二次電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及具有層合膜的外殼體的扁平的二次電池，特別是涉及與內(nèi)部的發(fā)電元件連接的端子周圍的構(gòu)造。
【背景技術(shù)】
[0002]人們知道，二次電池將具有在金屬層的表面層壓合成樹脂層的層合膜作為外殼體使用，將具有多片層疊而成的正極板、負(fù)極板及極間隔板的發(fā)電元件以及電解液一起收納在其內(nèi)部，進(jìn)一步形成扁平的形狀(例如專利文獻(xiàn)1)。
[0003]人們知道，作為用于從這種二次電池具有的內(nèi)部發(fā)電元件向外部流出電流的端子(正極端子和負(fù)極端子)，例如有具有在包含銅等導(dǎo)電材料而成的端子本體的表面形成鎳層(例如，形成鎳鍍層)的端子。在將收納發(fā)電元件等的外殼體密封時，將合適的端子使用外殼體夾持，然后，將該夾持部分密封。
[0004]為了將該夾持部分密封，已知有以下方法。S卩，在夾持端子表面(鎳層表面)的部分，預(yù)先形成熱熔接性的樹脂層。然后，外殼體隔著該樹脂層夾持端子。然后，將該夾持部分熱熔接。并且，人們知道，在端子的鎳層中，為了防止由外殼體內(nèi)的電解液的接觸引起的腐蝕和溶出等，有在與該電解液接觸的鎳層表面包覆形成耐腐蝕層的方法?？梢哉J(rèn)為，在夾持部分，外殼體內(nèi)的內(nèi)壓產(chǎn)生的剝離力會產(chǎn)生影響。
[0005]本發(fā)明的目的在于提供二次電池，在提高端子和外殼體之間的剝離強(qiáng)度的同時，提高電池的可靠性。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報特開2009-99527號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的作出可以解決上述課題。具體地講，本發(fā)明的二次電池的一種實(shí)施方式為扁平的二次電池，具有:隔著極間隔板層疊正極板和負(fù)極板而形成的發(fā)電元件；使用在金屬層的至少內(nèi)側(cè)表面層疊有樹脂層的層合膜，將發(fā)電元件和電解液一起收納并密封的外殼體。該二次電池的特征在于，具有下述端子:端子的一個端部與外殼體內(nèi)的發(fā)電元件連接的同時，另一端部向外殼體的外部導(dǎo)出，并且，在端子的一個端部和另一端部之間由外殼體夾持，該夾持部分被密封；該端子具備:端子本體，所述端子本體至少在表面?zhèn)群嚩纬?；耐腐蝕層，所述耐腐蝕層包覆所述端子本體的表面中的至少比夾持部分靠所述外殼體內(nèi)側(cè)的部分；以及樹脂層，所述樹脂層包覆所述耐腐蝕層的表面中的至少所述夾持部分且具有從所述夾持部分向所述外殼體的內(nèi)側(cè)延伸的內(nèi)側(cè)延伸部；通過將樹脂層熱熔接，將夾持部分密封。
[0010]內(nèi)側(cè)延伸部可以從夾持部分向外殼體內(nèi)部以0.5mm-5mm的范圍延伸。另外，可以將外殼體在減壓下將其內(nèi)部密封。在外殼體內(nèi)部收納的電解液的下述的液量系數(shù)可以為1.1-1.6。進(jìn)一步地，發(fā)電元件和端子可以通過存在于發(fā)電元件和端子之間的連接部接合，該接合后的接合部分的厚度可以比內(nèi)側(cè)延伸部的厚度大。
【附圖說明】
[0011]圖1是用于說明本發(fā)明的二次電池的一個實(shí)例的立體略圖。
[0012]圖2是圖1的二次電池的剖面略圖。
[0013]圖3是將圖2的端子部分放大的說明略圖。
[0014]圖4是表示相對于端子的耐腐蝕層的厚度，鎳面的溶出量特性的曲線略圖。
[0015]圖5(a)是現(xiàn)有技術(shù)，圖5(b)是圖1的二次電池的剖面略圖(耐腐蝕層和鎳面等的圖示省略)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下表示本發(fā)明的實(shí)施方式的二次電池的一個實(shí)例。
[0017]< 二次電池的構(gòu)成例>
[0018]圖1至圖3的二次電池例如是鋰離子二次電池1。如圖1所示，具有扁平的長方形的外觀形狀。在其縱向的一側(cè)的端緣，具有一對端子(端子2和端子3)。
[0019]如圖2所示，該鋰離子電池1是從箭頭X方向看形成長方形的發(fā)電元件4，其與電解液一起被收納在外殼體5的內(nèi)部。發(fā)電元件4通過隔著極間隔板43交替層疊的多片的正極板41和負(fù)極板42而構(gòu)成。例如，發(fā)電元件4包含3片負(fù)極板42、2片正極板41以及它們之間的4片極間隔板43。也就是說，在該實(shí)例中，負(fù)極板42位于發(fā)電元件4的最外層。但是，發(fā)電元件4也可以由正極板41位于其最外層來構(gòu)成。另外，圖2中的各部分的尺寸不一定是正確的。各尺寸為了說明而進(jìn)行夸大。
[0020]正極板41具有在從圖1和圖2的箭頭X方向看形成長方形的正極集電體41a的兩面形成的正極活性物質(zhì)層41b和正極活性物質(zhì)層41c。正極集電體41a例如包含鋁箔和鋁合金箔等電化學(xué)上穩(wěn)定的金屬箔。而且，正極活性物質(zhì)層41b和正極活性物質(zhì)層41c例如可以通過將包含鎳酸鋰(LiNi02)、錳酸鋰(LiMn02)或鈷酸鋰(LiCo02)等鋰復(fù)合氧化物的正極活性物質(zhì)和粘合劑的混合物涂布在正極集電體41a的主面上而形成。
[0021]負(fù)極板42具有在從圖1和圖2的箭頭X方向看形成長方形的負(fù)極集電體42a的兩面形成的負(fù)極活性物質(zhì)層42b和負(fù)極活性物質(zhì)層42c。負(fù)極集電體42a例如包含銅箔、不銹鋼箔或鐵箔等電化學(xué)上穩(wěn)定的金屬箔。負(fù)極活性物質(zhì)層42b和負(fù)極活性物質(zhì)層42c例如可以通過將非晶碳、難石墨化碳、易石墨化碳或石墨等這樣的嵌入和脫嵌鋰離子的負(fù)極活性物質(zhì)和粘合劑的混合物涂布在負(fù)極集電體42a的主面上而形成。
[0022]負(fù)極集電體42a的縱向的端緣的一部分作為不具有負(fù)極活性物質(zhì)層42b和負(fù)極活性物質(zhì)層42c的延長部40 (相當(dāng)于本發(fā)明的連接部)延伸。該延長部40的前端部40a被接合于負(fù)極端子3在外殼體5內(nèi)側(cè)的一個端部3a。在負(fù)極集電體42a為多個的情況下，這些負(fù)極集電體42a的各延長部40的前端部40a束在一起作為整體接合。
[0023]作為其接合方法，例如可以列舉使延長部40的前端部40a與負(fù)極端子3的一個端部3a靠緊后進(jìn)行超聲波接合(通過將超聲波焊頭靠緊前端部40a進(jìn)行接合)的方法。另夕卜，在圖2中未顯示，同樣地，正極集電體41a的縱向的端緣的一部分作為不具備正極活物質(zhì)層41b和正極活物質(zhì)層41c的延長部(相當(dāng)于本發(fā)明的連接部，圖示省略)延伸。該延長部的前端部被接合于正極端子2在外殼體5內(nèi)側(cè)的一個端部。
[0024]極間隔板43在防止正極板41與負(fù)極板42之間發(fā)生短路的同時，還具有保留電解質(zhì)的功能。例如，可以使用包含聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)等聚烯烴等形成的微孔性膜。此夕卜，作為極間隔板43，不限于聚烯烴等單層膜，也可以使用具有用聚乙烯膜夾著聚丙烯膜形成的三層構(gòu)造的極間隔板或者包含層疊的聚烯烴微孔性膜和有機(jī)無紡布等的極間隔板。
[0025]外殼體5將包含層疊的電極和極間隔板的發(fā)電元件4與電解液一起收納。如圖2中的部分放大所示，外殼體5通過具有熱熔接層51、金屬層52和保護(hù)層53的三層構(gòu)造的層合膜而構(gòu)成。作為中間的金屬層52，例如可以使用鋁箔。作為包覆其內(nèi)側(cè)面的熱熔接層51，可以使用能夠進(jìn)行熱熔接的合成樹脂，例如聚丙烯(PP)。作為包覆金屬層52的外側(cè)面的保護(hù)層53，可以使用耐久性優(yōu)異的合成樹脂，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。此外，進(jìn)一步地，可以使用具有多個層的層合膜。另外，在上述實(shí)例中，金屬層52的兩面由合成樹脂層層疊而成。但是，金屬層52的外側(cè)的合成樹脂層并不是必需的，也可以只在內(nèi)側(cè)表面具備合成樹脂層而構(gòu)成外殼體5。
[0026]在一個實(shí)例中，外殼體5具有包含設(shè)置在圖2的發(fā)電元件4的下面?zhèn)鹊囊粡垖雍夏ず驮O(shè)置在其上面?zhèn)鹊牧硪粡垖雍夏さ膬蓮垖雍夏さ臉?gòu)造，通過這兩張層合膜周圍的四邊重疊并互相熱熔接而構(gòu)成外殼體5。圖示的實(shí)例表示兩張層合膜的構(gòu)造的外殼體5。另外，在另一實(shí)例中，使用一張比較大的層合膜，將設(shè)置在對折的層合膜內(nèi)側(cè)的發(fā)電元件4周圍的三個邊重疊并互相熱熔接而構(gòu)成外殼體5。
[0027]—對端子(端子2和端子3)位于形成長方形的鋰離子二次電池1的短邊側(cè)。在將層合膜熱熔接時，在外殼體5的內(nèi)部，這兩個端子的一個端部(在負(fù)極端子3的情況下，為一個端部3a)分別與集電體41a和集電體42a的延長部(在負(fù)極集電體42a的情況下，為延長部40)接合。在此狀態(tài)下，這兩個端子的另一個端部(在負(fù)極端子3的情況下，為另一個端部3b)分別穿過層合膜的接合面5a向外殼體5外部引出。并且，一對端子(端子2和端子3)在其一個端部和另一端部之間(在負(fù)極端子3的情況下，為一個端部3a和另一端部3b之間)由外殼體5的層合膜的接合面5a夾持。在該端子夾持的夾持部分33c，將外殼體5密封。
[0028]<端子的一個實(shí)例>
[0029]如圖2和圖3所示，例如，合適的負(fù)極端子3具備:端子本體30，該端子本體30至少在表面?zhèn)群嚩纬涉嚸?1 ;耐腐蝕層32，該耐腐蝕層32包覆端子本體30的鎳面31中的至少比夾持部分33c靠外殼體5內(nèi)側(cè)的部分；以及樹脂層33，該樹脂層33包覆耐腐蝕層32的表面中的至少夾持部分33c且具有從夾持部分33c向外殼體5的內(nèi)側(cè)延伸的內(nèi)側(cè)延伸部 33a。
[0030]端子本體30可以具有如上所述的鎳面31。例如，可以適用扁平矩形導(dǎo)體的端子本體。例如，包含鎳金屬而形成的端子本體以及在銅等金屬的表面施以鎳鍍處理的端子本體。
[0031]作為耐腐蝕層32，例如可以列舉將端子本體30的鎳面31進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化處理的耐腐蝕層。該耐腐蝕層32可以使鎳面31不暴露于電解液，例如，可以抑制氟化氫引起的腐蝕。另外，通過鎳面31中的內(nèi)側(cè)延伸部33a包覆的延伸部包覆面3c，例如可以抑制變色等的劣化和腐蝕?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)化處理的方法，可以是鉻酸鹽處理或無鉻系處理。
[0032]另外，可以以全部包覆鎳面31的形式形成耐腐蝕層32。但是，以包覆整個鎳面31中的比夾持部分33c靠外殼體5內(nèi)側(cè)的部分且不包覆外殼體5外側(cè)的部分的形式形成耐腐蝕層32，不僅可以抑制劣化和腐蝕，而且可以有助于低成本化。
[0033]另外，耐腐蝕層32的厚度，例如在適用于電動汽車等的情況下，考慮到充分確保其電池壽命(確保10年左右)，可以在20nm-80nm的范圍內(nèi)。
[0034]樹脂層33滿足以下條件即可。也就是說，樹脂層33包覆耐腐蝕層32的表面中的至少夾持部分33c且具有從夾持部分33c向外殼體5的內(nèi)側(cè)延伸的內(nèi)側(cè)延伸部33a，所述樹脂層33被夾持在負(fù)極端子3和外殼體5之間，熱熔接于負(fù)極端子3 (包覆鎳面31形成的耐腐蝕層32)和外殼體5，進(jìn)一步可對夾持部分33c進(jìn)行密封。因此，例如，對于樹脂層33，可以形成從夾持部分33c向外殼體5的外部延伸的延伸部(以下稱，外側(cè)延伸部)33b。
[0035]作為樹脂層33，可以使用具有在所要求的熱(例如160°C _190°C )和壓力(例如0.5MPa-2.0MPa)熔化而不會被壓壞的耐熱性且對電解液具有耐性(耐電解液性)的樹脂。作為這樣的樹脂，例如可以列舉，酸改性聚烯烴系樹脂。
[0036]作為使用酸改性聚烯烴系樹脂的實(shí)例，是從可以在負(fù)極端子3和外殼體5之間進(jìn)行熱熔