專利名稱：電化學裝置的制作方法
電化學裝置
技術區域
本發明涉及具有層壓型電化學元件的電化學裝置。
背景技術：
一直以來，就層壓型電化學元件而言，已知有層壓型電池或者雙
電層電容器。例如，專利文獻l (日本特開平11-167930號公報)公開 了層壓型電池。層壓型電池具備具有層疊結構的電池要素、將電池 要素封裝在內部的層壓薄片(薄膜狀包裝)、以及用于可以使電池要素 和外部電連接而從電池要素向層壓薄片的外部引出的自動帶焊型端子 (電極)。此外，也有提議將多個層壓型電池裝入箱內保護(參照專利 文獻2:日本特開2006-339032號公報)。
發明內容
但是，層壓型電化學元件的機械強度很低，在對單體處理時有可 能被損壞。
鑒于這些問題，本發明旨在提供具備層壓型電化學元件且可以抑 制其破損的電化學裝置。
為了解決上述問題，本發明所涉及的電化學裝置的特征在于，具 備第1框體、第2框體、以及具有包裝體的層壓型電化學元件，其中 包裝體包裹素體；第1框體和第2框體之間夾著包裝體的周邊部，且 第1框體和第2框體的相對位置關系被固定。
利用該電化學裝置，由于第1框體和第2框體之間夾著包裝體的 周邊部，它們的位置關系被固定，可以利用框體保護層壓型電化學元 件，抑制其破損。
此外，優選在第1及第2框體的任意一方上設置有爪部件，在另 一方上設置有嵌套爪部件的凹部，第1框體和第2框體的相對位置關 系被固定。由此，由于只須將爪部件嵌套在凹部內就可以固定第1框體和第2框體，因此具有容易制造的優點，此外，由于簡易的固定結 構，因此具有分量輕的優點。
優選第1框體具有分別沿著平行的2個軸延伸的第1及第2表面， 第1及第2表面，分別以包圍各所述軸的方式分別彎曲；第2框體具 有分別與第1及第2表面相對的第3及第4表面，包裝體的周邊部的 一部分介于第1表面和第3表面之間，包裝體的周邊部的另一部分介 于第2表面和第4表面之間。
包裝體的周邊部，通過被第1及第3表面、第2及第4表面夾住， 從而以分別包圍1個軸的方式彎曲，利用框體夾住周邊部時有如下優 點由于框體使得周邊部彎曲，因此很難破損；由于沿著l個軸彎曲， 因此包裝體自身的與上述軸垂直方向上的強度也一并被提高。
此外，優選第1框體具備向厚度方向突出一對凸部，包裝體的一 端緊密接觸雙方凸部的側面，從包裝體的另一端延伸的箔狀薄片型電 極，經由凸部之間的空間，與固定在第1框體上的輸出端子電極電連 接。
由于薄片型電極為箔狀，因此能夠吸收由包裝體的熱膨脹或者熱 收縮引起的位置變動，從而能夠抑制由這些熱變形引起的薄片型電極 的物理上的斷開，但因為電極為箔狀且可撓性地變形，因此很難決定 位置。本發明的裝置，通過包裝體的一端緊密接觸凸部的側面，從而 包裝體的位置被決定，此外，從包裝體延伸的箔狀的薄片型電極準確 地位于它們之間，從而能夠將薄片型電極與輸出端子電極正確地連接。
根據本發明的電化學裝置，能夠抑制層壓型電化學元件的破損。
圖1是分解示意第1實施方式的電化學裝置的立體圖。
圖2是圖1所示的電化學裝置分解時的II-II箭頭截面示意圖。
圖3是圖1所示的電化學裝置組裝后的II-II箭頭截面示意圖。
圖4是變形例所涉及的框體結構的截面圖。
圖5是分解示意第2實施方式的電化學裝置的立體圖。
圖6是圖1或圖5所示的電化學裝置的VI-VI箭頭截面示意圖。
圖7是變形例所涉及的輸出端子附近的結構的截面圖。
4圖8是變形例所涉及的框體結構的截面圖。
具體實施例方式
下面，參照附圖，對本發明所涉及的電化學裝置的最佳實施方式 進行說明。另外，在圖的說明中，對相同或者同等要素標記同一符號， 省略重復的說明。
圖1是分解示意第1實施方式的電化學裝置的立體圖。 該電化學裝置10具備樹脂制成的第1框體Fl及第2框體F2， 以及具有包裝體1B的層壓型電化學元件1，其中包裝體1B包裹素體 1A。包裝體1B的外形是四邊形，箔狀的薄片型電極T1， T2從構成包 裝體1B的一邊的一端T延伸。本例的電化學裝置10,是鋰離子型的 二次電池。
參照圖6看出，配置在包裝體1B內部的素體1A具有正極1P、負 極1M以及隔板1S。隔板1S由使離子和電解質透過的多孔體組成，在 包裝體1B的內部填充有電解液1L。包裝體1B為使四邊形的上部薄膜 1Bu和四邊形的下部膜1Bl重臺、粘結其四邊的周邊部而成的物體。包 裝體1B由鋁層壓膜形成。在一枚鋁層壓膜中， 一對樹脂膜夾著鋁箔。 在正極1P和負極1M上分別電連接有正極用薄片型端子電極TK參照 圖1)以及負極用薄片型端子電極T2，它們被引出至包裝體1B的外部。
回到圖l進行說明，在第1框體F1和第2框體F2之間，夾著包 裝體1B的周邊部1BPI, 1BP2。這些周邊部1BP1， 1Bp2沿Y軸延伸。 換言之，周邊部lBpp 1Bp2分別沿著與Y軸平行的2個軸延伸。
由于電化學元件1內包含有素體1A，因此具有厚度比周邊部厚的 中央部lC和圍著中央部lC的周邊部lBpp 1Bp2， 1BP3， 1Bp4。在第l 框體Fl的中央，設置有配置在包裝體1B的中央部1C的下部的四邊 形的開口OPl。在第2框體F2的中央，設置有配置在包裝體1B的中 央部1C上部的四邊形的開口 OP2。開口 OPl， OP2的各邊沿X軸或Y 軸延伸。
各框體Fl， F2具有分別向X軸方向或Y軸方向延伸的部分Flx， F1Y， F2x， F2y，各框體F1， F2的形狀為環狀的四邊形。在第2框體 F2的向Y軸方向延伸的一對部分F2Y的下面與第1框體F1的向Y軸方向延伸的一對部分FlY的上面之間，分別夾著包裝體IB的周邊部在 Y軸方向上延伸的周邊區域1BP1， 1BP2。
此外，在位于在第2框體F2向Y軸方向延伸的一對部分F2Y的X 軸方向的兩端的外表面上，分別設置有沿Z軸方向、向第l框體Fl方 向延伸的一對爪部件FN。在第1框體Fl上，設置有嵌套爪部件FN的 凹部FR，由此使第1框體Fl和第2框體F2的相對位置關系被固定。 爪部件FN和凹部FR的位置關系，并不限定于上述關系，也可以與上述 相反，分別在第1框體F1及第2框體F2上設置，設置的位置也可以 是部分Flx， F2X，爪部件Fw及凹部Fk的數量也可以分別是3個以上。
由此具有如下優點由于只須將爪部件Fw嵌套于凹部FR內就可以 固定第1框體F1和第2框體F2，因此容易制造；此外，由于簡易的固 定結構，因此分量輕。
此外，利用該電化學裝置10，由于在第1框體Fl和第2框體F2 之間，夾著包裝體1B的周邊部、它們的位置關系被固定，因此可以利 用框體F1， F2保護層壓型電化學元件l，防止其破損。
第1框體F1具有設置在一側端向且向+Z軸方向突出的一對凸部 PJ1， PJ2。包裝體IB的一端T與凸部PJ1， PJ2的+Y軸方向側的側面 緊密接觸，從而決定其位置。在第1框體F1的凸部PJ1和凸部PJ2之 間的區域中，設置有沿X軸延伸的溝GR，在溝GR內嵌有電極部件 EB的突起條EB1。
電極部件EB由將正輸出端子電極EL1、負輸出端子電極EL2、以 及介于它們之間的絕緣部件IB —體固定而成，在其下表面形成有沿X 軸方向延伸的上述突起條EB1，此外，在電極部件EB的上表面上，形 成沿X軸方向延伸的突起條EB2，薄片型電極T1， T2的-Y軸方向的 前端被設置為與突起條EB2的+Y軸方向的側面接觸。
沿第1框體F1的Y軸方向的一對部分FW，分別具有在+Z軸方 向上直立設置且沿Y軸方向延伸的凸條(凸部)QY1, Qy2。凸條Qyp QY2，分別嵌入設置在第2框體F2的下表面的凹溝(凹部)UY1， UY2 內，夾著包裝體1B的周邊部。
接著，詳細說明夾著包裝體周邊部的結構。圖2是圖i所示的電化學裝置分解時的ii-n箭頭截面圖，圖3是 圖i所示的電化學裝置組裝后的n-ii箭頭截面圖。
電化學裝置10的形狀相對于通過其重心的YZ平面CL對稱。在 第1框體Fl的一對部分Fly上表面與第2框體F2的一對部分F2y的 下表面之間，分別夾著包裝體lB的周邊部的部分lBjM， 1BP2，這些周 邊部分lBn， 1Bp2分別以包圍Y軸的方式彎曲，向+Z軸方向折曲。周 邊部分1BP1， 1Bp2在+Z軸方向上延伸的部分位于凹溝UY1， Uy2內，
夾在凸條qyp QY2的內側面和凹溝Uyp UY2的側面之間。在此，電化
學元件1的z軸方向的厚度比組合后的框體整體的厚度稍厚。 圖4是變形例所涉及的框體結構的截面圖。
在圖3中，爪部件Fw位于第1框體Fl的X軸方向的外表面的外 側，然而在本例中，在第1框體F1的X軸方向的兩端的外表面上，設
置有向內側凹陷的平臺面STP，以使凹溝Uy,， UY2被收納于外側的側 壁上。由此，爪部件Fn的外表面、凹溝Uyp UY2的側壁外表面、第l
框體Fl的X軸方向的兩端的外表面的位置一致，成為被合理調整的形 狀，因此方便使用，且在一定程度上可以使其小型化。
圖5是分解示意第2實施方式的電化學裝置的立體圖。 在本實施方式中，從層壓型電化學元件1延伸的薄片型電極T1， T2的位置不同。B口，薄片型電極T1從包裝體1B的+Y軸方向的一端 T延伸，薄片型電極T2從-Y軸方向的一端T延伸。薄片型電極T2通 過位于-Y軸方向側的凸部PJl， PJ2之間的區域，與金屬材料制成的電 極部件(輸出端子電極)EB電連接。薄片型電極T1通過位于+Y軸方 向側的凸部PJ1， PJ2之間的區域，與金屬材料制成的電極部件EB電 連接。
電極部件EB的結構，除其全部由導電材料制成以外，與圖1所示 的部件相同，此外，相對于通過電化學裝置的重心的XZ平面，該元件 的結構對稱。其中，其它的結構，與第1實施方式中說明的結構相同。 特別是，VI-VI箭頭截面的結構，與圖1及圖5的結構相同。VI-VI箭 頭截面的結構，相對于通過裝置的重心的YZ平面對稱。先說明相關部 分的結構。圖6是圖1或圖5所示的電化學裝置的VI-VI箭頭截面圖。在此， 必要時請參照圖1或圖5。如前所述，第1框體F1具有向厚度方向(+Z 軸方向)突出的一對凸部PJ1， PJ2，包裝體1B的一端T緊密接觸兩 邊凸部PJ1， PJ2的側面，從包裝體1B的一端T延伸的箔狀薄片型電 極T2 (Tl)，經由凸部PJ1， PJ2之間的空間，與固定在第1框體F1 的電極部件EB (EL2， EL1)電連接。
由于薄片型電極T2 (Tl)為箔狀，因此能夠吸收包裝體1B的熱 膨脹或者熱收縮引起的位置變動，從而可以抑制由這些熱變形導致的 薄片型電極T2 (Tl)的物理斷開，但因為電極為箔狀且可撓性地變形， 因此很難決定位置。在該裝置中，由于包裝體1B的一端T緊密接觸凸 部PJ2 (PJ1)的側面，因此包裝體1B的位置被決定，進而由于從包裝 體1B延伸的箔狀的薄片型電極T2 (Tl)準確地位于其間，從而能夠 使薄片型電極T2 (Tl)與電極部件EB (EL2， EL1)正確連接。在此， 這些薄片型電極與輸出端子電極的電連接，可以使用超聲波焊接，也 可以使用焊料等進行連接。
其中在本例中，位于圖面的上側的第2框體F2的-Y軸方向的端部 側的部分F2x也緊密接觸凸部PJl， PJ2的側面，因此容易決定第l及 第2框體F1， F2的位置。此外，薄片型電極T2 (Tl)的表面露出。 利用該結構，可以在框體組合后進行薄片型電極T2 (Tl)的電連接， 具有，例如減少框體材料的成本的優點。
圖7是變形例所涉及的輸出端子附近的結構的截面圖。
在本例中，第2框體F2位于薄片型電極T2 (Tl)的上部，具有 保護薄片型電極的功能。
第2框體F2的-Y軸方向的端部側的部分F2X，比上述的F2x厚， 并覆蓋薄片型電極T2 (Tl)及電極部件EB。部分F2X與凸部PJ2 (PJ1 ) 相對的部分凹陷、且緊密接觸凸部PJ2 (PJ1)的側面也可以。此外， 電極部件EB突出于框體F1， F2的-Y軸方向的端部的外側，在YZ平 面內構成T字型，具有露出于外部的露出部HH。在露出部HH上容易 電連接外部。
圖8是變形例所涉及的框體結構的截面圖。所上所述，由于該裝置相對于通過重心的YZ平面對稱，因此只就 一面的構成進行說明。第1框體Fl具有分別沿平行的2個軸Y* (僅 一方有圖示)延伸的第1表面Sl及第2表面S2 (參照圖2)，第1表 面Sl及第2表面S2以分別包圍各自的軸￥*的方式分別彎曲。
此外，第2框體F2具有與第1表面Sl及第2表面S2分別相對的 第3表面S3及第4表面S4 (參照圖2)，包裝體1B的周邊部的一部 分1Bp2介于第1表面Sl和第3表面S3之間，包裝體1B的周邊部的 另一部分lBw介于第2表面S2和第4表面S4之間(參照圖2)。
包裝體1B的周邊部，通過被第1表面Sl及第3表面S3、第2表 面S2及第4表面S4夾住，從而以分別包圍1個軸￥* (Y軸)的方式 彎曲。在本例中，周邊部的彎曲部具有適宜的曲率半徑。利用該結構 具有如下優點由框體F1， F2夾住周邊部時，由于框體F1， F2使得 周邊部彎曲，因此不易破損；由于沿著1個軸彎曲，因此包裝體自身 與Y"由垂直方向上的強度也一并被提高。
在此，開口 0P1， OP2的內側面被設定為越靠近周邊部1Bp2(1Bp2) 開口尺寸變得越大，在XZ截面內傾斜。該情況下，當電化學元件1 由于重力或處理時候受到的力而要在Z軸方向上移動時，碰到由該開 口 OP1, OP2的內側面確定的傾斜面，使進一步的移動被限制。艮P， 傾斜面抑制了伴隨電化學元件1的移動產生的、周邊部1BP2 (1BP2) 與中央部1C之間的邊界部BD的劣化。另外，由于外部結構相同，上 述框體也適用于層壓型的雙電層電容器。
權利要求
1.一種電化學裝置，其特征在于，具備第1框體；第2框體；以及具有包裝體的層壓型電化學元件，所述包裝體包裹素體，在所述第1框體和所述第2框體之間夾著所述包裝體的周邊部，且所述第1框體及所述第2框體的相對位置關系被固定。
2. 如權利要求l所述的電化學裝置，其特征在于，在所述第1及第2框體的任意一方上設置有爪部件，在另一方上 設置有嵌套所述爪部件的凹部，所述第1框體及所述第2框體的相對位置關系被固定。
3. 如權利要求l所述的電化學裝置，其特征在于，所述第1框體具有分別沿著平行的2個軸延伸的第1及第2表面， 所述第1及第2表面分別以包圍各所述軸的方式分別彎曲， 所述第2框體具有分別與所述第1及第2表面相對的第3及第4 表面，所述包裝體的周邊部的一部分介于所述第1表面和所述第3表面 之間，所述包裝體的周邊部的另一部分介于所述第2表面和所述第4表 面之間。
4. 如權利要求l所述的電化學裝置，其特征在于，所述第1框體具備向厚度方向突出的一對凸部，所述包裝體的一 端緊密接觸于所述凸部雙方的側面，從所述包裝體的所述一端延伸的箔狀的薄片型電極，經由所述凸 部之間的空間，與固定在所述第1框體上的輸出端子電極電連接。
全文摘要
一種電化學裝置，具備第1框體(F1)，第2框體(F2)，以及具有包裝體(1B)的層壓型電化學元件(1)，其中包裝體(1B)包裹素體(1A)；第1框體(F1)和第2框體(F2)之間夾著包裝體(1B)的周邊部(1B<sub>P1</sub>，1B<sub>P2</sub>)；在第1框體(F1)及第2框體(F2)的任意一方上設置有爪部件(F<sub>N</sub>)，在另一方上設置有嵌套爪部件(F<sub>N</sub>)的凹部(F<sub>R</sub>)，第1框體(F1)及第2框體(F2)的相對位置關系被固定。
文檔編號H01M2/02GK101540386SQ20091011902
公開日2009年9月23日 申請日期2009年3月18日 優先權日2008年3月18日
發明者須藤大輔 申請人:Tdk株式會社