(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一金属の端部が露出して第一電極端子部となされ、前記第一金属に第一活物質が付与された第一活物質部を有する第一電極部材と、
第二金属層の一方の面の一部に第二活物質が付与された第二活物質部を有し、前記第二活物質部の周囲に熱可塑性樹脂が付与された熱可塑性樹脂層を有する第二電極部材と、
セパレーターとを備え、
前記第一電極部材と第二電極部材とが第一電極端子部の先端を第二電極部材から突出させた態様で重ねられているとともに前記第一電極部材が第一電極端子部の先端突出部分を除いて第二電極部材の熱可塑性樹脂層の外周縁よりも内側で重ねられ、前記第一電極部材と第二活物質部とがセパレーターを介して対向するように配置され、
第一活物質部および第二活物質部が第二電極部材の熱可塑性樹脂層において熱封止され、かつ前記第一電極部材は、第一電極端子部の基端側が熱可塑性樹脂からなる封止材によって被覆され、前記封止材と第二電極部材の熱可塑性樹脂層とにより熱封止部が形成され、さらに熱封止された状態で前記第一電極端子部が突出する辺の熱封止部において第二電極部材の第二金属層の熱可塑性樹脂層とは反対の面の少なくとも一部が露出して第二電極端子部となされ、
前記第二電極部材は第二金属層の熱可塑性樹脂層とは反対の面が前記第二電極端子部を除いて耐熱性樹脂層で被覆され、前記第二電極部材が外装材を兼ねていることを特徴とする蓄電デバイス。
【請求項２】
二つ折りにされた前記第二電極部材の熱可塑性樹脂層が接触して熱封止部が形成されている請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項３】
前記第一電極部材が前記第二電極部材と少なくともバリア層と熱可塑性樹脂層とが積層された外装材とで挟まれ、前記第二電極部材の熱可塑性樹脂層と前記外装材の熱可塑性樹脂層とが接触して熱封止部が形成されている請求項１に記載の蓄電デバイス。
【請求項４】
第一金属の端部が露出して第一電極端子部となされ、前記第一金属に第一活物質が付与された第一活物質部を有する第一電極部材と、
第二金属層の一方の面の一部に第二活物質が付与された第二活物質部を有し、前記第二活物質部の周囲に熱可塑性樹脂が付与された熱可塑性樹脂層を有する第二電極部材と、
セパレーターとを備え、
前記第一電極部材と第二電極部材とが第一電極端子部の先端を第二電極部材から突出させた態様で重ねられているとともに前記第一電極部材が第一電極端子部の先端突出部分を除いて第二電極部材の熱可塑性樹脂層の外周縁よりも内側で重ねられ、前記第一電極部材と第二活物質部とがセパレーターを介して対向するように配置され、
第一活物質部および第二活物質部が第二電極部材の熱可塑性樹脂層において熱封止され、かつ熱封止された状態で第二電極部材の第二金属層の少なくとも一部が露出して第二電極端子部となされ、
前記第一電極部材が前記第二電極部材と少なくともバリア層と熱可塑性樹脂層とが積層された外装材とで挟まれ、前記第二電極部材の熱可塑性樹脂層と前記外装材の熱可塑性樹脂層とが接触して熱封止部が形成されていることを特徴とする蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽量化、薄肉化、省スペース化がなされた蓄電デバイスに関する。
【０００２】
なお、本明細書において、「アルミニウム」の語は、ＡｌおよびＡｌ合金を含む意味で用い、「銅」の語は、ＣｕおよびＣｕ合金を含む意味で用い、「ニッケル」の語は、ＮｉおよびＮｉ合金を含む意味で用い、「チタン」の語は、ＴｉおよびＴｉ合金を含む意味で用いている。また、本明細書において、「金属」の語は、単体の金属および合金を含む意味で用いる。
【背景技術】
【０００３】
近年、スマートフォン、タブレット端末等の携帯機器の薄型化、軽量化に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン二次電池やリチウムポリマー二次電池の外装材としては、従来の金属缶に代えて、金属の両面に樹脂フィルムを貼り合わせたラミネート外装材が用いられている。同様に、コンデンサ、キャパシタ等もラミネート外装材を使用したものをバックアップ電源としてＩＣカードや電子機器に搭載することが検討されている。
【０００４】
金属の両面に樹脂フィルムを貼り合わせたラミネート外装材内に電池本体部を収容したものとして、例えば、フレキシブルなフィルムよりなる密閉外装材内に、積層された正極、セパレーター、および負極、並びに、電解液からなる電池構成物質を収容したカード電池であって、前記外装材として、熱可塑性樹脂、金属、および熱可塑性樹脂を順次積層した構成からなるラミネートフィルムが用いられてなる薄型電池が公知である（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−５６８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の薄型電池は、電極本体部とラミネート外装材が別々に構成されており、ラミネート外装材で外装した蓄電デバイスとしての全体厚さは、電極本体部の厚さとラミネート外装材の厚さの合計になることから、ＩＣカードやスマートフォン等の厚さ制限や重量制限のある機器への搭載は困難であった。
【０００７】
また、電極から導出されるタブリード線（リード線）を設ける必要があるので、電流回路上の継ぎ目が増すことから、継ぎ目位置からの接触抵抗が起因となり内部抵抗が上昇する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した技術背景に鑑み、軽量化および薄型化を図り、さらに内部抵抗の上昇を抑制できる蓄電デバイスを提供することを目的とする。
【０００９】
即ち、本発明は下記［１］〜［５］に記載の構成を有する。
【００１０】
［１］第一金属の端部が露出して第一電極端子部となされ、前記第一金属に第一活物質が付与された第一活物質部を有する第一電極部材と、
第二金属層の一方の面の一部に第二活物質が付与された第二活物質部を有し、前記第二活物質部の周囲に熱可塑性樹脂が付与された熱可塑性樹脂層を有する第二電極部材と、
セパレーターとを備え、
前記第一電極部材と第二電極部材とが第一電極端子部の先端を第二電極部材から突出させた態様で重ねられているとともに前記第一電極部材が第一電極端子部の先端突出部分を除いて第二電極部材の熱可塑性樹脂層の外周縁よりも内側で重ねられ、前記第一電極部材と第二活物質部とがセパレーターを介して対向するように配置され、
第一活物質部および第二活物質部が第二電極部材の熱可塑性樹脂層において熱封止され、かつ熱封止された状態で第二電極部材の第二金属層の少なくとも一部が露出して第二電極端子部となされていることを特徴とする蓄電デバイス。
【００１１】
［２］二つ折りにされた前記第二電極部材の熱可塑性樹脂層が接触して熱封止部が形成されている前項１に記載の蓄電デバイス。
【００１２】
［３］前記第一電極部材が前記第二電極部材と少なくともバリア層と熱可塑性樹脂層とが積層された外装材とで挟まれ、前記第二電極部材の熱可塑性樹脂層と前記外装材の熱可塑性樹脂層とが接触して熱封止部が形成されている前項１に記載の蓄電デバイス。
【００１３】
［４］前記第一電極部材は、第一電極端子部の基端側が熱可塑性樹脂からなる封止材によって被覆され、前記封止材と第一電極部材の熱可塑性樹脂層とにより熱封止部が形成されている前項１〜３のうちのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【００１４】
［５］前記第二電極部材は、第二金属層の熱可塑性樹脂層とは反対の面が第二金属露出部を除いて耐熱性樹脂層で被覆されている前項１〜４のうちのいずれか１項に記載の蓄電デバイス。
【発明の効果】
【００１５】
上記［１］［２］［３］に記載の蓄電デバイスは、第二電極部材がデバイスの外装材の少なくとも一部を兼ねており、かつ第一電極部材の一部である第一電極端子部と第二電極部材の一部である第一電極端子部を利用して電気の授受を行いタブリードが不要であるから、軽量化、薄型化、省スペース化を図ることができる。また、タブリードが不要であるから内部抵抗値を低く抑えることができる。さらに、デバイスの構成材料が少ないのでコストを低減できる。
【００１６】
上記［４］に記載の蓄電デバイスは、第一電極部材の第一電極端子部に接合された封止材が第二電極部材の熱可塑性樹脂層と融着するので、信頼性の高い熱封止部を形成できる。
【００１７】
上記［５］に記載の蓄電デバイスは、外装材となる第二電極部材が耐熱性樹脂層で被覆されているので、突き刺し強度等の物理的強度、耐候性および耐薬品性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１Ａ】本発明の蓄電デバイスの一実施形態の斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａにおける１Ｂ−１Ｂ線断面図である。
【図１Ｃ】図１Ａにおける１Ｃ−１Ｃ線断面図である。
【図２Ａ】負極部材の平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの２Ｂ−２Ｂ線断面図である。
【図３Ａ】正極部材の平面図である。
【図３Ｂ】正極部材の底面図である。
【図３Ｃ】図３Ａの３Ｃ−３Ｃ線断面図である。
【図４】本発明の蓄電デバイスの他の実施形態の断面図である。［蓄電デバイス］  図１Ａ〜図３Ｃに本発明の蓄電デバイスの一実施形態およびその構成部材を示す。
【００１９】
以下の説明において、同一符号を付した部材は同一物または同等物を表しており、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１Ａ〜１Ｃに示す蓄電デバイス１は、図２Ａおよび図２Ｂに示す負極部材１０と、図３Ａ〜３Ｃに示す正極部材２０と、セパレーター３０とより構成されている。前記負極部材１０は本発明における第一電極部材に対応し、正極部材２０は第二電極部材に対応する。同様に、負極金属、負極活物質部、負極端子部は第一金属、第一活物質部、第一電極端子部に対応する。また、正極金属層、正極活物質部、正極端子部は第二金属層、第二活物質部、第二電極端子部に対応する。
【００２１】
前記負極部材１０は、負極金属１１の先端部を除く両面にバインダー層１２を介して負極活物質が付与された負極活物質部１３が形成されている。また、前記負極部材１０の先端部は両面ともに負極金属１１が露出して負極端子部１４となされ、この負極端子部１４の基端側の両面に熱可塑性樹脂からなる封止材１５が接合されている。
【００２２】
前記正極部材２０は、正極金属層２１の一方の面において中央部にバインダー層２２を介して正極活物質が付与された正極活物質部２３が形成され、この正極活物質部２３の周囲に接着剤層２４を介して熱可塑性樹脂が積層された熱可塑性樹脂層２５が形成されている。正極金属層２１の他方の面は、端部近傍の正極端子部２６を除いて絶縁性の耐熱性樹脂層２７で被覆されている。前記耐熱性樹脂層２７は接着剤層２８を介して正極金属層２１に貼り合わされ、前記正極端子部２６は耐熱性樹脂層２７および接着剤層２８が存在せず正極金属層２１が露出している。
【００２３】
前記正極端子部２６は例えば以下の方法で形成することができる。また、熱可塑性樹脂層側の面に正極端子部を設けるデバイスの態様を後述するが、熱可塑性樹脂側の面に正極端子部を設ける方法も下記の方法に準じる。なお、本発明は正極端子部の形成方法を限定するものではない。
【００２４】
（１）周知の方法により、接着剤層２８で正極金属層２１と耐熱性樹脂層２７を貼り合わせ、レーザーを照射して耐熱性樹脂層２７および接着剤層２８を切除する。
【００２５】
（２）正極金属層２１に接着剤を塗布する際に前記正極端子部２６を形成する部分に接着剤を塗布しない未塗布部を形成し、接着剤未塗布部を有する接着剤層２８を形成し、耐熱性樹脂層２７を貼り合わせる。その後、接着剤未塗布部上の耐熱性樹脂層２７を切除する。
【００２６】
セパレーター３０はシート状であり、前記負極部材１０の負極活物質部１３に巻き付けられ、負極活物質部１３は端面に至るまでセパレーター３０で覆われている。
【００２７】
図１Ａ〜１Ｃの蓄電デバイス１は前記負極部材１０、正極部材２０およびセパレーター３０を組み付けて作製されている。なお、図１Ｂおよび図１Ｃはバインダー層１２，２２および接着剤層２４、２８の図示を省略している。
【００２８】
前記正極部材２０は正極活物質部２３側の面を内側にして中央で二つ折りにされている。前記正極部材２０上に、前記正極部材２０の折り返し辺の対向辺から負極端子部１４の先端が突出するように負極部材１０を置いて負極部材１０上に正極部材２０の半分が被せられて、負極部材１０と正極部材２０とが組み付けられている。この組み付け状態において、負極部材１０は、負極端子部１４の先端突出部分を除いて正極部材２０の熱可塑性樹脂層２５の外周縁よりも内側で正極部材２０と重なり、正極部材２０に包まれている。また、負極金属１１の両面に形成された負極活物質部１３はセパレーター３０を介して正極活物質部２３と対向し、正極部材２０を二つ折りにしたことで折り返し辺以外の３辺において熱可塑性樹脂層２５同士が重ね合わされ、負極活物質部１３および正極活物部２３が熱可塑性樹脂層２５で囲まれる。また、前記負極端子部１４が突出する辺においては、負極端子部１４が封止材１５に覆われた部分で熱可塑性樹脂層２５に挟み付けられている。そして、前記負極部材１０と正極部材２０の間に電解液を注入した状態で熱可塑性樹脂層２５を融着させることにより熱封止部４０が形成され、負極金属１１と正極金属層２１と熱封止部４０とにより囲まれた空間に、セパレーター３０によって隔てられた正極活物質部２３と負極活物質部１３とが電解液とともに封止されている。前記負極端子部１４の正極部材２０の熱可塑性樹脂層２５と重なる部分には封止材１５が接合され、熱可塑性樹脂層２５と封止材１５とが融着しているので熱可塑性樹脂層２５を直接負極端子部１４に融着させるよりも密着力が高く剥離しにくいため、負極端子部１４が突出する辺においても他の２辺と同様に信頼性の高い熱封止部４０が形成される。なお、本発明の蓄電デバイスにおいて前記封止材１５は必須要件ではなく、封止材１５を持たないデバイスも本発明に含まれる。
【００２９】
前記蓄電デバイス１は、正極部材２０がデバイスの外装材を兼ねており、正極金属層２１がバリア層として機能して外部からの酸素、液体、光等の侵入を遮断し、耐熱性樹脂層２７が保護層となってデバイス自体の強度、耐候性、耐薬品性を向上させている。そして、外装材（正極部材２０）から引き出された負極部材１０の負極端子部１４と外装材の外面に露出する正極端子部２６とで外部と電気の授受を行う。前記蓄電デバイス１は正極部材２０がデバイスの正極と外装材を兼用し、かつ正極部材２０および負極部材１０の一部を電極端子部として利用しているのでタブリードが不要であるからデバイスの軽量化、薄型化、省スペース化を図ることができる。また、タブリードが不要であるから内部抵抗値を低く抑えることができる。また、正極部材２０が外装材を兼ねていることでデバイスの構成材料が少ないので、コストを低減できる。
［蓄電デバイスの他の形態］
本発明の蓄電デバイスは上記の形態に限定されず、種々の変更が可能である。また、前記蓄電デバイス１は正極部材２０を外装材として使用し負極部材１０を正極部材２０で包む構造であるが、正極部材と負極部材とを入れ換えて負極部材を外装材にすることもできる。即ち、負極金属層に負極活物質部および熱可塑性樹脂層を形成した負極部材を外装材とし、正極金属に正極活物質部を形成した正極部材を前記負極部材で包む構造である。以下に説明する他の形態のデバイスにおいても、正極部材を外装材に利用したデバイスの構造について説明しているが、いずれの場合も正極部材と負極部材を入れ換えることができる。
【００３０】
（１）正極部材を二つ折りにした蓄電デバイスにおいて、負極端子部を突出させる辺は折り返し辺に対向する辺に限定されず、折り返し辺の隣接辺から負極端子部を突出させることもできる。
【００３１】
（２）負極部材の負極金属層として箔あるいは板を用いる場合、これらの両面に負極活物質部を有することに限定されず、片面にのみ負極活物質部を有する場合も蓄電デバイスを作製することができる。図４に示す蓄電デバイス２において、負極部材５０は負極金属層１１の一方の面のみに負極活物質部１３を有している。前記蓄電デバイス２は、負極部材５０の負極活物質部１３側の面に正極部材６０を配置し、負極活物質部１３を持たない面側にバリア層７１と熱可塑性樹脂層７２とが積層された外装材７０を配置し、正極部材６０の熱可塑性樹脂層２５と外装材７０の熱可塑性樹脂層７２と融着させて熱封止部４１を形成している。前記蓄電デバイス２は、前記負極部材５０は負極端子部１４の先端突出部を除いて正極部材６０の熱可塑性樹脂層２５の外周縁よりも内側で正極部材６０と重なり、正極部材６０と外装材７０とで負極部材５０を包んでおり、正極部材６０がデバイスの外装材の一部を構成している。
【００３２】
なお、前記バリア層７１の反対側の面には耐熱性樹脂フィルムを積層しても良い。また、前記蓄電デバイス２は正極部材６０とは別体の外装材７０を用いているが、正極部材６０の熱可塑性樹脂層２５を負極部材５０の負極活物質部１３を持たない面を覆う寸法に延長し、１枚の正極部材を二つ折りにして負極部材５０を包むこともできる。
【００３３】
また、正極活物質部および負極活物質部が電解質に接触していればセパレーターを介して向き合っていなくてもよいので、図２Ａおよび図２Ｂに示した負極金属層１１の両面に負極活物質部１３を有する負極部材１０を、前記正極部材６０と外装材７０とを挟み正極部材６０の熱可塑性樹脂層２５と外装材７０の熱可塑性樹脂層７２とで熱封止部を形成することもできる。
【００３４】
（３）正極端子部は熱可塑性樹脂層側の面に設けることができる。例えば、前記正極部材２０の端部を耐熱性樹脂フィルム２７側に折り返すと熱可塑性樹脂層２５が外面に露出するので、熱可塑性樹脂層２５の一部を除去して正極金属２１を露出させることにより正極端子部を形成することができる。
【００３５】
（４）正極端子部は外装体の任意の位置に形成することができる。図１Ａ〜１Ｃの蓄電デバイス１は負極端子部１４が突出する辺の熱封止部４０に正極端子部２６を形成した例であるが、上述した方法により任意の位置に正極端子部２６を形成できるので外装体の任意の位置に正極端子部を設けることができる。また、本発明は正極金属に耐熱性樹脂層が積層されていることは必須要件ではなく、耐熱性樹脂層を持たない正極部材は露出面全体が端子部となる。
【００３６】
また、図１Ａの蓄電デバイス１のように、正極端子部２６と負極端子部１４を近接位置に設けることでこれらへの接続部材も近接させることができるので、蓄電デバイス１を搭載する集電用回路の構造の単純化および小型化を図ることができる。
［蓄電デバイスの構成材料］
本発明は蓄電デバイスを構成する各層の材料を限定するものではないが、好ましい材料として以下の材料を挙げることができる。
【００３７】
（負極部材）
負極金属１１は、アルミニウム、銅、ステンレス、ニッケル、チタンの他、第二電極部材に用いられる場合に限り、これらの金属にニッケルやクロム、亜鉛等のメッキを行ったもの、これらの金属の２種以上組み合わせたクラッド材を用いることが好ましい。前記第一電極部材としての負極金属１１の厚みは０．０５ｍｍ〜３ｍｍが好ましく、棒状のものでも良いが加工適性やコストを考慮すると１ｍｍ以下の箔または板が好ましい。また、
外装材を兼ねる第二電極部材である場合は厚さが１５μｍ〜１００μｍの負極金属を用いることが好ましい。
【００３８】
前記負極金属１１には化成皮膜が形成されているのが好ましい。前記化成皮膜は、負極金属の表面に化成処理を施すことによって形成される皮膜であり、このような化成処理が施されていることによって、内容物（電解液等）による負極金属表面の腐食を十分に防止できる。例えば、次のような処理を行うことによって、負極金属に化成処理を施す。即ち、脱脂処理を行った負極金属の表面に、
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩およびフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂およびフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸およびクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂およびフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸およびクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩およびフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を負極金属の表面に塗工した後、乾燥することにより、化成処理を施す。
【００３９】
前記化成皮膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ２〜５０ｍｇ／ｍ２が好ましく、特に２ｍｇ／ｍ２〜２０ｍｇ／ｍ２が好ましい。
【００４０】
負極活物質部１３は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）等のバインダーに、黒鉛、チタン酸リチウム、Ｓｉ系合金、スズ系合金等を添加した混合組成物で形成される。前記混合組成物にはカーボンブラック、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等の導電補助剤をさらに含有せしめてもよい。前記負極活物質部１３の厚さは、１μｍ〜３００μｍに設定されるのが好ましい。
【００４１】
バインダー層１２は負極部材１０における必須の層ではないが、負極金属１１と負極活物質部１３との結着性を高めるためにこれらの間に介在させることが好ましい。前記バインダー層１２は、例えば、ＰＶＤＦ、ＳＢＲ、ＣＭＣ、ＰＡＮ、直鎖型多糖類等で形成された層が挙げられる。また、前記バインダー層１２の導電性を向上させるために、カーボンブラック、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等の導電補助剤がさらに添加されていてもよい。前記バインダー層１２の厚さは、０．２μｍ〜１０μｍに設定されるのが好ましい。バインダー層１２を１０μｍ以下とすることで、バインダー層１２による蓄電デバイス内部抵抗の増大を極力抑制することができる。
【００４２】
封止材１５は熱可塑性樹脂からなり、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体の酸変性物およびアイオノマーで構成されるのが好ましい。また、オレフィン系共重合体として、ＥＶＡ（エチレン・酢酸ビニル共重合体）、ＥＡＡ（エチレン・アクリル酸共重合体）、ＥＭＡＡ（エチレン・メタアクリル酸共重合体）を例示できる。前記封止材１５の厚さは３０〜２００μｍに設定されるのが好ましく、負極金属１１の両面にフィルム化した熱可塑性樹脂を熱融着させるか、溶融させた熱可塑性樹脂を直接負極金属に膜状に押し出して密着させる。
【００４３】
（正極部材）
正極金属層２１はアルミニウム箔を用いることが好ましい。正極部材が外装材を兼ねる第二電極部材である場合は、正極金属層２１は厚さが１５〜１５０μｍの硬質のアルミニウム箔で形成されるのが好ましい。また、正極部材が本発明における第一電極部材である場合は棒状のものでも良いが、加工適性やコストを考慮すると厚さが５０μｍ〜１ｍｍの箔または板を用いることが好ましい。
【００４４】
前記正極金属層２１は化成皮膜が形成されているのが好ましい。好ましい化成皮膜は上述した負極金属１１の化成皮膜に準じる。
【００４５】
正極活物質層２３は、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＣＭＣ（カルボキシメチルセルロースナトリウム）、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）等のバインダーに、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、リン酸鉄リチウム、マンガン酸リチウム等の塩を添加した混合組成物で形成される。前記混合組成物にはカーボンブラック、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）等の導電補助剤をさらに含有せしめてもよい。前記正極活物質部２３の厚さは、２μｍ〜３００μｍに設定されるのが好ましい。
【００４６】
バインダー層２２は正極部材１０における必須の層ではないが、正極金属層２１と正極活物質部２３との結着性を高めるためにこれらの間に介在させることが好ましい。前記バインダー層２２の組成および好適厚さは上述した負極部材１０のバインダー層１２に準じる。
【００４７】
熱可塑性樹脂層２５は、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーからなる群より選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂からなる未延伸フィルムにより構成されるのが好ましい。前記熱可塑性樹脂層２５の厚さは２０μｍ〜１５０μｍに設定されるのが好ましい。
【００４８】
耐熱性樹脂層２７を構成する耐熱性樹脂としては、熱封止する際の熱封止温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、前記熱可塑性樹脂層２５を構成する熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。例えば、延伸ポリアミドフィルム（延伸ナイロンフィルム等）または延伸ポリエステルフィルムを用いるのが好ましい。中でも、二軸延伸ポリアミドフィルム（二軸延伸ナイロンフィルム等）、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムまたは二軸延伸ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いるのが特に好ましい。なお、前記耐熱性樹脂フィルム２７は単層で形成されていても良いし、或いは、例えば延伸ポリエステルフィルム／延伸ポリアミドフィルムからなる複層（延伸ＰＥＴフィルム／延伸ナイロンフィルムからなる複層等）で形成されていても良い。前記耐熱性樹脂層２７の厚さは０．０２ｍｍ〜０．１ｍｍが好ましい。
【００４９】
前記熱可塑性樹脂層２５を貼り合わせる接着剤層２４は、２液硬化型のオレフィン系接着剤により形成された層であるのが好ましい。２液硬化型のオレフィン系接着剤を用いた場合には、電解液による膨潤で接着性が低下するのを十分に防止できる。前記接着剤層２４の厚さは、０．５μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。
【００５０】
前記耐熱性樹脂層２７を貼り合わせる接着剤層２８は、ポリエステルウレタン系接着剤およびポリエーテルウレタン系接着剤からなる群より選ばれる少なくとも１種の接着剤を用いるのが好ましい。前記接着剤層２８の厚さは、０．５μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。
【００５１】
（その他の材料）
セパレーター３０としては、ポリエチレン製セパレーター、ポリプロピレン製セパレーター、ポリエチレンフィルムとポリプロピレンフィルムとからなる複層フィルムで形成されるセパレーター、あるいはこれの樹脂製セパレーターにセラミック等の耐熱無機物を塗布した湿式または乾式の多孔質フィルムで構成されるセパレーターを例示できる。前記セパレーター３０の厚は、５μｍ〜５０μｍに設定されるのが好ましい。
【００５２】
外装材７０を構成するバリア層７１はアルミニウム等の金属箔が好ましく、好ましい厚さは１５μｍ〜５０μｍである。また熱可塑性樹脂層７２は上述した正極部材２０の熱可塑性樹脂層２５に準じる。また、前記外装材７０はバリア層７１の他方の面に耐熱性樹脂層を積層することも好ましく、好適な耐熱性樹脂層は前記耐熱性層２７に準じる。
【実施例】
【００５３】
〈実施例〉
図１Ａ〜３Ｃに参照される蓄電デバイスを作製した。
【００５４】
（負極部材の作製：図２Ａおよび図２Ｂ参照）
負極金属１１はＪＩＳ  Ｈ３１００で分類されるＣ１１００Ｒの厚さ５０μｍの硬質銅箔であり、縦５０ｍｍ×横１００ｍｍの長方形に裁断したものを使用した。バインダー液はＰＶＤＦを溶媒のジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解させて調製した。負極活物質ペーストは、カーボン粉末を主成分とする負極活物質５７質量部、結着剤兼電解液保持剤としてのＰＶＤＦを５質量部、ヘキサフルオロプロピレンと無水マレイン酸の共重合体１０質量部、アセチレンブラック（導電材）３質量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（有機溶媒）２５質量部を混練分散させて調製した。また、封止材１５は、厚さ５５μｍの無水マレイン酸変性ポリプロピレンフィルム（三菱化学モディックＰ５０２樹脂を成膜したもの）を縦７０ｍｍ×横１０ｍｍの長方形に裁断したものを使用した。
【００５５】
前記負極金属１１は長手方向において一端から２０ｍｍまでの領域を負極端子部１４とした。前記負極金属１１の縦５０ｍｍ×横８０ｍｍの部分の両面に前記バインダー液を塗布した後に１００℃で３０秒間乾燥させて、乾燥後の厚さが０．５μｍのバインダー層１２を形成した。次いで、前記バインダー層１２上に負極活物質ペーストを塗布した後に１００℃で３０分間乾燥させ、さらに熱プレスすることにより、密度１．５ｇ／ｃｍ３、乾燥後の厚さが２０．１μｍの負極活物質部１３を形成した。次に、前記負極端子部１４の基端側の両面を２枚の封止材１５で挟み、加熱して負極端子部１４に接合し、これを負極部材１０とした。
【００５６】
（正極部材の作製：図３Ａ〜３Ｃ参照）
正極金属層２１はＪＩＳ  Ｈ４１６０で分類されるＡ８０７９の厚さ２０μｍの軟質アルミニウム合金箔であり、縦７０ｍｍ×横１６０ｍｍの長方形に裁断したものを使用した。バインダー液はＰＶＤＦを溶媒のジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に溶解させて調製した。正極活物質ペーストは、コバルト酸リチウムを主成分とする正極活物質６０質量部、結着剤兼電解液保持剤としてのＰＶＤＦ１０質量部、アセチレンブラック（導電材）５質量部、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）（有機溶媒）２５質量部を混練分散させて調製した。熱可塑性樹脂層２５は厚さ２５μｍの未延伸ポリプロピレンフィルムを使用し、貼り合わせ用の接着剤層２４として２液硬化型のオレフィン系接着剤を使用した。また、耐熱性フィルム２７は厚さ１２μｍのポリエステルフィルムを使用し、貼り合わせ用の接着剤層２８として酢酸エチルで希釈した２液硬化型のポリエステルポリウレタン系接着剤を使用した。
【００５７】
まず、前記正極金属層２１の片面に正極端子部２６を形成しつつ耐熱性樹脂層２７を貼り合わせる。前記正極金属層２１の長手方向において一端から５ｍｍの入った縦５０ｍｍ×横５ｍｍの領域を接着剤未塗布部とし、それ以外の部分に接着剤を３μｍの厚さに塗布し、乾燥させて接着剤層２８を形成した。次いで、前記接着剤未塗布部を含む全面に耐熱性樹脂層２７をドライラミネートし、４０℃の恒温槽で７２時間養生した。養生後、接着剤未塗布部の周縁に炭酸ガスレーザーを照射して耐熱性樹脂層２７を切除し、正極金属層２１を露出させて正極端子部２６を形成した。
【００５８】
前記正極金属層２１の反対の面においては、周縁に１０ｍｍを残して中央の縦５０ｍｍ×横１４０ｍｍの長方形の領域に前記バインダー液を塗布した後に１００℃で３０秒間乾燥させて、乾燥後の厚さが０．５μｍのバインダー層２２を形成した。次いで、前記バイダー層２２上に正極活物質ペーストを塗布した後に１００℃で３０分間乾燥させ、さらに熱プレスすることにより、密度４．８ｇ／ｃｍ３、乾燥後の厚さが３０．２μｍの正極活物質部２３を形成した。次に、前記正極活物質層２３の周囲、即ち正極金属２１が露出している部分に接着剤を２μｍの厚さに塗布し、１００℃で１５秒間乾燥させて接着剤層２４を形成した。次いで、正極活物質部２３を含む全面に熱可塑性樹脂層用の未延伸ポリプロピレンフィルムを貼り合わせ、４０℃の恒温槽で３日間養生した。養生後、正極活物質部２３の周縁に炭酸ガスレーザーを照射し、未延伸ポリプロピレンフィルムを切除して正極活物質部２３露出させ、これを正極部材２０とした。
【００５９】
（蓄電デバイスの組み立て）
前記負極部材１０の負極活物質部１３に厚さ８μｍの多孔質の湿式セパレーター３０を１周分巻き付け、さらに負極活物質部１３の端面もセパレーター３０で覆った。
【００６０】
そして、前記正極部材２０の正極活物質部２３側の面に、前記負極部材１０の負極端子部１４の先端部が正極部材２０の一端から突出しかつ封止材１５が熱可塑性樹脂層２５と重なるように該負極部材１０を載せた。この状態において、負極部材１０は正極部材２０の片側半分の位置に置かれている。そして、前記正極部材２０の残りの片側を折り起こして負極部材１０に載せ、二つ折りにした正極部材２０で負極部材を挟み、３辺において熱可塑性樹脂層２５を重ね合わせるようにして負極部材１０を正極部材２０を包み、これらを組み付けた。
【００６１】
前記組み付け物に対し、負極端子部１４が突出する辺を含む２辺を２００℃に加熱した熱板で３秒間加熱し、熱可塑性樹脂２５および封止材１５を融着させて熱封止部４０を形成した。次に、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）が等量体積比で配合された混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が濃度１モル／Ｌで溶解された電解液０．５ｍＬをシリンジで未シール辺から注入した。そして、前記負極部材１０の負極端子部１４および正極部材２０の正極端子部２６から４．２Ｖの電池電圧が発生するまで充電し、１００℃の恒温槽に１時間放置して電解液やセパレーター３０より余分なガスを放出させた後、３Ｖの放電状態のときに０．０８６ＭＰaの減圧下で未シール辺を２００℃に加熱した熱板で３秒間加熱して熱封止部４０を形成した。
【００６２】
さらに、再度４．２Ｖの電池電圧が発生するまで充電し、図１に示す容量４０ｍＡの蓄電デバイス１を作製した。
〈比較例〉
比較例の蓄電デバイスは、電極本体と外装材が別の部材でありこれらを組み立てた従来のタイプのデバイスである。まず、下記のようにして外装材、正電極および負電極を作製した。
【００６３】
（外装材）
厚さ２０μｍの軟質アルミニウム箔（ＪＩＳ  Ｈ４１６０で分類されるＡ８０２１の軟質アルミニウム箔）の一方の面に、ポリエステルウレタン系接着剤を介して厚さ１２μｍのポリエステルフィルムを貼り合わせ、前記軟質アルミニウム箔の他方の面に、ポリオレフィン系接着剤を介して厚さ２５μｍのポリプロピレンフィルムを貼り合わせ、４０℃の恒温槽内で３日間養生した。作製した外装材は縦７０ｍｍ×横１６０ｍｍの長方形に裁断した。
【００６４】
（正電極）
厚さ５０μｍの硬質のアルミニウム箔（ＪＩＳ  Ｈ４０００で分類されるＡ１０５０の硬質アルミニウム箔）を、縦５０ｍｍ×幅７０ｍｍの長方形の一方の短辺に１０ｍｍ×３０ｍｍの耳部を設けた形状に打ち抜いた。
【００６５】
前記アルミニウム箔の耳部を除く長方形部分の両面に、実施例と同じバインダー液および正極活物質ペーストを用い、実施例と同じ方法で実施例と厚さのバインダー層および正極活物質部を積層した。
【００６６】
一方で、実施例の封止材１５と同じ材料で２０ｍｍ角の封止材を作製した。
【００６７】
そして、前記アルミニウム箔の耳部の基端部を前記封止材で挟み、加熱して封止材をアルミニウム箔に接合し、これを正電極とした。
【００６８】
（負電極）
実施例の負極金属２１と同じ硬質銅箔を、前記正電極のアルミニウム箔と同じ耳付きの長方形に打ち抜いた。
【００６９】
前記硬質銅箔の耳部を除く長方形部分の両面に、実施例と同じバインダー液および負極活物質ペーストを用い、実施例と同じ方法で実施例と厚さのバインダー層および負極活物質部を積層した。
【００７０】
そして、前記硬質銅箔の耳部の基端部を前記封止材で挟み、加熱して封止材を硬質銅箔に接合し、これを負電極とした。
【００７１】
（蓄電デバイスの組み立て）
実施例のセパレーター３０と同じ材料を縦５２ｍｍ×横７２ｍｍの長方形に裁断し、これをセパレーターとした。
【００７２】
前記正電極および負電極を、両者の耳部が重ならずかつ同じ辺から突出する方向に組み合わせ、セパレーター、正電極、セパレーター、負電極、セパレーターの順に５層に重ね合わせ、これ電極本体とした。
【００７３】
次に、前記外装材のポリプロピレンフィルム側の面に、前記電極本体を耳部が外装材の一端から突出しかつ封止材がポリプロピレンフィルムと重なるように該電極本体を載せた。この状態において、電極本体は外装材の片側半分の位置に置かれている。そして、前記外装材の残りの片側を折り起こして電極本体に載せ、二つ折りにした外装材で電極本体を挟み、３辺においてポリプロピレンフィルムが接触するように電極本体と外装材を組み付けた。
【００７４】
前記組み付け物に対し、実施例と同じ方法により、２辺の熱封止部の形成、電解液の注入、仮充電、ガス抜き、未シール辺の封止、再充電を行い、比較例の蓄電デバイスを作製した。
【００７５】
上記のようにして得られた実施例および比較例の各蓄電デバイス（薄型模擬電池）について下記評価法に基づいて評価を行った。評価結果を後掲の表１に示す。
〈軽量性および薄型性の評価法〉
各蓄電デバイスの全体質量を測定して軽量性を調べるとともに、蓄電デバイスにおける最も厚い部分と最も薄い部分の厚さ（μｍ）を測定して薄型性を調べた。
〈放電容量比率の評価法〉
実施例および比較例の蓄電デバイスはそれぞれ４個のサンプルを準備し、４つの異なる条件で放電容量を測定し、測定値より放電容量比率を計算した。
【００７６】
（充電直後の放電容量比率）
実施例の第１サンプルおよび比較例の第１サンプルについて、２０ｍＡの充電電流で４．２Ｖになるまで充電した後、２０ｍＡ電流値で３．０Ｖまで放電したとき放電容量を測定し、下記計算式により実施例の充電直後の放電容量比率を計算した。
【００７７】
充電直後の放電容量比率（％）＝（実施例第１サンプルの放電容量測定値）÷（比較例第１サンプルの放電容量測定値）×１００
（４０℃放置後の放電容量比率）
実施例の第２サンプルおよび比較例の第２サンプルについて、２０ｍＡの充電電流で４．２Ｖになるまで充電した後、４０℃の恒温槽内に７日間放置した。次いで、これを恒温槽から取り出して、２０ｍＡ電流値で３．０Ｖまで放電したときの放電容量を測定し、下記計算式により実施例および比較例の４０℃放置後の放電容量比率を計算した。
【００７８】
実施例の４０℃放置後の放電容量比率（％）＝（実施例第２サンプルの放電容量測定値）÷（比較例第１サンプルの放電容量測定値）×１００
比較例の４０℃放置後の放電容量比率（％）＝（比較例第２サンプル放電容量測定値）÷（比較例第１サンプル１の放電容量測定値）×１００
（６０℃放置後の放電容量比率）
実施例の第３サンプルおよび比較例の第３サンプルについて、２０ｍＡの充電電流で４．２Ｖになるまで充電した後、６０℃の恒温槽内に７日間放置した。次いで、これを恒温槽から取り出して、２０ｍＡ電流値で３．０Ｖまで放電したときの放電容量を測定し、実施例および比較例の６０℃放置後の放電容量比率を計算した。計算式は４０℃放置後の放電容量比率に準じる。
【００７９】
（８０℃放置後の放電容量比率）
実施例の第４サンプルおよび比較例の第４サンプルについて、２０ｍＡの充電電流で４．２Ｖになるまで充電した後、８０℃の恒温槽内に７日間放置した。次いで、これを恒温槽から取り出して、２０ｍＡ電流値で３．０Ｖまで放電したときの放電容量を測定し、実施例および比較例の８０℃放置後の放電容量比率を計算した。計算式は４０℃放置後の放電容量比率に準じる。
〈内部抵抗値〉
上述した放電容量比率の評価において、充電直後の放電容量を測定した実施例の第１サンプルおよび比較例の第１サンプルについて、内部抵抗値を測定した。
【００８０】
【表１】
0006632831.tif 000002
【００８１】
表１から明らかなように、実施例の蓄電デバイスは比較例よりも軽量かつ薄型である。実施例は正極部材が外装材を兼ねているので、負電極、正電極、セパレーターから成る電極本体をラミネート外装材で密封した比較例よりも軽量化および薄型化が図られている。また、実施例は比較例よりもセパレーターが１層少ないことでも軽量化および薄型化が図られている。
【００８２】
また、実施例の充電直後の放電容量比率が１００％であり、加熱保持後も比較例よりも高い放電容量を得ている。また８０℃放置後の放電容量比率が９１％であり、一般的な金属缶を外装としたリチウムイオン電池と比較しても全く問題ないレベルである。さらに、実施例は内部抵抗値も低く抑えられている。
【００８３】
実施例の蓄電デバイスは、軽量化および薄型化されていて、且つリチウムイオン電池としての基本性能にも優れていることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は小型化、軽量化された蓄電デバイスとして好適に利用できる。
【符号の説明】
【００８５】
１、２…蓄電デバイス
１０、５０…負極部材（第一電極部材）
１１…負極金属（第一金属）
１３…負極活物質部（第一活物質部）
１４…負極端子部（第一電極端子部）
１５…封止材
２０、６０…正極部材（第二電極部材）
２１…正極金属層（第二金属層）
２３…正極活物質部（第二活物質部）
２５、７２…熱可塑性樹脂層
２６…正極端子部（第二電極端子部）
２７…耐熱性樹脂層（耐熱性樹脂）
３０…セパレーター
４０、４１…熱封止部
５０…負極部材
６０…正極部材
７０…外装材
７１…バリア層
【図１Ａ】
0006632831.tif 000003
【図１Ｂ】
0006632831.tif 000004
【図１Ｃ】
0006632831.tif 000005
【図２Ａ】
0006632831.tif 000006
【図２Ｂ】
0006632831.tif 000007
【図３Ａ】
0006632831.tif 000008
【図３Ｂ】
0006632831.tif 000009
【図３Ｃ】
0006632831.tif 000010
【図４】
0006632831.tif 000011