JP2001052657A

JP2001052657A - リチウム二次電池

Info

Publication number: JP2001052657A
Application number: JP11219894A
Authority: JP
Inventors: Reiji Nishikawa; 羚二西川; Yoshiyo Tanaka; 佳代田中
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1999-08-03
Filing date: 1999-08-03
Publication date: 2001-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ガスが発生した際に接着部が剥がれるのが防
止され、ガス発生後も気密性を維持することが可能なリ
チウム二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】発電要素の上下面にフィルム製外装材を
配置し、前記フィルム製外装材を接着することにより前
記発電要素を密封するリチウム二次電池において、前記
外装材同士が接着された部分の内側の輪郭線が描く形状
は、その線に対して線対称となるような少なくとも二つ
の仮想線ａ，ｂを有し、前記二つの仮想線ａ，ｂはお互
いに直交するものであり、かつ前記仮想線の直交点を中
心とする半径Ｒの円１と前記Ｒの０．９倍の大きさを半
径とする円２とで囲まれた領域３に前記輪郭線が存在す
ることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウム二次電池
に関する。

【０００２】

【従来の技術】リチウム二次電池において、大気中の酸
素、二酸化炭素、水蒸気等を遮断できる気密性に優れた
多層ラミネートフィルムを発電要素を収納するための外
装材として用いるものが提案されている。このようなリ
チウム二次電池は、外装材としてステンレスやアルミニ
ウムなどの金属缶を用いるものに比べて、重量当たりの
容量が大きく、かつ薄型化が可能であるため、注目され
ている。中でも、発電要素中にゲル状の非水系固体電解
質を含むものは、発電要素に非水電解液が溶液の状態で
含浸されているものに比べて安全性が高いため、パーソ
ナルコンピュータや携帯電話の駆動電源への応用が期待
されている。

【０００３】多層ラミネートフィルムとしては、内部に
アルミニウム箔が介在され、かつ一方の面に変性ポリエ
チレンなどの熱融着性樹脂が配されたものが知られてい
る。このような多層ラミネートフィルムを外装材として
使用することにより発電要素の上下面に多層ラミネート
フィルムを熱融着性樹脂層を内側にして配置し、前記熱
融着性樹脂層を熱融着領域の形状が矩形枠状になるよう
に熱融着させることにより前記外装材内に発電要素を密
封してなる二次電池が知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱融着
領域の形状が矩形枠状である二次電池では、コーナ部と
辺の部分の接着強度を均一とすることが難しいことに加
え、内部圧力の増加に伴う不均一な変形ゆえに、高温環
境下に置かれる等によりガスが発生した際に比較的低い
内部圧力の増加で接着面が剥がれやすいという問題点が
ある。

【０００５】本発明は、ガスが発生した際に接着部が剥
がれるのが防止され、ガス発生後も気密性を維持するこ
とが可能なリチウム二次電池を提供しようとするもので
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係るリチウム二
次電池は、発電要素の上下面にフィルム製外装材を配置
し、前記フィルム製外装材を接着することにより前記発
電要素を密封するリチウム二次電池において、前記外装
材同士が接着された部分の内側の輪郭線が描く形状は、
その線に対して線対称となるような少なくとも二つの仮
想線を有し、前記二つの仮想線はお互いに直交するもの
であり、かつ前記仮想線の直交点を中心とする半径Ｒの
円と前記Ｒの０．９倍の大きさを半径とする円とで囲ま
れた領域に前記輪郭線が存在することを特徴とするもの
である。

【０００７】また、本発明に係るリチウム二次電池は、
凹部を有する第１のフィルム製外装材の前記凹部内に発
電要素を収納すると共に、前記第１の外装材に板状をな
す第２のフィルム製外装材を前記発電要素を覆うように
配置し、前記第１の外装材と前記第２の外装材とを接着
することにより前記発電要素を密封するリチウム二次電
池であって、前記第１の外装材と前記第２の外装材とが
接着された部分の内側の輪郭線が描く形状は、その線に
対して線対称となるような少なくとも二つの仮想線を有
し、前記二つの仮想線はお互いに直交するものであり、
かつ前記仮想線の直交点を中心とする半径Ｒの円と前記
Ｒの０．９倍の大きさを半径とする円とで囲まれた領域
に前記輪郭線が存在し、前記第１の外装材は前記第２の
外装材に比べて機械的強度が高いことを特徴とするもの
である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るリチウム二次
電池をポリマーリチウム二次電池を例にして説明する。

【０００９】本発明に係るポリマーリチウム二次電池
は、正極、負極及び前記正負極を電気的に隔絶するため
のセパレータを含む発電要素の上下面にフィルム製外装
材を配置し、前記フィルム製外装材を接着することによ
り前記発電要素を密封するポリマーリチウム二次電池に
おいて、前記外装材同士が接着された部分の内側の輪郭
線が描く形状は、その線に対して線対称となるような少
なくとも二つの仮想線を有し、前記二つの仮想線はお互
いに直交するものであり、かつ前記仮想線の直交点を中
心とする半径Ｒの円と前記Ｒの０．９倍の大きさを半径
とする円とで囲まれた領域に前記輪郭線が存在すること
を特徴とする。

【００１０】前記発電要素の上下面にフィルム製外装材
を配置する場合、２枚のフィルム製外装材を用いても良
いが、１枚のフィルム製外装材を二つに折って用いても
良い。

【００１１】前記発電要素は、前記正極と電気的に接続
される正極リード及び前記負極と電気的に接続される負
極リードをさらに備えることを許容する。また、正負極
リードは、上下外装材の間から延出させても良い。

【００１２】前記外装材同士が接着された部分の内側の
輪郭線が描く形状は、図１に示すように、その線に対し
て線対称となるような少なくとも二つの仮想線ａ，ｂを
有している。二つの仮想線ａ，ｂはお互いに直交するも
のである。前記仮想線の直交点を中心とする半径Ｒの円
１と、前記Ｒの０．９倍の大きさを半径とする円２とで
囲まれた領域３内に前記輪郭線が存在する。前記輪郭線
の形状は、前述した領域３内に存在できるものであれば
良く、例えば、円形、図２に示すような楕円４、図３に
示すような円弧５と直線６とを組み合わせたもの等を挙
げることができる。なお、前記輪郭線が描く形状が対称
線を２本以上有する場合、最も長い対称線の１／２の大
きさをＲとする。

【００１３】フィルム製外装材の接着は、例えば、融着
を採用することができる。この場合、フィルム製外装材
として内面の少なくとも接着部に熱融着性樹脂が配され
たものを用いる。前記熱融着性樹脂としては、例えば、
変性ポリエチレンフタレート、酸変性ポリエチレン、酸
変性ポリプロピレン、アイオノマー、エチレンビニルア
セテート（ＥＶＡ）等を挙げることができる。

【００１４】フィルム製外装材は、水分の侵入を防止す
る機能を有することが必要である。具体的には、内部に
アルミニウム、ニッケル、ステンレスなどの金属層が介
在されたものを挙げることができる。

【００１５】また、フィルム製外装材の表面層は、保護
機能を有することが望ましい。前記表面層は、例えば、
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から形成するこ
とができる。

【００１６】前記フィルム製外装材として２枚使用し、
第１の外装材を発電要素が収納される凹部を有する形状
にし、第２の外装材を板状にする場合、前記第１の外装
材の機械的強度を前記第２の外装材に比べて高くするこ
とが好ましい。このようにする際、前記第１の外装材の
厚さを前記第２の外装材に比べて厚くすることが望まし
い。中でも、前記第１の外装材及び前記第２の外装材を
前述した内部に金属層が介在されたフィルムからそれぞ
れ形成する場合、前記第１の外装材の前記金属層の厚さ
を前記第２の外装材に比べて厚くすることが好ましい。
また、前記第１の外装材と前記第２の外装材の厚さを変
えずに機械的強度を異ならせる場合、前記第１の外装材
を内部に金属層としてステンレスまたはニッケルが介在
されたフィルムから形成することにより機械的強度を向
上させることが望ましい。その結果として、後に記載の
該電池が組み込まれる電子機器または電池パック筐体と
組み合わせることで、電池膨れの抑制を効率良く行うこ
とが可能となる。

【００１７】以下、前記正極、負極及びセパレータにつ
いて説明する。

【００１８】（１）正極この正極は、集電体と、前記集電体に担持され、正極活
物質、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを
含む正極層とからなる。

【００１９】前記正極活物質としては、種々の酸化物
（例えばＬｉＭｎ₂Ｏ₄などのリチウムマンガン複合酸
化物、二酸化マンガン、例えばＬｉＮｉＯ₂などのリチ
ウム含有ニッケル酸化物、例えばＬｉＣｏＯ₂などのリ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバ
ルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムな
ど）や、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二
硫化モリブテンなど）等を挙げることができる。中で
も、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバル
ト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好
ましい。

【００２０】前記非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶
解することにより調製される。

【００２１】前記非水溶媒としては、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）、ジメチルカーボネート（Ｄ
ＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチ
ルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−
ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメト
キシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエ
ーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテ
トラヒドロフラン等を挙げることができる。前記非水溶
媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用しても
良い。

【００２２】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ₆）、ホウ四フッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六
フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）等のリチ
ウム塩を挙げることができる。

【００２３】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／ｌとすることが望ま
しい。

【００２４】前記ポリマーは、非水電解液を保持する機
能の他に結着機能を有していることが望ましい。かかる
ポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘
導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を
含むポリマー、ポリテトラフルオロプロピレン、ビニリ
デンフロライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン
（ＨＦＰ）との共重合体、ポリビニリデンフロライド
（ＰＶｄＦ）等を用いることができる。中でも、ＶｄＦ
―ＨＦＰ共重合体が好ましい。

【００２５】前記正極は、導電性を向上する観点から導
電性材料を含んでいてもよい。前記導電性材料として
は、例えば、人造黒鉛、カーボンブラック（例えばアセ
チレンブラックなど）、ニッケル粉末等を挙げることが
できる。

【００２６】前記集電体としては、例えば、メッシュ、
エキスパンドメタル、パンチドメタル等の多孔質構造を
有するものか、あるいは金属板を用いることができる。
また、前記集電体は、アルミニウムまたはアルミニウム
合金から形成されていることが好ましい。

【００２７】（２）負極この負極は、集電体と、前記集電体に担持され、活物
質、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む負極層とからなる。

【００２８】前記負極活物質としては、リチウムイオン
を吸蔵・放出する炭素質材料を挙げることができる。か
かる炭素質材料としては、例えば、有機高分子化合物
（例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セ
ルロース等）を焼成することにより得られるもの、コー
クスや、メソフェーズピッチを焼成することにより得ら
れるもの、人造グラファイト、天然グラファイト等に代
表される炭素質材料を挙げることができる。中でも、ア
ルゴンガスや窒素ガスのような不活性ガス雰囲気におい
て、５００℃〜３０００℃の温度で、常圧または減圧下
にて前記メソフェーズピッチを焼成して得られる炭素質
材料を用いるのが好ましい。

【００２９】前記非水電解液としては、前述した正極で
説明したものと同様なものが用いられる。

【００３０】前記ポリマーは、非水電解液を保持する機
能の他に結着機能を有していることが望ましい。かかる
ポリマーとしては、前述した正極で説明したものと同様
な種類のポリマーを用いることができ、中でもＶｄＦ―
ＨＦＰ共重合体が好ましい。

【００３１】前記集電体としては、例えば、メッシュ、
エキスパンドメタル、パンチドメタル等の多孔質構造を
有するものか、あるいは金属板を用いることができる。
また、前記集電体は、銅または銅合金から形成されてい
ることが好ましい。

【００３２】（３）セパレータこのセパレータは、非水電解液及びこの電解液を保持す
るポリマーを含む。

【００３３】前記非水電解液としては、前述した正極で
説明したのと同様なものを挙げることができる。

【００３４】前記ポリマーは、非水電解液を保持する機
能の他に結着機能を有していることが望ましい。かかる
ポリマーとしては、前述した正極で説明したものと同様
な種類のポリマーを用いることができ、中でもＶｄＦ―
ＨＦＰ共重合体が好ましい。

【００３５】前記セパレータは、強度を向上させる観点
から、補強材をさらに含むことが好ましい。前記補強材
としては、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ₂）、雲母群、ア
ルミナ等から選ばれる１種類以上を用いることができ
る。補強材の形態は、粒子状、繊維状もしくは鱗片状に
することができる。また、例えば粒子と繊維のように形
態が異なる２種以上のものを混合して使用しても良い。

【００３６】このポリマーリチウム二次電池の一例を図
４〜図６を参照して説明する。

【００３７】図４は本発明に係るリチウム二次電池の一
例であるポリマーリチウム二次電池を示す側面図、図５
は図４のポリマーリチウム二次電池を示す上面図、図６
は図４のポリマーリチウム二次電池を示す断面図であ
る。

【００３８】すなわち、帽子形のフィルム製外装材７と
円板形のフィルム製外装材８とで囲まれた空間内に円板
形の発電要素が収納されている。正極リード９は、前記
外装材７と前記外装材８の間から延出されている。負極
リード１０は、発電要素を挟んで前記正極リード９と対
向するように前記外装材７と前記外装材８の間から延出
されている。各外装材７，８は、内面側から外面側に向
けて熱融着性樹脂層１１、樹脂層１２，金属層１３及び
保護層１４の順に積層したラミネートフィルムである。
前記外装材７の鍔部１５の内面と前記外装材８の内面周
縁とは、その間に前記正極リード９及び前記負極リード
１０を挟んだ状態で融着されている。前記外装材７と前
記外装材８が融着された部分（図５の斜線で示す領域）
は、対称線ａとこの対称線ａと直交する対称軸ｂに対し
て線対称である。前記融着部の内側の輪郭線１６は、前
記対称軸ａの半分の大きさＲを半径とする円と重なる、
つまり前記Ｒを半径とする円と前記Ｒの０．９倍の大き
さを半径とする円とで囲まれたリング状領域Ｘ内に存在
する。前記発電要素は、正極１７と、負極１８と、前記
正極１７と前記負極１８の間に配置されたセパレータ１
９とを具備する。

【００３９】本発明に係るリチウム二次電池を電気・電
子機器及び電子パック内に組み込む際、例えば図７に示
すような方法で組み込むことが望ましい。すなわち、電
気・電子機器または電子パックの筐体部２０内に二次電
池を帽子形外装材８が前記筐体部２０の内面と接するよ
うに収納する。次いで、剛性を有する支持板２１を前記
筐体部２０の開口部を塞ぐように例えばネジ２２により
固定する。このような構成にすることによって、電気・
電子機器及び電子パックに二次電池を前記筐体部２０の
内面と前記支持板２１とにより挟んだ状態で組み込むこ
とができるため、二次電池内にガスが発生した際に外装
材７，８が膨らむのを防止することができる。また、前
記支持板２１の少なくとも二次電池と接する表面を導電
性材料から形成しても良い。

【００４０】なお、前述した図４〜図６においては、発
電要素の形状を円板形にしたが、特に限定されず、例え
ば、楕円板、矩形板等にすることができる。

【００４１】また、前述した図４〜図６においては、第
１の外装材を帽子形にし、かつ第２の外装材を円板形に
したが、第１の外装材として発電要素を収納する凹部を
有する矩形板を用い、かつ第２の外装材として矩形板を
用いても良い。

【００４２】前述した図４〜図６においては、正極１
７，負極１８及びセパレータ１９からなる３層構造のユ
ニットセルを発電要素として用いる例を説明したが、例
えば、図８に示すような正極／セパレータ／負極／セパ
レータ／正極の５層構造のユニットセルを発電要素とし
て用いることができる。すなわち、発電要素は、多孔質
集電体２３の両面に正極層２４が担持された構造を有す
る正極と、多孔質もしくは無孔の集電体２５の両面に負
極層２６が担持された構造を有する負極と、前記正極及
び前記負極の間に配置されるセパレータ１９とから構成
される。正極端子２７は、前記各正極の集電体２３を帯
状に延出したもので、正極リード９と電気的に接続され
ている。負極端子２８は、前記負極の集電体２５を帯状
に延出したもので、負極リード１０と電気的に接続され
ている。

【００４３】また、前述した図６に示す３層構造のユニ
ットセルや、前述した図８に示す５層構造のユニットセ
ルを複数個積層して発電要素を構成しても良い。図９
に、前述した図８に示す５層構造のユニットセルを２個
積層した例を示す。

【００４４】以上説明した本発明によれば、発電要素の
上下面にフィルム製外装材を配置し、前記フィルム製外
装材を接着することにより前記発電要素を密封するリチ
ウム二次電池において、前記外装材同士が接着された部
分の内側の輪郭線が描く形状が、その線に対して線対称
となるような少なくとも二つの仮想線を有し、前記二つ
の仮想線はお互いに直交するものであり、かつ前記仮想
線の直交点を中心とする半径Ｒ（仮想線の長さが異なる
場合、大きい方の対称線の１／２）の円と前記Ｒの０．
９倍の大きさを半径とする円とで囲まれた領域に前記輪
郭線を存在させることによって、前記接着部の内側付近
の接着強度をほぼ均等にすることができるため、高温環
境下に晒される等によりガスが発生した際に前記接着部
が剥離するのを抑制することができ、気密性を維持する
ことができる。

【００４５】また、本発明によれば、凹部を有する第１
のフィルム製外装材の前記凹部内に発電要素を収納する
と共に、前記第１の外装材に板状をなす第２のフィルム
製外装材を前記発電要素を覆うように配置し、前記第１
の外装材と前記第２の外装材とを接着することにより前
記発電要素を密封するリチウム二次電池にて、前記第１
の外装材と前記第２の外装材が接着された部分の内側の
輪郭線が描く形状が、その線に対して線対称となるよう
な少なくとも二つの仮想線を有し、前記二つの仮想線は
お互いに直交するものであり、かつ前記仮想線の直交点
を中心とする半径Ｒ（仮想線の長さが異なる場合、大き
い方の対称線の１／２）の円と前記Ｒの０．９倍の大き
さを半径とする円とで囲まれた領域に前記輪郭線を存在
させることによって、接着部の内側付近の接着強度をほ
ぼ均等にすることができる。また、前記第１の外装材の
機械的強度を前記第２の外装材に比べて高くすることに
よって、ガス発生の際に前記外装材が膨らむのを抑える
ことができる。その結果、接着部の剥離耐圧をより向上
することができる。

【００４６】ところで、前述した図９に示すようにユニ
ットセルを複数個積層すると、反応面積が増加するため
に大電流放電特性及び放電容量が向上するものの、ガス
が発生量が多くなる。このため、ユニットセルを複数個
用いるリチウム二次電池では、ガスが発生した際に接着
部が剥がれやすい。本願発明によれば、ユニットセルを
複数個用いる二次電池においてもガス発生時に気密性が
損なわれるのを防止することができるため、高い気密性
を確保しつつ、大電流放電特性及び放電容量が向上され
たリチウム二次電池を実現することができる。

【００４７】

【実施例】以下、本発明に係わる実施例を詳細に説明す
る。

【００４８】（実施例１）＜非水電解液未含浸の正極の作製＞活物質として組成式
がＬｉＭｎ₂Ｏ₄で表されるリチウムマンガン複合酸化
物５６重量％と、カーボンブラックを５重量％と、非水
電解液を保持する機能を有するポリマーとしてビニリデ
ンフロライド−ヘキサフルオロプロピレン（ＶｄＦ−Ｈ
ＦＰ）の共重合体粉末を１７重量％と、フタル酸ジブチ
ル（ＤＢＰ）２２重量％をＮ−Ｎ−ジメチルホルムアミ
ド中で混合し、ペーストを調製した。得られたペースト
をＰＥＴフィルム上に塗布し、非水電解液未含浸の正極
シートを作製した。得られた正極シートをアルミニウム
製エキスパンドメタルからなる集電体の両面に熱ロール
で加熱圧着することにより非水電解液未含浸の正極を作
製した。

【００４９】＜非水電解液未含浸の負極の作製＞活物質
としてメソフェーズピッチ炭素繊維５８重量％と、非水
電解液を保持する機能を有するポリマーとしてＶｄＦ−
ＨＦＰ共重合体粉末を１７重量％と、フタル酸ジブチル
（ＤＢＰ）２５重量％をＮ−Ｎ−ジメチルホルムアミド
中で混合し、ペーストを調製した。得られたペーストを
ＰＥＴフィルム上に塗布し、非水電解液未含浸の負極シ
ートを作製した。得られた負極シートを銅製エキスパン
ドメタルからなる集電体の両面に熱ロールで加熱圧着す
ることにより非水電解液未含浸の負極を作製した。

【００５０】＜非水電解液未含浸のセパレータの作製＞
酸化硅素粉末を３３．３重量部と、非水電解液を保持す
る機能を有するポリマーとしてＶｄＦ−ＨＦＰ共重合体
粉末を２２．２重量部と、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）
４４．５重量部をアセトン中で混合し、ペースト状にし
た。得られたペーストをＰＥＴフィルム上に塗布し、シ
ート化し、非水電解液未含浸のセパレータを作製した。

【００５１】＜非水電解液の調製＞エチレンカーボネー
ト（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比
で２：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としての
ＬｉＰＦ₆をその濃度が１ｍｏｌ／ｌになるように溶解
させて非水電解液を調製した。

【００５２】＜電池組立＞非水電解液未含浸の正極を１
枚、非水電解液未含浸の負極を１枚及び非水電解液未含
浸のセパレータを１枚用意し、前記正極及び前記負極の
間に前記セパレータを配置し、加熱した剛性ロールで加
熱加圧を施すことにより正負極及びセパレータを融着さ
せ、一体化し、円板状に打ち抜くことにより直径が２０
ｍｍで、厚さが０．９ｍｍの非水電解液未含浸のユニッ
トセルを得た。

【００５３】このユニットセルからＤＢＰをメタノール
による溶媒抽出で除去した後、乾燥させた。次いで、正
極を帯状アルミニウム箔からなる正極リードに、負極を
帯状銅箔からなる負極リードに電気的に接続した。

【００５４】一方、厚さ５０μｍの変性ポリエチレンテ
レフタレート（変性ＰＥＴ）フィルム、厚さ１６μｍの
ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚さ２０μｍの
アルミニウム箔及び厚さ１６μｍのポリエチレンテレフ
タレートフィルムがこの順に積層されているラミネート
フィルムを用意した。前記ラミネートフィルムを変性Ｐ
ＥＴフィルムが内面となるように帽子形に加圧成形する
ことにより第１の外装材を形成した。得られた第１の外
装材は、高さが１．０ｍｍで、凸部の直径が２６ｍｍ
で、鍔部の幅が３ｍｍであった。また、前記ラミネート
フィルムを円板状に打ち抜くことにより、直径が３２ｍ
ｍの第２の外装材を形成した。

【００５５】前記第１の外装材の凹部内に非水電解液未
含浸の発電要素を収納し、前記第１の外装材に前記第２
の外装材を前記発電要素を覆うように配置した。この
際、前記第１の外装材と前記第２の外装材との間から正
負極リードを延出させた。次いで、前記第１の外装材の
鍔部と前記第２の外装材の周縁とを一部を除いて１３０
℃の加熱加圧を施すことにより、一部の変性ＰＥＴフィ
ルムを熱融着させることにより一部を封止した。ひきつ
づき、まだ熱融着していない箇所から前記組成の非水電
解液を注入した後、この箇所を前述したのと同様にして
封止することにより前述した図４〜図６に示す構造のポ
リマーリチウム二次電池を製造した。

【００５６】得られた二次電池において、前記第１の外
装材と前記第２の外装材が融着された部分の内側の輪郭
線が描く形状はその線に対して線対称となるような少な
くとも二つの仮想線ａ，ｂを有していた。また、その二
つの仮想線ａ，ｂはお互いに直交していた。しかも、前
記仮想線の直交点を中心とする半径Ｒ（大きい方の対称
線の１／２）の円と、前記Ｒの０．９倍の大きさを半径
とする円とで囲まれた領域内に前記輪郭線が存在した。

【００５７】（実施例２）第１，２の外装材を構成する
ラミネートフィルムとして、厚さ５０μｍの変性ＰＥＴ
フィルム、厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタレート
フィルム、厚さ２０μｍのステンレス（ＳＵＳ４３０）
箔及び厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタレートフィ
ルムがこの順に積層されているものを用いること以外
は、前述した実施例１と同様にしてポリマーリチウム二
次電池を製造した。

【００５８】得られた二次電池において、前記第１の外
装材と前記第２の外装材が融着された部分の内側の輪郭
線が描く形状は、前述した実施例１と同様なものであっ
た。

【００５９】（実施例３）実施例１で説明したのと同様
な非水電解液未含浸の正極を２枚、実施例１で説明した
のと同様な非水電解液未含浸の負極を１枚及び実施例１
で説明したのと同様な非水電解液未含浸のセパレータを
２枚用意し、これらを前記正極及び前記負極の間に前記
セパレータが介在されるように積層し、加熱した剛性ロ
ールで加熱加圧を施すことにより正負極及びセパレータ
を融着させ、一体化し、円板状に打ち抜くことにより直
径が２０ｍｍの非水電解液未含浸のユニットセルを得
た。このユニットセルからＤＢＰをメタノールによる溶
媒抽出で除去した後、乾燥させた。

【００６０】次いで、このようなユニットセルを２個用
意し、並列に接続した後、正極を帯状アルミニウム箔か
らなる正極リードに、負極を帯状銅箔からなる負極リー
ドに電気的に接続し、厚さが１．９ｍｍの非水電解液未
含浸の発電要素を得た。

【００６１】一方、厚さ５０μｍの変性ＰＥＴフィル
ム、厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタレートフィル
ム、厚さ６０μｍのアルミニウム箔及び厚さ１６μｍの
ポリエチレンテレフタレートフィルムがこの順に積層さ
れているラミネートフィルムを用意した。前記ラミネー
トフィルムを変性ＰＥＴフィルムが内面となるように帽
子形に加圧成形することにより第１の外装材を形成し
た。得られた第１の外装材は、高さが２．０ｍｍで、凸
部の直径が２６ｍｍで、鍔部の幅が３ｍｍであった。ま
た、実施例１で用いたのと同様なラミネートフィルムを
円板状に打ち抜くことにより、直径が３２ｍｍの第２の
外装材を形成した。

【００６２】このようにして得られた第１の外装材、第
２の外装材及び発電要素を用い、前述した実施例１と同
様にしてポリマーリチウム二次電池を製造した。

【００６３】得られた二次電池において、前記第１の外
装材と前記第２の外装材が融着された部分の内側の輪郭
線が描く形状は、前述した実施例１と同様なものであっ
た。

【００６４】（実施例４）厚さ５０μｍの変性ＰＥＴフ
ィルム、厚さ１６μｍのポリエチレンテレフタレートフ
ィルム、厚さ２０μｍのアルミニウム箔及び厚さ１６μ
ｍのポリエチレンテレフタレートフィルムがこの順に積
層されているラミネートフィルムを用意した。前記ラミ
ネートフィルムを変性ＰＥＴフィルムが内面となるよう
に帽子形に加圧成形することにより第１の外装材を形成
した。得られた第１の外装材は、高さが２．０ｍｍで、
凸部の直径が２６ｍｍで、鍔部の幅が３ｍｍであった。

【００６５】このようにして得られた第１の外装材を用
いること以外は、、前述した実施例３と同様にしてポリ
マーリチウム二次電池を製造した。

【００６６】得られた二次電池において、前記第１の外
装材と前記第２の外装材が融着された部分の内側の輪郭
線が描く形状は、前述した実施例１と同様なものであっ
た。

【００６７】（比較例）実施例１で説明したのと同様な
非水電解液未含浸の正極を１枚、実施例１で説明したの
と同様な非水電解液未含浸の負極を１枚及び実施例１で
説明したのと同様な非水電解液未含浸のセパレータを１
枚用意し、前記正極及び前記負極の間に前記セパレータ
を配置し、加熱した剛性ロールで加熱加圧を施すことに
より正負極及びセパレータを融着させ、一体化し、実施
例１とほぼ同じ反応面積となるように矩形状に打ち抜く
ことにより厚さが０．９ｍｍの非水電解液未含浸のユニ
ットセルを得た。

【００６８】このユニットセルからＤＢＰをメタノール
による溶媒抽出で除去した後、乾燥させた。次いで、正
極を帯状アルミニウム箔からなる正極リードに、負極を
帯状銅箔からなる負極リードに電気的に接続した。

【００６９】一方、前述した実施例１で説明したのと同
様なラミネートフィルムを加圧成形することにより、矩
形状の凹部を有し、変性ＰＥＴフィルムが内面である第
１の外装材を形成した。得られた第１の外装材は、鍔部
の幅が３ｍｍであった。また、前記ラミネートフィルム
を矩形状に打ち抜くことにより第２の外装材を形成し
た。

【００７０】前記第１の外装材の凹部内に非水電解液未
含浸の発電要素を収納し、前記第１の外装材に前記第２
の外装材を前記発電要素を覆うように配置した。この
際、前記第１の外装材と前記第２の外装材との間から正
負極リードを延出させた。次いで、前記第１の外装材の
鍔部と前記第２の外装材の周縁とを一部を除いて１３０
℃の加熱加圧を施すことにより、一部の変性ＰＥＴフィ
ルムを熱融着させることにより一部を封止した。ひきつ
づき、まだ熱融着していない箇所から前記組成の非水電
解液を注入した後、この箇所を前述したのと同様にして
封止することにより図１０に示す構造のポリマーリチウ
ム二次電池を製造した。接着面の内側の輪郭線が描く形
状は約１５ｍｍ×約２１ｍｍの矩形であった。

【００７１】すなわち、矩形凹部を有するフィルム製外
装材２９と矩形板状のフィルム製外装材３０とで囲まれ
た空間内に発電要素が収納されている。正極リード３１
は、前記外装材２９と前記外装材３０の間から延出され
ている。負極リード３２は、発電要素を挟んで前記正極
リード３１と対向するように前記外装材２９と前記外装
材３０の間から延出されている。前記外装材２９の鍔部
３３の内面と前記外装材３０の内面周縁とは、その間に
前記正極リード３１及び前記負極リード３２を挟んだ状
態で融着されている。前記外装材２９と前記外装材３０
とが融着された部分は、軸対称で、コの字型をしてい
る。

【００７２】得られた実施例１〜４及び比較例の二次電
池について、それぞれ２０個ずつ用意し、０．５ｍＡ／
ｃｍ²の電流密度で定電流充電し、４．２Ｖになった段
階で充電を停止した。次いで、０．５ｍＡ／ｃｍ²の電
流密度で３Ｖまで放電した。しかる後、０．５ｍＡ／ｃ
ｍ²の電流密度で４．２Ｖまで定電流充電し、充電状態
で８０℃の恒温槽に１２時間保管した際の外装材の膨れ
状態及びガスリークの有無を測定し、その結果を下記表
１に示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】表１から明らかなように、接着部の最内周
の輪郭線が描く形状が、その線に対して線対称となるよ
うな少なくとも二つの仮想線を有し、前記二つの仮想線
はお互いに直交するものであり、かつ前記仮想線の直交
点を中心とする半径Ｒ（仮想線の長さが異なる場合には
大きい方の対称線の１／２）の円と前記Ｒの０．９倍の
大きさを半径とする円とで囲まれた領域に前記最内周が
存在する実施例１〜４の二次電池は、高温環境下に充電
状態で保管した際のガスリークを防止できることがわか
る。

【００７５】これに対し、接着部の最内周の形状が矩形
である比較例の二次電池は、高温環境下に充電状態で保
管した際に全ての電池の外装材が膨れ、かつガスリーク
を生じる電池が４個あることがわかる。

【００７６】併せて、実施例３，４の二次電池を図７に
示す電池収納部モデルに固定し、前述したのと同様な条
件で充電し、充電状態で８０℃の恒温槽に１２時間保管
したときの外装材の膨れ状態を調べた。固定板２２には
ステンレス（ＳＵＳ３０４）０．３ｍｍ厚みのものを用
いた。実施例３の二次電池は、実施例１の二次電池に比
べ電気容量が大きく、従ってガス発生量も増加すること
が予想される。実施例３，４の二次電池は、ガスリーク
が観察されなかったものの、実施例４では３／１０の割
合で変形が認められたのに対して、実施例３では目視
上、明確な変形は認められなかった（０／１０）。これ
らの違いは電池固定部材の支持を得られる上下面に比
べ、これら部材の支持を受けられない電池側面の機械強
度の差が大きく関わっているものと推定される。

【００７７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、ガ
スが発生した際に気密性が損なわれるのを防止すること
が可能なリチウム二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリチウム二次電池における接着部
の内側の輪郭線が描く形状を説明するための模式図。

【図２】本発明に係るリチウム二次電池における接着部
の形状の一例を示す平面図。

【図３】本発明に係るリチウム二次電池における接着部
の形状の別な例を示す平面図。

【図４】本発明に係るリチウム二次電池の一例であるポ
リマーリチウム二次電池を示す側面図。

【図５】図４のポリマーリチウム二次電池を示す上面
図。

【図６】図４のポリマーリチウム二次電池を示す断面
図。

【図７】本発明に係るリチウム二次電池を電気・電子機
器または電池パックに収納した状態を示す断面図。

【図８】本発明に係るリチウム二次電池の一例であるポ
リマーリチウム二次電池の別な例を示す断面図。

【図９】本発明に係るリチウム二次電池の一例であるポ
リマーリチウム二次電池のさらに別な例を示す断面図。

【図１０】比較例のポリマーリチウム二次電池を示す斜
視図。

【符号の説明】

１…半径Ｒの円、２…半径０．９Ｒの円、３…円１と円２とで囲まれた領域。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA10 AA13 AA17 CC02 CC06 CC10 DD06 DD13 KK01 5H029 AJ12 AJ15 AK03 AK05 AL06 AL07 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 CJ05 DJ02 EJ01 EJ12 HJ03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】発電要素の上下面にフィルム製外装材を
配置し、前記フィルム製外装材を接着することにより前
記発電要素を密封するリチウム二次電池において、前記外装材同士が接着された部分の内側の輪郭線が描く
形状は、その線に対して線対称となるような少なくとも
二つの仮想線を有し、前記二つの仮想線はお互いに直交
するものであり、かつ前記仮想線の直交点を中心とする
半径Ｒの円と前記Ｒの０．９倍の大きさを半径とする円
とで囲まれた領域に前記輪郭線が存在することを特徴と
するリチウム二次電池。
【請求項２】凹部を有する第１のフィルム製外装材の
前記凹部内に発電要素を収納すると共に、前記第１の外
装材に板状をなす第２のフィルム製外装材を前記発電要
素を覆うように配置し、前記第１の外装材と前記第２の
外装材とを接着することにより前記発電要素を密封する
リチウム二次電池であって、前記第１の外装材と前記第２の外装材とが接着された部
分の内側の輪郭線が描く形状は、その線に対して線対称
となるような少なくとも二つの仮想線を有し、前記二つ
の仮想線はお互いに直交するものであり、かつ前記仮想
線の直交点を中心とする半径Ｒの円と前記Ｒの０．９倍
の大きさを半径とする円とで囲まれた領域に前記輪郭線
が存在し、前記第１の外装材は前記第２の外装材に比べて機械的強
度が高いことを特徴とするリチウム二次電池。