JP2000353496A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属層と該金属層の両面に形成された樹脂層
とを備えてなる金属ラミネート樹脂フィルムからなる電
池を高周波回路と共に用いた場合の高周波回路の不安定
動作の問題を解消する。 【解決手段】 金属ラミネート樹脂フィルム中の金属層
の電位と発電要素を構成する一方の極性を有する電極の
電位とが等電位となるような構成とする。例えば、アル
ミニウム金属層と該アルミニウム金属層の両面に形成さ
れた樹脂層とを備えてなる金属ラミネート樹脂フィルム
からなる電池容器に、アルミニウム金属集電体上に正極
活物質層が形成された正極を備えてなる発電要素が収納
されたリチウム二次電池において、金属ラミネート樹脂
フィルム中のアルミニウム金属層と正極のアルミニウム
金属集電体とが接続された構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属ラミネート樹
脂フィルムからなる電池容器を備えた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯用無線電話、携帯用パソコ
ン、携帯用ビデオカメラ等の電子機器が開発され、各種
電子機器が携帯可能な程度に小型化されている。それに
伴って、内蔵される電池としても、高エネルギー密度を
有し、且つ軽量なものが採用されている。そのような要
求を満たす典型的な電池は、特にリチウム金属やリチウ
ム合金等の活物質、又はリチウムイオンをホスト物質
（ここでホスト物質とは、リチウムイオンを吸蔵及び放
出できる物質をいう。）である炭素に吸蔵させたリチウ
ムインターカレーション化合物を負極材料とし、ＬｉＣ
ｌＯ４、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩を溶解した非プロト
ン性の有機溶媒を電解液とする非水電解質二次電池であ
る。このような電池は、通常、ステンレス、ニッケルメ
ッキを施した鉄製等の金属容器に正極、負極等の発電要
素が収納された構造となっているが、さらに軽量化をす
るために、金属容器に代えて金属ラミネート樹脂フィル
ムからなる容器を用いた電池も登場するに至っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】金属ラミネート樹脂フ
ィルムを容器として用いた電池は、電池を軽量化できる
と共に電池のデザインの自由度が大きく、非常に利点の
多い電池である。

【０００４】しかしながら、このような電池を高周波回
路と共に用いると、高周波回路の動作が不安定となると
いう問題が生じるということがわかった。例えば、携帯
電話用の電池として用いた場合、音声に雑音が混じった
り、電源が勝手に切れたりするといったような問題が生
じることがある。本発明は、このような問題を解決する
ことを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為、
金属ラミネート樹脂フィルム中の金属層の電位と発電要
素を構成する一方の極性を有する電極の電位とが等電位
となるようにする。

【０００６】すなわち、本発明の電池は、金属層と該金
属層の両面に形成された樹脂層とを備えてなる金属ラミ
ネート樹脂フィルムからなる電池容器に発電要素が収納
された電池であって、金属ラミネート樹脂フィルム中の
金属層の電位と発電要素を構成する一方の極性を有する
電極の電位とが等電位となるような構成を備えているこ
とを特徴とするものである。このように電位を合わせる
ことによって、高周波回路と共に用いた場合でも、高周
波回路の動作が不安定となるという問題を解消すること
ができる。したがって、本発明の電池は、特に、高周波
機器用電池として好ましいものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】電池を高周波回路と共に用いた場
合に高周波回路の動作が不安定となるという現象は、従
来の金属容器を用いた電池では見られず、金属ラミネー
ト樹脂フィルム容器を用いた電池で現れる特殊な現象で
ある。一方、金属容器を用いた電池では、発電要素から
引き出される正極端子、または負極端子と金属容器とが
電気的に接続され、金属容器と発電要素を構成する一方
の極性を有する電極の電位とが等しくなっているのが一
般的であり、これに対し、金属ラミネート樹脂フィルム
容器を用いた電池の場合、容器と電極とが電気的に接続
されることはなく、電極の電位と金属ラミネート樹脂フ
ィルム中の金属層の電位とは異なっている。そこで、こ
の電位状態の違いが金属ラミネート樹脂フィルム容器を
用いた電池で現れる不安定動作の原因ではないかと考え
ることによって成されたのが本発明である。本発明の電
池の電池容器を構成する金属ラミネート樹脂フィルム
は、金属層と該金属層の両面に形成された樹脂層とを備
えておれば、金属層や樹脂層はそれぞれ１層に限定され
るものでもなく、２層以上であってもかまわない。この
場合、電極と等電位にされるのは、少なくとも容器の最
も外側に位置する金属層である。電池容器内には正極と
負極とを含んでなる発電要素が収納されるが、電解液を
備えた電池の場合には発電要素とは別に電解液がこの中
に封入されることもある。発電要素は、例えば、正極板
と負極板とが電解液の含浸されたセパレータまたは固体
電解質等を介して積層された構造、またはこの積層され
たものが巻回された構造を有したものである。

【０００８】金属ラミネート樹脂フィルム中の金属層の
電位と発電要素を構成する一方の極性を有する電極の電
位とが等電位となるような構成は、例えば、金属層と一
方の電極とが直接接続された構成であって、また、例え
ば電池容器表面に金属層と接続されたアース接続用端子
が設けられた構成である。この場合、前者では電池単独
で電位が等しくなっており、後者の場合、機器に組み込
んだ状態で始めて電位が等しくなる。金属ラミネート樹
脂フィルム中の金属層の電位が合わせられる発電要素を
構成する一方の極性を有する電極（例えば正極）が、金
属集電体上に活物質層が形成された構造を有している場
合には、該金属集電体と上記金属ラミネート樹脂フィル
ム中の金属層とが接続された構造とすると、接続が簡単
であり、また金属同士が接続されるので良好な電気的接
続状態が得られる良い。さらに、例えば使用する機器側
に上記アース接続用端子のための接続部を設けるといっ
たような特別な細工をする必要もなくなるので良い。な
お、金属集電体と金属層との接続は、直接行っても良い
し、接続のためのリードを用いても良く、電気的に接続
されれば良い。

【０００９】以上のようにして金属ラミネート樹脂フィ
ルム中の金属層の電位を揃えることによって、高周波回
路の動作が不安定となるという現象が抑制されるのであ
るが、金属層の電位の大きさについては注意を払う必要
がある。これは、例えば、金属層の材質が鉄であり、電
池が４Ｖの電圧を有し、正極のいわゆるリチウムに対す
る電位が４Ｖとなるようなリチウム二次電池であった場
合に、正極と金属層とを接続すると金属層の電位が４Ｖ
となり、接続部が電池容器内の電解液に接触した場合
に、金属層が電解液中に溶出するという問題が生じるか
らである。

【００１０】また、例えば、このような電池の場合であ
って、金属層の材質がアルミニウムであり、負極の活物
質が黒鉛であるような場合に、負極と金属層とを接続す
るといわゆるリチウムに対する電位はほぼ０Ｖとなり、
金属層とリチウムとが反応しリチウム・アルミニウム合
金が生成するという問題が生じるからである。そこで、
金属層の電位は、金属層を構成する金属が電池容器内の
電解質に対して溶解しないような電位になるよう構成す
るのが好ましい。この場合、金属層を構成する金属の溶
解電位に対して等電位された場合の電位が必ずしも小さ
くなるようにする必要はない。これは、例えば、溶解電
位よりも大きい電位になった場合でも、電解質組成や金
属層の材質等の組み合わせによっては、金属層の表面に
安定な皮膜が形成されて溶解が進まない場合があるから
である。したがって、電解質、金属層の材質等の組み合
わせに応じて、溶解しないような電位になっておれば良
い。例えば、上記の電池の場合には、金属層の材質を鉄
からアルミニウムに代えることで、４Ｖという電位が溶
解しないような電位となる。また、この場合には、鉄を
負極と接続するようにしても良い。この場合には、阻害
生成物反応が生じるか否かは別として、少なくとも４Ｖ
という電位が溶解しないような電位を満たしている。

【００１１】また、金属層の電位は、該金属層を構成す
る金属が電池容器内に封入されている物質と阻害生成物
反応を起こさない電位になるよう構成するのが好まし
い。阻害生成物反応とは、電池の性能を低下させるよう
な生成物を生じる反応を意味し、例えば、上記リチウム
アルミニウム合金の合金化反応を意味し、これ以外にも
正極活物質を構成する元素との合金化反応や、電解液中
の有機物との反応により生じる析出反応等を意味する。
例えば、上記の電池の場合には、アルミニウムの金属層
を正極と接続するようにすれば合金化反応は生じなくな
り、０Ｖという電位は阻害生成物反応を起こさない電位
になる。

【００１２】上記のように、金属層の電位の大きさにつ
いては注意を払う必要があるのであるが、このような煩
わしさを解消する方法もある。すなわち、上記金属集電
体と上記金属ラミネート樹脂フィルム中の金属層との接
続部位を電池容器内の電解質と隔離されるようにするの
である。このようにすることで、上記のような反応をあ
まり気にしなくても良くなる。なお、金属層との接続が
電極活物質層とで行われている場合でもこれは同じであ
る。

【００１３】金属集電体と上記金属ラミネート樹脂フィ
ルム中の金属層との接続の仕方には、上記にも述べたよ
うに種々の方法が考えられるが、特に接続の位置につい
ては、電極リードの引き出し部分の封口部で行うのが、
封口時に同時に接続することが可能であり、構造も簡単
にできるという意味で好ましい。すなわち、金属集電体
と上記金属ラミネート樹脂フィルム中の金属層との接続
部位を前記金属集電体と一体となった電極リードの引き
出し部分の封口部に設ける。図１，２はこの構造の一例
を示す断面概略図である。いずれの構造においても、金
属ラミネート樹脂フィルムは、金属層２の両面に表面樹
脂層３と接着剤を兼ねる内面樹脂層４が設けられた構造
となっている。

【００１４】図１において、電極リード１は封口部内の
内面樹脂層４が部分的に除去されている金属ラミネート
樹脂フィルムの部分で金属層２と接続され、この接続部
位のまわりでは内面樹脂層４が電極リード１と接着され
た構造となっている。

【００１５】図２において、電極リード１は封口部端部
の内面樹脂層４が除去されている金属ラミネート樹脂フ
ィルム端部で金属層２と接続された構造となっている。
また、接続方法については、金属ラミネート樹脂フィル
ムの少なくとも一部を電気伝導性を有する構成とし、金
属ラミネート樹脂フィルムの樹脂を介して電気的に接続
する方法もある。すなわち、電池容器内面に発電要素を
構成する一方の極性を有する電極との接触部を有し、該
接触部における金属ラミネート樹脂フィルムの金属層か
ら電池容器内面までの樹脂層が電気伝導性を有している
構造とする。この場合、接続のために金属層を露出させ
る必要がないという利点を有する。電気伝導性をもたせ
るのは電気的に接続するためであるので、少なくとも部
分的に電気伝導性を有しておれば良く、樹脂に電気伝導
性を持たせるには、樹脂中にカーボン粒子を混合させた
り、導電性高分子を用いて樹脂そのものに電気伝導性を
持たせたりする方法がある。以下、さらに具体的な例を
示すことにより本発明について説明する。

【００１６】図３は本具体例の非水電解液二次電池の外
観を示す斜視図である。本電池は、正極板、負極板及び
セパレータからなる発電要素が非水系の電解液とともに
アルミニウムラミネート樹脂フィルムからなる電池容器
５に収納されたものであり、正極リード１１、負極リー
ド１２がそれぞれ引き出される部分の封口部６，６’が
２重構造になっているものである。

【００１７】図４は封口部６の断面構造を示す断面概略
図である。アルミニウムラミネート樹脂フィルムは、同
図に示されるように、最外層に表面保護層１５として１
２μｍ厚のＰＥＴフィルムを有し、その下にバリア層１
６として９μｍ厚のアルミニウム箔を有し、さらに、そ
の下に熱融着層１７として６０μｍ厚の酸変性ＬＤＰＥ
（低密度ポリエチレン）を有する構造を備えている。ま
た、正極リード１１は、５０μｍ厚のアルミニウム箔で
あり、封口部６に位置するその両面に接着層１８として
の５０μｍ厚の酸変性ＬＤＰＥ樹脂を備え、さらにその
外側に５０μｍ厚のＬＤＰＥ樹脂層が設けられたもので
ある。このように封口部６はその接着構造が２重構造に
なっている。なお、負極リード１２は、銅箔である。

【００１８】図５は発電要素の構造を示す概略図であ
る。発電要素７は、正極板及び負極板にそれぞれ正極リ
ード１１、負極リード１２が溶接され、順に重ね合わせ
てポリエチレンの長方形状の巻芯を中心として、長辺が
電極体の巻き軸と平行となるよう、その周囲に渦状に巻
き、断面非円形状にされて構成されたものである。そし
て、発電要素７は、電極の終縁部分がポリプロピレンか
らなる巻き止め用テープ８（ここでは接着剤が片面に塗
布している）で電極幅（巻き軸と平行な電極体の長さ）
に相当する長さを巻き軸と平行な電極体側壁部分に貼り
付けることで巻き止め固定されている。正極板は、２０
μｍ厚さのアルミニウム箔集電体上にリチウムコバルト
複合酸化物を活物質とする活物質層が形成されたもので
あり、活物質層は、結着剤であるポリフッ化ビニリデン
８部と導電剤であるアセチレンブラック５部とを活物質
８７部とともに混合し、適宜Ｎ−メチルピロリドンを加
えてペースト状に調製した後、集電体両面に塗布、乾燥
することによって形成されている。

【００１９】負極板は、１４μｍ厚さの銅箔集電体上に
グラファイトを活物質とする活物質層が形成されたもの
であり、活物質層は、グラファイト（黒鉛）８６部と結
着剤としてのポリフッ化ビニリデン１４部とを混合しペ
ースト状に調製したものを集電体の両面に塗布、乾燥す
ることによって形成されている。

【００２０】セパレータは、ポリエチレン微多孔膜であ
る。また、電解液は、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／ｌ含むエ
チレンカーボネート：ジエチルカーボネート＝１：１
（体積比）の混合液である。本具体例の電池は上記のよ
うな構造を有するものであり、以下のようにして電池容
器内に封入される。すなわち、発電要素をアルミニウム
ラミネート樹脂フィルムを筒状に成形した電池容器５に
収納し、一方の開口部において、リード端子がでていな
い巻軸面から突出しているセパレータと共にラミネート
シートを熱融着し、次いで、各電極、セパレータが十分
湿潤し、発電要素外にフリーな電解液が存在しない量の
電解液を真空注液し、最後に、リード端子が設けられた
巻軸面側において、ラミネートシートを熱融着する。

【００２１】そして、上記のようにして電池を作製した
後、正極リード端子の一部と予め電池容器表面において
ＰＥＴ層の一部を剥離しアルミニウム金属層を露出させ
ておいた部分とを、導電性粘着テープを用いて接続し、
これを携帯電話器内に装着して用いたところ、電話器は
正常に動作し、雑音、誤動作の発生はなかった。

【００２２】上記具体例でしめしたような、アルミニウ
ム金属層と該アルミニウム金属層の両面に形成された樹
脂層とを備えてなる金属ラミネート樹脂フィルムからな
る電池容器に、アルミニウム金属集電体上に正極活物質
層が形成された正極を備えてなる発電要素が収納された
リチウム二次電池であって、金属ラミネート樹脂フィル
ム中のアルミニウム金属層と正極のアルミニウム金属集
電体とが接続されていることを特徴とする電池は、携帯
電話器内に装着して用いても雑音、誤動作の発生のない
良好な電池である。

【００２３】

【発明の効果】本発明の電池によれば、電池を高周波回
路と共に用いた場合にも、高周波回路の動作を不安定に
することはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一例を示す断面概略図である。

【図２】 一例を示す断面概略図である。

【図３】 具体例の非水電解液二次電池の外観を示す斜
視図である。

【図４】 封口部の断面構造を示す断面概略図である。

【図５】 発電要素の構造を示す概略図である。

【符号の説明】

１：電極リード ２：金属層 ３：表面樹脂層
４：内面樹脂層 ５：電池容器 ６：封口部 ７：発電要素

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小松 茂生 京都市南区吉祥院新田壱ノ段町５番地 ジ −エス・メルコテック株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA02 AA04 CC02 CC06 CC10 DD05 EE04

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属層と該金属層の両面に形成された樹
   脂層とを備えてなる金属ラミネート樹脂フィルムからな
   る電池容器に発電要素が収納された電池であって、金属
   ラミネート樹脂フィルム中の金属層の電位と発電要素を
   構成する一方の極性を有する電極の電位とが等電位とな
   るような構成を備えていることを特徴とする電池。
2. 【請求項２】 金属集電体上に活物質層が形成された電
   極を備え、前記金属集電体と上記金属ラミネート樹脂フ
   ィルム中の金属層とが接続されていることを特徴とする
   請求項１記載の電池。
3. 【請求項３】 上記金属ラミネート樹脂フィルム中の金
   属層の電位が、該金属層を構成する金属が電池容器内の
   電解質に対して溶解しないような電位になるよう構成さ
   れていることを特徴とする請求項１または２記載の電
   池。
4. 【請求項４】 上記金属ラミネート樹脂フィルム中の金
   属層の電位が、該金属層を構成する金属が電池容器内に
   封入されている物質と阻害生成物反応を起こさない電位
   になるよう構成されていることを特徴とする請求項１ま
   たは２記載の電池。
5. 【請求項５】 上記金属集電体と上記金属ラミネート樹
   脂フィルム中の金属層との接続部位が電池容器内の電解
   質と隔離されていることを特徴とする請求項２記載の電
   池。
6. 【請求項６】 上記金属集電体と上記金属ラミネート樹
   脂フィルム中の金属層との接続部位が前記金属集電体と
   一体となった電極リードの引き出し部分の封口部にある
   ことを特徴とする請求項２記載の電池。
7. 【請求項７】 金属層と該金属層の両面に形成された樹
   脂層とを備えてなる金属ラミネート樹脂フィルムからな
   る電池容器において、該電池容器内面に発電要素を構成
   する一方の極性を有する電極との接触部を有し、該接触
   部における金属ラミネート樹脂フィルムの金属層から電
   池容器内面までの樹脂層が電気伝導性を有していること
   を特徴とする請求項２記載の電池。
8. 【請求項８】 アルミニウム金属層と該アルミニウム
   金属層の両面に形成された樹脂層とを備えてなる金属ラ
   ミネート樹脂フィルムからなる電池容器に、アルミニウ
   ム金属集電体上に正極活物質層が形成された正極を備え
   てなる発電要素が収納されたリチウム二次電池であっ
   て、金属ラミネート樹脂フィルム中のアルミニウム金属
   層と正極のアルミニウム金属集電体とが接続されている
   ことを特徴とする電池。