JP5332256B2 - 薄型電池 - Google Patents

Description

本発明は、薄型電池に関し、例えば柔軟性を有する薄型電池に関する。

昨今、磁気カードに変わる簡易記録媒体として、マイクロコンピュータを内蔵したＩＣカードの需要が拡大してきている。内部電源の無いＩＣカードへの電力の供給は、電磁誘導式が主流である。このため、ＩＣカード内の記録されたデータや新規データの書き込みには、専用端末が必要になるという煩わしさがある。最近、このようなＩＣカードにおいて内部電源を持ち記憶内容を表示したり、セキュリティー機能の入力の機能を設ける試みがある。

ＩＣカードなどに組み込む電池は、例えば、図１１に示されるように、負極材２２が形成された負極集電体２１と、正極材１２が形成された正極集電体１１とが、セパレータ３０を介して、対向配置された構成を有する。また、図１２に示されるように、負極材２２が形成された２つの負極集電体２１によって、正極材１２が形成された正極集電体１１を挟む構成とすることも可能である。そして、これらは、電解質３１とともに、外装材３２によって覆われる。また、例えば特許文献１に開示されたような、柔軟性を持つ電池や、特許文献２に開示されたような、曲げ操作を繰り返しても表面に大きなシワが残りにくい薄型電池などが考案されている。

ＩＣカードなどに組み込む電池は、正極材１２及び負極材２２を分割し複数配置する構成も提案されている。例えば、特許文献３、４には、隔壁を格子状に形成し、電池構成要素を複数に分割する構成が開示されている。また、特許文献５では、同一電池構成内の電池要素を分割し複数配置する構成が開示されている。これにより、電極の膨張収縮や衝撃による破壊による特性劣化を緩和することができる。

このようなＩＣカードに組み込む電池には、ＩＣカードのＩＳＯ規格にある物理特性項目において１０００回にもおよぶ曲げサイクル試験、同回数のねじりサイクル試験に耐えられる物理特性が要求されている。しかし、上記のいずれの電池も、物理的特性である、曲げ、ねじりなどに対しては十分でなかった。

また、薄型電池の利用分野としては、ＩＣカードのほかに、フレキシブルディスプレイや電子ペーパなども提案されており、同様の曲げ、ねじりなど物理特性耐性や温度などによる膨張、収縮に対する信頼性が求められている。
特開平２−２１３０５２号公報 特開２００６−１７２７６６号公報 特開平５−２８３０５５号公報 特開平６−２１５７５３号公報 特開２００１−１５１５３号公報

薄型電池の曲げ、ねじりサイクル試験としては、ＩＣカードに課される物理特性サイクル試験での耐久性を凌駕する特性が求められる。例えば、薄型電池を弓なりに曲げる操作と元に戻す操作を行うと、凸部表面側の電極層には引っ張り応力がかかり、凹部側には圧縮応力がかかることになる。引っ張り応力を受けた側の電極層の集電体−電極材間にはすべり応力が発生し、他方の圧縮応力を受けた電極層には圧縮応力を逃がすためにシワや、剥離が発生することになる。さらには、曲げ試験を繰り返すことにより集電体１１、２１と電極材１２、２２のシワや、剥離、集電体１１、１２の亀裂が進行すると、セパレータ３０が損傷したり、電池の内部抵抗が上昇したりするなど、電池の機能に致命的な影響を及ぼす可能性がある。また、温度変化などによる膨張収縮などの繰り返し変化に対しても同様の課題がある。また薄型電池に生じたシワ、クラックは、ＩＣカードなどの表面に転写される可能性もあり、ＩＣカードの美観が損なわれるという課題もあった。

また、特許文献３、４のように、格子状に隔壁を形成し、電池構成要素を完全に仕切ると、それぞれの部分に電解質を形成しなければならない。このため、作業性が低下するという課題があった。また、それぞれの部分に電解質を形成するため、電解質濃度を均一にすることが困難であり、電池信頼性が低下するという課題があった。

本発明は、上記の問題を鑑みるためになされたものであり、電池信頼性が向上する薄型電池を提供することを目的とする。

本発明にかかる薄型電池は、対向配置された少なくとも１対の第１電極と、前記１対の第１電極のそれぞれに対して内側に配置された１対のセパレータと、前記１対のセパレータの間に配置され、前記第１電極とは反対の極性を有する第２電極を備えた薄型電池であって、前記１対のセパレータと前記第２電極を貫通する貫通部を通り、前記１対の第１電極を固着する固着部を有するものである。

本発明によれば、電池信頼性が向上する薄型電池を提供することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して本発明の薄型電池の構成を説明する。図１は、本発明の薄型電池の構成を示す断面図である。

本発明にかかる薄型電池は、少なくとも１対の第１電極４０が対向配置される。例えば、図１に示されるように、２つの第１電極４０が対向配置される。そして、１対の第１電極４０の間には第２電極４１が配置される。すなわち、１対の第１電極４０によって、第２電極４１を挟む構成を有する。第１電極４０と第２電極４１は、反対の極性を有する。すなわち、電池における正極、負極の関係を有する。具体的には、第１電極４０とは、正極又は負極のいずれか一方の電極である。そして、第２電極４１とは、他方の電極である。

電極４０、４１は、例えば同極の集電体と電極材とが積層された構成を有する。すなわち、負極であれば、負極集電体と負極材とが積層された構成を有する。正極であれば、正極集電体と正極材とが積層された構成を有する。具体的には、第１電極４０は、第１集電体の第２電極４１側の面に第１電極材が形成される。第２電極４１は、第２集電体のそれぞれの第１電極４０側の面に第２電極材が形成される。すなわち、それぞれの電極材が向かい合うように、１対の第１電極４０と第２電極４１が配置される。

第１電極４０と第２電極４１との間には、それぞれセパレータ３０が設けられる。換言すると、１対の第１電極４０のそれぞれに対して内側に、１対のセパレータ３０が配置される。そして、１対のセパレータ３０の間に第２電極４１が配置された構成となる。このように、薄型電池は、例えば第１電極４０、セパレータ３０、第２電極４１、セパレータ３０、第１電極４０が順次積層された構成を有する。なお、ここでは、第１電極４０を２つ、第２電極４１を１つ、セパレータ３０を２つ積層させたがこれに限らない。例えば、第１電極４０を３つ以上、第２電極４１を２つ以上、セパレータ３０を３つ以上積層してもよい。また、例えばセパレータ３０を固体電解質として、セパレータ３０に電解質の役割をもたせてもよい。もちろん、別途、電解液等の電解質を用いてもよい。

そして、固着部４２は、第２電極４１を挟む１対の第１電極４０の一部を固着する。具体的には、固着部４２には、１対のセパレータ３０と第２電極４１を貫通する貫通部が形成される。すなわち、両側の第１電極４０より内側の全ての構成要素に貫通部が形成される。そして、この貫通部を通り、１対の第１電極４０が固着された固着部４２が形成される。なお、１対の第１電極４０は、熔接等により直接固着されてもよいし、接着剤等を用いて間接的に固着されてもよい。

固着部４２は、例えば離間して複数形成される。なお、固着部４２は、一定の間隔を隔てて複数形成されてもよいし、必要に応じてそれぞれの間隔を変えて複数形成されてもよい。また、固着部４２を複数形成することにより強度が向上する。この場合、それぞれの固着部４２が互いに離間することにより、第２電極４１やセパレータ３０を区分けして設けなくてもよい。これにより、作業性が向上する。本発明の薄型電池は、以上のように構成される。

上記のように、第１電極４０の一部を固着部４２によって固着することにより、物理的特性試験による曲げ、ねじり、または温度変化などによる膨張収縮などの繰り返し変化に対して格別の信頼性向上の効果を実現することができる。

実施の形態１.
次に、具体的な実施の形態について図２〜図４を参照して詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る薄型電池の構成を示す上面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。ここでは、一般的なリチウム２次電池を例に挙げて説明する。

図３、４に示されるように、正極１０は、対向配置された１対の負極２０に挟まれる。正極１０は、正極集電体１１と正極材１２を有する。正極集電体１１は、負極２０側のそれぞれの面に正極材１２が形成される。すなわち、正極材１２は、正極集電体１１の両面にそれぞれ形成される。負極２０は、負極集電体２１と負極材２２を有する。１対の負極集電体２１は、正極１０側の面に負極材２２が形成される。図２に示されるように、集電体１１、２１は、後述する気密接着層５０内に形成される。

また、正極集電体１１は、一部に電極タブ１３を有する。具体的には、集電体１１は一部が突出した矩形状に形成され、突出した部分が電極タブ１３となる。そして、正極集電体１１に外部から接続できるよう、電極タブ１３のみ後述する外装材３２の外側まで形成される。同様に、負極集電体２１は、一部に電極タブ２３を有し、電極タブ２３のみ外装材３２の外側まで形成される。なお、電極タブ２３は、２つの負極２０の負極集電体２１のうち、少なくともいずれか一方によって形成されていればよい。これにより、放電時、正極集電体１１及び負極集電体２１から外部に電流を供給することができる。また、充電時、正極集電体１１及び負極集電体２１に対して外部から電流を供給することができる。正極集電体１１としては、１０μｍ〜５０μｍのアルミ箔を用いることができる。また、負極集電体２１としては、数μｍ〜５０μｍ程度の銅箔を用いることができる。なお、集電体１１、２１としては、金属メッシュシートを用いることが好ましい。これにより、アンカー効果によって電極材１２、２２との密着性が向上し、接触面積も大きくなる。そして、電気特性、信頼性が向上する。また、金属メッシュシートを用いる場合、単版（箔）を用いる場合に比べて屈曲耐性が向上する。

図５に示されるように、正極材１２には複数の円孔がマトリクス状に形成される。図５は、正極材１２の構成を示す上面図である。また、正極集電体１１も同様に複数の円孔がマトリクス状に形成される。正極材１２及び正極集電体１１の円孔は、上面視にて、同一の部分に同一の形状に形成される。また、負極集電体２１には、孔が形成されない。すなわち、負極集電体２１は、欠けのない略矩形状に形成される。負極材２２は、負極集電体２１上に部分的に形成される。正極材１２としてはリチウム酸コバルトなど、負極材２２としてはグラファイトなどが一般的に用いられる。

図３、４に示されるように、正極材１２と負極材２２との間には、それぞれセパレータ３０が配置される。換言すると、１対の負極２０のそれぞれに対して内側に１対のセパレータ３０が配置される。そして、１対のセパレータ３０の間に正極１０が配置される。具体的には、正極集電体１１の一方の面に形成された正極材１２と、当該正極材１２と対向する負極材２２との間にセパレータ３０が配置される。同様に、正極集電体１１の他方の面に形成された正極材１２と、当該正極材１２と対向する負極材２２との間にセパレータ３０を配置する。すなわち、負極集電体２１、負極材２２、セパレータ３０、正極材１２、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１が順次積層される。

図６に示されるように、１対のセパレータ３０には、複数の円孔がマトリクス状に形成される。図６は、セパレータ３０の構成を示す上面図である。すなわち、１対のセパレータ３０には、複数の円孔がそれぞれ形成される。なお、１対のセパレータ３０は、同一形状を有する。すなわち、１対のセパレータ３０に形成された円孔は、同一の部分に同一の形状に形成される。また、セパレータ３０の円孔は、正極１０の円孔と対応して形成される。なお、セパレータ３０の円孔は、正極１０の円孔よりやや小さくなっている。すなわち、上面視にて、正極材１２の円孔の内側にセパレータ３０の円孔が配置される。

セパレータ３０としては、ポリエチレンやポリプロピレン、もしくは双方を重ね合わせた不織布からなるものを採用することができる。また、セパレータ３０の厚さは、数μｍ〜５０μｍ程度が望ましい。なお、上面視にて、１対のセパレータ３０の円孔と正極１０の円孔とが重複する部分には、負極材２２が形成されない。すなわち、１対のセパレータ３０と正極１０を貫通する貫通部には、負極材２２が形成されない。換言すると、負極材２２は、貫通部の外側において、負極集電体２１上に形成される。本実施の形態では、負極材２２は、上面視にて正極１０の円孔の外側で、略全体的に形成される。

また、図３、４に示されるように、１対の負極集電体２１の間の空間には、電解液などの電解質３１が形成される。電解液としては、エチレンカーボネイト（ＥＣ）、プロピレンカーボネイト（ＰＣ）などの有機溶媒に、リチウム塩などを溶解させたものを用いることができる。リチウム塩の種類としては、例えばＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６などが良く用いられる。

固着部４２は、貫通部に形成される。上記のように、貫通部には、負極集電体２１のみが形成される。すなわち、貫通部には、負極２０の最も外側に形成された外側電極のみが形成される。そして、貫通部を通り、１対の負極集電体２１が固着されることにより固着部４２が形成される。具体的には、それぞれの負極集電体２１の負極材２２が形成されていない部分が、セパレータ３０及び正極１０の円孔を貫いて接続される。固着部４２は、複数の円孔に対応して複数設けられる。

図３に示されるように、薄型電池の厚み方向の略中央部で、それぞれの負極集電体２１が固着される。すなわち、負極集電体２１は、固着部４２で内側に窪んだ形状となる。つまり、負極集電体２１は、固着部４２において正極１０側に突出した凸部を有する。換言すると、１対の負極集電体２１間の高さは、固着部４２ではその周辺部より高さが低くなる。これにより、正極材１２及び負極材２２は、加圧保持される。すなわち、両外側の負極集電体２１を複数の場所で貫通させて加圧接続することにより、電池構成物質同士に加圧する力が働く。このような固着部４２の存在により、負極集電体２１間の機械的強度が強固となる。そして、電池構成物質間の導通の信頼性向上が実現できる。また、固着された１対の負極集電体２１は、上記のように１対の負極２０のそれぞれに対して最も外側に有する１対の外側電極である。このように、外側電極を固着させることにより、正極１０、負極２０、セパレータ３０等からなる電池構成物質が分離しにくい。

また、上記のように、セパレータ３０に形成された円孔は、正極１０に形成された円孔より小さくなっている。このため、セパレータ３０の円孔を通ることにより、負極集電体２１の凸部の径を小さくすることができる。また、セパレータ３０より内側（正極１０側）では、負極集電体２１の凸部の径がさらに小さくなる。これにより、負極集電体２１と正極１０とが接触することが抑制され、ショートしにくくなる。このように、固着部４２では、両負極集電体２１間をセパレータ３０をはさんで物理的につなぐ。このため、正極１０及びセパレータ３０の円孔と負極材２２が形成されない部分との位置決め、これらの円孔の大きさは、高精度に設定される必要がある。

本実施の形態では、固着部４２において、負極集電体２１同士を溶接させて固着する。負極集電体２１としては、金属が一般的に用いられるため、金属同士の溶接が可能であれば様々な接続方法を用いることができる。また、熔接ができない場合や固着力が不十分な場合でも、接着剤を用いれば、負極集電体２１同士を固着させることが可能である。なお、固着部４２は電解質３１とも接触するため、例えば電解質３１に用いられる有機溶媒に侵されにくいことも重要である。

これら電池構成物質は、フレキシブルなフィルムからなる外装材３２に覆われて密閉される。また、外装材３２は、これらを内側に加圧するように覆う。すなわち、外装材３２は、両側の負極集電体２１に密着する。また、図３においては、外装材３２が負極集電体２１全面に密着していないが、全面に密着していてもよい。すなわち、外装材３２が負極集電体２１の凸部等に沿った形状となっていてもよい。このように、1対の負極集電体２１に密着した状態でこれらを覆うことにより、負極集電体２１間が所定の圧力で加圧保持され、機械的強度がさらに強固となる。

外装材３２としては、樹脂−金属−樹脂のラミネート材を使用している。このラミネート材は、一般的に金属にアルミニウムを使用し、樹脂部にはＰＥＴまたはポリエチレンなどを用い、表層を絶縁してあるものが多い。また、外装材３２は、電池構成物質等を密閉する際の負極集電体２１側の面（外装材３２の内面）に樹脂等からなる接着層を有する。接着層は、外装材３２の内面全面に形成してもよいし、必要な箇所のみに形成されていてもよい。そして、この接着層によって、電池構成物質を囲むように枠状に外装材３２を接着し、気密接着層５０が形成される。本実施の形態にかかる薄型電池は、以上の様に構成される。

本実施の形態にかかる薄型電池は、全体としてシート状に形成され、柔軟性を有する。また、固着部４２により、正負の電極材１２、２２及びセパレータ３０は加圧保持されている。このため、シート状であっても、物理的特性である、曲げ、ねじりなどに対して十分な機械的強度を有する。すなわち、集電体１１、２１と電極材１２、２２のシワや、剥離、集電体１１、１２の亀裂を抑制することが可能である。このため、セパレータ３０の損傷、電池の内部抵抗の上昇など、電池の機能に対する致命的な影響を抑制することができる。また、温度変化などによる膨張収縮などの繰り返し変化に対しても同様に、電池の機能に対する致命的な影響を抑制することができる。すなわち、外部物理的負荷の繰り返しによるショートの発生や電池特性の低下を抑制しつつ、充放電サイクル特性、信頼性を向上させることができる。また、本実施の形態のように、外装材３２によって電池構成物質を密閉している。具体的には、外装材３２によって正負極間が所定の圧力で加圧保持され、外装材３２と１対の負極集電体２１とが密着する。これにより、さらに電池の機械的強度が向上する。

また、固着部４２を離間して形成することにより、電池構成物質を区分けして設けなくてもよい。このため、電解質３１の濃度が均一になる。また、電解質３１として電解液を設けた場合、電解液の注入が容易になる。これにより、作業性、電池信頼性が向上する。

次に、本実施の形態にかかる薄型電池の製造方法を説明する。まず、正極集電体１１の両面上に、例えばスクリーン印刷などにより正極材１２を所定の厚さ寸法、配置で塗布して正極１０を形成する。そして、正極１０を所定の寸法、位置に円孔を形成する。なお、この方法に限らず、正極集電体１１に予め所定の寸法、位置に円孔を形成してもよい。そして、正極集電体１１に正極材１２を塗布又はディッピングしてもよい。つぎに、負極集電体２１の一方の面上に、例えばスクリーン印刷などにより負極材２２を所定の厚さ寸法、配置で塗布して負極２０を形成する。この方法に限らず、マスクを用いた印刷により形成してもよい。このとき、負極材２２を形成しない部分を所定の配置、寸法で設ける必要がある。

次に、セパレータ３０に所定の寸法、位置に円孔を形成する。そして、負極集電体２１、負極材２２、セパレータ３０、正極材１２、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１を順番に重ねる。このとき、正極１０の円孔、セパレータ３０の円孔、及び負極材２２が形成されない部分が重なるようにこれらが形成されていることが重要である。そして、これらの円孔等を正確に位置決めして、負極２０、セパレータ３０、正極１０、セパレータ３０、負極２０を重ねる。そして、正極１０とセパレータ３０の円孔部分、すなわち貫通部において、両側の負極集電体２１を抵抗熔接、熱圧着、又は超音波熔接にて接合（融着）する。なお、予め負極集電体２１に接着剤を塗布しておき、両側の負極集電体２１を接着剤によって接合してもよい。これにより、固着部４２が形成され、電池構成物質が得られる。

次に、外装材３２を袋状、またはケース状に形成したものの中に電池構成物質を挿入する。なお、電極タブ１３、２３のみ、外装材３２からはみ出す。そして、外装材３２内に、電解質３１としての電解液を注入する。また、前もって電極材１２、２２に電解液を適度に含浸しておく、又は形成時に練りこんでおくこともできる。

外装材３２は、例えば金属ラミネートシートからなり、内面に接着層を有する。最後に、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中で、外装材３２の電池構成物質の周囲の接着層を、溶融及び固化させて気密接着層５０を形成する。これにより、電池構成物質の封止が完了し、薄型電池が得られる。なお、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中でなくても、例えば１対の負極集電体２１の間から空気を吸引しながら封止を行ってもよい。以上の工程により、本実施の形態にかかる薄型電池が製造される。

上記のように、製造された薄型電池は、正負極間の機械的強度が強固となる。従って、電気的信頼性および曲げ、ねじりなどの物理特性が格段に向上する。しかも、本実施の形態では、外装材３２を加圧融着する際に、例えば減圧チャンバー内で封止する。このため、薄型電池内部が減圧状態となり、通常使用時では大気圧にてさらに両電極材が加圧される。従って、薄型電池の電気的信頼性がさらに向上するという効果が得られる。

なお、本実施の形態では、電極材１２、２２の形成に、スクリーン印刷という工程を採用している。このように、ペースト状の電極材１２、２２を印刷する代わりに、予めフィルム状に形成された電極材１２、２２を用いることもできる。フィルム状の電極材１２、２２の場合、所定の寸法または形状に打ち抜いてセパレータ３０の上に配置することができ位置決めが容易となる。また、印刷用のマスクも不要になるという利点も得られる。

なお、本実施の形態では、正極１０及びセパレータ３０に円孔を形成したがこれに限らない。その他の形状の孔を形成してもよいし、切り欠きを形成してもよい。すなわち、貫通部を通って、負極集電体２１同士が固着できればどのような形状でもよい。

本実施の形態は、リチウムイオン２次電池を例にとり説明を行っているが、その他の薄型電池であるリチウム一次電池、全固体二次電池、マンガン電池などに応用できることは言うまでもない。また、本実施の形態にかかる薄型電池は、カード型端末、フレキシブルディスプレイや電子ペーパなどに使用することができる。以下に示す実施の形態でも、様々な電池に応用することができ、様々な分野に利用することができる。

実施の形態２．
本実施の形態は、第１電極として正極１０、第２電極として負極２０を形成する。すなわち、本実施の形態では、実施の形態１における正極１０と負極２０とを逆にした構成を有する。なお、これ以外の基本的な構成は、実施の形態１と同一であるので、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。まず、本実施の形態にかかる薄型電池の構成を図７を参照して説明する。図７は、薄型電池の構成を示す断面図である。なお、図７は、実施の形態１の図３に相当する。

本実施の形態では、負極２０は、対向配置された１対の正極１０に挟まれる。また、負極集電体２１には、両面に負極材２２が形成される。１対の正極集電体１１は、負極２０側の面に正極材１２がそれぞれ形成される。

負極２０には、複数の円孔がマトリクス状に形成される。すなわち、負極集電体２１及び負極材２２には、複数の円孔がマトリクス状に形成される。また、正極集電体１１には、孔が形成されない。すなわち、正極集電体１１は、欠けのない略矩形状に形成される。セパレータ３０のそれぞれの円孔は、負極２０のそれぞれの円孔と対応して形成される。なお、セパレータ３０の円孔は、負極２０の円孔よりやや小さくなっている。また、１対のセパレータ３０と負極２０を貫通する貫通部には、正極材１２が形成されない。すなわち、正極材１２は、貫通部の外側において、正極集電体１１上に形成される。

１対の正極集電体１１の間の空間には、電解液などの電解質３１が形成される。また、固着部４２は、貫通部に形成される。上記のように、貫通部には、外側電極としての正極集電体１１のみが形成される。そして、貫通部を通り、１対の正極集電体１１が固着されることにより固着部４２が形成される。具体的には、それぞれの正極集電体１１の正極材１２が形成されていない部分が、セパレータ３０及び負極２０の円孔を貫いて接続される。

固着部４２の接続方法は、実施の形態１の金属等からなる負極集電体２１と同様の接続方法が可能である。また、上記のように、正極集電体１１としてアルミ箔を用いることができる。アルミニウムなどの金属では、機械的に加圧接続することも可能である。このような固着部４２の存在により、正極集電体１１間の機械的強度が強固となる。

これら電池構成物質は、フレキシブルなフィルムからなる外装材３２に覆われて密閉される。また、外装材３２は、これらを内側に加圧するように覆う。本実施の形態にかかる薄型電池は、以上の様に構成される。本実施の形態でも、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。

次に、本実施の形態にかかる薄型電池の製造方法を説明する。まず、実施の形態１において正極１０を形成した方法と同様に、負極集電体２１の両面上に、負極材２２が設けられた負極２０を形成する。次に、実施の形態１において負極２０を形成した方法と同様に、正極集電体１１の一方の面上に、正極材１２が設けられた正極１０を形成する。

そして、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１、負極材２２、セパレータ３０、正極材１２、正極集電体１１を順番に重ねる。このとき、負極２０の円孔、セパレータ３０の円孔、及び正極材１２が形成されない部分が重なるように位置決めして重ねる。そして、負極２０とセパレータ３０の円孔部分、すなわち貫通部において、両側の正極集電体１１を固着する。なお、本実施の形態では、一般的に正極集電体１１に用いられるアルミニウム同士を接続する。このため、実施の形態１の接続方法に加えて、機械接続などの接続方法も採用することができる。従って、本実施の形態では、接続方法の選択が増えるという利点がある。これにより、固着部４２が形成され、電池構成物質が得られる。

そして、実施の形態１と同様、外装材３２の中に電池構成物質を挿入し、外装材３２内に、電解質３１としての電解液を注入する。そして、電池構成物質の封止を完了させることにより、薄型電池が得られる。本実施の形態によれば、実施の形態１と同様の効果を奏することに加えて、固着部４２における接続方法の選択が増えるという利点がある。

実施の形態３．
本実施の形態は、正極材１２及び負極材２２を分割して複数形成する。すなわち、上記の実施の形態では正極材１２又は負極材２２に部分的に円孔を形成したが、本実施の形態ではこれらを完全に分割する。なお、これ以外の基本的な構成は、実施の形態１と同一であるので、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。まず、本実施の形態にかかる薄型電池の構成を図８、９を参照して説明する。図８は、薄型電池の構成を示す上面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。図８のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図は、実施の形態で参照した図３と共通である。

電極材１２、２２は、平面方向に互いに離間した複数の分割領域を有する。すなわち、正極材１２は、正極集電体１１の負極２０側のそれぞれの面において、離間して複数形成される。また、負極材２２は、負極集電体２１の正極１０側の面において、離間して複数形成される。また、電極材１２、２２は、固着部４２近傍には形成しない。すなわち、電極材１２、２２は、固着部４２を避けるように離間して形成される。具体的には、正極材１２は、正極集電体１１に形成される円孔を避けるように離間して形成される。負極材２２は、負極集電体２１の凸部を避けて離間して形成される。すなわち、負極材２２は、負極集電体２１を窪ませて固着させる際の妨げにならないように形成される。本実施の形態では、正極材１２と同様、負極材２２も、正極集電体１１に形成される円孔に対応する部分を避けるように離間して形成される。このように、正極集電体１１の円孔、セパレータ３０の円孔、及び負極材２２を形成しない部分が重なるように位置合わせされている。

本実施の形態では、図８に示されるように、電極材１２、２２は、それぞれ矩形状に形成され、マトリクス状に配置される。また、分割して複数形成された正極材１２、負極材２２は、形状及び配置を一致させる。すなわち、上面視にて、正極材１２及び負極材２２は、それぞれ一致するように配置される。また、固着部４２は、上面視にて４つの矩形状の電極材１２、２２に囲まれる部分に形成される。すなわち、固着部４２は、矩形状の電極材１２、２２の角部近傍に形成される。これにより、分割された電極材１２、２２の大きさを小さくしなくても、固着部４２を形成しやすくなる。そして、これら電池構成物質は、フレキシブルなフィルムからなる外装材３２に覆われて密閉される。本実施の形態にかかる薄型電池は、以上の様に構成される。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様の効果を奏することができる。また、上記の実施の形態においても孔や切り欠きが形成されていたため外部応力を分散できたが、本実施の形態によればさらに外部応力を分散できる。これは、正極材１２及び負極材２２が平面方向に互いに離間した分割領域を有するためである。

また、本実施の形態では、分割して複数形成された電極材１２、２２は、形状及び配置を一致させたがこれに限らない。少なくとも、固着部４２において、電極材１２、２２が形成されなければよいので、電極材１２、２２の形状、位置を完全に一致させなくてもよい。また、本実施の形態では、正極材１２及び負極材２２の両方が、平面方向に互いに離間した分割領域を有する構成としたがこれに限らない。正極材１２及び負極材２２のうち少なくともいずれか一方が、平面方向に互いに離間した分割領域を有する構成とすれば、上記の効果を奏することができる。なお、本実施の形態と実施の形態２とを組み合わせてもよい。すなわち、本実施の形態における正極１０及び負極２０とを逆にした構成としてもよい。

その他の実施の形態．
実施の形態１では、セパレータ３０に円孔を予め形成したが、固着部４２の形成時にセパレータ３０に円孔を形成してもよい。例えば、超音波熔接など振動させて溶融させるとき、セパレータ３０も溶融する。そして、セパレータ３０を溶融させながら、負極集電体２１同士を熔接させる。このようにして、固着部４２を形成してもよい。また、この場合、溶融したセパレータ３０が負極集電体２１に付着する。具体的には、他方の負極集電体２１と接触する部分近傍の側面に、セパレータ３０が付着する。すなわち、正極１０の円孔近傍において、正極１０と負極集電体２１との間にセパレータ３０が設けられる。換言すると、正極１０の円孔近傍では、負極集電体２１の側面を取り囲むようにセパレータ３０が形成される。

このように、負極集電体２１と正極１０との間にセパレータ３０が介在するので、絶縁を十分に保つことができる。そして、電気的信頼性が向上する。また、セパレータ３０に予め円孔を形成する必要がない。さらに、上記の実施の形態のような、正極１０の円孔や負極材２２の形成されていない部分と、セパレータ３０の円孔との位置合わせをする必要がない。このため、製造工程が簡略化し、製造コスト削減を実現できる。このように、相乗的（格別）な効果を奏する。

また、実施の形態１においては、円孔に対応して固着部４２を形成したがこれに限らない。例えば、図１０に示されたように、電池構成物質の外周部にも固着部４２を形成してもよい。図１０は、薄型電池の他の構成を示す断面図である。これにより、機械的強度がさらに強固となる。例えば、電池構成物質の外周部を囲むように枠状に固着部４２を形成してもよい。また、固着部４２を形成した後に、電解質３１として電解液を注入する場合、電池構成物質の外周部を囲む固着部４２の一部に開口を形成してもよい。もちろん、電池構成物質の外周部に固着部４２を部分的に形成してもよい。なお、上記のように固着部４２を形成する場合、負極集電体２１を正極集電体１１等のその他の構成要素より一回り大きく形成する。これは、電池構成物質の外周部の固着部４２近傍で、負極集電体２１と正極１０が接触しないようにするためである。もちろん、これらの変形例は、実施の形態２、３についても適用可能である。

本発明にかかる薄型電池の構成を示す断面図である。 実施の形態１にかかる薄型電池の構成を示す上面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。 実施の形態１にかかる正極材の構成を示す上面図である。 実施の形態１にかかるセパレータの構成を示す上面図である。 実施の形態２にかかる薄型電池の構成を示す上面図である。 実施の形態３にかかる薄型電池の構成を示す上面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。 実施の形態にかかる薄型電池の他の構成を示す断面図である。 薄型電池の構成を示す断面図である。 他の薄型電池の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０ 正極、１１ 正極集電体、１２ 正極材、１３ 電極タブ、
２０ 負極、２１ 負極集電体、２２ 負極材、２３ 電極タブ、
３０ セパレータ、３１ 電解質、３２ 外装材、
４０ 第１電極、４１ 第２電極、４２ 固着部、
５０ 気密接着層

Claims (6)

1. 対向配置された少なくとも１対の第１電極と、
   前記１対の第１電極のそれぞれに対して内側に配置された１対のセパレータと、
   前記１対のセパレータの間に配置され、前記第１電極とは反対の極性を有する第２電極と、
   前記１対の第１電極、前記第２電極、及び前記１対のセパレータを有する電池構成物質を覆い、フレキシブルなフィルムからなる外装材を備えた薄型電池であって、
   前記１対のセパレータと前記第２電極を貫通する貫通部を通り、前記１対の第１電極を固着する固着部を有し、
   前記固着部において、前記１対の第１電極は、抵抗熔接又は超音波熔接により互いに融着されて固着されている薄型電池。
2. 前記固着部は、離間して複数形成される請求項１に記載の薄型電池。
3. 前記１対の第１電極は、それぞれに対して外側に配置された１対の外側電極を有し、
   前記固着部では、前記１対の外側電極を固着する請求項１又は２に記載の薄型電池。
4. 前記外装材は前記１対の第１電極と密着する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄型電池。
5. 前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一方は、集電体と電極材より構成され、前記電極材は、平面方向に互いに離間した複数の分割領域を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の薄型電池。
6. 前記外側電極は、金属メッシュシートからなる集電体である請求項３に記載の薄型電池。

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