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公開番号2021197331
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211227
出願番号2020105117
出願日20200618
発明の名称積層体
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H01M 50/10 20210101AFI20211129BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】放熱性を向上させることができる積層体を提供することである。
【解決手段】複数の電気化学セルを厚さ方向に沿って積層してなる積層体であって、電気化学セルは1対のラミネートフィルムを融着してなる外装体と該外装体の内部に封止された電極体とを備え、ラミネートフィルムは外層である耐熱性樹脂層と中間層である金属箔層と内層である熱融着樹脂層とを有しており、外装体は1対の前記ラミネートフィルムの熱融着樹脂層が厚さ方向に向かい合うように配置され、向かい合う熱融着樹脂層が融着されることにより電極体を内部に封止しており、熱融着樹脂層は金属箔層の内側の面を全て覆うように配置され、耐熱性樹脂層は耐熱性樹脂部と金属箔層が外側に露出した露出部を備えており、積層体は隣り合う電気化学セルの露出部同士が接触するように積層される、積層体である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
複数の電気化学セルを厚さ方向に沿って積層してなる積層体であって、
前記電気化学セルは1対のラミネートフィルムを融着してなる外装体と該外装体の内部に封止された電極体とを備え、
前記ラミネートフィルムは外層である耐熱性樹脂層と中間層である金属箔層と内層である熱融着樹脂層とを有しており、
前記外装体は1対の前記ラミネートフィルムの前記熱融着樹脂層が厚さ方向に向かい合うように配置され、向かい合う前記熱融着樹脂層が融着されることにより前記電極体を内部に封止しており、
前記熱融着樹脂層は前記金属箔層の内側の面を全て覆うように配置されており、
前記耐熱性樹脂層は耐熱性樹脂部と前記金属箔層が外側に露出した露出部とを備えており、
前記積層体は隣り合う前記電気化学セルの前記露出部同士が接触するように積層される、
積層体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本願は電気化学セルを積層してなる積層体に関する。
続きを表示(約 2,300 文字)【背景技術】
【0002】
近年、環境対応車が望まれており、電池及びキャパシタを持つ自動車及び車両は増産され、あるいは多数企画が発表されており、そのために、より高い生産性とより高い容量、エネルギー密度を持つ電気貯蔵デバイスの需要が高まっている。
【0003】
電気貯蔵デバイスは、一つないし複数の電気化学デバイスを絶縁性の外装体で封止してなる電気化学セルを複数積層した積層体から構成される。電気貯蔵デバイスは、特に運動エネルギーの回生により燃費の向上を行うハイブリッド車両用の電源として用いられるため、内燃機関と共存するためにサイズを大きくすることはできず、一方でブレーキ時の発電による回生電流を貯蔵する場合に発生する大電流を効率よく回収するための高入出力への対応が求められる。このため、電気貯蔵デバイスには高電圧だけでなく高容量も求められる。
【0004】
このような用途の電気貯蔵デバイスには、低抵抗化設計された二次電池や高容量のスーパーキャパシタ、電池電極とキャパシタ電極との組み合わせからなるハイブリッドキャパシタなどの電気化学デバイスが用いられる。いずれの電気化学デバイスであっても、充放電により電気を蓄積可能な正負一対の電極及び電子伝導性を排してイオン伝導性あるいはイオンの貯蔵性を有するセパレータ層からなる電極体と、絶縁性を有し該電極体を包装する外装体と、該外装体内部の電極体と電気の授受が可能な端子と、を備える。
【0005】
二次電池の正極は、一般に電気化学的に酸化還元可能な遷移金属の酸化物や硫化物による活物質と、電子伝導性を向上させる導電助剤と、これらを物理的に接触させる高分子である結着材とからなる。負極は、同様に、イオンを貯蔵することが可能な黒鉛やケイ素、錫、自身が酸化還元して還元生成、酸化溶解する金属、あるいは正極と同様に電気化学酸化還元可能な遷移金属化合物からなる活物質と必要に応じて導電助剤と結着材とを混錬した合材を、金属の集電箔に塗工したものを用いる。また、正負極の間には多孔質の樹脂からなるセパレータが配置され、イオンの伝達を担う電解質と溶媒とからなる電解液が含侵されている。なお、近年研究開発が盛んに行われている固体電解質を有する全個体電池では、セパレータ層及び電解液の代わりに、硫化物や酸化物からなるイオン伝導性のセラミックスが用いられる。
【0006】
キャパシタは、電極体の電極活物質に酸化還元など化学反応を起こさず、電圧の印加により表面への吸着が増減する電気化学二重層容量を大きく有する活性炭などの高比表面積材料を用いる。ハイブリッドキャパシタは、正極にキャパシタ用の活性炭電極、負極には電池用電極、例えば黒鉛などを配し、さらに正負極間にリチウムイオンなどの金属イオンを含む電解質を配することで、電解質のイオンを負極で充填し、正極ではアニオンを活物質表面に吸着あるいは脱離させ、場合によってはカチオンとその溶媒和を吸着させることで充放電を行う。
【0007】
ここで、電気貯蔵デバイスは上記電極体を物理的かつ化学的に保持するための外装体を備える。外装体は、通常、内部を化学的に安定な樹脂等の絶縁膜で被覆した金属若しくは樹脂製の缶、あるいはアルミニウム箔等のガス及び液体を透過しないバリア層と該バリア層の両面に樹脂による溶着層や補強層とを有するラミネートフィルムを用いる。特にラミネートフィルムについては様々な材料と構造が提案されている。
【0008】
最も一般的には、バリア層にはベーマイト処理あるいはクロメート処理により耐腐食処理を施された表面を有するアルミニウム箔を用い、内側樹脂層であるシーラント層には比較的低温で熱融着する可能な酸変性処理されたポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、外側樹脂層である基材層にはナイロンなどポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリアルキレンテレフタラート等が用いられる。特に内側樹脂層はアルミニウムと電解質との直接接触を防ぎ、かつ熱融着によって2枚一組で袋を形成して、電気化学デバイスを内部に封止するための機能を有する。さらに電気化学セルは、密封を破らないようにラミネートフィルムの封止部を縦貫し、かつ、電極体の正極あるいは負極に溶接された、一対以上の集電端子を備える。この集電端子を介して電気化学セルは外部から電気を充電し、あるいは外部へ電気を放電することができる。一般に正極集電端子にはアルミニウム、負極集電端子には銅やニッケル等の金属が用いられる。
【0009】
電気化学デバイスの外装体に関する技術としては、例えば次の文献に記載されている。特許文献1には、金属箔の一方の面に熱融着樹脂層が貼り合わされ、他方の面に剥離可能な樹脂フィルムからなる保護層が被覆されていることを特徴とするラミネート包材が開示されている。特許文献2〜4には、樹脂層の一部を切り欠いて金属層を露出させ、露出した金属層を電極接続部として用いるラミネート包材が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0010】
特開2017−109422号公報
特開2018−69418号公報
特開2013−161674号公報
特開2017−217783号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
(【0011】以降は省略されています)

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