JP2017130445A - ラミネート型蓄電素子、カード型電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
ート型蓄電素子1aを保護する機能を有している。外装体11の内面側となる接着層は、2枚のラミネートフィルム(11a、11b)を積層して熱圧着した際に溶融することでその2枚のラミネートフィルム同士(11a−11b)を接着させる。
子回路やラミネート型蓄電素子はその2枚のプラスチック板に狭持されている。すなわちカード型電子機器では、その製造過程において2枚のプラスチック板を互いに接着剤によって貼り合わす際に電子回路とラミネート型蓄電素子もプラスチック板の裏面に接着することで1枚のカード型電子機器として一体化させている。そのためカード型電子機器に何らかの不具合が発生した際に、その不具合の原因を特定するために張り合わされている2枚のプラスチック板を剥がすと、印刷ラベルが接着剤ごと剥がれてしまう可能性がある。さらにラベルを形成するインクが接着剤に含まれる溶剤によって溶け、ラベルの文字や記号が滲んでしまうという可能性あがる。溶けたインクが電子回路に付着して電子機器の動作不良の原因となる可能性もある。溶けたインクがプラスチック板の裏面から滲み込んで表面にまで達すれば、カード型電子機器の美観も大きく損なわれる。
前記外装体は、対面するラミネートフィルムが熱圧着によって溶着されてなり、
前記ラミネートフィルムは、前記外装体の外方から第1の樹脂層、金属箔、および当該外装体の内方に面した第2の樹脂層がこの順に積層されてなり、
前記第1の樹脂層はレーザ光線を透過させる性質を有し、前記第2の樹脂層は熱溶着性を有し、前記金属箔における前記第1の樹脂層との境界面側にレーザマーキングによるラベルが形成され、
前記ラベルは対面する前記ラミネートフィルム同士が溶着されている領域に形成されている、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子としている。
<ラベル>
本発明の実施例に係るラミネート型蓄電素子の形状や構造は図1に示した従来のラミネート型蓄電素子と同様である。しかし外装体に標記されるラベルがレーザ光線を用いて刻印(以下、レーザマーキング)されたものとなっている。図2に従来例に係るラミネート型蓄電素子(以下、蓄電素子)のラベル、および本発明の実施例に係る蓄電素子におけるラベルの形成状態を示した。図2(A)は図1に示した従来例に係る蓄電素子1aと同じであり、外装体11において電極体が収納されている領域(以下、中央領域120)にラベル50がインクによって形成されている。図2(B)は本発明の第1の実施例に係る蓄電素子1bを示しており、レーザマーキングされたラベル(以下、刻印ラベル150とも言う)が外装体11の中央領域120に形成されている。図2(C)は第2の実施例に係る蓄電素子1cであり、外装体11において、ラミネートフィルム同士が熱圧着によって溶着されている周縁領域12に刻印ラベル150が形成されている。この例では外装体11の周縁領域12において電極端子(24、34)が突出している縁辺111に対向する縁辺112側に刻印ラベル150が形成されている。なお従来例に係る蓄電素子1aは上記非特許文献1に製品として記載されている蓄電素子(FDK株式会社、CF0422N)であり、第1及び第2の実施例に係る蓄電素子(1b、1c)は、ラベル以外の構成はこの製品と同じである。
つぎに外装体のラミネートフィルムにレーザマーキングを施すための方法について説明する。図3は図2(B)、(C)に示した第1および第2の実施例に係る蓄電素子(1b、1c)の外装体11を構成するラミネートフィルム(11a、11b)の断面構造を示す図である。なお従来例および各実施例に係る蓄電素子(1a〜1c)ではアルミ箔を基材としたアルミラミネートフィルム(11a、11b)からなる外装体11にレーザマーキングしている。図3(A)はラミネートフィルム(11a、11b)の断面構造とレーザマーキングに際してのレーザ光線Lの照射状態を示す図であり、図3(B)はラミネートフィルム(11a、11b)において実際にレーザマーキングされた部分150の断面を示す顕微鏡写真であり、図中ではアルミ箔の層100とそれに積層されている層(101、102)との境界(101−100、100−102)が破線で示されている。図3(A)に示したように、ラミネートフィルム(11a、11b)は厚さw1=40μmのアルミ箔100を基材として、蓄電素子の外方側となる面(以下、おもて面11o)側に厚さw2=12μmの保護層101が形成され、蓄電素子の内方側の面(以下、内面11iあるいは裏面11i)に厚さw3=30μmの接着層102が形成された構造を有している。保護層101は例えば無色透明で外方から照射されたレーザ光線Lを透過する性質を有しており、そのレーザ光線Lをアルミ箔100のおもて面位置103に焦点fを合わせて照射する。それによって保護層101を傷付けることなく当該アルミ箔100のおもて面103側に刻印ラベル150が形成される。なおレーザマーキングには周知のレーザ刻印装置(レーザマーカー)を用いる。レーザマーカーとしてはYVO4レーザ、炭酸ガスレーザ、ファイバーレーザなどを用いたものがよく知られている。ここでは波長106
4nmのYVO4レーザを使用したレーザマーカーにより、出力10W、パルス周波数40KHz、光源からの焦点距離−60mmにてレーザ光線Lを照射し、レーザマーキングを実施した。そして実施例に係る蓄電素子では、図3(B)に示したように、アルミ箔100のおもて面103側に深さd=2〜3μmで刻印ラベル150が形成されている。
<ラベルの耐薬品性>
上述したように形成した刻印ラベルについて、まず耐薬品性能を確認した。ここでは図2(A)〜(C)に示した各種蓄電素子1a〜1cをサンプルA〜Cとして作製し、各サンプルA〜Cにおけるラベルに対して水、エタノール、キシレン、およびアセトンをそれぞれ綿棒に滲み込ませるともに、その綿棒でラベルを拭き取る耐薬品試験を行い、試験後のラベルの表示状態を目視によって確認した。
以上のごとく、本発明の実施例に係る蓄電素子に対応するサンプルBとサンプルCは、レーザマーキング技術を用いた刻印ラベルが形成されているため、優れた耐薬品性能を備えている。すなわちインクによるラベルとは異なりインクが溶解することが原理的に発生しない。また刻印ラベルはラミネートフィルムにおける金属箔の表面側に形成されており、刻印ラベルは保護層に覆われている。そのため保護層の表面が擦れてもラベルがかすれることがない。もちろんICカードに内蔵されている蓄電素子を取り出す際にラベルが剥がれたりすることもない。しかしその一方でレーザマーキングによる蓄電素子自体の性能については未知である。例えば、ラミネートフィルムの金属箔表面に焦点を当ててレーザ光線を照射しているとは言え、必ずレーザ光線が保護層を透過している。そして保護層におけるレーザ光線の透過率が100%でない以上、その保護層にピンホールなどが発生する可能性を完全に排除することができない。保護層にピンホールが発生すればラミネートの基材である金属が空気中の水分によって腐食し、さらにはその水分が外装体内に侵入して内部抵抗を増加させてしまう可能性もある。そこで表1に示したサンプルA〜Cのそれぞれと同じ構成の蓄電素子に対して60℃90%RHの高温高湿度環境下に保存する信頼性試験を行い、試験開始後からの経過日数と内部抵抗の関係を調べた。具体的には、各サンプルA〜Cについて5個の個体を作製し、各個体に対して周知の交流定電流方式(1KHz、10mA)で蓄電素子の内部抵抗を測定し、サンプルごとに各個体の内部抵抗の平
均値を求めた。
上記実施例ではアルミラミネートフィルムを用いた外装体にラベルをレーザマーキングしていたが、もちろんラミネートフィルムの基材はアルミ箔に限らず、ステンレス箔や銅箔などレーザマーキングが可能な金属箔であればよい。当然のことながらレーザマーキングに用いるレーザ光線の発振方式(YVO4レーザ、炭酸ガスレーザ、ファイバーレーザなど)、レーザ光線の波長、出力、パルス周波数などはラミネートフィルムの構成(基材、保護層、接着層の厚さや材料)によって適宜に設定できる。
11a,11b ラミネートフィルム、
11o ラミネートフィルムのおもて面(外装体の外面)、
11i ラミネートフィルムの裏面(外装体の内面)、12 周縁領域、
20 正極、21,221 正極集電体、22 正極材料、23 正極集電体の凸部、
24 正極端子板、30 負極、31,231 負極集電体、32 負極材料(負極リチウム)、33 負極集電子の凸部、34 負極端子板、40 セパレーター、
50 インクによるラベル、100 ラミネートフィルムの基材(アルミ箔)、
101 第1の樹脂層(保護層)、102 第2の樹脂層(接着層)、
103 アルミ箔のおもて面、120 中央領域、
150 レーザマーキングされたラベル、210 全固体電池の積層電極体、
211 全固体電池、L レーザ光線、f レーザ光線の焦点
Claims (4)
- 扁平袋状に成形された外装体内にシート状の正極と負極とを備えた電極体が密封されてなるラミネート型蓄電素子であって、
前記外装体は、対面するラミネートフィルムが熱圧着によって溶着されてなり、
前記ラミネートフィルムは、前記外装体の外方から第1の樹脂層、金属箔、および当該外装体の内方に面した第2の樹脂層がこの順に積層されてなり、
前記第1の樹脂層はレーザ光線を透過させる性質を有し、前記第2の樹脂層は熱溶着性を有し、前記金属箔における前記第1の樹脂層との境界面側にレーザマーキングによるラベルが形成され、
前記ラベルは対面する前記ラミネートフィルム同士が溶着されている領域に形成されている、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。 - 請求項1において、前記外装体は前記対面するラミネートフィルムの周縁同士が溶着されてなり、前記ラベルは当該周縁の領域に形成されていることを特徴とするラミネート型蓄電素子。
- 請求項1または2において、前記ラミネート型蓄電素子は2枚の樹脂フィルムが接着剤によって貼り合わされてなるカード型電子機器に内蔵されることを特徴とするラミネート型蓄電素子。
- 2枚の樹脂フィルムを接着剤によって貼り合わせてなる外装体内に電子回路と電源が内蔵されてなるカード型電子機器であって、前記電源として請求項1または2に記載の前記ラミネート型蓄電素子が使用されていることを特徴とするカード型電子機器。
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