(57)【要約】【課題】  リード端子が変形を生じ難い薄型電池を提供する。【解決手段】  リチウム一次電池１Ａは、正極集電体６、正極活物質層４、セパレータ９、負極活物質層５および負極集電体７がこの順番で積層された電池本体部１４と、電池本体部１４の気密を保持するシール部１１とで構成されている。正極集電体６および負極集電体７には、電池本体部１４からシール部１１を経て外側に延びるリード端子６ｔ，７ｔが一体形成されている。電池本体部１４の厚さとシール部１１の厚さとの相違に基づく段差ＤＦが形成されている面側には、リード端子６ｔ，７ｔと同方向に延びてリード端子６ｔ，７ｔを支持する補強材１５が、シール部１１に接着されている。【選択図】  図３
2006313655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ（９）、前記セパレータ（９）の一方の面側と他方の面側に配置された電極活物質層（４，５）、および、前記セパレータ（９）との間に前記電極活物質層（４，５）を保持する集電体（６，７，２６，２７）を含む電池本体部（１４，２４）と、
前記電池本体部（１４，２４）よりも薄肉であって、該電池本体部（１４，２４）の周囲に形成されて電池本体部（１４，２４）の気密を保持するシール部（１１，２１，３１）と、
前記集電体（６，７，２６，２７）に接続されるとともに、当該薄型電池（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）の厚さ方向に直交する面内において前記電池本体部（１４，２４）から前記シール部（１１，２１，３１）を経て外側に延びるリード端子（６ｔ，７ｔ，２６ｔ，２７ｔ）と、
前記電池本体部（１４，２４）の厚さと前記シール部（１１，２１，３１）の厚さとの相違に基づく段差（ＤＦ）が形成された面側において前記シール部（１１，２１，３１）に重ね合わされるとともに、面内において前記シール部（１１，２１，３１）よりも外側に食み出す形で前記リード端子（６ｔ，７ｔ，２６ｔ，２７ｔ）と同方向に延び、該リード端子（６ｔ，７ｔ，２６ｔ，２７ｔ）を支持する補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）と、
を備えたことを特徴とする薄型電池（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）。
【請求項２】
前記補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）が樹脂シートからなり、
前記補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）が前記シール部（１１，２１，３１）に接着されるとともに、前記集電体（６，７，２６，２７）に接続された帯状の前記リード端子（６ｔ，７ｔ，２６ｔ，２７ｔ）が前記補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）に接着されている請求項１記載の薄型電池（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）。
【請求項３】
前記補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）は、前記電池本体部（１４，２４）を露出させるための開口を有した枠形態をなしている、または前記電池本体部（１４，２４）を囲う入り江形態をなしており、
前記段差（ＤＦ）が前記電池本体部（１４，２４）における傾斜部分として前記シール部（１１，２１，３１）に隣接して形成され、
該補強材（１５，３５，４５）の内周縁（１５ｈ，３５ｈ，４５ｈ）が前記段差（ＤＦ）の開始点に一致している、または前記補強材（１５３）の内周縁（１５３ｈ）が前記段差（ＤＦ）の開始点と前記集電体（６）の外周縁（６ｋ）との間に位置する、もしくは前記補強材（１５４）が厚さを漸減しながら前記段差（ＤＦ）を埋める形態をなしている請求項１または２記載の薄型電池（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）。
【請求項４】
前記補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）を構成する前記樹脂シートは、ホットメルト型樹脂の単層構造または基材の表面上にホットメルト型樹脂の層が設けられた複数層構造をなすものであり、
前記集電体（６，２６）としての正極集電体（６，２６）に接続された正極側のリード端子（６ｔ，２６ｔ）と、前記集電体（７，２７）としての負極集電体（７，２７）に接続された負極側のリード端子（７ｔ，２７ｔ）との両方が、前記ホットメルト型樹脂の接着作用によって前記補強材（１５，１５３，１５４，３５，４５）の同一面上に固定されている請求項２記載の薄型電池（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）。
【請求項５】
前記集電体（６）としての正極集電体（６）と、同じく前記集電体（７）としての負極集電体（７）との間に活物質充填室（１０）が形成され、その活物質充填室（１０）に前記セパレータ（９）、前記電極活物質層（４）としての正極活物質層（４）、および同じく前記電極活物質層（５）としての負極活物質層（５）を収容することによって前記正極集電体（６）と前記負極集電体（７）とを外装材に兼用させた前記電池本体部（１４）が構成され、
前記セパレータ（９）、前記正極活物質層（４）および前記負極活物質層（５）を包囲する樹脂製の枠部材（２，３）の一方の面側に、前記正極集電体（６）の外周部分が固定され、他方の面側に前記負極集電体（７）の外周部分が固定されることにより、前記枠部材（２，３）の上下に前記正極集電体（６）と前記負極集電体（７）を配置した前記シール部（１１）が構成され、
前記リード端子（６ｔ，７ｔ）は前記正極集電体（６）または前記負極集電体（７）と同一材質かつ一体形成されたものである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の薄型電池（１Ａ）。
【請求項６】
前記シール部（１１）は、前記セパレータ（９）、前記正極活物質層（４）および前記負極活物質層（５）を包囲する樹脂製の枠部材（２，３）の一方の面側に、前記集電体としての正極集電体（６）の外周部分が固定され、他方の面側に同じく前記集電体としての負極集電体（７）の外周部分が固定されることにより、前記枠部材（２，３）の上下に前記正極集電体（６）と前記負極集電体（７）を配置した構造をなし、
前記補強材（１５，１５３，１５４）と前記枠部材（２）とが前記集電体（６）の外周縁（６ｋ）よりも外側において直接結合することにより、当該薄型電池（１Ａ）の厚さ方向断面において、前記集電体（６）の外周部分がそれら補強材（１５，１５３，１５４）と枠部材（２）とによって上下から挟み込まれたシール構造が形成されている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の薄型電池（１Ａ）。
【請求項７】
前記電池本体部（２４）は、前記集電体（２６）としての正極集電体（２６）、前記電極活物質層（４）としての正極活物質層（４）、前記セパレータ（９）、前記電極活物質層（５）としての負極活物質層（５）および前記集電体（２７）としての負極集電体（２７）がこの順番で積層された構造をなす発電要素（２２）が、樹脂フィルム（２８１，２８３）を金属箔（２８２）にラミネートしてなるラミネート外装材（２８，２９，３０）に包装された構造を有し、
前記発電要素（２２）を覆う上下の前記ラミネート外装材（２８，２９，３０）の外周部分が重ね合わされて相互に接着されることにより前記シール部（２１，３１）が形成されている請求項１記載の薄型電池（１Ｂ，１Ｃ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柔軟性に富む薄型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、磁気カードに代わる簡易記憶媒体として、マイクロコンピュータを内蔵したＩＣカードやＲＦＩＤの需要が拡大しつつある。非接触型のデータキャリアは一般には電磁誘導による起電力を利用するものが多いが、多機能化を図るために内蔵電源を設ける試みがある。たとえば、下記特許文献１，２に開示されている電池はペーパー型電池と呼ばれ、ＩＣカードやアクティブ型ＲＦＩＤ等への需要拡大が見込まれている。
【特許文献１】特許第２９３５４２７号公報
【特許文献２】特開平８−０５５６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ペーパー型電池のように薄型化された電池は、優れた可撓性および柔軟性を有するが、集電体に接続されたリード端子についていえば外力を受けて変形しやすい。特許文献１，２に示す薄型電池は、発電要素を含む電池本体部から帯状のリード端子が外側に延びた構造になっている。通常、リード端子は金属箔が剥き出しになっているだけなので、外力が加わることによって折れ曲がりや捻れなどの変形を生じることがある。変形が生じていない状態でさえ、電子機器等の回路の端子に薄型電池のリード端子を接続する作業は、リード端子の損傷に基づく不良品発生率を低減するために慎重を期する必要がある。リード端子が折れ曲がっていたりすると、いちいち形を整える必要が生じ、それだけで生産性低下の原因となる。このように、リード端子の変形は薄型電池の製品価値を大幅に低下させる。
【０００４】
本発明の目的は、外力によってリード端子が変形しにくく、尚且つ電池を内蔵する電子機器等の回路の端子にリード端子を接続する作業が容易な薄型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明の薄型電池は、セパレータ、セパレータの一方の面側と他方の面側に配置された電極活物質層、および、セパレータとの間に電極活物質層を保持する集電体を含む電池本体部と、電池本体部よりも薄肉であって、該電池本体部の周囲に形成されて電池本体部の気密を保持するシール部と、集電体に接続されるとともに、当該薄型電池の厚さ方向に直交する面内において電池本体部からシール部を経て外側方向に延びるリード端子と、電池本体部の厚さとシール部の厚さとの相違に基づく段差が形成された面側において電池本体部の周りのシール部に重ね合わされるとともに、面内においてシール部よりも外側に食み出す形でリード端子と同方向に延び、リード端子を支持する補強材と、を備えたことを主要な特徴とする。
【０００６】
上記本発明のごとく、リード端子を補強材で支持すれば、シード端子が外力を受けて変形することを防止できる。さらに、電池本体部の周りのシール部に補強材を取り付けることにより、電池自体の耐圧性が向上するという効果もある。
【０００７】
補強材がもたらす耐圧性向上効果について説明する。従来の薄型電池をＩＣカードに内蔵する場合、図１５に示すごとく、ＩＣや薄型電池７１を実装したインナシート７３にコアシート７２を重ね、さらに上下からオーバシート７４，７５で挟み、これらのシート群を一体に熱圧着する。この熱圧着の工程において、薄型電池７１に熱と圧力が加わってシール破壊が起こる場合がある。特許文献１，２に開示されている薄型電池（ペーパー型電池）は、活物質や電解質を含む電池本体部が台地状に盛り上がった構造を持っている。このような構造を持つ薄型電池の場合、熱圧着の工程実施時において、プレス機からの圧力が電池本体部に集中しやすい。プレス機からの圧力が電池本体部に集中すると、電池本体部の内圧が過度に上昇し、シール破壊が発生する場合がある。コアシート７２には、薄型電池７１を嵌め込むためのキャビティ７２ａをくり貫いているものの、プレス機の圧力が薄型電池７１におよぶことを防ぐには不十分である。また、ＩＣカードには表面の平坦性が要求されるので、薄型電池７１のところを避けてプレスすることが技術的に難しいという事情もある。
【０００８】
一方、シール部の表面上に補強材を取り付けた本発明の薄型電池によれば、シール部の厚さが補強材の厚さで分増しされることになるから、両者の厚さの合計が電池本体部の厚さに近づく。そのため、電池本体部が台地状に盛り上がっている場合でも、電池本体部にかかる圧力をシール部に分散させることが可能となる。この結果、プレス機で強く加圧した場合にも電池本体部の内圧が過度に上昇することを抑制でき、ひいてはシール破壊を生じにくく優れた耐圧性を有する薄型電池を実現できる。
【０００９】
好適な態様において、補強材は樹脂シートからなり、補強材がシール部に接着されるとともに、集電体に接続された帯状のリード端子が補強材に接着されている。このように、リード端子を接着により補強材に固定することにより、補強材とリード端子との一体性を容易に図ることができ、外力に対するリード端子の安定性が確実に高まる。また、補強材の素材として樹脂を用いることにより、外力が加わってリード端子が姿勢変化を生じた場合であっても、弾性に富む補強材の助けを借りてリード端子は元の姿勢に復帰することができる。もちろん、補強材として用いることが可能な素材としては、樹脂以外にもセラミックや金属を考え得る。しかしながら、補強材がセラミック製の場合は電池の柔軟性が犠牲になる。補強材が金属製の場合には、集電体と補強材との短絡防止対策が別途必要となって煩雑である。これに対し、補強材が樹脂製の場合、電池の柔軟性の損失分が小である。また、補強材と集電体と短絡する問題が生じず、電池の電気特性に影響がおよばない。
【００１０】
また、他の一つの好適な態様において、補強材は、電池本体部を露出させるための開口を有する枠形態をなしている、または電池本体部を囲う入り江形態をなしている。また、シール部の厚さと電池本体部の厚さとの相違に基づく段差は、電池本体部における傾斜部分としてシール部に隣接して形成される。この場合、補強材の配置として次の（ａ）（ｂ）（ｃ）の態様を提案できる。（ａ）補強材の内周縁が段差の開始点に一致する。（ｂ）補強材の内周縁が段差の開始点と集電体の外周縁との間に位置する。（ｃ）補強材が厚さを漸減しながら段差を埋める形態をなす。これらいずれの態様においても、補強材は電池本体部に直接乗り上げて、電池本体部の厚さを増加させることがない。したがって、上記本発明によれば、たとえば薄型電池としての最大厚さが規定されているような場合でも、全体の設計変更を迫られることが無く、低コストである。
【００１１】
また、補強材を構成する樹脂シートとしては、ホットメルト型樹脂の単層構造または基材の表面上にホットメルト型樹脂の層が設けられた複数層構造をなすものを使用することができる。集電体としての正極集電体に接続された正極側のリード端子と、集電体としての負極集電体に接続された負極側のリード端子との両方を、ホットメルト型樹脂の接着作用によって補強材の同一面上に固定することができる。このように、補強材がホットメルト型樹脂の層を含む場合には、リード端子を直接接着することができるので、製造が容易であるとともに、部品点数を最小限にとどめることによるコスト抑制効果を期待できる。
【００１２】
また、集電体としての正極集電体と、同じく集電体としての負極集電体との間に活物質充填室が形成され、その活物質充填室にセパレータ、電極活物質層としての正極活物質層、および同じく電極活物質層としての負極活物質層を収容することによって正極集電体と負極集電体とを外装材に兼用させた電池本体部が構成される。シール部は、セパレータ、正極活物質層および負極活物質層を包囲する樹脂製の枠部材の一方の面側に、正極集電体の外周部分が固定され、他方の面側に負極集電体の外周部分が固定されることにより、枠部材の上下に正極集電体と負極集電体を配置した構造をなす。集電体を外装材として用いることにより、いっそうの薄型化が可能である。また、上記のような構成を前提とすることによって、リード端子を正極集電体または負極集電体と同一材質かつ一体形成されたものとすることができる。これにより、リード端子を溶接等で集電体に後付けするという手間を省くことができる。
【００１３】
また、補強材と枠部材とが集電体の外周縁よりも外側において直接結合することにより、当該薄型電池の厚さ方向断面において集電体の外周部分がそれら補強材と枠部材とによって上下から挟み込まれたシール構造が形成されていることが好ましい。集電体を外装材として用いた薄型電池においては、シール材としての枠部材と集電体との接着性がシール部の耐久性、換言すれば、薄型電池の耐圧性および耐屈曲性に大きく影響する。上記本発明においては、集電体の外周部分を枠部材と補強材とで包むような構造になるから、枠部材と集電体との強固な接合を形成することができ、ひいては耐圧性および耐屈曲性がより高まる。このような効果を期待するために、補強材は、集電体と接する表層の一部または全部がホットメルト型の樹脂で構成されていることが望ましい。
【００１４】
他の一つの好適な態様において、電池本体部は、集電体としての正極集電体、電極活物質層としての正極活物質層、セパレータ、電極活物質層としての負極活物質層および集電体としての負極集電体がこの順番で積層された構造をなす発電要素が、樹脂フィルムを金属箔にラミネートしてなるラミネート外装材に包装された構造を有する。シール部は、発電要素を覆う上下のラミネート外装材の外周部分が重ね合わされて相互に接着されることによって形成されている。このように、本発明の薄型電池は、集電体を外装材に兼用させた薄型電池だけでなく、集電体とは別のラミネート外装材を備える薄型電池として構成することも可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１および図２に示すのは、本発明にかかる薄型電池の一実施形態であるリチウム一次電池の斜視図である。図１が第一主面側（負極側）から見た斜視図であり、図２が第二主面側（正極側）から見た斜視図である。図３は図１および図２中のＡ−Ａ断面図である。本明細書において“主面”とは、面積が最も広い面を示す用語として用いる。
【００１６】
リチウム一次電池１Ａは全体として方形かつ板状であり、シール材としての枠部材２，３、正極活物質層４、正極集電体６、負極活物質層５、負極集電体７およびセパレータ９を備える。正極集電体６および負極集電体７は、それぞれ、シール材としての枠部材２，３の開口を塞ぐように枠部材２，３に固定されてリチウム一次電池１Ａの外装材を兼ねている。また、正極集電体６および負極集電体７には、それぞれ、電力取出部として帯状のリード端子６ｔ，７ｔが一体形成されている。リード端子６ｔ，７ｔは、リチウム一次電池１Ａの厚さ方向に直交する面内において枠部材２，３よりも外側に延び出ている。このリード端子６ｔ，７ｔが外力を受けて変形することを防ぐために、第二主面側に補強材１５を配置してリード端子６ｔ，７ｔを支持させている。
【００１７】
図３に示すごとく、枠部材２，３は、正極側枠部材２と負極側枠部材３とからなる。正極側枠部材２および負極側枠部材３は向かい合う面で相互に接着されている。枠部材２，３、正極集電体６および負極集電体７によって活物質充填室１０が形成され、その活物質充填室１０にセパレータ９、正極活物質層４および負極活物質層５を収容することにより電池本体部１４が形成されている。また、セパレータ９とは反対側に位置するように、正極集電体６が正極側枠部材２に、負極集電体７が負極側枠部材３にそれぞれ接着されている。これにより、電池本体部１４の気密を保持するシール部１１が形成されている。セパレータ９の周縁部９ｋを負極側枠部材３に固定することにより、活物質充填室１０を正極活物質層４が配置された正極側と、負極活物質層５が配置された負極側とに分断している。活物質充填室１０内において、正極集電体６とセパレータ９との間に正極活物質層４が保持され、負極集電体７とセパレータ９との間に負極活物質層５が保持されている。このような構造とすることにより、集電体６，７をリチウム一次電池１Ａの外装材に兼用することができる。
【００１８】
集電体６，７に接続するリード端子６ｔ，７ｔは、電池本体部１４からシール部１１を経て面内外側方向に延びて、補強材１５の同一主面上に接着固定されている。本実施形態では、リード端子６ｔ，７ｔの先端を補強材１５の端に一致させているが、一対のリード端子６ｔ，７ｔのうちの一方または両方を反対面（第一主面側）に折り返すようにしてもよい。すなわち、正極側のリード端子６ｔが一方の面側にのみ露出し、負極側のリード端子７ｔが他方の面側にのみ露出する。このような構成が、リチウム一次電池１Ａを内蔵する電子機器の回路構成にとって好都合である場合もあり得る。
【００１９】
図３に示すごとく、電池本体部１４は台地状に盛り上がった形状を有している。電池本体部１４の厚さとシール部１１の厚さが相違するので、シール部１１に隣接する電池本体部１４の外周部分には段差ＤＦが形成されている。一方、図２および図３から理解できるように、補強材１５は、内周縁１５ｈが電池本体部１４にほぼ一致する大きさの開口を有した枠形態とされている。このように、補強材１５を段差ＤＦが形成されている主面側においてシール部１１に重ね合わせることにより、電池本体部１４の最大厚さ、ひいてはリチウム一次電池１Ａの最大厚さを増加させることなく、あるいは殆んど増加させることなくリード端子６ｔ，７ｔの補強を図ることができる。補強材１５は、面内においてシール部１１よりも外側に食み出す形でリード端子６ｔ，７ｔと同方向に延び、リード端子６ｔ，７ｔを支持する。
【００２０】
もっとも、段差ＤＦが無く両面が平坦なリチウム一次電池を製造することも可能である。ただし、本発明のリチウム一次電池１Ａの基本構造を踏襲しつつ、そうした平坦化を実現するには、枠部材２，３の厚さ、集電体６，７の厚さ、活物質層４，５の厚さ等の部品寸法精度が高度に要求される。さらには、シール部１１を形成する際の加工精度を高度に管理する必要が生ずる。このような技術上の問題は、補強材１５でシール部１１の厚さを分増しし、台地状の電池本体部１４の高さに合わせるという本発明の構成によって解消できる。つまり、電池本体部１４がシール部１１よりも凸となる形状であっても、補強材１５をシール部１１に取り付けるだけで、平坦な形状の場合と同等かそれ以上の耐圧性を実現可能である。しかも、その効果はリード端子６ｔ，７ｔを補強する効果とともに得られる。
【００２１】
次に、補強材１５の材質について述べる。本実施形態のリチウム一次電池１Ａにおいては、樹脂シートを補強材１５として利用している。樹脂製の補強材１５によれば、シール部１１に接着固定しても短絡等の問題が生じないから好都合である。同じ効果は、リード端子６ｔ，７ｔと補強材１５との接着固定についてもいえる。また、樹脂シートを補強材１５として用いることにより、薄型化されたリチウム一次電池１Ａの柔軟性を維持できる。たとえば、ＳＵＳ箔などの金属薄板やセラミック板を補強材１５として用いることも考え得るが、前者の場合には短絡防止対策が別途必要になる問題があり、後者であれば柔軟性が失われるという問題がある。したがって、本実施形態のごとく補強材１５は樹脂製とするのがよい。
【００２２】
補強材１５を構成する樹脂として具体的には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラート等の熱可塑性樹脂が、リチウム一次電池１Ａの柔軟性を維持する観点から好ましい。さらに、補強材１５として、ホットメルト型樹脂の単層構造または基材の表面にホットメルト型樹脂の層が設けられた複数層構造をなす樹脂シートを用いることが好適である。より好適には、少なくとも正極集電体６に接する表層部が枠部材２の表層部をなすホットメルト型樹脂と同一組成の樹脂からなる樹脂シートを、補強材１５として用いることである。
【００２３】
枠部材２，３は、シール材としての役割を担うものであり、金属製の集電体６，７との接着性が要求される。金属との接着性に優れる樹脂としては、たとえば、酸変性ポリプロピレンや酸変性ポリエチレンがある。枠部材２，３はこれらのホットメルト型樹脂の単層構造もしくは基材の表面上にこれらのホットメルト型樹脂の層を設けた複数層構造をなす樹脂シートである。したがって、枠部材２，３と同一の樹脂シートを切断して補強材１５とすれば、補強材１５と正極集電体６との接着性の問題、電池の柔軟性の問題、さらにはコストの問題をまとめて解決することができる。もちろん、金属製の正極集電体６と補強材１５との直接の接着性が乏しい場合でも、接着剤を別途用いることによって補強材１５をシール部１１に固定することができるし、リード端子６ｔ，７ｔを補強材１５に固定することができる。なお、補強材１５は、ガラス繊維やシリカ等のフィラー、あるいは難燃剤（補強材１５の燃焼防止効果がある）等の添加剤を添加した樹脂製であってもよい。
【００２４】
補強材１５に関連する構造についてさらに詳しく述べる。図４にリチウム一次電池１Ａの部分拡大断面図を示す。図４に示すごとく、集電体６，７は、外周縁６ｋ，７ｋが枠部材２，３の外周縁ＶＬから一定幅ＯＰ隔たった内側に収まるように、枠部材２，３に固定されている。集電体６，７の外周縁６ｋ，７ｋと、枠部材２，３の外周縁ＶＬとを厚さ方向で一致させることも可能であるが、製造上の容易性を考慮すると図４の配置が好ましい。また、このような配置を採用することにより、補強材１５と枠部材２とを正極集電体６の外周縁６ｋよりも外側で直接結合することが可能となる。つまり、正極集電体６の外周部分を、補強材１５と枠部材２とで隙間無く挟み込む。このような構造とすることにより、シール部１１のシール性が高まる。
【００２５】
また、本実施形態では補強材１５を枠形態としているが、枠形態以外の形態とすることも可能である。補強材１５は台地状に盛り上がっている電池本体部１４を露出させつつシール部１１に配置することができ、尚且つリード端子６ｔ，７ｔを支持できるように外側に延びていれば十分な役割を果たす。たとえば、電池本体部１４を囲うＵ字状やＬ字状の入り江形態とすることができる（この点については第二実施形態で説明する）。ただし、リチウム一次電池１Ａの耐圧性を向上させる効果、製造時の組立容易性等を総合的に勘案すれば枠形態が好ましい。
【００２６】
図１および図２から理解できるように、リード端子６ｔ，７ｔが設けられている辺を除く三辺では、枠部材２の外形と補強材１５の外形とが一致している。このようにすれば、リチウム一次電池１Ａの面積増を極力抑えることができるという利点がある。ただし、補強材１５が枠部材２から若干食み出ている形態と、補強材１５が枠部材２よりも内に引き下がっている形態との、いずれも許容できる。
【００２７】
図４に示すごとく、シール部１１の厚さと電池本体部１４の厚さとの相違に基づく段差ＤＦは、電池本体部１４における傾斜部分としてシール部１１に隣接して形成される。このような段差ＤＦが存在する場合、補強材１５の内周縁１５ｈが段差ＤＦの開始点に一致するように、該補強材１５の開口の大きさを調整することができる。あるいは、図６に示すごとく、内周縁１５３ｈが段差ＤＦの開始点と正極集電体６の外周縁６ｋとの間に位置する補強材１５３を採用することができる。さらには、図７に示すごとく、補強材１５４が厚さを漸減しながら段差ＤＦを埋める形態をなすようにしてもよい。これらの補強材１５，１５３，１５４のいずれを採用した場合でも、電池本体部１４の厚さ、ひいてはリチウム一次電池１Ａの最大厚さを増加させずに、リード端子６ｔ，７ｔの補強を図ることが可能である。
【００２８】
次に、シール部１１、補強材１５および電池本体部１４の三者の相対厚さ関係について述べる。図４に示すごとく、シール部１１の厚さをＤ１、補強材の厚さをＤ２、電池本体部１４の最大厚さをＤ３としたとき、Ｄ３＝Ｄ１＋Ｄ２を満足するように、それらシール部１１、補強材１５および電池本体部１４の三者の相対的な厚さを調整することができる。あるいは、図５に示すごとく、Ｄ３＜Ｄ１＋Ｄ２という関係を満足するように、シール部１１、補強材１５および電池本体部１４の三者の相対厚さが調整されていてもよい。このような厚さ関係とすることにより、電池本体部１４と同時または電池本体部１４よりも先に、補強材１５とシール部１１とでプレス機等からの圧力を受け止めることが可能となる。電池本体部１４に圧力が集中することが抑制されるので、リチウム一次電池１Ａの耐圧性が飛躍的に向上する。また、シール部１１は、枠部材２，３同士の熱融着によって形成する都合上、厚さ精度を厳密に管理することが難しく、製品間の厚さバラつきが不可避的に生ずる。このこと自体に特に問題があるわけではないが、Ｄ３＜Ｄ１＋Ｄ２となるように設計した方が、シール部１１の厚さバラつきに基づいて上記不等式の大小関係が逆転することを回避し、製品の均一性を確保するという観点から望ましい。もちろん、Ｄ３＞Ｄ１＋Ｄ２となるように補強材１５、シール部１１および電池本体部１４の三者の相対的な厚さを調整してもよい。このような場合でも、補強材１５によるリード端子６ｔ，７ｔの変形抑制効果は十分得られるし、シール部１１の厚さと電池本体部１４の厚さとを接近させる作用はあるので、耐圧性向上効果を見込める。
【００２９】
個々の部品について詳しく説明する。枠部材２，３は、窓枠のような形状を持つ薄い樹脂シートであって、シール材としての機能を持たせるために熱融着性を有する熱可塑性樹脂で構成している。たとえば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）等の水蒸気透過性の低い熱可塑性樹脂で構成された基材の両面に、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）、エチレン・メタクリル酸共重合体（ＥＭＡＡ）、酸変性ポリエチレン（ＰＥ−ａ）、酸変性ポリプロピレン（ＰＰ−ａ）等のホットメルト型接着剤層が形成された樹脂シートを枠部材２，３として用いることができる。もちろん、ホットメルト型接着剤の単層による樹脂シートを用いてもよい。
【００３０】
正極活物質層４は、たとえば６０質量％以上７０質量％以下の正極活物質と、１質量％以上５質量％以下の導電助剤と、２５質量％以上３５質量％以下の電解液とを含む正極合材で構成される。正極活物質としては、ＭｎＯ２などリチウムと複合酸化物を形成する遷移金属酸化物の粉末を使用できる。導電助剤には、アセチレンブラック等のカーボン材料を使用できる。電解液は、ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）などの有機溶媒に、リチウムパークロレート塩（ＬｉＣｌＯ４）、リチウムトリフレート塩（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）などのリチウム塩を溶解させた非水電解液である。
【００３１】
負極活物質層５はリチウム箔で構成されている。リチウム箔の代わりにリチウム合金箔（たとえばリチウム−アルミニウム合金）を使用することも可能である。リチウム一次電池１Ａの製造に供するリチウム箔は、表面を予め不活性化しておくとよい。これにより、短時間の作業であればドライルームで行なうことを要せず、通常の乾燥した室内での作業が可能となる。なお、正極活物質層４と負極活物質層５の各質量は、正極の電池容量が負極の電池容量よりも大となるように調整されている。これにより、完全放電後に負極活物質層５をなすリチウム箔が残存しないようにしている。
【００３２】
集電体６，７とリード端子６ｔ，７ｔの材質としては、銅、銅合金、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケルおよびニッケル合金からなる良導性金属群から選択される１種を好適に使用することができる。とりわけ、ステンレス鋼は加工性、耐食性、経済性に優れるので好適である。長期の安定性を得るには、集電体の構成材料が電池内部に溶出しないことが重要である。この点について、ステンレス鋼には分がある。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼として代表的なＳＵＳ３０１、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌや、析出硬化系ステンレス鋼として代表的なＳＵＳ６３１は、バネ性にも優れるのでその採用が推奨される。
【００３３】
セパレータ９は、正極と負極を隔離し且つ電解液が充分浸透する薄い膜であり、多孔質、多層構造を持つ。具体的には、ポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂からなる不織布が利用できる。本実施形態では、ポリエチレン製の多孔質シートをセパレータ９に採用している。
【００３４】
本発明のリチウム一次電池１Ａの厚さは、特に限定されるものではないが、たとえば１．０ｍｍ以下の厚さである場合に、リード端子６ｔ，７ｔの補強効果や電池自体の耐圧性向上効果を顕著に得ることができる。また、ＩＳＯ規格のＩＣカード用の薄型電池としてリチウム一次電池１Ａを設計する場合、各部品の厚さは、下記の範囲内で調整することができる。
・正極活物質層４…１００μｍ以上３００μｍ以下
・負極活物質層５…３０μｍ以上１５０μｍ以下
・正極側枠部材２…３０μｍ以上２００μｍ以下（負極側枠部材３も同様）
・正極集電体６…１０μｍ以上１００μｍ以下（負極集電体７も同様）
・セパレータ９…１０μｍ以上６０μｍ以下
・リチウム一次電池１Ａの最大厚さ…０．４０ｍｍ以下（望ましくは０．３５ｍｍ以下）
【００３５】
次に、リチウム一次電池１Ａの製造方法について説明する。
図８の工程説明図においては、便宜上、リチウム一次電池１Ａを単体で組立てている様子を示している。しかし実際には、帯状の樹脂シート部材２，３をローラから繰り出してリチウム一次電池１Ａを製造ラインに沿って連続して作製し、最終段階でシート部材２，３を切断することにより個々のリチウム一次電池１Ａに分離するという製造方法を採用する。シート部材２，３は完成品になったときに枠部材２，３となる部品であるから、本明細書においてはシート部材２，３と枠部材２，３とに同一符号を用いる。また、電解液を含む正極活物質層４と、含まない正極合材４とに同一符号を用いる。
【００３６】
図８に示すごとく、まず、厚さ方向に貫通する開口を打ち抜き等の方法で形成したシート部材３を準備する。そして、適切な大きさに成形した負極集電体７をそのシート部材３の一方の開口を塞ぐ位置に配置し、超音波溶着法または熱溶着法等の溶着方法によりシート部材３のホットメルト型樹脂接着剤層を溶融および固化させて、負極集電体７をシート部材３に接着する（８−１）。こうして、シート部材３と負極集電体７とを組付けたケース１３を得る。次に、ケース１３内に負極活物質であるリチウム箔５を収容させる。ケース１３内にリチウム箔５を配置した後、負極集電体７とは反対側から開口を塞ぐようにそのケース１３を構成するシート部材３の開口周縁部３ａにセパレータ９の外周部９ｋを固定する（８−２，８−３）。セパレータ９は、周縁部９ｋがシート部材３の開口の内周縁３ｈに掛かるように、該シート部材３に相対位置合わせして接着するので、リチウム箔５はセパレータ９に覆われる。
【００３７】
次に、セパレータ９の上に予めフィルム状に成形した正極合材４を配置する（８−３）。フィルム状の正極合材４の代わりに、ペースト状の正極合材を印刷および乾燥させる方法を採用してもよい。正極合材４をセパレータ９の上に配置した後、別途作製しておいた正極側のケース１２を正極合材４に被せる（８−４）。このようにシート部材２とシート部材３とが正極集電体６と負極集電体７との間に位置する向きでケース１２とケース１３とを重ね合わせることにより、正極集電体６、正極合材４、セパレータ９、リチウム箔５および負極集電体７がこの順序で積層された電池本体部１４を形成する。もちろん、正極合材４を正極側のケース１２内に直接配置するようにしてもよい。
【００３８】
正極側のケース１２は、正極側枠部材２となるシート部材２に正極集電体６を組付けた（接着固定した）部品であり、負極側のケース１３と同様の方法で作製することができる。ケース１２を構成するシート部材２は、負極側のシート部材３に重ね合わせたときに該シート部材３の開口よりも内周縁２ｈがシート面内方向（主面に平行な方向）の外側に位置する広口の開口を形成したものである。
【００３９】
次に、重ね合わせたケース１２とケース１３とに対し、ケース１２側から正極集電体６越しに超音波溶着治具または熱溶着治具（図示省略）を接触させ、シート部材２とシート部材３を溶融および固化させて両者を溶着により直接結合する。これにより、電池本体部１４の周囲に沿って該電池本体部１４の気密を保持するシール部１１を形成する（８−５）。最後に、別途準備しておいた補強材１５をシール部１１に接着し、その補強材１５にリード端子６ｔ，７ｔを接着することにより、リチウム一次電池１Ａが得られる。
【００４０】
（第二実施形態）
図９は、本発明の第二実施形態であるリチウム一次電池の断面模式図である。図１０は、図９のリチウム一次電池を第一主面側（上面側）から透視した図である。図１０中に示すＢ−Ｂ断面が図９となっている。薄型電池としてのリチウム一次電池１Ｂは、発電要素であるセル２２と、セル２２を包装するラミネート外装材２８，２９とを備え、全体として方形かつ板状の形態を有する。セル２２とラミネート外装材２８，２９は、台地状に盛り上がった部分である電池本体部２４を形成している。また、セル２２の一方の主面側を覆う第一ラミネート外装材２８と、他方の主面側を覆う第二ラミネート外装材２９とが、電池本体部２４の周囲において直接結合し、シール部２１を形成している。
【００４１】
セル２２はシート状の形態を有し、正極集電体２６、正極活物質層４、セパレータ９、負極活物質層５および負極集電体２７がこの順番で積層された発電要素である。正極活物質層４と正極集電体２６が正極を構成し、負極活物質層５と負極集電体２７がセパレータ９を介して正極に対向する負極を構成する。正極集電体２６および負極集電体２７には、それぞれ、電力取出部である帯状のリード端子２６ｔ，２７ｔが接続されている。リード端子２６ｔ，２７ｔは、リチウム一次電池１Ｂの厚さ方向に直交する面内において、電池本体部２４からシール部２１を経て外側に延び出ている。延び出したリード端子２６ｔ，２７ｔは、シール部２１の厚さと電池本体部２４の厚さとに基づく段差ＤＦが形成されている面側において、シール部２１に取り付けられた補強材３５によって支持されている。補強材３５がもたらす効果、補強材３５の具体的な材質等については、先の実施形態の説明をそのまま援用できる。
【００４２】
セル２２を包装するラミネート外装材２８，２９は、図１３に示すごとく、金属箔２８２の両面に樹脂フィルム２８１，２８３をラミネートしたシート部材である。金属箔２８２は、たとえばアルミニウム箔である。リチウム一次電池１Ｂの外側に露出することとなる樹脂フィルム２８１は、たとえばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタラートまたは２軸延伸ナイロンである。セル２２に接する内側の樹脂フィルム２８３には、ポリエチレンやポリプロピレンなど、熱融着性、電解液に対する耐性および低水蒸気透過性を備えた樹脂材料を使用することができる。
【００４３】
図９および図１０に示すリチウム一次電池１Ｂにおいて、第一ラミネート外装材２８と第二ラミネート外装材２９とは、金属箔２８２（図１３参照）を共有しない（繋がっていない）別部品であり、電池本体部２４の全周囲で接着してシール部２１を形成している。第一ラミネート外装材２８と第二ラミネート外装材２９とを別部品とすることにより、リチウム一次電池１Ｂの形状を方形状以外の多角形、円形または楕円形にできるという利点がある。
【００４４】
図９のリチウム一次電池１Ｂについていえば、第一ラミネート外装材２８と第二ラミネート外装材２９とを別々のシート部材として準備し、電池本体部２４の全周囲でそれらラミネート外装材２８，２９同士を接着することによりシール部２１を形成している。したがって、リチウム一次電池１Ｂのシール部２１は、電池本体部２４を包囲する枠形態になっている。シール部２１が枠形態なので、リード端子２６ｔ，２７ｔを支持する補強材３５もシール部２１に沿った枠形態としている。
【００４５】
これに対し、図１１および図１２に示す変形例のリチウム一次電池１Ｃでは、一枚の繋がったラミネート外装材３０（素材としてはラミネート外装材２８，２９と同一）を使用し、その一枚のラミネート外装材３０を折り返すことによってセル２２を包装する構造としている。この場合、リード端子２６ｔ，２７を引き出している辺と向かい合う辺が折り返し部分となるので、シール部３１はリード端子２６ｔ，２７ｔを引き出している辺と、その辺に隣接する二辺との合計三辺にのみ形成されてＵ字状となる。補強材４５をシール部３１の形態に合わせたＵ字状とすることにより、電池本体部２４を避けてシール部３１上に補強材４５を配置することができる。このようにする理由は、リチウム一次電池１Ｃの最大厚さが増加することを回避するためである。ただし、先に説明したリチウム一次電池１Ａのごとく、枠形態のシール部１１（図３参照）が形成されている場合でも、Ｕ字状やＬ字状の補強材を採用することが可能である。
【００４６】
また、シール部３１のうちリード端子２６ｔ，２７ｔが延び出ている一辺を跨るように補強材としての樹脂シート片を取り付け、この樹脂シート片にリード端子２６ｔ，２７ｔを支持させて補強材としての機能、つまりリード端子２６ｔ，２７ｔの変形防止機能を発揮させることができる。もちろん、耐圧性や耐屈曲性の向上という効果を狙うには、リチウム一次電池１Ｂ，１Ｃのように、補強材３５，４５によって電池本体部２４を囲う構造の方が好ましい。
【００４７】
なお、リチウム一次電池１Ｂ，１Ｃのセル２２は、正極活物質層４、セパレータ９および負極活物質層５について先のリチウム一次電池１Ａと同一材料で構成することができる。一方、集電体２６，２７は外装材としての役割が不要である。したがって、集電体２６，２７をＳＵＳ箔等の金属箔で構成してもよいし、カーボンシートのような金属以外の導電性部品とすることができる。集電体２６，２７に接続するリード端子２６ｔ，２７ｔは、集電体２６，２７と一体の金属製の場合もあるし、導電性テープをリード端子２６ｔ，２７ｔとして用いる場合もある。いずれの場合においても、リード端子２６ｔ，２７ｔは補強材３５，４５に直接または別途の接着剤を用いて接着することが可能である。
【００４８】
ところで、図９のリチウム一次電池１Ｂのセル２２を、図１４のリチウムイオン二次電池用のセル５０に置き換えることが可能である。リチウムイオン二次電池用のセル５０は、リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極５７，５７と、同じくリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極６０とを、セパレータ５３，５３を間に挟んで対向配置した構造を有する。正極５７は、正極集電体５５と正極活物質層５６，５６とを備える。負極６０は、負極集電体５８と負極活物質層５９とを備える。
【００４９】
正極活物質層５６は、ＬｉＣｏＯ２などのリチウム複合酸化物と、ＰＶＤＦとＨＦＰの共重合体などのフッ素樹脂からなるバインダと、導電性カーボンなどの導電助剤と、ＬｉＰＦ６などのリチウム塩をエチレンカーボネートなどの有機溶媒に溶解させた非水電解液とを含有する。負極活物質層５９は、メソフューズカーボン材などの黒鉛系炭素材料と、導電助剤と、非水電解液とを含有する。セパレータ３９は、ポリエチレンやポリプロピレンなどの絶縁性樹脂の微多孔膜等である。正極集電体５５は、ＡｌまたはＡｌ合金からなる箔または金属メッシュである。負極集電体５８は、ＣｕまたはＣｕ合金からなる箔または金属メッシュである。リード端子５５ｔ，５８ｔは、リチウム一次電池１Ｂの場合と同様に、セル５０を構成する集電体５５，５８に接続される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明にかかるリチウム一次電池の斜視図。
【図２】図１に続く斜視図。
【図３】図１および図２中のＡ−Ａ断面図。
【図４】図３の部分拡大図。
【図５】補強材の変形例を説明する断面図。
【図６】補強材の他の変形例を説明する断面図。
【図７】補強材の他の変形例を説明する断面図。
【図８】リチウム一次電池の組立手順を示す工程説明図。
【図９】第二実施形態のリチウム一次電池の断面図。
【図１０】図９のリチウム一次電池の透視上面図。
【図１１】図９のリチウム一次電池の変形例を示す断面図。
【図１２】図１１のリチウム一次電池の透視上面図。
【図１３】ラミネート外装材の断面図。
【図１４】本発明の薄型電池をリチウムイオン二次電池として構成する場合にラミネート外装材で包装するセルの断面図。
【図１５】カードに薄型電池を内蔵させる場合の問題点を説明する分解斜視図。
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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