JPH1167165A - ポリマー電解質電池 - Google Patents

ポリマー電解質電池

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JPH1167165A
JPH1167165A JP9226686A JP22668697A JPH1167165A JP H1167165 A JPH1167165 A JP H1167165A JP 9226686 A JP9226686 A JP 9226686A JP 22668697 A JP22668697 A JP 22668697A JP H1167165 A JPH1167165 A JP H1167165A
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battery
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electrolyte battery
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Shigeo Kasahara
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形,軽量,薄型で、電池容量の大きいポリ
マー電解質電池の提供。 【解決手段】 セパレーター機能をする電解質保持性の
固体ポリマ−電解質8、リチウムイオンの吸蔵、放出が
可能な活物質を含む正極9、およびリチウムイオンの吸
蔵、放出が可能な活物質を含む負極10を積層して成る板
状の電極要素7′と、前記電極要素7′を液密に被覆・
保護する外装・シール用樹脂層11とを有するポリマー電
解質電池7において、前記外装・シール用樹脂層11は、
少なくとも一対の対向する側面が電極要素7′の端面に
沿って折り込み型に封止されていることを特徴とするポ
リマー電解質電池である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、小形、軽量、薄型
化だけでなく、高容量化に対応したポリマー電解質二次
電池に関する。
【0002】
【従来の技術】たとえば携帯電話機、もしくは携帯型ノ
ートパーソナルコンピューターなどの電子機器のコード
レス化に当たっては、駆動電源として使用される二次電
池について、高性能、小形、軽量、薄型化だけでなく、
高容量化が求められている。そして、この種の二次電池
としては、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム二次電池、ニ
ッケル水素二次電池、リチウムイオン二次電池が一般的
であるが、最近では、さらに軽量化を図ることができる
ポリマー電解質電池に関心が払われている。
【0003】すなわち、正極層、ポリマ−電解質層およ
び負極層を重ね合わせ、熱・圧着により電池要素をシー
ト状に一体化構成し、各電極端子を導出させながら外装
フイルムで液密に封装して成るシート状のポリマー電解
質二次電池が開発されつつある(たとえば米国特許第
5,296,318号明細書)。ここで、正極層はリチウムイオ
ンを吸蔵、放出する炭素質材料(たとえばポリアニリ
ン、ポリアセン)や金属酸化物を含有する正極、負極層
はリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な活物質を含むリ
チウム金属や炭素質およびリチウム合金系である。な
お、正極層および負極層は、柔軟性などを付与するため
に電解質保持性のポリマーを適宜含有するとともに、集
電体を有している。
【0004】図3 (a)は従来のポリマー電解質電池の要
部構成を斜視的に、また、図3 (b)は従来のポリマー電
解質電池の要部構成を断面的にそれぞれ示したものであ
る。図3 (a), (b)において、1はセパレーターの機能
をする電解質保持性のポリマ−電解質系(たとえばヘキ
サフロロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体などの
ポリマと、リチウム塩などのエチレンカーボネート溶液
…非水電解液…との系)、2はリチウムイオンを吸蔵、
放出する金属酸化物などの活物質、非水電解液および電
解質保持性ポリマを含む正極層を集電体に積層して成る
正極、3はリチウムイオンを吸蔵、放出する活物質、非
水電解液および電解質保持性ポリマを含む負極層を集電
体に積層して成る負極、4,5は前記正極2および負極
3の裏面側を被覆保護する外装・シール用樹脂フイルム
(シート)である。なお、図において、6a,6bは正極2
および負極3の集電体に電気的に接続する導出端子であ
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ポ
リマー電解質電池の構成では、次のような不都合が認め
られる。すなわち、シート状電池化によって、高性能、
小形、軽量、薄型化などは図られるが、平面的な大きさ
・形状の割合に、電池容量を大きく採れないという問題
がある。
【0006】さらに、説明すると、正極2および負極3
の裏面側および側面側を被覆保護するとともに、液密な
いし気密に封装する外装・シール用樹脂フイルム(シー
ト)4,5は、一般的に、周縁部の熱圧接・封着領域 A
を要することになり、この分、ポリマー電解質電池の有
効な機能領域の低減となる。たとえば、30×60mm角の薄
型ポリマー電解質電池の場合、前記周縁部の熱圧接・封
着領域aが 5〜10mm程度に設定されており、この熱圧接
・封着領域aの占める面積比が割合大きく、結果的に、
薄型ポリマー電解質電池の高容量化が損なわれている。
【0007】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、小形、軽量、薄型で、高容量化が図られたポリマ
ー電解質電池の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、セパ
レーター機能をする電解質保持性の固体ポリマ−電解
質、リチウムイオンの吸蔵、放出が可能な活物質を含む
正極、およびリチウムイオンの吸蔵、放出が可能な活物
質を含む負極を積層して成る板状の電極要素と、前記電
極要素を液密に被覆・保護する外装・シール用樹脂層と
を有するポリマー電解質電池において、前記外装・シー
ル用樹脂層は、少なくとも一対の対向する側面が電極要
素の端面に沿って折り込み型に封止されていることを特
徴とするポリマー電解質電池である。
【0009】すなわち、本発明のポリマー電解質電池
は、たとえば、厚さ90μm 程度のセパレーターの機能
をする電解質保持性のポリマ−電解質系(たとえばヘキ
サフロロプロピレン−フッ化ビニリデン共重合体などの
ポリマおよびリチウム塩などのエチレンカーボネート溶
液…非水電解液…の混合系)、金属酸化物などの活物
質、非水電解液および電解質保持性ポリマを含む正極層
を集電体に積層して成る厚さ 150μm 程度の正極、リ
チウムイオンを吸蔵,放出する活物質,非水電解液およ
び電解質保持性ポリマを含む負極層を集電体に積層して
成る厚さ 130μm程度の負極、および前記ポリマ−電
解質系を介して重ね合わせた正極,負極の外表面(裏
面)側および側面側を液密に被覆保護する厚さ25μm 程
度のポリイミド系樹脂製シール層で構成されている。
【0010】そして、前記基本的な構成は、従来の場合
と変わらないが、本発明においては、外装・シール用の
樹脂層が、対向する少なくとも一対の辺側面部で、電極
要素の端面に沿って折り込み型に封止し、平面的に封止
領域部を低減させ、平面的に電池要素部が占める面積を
相対的に大きくした点に特徴付けられる。
【0011】ここで、正極の活物質としては、たとえば
リチウムマンガン複合酸化物,二酸化マンガン,リチウ
ム含有コバルト酸化物,リチウム含有ニッケルコバルト
酸化物,リチウムを含む非晶質五酸化バナジウム,カル
コゲン化合物などが挙げられる。また、負極活物質とし
ては、たとえばビスフェノール樹脂,ポリアクリロニト
リル,セルローズなどの焼成物、コークスやピッチの焼
成物が挙げられ、これらは天然もしくは人口グラファイ
ト,カーボンブラック,アセチレンブラック,ケッチェ
ンブラック,ニッケル粉末,ニッケル粉末などを含有し
た形態を採ってもよい。
【0012】さらに、電解質系は、たとえばエチレンカ
ーボネート,プロピレンカーボネート,ブチレンカーボ
ネート,ジメチルカーボネート,ジエチルカーボネー
ト,メチルエチルカーボネートなどの非水溶媒に、過塩
素酸リチウム,六フッ化リン酸リチウム,ホウ四フッ化
リチウム,六フッ化ヒ素リチウム,トリフルオロメタン
スルホン酸リチウムなどを 0.2〜 2mol/ l程度に溶解さ
せたものが挙げられる。また、集電体としては、たとえ
ばアルミニウム箔,アルミニウムメッシュ,アルミニウ
ム製エキスバンドメタル,アルミニウム製パンチメタル
などが挙げられ、また、負極の集電体としては、銅箔,
銅メッシュ,銅製エキスバンドメタル,銅製パンチメタ
ルなどが挙げられる。
【0013】本発明において、発電要素を液密に被覆保
護するシール用樹脂層としては、たとえば厚さ10〜 150
μm 程度のポリイミド系樹脂フィルム、ポリエステル樹
脂フィルム、アラミド樹脂フィルムなどが挙げられる。
そして、たとえば四角形に切断加工したフイルムを、レ
ーザビーム照射による溶着・溶接法などで断面長方形、
円形、楕円形などの筒状もしくは有底筒状に形成し、こ
の筒状体内に発電要素を挿入・位置決め・装着した後、
電極端子を導出しながら開口端部を折り込み、その折り
込み部を接着剤などで接合することにより、外装・封止
が行われる。なお、前記筒状体化は、切断加工したフイ
ルムの折り込みなどで行うこともできる。
【0014】請求項1の発明では、外装封止の接合部が
平面的に占める割合を低減し、同一外形寸法の場合、前
記接合部が低減する分、平面的に電池要素領域の占める
割合を大きくできるので、少なくとも、電池要素領域の
平面的な拡大領域分、電池容量を大きくすることが可能
となる。すなわち、ポリマー電解質電池は、高性能、小
形、軽量、薄型化だけでなく、高容量化も容易に図られ
る。
【0015】
【発明の実施の形態】以下図1 (a), (b)および図2
(a), (b)を参照して実施例を説明する。
【0016】図1 (a)は、第1の実施例に係るポリマー
電解質電池電池の概略構成を示す斜視図、図1 (b)は図
1 (a)の B-B線に沿った断面図である。図1 (a), (b)
において、7はポリマー電解質電池である。
【0017】ここで、ポリマー電解質電池7は、セパレ
ーターの機能をする電解質保持性のポリマ−電解質系
8、リチウムイオンを吸蔵、放出する金属酸化物などの
活物質、非水電解液および電解質保持性ポリマーを含む
正極層を集電体に積層して成る正極9、およびリチウム
イオンを吸蔵、放出する活物質、非水電解液および電解
質保持性ポリマーを含む負極層を集電体に積層して成る
負極10を積層して形成された電池要素7′と、前記電池
要素7′の表裏面および側面を被覆保護する外装・シー
ル用樹脂層(フイルムないしシート)11である。
【0018】また、前記外装・シール用樹脂層11は、次
のようにして保護被覆したものである。すなわち、四角
形に切断された樹脂フイルム片の対向する一対の端縁部
を重ね合わせ 11a、レーザービーム照射で溶着して断面
長方形の筒状体11′とする。その後、図2 (a)に斜視的
に示すように、筒状体11′の一開口端側を折り込み、面
(b)に側面的に示すごとく、折り畳み、かつレーザービ
ーム照射などで溶着して、有底筒状体化する。
【0019】次いで、前記有底筒状体内に、電池要素
7′を挿入・位置決め・装着し、正極9および負極10の
集電体に電気的に接続する導出端子 12a, 12bを導出す
る一方、上記に準じて、有底筒状体の開口他端側を、折
り込み・折り畳みした後、接着剤などによって折り畳み
部を相互に接合する。
【0020】上記電池要素7′をシール用樹脂層11で外
装・保護した構成、たとえば外形48×34×86mmのポリマ
ー電解質電池の場合、同じ外形寸法とした従来の構成の
場合(図3参照)に比べて、電池容量が約 8%向上して
いた。すなわち、高性能、小形、軽量、薄型化が行われ
るだけでなく、高容量化したポリマー電解質電池として
機能することが確認された。
【0021】上記では、四角形に切断された樹脂フイル
ム片を素材として、断面長方形の筒状体11′化し、さら
に、有底筒状体化して電池要素7′を保護・被覆する構
成を例示したが、たとえば射出成型法などで形成した薄
膜の有底筒状体で行ってもよいし、あるいは対向する一
対の辺だけでなく各側面全体について折り込み・折り畳
み方式で液密に保護・被覆封装を行っても、同様に、高
容量化を図ることができる。
【0022】なお、本発明は上記例示に限定されるもの
でなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの変形
を採ることができる。すなわち、ポリマー電解質電池要
素の構成素材、厚さ・形状、電池要素を被覆・保護する
外装・シールする樹脂層の構造、素材、形状などは、特
に限定されるものでない。
【0023】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、外装・シール
用樹脂フイルムの封止・接合に要するスペースが低減さ
れるので、小形化を容易に図ることができる。ここで、
外装・シール用樹脂フイルムの封止・接合部のスペース
効率を向上できることは、その分を電池要素用領域とし
て活用できるので、同じ外形寸法ならば、電池容量の大
きいポリマー電解質電池が提供される。つまり、電子機
器のコードレス化に当たり駆動電源として要求される特
性、換言すると、高性能、小形、軽量、薄型化、高容量
化を兼ね備えた電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例のポリマー電解質電池の概略構成を示す
もので、 (a)は斜視図、 (b)は(a)の B− B線に沿った
断面図。
【図2】(a)は実施例のポリマー電解質電池の外装・シ
ール用樹脂層を形成する筒状体の開口端の折り込みみ状
態を模式的に示す拡大斜視図、 (b)は折り畳み状態を模
式的に示す側面図。
【図3】従来のポリマー電解質電池の概略構成例を示す
もので、 (a)は斜視図、 (b)は(a)の A− A線に沿った
断面図。
【符号の説明】
1,8……ポリマ−電解質系 2,9……正極 3,10……負極 4,5,11……外装シール用樹脂層(フイルム、シー
ト) 6a,6b, 12a, 12b……導出端子 7……ポリマー電解質電池 11a……フイルムの重ね合わせ 11b……フイルム筒状体

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 セパレーター機能をする電解質保持性の
    固体ポリマ−電解質、リチウムイオンの吸蔵、放出が可
    能な活物質を含む正極、およびリチウムイオンの吸蔵、
    放出が可能な活物質を含む負極を積層して成る板状の電
    極要素と、 前記電極要素を液密に被覆・保護する外装・シール用樹
    脂層とを有するポリマー電解質電池において、 前記外装・シール用樹脂層は、少なくとも一対の対向す
    る側面が電極要素の端面に沿って折り込み型に封止され
    ていることを特徴とするポリマー電解質電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980042828A (ko) * 1997-11-27 1998-08-17 다카노야스아키 적층외장체의 박형전지
JP2000048781A (ja) * 1998-07-28 2000-02-18 Ricoh Co Ltd 偏平薄型電池
JP2001118547A (ja) * 1999-10-15 2001-04-27 Tdk Corp 包装体
KR20010104136A (ko) * 2000-05-13 2001-11-24 김순택 파우치 전지
JP2011181485A (ja) * 2010-02-05 2011-09-15 Sanyo Electric Co Ltd 角形電池及びその製造方法ならびにこれを用いてなる組電池

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