(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板の一の面の一端部を除く部分に正極活物質層が設けられているとともに前記絶縁基板の他の面の他端部を除く部分に負極活物質層が設けられてなる電池構成体が複数その各間に固体電解質層を介在されて積層され、前記積層された複数の電池構成体の他端部外側に正極接続部が前記複数の正極活物質層に接続されて設けられ、前記積層された複数の電池構成体の一端部外側に負極接続部が前記複数の負極活物質層に接続されて設けられ、両面にそれぞれ露出された前記正極活物質層の外面および前記負極活物質層の外面に正極端子層兼外装体および負極端子層層兼外装体が設けられ、前記正極接続部および前記負極接続部を含む前記積層された複数の電池構成体の周囲に絶縁性樹脂からなる外装体が設けられていることを特徴とする電池。
【請求項２】
請求項１記載の発明において、前記正極接続部および前記負極接続部は導電性高分子からなることを特徴とする電池。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記積層された複数の電池構成体はその各間に介在された前記固体電解質層の外側に配置された絶縁性の接着剤を介して相互に接着されていることを特徴とする電池。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記正極活物質層はＶ2Ｏ5層からなり、前記負極活物質層はＬｉをドープされたＮｂ2Ｏ5層からなることを特徴とする電池。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記固体電解質層中にはスペーサが分散されていることを特徴とする電池。
【請求項６】
絶縁基板の一の面の一端部を除く部分に正極活物質層を形成するとともに前記絶縁基板の他の面の他端部を除く部分に負極活物質層を形成して電池構成体を形成し、この電池構成体を複数その各間に固体電解質層を介在させて積層し、この積層された複数の電池構成体の他端部外側に導電性高分子からなる正極端子部または正極接続部をディップコーティングにより前記複数の正極活物質層に接続させて形成するとともに、前記積層された複数の電池構成体の一端部外側に導電性高分子からなる負極端子部または負極接続部をディップコーティングにより前記複数の負極活物質層に接続させて形成することを特徴とする電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電池およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の角型の電池としては、図９に示すようなものがある。この電池は、負極端子兼ケース１と中央部に正極端子２を有するカバー３とからなる角型の外装体を備えている。この外装体内には、封筒状のセパレータ４に包まれた正極板５と負極板６とを対向配置してなるものが３組その各間にスペーサ７を介在されて積層配置されている。この場合、封筒状のセパレータ４に包まれた正極板５、負極板６およびスペーサ７の各間には隙間が形成されている。３枚の正極板５は各リード８および共通リード９を介して正極端子２に接続されている。３枚の負極板６は各リード１０を介して負極端子兼ケース１に接続されている。そして、外装体内の空間には液状電解質（図示せず）が充填されている。このように、この電池では、平板状の単位電池を３つ積層した構造であり、その等価回路を図１０に示すと、３つの単位電池が並列に接続されていることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近では、電子機器の小型化や薄型化に伴い、それに用いられる角型の電池のより一層の薄型化が望まれるようになってきている。しかしながら、上述した従来の電池では、液状電解質の漏れ防止や急速充電時の内部圧力の上昇に対する外装体の耐圧などを考慮すると、薄型化に限界があるという問題があった。また、上述した従来の電池を薄型化する場合には、正極板５および負極板６をできるだけ薄くすることが考えられるが、このようにすると、正極板５および負極板６が複数組積層された構造であるので、これらにリード８、１０を接続することが非常に困難になるという問題がある。
この発明の課題は、電池のより一層の薄型化を容易に図ることができるようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る電池は、絶縁基板の一の面の一端部を除く部分に正極活物質層が設けられているとともに前記絶縁基板の他の面の他端部を除く部分に負極活物質層が設けられてなる電池構成体が複数その各間に固体電解質層を介在されて積層され、前記積層された複数の電池構成体の他端部外側に正極接続部が前記複数の正極活物質層に接続されて設けられ、前記積層された複数の電池構成体の一端部外側に負極接続部が前記複数の負極活物質層に接続されて設けられ、両面にそれぞれ露出された前記正極活物質層の外面および前記負極活物質層の外面に正極端子層兼外装体および負極端子層層兼外装体が設けられ、前記正極接続部および前記負極接続部を含む前記積層された複数の電池構成体の周囲に絶縁性樹脂からなる外装体が設けられていることを特徴とするものである。
請求項６記載の発明に係る電池の製造方法は、絶縁基板の一の面の一端部を除く部分に正極活物質層を形成するとともに前記絶縁基板の他の面の他端部を除く部分に負極活物質層を形成して電池構成体を形成し、この電池構成体を複数その各間に固体電解質層を介在させて積層し、この積層された複数の電池構成体の他端部外側に導電性高分子からなる正極端子部または正極接続部をディップコーティングにより前記複数の正極活物質層に接続させて形成するとともに、前記積層された複数の電池構成体の一端部外側に導電性高分子からなる負極端子部または負極接続部をディップコーティングにより前記複数の負極活物質層に接続させて形成するようにしたものである。
【０００５】
この発明によれば、主として正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層によって単位電池を構成しているので、上述した従来の電池の場合における液状電解質の漏れ防止や急速充電時の内部圧力の上昇に対する外装体の耐圧などを考慮する必要がなく、可及的に薄型化することができる。また、例えば複数の電池構成体の他端部外側に導電性高分子をディップコーティングするだけで、複数の正極活物質層に接続された正極端子部または正極接続部を形成することができ、したがって電池のより一層の薄型化を容易に図ることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図５はそれぞれこの発明の一実施形態における電池の各製造工程を示したものである。そこで、これらの図を順に参照しながら、この実施形態における電池の構造についてその製造方法と併せ説明する。
【０００７】
まず、図１に示すような電池構成体２１を用意する。この電池構成体２１は、方形状の絶縁基板２２の上面の右端部を除く部分に正極活物質層２３が形成され、絶縁基板２２の下面の左端部を除く部分に負極活物質層２４が形成された構造となっている。このうち絶縁基板２２はポリエーテルサルホン、ポリカーボネイト、ポリアリレートなどの絶縁性の樹脂フィルムからなり、その厚さは２０〜２００μｍ程度となっている。正極活物質層２３はＶ２Ｏ５層からなり、負極活物質層２４はＬｉをドープされたＮｂ２Ｏ５層からなっている。この場合、正極活物質層２３は、電極材料（Ｖ２Ｏ５）を絶縁基板２２の上面にスパッタリング、真空蒸着、ＣＶＤ、ゾルゲル法などの方法により層厚０．１〜１μｍ程度に成膜した後、その右端部をフォトリソグラフィにより除去することにより、形成されている。負極活物質層２４は、電極材料（Ｎｂ２Ｏ５）を絶縁基板２２の下面に同様の方法により層厚０．１〜１μｍ程度に成膜した後、その左端部をフォトリソグラフィにより除去し、次いでその表面を真空中またはＮ２雰囲気中においてＬｉ箔に接触させてＬｉをドープすることにより、形成されている。
【０００８】
次に、図２に示すように、正極活物質層２３の表面の左端部を除く部分に層厚１〜２μｍ程度の固体電解質層２５を形成する。この固体電解質層２５の形成方法としては、一例として、有機電解液にゲル化剤を加えて加熱溶解し、これにより得られた溶液を正極活物質層２３の表面の左端部を除く部分に塗布し、次いで冷却する方法がある。この場合、有機電解液は、プロピレンカーボネイトやエチレンカーボネイトなどの液媒にＬｉＣｌＯ４、ＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ４などのリチウム塩を溶解したものである。ゲル化剤は、ポリアクリロニトリルなどである。次に、固体電解質層２５の左辺に沿う部分における正極活物質層２３の上面および固体電解質層２５の右辺に沿う部分における絶縁基板２２の上面に常温硬化型の絶縁性の接着剤からなる絶縁層２６をスクリーン印刷やディスペンスなどにより形成する。
【０００９】
次に、図２に示すものを３つ、図１に示すものを１つ用意する。そして、図３に示すように、図２に示すものを３つ積層し、その上に図１に示すものを１つ積層する。この状態では、積層された４つの電池構成体２１はその各間に介在された接着剤からなる絶縁層２６によって相互に接着されている。また、下側に位置する電池構成体２１の正極活物質層２３と上側に位置する電池構成体２１の負極活物質層２４との間には固体電解質層２５が両層２３、２４に密接されて介在されている。
【００１０】
次に、図４に示すように、積層された４つの電池構成体２１の左端部外側に導電性高分子からなる正極接続部２７を４つの正極活物質層２３に接続させて形成する。また、積層された４つの電池構成体２１の右端部外側に導電性高分子からなる負極接続部２８を４つの負極活物質層２４に接続させて形成する。正極接続部２７および負極接続部２８の形成方法としては、一例として、図６に示すように、積層された４つの電池構成体２１の所定の端部を槽２９内の溶融された導電性高分子３０に浸け、取り出した後硬化させる方法（ディップコーティング）がある。そして、この状態では、正極接続部２７と３つの固体電解層２５との間および負極接続部２８と３つの固体電解層２５との間は、絶縁層２６によって絶縁されている。
【００１１】
次に、図５に示すように、最上層の電池構成体２１の上面側に露出している正極活物質層２３の上面にＣｕやＡｌなどの金属箔からなる正極端子層兼外装体３１を図示しない導電性接着剤によって接着する。また、最下層の電池構成体２１の下面側に露出している負極活物質層２４の下面にＣｕやＡｌなどの金属箔からなる負極端子層兼外装体３２を図示しない導電性接着剤によって接着する。次に、全体の周囲側面につまり左右端部および前後端部に絶縁性の樹脂からなる外装体３３をディップコーティングなどにより形成する。かくして、この実施形態の電池が製造される。
【００１２】
このようにして得られた電池では、主として正極活物質層２３、負極活物質層２４および固体電解質層２５によって単位電池を構成しているので、上述した従来の電池の場合における液状電解質の漏れ防止や急速充電時の内部圧力の上昇に対する外装体の耐圧などを考慮する必要がなく、可及的に薄型化することができる。また、例えば積層された４つの電池構成体２１の他端部外側に導電性高分子をディップコーティングするだけで、４つの正極活物質層２３に接続された正極接続部２７を形成することができ、したがって電池のより一層の薄型化を容易に図ることができる。
【００１３】
ところで、図５に示すように、積層された４つの電池構成体２１の左右両側に正極接続部２７および負極接続部２８が設けられ、その周囲側面全体に外装体３３が設けられているので、絶縁層２６を単なる絶縁性樹脂によって形成してもよい。しかし、上記実施形態のように、絶縁層２６を絶縁性の接着剤によって形成すると、積層された４つの電池構成体２１が相互に剥離しにくいようにすることができ、また図６に示すディップコーティングを容易に行うことができる。
【００１４】
また、この電池では、４つの電池構成体２１を積層しているが、固体電解層２５が３つであることからも明らかなように、単位電池を３つ積層した構造であり、その等価回路は図１０に示す従来の場合と同じとなる。また、この電池の反応式は次式で表される。ただし、上側の矢印は放電の場合であり、下側の矢印は充電の場合である。
【化１】
0003620142.tif 000002
【００１５】
このように、この電池は充電が可能である２次電池であるが、負極活物質層２４にＬｉをドープしない場合には、１次電池とすることができる。また、図４に示す状態が完成した状態とすることもできる。この場合、正極接続部２７は正極端子部となり、負極接続部２８は負極端子部となる。
【００１６】
次に、図７はこの発明の他の実施形態における電池の断面を示したものである。この電池では、層厚１〜２μｍ程度の固体電解質層２５中に径１〜２μｍ程度の粒子状のスペーサ４１が分散されている。この場合、上述した固体電解質層２５の材料溶液中にスペーサ４１を混入し、これを塗布するようにすればよい。スペーサ４１を用いる理由について述べると、固体電解質層２５の層厚は１〜２μｍ程度とある程度薄くないとＬｉイオンが移動できないが、これよりも薄すぎると正極活物質層２３と負極活物質層２４との間でショートが発生するので、これを防止するためである。
【００１７】
次に、図８は電池構成体２１の他の例を示したものである。この電池構成体２１は、方形状の絶縁基板２２の上面の右端部を除く部分に正極活物質層２３が形成され、正極活物質層２３の上面の左端部を除く部分にＣｕやＡｌなどの金属箔からなる正極集電体４２が形成され、絶縁基板２２の下面の左端部を除く部分に負極活物質層２４が形成され、負極活物質層２４の下面の右端部を除く部分にＣｕやＡｌなどの金属箔からなる負極集電体４３が形成された構造となっている。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、主として正極活物質層、負極活物質層および固体電解質層によって単位電池を構成しているので、上述した従来の電池の場合における液状電解質の漏れ防止や急速充電時の内部圧力の上昇に対する外装体の耐圧などを考慮する必要がなく、可及的に薄型化することができる。また、例えば複数の電池構成体の他端部外側に導電性高分子をディップコーティングするだけで、複数の正極活物質層に接続された正極端子部または正極接続部を形成することができ、したがって電池のより一層の薄型化を容易に図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態における電池の製造に際し、当初に形成した電池構成体の斜視図。
【図２】図１に続く製造工程の断面図。
【図３】図２に続く製造工程の断面図。
【図４】図３に続く製造工程の断面図。
【図５】図４に続く製造工程の断面図。
【図６】図４に示す製造工程において正極接続部および負極接続部の形成方法の一例を説明するために示す図。
【図７】この発明の他の実施形態における電池の断面図。
【図８】電池構成体の他の例を示す斜視図。
【図９】従来の角型の電池の一例を示す断面図。
【図１０】図９に示す電池の等価回路を示す図。
【符号の説明】
２１  電池構成体
２２  絶縁基板
２３  正極活物質層
２４  負極活物質層
２５  固体電解質層
２６  絶縁層
２７  正極接続部
２８  負極接続部
３１  正極端子層兼外装体
３２  負極端子層兼外装体
３３  外装体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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