JPH11329382A - フィルム状電池 - Google Patents

フィルム状電池

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JPH11329382A
JPH11329382A JP10140109A JP14010998A JPH11329382A JP H11329382 A JPH11329382 A JP H11329382A JP 10140109 A JP10140109 A JP 10140109A JP 14010998 A JP14010998 A JP 14010998A JP H11329382 A JPH11329382 A JP H11329382A
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JP
Japan
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film
battery
electrode terminal
negative electrode
positive electrode
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Application number
JP10140109A
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English (en)
Inventor
Yuichi Tamura
裕一 田村
Haruhiko Ueda
晴彦 上田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Sealing Battery Cases Or Jackets (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 端子の取出し部における気密性が優れている
フィルム状電池を提供する。 【解決手段】 正極板1と負極板2の間にフィルム状電
解質3を介在させたフィルム状発電要素Aがその両面に
配置された外装材4A,4Bで封止されているフィルム
状電池において、フィルム状発電要素Aの正極端子1a
と負極端子2aの取出し部では、その両面に配置された
フィルム状シール材5A,5Bを介して正極端子1aと
負極端子2aが封止されているフィルム状電池。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はフィルム状電池に関
し、更に詳しくは、端子の取出し部が優れた封止構造に
なっているので電池内部の気密性は向上し、したがっ
て、高い信頼性を備えると同時に電池製造時における歩
留まりも高くなるフィルム状電池に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯電話やビデオカメラなどの各
種電子機器の小型化,軽量化が進んでいることに伴い、
それらの駆動電源に対しては、高エネルギー密度化など
の電池特性の向上に加え、更なる小型化,軽量化への要
望が強まっている。そして、二次電池に対しては小型化
への要望が非常に強く、とりわけ薄型化への要望が顕著
になっている。
【0003】例えば非水電解液を用いたLiイオン二次
電池の場合、薄型化への要望に対応するために角形電池
の開発が進められ、既に厚みが7mm程度の角形電池が実
機に搭載されている。
【0004】この角形電池は、正極と負極の間にセパレ
ータを介在させた発電要素が深絞り加工で製造された金
属製の角形容器の中に非水電解液と一緒に収容され、そ
して角形容器の開口部が封止された構造になっている。
【0005】しかしながら、この角形電池の場合、その
外形寸法は用いる角形容器の外形寸法で一義的に決まる
ことになるので、電池としての形態上の自由度は得られ
ず、また電池缶が深絞り加工で製造されるのでその厚み
を薄くすることにも限界がある。
【0006】一方、電解質としてフィルム状の固体電解
質を用いることにより厚みを非常に薄くしたフィルム状
のLiイオン二次電池の開発が進められている。その1
例を分解斜視図である図3に示す。
【0007】このフィルム状電池においては、正極板1
と負極板2の間に後述するフィルム状の固体電解質3が
挟まれてフィルム状の発電要素Aが構成され、この発電
要素Aの両面に前記した正極板1と負極板2の外形寸法
よりも大きい外形寸法を有する外装材4A,4Bが配置
され、各外装材4A,4Bの互いの周縁部が枠状に例え
ば熱融着されることにより、全体としては封止構造にな
っている。
【0008】ここで、正極板1は例えば次のようにして
製造される。まず、活物質であるLiCoO2,LiN
iO2,LiMn24のような材料の粉末と、ポリフッ
化ビニリデンやスチレン系ゴムのような結着剤と、カー
ボンブラックのような導電材とを所定の割合で混合し、
この混合物を例えばN−メチル−2−ピロリドンのよう
な非水溶媒を用いて混練することにより正極合剤のペー
ストを調製し、そのペーストは帯形状をしたタブを正極
端子1aとして有する例えばアルミ箔製の集電体の表面
に塗布され、乾燥後全体に圧延処理が施される。なお、
このとき、正極端子1aには前記ペーストは塗布されな
い。
【0009】また負極板2の場合も正極板1の場合と同
様に製造され、例えば黒鉛粉末や無定形炭素の粉末と、
ポリフッ化ビニリデンやスチレン系ゴムのような結着剤
とを混合し、この混合物をN−メチル−2−ピロリドン
のような非水溶媒で混練することにより負極合剤のペー
ストを調製し、そのペーストが帯形状をしたタブを負極
端子2aとして有する例えば銅箔製の集電体の表面に塗
布され、乾燥後全体に圧延処理が施される。この負極板
2の場合も負極端子2aにペーストが塗布されることは
ない。
【0010】固体電解質3としては、通常、フィルム状
の高分子マトリックスを所定の電解液で膨潤せしめたい
わゆるゲル状電解質が用いられる。このようなゲル状電
解質としては、例えば特開平7−37419号公報に開
示されているアクリロニトリル共重合体を高分子マトリ
ックスとするものや、特開平8−264205号公報に
開示されているポリアクリロニトリルを高分子マトリッ
クスとするものなどをあげることができる。
【0011】外装材4A,4Bとしては、通常、図4で
示すような層構造を有するラミネートフィルムが用いら
れる。すなわち、アルミ箔4aの両面に例えばポリエチ
レンテレフタレートのような高分子から成るフィルムを
ラミネートしたり、また上記高分子をコーティングした
りして高分子薄層4b,4bを形成し、更に一方の高分
子薄層4bの上にエチレン−酢酸ビニル共重合体、エチ
レン−アクリレート共重合体、ポリプロピレン共重合体
のようなホットメルト材の層4cを形成したものであ
る。
【0012】フィルム状電池の製造に際しては、2枚の
ラミネートフィルム4A,4Bの前記ホットメルト材の
層4c,4cの間に発電要素Aを挟み、その発電要素A
の外側にはみでているラミネートフィルムの周縁部を加
熱圧着する。その結果、図5の平面図で示したように、
周縁部4dがホットメルト材で封止された気密な封止構
造になっていて、内部には発電要素Aが収容され、一辺
に正極端子1aと負極端子2aが突出しているフィルム
状電池が得られる。
【0013】なお、外装材4A,4Bとしては図3で示
した2枚のラミネートフィルムに限定されるものではな
く、層構造は図4で示したようなラミネートフィルムを
用いて例えば一端が開口する所定形状の袋を製造し、そ
の中に発電要素Aを挿入したのち袋の開口部を加熱圧着
して封止構造にしてもよい。
【0014】このフィルム状電池は、各要素が薄葉体で
構成されているので、電解液を収容するための角形容器
を用いる角形電池の場合に比べてその厚みは大幅に薄型
化し、同時に若干の可撓性も備えているので、各種の電
子機器への搭載に際してはスペースの自由度が増すとい
う利点を有している。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】上記したフィルム状電
池における最も重要な問題は電池の周縁部4dが確実な
封止構造になっていて、電池内部の気密性が確保されて
いることである。この状態が実現していないと、例えば
Liイオン電池の場合、電池内部に大気が侵入し、大気
中の水分によって電池特性の極端な低下が引き起こされ
てしまうからである。
【0016】ところで、図3〜図5で示した従来構造の
フィルム状電池の場合、周縁部の封止構造で最も破壊さ
れやすい箇所は正極端子1aと負極端子2aの取出し部
である。
【0017】この端子の取出し部は、図5のVI−VI線に
沿う断面図である図6に示したように、2枚のラミネー
トフィルム4A,4Bにおける各ホットメルト材の層が
熱融着したところに、正極端子1aと負極端子2aが直
接埋設された構造になっている。
【0018】そして、正極端子1aと負極端子2aは薄
いとはいえある厚みを有しているので、ラミネートフィ
ルムの加熱圧着時に、例えば加熱温度が低いと溶融した
ホットメルト材の流動性は悪くなるため、各端子の側面
を充分に濡らしてそこと完全に密着しないという事態も
起こり、また、ラミネートフィルムにおけるホットメル
ト材の層はそれほど厚くないので溶融したホットメルト
材が各端子の側面に充分供給されないという場合もあ
り、結局、その部分が隙間として残存し、電池内部の気
密性が不完全になるということが起こり得る。
【0019】上記した問題は加熱圧着時の温度を高めて
溶融したホットメルト材の流動性を高めたり、また加熱
圧着の処理時間を長くすることにより解消できるとも考
えられるが、その場合には、ホットメルト材の酸化など
が起こって封止構造の信頼性は低下してしまう。
【0020】また、電池の実働時には、何らかの要因で
各端子1a,2aの取出し部に位置ずれを起こさせるよ
うな外力が反復して加わることもある。その場合には、
端子1a,2aが取出し部でぐらつき、やはり取付部に
おける封止構造が不完全になることもある。
【0021】本発明は上記した問題を解決し、正極端子
と負極端子の取出し部における封止構造が確実であるた
め電池内部の気密性が再現性よく確保されており、した
がって、電池製造時の歩留まりも高く、電池の信頼性も
高いフィルム電池の提供を目的とする。
【0022】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、正極板と負極板の間にフィ
ルム状電解質を介在させたフィルム状発電要素がその両
面に配置された外装材で封止されているフィルム状電池
において、前記フィルム状発電要素の正極端子と負極端
子の取出し部では、その両面に配置されたフィルム状シ
ール材を介して前記正極端子と前記負極端子が封止され
ていることを特徴とするフィルム状電池が提供され、と
くに前記フィルム状シール材の長さ寸法が互いに異なっ
ているフィルム電池が提供される。
【0023】
【発明の実施の形態】本発明のフィルム状電池は、端子
の取出し部が図1で示した断面構造になっていることを
除いては、図3〜図5で示した従来のフィルム状電池の
構造と変わることはない。
【0024】すなわち、本発明のフィルム状電池の取出
し部は、図1で示したように、外装材4A,4Bの間に
後述するように配置された2枚のフィルム状シール材5
A,5Bが熱融着して一体化して成るシール材層5の中
に正極端子1と負極端子2aとが埋設された構造になっ
ている。
【0025】この取出し部は、図2の分解斜視図で示し
たように、正極端子1aと前記したラミネートフィルム
から成る外装材4Aとの間にフィルム状シール材5A、
負極端子2aと外装材4Bとの間にフィルム状シール材
5Bをそれぞれ配置して各要素を重ね合わせたのち、外
装材の周縁部を加熱圧着して形成される。この加熱圧着
時に各フィルム状シール材5A,5Bは溶融・一体化し
て1個の層5になる。そして、その層5の中に正極端子
1aと負極端子2aが埋設されることになる。その場
合、各端子1a,2aの周囲には外装材4A,4Bの表
面に存在するホットメルト材に加えて更に新たなシール
材が存在しており、そしてそれが溶融するので、各端子
1a,2aの周囲は充分な溶融シール材で取り囲まれる
ことになる。その結果、各端子の周囲、とりわけ側面に
も確実に溶融シール材が供給され、隙間もなくなり、全
体として充分な気密性が確保されることになる。
【0026】このフィルム状シール材5A,5Bの外形
寸法は次のように設定される。まず、その長さは、正極
板1と負極板2を重ね合わせたときに正極端子1aと負
極端子2aを確実に包含できる長さであり、またその幅
は形成すべき取付部における外装材4A,4Bの周縁部
の幅と略等しい幅に設定される。
【0027】なお、2枚のフィルム状シール材5A,5
Bのうちのいずれか一方の長さを他方の長さよりも若干
長くしておくと、重ね合わせたときに両者の間には段差
が生じ、加熱圧着時にこの段差部がなだらかなテーパ部
になるため、取出し部における気密性は更に向上するの
で好適である。
【0028】このような働きをするフィルム状シール材
の材料としては、熱融着時に金属との密着性が良好であ
る材料が用いられる。例えば、エチレン−酢酸ビニル共
重合体、エチレン−アクリレート共重合体、ポリプロピ
レン共重合体などをあげることができる。
【0029】
【実施例】実施例1 外形寸法が長さ20mm,幅20mmである正方形の一辺に
長さ40mm,幅5mmの端子が突出している形状のアルミ
箔と銅箔をそれぞれ用意した。アルミ箔,銅箔の厚みは
いずれも40μmである。
【0030】また、厚み40μmのアルミ箔の両面に厚
み5μmのPETフィルムがラミネートされ、一方のP
ETフィルムの表面にアドマーVE300(商品名、三
井石油化学工業(株)製のホットメルト材)から成る厚
み50μmのホットメルト材の層が形成されている長さ
30mm,幅30mmのラミネートフィルムを用意した。
【0031】更に上記アドマーVE300から成り、長
さ30mm,幅10mmのフィルム状シート材を2枚用意し
た。
【0032】これらの素材を図2で示したように重ね合
わせたのち、ラミネートフィルム4A,4Bの周縁部の
うち3辺を150℃の大気中で30秒間加熱圧着し、最
後に減圧雰囲気下で内部の空気を除去したのち周縁部の
残り1辺を加熱圧着して封止した。なお、この場合、端
子の取出し部における気密性の確認を目的としているの
で、正極板と負極板の間にフィルム状固体電解質を介装
していない。
【0033】減圧雰囲気下では、製造された封止構造体
50個の各要素は互いに密着しており、ラミネートフィ
ルム4A,4Bとアルミ箔や銅箔との境界、また端子と
の境界はいずれも密着した状態になっていた。
【0034】ついで、この封止構造体を減圧雰囲気から
大気中に取り出して放置した。全ての封止構造体は減圧
雰囲気下と同じ外観を呈し続けた。
【0035】仮に封止構造が破壊しているとすれば、そ
の箇所から大気が内部に侵入して例えばラミネートフィ
ルムの中央部が膨出する外観を呈することを考えると、
上記の外観検査の結果は、50個全ての封止構造体では
良好な気密性が確保されていることを意味する。
【0036】比較例 フィルム状シール材を配置しなかったことを除いては実
施例1と同じ仕様で50個の封止構造体を製造した。
【0037】これらを大気中に放置したところ、14個
の封止構造体では、時間経過とともにラミネートフィル
ムの中央部の膨出が認められた。明らかに封止構造が破
壊し、そこから大気が内部に侵入している。
【0038】実施例2 一方のフィルム状シール材が長さ40mm,幅10mmであ
ったことを除いては実施例1と同じ仕様で50個の封止
構造体を製造した。これらを大気中に放置したところ、
減圧雰囲気下と同じ外観を呈し続け、良好な気密性が確
保されていた。
【0039】ついで、この封止構造体と実施例1の封止
構造体を90℃の恒温槽内に2週間放置したのち取り出
し、外観検査を行った。
【0040】実施例2の封止構造体は50個全数に大気
の侵入は認められなかったが、実施例1の封止構造体の
場合は、50個のうち4個に大気の侵入が認められた。
【0041】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
フィルム状電池の場合、端子の取出し部では外装材と各
端子の間に新たにフィルム状のシール材が付加されて製
造されるので、加熱圧着時にこのシール材は各端子の周
囲に確実に供給され、気密性の優れた封止構造になる。
【0042】したがって、封止後の気密性の信頼度は高
く、またその気密性の再現性も良好であり、電池製造時
における歩留まり向上や実働時における信頼性の向上も
促進され、その工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のフィルム状電池の端子取出し部を示す
断面図である。
【図2】本発明のフィルム状電池の組み立て前の状態を
示す分解斜視図である。
【図3】従来のフィルム状電池の組み立て前の状態を示
す分解斜視図である。
【図4】ラミネートフィルムの層構造を示す部分断面図
である。
【図5】従来のフィルム状電池を示す平面図である。
【図6】図5のVI−VI線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1 正極板 1a 正極端子 2 負極板 2a 負極端子 3 フィルム状固体電解質 4A,4B ラミネートフィルム 4a アルミ箔 4b PETフィルム(高分子薄層) 4c ホットメルト材の層 4d 周縁部(封止構造) 5A,5B フィルム状シール材 5 フィルム状シール材5A,5Bが融着・一
体化した層 A 発電要素

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極板と負極板の間にフィルム状電解質
    を介在させたフィルム状発電要素がその両面に配置され
    た外装材で封止されているフィルム状電池において、前
    記フィルム状発電要素の正極端子と負極端子の取出し部
    では、その両面に配置されたフィルム状シール材を介し
    て前記正極端子と前記負極端子が封止されていることを
    特徴とするフィルム状電池。
  2. 【請求項2】 前記フィルム状シール材の長さ寸法が互
    いに異なっている請求項1のフィルム状電池。
JP10140109A 1998-05-21 1998-05-21 フィルム状電池 Pending JPH11329382A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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