JP5753258B2 - フレキシブル電池、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム状の素材からなる外装体を備えたフレキシブル電池、及びその製造方法に関する。

近年、携帯電話機、補聴器等のコンパクトなデザインの携帯電子機器の普及が著しい。

また、生体の皮膚等に接触した状態で作動するデバイスも増えている。例えば、体温、血圧、脈拍等の生体情報を測定または監視して、それにより得られる情報を病院等に自動的に送信する生体情報発信装置が開発されている。また、電位を与えることにより、皮膚を通して薬剤を供給する生体貼付型薬剤供給装置も開発されている。

このような背景のもと、上記した各機器に電力を供給する電池について、薄型化、フレキシブル化が求められている。

既に薄型電池としては、ペーパー電池、薄型扁平電池、あるいはプレート状電池が開発されている。しかしながら、これらの電池は、固い外装体を有しており、強度には優れるものの、そのことが、電池のフレキシブル化や更なる薄型化を図るための障害となり得る。

このため、薄く柔軟なフィルム状の素材（例えばラミネートフィルム）を外装体として使用した、柔軟性の高い電池（以下、フレキシブル電池という）が開発されている（たとえば特許文献１、及び２）。これらの電池はエネルギ密度の点でも有利である。特許文献１では、シート状の正極および負極を、間にセパレータを介在させて積層したシート状の電極群を、ラミネートフィルムからなる外装体（以下、ラミネート外装体ともいう）に収容したフレキシブル電池が提案されている。

ところが、ラミネート外装体の素材であるラミネートフィルムは、通常、バリア層としての金属層と、シール層及び保護層としての樹脂層とを含んでいる。そのようなラミネートフィルムは伸縮性に乏しく、これをそのまま電池の外装体に使用するだけでは、電池のフレキシブル化に限界がある。また、そのように伸縮性に乏しいラミネート外装体を無理に屈曲すると、破袋することがある。ラミネート外装体が破袋すると、電解液の揮散や、電池性能の低下を招くことがある。

このため、従来、フレキシブル電池の柔軟性を増すために、ラミネート外装体に波状部を形成することが提案されている（例えば特許文献３参照）。

ラミネート外装体に波状部を形成すると、ラミネート外装体を屈曲させたときに、屈曲部の外側は波の間隔が拡がって、応力方向に伸びる一方で、屈曲部の内側は、波の間隔が狭まって、応力方向に縮む。このように、ラミネート外装体の屈曲に追随してラミネートフィルムを変形させることが可能となり、フレキシブル電池の柔軟性を増すことができる。

特開平１１−３４５５９９号公報 特開２００８−７１７３２号公報 特開２０００−１７３５５９号公報

しかしながら、特許文献３により提案されるようにして、波状部が形成されたラミネートフィルムから外装体を形成すると、外装体の周縁部から外装体の内部に水分が侵入しやすくなる等、外装体の封止信頼性が低下することがある。

そこで、本発明は、高い柔軟性を有するとともに、封止信頼性を向上させることができるフレキシブル電池、及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一局面は、シート状の電極群と、電解質と、前記電極群及び前記電解質を収容する、可撓性を有する外装体と、を具備するフレキシブル電池であって、
前記外装体は、前記電極群を間に挟むように二つ折りにされたフィルム材を含み、
前記フィルム材は、前記電極群の２つの主面とそれぞれ対向する２つの対向部と、前記２つの対向部の間で当該フィルム材を折り曲げた折り目と、前記２つの対向部の周囲にそれぞれ位置する２つの接合代とを含み、
前記２つの接合代が互いに接合されて接合部を形成しており、
前記フィルム材の少なくとも前記２つの対向部が、互いに平行な複数の稜線及び複数の谷線を有する波形に形成されており、かつ前記２つの対向部のうち、一方に形成されている前記複数の稜線と、他方に形成されている前記複数の谷線と、が重なり合っており、
前記折り目が、前記複数の稜線及び前記複数の谷線と平行である、フレキシブル電池に関する。

本発明の他の局面は、シート状の電極群と、電解質と、前記電極群及び前記電解質を収容する、可撓性を有する外装体と、を具備するフレキシブル電池の製造方法であって、
フィルム材を、互いに平行な複数の稜線及び複数の谷線を含む波形に形成した後、前記複数の稜線及び前記複数の谷線と平行な１つの折り目で、相対すべき部分の一方にある前記複数の稜線と他方にある前記複数の谷線とが重なり合うように、当該フィルム材を二つ折りにするか、または、フィルム材を１つの折り目で二つ折りにした後、相対する部分の一方にある複数の稜線と他方にある複数の谷線とが重なり合うように、当該フィルム材を、前記複数の稜線及び前記複数の谷線を含む波形に形成する工程、
前記１つの折り目で二つ折りにされたフィルム材により前記電極群を挟む工程、並びに、
前記フィルム材の、前記電極群の２つの主面とそれぞれ対向する２つの対向部の周囲に前記折り目のある側を除いて設定された２つの接合代を、互いに接合する工程、
を含む、製造方法に関する。

本発明によれば、可撓性を有する外装体を具備したフレキシブル電池に、高い柔軟性を与えることができるとともに、フレキシブル電池の封止信頼性を向上させることができる。その結果、例えば、電源である電池が生体に接触した状態で作動する生体貼付型供給装置等に使用される電池に本発明を適用することにより、電池の剛直性が原因で生じる不快感を抑制できる。さらに、柔軟性だけでなく、封止信頼性にも優れているため、電解質の液漏れ等を生じることがなく、デバイスの長期間に亘る保存や使用が可能となる。

本発明の一実施形態に係るフレキシブル電池の外観を示す斜視図である 。 電極群の構造を示す一部断面図である。 負極の一例を示す平面図である。 正極の一例を示す平面図である。 外装体の素材であるラミネートフィルムの構造を示す一部断面図である。 外装体の接合部を示す一部断面図である。 二つ折りにする前に、波形成用の金型を使用してラミネートフィルムを波形に形成する場合を示す一部断面図である。 波形に形成したラミネートフィルムの一例を示す平面図である。 電極群を、二つ折りにした図８のラミネートフィルムの間に挟んだ状態を示す斜視図である。 接合部を融着する接合部融着用の金型の一例を示す斜視図である。 図９の状態のラミネートフィルムの、波形に形成した接合代同士を、図１０の金型を使用して融着する場合を示す一部断面図である。 波形に形成する前に二つ折りにするラミネートフィルムの一例を示す平面図である。 ラミネートフィルムを二つ折りにした後に波形成用の金型を使用してラミネートフィルムを波形に形成する場合を示す一部断面図である。 接合部を融着する接合部融着用の金型の他の一例を示す斜視図である。 図１３の場合のラミネートフィルムの、波形に形成した接合代同士を、図１４の金型を使用して融着する場合を示す一部断面図である。 波形に形成したラミネートフィルムの他の一例を示す平面図である。 電極群を、二つ折りにした図１６のラミネートフィルムの間に挟んだ状態を示す斜視図である。 接合部を融着する接合部融着用の金型のさらに他の一例を示す斜視図である。 図１７の状態のラミネートフィルムの、波形に形成した接合代同士を、図１８の金型を使用して融着する場合を示す一部断面図である。 波形に形成したラミネートフィルムのさらに他の一例を示す平面図である。 電極群を、二つ折りにした図２０のラミネートフィルムの間に挟んだ状態を示す斜視図である。 図２１の状態のラミネートフィルムの、波形に形成した接合代同士を、図１４の金型を使用して融着する場合を示す一部断面図である。 本発明の比較例の、波形に形成したラミネートフィルムを示す平面図である。 図２３のラミネートフィルムの、波形に形成した接合代同士を、図１４の金型を使用して融着する場合を示す一部断面図である。 本発明の他の比較例の、波形に形成した各ラミネートフィルムを示す平面図である。 本発明の実施例に係る薄型電池の柔軟性を評価する時の、当該電池と評価装置の状態を模式的に示す側面図である。 同状態を模式的に示す上面図である。 本発明の実施例に係る薄型電池の屈曲性能を評価する時の、当該電池と評価用治具の状態を模式的に示す側面図である。

本発明は、シート状の電極群と、電解質と、電極群及び電解質を収容する、可撓性を有する外装体と、を具備するフレキシブル電池に関する。外装体は、電極群を間に挟むように二つ折りにされたフィルム材を含む。フィルム材は、電極群の両方の主面とそれぞれ対向する２つの対向部と、２つの対向部の間で当該フィルム材を折り曲げた折り目と、２つの対向部の周囲にそれぞれ位置する２つの接合代とを含む。

２つの接合代は互いに接合されて接合部を形成する。フィルム材の中で、少なくとも２つの対向部は、互いに平行な複数の稜線及び複数の谷線を有する波形に形成されている。そして、上記の折り目は、稜線及び谷線と平行に形成されている。なお、２つの対向部は、それぞれの少なくとも一部分が波形に形成されていればよい。複数の稜線とは、上記のフィルム材を外装体の外側になる面の側から見たときに、波の凸（嶺）になっている部分の頂点を辿るような、互いに平行な複数の線をいう。複数の谷線とは、上記のフィルム材を外装体の外側になる面の側から見たときに、波の凹（谷）になっている部分の最低部を辿るような、互いに平行な複数の線をいう。

以上の構成により、本発明のフレキシブル電池で使用される外装体は、代表的には、例えば長方形である１つのフィルム材（例えばラミネートフィルム）を二つ折りにして、その間に、例えば長方形の電極群を挟んだ形態を有している。そして、二つ折りにされたフィルム材の各部分には、電極群の２つの主面と対向する２つの対向部が、例えば折り目と接するように形成される。２つの対向部の、例えば折り目の側を除く周囲の部分は、例えば融着により互いに接合されて、外装体の接合部に形成される。以上のようにして、フィルム材が薄い袋状に形成される。

１つのフィルム材のうち、少なくとも２つの対向部は波形に形成されており、これにより、外装体の屈曲に追随してフィルム材を変形させるときの自由度を大きくすることができる。よって、フレキシブル電池に高い柔軟性を与えることができる。

さらに、本発明によれば、２つの対向部のうち、一方に形成されている複数の稜線と、他方に形成されている複数の谷線と、が重なり合うように、稜線及び谷線と平行な折り目が形成されている。このことにより、フレキシブル電池の封止信頼性を容易に向上させることができる。以下、この点を説明する。

従来のフレキシブル電池では、例えば特許文献３により提案されているように、波形に形成した別々のフィルム材を重ね合わせたり（特許文献３の図１参照）、波形に形成した１つのフィルム材を、その波形の稜線及び谷線と垂直な折り目で折り曲げたり（特許文献３の図７参照）している。このため、フィルム材の周縁部（接合代）を互いに接合するときに、各接合代の波形の間にずれが生じやすい。

その原因としては、別体である２つのフィルム材を重ね合わせる場合には、各接合代の波形がずれなく嵌り合うように２つのフィルム材を位置決めすることが困難であることが挙げられる。その結果、接合部における接合が不十分になりやすい。一方、１つのフィルム材を、稜線及び谷線と垂直な折り目で二つ折りにする場合には、必ず、相対する各接合代の稜線同士が重なり合うとともに、相対する各接合代の谷線同士が重なり合う状態（図２４に示すような状態である、以下、このような状態を「波形の位相が１８０°ずれた状態」ともいう）となる。このような状態では、各接合代に非常に大きな圧力を掛けて融着をしないと、形成された接合部に空隙を生じやすい。このため、接合部における接合が非常に不十分になりやすい。

本発明のフレキシブル電池においては、フィルム材を二つ折りにするときの折り目が、２つの対向部に形成される稜線及び谷線と平行となるように形成される。このため、２つの接合代を、２つの対向部と波が連続するように、波形に形成したような場合には、各接合代の波形が正確に嵌り合う状態（図６に示すような状態である。以下、このような状態を「波形の位相が合った状態」ともいう）で各接合代を接合するときに、正確な位置決めを容易に行うことができる。したがって、封止信頼性に優れたフレキシブル電池を容易に作製することができる。

本発明の一形態においては、外装体の接合部が、上記の折り目と垂直に延びている複数の垂直部と、その折り目の反対側で折り目と平行に延びている平行部とを含んでいる。そして、複数の垂直部はそれぞれ波形に形成されており、かつ２つの対向部の波と垂直部の波とは連続している。その結果、垂直部に対応する２つの接合代の部分のうち、一方に形成されている稜線と、他方に形成されている谷線と、が重なり合った状態（波形の位相が合った状態）となっている。よって、上述したとおり、波形の位相があった状態で各接合代を接合するように、容易に位置決めをすることができる。その結果、接合部における封止信頼性を容易に向上させることができる。

本発明の他の形態においては、上記複数の垂直部は、それぞれ波形に形成されておらず、平坦なままである。このように、接合部の垂直部を波形に形成しないことによっても、各接合代の波形の間にずれが生じるのを防止することができる。よって、形成された接合部における封止信頼性を向上させることができる。

ここで、上記の接合部の平行部は、波形に形成することも可能であるし、波形に形成しないことも可能である。平行部を波形に形成する場合には、上述したように折り目の位置を設定することで、２つの接合代の、平行部と対応するそれぞれの部分の波形の位相を正確に合わせるように容易に位置決めをすることができる。よって、フレキシブル電池の封止信頼性を容易に向上させることができる。一方、平行部を波形に形成せずに平坦なままとする場合には、２つの接合代の、平行部と対応するそれぞれの部分の波形にずれが生じることはない。よって、フレキシブル電池の封止信頼性を容易に向上させることができる。

このとき、接合部の幅は１〜１０ｍｍに設定するのが好ましい。接合部の幅を１ｍｍ以上に設定することで、外装体内部への水分の浸入を抑えることが容易となる。一方、接合部の幅を１０ｍｍ以下に設定することで、電池反応に寄与しない部位の割合が大きくなるのを抑えることができる。よって、フレキシブル電池のエネルギ密度が低下するのを防止できる。ここで、電解質にポリマー電解質を含ませることで、電解質の液漏れを容易に抑えることができるのでより好ましい。

ここで、フィルム材には、金属層及び樹脂層を有するラミネートフィルムを使用することができる。フィルム材に金属層またはセラミックス層を含ませることで、電解質の蒸発及び水の内部への侵入を防止できる。加えて、フィルム材に樹脂層を含ませることで、金属層を保護することと、接合部におけるシール性を向上させること、とが可能となる。このとき、樹脂層は、金属層を間に挟むように、金属層の両面に設けるのが、金属層を機械的及び化学的に保護することができるので好ましい。

さらに、本発明は、シート状の電極群と、電解質と、電極群及び電解質を収容する、可撓性を有する外装体と、を具備するフレキシブル電池の製造方法に関する。この製造方法は、フィルム材を、互いに平行な複数の稜線及び複数の谷線を含む波形に形成した後、複数の稜線及び複数の谷線と平行な１つの折り目で、相対すべき部分の一方にある複数の稜線と他方にある複数の谷線とが重なり合うように、当該フィルム材を二つ折りにするか、または、フィルム材を１つの折り目で二つ折りにした後、相対する部分の一方にある複数の稜線と他方にある複数の谷線とが重なり合うように、当該フィルム材を、複数の稜線及び複数の谷線を含む波形に形成する工程、１つの折り目で二つ折りにされたフィルム材により電極群を挟む工程、並びに、フィルム材の、電極群の２つの主面とそれぞれ対向する２つの対向部の周囲に折り目のある側を除いて設定された２つの接合代を、互いに接合する工程、を含む。ここで、フィルム材を波形に形成するときに、２つの接合代に対応する部分は、波形に形成せず平坦にしてもよいし、波形に形成してもよい。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態に係るフレキシブル電池の製造方法により製造されたフレキシブル電池の外観を斜視図により示す。図２に、図１の電池に含まれる電極群の一例を、一部断面図により示す。図３及び図４に、電極群に含まれる正極及び負極の一例をそれぞれ平面図により示す。図５に、外装体の素材の一例としてのラミネートフィルムの構造を一部断面図により示す。

図示例のフレキシブル電池（以下、単に電池という）１０は、シート状の負極２０とシート状の正極３０とを、電解質層（電解質をシート状のセパレータに含浸させたもの）１５を間に挟んで積層したシート状の電極群１２と、その電極群１２を密閉して収容する外装体１１と、を備える。電池１０の形状は、平板状でもよく、曲板状でもよい。なお、図示例の電池１０は、二次電池であるが、本発明はシート状の電極群を備えた一次電池にも適用できる。

負極２０は、シート状の負極集電体２１と、負極集電体２１の一方または両方の表面に設けた負極活物質層２２とを有する。正極３０は、シート状の正極集電体３１と、正極集電体３１の一方または両方の表面に設けた正極活物質層３２とを有する。そして、正極３０と負極２０は、電解質層１５を間に挟んで、正極活物質層３２と負極活物質層２２とが向かい合うように配置される。

図２に例示する２つの負極２０は、負極集電体２１の一方の表面にだけ負極活物質層２２が設けられている。正極３０は、正極集電体３１の両方の表面に正極活物質層３２が設けられている。そして、図示例の電極群１２では、１つの正極３０を間に挟んで、２つの負極２０が、負極活物質層２２が設けられている側を正極３０に向けて配置されている。

図３及び図４に例示するように、負極集電体２１および正極集電体３１は、矩形、または矩形に近似した平面形状を有し、各々の一つの辺は外方に延びる負極集電体突出部２３および正極集電体突出部３３を有する。負極集電体突出部２３には、負極リード１３が接続され、正極集電体突出部３３には、正極リード１４が接続されている。これらのリードは、外装体１１の内部から外部に導出されている。外部に導出された部分は、負極端子および正極端子として機能する。各リードの少なくとも１つの角部には面取りが施されていてもよい。このような形状にすると、リードの角部の引っかかりによる突出部の損傷を抑制できる。また、負極集電体突出部２３および正極集電体突出部３３を溶接やリベット接合などで直列及び／または並列に接続することができる。

図５に、外装体の素材であるラミネートフィルムの一例を断面図により示す。図示例のラミネートフィルム４０は、金属箔からなる水蒸気バリア層４１およびバリア層４１の両面に形成された樹脂層４２ａ、及び４２ｂにより形成されている。なお、本発明の外装体１１には、ラミネートフィルム４０に限らず、波形を形成し得るような形状保持性と、電解質の蒸発や水蒸気の侵入を防止し得る程度の水密性と、耐腐食性と、可撓性と、を有する素材であれば、金属層、セラミックス層、または樹脂層からなる一層構造のフィルム材であっても使用し得る。

図示例の外装体１１は、長方形の１つのラミネートフィルム４０を、長手方向のほぼ中央の折り目２で二つ折りにすることにより形成される。折り目２は、ラミネートフィルム４０の長手方向と垂直である。二つ折りにされたラミネートフィルム４０の間には、電極群１２が挟まれている。外装体１１の、電極群１２の２つの主面と対向する部分をそれぞれ対向部４３という。２つの対向部４３は、折り目２と近接または接している。なお、ラミネートフィルム４０は、長方形に限らず、１つの折り目で二つ折りにして重ね合わせることができる形状（線対称な形状）であれば、どのような形状であってもよい。電極群１２の形状も、二つ折りにしたラミネートフィルム４０の形状と対応するように自由に設定することができる。

外装体１１の対向部４３の周囲には、二つ折りにしたラミネートフィルム４０の各部を接合した接合部３が、折り目２がある側を除いて、形成されている。接合部３は、折り目２と垂直な方向に延びる複数（図示例では２つ）の垂直部３ａと、折り目２の反対側で折り目２と平行に延びる平行部３ｂとを含む。

そして、図示例の外装体１１においては、その全領域が、交互に等ピッチで配置された互いに平行な複数の稜線４４及び複数の谷線４５を含む波形４６に形成されている。稜線４４及び谷線４５もまた、ラミネートフィルム４０の長手方向と垂直である。したがって、折り目２と、稜線４４及び谷線４５とは平行である。ここで、波形４６の断面形状は、特に限定されるものではなく、例として円弧状、正弦曲線状、矩形状、及び楔形が挙げられる。複数の稜線４４（または複数の谷線４５）のピッチは、例えば１〜５０ｍｍの範囲で自由に設定できる。さらに波形４６の複数の稜線４４及び複数の谷線４５のピッチは、必ずしも一定である必要はなく、そのピッチは折り目２からの距離に応じて変えることができる。例えば、図１の外装体１１の長手方向の中央部の近傍で稜線４４及び谷線４５のピッチを小さくすることで、その中央部での可撓性をより大きくすることも可能である。ただし、そのピッチは、外装体１１の表と裏で同じにする必要がある。

図６に、外装体の接合部の一例を一部断面図により示す。図示例の接合部３においては、１つのラミネートフィルム４０を折り目２で二つ折りにしたときに相対する２つの接合代４７の一方の接合代４７の波形４６と、他方の接合代４７の波形４６とが嵌り合っている。言い換えれば、ラミネートフィルム４０の相対する２つの接合代４７の一方に形成された稜線４４と、他方に形成された谷線４５とが重なり合い、一方に形成された谷線４５と他方に形成された稜線４４とが重なりあっている。以下、このような状態を、２つの接合代４７の波形の位相が合っている、とも表現する。なお、稜線４４及び谷線４５というのは、ラミネートフィルム４０を、外装体１１の外側になる面の側から見た場合を基準とする表現である。

ラミネートフィルム４０は、折り目２でラミネートフィルム４０を二つ折りにする前に波形４６に形成しておく（第１の方法）ことも可能であるし、折り目２でラミネートフィルム４０を二つ折りにした後に波形４６に形成する（第２の方法）ことも可能である。

第１の方法では、図７に示すようにして、折り目２で折り曲げる前のラミネートフィルム４０を、波形成用の上型５１及び下型５２を含む金型を使用して、波形４６に形成する。これにより、図８に示すように、ラミネートフィルム４０の全領域を、稜線４４及び谷線４５を含む波形４６に形成する。ただし、図８に示すように、ラミネートフィルム４０の折り目２となるべき部分の近傍は波形４６に形成しないのが、折り目２の近傍での封止性を向上させるためには好ましい。

その後、ラミネートフィルム４０を二つ折りにした一方の部分４０ａの波形４６と、他方の部分４０ｂの波形４６との位相が合うような配置で、稜線４４及び谷線４５と平行な折り目２を形成する。そして、その折り目２で、ラミネートフィルム４０を二つ折りにする。

次に、図９に示すように、折り目２の反対側の端部から負極リード１３及び正極リード１４のそれぞれの一部分を負極端子及び正極端子として外部に露出させるようにして、電極群１２を、二つ折りにしたラミネートフィルム４０の間に挟む。このとき、折り目２と、長方形である電極群１２の一辺（図示例では１つの短辺）が接し、かつ、折り目２のある側を除く、対向部４３の残りの三方の周囲に接合代４７が形成されるように電極群１２を配置する。

その後、図９の状態のラミネートフィルム４０を所定のガス組成および圧力に調整された雰囲気中に置く。そして、この雰囲気中において、図１０に示すような上型５３及び下型５４を含む、接合部の融着用の金型を使用して、相対する接合代４７同士を接合する。

ここで、上型５３及び下型５４の互いの対向面は、それぞれ、波形４６と等しいピッチの波形に形成されている。そのような上型５３及び下型５４を、図１１に示すように、互いの波形が嵌り合うように、位相の合った位置決めをして上下に配置する。そして、図１１に示すように、上型５３と下型５４との間に、互いの波形の位相を合わせた各接合代４７を、金型の波形との位相も合わせて配置する。そして、各接合代４７を、上型５３と下型５４とにより挟圧しながら加熱することで、融着による接合部３が形成される。このようにして、第１の方法により、電極群１２及び電解質をラミネートフィルム４０からなる外装体１１の内部に密閉したフレキシブル電池を作製することができる。

一方、第２の方法では、図１２に示すような、波形に未だ形成していない長方形のラミネートフィルム４０を、長手方向の中央で、長手方向に垂直な折り目２を形成するように先に折り曲げる。その後、図１３に示すようにして、折り目２で二つ折りにしたラミネートフィルム４０を、波形成用の上型５１及び下型５２を使用して、波形４６に形成する。

これにより、二つ折りにされたラミネートフィルム４０の全領域が、稜線４４及び谷線４５を含む波形４６に形成される。このとき、折り目２と平行となるように、稜線４４及び谷線４５を形成する。その後、上記の第１の方法と同様にして各接合代４７を接合することで、高い柔軟性と、優れた封止信頼性とを有するフレキシブル電池を作製することができる。

なお、上記の第１の方法及び第２の方法についての説明では、接合部の融着用の金型として、図１０に示したような、互いの対向面を波形に形成した金型を使用している。これに限らず、接合部の融着用の金型として、図１４に示すような、互いの対向面が平坦である上型５５及び下型５６を使用することができる。そして、図１５に示すように、上型５５と下型５６との間に、波形の位相を合わせて重ね合わせた各接合代４７を配置する。その状態で、上型５５と下型５６とにより各接合代４７を挟圧し加熱することで、融着による接合部３を形成することができる。この方法によれば、上型及び下型の波形と、各接合代４７の波形との間で位相を合わせる必要がないので、より簡易に接合部３を形成することができる。一方、互いの対向面に波形を有する上型５１及び下型５２（図１１参照）を使用すると、波形に沿って各接合代４７を加圧し得るので、より確実に各接合代４７を接合することができ、封止信頼性を高める点では有利である。

以下、本発明のフレキシブル電池の各構成要素について、好ましい素材を例示して説明する。
［外装体］
外装体は、耐屈曲性に優れた柔軟性の高い材料（例えばフィルム状の材料）で構成されるのが好ましい。具体的には、外装体は、ラミネートフィルムで構成されており、ラミネートフィルムは、水蒸気バリア層およびバリア層の片面または両面に形成された樹脂層を含む。バリア層は、金属層またはセラミックス層である。

金属層は、強度および耐屈曲性の観点から、アルミニウム、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、金、銀などで形成することが好ましい。また、セラミックス層は、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどで形成することが好ましい。これらのうちでは、製造コストが安価であり、かつバリア性に優れる点で、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素などが特に好ましい。

バリア層の厚みは、５〜５０μｍが好ましい。樹脂層の厚みは、外装体の内面側および外面側ともに、５〜１００μｍが好ましい。ラミネートフィルムの厚さは、１５〜３００μｍが好ましく、３０〜１５０μｍがより好ましい。このような厚さのラミネートフィルムを用いることにより、外装体としての強度と柔軟性を確保しつつ、薄型電池の厚さを小さくすることが容易となる。

強度、耐衝撃性および耐電解質性の観点から、外装体の内面側に形成される樹脂層は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）のようなポリオレフィンまたはその変性体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、アイオノマー樹脂などが好ましい。外装体の内面側の樹脂層の表面粗さは、一般的に、０．０１〜１μｍである。

強度、耐衝撃性および耐薬品性の観点から、外装体の外面側に形成される樹脂層は、６，６−ナイロン、６−ナイロンなどのポリアミド（ＰＡ）や、ＰＥＴ、ＰＢＴなどのポリエステルが好ましい。

具体的には、外装体としては、酸変性ＰＰ／ＰＥＴ／Ａｌ層／ＰＥＴのラミネートフィルム、酸変性ＰＥ／ＰＡ／Ａｌ層／ＰＥＴのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂／Ｎｉ層／ＰＥ／ＰＥＴのラミネートフィルム、ＥＶＡ／ＰＥ／Ａｌ層／ＰＥＴのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂／ＰＥＴ／Ａｌ層／ＰＥＴのラミネートフィルムが挙げられる。また、Ａｌ層やＮｉ層のかわりに、Ａｌ₂Ｏ₃層、ＳｉＯ₂層などのセラミックス層を用いてもよい。

［電極］
薄型電池に適したシート状の電極が用いられる。電極の平面形状は、特に限定されないが、円形、楕円形、帯状、矩形または矩形に近似できる形状であることが好ましい。矩形に近似できる形状とは、例えば４隅が面取りされた形状や、４隅が円弧状（Ｒ状）に丸められた形状などである。

（負極）
負極は、負極集電体と、負極集電体の片面または両面に付着した負極活物質層とを具備する。負極活物質層は、負極集電体に、負極活物質を圧着または蒸着したり、負極活物質を含む合剤を塗布した後に圧延したりすることにより形成される。

負極活物質には、公知の材料および組成を適宜選択することができる。また、リチウム系負極、天然および人造の各種黒鉛、シリサイド、ケイ素酸化物、各種合金材料などを用いることにより、高エネルギ密度の薄型電池を得ることができる。これらの中でも、より高容量かつ高エネルギ密度の薄型電池を実現できる点で、リチウム系負極が好ましい。

リチウム系負極を用いる場合、負極活物質層は、高容量な金属リチウム層またはリチウム合金層であることが好ましい。リチウム合金としては、例えば、Ｌｉ−Ｓｉ合金、Ｌｉ−Ｓｎ合金、Ｌｉ−Ａｌ合金、Ｌｉ−Ｇａ合金、Ｌｉ−Ｍｇ合金、Ｌｉ−Ｉｎ合金などが用いられる。負極容量向上の観点から、リチウム合金中のＬｉ以外の元素の含有量は０．１〜１０質量％が好ましい。

負極集電体には、金属箔を用いることができる。金属箔は、電解法により得られる電解金属箔でもよく、圧延法により得られる圧延金属箔でもよい。電解金属箔は、例えば、所定の金属イオンを含む電解浴中に、電極としてドラムを浸漬し、ドラムを回転させながらドラムに電流を流し、ドラムの表面に所定の金属を析出させ、これを剥離することにより得られる。電解法は、量産性に優れ、比較的製造コストが低い点で有利である。圧延法は、金属箔の薄型化が容易であり、軽量化の点で有利である。圧延金属箔は、圧延方向に沿って結晶が配向するため、耐屈曲性に優れており、薄型電池に好適に用いられる。

（電解質層）
電解質層は、正極と負極とを離間させる機能を有するとともに、イオンの移動を担う電解質を含んでいる。電解質は、液体、ゲルまたは固体のいずれの状態でもよい。なかでも非水電解質は、広い電位窓を有する点で好ましい。電解質層には、その目的を損なわない限り、電解質以外の成分を含ませてもよい。例えば、電解質層の強度、均質性、イオン伝導性などを向上させる目的で、電解質層に無機粒子、樹脂粒子などのフィラーを添加してもよい。無機粒子としては、例えば、アルミナ、シリカなどの微粒子が挙げられる。また、電解質層には、正極と負極との短絡防止のために、不織布や樹脂の延伸シートなどをセパレータ（多孔質シート）として含ませてもよい。

セパレータは、イオン透過性を有するとともに、機械的強度と絶縁性に優れていることが望ましい。そのようなセパレータの材料としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミド、ポリイミドなどが挙げられる。延伸シートの中では、ポリプロピレンおよびポリエチレンの少なくとも一方を含む微多孔性フィルムが、シャットダウン機能を有する点で好ましい。また、このような微多孔性フィルムの表面に、ポリアミドなどの耐熱性の高い層を積層したセパレータは、シャットダウン機能に加えて、耐短絡性に優れている。

液体電解質には、溶媒およびこれに溶解する溶質（支持塩）からなり、様々な添加剤を含み得る溶液が用いられる。

ゲル電解質（ゲルポリマー電解質）には、一般に、液体電解質およびこれを含浸するポリマー材料からなるゲルが用いられる。ゲルポリマー電解質のマトリックスとなるポリマー材料は、液体電解質を吸収してゲル化する材料であればよい。例えば、シリコーン、アクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸、メタクリル酸エステルなどのエステル単位を主成分として（例えば９０モル％以上）含むポリ（メタ）アクリレート系高分子、ポリアクリロニトリルル、ポリフォスファゼン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、フッ素ポリマーなどが挙げられる。これらのポリマー材料は、１種を単独で用いてもよく、複数種を混合または複合化して用いてもよい。また、これらのポリマー材料は、適宜、架橋させたり、変性させたりしてもよい。

上記のポリマー材料の中でも、特にフッ素ポリマーは、酸化還元に対する耐性が高く、液体の非水電解質を吸収させるのに適している。例えば、ポリビニリデンフルオライド、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ビニリデンフルオロライド−トリフルオロエチレン共重合体、ビニリデンフルオロライド−テトラフルオロエチレン共重合体などを、単独で、または複数種を混合して用いることが好ましい。

固体電解質には、様々な無機固体電解質の粉末や堆積膜、あるいはドライポリマー電解質が用いられる。無機固体電解質としては、ヨウ化リチウム等のハロゲン化リチウムならびにその誘導体、窒化リチウム、酸素酸塩系材料、硫化物系材料などが挙げられる。ドライポリマー電解質とは、ポリマー材料に溶質（支持塩）を添加した材料であり、溶媒を含まない。

ドライポリマー電解質のマトリックスとなるポリマー材料としては、ポリエチレンオキサイドやその架橋体のようなエーテル系高分子、ポリ（メタ）アクリレート系高分子などが挙げられる。これらは単一の単量体の重合体でもよく、複数種の単量体の共重合体でもよい。また、ポリマー材料は、１種を単独で用いてもよく、複数種を混合または複合化して用いてもよい。

上記の中でも、外装体が損傷した時に電解質成分が外部へ漏れるのを防止する観点から、ドライポリマー電解質またはゲルポリマー電解質を含む電解質層が好ましい。ドライポリマー電解質またはゲルポリマー電解質には、様々なフィラーを添加してもよい。また、ドライポリマー電解質またはゲルポリマー電解質を、支持体となるセパレータに含浸または付着させて、電解質層としてもよい。

ドライポリマー電解質またはゲルポリマー電解質を用いる場合には、漏液を防止するための手段を要さない。よって、薄型電池の小型化、軽量化および更なる薄型化が容易である。また、薄型電池の高エネルギ密度化が容易となる。更に、ドライポリマー電解質またはゲルポリマー電解質を用いることにより、電解質層にも屈曲に対する追従性が付与される。よって、電極間の密着性がより向上し、屈曲を繰返した後でも、電池性能のバラツキや劣化が大きく抑制される。

（正極）
正極は、正極集電体と、正極集電体の片面または両面に付着した正極活物質層とを具備する。正極活物質層は、正極集電体に、正極活物質を蒸着したり、正極活物質を含む合剤を塗布した後に圧延したりすることにより形成される。正極合剤には、正極活物質の他に、結着剤が含まれ、必要に応じて導電剤が含まれる。

正極活物質には、例えば、二酸化マンガン、フッ化カーボン類、有機または無機の硫化物、リチウム含有複合酸化物、バナジウム酸化物やニオブ酸化物などの金属酸化物またはそのリチウム化物、導電性を有する共役系有機ポリマー、シェブレル相化合物、オリビン系化合物などが用いられる。これらの中でも、二酸化マンガン、フッ化カーボン類、硫化物、リチウム含有複合酸化物などが好ましく、二酸化マンガンが特に好ましい。

二酸化マンガンの電池内での反応が一電子反応であると仮定した場合、正極活物質の質量当たりの理論容量は３０８ｍＡｈ／ｇであり、高容量である。また、二酸化マンガンは安価である。入手が容易である点で、二酸化マンガンの中でも、電解二酸化マンガンが特に好ましい。二酸化マンガンは、製造工程上、不可避的な微量の不純物を含んでもよい。正極活物質は、二酸化マンガンを主成分とし、フッ化カーボン類、バナジウム酸化物、オリビン系化合物のような二酸化マンガン以外の材料を含む混合物でもよい。

フッ化カーボン類としては、例えば、（ＣＦ_w）_m（式中、ｍは１以上の整数であり、０＜ｗ≦１）で表されるフッ化黒鉛が挙げられる。硫化物としては、例えば、ＴｉＳ₂、ＭｏＳ₂、ＦｅＳ₂が挙げられる。リチウム含有複合酸化物としては、例えば、Ｌｉ_xaＣｏＯ₂、Ｌｉ_xaＮｉＯ₂、Ｌｉ_xaＭｎＯ₂、Ｌｉ_xaＣｏ_yＮｉ_1-yＯ₂、Ｌｉ_xaＣｏ_yＭ_1-yＯ_z、Ｌｉ_xaＮｉ_1-yＭ_yＯ_z、Ｌｉ_xbＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xbＭｎ_2-yＭ_yＯ₄が挙げられる。上記各式中、ＭはＮａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢよりなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、ｘａ＝０〜１．２、ｘｂ＝０〜２、ｙ＝０〜０．９、ｚ＝２〜２．３である。ｘａおよびｘｂは、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。

導電剤には、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類；炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類；アルミニウム粉などの金属粉末類；酸化亜鉛ウィスカー、チタン酸カリウムウィスカーなどの導電性ウィスカー類；酸化チタンなどの導電性金属酸化物；またはフェニレン誘導体などの有機導電性材料などが用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。正極活物質層の導電性の改善および正極容量の確保の観点から、正極活物質層中の導電剤の含有量は、正極活物質１００質量部あたり１〜３０質量部が好ましい。

結着剤には、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ヘキシル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、カルボキシメチルセルロースが用いられる。これらを単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。正極活物質層の結着性の改善および正極容量の確保の観点から、正極活物質層中の結着剤の含有量は、正極活物質１００質量部あたり１〜１５質量部が好ましい。

結着剤には、ポリマー電解質を用いてもよい。正極活物質層内にポリマー電解質が存在することにより、リチウムイオンがスムーズに拡散し、正極集電体と正極活物質層との間でのリチウムイオンの授受がスムーズに行われる。ポリマー電解質だけを結着剤として単独で用いてもよく、ポリマー電解質と他の結着剤とを組み合わせて用いてもよい。

正極集電体には、金属フィルム、金属箔、金属繊維からなる不織布などが用いられる。正極集電体を構成する金属材料としては、例えば、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼などが挙げられる。これらは単独で集電体を形成していてもよく、２種以上の組み合わせが集電体を形成していてもよい。正極集電体の厚さは、例えば１〜３０μｍである。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２を、図面を参照して説明する。
図１６に、本発明の実施形態２に係るフレキシブル電池の製造方法に使用されるラミネートフィルムを平面図により示す。

図１６に示すように、この形態では、長方形であるラミネートフィルム４０の長手方向の両端の部分、すなわち接合部３の平行部３ｂと対応する部分（接合代４７）が波形に形成されておらず、平坦部４８となっている。ラミネートフィルム４０のそれ以外の部分は、実施形態１と同様に、稜線４４及び谷線４５を含む波形４６に形成されている。そして、ラミネートフィルム４０の長手方向の中央には、実施形態１と同様に、各接合代４７の波形４６の位相が合うような配置で、稜線４４及び谷線４５と平行な折り目２が形成されている。

なお、この実施形態２においても実施形態１と同様に、折り目２で二つ折りにする前にラミネートフィルム４０を波形４６に形成してもよいし（第１の方法）、折り目２で二つ折りにした後にラミネートフィルム４０を波形４６に形成してもよい（第２の方法）。そして、図１７に示すように、実施形態１と同様にして、電極群１２を、二つ折りにしたラミネートフィルム４０の間に挟み込む。

その後、図１８に示すような、接合部の融着用の上型５７及び下型５８を含む金型を使用して、接合部３を形成する。上型５７及び下型５８は、互いの対向面のうち、平行部３ｂと対応する部分が平坦であるとともに、垂直部３ａと対応する部分が波形に形成されている。このとき、図１９に示すように、上型５７及び下型５８の波形に形成された対向面の間には、各接合代４７のうち、垂直部３ａと対応する部分が、各型の波形と位相を合わせて配置される。一方、各接合代４７のうち、平行部３ｂと対応する部分（平坦部４８）は、各金型の対向面のうち、平坦な部分の間で挟圧されて、融着される。これにより、各垂直部３ａが波形であり、平行部３ｂが平坦である接合部３が形成される。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３を、図面を参照して説明する。
図２０に、本発明の一実施形態に係るフレキシブル電池の製造方法に使用されるラミネートフィルムの概略構成を平面図により示す。

図２０に示すように、この形態のラミネートフィルム４０も、長方形であるラミネートフィルム４０の長手方向の両端の部分は、実施形態２と同様に、波形に形成されていない。すなわち、２つの接合代４７のうち、接合部３の平行部３ｂと対応する部分は、波形に形成されておらず、平坦部４８となっている。さらに、この形態では、２つの接合代４７のうち、各垂直部３ａと対応する部分も波形に形成されておらず、平坦部４９となっている。そして、ラミネートフィルム４０の２つの対向部４３と対応する部分だけが、稜線４４及び谷線４５を含む波形４６に形成されている。ラミネートフィルム４０の長手方向の中央には、稜線４４及び谷線４５と平行な折り目２が形成されている。

なお、この実施形態３においても実施形態１と同様に、折り目２で二つ折りにする前にラミネートフィルム４０を波形４６に形成してもよいし（第１の方法）、折り目２で二つ折りにした後にラミネートフィルム４０を波形４６に形成してもよい（第２の方法）。そして、図２１に示すように、実施形態１と同様にして、電極群１２を、二つ折りにしたラミネートフィルム４０の間に挟み込む。

その後、図１４に示したような、互いの対向面が平坦である、接合部の融着用の上型５５及び下型５６を含む金型を使用して、接合部３を形成する。このとき、ラミネートフィルム４０の各接合代４７の平坦部４８及び４９同士を、上型５５及び下型５６の平坦面により挟圧して、融着する。これにより、各垂直部３ａ及び平行部３ｂが波形に形成されていない接合部３が形成される。

以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されない。
（実施例１）
以下の手順で、図１に示したような、接合部の垂直部及び平行部がともに波形であるフレキシブル電池を作製した。なお、以下の項目（１）〜（５）に記載した手順は、露点が−３０℃以下のドライエア雰囲気で実施した。

（１）負極の作製
負極活物質層としてのリチウム金属箔（３１ｍｍ×３１ｍｍ、厚み２０μｍ）を準備した。それを、１２×５ｍｍの突出部を有する３１×３１ｍｍの銅箔（厚み２５μｍ）からなる負極集電体の一方の面（表面粗さ２．６μｍ）に、１００Ｎ／ｃｍの線圧で圧着し、負極を得た。その後、突出部に幅３ｍｍ、長さ２０ｍｍの銅製の負極リードを超音波溶接した。

（２）正極の作製
正極活物質である、３５０℃で加熱した電解二酸化マンガンと、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の溶液（（株）クレハ製、商品番号：＃８５００）とを、二酸化マンガン、アセチレンブラック及びＰＶＤＦの質量比が１００：５：５となるように混合した。その後、その混合物に適量のＮＭＰを加えることで、ペースト状の正極合剤を得た。

正極集電体であるアルミニウム箔（厚み１５μｍ）の一方の面に正極合剤を塗布し、それを、８５℃で１０分間乾燥することにより、正極集電体に正極活物質層を形成した。それを、ロールプレス機により、１２０００Ｎ／ｃｍの線圧で圧延することで、正極を得た。

その正極を、幅１２ｍｍ、長さ５ｍｍの突出部を有する、２９×２９ｍｍの正方形に切り抜いた。切り抜かれた正極を、１２０℃で２時間、３×１０^-6気圧まで減圧した状態で乾燥した。その後、その正極の突出部に幅５ｍｍ、長さ２０ｍｍのアルミニウムの正極リードを超音波溶接した。

（３）ゲルポリマー電解質のセパレータへの含浸
プロピレンカーボネート（ＰＣ）とジメトキシエタン（ＤＭＥ）とを、６：４（質量比）の割合で混合して得られた非水溶媒に、電解質塩としての過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ₄）を１ｍｏｌ／ｋｇとなるように溶解させて、液体電解質を作製した。

マトリクス高分子としてヘキサフルオロプロピレンとポリフッ化ビニリデンの共重合体（ヘキサフルオロプロピレン含有量：７％）を用い、マトリクス高分子と、上記の液体電解質とを１：１０（質量比）の割合で混合し、それをジメチルカーボネート（ＤＭＣ）により溶解して、ゲルポリマー電解質の溶液を調製した。

得られた溶液を、厚み９μｍの多孔質ポリエチレンから成るセパレータの両面、及び上記の正極の正極活物質層に均一に塗布した後、溶剤（ＤＭＣ）を揮発させて、正極及びセパレータにゲルポリマー電解質を含浸させた。

（４）電極群の作製
負極と、ゲル状の非水電解質層を含浸させた正極とを、ゲルポリマー電解質を含浸させたセパレータ（電解質層）を介して正極活物質層と負極活物質層とが対向するように積層した。その後、積層したものを、９０℃、０．５ＭＰａで１分間熱プレスすることで電極群を作製した。

（５）外装体の作製
バリア層としてのアルミニウム箔、シール層（外装体の内側の樹脂層）としてのポリプロピレン層、及び保護層（外装体の外側の樹脂層）としてのナイロン層を備えた４２×９２ｍｍのラミネートフィルム（厚み１１０μｍ）を準備した。図７に示したような、波形成用の上型５１及び下型５２を含む金型（稜線ピッチ：５ｍｍ）を準備した。その金型を使用して、上記のラミネートフィルムを加圧成形することにより、図８に示したような、ほぼ全ての領域が波形に形成されたラミネートフィルムを作製した。

次いで、そのラミネートフィルムを、稜線及び谷線と平行な折り目により、保護層が外装体の外側となり、シール層が外装体の内側となるように二つ折りにした（第１の方法）。このとき、折り目を境界とするラミネートフィルムの各部分の波形の位相が合うように折り目の位置を設定した。

続いて、二つ折りにしたラミネートフィルムの間に上記の電極群を挟んだ。このとき、折り目の反対側の端部から正極リード及び負極リードの一部を外部へ露出させた。そして、図９に示したように、ラミネートフィルムの、電極群と対向する各対向部の周囲の部分のうち、折り目のある側を除く三方の部分を、接合代として残すような配置で電極群を挟んだ。

その後、電極群を挟んだ状態のラミネートフィルムを、６６０ｍｍＨｇの圧力に調整された雰囲気中に置いた。図１０に示したような、対向面が波形を有する上型５３及び下型５４を含む金型を準備した。この金型を使用して、上記の雰囲気中において、各部材の波形の位相を合わせるようにして、各接合代を融着した。これにより、幅が５ｍｍである接合部を、対向部の周囲に形成した。以上の工程により、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ａという）を作製した。

（実施例２）
ラミネートフィルムを二つ折りにした後に、上記のラミネートフィルムのほぼ全ての領域を波形に形成した（第２の方法）こと以外は、実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｂという）を作製した。

（実施例３）
図１４に示したような、対向面が平坦である融着用の上型５５及び下型５６を含む金型を使用したこと以外は、実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｃ）を作製した。

（実施例４）
図１６に示したように、各接合代のうち、ラミネートフィルムの長手方向の両端部は波形に形成せず、それ以外の部分は波形に形成した。接合部の融着用の金型として、図１８に示したような、接合部の平行部と対応する部分が平坦であり、接合部の垂直部と対応する部分が波形である上型５７及び下型５８を含む金型を使用した。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｄ）を作製した。

（比較例１）
図２３に示すように、ラミネートフィルム４０’を折り目２’で二つ折りにした後、ラミネートフィルム４０’のほぼ全領域を、折り目２’と平行な稜線４４及び谷線４５を含む波形４６に形成した。このとき、ラミネートフィルム４０’の、折り目２’を境界として区分される一方の部分４０ａ’及び他方の部分４０ｂ’の各波形の位相が１８０°ずれるようにした。つまり、その折り目２’に対して、各部分４０ａ’及び４０ｂ’の稜線４４同士が重なり合い、谷線４５同士が重なり合うように、ラミネートフィルム４０’を波形に形成した。

そして、図１４に示したような、平坦な対向面を有する上型５５及び下型５６を含む、接合部の融着用の金型を使用して、図２４に示すようにして、各接合代４７の波形の位相を１８０°ずらした状態で、各接合代４７を互いに融着した。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（比較電池１）を作製した。

（比較例２）
図２５に示すように、それぞれがバリア層、シール層及び保護層を有する２つのラミネートフィルム６１及び６２を準備した。そして、各ラミネートフィルム６１及び６２を、互いに平行な稜線４４及び谷線４５が等ピッチで並ぶ波形４６に形成した。各ラミネートフィルム６１及び６２を、波形４６の位相が合うように重ね合わせた状態で、それらの間の中央に電極群を挟み、電極群と対向するそれぞれの対向部の周囲の部分（各接合代）を融着して接合した。このとき、正極リード及び負極リードの一部を外部に露出させて、正極端子及び負極端子とした。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（比較電池２）を作製した。

［評価］
（ａ）柔軟性の評価（３点曲げ試験）
薄型電池の柔軟性を、テンシロン万能試験機（オリエンテック社製ＲＴＣ−１１５０Ａ）を用いて、３点曲げ試験で評価した。
具体的には、図２６および図２７に示すように、対向配置された一対の台座１００ａ、１００ｂの上面端部の支点１０１ａ、１０１ｂに、薄型電池１０の２つの熱溶着された２つの端部をそれぞれ載置した。そして、２つの支点１０１ａ、１０１ｂで支えられた薄型電池１０の中央に、上方から、平板状圧子１０２の丸みを帯びた先端を線接触させ、圧子１０２で電池１０の中央部に圧力をかけた。
台座１００ａ、１００ｂの支点１０１ａ、１０１ｂは、曲率半径２ｍｍの曲面になっている。支点間距離は３０ｍｍとし、圧子１０２の先端の曲率半径は５ｍｍとした。荷重印加速度は１００ｍｍ／分とした。このときに観測される最大荷重は、薄型電池の柔軟性を示す指標となる。最大荷重が小さいほど、柔軟性が優れている。

（ｂ）封止性能の評価
（高温・多湿保存試験）
各フレキシブル電池について高温・多湿保存試験を行った。電池Ａ〜Ｄ、並びに比較電池１及び２（以下、試験電池と総称する）をそれぞれ２個準備した。２個の電池のうち、一方の電池について、環境温度：２５℃、放電電流密度：２５０μＡ／ｃｍ²（正極の単位面積あたりの電流値）、並びに、放電終止電圧：１．８Ｖの条件下で放電試験を実施し、その放電容量を求めた。求められた放電容量を、当該試験前の放電容量とする。

他方の電池を、高温・多湿環境下（６０℃９０％ＲＨ）で１００日保存し、保存後の電池について、上記と同じ条件で放電試験を実施して、当該試験後の放電容量を求めた。そして、当該試験後の放電容量を当該試験前の放電容量で除することにより、容量維持率を求めた。

（屈曲・加圧試験）
図２８に示すように、曲率半径が２０ｍｍの曲面部を有する治具１２０を各試験電池に押し当てて、各試験電池を治具１２０の曲面部に沿って屈曲させた後、治具１２０を引き離して各試験電池を元の状態に戻す一連の工程を１００００回繰り返した。その後、各試験電池を５ＭＰａの圧力でプレスし、電解質が漏れた各試験電池の数量を確認した。このようにして、封止性能の一部である耐漏液性能を評価した。

以上の結果を表１に示す。

表１に示されるように、実施例１〜４の電池Ａ〜Ｄは、比較電池１及び２に対して封止性能に優れていることが確かめられた。これは、電池Ａ〜Ｄにおいては、各接合代の波形の位相を合わせて融着するときに、位置決めが容易に行えたためであり、結果として密閉性の高い封止が可能であったためと考えられる。

一方、比較電池１は、各接合代の間で波形の位相が１８０°ずれているために、密閉性の高い封止が非常に困難であったと考えられる。また、比較電池２では、２つのラミネートフィルムを、各接合代の波形の位相が合うように積層したが、それらのラミネートフィルムが折り目により接続された１つのラミネートフィルムではないために、波形の位相にわずかながらずれが生じて、封止性能が低下したものと考えられる。

（実施例５）
接合部のうち、折り目と垂直に延びる２つの垂直部の幅を、それぞれ１ｍｍとし、ラミネートフィルムのサイズを３８×９２ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｅ）を作製した。

（実施例６）
接合部のうち、折り目と反対側の折り目と平行に延びる平行部の幅を１０ｍｍとし、ラミネートフィルムのサイズを５６×９２ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｆ）を作製した。

（実施例７）
接合部のうち、折り目と垂直に延びる２つの垂直部の幅を、それぞれ１２ｍｍとし、ラミネートフィルムのサイズを６０×９２ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｇ）を作製した。

以上の電池Ｅ〜Ｇに対して、上述の三点曲げ試験、高温・多湿保存試験、及び屈曲・加圧試験を実施することで、各試験電池の柔軟性及び封止性能を評価した。また、各試験電池を近似的に直方体とみなしたときの体積から各試験電池のエネルギ密度を算出した。以上の結果を表２に示す。なお、表２には、電池Ａに対する同様の評価結果も併記している。

表２によれば、接合部の幅が大きいほど封止性能が優れていることが理解される。そして、電池Ｅ〜Ｇはいずれも、高温・多湿環境下での長期間の保存後も高い容量維持率を示している。しかしながら、実施例７の電池Ｇのように、接合部の幅が大きくなり過ぎると電池のエネルギ密度が低下する。これは電池反応に寄与できない部位の割合が大きくなるからである。よって、電池のエネルギ密度と封止信頼性とをバランスさせるという観点からは、接合部の幅は１０ｍｍ以内とするのが好ましい。

（実施例８）
電解質層をドライポリマー電解質としたこと以外は実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｈ）を作製した。

ここで、電解質層をドライポリマー電解質とした電極群は、以下の手順で作製した。
アセトニトリル１００ｇに、粘度平均分子量１０００００のポリエチレンオキサイド（米国Ｓｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ ｃｏｒｐ．製）１０ｇおよびジメトキシエタン（ＤＭＥ）１０ｇを溶解させて、ポリエチレンオキサイドのアセトニトリル溶液を得た。そして、この溶液にＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂を、リチウムイオン濃度［Ｌｉ］とポリマー中のエチレンオキサイド部のエーテル酸素濃度［ＥＯ］とのモル比率［Ｌｉ］／［ＥＯ］が０．０５となるように添加した。このようにして、ドライポリマー電解質のアセトニトリル溶液を得た。得られたドライポリマー電解質のアセトニトリル溶液を、リチウム金属箔上、および正極層上にキャストした。そして、室温で４８時間真空乾燥し、溶媒成分であるアセトニトリルとＤＭＥを除去して、正極活物質層及び負極活物質層の上に電解質を形成した。そして、負極、正極及び電解質を、間にドライポリマーからなる電解質層を介在させて正極活物質層と負極活物質層とが対向するように積層した。その積層したものを、９０℃、０．５ＭＰａの条件で１分間熱プレスすることにより電極群を作製した。

（実施例９）
電解質層を液体電解質にしたこと以外は実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｉ）を作製した。

より具体的には、正極およびセパレータにゲル状の電解質層の含浸を行わない状態で負極、正極及びセパレータを積層して電極群を作製した。さらに、外装体の内部には、接合部を接合する前に非水電解質５００μｌを注入した。非水電解質には、ＬｉＣｌＯ₄が１モル／Ｌの濃度で溶解した非水溶媒を用いた。非水溶媒には、プロピレンカーボネートおよびジメトキシエタンの混合溶媒（体積比１：１）を用いた。

電池Ｈ及びＩに対して、上述の三点曲げ試験、高温・多湿保存試験、及び屈曲・加圧試験を実施することで、各試験電池の柔軟性及び封止性能を評価した。その評価結果を表３に示す。なお、表３には、電池Ａに対する同様の評価結果も併記している。

表３に示されるように、ゲルポリマー電解質を用いた電池Ａ、ドライポリマー電解質を用いた電池Ｈ、及び液体電解質を用いた電池Ｉはいずれも、優れた柔軟性と封止性能を有している。中でも、ドライポリマー電解質またはゲルポリマー電解質を用いた電池Ａ及び電池Ｈは、封止信頼性がより優れていることが分かる。電解質層がドライポリマー電解質やゲルポリマー電解質のように粘弾性を有することで、より高い封止信頼性が得られたものと考えられる。一方、液体電解質を用いた電池Ｉは、屈曲・加圧試験の結果から見た封止性能は良好とはいえないが、高温・多湿保存試験の結果から見た封止性能は良好であり、その点で優れた封止信頼性を示している。

（実施例１０）
負極活物質として、Ｌｉ−Ａｌ合金（Ａｌの質量％：３％）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、厚みが４００μｍであるフレキシブル電池（電池Ｊ）を作製した。

電池Ｊに対して、上述の三点曲げ試験、高温・多湿保存試験、及び屈曲・加圧試験を実施することで、各試験電池の柔軟性及び封止性能を評価した。その評価結果を表４に示す。なお、表４には、電池Ａに対する同様の評価結果も併記している。

表４に示されるように、電池Ｊは、電池Ａと同様に、優れた柔軟性、および耐漏液性を有している。

（実施例１１）
図２０に示したような、周縁部（接合代）が全て平坦であり、電極群と対向する対向部だけに波形を形成したラミネートフィルムを、第１の方法により準備した。図１４に示したような、対向面が全て平坦な上型５５及び下型５６を含む金型を使用して、各接合代を接合した。以上のこと以外は、実施例１と同様にして、厚み４００μｍのフレキシブル電池（電池Ｋ）を作製した。

（実施例１２）
ラミネートフィルムを二つ折りにした後で、ラミネートフィルムの各対向部だけを波形に形成した（第２の方法）こと以外は、実施例２と同様にして、厚み４００μｍのフレキシブル電池（電池Ｌ）を作製した。

電池Ｋ及びＬに対して、上述の三点曲げ試験、高温・多湿保存試験、及び屈曲・加圧試験を実施することで、各試験電池の柔軟性及び封止性能を評価した。その評価結果を表５に示す。なお、表５には、電池Ａに対する同様の評価結果も併記している。

表５に示されるように、電池Ｋ及びＬは、電池Ａと同様に、柔軟性、および封止性能にも優れていることがわかった。これは、封止時にフィルム材の位置決めが容易に行えたことと、封止部の均一な融着が可能であったこととにより、結果として密閉性の高い封止が可能であったためと考えられる。

本発明を、フレキシブル電池が生体に接触した状態で作動する高い柔軟性が要求されるデバイス等に適用することで、剛直な電池が原因で生じるデバイス使用時の不快な違和感を抑制できる。その結果、デバイスを長時間使用しても違和感なくなく使用することができる。また、封止信頼性に優れたフレキシブル電池を提供できるため、搭載するデバイスの信頼性も向上する。

２・・・折り目、３…接合部、３ａ…垂直部、３ｂ…平行部、１０…電池、１１…外装体、１２…電極群、２０…負極、３０…正極、４０…ラミネートフィルム、４３…対向部、４４…稜線、４５…谷線、４６…波形、４７…接合代

Claims (5)

1. シート状の電極群と、電解質と、前記電極群及び前記電解質を収容する、可撓性を有する外装体と、を具備するフレキシブル電池であって、
   前記外装体は、前記電極群を間に挟むように二つ折りにされたフィルム材を含み、
   前記フィルム材は、前記電極群の２つの主面とそれぞれ対向する２つの対向部と、前記２つの対向部の間で当該フィルム材を折り曲げた折り目と、前記２つの対向部の周囲にそれぞれ位置する２つの接合代とを含み、
   前記２つの接合代が互いに接合されて接合部を形成しており、
   前記フィルム材の少なくとも前記２つの対向部が、互いに平行な複数の稜線及び複数の谷線を有する波形に形成されており、かつ前記２つの対向部のうち、一方に形成されている前記複数の稜線と、他方に形成されている前記複数の谷線と、が重なり合っており、
   前記折り目が、前記複数の稜線及び前記複数の谷線と平行であり、
   前記接合部が、前記折り目と垂直に延びている複数の垂直部と、前記折り目の反対側で前記折り目と平行に延びている平行部とを含み、
   前記複数の垂直部が、それぞれ前記波形に形成され、かつ前記２つの対向部の波と前記垂直部の波とが連続するか、または、前記複数の垂直部が、それぞれ前記波形に形成されておらず平坦であり、
   前記平行部が、前記波形に形成され、前記平行部に対応する前記２つの接合代の部分のうち、一方に形成されている前記複数の稜線と、他方に形成されている前記複数の谷線と、が互いに重なっているか、または、前記平行部が、前記波形に形成されておらず平坦である、フレキシブル電池。
2. 前記接合部の幅が、１〜１０ｍｍである請求項１に記載のフレキシブル電池。
3. 前記電解質が、ポリマー電解質を含む、請求項１または２に記載のフレキシブル電池。
4. 前記フィルム材が、金属層及び樹脂層を有するラミネートフィルムである、請求項１〜３のいずれか１項に記載のフレキシブル電池。
5. シート状の電極群と、電解質と、前記電極群及び前記電解質を収容する、可撓性を有する外装体と、を具備するフレキシブル電池の製造方法であって、
   フィルム材を、互いに平行な複数の稜線及び複数の谷線を含む波形に形成した後、前記複数の稜線及び前記複数の谷線と平行な１つの折り目で、相対すべき部分の一方にある前記複数の稜線と他方にある前記複数の谷線とが重なり合うように、当該フィルム材を二つ折りにするか、または、フィルム材を１つの折り目で二つ折りにした後、相対する部分の一方にある複数の稜線と他方にある複数の谷線とが重なり合うように、当該フィルム材を、前記複数の稜線及び前記複数の谷線を含む波形に形成する工程、
   前記１つの折り目で二つ折りにされたフィルム材により前記電極群を挟む工程、並びに、
   前記フィルム材の、前記電極群の２つの主面とそれぞれ対向する２つの対向部の周囲に前記折り目のある側を除いて設定された２つの接合代を、互いに接合する工程、
   を含み、
   前記フィルム材を前記波形に形成するときに、前記２つの接合代に対応する部分を前記波形に形成せず平坦にするか、前記フィルム材を前記波形に形成するときに、前記２つの接合代に対応する部分を前記波形に形成する、製造方法。
   
   
   

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