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TW201703310A - 蓄電裝置用外裝體及蓄電裝置 - Google Patents

蓄電裝置用外裝體及蓄電裝置 Download PDF

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TW201703310A
TW201703310A TW105112140A TW105112140A TW201703310A TW 201703310 A TW201703310 A TW 201703310A TW 105112140 A TW105112140 A TW 105112140A TW 105112140 A TW105112140 A TW 105112140A TW 201703310 A TW201703310 A TW 201703310A
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metal layer
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conductive
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TW105112140A
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Inventor
Koji Minamitani
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Showa Denko Packaging Co
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Abstract

本發明之外裝體，其構成為其係使用具備金屬層2、及該金屬層2之一側之面上積層之熱可塑性樹脂層4，前述金屬層2之一側之面之一部份，係設置未覆蓋前述熱可塑性樹脂層之導電部56，且前述金屬層2，係使用：(A)至少一面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔、(C)至少一面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或者，(D)至少一面積層有導電性被覆層之金屬箔，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑者。

Description

蓄電裝置用外裝體及蓄電裝置
本發明係關於一種用於行動用蓄電池、汽車用蓄電池、再生能源回收用之蓄電池、電容器(蓄電器)等所使用之蓄電裝置、及如此之蓄電裝置用之外裝體。
近年，伴隨著智慧型手機、平板電腦終端等之攜帶機器之薄型化、輕量化，作為此等設備所搭載之鋰離子充電電池和鋰聚合物充電電池之外裝材，目前正使用在金屬箔之兩面貼合樹脂薄膜所成層壓外裝材以取代傳統之金屬罐。相同地，目前亦檢討將電容器、蓄電器等使用層壓外裝材者，作為備用電源，而搭載於IC卡及電子機器。
金屬箔之兩面貼合樹脂薄膜之層壓外裝材內收容電池本體部者，例如，撓性薄膜所成之密閉外裝材內，積層之正極、隔膜、以及負極、且收容電解質構成之電池構成物質之卡電池，前述外裝材，使用依序積層熱可塑性樹脂、金屬箔、及熱可塑性樹脂所構成之層壓薄膜之電池為習知(參照專利文獻1)。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2005-56854號公報
然而，專利文獻1所記載之電池，必須設置從電極導出之接片線(接線)，因此有零件數量增加之問題。此外，此接片線，必須在層壓外裝材之周緣之熱密封部分固定，因此增加製造時之程序而耗費時間之問題。
本發明，係有鑑於該技術背景所成之物，提供一種不需接片便可通電，且同時提升有問題之構成外裝體之金屬層之露出部分之耐腐蝕性(耐電解質性等)之蓄電裝置及此種蓄電裝置用外裝體。
為達成前述目的，本發明提供以下技術手段。
〔1〕一種蓄電裝置用外裝體，其特徵係具備金屬層、及該金屬層之一側的面上積層之熱可塑性樹脂層；前述金屬層之一側的面之一部份，設置未覆蓋前述熱可塑性樹脂層之導電部，前述金屬層，係使用：(A)至少一面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔、(C)至少一面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或 者，(D)至少一面積層有導電性被覆層之金屬箔，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑者。
〔2〕一種蓄電裝置用外裝體，其特徵係具備金屬層、及該金屬層之一側的面上積層之熱可塑性樹脂層；前述金屬層之一側的面之一部份，設置未覆蓋前述熱可塑性樹脂層之導電部：且前述金屬層，係使用：(A)至少於前述熱可塑性樹脂層側之面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔，且係至少於其之前述熱可塑性樹脂層側的面上配置有高耐電解質性的金屬材所成者、(C)至少於前述熱可塑性樹脂層側之面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或者，(D)至少於前述熱可塑性樹脂層側之面積層有導電性被覆層，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑之金屬箔。
〔3〕如前項1或2所記載之蓄電裝置用外裝體，其中，前述金屬層之另一側的面積層有絕緣樹脂薄膜，且前述金屬層之另一側的面之一部分，設置未覆蓋前述絕緣樹脂薄膜之端子部。
〔4〕一種蓄電裝置，其特徵係具備如前項1~3所記載之蓄電裝置用外裝體2張、及裝置本體部；且前述蓄電裝置係將前述2張外裝體配置為兩者之熱可塑性樹脂層相互對向，並使前述裝置本體部收容於前述2張外裝體間之空間，且前述裝置本體部之電極與前述外裝體之導電部連接，前述2張外裝體之周緣部的各熱可塑性樹脂層相互接合密封者。
〔5〕一種蓄電裝置，其特徵係具備正極部，該正極部含有第一金屬層、及該第一金屬層之一側的面之一部份的區域所積層正極活性物質層；負極部，該負極部含有第二金屬層、及該第二金屬層之一側的面之一部份的區域所積層之負極活性物質層；及隔板，配置於前述正極部與前述負極部之間；且前述正極活性物質係配置於前述第一金屬層與前述隔板之間，前述負極活性物質係配置於前述第二金屬層及前述隔板之間；前述第一金屬層及前述第二金屬層，係使用：(A)至少於前述隔板側之面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔，且係至少於其之前述隔板側的面上配置有高耐電解質性的金屬材所成者、(C)至少於前述隔板側之面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或者，(D)至少於前述隔板側之面積層有導電性被覆層，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑之金屬箔，前述正極部之第一金屬層的前述一側之面上未形成正極活性物質的周緣部區域，與前述負極部之第二金屬層的前述一側之面上未形成負極活性物質層的周緣部區域，係介有含有熱可塑性樹脂所成之周緣密封層而接合者。
〔6〕如前項5所記載之蓄電裝置，其中，前述第一金屬層之另一側之面積層有第一絕緣樹脂薄膜，且前述第一金屬層之另一側之面的一部分，設置未覆蓋前述第一絕緣樹脂薄膜之正極端子部，前述第二金屬層之另一側之面積層有第二絕緣樹脂薄膜，且前述第二 金屬層之另一側之面的一部分，設置未覆蓋前述第二絕緣樹脂薄膜之負極端子部。
〔1〕之發明，因連接裝置本體部之導電部(金屬層)作為外裝體之一部分而形成，故即使不使用接片亦可通電。藉由免除接片，對蓄電裝置之輕量化及小型化具有貢獻。此外，金屬層之至少單面，係形成有鍍覆處理部、包裝材中配置有高耐電解質性之金屬材的配置部、導電性金屬氧化物，或導電性被覆層，此等之層(部)，含有耐電解質性而耐腐蝕性優良，因此可提升作為屏障層之金屬層(導電部)的耐腐蝕性(耐電解質性等)。
〔2〕之發明，因連接裝置本體部之導電部(金屬層)係作為外裝體之一部分而形成，故不使用接片亦可通電。藉由去除接片，可貢獻對蓄電裝置之輕量化及小型化。此外，金屬層之熱可塑性樹脂層側，係形成鍍覆處理部、包裝材配置高耐電解質性之金屬材之配置部、導電性金屬氧化物，或導電性被覆層，此等之層(部)，包含耐電解質性之耐腐蝕性優良，因此可提升亦為防護層之金屬層(導電部)之特別係露出部之耐腐蝕性(耐電解質性等)。因此，例如，使用該外裝體構成之蓄電裝置，難以發生電解質漏出等情形。
〔3〕之發明，因金屬層之另一側之面上積層絕緣樹脂薄膜，(端子部除外)可足夠確保絕緣性，且亦可確保物理強度，同時因金屬層之另一側之面之一部分設置未覆蓋絕緣樹脂薄膜之露出部(端子部)，故 可藉由該露出部(端子部)進行通電。
〔4〕之發明(蓄電裝置)，因使用前述〔1〕~〔3〕之任一之外裝體所構成，故即使不使用接片亦可通電，其可達到輕量化及小型化，並抑制外裝體之金屬層(導電部)之腐蝕，難以發生電解質漏出等情形。
〔5〕之發明，構成正極部之第一金屬層及構成負極部之第二金屬層，係發揮作為蓄電裝置之外裝材之機能者，亦即，第一、第二金屬層，係發揮電極(導電部)及外裝材之兩機能者，因此不使用接片亦可通電。藉由免除接片，可實現蓄電裝置之輕量化及小型化。此外，第一金屬層及第二金屬層係，在電解質接觸面(隔板側之面)配置鍍覆處理部、包裝材中配置有高耐電解質性之金屬材之配置部、導電性金屬氧化物，或導電性被覆層，此等之層(部)，係含有耐電解質性而耐腐蝕性優良，因此可提升亦為防護層之金屬層之特別係露出部之耐腐蝕性。因此，該蓄電裝置，難以發生電解質漏出等情形。
〔6〕之發明，因第一、二金屬層之另一側的面上個別積層有絕緣樹脂薄膜，(端子部除外)可充分地確保絕緣性，且亦可確保物理強度，同時因第一、二金屬層之另一側的面之一部分設置未覆蓋絕緣樹脂薄膜之露出部(端子部)，從而可藉由該露出部(端子部)進行通電。
1‧‧‧蓄電裝置
2‧‧‧第一金屬層
2A‧‧‧第一金屬箔
2B‧‧‧鍍覆處理部、高耐電解質性之金屬材配置部、導電性金屬氧化物層、導電性被覆層
3‧‧‧正極活性物質層
4‧‧‧第一熱可塑性樹脂層
5‧‧‧電解質
8‧‧‧第一絕緣樹脂薄膜層
9‧‧‧第一露出部(正極端子部)
12‧‧‧第二金屬層
12A‧‧‧第二金屬箔
12B‧‧‧鍍覆處理部、高耐電解質性之金屬材配置部、導電性金屬氧化物層、導電性被覆層
13‧‧‧負極活性物質層
14‧‧‧第二熱可塑性樹脂層
15‧‧‧電解質
18‧‧‧第二絕緣樹脂薄膜層
19‧‧‧第二露出部(負極端子部)
21‧‧‧隔板
22‧‧‧正極部
23‧‧‧負極部
31‧‧‧周緣密封層
50‧‧‧外裝體
54‧‧‧負極導電部
56‧‧‧正極導電部
60‧‧‧裝置本體部
【圖1】表示第1發明之蓄電裝置之一實施型態的斷面圖； 【圖2】圖1之蓄電裝置之平面圖；【圖3】表示第2發明之蓄電裝置之一實施型態的斜視圖；【圖4】圖3中B-B線的斷面圖；【圖5】表示第2發明之蓄電裝置之其他實施型態的斷面圖。
第1發明之蓄電裝置1的一實施型態以圖1、2表示。該蓄電裝置1係層壓外裝電池，且其具備：作為裝置本體部之裸電池60、及收納該裸電池60之外裝外殼45。
如圖1、2所示，外裝外殼45，係將本體51與蓋體(底蓋)55組合製作而成者，前述本體51具有平面視角形之凹部52及從此凹部52之開口緣往外方延伸之凸緣53；前述蓋體(底蓋)55係與前述本體51之凸緣53的外圍尺寸相同者。前述凹部52係形成為裸電池60之收納用空間。
作為前述本體51之構成材，係使用外裝體50，前述外裝體50具備：第二金屬層12、該第二金屬層12之一側之面(第一面)上積層之第二熱可塑性樹脂層14、前述該第二金屬層12之另一側之面(第二面)上積層之第二絕緣樹脂薄膜18。此外裝體50之前述第二金屬層12之一側之面之一部分，設有未被前述第二熱可塑性樹脂層覆蓋之負極導電部54。本實施型態，係前述第二金屬層12之一側之面之中央部形成前述負極導電部54。此外，前述第二金屬層12之另一側之面之一部分，設有未覆蓋前述第二絕緣樹脂薄膜之負極端子部19。本實施型 態，係前述第二金屬層12之另一側之面的中央部形成前述負極端子部19。
作為前述蓋體55之構成材，係使用之外裝體50，前述外裝體50具備：第一金屬層2、該第一金屬層2之一側之面(第一面)上積層之第一熱可塑性樹脂層4、及前述第一金屬層2之另一側之面(第二面)上積層第一絕緣樹脂薄膜8。此外裝體50之前述第一金屬層2之一側之面之一部分，設有未覆蓋前述第一熱可塑性樹脂層之正極導電部56。本實施型態，係前述第一金屬層2之一側之面之中央部形成前述正極導電部56。前述第一金屬層2之另一側之面之一部分，設有未被前述第一絕緣樹脂薄膜覆蓋之正極端子部9。本實施型態，係前述第一金屬層2之另一側之面之中央部形成前述正極端子部9
此外，前述第一金屬層2係使用，第一金屬箔2A之至少電解質接觸側(裝置本體部60側、第一熱可塑性樹脂層4側)上配置，
i)鍍覆處理部2B
ii)包裝材所成之金屬箔配置高耐電解質性之金屬之配置部2B
iii)導電性金屬氧化物2B
iv)含有導電助劑及接著劑之導電性被覆部2B
之任一者(參照圖1)。
另外，本實施型態，係採用在前述第一金屬箔2A之兩面，配置前述鍍覆處理部2B、配置部2B、導電性金屬氧化物2B、導電性被覆部2B之任一個之構成(參照圖1)。此外，第1發明，亦可採用前述第一金屬層2，係僅在第一金屬箔2A之第一絕緣樹脂薄膜8側配置，前 述鍍覆處理部2B、配置部2B、導電性金屬氧化物2B、導電性被覆部2B之任一個之構成。
此外，前述第二金屬層12，係使用第二金屬箔12A之至少電解質接觸側(裝置本體部60側、第二熱可塑性樹脂層14側)上配置，
i)鍍覆處理部12B
ii)包裝材所成之金屬箔配置高耐電解質性之金屬之配置部12B
iii)導電性金屬氧化物12B
iv)含有導電助劑及接著劑之導電性被覆部12B
之任一者(參照圖1)。
另外，本實施型態，採用在前述第二金屬箔12A之兩面，配置前述鍍覆處理部12B、配置部12B、導電性金屬氧化物12B、導電性被覆部12B之任一個之構成(參照圖1)。此外，第1發明，亦可採用前述第二金屬層12，係僅在第二金屬箔12A之第二絕緣樹脂薄膜18側配置，前述鍍覆處理部12B、配置部12B、導電性金屬氧化物12B、導電性被覆部12B之任一個之構成。
此等第一金屬層2、第二金屬箔12之詳細構成等在之後詳述。
前述本體51，對於平面材之前述外裝體，進行膨脹成形、絞伸成形等之成形形成凹部52，並將凹部52之周圍之未變形部分裁剪成凸緣53之外圍尺寸。另一方面，前述蓋體55係平面材之前述外裝體裁斷成所需尺寸者。前述本體51之凹部52之底部之內面設置負極導電 部54、蓋體55之內面設置正極導電部56(參照圖1)。前述正極導電部56及負極導電部54，藉由露出外裝體50之金屬層之鍍覆處理部等12B之露出部形成。此外，前述正極端子部9及負極端子部19，藉由露出外裝體50之金屬層之露出部形成。
前述裸電池60，係將片材狀之正極61與片材狀之負極62介有隔板63積層所成，此裸電池60收容於前述2張之外裝體50之間之空間，正極61之端部連接於外裝體50之正極導電部56，負極62之端部連接於外裝體50之負極導電部54(參照圖1)。
前述蓄電裝置1，係將裸電池60之正極61及負極62個別接合於正極導電部56、負極導電部54後，裸電池60收納於本體51之凹部52蓋上蓋體55，留下電解質注入口，熱密封本體51之凸緣53及蓋體55之接觸部之熱可塑性樹脂層4、14兩者，注入電解質後藉由熱密封前述電解質注入口達到密封。
上述蓄電裝置1，因在外裝體50設置正極端子部9及負極端子部19，藉由此等端子部可連接其他機器通電。
前述正極61與正極導電部56之接合手段、前述負極62與負極導電部54之接合手段，雖無特別限定，但可例如，超音波接合、焊接、藉由導電性接著劑之接著等作為例示。
上述第1發明之蓄電裝置，因連接裸電池(裝置本體部)之導電部(金屬層)作為外裝體之一部分而形成，不須接片即可通電。藉由去除接片，可實現蓄電裝置之輕量化及小型化。此外，連接金屬層之電解質側之面，因包含耐電解質性之耐腐蝕性優良，由於設置有導電部，去除 具有耐電解質性之熱可塑性樹脂薄膜之金屬層之露出部(導電部)亦能維持提升耐腐蝕性(耐電解質性等)。因此，該蓄電裝置，難以發生電解質漏出等情形。
接著，第2發明之蓄電裝置之一實施型態如圖3、4所示。此蓄電裝置1具備正極部22、負極部23、及隔板21(參照圖4)。隔板21配置於前述正極部22與前述負極部23之間(參照圖4)。
前述正極部22，含有第一金屬層2及該第一金屬層2之一側之面(隔板側之面)中一部分之區域上積層正極活性物質層3。本實施型態，前述第一金屬層2之一側之面(隔板側之面)之中央部(除去周緣部之區域)上積層正極活性物質層3。此外，本實施型態，圖所標示前述第一金屬層2為，施加鍍覆處理之金屬箔、或包覆材構成之金屬箔時，前述第一金屬層2之一側之面(隔板側之面)之全部積層黏著劑層7。亦即，本實施型態，前述第一金屬層2之一側之面(隔板側之面)介由前述黏著劑層7積層前述正極活性物質層3(參照圖4)。另外，第一金屬層2，使用積層含有導電助劑及接著劑之導電性被覆層的金屬箔時，可不設置前述黏著劑層7。
前述負極部23，含有第二金屬層12及該第二金屬層12之一側之面(隔板側之面)中一部分之區域上積層負極活性物質層13。本實施型態，前述第二金屬層12之一側之面(隔板側之面)之中央部(除去周緣部之區域)上積層負極活性物質層13。此外，本實施型態，圖所標示前述第二金屬層12為，施加鍍覆處理之金屬箔、或包覆材構成之金屬箔時，前述第二金屬層12之一側之面(隔板側之面)之全部積層黏著 劑層17。亦即，本實施型態，前述第二金屬層12之一側之面(隔板側之面)介由前述黏著劑層17積層前述負極活性物質層13(參照圖4)。另外，第二金屬層12，使用積層含有導電助劑及接著劑之導電性被覆層之金屬箔時，可不設置前述黏著劑層17。
前述第一金屬層2及前述隔板21之間配置前述正極活性物質層3，前述第二金屬層12與前述隔板21之間配置前述負極活性物質層13(參照圖4)。
第2發明中，係前述第一金屬層2，使用第一金屬箔2A之至少電解質接觸側(裝置本體部側60)上配置，
i)鍍覆處理部2B
ii)包裝材所成之金屬箔配置高耐電解質性之金屬之配置部2B
iii)導電性金屬氧化物2B
iv)含有導電助劑及接著劑之導電性被覆部2B
之任一者(參照圖4)。
此外，前述第二金屬層12，使用第二金屬箔12A之至少電解質接觸側(裝置本體部60側)上配置，
i)鍍覆處理部12B
ii)包裝材所成之金屬箔配置高耐電解質性之金屬之配置部12B
iii)導電性金屬氧化物12B
iv)含有導電助劑及接著劑之導電性被覆部12B
之任一者(參照圖4)。
此等第一金屬層2、第二金屬層12之詳細構成等在之後詳 述。
另外，如圖5所示，前述第一金屬層2，使用在第一金屬箔2A之兩面形成前述鍍覆處理部12B、配置部12B、導電性金屬氧化物12B或導電性被覆部12B者；前述第二金屬層12，亦可採用在第二金屬箔12A之兩面形成鍍覆處理部12B、配置部12B、導電性金屬氧化物12B或導電性被覆部12B者。
在前述正極部22之第一金屬層2之前述一側之面(隔板21側之面)之周緣部，存在未形成正極活性物質層之區域，在前述負極部23之第二金屬層12之前述一側之面(隔板21側之面)之周緣部，存在未形成負極活性物質層之區域。因此，前述正極部22之第一金屬層2之前述一側之面上未形成正極活性物質層之周緣部區域及前述負極部23之第二金屬層12之前述一側之面上未形成負極活性物質層之周緣部區域，介在含有熱可塑性樹脂之周緣密封層31而接合密封(參照圖4)。前述隔板21之周緣部，係於前述周緣密封層31之內周面之高方向(厚方向)之中間部侵入係合之態樣(參照圖4)。
本實施型態，係前述正極部22之第一金屬層2之前述一側之面積層之黏著劑層7之未形成正極活性物質層之周緣部區域積層第一周緣接著劑層6；前述負極部23之第二金屬層12之前述一側之面積層之黏著劑層17之未形成負極活性物質層之周緣部區域積層第二周緣接著劑層16，此等兩接著劑層6、16，採用介由前述周緣密封層31接合密封之構成(參照圖4)。
前述隔板21與前述正極活性物質層3之間封入電解質 5。此外，前述隔板21與前述負極活性物質層13之間封入電解質15(參照圖4)。因第一金屬層2之未形成正極活性物質層之周緣部區域，及第二金屬層12之未形成負極活性物質層之周緣部區域，介由前述周緣密封層31接合密封，可防止電解質5、15之漏出。亦即，前述第一金屬層2之內面側之黏著劑層7與第二金屬層12之內面側之黏著劑層17之間之前述周緣密封層31，以第一周緣接著劑層6及第二周緣接著劑層16包圍之密封空間內，在第一金屬層2側依序配置正極活性物質層3、電解質5、隔板21、電解質15、負極活性物質層13而密封(參照圖4)。
本實施型態，係進一步具備如下構成。亦即，在前述第一金屬層2之另一側之面(隔板一側之面為相反側之面)，以留有該前述第一金屬層2露出之第一露出部(正極端子部)9之態樣，積層第一絕緣樹脂薄膜8且同時，在前述第二金屬層12之另一側之面(隔板一側之面為相反側之面)，以留有該第二金屬層露出之第二露出部(負極端子部)19之態樣，積層第二絕緣樹脂薄膜18。本實施型態，係在前述第一金屬層2之另一側之面(隔板一側之面為相反側之面)，以留有該前述第一金屬層2露出之第一露出部9之態樣，介由第三接著劑層41積層第一絕緣樹脂薄膜8且同時，前述第二金屬層12之另一側之面(隔板一側之面為相反側之面)，以留有該第二金屬層露出之第二露出部19之態樣，介由第四接著層42積層第二絕緣樹脂薄膜18。此外，本實施型態，係前述第一露出部(正極端子部)9，設置於第一金屬層2之另一側之面之中央區域；前述第二露出部(負極端子部)19，設置於第二金屬層12之另一側之面之中央區域(參照圖3、4)。
上述蓄電裝置1，係第一、二金屬層達成電極(導電部)及外裝材之兩種機能者，因此不用接片即可通電。藉由去除接片，蓄電裝置可實現輕量化及小型化。
此外，因存在有與正極電導通之正極端子部9以及與負極電導通之負極端子部19，可藉由此等端子部9、19進行通電。
此外，第一金屬層及第二金屬層之中至少一個金屬層，使用金屬箔之至少電解質接觸側(裝置本體部60側)上配置，
i)鍍覆處理部
ii)包裝材所成之金屬箔配置高耐電解質性之金屬之配置部
iii)導電性金屬氧化物
iv)含有導電助劑及接著劑之導電性被覆部
之任一者，此等處理部等，因含有耐電解質性而耐腐蝕性優良，可提升前述金屬層之尤其係露出部之耐腐蝕性。因此，該蓄電裝置，難以發生電解質漏出等情形。
此外，藉由在裝置兩側積層絕緣樹脂薄膜8、18，(端子部除外)可足夠確保絕緣性且同時，亦可足夠確保物理強度。因此，本發明之蓄電裝置1，可足夠對應要求具備絕緣性之部位或對有凹凸部位之搭載。
更進一步，因不須傳統之接片線，不會產生蓄電裝置在充放電時之發熱集中於接片線周邊之現象，藉由構成正極部之第一金屬層2及構成負極部之第二金屬層12，可經過蓄電裝置1之兩面之全部擴散發熱，因此可延長蓄電裝置1之壽命(亦即可獲得長壽命之蓄電裝置)。此外， 藉由去除接片線，可減低其製造成本。
本發明，係前述第一金屬層2及前述第二金屬層12，使用至少金屬箔之單面上配置，
i)鍍覆處理部
ii)包裝材所成之金屬箔配置高耐電解質性之金屬之配置部
iii)導電性金屬氧化物
iv)含有導電助劑及接著劑之導電性被覆部
之任一者。此等i)~iv)之材料，任一者皆含有耐電解質性而耐腐蝕性優良。
對於前述金屬層2、12進行詳細說明。首先，構成鍍覆層之金屬(鍍覆材)，雖無特別的限定，但可例舉例如，Ni、Al等。具體的組合，例如，作為金屬箔(2A、12A)/鍍覆層(2B、12B)，可例舉SUS(不鏽鋼)/Ni、Cu/Ni、SUS(不鏽鋼)/Al等。前述金屬箔之厚度為，15μm~155μm為佳。此外，鍍覆層之厚度為，0．5μm~5μm為佳。另外，上述例舉之鍍覆層，Al為正極側(2B)、Cu或SUS為負極側(12B)來使用為佳。
前述金屬層2、12，使用「包覆材構成之金屬箔」時，此種包覆材(第1層(2A、12A)/第2層(2B、12B))，可例舉Cu/Ni、Cu/Al、Al/Ni、SUS(不鏽鋼)/Ni、SUS(不鏽鋼)/Al等。此外，Ni/Cu/Ni等之3層亦可。該情形中，包覆材構成之金屬箔之厚度，係15μm~155μm為佳。此時，包覆材之第2層部分為電解質接觸面為佳。亦即，上述例示者，第2層之 金屬比第1層之金屬之耐電解質性優良(耐電解質性較高)。前述第2層(包覆材之電解質接觸側之層)，比第1層之金屬材配置離子化傾向低之金屬材為佳，配置Al等在通常的狀態於表面可形成薄的氧化被膜並形成鈍化金屬材為更佳。離子化傾向低的金屬材之耐蝕性(耐電解質性)高。然而，「離子化傾向高的金屬」但「形成鈍化之金屬」，係比「離子化傾向低且未形成鈍化之金屬」之耐蝕性(耐電解質性)高。
前述金屬層2、12，使用「積層導電性金屬氧化物之金屬箔」時，雖無特別限定，金屬箔2A、12A，可使用例如，Al、Cu、Ni、SUS、Ti等，導電性金屬氧化物2B、12B，可例舉例如，SnO2、TiO2、ZnO等。前述導電性金屬氧化物層，係以厚度0．1μm~1μm於金屬箔2A、12A塗工為佳。此外，金屬箔之厚度，係15μm~155μm為佳。
前述金屬層2、12，使用「含有導電助劑及接著劑之導電性被覆層」時，金屬箔2A、12A，雖無特別限定，可使用例如，Al、Cu、Ni、SUS、Ti等，導電助劑，並無特別限定，可例舉例如，CB(碳黑)、CNT(奈米碳管)等。此外，接著劑(黏著劑)，並無特別限定，可例舉例如，PVDF(聚偏二氟乙烯)、SBR(丁苯橡膠)、CMC(羧甲基纖維素納鹽)、PAN(聚丙烯腈)、直鏈型多醣類等。前述導電助劑及接著劑，通常為，個別混合，藉由有機溶劑漿狀化後，藉由凹版法等於金屬箔塗工後，可藉由乾燥形成。前述導電性被覆層之厚度，係設定在0．1μm~20μm為佳。另外，使用導電助劑及接著劑時，因活性物質或電極之密著性夠高，亦可不設置前述黏著劑層7、17。
前述正極活性物質層3，雖無特別限定，但可例如，PVDF(聚偏二氟乙烯)、SBR(丁苯橡膠)、CMC(羧甲基纖維素納鹽)、PAN(聚丙烯腈)等之黏著劑中，添加鹽類(例如，鈷酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰、錳酸鋰等)之混合組成物等所形成。前述正極活性物質層3之厚度，係設定於2μm~300μm為佳。
前述正極活性物質層3，亦可進一步含有碳黑、CNT(奈米碳管)等之導電補助劑。
前述黏著劑層7，雖無特別的限定，但可例舉例如，PVDF、SBR、CMC、PAN等所形成之層，例如，可藉由塗佈於第一金屬層2之前述一側之面(隔板21側之面)形成。
前述黏著劑層7，為使第一金屬層2與正極活性物質層3間之導電性提升，亦可進一步添加碳黑、CNT(奈米碳管)等之導電補助劑。
前述黏著劑層7之厚度，係設定於0．2μm~10μm為佳。使其在10μm以下，可極力抑制黏著劑自身增大蓄電裝置1之內部電阻。
前述黏著劑層7，雖可不設置，但為使第一金屬層2與正極活性物質層3之接著性提升，設置於第一金屬層2與正極活性物質層3之間為佳。
前述第一周緣接著劑6，並無特別限定，藉由2液硬化型烯烴系接著劑所形成之層為佳。使用2液硬化型烯烴系接著劑時，可充分防止因電解質膨潤使接著性降低。前述第一周緣接著劑層6之厚度，係設定 於0．5μm~5μm為佳。
前述負極活性物質層13，雖無特別限定，但可例如，PVDF、SBR、CMC、PAN等之黏著劑中，添加添加物(例如，黑鉛、鈦酸鋰、Si系合金、錫系合金等)之混合組成物等所形成。前述負極活性物質層13之厚度，係設定於1μm~300μm為佳。
前述負極活性物質層13，亦可進一步含有碳黑、CNT(奈米碳管)等之導電補助劑。
前述黏著劑層17，雖無特別限定，但可例舉例如，PVDF(聚偏二氟乙烯)、SBR(丁苯橡膠)、CMC(羧甲基纖維素納鹽等)、PAN(聚丙烯腈)等所形成之層，例如，可藉由塗佈於第二金屬層12之前述一側之面(隔板側之面)形成。
前述黏著劑層17，為使第二金屬層12與負極活性物質13間之導電性提升，亦可進一步添加碳黑、CNT(奈米碳管)等之導電補助劑。
前述黏著劑層17之厚度，係設定於0．2μm~10μm為佳。使其在10μm以下，可極力抑制黏著劑自身增大蓄電裝置1之內部電阻。
前述黏著劑層17，雖可不設置，但為使第二金屬層12與負極活性物質層13之接著性提升，設置於第二金屬層12與負極活性物質層13之間為佳。
前述第二周緣接著劑層16，並無特別限定，藉由2液硬化型烯烴系接著劑所形成之層為佳。使用2液硬化型烯烴系接著劑時，可充 分防止因電解質膨潤使接著性降低。前述第二周緣接著劑層16之厚度，係設定於0．5μm~5μm為佳。
上述實施型態，前述周緣密封層(含有熱可塑性樹脂之周緣密封層)31，係第一金屬層2之一側之面之周緣部積層之第一熱可塑性樹脂層4，與第二金屬層12之一側之面之周緣部積層之第二熱可塑性樹脂層14重合，藉由熱來熔接形成者。前述第一熱可塑性樹脂層4，係熱可塑性樹脂未延伸薄膜所形成為佳。此外，前述第二熱可塑性樹脂層14，係熱可塑性樹脂未延伸薄膜所形成為佳。
前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜4、14，並無特別限定，由聚乙烯、聚丙烯、烯烴系共聚合物、此等之酸變性物及離子聚合物所成群中選擇至少1種之熱可塑性樹脂構成之未延伸薄膜之構成為佳。
前述熱可塑性樹脂未延伸薄膜4、14之厚度，個別地，係設定於20μm~150μm為佳。
前述隔板21、63，雖無特別限定，但可例舉例如，
‧聚乙烯製隔板
‧聚丙烯製隔板
‧聚乙烯薄膜及聚丙烯薄膜所構成之複層薄膜所形成之隔膜
‧塗佈上述之任一者陶瓷等之耐熱無機物之濕式或乾式之多孔質薄膜所構成之隔板等。
前述隔板21、63之厚度，係設定於5μm~50μm為佳。
前述電解質5、15，並無特別限定，使用含有碳酸乙烯酯、 碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸二乙酯、及乙二醇二甲醚所成群中選擇至少2種之電解質，與鋰鹽之混合非水系電解質為佳。前述鋰鹽，雖無特別限定，但可例舉例如，六氟磷酸鋰、四氟硼酸鋰等。前述電解質5、15，係前述混合非水系電解質亦可使用與PVDF、PEO(聚環氧乙烷)等凝膠化之物。
前述隔板21及前述電解質5、15，因前述第一金屬層2及前述第二金屬層12間之空間內之周圍以周緣密封層31等包圍，內部呈密封之密閉狀態(參照圖4、5)，可防止電解質之漏出。
前述第一絕緣樹脂薄膜8及第二絕緣樹脂薄膜18，並無特別限定，使用延伸聚醯胺薄膜(延伸尼龍薄膜等)或延伸聚酯薄膜為佳。其中，二軸延伸聚醯胺薄膜(二軸延伸尼龍薄膜等)、二軸延伸聚對苯二甲酸丁二酯(PBT)薄膜、二軸延伸聚對苯二甲酸乙二酯(PET)薄膜或二軸延伸聚萘二甲酸乙二酯(PEN)薄膜為特佳。另外，前述第一絕緣樹脂薄膜8及第二絕緣樹脂薄膜18，任一者皆可以單層形成，或者，例如亦可以延伸聚酯薄膜/延伸聚醯胺薄膜所構成之複層(延伸PET薄膜/延伸尼龍薄膜所構成之複層等)形成。
前述第一絕緣樹脂薄膜8，一部分設有為確保第一金屬露出部9之開口部8X(參照圖4、5)。上述實施型態，雖開口部8X係設置於前述第一絕緣樹脂薄膜8之中央部，但並無特別限定於此種位置。前述開口部8X之平面視形狀亦無限定於矩形。
相同地，前述第二絕緣樹脂薄膜18，一部分設有為確保第二金屬露出部19之開口部18X(參照圖4、5)。上述實施型態，雖開 口部18X係設置於前述第二絕緣樹脂薄膜18之中央部，但並無特別限定於此種位置。前述開口部18X之平面視形狀亦無限定於矩形。
前述第一絕緣樹脂薄膜8之厚度及前述第二絕緣樹脂薄膜18之厚度，係任一者皆設定於0．02mm~0．1mm為佳。
設置前述第三接著劑層41、前述第四接著劑層42之情形中，此等接著劑41、42，並無特別限定，使用聚酯胺基甲酸酯系接著劑及聚醚胺基甲酸酯系接著劑所成群中選擇至少1種之接著劑為佳。前述第三接著劑層41之厚度、前述第四接著劑層42之厚度，係任一者皆設定於0．5μm~5μm為佳。在前述第一金屬箔層2之另一側之面(與隔板側相反側之面)塗佈上述第三接著劑41後，貼合第一絕緣樹脂薄膜8接著兩者一體化即可。此外，在前述第二金屬箔層12之另一側之面(與隔板側相反側之面)塗佈上述第四接著劑42後，貼合第二絕緣樹脂薄膜18接著兩者一體化即可。
本發明中，金屬層2、12，使用施加鍍覆處理之金屬箔、包覆材構成之金屬箔時，前述第一金屬箔中至少在配置前述隔板側之面形成化成皮膜為佳。此外，相同地，前述第二金屬箔中至少在配置前述隔板側之面形成化成皮膜為佳。前述化成皮膜，係藉由在金屬箔之表面施加化成處理而形成之皮膜，藉由施以如此之化成處理，可充分防止內容物(電解質等)所引起之金屬箔表面之腐蝕。例如，藉由進行下述處理，對金屬箔施以化成處理。亦即，例如可藉由在進行脫脂處理後之金屬箔之表面，塗工下述1)~3)之中任一之水溶液後使其乾燥，以實施化成處理。
1)含有選自磷酸、 鉻酸、氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所構成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液
2)含有選自磷酸、丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂(Chitosan derivative resins)及苯酚系樹脂所成群中至少1種之樹脂，與選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液
3)含有選自磷酸、丙烯酸系樹脂、殼聚醣衍生物樹脂及苯酚系樹脂所成群中至少1種之樹脂，與選自鉻酸及鉻(III)鹽所成群中至少1種之化合物，與選自氟化物之金屬鹽及氟化物之非金屬鹽所成群中至少1種之化合物的混合物之水溶液。
前述化成皮膜，鉻附著量(每單面)0．1mg/m2~50mg/m2為佳，2mg/m2~20mg/m2為特佳。
【實施例】
接著，說明本發明之具體實施例，惟本發明並非限定為此等實施例者。
<實施例1>
厚度40μm之施予鎳鍍覆(鍍覆厚度1μm)之鋁箔之兩面上，塗佈含有聚丙烯酸、磷酸、鉻及氟化合物的化成處理液，以150℃進行乾 燥，使鉻附著量為3mg/m2，得到第一金屬層2。
接著，在前述第一金屬層2之一側之面，塗佈聚酯-胺基甲酸酯系接著劑。於此塗佈時，第一金屬層2之一側之面之中央部藉由遮蔽(貼覆遮蔽膠帶)成為接著劑未塗佈區域。之後，此聚酯-胺基甲酸酯系接著劑塗佈面上貼合厚度25μm二軸延伸聚醯胺薄膜(第一絕緣樹脂薄膜)8。接著，在前述第一金屬層2之另一側之面上，塗佈酸變性聚丙烯系接著劑。於此塗佈時，第一金屬層2之另一側之面之中央部藉由遮蔽(貼覆遮蔽膠帶)成為接著劑未塗佈區域。之後，此酸變性聚丙烯系接著劑塗布面上貼合厚度40μm之未延伸聚丙烯薄膜(第一熱可塑性樹脂層)4，得到積層體。
接著，雷射照射前述積層體中第一絕緣樹脂薄膜之接著劑未塗佈區域的周緣用以切斷第一絕緣樹脂薄膜，去除接著劑未塗佈區域之第一絕緣樹脂薄膜，形成正極端子部9。此外，雷射照射前述積層物中第一熱可塑性樹脂層之接著劑未塗佈區域的周緣用以切斷第一熱可塑性樹脂層，去除接著劑未塗佈區域之第一熱可塑性樹脂層，形成正極導電部56，得到平面材之外裝體50(圖1之蓋體55)。
<實施例2>
前述第一金屬層2，除了係使用對於包覆材(鋁-鎳箔)施予與實施例1相同之化成處理所成者以外，其他皆如同實施例1，從而得到平面材之外裝體50(圖1之蓋體55)。
<實施例3>
前述第一金屬層2，除了使用與實施例1相同之化成處理後之鋁箔 (第一金屬箔)2A之兩面上，個別藉由塗工積層厚度0．5μm之SnO2層(導電性金屬氧化物)2B所成者以外，其他皆如同實施例1，從而得到平面材之外裝體50(圖1之蓋體55)。
<實施例4>
前述第一金屬層2，除了使用與實施例1相同之化成處理後之鋁箔(第一金屬箔)2A之個別兩面上，積層厚度20μm之導電性被覆層2B所成者以外，其他皆如同實施例1，從而得到平面材之外裝體50(圖1之蓋體55)。前述導電性被覆層2B，用乙酸乙酯溶解殼聚醣及碳黑所成之漿料以凹版法塗佈前述鋁箔上後，以150℃乾燥而形成。
<比較例1>
前述第一金屬層，除了直接使用與實施例1相同之化成處理後之鋁箔(第一金屬箔)以外(亦即無積層導電性被覆層)，其他皆如同實施例1，從而得到平面材之外裝體。
基於下述評價法，對於根據上述所得到的各蓄電裝置用外裝材，進行耐電解質性之評估。
<耐電解質性評價法>
將各實施例、比較例分別作成2張矩形狀之外裝體，使露出金屬箔之導電部位於內側(使熱可塑性樹脂層成為內側)，重合2張外裝體後，留下1部位而熱密封周緣之3邊。接著，從未密封部位向內部注入電解液5mL，在空氣進入之狀態下熱密封接合前述未密封部位而完成密封，在此狀態放置後，藉由目視觀察外裝體之正極導電部及負極導電部之腐蝕的有無。
電解液，係使用碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二甲酯(DMC)、 碳酸甲乙酯(EMC)以等量體積比調配所成之混合溶劑，將六氟磷酸鋰(LiPF6)溶解成濃度為1莫耳/L之電解質。
其結果，本發明之實施例1~4之蓄電裝置用外裝體，未觀察到電解質所導致之金屬層(包含金屬箔)的腐蝕現象，具有優良之耐電解質性。
相對於此，比較例1之外裝體，稍微觀察到電解質所導致之金屬層的腐蝕。
【產業上利用的可能性】
本發明之蓄電裝置，具體例可列舉例如：
‧鋰充電電池(鋰離子電池、鋰聚合物電池等)等之電化學裝置
‧鋰離子電容器
‧雙電層電容器
等。
本申請案，係伴隨著在2015年4月28日提出申請的日本專利申請案的特願2015-89495號的優先權主張，其揭示內容直接構成本申請案的一部分。
在此所使用的用語及說明，係用以說明本發明的實施形態所使用，但本發明並不限定於此。在本發明所揭示且敘述的特徵事項的任何均等物皆不應被排除，且在本發明所請求的範圍內的各種變形亦應被理解為係可被接受的。
1‧‧‧蓄電裝置
2‧‧‧第一金屬層
2A‧‧‧第一金屬箔
2B‧‧‧鍍覆處理部、高耐電解質性之金屬材配置部、導電性金屬氧化物 層、導電性被覆層
4‧‧‧第一熱可塑性樹脂層
8‧‧‧第一絕緣樹脂薄膜層
9‧‧‧第一露出部(正極端子部)
12‧‧‧第二金屬層
12A‧‧‧第二金屬箔
12B‧‧‧鍍覆處理部、高耐電解質性之金屬材配置部、導電性金屬氧化物層、導電性被覆層
14‧‧‧第二熱可塑性樹脂層
18‧‧‧第二絕緣樹脂薄膜層
19‧‧‧第二露出部(負極端子部)
50‧‧‧外裝體
54‧‧‧負極導電部
56‧‧‧正極導電部
60‧‧‧裝置本體部

Claims (10)

  1. 一種蓄電裝置用外裝體，其特徵係具備金屬層、及該金屬層之一側的面上所積層之熱可塑性樹脂層；前述金屬層之一側的面之一部份，係設置未覆蓋前述熱可塑性樹脂層之導電部；且前述金屬層，係使用：(A)至少一面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔、(C)至少一面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或者，(D)至少一面積層有導電性被覆層之金屬箔，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑者。
  2. 一種蓄電裝置用外裝體，其特徵係具備金屬層、及該金屬層之一側的面上積層之熱可塑性樹脂層；前述金屬層之一側的面之一部份，係設置未覆蓋前述熱可塑性樹脂層之導電部；且前述金屬層，係使用：(A)至少於前述熱可塑性樹脂層側之面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔，且係至少於其之前述熱可塑性樹脂層側的面上配置有高耐電解質性的金屬材所成者、(C)至少於前述熱可塑性樹脂層側之面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或者，(D)至少於前述熱可塑性樹脂層側的面積層有導電性被覆層，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑之金屬箔。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載之蓄電裝置用外裝體，其中，前述金屬層之另一側的面積層有絕緣樹脂薄膜，且前述金屬層之另一側的面之一 部分，設置未覆蓋前述絕緣樹脂薄膜之端子部。
  4. 一種蓄電裝置，其特徵係具備如申請專利範圍第1或2項所記載之蓄電裝置用外裝體2張、及裝置本體部；且前述蓄電裝置係將前述2張外裝體配置為兩者之熱可塑性樹脂層相互對向，並使前述裝置本體部收容於前述2張外裝體間之空間，且前述裝置本體部之電極與前述外裝體之導電部連接，前述2張外裝體之周緣部的各熱可塑性樹脂層相互接合密封者。
  5. 一種蓄電裝置，其特徵係具備如申請專利範圍第1或2項所記載之蓄電裝置用外裝體2張、及裝置本體部；且前述蓄電裝置係將前述2張外裝體配置為兩者之熱可塑性樹脂層相互對向，並使前述裝置本體部收容於前述2張外裝體間之空間，且前述裝置本體部之負極與前述一者的外裝體之導電部連接，前述裝置本體部之正極與前述另一者的外裝體之導電部連接；前述負極所連接之前述一者的外裝體之金屬層，係使用Cu箔之至少前述裝置本體部側之面設置Ni鍍層所成，並將前述2張外裝體之周緣部的各熱可塑性樹脂層相互接合密封者。
  6. 如申請專利範圍第5項所記載之蓄電裝置，其中，前述Cu箔之厚度係15μm~155μm，前述Ni鍍層之厚度係0.5μm~5μm。
  7. 一種蓄電裝置，其特徵係具備正極部，該正極部含有第一金屬層、及該第一金屬層之一側的面之一部份的區域所積層之正極活性物質層； 負極部，該負極部含有第二金屬層、及該第二金屬層之一側的面之一部份的區域所積層之負極活性物質層；及隔板，配置於前述正極部與前述負極部之間；且前述正極活性物質係配置於前述第一金屬層與前述隔板之間，前述負極活性物質係配置於前述第二金屬層及前述隔板之間；前述第一金屬層及前述第二金屬層，係使用：(A)至少於前述隔板側之面施有鍍覆處理之金屬箔、(B)包覆材所成金屬箔，且係至少於其之前述隔板側的面上配置有高耐電解質性的金屬材所成者、(C)至少於前述隔板側之面積層有導電性金屬氧化物之金屬箔，或者，(D)至少於前述隔板側之面積層有導電性被覆層，且前述導電性被覆層含有導電助劑及接著劑之金屬箔，前述正極部之第一金屬層的前述一側之面上未形成正極活性物質的周緣部區域，與前述負極部之第二金屬層的前述一側之面上未形成負極活性物質層的周緣部區域，係介有含有熱可塑性樹脂所成之周緣密封層而接合者。
  8. 如申請專利範圍第7項所記載之蓄電裝置，其中，前述第一金屬層之另一側之面積層有第一絕緣樹脂薄膜，且前述第一金屬層之另一側之面的一部分，設置未覆蓋前述第一絕緣樹脂薄膜之正極端子部，前述第二金屬層之另一側之面積層有第二絕緣樹脂薄膜，且前述第二金屬層之另一側之面的一部分，設置未覆蓋前述第二絕緣樹脂薄膜之負極端子部。
  9. 如申請專利範圍第7或8項所記載之蓄電裝置，其中，前述第二金屬層， 係使用在Cu箔之至少前述隔板側之面設置有Ni鍍層所成者。
  10. 如申請專利範圍第9項所記載之蓄電裝置，其中，前述Cu箔之厚度係15μm~155μm，前述Ni鍍層之厚度係0.5μm~5μm。
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