(57)【要約】【課題】水分浸入の抑制および体積効率の向上を両立した非水電解質二次電池および電池パックを作製する。【解決手段】水分吸収剤を含有した樹脂材料からなる、４辺が連続して設けられた樹脂フレームに電池素子を収容し、樹脂フレームの上面および底面の開口部を硬質の外装材にて被覆し、封止することにより非水電解質二次電池を作製する。また、このような非水電解質二次電池に、トップカバーに収容された回路基板を接続することにより、電池パックが得られる。外装材が樹脂フレームの外壁部まで覆うように屈曲して設けたり、樹脂フレームに水分バリア性の高い膜を被覆してさらに水分浸入を抑制するようにしてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解質を含む電池素子と、
４辺が連続した樹脂フレームと、
金属層と樹脂層とを積層してなる外装材と
を有する非水電解質二次電池であって、
上記樹脂フレームは、水分吸収層を少なくとも１層有し、
上記樹脂フレームに上記電池素子が収容され、前記樹脂フレームの開口部が覆われるようにして上記外装材が設けられることにより封止された非水電解質二次電池。
【請求項２】
非水電解質を含む電池素子と、
４辺が連続した樹脂フレームと、
金属層と樹脂層とを積層してなる外装材と、
回路基板と
を有する電池パックであって、
上記樹脂フレームは、水分吸収層を少なくとも１層有し、
上記樹脂フレームに上記電池素子が収容され、前記樹脂フレームの開口部が覆われるようにして上記外装材が設けられることにより封止された非水電解質二次電池と回路基板とが電気的に接続された電池パック。
【請求項３】
上記水分吸収層は、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸ナトリウム、水酸化カルシウム、過塩素酸マグネシウム、ゼオライト、五酸化二リン、炭酸カルシウム、もしくは一般式が（―ＣＨ2―ＣＨ（ＣＯＯＭ）―）nで示されるポリアクリル酸塩（式中、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａから選択される。）よりなる群から選択される水分吸収剤のうち、少なくとも１種を含有する請求項２に記載の電池パック。
【請求項４】
上記水分吸収剤が、上記水分吸収層に０．１０重量％以上７５．０重量％以下含有された請求項３に記載の電池パック。
【請求項５】
上記水分吸収剤が、上記水分吸収層に５．０重量％以上７５．０重量％以下含有された請求項３に記載の電池パック。
【請求項６】
上記樹脂フレームは、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・メチルメタクリル酸共重合体、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレートホットメルト剤、ポリアミドホットメルト剤よりなる群から選択される樹脂材料のうち、少なくとも１種を主成分として含有する請求項２に記載の電池パック。
【請求項７】
上記樹脂フレームと、上記外装材の上記樹脂層が熱融着された請求項２に記載の電池パック。
【請求項８】
上記樹脂フレームと、上記外装材の上記樹脂層とが、同種の分子構造を有する請求項２に記載の電池パック。
【請求項９】
上記樹脂フレームは、前記樹脂フレームの内壁部から外壁部に通じるように設けられた接続用端子と一体に成型された請求項２に記載の電池パック。
【請求項１０】
上記接続用端子を介して上記電池素子および上記回路基板が電気的に接続された請求項９に記載の電池パック。
【請求項１１】
上記樹脂フレームが、上記外装材と一体に成型された請求項２に記載の電池パック。
【請求項１２】
上記樹脂フレームの外壁部および／または内壁部に、アルミ蒸着膜、炭素蒸着膜、酸化ケイ素蒸着膜、酸化アルミニウム蒸着膜、ポリ塩化ビニリデンコーティング膜、層状ケイ酸塩膜のうち少なくとも一種が形成された請求項２に記載の電池パック。
【請求項１３】
上記樹脂フレームの外壁部の少なくとも一部が、上記外装材によって被覆された請求項２に記載の電池パック。
【請求項１４】
上記樹脂フレームが、ガラス繊維を含有する請求項２に記載の電池パック。
【請求項１５】
上記電池素子の電極端子が上記樹脂フレームおよび上記外装材の接合面を介して導出され、上記電極端子の上記接合面に対向する部分が樹脂材料により被覆される請求項２に記載の電池パック。
【請求項１６】
上記樹脂材料は、無水マレイン酸変成ポリエチレン、無水マレイン酸変成ポリプロピレン、チタネート系カップリング剤が添加されたポリエチレン、チタネート系カップリング剤が添加されたポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体よりなる群から選択される樹脂材料のうち、少なくとも１種である請求項１５に記載の電池パック。
【請求項１７】
上記電池素子から導出された電極端子の表面にプライマー加工が施されている請求項２に記載の電池パック。
【請求項１８】
上記外装材は、金属層の内側面に内側樹脂層を有し、
上記内側樹脂層は、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・メチルメタクリル酸共重合体、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレートホットメルト剤、ポリアミドホットメルト剤よりなる群から選択される樹脂材料のうち、少なくとも１種を主成分として含有する請求項２に記載の電池パック。
【請求項１９】
上記外装材は、金属層の外側面にさらに外側樹脂層を有し、
上記外側樹脂層は、延伸されたナイロン、延伸されたポリエチレンテレフタレート、延伸されたポリエチレンナフタレート、延伸されたポリブチレンテレフタレート、延伸されたポリブチレンナフタレート、延伸されたポリプロピレン、延伸されたポリエチレンよりなる群から選択される樹脂材料のうち、少なくとも１種を主成分として含有する請求項１８に記載の電池パック。
【請求項２０】
上記外装材の上記金属層は、硬質金属からなり、
上記硬質金属は硬質アルミニウム、ステンレス、チタン、銅、ならびに、スズ、亜鉛およびニッケルのいずれかをめっきした鉄のいずれかである請求項２に記載の電池パック。
【請求項２１】
上記硬質金属の厚さは、５０μｍ以上１００μｍ以下である請求項２０に記載の電池パック。
【請求項２２】
上記硬質アルミニウムは、３００３Ｈ１８、３００４Ｈ１８、１Ｎ３０Ｈ１８、および５０００番系のいずれかである請求項２０に記載の電池パック。
【請求項２３】
上記ステンレスは、オーステナイトである請求項２０に記載の電池パック。
【請求項２４】
上記外装材は、金属層の外側面に絶縁かつアンカーコートを施してなる請求項２に記載の電池パック。
【請求項２５】
上記外装材の外側面の一部もしくは全面に印刷層が設けられている請求項２に記載の電池パック。
【請求項２６】
上記外装材の外側面の一部もしくは全面に着色層が設けられ、レーザーにより着色層を焼き飛ばし印字している請求項２に記載の電池パック。
【請求項２７】
水分吸収剤を含有する樹脂材料からなる、４辺が連続した樹脂フレームを成型する工程と、
上記樹脂フレームに電池素子を収容する工程と、
上記樹脂フレームの開口部を、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材にて覆うようにして封止する工程と
を備える非水電解質二次電池の作製方法。
【請求項２８】
金属層と樹脂層とを積層してなる外装材を射出成型金型に挿入し、前記外装材に水分吸収剤を含有する樹脂材料を射出して４辺が連続した樹脂フレームを一体に固着する工程と、
上記外装材と上記樹脂フレームとから形成された凹部に電池素子を収容する工程と、
上記凹部の開口部を上記外装材もしくは他の外装材にて覆うようにして封止する工程と
を備える非水電解質二次電池の作製方法。
【請求項２９】
水分吸収剤を含有する樹脂材料からなる、４辺が連続した樹脂フレームを成型する工程と、
上記樹脂フレームに電池素子を収容する工程と、
上記樹脂フレームの開口部を、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材にて覆うようにして封止する工程と、
上記電池素子とトップカバーに収容された回路基板とを電気的に接続する工程と、
上記外装材と上記トップカバーとを接合する工程と
を備える電池パックの作製方法。
【請求項３０】
金属層と樹脂層とを積層してなる外装材を射出成型金型に挿入し、前記外装材に水分吸収剤を含有する樹脂材料を射出して４辺が連続した樹脂フレームを一体に固着する工程と、
上記外装材と上記樹脂フレームとから形成された凹部に電池素子を収容する工程と、
上記凹部の開口部を上記外装材もしくは他の外装材にて覆うようにして封止する工程と、
上記電池素子とトップカバーに収容された回路基板とを電気的に接続する工程と、
上記外装材と上記トップカバーとを接合する工程と
を備える電池パックの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はラミネートフィルムとプラスチック樹脂フレームで外装された非水電解質二次電池およびそれを用いた電池パック、ならびに非水電解質二次電池および電池パックの作製方法に関し、特に外装構造の体積率を最小化する技術によって放電容量を向上可能な非水電解質二次電池とそれを使用した電池パック、ならびに非水電解質二次電池および電池パックの作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（Videotape recorder：ビデオテープレコーダ）、携帯電話あるいはラップトップコンピュータなどのポータブル電子機器が多く登場し、それらの小型化および軽量化が図られている。それに伴い、ポータブル電子機器の電源として用いられる電池の需要が急速に伸びており、機器の小型軽量化実現のために、電池設計も軽く、薄型であり、かつ機器内の収容スペースを効率的に使うことが求められている。このような要求を満たす電池として、エネルギー密度および出力密度の大きいリチウムイオン電池が最も好適である。
【０００３】
中でも、形状自由度の高い電池、あるいは薄型大面積のシート型電池、薄型小面積のカード型電池などが望まれているが、従来用いられている金属製の缶を外装として用いる手法では、薄型の電池を作製することが困難である。
【０００４】
このような問題を解決するために、電解液に固化作用を有する物質を添加したり、高分子を用いたゲル電解質を用い、液状の電解質が内部に存在しない電池が検討されている。これらの電池は電極と電解質間が密着しており、接触状態を保持することも可能である。これにより、アルミラミネートフィルム等のフィルム状外装材を用いた薄型の電池を作製することが可能となる。リチウムイオンポリマー二次電池はその一例として実用化されている。
【０００５】
ポリマーリチウムイオン電池は、正極、負極、ポリマー電解質を有し、正極および負極からそれぞれ電極端子が導出された電池素子が外装フィルム、例えばアルミラミネートで被覆された電池セルの構成とされている。さらに、電池セルが保護回路、接続端子などを有する配線基板と共に、上下一対の樹脂製のケースからなる箱型のモールドケース内に収納される構成とされていた。
【０００６】
このように、従来のポリマー電池は、アルミラミネートで被覆された電池素子や配線基板などを、上下一対のケースからなるモールドケースで覆ったものを、最終的に電池パックとしてユーザなどに商品として販売していた。
【０００７】
しかしながら、従来の電池パックには、以下のような問題点があった。モールドケースで電池セルを覆う従来の電池パックの構造では、外部からの衝撃などから電池セルを保護するために、モールドケースの厚みは、０．３ｍｍ乃至０．４ｍｍ程度が必要であった。その為、電池セルをモールドケースに固定するための両面テープや、モールドケースの成型時の公差などを考慮すると、電池パックの厚みは、電池セルの厚みに対して、０．８ｍｍ乃至１．０ｍｍ程度増加してしまう。
【０００８】
また、上下一対の樹脂製のケースからなるモールドケースで電池セルを覆う構造では、上下のケースを例えば超音波溶着により良好に接合する場合、接合部には、０．７ｍｍ程度の厚みが必要とされる。そのため、電池パックの厚みは、電池セルの厚みに対して、１．４ｍｍ程度増加することになり、厚みが４．０ｍｍ程度の電池セルの場合には、電池パックは電池セルの１．３倍乃至１．４倍程度の容積の増加が余儀なくされた。
【０００９】
そこで、以下の特許文献１のように、ラミネートからなる外装材を硬質化し、そのまま電池パック筐体として使用する、電池とパックの一体型の構造などが提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平２００５−１６６６５０号公報
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載の構造の場合、軟質ラミネートフィルムに形成した凹部に電池素子を収容し、凹部の開口部を硬質ラミネートフィルムにて覆うようにして密封した後、硬質ラミネートフィルムおよび軟質ラミネートフィルムの両端部が電池素子を包みこむように折り込まれるような構成を有しているため、外装材が重複して設けられており、電池内の電池素子の体積率が思ったほど向上するに至っていない。
【００１２】
特に、電池パックを挿入する電子機器側の収容部のうち、電池パックの厚さ方向は収容部のクリアランスが小さいため、外装材が重複して設けられないようにすることが望ましい。
【００１３】
このような電池パックに対し、例えば円筒型の外装体に素子を挿入する構造や、角型の金属缶の電池に樹脂フレームやラベルを巻きつける構造などが考案されたが、素子の挿入クリアランスを必要とし、電池内の素子の体積率は飛躍的に向上するにいたらなかった。
【００１４】
また、以下の特許文献２のように、樹脂フレームと、樹脂フレームの開口部を封口する蓋部材とから構成されるケース内に電池素子を収容した電池が提案されている。
【００１５】
【特許文献２】特開平１０−１８９０５５号公報
【００１６】
特許文献２では、樹脂フレームおよび蓋部材が、そのまま電池の外装となるシンプルな構造により、優れた電池素子の体積効率を得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述のような樹脂フレームは水分を透過させることにより、電池特性の低下やガス発生が生じるという問題点がある。このような樹脂フレームに水分バリア性を発現させるには、樹脂フレーム側面全面に蓋材に対しても隙間無く金属膜や蒸着膜をシームレスに配置する必要があり、コストや生産性も悪い。また、比較的設けやすい蒸着膜も長期信頼性に問題が残る。
【００１８】
したがって、この発明の目的は、上記問題点に鑑み、水分浸入を抑制して電池特性の低下を防止し、かつ体積効率の高い非水電解質二次電池およびそれを用いた電池パック、ならびに非水電解質二次電池および電池パックの作製方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記課題を解決するために、第１の発明は、非水電解質を含む電池素子と、４辺が連続した樹脂フレームと、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材とを有する非水電解質二次電池であって、樹脂フレームは水分吸収層を少なくとも１層有し、樹脂フレームに電池素子が収容され、樹脂フレームの開口部が覆われるようにして外装材が設けられることにより封止された非水電解質二次電池である。
【００２０】
また、第２の発明は、非水電解質を含む電池素子と、４辺が連続した樹脂フレームと、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材と、回路基板とを有する電池パックであって、樹脂フレームは水分吸収層を少なくとも１層有し、樹脂フレームに電池素子が収容され、樹脂フレームの開口部が覆われるようにして外装材が設けられることにより封止された非水電解質二次電池と、回路基板とが電気的に接続された電池パックである。
【００２１】
また、第３の発明は、水分吸収剤を含有する樹脂材料からなる、４辺が連続した樹脂フレームを成型する工程と、樹脂フレームに電池素子を収容する工程と、樹脂フレームの開口部を、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材にて覆うようにして封止する工程とを備える非水電解質二次電池の作製方法である。
【００２２】
また、第４の発明は、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材を射出成型金型に挿入し、外装材に水分吸収剤を含有する樹脂材料を射出して４辺が連続した樹脂フレームを一体に固着する工程と、外装材と樹脂フレームとから形成された凹部に電池素子を収容する工程と、凹部の開口部を外装材にて覆うようにして封止する工程とを備える非水電解質二次電池の作製方法である。
【００２３】
また、第５の発明は、水分吸収剤を含有する樹脂材料からなる、４辺が連続した樹脂フレームを成型する工程と、樹脂フレームに電池素子を収容する工程と、樹脂フレームの開口部を、金属層と樹脂層とを積層してなる外装材にて覆うようにして封止する工程と、電池素子とトップカバーに収容された回路基板とを電気的に接続する工程と、外装材とトップカバーとを接合する工程とを備える電池パックの作製方法である。
【００２４】
また、第６の発明は、上述のようにして作製された非水電解質二次電池に、さらに電池素子とトップカバーに収容された回路基板とを電気的に接続する工程と、外装材とトップカバーとを接合する工程とを備える電池パックの作製方法である。
【００２５】
この発明では、電池素子を収容する樹脂フレームに水分吸収剤を含有させることにより、電池内部への水分浸入を防止することができる。
【００２６】
また、このような樹脂フレームを予め外装材に一体に成型して設けることにより、樹脂フレームと外装材との剥離強度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２７】
この発明によれば、樹脂フレームからの水分浸入を抑制することができるため、電池膨れや電池特性の低下を抑制することができる。また、樹脂フレームを電池の最外部に露出するようにして非水電解質二次電池および電池パックを作製することができるため、余分な外装材を設ける必要がなく、体積効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、この発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、今回はゲル電解質を用いた電池について説明する。
【００２９】
（１）第１の実施形態
［電池パックの構成］
図１に、この発明による電池パック１の一構成例を示す。この電池パック１は、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が４．２０Ｖ程度とされるものである。なお、以下では、トップカバー５を嵌合する側をトップ部、トップ部と対向する側をボトム部と適宜称する。
【００３０】
この電池パック１は、非水電解質を含む電池素子１０が、ラミネートフィルムからなる外装材３ａの上に設けられた樹脂フレーム４内に挿入され、外装材３ａと、もう一枚の外装材３ｂとによって樹脂フレーム４の開口部を被覆し、外装材３ａおよび外装材３ｂのそれぞれの四方を封止されてなる非水電解質二次電池２に、トップカバー５に挿入された回路基板６を接続されてなる。樹脂フレーム４は、別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品である。電池素子１０から導出された電極端子１４は、樹脂フレーム４内に内壁側から外壁側に通じるように埋め込まれた例えば金属からなる接続用端子７に、樹脂フレーム４の内壁側から溶接されて外部に接続される。また、回路基板６は樹脂フレーム４の外壁側から抵抗溶接または超音波溶接されて電池素子１０と接続される。
【００３１】
以下、電池素子１０の構成について説明する。
【００３２】
［電池素子の構成］
図２に、電池素子１０の構造の一例を示す。この電池素子１０は、帯状の正極１１と、セパレータ１３ａと、正極１１と対向して配された帯状の負極１２と、セパレータ１３ｂとを順に積層し、長手方向に巻回されており、正極１１および負極１２の両面には図示しないゲル電解質層が形成されている。電池素子１０からは正極１１と接続された正極端子１４ａおよび負極１２と接続された負極端子１４ｂが導出されている（以下、特定の端子を指さない場合は電極端子１４とする）。
【００３３】
［正極］
正極は、正極活物質を含有する正極活物質層１１ａが、正極集電体１１ｂの両面上に形成されたものである。正極集電体１１ｂとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔などの金属箔により構成されている。
【００３４】
正極活物質層１１ａは、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。ここで、正極活物質、導電剤および結着剤は均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００３５】
正極活物質としては、目的とする電池の種類に応じて、金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を用いることができる。例えばリチウムイオン電池を構成する場合、ＬｉXＭＯ2（式中、Ｍは、一種以上の遷移金属を表し、ｘは、電池の充放電状態によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下である）を主体とする、リチウムと遷移金属との複合酸化物が用いられる。リチウム複合酸化物を構成する遷移金属としては、コバルト（Ｃｏ），Ｎｉ，マンガン（Ｍｎ）等が用いられる。
【００３６】
このようなリチウム複合酸化物として、具体的には、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉyＣｏ1-yＯ2（０＜ｙ＜１）等が挙げられる。また、遷移金属元素の一部を他の元素に置換した固溶体も使用可能である。ＬｉＮｉ0.5Ｃｏ0.5Ｏ2、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2等がその例として挙げられる。これらのリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度が優れたものである。さらに、正極活物質としてＴｉＳ2、ＭｏＳ2、ＮｂＳｅ2、Ｖ2Ｏ5等のリチウムを有しない金属硫化物または酸化物を使用してもよい。これらの正極活物質は、単独で用いるか、もしくは複数種を混合して用いてもよい。
【００３７】
また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等が用いられる。
【００３８】
［負極］
負極は、負極活物質を含有する負極活物質層１２ａが負極集電体１２ｂの両面上に形成されたものである。負極集電体１２ｂとしては、例えば銅（Ｃｕ）箔、ニッケル（Ｎｉ）箔あるいはステンレス（ＳＵＳ）箔などの金属箔により構成されている。
【００３９】
負極活物質層１２ａは、例えば負極活物質と、必要により導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。ここで、負極活物質、導電剤および結着剤は均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００４０】
負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金またはリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料または金属系材料と炭素系材料との複合材料が用いられる。具体的に、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料としてはグラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等が挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用することができる。さらに、リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ2等の酸化物を使用することができる。
【００４１】
また、リチウムを合金化可能な材料としては多様な種類の金属等が使用可能であるが、スズ（Ｓｎ）、コバルト（Ｃｏ）、インジウム（Ｉｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、ケイ素（Ｓｉ）およびこれらの合金がよく用いられる。金属リチウムを使用する場合は、必ずしも粉体を結着剤で塗布膜にする必要はなく、圧延したリチウム金属箔を集電体に圧着する方法でも構わない。
【００４２】
結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン、メチルエチルケトン等が用いられる。
【００４３】
［ゲル電解質］
ゲル電解質は、電解液をマトリクスポリマーでゲル化してなる。電解液としては、リチウムイオン二次電池に一般的に使用されるものを用いることができる。このような電解液としては、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液を用いることができる。
【００４４】
非水溶媒としては、具体的には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボネート、エチルプロピルカーボネート、またはこれらの炭酸エステル類の水素をハロゲンに置換した溶媒等が挙げられる。これらの溶媒は１種類を単独で用いてもよいし、複数種を所定の組成で混合してもよい。
【００４５】
また、電解質塩としては通常の電池電解液に用いられる材料を使用することが可能である。具体的には、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ3、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＮＯ3、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣ（ＳＯ2ＣＦ3）3、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｉＦ6等を挙げることができるが、酸化安定性の点からＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4が望ましい。これらリチウム塩は単独で用いても複数種を混合して用いてもよい。リチウム塩を溶解する濃度として、上記溶媒に溶解することができる濃度であれば問題ないが、リチウムイオン濃度が非水溶媒に対して０．４ｍｏｌ／ｋｇ以上、２．０ｍｏｌ／ｋｇ以下の範囲であることが好ましい。
【００４６】
ゲル電解質は、上述の電解液をマトリクスポリマーでゲル化して用いる。マトリクスポリマーは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液に相溶可能であり、ゲル化できるものであればよい。このようなマトリクスポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデンあるいはビニリデンフルオロライドとの共重合体などのフッ素系子高分子化合物、ポリエチレンオキサイドあるいはポリエチレンオキサイドを含む架橋体などのエーテル系高分子化合物、ポリプロピレンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリルを繰り返し単位に含むポリマーが挙げられる。このようなポリマーは、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００４７】
その中でも酸化還元安定性の点から特に好ましいのは、フッ素系高分子化合物が望ましい。例えば、ポリフッ化ビニリデンまたはビニリデンフルオロライドにヘキサフルオロプロピレンが７５．０重量％以下の割合で導入された共重合体を用いることができる。このようなポリマーは、数平均分子量が５．０×１０5から７．０×１０5（５０万〜７０万）の範囲であるか、または重量平均分子量が２．１×１０5から３．１×１０5（２１万〜３１万）の範囲であり、固有粘度が１．７（ｄｌ／ｇ）から２．１（ｄｌ／ｇ）の範囲とされている。
【００４８】
［セパレータ］
セパレータは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）あるいはポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の樹脂を混合、溶融した多孔質膜や２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。中でも、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）の多孔質フィルムが最も有効である。
【００４９】
一般的にセパレータの厚みは５〜５０μｍが好適に使用可能であるが、７〜３０μｍがより好ましい。セパレータは、厚すぎると活物質の充填量が低下して電池容量が低下するとともに、イオン伝導性が低下して電流特性が低下する。逆に薄すぎると、膜の機械的強度が低下する。
【００５０】
上述のように構成された電池素子１０は、例えば以下のようにして作製することができる。
【００５１】
［正極の作製］
上述の正極活物質、結着材、導電材を均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させて正極合剤スラリーとする。次いで、この正極合剤スラリーを例えばドクターブレード法等により塗布する。続いて、高温で乾燥させて溶剤を飛ばし、加圧することにより正極活物質層１１ａが形成される。なお、溶剤としては、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン等が用いられる。
【００５２】
正極１１は、正極集電体１１ｂの一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された正極端子１４ａを有している。この正極端子１４ａは金属箔、網目状のものが望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子１４ａの材料としては、例えばアルミニウム（Ａｌ）等が挙げられる。
【００５３】
［負極の作製］
上述の負極活物質、導電材、結着材を均一に混合して負極合剤とし、溶剤中に分散させて負極合剤スラリーとする。次いで、この負極合剤スラリーを正極と同様の方法により負極集電体上に均一に塗布した後、高温で乾燥させて溶剤を飛ばし、加圧することにより負極活物質層１２ａが形成される。
【００５４】
負極１２も正極１１と同様に、負極集電体の一端部にスポット溶接または超音波溶接で接続された負極端子１４ｂを有しており、この負極端子１４ｂは電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子１４ｂの材料としては、例えば銅、ニッケル等が挙げられる。
【００５５】
正極端子１４ａおよび負極端子１４ｂは同じ方向から導出されていることが好ましいが、短絡等が起こらず電池性能にも問題がなければ、どの方向から導出されていても問題はない。また、正極端子１４ａおよび負極端子１４ｂの接続箇所は、電気的接触がとれているのであれば取り付ける場所、取り付ける方法は上記の例に限られない。
【００５６】
［電池素子の作製］
上述のようなゲル電解質を正極１１および負極１２の両面に均一に塗布し、正極活物質層１１ａおよび負極活物質層１２ａに含浸させた後、常温で保存するか、もしくは乾燥工程を経てゲル電解質層を形成する。次いで、ゲル電解質層を形成した正極１１および負極１２を、正極１１、セパレータ１３ａ、負極１２、セパレータ１３ｂの順に積層して巻回し、電池素子１０とする。
【００５７】
次いで、この電池素子１０を用いて非水電解質二次電池２を作製する。非水電解質二次電池１は、電池素子１０と、電池素子１０を収容する樹脂フレーム４と、樹脂フレーム４と接合される外装材３ａおよび３ｂ（以下、特に限定しない場合は外装材３と適宜称する。）について詳しく説明する。
【００５８】
［外装材］
図３Ａに、この発明の外装材３の構成を示す。外装材３は総厚約１３０μｍ程度の構成となっており、硬質金属からなる金属層２１と、この金属層２１の内側面に設けられた内側樹脂層２２と、金属層の外側面に絶縁かつアンカーコートを施すことにより設けられた外装層２３とからなる。なお、外装材３は、より薄い構成とすることも可能である。
【００５９】
金属層２１としては、硬質の金属材料が用いられ、アルミニウム、ステンレス、チタン銅、ならびにスズ、亜鉛、ニッケルのいずれかをめっきした鉄等を材料として適宜用いることができる。中でも、アルミニウム（Ａｌ）およびオーステナイト系ステンレスが最も好適であり、特に３００３Ｈ１８、３００４Ｈ１８、１Ｎ３０Ｈ１８および５０００番系等のアルミニウム、もしくはＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレスを用いるのが好ましい。
【００６０】
また、金属層２１の厚さは、５０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。５０μｍ未満の場合、電池パックの外装として必要な硬さが得られない。また、１００μｍを超える場合、電池素子１０の体積効率が低下してしまい、電池容量を犠牲にしてしまう。
【００６１】
内側樹脂層２２としては、後に接合する樹脂フレーム４との接着性がよい樹脂材料、例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・メチルメタクリル酸共重合体、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレートホットメルト剤、ポリアミドホットメルト剤等を用いることができ、これらのうち少なくとも１種を主成分として含有する樹脂材料を用いる。中でも、ポリプロピレン（ＰＰ）もしくはポリエチレン（ＰＥ）を用いることが好ましい。
【００６２】
金属層２１と内側樹脂層２２とは、接着層２５を介して貼り合せることができ、接着層２５には例えばポリウレタン系、アクリル系、スチレン系など、ラミネートフィルムの製造に従来から使用される接着剤を用いることができる。また、金属に対して熱接着効果のある樹脂材料を用いるのであれば、熱ローラーにより直接接着することもでき、溶融もしくは溶剤で希釈した樹脂材料を押し出しなどによりコートすることでも接合することができる。
【００６３】
また、内側樹脂層２２の代わりに、金属層２１の内側面をプライマー処理してもよい。具体的には、金属層２１の内側面に窒素化合物膜、酸化膜を形成し、樹脂フレーム４との接着性を向上させるものである。
【００６４】
外装層２３としては、例えば印刷層や着色層のような塗装を設けることができる。このようなものとしては、耐擦性、耐傷性に富む焼付け塗装もしくは紫外線（ＵＶ）硬化塗装が望ましい。
【００６５】
着色層の色彩によっては、レーザーにより着色部分を焼きとばして金属層２１を露出させることにより明瞭なレーザー印字を得ることができる。このようなレーザー印字を施すことにより、ラベルを設けることなく製品番号等の必要情報を付与することができるため、ラベル分の厚みを省略することができ、体積効率が向上して電池容量に還元することができる。なお、このようなレーザー印字を施す場合には、露出した金属層２１の色彩が浮きだって見えるため、着色層を濃暗色とすることが特に好ましいが、濃暗色以外を用いることも可能である。
【００６６】
また、外装材３は、図３Ｂに示すように、外装層２３を設けず、金属層２１の外側面に接着層２６を介して外側樹脂層２４を設けてもよい。外装樹脂層２４は、延伸されたナイロン、延伸されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、延伸されたポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、延伸されたポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、延伸されたポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、延伸されたポリプロピレン（ＰＰ）、延伸されたポリエチレン（ＰＥ）が用いられ、これらのうち少なくとも１種を主成分として含有する樹脂材料を用いる。塗装の代りにＰＥＴやナイロンなどの樹脂からなる外装樹脂層２４を設けることにより、優れた外観性を有する非水電解質二次電池２を得ることができる。
【００６７】
このような外装樹脂層２４を設ける場合、外装樹脂層２４を構成する樹脂フィルムの金属層２１側面に反転した印刷を施してから金属層２１と貼り合わせることもできる。このような印刷を施すことにより、ラベルを設ける必要がなくなる他、耐擦性、耐傷性と意匠性に優れた表面を有する非水電解質二次電池２を得ることができる。
【００６８】
なお、このような外装樹脂層２４と金属層２１とは、金属層２１と内側樹脂層２２との接着に用いられた接着剤を用いることができる。
【００６９】
以下の表１に、外装材３において使用される、組み合わせ可能な構成材をまとめる。
【００７０】
【表１】
2008004506.tif 000003
【００７１】
外装材３は、樹脂フレーム４の開口部をそれぞれ被覆する外装材３ａおよび外装材ｂからなり、外装材３ａおよび外装材３ｂはそれぞれ略長方形状を有している。外装材３ａおよび外装材３ｂは、樹脂フレーム４と略同等の幅を有するとともに、電池トップ部からボトム部までの長さは、樹脂フレーム４よりも数ｍｍ〜数ｃｍ長くなっている。これは、外装材３が樹脂フレーム４から飛び出した部分に回路基板６を収容したトップカバー５を接合するためであり、トップカバー５の形状により適宜長さが選択される。
【００７２】
また、外装材の形状は上述のような形状に限られたものではなく、例えば図４〜図６に示されるような形状を用いることもできる。
【００７３】
図４は、外装材３ａが樹脂フレーム４の側面の外壁部を覆うように屈曲された形状とされている。また、図５は、外装材３ａおよび外装材３ｂのそれぞれが樹脂フレーム４の側面の外壁部の半分を覆うように屈曲された部分を有し、外装材３ａおよび外装材３ｂをそれぞれ樹脂フレーム４に接合することにより、樹脂フレーム４の側面の外壁部が全て覆われる形状とされている。また、図６は、外装材３が１枚で樹脂フレーム４の上面および底面の開口部、トップカバー５嵌合面以外の外壁部を覆うような形状とされている。また、外装材３の形状はこのような形状に限られたものではなく、この発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に形状を選択することができる。
［樹脂フレーム］
【００７４】
樹脂フレーム４は、図１に示されるような、４辺が連続して設けられた、水分吸収剤を含有する樹脂製のフレームであり、射出成型によって作製される。樹脂フレーム４の電池素子１０から電極素子１４を導出する導出辺に対向する部分には、例えば金属からなる接続用端子が設けられていることが好ましい。樹脂フレーム４の樹脂材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチレン酢酸ビニルアルコール共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・エチルアクリレート共重合体、エチレン・メチルアクリレート共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン・メチルメタクリル酸共重合体、アイオノマー、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレートホットメルト剤、ポリアミドホットメルト剤等を単独で用いるか、もしくは複数種を混合して用いてもよい。
【００７５】
中でも、水分透過性の低い材料が好ましく、具体的にはポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）もしくはポリ塩化ビニリデン（ＰＶｄＣ）等を用いることが好ましい。
【００７６】
なお、樹脂フレーム４は、後に外装材３と接合されることから、外装材３との熱的接着強度や信頼性を考慮して内側樹脂層２２と互いにシール性を持つ組み合わせ、例えば同種の分子構造を有する組み合わせが好ましい。
【００７７】
また、水分吸収剤としては、硫酸塩、ポリアクリル酸塩等の水和性の高い材料を単独または２種類以上選択して用いる。具体的に、水分吸収剤としては、硫酸ナトリウム、硫酸マグネシム、酸化カルシウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、硝酸ナトリウム、酸化アルミニウム、水素化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、酸化ケイ素、酸化マグネシウム過塩素酸マグネシウム、ゼオライト、五酸化二リン、炭酸カルシウム、もしくは一般式が（−ＣＨ2−ＣＨ（ＣＯＯＭ）−）nで示されるポリアクリル酸塩（式中、Ｍは、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａから選択される。）などを用いることができる。
【００７８】
このような水分吸収剤は、樹脂フレームに用いる樹脂材料中に１．０重量％以上７５．０重量％以下の範囲で含有されることが好ましい。水分吸収剤が１．０重量％未満の場合、水分吸収効果が薄く電池内部に水分が浸入して電池膨れが発生するおそれがある。また、水分吸収剤が７５．０重量％を超える場合、樹脂フレーム４がもろくなり、亀裂等が生じて水分が浸入してしまう。このため、上述のような範囲で水分吸収剤を含有させることにより、より電池内部への水分浸入を防止することができる。
【００７９】
このような水分吸収剤は、樹脂フレーム４成型前に予め樹脂材料に溶融混練しておくことが好ましい。
【００８０】
ここで、以下の表２に、樹脂フレーム４において使用される水分吸収剤および樹脂フレーム４の樹脂材料をまとめる。
【００８１】
【表２】
2008004506.tif 000004
【００８２】
また、さらに水分浸入を防止するために、樹脂フレーム４に水分バリア性の高いバリア層をコートすることもできる。このようなバリア層は、樹脂フレーム４の外壁部もしくは内壁部、または外壁部および内壁部の両方に設けることが好ましい。樹脂フレーム４の上面および底面は、外装材３との接合面であるため、バリア層は設けない。
【００８３】
このようなバリア層としては、例えばアルミ蒸着膜、炭素蒸着膜、酸化ケイ素蒸着膜、酸化アルミニウム蒸着膜、ポリ塩化ビニリデンコーティング膜、層状ケイ酸塩膜等を形成することにより、樹脂フレーム４の水分吸収効果の劣化を抑制することができ、さらに効果が持続する。
【００８４】
図７Ａおよび図７Ｂに、樹脂フレーム４の上面図を示す。このような樹脂フレーム４は、図７Ａに示すようにその全てが水分吸収剤を含有する水分吸収層４ａで形成されていてもよいが、図７Ｂに示すように、例えば樹脂フレーム４の外側層が水分吸収剤を含有しない樹脂層４ｂとされ、その内側に水分吸収層４ａが設けられた２層構造とすることがより好ましい。さらに、図７Ａおよび図７Ｂのいずれの構造においても、水分吸収層４ａが１層でなく、複数層設けられた構造としてもよい。
【００８５】
樹脂フレームの内側層にのみ水分吸収層４ａを設ける上述のような構成は、例えば水分吸収剤が水分を吸収した際に樹脂フレーム４にべとつきが生じるような材料の場合に特に有効である。樹脂フレーム４の外壁面が電池パック１の外面に露出する構成の場合、樹脂フレーム４の外側層を水分吸収剤を含有しない樹脂層４ｂとすることで、製品品質および取り扱い性を向上させることができる。
【００８６】
また、図４〜図６に示すような外装材３または外装材３ａ、３ｂを用いた場合、電池パックの外面に露出した樹脂フレーム４の外壁部の一部もしくは全ての面が覆われるため、さらに水分吸収を防止することができる。
【００８７】
このとき、電池パック１の外観を整えるために、樹脂フレーム４の外壁部の一部に凸部４ｃを設けることもできる。例えば、図８に示すように、樹脂フレーム４に外装材３ａおよび３ｂの厚みと同じ高さとなるように凸部４ｃを設け、凸部４ｃに沿うように外装材３ａおよび３ｂが設けられることにより、電池パック１０の外面が段差なく構成され、優れた外観を有する。
【００８８】
なお、電池内部への水分浸入の防止という観点から考えると、図７中のＤで示される樹脂フレーム４の厚みは厚い方が水分吸収量が多くなり水分吸収効果も高まるが、樹脂フレーム４の厚さが厚すぎると電池容量が低下するため好ましくない。このため、電池容量と水分浸入防止効果を両立するために、樹脂フレーム４の厚みを０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ程度にすることが好ましい。水分吸収剤を含有しない樹脂層４ｂと、水分吸収層４ａとを積層した樹脂フレーム４の場合も同様である。
【００８９】
接続用端子７は、樹脂フレーム４の内壁側から外壁側に通じるように設けられ、電池素子１０と、回路基板６とを樹脂フレーム４を介して電気的に接続するものである。このような接続用端子７は金属等の導通が取れる材料で構成され、例えば図９Ａに示すようなダンベル型の金属端子７ａ、または、図１０に示すような、リ−ド状の金属片７ｂを予め樹脂フレーム４と一体に成型する。接続用端子７は、図７Ｂに示すような水分吸収剤を含有しない樹脂層４ｂと、樹脂層４ｂの内側に設けられた水分吸収層４ａからなる樹脂フレーム４の場合においても、設けることが好ましい。
【００９０】
ダンベル状の金属端子７ａを用いる場合は、図９Ａに示すように金属端子７ａが飛び出すように一体成型してもよく、また、図９Ｂに示すように、樹脂フレーム４の外壁部と、金属端子７ａとが段差なく連続して設けられるようにしてもよい。
【００９１】
また、図１０のようなリ−ド状の金属片７ｂを用いる場合、金属片７ｂと樹脂フレーム４との接着性を向上させるため、金属片７ｂの表面に樹脂片７ｃを設けることが好ましい。このような樹脂片７ｃとしては、金属との接着性が良好な樹脂材料を用いることができ、具体的には無水マレイン酸変成ポリエチレン、無水マレイン酸変成ポリプロピレン、チタネート系カップリング剤が添加されたポリエチレン、チタネート系カップリング剤が添加されたポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体等を用いることができる。
【００９２】
なお、このような接続用端子７は必ずしも設ける必要はなく、電池素子１０の電極端子１４を樹脂フレーム４と外装材３もしくは外装材３ａまたは３ｂとの接合面から外部に導出し、回路基板６と接続してもよい。この場合、外装材３が硬質の金属層２１を有していることから、外装材３と樹脂フレーム４との接合時に電極端子１４が導出された接合部の盛り上がりに沿うことができない、また、樹脂フレーム４と外装材３の内装層３２のそれぞれの樹脂材料と、電極端子１４の金属との接着性が低いという問題点から、良好に接合することができないおそれがある。
【００９３】
このため、図１１Ａおよび図１１Ｂに示されるように、外装材３と樹脂フレーム４との接合部に挟まれる電極端子１４の一部分には、金属と接着性のよい樹脂片１５を設け、接着性を向上させるようにしてもよい。ここで、樹脂片１５は、金属片７ｂを接続用端子７として用いる場合に使用することができる樹脂片７ｃの材料と同様の樹脂材料を用いることができる。
【００９４】
さらに、樹脂フレーム４の強度を向上させるために、樹脂材料中にガラス繊維を混合してもよい。また、図１２Ａおよび図１２Ｂに示すように、樹脂フレーム４の外壁面に金属骨格４ｄを設け、金属骨格４ｄの内側層に設けた水分吸収層４ａと一体に成型することもできる。金属骨格４ｄを設ける場合は、図１２Ａに示すように樹脂フレーム４の４辺に設ける他、例えば図１２Ｂのようにトップ部に対応する１辺を除く３辺に金属骨格４ｄを配置したり、側面部のみに設けるなど、種々の構成を用いることができる。金属骨格４ｄを設ける場合には、金属骨格４ｄの高さが樹脂フレーム４よりも低くなるようにし、金属骨格４ｄが樹脂フレーム４の上面および底面に露出しないようにする。樹脂フレーム４の上面および底面は外装材３ａおよび３ｂを接合するためである。
【００９５】
上述のような構成を有する非水電解質二次電池２は、例えば以下のようにして作製することができる。
【００９６】
［非水電解質二次電池の作製］
まず、樹脂フレーム４と一体に設けられた接続用端子７の樹脂フレーム４の内面側に、電池素子１０から導出された電極端子１４を、例えば抵抗溶接または超音波溶接によって接続し、電池素子１０を樹脂フレーム４に収容する。次いで、外装材３ａおよび３ｂを樹脂フレーム４の底面および上面に配置し、樹脂フレーム４の開口部を被覆する。さらに、樹脂フレーム４と外装材３ａおよび３ｂを、例えば金属からなるヒータブロックを用いて減圧下で熱融着を行って封止することにより非水電解質二次電池２が作製される。
【００９７】
このとき、図１３に示すように、電池素子１０を収容した樹脂フレーム４の開口部に、一旦軟質ラミネートフィルム１６を接合してからさらに外装材３ａおよび３ｂを設けてもよい。接続用端子７の樹脂フレーム４の内面側に電池素子１０から導出された電極端子１４を接続し、電池素子１０を樹脂フレーム４に収容した後、樹脂フレーム４の開口部を被覆するようにして軟質ラミネートフィルム１６を設け、軟質ラミネートフィルム１６の４辺を減圧下で熱融着して封止する。次いで、軟質ラミネートフィルム１６の外側から外装材３ａおよび３ｂを配置し、熱融着もしくは接着剤により接合し、非水電解質二次電池２が作製される。
【００９８】
軟質ラミネートフィルム１６しては、図１４で示す構成のラミネートフィルムを用いることができる。軟質ラミネートフィルム１６は、参照符号３１で示される金属層が、金属層３１の内側面および外側面にそれぞれ設けられた樹脂層からなる内装層３２および外装層３３に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。
【００９９】
金属層３１は、軟質の金属材料が用いられ、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウムが最も好適であり、特に８０２１Ｏまたは８０７９Ｏ等のアルミニウムを用いるのが好ましい。また、金属層３１と外装層３３および金属層３１と内装層３２のそれぞれは接着層３４および３５を介して貼り合わされており、接着層３４は、必要に応じて省いてもよい。
【０１００】
外装層３３は、外装材３ａおよび３ｂと接着性のよい樹脂材料を用いることが好ましく、例えば内側樹脂層２２と同様の材料を用いることができる。また、外装材３ａおよび３ｂを接着剤にて接合する場合は、外装層３３は必ずしも必要とするものではない。
【０１０１】
また、内装層３２は、熱や超音波で溶けて樹脂フレーム４と接合されるため、樹脂フレーム４との接着性がよい樹脂材料を用いることが好ましい。具体的には、外装層３３と同様に外装材３の内側樹脂層２２と同様の材料を用いることができる。
【０１０２】
以下、電池パック１の作製方法を説明する。
【０１０３】
［電池パック］
電池パック１は、非水電解質二次電池２に回路基板６を接続することにより、電池パック１を作製することができる。回路基板６はトップカバー５に収容されており、回路基板６と接続された端子６ａがトップカバー５から導出されている。
【０１０４】
［回路基板］
回路基板６には、ヒューズ、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient；熱感抵抗素子）、サーミスタ等の温度保護素子を含む保護回路、電池パックを識別するためのＩＤ抵抗等がマウントされ、更に複数、例えば３個の接点部が形成されている。また、保護回路には、二次電池の監視とＦＥＴ（Field Effect Transistor；電界効果トランジスタ）の制御を行うＩＣ（Integrated Circuit；集積回路）、および充放電制御ＦＥＴが含まれている。
【０１０５】
ＰＴＣは、電池素子１０と直列に接続され、電池素子１０の温度が設定温度に比して高くなると、電気抵抗が急激に高くなって電池に流れる電流を実質的に遮断する。ヒューズやサーミスタも電池素子１０と直列に接続され、電池素子１０の温度が設定温度より高くなると電池に流れる電流を遮断する。また、電池素子１０の監視とＦＥＴの制御を行うＩＣ、および充放電制御ＦＥＴを含んだ保護回路は、電池素子１０の端子電圧が上昇しすぎると発熱・発火等危険な状態になる可能性があるので、電池素子１０の電圧を監視し、規定の電圧を越えると充電制御ＦＥＴをオフして充電を禁止する。電池素子１０の端子電圧が放電禁止電圧以下まで過放電し、二次電池電圧が０Ｖになると電池素子１０が内部ショート状態となり再充電不可能となる可能性があるので、二次電池電圧を監視し、放電禁止電圧を下回ると放電制御ＦＥＴをオフし、放電を禁止する。
【０１０６】
［トップカバー］
トップカバー５は、非水電解質二次電池２のトップ側開口に嵌合して、このトップ側開口を塞ぐものである。このトップカバー５には開口８が設けられ、この開口８を介してトップカバー５に収納された回路基板６の接点部が電池パック１の外部に臨むように水平に保持されるように構成されている。
【０１０７】
このようなトップカバー５は、例えば別工程の射出成型等によって製造された樹脂モールド品であり、例えばトップカバー５と嵌合するホルダーを設け、これを嵌合して回路基板６を保持するようにしてもよい。
【０１０８】
また、非水電解質二次電池を金型に入れてホットメルト樹脂を射出することにより一体に成型してもよい。この場合、回路基板６の熱による損傷を抑制するようにする必要がある。
【０１０９】
［電池パックの作製］
このようなトップカバー５には回路基板６が収容される。そして回路基板６と接続された端子６ａがトップカバー５から導出され、この端子６ａが樹脂フレーム４と一体に設けられた接続用端子７の樹脂フレーム４の外面側に、例えば抵抗溶接または超音波溶接によって接続される。さらに、端子６ａが折りたたまれるようにしてトップカバー５を非水電解質二次電池２のトップ側開口に嵌合したのち、トップカバー５と外装材３ａおよび３ｂを、ヒータブロックを用いて熱融着することにより、電池パック１が作製される。
【０１１０】
この後、必要に応じてトップカバー５と樹脂フレーム４との空間部にホットメルト樹脂または接着剤を注入し、非水電解質電池２とトップカバー５との接合がより強固になるようにしてもよい。なお、充填されるホットメルト樹脂としては、注入時に低粘度状態を有すれば特に限定されるものではなく、例えばポリアミド系ホットメルト、ポリオレフィン系ホットメルト、ナイロン、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ（Acrylonitrile-Butadiene-Styrene）樹脂等を使用することができる。
【０１１１】
このような場合、トップカバー５に予め注入口を設け、この注入口からホットメルト樹脂もしくは接着剤を注入できるようにする。また、注入口を設ける場合は２以上設けることにより、注入口と、トップカバー５と樹脂フレーム４との空間部の空気を抜く空気抜き孔としての役割とを果たすため、より細部まで充填して接合性を向上させることができ好ましい。
【０１１２】
また、トップカバー５が樹脂フレーム４と対向する一部分などに、例えば断面略Ｌ字状、略Ｔ字状などの突起を設けることも好ましい。ホットメルト樹脂もしくは接着剤が硬化することによりいわゆるアンカー効果を奏し、トップカバー５の接合強度をさらに向上させることができる。
【０１１３】
上述のようにして作製した非水電解質二次電池２および非水電解質電池２を用いた電池パック１は、電池素子１０の体積効率が非常に高く、また電池内部への水分浸入を抑制して電池特性の低下を抑制することができる。
【０１１４】
（２）第２の実施形態
この発明の第２の実施形態について、図面を参照しながら説明する。第２の実施形態では、樹脂フレーム４を予め外装材３上に一体に成型して設けた電池パック１について説明する。なお、以下に用いる図１５および図１６では、図１〜図１４に示す電池パック１および電池パック１を構成する部材と同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【０１１５】
［電池パックの構成］
図１５に示すように、この電池パック１は、非水電解質を含む電池素子１０が、ラミネートフィルムからなる外装材３ａの上に予め一体成型により設けられた樹脂フレーム４内に挿入され、外装材３ｂによって樹脂フレーム４の開口部を被覆し、外装材３ａおよび外装材３ｂのそれぞれの四方を封止されてなる非水電解質二次電池２に、トップカバー５に挿入された回路基板６を接続されてなる。以下、第１の実施形態と異なる点のみ説明する。
【０１１６】
［電池素子の構成］
電池素子１０は、第１の実施形態で用いたものと同様のものを用いることができる。
【０１１７】
また、電池パック１が、一対の正極および負極当たりの完全充電状態における開回路電圧が４．２５Ｖ以上４．６Ｖ以下程度の高い充電電圧を有するように構成してもよい。高い充電電圧を有する電池パック１を実現する電池素子１０は、以下のような構成とされる。
【０１１８】
［正極］
正極活物質としては、例えば、リチウムを吸蔵および放出することが可能な１種または２種以上の正極活物質を用いることができる。リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極活物質材料としては、例えば、リチウム酸化物、リチウムリン酸化物、リチウム硫化物などのリチウム含有遷移金属化合物が適当である。エネルギー密度を高くするには、リチウムと遷移金属元素と酸素（Ｏ）とを含むリチウム含有遷移金属酸化物が好ましく、中でも、遷移金属元素として、コバルト（Ｃｏ）、Ｎｉ、マンガン（Ｍｎ）および鉄（Ｆｅ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものであればより好ましい。このようなリチウム含有遷移金属化合物としては、例えば、以下の化１に示した層状岩塩型の構造を有するリチウム含有遷移金属酸化物、化２に示したオリビン型の構造を有するリチウム複合リン酸塩などが挙げられ、具体的には、ＬｉＮｉ0.50Ｃｏ0.20Ｍｎ0.30Ｏ2、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＮｉcＣｏ1-cＯ2（０＜ｃ＜１）、ＬｉＭｎ2Ｏ4あるいはＬｉＦｅＰＯ4などがある。
【０１１９】
［化１］ＬｉpＮｉ(1-q-r)ＭｎqＭ１rＯ(2-y)Ｘz
式中、Ｍ１は、Ｎｉ、Ｍｎを除く２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を、Ｘは酸素（Ｏ）以外の１６族元素および１７族元素のうち少なくとも１種を示す。ｐ、ｑ、ｙ、ｚは０≦ｐ≦１．５、０≦ｑ≦１．０、０≦ｒ≦１．０、−０．１０≦ｙ≦０．２０、０≦ｚ≦０．２の範囲内の値である。
【０１２０】
［化２］ＬｉaＭ２bＰＯ4
式中、Ｍ２は、２族〜１５族から選ばれる元素のうち少なくとも一種を示す。ａ、ｂは０≦ａ≦２．０、０．５≦ｂ≦２．０の範囲内の値である。
【０１２１】
また、導電剤としては、例えばカーボンブラックあるいはグラファイトなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。
【０１２２】
また、負極１２、セパレータ１３、ゲル電解質等は、第１の実施形態と同様の材料を用いることができる。
【０１２３】
このような正極材料を用いて作製した電池素子１０を用いて、充電電圧を従来の４．２０Ｖと比較して高くすることにより、これまで活用されなかった正極活物質の容量を活用することができる。すなわち、正極活物質の単位質量あたりのリチウム放出量が増大して、負極活物質に吸蔵されるため、高容量化・高エネルギー密度化が可能となる。
【０１２４】
また、図１６で示すように、ゲル電解質層を形成した正極１１および負極１２を、正極１１、セパレータ１３ａ、負極１２、セパレータ１３ｂの順に積層して巻回して巻回電極体とした後、ラミネートフィルム１７で外装して電池素子１０としてもよい。
【０１２５】
ラミネートフィルム１７としては、巻回電極体を収容する収容部１７ａを形成可能な軟質のラミネートフィルムを用いることが好ましい。ラミネートフィルム１７は図１４と同様の構成を有し、金属層が、金属層の内側面および外側面にそれぞれ設けられた樹脂層である内装層および外装層に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。
【０１２６】
金属層は、軟質の金属材料が用いられ、具体的には金属層３１と同様の材料を用いることができる。
【０１２７】
また、内装層３２は、熱や超音波で溶けて互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン（Ｎｙ）の他、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【０１２８】
外装層には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル等が用いられる。具体的には、ナイロン（Ｎｙ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【０１２９】
図１６に示すように、ラミネートフィルム１７は深絞りにより収容部１７ａを形成し、この収容部１７ａに巻回電極体を収容した後、ラミネートフィルム１７を折り返してラミネートフィルム１７が収容部１７ａの開口部を覆うようにする。次いで、巻回電極体の周辺部の折り返し辺を除く３辺を減圧下で熱融着することにより封止して、電池素子１０とする。
【０１３０】
このとき正極端子１４ａは、ラミネートフィルム１７との接着性を向上させるために、ラミネートフィルム１７の封止部と対向する部分に、樹脂片からなるシーラント１８を設けることが好ましい。このような樹脂片としては、無水マレイン酸変成されたポリエチレン、無水マレイン酸変成されたポリプロピレン等、比較的金属との接着性の高い樹脂材料が用いられる。
【０１３１】
また、このようなシーラント１８を用いない場合は、正極端子１４ａの表面に例えばプライマー加工を施すことが好ましい。プライマー加工は、例えば、プラズマ処理、化成処理、クロメート処理、サンドブラスト、アルマイト処理などによる粗面化処理である。
【０１３２】
また、負極端子１４ｂについても、正極端子１４ａと同様に、シーラント１８を設けるか、もしくはプライマー加工を施すことによりラミネートフィルム１７との接着性を向上させることが好ましい。
【０１３３】
ラミネートフィルム１７で外装して作製した電池素子１０の場合は、電解液を用いることもできる。このような電池素子１０の場合は、ラミネートフィルム１７で外装する際に電解液を注液する。まず、電極体の周辺部の、折り返し辺を除く二辺を熱融着した後、残る開口部から所定量の電解液を注液し、最後にこの開口部を熱融着することにより、電池素子１０が得られる。
【０１３４】
［非水電解質二次電池の構成］
非水電解質二次電池２は、外装材３ａ上に予め一体成型により樹脂フレーム４を設け、この樹脂フレーム４に、ラミネートフィルム１７で外装された電池素子１０を収容し、外装材３ｂにて樹脂フレーム４の開口部を封止することにより作製される。なお、外装材３ａおよび３ｂについては第１の実施例と同様のものを用いることができるため、説明を省略する。
【０１３５】
［樹脂フレーム］
樹脂フレーム４は、外装材３ａを射出成型金型内に配置して水分吸収剤を含有する樹脂材料を射出することにより、４辺が連続して設けられるように外装材３ａ上に一体に成型されてなるものである。なお、樹脂フレーム４および水分吸収剤の材料は第１の実施形態と同様の材料を用いることができる。
【０１３６】
このような樹脂フレーム４は、必要に応じて例えばアルミ蒸着膜からなるバリア層を樹脂フレーム４の外壁部もしくは内壁部、または外壁部および内壁部の両方に設けることができる。
【０１３７】
また、樹脂フレーム４の外側層を水分吸収剤の含有されていない樹脂層４ｂとし、内側層を水分吸収層４ａとなるように構成することもできる。このような場合は、まず射出成型金型内に配置した外装材３ａ上に水分吸収剤の含有されていない樹脂材料を射出して樹脂層４ｂを形成し、次いでこの樹脂層４ｂの内側に水分吸収剤を含有した樹脂材料を射出して水分吸収層４ａを形成することにより樹脂フレーム４とする。水分吸収層４ａを複数層設ける場合には、水分吸収剤を含有する樹脂材料の射出による層形成を複数回行う。
【０１３８】
また、樹脂フレーム４には、樹脂フレーム４の内壁側から外壁側に通じるように設けられ、電池素子１０と、回路基板６とを樹脂フレーム４を介して電気的に接続する接続用端子７が一体に設けられていてもよい。接続用端子７は、外装材３ａとともに予め射出成型金型内に配置しておき、樹脂材料を射出することにより、樹脂フレーム４と一体に成型される。
【０１３９】
なお、図１５に示すように、外装材３ａは、余白部分を折り曲げて樹脂フレーム４の外壁面を覆うように配置してから樹脂材料を射出して樹脂フレーム４を成型すると、水分バリア能力が向上し、電池の耐用年数が向上するため好ましい。また、図６のような外装材３上に樹脂フレーム４を一体成型するようにしてもよい。
【０１４０】
上述の構成を有する非水電解質二次電池２は、例えば以下のようにして作製することができる。
【０１４１】
［非水電解質二次電池の作製］
上述のようにして外装材３ａと一体に成型した樹脂フレーム４に電池素子１０から導出された電極端子１４を、例えば抵抗溶接または超音波溶接によって接続する。次いで、樹脂フレーム４内に電池素子１０を収容し、外装材３ｂを樹脂フレーム４の上面に配置して熱融着により封止することにより、非水電解質二次電池２が得られる。
【０１４２】
［電池パックの作製］
上述のような非水電解質二次電池２に、回路基板６を収容したトップカバー５を接続し、トップカバー５をトップ側開口に嵌合する。さらに、外装材３ａおよび３ｂとトップカバー５とを熱融着により接合することにより電池パック１が作製される。
【０１４３】
なお、回路基板６、トップカバー５および電池パックの作製工程は第１の実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【０１４４】
このように、外装材３に一体成型により設けた樹脂フレーム４を用いて電池パック１を作製することにより、水分浸入を防止するとともに体積効率を向上させ、かつ接合強度に優れ、落下や衝撃により耐え得る電池パック１を作製することができる。
【実施例】
【０１４５】
以下、実施例によりこの発明を具体的に説明するが、この発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【０１４６】
（１）実施例１
水分吸収剤の添加量を変化させて電池パックを作製し、各電池パックについて電池膨れを評価する。以下、電池パックの作製方法について説明する。
【０１４７】
＜実施例１−１＞
［正極の作製］
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）９２重量％と、粉状ポリフッ化ビニリデン３重量％と、粉状黒鉛５重量％とを均一に混合して正極合剤を調製し、これをＮ−メチルピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとした。この正極合剤スラリーを、正極集電体となるアルミニウム（Ａｌ）箔の両面に均一に塗布し、１００℃で２４時間減圧乾燥することにより正極活物質層を形成した。
【０１４８】
次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより正極シートとし、当該正極シートを帯状に切り出して正極とし、活物質の不塗布部分にアルミニウム（Ａｌ）リボンのリードを溶接した。
【０１４９】
［負極の作製］
人造黒鉛９１重量％と、粉状ポリフッ化ビニリデン９重量％とを均一に混合して負極合剤を調製し、Ｎ−メチルピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとした。次に、この負極合剤スラリーを負極集電体となる銅（Ｃｕ）箔の両面に均一に塗布し、１２０℃で２４時間減圧乾燥することにより負極活物質層を形成した。
【０１５０】
次いで、これをロールプレス機で加圧成形することにより負極シートとし、当該負極シートを帯状に切り出して負極とし、負極活物質の未塗布部分にニッケル（Ｎｉ）リボンのリードを溶接した。
【０１５１】
［ゲル電解質の作製］
ヘキサフルオロプロピレンが６．９重量％の割合で共重合されたポリフッ化ビニリデンと、非水電解液と、希釈溶剤のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とを混合し、撹拌、溶解させてゾル状の電解質溶液を得た。電解液はエチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）を６：４の重量比で混合し、０．８ｍｏｌ／ｋｇのＬｉＰＦ6と０．２ｍｏｌ／ｋｇのＬｉＢＦ4を溶解して作製した。混合比は，ポリフッ化ビニリデン：電解液：ＤＭＣ＝１：６：１２の重量比とした。次いで、得られたゾル状の電解質溶液を正極および負極の両面に均一に塗布した。その後、５０℃で３分間乾燥させて溶剤を除去して、正極および負極の両面にゲル電解質層を形成した。
【０１５２】
［電池素子の作製］
次いで、両面にゲル電解質層が形成された帯状の正極と、両面にゲル電解質層が形成された帯状の負極とを、セパレータを介して長手方向に巻回することにより電池素子を得た。セパレータには厚さ１０μｍ、空孔率３３％の多孔質ポリエチレンフィルムを用いた。
【０１５３】
［樹脂フレーム］
電池素子を収容する樹脂フレームとしては、ポリプロピレン（ＰＰ）に水分吸収剤として硫酸マグネシウムが０．１０重量％混合された樹脂材料を用い、予め別工程の射出成型にて水分吸収層１層のみからなり、フレーム厚みが１．０ｍｍである樹脂フレームを作製した。なお、樹脂フレームの電池トップ部に対応する１辺には、ダンベル型の接続用端子一体に成型した。
【０１５４】
［外装材］
外装材としては、金属層として厚さ１００μｍのＳＵＳ３０４を、内側樹脂層として厚さ３０μｍのポリプロピレン（ＰＰ）フィルムを用い、これらを接着剤により貼り合せた。また、金属層の外側面には紫外線（ＵＶ）硬化塗装を施し、外装材とした。なお、外装材の外形は、樹脂フレームの底面および上面の寸法と同等とする。
【０１５５】
［電池パックの作製］
上述の樹脂フレームに電池素子を収容し、樹脂フレームの底面および上面の開口部をそれぞれ覆うように外装材を配置し、減圧下で熱融着することにより封止して非水電解質二次電池とした。さらに、トップカバーに収容された回路基板を非水電解質二次電池のトップ側開口に嵌合した後、外装材とトップカバーを熱融着して電池パックを作製した。
【０１５６】
＜実施例１−２＞
水分吸収剤の添加量を０．５０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１５７】
＜実施例１−３＞
水分吸収剤の添加量を１．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１５８】
＜実施例１−４＞
水分吸収剤の添加量を５．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１５９】
＜実施例１−５＞
水分吸収剤の添加量を１０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１６０】
＜実施例１−６＞
水分吸収剤の添加量を２５．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１６１】
＜実施例１−７＞
水分吸収剤の添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１６２】
＜実施例１−８＞
水分吸収剤の添加量を７５．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１６３】
＜実施例１−９＞
水分吸収剤の添加量を８０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１６４】
＜比較例１−１＞
水分吸収剤の添加しない以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１６５】
［電池膨れの評価］
このような各電池パックについて、充電電流８００ｍＡで定電流充電を行い、充電電圧が４．３５Ｖに達した時点で定電圧充電に切り替えた後、総充電時間が１時間となった時点で充電を終了した。この後、８００ｍＡでの定電流放電を行い、電池電圧が３．７Ｖに達した時点で終了とした。
【０１６６】
このように充電した実施例および比較例の各電池パックを、気温２５℃、相対湿度５５％の雰囲気下で保存し、電池パックの膨れが０．５ｍｍ以上となる日数を調べた。なお、保存は最長で２年とする。
【０１６７】
以下の表３に、電池膨れの評価の結果を示す。なお、電池の保存開始から２年経過した時点で電池膨れが０．５ｍｍ未満の電池パックについては、電池パックの膨れ発生日数を「２年超」と示す。
【０１６８】
【表３】
2008004506.tif 000005
【０１６９】
表３から分かるように、樹脂フレームに水分吸収剤を添加することにより、電池内部への水分浸入およびそれにともなう電池膨れを抑制することができる。また、水分吸収剤の添加量は０．１０重量％以上７５．０重量％以下がより好ましく、５．０重量％以上７５．０重量％以下がさらに好ましい。
【０１７０】
（２）実施例２
水分吸収剤の種類を変化させて電池パックを作製し、各電池パックについて電池膨れを評価する。
【０１７１】
＜実施例２−１＞
水分吸収剤として塩化マグネシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７２】
＜実施例２−２＞
水分吸収剤として硝酸ナトリウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７３】
＜実施例２−３＞
水分吸収剤としてポリアクリル酸ナトリウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７４】
＜実施例２−４＞
水分吸収剤としてポリアクリル酸カリウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７５】
＜実施例２−５＞
水分吸収剤としてポリアクリル酸マグネシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７６】
＜実施例２−６＞
水分吸収剤としてポリアクリル酸カルシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７７】
＜実施例２−７＞
水分吸収剤として硫酸ナトリウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７８】
＜実施例２−８＞
水分吸収剤として酸化カルシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１７９】
＜実施例２−９＞
水分吸収剤として塩化カルシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８０】
＜実施例２−１０＞
水分吸収剤として酸化アルミニウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８１】
＜実施例２−１１＞
水分吸収剤として水素化カルシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８２】
＜実施例２−１２＞
水分吸収剤として硫酸カルシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８３】
＜実施例２−１３＞
水分吸収剤として硫酸銅を用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８４】
＜実施例２−１４＞
水分吸収剤として酸化ケイ素を用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８５】
＜実施例２−１５＞
水分吸収剤として酸化マグネシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８６】
＜実施例２−１６＞
水分吸収剤として過塩素酸マグネシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８７】
＜実施例２−１７＞
水分吸収剤としてゼオライトを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８８】
＜実施例２−１８＞
水分吸収剤として五酸化二リンを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１８９】
＜実施例２−１９＞
水分吸収剤として炭酸カルシウムを用い、添加量を５０．０重量％とした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１９０】
［電池膨れの評価］
このような各電池パックについて、実施例１と同様の条件で充放電および保存を行い、電池パックの膨れが０．５ｍｍ以上となる日数を調べた。なお、保存は最長で２年とする。
【０１９１】
以下の表４に、電池膨れの評価の結果を示す。なお、電池の保存開始から２年経過した時点で電池膨れが０．５ｍｍ未満の電池パックについては、電池パックの膨れ発生日数を「２年超」と示す。
【０１９２】
【表４】
2008004506.tif 000006
【０１９３】
表４から分かるように、硫酸マグネシウムの他、実施例２−１から実施例２−１９の水分吸収剤を添加した樹脂フレームを用いた場合であっても、樹脂フレームに含有させることにより長期にわたって電池内部への水分浸入およびそれにともなう電池膨れを抑制することができる。
【０１９４】
（３）実施例３
外装材および樹脂フレームの構成を変化させて電池パックを作製し、各電池パックの落下に対する強度を測定する。
【０１９５】
＜実施例３−１＞
金属層としてアルミニウム３００３Ｈ１８を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１９６】
＜実施例３−２＞
金属層としてアルミニウム３００４Ｈ１８を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１９７】
＜実施例３−３＞
金属層としてアルミニウム５００Ｈ１８を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１９８】
＜実施例３−４＞
金属層としてアルミニウム１Ｎ３０Ｈ１８を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０１９９】
＜実施例３−５＞
金属層としてＳＵＳ３０４を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２００】
＜実施例３−６＞
金属層としてチタンを、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０１】
＜実施例３−７＞
金属層として亜鉛メッキ鉄を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０２】
＜実施例３−８＞
金属層としてスズメッキ鉄を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０３】
＜実施例３−９＞
金属層としてニッケルメッキ鉄を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０４】
＜実施例３−１０＞
金属層として銅を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０５】
＜実施例３−１１＞
金属層として銅を、内側樹脂層としてポリエチレン（ＰＥ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０６】
＜実施例３−１２＞
金属層として銅を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％、ガラス繊維を３０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０７】
＜実施例３−１３＞
金属層として銅を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用い、図４に示す電池パックのように一方の外装材の端部を屈曲して電池パックの両側面まで被覆するようにした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０８】
＜実施例３−１４＞
金属層として銅を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用い、一方の外装材の端部を屈曲し、その上に一体成型により樹脂フレームを作製することにより電池パックの両側面まで被覆するようにした以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２０９】
＜実施例３−１５＞
内側樹脂層を設けず、金属層として内側面にプライマー処理を施した銅を用い、樹脂フレームとして硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）を用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２１０】
＜実施例３−１６＞
金属層として銅を、内側樹脂層としてポリプロピレン（ＰＰ）を用い、樹脂フレームとしてボトム部および両側面にコ字状に形成されたアルミニウム（Ａｌ）の内側に硫酸マグネシウムを５０．０重量％添加したポリプロピレン（ＰＰ）からなる水分吸収層を設けたフレームを用いた以外は実施例１−１と同様にして電池パックを作製した。
【０２１１】
［落下強度の評価］
このような各電池パックについて、実施例１と同様の条件で充放電を行ったのち、高さ１ｍの地点から電池を落下させ、漏電が生じるまでの落下回数を測定した。
【０２１２】
以下の表５に、落下強度の評価の結果を示す。
【０２１３】
【表５】
2008004506.tif 000007
【０２１４】
表５から分かるように、外装材の金属層としてはいずれの金属材料も使用可能であるが、より硬度の高い金属材料を用いることが好ましい。また、外装材の内側樹脂層と、樹脂フレームは同一の材料を用いることにより接合強度が増し、落下に対する強度が向上するため好ましい。さらに、実施例３−１２のように樹脂フレームにガラス繊維を混合したり、実施例３−１６のように樹脂フレームの外壁面に金属骨格を設けることにより、樹脂フレームの強度を向上させることができ、電池パックの強度が向上するため好ましい。また、実施例３−１３および実施例３−１４のように、外装材の端部を屈曲させて樹脂フレームの側面を被覆するようにして電池パックを構成することにより、電池パックの強度を向上させることができるため好ましい。特に、端部を屈曲させた外装材に樹脂材料を射出し、樹脂フレームを一体に成型した場合、別工程で樹脂フレームを成型した場合よりも著しく強度が向上するため好ましい。
【０２１５】
上述のように、水分吸収剤を添加した水分透過性の低い樹脂フレームを用い、硬質金属を主として構成される外装材を用いて非水電解質二次電池および電池パックを作製することにより、水分浸入を抑制するとともに、電池素子の体積効率および落下強度に優れた電池パックを得ることができる。
【０２１６】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【０２１７】
例えば、上述の実施形態において挙げた数値および材料はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値および材料を用いてもよい。
【０２１８】
また、この発明による構成は、二次電池に限られたものではなく、樹脂フレーム内に発電要素を収容し、外装材にて封止してなる構成をとりうる全ての電池において使用可能である。
【０２１９】
また、たとえば外装材３の内側樹脂層２２にも水分吸収剤を含有させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２２０】
【図１】この発明による電池パック１の一構成例を示す模式図である。
【図２】この発明による電池パック１を構成する電池素子１０の構造を示す模式図である。
【図３】この発明による外装材の一構成例を示す断面図である。
【図４】この発明による電池パックの他の構成例を示す模式図である。
【図５】この発明による電池パックの他の構成例を示す模式図である。
【図６】この発明による電池パックの他の構成例を示す模式図である。
【図７】この発明による樹脂フレームの構成例を示す上面図である。
【図８】この発明による電池パックの他の構成例を示す模式図である。
【図９】この発明による樹脂フレームの他の構成例を示す上面図である。
【図１０】この発明による樹脂フレームの他の構成例を示す上面図である。
【図１１】この発明による非水電解質二次電池の一構成例を示す模式図である。
【図１２】この発明による樹脂フレームの他の構成例を示す上面図である。
【図１３】この発明による電池パックの他の構成例を示す模式図である。
【図１４】この発明による軟質ラミネートフィルムの一構成例を示す模式図である。
【図１５】この発明による電池パックの他の構成例を示す模式図である。
【図１６】この発明による電池素子の他の構成例を示す模式図である。
【符号の説明】
【０２２１】
１・・・電池パック
２・・・非水電解質二次電池
３、３ａ、３ｂ・・・外装材
４・・・樹脂フレーム
４ａ・・・水分吸収層
４ｂ・・・樹脂層
５・・・トップカバー
６・・・回路基板
７・・・接続用端子
８・・・開口
１０・・・電池素子
１１・・・正極
１２・・・負極
１３、１３ａ，１３ｂ・・・セパレータ
１４・・・電極端子
１４ａ・・・正極端子
１４ｂ・・・負極端子
１７・・・ラミネートフィルム
【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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【図１６】
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