JP2001210305A

JP2001210305A - 電池

Info

Publication number: JP2001210305A
Application number: JP2000015574A
Authority: JP
Inventors: Motonori Ueda; 基範上田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2000-01-25
Filing date: 2000-01-25
Publication date: 2001-08-03

Abstract

(57)【要約】【目的】外力に対する耐久性の高い電池を提供す
る【解決手段】正極及び負極を有する電池要素と、電池
要素を収納するケースと、該正極及び該負極にそれぞれ
電気的に接続し、ケース外部に露出する薄片状の正極リ
ード及び負極リードとを有する電池において、該正極リ
ード及び負極リードの少なくとも一方のリードが、焼鈍
金属からなることを特徴とする電池

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電池に関する。詳し
くは、正極及び負極を有する電池要素と、電池要素を収
納するケースと、該正極及び該負極にそれぞれ電気的に
接続し、ケース外部に露出する薄片状の正極リード及び
負極リードとを有する電池における、リードの改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年薄膜化された電池が注目されてい
る。例えば、リチウム二次電池において、近年の携帯電
話や携帯端末の小型化等と相まって、厚さ４ｍｍ以下と
いった薄膜型電池も出現している。このような薄膜型電
池においては、正極及び負極を有する電池要素を収納す
るケースとして、従来の金属からなるケースをプラスチ
ック等の可撓性ケースに代替するが行われている。その
結果、ケース自身をも薄膜化することによって電池全体
をさらに小型化することが可能である。この際の可撓性
ケースとして、例えば、特開平８−８３５９６号公報や
特開平２−１３２７７４号公報に記載されているよう
な、金属薄膜の両面を樹脂で被覆したラミネートフィル
ムが挙げられる。この場合、正極や負極と電気的に接続
し、電池の使用機器や充電器との間の接続部分を形成す
る薄片状金属からなるリードが、２枚のラミネートフィ
ルムの間から露出される。

【０００３】また、従来の電解液を使用した場合に生じ
る液漏れを正極と負極との間の電解質層を非流動化する
ことによって防止することも提案されており、このよう
な非流動性電解質を使用した電池においては、従来の電
解液を使用した電池に対してより有効に液漏れが防止で
きるので、前記のようなラミネートフィルムを使用する
利点を最大に生かすことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような、薄片状
金属からなるリードが外部から露出される電池において
は、露出したリードの強度が問題となる。電池の製造工
程や使用時において、露出したリードは他の部材等との
接触によって変形、破損しやすく、その場合には、使用
が困難になるばかりか甚だしい場合は電池機能さえも失
われてしまうことすらある。そこで、リードの厚さを厚
くして強度を上げることも考えられるが、この場合は、
今度は折り曲げに対する耐久性が低下し、折り曲げを繰
り返すと容易に破断してしまう。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題点
を解決するために鋭意検討した結果、リードの材質とし
て焼鈍処理された金属（ＪＩＳ規格でいうところのＯ
材）を使用すれば、強度が高く折り曲げ耐久性も良好な
電池が得られることを見出し、本発明を完成した。即
ち、本発明の要旨は、正極及び負極を有する電池要素
と、電池要素を収納するケースと、該正極及び該負極に
それぞれ電気的に接続し、ケース外部に露出する薄片状
の正極リード及び負極リードとを有する電池において、
該正極リード及び負極リードの少なくとも一方のリード
が、焼鈍金属からなることを特徴とする電池、に存す
る。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の電池は、正極及び負極を
有する電池要素と、電池要素を収納するケースと、該正
極及び該負極にそれぞれ電気的に接続し、ケース外部に
露出する薄片状の正極リード及び負極リードとを有す
る。電池要素としては、電池として機能しうるものであ
れば特に制限はないが、本発明においては、好ましく
は、非水系電池であり、特にリチウムを起電力物質とし
て用いたリチウム電池、特にリチウム二次電池であるの
が好ましい。起電力物質としてのリチウムは、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ある。以下リチウム二次電池
を例に本発明を説明する。

【０００７】正極１あるいは負極２は、従来と同様に通
常図１に示すように集電体５上に形成される。正極１あ
るいは負極２は、集電体５の両面に形成するのが好まし
いが、片面に形成することもできる。集電体５として
は、一般的にアルミや銅、ニッケルやＳＵＳなどの金属
からなる箔を用いることができる。正極集電体として好
ましい材質はアルミニウムである。また、負極集電体と
して好ましい材質は銅である。集電体５の厚みは適宜選
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。

【０００８】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。

【０００９】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。正極及び負極は、それぞれ、対応する活物質を有
し、通常はさらにバインダーを有する。正極活物質とし
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、遷移金属硫化物等のカルコゲン化合物等が挙げられ
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、Ｖ
₆Ｏ₁₃、ＴｉＯ₂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。正極活物質として、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、ニ
ッケル及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも
１種の遷移金属とリチウムとの複合酸化物である。

【００１０】正極活物質の粒径は、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
〜３０μｍ、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
負極活物質としては、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、Ｌ
ｉ−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。負極活物質の
平均粒径は、初期効率、レイト特性、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１０μｍ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７μｍ以上である。

【００１１】これらの正極活物質および負極活物質は通
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、変性体、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。

【００１２】活物質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ことがある。樹脂の量が多すぎると
容量が低下したり、レイト特性が低下したりすることが
ある。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
ていてもよい。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−Ｄｉｏ
ｘａｓｐｉｒｏ〔４，４〕ｎｏｎａｎｅ−２，７−ｄｉ
ｏｎｅ、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。

【００１３】電極を集電体上に形成する手法としては、
例えば、粉体状の活物質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。

【００１４】また、活物質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。さらには活物質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、負極内には通
常イオン移動相が形成される。電極中におけるイオン移
動相の占める割合は、高い方がイオン移動が容易にな
り、レイ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。イオン
移動相の材料としては、後述する電解質層の材料と同様
のものが使用できる。

【００１５】正極および負極の膜厚は容量的には厚い方
が、レイ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５０
μｍ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１５０μｍ以下である。図２に示すように、正極１
と負極２との間には電解質層３が形成される。電解質層
３の材料は、通常、流動性を有する電解液や、ゲル状電
解質や完全固体型電解質等の非流動性電解質等の各種の
電解質を含む。電池の特性上は電解液またはゲル状電解
質が好ましく、また、安全上は非流動性電解質が好まし
い。特に、非流動性電解質を使用した場合、従来の電解
液を使用した電池に対してより有効に液漏れが防止でき
るので、後述するラミネートフィルムのような形状可変
性有するケースを使用する利点を最大に生かすことがで
きる。

【００１６】電解質層に使用される電解液は、通常支持
電解質を非水系溶媒に溶解してなる。支持電解質として
は、電解質として正極および負極に対して安定であり、
かつリチウムイオンが正極活物質あるいは負極活物質と
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、ＬｉＢ
Ｆ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＩ、ＬｉＢｒ、ＬｉＣｌ、Ｌｉ
ＡｌＣｌ、ＬｉＨＦ₂、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＳＯ₃ＣＦ₂等
のリチウム塩が挙げられる。これらのうちでは特にＬｉ
ＰＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄が好適である。

【００１７】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−ブチロ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ができる。

【００１８】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。

【００１９】電解質層に使用できるゲル状電解質は、通
常、上記電解液を高分子によって保持してなる。即ち、
ゲル状電解質は、通常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。このようなゲル状電解質は、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重
量％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、液漏れが発生することがある。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傾向にある。

【００２０】ゲル状電解質に使用する高分子としては、
電解液と共にゲルを構成しうる高分子であれば特に制限
はなく、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、ポリフッ化ビニリデン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。好ましい高分子と
しては、ポリアクリロニトリル、ポリフッ化ビニリデン
を挙げることができる。ここで、ポリフッ化ビニリデン
とは、フッ化ビニリデンの単独重合体のみならず、ヘキ
サフルオロプロピレン等他のモノマー成分との共重合体
をも包含する。また、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のアクリル誘導体系ポリマーも
好ましく用いることができる。

【００２１】上記高分子の重量平均分子量は、通常１０
０００〜５００００００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。濃度が低すぎる
と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。濃度が高すぎ
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。

【００２２】電解質層として完全固体状の電解質層を用
いることもできる。このような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。例えば、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
高いものを使用し、側鎖を多数有するような骨格にする
ことが好ましい。電解質層として、上記電解質を多孔性
膜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１〜２００μｍ、好ましくは５〜１０
０μｍである。

【００２３】スペーサとしては、具体的には厚さ通常１
μｍ以上、好ましくは５μｍ以上、また通常２００μｍ
以下、好ましくは１００μｍ以下のものが使用される。
空隙率は、通常１０〜９５％、好ましくは３０〜８５％
程度である。スペーサの材料としては、ポリオレフィン
または水素原子の一部もしくは全部がフッ素置換された
ポリオレフィンを使用することができる。具体的には、
ポリオレフィン等の合成樹脂を用いて形成した微多孔性
膜、不織布、織布等を用いることができる。正極と負極
とを電解質層を介して積層することによって電池要素と
される。電池要素は、正極と負極と電解質層とを厚さ方
向に積層して平板形状としてもよく、また積層後これを
巻回して略円筒形状又は扁平円筒形状としてもよい。

【００２４】例えば、図１に示すように、集電体５の両
面に正極組成物を積層して板状の正極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１と負極２とは、図２に示すように、電解質層３を介
して交互に積層される。また、必要に応じて、正極１、
電解質層３および負極２が積層された電池要素を、図４
に示すように、正極１側あるいは負極２側がそれぞれ接
する方向に積み重ねることもできる。このような構成
は、集電体の片面に正極や負極を形成させた場合に特に
有効である。

【００２５】図２の場合も図３の場合も、電池は、結果
として、平板状の電池要素が、厚み方向に複数積層され
た構造を有する。電極の平面形状は任意であり、四辺
形、円形、多角形等にすることができる。集電体５に
は、通常リード結合用のタブ５ａ、５ｂが連設される。
電極が四辺形であるときは、通常図３に示すように電極
の一辺の片側に正極１の集電体５より突出するタブ５ａ
を形成し、また、負極２の集電体５にも同じ辺の反対側
にタブ５ｂを形成する。複数の電池要素を積層するの
は、電池の高容量化を図る上で有効であるが、この際、
電池要素それぞれからのタブ５ａとタブ５ｂの夫々は、
通常厚さ方向に結合されて正極と負極のリード結合端子
が形成される。その結果、大容量の電池要素４を得るこ
とが可能となる。

【００２６】リード結合端子には、通常図５に示すよう
に、その一部がケース外部に露出する薄片状の金属から
なるリード１１が結合される。その結果、リードと正
極、負極とは電気的に結合される。タブ５ａ、５ｂの結
合は、超音波溶着機による溶着によって行なうことがで
き、タブ５ａ、５ｂとリード１１の結合はスポット溶接
等の抵抗溶接、超音波溶着あるいはレーザ溶接によって
行なうことができる。

【００２７】本発明にておいては、上記正極リードと負
極リードの少なくとも一方のリード、好ましくは両方の
リードの材質として、焼鈍金属を使用する。その結果、
強度のみならず折れ曲げ耐久性に優れた電池とすること
ができる。リードに使用する金属の種類としては、一般
的にアルミや銅、ニッケルやＳＵＳなどを用いることが
できる。正極のリードとして好ましい材質はアルミニウ
ムである。また、負極のリードとして好ましい材質は銅
である。

【００２８】焼鈍は、通常、熱処理を行った後、これを
冷却することのよって行われる。熱処理温度は、通常１
００〜１０００℃、好ましくは１５０〜８００℃である
が、例えば、正極リードに好適なアルミニウムの場合
は、通常２００〜２５０℃程度、負極リードに好適な銅
の場合は通常５００〜６００℃程度である。熱処理の時
間は、通常１秒〜１０分、好ましくは５秒〜５分程度で
ある。冷却は、空冷等の方法で徐冷するのが好ましい。
焼鈍は、通常フィルム状の金属をトンネルオーブン内を
通過させることによって行うことができる。

【００２９】リードの厚さは、通常１μｍ以上、好まし
くは１０μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上、も
っとも好ましくは４０μｍ以上である。薄すぎると、引
っ張り強度等リードの機械的強度が不十分になる傾向に
ある。また、リードの厚さは、通常１０００μｍ以下、
好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは１００μ
ｍ以下である。厚すぎると、折り曲げ耐久性が悪化する
傾向にあり、またケースによる電池要素の封止が困難に
なる傾向にある。リードに後述する焼鈍金属を使用する
ことによる利点は、リードの厚さが厚いほど顕著であ
る。リードの幅は通常１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、特に１
ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であり、リードの外部への露
出長さは通常１ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度である。

【００３０】リードは、３６０度の折り曲げに対して破
断するまでの折り曲げ回数が６回以上、特に９回以上で
あるのが好ましい。ただし、あまりに大きいのは実用上
得難いので、３０回以下、特に２０回以下とするのが通
常である。また、リードは、引っ張り強度として、１ｇ
ｆ以上、特に３ｋｇｆ以上、さらに４ｋｇｆ以上、さら
には５ｋｇｆとするのが好ましい。この場合、引っ張り
強度は、２０ｍｍ／ｍｉｎにてリードを露出する方向に
引っ張って破断するまでの最大荷重とする。上記折り曲
げ回数や引っ張り強度は、リードの材質や寸法を制御す
ることで所定範囲に設定することができる。

【００３１】リード１１が結合された電池要素４は、ケ
ースに収納される。具体的には、ケース部材内に装填さ
れて封止される。この際、リード１１の先端部分は外部
に露出されて、端子部とされる。ケースの形状は特に制
限はないが、好ましくは、図６や図７に示すような平板
形状である、ケース全体の厚さは通常２０ｍｍ以下、好
ましくは１０ｍｍ以下、さらに好ましくは５ｍｍ以下、
最も好ましくは４ｍｍ以下とするが、あまりに薄いのは
製造の容易さや性能の面で不十分になることがあるの
で、通常０．１ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上と
する。ケースを平板形状とするとき、収納される電池要
素は、厚さ方向に積層された同様の平板形状としてもよ
く、また、電池要素を巻回してなる扁平円筒形状として
もよい。

【００３２】ケースの構造としては、機械的強度を有し
密封性を有するものであればいかなる構造であってもよ
いが、例えば図６に示すように、２枚のケース部材６、
６間に電池要素４を介装してその周囲を封止してもよ
い。また、図７に示すように、シート状ケース部材１３
の一部に絞り加工を施して電池要素４を収容する収容部
７１を形成した上で、ケース部材を折り返し部７２で折
り返して２つの結合するケース部材６、６とし、これら
の周囲を封止してもよい。本発明においては、図６及び
図７に示すように、互いに結合してもよい上下２つのケ
ース部材を側面にて封止して平板状ケースとするのが、
製造の容易さや電池容量等の電池性能の点で好ましい。
この場合、正極及び負極のリード１１を、容易に、ケー
スの平板側面側から外部に突出させることができる。リ
ードを平板側面側から露出させることは、内部に収納さ
れる電池要素との電気的接続が容易であり、その結果電
池の歩留まりや安全性を高める上で好ましい態様であ
る。

【００３３】ケースを構成するケース部材６は、好まし
くは、形状可変性を有する。その結果、電池の形状を様
々に変更することが容易に可能となる。また、電池要素
を真空封止することによって電池要素に容易に押し付け
力を付与することができる。ケース部材の材料として
は、アルミニウム、ニッケルメッキをした鉄、銅等の金
属、合成樹脂等を用いることができるが、好ましくは金
属と合成樹脂が積層された複合材が用いられる。その結
果、ケース部材の薄膜化・軽量化が可能となり、電池全
体としての容量を向上させることができる。

【００３４】複合材６としては、図８（Ａ）に示すよう
に、金属層７と合成樹脂層８が積層されたものを使用す
ることができる。複合材６における金属層７は水分の浸
入の防止あるいは形状保持性を維持させるもので、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。金属層７
の形成は、金属箔、金属蒸着膜、金属スパッター等を用
いて行なうことができる。

【００３５】本発明において合成樹脂は、ケース部材の
保護あるいは電解質による浸蝕を防止したり、金属層と
電池要素等との接触の防止したり、あるいは金属層の保
護のために用いられるもので、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。

【００３６】また、複合材６は、図８（Ｂ）に示すよう
に金属層７の外側面に外側保護層として機能するための
合成樹脂層８ａと、内側面に電解質による腐蝕や金属層
と電池要素との接触を防止したり金属層を保護するため
の内側保護層として機能する合成樹脂層８ｂを積層した
三層構造体とすることができる。この場合、外側保護層
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、変性ポリオレフィン、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
ド等耐薬品性や機械的強度に優れた樹脂が望ましい。内
側保護層としては、耐薬品性の合成樹脂が用いられ、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。

【００３７】また、複合材６は図９に示すように金属層
７と保護層形成用合成樹脂８ａ、耐蝕層形成用合成樹脂
層８ｂ間にそれぞれ接着剤層９を設けることもできる。
さらにまた、ケース部材同志を接着するために、複合材
の最内面に溶着可能なポリエチレン、ポリプロピレン等
の樹脂からなる接着層を設けることもできる。これらの
金属、合成樹脂あるいは複合材を用いてケースが形成さ
れる。ケースの成形はフィルム状体の周囲を融着して形
成してもよく、シート状体を真空成形、圧空成形、プレ
ス成形等によって絞り成形してもよい。また、合成樹脂
を射出成形することによって成形することもできる。射
出成形によるときは、金属層はスパッタンリング等によ
って形成されるのが通常である。

【００３８】形状可変性のケースを使用した場合、電池
要素は、ケース内に真空封止するのが好ましい。その結
果、電池要素に押し付け力が作用するので、サイクル特
性等電池特性が向上させることができる。以下、本発明
の効果を確認するための実験例を示す。様々な厚さ及び
幅の、ＪＩＳ番号A1N30H-H（焼鈍処理なし品）及びA1N3
0H-O（焼鈍処理品）のアルミニウム、並びにＪＩＳ番号
C1020-H（焼鈍処理なし品）及びC1020-O（焼鈍処理品）
の銅に対して、引っ張り試験を行った。引っ張り強度
は、２０mm／ｍｉｎにて試験片を引っ張って破断するま
での最大荷重とした。結果を表−１に示す。

【００３９】

【表１】

【００４０】表−１より、引っ張り強度を向上させるた
めには、厚みを大きくすればよいことが分かる。次に、
同様の試験片に対して折り曲げ耐久性を測定した。折り
曲げ耐久性は、複数の試験片それぞれに対して３６０°
の折り曲げを行い、破断するまでの折り曲げ回数とし
た。結果を表−２に示す。

【００４１】

【表２】

【００４２】表−２より、折り曲げ耐久性は、厚みが大
きいほど悪くなるが、焼き鈍しを施すことによって、格
段に改善されることが分かる。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、外力に対する耐久性の
高い電池を提供することができる。特に、リード部分が
高い折り曲げ耐久性を有するので、破損が少なく、従っ
て、製造の歩留まりを向上させることができる。また、
高い折り曲げ耐久性を有する結果、厚めのリードを使用
することができるので、リードの機械的強度を向上させ
ることもできる。さらに、本発明によれば、小型・軽量
で、安全性が高く、電池性能に優れた電池を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極の一例の縦断面図

【図２】電極を積層した電池要素の一例の縦断面図

【図３】図２の電池要素の平面図

【図４】電池要素の他の例を示す縦断面図

【図５】複数の電池要素のタブとリードとの関係を示す
縦断面図

【図６】電池要素が２つのケース部材からなるケースに
収納された電池の一例を示す斜視図

【図７】ケース部材の他の例を示す斜視図

【図８】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれケース部材を構成す
る複合材の一例を示す縦断面図

【図９】複合材の他の例を示す縦断面図

【符号の説明】

１正極２負極３電解質層４電池要素５ａ、５ｂタブ６ケース部材７金属層８、８ａ、８ｂ合成樹脂層１１リード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極及び負極を有する電池要素と、電池
要素を収納するケースと、該正極及び該負極にそれぞれ
電気的に接続し、ケース外部に露出する薄片状の正極リ
ード及び負極リードとを有する電池において、該正極リ
ード及び負極リードの少なくとも一方のリードが、焼鈍
金属からなることを特徴とする電池。
【請求項２】正極リード及び負極リードの両方が焼鈍
金属からなる請求項１に記載の電池。
【請求項３】ケースが、金属と合成樹脂が積層された
複合材からなる請求項１又は２に記載の電池。
【請求項４】ケースが平板形状を有する請求項１乃至
３のいずれか１つに記載の電池。
【請求項５】正極リード及び負極リードがケースの平
板側面側から露出する請求項４に記載の電池。
【請求項６】電池要素が、リチウムイオンを起電力物
質として用いるリチウム電池である請求項１乃至５のい
ずれか１つに記載の電池。
【請求項７】正極リードがアルミニウムからなる請求
項６に記載の電池。
【請求項８】負極リードが銅からなる請求項６又は７
に記載の電池。
【請求項９】少なくとも一方のリードが、３６０度の
折り曲げに対する破断までの回数として９回以上の折り
曲げ回数を有し、且つ、２０ｍｍ／ｍｉｎにて露出方向
に引っ張って破断するまでの最大荷重として４ｋｇｆ以
上の引っ張り強度を有する請求項１乃至８のいずれか１
つに記載の電池。