特開2019-194949(P2019-194949A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2019-194949(P2019-194949A)
(43)【公開日】2019年11月7日
(54)【発明の名称】ラミネート型電池
(51)【国際特許分類】
   H01M 2/34 20060101AFI20191011BHJP
   H01M 2/02 20060101ALI20191011BHJP
   H01M 2/06 20060101ALI20191011BHJP
【FI】
   H01M2/34 A
   H01M2/02 K
   H01M2/06 K
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】OL
【全頁数】10
(21)【出願番号】特願2018-88427(P2018-88427)
(22)【出願日】2018年5月1日
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100117606
【弁理士】
【氏名又は名称】安部 誠
(74)【代理人】
【識別番号】100136423
【弁理士】
【氏名又は名称】大井 道子
(74)【代理人】
【識別番号】100121186
【弁理士】
【氏名又は名称】山根 広昭
(72)【発明者】
【氏名】藤村 哲史
(72)【発明者】
【氏名】松本 瑞穂
(72)【発明者】
【氏名】加藤 真史
(72)【発明者】
【氏名】山崎 友貴
【テーマコード(参考)】
5H011
5H043
【Fターム(参考)】
5H011AA13
5H011CC02
5H011CC06
5H011CC10
5H011DD13
5H011EE04
5H011FF04
5H011GG09
5H011HH02
5H011KK01
5H043AA04
5H043CA08
5H043DA02
5H043DA05
5H043EA02
5H043EA29
5H043GA04
5H043GA22
5H043GA28
5H043JA04D
5H043JA13D
5H043KA01D
5H043KA22D
5H043LA11D
5H043LA21D
(57)【要約】
【課題】端子部の一部が溶断しても、端子部の強度が低下しにくいラミネート型電池
【解決手段】
本発明に係るラミネート型電池10は、電極体20と、ラミネート外装材30と、タブフィルム40とを備える。電極体20は、平板状の端子部22を有する。ラミネート外装材30は、端子部22を挟んで封止した縁部32を有する。ラミネート外装材30のうち少なくとも縁部32は、最も内側に配置された熱可塑性樹脂層33と、熱可塑性樹脂層33の外側に重ねられた金属層34とを含む多層構造を有する。タブフィルム40は、熱可塑性樹脂からなり、縁部32と端子部22との間に挟まれ、かつ、縁部32と端子部22とに溶着している。端子部22は、縁部32に挟まれた部分に、断面積が他の部分よりも小さい溶断部22aを備えている。
【選択図】図2
【特許請求の範囲】
【請求項1】
電極体と、
ラミネート外装材と、
タブフィルムと
を備え、
前記電極体は、
電極体部と、
前記電極体部から延びた平板状の端子部と
を有し、
前記ラミネート外装材は、
前記電極体部を収容した袋状部と、
前記袋状部の外部に延びた前記端子部を挟んで封止した縁部と
を有し、
前記ラミネート外装材のうち少なくとも前記縁部は、最も内側に配置された熱可塑性樹脂層と、前記熱可塑性樹脂層の外側に重ねられた金属層とを含む多層構造を有し、
前記タブフィルムは、
熱可塑性樹脂からなり、
前記縁部と前記端子部との間に挟まれ、かつ、前記縁部と前記端子部とに溶着しており、
前記端子部は、
前記縁部に挟まれた部分に、伸長方向に対する横断面の断面積が他の部分よりも小さい溶断部を備えている、
ラミネート型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ラミネート型電池に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特開2012−074387号公報には、引出端子を接続した素電池を、アルミニウム箔等の金属薄膜の両面に合成樹脂フィルムを積層したラミネート材を用いて外装したラミネート電池が開示されている。このラミネート電池では、引出端子は、絶縁樹脂で被覆されている。また、引出端子は、ラミネート材の溶着部の外側に延びた部分に切り欠き部を備えている。この切り欠き部が形成された部分は、異常な大電流が流れたときには溶断され、電流を遮断する。
【0003】
また、例えば、特開2002−056839号公報には、密閉用の外装材と接する部分の外径線が凹凸、ジグザグ状に形成された電極タブを備える密閉型電池が開示されている。電極タブの凹凸、ジグザグ状に形成された部分は、断面積が小さいため、過大な電流が流れた場合には発熱によって溶断される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2012−074387号公報
【特許文献2】特開2002−056839号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
過電流が流れて端子部の一部が溶断されると、端子部の溶断部分よりも先端側は、他の部分と分離する。そのため、端子部の強度が低下する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
ここに開示するラミネート型電池は、電極体と、ラミネート外装材と、タブフィルムとを備えている。電極体は、電極体部と、電極体部から延びた平板状の端子部とを有している。ラミネート外装材は、電極体部を収容した袋状部と、袋状部の外部に延びた端子部を挟んで封止した縁部とを有している。ラミネート外装材のうち少なくとも縁部は、最も内側に配置された熱可塑性樹脂層と、熱可塑性樹脂層の外側に重ねられた金属層とを含む多層構造を有している。タブフィルムは、熱可塑性樹脂からなり、縁部と端子部との間に挟まれ、かつ、縁部と端子部とに溶着している。端子部は、縁部に挟まれた部分に、伸長方向に対する横断面の断面積が他の部分よりも小さい溶断部を備えている。
【0007】
上記ラミネート型電池によれば、溶断部はラミネート外装材に挟まれるとともにタブフィルムによってラミネート外装材に溶着されている。また、ラミネート外装材は、金属層を有するため、剛性を備えている。そこで、過電流が流れて端子部の溶断部が溶断されたときにも、ラミネート外装材の剛性により、端子部の強度が低下しにくい。
【図面の簡単な説明】
【0008】
図1図1は、一実施形態に係るラミネート型電池10を模式的に示す正面図である。
図2図2は、ラミネート型電池10の縦断面図である。
図3A図3Aは、1つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。
図3B図3Bは、2つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。
図3C図3Cは、3つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。
図3D図3Dは、4つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。
図3E図3Eは、5つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。
図3F図3Fは、6つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、ラミネート型電池の一実施形態を説明する。なお、ここで説明される実施形態は、当然ながら特に本発明を限定することを意図したものではない。また、各図は模式図であり、必ずしも実際の実施品が忠実に反映されたものではない。以下では、同じ作用を奏する部材、部位には同じ符号を付し、重複する説明は適宜省略または簡略化する。ここでは、図中において、前、後、上、下、左、右は、それぞれF、Rr、U、D、L、Rで表す。ただし、前、後、上、下、左、右は説明の便宜上の方向に過ぎず、ラミネート型電池の設置態様等を限定するものではない。
【0010】
図1は、一実施形態に係るラミネート型電池10を模式的に示す正面図である。図2は、ラミネート型電池10の縦断面図である。図2は、図1のII−II断面を示している。図1および図2に示すように、ラミネート型電池10は、電極体20と、ラミネート外装材30と、タブフィルム40とを備えている。
【0011】
電極体20は、電極体部21と、端子部22とを有している。電極体部21は、特に限定されず、例えば、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等の蓄電池を備えていてもよい。あるいは、電極体部21は、電気二重層キャパシタ等の蓄電素子や、全固体電池等を備えていてもよい。
【0012】
端子部22は、電極体部21から延びた平板状の部材である。図示は省略するが、電極体20は、2つの端子部22を備えている。端子部22の1つは、電極体部21の正極に接続された正極端子である。端子部22の他の1つは、電極体部21の負極に接続された負極端子である。端子部22と電極体部21とは、シート状のタブリード部23によって接続されている。例えば、正極側のタブリード部23は、積層または捲回された正極シートに設けられた複数のタブが集約されたものである。負極側のタブリード部23は、積層または捲回された負極シートに設けられた複数のタブが集約されたものである。
【0013】
端子部22は、伸長方向に対する横断面の断面積が他の部分よりも小さい溶断部22aを備えている。端子部22の伸長方向は、電流が流れる方向である。電流が流れる方向は、図1および図2の場合には、上下方向である。溶断部22aは、ここでは、電流の流れる方向に垂直な断面の断面積が、端子部22の他の部分よりも小さい。この実施形態では、溶断部22aは、孔部22bと狭小部22cとを有している。孔部22bは、端子部22の1つの面からその裏面まで貫通した孔である。孔部22bは、略長方形に形成されている。孔部22bは、端子部22の幅(ここでは、左右方向の長さ)の半分以上の幅を有している。孔部22bは、端子部22の幅方向の真ん中に設けられている。孔部22bが設けられることにより、孔部22bの両側に狭小部22cが構成されている。溶断部22aは、2つの狭小部22cを合わせた断面積しか有さず、端子部22の他の部分よりも断面積が小さい。そこで、過電流が流れたとき、溶断部22aが溶融されて、過電流が遮断される。
【0014】
溶断部22aは、後述するラミネート外装材30の縁部32に挟まれた部分に設けられている。ラミネート外装材30の縁部32に端子部22が挟まれている構造については後述する。
【0015】
ラミネート外装材30は、絶縁性のラミネートフィルムで形成されている。ラミネート外装材30は、袋状部31と、縁部32とを有している。袋状部31は、電極体部21を収容している。袋状部31は、電極体部21を収容しうるように、袋状に構成されている。
【0016】
縁部32は、電極体20の端子部22を挟んで封止している。端子部22は、袋状部31の外部に延びている。縁部32は、ラミネート外装材30の外周部に設けられている。ラミネート外装材30は、縁部32が封止されることによって袋状に形成されている。ラミネート外装材30は、2枚のラミネートフィルムが縁部32で接合されて袋状に形成されたものでもよい。または、1枚のラミネートフィルムが折りたたまれ、縁部32で接合されたものでもよい。電極体20の端子部22は、一部が縁部32に挟まれ、他の一部が縁部32よりも外部まで延びている。
【0017】
ラミネート外装材30は、熱可塑性樹脂層33と、金属層34とを含む多層構造を有している。この実施形態では、図2に示すように、ラミネート外装材30は、熱可塑性樹脂層33と金属層34の他に、外装樹脂層35を有している。ラミネート外装材30は、ここでは、最も内側の層として熱可塑性樹脂層33が形成され、その次の層として金属層34が形成され、最も外側の層として外装樹脂層35が形成された3層構造のシートである。ただし、ラミネート外装材30は、少なくとも、端子部22を挟んで封止した縁部32が熱可塑性樹脂層33と金属層34とを含む多層構造を有していればよい。
【0018】
熱可塑性樹脂層33は、ラミネート外装材30の最も内側に配置されている。熱可塑性樹脂層33は、ラミネート外装材30の内面を形成している。熱可塑性樹脂層33は、熱溶着を可能にするための層である。縁部32は、熱可塑性樹脂層33の熱溶着によって封止されている。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン(PP)が好適に利用される。
【0019】
金属層34は、熱可塑性樹脂層33の外側に重ねられている。金属層34は、ここでは、熱可塑性樹脂層33の外側の面に接して配置されている。金属層34は、湿気や空気、あるいはラミネート型電池10の内部で発生したガスの出入りを遮断する層である。また、金属層34は、ラミネート外装材30の剛性を補強している。金属層34には、例えば、アルミニウムが好適に利用できる。金属層34は、例えば、アルミニウム箔やアルミニウム蒸着層であってもよい。または、金属層34は、例えば、鉄などによって構成されていてもよい。
【0020】
外装樹脂層35は、金属層34の外側の面に接して配置されている。外装樹脂層35は、ここでは、ラミネート外装材30の最外層である。外装樹脂層35は、ラミネート外装材30の耐久性を向上させるための層である。外装樹脂層35は、例えば、PETで構成されている。
【0021】
タブフィルム40は、熱可塑性樹脂からなっている。図2に示すように、タブフィルム40は、ラミネート外装材30の縁部32と電極体20の端子部22との間に挟まれて配置されている。タブフィルム40は、フィルム状の薄いシートである。熱可塑性樹脂には、接着性の面から、例えば、PPが好適に利用できる。タブフィルム40は、端子部22の前後に1枚ずつ配置されていてもよい。または、1枚のタブフィルム40が端子部22に巻きつけられていてもよい。
【0022】
タブフィルム40は、ラミネート外装材30の縁部32と電極体20の端子部22とに溶着している。タブフィルム40は、これにより、端子部22とラミネート外装材30とを接合している。
【0023】
前述したように、溶断部22aは、端子部22のラミネート外装材30の縁部32に挟まれた部分に形成されている。溶断部22aの狭小部22cはタブフィルム40に挟まれ、タブフィルム40は、さらにラミネート外装材30に挟まれている。タブフィルム40は、ここでは、孔部22bよりも大きい。そこで、タブフィルム40は、一部が狭小部22cと重なっており、その重なり部分で狭小部22cと溶着されている。この重なり部分の幅は、1mm以上が好ましい。しかし、重なり部分の幅は、1mm未満であってもよい。
【0024】
この実施形態に係るラミネート型電池10は、上記のような構成を備えることにより、過電流が流れて溶断部22aが溶断されたときにも、端子部22の強度が低下しにくいように構成されている。例えば外部短絡などによってラミネート型電池10に過電流が流れると、断面積が小さいために電気抵抗が大きい溶断部22aが溶断される。しかしながら、溶断部22aは、ラミネート外装材30に挟まれるとともに、タブフィルム40によってラミネート外装材30と接合されている。そこで、端子部22の溶断部22aよりも先端側は、溶断部22aが溶断されて電極体部21と分離されても、ラミネート外装材30によって保持されうる。ラミネート外装材30は、金属層34によって剛性を備えており、その剛性により、端子部22の分離された部分を保持しうる。また、溶断部22aの溶断時の熱によって金属層34が溶融または軟化する可能性は低いため、熱によって端子部22の強度が低下する可能性も低い。
【0025】
さらに、この実施形態に係るラミネート型電池10では、タブフィルム40とラミネート外装材30の両者によって溶断部22aが覆われているため、溶断部22aの断熱性が高い。そこで、例えば、タブフィルム40だけによって溶断部22aが覆われている場合に比べて、小さい電流でも溶断部22aが溶断されうる。これにより、安全性が向上する。タブフィルム40は一般に薄く、断熱性能は高くないので、タブフィルム40だけで溶断部22a付近の断熱性を高くすることは難しい。
【0026】
また、例えば、タブフィルム40だけによって溶断部22aが覆われている場合には、タブフィルム40の熱容量が小さいために、過電流による熱により、タブフィルム40が比較的容易に溶融される。これにより、端子部22の強度が低下する虞がある。しかし、この実施形態に係るラミネート型電池10では、タブフィルム40とラミネート外装材30の両者によって溶断部22aが覆われているため、溶断部22aを覆う部材の熱容量が大きい。そこで、端子部22を覆っている部材が溶融されにくく、溶断部22aの溶断によっても、端子部22の強度が低下する虞が小さい。
【0027】
この実施形態に係るラミネート型電池10では、ラミネート外装材30により、通常時における溶断部22aの強度も補強されている。溶断部22aは、断面積が小さく、端子部22の他の部位よりも強度が弱いことが多い。しかし、溶断部22aの強度は、ラミネート外装材30に挟持されることにより向上している。ラミネート外装材30は、金属層34を有しており、剛性が強化されている。剛性の高いラミネート外装材30により、例えば、端子部22の対振動性が向上しうる。
【0028】
以上、一実施形態に係るラミネート型電池10について説明した。しかしながら、上記した実施形態は、好適な一実施形態の例示に過ぎず、他の実施形態によっても実現できる。
【0029】
例えば、溶断部22aは、上記した形状以外の形状も取り得る。図3A図3Fは、他の形状を有する溶断部22aを備えた端子部22の例を示す斜視図である。図3Aは、1つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。図3Aに示すように、1つ目の他の実施形態では、溶断部22aは、端子部22の幅方向に並んだ2つの孔部22bを備えていてもよい。この実施形態では、狭小部22cは、3つとなる。狭小部22cが3つとなることで、通常時における端子部22の強度が向上する。
【0030】
図3Bは、2つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。図3Bに示すように、2つ目の他の実施形態では、溶断部22aは、端子部22の幅方向に並んだ2つの孔部22bと、薄肉部22dを備えていてもよい。薄肉部22dは、図3Aの3つの狭小部22cのうちの例えば1つの厚さを薄く形成したものである。この実施形態では、過電流が流れたとき、薄肉部22dがまず溶断される。それにより他の2つの狭小部22cが比較的容易に溶断される。この実施形態によれば、通常時の強度を向上させつつ、溶断性も向上させることができる。
【0031】
図3Cは、3つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。図3Cに示すように、3つ目の他の実施形態では、溶断部22aは、端子部22の幅方向に並んだ2つの孔部22bと、各孔部22bに設けられた斜交22eを備えていてもよい。斜交22eは、孔部22bの内部に斜めに渡された補強部である。この実施形態によれば、通常時における端子部22の強度が向上する。また、斜交22eに区分されることにより、1つの孔が小さいため、タブフィルム40の溶着を行いやすい。
【0032】
図3Dは、4つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。図3Dに示すように、4つ目の他の実施形態では、溶断部22aは、それぞれ端子部22の側面に到達した2つの切り欠き22fを備えていてもよい。2つの切り欠き22fは、互いに向かいあっている。この実施形態では、狭小部22cは、端子部22の幅方向の真ん中に1つである。2つの切り欠き部22fは、それぞれ略三角形の先端を有している。2つの切り欠き22fは、この略三角形の先端が向かいあうように対向している。そこで、狭小部22cの一部の幅は狭くなり、狭小部22cの溶断性が向上する。
【0033】
図3Eは、5つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。図3Eに示すように、5つ目の他の実施形態では、溶断部22aは、幅方向全体に渡る薄肉部22gを備えていてもよい。この実施形態では、溶断部22aは、孔部を備えない。そこで、通常時における端子部22の強度が向上する。また、孔部を備えないため、タブフィルム40の溶着が容易である。
【0034】
図3Fは、6つ目の他の実施形態に係る端子部22を示す斜視図である。図3Fに示すように、6つ目の他の実施形態では、溶断部22aは、幅方向全体に渡る楔形の凹部22hを表裏両面に備えていてもよい。この実施形態では、凹部22hは、向かい合っている。そこで、凹部22hが形成された部分で、端子部22の厚さが薄くなっている。そのため、この厚さが薄い部分の溶断性が向上する。また、この実施形態では、溶断部22aは、孔部を備えない。そのため、通常時における端子部22の強度が向上し、また、タブフィルム40の溶着が容易である。
【0035】
以上、ここで提案されるラミネート型電池について、種々説明した。特に言及されない限りにおいて、ここで挙げられたラミネート型電池の実施形態などは、本発明を限定しない。
【符号の説明】
【0036】
10 ラミネート型電池
20 電極体
21 電極体部
22 端子部
22a 溶断部
22b 孔部
22c 狭小部
22d 薄肉部(変形例)
22e 斜交(変形例)
22g 薄肉部(変形例)
22h 凹部(変形例)
23 タブリード部
30 ラミネート外装材
31 袋状部
32 縁部
33 熱可塑性樹脂層
34 金属層
35 外装樹脂層
40 タブフィルム
図1
図2
図3A
図3B
図3C
図3D
図3E
図3F