JP2010251151A

JP2010251151A - ラミネート形電池

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Publication number: JP2010251151A
Application number: JP2009099952A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Kawai; 徹夫川合
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2009-04-16
Filing date: 2009-04-16
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-04-16
Also published as: JP5334109B2

Abstract

【課題】内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保できるラミネート形電池を提供する。
【解決手段】シート状正極とシート状負極とセパレータとを有する電極体が、１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成した、平面視で多角形のラミネートフィルム外装体に収容されており、前記シート状正極に接続された正極外部端子および前記シート状負極に接続された負極外部端子が外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の外周辺が熱シールされており、かつ前記ラミネートフィルム外装体の外周辺にベント部を有するラミネート形電池であって、前記ラミネートフィルム外装体の、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を含む外周辺が熱シールされており、かつ前記折り畳み端の一部が切り開かれており、前記切り開かれた部分をベント部としたことを特徴とするラミネート形電池である。
【選択図】図１

Description

本発明は、内圧が異常に上昇した際の安全性が良好なラミネート形電池に関するものである。

近年では、電池の用途が拡大するにつれて、高容量化や、高エネルギー密度化、高出力化といった電池の特性向上を目的とした開発が盛んに行われている。特に、自動車用途などの高出力、高容量が要求される用途への電池の適用も求められるようになっており、例えばリチウムイオン二次電池の適用が検討されている。

こうした用途へ適用される電池の外装体には、形状自由度が高く軽量であるといった利点から、金属ラミネートフィルムで構成されるラミネートフィルム外装体が使用される場合が多い。

ところで、円筒形や角形の金属容器（電池缶）を外装体とする電池では、例えば、電池内圧が異常に上昇した場合の安全性を確保するために、金属容器の一部を薄肉にするなどしてベント部を設けることが通常である。

これに対し、ラミネートフィルム外装体を用いたラミネート形電池は、ラミネートフィルム外装体の強度が円筒形や角形の金属容器（電池缶）に比べると小さく、また、金属ラミネートフィルムの有する熱融着樹脂を熱融着させて封止することから、金属容器を有する電池に比べて耐圧力性が低く、内圧のわずかな上昇で膨らんだり、開封したりする。そのため、ラミネート形電池ではベント部の設置は特に必要がない、といった考えもあった。

しかしながら、電池を機器に実装する場合には、端子や保護回路が電池近傍に設置されることが多く、異常時とはいえ、電池内部から内容物が漏出することによって、端子や保護回路が腐食したり、発熱による二次的な問題を引き起こす懸念がある。このようなことから、ラミネート形電池においても、電池内圧が異常に上昇した際に特定箇所のみが開封し、内容物の漏出も、かかる開封箇所からのみに抑えることが要求される。

例えば、ラミネートフィルム外装体を構成する上下の金属ラミネートフィルムの熱融着樹脂層間に薄片を配置することで、ラミネート形電池にベント部を設ける技術の提案もある（特許文献１）。前記の技術によれば、薄片を配置した部分では、金属ラミネートフィルムの熱融着樹脂層同士の接着強度（熱シール部の強度）が低下するため、この薄片を配置した部分がベント部として機能する。

しかしながら、薄片による金属ラミネートフィルムの熱融着樹脂層同士の接着強度の低下は比較的大きいため、電池の製造時や使用時に、薄片を配置した箇所の熱融着樹脂層同士の接着が良好に維持されず、外部からの水分の侵入や内部の電解液溶媒の蒸発の虞もある。

このようなことから、ラミネートフィルム外装体の熱シール部の強度をできるだけ損なうことなく、電池内圧が異常に上昇した際には、特定箇所のみが開封できるような技術の開発が求められる。

特開２００１−２５０５２６号公報

本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保できるラミネート形電池を提供することにある。

前記目的を達成し得た本発明のラミネート形電池は、シート状正極とシート状負極とセパレータとを有する電極体が、１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成した、平面視で多角形のラミネートフィルム外装体に収容されており、前記シート状正極に接続された正極外部端子および前記シート状負極に接続された負極外部端子が外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の外周辺が熱シールされており、かつ前記ラミネートフィルム外装体の外周辺にベント部を有するラミネート形電池であって、前記ラミネートフィルム外装体の、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する外周辺が熱シールされており、かつ前記折り畳み端の一部が切り開かれており、前記切り開かれた部分をベント部としたことを特徴とするものである。

本発明によれば、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保できるラミネート形電池を提供することができる。

本発明のラミネート形電池の一例を模式的に表す平面図である。図１のＡ−Ａ線断面図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。

図１から図３に、本発明のラミネート形電池の一例を模式的に示す。図１は、ラミネート形電池１の平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。なお、図２および図３では、図面が複雑になることを避けるため、ラミネートフィルム外装体を構成する金属ラミネートフィルムの各層を区別しておらず、また、シート状正極の正極合剤層と集電体、およびシート状負極の負極合剤層と集電体も区別していない。

ラミネート形電池１では、複数のシート状正極７と複数のシート状負極８とがセパレータ９を介して積層された積層電極体、および電解液（図示しない）が、平面視で矩形のラミネートフィルム外装体２内に収容されている。そして、ラミネートフィルム外装体２からは、正極外部端子３および負極外部端子４が引き出されている。正極外部端子３および負極外部端子４は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装体２内において、それぞれ、シート状正極７、シート状負極８と直接またはリード体などを介して接続している（図２、図３）。なお、図１では、正極外部端子３および負極外部端子４が、ラミネートフィルム外装体２の同一辺から引き出されている例を示しているが、本発明の電池においては、正極外部端子と負極外部端子とは、それぞれラミネートフィルム外装体の異なる辺から引き出されていてもよい。

ラミネートフィルム外装体２は、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルムにより構成されている。より具体的には、１枚の金属ラミネートフィルムが、図１中下の辺を折り畳み端５として二つ折りに畳まれて（図１、図３）ラミネートフィルム外装体２を構成しており、シート状正極７、シート状負極８およびセパレータ９を有する電極体や電解液を、内部に収容した状態でラミネートフィルム外装体２の外周辺（折り畳み端５を有する外周辺を含む）が熱シールされることで、その内部が密閉されている。

そして、本発明の電池では、ラミネートフィルム外装体２の折り畳み端５の一部が切り開かれており、かかる部分をベント部６としている（図１では、ベント部６を点線で示している）。

ラミネートフィルム外装体における金属ラミネートフィルムの折り畳み端を有する外周辺のうち、折り畳み端を切り開いた部分は、その強度が折り畳み端部分よりも小さくなる。そのため、ラミネート形電池の内圧が異常に上昇した際には、折り畳み端を有する外周辺のうち、切り開いた部分が優先的に開放できることから、これをベント部とすることができる。

なお、本発明のラミネート電池では、前記折り畳み端を有する外周辺も、他の外周辺と同様に熱シールするため、ベント部（前記の切り開いた部分）における熱シール強度を、従来のラミネート電池におけるラミネートフィルム外装体の熱シール強度と同等程度にできる。そのため、例えば、電池の製造時や通常の電池の使用時において、ベント部となる部分が開放するといった問題も良好に防止できる。すなわち、本発明のラミネート電池では、ベント部となる部分の熱シール強度自体を低下させるのではなく、ベント部以外の部分（折り畳み端のうち、切り開かずに残す部分）を、より強度が大きく開放しにくい構造とすることで、ベント部の強度とそれ以外の部分の強度とに差を設け、電池の内圧が異常に上昇した場合に、ベント部が優先的に開放できるようにしている。

ラミネートフィルム外装体において、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端における切り開いた部分の長さ（図１におけるベント部６の横方向の長さ。以下、同じ。）は、ベント部の機能をより良好に確保する観点から、折り畳み端の長さ（切り開いた部分を含む全長であり、図１における折り畳み端５の横方向の長さ。以下、同じ。）の５％以上とすることが好ましい。ただし、非常に小さなサイズの電池の場合には、ラミネートフィルム外装体の前記折り畳み端における切り開いた部分の長さを、折り畳み端の長さの５％以上とした場合でもベント部の機能が不十分となる虞があるため、前記切り開いた部分の長さは、例えば、３ｍｍ以上とすることが好ましい。

また、前記の切り開いた部分を長くしすぎると、ベント部として機能した際の開口部分が長くなって、電池内容物が漏出した際に大きく広がりやすくなるなどの問題が生じる虞があることから、ラミネートフィルム外装体に係る前記折り畳み端における切り開いた部分の長さは、折り畳み端の長さの１０％以下であることが好ましい。

なお、図１では、ベント部６を折り畳み端５の１箇所に形成した例を示しているが、ベント部６は、複数（２つ、３つ、４つなど）形成してもよく、例えば、図１中、折り畳み端５の左右両端に形成するなどしてもよい。なお、ベント部が複数の場合、全てのベント部の長さの合計が、前記の切り開いた部分の長さを満たしていることが好ましい。

また、図１では、ラミネートフィルム外装体の、正極外部端子３および負極外部端子４を引き出している辺と対向する辺が、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺とした例を示しているが、本発明のラミネート電池では、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺は、正極外部端子や負極外部端子を引き出している辺以外の辺であればよく、例えば、図１中、左右の縦の辺のいずれか一方を、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺（ベント部を形成する辺）とすることもできる。ただし、ベント部の位置は、例えば、ベント部が作動した際に、かかる箇所から漏出する電解液などによって、ラミネート形電池を収容している機器の端子などに悪影響が及ぶことを回避するために、ラミネートフィルム外装体における正極外部端子および負極外部端子を引き出している箇所からは、できるだけ離れた箇所とすることが好ましい。例えば、図１に示すように、平面視で矩形のラミネートフィルム外装体２の同一辺から、正極外部端子３および負極外部端子４が引き出されている場合、正極外部端子３および負極外部端子４が引き出されている辺と対向する辺を、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺とし、かかる辺部分にベント部６を設けることが好ましい。

なお、本発明の電池では、ラミネートフィルム外装体２の外周辺のうち、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺も熱シールするため、ベント部も、ラミネートフィルム外装体の他の外周辺と同様に熱シールされた構造となる。よって、ベント部を形成した辺（金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺）以外の外周辺では、電池内圧が異常に上昇した際に、ベント部が優先的に開放するようにするために、ベント部よりも熱シール部の強度が高められていることが好ましい。

ベント部を形成した辺以外の外周辺の熱シール部の強度を高める方法としては、例えば、熱シール部の幅（図１中、左右の縦の辺では横方向の長さで、上下の横の辺では縦方向の長さ。以下同じ。）を辺毎に変える方法が挙げられる。具体的には、ベント部を形成した辺以外の辺における熱シール部の幅を、ベント部を形成した辺よりも広くすることが好ましい。より具体的には、例えば、ベント部を形成した辺以外の辺における熱シール部の強度を、より良好に高める観点から、ベント部を形成した辺以外の辺における熱シール部の幅を、ベント部を形成した辺における熱シール部の幅の１．１倍以上とすることがより好ましい。ただし、ベント部を形成した辺以外の辺における熱シール部の幅を広くしすぎると、ラミネート形電池が大きくなりすぎたりするなどの問題が生じる。よって、ベント部を形成した辺以外の辺における熱シール部の幅は、ベント部を形成した辺における熱シール部の幅の２倍以下とすることが好ましい。

また、詳しくは後述するように、ラミネートフィルム外装体を構成する金属ラミネートフィルムは、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有しているが、正極外部端子や負極外部端子と、ラミネートフィルム外装体の熱融着樹脂層との間に、熱融着樹脂層に含まれる熱融着樹脂と同種の樹脂を含有する接着層を設け、この接着層を介して、正極外部端子や負極外部端子とラミネートフィルム外装体（その熱融着樹脂層）とを接着することも好ましい。正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺については、このような方法によっても熱シール部の強度を高めることができる。

なお、ラミネートフィルム外装体の外周辺（ベント部を形成した辺以外の辺）の熱シール部の幅は、５〜２０ｍｍとすることが好ましい。

ラミネート形電池を構成するシート状正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を、集電体の片面または両面に形成したものが使用できる。

正極活物質としては、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Ｌｉ_１＋ｘＭＯ_２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇなど）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４やその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＰＯ_４（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅなど）で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ_２やＬｉＮｉ_１−ｘＣｏ_ｘ−ｙＡｌ_ｙＯ_２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などの他、少なくともＣｏ、ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ_１／３Ｎｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２、ＬｉＭｎ_５／１２Ｎｉ_５／１２Ｃｏ_１／６Ｏ_２、ＬｉＮｉ_３／５Ｍｎ_１／５Ｃｏ_１／５Ｏ_２など）などを例示することができる。

正極の集電体としては、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、０．０１〜０．０２ｍｍであることが好ましい。

正極を作製するにあたっては、前記の正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、繊維状炭素などの導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのバインダなどを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係る正極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。

シート状正極における正極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：９０〜９８質量％、導電助剤：１〜５質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。

正極外部端子には、使用機器との接続の容易さなどの関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものを用いることが好ましい。正極外部端子の厚みは、５０〜３００μｍが好適である。すなわち、正極外部端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、正極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、正極外部端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、ラミネートフィルム外装体の外周辺のうち、正極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、ラミネートフィルム外装体と正極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、正極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。

シート状正極と正極外部端子の接続は、シート状正極の集電体と正極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、アルミニウム製のリード体を介してシート状正極の集電体と正極外部端子とを接続することで行うこともできる。アルミニウム製のリード体の厚みは、正極外部端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に正極集電体であるアルミニウム箔が薄く、正極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。

シート状正極における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体と、正極外部端子との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。

ラミネート形電池を構成するシート状負極には、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものが使用される。このような負極活物質としては、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、炭素繊維などの、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物が用いられる。また、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（ＬｉＴｉ_５Ｏ_１２など）、もしくはリチウム金属やリチウム／アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤（正極に係る導電助剤として例示した炭素材料など）やバインダ［ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との混合バインダなど］などを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体（負極合剤層）に仕上げたもの、または、前記の各種合金やリチウム金属の箔を集電体表面に積層したものなどが、シート状負極として用いられる。

例えば、負極合剤層を有するシート状負極とする場合、前記の負極活物質と前記のバインダと、必要に応じて黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤などを含む負極合剤を、ＮＭＰなどの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係るシート状負極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。

負極の集電体としては、銅箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、０．０５〜０．０２ｍｍであることが好ましい。

シート状負極における負極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：９０〜９８質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。また、負極に導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量％とすることが好ましい。

負極外部端子には、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、ニッケル−銅クラッドなどの金属の箔やリボンなどが好ましい。また、負極外部端子の厚みは、正極外部端子と同様に５０〜３００μｍが好ましい。すなわち、負極外部端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、負極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、負極外部端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、ラミネートフィルム外装体の外周辺のうち、負極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、ラミネートフィルム外装体と負極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、負極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。

シート状負極と負極外部端子の接続は、シート状負極の集電体と負極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、銅製のリード体を介してシート状負極の集電体と負極外部端子とを接続することで行うこともできる。銅製のリード体の厚みは、負極外部端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に負極集電体である銅箔が薄く、負極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。

シート状負極における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。

本発明のラミネート形電池では、前記のシート状正極と前記のシート状負極とを、セパレータを介して積層した積層電極体や、セパレータを介して重ね合わせた後、渦巻き状に巻回した巻回電極体として使用することができる。なお、積層電極体や巻回電極体では、シート状正極やシート状負極を、必要に応じて複数枚使用することができる。また、巻回電極体の場合には、必要に応じて横断面が扁平状となるように成形してもよい。

ラミネート形電池に係るセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの融合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどで構成された多孔質フィルムや不織布が挙げられる。セパレータの厚みは１０〜５０μｍであることが好ましく、空孔率は３０〜７０％であることが好ましい。また、多孔質フィルムと不織布とを重ねるなど、複数枚のセパレータを用いることにより、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。

ラミネート形電池に係る電解液としては、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）などの高誘電率溶媒や、直鎖状の、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）などの低粘度溶媒などの有機溶媒に、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４などの溶質を溶解した溶液（非水電解液）が挙げられる。なお、電解液溶媒には、前記の高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することがより好ましい。前記の溶液に、ＰＶＤＦやゴム系の材料、脂環エポキシやオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料などを混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。

ラミネート形電池のラミネートフィルム外装体は、金属ラミネートフィルムで構成されたものであり、例えば、外装樹脂層／金属層／熱融着樹脂層からなる３層構造の金属ラミネートフィルムが挙げられる。金属ラミネートフィルムにおける外装樹脂層としては、ナイロンフィルム（ナイロン６６フィルムなど）、ポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルムなど）などが、金属層としてはアルミニウムフィルム、ステンレス鋼フィルムなどが、熱融着樹脂層としては変性ポリオレフィンフィルム（変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムなど）などが挙げられる。

金属ラミネートフィルムにおいては、外装樹脂層の厚みが２０〜１００μｍであることが好ましく、金属層の厚みが１０〜１５０μｍであることが好ましく、熱融着樹脂層の厚みが２０〜１００μｍであることが好ましい。

なお、ラミネートフィルム外装体は、平面視で多角形であれば、その形状については特に制限は無く、必要に応じて、平面視で、３角形、４角形、５角形、６角形、７角形、８角形などの各種形状を取り得るが、平面視で４角形（矩形または正方形）が一般的である。

なお、本発明のラミネート形電池は、例えば以下の方法で製造することが好ましい。まず、シート状正極とシート状負極とセパレータとを有する電極体を、金属ラミネートフィルム上に置き、電極体を包むように金属ラミネートフィルムを二つ折りにし、電解液を注入するための一辺および折り曲げ端を有する辺を残して残りの外周辺を熱シールする。次に、前記の電解液を注入するために熱シールせずに残した一辺から電解液を注入し、ラミネートフィルム外装体の内部を減圧しつつ、この一辺を熱シールする。

その後、通常は、電池をエージングし、化成処理するが、その際に電池内でガスが発生することがあるため、電池に係るラミネートフィルム外装体の外周辺の一部を切り開き、減圧下でラミネートフィルム外装体内のガスを抜くことが好ましい。そこで、本発明のラミネート形電池を製造するにあたっては、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端の一部を切り開いてガス抜きを行い、その後、折り畳み端を有する辺を熱シールすることが好ましい。この場合、前記の折り畳み端を切り開いた部分を、そのままベント部とすることができる。

本発明のラミネート形電池は、自動車用途などの高出力、高容量の電池が要求される用途を始めとして、各種電子機器の電源用途など、従来から知られているラミネート形電池（特にラミネート形のリチウムイオン二次電池）が使用されている各種用途と同様の用途に用いることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。

実施例１
＜正極の作製＞
ＬｉＣｏＯ_２：９６質量部、アセチレンブラック：２質量部、およびＰＶＤＦ：２質量部を混合し、更にＮＭＰを加えて正極合剤含有ペーストを調製した。得られた正極合剤含有ペーストを、厚みが１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して正極合剤層を形成し、シート状正極を得た。得られたシート状正極の正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６０μｍであった。その後、得られたシート状正極を、正極合剤層の形成部分が幅１０５ｍｍ、長さ２００ｍｍとなり、更に集電タブとなる正極集電体の露出部も含む形状に裁断した。

＜負極の作製＞
黒鉛：９８質量％に、ＳＢＲ：１．５質量％およびＣＭＣ：０．５質量％を加えて混合し、更に水を加えて負極合剤含有ペーストを調製した。得られた負極合剤含有ペーストを、厚みが１０μｍの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して負極合剤層を形成し、シート状負極を得た。得られたシート状負極の負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６０μｍであった。その後、得られたシート状負極を、負極合剤層の形成部分が幅１１０ｍｍ、長さ２０５ｍｍとなり、更に集電タブとなる負極集電体の露出部も含む形状に裁断した。

＜電池の組み立て＞
前記のシート状正極１０枚と、前記のシート状負極１１枚とを、セパレータ（厚みが２５μｍのポリオレフィン微孔性フィルム）を介して積層し、積層電極体とした。なお、積層電極体の両端は、いずれも負極となるように積層した。次に、前記の積層電極体に係る各シート状正極の集電タブをアルミニウム製の正極外部端子に超音波溶接し、更に各シート状負極の集電タブを銅製の負極外部端子に超音波溶接した。なお、正極外部端子および負極外部端子には、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に位置することが予定される箇所の両面に、ラミネートフィルム外装体の熱融着樹脂層を構成する樹脂と同じ変性ポリオレフィンにより構成された接着層を配した。

ポリエステルフィルム／アルミニウムフィルム／変性ポリオレフィンフィルムからなる厚み１５０μｍの三層構造の金属ラミネートフィルム（矩形で、サイズ１３０ｍｍ×２３０ｍｍ）を用意した。そして、金属ラミネートフィルムにおける変性ポリオレフィンフィルム層上に前記の積層電極体を、正極外部端子および負極外部端子の一部が図１に示すように金属ラミネートフィルムの同一辺から突出するように置き、積層電極体を包むように金属ラミネートフィルムを二つ折りにし、正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺と、図１中右側の縦辺の二辺、および折り畳み端を有する辺を熱シールしてラミネートフィルム外装体とし、７０℃で１５時間真空乾燥した。その後、図１中左側の縦辺から非水電解液を注入し、減圧状態で前記の縦辺を熱シールして封止した。なお、非水電解液には、ＥＣとＤＥＣを体積比で１対３に混合した溶媒にＬｉＰＦ_６を濃度１．０ｍｏｌ／ｌで溶解した溶液を用いた。また、ラミネートフィルム外装体の前記三辺の熱シールの幅は１０ｍｍとし、折り畳み端を有する辺の熱シールの幅は５ｍｍとした。

前記封止後のラミネートフィルム外装体（積層電極体および非水電解液を収容したラミネートフィルム外装体）について、２４時間エージングし、その後、０．１Ｃの電流値で１時間充電し、続いて総充電時間を４時間とする定電流−定電圧充電（定電流充電：０．５Ｃ、定電圧充電：４．２Ｖ）を実施することで化成処理を行った。次に、ラミネートフィルム外装体における金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端の、片端から１０ｍｍまでの部分を切り開いて、この切り開いた部分をベント部とするラミネート形リチウムイオン二次電池を得た。

実施例２
実施例１と同様に化成処理まで行った後、ラミネートフィルム外装体における金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端の、片端から１０ｍｍまでの部分を切り開き、減圧状態でラミネートフィルム外装体内のガス抜きを行い、続いて前記折り畳み端を有する辺を熱シールして、前記の切り開いた部分をベント部とするラミネート形リチウムイオン二次電池を得た。なお、ガス抜きに利用した切り開いた部分に一部非水電解液が付着しており、熱シール強度の低下の虞があることから、折り畳み端を有する辺の熱シールの幅は７ｍｍと、実施例１の場合よりも広くした。

比較例１
ラミネートフィルム外装体における金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する辺について、熱シールも切り開きもしなかった以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。

実施例１、２および比較例１のラミネート形リチウムイオン二次電池について、４．２Ｖで満充電し、その後、１２Ｖ、２Ｃの条件で過充電試験を行って、その際のラミネートフィルム外装体の開封位置を確認した。これらの結果を、各電池に係るラミネートフィルム外装体の外周辺の状況と合わせて表１に示す。

なお、表１における「ガス抜きの有無」とは、化成処理後のガス抜きの有無を意味しており、「過充電試験後の開封位置」の欄における「折り畳み端以外」とは、ラミネートフィルム外装体の折り畳み端を有する辺以外の外周辺で開封したことを意味している。

表１から明らかなように、実施例１、２の電池では、過充電試験時のラミネートフィルム外装体の開封がベント部のみで起こっているが、比較例１の電池では、ラミネートフィルム外装体の外周辺の特定箇所で開封が起こっていない。

１ラミネート形電池
２ラミネートフィルム外装体
３正極外部端子
４負極外部端子
５折り畳み端
６ベント部
７シート状正極
８シート状負極
９セパレータ

Claims

シート状正極とシート状負極とセパレータとを有する電極体が、１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成した、平面視で多角形のラミネートフィルム外装体に収容されており、前記シート状正極に接続された正極外部端子および前記シート状負極に接続された負極外部端子が外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の外周辺が熱シールされており、かつ前記ラミネートフィルム外装体の外周辺にベント部を有するラミネート形電池であって、
前記ラミネートフィルム外装体の、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端を有する外周辺が熱シールされており、かつ前記折り畳み端の一部が切り開かれており、前記切り開かれた部分をベント部としたことを特徴とするラミネート形電池。
ラミネートフィルム外装体の、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端の一部を切り開いた状態でガス抜きを行い、その後に前記折り畳み端を有する外周辺を熱シールしたものである請求項１に記載のラミネート形電池。
ラミネートフィルム外装体の、金属ラミネートフィルムを二つ折りにした折り畳み端における切り開かれた部分の長さが、前記折り畳み端の長さの５〜１０％である請求項１または２に記載のラミネート形電池。