JPH0315150A - 真空シール包材で包んだバッテリー及びその製造方法 - Google Patents

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〉 本発明はバッテリー組装置の製造に係わるものであり、
更に詳しく延べると、空気、水、及びその池のガスを排
除し、物理的に苛酷な環境からバッテリーを保護して、
その保存寿命を向上させるような保護材料内に維持され
る固体状態のバッテリーに関する．このバッテリー組装
置は、固体状態バッテリー横成部分を包材で収り囲み、
構成部分の周囲にある材料の縁部を真空下でシールして
製造される． （従来の技術） 現今、薄層の固体状態バッテリー特にリチウムアノード
電池の設計が、産業界の強い関心事である。これらのバ
ッテリーは，リチウムアノード、遷移金属酸化物ボリマ
ー捏合物カソード及び溶解リチウム塩を含む固体又は液
体の電解質を包含する．斯かるバッテリーの例は、アー
マンド（Ａｒｍａｎｄ）の米国特許第４，３０３，７４
８号、ノース（ＮｏｒＬｈ）の同第４，５８９．１９７
号、クリスチャンセン（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｅｎ）の
同第４　，　２２８　，　２２６号並びに米国特許出願
第２３８，０７１　号（１９８８年８月３０「１出願〉
；同第１１５．４９２号（１９８７乍１０月３０日出願
〉；及び同第１７３，３８５号（１９８８年３　７１２
５Ｂ出Ｉｉ′！）に記載されている．これらのバッテリ
ーの主目的は、できるだけ薄く緊密なものにし、尚かつ
、保存容量、電流密度、５Ａｔｒ寿命等の点で市場の要
求を満たすようにすることである． この目的の達成には、バッテリーが水分不透過性でなけ
ればならないという問題が在する．一部の構成部分が非
常に吸湿性であり、水やガスを吸収してバッテリーを数
時間も経たぬうちに駄目にする可能性があるからである
．更なるｒｍＨには、バッテリー椹戒部分をシールする
場合のバッテリーから電流を収り出す問題及び斯かるバ
ッテリーが輸送、製品への組込み及び製品内使用の過酷
さに酎え得ない問題がある． 前記諸問題の幾つかを改善せんとする試みが、先行技術
でもなされた．例えばポラロイド（Ｐｏｌａ−ｒｏｉｄ
）社の米国特許第４，５０２，９０３号は、アノード及
びカソ一ド組装置を横戊し、その後リチウムに対して比
較的不活性で、水を含まない調節雰囲気内、閂えば相対
ｊＷ度ｌ乃至２バーセント以下の乾燥空気内でシールす
ることを教示している。本特許は、真空下での加熱及び
加圧によりバッテリーの縁部をシールすることも教示し
ている．同じくポラロイド社の米国特許第４，７５６．
７１７号は、バッテリー楕戒部分の縁部を真空下で熟と
圧力を用いてシールすることを教示している。このシー
ルされたバッテリーをカードスｌ−ソクベース上で組み
立て、不活性でｆヒ学的に安定な材料の層で包むのであ
る．この２！Ｈの主たる機能は、バッテリーの初１【Ｉ
Ｉ構戊段階で、その下に含まれる横成部分の機械的干渉
を防止することである９その後の横戊段階で、熱及び圧
力を用いて真空下にこのオーバーラ・ソプ層をシールす
る。オーバーラップ材料の例には、ポリエチレン．紙、
グラシン及び紙一箔ラミネー１・かめる。この配置は、
ルクランシュ（ＬｅＣｌａｎｃｌ＋ｅ）　電池に関して
教示されている。

（発明が解決しようとする課題） 前記のバッテリーは幾つかの問題を軽減したけれども、
環境汚染に対する保護、特にシール域での保護に限度が
あるので、非水系の電池には不十分である．σ（っで，
当該分野では、長期間にわたり安定であって、機械的シ
ョック或るいは水又は空気による劣化に抵抗性あるバッ
テリーが必要とされている， 〈課題を解決するための手段〉 先ず、用語について定義する．「バッテリー』なる語は
、単一の電池又は直例若しくは披列に接続されて電流を
供給する複数の電池を包含する．「電池（ｃｅｌｌ）Ｊ
なる語は、アノード層、カソード層、電解質層及び尊電
性端子対；又は双而（ｂｉ−ｆａｃｅｄ）、双極（ｂｉ
−ｐｏｌａｒ）形状若しくは当該技術分野で既知のその
他の電池配置設計で接続された複数の層を包含する． 本発明では、二以上のバッテリーが保護材料のシート間
に添入され、斯く添入された各バッテリーに二以上の電
池形状（ｃｅｌｌ　ｃｏｎｒｉｇｕｒａｔ．ｉｏｎ）が
使用される． 本光明は、作譲材料内に維持された固体状態バッテリー
を含むバッテリー組装置（１＋ａｔ．Ｌｅ＋・ｙａｓｓ
ｅｍｂｌｙ）を提供する。保護材料は、空気や水を排除
し，剛性を与え、かつ、物理的収り吸い時にバッテリー
を保護してバッテリーの保存升命を延長するようｌｌ！
能する。

本発明の一実施！１！ｉＦＲのバッテリーは、アノード
層、イオン１云桿性電解ｆｒｒｒ４８ｔびカソード層，
１旦し電解質層がアノード層とカソード層との間に挿入
されて７４　氾を形戒するよう詔層を組み立てる；アノ
ード層とカンード層とに電気接触する電気電導性端子対
；層状バッテリーを含む保護シート材料；１旦しシート
材料は，空気や水分を排除するよう層状バッテリーの周
辺部及び端子の周囲でヒーｌ〜シールされ，端子は，該
層４ｌバ・１テリーがエネルギーを与える装置への接続
のため、保護シートがら仲びて，或い（ｊ　Ｊ，ｌ−シ
ーｌ・材Ｈを通して接近可能である；を包含する層状バ
ッテリーからなる．この層状バッテリーは、リチウムの
薄層電池バッテリーであることが好ましい．更に、保護
シート材は幾つかの配置形態をとることができる．この
材料は、代表的には、一以上のヒートシール可能なボリ
マ一層及び一以上の水分やガスを透過しない層及び任意
選択要素として一以上の外側保護ボリマー層を含む多層
Ｎｆ−１である。多層保護シート材が一以上の外側（″
Ａ２！ホリマー層を含む場合には、この外１＋１保護ボ
リマー（　Ｑ’−数又は復数〉は，水分やガスを透過し
ない層に存在する１紋小孔を被覆乃至満たすようａ能し
、空気及び水を吸蔵する能力を期待以上に与えるであろ
う。別法として、多層フイルムの所要の全機能を準備で
きるものならば、保護シート村を多層材料でなく単一層
から構成してもよい。

本発明は，バッテリー組装置の製造方法も提ＯＩ−する
ものである．この方法は、アノード層、イオン電導性電
解質層、カゾード層及び前記カソード層に電気接触した
電気電導性端子を含む仕上げ薄Ｎ電池の層状バッテリー
を保護材料のシート間に挿入すること、及び前記の電気
電導性端子対が外部接近できるよう該材料を熱と圧力で
シールすることの工程からなる．本発明の一実施態様で
は、シール工程を真空下に行う． すなわち、本発明の一目的は、水、空気及び物理ショッ
クによる劣化を受けることの少なく、保存寿命が延長さ
れた薄層電池バッテリー（Ｌｌ＋ｉｎｃｅｌｌ　Ｉａｍ
ｉｎａｒ　ｂａｔｔｅｒｙ　ｏｒ　ｌａｍｉｎａｒ　ｔ
ｈｉｎ　ｃｅｌｌｂａＬＬｅｒｙ）を含むバッテリー組
装置を提供することである． 本発明の別の目的は、水、空気及び物理的ショックによ
る変化を受けることが少なく、保存寿命が長くなった薄
１！電池バッテリーを含む薄層電池バッテリー組装置を
製造する方法を提供することである． 以下で添付図面と共に開示するので、本発明のその他の
目的及び特徴は、当業者に明らかになるであろう． 第１図は、本発明の教示を具体化したもので、ヒートシ
ールされた水不透過性多層シート材料で包んだ岐線内の
薄層電池バッテリーを示すバッテリ一組装置の透視図で
ある。

第２図は，本発明に従って使用される薄層電池バッテリ
ーの展ｔｍ透ｔＱ図である． 第３（ａ）−（ｂ）図は、本発明の池の層状バッテリー
組装置を製造する一方法を示すしのである．第４図は、
バッテリーを５Ａ２１材料内に挿入した第３図バッテリ
ーの立断面図概要図である。

第５図は、本発明の教示を具体化した別のバッテリー組
装置である。

図面に示した木発四を説明するに当って．　１＋＋り易
さのため特定に用語を使用する。しかしながら、本発明
は斯く選択された１１定に用語に限定される訳でなく，
選択された各特定用話は、同様な目的の達戊のため同様
に操作するす全ての技術的均等物を包含する． 第ｌ図に示すように，本発明は、周辺部３０をヒートシ
ールした多府の空気・水を吸蔵する保護シーｌ−フィル
ム材料２８で包み，破線で示した薄層電池バッテリー２
６を含むバッテリー組装１ｔｏからなる．バッテリー２
６には電極３２と３４が接続され、第４図に関して更に
詐しく説明するように、バンテリ−２６のアノードとカ
ンードとに電気接続されている。

本允明のバッテリーには二・ソゲルカドミｒ’７ム水酸
１ヒニッグル、ルクランシュ又（よ紹酸等任意の所望電
気化学タイプのものが可であるが、説明を目的とするた
め及びー々ｆ適実施態様であることのため、リチウムア
ノード型のバッテリーについて説明する。

リチりムアノ−１・を含む薄層電池バッテリーは当該技
術分野で既知であり、この層状バッテリーか！一一一の
電池又は復数の電池を包含可能なることは、当業者の狸
解するところであろう。更にこの電池は、双面又は双極
の電／ｔ！！設計等種々の構成も包含することができる
。その池の電池構成例には、セリーロール（ｊｅｌｌｙ
　ｒｏｌｌ＞又はファンフォールデン｛・ラミネートス
ｌ・リソプ（ｆａｎ　ｒｏｌ＋Ｊｅ＋Ｉ　Ｉａｍｉｎａ
Ｌｅ５Ｌｒｉｐ）設計があり、両者共米田持許出卯第２
３８０７１号（１９８８年８月３０［Ｊ出卯）に説明さ
れており、該特許出卯を引用する。

第２図のバッテリー２６は、アノードｌ２、アノード１
２の対向面上で夫々接触するイオン電導性電解質ｌ４と
１６との第一及び第二層並びに電解質ｌ４と１６のアノ
ード層ｌ２に接触していない面と接触する第一及び第二
のカゾード屑１８、２０を包含する積層電池（ｃｅｌｌ
　ｌａＩｌｉｎａｔｅ）である．集電層２２及び２４は
、夫々カソード層１８及び２０の電解質層ｌ４及びｌ６
と接触していない面と接触している．第２図に示した積
層電池は，実際、アノードｌ２を最大に使用するための
両面構遺物である。

バッテリー各層の形戊に用いられる材料は当該技術分野
で既知である、例えば一好適実施態様のバソテリー２６
は、代表的厚み約１００−１５０ミクロンのアルカリ金
属箔アノードｌ２、代表的厚み約１０乃至７５ミクロン
のイオン化可能なアルカリ金属を含むイオン電桿性ボリ
マー電解質層１４と１６、代表的厚み約５０乃至１θＯ
ミクロンの細分割された遷移金属酸化物を含むカンード
層ｌ８と２０，並びに代表的厚み約５乃至２５ミクロン
の金属箔なる代表的形態をとる集電層２０と２４を有す
る一次電池の一部を包含する。

特に有効な実施態様では、アノードｌ２はリチウム箔で
あり、電解質構ｌ４と１６は輻射線重合可能な化合物で
あり、カソ一ド層ｌ８と２０は細分割された醒化ハ→−
ジウム（ｖ６０＋ｓ）カーボンブラ・Ｉク又は電気玉樽
性７１テリマーと固１本電解質材［１との復合杓であり
、かつ、カソ一ド電流集電層２２及び２４（まニソケル
、ステンレス鋼、アルミニ９ム箔、金属肢覆ボリマー又
は電気電導性ボリマー材１−１、たと疋ば上部に二・ソ
クル金属層を電着したポリエチレンテレフタレー１・の
薄膜である． 更に訂しく述べると、代表的アノード材Ｌｉ＋２は、リ
チ今ム箔、リチリム合金又はリチリム被覆箔たとえば前
面又は前面と裏面上にリチウム沈積層を有するニッケル
又は銅の箔である。リチリムは、極めて電気的に陽件で
あり，不動態化し，軒乳なので好適である．アノード屑
としてリチウム材料を用いて羽状バッテリーをＷＡ造す
る際には、リチウムの反応性が高いため、リチウム材料
を水や空気を含まない環境に４１１持して，望ましくな
い化学学反応の生起を防止するゼ・要がある。

本質的にイオン電桿性である電解質層ｌ４とｌ６は、液
状のモノマー又はプレボリマーの輻射線重合可能な１ヒ
合物、輻射線に不活性なイオン電導性液及ひイオン化可
能なアルカリ金属塩の混合物を調製して形戊される，ア
ルカリ金属塩は、 ＬｉＣＦ１Ｓ０１、ＬｉＡｓＦ６、Ｉ．ｉＣＩ０４、ｌ
．ｉＢｒ．Ｌｉｌ　、ＬｉＢＯ４又はｌ．ｉＰＦ６Ｗの
リチウｊ５塩を含むことが好ましい。

輻ｑｉ線に不活性なイオン電導性｝αは双極性非プロト
ン溶剤が好適であり、プロピレンカーボネート、γ−プ
チロラクトン，ジメ１・キシエタン、１．３−ジオキソ
ラン及び２−メヂルーテ１・ラヒドロフランを包含する
．輻射線重合可能な化合物は、ポリエチレングリコール
をアクリル醒又はメタクリル酸と反応させてｉ”Ｊるこ
とができる．その池の例にはアクリル化エボキシド、例
えばビスフエノーＩレ＾エボキシジアクリレート、ポリ
エチレンアクリレー１・，グリシジルエーテルとアクリ
レート又はＮ−ビニルピｌ７リドン等ビニル化合物との
コポリマーがある．モノマーには、アノード金属が高反
応性に？り勝ちなので、重合ｆ＆にアノード金属と有害
な反応を実質的に行わないものが選択される。輻射線硬
化性でないその池の電解質材料、たとえば固体電解質又
はＬｉＣＩＯ４／　ＰＥＯ電解質等ボリマーマトリック
ス内にアルカリ金属塩の固体溶液を含む電解質も本発明
に使用することができる．カソード層は、金属酸化物内
位添加（ｉｎｔ．ｅｒｃａｌａＬｉｏｎ）　（ヒ合物、
電気電導性材料たとえば炭素又は金属の粒子及び電解質
材料を包含する．カソード層ｌ８と２０用には．　Ｖ６
０１’３が好適な活性材料であるが、この活性カソード
成分には、その他に、Ｎ　１１　Ｓ　ｅ　３　，　Ｖ　
２　０　５、Ｌｌ　ｎ　Ｏ　２、ＴｉＳ２、ｋｌ　ｏ　
０　２、ｌＩＩＯＳ，、Ｃｒ３０６　，　ＬｉｘＶ３０
ｇ　、Ｖ３０Ｂ、ＶＳ２，　ＮｂＳｅ２，ＦｅＯＣＣｒ
ＯＢｒ　．ＴｉＮＣｌ　．ＺｒＮＣＩ　、ｌＩｒＮＢｒ
　．ＮｉＳ２、ＦｅＳ２、ＦｅＳ　．ＮｉＳ　．ＮｉＳ
３、１１０■等の金属力ルコゲン化合物又はポリビロー
ルやポリアセチレン等の電気電導性有機ボリマーが包含
される。

カソード電流集電層２２及び２４用に適したその他の材
料は、＆属箔以外では、電導性金属、電導性ボリマーの
網、ｔ３子、発泡金属等である。

バッテリーは、１固々の層を互い（こ積層して−１本横
遣を形戊することにより製造される．この積層過程は，
ドクターブレード連続キャスティング、溶剤蒸発法、押
出し又はその他のコーティング法により、力゛／−ド層
１８．２０及び電解質層１４．１６をカソ一ド電流集電
層２２及び２４上に被覆する工程を包含する． バッテリー２６は積層電池と称されるが、実際には、用
語の厳密な意味で、各々共通のアノードとイオン交換関
係にあるカソードを７１する二四の電池が存在すること
に留意しなければならない。アノード材料がリチウム箔
である場合、二重の電解質層及びカンード層で共同して
このリチウム箔を分けあうと経済上かなりの節約になる
．もっとも所望ならば、本発明が単一のカソードとイオ
ン交換関係にある単一のアノード層で楕成可能なること
は当業者の埋解するところであろう。第２（２ｌに示し
た電気化学的セルは、二層のカソード層２０とｌ８が、
常に単一のカソード電流集電基材に接合されているか、
或いはその池の方法で電気接合されているならば、単一
電池としても機能するであろう． 第３（ａ〉図及び３（１＋＞図は、第２図に煩以した別
のバッテリーを製造する工程を示す図である．第３〈ａ
〉図の栢府組装Ｈｔｏｏは，カソード材料府１２０でオ
ーバーコートされた集電基材１２４を包含し、更に該カ
ソード材料層１２０は電解質材料層ｌ１６でオーバーコ
ートされている。カソ一ド１２０と電解質組成物１１６
は、重合可能なものならば、引き続き加熱又は輻射線露
出により部分的乃至全面的に硬化される。上記のものが
溶剤ベース組成物であるときは、乾燥により硬化される
．リチリムアノード１１２を電Ｍ質１１６のおよそ半分
の域上に配置する。第３図に関して後述するように、電
解質１１６をアノード１１２上に折り藺げできるように
するため、リチウムアノード１１２の長さは電解質１１
６の長さの半分未満である．次に、電気電導性端子１３
２をアノード１１２上に配置する。

端子１３２は，平らな金属又は金属線であることが好ま
しい。好適材（１には銅、二・ソケル，その他の電導性
金属，電導性ボリマー及び金属彼覆ボリマーが包含され
る。端子１３２が銅である場合には端子１３２とりチウ
ムアノード１１２との間に強力な接合が形戊され，両要
素を互いに接着するための接着剤を必要としない。

第３（１＋＞図に示すように、積層組装置ｌ００を長軸
方向に八−Ａ軸に沿って自身の上に折り曲げ、アノード
層１１２を電解質＋１６で収り囲む．アノード層１１２
がカソードＪｌｌ２０と接触しないようにするため、ア
ノード層１２０の長さは電解質１１６の半分未満でなけ
ればならない、別法として、集電ｒｃ！Ｉ１２４の上半
分と下半分との間を電気的に連続にして上下両電池の電
気エネルギーを使用する場合には，積屑組装置１００を
長軸方向にＡ−Ａ軸に１０って折り曲げる代わりに、組
装置ｚｏｏ　Ｉｎ−ｓ線に沿って切断するか、或いは元
もとその様な二個の類以部分にしたものを重ｌ２で第３
Ｒ図に極めて類以した組装置を形成することも可能であ
ろう． 八一八軸に沿って折り曲げる際、柔軟性を保持している
にも係わらず、折り聞げ線で層の一体性が若干Ｗ１壊さ
れることがあるが、電池の動作には影響しない．たとえ
層が折り曲げ線又はその周囲で連続でなくなっても、本
質的に共通アノードを分け合う上部電池と下部電池とか
らなる二重電池なので、電池の機能は継続するであろう
．前述のように，集電層１２４が上部カソード層と下部
カソード１１２０を結びつけている限り、上部及び下部
の両電池は、たとえ折り曲げ線又はその周囲で電解質層
及び又はカソード層１２０が若干＠壊されていようと機
能するであろう． 同じく第３（ｂ）図の第二端子１３４は，電気電樽性接
着剤、半！月付け又はスポット溶剤等当該技術分野で既
知の何れかの手段を用いて、カンード電流集ｔ層１２４
の外側の一端に付着される．電極１３４の長さは、付着
されていない端部がカンード電流集重７Ｎ＋２４を越え
て突き出ることができる十分な長さである．電極１３４
は、電ｆ！ｌ３２と同じ材料で製造される． 次に、この梢屑電池をプレス又はロール加工により合わ
せて眉間に途切れのない接触を確保し、集合的にデハイ
スＡとＴｒｉするバッテリーを構戒する．カンード１２
０と重解質＃ｌ１戊物１１６が重合可能であって部分硬
化しかしていない場合には，この組戊物は、折り１１旧
ヂ線又はその周囲での破壊が最小となる折り曲げを可能
にする柔軟性を保つであろう。更にこの部分硬化された
カソード１２０と電解ｆｔ１１６の府は、粘着性も有し
ているので、これらの層を相互に、またアノード層１１
２に接着するであろう。このため、層間接触を更に緊密
にすることができる，次に、この部分硬化した重合可能
成分を完全に硬化させる． カソード電流集電層１２４は、接着性材料ビードをカソ
ード電流集電層１２４の内表面の周囲縁部又はその近く
塗付できるよう、折り曲げ線に隣接してそれに垂直な平
行二面上で、その上にあるカソード材料層１２０を越え
て伸長するように設計できる。このようにすると，積層
組装Ｗ　１００を自身の上に折り曲げる際、組装置１０
０が最終的にヒートシールされた水不透過性多層フィル
ムで包まれるまで、接着ビードは該組装置ｌ００を一体
に固定するであろう。

更には、折り曲げ部又はその周囲でｒＩＩ層組装置ｌ０
０の個々の屑に切り込みを付け、積層組装置１００の折
り曲げ部での分Ｍ傾向を低下させて、それを一体ｔＭ造
に維持するようにしてもよい．デバイスＡは、環境から
の攻撃に対して完全な抵抗を有していない。これは、カ
ソード雷流集電層＋２４が，代表的には、直径ｌＯミク
ロン以上の気孔を含んでおり、それを通して雰囲気汚染
物、主として空気及び水がデバイス八に侵入してＦｅ！
．壊するからでＩ）る．ｂ′（って、第４図に示すよう
に、デバイス八を保護林ｆ４に内に押入してシールする
のである， 第４図は、完成された層状バッテリー組装置を要素１８
０で示す。組装置１８０は層状バッテリーデバイス八を
包含し、該バッテリーデバイス八は、電ｌｖｉｌ３２と
１３４の所を除き、ヒートシールされた水不透過性多層
材Ｈｌ２ｇ及び１２９に包まれ、電極１３２及び１３４
は、該組装置を外部装置に接続可能とするため、４”ｌ
’ｌｌ２８及び１２９を越えて若干突き出している． 第４図に示ず組装置をＹＡ遣するには、酸素及び水分を
含まない環境を維持しながら、シート１２ｇ及び１２９
を越え突き出る電極１３２及び１３４の所を除き、材ｉ
１ｌ２８及び１２９のシートがデバイス１００を完全に
収り囲むよう、デバイス八を多層材料ｌ２８及び１２９
の両シート間に配置する．次に、個々の材料シートの四
縁部の各々をヒートシールして、夫々の村ｆ’ｌの縁部
を互いに溶融する．シールは、西独セップハーゲンミュ
ラー社（Ｓｅｐｐ．ｌｌａｇｇｅｎｓ＋ｕｅｌ　ｌｅｒ
，ＫＧ＾ｌｌｇａｕ）社製のマノレティバック（Ｍｕｌ
ｉｔｉｖａｃ）真空包装機を用いて行う．この機械は、
バッテリーデバイスを含むボリマーの縁部を溶融・シー
ルする十分な熱・圧に維持された加熟プラテンを用いて
操作される．代表的には、例えば圧力１３８−２７６ｋ
ｒ’ａ（２０−４０ｐｓｉ）で１００乃至２００℃の温
度が使用される． 実施に際しては、互いにシールしたい各縁部の各対を二
個の加熱されたプラテンの間に挿入し、シール装置を駆
動させて、シールすべき縁部が緊密に接触するまでプラ
テンの間に挿入し、シール装置を駆動させて、シールす
べき縁部が緊密に接触するまでプラテンを相互に近づけ
る．約１乃至約５秒間の十分な時間にわたり圧力と熱を
その縁部に加える．シールずべき縁部の残りの三対の各
々に対しても、このシール手順を繰り返して、第１図及
び第４図に示すような組装置を製造する．別法として、
全面までの１［意の面を同特にシールすることらできる
．電極１３２及び１３４を含む縁部をシールする際には
、シール過程で電極が破損しないよう特別の注意が必要
である．しかしながら、空気及び水に不透過性のシール
にするよう、電極周囲をシールできる十分な圧力を縁部
に加える必要がある． 更なる一特徴は、できるだけ低い圧力、例えば４乃至４
０ｓｖ＋ｌＩｇ圧力の減圧雰囲気下でシール操作を行う
ことである．この真空下でのシール操作は幾つかの目的
を達成する。シール操作が完了するとこの真空条１′ト
が多層ＦＩＪを層状電池に堅く接着して電池がシール囲
い内で移動しないようにし、且つまた、横成成分層の列
離を防止する．その結果、このバッテリー組装ｎは、出
荷及び輸送時の物理的損傷に灯してはるかに抵抗性ある
ものとなる．更には、多層材料が電池に堅く接着すると
、バッテリーの表面積を最小に維持することができ、従
って小聖の薄いバッテリーの生産が可能となるのである
。

多層材料の主目的は、デバイス八を効果的に包み込むこ
と及びデバイス八を酸又は水分から保護することである
．（史用して好適な一材料例を第４図に示す。多層フィ
ルム材ｉ−１１２８及び１２９は、約１００ミクロンの
総括厚みを有し、第一の絶縁性、接着性でヒートシール
ｒ′ｉＴ能な内層１４２及び１４４；第二の熱可塑性層
１４６及びｌ５２；第三の空気及び水を吸蔵する金属箔
から構成される層１４８及びｌ５４　：及び第四のボリ
エステルボリマー例えばポリエチレンテレフタレー１・
から本質的になる保護外屑１５０及び１５６を包含する
．必要ならば、層を互いに接合するためのフ゛ライマ及
び／又は接着剤フィルムも使用される。

第一の熱可塑性内層１４２及び１４４は、約２５乃至５
０ミクロンの厚みを有し、電気絶縁体、ヒートシール可
能材料及び相異なる表面間の接着剤としてｌｊ！能する
．電極１３２及び１３４がデバイス八から伸長している
ので５この両電極が金属箔層１４８及び１５４と直接接
触したならば、金属箔層１４８と１５４とを横切る短絡
が起きるので、この第一内層１４２及び１４４には電気
絶縁性が必要とされる．この第一内層１４２及び１４４
は、デバイス八を劣化させない程度に十分低い温度と圧
力で加熱・加圧してシール可能なものでなければならな
い。シール操ｆｊＦが行われる際に、第一の内層１４２
及びｌ４４は溶融可能となって、多層フィルムの上表面
ｌ２８及び下表面１２９を互いにシールできるようにす
る．このヒー１・シール可能材料は、電極１３２及び１
３４が突き出る縁部上で電極周囲を流れて、多層フィル
ム１２８及び１２９の上表面及び下表面と電極との間に
連続的なシール部を形成するものでなければならない． 更に第一内Ｊ！１４２＆び１４４　ハ、電ｆｆ！ｌ３２
及びｌ３４と第二の熱可塑性府１４６及び１５２からな
る相異なる表面（又は第二の熟可塑性層１４６及び１５
２が含まｉｔていない場合には、電極１３２及び１３４
と第三の金属箔層１４８及び１５４との間の相異なる表
面）を互いに接合できるような接着性も有していなけれ
ならない． 第一内屑川に４４ｆ’ｌの好適例には，エチレンとアク
リル酸とのコポリマー、サーリン（Ｓｕｒｌｙｎ，米国
デラウェア州ウィルミントンのデュポン社（ＤｕＰｏｎ
ｄ）から入手町能なエチレン／有機酸コポリマーの金属
塩と定義される押し出し可能なイオノマ、以下サーリン
と称す）及び当該技術分野で既知のその他の好適材ト｝
が包含される．エチレンとアクリル酸とのコ；１でリマ
ー及びサーリンは，前述した所要の絶縁性、ヒー１−シ
ール性及び接着性を示すので好適である．第一絶縁層が
エチレンーアクリル酸である場合の多層フィルム１２ｇ
及び１２９のシールに要する熱・圧の値は、多層フィル
ムｌ２８及び１２９内の全層の１％み及び組成を如何に
するかに応じて変１ヒするであろう，しかしながら、エ
チレンーアクリル酸コポリマーが約２５ミクロンの厚み
である場合、一般的近似値として、１．００−２００℃
の温度並びに約１３８−２７６ｋＰａ（２０−４０ｐｓ
ｉ）の圧力を約１５秒間適用する必要がある． 第一内層１４２及び１４４の組戊に何を選ぶか、及び熱
と圧力をどの程度加えるかには注意しなければならない
。第一内層１４２及び１４４は、流動できるものでなけ
ればならないが、シール化所望域から組成物が逸敗する
ほど、或いは電極１３２及び１３４が第一内層１４２及
び＋４４　ｆｆｉびに第二の熟可塑性層１４６及び１５
２を横断して端子を金属箔層１４ｇに同時接触させて短
絡を起こさせるほど高度の液状性になってはならない。

第４Ｉ２Ｉから、第一内層１４２と１４４は、相異なる
表面間の電極１３２と１３４が突き出る縁部に沿った部
分のみ、特に重極１３２と１３４が結合している域内の
みで接着剤としてＩＰ用できるものでなければならない
ことは，当業者には明らかであろう。従って、本発明に
は、第一内層を電極域又はその周囲に制限する別の実施
態様もある．更に別の実施態様では、接若剤として｛戊
能する材料を被覆、プライマ処理又はその他の方冫去で
電極１３２及び１３４上に沈積する．何れの実施態様で
も、この追加層は絶縁性とヒートシール性の両能力を多
層フィルム内層の残り全体に隈なく与える． 第一内層の１４２及び１４４が所要の絶縁性、ヒートシ
ール性及び接着性の全てを有する場合には、第二の熟可
塑性層を省略することができる．しかしながら，第一内
層の１４２及び１４４を電極１３２及び＋３４が結合す
る域又はその周囲のみに付与する場合には，第二の然可
塑性ｗＩ１４ｇ及び１５４は、多層フィルムの内表面の
残り部分に隈無く絶縁性とヒートシール件の両能力を付
Ｕｉ・する必要がある．第一内層１４２及び１４４が必
要な全ての性質を存する場合でも，第二の熱ＩＩＦ塑性
層１４６及び＋５２を含めることには、機械的作護及び
化学的保護が追加されること及びこのタイプの多層フィ
ルムはカパック社（Ｋａｐａｋ　ＣｏｒｐｏｒａＬｉｏ
ｎ、米国ミネソタ州ミネアポリス〉のＩ．Ｄ．＃　ＫＳ
Ｐ−１５０−１１４Ｂ等、商業的に入手可能である点で
更なる利益を与える．上記の１．Ｄ．ｌｌ　ＫＳＰ−１
５０−ＩＭＢは、前記の必要な接着性には欠けるが，絶
縁性とヒートシール性は与える．更に第４図を参照する
と，これらの詫性質を有する第二熱可塑性層１４６及ひ
１５２を使用している．好適な第二熱可塑性材［Ｉは、
ポリエチレンとポリプロピレンを包含する． 第三層目８と１５４及び第四の外側保護層＋５０と１５
６の目的は、ハソテリーから空気や水を排除するハリャ
ーを与えること及び物理的収り吸い時にバノテリーを保
護する剛性をり−えることである。

第三の金属層が、空気や本をバッテリーに接触させる小
孔（約ｌＯミクロン〉を含む場合には、第四の外１１！
リボリマー保譚層がこれらの１紋小孔を被覆したり塞い
だりして、空気や水の吸蔵保設機能を追加する。十分に
空気及び水を吸蔵するため、接合フィルムで分離された
２７Ｆｆの金属箔を必要とする場合もある。

好適実施態様では、■三層ζよアルミニ−７ム箔等の金
属であることが好ましく、第四の外側保設層はポリエチ
レンテレフタレート等のボリマー材Ｆｌである． 多層フィルムからなる保護シー１〜材料は、商業入手可
能である．例えば、ベルファイバー社（ＢｅｌｌＦｉｂ
ｒｅ　Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ）の製品番号４１７４
８Ｕ３０は、第一層がサーリンであってポリエチレンの
第二屑に接合され、該ポリエチレン層は第三のアルミニ
ウム箔層に接合され、該アルミニウム箔層は第四のポリ
エチレン層に接合され、該ポリエチレン層は第瓦のポリ
エステル層に接合された五層のフィルムである。ベルフ
ァイバーは製品番号４１７５０１３０ら販売しており、
本品は、第一屑がサーリンフイルムであって第二のサー
リン層に接合され、第二のサーリン層は第三のアルミニ
−７ム箔層に接合され、該アルミニウム箔層は第四のポ
リエチレン層に接合され、該ポリエチレン層は第五のポ
リエステル層に接合された五層の材料である．本発明に
使用して好適な保護シート材料の別例は、ジェームスリ
バーフレキシブルバンゲージング社（ＪａｍｅｓＲｉｖ
ｅｒ　Ｆｌｅｘｉｂｌｅ　Ｐａｃｋａｇｉｎｇ　ｉｎｃ
ｏｒｐｏｒａｔｅｄ）からＳｔ．ａｎｄａｒｄ　Ｆｌｅ
ｘ　Ｇｕａｒｄなる製品名で販売されているものである
。このジエームズリバー社の製品は、第一屑がエチレン
とアクリル酸とのコポリマーであって、第二のポリエチ
レン又はボリプロビレンの層に接合さｈ、第二層は第三
のアルミニウム層に接合され、第三層は第四のアルミニ
ウム箔層に接合され、第四層は第五のエチレンとアクリ
ル酸とのコポリマー層に接合され、第五層は第六のナイ
ロン（サラン，　Ｓａｒａｎ）等に接合された六層のフ
ィルム材料である． これらの商業製品は、本発明に使用して良好な保護シ一
トＮｆＪタイプの例である．ヒートシール可能性，空気
・水の吸蔵性及び物理的劣化や環境条件による劣化に対
して抵抗性を示すものならば、何れの保護シート材１−
′１も本発明の諸要求を満足させるであろう． 第一図に組装置１０から突き出た電極３２及び３４を示
したが、電極が多層フィルムから接近可能となる域又は
その周囲に多層フィルム１２８及び１２９のシール部が
維持されている限り、多数の電極形態が可能なることは
、当業者の理解するところであろう． 斯かる別形態の一つを第５図に示す． 第５図は、真空ヒー１・シールされた水不透過性の多層
フィルム１７２内にバッテリーｌ７０（岐線で示す），
電罹１７０及び１８０を包含し、多層フィルム１７２が
周囲１８２に沿ってシールされた組装置２００を示す図
である。シール操作の前又は後で、多層フィルムの上表
面に孔１７４及ひ１７６を穿ち、電極１７ｇ及び１８０
を露出させる． 組装置２００は，電極１７８及び１８０がほぼ完全にフ
ィルム！７２で包まれているので、電極は物理的酷使か
ら高度にｃＡ護されており、シール点又はその付近で同
じ線に沿って露山されていないという利点を有する．シ
ール点又はその近くで配向に食い違いを設けているので
，電極１７８と１８０が偶然に電気接触する危険は少な
い． 好適実施態様を用いて本発明を詐しく説明してきたが、
特許請求の範囲が定める本発明の範囲から逸脱すること
なく，種々の変更及び変法が可能なことは、当業者には
明らかであろう．４．　　［図面の簡単な説明］ 第１図は、本発明の教示を具体化したもので、ヒートシ
ールされた水不透過性多層シート材料で包んだ岐線内の
薄層電池バッテリーを示すバッテリー組装置の透視図で
ある． 第２図は、本発明に従って使用される薄層電池バッテリ
ーの展開透視図である。

第３（ａ）ｉｌ＋）図は、本発明の他の層状バッテリー
組装置を製造する一方ｌ左を示すものである．第４図は
、バッテリーを保護材料内に挿入した第３図バッテリー
の立断面図概要図である．第５図は、本発団の教示を具
体化した別のバッテリー組装置である． 図面の浄書（内容に変更なし） （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アノード層： イオン伝導性電解質層： カソード層： 前記アノード層と前記カソード層とに電気接触している
   電気伝導性端子対；及び 層状バッテリーを包む保護シート材料を包含し、 前記電解質層を前記アノード層と前記カソード層との間
   に挿入して、前記諸層を電池に組み立て、かつ、 前記シート材料を前記層状バッテリーの周辺部及び前記
   端子の周囲でヒートシールして空気と水分を排除し、前
   記端子を前記保護シート材料から伸ばし或いは前記保護
   シートを通して接近可能にし、前記の層状バッテリーが
   エネルギーを付与するデバイスへの接続に供するような
   層状バッテリーを含むバッテリー組装置。 ２、前記のヒートシールを真空下に行う請求項１記載の
   組装置。 ３、前記アノード層が、リチウム箔又はリチウム若しく
   はリチウム合金の層で被覆された金属箔を含む請求項２
   記載のバッテリー組装置。 ４、前記バッテリーが、固体状態リチウム電池である請
   求項２記載の組装置。 ５、前記のイオン伝導性電解質層が、ＬｉＣＦ＿３ＳＯ
   ＿３、ＬｉＡｓＦ＿６、ＬｉＣｌＯ＿４、ＬｉＢｒ、Ｌ
   ｉｌ、ＬｉＢＯ＿４及びＬｉＰＦ＿６からなる群から選
   択されるイオン化可能なアルカリ金属塩を含有する請求
   項２記載のバッテリー組装置。 ６、前記カソード層が金属酸化物内位添加化合物、電気
   伝導性材料及び電解質材料を含有し；前記の内位添加化
   合物が、Ｖ＿６Ｏ＿１＿３、ＷｏＯ＿２、ＭｎＯ＿２、
   Ｖ＿２Ｏ＿５、ＴｉＳ＿２、ＷｏＳ＿３、Ｃｒ＿３Ｏ＿
   ６、ＬｉｘＶ＿３Ｏ＿８、Ｖ＿３Ｏ＿８、ＶＳ＿２、Ｎ
   ｉＳ＿２、ＦｅＳ＿２、ＦｅＳ、ＮｉＳ、ＷＯ＿２又は
   電気伝導性有機ポリマーからなる群から選択されるもの
   であり；かつ、前記の電気伝導性材料が炭素又は金属の
   粒子を含有する請求項２記載のバッテリー組装置。 ７、前記の保護シート材料が、 電気絶縁性、接着性でヒートシール可能な一以上の層；
   及び 空気と水を吸蔵して透過しない材料の一以上の層 を包含する請求項２記載のバッテリー組装置。 ８、前記の保護シート材料が、外側保護材料を更に含有
   する請求項７記載のバッテリー組装置。 ９、前記の空気と水を吸蔵して透過しない材料が、金属
   箔又は金属メッキフィルムを包含する請求項８記載のバ
   ッテリー組装置。 １０、前記の保護シート材料が、空気と水を吸蔵するシ
   ールを前記端子の周囲に形成できるものである請求項８
   記載のバッテリー組装置。 １１、前記の電気絶縁性、接着性でヒートシール可能な
   材料が、エチレンとアクリル酸とのコポリマー又はエチ
   レン／有機酸コポリマーの金属塩であるイオノマー樹脂
   を含有する請求項８記載のバッテリー組装置。 １２、前記のバッテリーが、単一の電池を包含する請求
   項５記載のバッテリー組装置。 １３、前記バッテリーが、複数の電池を包含する請求項
   ５記載のバッテリー組装置。 １４、前記のバッテリー電池が、双面電池設計又は双極
   電池設計のものである請求項５記載のバッテリー組装置
   。 １５、アノード層、イオン伝導性電解質層、カソード層
   及び前記アノード層と前記カソード層とに電気接触する
   電気伝導性端子対を有する層状バッテリーを、一以上の
   保護シート材料のシート間に挿入すること；及び、前記
   の電気伝導性端子対が外部に接近できるよう前記保護シ
   ート材料を前記の層状バッテリーの周囲で熱と圧力を用
   いてシールすることの工程からなり、前記の保護シート
   材料は、水と空気を前記バッテリーに接触させないよう
   機能するものであるバッテリー組装置の製造方法。 １６、前記の挿入工程及びシール工程を真空下で実施す
   る請求項１５記載の方法。 １７、前記のバッテリーが、リチウムアノード、リチウ
   ム合金からなるアノード又はリチウム層で被覆した金属
   箔を包含する請求項１５記載の方法。 １８、前記の一以上の保護シート材料が、 電気絶縁性、接着性でヒートシール可能な一以上の層；
   及び 空気と水を吸蔵して透過しない材料の一以上の層 を包含する請求項１５記載の方法。 １９、前記保護シート材料が、外側保護材料の一以上の
   層を更に含有する請求項１８記載の方法。 ２０、前記の空気と水を吸蔵して透過しない材料が、金
   属箔又は金属メッキフィルムを包含する請求項１９記載
   の方法。 ２１、前記の保護シート材料が、空気及び水を吸蔵する
   シールを前記端子の周囲に形成できるものである請求項
   １９記載の方法。 ２２、前記の電気絶縁性、接着性でヒートシール可能な
   材料が、エチレンとアクリル酸とのコポリマー又はエチ
   レン／有機酸コポリマーの金属塩であるイオノマー樹脂
   を含有する請求項１９記載の方法。 ２３、前記のバッテリーが、単一の電池を包含する請求
   項１５記載の方法。 ２４、前記バッテリーが、複数の電池を包含する請求項
   １５記載の方法。 ２５、前記のバッテリー電池が、双面電池設計又は双極
   電池設計のものである請求項１５記載の方法。