JP2000195476A

JP2000195476A - 二次電池およびその製造方法

Info

Publication number: JP2000195476A
Application number: JP10369378A
Authority: JP
Inventors: Yasuyo Saito; 靖代齋藤; Motonori Ueda; 基範上田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1998-12-25
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-07-14

Abstract

(57)【要約】【課題】生産性に優れ、破損による液漏れ、空気、水
分等の侵入がなく、安全で耐久性に優れると共に大容量
とし得る二次電池の提供。【解決手段】金属層と合成樹脂層とが積層された複合
シートに絞り加工によって電池要素収容部を形成した第
１複合シートの電池要素収容部に、集電体に電気的に結
合した正極材と負極材が非流動性電解質層を介して積層
されイオン性金属成分を含有する電池要素を装填すると
共に第２複合シートで封止してなることを特徴とする二
次電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二次電池に関し、更
に詳しくは、生産効率に優れ、安全性が高く、耐久性に
優れると共に多数の電極を重ね合せることができ、高容
量とし得る二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用電子機器の発達に伴って電
池の生産が急激に増加しており、また、パーソナルコン
ピューター、ワープロ等の普及によってそのバックアッ
プ用電池の需要も増大の一途にある。これ等に使用され
る電池として、充電が可能で長期間使用可能な二次電池
の需要が急増しており起電力物質としてリチウムを使用
し、これとリチウムをインターカレーションによって吸
蔵し得るカーボンあるいはカルコゲン化合物を用いたリ
チウム二次電池が注目されている。

【０００３】しかし、リチウムは水に対して極めて活性
が高く、液漏れによる発火あるいは空気、湿分の侵入に
よるリチウムの失活等の問題があり、その封止は高度の
密封性が要求される。このようなトラブルを軽減する手
段として、正極と負極間に填充される電解液をゲル化剤
等を用いて非流動化して液漏れを防止することが行なわ
れている。その結果、電池要素を被覆するハウジングと
しては形状保持のための剛性は必要なくなり、可撓性の
フィルムを用いることが可能となって、二次電池の小型
化が図れると共に形状の自由度が増加した。しかし、二
次電池として長期間使用するためには非流動化と併せて
その封止は、破損のおそれがなく、また、空気、湿分の
侵入のおそれのない被覆が必要とされる。

【０００４】従来、一次電池、あるいは二次電池は、ス
テンレススチール等の金属で被覆されているが、金属缶
で封止するときは、正極と負極の絶縁が必要で、その製
造には高度な技術と大型の装置を必要とする問題があ
り、また、金属を使用する関係でエネルギー密度を上げ
ることが難しいという問題があった。一方、非電導性の
合成樹脂容器に電池要素を装填するときは、衝撃等によ
って破損あるいは接合部の剥離等の問題ある。

【０００５】また、可撓性のある合成樹脂フィルムを用
いて被覆する方法、すなわち、図１１に示すように、正
極材２１と負極材２２を非流動性電解質層２３を介して
積層した電池要素２４を可撓性の合成樹脂フィルム２
５，２５で被覆するときは、ヒートシールバー２６，２
６で挟圧して溶封する際、合成樹脂フィルム２５，２５
が引張られるために電池要素の上下角部２４ａ，２４ｂ
に応力がかかり、変形し、正極と負極が短絡するおそれ
がある。また、二次電池の使用中においても、荷重がか
かると上下角部２４ａ，２４ｂに応力が集中し、電池性
能を阻害するおそれがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は生産性に優
れ、破損による液漏れ、空気、水分等の侵入がなく、安
全で耐久性に優れると共に大容量とし得る二次電池を提
供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明はかかる目的を達
成するために鋭意検討した結果なされたもので、金属層と合成樹脂層とが積層された複合シートに絞り
加工によって電池要素収容部を形成した第１複合シート
の電池要素収容部に、集電体に電気的に結合した正極材
と負極材が非流動性電解質層を介して積層され、イオン
性金属成分を含有する電池要素を装填すると共に、第２
複合シートで封止してなることを特徴とする二次電池、
および、金属層と合成樹脂層とが積層された複合シートに絞り
加工を施して電池要素収容部を形成した第１複合シート
を得る工程と、集電体に電気的に結合した正極材と負極
材が非流動性電解質層を介して積層され、イオン性金属
成分を含有する電池要素を、該電池要素収容部に装填す
る工程と、前記電池要素を平板状または絞り加工を施し
て電池要素収容部を形成した第２複合シートで封止する
工程とを有する二次電池の製造方法であって、該複合シ
ートの原反の電池要素収容部角部に相当する位置に予め
厚肉部を形成しておくことを特徴とする二次電池の製造
方法、を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明二次電池は、集電体に電気
的に結合した正極材と負極材が非流動性電解質層を介し
て積層されると共にイオン性金属成分を含有した電池要
素が、金属層と合成樹脂層が積層され、電池要素収容部
が形成された複合シートで被覆され封止される。

【０００９】イオン性金属成分とは、イオンとなって二
次電池の充電・放電に電気化学的に関与し、起電力を発
生する金属成分で通常リチウムが用いられる。以下リチ
ウム二次電池を例に本発明を説明する。正極材１あるい
は負極材２は、通常図１に示すように集電体５と結合す
るように板状に形成される。集電体５との結合は、集電
体５を芯材としてその両面に電極材を積層することによ
って行なうことができる。目的に応じて集電体の片面の
みに形成したものであってもよい。

【００１０】集電体５としては、一般的にアルミ箔や銅
箔などの金属箔を用いることができる。厚みは適宜選択
されるが好ましくは１〜３０μｍである。薄すぎると機
械的強度が弱くなり、生産上問題になる。厚すぎると電
池全体としての容量が低下する。これら集電体表面には
予め粗面化処理を行うと電極材の接着強度が高くなるの
で好ましい。表面の粗面化方法としては、機械的研磨
法、電解研磨法または化学研磨法が挙げられる。機械的
研磨法としては、研磨剤粒子を固着した研磨布紙、砥
石、エメリバフ、鋼線などを備えたワイヤーブラシなど
で集電体表面を研磨する方法が挙げられる。また接着強
度や導電性を高めるために、集電体表面に中間層を形成
してもよい。

【００１１】また、集電体５の形状は、板状であっても
よく、網状体、あるいはパンチングメタル等であっても
よい。正極材としては、リチウムイオンを吸蔵・放出可
能であれば無機化合物でも有機化合物でも使用できる。
無機化合物として、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金
属との複合酸化物、遷移金属硫化物等が挙げられる。こ
こで遷移金属としてはＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ等が用い
られる。具体的には、ＭｎＯ、Ｖ₂Ｏ₅、Ｖ₆Ｏ₁₃、Ｔ
ｉＯ₂等の遷移金属酸化物、ニッケル酸リチウム、コバ
ルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウムと
遷移金属との複合酸化物、ＴｉＳ₂、ＦｅＳ、ＭｏＳ₂
などの遷移金属硫化物等が挙げられる。これらの化合物
はその特性を向上させるために部分的に元素置換したも
のであってもよい。有機化合物としては、例えばポリア
ニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフィド系化
合物、ポリスルフィド系化合物等が挙げられる。正極材
として、これらの無機化合物、有機化合物を混合して用
いてもよい。好ましくは、コバルト酸リチウムまたはマ
ンガン酸リチウム等のマンガンやコバルトを含有する化
合物、特にマンガンを含有する化合物である。

【００１２】正極材の粒径は、それぞれ電池の他の構成
要素とのかねあいで適宜選択すればよいが、通常１〜３
０μｍ、特に１〜１０μｍとするのが初期効率、サイク
ル特性等の電池特性が向上するので好ましい。負極に用
いることができるリチウムイオンの吸蔵放出可能な負極
材としては、通常、グラファイトやコークス等の炭素系
物質が挙げられる。斯かる炭素系物質は、金属、金属
塩、酸化物などとの混合体や被覆体の形態で利用するこ
ともできる。また、負極材としては、ケイ素、錫、亜
鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の酸化物や硫酸塩、金属
リチウム、Ｌｉ−Ａｌ、Ｌｉ−Ｂｉ−Ｃｄ、Ｌｉ−Ｓｎ
−Ｃｄ等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シ
リコン等も使用できる。好ましくは、容量の面からグラ
ファイトまたはコークスである。負極材の平均粒径は、
初期効率、レート特性、サイクル特性などの電池特性の
向上の観点から、通常１２μｍ以下、好ましくは１０μ
ｍ以下とする。この粒径が大きすぎると電子伝導性が悪
化する。また、通常は０．５μｍ以上、好ましくは７μ
ｍ以上である。

【００１３】これらの正極材および負極材は通常集電体
上に結着されるため、バインダーを使用することが好ま
しい。バインダーとしてはシリケート、ガラスのような
無機化合物や、主として高分子からなる各種の樹脂が使
用できる。樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ−１，１−ジメチルエチレンなどのア
ルカン系ポリマー；ポリブタジエン、ポリイソプレンな
どの不飽和系ポリマー；ポリスチレン、ポリメチルスチ
レン、ポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリド
ンなどの環を有するポリマー；ポリメタクリル酸メチ
ル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチ
ル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミド
などのアクリル系ポリマー；ポリフッ化ビニル、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ
素系樹脂；ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシア
ニドなどのＣＮ基含有ポリマー；ポリ酢酸ビニル、ポリ
ビニルアルコールなどのポリビニルアルコール系ポリマ
ー；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲ
ン含有ポリマー；ポリアニリンなどの導電性ポリマーな
どが使用できる。また上記のポリマーなどの混合物、変
成体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラ
フト共重合体、ブロック共重合体などであっても使用で
きる。これらの樹脂の分子量は、好ましくは１００００
〜３００００００、さらに好ましくは１０００００〜１
００００００である。低すぎると塗膜の強度が低下し好
ましくない。高すぎると粘度が高くなり電極の形成が困
難になる。

【００１４】電極中には必要に応じて導電材料、補強材
など各種の機能を発現する添加剤、粉体、充填材などを
含有していても良い。導電材料としては、上記活物質に
適量混合して導電性を付与できるものであれば特に制限
は無いが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラッ
ク、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のファイバー、
箔などが挙げられる。添加剤としてはトリフルオロプロ
ピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、１，６−
Ｄｉｏｘａｓｐｉｒｏ［４，４］ｎｏｎａｎｅ−２，７
−ｄｉｏｎｅ、１２−クラウン−４−エーテルなどが電
池の安定性、寿命を高めるために使用することができ
る。補強材としては各種の無機、有機の球状、繊維状フ
ィラーなどが使用できる。

【００１５】電極材１００重量部に対するバインダーの
配合量は好ましくは０．１〜３０重量部、さらに好まし
くは１〜１５重量部である。樹脂の量が少なすぎると電
極の強度が低下する。樹脂の量が多すぎると電極中の空
隙量が低下し、後述するイオン移動相の占める割合が低
下する。正極材や負極材を集電体上に形成する手法とし
ては、例えば、粉体状の電極材をバインダーとともに溶
剤と混合し、ボールミル、サンドミル、二軸混練機など
により分散塗料化したものを、集電体上に塗布して乾燥
する方法が好適に行なわれる。この場合、用いられる溶
剤の種類は、電極材に対して不活性であり且つバインダ
ーを溶解しうる限り特に制限されず、例えばＮ−メチル
ピロリドン等の一般的に使用される無機、有機溶剤のい
ずれも使用できる。

【００１６】また、電極材をバインダーと混合し加熱す
ることにより軟化させた状態で、集電体上に圧着、ある
いは吹き付ける手法によって電極材層を形成することも
できる。さらには電極材を単独で集電体上に焼成するこ
とによって形成することもできる。正極材、負極材内に
は通常イオン移動相が形成される。電極中におけるイオ
ン移動相のしめる割合は、高い方がイオン移動が容易に
なり、レート特性上は好ましい一方で低い方が容量的に
は高くなる。好ましくは１０〜５０体積％である。ま
た、正極及び負極の膜厚は容量的には厚い方が、レート
上は薄い方が好ましい。膜厚は通常２０μｍ以上、好ま
しくは３０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上、
最も好ましくは８０μｍ以上である。一方、電極膜厚の
上限としては、通常２００μｍ以下、好ましくは１５０
μｍ以下である。イオン移動相の材料としては、後述す
る非流動性電解質層の材料と同様のものが使用できる。

【００１７】なお、上記においては、電極が、電極材と
その中に形成されるイオン移動相とからなる場合につい
て説明したが、勿論、電極としての機能を有する限りそ
の構造に制限はなく、例えば負極をリチウム金属のみで
負極とすることもできる。正極材１と負極材２間に介装
する非流動性電解質層３としては、通常の電解液と同様
に正極と負極を電気化学的に結合する機能を有し、流動
性が低く形状保持性を有するものが使用される。

【００１８】非流動性電解質層に用いられる支持電解質
としては、電解質として正極材および負極材に対して安
定であり、かつリチウムイオンが正極材あるいは負極材
と電気化学反応をするための移動をおこない得る非水物
質であればいずれのものでも使用することができる。具
体的にはＬｉＰＦ₆、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＳｂＦ₆、Ｌ
ｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣ
ｌ、ＬｉＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ₂、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＳＯ
₃ＣＦ₂等のリチウム塩が挙げられる。これらのうちで
は特にＬｉＰＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄が好適である。

【００１９】これら支持電解質を非水系溶媒に溶解した
状態で用いる場合の濃度は、一般的に０．５〜２．５ｍ
ｏｌ／Ｌである。これら支持電解質を溶解する非水系溶
媒は特に限定されないが、比較的高誘電率の溶媒が好適
に用いられる。具体的にはエチレンカーボネート、プロ
ピレンカーボネート等の環状カーボネート類、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
ーボネートなどの非環状カーボネート類、テトラヒドロ
フラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシエ
タン等のグライム類、γ−ブチルラクトン等のラクトン
類、スルフォラン等の硫黄化合物、アセトニトリル等の
ニトリル類等が挙げられる。またこれらの１種または２
種以上の混合物を使用することもできる。

【００２０】これらのうちでは、特にエチレンカーボネ
ート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート
類、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などの非環状カーボネート類か
ら選ばれた１種または２種以上の溶媒が好適である。ま
たこれらの分子中の水素原子の一部をハロゲンなどに置
換したものも使用できる。またこれらの溶媒に、添加剤
などを加えてもよい。添加剤としては例えば、トリフル
オロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、
１，６−Ｄｉｏｘａｓｐｉｒｏ［４，４］ｎｏｎａｎｅ
−２，７−ｄｉｏｎｅ、１２−クラウン−４−エーテル
などが電池の安定性、性能、寿命を高める目的で使用で
きる。

【００２１】非流動性電解質層として、ゲル状の電解質
を用いることができる。ゲル状電解質とは、主として支
持電解質と溶媒とを含有する電解液に、ゲル化のための
高分子を含み、電解液が高分子のネットワーク中に保持
されて全体としての流動性が著しく低下したものであ
る。イオン伝導性などの特性は通常の電解液に近い特性
を示すが、流動性、揮発性などは著しく抑制され、安全
性が高められている。ゲル状電解質中の高分子の比率は
好ましくは１〜５０％である。低すぎると電解液を保持
することができなくなり、液漏れが発生する。高すぎる
とイオン伝導度が低下して電池特性が悪くなる。

【００２２】ゲル状電解質層を形成させるためには、
（１）モノマーを含有する電解質原料を使用し、これを
重合させて高分子化させる方法を挙げることができる。
このような反応をおこなえる高分子としては、ポリエス
テル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミドなど
の重縮合によって生成されるもの、ポリウレタン、ポリ
ウレアなどのように重付加によって生成されるもの、ポ
リメタクリル酸メチルなどのアクリル誘導体系ポリマー
やポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニルなどのポリビニル系
などの付加重合で生成されるものなどがあるが、重合の
制御が容易で重合時に副生成物が発生しない付加重合に
より生成される高分子を使用することが望ましい。特に
反応性不飽和基を有するモノマーを重合する方法は、生
産性に優れ好ましい。

【００２３】このような反応性不飽和基を有するモノマ
ーの例としてはアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリ
ル酸エチル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエ
チルアクリレート、エトキシエトキシエチルアクリレー
ト、ポリエチレングリコールモノアクリレート、エトキ
シエチルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレー
ト、エトキシエトキシエチルメタクリレート、ポリエチ
レングリコールモノメタクリレート、Ｎ，Ｎジエチルア
ミノエチルアクリレート、Ｎ，Ｎジメチルアミノエチル
アクリレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリ
レート、アクリロニトリル、Ｎ−ビニルピロリドン、ジ
エチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリ
コールジアクリレート、テトラエチレングリコールジア
クリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、
ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレン
グリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコー
ルジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタク
リレートなどが使用でき、反応性、極性、安全性などか
ら好ましいものを単独、または組み合わせて用いればよ
い。

【００２４】これらのモノマーを重合する方法として
は、熱、紫外線、電子線などによる手法があるが、生産
性の高さから紫外線による手法が有効である。この場合
反応を効果的に進行させるため、電解液に紫外線を反応
する重合開始剤をいれておくこともできる。利用できる
紫外線重合開始剤としては、ベンゾイン、ベンジル、ア
セトフェノン、ベンゾフェノン、ミヒラーケトン、ビア
セチル、ベンゾイルパーオキサイドなどが使用でき、反
応性、極性、安全性などから好ましいものを単独、また
は組み合わせて用いれば良い。また熱による重合では、
反応の速度の制御が容易で、特に熱重合開始剤の種類、
量、モノマー量とモノマー中の反応基数、種類を変える
ことにより、ゲルの構造制御ができイオン伝導度などを
向上させることができる。また全体の反応が一様に進む
ため均一なゲルができる。

【００２５】熱重合に際して、反応を制御するため、重
合開始剤をいれておくこともできる。利用できる熱重合
開始剤としては、１，１−ジ（ターシャルブチルパーオ
キシ）−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、２，
２−ビス−〔４，４−ジ（ターシャルブチルパーオキシ
シクロヘキシル）プロパン〕、１，１−ジ（ターシャル
ブチルパーオキシ）−シクロヘキサン、ターシャリブチ
ルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキサノネー
ト、ターシャリブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノ
ネート、ジベンゾイルパーオキサイドなどが使用でき、
反応性、極性、安全性などから好ましいものを単独、ま
たは組み合わせて用いればよい。

【００２６】また、ゲル状電解質層を形成させるために
（２）冷却によってゲル化可能な高分子が含有された電
解質原料を使用し常温迄高分子を冷却する方法も採用す
ることができる。この場合使用できる高分子としては、
電解液に対してゲルを形成し、電池材料として安定なも
のであればどのようなものであっても使用できるが、例
えばポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドン
などの環を有するポリマー；ポリメタクリル酸メチル、
ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポ
リアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアク
リル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドなどの
アクリル系ポリマー；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビ
ニリデン等のフッ素系樹脂；ポリアクリロニトリル、ポ
リビニリデンシアニドなどのＣＮ基含有ポリマー；ポリ
酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどのポリビニルア
ルコール系ポリマー；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリ
デンなどのハロゲン含有ポリマーなどがあげられる。ま
た上記のポリマーなどの混合物、変成体、誘導体、ラン
ダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロ
ック共重合体などであっても使用できる。

【００２７】リチウム電池に使用される電解液、電解質
は極性を有するのが通常であるから、上記（１）、
（２）いずれの方法であっても高分子もある程度の極性
を有する方が好ましい。これらの高分子の分子量は好ま
しくは１００００〜５００００００の範囲である。分子
量が低いとゲルを形成しにくくなる。分子量が高いと粘
度が高くなりすぎて取り扱いが難しくなる。高分子の電
解液に対する濃度は、分子量に応じて適宜選べばよい
が、好ましくは０．１重量％から３０重量％である。濃
度が０．１重量％以下ではゲルを形成しにくくなり、電
解液の保持性が低下して流動、液漏れの問題が生じるこ
とがある。濃度が３０重量％以上になると粘度が高くな
りすぎて工程上困難を生じるとともに、電解液の割合が
低下してイオン伝導度が低下しレート特性などの電池特
性が低下することがある。

【００２８】電解質層として固体状の電解質層を用いる
こともできる。固体電解質としては、これまで知られて
いる種々の固体電解質を用いることができる。たとえ
ば、上述のゲル状電解質で用いられる高分子と支持電解
質塩を適度な比で混合して形成することができる。この
場合、伝導度を高めるため、高分子は極性が高い物を使
用し、側鎖を多数有する様な骨格にすることが好まし
い。非流動性層として、ゲル状電解質、固体電解質を多
孔性フィルムか不織布等のスペーサに含浸したものを用
いてもよい。電解質層の厚みは、通常５〜２００μｍ、
好ましくは１０〜１００μｍである。

【００２９】かかる正極材１、負極材２および非流動性
電解質層３からなる電池要素４は、目的に応じた構造と
することができる。例えば、図１に示すように、集電体
５に正極材組成物を積層して板状の正極材１を得る。負
極材２も同様の手法で板状に成形され、板状に成形され
た正極材１と負極材２は、非流動性電解質層３を介して
積層される。大容量電池あるいは高電圧電池を目的とす
る場合は、図２に示すように、正極材１と負極材２が非
流動性電解質層３を介して交互に積層される。

【００３０】積層される正極材１と負極材２の枚数は任
意であるが正極材１と負極材２が同数とされるのが一般
的である。電極材の平面形状は、円形、四辺形、多角等
任意である。四辺形の場合、正極材１の集電体５に、図
３に示すように、電極の一辺の片側に正極材１より突出
する突片５ａを形成し、また、負極材２の集電体５にも
同じ辺の反対側に突片５ｂを形成して、突出形成された
突片５ａと突片５ｂを図４に示すように、夫々を上下に
結合して正極と負極のリード線結合端子を形成すること
によって大容量の電池要素４を得ることができる。

【００３１】このように構成された電池要素４は、金属
層と合成樹脂層が積層された複合シートを用いて被覆さ
れる。複合シート６としては、図５（Ａ）に示すように
金属層７に合成樹脂層８が積層された積層シートが用い
られる。合成樹脂層８は金属層７の内側面に積層される
が、図５（Ｂ）に示すように両面に積層することもでき
る。

【００３２】本発明において、内側面とは、複合シート
６を用いて電池要素４を被覆したとき内側となる面を意
味し、反対の側を外側面とする。金属層は金属箔、金属
蒸着膜、金属スパッター膜等を利用できる。金属はアル
ミニウム、鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、
金、等の単体金属やステンレス、ハステロイ、等の合
金、または酸化アルミニウム等の金属酸化物でもよい。
特に加工性の優れたアルミニウムが好ましい。

【００３３】複合シート６は、図６に示すように、複合
シートの内側面に溶封を容易とするために合成樹脂層８
の合成樹脂より融点の低い合成樹脂からなる熱シール層
９を形成することができ、また外側面には金属層７また
は合成樹脂層８を保護するために保護層１０を積層する
ことができる。熱シール層９および保護層１０は合成樹
脂を用いて形成することができる。

【００３４】本発明において合成樹脂は、弾性率、引張
り伸び率は制限されるものではない。従って本発明にお
ける合成樹脂は一般にエラストマーと称されるものも含
むものとする。合成樹脂としては、熱可塑性プラスチッ
ク、熱可塑性エラストマー類、熱硬化性樹脂、プラスチ
ックアロイが使われる。これらの樹脂にはフィラー等の
充填材が混合されているものも含んでいる。

【００３５】熱可塑性樹脂には、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、ポリビ
ニルアルコール、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶ
Ａ）、エチレン−酢酸ビニル−ビニルアルコール三元共
重合体（ＥＶＯＨ）、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビ
ニル、非晶性ポリオレフィン（透明、例えば日本ゼオン
／商品名：ゼオネックス）、ポリアミド、ポリエチレン
テレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、スチレン系共重合体（ＡＢ
Ｓ樹脂、ＡＳ樹脂、ＳＭＡ樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＳＡ樹
脂等）、ポリアクリロニトリル、ポリオキシメチレン、
ポリメチルメタクリレート、ポリフェニレンエーテル、
ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケト
ン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポ
リエーテルイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂（ポ
リ四フッ化エチレン、四フッ化エチレン六フッ化プロピ
レン共重合体、フッ化ビニリデン等）、液晶ポリマー
（例えば芳香族ポリエステル系の三菱エンジニアリング
プラスチックス／商品名：ノパキュレート）、ポリアリ
レート、ポリメチルペンテン、ポリスルホン、ノルボル
ネン系樹脂（例えばＪＳＲ／商品名：アートン）を挙げ
ることができる。

【００３６】熱可塑性エラストマーは熱可塑性樹脂と同
様の加工ができ、成形品がゴム弾性を示す素材の総称で
あり、分子構造中にハードセグメント（硬質相）とソフ
トセグメント（軟質相）を有する。スチレン系では硬質
相がポリスチレン、軟質相がブタジエン、イソプレンな
どが使用される。ポリエステル系では硬質相がポリエス
テル、軟質相がポリエーテル、ポリアミド系では硬質相
がポリアミド、軟質相がポリエーテルなどが使用され
る。その他オレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ウレタン
系、塩素化ポリエチレンがある。

【００３７】熱硬化性樹脂にはフェノール樹脂、フェノ
ールアラルキル樹脂、フラン樹脂、アミノ樹脂（ユリア
樹脂、メラミン樹脂、ベンゾグアナミン樹脂）、不飽和
ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、エポキシ
樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノキシ樹脂、ポリウレ
タン、シリコーン樹脂がある。プラスチックアロイは、
上記、熱可塑性材料同士を任意に溶融混合したものであ
る。商品化された例としてポリカーボネート系ではポリ
カーボネートとＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリフェニレ
ンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、などとのア
ロイまた、ポリアミド系ではポリアミドとＡＢＳ樹脂、
ポリフェニレンエーテル、ポリオレフィンとのアロイが
知られている。

【００３８】本発明複合シートは、これ等の合成樹脂か
ら目的に応じてヒートシール性、機械的強度等に応じて
選択使用することができ、例えば、合成樹脂層として
は、強靱で耐衝撃性に優れた合成樹脂が好ましく、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリエ
ステル、ポリアミド等が好ましい。保護層に使用する樹
脂は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、変成
ポリオレフィン、アイオノマー、非晶性ポリオレフィ
ン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等耐薬品
性や耐突刺し性に優れた樹脂が望ましい。

【００３９】熱シール層には、比較的低温（２００℃以
下）で溶融する樹脂、例えばポリエチレン、ポリプロピ
レン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、エチレン−
酢酸ビニル共重合体、等を用いることができる。保護層
１０と金属層７の積層は押出ラミネーション、ドライラ
ミネーション、金属蒸着、スパッタリングを用いること
ができ、合成樹脂層８と熱シール層は押出ラミネーショ
ン、ドライラミネーションにより積層することができ
る。

【００４０】こうして積層された複合シート６は、電池
要素４を収容する電池要素収容部が形成される。電池要
素４の被覆は通常２枚の複合シートを重ね合せて行なわ
れる。この場合、一方の複合シートに電池要素収容部を
形成してもよく、また、双方に設けることもできる。

【００４１】例えば、図７に示すように、絞り加工を施
して電池要素収容部１１を形成した第１複合シート６ａ
と平坦状の第２複合シート６ｂを用いて電池要素４を被
覆することができる。また、図８に示すように第１複合
シート６ａと第２複合シート６ｂを連結した状態に形成
することもできる。更に、電池容量を大きくする等の目
的のために正極材１と負極材２の積層数を増加させると
きは、図９に示すように、第１複合シート６ａと第２複
合シート６ｂの双方に電池要素収容部１１ａ，１１ｂを
形成することができる。

【００４２】本発明において絞り加工とは、シート状物
の中央部を膨出させて電池要素収容空間を形成させる手
段を広く意味し、真空成形、圧空成形、プラグアシス
ト、雌雄型プレス成形等の公知の手段で行なうことがで
きる。絞り加工の温度は特に制約されるものではなく、
冷間または温間絞りを行なうことができ、一般には室温
ないし合成樹脂層に用いられる合成樹脂の融点より若干
高い温度範囲で行なうことができる。

【００４３】絞り加工においては、絞り部特に膨出部の
角部の肉厚が薄くなり、角部の機械的強度が低下する。
これを防止するため、図１０に示すように、複合シート
原反の膨出部（２点鎖線内側）の角部相当位置に予め厚
肉部１２，１２を形成しておくことも望ましい方法であ
る。こうして得られた電池要素収容部１１が形成された
複合シート６ａ，６ｂは、収容部１１の内部に電池要素
４を装填して、第１複合シート６ａと第２複合シート６
ｂを重ね合せてその外周を接合することによって封止さ
れる。接合は、接着剤による接着、熱による溶封によっ
て行なうことができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明は、金属層と合成樹脂層を積層し
た複合シートを用いるから、ガスバリヤー性に優れ水、
空気の侵入がなく、また、可撓性、を有するから耐衝撃
性に優れると共に絞り加工を行なっているから大容量の
二次電池を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用される電極の一例を示す縦断面
図。

【図２】本発明に使用される電池要素の一例を示す縦断
面図。

【図３】図２電池要素の平面図。

【図４】集電体の引出端子部を示す斜視図。

【図５】（Ａ）（Ｂ）はそれぞれ本発明に使用される複
合シートの構造を示す縦断面図。

【図６】本発明に使用される複合シートの他の例の構造
を示す縦断面図。

【図７】本発明に使用する複合シートの一例を示す斜視
図。

【図８】本発明に使用する複合シートの他の例を示す斜
視図。

【図９】本発明に使用する複合シートの更に他の例を示
す斜視図。

【図１０】本発明複合シートの原反の一例を示す斜視
図。

【図１１】従来の二次電池を示す縦断面図。

【符号の説明】

１正極材２負極材３非流動性電解質層４電池要素５集電体５ａ，５ｂ集電体突片６複合シート７金属層８合成樹脂層９熱シール層１０保護層１１電池要素収容部１２厚肉部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA03 AA09 AA10 AA13 CC02 CC06 CC10 DD05 DD13 5H029 AJ03 AJ12 AJ14 AK02 AK03 AK16 AK18 AL01 AL02 AL06 AL07 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ06 CJ03 CJ05 DJ02 DJ03 EJ01 EJ12 HJ04 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属層と合成樹脂層とが積層された複合
シートに絞り加工によって電池要素収容部を形成した第
１複合シートの電池要素収容部に、集電体に電気的に結
合した正極材と負極材が非流動性電解質層を介して積層
されイオン性金属成分を含有する電池要素を装填すると
共に、第２複合シートで封止してなることを特徴とする
二次電池。
【請求項２】第１複合シートと第２複合シートが溶封
されてなる請求項１記載の二次電池。
【請求項３】複合シートが、電池要素収容部が形成さ
れた第１複合シートと、該複合シートに連設された、ま
たは、独立した平板状の第２複合シートで構成された請
求項１または２記載の二次電池。
【請求項４】複合シートが、電池要素収容部が形成さ
れた第１複合シートと、該複合シートに連設された、ま
たは、独立した電池要素収容部が形成された第２複合シ
ートで構成された請求項１または２記載の二次電池。
【請求項５】複合シートが、金属層上に保護層を形成
してなる請求項１〜４いずれかに記載の二次電池。
【請求項６】合成樹脂層上に、該合成樹脂層より融点
の低い合成樹脂よりなる熱シール層を形成してなる請求
項１〜５いずれかに記載の二次電池。
【請求項７】金属層と合成樹脂層とが積層された複合
シートに絞り加工を施して電池要素収容部を形成した第
１複合シートを得る工程と、集電体に電気的に結合した
正極材と負極材が非流動性電解質層を介して積層され、
イオン性金属成分を含有する電池要素を、該電池要素収
容部に装填する工程と、前記電池要素を平板状または絞
り加工を施して電池要素収容部を形成した第２複合シー
トで封止する工程とを有する二次電池の製造方法であっ
て、該複合シートの原反の電池要素収容部角部に相当す
る位置に予め厚肉部を形成しておくことを特徴とする二
次電池の製造方法。