JP2001297798A

JP2001297798A - 扁平型電池の製造方法

Info

Publication number: JP2001297798A
Application number: JP2000113622A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yagata; 弘志屋ヶ田; Masaharu Sato; 正春佐藤; Yuichi Kumeuchi; 友一粂内; Nobuhide Oyama; 宣英大山; Ryuichi Shimizu; 竜一清水; Yutaka Sakauchi; 裕坂内
Original assignee: NEC Corp; NEC Mobile Energy Corp
Current assignee: NEC Corp; NEC Mobile Energy Corp
Priority date: 2000-04-14
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-04-14
Also published as: JP3457624B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、充放電による変形が少なく、内圧
が上昇した場合にも電池の変形や破壊の可能性が小さく
安定性に優れた扁平型電池を製造する方法を提供するこ
とを目的とする。また、本発明は、簡便な構成の一つの
加圧装置を用いて複数の電池に対して同時に加圧充電法
を行った場合でも、品質のばらつきを少なくする製造方
法を目的とする。【解決手段】少なくとも一方側に緩衝層５６（高硬度
層６、低硬度層５）を備えた一対のプレス板１、２の間
に、１個以上の扁平型電池７を挟み、このプレス板同士
の間隔を扁平型電池を加圧しうる一定の間隔に固定しな
がら、圧力を加えながら充電する予備充電工程を少なく
とも１回含むことを特徴とする扁平型電池の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電要素
（正極、負極、電解質等の発電に関連する要素）を熱融
着性のフィルムで外装したフィルム外装電池等の扁平型
電池の製造方法に関し、詳しくは繰り返し使用による充
放電によっても変形が少なく、安定性に優れた扁平方電
池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄く加工された角型金属ケースを外装材
とした電池や、熱融着性アルミニウムラミネートフィル
ム等の薄く柔軟なフィルムを外装材として用いた電池
が、軽量、薄型という利点から、携帯電話などの小型軽
量化の要求が強い電子機器用の電源として急速に普及し
ている。

【０００３】しかしながら、充放電を繰り返すと電池が
徐々に劣化していくため、ある回数使用後には交換せざ
るを得なく、より繰り返し充放電耐性（サイクル安定
性）のある電池が求められている。

【０００４】繰り返し充放電劣化の原因の一つに、発電
要素の変形が挙げられる。特に熱融着性フィルムで外装
した電池では、金属缶ケースに比べてフィルム自体で発
電要素の変形を抑える力が無く、僅かな発電要素の膨張
や内圧の上昇でも変形が引き起こされるという問題点が
あった。一般に、エネルギー密度や容量、電流密度、イ
ンピーダンス、サイクル寿命等の電池の特性を良好なも
のとするには、正極活物質と負極活物質とが、セパレー
ターを介して密接、かつ均一に接していることが重要で
ある。そのため、発電要素の膨張や変形が生じると、イ
ンピーダンスが上昇し、放電容量が低下したり、充放電
のサイクル特性が劣化したりする。

【０００５】この問題に関し、本発明者らは、本出願時
に未公開の出願（特願平１１−２０９４０１号）におい
て、発電要素を熱融着性フィルムで外装した電池を作製
するにあたり、電池作製後に、少なくとも１回以上圧力
を加えながら予備充電することにより、その後の使用に
よる充放電による変形を抑制する方法を提案した。この
方法で製造したフィルム外装電池は充電に伴う内部歪み
が電池全体で平均化され、それ以降の充放電においても
変形が抑えられていると考えられる。このため、発電要
素の変形に起因する集電体と電極層、あるいは電極層と
セパレーターの剥離やセパレーターの破壊、およびそれ
らの結果として生ずるインピーダンスの上昇、容量や充
放電効率の低下、内部短絡等の可能性を低減することが
でき、安定性、安全性に優れたフィルム外装電池を製造
することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
電池作製後に圧力を加えながら充電する方法（以下、加
圧予備充電法という。）を実施するにあたっての、さら
に改良された方法を提供するものである。

【０００７】即ち、本発明は、充放電による変形が少な
く、内圧が上昇した場合にも電池の変形や破壊の可能性
が小さく安定性に優れた扁平型電池を製造する方法を提
供することを目的とする。また、本発明は、簡便な構成
の一つの加圧装置を用いて複数の電池に対して同時に加
圧充電法を行った場合でも、品質のばらつきを少なくす
る製造方法を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方側に緩衝層を備えた一対のプレス板の間に、１個以上
の扁平型電池を挟み、このプレス板同士の間隔を扁平型
電池を加圧しうる一定の間隔に固定しながら、圧力を加
えながら充電する予備充電工程を少なくとも１回含むこ
とを特徴とする扁平型電池の製造方法に関する。

【０００９】この緩衝層としては、例えばシート状のゴ
ム性弾性体が用いられる。また、緩衝層を、少なくとも
高硬度層と低硬度層の２層から構成してもよく、その
際、高硬度層が前記扁平型電池に接するように配置す
る。そのとき、低硬度層としては、シート状のゴム性弾
性体が好ましく、高硬度層としては低硬度層より固い金
属シートまたは樹脂シートで形成することが好ましい。

【００１０】また、本発明は、予備充電工程において、
前記一対のプレス板の間に、複数の扁平型電池を挟ん
で、複数の扁平型電池を同時に製造するときに特に有利
である。

【００１１】

【発明の実施の形態】前述のように、本発明者は、電池
作製後に少なくとも１回以上圧力を加えながら予備充電
すること（加圧予備充電）により、その後の使用による
充放電による変形を抑制することができることを見出し
た。しかし、この方法を、特に複数個の扁平型電池に適
用するあたり、加圧装置等にさらに配慮が必要であるこ
とがわかった。

【００１２】即ち、加圧予備充電している間に、発電要
素に過剰な圧力がかかると、電極層やセパレーターにダ
メージを与えてしまう恐れがある。例えば一対の剛性平
板で緩衝層を設けずに直接フィルム外装電池を挟み、こ
の一対の平板を一定の間隔に固定する装置を用いて加圧
充電法を行った場合、充電（または充放電）に伴って電
池が膨れようとする力が働くために、徐々に加圧力が高
くなり、発電要素に過剰な圧力がかかる恐れがある。過
剰な圧力が電池に印加されないようにするためには、加
圧装置に圧力緩衝手段を設けることが好ましい。

【００１３】また、大量生産のために複数の電池に対し
て加圧予備充電法を適用する場合において、複数の電池
を、一対の剛性平板の間に平面状に並べて同時に加圧し
ようとすると、最も厚い電池に力が集中し、他の電池に
加わる力が弱くなる。つまり、電池の厚さのわずかなば
らつきによって加圧充電法の効果がばらついてしまい、
品質のばらつきを拡大させる恐れがある。平板を各電池
に対して個別に設ければこのばらつきを防ぐことができ
るが、その場合、平板に圧力を印加する手段も個別に必
要となり、装置が煩雑となる。

【００１４】そこで本発明では、扁平型電池を、少なく
とも一方側に緩衝層を備えた一対のプレス板の間に挟ん
で加圧充電法を適用することにより、充電（または充放
電）に伴って電池が膨れようとする力が働いても、発電
要素に過剰な圧力がかかるのを防止することができる。

【００１５】また、複数の電池を加圧予備充電する場合
にも、緩衝層が電池の厚さのわずかなばらつきを緩和し
て、複数の電池に均等に力が加わるため、品質のばらつ
きの少ない扁平電池を得ることができる。

【００１６】以下、図面を参照しながら、本発明の実施
の形態を詳述する。

【００１７】図１は、本発明の方法を実施するための装
置の一例を模式的に示したものである。上側プレス板１
と下側プレス板２は、スペーサ４とねじ３によって一定
の間隔に固定されている。下側プレス板２の上には巻回
型でかつ扁平な形状の発電要素をフィルムで外装したフ
ィルム外装電池７が複数置かれており、高硬度層６およ
び低硬度層５からなる緩衝層５６が取りつけられた上側
プレス板１によって加圧されている。高硬度層６は複数
のフィルム外装電池７の上にまたがるように接してお
り、高硬度層６はこれと略同じ大きさの（複数のフィル
ム外装電池にまたがる大きさの）低硬度層５に取り付け
られており、低硬度層５は上側プレス板１に取り付けら
れている。ここで、高硬度層６は、例えば厚さ数百μｍ
の金属シート等の変形可能で硬くて薄い部材からなり、
低硬度層５は例えば厚さ数ｍｍのシート状のゴム性弾性
体からなる。上側プレス板１と下側プレス板２の間隔は
低硬度層５を若干縮ませるような間隔に設定されてお
り、縮んだ低硬度層の復元力によってフィルム外装電池
７は下側プレス板２と高硬度層６との間で加圧力を受け
ている。

【００１８】この構成では、低硬度層が個々のフィルム
外装電池の厚さのわずかな差に対応して変形するので
（この際、高硬度層も変形する）、最も厚いフィルム外
装電池だけに強い圧力が加わったり最も薄いフィルム外
装電池への圧力が不足したりすることがなく、電池個々
の厚さのばらつきに対応して圧力を印加することが可能
となる。しかも一対のプレス板と、例えばスペーサとね
じだけで構成される固定手段と、１枚のゴムシートと、
１枚の金属シートとによって、同時に複数のフィルム外
装電池を加圧することができるので、簡便な装置であり
ながら多数の扁平型電池の同時加圧が可能となる。

【００１９】ここで、上側プレス板および下側プレス板
としては圧力に対して変形しないような充分な剛性を持
つものであることが好ましく、材質としては金属が好ま
しい。

【００２０】低硬度層の厚さは特に限定しないが、薄す
ぎると圧力緩衝効果が得られないため、０．１ｍｍ以上
が好ましい。厚さの上限は、特に制限はなく例えば５０
ｍｍ程度であっても構わないが、一般的には３０ｍｍ以
下である。低硬度層の硬さとしては、例えば５ｍｍの厚
さのゴムシートの場合は、１×１０^-3Ｎ／ｍ²の応力印
加に対し０．０１ｍｍ〜３ｍｍの縮みが起きる硬さ、好
ましくは０．１ｍｍ〜１ｍｍの縮みが起きる硬さが好ま
しい。材質としては、ウレタンゴム、発泡ウレタンゴ
ム、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体などのフッ素ゴム、シリコーンゴム、シリコーンス
ポンジゴム、ＳＢＲ、ＮＢＲ、天然ゴム、ＥＰＤＭ、ク
ロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム等、種々
のゴム等が使用できる。その他にも、各種ポリマーのス
ポンジ体や、空気袋なども使用できる。

【００２１】図１の例で設けられている高硬度層６とし
ては、低硬度層５よりも硬く、薄いシート状であること
が好ましい。また、表面が平坦であることが好ましい。
使用できるものの例としては、ポリエステル、ポリプロ
ピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、シリコーン樹脂
などの樹脂シート、金属シートが挙げられる。また、低
硬度層に使用可能な各種ゴム材料として挙げたもので
も、低硬度層よりも硬いものであれば高硬度層に使用可
能である。

【００２２】高硬度層６は、次に述べるような効果をも
たらす。例えば巻回型でかつ扁平な形状の発電要素を収
納したフィルム外装電池では、充電によって、電極シー
トの折れ曲がり部８の部分（図２参照）が、他の部分に
比べて電池の厚さ方向に膨らみやすく、外装体が柔軟な
フィルムであるために電池外形としてもこの部分が局所
的に膨らみやすい。このような局所的な膨らみが生ずる
ことは、電子機器内の狭い収納スペースに電池を収納す
る際に好ましくなく、電池表面は平坦であることが好ま
しい。加圧装置において高硬度層６が存在することによ
って、局所的な電池の膨らみを抑制することができ、充
電を行ってもフィルム外装電池の表面の平坦性を維持す
ることができる。しかも高硬度層６を薄いシート状とす
ることにより、個々のフィルム外装電池の厚さのわずか
な差に対応した低硬度層５の変形に追従して変形するこ
とが可能である。つまり、電池内の局所的な膨れといっ
た小サイズの電池変形の抑制と、電池間の厚さの差とい
った離れた場所での厚さの差への柔軟な対応を両立させ
ることができる。

【００２３】この高硬度層の厚さとしては、例えば金属
シートの場合０．０５〜１ｍｍが好ましい。金属シート
の場合、薄すぎると柔軟性が過度となり、電池内の局所
的な膨れを充分に抑制することができない。また金属シ
ートの場合、厚い過ぎると金属シートの変形が電池間の
厚さの差に対応できなくなり、最も厚い電池には最も強
い力が加わり、それ以外の電池には弱い力が加わること
となり、電池の厚さのわずかなばらつきによって加圧充
電法の効果がばらついてしまい、品質のばらつきを拡大
させるという不都合が生じる。高硬度層が樹脂シートで
ある場合は、０．１〜５ｍｍ程度が好ましい。高硬度層
が金属シートである場合は、電池配置予定部の電極リー
ドに位置する金属シート部分に、ショートを防止するた
めの保護部材を設けていてもよい。また、高硬度層と低
硬度層は、互いに接着されて一体化されていても、また
一体化されていなくてもどちらでもよい。

【００２４】図１において、上側または下側プレス板に
電池の電極リードへの接続端子を設けていてもよい。

【００２５】また、緩衝層を設ける場所は、上側プレス
板と電池配置予定部の間でもよいし、下側プレス板と電
池配置予定部の間でもよいし、その両方でもよい。

【００２６】上記の例では、緩衝層として高硬度層と低
硬度層からなる例を示したが、緩衝層は一層のみであっ
てもよく、その際に層を構成する材料としては、上記の
低硬度層として挙げたゴム性弾性体が好ましい。

【００２７】上記の例ではフィルムで外装した電池を用
いて説明したが、角型の金属缶、角型の樹脂ケース等で
外装したものでも、発電要素に外部から圧力が伝達しう
るものであれば本発明の効果が得られる。

【００２８】また上記の例では巻回型の発電要素を有す
る電池を用いて説明したが、平板電極積層型の発電要素
を有する電池等、別の構造の電池であっても、繰り返し
充放電により発電要素の変形などの内部歪みが起こり性
能が徐々に劣化する電池に対しては、本発明の効果が得
られる。

【００２９】本発明の扁平型電池に用いられる発電要素
は、正極、負極、電解質、必要によりセパレータ等の公
知の材料を含むものであり、例えば次のようなものであ
る。

【００３０】例えば、正極としては放電時に正イオンを
吸収するもの、もしくは負イオンを放出するものであれ
ば特に限定されず、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ
ＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂等の金属酸化物やポリアセチレ
ン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポ
リパラフェニレン等の導電性高分子やその誘導体、ジス
ルフィド化合物等の二次電池の正極材料として従来公知
のものが使用できる。

【００３１】また、負極としては、カチオンを吸蔵・放
出可能な材料であれば特に限定されず、天然黒鉛、石炭
・石油ピッチ等を高温で熱処理して得られる黒鉛化炭素
等の結晶質カーボン、石炭、石油ピッチコークス、アセ
チレンピッチコークス等を熱処理して得られる非晶質カ
ーボン、金属リチウムやＡｌＬｉ等のリチウム合金な
ど、二次電池の負極活物質として従来公知のものが使用
できる。

【００３２】さらに本発明では電極を形成する際に、こ
れらの電極活物質を適当な結着剤や機能性材料と混合
し、電極層を形成することもできる。この結着剤として
はポリフッ化ビニリデン等のハロゲン含有高分子等が用
いられ、また機能性材料としては電子伝導性を確保する
ためのアセチレンブラックやポリピロール、ポリアニリ
ン等の導電性高分子、イオン伝導性を確保するための高
分子電解質、それらの複合体等が挙げられる。

【００３３】集電体は特に限定されないが、例えば導電
率が高く、展性に優れた金属箔または金属メッシュ等が
用いられる。このような集電体としては、例えば正極の
場合はアルミニウム箔、負極の場合は銅箔が好ましく、
厚さは、例えば５〜５０μｍである。これらの集電体に
対して活物質が結着剤によって接着されている。

【００３４】本発明の発電要素に含まれる電解質は、例
えば電解質溶液、高分子固体電解質、および高分子ゲル
電解質等の二次電池の電解質として従来公知の材料を用
いることができる。電解質中に含まれる電解質塩として
はＣｌＯ₄ ^-、ＢＦ₄ ^-、ＰＦ₆ ^-、ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-、（ＣＦ₃Ｓ
Ｏ₂）₂Ｎ^-、（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂Ｎ^-、（ＣＦ₃ＳＯ₂）
₃Ｃ^-、（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₃Ｃ^-等のハロゲン含有化合物ア
ニオンのＬｉ、Ｋ、Ｎａ等のアルカリ金属塩が挙げられ
る。これらの電解質塩は、単独または複数組み合わせて
用いることができる。

【００３５】電解質溶液としては、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、
ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジ
エチルカーボネート、アセトニトリル、ジメトキシエタ
ン、スルホラン、テトラヒドロフラン、γ−ブチロラク
トン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムア
ミド等の非水系溶媒に、上記の電解質塩を溶解した非水
電解液が挙げられる。

【００３６】高分子固体電解質としては、上記の電解質
塩を含むポリエチレンオキシドおよびポリプロピレンオ
キシド等のポリエーテル系高分子を挙げることができ
る。

【００３７】また、高分子ゲル電解質としては、上記の
電解質塩と、前述の非水電解液に使用可能な非水系溶媒
として列挙したような溶媒を、ポリフッ化ビニリデン、
ポリヘキサフルオロプロピレンおよびポリテトラフルオ
ロエチレン等のフッ素系ポリマー；ポリメチルメタクリ
レート、ポリメチルアクリレート等のアクリレート系ポ
リマー；ポリアクリロニトリル等の高分子に含ませたも
のを挙げることができる。これらの溶媒または高分子
は、単独で、あるいは複数組み合わせて用いることがで
きる。特に高分子は共重合等によって複合化したものを
用いることもできる。

【００３８】また多孔質セパレータは、一般的にはマイ
クロポーラスセパレータを用いるが、本発明の効果が得
られれば織布、不織布を用いることもできる。マイクロ
ポーラスセパレータとしては、例えば孔径０．１〜５μ
ｍ、空孔率３０〜７０％、厚さ１〜５０μｍのものを用
いることができる。セパレータの材質は、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエ
ステルなどを用いることができる。

【００３９】本発明をフィルム外装電池に適用する場
合、外装に用いられるフィルムとしては、発電要素を中
に入れてから周囲を封じることができるものが好まし
く、少なくとも封着部分が熱融着できるフィルムが好ま
しい。例えば、フィルム全体をポリエチレンおよびポリ
プロピレン等のポリオレフィン系樹脂等からなる熱融着
性フィルムで形成しても、フィルムを必要により多層構
造にして最内層を熱融着性の樹脂層としてもよい。

【００４０】このような多層フィルムの好ましいものと
しては、表面保護層、中間金属層、熱融着層の少なくと
も３層からなり、表面保護層には熱融着温度で溶融しな
い樹脂、例えばポリエチレンテレフタレート、ナイロ
ン、ポリイミド等の樹脂層が用いられる。また、中間金
属層は、クラックまたはピンホール等が少なく、各種ガ
スを透過しない金属、例えばアルミニウム、ニッケル、
金等の箔を用いることが好ましい。本発明では中間金属
層の厚みは特に限定されないが、あまり薄くなるとピン
ホールが発生しやすくなるので、一般には０．０１５〜
０．１ｍｍの範囲で用いる。熱融着層としては、電解質
溶液に侵され難く、熱可塑性であって１５０〜２５０℃
の範囲で熱融着できるものであれば特に限定されず、ポ
リエチレンおよびポリプロピレン等のポリオレフィン系
樹脂、ポリイミド樹脂、アイオノマー等が用いられる。

【００４１】また、接着剤層を用いたり金属箔の表面修
飾処理を行って熱可塑性樹脂フィルムと金属箔との接着
力を上げることもできる。

【００４２】なお、本発明の製造方法は、二次電池の製
造の他にも電圧または電流を印加する際に変形等が生じ
る可能性のある分野において利用が可能であり、電気二
重層コンデンサ、電解コンデンサ、各種センサー等の製
造方法においても、本発明の加圧装置で圧力を加えなが
ら電圧または電流を印加して形成することで安定性の優
れた製品を製造することができる。

【００４３】

【実施例】以下、本発明の詳細について実施例を用いて
具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定さ
れるものではない。

【００４４】＜実施例１＞スピネル構造を持つマンガン
酸リチウム粉末、炭素質導電性付与材、およびポリフッ
化ビニリデンを９０：５：５の重量比でＮＭＰに混合分
散、攪拌してスラリーとした。ＮＭＰの量はスラリーが
適当な粘度になるように調整した。このスラリーをドク
ターブレードを用いて、正極集電体となる厚さ２０μｍ
のアルミニウム箔の片面に均一に塗布し、１００℃で２
時間真空乾燥させた。同様にもう一方の面にもスラリー
を塗布し、真空乾燥させた。このシートをロールプレス
し、正極用活物質層を形成した。理論容量は６００ｍＡ
ｈとなるようにした。

【００４５】次に、アモルファスカーボン粉末、ポリフ
ッ化ビニリデンを９１：９の重量比でＮＭＰに混合、分
散、攪拌してスラリーとした。ＮＭＰの量はスラリーが
適当な粘度になるように調整した。このスラリーをドク
ターブレードを用いて、負極集電体となる厚さ１０μｍ
の銅箔の片面に均一に塗布し、１００℃２時間真空乾燥
した。このとき負極層の単位面積あたりの理論容量と正
極層の単位面積あたりの理論容量を１：１となるように
調整した。同様にもう一方の面にもスラリーを塗布し真
空乾燥した。このシートをロールプレスし、負極集電体
の両面に接着した負極活物質層を形成した。

【００４６】これらの正極と負極の間にポリプロピレン
／ポリエチレン／ポリプロピレンの３層構造を持つマイ
クロポーラスセパレーター（ヘキストセラニーズ社製、
セルガード２３００）を介し、楕円状の巻き芯を用いて
巻き上げ、さらに熱プレスを行って薄い楕円状電極巻回
体を得た。

【００４７】一方、ポリプロピレン樹脂（封着層、厚み
７０μｍ）、ポリエチレンテレフタレート（２０μ
ｍ）、アルミニウム（５０μｍ）、ポリエチレンテレフ
タレート（２０μｍ）の順に積層した構造を有するラミ
ネートフィルムを所定の大きさに２枚切り出し、そのう
ちの１枚の一部分に上記の電極巻回体の大きさに合った
底面部分と側面部分とを有する凹部を形成した。これら
を対向させて上記の電極巻回体を包み込み、周囲を熱融
着させて図２、図３に模式的に示されるような形状のフ
ィルム外装電池を作製した。電極巻回体に予め正極リー
ド７３および負極リード７４（まとめて電極リードとも
称する）を接続しておき、ラミネートフィルム７１で電
極巻回体の周囲を熱融着する際に電極リードを外部に引
き出した形で挟むようにしてこの部分を熱融着した。最
後の１辺を熱融着封口する前に電解液を電極巻回体に含
浸させた。最後の１辺は電極リード熱融着部以外とし
た。電解液が含浸された電極巻回体は図２における発電
要素に対応する。電解液は１ＭのＬｉＰＦ₆を支持塩と
し、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの
混合溶媒（重量比５０：５０）を溶媒とした。このよう
にして厚さ約３．６ｍｍ、理論容量６００ｍＡｈのフィ
ルム外装電池を４個作製した。

【００４８】次に、図１に示すように本発明の加圧装置
を組んだ。厚さ５ｍｍのアルミニウム板からなる下部プ
レス板２の上に上記のフィルム外装電池を４個、２行２
列に並べ、これら４つの電池をまたがる大きさの厚さ
０．２ｍｍのステンレス製の金属シートを設置し、さら
にその上に厚さ５ｍｍの多孔質ゴムシートを設置した。
このゴムシートは、１×１０^-3Ｎ／ｍ²の応力印加に対
し０．５ｍｍの縮みが起きる硬さのものである。次にス
ペーサを挟んで厚さ５ｍｍのアルミニウム板からなる上
部プレス板を設置し、ねじ止めを行った。スペーサの厚
さは電池／金属シート／ゴムシート積層体の自然の厚さ
よりも０．３ｍｍ小さい厚さとした。このようにしてフ
ィルム外装電池を加圧した。なお、電池群の電極リード
にはあらかじめ充放電装置からの端子を接続しておい
た。

【００４９】この加圧状態のまま、各電池を１１２ｍＡ
の定電流で４．２Ｖまで充電し、次に４．２Ｖの一定電
圧で合計１０時間充電することにより、予備充電を行っ
た。

【００５０】＜実施例２＞実施例１と同様にしてフィル
ム外装電池を４個作製し、実施例１において金属シート
を設けなかった以外は実施例１と同様にして予備充電を
行った。加圧装置のスペーサは実施例１より０．２ｍｍ
小さいものとした。

【００５１】＜比較例１＞実施例１と同様にしてフィル
ム外装電池を４個作製し、実施例１において金属シート
およびゴムシートを設けなかった以外は実施例１と同様
にして予備充電を行った。加圧装置のスペーサは実施例
１より５．２ｍｍ小さいものとした。

【００５２】＜比較例２＞実施例１と同様にしてフィル
ム外装電池を４個作製し、加圧せずに開放状態のまま、
各電池を１１２ｍＡの定電流で４．２Ｖまで充電し、次
に４．２Ｖの一定電圧で合計１０時間の予備充電を行っ
た。

【００５３】＜電池の評価および結果＞以上のようにし
て各方法にて予備充電を行った電池を、加圧装置からは
ずし、２０℃において充放電サイクル試験を１００サイ
クル行った。充電は６００ｍＡで４．２Ｖまで、放電は
６００ｍＡで３．０Ｖまで行った。サイクル試験前後の
電池厚さおよび容量の測定結果、電池表面平坦性の観察
結果を表１にまとめる。なお、４個の電池の最小値と最
大値を示している。

【００５４】

【表１】

【００５５】予備充電後の電池厚さ、およびサイクル試
験後の電池厚さは、加圧を行わないで予備充電を行った
比較例２に比べ、本発明の加圧装置を用いて予備充電を
行った実施例１、２の方が薄かった。サイクル試験後の
電池容量も、比較例１、２よりも実施例１、２の方が高
容量を保っていた。これらの結果から、加圧しながら予
備充電を行うことにより、その後の電池使用中の膨れが
抑えられると共に容量劣化も抑えられることがわかる。
なお、比較例１では膨れは抑制されているが、容量劣化
は抑えられていない。この原因の詳細は明らかでない
が、緩衝層を設けずに一定の間隔に固定された上下のプ
レス板で直接フィルム外装電池を挟み込んだため、充電
に伴って電池が膨れようとする力が働き、徐々に加圧力
が高くなり、発電要素に過剰な圧力がかかって電極層や
セパレーターがダメージを受けたものと考えられる。ま
た、比較例１、２の容量のばらつき（４個の電池の容量
の最小値と最大値の幅）が２０ｍＡｈであったのに対
し、実施例１、２では４〜８ｍＡｈとばらつきが抑えら
れている。これは、当初、電極巻回体の電極密着状態や
厚さが電池個々でばらついており、比較例２ではそのば
らつきがそのまま現れたのに対し、本発明の加圧装置を
用いて予備充電を行った実施例１、２では予備充電時に
電池個々の厚さのばらつきに対応して圧力が印加された
ために特性のばらつきが減少したものと考えられる。な
お比較例１では、緩衝層がなかったために、電池個々の
厚さの違いが、個々に印加される圧力の違いを引き起こ
し、加圧効果にばらつきが生じたために実施例よりも容
量のばらつきが大きかったと考えられる。また、実施例
１と２で比較すると、サイクル試験後の電池容量のばら
つき抑制度、電池膨れ抑制度、および表面平坦性におい
て、実施例１の方が実施例２よりも優れていた。これ
は、ゴムシートとフィルム外装電池との間に金属シート
を設置することにより、予備充電中の電極巻回体の局所
的な膨らみを抑制することができたためと考えられる。

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、充放電による変形が少
なく内圧が上昇した場合にも電池の変形や破壊の可能性
が小さく安定性に優れた扁平型電池を提供することがで
きる。

【００５７】特に、複数の電池に対して同時に加圧充電
法を行った場合でも、電池個々の厚さのばらつきに対応
して圧力が印加することができ、加圧後の電池特性のば
らつきを減少させることができる。またその手段とし
て、簡便な構成の加圧装置を用いて実現することができ
るのでコスト的にも有利である。

【００５８】また、本発明によれば、電池内の局所的な
膨れなどの小サイズの電池変形の抑制（電池平坦性）
と、電池間の厚さの差といった離れた場所での厚さの差
への柔軟な対応を両立させることができるので、電池特
性のばらつきと使用中における平坦性とを同時に満足さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】複数のフィルム外装電池を加圧予備充電する際
の加圧装置を模式的に示した図である。

【図２】フィルム外装電池の一例の断面を模式的に示し
た図である。

【図３】フィルム外装電池の一例の全体図を模式的に示
した図である。

【符号の説明】

１上側プレス板２下側プレス板３ねじ４スペーサ５低硬度層６高硬度層５６緩衝層７フィルム外装電池７１ラミネートフィルム７２発電要素７３正極リード７４負極リード８電極シート折れ曲がり部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤正春東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者粂内友一東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内 (72)発明者大山宣英栃木県宇都宮市針ヶ谷町484番地エヌイーシーモバイルエナジー株式会社内 (72)発明者清水竜一栃木県宇都宮市針ヶ谷町484番地エヌイーシーモバイルエナジー株式会社内 (72)発明者坂内裕東京都港区芝五丁目７番１号日本電気株式会社内Ｆターム(参考） 5H029 AJ02 AK03 AK15 AL07 AL08 AL12 AM00 AM03 AM04 AM16 BJ03 CJ03 CJ16 EJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一方側に緩衝層を備えた一対
のプレス板の間に、１個以上の扁平型電池を挟み、この
プレス板同士の間隔を扁平型電池を加圧しうる一定の間
隔に固定しながら、圧力を加えながら充電する予備充電
工程を少なくとも１回含むことを特徴とする扁平型電池
の製造方法。
【請求項２】前記緩衝層が、シート状のゴム性弾性体
である請求項１記載の扁平型電池の製造方法。
【請求項３】前記緩衝層が、少なくとも高硬度層と低
硬度層の２層からなり、高硬度層が前記扁平型電池に接
するように配置される請求項１記載の扁平型電池の製造
方法。
【請求項４】前記低硬度層がシート状のゴム性弾性体
であり、前記高硬度層が金属シートまたは樹脂シートか
らなる請求項３記載の扁平型電池の製造方法。
【請求項５】前記扁平型電池が、発電要素をフィルム
で外装した電池である請求項１〜４のいずれかに記載の
扁平型電池の製造方法。
【請求項６】前記扁平型電池が、非水電解液を含むも
のである請求項１〜５のいずれかに記載の扁平型電池の
製造方法。
【請求項７】前記扁平型電池が、高分子固体電解質ま
たは高分子ゲル電解質を含むものである請求項１〜６の
いずれかに記載の扁平型電池の製造方法。
【請求項８】前記扁平型電池が、正極と負極とがセパ
レーターを介して扁平な形状に巻回されてなる発電要素
を有するものである請求項１〜７のいずれかに記載の扁
平型電池の製造方法。
【請求項９】前記一対のプレス板の間に、複数の扁平
型電池を挟むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか
に記載の扁平型電池の製造方法。