JPH10112296A - 二次電池およびその製造方法 - Google Patents

二次電池およびその製造方法

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JPH10112296A
JPH10112296A JP8265788A JP26578896A JPH10112296A JP H10112296 A JPH10112296 A JP H10112296A JP 8265788 A JP8265788 A JP 8265788A JP 26578896 A JP26578896 A JP 26578896A JP H10112296 A JPH10112296 A JP H10112296A
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JP
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frame
battery
resin
pressure
secondary battery
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JP8265788A
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English (en)
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Yasuo Yukita
康夫 雪田
Kazuya Kojima
和也 小島
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期にわたって安定した電池性能を有し、体
積効率のよい二次電池とその製造方法を提供する。 【解決手段】 出力端子8a、8bを有する端子7a、
7bにリード部4、5が溶接された積層電極体6が樹脂
性のフレーム10に収納されていて、出力端子8a、8
bはフレーム10の端子用孔11a、11bからフレー
ム10の外に出て電気の出力端となる。フレーム10に
は防爆用の開裂弁用孔12と、電池を固定するための複
数の固縛用孔13が設けられている。フレーム10の両
側面に蓋部材20a、20bが密着されていてフレーム
10の内部を密封している。前記蓋部材20a、20b
は例えば熱融着性の樹脂21と金属箔22の積層したも
のであり、その樹脂21の面をフレーム10の側面に当
接して熱融着している。この時にフレーム10の内部の
圧力は大気圧よりも減じられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えばポータブル機
器の電源、または大型大容量の電源として好適な二次電
池とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の進歩により電子機器の
高性能化、小型化、ポータブル化が進み、これら電子機
器に使用される二次電池にもエネルギーの高密度化が要
求されるようになってきている。
【0003】従来、これらの電子機器に使用されていた
二次電池としては、ニッケル・カドミウム電池や鉛電池
等が挙げられるが、これらの電池は放電電位が低く、エ
ネルギー密度の高い電池を得るという点では不十分であ
った。
【0004】そこで、最近ではリチウムやリチウム合
金、もしくは炭素材料のようなリチウムイオンをドープ
且つ脱ドープが可能な物質を負極として用い、また、正
極にリチウムコバルト酸化物等のリチウム複合酸化物を
使用する非水電解液二次電池であるリチウムイオン二次
電池の研究、開発が行われている。この電池は電池電圧
が高く、高エネルギー密度を有し、自己放電も少なく、
且つ、サイクル特性に優れている。
【0005】特に省エネルギー、環境汚染等の問題から
電力貯蔵用、および電気自動車等で使用する高電圧(数
十〜数百ボルト)、高エネルギー容量、高エネルギー密
度の電池の開発が望まれている。
【0006】ところで、上述した従来の電池では、その
電池の構造が平板状の電極を巻回してなる渦巻き状電極
体、または電極を積層してなる平型状電極体を円筒状、
または角状の金属製深絞りケースに収納した電池構造の
ものが殆どであった。
【0007】この構造の電池では、ケース強度、放熱性
等は良いがケースの製造上の制約から極薄のケースは作
成することが困難で電池重量が増大すること、また、特
にリチウムイオン二次電池の場合には、ケースのガスお
よび水分バリヤー性が要求され、通常のプラスチックで
はケースを厚くする必要があり、従って体積効率が悪
く、さらに充放電時の放熱性が悪いという問題があっ
た。
【0008】更に、電池性能が十分に発揮されるには、
正負電極が均一に密着していることが重要である。しか
しながら上述した電池ケース構造では電極を十分に押さ
えられないという問題点があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、電池性能を十分に発揮させるために、正負電極を均
一に密着させ、長期にわたって安定した電池性能を有
し、更に電池重量を増大させることなく、体積効率の良
い二次電池を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題に鑑み
なされたものであり、少なくとも、樹脂からなる、両側
面が開口したフレームと、前記フレーム内に収納され
る、電解液を含浸した電極積層体と、前記フレームの開
口した両側面を封止する第一と第二の蓋部材とから構成
され、前記電極積層体がフレーム内に収納され、前記蓋
部材によりフレームの開口部が封止された後のフレーム
内の気圧は所定の圧力に減圧されている二次電池を構成
する。
【0011】また、少なくとも、樹脂からなる、両側面
が開口したフレームと、前記フレーム内に収納される、
電解液を含浸した電極積層体と、前記フレームの開口し
た両側面を封止する第一と第二の蓋部材とから構成され
る二次電池であって、前記フレーム内に前記電極積層体
を収納し、フレームの開口した一面を前記第一の蓋部材
で封止した後、封止装置内でフレームの内部気圧を所定
圧力に減じ、その後、内部気圧を減じたまま前記フレー
ムの開口した他の一面を第二の蓋部材で封止する二次電
池の製造方法を提供して上記課題を解決する。
【0012】本発明によれば電池ケース内が減圧されて
いるため、常圧環境下では内部に収納されている電極に
圧力が加わり、これらが密着して電池特性が向上する。
また、減圧する圧力を調節して、電極の密着度を任意に
調節することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態例について図1
ないし図3を参照して説明する。図1は本発明に用いる
積層電極体の構成を示す図であり、図2は本発明の二次
電池の構成を示す図であり、図3は本発明の二次電池を
示す斜視図である。
【0014】まず、負極を次のようにして作製した。最
初に、不活性ガス中において焼成した後、粉砕して得ら
れた平均粒径20μmの炭素を90重量%、結着剤とし
てフッ化ビニリデン樹脂を10重量%の割合でN−メチ
ルピロリドンに分散してスラリーを作製する。これを厚
さ10μmの銅箔の集電体の両面に塗布し、厚さ180
μmの電極原板を作製し、これを一部をリード部として
未塗布部を残し、塗布部が109mm×270mmにな
るようにカットして負極電極とした。
【0015】正極は次のようにして作製した。最初に、
平均粒径15μmのLiCoO2 粉末を91重量%、導
電体材としてグラファイトを6重量%、結着剤としてフ
ッ化ビニリデン樹脂を3重量%を、N−メチルピロリド
ンに分散し、スラリーを作製する。これを厚さ20μm
のアルミ箔の集電体の両面に塗布して厚さ150μmの
電極原板を作製し、これを塗布部が107mm×265
mmになるようにカットして正極電極とした。
【0016】次に、図1に示すように、上述のようにし
て得られた負極電極1を47枚、正極電極2を47枚、
負極電極1と正極電極2との間に厚さが50μmで11
2mm×273mmの微多孔性ポリプロピレンからなる
セパレータ3を挟んで積層し、その外周を粘着テープ等
を巻いて固定し積層電極体6とする。このとき負極電極
1のリード部4と正極電極2のリード部5はそれぞれ一
方の側に出され、超音波溶接で図2に示す端子7a、7
bにそれぞれ溶接され、導電性が取られる。
【0017】本発明の二次電池の構成は図2に示すよう
に、出力端子8a、8bを有する端子7a、7bにリー
ド部4、5が溶接された積層電極体6が樹脂性のフレー
ム10に収納されていて、出力端子8a、8bはフレー
ム10の端子用孔11a、11bからフレーム10の外
に出て電気の出力端となっている。更にフレーム10に
は防爆用の開裂弁用孔12と、電池を固定するための複
数の固縛用孔13が設けられている。固縛用孔13には
アルミ製のパイプが埋め込まれていて電池を固定する際
の強度を得ている。本実施形態例ではフレーム10の側
面を除いた外周面に厚さ40μmの金属メッキ膜を形成
した。
【0018】積層電極体6には、プロピレンカーボネー
ト、ジエチルカーボネートの混合溶媒の中に、LiPF
6 を1モル/lの割合で溶解した電解液が含浸されてい
て、この状態の積層電極体6がフレーム10に収納され
る。出力端子8a、8bにはネジが切られていて、端子
用孔11a、11bからフレーム10の外部に出て図3
に示すようにナット14a、14bでフレーム10に固
定される。
【0019】更に、フレーム10の両側面に蓋部材20
a、20bが密着されていてフレーム10の内部を密封
している。前記蓋部材20a、20bは例えば熱融着性
の樹脂21と金属箔22の積層したものであり、その樹
脂21の面をフレーム10の側面に当接して熱融着して
いる。この時に後段で説明するように、フレーム10の
内部の圧力は大気圧よりも減じられる。また、防爆用の
開裂弁用孔12には開裂弁フィルム15が貼られていて
安全弁となっている。この開裂弁フィルム15は例えば
12μmm厚のポリエステルと、7μmm厚のアルミ
と、60μmm厚のポリプロピレンの積層フィルムで構
成されている。
【0020】つぎに、上述した二次電池のフレーム10
内の減圧の方法について図4を参照して説明する。
【0021】まず、二次電池はフレーム10の内部に電
解液を十分に含浸した積層電極体6を入れて固定し、フ
レーム10の一方の側面は蓋部材20aが密着されてい
る状態まで通常の方法で製造する。蓋部材20aの密着
は、フレーム10の側面の端面と同一形状の加熱部を有
するヒーターでインパルス加熱して行う。尚、蓋部材2
0aは金属箔を樹脂材で挟んだ3層構造のものを用いて
もよい。
【0022】つぎに、フレーム10の内部を減圧して封
止する。この封止に用いる封止装置30はチャンバー3
1、上下移動の可能なスライド台32、上蓋33、上蓋
33に装着されたフレーム10の側面の端面と同一形状
の電熱線34、大気を導入する袋35から構成されてい
て、チャンバー31には封止装置30室内の空気を抜き
取る吸引口36と袋35に大気を供給する吸入口37が
設けられている。
【0023】フレーム10の一方の側面は蓋部材20a
が密着された状態まで作製された二次電池を、フレーム
10の開口している他方の側面を電熱線34に対向して
スライド台32の上に装着する。更に、その上に蓋部材
20bを装着し、その後、上蓋33でチャンバー31を
密封する。この状態で吸引口36からチャンバー31内
の空気を排除して所定の圧力になるまで減圧する。これ
に伴い、袋35内には吸入口37から大気が流入し、袋
35が膨張してスライド台32を押し上げることにな
り、従って、フレーム10に融着する蓋部材20bは電
熱線34と密着する。所定の圧力になったら電熱線34
に電流を流してインパルス加熱し、フレーム10と蓋部
材20bとを熱融着して最終二次電池が作製される。
尚、袋35には吸入口37から不活性ガスを外部動力を
用いて供給してもよい。
【0024】上述したように作製された二次電池はその
内部が大気圧より小さいため、常圧の使用状態では常に
内部に向かって圧力は加わり、従って各電極の密着状態
が良くなり、電池特性の向上が図れるものである。
【0025】本発明で使用するフレームの材質は、通常
の射出成形で成形できる熱可塑性、または、熱硬化性樹
脂であれば何れも使用できるが、特に、エネルギー密度
が高いリチウムイオン電池等の非水系電解液を使用する
電池では、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレ
フィン系樹脂が最も適している。
【0026】また、蓋部材としてはガス、水分のバリヤ
ー性を持たせるために、アルミ等の箔の片面、または両
面に熱融着できる樹脂を積層したフィルムを用いること
ができるが、フレームの材質と同様にリチウムイオン電
池等の非水系電解液を使用する電池では、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂が最も適
している。
【0027】更にフレームの内部を減圧する方法とし
て、フレームの内部だけから空気を抜いて、それと共に
蓋部材を熱融着してもよいことは当然である。
【0028】尚、本発明は上述した電池構成と製造方法
に限ることなく、本発明の技術的思想を具現化する他の
構成と製造方法を用いてもよいことは論を待たない。
【0029】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明の構成によれば、所定幅を有する樹脂製のフレームの
両側面の端部に、金属箔と熱融着性樹脂を積層したフィ
ルムを熱融着し、フレーム内を所定圧だけ減圧して封止
したため、大気圧により常時電極に均一に圧力が加わ
り、安定した電池特性が得られる。また、減圧する圧力
を調節して、電極に加わる圧力を任意に設定することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に用いる積層電極体の構成を示す図で
ある。
【図2】 本発明の二次電池の構成を示す図である。
【図3】 本発明の二次電池を示す斜視図である。
【図4】 本発明の二次電池の製造方法を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1…負極電極、2…正極電極、3…セパレータ、4、5
…リード部、6…積層電極体、7a,7b…端子、8
a,8b…出力端子、10…フレーム、11a,11b
…端子用孔、12…開裂弁用孔、13…固縛用孔、14
a,14b…ナット、15…開裂弁フィルム、20a、
20b…蓋部材、21…樹脂、22…金属箔、30…封
止装置、31…チャンバー、32…スライド台、33…
上蓋、34…電熱線、35…袋、36…吸引口、37…
吸入口

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも、 樹脂からなる、両側面が開口したフレームと、 前記フレーム内に収納される、電解液を含浸した電極積
    層体と、 前記フレームの開口した両側面を封止する第一と第二の
    蓋部材とから構成され、 前記電極積層体がフレーム内に収納され、前記蓋部材に
    よりフレームの開口部が封止された後のフレーム内の気
    圧は所定の圧力に減圧されていることを特徴とする二次
    電池。
  2. 【請求項2】 少なくとも、 樹脂からなる、両側面が開口したフレームと、 前記フレーム内に収納される、電解液を含浸した電極積
    層体と、 前記フレームの開口した両側面を封止する第一と第二の
    蓋部材とから構成される二次電池であって、 前記フレーム内に前記電極積層体を収納し、フレームの
    開口した一面を前記第一の蓋部材で封止した後、封止装
    置内でフレームの内部気圧を所定圧力に減じ、その後、
    内部気圧を減じたまま前記フレームの開口した他の一面
    を第二の蓋部材で封止することを特徴とする二次電池の
    製造方法。
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