(57)【要約】【課題】  品質保持性能がより高く、二次加工性により優れた電気化学デバイスの製造方法を提供する。【解決手段】  略矩形のシート状に成形された正極１０ｐと負極１０ｎとをセパレータ３０を介して対向配置してなる発電要素２０と電解液とがフィルム状の外装体１００内に密封されている電気化学デバイスの製造方法であって、正極１０ｐ及び負極１０ｎの反対側の面にコロナ放電を照射する処理と、発電要素２０および電解液を外装体１００によって密封した後に、外装体１００の外側全面にプラズマ放電を照射する処理とを有している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略矩形のシート状に成形された正極と負極とをセパレータを介して対向配置してなる積層体と電解液とがフィルム状の外装体内に密封されている電気化学デバイスの製造方法であって、
前記正極及び負極の反対側の面にコロナ放電を照射する処理と、
前記積層体および前記電解液を前記外装体によって密封した後に、前記外装体の外側全面にプラズマ放電を照射する処理と、
を有している電気化学デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池等の電気化学デバイスに関し、特に電気化学デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子ペーパ、ＩＣタグ、ＩＣカード、電子キーなどのさまざまな薄型電子機器が実用化されてきている。これらの薄型電子機器用の電源としては、同様に薄型形状のものが求められ、ラミネートタイプの電池が組み込まれるのが通常である。このラミネートタイプの電池の一例として、例えば特許文献１には、ラミネートタイプのリチウム一次電池が開示されている。特許文献１では、金属ラミネートフィルムとして、絶縁樹脂層、アルミニウム箔及び溶融樹脂層を貼り合わせてなるアルミニウム・ラミネートフィルムが用いられている。そして、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせ、その外周縁に沿って熱溶着することで密封封止して矩形袋状の容器が形成されている。完成した電池は、組み込まれる薄型電子機器の外装を構成する２枚の樹脂材料シートの間に挟み込まれ、接着剤によって固定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２０９１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来のラミネートタイプの電池が組み込まれる薄型電子機器は、電子マネー機能を有するＩＣカードのように、常時ユーザが身近に携帯しており、無造作にポケットに収納されたりすることもあるため、曲げ等の変形応力に耐える機械的強度を有する必要がある。また、所定の環境条件下での薄型電子機器の動作を保証するために、電池内部の発電要素を外部環境から保護すべく電池外装について所定の密封性を確保する必要もある。
【０００５】
この点、従来のラミネートタイプ電池では、高湿条件下で保管、又は使用した場合、熱溶着で封止した容器内に外部から水分が浸入することがあり、それによって電池特性が劣化することがあるという問題があった。
【０００６】
また、使用されているラミネートシートの表面エネルギーが低いため、電池外装材を構成する樹脂材料と接着する際の二次加工性に問題があった。言い換えれば、外装材表面とラミネートシートの接着性が十分に得られないことがあり、その場合には組み込まれる薄型電子部品について所定の機械的強度を得ることができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記のような問題点を解決し、品質保持性能がより高く、二次加工性により優れた電気化学デバイスの製造方法を提供することを一つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明の一態様は、
略矩形のシート状に成形された正極と負極とをセパレータを介して対向配置してなる積層体と電解液とがフィルム状の外装体内に密封されている電気化学デバイスの製造方法であって、
前記正極及び負極の反対側の面にコロナ放電を照射する処理と、
前記積層体および前記電解液を前記外装体によって密封した後に、前記外装体の外側全面にプラズマ放電を照射する処理と、
を有している電気化学デバイスの製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
上記本発明の一態様によれば、品質保持性能がより高く、二次加工性により優れた電気化学デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、一般的なラミネートタイプ電気化学デバイス１の外観例を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の電気化学デバイス１の横断面図である。
【図３】図３は、本実施形態の電気化学デバイス１の製造工程を示す模式図である。
【図４】図４は、本実施形態の電気化学デバイス１の製造工程を示す模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施形態に係る電気化学デバイス１と、比較例とにおいて、強度の経時的変化を示す図である。
【図６】図６は、本発明の実施形態に係る電気化学デバイス１と、比較例とにおいて、内部抵抗の経時的変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態につき、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るラミネートタイプ電気化学デバイス１の外観を例示している図である。図１に示すように、電気化学デバイス１は、外装体１００内に電解液を含む発電要素が収納されて構成されている。発電要素における正極と負極の各電極端子に接続されて、外部機器と接続するための電極板（タブ）４０が外装体１００の外に露出している。
【００１２】
外装体１００は、略矩形状の２枚のラミネートフィルムの四辺の縁を貼り合わせることにより構成されている。一般に、ラミネートフィルムは、アルミニウムなどからなる金属薄膜を基材として、電気化学デバイス１の外側、すなわち外装体１００のおもて面にポリエステル、ナイロンなどの樹脂からなる保護層を設け、外装体１００の裏側、すなわち電気化学デバイス１の内側となる面に、熱融着性樹脂による熱融着層を設けたものである。
【００１３】
図２に、図１の電気化学デバイス１の横断面図の例を示している。図２において、電気化学デバイス１の発電要素２０は、集電体となるシート状導電体１１の表面に、正極活物質１１ｐ、および負極活物質１１ｎを略矩形状に塗布してなる正極１０ｐ、負極１０ｎと、セパレータ３０とを備えている。
【００１４】
シート状導電体１１は、略矩形の一辺に電力の取り出し口となる電極端子を突設させた平面形状である。正極１０ｐと負極１０ｎとが、正極活物質１１ｐ、および負極活物質１１ｎが互いに対向するようにセパレータ３０を介して対面配置されて、発電要素２０が構成されている。この発電要素２０が、電解液とともに外装体１００内に密閉状態で収納されている。シート状導電体１１に形成されている電極端子には、外部回路と接続するためのタブ４０が超音波溶接などの方法によって溶着されている。
【００１５】
なお、図２に示した例では、発電要素２０を、１対の正極１０ｐと負極１０ｎとをセパレータ３０を介して対向配置させた単層構造として示している。このような単層構造だけでなく、周知のように、複数の正極１０ｐと負極１０ｎとの組合せを有する多層構造として電気化学デバイス１を構成することもできる。また、図２に図示されている各要素の形状、および相対的なサイズの関係は説明のための一例であって、設計上の要請等に応じて適宜変更可能であることは言うまでもない。
【００１６】
次に、本実施形態に係る電気化学デバイス１の製造方法について説明する。図３、図４に、本発明に係る電気化学デバイス１の製造工程を、模式的に示している。まず、図３に示すように、正極活物質１１ｐが塗布されたシート状導電体１１として構成されている正極１０ｐと、負極活物質１１ｎが塗布されたシート状導電体１１として構成されている負極１０ｎとを、正極活物質１１ｐ、負極活物質１１ｎが互いに向き合うようにセパレータ３０を介して密接させて発電要素２０を形成し、その厚み方向の両面、すなわち発電要素２０の外側に向いているシート状導電体１１の面について、その全面にわたってコロナ放電を照射する。符号２００は、コロナ放電を発生させるコロナ電極を模式的に示している。
【００１７】
図３では、組み立てた発電要素２０のシート状導電体１１表面に対してコロナ電極２００を相対的に移動させる形態を例示したが、これは本発明の理解を容易にするためであり、前記のように、シート状導電体１１の一方の表面にあらかじめコロナ放電処理を施しておいてもよい。また、コロナ放電の放電量は、シート状導電体１１の材質、厚さなどの条件に応じて、投入電力量とコロナ放電照射時間を調整することにより適宜決定することができる。
【００１８】
次に、図４に例示する工程について説明する。図４では、図３の処理を行って得られた発電要素２０を外装材１００に密封して完成した電気化学デバイス１の全表面に対して、プラズマ電極３００によりプラズマ放電を照射する処理を示している。樹脂材料の外装材１００の表面に、プラズマ放電によって極性基を生成して化学的改質を行い、接着剤、熱溶融した接合対象物表面との親和性を高めることにより、接着強度が向上する。プラズマ放電によって外装材１００の表面に微細な凹凸が生成される、いわゆる表面粗し効果も、前記接着強度の向上に寄与する。本実施形態の電気化学デバイス１では、組み込み対象となる薄型電子機器の外装材内面との接着性が向上することにより、薄型電子機器の機械的強度向上が図られる。また、接合対象物表面との間の界面に形成される接着層により、外部から外装材１００表面を通じて電気化学デバイス１内部への水分侵入を防ぐことができる。
【００１９】
以上のように、コロナ放電処理及びプラズマ処理された発電要素２０のシート状導電材１１表面と外装材１００との界面、および外装材１００の表面の接着層の２つの水分透過抑止層が形成されているため、従来のラミネートタイプ電気化学デバイスと比較して、外部からの水分浸入を防止する効果が向上する。また、外装材１００表面の化学的な改質と適度な表面粗し効果とにより組み込み対象との接着強度が向上し、ひいては組み込まれる薄型電気機器の機械的強度向上に資することができる。
【００２０】
以上説明した実施形態の効果を、より具体的に説明する。図５に、本実施形態の製造方法により製造した電気化学デバイス１と、コロナ処理のみ、プラズマ処理のみ、いずれの処理もなしの３つの条件で製造した電気化学デバイスとについて、ピール強度試験を実施した結果を示している。図５のグラフで、横軸は各電気化学デバイスの常温常湿における保存日数を、縦軸は保存日数経過後に実施したピール試験によるピール強度測定値を示している。保存条件は、６０℃、相対湿度９０％とした。図５に示すように、本実施形態におけるコロナ処理のみ、プラズマ処理のみ実施して製造した電気化学デバイスでは、なにも処理をしていない場合と比較して一定のピール強度向上は見られるものの、保存日数経過とともにピール強度は急速に低下している。一方、本実施形態によりプラズマ処理、およびコロナ処理を両方実施した電気化学デバイス１の場合には、当初のピール強度が処理なしの場合の約８倍に向上しているだけでなく、保存日数経過時のピール強度低下も、他の条件と異なって極めて緩やかであることが判明した。この結果は、コロナ処理、プラズマ処理の併用による接着強度の向上とともに、時間経過しても外部からの水分浸入等による接着強度低下が起こりにくいことを裏付けている。
【００２１】
図６は、本実施形態のコロナ処理およびプラズマ処理を実施した電気化学デバイス１と、なにも処理をしていない従来の電気化学デバイスとについて、保存日数と内部抵抗値との関係を測定したグラフである。図６に示されているように、いずれの電気化学デバイスについても保存日数３０日程度までは内部抵抗の測定値にそれ程の差異は見られないが、保存日数が３０日を超えると、従来の電気化学デバイスでは内部抵抗が急速に増大していることがわかる。これは、従来の電気化学デバイスでは、本実施形態のコロナ処理およびプラズマ処理による水分透過抑止層が存在しないため、外装材１００を通じて外部の水分が浸透し、電池特性の劣化をもたらしたものと推察される。
【００２２】
以上、本発明の実施形態によって説明したように、本発明の実施形態に係る製造方法により製造した電気化学デバイス１によれば、外部からの水分の侵入が効果的に抑止されるため、電池特性を保持する品質保持性能を向上させることができる。また、外装材１００の表面が化学的に改質されるとともに適度に表面粗しがなされているため、電源として薄型電子機器に組み込む際の二次加工性が向上し、ひいては当該電子機器の機械的強度向上に資することができるといった効果を奏する。
【符号の説明】
【００２３】
１  電気化学デバイス    １０ｐ  正極          １０ｎ  負極
１１  シート状導電材    １１ｐ  正極活物質    １１ｎ  負極活物質
２０  発電要素          ３０    セパレータ    ４０    タブ
１００  外装材
【図１】
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【図５】
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【図６】
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【図２】
2014197461.tif 000006
【図３】
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【図４】
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