JP2000090975A

JP2000090975A - 薄型電池及び薄型電池の封装方法

Info

Publication number: JP2000090975A
Application number: JP10255482A
Authority: JP
Inventors: Goro Shibamoto; 悟郎柴本; Hiroyuki Akashi; 寛之明石
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2000-03-31

Abstract

(57)【要約】【課題】小型・軽量化、薄型化を図りかつ体積エネル
ギー密度の向上を図る。【解決手段】電池構体２を少なくとも一層のアルミニ
ウム層１３を有する高分子多層フィルムからなる封装材
８によって封装する。封装材８は、筒状とされて電池構
体２を包み込んで重合せ部位２０が接合される。封装材
８は、電池構体２の正極材３と負極材４の引出し側面２
ａ及びその対向側面２ｃに対応する部位２１、２２が、
その重合せ部位を接合されるとともに側面に沿って内側
へと折り込まれる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電極材と高分子電
解質とを積層して電池構体を構成するとともにこの電池
構体を外装材によって封装してなるリチウムイオン電池
等の薄型電池及びその封装方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池は、携帯電子機器等の電源として汎
用されているが、この携帯電子機器等の多機能化、高性
能化或いは小型化、携帯性の向上等に伴って小型化、軽
量化或いは高容量化とともに薄型化が図られている。例
えば、リチウムイオン二次電池は、繰り返し充電が可能
であるとともに、高作動電圧、高エネルギー密度特性を
有することから携帯電子機器等の電源として好適に用い
られている。

【０００３】従来のリチウムイオン二次電池は、導電性
物質として一般に電解液が使用されており、この電解液
の液漏れを防ぐために外装部材として金属缶が用いられ
ている。したがって、一般的なリチウムイオン二次電池
は、機械的強度を保持するために金属缶を４ｍｍ以下に
構成することが困難であるために、薄型化について限界
があった。

【０００４】最近、超薄型電池として、電解質として全
固体電解質やゲル状電解質を用いたリチウムイオン二次
電池が注目されている。薄型リチウムイオン二次電池１
００は、図１１及び図１２に示すように、無機或いは有
機の非水固体電解質や高分子ゲル状電解質が用いられて
電池構体１０１が構成され、金属缶を用いること無く全
体をラミネート材１０２により封装してなる。薄型リチ
ウムイオン二次電池１００は、電解液の漏液問題が無
く、薄型でフレキシビリティを有することから携帯電子
機器等の電源として用いて極めて好適である。

【０００５】薄型リチウムイオン二次電池１００は、電
池構体１０１が、上述したように電解質として全固体電
解質やゲル状電解質を用い、帯状の正極材と負極材とを
セバレータを介して積層するとともに例えばこの積層体
を折り畳み或いは巻回等して構成される。電池構体１０
１には、正極材と負極材とにそれぞれ正極端子部材１０
３と負極端子部材１０４とがその基端を接続されて設け
られる。薄型リチウムイオン二次電池１００は、電池構
体１０１を層内に少なくとも一層以上のアルミニウム層
を有する高分子多層フィルム材からなるラミネート材１
０２によって包み込むとともに、このラミネート材１０
２を重ね合わせた部位１０５（１０５ａ乃至１０５ｃ）
にそれぞれ熱溶着や真空シール等の接合処理を施こすこ
とにより封装してなる。

【０００６】薄型リチウムイオン二次電池１００は、電
池構体１０１の正極材と負極材とにそれぞれ基端を接続
された正極端子部材１０３と負極端子部材１０４とがそ
の先端をラミネート材１０２の接合部位１０５ａから露
呈されてなる。正極端子部材１０３及び負極端子部材１
０４は、例えば金属線を網目状に織ったものが用いられ
る。薄型リチウムイオン二次電池１００は、上述したよ
うに外装材としてラミネート材１０２を用いることで、
薄型、軽量に構成されるばかりでなく高い気密性を以っ
て構成され、熱溶着や真空シール等の簡易な接合処理を
施すことによって電池構体１０１を高精度に密封する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、薄型リチウ
ムイオン二次電池１００は、全固体電解質やゲル状電解
質を用いることから電池構体１０１を密封するラミネー
ト材１０２について高い防湿性が要求され、充分な接合
幅を以って接合部位１０５を形成する。接合部位１０５
は、一般に５ｍｍ以上の幅に設定される。したがって、
薄型リチウムイオン二次電池１００は、全体が薄型に構
成されるが、図１１に示すように外周部位にラミネート
材１０２の接合部位１０５が突出して形成される。

【０００８】薄型リチウムイオン二次電池１００は、例
えば一辺が数センチ以下の小型仕様を以って構成される
場合に、外周部位にラミネート材１０２の接合部位１０
５が突出して形成されることで体積エネルギー密度の効
率が低下するといった問題があった。このため、薄型リ
チウムイオン二次電池１００は、金属缶を有するリチウ
ムイオン二次電池と比較して、大幅な軽量化と薄型化が
図られるが体積比の効率化が少なかった。

【０００９】また、薄型リチウムイオン二次電池１００
は、厚みを有する電池構体１０１をラミネート材１０２
で包み込むことで、図１２に示すように電池の内部に電
池構体１０１の外周部とラミネート材１０２との間に幅
寸法ｄの間隙１０６が形成される。したがって、薄型リ
チウムイオン二次電池１００は、かかる間隙１０６によ
ってさらに体積エネルギー密度が低下する原因となって
いた。

【００１０】薄型リチウムイオン二次電池１００は、電
池構体１０１の外周部に対してラミネート材１０２を強
く押し付けて封装することにより間隙１０６をより小さ
くする対応が図られる。しかしながら、薄型リチウムイ
オン二次電池１００は、このような封装を行うことによ
って電池構体１０１のコーナ部位１０７に潰れが生じて
しまう。薄型リチウムイオン二次電池１００は、この潰
れによって電極材やセバレータが破損したり電極材間に
短絡が生じて電池性能が劣化するといった問題が発生し
てしまう。

【００１１】したがって、本発明は、小型・軽量化、薄
型化を図るとともに体積エネルギー密度の向上を図った
薄型電池及びその封装方法を提供することを目的に提案
されたものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この目的を達成する本発
明にかかる薄型電池は、少なくとも正極材と負極材とを
高分子電解質を介して積層構成するとともに正極材及び
負極材にそれぞれ電極端子を接続してなる薄型の電池構
体を、少なくとも一層のアルミニウム層を有する高分子
多層フィルムからなる封装材によって電極端子の先端を
それぞれ外方に露呈させた状態で封装してなる。薄型電
池は、封装材が、電極端子の引出し側面及びその対向側
面とを開放した筒状とされて電池構体を包み込んでその
重合せ部位に溶着等の接合処理が施されるとともに、電
極端子引出し側面の対応部位とその対向側面の対応部位
とにおいて重合せ部位に溶着等の接合処理が施された後
にそれぞれこれらの側面に沿って内側へと折り込まれる
ことにより電池構体を封装してなる。

【００１３】以上のように構成された本発明にかかる薄
型電池によれば、接合部位が電池構体の側面に沿って内
側へと折り込まれることから、この封装材の接合部の外
方への突出量が低減されて全体として体積が小さくなっ
て小型軽量であるとともに体積エネルギー密度の向上が
図られる。

【００１４】また、上述した目的を達成する本発明にか
かる薄型電池の封装方法は、少なくとも正極材と負極材
とを高分子電解質を介して積層構成するとともに正極材
及び負極材にそれぞれ電極端子を接続してなる薄型の電
池構体を、少なくとも一層のアルミニウム層を有する高
分子多層フィルムからなる封装材によって電極端子の先
端をそれぞれ外方に露呈させた状態で封装する。薄型電
池の封装方法は、電池構体を電極端子引出し側面とその
対向側面とを開放して封装材で筒状に包み込む工程と、
封装材に対してその重合せ部位に溶着等の接合処理を施
す工程と、封装体に対して電極端子導出側面の対応部位
とその対向側面の対応部位との重合せ部位に溶着等の接
合処理を施す工程と、封装体に対して電極端子導出側面
の対応部位とその対向側面とに沿って内側へと折り込む
工程とを施して、電池構体を封装体によって封装する。

【００１５】以上の工程を経る本発明にかかる薄型電池
の封装方法によれば、封装体の接合部位を電池構体の側
面に沿って内側へと折り込んで封装体による電池構体を
封装することから、この封装材の接合部の外方への突出
量が低減されて全体の体積が小さくなり、小型軽量であ
るとともに体積エネルギー密度の向上が図られた薄型電
池が得られる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施の形態
として図１及び図２に示した薄型電池は、帯状の正極材
３と負極材４とをセバレータ５及び高分子電解質を介し
て積層するとともに正極材３と負極材４とにそれぞれ正
極端子部材６と負極端子部材７とを接続して電池構体２
を構成し、この電池構体２をラミネート材８によって封
装してなり、充電が可能なるリチウムイオン二次電池１
を示す。なお、本発明は、かかるリチウムイオン二次電
池１に限定されるものでは無く、他の薄型電池、例えば
充電が不能なリチウムイオン電池や正極材と負極材との
間にフィルム状のポリマー電解材からなるセバレータを
挟み込んで積層体を構成したポリマー電池等にも適用さ
れることは勿論である。

【００１７】リチウムイオン二次電池１は、基本的な構
成を従来のリチウムイオン二次電池と同様としており、
正極材２が例えばアルミニウム箔等のフィルム状の正極
集電体の表面上に陽イオンを挿入脱離可能な正極活物質
を成膜形成してなる。正極活物質には、例えばリチウム
ニッケル酸化物（ＬｉＮｉＯ₂）、リチウムコバルト酸
化物（ＬｉＣｏＯ₂）或いはリチウムマンガン酸化物
（ＬｉＭｎ₂Ｏ₄）等が用いられる。遷移金属元素は、１
種類に限定されず、例えばＬｉＮｉ_0.5ＣＯ_0.5Ｏ₂等の
ように２種類以上のものも使用可能である。

【００１８】正極活物質は、上述した材料に対して、導
電材としてカーボン材料、バインダーとしてポリフッ化
ビニリデン（ＰＶｄＦ）を混合し、溶剤としてｎ−メチ
ルピロリドン（ＮＭＰ）を加えてスラリー状にし、ドク
タープレード法を用いて正極集電体のアルミニウム箔上
に均一に塗布される。正極活物質は、高温での乾燥処理
が施されることによりＮＭＰが飛ばされてアルミニウム
箔上に均一に成膜形成される。なお、正極活物質は、混
合物が均一に分散したスラリー状とされればよく、その
混合比率について限定されるものではない。正極活物質
は、ロールプレスによる加圧処理が施されることによっ
て正極集電体の表面上に高密度化が図られて成膜形成さ
れる。

【００１９】負極材３は、例えば銅箔等のフィルム状の
負極集電体上にリチウムを挿入脱離可能な負極活物質を
成膜形成してなる。なお、リチウムの挿入脱離可能と
は、リチウムを結晶構造内で出し入れする現象に限定さ
れず、電池として構成した際に充放電が可能とされれば
よく、例えばリチウム金属負極やリチウム−アルミニウ
ム合金負極等が挙げられる。

【００２０】負極活物質は、例えばグラファイト、難黒
鉛化炭素、易黒鉛化炭素等の炭素材料が用いられる。負
極活物質は、この炭素材料に対して、バインダーとして
ＰＶｄＦを混合し、溶剤としてＮＭＰを加えてスラリー
状にし、ドクタープレード法を用いて銅箔上に均一に塗
布される。負極活物質は、高温での乾燥処理が施される
ことによりＮＭＰが飛ばされて銅箔上に均一に成膜形成
される。なお、負極活物質についても、混合物が均一に
分散したスラリー状とされればよく、その混合比率につ
いて限定されるものではない。負極活物質は、ロールプ
レスによる加圧処理が施されることによって負極集電体
の表面上に高密度化が図られて成膜形成される。

【００２１】セバレータ５は、例えば多孔質のポリプロ
ピレンフィルムが用いられる。セバレータ５について
は、他のポリオレフィン系高分子樹脂製のフィルムを用
いてもよい。

【００２２】電解質は、ゲル状電解質や固体電解質が用
いられる。ゲル状電解質は、高分子材料、電解液及び電
解質塩が混合されてゲル状化されてなる。高分子材料に
は、電解液に相溶するものが用いられ、例えばポリアク
リロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエーテル系高分子、ＰＶ
ｄＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が挙げられ
る。なお、ゲル状電解質とは、高分子マトリックス内に
電解液が分散されているものであればよく、分散されて
いる電解液量の制限は無い。

【００２３】電解液は、高分子材料を分散可能とし、非
プロトン性溶媒として、例えばエチレンカーボネート
（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレン
カーボネート（ＢＣ）、ガンマブチロラクトン（ＧＢ
Ｌ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチル
カーボネート（ＤＭＣ）、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）
等が挙げられる。なお、溶媒には、１種類ばかりでなく
２種類以上を混合して使用してもよい。

【００２４】固体電解質は、電解質中に溶媒成分を含ま
ない電解質若しくは含まれていても漏液が生じない電解
質であり、その材質に特に制限は無い。電解質塩には、
上述した溶媒に対して溶解するものが用いられ、カチオ
ンとアニオンとが組み合わされてなる。カチオンには、
アルカリ金属やアルカリ土類金属が用いられる。アニオ
ンには、Ｃｌ^ー、Ｂｒ^ー、Ｉ^ー、ＳＣＮ^ー、ＣｌＯ₄ ^ー、ＢＦ
₄ ^ー、ＰＦ₆ ^ー、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^ー、（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂ ^ー等が用い
られる。電解質塩には、六フッ化リン酸リチウム、四フ
ッ化ホウ酸リチウム等が挙げられ、電解液に溶解可能な
濃度であれば特に問題は無い。

【００２５】正極端子部材６及び負極端子部材７は、金
属導線を網目状に織ったものが用いられるが、例えば金
属箔やリード線等であってもよく、電気化学的かつ化学
的に安定であるとともに電気的導通が図られる材料であ
れば金属に限定されるものでは無い。正極端子部材６に
は、例えばアルミニウムやニッケルからなる細径の導線
が網目状に織られたものが用いられる。また、負極端子
部材７には、例えば銅やニッケルからなる細径の導線が
網目状に織られたものが用いられる。

【００２６】正極端子部材６及び負極端子部材７は、全
体矩形を呈しており、その一端部が正極材３及び負極材
４にそれぞれ超音波溶着或いはスポット溶接等によって
それぞれ接続される。正極端子部材６及び負極端子部材
７は、後述するように電池構体２をラミネート材８によ
って封装する際に、図１に示すように先端部が外方へと
それぞれ露呈される。正極端子部材６及び負極端子部材
７は、この場合、同図に示すように電池構体２の同一側
面２ａから突出露呈されるが、互いに短絡等を生じさせ
ずまた電池性能に影響を及ぼさないことを条件にいずれ
の方向から突出露呈させるようにしてもよい。また、正
極端子部材６及び負極端子部材７は、互いに短絡等を生
じさせずかつ確実に電気的接続が保持されることを条件
に、正極材３及び負極材４に対して適宜の接続方法や接
続箇所に接続するようにしてもよい。

【００２７】上述した正極材３と負極材４とは、相対す
る主面に例えばゲル状電解質が塗布され、セバレータ５
を挟んで適宜積層される。正極材３と負極材４とは、ゲ
ル状電解質の接着作用によって、セバレータ５を介して
その間隔や圧力が一定に保持されて一体化されて積層体
９を構成する。正極材３と負極材４及びセバレータ５の
積層体９は、例えば図３に示すように多段につづら折り
されて所定の大きさの電池構体２を構成する。電池構体
２は、この場合、積層体９の最外層が正極材３または負
極材４のいずれであってもよい。なお、電池構体２は、
同図においては正極端子部材６及び負極端子部材７が積
層体９の最下層に接続して構成されているが、上述した
ようにいずれの層に接続して構成してもよいことは勿論
である。

【００２８】積層体９は、例えば図４に示すように複数
層に渦巻き状に巻回されることによって所定の外径を有
する電池構体２を構成してもよい。電池構体２は、この
場合においても、積層体９の最外周層が正極材３または
負極材４のいずれであってもよい。

【００２９】さらに、積層体９は、図５に示すように予
め所定の大きさに裁断された複数の正極材３と負極材４
とをセバレータ５を挟んで積層することによって電池構
体２を構成してなる。セバレータ５は、正極材３及び負
極材４に対してやや大きめの外形形状に裁断されてお
り、積層した状態において正極材３と負極材４との短絡
を防止している。各正極材３及び各負極材４は、接続端
子１０、１１を介して相互に接続されてなる。電池構体
２は、この場合においても、積層体９の最外周層が正極
材３または負極材４のいずれであってもよい。なお、電
池構体２は、正極材３と負極材４及びセバレータ５の積
層体９を上述した方法以外の方法によって適宜の大き
さ、形状に構成するようにしてもよい。

【００３０】ラミネート材８には、少なくとも層内に１
層のアルミニウム層と高分子樹脂層とを含む防湿性多層
フィルム材が用いられる。ラミネート材８は、例えば図
６に示すように、第１層のポリエチレンテレフタレート
層（ＰＥＴ層）１２と、第２層のアルミニウム層１３
と、第３層のＰＥＴ層１４と、第４層の無延伸ポリプロ
ピレン層（ＣＰＰ層）１５との４層構造によって構成さ
れてなる。第１層のＰＥＴ層１２は、外装部を構成し、
アルミニウム層１３を保護するとともに絶縁作用を奏す
る。第２層のアルミニウム層１３は、より良好な防水作
用を奏する。第３層のＰＥＴ層１４も、アルミニウム層
１３の保護作用を奏する。

【００３１】ラミネート材８は、第４層のＣＰＰ層１５
を内側にして、詳細を後述するように電池構体２を包み
込む。ラミネート材８は、このＣＰＰ層１５が後述する
接合処理に際して、熱融着高分子膜として作用する。な
お、このＣＰＰ層１５は、ラミネート材８が相互に熱融
着される際に、引き出された正極端子部材６及び負極端
子部材７のそれぞれの網目内に溶け込むことによってこ
れら正極端子部材６及び負極端子部材７を引出し部位に
おいてしっかりと保持する。

【００３２】ラミネート材８は、上述した構成に限定さ
れるものではなく、層内に１層のアルミニウム層１３を
有するとともに表裏面いずれか一方に熱融着高分子膜と
して作用する高分子樹脂層が形成されたものであればよ
い。ラミネート材８は、高分子樹脂層を内側にして電池
構体２を包み込む。

【００３３】上述したラミネート材８による電池構体２
の封装工程について、図７乃至図１０を参照して以下説
明する。電池構体２は、例えば矩形に積層構成され、長
手方向の一方側面２ａに正極端子部材６及び負極端子部
材７がそれぞれ突出されている。ラミネート材８は、電
池構体２の展開寸法よりもやや大きな外形寸法を有する
矩形を呈するものが用いられる。ラミネート材８は、図
７に示すように、電池構体２の一方の主面２ｂにおいて
先端部８ａ、８ｂが互いに重ね合わされるとともに、こ
の重合せ部位２０に熱溶着処理或いは真空圧着処理が施
される。なお、ラミネート材８は、上述した第１層のＰ
ＥＴ層１２を表面側として電池構体２を包み込むように
することが好ましい。

【００３４】ラミネート材８は、この場合図８に示すよ
うに主面２ｂを含む電池構体２の外周面に倣って角筒状
に折り曲げられる。ラミネート材８は、上述した重合せ
部位２０、換言すれば第１の接合部位２０が同図矢印で
示すように電池構体２の主面２ｂに沿って折り曲げられ
る。ラミネート材８は、電池構体２の長手方向の両側面
２ａ、２ｃからそれぞれ突出する筒状の部位２１、２２
が形成されている。ラミネート材８は、先端部（８ｃ、
８ｄ）、（８ｅ、８ｆ）をそれぞれ互いに重ね合わせ、
これら重合せ部位２３、２４に対して熱溶着処理或いは
真空圧着処理が施される。ラミネート材８は、先端部を
接合されたこれら筒状部位２１、２２がそれぞれ電池構
体２の両側面２ａ、２ｃに沿って内側へと折り込まれ
る。

【００３５】ラミネート材８の一方側の筒状部位２１
は、電池構体２の側面２ｄ、２ｅと平行な領域２１ａ、
２１ｂが両側縁に沿って図９に１点鎖線で示す山折り線
Ｌ１にしたがって長手方向の一方側面２ａ側へとそれぞ
れ山折りされる。平行領域２１ａ、２１ｂは、さらに同
図２点鎖線で示すように山折り線Ｌ１を底辺とする二等
辺三角形を構成する第１及び第２の谷折り線Ｌ２、Ｌ３
と、これら谷折り線Ｌ２、Ｌ３から先端側に向かう水平
な第３の谷折り線Ｌ４とにしたがって側面２ａに沿って
折り込まれる。側面２ａから突出された正極端子部材６
及び負極端子部材７は、図１０に示すように重合せ部位
２３、換言すれば第２の接合部位２３から外方へと突出
露呈される。

【００３６】同様に、ラミネート材８の他方側の筒状部
位２２は、電池構体２の側面２ｄ、２ｅと平行な領域２
２ａ、２２ｂが両側縁に沿って図９に１点鎖線で示す山
折り線Ｌ５にしたがって長手方向の一方側面２ｃ側へと
それぞれ山折りされる。平行領域２２ａ、２２ｂは、さ
らに同図２点鎖線で示すように山折り線Ｌ５を底辺とす
る二等辺三角形を構成する第１及び第２の谷折り線Ｌ
６、Ｌ７と、これら谷折り線Ｌ６、Ｌ７から先端側に向
かう水平な第３の谷折り線Ｌ８とにしたがって側面２ａ
に沿って折り込まれる。

【００３７】リチウムイオン二次電池１は、上述した工
程を経て電池構体２がラミネート材８によって封装され
てなる。リチウムイオン二次電池１は、ラミネート材８
の、電池構体２の主面２ｂに対応する第１の接合部位２
０と、正極端子部材６及び負極端子部材７とが露呈され
る側面２ａに対応する第２の接合部位２３と、側面２ａ
と対向する側面２ｃに対応する第３の接合部位２４と
が、図２に示すように電池構体２から大きく突出するこ
となく構成される。リチウムイオン二次電池１は、電池
構体２の両側面２ｄ、２ｅに対応する部位については図
１に示すようにラミネート材８の接合部がほとんど突出
されずに構成されている。

【００３８】ところで、リチウムイオン二次電池１にお
いては、正極端子部材６及び負極端子部材７がその厚み
寸法をラミネート材８のＣＰＰ層１５の厚み寸法よりも
大とされたものが用いられることがある。リチウムイオ
ン二次電池１は、上述したようにラミネート材８に対し
て熱圧着処理等を施して第２の接合部位２３において正
極端子部材６及び負極端子部材７の引出し部位を封装す
るが、充分な封装処理を行い得ない状態が生じる。

【００３９】したがって、リチウムイオン二次電池１に
おいては、図１０に示すように正極端子部材６及び負極
端子部材７とラミネート材８との間に高分子樹脂フィル
ム３０、３１が介挿される。これら高分子樹脂フィルム
３０、３１には、ポリエチレン及びその重合体、例えば
アイオノマー樹脂、エチレン・アクリル酸共重合体樹脂
或いはエチレン・メタクリル酸共重合体樹脂等からなる
フィルム材が用いられる。高分子樹脂フィルム３０、３
１は、ラミネート材８に対して熱圧着処理等を施すこと
によって、正極端子部材６及び負極端子部材７に溶け込
んで第２の接合部位２３における引出し部位を確実に封
装する。

【００４０】ところで、リチウムイオン二次電池１にお
いては、電池構体２の長手方向の両側面２ａ、２ｃと、
これらに対応するラミネート材８の第２の接合部位２３
及び第３の接合部位２４との間に、図２に示すようにそ
れぞれ間隙２５、２６が形成される。これら間隙２５、
２６は、封装した電池構体２の周縁部を潰すことが無い
ようにして上述した折り込み操作を行うことによって必
然的に生じる。リチウムイオン二次電池１は、これら間
隙２５、２６の最大幅寸法Δｘ及びΔｙがそれぞれ２ｍ
ｍ以上１０ｍｍ以下するようにして電池構体２がラミネ
ート材８によって封装される。間隙２５、２６は、ラミ
ネート材８を折り込み操作した場合に必然的に２ｍｍ以
上となる。また、間隙２５、２６は、１０ｍｍを超える
場合には体積エネルギー密度の向上が図れなくなる。

【００４１】リチウムイオン二次電池１は、以上のよう
にして構成されることにより、電池構体２を封装するラ
ミネート材８の各接合部位２０、２３、２４の突出量が
低減され、全体の大きさが電池構体２とほぼ同等に構成
される。また、リチウムイオン二次電池１は、電池構体
２とラミネート材８との間に構成される間隙を電池性能
を損なわない範囲で最小とするように構成される。した
がって、リチウムイオン二次電池１は、その小型化が図
られるとともに体積エネルギー密度の向上が図られる。

【００４２】上述したリチウムイオン二次電池１の有意
性について、以下に説明する仕様の第１の実施例薄型電
池１Ａ乃至第３の実施例薄型電池１Ｃと第１の比較例薄
型電池１００Ａ乃至第３の比較例薄型電池１００Ｃとを
製作し、それぞれの体積比較を行った。

【００４３】すなわち、第１の実施例薄型電池１Ａは、
以下の仕様による正極材３、負極材４、セバレータ５及
びゲル状電解質に正極端子部材６及び負極端子部材７を
設けて電池構体２を構成し、この電池構体２を上述した
方法によってラミネート材８により封装して構成した。
正極材３は、ＬｉＣｏＯ₂を９１重量％、黒鉛を６重量
％、ＰＶｄＦを３重量％の割合で混合するとともに、こ
れに対してＮＭＰを０．６倍の量を加えてスラリー状と
してなる正極活物質を、ドクタープレード法によってア
ルミニウム箔の片面に均一に塗布するとともに高温で乾
燥させてＮＭＰを飛ばすことにより製作した。正極材３
は、ロールプレスを用いて正極活物質に適当な圧力をか
けてプレス処理を行った。

【００４４】負極材４は、グラファイトを９１重量％、
ＰＶｄＦを９重量％の割合で混合するとともに、これに
対してＮＭＰを１．１倍の量を加えてスラリー状として
なる負極活物質を、ドクタープレード法によって銅箔の
片面に均一に塗布するとともに高温で乾燥させてＮＭＰ
を飛ばすことにより製作した。負極材４は、ロールプレ
スを用いて負極活物質に適当な圧力をかけてプレス処理
を行った。

【００４５】上述した正極材３は、３９０ｍｍ×６５ｍ
ｍに切り取り、アルミニウム線を網目状に織って形成し
た正極端子部材６の一端部をスポット溶接して接続し
た。負極材４は、４００ｍｍ×７０ｍｍに切り取り、銅
線を網目状に織って形成した負極端子部材７をスポット
溶接して接続した。

【００４６】ゲル状電解質は、ＰＡＮが１２モル％、Ｅ
Ｃが４４モル％、ＰＣが２２モル％、ＧＢＬが１５モル
％、ＬｉＰＦ₆が７モル％の割合で製作される。ゲル状
電解質は、ＰＡＮ、ＰＣ及びＧＢＬを混合する工程と、
これにＰＡＮを加えてホットスターラー上で１００°Ｃ
で均一溶液となるまで撹拌する工程と、これらが均一に
なったのを確認した後にＬｉＰＦ₆を加えて８０°Ｃで
均一溶液となるまで撹拌する工程とを経て製作される。
ゲル状電解質は、８０°Ｃ条件下においてゲル状化せず
に液状の状態が保持される。

【００４７】ゲル状電解質は、液状に保持された状態で
上述した正極材３及び負極材４のそれぞれの電極材料塗
布面に均一に塗布された後に、セバレータ５が乗せられ
て余剰分が押し出される。正極材３、負極材４及びセバ
レータ５の積層体は、３６ｍｍ×７０ｍｍ×５ｍｍの大
きさに折り畳まれて電池構体２を構成する。第１の実施
例薄型電池１Ａは、この電池構体２を厚みが１５０μｍ
のラミネート材８を用いて、上述した方法によって封装
して構成した。この第１の実施例薄型電池１Ａは、体積
が１４．８ｃｍ²であった。

【００４８】第２の実施例薄型電池１Ｂは、正極活物質
としてＬｉＮｉＯ₂を用いるとともに負極活物質として
ハードカーボンを用い、その他を上述した第１の実施例
薄型電池１Ａの製作方法と同様の方法によって製作し
た。この第２の実施例薄型電池１Ｂは、体積が１４．９
ｃｍ²であった。

【００４９】第３の実施例薄型電池１Ｃは、正極活物質
としてＬｉＭｎ₂Ｏ₄を用いるとともに負極活物質として
ハードカーボンを用い、その他を上述した第１の実施例
薄型電池１Ａの製作方法と同様の方法によって製作し
た。この第３の実施例薄型電池１Ｃは、体積が１４．９
ｃｍ²であった。

【００５０】第１の比較例薄型電池１００Ａは、正極活
物質としてＬｉＣｏＯ₂を用いるとともに負極活物質と
してグラファイトを用い、その他を上述した第１の実施
例薄型電池１Ａの製作方法と同様の方法によって電池構
体を製作した。第１の比較例薄型電池１００Ａは、この
電池構体を上述した従来の薄型電池１００と同様の方法
によって厚みが１５０μｍのラミネート材８を用いて封
装した。この第１の比較例薄型電池１００Ａは、体積が
１７．０ｃｍ²であった。

【００５１】第２の比較例薄型電池１００Ｂは、正極活
物質としてＬｉＮｉＯ₂を用いるとともに負極活物質と
してハードカーボンを用い、その他を上述した第１の実
施例薄型電池１Ａの製作方法と同様の方法によって電池
構体を製作した。第２の比較例薄型電池１００Ｂは、こ
の電池構体を上述した従来の薄型電池１００と同様の方
法によって厚みが１５０μｍのラミネート材８を用いて
封装した。この第２の比較例薄型電池１００Ｂは、体積
が１６．９ｃｍ²であった。

【００５２】第３の比較例薄型電池１００Ｃは、正極活
物質としてＬｉＭｎ₂Ｏ₄を用いるとともに負極活物質と
してハードカーボンを用い、その他を上述した第１の実
施例薄型電池１Ａの製作方法と同様の方法によって電池
構体を製作した。第３の比較例薄型電池１００Ｃは、こ
の電池構体を上述した従来の薄型電池１００と同様の方
法によって厚みが１５０μｍのラミネート材８を用いて
封装した。この第３の比較例薄型電池１００Ｃは、体積
が１７．２ｃｍ²であった。

【００５３】上述したように第１の実施例薄型電池１Ａ
は、第１の比較例薄型電池１００Ａに対してその体積が
約１５％程度小さく構成される。また、第２の実施例薄
型電池１Ｂについては、第２の比較例薄型電池１００Ｂ
と比較してその体積が約１３％程度小さく構成される。
さらに、第３の実施例薄型電池１Ｃは、第３の比較例薄
型電池１００Ｃと比較してその体積が約１５％程度小さ
く構成される。このように、第１の実施例薄型電池１Ａ
乃至第３の実施例薄型電池１Ｃは、同様に製作された第
１の比較例薄型電池１００Ａ乃至第３の比較例薄型電池
１００Ｃに対していずれもその体積が小さく構成される
ことから体積エネルギー密度の向上が図られる。

【００５４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明にか
かる薄型電池によれば、電池構体を封装する封装体の接
合部を電池構体の側面に沿って折り込んで構成したこと
から、この封装材の接合部の外方への突出量が低減され
て全体の体積を小さく構成することが可能となり、小型
軽量であるとともに体積エネルギー密度の向上が図られ
て携帯電子機器等に好適に用いられる。

【００５５】また、本発明にかかる薄型電池の封装方法
によれば、電池構体をその電極端子引出し側面とその対
向側面とを開放して封装材で筒状に包み込む工程と、封
装材に対してその重合せ部位に溶着等の接合処理を施す
工程と、封装体に対して電極端子引出し側面とその対向
側面との対応部位の重ね合わされた端部に溶着等の接合
処理を施す工程と、封装体に対して電極端子引出し側面
の対応部位とその対向側面の対応部位とをそれぞれこれ
らの側面に沿って内側へと折り込む工程とを経て電池構
体を封装体によって封装するようにしたことから、封装
材の接合部の外方への突出量が低減されて全体の体積が
小さく構成されて小型軽量であるとともに体積エネルギ
ー密度の向上が図られ携帯電子機器等に好適に用いられ
る薄型電池が製作される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる薄型電池の実施の形態として示
すリチウムイオン二次電池の斜視図である。

【図２】同リチウムイオン二次電池の概略構成を説明す
る図である。

【図３】同リチウムイオン二次電池に備えられる電池構
体の構成説明図である。

【図４】同リチウムイオン二次電池に備えられる他の電
池構体の構成説明図である。

【図５】同リチウムイオン二次電池に備えられる他の電
池構体の構成説明図である。

【図６】同リチウムイオン二次電池に備えられる電池構
体を封装するラミネート材の構成説明図である。

【図７】ラミネート材による電池構体の封装工程の説明
図であり、ラミネート材の重合せ部位を接合する工程の
説明図である。

【図８】同封装工程の説明図であり、ラミネート材の重
合せ部位を折り畳んで角筒状とする工程の説明図であ
る。

【図９】同封装工程の説明図であり、ラミネート材を電
池構体の側面に沿って折り込む工程の説明図である。

【図１０】他の端子部材の引出し部の構成説明図であ
る。

【図１１】従来の薄型電池の斜視図である。

【図１２】同薄型電池の一部切欠き要部斜視図である。

【符号の説明】

１リチウムイオン二次電池（薄型電池）、２電池構
体、３正極材、４負極材、５セバレータ、６正極
端子部材、７負極端子部材、８ラミネート材、１２
ＰＥＴ層、１３アルミニウム層、１４ＰＥＴ層、
１５ＣＰＰ層、２０第１の接合部位、２１筒状部
位、２２筒状部位、２３第２の接合部位、２４第
３の接合部位

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA03 BB04 CC02 CC06 CC10 DD06 DD13 KK01 5H029 AJ03 AK03 AL07 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ14 BJ15 CJ03 CJ05 DJ02 EJ01 EJ12 HJ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも正極材と負極材とを高分子電
解質を介して積層構成するとともに正極材及び負極材に
それぞれ電極端子を接続してなる薄型の電池構体を、少
なくとも一層のアルミニウム層を有する高分子多層フィ
ルムからなる封装材によって上記電極端子の先端をそれ
ぞれ外方に露呈させた状態で封装した薄型電池におい
て、上記封装材は、上記電極端子の引出し側面及びその対向
側面とを開放した筒状とされて上記電池構体を包み込ん
でその重合せ部位に溶着等の接合処理が施され、上記電
極端子導出側面の対応部位とその対向側面の対応部位と
においてそれぞれ重合せ部位に溶着等の接合処理が施さ
れるとともに上記各側面に沿って内側へと折り込まれる
ことにより上記電池構体を封装したことを特徴とする薄
型電池。
【請求項２】上記封装体は、上記電池構体の電極端子
引出し側面及び対向側面との対応部位が、これら側面と
の間に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔の空間部を構成し
て接合・折込み処理が施されたことを特徴とする請求項
１に記載の薄型電池。
【請求項３】上記封装体は、上記電池構体の電極端子
引出し側面及び対向側面に対応してそれぞれ接合・折込
み処理が施される対応部位が、これら側面と直交する両
側面から外方に突出しないようにして接合・折込み処理
が施されることを特徴とする請求項１に記載の薄型電
池。
【請求項４】上記電池構体を構成する高分子電解質
は、ゲル状高分子電解質であることを特徴とする請求項
１に記載の薄型電池。
【請求項５】上記電池構体を構成する高分子電解質
は、固体化高分子電解質であることを特徴とする請求項
１に記載の薄型電池。
【請求項６】少なくとも正極材と負極材とをゲル状電
解質或いは固体電解質を介して積層構成するとともに正
極材及び負極材にそれぞれ電極端子を接続してなる薄型
の電池構体を、少なくとも一層のアルミニウム層を有す
る高分子多層フィルムからなる封装材によって上記電極
端子の先端をそれぞれ外方に露呈させた状態で封装する
薄型電池の封装方法において、上記封装材によって、上記電池構体をその電極端子引出
し側面及びその対向側面とを開放して筒状に包み込む工
程と、上記封装材に対して、その重合せ部位に溶着等の接合処
理を施す工程と、上記封装体に対して、上記電極端子引出し側面とその対
向側面との対応部位の重ね合わされた端部に溶着等の接
合処理を施す工程と、上記封装体に対して、上記電極端子引出し側面の対応部
位とその対向側面の対応部位とを、それぞれこれらの側
面に沿って内側へと折り込む工程と、とを経て上記電池構体を上記封装体によって封装するこ
とを特徴とする薄型電池の封装方法。
【請求項７】上記封装体には、上記電池構体の電極端
子引出し側面及び対向側面との対応部位が、これら側面
との間に２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔の空間部を構成
するようにして接合・折込み処理を施こすことを特徴と
する請求項６に記載の薄型電池の封装方法。
【請求項８】上記封装体には、上記電池構体の電極端
子引出し側面及び対向側面に対応してそれぞれ接合・折
込み処理が施される対応部位が、これら側面と直交する
両側面から外方に突出しないようにして接合・折込み処
理が施されることを特徴とする請求項６に記載の薄型電
池の封装方法。