要的隔片(未圖示)插入有開(kāi)口部狀態(tài)的密封袋50內(nèi)部。再注入非水電解液。接著把正極用導(dǎo)線導(dǎo)體12、負(fù)極用導(dǎo)線22一部分分別插入密封袋50內(nèi)的狀態(tài)下，使用密封機(jī)把密封袋50開(kāi)口部密封。這樣密封袋50及非水電解質(zhì)電池1制作完成。
(第二實(shí)施例)圖4是表示本發(fā)明電力貯藏裝置非水電解質(zhì)電池第二實(shí)施例的主視圖。圖5是表示圖4所示非水電解質(zhì)電池基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖。圖6是沿圖4的X-X線的剖面圖(從密封袋內(nèi)看的情形)。圖7是沿圖4的Y-Y線的剖面圖。
圖4～圖7所示的非水電解質(zhì)電池2除一對(duì)隔板60的配置位置不同以外，與上述第一實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池1具有同樣的結(jié)構(gòu)，能用與非水電解質(zhì)電池1同樣的制作方法制作。
即如圖5所示，非水電解質(zhì)電池2的密封袋50是把一張由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的矩形片按圖5所示的折曲線Y1-Y1及Y2-Y2折曲，把矩形片背面相對(duì)的一組邊部之間(圖5中第一片51的邊部51B及第二片的邊部52B)重疊后密封而形成的。
如圖6所示，第一片51的邊部51B與第二片的邊部52B密封的部分為減小因該部分引起的死角的大小，緊靠密封袋50的側(cè)面折回使不突出到密封袋50的外側(cè)。一對(duì)隔板60分別配置在與第二片相對(duì)的第一片51的面F51邊部相互相對(duì)的位置之中、上述矩形片的相對(duì)一組邊部之間和不同的另一組邊部之間的位置上。
但如圖4～圖6所示，非水電解質(zhì)電池2中一對(duì)隔板60中的一個(gè)與連接在發(fā)電部40上的正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22分別突出至外部的一端形成一體。具體說(shuō)就是如圖6所示具有下列結(jié)構(gòu)，即在一對(duì)隔板60中的一個(gè)上形成有兩個(gè)槽，其具有的斷面形狀及大小與正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22的斷面形狀及大小一致。正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22分別嵌入這些各槽內(nèi)，例如用熱密封法、超聲波熔接法將槽與各導(dǎo)線粘接。
這樣本發(fā)明中正極用導(dǎo)線及負(fù)極用導(dǎo)線也可分別與隔板形成一體。這樣通過(guò)在正極用導(dǎo)線及負(fù)極用導(dǎo)線與密封袋的密封部配置隔板進(jìn)行密封，與不配置隔板就密封的情況相比可容易減小密封袋外側(cè)的死角(例如圖19及圖21所示的死角R、R1及R2等)、密封袋內(nèi)的死角(例如圖19所示的區(qū)域R3或圖21所示的區(qū)域R4等)，同時(shí)可容易提高正極用導(dǎo)線及負(fù)極用導(dǎo)線與密封袋間的密封強(qiáng)度。
因此向應(yīng)使用非水電解質(zhì)電池的機(jī)器上安裝時(shí)等，即使在正極用導(dǎo)線及負(fù)極用導(dǎo)線與密封袋間的密封部加有大的負(fù)荷，也能更可靠地防止密封部密封袋的第一片邊部與第二片的邊部剝離。
(第三實(shí)施例)圖8是表示本發(fā)明電力貯藏裝置非水電解質(zhì)電池第三實(shí)施例的主視圖。圖9是表示圖8所示非水電解質(zhì)電池基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖。圖10是沿圖8的X-X線的剖面圖(從密封袋內(nèi)看的情形)。
如圖9所示，圖8～圖10所示的非水電解質(zhì)電池3除一對(duì)隔板60中的一個(gè)和與之形成一體的正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22的形成一體的方式不同以外，與上述第二實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池2具有同樣的結(jié)構(gòu)，能用與非水電解質(zhì)電池2同樣的制作方法制作。
具體說(shuō)就是如圖9所示具有下列結(jié)構(gòu)，即在一對(duì)隔板60中的一個(gè)上形成有兩個(gè)槽，其具有的斷面形狀及大小與正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22的斷面形狀及大小一致。正極用導(dǎo)線12及負(fù)極用導(dǎo)線22分別嵌入這些各槽內(nèi)，例如用熱密封法、超聲波熔接法將槽與各導(dǎo)線粘接。
(第四實(shí)施例)圖11是表示本發(fā)明電力貯藏裝置非水電解質(zhì)電池第四實(shí)施例的主視圖。圖12是表示圖11所示非水電解質(zhì)電池基本結(jié)構(gòu)的展開(kāi)圖。圖13是沿圖11的X-X線的剖面圖。
如圖12所示，圖11～圖13所示的非水電解質(zhì)電池4除了在把矩形片按折曲線Y1-Y1及Y2-Y2折曲時(shí)在矩形片相對(duì)的一組邊部之間(與圖5及圖9中第一片51的邊部51B以及第二片的邊部52B對(duì)應(yīng)的部分)的部分又使用了一個(gè)隔板60而使第一片51與第二片52直接接觸的部分沒(méi)有了以外，與上述第三實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池3具有同樣的結(jié)構(gòu)，能用與非水電解質(zhì)電池3同樣的制作方法制作。
這樣做可消除前面所述的非水電解質(zhì)電池2及非水電解質(zhì)電池3中由向外部突出的密封部(與圖5及圖9中第一片51的邊部51B及第二片的邊部52B對(duì)應(yīng)的部分)引起的死角。這時(shí)三個(gè)隔板60形成一體也可。
(第五實(shí)施例)圖14是表示本發(fā)明電力貯藏裝置非水電解質(zhì)電池第五實(shí)施例的剖面圖。圖14所示的非水電解質(zhì)電池5除下面說(shuō)明的隔板60的部位以外，與前述圖3所示的第一實(shí)施例非水電解質(zhì)電池1具有同樣的結(jié)構(gòu)。圖14表示了從與圖3所示非水電解質(zhì)電池1的剖面圖同樣的方向看時(shí)非水電解質(zhì)電池5的剖面圖。
即如圖14所示，非水電解質(zhì)電池5除了在隔板60與發(fā)電部40接觸一邊的面相對(duì)的相反一邊的面F60上又配置了金屬層70用于防止水分及/或氧氣從外部向密封袋50內(nèi)侵入以及發(fā)電部40中的電解質(zhì)成分從密封袋50內(nèi)向外部逸散以外，與前述圖3所示的第一實(shí)施例非水電解質(zhì)電池1具有同樣的結(jié)構(gòu)。
這樣做可更有效地防止通過(guò)隔板產(chǎn)生的水分、空氣等向發(fā)電部40的侵入和電解質(zhì)成分從密封袋50內(nèi)向外部的逸散。
金屬層70的構(gòu)成材料并未特別限定，例如可使用鋁箔、銅箔、鎳箔等金屬箔。根據(jù)輕型并耐腐蝕性優(yōu)良等觀點(diǎn)看最好使用鋁箔。在與導(dǎo)線一體化的隔板60上設(shè)置金屬層時(shí)不要通過(guò)金屬層使正極10與負(fù)極12短路。
金屬層78的配置位置并不限定于圖14所示的位置，只要是能防止通過(guò)隔板60氧氣或水分從外部向發(fā)電部40侵入或發(fā)電部40中的電解質(zhì)構(gòu)成成分從發(fā)電部40向外部逸散的配置位置便可，也可配置在隔板60的內(nèi)部或與發(fā)電部40接觸的內(nèi)側(cè)的面上。
該非水電解質(zhì)電池5也可用與非水電解質(zhì)電池1同樣的制作方法制作。作為把金屬層70安裝在隔板60上的方法有在金屬箔等金屬層70上涂布粘接劑粘接在隔板60上的方法，或使金屬層70與隔板60在一體化的狀態(tài)下擠出成型的方法。
(第六實(shí)施例)圖15是表示本發(fā)明電力貯藏裝置非水電解質(zhì)電池第六實(shí)施例的剖面圖。圖15所示的非水電解質(zhì)電池6除下面說(shuō)明的隔板60的部位以外，與前述圖3所示的第一實(shí)施例非水電解質(zhì)電池1具有同樣的結(jié)構(gòu)。圖15表示了從與圖3所示非水電解質(zhì)電池1的剖面圖同樣的方向看時(shí)非水電解質(zhì)電池6的剖面圖。該非水電解質(zhì)電池6也可用與非水電解質(zhì)電池1同樣的制作方法制作。
即如圖15所示，非水電解質(zhì)電池6除了隔板60的與發(fā)電部40接觸一邊的面相對(duì)的相反一邊的面F60用第一片51的邊部包覆以外，與前述圖3所示的第一實(shí)施例非水電解質(zhì)電池1具有同樣的結(jié)構(gòu)。且這時(shí)隔板60也可用第二片52的邊部包覆。
這樣做的話可更有效地防止通過(guò)隔板產(chǎn)生的水分、空氣等向發(fā)電部40的侵入和電解質(zhì)成分從密封袋50內(nèi)向外部的逸散。且這時(shí)與上述第五實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池5比較不需要把露出在隔板60外部的面F60用金屬層70包覆，所以隔板60的制造變?nèi)菀住?br> 以上詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明最佳實(shí)施例，但本發(fā)明并不限定于上述實(shí)施例。
例如上述各實(shí)施例中對(duì)使用斷面形狀是矩形的隔板60的情況作了說(shuō)明，但本發(fā)明中對(duì)隔板的形狀并未特別限定。例如也可如圖16A所示非水電解質(zhì)電池1A那樣在圖3所示非水電解質(zhì)電池1中隔板60的與發(fā)電部40接觸一側(cè)的面上設(shè)置凹部(槽)。這樣與未設(shè)置凹部(槽)的情況相比，可在密封袋50的內(nèi)部收容更大容量的發(fā)電部。
例如用第五實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池5對(duì)在圖1～圖3所示的第一實(shí)施例非水電解質(zhì)電池1上設(shè)置金屬層的情況作了說(shuō)明，但該金屬層也可設(shè)在第二實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池2或第三實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池3或第四實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池4上。這時(shí)金屬層70的配置位置也不被限定，分別配置在電池中隔板60與發(fā)電部40接觸一側(cè)的面、隔板60的內(nèi)部、或與隔板60與發(fā)電部40接觸一側(cè)的面相對(duì)的相反一側(cè)的面F60的任一處都可。
上述第六實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池6對(duì)具有下面結(jié)構(gòu)的電池作了說(shuō)明，即把圖1～圖3所示第一實(shí)施例非水電解質(zhì)電池1中隔板60的與發(fā)電部40接觸一邊的面相對(duì)的相反一邊的面F60用第一片51和第二片52的至少一個(gè)的邊部包覆的情況，但這種結(jié)構(gòu)也可設(shè)置在第二實(shí)施例非水電解質(zhì)電池2或第三實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池3或第四實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池4上。
這里本發(fā)明，將非水電解質(zhì)電池中隔板的與發(fā)電部接觸一邊的面相對(duì)的相反一邊的面如上述那樣制成用第一片和第二片的至少一個(gè)的邊部包覆的結(jié)構(gòu)時(shí)，對(duì)包覆的樣式未特別限定。例如也可如圖16B所示的非水電解質(zhì)電池1B那樣，用第一片51的邊部包覆隔板60并將第一邊51的邊部插入隔板60與另一方第二片52之間、隔板60與第二片52不接觸的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明在這時(shí)也是將隔板配置在與第二片52相對(duì)的第一片51的面F51和與該面F51相對(duì)的第二片52的面F52之間。
例如也可如圖16C所示的非水電解質(zhì)電池1C那樣把隔板60的與發(fā)電部40接觸一邊的面相對(duì)的相反一邊的面F60用第一片51和第二片52兩者的邊部包覆的結(jié)構(gòu)。
上述各實(shí)施例對(duì)沿一張片折曲線的部分(例如圖2、圖5、圖9及圖12中沿用X1-X1、X2-X2、Y1-Y1及Y2-Y2表示的線的部分)不配置隔板60結(jié)構(gòu)的電池作了說(shuō)明，但本發(fā)明中將一張片折曲制作密封袋時(shí)也可沿一張片的折曲線部分配置隔板。例如也可如圖17所示的非水電解質(zhì)電池4A那樣在圖11～圖13所示的非水電解質(zhì)電池4沿折曲線Y1-Y1及Y2-Y2的部分也配置隔板60的結(jié)構(gòu)。
上述各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明電力貯藏裝置用于非水電解質(zhì)電池的情況作了說(shuō)明，但使用與上述各實(shí)施例同樣結(jié)構(gòu)也能適用于電解電容或電雙層電容。
例如本發(fā)明電力貯藏裝置適用于電解電容的情況對(duì)發(fā)電部的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別限定。例如鋁電解電容中作為負(fù)極材料例如也可使用表面作了氧化鋁膜處理的鋁箔，作為正極材料例如也可使用鋁箔。作為電解質(zhì)例如也可使用把硼酸銨溶解在乙二醇內(nèi)的電解液。導(dǎo)線作為正極用例如也可使用對(duì)鋁作了氧化鋁膜處理等氧化處理的導(dǎo)體。作為負(fù)極用例如也可將未處理的鋁作為導(dǎo)體使用。
例如本發(fā)明電力貯藏裝置適用于電雙層電容的情況對(duì)發(fā)電部的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別限定。例如正極和負(fù)極也可以在以作為集電體的鋁箔上例如貼合上把活性炭PTFE和乙炔黑混煉制作的片來(lái)使用。例如作為電解質(zhì)也可使用將四乙基銨·四氟硼酸鹽(Et4NBF4)加入到丙烯碳酸酯內(nèi)例如使其濃度成為0.8mol/L的電解液。作為隔片也可使用玻璃無(wú)紡織物等。
(實(shí)施例)下面舉出實(shí)施例及比較例更詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明電力貯藏裝置的內(nèi)容，但本發(fā)明不限定于這些實(shí)施例。
(實(shí)施例1)根據(jù)前面說(shuō)過(guò)的方法制作與圖1～圖3所示本發(fā)明第一實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池1具有同樣結(jié)構(gòu)的非水電解質(zhì)電池。
該非水電解質(zhì)電池的外觀體積是5.83cm3(最大長(zhǎng)度55.2mm、最大寬度33mm、最大厚度3.2mm)、密封袋內(nèi)部的發(fā)電部的體積是4.5cm3。使用的各隔板(寬度1.5mm、長(zhǎng)度50mm、厚度3.0mm)的體積是0.45cm3。這里不通過(guò)隔板第一片與第二片直接接觸的密封部(用圖1的51B表示的部分)的面積是4.38cm2。
發(fā)電部把在正極板(寬50mm、長(zhǎng)300mm)和負(fù)極板(寬50mm、長(zhǎng)300mm)間配置有隔片(旭化成社制、商品名“海波(ハイポア)”、寬50mm、長(zhǎng)300mm、厚20μm)狀態(tài)的層合體按30mm間距重疊成3.0mm厚度。
作為正極板使用在銅箔(厚20μm)的表面涂布正極活物質(zhì)(石墨)層(厚70μm)。作為負(fù)極板使用在鋁箔(厚20μm)的表面涂布負(fù)極活物質(zhì)(鈷酸鋰)層(厚70μm)。
作為非水電解質(zhì)在乙烯碳酸脂和二乙基碳酸酯的混合比按質(zhì)量比是乙烯碳酸脂/二乙基碳酸脂＝1/1的混合溶媒中添加LiPF6，使其濃度成為1mol/L的非水電解質(zhì)溶液，將其2g含浸到上述電極和隔片的層合體中。
作為正極用導(dǎo)線使用鎳箔(寬3.0mm、長(zhǎng)60mm、厚0.1μm)。作為負(fù)極用導(dǎo)線使用鋁箔(寬3.0mm、長(zhǎng)60mm、厚0.1μm)。
作為絕緣體使用酸變性聚乙烯樹(shù)脂軟片(寬7mm、長(zhǎng)7mm、厚0.1mm)。以在兩張酸變性聚乙烯樹(shù)脂軟片間配置了各導(dǎo)線的狀態(tài)熱熔接。這時(shí)兩張酸變性聚乙烯樹(shù)脂軟片配置在各導(dǎo)線的中央部(長(zhǎng)度方向)。各導(dǎo)線與電極的電連接通過(guò)超聲波焊接進(jìn)行。
作為構(gòu)成第一片和第二片的復(fù)合包裝材料(寬33mm、長(zhǎng)116mm、厚84μm)使用從最外部的層開(kāi)始是PET軟片層(厚12μm)、氨基甲酸乙酯系粘接劑層(厚2μm)、鋁箔層(厚20μm)、酸變性聚乙烯層(厚50μm)4層結(jié)構(gòu)的。
兩個(gè)隔板是通過(guò)切削加工由成型的高密度聚乙烯樹(shù)脂構(gòu)成的長(zhǎng)方體(寬1.5mm、長(zhǎng)50mm、厚3.0mm)、通過(guò)對(duì)其照射100kGy的γ射線交聯(lián)高密度聚乙烯樹(shù)脂制作的。
不通過(guò)隔板第一片與第二片直接接觸的密封部(圖1中51B表示的部分)的接合是把各導(dǎo)線絕緣體的部分夾在該密封部的第一片與第二片間、接著用熱密封進(jìn)行的。
該非水電解質(zhì)電池的輸出能量是1.5W·h，這時(shí)的以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度是257.3W·h·L-1。
(比較例1)密封袋的結(jié)構(gòu)與圖20及圖21所示現(xiàn)有的非水電解質(zhì)電池200具備的密封袋有同樣的結(jié)構(gòu)，除具有以下所示的條件以外其具有與實(shí)施例1同樣的結(jié)構(gòu)，用前面敘述的方法制作該非水電解質(zhì)電池。
該非水電解質(zhì)電池的外觀體積是6.51cm3(最大長(zhǎng)度58mm、最大寬度33mm、最大厚度3.4mm)、密封袋內(nèi)部的發(fā)電部的體積是4.5cm3。
第一片與第二片直接接觸的密封部(相當(dāng)于圖20及圖21中邊部91B的部分)的全面積是4.38cm3。
該非水電解質(zhì)電池發(fā)電部的輸出能量是1.5W·h，這時(shí)的以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度是230.4W·h·L-1。
(實(shí)施例2)除內(nèi)部將實(shí)施例1的非水電解質(zhì)電池使用的非水電解質(zhì)僅密封2g以外，與實(shí)施例1的非水電解質(zhì)電池備有的密封袋具有同樣的結(jié)構(gòu)、用前面敘述的方法制作該密封袋。
(實(shí)施例3)用前面敘述的方法制作與圖14所示本發(fā)明的第五實(shí)施例的非水電解質(zhì)電池5具備的密封袋50具有同樣結(jié)構(gòu)的密封袋。該密封袋除隔板裝有金屬層以外，與實(shí)施例1按同樣條件構(gòu)成。即除了該密封袋是隔板裝有金屬層的結(jié)構(gòu)以外，具有與實(shí)施例2的密封袋同樣的結(jié)構(gòu)。
作為金屬層使用鋁箔(厚0.1mm、大小是3.4mm×58mm)。該密封袋內(nèi)也僅密封實(shí)施例1使用的非水電解質(zhì)2g。
(密封性評(píng)價(jià)試驗(yàn))將實(shí)施例2及實(shí)施例3所示的密封袋分別各準(zhǔn)備兩個(gè)，以JIS K2246-1991.5.34中所述的“濕潤(rùn)試驗(yàn)方法”為基礎(chǔ)，把這些樣品放入RH恒溫恒濕槽中，在60℃、相對(duì)濕度95％的條件下以靜止?fàn)顟B(tài)放置30天。經(jīng)過(guò)30天后把各密封袋開(kāi)封，用卡爾·費(fèi)希爾滴定測(cè)量封入的非水電解質(zhì)中含有水分的濃度。
其結(jié)果是實(shí)施例2的兩個(gè)密封袋樣品水的濃度分別是450ppm、520ppm。而實(shí)施例3的兩個(gè)密封袋樣品水的濃度分別是25ppm、22ppm。
這樣就確認(rèn)了將隔板露出在外部的面用金屬層或第一片和第二片的至少一片的邊部包覆，更可靠地抑制了空氣、水分等從外部向密封袋內(nèi)部侵入或電解質(zhì)成分從密封袋內(nèi)部向外部逸散的觀點(diǎn)是有效的。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上說(shuō)明，根據(jù)本發(fā)明可充分減小由電力貯藏裝置密封袋的密封部引起的應(yīng)使用機(jī)器內(nèi)形成于該裝置設(shè)置空間的死角。因此以應(yīng)設(shè)置空間的體積為基準(zhǔn)的體積能量密度高，提供能有效利用應(yīng)設(shè)置空間的電力貯藏裝置。
權(quán)利要求
1.一種電力貯藏裝置，包括發(fā)電部，具有正極、負(fù)極及電解質(zhì)；密封袋，用于密封所述發(fā)電部；正極用導(dǎo)線，一邊的端部電連接在所述正極上、同時(shí)另一邊的端部突出到所述密封袋的外部；負(fù)極用導(dǎo)線，一邊的端部電連接在所述負(fù)極上、同時(shí)另一邊的端部突出到所述密封袋的外部，其中，所述密封袋具有相互相對(duì)的由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第一片及由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第二片；合成樹(shù)脂制的隔板，配置在與所述第二片相對(duì)的所述第一片的面和與該面相對(duì)的所述第二片的面之間、確保容納所述發(fā)電部的空間，而且所述隔板配置在與所述第二片相對(duì)的所述第一片的所述面的邊部。
2.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，所述隔板在與所述第二片相對(duì)的所述第一片所述面的所述邊部的相互相對(duì)的位置上至少配置一對(duì)。
3.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，在與所述發(fā)電部接觸一側(cè)的所述隔板的面、所述隔板的內(nèi)部、或相對(duì)于與所述發(fā)電部接觸一側(cè)的所述隔板的所述面相反一側(cè)的面上，又配置了金屬層，用于防止水分及/或氧氣從外部向所述密封袋內(nèi)侵入及所述發(fā)電部中的電解質(zhì)成分從所述密封袋內(nèi)向外部逸散。
4.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，相對(duì)于與所述發(fā)電部接觸一側(cè)的所述隔板的面相反一側(cè)的面用所述第一片和所述第二片的至少一片的所述邊部包覆。
5.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，所述密封袋上有所述第一片與所述第二片不通過(guò)所述隔板接合的密封部，該密封部形成得緊靠著所述密封袋本體。
6.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，所述隔板的構(gòu)成材料是從交聯(lián)聚烯烴及液晶聚合物構(gòu)成的群中選擇的某一種聚合物。
7.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，所述復(fù)合包裝材料由三層以上的層構(gòu)成，即合成樹(shù)脂制最內(nèi)部層，配置在與所述發(fā)電部接觸的所述密封袋的最內(nèi)部一側(cè)；合成樹(shù)脂制最外部層，配置在距所述發(fā)電部最遠(yuǎn)的所述密封袋的外表面一側(cè)；金屬層，配置在所述最內(nèi)部層與所述最外部層之間、至少有一層。
8.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，所述正極用導(dǎo)線及所述負(fù)極用導(dǎo)線分別與所述隔板形成一體。
9.如權(quán)利要求1所述的電力貯藏裝置，其中，所述電解質(zhì)是非水電解質(zhì)。
全文摘要
電力貯藏裝置(非水電解質(zhì)電池)(1)具有發(fā)電部(40)，包括正極(10)、負(fù)極(20)及電解質(zhì)(非水電解質(zhì))(30)；密封袋(50)，將發(fā)電部(40)密封；正極用導(dǎo)線(12)；負(fù)極用導(dǎo)線(22)。密封袋(50)具有相互相對(duì)的由復(fù)合包裝材料構(gòu)成的第一片(51)及第二片(52)和用于確保容納發(fā)電部空間的一對(duì)合成樹(shù)脂制的隔板(60)。各隔板配置在與第二片相對(duì)的第一片的面(F51)和與之相對(duì)的第二片的面(F52)之間、而且分別配置在面(F51)邊部相互相對(duì)的位置上。
文檔編號(hào)H01M10/40GK1462485SQ02801472
公開(kāi)日2003年12月17日 申請(qǐng)日期2002年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者細(xì)川武廣, 田中啟一, 松島和雄 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社