JP2002157981A

JP2002157981A - 薄型二次電池

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Publication number: JP2002157981A
Application number: JP2000354221A
Authority: JP
Inventors: Shumei Nishijima; 主明西島; Kazuo Yamada; 和夫山田; Takehito Mitachi; 武仁見立; Koji Matsumura; 浩至松村; Hideo Suzue; 秀雄鈴江; Shigemi Asai; 重美浅井
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2002-05-31
Anticipated expiration: 2020-11-21
Also published as: US20040043288A1; CN1235296C; TW529189B; JP4132647B2; CN1476643A; WO2002043167A1; US6998167B2

Abstract

(57)【要約】【課題】より薄い二次電池を提供することを課題とす
る。【解決手段】正極層、電解質層、負極層が積層された
電池素子と、電池素子の表裏面を封止するラミネート体
を備え、ラミネート体が、電池素子側から少なくとも接
着層と金属層との積層体からなり、電池素子の表面側の
金属層と裏面側の金属層は、その強度、厚さ又はそれら
両方が異なることを特徴とする薄型二次電池により上記
の課題を解決する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型二次電池に関
する。更に詳しくは、本発明は、薄型携帯機器の長時間
使用を可能にする薄型二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】携帯電
話やインターネットを利用するための携帯端末等のモバ
イル機器（携帯機器）が急速に普及するなかで、携帯機
器の更なる小型化、薄型化、軽量化が強く望まれてい
る。そのような携帯機器の電源の一つとして、リチウム
イオン電池が挙げられる。この電池は、高エネルギー密
度、軽量といった特徴を有するため、多くの携帯機器に
搭載され、確実に生産量を増やしている。従来のリチウ
ムイオン電池は、スチールやアルミからなる外装缶の中
に電池素子が封入され封口されている。リチウムイオン
電池では、機器の薄型化への要求に答えるべく技術開発
が進められ、総厚み４ｍｍをきる電池が生産されるに至
っている。

【０００３】一方、携帯機器の薄型化競争は非常に激し
く、０．１ｍｍレベルで更なる薄型化を目指した競争が
繰り広げられている。一方、携帯機器において、使用時
間が短いということは致命的であるため、単に小さい電
池を採用することはできない。また、電池缶タイプでは
外装缶の作製上の制限から、４ｍｍ程度の厚みが限界で
あり、それ以上薄くできたとしても外装缶自体の厚みが
電池全体の厚みに対して大きくなりすぎ、高いエネルギ
ー密度を得ることは困難になってくる。そのような状況
の中で、電池が機器の厚みを決めている場合が非常に多
いのが現状であり、薄さと高容量密度の両方を満たす電
池の開発が強く望まれている。そこで、上記課題を解決
するために、電解液をポリマー化する等して、固い外装
缶を必要としないラミネート体を外装材として用いる電
池が開発された。

【０００４】ラミネート体は、一般的に電池素子を封入
するための接着層、水分の進入を防ぐための金属箔、場
合によっては、表面の針刺し強度等を向上させることを
目的とした保護フィルム層の積層体からなる。このラミ
ネート体は総厚で１００〜２００μｍ程度であり、缶タ
イプの電池に比べ、十分に薄い。更に、袋状にして電池
を封入できるため、電池厚みの制限がなく、薄型の電池
が得られる。そのため、携帯機器の電池として非常に期
待されている。

【０００５】しかし、この電池は内圧に対する力が弱い
ため、電池内圧が上昇すると電池が膨れ、不特定の方向
に内容物が噴出する可能性が残されている。また、携帯
機器に装着する場合、単独で電池パックとして取り外し
可能とするためには、外力に耐えることが要求される。
そのため、電池の外装とは別に固い外装が必要となる。
また、内蔵型にした場合でも、筐体に貼り付けるため
に、接着層が必要となる。従って、実際に機器の薄型化
に貢献できないことがあった。

【０００６】薄型電池を機器に効率的に組み込むため
に、種々の方法が提案されている。例えば、特開平８−
１７１７９号公報には、機器への実装を容易にするため
に、フィルム電池を基板中に埋め込むことが提案されて
いる。また、特開平１０−１３５１２号公報には、薄型
電池を取り外し可能な筐体内部に埋め込むことが提案さ
れている。

【０００７】しかしながらこれらは、実際にはラミネー
ト体による外装まで含めたフィルム電池を内蔵するた
め、機器の薄型化への貢献は十分とはいえなかった。ま
た回路基板と一体化する技術も開示されているが、単な
る回路基板を構成する樹脂層との一体化では電池への水
分の進入は完全に阻止できず、長期使用に問題が出る場
合もあった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かくして本発明によれ
ば、正極層、電解質層、負極層が積層された電池素子
と、電池素子の表裏面を封止するラミネート体を備え、
ラミネート体が、電池素子側から少なくとも接着層と金
属層との積層体からなり、電池素子の表面側の金属層と
裏面側の金属層は、その強度、厚さ又はそれら両方が異
なることを特徴とする薄型二次電池が提供される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明によれば、金属層の強度、
厚さ又はそれら両方を変えることにより、電池に異常が
発生したときに強度の小さい側又は薄い側に必ず電池が
膨れるため、内容物の噴出方向が特定できる。更に、厚
い金属層が、凹形状になっており、その凹形状の内側に
電池素子が配設されるようにすることで、より内容物の
噴出方向が特定が可能となる。

【００１０】また、厚い金属層に、アルミ合金、マグネ
シウム合金から選ばれる金属を用いることにより、より
薄く、より軽い電池とすることが可能である。更に、こ
れらの材料を成形するためには鋳型に流し込んで作製す
る流し込みの方法と、圧延した板材をプレス加工によっ
て成型する方法があるがどちらも使用可能である。更に
好ましくは、板材をプレス加工した材料は、金属層をよ
り薄くすることが可能であり、また薄くした際に、ピン
ホール等の心配がないため、電池の信頼性を上げること
が可能である。

【００１１】このようにして、厚い金属層を筐体と兼用
し、薄い金属層を携帯機器の内側に向けることにより、
電池が液漏れしても、ユーザー側には直接噴出しないた
め、異常時の安全性を確保することができる。また、金
属層が筐体を兼用しているため、従来必要であった片方
のラミネート体が不必要となり、機器の薄型に貢献する
ことができる。あるいは筐体と電池を含めた厚みを従来
と同じにした場合、電池容量をかなり大きくすることが
可能である。

【００１２】以下、本発明を更に詳細に説明する。厚い
金属層の厚みは、筐体を兼用する場合、強度が必要とな
るため、０．４〜１．５ｍｍ程度であることが好まし
い。この厚みより薄いと、筐体としての強度を十分に保
つことができず、また、これ以上厚いと、機器の薄型
化、軽量化に対して要求を満たしにくい電池となる。な
お、本発明における筐体としては、ノートパソコン、ビ
デオカメラ、カメラ、携帯電話等の各種携帯機器の筐体
が挙げられる。

【００１３】筐体を兼用しない場合、厚い金属層の厚み
は、０．０５〜２００ｍｍ程度であることが好ましい。
なお、筐体を兼用してもしなくても、金属層には、アル
ミニウムにマグネシウムを添加したアルミ合金や、マグ
ネシウムにアルミニウムや亜鉛を添加したマグネシウム
合金等が挙げられる。

【００１４】薄い金属層の厚みは、電池への水分の進入
を防ぐことができる厚みであれば特に限定されないが、
通常１０〜３００μｍの範囲であることが好ましい。更
に、電池を含めた総厚み、突起物等に対する針刺し強度
の観点から３０〜２００μｍであることが好ましい。ま
た、薄い金属層側に更に保護層を設ける場合には、あま
り強度は必要なく、水分の浸入を防ぐことに重点をおい
て設計すればよい。例えば、最近では圧延の技術の向上
等により、１５μｍ程度のアルミ箔でもピンホールフリ
ーの材料もあり、そのような１５〜２５μｍ程度のアル
ミ箔を用いてもよい。なお、水分を防ぐ目的において
は、厚みよりピンホールフリーであることが重要であ
る。このように片面のラミネート層の金属層を薄くした
場合には、反対側の金属層の熱容量が大きくても、金属
層の薄い側から熱をかける等の手段により、信頼性よく
封止ができる等の特徴を有する

【００１５】上記薄い金属層は、アルミニウム、ステン
レス、ニッケル、銅等の金属箔等からなることが好まし
い。上記では金属層の厚みを変えることにより、内容物
の噴出方向を特定しているが、同程度の厚みでも、強度
の異なる材料を用いることで内容物の噴出方向を特定す
ることも可能である。この場合の強度は、例えば、金属
層を構成する金属の引っ張り強度等によって比較するこ
とができる。強度の差は基本的に強度が高い金属／強度
の弱い金属の比が１以上であることが好ましい。より好
ましくは２倍以上、特に好ましくは５倍以上である。こ
の比を満たす金属を使用することにより、異常時におい
て、より確実に内容物の噴出の方向を特定できる。

【００１６】上記金属層に接着層を積層することによっ
て、ラミネート体は完成される。ここで接着層としては
熱融着性樹脂のフィルムが挙げられる。具体的には、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、変性
ポリプロピレン、アイオノマー樹脂、熱融着性ポリイミ
ド、ポリメタクリル酸メチル等の樹脂からなるフィルム
が挙げられる。接着層の厚みは２０〜２５０μｍ程度が
好ましい。また、材質によっても異なるが、熱融着性、
フィルム強度、膜物性の点から８０〜２００μｍの範囲
がより好ましい。あまり接着層が薄いと、水分の進入を
十分に防ぐことができず、また厚すぎると、熱融着の際
に、樹脂フィルムに十分に熱が伝わらず、気密信頼性が
下がったり、電池のエネルギー密度が低下したりするた
め好ましくない。また、電池素子は、通常、外部接続用
の金属タブを有するが、この金属タブの導出部での密封
性を向上するために、導出部に上記熱融着性樹脂の接着
層をもう一層設けることも可能である。

【００１７】接着層と金属層の間には、針刺し強度を向
上させるために、保護フィルムを挟むことも可能であ
る。ここで用いる保護フィルムとしては、ナイロン、ポ
リエステル、ＰＥＴ等からなるフィルムが挙げられる。
なお、金属層の厚さが薄い側を機器の内側に配置する場
合には、特に外からの力が掛かることはないため、薄い
側にはそのような保護フィルムを省略することが可能で
ある。

【００１８】上述した厚みの異なるラミネート体によっ
て、正極層、電解質層及び負極層が積層された電池素子
を封止することによって電池は完成する。電池を封止す
るためのラミネート体の形状としては、一方又は両方に
電池の厚み分のくぼみを有する形状が挙げられる。その
場合は、薄い側（強度の小さい側）に付けるのが簡単で
ある。また、一方のラミネート体が筐体を兼用する場合
は、筐体自身をプレス成形によって形成する際に、同時
にくぼみを作ることも可能である。なお、電池素子が非
常に薄い場合は、どちらも平らな板状で対応可能であ
る。

【００１９】接着層によって封止する手段として、ヒー
ター等を用い、熱をかけることにより接合する方法が一
般的である。また、超音波を照射することにより、接着
層を相互に熱溶着することも可能である。ラミネート体
が筐体を兼用する場合、筐体の厚みが大きいと、熱容量
が大きいため、前者の方法では十分な信頼性が得られな
い場合があるが、その際には後者の方法が有効である。

【００２０】電池素子を含む電池の総厚としては、３ｍ
ｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以
下である。ここで、通常の電池では、ラミネート体の厚
みは両方で３００μｍ程度であり、電池の総厚３ｍｍの
場合約１０％に相当する。これに対して、本発明では、
通常の電池で必要であった一対のラミネート体の内、片
側を省略することができるので、その分を電池素子のス
ペースとして用いることができる。特に電池の総厚が２
ｍｍ以下の場合、少なくとも容量を１０％以上向上する
ことが可能となる。更に、ラミネート体によって封止さ
れた電池を電池パックとする場合には、強度のある外装
材を用いる必要があるが、本発明の電池ではその部分を
省略することも可能である。電池素子は、正極層、固体
電解質層及び負極層の積層体からなり、その積層体を基
本ユニットとし、設計容量に合わせてそれらを更に積層
することができる。

【００２１】ここで、正極層は、一般的に、正極活物
質、導電材、溶媒に溶解あるいは分散させた結着材とを
混合してスラリーを作製し、集電体の片面、あるいは両
面に塗布、あるいは充填することによって作製すること
ができる。正極層作製においては、結着性を向上させる
ために各々の結着材の融点前後かつ、溶媒の沸点以上の
温度で熱処理を行うことが好ましい。

【００２２】集電体としては、金属単体、合金等が用い
られる。たとえばチタン、アルミニウムやステンレス鋼
等がある。また、銅、アルミニウムやステンレス鋼の表
面にチタン、銀からなる膜を形成したものを用いること
ができる。形状は、箔の他、フィルム、シート、ネッ
ト、パンチされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊
維群の成形体等が挙げられる。集電体の厚みは特に限定
されないが、強度、導電性、電池を作製した場合のエネ
ルギー密度の観点から１μｍ〜１ｍｍが好ましく、更に
好ましくは１〜１００μｍである。

【００２３】正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ₂、Ｌｉ
ＮｉＯ₂に代表されるＬｉ_xＭ１_yＭ２ _1―yＯ₂（ここでＭ
１はＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれかであり、Ｍ２は遷移金
属、４Ｂ族、あるいは５Ｂ族の金属を表す、ｘ＝０〜
１、ｙ＝０〜１）、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄に代表されるＬｉＭｎ
_2―xＭ２_xＯ₄（ここでＭ２は遷移金属、４Ｂ族、あるい
は５Ｂ族の金属を表す、ｘは０〜２）等のリチウムを含
有した酸化物が挙げられる。また、ＭｎＯ₂、ＭｏＯ₃、
Ｖ₂Ｏ₅、Ｖ₆Ｏ₁₃等のようなリチウムを含有しない酸化
物を使用してもよい。この内、リチウムを含有する遷移
金属カルコゲン化合物は、電池を放電状態で完成できる
ため、製造工程中の安全性を考えると好ましい。なお、
リチウムを含有しない酸化物は、負極層又は正極層にあ
らかじめリチウムを含有させておく必要がある。

【００２４】更に、導電性の付与、結着性の付与のため
に上記正極活物質に導電材、結着材を混合して正極層を
形成する。この混合比は、活物質１００重量部に対し
て、導電材を１〜５０重量部、結着材を１〜３０重量部
とすることができる。導電材の混合比は、２〜２０重量
部がより好ましく、２〜１０重量部が更に好ましい。電
解質やゲル電解質の前駆体等の粘度が高い場合には、電
解液の染み込みをよくするために、導電材を少なめに
し、空隙率を確保する手段は有効である。また、導電材
を少なくした場合には、電極中の活物質密度を向上させ
ることが可能であり、この場合、電極中の活物質密度が
２．８ｇ／ｃｃ以上であることが好ましく、３．０〜
３．４ｇ／ｃｃの範囲内であることが更に好ましい。

【００２５】この導電材には、カーボンブラック（アセ
チレンブラック、サーマルブラック、チャンネンルブラ
ック等）等の炭素類や、グラファイト粉末、金属粉末等
を用いることができるが、これに限定されるものではな
い。この結着材には、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リフッ化ビニリデン等のフッ素系ポリマー、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系ポリマー、合
成ゴム類等を用いることができるが、これに限定される
ものではない。

【００２６】導電材が１重量部より少ない、あるいは結
着材が３０重量部より多いと、電極の内部抵抗あるいは
分極等が大きくなり、電極の放電容量が低くなるため実
用的なリチウム二次電池の作製が困難となる。導電材が
５０重量部より多いと電極内に含まれる活物質量が相対
的に減るため、正極としての放電容量が低くなる。結着
材が１重量部以上ないと活物質の結着能力がなくなり、
活物質の脱落や機械的強度の低下により電池の作製が困
難であり、３０重量部より多いと導電材の場合と同様
に、電極内に含まれる活物質量が減り、更に、電極の内
部抵抗あるいは分極等が大きくなり放電容量が低くなり
実用的ではない。

【００２７】負極層は、負極材料としてリチウム金属、
リチウム合金（例えば、リチウムとアルミニウムとの合
金）、あるいはリチウムを吸蔵放出可能な炭素材料や金
属酸化物等が使用可能である。安全性、サイクル特性の
面から炭素材料は有望である。炭素材料としては、従来
より使用されている周知の材料を使用することができ、
例えば黒鉛材料（天然、人工等）、石油コークス、クレ
ゾール樹脂焼成炭素、フラン樹脂焼成炭素、ポリアクリ
ロニトリル焼成炭素、気相成長炭素、メソフェーズピッ
チ焼成炭素、結晶性の高い黒鉛の表面に非晶質炭素層を
形成した黒鉛材料等が挙げられる。それら炭素材料の中
でも、結晶性の高い黒鉛材料は、電池の電圧を平坦にす
ることができ、エネルギー密度を大きくすることができ
るので好ましい。更に黒鉛材料のなかでも、黒鉛粒子の
表面に非晶質炭素層を有する黒鉛材料は、電解液との副
反応が少なく、ラミネート体によって封止された電池の
ように、内圧に対して弱い形状の電池の場合には特に好
ましい。

【００２８】上述の炭素材料をリチウムイオン二次電池
用負極層に用いる場合には、炭素材料（好ましくは、粒
子状の材料）と結着材とを混合して形成することができ
る。この際、導電性を向上するために導電材を混合する
ことも可能である。ここで使用されうる結着材には、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
フッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン系ポリマー、合成ゴム類等を用いること
ができるがこれに限定されるものではない。

【００２９】炭素材料と結着材との混合比は、重量比で
９９：１〜７０：３０とすることができる。結着材の重
量比が７０：３０より大きくなると、電極の内部抵抗あ
るいは分極等が大きくなり、放電容量が低くなるため実
用的なリチウム二次電池を作製することが困難となる。
また、結着材の重量比が９９：１より小さくなると、炭
素材料自身あるいは炭素材料と集電体との結着能力が十
分でなくなり、活物質の脱落や機械的強度の低下により
電池の作製上困難である。

【００３０】負極層は、一般的に、上記活物質、溶媒に
溶解あるいは分散させた結着材、必要に応じて導電材と
を混合してスラリーを作製し、集電体に塗布、あるいは
充填することによって作製する。この場合、結着性を向
上させるため及び結着材の溶剤を除去するために、溶剤
の沸点以上でかつ結着材の融点前後の温度で真空中、不
活性ガス雰囲気中あるいは空気中で熱処理を行うのが好
ましい。

【００３１】集電体としては、銅、ニッケル等がある。
形状は、箔の他、フィルム、シート、ネット、パンチさ
れたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の成形体
等が用いられる。集電体の厚みは特に限定されないが、
強度、導電性、電池を作製した場合のエネルギー密度の
観点から１μｍ〜１ｍｍが好ましく、更に好ましくは１
〜１００μｍである。導電材には、特に限定はされない
が、カーボンブラック（アセチレンブラック、サーマル
ブラック、チャンネルブラック等）等の炭素類や、金属
粉末等を用いることができる。

【００３２】電解質層は特に限定されないが、例えば有
機電解液（電解質塩と有機溶媒から成り立っている）、
高分子固体電解質、無機固体電解質、溶融塩等を用いる
ことができ、この中でも高分子固体電解質を好適に用い
ることができる。高分子固体電解質には、電解質と電解
質の解離を行う高分子から構成された物質、高分子にイ
オン解離基を持たせた物質等が使用できる。電解質の解
離を行う高分子として、例えば、ポリエチレンオキサイ
ド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、ポリプロピ
レンオキサイド誘導体、該誘導体を含むポリマー、リン
酸エステルポリマー等がある。また、この高分子固体電
解質には、上記以外に以下で説明するいわゆるゲル電解
質も含まれる。

【００３３】ゲル電解質は、高分子に、電解質塩と有機
溶媒を加えたゲル状の固体電解質のことを意味する。こ
のゲル電荷質は、液漏れの心配のない固体電解質の特徴
と、液体に近いイオン伝導性を併せ持ち、非常に有望で
ある。ゲル電解質の骨格を形成するための有機化合物
は、電解質の溶媒溶液と親和性があり、重合可能な官能
基を有する化合物であれば、特に制限はない。例えばポ
リエーテル構造及び不飽和二重結合基を有する化合物
や、オリゴエステルアクリレート、ポリエステル、ポリ
イミン、ポリチオエーテル、ポリサルファン等の単独も
しくは二種以上の併用が挙げられる。なお、溶媒との親
和性からポリエーテル構造及び不飽和二重結合基を有す
る化合物が好ましい。

【００３４】ポリエーテル構造単位としては、例えばエ
チレンオキシド、プロピレンオキシド、ブチレンオキシ
ド、グリシジルエーテル類等が挙げられ、これらの単独
又は二種以上の組み合わせが好適に用いられる。また、
二種以上の組み合わせの場合、その形態はブロック、ラ
ンダムを問わず適宜選択できる。更に、不飽和二重結合
基としては、例えばアリル、メタリル、ビニル、アクロ
イル、メタロイル基等が挙げられる。

【００３５】また、ゲル電解質に用いる有機溶媒として
は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）とエチレンカーボ
ネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート等の環状カーボ
ネート類と、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、ジプロピルカーボネ
ート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン、γ
−バレロラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラ
ン、２−メチルテトラヒドロフラン等のフラン等、ジエ
チルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジ
エトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジオキサン
等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、
メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸
メチル等が挙げられ、これらを用いることができる。

【００３６】電解質塩として、過塩素酸リチウム（Ｌｉ
ＣｌＯ₄）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）、リンフ
ッ化リチウム（ＬｉＰＦ₆）、６フッ化砒酸リチウム
（ＬｉＡｓＦ₆）、６フッ化アンチモン酸リチウム（Ｌ
ｉＳｂＦ₆）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム
（ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉ）、トリフルオロ酢酸リチウム（ＣＦ
₃ＣＯＯＬｉ）、トリフルオロメタンスルホン酸イミド
リチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂）等のリチウム塩が
挙げられ、これらの１種以上を混合して用いることがで
きる。

【００３７】ゲル電解質は、前記で選ばれた溶媒に電解
質塩を溶解することによって電解液を調製し、上記有機
化合物と混合し、重合させることによって得られる。重
合方法は、熱重合、光重合、放射線重合等が挙げられ
る。熱重合開始剤、光重合開始剤は当業者において公知
のものを使用できる。また重合開始剤の量は、組成等に
よって適宜選択できる。

【００３８】

【実施例】以下、本発明の詳細を実施例により説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。なお、図
面は説明のために厚さを誇張して表現している部分もあ
り、それぞれの厚みの関係は図面に拘束されるものでは
ない。

【００３９】実施例１・正極層の作製正極活物質にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）を使
用した。結着材であるポリフッ化ビニリデンを、一旦乳
鉢で溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに溶かして
結着材溶液を得た。上記正極活物質とアセチレンブラッ
クとを混合し、上記溶液に分散させ、ペーストを作製し
た。

【００４０】このようにして得られたペーストをアルミ
ニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、これを６０℃
で仮乾燥、１５０℃で熱処理後プレスした。正極層の塗
工部６５×６５ｍｍとし、無塗工部がタブの形状となる
ように集電体を打ち抜いた。更に水分除去のために１８
０℃で減圧乾燥したものを正極層として用いた。塗布密
度は３．０ｇ／ｃｍ³、正極層総厚は１４０μｍであっ
た。また、同形状、同サイズで片面にのみ塗布されてい
る正極層も同様に作成した。

【００４１】・負極層の作製負極活物質に人造黒鉛ＭＣＭＢ（粒径１２μｍ、ｄ（０
０２）＝０．３３７ｎｍ、Ｒ値＝０．４）を、結着材で
あるポリフッ化ビニリデンを乳鉢で溶剤であるＮ−メチ
ル−２−ピロリドンに溶かした溶液に分散させ、ペース
ト状にしたものを、銅箔の両面に塗布し、これを６０℃
で仮乾燥、１５０℃で熱処理後プレスした。負極層の塗
工部６４×６４ｍｍとし、無塗工部がタブの形状となる
ようにプレス体を打ち抜いた。更に水分除去のために２
００℃で真空乾燥したものを負極層として用いた。塗布
密度は１．５ｇ／ｃｍ³、負極層の厚みは１３０μｍで
あった。

【００４２】・電池素子の作製１ＭのＬｉＰＦ₆を溶解したエチレンカーボネート（以
下ＥＣ）とジエチルカーボネート（以下ＤＥＣ）の1：1
（体積比）の溶媒５０ｇに、ポリエチレンオキサイド・
ポリプロピレンオキシドとジアクリレートとの共重合体
（分子量２０００）１０ｇを溶解し、重合開始剤を０．
０６ｇ加えた。

【００４３】この溶液をポリプロピレン製の不織布（厚
さ１６μｍ）に含浸させ、ガラス板に夾み、紫外線を照
射することによりゲル化させ、ゲル電解質層を得た。正
極層、負極層は、上記溶液を各層に含浸し、ガラス板に
挟み、紫外線を照射することによりゲル化させ、ゲル電
解質複合電極とした。このようにして得られた電極及び
電解質層を用い、負極層２枚、正極層３枚（最外層は正
極層の片面塗工電極）、電解質層４枚を積層し、電池素
子を作製した。

【００４４】・ラミネート体及び電池の作製金属層が厚い側のラミネート体として、厚み０．８ｍｍ
のアルミ合金の板に接着層として、厚み５０μｍの変性
ポリプロピレンフィルムを貼り付けたものを準備し、大
きさを７０×７０ｍｍとした。一方、薄い側のラミネー
ト体として、厚み８０μｍのアルミ箔に接着層として４
０μｍの変性ポリプロピレン、表面保護層として３０μ
ｍのＰＥＴフィルムを貼り付けたものを準備した。これ
らのラミネート体に、上記電池素子を挟み、全体を減圧
にし、ラミネート体の周縁部分を熱融着によって封止し
て、薄型電池を作製した。

【００４５】得られた電池を充電終止電圧４．１Ｖ、６
０ｍＡ電流値にてＣＣ−ＣＶ充電をおこなった。充電終
止条件は電流値が減衰して設定電流の５％となった時点
を充電終止とした。放電は６０ｍＡにて低電流放電を行
い、放電終止電圧は２．７５Ｖとした。測定の結果、設
定電流値の容量は３３０ｍＡｈであった。同じ電池を５
個作製し、５Ａの電流を流し続け、過充電試験を行っ
た。すべての電池がラミネート体を構成する金属層が薄
い面方向に膨れ、そのまま電流を流し続けた結果、すべ
てラミネート体を構成する金属層が薄い面方向に内容物
が噴出した。

【００４６】比較例１実施例１における厚い側のラミネート体を、金属層が薄
い側のラミネート体に変更した以外は実施例１と同様に
電池を作製した。得られた電池は３３０ｍＡｈの容量で
あった。同じ電池を５個作製し、５Ａの電流を流し続
け、過充電試験を行った。すべての電池が表、裏とも均
等に膨れ、そのまま電流を流し続けた結果、３つと２つ
の割合で異なる面方向に内容物が噴出した。

【００４７】実施例２実施例１に記載の通り、正極層６、負極層８及び電解質
層７を作製し、負極層３枚、正極層４枚を積層して電池
素子を作製した（図２参照）。０．８ｍｍのアルミ合金
を筐体の形状にプレス加工したものを、厚い側の金属層
とした以外は実施例１と同様に電池を作製した（図１参
照）。作製した電池は筐体と一体化されている。筐体と
電池を積層した総厚みは２ｍｍであり、放電容量は４８
０ｍＡｈであった。図１中、１は薄い側の金属層、２及
び４は接着層、３は電池素子、５は筐体を意味する。図
２は、図１の電池素子３のＡ部に対応している。

【００４８】比較例２比較例１と同様に電池を作製した電池を実施例２に用い
たアルミ合金と同じ形状の筐体に両面テープ（接着層）
によって貼り付けた（図３参照）。両面テープの厚みが
約９０μｍあり、全体の厚みは、実施例２とほぼ同じ
１．９ｍｍであった。得られた電池の容量は３３０ｍＡ
ｈであった。図３中、９は電池素子、１０は金属層、１
１及び１２は接着層、１３は筐体を意味する。

【００４９】これらの実施例と比較例からわかるよう
に、薄型の電池においては、電池缶に比べ厚みを薄くす
ることが可能なラミネート体を用いたとしても、そのラ
ミネート体の占める割合が大きい。更に機器の筐体に貼
り付けた場合、両面テープ等の更なる接着層が必要とな
り、その分の厚みを考慮することが必要となるため、結
局、電池素子一組分程度の厚みが無駄になってしまう。
その無駄は非常に大きく、上記実施例と比較例では同じ
厚みであっても電池容量は約１．５倍異なることとな
る。従って、積層枚数が限られている薄型電池では、機
器への実装厚みを同じにすることを考えた場合、電池容
量が大きく異なることは明らかである。

【００５０】更に、上記実施例、比較例ではＭＤサイズ
の電池で比較しているが、これがパソコンサイズのＢ
５、Ａ４サイズになると電池容量の大きさはかなり差が
出てくることになる。なお、今回は全体の厚みが同じに
なるように電池を設計したが、同じ容量の電池となるよ
うに設計した場合は全体の厚みを薄くできることは言う
までもない。

【００５１】

【発明の効果】厳しく薄型化が要求される中で、薄型機
器の電源として、ラミネート体の厚みを電池素子に置き
換えることによって、大きくエネルギー密度が向上し、
ひいては薄型の携帯機器の使用時間を大幅に延ばすこと
が可能となる。また、同じ電池容量で十分な場合は、電
池を含めた機器の厚みを薄くできる。また、異常時にお
いても、内容物の噴出方向が特定されているので、ユー
ザーに対する安全性があがる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄型二次電池の概略断面図である。

【図２】本発明の薄型二次電池の電池素子の概略断面図
である。

【図３】従来の薄型二次電池の概略断面図である。

【符号の説明】

１薄い側の金属層２、４、１１、１２接着層３、９電池素子５、１３筐体６正極層７電解質層８負極層１０金属層

フロントページの続き (72)発明者見立武仁大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者松村浩至大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者鈴江秀雄大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内 (72)発明者浅井重美大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号シャープ株式会社内Ｆターム(参考） 5H011 AA03 AA06 CC02 CC06 CC10 DD03 DD14 GG01 GG08 HH02 KK01 5H029 AJ03 AJ12 AK02 AK03 AL06 AL07 AL08 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 CJ03 DJ02 DJ14 EJ01 HJ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極層、電解質層、負極層が積層された
電池素子と、電池素子の表裏面を封止するラミネート体
を備え、ラミネート体が、電池素子側から少なくとも接
着層と金属層との積層体からなり、電池素子の表面側の
金属層と裏面側の金属層は、その強度、厚さ又はそれら
両方が異なることを特徴とする薄型二次電池。
【請求項２】厚い金属層が、凹形状を有し、電池素子
が、凹形状の内側に配設されていることを特徴とする請
求項１に記載の薄型二次電池。
【請求項３】厚い金属層が、アルミ合金、マグネシウ
ム合金から選ばれる金属からなることを特徴とする請求
項１又は２に記載の薄型二次電池。
【請求項４】厚い金属層が、圧延された板材をプレス
成形することによって得られたものであることを特徴と
する請求項１〜３のいずれか１つに記載の薄型二次電
池。
【請求項５】厚い金属層が、電子機器の筐体を兼ねる
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の
薄型二次電池。
【請求項６】電解質層が、固体電解質であることを特
徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の薄型二次
電池。
【請求項７】電池素子が、２ｍｍ以下の総厚みである
ことを特徴とする請求項１〜６のいずか１つに記載の薄
型二次電池。