JP3486968B2 - 積層電池の製造方法 - Google Patents
積層電池の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、エレクトロニクス機
器、電気自動車、玩具、アクセサリ−、表示器具、非常
用電源、携帯用機器などの分野に使用される薄形電池に
関するものである。
器、電気自動車、玩具、アクセサリ−、表示器具、非常
用電源、携帯用機器などの分野に使用される薄形電池に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９、図１０に示すように、従来の電池
は、正極集電体１の一部に突起状の端子部１ａが設けら
れ、負極集電体２にも同様な突起状の端子部２ａが設け
られている。これらの集電体１，２の内側周縁域に電気
的絶縁体を兼ねる封口材として窓枠状の接着材３が配置
されている。そして、それらの集電体１，２の間に正極
活物質、固体電解質、負極活物質などが配置され、接着
材３により密閉化されている。このような薄形電池４を
複数個積層し電池電圧を大きくする場合には、図１１に
示すように下側の電池４’と上側の電池４”の同極性の
端子部２ａとが重ならないように、電池４’と４”とを
ずらして積層していた。また、ずらさずに積層した場合
は、重なる集電体の端子部１ｂ，２ａを切断したり、絶
縁処理を施し、端子部で短絡しないようにしていた。ま
た、電池４’と４”とを一体化するために、積層した電
池の表面にフィルムなどを被覆していた。
は、正極集電体１の一部に突起状の端子部１ａが設けら
れ、負極集電体２にも同様な突起状の端子部２ａが設け
られている。これらの集電体１，２の内側周縁域に電気
的絶縁体を兼ねる封口材として窓枠状の接着材３が配置
されている。そして、それらの集電体１，２の間に正極
活物質、固体電解質、負極活物質などが配置され、接着
材３により密閉化されている。このような薄形電池４を
複数個積層し電池電圧を大きくする場合には、図１１に
示すように下側の電池４’と上側の電池４”の同極性の
端子部２ａとが重ならないように、電池４’と４”とを
ずらして積層していた。また、ずらさずに積層した場合
は、重なる集電体の端子部１ｂ，２ａを切断したり、絶
縁処理を施し、端子部で短絡しないようにしていた。ま
た、電池４’と４”とを一体化するために、積層した電
池の表面にフィルムなどを被覆していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の技術で述べた、
電池４’と４”をずらして積層する方法は、電池が横方
向に長くなり、全体の寸法が大きくなるという問題点を
有していた。また、端子部１ａ，２ａを切断したり絶縁
処理する方法は、作業が煩雑になるという問題点を有し
ていた。さらに、表面にフィルムなどを被覆すると、集
電体５，６からの放熱が悪くなり、体積エネルギー密度
も悪くなるという問題点を有していた。本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とする
ところは、小形で薄く、かつ放熱性に優れ、体積エネル
ギー密度を向上した積層電池とその製造方法を提供する
ことにある。
電池４’と４”をずらして積層する方法は、電池が横方
向に長くなり、全体の寸法が大きくなるという問題点を
有していた。また、端子部１ａ，２ａを切断したり絶縁
処理する方法は、作業が煩雑になるという問題点を有し
ていた。さらに、表面にフィルムなどを被覆すると、集
電体５，６からの放熱が悪くなり、体積エネルギー密度
も悪くなるという問題点を有していた。本発明は、上記
問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とする
ところは、小形で薄く、かつ放熱性に優れ、体積エネル
ギー密度を向上した積層電池とその製造方法を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の積層電池は、外装体を兼ねる正極集電体５
と負極集電体６の間に、正極活物質７、固体電解質９及
び負極活物質８を配し該集電体５，６周縁域を熱接着性
樹脂枠体１０で互いに接着し、且つ該周縁域から外側に
該枠体１０をはみ出させた薄形電池を複数個積層し、前
記枠体１０のはみ出た部分１０ａ同士を接着して一体化
したことを特徴とする。そして、前記枠体１０の前記集
電体５，６からはみ出た部分１０ａの寸法が０．２ｍｍ
以上であることが望ましい。また、本発明の方法は、前
記集電体５，６の外寸と同寸の熱接着性樹脂枠体１０を
該集電体５，６に加圧接着し、該枠体１０を該集電体
５，６の周縁域からはみ出させた薄形電池を作製し、次
いで、複数の前記薄形電池を積層し、前記枠体１０のは
み出た部分１０ａを互いに接着して一体化することを特
徴とする。
に、本発明の積層電池は、外装体を兼ねる正極集電体５
と負極集電体６の間に、正極活物質７、固体電解質９及
び負極活物質８を配し該集電体５，６周縁域を熱接着性
樹脂枠体１０で互いに接着し、且つ該周縁域から外側に
該枠体１０をはみ出させた薄形電池を複数個積層し、前
記枠体１０のはみ出た部分１０ａ同士を接着して一体化
したことを特徴とする。そして、前記枠体１０の前記集
電体５，６からはみ出た部分１０ａの寸法が０．２ｍｍ
以上であることが望ましい。また、本発明の方法は、前
記集電体５，６の外寸と同寸の熱接着性樹脂枠体１０を
該集電体５，６に加圧接着し、該枠体１０を該集電体
５，６の周縁域からはみ出させた薄形電池を作製し、次
いで、複数の前記薄形電池を積層し、前記枠体１０のは
み出た部分１０ａを互いに接着して一体化することを特
徴とする。
【０００５】
【作用】本発明によると、薄形電池に端子部を設けてい
ないので、短絡する恐れがなく、小形化できる。また、
枠体１０同士を接着して一体化しているので、幅寸法が
薄形電池の幅寸法と略同一となり、厚さも薄形電池を積
層した厚さと同一となる。さらに上下の集電体５，６は
露出しているので、放熱が容易である。また、枠体１０
同士を接着する際、集電体５，６への熱の伝達が少なく
なり、負極活物質８の溶解などを防止できる。また、は
み出た部分１０ａ同士の接着が容易になる。また、集電
体５，６と枠体１０とが同寸法で加圧接着されるので、
位置合わせが容易になり、位置ずれがなく電池内での短
絡が防止できる。また、枠体１０同士を熱溶着するの
で、強固に接着できる。
ないので、短絡する恐れがなく、小形化できる。また、
枠体１０同士を接着して一体化しているので、幅寸法が
薄形電池の幅寸法と略同一となり、厚さも薄形電池を積
層した厚さと同一となる。さらに上下の集電体５，６は
露出しているので、放熱が容易である。また、枠体１０
同士を接着する際、集電体５，６への熱の伝達が少なく
なり、負極活物質８の溶解などを防止できる。また、は
み出た部分１０ａ同士の接着が容易になる。また、集電
体５，６と枠体１０とが同寸法で加圧接着されるので、
位置合わせが容易になり、位置ずれがなく電池内での短
絡が防止できる。また、枠体１０同士を熱溶着するの
で、強固に接着できる。
【０００６】
（実施例１）以下、本発明を図面に従って説明する。図
１は本発明に係る電池要素を構成する帯状の正極集電体
５または負極集電体６の要部斜視図で、連続加工された
一連のものから所定の寸法に裁断されるものである。す
なわち、多数のものが一定パタ−ンで形成され、所定の
箇所で裁断され、個々の薄形電池の集電体として使用さ
れる。なお、５ａ，６ａは位置合わせの穴、５ｂ，６ｂ
はパターンの区画穴である。この集電体５または６は、
電池寿命の点で非孔質性を持たせるには、例えばステン
レス箔で厚さ約０．０１０ｍｍ以上、銅箔で約０．０２
０ｍｍ以上必要である。このような正極集電体５の各パ
タ−ン区域内に、正極活物質７との密着性を高め曲げ特
性を向上させるために、カ−ボン系樹脂を塗布し硬化さ
せる表面処理を行う。その後、二酸化マンガン、酸化ニ
ッケル、酸化コバルト、ＦｅＯＣｌ、バナジン酸リチウ
ム、ジスルフィドなどをカ−ボン、グラファイト、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラックなどの導電材、電
解質、モノマ−などと混練した正極活物質７を約０．１
５ｍｍ〜０．２０ｍｍの厚さで印刷し、電子線照射（又
は熱、ＵＶなど）で硬化させる。
１は本発明に係る電池要素を構成する帯状の正極集電体
５または負極集電体６の要部斜視図で、連続加工された
一連のものから所定の寸法に裁断されるものである。す
なわち、多数のものが一定パタ−ンで形成され、所定の
箇所で裁断され、個々の薄形電池の集電体として使用さ
れる。なお、５ａ，６ａは位置合わせの穴、５ｂ，６ｂ
はパターンの区画穴である。この集電体５または６は、
電池寿命の点で非孔質性を持たせるには、例えばステン
レス箔で厚さ約０．０１０ｍｍ以上、銅箔で約０．０２
０ｍｍ以上必要である。このような正極集電体５の各パ
タ−ン区域内に、正極活物質７との密着性を高め曲げ特
性を向上させるために、カ−ボン系樹脂を塗布し硬化さ
せる表面処理を行う。その後、二酸化マンガン、酸化ニ
ッケル、酸化コバルト、ＦｅＯＣｌ、バナジン酸リチウ
ム、ジスルフィドなどをカ−ボン、グラファイト、アセ
チレンブラック、ケッチェンブラックなどの導電材、電
解質、モノマ−などと混練した正極活物質７を約０．１
５ｍｍ〜０．２０ｍｍの厚さで印刷し、電子線照射（又
は熱、ＵＶなど）で硬化させる。
【０００７】一方、負極集電体６の各パタ−ン区域内に
は金属リチウム、リチウム−アルミ合金、カ−ボンなど
の負極活物質８を圧着又は印刷する。さらに該負極活物
質８の表面全体を覆うように固体電解質９（電解質、モ
ノマー、フィラーなど）を約０．０２０ｍｍ〜０．０５
５ｍｍの厚さに印刷し、電子線照射（又は熱Ｖなど）で
硬化させる。次に上記各活物質７，８の外寸より約０．
２〜０．５ｍｍ大きい内寸で且つ集電体の外寸（パタ−
ン形成された穴の内側間の長さに相当する）より大きく
したパタ−ン化した一連の図２に示す熱接着性樹脂枠体
１０をプレス打ち抜き又は彫刻刃ロ−ル、トムソン刃な
どにより一定間隔で穴１０ａを設けて作製する。なお、
枠体１０は、例えばポリプロピレン、変性ポリプロピレ
ンなどからなり、厚さは約０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍ
とする。
は金属リチウム、リチウム−アルミ合金、カ−ボンなど
の負極活物質８を圧着又は印刷する。さらに該負極活物
質８の表面全体を覆うように固体電解質９（電解質、モ
ノマー、フィラーなど）を約０．０２０ｍｍ〜０．０５
５ｍｍの厚さに印刷し、電子線照射（又は熱Ｖなど）で
硬化させる。次に上記各活物質７，８の外寸より約０．
２〜０．５ｍｍ大きい内寸で且つ集電体の外寸（パタ−
ン形成された穴の内側間の長さに相当する）より大きく
したパタ−ン化した一連の図２に示す熱接着性樹脂枠体
１０をプレス打ち抜き又は彫刻刃ロ−ル、トムソン刃な
どにより一定間隔で穴１０ａを設けて作製する。なお、
枠体１０は、例えばポリプロピレン、変性ポリプロピレ
ンなどからなり、厚さは約０．２０ｍｍ〜０．３０ｍｍ
とする。
【０００８】次に、負極集電体６の上に熱接着性樹脂枠
体１０を載せ、穴６ａと１０ａとを合致させ、集電体６
と枠体１０のパターンを一致させる。そして、この上か
ら正極集電体５を載せ、穴５ａと１０ａとを合致させ、
集電体５と枠体１０とのパターンを一致させる。次に、
枠体１０が配置された部分の集電体５，６の外側から熱
板を押し当て、枠体１０と集電体５，６とを熱溶着し
て、図３のような帯状に配列された多数の薄形電池を作
製する。次に、集電体５，６の区画穴５ｂ，６ｂの連結
部（図１の５ｃ，６ｃ）をレーザー等でトリミングし、
隣接する薄形電池を電気的に分離する。その後、区画穴
５ｂ，６ｂに沿って枠体１０を切断し、図４のような薄
形電池を多数作製した。なお、枠体１０が集電体５，６
の周縁より０．２ｍｍ以上はみ出るように、区画穴５
ｂ，６ｂの幅寸法を０．４ｍｍ以上とし、区画穴５ｂ，
６ｂの中央部を彫刻刃ロール、トムソン刃などで切断し
た。
体１０を載せ、穴６ａと１０ａとを合致させ、集電体６
と枠体１０のパターンを一致させる。そして、この上か
ら正極集電体５を載せ、穴５ａと１０ａとを合致させ、
集電体５と枠体１０とのパターンを一致させる。次に、
枠体１０が配置された部分の集電体５，６の外側から熱
板を押し当て、枠体１０と集電体５，６とを熱溶着し
て、図３のような帯状に配列された多数の薄形電池を作
製する。次に、集電体５，６の区画穴５ｂ，６ｂの連結
部（図１の５ｃ，６ｃ）をレーザー等でトリミングし、
隣接する薄形電池を電気的に分離する。その後、区画穴
５ｂ，６ｂに沿って枠体１０を切断し、図４のような薄
形電池を多数作製した。なお、枠体１０が集電体５，６
の周縁より０．２ｍｍ以上はみ出るように、区画穴５
ｂ，６ｂの幅寸法を０．４ｍｍ以上とし、区画穴５ｂ，
６ｂの中央部を彫刻刃ロール、トムソン刃などで切断し
た。
【０００９】次に、図４の薄形電池１１を図５のように
２個積層し、金型１２により枠体１０のはみ出た部分１
０ａを加圧熱溶着して図８のような積層電池を作製し
た。なお、金型１２は、中央部が凹み、この凹んだ部分
に弾力性を有し、熱伝導の少ない、例えばシリコン系ス
ポンジなどの部材１２ａが配置され、薄形電池の中央部
を加圧するようになっている。
２個積層し、金型１２により枠体１０のはみ出た部分１
０ａを加圧熱溶着して図８のような積層電池を作製し
た。なお、金型１２は、中央部が凹み、この凹んだ部分
に弾力性を有し、熱伝導の少ない、例えばシリコン系ス
ポンジなどの部材１２ａが配置され、薄形電池の中央部
を加圧するようになっている。
【００１０】（実施例２）図６は他の実施例を示す組立
途中の薄形電池の断面図であり、実施例１と同一符号の
ものは同一名称のものを示す。図６において、正極活物
質７は、厚さ約０．１３５ｍｍで約１９．２ｍｍ四方の
形状をなし、約２２ｍｍ四方の正極集電体５の上（図で
は下側）に配置されている。なお、正極集電体５の周縁
域幅約１ｍｍに接着度を高めるためクロメ−ト処理を施
し、外表面には薄形電池を積層した場合の接触抵抗を低
減するためニッケルメッキを施している。負極活物質８
（リチウム箔）は、厚さ約０．０２８ｍｍで約１９．２
ｍｍ四方の形状をなし、内外面にニッケルメッキを施し
た負極集電体６上に配置されている。そして、負極活物
質８面を覆うように厚さ約０．０４０ｍｍで約１９．６
ｍｍ四方の固体電解質９が印刷され、電子線照射で硬化
されている。また、熱接着性樹脂枠体１０は、厚さ約
０．３０ｍｍで外寸約２２ｍｍ、内寸約２０ｍｍ四方の
形状をなし、正極集電体５と負極集電体６の周縁域の間
に配置されている。そして、枠体１０の内側に、正極活
物質７と負極活物質８と電解質９とが配置されている。
次に、図６の薄形電池を真空下に置き、上下側から加熱
押圧し枠体１０を正極集電体５と負極集電体６の幅約１
ｍｍの周縁域に接着すると共に、枠体１０をさらに外側
に延伸させ外寸を約２３ｍｍとし、集電体の端から約
０．５ｍｍはみ出させた。この時の薄形電池の厚さは各
集電体の厚さ０．０２ｍｍを含め約０．２４ｍｍとなっ
た。
途中の薄形電池の断面図であり、実施例１と同一符号の
ものは同一名称のものを示す。図６において、正極活物
質７は、厚さ約０．１３５ｍｍで約１９．２ｍｍ四方の
形状をなし、約２２ｍｍ四方の正極集電体５の上（図で
は下側）に配置されている。なお、正極集電体５の周縁
域幅約１ｍｍに接着度を高めるためクロメ−ト処理を施
し、外表面には薄形電池を積層した場合の接触抵抗を低
減するためニッケルメッキを施している。負極活物質８
（リチウム箔）は、厚さ約０．０２８ｍｍで約１９．２
ｍｍ四方の形状をなし、内外面にニッケルメッキを施し
た負極集電体６上に配置されている。そして、負極活物
質８面を覆うように厚さ約０．０４０ｍｍで約１９．６
ｍｍ四方の固体電解質９が印刷され、電子線照射で硬化
されている。また、熱接着性樹脂枠体１０は、厚さ約
０．３０ｍｍで外寸約２２ｍｍ、内寸約２０ｍｍ四方の
形状をなし、正極集電体５と負極集電体６の周縁域の間
に配置されている。そして、枠体１０の内側に、正極活
物質７と負極活物質８と電解質９とが配置されている。
次に、図６の薄形電池を真空下に置き、上下側から加熱
押圧し枠体１０を正極集電体５と負極集電体６の幅約１
ｍｍの周縁域に接着すると共に、枠体１０をさらに外側
に延伸させ外寸を約２３ｍｍとし、集電体の端から約
０．５ｍｍはみ出させた。この時の薄形電池の厚さは各
集電体の厚さ０．０２ｍｍを含め約０．２４ｍｍとなっ
た。
【００１１】この薄形電池を２個積層し、対向する集電
体面間に伝導性材料（例えば銀ペ−スト、半田ペ−ス
ト、カ−ボン樹脂、グラファイト樹脂など）を介在さ
せ、加熱押圧することではみ出した枠体１０を熱溶着
し、２個の薄形電池を図８に示すように１個に一体化し
厚さ約０．５ｍｍの積層電池を作製した。次に、この積
層電池を初期放電のため外部短絡し無負荷での電池電圧
を測定したところ約６．０Ｖ〜約５．９Ｖであった。こ
の電圧値は、ＩＣ素子動作電圧の上限値とも合致し、Ｉ
Ｃ素子使用機器に簡単に適用できる。
体面間に伝導性材料（例えば銀ペ−スト、半田ペ−ス
ト、カ−ボン樹脂、グラファイト樹脂など）を介在さ
せ、加熱押圧することではみ出した枠体１０を熱溶着
し、２個の薄形電池を図８に示すように１個に一体化し
厚さ約０．５ｍｍの積層電池を作製した。次に、この積
層電池を初期放電のため外部短絡し無負荷での電池電圧
を測定したところ約６．０Ｖ〜約５．９Ｖであった。こ
の電圧値は、ＩＣ素子動作電圧の上限値とも合致し、Ｉ
Ｃ素子使用機器に簡単に適用できる。
【００１２】
【発明の効果】上記の如く本発明の積層電池は次に記載
する効果を奏する。 （１）本発明によれば、薄形電池と略同じ幅寸法を有
し、厚さが薄形電池の重ね合わせた厚さと同じ寸法にで
きるので、ＩＣカードやＩＤカードに十分に実装できる
積層電池を提供できる。 （２）本発明によれば、突出した端子部がないので、内
部短絡を防止でき、外観的に優れた積層電池を提供でき
る。 （３）本発明によれば、被覆部がなく集電体が露出して
いるので、放熱性能が優れ、機器と共にラミネートされ
た場合の熱影響による電池材料の劣化が少なく、また、
体積エネルギー密度の向上した積層電池を提供できる。 （４）本発明によれば、製造時の電池要素の熱損傷を防
止でき、製造作業が容易になる。 （５）本発明によれば、集電体と枠体との位置合わせが
容易になり、短絡が防止できる。また、薄形電池同士が
強固に一体化できる。
する効果を奏する。 （１）本発明によれば、薄形電池と略同じ幅寸法を有
し、厚さが薄形電池の重ね合わせた厚さと同じ寸法にで
きるので、ＩＣカードやＩＤカードに十分に実装できる
積層電池を提供できる。 （２）本発明によれば、突出した端子部がないので、内
部短絡を防止でき、外観的に優れた積層電池を提供でき
る。 （３）本発明によれば、被覆部がなく集電体が露出して
いるので、放熱性能が優れ、機器と共にラミネートされ
た場合の熱影響による電池材料の劣化が少なく、また、
体積エネルギー密度の向上した積層電池を提供できる。 （４）本発明によれば、製造時の電池要素の熱損傷を防
止でき、製造作業が容易になる。 （５）本発明によれば、集電体と枠体との位置合わせが
容易になり、短絡が防止できる。また、薄形電池同士が
強固に一体化できる。
【図１】本発明に係る帯状の正極集電体または負極集電
体を示す要部斜視図である。
体を示す要部斜視図である。
【図２】本発明に係る帯状の熱接着性樹脂枠体を示す要
部斜視図である。
部斜視図である。
【図３】本発明に係る帯状に配列された薄形電池を示す
要部断面図である。
要部断面図である。
【図４】本発明の実施例１に係る薄形電池を示す斜視図
である。
である。
【図５】本発明の実施例１に係る製造方法を示す説明図
である。
である。
【図６】本発明の実施例２に係る組立途中の薄形電池を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図７】図６の組立後の薄形電池を示す断面図である。
【図８】本発明の積層電池を示す断面図である。
【図９】従来の薄形電池を示す斜視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ’断面図である。
【図１１】図９の電池を積層した従来の積層電池を示す
斜視図である。
斜視図である。
５ 正極集電体
６ 負極集電体
７ 正極活物質
８ 負極活物質
９ 固体電解質
１０ 熱接着性樹脂枠体
１０ａ 枠体のはみ出た部分
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 6/46
H01M 6/18
H01M 10/38
Claims (2)
- 【請求項１】 外装体を兼ねる正極集電体（５）と負極
集電体（６）を相対し、その間に正極活物質（７）、固
体電解質（９）及び負極活物質（８）を配する薄型電池
を積層してなる積層電池の製造方法であって、前記正極
集電体（５）と負極集電体（６）の周縁域の間に熱接着
性樹脂枠体（１０）を配置し、上下側からの加熱押圧に
より前記枠体（１０）で前記正極集電体（５）と負極集
電体（６）の周縁域を互いに接着すると共に前記枠体
（１０）を該周縁域の外側に延伸させてはみ出させ、薄
形電池を作製し、次いで、複数個の前記薄形電池を積層
し、前記枠体（１０）のはみ出た部分（１０ａ）同士を
互いに熱溶着して一体化する積層電池の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１記載の枠体（１０）は、前記集
電体（５，６）からはみ出た部分（１０ａ）の寸法が
０．２ｍｍ以上であることを特徴とする積層電池の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20117794A JP3486968B2 (ja) | 1994-08-26 | 1994-08-26 | 積層電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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