(57)【要約】【課題】  内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保できるラミネート形電池を提供する。【解決手段】  シート状正極とシート状負極とセパレータとを有する電極体を、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを積層した金属ラミネートフィルムで構成されたラミネートフィルム外装体に収容したラミネート形電池であって、ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子および負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部には、他の部分よりも電池内方側に突出した部分が存在し、かつ前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分には、重ね合わされた金属ラミネートフィルムの少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分をベント部としたことを特徴とするラミネート形電池により、前記課題を解決する。【選択図】  図１
2011129446.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを積層した金属ラミネートフィルムからなり、平面視で多角形のラミネートフィルム外装体を有し、前記ラミネートフィルム外装体の内部に、正極外部端子が接続されたシート状正極と負極外部端子が接続されたシート状負極とセパレータとを有する電極体を収容したラミネート形電池であって、
前記ラミネートフィルム外装体は、２枚の金属ラミネートフィルムにより構成されているか、または１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成されており、
前記正極外部端子および前記負極外部端子が、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部における同一辺から外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部が熱シールされており、
前記ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、前記正極外部端子および前記負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部には、他の部分よりも電池内方側に突出した部分が存在し、かつ前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分には、重ね合わされた金属ラミネートフィルムの少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分をベント部としたことを特徴とするラミネート形電池。
【請求項２】
ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子および負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部の、他の部分よりも電池内方側に突出した部分において、前記他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域の形状が、平面視で、電池内方側に頂点の一つを有する三角形である請求項１に記載のラミネート形電池。
【請求項３】
前記三角形における電池内方側の頂点を基点とする熱シールされた領域を仕切る２辺の内角が、２０〜１７０°である請求項２に記載のラミネート形電池。
【請求項４】
ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子および負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部の、他の部分よりも電池内方側に突出した部分に係る電池内方側の端部からラミネートフィルム外装体の外縁までの熱シール幅と、前記他の部分に係る電池内方側の端部からラミネートフィルム外装体の外縁までの熱シール幅との差Ｈが、３ｍｍ以上である請求項１〜３のいずれかに記載のラミネート形電池。
【請求項５】
ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子および負極外部端子が外部に引き出されている辺の熱シール部における前記貫通する部分の電池内方側の端部と、ラミネートフィルム外装体の外縁側の端部との間の、平面視での最短距離をＬ（ｍｍ）、前記熱シール部における前記他の部分の熱シール幅をＷ（ｍｍ）としたとき、Ｌ＞Ｗである請求項１〜４のいずれかに記載のラミネート形電池。
【請求項６】
ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子および負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部における前記貫通する部分の端部と、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分の端部との最短距離Ｂが、２ｍｍ以上である請求項１〜５のいずれかに記載のラミネート形電池。
【請求項７】
ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子および負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部における前記貫通する部分の形状が、平面視で、直線状、略円状、略三角形状または略四角形状である請求項１〜６のいずれかに記載のラミネート形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内圧が異常に上昇した際の安全性が良好なラミネート形電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年では、電池の用途が拡大するにつれて、高容量化や、高エネルギー密度化、高出力化といった電池の特性向上を目的とした開発が盛んに行われている。特に、自動車用途などの高出力、高容量が要求される用途への電池の適用も求められるようになっており、例えばリチウムイオン二次電池の適用が検討されている。
【０００３】
こうした用途へ適用される電池の外装体には、形状自由度が高く軽量であるといった利点から、金属ラミネートフィルムで構成されるラミネートフィルム外装体が使用される場合が多い。
【０００４】
ところで、円筒形や角形の金属容器（電池缶）を外装体とする電池では、例えば、電池内圧が異常に上昇した場合の安全性を確保するために、金属容器の一部を薄肉にするなどしてベント部を設けることが通常である。
【０００５】
これに対し、ラミネートフィルム外装体を用いたラミネート形電池は、ラミネートフィルム外装体の強度が円筒形や角形の金属容器（電池缶）に比べると小さく、また、金属ラミネートフィルムの有する熱融着樹脂を熱融着させて封止することから、金属容器を有する電池に比べて耐圧力性が低く、内圧のわずかな上昇で膨らんだり、開封したりする。そのため、ラミネート形電池ではベント部の設置は特に必要がない、といった考えもあった。
【０００６】
しかしながら、近年の機器では、充放電の管理や安全性の確保のために、精密な回路を電池近傍に設置する機会が増えており、これらの回路や基板に電池内部の電解液などが付着すると、腐食によって機器の誤動作や発火などに至る虞がある。このようなことから、ラミネート形電池においても、ベントを設けて、仮に内部からの液漏れやガス漏れが発生しても、電池近傍に配置された回路や基板の存在しない方向に導く工夫が必要となっている。特に最近の電池では、高容量化に伴って各発電要素が増量されており、また、高負荷特性が要求される用途に対応するために、液状の電解液をゲル化などさせずに、そのまま用いることも行われるようになっていることから、ベントの必要性が増している。
【０００７】
従来から、ラミネート形電池にベントを設ける技術は多数提案されている。例えば、ラミネートフィルム外装体の熱シール部の一部について、その端部を他の部分よりも電池内方側とし、当該部分に貫通孔を設け、これをベントとして機能させる方法が提案されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２２０４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ベントとして機能させる箇所における熱シール部のシール幅を、他の部分よりも広くする必要があり、電池内容積が小さくなることから、電池の高容量化の点で不利である。
【００１０】
このようなことから、ラミネート形電池では、電池内容積の減少を可及的に抑制しつつ、電池内圧が異常に上昇した際には、特定箇所のみが開封できるような技術の開発が求められる。
【００１１】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保できるラミネート形電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成し得た本発明のラミネート形電池は、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを積層した金属ラミネートフィルムからなり、平面視で多角形のラミネートフィルム外装体を有し、前記ラミネートフィルム外装体の内部に、正極外部端子が接続されたシート状正極と負極外部端子が接続されたシート状負極とセパレータとを有する電極体を収容したラミネート形電池であって、前記ラミネートフィルム外装体は、２枚の金属ラミネートフィルムにより構成されているか、または１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成されており、前記正極外部端子および前記負極外部端子が、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部における同一辺から外部に引き出された状態で、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部が熱シールされており、前記ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、前記正極外部端子および前記負極外部端子が外部に引き出されている辺における熱シール部には、他の部分よりも電池内方側に突出した部分が存在し、かつ前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分には、重ね合わされた金属ラミネートフィルムの少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分が設けられており、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分をベント部としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、内圧が異常に上昇した際に特定箇所が優先的に開放して安全性を確保し得るラミネート形電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明のラミネート形電池の一例を模式的に表す斜視図である。
【図２】図１のラミネート形電池の要部を拡大した平面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面の要部拡大図である。
【図４】本発明のラミネート形電池の他の例の要部を拡大した平面模式図である。
【図５】本発明のラミネート形電池の他の例の要部を拡大した平面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１、図２および図３に、本発明のラミネート形電池の一例を模式的に示す。図１は、ラミネート形電池１の斜視図、図２は図１の電池の要部を拡大した平面図で、図３は、図１のＡ−Ａ線断面の要部拡大図である。
【００１６】
ラミネート形電池１では、複数のシート状正極２０と複数のシート状負極３０とがセパレータ８０を介して積層された積層電極体、および電解液（図示しない）が、平面視で多角形（図１では角を曲線状にした矩形）のラミネートフィルム外装体４０内に収容されている。そして、ラミネートフィルム外装体４０の周縁部の同一辺から、正極外部端子２１および負極外部端子３１が引き出されている。正極外部端子２１および負極外部端子３１は、いずれも平面状で、ラミネートフィルム外装体４０内において、それぞれ、シート状正極２０、シート状負極３０と直接またはリード体などを介して接続している。
【００１７】
ラミネートフィルム外装体４０は、電池内側となる面に熱融着樹脂層を有する金属ラミネートフィルム４１、４１により構成されている。より具体的には、ラミネートフィルム外装体４０に係る金属ラミネートフィルム４１、４１は、例えば、電池外側から順に、外装樹脂層、金属層および熱融着樹脂層が積層されて構成されており、その熱シール部５０（図１および図２中、格子模様で表示）では、上側の金属ラミネートフィルム４１に係る熱融着樹脂層と、下側の金属ラミネートフィルム４１に係る熱融着樹脂層とが、熱シールされて一体化し、これによりラミネートフィルム外装体４０内が密閉されている。
【００１８】
そして、図１、図２および図３に示す電池では、ラミネートフィルム外装体４０の周縁部のうち、正極外部端子２１および負極外部端子３１が引き出されている辺における熱シール部５０ａに、他の部分よりも電池内方側（平面視で電池内方側）に突出した部分５０ｂを設け、この部分５０ｂには、重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１の少なくとも一方が有する金属層に、片面から他面まで貫通する部分６０を形成し、かかる部分５０ｂをベント部としている。
【００１９】
ラミネート形電池１０の内圧が上昇した場合、それによる応力は、ラミネートフィルム外装体４０に係る熱シール部５０の電池内方側端部にかかるが、図１および図２に示すように、熱シール部５０ａに、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂを設けると、前記部分５０ｂの電池内方側端部に応力が集中する。そして、前記部分５０ｂには、前記貫通する部分６０を設けており、この貫通する部分６０の形成箇所における金属層部分の強度を、他の箇所よりも小さくしている。そのため、ラミネート形電池１０の内圧が異常に上昇した際に、前記部分５０ｂに集中した応力によって、強度の小さな熱融着樹脂層の破壊が、他の箇所よりも先に前記貫通する部分６０が形成された箇所の近傍で生じ、かかる箇所から優先的に内圧が開放されることから、前記部分５０ｂがベント部として機能する。
【００２０】
なお、熱シール部５０ａに、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂを形成すると、かかる部分の熱シール幅が広くなるため、電極群を収容できる電池内容積が減少する。しかしながら、本発明の電池１０では、前記部分５０ｂの形成箇所を、ラミネートフィルム外装体４０に係る熱シール部５０のうち、正極外部端子２１および負極外部端子３１を引き出している辺における熱シール部５０ａとしており、これにより、電池内容積の有効利用を可能として、例えば前記部分５０ｂを形成することにより生じ得る電池容量の低下を抑制している。
【００２１】
すなわち、ラミネート形電池のラミネートフィルム外装体内部における正極外部端子および負極外部端子を引き出す箇所では、図３に示すように、これらの外部端子と正極や負極とを接続するために、ある程度の空間が必要となる。よって、本発明の電池では、このように電極群を配置できなかった領域に前記部分５０ｂを設けることで、電池内容積を有効利用できるようにしている。
【００２２】
ラミネートフィルム外装体４０に係る熱シール部５０のうち、正極外部端子２１および負極外部端子を引き出している辺における熱シール部５０ａに形成する、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂにおいて、前記他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域（図２中、ハッチングで示した箇所）の形状は、特に制限はなく、平面視で、図２に示すように、電池内方側に頂点の一つを有する三角形や、四角形などの多角形（角部を曲線にした形状を含む）、半円形など、いずれの形状でもよいが、ベント部をより安定して作動させる観点からは、多角形（特に角部を曲線としない多角形）であることが好ましく、電池内方側に頂点の一つを有する三角形であることが特に好ましい。
【００２３】
また、ベント部をより安定に作動させる観点からは、正極外部端子２１および負極外部端子を引き出している辺における熱シール部５０ａの、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂに係る電池内方側の端部からラミネートフィルム外装体４０の外縁までの熱シール幅（以下、「部分５０ｂのシール幅」という。）と、他の部分の電池内方側の端部からラミネートフィルム外装体４０の外縁までの熱シール幅（図２中Ｗ。以下、「他の部分のシール幅」という。）との差Ｈ（図２中Ｈ）が、３ｍｍ以上であることが好ましく、８ｍｍ以上であることがより好ましい。ただし、前記部分５０ｂの熱シール幅をあまり広くしすぎると、電池内容積の減少抑制効果が小さくなる虞があることから、前記部分５０ｂのシール幅と、他の部分のシール幅Ｗとの差Ｈは、１５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２４】
更に、正極外部端子２１および負極外部端子３１を引き出している辺における熱シール部５０ａにおける、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂの、前記他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域が、平面視で、電池内方側に頂点の一つを有する三角形である場合、前記三角形における電池内方側の頂点を基点とする熱シールされた領域を仕切る２辺の内角（図２中α）は、２０〜１７０°であることが好ましく、このようにすることで、ベント部の作動安定性を更に高めることができる。
【００２５】
正極外部端子２１および負極外部端子を引き出している辺における熱シール部５０ａにおける、他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂに形成する前記貫通する部分６０は、ラミネートフィルム外装体４０に係る重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１のうち、いずれか一方の金属ラミネートフィルムに係る金属層に設けられていてもよいが、両方の金属ラミネートフィルムに係る金属層に設けられていてもよい。例えば、ベント部の作動安定性をより高めたり、作動圧力をより低くする観点からは、ラミネートフィルム外装体４０に係る重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１の両方の金属層に、貫通する部分６０を形成し、これを形成した部分の強度を小さくしておくことが好ましい。
【００２６】
他方、前記貫通する部分６０を形成することで、これを通じた外気中の水分の電池内への侵入や電解液溶媒の蒸発によって、例えば電池を長期に貯蔵した場合に電池特性が低下する虞もあるが、このような問題を回避するには、ラミネートフィルム外装体４０に係る重ね合わされた金属ラミネートフィルム４１、４１のうち、いずれか一方の金属層に、貫通する部分６０を形成することが好ましい。すなわち、ラミネートフィルム外装体４０を構成する金属ラミネートフィルム４１の、前記部分５０ｂとなることが予定される箇所に、フィルム全体を貫通する部分を予め形成しておき、この金属ラミネートフィルム４１を用いてラミネート形電池を製造することで、ラミネートフィルム外装体４０の熱シール時に溶融した熱融着樹脂の一部が、前記貫通する部分６０に侵入すると考えられ、これによって、前記貫通する部分６０の開口が封鎖されて水分の侵入や電解液溶媒の蒸発が抑制される。よって、これにより、ラミネート形電池の信頼性を高めることが可能となる。
【００２７】
ラミネートフィルム外装体４０に係る前記部分５０ｂに形成する前記貫通する部分６０の形状については、特に制限はなく、例えば、平面視で、直線状（直線状の溝や筋）、略円状（真円状、楕円状を含む）、略三角形状（三角形状を含む）、略四角形状（四角形状を含む）などが挙げられる。
【００２８】
図４および図５に、各種形状の前記貫通する部分６０を形成したラミネート形電池１０の要部拡大平面図を示している（なお、図４および図５では、熱シール部を表す格子模様を省略している）。図４中、（ａ）は前記貫通する部分６０が筋状の例、（ｂ）は前記貫通する部分６０が溝状の例、図５中、（ａ）は前記貫通する部分６０が円状の例、（ｂ）は前記貫通する部分６０が三角形状の例、（ｃ）は前記貫通する部分６０が四角形状の例である。
【００２９】
ラミネートフィルム外装体４０に係る正極外部端子２１および負極外部端子３１が外部に引き出されている辺の熱シール部５０ａにおける前記貫通する部分６０の電池内方側の端部と、ラミネートフィルム外装体４０の外縁側の端部との間の、平面視での最短距離をＬ（図２、図４および図５中のＬ）（ｍｍ）とし、前記熱シール部５０ａにおける前記他の部分の熱シール幅をＷ（図２、図４および図５中のＷ）（ｍｍ）としたとき、Ｌ＞Ｗとなるように調整することが好ましい。これによっても、ベント部の作動安定性を高めることができる。
【００３０】
なお、このＬとＷとの差を調節することでも、ベント部の作動圧力（ベント部が開放する圧力）を調整することができる。すなわち、ＬとＷとの差を大きくするほど、ベント部の作動圧力を低くする（より低い電池内圧でベント部を作動させる）ことができ、これらの差を小さくするほど（差が負の値になる場合もある）、ベント部の作動圧力を高く（より高い電池内圧でベント部を作動させる）ことができる。
【００３１】
また、ラミネートフィルム外装体４０に係る正極外部端子２１および負極外部端子３１が外部に引き出されている辺の熱シール部５０ａにおける前記貫通する部分６０と、前記他の部分よりも電池内方側に突出した部分５０ｂの端部との最短距離Ｂ（図２、図４および図５中のＢ）は、小さすぎると前記部分５０ｂにおける熱シール強度が小さくなりすぎて、電池の信頼性が低下する虞があることから、２ｍｍ以上であることが好ましく、３ｍｍ以上であることがより好ましい。
【００３２】
なお、前記Ｂの好適上限値については、例えば、前記貫通する部分６０の形状に応じて変動するが、前記Ｌと前記Ｗとの関係がＬ＞Ｗを満たす範囲で設定することが好ましい。
【００３３】
更に、前記貫通する部分６０の形成位置は、前記Ｂが少なくとも２箇所（前記貫通する部分６０と前記部分５０ｂの端部との同一長の最短距離が、少なくとも２箇所）で認められる位置とすることが好ましい。この場合、前記貫通する部分６０が、前記部分５０ｂの中央部に配置されることになるため、前記部分５０ｂにおける熱シール強度の調整が容易となる。
【００３４】
本発明の電池では、正極外部端子や負極外部端子と、ラミネートフィルム外装体の熱融着樹脂層との間に、熱融着樹脂層に含まれる熱融着樹脂と同種の樹脂を含有する接着層を設け、この接着層を介して、正極外部端子や負極外部端子とラミネートフィルム外装体（その熱融着樹脂層）とを接着することができる。正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺は、通常熱シール部の強度が小さくなりやすいが、このような方法によって正極外部端子や負極外部端子が引き出されている辺の熱シール部の強度を高めることができる。
【００３５】
ラミネートフィルム外装体の周縁部の熱シール部の幅は、５〜２０ｍｍとすることが好ましい。
【００３６】
ラミネート形電池を構成するシート状正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を、集電体の片面または両面に形成したものが使用できる。
【００３７】
正極活物質としては、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇなど）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ２Ｏ４やその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅなど）で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などの他、少なくともＣｏ、ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２、ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２など）などを例示することができる。
【００３８】
正極の集電体としては、アルミニウム箔やアルミニウム合金箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、０．０１〜０．０２ｍｍであることが好ましい。
【００３９】
正極を作製するにあたっては、前記の正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、繊維状炭素などの導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）などのバインダなどを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係る正極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。
【００４０】
シート状正極における正極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：９０〜９８質量％、導電助剤：１〜５質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。
【００４１】
正極外部端子には、使用機器との接続の容易さなどの関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものを用いることが好ましい。正極外部端子の厚みは、５０〜３００μｍが好適である。すなわち、正極外部端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、正極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、正極外部端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、正極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、ラミネートフィルム外装体と正極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、正極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。
【００４２】
シート状正極と正極外部端子の接続は、シート状正極の集電体と正極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、アルミニウム製のリード体を介してシート状正極の集電体と正極外部端子とを接続することで行うこともできる。アルミニウム製のリード体の厚みは、正極外部端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に正極集電体であるアルミニウム箔が薄く、正極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。
【００４３】
シート状正極における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体と、正極外部端子との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。
【００４４】
ラミネート形電池を構成するシート状負極には、例えば、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものが使用される。このような負極活物質としては、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、炭素繊維などの、リチウムイオンを吸蔵、放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物が用いられる。また、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｇｅ、Ｂｉ、Ｓｂ、Ｉｎなどの元素およびその合金、リチウム含有窒化物、または酸化物などのリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（ＬｉＴｉ５Ｏ１２など）、もしくはリチウム金属やリチウム／アルミニウム合金も負極活物質として用いることができる。これらの負極活物質に導電助剤（正極に係る導電助剤として例示した炭素材料など）やバインダ［ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との混合バインダなど］などを適宜添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体（負極合剤層）に仕上げたもの、または、前記の各種合金やリチウム金属の箔を集電体表面に積層したものなどが、シート状負極として用いられる。
【００４５】
例えば、負極合剤層を有するシート状負極とする場合、前記の負極活物質と前記のバインダと、必要に応じて黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤などを含む負極合剤を、ＮＭＰなどの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係るシート状負極の作製方法は前記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。
【００４６】
負極の集電体としては、銅箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、０．０５〜０．０２ｍｍであることが好ましい。
【００４７】
シート状負極における負極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：９０〜９８質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。また、負極に導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量％とすることが好ましい。
【００４８】
負極外部端子には、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、ニッケル−銅クラッドなどの金属の箔やリボンなどが好ましい。また、負極外部端子の厚みは、正極外部端子と同様に５０〜３００μｍが好ましい。すなわち、負極外部端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、負極外部端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、負極外部端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、前記の通り、ラミネートフィルム外装体の周縁部のうち、負極外部端子が引き出された辺における熱シール部の強度を高めるために、ラミネートフィルム外装体と負極外部端子との間に接着層を介在させることができるが、負極外部端子における熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め前記接着層を設けてもよい。
【００４９】
シート状負極と負極外部端子の接続は、シート状負極の集電体と負極外部端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、銅製のリード体を介してシート状負極の集電体と負極外部端子とを接続することで行うこともできる。銅製のリード体の厚みは、負極外部端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に負極集電体である銅箔が薄く、負極外部端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。
【００５０】
シート状負極における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。
【００５１】
本発明のラミネート形電池では、前記のシート状正極と前記のシート状負極とを、セパレータを介して積層した積層電極体や、セパレータを介して重ね合わせた後、渦巻き状に巻回した巻回電極体として使用することができる。なお、積層電極体や巻回電極体では、シート状正極やシート状負極を、必要に応じて複数枚使用することができる。また、巻回電極体の場合には、必要に応じて横断面が扁平状となるように成形してもよい。
【００５２】
ラミネート形電池に係るセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの融合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどで構成された多孔質フィルムや不織布が挙げられる。セパレータの厚みは１０〜５０μｍであることが好ましく、空孔率は３０〜７０％であることが好ましい。また、多孔質フィルムと不織布とを重ねるなど、複数枚のセパレータを用いることにより、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。
【００５３】
ラミネート形電池に係る電解液としては、本発明のラミネート形電池がリチウムイオン二次電池の場合、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）などの高誘電率溶媒や、直鎖状の、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）などの低粘度溶媒などの有機溶媒に、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４などの溶質を溶解した溶液（非水電解液）が挙げられる。なお、電解液溶媒には、前記の高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することがより好ましい。前記の溶液に、ＰＶＤＦやゴム系の材料、脂環エポキシやオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料などを混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。
【００５４】
ラミネート形電池のラミネートフィルム外装体は、前記の通り、金属ラミネートフィルムで構成されたものであり、かかる金属ラミネートフィルムとしては、少なくとも金属層と熱融着樹脂層とを有していればよく、これらの層のみを有する２層構造のものでもよいが、外装樹脂層／金属層／熱融着樹脂層からなる３層構造の金属ラミネートフィルムが、より好ましく使用される。
【００５５】
なお、金属ラミネートフィルムにおいて、前記貫通する部分は、金属層のみを片面から他面まで貫通していればよいが、例えば、外装樹脂層も有する３層構造の金属ラミネートフィルムを用いる場合、生産が容易となるため、外装樹脂層においても、金属層に形成された前記貫通する部分に相当する位置に、片面から他面まで貫通する部分が設けられていてもよい。
【００５６】
金属ラミネートフィルムにおける金属層としてはアルミニウムフィルム、ステンレス鋼フィルムなどが、熱融着樹脂層としては変性ポリオレフィンフィルム（変性ポリオレフィンアイオノマーフィルムなど）などが挙げられる。また、金属ラミネートフィルムが外装樹脂層を有する場合、その外装樹脂層としては、ナイロンフィルム（ナイロン６６フィルムなど）、ポリエステルフィルム［ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムなど］などが挙げられる。
【００５７】
金属ラミネートフィルムにおいては、金属層の厚みが１０〜１５０μｍであることが好ましく、熱融着樹脂層の厚みが２０〜１００μｍであることが好ましい。また、金属ラミネートフィルムが外装樹脂層を有する場合、その厚みは、２０〜１００μｍであることが好ましく、
【００５８】
ラミネートフィルム外装体の形状は、平面視で多角形であればよく、例えば、平面視で、三角形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形などが挙げられるが、平面視で四角形（矩形または正方形）が一般的である。
【００５９】
なお、本発明のラミネート形電池では、１枚の金属ラミネートフィルムを二つ折りにして構成したラミネートフィルム外装体を用いてもよく、また、２枚の金属ラミネートフィルムを重ねて構成したラミネートフィルム外装体を用いてもよい。
【００６０】
本発明のラミネート形電池は、自動車用途などの高出力、高容量の電池が要求される用途を始めとして、各種電子機器の電源用途など、従来から知られているラミネート形電池（特にラミネート形のリチウムイオン二次電池）が使用されている各種用途と同様の用途に用いることができる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。
【００６２】
実施例１
＜正極の作製＞
ＬｉＣｏＯ２：９６質量部、アセチレンブラック：２質量部、およびＰＶＤＦ：２質量部を混合し、更にＮＭＰを加えて正極合剤含有ペーストを調製した。得られた正極合剤含有ペーストを、厚みが１５μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して正極合剤層を形成し、シート状正極を得た。得られたシート状正極の正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６０μｍであった。その後、得られたシート状正極を、正極合剤層の形成部分が幅１１０ｍｍ、長さ２００ｍｍとなり、更に集電タブとなる正極集電体の露出部も含む形状に裁断した。
【００６３】
＜負極の作製＞
黒鉛：９８質量％に、ＳＢＲ：１．５質量％およびＣＭＣ：０．５質量％を加えて混合し、更に水を加えて負極合剤含有ペーストを調製した。得られた負極合剤含有ペーストを、厚みが１０μｍの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥後、プレス処理を施して負極合剤層を形成し、シート状負極を得た。得られたシート状負極の負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６０μｍであった。その後、得られたシート状負極を、負極合剤層の形成部分が幅１１５ｍｍ、長さ２０５ｍｍとなり、更に集電タブとなる負極集電体の露出部も含む形状に裁断した。
【００６４】
＜電池の組み立て＞
前記のシート状正極１０枚と、前記のシート状負極１１枚とを、セパレータ（厚みが２５μｍのポリオレフィン微孔性フィルム）を介して積層し、積層電極体とした。なお、積層電極体の両端は、いずれも負極となるように積層した。次に、前記の積層電極体に係る各シート状正極の集電タブをアルミニウム製の正極外部端子に超音波溶接し、更に各シート状負極の集電タブを銅製の負極外部端子に超音波溶接した。なお、正極外部端子および負極外部端子には、外装体の熱シール部に位置することが予定される箇所の両面に、外装体の熱融着樹脂層を構成する樹脂と同じ変性ポリオレフィンにより構成された接着層を配した。
【００６５】
ポリエステルフィルム／アルミニウムフィルム／変性ポリオレフィンフィルムからなる厚み１５０μｍの三層構造の金属ラミネートフィルム（矩形で、サイズ２００ｍｍ×４８０ｍｍ）を用意した。そして、金属ラミネートフィルムにおける変性ポリオレフィンフィルム層上に前記の積層電極体を、正極外部端子および負極外部端子の一部が図１に示すように金属ラミネートフィルムの同一辺から突出するように置き、積層電極体を包むように金属ラミネートフィルムを二つ折りにした。
【００６６】
その後、正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺および図１中手前側の縦辺の二辺、ならびに折り畳み端を有する辺を熱シールしてラミネートフィルム外装体とし、７０℃で１５時間真空乾燥した。その後、図１中奥側の縦辺から非水電解液を注入し、減圧状態で前記の縦辺を熱シールして封止した。なお、非水電解液には、ＥＣとＤＥＣを体積比で１対３に混合した溶媒にＬｉＰＦ６を濃度１．０ｍｏｌ／ｌで溶解した溶液を用いた。また、ラミネートフィルム外装体の熱シール幅は、いずれも１０ｍｍとした。
【００６７】
また、正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺には、図１および図２に示すように、他の部分よりも電池内方側に熱シールされている領域が三角形の前記部分５０ｂ（図２中、αが９０°で、Ｈが８ｍｍ）を形成した。
【００６８】
前記封止後のラミネートフィルム外装体（積層電極体および非水電解液を収容したラミネートフィルム外装体）について、２４時間エージングし、その後、０．１Ｃの電流値で１時間充電し、続いて総充電時間を４時間とする定電流−定電圧充電（定電流充電：０．５Ｃ、定電圧充電：４．２Ｖ）を実施することで化成処理を行った後、図１および図２に示す箇所に、Ｌが１２ｍｍで、幅が２ｍｍの溝状の前記貫通する部分６０を形成して、幅（正極外部端子および負極外部端子を引き出した辺の長さ）１４０ｍｍ、長さ２４０ｍｍ、厚み５ｍｍのラミネート形リチウムイオン二次電池を得た。なお、実施例１の電池における前記最短距離Ｂは、３．５ｍｍである。
【００６９】
実施例２
前記貫通する部分６０の形状を、Ｌが５ｍｍで、幅が２ｍｍの溝状とした以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例２の電池における前記最短距離Ｂは、８．５ｍｍである。
【００７０】
実施例３
前記貫通する部分６０の形状を、Ｌが１０ｍｍで、幅が２ｍｍの溝状とした以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。なお、実施例３の電池における前記最短距離Ｂは、５ｍｍである。
【００７１】
比較例１
ラミネートフィルム外装体における正極外部端子および負極外部端子を引き出している辺の熱シール部に、他の部分よりも電池内方側に突出した部分を形成せず、また、前記貫通する部分も形成しない以外は、実施例１と同様にしてラミネート形リチウムイオン二次電池を作製した。
【００７２】
実施例１〜３および比較例１のラミネート形リチウムイオン二次電池（非水電解液を注入した辺を熱シールする前の電池）について、非水電解液を注入した辺から圧縮空気を流入させることでラミネートフィルム外装体内に圧力をかけ、ラミネートフィルム外装体が開封したときの圧力を測定した。なお、前記の試験は、各実施例、比較例とも、２０個の電池について実施し、これらの開封圧力の平均値およびその標準偏差を求めた。これらの結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2011129446.tif 000003
【００７４】
前記の試験では、実施例１〜３の電池では、全てが、ベント部（前記部分５０ｂの形成部）においてラミネートフィルム外装体の開封が生じたが、比較例１の電池では、開封位置が一定していなかった。また、表１から明らかなように、実施例１〜３の電池では、ベント部の作動圧力（開封圧力）が安定している。更に、前記貫通する部分６０におけるＬを長くした実施例１および実施例３の電池では、より低い圧力でベント部が作動している。
【符号の説明】
【００７５】
１０    ラミネート形電池
２１    正極外部端子
３１    負極外部端子
４０    ラミネートフィルム外装体
５０、５０ａ  熱シール部
５０ｂ  熱シール部のうち、他の部分よりも電池内方側に突出した部分
６０    ラミネートフィルム外装体に係る金属ラミネートフィルムにおける金属層が、片面から他面まで貫通する部分
【図１】
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【図２】
2011129446.tif 000005
【図３】
2011129446.tif 000006
【図４】
2011129446.tif 000007
【図５】
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