JP2000164176A

JP2000164176A - 薄型電池用袋体

Info

Publication number: JP2000164176A
Application number: JP10336284A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Tatsuki; 雅彦辰木; Masaki Goto; 正樹後藤
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 1998-11-26
Filing date: 1998-11-26
Publication date: 2000-06-16

Abstract

(57)【要約】【課題】ラミネート材を構成する金属箔を厚くしたり、
堅牢な箱体で保護したりすることなく、ラミネート材の
耐穴あき性を改良することのできる薄型電池用袋体を提
供する。【解決手段】薄型電池用発電要素を収納するための薄型
電池用袋体１であって、その所定の部分に、これに密着
した状態で樹脂材料からなる補強薄層３が形成され、こ
の補強薄層３の厚みが２００μｍ〜２０００μｍの範囲
内に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池（ＬＩＢ）等の薄型電池用の発電要素を収納する
薄型電池用袋体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近の種々の電子機器の発達に伴い、電
子機器の小型化，省スペース化のニーズが高まってお
り、これに用いる薄型電池（シート状電池）にも更なる
薄型化と可撓性が求められている。このようなニーズに
応えるものとして、ゲル状ポリマー電解質を用いたリチ
ウムイオン二次電池が実用化の段階に入りつつある。

【０００３】図６および図７はゲル状ポリマー電解質を
用いたリチウムイオン二次電池の構造例を示している。
図において、２１は正極集電体（アルミニウム箔）、２
２は正極（コバルト酸リチウム等のリチウム含有複合酸
化物）、２３は隔離材（溶媒で可塑化されたポリマー電
解質）、２４は負極（炭素材）、２５は負極集電体（銅
箔）であり、これら発電要素が収納手段２６（この構造
例では、収納手段２６として薄いラミネート材が用いら
れている）に収納されている。また、２６ａは収納手段
２６の外周部に形成されたヒートシール部、２７は電極
である。

【０００４】このようなリチウムイオン二次電池は発電
要素に可撓性を持たせることができるうえ、液漏れの危
険性が低いため、上記構造例のように、発電要素を薄い
ラミネート材で収納することができる。例えば、特開平
９−７６３６号公報では、ラミネート材として、ポリエ
チレン層とアルミニウム箔層とポリエチレン層との三層
ラミネート箔が用いられている。そして、このようなラ
ミネートタイプの薄型電池は、そのままあるいはハード
ケースに収納された状態で、電子機器内部に組み込まれ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子機
器の更なる小型化，省スペース化のニーズに応えるため
に、より狭いデッドスペースにラミネートタイプの薄型
電池を挿入しなければならなくなっており、その際にラ
ミネート材が電子機器内部の突部に当たってラミネート
材に穴を開ける等、ラミネート材の破袋を招くおそれが
ある。また、上記電子機器内部の突部との衝突、製造工
程中や輸送中の薄型電池の落下，他物への衝突、電子機
器使用中の機器全体の落下衝撃等により、ラミネート材
にラミネート材内部の発電要素が強く当たってその角で
ラミネート材に穴を開ける等、ラミネート材の破袋を招
くおそれもあり、電解液の揮散や漏洩等の危険性があ
る。そこで、ラミネート材を構成する金属箔を厚くした
り、堅牢な箱体で保護したりすれば、ラミネート材の耐
穴あき性を改良することができるものの、軽薄短小化や
可撓性の効果が得られなくなる。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、ラミネート材を構成する金属箔を厚くしたり、
堅牢な箱体で保護したりすることなく、ラミネート材の
耐穴あき性を改良することのできる薄型電池用袋体の提
供をその目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の薄型電池用袋体は、薄型電池用発電要素を
収納するための袋体であって、袋体の所定の部分に、袋
体に密着した状態で樹脂材料からなる補強薄層が形成さ
れ、この補強薄層の厚みが２００μｍ〜２０００μｍの
範囲内に設定されているという構成をとる。

【０００８】すなわち、本発明の薄型電池用袋体は、そ
の袋体の所定の部分に、これに密着した状態で樹脂材料
からなる補強薄層が形成されている。そして、この補強
薄層の厚みが２００μｍ〜２０００μｍの範囲内に設定
されている。このように、本発明の薄型電池用袋体は、
樹脂材料からなる厚み２００μｍ〜２０００μｍの補強
薄層により補強されているため、可撓性の効果を保持し
ながらも、その強度が増し、落下，衝突等の衝撃を上記
補強薄層で受け止めて吸収することができる。したがっ
て、電子機器に挿入する際に電子機器内部の突部に当た
ったり、製造工程中や輸送中の薄型電池の落下，他物へ
の衝突、電子機器使用中の機器全体の落下衝撃等があっ
ても、ラミネート材に穴が開く等、ラミネート材の破袋
を招くおそれがなく、電解液の揮散や漏洩等の危険性が
ない。

【０００９】また、本発明において、上記袋体のヒート
シール部に接着剤層が厚肉に形成されて上記補強薄層を
構成している場合には、ヒートシール部の成形時に、補
強薄層をも成形することができ、本発明の薄型電池用袋
体の成形が容易になる。

【００１０】また、本発明において、上記補強薄層の厚
みが３００μｍ〜１０００μｍの範囲内に設定されてい
る場合には、補強薄層の厚みの下限値が３００μｍを上
回り、強度アップの効果が向上するとともに、補強薄層
の厚みの上限値が１０００μｍを下回り、可撓性の効果
が向上する。

【００１１】つぎに、本発明を詳しく説明する。

【００１２】本発明の薄型電池用袋体は、その所定の部
分に補強薄層が形成されている。

【００１３】上記所定の部分（すなわち、補強薄層を形
成する薄型電池用袋体の部分）は、発電要素の形状，大
きさや薄型電池用袋体の形状，大きさにより適宜に選択
される。一般的には、多角形状の薄型電池用発電要素
と、これに対応する多角形状の薄型電池用袋体を用いた
場合には、上記所定の部分として、例えば、少なくとも
隣り合う２つの角部を結ぶ一辺（全ての辺でもよい）、
少なくとも対向する２辺の中央部を結ぶ一本の線（各辺
の中央部以外を結んでもよいし、対向する２辺を複数本
の線で結んでもよい）、少なくとも対向する２つの角部
を結ぶ一対角線（全ての対角線でもよい）等が選択され
る。また、上記所定の部分として、薄型電池用袋体の表
面，裏面の一方の全面もしくは両方の全面が選択され
る。特に、薄型電池用袋体にヒートシール部が形成され
ている場合には、上記所定の部分として、ヒートシール
部を選択することができる。この場合には、ヒートシー
ル部自体が強度部材としても作用するため、より効果的
である。

【００１４】上記補強薄層は樹脂材料からなるため、上
記所定の部分に、これに密着した状態で上記補強薄層を
形成した場合にも、薄型電池用袋体の可撓性があまり低
下しない。また、上記所定の部分として、２枚のラミネ
ート材が重なり合う部分（ヒートシール部でもよいし、
非ヒートシール部でもよい）を選択した場合には、その
内側（両ラミネート材の内面で挟まれる部分）に上記補
強薄層を設けるようにしてもよいし、その外側（両ラミ
ネート材の外面）に上記補強薄層を設けるようにしても
よい。このような補強薄層の形状としては、板状，枠
状，棒状等各種の形状が考えられる。

【００１５】上記補強薄層の厚みは、２００μｍ〜２０
００μｍの範囲内に設定されている。また、好適には３
００μｍ〜１０００μｍの範囲内に設定されており、よ
り好適には４００μｍ〜８００μｍの範囲内に設定され
ている。通常のヒートシール部の厚みは、上下のラミネ
ート材の厚みがそれぞれ８０μｍ程度であり、成形時に
両ラミネート材に圧力が加わるため１５０μｍ程度であ
る。これに対し、上記範囲内に設定された補強薄層をヒ
ートシール部，非ヒートシール部（２枚のラミネート材
が重なり合う部分だけでなく、それ以外の部分をも含
む）に設けると、上記補強薄層により、強度アップ（耐
穴あき性）の効果と可撓性の効果を奏する。

【００１６】このような補強薄層の厚みが２００μｍを
下回ると、強度アップの効果が得られなくなり、２００
０μｍを上回ると、可撓性の効果が得られなくなる。ま
た、上記厚みが３００μｍ〜１０００μｍの範囲内に設
定されている場合には、補強薄層の厚みの下限値が３０
０μｍを上回ることになり、強度アップの効果が向上す
るとともに、補強薄層の厚みの上限値が１０００μｍを
下回ることになり、可撓性の効果が向上する。また、上
記厚みが４００μｍ〜８００μｍの範囲内に設定されて
いる場合には、強度アップの効果と可撓性の効果の双方
を充分に満足させることができ、その相乗効果が非常に
優れている。

【００１７】上記薄型電池用袋体を構成するラミネート
材は、通常、金属層と、この金属層の内面に形成される
内側樹脂層（絶縁層としても、シーラントとしても作用
する）と、上記金属層の外面に形成される外側樹脂層と
を備えたフィルム基材からなる。上記金属層を構成する
金属材料としては、水分，酸素等のガス遮断に優れてい
る点で、アルミニウム，アルミニウム合金，銅，銅合
金，鉄，ステンレス，チタン，チタン合金等が用いら
れ、箔等の各種形態に成形されるが、軽量かつ低コスト
なアルミニウム箔が好ましい。

【００１８】また、上記内側樹脂層を構成する樹脂材料
としては、ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（Ｐ
Ｅ），変成ポリプロピレン，ポリエステル，ポリアクリ
ロニトリル，ポリ酢酸ビニル，ポリビニルアセテート，
ポリアミド，四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ），フッ
化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）等が用いられるが、バリ
ア性，耐薬品性の面からＰＰ，ＰＥが好ましく、シール
性の面から変成ポリプロピレンが好ましい。このような
内側樹脂層は、薄型電池用袋体にヒートシール部を設け
る場合には、接着剤としても作用するものが好ましい。
また、上記外側樹脂層を構成する樹脂材料としては、各
種の材料が用いられるが、通常は、上記内側樹脂層を構
成する樹脂材料と同様の材料が用いられる。このような
ラミネート材の最外層の厚みは、１２μｍ〜５０μｍの
範囲内に設定されている。

【００１９】上記補強薄層を構成する樹脂材料として
は、ＰＰ，ＰＥ，変成ポリプロピレン，変成ポリオレフ
ィン，ポリ酢酸ビニル，ポリアクリロニトリル，ポリエ
ステル，ポリビニルアルコール，その他シーラントとし
て用いられる樹脂材料が用いられる。このような補強薄
層は、接着剤としても作用するものであり、ヒートシー
ル部の内側もしくは外側に補強薄層を形成する場合に、
ヒートシール部の成形を利用してラミネート材に接着さ
せることができ、好ましい。また、ラミネート材に補強
薄層を接着する場合には、その接着剤として、変成ポリ
オレフィン，ウレタン系，エポキシ系，ＥＥＡ系，シラ
ンカップリング材等が用いられる。

【００２０】

【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施の形態を図
面にもとづいて説明する。

【００２１】図１は本発明の薄型電池用袋体１の一実施
の形態を示している。この実施の形態では、薄型電池用
発電要素（図１には、電極２７しか示されていない）と
して、図７の正極集電体２１〜負極集電体２５から構成
されたゲル状ポリマー電解質を用いたリチウムイオン二
次電池の発電要素が用いられている。この発電要素の大
きさは、通常、４０ｍｍ×８０ｍｍ×２ｍｍ（厚み）程
度である。また、薄型電池用袋体１を構成するラミネー
ト材２として、変成ポリプロピレン（三井化学社製Ｑ
Ｆ５５１）からなる内側樹脂層と、アルミニウム箔から
なる中間金属層と、ウレタン系アンカーコート層と、ポ
リエステルフィルム（東レ社製ルミラー）からなる外
側樹脂層とで構成される４層フィルム基材が用いられて
おり、これをピロー型のセンターシール方式により長方
形の袋状体に成形している。すなわち、上記ラミネート
材２を、その両端部の裏面同士を重ね合わせた状態で円
筒体にし、上記重ね合わせた部分をヒートシールしてセ
ンターヒートシール部２ａを形成したのち、円筒体の両
端開口部をヒートシールして側端ヒートシール部２ｂ，
２ｃを形成している。この成形において、通常、センタ
ーヒートシール部２ａを形成したのち、円筒体内に発電
要素を入れ、一方の側端ヒートシール部２ｂから発電要
素の電極２７を外部に突出させている。そして、上記３
つのヒートシール部２ａ〜２ｃのうち、他方の側端ヒー
トシール部２ｃの内側（すなわち、相対向する２枚のラ
ミネート材２の内面部分）に変成ポリプロピレン（三井
化学社製ＱＦ５５１）からなる厚み６００μｍの補強
薄層３が形成されている（図２参照）。

【００２２】上記補強薄層３の形成は、袋体成形時にお
いて、図３に示すように、相対向する２枚のラミネート
材２の開口部内側に、溶融させた変成ポリプロピレンを
ノズル４から押し出したのち、上記開口部を上下一対の
平板（図示せず）で挟みながら加熱して、ヒートシール
する。この場合に、上記両平板として加熱板を用いるこ
ともできる。

【００２３】上記のように、この実施の形態では、薄型
電池用袋体１の他方の側端ヒートシール部２ｃに、樹脂
材料からなる補強薄層３を設けているため、薄型電池用
袋体１の可撓性を保持しながらも、その強度が向上し、
薄型電池用袋体１の内部に発電要素を収納した状態でこ
れを落下等させても、上記補強薄層３でその衝撃を吸収
し、薄型電池用袋体１に穴が開くことが殆どなくなる。
しかも、上記補強薄層３がラミネート材２の内側樹脂層
と同じ材料であるため、シール性に優れるとともに、上
記他方の側端ヒートシール部２ｃの成形時に補強薄層３
を形成することができ、薄型電池用袋体１の成形が容易
になる。

【００２４】図４は本発明の薄型電池用袋体１の他の実
施の形態の要部拡大断面図を示している。この実施の形
態では、薄型電池用袋体１に形成した他方の側端ヒート
シール部２ｃの外面にそれぞれ、変成ポリオレフィンか
らなる接着剤層５を介して、変成ポリプロピレン（三井
化学社製：ＱＦ５５１）からなる厚み３００μｍの補強
薄層６がサンドイッチ状に固定されている。この補強薄
層６の形成は、上記他方の側端ヒートシール部２ｃの成
形時に一緒に行われる。それ以外の部分は上記実施の形
態と同様であり、上記実施の形態と同様の作用・効果を
奏する。

【００２５】

【実施例１〜６，比較例１〜３】図１に示す薄型電池用
袋体１において、厚み３０μｍの内側樹脂層（三井化学
社製ＱＦ５５１）と、厚み３０μｍの中間金属層（ア
ルミニウム箔）と、厚み１μｍの接着剤層（ウレタン系
アンカーコート層）と、厚み１２μｍの外側樹脂層（東
レ社製ルミラー）とからなるラミネート材２を用い、
補強薄層（図５には、示されていない）の厚みを０μ
ｍ，１００μｍ，２００μｍ，３００μｍ，４００μ
ｍ，８００μｍ，１０００μｍ，２０００μｍ，２４０
０μｍに設定したときの、薄型電池用袋体１に穴が開く
までの落下回数を実験により調べた。この実験では、図
５に示すように、薄型電池用発電要素を収納した薄型電
池用袋体１をアルミニウム板８（厚み２ｃｍ）の上方８
０ｃｍの高さから落下させる。この落下の際には、薄型
電池用袋体１の他方の側端ヒートシール部２ｃの角部が
アルミニウム板８に当たるようにするため、筒体７内を
図５に示すように下向に落下させる。その実験結果を、
下記の表１および表２に示す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】上記表１および表２から明らかなように、
補強薄層の厚みが２００μｍを上回ると、穴が開きにく
く、４００μｍ〜８００μｍでは、非常に穴が開きにく
いことが判る。なお、補強薄層の厚みが２０００μｍの
ものでは、電子機器内部への挿入が容易であったが、２
４００μｍのものでは、可撓性が悪く、電子機器内部へ
の挿入が困難であった。

【００２９】なお、図１に示す実施の形態では、薄型電
池用発電要素として図７の正極集電体２１〜負極集電体
２５の構成に示すものを用いているが、これに限定する
ものではなく、各種の薄型電池用発電要素を用いること
ができる。また、図１および図４に示す実施の形態で
は、補強薄層３，６を他方の側端ヒートシール部２ｃに
形成しているが、一方の側端ヒートシール部２ｂに形成
してもよいし、両側端ヒートシール部２ｂ，２ｃに形成
してもよい。

【００３０】また、図１および図４に示す実施の形態に
おいて、上記補強薄層３，６を非ヒートシール部に形成
するようにしてもよい。また、図４に示す実施の形態に
おいて、他方の側端ヒートシール部２ｃを成形したのち
に、この他方の側端ヒートシール部２ｃに接着剤層５を
介して両補強薄層６を形成してもよい。また、図４に示
す実施の形態のように、他方の側端ヒートシール部２ｃ
に２つの補強薄層６をサンドイッチ状に形成する場合に
は、両補強薄層６の厚みをそれぞれ３０μｍ以上に設定
するのが好ましい。また、図４に示す実施の形態のよう
に、他方の側端ヒートシール部２ｃに補強薄層６を形成
する方法として、他方の側端ヒートシール部２ｃを溶融
させた変成ポリプロピレンに浸漬したり、他方の側端ヒ
ートシール部２ｃに溶融させた変成ポリプロピレンをス
プレー吹付けしたりすることができる。

【００３１】また、薄型電池用袋体１を成形する場合に
は、四方シール（２枚のラミネート材２を対面状に重ね
合わせ、その開放された四辺をヒートシール等する）、
三方シール（１枚のラミネート材２を中央で折り曲げて
重ね合わせ、その開放された三辺をヒートシール等す
る）、ピロー型の封筒方式（ピロー型のセンターシール
方式と異なるのは、１枚のラミネート材２を円筒体にす
るときに、一方の端部の裏面を他方の端部の表面に重ね
合わせるため表裏面ともヒートシール性のある樹脂を用
いる点である）等が採用されているが、これら各シール
方法において、ヒートシール等する部分に補強薄層３，
６を形成することができる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の薄型電池用袋体
によれば、これが樹脂材料からなる厚み２００μｍ〜２
０００μｍの補強薄層により補強されているため、可撓
性の効果を保持しながらも、その強度が増し、落下，衝
突等の衝撃を上記補強薄層で受け止めて吸収することが
できる。したがって、電子機器に挿入する際に電子機器
内部の突部に当たったり、製造工程中や輸送中の薄型電
池の落下，他物への衝突、電子機器使用中の機器全体の
落下衝撃等があっても、ラミネート材に穴が開く等、ラ
ミネート材の破袋を招くおそれがなく、電解液の揮散や
漏洩等の危険性がない。

【００３３】また、本発明において、上記袋体のヒート
シール部に接着剤層が厚肉に形成されて上記補強薄層を
構成している場合には、ヒートシール部の成型時に、補
強薄層をも成形することができ、本発明の薄型電池用袋
体の成形が容易になる。

【００３４】また、本発明において、上記補強薄層の厚
みが３００μｍ〜１０００μｍの範囲内に設定されてい
る場合には、補強薄層の厚みの下限値が３００μｍを上
回るり、強度アップの効果が向上するとともに、補強薄
層の厚みの上限値が１０００μｍを下回り、可撓性の効
果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄型電池用袋体の一実施の形態を示す
斜視図である。

【図２】上記薄型電池用袋体の要部拡大断面図である。

【図３】上記薄型電池用袋体の補強薄層の形成方法を示
す説明図である。

【図４】上記薄型電池用袋体の他の実施の形態を示す要
部拡大断面図である。

【図５】実験方法の説明図である。

【図６】ゲル状ポリマー電解質を用いたリチウムイオン
二次電池の構造例を示す斜視図である。

【図７】上記構造例の要部を示す断面図である。

【符号の説明】

１薄型電池用袋体３補強薄層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA13 CC02 CC12 DD13 KK01 5H029 AJ11 AJ12 AL12 BJ04 CJ05 DJ02 DJ03 EJ01 EJ12 HJ04 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄型電池用発電要素を収納するための袋
体であって、袋体の所定の部分に、袋体に密着した状態
で樹脂材料からなる補強薄層が形成され、この補強薄層
の厚みが２００μｍ〜２０００μｍの範囲内に設定され
ていることを特徴とする薄型電池用袋体。
【請求項２】上記袋体のヒートシール部に接着剤層が
厚肉に形成されて上記補強薄層を構成している請求項１
記載の薄型電池用袋体。
【請求項３】上記補強薄層の厚みが３００μｍ〜１０
００μｍの範囲内に設定されている請求項１または２記
載の薄型電池用袋体。