电池单体
阅读说明：本技术 电池单体 (Battery monomer ) 是由 谷内拓哉 大田正弘 有贺稔之 于 2021-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明的目的在于：在以层压膜的外包装体覆盖电池而成的电池单体中,在不设置补强构件的情况下提高电池单体的刚性,以使电极不破裂。电池单体具备电池、及收容电池的外包装体,其中,前述外包装体由将多个层进行层叠而成的膜所构成,前述多个层中,包含成为刚性强化层的表层、空气阻断层及成为胶粘层的内层。由聚对苯二甲酸乙二酯等所构成的缓冲层也可介于前述空气阻断层与前述内层之间。而且,胶粘层也可介于前述空气阻断层与前述表层之间。进而,也可在前述空气阻断层的外侧设有由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二酯等所构成的防水层。(The invention aims to: in a battery cell formed by covering a battery with an outer package of a laminated film, the rigidity of the battery cell is improved without providing a reinforcing member so that an electrode is not broken. The battery cell includes a battery and an outer package for housing the battery, wherein the outer package is formed of a film formed by laminating a plurality of layers, and the plurality of layers include a surface layer serving as a rigidity reinforcing layer, an air blocking layer, and an inner layer serving as an adhesive layer. A buffer layer made of polyethylene terephthalate or the like may be interposed between the air barrier layer and the inner layer. Further, an adhesive layer may be interposed between the air barrier layer and the surface layer. Further, a waterproof layer made of polypropylene, polyethylene terephthalate, or the like may be provided on the outside of the air barrier layer.)
技术领域
本发明涉及一种电池单体，特别涉及一种经外包装体密闭的电池单体。
背景技术
近年来，由于汽车、个人计算机、移动电话等各种大小的电气/电子机器的普及，高容量、高输出的电池元件的需要急速扩大。作为这种电池元件，可举出在正极与负极之间使用有机电解液作为电解质的液系电池单体、或代替有机电解液的电解质而使用难燃性的固体电解质的固体电池单体等。
这种电池元件中，已知有利用层压膜(外包装体)包裹电池并密闭成板形状而成的层叠单体型的电池单体。在EV(Electric Vehicle，电动车)或HEV(Hybrid ElectricVehicle，混合动力车)等的用途中，使用将这种层叠单体型的电池单体并排多个并收纳于外壳内而成的电池单体集合体。利用以外包装体进行包裹，从而能够防止大气向电池侵入(例如专利文献1)。另外，本说明书中，“电池”为利用由正负电极及电解质构成的电池元件的层叠体、以及集电极耳引线所构成的部件，而且，将以层压膜(外包装体)包裹电池并进行密闭而成的物品称为“电池单体”。
而且，为了维持层压膜(外包装体)的密闭性并且有效地提高电池模块的体积能量密度，公开了具备下述外包装体的电池单体，所述外包装体是以收容电池的方式将一片膜折回(专利文献2)。根据专利文献2，此电池单体能够维持外包装体的密闭性，并且有效地提高电池模块的体积能量密度。
[现有技术文献]
(专利文献)
专利文献1：日本特开2012-169204号公报
专利文献2：WO2019/188825
发明内容
[发明所要解决的问题]
在以层压膜的外包装体来覆盖电池而成的电池单体中，仅层压膜的情况下不具有保护电池不受外力影响的充分强度。因此，电池单体的刚性不可谓充分高，在对电池单体施加外力的情况下会产生电极破裂等问题。因此，为了防止电极的破裂而需要配置补强材料，但若配置补强材料，则会产生电池单体的重量变重或经模块化的电池的能量密度降低等问题。
鉴于电池单体的前述问题，本发明的目的在于：在以层压膜的外包装体来覆盖电池而成的电池单体中，在不设置补强构件的情况下提高电池单体的刚性，以使电极不破裂。
[解决问题的技术手段]
为了解决前述问题，本发明的电池单体，具备电池、及收容电池的外包装体，且所述电池单体的特征在于：前述外包装体由将多个层进行层叠而成的膜所构成，前述多个层中，包含成为刚性强化层的表层、空气阻断层及成为胶粘层的内层。
利用由将包含成为刚性强化层的表层、空气阻断层及成为胶粘层的内层的多个层进行层叠而成的膜来构成前述电池单体的外包装体，而能够使前述外包装体本身具有强度，利用由将前述多个层进行层叠而成的膜所构成的外包装体覆盖电池进行包装，由此能够保护电池并能够抑制电极的破裂。
而且，本发明中，此时前述成为刚性强化层的表层的厚度为0.1mm～1mm，优选为0.25mm～0.6mm。若前述表层的厚度小于0.1mm，则无法确保作为刚性强化层的强度，而且，在超过1mm的情况下，电池单体的轻量化产生问题，并且在为了覆盖电池进行包装而弯折时产生困难性。
而且，本发明中，在此情况下，特征在于：前述成为刚性强化层的表层由纤维素形成。由纤维素所构成的纸等适于确保强度，而且容易轻轻地弯折，可谓作为前述刚性强化层的材料而最优。
而且，本发明中，在此情况下，特征在于：前述成为胶粘层的内层由聚丙烯形成。聚丙烯在140℃左右开始熔化，因而能够作为内层预先涂布于内侧表面，并在胶粘时以140℃以上的温度加热而热熔接。由于能利用简单的工序进行必要部位的胶粘，因而可谓聚丙烯作为前述成为胶粘层的内层的材料而最优。而且，作为空气阻断层的素材，只要为轻量且能够阻断空气的素材即可，铝箔或SUS(不锈钢)箔最优。
而且，本发明中，在此情况下，由聚对苯二甲酸乙二酯等所构成的缓冲层也可介于前述空气阻断层与前述内层之间。而且，胶粘层也可介于前述空气阻断层与前述表层之间。进而，也可在前述空气阻断层的外侧设有由聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二酯等所构成的防水层。这些层提高前述外包装体的膜的弹性、防水性或各层的胶粘性，并提高作为前述外包装体的膜的各种功能。
而且，本发明中，在此情况下，特征在于：前述外包装体由下述部分所构成：与前述电池的顶面、底面及两个侧面接触并覆盖的部分，所述顶面、底面及两个侧面与集电极耳引线延伸设置的端面正交；包裹前述端面的部分，是覆盖前述电池的前述集电极耳引线突出的端面的部分，且该部分从前述端面的两侧的短边侧折入而在两侧形成三棱锥状的空间部，并且从前述端面的两侧的长边侧折合而包裹前述端面；及，夹持前述集电极耳引线的部分，该部分从包裹前述端面的部分进一步沿轴向延伸设置，且将上下相向的双方的面接合。
而且，本发明中，在此情况下，特征在于：前述外包装体的膜由下述部分所构成，所述顶面、底面及两个侧面与集电极耳引线延伸设置的端面正交：与前述电池的顶面、底面及两个侧面接触并覆盖的部分；包裹前述端面的部分，是覆盖前述电池的前述集电极耳引线突出的端面的部分，且该部分从前述端面的两侧的短边侧折入而在两侧形成三棱锥状的空间部，并且从前述端面的两侧的长边侧折合而包裹前述端面；及，夹持前述集电极耳引线的部分，该部分从包裹前述端面的部分进一步沿轴向延伸设置，且将上下相向的双方的面接合。
前述外包装体的这种形态，尤其为应对包含前述集电极耳引线及前述集电极耳引线突出的端面的电池的形态，能够将前述集电极耳引线突出的端面有效率地包裹并密闭，并且对前述集电极耳引线也能够从上下的两个面覆盖并夹持，能够以少的工序数高效率地将前述集电极耳引线突出的电池包装。
而且，本发明中，在此情况下，特征在于：前述电池为由使用固体电解质的层叠体所构成的全固体电池单体。
全固体电池单体尤其在角部或端面脆而容易破损。因此，本案发明的前述外包装体作为应用于全固体电池单体的膜特别有效，前述外包装体由将多个层进行层叠而刚性经强化的膜所构成，所述多个层包含成为刚性强化层的表层、空气阻断层及成为胶粘层的内层。
[发明的效果]
根据本发明，利用由将包含成为刚性强化层的表层、空气阻断层及成为胶粘层的内层的多个层进行层叠而成的膜来构成，而能够使前述外包装体本身具有强度，因而利用由将前述多个层进行层叠而成的膜所构成的外包装体包覆电池进行包装，由此发挥能够保护电池并能够抑制电极的破裂的作用效果。
附图说明
图1是本发明的电池单体中的电池的立体图。
图2是表示本发明的电池单体的外观的立体图。
图3是本发明的电池单体的外包装体的展开图。
图4是本发明的电池单体的外包装体的膜的截面图。
具体实施方式
以下，一边参照图式一边对本发明的一实施方式进行详细说明。
实施例中，本发明的电池1为全固体电池，且如图1所示那样呈长方体的形状，具有顶面11a、底面11b、侧面12a,12b及端面13a,13b这个六面。在假想将端面13a及13b各自的中心连结的中心轴15时，从端面13a及13b各自沿中心轴15的方向延伸设置有集电极耳引线14a及14b。全固体电池，尤其在角部、表面部(端面部)脆而容易破损，因此可谓更适合应用本发明的各实施方式的结构。
图2中，表示以外包装体3覆盖图1的电池1进行包装而成的电池单体2。
电池单体2中，也与前述电池1对应地规定顶面21a、底面21b及侧面22a,22b。与前述电池1的端面13a,13b对应的部位成为将外包装体3折合的形态的端面折合部23a-1,23a-2,23b-1,23b-2，在外表面上呈三棱柱状。而且，在端面折合部23a-1,23a-2及23b-1,23b-2，形成从侧面22a,22b侧折入而形成的三棱锥状的空间部25a-1,25a-2及25b-1,25b-2(从侧面22a,22b各自的一侧形成各2个，合计形成4个)。另外，从前述端面折合部23a-1,23a-2及23b-1,23b-2，沿中心轴15的方向延伸设置有上下夹持前述集电极耳引线14a,14b而收容的集电极耳引线收容部24a-1,24a-2及24b-1,24b-2。
图3中表示前述外包装体3的展开图。前述外包装体3具有顶面覆部31a及底面覆部31b作为覆盖前述电池1的顶面11a及底面11b各自的部分，而且，具有侧面覆部32a作为覆盖侧面12a的部分，具有侧面覆部32b-1,32b-2作为覆盖侧面12b的部分。前述侧面覆部32b-1及32b-2为在前述外包装体3包裹前述电池1时相互重合并接合的接合部。因此，前述电池1的侧面22a经前述外包装体3的侧面覆部32b-1及32b-2双重覆盖。
作为覆盖前述电池1的端面13a,13b的部位，与两侧的端面各自的上下方向对应地具备端面覆部33a-1,33a-2,33b-1,33b-2，该端面覆部33a-1,33a-2,33b-1,33b-2形成电池单体2中的将前述外包装体3折合的形态的呈三棱柱状的端面折合部23a-1,23a-2,23b-1,23b-2。在将前述端面覆部33a-1,33a-2,33b-1,33b-2沿中心轴15方向延长的顶端，设有上下夹持前述两侧的集电极耳引线的集电极耳引线夹持部34a-1,34a-2,34b-1,34b-2。而且，形成有三棱锥状空间形成部35a-1,35a-21,35a-22及35b-1,35b-21,35b-22，该三棱锥状空间形成部35a-1,35a-21,35a-22及35b-1,35b-21,35b-22为形成从侧面22a,22b侧折入而形成的三棱锥状的空间部25a-1,25a-2及25b-1,25b-2的部分。三棱锥状空间形成部35a-21与35a-22及35b-21与35b-22分别重合，形成三棱锥状空间。
将以图3的IV-IV截面线切下的描绘外包装体3的膜的截面的一部分，显示于图4。即，如图4所示，外包装体3的膜由层叠体构成，该层叠体从上(外侧)到下(内侧)依次由表层0、表层1、表层2、空气阻断层、内层1、内层2这六个层所构成。
表层0为构成外包装体3的膜的最外层的层，作为防水层而由聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)等树脂材料构成。表层1为用于获得外包装体3的膜的刚性的刚性强化层，其由纤维素的纸构成。本案发明的电池单体2中，外包装体3具有覆盖电池1进行包装的形状，该形状是根据外包装体3的膜的弯折作业而形成。因此，作为外包装体3的材料，可谓容易弯折、轻量且强度也充分大的纤维素等的纸最优。但是，纤维素的纸的拨水作用小，因而在作为刚性强化层的表层1使用纤维素的纸的情况下，必须在其表面上使用前述表层0的防水层作为用于防水的层。
如上文所述，本案发明的电池单体2中，外包装体3的覆盖电池1进行包装的形状是根据弯折作业而形成。因此，与使用深拉等方法来进行外包装体3的形成的情况相比，能增厚其厚度。具体而言，前述成为刚性强化层的表层1的厚度为0.1mm～1mm，优选为0.25mm～0.6mm。若前述表层1的厚度小于0.1mm，则无法确保作为刚性强化层的强度，而且，在超过1mm的情况下，电池单体2的轻量化产生问题，并且在为了覆盖电池1进行包装而弯折时产生困难性。
表层2发挥前述表层1与空气阻断层的胶粘层的作用。在空气阻断层的内侧，设有由聚对苯二甲酸乙二酯(PET)所构成的内层1作为缓冲层。在内层1之下(内侧)设有由聚丙烯(PP)所构成的内层2作为胶粘层。聚丙烯(PP)在140℃左右熔化，因而可预先作为内层2而涂布在内层1的内侧表面，在为了外包装体3覆盖电池1而形成包装体的形状时的胶粘时，以140℃以上的温度加热，热熔接而形成前述包装的形状。可利用简单的工序来进行必要部位的胶粘，因而可谓聚丙烯作为前述成为胶粘层的内层2的材料而最优。
构成前述外包装体3的由层叠体形成的膜的表层0、表层1、表层2、空气阻断层、内层1、内层2这六个层中，本发明中，将表层1的刚性强化层、空气阻断层及内层2的胶粘层设为必需的基本的结构层，其他层设为可视需要追加的层。
以上，使用实施例对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不受前述实施例的任何限定，当然可在不偏离本发明的主旨的范围内以各种方式实施。
附图标记
1：电池
11a：顶面
11b：底面
12a,12b：侧面
13a,13b：端面
14a,14b集电极耳引线
15：中心轴
2：电池单体
21a：顶面
21b：底面
22a,22b：侧面
23a-1,23a-2,23b-1,23b-2：端面折合部
24a-1,24a-2,24b-1,24b-2：集电极耳引线收容部
25a-1,25a-2,25b-1,25b-2：三棱锥状的空间部
3：外包装体
31a：顶面覆部
31b：底面覆部
32a,32b-1,32b-2：侧面覆部
33a-1,33a-2,33b-1,33b-2：端面覆部
34a-1,34a-2,34b-1,34b-2：集电极耳引线夹持部
35a-1,35a-21,35a-22,35b-1,35b-21,35b-22：三棱锥状空间形成部
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