JPH02112149A - 薄形リチウム電池 - Google Patents

薄形リチウム電池

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JPH02112149A
JPH02112149A JP63265709A JP26570988A JPH02112149A JP H02112149 A JPH02112149 A JP H02112149A JP 63265709 A JP63265709 A JP 63265709A JP 26570988 A JP26570988 A JP 26570988A JP H02112149 A JPH02112149 A JP H02112149A
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JP
Japan
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electrode plate
battery
negative electrode
thermoplastic resin
positive electrode
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JP63265709A
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Yoshizo Kori
郡 喜三
Kenichi Yokoyama
賢一 横山
Tatsuya Kitai
北井 達也
Yoshio Uetani
植谷 慶雄
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Maxell Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/183Sealing members
    • H01M50/19Sealing members characterised by the material
    • H01M50/193Organic material
    • HELECTRICITY
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄形リチウム電池に関する。
[従来の技術〕 薄形リチウム電池は、Icカードなどの薄形電子機器に
使用される厚さが0.3〜1開程度の電池であり、第2
図に示すように、正極板(1)の周縁部と負極板(5)
の周縁部との間隙を熱融着性樹脂(6)で封止した封止
構造が採用されている (例えば、特開昭59−833
40号公報)。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記電池は、熱融着性樹脂(6)で封止
しているため、貯蔵中に気体が熱融着性樹脂(6)を透
過“していくことを避けることができず、そのため、気
密性に欠け、貯蔵中に電池性能が低下するという問題が
あった。
例えば、この電池を高温で貯蔵すると、電解液の溶媒と
して使用されている有機溶媒が気化して電池内部から上
記熱融着性樹脂(6)を透過して電池外部に抜は出てい
くため、電解液組成に変動をきたし、内部抵抗が増加す
るなど、電池性能が低下する。
また、電池を高温高湿の雰囲気中で貯蔵した場合には、
電池外部の水分(ただし、水蒸気)が上記熱融着性樹脂
(6)を透過して電池内部に侵入し、負極活物質として
使用されているリチウムと反応して、負極上に不働態膜
を形成して内部抵抗の増加を引き起こしたり、放電容量
の低下を引き起こすこと1こなる。
本発明は、上記のように従来の薄形リチウム電池が気密
性に欠け、貯蔵中に電池性能が低下するといった問題点
を解決し、気密性が高く、貯蔵による電池性能の低下が
少ない薄形リチウム電池を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するため、本発明は、正極板の周縁部と
負極板の周縁部との間隙を封止する熱融着性樹脂の外周
面を、熱可塑性樹脂のモールド成形による熱可塑性樹脂
成形層によって覆ったものである。
すなわち、本発明は、正極板の中央部と負極板の中央部
との間隙に正極、負極、セパレータ、電解液などの発電
要素を収容し、上記正極板の周縁部と上記負極板の周縁
部との間隙を熱融着性樹脂で封止してなる電池本体部分
の外周部に、熱可塑性樹脂のモールド成形により、上記
熱融着性樹脂の外周面を覆い、上記正極板の周縁部の外
面および上記負極板の周縁部の外面に跨がる断面コ字状
で環状の熱可塑性樹脂成形層を設けたことを特徴とする
薄形リチウム電池に関する。
電池の構成を上記のようにすれば、電池外部に露出して
いた熱融着性樹脂の外周面が熱可塑性樹脂成形層によっ
て覆われるので、電池の気密性が向上して、電池外部の
水分が熱融着性樹脂を透過して電池内部に侵入したり、
電解液に使用されている有機溶媒が気イヒして熱融着性
樹脂を透過して電池外部に抜は出ていくのが少なくなり
、電池外部の水分の電池内部への侵入による負極の劣化
や、あるいは電解液に使用されている有Im溶媒の電池
外部への揮散による電池性能の低下が少なくなり、貯蔵
による電池性能の低下が少なくなる。
また、上記構成にすることによって、熱融着性樹脂は、
耐気体透過性を多少犠牲にしても、正極板や負極板など
への接着性の優れたものを使用することができるので、
強度的にも安定したものが得られる。さらに、熱可塑性
樹脂成形層の成形時の加熱加圧により、封止に使用され
ている熱融着性樹脂の正極板の周縁部や負極板の周縁部
への未融着部分もなくなり、また、熱可塑性樹脂成形層
の成形時に熱融着性樹脂と熱可塑性樹脂とが接合面にお
いて融着して一体化するので、封止部分の強度が向上し
て、気密性はもとより、電池にかかる振動などに対する
耐性が向上する。
封止に使用する熱融着性樹脂としては、種々のものを用
い得るが、例えば、実施例に示すような、変性ポリオレ
フィン系のものが正極板や負極板に対する接着性が優れ
ているので好ましい。
熱可塑性樹脂成形層の熱可塑性樹脂としては、各種のも
のを用い得るが、ポリエチレン、ポリプロピレンなどが
融点が低く(ポリエチレンの融点は重合法や分子量によ
っても異なるが、通常、110〜140 ’Cであり、
ポリプロピレンの融点は、通常、150〜170°C)
、他の樹脂に比べて比較的低い温度でモールド成形する
ことができ、モールド成形時の熱が負極などの発電要素
に及ぼす影響が少ないので好ましい。また、上記ポリエ
チレン、ポリプロピレンなどは、オレフィン系樹脂であ
るため、正極板の周縁部と負極板の周縁部との間隙を封
止するための熱融着性樹脂として変性ポリオレフィン系
のものを使用した場合には、この変性ポリオレフィン系
熱融着性樹脂との融着性が良いので、この面でも好まし
い。
〔実施例] つぎに本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明の薄形リチウム電池の一実施例を示す断
面図である。図中、(1)は正極板で、(2)は正極で
ある。(3)はセパレータで、(4)は負極、(5)は
負極板、(6)は熱融着性樹脂であり、(7)は上記構
成部材で形成された電池本体部分で、(8)は上記電池
本体部分(7)の外周部に熱可塑性樹脂のモールド′成
形により設けられた熱可塑性樹脂成形層である。
そして、図示されていないが、この電池には、プロピレ
ンカーボネートと1,2−ジメトキシエタンとの体積比
が2:1の混合溶媒に過塩素酸リチウムを0,5mol
/ 12溶解させた有機電解液が注入されている。
正極板(1)は、厚さ0.05mmのステンレス鋼板(
SUS430製)で周縁部が鍔状になった皿状に形成さ
れたものであって、その中央部ば凹部になっており、こ
の正極板(1)の平面形状は22mm X 29mmの
技部の深さは0.16mmである。正極(2)は二酸化
マンガン100重量部、りん状黒鉛10重量部およびボ
リテ1−ラフルオロエチレン1重景部の混合物からなる
正極合剤をステンレス鋼製(SUS430製網)に圧着
し、厚さ0.25mmで17mm ×24+nn+の長
方形状に成形したものである。
セパレータ(3)は厚さ0.15mmのポリプロピレン
不織布からなり、上記正極(2)と負極(4)との間に
介在し、正極(2)と負極(4)とを隔離している。負
極(4)はリチウムまたはリチウム合金で構成されるが
、本実施例のものは厚さO,]mmで16mm X 2
3mmのリチウムシートを負極板(5)の中央部に圧着
することによって形成したものである。
負極板(5)は、厚さ0.03mmのニンケル板で周縁
部が鍔状になった皿状に形成されていて、その中央部は
四部になっている。ただし、負極板(5)はその中央部
を電池外部側に凸出するように配置されているので、つ
まり、正極板(1)とは対称形になるように配置されて
いるので、上記負極板(5)の中央部の凹部は、第1図
では、上方に凸出した状態に示されている。この負極板
(5)の平面形状は22mm X 29mmの長方形状
で、周縁部の幅は2mm、中央部の凹部の深さは0.1
3箱mである。
熱融着性樹脂(6)は、変性ポリオレフィン系熱融着性
樹脂〔三菱油化製のMOD I C+(−400F(商
品名)]が使用され、正極板(1)の周縁部と負極板(
5)の周縁部との間に介在し、加圧下で加熱することに
よって、正極板(1)の周縁部と負極板(5)の周縁部
に融着しくつまり、溶融状態を経て接着し)、正極板(
1)の周縁部と負極板(5)の周縁部との間隙を封止し
ている。この熱融着性樹脂(6)の設定厚さは11であ
り、加熱は一般に180〜250°Cで5〜10秒間加
圧しつつ行われるが、本実施例では210’Cで7秒間
加圧下で加熱されている。そして、上記の正極(2)、
負極(4)、セパレータ(3)、電解液などの発電要素
は、正極板(1)の中央部と負極板(5)の中央部との
間隙に収容され、上記のように正極板(1)の周縁部と
負極板(5)の周縁部との間隙を熱融着性樹脂(6)で
封止することによって、電池本体部分(7)が形成され
ている。
熱可塑性樹脂成形層(8)は、熱可塑性樹脂としてポリ
プロピレンを用い、モールド成形により上記電池本体部
分(7)の外周部に形成したものであり、断面口字状で
前記熱融着性樹脂(6)の外周面を覆い、正極板(1)
の周縁部の外面および負極板(5)の周縁部の外面に跨
がって環状に形成されている。
この熱可塑性樹脂成形層(8)の形成は、熱融着性樹脂
(6)で封止後の電池本体部分(7)をモールド成形用
の金型内に入れ、熱可塑性樹脂を射出成形することによ
って行われる。成形条件は、一般に、樹脂温度170〜
250’C1射出圧力800〜1.000kg/cm2
、金型温度55〜65°Cであるが、本実施例における
熱可塑性樹脂成形層(8)は、樹脂温度220’C1射
出圧力900kg/cm2、金型温度55°Cの成形条
件下でのモールド成形により形成されたものである。
この熱可塑性樹脂成形層(8)の形成によって、正極板
(1)の周縁部と負極板(5)の周縁部との間隙を封止
する熱融着性樹脂層(6)の電池外部に露出していた外
周面が熱可塑性樹脂成形層(8)によって覆われ、気体
の透過が抑制されることになるし、また、その成形時に
熱融着性樹脂(6)と熱可塑性樹脂とがその接合面で互
いに融着し、さらに、該熱可塑性樹脂成形層(8)の成
形時の加圧加熱によって、熱融着性樹脂(6)の正極板
(1)の周縁部や負極板(5)の周縁部への未融着部分
が完全に融着するようになって、封止部分の強度が高く
なり、気密性はもとより、電池にかかる振動や、落下な
どに対する耐性も向上する。
この電池の正極板(1)の中央部の下面から負極板(5
)の中央部の上面までの高さは、0.51であり、熱可
塑性樹脂成形層(8)の肉厚は0.15mmであって、
この熱可塑性樹脂成形N(8)の下面から上面までの高
さ、つまり正極板(1)の周縁部の外面(第1図では下
面)に形成されている部分の下面から負極板(5)の周
縁部の外面(第1図では上面)に形成されている部分の
上面までの高さは0.4mmであり、熱可塑性樹脂成形
層(8)の上面および下面は電池本体部分(7)の上面
および下面より電池内部側に位置している。したがって
、この電池の総高は電池本体部分(7)の高さと一致し
ていて、熱可塑性樹脂成形層(8)を設けたことによる
電池総高の増加はない。
つぎに、上記実施例に示す本発明の電池と従来品(つま
り、第2図に示すように熱融着性樹脂(6)による封止
をしただけで、本発明におけるような熱可塑性樹脂成形
層(8)を設けていない電池)との高温高湿下での貯蔵
による電池の耐吸湿性の相違および高温高湿下で貯蔵し
たときの放電特性の相違について示す。
第3図は、本発明の電池と従来品とを60°C1相対湿
度90%の雰囲気中で貯蔵したときの吸湿による電池の
重量増加を示す図である。
この第3図に示すように、従来品は、60°C1相対湿
度90%の雰囲気中で100日間貯蔵したときに、3m
gの重量増加があったが、本発明の電池では、同条件下
の貯蔵で、重量増加は0.7mg程度にすぎず、従来品
に比べて吸湿による重量増加が少なかった。
これは、本発明の電池では、電池外部の水分が正極板(
1)の周縁部と負極板(5)の周縁部上を封止す1す る熱融着性樹脂(6)を透過して電池内部に侵入するこ
とが、従来品に比べて少なかったためである。
第4図は、本発明の電池と従来品の初度および60°C
1相対湿度90にで40日間貯蔵後の20°C,0,2
1−人定電流放電4、の放電特性を示す図である。初度
の放電特性は、本発明の電池も、従来品もほぼ同様なの
で、第4図には放電特性を示す曲線は1木で示し、電池
種別を示さずに初度とのみ記入した。
第4図に示すように、従来品では、貯蔵により放電時間
(放電電圧が2.OVになるまでの放電時間をいう)が
かなり短くなったが、本発明の電池は、貯蔵後の放電時
間が従来品より長く保たれ、貯蔵による放電性能の低下
が少なかった。これは、本発明の電池では、熱可塑性樹
脂成形層(8)により、電池外部の水分が熱融着性樹脂
を透過して電池内部に侵入してくるのが従来品より少な
くなり、負極の劣化が少なくなったためであると考えら
れる。
なお、熱可塑性樹脂成形層(8)の成形時の加圧加熱に
より、正極板(1)の周縁部と負極板(5)の周縁部と
の間隙を封止する熱融着性樹脂(6)の厚みが設定した
厚さより薄くなって短絡が生じるおそれがある場合には
、熱融着性樹脂にガラスピーズなどを混入しておくこと
によって、設定した厚みに保ち、短絡の発生を防止する
ことができる。
〔発明の効果] 以上説明したよう番こ、本発明では、電池本体部分(7
)の外周部に熱可塑性樹脂のモールド成形により熱可塑
性樹脂成形層(8)を設けることによって、正極板(1
)の周縁部と負極板(5)の周縁部との間隙を封止する
熱融着性樹脂(6)の外周面を、熱可塑性樹脂成形層(
8)で覆ったので、電池の気密性が向上し、貯蔵による
電池性能の低下が少ない薄形リチウム電池を提供するこ
とができた。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の薄形リチウム電池の一実施例を示す断
面図であり、第2図は従来の薄形リチウム電池を示す断
面図である。第3図は本発明の電池と従来品との貯蔵に
よる電池の重量増加を示す図であり、第4図は本発明の
電池と従来品の初度および貯蔵後の放電特性図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)平板状または周縁部が鍔状をした皿状に形成され
    た正極板(1)の中央部と平板状または周縁部が鍔状を
    した皿状に形成された負極板(5)の中央部との間隙に
    発電要素を収容し、上記正極板(1)の周縁部と上記負
    極板(5)の周縁部との間隙を熱融着性樹脂(6)で封
    止してなる電池本体部分(7)の外周部に、熱可塑性樹
    脂のモールド成形により、上記熱融着性樹脂(6)の外
    周面を覆い、上記正極板(1)の周縁部の外面および上
    記負極板(5)の周縁部の外面に跨がる断面コ字状で環
    状の熱可塑性樹脂成形層(8)を設けたことを特徴とす
    る薄形リチウム電池。
  2. (2)正極板(1)の周縁部と負極板(5)の周縁部と
    の間隙を封止する熱融着性樹脂(6)が変性ポリオレフ
    ィン系熱融着性樹脂であり、熱可塑性樹脂成形層(8)
    の熱可塑性樹脂がポリエチレンまたはポリプロピレンで
    ある請求項1記載の薄形リチウム電池。
  3. (3)正極板(1)および負極板(5)が周縁部が鍔状
    をした皿状に形成されていて、上記正極板(1)と上記
    負極板(5)とが、それぞれの中央部を電池外部側に凸
    出するように配置し、熱可塑性樹脂成形層(8)の上面
    および下面が電池本体部分(7)の中央部の上面および
    下面より電池内部側に位置する請求項1または2記載の
    薄形リチウム電池。
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