層疊電池及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及層疊電池及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已知作為收容包括正極、負(fù)極和電解質(zhì)的發(fā)電元件的外裝體的、使用層疊膜的所 謂的層疊電池。例如，專利文獻(xiàn)1公開了一種具有凹部的層疊電池，在該凹部中，膜構(gòu)件堆 積在外裝膜的密封部的一部分處，其中正極和負(fù)極的突出部至少在該部分處與膜接觸。凹 部沿著密封部的長(zhǎng)度方向形成。專利文獻(xiàn)2公開了一種層疊電池，其中，在形成外裝膜的密 封部之后，對(duì)密封部進(jìn)行壓花加工，以設(shè)置凸部和凹部。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1 :日本特開2001-229889號(hào)公報(bào)
[0006] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2001-52660號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008] 在層疊電池中，如上述專利文獻(xiàn)所述，抑制水分從密封部等的侵入是重要的。另 外，即使在諸如當(dāng)歸因于高溫保存等導(dǎo)致從發(fā)電元件產(chǎn)生高壓氣體時(shí)內(nèi)部壓力上升的情況 下，也必須防止密封部的破斷。
[0009] 用于解決問題的方案
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種層疊電池，其包括：發(fā)電元件，其具有正極、負(fù)極和 電解質(zhì)；以及外裝體，其由分別包括粘接樹脂層的兩個(gè)層疊膜形成，所述外裝體具有用于所 述發(fā)電元件的收容部以及通過(guò)使所述兩個(gè)層疊膜接合而在所述收容部的周緣處形成的密 封部，其中，所述收容部和所述密封部之間的邊界處形成有角部，并且，在所述密封部中，位 于所述角部附近的角區(qū)域處的所述粘接樹脂層的厚度比其它區(qū)域處的所述粘接樹脂層的 厚度大。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種層疊電池的制造方法，所述層疊電池具有發(fā)電 元件和外裝體，所述發(fā)電元件具有正極、負(fù)極和電解質(zhì)，所述外裝體由分別包括粘接樹脂層 的兩個(gè)層疊膜形成，所述制造方法包括：第一步驟，在所述第一步驟中通過(guò)拉深加工并且通 過(guò)利用形成有通孔的加壓夾具來(lái)壓所述兩個(gè)層疊膜中的至少一個(gè)層疊膜形成待成為所述 發(fā)電元件用的收容部的凹陷；以及第二步驟，在所述第二步驟中在將所述發(fā)電元件收容在 所述凹陷中之后，通過(guò)接合所述兩個(gè)層疊膜來(lái)在所述收容部的周緣處形成密封部，其中，在 所述第一步驟中，當(dāng)向所述加壓夾具施加載荷時(shí)，將施加在所述通孔的角部附近的部分處 的載荷設(shè)定成比其它部分處的載荷小，以在待成為所述密封部的部分的位于形成在所述凹 陷的邊界處的角部附近的區(qū)域處形成多個(gè)凸部，使得所述區(qū)域處的所述粘接樹脂層的厚度 設(shè)定成比其它區(qū)域處的所述粘接樹脂層的厚度大。
[0012] 發(fā)明的效果
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的各個(gè)方面，能夠提供一種能夠抑制水分侵入并且即使在內(nèi)部壓力上 升的情況下也能夠抑制密封部破斷的層疊電池。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的層疊電池的立體圖。
[0015] 圖2是沿著圖1的AA線的截面圖。
[0016] 圖3是圖1的B部分的放大圖。
[0017] 圖4是沿著圖3的CC線的截面圖。
[0018] 圖5是沿著圖3的DD線的截面圖。
[0019]圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的層疊電池的制造步驟的圖。
[0020] 圖7是示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的層疊電池的制造步驟的圖。
[0021] 圖8是示出圖1的層疊電池的尺寸的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 現(xiàn)在將參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[0023] 實(shí)施方式中參照的附圖是示意性畫出的，并且圖中畫出的構(gòu)成元件的尺寸比例等 可以與實(shí)際裝置的不同。具體的尺寸比例等應(yīng)當(dāng)考慮以下說(shuō)明來(lái)確定。
[0024] 現(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖5來(lái)詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的層疊電池10的 結(jié)構(gòu)。圖3是以放大的方式示出角部17附近的區(qū)域的圖，該角部17形成在收容部12 (凹 狀加工部24)和密封部13之間的邊界處。圖4是作為密封部13的位于角部17附近的區(qū) 域的角區(qū)域18的截面圖（沿著圖3的CC線的截面圖），圖5是遠(yuǎn)離角區(qū)域18的區(qū)域的截 面圖（沿著圖3的DD線的截面圖）。
[0025] 如圖1和圖2所示，層疊電池10包括：發(fā)電元件（未示出），其包括正極、負(fù)極和 電解質(zhì)；以及外裝體11，其由兩個(gè)層疊膜20和30形成。發(fā)電元件收容在形成于層疊膜20 和30之間的收容部12的內(nèi)部空間中。在外裝體11中，使層疊膜20和30接合以形成密封 部13,使得收容發(fā)電元件的內(nèi)部空間密封。
[0026] 不對(duì)層疊電池10的形狀、S卩外裝體11的形狀強(qiáng)加特別的限制，例如，可以采用如 圖1所示的在平面圖中為大致矩形的形狀。在本說(shuō)明書中，"平面圖"是指從與層疊膜20和 30的主表面（具有最大面積的表面）垂直的方向觀察的狀態(tài)。能夠?qū)⒚芊獠?3形成為沿 著外裝體11的端緣具有大致均勻?qū)挾鹊目驙?。由密封?3圍繞的、在平面圖中具有大致 矩形形狀的部分為收容部12。在本實(shí)施方式中，收容部12和密封部13之間的邊界線與外 裝體11的端邊（外形線）大致平行。
[0027] 在層疊電池10中，與正極連接的正極引線14和與負(fù)極連接的負(fù)極引線15均從收 容發(fā)電元件的收容部12的內(nèi)部空間中延伸。優(yōu)選地，這些引線從外裝體11的同一端邊、大 致彼此平行地延伸。樹脂膜16粘接于各引線，并且在密封部13處，夾在層疊膜20和30之 間的該樹脂膜16熔接于膜的粘接樹脂層。
[0028] 示例的發(fā)電元件由電極體和非水電解質(zhì)形成，在該電極體中，正極和負(fù)極被以它 們之間有隔膜的方式卷繞。通常，將包括非水溶劑和分散在該非水溶劑中的、諸如鋰鹽 等的電解質(zhì)鹽的液體電解質(zhì)用作非水電解質(zhì)，但是可選地，還可以采用使用膠狀聚合物 (gel-formpolymer)等的固體電解質(zhì)。
[0029] 正極由例如諸如金屬箔等的正極集電體以及形成在該正極集電體上的正極活性 材料層形成。優(yōu)選地，除了正極活性材料以外，正極活性材料層包括導(dǎo)電構(gòu)件和粘合劑?？?以將包含諸如Co、Mn、Ni等的過(guò)渡金屬元素的含鋰過(guò)渡金屬氧化物作為正極活性材料的示 例。
[0030]負(fù)極由例如諸如金屬箔等的負(fù)極集電體以及形成在該負(fù)極集電體上的負(fù)極活性 材料層形成。優(yōu)選地，除了能夠吸附（occlude)和脫離（detach)鋰離子的負(fù)極活性材料以 外，負(fù)極活性材料層還包括粘合劑?？梢詫⑻烊皇?、人造石墨、鋰、硅、碳、錫、鍺、鋁、鉛、 銦、鎵及其合金和混合物作為負(fù)極活性材料的示例。
[0031] 如上所述，外裝體11作為收容發(fā)電元件的容器，并且包括發(fā)電元件用的收容部 12。通過(guò)在層疊膜20和30之間形成能夠收容發(fā)電元件的內(nèi)部空間來(lái)設(shè)置收容部12。換 言之，除了層疊膜20和30接合之處的密封部13以外的部分為收容部12。然而，優(yōu)選地， 在收容部12中，提前在層疊膜20和30中的至少一者形成作為能夠收容發(fā)電元件的凹陷 (depression)的凹狀加工部24。在本實(shí)施方式中，在平面圖中具有大致矩形形狀的凹狀加 工部24僅形成于層疊膜20。
[0032] 形成凹狀加工部24,以擴(kuò)大收容部12的內(nèi)部空間。凹狀加工部24是通過(guò)在層疊 膜20的中央部處使與層疊膜30相對(duì)的表面?zhèn)劝枷菀欢ǔ潭榷纬傻模栽试S收容發(fā)電元 件。換言之，層疊膜20的中央部以朝向外裝體11的外側(cè)的凸出的形狀膨脹。如以下將要 說(shuō)明的，優(yōu)選地，通過(guò)拉深加工（drawingprocess)來(lái)形成凹狀加工部24。
[0033] 如上所述，外裝體11具有通過(guò)使層疊膜20和30的端緣接合而形成的密封部13。 利用該構(gòu)造，收容發(fā)電元件的收容部12的內(nèi)部空間被密封。密封部13是通過(guò)以如下方式 來(lái)使層疊膜20和30重疊而形成的：使稍后將要說(shuō)明的粘接樹脂層22和32彼此相對(duì)，并且 將這些層熱熔接。
[0034] 優(yōu)選地，形成外裝體11的層疊膜20和30分別具有金屬層21和31、粘接樹脂層 22和32以及表層23和33 (參見圖3和圖4)。對(duì)于層疊膜20和30,可以使用相同類型的 膜。將參照作為示例的層疊膜20來(lái)說(shuō)明層疊膜20和30的共同內(nèi)容。層疊膜20可以具有 除了上述層以外的層。例如，可以在金屬層21和表層23之間設(shè)置用于改善粘接性或阻氣 性的樹脂層。另外，對(duì)于經(jīng)歷小的外部沖擊的用處，表層23不是必須的，因而可以省略。
[0035] 金屬層21用于防止水分等透過(guò)，并且優(yōu)選地，金屬層21由薄膜狀的鋁形成。能夠 使用鋁箔或通過(guò)鋁沉積來(lái)形成鋁層。不對(duì)金屬層21的厚度強(qiáng)加特別的限制，優(yōu)選地，金屬 層21的厚度為20ym~60ym，更優(yōu)選地，金屬層21的厚度為30ym~50ym。
[0036] 粘接樹脂層22和32能夠使層疊膜20和30熱熔接。粘接樹脂層22和32能夠通 過(guò)加熱熔融而彼此粘接，在熱熔接之后，粘接樹脂層22和32彼此緊密接觸成不能確認(rèn)出邊 界的程度。以下，可以將熱熔接的粘接樹脂層22和32統(tǒng)稱為粘接樹脂層M。優(yōu)選地，粘接 樹脂層22由諸如具有作為主要成分的聚乙烯、聚丙烯和乙烯-丙烯的共聚物等的烯烴系樹 脂（olefin-basedresin)形成。不對(duì)比金屬層21厚的粘接樹脂層22的厚度強(qiáng)加特別的 限制，優(yōu)選地，粘接樹脂層22的厚度為30ym~120ym，更優(yōu)選地，粘接樹脂層22的厚度為 60um~ 100um。
[0037] 表層23用作防止例如在金屬層21等中發(fā)生破斷、損壞和腐蝕的保護(hù)層。優(yōu)選地， 表層23由諸如聚對(duì)苯二甲酸乙二酯（PET)等的聚酯系樹脂形成。不對(duì)表層23的厚度強(qiáng)加 特別的限制，優(yōu)選地，表層23的厚度為5ym~30ym，更優(yōu)選地，表層23的厚度為10ym~ 20 y m〇
[0038] 外裝體11具有位于收容部12和密封部13之間的邊界處的角部17。在本實(shí)施方 式中，因?yàn)槭杖莶?2在平面圖中具有大致矩形的形狀，所以收容部12和密封部13之間的 邊界線為四條直線，并且層疊膜20存在四個(gè)角部17?？梢詫⒔遣?7形成為直角，但是因 為當(dāng)內(nèi)部壓力上升時(shí)，應(yīng)力趨向于作用在該角部17,所以從減小應(yīng)力載荷的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選 地，角部17具有圓形形狀（roundedshape)。為了增大收容部12的容量，優(yōu)選地，角部17 具有小于或等于5mm的曲率半徑，更優(yōu)選地，角部17具有大約1mm~3mm的曲率半徑。如 稍后將要詳細(xì)說(shuō)明的，根據(jù)層疊電池10,即使當(dāng)角部17的曲率半徑小時(shí)，也能夠在內(nèi)部壓 力上升時(shí)充分抑制密封部13的破斷。
[0039] 如圖3至圖5所示，在外裝體11中，密封部13的位于角部17附近的角區(qū)域18 (圖 3中的點(diǎn)區(qū)域）中的粘接樹脂層M的厚度比其它區(qū)域中的粘接樹脂層M的厚度大。這里，角 區(qū)域18是指至少由外裝體11的兩個(gè)端邊和從角部17引出的與各端邊垂直的兩條垂線圍 繞而成的范圍，優(yōu)選地，除了上述范圍以外，角區(qū)域18還指從角部17起沿著密封部13的長(zhǎng) 度方向的預(yù)定長(zhǎng)度的范圍（例如，與密封部13的寬度大約相同的長(zhǎng)度的范圍）。
[0040] 在密封部13的角區(qū)域18中，優(yōu)選地，形成有多個(gè)凸部25。在