电化学元件用外装体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种层压型的电化学元件用外装体，能够以足够的强度安装作为安全阀的多孔质金属片。本发明以层压型的电化学元件用外装体作为对象，单面侧的密封剂层由高分子化合物构成的两张外装膜（11）以使双方的密封剂层对置的状态层叠，并且该层叠状的外装膜（11）的外周缘部密封。由多孔质金属片（21）构成的防止内压上升用的安全阀（2）的一端侧配置于内部，并且另一端侧配置于外部，以安全阀（2）夹设于层叠状的两张外装膜（11）的所对应的外侧缘部间的状态，安全阀（2）经由含高分子化合物的粘合层（3）而固定在外装膜（11）的密封剂层。
【专利说明】电化学元件用外装体
【技术领域】
[0001]本发明涉及安装有防止内压上升用的安全阀的锂电池、锂离子电容等的层压型的电化学元件用外装体及其相关技术，其中，防止内压上升用的安全阀用于使内部产生的气体释放至外部。
【背景技术】
[0002]以往，在摄像机、笔记本电脑、平板型个人电脑、移动电话、多功能移动电话等的电子设备中，便携化、小型轻型化的迫切期望较强，与之相伴地，对于作为这些电子设备的电源用的电池而使用的锂二次电池，也强烈要求小型轻型化、高性能化。
[0003]另外最近，为了将锂二次电池适用于电动汽车、混合动力车的车载电源用，还对锂二次电池的大型化进行了研究。
[0004]在锂二次电池之中，使用铝层压膜的层压型的薄型电池，在重量、成本方面优越性高，近年受到注目。
[0005]层压型的锂二次电池具备将重叠的两张外装膜的外周缘部密封的袋状的外装体，在该外装体的内部收容有作为发电元件的电池主体。这样的电池，在过充电时、过升温时容易在电池主体产生气体，存在该气体充满于外装体的内部空间而外装体内部的内压上升的情况。若内压异常升高，则会担心出现外装体破裂(爆裂:burSt)而导致内部的收容物飞散的情况，因此提出了防止这样的外装体破裂的技术。
[0006]在例如专利文献I所示的锂电池中，在外装体的周边部的一部分，设有用于使外装体内部产生的气体释放至外部的安全阀。
[0007]然而，由于该文献的安全阀构造复杂，因此会导致电池本身的构造的复杂化，并且有可能导致生产效率降低。
[0008]另一方面，近年，如专利文献2、3所示，在不同于层压型的箱密封型、罐密封型的电池中，提出了利用多孔质金属片作为安全阀的技术。
[0009]该电池是通过多孔质金属片构成外装容器的一部分，并使该多孔质金属片作为安全阀发挥功能的电池，使在电池内部充满的气体经由多孔质金属片释放至外部，从而防止内压异常上升。
[0010]作为该电池中采用的安全阀的多孔质金属片构造简单，因此若能够将该构成的安全阀用于上述专利文献I所示的层压型的电池，则能够提供带有高性能并且小型紧凑的安全阀的层压型电池。
[0011]现有技术文献
[0012]专利文献
[0013]专利文献1:日本特开2007 - 265725号公报
[0014]专利文献2:日本特开2004 - 221129号公报
[0015]专利文献3:日本特开2003 - 217546号公报
【发明内容】
[0016]然而，在构成层压型电池的外装体的外装膜上，设有由高分子化合物构成的难粘合性的密封剂层，因此若仅将作为安全阀的多孔质金属片通过例如热封粘合于该密封剂层，则无法得到足够的粘合强度。假设在该密封剂层通过热封粘合有多孔质金属片的外装体的内部，将作为电池主体的电解液封入而制成电池的情况下，若长时期保管或使用，则担心在多孔质金属片以及密封剂层间产生层间剥离，这些课题妨碍实用化。
[0017]本发明的优选实施方式，是鉴于相关技术中的上述的以及/或者其他的问题点而作出的。本发明的优选实施方式能够使现有的方法以及/或者装置显著改进。
[0018]本发明是鉴于上述课题而作出的，其目的在于提供能够以足够的强度安装作为安全阀的多孔质金属片的层压型的电池等的电化学元件用外装体及其相关技术。
[0019]本发明的其他目的以及优点通过以下的优选实施方式能够明确。
[0020]用于解决课题的手段
[0021]为解决上述课题，本发明具备以下的手段。
[0022][I] 一种电化学元件用外装体，所述电化学元件用外装体为层压型，单面侧的密封剂层由高分子化合物构成的两张外装膜以使双方的密封剂层对置的状态层叠，并且该层叠状的外装膜的外周缘部密封，其特征在于，
[0023]由多孔质金属片构成的防止内压上升用的安全阀的一端侧配置于内部，并且，另一端侧配置于外部，以所述安全阀夹设于层叠状的两张所述外装膜的所对应的外侧缘部间的状态，所述安全阀经由含高分子化合物的粘合层而固定在所述外装膜的密封剂层。
[0024][2]如前项I所述的电化学元件用外装体，其特征在于，所述粘合层包含聚烯烃类高分子化合物。
[0025][3]如前项I或2所述的电化学元件用外装体，其特征在于，作为所述安全阀的多孔质金属片是多孔质镍片。
[0026][4]如前项I?3的任一项所述的电化学元件用外装体，其特征在于，所述安全阀是表面经过化学转化处理的多孔质金属片。
[0027][5] 一种电化学元件，其特征在于，
[0028]具备前项I?4的任一项所述的外装体，
[0029]在所述外装体中收容有电化学元件主体。
[0030][6]—种电池，其特征在于，
[0031]具备前项I?4的任一项所述的外装体，
[0032]在所述外装体的内部收容有作为电池主体的发电元件。
[0033][7]如前项7所述的电池，其特征在于，所述安全阀兼作引线端子。
[0034][8]—种电化学元件用外装体的制造方法，所述电化学元件用外装体为层压型，将单面侧的密封剂层由高分子化合物构成的两张外装膜以使双方的密封剂层对置的状态层叠，并且将该层叠状的外装膜的外周缘部密封，其特征在于，包括下述工序:
[0035]准备工序，准备由多孔质金属片构成的防止内压上升用的安全阀；
[0036]粘合工序，以所述安全阀的一端侧配置于所述外装体的内部并且另一端侧配置于所述外装体的外部的方式，在将所述安全阀夹设在层叠状的两张所述外装膜的所对应的外侧缘部间的状态下，经由含高分子化合物的粘合层将所述安全阀固定于所述外装膜的密封剂层。
[0037][9]如前项8所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，在进行所述粘合工序前，对作为所述安全阀的多孔质金属片的表面进行化学转化处理。
[0038][10]如前项8或9所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，所述粘合层被涂敷于所述安全阀以及所述外装膜间，并且由含聚烯烃类高分子化合物的粘合剂构成。
[0039][11]如前项10所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，所述粘合工序包括将所述粘合剂陈化的陈化工序。
[0040][12]如前项8或9所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，所述粘合层配置于所述安全阀以及所述外装膜间，并且由含聚烯烃类高分子化合物的粘合用膜构成。
[0041]此外本说明书中，“铝”一词以包括铝及其合金的意思使用。
[0042]发明的效果
[0043]根据技术方案[I]的电化学元件用外装体，由于将作为安全阀的多孔质金属片经由含高分子化合物的粘合层而固定于外装膜的密封剂层，因此能够以足够的强度安装安全阀。
[0044]根据技术方案[2]的电化学元件用外装体，能够以更高强度固定多孔质金属片。
[0045]根据技术方案[3]的电化学元件用外装体，由于作为安全阀使用多孔质镍片，因此能够更可靠地进行内压上升时的排气，进一步提高防爆性。
[0046]根据技术方案[4]的电化学元件用外装体，能够以更高强度将多孔质金属片固定于外装膜。
[0047]根据技术方案[5]电化学兀件,与上述相同地，能够将作为安全阀的多孔质金属片以足够的强度安装于外装膜。
[0048]根据技术方案[6]的电池，与上述相同地，能够将作为安全阀的多孔质金属片以足够的强度安装于外装膜。
[0049]根据技术方案[7]的电池，由于将安全阀兼作引线端子，因此能够减少部件数量，实现构造的简单化以及生产性的提高。
[0050]根据技术方案[8]?[12]的制造方法,与上述相同地,能够制造作为安全阀的多孔质金属片以足够的强度安装于外装膜的电化学元件用外装体。
【专利附图】
【附图说明】
[0051]图1是表示本发明的实施方式即电池用外装体的一个例子的概要图。
[0052]图2是表示本发明的实施方式即电池用外装体的其他例子的概要图。
[0053]图3是表示适用于实施方式的电池用外装体的多孔质金属片的概要图。
[0054]图4是表示使用于上述一个例子的电池用外装体的制造的带PP粘合剂的多孔质金属片的概要图。
[0055]图5是表示使用于上述其他例子的电池用外装体的制造的带PP膜的多孔质金属片的概要图。
[0056]图6表示本发明的电池用外装体所适用的电池的一个例子的概要图。[0057]图7是表示本发明的电池用外装体所适用的电池的其他例子的概要图。
[0058]附图标记的说明
[0059]1:外装体
[0060]11:外装膜
[0061]2:安全阀
[0062]21:多孔质金属片
[0063]3:粘合层
[0064]31:粘合剂
[0065]32:粘合用膜
[0066]4:引线端子
【具体实施方式】
[0067]图1以及图2是表示本发明的实施方式即电池用外装体I的概要图。其中在图1以及图2中，为了便于发明的理解，将厚度方向的尺寸比例形成为比实际厚(对于以下的图3?图7也相同)。
[0068]如图1以及图2所示，本实施方式的电池用外装体1，是作为锂二次电池用的外装体而使用的。该外装体I具备层叠的两张外装膜(复合膜)IUllo
[0069]外装膜11例如由3层的层叠体构成，该层叠体具备:配置于内面侧(单面侧)的密封剂层；层叠于密封剂层上的中间层；层叠于中间层上的外面层。
[0070]密封剂层能够优选使用由具有热粘合性(热塑性)、并且不会被金属盐以及有机溶齐IJ (碳酸亚乙酯、碳酸二甲酯等)侵蚀的那类化合物，例如由高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直锁状低密度聚乙烯、聚乙烯类离聚物、聚丙烯之类的聚烯烃类树脂等的高分子化合物构成的材料。
[0071]另外，外面层能够优选使用由具有电绝缘性的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的聚酯、尼龙等的聚酰胺构成的材料。该外面层具有机械强度，起到对设置于外面层以及密封剂层间的中间层进行保护的作用。
[0072]中间层能够优选由金属箔例如铝箔、SUS箔构成，在其中尤其优选由铝箔构成。通过该中间层，能够有效防止来自外部的水分的浸入、来自内部的电解液的蒸发。
[0073]以上构成的两张外装膜11、11重叠(层叠)，其周边部被片愈合(热熔敷)，制作成袋状的外装体1，而在本实施方式中，在外周缘部的一部分安装有安全阀2。
[0074]如图3所示，在本实施方式中，作为安全阀2，使用形成有多个微小孔的多孔质金属片21。作为该片21，例如能够优选使用多孔质镍(Ni)片、多孔质镍系合金片、多孔质铜(Cu)片、多孔质铜系合金片、多孔质钯(Pd)片。在这些之中尤其因为电镀液的安全性高并且加工性也优良的理由而优选使用多孔质镍片、多孔质镍系合金片。
[0075]另外，作为安全阀2的多孔质金属片21，例如能够使用电析法制作。
[0076]作为安全阀2使用的多孔质金属片21，优选使用其微小孔的孔径为0.1 μπι?6 μ m的材料。即，在孔径过大的情况下，担心会产生被封入外装体I的内部的电解液等的漏液。相反地在孔径过小的情况下，外装体I的内压上升时的气体漏出性(排气性)不充分，担心无法可靠地防止内压上升。[0077]另外，作为安全阀2的多孔质金属片21，优选使用厚度为15 μ m?150 μ m的材料。即，在厚度过厚的情况下，担心难以将多孔质金属片21与外装膜11之间可靠地密封。相反地在厚度过薄的情况下，担心作为安全阀2无法确保足够的机械强度。
[0078]在本实施方式中，在作为安全阀2的多孔质金属片21的表面，优选预先实施基于铬酸盐处理等的化学转化处理。即能够通过该铬酸盐处理使多孔质金属片21的表面的反应性提高，能够使多孔质金属片21经由后述的粘合层3而向外装体I的密封剂层的粘合强度提高。
[0079]此外，作为铬酸盐处理，如在实施例栏详述的那样，优选进行涂敷型的铬酸盐处理。
[0080]在本实施方式中，与对层叠状的外装膜11、11的外周缘部进行热熔敷并行地，使作为安全阀2的多孔质金属片21夹置于外装膜11、11间并进行粘合固定。
[0081]在本实施方式中，作为将多孔质金属片21粘合固定于外装膜11、11的方法，能够采用使用粘合剂31的方法以及使用粘合用(熔敷用)膜32的方法这两种方法。
[0082]如图4所示，使用粘合剂31的方法，对作为安全阀2的多孔质金属片21的两面的与外装膜11、11的粘合面，预先涂敷浆体(paste)状态的粘合剂31。而且如图1所示，通过外装膜11、11的外周缘部的一部分从其两侧将该多孔质金属片21夹住，使外装膜11、11重叠配置。在该状态下，通过热封对重叠的外装膜11、11的外周缘部的密封剂层彼此进行熔敷，另一方面，相对于多孔质金属片21将外装膜11、11从两侧挟压，经由基于粘合剂31的粘合层3而将多孔质金属片21分别粘合固定于外装膜11、11的密封剂层。由此如图1所示，以作为安全阀2的多孔质金属片21的一部分(一端侧)配置于外部、并且其他部分(另一端侧)配置于内部的状态，形成外周缘部的整周被密封的袋状的电池用外装体I。
[0083]本实施方式中，粘合剂31的涂敷量优选设定为lg/m2?5g/m2。即通过将涂敷量调整为该范围内，能够不多余使用粘合剂31地、可靠地粘合为稳定状态。
[0084]另外本实施方式中，在通过粘合剂31将多孔质金属片21粘合于外装膜11、11时，通过使粘合剂31陈化(熟化固化)，能够进一步粘合为稳定状态，进一步使粘合强度提高。因此在使用粘合剂31的情况下，优选进行陈化处理。
[0085]作为陈化条件，在通过外装膜11、11将多孔质金属片21从两侧夹持的状态下，优选将夹持压设定为0.1MPa?lOMPa，温度设定为30°C?50°C，时间设定为2?9天。
[0086]另一方面如图5所示，使用粘合用膜32的方法，在作为安全阀2的多孔质金属片21的两面的与外装膜11、11的粘合面，将粘合用膜32热熔敷而安装。然后如图2所示，通过外装膜11、11的外周缘部的一部分从其两侧将多孔质金属片21夹住，使外装膜11、11重叠配置。而且在该状态下，将重叠的外装膜11、11的外周缘部的密封剂层彼此通过热封进行熔敷，同时，对多孔质金属片21的粘合用膜32和外装膜11、11的密封剂层进行热熔敷而粘合固定。由此，在作为安全阀2的多孔质金属片21的一部分(一端侧)配置于外部、并且另一部分(另一端侧)配置于内部的状态下，形成外周缘部的整周被密封的袋状的电池用外装体I。
[0087]这里，本实施方式中，作为粘合剂31以及粘合用膜32，能够使用聚氨酯类、酸改性聚烯烃类、苯乙烯弹性体类、丙烯酸类、硅类、醚类、乙烯一醋酸乙烯酯类、聚丙烯类的材料，其中，从粘合性的观点出发，优选使用丙烯酸类以及聚丙烯类的材料，尤其进一步优选使用聚丙烯类的材料。
[0088]然而，在将本实施方式的外装体I作为电池使用的情况下，在内部封入作为电池主体的电解液等的发电元件，并且，设有将外装体I的外部与内部电连接的引线端子。电解液的封入方法及顺序能够使用一直以来公知的方法及顺序，引线端子的安装方法等也能够使用一直以来公知的方法。
[0089]在以上的构成的电池中，在内压异常上升的情况下，内部的气体通过构成安全阀2的多孔质金属片21的微小孔而释放至外部，由此能够防止内压过度上升，可靠地防止爆炸的发生，可靠地防止封入物飞散之类不良情况。
[0090]另外根据本实施方式的电池用外装体1，由于只是将作为安全阀2的多孔质金属片21通过外装膜11、11夹住并粘合的结构，因此能够实现构造的简单化，并且，能够简单地制造，从而使生广效率提闻。
[0091]此外，本实施方式中，如图6以及图7所示，能够将作为安全阀2、2的多孔质金属片21、21兼作极耳(tab lead)等的引线端子4、4而进行使用。该情况下，在2根引线端子之中，既可以仅使一方兼作安全阀2，也可以使双方都兼作安全阀2。
[0092]另外，上述实施方式等中，举例说明了在外装体I的内部，作为电化学元件主体而封入电池主体的情况，但并不限于此，在本发明的外装体中，能够封入电池主体以外的电化学元件主体。例如，通过在本发明的外装体中封入作为电容主体的蓄电元件，还能够将本发明适用于层压型电容器等的电容元件。
[0093]【实施例】
[0094]下面对与本发明相关联的实施例、以及脱离本发明的要旨的比较例进行说明。
[0095]【表1】
[0096]
【权利要求】
1.一种电化学元件用外装体，所述电化学元件用外装体为层压型，单面侧的密封剂层由高分子化合物构成的两张外装膜以使双方的密封剂层对置的状态层叠，并且该层叠状的外装膜的外周缘部被密封，其特征在于， 由多孔质金属片构成的防止内压上升用的安全阀的一端侧配置于内部，并且，另一端侧配置于外部，在所述安全阀夹设于层叠状的两张所述外装膜的所对应的外侧缘部间的状态下，所述安全阀经由含高分子化合物的粘合层而固定在所述外装膜的密封剂层。
2.如权利要求1所述的电化学元件用外装体，其特征在于，所述粘合层包含聚烯烃类高分子化合物。
3.如权利要求1或2所述的电化学元件用外装体，其特征在于，作为所述安全阀的多孔质金属片是多孔质镍片。
4.如权利要求1?3的任一项所述的电化学元件用外装体，其特征在于，所述安全阀是表面经过化学转化处理的多孔质金属片。
5.一种电化学元件，其特征在于， 具备权利要求1?4的任一项所述的外装体， 在所述外装体中收容有电化学元件主体。
6.—种电池,其特征在于， 具备权利要求1?4的任一项所述的外装体， 在所述外装体的内部收容有作为电池主体的发电元件。
7.如权利要求7所述的电池，其特征在于，所述安全阀兼作引线端子。
8.一种电化学元件用外装体的制造方法，所述电化学元件用外装体为层压型，将单面侧的密封剂层由高分子化合物构成的两张外装膜以使双方的密封剂层对置的状态层叠，并且将该层叠状的外装膜的外周缘部密封，其特征在于，包括下述工序: 准备工序，准备由多孔质金属片构成的防止内压上升用的安全阀； 粘合工序，以所述安全阀的一端侧配置于所述外装体的内部并且另一端侧配置于所述外装体的外部的方式，在将所述安全阀夹设在层叠状的两张所述外装膜的所对应的外侧缘部间的状态下，经由含高分子化合物的粘合层将所述安全阀固定于所述外装膜的密封剂层。
9.如权利要求8所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，在进行所述粘合工序前，对作为所述安全阀的多孔质金属片的表面进行化学转化处理。
10.如权利要求8或9所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，所述粘合层被涂敷于所述安全阀以及所述外装膜间，并且由含聚烯烃类高分子化合物的粘合剂构成。
11.如权利要求10所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，所述粘合工序包括将所述粘合剂陈化的陈化工序。
12.如权利要求8或9所述的电化学元件用外装体的制造方法，其特征在于，所述粘合层配置于所述安全阀以及所述外装膜间，并且由含聚烯烃类高分子化合物的粘合用膜构成。
【文档编号】H01M2/02GK103855332SQ201310628166
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月29日 优先权日:2012年11月30日
【发明者】永田健祐 申请人:昭和电工包装株式会社