JPH10208710A - 扁平形電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚さが薄く、十分な封止機能と機械的強度を
持ち、且つ貴な電位を有する正極に適用しても腐食しな
いパッケージを有する高容量な扁平形電池を提供する。 【解決手段】 本発明の扁平形電池は、正極のパッケー
ジ兼集電体を、アルミニウムとステンレス鋼のクラッド
材とし、アルミニウムを内側、ステンレス鋼を外側に配
すると共に、負極のパッケージ兼集電体を、銅、鉄また
はニッケルのなかから選定された金属とステンレス鋼と
のクラッド材とし、銅、鉄またはニッケルを内側、ステ
ンレス鋼を外側とすることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は正極活物質がコバル
ト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂ ）、ニッケル酸リチウム
（ＬｉＮｉＯ₂ ）やスピネルマンガン酸リチウム（Ｌｉ
Ｍｎ₂ Ｏ₄ ）等からなる、非水電解質電池に関するもの
である。特に、周囲が合成樹脂枠で融着または接着封止
された２枚の金属箔内に発電要素が収納されてなる扁平
形電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯機器の小型化が益々進むに伴
い、その電源として使用される電池に対しても小型軽量
化の要求が高まっている。また機器の高機能化が進むに
伴い、消費電力が増大し電池に対して益々高容量化の要
求が高まっている。さらには、使用期間も数年〜１０年
と長期間使用する用途が増える傾向にあり、これに適応
可能な信頼性の高い封口機能も要求されている。前記の
要求を満たす為に、電極の材料やセパレータ、電解液等
は無論のこと、電池のパッケージにおいても薄型化、軽
量化の改良がなされている。その１つは従来一般的であ
った絞り加工によって作製された厚手の金属や成形によ
って作製された合成樹脂製パッケージに替えて、金属箔
や合成樹脂フィルムを採用しようとするものである。

【０００３】本発明の対象である非水電解質電池におい
ては、外からの水分や酸素の侵入、内からの電解液のソ
ルベントの揮発逸散を極力防止しなければならない。ま
た、使用中や保管中に腐食をするようなことがあっては
ならない。このようにパッケージの役割は重要である。
パッケージに要求される機能を満たしつつ、前記小型軽
量化の要求に応えるべく、パッケージに関して種々の改
良がなされている。

【０００４】具体例を断面図によって示すと、図２、図
３の如くである。図２でパッケージフィルム１はアルミ
ニウム（Ａｌ）箔２を芯にその両面に樹脂フィルム３
ａ，３ｂを配したラミネートフィルムが使用されてい
る。Ａｌ箔２は水分や酸素等の物質の透過を防止するバ
リア層の役目をしている。外面には、ナイロンやポリエ
チレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの機械的強度の強
い樹脂３ａが配され、フィルムに機械的強度を付与する
と同時にＡｌの腐食を防止する役目を担っている。内面
には変性ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（Ｐ
Ｅ）等の融着性に富み、水分や酸素の透過しにくく、電
解液に対して安定な樹脂３ｂが配置されている。図２に
示した如く、パッケージフィルム１は内面同士が接する
ように重ね合わされて、融着または接着される。端子４
はパッケージフィルム１を通して外へ導かれる。Ａｌ箔
２の厚さは数十μｍ、フィルム１全体の厚さは１５０〜
２００μｍである。

【０００５】図３に示した例では、正極および負極端子
を兼ねるステンレス鋼（ＳＵＳ）の如き２枚の金属箔
５、５の間に、正極６と負極７をセパレータ８を挟んで
積層した発電要素９を収納し、周縁部に変性ＰＰやＰＥ
等の融着性もしくは接着性樹脂１０を配置してシールさ
れている。ＳＵＳ箔の厚さは２０〜５０μｍである。

【０００６】

【本発明が解決しようとする課題】前記に図示した、従
来電池の欠点を述べることによって、本発明が解決しよ
うとする課題を説明する。前記図２に示した電池の場
合、封止機能に問題は無いが、パッケージの厚みを前記
の値以下に小さくできない。カードのように電池の厚さ
が１ｍｍ以下の電池に適用とすると電池の有効内容積が
小さく、極端に小さな容量の電池しか出来ない欠点があ
った。

【０００７】図３に示した電池の場合、パッケージの厚
さは小さくできるが、ＳＵＳが貴な電位を有する正極活
物質、例えばＬｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＮｉＯ₂ あるいはＬｉ
ＭｎＯ₂ に対しては必ずしも充分な耐蝕性をもっておら
ず、腐食するという欠点があった。本発明は、前記従来
電池の欠点に鑑み、より厚さが小さく、十分な封止機能
と機械的強度を持ち、且つ貴な電位を有する正極に適用
しても腐食を生じないパッケージを有する、高容量の扁
平形電池を提供しようとするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】正極のパッケージ兼集電
体を、ＡｌとＳＵＳのクラッド材とし、Ａｌを内側、Ｓ
ＵＳを外側に配する。ＡｌはＬｉＣｏＯ₂ 、ＬｉＮｉＯ
₂ あるいはＬｉＭｎＯ₂ などの正極の雰囲気と高電位が
印加されても腐食が生じないが、材質としては、ＪＩＳ
Ｈ４１６０に規定された純度１Ｎ３０以上の純Ａｌが好
ましい。Ａｌの厚さはピンホールが無い最小限度、２０
〜５０μｍが適当である。ＳＵＳはＡｌの機械的強度の
不足を補う。また、Ａｌは塩分、酸、アルカリ等、電池
外の雰囲気で腐食しやすいが、ＳＵＳはＡｌが腐食する
のを防止する役目を担う。このような点から、ＳＵＳ厚
さは１０〜３０μｍが適当である。

【０００９】負極のパッケージ兼集電体を、Ｃｕ、Ｆｅ
またはＮｉのなかから選定された金属とＳＵＳとのクラ
ッド材とする。Ｃｕ、ＦｅまたはＮｉを内側、ＳＵＳを
外側に配置する。Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ共に表面抵抗が小さ
く、負極との間の接触抵抗小さくする役目を担ってい
る。これらの金属の層の厚さは５〜２０μｍで十分であ
る。ＳＵＳは正極の場合と同様、機械的強度の補強と内
側の金属の外部雰囲気に対する防食の役目を担ってい
る。ＳＵＳの厚さは正極側同様１０〜３０μｍが適当で
ある。

【００１０】内部に正極、セパレータ、負極から成る発
電要素が配置されている。パッケージの周囲に変性ＰＰ
製の枠が配されており、正極側、負極側２枚の金属製パ
ッケージ兼集電体と融着されて、電池が封止されてい
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る扁平形電池の
一実施形態を示す一部切欠き断面図である。なお、本発
明の電池の形状および発電要素の材質、構成、厚さは、
以下の記載の内容に限定されるものでは無い。図１に於
て、１１は、活物質ＬｉＣｏＯ₂ 、導電材アセチレンブ
ラック、結着材ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、電
解液の混合物から成る正極である。１２は、活物質黒鉛
等の炭素粒子、結着材ＰＶＤＦ、電解液の混合物から成
る負極、１３は電解が含浸された厚さ約３０μｍの微孔
性ＰＥフィルムから成るセパレータである。これら正極
１１と負極１２の間に前記セパレータ１３を挟んで発電
要素１４が構成されている。電解液は、ＬｉＰＦ₆ のエ
チレンカーボネイト（ＥＣ）、ディエチルカーボネイト
（ＤＥＣ）混合溶媒の溶液であり、発電要素１４に含浸
している。正極１１は、厚さが約２００μｍで、正極側
のパッケージ兼集電体１５の内面、すなわちＡｌの表面
にコーティングされている。負極１２は厚さが約２００
μｍで、負極側のパッケージ兼集電体１６の内面、すな
わちＣｕの表面にコーティングされている。

【００１２】正極側のパッケージ兼集電体１５は純Ａｌ
とＳＵＳ３０４の２層のクラッド材で、総厚さは４０μ
ｍ、厚さの内訳は、Ａｌが２０μｍ、ＳＵＳが２０μｍ
である。負極側のパッケージ兼集電体１６はＣｕとＳＵ
Ｓ３０４の２層のクラッド材で、トータル厚さは２５μ
ｍで、厚さの内訳は、Ｃｕが５μｍ、ＳＵＳが２０μｍ
である。１７は融着性樹脂枠で、その材質はアクリル酸
変性ＰＰである。樹脂枠１７は周辺部分で、正極側およ
び負極側のパッケージ兼集電体１５，１６に熱融着され
ている。正極側のパッケージ兼集電体１５の端面１８お
よび負極側のパッケージ兼集電体１６の端面１９は樹脂
枠１７と融着され、樹脂１７でカバーされている。

【００１３】ここに記したように、本発明に係る電池に
於て、パッケージは集電体を兼ねており、従来のラミネ
ートフィルムパッケージ方式に比べ、部品点数が少な
く、組立が容易で、部品価格も安価であるところから、
電池そのものも安価にできる。また、パッケージの厚さ
が、従来のラミネートフィルムに比べ、薄くできるの
で、発電要素を充填するための電池内容積が大きくなる
ところから、電池の容量を大きくできる。特に、電池の
総厚さが２〜３ｍｍ以下の場合に於て、その効果が顕著
である。

【００１４】前記の如く、本発明に係る電池のパッケー
ジに於て、外面に配したＳＵＳは十分な機械的強度を付
与すると同時に、ＡｌやＣｕの欠点である、塩分や酸、
アルカリ等使用中の外の雰囲気に晒された時に、腐食す
るのを防止する。他方、内面に配したＡｌ、Ｃｕは電極
との間の界面抵抗を低減し、Ａｌは電池内部の雰囲気で
高電位が印加されても腐食を受けることが無い。

【００１５】正極、負極２枚の金属箔１６，１７は、端
面１８，１９が樹脂１７でカバーされているため、電池
端面が軟らかく、人体が触れても人体に傷を与えること
がない。また、Ａｌ、Ｃｕが外の雰囲気と隔離されてい
るので、端面１８，１９から腐食を受けることがない。
機器側の端子とＳＵＳとの接触抵抗を低減するために、
パッケージの外面にＮｉ等でメッキを施すことも可能で
ある。また本発明に係る電池のパッケージは機械的な腰
の強さがあり、一旦浅い絞りを加え形付けすると、その
形状を維持する。このため、逆接続等の誤装着を防止す
るため、図１に示す如く、正極側と負極側の断面形状を
異にすることも可能である。

【００１６】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明の扁平形電池
は、次に記載する効果を奏する。 （１）パッケージに合成樹脂フィルムを用いないので、
電池内の有効容積が大きくなり、放電容量を大きくでき
る。 （２）貴な電位を有する正極活物質を用いてもパッケー
ジが腐食しないので、長寿命である。 （３）パッケージ表面にＳＵＳを用いているので、機械
的強度に優れる。 （４）従来のラミネートフィルムのパッケージからなる
電池に比べ安価に生産できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る扁平形電池の一実施形態を示す一
部省略断面図である。

【図２】従来の扁平形電池の一実施形態を示す一部省略
断面図である。

【図３】従来の扁平形電池の他の実施形態を示す一部省
略断面図である。

【符号の説明】

１４ 発電要素 １５ 正極集電体（金属箔） １６ 負極集電体（金属箔） １７ 樹脂枠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周囲が樹脂枠で融着または接着封止され
   た２枚の金属箔の中に、発電要素が収納され、該金属箔
   が正極および負極の集電体を兼ねる扁平形電池におい
   て、前記正極集電体は、アルミニウムとステンレス鋼の
   クラッド材からなり、前記負極集電体は、銅、鉄もしく
   はニッケルから選定された１種とステンレス鋼のクラッ
   ド材からなることを特徴とする扁平形電池。