JP3279606B2 - シート状電池 - Google Patents
シート状電池Info
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- sheet
- electrolytic solution
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
- H01M6/06—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
- H01M6/12—Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with flat electrodes
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Primary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水溶液を電解液とする
シート状電池に関する。
シート状電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、樹脂シートの間にＩＣチップを有
し、メモリー機能を持たせたいわゆるＩＣカードが開発
され、その電源としてボタン型、コイン型の電池が使わ
れている。しかし、このようなボタン型、コイン型電池
を使用した場合には、カード型の電子デバイスをＪＩＳ
規格の最大厚さ、０．８ｍｍ以下にすることは困難であ
る。
し、メモリー機能を持たせたいわゆるＩＣカードが開発
され、その電源としてボタン型、コイン型の電池が使わ
れている。しかし、このようなボタン型、コイン型電池
を使用した場合には、カード型の電子デバイスをＪＩＳ
規格の最大厚さ、０．８ｍｍ以下にすることは困難であ
る。
【０００３】本出願人は薄型のＩＣカードを得る方法と
して先に、スクリーン印刷等の印刷手段により電池を作
製した薄型電子機器を提案した（特開平２−１２５７９
７）。この機器においては、図４（平面図）及び図５
（断面図）に示すごとく、裏面シート（以下、第１カバ
ーシートと呼ぶ）１及び表面シート（以下、第２カバー
シートと呼ぶ）２より構成され、第１カバーシート１と
第２カバーシート２の間には電気伝導性パターン４、シ
ート状電池５、及びＩＣチップ６が配置されている。さ
らに、カードを薄くするために、第２カバーシート２に
は穴２ａが設けられ、第１カバーシート１と第２カバー
シート２を貼り合せた際にＩＣチップ６が穴２ａ内に収
納されるように構成されている。
して先に、スクリーン印刷等の印刷手段により電池を作
製した薄型電子機器を提案した（特開平２−１２５７９
７）。この機器においては、図４（平面図）及び図５
（断面図）に示すごとく、裏面シート（以下、第１カバ
ーシートと呼ぶ）１及び表面シート（以下、第２カバー
シートと呼ぶ）２より構成され、第１カバーシート１と
第２カバーシート２の間には電気伝導性パターン４、シ
ート状電池５、及びＩＣチップ６が配置されている。さ
らに、カードを薄くするために、第２カバーシート２に
は穴２ａが設けられ、第１カバーシート１と第２カバー
シート２を貼り合せた際にＩＣチップ６が穴２ａ内に収
納されるように構成されている。
【０００４】導電性パターン４の一部は一対のダイポー
ル・アンテナ４Ａ2，４Ａ2 として動作し、ＩＣチップ
６に接続され、ＩＣメモリーに貯えられたデータに従っ
てインピーダンス特性が変化する。導電性パターン４の
面積の大きい部分４Ｂ1 及び４Ａ1 は電池の正極および
負極の集電体としての役割を持つ（図６参照）。
ル・アンテナ４Ａ2，４Ａ2 として動作し、ＩＣチップ
６に接続され、ＩＣメモリーに貯えられたデータに従っ
てインピーダンス特性が変化する。導電性パターン４の
面積の大きい部分４Ｂ1 及び４Ａ1 は電池の正極および
負極の集電体としての役割を持つ（図６参照）。
【０００５】電池５は、図６に示されるように、導電性
パターン４Ｂ1 上に正極活物質５Ｂを設け、導電性パタ
ーン４Ａ1 上に負極活物質５Ａを設けることによって構
成される。
パターン４Ｂ1 上に正極活物質５Ｂを設け、導電性パタ
ーン４Ａ1 上に負極活物質５Ａを設けることによって構
成される。
【０００６】正極活物質５Ｂとしては例えば二酸化マン
ガン（ＭｎＯ2 ）が、負極活物質５Ａとしては例えば亜
鉛（Ｚｎ）を使うことができる。これらの活物質はゲル
状に調整した後、例えばスクリーン印刷のような印刷手
段によって、第１カバーシート１および第２カバーシー
ト２上に形成される。電池は電解液を含浸したセパレー
タ５Ｃをカバーシート１および２の間に配置した後、カ
バーシート１および２を貼り合わせることによてっ構成
される。３は接着シート、８は枠である。
ガン（ＭｎＯ2 ）が、負極活物質５Ａとしては例えば亜
鉛（Ｚｎ）を使うことができる。これらの活物質はゲル
状に調整した後、例えばスクリーン印刷のような印刷手
段によって、第１カバーシート１および第２カバーシー
ト２上に形成される。電池は電解液を含浸したセパレー
タ５Ｃをカバーシート１および２の間に配置した後、カ
バーシート１および２を貼り合わせることによてっ構成
される。３は接着シート、８は枠である。
【０００７】このカードの構造の一例を、正極に二酸化
マンガンを用い、負極に亜鉛を用いてなる電池が内蔵す
るカードについて、さらに詳細に示せば図７のごとくに
なる。
マンガンを用い、負極に亜鉛を用いてなる電池が内蔵す
るカードについて、さらに詳細に示せば図７のごとくに
なる。
【０００８】第１カバーシート１として厚さ２５μｍの
ポリエチレンテレフタレート・フィルムを使用し、アン
テナとしての配線パターン４Ａ2 を、銀ペースト、銅ペ
ーストまたはカーボンペーストなどの導電性コーティン
グ材を用いてスクリーン印刷により形成する。
ポリエチレンテレフタレート・フィルムを使用し、アン
テナとしての配線パターン４Ａ2 を、銀ペースト、銅ペ
ーストまたはカーボンペーストなどの導電性コーティン
グ材を用いてスクリーン印刷により形成する。
【０００９】図７Ａにおける導電性パターンの部分４Ａ
1 は電池の負極集電体として作用し、使用する電解液と
反応しない導電性コーティング材、例えばカーボンペー
ストを印刷することによって形成される。亜鉛粉末にカ
ルボキシメチルセルロースまたは澱粉のような水溶性糊
剤を混合し、水を加えてペースト状としたものを集電体
４Ａ1 上に印刷し、負極活物質５Ａとする（図７Ｂ参
照）。
1 は電池の負極集電体として作用し、使用する電解液と
反応しない導電性コーティング材、例えばカーボンペー
ストを印刷することによって形成される。亜鉛粉末にカ
ルボキシメチルセルロースまたは澱粉のような水溶性糊
剤を混合し、水を加えてペースト状としたものを集電体
４Ａ1 上に印刷し、負極活物質５Ａとする（図７Ｂ参
照）。
【００１０】ペーストを作る際には、電池５に使用する
電解液を水の代わりに用いることもできる。電解液には
塩化亜鉛および／または塩化アンモニウム水溶液を使用
し、そのままあるいは負極と同じ糊剤を加えてゲル状と
なしたものをセパレータ５Ｃに含浸して負極活物質５Ａ
上に配置する（図４Ｃ参照）。
電解液を水の代わりに用いることもできる。電解液には
塩化亜鉛および／または塩化アンモニウム水溶液を使用
し、そのままあるいは負極と同じ糊剤を加えてゲル状と
なしたものをセパレータ５Ｃに含浸して負極活物質５Ａ
上に配置する（図４Ｃ参照）。
【００１１】セパレータ５Ｃはクラフト紙あるいは多孔
性プラスチック膜などが使用できる。
性プラスチック膜などが使用できる。
【００１２】図７Ｃの部分９にはＩＣチップ６を接続す
るが、その部分の拡大図を図８に示す。ＩＣチップ６の
リード端子にはバンプ６Ａが形成され、バンプ６Ａは配
線パターン（導電性パターン）４の適切な位置に押し付
けられる。ＩＣチップ６と第１カバーシート１間にはエ
ポキシ樹脂９をあらかじめ配置しておき、ＩＣチップ６
を設置後、加熱又は紫外線照射などの手段により硬化さ
せる。これによりＩＣチップ６は第１カバーシート１に
固定されるとともに、配線パターン４とＩＣチップ６の
リード端子部とがバンプ６Ａを介して電気的に接続され
る（図７Ｄ参照）。
るが、その部分の拡大図を図８に示す。ＩＣチップ６の
リード端子にはバンプ６Ａが形成され、バンプ６Ａは配
線パターン（導電性パターン）４の適切な位置に押し付
けられる。ＩＣチップ６と第１カバーシート１間にはエ
ポキシ樹脂９をあらかじめ配置しておき、ＩＣチップ６
を設置後、加熱又は紫外線照射などの手段により硬化さ
せる。これによりＩＣチップ６は第１カバーシート１に
固定されるとともに、配線パターン４とＩＣチップ６の
リード端子部とがバンプ６Ａを介して電気的に接続され
る（図７Ｄ参照）。
【００１３】厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレー
ト・フィルムよりなる第２カバーシート２を用意し（図
７Ｅ参照）、第２カバーシート２上にも第１カバーシー
ト１と同様に、導電性ペーストを用いて導電性パター
ン、即ち配線パターンおよび正極集電体４Ｂ1 を印刷に
より形成する（図７Ｆ参照）。
ト・フィルムよりなる第２カバーシート２を用意し（図
７Ｅ参照）、第２カバーシート２上にも第１カバーシー
ト１と同様に、導電性ペーストを用いて導電性パター
ン、即ち配線パターンおよび正極集電体４Ｂ1 を印刷に
より形成する（図７Ｆ参照）。
【００１４】正極集電体４Ｂ1 上には負極と同じ糊剤を
用いてペースト化した二酸化マンガン粉末とカーボン粉
末混合物を正極活物質５Ｂとして印刷により塗布する
（図７Ｇ参照）。第２カバーシート２には穴２ａが設け
られ、カバーシート１および２を貼り合せた時に、ＩＣ
チップ６が穴２ａから抜け出るようにしてある。
用いてペースト化した二酸化マンガン粉末とカーボン粉
末混合物を正極活物質５Ｂとして印刷により塗布する
（図７Ｇ参照）。第２カバーシート２には穴２ａが設け
られ、カバーシート１および２を貼り合せた時に、ＩＣ
チップ６が穴２ａから抜け出るようにしてある。
【００１５】第２カバーシート２において、配線パター
ンおよび正極集電体４Ｂ1 と穴２ａを除いた部分にはホ
ットメルト型の接着剤を印刷により塗布しておき、カバ
ーシート１および２を重ね合わせ、加熱処理または超音
波融着により貼り合わせることによって図５に示したカ
ードが作製される。
ンおよび正極集電体４Ｂ1 と穴２ａを除いた部分にはホ
ットメルト型の接着剤を印刷により塗布しておき、カバ
ーシート１および２を重ね合わせ、加熱処理または超音
波融着により貼り合わせることによって図５に示したカ
ードが作製される。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】このようなＩＣカード
は長期間にわたってメモリーをバックアップする必要が
あるため、電池もそれに対応する寿命が要求される。一
般に電池寿命は電極活物質５Ａおよび５Ｂの量によって
決まるので、印刷による塗布量を制御することによって
寿命を決定することができる。
は長期間にわたってメモリーをバックアップする必要が
あるため、電池もそれに対応する寿命が要求される。一
般に電池寿命は電極活物質５Ａおよび５Ｂの量によって
決まるので、印刷による塗布量を制御することによって
寿命を決定することができる。
【００１７】また、電池反応に電解液が関与する場合に
は電解液量も電池寿命を左右する要因となり、上記の例
では電解液に塩化亜鉛水溶液を用いた場合がそれに相当
する。
は電解液量も電池寿命を左右する要因となり、上記の例
では電解液に塩化亜鉛水溶液を用いた場合がそれに相当
する。
【００１８】ところが、上述した薄型電子機器では、活
物質量および電解液量から求められる推定電池寿命より
はるかに短い時間で電池が動作しなくなることが認めら
れた。その原因は、第１および第２カバーシート１およ
び２に使用したポリエチレンテレフタレート・フィルム
が水蒸気透過性を有するため、電解液中の水分が時間の
経過とともにフィルムを通って蒸散し、枯渇するためと
考えられる。
物質量および電解液量から求められる推定電池寿命より
はるかに短い時間で電池が動作しなくなることが認めら
れた。その原因は、第１および第２カバーシート１およ
び２に使用したポリエチレンテレフタレート・フィルム
が水蒸気透過性を有するため、電解液中の水分が時間の
経過とともにフィルムを通って蒸散し、枯渇するためと
考えられる。
【００１９】これを抑制するために、水蒸気透過度のよ
り小さいフィルム、たとえば、ポリフェニレンサルファ
イド・フィルムをポリエチレンテレフタレート・フィル
ムの代わりに使うことができる。しかし、このような場
合においても水蒸気の透過を遅くすることは可能である
が、無視できるほど小さくはできず、電解液の枯渇が早
晩訪れる。
り小さいフィルム、たとえば、ポリフェニレンサルファ
イド・フィルムをポリエチレンテレフタレート・フィル
ムの代わりに使うことができる。しかし、このような場
合においても水蒸気の透過を遅くすることは可能である
が、無視できるほど小さくはできず、電解液の枯渇が早
晩訪れる。
【００２０】あるいは、フィルムを厚くすることも水蒸
気の透過を遅くする上で有効であるが、カード自体が厚
くなり、さらにこの場合にも、電解液の枯渇を遅らせる
だけにすぎない。
気の透過を遅くする上で有効であるが、カード自体が厚
くなり、さらにこの場合にも、電解液の枯渇を遅らせる
だけにすぎない。
【００２１】また、ガス・バリヤ性を向上させる手段と
して、アルミニウムなどの金属をフィルムに蒸着する方
法がしばしば行われており、カバーシート１，２にその
ような蒸着フィルムを使用することが有効と考えられ
る。
して、アルミニウムなどの金属をフィルムに蒸着する方
法がしばしば行われており、カバーシート１，２にその
ような蒸着フィルムを使用することが有効と考えられ
る。
【００２２】しかし，特開平２−１２５７９７に記載の
システムでは、読み取り装置から送られるマイクロ波を
カード側のアンテナ４Ａ2 で受け、カード側でデータを
変調した後、アンテナ４Ａ2 から再送信する方式を採用
しているが、金属蒸着フィルムではマイクロ波を反射し
やすくなり、アンテナの設計が困難である。
システムでは、読み取り装置から送られるマイクロ波を
カード側のアンテナ４Ａ2 で受け、カード側でデータを
変調した後、アンテナ４Ａ2 から再送信する方式を採用
しているが、金属蒸着フィルムではマイクロ波を反射し
やすくなり、アンテナの設計が困難である。
【００２３】また、酸化珪素や酸化アルミニウムのよう
な無機化合物の蒸着もガス・バリヤー性向上に有効であ
るが、金属蒸着よりガス・バリヤー性能が劣る上、製造
コストがかさむという欠点がある。
な無機化合物の蒸着もガス・バリヤー性向上に有効であ
るが、金属蒸着よりガス・バリヤー性能が劣る上、製造
コストがかさむという欠点がある。
【００２４】本発明は、上述の点に鑑み、長時間の動作
を可能にしたシート状電池を提供するものである。
を可能にしたシート状電池を提供するものである。
【００２５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、電解液中
の水分の蒸散を遅らせるのではなく、あるレベル以上は
蒸散しないような方法について鋭意研究した結果、前述
の印刷プロセスを変更することはなく製造でき、長時間
の動作が可能な電池を発明するに至った。
の水分の蒸散を遅らせるのではなく、あるレベル以上は
蒸散しないような方法について鋭意研究した結果、前述
の印刷プロセスを変更することはなく製造でき、長時間
の動作が可能な電池を発明するに至った。
【００２６】本発明は、電極活物質、塩化亜鉛及び／ま
たは塩化アンモニウムの水溶液である電解液、セパレー
タを備え、前記各要素を包むカバーシートが電気伝導性
パターンを形成させた上に上記電極活物質を形成させた
高分子化合物であるシート状電池において、アルカリ金
属の塩素化合物もしくはアルカリ土類金属の塩素化合物
より選ばれる化合物であって、電池の使用温度における
化合物の飽和水溶液の水蒸気圧が相対湿度３２％の大気
中水蒸気分圧以下である化合物を電解液に添加して構成
する。また、上記シート状電池において、化合物が塩化
リチウムもしくは塩化カルシウムもしくは塩化マグネシ
ウムである構成を可とする。 また、上記シート状電池に
おいて、電気伝導性パターンの一部が電池と一対で略平
行に形成された構成を可とする。
たは塩化アンモニウムの水溶液である電解液、セパレー
タを備え、前記各要素を包むカバーシートが電気伝導性
パターンを形成させた上に上記電極活物質を形成させた
高分子化合物であるシート状電池において、アルカリ金
属の塩素化合物もしくはアルカリ土類金属の塩素化合物
より選ばれる化合物であって、電池の使用温度における
化合物の飽和水溶液の水蒸気圧が相対湿度３２％の大気
中水蒸気分圧以下である化合物を電解液に添加して構成
する。また、上記シート状電池において、化合物が塩化
リチウムもしくは塩化カルシウムもしくは塩化マグネシ
ウムである構成を可とする。 また、上記シート状電池に
おいて、電気伝導性パターンの一部が電池と一対で略平
行に形成された構成を可とする。
【００２７】
【作用】従来では電極活物質が十分残存するにもかかわ
らず、電解液枯渇のために電池が作動しなくなったが、
本発明においては、電解液中の水分の蒸散が減少し、あ
るレベル以上の電解液が保持される結果、電池寿命が電
極活物質量に依存するようになった。
らず、電解液枯渇のために電池が作動しなくなったが、
本発明においては、電解液中の水分の蒸散が減少し、あ
るレベル以上の電解液が保持される結果、電池寿命が電
極活物質量に依存するようになった。
【００２８】
【実施例】以下、実施例および比較例をもとに本発明に
つき説明する。なお、実施例は図１を参照し、比較例は
前述の図７を参照して説明する。また、いずれもＩＣチ
ップを除いたシート状電極のみを作成した。
つき説明する。なお、実施例は図１を参照し、比較例は
前述の図７を参照して説明する。また、いずれもＩＣチ
ップを除いたシート状電極のみを作成した。
【００２９】〔比較例１〕第１カバーシート１および第
２カバーシート２として厚さが２５μｍのポリエチレン
テレフタレート・フィルムを使用した。第１カバーシー
ト１上にカーボンペーストを用いてスクリーン印刷によ
り厚さ２０μｍの負極集電体４Ａ1 を塗布形成した。負
極集電体４Ａ1 の形状は２５×６６ｍｍの長方形とし
た。電解液として表１の組成の水溶液を使用した。３２
０メッシュの篩を通過した亜鉛粉末６５部と表１の電解
液３５部を充分に混合してペースト状となし、先に塗布
した負極集電体４Ａ1 上にスクリーン印刷により厚さ５
０μｍとなるよう塗布し、負極活物質５Ａとした。
２カバーシート２として厚さが２５μｍのポリエチレン
テレフタレート・フィルムを使用した。第１カバーシー
ト１上にカーボンペーストを用いてスクリーン印刷によ
り厚さ２０μｍの負極集電体４Ａ1 を塗布形成した。負
極集電体４Ａ1 の形状は２５×６６ｍｍの長方形とし
た。電解液として表１の組成の水溶液を使用した。３２
０メッシュの篩を通過した亜鉛粉末６５部と表１の電解
液３５部を充分に混合してペースト状となし、先に塗布
した負極集電体４Ａ1 上にスクリーン印刷により厚さ５
０μｍとなるよう塗布し、負極活物質５Ａとした。
【００３０】
【表１】
【００３１】次いで、第２カバーシート２に負極と同様
にカーボンペーストを用いて正極集電体４Ｂ1 を塗布形
成した。２００メッシュの篩を通過した二酸化マンガン
６部とアセチレンブラック１部の混合物１部に表１の電
解液１部を充分に混合してペースト状としたものを、ス
クリーン印刷により正極集電体４Ｂ1 上に厚さ５０μｍ
塗布し、正極活物質５Ｂとした。さらに、カバーシート
２の正極集電体４Ｂ1 および穴２ａを除いた部分にホッ
トメルトタイプのポリエステル接着剤のペーストをスク
リーン印刷により塗布した。
にカーボンペーストを用いて正極集電体４Ｂ1 を塗布形
成した。２００メッシュの篩を通過した二酸化マンガン
６部とアセチレンブラック１部の混合物１部に表１の電
解液１部を充分に混合してペースト状としたものを、ス
クリーン印刷により正極集電体４Ｂ1 上に厚さ５０μｍ
塗布し、正極活物質５Ｂとした。さらに、カバーシート
２の正極集電体４Ｂ1 および穴２ａを除いた部分にホッ
トメルトタイプのポリエステル接着剤のペーストをスク
リーン印刷により塗布した。
【００３２】セパレータ５Ｃとして、厚さ６０μｍ、面
積２７×６８ｍｍの長方形のクラフト紙を用い、表１の
電解液０．２ｇを含浸させた後、負極活物質５Ａ上に配
置した。しかる後、第１カバーシート１と第２カバーシ
ート２を重ね合わせ、１３０℃のホットプレスによりポ
リエステル接着剤を溶融し熱接着させることによって電
池を作製した。
積２７×６８ｍｍの長方形のクラフト紙を用い、表１の
電解液０．２ｇを含浸させた後、負極活物質５Ａ上に配
置した。しかる後、第１カバーシート１と第２カバーシ
ート２を重ね合わせ、１３０℃のホットプレスによりポ
リエステル接着剤を溶融し熱接着させることによって電
池を作製した。
【００３３】この電池に使用したポリエチレンテレフタ
レート・フィルムの水蒸気透過度をＷａｔｅｒ Ｖａｐ
ｏｒ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｅｒ Ｌ８０−
４０００（Ｌｙｓｓｙ，スイス）を用いて測定したとこ
ろ、４０℃、相対湿度９０％において１１．９ｇ／ｍ2
／ｄであった。
レート・フィルムの水蒸気透過度をＷａｔｅｒ Ｖａｐ
ｏｒ Ｐｅｒｍｅａｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｅｒ Ｌ８０−
４０００（Ｌｙｓｓｙ，スイス）を用いて測定したとこ
ろ、４０℃、相対湿度９０％において１１．９ｇ／ｍ2
／ｄであった。
【００３４】この電池を５μＡの定電流で終止電圧０．
９Ｖまで放電した結果、１３６時間の放電が可能であっ
た。この放電量は使用した電極活物質量から計算された
理論放電量の４％以下であった。放電終了後の電池の内
部を調べたことろ、電解液はほとんど存在しなかった。
放電を終了した電池内に蒸留水を０．２ｇシリンジを用
いて注入したところ電池は再び放電可能となり、５μＡ
で１１０時間の放電が可能であった。従って、電池の寿
命は電解液中の水分の蒸散によって規定されていること
が分かった。
９Ｖまで放電した結果、１３６時間の放電が可能であっ
た。この放電量は使用した電極活物質量から計算された
理論放電量の４％以下であった。放電終了後の電池の内
部を調べたことろ、電解液はほとんど存在しなかった。
放電を終了した電池内に蒸留水を０．２ｇシリンジを用
いて注入したところ電池は再び放電可能となり、５μＡ
で１１０時間の放電が可能であった。従って、電池の寿
命は電解液中の水分の蒸散によって規定されていること
が分かった。
【００３５】〔比較例２〕 第１カバーシート１および第２カバーシート２として厚
さが２５μｍのポリフェニレンサルファイド・フィルム
を使用した以外は比較例１と同じ電池を作製した。この
ポリフェニレンサルファイド・フィルムの水蒸気透過度
を比較例１と同じ方法で測定したところ、４．７４ｇ／
ｍ2 ／ｄであった。終止電圧を０．９Ｖとし、５μＡの
定電流で放電した結果、３４２時間の放電が可能であっ
たが、放電終了時には比較例１と同じく、電解液中の水
分は蒸散していた。
さが２５μｍのポリフェニレンサルファイド・フィルム
を使用した以外は比較例１と同じ電池を作製した。この
ポリフェニレンサルファイド・フィルムの水蒸気透過度
を比較例１と同じ方法で測定したところ、４．７４ｇ／
ｍ2 ／ｄであった。終止電圧を０．９Ｖとし、５μＡの
定電流で放電した結果、３４２時間の放電が可能であっ
たが、放電終了時には比較例１と同じく、電解液中の水
分は蒸散していた。
【００３６】〔比較例３〕 第１カバーシート１と第２カバーシート２に厚さ２５μ
ｍのポリエーテルイミド・フィルムを使用した以外は比
較例１と同じ電池を作製した。このポリエーテルイミド
・フィルムの水蒸気透過度を比較例１と同じ方法により
測定した値は、４．１０ｇ／ｍ2 ／ｄであった。終止電
圧０．９Ｖとする５μＡの定電流放電では３８９時間の
放電が可能であったが、放電終了時には比較例１と同じ
く、電解液中の水分は蒸散していた。
ｍのポリエーテルイミド・フィルムを使用した以外は比
較例１と同じ電池を作製した。このポリエーテルイミド
・フィルムの水蒸気透過度を比較例１と同じ方法により
測定した値は、４．１０ｇ／ｍ2 ／ｄであった。終止電
圧０．９Ｖとする５μＡの定電流放電では３８９時間の
放電が可能であったが、放電終了時には比較例１と同じ
く、電解液中の水分は蒸散していた。
【００３７】〔比較例４〕 第１カバーシート１と第２カバーシート２に厚さ２５μ
ｍのポリエチレンナフタレート・フィルムを使用した以
外は比較例１と同じ電池を作製した。ポリエチレンナフ
タレート・フィルムの水蒸気透過度を比較例１と同じ方
法により測定したところ、３．６０ｇ／ｍ2 ／ｄであっ
た。５μＡの定電流で終止電圧０．９Ｖの放電を行った
ところ、４６８時間の放電が可能であったが、放電終了
時には比較例１と同じく、電解液中の水分は蒸散してい
た。
ｍのポリエチレンナフタレート・フィルムを使用した以
外は比較例１と同じ電池を作製した。ポリエチレンナフ
タレート・フィルムの水蒸気透過度を比較例１と同じ方
法により測定したところ、３．６０ｇ／ｍ2 ／ｄであっ
た。５μＡの定電流で終止電圧０．９Ｖの放電を行った
ところ、４６８時間の放電が可能であったが、放電終了
時には比較例１と同じく、電解液中の水分は蒸散してい
た。
【００３８】〔比較例５〕 厚さ２５μｍのポリフェニレンサルファイド・フィルム
の片面に厚さ２００ｎｍの一酸化珪素ＳｉＯを蒸着し
た。非蒸着面をスクリーン印刷面として第１カバーシー
ト１と第２カバーシート２にこのフィルムを使用した以
外は比較例１と同じ電池を作製した。このＳｉＯ蒸着ポ
リフェニレンサルファイド・フィルムの水蒸気透過度を
比較例１と同じ方法により測定したところ、１．３８ｇ
／ｍ2 ／ｄであった。終止電圧を０．９Ｖとする５μＡ
定電流放電では１１２０時間の放電が可能であったが、
これでも理論放電容量の約３０％であった。放電終了時
には比較例１と同じく、電解液中の水分は蒸散してい
た。
の片面に厚さ２００ｎｍの一酸化珪素ＳｉＯを蒸着し
た。非蒸着面をスクリーン印刷面として第１カバーシー
ト１と第２カバーシート２にこのフィルムを使用した以
外は比較例１と同じ電池を作製した。このＳｉＯ蒸着ポ
リフェニレンサルファイド・フィルムの水蒸気透過度を
比較例１と同じ方法により測定したところ、１．３８ｇ
／ｍ2 ／ｄであった。終止電圧を０．９Ｖとする５μＡ
定電流放電では１１２０時間の放電が可能であったが、
これでも理論放電容量の約３０％であった。放電終了時
には比較例１と同じく、電解液中の水分は蒸散してい
た。
【００３９】これらの比較例に見られるごとく、第１お
よび第２のカバーシート１，２に水蒸気透過度の小さい
フィルムを使用しても電解液中の水分の蒸散は免れず、
理論放電容量よりはるかに小さい放電容量しか得られな
かった。
よび第２のカバーシート１，２に水蒸気透過度の小さい
フィルムを使用しても電解液中の水分の蒸散は免れず、
理論放電容量よりはるかに小さい放電容量しか得られな
かった。
【００４０】そこで、電解液の水蒸気圧を小さくするこ
とによって、水分の蒸散を抑制することを試み、長時間
にわたって電解液を保持し得る電池を発明するに至っ
た。
とによって、水分の蒸散を抑制することを試み、長時間
にわたって電解液を保持し得る電池を発明するに至っ
た。
【００４１】〔実施例１〕電池構成は電解液以外は比較
例２と同じとした。電解液として表２の組成のものを使
用した。
例２と同じとした。電解液として表２の組成のものを使
用した。
【００４２】
【表２】
【００４３】この電解液をセパレータ１５Ｃに含浸し、
さらに、負極活物質１５Ａおよび正極活物質１５Ｂをス
クリーン印刷する際のペーストを作製する工程にも表２
の電解液を使用した以外は比較例２と同じ電池を作製し
た。
さらに、負極活物質１５Ａおよび正極活物質１５Ｂをス
クリーン印刷する際のペーストを作製する工程にも表２
の電解液を使用した以外は比較例２と同じ電池を作製し
た。
【００４４】終止電圧を０．９Ｖとする５μＡ定電流放
電では２８３５時間の放電が可能であった。放電終了
後、電池を破壊して内部を調べたところ、電解液がまだ
充分に存在していた。これは、塩化リチウムの潮解性が
強く、電池内部の水分が蒸散するにつれて塩化リチウム
の濃度が高くなるとともに電解液に接する電池内部の水
蒸気分圧が電池外部と接する外気中の水蒸気分圧と同じ
になり、カバーフィルム１および２を介して水の放散が
止まるためである。外気湿度が上昇すると、水分は逆に
外気より電池内部に移行するようになる。一方、外気湿
度が下がれば、さらに、若干の水分が電池内から放出さ
れ、平衡に達する。
電では２８３５時間の放電が可能であった。放電終了
後、電池を破壊して内部を調べたところ、電解液がまだ
充分に存在していた。これは、塩化リチウムの潮解性が
強く、電池内部の水分が蒸散するにつれて塩化リチウム
の濃度が高くなるとともに電解液に接する電池内部の水
蒸気分圧が電池外部と接する外気中の水蒸気分圧と同じ
になり、カバーフィルム１および２を介して水の放散が
止まるためである。外気湿度が上昇すると、水分は逆に
外気より電池内部に移行するようになる。一方、外気湿
度が下がれば、さらに、若干の水分が電池内から放出さ
れ、平衡に達する。
【００４５】塩化リチウムの飽和水溶液の水蒸気圧を２
０℃において、水銀マノメーターを用いた直接法により
測定したところ、３４８Ｐａであった。これは２０℃に
おける相対湿度１４．９％に相当する。このことは、塩
化リチウム飽和水溶液が、例えば２０℃において大気の
相対湿度が約１５％以上では、空気中から水分を吸収す
ることを意味する。従って、通常の環境条件下では塩化
リチウムを添加した電解液を使用すれば、電解液中の水
分の蒸散をあるレベル以下に抑制できる。
０℃において、水銀マノメーターを用いた直接法により
測定したところ、３４８Ｐａであった。これは２０℃に
おける相対湿度１４．９％に相当する。このことは、塩
化リチウム飽和水溶液が、例えば２０℃において大気の
相対湿度が約１５％以上では、空気中から水分を吸収す
ることを意味する。従って、通常の環境条件下では塩化
リチウムを添加した電解液を使用すれば、電解液中の水
分の蒸散をあるレベル以下に抑制できる。
【００４６】一方、塩化アンモニウムの飽和水溶液の水
蒸気圧は２０℃において１８２６Ｐａであった。これは
２０℃におけ相対湿度７９％に対応し、塩化アンモニウ
ムを単独で用いた電解液の場合、水分が蒸散しない条件
は、例えば２０℃では、大気湿度が約８０％以上でなけ
ればならないことを示す。従って、通常の環境条件では
電解液の枯渇が起こることになる。
蒸気圧は２０℃において１８２６Ｐａであった。これは
２０℃におけ相対湿度７９％に対応し、塩化アンモニウ
ムを単独で用いた電解液の場合、水分が蒸散しない条件
は、例えば２０℃では、大気湿度が約８０％以上でなけ
ればならないことを示す。従って、通常の環境条件では
電解液の枯渇が起こることになる。
【００４７】図２に、実施例１と比較例２の５μＡでの
放電曲線を示した。曲線Ｉは実施例１の場合、曲線IIは
比較例２の場合である。この図から本発明の優れている
ことは明らかである。
放電曲線を示した。曲線Ｉは実施例１の場合、曲線IIは
比較例２の場合である。この図から本発明の優れている
ことは明らかである。
【００４８】図３は実施例の電池について、電解液の塩
化リチウムの添加量を変えて、気温２３℃、湿度６５％
の環境中に放置したときの電解液の減少を示したグラフ
である。曲線ａ1 ，ａ2 は添加量０部（即ち従来の電解
液）の場合、曲線ｂは添加量が１５部の場合、曲線ｃは
添加量が２０部の場合である。このグラフから、塩化リ
チウムを添加量した電解液の場合には、電解液の急激な
減少がなく、むしろ増加ぎみであった。之に対して従来
の電解液では減少が大きかった。
化リチウムの添加量を変えて、気温２３℃、湿度６５％
の環境中に放置したときの電解液の減少を示したグラフ
である。曲線ａ1 ，ａ2 は添加量０部（即ち従来の電解
液）の場合、曲線ｂは添加量が１５部の場合、曲線ｃは
添加量が２０部の場合である。このグラフから、塩化リ
チウムを添加量した電解液の場合には、電解液の急激な
減少がなく、むしろ増加ぎみであった。之に対して従来
の電解液では減少が大きかった。
【００４９】〔実施例２〕負極活物質１５Ａおよび正極
活物質１５Ｂの塗布厚を１００μｍとした以外は実施例
１と同様に電池を作製した。終止電圧を０．９Ｖとする
５μＡ定電流放電では実施例１より電極活物質が増加し
たのにほぼ比例して５５９５時間の放電が可能で、電池
容量が活物質量により規定されていることが示された。
また、このような８ケ月近い長期にわたり電解液の枯渇
が無く、電池の動作が可能であった。
活物質１５Ｂの塗布厚を１００μｍとした以外は実施例
１と同様に電池を作製した。終止電圧を０．９Ｖとする
５μＡ定電流放電では実施例１より電極活物質が増加し
たのにほぼ比例して５５９５時間の放電が可能で、電池
容量が活物質量により規定されていることが示された。
また、このような８ケ月近い長期にわたり電解液の枯渇
が無く、電池の動作が可能であった。
【００５０】〔実施例３〕電解液として表３の組成のも
のを用いた以外は実施例１と同様に電池を作製した。こ
の電池の５μＡ放電時の容量は２３９２時間であった。
また、塩化カルシウムの飽和水溶液の２０℃における水
蒸気圧を実施例１と同じ方法で測定したところ７４９Ｐ
ａで、これは２０℃における相対湿度３２％に相当す
る。従って、表３の電解液は表１の電解液よりは水分の
蒸散がいくらか進行したところで平衡に達し、実施例１
と比較例１の間の放電容量が得られる。
のを用いた以外は実施例１と同様に電池を作製した。こ
の電池の５μＡ放電時の容量は２３９２時間であった。
また、塩化カルシウムの飽和水溶液の２０℃における水
蒸気圧を実施例１と同じ方法で測定したところ７４９Ｐ
ａで、これは２０℃における相対湿度３２％に相当す
る。従って、表３の電解液は表１の電解液よりは水分の
蒸散がいくらか進行したところで平衡に達し、実施例１
と比較例１の間の放電容量が得られる。
【００５１】
【表３】
【００５２】以上の実施例、比較例から明らかなよう
に、電解液中に飽和水溶液の蒸気圧が小さい化合物を添
加することによって、電解液中の水分の蒸散を一定レベ
ル以下に抑え、電池寿命を長くすることができる。カー
ド使用温度におけるその化合物の飽和水蒸気圧がその温
度における大気相対湿度が４０％、好ましくは３０％、
さらに好ましくは２０％であるときの大気中水蒸気分圧
以下である化合物を使用することによってこれが達成で
きる。
に、電解液中に飽和水溶液の蒸気圧が小さい化合物を添
加することによって、電解液中の水分の蒸散を一定レベ
ル以下に抑え、電池寿命を長くすることができる。カー
ド使用温度におけるその化合物の飽和水蒸気圧がその温
度における大気相対湿度が４０％、好ましくは３０％、
さらに好ましくは２０％であるときの大気中水蒸気分圧
以下である化合物を使用することによってこれが達成で
きる。
【００５３】尚、実施例では塩化リチウム、塩化カルシ
ウムを添加した電解液を用いたが、その他、塩化マグネ
シウムを添加した電解液を用いても効果はある。
ウムを添加した電解液を用いたが、その他、塩化マグネ
シウムを添加した電解液を用いても効果はある。
【００５４】又、上記実施例ではシート状電池のみを構
成したが、その他、図１の鎖線で示すようにＩＣチップ
６を配置してＩＣカードとして構成することができる。
特に本発明はＩＣカードに適用して好適である。
成したが、その他、図１の鎖線で示すようにＩＣチップ
６を配置してＩＣカードとして構成することができる。
特に本発明はＩＣカードに適用して好適である。
【００５５】
【発明の効果】本発明によれば、高分子フィルムより包
まれて成るシート状電池において水溶液電解液中に飽和
水溶液の蒸気圧が小さい物質を添加することによって、
高分子フィルムを介しての電解液中の水分の蒸散が減少
し、あるレベル以上の電解液が保持される結果、電池の
寿命を長くすることができる。
まれて成るシート状電池において水溶液電解液中に飽和
水溶液の蒸気圧が小さい物質を添加することによって、
高分子フィルムを介しての電解液中の水分の蒸散が減少
し、あるレベル以上の電解液が保持される結果、電池の
寿命を長くすることができる。
【００５６】また、電解液の組成を変更するだけである
から、従来の印刷システムをそのまま応用でき、大量か
つ安価にＩＣカード等を製造できる。そして、この場
合、アンテナに影響する金属蒸着を行わないので、アン
テナの設計が容易になる。
から、従来の印刷システムをそのまま応用でき、大量か
つ安価にＩＣカード等を製造できる。そして、この場
合、アンテナに影響する金属蒸着を行わないので、アン
テナの設計が容易になる。
【００５７】さらに、製造コストがかかる無機化合物蒸
着や金属蒸着を行わないので、安価に製造することがで
きる。
着や金属蒸着を行わないので、安価に製造することがで
きる。
【図１】本発明のシート状電池の製造工程図である。
【図２】本発明のシート状電池と従来のシート状電池の
放電特性図である。
放電特性図である。
【図３】塩化リチウム添加の有無に対する電解液の減少
を示す特性図である。
を示す特性図である。
【図４】ＩＣカードの平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ線上の断面図である。
【図６】ＩＣカードの側面分解図である。
【図７】従来のＩＣカードの製造工程図である。
【図８】ＩＣチップの拡大図である。
１，２ カバーシート ４ 電気伝導性パターン ４Ａ1 負極集電体 ４Ａ2 アンテナ ４Ｂ1 正極集電体 ５ シート状電池 ５Ａ，１５Ａ 負極活物質 ５Ｂ，１５Ｂ 正極活物質 ５Ｃ，１５Ｃ セパレータ ６ ＩＣチップ
フロントページの続き (72)発明者 西野 康司 栃木県鹿沼市さつき町18番地 ソニーケ ミカル株式会社 鹿沼工場内 (72)発明者 菱沼 啓之 栃木県鹿沼市さつき町18番地 ソニーケ ミカル株式会社 鹿沼工場内 (72)発明者 斉藤 雅男 栃木県鹿沼市さつき町18番地 ソニーケ ミカル株式会社 鹿沼工場内 (56)参考文献 特開 昭58−100365（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−143775（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 6/12
Claims (3)
- 【請求項１】 電極活物質、塩化亜鉛及び／または塩化
アンモニウムの水溶液である電解液、セパレータを備
え、前記各要素を包むカバーシートが電気伝導性パター
ンを形成させた上に上記電極活物質を形成させた高分子
化合物であるシート状電池において、 アルカリ金属の塩素化合物もしくはアルカリ土類金属の
塩素化合物より選ばれる化合物であって、上記電池の使
用温度における該化合物の飽和水溶液の水蒸気圧が相対
湿度３２％の大気中水蒸気分圧以下である化合物を上記
電解液に添加したことを特徴とするシート状電池。 - 【請求項２】 上記化合物が塩化リチウムもしくは塩化
カルシウムもしくは塩化マグネシウムであることを特徴
とする請求項１に記載のシート状電池。 - 【請求項３】 上記電気伝導性パターンの一部が、上記
電池と一対で略平行に形成されてなることを特徴とする
請求項１に記載のシート状電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30059491A JP3279606B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | シート状電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30059491A JP3279606B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | シート状電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135778A JPH05135778A (ja) | 1993-06-01 |
| JP3279606B2 true JP3279606B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=17886729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30059491A Expired - Fee Related JP3279606B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | シート状電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3279606B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101026234A (zh) | 2007-02-12 | 2007-08-29 | 范正刚 | 锌镍电池负极片 |
| JP5028534B1 (ja) * | 2011-03-02 | 2012-09-19 | 株式会社フジクラ | アンテナ装置及び平面形無線機 |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP30059491A patent/JP3279606B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05135778A (ja) | 1993-06-01 |
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