JP4910229B2

JP4910229B2 - フィルムパッケージ電池

Info

Publication number: JP4910229B2
Application number: JP2000278751A
Authority: JP
Inventors: 智彦野田
Original assignee: GS Yuasa International Ltd
Current assignee: GS Yuasa International Ltd
Priority date: 2000-09-13
Filing date: 2000-09-13
Publication date: 2012-04-04
Anticipated expiration: 2020-09-13
Also published as: JP2002093384A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外装体にフィルムを用いたフィルムパッケージ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子技術の大きな進歩により、一般ユーザー向けの携帯機器の小型軽量化が進んでいる。そして、電池に対しても小型軽量化の要求が高まっている。
【０００３】
従来の密閉形電池用パッケージは金属製のものが多用されていたため、気密封止の信頼性を長期間得られるものの、軽量化が難しいとともに、機械的な絞り加工により電池本体を気密封止するため薄型化も難しいという問題があった。また、金属製の密閉形電池用パッケージは、高価な絞り金型を必要とし、複雑な絞り加工工程を用いるため、製造コストが高いという問題があった。
【０００４】
このため、近年では、例えばアルミニウム等の金属箔芯材の片面あるいは両面に融着性合成樹脂層を配して樹脂フィルムを製造し、この樹脂フィルムにより形成した樹脂フィルム製の密閉形電池用パッケージが提案されている。
【０００５】
樹脂フィルム製の密閉形電池用パッケージは、例えば電池本体を厚み方向に挟むように略長方形の樹脂フィルムを一対配置した後、各樹脂フィルムの周部を互いに融着することにより電池本体を気密封止する。
【０００６】
なお、樹脂フィルム製の密閉形電池用パッケージは、電池本体を厚み方向に挟むように樹脂フィルムを２つ折りにした後、樹脂フィルムの周部を融着することにより電池本体を気密封止する構造や、あらかじめ筒状に形成した樹脂フィルム内に電池本体を収容した後、樹脂フィルムの開口部を融着することにより電池本体を気密封止する構造等も採用できる。このようなフィルムパッケージ電池は、特にエネルギー密度の高い非水系二次電池において採用されている。
【０００７】
非水系二次電池は、高率放電特性に優れた高エネルギー密度の電池であるため、内部短絡等が生じた際に放出されるエネルギーも大きい。従って、アブユースを想定した安全対策は極めて重要である。電池の安全性を示す基準のひとつとして、Underwriters Laboratories Inc. (UL)が示した規格（以下「UL規格」という）がある。前記UL規格"UL1642"にはリチウム電池に関する安全基準が示されており、例えば圧壊試験、衝撃試験、釘刺し試験等によって破裂・発火を起こしてはならないとされている。また、それらの試験条件についても詳細に規定されている。しかしながら、リチウム電池を構成する材料の選択や構造を誤ると、これらの試験によって破裂・発火を起こすことがある。
【０００８】
従来の、外装体に金属製外装体を用いた、例えば円筒型のリチウムイオン電池を前記釘刺し試験に供すると、内部短絡を引き起こす。即ち、従来のリチウムイオン電池を釘刺し試験に供した場合には、前記発電要素に釘が貫入されると、まず、外装体に最も近い部分に配置された正極と負極とが直接、または、電子伝導性を有する前記釘を介して、電気的に導通され、内部短絡に至る。さらに貫入が進むと、短絡箇所の数は貫入開始部から順次発電要素内部に向かって増え、異物が発電要素を完全に貫通すると、貫通の断面方向に積層されて隣り合った正極シートと負極シートがすべて内部短絡するに至る。
【０００９】
このような内部短絡を生じると、これらの短絡部に大きな電流が流れて発熱する。さらに電池自身も大きな電流が流れ、自己発熱することになる。これらの発熱によって、特に短絡部分の温度が急上昇し、温度が正極活物質の分解温度に達すると、正極活物質が電解液や集電体と反応して激しく発熱する、この発熱反応によりさらに近傍の活物質の反応が進むことで、連鎖的に反応が進み、電池の発火、破裂に至ることがある。
【００１０】
即ち、前記UL規格"UL1642"は、このような内部短絡が生じても破裂・発火に至らない電池を求めている。
【００１１】
一方、電池の外装体を従来の金属缶電槽に代え、フィルムパッケージを用いた場合には、前記UL規格"UL1642"が示すようなアブユースは極めて現実的なものとなる。即ち、外装体にフィルムパッケージを用いた場合、従来の金属缶を用いた電池と比べて外傷を受けやすく、発電要素への異物が貫入する機会が増える。外装体であるフィルムパッケージは、物理的保護機能をほとんど有さないからである。
【００１２】
例えば、従来の金属缶電池を通常人間が足で踏みつけた程度では該電池の外装体はほとんど変形に至らない。ましてや、発電要素は何らの力も受けることがない。しかしながら、柔らかいフィルムパッケージを外装体に用いた電池では、同様に踏みつけられた力はその全てを発電要素が受けることになる。
【００１３】
また、従来の金属缶電池では、釘や鋭利な刃物等の異物が接触した程度では、金属缶の外装体が損傷されることがなかった。しかしながら、フィルムパッケージ電池では前記異物が接触すると、フィルム外装体が容易に損傷を受け、内部の発電要素にまで異物が貫入し、内部短絡を引き起こす虞れがある。
【００１４】
このようなフィルムパッケージ電池においても、前記アブユースを受けても破裂・発火がなく、好ましくは発熱が小さく、さらに好ましくは内部短絡を生じない電池が求められていた。
【００１５】
図１に、フィルムパッケージ電池を例示する。フィルムパッケージ電池１０は、集電体に正極活物質を含む合剤が担持されたシート状の正極と、集電体に負極活物質を含む合剤が担持されたシート状の負極とが、セパレータを介して積層された発電要素１が、外装体である金属樹脂複合フィルム５に封入され、正極シートに接続された正極端子２および負極シートに接続された負極端子３はフィルムパッケージのシール部６を横断して外部に取り出されており、外部に取り出された正極端子開放端２Aと負極端子開放端３Aより電気を取り出す構造になっている。
【００１６】
また、前記金属樹脂複合フィルム５は、例えば芯材であるアルミニウム製の金属箔層の両面に、前記金属箔層の表面に沿う外層樹脂と、金属箔層の裏面に沿う内層樹脂とがラミネートされた材料である。前記金属箔層は、例えば厚さ３０〜１００μｍのアルミニウム箔であり、前記外層樹脂は、例えば厚さ１０〜２０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）であり、前記内層樹脂は、例えば厚さ２０〜１００μｍのポリプロピレン（ＰＰ）等の融着性樹脂層である。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであって、外装体にフィルムを用いたフィルムパッケージ電池の安全性を向上させることにある。具体的には、釘刺し等の異物の接触や貫入を受けても内部短絡発生の虞を低減させた電池を提供することを目的とする。
【００１８】
【問題を解決するための手段】
発明者らは、外装体に金属樹脂複合フィルムを用いた扁平形状のリチウムイオン電池を種々の条件を変えながら多数試作し、前記UL規格に定めるアブユース試験を実施した結果、全ての試験項目において破裂・発火に至らないことを確認した。さらに、いくつか前記アブユース試験中及び前後の温度・電池電圧・圧力等のデータを採取した結果、例えば釘刺し試験によって釘が完全に発電要素を貫通し、電池の中央部に穴が開いた状態に至っても、極めて信じ難いことに、前記釘刺し試験の開始から終了に至るまで、電池電圧が全く変化を示さない電池があることを見いだした。そのような電池についてさらに詳細に検討した結果、外装体である金属樹脂複合フィルムの材質を特定のものとすることにより、驚くべきことに、たとえ異物が貫通しても短絡を起こさない電池が提供できる可能性があることを見いだし、本発明に至った。
【００１９】
即ち、本発明のフィルムパッケージ電池は、請求項１に記載したように、外装体が、セパレータを介して正極及び負極が積層された積層体からなる扁平形状を有する発電要素を内包してなる電池であって、前記外装体に、金属箔層の両面に外層樹脂と内層樹脂とがラミネートされた金属樹脂複合フィルムを用いたフィルムパッケージ電池において、前記金属箔層が厚さ５０μｍ以下であり、且つ、前記金属樹脂複合フィルムのエリクセン値が６ｍｍ以上である（但し、前記金属樹脂複合フィルムが、Ｆｅ０．３〜１．７重量％、Ｓｉ０．０１〜０．２重量％及びＡｌ残部よりなるアルミニウム合金箔を構成要素として含むものを除く）ことを特徴としている。
【００２０】
ここで、扁平形状とは、例えば図２に示すように、高さ寸法が底面の最大寸法よりも小さい略柱状体であり、前記柱状体における高さを前記扁平形状の厚さとする。ここで、前記柱状体の底面形状は限定されるものではなく、円形、楕円形、長方形、多角形あるいはそれらの形状を組合せた形状等を用いることができる。また、前記最大面積を有する面とは、前記柱状形状において底面及び／または上面に相当する。また、前記最大面積を有する面が積層面の少なくとも一部と平行する構造とは、図６（ａ）または（ｂ）に例示されるような構造をいい、図６（ｃ）及び（ｄ）に例示される構造は含まれない。エリクセン試験方法は日本工業規格（ＪＩＳ）Ｚ２２４７に、エリクセン試験機は日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ７７２９にそれぞれ規定されている。エリクセン試験は、ダイスとしわ押さえとの間に挿入された試験片にポンチを押し込み、試験片の少なくとも一カ所に、裏面に達する割れができたときまでに、ポンチ先端がしわ押さえの試験片に接する面から移動した距離を測定するものである。即ち、エリクセン値は、材料の絞り加工性に関連する物性値であり、侵入異物に対する材料の追随性に関連する。
【００２１】
このような構成によれば、前記外装体はエリクセン値が６ｍｍ以上の物性を有する金属樹脂複合体であり、絞り加工性が良好なフィルムパッケージ材料である。従来は、図３（ｂ）のように積層体の各層が釘等の導電性の異物に接触し、短絡を引き起こしていたが、このような材料を用いることにより、前記異物の貫入に伴う前記フィルムパッケージの伸び率が増加し、貫入される前記異物先端形状に前記フィルムパッケージが追随できる距離が伸びる。従って、貫入された前記異物の周囲の少なくとも一部が前記フィルムパッケージによって覆われる形となり、前記異物が導電性を有する場合でも前記異物を介した内部短絡が防止される。更に異物の貫入が進み、扁平形状の発電要素を完全に貫通した場合においても、図３（ａ）に示すように、外装フィルム及び発電要素の積層構造の積層順序を乱すことなく変形するため、前記異物によって生じた電極開口部断面が前記異物に接触することがなく、正極と負極との直接接触による内部短絡をも防止できる。
【００２２】
さらに、前記金属樹脂複合体が前記扁平形状の最大面積を有する面の少なくとも一部を覆い、該面が、前記積層体の積層面の少なくとも一部と平行するように配置されているので、前記異物貫入による前記積層体の変形は、前記異物貫入による前記金属樹脂複合体変形方向と平行して生じるため、前記正極シートと前記負極シートとの直接接触をさらに効果的に回避することができる。
【００２３】
さらに、前記フィルムパッケージ電池が、扁平形状を有しているので、円筒形状の電池に比べ、電池厚さが確実に低減できる。即ち、図４に示すように円筒形電池の直径をＲとしたとき、前記円筒形電池と同一体積を有し、長さが同一であり、断面形状を寸法比１：ｐの長方形としたときの電池厚さｔはｔ＝０．５π^1/2・ｐ^-1/2・Ｒで表されるので、前記ｐと前記ｔの関係をグラフ化した図５から明らかなように、電池厚さが確実に低減できる。従って、異物貫入距離は電池厚さ以上には大とならないから、前記フィルムパッケージが前記異物先端形状に追随して短絡を防止する効果が求められる距離が小さくて済むので、前記効果が有効に発揮できる。ここで、前記扁平形状の底面に対して水平方向から異物が貫入することは、故意の操作を除いてほとんどあり得ないと考えられるからである。
【００２４】
ここで、前記発電要素は、帯状の前記積層体を扁平捲回したものであって、前記発電要素の捲回軸が前記扁平形状の最大面積を有する面と平行しているものとすることが好ましい。
【００２５】
このような構成によれば、前記積層体が捲回されて作成されているので、多数の電極シートをスタッキングする方法に比べ、作業工程が飛躍的に簡略化できるので、低価格の電池を提供することができる。また、扁平に捲回されているので円筒形状の電池に比べ、電池厚さが確実に低減できるため、前記フィルムパッケージが前記異物先端形状に追随する効果が有効に発揮できる。また、前記発電要素の捲回軸が前記扁平形状の最大面積を有する面と平行しているので、前記異物貫入による前記積層体の変形は、前記異物貫入による前記金属樹脂複合体変形方向と常に平行して生じるため、前記正極シートと前記負極シートとの直接接触をさらに効果的に回避することができる。
【００２６】
また、本発明は、外装体が、セパレータを介して正極及び負極が積層された積層体からなる扁平形状を有する発電要素を内包してなる電池であって、前記外装体に、金属箔層の両面に外層樹脂と内層樹脂とがラミネートされた金属樹脂複合フィルムを用いたフィルムパッケージ電池において、前記金属箔層が厚さ５０μｍ以下であり、前記外層樹脂が、ポリエチレンテレフタレート又はアミド結合を有する樹脂であり、かつ、前記内層樹脂がポリエチレン、ポリプロピレン又はアミド結合を有する樹脂であり、且つ、前記金属樹脂複合フィルムのエリクセン値が６ｍｍ以上であることを特徴とするフィルムパッケージ電池である。
【００２７】
金属樹脂複合体のエリクセン値は、用いられる材料の種類、厚さ、貼り合わせ方法等によって左右される。例えば、金属箔層を厚くすると、エリクセン値が向上する。一方、前記外層樹脂または内層樹脂として、ナイロンに代表されるアミド結合を有する樹脂を用いると、一般に多用されているポリエチレンテレフタレート樹脂を用いた場合に比べ、エリクセン値が向上するので、金属箔層の厚さを増加させることなく、金属樹脂複合体の絞り変形による前記短絡防止効果を有効に発現させることができる。
【００２８】
また、本発明のフィルムパッケージ電池は、前記電池の電極反応が、アルカリ金属イオンの授受によって進行する電池に適用できる。
【００２９】
このような構成によれば、例えば、体積エネルギー密度並びに重量エネルギー密度の極めて高いリチウム電池に対して本発明が適用できるので、高い安全性を兼ね備えた高エネルギー密度の電池を提供することができる。負極材料に金属リチウムやリチウム合金を用いると、極めて高いエネルギー密度を有する電池が提供できる点で好ましい。
【００３０】
また、本発明のフィルムパッケージ電池は、前記セパレータは、イオン伝導性固体電解質、ゲル電解質または常温溶融塩電解質のいずれかにより構成してもよい。
【００３１】
このような構成によれば、例えば釘刺し等のアブユースを受けて外装体が破壊した場合においても、電解液が漏れ出ることがないので、漏れ出た電解液に引火するといった二次災害を確実に防止できる。さらに、上記金属リチウムやリチウム合金を用いた負極と組み合わせると、前記負極表面が電解質に覆われる結果、デンドライトの発生を抑制し、安全性が確保される。さらには、電池が空気中で解体されたり、前記解体された電池が水中に投じられた場合でも、前記リチウムの反応性が劇的に抑制される結果、水に対してもほとんど反応することがなく、極めて高い安全性が確保されたエネルギー密度の高い電池を提供することができる。
【００３２】
また、本発明のフィルムパッケージ電池は、前記発電要素の厚さが６ｍｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
金属樹脂複合フィルムの変形変形には限度があるため、電池厚さが厚く、前記限度を超える深い異物貫入があった場合、前記短絡防止効果が及ばない虞れがある。
【００３４】
このような構成によれば、前記発電要素の厚さが６ｍｍ以下に設定されているので、前記短絡を生じる虞れが低減できる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態をリチウム電池を例に挙げて説明するが、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
【００３６】
本実施例に係るフィルムパッケージ電池は、正極活物質を主要構成成分とする正極と、負極活物質を主要構成成分とする負極と、電解質塩が非水溶剤に含有された非水電解液とから構成され、一般的には、正極と負極との間に、非水電解質電池用セパレータが設けられている。
【００３７】
電解質塩としては、例えば、ＬｉＣｌＯ₄，ＬｉＢＦ₄，ＬｉＡｓＦ₆，ＬｉＰＦ₆，ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃，ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂，ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂，ＬｉＳＣＮ，ＬｉＢｒ，ＬｉＩ，Ｌｉ₂ＳＯ₄，Ｌｉ₂Ｂ₁₀Ｃｌ₁₀，ＮａＣｌＯ₄，ＮａＩ，ＮａＳＣＮ，ＮａＢｒ，ＫＣｌＯ₄，ＫＳＣＮ等のリチウム（Ｌｉ）、ナトリウム（Ｎａ）またはカリウム（Ｋ）の１種を含む無機イオン塩、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂，ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂，（ＣＨ₃）₄ＮＢＦ₄，（ＣＨ₃）₄ＮＢｒ，（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＣｌＯ₄，（Ｃ₂Ｈ₅）₄ＮＩ，（Ｃ₃Ｈ₇）₄ＮＢｒ，（ｎ−Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＣｌＯ₄，（ｎ−Ｃ₄Ｈ₉）₄ＮＩ，（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｎ−ｍａｌｅａｔｅ，（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｎ−ｂｅｎｚｏａｔｅ，（Ｃ₂Ｈ₅）₄Ｎ−ｐｈｔａｌａｔｅ等の四級アンモニウム塩、ステアリルスルホン酸リチウム、オクチルスルホン酸リチウム、ドデシルベンゼンスルホン酸リチウム等の有機イオン塩等が挙げられ、これらのイオン性化合物を単独、あるいは２種類以上混合して用いることが可能である。
【００３８】
特に、ＬｉＢＦ₄は、前記例示した他のフッ素系リチウム塩と比較して、電解液中に存在する水分との反応性が低いので、電極や外装材の腐食を引き起こすフッ酸発生の程度が少なく、軽量化を目的に、外装材として金属樹脂複合フィルム等の薄い材料を採用した場合であっても、高い耐久性を有する非水電解質電池が得られるので、電解質塩として好ましい。
【００３９】
さらに、ＬｉＢＦ₄と、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂等のパーフルオロアルキル基を有するリチウム塩とを混合して用いることにより、電解液の粘度をさらに下げることができるので、低温特性をさらに高めることができる点でより好ましい。
【００４０】
非水電解液における電解質塩の濃度としては、高い電池特性を有する非水電解質電池を確実に得るために、０．１ｍｏｌ／ｌ〜５ｍｏｌ／ｌが好ましく、さらに好ましくは、１ｍｏｌ／ｌ〜２．５ｍｏｌ／ｌである。
【００４１】
正極の主要構成成分である正極活物質としては、リチウム含有遷移金属酸化物、リチウム含有リン酸塩、リチウム含有硫酸塩などを単独あるいは混合して用いることが望ましい。リチウム含有遷移金属酸化物としては、一般式Ｌｉ_yＣｏ_1-xＭ_xＯ₂、Ｌｉ_yＭｎ_2-xＭ_XＯ₄（Ｍは、ＩからVIII族の金属（例えは、Ｌｉ，Ｃａ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏの１種類以上の元素）であり、異種元素置換量を示すｘ値については置換できる最大量まで有効であるが、好ましくは放電容量の点から０≦ｘ≦１である。また、リチウム量を示すｙ値についてはリチウムを可逆的に利用しうる最大量が有効であり、好ましくは放電容量の点から０≦ｙ≦２である。）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
また、前記リチウム含有化合物に他の正極活物質を混合して用いてもよく、他の正極活物質としては、ＣｕＯ，Ｃｕ₂Ｏ，Ａｇ₂Ｏ，ＣｕＳ，ＣｕＳＯ₄等のＩ族金属化合物、ＴｉＳ₂，ＳｉＯ₂，ＳｎＯ等のIV族金属化合物、Ｖ₂Ｏ₅，Ｖ₆Ｏ₁₂，ＶＯ_x，Ｎｂ₂Ｏ₅，Ｂｉ₂Ｏ₃，Ｓｂ₂Ｏ₃等のＶ族金属化合物、ＣｒＯ₃，Ｃｒ₂Ｏ₃，ＭｏＯ₃，ＭｏＳ₂，ＷＯ₃，ＳｅＯ₂等のVI族金属化合物、ＭｎＯ₂，Ｍｎ₂Ｏ₃等のVII族金属化合物、Ｆｅ₂Ｏ₃，ＦｅＯ，Ｆｅ₃Ｏ₄，Ｎｉ₂Ｏ₃，ＮｉＯ，ＣｏＯ₃，ＣｏＯ等のVIII族金属化合物、または、一般式Ｌｉ_xＭＸ₂，Ｌｉ_xＭＮ_yＸ₂（Ｍ、ＮはＩからVIII族の金属、Ｘは酸素、硫黄などのカルコゲン化合物を示す。）等で表される、例えばリチウム−コバルト系複合酸化物やリチウム−マンガン系複合酸化物等の金属化合物、さらに、ジスルフィド，ポリピロール，ポリアニリン，ポリパラフェニレン，ポリアセチレン，ポリアセン系材料等の導電性高分子化合物、擬グラファイト構造炭素質材料等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４３】
負極の主要構成成分である負極活物質としては、炭素質材料、スズ酸化物，珪素酸化物等の金属酸化物、さらにこれらの物質に負極特性を向上させる目的でリンやホウ素を添加し改質を行った材料等が挙げられる。炭素質材料の中でもグラファイトは、金属リチウムに極めて近い作動電位を有するので電解質塩としてリチウム塩を採用した場合に自己放電を少なくでき、かつ充放電における不可逆容量を少なくできるので、負極活物質として好ましい。さらに本発明においては、γ−ブチロラクトンとエチレンサルファイトとを含有する非水電解液が使用されるので、充電時にグラファイトを主成分とする負極上でγ−ブチロラクトンが分解するなどしてグラファイトが改質されることが起こりにくく、グラファイトの上記有利な特性を確実に発現させることができる。
【００４４】
以下に、好適に用いることのできるグラファイトのＸ線回折等による分析結果を示す；
格子面間隔（ｄ００２）０．３３３から０．３５０ナノメートル
ａ軸方向の結晶子の大きさＬａ２０ナノメートル
ｃ軸方向の結晶子の大きさＬｃ２０ナノメートル
真密度２．００から２．２５ｇ／cm³
また、グラファイトに、スズ酸化物，ケイ素酸化物等の金属酸化物、リン、ホウ素、アモルファスカーボン等を添加して改質を行うことも可能である。特に、グラファイトの表面を上記の方法によって改質することで、電解液の分解を抑制し電池特性を高めることが可能であり望ましい。さらに、グラファイトに対して、リチウム金属、リチウム−アルミニウム，リチウム−鉛，リチウム−スズ，リチウム−アルミニウム−スズ，リチウム−ガリウム，およびウッド合金等のリチウム金属含有合金等を併用することや、あらかじめ電気化学的に還元することによってリチウムが挿入されたグラファイト等も負極活物質として使用可能である。
【００４５】
また、正極活物質の粉体及び負極活物質の粉体の少なくとも表面層部分を電子伝導性やイオン伝導性の良いもの、あるいは疎水基を有する化合物で修飾することも可能である。例えば、金，銀，カーボン，ニッケル，銅等の電子伝導性のよい物質や、炭酸リチウム，ホウ素ガラス，固体電解質等のイオン伝導性のよい物質、あるいはシリコーンオイル等の疎水基を有する物質をメッキ，焼結，メカノフュージョン，蒸着，焼き付け等の技術を応用して被覆することが挙げられる。
【００４６】
正極活物質の粉体及び負極活物質の粉体は、平均粒子サイズ１００μｍ以下であることが望ましい。特に、正極活物質の粉体は、非水電解質電池の高出力特性を向上する目的で１０μｍ以下であることが望ましい。粉体を所定の形状で得るためには粉砕機や分級機が用いられる。例えば乳鉢、ボールミル、サンドミル、振動ボールミル、遊星ボールミル、ジェットミル、カウンタージェトミル、旋回気流型ジェットミルや篩等が用いられる。粉砕時には水、あるいはヘキサン等の有機溶剤を共存させた湿式粉砕を用いることもできる。分級方法としては、特に限定はなく、篩や風力分級機などが、乾式、湿式ともに必要に応じて用いられる。
【００４７】
以上、正極活物質および負極活物質について詳述したが、正極および負極には、主要構成成分である前記活物質の他に、導電剤、結着剤およびフィラーが、他の構成成分として含有されてもよい。
【００４８】
導電剤としては、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば限定されないが、通常、天然黒鉛（鱗状黒鉛，鱗片状黒鉛，土状黒鉛等）、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウイスカー、炭素繊維、金属（銅，ニッケル，アルミニウム，銀，金等）粉、金属繊維、導電性セラミックス材料等の導電性材料を１種またはそれらの混合物として含ませることができる。
【００４９】
これらの中で、導電剤としては、導電性及び塗工性の観点よりアセチレンブラックが望ましい。導電剤の添加量は、正極または負極の総重量に対して１重量％〜５０重量％が好ましく、特に２重量％〜３０重量％が好ましい。これらの混合方法は、物理的な混合であり、その理想とするところは均一混合である。そのため、Ｖ型混合機、Ｓ型混合機、擂かい機、ボールミル、遊星ボールミルといったような粉体混合機を乾式、あるいは湿式で混合することが可能である。
【００５０】
結着剤としては、通常、ポリテトラフルオロエチレン，ポリフッ化ビニリデン，ポリエチレン，ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレンジエンターポリマー（ＥＰＤＭ），スルホン化ＥＰＤＭ，スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマー、カルボキシメチルセルロース等の多糖類等を１種または２種以上の混合物として用いることができる。また、多糖類の様にリチウムと反応する官能基を有する結着剤は、例えばメチル化するなどしてその官能基を失活させておくことが望ましい。結着剤の添加量は、正極または負極の総重量に対して１〜５０重量％が好ましく、特に２〜３０重量％が好ましい。
【００５１】
フィラーとしては、電池性能に悪影響を及ぼさない材料であれば何でも良い。通常、ポリプロピレン，ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、アエロジル、ゼオライト、ガラス、炭素等が用いられる。フィラーの添加量は、正極または負極の総重量に対して添加量は３０重量％以下が好ましい。
【００５２】
正極および負極は、前記活物質、導電剤および結着剤をＮ−メチルピロリドン，トルエン等の有機溶媒に混合させた後、得られた混合液を下記に詳述する集電体の上に塗布し、乾燥することによって、好適に作製される。前記塗布方法については、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ドクターブレード方式、スピンコーティング、バーコーダー等の手段を用いて任意の厚みおよび任意の形状に塗布することが望ましいが、これらに限定されるものではない。
【００５３】
集電体としては、構成された電池において悪影響を及ぼさない電子伝導体であれば何でもよい。例えば、正極用集電体としては、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス等の他に、接着性、導電性および耐酸化性向上の目的で、アルミニウムや銅等の表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀等で処理した物を用いることができる。負極用集電体としては、銅、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、焼成炭素、導電性高分子、導電性ガラス、Ａｌ−Ｃｄ合金等の他に、接着性、導電性、耐酸化性向上の目的で、銅等の表面をカーボン、ニッケル、チタンや銀等で処理した物を用いることができる。これらの材料については表面を酸化処理することも可能である。
【００５４】
集電体の形状については、フォイル状の他、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされた物、ラス体、多孔質体、発砲体、繊維群の形成体等が用いられる。厚みの限定は特にないが、１〜５００μｍのものが用いられる。これらの集電体の中で、正極としては、耐酸化性に優れているアルミニウム箔が、負極としては、還元場において安定であり、且つ電導性に優れ、安価な銅箔、ニッケル箔、鉄箔、およびそれらの一部を含む合金箔を使用することが好ましい。さらに、粗面表面粗さが０．２μｍＲａ以上の箔であることが好ましく、これにより正極活物質または負極活物質と集電体との密着性は優れたものとなる。よって、このような粗面を有することから、電解箔を使用するのが好ましい。特に、ハナ付き処理を施した電解箔は最も好ましい。
【００５５】
非水電解質電池用セパレータとしては、優れたレート特性を示す多孔膜や不織布等を、単独あるいは併用することが好ましい。非水電解質電池用セパレータを構成する材料としては、例えばポリエチレン，ポリプロピレン等に代表されるポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート，ポリブチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−パーフルオロビニルエーテル共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−フルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロアセトン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン共重合体、フッ化ビニリデン−プロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体等を挙げることができる。
【００５６】
非水電解質電池用セパレータの空孔率は強度の観点から９８体積％以下が好ましい。また、充放電特性の観点から空孔率は２０体積％以上が好ましい。
【００５７】
また、非水電解質電池用セパレータは、例えばアクリロニトリル、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、メチルメタアクリレート、ビニルアセテート、ビニルピロリドン、ポリフッ化ビニリデン等のポリマーと電解液とで構成されるポリマーゲルを用いてもよい。
【００５８】
さらに、非水電解質電池用セパレータは、上述したような多孔膜や不織布等とポリマーゲルを併用して用いると、電解液の保液性が向上すため望ましい。即ち、ポリエチレン微孔膜の表面及び微孔壁面に厚さ数μｍ以下の親溶媒性ポリマーを被覆したフィルムを形成し、該フィルムの微孔内に電解液を保持させることで、前記親溶媒性ポリマーがゲル化する。
【００５９】
該親溶媒性ポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンの他、エチレンオキシド基やエステル基等を有するアクリレートモノマー、エポキシモノマー、イソシアネート基を有するモノマー等が架橋したポリマー等が挙げられる。架橋にあたっては、紫外線（ＵＶ）や電子線（ＥＢ）等の活性光線等を用いることができる。
【００６０】
該親溶媒性ポリマーには、強度や物性制御の目的で、架橋体の形成を妨害しない範囲の物性調整剤を配合して使用することができる。該物性調整剤の例としては、無機フィラー類｛酸化ケイ素、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化鉄などの金属酸化物、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムなどの金属炭酸塩｝、ポリマー類｛ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリメチルメタクリレート等｝等が挙げられる。該物性調整剤の添加量は、架橋性モノマーに対して通常５０重量％以下、好ましくは２０重量％以下である。
【００６１】
前記アクリレートモノマーについて例示すると、二官能以上の不飽和モノマーが好適に挙げられ、より具体例には、２官能（メタ）アクリレート｛エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、プロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、アジピン酸・ジネオペンチルグリコールエステルジ（メタ）アクリレート、重合度２以上のポリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、重合度２以上のポリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ポリオキシエチレン／ポリオキシプロピレン共重合体のジ（メタ）アクリレート、ブタンジオールジ（メタ）アクリレート、ヘキサメチレングリコールジ（メタ）アクリレート等｝、３官能（メタ）アクリレート｛トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、グリセリントリ（メタ）アクリレート、グリセリンのエチレンオキシド付加物のトリ（メタ）アクリレート、グリセリンのプロピレンオキシド付加物のトリ（メタ）アクリレート、グリセリンのエチレンオキシド、プロピレンオキシド付加物のトリ（メタ）アクリレート等｝、４官能以上の多官能（メタ）アクリレート｛ペンタエリスリトールテトラ（メタ）アクリレート、ジグリセリンヘキサ（メタ）アクリレート等｝が挙げられる。これらのモノマーを単独もしくは、併用して用いることができる。
【００６２】
前記アクリレートモノマーには、物性調整等の目的で１官能モノマーを添加することもできる。該一官能モノマーの例としては、不飽和カルボン酸｛アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、けい皮酸、ビニル安息香酸、マレイン酸、フマール酸、イタコン酸、シトラコン酸、メサコン酸、メチレンマロン酸、アコニット酸等｝、不飽和スルホン酸｛スチレンスルホン酸、アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸等｝またはそれらの塩（Ｌｉ塩、Ｎａ塩、Ｋ塩、アンモニウム塩、テトラアルキルアンモニウム塩等）、またこれらの不飽和カルボン酸をＣ１〜Ｃ１８の脂肪族または脂環式アルコール、アルキレン（Ｃ２〜Ｃ４）グリコール、ポリアルキレン（Ｃ２〜Ｃ４）グリコール等で部分的にエステル化したもの（メチルマレート、モノヒドロキシエチルマレート、など）、およびアンモニア、１級または２級アミンで部分的にアミド化したもの（マレイン酸モノアミド、Ｎ−メチルマレイン酸モノアミド、Ｎ，Ｎ−ジエチルマレイン酸モノアミドなど）、（メタ）アクリル酸エステル［Ｃ１〜Ｃ１８の脂肪族（メチル、エチル、プロピル、ブチル、２−エチルヘキシル、ステアリル等）アルコールと（メタ）アクリル酸とのエステル、またはアルキレン（Ｃ２〜Ｃ４）グリコール（エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール等）およびポリアルキレン（Ｃ２〜Ｃ４）グリコール（ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール）と（メタ）アクリル酸とのエステル］；（メタ）アクリルアミドまたはＮ−置換（メタ）アクリルアミド［（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチル（メタ）アクリルアミド、Ｎ−メチロール（メタ）アクリルアミド等］；ビニルエステルまたはアリルエステル［酢酸ビニル、酢酸アリル等］；ビニルエーテルまたはアリルエーテル［ブチルビニルエーテル、ドデシルアリルエーテル等］；不飽和ニトリル化合物［（メタ）アクリロニトリル、クロトンニトリル等］；不飽和アルコール［（メタ）アリルアルコール等］；不飽和アミン［（メタ）アリルアミン、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリルレート、ジエチルアミノエチル（メタ）アクリレート等］；複素環含有モノマー［Ｎ−ビニルピロリドン、ビニルピリジン等］；オレフィン系脂肪族炭化水素［エチレン、プロピレン、ブチレン、イソブチレン、ペンテン、（Ｃ６〜Ｃ５０）α−オレフィン等］；オレフィン系脂環式炭化水素［シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロヘプテン、ノルボルネン等］；オレフィン系芳香族炭化水素［スチレン、α−メチルスチレン、スチルベン等］；不飽和イミド［マレイミド等］；ハロゲン含有モノマー［塩化ビニル、塩化ビニリデン、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン等］等が挙げられる。
【００６３】
前記エポキシモノマーについて例示すると、グリシジルエーテル類｛ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、ビスフェノールＦジグリシジルエーテル、臭素化ビスフェノールＡジグリシジルエーテル、フェノールノボラックグリシジルエーテル、クレゾールノボラックグリシジルエーテル等｝、グリシジルエステル類｛ヘキサヒドロフタル酸グリシジルエステル、ダイマー酸グリシジルエステル等｝、グリシジルアミン類｛トリグリシジルイソシアヌレート、テトラグリシジルジアミノフェニルメタン等｝、線状脂肪族エポキサイド類｛エポキシ化ポリブタジエン、エポキシ化大豆油等｝、脂環族エポキサイド類｛３，４エポキシ−６メチルシクロヘキシルメチルカルボキシレート、３，４エポキシシクロヘキシルメチルカルボキシレート等｝等が挙げられる。これらのエポキシ樹脂は、単独もしくは硬化剤を添加して硬化させて使用することができる。
【００６４】
該硬化剤の例としては、脂肪族ポリアミン類｛ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、３，９−（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テトロオキサスピロ［５，５］ウンデカン等｝、芳香族ポリアミン類｛メタキシレンジアミン、ジアミノフェニルメタン等｝、ポリアミド類｛ダイマー酸ポリアミド等｝、酸無水物類｛無水フタル酸、テトラヒドロメチル無水フタル酸、ヘキサヒドロ無水フタル酸、無水トリメリット酸、無水メチルナジック酸｝、フェノール類｛フェノールノボラック等｝、ポリメルカプタン｛ポリサルファイド等｝、第三アミン類｛トリス（ジメチルアミノメチル）フェノール、２−エチル−４−メチルイミダゾール等｝、ルイス酸錯体｛三フッ化ホウ素・エチルアミン錯体等｝等が挙げられる。
【００６５】
前記イソシアネート基を有するモノマーについて例示すると、トルエンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート、２，２，４（２，２，４）−トリメチル−ヘキサメチレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、３，３'−ジメチルジフェニル４，４’−ジイソシアネート、ジアニシジンジイソシアネート、ｍ−キシレンジイソシアネート、トリメチルキシレンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｔｒａｎｓ−１，４−シクロヘキシルジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
【００６６】
前記イソシアネート基を有するモノマーを架橋するにあたって、ポリオール類およびポリアミン類［２官能化合物｛水、エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール等｝、３官能化合物｛グリセリン、トリメチロールプロパン、１，２，６−ヘキサントリオール、トリエタノールアミン等｝、４官能化合物｛ペンタエリスリトール、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド等｝、５官能化合物｛２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、ジエチレントリアミンなど｝、６官能化合物｛ソルビトール、マンニトール、ズルシトール等｝、８官能化合物｛スークロース等｝］、およびポリエーテルポリオール類｛前記ポリオールまたはポリアミンのプロピレンオキサイドおよび／またはエチレンオキサイド付加物｝、ポリエステルポリオール［前記ポリオールと多塩基酸｛アジピン酸、o,ｍ,ｐ−フタル酸、コハク酸、アゼライン酸、セバシン酸、リシノール酸｝との縮合物、ポリカプロラクトンポリオール｛ポリε−カプロラクトン等｝、ヒドロキシカルボン酸の重縮合物等］等、活性水素を有する化合物を併用することができる。
【００６７】
該架橋反応にあたって、触媒を併用することができる。該触媒について例示すると、有機スズ化合物類、トリアルキルホスフィン類、アミン類［モノアミン類｛Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、トリエチルアミン等｝、環状モノアミン類｛ピリジン、Ｎ−メチルモルホリン等｝、ジアミン類｛Ｎ，Ｎ，Ｎ’,Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル１，３−ブタンジアミン等｝、トリアミン類｛Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−ペンタメチルジエチレントリアミン等｝、ヘキサミン類｛Ｎ，Ｎ，Ｎ’Ｎ’−テトラ（３−ジメチルアミノプロピル）−メタンジアミン等｝、環状ポリアミン類｛ジアザビシクロオクタン（ＤＡＢＣＯ）、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、１，２−ジメチルイミダゾール、１，８−ジアザビシクロ（５，４，０）ウンデセン−７（ＤＢＵ）等｝等、およびそれらの塩類等が挙げられる。
【００６８】
本発明に係る非水電解質電池は、電解液を、例えば、非水電解質電池用セパレータと正極と負極とを積層する前または積層した後に注液し、最終的に、外装材で封止することによって好適に作製される。また、正極と負極とが非水電解質電池用セパレータを介して積層された発電要素を巻回してなる非水電解質電池においては、電解液は、前記巻回の前後に発電要素に注液されるのが好ましい。注液法としては、常圧で注液することも可能であるが、真空含浸方法や加圧含浸方法も使用可能である。
【００６９】
外装材としては、非水電解質電池の軽量化の観点から、薄い材料が好ましく、例えば、金属箔を樹脂フィルムで挟み込んだ構成の金属樹脂複合フィルムが好ましい。金属箔の具体例としては、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅、ステンレス鋼、チタン、金、銀等、ピンホールのない箔であれば限定されないが、好ましくは軽量且つ安価なアルミニウム箔またはアルミニウム合金箔が好ましい。また、電池外部側の樹脂フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレートフィルム，ナイロンフィルム等の突き刺し強度に優れた樹脂フィルムを、電池内部側の樹脂フィルムとしては、ポリエチレンフィルム，ナイロンフィルム等の、熱融着可能であり、かつ耐溶剤性を有するフィルムが好ましい。さらに、ナイロン等アミド結合を有する樹脂を用いると、金属樹脂複合フィルムのエリクセン値が向上するので、本発明の効果を有効に発揮させることができる点で最も好ましい。
【００７０】
本発明における発電要素の形状は、特に限定されるものではないが、正極シートと負極シートがセパレータを介して積層された積層体を、一枚または複数枚重ね合わせたものを用いることができる。また、前記積層体が捲回されてなる発電要素を用いると、体積エネルギー効率の高い電池が簡便な工程で提供できる点で好ましい。具体的には、正極シートと負極シートがセパレータを介して積層されて扁平捲回された形状の発電要素、または前記積層体を折りたたんだ形状の発電要素を用いると好ましい。
【００７１】
【実施例】
以下、実施例により、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらによって何ら限定されるものではない。
【００７２】
電解液として、γ- ブチロラクンにLiBF₄を1mol/lの濃度で溶解させたものを準備した。負極活物質には難黒鉛系のカーボンを、また、正極にはLiCoO₂をそれぞれ用いた。また、結着剤ポリマーの前駆体モノマーにはビスフェノールＡのエチレンオキサイド付加体をアクリレート化したものを用いた。平均分子量は約500である。
【００７３】
正極は次のようにして作製した。LiCoO₂１０ｇ及びケッチェンブラック0.2gを混合し、前記電解液4.8g及び前記モノマー1.2gを混合したものを、集電体である厚さ50μmのアルミ箔に塗布し、電子線を照射することにより重合させ、硬化させた。尚、電極厚さは155μmであった。
【００７４】
負極は次のようにして作製した。難黒鉛系カーボン10g、前記電解液4.8g及び前記モノマー1.2gを混合したものを、集電体である厚さ35μmの銅箔上に塗布し、電子線を照射することにより重合させ、硬化させた。尚、電極厚さは100μmであった。
【００７５】
セパレータは次のようにして作製した。ポリエチレンオキサイドとポリプロピレンオキサイドの共重合体を主骨格とした３官能アクリレート及び前記電解液を３：７の割合で混合したものを、ポリプロピレン製不織布に含浸し、電子線を照射することにより重合させ、硬化させた。このようにして、ゲル電解質で構成されるセパレータを得た。厚さは45μmであった。
【００７６】
（発電要素Ａの作製）
前記正極、負極及びセパレータをそれぞれ約６０ｍｍ×９０ｍｍの大きさに切り出し、積層し、前記正極、負極及びセパレータ各１枚からなる単セルを形成した。該単セル２枚を、正極と正極が背中合わせになるように重ね合わせ、複セルを作成した。前記複セル３セットを重ね合わせた。厚さは約２ｍｍである。それぞれの正極集電体及び負極集電体に、正極端子及び負極端子をそれぞれスポット溶接により接続した。これにより、発電要素Ａを得た。
【００７７】
（発電要素Ｂの作製）
前記正極、負極及びセパレータをそれぞれ幅約６０ｍｍの帯状に成形し、積層したものを長さ約９０ｍｍの部分で折り返し、これを繰り返すことによって扁平に捲回した。厚さは約２ｍｍである。それぞれの正極集電体及び負極集電体に、正極端子及び負極端子をそれぞれスポット溶接により接続した。これにより、発電要素Ｂを得た。
【００７８】
（実施例１）
フィルムパッケージは、厚さ５０μｍのアルミニウム箔からなる金属箔芯材、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる外層樹脂及び厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）からなる内層樹脂をラミネートした金属樹脂複合フィルムを用いた。この金属樹脂複合フィルムのエリクセン値は８ｍｍである。
【００７９】
前記発電要素Ａ及び発電要素Ｂを、それぞれ正極端子及び負極端子が外部露出するように２枚の前記フィルムパッケージで挟み、３辺をヒートシールし、残りの一辺を真空下でシールし、それぞれ本発明電池１Ａ、本発明電池１Ｂとした。
【００８０】
（実施例２）
フィルムパッケージに、厚さ３０μｍのアルミニウム箔からなる金属箔芯材、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる外層樹脂及び厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）からなる内層樹脂をラミネートした金属樹脂複合フィルムを用いた。この金属樹脂複合フィルムのエリクセン値は６ｍｍである。
【００８１】
前記発電要素Ａ及び発電要素Ｂを、正極端子及び負極端子が外部露出するように２枚の前記フィルムパッケージで挟み、３辺をヒートシールし、残りの一辺を真空下でシールし、それぞれ本発明電池２Ａ、本発明電池２Ｂとした。
【００８２】
（実施例３）
フィルムパッケージに、厚さ５０μｍのアルミニウム箔からなる金属箔芯材、厚さ１５μｍの６，６−ナイロンからなる外層樹脂及び厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）からなる内層樹脂をラミネートした金属樹脂複合フィルムを用いた。この金属樹脂複合フィルムのエリクセン値は１１ｍｍである。
【００８３】
前記発電要素Ａ及び発電要素Ｂを、正極端子及び負極端子が外部露出するように２枚の前記フィルムパッケージで挟み、３辺をヒートシールし、残りの一辺を真空下でシールし、それぞれ本発明電池３Ａ、本発明電池３Ｂとした。
【００８４】
（比較例）
フィルムパッケージに、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる金属箔芯材、厚さ１２μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる外層樹脂及び厚さ５０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）からなる内層樹脂をラミネートした金属樹脂複合フィルムを用いた。この金属樹脂複合フィルムのエリクセン値は４ｍｍである。
【００８５】
前記発電要素Ａ及び発電要素Ｂを、正極端子及び負極端子が外部露出するように２枚の前記フィルムパッケージで挟み、３辺をヒートシールし、残りの一辺を真空下でシールし、それぞれ比較電池１Ａ、比較電池１Ｂとした。
【００８６】
（釘刺し試験）
上記で作製した本発明電池１Ａ、１Ｂ、２Ａ、２Ｂ、３Ａ、３Ｂ及び比較電池１Ａ、１Ｂをそれぞれ１０個用意し、釘刺し試験を実施した。釘刺し試験の方法は、供試電池の充電条件を含め、前記UL規格"UL1642"に従った。但し、試験の間、電池電圧をペンレコーダによってモニターした。その結果、試験に供した前記電池は全てにおいて発火、破裂はなかった。
【００８７】
次に、前記ペンレコーダによる記録に基づき、釘刺し試験によって短絡が生じたか否かを調べた。その結果、短絡の有無及びそのパターンについていくつかの型に類別されることがわかった。その類別を示し、電池の種類ごとの結果を前記類別に基づいて表１に示す。
◎；釘刺し試験中及び終了後、電池電圧変化が全く観察されない。
△；釘刺し中、瞬間的な短絡が観察されるが、概ね非短絡状態を示す。
×；試験中、０．５秒以上の短絡が１回以上観察される。
【００８８】
【表１】

【００８９】
表１の結果から明らかなように、エリクセン値が６ｍｍ以上である金属樹脂複合フィルムを外装体に用いた本発明電池は、釘刺し試験を行っても０．５秒以上連続する短絡を生じることがなく、この傾向はエリクセン値の値が大きいほど効果的であった。特に外装体にアミド結合を有する樹脂を用いた実施例３では、全ての電池において短絡が生じなかった。
【００９０】
【発明の効果】
このように、本発明によれば、異物貫入時に生じる短絡によって破裂・発火が生じない、といった従来の考えかたを飛躍的に進め、前記破裂・発火を生じさせないのみならず、その原因となる短絡をも防止するといった驚くべき効果により、小型軽量でエネルギー密度が高く、極めて安全性の高いフィルムパッケージ電池を提供することができるので、本発明の工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明電池の斜視図である。
【図２】発電要素の形状の一例を示す概念図である。
【図３】異物貫入時における積層体の変形例を示す概念図である。
【図４】電池厚さに関する計算根拠を示す概念図である。
【図５】扁平形電池の幅と厚さの関係を示すグラフである。
【図６】発電要素の積層形態を示す概念図である。
【符号の説明】
１発電要素
５金属樹脂複合フィルム

Claims

外装体が、セパレータを介して正極及び負極が積層された積層体からなる扁平形状を有する発電要素を内包してなる電池であって、前記外装体に、金属箔層の両面に外層樹脂と内層樹脂とがラミネートされた金属樹脂複合フィルムを用いたフィルムパッケージ電池において、前記金属箔層が厚さ５０μｍ以下であり、且つ、前記金属樹脂複合フィルムのエリクセン値が６ｍｍ以上である（但し、前記金属樹脂複合フィルムが、Ｆｅ０．３〜１．７重量％、Ｓｉ０．０１〜０．２重量％及びＡｌ残部よりなるアルミニウム合金箔を構成要素として含むものを除く）ことを特徴とするフィルムパッケージ電池。
前記外層樹脂が、ポリエチレンテレフタレート又はアミド結合を有する樹脂であり、かつ、前記内層樹脂がポリエチレン、ポリプロピレン又はアミド結合を有する樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のフィルムパッケージ電池。
前記発電要素は、帯状の前記積層体を扁平捲回したものであって、前記発電要素の捲回軸が前記扁平形状の最大面積を有する面と平行していることを特徴とする請求項１又は２記載のフィルムパッケージ電池。
前記金属箔層は、アルミニウム製である請求項１〜３のいずれかに記載のフィルムパッケージ電池。
前記発電要素の厚さが６ｍｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載のフィルムパッケージ電池。
ＵＬ規格「ＵＬ１６４２」に従った釘差し試験によって０．５秒以上連続する短絡が観察されない請求項１〜５のいずれかに記載のフィルムパッケージ電池。