JP2019145341A - ラミネート型蓄電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】負極が破断しても電池容量を減少させないようにすることが可能なラミネート型蓄電素子を提供する。【解決手段】ラミネート型蓄電素子であって、単体の金属あるいは前記金属を含む合金を負極活物質とした平面状の負極と、前記負極の一方の面に積層される平面状のセパレータと、前記セパレータに積層され、前記負極から溶解する前記金属のイオンを吸蔵可能な正極活物質を含む平面状の正極と、前記負極の他方の面に積層される平面状の樹脂製のフィルムと、を有してなる電極体と、絶縁性を有し、前記電極体を電解質と共に密封する扁平袋状の外装体と、前記負極に接続されると共に、前記外装体の外部に表れる部分を有する負極端子と、前記正極に接続されると共に、前記外装体の外部に表れる部分を有する正極端子と、を備え、前記フィルムの前記負極に向かう面は、導電性を有する。【選択図】 図１Ｂ

Description

本開示は、ラミネート型蓄電素子に関する。

アルミ箔などの金属箔の両面に絶縁性のフィルムを貼り合わせた金属箔ラミネートフィルムを用いて形成した扁平袋状の外装体の中に、平面状に形成した正極、負極、及びセパレータを電解液と共に密封し、正極に接続される正極端子と負極に接続される負極端子を外装体の外部に導出するように構成されるラミネート型電池が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

ラミネート型電池は、ＩＣカードやタグ、トークン（ワンタイムパスワード生成機）のような薄型の電子機器の内蔵電源をはじめ、様々な機器の電源として使用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−１０４３７４号公報

ＦＤＫ株式会社、"薄型リチウム一次電池"、[online]、[平成３０年１月２４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.fdk.co.jp/battery/lithium/lithium_thin.html＞

このようなラミネート型電池は、薄型化と大容量化の両立を図るために、平面状に成形された単体のリチウム金属あるいはリチウム金属の合金を負極として用いることが多い。またこの場合、負極集電体として用いられる金属板を不要にできるため、ラミネート型電池をさらに薄型にできると共に、可撓性を持たせることも可能となる。

しかしながら、このようなラミネート型電池は、電力を消費していくにつれ、徐々に負極のリチウム金属の量が減少していくため、薄型であることも影響して、負極のリチウム金属が破断しやすい状態となる。

そして負極のリチウム金属が複数の破片に破断してしまうと、負極端子と導通していない破片は電力の供給に寄与しなくなるため、ラミネート型電池の電池容量が減少することになる。

本開示は、このような課題に鑑みてなされたものであり、負極が破断しても電池容量を減少させないようにすることが可能なラミネート型蓄電素子を提供することを一つの目的とする。

上記目的を達成するための本開示は、ラミネート型蓄電素子であって、単体の金属あるいは前記金属を含む合金を負極活物質とした平面状の負極と、前記負極の一方の面に積層される平面状のセパレータと、前記セパレータに積層され、前記負極から溶解する前記金属のイオンを吸蔵可能な正極活物質を含む平面状の正極と、前記負極の他方の面に積層される平面状の樹脂製のフィルムと、を有してなる電極体と、絶縁性を有し、前記電極体を電解質と共に密封する扁平袋状の外装体と、前記負極に接続されると共に、前記外装体の外部に表れる部分を有する負極端子と、前記正極に接続されると共に、前記外装体の外部に表れる部分を有する正極端子と、を備え、前記フィルムの前記負極に向かう面は、導電性を有する。

負極が破断しても電池容量を減少させないようにすることが可能なラミネート型蓄電素子を提供することができる。

ラミネート型蓄電素子の外観図である。 ラミネート型蓄電素子の分解斜視図である。 ラミネート型蓄電素子の構成要素の積層構造を示す図である。 フィルムの構成を示す図である。 フィルムの構成を示す図である。 フィルムの構成を示す図である。 負極が破断する様子を示す図である。 破断した負極の破片がフィルムを通じて負極端子に導通する様子を説明するための図である。

以下、ラミネート型蓄電素子の一実施形態として、ラミネート型電池１について添付図面を参照しつつ説明する。なお以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。ある図面において符号を付した部分について、他の図面ではその部分に符号を付さない場合もある。

また以下の図面では、一部の部材や部位にハッチングを施し、他の部材や部位と区別しやすいようにしている。

＝＝構成＝＝
本実施形態に係るラミネート型電池１は、図１Ａに示すように矩形平板状の外観形状を有し、外装体１１の一辺１３から正極端子２３および負極端子３３が同方向に導出されている。またラミネート型電池１の厚さは、例えば０．７６ｍｍ（ミリメートル）以下に規定されている。

そして外装体１１の内部には、図１Ｂに示す様に、電極体１０が、不図示の電解質及び溶媒を含む電解液と共に密封されている。

外装体１１は、絶縁性を有する扁平袋状の容器であり、図１Ｂに示す様に、一対の矩形状の金属箔ラミネートフィルム（以下、単にラミネートフィルムと記す）１１ａ、１１ｂを重ね合わせ、これらの二枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の周縁領域１２（図１Ｂにおいて、網掛けのハッチングまたは点線の枠で示した領域）を熱圧着することにより扁平袋状に形成したものである。

ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）は、図２に示す様に、アルミ箔などの金属箔１４の両面に絶縁性樹脂層１５が形成されて構成される。本実施形態に係るラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）は、金属箔１４の一方の面（外装体１１の外面側）に例えばポリアミド樹脂などからなる保護層１５ａが積層され、他方の面（外装体１１の内面側）には例えばポリプロピレンなどの熱溶着性を有する接着層１５ｂが積層された構造を有している。

そしてラミネート型電池１を組み立てる際には、２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の接着層１５ｂ同士を向い合せにし、それら２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の間に電極体１０を配置する。

そして互いに対面するラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の周縁領域１２を熱圧着しつつ不図示の電解液を内部に密封するようにして、ラミネート型電池１を組み立てる。また２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）を熱圧着する際には、一辺１３から正極端子２３及び負極端子３３を外部に突出させるようにする。

電極体１０は、平面状に形成された正極２０、セパレータ４０、負極３０、及び樹脂製のフィルム５０が、この順に積層されて構成されている。言い換えれば、負極３０の一方の面にセパレータ４０が積層され、さらにセパレータ４０に正極２０が積層され、そして負極３０の他方の面に、樹脂製あるいは樹脂を主成分とした材料からなるフィルム５０が積層されている。

負極３０は、平面状に成形した単体の金属あるいはこの金属を含む合金によって構成されている。この金属あるいは合金は、負極活物質と負極集電体を兼用している。本実施形態では、負極３０は単体のリチウムを用いて構成されているが、リチウムと他の金属（例えばアルミニウム等）との合金や、単体のマグネシウムを用いても良い。

正極２０は、アルミ箔等の金属箔などからなる正極集電体２１の一方の面（セパレータ４０と向かい合う面）に、負極３０から溶解する金属のイオン（リチウムイオンやマグネシウムイオンなど）を吸蔵する正極活物質を含んだ正極材料２２を配置することにより構成される。

正極材料２２は、例えば、正極活物質となる二酸化マンガンと、導電補助材となるカーボンブラックと、をバインダー（フッ素系バインダーなど）とともに所定の割合（例えば、二酸化マンガン：導電補助材：バインダー＝９０ｗｔ％：５ｗｔ％：５ｗｔ％）で混合したものである。

そして正極２０には、帯状の金属板からなる正極端子２３が接続され、負極３０には、帯状の金属板からなる負極端子３３が接続されている。これらの正極端子２３及び負極端子３３は、外装体１１の一辺１３から、外装体１１の外部に導出される。

フィルム５０は、例えば厚さ１２μｍ（マイクロメートル）〜数十μｍ程度の可撓性を有する樹脂製、あるいは樹脂を主成分とするシートである。本実施形態に係るフィルム５０を図３Ａに示す。

フィルム５０は、絶縁性を有する樹脂製の第１フィルム５１を基材とし、この第１フィルム５１の一方の面に導電被膜層５２ａが形成されて構成されている。

そしてフィルム５０は、第１フィルム５１をラミネートフィルム１１ｂの接着層１５ｂに向け、導電被膜層５２ａを負極３０に向けるように配置される。

フィルム５０は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）やＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）を第１フィルム５１として用い、この第１フィルム５１に、導電被膜層５２ａとして導電性高分子をコーティングすることにより構成することができる。このようなフィルムとして、例えば長岡産業株式会社製のスタクリア（登録商標）などが知られている。

あるいは、第１フィルム５１に、導電被膜層５２ａとしてＩＴＯ（Indium Tin Oxide）膜を形成しても良い。

このように、第１フィルム５１に導電被膜層５２ａを形成するようにすることにより、フィルム５０の厚さを抑制することができると共に、フィルム５０に求められる特性（表面抵抗値など）に応じて、種々の特性を持った導電被膜層５２ａを第１フィルム５１に形成するようにすることができる。

またフィルム５０は、図３Ｂに示す様に、絶縁性を有する樹脂製あるいは樹脂を主成分とする第１フィルム５１と、導電性を有する樹脂製あるいは樹脂を主成分とする第２フィルム５２と、を貼り合わせて構成しても良い。

この場合、第２フィルム５２として、銅粉などの導電粒子を樹脂製の基材フィルムに分散させたフィルムや、導電粒子をアクリルゴム等の高分子材料中に分散させた基材レスの導電フィルムを用いることができる。

またフィルム５０は、図３Ｃに示す様に、導電性を有する樹脂製あるいは樹脂を主成分とする第２フィルム５２を基材とし、この第２フィルム５２の一方の面に絶縁被膜層５１ａを形成したものを用いても良い。

上記いずれの場合であっても、フィルム５０は、導電性を有する面を負極３０に向け、絶縁性を有する面をラミネートフィルム１１ｂに向けるように配置される。

なお、フィルム５０の導電性を有する面の表面抵抗値は、好ましくは１０００Ω／ｓｑ以下にすると良い。本実施形態に係るフィルム５０の表面抵抗値は１５０Ω／ｓｑとしている。このような態様により、フィルム５０の特性を、誘電性を確保しつつも、帯電を起こさないようにすることができる。

そしてこのようなフィルム５０が電極体１０に用いられることによって、外部からラミネート型電池１を折り曲げるような力が加わった場合に、電極体１０を屈曲させることなく、しなやかに変形させるように作用することで、電極体１０を物理的な損傷から保護することができる。

例えば、ラミネート型電池１を折り曲げようとする力が加わった場合であっても、負極３０に用いるリチウム金属やマグネシウム金属、それらの合金の破断を防止することができる。そして負極３０を破断させないようにすることにより、ラミネート型電池１の電池容量の減少を起こさせないようにすることが可能となる。

またフィルム５０の溶解温度（融点）は、ラミネートフィルム１１ｂの接着層１５ｂの軟化温度よりも高くなるように設定されている。このため、これらの温度の範囲内でラミネートフィルム１１ｂを加熱して接着層１５ｂを熱溶解させることで、フィルム５０を溶解させることなくラミネートフィルム１１ｂに溶着させることができる。これにより、ラミネート型電池１の曲げ強さを向上させ、ラミネート型電池１の折れ曲がりをより一層起こしにくくすることが可能となる。

一方で、ラミネートフィルム１１ｂは、接着層１５ｂが熱溶解した際に、その部分の金属箔１４が露出する場合がある。その場合、この金属箔１４が電解液に曝されると、金属箔（アルミ等）１４と負極３０の金属（リチウムやマグネシウム等）との間で化学反応が起こり、電池性能に影響を及ぼす可能性がある。

しかしながら、本実施形態に係るフィルム５０は、上述したように、絶縁性を有する面をラミネートフィルム１１ｂに向けるように装着される。そのため、接着層１５ｂが溶解して金属箔１４が露出したとしても、この金属箔１４は、絶縁性を保ちながらフィルム５０によって覆われるため、電解液に曝されることもないし、負極３０と化学反応を起こすこともない。これにより、負極３０を構成する金属とラミネートフィルム１１ｂを構成する金属箔１４との間での化学反応を防止し、ラミネート型電池１の性能低下を防止することが可能となる。

またさらに、本実施形態に係るフィルム５０は、上述したように、導電性を有する面を負極３０に向けるように装着される。そのため、何らかの理由により負極３０が破断して複数の破片３０ａに分離してしまった場合であっても、これら複数の破片３０ａと負極端子３３との間の導電性を保ち、ラミネート型電池１の電池容量の低下を抑制することができる。その様子を図４Ａ及び図４Ｂを参照しながら説明する。

図４Ａは、負極３０が複数の破片３０ａに破断した様子を示す図である。負極３０の破断は、ラミネート型電池１に繰り返し折り曲げ方向の力が加わった場合や、電池の使用に伴って負極３０を構成するリチウムやマグネシウム等の金属の量が減少した場合に起こりやすくなる。負極３０が破断した場合には、負極端子３３から分離してしまった負極３０の破片３０ａは、ラミネート型電池１の電池容量に貢献できなくなる。

そこで、本実施形態に係るラミネート型電池１は、フィルム５０の導電性を有する面（第２フィルム５２や導電被膜層５２ａ）を負極３０に接触させるように装着される。その様子を図４Ｂに示す。

このような態様により、たとえ負極３０が複数の破片３０ａに破断してしまった場合であっても、これらの破片３０ａは、負極端子３３から分離してしまった破片３０ａも含めてフィルム５０を通じて電気的に接続されるため、負極端子３３と導電状態を維持することが可能となる。このため、負極３０が破断した場合であっても、ラミネート型電池１の電池容量を減少させないようにすることが可能となる。

特に、放電末期で負極３０の金属の量が減少した状態であっても、ラミネート型電池１の電池容量を無駄なく使用し続けることが可能となり、電池の寿命を延ばすことが可能となる。またこのような放電末期におけるラミネート型電池１の放電特性の急低下を防止し、電池の特性を向上させることが可能となる。

さらに、ラミネート型電池１に外部から様々な変形応力が加わっても安定した電力の供給を継続できるため、耐久性も向上させることが可能となる。

＝＝評価試験＝＝
次に、本実施形態に係るラミネート型電池１に対して行った評価試験について説明する。本実施形態では、曲げ試験、及び放電末期電力取り出し試験を行った。

詳細は後述するが、これらの評価試験により、本実施形態に係るラミネート型電池１は、比較品に対して、負極３０が破断しにくく、また負極３０が破断した場合であっても電池容量が減少しにくいことが確かめられた。

なお、曲げ試験及び放電末期電力取り出し試験の各試験は、以下に示すサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣを１０個ずつ作製して行った。

サンプルＡは、本実施形態に係るラミネート型電池１である。サンプルＢは、比較用のラミネート型電池１ｘである。またサンプルＣは、比較用のラミネート型電池１ｙである。

＜サンプルＡ＞
まずサンプルＡ（ラミネート型電池１）について説明する。

まずスラリー状の正極材料２２を厚さ１０〜３０μｍのアルミ箔からなる正極集電体２１の片面に塗布したものを乾燥させて正極２０を作製した。正極材料２２は正極活物質となる二酸化マンガンと導電補助材となるカーボンブラックをバインダー（フッ素系バインダーなど）とともに所定の割合（二酸化マンガン：導電補助材：バインダー＝９０ｗｔ％：５ｗｔ％：５ｗｔ％）で混合したものである。

負極３０は、薄いシート状のリチウム金属を用いた。そして正極２０に正極端子２３を接続し、負極３０に負極端子３３を接続した後、正極２０と負極３０をセパレータ４０を介して対面させると共に、フィルム５０を負極３０に装着して電極体１０を構成した。

フィルム５０は、長岡産業株式会社製のスタクリア（登録商標）を用いた。このフィルム５０は、第１フィルム５１に相当するＰＥＴフィルムの片面に導電被膜層５２ａが形成されたものであり、表面抵抗値は１５０Ω／ｓｑであり、厚みは１２μｍである。

そして、導電被膜層５２ａが負極３０に接触するように、フィルム５０を負極３０に装着した。

そして上記の手順で組み立てた電極体１０を２枚の矩形状のラミネートフィルム１１ａ、１１ｂで挟持する。このとき正極端子２３及び負極端子３３を２枚のラミネートフィルム１１ａ、１１ｂの外方に突出させる。

次に電極体１０を挟持した状態で、積層された２枚のラミネートフィルム１１ａ、１１ｂの周縁領域１２のうちの３辺を互いに熱溶着して袋状に成形する。

そしてその袋状のラミネートフィルム１１ａ、１１ｂ内に電解液を注入する。電解液としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）を電解質として含有する非水系溶媒に、支持塩としてＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_３）（以下、ＬｉＴＦＳＡと記す）を添加剤とともに溶解させたものを使用した。

袋状のラミネートフィルム１１ａ、１１ｂ内に電解液を注入後、ラミネートフィルム１１ａ、１１ｂの開口部（一辺１３）を熱溶着してサンプルＡを完成させた。

サンプルＡのサイズは、縦＝２７ｍｍ、横＝２２ｍｍ、厚み＝０．４５ｍｍである。

＜サンプルＢ＞
次に、サンプルＢ（比較用ラミネート型電池１ｘ）について説明する。

サンプルＢは、サンプルＡに対して、フィルム５０の代わりに比較用フィルム５０ｘを用いた点が異なる。

比較用フィルム５０ｘは、絶縁性の第１フィルム５１のみからなり、導電被膜層５２ａが形成されていない。具体的には、評価試験で用いた比較用フィルム５０ｘは、厚さ１２μｍのＰＥＴフィルムである。

＜サンプルＣ＞
次にサンプルＣ（比較用ラミネート型電池１ｙ）について説明する。

サンプルＣは、サンプルＡに対して、フィルム５０を用いていない点が異なる。

＜曲げ試験＞
曲げ試験は、上記説明したサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣをそれぞれ１０個ずつ作成して行った。

曲げ試験は、ＪＩＳ Ｘ６３０５−１（ＩＳＯ／ＩＥＣ１０３７３−１）にて規定されている曲げ特性の試験方法に準じて行い（曲げ回数は、１０００回、２０００回、４０００回とした）、各回数の曲げ試験完了時における外観を目視により評価した。

試験前の外観から変化が生じていない場合を合格、外観に変化が生じた場合を不合格とした。曲げ試験の結果を表１に示す。

サンプルＡ及びサンプルＢは、いずれも、１０００回及び２０００回の曲げ試験完了時点では、外観に変化が生じた個体はなかった。４０００回の曲げ試験完了時点では、サンプルＡ及びサンプルＢ共に、それぞれ、１個の個体において外装体１１にしわが発生し不合格となった。

４０００回の曲げ試験完了後に、サンプルＡ及びサンプルＢの各個体をそれぞれ分解して調査した。その結果、しわが発生した個体では、負極３０を構成するリチウム金属に亀裂が生じていたが、外観に変化が生じなかった個体では、負極３０の亀裂は生じていなかった。

サンプルＡおよびサンプルＢは、いずれも、可撓性を持つ第１フィルム５１を有している。そのため、サンプルＡおよびサンプルＢでは、外部から折り曲げ方向の力が加えられた際に、この第１フィルム５１がしなやかに変形することによって、内部の負極３０を屈曲させず、物理的な損傷から保護したものと考えられる。

一方、サンプルＣは、１０００回の曲げ試験完了時点で１個の個体にしわが発生し、その後２０００回の曲げ試験完了時点で５個、４０００回の曲げ試験完了時点では８個の個体にしわが発生した。

サンプルＣについても、４０００回の曲げ試験完了後に各個体をそれぞれ分解して調査した。その結果、サンプルＣでも、しわが発生した個体では負極３０を構成するリチウム金属に亀裂が生じていたが、外観に変化が生じなかった個体では負極３０の亀裂は生じていなかった。

サンプルＣは、サンプルＡやサンプルＢに比べて、外部からの折り曲げ方向の力に弱いという結果になったが、この原因は、サンプルＣがフィルム５０を備えていないためであると考えられる。

＜放電末期電力取り出し試験＞
次に、放電末期電力取り出し試験について説明する。

放電末期電力取り出し試験は、上記説明したサンプルＡ、サンプルＢ、サンプルＣをそれぞれ３０個ずつ（合計９０個）作成し、各サンプルを１０個ずつ３つのグループに分けて各グループごとに行った。

そして、各個体に対して、ＪＩＳ Ｘ６３０５−１（ＩＳＯ／ＩＥＣ１０３７３−１）にて規定されている曲げ特性の試験方法に準じた曲げ試験を行った。ただし、第１グループの１０個は１０００回、第２グループの１０個は２０００回、第３グループの１０個は４０００回の曲げ試験を行った。

そして各個体を０．２５ｍＡ（ミリアンペア）の定電流で放電させ、放電終止電圧（２．０Ｖ）になるまでの時間を計測し、曲げ試験を行わない個体が放電終止電圧になるまでの時間に対する比率を求めた。

なお、この０．２５ｍＡの値は、ＤＯＤ０％の個体が曲げ試験を行わない状態で１／６０Ｃで放電する場合の電流値である。

放電末期電力取り出し試験の結果を表２に示す。

サンプルＡは、１０００回の曲げ試験を行った第１グループ、及び２０００回の曲げ試験を行った第２グループ共に、放電終止電圧になるまでの時間は、曲げ試験を行わない場合の時間と差がなかった。つまり、これらの個体に電池容量の低下は見られなかった。

一方、４０００回の曲げ試験を行った第３グループでは、放電終止電圧になるまでの時間が短くなった個体が発生した。しかしながら、１０個の平均で見れば、放電終止電圧になるまでの時間は、曲げ試験前の９８％を維持した。

このことから、サンプルＡの第３グループでは、４０００回の曲げ試験を行った後でも、平均で９８％の電池容量を維持できる良好な結果となった。

このような良好な結果が得られたのは、サンプルＡの各個体は、可撓性を有する第１フィルム５１を有しているために、そもそも曲げ強さに優れている上、負極３０に導電被膜層５２ａが接触しているため、たとえ曲げ試験によって負極３０が破断したとしても、負極３０の各破片３０ａが、導電被膜層５２ａを通じて負極端子３３との導通を維持しているため、と考えられる。

次に、サンプルＢは、１０００回の曲げ試験を行った第１グループでは、放電終止電圧になるまでの時間は、曲げ試験を行わない場合の時間と差はなく、電池容量の低下は見られなかった。

また第２グループでは、一部の個体において、放電終止電圧になるまでの時間が短くなった。しかしながら、放電終止電圧になるまでの時間は、平均で、曲げ試験前の９６％を維持できた。

しかしながら、第３グループでは、放電終止電圧になるまでの時間は、平均で、曲げ試験前の８８％にまで低下した。

サンプルＢの各個体は、可撓性を有する第１フィルム５１を有しているために、曲げ強さには優れているが、導電被膜層５２ａを有していない。そのため、サンプルＢの各個体では、曲げ試験によって負極３０が一旦破断すると、負極端子３３から分離してしまった負極３０の破片３０ａは、もはや電池容量に寄与しなくなると考えられる。

次に、サンプルＣは、１０００回の曲げ試験を行った第１グループにおいて、放電終止電圧になるまでの時間が短くなった個体が発生した。しかしながら、放電終止電圧になるまでの時間は、平均で曲げ試験前の９８％を維持できた。

しかしながら、第２グループでは、放電終止電圧になるまでの時間は、平均で曲げ試験前の８０％にまで低下し、第３グループに至っては平均で７２％にまで低下した。また第３グループでは１０個の全ての個体で、放電終止電圧になるまでの時間が曲げ試験前よりも短くなった。

以上の曲げ試験、及び放電末期電力取り出し試験の結果からわかるように、本実施形態に係るラミネート型電池１は、優れた曲げ特性を有し、外部から曲げ方向に力が加わっても負極３０が破断しにくく、また、たとえ負極３０が破断したとしても、電池容量を減少させないという優れた特性を備えている。

特にリチウム金属を負極３０に用いる場合には、ラミネート型電池１の電力が消費されていくにつれてリチウム金属の量が減少してしまうため、本実施形態のように、導電性を有する面を負極３０に接触させるようにフィルム５０を配置することにより、リチウム金属が少なくなって破断した場合であっても、無駄なくリチウム金属を利用することが可能となる。

またこのような特性を持つラミネート型電池１は、例えばＩＣカードに好適と言える。このようなＩＣカードは、財布やバッグ等に保管されて日常的に携帯されることが多いうえ、ＡＴＭ等の読み取り機に挿入される頻度も多く、物理的な力が加わる機会が多い。また使用期間も数年に及び、負極３０の金属は徐々に確実に消費されていく。そのため、本実施形態に係るラミネート型電池１をこのようなＩＣカードに採用することにより、ＩＣカードの長寿命化を実現することが可能となる。

また本実施形態に係るラミネート型電池１は、外装体１１の内部にフィルム５０を収容している。そのため、美観を損なうことなくラミネート型電池１の曲げ特性を向上させることができる。またこのとき、ラミネートフィルム１１ｂの厚さよりも薄いフィルム５０を用いることにより、より一層ラミネート型電池１の美観を損なわずに済む。

またこのフィルム５０は、負極３０とラミネートフィルム１１ｂとの間に配置される。このため、負極３０とラミネートフィルム１１ｂとの間の隙間を塞ぐことができるため、外装体１１にしわが発生することを防止することができる。

なお上述した実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、外装体１１を構成するラミネートフィルム１１ａ、１１ｂが金属箔１４を備えない構造である場合や、あるいは、金属箔１４を備えていてもこの金属箔１４が接着層１５ｂから露出しない構造となっている場合には、フィルム５０は、導電性を有する第２フィルム５２のみで構成されていても良い。

そしてこの場合は、フィルム５０の両面が導電性を有するため、負極端子３３が、フィルム５０とラミネートフィルム１１ｂとに挟まれる位置においてフィルム５０に接続されるようにしても良い。

また上記実施形態では、一例として、ラミネート型電池１を構成する外装体１１の内部に電極体１０が電解液と共に密封されている場合について説明したが、電極体１０が固体の電解質と共に密封されていてもよい。

なお、本実施形態に係るラミネート型電池１は、一次電池の他、二次電池などにも適用することができる。

１ ラミネート型電池、１ｘ 比較用のラミネート型電池、１ｙ 比較用のラミネート型電池、１０ 電極体、１１ 外装体、１１ａ，１１ｂ 金属箔ラミネートフィルム、１２ 周縁領域、１３ 外装体の一辺、１４ 金属箔、１５ 絶縁性樹脂層、１５ａ 保護層、１５ｂ 接着層、２０ 正極、２１ 正極集電体、２２ 正極材料、２３ 正極端子、３０ 負極、３０ａ 破片、３２ 負極材料、３３ 負極端子、４０ セパレータ、５０ フィルム、５０ｘ 比較用フィルム、５１ 第１フィルム、５１ａ 絶縁被膜層、５２ 第２フィルム、５２ａ 導電被膜層

Claims (7)

1. ラミネート型蓄電素子であって、
   単体の金属あるいは前記金属を含む合金を負極活物質とした平面状の負極と、前記負極の一方の面に積層される平面状のセパレータと、前記セパレータに積層され、前記負極から溶解する前記金属のイオンを吸蔵可能な正極活物質を含む平面状の正極と、前記負極の他方の面に積層される平面状の樹脂製のフィルムと、を有してなる電極体と、
   絶縁性を有し、前記電極体を電解質と共に密封する扁平袋状の外装体と、
   前記負極に接続されると共に、前記外装体の外部に表れる部分を有する負極端子と、
   前記正極に接続されると共に、前記外装体の外部に表れる部分を有する正極端子と、
   を備え、
   前記フィルムの前記負極に向かう面は、導電性を有する
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
2. 請求項１に記載のラミネート型蓄電素子であって、
   前記外装体は、金属箔の両面に絶縁性樹脂層が形成されてなる一対の金属箔ラミネートフィルムを重ね合わせて周縁領域を溶着することにより扁平袋状に形成されてなり、
   前記フィルムの前記外装体に向かう面は、絶縁性を有する
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
3. 請求項２に記載のラミネート型蓄電素子であって、
   前記フィルムは、
   絶縁性を有する樹脂製の第１フィルムと、
   前記第１フィルムに積層され、導電性を有する樹脂製の第２フィルムと、
   を有して構成されることを特徴とするラミネート型蓄電素子。
4. 請求項２に記載のラミネート型蓄電素子であって、
   前記フィルムは、
   絶縁性を有する樹脂製の第１フィルムと、
   前記第１フィルムの前記負極に向かう面に形成される導電被膜層と、
   を有して構成されることを特徴とするラミネート型蓄電素子。
5. 請求項２に記載のラミネート型蓄電素子であって、
   前記フィルムは、
   導電性を有する樹脂製の第２フィルムと、
   前記第２フィルムの前記外装体に向かう面に形成される絶縁被膜層と、
   を有して構成されることを特徴とするラミネート型蓄電素子。
6. 請求項２〜５のいずれかに記載のラミネート型蓄電素子であって、
   前記フィルムの軟化温度は、前記外装体の前記絶縁性樹脂層の軟化温度よりも高い
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載のラミネート型蓄電素子であって、
   前記金属は、リチウムである
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。

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