JP4744816B2

JP4744816B2 - 薄型非水電解質二次電池

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Publication number: JP4744816B2
Application number: JP2004166102A
Authority: JP
Inventors: 旬門馬; 公一川村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2011-08-10
Anticipated expiration: 2024-06-03
Also published as: JP2005347123A

Description

本発明は、薄型非水電解質二次電池に関する。

近年、電子技術の進歩により、電子機器の小型化、高性能化、ポータブル化が進み、これら携帯用電子機器に使用される電池の高エネルギー密度化の要求が強まっている。このため、軽量で小型でありながら高容量の非水電解質二次電池が要求されてきた。その一つの流れとして、アルミニウム箔を含むラミネートフィルムを外装フィルムとして用いた薄型のリチウムイオン二次電池が開発されている。このような外装フィルムを用いたリチウムイオン二次電池は、重量エネルギー密度が大きく、ポータブル機器用電源として優れている。しかしながら、その一方で、搬送中に搬送用トレイ等から脱落すると、外装フィルムに傷が付きやすく、外観不良になり商品価値が低下するという問題を有する。さらに、トレイから脱落した状態で衝撃が加わると変形等を起こし、安全性の面からも問題であった。

ところで、特許文献１では、平板状に成形されたポリマーバッテリの一方の主面に、マウスパットを貼り付ける技術が開示されている。この特許文献１では、机上等での使用時にマウスパッドが滑るのを防止するために、マウスパッドのポリマーバッテリを貼り付けた面とは逆の主面に滑り止め加工を施している。なお、特許文献１には、マウスパッドへの滑り止め加工をどのようにして行うかについての記載がない。
特開２００１−１０９５７６号公報

本発明は、搬送過程での搬送用トレイからの脱落を減少させることが可能な薄型非水電解質二次電池を提供することを目的とするものである。

本発明に係る薄型非水電解質二次電池は、電池搬送過程において搬送用トレイに収容される薄型非水電解質二次電池であって、
正極及び負極を含む偏平形状の電極群と、
前記電極群が収納される外装フィルム製容器とを具備し、
前記容器の周縁部のうち少なくとも一部は、外装フィルム間を接合することにより封止がなされており、封止部の少なくとも一部が折り返され、折り返された封止部の外側の面に滑り止め領域を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、搬送過程での搬送用トレイからの脱落を減少させることが可能な薄型非水電解質二次電池を提供することができる。

以下、本発明に係る薄型非水電解質二次電池の一実施形態を、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池の斜視図であり、図２は、図１の薄型非水電解質二次電池をII−II線に沿って切断した部分断面図である。

図１に示すように、薄型非水電解質二次電池は、主面が矩形の外装フィルム製容器３と、これに収納される電極群（図示しない）とを具備する。外装フィルム製容器３は、外形が矩形の浅い容器本体１と、その上面に配置された矩形の封口板２とを備えており、電極群はこの容器本体１内に収納されている。図１では、封口板２を下にして配置された状態を示している。

容器本体１と封口板２は一体型に形成されたもので、例えば、矩形の外装フィルムに張り出し加工または絞り成型等によって電極群を収納するカップ部３ｐを形成し、この外装フィルムを二つ折りにし、カップ部３ｐのある方を容器本体１とし、平板の方を封口板２とすることにより得られる。容器本体１は、カップ部３ｐの開口部が矩形状で、開口部のうち三辺から外部に水平に突き出た貼り合せ部を有する。貼り合せ部は、短辺と、この短辺に直交する２つの長辺とに位置しており、残りの短辺が、前述の二つ折り部に相当する。ところで、容器本体１内に収納される電極群２１は、図２に示すように、正極２２と負極２３とセパレータ２４とを渦巻き状に捲回し、さらに成形した偏平で矩形状をなす。電極群２１には、非水電解質が保持されている。

容器本体１と封口板２を形成する外装フィルムは、例えば図２に示すように、内面を構成するシーラント層２６、外表面を構成する樹脂層２５、シーラント層２６及び樹脂層２５の間に配置されるバリア層２７が接着層（図示しない）により接合されたラミネートフィルムである。外装フィルム製容器３の周縁部には、容器本体１の短辺に位置する貼り合せ部のシーラント層２６と、これに対向する封口板２の辺部のシーラント層２６とが、熱融着されることにより短辺封止部３ａが形成され、同様に、容器本体１の二つの長辺に位置する貼り合せ部のシーラント層２６と、これらにそれぞれ対向する封口板２の辺部のシーラント層２６とが、熱融着されることにより長辺封止部３ｂ，３ｃが形成されている。これらの封止部３ａ〜３ｃにより、外装フィルム製容器３が密閉されている。なお、電極群２１の正極２２に電気的に接続された正極リード１０及び負極２３に電気的に接続された負極リード１１の先端部分が、短辺封止部３ａを通して外装フィルム製容器３の外部に引き出されている。長辺封止部３ｂ，３ｃは、カップ部３ｐとの境界から同一主面側に折り曲げられることによって、容器本体１側に折り返されている（以下、折り返し長辺封止部３ｂ，３ｃと称す）。

折り返し長辺封止部３ｂ，３ｃの外側の面には、滑り止め領域が形成されている。滑り止め領域は、外装フィルムの表面に滑り止め作用を有する部材を装着することにより形成することもできるし、外装フィルムの表面に直接滑り止め加工を施すことにより形成することもできる。以下、滑り止め作用を有する部材を装着する場合について説明する。

図１に示す薄型二次電池の折り返し長辺封止部３ｂの外側の面には、滑り止め作用を有する部材として、長辺封止部３ｂとほぼ同じ幅で、長辺封止部３ｂの長さよりも少し短い矩形のゴムシート４が接着剤等により貼り付けられている。折り返し長辺封止部３ｃについても、外側の面に同様なゴムシートが貼り付けられている。

次に、前述した薄型非水電解質二次電池を搬送する際に用いられる搬送用トレイについて、図３及び図４を参照して説明する。図３は、図１の薄型非水電解質二次電池とこれを収容した搬送用トレイの模式的な平面図であり、図４は、図３の薄型非水電解質二次電池とこれを収容した搬送用トレイをIV−IV線に沿って切断した断面図である。

図３に示すように、搬送用トレイ３１は、例えば、矩形の薄いプラスチック板に、矩形状開口部を有する凹部（矩形状凹部）３２が、張り出し加工等により形成されたものからなる。図３では、凹部３２の数を複数とし、縦二列、横三列に配置した搬送用トレイ３１を示している。この凹部３２に、封口板２を下方に向けて薄型二次電池が収容される。

薄型二次電池を搬送用トレイ３１に収容する際には、薄型二次電池の両わきを挟み、折り返し長辺封止部３ｂ，３ｃを容器本体１の側面側に倒して凹部３２に収納する。外装フィルムは可撓性を有することから、両わきを挟んだ状態を解除すると、この反動で折り返し長辺封止部３ｂ，３ｃが先程とは反対の方向に向かって倒れるように広がるため、長辺封止部３ｂ，３ｃの外側の面に貼り付けられているゴムシート４を、凹部３２の内面に接触させることができる。このようにしてゴムシート４の滑り止め作用により、薄型二次電池を凹部３２内で滑り難くすることができる。

搬送用トレイ３１から薄型二次電池を取り出す際には、薄型二次電池の両わきを挟んで折り返し長辺封止部３ｂ，３ｃを容器本体１側に少し倒し、ゴムシート４と凹部３２の内面との間に隙間をあけることにより、容易に搬送用トレイ３１から取り出すことができる。

折り返し封止部だけでなく、外装フィルム製容器のリードが突き出ていない短辺側（二つ折り部）の外側の面にもゴムシートを貼り付けると、搬送用トレイの落下時に二次電池が受ける衝撃を緩和することができる。

滑り止め作用を有する部材には、ゴムシートに限らず、例えば、研磨紙、粘着テープ等を用いることができる。中でも、ゴムシートを用いることが好ましい。これは以下に説明する理由によるものである。すなわち、ゴムシートは、貼り付けが容易であることから薄型二次電池の製造コストを抑えることができるだけでなく、クッション性を有することから、搬送時に搬送用トレイに収容された薄型二次電池にかかる衝撃を緩和することができる。また、ゴムシートは、後述する滑り止め加工に比べて滑り止め作用のばらつきが小さい。

以上説明したように、本発明の第一の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池は、折り返し封止部の外側の面に滑り止め作用を有する部材が装着されているため、搬送用トレイに収容された際に、この滑り止め部材が搬送用トレイの凹部内面に接触することから、搬送時に激しく揺さぶられたり、大きな衝撃が加えられても、凹部内で滑り難く、搬送用トレイからの脱落を低減することができる。

図１では、折り返し長辺封止部の外側のほぼ全面に亘って細長い滑り止め部材が装着されている薄型二次電池の例を説明したが、滑り止め部材はこれに限られるものではなく、搬送用トレイからの脱落を低減できる限り様々な形状やサイズにすることができる。以下、滑り止め部材として、図１とは異なる形状とサイズを有するゴムシートが貼り付けられている薄型非水電解質二次電池の一例について、図５及び図６を参照して説明する。

図５は、本発明の第二の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池を折り返し長辺封止部側から見た模式的な側面図である。図５に示す薄型非水電解質二次電池は、折り返し長辺封止部３ｂと図示しない長辺封止部３ｃの外側の面に、長辺封止部３ｂ（３ｃ）の幅よりも幅が小さく、長辺封止部３ｂ（３ｃ）の長さの三分の一程度の長さを有する矩形のゴムシート４Ａが、短辺封止部寄りと二つ折り部寄りにそれぞれ貼り付けられていること以外には、図１の薄型二次電池と同様な構造を有するものである。

図６は、本発明の第三の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池を折り返し長辺封止部側から見た模式的な側面図である。図６に示す薄型非水電解質二次電池は、折り返し長辺封止部３ｂと図示しない長辺封止部３ｃの外側の面に、長辺封止部３ｂ（３ｃ）の幅よりも辺の長さが短い正方形状の複数のゴムシート４Ｂが、ほぼ等間隔を隔てて貼り付けられていること以外には、図１の薄型二次電池と同様な構造を有するものである。

図１〜図６では、矩形の滑り止め部材について説明したが、滑り止め部材の形状はこれに限られるものではなく、丸型、三角形等のその他形状や不定形状にすることができる。複数の滑り止め部材を装着する場合には、それぞれの滑り止め部材の形状が異なっていてもよい。また、滑り止め部材は、折り返し封止部の外側の面であれば、いずれの箇所に装着してもよい。

滑り止め部材の面積は、その滑り止め部材が装着されている折り返し封止部の外側の面の面積を１００％とした際に、１０〜１００％の範囲にあることが好ましい。これは、滑り止め部材の面積が１０％未満であると、十分な滑り止め効果が得られない恐れがあるためである。複数の滑り止め部材を装着する場合には、滑り止め部材の合計面積が前記範囲内になるように、滑り止め部材のサイズや装着枚数を決めることができる。２つ以上の封止部が折り返されている薄型二次電池においては、滑り止め部材は、全ての折り返し封止部に装着されていてもよいし、折り返し封止部のうちいずれか１つまたは２つ以上に装着されていてもよい。

滑り止め部材の厚さは、５０〜５００μｍの範囲にあることが好ましい。これは以下に説明する理由によるものである。折り返し封止部のサイズに合わせた滑り止め部材は非常に小さいことから、その厚さが５０μｍ未満であると、封止部外面に装着することが非常に困難になる。一方、滑り止め部材の厚さが５００μｍを超えると、搬送用トレイに収容した際に電池容器内の電極群が圧迫されて変形し、電池性能が低下する恐れがある。

図１〜図６では、折り返し封止部が長辺に位置し、短辺封止部からリードが引き出されている縦長形状の薄型非水電解質二次電池について説明したが、本発明に係る薄型非水電解質二次電池はこれに限られるものではなく、横長形状あるいは正方形状にすることもできる。以下、横長の薄型非水電解質二次電池について、図７及び図８を参照して説明する。

図７は、本発明の第四の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池を模式的に示した平面図であり、図８は、図７の薄型非水電解質二次電池を矢印側から見た模式的な側面図である。

図７に示す薄型非水電解質二次電池は、長辺のうちの一方と、長辺に直交する短辺の両方に封止部を有する。長辺封止部４１ａからは、正負極リード１０，１１が引き出されており、長辺封止部４１ａの反対側に位置する長辺が二つ折り部に相当する。短辺封止部４１ｂ，４１ｃは、容器本体１側に折り返されており、この外側の面に滑り止め部材としてゴムシート４２がそれぞれ貼り付けられている。図７の薄型二次電池は、以上説明したこと以外には図１の薄型二次電池と同様な構成になっている。滑り止め部材のサイズと形状、及び、その装着枚数と箇所は、図１〜図６を用いて説明したように種々に変えることができ、滑り止め部材の面積及び厚さは、前述したのと同様な理由により、前記範囲内にすることが好ましい。

図１〜図８では、カップ部を有する容器本体と封口板とを備えるカップ型の薄型非水電解質二次電池について説明したが、本発明に係る薄型非水電解質二次電池はこれに限られるものではなく、ピロー型にすることもできる。以下、ピロー型の薄型非水電解質二次電池について、図９〜図１１を参照して説明する。

図９は、ピロー型非水電解質二次電池の斜視図であり、図１０は、図９のピロー型非水電解質二次電池を矢印側から見た模式的な平面図であり、図１１は、本発明の第五の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池の模式的な側面図である。

図１０に示すように、ピロー型非水電解質二次電池は、ピロー型の外装フィルム製容器５１と、それに収納される電極群（図示しない）とを具備する。ピロー型二次電池は、例えば、矩形の外装フィルムを筒状にして長辺端部の内面同士を突き合せて熱融着させることにより長辺封止部５１ａを形成し、長辺封止部５１ａを片側に倒した状態で一方側の短辺端部の開口部を熱融着により封止することにより外装フィルムを袋状に成形し、これに、図１の薄型二次電池において説明したのと同様な構成の電極群及び非水電解質を、残りの開口部から容器外部に正負極リード１０，１１の先端を突き出すように収納して、この開口部を熱融着により封止したものである（以下、正負極リード１０，１１が突き出ている方の封止部を短辺封止部５１ｂと称し、この短辺封止部５１ｂの反対側の短辺に位置する封止部を短辺封止部５１ｃと称する）。外装フィルムには、例えば図１の薄型二次電池において説明したのと同様な構成のラミネートフィルムを用いることができる。図９では、長辺封止部５１ａの側を下にして配置された状態を示している。

図１１に示すように、本発明の第五の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池は、前述のピロー型二次電池の短辺封止部５１ｃが、長辺封止部５１ａの側とは反対の面（図１１では、上方）に向かって折り返されている。図１１では、短辺封止部５１ｃが容器５１の主面にほぼ垂直に折り曲げられているが、外装フィルムは可撓性を有することから、短辺封止部５１ｃを容器５１の主面に沿うように倒すこともできる。滑り止め部材としてのゴムシート５２は、折り返された短辺封止部５１ｃの外側の面に貼り付けられている。滑り止め部材のサイズと形状、及び、その装着枚数と箇所は、図１〜図６を用いて説明したように種々に変えることができ、滑り止め部材の面積及び厚さは、前述したのと同様な理由により、前記範囲内にすることが好ましい。

図１１に示す薄型二次電池を、前述したような電池収容用の凹部を有する搬送用トレイに収容する際には、短辺封止部５１ｃを容器５１のいずれか一方の主面（例えば、長辺封止部５１ａの側とは反対の面）側に倒し、この短辺封止部５１ｃが折り返された主面を上にして凹部内に収納する。この収納時の反動で、短辺封止部５１ｃは、凹部内で外側に向かって倒れるように広がるため、短辺封止部５１ｃの外側の面に貼り付けられているゴムシート５２を、凹部の内面に接触させることができる。このようにしてゴムシート５２の滑り止め作用により、薄型二次電池を凹部内で滑り難くすることができる。

短辺封止部５１ｃと共に、長辺側の両側面にも滑り止め部材を装着することにより、滑り止め効果をさらに向上することができると共に、搬送用トレイの落下時に二次電池が受ける衝撃を緩和することができる。

次に、折り返し封止部の外側の面に滑り止め加工を施した薄型非水電解質二次電池について、図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の第六の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池の斜視図である。

図１２の薄型非水電解質二次電池は、折り返し長辺封止部３ｂ，３ｃの外側の面の所定の領域に滑り止め加工が施されていること以外には、図１の薄型二次電池と同様な構造となっている。滑り止め加工としては、例えば、粗面化処理を挙げることができる。

滑り止め加工が施される領域の面積は、その滑り止め加工が施されている折り返し封止部の外側の面の面積を１００％とした際に、１０〜１００％の範囲にあることが好ましい。これは、滑り止め加工領域の面積が１０％未満であると、十分な滑り止め効果が得られない恐れがあるためである。複数箇所に滑り止め加工を施す場合には、滑り止め加工領域の合計面積が前記範囲内になるように、滑り止め加工領域のサイズやその数を決めることができる。２つ以上の封止部が折り返されている薄型二次電池においては、滑り止め加工は、全ての折り返し封止部に施されていてもよいし、折り返し封止部のうちいずれか１つまたは２つ以上に施されていてもよい。

滑り止め加工が施される領域の形状やサイズ、あるいは箇所は、図１〜図６で説明したように種々に変更することができる。また、外装フィルム製容器の外表面の全面に滑り止め加工を施してもよい。さらに、薄型二次電池の形状は、図７〜図１１で説明したように種々に変更することができる。また、一方の折り返し封止部に滑り止め部材を装着し、他方の折り返し封止部に滑り止め加工を施してもよい。

以上詳述したように、本発明に係る薄型非水電解質二次電池は、前記容器の周縁部のうち少なくとも一部が、外装フィルム間を接合することにより封止がなされており、封止部の少なくとも一部が折り返され、折り返された封止部の外側の面に滑り止め領域を有するため、搬送用トレイに収容された際に、この滑り止め領域が搬送用トレイの凹部内面に接触することから、搬送時に激しく揺さぶられたり、大きな衝撃が加えられても、凹部内で滑り難く、搬送用トレイからの脱落を抑えることができる。その結果、搬送時の薄型二次電池の安定性を各段に向上することができ、搬送時及び搬送後の品質安全性が高い薄型非水電解質二次電池を提供することができる。

また、容器の主面の形状が四角形である場合に、容器の相対する二辺を外装フィルム間を接合することにより封止し、この相対する封止部を前記容器の同一主面側に折り返すと共に、それぞれの外側の面に滑り止め領域を設けると、薄型二次電池の搬送時の安定性をさらに向上することができる。さらに、このような薄型二次電池は、搬送用トレイから二次電池をロボットアームで取り出す際に、滑り止め領域がアームに対する滑り止めとしての役割も果たすため、アームからの落下を防止することができる。

なお、滑り止め作用を有する部材や、滑り止め加工が施された領域が、表示ラベルとしての効果や非水電解質の吸収材等の他の作用を有してもよい。

次に、本発明に係る薄型非水電解質二次電池の正極、負極及び外装フィルムの一例について説明する。

（ｉ）正極
この正極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、かつ正極活物質、結着剤及び導電剤を含有する正極層とを含む。

活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを使用することができる。

前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。

前記結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリエーテルサルフォン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を用いることができる。

前記集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。

前記正極は、例えば、正極活物質、導電剤及び結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布し、乾燥して薄板状にすることにより作製することができる。

（ii）負極
この負極は、集電体と、集電体の片面もしくは両面に担持され、かつ負極活物質及び結着剤を含有する負極層とを含む。

活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものであり、例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体、複合黒鉛材料（黒鉛質粒子の表面の少なくとも一部に黒鉛質粒子よりも結晶性の低い炭素材料層を形成したもの）などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料；熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ系炭素、メソフェーズピッチ系炭素繊維、メソフェーズ小球体など（特に、メソフェーズピッチ系炭素繊維が容量や充放電サイクル特性が高くなり好ましい）に５００〜３０００℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料；等を挙げることができる。

前記結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を用いることができる。

前記集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。

この負極は、例えば、負極活物質と結着剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、１回プレスもしくは２〜５回多段階プレスすることにより作製することができる。

前記正極及び前記負極は、その間にセパレータ等を介在させて電極群を形成することができ、この電極群には、非水電解質が保持される。非水電解質としては、例えば、非水電解液、ゲル状非水電解質、固体高分子電解質、無機固体電解質などを挙げることができる。

非水電解液は、例えば、非水溶媒に電解質（例えば、リチウム塩）を溶解させることにより調製される。

非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）やプロピレンカーボネート（ＰＣ）などの環状カーボネートを主体とする非水溶媒や、これらの環状カーボネートと他の非水溶媒との混合溶媒を主体とする非水溶媒を用いることができる。他の非水溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、フェニルエチレンカーボネート（ｐｈＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−バレロラクトン（ＶＬ）、プロピオン酸メチル（ＭＰ）、プロピオン酸エチル（ＥＰ）、２−メチルフラン（２Ｍｅ−Ｆ）、フラン（Ｆ）、チオフェン（ＴＩＯＰ）、カテコールカーボネート（ＣＡＴＣ）、エチレンサルファイト（ＥＳ）、１２−クラウン−４（Ｃｒｏｗｎ）、テトラエチレングリコールジメチルエーテル（Ｅｔｈｅｒ）などを挙げることができる。

非水溶媒の種類は、１種類または２種類以上にすることができる。

電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂）、ビスペンタフルオロエチルスルホニルイミドリチウム（ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂）などのリチウム塩を挙げることができる。使用する電解質の種類は、１種類または２種類以上にすることができる。

（III）外装フィルム
外装フィルムは、内面を構成するシーラント層と、外表面を構成する樹脂層と、バリア層とを含むラミネートフィルムであることが望ましい。なお、この外装フィルムは、各層を貼り合わせるために使用する接着剤を含むことを許容する。また、各層は、１種類の材料から形成しても、２種類以上の材料から形成しても良い。

シーラント層を形成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂（例えば、ホモポリマー、ブロックコポリマー、ランダムコポリマー等）、ポリエチレン系樹脂（例えば、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、エチレン／ブテン１共重合体等のエチレン／αオレフィン（Ｃ₃〜Ｃ₈）共重合体、架橋ポリエチレン、酸変性ポリエチレン等）を挙げることができる。中でも、ポリエチレン系樹脂が好ましい。

バリア層は、例えば、アルミニウム合金、アルミニウム、ステンレス、鉄、銅、ニッケル等から形成することができる。

外表面を構成する樹脂層は、バリア層を保護するためのものである。樹脂層は、例えば、ポリアミド樹脂等から形成することができる。

外装フィルムの厚さは、７０〜３００μｍの範囲内とすることが好ましい。これは以下に説明する理由によるものである。外装フィルムの厚さが７０μｍ未満であると、電池容器として十分な強度が得られない恐れがある。一方、外装フィルムの厚さが３００μｍを超えると、外装フィルム間を接合した封止部を折り返すのが困難になるばかりでなく、絞り加工がし難くなる。外装フィルムの厚さのより好ましい範囲は、９０〜１１０μｍである。

なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

［実施例］
以下、本発明の実施例を説明する。

（実施例１）
＜正極の作製＞
まず、リチウムコバルト酸化物（Ｌｉ_xＣｏＯ₂；但し、ｘは０＜ｘ≦１である）粉末９０重量％に、アセチレンブラック５重量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを加えて混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布した後、乾燥し、プレスすることにより、正極層が集電体の両面に担持された構造の正極を作製した。なお、正極層の厚さは、片面当り６０μｍであった。

＜負極の作製＞
炭素質材料として３０００℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維（粉末Ｘ線回折により求められる（００２）面の面間隔（ｄ₀₀₂）が０．３３６ｎｍ）の粉末を９５重量％と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）５重量％のＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合し、スラリーを調製した。前記スラリーを厚さが１２μｍの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより、負極層が集電体に担持された構造の負極を作製した。なお、負極層の厚さは、片面当り５５μｍであった。

なお、炭素質材料の（００２）面の面間隔ｄ₀₀₂は、粉末Ｘ線回折スペクトルから半値幅中点法によりそれぞれ求めた。この際、ローレンツ散乱等の散乱補正は、行わなかった。

＜セパレータ＞
厚さ２５μｍの微多孔性ポリエチレン膜からなるセパレータを用意した。

＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を１：２体積比で混合し、得られた非水溶媒に四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）を１．５モル／Ｌ溶解させ、非水電解液を調製した。

＜電極群の作製＞
前記正極の集電体に厚さ１００μｍの帯状アルミニウム箔からなる正極リードを超音波溶接し、前記負極の集電体に厚さ１００μｍの帯状ニッケル箔からなる負極リードを超音波溶接した後、前記正極及び前記負極をその間に前記セパレータを介して渦巻き状に捲回した後、偏平状に成形し、電極群を作製した。

＜外装フィルムの作製＞
厚さ２５μｍの延伸ナイロンフィルムと厚さ４０μｍのアルミニウム合金箔（ＪＩＳＨ４１６０Ａ８０７９材）と厚さ３０μｍの熱可塑性樹脂である直鎖状低密度ポリエチレン（シーラントフィルム）とを、この順序でウレタン系接着材を介して積層接着することにより外装フィルムを作製した。この外装フィルムを、シーラントフィルム側から張り出し加工または深絞り加工をし、シーラントフィルムを内側にして１８０°折り曲げ、電極群の収納容器を作製した。

＜薄型非水電解質二次電池の作製＞
前記電極群を前記容器に収納し、前記正極リード及び前記負極リードの各外部リード端子を容器外部に延出し、この外部リード端子と前記シーラントフィルムの間に厚さ７０μｍのマレイン酸変性したポリエチレン樹脂（接着性フィルム）を介在させ、ヒートシールして短辺封止部とした。さらに、この短辺封止部と直交する長辺のうちの一方をヒートシールした。

次いで、容器内の電極群に８０℃で真空乾燥を１２時間施すことにより電極群及び外装フィルムに含まれる水分を除去した。

容器内の電極群に前記非水電解液を電池容量１Ａｈ当たりの量が４．８ｇとなるように注入し、残りの長辺をヒートシールすることにより、封止部折り曲げ前のサイズが厚さ３．８ｍｍ、幅３５ｍｍ、高さ６２ｍｍの薄型非水電解質二次電池を組み立てた。

さらに、この容器の長辺封止部の両方をカップ部の境界から同一主面側に折り曲げ、折り曲げた両方の封止部の外側の面に、滑り止め作用のある部材としてゴムシートをそれぞれ接着剤を用いて貼り付けることにより、図１及び図２に示す構造を有する薄型非水電解質二次電池を得た。用いたゴムシートの厚さは、３００μｍであり、そのサイズは、幅２．５ｍｍで、長さ５０ｍｍであった。また、用いたゴムシート１枚当たりの面積は、そのゴムシートが貼り付けられている折り返し封止部の外側の面の面積を１００％とした際に、６７％であった。

この薄型非水電解質二次電池に対し、初充放電工程として以下の処置を施した。まず、室温で０．２Ｃ（１０４ｍＡ）で４．２Ｖまで定電流・定電圧充電を１５時間行った。その後、室温で０．２Ｃで３．０Ｖまで放電した。

（実施例２）
滑り止め用ゴムシートを貼り付ける替わりに、ナイロンフィルムの表面粗度Ｒａが２０μｍの外装フィルムを用いる以外には、前述した実施例１と同様にして図１２に示す構造を有する薄型非水電解質二次電池を組み立てた。なお、外装フィルムの表面全体の粗度Ｒａが２０μｍであるため、滑り止め領域の面積は、折り返し長辺封止部の外側の面の面積の１００％に相当する。

（実施例３）
折り返し長辺封止部の一方に、実施例１と同様にして滑り止め用ゴムシートを貼り付けた。他方の折り返し長辺封止部については、外側表面（ナイロンフィルム）の粗度Ｒａを２０μｍにすることにより、この折り返し長辺封止部の外側の面の面積の１００％に滑り止め領域を設けた。これらのこと以外には、前述した実施例１と同様にして薄型非水電解質二次電池を組み立てた。

（比較例１）
折り返し長辺封止部に滑り止め領域を形成しなかったこと以外には、前述した実施例１と同様にして薄型非水電解質二次電池を組み立てた。

（比較例２）
折り返し長辺封止部に滑り止め領域を形成する替わりに、搬送用トレイに接しない容器表面部（図１では、容器本体の上面部）のみに滑り止め用ゴムシートを貼り付けたこと以外には、前述した実施例１と同様にして非水電解質二次電池を組み立てた。

得られた実施例２，３及び比較例１，２の二次電池についても実施例１と同様にして初充放電を施した後、以下に説明するように振動試験を行った。

＜振動試験＞
得られた実施例１〜３及び比較例１，２の薄型非水電解質二次電池をそれぞれ２０個ずつ用意し、図３及び図４に示す構造を有する搬送用トレイにそれぞれ収納した。搬送用トレイは、凹部のサイズが、凹部内面に二次電池の容器の長辺封止部が折り曲げた状態で接するようなものにした。この搬送用トレイを１０分間激しく振動させた後３０秒停止し、再度１０分間激しく振動させる試験を５回繰り返し、搬送用トレイから脱落した二次電池数と、脱落しかけた二次電池数を測定した。その結果を下記表１に示す。また、この結果から、搬送上問題のある二次電池か否かを判断し、その判定結果を下記表１に併記する。

表１から明らかなように、容器の周縁部のうち少なくとも一部は、外装フィルム間を接合することにより封止がなされており、封止部の少なくとも一部が折り返され、折り返された封止部の外側の面に滑り止め領域を有する実施例１〜３の二次電池は、振動試験後の搬送用トレイからの脱落が皆無で、脱落しかけた個数も少なく、搬送上問題が無かった。中でも、一方または両方の折り返し封止部の滑り止め領域をゴムシートから形成した実施例１及び実施例３の二次電池は、粗面化処理により滑り止め領域を形成した実施例２の二次電池に比べて、脱落しかけた電池個数が少なかった。これは、ゴムシートは、滑り止め作用にばらつきが少なく、優れた滑り止め効果を発揮するためと考えられる。また、ゴムシートの貼り付けは、粗面化処理に比べて容易に行うことができ、コストを抑えることができるという効果も有する。

一方、滑り止め領域を形成しなかった比較例１の二次電池及び折り返し封止部以外に滑り止め領域を形成した比較例２の二次電池は、実施例１〜３の二次電池に比べて、搬送用トレイから脱落しかけた電池個数が多かっただけでなく、搬送用トレイから脱落するものがあり、搬送上の問題を有していた。

本発明の第一の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池の斜視図。図１の薄型非水電解質二次電池をII−II線に沿って切断した部分断面図。図１の薄型非水電解質二次電池とこれを収容した搬送用トレイの模式的な平面図。図３の薄型非水電解質二次電池とこれを収容した搬送用トレイをIV−IV線に沿って切断した断面図。本発明の第二の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池を折り返し長辺封止部側から見た模式的な側面図。本発明の第三の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池を折り返し長辺封止部側から見た模式的な側面図。本発明の第四の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池を模式的に示した平面図。図７の薄型非水電解質二次電池を矢印側から見た模式的な側面図。ピロー型非水電解質二次電池の斜視図。図９のピロー型非水電解質二次電池を矢印側から見た模式的な平面図。本発明の第五の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池の模式的な側面図。本発明の第六の実施形態に係る薄型非水電解質二次電池の斜視図。

符号の説明

１…容器本体、２…封口板、３，５１…外装フィルム製容器、３ａ，５１ｂ，５１ｃ…短辺封止部、３ｂ，３ｃ…折り返し長辺封止部、３ｐ…カップ部、４，４Ａ，４Ｂ，４２，５２…ゴムシート、２１…電極群、２２…正極、２３…負極、２４…セパレータ、２５…樹脂層、２６…シーラント層、２７…バリア層、３１…搬送用トレイ、３２…凹部、４１ａ，５１ａ…長辺封止部、４１ｂ，４１ｃ…折り返し短辺封止部、６１…滑り止め加工領域。

Claims

電池搬送過程において搬送用トレイに収容される薄型非水電解質二次電池であって、
正極及び負極を含む偏平形状の電極群と、
前記電極群が収納される外装フィルム製容器とを具備し、
前記容器の周縁部のうち少なくとも一部は、外装フィルム間を接合することにより封止がなされており、封止部の少なくとも一部が折り返され、折り返された封止部の外側の面に滑り止め領域を有することを特徴とする薄型非水電解質二次電池。
前記容器の主面の形状が四角形で、前記容器の相対する二辺が外装フィルム間を接合することにより封止されており、この相対する封止部は前記容器の同一主面側に折り返されていると共に、それぞれの外側の面に滑り止め領域を有することを特徴とする請求項１記載の薄型非水電解質二次電池。