单体蓄电池、封装膜和蓄电组件的制作方法

本发明涉及由封装膜密封蓄电元件而形成的单体蓄电池、封装膜和层叠该单体蓄电池而构成的蓄电组件。

背景技术：

近年来，由封装膜密封蓄电元件而形成的薄膜封装电池被广泛使用。薄膜封装电池在使用时，若电池的控制电路因某种原因发生故障导致施加了异常的电压，或因某种原因导致周围变得异常高温，则可能由于电解液溶剂的电解而产生气体类，导致电池的内压上升。而且，内压上升了的薄膜封装电池中，封装体最终会发生破裂，气体从该部分喷出，但由于不知道破裂会在哪个部位发生，所以根据破裂的部位的不同，可能会对周围的器件等带来不良影响。

为了消除这样的问题，例如专利文献1中公开了这样的技术，即，在封装膜的密封部设置半岛状的突出熔接部，并在该突出熔接部形成贯通孔，作为因封装膜膨胀引起的剥离被推进时的压力释放部。由此，使因膨胀而产生的剥离应力集中于突出熔接部，能够使得剥离容易进行，膨胀时压力容易被释放。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-203262号公报

技术实现要素：

发明要解决的课题

但是，在专利文献1的技术中，贯通孔和突出熔接部的密封宽度较窄，所以从长期可靠性来看，存在水分从熔接树脂层渗透到内部的可能。此外，除专利文献1记载的结构之外，还有利用突起物戳破发生了膨胀的封装膜来释放内部压力的结构，但要对每个器件安装作为突起的部件等，导致成本升高。并且由于始终附带有突起物，所以在器件的使用时也需要加以注意。

鉴于以上问题，本发明的目的在于提供一种能够将发生异常时上升了的内部压力安全地释放的、可靠性高的单体蓄电池、封装膜和蓄电组件。

用于解决课题的方法

为实现上述目的，本发明的一个方式的单体蓄电池包括蓄电元件和封装膜封装体。

上述封装膜封装体收纳上述蓄电元件，且包括：具有上述蓄电元件侧的第1主面和与上述第1主面相反的一侧的第2主面的金属层；层叠于上述第1主面的由合成树脂构成的内部树脂层；和层叠于上述第2主面的由合成树脂构成的外部树脂层，至少在上述外部树脂层形成有隙缝。

根据该结构，当因单体蓄电池的异常导致的内部压力上升时，在形成有隙缝的部位，金属层和外部树脂层发生断裂，内部树脂层从该裂口膨胀。当内部压力进一步上升时，内部树脂层发生破裂，内部压力被释放。即，由于在隙缝的形成部位内部压力被释放，所以能够防止压力从隙缝以外的部分释放。另外，在通常状态下(单体蓄电池没有发生异常时)能够利用金属层防止水分透过到收纳空间，确保单体蓄电池的可靠性。

上述隙缝形成为在上述外部树脂层中从上述隙缝的前端至上述第2主面的距离为0μm以上5μm以下的深度。

由此，不需要严格地规定隙缝s的加工深度，所以能够提高单体蓄电池的生产率。

上述隙缝从上述外部树脂层形成至上述金属层，形成为在上述金属层中从上述隙缝的前端至上述第2主面的距离为0μm以上5μm以下的深度。

根据该结构，隙缝可以在金属层中具有到达第1主面与第2主面之间的深度。即，可以构成为形成了不仅切入外部树脂层也切入金属层的切口的结构。由此，金属层变得更加容易断裂，能够抑制单体蓄电池的异常时的内部压力的过度上升。

上述封装膜封装体在上述蓄电元件的周缘具有上述内部树脂层彼此接触的接触区域，上述接触区域具有：通过上述内部树脂层彼此热熔接而形成的密封区域；和形成在比上述密封区域靠上述蓄电元件侧的位置且形成有上述隙缝的非密封区域。

由此，能够利用密封区域密封收纳蓄电元件的收纳空间，形成上述单体蓄电池。

上述封装膜封装体中，上述隙缝与上述密封区域之间的距离相对于上述单体蓄电池的厚度为0.32倍以上0.37倍以下。

通过将隙缝与密封区域之间的距离设定为满足上述条件的距离，隙缝的形成部位成为从单体蓄电池的内部压力的上升时应力(使封装膜彼此离开的力)最为集中的密封区域离开的部位。由此，即使上述单体蓄电池为容量大(蓄电元件的厚度较厚)的单电池，也能够将上述释放压力控制为期望的压力。

上述厚度可以为13mm以上。

上述内部树脂层可以由未拉伸聚丙烯构成，上述外部树脂层由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。

为实现上述目的，本发明的一个方式的封装膜用于形成收纳蓄电元件的收纳空间，其收纳上述蓄电元件，且包括：具有上述蓄电元件侧的第1主面和与上述第1主面相反的一侧的第2主面的金属层；层叠于上述第1主面的由合成树脂构成的内部树脂层；和层叠于上述第2主面的由合成树脂构成的外部树脂层，至少在上述外部树脂层形成有隙缝。

通过使用具有上述结构的封装膜来覆盖蓄电元件，能够将异常时上升的内部压力安全地释放，能够制造可靠性高的单体蓄电池。

为实现上述目的，本发明一个方式的蓄电组件是由多个单体蓄电池层叠而构成的蓄电组件。

上述单体蓄电池包括蓄电元件和封装膜封装体。

上述封装膜封装体收纳上述蓄电元件，且包括：具有上述蓄电元件侧的第1主面和与上述第1主面相反的一侧的第2主面的金属层；层叠于上述第1主面的由合成树脂构成的内部树脂层；和层叠于上述第2主面的由合成树脂构成的外部树脂层，至少在上述外部树脂层形成有隙缝。

上述封装膜封装体在上述蓄电元件的周缘具有上述内部树脂层彼此接触的接触区域，上述隙缝形成于单体蓄电池的接触区域中的与相邻的单体蓄电池的接触区域相对的部位。

根据该结构，在由于伴随单体蓄电池的异常而上升的内部压力被释放而电解液从隙缝泄漏的情况下，通过在上述部位设置应对部件(海绵等吸收部件)，在彼此相邻的单体蓄电池能够利用共用的应对部件来吸收电解液。

假如在彼此相邻的单体蓄电池背靠背的部位形成隙缝的情况下，需要针对各个单电池的每个实施应对策略，在隙缝形成于同一方向的情况下需要以结构不同的方式针对每个单电池设置对应部件。

因此，通过将隙缝设置于上述部位，能够提供一种装置结构不会变得复杂化且能够以低成本应对电解液从隙缝泄漏的情况的蓄电组件。

发明的效果

如上所述，根据本发明能够提供一种能够将发生异常时上升的内部压力安全释放的、可靠性高的单体蓄电池、封装膜和蓄电组件。

附图说明

图1是本发明实施方式的单体蓄电池的立体图。

图2是该单体蓄电池的截面图。

图3是该单体蓄电池的俯视图。

图4是该单体蓄电池所具备的封装膜的截面图。

图5是该单体蓄电池所具备的封装膜的截面图。

图6是该单体蓄电池所具备的封装膜的截面图。

图7是该单体蓄电池的放大截面图。

图8是该单体蓄电池的俯视图。

图9是该单体蓄电池的俯视图。

图10是本发明实施方式的蓄电组件的示意图。

图11是本发明的变形例的单体蓄电池的截面图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明实施方式进行说明。

[单体蓄电池的结构]

图1是本实施方式的单体蓄电池10的立体图，图2是图1的a-a线的单体蓄电池10的截面图。在以下图中，x方向、y方向和z方向是彼此正交的三个方向。

如图1和图2所示，单体蓄电池10包括封装膜20、蓄电元件30、正极端子40和负极端子50。

在单体蓄电池10中，由2片封装膜20构成的封装膜封装体(filmpackage)形成了收纳空间r，蓄电元件30被收纳在收纳空间r中。2片封装膜20在蓄电元件30的周缘被密封，封装膜封装体包括2片封装膜20接触的接触区域20a和收纳蓄电元件30的元件收纳部20b。关于接触区域20a和元件收纳部20b在后面叙述。

蓄电元件30如图2所示具有正极31、负极32和隔膜33。正极31和负极32隔着隔膜33相对，被收纳在收纳空间r中。

正极31作为蓄电元件30的正极发挥功能。正极31能够由包含正极活性物质、粘结剂等的正极材料构成。正极活性物质例如是活性碳。正极活性物质能够根据单体蓄电池10的种类而适当变更。

负极32作为蓄电元件30的负极发挥功能。负极32能够由包含负极活性物质、粘结剂等的负极材料构成。负极活性物质例如是碳类材料。负极活性物质能够根据单体蓄电池10的种类而适当变更。

隔膜33配置在正极31与负极32之间，使电解液通过并防止正极31与负极32的接触(绝缘)。隔膜33能够由纺织布、无纺布或合成树脂微多孔膜等形成。

在图2中，正极31和负极32分别各设置有一个，但也可以分别设置多个。该情况下，多个正极31和负极32能够隔着隔膜33交替层叠。另外，蓄电元件30也可以由正极31、负极32和隔膜33的层叠体卷绕成卷状。

蓄电元件30的种类并没有特别的限定，能够是锂离子电容器、锂离子电池或双电层电容器等。在收纳空间r中，与蓄电元件30一起收纳有电解液。该电解液例如是以sbp·bf4(spirobipyyrolydiniumtetrafuloroborate：螺环双吡咯四氟硼酸季铵盐)等为溶质的溶液，能够根据蓄电元件30的种类而选择。

正极端子40是正极31的外部端子。如图2所示，正极端子40经正极配线41与正极31电连接，在接触区域20a通过2个封装膜20之间从收纳空间r的内部引出到外部。正极端子40能够为由导电性材料形成的箔或线材。

负极端子50是负极32的外部端子。如图2所示，负极端子50经负极配线51与负极32电连接，在接触区域20a通过2个封装膜20之间从收纳空间r的内部引出到外部。负极端子50能够为由导电性材料形成的箔或线材。

如上所述，单体蓄电池10包括接触区域20a和元件收纳部20b。接触区域20a是2片封装膜20接触的区域，元件收纳部20b被接触区域20a包围，是收纳蓄电元件30的部分。

图3是从z方向观察单体蓄电池10的示意图。如该图所示，接触区域20a具有密封区域e1和非密封区域e2。接触区域20a的宽度例如能够为数mm至数十mm程度。

密封区域e1是通过封装膜20彼此热熔接而形成的区域，设置于封装膜20的周缘。

非密封区域e2是由于密封区域e1被热熔接而使得封装膜20相接触的区域，设置于密封区域e1与元件收纳部20b之间。密封区域e1和非密封区域e2的宽度例如能够为数mm至数十mm程度。

[封装膜的结构]

图4是封装膜20的截面图。如该图所示，封装膜20包括金属层25、内部树脂层26和外部树脂层27。

金属层25是由箔状的金属构成的层，具有防止大气中的水分透过的功能。金属层25如图4所示具有第1主面25a和其相反侧的第2主面25b。

金属层25例如能够为由铝构成的金属箔。另外，金属层25除此之外也可以是铜箔、镍箔或不锈钢箔等。本实施方式的金属层25的厚度优选为数十μm程度。

内部树脂层26层叠于第1主面25a，构成收纳空间r的内周面，覆盖金属层25实现绝缘。

内部树脂层26由合成树脂构成，例如能够由未拉伸聚丙烯(cpp：castpolypropylene、流延聚丙烯)构成。除此之外，内部树脂层26也能够由聚乙烯、它们的酸改性物、聚苯硫醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等构成。另外，内部树脂层26也可以由多层合成树脂层层叠而构成。

外部树脂层27层叠于第2主面25b，构成单体蓄电池10的表面27a，覆盖金属层25实现保护。

外部树脂层27由合成树脂构成，例如能够由聚对苯二甲酸乙二醇酯构成。除此之外，外部树脂层27也能够由尼龙、聚萘二甲酸乙二醇酯、双轴拉伸聚丙烯、聚酰亚胺或聚碳酸酯等构成。

本实施方式中，通过将具有上述结构的2片封装膜20隔着蓄电元件30相对，并在接触区域20a实施了密封的封装膜封装体形成收纳空间r。在密封区域e1处，2片封装膜20的内部树脂层26彼此热熔接。封装膜20以内部树脂层26成为收纳空间r侧(内侧)，外部树脂层27成为表面27a侧(外侧)的方式配置。

封装膜20可以以具有柔软性的状态使用，按照蓄电元件30的形状形成如图2所示的周缘弯曲的形状。另外，封装膜20也可以以预先通过压纹(emboss、压花)加工而形成了该形状的状态使用。在2片封装膜20中的某一方形成有隙缝。

[关于隙缝]

图5和图6是包含隙缝s的封装膜20的截面图，图7是a-a线的单体蓄电池10的放大截面图。如图5所示，隙缝s从外部树脂层27的表面27a形成至中途。由此，外部树脂层27被隙缝s局部地分离。

隙缝s的深度d1优选为在通常状态下金属层25能够防止水分的透过，且在异常时金属层25能够迅速断裂(破裂)的深度。具体来说，能够采用在外部树脂层27中从隙缝s的前端p至第2主面25b的距离d2为0μm以上5μm以下的深度。

另外，本实施方式的隙缝s如图6所示，可以在金属层25中具有到达第1主面25a与第2主面25b之间的深度。

具体来说，隙缝s从外部树脂层27形成至金属层25，能够形成为在金属层25中从隙缝s的前端p至第2主面25b的距离d2为0μm以上5μm以下的深度。由此，能够抑制单体蓄电池10的异常时的内部压力的过度上升。

[关于隙缝的形成位置]

本实施方式的隙缝s，如图3和图7所示，设置于封装膜20中的非密封区域e2。

具体来说，如图7所示，设单体蓄电池10的厚度为t，从密封区域e1至隙缝s的距离为x时，在该距离x满足“0.32t≤x≤0.37t”的范围的位置形成隙缝s。

另外，如该图所示，隙缝s能够以数十mm程度的长度、与最接近的密封区域e1的长边方向平行地形成。另外，本实施方式的单体蓄电池10的厚度t没有特别限定，能够采用例如13mm以上。

图8和图9是表示隙缝s的形成位置的示意图。隙缝s的延伸方向并没有特别限定，如图8所示，也可以与设置有正极端子40和负极端子50的密封区域e1的长边方向垂直。

另外，本实施方式中非密封区域e2中的形成隙缝s的部位也没有特别限定。隙缝s例如如图9所示，也可以形成于设置有正极端子40和负极端子50的密封区域e1与蓄电元件30之间的非密封区域e2以外的部位。

[隙缝的效果]

在单体蓄电池10的使用时，通常状态下(蓄电元件30没有发生异常的状态)，即收纳空间r的内部压力为允许范围内的情况下，封装膜20维持图4～图6所示的状态。该状态下由于隙缝s未将金属层25分离，所以能够利用金属层25防止水分透过封装膜20。

另一方面，在单体蓄电池10的使用时在蓄电元件30发生异常而导致内部压力上升时，封装膜20发生膨胀。由此，金属层25和外部树脂层27在形成有隙缝s的部分发生断裂。接着，内部树脂层26局部地从断裂了的金属层25和外部树脂层27的裂口突出并膨胀到封装膜20的外部。这样，当内部压力达到一定程度以上时，向外部突出的内部树脂层26破裂，收纳空间r的内部压力被释放。

像这样，通过形成隙缝s，能够预先确定内部树脂层26发生破裂的位置。如果在没有设置隙缝s的情况下，在封装膜封装体中强度最弱的密封区域e1发生开裂，使得内部压力被释放。这样的情况下，无法知道形成在蓄电元件30的整个周缘的密封区域e1的哪个部分会发生开裂。

另外，如上所述，在异常时内部压力的释放因内部树脂层26的破裂而发生。即，能够通过内部树脂层26的强度来调整单体蓄电池10的内部压力被释放的释放压力。

内部树脂层26的强度能够通过内部树脂层26的厚度进行调整。在这种情况下，能够通过内部树脂层26的整体的厚度调整内部树脂层26的强度。不论哪种情况，只要隙缝s处的内部树脂层26发生破裂的内部压力比密封区域e1发生开裂的内部压力小即可。

而且，本实施方式中，能够通过形成隙缝s的位置调整上述释放压力。

具体来说，当单体蓄电池10的内部压力上升时，在密封区域e1和非密封区域e2的边界应力(使封装膜20彼此分离的力)最为集中。因此，能够通过该边界与隙缝s的距离对释放压力进行调整。

当使隙缝s与密封区域e1远离时，伴随单体蓄电池10的异常的内部压力上升时，对隙缝s的上述应力被缓和。即，隙缝s越与密封区域e1远离，上述应力越难以传递到隙缝s，所以上述释放压力变高。

因此，在本实施方式的单体蓄电池10中，利用如上所述的隙缝s的形成部位的作用，能够将上述释放压力调整到期望的压力。另外，本实施方式中，优选上述释放压力为0.2mpa以上0.3mpa以下。

另外，本实施方式的单体蓄电池10，能够调整异常时的释放压力，由此，即使单体蓄电池10为例如3000f程度的比较大的容量(蓄电元件10的厚度较厚)的电池，也能够抑制上述释放压力成为比期望的压力低的压力，也能够提高异常时的单体蓄电池10的耐久性。

而且，本实施方式中，如上所述，通过调整非密封区域e2内的隙缝s的形成位置来将上述释放压力调整到期望的压力，所以本发明中隙缝s的深度d1变得不再与上述释放压力的设定有太大关系。由此，相比现有技术也能够缓和隙缝s的加工精度的要求。

具体来说，隙缝s的深度d1可允许在从比外部树脂层27的厚度h浅5μm程度的深度至比厚度h深5μm程度的深度的范围。由此，能够提高单体蓄电池10的生产率。

[关于蓄电组件]

通过将多个本实施方式的单体蓄电池10层叠能够构成蓄电组件。图10是蓄电组件100的示意图。如该图所示，蓄电组件100包括多个单体蓄电池10、导热片101、板部件102和支承部件103。

多个单体蓄电池10隔着导热片101层叠，由支承部件103支承。单体蓄电池10的数量可以为2以上。单体蓄电池10的正极端子40和负极端子50能够通过未图示的配线或端子连接在单体蓄电池10之间。在多个单体蓄电池10的最上方的面和最下方的面上层叠有板部件102。

蓄电组件100如图10所示，通过在非密封区域e2形成隙缝s，内部树脂层26的膨胀不受板部件102妨碍，能够在规定压力进行内部压力的释放。

另外，本实施方式的蓄电组件100如图10所示，在单体蓄电池10的接触区域20a中的与相邻的单体蓄电池10的接触区域20a相对的部位形成隙缝s。

由此，在因伴随单体蓄电池10的异常而上升的内部压力被释放而电解液从隙缝s泄漏的情况下，通过在上述部位设置应对部件(海绵等吸收部件)，在彼此相邻的单体蓄电池10能够利用共用的应对部件来吸收电解液。

假如在彼此相邻的单体蓄电池10背靠背的部位形成隙缝s的情况下，需要针对各个单电池的每个实施应对策略，在隙缝s形成于同一方向的情况下需要以结构不同的方式针对每个单电池设置对应部件。

因此，通过将隙缝s设置于上述部位，能够提供一种装置结构不会变得复杂化且能够以低成本应对电解液从隙缝s泄漏的情况的蓄电组件100。

[变形例]

图11是变形例的封装膜20的截面图。在上述实施方式中，单体蓄电池10采用了由2片封装膜20构成的封装膜封装体来密封收纳空间r的结构，但并不限定于此。如图11所示，单体蓄电池10也可以采用这样的结构，即：由1片封装膜20夹着蓄电元件30折弯，将3边密封而形成的封装膜封装体来密封收纳空间r。

附图标记说明

10…单体蓄电池

20…封装膜

20a…密封部

20b…元件收纳部

25…金属层

25a…第1主面

25b…第2主面

26…内部树脂层

27…外部树脂层

30…蓄电元件

100…蓄电组件

s…隙缝。