JPS6380470A - 偏平型非水電解液電池 - 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］ 本発明は偏平型非水電解液電池に関し、更に詳しくは、
少なくとも一個の素電池から成り、各素電池が対向する
一対の金属薄板の各周縁部の間に介在された絶縁部材を
兼ねた熱可塑性樹脂製のシール部材と前記一対の金属薄
板との熱溶着により密封して形成された電池室に発電要
素を内蔵して構成される偏平型非水電解液電池に関する
。

［従来の技術］ このような偏平型電池は、近年の電気又は電子機器の小
形化、薄型化の要請に応じて現れてきたものであり、特
に上記の偏平型非水電解液電池は、例えばＱ、５ｍｍ以
下の厚みにできること、負極としてリヂウムなどの軽金
属を用いて高エネルギー密度の系を選択できることなど
から、いわゆるＩＣカードに内蔵してこれの電源として
用いることが期待されている。

このような偏平型非水電解液電池の構造は既に知られて
ｄ３す、例えば特開昭６０−２２０５３３号に記載され
ている。

この電池の構造を図面の第１図を用いて説明すると、（
１）は負極集電体、負極容器及び負極端子を兼ねたステ
ンレススチールの箔（金属薄板）で、該負極集電面には
リチウム箔の負極（２）が肚着されている。（３）はポ
リプロピレン不織布製セパレータ、（４）は二酸化マン
ガンにフッ素樹脂粉とアセチレンブラックを混合してカ
ルボキシメチルセルロースをゲル状としたもので練合し
て導電性塗膜（５）に塗着して乾燥した正極層である。

（６）は正極集電体と正極容器及び正１か端子を兼ねた
ステンレススチールの箔（金属薄板）で、正極集電面に
は導電性塗膜（５）が塗布されている。一対のステンレ
ススチール箔（１）（６）の間には外周部に額縁状に加
工されたシール部材（７）が介在し、加圧及び加熱によ
りシール部材（７）をステンレススチールｉ（’１）（
６）の周縁部に爆着し、電池室を密封している。なお、
電池室にはプロピレンカーボネートに過塩素酸リチウム
を溶解した電解液を注入している。

上記特開昭６０−２２０５３３号においては、シール部
材（７）として、特定のポリオレフィン樹脂を組み合わ
せた三層の積層体か１２案されており、これは、ステン
レススチール箔（１）（６）との熱溶盾性に優れている
こと（熱溶着性）、熱溶６時にシール部材（７）が変形
薄化しないこと（寸法安定性）、またこの１法安定性に
よりステンレススチール１（１）（６）同士の短絡が防
止できること（絶縁性）、電解液と反応せす、電解液が
浸透もしないこと（耐電解液性）、水分の透過か少ない
こと（防湿性）などの点で優れたもので必った。

［発明か解決しようとする問題点］ ところで、この電池をＩＣカード等の電子部品や機器に
組み込み、搭載する際、回路とのリード方法が問題とな
る。リード方法としては、接触端子リード法、電気溶接
リード法、ハンダ付はリード法がめげられ、静的な状態
で使用する機器では前２者の方法で充分であるが、ＩＣ
カードのようにベンディング等の動的な状態では不安定
となり、ハンダ付はリード法が最適である。又、プリン
ト基板に直接搭載する場合にはハンダ付はリード法が普
通であり、この場合自動ハンダ付は装買への適性、すな
わち耐熱性が求められる。

しかるに、特開昭６０−２２０５３３号公報のシール部
材は、ハンダの熔融温度でおる１８０’Ｃに耐えること
ができず、シール部材が劣化して剥離してしまうという
問題があった。

従って、本発明は、上述の熱溶着性、寸法安定性、耐電
解液性をみたすとともにハンダ付けの際に劣化しないシ
ール部材を用いて、実用性の高い偏平型非水電解液電池
を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この目的を達成するため、本発明は、少なくとも一個の
素電池から成り、各素電池が対向する一対の金属薄板の
各周縁部の間に介在された絶縁部材を兼ねた熱可塑性樹
脂製のシール部材と前記−対の金属薄板との熱溶着によ
り密封して形成された電池室に発電要素を内蔵して構成
される偏平型非水電解液電池にＪ３いて、シール部材が
、１８０℃以下の温度で溶融、軟化、または流動しない
耐熱性高分子フィルムの両面に金属又は金属酸化物の非
導電性薄膜を蒸着又はスパッタリングした基体と、この
基体の両面に熱溶着温度において基体より低い溶融粘度
を有し、融点または軟化点が１４０℃以上の金屈接看性
フィルムを積層一体化したものであることを特徴とする
偏平型非水電解液電池を提供する。

［作用］ 本発明の電池におけるシール部材は、１８０℃以下で溶
融、軟化、または流動しない耐熱性高分子フィルム、金
属または金属酸化物の薄層、及び１４０″Ｃ以上の融点
または軟化点を有する金属接着性フィルムの王者が強固
に一体化してできているもので、電池の密封時（例えば
２１０’Ｃ）で薄化せず、従ってステンレススヂ〜ル箔
同士の短絡も生じない。また、ハンダ付けの温度は１８
０’Ｃ程度であるが、ハンダ付は工程で多くの熱量が金
属接着性フィルムにかかるわ【ノではないから、このフ
ィルムの融点または軟化点が１４０’Ｃ以上であれば、
このハンダ付けに際して剥離が生じることはない。なお
、このシール部材に用いられる耐熱性高分子フィルム、
ａ層、金属接着性フィルムのいずれもがプロピレンカー
ボネート等の０機電解液に対する耐性を有し、上述の耐
電解液性の要求を満足させることができる。特に耐熱性
高分子フィルムが水蒸気に対するバリヤー性に優れるこ
とと電池の密封時の寸法安定性に優れることがら、この
フィルムがシール部材の断面積の５０％以上を占める時
防湿性の点でも有利である。

［実施例の説明］ 本発明の偏平型非水電解液電池の構造は第１図のものと
同一であり、そのシール部材のみが異なる。

本発明のシール部材（７）は、第２図に示すように、耐
熱性高分子フィルム（７１）と、この両面に形成された
非導電性の薄膜（７２）と、この薄膜（７２）の上に積
層された金属接谷性フィルム（７３）とから成る。

ここで耐熱性高分子フィルム（７１〉は、金属または金
属液化物のａ層（７２）を支定に蒸むまたはスパッタリ
ングできる寸法安定性と耐熱性か必要であると共に、電
池の密封時の熱によって変形：環化しない耐熱性と寸法
安定性が必要であり、少なくとも１８０’Ｃ以下ではま
ったく変形、軟化、流動しないことか求められる。これ
らの要求を満たすフィルムとしては、各種の四フッ化エ
チレン系樹脂フィルムやポリ−４−メチルペンテン−１
（ＰＴＸ）　、二軸延伸ポリエチレンテレフタレートフ
ィルム（ＰＥＴ）等がある。各種の四フッ化エチレン系
樹脂とは、例えば、ポリ四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦ
Ｅ）、ポリフロロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）　、エチレ
ン−四フッ化エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、フッ化
エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＦＥＰ）　
、パーフロｌ］エチレンーフロロプロピレン−パーフロ
ロビニルエーテル三元共重合樹脂（ＥＰＥ）等である。

シール部材（７）断面からの水蒸気の透過を防ぐために
、あるいは電池の密封時の寸法変化を防ぐために、この
耐熱性高分子フィルム（７１〉がシール部材（７）の断
面積の５０％以上を占めることが好ましい。

金属接着性フィルム（７３）は、電池の密封時に各集電
体（１）（６）と溶着すると共に、ハンダ付けの際の熱
に対する耐性を持っていることが要求される。この様な
フィルムとしては、１４０°Ｃ以上の融点または軟化点
を有するポリプロピレン系樹脂やポリアミド系樹脂があ
る。ポリプロピレン系樹脂とは、ポリプロピレンの外、
マレイン酸やアクリル酸などの不飽和カルボン酸でグラ
フト変性したポリプロピレン等である。なお、ポリプロ
ピレン系樹脂は、溶融粘度が低くて流動し易く、電池の
密封時に用法変化を起し易く、また、ポリアミド系樹脂
は吸水性があり、水蒸気透過性も大きいため、いずれの
樹脂を使用する場合も金属との接着性を発揮する最低の
厚みで使用することが望ましく、このため、上述のよう
に耐熱性高分子フィルム（７１）がシール部材（７）の
断面積の５０％以上を占めるようにすることが望ましい
。

ところで、この金属接着性樹脂（７３）は、耐熱性高分
子フィルム（７１）に対する接着性を持たないから、こ
の耐熱性高分子フィルム（７１）の両面に非導電性の金
属または金属酸化物の薄層（７２）を蒸着またはスパッ
タリングにより形成する。金属の場合にはその平均膜厚
を５０オンゲスト【コーム以下とすると不連続な島状と
なり、本来の導電性が失われて非導電性となる。金属酸
化物の場合には、これが絶縁性であるからかかる制限は
存在しないが、２００オングストロ一ム以上の膜厚にな
ると、股自体の凝集力が高まって耐熱性高分子フィルム
（７１）との接着を安定して高く維持することが回能と
なり、電解液の作用もあわさって、かえって剥離などの
トラブルが生じやすいから、この場合も２００オングス
トローム以下に止めるべきである。金属としてはアルミ
ニウム、ニッケル、クロム、チタン、ケイ素などが使用
でき、金属酸化物としては３ｉＱｘ、■ｎ□ｘ。

５ｎＯＸ　（Ｘ−０〜２）などが使用できる。

シール部材（７）は最終的には各材料（７１〉（７２）
（７３）を一体化した形で二枚の集電体（１）（６）の
間に挟んで使用されるが、集電体（１）（６）との接６
安定性を増し、発電要素に加わる熱量を低く押さえるた
めに、このシール部材（７）を二つに分けてそれぞれを
各集電体（１）（６）に熔岩してｔ３き、電池組み立て
と同りに一体化することもできるし、あるいはあらかじ
め各材料（７１）（７２）（７３）を一体化してシール
部材（７）とし、これを二枚の集電体く１）（６〉に熔
岩して電池を組み立てることもできる。

いずれにしてもシール部材（７）の組み立てにも、シー
ル部材（７）と集電体（１）（６）との接着にも、接着
剤は使用しない。

［試験例コ シール部材として、以下の（Ａ）〜（Ｆ）の五種類のシ
ートと、比較のためのシール部材（Ｇ）（Ｈ）を用いた
。なお、いずれのシール部材も額縁状に打ら扱かれてい
る。

○シール部材（Ａ） ＰＦＡ（厚さ１００μ）の両面に厚さ４０オングストロ
ームのアルミニウムを蒸着し、さらにこの両面にマレイ
ン酸でグラフト変性したポリプロピレンフィルム（厚さ
５０μ）をヒートラミネート法で積層したシート。

○シール部材（Ｂ） ＦＥＰ（厚さ１００μ〉の両面に厚さ４０オングストロ
ームのニッケルをスパッタリングし、さらにこの両面に
マレイン酸でグラフト変性したポリプロピレンフィルム
（厚ざ５０μ）をヒートラミネート法で積層したシート
。

○シール部材（Ｃ） ＥＴＦＦ　（厚さ１００μ）の両面に厚さ１５０オング
ストロームのＳｉＯを蒸着し、さらにこの両面に１２−
ナイロン（厚さ５０μ）をヒートラミネート法で積層し
たシート。

○シール部材（Ｄ＞ ＰＥＴ　（厚さ１８８μ〉の両面に厚さ４０オングスト
ロームのアルミニウムを蒸着し、さらにこの両面にマレ
イン酸でグラフト変性したポリプロピレン樹脂を石油系
溶媒に分散させたディスパージョンをグラビア法で塗布
（乾燥厚み３゜５μ）乾燥させて積層したシート。

○シール部材（Ｅ） ＴＰＸ　（厚さ１５０μ〉の両面に厚さ４０オングスト
ロームのステンレスをスパッタリングし、ざらにこの両
面にマレイン酸でグラフト変性したポリプロピレンフィ
ルム（厚さ２５μ）を）ｄ融押し出しコーティング法で
積層したシー１゛。

○シール部材（Ｆ） ＦＥＰ　（厚さ１００μ）の両面に厚さ４０オングスト
ロームのアルミニウムを蒸６し、さらにこの両面に１２
ナイロンフイルム（厚さ４０μ）を溶融押し出しコーテ
ィング法で積層したシート。

○シール部材（Ｇ） ＰＥＴ　（厚さ１８８μ〉の両面にマレイン酸でグラフ
ト変性したポリプロピレンフィルムをヒートラミネート
法により積層したシート。

○シール部材（Ｈ） ＥＴＦＥ　（厚さ１００μ）の両面に１２−ナイロン（
厚ざ５０μ）をヒートラミネート法で積層したシート。

作成した電池は第１図と同じ形状で、その大きさは３０
Ｘ３０ｍｍ、ステンレススチール箔（１）及び（６）は
厚さ３０μのもので、スチール（１）はトレイ状にプレ
ス成型したものを用いた。得られた電池の厚さはＱ、５
ｍｍである。

ステンレススチールｎ（１）（６）と各シール部材（Ａ
）〜（（１）との溶着は、２１０’Ｃの温度で、圧力５
ｋＱ／ｃｉｓ時間１０秒の条件で加熱加圧することによ
り行なった。このときのステンレススチール箔（１）（
６）と、各シール部材（Ａ）〜（ト１）の接着強度（Ｑ
／１５ｍｍ）を第１表に示す。

なお、接着強度は剥離速度３００ｍｍ／ｍｉ　ｎでＴ字
剥離により測定したものである。

なお、シール部材（Ｇ）ではポリプ［１ピレンフイルム
とＰＥＴの間で、シール部材（Ｈ）ではナイロンフィル
ムとＥＴＦＥの間でそれぞれ剥離が生じた。

またシール部材（Ａ）〜（Ｆ）を用いて作成した電池の
シール部分（８）に、ＪＩＳハンダを用いて、リード線
をハンダ付けし、さらにこれを６０℃、９０％ＲＨの条
件で９０日間保存した結果、シール部の剥離、内部抵抗
の増加、電池厚みの増大（ふくれ）、漏液等の現象はな
かった。

［効果］ 以上詳述したごとく、本発明によれば、１法安定性に優
れ、短絡の懸念の無い確実な密封シール力１可能であり
、しかもＩＣカード等機器組み込み電子部品として必要
なハンダ付は適性があり、電池要素の大幅な変更をせず
に品質の安定した偏平型非水電解液電池が提供できる。

なａ３本発明の基本的な構成は、ハンダ付は適性等を必
要としない非水電解液電池としても有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は偏平型非水電解液電池の断面図、第２図は本発
明のシール部材の断面図である。 （１）（６）・・・ステンレススチール箔（２）・・・
負極　　（３）・・・セパレータ（４〉・・・正極層　
（５）・・・導電性塗膜（７）・・・シール部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）少なくとも一個の素電池から成り、各素電池が対向
   する一対の金属薄板の各周縁部の間に介在された絶縁部
   材を兼ねた熱可塑性樹脂製のシール部材と前記一対の金
   属薄板との熱溶着により密封して形成された電池室に発
   電要素を内蔵して構成される偏平型非水電解液電池にお
   いて、シール部材が、１８０℃以下の温度で溶融、軟化
   又は流動しない耐熱性高分子フィルムの両面に金属又は
   金属酸化物の非導電性薄膜を蒸着又はスパッタリングし
   た基体と、この基体の両面に熱溶着温度において基体よ
   り低い溶融粘度を有し、融点または軟化点が１４０℃以
   上の金属接着性フィルムを積層一体化したものであるこ
   とを特徴とする偏平型非水電解液電池。 ２）耐熱性高分子フィルムが、シール部材の断面積の５
   ０％以上を占めることを特徴とする特許請求の範囲第１
   ）項記載の偏平型非水電解液電池。 ３）耐熱性高分子フィルムの両面に蒸着又はスパッタリ
   ングされている金属の平均厚みが５０オングストローム
   以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１）項又
   は第２）項記載の偏平型非水電解液電池。 ４）耐熱性高分子フィルムの両面に蒸着又はスパッタリ
   ングされている金属酸化物の平均厚みが２００オングス
   トローム以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １）項又は第２）項記載の偏平型非水電解液電池。 ５）耐熱性高分子フィルムがフッ化エチレン系樹脂（ポ
   リ四フッ化エチレン樹脂、ポリフロロアルコキシ樹脂、
   エチレン−四フッ化エチレン共重合樹脂、フッ化エチレ
   ン−六フッ化プロピレン共重合樹脂、パーフロロエチレ
   ン−フロロプロピレン−パーフロロビニルエーテル三元
   共重合樹脂等）、ポリ−４−メチルペンテン−１、２軸
   延伸ポリエチレンテレフタレート樹脂、金属接着性フィ
   ルムがポリプロピレン系又はポリアミド系樹脂から成る
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１）項から第４）項
   のいずれかに記載の偏平型非水電解液電池。