JP2002252036A - リチウムイオンポリマー二次電池 - Google Patents

リチウムイオンポリマー二次電池

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JP2002252036A JP2001048383A JP2001048383A JP2002252036A JP 2002252036 A JP2002252036 A JP 2002252036A JP 2001048383 A JP2001048383 A JP 2001048383A JP 2001048383 A JP2001048383 A JP 2001048383A JP 2002252036 A JP2002252036 A JP 2002252036A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フレキシブル性を確保しつつ端子接合部にお
ける抵抗を低減する。 【解決手段】複数の正極集電体箔１２と複数の負極集電
体箔１５とがポリマー電解質層１７を介して積層され、
複数の正極集電体箔の一方の端部１２ｂ及び複数の負極
集電体箔１５の他方の端部１５ａがそれぞれ積層され、
正極端子２３の一端が複数の正極集電体箔の積層された
全ての一方の端部の間に挿入されかつ挿入状態で挿入方
向と交差する方向に所定の間隔ｔをあけて複数個所超音
波溶接することにより正極端子２３の一端が複数の正極
集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続され、負
極端子２１の一端が複数の負極集電体箔の積層された全
ての他方の端部１５ａの間に挿入されかつ挿入状態で挿
入方向と交差する方向に所定の間隔ｔをあけて複数個所
超音波溶接することにより負極端子２１の一端が複数の
負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａに接続され
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、ポリマー電解質層
を介して正極活物質と負極活物質を積層したリチウムイ
オンポリマー二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、ビデオカメラやノート型パソコン
等のポータブル機器の普及によって薄くてある程度フレ
キシブルな電池に対する需要が高まっている。この薄型
の電池として、正極シートと負極シートを積層して形成
されたリチウムイオンポリマー二次電池が知られてい
る。この正極シートは、正極集電体箔の表面に活物質を
塗布することにより作られ、負極シートは負極集電体箔
の表面に活物質を塗布することにより作られる。正極シ
ートの活物質と負極シートの活物質の間にはポリマー電
解質層が介装される。この電池では、それぞれの活物質
における電位差を電流として取出すための正極端子及び
負極端子が正極集電体箔及び負極集電体箔に設けられ、
このように積層された積層体をパッケージで密閉するこ
とによりリチウムイオンポリマー二次電池が作成され
る。このリチウムイオンポリマー二次電池ではパッケー
ジから引出された正極端子及び負極端子を電池の端子と
して使用することにより所望の電気が得られるようにな
っている。
【０００３】また、近年ではリチウムイオンポリマー二
次電池の放電容量を増大させる傾向にあり、複数枚の正
極シート及び複数枚の負極シートを用いて積層し、その
放電容量を増大させたり、単一の正極シート及び単一の
負極シートの面積を拡大させ、拡大した正極シート及び
負極シートを所望の大きさに折畳むことによりその放電
容量を拡大している。一方、正極シート及び負極シート
を複数枚用いるか或いは折り畳んで放電容量を拡大する
ことに伴い、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔
及び負極集電体箔の端部を互いに接続させて正極端子及
び負極端子を接続することが必要である。この接続手段
として、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔及び
負極集電体箔の端部を分離して束ね、端子を兼ねる導電
体でこの束ねた端部を挟み、束ねられた端部と導電体を
溶接してその導電体を通じて電気を取り出すようにした
二次電池が提案されている（特開平７−２６３０２
９）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、束ねられた正
極集電体箔又は負極集電体箔の全ての端部と導電体とを
溶接によって接合したときには、その接合部分における
機械的強度が溶接により高まり、電池のフレキシブル性
が失われる不具合がある。特に棒状の金属片からなる導
電体を用いた場合にはその接合部分における可撓性か完
全に失われる欠点がある。逆に、比較的可撓性を有する
導電体で挟み、その導電体と束ねられた端部を部分的に
溶接したときには、電池のフレキシブル性を保つことは
できるけれども、電池を湾曲させることにより溶接され
た部分以外の端部と外側から挟んだ導電体との間に隙間
が生じ、その部分における導電性が失われ、結果として
抵抗値が増加して十分な電力を得られない問題がある。
本発明の目的は、フレキシブル性を確保しつつ端子接合
部における抵抗を低減し得るリチウムイオンポリマー二
次電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
図１及び図２に示すように、複数の正極集電体箔１２の
各表面に正極活物質１３が塗布され、複数の負極集電体
箔１５の各表面に負極活物質１６が塗布され、複数の正
極集電体箔１２と複数の負極集電体箔１５とが正極活物
質１３と負極活物質１６との間にそれぞれポリマー電解
質層１７を介して積層され、負極集電体箔１５の一方の
端部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２の全て
の一方の端部１２ｂにシート状の正極端子２３の一端が
接続され、正極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突
出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５
ａにシート状の負極端子２１の一端が接続され、正極端
子２３の他端及び負極端子２１の他端を表出するように
正極集電体箔１２と負極集電体箔１５との積層体がパッ
ケージ２６により密閉されたリチウムイオンポリマー二
次電池の改良である。
【０００６】その特徴ある構成は、複数の正極集電体箔
１２の全ての一方の端部１２ｂ及び複数の負極集電体箔
１５の全ての他方の端部１５ａがそれぞれ積層され、正
極端子２３の一端が複数の正極集電体箔１２の積層され
た全ての一方の端部１２ｂの間に挿入されかつ挿入状態
で挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔをあけて複数
個所超音波溶接することにより正極端子２３の一端が複
数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続
され、負極端子２１の一端が複数の負極集電体箔１５の
積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入されかつ
挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔをあ
けて複数個所超音波溶接することにより負極端子２１の
一端が複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５
ａに接続されたところにある。
【０００７】この請求項１に係る発明では、複数の正極
集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂ及び複数の負極
集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａをそれぞれ積層
して、正極端子２３及び負極端子２１を接続するが、そ
の接続は、所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接す
ることにより行われるので、積層された端部１２ａ，１
５ｂの全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度
の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池１０
が従来から有するフレキシブル性を確保することができ
る。また、積層された端部１２ａ，１５ｂの全ての部分
を超音波溶接すると、正極及び負極集電体箔１２，１５
に過剰な振動負担が加わり、正極及び負極集電体箔１
２，１５がその振動負担により破損するおそれがある
が、所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接すること
によりその振動負担は分散して減少するので、正極及び
負極集電体箔１２，１５が超音波溶接に伴う振動負担に
より破損することを防止することもできる。
【０００８】更に、正極端子２３の一端は複数の正極集
電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に
挿入され、負極端子２１の一端は複数の負極集電体箔１
５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入され
るので、二次電池１０を繰り返し湾曲させても、正極端
子２３とその正極端子２３を挟む正極集電体箔１２の間
に、又は負極端子２１とその負極端子２１を挟む負極集
電体箔１５の間に隙間が生じることはなく、その接触部
分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗
を十分に低減することができる。
【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明であって、正極端子２３及び負極端子２１がそれぞれ
エキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートであ
るリチウムイオンポリマー二次電池である。この請求項
２に係る発明では、端子２１，２３自体の可撓性が確保
することによりシート状の二次電池１０のフレキシブル
性を確実に確保するとともに、パッケージ２６との密着
性を向上させてそのパッケージ２６による二次電池の密
封性を確保することができる。
【００１０】請求項３に係る発明は、請求項１又は２に
係る発明であって、正極集電体箔１２の材質又は負極集
電体箔１５の材質と同一材質であって０．０５〜０．５
ｍｍの厚さを有しかつ１回当たりの超音波溶接の面積よ
り広い面積を有する補強箔又は補強薄板２２，２４が正
極集電体箔１２又は負極集電体箔１５のいずれか一方又
は双方の端部の積層外面に配置され、補強箔又は補強薄
板２２，２４を介して超音波溶接されたリチウムイオン
ポリマー二次電池である。この請求項３に係る発明で
は、補強箔又は補強薄板２２，２４を配置することによ
り、二次電池１０を湾曲させた場合の、外側における正
極集電体箔１２及び負極集電体箔１５の溶接箇所におけ
る亀裂等の破損を防止でき、二次電池１０の信頼性を向
上させることができる。
【００１１】補強箔又は補強薄板２２，２４は、正極集
電体箔１２又は負極集電体箔１５のいずれか一方又は双
方の端部の一方の積層外面にのみ配置しても良く、その
端部の双方の積層外面に配置しても良い。但し、端部の
一方の積層外面にのみ補強箔又は補強薄板２２，２４を
配置する場合には、超音波溶接装置における振動子に接
触する側の積層外面に配置する必要がある。振動子に接
触して振動することに起因する正極集電体箔１２又は負
極集電体箔１５における端部の破損を補強箔又は補強薄
板２２，２４により防止できるからである。ここで、補
強薄板２２，２４の厚さが０．０５ｍｍ未満であると溶
接時に補強薄板が破壊されるおそれがあり、その厚さが
０．５ｍｍを越えると溶接不良が発生するおそれがあ
る。なお、補強薄板２２，２４の更に好ましい厚さは
０．１〜０．３ｍｍである。
【００１２】請求項４に係る発明は、請求項１ないし３
いずれかに係る発明であって、１回当たりの超音波溶接
の面積が５〜２００ｍｍ2であり、超音波溶接の所定の
間隔ｔが１〜１０ｍｍであるリチウムイオンポリマー二
次電池である。この請求項４に係る発明では、超音波溶
接の面積を５〜２００ｍｍ2とすることにより溶接強度
を確保するとともに、所定の間隔を１〜１０ｍｍとする
ことによりシート状の二次電池１０のフレキシブル性を
確実に確保することができる。ここで、超音波溶接の面
積が５ｍｍ2未満であると十分な接合強度が得られず、
その面積が２００ｍｍ2を越えると正極集電体箔１２又
は負極集電体箔１５が破損するおそれがある。なお、超
音波溶接の面積の更に好ましい面積は５０〜１００ｍｍ
2である。また、超音波溶接の所定の間隔ｔが１ｍｍ未
満であると溶接時に既に溶接された隣接する溶接箇所が
破損するおそれがあり、その間隔ｔが１０ｍｍを越える
と溶接総面積の減少を来して溶接箇所における抵抗値を
増加させる不具合がある。なお、この間隔ｔの更に好ま
しい範囲は３〜７ｍｍである。
【００１３】請求項５に係る発明は、請求項１ないし４
いずれかに係る発明であって、超音波溶接の周波数が１
０〜６０ｋＨｚであり、超音波溶接の出力が０．２〜５
０ｋＷであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項５に係る発明では、積層された一方の端部１
２ｂ及び積層された他方の端部１５ａに、最も適正な条
件で正極端子２３及び負極端子２１を超音波溶着させる
ことができ、リチウムイオンポリマー二次電池の製作を
比較的容易にする。ここで、超音波溶接の周波数が１０
ｋＨｚ未満であるか又は超音波溶接の出力が０．２ｋＷ
未満であるとであると溶接不良を生じさせる不具合があ
り、超音波溶接の周波数が６０ｋＨｚを越えるか又は超
音波溶接の出力が５０ｋＷを越えると溶接装置における
振動子を破損させる不具合がある。なお、超音波溶接の
周波数の更に好ましい範囲は２０〜４０ｋＨｚであり、
超音波溶接の出力の更に好ましい範囲は０．５〜３ｋＷ
である。
【００１４】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面に
基づいて詳しく説明する。図２及び図３に示すように、
リチウムイオンポリマー二次電池１０は、正極シート１
１と負極シート１４との間にポリマー電解質層１７を介
装し、その正極シート１１及び負極シート１４を積層し
たものである。正極シート１１は正極集電体箔１２の表
面に正極活物質１３が塗布されたものであり、負極シー
ト１４は負極集電体箔１５の表面に負極活物質１６が塗
布されたものである。また、ポリマー電解質層１７は正
極集電体箔１２に塗布形成された正極活物質１３と負極
集電体箔１５の表面に塗布形成された負極活物質１６と
の間に介装される。このリチウムイオンポリマー二次電
池１０は、放電容量を拡大するために帯状の負極集電体
箔１５を用い、その帯状の負極集電体箔１５は負極活物
質１６の表面にポリマー電解質層１７を有した状態で折
畳まれる。なお、この実施の形態における負極集電体箔
１５はＣｕ箔であり、負極活物質１６にはグラファイト
系の活物質が使用される。
【００１５】図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、負極
活物質１６の負極集電体箔１５の表面への具体的な形成
手順は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリー
を帯状の負極集電体箔１５の上面にドクターブレード法
により塗布して乾燥することにより行われる。一方、負
極活物質１６は他方の側部１５ｂを除いて表面である図
における負極集電体箔１５の上面に形成され、ポリマー
電解質層１７はその負極活物質１６の上面に電解質スラ
リーを塗布乾燥することにより作られる。ポリマー電解
質層１７はこの負極活物質１６を被覆する面積を有する
ように形成される。具体的には、図７（ｃ）に示すよう
に、電解質スラリーを負極活物質１６を覆うように塗布
し、その後乾燥することにより負極活物質１６を被覆す
る面積に形成される。
【００１６】図３に戻って、リチウムイオンポリマー二
次電池１０は、折畳まれた負極シート１４の折目を除く
ポリマー電解質層１７の間にそれぞれ折畳み面積に相応
した面積を有する複数の正極シート１１が挟持される。
挟持される正極シート１１の正極活物質１３の表面にも
ポリマー電解質層１７が形成される、この実施の形態に
おける正極集電体箔１２はＡｌ箔であり、正極活物質１
３には例えばＬｉＣｏＯ2が使用される。
【００１７】具体的な正極シート１１の作製手順は、図
６（ａ）及び（ｂ）に示すように、活物質を溶液に分散
混合したスラリーをドクターブレード法により塗布して
乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状のＡｌ
箔１８の上面に先ず正極活物質１３を形成する。正極活
物質１３はＡｌ箔１８の一方の側部を除いて形成され、
ポリマー電解質層１７はこの正極活物質１３を被覆する
面積を有するように形成される。具体的には、図６
（ｃ）に示すように、電解質スラリーは正極活物質１３
を覆うように塗布し、その後乾燥することにより正極活
物質１３を被覆する面積に形成される。その後図６
（ｄ）に示すように、正極活物質１３及びポリマー電解
質層１７を有する帯状のＡｌ箔１８は、その正極活物質
１３及びポリマー電解質層１７とともに負極シート１４
の折畳み面積に相応した面積を有するように切断され
る。これにより、正極集電体箔１２の表面に正極活物質
１３が形成され、その正極活物質１３表面にポリマー電
解質層１７を有する所定の面積の正極シート１１が複数
枚作られる。
【００１８】次いで図５に示すように、ポリマー電解質
層１７を間に介装して正極シート１１及び負極シート１
４が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即
ち、負極シート１４に折目の間隔に相応する所定のピッ
チで複数の正極シート１１を配置し、その状態で所定の
温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のロ
ーラ１９，１９間に図の実線矢印に示すように通過さ
せ、ポリマー電解質層１７を介装した状態で正極シート
１１及び負極シート１４を熱圧着する。複数の正極シー
ト１１の負極シート１４上への配置は、複数の正極集電
体箔１２の一方の端部１２ｂがその帯状の負極集電体箔
１５の一方の端部１５ｂから突出し、帯状の負極集電体
箔１５の他方の端部１５ａが複数の正極集電体箔１２の
他方の端部１２ａから突出し、するように、またそれぞ
れの正極シート１１が負極シート１４の折目に相当する
部分をあけて配置される。
【００１９】図４に示すように、このように正極シート
１１が積層された負極シート１４の折畳みは、正極シー
ト１１が配置されていない負極シート１４の折目を交互
に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、
複数の正極集電体箔１２の一方の端部１２ｂは帯状の負
極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出し、帯状の
負極集電体箔１５の他方の端部１５ａは複数の正極集電
体箔１２の他方の端部１２ａから突出した状態で積層さ
れる。図３に示すように、このように折畳まれた負極シ
ート１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間には、
それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極
シート１１が挟持される。そして、負極集電体箔１５の
一方の端部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２
の全ての一方の端部１２ｂにはシート状の正極端子２３
の一端が接続され、正極集電体箔１２の他方の端部１２
ａから突出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の
端部１５ａにはシート状の負極端子２１の一端が接続さ
れる。この実施の形態における正極端子２３及び負極端
子２１にはそれぞれ可撓性を有するエキスパンデッドメ
タル又は穿孔された金属シートが用いられる。
【００２０】図１、図２及び図４に示すように、複数の
正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂは積層さ
れ、正極端子２３の一端は複数の正極集電体箔１２の積
層された全ての一方の端部１２ｂの間に挿入される。そ
して、正極端子２３の一端が挿入された状態で、その挿
入方向と交差する方向に所定の間隔ｔ（図１）をあけて
複数個所超音波溶接がなされ、正極端子２３の一端は複
数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続
される。この超音波溶接に際して正極集電体箔１２の材
質と同一材質であるＡｌからなる厚さが０．０５〜０．
５ｍｍの補強箔又は補強薄板２４が、正極集電体箔１２
の積層された一方の端部１２ｂの積層外面にそれぞれ配
置され、その補強箔又は補強薄板２４を介して超音波溶
接がなされる。
【００２１】一方、複数の負極集電体箔１５の全ての他
方の端部１５ａは積層され、負極端子２１の一端が複数
の負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部１５
ａの間に挿入される。そして、負極端子２１の挿入状態
でその挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔ（図１）
をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子の
一端が複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５
ａに接続される。この超音波溶接に際して、負極集電体
箔１５の材質と同一材質であるＣｕであって厚さが０．
０５〜０．５ｍｍの補強箔又は補強薄板２２が負極集電
体箔１５の積層された全ての他方の端部の積層外面にそ
れぞれ配置され、補強箔又は補強薄板２２を介して超音
波溶接がなされる。
【００２２】この実施の形態における超音波溶接は、そ
の周波数が１０〜６０ｋＨｚの範囲内であり、超音波溶
接の出力は０．２〜５０ｋＷの範囲内で行われ、１回当
たりの超音波溶接の面積が５〜２００ｍｍ2になるよう
に調整される。そして、超音波溶接の所定の間隔は１〜
１０ｍｍの範囲内で調整される。超音波溶接の際に積層
外面に配置される補強箔又は補強薄板２２，２４は、１
回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有するよう
に作られ、溶接時における正極集電体箔１２及び負極集
電体箔１５のそれぞれに過剰な負荷が加わらないように
される。
【００２３】図２及び図３に示すように、このように折
畳まれた帯状の負極シート１４は複数の正極シート１４
とともにパッケージシート２６で密封される。この実施
の形態におけるパッケージシート２６は変性ポリプロピ
レンがラミネートされたアルミニウム箔が用いられる。
ラミネートされた変性ポリプロピレンを対向させるよう
にして一対のパッケージシート２６で折畳まれた帯状の
負極シート１４を複数の正極シート１１とともに挟み、
真空雰囲気中で重ね合わされたパッケージシート２６の
周囲を熱圧着することにより変性ポリプロピレンが互い
に熱融着して折畳まれた帯状の負極シート１４は複数の
正極シート１４とともにパッケージシート２６で密封さ
れる。
【００２４】密封の際、一対のパッケージシート２６は
正極端子２３の他端及び負極端子２１の他端がそれぞれ
そのパッケージシート２６の外部に表出するようにその
正極端子２３及び負極端子２１を挟み、その状態で一対
のパッケージシート２６の周囲は熱圧着される。この実
施の形態では、正極端子２３及び負極端子２１がそれぞ
れエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートに
より形成されているので、パッケージシート２６の周囲
を熱圧着すると、アルミニウム箔にラミネートされた変
性ポリプロピレンは熱融解してエキスパンデッドメタル
の編み目又は金属シートの穿孔に侵入し、その後変性ポ
リプロピレンが硬化するのでパッケージ２６と正極端子
２３及び負極端子２１の密着性は確保され、そのパッケ
ージ２６による二次電池の密封を確実に行われる。
【００２５】このように構成されたリチウムイオンポリ
マー二次電池１０では、パッケージシート２６から引出
された正極及び負極端子２１，２３の他端を電池の端子
として使用することにより所望の電気を得ることができ
る。ここで、複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端
部１２ｂ及び複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端
部１５ａをそれぞれ積層して、正極端子２３及び負極端
子２１を接続するが、その接続は、所定の間隔ｔをあけ
て複数個所超音波溶接することにより行われるので、積
層された端部の全ての部分を接合する場合に比較して機
械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次
電池１０が従来から有するフレキシブル性を確保するこ
とができる。
【００２６】また、正極端子２３の一端は複数の正極集
電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に
挿入され、負極端子２１の一端は複数の負極集電体箔１
５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入され
るので、二次電池１０を繰り返し湾曲させても、正極端
子２３とその正極端子２３を挟む正極集電体箔１２の間
に、又は負極端子２１とその負極端子２１を挟む負極集
電体箔１５の間に隙間が生じることはなく、その接触部
分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗
を十分に低減することができる。
【００２７】更に、超音波溶接に際して、正極集電体箔
１２の積層された一方の端部１２ｂの積層外面に補強箔
又は補強薄板２４を配置し、負極集電体箔１５の積層さ
れた他方の端部１５ａの積層外面に補強箔又は補強薄板
２２を配置したので、二次電池１０を湾曲させた場合
の、外側における正極集電体箔１２及び負極集電体箔１
５の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電
池１０の信頼性を向上させることができる。
【００２８】なお、上述した実施の形態では、所定のピ
ッチで複数の正極シート１１が熱圧着された帯状の負極
シート１４を、正極シート１１が配置されていない折目
で交互に折曲げたが、正極シートと同形同大の複数の負
極シートを正極シートと同じ数用意し、正極活物質と負
極活物質との間にそれぞれポリマー電解質層を介在さ
せ、それらのシートを構成する複数の正極集電体箔と複
数の負極集電体箔とを積層したものであっても良い。
【００２９】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 ＜実施例１＞先ず複数枚の正極シート１１を作製した。
即ち、ＬｉＣｏＯ2粉末７０ｇと黒鉛粉末（商品名；ケ
ッチェンブラック）４ｇを、ポリフッ化ビニリデンのＮ
−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製
した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体（エルフアトケム製、Ｋｙｎａｒ２８１
０；ヘキサフルオロプロピレン１２ｗｔ％含有品）４０
ｇをジメチルカーボネート２００ｇに６０℃で溶解し、
更に電解液８０ｇを撹拌混合して電解質スラリーを作製
した。次に、幅１０ｃｍ長さが１ｍのＡｌ箔の上面に、
活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法に
より塗布及び乾燥し、更にその正極活物質１３を覆うよ
うに電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して正極
活物質１３及びポリマー電解質層１７が形成された帯状
のＡｌ箔をその正極活物質１３及びポリマー電解質層１
７とともに切断して幅が１０ｃｍ長さが１０ｃｍの１０
枚の正極シート１１を得た。
【００３０】次に帯状の負極シート１４を作製した。即
ち、燐片状天然黒鉛粉末５０ｇを、ポリフッ化ビニリデ
ンのＮ−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリー
を幅１０ｃｍ長さが１ｍのＣｕ箔の上面にドクターブレ
ード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラ
リーを更にその正極活物質１３を覆うように塗布及び乾
燥して帯状の負極シート１４を作製した。この帯状の負
極シート１４に折目の間隔に相応する所定のピッチで複
数の正極シート１１を熱圧着して正極シート１１が配置
されていない負極シート１４の折目を交互に折曲げ、幅
１０ｃｍ長さ１０ｃｍの折畳み面積を有する帯状の負極
シート１４のポリマー電解質層１７の間にそれぞれ幅１
０ｃｍ長さ１０ｃｍの１０枚の正極シート１１が挟持さ
れた積層体を獲た。
【００３１】この積層体の負極集電体箔１５の一方の端
部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２の全ての
一方の端部１２ｂを積層し、厚さ０．１ｍｍのニッケル
めっきされた銅線により編まれたエキスパンデッドメタ
ルからなるシート状の正極端子２３の一端をその積層さ
れた一方の端部１２ｂの間に挿入し、挿入状態で挿入方
向と交差する方向に５ｍｍの間隔をあけて５個所超音波
溶接することにより正極端子２３の一端を複数の正極集
電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続した。ま
た、積層体の正負極集電体箔１２の他方の端部１２ａか
ら突出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部
１５ａを積層し、厚さ０．１ｍｍのニッケルめっきされ
た銅線により編まれたエキスパンデッドメタルからなる
シート状の負極端子２１の一端をその積層された他方の
端部１５ａの間に挿入し、挿入状態で挿入方向と交差す
る方向に５ｍｍの間隔をあけて５個所超音波溶接するこ
とにより負極端子２１の一端を複数の負極集電体箔１５
の全ての一方の端部１５ａに接続した。その後正極端子
２３の他端及び負極端子２１の他端を表出するようにパ
ッケージ２６で密閉してリチウムイオンポリマー二次電
池を得た。この電池を実施例１とした。
【００３２】＜比較例１＞実施例１と同一の手順で実施
例１と同一の積層体を得た。この積層体の負極集電体箔
１５の一方の端部１５ｂから突出する複数の正極集電体
箔１２の全ての一方の端部１２ｂを積層し、実施例１と
同一のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対
の正極端子によりその積層された一方の端部１２ｂを挟
み、その状態で一対の正極端子とともに、５０ｍｍの間
隔をあけて２個所超音波溶接することにより正極端子２
３の一端を複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部
１２ｂに接続した。また、積層体の正負極集電体箔１２
の他方の端部１２ａから突出する複数の負極集電体箔１
５の全ての他方の端部１５ａを積層し、実施例１と同一
のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対の負
極端子によりその積層された一方の端部１２ｂを挟み、
その状態で一対の負極端子とともに、５０ｍｍの間隔を
あけて２個所超音波溶接することにより負極端子２１の
一端を複数の負極集電体箔１５の全ての一方の端部１５
ａに接続した。その後正極端子２３の他端及び負極端子
２１の他端が表出するようにパッケージ２６で密閉して
リチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を比
較例１とした。
【００３３】＜比較試験＞実施例１及び比較例１のリチ
ウムイオンポリマー二次電池を曲率半径１５ｃｍになる
まで湾曲させ、その後逆方向に曲率半径１５ｃｍになる
まで湾曲させ、これを１０回繰り返した後、それぞれ３
Ａで放電させた。この時の０．５Ａ放電時の容量に対す
る比を測定した。その結果、実施例１では８０％の放電
容量が確保されたが、比較例１では３０％であった。
【００３４】＜評価＞比較例１では実施例１に比較して
放電容量が低下していることが判る。これは比較例１に
おける端子が積層された正極集電体箔及び負極集電体箔
の端部を挟むように配置され、溶接されているので、電
池を湾曲させたことに起因して溶接された部分以外の集
電体箔の端部と端子との間に隙間が生じ、その部分にお
ける導電性が失われたことに起因しているものと考えら
れる。一方、実施例１では比較例１に比較して放電容量
が高いことが判る。これは実施例１における端子が積層
された束ねられた正極集電体箔及び負極集電体箔の端部
の間に挿入され、挿入状態で溶接されているので、電池
を湾曲させても集電体箔の端部と端子との間に隙間が生
じることはなく、集電体箔の端部と端子との間の導電性
が十分に確保されていることに起因するものと考えられ
る。
【００３５】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、複
数の正極集電体箔の全ての一方の端部及び複数の負極集
電体箔の全ての他方の端部をそれぞれ積層し、所定の間
隔をあけて複数個所超音波溶接することにより正極端子
の一端を複数の正極集電体箔の端部に接続し、所定の間
隔をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子
の一端を複数の負極集電体箔の他方の端部に接続したの
で、積層された端部の全ての部分を接合する場合に比較
して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状
の二次電池が従来から有するフレキシブル性を確保する
ことができる。また、正極端子の一端を複数の正極集電
体箔の積層された全ての一方の端部の間に挿入し、負極
端子の一端を複数の負極集電体箔の積層された全ての他
方の端部の間に挿入したので、二次電池を繰り返し湾曲
させても、正極端子とその正極端子を挟む正極集電体箔
の間に、又は負極端子とその負極端子を挟む負極集電体
箔の間に隙間が生じることはなく、その接触部分におけ
る導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に
低減することができる。
【００３６】また、正極端子及び負極端子をしてそれぞ
れエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートを
用いれば、端子自体の可撓性を確保してシート状の二次
電池のフレキシブル性を確実に確保することができ、正
極集電体箔又は負極集電体箔のいずれか一方又は双方の
全ての一方の端部の積層外面に補強箔又は補強薄板を配
置すれば、二次電池を湾曲させた場合の、外側における
正極集電体箔及び負極集電体箔の溶接箇所における亀裂
等の破損を防止でき、二次電池の信頼性を向上させるこ
ともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次電池を示す斜視図。
【図２】その二次電池を示す図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】その二次電池を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】その二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図５】その負極シートに正極シートが熱圧着される状
態を示す斜視図。
【図６】その正極シートの製造工程を示す図。
【図７】その負極シートの製造工程を示す図。
【符号の説明】
１０ リチウムイオンポリマー二次電池 １２ 正極集電体箔 １２ａ 他方の端部 １２ｂ 一方の端部 １３ 正極活物質 １５ 負極集電体箔 １５ａ 他方の端部 １５ｂ 一方の端部 １６ 負極活物質 １７ ポリマー電解質層 ２１ 負極端子 ２２ 補強箔又は補強薄板 ２３ 正極端子 ２４ 補強箔又は補強薄板 ｔ 所定の間隔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水口 暁夫 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 (72)発明者 樋上 晃裕 埼玉県大宮市北袋町１丁目297番地 三菱 マテリアル株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 5H017 AA03 AS02 BB11 BB14 CC01 CC05 EE01 EE05 HH03 HH04 HH10 5H022 AA09 BB17 CC02 CC12 CC20 EE01 EE04 5H029 AJ00 AJ06 AK03 AL07 AM03 AM07 AM16 BJ04 BJ15 CJ04 CJ05 DJ07 DJ09 EJ01 HJ04 HJ07 HJ16

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数の正極集電体箔(12)の各表面に正極
    活物質(13)が塗布され、複数の負極集電体箔(15)の各表
    面に負極活物質(16)が塗布され、前記複数の正極集電体
    箔(12)と前記複数の負極集電体箔(15)とが前記正極活物
    質(13)と前記負極活物質(16)との間にそれぞれポリマー
    電解質層(17)を介して積層され、前記負極集電体箔(15)
    の一方の端部(15b)から突出する前記複数の正極集電体
    箔(12)の全ての一方の端部(12b)にシート状の正極端子
    (23)の一端が接続され、前記正極集電体箔(12)の他方の
    端部(12a)から突出する前記複数の負極集電体箔(15)の
    全ての他方の端部(15a)にシート状の負極端子(21)の一
    端が接続され、前記正極端子(23)の他端及び前記負極端
    子(21)の他端を表出するように前記正極集電体箔(12)と
    前記負極集電体箔(15)との積層体がパッケージ(26)によ
    り密閉されたリチウムイオンポリマー二次電池におい
    て、 前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)
    及び前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(1
    5a)がそれぞれ積層され、 前記正極端子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)
    の積層された全ての一方の端部(12b)の間に挿入されか
    つ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)
    をあけて複数個所超音波溶接することにより前記正極端
    子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一
    方の端部(12b)に接続され、 前記負極端子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)
    の積層された全ての他方の端部(15a)の間に挿入されか
    つ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)
    をあけて複数個所超音波溶接することにより前記負極端
    子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他
    方の端部(15a)に接続されたことを特徴とするリチウム
    イオンポリマー二次電池。
  2. 【請求項２】 正極端子(23)及び負極端子(21)がそれぞ
    れエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートで
    ある請求項１記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
  3. 【請求項３】 正極集電体箔(12)の材質又は負極集電体
    箔(15)の材質と同一材質であって０．０５〜０．５ｍｍ
    の厚さを有しかつ１回当たりの超音波溶接の面積より広
    い面積を有する補強箔又は補強薄板(22,24)が正極集電
    体箔(12)又は負極集電体箔(15)のいずれか一方又は双方
    の端部の積層外面に配置され、前記補強箔又は補強薄板
    (22,24)を介して超音波溶接された請求項１又は２記載
    のリチウムイオンポリマー二次電池。
  4. 【請求項４】 １回当たりの超音波溶接の面積が５〜２
    ００ｍｍ2であり、超音波溶接の所定の間隔が１〜１０
    ｍｍである請求項１ないし３いずれか記載のリチウムイ
    オンポリマー二次電池。
  5. 【請求項５】 超音波溶接の周波数が１０〜６０ｋＨｚ
    であり、超音波溶接の出力が０．２〜５０ｋＷである請
    求項１ないし４いずれか記載のリチウムイオンポリマー
    二次電池。
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