JPH06231797A - 積層型電池 - Google Patents

積層型電池

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JPH06231797A
JPH06231797A JP5044575A JP4457593A JPH06231797A JP H06231797 A JPH06231797 A JP H06231797A JP 5044575 A JP5044575 A JP 5044575A JP 4457593 A JP4457593 A JP 4457593A JP H06231797 A JPH06231797 A JP H06231797A
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negative electrode
positive electrode
battery
electrolyte
laminated
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Nobunori Mochizuki
宣典 望月
Tomoaki Kawada
智明 河田
Toshiichi Endo
敏一 遠藤
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  • Secondary Cells (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【目的】負極と正極との間に広い対向面積が確保されて
高エネルギー密度化が達成できる積層型電池として、小
型化が達成できるとともに、異なる電圧を必要とする回
路においても1個の電池で済み、省スペース化が図れる
構造のものを提供する。 【構成】負極2と電解質3と正極1とを厚膜または薄膜
形成法のいずれかもしくはこれらを複合した方法により
複数組積層して一体化する。積層体の側面に負極2およ
び正極1の少なくともいずれかに接続された端子電極4
〜9を設けて異なる2種以上の電圧を得るように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、厚膜または薄膜形成法
のいずれかもしくはこれらを複合した方法を用いて作製
される積層型電池に関する。 【0002】 【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
の電池は一般に正極、負極が別々のブロックを構成して
電解質およびセパレータを介して対峙する構造を有して
いたが、軽量、高エネルギー密度化等を図るため、リチ
ウム電池のように、正極材、正極集電体、正極材、電解
質を含むセパレータ、負極材、負極集電体、負極材の各
シートを重ねて渦巻き状に巻き、この渦巻き状に巻いた
電池素体を円筒形のケースに収容し、ケース上面を正極
端子、ケース下面を負極端子として構成したものがあ
る。しかしこの構造によると、電池形状が従来の円柱形
に限られるため、スペース効率が悪く、基板等に実装す
る場合の占有スペースが大になるという問題点がある。 【0003】一方、特開平2−291671号公報に記
載のように、電池の薄形化、フレキシブル化を図るた
め、負極、電解質、正極、集電体を積層構造によりシー
ト状のフレキシブル電池を構成したものがある。しかし
このシート状に形成した電池は、上下のパッケージ材間
に電池素体を挟持し、パッケージの周辺部を熱圧着し、
その周辺部に端子電極を設けた構造であって、高エネル
ギー化、小型化が困難であるという問題点がある。 【0004】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
負極と正極との間に広い対向面積が確保されあるいは多
層化することによって高エネルギー化が達成できる積層
型電池として、小型化が達成できるとともに、異なる電
圧を必要とする回路においても1個の電池で済み、省ス
ペース化が図れる構造のものを提供することを目的とす
る。 【0005】 【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、厚膜または薄膜形成法のいずれかもしくは
これらを複合した方法を用いて作製される積層型電池で
あって、負極と電解質または電解質を含むセパレータと
正極とを複数組重畳して一体化し積層体を形成すると共
に、該積層体の側面および上下面の少なくともいずれか
に前記負極および正極の少なくともいずれかに接続され
た端子電極を設けて異なる2種以上の電圧を得るように
構成したことを特徴とする。本発明において、電池の好
ましい全体形状は六面体である。 【0006】 【作用】本発明の積層型電池は、電圧を得る端子電極を
選択することにより、異なる2種以上の電圧が選択的に
得られる。また、電池の全体形状を六面体形状とするこ
とにより、基板等に搭載する際に無駄なスペースが生じ
ることなくセットできる。 【0007】 【実施例】図1(A)は本発明による積層型電池の一実
施例を示す斜視図、同(B)はその等価回路図、図2
(A)はその断面図である。図中、1は正極、2は負
極、3は電解質であり、これらはスクリーン印刷法やシ
ート法等の厚膜形成法、または蒸着、スパッタリング、
CVD等の薄膜形成法もしくはこれらを複合した方法に
よって積層して一体化する。4〜9はこのように積層し
た電池素体の側面に被着して形成され、それぞれ前記正
極1、負極2の少なくともいずれか接続して設けた端子
電極である。 【0008】具体的な物質構成例について述べると、図
2(B)に示すように、正極1は、例えばLiCoO2のよう
な正極活物質等をバインダとしての樹脂とともに形成し
た正極材1bを集電体として例えばAl等の金属膜1aの
両側に重ねたものである。負極2は、図2(C)に示す
ように、例えばC(グラファイト)からなる負極材2b
を集電体として例えばCuのような金属膜2aの両側に重
ねたものである。また、端子電極5と6、7と8をそれ
ぞれ接続している正極1A、負極2Aは、図2(D)に
示すように、正極材1aと、負極材1bとのショートを
防ぐため、集電体用金属膜1aと2aを直接重畳した構
造としている。この図2(D)の代わりに、図2(E)
に示すように、正極1A、負極2Aの積層構造を他の正
極1、負極2と同じにして両者間に絶縁層10を介在さ
せてもよい。 【0009】前記電解質3は、従来同様の固体電解質、
または高分子フィルムに例えばLiClO4水溶液等の液体電
解質を含ませたもの、もしくは多孔性セラミックスに固
体または液体電解質を混合したもの等が用いられる。 【0010】この積層型電池をスクリーン印刷法により
作製する場合は、負極2の片方の面の負極材2bのペー
ストの印刷、集電体となる金属膜2aのペーストの印
刷、負極2の他方の面の負極材2bのペーストの印刷を
行う。次に、全面に電解質3のペーストを印刷する。次
に正極1の片面の正極材1aのペーストの印刷、集電体
となる金属膜1aのペーストの印刷、正極1の他方の面
の正極材1aのペーストの印刷を、前記負極2の面から
ずらした面に重ねて行う。次に、再び全面に電解質3の
ペーストを印刷する。このようにな印刷を繰り返すが、
図2(A)における左右の端子電極5と6、6と7、7
と8との接続を行う正極1および負極2については、他
の部分のものより図面上左右に延長させた部分まで印刷
する。そして、切断時には、左右の端子電極5と6、6
と7、7と8との接続を行う正極1および負極2につい
ては、その両端が露出し、他の正極1は一端側が露出
し、負極2は他端側が露出するように切断する。場合に
よっては焼成することもある。 【0011】このように切断により六面体をなすように
形成した電池素体の対向する側面にメッキ、焼き付け、
または蒸着、スパッタリング等の薄膜形成法等により端
子電極4〜9を形成する。 【0012】また、全てシート法による場合は、正極1
や負極2は集電体としてのAlやCu等の金属膜1a、2a
形成用シートの両面にそれぞれ正極、負極材1b、2b
をドクターブレード法等により形成しておく。また、電
解質を含ませた高分子フィルム、固体電解質(シート)
または電解質と多孔性セラミックスとを混合してバイン
ダによりフィルム状に形成したシートを準備しておき、
これらを交互に、かつ正極1と負極2の位置が偏位する
(左右の端子電極5と6、7と8との接続を行う正極1
Aおよび負極2A以外のもの)か、あるいは同位置に重
なる(左右の端子電極5と6、7と8との接続を行う正
極1Aおよび負極2A)ように重ね、これらのものを所
定の大きさにカットし、ホットプレスにより一体化す
る。その後、前記同様に端子電極4〜9を形成する。 【0013】その他、正極1、負極2をそれぞれシート
法により形成し、正極シート(または負極シート)上に
固体電解質等のペーストを印刷し、その上に負極シート
(または正極シート)材を重ねる作業を繰り返し、ホッ
トプレスにより一体化し、その後前記同様に所定の大き
さにカットし、前記端子電極4〜9の形成を行ってもよ
い。 【0014】さらにまた、印刷法あるいはシート法によ
り形成された正極1(または負極2)の正極材1b(負
極材2b)を膜として形成しておき、その上に前記蒸
着、スパッタリング等により集電体となる金属膜1a
(2a)を層状に形成し、その上にさらに正極材1b
(負極材2b)を重ねて形成するようにしてもよい。こ
のように形成すれば、金属膜1a(2a)を薄くするこ
とができる。 【0015】このように、積層体によって複数組の電池
素体が層状をなして一体に成形された電池を構成すると
共に、その端面に端子電極4〜9を形成することによ
り、パッケージに端子電極を形成する場合に比較して小
型、省スペース化が達成される。また、端子電極4〜9
のどの端子電極を選択するかによって異なる電圧が得ら
れ、1個の電池で異種の電圧が得られるから、数種の電
池を設ける必要がなくなり、省スペース化が達成でき
る。 【0016】図3は本発明の他の実施例を示す断面図で
あり、本例のものは、保護のためのケースまたは保護膜
等の外装体11を設けた例であり、外装体11は、内部
構成部材を保護する役目と、電解質として液状のものを
用いた場合に、電解質の蒸発を防止する役目を果たす。 【0017】本発明は、正極、負極が上記実施例で示し
たものである場合に限られず、他の種々の一次、二次電
池に適用できることはいうまでもない。また、端子電極
は積層体の側面部のみではなく、上下面のいずれかに設
けてもよく、また上下面の少なくともいずれかと側面部
に設けた構造にしてもよい。 【0018】 【発明の効果】請求項1によれば、負極、正極及び電解
質が厚膜形成法または薄膜形成法によって薄く形成され
るので、両電極材を多層に形成することにより、両電極
材間に広い対向面積が確保されて高エネルギー化が達成
できることは勿論のこと、積層体の端面に端子電極を形
成したので、小型化が達成できる上、1つの電池から異
なる電圧が得られるので、異なる電圧を必要とする回路
において電池が1個で済み、省スペース化が図れる。 【0019】請求項2によれば、電池を六面体としたこ
とにより、実装スペースを狭くすることができる。 【0020】請求項3によれば、外装体により内部構成
部材が保護され、また電解質として液状のものを用いた
場合に、電解質の蒸発が防止される。
【図面の簡単な説明】 【図1】(A)は本発明による積層型電池の一実施例を
示す斜視図、同(B)はその等価回路図である。 【図2】(A)は該実施例の電池の断面図、(B)、
(C)はそれぞれ本実施例の正極、負極を示す断面図、
(D)、(E)はそれぞれ正極と負極とが重なる部分に
おける層構造を示す断面図である。 【図3】本発明による積層型電池の他の一実施例を示す
断面図である。 【符号の説明】 1、1A 正極 1a 集電体用金属膜 1b 正極材 2 負極 2a 集電体用金属膜 2b 負極材 3 電解質 4〜9 端子電極 10 絶縁層 11 外装体
【手続補正書】 【提出日】平成6年1月8日 【手続補正1】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0003 【補正方法】変更 【補正内容】 【0003】一方、特開平2−291671号公報に記
載のように、電池の薄形化、フレキシブル化を図るた
め、負極、電解質、正極、集電体を積層構造によりシー
ト状のフレキシブル電池を構成したものがある。しかし
このシート状に形成した電池は、上下のパッケージ材間
に電池素体を挟持し、パッケージの周辺部を熱圧着し、
その周辺部に端子電極を設けた構造であって、高エネル
ギー密度化、小型化が困難であるという問題点がある。 【手続補正2】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0004 【補正方法】変更 【補正内容】 【0004】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
負極と正極との間に広い対向面積が確保されあるいは多
層化することによって高エネルギー密度化が達成できる
積層型電池として、小型化が達成できるとともに、異な
る電圧を必要とする回路においても1個の電池で済み、
省スペース化が図れる構造のものを提供することを目的
とする。 【手続補正3】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0008 【補正方法】変更 【補正内容】 【0008】 具体的な物質構成例について述べると、図
2(B)に示すように、正極1は、例えばLiCoO2のよう
な正極活物質とカーボン等の導電材とバインダとしての
樹脂との混合物で形成した正極材1bを集電体として例
えばAl等の金属膜1aの両側に重ねたものである。負極
2は、図2(C)に示すように、例えばC(グラファイ
ト)からなる負極材2bを集電体として例えばCuのよう
な金属膜2aの両側に重ねたものである。また、端子電
極5と6、7と8をそれぞれ接続している正極1A、負
極2Aは、図2(D)に示すように、正極材1aと、負
極材1bとのショートを防ぐため、集電体用金属膜1a
と2aを直接重畳した構造としている。この図2(D)
の代わりに、図2(E)に示すように、正極1A、負極
2Aの積層構造を他の正極1、負極2と同じにして両者
間に絶縁層10を介在させてもよい。 【手続補正4】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0009 【補正方法】変更 【補正内容】 【0009】 前記電解質3は、従来同様の固体電解質、
または高分子フィルムに例えばLiClO4 のLi塩溶液等の
液体電解質を含ませたもの、もしくは多孔性セラミック
スに固体または液体電解質を混合したもの等が用いられ
る。 【手続補正5】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0012 【補正方法】変更 【補正内容】 【0012】 また、全てシート法による場合は、正極1
や負極2は集電体としてのAlやCu等の金属膜1a、2a
形成用シートの両面にそれぞれ正極、負極材1b、2b
をドクターブレード法等により形成しておく。また、電
解質を含ませた多孔性高分子フィルム、固体電解質(シ
ート)または電解質と多孔性セラミックスとを混合して
バインダによりフィルム状に形成したシートを準備して
おき、これらを交互に、かつ正極1と負極2の位置が偏
位する(左右の端子電極5と6、7と8との接続を行う
正極1Aおよび負極2A以外のもの)か、あるいは同位
置に重なる(左右の端子電極5と6、7と8との接続を
行う正極1Aおよび負極2A)ように重ね、これらのも
のを所定の大きさにカットし、ホットプレスにより一体
化する。その後、前記同様に端子電極4〜9を形成す
る。 【手続補正6】 【補正対象書類名】明細書 【補正対象項目名】0018 【補正方法】変更 【補正内容】 【0018】 【発明の効果】請求項1によれば、負極、正極及び電解
質が厚膜形成法または薄膜形成法によって薄く形成され
るので、両電極材を多層に形成することにより、両電極
材間に広い対向面積が確保されて高エネルギー密度化
達成できることは勿論のこと、積層体の端面に端子電極
を形成したので、小型化が達成できる上、1つの電池か
ら異なる電圧が得られるので、異なる電圧を必要とする
回路において電池が1個で済み、省スペース化が図れ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】厚膜または薄膜形成法のいずれかもしくは
    これらを複合した方法を用いて作製される積層型電池で
    あって、負極と電解質または電解質を含むセパレータと
    正極とを複数組重畳して一体化し積層体を形成すると共
    に、該積層体の側面および上下面の少なくともいずれか
    に前記負極および正極の少なくともいずれかに接続され
    た端子電極を設けて異なる2種以上の電圧を得るように
    構成したことを特徴とする積層型電池。 【請求項2】請求項1において、電池の全体形状が六面
    体をなすことを特徴とする積層型電池。 【請求項5】請求項1または2において、積層体に外装
    体を設けたことを特徴とする積層型電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5502351A (en) * 1993-04-28 1996-03-26 Nippondenso Co., Ltd. Spark plug having horizontal discharge gap
WO2013005897A1 (ko) * 2011-07-01 2013-01-10 지에스나노텍 주식회사 박막 전지 패키징 방법 및 박막 전지 패키지 제조 장치
US9680144B2 (en) 2010-07-01 2017-06-13 Samsung Sdi Co., Ltd. Electrode assembly, method of fabricating electrode assembly, and secondary battery including electrode assembly
EP4095997A1 (en) * 2021-05-27 2022-11-30 Bell Helicopter Textron Inc. Thermally efficient pouch cell architecture

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