JP3512551B2

JP3512551B2 - 二次電池

Info

Publication number: JP3512551B2
Application number: JP03539096A
Authority: JP
Inventors: 興利木村; 利幸大澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2004-03-29
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JPH09213285A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、二次電池、特に薄型の二次電池
の外装容器および該外装容器を使用した二次電池に関す
る。

【０００２】

【従来技術】近年の電子機器の小型化、薄型化、軽量化
の進歩は目覚ましいものがあり、とりわけＯＡ分野にお
いては、デスクトップ型からラップトップ型、ノートブ
ック型へと小型軽量化している。加えて、電子手帳、電
子スチールカメラ等の新しい小型電子機器の分野も出現
し、さらには従来のハードディスク、フロッピーディス
クの小型化に加えて新しいメモリーメディアであるメモ
リーカードの開発も進められている。このような電子機
器の小型化、薄型化、軽量化の波の中で、これらの電力
を支える二次電池にも高性能化が要求されてきている。
このような要望の中、鉛蓄電池やニッカド電池に関わる
高エネルギー密度電池としてリチウム二次電池の開発が
急速に進められてきた。特に薄型化を意図するものとし
てペーパー電池、薄型扁平電池、あるいはプレート状電
池と称される薄型の電池が近年開発されている。このよ
うなリチウム二次電池の中には外装材に空気（ガス）や
水分の透過を防ぐ材料を用いて電池要素をシールしてい
る電池がある。これらの電池の主目的はより薄く、より
軽い、電池として、よりエネルギー密度の高い電池を作
製しようとするものである（特開平４−１０６８６６、
特開平３−１５１５０）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記特
開平４−１０６８６６および特開平３−１５１５０で開
示されている電池は、図１に示すように電池の発電要素
１の外周部に大きな封止部２（該封止部２は電池内部に
空気、水分が進入しないように外装材を閉じている部
分）を有しているものであり、これらの封止部の面積、
体積が電池全体に対して大きな割合をしめるため電池の
エネルギー密度を充分上げることが困難であるという問
題があった。また、さらに特開平４−１０６８６６では
負極端子（金属製）を外装と兼用し、金属外装を用いて
いるため、電池が重くなる欠点を有している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、内部層として
少なくとも１層のアルミニウム層を有する多層構造のプ
ラスチックシートから作製された筒状の電池外装容器を
提案することにより、前記従来技術の課題を解決するこ
とができた。以下、本発明を図２〜７に基づいて説明す
る。本発明において外装容器を構成する多層構造のプラ
スチックシートの１例として、図２に示すような内部層
としてアルミニウム層を有するプラスチックシート４／
アルミニウム層５／プラスチックシート６よりなるもの
が挙げられる。電池外装容器の最外層（表裏層）を形成
する、図２におけるプラスチックシート４および６の構
成プラスチック素材の種類は前記両シート４および６を
ヒートシールすることが可能な熱融着性のプラスチック
である。また、前記の最外層を形成するプラスチックシ
ート４および６は同一素材であっても良いし、また、異
なった素材であっても良い。特に異なった素材で前記両
プラスチックシートを作製する場合には、例えば電池外
装容器の外層を構成するプラスチックとしては、ガス透
過性、衝撃強さが大きく、耐水性、耐湿性、耐薬品性、
印刷性等にすぐれたプラスチック、例えばポリエチレ
ン、ポリプロピレン等を使用し、電池外装容器の内層を
構成するプラスチックとしては、耐薬品性等の性質の優
れたプラスチックを使用することができる。なお、電池
外装容器の内外層を構成するプラスチックシートがヒー
トシール性が低い場合には、該シートにヒートシール性
の高い樹脂をコーティングあるいはラミネートしたもの
であっても良い。本発明で使用する前記多層構造のプラ
スチックシートの全厚みは、通常２５〜２００μｍ程度
であり、またアルミニウム層の厚みは、通常５〜３０μ
ｍ程度である。前記シートの全厚みが２５μｍ未満では
強度的に不充分であり、２００μｍを越えるとエネルギ
ー密度を下げることとなる。また、アルミニウム層の厚
みが５μｍ未満ではピンホールが発生しやすく、水分の
透過の原因となる。また、３０μｍを越えると重く、厚
くなり、エネルギー密度を下げることとなる。該アルミ
ニウム層としては、通常、箔状の形状のものが用いられ
る。さらに前記多層構造プラスチックシートの表裏プラ
スチックシートの厚みは同じでも、あるいは相異なって
いても良いが、通常１０〜１００μｍ程度である。前記
図２に示す多層構造のプラスチックシートは、図３に示
すように辺ＡおよびＢを互いに平行して対向するように
折り曲げて、該シートの両端部を積み重ね、積み重ね部
７をシールして、筒状外装シート８を作製する。この図
３に示す筒状シート８内に、図３に示すように前後の開
口部９または１０より図４に示すような発電要素を導入
後、前記両開口部をシールすることにより、図５に示す
ような電池を作製することができる。前記の多層構造の
プラスチックのシールは接着剤等を使用して行い得る
が、操作の容易性あるいは経済性を考慮するとヒートシ
ールが好ましい。また、前記図３に示す筒状シート８
は、上下に２個の開口部９および１０を有しているもの
であるが、どちらか１方の開口部を有する筒状シートで
あっても良い。特に図３に示す筒状シート８の積み重ね
部７をヒートシールにより形成する際に、前記両開口部
の一方も同時にヒートシールすることにより、該一方の
開口部がシールされた筒状シートを簡単に製造すること
ができる。従来公知の電池外装容器は、図１に示すよう
に電池外装容器の左右両端部に封止部が形成されている
のに対し、前記のようにして作製された筒状シートから
構成される本発明の電池外装容器は、前記のような左右
両端部の封止部が形成されていないので、電池の形状を
より小さくでき、かつよりエネルギー密度の高い電池を
作製することができる。

【０００５】前記多層構造のプラスチックシートから形
成される筒状外装シートとしては、その断面形状が図３
に示すような断面形状が楕円形状の筒状外装シートの外
に、断面形状が図７〜９に示すような断面形状の筒状外
装シート等が挙げられる。特に図８および９のような両
側面に折り返し構造を形成する断面形状の構成のもの
は、より厚みのある発電素子を入れるのに適した構造で
ある。さらに前記図９のように複数の折り返し構造を両
側面に有するじゃばら構造のものは、外装シートにシワ
がよりにくく、厚みのある発電要素を、さらにより効率
的に導入することができる。前記じゃばら構造は、折り
返し数が複数回、好ましくは５〜９回、さらに好ましく
は５〜７回、特に５回の繰り返し数のものは、封止強度
が高くとりやすいので好ましい。発電素子、例えば前記
の図４に示すような発電要素１を前記のような筒状外装
シートに導入する場合、図６に示すように正極端子部お
よび負極端子部（以下、電極端子部とも言う。）全体を
封止部内に配設することが好ましい。このような構成と
することにより、電極端子部は正極端子露出部１１およ
び負極端子露出部１２を除いてほぼ完全に外装シートで
覆われるため、電極端子は物理的な衝撃から保護される
と共に、正極端子および負極端子同士が接触して電流が
短絡することを防止することができる。

【０００６】前記筒状外装シートに導入される発電素子
としては、少なくとも正極集電体層、正極活物質層、電
解質層、炭素系負極活物質層および負極集電体層の層構
造を有するものであることが好ましい。本発明の電池は
薄型あるいはプレート型と称されるものを対象とするも
のであり、したがって使用される発電要素はけん回型よ
りも正負極を１層ずつ交互に重ねていく積層型のものが
好ましい。前記正極活物質層を形成する材料としては、
ＴｉＳ₂，ＭｏＳ₂，Ｃｏ₂Ｓ₅，Ｖ₂Ｏ₅，ＭｎＯ₂，Ｃｏ
Ｏ₂等の遷移金属酸化物、遷移金属カルコゲン化合物及
びこれらとＬｉとの複合体（Ｌｉ複合酸化物；ＬｉＭｎ
Ｏ₂，ＬｉＭｎ₂Ｏ₄，ＬｉＣｏＯ₂等）、有機物の熱重合
物である一次元グラファイト化物、フッ化カーボン、グ
ラファイト、あるいは１０^-2Ｓ／ｃｍ以上の電気伝導度
を有する導電性高分子、具体的にはポリアニリン、ポリ
ピロール、ポリアズレン、ポリフェニリン、ポリアセチ
レン、ポリアセン、ポリフタロシアニン、ポリ−３−メ
チルチオフェン、ポリピリジン、ポリジフェニルベンジ
ジン等の高分子及びこれらの誘導体が挙げられるが、１
００％の放電深度に対しても高いサイクル特性を示し、
無機材料に比べ比較的過放電に強い導電性高分子を使用
することが好ましい。また導電性高分子は、成形、加工
性の点でプラスチックであるために、従来にない特徴を
生かすことができる。以上のような利点を導電性高分子
は有しているものの、導電性高分子を正極に用いた二次
電池には、活物質の密度が低いため体積エネルギー密度
が低く、また、電解液中に電極反応に充分足りるだけの
電解質が必要であり、且つ充放電反応に伴い電解液濃度
の変化が大きいため、液抵抗等の変化が大きく、スムー
ズな充放電反応を行なうには、過剰な電解液が必要とな
るという問題点がある。このことはエネルギー密度を向
上させる点で不利となる。これに対し、体積エネルギー
密度の高い活物質として、上記無機カルコゲナイド化合
物、無機酸化物を正極に用いることが考えられるが、こ
れらは充放電に伴う電極反応でカチオンの電極中の拡散
速度が遅く、急速充放電が難しく、且つ、過放電に対し
可逆性が悪く、サイクル寿命が低下するという問題点が
ある。また、無機活物質はそのままでは成形することが
難しいため、結着剤として四弗化エチレン樹脂粉末等を
用いて加圧成形することが多いが、その場合電極の機械
的強度は充分とは言えないとともに、過放電についても
リチウムイオンが過剰に蓄積されると結晶構造の破壊が
おこり二次電池としても機能をはたさなくなる。このよ
うな不具合を解決するため、有機および無機の複合活物
質を使用することが考えられる。この場合、使用される
高分子活物質としてはいずれも電気化学ドーピングによ
り高い電気伝導度を示し、電極材料としては１０^-2Ｓ／
ｃｍ以上の電気伝導度を有することが要求される。ま
た、イオンの拡散性においても高いイオン伝導度が要求
される。これらの高分子材料は、電気伝導度の高さが集
電能を有し、高分子としての結着能を持ち、更には活物
質としても機能する。また導電性高分子は卑な電位にお
いて絶縁化するため、この複合正極が過放電状態になっ
た時にも、導電性高分子が絶縁化するため内部に含む無
機活物質に必要以上のリチウムイオンが蓄積されるのを
防ぎ、無機活物質の結晶構造の破壊を防いでいる。結果
として実質上過放電に強い電極を構成できることとな
る。

【０００７】複合正極に用いられる導電性高分子とは、
活物質としての能力を有する、電解液に溶解しな
い、高分子材料間の結着性を有している、導電性を
示す材料であり、結着材として無機活物質を固定する。
このとき、無機活物質は導電性高分子に全体を包括され
る形となり、その結果、無機活物質の周りすべてが導電
性を帯びることとなる。このような導電性高分子として
はポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポ
リアニリン、ポリジフェニルベンジジンなどのレドック
ス活性材料をあげることができるが、特に含窒素化合物
において顕著な効果がみられる。これらの導電性高分子
材料には、導電性もさることながらイオンの拡散性にお
いても高いイオン導電性が要求される。これらのなかで
も重量あたりの電気容量が比較的大きく、しかも汎用非
水電解液中で、比較的安定に充放電を行うことのできる
点でポリピロール、ポリアニリンあるいはこれらの共重
合体がこのましい。さらに好ましくはポリアニリンであ
る。複合正極にもちいる無機活物質は電位平坦性に優れ
るものが好ましく、具体的には、Ｖ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｎｉ
等の遷移金属の酸化物あるいは前記遷移金属とアルカリ
金属との複合酸化物を例示することができ、電解液に安
定な電極電位、電圧平坦性、エネルギー密度を考慮する
と結晶性バナジウム酸化物が好ましく、特に、五酸化バ
ナジウムが好ましい。その理由は、結晶性五酸化バナジ
ウムの放電曲線の電位平坦部が、上記導電性高分子のア
ニオンの挿入、脱離にともなう電極電位に比較的近いと
ころにあることによる。本発明の電池に用いられる負極
材料としては炭素質材料が用いられる。炭素質負極活物
質としてはグラファイト、ピッチコークス、合成高分
子、天然高分子の焼成体等が挙げられるが、本発明で
は、フェノール、ポリイミドなどの合成高分子、天然
高分子を４００〜８００℃の還元雰囲気で焼成すること
により得られる絶縁性乃至半導体炭素体、石炭、ピッ
チ、合成高分子、あるいは天然高分子を８００〜１３０
０℃での還元雰囲気で焼成することにより得られる導電
性炭素体、コークス、ピッチ、合成高分子、天然高分
子を２０００℃以上の温度で還元雰囲気下焼成すること
により得られるもの、および天然グラファイトなどのグ
ラファイト系炭素体が用いられるがの炭素体が好まし
く、中でもメゾフェーズピッチ、コークスを２５００℃
以上の還元雰囲気下焼成してなる炭素体等が電位平坦性
に優れ、好ましい電極特性を有する。本発明に使用する
正極集電体としては、例えば、ステンレス鋼、金、白
金、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、チタン等の
金属シート、金属箔、金属網、パンチングメタル、エキ
スパンドメタル、あるいは金属メッキ繊維、金属蒸着
線、金属含有合成繊維等からなる網や不織布があげられ
る。なかでも電気伝導度、化学的、電気化学安定性、経
済性、加工性等を考えるとアルミニウム、ステンレスを
用いることが特に好ましい。さらに好ましくは、その軽
量性、電気化学的安定性からアルミニウムが好ましい。

【０００８】さらに本発明に使用する正極集電体層およ
び負極集電体層の表面は粗面化してあることが好まし
い。粗面化を施すことにより活物質層の接触面積が大き
くなるとともに、密着性も向上し、電池としてのインピ
ーダンスを下げる効果がある。また、塗料溶液を用いて
の電極作製においては、粗面化処理を施すことにより活
物質と集電体の密着性を大きく向上させることができ
る。粗面化処理としてはエメリー紙による研磨、ブラス
ト処理、化学的あるいは電気化学的エッチングがあり、
これにより集電体を粗面化することができる。特にステ
ンレス鋼の場合はブラスト処理、アルミニウムの場合は
エッチング処理したアルミニウムが好ましい。アルミニ
ウムはやわらかい金属であるためブラスト処理では効果
的な粗面化処理を施すことができなくアルミニウム自体
が変形してしまう。これに対してエッチング処理はアル
ミの変形やその強度を大きく下げることなくミクロのオ
ーダーで表面を効果的に粗面化することが可能であり、
アルミニウムの粗面化としては最も好ましい方法であ
る。二次電池のリチウム電池の電解質塩としては、非水
溶媒に溶解し、高いイオン伝導度を示すものが用いられ
る。このようなものとしては、例えば、カチオンとして
はアルカリ金属イオンが例示できる。アニオンとしては
Ｃｌ^-，Ｂｒ^-，Ｉ^-，ＳＣＮ^-，ＣｌＯ₄ ^-，ＢＦ₄ ^-，ＰＦ
₆ ^-，ＳｂＦ₆ ^-，ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-，（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ^-が例
示できる。これらの電解質塩のうちイオン伝導度が高い
こと、負荷特性、低温特性に優れることからＬｉＮ（Ｃ
Ｆ₃ＳＯ₂）₂を用いることが好ましい。しかしながら、
ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂は腐食性があり、特に正極集電
体層をアルミニウムとしたときは顕著であり、電界が印
加されるとアルミニウムの溶出電流がながれることが本
発明における検討によりわかっている。この腐食性を押
さえることを検討した結果、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂に
他の電解質塩を加えることにより腐食性を押さえること
ができることが判った。加えられる電解質塩としては上
記したカチオン、アニオンの組合せよりなる電解質塩の
添加が効果があったが、腐食の防止、本発明の複合正
極、複合負極とのマッチングの面からより好ましくはア
ニオンとしてＢＦ₄ ^-を持ち且つカチオンとしてはアルカ
リ金属イオンあるいはアルカリ土類金属イオンあるいは
テトラアルキルアンモニウムイオンの組み合わせを持つ
塩が好ましいことが判った。すなわち本発明の好ましい
実施形態としては電解質塩としてＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）
₂と下式（Ｉ）および／または下式（II）で表わせる少
なくとも１種のテトラフルオロボレート塩との混合電解
質塩を用いることである。

【化３】Ｍ（ＢＦ₄）_x （Ｉ）（式中、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、ｘは１
または２）

【化４】（Ｒ¹Ｒ²Ｒ³Ｒ⁴）ＮＢＦ₄ （II）（式中、Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³、Ｒ⁴は同一または相異なってい
ても良いアルキル基）

【０００９】本発明に使用する電解液としては有機非水
系極性溶媒を使用するが、有機非水系極性溶媒として非
プロトン性で且つ、高誘電率のものが好ましい。その具
体例としては、プロピレンカーボネート、エチレンカー
ボネート、γ−ブチルラクトン、ジメチルスルホキシ
ド、ジメチルホルムアミド、ジメトキシエタン、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート等を挙げること
ができるが、これらに限定されない。有機非水系極性溶
媒は１種類のみを使用してもまたは２種類以上混合して
使用してもよい。電解質濃度は、使用する正極、電解質
及び有機非水系極性溶媒の種類などによって異なるので
一概に規定することはできないが、通常、０．１から１
０モル／リットルの範囲とするのがよい。本発明に用い
る固体電解質としては例えば無機系ではＡｇＣｌ，Ａｇ
Ｂｒ，ＡｇＩ，ＬｉＩなどの金属ハロゲン化物、ＲｂＡ
ｇ₄Ｉ₅，ＲｂＡｇ₄Ｉ₄ＣＮイオン伝導体などが挙げられ
る。また、有機系では、ポリエチレンオキサイド、ポリ
プロピレンオキサイド、ポリビニリデンフルオライド、
ポリアクリロニトリルなどをポリマーマトリックスとし
て電解質塩を溶解せしめた複合体、あるいはこれらの架
橋体、低分子ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンイ
ミン、クラウンエーテルなどのイオン解離基をポリマー
主鎖にグラフト化した高分子固体電解質が挙げられる。
あるいは高分子重合体に前記電解液を含有した構造を有
するゲル状高分子固体電解質が挙げられる。ゲル状高分
子固体電解質は、通常の電解液に重合性化合物を加え、
熱あるいは光により重合を行い電解液を固体化するもの
である。より具体的には、ＷＯ９１／１４２９４記載の
ものが用いられる。重合性化合物としてアクリレート
（例えばメトキシジエチルグリコールメタアクリレー
ト、メトキシジエチレングリコールジアクリレート）系
化合物を過酸化ベンゾイル、アゾビスイソブチロニトリ
ル、メチルベンゾイルホルメート、ベンゾインイソプロ
ピルエーテル等の重合開始剤を用い重合させ電解液を固
体化するものである。このような固体電解質の中でイオ
ン伝導度、可とう性の点からゲル状高分子固体電解質を
用いることが好ましい。ゲル状固体電解質に用いる電解
質塩としては特に制限はないが、非水溶媒に溶解し、高
いイオン伝導度を示すものが用いられる。このようなも
のとしては、例えば、カチオンとしてはアルカリ金属イ
オンが例示できる。アニオンとしては、Ｃｌ^-，Ｂｒ^-，
Ｉ^-，ＳＣＮ^-，ＣｌＯ₄ ^-，ＢＦ₄ ^-，ＰＦ₆ ^-，ＳｂＦ₆ ^-，
ＣＦ₃ＳＯ₃ ^-，（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂Ｎ^-が例示できる。また
電解液としては有機非水系極性溶媒を使用するが、有機
非水系極性溶媒として非プロトン性で且つ、高誘導電率
のものが好ましい。その具体例としては、プロピレンカ
ーボネート、γ−ブチルラクトン、ジメチルスルホキシ
ド、ジメチルホルムアミド、エチレンカーボネート、ジ
メトキシエタン、ジメトキシカーボネート、ジエトキシ
カーボネート等を挙げることができる。有機非水系極性
溶媒は１種類のみを使用してもまたは２種類以上混合し
てもよい。電解質濃度は、使用する正極、電解質及び有
機非水系極性溶媒の種類などによって異なるので一概に
規定することはできないが、通常、０．１〜１０モル／
リットルの範囲とするのがよい。本発明の電池において
はセパレーターを使用することもできる。セパレーター
としては、電解質溶液のイオン移動に対して低抵抗であ
り、且つ、溶液保持に優れたものを使用するのがよい。
そのようなセパレーター例としては、ガラス繊維、フィ
ルター、ポリエステル、テフロン、ポリフロン、ポリプ
ロピレン等の高分子繊維からなる不織布フィルター、ガ
ラス繊維とそれらの高分子繊維を混用した不織布フィル
ターなどを挙げることができる。

【００１０】

【実施例】

実施例１アニリンを含む３ＭのＨＢＦ₄水溶液中で反応極として
２０μｍのブラスト処理を施した０．９ｍｍφの貫通孔
を有するステンレスシート４×７．５ｃｍ（重合部）を
用い、３ｍＡ／ｃｍ²で両面に重合した。このステンレ
スポリアニリン電極を流水で洗浄した後、０．２Ｎ硫酸
中−０．４ＶｖｓＳＣＥまで電位をかけて充分に脱
ドーピング操作を行った。これを２０％ヒドラジン水溶
液を用いて還元し、洗浄、乾燥してポリアニリン電極を
得た（厚み６６０μｍ）。また、同様な手法で片面のみ
ポリアニリンを重合した正極を２枚作製した。作製した
計３枚の正極を端子部を除き活物質層全体をポリプロピ
レンポアフィルターを筒状にして全体を覆うようにして
固定した。ついでプロピレンカーボネートとジメトキシ
エタンの７／３（体積比）混合液にＬｉＮ（ＣＦ₃Ｓ
Ｏ₂）₂を１．９５Ｍ、ＬｉＢＦ₄を０．０５Ｍ溶解させ
た電解液を８４．９％、エトキシジエチレングリコール
アクリレート１４．７７％、トリメチロールプロパント
リアクリレート０．２３％、ベンゾインイソプロピルエ
ーテル０．１％の割合で混合した溶液をポリアニリンに
充分しみこませ、高圧水銀内の光を照射した。電解液は
固体化し、圧力をかけても液がしみ出るようなことはな
かった。これらを正極部材とした。コークスを２５００
℃で焼成した炭素を４７．４重量部、ポリビニリデンフ
ルオライド５．２重量部、ｎ−メチルピロリドン４７．
４重量部からなる塗布用溶液をブラスト処理を施したス
テンレス鋼（ＳＵＳ３０４）集電体上に塗布し、８０℃
で乾燥、厚さ２０μｍの負極活物質層（４×７．５ｃ
ｍ）を両面に形成した。炭素にリチウムイオンを挿入す
る操作をしたのち、前記混合液を浸透させ高圧水銀灯を
照射し電解液を完全に固体化した。これを２枚作製し、
負極部材とした。正極部材と負極部材を図１０のような
層構成となるように積層し、１Ｂ、５Ｂ、９Ｂ及び３
Ｂ、７Ｂをそれぞれ溶接により導通させ、さらに外部導
出端子としてニッケルを正負極のそれぞれに溶接した。
これとはべつに中心に２５ミクロンのアルミニウム層を
有し、その両面にヒートシール性を有する変性ポリエチ
レンソ層５０ミクロンを備えたシートを筒状に加工した
もの（図３）を用意した。これに先の積層体を挿入し減
圧下開口部をヒートシールすることにより電池を完成さ
せた。この二次電池の充放電試験を行ったところ初期容
量４４ｍＡｈ（２０ｍＡ放電）、４１ｍＡｈ（６０ｍＡ
放電）であり、自己放電は８．３％／月、容量が２／３
になるまでのサイクルは３００回であった。また、端子
部を除く電池の縦横の寸法は４．４×９．０ｃｍであっ
た。

【００１１】実施例２ポリアニリン９．９重量部、結晶性Ｖ₂Ｏ₅ ２３．１重
量部、ｎ−メチルピロリドン６７重量部からなる塗布用
溶液を外装を兼ねるブラスト処理を施したステンレス正
極集電体上に塗布し、１２０℃で乾燥させた厚さ１２０
μｍ（両面）、６０μｍ（片面）の正極活物質を形成し
た。また、負極活物質層を６０μｍ（両面）とした。こ
れ以外は実施例１と同様に電池を作製した。二次電池の
初期容量６０ｍＡｈ（３０ｍＡ放電）、５５ｍＡｈ（９
０ｍＡ放電）であり、自己放電は６．３％／月、サイク
ルは３７１回であった。

【００１２】比較例１実施例１の発電要素を２枚の外装シートで上下にはさみ
こみ４辺を封止する以外は実施例１と同様に電池を作製
した。電池の縦横の寸法は５．５×９．０ｃｍであり、
実施例１より大きくなった。

【００１３】実施例３正極集電体層としてエッチドアルミニウムを使用する以
外は実施例２と同様に電池を作製した。二次電池の初期
容量は６１．５ｍＡｈであり、自己放電は８．０％／
月、サイクルは３１５回であった。

【００１４】実施例４外部導出端子部を図６のように封止部に設ける以外は実
施例２と同様に電池を作製した。電池の端子部は実施例
２に比較して機械的強度は向上した。

【００１５】実施例５実施例２において正負極の対向数を１２対向（正極７
枚、負極６枚）とし、外装シートを５回折り返しのじゃ
ばら構造とする以外は同様に電池を作製した。電池の幅
は４．５ｃｍであった。

【００１６】実施例６実施例５において外装シートを２回折り返しとする以外
は同様に電池を作製した。電池の幅は４．８ｃｍであっ
た。

【００１７】実施例７電解質塩として１．９８ＭＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂およ
び０．０２ＭＫＢＦ₄を用いる以外は実施例２と同様に
電池を作製した。二次電池の初期容量は５９．５ｍＡｈ
であり、自己放電は７．１％／月、サイクルは３６１回
であった。

【００１８】実施例８電解質塩として１．９８ＭＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂およ
び０．０２Ｍテトラブチルアンモニウムテトラフルオ
ロボレート（Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＢＦ₄を用いる以外は実施例２
と同様に電池を作製した。二次電池の初期容量は６２ｍ
Ａｈであり、自己放電は６．８％／月、サイクルは３８
１回であった。

【００１９】以下、本発明の実施態様を示す。１．内部層として少なくとも１層のアルミニウム層を有
する多層構造のプラスチックシートで構成された外装容
器中に、発電要素が収納されていることを特徴とする二
次電池。２．外装容器が多層構造のプラスチックシートを折り曲
げ、筒状に加工された筒状外装シートから構成されたも
のである前記１の二次電池。３．筒状外装シートが両側面がじゃばら構造のものであ
る前記１ないし２の二次電池。４．じゃばら構造のくり返し数が５〜９回のものである
前記３の二次電池。５．電極端子部を封止部内に配設したものである前記１
ないし４の二次電池。６．電極端子部全体を封止部内に配設したものである前
記５の二次電池。７．発電要素が少なくとも正極集電体層、正極活物質
層、電解質層、炭素系負極活物質層および負極集電体層
の層構造を有する前記１ないし６の二次電池。８．正極活物質層が無機活物質材料と導電性高分子活物
質材料との複合活物質である前記７の二次電池。９．無機活物質材料が少なくともＭｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｖ
の遷移金属酸化物あるいは前記遷移金属とアルカリ金属
との複合酸化物から選ばれる少なくとも１種の活物質で
あり、導電性高分子活物質材料がポリアニリンである前
記８の二次電池。１０．電解質層の電解質塩としてＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）
₂と前式（Ｉ）および／または（II）で表わせるテトラ
フルオロボレートの塩の少なくとも１種の混合電解質塩
を用いる前記７ないし９の二次電池。１１．電解質層が固体電解質である前記７ないし１０の
二次電池。１２．正極集電体層がエッチングされたアルミニウムで
ある前記７ないし１１の二次電池。

【００２０】

【効果】本発明によればエネルギー密度が高く、自己放
電、サイクル特性、耐腐食性に優れるリチウム二次電池
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電池の外装容器の封止部を示す図であ
る。

【図２】本発明で使用する多層構造のプラスチックシー
トの１例の斜視図である。

【図３】図２のシートを折り曲げて形成した筒状外装シ
ートの斜視図である。

【図４】図３の筒状外装シート内に導入される発電要素
の１例を示す図である。

【図５】筒状外装シート内に発電要素を導入して作製し
た電池の１例を示す図である。

【図６】電極端子部全体を筒状外装シートの封止部内に
配設した電池の１例を示す図である。

【図７】筒状外装シートの断面形状の１例を示す図であ
る。

【図８】筒状外装シートの断面形状の他の例を示す図で
ある。

【図９】筒状外装シートの断面形状の他の例を示す図で
ある。

【図１０】実施例１の電池の発電要素の構成を模式的に
示す図である。

【符号の説明】

１発電要素２封止部３１正極端子部３２負極端子部４プラスチックシート５アルミニウム層６プラスチックシート７積み重ね部８筒状外装シート９開口部１０開口部１１正極端子露出部１２負極端子露出部１Ａ集電体＋正極活物質層２Ａセパレーター３Ａ集電体＋負極活物質層４Ａセパレーター５Ａ集電体＋正極活物質層６Ａセパレーター７Ａ集電体＋負極活物質層８Ａセパレーター９Ａ集電体し＋正極活物質層１Ｂ正極端子部３Ｂ負極端子部５Ｂ正極端子部７Ｂ負極端子部９Ｂ正極端子部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01M 2/02 H01M 10/00 - 10/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】内部層として少なくとも１層のアルミニ
ウム層を有し、最外層に相当する一方の側の面（Ａ面と
いう）と、他方の側の面（Ｂ面という）とを熱融着性プ
ラスチックで形成されてなる多層構造のプラスチックシ
ートを折り曲げ、Ａ面とＢ面の端部を熱融着させて筒状
に加工された筒状外装シートで構成された外装容器中
に、発電要素が収納されていることを特徴とする二次電
池。
【請求項２】筒状外装シートが両側面がじゃばら構造
のものである請求項１記載の二次電池。
【請求項３】じゃばら構造のくり返し数が５〜９回の
ものである請求項２記載の二次電池。
【請求項４】電極端子部全体を封止部内に配設したも
のである請求項１、２または３記載の二次電池。
【請求項５】発電要素が少なくとも正極集電体層、正
極活物質層、電解質層、炭素系負極活物質層および負極
集電体層の層構造を有する請求項１、２、３または４記
載の二次電池。
【請求項６】電解質層の電解質塩としてＬｉＮ（ＣＦ
_３ＳＯ_２）_２と次式（Ｉ）および／または（II）で表わ
せるテトラフルオロボレートの塩の少なくとも１種の混
合電解質塩を用いる請求項１、２、３、４または５記載
の二次電池。【化１】Ｍ（ＢＦ_４）_ｘ（Ｉ）（式中、Ｍはアルカリ金属、アルカリ土類金属、ｘは１
または２）【化２】（Ｒ^１Ｒ^２Ｒ^３Ｒ^４）ＮＢＦ_４（II）（式中、Ｒ^１、Ｒ^２、Ｒ^３、Ｒ^４は同一または相異なっ
ていても良いアルキル基）