JP3364264B2 - 積層型電池とその製造方法 - Google Patents
積層型電池とその製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Primary Cells (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、厚膜形成方法を用いて
作製される積層型電池とその製造方法に関する。
作製される積層型電池とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の電池は一般に正極、負極が別々のブロックを構成して
電解質を含むセパレータを介して対峙する構造を有して
いたが、軽量、高エネルギー密度化等を図るため、リチ
ウム電池のように、正極材、正極集電体、正極材、電解
質を含むセパレータ、負極材、負極集電体、負極材の各
シートを重ねて渦巻き状に巻き、この渦巻き状に巻いた
電池素体を円筒形のケースに収容し、ケース上面を正極
端子、ケース下面を負極端子として構成したものがあ
る。しかしこの構造によると、電池形状が従来の円柱形
に限られるため、スペース効率が悪く、基板等に実装す
る場合の占有スペースが大になるという問題点がある。
の電池は一般に正極、負極が別々のブロックを構成して
電解質を含むセパレータを介して対峙する構造を有して
いたが、軽量、高エネルギー密度化等を図るため、リチ
ウム電池のように、正極材、正極集電体、正極材、電解
質を含むセパレータ、負極材、負極集電体、負極材の各
シートを重ねて渦巻き状に巻き、この渦巻き状に巻いた
電池素体を円筒形のケースに収容し、ケース上面を正極
端子、ケース下面を負極端子として構成したものがあ
る。しかしこの構造によると、電池形状が従来の円柱形
に限られるため、スペース効率が悪く、基板等に実装す
る場合の占有スペースが大になるという問題点がある。
【０００３】一方、特開平２−２９１６７１号公報に記
載のように、電池の薄形化、フレキシブル化を図るた
め、負極、電解質、正極、集電体を積層構造によりシー
ト状のフレキシブル電池を構成したものがある。しかし
このシート状に形成した電池は、上下のパッケージ材間
に電池素体を挟持し、パッケージの周辺部を熱圧着し、
その周辺部に端子電極を設けた構造であって、パッケー
ジ材を必要とし、省スペース化が達成しがたいという問
題点がある。
載のように、電池の薄形化、フレキシブル化を図るた
め、負極、電解質、正極、集電体を積層構造によりシー
ト状のフレキシブル電池を構成したものがある。しかし
このシート状に形成した電池は、上下のパッケージ材間
に電池素体を挟持し、パッケージの周辺部を熱圧着し、
その周辺部に端子電極を設けた構造であって、パッケー
ジ材を必要とし、省スペース化が達成しがたいという問
題点がある。
【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
正極と負極との間に広い対向面積が確保され或は多層化
することによって高エネルギー化が達成できる積層型電
池として、小形化による省スペース化と基板への装着が
容易となる積層型電池とその製造方法を提供することを
目的とする。
正極と負極との間に広い対向面積が確保され或は多層化
することによって高エネルギー化が達成できる積層型電
池として、小形化による省スペース化と基板への装着が
容易となる積層型電池とその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の積層型電池は、
上記目的を達成するため、渦巻き状または櫛状をなす正
極と負極と両者間に介在させた電解質または電解質を含
むセパレータとからなるパターンの層を複数層重畳して
積層体を形成し、該積層体の外面に前記正極、負極の一
部でなるかまたは別部材の被着による端子電極を形成し
てなることを特徴とする。
上記目的を達成するため、渦巻き状または櫛状をなす正
極と負極と両者間に介在させた電解質または電解質を含
むセパレータとからなるパターンの層を複数層重畳して
積層体を形成し、該積層体の外面に前記正極、負極の一
部でなるかまたは別部材の被着による端子電極を形成し
てなることを特徴とする。
【０００６】また、本発明による積層型電池の製造方法
は、渦巻き状または櫛状をなす正極と負極と両者間に介
在させた電解質または電解質を含むセパレータとが同一
面をなすようにシートを形成し、該シートを複数枚積層
して一体化し、外面に正極と負極が露出した積層型電池
を形成することを特徴とする。また、本発明は、正極ペ
ーストと負極ペーストと両者間に介在させる電解質ペー
ストとをそれぞれ渦巻き状あるいは櫛状をなすように、
かつ各ペーストが同種ペースト上に重なるように印刷法
により積層し、外面に正極と負極が露出した積層型電池
を形成することを特徴とする。本発明において、電池の
全体形状は好ましくは六面体である。
は、渦巻き状または櫛状をなす正極と負極と両者間に介
在させた電解質または電解質を含むセパレータとが同一
面をなすようにシートを形成し、該シートを複数枚積層
して一体化し、外面に正極と負極が露出した積層型電池
を形成することを特徴とする。また、本発明は、正極ペ
ーストと負極ペーストと両者間に介在させる電解質ペー
ストとをそれぞれ渦巻き状あるいは櫛状をなすように、
かつ各ペーストが同種ペースト上に重なるように印刷法
により積層し、外面に正極と負極が露出した積層型電池
を形成することを特徴とする。本発明において、電池の
全体形状は好ましくは六面体である。
【０００７】
【作用】本発明の積層型電池は、上述のように、正極、
負極が渦巻き状または櫛状をなし、外面にこれらの正
極、負極と一体または別部材による端子電極が形成され
るため、パッケージ材を利用して端子電極を設ける必要
がない。また、本発明による製造方法によれば、これら
正極、負極を端子電極として利用できるものが作製され
る。また、電池の全体形状を六面体形状とすることによ
り、基板等に搭載する際に無駄なスペースが生じること
なくセットできる。
負極が渦巻き状または櫛状をなし、外面にこれらの正
極、負極と一体または別部材による端子電極が形成され
るため、パッケージ材を利用して端子電極を設ける必要
がない。また、本発明による製造方法によれば、これら
正極、負極を端子電極として利用できるものが作製され
る。また、電池の全体形状を六面体形状とすることによ
り、基板等に搭載する際に無駄なスペースが生じること
なくセットできる。
【０００８】
【実施例】図１は本発明による積層型電池（渦巻き形）
の一実施例を示す斜視図である。図中、１は正極、２は
負極、３は電解質または電解質を含むセパレータであ
り、これらは渦巻き状をなし、スクリーン印刷法または
シート法による厚膜形成法により、ａ〜ｎの層を重畳し
て一体の積層体を形成し、これにより電池が構成され
る。
の一実施例を示す斜視図である。図中、１は正極、２は
負極、３は電解質または電解質を含むセパレータであ
り、これらは渦巻き状をなし、スクリーン印刷法または
シート法による厚膜形成法により、ａ〜ｎの層を重畳し
て一体の積層体を形成し、これにより電池が構成され
る。
【０００９】図２はシート法またはスクリーン印刷法に
よりこの積層電池を作製する場合のパターンを示す図で
あり、シート法による場合について説明すると、シート
４として、予め正極１と負極２とその間の電解質３とが
同一面をなすように図示のように渦巻き状のパターンに
形成しておく。このシートの形状としては、正極１、負
極２、電解質３が１層でシート化するもの（この場合の
シートの断面を図３（Ａ）に示す）と、予め絶縁材のシ
ート４Ａ上に前記厚膜形成法によりこれらのパターンを
形成する方法（この場合のシートの断面を図３（Ｂ）に
示す）とがある。
よりこの積層電池を作製する場合のパターンを示す図で
あり、シート法による場合について説明すると、シート
４として、予め正極１と負極２とその間の電解質３とが
同一面をなすように図示のように渦巻き状のパターンに
形成しておく。このシートの形状としては、正極１、負
極２、電解質３が１層でシート化するもの（この場合の
シートの断面を図３（Ａ）に示す）と、予め絶縁材のシ
ート４Ａ上に前記厚膜形成法によりこれらのパターンを
形成する方法（この場合のシートの断面を図３（Ｂ）に
示す）とがある。
【００１０】具体例として、図３（Ａ）のようにシート
を作製するものとしては、図２にも示しているように、
正極１として集電体となる例えばAlのような金属膜（ペ
ースト）２ａの両側に例えばLiCoO2のような正極活物質
等をグラファイトでなる導電粉とともに樹脂等でなるバ
インダにより結合して形成した正極材１ｂを設け、負極
２として同様に集電体となる例えばCuのような金属膜
（ペースト）２ａの両側に負極活物質としてのグラファ
イトをバインダで結合してなる負極材２ｂを設けたもの
が用いられる。電解質３としては、例えば、極性有機溶
媒中に例えばLiClO4等を溶解させた液体電解質をポリプ
ロピレン等の微細孔に含浸させたもの等が用いられる。
なお、このように構成した場合には、後述の積層体切断
によって外面に集電体として金属膜１ａ、２ａの部分が
現れるように、渦巻きパターンの最外周には金属膜１
ａ、２ａを形成しておく。
を作製するものとしては、図２にも示しているように、
正極１として集電体となる例えばAlのような金属膜（ペ
ースト）２ａの両側に例えばLiCoO2のような正極活物質
等をグラファイトでなる導電粉とともに樹脂等でなるバ
インダにより結合して形成した正極材１ｂを設け、負極
２として同様に集電体となる例えばCuのような金属膜
（ペースト）２ａの両側に負極活物質としてのグラファ
イトをバインダで結合してなる負極材２ｂを設けたもの
が用いられる。電解質３としては、例えば、極性有機溶
媒中に例えばLiClO4等を溶解させた液体電解質をポリプ
ロピレン等の微細孔に含浸させたもの等が用いられる。
なお、このように構成した場合には、後述の積層体切断
によって外面に集電体として金属膜１ａ、２ａの部分が
現れるように、渦巻きパターンの最外周には金属膜１
ａ、２ａを形成しておく。
【００１１】このようにして形成したシート４を、正極
１、負極２、電解質３が下層の同じ部分に重なるように
積層し、ホットプレスにより一体化し、必要に応じて焼
成した後、切断代Ｗをもって、外面に正極１および負極
２が露出するように切断する。なお、このような切断を
行うために、正極１、負極２の最外側部分は幅広に形成
しておく。このように切断することによって外面に現れ
た正極１、負極２の部分を端子電極として用いることが
できる。
１、負極２、電解質３が下層の同じ部分に重なるように
積層し、ホットプレスにより一体化し、必要に応じて焼
成した後、切断代Ｗをもって、外面に正極１および負極
２が露出するように切断する。なお、このような切断を
行うために、正極１、負極２の最外側部分は幅広に形成
しておく。このように切断することによって外面に現れ
た正極１、負極２の部分を端子電極として用いることが
できる。
【００１２】図４（Ａ）は本実施例の積層型電池５を基
板６に半田または導電性接着剤７により接続して固定し
た例を示し、同（Ｂ）はホルダ８の端子８ａ、８ｂに端
子電極を兼ねた正極１、負極２を接触させて電池５をセ
ットした例を示している。このように、電池の外面に一
体に端子電極を形成したことにより、基板６への実装が
容易に行え、ホルダ８へのセットも容易に行え、パッケ
ージ材を設けてこれに端子電極を付けたものに比較して
省スペース化が達成できる。また、六面体に構成するこ
とにより、従来の円柱状の電池に比較し、実装スペース
の無駄が少なくなる。
板６に半田または導電性接着剤７により接続して固定し
た例を示し、同（Ｂ）はホルダ８の端子８ａ、８ｂに端
子電極を兼ねた正極１、負極２を接触させて電池５をセ
ットした例を示している。このように、電池の外面に一
体に端子電極を形成したことにより、基板６への実装が
容易に行え、ホルダ８へのセットも容易に行え、パッケ
ージ材を設けてこれに端子電極を付けたものに比較して
省スペース化が達成できる。また、六面体に構成するこ
とにより、従来の円柱状の電池に比較し、実装スペース
の無駄が少なくなる。
【００１３】なお、図５に示すように、正極１、負極２
に別設の端子電極９、１０を付加してもよい。また、ケ
ースあるいはラミネートからなる外装体１１で外面を覆
うようにして、これにより内部構成部材の保護や、電解
質として液状のものを用いた場合に、電解質の蒸発を防
止するようにしてもよい。
に別設の端子電極９、１０を付加してもよい。また、ケ
ースあるいはラミネートからなる外装体１１で外面を覆
うようにして、これにより内部構成部材の保護や、電解
質として液状のものを用いた場合に、電解質の蒸発を防
止するようにしてもよい。
【００１４】この渦巻き状の正極１、負極２を有するも
のをスクリーン印刷法により形成する場合は、前述した
パターンの正極１、負極２、電解質３がそれぞれ同じ場
所に重畳され、かつ各層のパターンの印刷の工程におい
ては、これらの各部材が同一面をなすように、各部材の
ペーストの印刷、乾燥を交互に繰り返す。
のをスクリーン印刷法により形成する場合は、前述した
パターンの正極１、負極２、電解質３がそれぞれ同じ場
所に重畳され、かつ各層のパターンの印刷の工程におい
ては、これらの各部材が同一面をなすように、各部材の
ペーストの印刷、乾燥を交互に繰り返す。
【００１５】図６は本発明による積層型電池の他の例
（櫛形）を示す斜視図、図７はこの電池を前記シート法
あるいはスクリーン印刷法によって作製する場合のパタ
ーンを示す図である。本例は、櫛形をなす正極１と負極
２とが電解質３を介して対峙するように噛み合わせた複
数の層ａ〜ｎを前記同様に積層して電池を作製したもの
である。この例の場合にも前記渦巻き形の場合と同様
に、図７に示すように、正極１、負極２の最外側部分の
厚みを他の部分より厚く形成しておき、切断代Ｗをもっ
て切断することにより、外面に正極１、負極２が露出し
た電池を作製する。また、本例の場合も前記例と同様
に、外面に端子電極９、１０または外装体１１を設けて
もよい。
（櫛形）を示す斜視図、図７はこの電池を前記シート法
あるいはスクリーン印刷法によって作製する場合のパタ
ーンを示す図である。本例は、櫛形をなす正極１と負極
２とが電解質３を介して対峙するように噛み合わせた複
数の層ａ〜ｎを前記同様に積層して電池を作製したもの
である。この例の場合にも前記渦巻き形の場合と同様
に、図７に示すように、正極１、負極２の最外側部分の
厚みを他の部分より厚く形成しておき、切断代Ｗをもっ
て切断することにより、外面に正極１、負極２が露出し
た電池を作製する。また、本例の場合も前記例と同様
に、外面に端子電極９、１０または外装体１１を設けて
もよい。
【００１６】本発明は、正極、負極、電解質が上記実施
例で示したものである場合に限られず、他の種々の一
次、二次電池に適用できることはいうまでもない。
例で示したものである場合に限られず、他の種々の一
次、二次電池に適用できることはいうまでもない。
【００１７】
【発明の効果】請求項１、４によれば、負極、正極及び
電解質が厚膜形成法によって多層に形成されることによ
り、両電極材間に広い対向面積が確保されて高エネルギ
ー化が達成できることは勿論のこと、積層体の端面に端
子電極を形成したので、小型化が達成できる上、従来の
電子部品と同様の実装構造が可能となるので、基板への
実装も容易に行え、ホルダにも容易にセットできる。
電解質が厚膜形成法によって多層に形成されることによ
り、両電極材間に広い対向面積が確保されて高エネルギ
ー化が達成できることは勿論のこと、積層体の端面に端
子電極を形成したので、小型化が達成できる上、従来の
電子部品と同様の実装構造が可能となるので、基板への
実装も容易に行え、ホルダにも容易にセットできる。
【００１８】請求項２、３、５、６によれば、正極、負
極の端部形成によって端子電極が形成されるので、端子
電極の形成が容易となる。また、シートをのり巻き状に
巻き込む方法に比べ、折り曲げる工程がないため、断線
がなくなる。また、同一パターンの積層ですむ。
極の端部形成によって端子電極が形成されるので、端子
電極の形成が容易となる。また、シートをのり巻き状に
巻き込む方法に比べ、折り曲げる工程がないため、断線
がなくなる。また、同一パターンの積層ですむ。
【００１９】請求項７によれば、電池を六面体としたこ
とにより、実装スペースを狭くすることができる。
とにより、実装スペースを狭くすることができる。
【００２０】請求項８によれば、外装体により内部構成
部材が保護され、また電解質として液状のものを用いた
場合に、電解質の蒸発が防止される。
部材が保護され、また電解質として液状のものを用いた
場合に、電解質の蒸発が防止される。
【図１】本発明による積層型電池の一実施例を示す斜視
図である。
図である。
【図２】該実施例の正極、負極、電解質の素材のパター
ンを示す図である。
ンを示す図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）は本実施例の素材であるシート
の２例を示す部分断面図である。
の２例を示す部分断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は本実施例の電池の実装例を示
す側面図である。
す側面図である。
【図５】本発明による積層型電池の他の実施例を示す断
面図である。
面図である。
【図６】本発明による積層型電池の他の実施例を示す斜
視図である。
視図である。
【図７】図６の実施例の正極、負極、電解質の素材のパ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
１ 正極
１ａ 集電体用金属膜
１ｂ 正極材
２ 負極
２ａ 集電体用金属膜
２ｂ 負極材
３ 電解質
５ 電池
６ 基板
７ 半田または導電性接着剤
８ ホルダ
９、１０ 端子電極
１１ 外装体
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−109427（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−188568（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−147271（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−109401（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−218268（ＪＰ，Ａ)
実開 平４−54148（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 10/04
H01M 6/10
Claims (8)
- 【請求項１】渦巻き状をなす正極と負極と両者間に介在
させた電解質または電解質を含むセパレータとからなる
パターンの層を複数層重畳して積層体を形成し、該積層
体の外面に前記正極、負極の一部でなるかまたは別部材
の被着による端子電極を形成してなることを特徴とする
積層型電池。 - 【請求項２】渦巻き状をなす正極と負極と両者間に介在
させた電解質または電解質を含むセパレータとが同一面
をなすようにシートを形成し、該シートを複数枚積層し
て一体化し、外面に正極と負極が露出した積層型電池を
形成することを特徴とする積層型電池の製造方法。 - 【請求項３】正極ペーストと負極ペーストと両者間に介
在させる電解質ペーストとをそれぞれ渦巻き状をなすよ
うに、かつ各ペーストが同種ペースト上に重なるように
印刷法により積層し、外面に正極と負極が露出した積層
型電池を形成することを特徴とする積層型電池の製造方
法。 - 【請求項４】櫛状をなす正極と負極とが両者間に設けた
電解質または電解質を含むセパレータを介して噛み合う
パターンの層を複数層重畳して積層体を形成し、該積層
体の外面に前記正極、負極の一部でなるかまたは別部材
の被着による端子電極を形成してなることを特徴とする
積層型電池。 - 【請求項５】櫛状をなす正極と負極とが両者間に設けた
電解質または電解質を含むセパレータを介して噛み合
い、かつこれらの材料が同一面をなすようにシートを形
成し、該シートを複数枚積層して一体化し、外面に正極
と負極が露出した積層型電池を形成することを特徴とす
る積層型電池の製造方法。 - 【請求項６】櫛状をなす正極ペーストおよび負極ペース
トと両者間に介在させる電解質ペーストとを、各ペース
トが同種ペースト上に重なるように印刷法により積層
し、外面に正極と負極が露出した積層型電池を形成する
ことを特徴とする積層型電池の製造方法。 - 【請求項７】請求項１または４において、電池の全体形
状が六面体をなすことを特徴とする積層型電池。 - 【請求項８】請求項１、４、７のいずれかにおいて、積
層体に外装体を設けたことを特徴とする積層型電池。
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