JP2004087472A

JP2004087472A - 電池

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Publication number: JP2004087472A
Application number: JP2003180161A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Sekiguchi; 関口　　毅; Yoichi Mochizuki; 望月　洋一; Masataka Okushita; 奥下　正隆
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2002-06-25
Filing date: 2003-06-24
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2023-06-24
Also published as: JP4580625B2

Abstract

【課題】金属からなる２枚の外装体を枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池において、金属端子を装着する必要のない、かつ、安定した密封性と接着部および前記外周側端部における金属同士のショート（短絡）の恐れのない電池を提供することである。
【解決手段】金属からなる略同じ大きさの２枚の外装体を前記外装体の外周と略同じ大きさの外周を有する枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池であって、前記金属接着用フィルムが、少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成とし、外装体の外周側端部に樹脂溜りを形成する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明の電池およびその製造方法は、電池の新しい構造、特に、外装体から金属端子を突出させる必要のない電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明における電池とは、化学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する素子を含むもの、例えば、電池、リチウムポリマー電池、燃料電池等や、または、液体、固体セラミック、有機物等の誘電体を含む液体コンデンサ、固体コンデンサ、二重層コンデンサ等の電解型コンデンサを示す。
電池の用途としては、パソコン、携帯端末装置（携帯電話、ＰＤＡ等）、ビデオカメラ、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星等に用いられる。
前記電池の外装体としては、金属をプレス加工して円筒状または直方体状に容器化した金属製缶、あるいは、プラスチックフィルム、金属箔等のラミネートにより得られる複合フィルムからなる積層体を袋状にしたもの（以下、外装体）が用いられていた。
電池の外装体として、次のような問題があった。金属製缶においては、容器外壁がリジッドであるため、電池自体の形状が決められてしまう。そのため、ハード側を電池にあわせる設計をするため、該電池を用いるハードの寸法が電池により決定されてしまい形状の自由度が少なくなる。
そのため、ラミネート材からなる外装体を用いる傾向にある。ラミネート材を外装体として用いた電池は、外装体の材質構成は、電池としての必要な物性、加工性、経済性等から、少なくとも基材層、バリア層、シーラント層と前記各層を接着する接着層からなり、必要に応じて中間層を設けることがある。そして、電池の前記構成の積層体からパウチを形成し、または、少なくとも片面をプレス成形して電池の収納部を形成して電池本体を収納し、パウチタイプまたは、エンボスタイプ（蓋体を被覆して）において、それぞれの周辺部の必要部分をヒートシールにより密封することによって電池とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来からのラミネート材を外装体として用いた電池３０は、図６（ａ）に示すように、外装体３５の端部から金属端子３３を突出させている。該金属端子３３は、図６（ｂ）に示すように、電池本体３１の発電要素３２に正極、負極としてそれぞれ取り付けられており外装体３５の周辺部シールの際には、外装体３５のシール部に金属端子３３を挟持してシールすることになり、電池が大型化して、金属端子３３の厚みが増すと、金属端子３３の両端部に段差が大きくなり、ヒートシールにおいて、完全に密封できないことがあり、例えば、その対策として、図７（ａ）に示すような、溶着装置が提案（特願２００１−２８４２７３）されている。この装置は、図７（ｂ）および図７（ｃ）に示すように金属端子３３に予め端子接着用フィルム３４をヒートシールしておく方法において、金属端子３３をヒーター４１により加熱した状態にして、端子接着用フィルム３４を、先端部に耐熱ゴム４４ｇを備えた圧着ヘッド４３の加圧により熱接着する方法である。なお、図７の符号３３ｍは端子接着用フィルムが接着された金属端子、符号４０は接着フィルムの溶着装置、符号４２は加熱ブロックをそれぞれ示す。
このように、金属端子３３は、その取付けの加工も複雑であり、また、外装体の密封シールにおいても作業が煩雑となる。
そこで、外装体を２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２として電池を形成し、従来の金属端子３３に代わって、前記金属箔を電極とする方法が提案されている。
しかし、２枚の金属箔は、図８（ａ）に示すように、金属接着樹脂からなるフィルム１０’を介在させて熱接着されるが、熱接着の条件によって、図８（ｂ）に示すように、前記フィルム１０’が溶融してシール端部に押出されて、前記金属箔Ｍ１，Ｍ２同士が接触し、ショート（短絡）することがあった〔符号Ｓはショート（短絡）部を示す〕。なお、図８（ｂ）の符号Ｈで示した矢印は加圧加熱方向を示すものである。
また、上記したような金属箔を電極とする電池は、その外周側端部においては、金属箔のＭ１とＭ２の端面に外部の金属等が接触してショート（短絡）することもあった。
本発明の目的は、金属からなる２枚の外装体を枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池において、金属端子を装着する必要のない、かつ、安定した密封性と接着部および前記外周側端部における金属同士のショート（短絡）の恐れのない電池を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、以下の本発明により解決することができる。すなわち、請求項１に記載した本発明は、金属からなる略同じ大きさの２枚の外装体を前記外装体の外周と略同じ大きさの外周を有する枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池であって、前記金属接着用フィルムが、少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成であることを特徴とするものである。
請求項２に記載した本発明は、請求項１記載の電池において、前記電池の外周側端部に樹脂溜りが形成されていることを特徴とするものである。
請求項３に記載した本発明は、請求項２記載の電池において、前記樹脂溜りが金属接着用フィルムの溶融により形成されたものであることを特徴とするものである。
請求項４に記載した本発明は、請求項１記載の電池において、前記耐熱樹脂層が４−メチル−１−ペンテン系樹脂、架橋されたポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂のいずれか一つの樹脂で形成されていることを特徴とするものである。
請求項５に記載した本発明は、請求項１記載の電池において、前記耐熱樹脂層が４−メチル−１−ペンテン系樹脂、架橋されたポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂のいずれか一つの樹脂と他の樹脂とのブレンド樹脂で形成されていることを特徴とするものである。
請求項６に記載した本発明は、請求項１記載の電池において、前記耐熱樹脂層が２軸延伸ポリプロピレンフィルム、２軸延伸ポリエステルフィルム、２軸延伸ポリアミドフィルムのいずれか一つのフィルムで形成されていることを特徴とするものである。
請求項７に記載した本発明は、請求項１記載の電池において、前記金属接着樹脂層が、
（１）不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィン共重合体、
（２）エチレンとアクリル酸またはアクリル酸誘導体との共重合体、
（３）エチレンとメタクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体、
（４）金属イオン架橋されたα・オレフィン重合体またはエチレンとα・オレフィンとの共重合体、
の中から選ばれる樹脂で形成されていることを特徴とするものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、金属からなる略同じ大きさの２枚の外装体を前記外装体の外周と略同じ大きさの外周を有する枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池であって、前記金属接着用フィルムが、少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成であり、２枚の金属を接着する際に、ショート（短絡）を起すことがなく、また、２枚の金属を電極とすることにより外装体から突出する金属端子を設ける必要のない電池である。以下、図面等を利用してさらに詳細に説明する。なお、以下の説明おいて、金属を金属箔として説明するが、本発明における金属とは、箔状ばかりではなく、板状、シート状であってもよい。また、電池の種類により２枚の金属箔はその材質が異なっていても、同じであってもよく、例えば、リチウム電池の場合は、材質の異なる金属箔を正極、負極として用いることができ、正極にはアルミニウム、負極には銅、ニッケル、銅にニッケルメッキしたもの、鉄、ステンレス鋼等が好適である。
【０００６】
図１は、本発明の電池の実施例を説明する図で、（ａ）は、電池の斜視図、（ｂ）は、電池の金属箔と金属接着用フィルムとを説明する斜視図、（ｃ）は、Ｘ_１−Ｘ_１部の断面図、（ｄ）は、角型電池の例で、斜視図、（ｅ）は、電池の金属箔と金属接着用フィルムとを説明する斜視図である。図２は、本発明の電池に用いる金属接着用フィルムの実施例を説明する層構成の断面図である。図３は、本シール部の概念図である。図４は、本シールされる端部Ｙ_１の拡大断面図で、（ａ）は、加圧前、（ｂ）は、シール金具により加圧加熱開始時、（ｃ）は、加圧加熱状態、（ｄ）は、シール終了状態を示す。図５は、本発明の金属接着用フィルム用いた際の本シールにおける加圧加熱による金属接着用フィルムの説明図で、（ａ）は、金属箔と金属接着用フィルムとの位置関係、（ｂ）加圧加熱状態を示す断面図である。
【０００７】
本発明の電池は、図１（ａ）ないし図１（ｃ）に示すように、略同じ大きさの２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２からなる外装体を前記外装体の外周と略同じ大きさの外周を有する枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池であって、前記金属接着用フィルムが、少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成とするものである。なお、図１（ｄ）および図１（ｅ）は、角型電池の例を示すものである。
例えば、図２（ａ）に示すように、金属接着用フィルム１０は、耐熱樹脂層１１の両面に前記金属箔Ｍ１，Ｍ２と接着性を有する金属接着樹脂層１２を設けた積層体とすることができる。２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２との接着はヒートシール等の熱接着で行うことが好ましい。図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、金属接着性を有する金属接着樹脂層１２のみで形成された金属接着用フィルム１０’を用いた場合、加圧加熱して２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２を接着する際に、金属接着用フィルム１０’が溶融してシール部の両端側に押出されて、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２が接触してショート（短絡）〔符号Ｓはショート（短絡）部を示す〕を起すことがあったが、図２（ａ）に示すような、耐熱樹脂層１１を有した本発明の金属接着用フィルム１０を用いて熱接着した場合は、図５（ａ）および図５（ｂ）に示すように、金属接着用フィルム１０を構成する耐熱樹脂層１１は、加圧加熱して２枚の金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２とを接着する際にも溶融することなく膜状に残存し、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２の間で絶縁層として機能してショート（短絡）〔符号Ｓはショート（短絡）部を示す〕することを防止できるものである。
【０００８】
図１（ｃ）に示すように、本発明の電池における２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２は、電池の外装体となるものであって、かつ、電池としての正極、負極として機能する。そして、本発明の電池は、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２を電池の外装体とすることによって、従来のフィルム外装体による電池において取付けられていた外装体の外側に突出した電流取出し金属端子３３（図６参照）のない形状とすることができる。外装体の金属箔Ｍ１，Ｍ２は内部に封入された正極活物質３、セパレータ２、負極活物質３’からなる発電要素および電解液を介して接触しており、図示はしないが、発電要素を内蔵する場合には発電要素の正極、負極が正極、負極となる外装体のそれぞれに接触しており、外装体の金属箔Ｍ１，Ｍ２より直接電流を取り出すことができるので電流取り出しのための金属端子３３（図６参照）を外装体から突出させる必要がない。電流取り出しの前記金属端子３３がなく前記金属端子３３を外装体から突出させる必要がないので電池外郭構造が単純化できる。
前記金属箔Ｍ１，Ｍ２としては、アルミニウム、銅、ニッケル、銅にニッケルメッキしたもの、鉄、ステンレス鋼等を用いることができる。また、金属箔Ｍ１，Ｍ２の厚みとしては、２０ないし３００μｍが適当である。
また、本発明の電池においては、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２の少なくとも一方をプレス成形等により凹部を形成して、該凹部に発電要素等を収納してもよい。
【０００９】
金属箔Ｍ１，金属接着用フィルム１０，金属箔Ｍ２を重ね溶着する場合，金属箔接着用フィルム１０の外周寸法を金属箔Ｍ１および金属箔Ｍ２より大きくしておき，これらを重ね溶着する方法があるが、この場合重ねる時に金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２との位置合わせが難しい、また重ねた金属箔Ｍ１，金属接着用フィルム１０，金属箔Ｍ２が位置ズレせぬ様な手段をこうじて溶着工程へ運ばなければならない等、製造工程が煩雑となる。そこで金属箔Ｍ１，金属接着用フィルム１０，金属箔Ｍ２を重ね溶着後外周を切断するが、この場合切断後の外周側端部の断裁面（端面）において、外部の導電物が接触すると金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２とがショート（短絡）する恐れがある。本発明者らは、前記２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２間に樹脂溜りが形成されていればショートすることがないことを確認し、具体的には、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２の間に金属接着用フィルム１０を配置して正極活物質３、セパレータ２、負極活物質３’からなる発電要素を収納するとともに、一部に未シール部を残して周辺部を仮シールした電池前段階とし、この仮シールされた電池前段階のものの外周端部を切断すると共に未シール部から電解液（物質）を充填し脱気シールして電池１Ｎとし、この電池１Ｎを、図３に示すような、本シール部２０を用いて本シールする。本シールにおいては、例えば、図４（ａ）ないし図４（ｄ）に示すように、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２を、その間に介在させた金属接着用フィルム１０により接着する際に、シール金具に、シール金具延長部２２を設けることにより、ヒートシールした時に、金属接着用フィルム１０は加圧加熱されて、その構成のなかの特に金属接着樹脂層１２が端部から、シール金具延長部２２の面に沿って外方に押出され樹脂溜り５が形成され、この樹脂溜り５が形成されることによって外周側端部での金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２とのショートを防止することができるものである。
なお、熱接着の際に、端部から押出された樹脂がシール金具２１に付着せぬ様、シール金具２１の表面には易剥離処理をするか易剥離テープを貼ることが望ましい。
【００１０】
本発明の電池において、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２との間に介在させる金属接着用フィルム１０について、さらに詳細に説明する。
金属箔Ｍ１，Ｍ２の間に金属接着用フィルムを介在させて接着する際に、図８（ｂ）に示すように、例えば金属接着用フィルム１０’が金属接着樹脂層１２のみから形成されていると、シール金具による加圧加熱により溶融して、シール部の両端に押出され、条件によっては、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２との間に金属接着用フィルム１２のない部分が形成され、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２とが接触し、ショート（短絡）してしまうことがある〔図８（ｂ）参照〕。
本発明者は、このような熱接着の際の加圧加熱によっても、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２との間に金属接着用フィルムが絶縁層として残存する層構成について検討した結果、少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成からなる金属接着用フィルム１０とすることにより前記課題を解決し得ることを見出した。
前記金属接着用フィルム１０は、例えば図２（ａ）に示すように、金属接着樹脂層１２、耐熱樹脂層１１、金属接着樹脂層１２の３層構成、あるいは、図２（ｂ）に示すように、金属接着樹脂層１２、中間接着樹脂層１３、耐熱樹脂層１１、中間接着樹脂層１３、金属接着樹脂層１２の５層構成とする。
金属接着用フィルム１０を介在させて、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２とを溶着する方法としては、熱接着方法、超音波シール方法、高周波シール方法等いずれの方法でもよいが、中でも熱接着方法を用いることが好ましい。
【００１１】
前記金属接着用フィルム１０における耐熱樹脂層１１を形成する樹脂は、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２とを溶着する際のシール金具による加圧加熱によって、前記金属接着用フィルム１０の金属接着樹脂層１２が溶融しても、絶縁膜として膜形状を維持できる耐熱性を有するフィルムまたは樹脂とする。
【００１２】
前記耐熱樹脂層１１としては、例えば、２軸延伸ポリエステルフィルム、２軸延伸ポリアミドフィルム、２軸延伸ポリプロピレンフィルム等のフィルム、あるいは、環状ポリオレフィン、架橋されたポリオレフィン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、４−メチル−１−ペンテン重合体等の単体または、これらの樹脂あるいは他の樹脂の２以上のブレンド樹脂としてもよい。
【００１３】
前記４−メチル−１−ペンテン系の重合体からなる耐熱樹脂層１１としては、４−メチル−１−ペンテン単独重合体（Ａ樹脂）のみから構成された層としてもよいし、また、以下に述べるように、他の重合体や共重合体をブレンドして形成した層としてもよいものである。
たとえば、前記Ａ樹脂に、
（１）４−メチル−１−ペンテン単独重合体とエチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセンなどの炭素数が２〜２０のα・オレフィン（４−メチル−１−ペンテンは除く）との共重合体、
（２）不飽和カルボン酸グラフト変性された４−メチル−１−ペンテン重合体、
（３）α・オレフィン重合体、エチレンとα・オレフィンとの共重合体、プロピレンとα・オレフィンとの共重合体、不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィンの共重合体、ブタジエンゴムから選択されるブレンド用樹脂、
の（１）、（２）または（３）に記載の少なくとも１つをブレンドした樹脂であってもよい。
【００１４】
前記ブレンド用樹脂としてのα・オレフィン重合体は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等であり、エチレンとα・オレフィンとの共重合体は、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンとヘキセンとの共重合体あるいはエチレンとブテンとの共重合体等である。さらに、プロピレンとα・オレフィンとの共重合体は、ポリプロピレンとブテンとの共重合体あるいはポリプロピレンとエチレンとブテンとの共重合体である。
また、不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィンの共重合体とは、不飽和カルボン酸でグラフト変性されたポリエチレンや不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレン等の不飽和カルボン酸でグラフト変性されたα・オレフィン重合体、不飽和カルボン酸でグラフト変性したエチレンとプロピレンとの共重合体である不飽和カルボン酸でグラフト変性したエチレンとのα・オレフィンとの共重合体、あるいは、不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレンとエチレンとの共重合体や不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレンとエチレンとブテンとの共重合体等の不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレンとα・オレフィンとの共重合体である。
【００１５】
また、耐熱樹脂層１１として、４−メチル−１−ペンテン単独重合体とエチレン、プロピレン、ブテン、ヘキセンなどの炭素数が２〜２０のα・オレフィン（４−メチル−１−ペンテンは除く）との共重合体（Ｂ樹脂）のみから構成された層とすることもできる。
また、前記Ｂ樹脂に、
（４）不飽和カルボン酸グラフト変性された４−メチル−１−ペンテン重合体、
（５）α・オレフィン重合体、エチレンとα・オレフィンとの共重合体、プロピレンとα・オレフィンとの共重合体、不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィンの共重合体、ブタジエンゴムから選択されるブレンド用樹脂、
の（４）、または（５）に記載の少なくとも１つをブレンドした樹脂であってもよい。
前記ブレンド用樹脂としてのα・オレフィン重合体は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン等であり、エチレンーα・オレフィン共重合体は、エチレンとプロピレンとの共重合体、エチレンとヘキセンとの共重合体あるいはエチレンとブテンとの共重合体等である。さらに、プロピレンとα・オレフィンとの共重合体は、ポリプロピレンとブテンとの共重合体あるいはポリプロピレンとエチレンとブテンとの共重合体である。
【００１６】
本発明における電池の金属接着用フィルムの前記耐熱樹脂層１１として、ゲル分率０．５％〜８０％に架橋したポリオレフィンフィルムを用いてもよい。前記ゲル分率は、架橋ポリオレフィンの電子線、紫外線、ガンマ線、熱架橋などによる架橋の程度を示す指標で、キシレン等の溶媒に不溶になった架橋ポリオレフィン樹脂中のゲル（不溶になった高分子鎖）の割合を表わすものである。
【００１７】
前記架橋について説明する。ポリエチレン樹脂に電子線等を照射すると、ポリエチレン樹脂が電子線架橋することで分子内で架橋が起こり、室温下では勿論融点以上の高温下での機械的強度、例えば引張り強度、突き刺し強度、圧縮強度が向上する。例えば、融点１０５℃のポリエチレンをゲル分率が２０％および５０％となるように架橋を施した樹脂物は、未架橋の樹脂物に比べ１９０℃、面圧１．０ＭＰａ、３秒での高温、圧縮ひずみ量が少なく、未架橋品が８０％に対し、２０％ゲル分率樹脂物６０％、５０％ゲル分率品で４０％となる。
【００１８】
しかし、通常のポリプロピレンは、電子線の照射等によって分解するが、ポリプロピレンに、ポリエチレン成分、ブテン成分、エチレンとブテンとプロピレンの３成分共重合体からなるターポリマー成分、密度が９００ｋｇ／ｍ^３の低結晶のエチレンとブテンの共重合体、非晶性のエチレンとプロピレンの共重合体、プロピレンα・オレフィン共重合体成分、ブタジエン成分等を５％以上添加することにより、これらが電子線架橋することで分子内で架橋が起こり、室温下では勿論融点以上の高温下での機械的強度、例えば引張り強度、突き刺し強度、圧縮強度が向上する。
【００１９】
例えば、エチレン成分量が１０％となるようにエチレンとブテンとの共重合体からなる成分を１０％添加された融点１４５℃のポリプロピレンをゲル分率が２０％および５０％となるように架橋を施した樹脂物は、未架橋の樹脂物に比べ１９０℃、面圧１．０ＭＰａ、３秒での高温、圧縮ひずみ量が少なく、未架橋品が７０％に対し、２０％ゲル分率樹脂物５０％、５０％ゲル分率品で３５％となる。
【００２０】
ポリプロピレンとしては、ホモタイブポリプロピレン、ランダムタイプポリプロピレン、ブロックタイプポリプロピレンを用いることができる。また、ポリエチレンとしては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン等を用いることができる。
また、酸変性ポリプロピレンは、不飽和カルボン酸をグラフトしたプロピレンを、酸変性ポリエチレンは、不飽和カルボン酸をグラフトしたポリエチレンを用いることが好ましい。または、酸変性ポリオレフィン樹脂としては、不飽和カルボングラフトポリオレフィン、金属架橋ポリエチレン、エチレンとアクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体物、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体物等を用いることもできる。
【００２１】
また、前記耐熱樹脂層１１として、環状ポリオレフィン（シクロオレフィンポリマー）を用いることもできる。環状ポリオレフィンとは、エチレンと環状モノマーとの共重合体であり、ガラス転移点が９０℃〜１６５℃で、高防湿性、耐熱性に優れた特性を有する。
環状ポリオレフィンは、金属接着樹脂層として用いる樹脂と比較して、室温下では勿論融点以上の高温下での機械的強度、例えば引張り強度、突き刺し強度、圧縮強度に優れており、２枚の金属箔Ｍ１，Ｍ２の熱接着条件にて加圧加熱しても熔融流動化することがなく、膜状の層として金属箔間に残存し、金属箔Ｍ１，Ｍ２とのショート（短絡）を防止する絶縁層として機能して、ショート（短絡）を回避することができる。
【００２２】
本発明の電池に用いる金属接着用フィルムの耐熱樹脂層として、２軸延伸ポリエステルフィルム、２軸延伸ポリアミドフィルム、２軸延伸ポリプロピレンフィルム等のフィルムを用いてもよい。
【００２３】
本発明の電池の金属接着用フィルムにおける金属接着樹脂層に用いる樹脂は、
（１）不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィン共重合体、
（２）エチレンとアクリル酸またはアクリル酸誘導体との共重合体、
（３）エチレンとメタクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体、
（４）金属イオン架橋されたα・オレフィン重合体またはエチレンとα・オレフィンとの共重合体
の中から選択される樹脂からなることが好ましい。
【００２４】
本発明の電池に用いる金属接着用フィルムの層構成において、図２（ｂ）に示すように、耐熱樹脂層１１と金属接着樹脂層１２との接着を安定する目的で中間接着樹脂層１３を設けてもよい。前記中間接着樹脂層１３を形成する樹脂としては、例えば、前記耐熱樹脂層１１に用いた樹脂と前記金属接着樹脂層１２に用いた樹脂とのブレンド樹脂等が利用できるが、前記耐熱樹脂層１１と前記金属接着樹脂層１２との層間接着強度を安定させる樹脂であればよく、特に樹脂組成を限定するものではない。
【００２５】
【実施例】
本発明の電池について、実施例によりさらに具体的に説明する。
まず、金属箔Ｍ１としてアルミニウム箔（厚み１００μｍ）、金属箔Ｍ２として銅箔（厚み４０μｍ）を用い、アルミニウム箔を３２×５５ｍｍの寸法で深さ３ｍｍに絞った外装体を作製した。
【００２６】
実施例１
金属接着用フィルムとして、不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレン樹脂層（厚さ２５μｍ）／４−メチル−１−ペンテンとプロピレンのブレンド樹脂層（厚さ１５μｍ）／４−メチル−１−ペンテン単独重合体（厚さ２０μｍ）樹脂層／４−メチル−１−ペンテンとプロピレンのブレンド樹脂層（厚さ１５μｍ）／不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレン樹脂層（厚さ２５μｍ）からなる総厚１００μｍの積層体を用いた。
【００２７】
実施例２
金属接着用フィルムとして、マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂層（厚さ３０μｍ）／ポリエチレンナフタレート樹脂層（厚さ１２μｍ）／マレイン酸変性ポリプロピレン樹脂層（厚さ３０μｍ）からなる総厚７２μｍの積層体を用いた。
【００２８】
実施例３
金属接着用フィルムとして、マレイン酸変性ポリエチレン樹脂層（厚さ３０μｍ）／ポリエチレンナフタレート樹脂層（厚さ１２μｍ）／マレイン酸変性ポリエチレン樹脂層（厚さ３０μｍ）からなる総厚７２μｍの積層体を用いた。
【００２９】
比較例１
金属接着用フィルムとして、不飽和カルボン酸でグラフト変性したプロピレン（厚み１００μｍ）の単層フィルムを用いた。
【００３０】
＜評価方法＞
（１）熱接着によるショート（短絡）の確認
実施例の材料を、それぞれ３０ｍｍ×５０ｍｍ角に裁断し、アルミニウム箔／金属接着用フィルム／銅箔と順に重ね、図１０に示す中央部に４ｍｍ×７ｍｍの高さが０．１ｍｍの突出部を備えたシール金具を銅箔側に配置すると共に、アルミニウム箔側に７ｍｍ幅のシール金具を配置して、１９０℃、上下両面加熱、シール時間３．０秒の条件で圧力を変えてシールを行い、アルミニウム箔と銅箔との間における通電〔ショート（短絡）〕が生じた加圧力を実施例、比較例の各フィルムについて調べた。
（２）金属箔Ｍ１，Ｍ２の外周側端部におけるショート（短絡）
金属箔Ｍ１（成形アルミニウム箔）／金属接着用フィルム／金属箔Ｍ２（銅箔）の様に重ね合わせ、表面にフッ素樹脂コーティングを施した７ｍｍ幅のシール金具で、シール金具温度１９０℃、上下両面加熱、シール時間３秒、シール圧力０．３６ＭＰａで成形部外周４辺を仮シールした。次にシール外縁より２ｍｍ内側を４周辺カットし、次に上記と同じシール金具でシール巾を５ｍｍとし（シール金具がカットされた金属箔Ｍ１，Ｍ２および接着フィルム端より２ｍｍはみ出る）、シール金具温度１９０℃、上下両面加熱、シール時間３秒、シール圧力１ＭＰａで４辺を本シールした。得られた外装体の外周側端部に十円硬貨を接触させ、金属箔Ｍ１と金属箔Ｍ２との間における通電〔ショート（短絡）〕の有無を確認した。比較例として同材料、同シール条件であるが、図９に示すように、シール位置を、材料端部より内側にシール金具を配置して本シールのみ１回実施したものを作った。
（３）耐電解液性
成形したアルミニウム箔に実施例で述べた金属接着用フィルムを挟んで銅箔を重ね成形部周辺の３辺をシール巾７ｍｍでシール金具温度１９０℃、上下両面加熱、シール時間３秒、シール圧力１ＭＰａでヒートシール後、３ｇの電解液〔６フッ化リン酸リチウムを混合液〔エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート／ジメチルカーボネート＝１／１／１（容積比）に溶解し、１モル／リットルの６フッ化リン酸リチウム溶液としたもの〕を充填し残り１辺を同条件でシールして密閉後、６０℃、９０％ＲＨの条件に７日間保存した時の外周のヒートシール部分からの液漏れを目視により確認した。
（４）水蒸気バリアー性
成形したアルミニウム箔に実施例で述べた金属接着用フィルムを挟んで銅箔を重ね成形部周辺の３辺をシール巾７ｍｍでシール金具温度１９０℃、上下両面加熱、シール時間３秒、シール圧力１ＭＰａでヒートシール後、３ｇの電解液〔６フッ化リン酸リチウムを混合液〔エチレンカーボネート／ジエチルカーボネート／ジメチルカーボネート＝１／１／１（容積比）に溶解し、１モル／リットルの６フッ化リン酸リチウム溶液としたもの〕を充填し残り１辺を同条件でシールして密閉後、６０℃、９０％ＲＨの条件に２８日間保存し、前記電解液の水分増加量を測定し、水分増加量が１００ｐｐｍ未満を水蒸気バリアー性が優良として◎印で示し、１００ｐｐｍ以上１５０ｐｐｍ未満の水分増加量を水蒸気バリアー性が良好として○印で示し、その結果を表１に示した。
【００３１】
＜結果＞
（１）熱接着によるショート（短絡）の確認
比較例１では、ヒートシール金具の加圧力２９４Ｎでショート（短絡）を起したのに対して、実施例１では加圧力６４８Ｎになってショート（短絡）を起し、また、実施例２、３では加圧力を９８１Ｎまで上げ、かつ、シール時間を１０秒まで延長してもショート（短絡）を起さなかった。
（２）金属箔Ｍ１，Ｍ２の外周側端部におけるショート（短絡）
実施例１では外周側端部からの樹脂はみ出しが約０．７ｍｍで全周にほぼ均等に得られ、端面に十円硬貨をどの様に押しつけてもショート（短絡）は起らなかったし、実施例２、３では外周側端部からの樹脂はみ出しが０．２〜０．３ｍｍで全周にほぼ均等に得られ端面に十円硬貨をどの様に押しつけてもショート（短絡）は起らなかったが、比較例１では材料端部より内側にシール金具を配置してシールしたために外周側端部からの樹脂はみ出しがなく、外周側端部の端面に十円硬貨を当てるといたるところでショート（短絡）を起した。
（３）耐電解液性
実施例１〜３、比較例１のいずれも、７日間保存後ヒートシール外周部からの液漏れは認められなかった。
（４）水蒸気バリアー性
表１からも明らかなように、実施例１〜３の金属接着用フィルムは、比較例１には及ばないものの、いずれも優れた水蒸気バリアー性を示した。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【発明の効果】
本発明の電池は、２枚の金属箔の間に金属接着性を有するフィルムを挟んで、加熱加圧本シールを行うが、金属接着用フィルムに耐熱樹脂層を設けたことによって、熱接着時２枚の金属箔の間で本シールの熱と圧力とが加えられても、前記耐熱樹脂層が膜状に残存するため、２枚の金属箔間の絶縁層となって、ヒートシール部でのショート（短絡）がない。なお、実施例では強制的にショート（短絡）させるため段差のあるシール金具を使用したが本発明の電池では電流取り出しの金属端子がないのでシール部は段差なく平らである。
また、ヒートシールの際に、シール金具が外装体外縁溶着部より外にはみ出していて加熱加圧圧着によりはみ出した樹脂フィルムが金属箔切断端面近傍に溜まるようにし、外部導電物の接触によるショート（短絡）を防ぐようにした。
また、本発明の電池は、水蒸気バリアー性にも優れ、たとえば、リチウム電池とした場合に電池内部への水蒸気の侵入を防止することができ、電池寿命を設計通りの寿命とすることができる。
外装体の金属箔は内部に封入された発電要素の活物質または電極と直接接触しており、外装体より直接電流を取り出すことができるので電流取り出しのための金属端子を外装体から突出させる必要がない。電流取り出しの金属端子がなく金属端子を外装体から突出させる必要がないので電池外郭構造が単純化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電池の実施例を説明する図で、（ａ）は、電池の斜視図、（ｂ）は、電池の金属箔と金属接着用フィルムとを説明する斜視図、（ｃ）は、Ｘ_１−Ｘ_１部の断面図、（ｄ）は、角型電池の例で、斜視図、（ｅ）は、電池の金属箔と金属接着用フィルムとを説明する斜視図である。
【図２】本発明の電池に用いる金属接着用フィルムの実施例を説明する層構成の断面図である。
【図３】本シール部の概念図である。
【図４】本シールされる端部Ｙ_１の拡大断面図で、（ａ）は、加圧前、（ｂ）は、シール金具により加圧加熱開始時、（ｃ）は、加圧加熱状態、（ｄ）は、シール終了状態を示す。
【図５】本発明の金属接着用フィルム用いた際の本シールにおける加圧加熱による金属接着用フィルムの説明図で、（ａ）は、金属箔と金属接着用フィルムとの位置関係、（ｂ）加圧加熱状態を示す断面図である。
【図６】従来技術によるラミネート材の外装体からなる電池の実施例を説明する図で、（ａ）は、斜視図、（ｂ）は、電池本体である。
【図７】従来技術による接着性フィルムの金属端子への溶着を説明する図であり、（ａ）は、溶着装置の概念図、（ｂ）は、接着性フィルムを溶着した金属端子の平面図、（ｃ）は、Ｘ_２−Ｘ_２部の断面図である。
【図８】従来の金属接着用フィルムを用いた際の本シールにおける加圧加熱による金属接着用フィルムの説明図で、（ａ）は、金属箔と金属接着用フィルムとの位置関係、（ｂ）加圧加熱状態を示す断面図である。
【図９】通常行なわれる外周部のヒートシールの拡大断面図であり、（ａ）は、シール金具により加圧加熱開始時、（ｂ）は、加圧加熱状態を示す。
【図１０】ショート（短絡）のテストに用いるシール金具を説明する図である。
【符号の説明】
Ｍ１，Ｍ２　　金属箔
Ｐ　　　　　　充填部
Ｈ　　　　　　加圧加熱
Ｓ　　　　　　ショート部
１　　　　　　電池
１Ｎ　　　　　仮シールされた電池
２　　　　　　セパレータ
３　　　　　　正極活物質
３’　　　　　負極活物質
４　　　　　　シール部
５　　　　　　樹脂溜り
１０，１０’　金属接着用フィルム
１１　　　　　耐熱樹脂層
１２　　　　　金属接着樹脂層
１３　　　　　中間層
２０　　　　　本シール部
２１　　　　　シール金具
２２　　　　　シール金具延長部
３０　　　　　ラミネート材からなる外装体を用いた電池
３１　　　　　電池本体
３２　　　　　発電要素
３３　　　　　金属端子
３３ｍ　　　　端子接着用フィルムが接着された金属端子
３４　　　　　端子接着用フィルム
３５　　　　　外装体
４０　　　　　接着フィルムの溶着装置
４１　　　　　ヒーター
４２　　　　　加熱ブロック
４３　　　　　圧着ヘッド
４４ｇ　　　　耐熱ゴム

Claims

金属からなる略同じ大きさの２枚の外装体を前記外装体の外周と略同じ大きさの外周を有する枠状の金属接着用フィルムを介して周縁熱接着部で密封した発電要素および電解液を内部に有する電池であって、前記金属接着用フィルムが、少なくとも耐熱樹脂層、金属接着樹脂層を含む多層構成であることを特徴とする電池。
請求項１記載の電池において、前記電池の外周側端部に樹脂溜りが形成されていることを特徴とする電池。
前記樹脂溜りが金属接着用フィルムの溶融により形成されたものであることを特徴とする請求項２記載の電池。
前記耐熱樹脂層が４−メチル−１−ペンテン系樹脂、架橋されたポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂のいずれか一つの樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池。
前記耐熱樹脂層が４−メチル−１−ペンテン系樹脂、架橋されたポリオレフィン系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂のいずれか一つの樹脂と他の樹脂とのブレンド樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池。
前記耐熱樹脂層が２軸延伸ポリプロピレンフィルム、２軸延伸ポリエステルフィルム、２軸延伸ポリアミドフィルムのいずれか一つのフィルムで形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池。
前記金属接着樹脂層が、
（１）不飽和カルボン酸グラフト変性されたα・オレフィン重合体およびα・オレフィン共重合体、
（２）エチレンとアクリル酸またはアクリル酸誘導体との共重合体、
（３）エチレンとメタクリル酸またはメタクリル酸誘導体との共重合体、
（４）金属イオン架橋されたα・オレフィン重合体またはエチレンとα・オレフィンとの共重合体、
の中から選ばれる樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１記載の電池。