WO2025115974A1 - 外装フィルム、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an exterior film, an electricity storage device including this exterior film, and a method for manufacturing this electricity storage device.
- Patent Document 1 discloses an example of an electricity storage device.
- This electricity storage device includes an electrode body and an exterior body that seals the electrode body.
- the exterior body includes an exterior film that encases the electrode body and a lid body that is joined to the exterior film.
- This electricity storage device is manufactured, for example, by housing the electrode body inside a cylindrically configured exterior film and closing the opening of the cylindrical exterior film with the lid body. The side of the lid body and the exterior film are joined, for example, by heat fusion.
- the weight of the electrode body used in the electricity storage device has been increasing along with the demand for larger electricity storage devices.
- the load of the electrode body acts on the exterior film, which may cause the exterior film to bend.
- the electrode body in the above electricity storage device may shift from the desired position.
- the present invention aims to provide an exterior film that is prevented from bending significantly, an electricity storage device that includes this exterior film, and a method for manufacturing this electricity storage device.
- the exterior film according to a first aspect of the present invention is an exterior film used as an exterior body for an electricity storage device, and comprises at least a base material layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer, in that order, wherein the thickness of the barrier layer is more than 40 ⁇ m and not more than 200 ⁇ m, and the bending stiffness of the exterior film is 2.0 gf ⁇ cm2 /cm or more.
- the exterior film according to the second aspect of the present invention is the exterior film according to the first aspect, and the thickness of the exterior film is 100 ⁇ m or more.
- the exterior film according to the third aspect of the present invention is an exterior film according to the first or second aspect, wherein the energy storage device comprises an electrode body and an exterior body that seals the electrode body, and the exterior body includes the exterior film that wraps the electrode body and a pair of lid bodies that are arranged on the sides of the electrode body and are joined to the exterior film to seal the electrode body, and when a load-bearing test is conducted on a virtual energy storage device manufactured using the exterior film, the virtual energy storage device has a configuration similar to the energy storage device and includes a surface of the exterior body excluding the lid bodies, which is a first surface and a second surface that is smaller in area than the first surface, the pair of lid bodies that are joined to the exterior film, the electrode body or pseudo electrode body, the pair of lid bodies, and spacers that contact the electrode body or the pseudo electrode body.
- the electrode body or the pseudo electrode body and the spacer are sealed by the exterior film and the pair of lids, the sum of the weight of the electrode body or the pseudo electrode body and the weight of the spacer is 500 g or more, and in the load-bearing test, only one of the lids that is joined to the exterior film among the elements that make up the virtual electricity storage device is placed on a first support stand with a height of 20 mm so that the first surface or the second surface is the lower surface, and only the other lid that is joined to the exterior film among the elements that make up the virtual electricity storage device is placed on a second support stand with a height of 20 mm, and after 5 minutes have elapsed since the virtual electricity storage device was placed on the first support stand and the second support stand, the maximum deflection in the direction of gravity of the portion of the exterior film that constitutes the lower surface of the exterior body is 5 mm or less.
- An exterior film according to a fourth aspect of the present invention is the exterior film according to any one of the first to third aspects, wherein the electricity storage device comprises an electrode body and an exterior body sealing the electrode body, the exterior body including the exterior film wrapping the electrode body, and a pair of lid bodies arranged on sides of the electrode body and sealed by being joined to the exterior film, and a virtual electricity storage device is manufactured using the exterior film, the virtual electricity storage device has a configuration similar to the electricity storage device, and includes a surface of the exterior body configured excluding the lid body, the surface being a first surface and a second surface having an area smaller than that of the first surface, the pair of lid bodies joined to the exterior film, the electrode body or pseudo electrode body, the pair of lid bodies, and a spacer in contact with the electrode body or the pseudo electrode body, the electrode body or the pseudo electrode body and the spacer are sealed by the exterior film and the pair of lid bodies, and in the virtual electricity storage device, an area of the first surface or the second surface constituting a bottom surface is S ( mm ), the sum of
- An exterior film according to a fifth aspect of the present invention is an exterior film according to any one of the first to fourth aspects, wherein the energy storage device comprises an electrode body and an exterior body sealing the electrode body, the exterior body including the exterior film wrapping the electrode body and a pair of lid bodies arranged on the sides of the electrode body and sealed by being joined to the exterior film, and when a load-bearing test is conducted on a hypothetical energy storage device manufactured using the exterior film, the hypothetical energy storage device has a configuration similar to the energy storage device, and includes a surface of the exterior body excluding the lid bodies, the surface being a first surface and a second surface having an area smaller than that of the first surface, the pair of lid bodies joined to the exterior film, the electrode body or pseudo electrode body, the pair of lid bodies, and a spacer in contact with the electrode body or the pseudo electrode body, and the exterior film and the front
- the pair of lids seal the electrode body or the pseudo electrode body and the spacer, and the sum of the weight of the electrode body or the pseudo electrode body and the weight of the space
- An electric storage device comprises an electrode body and an exterior body that seals the electrode body, the exterior body comprising an exterior film that wraps the electrode body and a lid that seals the electrode body together with the exterior film, the exterior film comprising at least a base material layer, a barrier layer, and a heat-sealable resin layer in this order, the thickness of the barrier layer being greater than 40 ⁇ m and less than 200 ⁇ m, and the bending stiffness of the exterior film being 2.0 gf ⁇ cm2 /cm or more.
- a manufacturing method for an electricity storage device is a manufacturing method for an electricity storage device comprising an electrode body and an exterior body sealing the electrode body, the exterior body comprising an exterior film wrapping the electrode body and a lid body sealing the electrode body together with the exterior film, the exterior film comprising at least a base material layer, a barrier layer and a heat-sealable resin layer in this order, the barrier layer having a thickness of more than 40 ⁇ m and not more than 200 ⁇ m, and the exterior film having a bending stiffness of 2.0 gf ⁇ cm2 /cm or more.
- the manufacturing method for the electricity storage device includes a step of wrapping the electrode body with the exterior film.
- the exterior film, electricity storage device, and method for manufacturing an electricity storage device according to the present invention can prevent the exterior film from bending significantly.
- FIG. 1 is a perspective view of an electricity storage device according to an embodiment.
- 1B is a diagram showing a method for measuring the seal strength of a second sealing portion of the electricity storage device in FIG. 1A.
- 1B is a cross-sectional view showing a layer structure of an exterior film provided in the electricity storage device of FIG. 1A.
- FIG. 1B is a diagram showing a state in which an exterior film provided on the power storage device in FIG. 1A is unfolded.
- FIG. 1B is a perspective view of a lid provided in the electricity storage device of FIG. 1A.
- FIG. 6 . 7 is a diagram relating to a fourth step of the method for manufacturing the electricity storage device in FIG. 6 . 7 is a diagram relating to a fifth step of the method for manufacturing the electricity storage device in FIG. 6 . 7 is a diagram showing a sixth step of the method for manufacturing the electricity storage device in FIG. 6 . 7 is a diagram showing an eighth step of the method for manufacturing the electricity storage device in FIG. 6 . 1B is a cross-sectional view taken along line D11-D11 in FIG. 1A.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of a load-bearing test using a hypothetical power storage device. 13 is a cross-sectional view showing a state in which an exterior film of the hypothetical electricity storage device of FIG. 12 is bent.
- FIG. 13 is a cross-sectional view of a load-bearing test using a hypothetical power storage device. 13 is a cross-sectional view showing a state in which an exterior film of the hypothetical electricity storage device of FIG. 12 is bent.
- FIG. 2 is a diagram showing an example of a usage state of the power storage device in FIG. 1A .
- 1 is a table showing the specifications of exterior films of Examples and Comparative Examples.
- 1 is a table showing the measurement results of maximum deflection in a load test.
- 13 is a table showing calculation results of a parameter Y of a hypothetical power storage device in a load resistance test.
- FIG. 1A is a perspective view showing a schematic diagram of an electric storage device 10 according to an embodiment.
- FIG. 1B is a diagram showing a method for measuring the seal strength of the second sealing portion 80 of the electric storage device 10 of FIG. 1A.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a layer structure of an exterior film 50 included in the electric storage device 10 of FIG. 1A.
- FIG. 3 is a diagram showing a state in which the exterior film 50 included in the electric storage device 10 of FIG. 1A is unfolded.
- FIG. 4 is a perspective view of a lid body 60 included in the electric storage device 10 of FIG. 1A.
- FIG. 1A is a perspective view showing a schematic diagram of an electric storage device 10 according to an embodiment.
- FIG. 1B is a diagram showing a method for measuring the seal strength of the second sealing portion 80 of the electric storage device 10 of FIG. 1A.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a layer structure of an exterior
- the direction of the arrow UD indicates the thickness direction of the electric storage device 10
- the direction of the arrow LR indicates the width direction of the electric storage device 10
- the direction of the arrow FB indicates the depth direction of the electric storage device 10.
- the directions indicated by the arrows UDLRFB are common to the following figures.
- the power storage device 10 includes an electrode body 20, an electrode terminal 30, and an exterior body 40.
- the electrode body 20 includes electrodes (positive and negative electrodes) constituting a power storage member such as a lithium ion battery, a capacitor, an all-solid-state battery, a semi-solid battery, a quasi-solid battery, a polymer battery, an all-resin battery, a lead-acid battery, a nickel-metal hydride battery, a nickel-cadmium battery, a nickel-iron battery, a nickel-zinc battery, a silver oxide-zinc battery, a metal-air battery, a polyvalent cation battery, or a capacitor, as well as a separator.
- the shape of the electrode body 20 is an approximately rectangular parallelepiped.
- approximately rectangular parallelepiped includes not only a perfect rectangular parallelepiped, but also a solid body that can be regarded as a rectangular parallelepiped by modifying the shape of a portion of the outer surface, for example.
- the shape of the electrode body 20 may be, for example, a cylinder or a polygonal prism.
- the power storage device 10 includes two electrode terminals 30.
- the electrode terminals 30 are metal terminals used for inputting and outputting electric power in the electrode body 20.
- One end of the electrode terminal 30 is electrically connected to an electrode (positive or negative) included in the electrode body 20.
- the other end of the electrode terminal 30 protrudes outward from, for example, an edge of the exterior body 40.
- the electrode terminal 30 may not protrude from the exterior body 40, as long as it is capable of inputting and outputting electric power to and from the electrode body 20.
- the lid body 60 described later is configured to include a conductive material, the lid body 60 may also function as the electrode terminal 30. In this case, the lid body 60 having the function of an electrode terminal may or may not protrude from the exterior body 40.
- the metal material constituting the electrode terminal 30 is, for example, aluminum, nickel, or copper.
- the electrode terminal 30 connected to the positive electrode is usually made of aluminum
- the electrode terminal 30 connected to the negative electrode is usually made of copper, nickel, or the like.
- the outermost layer of the electrode body 20 does not necessarily have to be an electrode, and may be, for example, a protective tape or a separator.
- the outer shape of the electrode body 20 is, for example, a rectangular parallelepiped.
- the exterior body 40 seals the electrode body 20.
- the exterior body 40 includes an exterior film 50 and a lid body 60.
- the exterior film 50 encases the electrode body 20.
- the exterior film 50 is wrapped around the electrode body 20.
- the lid body 60 is disposed on the side of the electrode body 20 in the FB direction.
- the electrode body 20 may be housed inside the exterior film 50 configured in a cylindrical shape so that openings are formed at both ends in the FB direction, and the openings may be closed by the lid body 60.
- the electrode body 20 connected to the lid body 60 may be housed inside the exterior film 50 configured in a cylindrical shape so that openings are formed, and the openings may be closed by the lid body 60.
- the exterior body 40 has a pair of first surfaces 41A, 41B and a pair of second surfaces 42A, 42B.
- the pair of first surfaces 41A, 41B are substantially the same size.
- the pair of second surfaces 42A, 42B are substantially the same size.
- the pair of first surfaces 41A, 41B have a larger area than the pair of second surfaces 42A, 42B.
- the pair of lid bodies 60 are respectively disposed on the sides of the electrode body 20 so as to close the pair of openings. Note that in this embodiment, the first surfaces 41A, 41B and the second surfaces 42A, 42B are the surfaces of the exterior body 40 excluding the lid bodies 60.
- a storage section for example, there is a method of forming a storage section (recess) in the exterior film 50 through cold forming to accommodate the electrode body 20.
- the exterior body 40 seals the electrode body 20 by wrapping the exterior film 50 around the electrode body 20, so that the electrode body 20 can be easily sealed regardless of the thickness of the electrode body 20.
- the exterior film 50 is wrapped so as to contact the outer surface of the electrode body 20.
- the exterior film 50 is wrapped so as to contact the outer surface of the electrode body 20.
- the exterior film 50 is, for example, a laminate (laminate film) having a base layer 51, a barrier layer 52, and a heat-sealable resin layer 53 in this order.
- the exterior film 50 may be composed of a laminate having at least a barrier layer 52 and a heat-sealable resin layer 53 in this order.
- the base layer 51 is a layer that is provided as necessary, and the side of the barrier layer 52 opposite to the heat-sealable resin layer 53 side is the outermost layer side, and the heat-sealable resin layer 53 is the innermost layer.
- the exterior film 50 is configured to be suppressed from bending significantly even when the load of the electrode body 20 is applied.
- the thickness of the exterior film 50 is preferably 100 ⁇ m or more, more preferably 110 ⁇ m or more, more preferably 120 ⁇ m or more, even more preferably 140 ⁇ m or more, and even more preferably 155 ⁇ m or more.
- the exterior film 50 may have an innermost layer and an outermost layer that are heat-sealable resin layers 53. In this case, the exterior film 50 may encase the electrode body 20 and the lid body 60 by joining the outermost layer and the innermost layer.
- the substrate layer 51 included in the exterior film 50 is a layer for imparting heat resistance to the exterior film 50 and suppressing the occurrence of pinholes that may occur during processing or distribution.
- the substrate layer 51 is composed of, for example, at least one layer of a stretched polyester resin layer and a stretched polyamide resin layer.
- the barrier layer 52 can be protected during processing of the exterior film 50 and breakage of the exterior film 50 can be suppressed.
- the stretched polyester resin layer is preferably a biaxially stretched polyester resin layer
- the stretched polyamide resin layer is preferably a biaxially stretched polyamide resin layer.
- the stretched polyester resin layer is more preferably a biaxially stretched polyethylene terephthalate (PET) film
- the stretched polyamide resin layer is more preferably a biaxially stretched nylon (ONy) film.
- the substrate layer 51 may be composed of both a stretched polyester resin layer and a stretched polyamide resin layer. From the standpoint of film strength, the thickness of the base layer 51 is preferably, for example, 5 to 300 ⁇ m, and more preferably 5 to 150 ⁇ m.
- the barrier layer 52 is a layer that at least prevents the intrusion of moisture.
- the barrier layer 52 is bonded to the base layer 51 via, for example, an adhesive layer 54.
- Examples of the barrier layer 52 include metal foil, vapor deposition film, and resin layer having barrier properties.
- the vapor deposition film examples include metal vapor deposition film, inorganic oxide vapor deposition film, and carbon-containing inorganic oxide vapor deposition film
- the resin layer examples include fluorine-containing resins such as polyvinylidene chloride, polymers mainly composed of chlorotrifluoroethylene (CTFE), polymers mainly composed of tetrafluoroethylene (TFE), polymers having fluoroalkyl groups, and polymers mainly composed of fluoroalkyl units, and ethylene-vinyl alcohol copolymers.
- CTFE chlorotrifluoroethylene
- TFE tetrafluoroethylene
- the barrier layer 52 examples include resin films having at least one layer of these vapor deposition films and resin layers. The barrier layer 52 may be provided in multiple layers.
- the barrier layer 52 includes a layer composed of a metal material.
- the metal material constituting the barrier layer 52 include aluminum, aluminum alloys, titanium, titanium alloys, steel (including stainless steel), copper, copper alloys, nickel, nickel alloys, magnesium, magnesium alloys, niobium, and iron.
- the metal foil preferably includes at least one of an aluminum alloy foil and a stainless steel foil.
- the layer made of the above-mentioned metal material may contain recycled metal material.
- recycled metal material include recycled aluminum, aluminum alloy, titanium, titanium alloy, steel (including stainless steel), copper, copper alloy, nickel, nickel alloy, magnesium, magnesium alloy, niobium, or iron. These recycled materials can be obtained by known methods.
- Recycled aluminum alloy material can be obtained by the manufacturing method described in WO 2022/092231.
- the barrier layer 52 may be made of only recycled material, or may be made of a mixture of recycled material and virgin material. Note that recycled metal material refers to metal material that has been made reusable by collecting, isolating, and refining various products used in the city and waste from manufacturing processes. Also, virgin metal material refers to new metal material refined from natural metal resources (raw materials) and is not recycled material.
- the soft aluminum alloy foil examples include aluminum alloy foils having a composition specified in JIS H4160:1994 A8021H-O, JIS H4160:1994 A8079H-O, JIS H4000:2014 A8021P-O, or JIS H4000:2014 A8079P-O. Silicon, magnesium, copper, manganese, etc. may be added as necessary. Softening can be performed by annealing or the like. From the viewpoint of improving the mechanical strength of the exterior film 50, it is more preferable that the aluminum alloy foil is a hard aluminum alloy foil composed of, for example, a work-hardened aluminum alloy.
- the hard aluminum alloy foil examples include aluminum alloy foils having a composition specified in JIS H4160:1994 A8021H-H18, JIS H4160:1994 A8079H-H18, JIS H4000:2014 A8021P-H14, or JIS H4000:2014 A8079P-H14.
- the aluminum alloy foil is preferably an aluminum alloy foil containing magnesium.
- the magnesium content is preferably 0.2 to 5.6% by mass, and more preferably 0.2 to 3.0% by mass.
- Examples of aluminum alloy foils containing magnesium include aluminum alloy foils having compositions specified in JIS H4000:2017 A5005P-O, JIS H4000:2017 A5050P-O, and JIS H4000:2017 A5052P-O.
- stainless steel foil examples include austenitic, ferritic, austenitic-ferritic, martensitic, and precipitation hardened stainless steel foils. From the viewpoint of providing an exterior film 50 with excellent formability, it is preferable that the stainless steel foil is made of austenitic stainless steel.
- austenitic stainless steels that make up the stainless steel foil include SUS304, SUS301, and SUS316L, with SUS304 being particularly preferred.
- the minimum thickness of the barrier layer 52 is more than 40 ⁇ m.
- the minimum thickness of the barrier layer 52 is preferably 50 ⁇ m or more, more preferably 60 ⁇ m or more, and even more preferably 80 ⁇ m or more.
- the maximum thickness of the barrier layer 52 is 200 ⁇ m.
- the maximum thickness of the barrier layer 52 is preferably 180 ⁇ m or less, more preferably 150 ⁇ m or less, and even more preferably 120 ⁇ m or less.
- the thickness range of the barrier layer 52 is more than 40 ⁇ m and not more than 200 ⁇ m.
- the preferred range of thickness of the barrier layer 52 is more than 40 ⁇ m and less than 180 ⁇ m, more than 40 ⁇ m and less than 150 ⁇ m, more than 40 ⁇ m and less than 120 ⁇ m, 50 ⁇ m or more and less than 200 ⁇ m, 50 ⁇ m or more and less than 180 ⁇ m, 50 ⁇ m or more and less than 150 ⁇ m, 50 ⁇ m or more and less than 120 ⁇ m, 60 ⁇ m or more and less than 200 ⁇ m, 60 ⁇ m or more and less than 180 ⁇ m, 60 ⁇ m or more and less than 150 ⁇ m, 60 ⁇ m or more and less than 120 ⁇ m, 80 ⁇ m or more and less than 200 ⁇ m, 80 ⁇ m or more and less than 180 ⁇ m, 80 ⁇ m or more and less than 180 ⁇ m, 80 ⁇ m or more and less than 180 ⁇ m, 80 ⁇ m or more and
- the barrier layer 52 when the barrier layer 52 is an aluminum foil, it is preferable that at least the surface opposite to the base layer 51 is provided with a corrosion-resistant film in order to prevent dissolution and corrosion.
- the barrier layer 52 may be provided with a corrosion-resistant film on both sides.
- the corrosion-resistant film refers to a thin film that is provided with corrosion resistance (e.g., acid resistance, alkali resistance, etc.) on the barrier layer 52 by performing, for example, hydrothermal conversion treatment such as boehmite treatment, chemical conversion treatment, anodizing treatment, plating treatment such as nickel or chromium, or corrosion prevention treatment by applying a coating agent on the surface of the barrier layer 52.
- the corrosion-resistant film means a film that improves the acid resistance of the barrier layer 52 (acid-resistant film), a film that improves the alkali resistance of the barrier layer 52 (alkali-resistant film), etc.
- the treatment for forming the corrosion-resistant film may be one type, or two or more types may be combined. In addition, it is possible to form not only one layer but also multiple layers. Furthermore, among these treatments, hydrothermal conversion treatment and anodizing treatment are treatments in which the metal foil surface is dissolved by a treatment agent to form metal compounds with excellent corrosion resistance. Note that these treatments may also be included in the definition of chemical conversion treatment. Also, if the barrier layer 52 has a corrosion-resistant coating, the corrosion-resistant coating is also included in the barrier layer 52.
- the corrosion-resistant coating prevents delamination between the barrier layer 52 (e.g., aluminum alloy foil) and the base layer 51 during molding of the exterior film 50, prevents dissolution and corrosion of the surface of the barrier layer 52 due to hydrogen fluoride produced by the reaction between the electrolyte and moisture, and in particular prevents dissolution and corrosion of aluminum oxide present on the surface of the barrier layer 52 when the barrier layer 52 is an aluminum alloy foil, and improves the adhesion (wettability) of the surface of the barrier layer 52, preventing delamination between the base layer 51 and the barrier layer 52 during heat sealing and between the base layer 51 and the barrier layer 52 during molding.
- the barrier layer 52 e.g., aluminum alloy foil
- the heat-sealable resin layer 53 is bonded to the barrier layer 52, for example, via an adhesive layer 55.
- the heat-sealable resin layer 53 included in the exterior film 50 is a layer that provides the exterior film 50 with heat-sealing sealability.
- Examples of the heat-sealable resin layer 53 include resin films made of polyester resins such as polyethylene terephthalate resins and polybutylene terephthalate resins, polyolefin resins such as polyethylene resins and polypropylene resins, or acid-modified polyolefin resins obtained by graft-modifying these polyolefin resins with an acid such as maleic anhydride. From the standpoint of sealability and strength, the thickness of the heat-sealable resin layer 53 is preferably, for example, 20 to 300 ⁇ m, and more preferably 40 to 150 ⁇ m.
- the exterior film 50 has one or more layers with a buffer function (hereinafter referred to as "buffer layer") outside the heat-sealable resin layer 53, and more preferably outside the barrier layer 52.
- the buffer layer may be laminated on the outside of the base layer 51, or the base layer 51 may also function as a buffer layer.
- the multiple buffer layers may be adjacent to each other, or may be laminated via the base layer 51, the barrier layer 52, etc.
- the material constituting the buffer layer can be selected from any material having cushioning properties.
- the material having cushioning properties is, for example, rubber, nonwoven fabric, or foam sheet.
- the rubber is, for example, natural rubber, fluororubber, or silicone rubber.
- the rubber hardness is preferably about 20 to 90.
- the material constituting the nonwoven fabric is preferably a material having excellent heat resistance.
- the lower limit of the thickness of the buffer layer is preferably 100 ⁇ m, more preferably 200 ⁇ m, and even more preferably 1000 ⁇ m.
- the upper limit of the thickness of the buffer layer is preferably 5000 ⁇ m, and even more preferably 3000 ⁇ m.
- the preferred range of thickness of the buffer layer is 100 ⁇ m to 5000 ⁇ m, 100 ⁇ m to 3000 ⁇ m, 200 ⁇ m to 5000 ⁇ m, 200 ⁇ m to 3000 ⁇ m, 1000 ⁇ m to 5000 ⁇ m, or 1000 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
- the most preferred range of thickness of the buffer layer is 1000 ⁇ m to 3000 ⁇ m.
- the lower limit of the buffer layer thickness is preferably 0.5 mm, and more preferably 1.0 mm.
- the upper limit of the buffer layer thickness is preferably 10 mm, and more preferably 5.0 mm, and more preferably 2.0 mm.
- the preferred ranges of the buffer layer thickness are 1.0 mm to 2.0 mm, 1.0 mm to 5.0 mm, 1.0 mm to 10 mm, 0.5 mm to 2.0 mm, 0.5 mm to 5.0 mm, and 0.5 mm to 10 mm.
- the buffer layer functions as a cushion, preventing the exterior film 50 from being damaged by impact when the energy storage device 10 is dropped or by handling during the manufacture of the energy storage device 10.
- the minimum value of the bending stiffness of the exterior film 50 is 2.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more.
- the minimum value of the bending stiffness of the exterior film 50 is preferably 3.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more, more preferably 4.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more, even more preferably 5.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more, and even more preferably 6.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more.
- the maximum value of the bending stiffness of the exterior film 50 is preferably 40 gf ⁇ cm 2 /cm or less.
- the maximum value of the bending stiffness of the exterior film 50 is more preferably 30 gf ⁇ cm 2 /cm or less, even more preferably 25 gf ⁇ cm 2 /cm or less, and even more preferably 20 gf ⁇ cm 2 /cm or less.
- Preferred ranges for the bending stiffness of the exterior film 50 are 2.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 40 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 2.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 30 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 2.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 25 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 2.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 20 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 3.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 40 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 3.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 30 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 3.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 25 gf ⁇ cm 2 /cm or less, 3.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more and 20 gf ⁇ cm 2
- the bending stiffness of the exterior film 50 is measured as follows.
- the exterior film 50 is cut into a rectangle with a width of 80 mm and a length of 20 mm to obtain a test sample.
- the width is the direction perpendicular to the flow direction during film formation of the exterior film 50, i.e., the transverse direction (TD).
- the length is the flow direction during film formation of the exterior film 50, i.e., the machine direction (MD).
- the bending stiffness (gf ⁇ cm2 /cm) of the obtained test samples at a temperature of 23°C and a relative humidity of 50% is measured using a commercially available bending stiffness measuring machine (pure bending tester (JTC-911BT, manufactured by SMT Corporation).
- the test sample is fixed to two clamps so that the 80 mm wide edge is aligned with the clamp axis direction.
- the measurement conditions are a curvature change rate of 0.1/cm ⁇ sec, clamp spacing of 1 cm, and maximum curvature of 2.5 cm -1 .
- the average bending stiffness of the five test samples is taken as the bending stiffness of the exterior film 50.
- the lid body 60 is, for example, plate-shaped and is made up of, for example, a resin material.
- "made up of a resin material” means that, when the entire material making up the lid body 60 is taken as 100% by mass, the resin material content is 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more.
- the material making up the lid body 60 can contain materials other than the resin material in addition to the resin material.
- resins include thermoplastic resins such as polyester, polyolefin, polyamide, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicone resin, and phenol resin, as well as modified versions of these resins.
- the resin material may be a mixture of these resins, a copolymer, or a modified version of a copolymer.
- the resin material is preferably a heat-sealable resin such as polyester or polyolefin, and more preferably polyolefin.
- the lid 60 may be molded by any molding method.
- the resin material contained in the material constituting the lid 60 is preferably an olefin-based random copolymer, more preferably contains a resin containing a polyolefin skeleton as a main component, even more preferably contains polyolefin as a main component, and even more preferably contains polypropylene as a main component.
- the polyolefin may be an acid-modified polyolefin.
- the resin material contained in the material constituting the lid 60 preferably contains multiple types of amide-based lubricants. Furthermore, the resin material contained in the material constituting the lid 60 preferably contains multiple types of amide-based lubricants that further contain unsaturated fatty acid amides in addition to saturated fatty acid amides.
- the resin material contained in the material constituting the lid 60 may be a polyolefin resin to which a propylene-based elastomer having a melting point higher than 150°C has been added.
- polyesters include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene naphthalate, polyethylene isophthalate, and copolymer polyesters.
- copolymer polyesters include copolymer polyesters in which ethylene terephthalate is the main repeating unit.
- polyethylene terephthalate is the main repeating unit and is polymerized with ethylene isophthalate
- polyethylene (terephthalate/isophthalate) polyethylene (terephthalate/adipate)
- polyethylene (terephthalate/sodium sulfoisophthalate) polyethylene (terephthalate/sodium isophthalate)
- polyethylene (terephthalate/phenyl-dicarboxylate) polyethylene (terephthalate/decanedicarboxylate).
- polybutylene terephthalate is the preferred resin material from the viewpoint of increasing heat resistance and pressure resistance.
- polyolefins include polyethylenes such as low-density polyethylene, medium-density polyethylene, high-density polyethylene, and linear low-density polyethylene; ethylene- ⁇ -olefin copolymers; polypropylenes such as homopolypropylene, block copolymers of polypropylene (e.g., block copolymers of propylene and ethylene), and random copolymers of polypropylene (e.g., random copolymers of propylene and ethylene); propylene- ⁇ -olefin copolymers; and ethylene-butene-propylene terpolymers.
- polyolefin resin is a copolymer, it may be a block copolymer or a random copolymer. Of these, polypropylene is preferred as the resin material because of its excellent heat fusion properties and electrolyte resistance.
- the resin as the resin material may contain a filler as necessary.
- fillers include glass beads, graphite, glass fiber, and carbon fiber.
- the melt mass flow rate of the resin material contained in the material constituting the lid body 60 is preferably in the range of 1 g/10 min to 100 g/10 min, and more preferably in the range of 5 g/10 min to 80 g/10 min.
- the melt mass flow rate is measured based on JIS K7210-1:2014.
- the measurement temperature for the melt mass flow rate is 230°C.
- the lid body 60 is composed of a conductive material.
- “Composed of a conductive material” means that, when the entire material constituting the lid body 60 is taken as 100% by mass, the content of the conductive material is 50% by mass or more, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and even more preferably 95% by mass or more.
- the material constituting the lid body 60 can contain, in addition to the conductive material, materials other than the conductive material.
- the conductive material constituting the lid body 60 is, for example, a metal material.
- the metal material constituting the lid body 60 is, for example, aluminum, an aluminum alloy, nickel, copper, or a copper alloy.
- the lid body 60 connected to the positive electrode is preferably made of aluminum or an aluminum alloy.
- the lid body 60 connected to the negative electrode is preferably made of nickel, copper, or a copper alloy.
- the material constituting the lid body 60 connected to the negative electrode may be copper plated with nickel.
- the material constituting the lid body 60 may include recycled metal materials.
- the lid body 60 is made of a conductive material, the lid body 60 also functions as the electrode terminal 30, so that the electrode terminal 30 can be omitted from the power storage device 10.
- the lid body 60 When the lid body 60 is composed of a conductive material, at least a portion of the lid body 60 may be coated with a coating.
- the lid body 60 may be joined to the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50 via the coating.
- the coating is preferably composed of a resin material.
- the definition of "composed of a resin material" with respect to the coating is the same as for the lid body 60.
- the lid body 60 When the lid body 60 is composed of a conductive material, the lid body 60 may be joined to the exterior film 50 via an adhesive film instead of a covering body.
- the adhesive film can be selected arbitrarily as long as it is a film that can bond the exterior film 50 and the lid body 60.
- the adhesive film is preferably a laminated film having at least a heat-sealable resin layer, a heat-resistant base material layer, and a heat-sealable resin layer in this order.
- the specifications for the heat-sealable resin layer of the adhesive film can be the same as those for the heat-sealable resin layer 53.
- the materials constituting the heat-sealable resin layers on both sides of the adhesive film may be the same or different materials, and are appropriately selected according to the materials constituting the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50 and the materials constituting the lid body 60.
- the material constituting the heat-sealable resin layer on the side of the adhesive film that is bonded to the lid body 60 is preferably an acid-modified polyolefin resin graft-modified with an acid such as maleic anhydride. It is preferable that the heat-sealing resin layer of the adhesive film on the side that is bonded to the exterior film 50 is made of the same material as the material that constitutes the heat-sealing resin layer 53 of the exterior film 50.
- the heat-resistant substrate layer may be any film made of a heat-resistant resin, such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polymethylpentene (registered trademark), polyacetal cyclic polyolefin, polyethylene, polypropylene, or other unstretched or stretched films.
- a heat-resistant resin such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polymethylpentene (registered trademark), polyacetal cyclic polyolefin, polyethylene, polypropylene, or other unstretched or stretched films.
- Polyethylene terephthalate is particularly preferred, as it is inexpensive and has high strength.
- the adhesive film preferably has adhesiveness.
- the adhesive film is disposed between the exterior film 50 and the lid 60 and the second sealing portion 100B (described later) is formed, the adhesive film is less likely to shift position relative to the lid 60 and the exterior film 50.
- an adhesive resin into the heat-sealable resin layer of the adhesive film, adhesiveness can be imparted to the adhesive film.
- the adhesive resin include amorphous polyolefins.
- amorphous polyolefins include amorphous polypropylene and copolymers of amorphous propylene and other ⁇ -olefins.
- the content of the adhesive resin in the base material constituting the heat-sealable resin is preferably 10 to 20% by weight or less.
- the lid body 60 has a first surface 61, a second surface 62, and a lid joint 63.
- the first surface 61 faces the electrode body 20.
- the second surface 62 is the surface opposite to the first surface 61.
- the lid joint 63 is connected to the first surface 61 and the second surface 62, and is joined to the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50.
- the lid joint 63 includes a first joint surface 63A, a second joint surface 63B, a third joint surface 63C, and a fourth joint surface 63D.
- the first joint surface 63A constitutes the upper surface of the lid body 60.
- the first joint surface 63A extends in a first direction (in this embodiment, the LR direction) when the lid body 60 is viewed from the front.
- the second joint surface 63B and the third joint surface 63C are connected to the first joint surface 63A, and constitute the side surfaces of the lid body 60.
- the second bonding surface 63B and the third bonding surface 63C extend in a second direction (UD direction in this embodiment) intersecting the first direction in a front view of the lid body 60.
- the first direction and the second direction are orthogonal in a front view of the lid body 60.
- the first direction and the second direction do not have to be orthogonal in a front view of the lid body 60.
- the fourth bonding surface 63D forms the lower surface of the lid body 60.
- the fourth bonding surface 63D extends in the first direction (LR direction in this embodiment) in a front view of the lid body 60.
- the lid body 60 When the lid body 60 is plate-shaped, it is preferable that the lid body 60 has a certain thickness in the FB direction so that deformation of the exterior body 40 is suppressed even when the power storage device 10 is arranged on top of each other. From another perspective, when the lid body 60 is plate-shaped, it is preferable that the lid joint 63 of the lid body 60 has a certain thickness in the FB direction so that the lid joint 63 of the lid body 60 and the exterior film 50 can be suitably joined when forming the second sealing portion 80.
- the minimum value of the thickness of the lid body 60 in the FB direction is 1.0 mm, more preferably 3.0 mm, and even more preferably 4.0 mm.
- the maximum value of the thickness of the lid body 60 in the FB direction is, for example, 20 mm, more preferably 15 mm, and even more preferably 10 mm.
- the maximum value of the thickness of the lid body 60 in the FB direction may be 20 mm or more.
- the preferred ranges for the thickness of the material constituting the lid body 60 are 1.0 mm to 20 mm, 1.0 mm to 15 mm, 1.0 mm to 10 mm, 3.0 mm to 20 mm, 3.0 mm to 15 mm, 3.0 mm to 10 mm, 4.0 mm to 20 mm, 4.0 mm to 15 mm, and 4.0 mm to 10 mm.
- the lid body 60 when the lid body 60 is described as being plate-shaped, this does not include a case in which the lid body 60 is composed only of a film as specified by the JIS (Japanese Industrial Standards) [Packaging Terminology] standard.
- the thickness of the lid body 60 may vary depending on the part of the lid body 60. When the thickness of the lid body 60 varies depending on the part, the thickness of the lid body 60 is the thickness of the thickest part.
- the lid joint portion 63 further includes boundaries 64, 65, 66, and 67.
- Boundary 64 is the boundary between the first joint surface 63A and the second joint surface 63B.
- Boundary 65 is the boundary between the first joint surface 63A and the third joint surface 63C.
- Boundary 66 is the boundary between the fourth joint surface 63D and the second joint surface 63B.
- Boundary 67 is the boundary between the fourth joint surface 63D and the third joint surface 63C.
- the shapes of the boundaries 64 to 67 may be angular, or may be rounded by applying R processing. In this embodiment, boundaries 64 to 67 are angular.
- the lid body 60 is formed with a through hole 60X into which the electrode terminal 30 is inserted.
- the through hole 60X penetrates the first surface 61 and the second surface 62.
- the electrode terminal 30 protrudes to the outside of the exterior body 40 through the through hole 60X formed in the lid body 60.
- a small gap between the through hole 60X of the lid body 60 and the electrode terminal 30 is filled with, for example, resin.
- the position from which the electrode terminal 30 protrudes to the outside can be selected arbitrarily.
- the electrode terminal 30 may protrude to the outside from a hole formed on any of the six surfaces of the exterior body 40.
- a small gap between the exterior body 40 and the electrode terminal 30 is filled with, for example, resin.
- the electrode terminal 30 may protrude from between the lid body 60 and the exterior film 50, or may protrude from the first sealing portion 70 described later.
- the lid body 60 and the electrode terminal 30 are provided as separate bodies, but the lid body 60 and the electrode terminal 30 may be formed integrally. Note that if the electrode terminal 30 does not protrude from the edge of the exterior body 40, the lid body 60 does not need to have a through hole 60X formed therein.
- the exterior film 50 is wrapped around the electrode body 20, and the facing surfaces of the exterior film 50 (thermally adhesive resin layers 53) are heat sealed to form the first sealing portion 70.
- the first sealed portion 70 is formed by heat sealing a portion including the first edge 50A and a portion including the second edge 50B of the exterior film 50 shown in FIG. 3.
- the first sealed portion 70 extends in the longitudinal direction of the exterior body 40.
- the position at which the first sealed portion 70 is formed in the exterior body 40 can be selected arbitrarily.
- the root 70X of the first sealed portion 70 is preferably located on the edge 43 at the boundary between the first surface 41A and the second surface 42A of the exterior body 40.
- the root 70X of the first sealed portion 70 may be located on any surface of the exterior body 40.
- the first sealed portion 70 protrudes outward from the electrode body 20 in a plan view.
- the first sealed portion 70 may be folded, for example, toward the second surface 42A of the exterior body 40, or toward the first surface 41A.
- the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50 and the lid joint 63 of the lid body 60 are joined by, for example, heat sealing to form the second sealing portion 80.
- the seal strength between the heat-sealable resin layer 53 of the exterior film 50 and the lid joint 63 of the lid body 60 may be referred to as the seal strength (joint strength) of the second sealing portion 100B.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is the seal strength between the heat-sealable resin layer 53 and the lid body 60 at the long side portion of the lid joint 63, i.e., the lid joint 63 extending in the LR (width) direction in FIG. 1A.
- the exterior film 50 and the lid body 60 can be joined by any method, such as welding.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is measured as follows. First, a cut is made in the portion of the exterior film 50 that constitutes the first surface 41A of the exterior body 40, and three strip-shaped members 41X, 41Y, 41Z (see the two-dot chain line in Figure 1B) are formed aligned in the LR direction. The width of the three strip-shaped members 41X, 41Y, 41Z in the LR direction is 15 mm. The ends of the strip-shaped members 41X, 41Y, 41Z are joined to the lid body 60 at the second sealing portion 80. The length of the lid body 60 in the LR direction is 45 mm or more.
- the seal strength of each of the strip-shaped members 41X, 41Y, 41Z is measured by pulling the end opposite the end joined to the lid body 60 upward in the UD direction (the direction opposite to the first surface 41B).
- the seal strength of the second sealing portion 80 is the average value of the seal strengths of the strip members 41X, 41Y, and 41Z.
- the obtained seal strengths are each divided by the arbitrary width X mm and multiplied by 15 to convert them to the seal strengths of the three strip members in a 15 mm width.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is the average value of the seal strengths of the three strip members converted to a 15 mm width. Note that when the lid body 60 is divided into multiple parts including long and short sides, the seal strength of the second sealing portion 80 is the seal strength at the long side of the lid joint portion 63 of the multiple parts.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is preferably 40 N/15 mm or more, more preferably 50 N/15 mm or more, more preferably 60 N/15 mm or more, even more preferably 70 N/15 mm or more, and even more preferably 85 N/15 mm or more.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is 40 N/15 mm or more, the electrode body 20 is favorably maintained in a sealed state by the exterior body 40 even if the energy storage device 10 is used for, for example, several years (less than 10 years).
- the seal strength of the second sealing portion 80 is 85 N/15 mm or more, the electrode body 20 is favorably maintained in a sealed state by the exterior body 40 even if the energy storage device 10 is used for, for example, 10 years or more.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is preferably 500N/15mm or less, more preferably 300N/15mm, and even more preferably 150N/15mm.
- Preferred ranges of the seal strength of the second sealing portion 80 are 40N/15mm to 500N/15mm, 50N/15mm to 500N/15mm, 60N/15mm to 500N/15mm, 70N/15mm to 500N/15mm, 85N/15mm to 500N/15mm, 40N/15mm to 300N/15mm, 50N/15mm to 300N/15mm, 60 N/15mm to 300N/15mm, 70N/15mm to 300N/15mm, 85N/15mm to 300N/15mm, 40N/15mm to 150N/15mm, 50N/15mm to 150N/15mm, 60N/15mm to 150N/15mm, 70N/15mm to 150N/15mm, or 85N/15mm to 150N/15mm.
- Manufacturing method of electricity storage device> 5 is a flowchart showing an example of a method for manufacturing the power storage device 10.
- the method for manufacturing the power storage device 10 includes, for example, a first step, a second step, a third step, a fourth step, a fifth step, a sixth step, a seventh step, and an eighth step.
- the first step to the eighth step are performed, for example, by a manufacturing device for the power storage device 10. At least a part of the first step to the eighth step may be performed by an operator.
- the first step to the eighth step are names of the steps in the method for manufacturing the power storage device 10 for convenience, and do not necessarily mean the order of the steps. The order of the following steps can be changed arbitrarily.
- the manufacturing device places a pair of lid units 60Z to which the electrode terminals 30 are joined, on the electrode body 20, and electrically connects the electrode terminals 30 and the electrode body 20.
- the lid body 60 may be joined to the electrode terminals 30 electrically connected to the electrode body 20.
- the second step of step S12 is performed after the first step.
- the manufacturing device wraps the electrode body 20 and the lid unit 60Z with the exterior film 50.
- an exterior film 50 having a larger area than the exterior film 50 of the finished electricity storage device 10 is used.
- the manufacturing device winds the exterior film 50 around the electrode body 20 and the lid body 60 while tension is applied to the exterior film 50, while restricting the movement of the electrode body 20 and the lid body 60 with the restricting means.
- the restricting means is, for example, a groove into which the electrode body 20 and the lid body 60 are fitted.
- the restricting means may be a device that applies an external force to the electrode body 20 and the lid body 60 so that the electrode body 20 and the lid body 60 do not move.
- the restricting means may be a device that applies a force to the electrode body 20 and the lid body 60 in the opposite direction to the direction in which the exterior film 50 is pulled.
- the regulating means may include a roller that runs over the exterior film 50 while the exterior film 50 is being pulled in order to remove wrinkles in the exterior film 50.
- the third process of step S13 is carried out after the second process.
- the manufacturing device forms a first FB-direction sealed portion 71 having an unsealed portion 71Z in the center. Note that the shaded area in FIG. 6 shows an example of the area where the first FB-direction sealed portion 71 is formed.
- the fourth step of step S14 is performed after the third step.
- the manufacturing equipment forms the second short side seal portion 82.
- the second short side seal portion 82 is a portion where the second joining surface 63B and the third joining surface 63C of the lid body 60 are heat sealed to the exterior film 50.
- the hatched portion in FIG. 7 shows an example of the area where the second short side seal portion 82 is formed.
- the fifth step of step S15 is performed after the fourth step.
- the manufacturing equipment forms a second long side seal portion 81.
- the second long side seal portion 81 is a portion where the first joining surface 63A and the fourth joining surface 63D of the lid body 60 are heat sealed to the exterior film 50.
- the hatched portion in FIG. 8 shows an example of the area where the second long side seal portion 81 is formed.
- the sixth step of step S16 is performed after the fifth step.
- the manufacturing equipment forms the first LR direction seal portion 72.
- the first LR direction seal portion 72 is formed so as to overlap partially with the first FB direction seal portion 71 in the portion including the side 43. Note that the shaded portion in FIG. 9 shows an example of the region where the first LR direction seal portion 72 is formed.
- Completion of the sixth step results in a gas pocket 300 having a larger area in a plan view than the first sealing portion 70 of the finished power storage device 10.
- the seventh step of step S17 is performed after the sixth step.
- the manufacturing device injects an electrolyte through the opening of the gas pocket 300.
- the gas pocket 300 is bonded at the edges including the opening to form a pocket sealing portion 310.
- an aging step is performed. Gas generated by the aging step is stored in the gas pocket 300.
- the gas stored in the gas pocket 300 is discharged through an opening formed by cutting a part of the gas pocket 300.
- the gas pocket 300 is cut, for example, along the dashed line XA shown in FIG. 10 to form an opening for discharging the gas.
- the eighth step of step S18 is performed after the seventh step and after the aging step is completed.
- the manufacturing device forms the first sealing portion 70.
- the first FB direction seal portion 71 may or may not be resealed.
- the inventor of the present application manufactured a virtual electric storage device 10X using the exterior film 50 and performed a load-bearing test on the virtual electric storage device 10X.
- the load-bearing test is performed in an environment with a temperature of 23° C. and a relative humidity of 50%.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line D11-D11 in FIG. 1. That is, FIG. 11 is a cross-sectional view of the power storage device 10.
- FIG. 12 is a cross-sectional view relating to a load-bearing test using a virtual power storage device 10X. As shown in FIG. 12, the virtual power storage device 10X has a similar configuration to the power storage device 10. In the following, for ease of explanation, the elements constituting the virtual power storage device 10X that are the same as the elements constituting the power storage device 10 are denoted by the same reference numerals and will be described.
- the differences between the virtual energy storage device 10 and the energy storage device 10 are as follows.
- the virtual energy storage device 10X has a pseudo electrode body 20X instead of the electrode body 20.
- the pseudo electrode body 20X is a block having the same outer shape as the electrode body 20.
- the material constituting the pseudo electrode body 20X is aluminum.
- the virtual energy storage device 10 may have the electrode body 20.
- the virtual energy storage device 10 does not have an electrode terminal 30.
- the virtual energy storage device 10 does not have an electrolyte inside the exterior body 40.
- the interior of the exterior body 40 of the virtual energy storage device 10 is not in a vacuum state.
- the lid body 60 of the virtual energy storage device 10 does not have a through hole 60X.
- a spacer 90 is disposed between the first surface 61 of the lid body 60 and the electrode body 20 or the pseudo electrode body 20X.
- the material constituting the spacer 90 is, for example, a resin material.
- the resin material is, for example, a thermoplastic resin such as polyester, polyolefin, polyamide, epoxy resin, acrylic resin, fluororesin, polyurethane, silicone resin, and phenol resin, or a modified product of these resins.
- the spacer 90 is a rectangular parallelepiped. The spacer 90 is in contact with the first surface 61 of the lid 60 and the electrode body 20 or the pseudo electrode body 20X, but is not bonded to the first surface 61 of the lid 60 and the electrode body 20 or the pseudo electrode body 20X.
- the specifications of the hypothetical power storage device 10X are as follows.
- the electrode body 20 or pseudo electrode body 20X has a FB dimension of 350 mm, a UD dimension of 30 mm, a LR dimension of 100 mm, and a weight of 2.3 kg.
- the electrode body 20 or pseudo electrode body 20X has a FB dimension of 580 mm, a UD dimension of 30 mm, a LR dimension of 100 mm, and a weight of 4.5 kg.
- the lid body 60 has a dimension of 5 mm in the FB direction, a dimension of 30 mm in the UD direction, a dimension of 100 mm in the LR direction, and a weight of 14 g.
- the spacer 90 has a dimension of 5 mm in the FB direction, a dimension of 15 mm in the UD direction, a dimension of 30 mm in the LR direction, and a weight of 2 g.
- the volume of one spacer 90 is smaller than the volume of one lid body 60.
- the static friction coefficient of the spacer 90 is 0.20 or more.
- the clearance CA between the first surface 61 of the lid 60 and the electrode body 20 or the pseudo electrode body 20X is 5 mm.
- the seal strength of the first sealing portion 70 is 150N/15mm.
- the seal strength of the second sealing portion 80 is 100N/15mm.
- the maximum deflection amount TX (mm) in the vertical direction of the portion of the exterior film 50 that constitutes the underside of the exterior body 40 is measured.
- the load of the electrode body 20 or pseudo electrode body 20X acts on the contact point PA with the corner of the lower surface of the electrode body 20 or pseudo electrode body 20X, and the central portion of the exterior film 50 in the FB direction bends starting from the contact point PA.
- the exterior film 50 bends the most in the center in the FB direction.
- the maximum amount of deflection TX can be calculated using the following formula (1) using the distances LA and LB.
- the distance LA in formula (1) is the height of the first support stand 110 and the second support stand 120, i.e., the vertical distance between the mounting surface 200 that faces the contact point PA and the exterior film 50.
- the distance LB is the distance between the most warped part of the exterior film 50 that constitutes the underside of the exterior body 40 and the mounting surface 200 five minutes after the hypothetical energy storage device 10X is placed on the first support stand 110 and the second support stand 120.
- the maximum deflection amount TX of the exterior film 50 is 5 mm or less.
- FIG. 14 is a diagram showing an example of the usage state of the power storage device 10.
- the power storage device 10 is used in such a manner that the first surfaces 41A, 41B and the second surfaces 42A, 42B, which have smaller areas than the second surfaces 42A, 42B, are in contact with the installation surface.
- the maximum deflection amount TX of the exterior film 50 is smaller when the second surfaces 42A, 42B are the bottom surfaces than when the first surfaces 41A, 41B are the bottom surfaces.
- the thickness of the barrier layer 52 is more than 40 ⁇ m and not more than 200 ⁇ m, and the bending stiffness of the exterior film 50 is 2.0 gf ⁇ cm 2 /cm or more. Therefore, the exterior film 50 is prevented from bending significantly.
- the above-mentioned embodiments are examples of possible forms of the exterior film, the electricity storage device, and the manufacturing method of the electricity storage device according to the present invention, and are not intended to limit the forms.
- the exterior film, the electricity storage device, and the manufacturing method of the electricity storage device according to the present invention may take forms different from those exemplified in the embodiments.
- One example is a form in which a part of the configuration of the embodiment is replaced, changed, or omitted, or a form in which a new configuration is added to the embodiment.
- modified embodiments are shown. Note that the following modified examples can be combined with each other as long as there is no technical contradiction.
- the exterior film 50 of the power storage device 10 may protrude outward from at least one of the two lid bodies 60 in the FB direction.
- the electrode body 20 is sealed by closing the portion of the exterior film 50 that protrudes outward from the lid body 60.
- the portion of the exterior film 50 that protrudes outward from the lid body 60 may be folded like a Gabeltop pouch or a brick pouch.
- the length of the electrode terminal in the FB direction is preferably such that it is exposed from the portion of the exterior film 50 that protrudes outward from the lid body 60.
- the exterior body 40 may not have one of the two lid bodies 60.
- the electrode body 20 in a portion of the exterior body 40 where the lid body 60 is omitted, the electrode body 20 is sealed by closing a portion of the exterior film 50 that protrudes outward beyond the electrode body 20.
- the portion of the exterior film 50 that protrudes outward beyond the electrode body 20 may be folded like a Gabeltop pouch or a brick pouch.
- the outer shape of the exterior body 40 can be changed as desired.
- the outer shape of the exterior body 40 may be a cylinder, a prism, or a cube.
- Figure 15 shows the specifications of the exterior film 50 of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.
- the base layer 51 is composed of a polyethylene terephthalate layer and a nylon layer.
- the base layer 51 is composed of only a polyethylene terephthalate layer.
- the base layer 51 is composed of only a nylon layer.
- aluminum is used as the material constituting the barrier layer 52.
- stainless steel is used as the material constituting the barrier layer 52.
- PPa is acid-modified polypropylene
- PP is polypropylene
- CPP unstretched polypropylene.
- FIG. 16 is a table showing the measurement results of the maximum deflection amount TX in the load-bearing test.
- the load-bearing test was carried out by manufacturing four hypothetical power storage devices 10X (types A to D) using the exterior films 50 of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3.
- types A and C the second surface 42A or the second surface 42B of the exterior body 40 is the bottom surface.
- types B and D the first surface 41A or the first surface 41B of the exterior body 40 is the bottom surface.
- the exterior film 50 of Examples 1 to 6 had a maximum deflection amount TX of 5.0 mm or less when either the first surface 41A, 41B or the second surface 42A, 42B of the hypothetical power storage device 10X was the bottom surface. It was also confirmed that, when the weight of the electrode body 20 is the same, the exterior film 50 of Examples 1 to 6 had a smaller maximum deflection amount TX when the second surface 42A, 42B of the hypothetical power storage device 10X was the bottom surface than when the first surface 41A, 41B of the hypothetical power storage device 10X was the bottom surface.
- FIG. 17 is a table showing the calculation results of the parameter Y in the formula (2). It was confirmed that the exterior films 50 of Examples 1 to 6 had a value of parameter Y of 5.0 mm or less regardless of whether the first surfaces 41A, 41B or the second surfaces 42A, 42B of the hypothetical power storage device 10X were the bottom surfaces. It was also confirmed that, for the exterior films 50 of Examples 1 to 6, when the weight of the electrode body 20 was the same, the value of parameter Y was smaller when the second surfaces 42A, 42B of the hypothetical power storage device 10X were the bottom surfaces than when the first surfaces 41A, 41B of the hypothetical power storage device 10X were the bottom surfaces.
- Electrode body 20 Pseudo electrode body 40: Exterior body 41A, 41B: First surface 42A, 42B: Second surface 50: Exterior film 51: Base material layer 52: Barrier layer 53: Thermally adhesive resin layer 60: Lid 90: Spacer 110: First support base 120: Second support base
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Abstract
外装フィルムは、蓄電デバイスの外装体として用いられる外装フィルムであって、少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備える。バリア層の厚さは、40μm超200μm以下である。外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である。
Description
本発明は、外装フィルム、この外装フィルムを備える蓄電デバイス、および、この蓄電デバイスの製造方法に関する。
特許文献1は、蓄電デバイスの一例を開示している。この蓄電デバイスは、電極体と、電極体を封止する外装体と、を備える。外装体は、電極体を包む外装フィルムと、外装フィルムと接合される蓋体と、を備える。この蓄電デバイスは、例えば、筒状に構成された外装フィルムの内部に電極体が収容され、筒状の外装フィルムの開口部が蓋体によって閉じられることによって製造される。蓋体の側面と外装フィルムとは、例えば、熱融着されることによって接合される。
近年、蓄電デバイスの大型化の要請にともない、蓄電デバイスに用いられる電極体の重量は、増加傾向にある。上記蓄電デバイスは、例えば、蓋体と外装フィルムとを接合する工程において、電極体の荷重が外装フィルムに作用し、外装フィルムがたわむことがある。このため、上記蓄電デバイスは、電極体が所望の位置からずれるおそれがある。
本発明は、大きくたわむことが抑制される外装フィルム、この外装フィルムを備える蓄電デバイス、および、この蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第1観点に係る外装フィルムは、蓄電デバイスの外装体として用いられる外装フィルムであって、少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備え、前記バリア層の厚さは、40μm超200μm以下であり、前記外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である。
本発明の第2観点に係る外装フィルムは、第1観点に係る外装フィルムであって、前記外装フィルムの厚さは、100μm以上である。
本発明の第3観点に係る外装フィルムは、第1観点または第2観点に係る外装フィルムであって、前記蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、前記電極体を包む前記外装フィルムと、前記電極体の側方に配置され、前記外装フィルムと接合されることによって前記電極体を封止する一対の蓋体と、を含み、前記外装フィルムを用いて製造した仮想の蓄電デバイスの耐荷重試験を実施した場合であって、前記仮想の蓄電デバイスは、前記蓄電デバイスに類似する構成を有し、前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、前記外装フィルムと接合される前記一対の蓋体と、前記電極体または疑似電極体と、前記一対の蓋体、および、前記電極体または前記疑似電極体と接触するスペーサとを有し、前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体または前記疑似電極体と、前記スペーサとが封止されており、前記電極体または前記疑似電極体の重量と、前記スペーサの重量との和は、500g以上であり、前記耐荷重試験では、前記第1面または前記第2面が下面となるように、前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された一方の前記蓋体のみを高さ20mmの第1支持台に載置し、かつ、前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された他方の前記蓋体のみを高さ20mmの第2支持台に載置し、前記仮想の蓄電デバイスを前記第1支持台および前記第2支持台に載置してから5分間経過した後に、前記外装フィルムのうちの前記外装体の前記下面を構成する部分の重力方向における最大たわみ量が5mm以下である。
本発明の第4観点に係る外装フィルムは、第1観点~第3観点のいずれか1つに係る外装フィルムであって、前記蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、前記電極体を包む前記外装フィルムと、前記電極体の側方に配置され、前記外装フィルムと接合されることによって前記電極体を封止する一対の蓋体と、を含み、前記外装フィルムを用いて仮想の蓄電デバイスを製造した場合であって、前記仮想の蓄電デバイスは、前記蓄電デバイスに類似する構成を有し、前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、前記外装フィルムと接合される前記一対の蓋体と、前記電極体または疑似電極体と、前記一対の蓋体、および、前記電極体または前記疑似電極体と接触するスペーサとを有し、前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体または前記疑似電極体と、前記スペーサとが封止されており、前記仮想の蓄電デバイスにおいて、底面を構成する前記第1面または前記第2面の面積をS(mm2)、前記電極体または前記疑似電極体の重量と、前記スペーサの重量との和をW(kg)、前記外装フィルムの曲げこわさをX(gf・cm2/cm)としたとき、以下の式によって算出されるパラメータYの値が5以下である。Y=-0.0000012・S・W・X+0.0000241・S・W。
本発明の第5観点に係る外装フィルムは、第1観点~第4観点のいずれか1つに係る外装フィルムであって、前記蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、前記電極体を包む前記外装フィルムと、前記電極体の側方に配置され、前記外装フィルムと接合されることによって前記電極体を封止する一対の蓋体と、を含み、前記外装フィルムを用いて製造した仮想の蓄電デバイスの耐荷重試験を実施した場合であって、前記仮想の蓄電デバイスは、前記蓄電デバイスに類似する構成を有し、前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、前記外装フィルムと接合される前記一対の蓋体と、前記電極体または疑似電極体と、前記一対の蓋体、および、前記電極体または前記疑似電極体と接触するスペーサとを有し、前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体または前記疑似電極体と、前記スペーサとが封止されており、前記電極体または前記疑似電極体の重量と、前記スペーサの重量との和は、500g以上であり、前記耐荷重試験では、前記第1面または前記第2面が下面となるように、前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された一方の前記蓋体のみを高さ20mmの第1支持台に載置し、かつ、前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された他方の前記蓋体のみを高さ20mmの第2支持台に載置し、前記仮想の蓄電デバイスを前記第1支持台および前記第2支持台に載置してから5分間経過した後に、前記外装フィルムのうちの前記外装体の前記下面を構成する部分の重力方向における最大たわみ量が前記第1面を前記下面とした場合よりも前記第2面を前記下面とした場合のほうが小さい。
本発明の第6観点に係る蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、前記電極体を包む外装フィルムと、前記外装フィルムとともに前記電極体を封止する蓋体と、を備え、前記外装フィルムは、少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備え、前記バリア層の厚さは、40μm超200μm以下であり、前記外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である。
本発明の第7観点に係る蓄電デバイスは、第6観点に係る蓄電デバイスであって、前記外装体は、前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、前記外装フィルムと接合される一対の前記蓋体と、を備え、前記蓄電デバイスは、前記一対の蓋体、および、前記電極体と接触するスペーサを有し、前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体と、前記スペーサとが封止されており、前記蓄電デバイスにおいて、底面を構成する前記第1面または前記第2面の面積をS(mm2)、前記電極体の重量と、前記スペーサの重量との和をW(kg)、前記外装フィルムの曲げこわさをX(gf・cm2/cm)としたとき、以下の式によって算出されるパラメータYの値が5以下である。Y=-0.0000012・S・W・X+0.0000241・S・W。
本発明の第8観点に係る蓄電デバイスの製造方法は、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、前記電極体を包む外装フィルムと、前記外装フィルムとともに前記電極体を封止する蓋体と、を備え、前記外装フィルムは、少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備え、前記バリア層の厚さは、40μm超200μm以下であり、前記外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である蓄電デバイスの製造方法である。前記蓄電デバイスの製造方法は、前記外装フィルムによって前記電極体を包む工程を含む。
本発明に関する外装フィルム、蓄電デバイス、および、蓄電デバイスの製造方法によれば、外装フィルムが大きくたわむことを抑制することができる。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスについて説明する。なお、本明細書において、「~」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、2~15mmとの表記は、2mm以上15mm以下を意味する。
[実施形態]
<1-1.蓄電デバイスの構成>
図1Aは、実施形態の蓄電デバイス10を模式的に示す斜視図である。図1Bは、図1Aの蓄電デバイス10の第2封止部80のシール強度の測定方法に関する図である。図2は、図1Aの蓄電デバイス10が備える外装フィルム50の層構成の一例を示す断面図である。図3は、図1Aの蓄電デバイス10が備える外装フィルム50を広げた状態の図である。図4は、図1Aの蓄電デバイス10が備える蓋体60の斜視図である。なお、図1Aにおいて、矢印UD方向は蓄電デバイス10の厚み方向を示し、矢印LR方向は蓄電デバイス10の幅方向を示し、矢印FB方向は、蓄電デバイス10の奥行方向を示す。矢印UDLRFBの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
<1-1.蓄電デバイスの構成>
図1Aは、実施形態の蓄電デバイス10を模式的に示す斜視図である。図1Bは、図1Aの蓄電デバイス10の第2封止部80のシール強度の測定方法に関する図である。図2は、図1Aの蓄電デバイス10が備える外装フィルム50の層構成の一例を示す断面図である。図3は、図1Aの蓄電デバイス10が備える外装フィルム50を広げた状態の図である。図4は、図1Aの蓄電デバイス10が備える蓋体60の斜視図である。なお、図1Aにおいて、矢印UD方向は蓄電デバイス10の厚み方向を示し、矢印LR方向は蓄電デバイス10の幅方向を示し、矢印FB方向は、蓄電デバイス10の奥行方向を示す。矢印UDLRFBの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
蓄電デバイス10は、電極体20と、電極端子30と、外装体40と、を備える。電極体20は、例えば、リチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池、半固体電池、擬固体電池、ポリマー電池、全樹脂電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、または、コンデンサー等の蓄電部材を構成する電極(正極および負極)ならびに、セパレータ等を含む。本実施形態では、電極体20の形状は、略直方体である。なお、「略直方体」とは、完全な直方体の他に、例えば、外面の一部の形状を修正することによって直方体とみなせるような立体を含む。電極体20の形状は、例えば、円柱または多角柱であってもよい。
本実施形態では、蓄電デバイス10は、2つの電極端子30を備える。電極端子30は、電極体20における電力の入出力に用いられる金属端子である。電極端子30の一方の端部は、電極体20に含まれる電極(正極または負極)に電気的に接続される。電極端子30の他方の端部は、例えば、外装体40の端縁から外側に突出する。なお、電極端子30は、電極体20の電力の入出力が可能であればよく、例えば、外装体40から突出していなくてもよい。後述する蓋体60が例えば、導電性材料を含んで構成される場合、蓋体60が電極端子30の機能を兼ねる場合があり、この場合、電極端子としての機能を有する蓋体60は、外装体40から突出してもよく、突出していなくてもよい。
電極端子30を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、または、銅等である。例えば、電極体20がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される電極端子30は、通常、アルミニウム等によって構成され、負極に接続される電極端子30は、通常、銅、ニッケル等によって構成される。なお、電極体20の最外層は、必ずしも電極である必要はなく、例えば、保護テープまたはセパレータであってもよい。電極体20の外郭形状は、例えば、直方体である。
外装体40は、電極体20を封止する。外装体40は、外装フィルム50および蓋体60を備える。外装フィルム50は、電極体20を包む。本実施形態では、外装フィルム50は、電極体20に巻き付けられる。蓋体60は、FB方向における電極体20の側方に配置される。別の例では、FB方向の両端部に開口部が形成されるように筒状に構成された外装フィルム50の内部に電極体20を収容し、開口部を蓋体60によって閉じてもよい。さらに別の例では、開口部が形成されるように筒状に構成された外装フィルム50の内部に蓋体60と接続された状態の電極体20を収容し、開口部を蓋体60によって閉じてもよい。
外装体40は、一対の第1面41A、41B、および、一対の第2面42A、42Bを有する。本実施形態では、一対の第1面41A、41Bは、実質的に同じ大きさである。本実施形態では、一対の第2面42A、42Bは、実質的に同じ大きさである。一対の第1面41A、41Bは、一対の第2面42A、42Bよりも面積が大きい。一対の蓋体60は、一対の開口部を閉じるように電極体20の側方にそれぞれ配置される。なお、本実施形態において、第1面41A、41B、および、第2面42A、42Bは、外装体40の面のうち、蓋体60を除いて構成される面である。
例えば、冷間成形を通じて外装フィルム50に電極体20を収容する収容部(窪み)を形成する方法がある。しかし、このような方法によって深い収容部を形成することは必ずしも容易ではない。冷間成形によって収納部(窪み)を深く(たとえば成形深さ15mm)形成しようとすると外装フィルム50にピンホールまたはクラックが発生し、電池性能の低下を招く可能性が高くなる。一方、外装体40は、外装フィルム50を電極体20に巻き付けることによって電極体20を封止しているため、電極体20の厚みに拘わらず容易に電極体20を封止することができる。なお、蓄電デバイス10の体積エネルギー密度を向上させるべく電極体20と外装フィルム50との間のデッドスペースを削減するためには、外装フィルム50が電極体20の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。また、全固体電池においては、電池性能を発揮させるために高い圧力を電池外面から均一に掛けることが必要とされている観点からも電極体20と外装フィルム50との間の空間を無くすことが必要とされるため、外装フィルム50が電極体20の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。
図2に示されるように、外装フィルム50は、例えば、基材層51、バリア層52、および、熱融着性樹脂層53をこの順に有する積層体(ラミネートフィルム)である。外装フィルム50は、少なくとも、バリア層52および熱融着性樹脂層53をこの順に備える積層体から構成されていてもよい。この積層体において、基材層51は必要に応じて設けられる層であり、バリア層52の熱融着性樹脂層53側とは反対側が最外層側になり、熱融着性樹脂層53は最内層になる。本実施形態では、外装フィルム50は、電極体20の荷重が作用した場合であっても、大きくたわむことが抑制されるように構成される。外装フィルム50が大きくたわむことを抑制する観点から、外装フィルム50の厚さは、100μm以上であることが好ましく、110μm以上であることがさらに好ましく、120μm以上であることがさらに好ましく、140μm以上であることがさらに好ましく、155μm以上であることがさらに好ましい。なお、外装フィルム50は、最内層および最外層が熱融着性樹脂層53であってもよい。この場合、外装フィルム50は、最外層と最内層とが接合されることによって、電極体20および蓋体60を包んでもよい。
外装フィルム50に含まれる基材層51は、耐熱性を外装フィルム50に付与し、加工または流通の際に起こり得るピンホールの発生を抑制するための層である。基材層51は、例えば、延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の少なくとも一層を含んで構成される。例えば、基材層51が延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の少なくとも一層を含むことにより、外装フィルム50の加工時にバリア層52を保護し、外装フィルム50の破断を抑制することができる。また、外装フィルム50の引張伸びを大きくする観点から、延伸ポリエステル樹脂層は二軸延伸ポリエステル樹脂層であることが好ましく、延伸ポリアミド樹脂層は二軸延伸ポリアミド樹脂層であることが好ましい。さらに、突刺強度または衝撃強度に優れる点から、延伸ポリエステル樹脂層は二軸延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムであることがより好ましく、延伸ポリアミド樹脂層は二軸延伸ナイロン(ONy)フィルムであることがより好ましい。なお、基材層51は、延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の両層を含んで構成されていてもよい。基材層51の厚さは、フィルム強度の点から、例えば5~300μmであることが好ましく、5~150μmであることがより好ましい。
バリア層52は、少なくとも水分の浸入を抑止する層である。バリア層52は、例えば、接着層54を介して基材層51と接合される。バリア層52としては、例えば、バリア性を有する金属箔、蒸着膜、樹脂層などが挙げられる。蒸着膜としては金属蒸着膜、無機酸化物蒸着膜、炭素含有無機酸化物蒸着膜などが挙げられ、樹脂層としてはポリ塩化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン(CTFE)を主成分としたポリマー類やテトラフルオロエチレン(TFE)を主成分としたポリマー類やフルオロアルキル基を有するポリマー、およびフルオロアルキル単位を主成分としたポリマー類などのフッ素含有樹脂、エチレンビニルアルコール共重合体などが挙げられる。また、バリア層52としては、これらの蒸着膜及び樹脂層の少なくとも1層を設けた樹脂フィルムなども挙げられる。バリア層52は、複数層設けてもよい。バリア層52は、金属材料により構成された層を含むことが好ましい。バリア層52を構成する金属材料としては、具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鋼(ステンレス鋼を含む)、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、マグネシウム、マグネシウム合金、ニオブ、または、鉄である。バリア層52を構成する材料として、金属箔として用いる場合には、金属箔は、アルミニウム合金箔、及びステンレス鋼箔の少なくとも一方を含むことが好ましい。
バリア層52において、前述した金属材料により構成された層は、金属材料のリサイクル材を含んでいてもよい。金属材料のリサイクル材としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、チタン合金、鋼(ステンレス鋼を含む)、銅、銅合金、ニッケル、ニッケル合金、マグネシウム、マグネシウム合金、ニオブ、または、鉄のリサイクル材が挙げられる。これらのリサイクル材は、それぞれ、公知の方法で入手できる。アルミニウム合金のリサイクル材は、例えば、国際公開第2022/092231号に記載の製造方法によって入手できる。バリア層52は、リサイクル材のみによって構成されてもよいし、リサイクル材とバージン材との混合材料によって構成されもよい。なお、金属材料のリサイクル材とは、いわゆる市中で使用された各種製品や、製造工程から出る廃棄物などを回収・単離・精製などを行って再利用可能な状態にした金属材料をいう。また、金属材料のバージン材とは、金属の天然資源(原材料)から精錬された新品の金属材料であって、リサイクル材でないものをいう。
アルミニウム合金箔は、外装フィルム50の成形性または追従性を向上させる観点から、例えば、焼きなまし処理済みのアルミニウム合金などにより構成された軟質アルミニウム合金箔であることがより好ましく、より成形性または追従性を向上させる観点から、鉄を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。鉄を含むアルミニウム合金箔(100質量%)において、鉄の含有量は、0.1~9.0質量%であることが好ましく、0.5~2.0質量%であることがより好ましい。鉄の含有量が0.1質量%以上であることにより、より優れた成形性を有する外装フィルム50を得ることができる。鉄の含有量が9.0質量%以下であることにより、より柔軟性に優れた外装フィルム50を得ることができる。軟質アルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-O、JIS H4160:1994 A8079H-O、JIS H4000:2014 A8021P-O、又はJIS H4000:2014 A8079P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。また必要に応じて、ケイ素、マグネシウム、銅、マンガンなどが添加されていてもよい。また軟質化は焼鈍処理などで行うことができる。外装フィルム50の機械強度を向上させる観点からは、アルミニウム合金箔は、例えば加工硬化済みのアルミニウム合金などにより構成された硬質アルミニウム合金箔であることがより好ましい。硬質アルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4160:1994 A8021H-H18、JIS H4160:1994 A8079H-H18、JIS H4000:2014 A8021P-H14、又はJIS H4000:2014 A8079P-H14で規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。外装フィルム50の機械強度を向上させる観点からは、アルミニウム合金箔は、マグネシウムを含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。マグネシウムを含むアルミニウム合金箔(100質量%)において、マグネシウムの含有量は、0.2~5.6質量%であることが好ましく、0.2~3.0質量%であることがより好ましい。マグネシウムを含むアルミニウム合金箔としては、例えば、JIS H4000:2017 A5005P-O、JIS H4000:2017 A5050P-O、JISH4000:2017 A5052P-Oで規定される組成を備えるアルミニウム合金箔が挙げられる。
また、ステンレス鋼箔としては、オーステナイト系、フェライト系、オーステナイト・フェライト系、マルテンサイト系、析出硬化系のステンレス鋼箔などが挙げられる。さらに成形性に優れた外装フィルム50を提供する観点から、ステンレス鋼箔は、オーステナイト系のステンレス鋼により構成されていることが好ましい。
ステンレス鋼箔を構成するオーステナイト系のステンレス鋼の具体例としては、SUS304、SUS301、SUS316Lなどが挙げられ、これら中でも、SUS304が特に好ましい。
外装フィルム50に電極体20の荷重が作用した場合であっても外装フィルム50が大きくたわむことを抑制する観点から、バリア層52の厚さの最小値は、40μm超である。バリア層52の厚さの最小値は、50μm以上であることが好ましく、60μm以上であることがさらに好ましく、80μm以上であることがさらに好ましい。電極体20および蓋体60を包んだ際の電極体20および蓋体60への追従性の観点から、バリア層52の厚さの最大値は、200μmである。バリア層52の厚さの最大値は、180μm以下であることが好ましく、150μm以下であることがさらに好ましく、120μm以下であることがさらに好ましい。バリア層52の厚さの範囲は、40μm超200μm以下である。バリア層52の厚さの好ましい範囲は、40μm超180μm以下、40μm超150μm以下、40μm超120μm以下、50μm以上200μm以下、50μm以上180μm以下、50μm以上150μm以下、50μm以上120μm以下、60μm以上200μm以下、60μm以上180μm以下、60μm以上150μm以下、60μm以上120μm以下、80μm以上200μm以下、80μm以上180μm以下、80μm以上150μm以下、または、80μm以上120μm以下である。
また、バリア層52がアルミニウム箔の場合は、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも基材層51と反対側の面に耐腐食性皮膜を備えていることが好ましい。バリア層52は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理をバリア層52の表面に行ない、バリア層52に耐腐食性(例えば耐酸性、耐アルカリ性など)を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜は、具体的には、バリア層52の耐酸性を向上させる皮膜(耐酸性皮膜)、バリア層52の耐アルカリ性を向上させる皮膜(耐アルカリ性皮膜)などを意味している。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、1種類を行なってもよいし、2種類以上を組み合わせて行なってもよい。また、1層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理および陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、バリア層52が耐腐食性皮膜を備えている場合、耐腐食性皮膜を含めてバリア層52とする。
耐腐食性皮膜は、外装フィルム50の成形時において、バリア層52(例えば、アルミニウム合金箔)と基材層51との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、バリア層52表面の溶解、腐食、特にバリア層52がアルミニウム合金箔である場合にバリア層52表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、バリア層52表面の接着性(濡れ性)を向上させ、ヒートシール時の基材層51とバリア層52とのデラミネーション防止、成形時の基材層51とバリア層52とのデラミネーション防止の効果を示す。
熱融着性樹脂層53は、例えば、接着層55を介してバリア層52と接合される。外装フィルム50に含まれる熱融着性樹脂層53は、外装フィルム50にヒートシールによる封止性を付与する層である。熱融着性樹脂層53としては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、または、これらのポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。熱融着性樹脂層53の厚さは、シール性および強度の点から、例えば20~300μmであることが好ましく、40~150μmであることがより好ましい。
外装フィルム50は、熱融着性樹脂層53よりも外側に、より好ましくは、バリア層52よりも外側に1または複数の緩衝機能を有する層(以下では、「緩衝層」という)を有していることが好ましい。緩衝層は、基材層51の外側に積層されてもよく、基材層51が緩衝層の機能を兼ね備えてもよい。外装フィルム50が複数の緩衝層を有する場合、複数の緩衝層は、隣接していてもよく、基材層51またはバリア層52等を介して積層されてもよい。
緩衝層を構成する材料は、クッション性を有する材料から任意に選択可能である。クッション性を有する材料は、例えば、ゴム、不織布、または、発泡シートである。ゴムは、例えば、天然ゴム、フッ素ゴム、または、シリコンゴムである。ゴム硬度は、20~90程度であることが好ましい。不織布を構成する材料は、耐熱性に優れる材料であることが好ましい。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、100μm、さらに好ましくは、200μm、さらに好ましくは、1000μmである。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、5000μm、さらに好ましくは、3000μmである。緩衝層の厚さの好ましい範囲は、100μm~5000μm、100μm~3000μm、200μm~5000μm、200μm~3000μm、1000μm~5000μm、または、1000μm~3000μmである。この中でも、緩衝層の厚さの範囲は、1000μm~3000μmが最も好ましい。
緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、0.5mm、さらに好ましくは、1.0mmである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、10mm、さらに好ましくは、5.0mm、さらに好ましくは、2.0mmである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの好ましい範囲は、1.0mm~2.0mm、1.0mm~5.0mm、1.0mm~10mm、0.5mm~2.0mm、0.5mm~5.0mm、0.5mm~10mmである。
外装フィルム50が緩衝層を有する場合、緩衝層がクッションとして機能するため、蓄電デバイス10が落下したときの衝撃、または、蓄電デバイス10の製造時のハンドリングによって、外装フィルム50が破損することが抑制される。
外装フィルム50に荷重が作用した場合であっても外装フィルム50が大きくたわむことを抑制する観点から、外装フィルム50の曲げこわさの最小値は、2.0gf・cm2/cm以上である。外装フィルム50の曲げこわさの最小値は、3.0gf・cm2/cm以上であることが好ましく、4.0gf・cm2/cm以上であることがさらに好ましく、5.0gf・cm2/cm以上であることがさらに好ましく、6.0gf・cm2/cm以上であることがさらに好ましい。電極体20および蓋体60を包んだ際の電極体20および蓋体60への追従性の観点から、外装フィルム50の曲げこわさの最大値は、40gf・cm2/cm以下であることが好ましい。外装フィルム50の曲げこわさの最大値は、30gf・cm2/cm以下であることがさらに好ましく、25gf・cm2/cm以下であることがさらに好ましく、20gf・cm2/cm以下であることがさらに好ましい。外装フィルム50の曲げこわさの好ましい範囲は、2.0gf・cm2/cm以上40gf・cm2/cm以下、2.0gf・cm2/cm以上30gf・cm2/cm以下、2.0gf・cm2/cm以上25gf・cm2/cm以下、2.0gf・cm2/cm以上20gf・cm2/cm以下、3.0gf・cm2/cm以上40gf・cm2/cm以下、3.0gf・cm2/cm以上30gf・cm2/cm以下、3.0gf・cm2/cm以上25gf・cm2/cm以下、3.0gf・cm2/cm以上20gf・cm2/cm以下、4.0gf・cm2/cm以上40gf・cm2/cm以下、4.0gf・cm2/cm以上30gf・cm2/cm以下、4.0gf・cm2/cm以上25gf・cm2/cm以下、4.0gf・cm2/cm以上20gf・cm2/cm以下、5.0gf・cm2/cm以上40gf・cm2/cm以下、5.0gf・cm2/cm以上30gf・cm2/cm以下、5.0gf・cm2/cm以上25gf・cm2/cm以下、5.0gf・cm2/cm以上20gf・cm2/cm以下、6.0gf・cm2/cm以上40gf・cm2/cm以下、6.0gf・cm2/cm以上30gf・cm2/cm以下、6.0gf・cm2/cm以上25gf・cm2/cm以下、または、6.0gf・cm2/cm以上20gf・cm2/cm以下である。外装フィルム50の曲げこわさは、次のように測定される。外装フィルム50を、幅80mm、長さ20mmの長方形に裁断して試験サンプルを得る。幅は、外装フィルム50の製膜時の流れ方向に垂直な方向、すなわち、TD(Transverse Direction)である。長さは、外装フィルム50の製膜時の流れ方向、すなわち、MD(Machine Direction)である。得られた試験サンプルについて、市販の曲げこわさ測定機(純曲げ試験機(株式会社エスエムテー社製、JTC?911BT)を用いて、温度23℃、相対湿度50%における曲げこわさ(gf・cm2/cm)を測定する。試験サンプルの幅80mmの端縁がクランプ軸方向と一致するように2本のクランプに固定する。測定条件は、曲率変化速度が、0.1/cm・秒、クランプ間隔が、1cm、最大曲率2.5cm-1である。5個の試験サンプルについての曲げこわさの平均値を外装フィルム50の曲げこわさとする。
蓋体60は、例えば、板状であり、例えば、樹脂材料を含んで構成される。ここで、「樹脂材料を含んで構成される」とは、蓋体60を構成する材料の全体を100質量%としたときに、樹脂材料の含有率が50質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であることをいうものとする。すなわち、蓋体60を構成する材料は、樹脂材料に加え、樹脂材料以外の材料を含有することができる。
樹脂の具体例としては、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、及びフェノール樹脂などの樹脂や、これらの樹脂の変性物等の熱可塑性樹脂が挙げられる。また、樹脂材料は、これらの樹脂の混合物であってもよいし、共重合物であってもよいし、共重合物の変性物であってもよい。樹脂材料は、これらの中でも、ポリエステル、ポリオレフィンなどの熱融着性樹脂であることが好ましく、ポリオレフィンがより好ましい。樹脂材料が樹脂である場合、蓋体60は、どのような成形方法で成形されてもよい。
蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、オレフィン系のランダム共重合体であることが好ましく、ポリオレフィン骨格を含む樹脂を主成分として含んでいることがさらに好ましく、ポリオレフィンを主成分として含んでいることがさらに好ましく、ポリプロピレンを主成分として含んでいることがさらに好ましい。ポリオレフィンは、酸変性ポリオレフィンであってもよい。蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、複数種類のアミド系滑剤が存在していることが好ましい。また、蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、飽和脂肪酸アミドに加えて、複数種類のアミド系滑剤が不飽和脂肪酸アミドをさらに含むことが好ましい。蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料は、融点が150℃より高いプロピレン系エラストマーを添加したポリオレフィン樹脂であってもよい。
ポリエステルとしては、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエチレンイソフタレート、共重合ポリエステル等が挙げられる。また、共重合ポリエステルとしては、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体とした共重合ポリエステル等が挙げられる。具体的には、エチレンテレフタレートを繰り返し単位の主体としてエチレンイソフタレートと重合する共重合体ポリエステル(以下、ポリエチレン(テレフタレート/イソフタレート)にならって略す)、ポリエチレン(テレフタレート/アジペート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムスルホイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/ナトリウムイソフタレート)、ポリエチレン(テレフタレート/フェニル-ジカルボキシレート)、ポリエチレン(テレフタレート/デカンジカルボキシレート)等が挙げられる。樹脂材料は、これらの中でも、耐熱性及び耐圧性を高める観点から、ポリブチレンテレフタレートであることが好ましい。
また、ポリオレフィンとしては、具体的には、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等のポリエチレン;エチレン-αオレフィン共重合体;ホモポリプロピレン、ポリプロピレンのブロックコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのブロックコポリマー)、ポリプロピレンのランダムコポリマー(例えば、プロピレンとエチレンのランダムコポリマー)等のポリプロピレン;プロピレン-αオレフィン共重合体;エチレン-ブテン-プロピレンのターポリマー等が挙げられる。共重合体である場合のポリオレフィン樹脂は、ブロック共重合体であってもよく、ランダム共重合体であってもよい。樹脂材料は、これらの中でも、熱融着性及び耐電解液性に優れることから、ポリプロピレンが好ましい。
上記樹脂材料としての樹脂は、必要に応じてフィラーを含有してもよい。フィラーの具体例としては、ガラスビーズ、グラファイト、ガラス繊維、及びカーボン繊維等が挙げられる。樹脂材料としての樹脂が上記フィラーを含有することにより、蓋体60の温度変化に対する変形耐性を向上させることができる。
蓋体60を構成する材料に含まれる樹脂材料のメルトマスフローレートは、1g/10min~100g/10minの範囲に含まれることが好ましく、5g/10min~80g/10minの範囲に含まれることがさらに好ましい。メルトマスフローレートは、JIS K7210-1:2014に基づいて測定される。メルトマスフローレートの測定温度は、230℃である。
蓋体60は、導電性材料を含んで構成される。「導電性材料を含んで構成される」とは、蓋体60を構成する材料の全体を100質量%としたときに、導電性材料の含有率が50質量%以上、好ましくは80質量%以上、より好ましくは90質量%以上、さらに好ましくは95質量%以上であることをいうものとする。すなわち、蓋体60を構成する材料は、導電性材料に加え、導電性材料以外の材料を含有することができる。
蓋体60を構成する導電性材料は、例えば、金属材料である。蓋体60を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、アルムニウム合金、ニッケル、銅、または、銅合金である。例えば、電極体20がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される蓋体60は、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって構成されることが好ましい。負極に接続される蓋体60は、ニッケル、銅、または、銅合金によって構成されることが好ましい。負極に接続される蓋体60を構成する材料は、銅にニッケルめっきを施したものとしてもよい。蓋体60を構成する材料は、金属材料のリサイクル材を含んでいてもよい。蓋体60が導電性材料を含んで構成される場合、蓋体60が電極端子30としての機能を兼ねるため、蓄電デバイス10は、電極端子30を省略することもできる。
蓋体60が導電性材料を含んで構成される場合、蓋体60の少なくとも一部は、被覆体によって被覆されてもよい。蓋体60は、被覆体を介して外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と接合されてもよい。被覆体は、樹脂材料を含んで構成されることが好ましい。被覆体に関する「樹脂材料を含んで構成される」ことの定義は、蓋体60の場合と同様である。
蓋体60が導電性材料を含んで構成される場合、蓋体60は、被覆体に代えて接着性フィルムを介して外装フィルム50と接合されてもよい。接着性フィルムは、外装フィルム50と蓋体60とを接着できるフィルムであれば、任意に選択可能である。接着性フィルムは、少なくとも熱融着性樹脂層、耐熱性基材層、および、熱融着性樹脂層をこの順に有する積層フィルムであることが好ましい。接着性フィルムの熱融着性樹脂層に関する諸元は、熱融着性樹脂層53に関する諸元を適用できる。接着性フィルムの両側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、同種の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよく、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53を構成する材料、および、蓋体60を構成する材料に合わせて適宜選択される。接着性フィルムのうちの蓋体60と接着される側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、好ましくは、無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。接着性フィルムのうちの外装フィルム50と接着される側の熱融着性樹脂層は、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53を構成する材料と同種の材料を用いることが好ましい。
耐熱性基材層としては、耐熱性樹脂によって構成されるフィルムであればよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルペンテン(登録商標)、ポリアセタール環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の無延伸または延伸フィルムを用いることができる。なお、ポリエチレンテレフタレートは安価で強度が強く、特に好ましい。
接着性フィルムは、粘着性を有していることが好ましい。接着性フィルムが外装フィルム50と蓋体60との間に配置された状態で後述する第2封止部100Bを形成するときに、蓋体60および外装フィルム50に対する接着性フィルムの位置がずれにくい。接着性フィルムの熱融着性樹脂層に粘着性付与樹脂を含有させることによって、接着性フィルムに粘着性を付与することができる。粘着性付与樹脂としては、アモルファスポリオレフィンが挙げられる。アモルファスポリオレフィンとしては、例えば、アモルファスポリプロピレン、または、アモルファスプロピレンと他のα-オレフィンとの共重合体等が挙げられる。熱融着性樹脂を構成する母材に対する粘着性付与樹脂の含有量は、10~20重量%以下であることが好ましい。
図4に示されるように、蓋体60は、第1面61、第2面62、および、蓋接合部63を有する。第1面61は、電極体20と面する。第2面62は、第1面61と反対側の面である。蓋接合部63は、第1面61および第2面62と繋がり、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と接合される。蓋接合部63は、第1接合面63A、第2接合面63B、第3接合面63C、および、第4接合面63Dを含む。第1接合面63Aは、蓋体60の上面を構成する。第1接合面63Aは、蓋体60の正面視において、第1方向(本実施形態では、LR方向)に延びる。第2接合面63Bおよび第3接合面63Cは、第1接合面63Aと繋がり、蓋体60の側面を構成する。第2接合面63Bおよび第3接合面63Cは、蓋体60の正面視において、第1方向と交差する第2方向(本実施形態では、UD方向)に延びる。本実施形態では、蓋体60の正面視において、第1方向と第2方向とは、直交する。第1方向と第2方向とは、蓋体60の正面視において、直交していなくてもよい。第4接合面63Dは、蓋体60の下面を構成する。第4接合面63Dは、蓋体60の正面視において、第1方向(本実施形態では、LR方向)に延びる。
蓋体60が板状である場合、蓄電デバイス10が重ねて配置された場合であっても、外装体40が変形することが抑制されるように、蓋体60は、FB方向において、ある程度の厚さを有していることが好ましい。別の観点では、蓋体60が板状である場合、第2封止部80を形成する際に、蓋体60の蓋接合部63と外装フィルム50とを好適に接合できるように、蓋体60の蓋接合部63は、FB方向において、ある程度の厚さを有していることが好ましい。蓋体60のFB方向の厚さの最小値は、1.0mmであり、3.0mmがより好ましく、4.0mmがさらに好ましい。蓋体60のFB方向の厚さの最大値は、例えば、20mmであり、15mmがより好ましく、10mmがさらに好ましい。蓋体60のFB方向の厚さの最大値は、20mm以上であってもよい。蓋体60を構成する材料の厚さの好ましい範囲は、1.0mm~20mm、1.0mm~15mm、1.0mm~10mm、3.0mm~20mm、3.0mm~15mm、3.0mm~10mm、4.0mm~20mm、4.0mm~15mm、4.0mm~10mmである。本実施形態において、蓋体60が板状と表現される場合、蓋体60がJIS(日本工業規格)の[包装用語]規格によって規定されるフィルムのみによって構成される態様は含まれない。なお、蓋体60の厚さは、蓋体60の部位によって異なっていてもよい。蓋体60の厚さが部位によって異なる場合、蓋体60の厚さは、最も厚い部分の厚さである。
蓋接合部63は、境界64、65、66、67をさらに含む。境界64は、第1接合面63Aと第2接合面63Bとの境界である。境界65は、第1接合面63Aと第3接合面63Cとの境界である。境界66は、第4接合面63Dと第2接合面63Bとの境界である。境界67は、第4接合面63Dと第3接合面63Cとの境界である。境界64~67の形状は、角であってもよく、R加工が施されることによって丸みを帯びていてもよい。本実施形態では、境界64~67は、角である。
本実施形態では、蓋体60には、電極端子30が挿入される貫通孔60Xが形成される。貫通孔60Xは、第1面61および第2面62を貫通する。電極体20が収納された状態で電極端子30は、蓋体60に形成される貫通孔60Xを通って外装体40の外部に突出する。蓋体60の貫通孔60Xと電極端子30との僅かな隙間は、例えば、樹脂によって埋められる。なお、蓄電デバイス10において、電極端子30が外部に突出する位置は、任意に選択可能である。例えば、電極端子30は、外装体40が有する6面のうちいずれかの面に形成された孔から外部に突出していてもよい。この場合には、外装体40と電極端子30との間の僅かな隙間が、例えば、樹脂によって埋められる。電極端子30は、蓋体60と外装フィルム50との間から突出していてもよく、後述する第1封止部70から突出していてもよい。蓄電デバイス10においては、蓋体60と電極端子30とが別体として設けられているが、蓋体60と電極端子30とは一体的に形成されていてもよい。なお、電極端子30が外装体40の端縁から突出しない場合、蓋体60には、貫通孔60Xが形成されていなくてもよい。
本実施形態では、電極体20の周囲に外装フィルム50が巻き付けられた状態で、外装フィルム50の互いに向き合う面(熱融着性樹脂層53)同士がヒートシールされることによって、第1封止部70が形成される。
第1封止部70は、図3に示される外装フィルム50の第1縁50Aを含む部分と第2縁50Bを含む部分とがヒートシールされることによって形成される。第1封止部70は、外装体40の長手方向に延びる。外装体40において、第1封止部70が形成される位置は、任意に選択可能である。本実施形態では、第1封止部70の根本70Xは、外装体40の第1面41Aと第2面42Aとの境界の辺43上に位置することが好ましい。第1封止部70の根本70Xは、外装体40の任意の面上に位置していてもよい。本実施形態では、第1封止部70は、平面視において、電極体20よりも外側に張り出している。第1封止部70は、例えば、外装体40の第2面42Aに向けて折り畳まれていてもよく、第1面41Aに向けて折り畳まれていてもよい。
本実施形態では、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と蓋体60の蓋接合部63とが例えば、ヒートシールによって接合されることによって、第2封止部80が形成される。以下では、外装フィルム50の熱融着性樹脂層53と蓋体60の蓋接合部63とのシール強度を、第2封止部100Bのシール強度(接合強度)と称する場合がある。なお、第2封止部80のシール強度は、蓋接合部63のうちの長辺の部分、すなわち、図1AにおけるLR(幅)方向に延びる蓋接合部63における熱融着性樹脂層53と蓋体60とのシール強度である。なお、外装フィルム50と蓋体60とは、溶接等の任意の方法で接合することができる。
第2封止部80のシール強度は、次のように測定される。まず、外装フィルム50のうちの外装体40の第1面41Aを構成している部分に切れ込みを形成し、LR方向に並ぶ3つの帯状部材41X、41Y、41Z(図1Bの二点鎖線参照)を形成する。3つの帯状部材41X、41Y、41ZのLR方向における幅は、15mmである。帯状部材41X、41Y、41Zの端部は、第2封止部80において、蓋体60と接合されている。蓋体60のLR方向の長さは、45mm以上である。次に帯状部材41X、41Y、41Zのうちの蓋体60と接合されている端部と反対側の端部をUD方向における上方(第1面41Bと反対の方向)に引っ張ることによって、帯状部材41X、41Y、41Zのシール強度をそれぞれ測定する。本実施形態では、第2封止部80のシール強度は、帯状部材41X、41Y、41Zのシール強度の平均値である。蓋体60のLR方向の長さが45mm未満である場合、15mm未満である任意の幅Xmmの3つの帯状部材を形成し、蓋体60のLR方向の長さが45mm以上であると同様の方法によって3つの帯状部材のシール強度を測定する。得られたシール強度をそれぞれ任意の幅Xmmで除し、15を乗ずることによって、15mm幅における3つの帯状部材のシール強度にそれぞれ換算する。第2封止部80のシール強度は、15mm幅に換算された3つの帯状部材のシール強度の平均値である。なお、蓋体60が、長辺および短辺を含む複数のパーツに分割されている場合の第2封止部80のシール強度は、複数のパーツの蓋接合部63のうちの長辺の部分におけるシール強度である。
外装体40によって電極体20が密封された状態を好適に維持する観点から、第2封止部80のシール強度は、好ましくは、40N/15mm以上、さらに好ましくは、50N/15mm以上、さらに好ましくは、60N/15mm以上、さらに好ましくは、70N/15mm以上、さらに好ましくは、85N/15mm以上である。第2封止部80のシール強度が40N/15mm以上である場合、蓄電デバイス10を、例えば、数年間(10年未満)使用しても、外装体40によって電極体20が密封された状態が好適に維持される。第2封止部80のシール強度が85N/15mm以上である場合、蓄電デバイス10を、例えば、10年以上使用しても、外装体40によって電極体20が密封された状態が好適に維持される。第2封止部80のシール強度は、好ましくは、500N/15mm以下、さらに好ましくは、300N/15mm、さらに好ましくは、150N/15mmである。第2封止部80のシール強度の好ましい範囲は、40N/15mm~500N/15mm、50N/15mm~500N/15mm、60N/15mm~500N/15mm、70N/15mm~500N/15mm、85N/15mm~500N/15mm、40N/15mm~300N/15mm、50N/15mm~300N/15mm、60N/15mm~300N/15mm、70N/15mm~300N/15mm、85N/15mm~300N/15mm、40N/15mm~150N/15mm、50N/15mm~150N/15mm、60N/15mm~150N/15mm、70N/15mm~150N/15mm、または、85N/15mm~150N/15mmである。
<1-2.蓄電デバイスの製造方法>
図5は、蓄電デバイス10の製造方法の一例を示すフローチャートである。蓄電デバイス10の製造方法は、例えば、第1工程、第2工程、第3工程、第4工程、第5工程、第6工程、第7工程、および、第8工程を含む。第1工程~第8工程は、例えば、蓄電デバイス10の製造装置によって実施される。第1工程~第8工程の少なくとも一部は、作業者によって実施されてもよい。なお、第1工程~第8工程は、蓄電デバイス10の製造方法の各工程の名称を便宜的に規定したものであって、各工程の順序を必ずしも意味するものではない。以下の各工程の順序は、任意に変更可能である。
図5は、蓄電デバイス10の製造方法の一例を示すフローチャートである。蓄電デバイス10の製造方法は、例えば、第1工程、第2工程、第3工程、第4工程、第5工程、第6工程、第7工程、および、第8工程を含む。第1工程~第8工程は、例えば、蓄電デバイス10の製造装置によって実施される。第1工程~第8工程の少なくとも一部は、作業者によって実施されてもよい。なお、第1工程~第8工程は、蓄電デバイス10の製造方法の各工程の名称を便宜的に規定したものであって、各工程の順序を必ずしも意味するものではない。以下の各工程の順序は、任意に変更可能である。
ステップS11の第1工程では、製造装置は、電極端子30が接合された一対の蓋ユニット60Zを電極体20に対して配置し、電極端子30と電極体20とを電気的に接続する。なお、第1工程においては、電極体20と電気的に接続された電極端子30に対して、蓋体60を接合してもよい。
ステップS12の第2工程は、第1工程よりも後に実施される。第2工程では、製造装置は、電極体20および蓋ユニット60Zを外装フィルム50によって包む。なお、第2工程においては、後述するガスポケット300を形成するために、完成品の蓄電デバイス10が有する外装フィルム50よりも面積の大きい外装フィルム50が用いられる。第2工程では、製造装置は、規制手段によって電極体20および蓋体60の移動を規制しつつ、外装フィルム50にテンションが作用した状態で外装フィルム50を電極体20および蓋体60に巻き付ける。規制手段は、例えば、電極体20および蓋体60が嵌め込まれる溝である。規制手段は、電極体20および蓋体60が移動しないように、電極体20および蓋体60に外力を作用させる装置であってもよい。規制手段は、外装フィルム50が引っ張られる方向と反対方向の力を電極体20および蓋体60に作用させる装置であってもよい。なお、規制手段は、外装フィルム50のしわを取り除くために、外装フィルム50が引っ張られている状態において、外装フィルム50上を走行するローラーを含んでいてもよい。
ステップS13の第3工程は、第2工程よりも後に実施される。図6に示されるように、第3工程では、製造装置は、中央に未シール部71Zを有する第1FB方向シール部71を形成する。なお、図6における斜線部分は、第1FB方向シール部71が形成される領域の一例を示している。
ステップS14の第4工程は、第3工程よりも後に実施される。図7に示されるように、第4工程では、製造装置は、第2短辺シール部82を形成する。第2短辺シール部82は、蓋体60の第2接合面63Bおよび第3接合面63Cと、外装フィルム50とがヒートシールされた部分である。なお、図7における斜線部分は、第2短辺シール部82が形成される領域の一例を示している。
ステップS15の第5工程は、第4工程よりも後に実施される。図8に示されるように、第5工程では、製造装置は、第2長辺シール部81を形成する。第2長辺シール部81は、蓋体60の第1接合面63Aおよび第4接合面63Dと、外装フィルム50とがヒートシールされた部分である。なお、図8における斜線部分は、第2長辺シール部81が形成される領域の一例を示している。
ステップS16の第6工程は、第5工程よりも後に実施される。図9に示されるように、第6工程では、製造装置は、第1LR方向シール部72を形成する。第6工程においては、辺43を含む部分おいて、第1FB方向シール部71と一部重畳するように第1LR方向シール部72が形成される。なお、図9における斜線部分は、第1LR方向シール部72が形成される領域の一例を示している。第6工程が完了することによって、完成品の蓄電デバイス10が備える第1封止部70よりも平面視における面積が大きいガスポケット300が完成する。
ステップS17の第7工程は、第6工程よりも後に実施される。第7工程では、製造装置は、ガスポケット300の開口を介して電解液を注入する。図10に示されるように、電解液が注入された後、ガスポケット300は、開口を含む縁が接合されることによって、ポケット封止部310が形成される。第7工程の後にエージング工程が実施される。エージング工程によって発生したガスは、ガスポケット300に溜められる。ガスポケット300に溜められたガスは、ガスポケット300の一部が切断されることによって形成された開口を介して排出される。ガスポケット300は、例えば、図10に示される一点鎖線XAに沿って切断されることによって、ガスを排出する開口が形成される。
ステップS18の第8工程は、第7工程よりも後、かつ、エージング工程が完了した後に実施される。第8工程では、製造装置は、第1封止部70を形成する。第8工程においては、第1FB方向シール部71は、再度シールされてもよく、再度シールされなくてもよい。
<1-3.仮想の蓄電デバイスの耐荷重試験>
近年、蓄電デバイス10の大型化の要請によって、電極体20の重量が増加傾向にある。このため、外装フィルム50に電極体20の荷重が作用し、外装フィルム50がたわむことがある。典型的な例では、蓄電デバイス10の製造方法の第3工程~第6工程等の第1封止部70および第2封止部80を形成する工程において、電極体20の荷重が外装フィルム50のうちの外装体40の底面を構成する部分に作用し、外装フィルム50に大きなたわみが発生する可能性が高いと考えられる。本願発明者は、外装フィルム50を用いて仮想の蓄電デバイス10Xを製造し、仮想の蓄電デバイス10Xの耐荷重試験を実施した。なお、耐荷重試験は、温度23℃、相対湿度50%の環境下で実施される。
近年、蓄電デバイス10の大型化の要請によって、電極体20の重量が増加傾向にある。このため、外装フィルム50に電極体20の荷重が作用し、外装フィルム50がたわむことがある。典型的な例では、蓄電デバイス10の製造方法の第3工程~第6工程等の第1封止部70および第2封止部80を形成する工程において、電極体20の荷重が外装フィルム50のうちの外装体40の底面を構成する部分に作用し、外装フィルム50に大きなたわみが発生する可能性が高いと考えられる。本願発明者は、外装フィルム50を用いて仮想の蓄電デバイス10Xを製造し、仮想の蓄電デバイス10Xの耐荷重試験を実施した。なお、耐荷重試験は、温度23℃、相対湿度50%の環境下で実施される。
図11は、図1のD11-D11線に沿う断面図である。すなわち、図11は、蓄電デバイス10の断面図である。図12は、仮想の蓄電デバイス10Xを用いた耐荷重試験に関する断面図である。図12に示されるように、仮想の蓄電デバイス10Xは、蓄電デバイス10と類似する構成を有する。以下では、説明の便宜上、仮想の蓄電デバイス10Xを構成する要素のうち、蓄電デバイス10を構成する要素と同じ要素には、同じ符号を付して説明する。
仮想の蓄電デバイス10と蓄電デバイス10の相違点は、次のとおりである。仮想の蓄電デバイス10Xは、電極体20に代えて疑似電極体20Xを有する。疑似電極体20Xは、電極体20と同じ外郭形状を有するブロックである。疑似電極体20Xを構成する材料は、アルミニウムである。なお、仮想の蓄電デバイス10は、電極体20を有していてもよい。仮想の蓄電デバイス10は、電極端子30を有さない。仮想の蓄電デバイス10は、外装体40の内部に電解液を有さない。仮想の蓄電デバイス10は、外装体40の内部が真空状態ではない。仮想の蓄電デバイス10の蓋体60は、貫通孔60Xを有さない。仮想の蓄電デバイス10Xは、蓋体60の第1面61と電極体20または疑似電極体20Xとの間にスペーサ90が配置されている。スペーサ90を構成する材料は、例えば、樹脂材料である。樹脂材料は、例えば、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミド、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂、ポリウレタン、珪素樹脂、及びフェノール樹脂などの樹脂、または、これらの樹脂の変性物等の熱可塑性樹脂である。スペーサ90は、直方体である。スペーサ90は、蓋体60の第1面61と電極体20または疑似電極体20Xと接触しているが、蓋体60の第1面61と電極体20または疑似電極体20Xと接合されていない。
仮想の蓄電デバイス10Xの諸元は、次のとおりである。
電極体20または疑似電極体20XのFB方向の寸法は、350mmであり、UD方向の寸法は、30mmであり、LR方向の寸法は、100mmであり、重量は、2.3kgである。別の例では、電極体20または疑似電極体20XのFB方向の寸法は、580mmであり、UD方向の寸法は、30mmであり、LR方向の寸法は、100mmであり、重量は、4.5kgである。
電極体20または疑似電極体20XのFB方向の寸法は、350mmであり、UD方向の寸法は、30mmであり、LR方向の寸法は、100mmであり、重量は、2.3kgである。別の例では、電極体20または疑似電極体20XのFB方向の寸法は、580mmであり、UD方向の寸法は、30mmであり、LR方向の寸法は、100mmであり、重量は、4.5kgである。
蓋体60のFB方向の寸法は、5mmであり、UD方向の寸法は、30mmであり、LR方向の寸法は、100mmであり、重量は、14gである。
スペーサ90のFB方向の寸法は、5mmであり、UD方向の寸法は、15mmであり、LR方向の寸法は、30mmであり、重量は、2gである。1つのスペーサ90の体積は、1つの蓋体60の体積よりも小さい。スペーサ90の静止摩擦係数は、0.20以上である。
蓋体60の第1面61と電極体20または疑似電極体20XとのクリアランスCAは、5mmである。
第1封止部70のシール強度は、150N/15mmである。第2封止部80のシール強度は、100N/15mmである。
耐荷重試験では、外装体40の第1面41A、41B、または、第2面42A、42Bが下面となるように、仮想の蓄電デバイス10Xを構成する要素のうち、外装フィルム50と接合された一方の蓋体60のみを設置面200からの高さ20mmの第1支持台110に載置する。また、仮想の蓄電デバイス10Xを構成する要素のうち、外装フィルム50と接合された他方の蓋体60のみを設置面200からの高さ20mmの第2支持台120に載置する。仮想の蓄電デバイス10Xを第1支持台110および第2支持台120に載置してから5分間経過した後に、外装フィルム50のうちの外装体40の下面を構成する部分の鉛直方向における最大たわみ量TX(mm)を測定する。
図13に示されるように、外装フィルム50は、電極体20または疑似電極体20Xの下面の角との接触点PAに電極体20または疑似電極体20Xの荷重が作用し、接触点PAを起点として、FB方向の中央部分がたわむ。典型程な例では、外装フィルム50は、FB方向の中央が最もたわむ。最大たわみ量TXは、距離LAおよび距離LBを用いた以下の式(1)によって算出することができる。
最大たわみ量TX(mm)=距離LA(mm)-距離LB(mm)・・・(1)
式(1)中の距離LAは、第1支持台110および第2支持台120の高さ、すなわち、接触点PAと対向する設置面200と外装フィルム50との鉛直方向の距離である。距離LBは、仮想の蓄電デバイス10Xを第1支持台110および第2支持台120に載置してから5分間経過した後に、外装フィルム50のうちの外装体40の下面を構成する部分の最もたわんだ部分と設置面200との距離である。
第1の観点では、外装フィルム50は、仮想の蓄電デバイス10Xを用いた耐荷重試験を実施した場合、測定される最大たわみ量TXが5mm以下であることが好ましい。
第2の観点では、仮想の蓄電デバイス10Xにおいて、底面を構成する第1面41A、41B、または、第2面42A、42Bの面積をS(mm2)、電極体20または疑似電極体20Xの重量と、スペーサ90の重量との和をW(kg)、外装フィルム50の曲げこわさをX(gf・cm2/cm)としたとき、外装フィルム50は、以下の式(2)によって算出されるパラメータYの値が5以下であることが好ましい。
Y=-0.0000012・S・W・X+0.0000241・S・W・・・(2)
図14は、蓄電デバイス10の使用状態の一例を示す図である。図14に示されるように、蓄電デバイス10は、典型的な例では、第1面41A、41B、および、第2面42A、42Bのうちの面積が小さい面である第2面42A、42Bが設置面と接触するように配置されて使用される。このため、第3の観点では、外装フィルム50は、仮想の蓄電デバイス10Xを用いた耐荷重試験を実施した場合、最大たわみ量TXが第1面41A、41Bを下面とした場合よりも第2面42A、42Bを下面とした場合のほうが小さいことが好ましい。
<1-4.外装フィルムの効果>
本実施形態の外装フィルム50によれば、バリア層52の厚さは、40μm超200μm以下であり、外装フィルム50の曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である。このため、外装フィルム50は、大きくたわむことが抑制される。
本実施形態の外装フィルム50によれば、バリア層52の厚さは、40μm超200μm以下であり、外装フィルム50の曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である。このため、外装フィルム50は、大きくたわむことが抑制される。
[2.変形例]
上記実施形態は本発明に関する外装フィルム、および、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する外装フィルム、および、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
上記実施形態は本発明に関する外装フィルム、および、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する外装フィルム、および、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
<2-1.第1変形例>
上記実施形態において、蓄電デバイス10の外装フィルム50は、FB方向において、2つの蓋体60の少なくとも一方よりも外側に張り出していてもよい。外装フィルム50のうちの蓋体60よりも外側に張り出した部分が閉じられることによって、電極体20は封止される。外装フィルム50のうちの蓋体60よりも張り出した部分は、ゲーベルトップ型のパウチ、または、ブリック型のパウチのように折り畳まれてもよい。第1変形例においては、FB方向における電極端子の長さは、外装フィルム50のうちの蓋体60よりも外側に張り出した部分から露出する程度の長さであることが好ましい。
上記実施形態において、蓄電デバイス10の外装フィルム50は、FB方向において、2つの蓋体60の少なくとも一方よりも外側に張り出していてもよい。外装フィルム50のうちの蓋体60よりも外側に張り出した部分が閉じられることによって、電極体20は封止される。外装フィルム50のうちの蓋体60よりも張り出した部分は、ゲーベルトップ型のパウチ、または、ブリック型のパウチのように折り畳まれてもよい。第1変形例においては、FB方向における電極端子の長さは、外装フィルム50のうちの蓋体60よりも外側に張り出した部分から露出する程度の長さであることが好ましい。
<2-2.第2変形例>
上記実施形態において、外装体40は、2つの蓋体60のうちの一方を有していなくてもよい。この変形例では、FB方向において、外装体40のうちの蓋体60が省略された部分では、外装フィルム50のうちの電極体20よりも外側に張り出した部分が閉じられることによって、電極体20は封止される。外装フィルム50のうちの電極体20よりも外側に張り出した部分は、ゲーベルトップ型のパウチ、または、ブリック型のパウチのように折り畳まれてもよい。
上記実施形態において、外装体40は、2つの蓋体60のうちの一方を有していなくてもよい。この変形例では、FB方向において、外装体40のうちの蓋体60が省略された部分では、外装フィルム50のうちの電極体20よりも外側に張り出した部分が閉じられることによって、電極体20は封止される。外装フィルム50のうちの電極体20よりも外側に張り出した部分は、ゲーベルトップ型のパウチ、または、ブリック型のパウチのように折り畳まれてもよい。
<2-3.第3変形例>
上記実施形態において、外装体40の外郭形状は、任意に変更可能である。外装体40の外郭形状は、円柱、角柱、または、立方体であってもよい。
上記実施形態において、外装体40の外郭形状は、任意に変更可能である。外装体40の外郭形状は、円柱、角柱、または、立方体であってもよい。
[3.実施例]
本願発明者は、実施例1~6、および、比較例1~3の外装フィルムを用いて仮想の蓄電デバイスを製造し、耐荷重試験を実施した。本願発明者は、耐荷重試験において、最大たわみ量TXを測定し、さらに、式(2)によってパラメータYの値を算出した。耐荷重試験の実施方法、および、最大たわみ量TXの測定条件等は、実施形態と同じである。なお、以下では、説明の便宜上、実施例および比較例の構成要素のうち、実施形態とおなじ構成要素には、同じ符号を付して説明する場合がある。
本願発明者は、実施例1~6、および、比較例1~3の外装フィルムを用いて仮想の蓄電デバイスを製造し、耐荷重試験を実施した。本願発明者は、耐荷重試験において、最大たわみ量TXを測定し、さらに、式(2)によってパラメータYの値を算出した。耐荷重試験の実施方法、および、最大たわみ量TXの測定条件等は、実施形態と同じである。なお、以下では、説明の便宜上、実施例および比較例の構成要素のうち、実施形態とおなじ構成要素には、同じ符号を付して説明する場合がある。
図15は、実施例1~6、および、比較例1~3の外装フィルム50に関する諸元である。実施例2~5、および、比較例3の外装フィルムは、基材層51は、ポリエチレンテレフタレート層およびナイロン層によって構成される。実施例1、6の外装フィルム50は、基材層51は、ポリエチレンテレフタレート層のみによって構成される。比較例1、2の外装フィルム50は、基材層51は、ナイロン層のみによって構成される。実施例1~5、および、比較例1、3の外装フィルム50は、バリア層52を構成する材料としてアルミニウムが用いられる。実施例6、および比較例2の外装フィルム50は、バリア層52を構成する材料として、ステンレス鋼が用いられる。図15中の熱融着性樹脂層53を構成する材料のうち、PPaは、酸変性ポリプロピレン、PPは、ポリプロピレン、CPPは、無延伸ポリプロピレンである。
図16は、耐荷重試験における最大たわみ量TXの測定結果を示す表である。耐荷重試験は、実施例1~6、および、比較例1~3の外装フィルム50を用いて、それぞれ、4つの仮想の蓄電デバイス10X(タイプA~D)を製造して実施される。タイプA、Cは、外装体40の第2面42Aまたは第2面42Bが底面である。タイプB、Dは、外装体40の第1面41Aまたは第1面41Bが底面である。
実施例1~6の外装フィルム50は、仮想の蓄電デバイス10Xの第1面41A、41B、および、第2面42A、42Bのいずれを下面とした場合であっても、最大たわみ量TXが5.0mm以下であることが確認された。また、実施例1~6の外装フィルム50は、電極体20の重量が同じである場合、仮想の蓄電デバイス10Xの第1面41A、41Bを下面とする場合よりも、第2面42A、42Bを下面とした場合の方が、最大たわみ量TXが小さいことが確認された。
比較例1~3の外装フィルム50は、実施例1~6の同じタイプの仮想の蓄電デバイス10Xと比較して、最大たわみ量TXが大きいことが確認された。
図17は、式(2)のパラメータYの算出結果を示す表である。
実施例1~6の外装フィルム50は、仮想の蓄電デバイス10Xの第1面41A、41B、および、第2面42A、42Bのいずれを下面とした場合であっても、パラメータYの値が5.0mm以下であることが確認された。また、実施例1~6の外装フィルム50は、電極体20の重量が同じである場合、仮想の蓄電デバイス10Xの第1面41A、41Bを下面とする場合よりも、第2面42A、42Bを下面とした場合の方が、パラメータYの値が小さいことが確認された。
実施例1~6の外装フィルム50は、仮想の蓄電デバイス10Xの第1面41A、41B、および、第2面42A、42Bのいずれを下面とした場合であっても、パラメータYの値が5.0mm以下であることが確認された。また、実施例1~6の外装フィルム50は、電極体20の重量が同じである場合、仮想の蓄電デバイス10Xの第1面41A、41Bを下面とする場合よりも、第2面42A、42Bを下面とした場合の方が、パラメータYの値が小さいことが確認された。
比較例1~3の外装フィルム50は、実施例1~6の同じタイプの仮想の蓄電デバイス10Xと比較して、パラメータYの値が大きいことが確認された。
10 :蓄電デバイス
10X :仮想の蓄電デバイス
20 :電極体
20 :疑似電極体
40 :外装体
41A、41B:第1面
42A、42B:第2面
50 :外装フィルム
51 :基材層
52 :バリア層
53 :熱融着性樹脂層
60 :蓋体
90 :スペーサ
110 :第1支持台
120 :第2支持台
10X :仮想の蓄電デバイス
20 :電極体
20 :疑似電極体
40 :外装体
41A、41B:第1面
42A、42B:第2面
50 :外装フィルム
51 :基材層
52 :バリア層
53 :熱融着性樹脂層
60 :蓋体
90 :スペーサ
110 :第1支持台
120 :第2支持台
Claims (8)
- 蓄電デバイスの外装体として用いられる外装フィルムであって、
少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備え、
前記バリア層の厚さは、40μm超200μm以下であり、
前記外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である
外装フィルム。 - 前記外装フィルムの厚さは、100μm以上である
請求項1に記載の外装フィルム。 - 前記蓄電デバイスは、
電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記電極体を包む前記外装フィルムと、
前記電極体の側方に配置され、前記外装フィルムと接合されることによって前記電極体を封止する一対の蓋体と、を含み、
前記外装フィルムを用いて製造した仮想の蓄電デバイスの耐荷重試験を実施した場合であって、
前記仮想の蓄電デバイスは、前記蓄電デバイスに類似する構成を有し、
前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、
前記外装フィルムと接合される前記一対の蓋体と、
前記電極体または疑似電極体と、
前記一対の蓋体、および、前記電極体または前記疑似電極体と接触するスペーサとを有し、
前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体または前記疑似電極体と、前記スペーサとが封止されており、
前記電極体または前記疑似電極体の重量と、前記スペーサの重量との和は、500g以上であり、
前記耐荷重試験では、
前記第1面または前記第2面が下面となるように、前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された一方の前記蓋体のみを高さ20mmの第1支持台に載置し、かつ、
前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された他方の前記蓋体のみを高さ20mmの第2支持台に載置し、
前記仮想の蓄電デバイスを前記第1支持台および前記第2支持台に載置してから5分間経過した後に、前記外装フィルムのうちの前記外装体の前記下面を構成する部分の重力方向における最大たわみ量が5mm以下である
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記蓄電デバイスは、
電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記電極体を包む前記外装フィルムと、
前記電極体の側方に配置され、前記外装フィルムと接合されることによって前記電極体を封止する一対の蓋体と、を含み、
前記外装フィルムを用いて仮想の蓄電デバイスを製造した場合であって、
前記仮想の蓄電デバイスは、前記蓄電デバイスに類似する構成を有し、
前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、
前記外装フィルムと接合される前記一対の蓋体と、
前記電極体または疑似電極体と、
前記一対の蓋体、および、前記電極体または前記疑似電極体と接触するスペーサとを有し、
前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体または前記疑似電極体と、前記スペーサとが封止されており、
前記仮想の蓄電デバイスにおいて、
底面を構成する前記第1面または前記第2面の面積をS(mm2)、
前記電極体または前記疑似電極体の重量と、前記スペーサの重量との和をW(kg)、
前記外装フィルムの曲げこわさをX(gf・cm2/cm)としたとき、
以下の式によって算出されるパラメータYの値が5以下である
Y=-0.0000012・S・W・X+0.0000241・S・W
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 前記蓄電デバイスは、
電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記電極体を包む前記外装フィルムと、
前記電極体の側方に配置され、前記外装フィルムと接合されることによって前記電極体を封止する一対の蓋体と、を含み、
前記外装フィルムを用いて製造した仮想の蓄電デバイスの耐荷重試験を実施した場合であって、
前記仮想の蓄電デバイスは、前記蓄電デバイスに類似する構成を有し、
前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、
前記外装フィルムと接合される前記一対の蓋体と、
前記電極体または疑似電極体と、
前記一対の蓋体、および、前記電極体または前記疑似電極体と接触するスペーサとを有し、
前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体または前記疑似電極体と、前記スペーサとが封止されており、
前記電極体または前記疑似電極体の重量と、前記スペーサの重量との和は、500g以上であり、
前記耐荷重試験では、
前記第1面または前記第2面が下面となるように、前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された一方の前記蓋体のみを高さ20mmの第1支持台に載置し、かつ、
前記仮想の蓄電デバイスを構成する要素のうち、前記外装フィルムと接合された他方の前記蓋体のみを高さ20mmの第2支持台に載置し、
前記仮想の蓄電デバイスを前記第1支持台および前記第2支持台に載置してから5分間経過した後に、前記外装フィルムのうちの前記外装体の前記下面を構成する部分の重力方向における最大たわみ量が前記第1面を前記下面とした場合よりも前記第2面を前記下面とした場合のほうが小さい
請求項1または2に記載の外装フィルム。 - 電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記電極体を包む外装フィルムと、
前記外装フィルムとともに前記電極体を封止する蓋体と、を備え、
前記外装フィルムは、少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備え、
前記バリア層の厚さは、40μm超200μm以下であり、
前記外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上である
蓄電デバイス。 - 前記外装体は、
前記蓋体を除いて構成される前記外装体の面であって、第1面、および、前記第1面よりも面積の小さい第2面と、
前記外装フィルムと接合される一対の前記蓋体と、を備え、
前記蓄電デバイスは、
前記一対の蓋体、および、前記電極体と接触するスペーサを有し、
前記外装フィルムおよび前記一対の蓋体によって、前記電極体と、前記スペーサとが封止されており、
前記蓄電デバイスにおいて、
底面を構成する前記第1面または前記第2面の面積をS(mm2)、
前記電極体の重量と、前記スペーサの重量との和をW(kg)、
前記外装フィルムの曲げこわさをX(gf・cm2/cm)としたとき、
以下の式によって算出されるパラメータYの値が5以下である、
Y=-0.0000012・S・W・X+0.0000241・S・W
請求項6に記載の蓄電デバイス。 - 蓄電デバイスの製造方法であって、
前記蓄電デバイスは、
電極体と、
前記電極体を封止する外装体と、を備え、
前記外装体は、
前記電極体を包む外装フィルムと、
前記外装フィルムとともに前記電極体を封止する蓋体と、を備え、
前記外装フィルムは、少なくとも、基材層、バリア層、および、熱融着性樹脂層をこの順に備え、
前記バリア層の厚さは、40μm超200μm以下であり、
前記外装フィルムの曲げこわさは、2.0gf・cm2/cm以上であり、
前記蓄電デバイスの製造方法は、
前記外装フィルムによって前記電極体を包む工程を含む
蓄電デバイスの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP2025538469A JPWO2025115974A1 (ja) | 2023-11-30 | 2024-11-28 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2023-203490 | 2023-11-30 | ||
| JP2023203490 | 2023-11-30 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2025115974A1 true WO2025115974A1 (ja) | 2025-06-05 |
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ID=95896922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2024/042207 Pending WO2025115974A1 (ja) | 2023-11-30 | 2024-11-28 | 外装フィルム、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 |
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|---|---|
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| WO (1) | WO2025115974A1 (ja) |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| US20150118533A1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary batteries and methods of manufacturing the same |
| WO2019039505A1 (ja) * | 2017-08-23 | 2019-02-28 | 大日本印刷株式会社 | 電池用包装材料及び電池 |
| JP2019204749A (ja) * | 2018-05-25 | 2019-11-28 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 薄型電池および電子機器 |
| WO2023058452A1 (ja) * | 2021-10-07 | 2023-04-13 | 大日本印刷株式会社 | 蓄電デバイス用外装材、その製造方法、及び蓄電デバイス |
| WO2023163183A1 (ja) * | 2022-02-26 | 2023-08-31 | 大日本印刷株式会社 | 蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 |
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-
2024
- 2024-11-28 JP JP2025538469A patent/JPWO2025115974A1/ja active Pending
- 2024-11-28 WO PCT/JP2024/042207 patent/WO2025115974A1/ja active Pending
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|---|---|---|---|---|
| US20150118533A1 (en) * | 2013-10-29 | 2015-04-30 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Secondary batteries and methods of manufacturing the same |
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