JP2004253243A - 板型電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池の薄型化。
【解決手段】電池は、正極集電体５の片面側にだけ正極活物質層６を設けた正極層７と、負極集電体の片面側にだけ負極活物質層を設けた負極層１とで、セパレータを挟んだ構造を有する。正極集電体５は、金属メッシュで構成されている。正極集電体５と、それに組み合わされた正極活物質層６との間には第１の樹脂結合層１４および正極活物質層６の反対側には第２の樹脂結合層１６が設けられている。（負極側も同様）
【選択図】 図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板型電池およびその製造方法に関する。特に、ＩＣカード等に搭載する目的で、電池を薄型化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、磁気カードに代わる簡易記憶媒体として、ＩＣチップを内蔵したＩＣカードが注目を浴びている。ＩＳＯ規格によれば、ＩＣカードの厚さは０．７６ｍｍ±１０％に規定されているので、ＩＣカードに電池を内蔵させる場合、たとえば、厚さ約０．５ｍｍ以下の薄い電池が必要となる。
【０００３】
電池の薄型化を図るため、正極集電体の片面側にだけ正極活物質層を設けた正極層と、負極集電体の片面側にだけ負極活物質層を設けた負極層とを、セパレータの左右に配置したシングルセル構造が提案されている。
【０００４】
集電体の片面側にしか活物質層がないシングルセル構造は、集電体を両側から活物質層で挟み込む構造に比べて、集電体と活物質層との結合力が不足する。両者がしっかりと接していないと、電池の内部抵抗が高くなって好ましくない。したがって、両者の結合力をどのようにして強くするかが問題となる。
【０００５】
ところで、活物質層となる活物質フィルムと、集電体とを一体化する技術としては、両者を熱圧着して一体化する技術がある（下記特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
米国特許５４７０３５７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記特許文献１の技術を適用したとしても、集電体と活物質フィルムとの結合力不足が原因で、電池の内部抵抗が高くなるなど、設計通りの電気特性を得られない場合がある。このような不具合は、電池の薄型化を進めれば進めるほど顕著となる傾向にある。また、セルの全体積に対する活物質層の体積占有率をなるべく大きくするために、集電体に金属メッシュが採用されるが、このことは活物質層と集電体との接触抵抗を減ずるには不利な点である。
【０００８】
本発明の課題は、極薄化にも対応可能な構造の板型電池およびその製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段及び作用・効果】
上記課題を解決するために本発明は、セパレータと、セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、セパレータとの間に正極活物質層および負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池であって、正極集電体および負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体は、（ａ）複数の貫通孔を有する金属メッシュにより構成され、（ｂ）片面側にのみ活物質層が配置されており、上記（ａ）および（ｂ）の条件を満足する集電体と、その集電体に組み合わされた活物質層との両者に接する樹脂結合層が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
上記本発明の板型電池においては、正極側および負極側の少なくとも一方の集電体を金属メッシュで構成して、電気エネルギーの生成に直接寄与する活物質の量を高めている。そして、そのような集電体と活物質層との両者に接する樹脂結合層を設けたものである。この樹脂結合層が集電体と活物質層とにまたがって両者の結合を強化するため、集電体に金属メッシュ、かつ電池の薄型化に必要不可欠なシングルセル構造を採用したとしても、電池の性能を著しく低下させるほど集電体と活物質層との結合力が不足する、という事態は回避できる。
【００１１】
具体的に、上記した樹脂結合層は、貫通孔を塞ぐことなく金属メッシュからなる集電体の表面を被覆するとともに、その集電体と、活物質層とに介在する形態で設けることができる。加えて、樹脂結合層は、多孔質とされる。このように、活物質層と集電体との間に樹脂結合層を設けるようにすれば、活物質層と集電体との剥離を抑制する効果がより高くなる。
【００１２】
また、別の好適な態様においては、上記した樹脂結合層を、貫通孔を一方の主面側から塞ぐ形態で設け、反対側に配置された活物質層と、貫通孔を通じて接するようにすることができる。このようにすると、少なくとも貫通孔の開口の広さ分、活物質層と樹脂結合層との結合部を形成できる。さらに、活物質層の無い側を樹脂結合層で覆うことにより、集電体の酸化防止効果も期待できる。
【００１３】
なお、上記した２つの態様を組み合わせることも可能であり、その場合には、活物質層と集電体とを、より強く結合することができる。また、電池に要求される性能や用途に応じて、上記（ａ）および（ｂ）の条件を、正極集電体のみが満足する態様、負極集電体だけが満足する態様、正極集電体および負極集電体の両方が満足する態様を採用できることはもちろんである。
【００１４】
また、本発明の板型電池の各構成は、非水電解質二次電池に好適に採用できる。非水電解質二次電池において、正極活物質層は、正極活物質、導電助剤および正極用高分子基質を含み、負極活物質層は、負極活物質、導電助剤および負極用高分子基質を含む。そして、セパレータ、正極活物質層および負極活物質層が多孔質形態をなし、かつ非水電解液が含浸されている。本発明の構成を採用すれば、充放電を繰り返しても集電体と活物質層との剥離が起こりにくくなるので、充放電サイクル寿命が長くなる。
【００１５】
また、樹脂結合層は、正極活物質層および負極活物質層の細孔を形成する際の多孔質化工程で使用される有機溶媒に不溶な材料で構成することができる。そうすれば、正極、負極およびセパレータを一体化したあとから上記の多孔質化工程を行なえるようになる。
【００１６】
また、樹脂結合層は、少なくともその層が形成されている極の活物質層を構成する高分子基質と、実質的に同一組成を持つものとすることができる。このようにすると、活物質層と樹脂結合層とのなじみ性が向上し、より強固な結合を実現できる。
【００１７】
また、本発明の板型電池の製造方法の第一は、セパレータと、セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、セパレータとの間に正極活物質層および負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池の製造方法であって、正極集電体および負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体には、貫通孔を複数有する金属メッシュを用い、その金属メッシュからなる集電体の表面に、貫通孔を塞ぐことなく樹脂結合層を形成する工程と、正極活物質層となる正極活物質フィルムと正極集電体とを含んで構成される正極複合体と、負極活物質層となる負極活物質フィルムと負極集電体とを含んで構成される負極複合体とでセパレータを挟み込み、これらを熱圧着する工程と、を含むことを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の製造方法は、金属メッシュからなる集電体に、活物質層となる活物質フィルムを重ね合わせるよりも前に、メッシュ集電体の表面を樹脂結合層で覆う工程を含むものである。そして、樹脂結合層を介して集電体と、活物質フィルムとを一体化させる。この方法によれば、樹脂結合層がメッシュ集電体と活物質フィルムとにまたがって両者の結合を強化するため、集電体に金属メッシュ、かつ電池の薄型化に必要不可欠なシングルセル構造を採用したとしても、得られる電池の性能を著しく低下させるほど集電体と活物質層との結合力が不足する、という事態は回避できる。
【００１９】
なお、集電体と活物質フィルムとを一体化する方法としては、別々に準備した両者を重ね合わせて熱圧着する方法や、印刷法により集電体上に活物質フィルムを直接形成する方法を例示できる。
【００２０】
また、本発明の板型電池の製造方法の第二は、セパレータと、セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、セパレータとの間に正極活物質層および負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池の製造方法であって、正極集電体および負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体には、貫通孔を複数有する金属メッシュを用い、その金属メッシュからなる集電体の一方の面側に活物質フィルム、他方の面側に結合材フィルムを配置して、これらを熱圧着することにより正極および／または負極の電極複合体を作製する工程と、正極複合体と負極複合体とでセパレータを挟み込み、これらを熱圧着する工程と、を含むことを特徴とする。
【００２１】
上記第二の製造方法は、集電体の貫通孔を通じて活物質フィルムと結合材フィルムとを接触させるものである。これによれば、少なくとも貫通孔の開口の広さ分、活物質フィルムと結合材フィルムとの結合部を形成できる。すなわち、第一の製造方法と同様に、集電体と活物質フィルムとの結合を強化することができる。なお、上記した第一の製造方法と第二の製造方法とを組み合わせて実施できることは、以下の説明より明らかとなる。
【００２２】
なお、メッシュ集電体の表面を被覆する樹脂結合層の形成方法としては、樹脂結合層を構成するべき高分子基質を含有した溶液に集電体を浸漬する方法を示せる。そして、その際に使用する高分子基質は、正極活物質フィルムおよび／または負極活物質フィルムに含まれる高分子基質と、実質的に同一組成を有するものとすることができる。また、上記した第二の製造方法における結合材フィルムとしては、正極活物質フィルムおよび／または負極活物質フィルムに含まれる高分子基質から構成されるものを好適に使用できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明にかかる非水電解質リチウムポリマー二次電池１（以下、単に電池１と略記する）の断面模式図である。電池１は、発電要素であるセル２が、外装材４の中に密封された構造を有する。セル２は、セパレータ３の、一方の主面側に正極層７、他方の主面側に負極層１０が、それぞれ１層ずつ配置された構造を有する。図２は、セル２を負極側から見た上面図である。
【００２４】
正極層７および負極層１０は、いずれも透液性を有する。正極層７は、１層の正極集電体５の片面側に、１層の正極活物質層６を重ね合わせた構造を有する。同様に、負極層１０は、１層の負極集電体８の片面側に、１層の負極活物質層９を重ね合わせた構造を有する。したがって、正極活物質層６は、セパレータ３と正極集電体５との間に位置し、負極活物質層９は、セパレータ３と負極集電体８との間に位置している。正極集電体５および負極集電体８は、厚さ方向の貫通孔を複数有する金属メッシュで構成されている。正極集電体５は、ＡｌまたはＡｌ合金により構成されていることが好ましい。負極集電体８は、ＣｕまたはＣｕ合金により構成されていることが好ましい。また、正極集電体５および負極集電体８は、それぞれタブ５’，８’を有している。タブ５’，８’は、シール部１１から外装材４の外側に延び出る電力取出用の端子リード１２，１３にそれぞれ接続されている。
【００２５】
正極活物質層６は、正極活物質、導電助剤および正極用高分子基質を含んで構成されるものであり、たとえば１０μｍ以上３００μｍ以下の厚さに調整される。同様に、負極活物質層９は、負極活物質、導電助剤および負極用高分子基質を含んで構成されるものであり、たとえば１０μｍ以上３００μｍ以下の厚さに調整される。セパレータ３、正極活物質層６および負極活物質層９は多孔質形態をなし、ＬｉＰＦ_６などのリチウム塩を、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどの有機溶媒に溶解させた非水電解液が含浸されている。
【００２６】
正極活物質層６および負極活物質層９の高分子基質（バインダ）としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＦ）などのフッ素樹脂や、あるいはこれらのフッ素樹脂の共重合体を使用することができる。
【００２７】
正極活物質層６を構成する正極活物質としては、ＬｉＭｎＯ_２やＬｉＣｏＯ_２などの遷移金属リチウム酸化物を使用できる。負極活物質層９を構成する負極活物質としては、メソフューズカーボン材などの黒鉛系炭素材料が好適である。また、導電助剤（導電性物質）としてはアセチレンブラックなどの導電性カーボンを使用できる。
【００２８】
セパレータ３は、正極活物質層６および負極活物質層９に含まれるバインダと同様の材料、たとえばＰＶＤＦやＨＦＰ、あるいはそれらの共重合体により構成される（ＳｉＯ_２などのフィラーを混入させてもよい）。あるいは、ポリエチレンやポリプロピレンなどの多孔質樹脂フィルム、ポリエチレン層をポリプロピレン層で挟んだ複数層構造を持つ多孔質樹脂フィルム、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂層と、ＰＶＤＦやＨＦＰ、あるいはそれらの共重合体からなる樹脂層とを有する多孔質樹脂フィルムなどを使用してもよく、その厚さは、たとえば５μｍ以上５０μｍ以下に調整される。
【００２９】
また、外装材４は、アルミニウム箔の両面に樹脂層を設けたフィルムであり、その厚さは、たとえば５０μｍ以上２００以下μｍに調整される。外側に露出する樹脂層としては、たとえばポリエチレンテレフタラートや２軸延伸ナイロンなどが使用され、内側の樹脂層には、ポリエチレンやポリプロピレンなど、電解液に対する耐性を備える材質が使用される。
【００３０】
次に、図３、図４および図５に、正極層の部分拡大断面模式図を示す。図３に示す正極層７１において、樹脂結合層１４は、正極集電体５の表面を被覆するとともに、正極集電体５と、正極集電体５に重ね合わされた正極活物質層６とに介在する形で設けられている。樹脂結合層１４は、貫通孔を塞がずに、正極集電体５の表面だけを選択的に被覆している。したがって、貫通孔内に正極活物質層６が十分にめり込み、その分だけ体積を稼いでいる。図３に示す形態では、正極集電体５の表面全部（ただし、電極取り出し用の端子部５’は含んでも含まなくてもよい）を樹脂結合層１４で覆うようにしているが、正極活物質層６は、正極集電体５の片面側にしか設けないので、反対側は、極めて薄い樹脂結合層１４が剥き出しになる。ただし、このことは樹脂結合層１４の形成手法にもよる。すなわち、樹脂結合層１４形成用の溶液３０に正極集電体５を浸漬すれば、樹脂結合層１４を全体に満遍なく形成できる（図６参照）。他方、正極集電体５の一方の側をマスクして、他方の側から同じ溶液をスプレーすれば、正極活物質層６との接触部分にだけ、選択的に樹脂結合層１４を形成することができる。
【００３１】
次に、図４に示す正極層７２において、樹脂結合層１６は、正極集電体５の貫通孔を一方の主面側から塞ぐようにして設けられ、反対側に配置された正極活物質層６と、貫通孔を通じて接している。この形態において、樹脂結合層１６は、正極集電体５の貫通孔からはみ出た部分の厚さｔ１が、３０μｍ以下（実質的に、０にすることは困難）に調整されている。一見、樹脂結合層１６の代わりに、薄い正極活物質層を配置すればよいようにも思えるが、樹脂結合層１６と正極活物質層とでは、薄型化の限界に差がある。したがって、正極活物質層６は正極集電体５の片面側にのみ設け、他面側には薄い樹脂フィルムを貼り付けて樹脂結合層１６を形成する方が、負荷性能や充放電サイクル性能の高さなどの観点から総合的に判断すると、優れている。なお、図５に、図３の形態と図４の形態とを組み合わせた正極層７を示す。この形態において樹脂結合層は、第１の樹脂結合層１４と第２の樹脂結合層１６とに分けて考えることができる。図５の形態によると、正極集電体５と正極活物質層６との結合力をより高めることができ、電池の寿命も延びる。
【００３２】
図３および図５に示した樹脂結合層１４は多孔質性を有するので、正極活物質層６に含浸された電解液は、正極集電体５に十分に接することができる。詳細は後述するが、樹脂結合層１４は、正極活物質層６および負極活物質層９を形成する際に、一緒に多孔質化されるため、その多孔質化工程で使用される有機溶媒に不溶な材料で構成されている。具体的に、樹脂結合層１４は、正極活物質層６に含まれる高分子基質で構成されている。もちろん、図４および図５に示す樹脂結合層１６が多孔質性を有し、さらに正極活物質層６に含まれる高分子基質で構成されていてもよい。そのようにすれば、樹脂結合層１４，１６と正極活物質層６とのなじみもよく、両者の結合をより確実なものにできる。
【００３３】
なお、正極集電体５として用いる金属メッシュは、厚さが１０μｍ以上５０μｍ以下であり、開口率が３０％以上８０％以下に調整されていることが好ましい（好ましくは５０％以上７０％以下）。開口率が小さすぎると、正極活物質層６と結合樹脂層１６の結合力が不十分となって、正極集電体５と正極活物質層６との剥離が生じ易くなるので好ましくない。また、セル２の全体積に対する正極活物質層６の体積占有率も満足できる値が得られなくなる。他方、正極層７の強度不足が懸念されるため、開口率は無闇に大きくしない方がよい。なお、金属メッシュとしては、エキスパンドメタルおよびパンチングメタルのいずれを使用してもよい。さらには、エッチングにより貫通孔が形成された金属メッシュも使用できる。なお、１つの貫通孔の開口面積は、たとえば０．１ｍｍ^２以上２ｍｍ^２以下に調整されているとよい。つまり、メッシュが小さすぎると活物質の充填がスムーズに行なわれず、空隙等が生じる恐れがある。逆に大きすぎると、活物質層との接触面積を稼ぐ上で不利となる。
【００３４】
図３から図５に示した正極層７１，７２，７は、それぞれ別態様であるが、いずれも図１の電池１に好適であり、正極集電体５と正極活物質層６とに接するように樹脂結合層を設けて、両者の結合力の向上を図っているという点については共通している。なお、図３から図５には正極層しか示していないが、樹脂結合層を設ける構造を負極層にも採用できることは説明するまでもないので、本明細書では正極層についてのみ説明した。
【００３５】
以上に示した電池１は、ＩＣカード用の二次電池として好適である。たとえば、ＩＣカードに表示部を設けたりするには、電池が必要である。ＩＣカードの寿命（５〜６年）を考慮すると、使い捨ての一次電池ではなく、繰り返し充放電可能な二次電池が必要となり、その際に薄型化技術が重要性を増す。図１で示した外装材４は、一般にはアルミニウム箔の両面に樹脂をラミネートしたアルミラミネート層で構成され、強度と耐食性の要請から約０．１ｍｍ程度の厚さが必要とされる。とすると、電池全体の厚さを０．５ｍｍ以下にするには、セルの部分を０．３ｍｍ以下に収める必要がある。その場合、集電体の片面側にのみ活物質層を設けたシングルセル構造が有効である。一方、リチウムポリマー二次電池に関して言えば、活物質層を構成するゲル化された高分子基質は、非水電解液との親和性が高いため、充放電時の非水電解液の移動に伴って膨潤する傾向がある。その結果、活物質層と集電体との電気的接触が悪化し、内部抵抗の上昇、電池容量の減少を招く。特に、極薄のシングルセル構造では、捲回構造や、セルを複数積み重ねた構造よりも、集電体と活物質層の剥離の問題が深刻になる。したがって、図３、図４および図５に示したような、樹脂結合層１４，１６の重要性がいっそう増すといえる。
【００３６】
次に、図１に示した電池１の製造方法について説明する。
まず、図６に示すように、活物質層６，９のバインダとして使用する高分子基質（たとえばＰＶＤＦ＋ＨＦＰ）と可塑剤（ＤＢＰ）をアセトン等の有機溶媒に加えた溶液３０に、金属メッシュからなる集電体５，８を浸漬したのち、集電体５，８を溶液３０から取り出して乾燥させることにより、その表面に非多孔質樹脂結合層を形成する（第１の樹脂結合層形成工程）。溶液３０に浸漬する代わりに、溶液３０をスプレーする手法も採用できる。なお、所定形状に切断する前の金属メッシュに非多孔質樹脂結合層を形成するようにしてもよい。また、図４に示した形態は、樹脂結合層１４を有さないので、この工程は省略される。
【００３７】
一方、集電体５，８とは別に、正極活物質層６となる正極活物質フィルム６ａおよび負極活物質層９となる負極活物質フィルム９ａを成形する（活物質フィルム成形工程）。図７に示すように、アセトンや酢酸エチルなどの有機溶媒２０と、活物質、導電助剤、バインダおよび可塑剤を含む原料混合物２１とを混錬して、電極材料スラリ２２を得る。可塑剤は、フィルムに柔軟性を付加し、加工性を向上させるとともに、電解液を添加するよりも前の工程において抽出および除去されることにより、正極活物質フィルム６ａを多孔質化して正極活物質層６とするため、または負極活物質フィルム９ａを多孔質化して負極活物質層９とするために加えられる。そのような可塑剤としては、たとえばジブチルフタレート（ＤＢＰ）、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどを使用できる。得られた電極材料スラリ２２を、ドクターブレード法等によりシート状に成形して、溶媒を蒸発させて硬化させる。これにより、活物質フィルム６ａ，９ａが得られる。また、上記の電極材料スラリ２２を、集電体５，８に直接印刷することにより、活物質フィルム６ａ，９ａを成形することもできる。
【００３８】
次に、図８に示すように、正極集電体５の一方の側に正極活物質フィルム６ａ、他方の側に樹脂結合層１６となる結合材フィルム１６ａを配置し、これらを加熱しながら圧着させ、正極複合体７ａを得る（複合体形成工程）。同様にして、負極複合体１０ａを得る。
【００３９】
次に、セパレータ３を正極活複合体７ａと負極複合体１０ａとで挟み、これらを加熱しながら圧着させる（熱圧着工程）。所定形状に切断後、正負の電極複合体７ａ，１０ａとセパレータ３との積層体を治具に支持させ、正極活物質フィルム６ａ、負極活物質フィルム９ａおよび結合材フィルム１６ａに含まれた可塑剤のみを選択的に溶解させる処理液中に浸漬する。このような処理液としては、ジエチルエーテル、メタノール、エタノール、キシレンなどを用いることができる。活物質フィルム６ａ，９ａから可塑剤が溶出除去されて多数の細孔を有する活物質層６，９が形成される（多孔質化工程）。可塑剤の溶出が終了したのち、処理液から引き上げて液切りして洗浄・乾燥させれば、セル２が得られる。このセル２に、リード等の部品を取り付けて外装材４で包み、電解液を含浸させる（電解液注入工程）。その後、外装材４を封口することにより、図１に示す板型電池１が得られる。
【００４０】
なお、本実施形態ではリチウムポリマー二次電池を取り上げているが、本発明の技術を液式のリチウムイオン電池に適用できることはもちろんである。
【００４１】
【実験例】
本発明の効果を確かめるために、以下の実験を行なった。まず、既述した製造方法により本発明の板型電池を作製した。
【００４２】
（正極活物質フィルムの作製）
各材料を総質量が１００ｇとなるように下記の質量比で秤量し、アセトン１００ｇを加えて３０分間混錬して、正極材料スラリを得た。この正極材料スラリをＰＥＴ層上に塗布および乾燥させて、厚さ１００μｍの正極活物質フィルム６ａを得た。
・ＬｉＣｏＯ_２／アセチレンブラック／バインダ（ＰＶＤＦ＋ＨＦＰ）／可塑剤（ＤＢＰ）＝７０／５／８／１７
【００４３】
（負極活物質フィルムの作製）
各材料を総質量が１００ｇとなるように下記の質量比で秤量し、アセトン１００ｇを加えて３０分間混錬して、負極材料スラリを得た。この負極材料スラリをＰＥＴ層上に塗布および乾燥させて、厚さ７０μｍの負極活物質フィルム９ａを得た。
・メソカーボンマイクロビーズ／アセチレンブラック／バインダ（ＰＶＤＦ＋ＨＦＰ）／可塑剤（ＤＢＰ）＝７０／２／９／１９
【００４４】
（正極集電体および負極集電体の前処理）
正極集電体５として、厚さ３０μｍ、開口率５０％のアルミニウム製パンチングメタルを準備した。負極集電体８として、厚さ３０μｍ、開口率５０％の銅製パンチングメタルを準備した。これらを純水で洗浄後、アセトンを溶媒とした１％バインダ（ＰＶＤＦ＋ＨＦＰ）溶液に３０秒間浸漬し、溶液から取り出して自然乾燥させた。
【００４５】
（結合材フィルムの作製）
活物質フィルム６ａ，９ａに使用したバインダ（ＰＶＤＦ＋ＨＦＰ）を５０ｇ、可塑剤（ＤＢＰ）を１５ｇ秤量し、これらをアセトン３００ｇに加えて混錬したのち、ＰＥＴ層上に塗布および乾燥させて、厚さ２０μｍの結合材フィルム１６ａを得た。
【００４６】
（正極複合体および負極複合体の作製）
正負の電極複合体は、次の番号▲１▼から▲５▼までの５種類を作製した。なお、電池を組立てる際、正負の電極複合体には、同形態のものを使用した。
▲１▼集電体処理品（図３に示す実施形態）
▲２▼集電体処理品＋結合材フィルム（図５に示す実施形態）
▲３▼集電体未処理品＋結合材フィルム（図４に示す実施形態）
▲４▼集電体未処理品
▲５▼集電体未処理品、かつ両面に活物質
【００４７】
番号▲１▼の電極複合体は、バインダ溶液に浸漬処理した正極および負極集電体５，８の片面側にだけ活物質フィルム６ａ，９ａをそれぞれ配置して、カレンダロール装置により熱ラミネートを行なうことにより得た。番号▲２▼の電極複合体は、バインダ溶液に浸漬処理した正極および負極集電体５，８の片面側に活物質フィルム６ａ，９ａ、他面側に結合材フィルム１６ａを配置して、これらを熱ラミネートすることにより得た。番号▲３▼の電極複合体は、バインダ溶液未浸漬の正極および負極集電体５，８の片面側に活物質フィルム６ａ，９ａ、他面側に結合材フィルム１６ａを配置して、これらを熱ラミネートすることにより得た。なお、熱ラミネートは、温度１２０℃、ロールスピード２ｍ／ｍｉｎ、印加圧力４０ｋｇｆの条件にて行った。
【００４８】
（電池の組立）
２３μｍの厚さを有する、多孔質ポリエチレン製セパレータ３（１６．７ｍｍ×２１．０ｍｍ）の一方の面側に正極複合体（１３．７ｍｍ×１６．５ｍｍ）、他方の面側に負極複合体（１５．２ｍｍ×１９．０ｍｍ）を配置し、これらを１２０℃で熱ラミネートして、３者が一体となった積層体を得た。この積層体を試薬１級メチルアルコール中に１時間浸漬して、可塑剤（ＤＢＰ）を抽出し、セル２を得た。このセル２を、アルミラミネート外装材４（厚さ１１０μｍ）で包み、先に抽出した可塑剤とほぼ同体積の電解液を、露点−５５℃のドライボックス内で含浸させ、外装材４を封口することにより本発明の板型電池、ならびに比較例に該当する板型電池を得た。なお、電解液は、エチルカーボネートとエチルメチルカーボネートとを１：１の体積比で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌｉｔｅｒの濃度で加えたものである。
【００４９】
（性能試験）
得られた電池について、負荷試験と充放電サイクル試験とを、２５℃の温度にて行なった。結果を表１に示す。なお、性能試験の結果は、サンプル数２０個の平均値である。
・負荷試験…｛（２ＣｍＡ放電時の容量）／（１ＣｍＡ放電時の容量）｝×１００（パーセント）
・充放電サイクル試験…１ＣｍＡ充電ＣＣＣＶ（定電流―定電圧充電）−１ＣｍＡ放電ＣＣ（定電流放電）を２００サイクル繰り返し、１サイクル目の容量に対する２００サイクル目の容量をパーセントで表した。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１に示すように、本発明品である番号▲１▼、▲２▼および▲３▼の電池は、電池全体の厚さも０．５ｍｍを下回り、かつ負荷試験、充放電サイクル試験のいずれの試験においても、十分な性能が得られた。他方、比較品である番号▲４▼の電池については、負荷性能がやや低いうえ、充放電サイクル性能が著しく低い結果を示した。また、番号▲５▼の電池については、総厚さが０．５ｍｍを上回ったため、極薄型化された電池でないうえ、負荷性能も不十分であった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の板型電池の断面模式図。
【図２】セルの上面図。
【図３】正極複合体（または負極複合体）の部分拡大断面模式図。
【図４】正極複合体の別態様を示す部分拡大断面模式図。
【図５】同じく正極複合体の別態様を示す部分拡大断面模式図。
【図６】樹脂結合層の形成方法の説明図。
【図７】活物質フィルムの成形方法の説明図。
【図８】電池の工程説明図。
【符号の説明】
１ 電池（板型電池）
２ セル
３ セパレータ
４ 外装材
５ 正極集電体
６ 正極活物質層
６ａ 正極活物質フィルム
７，７１，７２ 正極層
７ａ 正極複合体
８ 負極集電体
９ 負極活物質層
９ａ 負極活物質フィルム
１０ 負極層
１０ａ 負極複合体
１４ 第１の樹脂結合層
１６ 第２の樹脂結合層
１６ａ 結合材フィルム
３０ 含高分子溶液

Claims (17)

1. セパレータと、前記セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、前記セパレータとの間に前記正極活物質層および前記負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池であって、
   前記正極集電体および前記負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体は、（ａ）複数の貫通孔を有する金属メッシュにより構成され、（ｂ）片面側にのみ活物質層が配置されており、
   上記（ａ）および（ｂ）の条件を満足する前記集電体と、その集電体に組み合わされた前記活物質層との両者に接する樹脂結合層が設けられていることを特徴とする板型電池。
2. 前記樹脂結合層は多孔質であり、前記貫通孔を塞ぐことなく前記集電体の表面を被覆するとともに、前記集電体と、前記活物質層とに介在する形態で設けられている請求項１記載の板型電池。
3. 前記樹脂結合層は、前記貫通孔を一方の主面側から塞ぐ形態で設けられ、反対側に配置された前記活物質層と、前記貫通孔を通じて接している請求項１記載の板型電池。
4. 前記樹脂結合層は多孔質であり、前記貫通孔を塞ぐことなく前記集電体の表面を被覆するとともに、前記集電体と、前記活物質層とに介在する形態で設けられている第１の樹脂結合層と、前記貫通孔を一方の主面側から塞ぐ形態で設けられ、反対側に配置された前記活物質層と、前記貫通孔を通じて接している第２の樹脂結合層とを含む請求項１記載の板型電池。
5. 前記正極集電体だけが、上記（ａ）および（ｂ）の条件を満足する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の板型電池。
6. 前記前記負極集電体だけが、上記（ａ）および（ｂ）の条件を満足する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の板型電池。
7. 前記正極集電体および前記負極集電体の両方が、上記（ａ）および（ｂ）の条件を満足する請求項１ないし４のいずれか１項に記載の板型電池。
8. 前記正極活物質層は、正極活物質、導電助剤および正極用高分子基質を含み、前記負極活物質層は、負極活物質、導電助剤および負極用高分子基質を含み、
   前記セパレータ、前記正極活物質層および前記負極活物質層が多孔質形態をなし、かつそれらに非水電解液が含浸された非水電解質二次電池として構成されている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の板型電池。
9. 前記樹脂結合層は、前記正極活物質層および前記負極活物質層の細孔を形成する際の多孔質化工程で使用される有機溶媒に不溶な材料で構成されている請求項８記載の板型電池。
10. 前記樹脂結合層は、少なくともその層が形成されている電極の前記活物質層を構成する高分子基質と、実質的に同一組成を有する請求項８記載の板型電池。
11. 前記貫通孔を有する前記集電体は、開口率が３０％以上８０％以下に調整されている請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の板型電池。
12. セパレータと、前記セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、前記セパレータとの間に前記正極活物質層および前記負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池の製造方法であって、
    前記正極集電体および前記負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体には、貫通孔を複数有する金属メッシュを用い、その金属メッシュからなる集電体の表面に、前記貫通孔を塞ぐことなく樹脂結合層を形成する工程と、
    正極活物質層となる正極活物質フィルムと正極集電体とを含んで構成される正極複合体と、前記負極活物質層となる負極活物質フィルムと前記負極集電体とを含んで構成される負極複合体とで前記セパレータを挟み込み、これらを熱圧着する工程と、
    を含むことを特徴とする板型電池の製造方法。
13. セパレータと、前記セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、前記セパレータとの間に前記正極活物質層および前記負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池の製造方法であって、
    前記正極集電体および前記負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体には、貫通孔を複数有する金属メッシュを用い、その金属メッシュからなる集電体の一方の面側に活物質フィルム、他方の面側に結合材フィルムを配置して、これらを熱圧着することにより正極および／または負極の電極複合体を作製する工程と、
    正極複合体と負極複合体とでセパレータを挟み込み、これらを熱圧着する工程と、
    を含むことを特徴とする板型電池の製造方法。
14. セパレータと、前記セパレータにより互いに分離された正極活物質層および負極活物質層と、前記セパレータとの間に前記正極活物質層および前記負極活物質層をそれぞれ挟む正極集電体および負極集電体とを備えた板型電池の製造方法であって、
    前記正極集電体および前記負極集電体とからなる集電体群のうち、少なくとも１つの集電体には、貫通孔を複数有する金属メッシュを用い、その金属メッシュからなる集電体の表面に、前記貫通孔を塞ぐことなく樹脂結合層を形成する工程と、
    前記樹脂結合層を形成した前記集電体の一方の面側に活物質フィルム、他方の面側に結合材フィルムを配置して、これらを熱圧着することにより正極および／または負極の電極複合体を作製する工程と、
    正極複合体と負極複合体とでセパレータを挟み込み、これらを熱圧着する工程と、
    を含むことを特徴とする板型電池の製造方法。
15. 金属メッシュからなる前記集電体を、前記樹脂結合層の構成材料である高分子基質を含有した溶液に浸漬して、前記樹脂結合層を形成する請求項１２または１４記載の板型電池の製造方法。
16. 前記樹脂結合層を構成する高分子基質は、正極および／または負極の前記活物質フィルムに含まれる高分子基質と、実質的に同一組成を有する請求項１５記載の板型電池の製造方法。
17. 前記結合材フィルムは、正極および／または負極の前記活物質フィルムに含まれる高分子基質からなる請求項１３または１４記載の板型電池の製造方法。

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