JPS61135048A - 薄形固体電解質電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄形固体電解質電池の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、薄形構造をとる電池では、発電要素を金属容器に
入れ、合成樹脂などの弾性体でつくられた封口体を金属
容器の開口端部の内方への締めイ寸けにより金属蓋の周
縁部と金属容器の開口端ｇトに圧接させて封口するか、
あるいは２枚の金属製圭櫨口板間に発ＩＸ要素とリング
状のセラミック製スペーサとを配置し、発電要素の内縁
部外方で封口板とセラミ７り製スペーサとをノ＼ンダで
接合して１１ロする方法が採用されていた。

しかしながら、上記のような封口体を用いる場合は、金
属容器や金属Ｉにある一定以上の厚みを必要とし、また
密閉度を高く保つには、封口体にも一定以上の厚さを必
要とするため、電池全体の厚さを１ｍ−以下にすること
ができなかった。また、封口板とセラミック製スペーサ
によって封止する場合も、封口板にある一定以上の厚み
を必要とし、さらにハンダなどの厚みも加わるため、電
池全体の厚さを０．７１１＋−以下にすることは非常に
困難であった。

そのため、最近では、発電要素をアルミニウム箔などの
金ＩｉＩＭの内面側に熱融着性樹脂フィルムをラミネー
トした２枚の金属箔ラミネートフィルムで包被し、発電
要素の周縁部外方における金属箔ラミネートフィルムの
熱融着性樹脂フィルム同士の接合部を熱融着して封止す
る薄形の固体電解質電池が開発されるようになってきた
。

特に、太陽電池などのバックアップ用電源に使用する電
池では、太陽電池などの基板との接合がしやすいように
、第４図に示すように金属板を封口基板として用い、こ
の封口基板ｌの上面にアイオノマーフィルムなどの熱融
着性（村脂フィルム２をラミネートし、発電要＠５をそ
の基板４と共に上記封口基板１上に載置し、それらを内
面ｔｌ１１に熱融着性樹脂フィルムをラミネートした金
属箔ラミネートフィルム９で覆い、上記金属箔ラミネー
トフィルム９の熱融着性樹脂フィルムと前記封口基板１
上にラミネートした熱融着性樹脂フィルム２の熱融着に
よって封止する電池が提案され、本出願人によって特許
出願されている（たとえば特順昭５９−６８４２３号）
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような電池では、外装材としての
金属箔ラミネートフィルム９が薄くて可撓性を有するた
め、被復時に気体を抱き込みやすく、それによって電池
にふくれが生じ、また電極と電極リード体との密接度が
低下して集電不良が発生するなどの”問題がある。

そこで、電池内部の気体を除去するため、特公昭５６−
４０２４号公報に示されるように、正極側の外装体と負
極側の外装体とを一部を除いて他はすべて接着して袋状
にしたのち、真空室内で未接着部分を接着して封止する
方法を転用することも考えられる。しかしながら、上記
公報におけるように外装材が可撓性を有しない金属板の
場合には空気の抱き込みが生じないので期待通りの結果
が得られるものと考えられるが、該公報に示されるよう
な真空室内での封止では、電池の内外部と１間圧になる
ため、被覆時に金属箔ラミネートフィルムが抱き込んだ
気体を除去することができず、それによって電池内部に
気体が残り、電極と電極リード体との接触不良が生じる
という問題を解決できない。

また、上記特公昭５６−４０２４号公報におけるように
感圧接着剤によって接着する場合には、封止時にガスを
生じることがないので、電池内部の気体の完全除去が可
能であると考えられるが、熱融着性樹脂フィルムの熱融
着によって封止する場合には、熱融着時に分解ガスが発
生するため、電池内部の気体の完全除去が困難であって
、上記公報に提案されるような方法は採用しがたい。

ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明は前記のような問題点を解決するためのもので、
封口基板の発電要素形成用の基板の端にあたる部分にそ
の上面にラミネートした熱融着性樹脂フィルムをも貫通
する貫通孔を設け、該貫通孔から電池内部の気体を吸引
しつつ、金属箔ラミネートフィルムの熱融着性樹脂フィ
ルムと封口基板の熱融着性樹脂フィルムとを熱融着して
、貫通孔以外の部分を封止し、減圧状態を保ったままで
、貫通孔に金属製の密封栓を挿入し、密封栓を利口基板
にレーザビーム溶接、電子ビーム溶接などで溶接して貫
通孔を封止することにより、電池ふくれがな（、かつ大
気圧による加圧によって電極リード体が常に電極に圧接
されて、良好な集電効果が安定して得られる薄形固体電
解質電池が得られるようにしたものである。

本発明において、封口基板に設ける貫通孔の位置を発電
要素形成用の基板の端にあたる部分にしたのは、該基板
によって妨げられることなく電池内部の気体の吸引をス
ムーズに行なうためである。特に後述の実施例で図示す
るように、貫通孔の一部が発電要素形成用の基板にかか
り、他の部分が発電要素形成用の基板にかからないよう
にすると、電池内部の気体の吸引がスムーズであること
に加えて、密封栓による封止の際、密封栓と封口基板と
発電要素形成用の基板とを一体に溶接することによって
、発電要素の位置決め固定ができ、負極リード体と負極
との接触が良好になる。

〔実施例〕

つぎに、本発明の実施例を第１〜２図に基づいて説明す
る。

厚さ１００μ翔のステンレス鋼製の封口基板１の上面に
熱融着性樹脂フィルム２として厚さ３０μ晴のアイオノ
マーフィルムをラミネートし、上記封口基板１に上記の
熱融着性樹脂フィルム２をも貫通する直径０．５−の貫
通孔１ａを設けた。この貫通孔１ａの位置は、発電要素
形成用の基板４が封口基板１の熱融着性樹脂フィルム２
上に載置されたとき、Ｈ通孔１ａの一部が基板４にかか
り、他の部分が基板４にかからない位置に該当する。そ
して、上記熱融着性樹脂フィルム２上には正極側のリー
ド体３となる厚さ０．１　μｍのアルミニウムの蒸着膜
を該熱融着性樹脂フィルム２の中央部から端部にかけて
帯状に前もって形成しておいた。

この封口基板１の熱融着性樹脂フィルム２上の中央部に
、厚さ１００　ｐｍのステンレス鋼製の発電要素形成用
の基板４上に形成した発電要素５をその基板４と共に載
置した。上記発電要素５は二硫化チタンを活物質とする
正極６、Ｌｉ４ｓｉｏａ−Ｉ−４３ＰＯ４よりなる固体
電解質ＦＪ７、リチウムを活物質とする負極８からなる
もので、基板４上にそれぞれ化学気相成長法、スパッタ
庫着法、抵抗加熱蒸着法で２０μｍ、１０μｓ　＝　１
０μ−の厚さに順次形成されたものである。ただし、正
極６の形成にあたって、二硫化チタンによる基板４の腐
食を避けるため、図示していないが、基板４上にポリイ
ミドフィルムを配没し、正極６と正極リード体３との導
通は銀ペーストを塗布することによって行なった。

つぎに、内面側にアイオノマーフィルムよりなる熱融着
性樹脂フィルム９ｈをラミネートした金属箔ラミネート
フィルム９を発電要素５上に被せ、封口基板ｌの貫通孔
１ａから電池内部の気体を外部に吸引しながら、封口基
板１上にラミネートした熱融着性樹脂フィルム２と金属
箔ラミネートフィルム９の熱融着性樹脂フィルム９ｂと
を一部に正極リード体３および負極リード体１０を介在
させた状態で超音波ウエルダーにより加熱して熱融着し
、貫通孔１ａ以外の部分を封止した（第２図参照）。

なお、上記金属箔ラミネートフィルム９における熱融着
性樹脂フィルム９ｂには、負極リード体１０となる金属
の蒸着膜つまりアルミニウムの蒸着膜を上記熱融着性樹
脂フィルム９ｂの中央部から端部にかけて帯状に形成し
、かつ負極８と接触する部分にのみニッケルの蒸着膜を
積層して形成した。この負極リード体ＩＯの厚さは全体
で０．１　μｍときわめて薄いものであり、電池外部例
の末端部は金属箔ラミネートフィルム９の折曲げに伴な
って折曲げられ外部に露出している。

上記熱融着後も減圧状態を保ちながら、前記貫通孔１ａ
にステンレス鋼製で鍔付きの密封栓１１を一人し、レー
ザビーム（０，５ｋＷ）を０．５秒間照射して密封栓１
１を封口基板１に熔接し、貫通孔１ａを封止して第１因
に示す薄形固体電解質電池を製造した。上記封止の際、
密封栓１１の先端を基板４にも溶接させ、密封栓１１と
封口基板１．と基板４とが一体に固着するようにした。

なお、第１図に示す電池では、密封栓１１の鍔部−分が
封口基板ｌの下面より突出した状態に示されているが、
使用された密封栓１１の鍔部の厚みは０゜２１１＋ｌと
極めて薄い上に溶接により熔融してその周囲に流れるの
で、実際の電池では、はとんど突出しない、また、正極
リード体３も厚く表示されていて、そのために第１〜２
図において基板４の貫通孔１ａの左側の部分と右側の部
分とでは厚みが異なるかのように表示されているが、正
極リード体３の厚さは０．１　μｍであって掻めて薄く
、基板４は全体に均一な厚さを有するものである。

使用された金属箔ラミネートフィルム９は、第３図に示
すように、金属Ｆｇ９ａの内面側に熱融着性樹脂フィル
ム９ｂをラミネートし、外面側に金属箔を保護するため
の保護フィルム９Ｃをラミネートしたものである。内面
側とは被ｉに際し、発電要素側に配置される側をいう６
本実施例において、この金属箔ラミネートフィルム９に
おける金属箔９ａとしてはアルミニウム箔が用いられ、
熱融着性樹脂フィルム９ｂは前記のようにアイオノマー
フィルムからなり、保護フィルム９Ｃはポリエステルフ
ィルムからなるものである。そして、この金属箔ラミネ
ートフィルム９は、アルミニウム箔が３０μｍ、アイオ
ノマーフィルムが３０μｍで、全体としての厚さが約１
００μｍと薄くて可撓性を有するものであり、発電要素
５および基板４に密接した封止ができる。

以上のようにして作製された電池は、全体の厚さが０．
５　ｍ＋ｗと非常に薄いものである。そして、この電池
は、製造時における貫通孔１ａからの吸引により、金属
箔ラミネートフィルム９のふくれがなく、また大気圧に
よる押圧によって負極リード体１０および正極リード体
３がそれぞれのｍｔｉ部にぴったりと密接し、常に安定
した４Ｊ？Ｉｔ効果が得られる。

つぎの第１表は、上記実施例に示す本発明の方法により
製造した電池と、従来法つまり電池内部の気体を吸引す
ることなく熱融着性樹脂フィルムを熱融着させて封止す
る方法により製造した電池の集電不良発生ｉｌｌ数を示
すものである。

第　　１　　表 第１表に示すように、本発明の方法により製造した電池
は、従来法で製造した電池に比べて集電不良発生個数が
少ない。

また、封止の際、密封栓１１と封口基板ｌと発電要素形
成用の基板４とを一体に溶接することにより、発電要素
の位置決め固定ができるようになって、負極リード体１
０と負極８との接触が良好になった。

なお、実施例では、金属箔ラミネートフィルムとして、
アルミニウム箔の内面側に熱融着性樹脂フィルムとして
アイオノマーフィルムをラミネートし、アルミニウム箔
の外面側にアルミニウム箔の保護フィルムとしてポリエ
ステルフィルムをラミネートしたものを用いたが、金属
箔はアルミニウム箔のみに限られることなく、たとえば
ニッケル箔でもよい。また熱融着性樹脂フィルムもアイ
オノマーフィルムのみに限られるものではなく、ポリエ
チレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ナイロンフ
ィルムなどであってもよい。また外面側の保護フィルム
もポリエステルフィルムのみに限られることなく、たと
えばセロハン、ポリ塩化ビニリデンフィルムでもよい。

そして、封口基板上にラミネートした熱融着性樹脂フィ
ルムも上記金属箔ラミ不−Ｉ・フィルムの熱融着性樹脂
フィルム同様にアイオノマーフィルム以外にも種々のも
のを用いることができる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、電池ふくれがなく
、常に良好な集電効果が得られる薄形固体電解質電池が
提供される。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本発明に係る薄形固体電解質電池を示す断
面図で、第１図は製造中の状態、第２図は製造後の伏憇
を示す。第３図は上記第１〜２図に示す電池に使用され
た金属箔ラミ不−ｉ・フィルムを示す要部拡大断面図で
、第４図は従来法により製造された薄形固体電解質電池
を示す断面図である。 ｌ・・・封口基板、　１ａ・・・貫通孔、　２・・・熱
融着性樹脂フィルム、　　３・・・正極リード体、　　
４・・・発電要素形成用の基板、　　５・・・発ＭＳ要
素、　　６・・正極、　７・・・固体電解質、　８・・
・負極、　９・・金属箔ラミネートフィルム、　９ａ・
・・金属箔、９ｂ・・・熱融着性樹脂フィルム、　１０
・・・負穫り一ド体 特許出願人　日立マクセル株式会社 察１図 塁 ５・・・魯電学未 ６・−・Ｌ徳

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）発電要素形成用の基板４上に形成した発電要素５
   を該基板４と共に、上面に熱融着性樹脂フィルム２をラ
   ミネートとし、かつ上記基板４の端にあたる部分に上記
   熱融着性樹脂フィルム２をも貫通する貫通孔１ａを設け
   た金属製の封口基板１上に載置し、上記発電要素５およ
   び基板４を、正極リード体３および負極リード体１０の
   それぞれの一端を外部に引き出した状態で、内面側に熱
   融着性樹脂フィルム９ｂをラミネートした金属箔ラミネ
   ートフィルム９で覆い、前記貫通孔１ａから電池内部の
   気体を外部に吸引しつつ、前記封口基板１上にラミネー
   トした熱融着性樹脂フィルム２と金属箔ラミネートフィ
   ルム９の熱融着性ラミネートフィルム９ｂを熱融着させ
   て貫通孔１ａ以外の部分を封止し、減圧状態を保ったま
   まで、上記貫通孔１ａに金属製の密封栓１１を挿入し、
   密封栓１１と封口基板１とを溶接して貫通孔１ａを封止
   することを特徴とする薄形固体電解質電池の製造方法。
2. （２）前記封止を封口基板１と発電要素形成用の基板４
   と密封栓１１との３者を一体に溶接することによって行
   なう特許請求の範囲第１項記載の薄形固体電解質電池の
   製造方法。