(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれシート状またはフィルム状の正極板、電解質を保持するセパレータおよび負極板を積層した扁平な電池要素を、樹脂フィルム主体のラミネートシートで形成された袋状外装ケース内に収納するとともに、前記正極板および負極板にそれぞれ一端が接続された正極リード及び負極リードを、前記外装ケースのシール部より外部に引き出した電池において、
前記リードは、少なくとも前記外装ケースのシール部と接するリード表面が酸変性オレフィン樹脂製の金属接着性樹脂層、高融点樹脂層、低融点接着性樹脂層を順に積層一体化されたリードであることを特徴とする非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記高融点樹脂層と低融点接着性樹脂層との融点差が３０℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄い樹脂フィルム主体のラミネートシートで袋状外装ケースを構成し、これで扁平な電池要素を包みこんだ非水電解質二次電池に関するもので、さらに詳しくは、気密、液密性と短絡防止機能に優れたリードを用いた非水電解質二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ノートパソコン、携帯電話等のコードレス機器が普及するに伴い、それらの電源として、より小型で高エネルギー密度を有し、繰り返し充放電が可能である高性能のリチウムイオン二次電池が要望されるようになってきた。
【０００３】
このようなリチウムイオン二次電池としては、ＬｉＭＯ２（ＭはＣｏ、Ｍｎ、Ｎｉ等の遷移金属）を活物質とした正極とリチウムを吸蔵、放出できる易黒鉛化炭素を活物質とした負極板をセパレータを介して構成される電池要素を非水電解液と共に金属ケースに収納したものが知られている。
【０００４】
また、これらを用いた機器の小型化、薄型化が進むに従い、円筒型よりも体積効率が高く、薄型化が可能な角型リチウムイオン電池の需要が増加しているが、特開平３−６２４４７号公報に開示されているように、更なる電池の薄型化のために、外装ケースに従来の金属ケースに代わり、電池要素に接する内側から樹脂接着層、金属箔層、樹脂表面層からなる、いわゆる金属箔を樹脂層で挟みこみ積層一体化したラミネートフィルムを使用する方法が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ラミネートフィルムを電池の外装ケースとして使用する場合、極板群と外装ケースを直接導通させ、ケース自体を電極として使用する従来のアルミニウム製ケースと異なり、構造上、外装ケースを外部接続端子とすることが困難であり、極板群からそれぞれアルミニウム、銅、ニッケル等の金属製のリード端子を電池外部に取り出す方法が採用されているが、熱溶着時にリード端子と金属箔層とが短絡するといった課題があった。
【０００６】
このリード端子と金属箔層との短絡を防止する方法として、外装ケースのシール部と接するリード表面を絶縁処理する方法が、特開平１０−２８９６９６号公報に開示されているが、リード端子と外装ケースの金属箔層との短絡防止機能と、リード端子と外装ケース内面との気密性、液密性が不十分である。
【０００７】
本発明は、気密、液密性と短絡防止機能に優れたリードを用いた非水電解質二次電池を提供することを主たる目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、それぞれシート状またはフィルム状の正極板、電解質を保持するセパレータおよび負極板を積層した扁平な電池要素を、樹脂フィルム主体のラミネートシートで形成された袋状外装ケース内に収納するとともに、前記正極板および負極板にそれぞれ一端が接続された正極リード及び負極リードを、前記外装ケースのシール部より外部に引き出した電池において、少なくとも前記外装ケースのシール部と接するリード表面が酸変性オレフィン樹脂製の金属接着性樹脂層、高融点樹脂層、低融点接着性樹脂層を順に積層一体化されたリードを用いることにより、気密、液密性と短絡防止機能に優れた非水電解質二次電池を提供するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
図１および図２は本発明の非水電解質二次電池の上面図および断面図である。正極１は正極活物質と導電剤および結着剤兼電解液保持剤としてのポリマーを有機溶媒に混練分散したペーストをＡｌ箔製集電体２の両面に塗着、乾燥、圧延し、正極合剤層３としたものである。この２枚の正極の間に、前記ポリマーからなるセパレ−タ９を介してリチウムを吸蔵、放出できる易黒鉛化炭素と前記結着剤兼電解液保持剤としてのポリマーを有機溶媒に混練分散したペーストをＣｕ箔製集電体６に塗着、乾燥、圧延し、負極合剤層７を形成した負極５を配設し、全体が図２に示すように積層されて電池要素１０が構成される。４は正極の集電部に設けたリード取り付け部であり、ここには正極リード１１が溶接されている。８は負極の集電部に設けたリード取り付け部であり、ここには負極リード１２が溶接されている。
【００１１】
図３は本発明の正極リード１１、負極リード１２の詳細断面図である。２３、２４はそれぞれＡｌ箔、Ｃｕ箔で、２０、２１、２２はその両外側に順に配設された金属接着性樹脂層、高融点樹脂層、低融点接着性樹脂層であり、これらは積層一体化されている。
【００１２】
金属接着性樹脂層２０は、Ａｌ箔２３及びＣｕ箔２４との密着性が要求されるために、厚みが２〜１５μｍの酸変性処理、特にマレイン酸処理されたオレフィン樹脂が好ましく、融点が１００℃〜１５０℃のものが最適である。高融点樹脂層２１は、リードと外装ケースの金属箔との短絡防止性が要求されるために厚みが２０〜５０μｍのポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、これらの共重合体や酸変性されたものが好ましい。低融点接着性樹脂層２２は、外装ケース１３の内面との密着性が要求されるために、厚みが２〜１５μｍのポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、これらの共重合体や酸変性されたものが好ましく、外装ケースの金属箔との短絡防止性から高融点樹脂層２１よりも融点が３０℃以上低い樹脂層であることが好ましい。
【００１３】
発電要素１０を内部に収納する外装ケース１３は、電解液、水のバリアー性が要求されるために２０〜５０μｍのアルミニウム製箔からなる金属箔層の外側に、耐電解液性、機械的強度が要求されるために厚さが１０μｍ〜５０μｍのポリアミド（ナイロン）樹脂層、内側に熱溶着性とリードとの短絡防止性が要求されるためにポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂、これらの共重合体や酸変性された樹脂層からなる外装ケースが好ましい。
【００１４】
発電要素１０を外装ケース１３の内部に収納した後、外装ケース１３の開口部より所定量の電解液注入した後に、熱溶着により封口される。
【００１５】
【実施例】
本発明を実施例、比較例を用いて詳しく説明する。
【００１６】
（実施例１）
正極１は活物質であるＬｉＣｏＯ２と導電剤としてアセチレンブラック、および結着剤兼電解液保持剤としてのポリマーであるフッ化ビニリデン（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）をＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）からなる有機溶媒に混練分散したペーストをラス加工したＡｌ箔製集電体２に塗着、乾燥、圧延して、正極合剤層３としたものである。この２枚の正極の間に、前記Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）のフィルムからなるセパレ−タ９を介してリチウムを吸蔵、放出できる易黒鉛化炭素と前記Ｐ（ＶＤＦ−ＨＦＰ）の粉末をアセトンとシクロヘキサノンからなる混合有機溶媒に混練分散したペーストをＣｕ箔製集電体６に塗着、乾燥、圧延して、負極合剤層７を形成した負極５を配設し、全体が図２に示すように積層されて電池要素１０が構成される。４は正極の集電部に設けたリード取り付け部であり、ここには外装ケースのシール部と接する箇所に、融点が１３８℃で厚さが１０μｍのマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂からなる金属接着性樹脂層２０、融点が１７０℃で厚さが３２μｍのポリエチレン−ポリプロピレン共重合体からなる高融点樹脂層２１、融点が１１８℃で厚さが４μｍのポリエチレン樹脂からなる低融点接着性樹脂層２２であり、これらを積層一体化した樹脂層で被覆されているＡｌ箔製正極リード１１が溶接されている。８は負極の集電部に設けたリード取り付け部であり、ここにもＡｌ箔製正極リード１１と同様の金属接着性樹脂層２０、高融点樹脂層２１、低融点接着性樹脂層２２を順に積層一体化した樹脂層で被覆されているＣｕ製負極リード１２が溶接されている。
【００１７】
これらのリードを有する電池要素１０を外装ケース１３の内部に収納した後、外装ケース１３の開口部よりエチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートを体積比１：３の混合溶媒にＬｉＰＦ６を１〜１．５モル／ｌ溶解した電解液を所定量を注入した後に、熱溶着により封口して、非水電解質二次電池を作製した。
【００１８】
（実施例２）
金属接着性樹脂層２０に融点が１５０℃で厚さ１０μｍのマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、高融点樹脂層２１に融点が１７５℃で厚さ２６μｍのポリエチレン−ポリプロピレン共重合体、低融点接着性樹脂層２２に融点が１３８℃で厚さ４μｍのポリエチレン−ポリプロピレン共重合体を用いた以外は実施例１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
【００１９】
（比較例１）
低融点接着樹脂層２２に融点が１１８℃で厚さ４０μｍのポリエチレン樹脂、金属接着性樹脂層２０にはマレイン酸変性していないポリプロピレン樹脂を設けた以外は実施例１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
【００２０】
（比較例２）
金属接着性樹脂層２０に融点が１３８℃で厚さ４μｍのマレイン酸変性ポリプロピレン樹脂、高融点樹脂層２１には何も設けなかった以外は実施例１と同様にして非水電解質二次電池を作製した。
【００２１】
実施例１、実施例２、比較例１、比較例２で得られた電池を各２０セル用意して、気密性、液密性と短絡防止性を評価した。
【００２２】
気密性、液密性の評価は、温度６０℃、湿度９０％の恒温恒湿中に１０００時間放置した場合のふくれ量を測定し、ふくれ量が初期厚みの１０％を超えるものを気密性、液密性ＮＧと判定した。
【００２３】
短絡防止性の評価はアルミニウム箔層の端面と正極リード端子間の電圧を測定し、電圧の有無で短絡の有無を判定した。短絡していない場合は０Ｖである。
【００２４】
【表１】
0003596420.tif 000002
【００２５】
表１から高融点樹脂層のない比較例１の場合は、熱溶着時に金属箔層とリード端子間の電圧が発生し短絡したものが１２／２０個発生した。また、低融点接着樹脂層がない比較例２の場合は、低融点接着層と外装ケースの内側の界面から水分が侵入し、電池要素と反応したふくれが１０／２０個発生した。これに対して、実施例１、実施例２の場合は、気密性、液密性と短絡防止機能に優れていることが明らかになった。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり本発明の薄い樹脂フィルム主体のラミネートシートからなる袋状外装ケースを有する非水電解質二次電池によれば、少なくとも袋状外装ケースのシール部と接するリード表面が酸変性オレフィン樹脂製の金属接着性樹脂層、高融点樹脂層、低融点接着性樹脂層を順に積層一体化されたリードを用いることにより、気密性、液密性と短絡防止機能の両方に優れた非水電解質二次電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における電池の上面図
【図２】同電池の断面図
【図３】本発明の一実施形態におけるリードの詳細断面図
【符号の説明】
１      正極
２      正極集電体
３      正極合剤層
４      正極リード取り付け部
５      負極
６      負極集電体
７      負極合剤層
８      負極リード取り付け部
９      セパレータ
１０  電池要素
１１  正極リード
１２  負極リード
１３  外装ケース
２０  金属接着性樹脂層
２１  高融点樹脂層
２２  低融点接着性樹脂層
２３  Ａｌ箔
２４  Ｃｕ箔
【図１】
0003596420.tif 000003
【図２】
0003596420.tif 000004
【図３】
0003596420.tif 000005