JPH05182649A

JPH05182649A - 薄型電池およびその製造方法

Info

Publication number: JPH05182649A
Application number: JP4163595A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kahata; 利幸加幡; Okitoshi Kimura; 興利木村; Toshiyuki Osawa; 利幸大澤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1991-07-25
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量、フレキシブルで、エネルギ−密度の高
い薄型電池を提供することができる。【構成】正極３、負極１、電解質２からなる発電要素
を二つの外装材４、５で挟持してなる薄型電池におい
て、一方の外装材４に金属層を有する熱融着性プラスチ
ックフィルムを用い、他方の外装材５に金属フィルムを
用いている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ペーパー電池，薄型偏
平電池，プレート状電池等の薄型電池およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器は、小型化，薄型化，軽
量化の傾向が著しく、特に、ＯＡ機器の分野において
は、ディスクトップ型からラップトップ型，ノートブッ
ク型へと小型軽量化が進んでいる。また、このような小
型軽量化は、電子手帳，電子スチールカメラ等の新しい
電子機器の分野にも進んでいる。さらに、このような電
子機器の分野において、従来のハードディスク，フロッ
ピィディスク等の小型化に加えて、新しい小型のメモリ
メディアとしてメモリカードの開発も進められている。
このような電子機器の小型化，薄型化，軽量化に伴な
い、電子機器等に電力を供給する電池についても、駆動
用，バックアップ用を問わず、小型化，薄型化，軽量化
の開発傾向をもっている。特に、薄型化を意図するもの
として、ペーパー電池，薄型偏平電池，あるいはプレー
ト状電池と称される薄型電池が近年開発されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこれら薄
型電池の封止法には解決されていない問題点がある。例
えば外装に関しては、金属フィルムを外装に用いた場
合、厚みの点では他の材料を使用するよりも有利である
が、外装としての強度を保つためには金属フィルムがあ
る程度の厚みが必要であるため、外装の重量が大きくな
り、結果として電池の重量エネルギー密度は小さくなっ
てしまい、また短絡、感電の危険性が高い。また、金属
フィルムを両側に用いた薄型電池は剛直であり、フレキ
シビリティーに欠けるという問題があった。また、薄型
電池においては、発電要素（正極，負極，さらにはセパ
レータ）の密接性，あるいは密着性は、エネルギー密
度，取出せる電流，内部インピーダンス等の諸特性ある
いはサイクル寿命特性等を良好に維持する上で非常に重
要なものとなっている。換言すると、発電要素の密接
性，あるいは密着性の状態が悪いと、上記各諸特性が大
きく劣化してしまうので、発電要素の密接性，あるいは
密着性は非常に重要である。

【０００４】しかしながら、上述した従来の薄型電池で
は、その厚さに対して長さおよび幅が非常に大きく、発
電要素である正極，セパレータ，負極も厚さ方向の断面
積に対して非常に大きな表面積をもっている。このため
発電要素の密接性，あるいは密着性を全体にわたって均
一な良好なものにすることは、従来非常に難かしいとい
う問題があった。

【０００５】本発明は、軽量，フレキシブルでエネルギ
ー密度の高い薄型電池を提供するとともに、発電要素の
密接性あるいは密着性を全体にわたって均一かつ良好な
ものにすることができ、諸特性を良好に維持することの
可能な薄型電池およびその製造方法を提供することを目
的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、正極，負極，
電解質からなる発電要素を二つの外装材で挟持してなる
薄型電池において、一方の外装材に金属層を有する熱融
着性プラスチックフィルム、他方の外装材に金属フィル
ムを用いたことを特徴とする薄型電池である。また、一
対の外装材を有し、該一対の外装材間にスペーサと発電
要素とが設けられている電池において、電池内部の圧力
が大気圧以下に保持されていることを特徴とする薄型電
池である。

【０００７】図１は本発明の薄型電池の構成例を示す図
であり、１は負極、２は電解質、３は正極、４はプラス
チックフィルム外層，熱融着性内層，金属中間層よりな
る積層体の外装、５は金属フィルムからなる外装であ
る。また図２は上記外装４の構成例を示す図であり、１
１がプラスチックフィルム外層、１２が金属中間層、１
３が熱融着性内層である。

【０００８】本発明の薄型電池の上記外装４についてさ
らに説明すると、プラスチックフィルム外層１１，熱融
着性内層１３，金属中間層１２よりなる外装の外層を構
成するプラスチック層は、少なくとも薄型電池の外装を
ヒートシールする際の温度，例えば１５０℃以上で溶融
しないプラスチックフィルムであれば良く、たとえばポ
リエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリフェニレン
オキシド、ポリフェニレンサルファイド等を用いること
ができる。但し、必ずしもこれらに限定されるものでは
ない。この外層の耐熱性が高い程、外装を圧接加熱する
時の加熱温度を高くすることができるために、短時間で
より完全なヒートシール強さが得られる。

【０００９】プラスチック外層の厚みとしては、０．０
０２〜０．０５ｍｍ、好ましくは０．０１〜０．０３ｍ
ｍであるのが良い。このプラスチック層の存在により、
外装は強靱なものとなり、また金属層はこのプラスチッ
ク層で保護されているために傷がつきにくく、金属層が
非常に薄くても気体透過、液もれ防止はほぼ完全なもの
となる。また外装上への各種印刷も可能となる。

【００１０】中間層を構成する金属層としては延展性が
高く、気体透過性の小さい金属、例えばアルミニウム，
ニッケル，金，銀などがあるが、密度，経済性を考慮し
てアルミニウムが最も好ましい。金属層の厚みとしては
０．００１〜０．０５ｍｍ、好ましくは０．００５〜
０．０３ｍｍにおいて外層の剛直性も高くなり、本発明
の適用効果が大きくなる。

【００１１】内層を構成する熱融着層としては電解液に
よる溶解、変質が起こらないホットメルト型接着剤、ハ
ーメチックシール可能なセラミックを始め、種々のもの
を使用することができる。熱融着層の厚みとしては０．
０１〜０．２ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．１５ｍｍ
が接着強度の点で好ましい。全体としてのプラスチック
フィルム外装、熱融着性内層、金属中間層よりなる積層
体の厚みは０．０５〜０．２ｍｍ、好ましくは０．１〜
０．１５ｍｍである。０．０５ｍｍ未満では封止の強度
が充分でなく、０．２ｍｍを超えると外装として厚すぎ
る。

【００１２】もう一方の外装を形成する金属フィルムと
しては機械的強度が高く、フィルムでフレキシブルなＡ
ｌ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，ステンレス鋼などを例示するこ
とができる。金属フィルムの厚さとしては０．０１〜
０．１ｍｍ、好ましくは０．０３〜０．０７ｍｍであ
る。０．０１ｍｍ以下では金属フィルムに電極をスポッ
ト溶接、超音波溶接で接続し、金属フィルムを外部端子
として使用することを考えた場合、金属フィルムに溶接
による欠陥が生じやすい。また、０．１ｍｍ以上では外
層の重量が重くなってしまう。

【００１３】本発明では、薄型電池は、熱融着によって
容易に封止を行なうことができる。この熱融着は金属フ
ィルム外装側からのみ加熱するかあるいは金属フィルム
外装側の方が金属層を有する熱融着性プラスチックフィ
ルム外装側よりも高い加熱温度で熱融着することが好ま
しい。これは金属フィルム外装は熱伝導度が高いため、
加熱部をシャープに、短時間で封止を行なうことができ
る。金属層を有する熱融着性プラスチックフィルム外装
より加熱した場合、あるいは両側に金属層を有する熱融
着性プラスチックフィルム外装を用いた場合、熱伝導の
問題から封止部は幅広くなり、加熱時間も長くなる。さ
らに、熱融着する際にシール部におう・とつを設け外装
材の融着面積を向上させ接着強度、密着性を上げること
が好ましい。シール部におう・とつを設ける方法として
は加熱部におう・とつを有する熱融着機により薄型二次
電池の封止を行なうことにより容易に設けることができ
る。このおう・とつは両側に金属フィル外装を用いた場
合は外装の融着部分で外装の部分的接触が生じてしま
い、電池が短絡してしまうのに対し、本発明の薄型電池
では金属層を有する熱融着性プラスチックフィルム外装
が絶縁体であるのでこのような好ましい封止状態をとる
ことができる。

【００１４】図３は本発明の薄型電池の一実施態様を示
す分解斜視図である。この薄型電池は、一対の外装材２
１，２６と、スペーサ２２と、発電要素３０とを有して
いる。この例では、発電要素３０は、正極２３と、負極
２５と、正極２３，負極２５間に介在するセパレータ２
４とから構成されている。薄型電池は、これらの構成要
素２１〜２６を積層し、封止することにより構成され、
発電要素３０である正極２３，負極２５，セパレータ２
４の形状は、厚さに対し長さおよび幅が非常に大きくな
っている。すなわち、薄型のものであるため、厚さ方向
の断面積に対して非常に大きな表面積をもっている。ま
た、この薄型電池の発電要素３０には、所定の電解質成
分（図示せず）が含まれている。

【００１５】ところで、薄型電池の諸特性（高エネルギ
ー密度化，高容量化，高電流密度，低内部インピーダン
ス，高サイクル寿命等）を良好なものとするためには、
前述したように、発電要素３０の密接性，密着性を確保
することが重要である。従来の電池（単１〜単５，コイ
ン型電池等）においては、発電要素の密接性を保つた
め、外装材が強固な金属で覆われている。すなわち、従
来の薄型電池では、発電要素である正極，負極，セパレ
ータの電解質吸収による膨潤、化学反応（光放電反応）
による正極，負極の膨潤、発電要素そのものの外圧によ
る変形に対する回復力（応力）などを、強固な外装材で
封じ込めることにより、正極，負極の密接性，密着性を
維持するようにしていた。

【００１６】この技術をプレート型の電池に対しても適
用しようとする場合、プレート型の電池においては、厚
さ方向の断面積に対し、正極，負極の表面積が大きいの
で、前述した発電要素の変形する力や、外部からの力に
よる電池固体の変形を抑制するのに従来よりもさらに厚
く強固な外装材（例えば金属板）が必要となる。しかし
ながら、プレート型電池の性質上、厚く，重くなること
は好ましくなく、また、電池の性能面からも電池のエネ
ルギー密度を下げることになり好ましくない。

【００１７】本願の発明者は、厚くかつ強固な外装材を
用いることなく、発電要素３０の密接性，密着性を維持
するのに、電池内部の圧力を大気圧以下とすれば良いこ
とを案出した。すなわち、電池内部の圧力を大気圧以下
にすることによって、図４に示すように、外部から外装
材２１，２６の表面に力が加わり、これにより、外装材
２１，２６間の構成要素に圧力が加わり、発電要素３０
の密接性，密着性を確保することができることを見出し
た。この構成によれば、厚くかつ強固な外装材を使用す
ることなく発電要素３０の良好な密接性，密着性を達成
することができ、また、電池自体もより薄いものとする
ことができるため、薄型電池の諸特性，特にエネルギー
密度を向上させることができる。

【００１８】上述したような本発明の薄型電池は、減圧
下において外装材２１と外装材２６とをスペーサ２４を
介して熱融着によって封止することによって製造され
る。これにより、電池内部の圧力を大気圧以下にするこ
とができる。電池の内部圧力としては大気圧以下であれ
ば低い程好ましいが、通常７００mmＨｇ以下、好ましく
は３００mmＨｇ以下、さらに好ましくは１００mmＨｇ以
下とすることが好ましい。また、外装封止時の圧力とし
ては、大気圧以下であれば低いほど好ましいが、通常７
００mmＨｇ以下、好ましくは３５０mmＨｇ以下、さらに
好ましくは１００mmＨｇ以下とすることが好ましい。

【００１９】また、本発明に使用される一対の外装材２
１，２６としては、少なくとも一つが可撓性をもってい
ることが好ましく、例えばプラスチック材料や薄い金属
材料などが使用可能である。このような材料を使用する
ことにより、大気圧をより効果的に電池発電要素に加え
ることができる。より具体的に、一対の外装材２１，２
６には、金属とプラスチック，プラスチックとプラスチ
ック，金属と金属が使用可能であるが、重量及び可撓性
の点で金属とプラスチック、あるいはプラスチックとプ
ラスチックで形成されることが好ましい。また、使用可
能なプラスチック材料としては空気中のガス成分の透過
を妨げ、かつ電解液に対して安定である材料が好まし
い。より具体的には、ポリプロピレン，ポリエチレン，
ポリエステル等を使用でき、ガス成分の透過防止の面か
ら中心に芯材として金属フィルム層をもつものが好まし
い。また、後述するスペーサ２２との関係からスペーサ
２２と対向する面には、熱融着性プラスチック層を有し
ていることが好ましい。

【００２０】また、使用可能な金属材料としては、薄
く，強く，軽く，また、電解液に対して安定であるもの
が好ましい。より具体的には、ＳＵＳ，Ｎ_i等を使用す
ることができる。厚さは、１００μｍ〜１０μｍ、より
好ましくは５０μｍ〜１０μｍであるのが良い。５０μ
ｍよりも厚い場合には、金属の材質にもよるが、一般的
に可撓性に乏しく、重量も重くなり、エネルギー密度を
低下させることになり不利となる。また、１０μｍより
も薄いと、可撓性は充分良好であるが、物理的な衝撃に
対して弱く、穴があいたり、破れたりするため好ましく
ない。また外装材２１，２６の一方が可撓性を有するも
のであれば、他方には、剛性のあるものを用いることも
できる。

【００２１】また、本発明の薄型電池は、上述したよう
に、スペーサ２２を介して外装材２１と外装材２６とが
減圧下で熱融着により封止がなされ製造されるものであ
るので、スペーサ２２としては、少なくともその表面に
熱融着性プラスチック層を有していることが好ましい。
また、スペーサ２２の材料としては、電解液に腐蝕され
ずに、外装材２１，２６である金属あるいはプラスチッ
クと接着できるものであれば良いが、重量，電気抵抗の
点からプラスチックが好ましい。また、スペーサ２２の
厚さは発電要素の厚さ以下、より好ましくは、発電要素
３０の厚さに対して１００％〜８０％の範囲であること
が好ましい。但し、これは、２つの外装材２１，２６が
加工の施されていないシートあるいは板状の場合であ
り、少なくとも一方の外装材がくぼみをもつ容器として
形成されている場合には、容器の深さとスペーサ２２の
厚さとを加えた長さが発電要素３０の厚さ以下となるよ
うに、スペーサ２２の厚さを調節したものを使用するこ
とが好ましい。前述した範囲以外の厚さのスペーサを使
用した場合には、減圧下で封止した後、常圧に戻した時
に可撓性材料にシワがより、発電要素３０に対し均一に
圧力を加えることができなくなる恐れがある。不均一な
圧力が加わると、充放電による電流の流れが電極の場所
により一様でなくなり、容量，内部インピーダンス，サ
イクル寿命等に悪影響を及ぼすことになる。

【００２２】また、発電要素３０の正極２３の活物質と
しては、二酸化マンガン，二酸化モリブデン，五酸化バ
ナジウム等の金属酸化物、二硫化チタン，五硫化バナジ
ウムなどの金属硫化物、またはフッ化炭素，リニアグラ
ファイト，熱分解生成物，導電性あるいは半導電性を有
する高分子材料等およびこれらの複合体等を用いること
ができる。特に、フレキシブルな電池を作製する場合は
可撓性に優れている導電性，半導電性を有する高分子材
料を用いることが好ましい。

【００２３】導電性あるいは半導電性を有する高分子材
料には、ピロール，チオフェン，フラン，ベンゼン，ア
ズレン，アニリン，ジフェニルベンジジン，ジフェニル
アミン，トリフェニルアミンあるいはこれら誘導体を重
合した導電性あるいは半導電性高分子等がある。これら
は電解質アニオンのドープによりエネルギーを蓄え、脱
ドープによって外部回路を通じてエネルギーを放出する
ことによって得られるものである。導電性高分子と錯体
を形成するイオンとしては例えば、ＣｌＯ₄ ^-，ＰＦ₆ ^-，
Ａ_sＦ₆ ^-，ＢＦ₄ ^-，パラトルエンスルホン酸アニオン，
ニトロベンゼンスルホン酸アニオン，Ｆｅ（ＣＮ）₆ ^-等
の錯アニオンあるいはＡｌＣｌ₃，ＦｅＣｌ₃，ＧａＣｌ
₃等のルイス酸などを挙げることができる。これら導電
性高分子は電解重合あるいは化学重合により得られる。
電解重合法は一般には例えば、J.ELectrochem.Soc.,Vo
l.130,No.7,1506〜1509(1983)、 Electrochem.Acta.,Vo
l.27,No.1,61〜65(1982)、 J.Chem.Soc.,Chem.Commun.,
1199〜(1984)等に示されている。化学重合法は、例えば
Conducting Polymers,105(1987)等に示されている。

【００２４】また、発電要素３０の負極２５の活物質に
は、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ，Ａｇ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｃｕ等の金
属、あるいはＬｉとＡｌ，Ｍｇ，Ｓｉ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｉ
ｎとの合金、カチオンをドープすることのできるポリア
セチレン，ポリチオフェン，ポリパラフェニレンの他、
ポリフェニレンビニレン，ポリフェニレンキシレン等の
導電性高分子およびピッチコークス等の炭素系材料など
を用いることができる。

【００２５】また、発電要素３０に含まれている電解液
成分としては、減圧下で電池の封止作業が行なわれるた
め、溶媒等の揮発，沸騰が少ない固体状電解質を用いる
ことが好ましい。これにより、より安定に電池の作製が
できるとともに、溶媒のかたよりによる電池性能のバラ
ツキ，劣化，加温時における電池の変形などを防ぐこと
ができる。使用される電解質としては可撓性の面から有
機系のものが好ましく、具体的には、ポリエチレンオキ
シド，ポリプロピレンオキシド，ポリフッ化ビニリデ
ン，ポリアクリロニトリルなどをポリマーマトリクスと
してこのポリマーマトリクス中に電解質塩を溶解せしめ
た複合体や、あるいはこれらの架橋体、低分子量ポリエ
チレンオキシド，ポリエチレンイミン，クラウンエーテ
ルなどのイオン解離基をポリマー主鎖にグラフト化した
高分子電解質が挙げられる。また、高分子重合体中に電
解液を含有した構造の固体状電解質を用いることも可能
である。これは通常の電解液に重合性化合物を加え、熱
あるいは光により重合をおこさせ、電解液を固体化する
ものである。より具体的には、重合性化合物としてアク
リレート（例えばメトキシジエチレングリコールメタア
クリレート，メトキシジエチレングリコールアクリレー
ト）系化合物を過酸化ベンゾイル，アゾビスイソブチロ
ニトリル，メチルベンゾイルホルメート等の重合開始剤
を用い重合させ、電解液を固体化するものである。

【００２６】また、発電要素３０のセパレータ２４とし
ては、例えばポリエチレン，ポリプロピレン等の合成繊
維，不織布の他に、ガラス繊維，セラミック繊維等の不
織布，あるいはこれらの複合体を用いることができる。
なお、このセパレータ２４は、必ずしも設けられておら
ずとも良く、セパレータ２４が設けられていないときに
は、固体電解質が正極２３と負極２５とのセパレータと
して機能する。但し、固体電解質が機械的強度に乏し
く、正極２３と負極２５との間で短絡の恐れがあると予
想される場合や、より均一な電界を得たい場合にはセパ
レータ２４を用いるのが良い。セパレータ２４を用いる
ことによって、正極２３と負極２５とをセパレータ２４
を介し密接させることができる。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２８】実施例１この実施例１では、アニリンを含む３ＭのＨＢＦ₄水溶
液中で反応極として２０μｍのブラスト処理を施した
０．９mmφの貫通孔を有するステンレスシート４×７．
５cm（重合部）を用い、３ｍＡ／cm²の定電流によりア
リニンの重合を行なった。通電量は１３Ｃ／cm²とした
（片面にのみ重合）。このステンレスポリアニリン電極
を流水で洗浄した後、０．２Ｎ硫酸中−０．４Ｖ_vs Ｓ
ＣＥｇで電位を加えて、十分に脱ドーピング操作を行な
った。これを２０％のヒドラジン水溶液を用いて還元
し、洗浄，乾燥してポリアニリン電極を得た（厚さ３４
０μｍ）。このポリアニリン電極を厚さ５０μｍ，５．
５×９cmの大きさのＳＵＳシートの中心部に導電性接着
剤を用いて接着した。次いで、プロピレンカーボネイト
とジメトキシエタンの７／３（体積比）混合液にＬ_iＢ
Ｆ₄を３Ｍ溶解させた電解液を７７％，エトキシジエチ
レングリコールアクリレートを２０％，シリコン−アル
キレンオキシド付加物を１％，メチルベンゾイルホルメ
ートを２％の割合いで混合した溶液をポリアニリンに充
分浸み込ませた。さらに前記混合液を充分含浸させたポ
リプロピレンボアフィルターをポリアニリン上に積層
し、高圧水銀灯の光を１時間照射した。電解液は固体化
し、圧力を加えても液がしみ出るようなことはなかっ
た。また、発電要素部の厚みは３８５μｍであった。こ
れを正極部材とした。また、負極として大きさ４×７．
５cm，厚さ１００μｍのリチウムホイルを厚さ２０μｍ
のＳＵＳホイルに圧着したものを用意した。この電極を
アルミを芯材とする熱融着性フィルム（厚さ１２５μ
ｍ，大きさ５．５×９cm）の中心部に熱融着させた。端
子部は予め、外部に取り出せるようにＳＵＳホイルの形
を調節した。

【００２９】次いで、Ｌｉ表面に前記混合液を塗り、高
圧水銀灯を１時間照射し、Ｌｉ表面の電解液を完全に固
体化した。発電要素の厚みは１４０μｍであった。これ
を負極部材とした。正極部材と負極部材を厚さ４２０μ
ｍ，外径５．５×９．０cm，内径４．３×７．８cmの熱
融着プラスチックとして、変性ポリプロピレンを使用し
たスペーサを介して積層し、発電要素部に圧力を均一に
加えつつ（押さえつけながら）、３辺を熱により封止し
た。次いで、最後の１辺を１mmＨｇの減圧下封止を行な
い電池を完成させた。この時外装材にシワがよることは
なかった。この電池を２．５〜３．７Ｖの動作範囲で±
０．１ｍＡ／cm²の電極充放電レートで電池テストを行
なった。その結果、初期容量１６．５ｍＡｈ，充放電１
００回後の容量は１４．０ｍＡｈとなった。また、この
電池を金属面を外側として半径３mmで９０゜折りまげて
試験したところ、初期容量が１６．３ｍＡｈでほとんど
変化なかった。

【００３０】比較例１減圧下で封止しない（常圧で封止する）ほかは、実施例
１と全く同様に電池を作製し、同様に試験を行なった。
その結果、初期容量１６．２ｍＡｈ，充放電１００回後
の容量は３．１ｍＡｈであった。また同様に９０゜曲げ
て試験を行なったところ、初期容量１０．３ｍＡｈと容
量劣化をおこした。これは、密着面の剥離が生じている
ことによるものと予想された。

【００３１】実施例２実施例２では、スペーサの厚さを５２５μｍとした以外
は実施例１と全く同様に電池を作製した。この場合、電
池テストの結果は、初期容量１６．７ｍＡｈ，充放電１
００回後の容量は１４．１ｍＡｈとなった。また、９０
゜の折り曲げに対する初期容量は、１６．５ｍＡｈと良
好であった。

【００３２】比較例２負極リチウム，正極ポリアニリンを固定している外装材
を厚み５００μｍのＳＵＳ板とした以外は、実施例２と
同様に電池を作製した（但し、負極リチウムは導電性接
着剤を用いて外装材に固定した）。テストの結果、初期
容量１５ｍＡｈ，充放電１００回後の容量は２．５ｍＡ
ｈであり、減圧下で封止する効果はみられなかった。

【００３３】実施例３実施例３では、正極ポリアニリンの外装材を負極リチウ
ム側の外装材と同様のものを使用する以外は、実施例１
と同様に電池を作製した。テストの結果は、初期容量１
６．４ｍＡｈ，充放電１００回後の容量は１４．０ｍＡ
ｈとなった。また、９０゜の折り曲げで初期容量１６．
４ｍＡｈと良好な結果を得た。

【００３４】実施例４実施例４では、実施例１の電池において、ポリアニリン
の重合量を３９Ｃ／cm²とし、リチウムの厚さを３００
μｍとし、スペーサを発電要素と同じ厚さ（１３３０μ
ｍ）とした。さらにリチウム側の外装材をポリアニリン
側と同じもの（厚さ５０μｍのＳＵＳシート）にして、
実施例１と同様の手法で電池を作製した。テストの結果
は、初期容量４７．１ｍＡｈ，サイクル５０回後の容量
は、３２．９ｍＡｈであった。

【００３５】比較例３スペーサを１１５μｍの厚さとした以外は、実施例４と
同様に電池を作製した。このときには、減圧封止後、電
池の端部の接着部にシワがより電池の厚みが不均一とな
った。電池テストの結果、初期容量４２．４ｍＡｈ，サ
イクル５０回後の容量は２５．７ｍＡｈと劣化した。

【００３６】比較例４Ａｌを芯材とする厚さ１２５μｍの融着性プラスチック
シートをリチウム側の外装材とし、また、スペーサを使
用しない以外は、比較例３と同様に電池を作製した。こ
のときには、減圧封止の結果、融着性プラスチックシー
トの端部に大きなシワが発生し、電池の厚みは不均一な
ものとなった。

【００３７】実施例５厚さ０．０２ｍｍの粗面化したＳＵＳ３０４基板の片面
に１ｍｏｌ／ｌのアニリン、３ｍｏｌ／ｌのＨＢＦ₄水
溶液中で３ｍＡ／ｃｍ²の定電流電解重合により厚さ
０．１ｍｍのポリアニリンを析出せしめた。これを還元
処理、乾燥を行なった後、厚さ０．０５ｍｍのＳＵＳ３
０４フィルム外装に超音波溶接により溶接した（加圧力
１．５ｋｇ、溶接時間０．１秒）。３ｍｏｌ／ｌＬｉＢ
Ｆ₄／プロピレンカーボネート＋１，２−ジメトキシエ
タン（１：１）を溶液８０％、エトキシジエチレングリ
コールアクリレート１９％、メチルベンゾイルフォーメ
ート１％を混合した組成物を上記ポリアニリン中に浸透
させ、１ｋｇ／ｃｍ²の加圧力で石英板ではさみ、紫外
線を照射して固体電解質をポリアニリン上に積層した。

【００３８】プラスチック層にポリエステル、金属層に
Ａｌ、熱融着層にポリプロピレンを用いた厚さ０．１２
５ｍｍ外装材の熱融着層上に０．０２ｍｍのＳＵＳ３０
４に０．１ｍｍのＬｉを圧着した負極を１５０℃、３秒
ヒートシールして外装材上に負極を積層した。この負極
上に厚さ０．０２５ｍｍのポリプロピレン微多孔性膜
（セルガード）を配置し、上記組成物を微多孔性膜に浸
透させ１ｋｇ／ｃｍ²の加圧力で石英板ではさみ紫外線
を照射して固体電解質を微多孔性膜及び負極と複合化さ
せた。正極側、負極側をはり合わせ、１ｔｏｒｒの減圧
下で図５に示すようなシール部を有するヒートシール機
で、ＳＵＳ３０４外装側に１５０℃、プラスチックフィ
ルム外装側に１２０℃で５秒ヒートシールを行ない薄型
二次電池を作製した。

【００３９】本電池は厚さ０．４８ｍｍ、エネルギー密
度９．１ｗｈ／ｇであり、１００％の放電深度で２５０
回以上の充放電が可能であり、９０°の折り曲げを行な
っても電池性能に変化はなかった。

【００４０】

【発明の効果】以上に説明したように請求項１乃至３記
載の発明によれば、厚みがより薄く、軽量、フレキシブ
ルでエネルギー密度の高い薄型電池を得ることができ
る。

【００４１】また、請求項４記載の発明によれば、電池
内部の圧力が大気圧以下に保持されているので、一対の
外装材の表面に外部から力が加わり、一対の外装材間の
構成要素に圧力を加えることができ、これにより、薄型
電池であっても外装材に厚く強固なものを用いずに発電
要素の密接性あるいは密着性を全体にわたって均一かつ
良好なものにすることができ、薄型電池の諸特性を良好
なものに維持することができる。

【００４２】また、請求項５記載の発明では、一対の外
装材の少なくとも一方が可撓性を有しているので、大気
圧に基づく圧力をより効果的に発電要素に加えることが
できる。

【００４３】また、請求項６記載の発明では、一対の外
装材が金属とプラスチック，あるいはプラスチックとプ
ラスチックで形成されているので、重量および可撓性に
優れ、大気圧に基づく圧力をより効果的に発電要素に加
えることができる。

【００４４】また、請求項７記載の発明では、スペーサ
が、熱融着性のプラスチック層を有し、かつ、前記発電
要素以下の厚さを有しているので、薄型電池を減圧下で
封止し作製した後、常圧に戻したときに可撓性材料にシ
ワが寄り発電要素に対し均一に圧力を加えることができ
なくなるという事態を防止することができる。

【００４５】また、請求項８記載の発明では、電解質に
高分子固体電解質が用いられるので、減圧下で電池の封
止作業が行なわれる際に、溶媒等の揮発，沸騰を抑え、
安定に薄型電池の作製を行なうことができ、溶媒のかた
よりによる電池性能のバラツキ，劣化，加温時における
電池の変形などを防止することができる。

【００４６】また、請求項９記載の発明では、薄型電池
を減圧下において封止し作製するようにしているので、
内部圧力が大気圧以下の薄型電池を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄型電池の構成例を示す図であ
る。

【図２】図１の薄型電池における熱融着性プラスチック
フィルム外装材の説明図である。

【図３】本発明の薄型電池の一実施態様を示す分解斜視
図である。

【図４】本発明の薄型電池に外部からの大気圧が圧力と
して加わる様子を示す図である。

【図５】ヒートシール機のシール部の説明図である。

【符号の説明】

１負極２電解質３正極４熱融着性プラスチックフィルム外装５金属フィルム外装１１プラスチックフィルム外装１２金属中間層１３熱融着性内層２１，２６外装材２２スペーサ２３正極２４セパレータ２５負極３０発電要素

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極，負極，電解質からなる発電要素を
二つの外装材で挾持してなる薄型電池において、一方の
外装材に金属層を有する熱融着性プラスチックフィルム
を用い、他方の外装材に金属フィルムを用いたことを特
徴とする薄型電池。
【請求項２】請求項１記載の薄型電池を熱融着により
封止する薄型電池の製造方法において、金属フィルム外
装側から加熱するかあるいは金属フィルム外装側の方が
金属層を有する熱融着性プラスチックフィルム外装材よ
りも高い加熱温度で熱融着することを特徴とする薄型電
池の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の薄型電池を熱融着により
封止する薄型電池の製造方法において、シール部分にお
う・とつ部を設けることを特徴とする薄型電池の製造方
法。
【請求項４】一対の外装材を有し、該一対の外装材間
にスペーサと発電要素とが設けられている薄型電池にお
いて、電池内部の圧力が大気圧以下に保持されているこ
とを特徴とする薄型電池。
【請求項５】請求項４記載の薄型電池において、前記
一対の外装材の少なくとも一方が可撓性を有する材料で
形成されていることを特徴とする薄型電池。
【請求項６】請求項４記載の薄型電池において、前記
一対の外装材は、一方が金属で他方がプラスチックで形
成されるか、あるいは両者ともにプラスチックで形成さ
れていることを特徴とする薄型電池。
【請求項７】請求項４記載の薄型電池において、前記
スペーサは、熱融着性のプラスチック層を有し、かつ、
前記発電要素以下の厚さを有していることを特徴とする
薄型電池。
【請求項８】請求項１または４記載の薄型電池におい
て、前記発電要素には、電解質が含まれており、該電解
質としては、高分子固体電解質が用いられるようになっ
ていることを特徴とする薄型電池。
【請求項９】一対の外装材を有する薄型電池を減圧下
において封止し作製することを特徴とする薄型電池の製
造方法。