JP7022912B2

JP7022912B2 - 薄型電池

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Publication number: JP7022912B2
Application number: JP2017241830A
Authority: JP
Inventors: 裕也浅野; 貴士川口; 淳熊谷
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-12-18
Filing date: 2017-12-18
Publication date: 2022-02-21
Anticipated expiration: 2037-12-18
Also published as: JP2019110016A

Description

本発明は、薄型電池に関し、詳細には、薄型電池の固定性の向上に関する。

近年、生体貼付型装置、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ＩＣカード、温度センサ、補聴器、感圧ブザーなどの小型の電子機器の電源として、薄型電池が用いられている。このような薄型電池には柔軟性が求められる。そのため、薄型電池の外装体は、例えば、樹脂層を含む２枚のシートを熱融着させることにより形成される（特許文献１）。

特開２０１１－２０４５９０号公報

通常、熱融着は、積層された２枚のシートの外周側に位置する外周領域を、一対のヒートシールバーで挟み込むことにより行われる。そのため、図４に示すように、外装体２２０の外周領域２２２は、薄型電池の厚み方向において、中央寄りに配置される。

薄型電池は、例えば両面テープ等により、電子機器の所定の面（固定面）に固定されて使用される場合がある。上記のように、外装体２２０の外周領域２２２が薄型電池の厚み方向の中央寄りに配置されると、薄型電池の外周領域２２２以外の内側領域２２１は固定面に当接する一方、外周領域２２２は、固定面から浮き上がってしまう。よって、薄型電池の固定が不十分となる。この状態で電子機器が屈曲されると、薄型電池が剥離したり、損傷したりする。そこで、薄型電池を屈曲させて、内側領域２２１とともに外周領域２２２を固定面に固定しようとすると、外装体２２０の内側領域２２１および外装体に収納されている電極群２１０に負荷がかかる。この場合も、外装体２２０、さらには電極群２１０が損傷する場合がある。

上記を鑑み、本発明の一局面は、電極群と、前記電極群に含浸された非水電解質と、前記電極群および前記非水電解質を密閉収納する外装体と、を含む薄型電池であって、前記外装体は、前記電極群の一方の主面の法線方向からみたとき、前記電極群に対向する内側領域と、前記内側領域以外の外周領域と、を備えており、前記外周領域は、前記外装体の最外周に位置する第１領域と、前記第１領域の内側に隣接する第２領域と、前記第２領域の内側に隣接する第３領域と、を備え、前記第１領域および前記第２領域は、封止部を形成しており、前記第１領域における前記薄型電池の厚みＨ１と、前記第２領域における前記薄型電池の厚みＨ２とは、Ｈ１＜Ｈ２の関係を満たし、前記第３領域は薄部を有し、前記薄部における前記薄型電池の厚みＨ３と、前記厚みＨ２とは、Ｈ３＜Ｈ２の関係を満たし、前記厚みＨ１と、前記厚みＨ３とは、Ｈ１＜Ｈ３の関係を満たす、薄型電池に関する。

本発明によれば、薄型電池を、電子機器内に安定して固定することができる。そのため、薄型電池が屈曲された場合にも、外装体および電極群の損傷は抑制される。

本発明の一実施形態に係る薄型電池を概略的に示す平面図である。同薄型電池の外装体を示す平面図である。図２に示す薄型電池のＸ－Ｘ線における縦断面図である。従来の薄型電池の外装体の一部における縦断面図である。

本実施形態に係る薄型電池（以下、単に電池を称す場合がある。）は、電極群と、電極群に含浸された非水電解質と、電極群および非水電解質を密閉収納する外装体と、を含む。外装体は、電極群の一方の主面の法線方向からみたとき、電極群に対向する内側領域と、内側領域以外の外周領域と、を備える。外周領域は、外装体の最外周に位置する第１領域と、第１領域の内側に隣接する第２領域と、第２領域の内側に隣接する第３領域と、を備える。

第１領域における電池の厚みＨ１と第２領域における電池の厚みＨ２とは、Ｈ１＜Ｈ２の関係を満たす。第３領域は、薄型電池の厚みＨ３が、Ｈ３＜Ｈ２の関係を満たす薄部を備える。第１領域における厚みＨ１と第３領域の薄部における厚みＨ３とは、Ｈ１＜Ｈ３の関係を満たす。

言い換えれば、外装体の外周領域は外側から、薄い第１領域、より厚い第２領域および薄い部分（薄部）を備える第３領域を備える。

外装体の封止部（シール部）は、薄い第１領域および厚い第２領域（Ｈ１＜Ｈ２）により形成されている。つまり、封止部の一部（第２領域）を、電子機器との固定に利用できる。よって、従来と比べて、外周領域の浮き上がる部分が減少して、電子機器の固定面に対する電池の固定性が向上する。これにより、電池が屈曲された際の外装体および電極群の損傷が抑制される。

さらに、厚い第２領域の内側に、薄部を備える第３領域（Ｈ３＜Ｈ２）が配置されている。電池は、外装体の主に電極群に対向する内側領域と上記第２領域とにより、電子機器に固定される。そのため、電池が屈曲されたときに生じる曲げ負荷は、第３領域の特に薄部で吸収される。これにより、外装体および電極群の損傷抑制効果はさらに向上する。

一方、第３領域の薄部は、第１領域よりも厚い（Ｈ１＜Ｈ３）。通常、外装体の封止は、外周領域の少なくとも一部を一対のヒートシールバーで挟み込んで、熱および圧力をかけることにより行われる。このとき、第３領域に高い圧力をかけて厚みを過度に小さく（例えば、厚みＨ１以下に）すると、第３領域には大きな負荷が残留し易い。そこで、Ｈ１＜Ｈ３を満たすように、過剰な負荷をかけずに第３領域を形成する。これにより、第３領域に残留する負荷が小さくなって、電池が屈曲された場合でも、曲げ負荷のかかり易い第３領域の損傷は抑制される。曲げ負荷が吸収され易くなる点で、第３領域の薄部の少なくとも一部は封止されない（封止部を形成しない）ことが好ましい。特に、薄部は、封止部を形成しないことが好ましい。

好ましい形態では、第２領域における厚みＨ２と、内側領域における薄型電池の厚みＨ４とは、Ｈ２／Ｈ４＞０．５の関係を満たす。これにより、内側領域とともに第２領域において、薄型電池が電子機器の固定面に固定され易くなる。

第１領域の幅Ｗ１と、第２領域の幅Ｗ２とは、Ｗ２／Ｗ１＞０．２の関係を満たしてもよい。これにより、薄型電池は、電子機器の固定面にさらに固定され易くなる。

第２領域の幅Ｗ２と第３領域の幅Ｗ３とは、０．１＜Ｗ２／Ｗ３＜３の関係を満たしてもよい。これにより、第２領域が電池を固定する効果と、第３領域が曲げ負荷を吸収する効果とが、両立され易くなる。

他の好ましい形態では、第３領域の厚み方向における中心の面（以下、厚みの中心面と称す。）は、第２領域の厚みの中心面寄りに位置する。これにより、電子機器およびこれに固定された電池は、電池が外側になる方向にも、電子機器が外側になる方向にも、屈曲され易くなる。よって、電池の損傷抑制効果はさらに向上する。

次に、本実施形態に係る薄型電池について、図１から図３を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る薄型電池を概略的に示す平面図である。図２は、同薄型電池の外装体を示す平面図である。図３は、図２に示す薄型電池のＸ－Ｘ線における縦断面図である。

薄型電池１００は、電極群１１０と、非水電解質（図示せず）と、これらを収納する外装体１２０と、を備える。薄型電池１００は、さらに、電極群１１０に接続され、外装体１２０の外部に延出する一対の電極リード１３０を備える。

電極群１１０は、シート状の正極と負極とが積層された積層体であってもよいし、帯状の正極と負極とが巻回された巻回体であってもよい。
シート状の電極群１１０は、例えば、１つの第１電極（正極あるいは負極）と、第１電極を挟持する一対の第２電極（負極あるいは正極）とを含み、第１電極と第２電極との間にはセパレータが介在している。第１電極および第２電極はそれぞれ、例えば、集電体シートと、少なくとも一方の表面に付着した活物質層と、を含む。この場合、第１電極は、集電体シートおよびその両方の表面に付着した活物質層を含む両面電極であり得る。一方、第２電極は、集電体シートおよびその一方の表面に付着した活物質層を含む片面電極であり得る。各集電体シートは、その一辺から延在するタブを有する。タブには一方の電極リード１３０が接続される。

シート状の電極群１１０の構成はこれに限定されず、例えば、２つ以上の第１電極と、３つ以上の第２電極とを具備していてもよい。この場合、第１電極と第２電極とは交互に積層される。このような電極群１１０のうち、最もシンプルな構造は、２つの第１電極と、２つの第１電極の間に介在する１つの第２電極と、２つの第１電極の外側にそれぞれ１つずつ配置された第２電極とを含む。このような薄型電池は、厚さが小さいだけでなく、高容量を備える。この場合、第１電極は、上記のような両面電極であり得る。２つの第１電極の間に介在する１つの第２電極も、両面電極であり得る。一方、最外にそれぞれ配置される第２電極は、上記のような片面電極であり得る。

図１において、電極群１１０および外装体１２０は概ね矩形で示されているが、電極群１１０および外装体１２０の形状は、これに限定されない。タブを除く電極の形状も特に限定されず、矩形（正方形を含む）、台形、平行四辺形、一部に直線部分を有する略楕円形、矩形の角の少なくとも一つが丸められた略矩形、略台形、略平行四辺形などが挙げられる。なかでも、タブを除く電極は、タブが突出する直線部分を有する形状であることが好ましい。生産性の観点から、タブを除く電極は、矩形または略矩形が好ましい。電極が矩形または略矩形である場合、その長辺と短辺との長さの比は、例えば、長辺：短辺＝１：１～８：１である。通常、長辺に沿った方向は、タブが延在する方向である。

外装体１２０の形状は、例えば、矩形（正方形を含む）、台形、平行四辺形、半円形、半楕円形、先端が円弧状の矩形、少なくとも一つの丸角を有する略矩形、略台形、略平行四辺形であってもよい。

外装体１２０は、電極群１１０の一方の主面の法線方向からみたとき、電極群１１０に対向する内側領域１２１と、内側領域１２１以外の外周領域１２２と、を備える。外周領域１２２は、外装体１２０の最外周に位置する第１領域１２２ａと、第１領域１２２ａの内側に隣接する第２領域１２２ｂと、第２領域１２２ｂの内側に隣接する第３領域１２２ｃと、を備える。第１領域１２２ａおよび第２領域１２２ｂは封止部を形成する。つまり、第１領域１２２ａおよび第２領域１２２ｂにより、外装体は密閉されている。

第１領域１２２ａにおける電池の厚みＨ１と第２領域１２２ｂにおける電池の厚みＨ２とは、Ｈ１＜Ｈ２の関係を満たす。これにより、第２領域１２２ｂを、電子機器との固定に利用することができるため、電池の固定性が向上する。厚みＨ２に対する厚みＨ１の割合（Ｈ１／Ｈ２）は、１未満であれば特に限定されない。Ｈ１／Ｈ２は、例えば、０．１以上、１未満であってもよく、０．２以上、０．８以下であってもよい。厚みＨ１およびＨ２は、各領域における主面間の最短距離であり、任意の３箇所の平均距離である。

第３領域１２２ｃは、薄型電池の厚みＨ３が、Ｈ３＜Ｈ２の関係を満たす薄部１２２ｃａを備える。内側領域１２１と第２領域１２２ｂとの間にある第３領域１２２ｃの薄部１２２ｃａは、通常、電子機器の固定面に固定され難い。よって、電池が屈曲されたときに生じる曲げ負荷は、第３領域１２２ｃの特に薄部１２２ｃａに集まり、吸収される。これにより、外装体１２０および電極群１１０の損傷が抑制される。厚みＨ２に対する厚みＨ３の割合（Ｈ３／Ｈ２）は、１未満であれば特に限定されない。Ｈ３／Ｈ２は、例えば、０．１以上、１未満であってもよく、０．２以上、０．８以下であってもよい。厚みＨ３は、薄部１２２ｃａにおける主面間の最短距離であり、任意の３箇所の平均距離である。薄部１２２ｃａ以外の第３領域１２２ｃにおける薄型電池の厚みは、内側領域１２１における薄型電池１００の厚み（Ｈ４）以下であり得る。

厚みＨ１と厚みＨ３とは、Ｈ１＜Ｈ３の関係を満たす。この場合、上記のように第３領域１２２ｃへの残留負荷が小さいため、電池１００が屈曲された場合でも、曲げ負荷のかかり易い第３領域１２２ｃの損傷が抑制され易くなる。厚みＨ３に対する厚みＨ１の割合（Ｈ１／Ｈ３）は、１未満であれば特に限定されない。Ｈ１／Ｈ３は、例えば、０．１以上、１未満であってもよく、０．２以上、０．８以下であってもよい。

第３領域１２２ｃは、封止部の一部であってもよいし、封止部を形成していなくてもよい。曲げ負荷が吸収され易くなる点で、第３領域１２２ｃの薄部１２２ｃａの少なくとも一部は封止部を形成しないことが好ましい。特に、薄部１２２ｃａ全体は、封止部を形成しないことが好ましい。

第２領域１２２ｂにおける厚みＨ２と、内側領域１２１における薄型電池１００の厚みＨ４とは、Ｈ２／Ｈ４＞０．５の関係を満たしていてもよい。これにより、内側領域１２１とともに第２領域１２２ｂにおいて、電池が電子機器の固定面にさらに固定され易くなる。Ｈ２／Ｈ４は、例えば、０．５より大きく、１．６未満であってもよく、０．６以上、１．４以下であってもよい。厚みＨ４は、内側領域１２１における主面間の最短距離であり、任意の３箇所の平均距離である。

電池１００の厚みＨ４は、特に限定されない。柔軟性を考慮すると、厚みＨ４は、３ｍｍ以下、さらには２ｍｍ以下、特には１．５ｍｍ以下であってもよい。厚みＨ４の下限は、例えば５０μｍであってもよい。

第１領域１２２ａの幅Ｗ１と、第２領域１２２ｂの幅Ｗ２とは、Ｗ２／Ｗ１＞０．２の関係を満たしてもよい。これにより、電池１００は、電子機器の固定面にさらに固定され易くなる。Ｗ２／Ｗ１は、例えば、０．２５以上であってもよく、０．３以上であってもよい。Ｗ２／Ｗ１は、例えば、１．５以下であってもよく、１．０以下であってもよい。

第２領域１２２ｂの幅Ｗ２と、第３領域１２２ｃの幅Ｗ３とは、０．１＜Ｗ２／Ｗ３＜３の関係を満たしてもよい。これにより、第２領域１２２ｂが電池１００を固定する効果と、第３領域１２２ｃが曲げ負荷を吸収する効果とが両立され易くなる。Ｗ２／Ｗ３は、例えば、０．２以上、２．０以下であってもよく、０．３以上、１．０以下であってもよい。第３領域１２２ｃの薄部１２２ｃａの幅は特に限定されない。

各領域および薄部の幅は、外装体１２０を、外装体１２０の外縁と垂直に交わり、かつ、外装体１２０の厚み方向（以下、Ｘ方向と称す。）に切断した断面により求められる。外装体１２０の外縁が直線である場合、Ｘ方向とは、外装体１２０の外縁と垂直に交わり、かつ、外装体１２０を厚み方向に切断する方向である。外装体１２０の外縁が曲線を含む場合、Ｘ方向とは、当該曲線の接線と垂直に交わり、かつ、外装体１２０を厚み方向に切断する方向である。

各領域の境界は、例えば、以下のように決定できる。
まず、電池１００をＸ方向に２分して得られる切断片の一方を、水平面を有する架台に載置する。このとき、切断片の内側領域１２１の一方の主面全体を水平面に接触させる一方で、外周領域１２２が屈曲しないように支持しておく。内側領域１２１と水平面との間にスペーサを挟んで、内側領域１２１の一方の主面全体と水平面とを、スペーサを介して接触させてもよい。この状態で、断面の写真を撮影する。この断面写真について、架台の水平面に対向している方とは反対側の主面に対する接線を、外装体１２０の外縁から内側領域に向かって引いていき、その水平面に対する傾きをグラフにプロットする。

このグラフにおいて、接線が傾き始める最初の第１のポイントが、第１領域１２２ａと第２領域１２２ｂとの境界である。第１のポイントを越えると、傾きは増加していき、その後、徐々に緩やかになる。さらに進むと、今度は傾きが反転する。接線の反転した傾きは、徐々に緩やかになる。その後、接線の傾きは、わずかに再び反転するか、あるいはほぼゼロになる。この傾きの変わるポイント（第２のポイント）が、第２領域１２２ｂと第３領域１２２ｃとの境界である。第３領域１２２ｃと内側領域１２１との境界は、電極群１１０の端部を通り、上記水平面に垂直な方向に伸びる直線と、外装体１２０との交点である。

第２のポイントを越えて、わずかに傾いている（あるいは水平な）接線は、ある領域を越えると、徐々に大きく傾き始める。電極群１１０を挟み込むためである。第２のポイントから、この接線が大きく傾き始めるまでの領域が、第３領域１２２ｃの薄部１２２ｃａである。

第３領域１２２ｃの厚みの中心面は、第２領域１２２ｂの厚みの中心面寄りに位置することが好ましい。これにより、電子機器とこれに固定された電池とは、電池１００を外側にして第３領域１２２ｃを突出させる方向（図３における上方）にも、電池１００を内側にして第３領域１２２ｃを突出させる方向（図３における下方）にも屈曲され易くなる。よって、電池１００の損傷抑制効果はさらに向上する。

第３領域１２２ｃの厚みの中心面は、例えば図３において、第３領域１２２ｃの一方の主面と一致する直線あるいは当該主面に最も外側で接する水平な直線（第１直線ｃ）と、第３領域１２２ｃの他方の主面と一致する直線あるいは当該主面に最も外側で接する水平な直線（第２直線ｃ）と、の中央にある直線（中央線ｃ。いずれも図示せず。）によって示される。第２領域１２２ｂの厚みの中心面（中央線ｂ）も同様にして、第１直線ｂと第２直線ｂとを定めることによって決定できる。第２領域１２２ｂの中心面寄りに位置するとは、第３領域１２２ｃの厚みの中心面（中央線ｃ）が、第１直線ｂ（あるいは第２直線ｂ）よりも中央線ｂの近くにあることをいう。

外装体１２０は、上記関係を満たす第１領域１２２ａ、第２領域１２２ｂおよび第３領域１２２ｃを備えていればよく、外周領域１２２のすべてにおいて、上記関係を満たすことまでは要しない。図示例のように、外装体１２０が矩形である場合、外周領域１２２を構成する４辺のうち、例えば１辺が上記関係を満たしていればよい。特に、最も長い辺が、上記関係を満たす第１領域１２２ａ、第２領域１２２ｂおよび第３領域１２２ｃを備えることが好ましい。さらには、外周領域１２２の４辺全てが、上記関係を満たすことが好ましい。電池の固定性および耐屈曲性が、特に高まるためである。

次に、電極群を構成する電極、リード、セパレータ、非水電解質、外装体の材料などについて、リチウムイオン電池を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。説明する。

（負極）
負極は、負極集電体シートと負極活物質層とを有する。負極集電体シートには、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体シートの材料は、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。負極集電体シートの厚みは、例えば５～３０μｍである。

負極活物質層は、負極活物質を含み、必要に応じて結着剤と導電剤を含む。負極活物質層は、気相法（例えば蒸着）で形成される堆積膜でもよい。負極活物質としては、リチウム金属、リチウムと電気化学的に反応する金属もしくは合金、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物などが挙げられる。負極活物質層の厚みは、例えば１～３００μｍである。

（正極）
正極は、正極集電体シートと正極活物質層とを有する。正極集電体シートには、金属フィルム、金属箔などが用いられる。正極集電体シートの材料は、例えば、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウムおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。正極集電体シートの厚さは、例えば１～３０μｍである。

正極活物質層は、正極活物質および結着剤を含み、必要に応じて導電剤を含む。正極活物質は、特に限定されないが、薄型電池が二次電池である場合には、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２のようなリチウム含有複合酸化物を、薄型電池が一次電池である場合には、二酸化マンガン、フッ化カーボン（フッ化黒鉛）、リチウム含有複合酸化物などを用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１～３００μｍである。

活物質層に含ませる導電剤には、グラファイト、カーボンブラックなどが用いられる。導電剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０～２０質量部である。活物質層に含ませる結着剤には、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ゴム粒子などが用いられる。結着剤の量は、活物質１００質量部あたり、例えば０．５～１５質量部である。

（リード）
負極リードおよび正極リードは、負極集電体シートまたは正極集電体シートにそれぞれ溶接などにより接続される。負極リードとしては、銅リード、銅合金リード、ニッケルリードなどが好ましく用いられる。正極リードとしては、ニッケルリード、アルミニウムリードなどが好ましく用いられる。

（セパレータ）
セパレータとしては、樹脂製の微多孔膜や不織布が好ましく用いられる。セパレータの材料（樹脂）としては、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン等）、ポリアミド、ポリアミドイミドなどが好ましい。セパレータの厚さは、例えば８～３０μｍである。

（非水電解質）
薄型電池がリチウムイオン電池である場合、非水電解質としては、リチウム塩と、リチウム塩を溶解させる非水溶媒との混合物が好ましい。リチウム塩としては、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、イミド塩類などが挙げられる。非水溶媒としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネートなどの環状炭酸エステル、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などの鎖状炭酸エステル、γ－ブチロラクトン、γ－バレロラクトンなどの環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。

（外装体）
外装体は、例えば、水蒸気に対するバリア層およびその両面にそれぞれ形成された樹脂層を具備するラミネートフィルムで形成されている。
バリア層に用いられる材料は、特に限定されないが、金属層、セラミックス層などを用いることが好適である。例えば、アルミニウム、チタン、ニッケル、鉄、白金、金、銀などの金属材料や、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウムなどのセラミックス材料が好ましい。バリア層の厚さは、例えば、０．０１～５０μｍである。

外装体の内面側に配置される樹脂層の材料は、熱溶着の容易さ、耐電解質性および耐薬品性の観点から、ポリエチレンおよびポリプロピレンのようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートおよびポリブチレンテレフタレートのようなポリエステル、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）などであることが好ましい。内面側の樹脂層の厚さは、例えば１０～１００μｍである。

外装体の外面側に配置される樹脂層は、強度、耐衝撃性および耐薬品性の観点から、６，６－ナイロンのようなポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステルなどが好ましい。外面側の樹脂層の厚さは、例えば５～１００μｍである。

電池１００は、例えば、以下のようにして製造される。
まず、各電極リード１３０が接続された電極群１１０を準備する（第１工程）。
別途、一部が開口した袋状の外装体１２０を準備する（第２工程）。
次いで、外装体１２０の開口から各電極リード１３０の端部が導出されるように、電極群１１０を外装体１２０に収容し、減圧下で電極群１１０に非水電解質を含浸させる（第３工程）。
最後に、外装体１２０の開口部分を、各リードが介在した状態で封止する（第４工程）。

第２工程には、１枚の外装体の素材を折り返した状態、あるいは、２枚の外装体の素材を積層した状態で、外周領域の一部を除いて、熱と圧力とを加えることにより、シールする工程（第１シール工程）が含まれる。また、第４工程には、外装体１２０の開口している外周領域の一部に、熱と圧力とを加えてシールする工程（第２シール工程）が含まれる。

この第１シール工程および第２シール工程の少なくとも一方の工程において、１つの段部を有する一対のシール用金型を用いて外周領域１２２をシールする。段部の形状は特に限定されず、所望の外周領域１２２の形状に応じて適宜設定すればよい。

シール工程の際、金型同士を対向させたときに金型の間隔がより小さい領域を、外装体１２０の外縁に対応させ、金型の間隔が大きい領域を外装体１２０のより内側に対応させる。外装体１２０の素材が、上記のようなラミネートフィルムである場合、外装体１２０の外縁に対応する位置に配置されている内面側および／または外面側の樹脂層は、熱および圧力により、外装体１２０の内側の領域へと流動する。これにより、薄い第１領域１２２ａが形成されるとともに、より厚い第２領域１２２ｂが形成される。つまり、この場合、第２領域１２２ｂは、流動してきた樹脂により形成される厚い樹脂層を備える。一方、外装体１２０のさらに内側の領域（上記の厚い樹脂層が形成される領域よりもさらに内側の領域）には、圧力を負荷しない。これにより、第２領域１２２ｂよりも内側にある領域（第３領域１２２ｃ）は、シールされ難くなるとともに、第２領域１２２ｂよりも薄く、第１領域１２２ａよりも厚くなる。例えば、第３領域１２２ｃは、外装体１２０の素材２枚分の厚みと同等の厚みを備える。

外装体１２０の素材が、上記のような樹脂層を備えない、あるいは、薄い樹脂層を備える場合、上記樹脂層の材料を含む別体のシール部材を外装体１２０の外縁付近に配置した後、シールしてもよい。これにより、上記と同様に、薄い第１領域１２２ａ、より厚い第２領域１２２ｂ、および、比較的薄い第３領域１２２ｃが形成される。

段部を有する金型で両側から外装体１２０の外縁を挟み込む方法によれば、厚みの異なる複数の領域を同時に形成できるため、生産性が高い。なお、電池１００は、予め外装体の一部をカップ状に成型しておくカップ成型により製造されてもよい。生産性が高く、電池１００の厚さ方向において、第３領域１２２ｃの厚みの中心面を、第２領域１２２ｂの厚みの中心面寄りに位置させることが容易である点で、段部を有する金型で両側から外装体１２０の外縁を挟み込む方法は、より適している。

各シール工程における加熱温度および圧力は特に限定されず、外装体１２０の素材に応じて適宜設定すればよい。例えば、各シール工程における加熱温度は、１２０～２００℃であってもよく、圧力は、０．１～１０ＭＰａであってもよい。

本実施形態に係る薄型電池は、例えば、薄型電池からの電力供給により駆動される可撓性を有する電子機器に固定され、一体化されて用いられる。薄型電池と一体化される電子機器としては、例えば、生体貼付型装置もしくはウェアラブル（wearable）携帯端末、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ＩＣカード、温度センサ、補聴器、感圧ブザーなどが挙げられる。生体貼付型装置としては、生体情報測定装置、イオントフォレシス経皮投薬装置などが挙げられる。

以下、本発明の実施例を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
《実施例１》
以下の手順で、一対の負極と、これらに挟まれた正極とを有する薄型電池を作製した。
（１）負極の作製
負極集電体シートとして、厚さ８μｍの電解銅箔を準備した。電解銅箔の一方の表面に、負極合剤スラリーを塗布し、乾燥後、圧延して、負極活物質層を形成し、負極シートを得た。負極合剤スラリーは、負極活物質である黒鉛１００質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）８質量部と、適量のＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）とを混合して調製した。負極活物質層の厚み（片面あたり）は５４μｍであった。負極シートから５ｍｍ×５ｍｍの負極タブを有する４７．５ｍｍ×１８ｍｍサイズの負極を切り出し、負極タブから活物質層を剥がして銅箔を露出させた。その後、一方の負極の負極タブの先端部分に銅製の負極リードを超音波溶接した。

（２）正極の作製
正極集電体シートとして、厚さ１５μｍのアルミニウム箔を準備した。アルミニウム箔の両方の表面に、正極合剤スラリーを塗布し、乾燥後、圧延して、正極活物質層を形成し、正極シートを得た。正極合剤スラリーは、正極活物質であるコバルト酸リチウム１００質量部と、導電剤であるアセチレンブラック１．２質量部と、結着剤であるＰＶｄＦ１．２質量部と、適量のＮＭＰとを混合して調製した。正極活物質層の厚み（片面あたり）は３７μｍであった。正極シートから５ｍｍ×５ｍｍのタブを有する４５ｍｍ×１６ｍｍサイズの正極を切り出し、正極タブから活物質層を剥がしてアルミニウム箔を露出させた。その後、正極タブの先端部分にアルミニウム製の正極リードを超音波溶接した。

（３）非水電解質の調製
エチレンカーボネート（ＥＣ）およびジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を主成分とする混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を溶解させて、非水電解質を調製した。

（４）電極群の作成
負極活物質層と正極活物質層とが互いに向かい合うように、一対の負極の間にセパレータを介して正極を配置し、電極群を形成した。セパレータには、４９ｍｍ×１８ｍｍサイズの微多孔性ポリエチレンフィルム（厚さ１５μｍ）を用いた。

（５）外装体の作製と電池の組み立て
外装体の素材として、２層のポリエチレン層（厚み各３０μｍ）の間にアルミニウム箔のバリア層が介在するラミネートフィルム材（厚さ７３μｍ）を用いた。このラミネートフィルム材を２９ｍｍ×１２０ｍｍの矩形に切り出し、長手方向の中央で二つ折りにした。

次に、折り曲げられたラミネートフィルム材で電極群を挟み込み、折り目の反対側から電極群の各リードを導出させた。続いて、折り目の反対側の辺を除く３辺を、段部を有するシール用金型でプレスして、電極群を収容した状態の封筒状の外装体を成形するとともに、当該３辺に第１領域、第２領域および第３領域を形成した。

封筒状の外装体１２０の開口から非水電解質を注液し、－６５０ｍｍＨｇの減圧下で、上記と同型のシール用金型で開口部分をプレスして封止した。その後、薄型電池を４５℃環境下でエージングし、電極群全体に非水電解質を含浸させた。最後に０．２５ＭＰａの圧力で３０秒間、電池を２５℃でプレスし、厚さ０．４ｍｍの電池Ａ１を作製した。外装体の残りの一辺にも、第１領域、第２領域および第３領域が形成されていた。

［評価］
（薄型電池の固定性）
伸縮可能な一対の固定部材を水平に対向配置し、各固定部材に放電状態の電池Ａ１を張り付けて固定した。そして、２５℃の環境下で、電池の曲率半径がＲ３０ｍｍになるように固定部材の両端距離を縮めた後、再び、固定部材の両端を元に戻し、電池をフラットな状態に戻した。この屈曲操作を、薄型電池が固定部材から剥離するまで繰り返した。薄型電池が剥離したときの屈曲回数を表１に示す。

（薄型電池の損傷）
薄型電池が固定部材から剥離した後、外装体に亀裂が生じているか否かを目視で確認した。結果を併せて表１に示す。

《実施例２～５、比較例１》
第１領域、第２領域および第３領域の厚みおよび幅を表１に示すようにしたこと以外、実施例１と同様に、電池Ａ２～Ａ５およびＢ１を作製し、評価した。結果を表１に示す。なお、実施例２では、正極活物質層の厚み（片面あたり）を６７μｍ、負極活物質層の厚み（片面あたり）を９７μｍにした。

《比較例２》
段部を有しない金型を用いたこと以外、実施例１と同様に、電池Ｂ２を作製し、評価した。結果を表１に示す。

表１に示すように、電池Ａ１～Ａ５では、剥離するまでの屈曲回数が多く、かつ、外装体の損傷は生じなかったのに対し、電池Ｂ１およびＢ２では、屈曲回数が少なく、さらに外装体の損傷も発生していた。

本発明の薄型電池は、例えば、生体貼付型装置もしくはウェアラブル携帯端末のような小型の電子機器への使用に適している。

１００：薄型電池
１１０：電極群
１２０：外装体
１２１：内側領域
１２２：外周領域
１２２ａ：第１領域
１２２ｂ：第２領域
１２２ｃ：第３領域
１２２ｃａ：薄部
１３０：電極リード
２１０：電極群
２２０：外装体
２２１：内側領域
２２２：外周領域

Claims

電極群と、
前記電極群に含浸された非水電解質と、
前記電極群および前記非水電解質を密閉収納する外装体と、を含む薄型電池であって、
前記外装体は、前記電極群の一方の主面の法線方向からみたとき、前記電極群に対向する内側領域と、前記内側領域以外の外周領域と、を備えており、
前記外周領域は、
前記外装体の最外周に位置する第１領域と、
前記第１領域の内側に隣接する第２領域と、
前記第２領域の内側に隣接する第３領域と、を備え、
前記第１領域および前記第２領域は、封止部を形成しており、
前記第１領域における前記薄型電池の厚みＨ１と、前記第２領域における前記薄型電池の厚みＨ２とは、Ｈ１＜Ｈ２の関係を満たし、
前記第３領域は、薄部を有し、
前記薄部における前記薄型電池の厚みＨ３と前記Ｈ２とは、Ｈ３＜Ｈ２の関係を満たし、
前記厚みＨ１と、前記厚みＨ３とは、Ｈ１＜Ｈ３の関係を満たし、
前記第１領域の幅Ｗ１と前記第２領域の幅Ｗ２とはＷ２／Ｗ１＞０．２の関係を満たす、および／または、前記第２領域の幅Ｗ２と前記第３領域の幅Ｗ３とは０．１＜Ｗ２／Ｗ３＜３の関係を満たす、薄型電池。
前記厚みＨ２と、前記内側領域における前記薄型電池の厚みＨ４とは、Ｈ２／Ｈ４＞０．５の関係を満たす、請求項１に記載の薄型電池。
前記第３領域の前記薄部の少なくとも一部は、前記封止部を形成しない、請求項１または２に記載の薄型電池。
前記第３領域の厚み方向における中心の面は、前記第２領域の厚み方向における中心の面寄りに位置する、請求項１～３のいずれか一項に記載の薄型電池。
前記内側領域における前記薄型電池の厚みＨ４は、２ｍｍ以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の薄型電池。