JP4887634B2

JP4887634B2 - 電池およびその封止方法

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Publication number: JP4887634B2
Application number: JP2005051822A
Authority: JP
Inventors: 一人八田; 雅人佐藤; 明市橋; 真志生渋谷
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2025-02-25
Also published as: JP2006236857A

Description

この発明は、電池素子を外装材に封入してなる電池およびその封止方法に関する。

近年、携帯電話、携帯オーディオプレイヤー、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）等のポータブル電子機器が数多く登場し、その小型軽量化が図られている。そしてこれらの電子機器のポータブル電源として、大きなエネルギー密度を有するリチウムイオン二次電池が使用されるようになってきている。

ところで、リチウムイオン二次電池には、非水電解液が用いられており、この液漏れを防止するため、外装材として金属製容器が用いられている。しかしながら、外装材にこのような金属製容器を用いた場合には、例えば薄型大面積のシート型電池、薄型小面積のカード型電池、または、より自由度の高い形状を有する電池を作製することが大変困難となってしまう。そこで、上述の問題を解決すべく、高分子ゲルからなる半固体電解質を用いて電池を作製することが提案されている。具体的には、マトリックス高分子に非水電解液を可塑剤として加えてなるゲル状の電解質を用いた非水電解質二次電池が提案されている。

この非水電解質二次電池は、電解質がゲル状であるために、液漏れの心配がなく電解質が固定化され、電解質の厚みを固定することができる。また、電解質と電極との接着性もよく、電解質と電極との接触を保持することができる。このため、この非水電解質二次電池は、金属製容器により電解液を閉じ込めたり、電池素子に圧力をかける必要がない。そこで、この非水電解質二次電池を封止するための外装材として、成型自由度の高いフィルム状の外装材を使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。フィルム状外装材を用いることで、多様化するポータブル電子機器に合わせた電池設計が可能となる。

図９に、電池素子１０１をラミネートフィルム１０４に封入してなる非水電解質二次電池の構成を示す断面図である。この非水電解質二次電池は、電池素子１０１をラミネートフィルム１０４に収容し、電池素子１０１の周囲を熱融着することにより封止してなる。なお、リード１０２はラミネートフィルム１０４の貼り合わせ部分に挟み込むようにして導出される。

ラミネートフィルム１０４は、熱融着樹脂層、接着層、金属層、接着層、表面保護層を順次積層してなる。電池素子１０１をラミネートフィルム１０４にて外装し熱融着すると、内側の熱融着樹脂層が溶けて接着される。また、電池素子１０１から導出したリード２と熱融着樹脂層との接着性を向上させるために、リード１０２の周囲には熱融着シール材１０３が設けられている。

ところで、上述の非水電解質二次電池では、近年、電池容量を更に向上させることが熱望されている。そこで、発電要素以外の電池部材を削減することにより電池容量の向上を図ることが提案されている。その電池部材の削減の１つとして、ラミネートフィルムの熱融着幅を狭くすることが検討されている。

特開２０００−１３３２１５号公報

しかしながら、上述の非水電解質二次電池では、端子取り出し部の熱融着幅を、例えば０．５〜２．５ｍｍの範囲に狭くした場合には、水分透過性を十分低くすることができないために、保存特性が悪くなってしまう。

したがって、この発明の目的は、端子取り出し部の熱融着幅を狭くした場合にも、水分透過性を十分低くすることができる電池およびその封止方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、第１の発明は、一端からリードが引き出された電池素子と、
第１の樹脂層、金属層、第２の樹脂層がこの順序で積層されているフィルム状外装材と
を備え、
リードの一端を外部に引き出すようにして電池素子をフィルム状外装材で覆い、リードの一端を外部に引き出した部分を、フィルム状外装材の端部を避けるようにして熱融着してなる電池において、
フィルム状外装材の熱融着の幅が、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
フィルム状外装材の総厚が、９０μｍ以下であり、
第１および第２の樹脂層の総厚が、５０μｍ以下であることを特徴とする電池である。

また、第２の発明は、一端からリードが引き出された電池素子と、
第１の樹脂層、金属層、第２の樹脂層がこの順序で積層されているフィルム状外装材と
を備え、
フィルム状外装材の総厚が９０μｍ以下であり、第１および第２の樹脂層の総厚が５０μｍ以下である電池の封止方法において、
一端からリードが引き出された電池素子を、リードの一端を外部に引き出すようにしてフィルム状外装材で覆い、リードの一端を外部に引き出した部分を、フィルム状外装材の端部を避けるようにして０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下の幅で熱融着することを特徴とする電池の封止方法である。

第１および第２の発明では、電池素子を封入したフィルム状外装材を、ほぼ矩形状とし、リードが引き出された辺の両側の辺を、電池素子の厚みより小さい幅で融着し、フィルム状外装材に封止された電池素子の両側に側壁が形成されるように、両側の辺を融着面に対し８０度以上１００度以下の範囲で１回折りすることが好ましい。また、金属層を、１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以下の熱導電率を有する金属から構成することが好ましい。この金属として、アルミニウム合金を用いることが好ましい。

以上説明したように、この発明によれば、フィルム状外装材の熱伝導性を改善することができ、端子取り出し部の融着幅を狭くした場合にも、電池素子を良好に封止することができる。すなわち、端子取り出し部の融着幅を狭くした場合にも、水分透過性を十分に低くすることができる。

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。

図１は、この発明の一実施形態による非水電解質二次電池１の外観の一例を示す斜視図である。この非水電解質二次電池１は、扁平型の電池であって、電池素子をラミネートフィルムに収容し、電池素子の周囲を熱融着することにより封止してなる。

なお、リード２はラミネートフィルムの貼り合わせ部分に挟み込むようにして導出される。また、電池素子から導出したリード２と、ラミネートフィルムの内側に設けられた熱融着樹脂層との接着性を向上させるために、リード２の周囲には熱融着シール材３が設けられている。以下では、リード２が引き出されるラミネートフィルムの一端部２３を、端子取り出し部と称する。

図２は、ラミネートフィルムに封止される電池素子１０の一構成を示す斜視図である。この電池素子１０は、帯状の負極１１と、セパレータ１３と、帯状の正極１２と、セパレータ１３とを積層し、長手方向に巻回されてなる券回型の電池素子である。正極１２および負極１１の両面には、ゲル電解質１４が塗布されている。

正極１２の長手方向の一端部には、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子が設けられている。この正極端子の材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属を用いることができる。

また、負極１１の長手方向の一端部にも正極１２と同様に、例えばスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子が設けられている。この負極端子の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等を用いることができる。

［正極］
正極１２は、正極活物質を含有する正極合剤層を、帯状の正極集電体の両面上に形成してなる。正極集電体は、例えばＡｌ箔，ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス箔等の金属箔である。

正極合剤層は、例えば、正極活物質と、導電剤と、結着剤とからなる。この正極合剤層は、例えば、以下のようにして形成される。まず、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。そして、このスラリーをドクターブレード法等により正極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を除去する。溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン、メチルエチルケトン等を用いることができる。

正極活物質としては、例えば、リチウムと遷移金属との複合酸化物を用いることができる。具体的には、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を用いることができる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も用いることが可能であり、例えば、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.5Ｏ₂、ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂、ＬｉＮｉ_0.5Ｃｏ_0.2Ｍｎ_0.3Ｏ₂等を用いることができる。

また、導電剤としては、例えば、カーボンブラックまたはグラファイト等の炭素材料等が用いることができる。また、結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。

［負極］
負極１１は、負極活物質を含有する負極合剤層を、帯状の負極集電体の両面上に形成してなる。負極集電体は、例えば、銅箔，Ｎｉ箔あるいはステンレス箔等の金属箔である。

負極合剤層は、例えば負極活物質と、結着剤とからなる。なお、必要に応じて導電剤を更に添加するようにしてもよい。この負極合剤層は、例えば以下のようにして形成される。まず、負極活物質と、結着剤とを均一に混合して負極合剤とし、この負極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。そして、このスラリーをドクターブレード法等により負極集電体上に均一に塗布し、高温で乾燥させて溶剤を除去する。溶剤としては、例えばＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等を用いることができる。

負極活物質としては、例えば、リチウム金属、リチウム合金、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料を用いることができる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としては、グラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等を使用できる。グラファイトとしては、例えば、メソフェーズカーボンマイクロビーズ、カーボンファイバー等の人造黒鉛や天然黒鉛が使用できる。リチウムを合金化可能な材料としては、多様な種類の金属等が使用可能であるが、例えば、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、インジウム（Ｉｎ）、Ａｌ、ケイ素（Ｓｉ）およびこれらの合金を用いることができる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したＬｉ金属板でも構わない。

結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンゴム等を用いることができる。

［電解質］

ゲル状電解質は、マトリクス高分子に非水溶媒と電解質塩とを保持させてなる。非水溶媒としては、この種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。例示するならば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン、１,２−ジメトキシエタン、１,２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１,３−ジオキソラン、４メチル１,３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、プロピオン酸エステル等である。これらは、単独で使用しても、複数種混合して用いてもよい。

ゲル状電解質のマトリックスとしては、上述の非水溶媒を保持してゲル化するものであれば種々の高分子を使用できる。例えば、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体などのフッ素系高分子、ポリエチレンオキシドや同架橋体などのエーテル系高分子、またはポリアクリロニトリル等を使用できる。特に酸化還元安定性から、フッ素系高分子を用いることが望ましい。

上述のゲル電解質層中で用いられる電解質塩としては、この種の電池に用いられるものであればいずれも使用可能である。例示するならば、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆，ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＢ（Ｃ₆Ｈ₅）₄、ＣＨ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＣＦ₃ＳＯ₃Ｌｉ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂等である。

［セパレータ］
セパレータ１３は、例えば、ポリプロピレン若しくはポリエチレン等のポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布等の無機材料よりなる多孔質膜であり、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造としてもよい。

セパレータ１３の厚みは、好ましくは５〜５０μｍ、より好ましくは７〜３０μｍである。セパレータ１３は、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。

図３は、ラミネートフィルム２０の一形状例を示す。ラミネートフィルム２０は矩形状の形状を有し、その中央部には、ラミネートフィルム２０を長手方向に向かって折り返すための折り返し部２１が設けられている。この折り返し部２１により分けられる一方の側には、電池素子２０を収容するための収容部２２が設けられている。この収容部２２は、電池素子１０に応じた形状を有し、例えば深絞り成形により形成される。

図４は、この発明の一実施形態によるラミネートフィルム２０の一構成例を示す断面図である。ラミネートフィルム２０は、防湿性および絶縁性を有する多層フィルムであり、第１の樹脂層である熱融着樹脂層２４、接着層２５、金属層２６、接着層２７、第２の樹脂層である表面保護層２８を順次積層してなる。

熱融着樹脂層２４は、熱や超音波で溶融可能な樹脂からなり、好ましくはポリオレフィンからなり、例えば、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）からなる。ラミネートフィルム２０に熱を加えて電池素子１０の周辺を封止する場合には、この熱融着樹脂層２４が溶けて、接着される。

金属層２６は、水分、酸素および光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担うものである。この金属層２６としては、軽さ、伸び性、価格および加工のしやすさの点から、例えば、アルミニウム（Ａｌ）またはアルミニウム合金等からなる金属箔が用いられる。アルミニウム合金としては、例えば、ＪＩＳ（日本工業規格）に規定される以下のものを用いることができる。すなわち、８０２１Ｏ材、８０７９Ｏ材、1Ｎ３０Ｏ材、３００３Ｈ１８材、３００４Ｈ１８材を用いることができる。

金属層２６を構成する材料としては、１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以下の範囲の熱伝導率を有する金属または合金を用いることが好ましい。熱伝導率をこの数値範囲にすることにより、保存特性を向上することができる。

表面保護層２８は、表面を保護するためのものである。この表面保護層２８としては、外観の美しさや強靱さ、柔軟性等の点から、例えば、ナイロン（Ｎｙ）またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が用いられる。

ラミネートフィルム２０の総厚は、好ましくは８０μｍ以上１００μｍ以下に選ばれる。樹脂層の総厚が、好ましくは４５μｍ以上５５μｍ以下に選ばれる。ここで、樹脂層の総厚とは、熱融着樹脂層２４の厚さと表面保護層２８の厚さとの総和である。

また、ラミネートフィルム２０を構成する各層の厚さは、例えば次のように選ばれ、総厚および樹脂層の総厚が上記範囲に収まるよう組み合わされる。熱融着樹脂層２４の厚さは、例えば、３０±４μｍに選ばれる。接着層２５の厚さは、例えば、２±１μｍに選ばれる。金属箔２６の厚さは、例えば、３５±５μｍに選ばれる。接着層２７の厚さは、例えば、３±１μｍに選ばれる。表面保護層２８の厚さは、例えば、２０±５μｍに選ばれる。

以下、この発明の一実施形態による非水電解質二次電池１の構成の理解を容易とするために、電池素子１０の封止方法について説明する。
まず、図５に示すように、電池素子１０をラミネートフィルム２０の収容部２２にリード２の一端を外部に引き出すようにして収容し、折り返し部２１を起点としてラミネートフィルム２０を折り返し、ラミネートフィルム２０の長手方向の両端部を重ね合わせる。そして、開いた３方の辺を各々、例えばヒーターヘッドを用いて熱融着する。この際、端子取り出し部２３では、ラミネートフィルム２０の端部を避けるようにして、例えばヒーターヘッドによる熱融着をする。このように端部を避けるようにして熱融着することにより、ラミネートフィルム２０の端部の厚さを熱融着部分よりも厚くすることができるので、ラミネートフィルム２０の端部にバリがある場合にも、このバリによりショートが発生することを防止することができる。

図６は、熱融着された端子取り出し部２３の一例を示す上面図である。図７は、図６のＶII−ＶII線における断面図である。図６において、斜線を付した部分が、熱融着された部分を示している。この熱融着の幅ｄは、好ましくは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲から選ばれる。

０．５ｍｍ未満の場合には水分透過を招くことになり信頼性を低下することになる。熱融着の幅ｄを１．５ｍｍ以上にすることにより、電極取り出し部２３からの水分透過をより低く抑えることができる。熱融着の幅ｄを１．５ｍｍ以上にすると水分透過をより抑えることができるが、熱融着の幅を大きくすると電池容量の低下を招いてしまう。従って、熱融着の幅ｄを２．５ｍｍ以下にすることにより、電池容量を向上することができる。

次に、図８Ａおよび図８Ｂに示すように、収容部２２の両側の部分（以下、サイド部）２９を、収容部２２の方向に向けて折り曲げる。折り曲げの角度θは、８０度〜１００度の範囲とすることが好ましい。８０度未満であると、収容部２２の両側に設けられたサイド部２９が開きすぎているため、非水電解質二次電池１の幅が広くなってしまう。したがって、非水電解質二次電池１の小型化および電池容量の向上が困難となる。また、上限値の１００度は、収容部２２の形状によって規定される値であり、扁平型の電池素子１０を収容する場合には、およそ折り曲げ角度の限界値は１００度程度となる。なお、サイド部２９における熱溶着の幅は、好ましくは０．５ｍｍ〜２．５ｍｍ、より好ましくは１．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲から選ばれる。

また、サイド部２９の折り返しの幅Ｄは、非水電解質二次電池１の小型化および電池容量の向上のためには、収容部２２の高さｈ以下にすることが好ましい。また、非水電解質二次電池１の小型化および電池容量の向上のためには、折り返しの回数は１回にすることが好ましい。

この発明の一実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
ラミネートフィルム２０の収容部２２に電池素子１０を収容して、折り返し部２１を起点として、ラミネートフィルム２０を折り返す。そして、リード２の一端を外部に引き出すようにして、ラミネートフィルム２０の長手方向の両端部を重ね合わせる。その後、端子取り出し部２３の端部を避けるようにして、端子取り出し部２３を０．５〜２．５ｍｍの幅で熱融着するとともに、収容部２０の両側に設けられたサイド部２９を熱融着して、電池素子１０をラミネートフィルム２０により封止する。樹脂層の総厚を５５μｍ以下としたことにより、ラミネートフィルム２０の熱伝導性が改善され、融着幅を０．５〜２．５ｍｍの範囲に狭くしても、良好に封止することができる。すなわち、水分透過性を十分低くすることができる。

また、収容部２２の両側に設けられたサイド部２９の熱融着幅も同様に狭くすることが可能になり、収容部２２の両側に設けられたサイド部２９の折り返し回数を１回にすることができる。これにより、サイド部２９の折り返し回数を従来に比して低減することができるので、非水電解質二次電池１の小型化および電池容量の向上を実現できる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。まず、ラミネートフィルム２０の総厚および樹脂層総厚の数値範囲を検証するための、実施例および比較例について説明する。

実施例１

［正極の作製工程］
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）９２重量％と、ポリフッ化ビニリデン３重量％と、黒鉛５重量％とを均一に混合し、これをＮ−メチルピロリドンに分散させてスラリー状の正極合剤を調製した。この正極合剤を正極集電体となるＡｌ箔の両面に均一に塗布し、１００℃で２４時間減圧乾燥することにより正極合剤層を形成した。

次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより正極シートとし、当該正極シートを５０ｍｍ×３００ｍｍの帯状に切り出して正極１２とし、正極合剤の未塗布部分にＡｌのリード２を溶接した。また、リード２のラミネートフィルム２０に挟まれる部分には、ポリプロピレン片３を両面に接着した。

［負極の作製工程］
人造黒鉛９１重量％と、ポリフッ化ビニリデン９重量％とを均一に混合し、Ｎ−メチルピロリドンに分散させてスラリー状の負極合剤を調製した。次に、この負極合剤を負極集電体となる銅箔の両面に均一に塗布し、１２０℃で２４時間減圧乾燥することにより負極合剤層を形成した。

次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより負極シートとし、当該負極シートを５２ｍｍ×３２０ｍｍの帯状に切り出して負極１１とし、負極合剤の未塗布部分にＮｉのリード２を溶接した。また、リード２のラミネートフィルム２０に挟まれる部分にはポリプロピレン片３を両面に接着した。

［ゲル状電解質の作製工程］
ヘキサフルオロプロピレンが６．９％の割合で共重合されたフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体と、非水電解液と、希釈溶剤とを混合、撹拌、溶解させてゾル状の電解質溶液を得た。非水電解液としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートを６：４の重量比で混合し、０．８ｍｏｌ／ｋｇのＬｉＰＦ₆を溶解して作製したものを用いた。次いで、得られたゾル状の電解質溶液を正極１２および負極１１の両面に均一に塗布した。その後、乾燥させて溶剤を除去して、正極１２および負極１１の両面にゲル電解質１４を形成した。

［巻回工程］
上述のようにして作製された、両面にゲル電解質１４が形成された帯状の正極１２と、両面にゲル電解質１４が形成された帯状の負極１１とを、セパレータ１３を介して長手方向に巻回することにより電池素子１０を得た。セパレータ１３には厚さ１０μｍ、空孔率３３％の多孔質ポリエチレンフィルムを用いた。

［封止工程］
最後に、リード２の一端を外部に引き出すようにして電池素子１０をラミネートフィルム２０の収容部２２に収容し、ラミネートフィルム２０の長手方向の両端部を重ね合わせて、ラミネートフィルム２０の外周縁部を熱融着した。そして、サイド部２９を２回折り返した。ここで、ラミネートフィルム２０としては、無延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）からなる樹脂フィルム２４、接着層２５、アルミ箔２６、接着層２７、ナイロンからなる樹脂フィルム２８を順次積層したものを用いた。また、端子引き出し部２３の熱融着幅ｄを２．５ｍｍ、ラミネートフィルム２０の総厚を９０μｍ、ラミネートフィルム２０の樹脂層総厚を５０μｍとした。以上の工程により、実施例１の非水電解質二次電池１が得られた。

実施例２
端子引き出し部２３の熱融着幅ｄを実施例１に比して１．０ｍｍ狭めて１．５ｍｍとし、熱融着幅ｄを狭めた分、電池素子１０の長さを長くする以外のことは上述の実施例１と同様にして、非水電解質二次電池１を得た。

比較例１
ラミネートフィルム２０の総厚を実施例１に比して２０μｍ厚くして１１０μｍとし、樹脂層総厚を実施例１に比して２０μｍ厚くして７０μｍとし、ラミネートフィルム２０の総厚および樹脂層総厚を厚くした分、電池素子１０の幅を狭め、厚さを薄くする以外のことは上述の実施例１と同様にして、非水電解質二次電池１を得た。

比較例２
端子引き出し部２３の熱融着幅ｄを比較例１に比して１．０ｍｍ狭めて１．５ｍｍとし、熱融着幅ｄを狭めた分、電池素子１０の長さを長くする以外のことは上述の比較例１と同様にして、非水電解質二次電池１を得た。

次に、上述のようにして得られた実施例および比較例の非水電解質二次電池１の初期容量を測定した。初期容量の測定は以下のようにして行った。

まず、電池電圧が４．２Ｖに達するまで０．１Ｃにて定電流充電を行った後、４．２Ｖにて定電圧充電を行い、総充電時間３時間でカットオフして充電を終了した。その後、０．１Ｃ定電流で、放電終了電圧３Ｖに達するまで放電をして、初期容量を測定した。

表１は、実施例および比較例の初期容量の測定結果を示す。

また、上述のようにして得られた実施例および比較例の非水電解質二次電池１の保存特性を検証した。保存特性の検証は以下のようにして行った。

まず、５０％充電（充電条件：１Ｃ定電流３０分）の充電状態にある非水電解質二次電池１を、温度６０℃、湿度９０％、期間１ヶ月の保存条件で保存した。その後、保存前における非水電解質二次電池１に対する、保存後における非水電解質二次電池１の厚さ方向の膨れを評価した。

表２は、実施例および比較例の膨れの評価結果を示す。

表１から以下のことが分かる。
端子引き出し部２３の熱融着幅ｄが等しい実施例１および比較例１または実施例２および比較例２を比較すると、ラミネートフィルム２０の総厚を１１０μｍから９０μｍに狭め、ラミネートフィルム２０の樹脂層総厚を７０μｍから５０μｍに狭めることにより、初期容量を２％向上できることが分かる。

表２から以下のことが分かる。
端子引き出し部２３の熱融着幅ｄが等しい実施例１および比較例１または実施例２および比較例２を比較すると、ラミネートフィルム２０の総厚を１１０μｍから９０μｍに狭め、ラミネートフィルム２０の樹脂層総厚を７０μｍから５０μｍに狭めることにより、膨れを１／２０程度に低減できることが分かる。すなわち、保存特性を向上できることが分かる。

また、比較例では、熱融着幅ｄを２．５ｍｍから１．５ｍｍ以上にした場合には、保存膨れが大きいのに対して、実施例では、融着幅を２．５ｍｍから１．５ｍｍ以上にした場合にも、保存膨れを小さく抑えることができることが分かる。

以上の検討より、熱融着幅ｄが１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の範囲にある非水電解質二次電池１では、ラミネートフィルム２０の総厚を１００μｍ以下、樹脂層の総厚を５５μｍ以下にすることにより、初期容量および保存特性を両立できることが分かる。

次に、非水電解質二次電池１におけるサイド部２９の折り返し回数を検証するための実施例について説明する。

実施例３
サイド部２９の折り返し回数を実施例２に比して減らして１回とし、折り返し回数を減らした分、電池素子１０の幅を広げる以外のことは上述の実施例２と同様にして、非水電解質二次電池１を得た。

表３は、実施例２および実施例３の初期容量を示す。

表３から、サイドの折り返しの回数を１回にすることに初期容量を６％向上できることが分かる。また、保存膨れは同一の値であり、実施例２および実施例３ともに、良好な保存特性を得られることが分かる。

次に、ラミネートフィルム２０のアルミ箔２６の熱伝導率の数値範囲を検証するための実施例および比較例について説明する。

実施例４
アルミ箔２６の熱伝導率を２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）、ラミネートフィルム２０の総厚を９０μｍ、樹脂層の総厚を５０μｍとする以外のことは上述の実施例１と同様にして非水電解質二次電池１を得た。

実施例５
アルミ箔２６の熱伝導率を２００ｋＷ／（ｍ・Ｋ）、ラミネートフィルム２０の総厚を９０μｍ、樹脂層の総厚を５０μｍとする以外のことは上述の実施例１と同様にして非水電解質二次電池１を得た。

実施例６
アルミ箔２６の熱伝導率を２００ｋＷ／（ｍ・Ｋ）、ラミネートフィルム２０の総厚を８０μｍ、樹脂層の総厚を４５μｍとする以外のことは上述の実施例１と同様にして非水電解質二次電池１を得た。

実施例７
アルミ箔２６の熱伝導率を１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）、ラミネートフィルム２０の総厚を９０μｍ、樹脂層の総厚を５０μｍとする以外のことは上述の実施例１と同様にして非水電解質二次電池１を得た。

比較例３
アルミ箔２６の熱伝導率を２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）、ラミネートフィルム２０の総厚を１１０μｍ、樹脂層の総厚を７０μｍとする以外のことは上述の実施例１と同様にして非水電解質二次電池１を得た。

実施例８
アルミ箔２６の熱伝導率を１２０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）、ラミネートフィルム２０の総厚を９０μｍ、樹脂層の総厚を５０μｍとする以外のことは上述の実施例１と同様にして非水電解質二次電池１を得た。

次に、上述のようにして得られた実施例および比較例の非水電解質二次電池１の保存特性を検証した。保存特性の検証は以下のようにして行った。

まず、５０％充電（充電条件：１Ｃ定電流３０分）の充電状態にある非水電解質二次電池１を、温度６０℃、湿度９０％、期間１ヶ月の保存条件で保存した。その後、保存前における非水電解質二次電池１に対する保存後における非水電解質二次電池１の厚さ方向の膨れを評価した。

表４は、実施例および比較例の膨れの評価結果を示す。

表４から以下のことが分かる。
（１）実施例４、実施例５、実施例７および実施例８を比較すると、ラミネートフィルム２０の総厚が９０μｍである場合には、アルミ箔２６の熱伝導率を１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上、より具体的には、１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以下にすることにより、特に膨れを低減できることが分かる。
（２）実施例４および比較例３を比較すると、アルミ箔２６の熱伝導率が２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）の場合であっても、ラミネートフィルム２０の総厚が１００μｍを越えた場合には、ラミネートフィルム２０の膨れが大きくなることが分かる。

以上の点からすると、ラミネートフィルム２０の総厚を１００μｍ以下、アルミ箔２６の熱伝導率を１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以下の数値範囲にすることにより、特に膨れを低減できる、すなわち、より保存特性を改善することができることが分かる。

以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。

例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。

また、上述の一の実施形態では、非水電解質二次電池に対してこの発明を適用した例について説明したが、電池素子をラミネートフィルムに封止する構成を有する電池であればよく、特に上述の非水電解質二次電池に限定されるものではない。

また、上述の一実施形態においては、電解質としてゲル状電解質を備える非水電解質二次電池に対して本発明を適用した例について示したが、電解質として電解質塩を含有させた固体電解質を備える非水電解質二次電池に対しても本発明は適用可能である。また、電解質として非水電解液を備える非水電解質二次電池に対しても本発明は適用可能である。

また、上述の一実施形態では、ラミネートフィルム２０が、熱融着樹脂層２４、接着層２５、金属箔２６、接着層２７、表面保護層２８を積層した構成を有する場合を例として示したが、ラミネートフィルム２０の構成は、この例に限定されるものではない。例えば、熱融着樹脂層２４と金属箔２６との間に設けられた接着層２５を省略して、熱融着樹脂層２４、金属箔２６、接着層２７、表面保護層２８を積層した構成としてもよい。

この発明の一実施形態による非水電解質二次電池の外観の一例を示す斜視図である。ラミネートフィルムに封止される電池素子の一構成を示す斜視図である。ラミネートフィルムの一例を示す略線図である。この発明の一実施形態によるラミネートフィルムの一構成例を示す断面図である。封止工程を説明するための斜視図である。端子取り出し部の一例を示す上面図である。図６のＶII−ＶII線における断面図である。サイド部の折り曲げ角度を説明するための側面図である。従来の非水電解質二次電池の構成を示す断面図である。

符号の説明

１非水電解質二次電池
２リード
３熱融着シール材
１０電池素子
１１負極
１２正極
１３セパレータ
１４ゲル電解質
２０ラミネートフィルム
２１折り返し部
２２収容部
２３端子取り出し部
２４熱融着樹脂層
２５接着層
２６金属箔
２７接着層
２８表面保護層

Claims

一端からリードが引き出された電池素子と、
第１の樹脂層、金属層、第２の樹脂層がこの順序で積層されているフィルム状外装材と
を備え、
上記リードの一端を外部に引き出すようにして上記電池素子を上記フィルム状外装材で覆い、上記リードの一端を外部に引き出した部分を、上記フィルム状外装材の端部を避けるようにして熱融着してなる電池において、
上記フィルム状外装材の熱融着の幅が、１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下であり、
上記フィルム状外装材の総厚が、９０μｍ以下であり、
上記第１および第２の樹脂層の総厚が、５０μｍ以下であることを特徴とする電池。
上記電池素子を封入したフィルム状外装材は、ほぼ矩形状を有し、
上記リードが引き出された辺の両側の辺を、上記電池素子の厚みより小さい幅で融着し、上記フィルム状外装材に封止された電池素子の両側に側壁が形成されるように、上記両側の辺を融着面に対し８０度以上１００度以下の範囲で１回折りすることを特徴とする請求項１記載の電池。
上記金属層が、１５０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以上２３０ｋＷ／（ｍ・Ｋ）以下の熱導電率を有する金属からなること特徴とする請求項１記載の電池。
上記金属が、アルミニウム合金であることを特徴とする請求項３記載の電池。
上記フィルム状外装材の総厚が、８０μｍ以上９０μｍ以下であり、
上記第１および第２の樹脂層の総厚が、４５μｍ以上５０μｍ以下である請求項１記載の電池。
一端からリードが引き出された電池素子と、
第１の樹脂層、金属層、第２の樹脂層がこの順序で積層されているフィルム状外装材と
を備え、
上記フィルム状外装材の総厚が９０μｍ以下であり、上記第１および第２の樹脂層の総厚が５０μｍ以下である電池の封止方法において、
一端からリードが引き出された上記電池素子を、上記リードの一端を外部に引き出すようにして上記フィルム状外装材で覆い、上記リードの一端を外部に引き出した部分を、上記フィルム状外装材の端部を避けるようにして１．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下の幅で熱融着することを特徴とする電池の封止方法。
上記フィルム状外装材の総厚が、８０μｍ以上９０μｍ以下であり、
上記第１および第２の樹脂層の総厚が、４５μｍ以上５０μｍ以下である請求項６記載の電池の封止方法。