JP2016207592A - 蓄電デバイス - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス発生で内圧上昇した際に外装体の導電部（金属露出部）と本体部の電極との導通を遮断でき、内圧上昇による外装体の破裂を防止できる蓄電デバイスを提供する。
【解決手段】デバイス本体部６０と、該本体部を収容する外装体２枚と、を備え、前記外装体５０は、金属箔層２、１２と、この金属箔層の一方の面に積層された熱融着性樹脂層４、１４と、を有し、前記金属箔層の前記一方の面の一部に、前記熱融着性樹脂層で被覆されていない導電部５４、５６が設けられ、デバイス本体部の正極６１が、前記一方の外装体の導電部５６に電気的に接続され、デバイス本体部の負極６２が、前記他方の外装体の導電部５４に電気的に接続され、正極及び負極のうちの少なくとも一方の電極６２は、前記導電部５４に対し接触状態にあることにより電気的な接続が行われている。内圧上昇すると、接触状態にある導電部５４と電極６２とが離間するので、導通を遮断できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、モバイル用蓄電池、車載用蓄電池、回生エネルギー回収用の蓄電池、コンデンサ（キャパシタ）等として用いられる蓄電デバイスに関する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「接触」の語は、蓄電デバイス（電池等）において発生したガスの蓄積により内圧が上昇してデバイス本体部を収容している外装体が外に膨らむ際に、電気的な接続がなされていた当該導電部と電極とが離間できる状態にあることを意味し、従って、この「接触」の語は、例えば「粘着状態」等は包含する一方、接着剤による接合、超音波による接合等の接合は包含されない。
リチウムイオン２次電池は、例えばノートパソコン、ビデオカメラ、携帯電話、電気自動車等の電源として広く用いられている。このリチウムイオン２次電池としては、電池本体部（正極、負極及び電解質を含む本体部）の周囲をケースで包囲した構成のものが用いられている。このケース用材料（外装材）としては、例えば、耐熱性樹脂フィルムからなる外層、アルミニウム箔層、熱可塑性樹脂フィルムからなる内層がこの順に接着一体化された構成のものが公知である。
ところで、リチウムイオン２次電池等では、過充電時や過昇温時に電池本体部においてガスが発生しやすく、このためにガスが徐々に外装材で覆われた内部空間に蓄積していき外装材内部の内圧が上昇する場合がある。この内圧上昇が大きくなると外装材が破裂することが懸念されることから、外装材の破裂を防止する技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、互いに重ね合わせた２枚のラミネートシートからなる成形シートの各々の外周縁部を相互に接合してなる外装ケースの内部に発電要素および電解液を収容して構成されたラミネート電池の安全機構であって、前記外装ケースに、これの内部に連通して一側辺部から外方へ突出する突出部が設けられ、前記突出部における２枚のうちの少なくとも一方の前記成形シートに形成された排気穴と、この排気穴の穴縁部に弾性的に圧接されて前記排気穴を密閉する弁体とを有する安全弁を備えた構成の電池の安全機構が記載されている。
特開２００７−１５７６７８号公報
しかしながら、上記従来技術のように外装体内部で発生したガスを外装体外部に逃がすための安全弁機構を設ける場合には、このような安全弁機構を設けるための新たな工程が必要となり、製造工程が複雑になるし、生産性も低下するという問題があった。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、ガスの発生により内圧が上昇した際に外装体の導電部（金属箔露出部）とデバイス本体部の電極との導通を遮断できて、更なる内圧上昇による外装体の破裂を防止できる蓄電デバイスを提供することを目的とする。
上記従来技術では、発生したガスを、排気穴と弁体とを有する安全弁から外部に逃がすことによって、内圧上昇による外装材の破裂を防止するものである。これに対して、本出願人は、発生ガスの蓄積により内圧が上昇した際に導通を遮断できる構成とし、このような非導通状態とすることで更なるガスの発生、蓄積を抑止して外装体の破裂を防止することを着想したものである。
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］デバイス本体部と、該デバイス本体部を収容する外装体２枚と、を備え、
前記外装体は、金属箔層と、この金属箔層の一方の面に積層された熱融着性樹脂層と、を有し、前記金属箔層の前記一方の面の一部に、前記熱融着性樹脂層で被覆されていない導電部が設けられ、
互いの熱融着性樹脂層同士が向き合うように配置された前記２枚の外装体の間の空間に前記デバイス本体部が収容され、前記２枚の外装体の周縁部の熱融着性樹脂層同士が接合されて封止され、
前記デバイス本体部の正極が、前記一方の外装体の導電部に電気的に接続され、前記デバイス本体部の負極が、前記他方の外装体の導電部に電気的に接続され、前記正極及び負極のうちの少なくとも一方の電極は、前記導電部に対し接触状態にあることにより前記電気的な接続が行われていることを特徴とする蓄電デバイス。
［２］前記外装体は、前記金属箔層の他方の面に積層された耐熱性樹脂層をさらに備え、前記金属箔層の他方の面の一部に、前記耐熱性樹脂層で被覆されていない端子部が設けられている前項１に記載の蓄電デバイス。
［３］前記外装体は、前記接触状態にあることにより電気的な接続がなされている導電部を含む領域において前記デバイス本体部側に凹む凹陥部が形成されている前項１または２に記載の蓄電デバイス。
［４］前記接触状態にあることにより電気的な接続がなされている前記導電部と電極とが、導電性組成物の塗布により形成された塗布層を介して互いに接触状態にある前項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
［５］前記デバイス本体部が収容されている空間内の内圧が大気圧以下である前項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
［６］大気圧より小さい気圧雰囲気下において前記周縁部の熱融着性樹脂層同士の接合が行われたものである前項５に記載の蓄電デバイス。
［１］の発明では、正極及び負極のうちの少なくとも一方の電極は、外装体の導電部（金属箔露出部）に対して接触状態にあることにより電気的な接続が行われている構成であり、充電時や放電時等においてデバイス本体部等からガスが発生した場合にガスが外装体の間の収容空間に蓄積していき内圧が上昇すると、外装体が膨らむことで前記接触状態にある導電部と電極とが離間するので（導電部と電極とが非接触状態になるので）、非導通状態になり、従ってこれ以上のガスの発生、蓄積を抑止することができて、内圧上昇による外装体の破裂を防止できる。
［２］の発明では、金属箔層の他方の面に耐熱性樹脂層が積層されているから、（端子部を除いて）絶縁性を十分に確保できるし、物理的強度も確保できると共に、金属箔層の他方の面の一部に耐熱性樹脂層で被覆されていない金属箔露出部（端子部）が設けられているので、この露出部（端子部）を介して通電を行うことができる。
［３］の発明では、外装体は、電極への接触により電気的な接続がなされている導電部を含む領域においてデバイス本体部側（内方側）に凹む凹陥部が形成されているので、ガスが発生して内圧が上昇すると、前記凹陥部が、膨張して外方側に向けて突出する凸部に反転し、この凸部とデバイス本体部との間に形成される空間に発生ガスが収容される（反転した凸部とデバイス本体部との間の空間がガス溜まりとなる）。また、ガスが発生して内圧の上昇により外装体の凹陥部が膨張して外方側に向けて突出する凸部に反転することで、前記接触状態にある導電部と電極とが離間するので（非接触状態になるので）、非導通状態になり、従ってこれ以上のガスの発生、蓄積を抑止することができて、内圧上昇による外装体の破裂を防止できる。
［４］の発明では、導電性組成物の塗布により形成された塗布層を介して（介在させて）導電部と電極との接触状態が確保された構成であり、該塗布層の介在により導電部と電極との密着性が向上し、当該接触状態にある導電部と電極との導通状態をさらに向上させることができる。
［５］及び［６］の発明では、デバイス本体部が収容されている空間内の内圧が大気圧以下であるから、接触状態にあることで導通が確保されている当該導電部と電極との導通状態をさらに向上させることができる。
本発明に係る蓄電デバイスの一実施形態を示す断面図である。 図１の蓄電デバイスの平面図である。 図１の蓄電デバイスにおいてガス発生による内圧の上昇によって外装体が膨らんで負極導電部と負極との導通が遮断された状態を示す断面図である。 本発明に係る蓄電デバイスの他の実施形態を示す断面図である。 図４の蓄電デバイスの平面図である。 図４の蓄電デバイスにおいてガス発生による内圧の上昇によって外装体の凹陥部が外側に膨らんで外方側に突出する凸部に反転して導電部と電極との導通が遮断された状態を示す断面図である。 本発明に係る蓄電デバイスのさらに他の実施形態を示す断面図である。なお、図７の蓄電デバイスの平面図は、図２と同一であり、図７の蓄電デバイスがガス発生による内圧の上昇によって外装体が膨らんで負極導電部と負極との導通が遮断された状態を示す断面図は、図３と同様である。
本発明に係る蓄電デバイス１の一実施形態を図１、２に示す。この蓄電デバイス１は、ラミネート外装電池であり、デバイス本体部としてのベアセル６０と、該ベアセル６０を収納する外装ケース４５とを備えている。
図１、２に示すように、外装ケース４５は、平面視角形の凹部５２とこの凹部５２の開口縁から外方に延びるフランジ５３を有する本体５１と、前記本体５１のフランジ５３の外回り寸法と同寸の蓋体５５とを組み合わせて作製されたものである。前記凹部５２はベアセル６０の収納用空間を形成している。
前記本体５１の構成材としては、第二金属箔層１２と、該第二金属箔層１２の一方の面（第一の面）に第２接着剤層（図示しない）を介して積層された第二熱融着性樹脂層１４と、前記第二金属箔層１２の他方の面（第二の面）に第１接着剤層（図示しない）を介して積層された第二耐熱性樹脂層１８と、を備えた外装体５０が使用されている。この外装体５０には、前記第二金属箔層１２の一方の面の一部に、前記第二熱融着性樹脂層および第２接着剤層で被覆されていない負極導電部（金属箔露出部）５４が設けられている。本実施形態では、前記第二金属箔層１２の一方の面の中央部に前記負極導電部５４が形成されている。また、前記第二金属箔層１２の他方の面の一部に、前記第二耐熱性樹脂層及び第１接着剤層で被覆されていない負極端子部（金属箔露出部）１９が設けられている。本実施形態では、前記第二金属箔層１２の他方の面の端部に、前記負極端子部１９が形成されている。
前記蓋体５５の構成材としては、第一金属箔層２と、該第一金属箔層２の一方の面（第一の面）に第２接着剤層（図示しない）を介して積層された第一熱融着性樹脂層４と、前記第一金属箔層２の他方の面（第二の面）に第１接着剤層（図示しない）を介して積層された第一耐熱性樹脂層８と、を備えた外装体５０が使用されている。この外装体５０には、前記第一金属箔層２の一方の面の一部に、前記第一熱融着性樹脂層及び第２接着剤層で被覆されていない正極導電部（金属箔露出部）５６が設けられている。本実施形態では、前記第一金属箔層２の一方の面の中央部に前記正極導電部５６が形成されている。前記第一金属箔層２の他方の面の一部に、前記第一耐熱性樹脂層及び第１接着剤層で被覆されていない正極端子部（金属箔露出部）９が設けられている。本実施形態では、前記第一金属箔層２の他方の面の端部に、前記正極端子部９が形成されている。
前記本体５１は、フラットシートの前記外装体に対し、張り出し成形、絞り成形等の成形を行って凹部５２を形成し、凹部５２の周囲の未変形部分をフランジ５３の外回り寸法にトリミングしたものである。一方、前記蓋体５５はフラットシートの前記外装体を所要寸法に裁断したものである。前記本体５１の凹部５２の底部の内面に負極導電部５４が設けられ、蓋体５５の内面に正極導電部５６が設けられている（図１参照）。前記正極導電部５６および負極導電部５４は、外装体５０の金属箔層２、１２を露出させた露出部によって形成されている。また、前記正極端子部９および負極端子部１９は、外装体５０の金属箔層２、１２を露出させた露出部によって形成されている。
前記ベアセル６０は、シート状の正極６１とシート状の負極６２とがセパレーター６３を介して積層されてなり、このベアセル６０が前記２枚の外装体５０の間の空間に収容されている。前記正極６１の端部が外装体５０の正極導電部５６に接合（超音波接合、はんだ付、導電性接着剤による接着等）されることにより正極６１が正極導電部５６に電気的に接続され、前記負極６２の端部が外装体５０の負極導電部５４に接触状態となされることにより負極６２が負極導電部５４に電気的に接続されている。本実施形態では、負極６２の端部と負極導電部５４との接触は、面接触である（図１参照）。
前記蓄電デバイス１は、ベアセル６０を本体５１の凹部５２に収納して蓋体５５を被せ、電解液注入口を残して本体５１のフランジ５３と蓋体５５との接触部の熱融着性樹脂層４、１４同士をヒートシールし、電解液を注入した後に前記電解液注入口をヒートシールすることによって封止したものである。本実施形態では、大気圧より小さい気圧雰囲気下において前記熱融着性樹脂層４、１４同士の接合を行って封止したものであり、得られた蓄電デバイス１では、デバイス本体部６０が収容されている空間内の内圧が、大気圧と同一又は大気圧より小さくなっており、これにより、負極６２の端部と負極導電部５４との接触が面接触になっている。このような面接触になっていることで負極６２の端部と負極導電部５４との間で十分な導通を確保できる。
上記蓄電デバイス１では、外装体５０に正極端子部９および負極端子部１９が設けられているので、これら端子部９、１９を介して他の機器に通電可能に接続できる。また、ベアセル（デバイス本体部）を接続する導電部（金属箔層）が外装体の一部として形成されているので、タブリードを用いなくても通電が可能である。タブリードを無くすことによって、蓄電デバイスの軽量化および小型化を図ることができる。
また、上記蓄電デバイス１では、正極６１の端部と正極導電部５６とが接合されている一方、負極６２の端部と負極導電部５４とが（接合されておらず）面接触になっている構成であるから、充電時や放電時等においてデバイス本体部等からガスが発生した場合にガスが蓄積していき外装ケース４５内の内圧が上昇すると、前記接触状態にあった負極導電部５４と負極６２とが離間して互いに非接触状態になって（図３参照）、非導通状態となり、従ってこれ以上のガスの発生、蓄積を抑制することができ、これにより内圧上昇による外装体５０の破裂を防止できる。なお、正極６１の端部と正極導電部５６とは接合されているので、外装ケース４５内の内圧が上昇した時でも正極６１の端部と正極導電部５６とは離間しない（図３参照）。
なお、上記実施形態では、正極６１と正極導電部５６とが接合される一方、負極６２と負極導電部５４とが接触状態にある構成が採用されていたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば、負極６２と負極導電部５４とが接合される一方、正極６１と正極導電部５６とが接触状態にある構成が採用されてもよいし、或いは、正極６１と正極導電部５６とが接触状態にあると共に、負極６２と負極導電部５４とが接触状態にある構成が採用されてもよい。いずれの構成であっても、ガスが蓄積していき外装ケース４５内の内圧が上昇すると、接触状態にある電極と導電部とが離間して、非導通状態になり、これ以上のガスの発生、蓄積を抑制することができて外装体の破裂を防止できる。
次に、本発明に係る蓄電デバイス１の他の実施形態を図４、５に示す。本実施形態では、正極６１と正極導電部５６とが面接触状態にあり、負極６２と負極導電部５４とが面接触状態にある構成が採用されている。また、本体５１（外装体５０）における負極導電部５４を含む領域に、デバイス本体部６０側に凹む凹陥部７１が形成されていると共に、蓋体５５（外装体５０）における正極導電部５６を含む領域に、デバイス本体部６０側に凹む凹陥部７１が形成されている。本実施形態では、前記凹陥部７１の平面視形状は、円形状である（図５参照）。前記凹陥部７１は、張り出し成形、絞り成形等の成形を行うことにより形成できる。上述した構成を除いて他の構成は、前記実施形態（図１、２）と同様であるので、その説明は省略する。
図４、５に示す蓄電デバイス１では、正極６１と正極導電部５６とが面接触状態にあり、負極６２と負極導電部５４とが面接触状態にある構成が採用されているから、ガスが発生して内圧が上昇すると、前記凹陥部７１が、上下いずれのものも、図６に示すように、外方に膨らんで外方側に向けて突出する凸部８１に反転し、この凸部８１とデバイス本体部６０との間に形成される空間８２に発生ガスが収容される（反転した凸部８１とデバイス本体部６０との間の空間がガス溜まり空間８２となる）。また、ガスが発生して内圧の上昇により外装体５０の凹陥部７１が膨らんで外方側に向けて突出する凸部８１に反転することで、図６に示すように、前記接触状態にあった導電部５４、５６と電極６２、６１とが離間するので（非接触状態になるので）、非導通状態となって、従ってこれ以上のガスの発生、蓄積を抑止できて、内圧上昇による外装体５０の破裂を防止できる。
前記凹陥部７１を形成する側面は、該凹陥部７１の底面から凹陥部７１の開口部に向けて、凹陥部７１の内方から外方に向けて傾斜する傾斜面に形成されているのが好ましい（図４参照）。即ち、図４において、凹陥部７１の底面と側面がなす角度αは、９０度より大きく設定されるのが好ましく、中でも、１００°≦α≦１６０°の範囲に設定されるのがより好ましく、特に好ましいのは１２０°≦α≦１５０°の範囲である。前記角度αが９０度より大きく設定されている場合には、ガスの発生、蓄積により内圧が上昇すると、前記凹陥部７１が、外方側に向けて突出する凸部８１に反転しやすいものとなる。
前記凹陥部７１の平面視形状としては、特に限定されるものではないが、例えば、略円形状、略楕円形状の他、四角形形状、六角形形状等の多角形形状等が挙げられる。中でも、前記凹陥部７１の平面視形状は、略円形状または略楕円形状であるのが好ましい。略円形状または略楕円形状である場合には、ガスの発生、蓄積により内圧が上昇した際に、前記凹陥部７１が、外方側に向けて突出する凸部に反転しやすいものとなる。
前記凹陥部７１の深さは、０．５ｍｍ〜２ｍｍに設定されるのが好ましい。０．５ｍｍ以上とすることで、反転した凸部８１により形成されるガス溜まり部の空間を十分に確保できると共に、発生ガスの蓄積により凹陥部７１が膨らんで外方側に向けて突出する凸部８１に反転したときに、接触状態にあった導電部と電極とが確実に離間するものとなり、内圧が上昇した時に導通の遮断（非導通状態）を確実に確保できる。また、２ｍｍ以下とすることで蓄電デバイスの薄型化、省スペース化を図ることができる。
本発明において、正極導電部（金属箔露出部）５６の形成は、次のようにして行うことができる。前記第一金属箔層２の一方の面（第一の面）に第２接着剤層（図示しない）を介して第一熱融着性樹脂層４を貼り合わせる。この時、正極導電部（金属箔露出部）に対応する部分を除く領域に第２接着剤層を構成する接着剤を塗布し、正極導電部（金属箔露出部）に対応する領域には接着剤を塗布しない。このような接着剤未塗布領域を形成した状態で第一金属箔層２に第一熱融着性樹脂層４を貼り合わせる。接着剤は、第一金属箔層２および第一熱融着性樹脂層４の合わせ面のうちのどちらに塗布してもよい。
次いで、接着剤未塗布領域にある第一熱融着性樹脂層４を除去することにより、金属箔露出部（正極導電部）５６を形成する。例えば、第一熱融着性樹脂層４における接着剤未塗布領域の周縁にレーザーを照射して第一熱融着性樹脂層を切断して除去することにより、金属箔露出部（正極導電部）５６を形成する。前記レーザーの種類は特に限定されず、例えば、ＹＡＧレーザーに代表される固体レーザー、炭酸ガスレーザーに代表されるガスレーザー等が挙げられる。
前記負極導電部（金属箔露出部）５４の形成、正極端子部（金属箔露出部）９の形成および負極端子部（金属箔露出部）１９の形成も、上述した正極導電部（金属箔露出部）５６の形成手法と同様の手法で行うことができる。
なお、上述した金属箔露出部９、１９、５４、５６の形成手法は、その一例を示したものに過ぎず、特にこのような手法に限定されるものではない。
本発明において、前記電極と前記導電部とが接触状態にあることにより相互の電気的な接続がなされた構成を採用する場合には、当該電極と当該導電部とが、導電性組成物の塗布により形成された塗布層７５を介して互いに接触状態（面接触状態が特に好ましい）にある構成とするのが好ましい（図７参照）。このような塗布層７５を相互間に介在させることにより導電部と電極との密着性が向上するので、接触状態にある導電部と電極との導通状態をさらに向上させることができる。前記塗布層７５は、電極および導電部のうちの少なくともいずれか一方に前記組成物を塗布して形成させる。図７では、塗布層７５は、導電部（金属箔露出部）の一部に塗布されて形成されているが、導電部（金属箔露出部）の全面に塗布された構成を採用してもよい。
前記塗布層７５を形成するための導電性組成物としては、特に限定されるものではないが、例えば、結着剤（バインダー）および導電助材を含有する組成物を例示できる。前記結着剤としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム塩）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、直鎖型多糖類などが挙げられる。また、前記導電助材としては、特に限定されるものではないが、例えば、ＣＢ（カーボンブラック）、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等が挙げられる。通常は、結着剤をその結着剤毎に適した溶媒で溶解させた後に塗工し、乾燥工程により溶媒を除去して前記塗布層７５を形成するのがよい。前記溶媒が残留しないように乾燥を行うのが望ましい。前記組成物の塗布方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、グラビアコート法等が挙げられる。前記塗布層７５の厚さは、１０μｍ〜５０μｍに設定されるのが好ましい。導電部と電極とを接触させるのに相互間にこのような塗布層７５を介在させた場合において、ガスが発生して外装ケース４５内の内圧が上昇すると、外装体が膨らむことで、塗布層を介して接触状態にある導電部と電極とが離間して相互に非接触状態になって、導通が遮断される。
本発明では、デバイス本体部６０は、大気圧より小さい雰囲気下で収容されて外装体の周縁部同士が接合封止されることが好ましい。このような構成とすることにより、収容部（凹部）５２の空間を小さくすることができ、また収容部５２の空間がデバイス本体部６０と同じ体積になった後は収容空間内の内圧を大気圧以下に維持できるため、外装体に対して常に外部からの圧力が内向きに（内部側に向けて）加わり、これにより接触状態にある電極と導電部との密着性を向上させることができ、十分に接触している面接触とすることができて、十分な導通を確保できる。このような構成とするには、例えば、前記２枚の外装体の周縁部の熱融着性樹脂層同士の接合を、０．００２ＭＰａ（２ＫＰａ）以下の雰囲気で行うのが好ましく、０．００１ＭＰａ（１ＫＰａ）以下の雰囲気で行うのがより好ましい。しかして、前記デバイス本体部６０が収容されている空間内の内圧は０．０１ＭＰａ（１０ＫＰａ）より小さい構成であるのが好ましく、さらに１ＫＰａ〜１０ＫＰａの範囲に設定されているのが特に好ましい。
なお、上記実施形態では、デバイス本体部６０の一例としてのベアセルとして、捲回型のものを例示しているが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば、正極／セパレーター／負極からなる３層積層構造（非捲回タイプ）であってもよい。
また、上記実施形態では、一方の外装体５０に凹部５２を形成しているが、該凹部５２の形成は、本発明において必須の構成ではなく、両方の外装体５０に凹部を設けていない構成を採用してこの一対の外装体５０の間の空間にデバイス本体部６０を収容して外装体５０の周縁部同士を封止した構成としてもよい。
本発明において、前記外装体５０を構成する各層の材料は、蓄電デバイスの外装材として使用できる限り、任意の材料を使用できる。好ましい材料は以下のとおりである。
（耐熱性樹脂層）
前記第一、二耐熱性樹脂層（外側層）８、１８を構成する耐熱性樹脂としては、外装体をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、熱融着性樹脂層を構成する熱融着性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、熱融着性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。
前記第一、二耐熱性樹脂層８、１８としては、例えば、ポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、成形性および強度の点で、二軸延伸ポリアミドフィルムまたは二軸延伸ポリエステルフィルム、あるいはこれらを含む複層フィルムが特に好ましく、さらに二軸延伸ポリアミドフィルムと二軸延伸ポリエステルフィルムとが貼り合わされた複層フィルムを用いることが好ましい。前記ポリアミドフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６ナイロンフィルム、６，６ナイロンフィルム、ＭＸＤナイロンフィルム等が挙げられる。また、二軸延伸ポリエステルフィルムとしては、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム等が挙げられる。
また、前記第一、二耐熱性樹脂層８、１８の表面の滑り性を向上させて成形用金型との摺動性を高めるために滑剤および／または固体微粒子を配合することも好ましい。
前記第一、二耐熱性樹脂層８、１８の厚さは、いずれも、９μｍ〜５０μｍであるのが好ましい。前記好適下限値以上に設定することで包装材として十分な強度を確保できるとともに、前記好適上限値以下に設定することで成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。
（熱融着性樹脂層）
内側層である第一、二熱融着性樹脂層４、１４は、リチウムイオン二次電池等で用いられる腐食性の強い電解液などに対しても優れた耐薬品性を具備させるとともに、包材にヒートシール性を付与する役割を担うものである。
前記第一、二熱融着性樹脂層４、１４としては、熱可塑性樹脂未延伸フィルムであるのが好ましい。前記熱可塑性樹脂未延伸フィルムは、特に限定されるものではないが、耐薬品性およびヒートシール性の点で、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。また、ポリアミドフィルム（例えば１２ナイロン）やポリイミドフィルムも使用できる。
前記第一、二熱融着性樹脂層４、１４もまた前記耐熱性樹脂層と同じく、表面の滑り性を高めるために滑剤および／または固体微粒子を配合することが好ましい。
前記第一、二熱融着性樹脂層４、１４の厚さは、いずれも２０μｍ〜８０μｍに設定されるのが好ましい。２０μｍ以上とすることで絶縁性を十分に確保できるとともに、８０μｍ以下に設定することで樹脂使用量を低減できてコスト低減を図り得る。中でも、前記第一、二熱融着性樹脂層４、１４の厚さは、いずれも２０μｍ〜５０μｍに設定されるのが特に好ましい。なお、前記第一、二熱融着性樹脂層は、単層であってもよいし、複層であってもよい。複層フィルムとして、ブロックポリプロピレンフィルムの両面にランダムポリプロピレンフィルムを積層した三層フィルムを例示できる。
（金属箔層）
前記第一、二金属箔層２、１２は、外装体５０に酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担うものである。前記第一、二金属箔層２、１２は、金属箔露出部を導電部として利用する場合には、導電性の良い金属箔を使用する。例えば、アルミニウム箔、銅箔、ニッケル箔、ステンレス箔、あるいはこれのクラッド箔、これらの焼鈍箔または未焼鈍箔等が挙げられる。また、ニッケル、錫、銅、クロム等の導電性金属でめっきした金属箔、たとえばめっきしたアルミニウム箔を用いることも好ましい。前記導電性めっき皮膜は金属箔層の少なくとも金属箔露出部に対応する部分に形成されていれば良い。また、前記金属箔層は、下地処理として下記の化成処理を施して化成皮膜を形成することも好ましい。
（金属箔層の化成皮膜）
ラミネート外装体５０の外側層および内側層は、樹脂からなる層であり、これらの樹脂層には極微量ではあるが、ケースの外部からは光、酸素、液体が入り込むおそれがあり、内部からは内容物（電池の電解液、食品、医薬品等）がしみ込むおそれがある。これらの侵入物が金属箔層に到達すると金属箔層の腐食原因となる。そこで、金属箔層２、１２の表面に耐食性の高い化成皮膜を形成するのが好ましく、これにより金属箔層２、１２の耐食性向上を図ることができる。
前記化成皮膜は、金属箔表面（金属箔の少なくとも一方の表面）に化成処理を施すことによって形成される皮膜であり、例えば、金属箔にクロメート処理、ジルコニウム化合物を用いたノンクロム型化成処理を施すことによって形成することができる。例えば、
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
前記化成皮膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ2〜５０ｍｇ／ｍ2が好ましく、特に２ｍｇ／ｍ2〜２０ｍｇ／ｍ2が好ましい。
前記金属箔層２、１２の厚さは、２０μｍ〜２００μｍであるのが好ましい。２０μｍ以上であることで金属箔を製造する際の圧延時やヒートシール時のピンホールや破れの発生を防止できるとともに、２００μｍ以下であることで張り出し成形時や絞り成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。
（第１接着剤層）
前記第１接着剤層は、金属箔層２、１２と、外側層である耐熱性樹脂層８、１８との接合を担う層であり、例えば、主剤としてのポリエステル樹脂と硬化剤としての多官能イソシアネート化合物とによる二液硬化型ポリエステル−ウレタン系樹脂、あるいはポリエーテル−ウレタン系樹脂を含む接着剤を用いることが好ましい。
（第２接着剤層）
前記第２接着剤層は、金属箔層２、１２と、内側層である熱融着性樹脂層４、１４との接合を担う層であり、例えば、ポリウレタン系接着剤、アクリル系接着剤、エポキシ系接着剤、ポリオレフィン系接着剤、エラストマー系接着剤、フッ素系接着剤等により形成された接着剤層が挙げられる。中でも、アクリル系接着剤、ポリオレフィン系接着剤を用いるのが好ましく、この場合には、外装体５０の耐電解液性および水蒸気バリア性を向上させることができる。また、外装体５０を電池ケースとして使用する場合は、酸変性ポリプロピレン、酸変性ポリエチレン等の接着剤を使用するのが好ましい。
また、第１接着剤層および第２接着剤層は、上述した接着剤未塗布領域を判別し易くするために、上記接着剤に有機系顔料、無機系顔料、色素等の着色剤を接着剤成分１００質量部に対して０．１質量部〜５質量部の範囲で添加しても良い。前記有機系顔料としては、特に限定されるものではないが、例えばレーキレッド、ナフトール類、ハンザイエロー、ジスアゾイエロー、ベンズイミダゾロン等のアゾ系顔料、キノフタロン、イソインドリン、ピロロピロール、ジオキサジン、フタロシアニンブルー、フタロシアニングリーン等の多環式系顔料、レーキレッドＣ、ウォチュングレッド等のレーキ顔料などが挙げられる。また、前記無機系顔料としては、特に限定されるものではないが、例えば、カーボンブラック、酸化チタン、炭酸カルシウム、カオリン、酸化鉄、酸化亜鉛等が挙げられる。また、前記色素としては、特に限定されるものではないが、例えば、トリナトリウム塩（黄色４号）等の黄色色素類、ジナトリウム塩（赤色３号）等の赤色色素類、ジナトリウム塩（青色１号）等の青色色素類などが挙げられる。
また、外装体５０の総厚は５０μｍ〜３００μｍの範囲が好ましい。総厚５０μｍ未満では成形時およびヒートシール時に破れやピンホールが発生し易くなる。また総厚３００μｍを超えると成形性が低下するおそれがある。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
厚さ４０μｍのアルミニウム箔の両面に、ポリアクリル酸、リン酸、クロムとフッ素の化合物を含む化成処理液を塗布し、１５０℃で乾燥を行って、クロム付着量が３ｍｇ／ｍ2となるようにした。
前記化成処理済みアルミニウム箔（金属箔層）の一方の面に、ポリエステル−ウレタン系接着剤を塗布した。この塗布の時に、アルミニウム箔の一方の面の端部の一部をマスキング（マスキングテープ貼付）により接着剤未塗布領域とした。しかる後、このポリエステル−ウレタン系接着剤塗布面に厚さ２５μｍの二軸延伸ポリアミドフィルム（耐熱性樹脂層）を貼り合わせた。次いで、前記アルミニウム箔の他方の面に、酸変性ポリプロピレン系接着剤を塗布した。この塗布の時に、アルミニウム箔の他方の面の中央部をマスキング（マスキングテープ貼付）により接着剤未塗布領域とした。しかる後、この酸変性ポリプロピレン系接着剤塗布面に厚さ４０μｍの未延伸ポリプロピレンフィルム（熱融着性樹脂層）を貼り合わせることによって、積層体を得た。
次に、前記積層体における耐熱性樹脂層の接着剤未塗布領域の周縁にレーザーを照射して耐熱性樹脂層を切断し、接着剤未塗布領域にある耐熱性樹脂層を除去して、端子部を形成した。また、前記積層物における熱融着性樹脂層の接着剤未塗布領域の周縁にレーザーを照射して熱融着性樹脂層を切断し、接着剤未塗布領域にある熱融着性樹脂層を除去して、導電部を形成して、フラットシートの外装体５０を得た。この外装体５０を２枚準備した。
次に、前記２枚の外装体を使用して、前項で説明した方法、構成を採用して図１、２に示す構成の電池を作成した。電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）が等量体積比で配合された混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）が濃度１モル／Ｌで溶解された電解液を使用してこれをベアセルと共に、前記２つの外装体で形成された収容空間内に収容した。また、前記２枚の外装体の周縁部の熱融着性樹脂層同士のヒートシール接合は、大気圧より低い１ＫＰａの気圧雰囲気下で行った。
＜実施例２＞
実施例１で作成した外装体と同じ外装体を２枚準備し、この２枚の外装体を使用して、前項で説明した方法、構成を採用して図４、５に示す構成の電池を作成した。電解液としては、実施例１と同一の電解液を使用した。なお、凹陥部７１の底面と側面がなす角度αは、１５０°に設定すると共に、凹陥部７１の深さは１ｍｍに設定した。また、前記２枚の外装体の周縁部の熱融着性樹脂層同士のヒートシール接合は、大気圧より低い１ＫＰａの気圧雰囲気下で行った。
上記のようにして得られた実施例１、２の電池における外装体の破裂防止性を下記評価法により評価した。
＜破裂防止性評価法＞
過度の昇温を行って電解液の分解（分解ガスの発生）を促進することによって、各電池の内圧を徐々に上昇せしめていき、その時の電池の挙動を調べた。
本発明の実施例１の電池では、９０℃まで昇温を行って分解ガスの蓄積によって内圧が上昇したときに、外装体が外方に膨らむことによって、接触状態にあった負極導電部５４と負極６２とが離間して互いに非接触状態になった（導通が遮断されて非導通状態になった）（図３参照）。なお、相互に接合されていた正極導電部５６と正極６１は、離間することなく接合状態が維持されていた（図３参照）。
本発明の実施例２の電池では、９０℃まで昇温を行って分解ガスの蓄積によって内圧が上昇したときに、２個の凹陥部７１が、いずれも膨らんで外方側に向けて突出する凸部８１に反転し、これにより、接触状態にあった導電部と電極とが離間して互いに非接触状態になった（導通が遮断されて非導通状態になった）（図６参照）。
従って、本発明の実施例１、２の電池は、実使用（充電、放電等）状態において、発生ガスが蓄積して内圧が上昇した場合があったとしても、この内圧が上昇した時に導通が遮断されて、もはやこれ以上のガスが発生しなくなるので、外装体の破裂を防止することができる。
本発明に係る蓄電デバイスは、具体例として、例えば、
・リチウム２次電池（リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池等）等の電気化学デバイス
・リチウムイオンキャパシタ
・電気２重層コンデンサ
等が挙げられる。
１…蓄電デバイス
２…第一金属箔層
４…第一熱融着性樹脂層
８…第一耐熱性樹脂層
９…正極端子部（金属箔露出部）
１２…第二金属箔層
１４…第二熱融着性樹脂層
１８…第二耐熱性樹脂層
１９…負極端子部（金属箔露出部）
５０…外装体
５４…負極導電部（金属箔露出部）
５６…正極導電部（金属箔露出部）
６０…デバイス本体部
６１…正極
６２…負極
７１…凹陥部
７５…塗布層
８１…反転した凸部

Claims (6)

  1. デバイス本体部と、該デバイス本体部を収容する外装体２枚と、を備え、
    前記外装体は、金属箔層と、この金属箔層の一方の面に積層された熱融着性樹脂層と、を有し、前記金属箔層の前記一方の面の一部に、前記熱融着性樹脂層で被覆されていない導電部が設けられ、
    互いの熱融着性樹脂層同士が向き合うように配置された前記２枚の外装体の間の空間に前記デバイス本体部が収容され、前記２枚の外装体の周縁部の熱融着性樹脂層同士が接合されて封止され、
    前記デバイス本体部の正極が、前記一方の外装体の導電部に電気的に接続され、前記デバイス本体部の負極が、前記他方の外装体の導電部に電気的に接続され、前記正極及び負極のうちの少なくとも一方の電極は、前記導電部に対し接触状態にあることにより前記電気的な接続が行われていることを特徴とする蓄電デバイス。
  2. 前記外装体は、前記金属箔層の他方の面に積層された耐熱性樹脂層をさらに備え、前記金属箔層の他方の面の一部に、前記耐熱性樹脂層で被覆されていない端子部が設けられている請求項１に記載の蓄電デバイス。
  3. 前記外装体は、前記接触状態にあることにより電気的な接続がなされている導電部を含む領域において前記デバイス本体部側に凹む凹陥部が形成されている請求項１または２に記載の蓄電デバイス。
  4. 前記接触状態にあることにより電気的な接続がなされている前記導電部と電極とが、導電性組成物の塗布により形成された塗布層を介して互いに接触状態にある請求項１〜３のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
  5. 前記デバイス本体部が収容されている空間内の内圧が大気圧以下である請求項１〜４のいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
  6. 大気圧より小さい気圧雰囲気下において前記周縁部の熱融着性樹脂層同士の接合が行われたものである請求項５に記載の蓄電デバイス。
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