(57)【要約】      （修正有）【課題】電圧検出線の製造工程を簡素化できる薄型電池を提供する。【解決手段】導電性フィルム１０６１及び１０７１の両主面に絶縁性フィルム１０６２，１０６３及び１０７２，１０７３が積層された一対の電池外装１０６，１０７と、電池外装内に収容された発電要素と、発電要素の電極１０１，１０３に接続され電池外装の外周縁から導出された電極端子１０４，１０５とを有する薄型電池であって、電池外装の導電性フィルム１０６１及び１０７１と電極１０１及び１０３とを部分的に導通させる導通部１０６Ｂ及び１０７Ｂと、導通部１０６Ｂ，１０７Ｂ及び導電性フィルム１０６１，１０７１を介して電極１０１，１０３の電圧を検出する電圧検出線２０，２１とを有する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性フィルムの両主面に絶縁性フィルムが積層された一対の電池外装と、前記一対の電池外装の外周縁を封止して内部に収容された発電要素と、前記発電要素の電極に接続され前記電池外装の外周縁から導出された電極端子とを有する薄型電池において、
前記電池外装の導電性フィルムと前記電極とを導通させる導通部と、前記導通部及び前記導電性フィルムを介して前記電極に電気的に接続されて、前記電極の電圧を検出する電圧検出線とを有する薄型電池。
【請求項２】
前記電圧検出線の接続端部が前記一対の電池外装のうちの一方の電池外装の導電性フィルムに電気的に接続されるとともに前記電圧検出線の接続端部と前記導電性フィルムがほぼ面一となるように一方の絶縁性フィルムの端部に切欠部が形成され、
前記一方の電池外装の一方の絶縁性フィルムの一部に前記一方の電池外装の導電性フィルム及び前記一方の電極に導通する導通部が形成されている請求項１記載の薄型電池。
【請求項３】
前記電圧検出線とは異なる他の電圧検出線の接続端部が他方の電池外装の導電性フィルムに電気的に接続されるとともに前記他の電圧検出線の接続端部と前記導電性フィルムがほぼ面一となるように前記他方の電池外装の一方の絶縁性フィルムの端部に切欠部が形成され、
前記他方の電池外装の一方の絶縁性フィルムの一部に前記他方の電池外装の導電性フィルム及び他方の電極に導通する導通部が形成されている請求項２記載の薄型電池。
【請求項４】
前記２つの切欠部は、前記電池外装の同じ端部に設けられている請求項３記載の薄型電池。
【請求項５】
前記電圧検出線の接続端部は、電圧検出線の芯線を２枚の金属板で挟んで構成される請求項１乃至４の何れかに記載の薄型電池。
【請求項６】
前記導通部は、前記電池外装の前記電極に対面する絶縁性フィルムに形成された開口部と、当該開口部に充填された導電性材料からなる充填部材とにより構成される請求項１乃至５の何れかに記載の薄型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、電池外装内に発電要素が収容され、電極端子及び電圧検出線を有する薄型二次電池に関する。
【０００２】
【背景技術】
薄型電池は、小型軽量であるため、これを複数接続して組電池にすることで高電圧化および高容量化することができる（たとえば特許文献１参照）。そして、こうした組電池には、それぞれの薄型電池の電圧を検出するための電圧検出線が設けられ、さらに組電池を監視および制御するための電池制御基板（セルコントローラ）も設けられている。
【０００３】
ところで、従来の電圧検出線は電極端子またはこれに接続される外部端子にネジなどを用いて電気的に接続されていた。このため、この電圧検出線を電極端子などに接続する工程が別途必要となり製造工程がそのぶんだけ長くなるといった問題があった。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２５９８５９号公報
【０００５】
【発明の開示】
本発明は、電圧検出線の製造工程を簡素化できる薄型電池を提供することを目的とする。
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明によれば、導電性フィルムの両主面に絶縁性フィルムが積層された一対の電池外装と、前記一対の電池外装の外周縁を封止して内部に収容された発電要素と、前記発電要素の電極に接続され前記電池外装の外周縁から導出された電極端子とを有する薄型電池において、前記電池外装の導電性フィルムと前記電極とを部分的に導通させる導通部と、前記導通部及び前記導電性フィルムを介して前記電極に電気的に接続されて、前記電極の電圧を検出する電圧検出線とを有する薄型電池が提供される。
【０００７】
本発明では、電池外装の導電性フィルムを利用して、電圧の検出対象である電極に導電性フィルムを介して電圧検出線を接続する。電圧検出線の接続端部は、一対の電池外装の周縁部を封止する際に当該周縁部により狭持されるので、封止工程にて電圧検出線の接続を行うことができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の実施形態に係る電池外装の一方（下部電池外装１０７）を示す分解斜視図、図２は本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部を示す分解斜視図、図３は本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部と電池外装の切欠部との接続構造を示す断面図、図４は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解斜視図、図５は本発明の実施形態に係る電池外装と電極との接続部分（導電部）を示す断面図、図６は本発明の実施形態に係る薄型電池の完成状態を示す斜視図、図７は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解断面図、図８は本発明の実施形態に係る薄型電池を示す断面図である。
【０００９】
図４及び図６〜図８を参照しながら本実施形態の薄型電池の全体構成について説明すると、本例の薄型電池１０はリチウム系の薄型二次電池であり、１枚の正極板１０１と、電解質１０２と、１枚の負極板１０３と、正極端子１０４と、負極端子１０５と、上部電池外装１０６と、下部電池外装１０７とから構成されている。このうちの正極板１０１，電解質１０２，負極板１０３およびを特に発電要素１０９と称する。
【００１０】
なお、正極板１０１，電解質１０２，負極板１０３の枚数には何ら限定されず、必要に応じて複数枚の正極板１０１及び負極板１０４でも発電要素１０９を構成することができる。
【００１１】
発電要素１０９を構成する正極板１０１は、金属酸化物などの正極活物質に、カーボンブラックなどの導電材と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンなどの接着剤とを、重量比でたとえば１００：３：１０の割合で混合したものを、正極側集電体としてのアルミニウム箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。なお、上記のポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョンの混合比率は、その固形分である。
【００１２】
正極活物質としては、例えばニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）などのリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物を挙げることができる。
【００１３】
発電要素１０９を構成する負極板１０３は、例えば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、または黒鉛などのように、正極活物質のリチウムイオンを吸蔵および放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンをたとえば固形分比１００：５で混合し、乾燥させたのち粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これに、アクリル樹脂エマルジョンなどの結着剤をたとえば重量比１００：５で混合し、この混合物を、負極側集電体としてのニッケル箔或いは銅箔などの金属箔の両面に塗着、乾燥させ、圧延したのち所定の大きさに切断したものである。
【００１４】
特に負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく放電量にともなって出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車等の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
【００１５】
正極板１０１は、正極側集電部を介して、金属箔製の正極端子１０４に接続される一方で、負極板１０３は、負極側集電部を介して、同じく金属箔製の負極端子１０５に接続されている。なお、本例の正極側集電部及び正極端子１０４並びに負極側集電部及び負極端子１０５のそれぞれは、同じ一枚の金属箔から構成されている。
【００１６】
正極端子１０４も負極端子１０５も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子１０４としてはアルミニウムやアルミニウム合金などを挙げることができ、負極端子１０５としてはニッケル、銅またはステンレスなどを挙げることができる。また、本例の正極側集電部も負極側集電部の何れも、正極板１０４および負極板１０５の集電体を構成するアルミニウム箔やニッケル箔、銅箔を延長して構成されているが、別途の材料や部品により当該集電部を構成することもできる。
【００１７】
発電要素１０９は、上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７により封止されている。これら上部電池外装１０６および下部電池外装１０７は、例えばポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂フィルムや、アルミニウムなどの金属箔の両面をポリエチレンやポリプロピレンなどの樹脂でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート材など、柔軟性を有する材料で形成されている。特に、電池外装１０６，１０７の内面を構成する樹脂フィルムを、電解質に対する耐薬品性に優れ、外周縁のヒートシール性にも優れた、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマー樹脂等により構成するとともに、中間にたとえばアルミニウム箔やステンレス箔などの可撓性及び強度に優れた金属箔を介在させ、電池外装１０６，１０７の外面を構成する樹脂フィルムを、電気絶縁性に優れたたとえばポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等で構成することができる。
【００１８】
そして、これらの上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７によって、上述した発電要素１０９、正極側集電部、正極端子１０４の一部、負極側集電部および負極端子１０５の一部を包み込み、当該電池外装１０６、１０７により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質１０２を注入したのち、上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７の外周縁を熱融着などの方法により封止する。
【００１９】
電解質を構成する有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などのエステル系溶媒を挙げることができるが、本発明の有機液体溶媒はこれにのみ限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒も用いることができる。
【００２０】
特に本例の上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７には、図４に示すように切欠部１０６Ａ，１０７Ａと導通部１０６Ｂ，１０７Ｂとがそれぞれ形成されている。この構造について図１〜図３及び図５を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は下部電池外装１０７を分解して示したもの、図２は下部電池外装１０７に設けられる電圧検出線２０の構造を示したもの、図３は下部電池外装１０７に形成された切欠部１０７Ａと電圧検出線２０の接続端部２０１との接続構造を示したもの、図５は下部電池外装１０７の導電部１０７Ｂと負極板１０２との位置関係を示したものである。
【００２２】
図１に示すように、下部電池外装１０７は、アルミニウムなどの金属箔１０７１を樹脂フィルム１０７２，１０７３により挟んで構成されているが、さらに本例では、電池外装１０７の内面を構成する樹脂フィルム１０７２の中央部がくり抜かれ、このくり抜かれた開口部には導電性接着剤などの導電性材料１０７４が充填されて穴埋めされている（穴埋めされた状態を導電部１０７Ｂと称する）。そして、薄型電池１０を組み立てると、図５に示すように導電性接着剤１０７４により穴埋めされた導電部１０７Ｂが負極板１０３に接触することになる。
【００２３】
また、図１に示すように、下部電池外装１０７の内側を構成する樹脂フィルム１０７２の一端縁が切り欠かれて切欠部１０７Ａが形成され、ここに電圧検出線２０の接続端部２０１が接続されている。
【００２４】
電圧検出線２０は、図２に示すように芯線２０２を絶縁性被覆材２０３にて被覆したもので、その先端部は絶縁性被覆材２０３が除去されて芯線２０２が露出している。本例では、露出した芯線２０２の部分を２枚の金属板２０４，２０４で挟み、この状態で切欠部１０７Ａに取り付けられている。なお、芯線２０２を挟む金属板２０４は、図２に示すように芯線２０２を挟む部分のみを芯線２０２の形状に応じて成形しておき、その他の部分を平坦形状としておく。
【００２５】
また、芯線２０２を挟んだ金属板２０４，２０４は、図３に示すように切欠部１０７Ａにおいて露出した金属箔１０７１に電気的に接触するように装着され、樹脂などの材料により被覆されている。
【００２６】
上述した導電部１０７Ｂにより負極板１０３と下部電池外装１０７の金属箔１０７２とは電気的に接続され、さらに切欠部１０７Ａにより下部電池外装１０７の金属箔１０７２と電圧検出線２０も電気的に接続されるので、負極板１０３は電圧検出線２０に電気的に接続されることになる。
【００２７】
図１〜図３に示す例は、下部電池外装１０７に電圧検出線２０を装着したものであるが、薄型電池１０全体としては、上部電池外装１０６についても下部電池外装１０７と同様に構成されている（図７参照）。
【００２８】
すなわち、上部電池外装１０６の内面を構成する樹脂フィルム１０６２の中央部がくり抜かれ、このくり抜かれた開口部には導電性接着剤などの導電性材料１０６４が充填されて穴埋めされている（穴埋めされた状態を導電部１０６Ｂと称し、図４に示す）。そして、薄型電池１０を組み立てると、導電性接着剤１０６４により穴埋めされた導電部１０６Ｂが正極板１０１に接触することになる。
【００２９】
また、上部電池外装１０６の内側を構成する樹脂フィルム１０６２の一端縁が切り欠かれて切欠部１０６Ａが形成され、ここに電圧検出線２１の接続端部２１１が接続されている。なお、電圧検出線２１の接続端部２１１は、下部電池外装１０７の場合と同じように図２に示す構造とされている。
【００３０】
上部電池外装１０６の導電部１０６Ｂにより正極板１０１と上部電池外装１０６の金属箔１０６１とが電気的に接続され、さらに切欠部１０６Ａにより上部電池外装１０６の金属箔１０６１と電圧検出線２１も電気的に接続されるので、正極板１０１は電圧検出線２１に電気的に接続されることになる。
【００３１】
本例では特に、上部電池外装１０６の電圧検出線２１と、下部電池外装１０７の電圧検出線２０とを、電池外装の同じ辺に設けている。こうすることで、上部電池外装１０６と下部電池外装１０７とが同じ形状となり、部品の共用化を図ることができるとともに、電圧検出線２０，２１の引き出し位置が近くなるので、電圧検出線２０，２１の他方の接続部品であるセルコントローラ（不図示）までの距離を最短にすることができる。
【００３２】
なお、２本の電圧検出線２０，２１はセルコントローラにて電圧計に接続され、これにより、発電要素１０９の正極板１０１及び負極板１０２の間の電圧を検出することができる。
【００３３】
次に本例の薄型電池１０の組立方法について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は組立前の状態を示す分解断面図、図８は組立後の状態を示す断面図であり、同図（Ａ）は電極端子１０４，１０５の部分の断面図、同図（Ｂ）は電圧検出線２０，２１の部分断面図である。
【００３４】
まず、上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７を所定の大きさに形成し、また切欠部１０６Ａ，１０６Ｂ及び導電部１０６Ｂ，１０７Ｂを形成したのち、切欠部１０６Ａ，１０７Ｂのそれぞれに電圧検出線２０，２１を取り付ける。
【００３５】
この上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７の間に、図７に示すように正極端子１０４を有する正極板１０１と負極端子１０５を有する負極板１０３とを配置した状態で、重ね合わされた上部電池外装１０６と下部電池外装１０７の外周縁を熱融着などの方法により封止する。この熱シールの工程では、電池外装１０６，１０７の外周縁をシールすると同時に、２本の電圧検出線２０，２１の挟持シールも行うことができるので、別途電圧検出線を固定する工程が不要となる。
【００３６】
また、電圧検出線２０，２１の接続端部２０１，２１１は、上部電池外装１０６及び下部電池外装１０７のそれぞれに形成された切欠部１０６Ａ，１０７Ａに面一に設けられているので、図８（Ｂ）に示すように、この電圧検出線２０，２１を挟んだ状態で電池外装１０６，１０７の外周縁を熱シールした場合でも、外周縁に段差が殆ど発生せず、気密性・水密性が確保される。
【００３７】
最後に、熱シールした電池外装１０６，１０７の外周縁の一部を剥がし、ここから電解質を注入し、再度熱シールすることで薄型電池１０が完成する。
【００３８】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電池外装の一方を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電圧検出線の接続端部と電池外装との接続構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解斜視図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電池外装と電極との接続部分（導電部）を示す断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す分解断面図である。
【図８】本発明の実施形態に係る薄型電池を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…薄型電池
１０１…正極板
１０２…電解質
１０３…負極板
１０４…正極端子
１０５…負極端子
１０６…上部電池外装
１０６Ａ…切欠部
１０６Ｂ…導電部
１０７…下部電池外装
１０７Ａ…切欠部
１０７Ｂ…導電部
１０９…発電要素
２０，２１…電圧検出線
２０１，２１１…接続端部
２０４…金属板
【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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