JP2000188115A

JP2000188115A - 薄型電池

Info

Publication number: JP2000188115A
Application number: JP10365271A
Authority: JP
Inventors: Takeyuki Kondo; 雄之近藤; Mashio Shibuya; 真志生渋谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-12-22
Filing date: 1998-12-22
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2018-12-22
Also published as: JP4265014B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲル状電解質層の厚みを一定に保ち、信頼
性、エネルギー密度や歩留まりを向上させる。【解決手段】帯状の電極集電体１１上に電極活物質層
１２が形成された負極及び正極が少なくともゲル状電解
質層または固体電解質層を介して重ね合わされてなり、
この負極及び正極が電極活物質層１２が形成されず電極
集電体１１が露出している部分を有するとともに、その
部分に樹脂テープ１３が貼り付けられ、この樹脂テープ
１３が貼り付けられた部分の厚さが電極集電体１１上に
電極活物質層１２が形成された部分の厚さ以下となるよ
うにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極及び負極と、
この正極及び負極との間に介在するゲル状電解質層又は
固体電解質層とにより構成されてなる薄型電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】携帯電話等の携帯型電子機器やノート型
パーソナルコンピュータ等の薄型電子機器等の電子機器
の小型化、軽量化等が進む近年にあっては、この電子機
器の電源として、電池が重要な地位を占めている。電源
としての電池は、電子機器の小型化、軽量化等を実現す
るために、軽量でかつ機器内での収納スペースを効率的
に利用可能であることが要請される。このような電池と
して、エネルギー密度、出力密度の大きなリチウム電池
が最も好適である。

【０００３】リチウム電池の中でも形状の自由度が高い
電池として、薄型大面積のシート型電池または薄型小面
積のカード型電池が望まれている。しかしながら、従来
の金属製の外装缶を用いた電池では、薄型大面積のシー
ト型電池を作製することが困難である。

【０００４】薄型大面積のシート型電池の作製を容易に
するために、有機、無機の固体電解質や、高分子ゲルを
用いた半固体電解質を用いた、いわゆる非水電解質電池
の開発が進められている。この非水電解質電池は、電解
質が固定化されるため、金属製の外装缶により電解液を
密閉する必要がない。また、非水電解質電池は、電極材
と電解質の間に接着力があり、両者の接触を保持できる
ため、電池素子に対して圧力をかける必要がなくなる。
このため、非水電解質電池には、外装に金属製の外装缶
に代えてフィルム状の部材を用いることができ、薄型大
面積のシート型電池を作製することが容易となる。

【０００５】上述したシート型電池及びカード型電池を
含む薄型電池においては、イオン伝導性が小さく電池へ
の実用化がまだ難しい固体電解質よりも、半固体のいわ
ゆるゲル状電解質を用いたものが注目されている。ゲル
状電解質を用いた薄型電池の外装としては、高分子膜
や、金属薄膜などから構成されている多層フィルムが用
いられている。特に、熱融着樹脂層、金属箔層から構成
される防湿性多層フィルムは、熱融着によって容易に密
閉構造が実現でき、また多層フィルム自体の強度や気密
性が優れ、さらに金属ケースよりも軽量で薄くかつ安価
であることからも外装材の候補として有力視されてい
る。

【０００６】また、上述したゲル状電解質を用いた薄型
電池としては、通常のリチウムイオン電池で使用してい
る電極を用いたものがある。具体的には、この薄型電池
においては、負極が炭素材料に結着剤を用いて銅箔上に
塗布して作製されるとともに、正極がコバルト酸リチウ
ムやニッケル酸リチウムを導電助剤の黒鉛等と混合し、
アルミ箔上に塗布して作製される。正極と負極とは、ど
ちらも電極活物質の塗布後、乾燥させ、プレスすること
により作製される。上述した薄型電池は、電極活物質と
ゲル状電解質を混合して集電体金属箔上に塗布するもの
に比して、電極と集電体との密着性が良好であり、また
エネルギー密度を上げやすく、製造工程も容易なものと
なるという利点がある。

【０００７】上述したように作製される薄型電池の電極
は、通常、集電体上に電極活物質層を形成した帯状の電
極上に電解質のゲル溶液（ゾル）を塗布してゲル状電解
質層を形成し、これを数回巻回したり、積層したりされ
た後に外装材内に収納する。この場合、正極と負極と
は、ゲル状電解質層によって隔離されるため、セパレー
タが不要となり、電池製造の際のコストを削減するとと
もに、製造工程を簡略化することができる。

【０００８】ところで、薄型電池においては、エネルギ
ー密度を向上させるためにゲル状電解質層を薄くするこ
とがある。薄型電池は、ゲル状電解質層を薄くすると、
負極及び正極が帯状に裁断された場合に電極端部に生じ
るバリや、電極端子が負極及び正極の端部に溶接される
場合に生じる電極端子との段差が、薄いゲル状電解質層
を突き破って他方の電極に触れてしまいショートが生じ
やすくなる。

【０００９】そこで、薄型電池において、バリや段差が
生じた部分を樹脂テープで覆ってショートを防止する方
法が本願出願人によって提案されている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
薄型電池は、図９に示すように、電極集電体５１上に電
極活物質層５２を形成した電極５０に樹脂テープ５３を
貼り付けた場合、電極５０には、樹脂テープ５３の厚み
の分だけ段差が生じる。電極５０に生じた段差は、電極
活物質層５２上に形成されるゲル状電解質層（図示は省
略する。）の厚みを変える原因となる。すなわち、樹脂
テープ５３と電極活物質層５２との段差部分には、塗布
したゲル溶液が溜まり、他の部分よりもゲル状電解質層
が厚く形成されてしまう。

【００１１】また、図１０に示すように、平滑な場所や
ロールギャップでゲル溶液を塗布する場合、樹脂テープ
５３の段差によって持ち上げられる部分の電極５０上に
は、他の部分よりもゲル溶液の塗布厚みが薄くなり、ゲ
ル状電解質層が薄く形成される。

【００１２】薄型電池は、上述したようなゲル状電解質
層の厚みにバラツキが生じることで、電極５０を巻回や
積層等することにより外装材内に収納される電池素子を
作製する際に、電極５０同士が密着せずに隙間が生じた
り、ゲル状電解質層の薄い部分でショートを起こしたり
するという問題がある。

【００１３】また、薄型電池は、ゲル状電解質層が薄く
形成された部分により厚くゲル状電解質層を形成した
り、電極５０間にセパレータを介在させると、ショート
のおそれはなくなるが、無駄に電池自体の厚みが増すた
め薄型電池のエネルギー密度を低下させるという問題が
ある。

【００１４】そこで、本発明は、ゲル状電解質層の厚み
を一定に保ち、信頼性やエネルギー密度が向上した薄型
電池を提供することを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る薄型電池
は、帯状の集電体上に電極活物質層が形成された負極及
び正極が少なくともゲル状電解質層または固体電解質層
を介して重ね合わされてなり、負極及び正極が電極活物
質層が形成されず集電体が露出している部分を有すると
ともに、その部分に樹脂テープが貼り付けられ、樹脂テ
ープが貼り付けられた部分の厚さは、集電体上に電極活
物質層が形成された部分の厚さ以下であることを特徴と
する。

【００１６】本発明に係る薄型電池によれば、負極及び
正極の集電体が露出している部分に樹脂テープが貼り付
けられるとともに、樹脂テープが貼り付けられた部分の
厚さを電極活物質層を形成した部分の厚さ以下にするこ
とにより、電極活物質上に均一の厚さでゲル状電解質層
等の固体電解質層を形成することができるため、ゲル状
電解質層の界面の接合がよく、ショートの不具合も起こ
りにくくなり、信頼性や歩留まりが向上する。また、本
発明に係る薄型電池によれば、無駄に部分的に電池の厚
さが増すことが無くなるため、エネルギー密度が向上す
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る薄型電池の具
体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説
明する。

【００１８】本実施の形態として説明する薄型電池１
は、ポリマーリチウムイオン二次電池であり、図１及び
図２に示すように、アルミニウム箔をポリオレフィンフ
ィルムで挟んだ外装フィルム２に電池素子３を収納して
なる。薄型電池１は、外装フィルム２の周縁部分を熱融
着部２ａとし、この熱融着部２ａを熱融着して封止され
ることにより電池素子３を真空包装している。また、薄
型電池１は、外装フィルム２の外方に電池素子３の正極
及び負極にそれぞれに取り付けた負極端子４ａ及び正極
端子４ｂ（以下、併せて電極端子４と称する。）が外部
端子として引き出されている。

【００１９】電池素子３は、上述した電極端子４を例え
ば抵抗溶接、超音波溶接等の方法により取り付けてい
る。電極端子４は、図１に示すように、外装フィルム２
の外方に引き出されるが、その際に外装フィルム２と接
する部分に樹脂片５をあてがっている。

【００２０】外装フィルム２は、防湿性を有するもので
あればよく上述した構成を有するものの他、例えばナイ
ロンフィルム、アルミニウム箔及びポリエチレンフィル
ムをこの順に張り合わせて形成されてなるものであって
もよい。

【００２１】また、外装フィルム２は、図１及び図２に
示すように、電池素子３を収納する際に１枚のシート型
のフィルムの略中央部を折り曲げ、その内側に電池素子
３を挟み込む構成としているが、このような構成に限ら
ず、例えば上部フィルムと下部フィルムの２枚のフィル
ムによって電池素子３を挟み込むものや、袋状に成形し
たフィルム内に電池素子３を封入する構成のものであっ
てもよい。

【００２２】なお、本実施の形態にかかる薄型電池１に
おいては、電池素子３を収納する外装材として、厚さ、
軽さ、コストの点から好ましいためアルミラミネートフ
ィルムよりなる外装フィルム２を用いたが、これに限ら
ず角形や円筒形の金属缶を外装材として使用してもよ
い。

【００２３】電池素子３は、負極及び正極となる２本の
帯状の電極材１０により構成される。電池素子３は、こ
れら電極材１０が正極を内周側として平たく渦巻状に巻
回して構成される。また、電池素子３は、これら電極材
１０がつづら折りして構成されたものでも、積層して構
成されたものでもよい。

【００２４】電極材１０は、図３に示すように、電極集
電体１１の両面に電極活物質層１２を形成して構成され
ている。電極集電体１１は、負極の場合においては、例
えば銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔等を使
用することができ、正極の場合においては、例えば、ア
ルミニウム箔、ニッケル箔、ステンレス箔等の金属箔を
使用することができる。電極集電体１１は、多孔性金属
箔とすることが好ましい。電極材１０は、電極集電体１
１を多孔性金属箔とすることで、電極集電体１１と電極
活物質層１２との接着強度を高めることができる。この
ような多孔性金属箔としては、パンチングメタルやエキ
スパンドメタルの他、エッチング処理によって多数の開
口部を形成した金属箔等を使用することができる。

【００２５】電極活物質層１２は、負極の場合において
は、負極活物質として黒鉛や難黒鉛化炭素等の炭素材料
を使用することが好適であるが、その他リチウム金属や
リチウム合金等も使用可能である。また、電極活物質層
１２は、正極の場合においては、正極活物質としてリチ
ウムイオンを可逆に出し入れするリチウム遷移金属酸化
物、コバルト酸リチウムやニッケル酸リチウム、マンガ
ン酸リチウム、さらにこれらの遷移金属を他の金属に置
換したり、他の元素を添加した物質が使用可能である。

【００２６】なお、電極活物質層１２は、上述した負極
活物質又は正極活物質を２種類以上混合して形成しても
よい。また、電極活物質層１２を形成するに際して、上
述した負極活物質又は正極活物質に公知の導電剤や結着
剤等を含有させて形成してもよい。

【００２７】電極材１０は、図３、図４及び図５に示す
ように、その長手方向の端部において電極活物質層１２
が形成されずに露出している電極集電体１１の表裏に樹
脂テープ１３を貼り付けて被覆している。樹脂テープ１
３は、電極材１０を所定の長さに裁断する際に生じるこ
とのあるバリや、図５（ａ）及び同図（ｂ）に示すよう
に電極端子４を取り付けた場合に生じる電極集電体１１
と電極端子４との段差が原因となる電池素子３のショー
トを防止する。

【００２８】電極材１０は、電極集電体１１が露出し、
樹脂テープ１３を貼り付ける部分が２ｍｍ〜１２ｍｍ程
度であることが望ましい。電極材１０は、露出する電極
集電体が上述した範囲よりも短いと良好な粘着力をもっ
て樹脂テープ１３を貼り付けることができず、また長す
ぎると電極材１０自体の体積が増えるため、薄型電池１
のエネルギー密度が低下してしまう。

【００２９】電極材１０は、露出した電極集電体１１の
少なくとも表裏面を樹脂テープ１３によって被覆してい
ればよく、図４（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、電
極集電体１１の側面、すなわち樹脂テープ１３を貼り付
ける部分と垂直をなす部分を被覆していなくともよい。
但し、電極材１０の端部に電極端子４が取り付けられた
場合には、図５（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、電
極端子４と他方の電極との接触を防止するため、電極材
１０よりも幅広でかつ露出した電極集電体１１よりも長
い樹脂テープ１３によって外装フィルム２の外方に引き
出される部分を除いて電極端子４を被覆する必要があ
る。

【００３０】具体的には、電極材１０に貼り付ける樹脂
テープ１３は、図３（ａ）及び図５（ａ）に示すよう
に、その幅Ｗ₁が電極材１０の幅Ｗ₂よりも幅広のもの
か、図４（ａ）に示すように、その幅Ｗ₁が電極材１０
の幅Ｗ₂と同じものを使用する。より具体的には、樹脂
テープ１３は、その貼付幅Ｗ₁が電極材１０の幅Ｗ₂より
も片側で０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度、両側で１ｍｍ〜６ｍ
ｍ程度幅広のものまで使用可能であるが、片側１ｍｍ〜
２ｍｍ幅広のものであれば十分である。

【００３１】また、電極材１０には、図３（ｂ）及び図
４（ｂ）に示すように、電極材１０に樹脂テープ１３を
貼り付けた部分の総厚Ｈ₁が電極活物質層１２のみを形
成した部分の厚さＨ₂以下になる樹脂テープ１３を使用
する。電極材１０は、樹脂テープ１３を貼り付けた部分
の厚さＨ₁が少なくとも電極活物質１２のみを形成した
部分の厚さＨ₂以下にすることで、電極活物質層１２上
から樹脂テープ１３上にわたって形成されるゲル状電解
質層を均一の厚さで塗布して、形成することができる。
樹脂テープ１３は、十分な強度があれば薄い方が望まし
く、厚さが１０μｍ〜１００μｍの範囲のものが好適で
あるが、例えば電極活物質層１２の厚さが５０μｍの場
合には５０μｍまたはそれ以下の厚さのものを使用す
る。

【００３２】なお、図５（ｂ）に示すように、電極材１
０の端部に電極端子４を取り付けた場合には、電極端子
４を被覆する部分の総厚Ｈ₃が電極活物質１２のみを形
成した部分の厚さＨ₂以上であっても、他の部分、すな
わち電極集電体１１のみを被覆する部分の総厚Ｈ₁が電
極活物質１２のみを形成した部分の厚さＨ₂以下であれ
ばよい。

【００３３】電極材１０は、電極活物質層１２を形成し
た部分と樹脂テープ１３を貼り付けた部分との厚さが同
じか、または樹脂テープ１３を貼り付けた部分の方が薄
いため、ゲル状電解質層を一定の厚みで電極活物質層１
２上から樹脂テープ１３上にわたって形成することが可
能である。このため、薄型電池１においては、電極材１
０に形成されるゲル状電解質層同士の界面の接合がよ
く、ショート等の不具合も起こりにくくなる。また、薄
型電池１においては、ゲル状電解質層が一定の厚みで塗
布され部分的に電極材１０上に形成したゲル状電解質層
の厚みが増すことがないため、エネルギー密度が向上す
る。

【００３４】樹脂テープ１３は、電解液に使われる炭酸
エステルなどに対して安定であればよく、ポリオレフィ
ン、ナイロン、ビニリデン、テフロン、ポリエステル、
ポリイミド等が使用できる。樹脂テープ１３は、接着剤
等により貼り付けられて負極集電体１１を被覆してい
る。接着剤は、電解液に対して溶解等することにより、
樹脂テープ１３が負極集電体１１から剥離することがな
ければいかなるものでも使用できる。また、樹脂テープ
１３は、ポリエチレン、ポリプロピレン等が使用される
場合は、熱融着性の樹脂であるため、熱融着によって貼
り付けることも可能である。

【００３５】上述したような樹脂テープ１３は、貼り付
ける場所が帯状の電極材の両端部の２箇所であるが、電
池素子３を構成する際に、正極と負極とが対向する位置
関係にない場合は貼り付けなくともよい。例えば、負極
と正極とを平たく渦巻状に巻回して電池素子３を形成す
る際に、巻芯側で正極を数回巻いてから負極と正極とを
巻回する場合には、正極の巻回し端部は負極と対向する
位置にないため樹脂テープ１３は省略し得る。

【００３６】また、図６（ａ）及び同図（ｂ）に示すよ
うに、電極材１０の端部以外にも電極活物質１２が少な
くとも片面に形成されずに、電極集電体１１が露出して
いる部分がある場合においても、樹脂テープ１３を貼り
付けてもよい。

【００３７】電池素子３は、正極と負極との活物質層上
に形成したゲル状電解質層により絶縁するため、セパレ
ータを不要とする構成とされているが、より安全を期す
ために、セパレータを介在させてもよい。。

【００３８】負極及び正極には、上述した集電体の両面
に形成された活物質層上にゲル状電解質層を形成する。
ゲル状電解質層は、非水溶媒として、例えば、エチレン
カーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカー
ボネート、γ−ブチルラクトン、γ−バレロラクトン、
ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテ
トラヒドロフラン、１，３−ジオキサン、酢酸メチル、
プロピレン酸メチル、ジメチルカーボネート、ジエチル
カーボネート、エチルメチルカーボネート、２，４−ジ
フルオロアニソール、２，６−ジフルオロアニソール、
４−ブロモベラトロール等を単独若しくは２種類以上の
混合溶媒として使用することができる。

【００３９】なお、非水溶媒としては、この他外装フィ
ルム２として防湿性ラミネートフィルムを使用した場
合、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、
又はγ−ブチルラクトン、２，４−ジフルオロアニソー
ル、２，６−ジフルオロアニソール、４−ブロモベラト
ロール等の沸点が１５０℃以上の溶媒を組み合わせて使
用することが好ましい。

【００４０】ゲル状電解質層を形成するには、電解質塩
として、例えばＬｉＣｌ、ｌｉＢｒ、ＬｉＣｌＯ₄、Ｌ
ｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＢ（Ｃ
₆Ｈ₅）₄、Ｌｉ（ＣＨ₃ＳＯ₃）、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃等のリ
チウム塩を使用することができる。

【００４１】ゲル状電解質層は、ゲル状電解質に用いら
れる高分子材料として、ポリフッ化ビニリデン及びポリ
フッ化ビニリデンの共重合体を使用することができ、共
重合モノマーとしては、例えば、ヘキサフルオロプロピ
レンやテトラフルオロエチレン等を挙げることができ
る。

【００４２】ゲル状電解質に用いられる高分子材料とし
ては、この他に例えば、ポリアクリロニトリル及びポリ
アクリロニトリルの共重合体を使用することができる。
共重合モノマー（ビニル系モノマー）としては、例え
ば、酢酸ビニル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブ
チル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、イタコン
酸、水素化メチルアクリレート、水素化エチルアクリレ
ート、アクリルアミド、塩化ビニル、フッ化ビニリデ
ン、塩化ビニリデン等を挙げることができる。さらに、
アクリロニトリルブタジエンゴム、アクリロニトリルブ
タジエンスチレン樹脂、アクリロニトリル塩化ポリエチ
レンプロピレンジエンスチレン樹脂、アクリロニトリル
塩化ビニル樹脂、アクリロニトリルメタアクリレート樹
脂、アクリロニトリルアクリレート樹脂等を使用するこ
とができる。

【００４３】また、ゲル状電解質に用いられる高分子材
料としては、上述した材料の他ポリフッ化ビニリデン及
びポリフッ化ビニリデンの共重合体を使用することがで
きる。共重合モノマーとしては、ヘキサフルオロプロピ
レン、テトラフルオロエチレン等を挙げることができ
る。

【００４４】さらに、ゲル状電解質に用いられる高分子
材料としては、ポリエチレンオキサイド及びポリエチレ
ンオキサイドの共重合体を使用することができる。共重
合モノマーとしては、例えば、ポリプロピレンオキサイ
ド、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、アクリ
ル酸メチル、アクリル酸ブチル等を挙げることができ
る。

【００４５】その他、ゲル状電解質に用いられる高分子
材料としては、ポリエーテル変性シロキサン、及びその
共重合体を使用することができる。

【００４６】上述したゲル状電解質に用いられる高分子
材料は、これらを単独又は２種類以上を混合して使用す
ることができる。

【００４７】なお、上述したゲル状電解質層において
は、固体電解質としてゲル状の固体電解質を用いたもの
として説明したが、ゲル状の固体電解質に限定されるも
のではなく、固体電解質として上述した電解質塩を含有
する非水溶媒を膨潤した高分子材料からなる高分子固体
電解質であってもよい。

【００４８】

【実施例】本発明に係る薄型電池について、以下のよう
にして作製した実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較
例４について試験を行った。なお、本発明に係る薄型電
池は以下に示す実施例１〜実施例４の電池に限定される
ものでないことは言うまでもない。

【００４９】実施例１まず、実施例１の薄型電池を以下のようにして作製し
た。

【００５０】正極は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ
₂）９０重量％、粉状ポリフッ化ビニリデン３重量％、
粉状黒鉛７重量％をＮメチルピロリドン（ＮＭＰ）を溶
媒として分散させた後、正極集電体となる厚さ２０μｍ
のアルミニウム箔の両面に塗布し、１００℃条件下にて
２４時間減圧乾燥して作製した。さらに、適当に加圧し
たロールプレスにより圧縮し、これを６４０ｍｍ×１１
８ｍｍに切り出した。なお、正極の厚みは両面塗布の全
厚で１１０μｍである。

【００５１】負極は、人造黒鉛９１重量％、紛状ポリフ
ッ化ビニリデン９重量部％を用い、ＮＭＰに分散させた
後、負極集電体となる厚さ１０μｍの銅箔の両面に塗布
し、１２０℃条件下にて２４時間減圧乾燥して作製し
た。さらに適当に加圧したロールプレスにより圧縮し、
８００ｍｍ〜１２０ｍｍに切り出した。なお、負極の厚
みは両面塗布の全厚で１００μｍである。

【００５２】負極用電極端子は、直径５０μｍ銅線又は
ニッケル線を７５μｍ間隔で編んだ金属網を裁断して、
プレスして作製し、負極集電体未塗布部分に溶接した。
正極側は、アルミニウムを用いて負極側と同様に作製し
た。電極端子の厚みはどちらも４０μｍである。

【００５３】電解質には、以下のようにして得たＰＶｄ
ｆ系ゲル状電解質を用いた。

【００５４】ヘキサフルオロプロピレンを重量比７％含
む共重合体であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄｆ）、
電解液、ポリマーの溶剤であるジメチルカーボネート
（ＤＭＣ）を重量比１：５：８の割合で混合し、７０℃
条件下で撹拌して溶解した。

【００５５】電解液は、エチレンカーボネート（Ｅ
Ｃ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラ
クトン（ＧＢＬ）を重量比ＥＣ＝４２％、ＰＣ＝１５
％、ＧＢＬ＝４３％で混合し、六フッ化燐酸リチウム
（ＬｉＰＦ₆）を溶媒に対し１ｍｏｌ／ｋｇとなるよう
に調整した。

【００５６】正極、負極それぞれの活物質層上に、ポリ
マー、電解液、溶剤からなるゾル状態のゲル状電解質を
バーコーターを用いて塗布し、７０℃条件下の恒温槽で
溶剤を揮発させて、厚みが電極上ほぼ３０μｍ〜４０μ
ｍとなるゲル状電解質層を形成した。

【００５７】そして、正極、負極それぞれのゲル状電解
質層を介して活物質面をあわせるように平たく巻いて電
池素子を作製した。

【００５８】電池素子は、電極端子を取り付けた部分に
予め厚さ３０μｍのポリエチレンテレフタレートテープ
を貼り付けて端部を保護するようにした。正極の巻終わ
り端部もゲルを傷つけてショートすることがないよう
に、同じようにテープで端部を保護した。その際、正極
活物質層を除いてから正極集電体にテープを貼り、完全
に集電体部分を被覆した。なお、電極端子を取り付けた
部分には、正極活物質を塗布していない。

【００５９】その後、電池素子をアルミニウム箔をポリ
オレフィンフィルムでサンドイッチした汎用ラミネート
フィルムで真空包装することによって薄型電池を作製し
た。

【００６０】実施例２両面塗布の負極の厚みを１８０μｍ、正極の厚みを２０
０μｍで作製し、電極端部に貼るテープに厚さ８０μｍ
のポリイミドテープを用いた以外は、実施例１の電池と
同様に作製した。

【００６１】実施例３両面塗布の負極の厚みを６０μｍ、正極の厚みを６５μ
ｍで作製し、電極端部に貼るテープに厚さ２０μｍのポ
リエチレンテレフタレートテープを用いた以外は、実施
例１の電池と同様に作製した。

【００６２】実施例４ゲル状電解質層の厚さを各電極上１５μｍとするととも
に、厚さ１５μｍの多孔質ポリエチレンフィルムセパレ
ータを正極、負極間に介在させた以外は実施例１の電池
と同様に作製した。

【００６３】比較例１実施例１と同様に電池を作製したが、電極端部にテープ
類を一切貼らずに電池を作製した。電極活物質は、電極
端子を接続する部分のみ除去した。

【００６４】比較例２実施例１と同様に電池を作製したが、電極端部と電極端
子との溶接部を除いて、電極活物質を除去せずに活物質
上に直接ポリエステルテープを貼って電池を作製した。

【００６５】比較例３両面塗布の負極の厚みを６０μｍ、正極の厚みを６５μ
ｍで作製し、電極端部に貼るテープに厚さ９５μｍのポ
リイミドテープ（商品名：カプトン）を用いた以外は、
全て実施例１と同様に電池を作製した。

【００６６】比較例４ゲル状電解質層の厚さを各電極上１５μｍとするととも
に、厚さ１５μｍの多孔質ポリエチレンフィルムセパレ
ータを正極、負極間に介在させた以外は比較例３の電池
と同様に作製した。

【００６７】評価上述したように作製した実施例１〜実施例４及び比較例
１〜比較例４の薄型電池について、満充電した後に、開
路状態で電池電圧を測定し、これが０に近づくかどうか
でショートの有無を判断した。なお、充電は、０．２Ｃ
（５時間で電池の定格容量になる電流値）で４．２Ｖの
低電流低電圧充電を行い、１２時間で充電終了とした。
実施例１〜実施例４及び比較例１〜比較例４の各電池の
試験結果を図７及び表１に示す。

【００６８】

【表１】

【００６９】図７及び表１に示すように、実施例１〜実
施例４及び比較例４の各電池においては、電池電圧にほ
とんど変化が見られず、ショートが起きていないことが
判断できる。これに対し、比較例１〜比較例３の各電池
は、時間が経過するに従い、電池電圧が減少しており、
ショートが起きていることが判断できる。

【００７０】また、上述した実施例１〜実施例４及び比
較例１〜比較例４を用いて電池のサイクル特性について
の試験を行った。

【００７１】サイクル特性の試験は、各電池作製後に
０．２Ｃ（５時間で電池の定格容量になる電流値）で
４．２Ｖの定電流定電圧充電を行い、１２時間で充電終
了とし、０．２Ｃで３Ｖまで放電し、この充放電を５回
繰り返し行った。この後、０．５Ｃ（２時間で電池の定
格容量になる電流値）、４．２Ｖの定電流定電圧充電を
行い、３時間で充電終了とし、放電は、０．５Ｃの定電
流放電で電池電圧３Ｖで終了した。充電と放電とは、そ
れぞれの終了後１５分の間隔をおいて続行した。図８に
各電池の毎回の放電容量を示す。

【００７２】実施例１〜実施例４及び比較例４では、図
８に示すように、３００サイクル後に初回の容量の約８
０％を維持しているのに対し、比較例１〜比較例３にお
いてはいずれもこれを下回っている。

【００７３】また、試験終了後に実施例１〜実施例４及
び比較例１〜比較例４の電池を解体したところ、比較例
１及び比較例２の電池からは、電極端部のゲル状電解質
層の厚みムラに起因すると思われるシワがあり、その部
分においてリチウムの析出が認められ、比較例３から
は、小さなシワが確認された。実施例１〜実施例４の電
池には、いずれもシワやリチウムの析出は認められなか
った。

【００７４】なお、比較例４においては、正極と負極と
の間にセパレータが介在しているので電池電圧の低下や
サイクロ特性の劣化が確認されなかった。しかしなが
ら、比較例４は、同様にセパレータが介在された実施例
４に比して電極に貼り付けたテープが厚いため、テープ
を貼り付けた部分が貼り付けていない活物質層のみの部
分に比して６０μｍ〜７０μｍ程厚くなっており、実施
例４の電池よりもエネルギー密度が低いことが確認され
た。

【００７５】このように、電極端部をテープで覆うこと
により電池内部のショートが回避できること、なおかつ
電極にテープを貼った部分の厚さを電極のその他の部分
の厚さと同等以下にすることによって、電池内部の微小
なショートさえも防止でき、電池のエネルギー密度、信
頼性の向上が図られることが明らかになった。また、セ
パレータを用いてさらにショートの防止を期す場合であ
っても、電極が無駄に厚くなることを抑え、エネルギー
密度が向上することが明らかになった。

【００７６】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明に係
る薄型電池によれば、電極の電極集電体が露出した部分
を樹脂テープで被覆しかつ樹脂テープが貼り付けた部分
の厚さを電極活物質層のみを形成した部分の厚さ以下に
することにより、電極上に塗布して形成するゲル状電解
質層の厚みを一定にすることができるため、ゲル状電解
質層の界面の接合がよく、ショートの不具合も起こりに
くくなり、信頼性や歩留まりの向上を図ることができ
る。また、本発明に係る薄型電池によれば、無駄に部分
的に電池の厚さが増すことが無いため、エネルギー密度
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄型電池の外装フィルムに電池素子を収納する
前の状態を示す斜視図である。

【図２】薄型電池の斜視図である。

【図３】（ａ）は、電極材の平面図であり、（ｂ）は、
電極材の縦断面図である。

【図４】（ａ）は、電極材の平面図であり、（ｂ）は、
電極材の側面図である。

【図５】（ａ）は、端部に電極端子が取り付けられた電
極材の平面図であり、（ｂ）は、同電極材の縦断面図で
ある。

【図６】（ａ）は、端部以外に樹脂テープが貼り付けら
れた電極材の平面図であり、（ｂ）は、同電極材の縦断
面図である。

【図７】実施例及び比較例の薄型電池の電池電圧の変化
を示す特性図である。

【図８】実施例及び比較例の薄型電池のサイクル特性の
変化を示す特性図である。

【図９】薄型電池に用いられる従来の電極材の縦断面図
である。

【図１０】薄型電池に用いられる従来の電極材の縦断面
図である。

【符号の説明】

１薄型電池，２外装フィルム，３電池素子，１０
電極材，１１電極集電体，１２電極活物質層，１
３樹脂テープ，

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H024 AA02 AA12 CC04 CC07 CC08 CC20 DD15 DD17 EE09 FF21 HH13 HH15 5H029 AJ14 AK03 AL06 AL07 AL08 AL12 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 CJ05 DJ07 DJ08 DJ12 EJ12 HJ04 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯状の集電体上に電極活物質層が形成さ
れた負極及び正極が少なくともゲル状電解質層または固
体電解質層を介して重ね合わされてなる薄型電池におい
て、上記負極及び正極には、上記電極活物質層が形成されず
上記集電体が露出している部分を有するとともに、その
部分に樹脂テープが貼り付けられ、上記樹脂テープが貼り付けられた部分の厚さは、上記集
電体上に電極活物質層が形成された部分の厚さ以下であ
ることを特徴とする薄型電池。
【請求項２】上記負極及び正極の電極活物質層が形成
されず集電体が露出している部分は、上記帯状の負極及
び正極の両端部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３】上記樹脂テープが貼り付けられた帯状の
負極及び正極の一方の端部には、電極端子がそれぞれ設
けられ、上記電極端子が設けられた部分を除く上記樹脂テープが
貼られた負極及び正極の厚さが、上記樹脂テープが貼り
付けられていない部分の厚さ以下であることを特徴とす
る請求項２に記載の薄型電池。
【請求項４】上記樹脂テープは、その幅寸法が上記負
極及び正極の集電体の幅寸法よりも大きいことを特徴と
する請求項１に記載の薄型電池。
【請求項５】上記負極には、負極活物質として黒鉛、
難黒鉛化性炭素、リチウム金属又はリチウム合金のいず
れかが用いられ、上記正極には、正極活物質として可逆にリチウムを脱挿
入できる化合物が用いられることを特徴とする請求項１
に記載の薄型電池。