JP2015133261A

JP2015133261A - ラミネート型電池

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Publication number: JP2015133261A
Application number: JP2014004575A
Authority: JP
Inventors: 美由紀中井; Miyuki Nakai
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: JP6256019B2

Abstract

【課題】ラミネート型電池におけるラミネートフィルムの破損を防止する手段を提供することを目的とする。【解決手段】本発明のラミネート型電池は、正極と、負極と、正極及び負極の間に介在するセパレータとを有する発電要素、および発電要素を覆うラミネートフィルムの周縁部の少なくとも一部を熱融着にて封止することにより、発電要素を密封してなる外装材を有する。ラミネートフィルムは、熱融着性樹脂層、金属層、耐熱性樹脂層がこの順番で積層されてなる。そして、熱融着により封止された封止部において、ラミネートフィルムは熱融着性樹脂層が対向するように配置され、且つ、熱融着性樹脂層の間に第１の保護部材Ａが配置され；当該第１の保護部材Ａは、樹脂基材および無機酸化物を含有することを特徴とする。【選択図】図４

Description

本発明は、ラミネート型電池に関する。より詳細には、本発明は、ラミネート型電池におけるラミネートフィルムの破損を防止する手段に関する。

近年、環境や燃費の観点から、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）、さらには燃料電池自動車が製造・販売され、新たな開発が続けられている。これらのいわゆる電動車両においては、充電・放電ができる電源装置の活用が不可欠である。この電源装置としては、リチウムイオン電池やニッケル水素電池等の二次電池や、電気二重層キャパシタ等の電気デバイスが利用される。特に、リチウムイオン二次電池はそのエネルギー密度の高さや繰り返し充放電に対する耐久性の高さから、電動車両に好適と考えられ、各種の開発が鋭意進められている。

リチウムイオン二次電池は、一般に、正極と、負極と、当該正極及び負極の間に介在する電解質層（セパレータ）とを含む発電要素が、電池外装材に覆われた構造を有している。当該外装材としては、金属層の両面を樹脂層で覆ったラミネートフィルムが広く使われており、ラミネートフィルムを外装材とした電池は一般にラミネート型電池と称される。ラミネート型電池を製造する際には、発電要素全体をラミネートフィルムで覆った後、ラミネートフィルムの周縁部を熱処理することにより、樹脂層を熱融着させて封止することで発電要素を密封している。しかしながら、この熱処理時に、封止部におけるラミネートフィルムの樹脂層が薄肉化し、クラックが発生したり、金属層のデラミネーションが起こることが以前より指摘されていた。クラックやデラミネーションが起こると、ラミネートフィルムの絶縁性が低下し、電池の安全性等に問題が生じる虞があるため、その解決策が模索されていた。

この問題の解決策として、例えば、特許文献１では、包装材内部に扁平型電気化学セル本体を密封収納する扁平型電気化学セルにおいて、包装材の周縁部に絶縁性フィルムを介在させて包装材を熱接着（熱融着）する手法が提案されている。当該絶縁性フィルムとしては、具体的には、（１）単層のポリオレフィンフィルムからなる形態；（２）ポリエチレンナフタラート等の比較的高融点の樹脂フィルムの両面にポリオレフィンフィルムを具備する形態が開示されている。そして、当該方法により、熱融着時の包装材の熱接着性樹脂層の薄肉化に起因する包装材の絶縁性低下が抑制され、長期間の使用においても密封性が確保されるため、耐久性、安全性の高いリチウムイオン電池等の扁平型電気化学セルを提供することができる、としている。

特開２００９−８７７４９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている絶縁性フィルムを構成する樹脂（ポリオレフィン、ポリエチレンナフタレート）のガラス転移点は、熱融着温度（特許文献１の実施例では１９０℃）よりも低い。このため、熱融着時の圧力により絶縁性フィルムが薄くなる可能性があり、包装材のクラック等を十分に防止するものとは言えなかった。

そこで、本発明は、ラミネート型電池におけるラミネートフィルムの破損を防止する手段を提供することを目的とする。

本発明のラミネート型電池は、正極と、負極と、正極及び負極の間に介在するセパレータとを有する発電要素、および発電要素を覆うラミネートフィルムの周縁部の少なくとも一部を熱融着にて封止することにより、発電要素を密封してなる外装材を有する。ラミネートフィルムは、熱融着性樹脂層、金属層、耐熱性樹脂層がこの順番で積層されてなる。そして、熱融着により封止された封止部において、ラミネートフィルムは熱融着性樹脂層が対向するように配置され、且つ、熱融着性樹脂層の間に第１の保護部材Ａが配置され；当該第１の保護部材Ａは、樹脂基材および無機酸化物を含有することを特徴とする。

本発明によれば、第１の保護部材Ａに含まれる樹脂基材は、ラミネートフィルムが熱融着される条件下で溶融するため、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂層と熱融着する。一方、無機酸化物は、ラミネートフィルムが熱融着される条件下では溶融又は変形しないためそのまま残る。そのため、ラミネート電池における熱融着性樹脂層の薄肉化等に起因するラミネートフィルムの破損を防止することができる。

本発明の前提となるラミネート型電池を概略的に表した断面図である。本発明の前提となるラミネート型電池の外観を表した斜視図である。本発明の一実施形態に係るリチウムイオン電池を積層方向に平面視した図である。図３に示すリチウムイオン電池のＡ−Ａ断面図である。図３に示すリチウムイオン電池のＢ−Ｂ断面図である。本発明の他の一実施形態に係るリチウムイオン電池を積層方向に平面視した図である。図６に示すリチウムイオン電池のＡ−Ａ断面図である。図６に示すリチウムイオン電池のＢ−Ｂ断面図である。本発明の他の一実施形態に係るリチウムイオン電池を積層方向に平面視した図である。図９に示すリチウムイオン電池のＡ−Ａ断面図である。図９に示すリチウムイオン電池のＢ−Ｂ断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明するが、本発明の技術的範囲は特許請求の範囲の記載に基づいて定められるべきであり、以下の形態のみに制限されない。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

以下では、本発明のラミネート型電池として、主にリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明するが、これ以外にも、ポリマーリチウム電池、ニッケル−水素電池、ニッケル−カドミウム電池などの他の電池にも適用可能である。これらのうち、電気自動車等の車両用電源としての用途を考慮すると、出力およびエネルギー密度に優れるリチウムイオン二次電池であることが好ましい。

図１に、本発明の前提となるラミネート型電池を概略的に表した断面図を示す。本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、実際に充放電反応が進行する略矩形の発電要素１７が、電池外装材であるラミネートフィルム２２の内部に封止された構造を有する。詳しくは、樹脂−金属複合ラミネートフィルムを電池外装材として用いて、その周辺部の全部を熱融着にて接合することにより、発電要素１７を収納し密封した構成を有している。

発電要素１７は、負極集電体１１の両面（発電要素の最下層用および最上層用は片面のみ）に負極活物質層１２が配置された負極と、電解質層（セパレータ）１３と、正極集電体１４の両面に正極活物質層１５が配置された正極とを積層した構成を有している。具体的には、１つの負極活物質層１２とこれに隣接する正極活物質層１５とが、電解質層１３を介して対向するようにして、負極、電解質層１３、正極がこの順に積層されている。

これにより、隣接する負極、電解質層１３および正極は、１つの単電池層１６を構成する。したがって、本実施形態のリチウムイオン二次電池１０は、単電池層１６が複数積層されることで、電気的に並列接続されてなる構成を有するともいえる。また、単電池層１６の外周には、隣接する負極集電体１１と正極集電体１４との間を絶縁するためのシール部（絶縁層）（図示せず）が設けられていてもよい。発電要素１７の両最外層に位置する最外層負極集電体１１ａには、いずれも片面のみに負極活物質層１２が配置されている。なお、負極および正極の配置を逆にすることで、発電要素１７の両最外層に最外層正極集電体が位置するようにし、該最外層正極集電体の片面のみに正極活物質層が配置されているようにしてもよい。

負極集電体１１および正極集電体１４には、各電極（負極および正極）と導通される負極集電板（負極タブ）１８および正極集電板（正極タブ）１９がそれぞれ取り付けられ、ラミネートフィルム２２の端部に挟まれるようにラミネートフィルム２２の外部に導出される構造を有している。負極集電板（負極タブ）１８および正極集電板（正極タブ）１９は、必要に応じて負極端子リード２０および正極端子リード２１を介して、各電極の負極集電体１１および正極集電体１４に超音波溶接や抵抗溶接等により取り付けられていてもよい。ただし、負極集電体１１が延長されて負極集電板（負極タブ）１８とされ、ラミネートフィルム２２から導出されていてもよい。同様に、正極集電体１４が延長されて正極集電板（正極タブ）１９とされ、同様に電池外装材２２から導出される構造としてもよい。

なお、リチウムイオン二次電池の他の一形態として、双極型リチウムイオン二次電池が挙げられる。双極型リチウムイオン二次電池は、集電体の一方の面に正極活物質層が形成され、集電体の他方の面に負極活物質層が形成された双極型電極が、電解質層を介して積層されてなる発電要素を有する。上記リチウムイオン二次電池１０と双極型リチウムイオン二次電池の各構成要件および製造方法に関しては、双方の電池内の電気的な接続形態（電極構造）が異なることを除いては、基本的には同様である。よって、上記したリチウムイオン二次電池１０の各構成要件を中心に、以下説明する。ただし、双極型リチウムイオン二次電池の各構成要件および製造方法に関しても、同様の構成要件および製造方法を適宜利用して構成ないし製造することができることはいうまでもない。

図２は、本発明の前提となるラミネート型電池の外観を表した斜視図である。図２に示すように、扁平なリチウムイオン二次電池５０では、長方形状の扁平な形状を有しており、その両側部からは電力を取り出すための負極タブ５８、正極タブ５９が引き出されている。発電要素５７は、リチウムイオン二次電池５０の電池外装材（ラミネートフィルム５２）によって包まれ、その周囲は熱融着されており、発電要素５７は、負極タブ５８および正極タブ５９を外部に引き出した状態で密封されている。ここで、発電要素５７は、先に説明した図１に示すリチウムイオン二次電池１０の発電要素１７に相当するものである。発電要素５７は、正極（正極活物質層）１５、電解質層１３および負極（負極活物質層）１２で構成される単電池層（単セル）１９が複数積層されたものである。

なお、上記リチウムイオン二次電池は、積層型の扁平な形状のものに制限されるものではない。巻回型のリチウムイオン二次電池では、円筒型形状のものであってもよいし、こうした円筒型形状のものを変形させて、長方形状の扁平な形状にしたようなものであってもよいなど、特に制限されるものではない。

また、図２に示すタブ５８、５９の取り出しに関しても、特に制限されるものではない。負極タブ５８と正極タブ５９とを同じ辺から引き出すようにしてもよいし、負極タブ５８と正極タブ５９をそれぞれ複数に分けて、各辺から取り出しようにしてもよいなど、図２に示すものに制限されるものではない。

図３は、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を積層方向に平面視した図である。図４は、図３に示すリチウムイオン二次電池のＡ−Ａ断面図である。図５は、図３に示すリチウムイオン二次電池のＢ−Ｂ断面図である。

図３に示すリチウムイオン二次電池６０は、略矩形の３辺が閉じられた袋状のラミネートフィルム６２の内部に発電要素６４が収容され、ラミネートフィルム６２の周縁部の１辺が封止されることにより発電要素６４が密封されている。図３では、当該封止部６６は斜線部で示される。ただし、これ以外にも、２枚の略矩形のラミネートフィル６２の周縁部全てが封止されたものであってもよいし、周縁部の任意の一部（例えば、２辺又は３辺）が封止されたものであっても構わない。

ラミネートフィルム６２は、図４に示すように、熱融着性樹脂層６２ａ、金属層６２ｂ、耐熱性樹脂層６２ｃが順次積層された３層構造を有している。本実施形態では、具体的には、熱融着性樹脂層６２ａはポリエチレン（ＰＥ）、金属層６２ｂはアルミニウム、耐熱性樹脂層６２ｃはナイロンからそれぞれ構成されている。

ここで、ラミネートフィルム６２とは、一般に金属層の両面に樹脂層が配置され一体化されたフィルムを意味する。本実施形態では、熱融着性樹脂層６２ａ、金属層６２ｂ、耐熱性樹脂層６２ｃが順次積層され、一体化された３層構造を有する限りにおいては特に制限はなく、従来公知のラミネートフィルム６２を適宜採用することができる。好ましくは、ラミネートフィルム６２において、熱融着性樹脂層６２ａがラミネート最内層、耐熱性樹脂層６２ｃがラミネート最外層のように配置され、一体化されたものが好ましい。ラミネートフィルム６２は、適当な方法にて熱融着させることにより、熱融着絶縁性層６２ａ部分が融着して接合し封止部が形成される。

ラミネートフィルム６２の各層の材料は、特に制限なく、従来公知の知見を参照して当業者が適宜選択することができる。金属層６２ｂを構成する金属としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）等が挙げられる。このうち電池の軽量化等の観点から、アルミニウム（Ａｌ）であることが好ましい。また、熱融着性樹脂層６２ａを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。また、耐熱性樹脂層６２ｃを構成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテトラフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン等が挙げられる。

なお、各層の厚さについても、特に制限なく、従来公知の知見を参照して当業者が適宜設定することができる。通常は、金属層６２ｂの厚さは、１〜４０μｍであり、熱融着性樹脂層１２ａの厚さは２０〜５０μｍであり、耐熱性樹脂層６２ｃの厚さは、２０〜５０μｍである。

本実施形態では、ラミネートフィルム６２は、図４に示すように、熱融着性樹脂層６２ａが対向するように配置されている。そして、封止部６６においては、対向する熱融着性樹脂層６２ａの間に第１の保護部材Ａ（７０）が配置されている。すなわち、図４に示すように、本実施形態において封止部６６は、耐熱性樹脂層６２ｃ、金属層６２ｂ、熱融着性樹脂層６２ａ、第１の保護部材Ａ（７０）、熱融着性樹脂層６２ａ、金属層６２ｂ、耐熱性樹脂層６２ｃが順次積層された構造を有する。なお、ラミネートフィルム６２の間に発電要素６４から導出される集電板（タブ）６８が介在する場合は、図５に示すように、熱融着性樹脂層６２ａおよび第１の保護部材Ａ（７０）の間に集電板（タブ）６８が挟持された構造となる。

第１の保護部材Ａ（７０）は、樹脂基材および無機酸化物を含有する。本実施形態では、具体的には、保護部材Ａ（７０）は、樹脂基材としてポリエチレン（ＰＥ）粒子および無機酸化物としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子を含有する。

上記樹脂基材は、熱処理によってその少なくとも一部が溶融してラミネートフィルム６２の熱融着性樹脂層６２ａと融着する（さらには、封止部６６に位置する集電板（タブ）６８とも融着する）機能を有するものであれば、特に制限はない。このような樹脂基材としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン（ＰＳ）、アクリロニトリル／スチレン樹脂（ＡＳ）、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン樹脂（ＡＢＳ）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂またはこれらの変性体、誘導体などが挙げられる。このうち、融着性の観点からポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン、アクリル樹脂、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ酢酸ビニル、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂が好ましい。これらの材料は、１種単独で用いても、２種以上を混合して使用してもよい。

上記樹脂基材のうち、熱融着性樹脂層６２ａとの熱融着を速やかに行う観点から、融点が６０〜１２０℃であるものを使用することが好ましい。なお、本明細書において、「融点」とは、ＪＩＳ−Ｋ７１２１の規定に準じて、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される融解温度（転移温度）を意味する。例えば、粒子状の樹脂基材の融点を測定する場合は、セイコーインスツルメンツ（ＳＩＩ）社製ＴＧ−ＤＴＡ６３００により測定を行う。なお、特に融点を持たない材料を用いる場合は、その軟化点を融点として扱う。この場合の「軟化点」とは、ＪＩＳ−Ｋ７１９１の規定に準じて測定される熱変形温度の値を採用する。

樹脂基材の形状（熱融着前）は、特に制限はなく、粒子状、球状、棒状、針状、板状、柱状、不定形状、燐片状、紡錘状など任意の構造をとりうる。このような形状を有する樹脂基材は、熱処理によりその一部又は全部が溶融若しくは変形、又は、熱融着性樹脂層６２ａと一体化することにより、ラミネートフィルム６２と接合される。

また、第１の保護部材Ａ（７０）に含まれる無機酸化物は、封止時の温度条件において溶融または変形しないものであれば特に制限はなく、公知の材料を適宜選択することができる。ＪＩＳ−Ｋ７１２１に準拠して測定した融解温度（転移温度）が２００℃以上、またはＪＩＳ−Ｋ７１９１に準拠して測定した熱変形温度が２００℃以上、もしくは熱変形温度が存在しない無機酸化物が好適に使用される。具体的な無機酸化物としては、酸化鉄、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＢａＴｉＯ_２などが挙げられる。

無機酸化物の形状は、特に制限はなく、粒子状、球状、棒状、針状、板状、柱状、不定形状、燐片状、紡錘状など任意の構造をとりうる。樹脂基材が粒子状である場合の、当該粒子の粒子径も特に制限はないが、好ましくは１〜３０μｍである。
第１の保護部材Ａ（７０）に含まれる樹脂基材は、ラミネートフィルム６２が熱融着される温度・圧力条件下で溶融するため、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂層６２ａと熱融着する。一方、無機酸化物は、ラミネートフィルム６２が熱融着される温度・圧力条件下では変形しないためそのまま残る。そのため、熱融着性樹脂層６２ａの薄肉化等に起因するラミネートフィルム６２の破損を防ぐことができ、リチウムイオン二次電池６０の安全性を維持することが可能となる。

第１の保護部材Ａ（７０）において、樹脂基材の含有量は、樹脂基材及び無機酸化物の総量に対して、好ましくは３〜２０質量％である。樹脂基材の含有量が３質量％以上であると、ラミネートフィルム６２の熱融着が良好に行われ、一方、樹脂基材の含有量が２０質量％以下であると、熱融着性樹脂層６２ａの薄肉化等に起因するラミネートフィルム６２の破損防止効果がより発揮される。

第１の保護部材Ａ（７０）は、上記樹脂基材及び無機酸化物以外にも、バインダー等の添加物を含んでもよい。バインダーを含むことにより、樹脂基材と無機酸化物とを強固に結着することができるため、封止部の信頼性がより向上し得る。

本実施形態で使用されるバインダーは、特に制限はなく、電池の分野で使用されるバインダーを適宜採用することができる。具体的には、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などの増粘剤；ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、等が挙げられる。これらをそれぞれ単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。

当該バインダーの含有量は、第１の保護部材Ａ（７０）の総量に対して、０．５〜１５質量％であることが好ましく、１〜１０質量％であることが好ましい。

第１の保護部材Ａ（７０）は、上記の樹脂基材、無機酸化物、及び任意に添加されるバインダーを、ＮＭＰ等の溶媒に分散してスラリーを調製し、当該スラリーを２軸延伸することによりシート状の第１の保護部材Ａ（７０）を製造することができる。なお、この際の第１の保護部材Ａ（７０）の厚さは、２０〜５０μｍであることが好ましい。

ラミネートフィルム６２及び第１の保護部材Ａ（７０）の封止は、通常のラミネートフィルムの封止と同様の装置、条件を用いて行われうる。使用される装置としては、一般的なヒートシーラー等が好適である。また、熱融着の際の温度は、通常２００〜２５０℃である。

図６は、本発明の他の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を積層方向に平面視した図である。図７は、図６に示すリチウムイオン二次電池のＡ−Ａ断面図である。図８は、図６に示すリチウムイオン二次電池のＢ−Ｂ断面図である。

図６のリチウムイオン二次電池６０では、上記第１の保護部材Ａ（７０）に加えて、前記ラミネートフィルム６２と前記発電要素６４との間に、少なくとも発電要素６４の一方の面を覆うように第２の保護部材Ａ（７２Ａ）配置され；前記ラミネートフィルム６２と前記発電要素６４との間に、少なくとも発電要素６４の他方の面を覆うように第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）がさらに配置されてなる。第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）は、第１の保護部材Ａ（７０）と同様に、それぞれ樹脂基材および無機酸化物を含有する。本実施形態では、具体的には、第１の保護部材Ａ（７０）、第２の保護部材Ａ（７２Ａ）、及び第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）は、いずれも、樹脂基材としてポリエチレン（ＰＥ）粒子が、無機酸化物としてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）粒子が含まれる。

本実施形態のように、第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）を設けることにより、ラミネートフィルム６２の絶縁性を維持することができる。例えば、発電要素６４に異物（金属片等）が混入していると、これがラミネートフィルム６２の熱融着性樹脂層６２ａを突き破り、金属層６２ｂと接触する場合がある。本実施形態によると、第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）はラミネートフィルム６２と発電要素６４との間を空間的に隔てる役割を有する。これにより、異物がラミネートフィルム６２の熱融着性樹脂層６２ａを突き破るのを防止し、発電要素６４と金属層６２ｂとが接触しにくくすることが可能となる。

なお、本実施形態において、第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）の大きさは、発電要素６４を少なくとも覆うことができる限りは、当業者が適宜設定し得る。また、第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）の厚さは、それぞれ２０〜５０μｍであることが好ましい。

なお、本実施形態における第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）に含まれる樹脂基材、無機酸化物、バインダー等は、上述の図３の実施形態における第１の保護部材Ａ（７０）と同様である。また、これ以外の各部材の詳細についても、上述の図３の形態と同様である。

図９は、本発明の他の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池を積層方向に平面視した図である。図１０は、図９に示すリチウムイオン二次電池のＡ−Ａ断面図である。図１１は、図９に示すリチウムイオン二次電池のＢ−Ｂ断面図である。

図９のリチウムイオン二次電池は、図３の実施形態と異なり、封止部において、互いに対向する熱融着性樹脂層６２ａの間に、第１の保護部材Ａ（７４Ａ）と、第１の保護部材Ｂ（７４Ｂ）とが、接着剤層７６を介して配置される点に特徴を有する。また、図９のリチウムイオン二次電池６０は、図３の実施形態と同様に、ラミネートフィルム６２と発電要素６４との間に、少なくとも発電要素６４の一方の面を覆うように第２の保護部材Ａ（７２Ａ）が配置され；ラミネートフィルム６２と発電要素６４との間に、少なくとも発電要素６４の他方の面を覆うように第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）が配置される。そして、第１の保護部材Ａ（７４Ａ）と第２の保護部材Ａ（７２Ａ）とが一体的に成形されてなり、且つ、第１の保護部材Ｂ（７４Ｂ）と第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）とが一体的に成形されてなる点にも特徴を有する。ここで、第１の保護部材Ａ（７４Ａ）、第１の保護部材Ｂ（７４Ｂ）、第２の保護部材Ａ（７２Ａ）、及び第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）は、それぞれ樹脂基材および無機酸化物を含有する。なお、本実施形態では、第１の保護部材Ａ（７４Ａ）と第２の保護部材Ａ（７２Ａ）とが一体的に成形されてなるため、第１の保護部材Ａ（７４Ａ）と第２の保護部材Ａ（７２Ａ）を構成する材料は実質的に同一であることが好ましい。同様に、第１の保護部材Ｂ（７４Ｂ）と第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）とが一体的に成形されてなるため、第１の保護部材Ｂ（７４Ｂ）と第２の保護部材Ｂ（７２Ｂ）を構成する材料は実質的に同一であることが好ましい。

本実施形態では、封止部６６の保護部材は、第２の保護部材Ａ及びＢ（７２Ａ、７２Ｂ）から続く２つの保護部材（第１の保護部材Ａ及びＢ（７４Ａ、７４Ｂ））から構成される。したがって、図６の実施形態では３つであった保護部材が、本実施形態では２つとなるため、封止工程における作業性が向上し得る。ただし、本実施形態では、封止部６６において、第１の保護部材Ａ（７４Ａ）と第１の保護部材Ｂ（７４Ｂ）とを接合する必要があるが、第１の保護部材Ａ及びＢ（７４Ａ、７４Ｂ）は共に無機酸化物を含むため、互いの密着性はそれほど高くない。したがって、第１の保護部材Ａ及びＢ（７４Ａ、７４Ｂ）の間に別途接着剤層７６を設けることにより所望の密封性を確保している。

本実施形態の接着剤層７６を構成する接着剤材料は、本技術分野で使用される材料から当業者が適宜選択することができる。一例を挙げると、アクリル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリイミド、スチレン・ブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロース、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリアミドである。これらの接着剤は、１種のみを単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用しても構わない。

接着剤層７６の厚さは、特に制限はないが、１０〜５０μｍであることが好ましい。

なお、本実施形態において、上記以外の各部材の詳細については、上述の図３又は６の形態と同様である。

本発明によると、封止部６６及び／又は発電要素６４上下面に隣接するラミネートフィルム６２の破損を効果的に防止することができる。このため、ラミネートフィルム６２の絶縁性が確保でき、ひいては電池の信頼性を向上させることが可能となる。

＜ラミネート型リチウムイオン二次電池の作製＞
正極、負極、並びに当該正極及び負極間を隔離する絶縁体であるセパレータを、正極、セパレータ、負極、セパレータ、正極、の順で所望の容量が得られるように複数層重ねて発電要素とした。

正極の集電体に電気を外部へ取り出すためのＡｌタブを超音波溶接にて接合した。同様に、負極の集電箔に電気を外部へ取り出すためのＣｕタブを超音波溶接にて接合した。

上記発電要素の両面面に、発電要素を覆うように、第２の保護部材ＡおよびＢをそれぞれを配置して、更にその上下面にラミネートフィルムを配置した。

なお、ラミネートフィルムは、熱融着性樹脂層（厚さ２５μｍ）、金属層（厚さ１０μｍ）、耐熱性樹脂層（厚さ２５μｍ）からなる３層構造を有していた。

また、第２の保護部材ＡおよびＢは、樹脂基材としてのポリエチレン１０質量部、無機酸化物としてのアルミナ粒子（粒子径７μｍ）８０質量部、バインダとしてのカルボキシメチルセルロース１０質量部を含有するシート状の形態を有していた（厚さ２０μｍ）。

さらに、ラミネートフィルムの周縁部（４辺）の熱融着性樹脂層の間に第１の保護部材Ａを配置し、うち３辺をヒートバーで１８０℃に加熱することによって封止した。この際、第１の保護部材Ａに混合された樹脂基材が溶融し、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂層と接着した。

ラミネートフィルムの未封止辺から、非水電解液を積層体（発電要素）内に注入した。なお、非水電解液として、エチレンカーボネート：エチルメチルカーボネート＝１：２（体積比）の混合溶媒に、溶質としてＬｉＰＦ_６を濃度１．０ｍｌ／Ｌとなるように溶解させて調製したものを使用した。

その後、ラミネートフィルムの未封止辺をヒートバーで１８０℃に加熱することによって、封止した。この際、他の３辺と同様に、第１の保護部材Ａに混合された樹脂基材が溶融し、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂層と接着した。

結果、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂層の間に、第１の保護部材Ａを介在させることにより、必ず封止後に当該保護部材が残るため、非水電解液がラミネートフィルムの金属層に侵入することが防止された。

１０、５０、６０リチウムイオン二次電池、
１１負極集電体、
１１ａ最外層負極集電体、
１２負極活物質層、
１３電解質層、
１４正極集電体、
１５正極活物質層、
１６単電池層、
１７、５７、６４発電要素、
１８、５８負極集電板（負極タブ）、
１９、５９正極集電板（正極タブ）、
２０負極端子リード、
２１正極端子リード、
２２、５２、６２電池外装材（ラミネートフィルム）、
６２ａ熱融着性樹脂層、
６２ｂ金属層、
６２ｃ耐熱性樹脂層、
６６封止部、
６８集電板（タブ）、
７０、７４Ａ第１の保護部材Ａ、
７２Ａ第２の保護部材Ａ、
７２Ｂ第２の保護部材Ｂ、
７４Ｂ第１の保護部材Ｂ、
７６接着剤層。

Claims

正極と、負極と、前記正極及び前記負極の間に介在するセパレータとを有する発電要素、および
前記発電要素を覆うラミネートフィルムの周縁部の少なくとも一部を熱融着にて封止することにより、発電要素を密封してなる外装材を有するラミネート型電池であって、
前記ラミネートフィルムは、熱融着性樹脂層、金属層、耐熱性樹脂層がこの順番で積層されてなり、
前記熱融着により封止された封止部において、前記ラミネートフィルムは前記熱融着性樹脂層が対向するように配置され、且つ、前記熱融着性樹脂層の間に第１の保護部材Ａが配置され、
前記第１の保護部材Ａは、樹脂基材および無機酸化物を含有する、ラミネート型電池。
前記ラミネート型電池を積層方向に平面視した際に、前記ラミネートフィルムと前記発電要素との間に、少なくとも前記発電要素の一方の面を覆うように、第２の保護部材Ａが配置され；前記ラミネートフィルムと前記発電要素との間に、少なくとも前記発電要素の他方の面を覆うように、第２の保護部材Ｂが配置されてなり、
前記第２の保護部材Ａおよび前記第２の保護部材Ｂは、それぞれ樹脂基材および無機酸化物を含有する、請求項１に記載のラミネート型電池。
前記封止部において、前記熱融着性樹脂の間に、前記第１の保護部材Ａと、第１の保護部材Ｂとが、接着剤層を介して配置され、
前記第１の保護部材Ａと前記第２の保護部材Ａとが一体的に成形されてなり、且つ、前記第１の保護部材Ｂと前記第２の保護部材Ｂとが一体的に成形されてなる、請求項２に記載のラミネート型電池。
前記無機酸化物は、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２の少なくとも１種を含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のラミネート型電池。
前記樹脂基材は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリル樹脂からなる群から選択される少なくとも１種を含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のラミネート型電池。