(57)【要約】【課題】ラミネート体による外装のトップ封止部あるいはサイド封止部の封止の際に樹脂のはみ出しを防止できる封止部構成を有するラミネート電池を提供する。【解決手段】金属製芯体箔上にリチウムイオンを吸蔵放出する正極活物質を含む正極合剤を塗布した正極と、金属製芯体箔上にリチウムイオンを吸蔵放出する負極活物質を含む負極合剤を塗布した負極とが、セパレータを介して積層巻回された巻回電極体１６を、ラミネート体２０によって外装したラミネート電池１０において、ラミネート体のトップ封止部２２を該ラミネート電池１０の幅方向全体にわたって形成する。また、サイド封止部２４はラミネート体の上端から所定距離下がった位置に上端が位置するように形成する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも正極と負極を有する電極体と電解質とをラミネート体によって外装したラミネート電池において、
前記ラミネート体の上端から所定距離下がって上端が位置するようにサイド封止部が形成されていることを特徴とするラミネート電池。
【請求項２】
トップ封止部および前記サイド封止部の上部に未封止部が前記ラミネート電池の幅全体にわたって形成されていることを特徴とする請求項１に記載のラミネート電池。
【請求項３】
前記ラミネート体が、ボトム部で折り曲げられたカップ型ラミネート体であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のラミネート電池。
【請求項４】
前記ラミネート体が、トップ封止部と、前記電極体の両側のサイド封止部との三方において封止されていることを特徴とする請求項３に記載のラミネート電池。
【請求項５】
少なくとも正極と負極を有する電極体と電解質とをラミネート体によって外装したラミネート電池の製造方法であって、
ボトム部を折り曲げカップ整形した前記ラミネート体に前記電極体を挿入し、ラミネート電池の幅全体にわたってトップ部に未封止部を残して、または、未封止部を形成せずに熱溶着してトップ封止部を形成する工程と、
前記ラミネート体の上端から所定距離下がって上端が位置するようにサイド封止部を熱溶着して形成する工程と、
前記サイド封止部に対向する側のサイド部を前記ラミネート体の上端から所定距離下がって上端が位置するように本封止部を形成する工程と、からなることを特徴とするラミネート電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ラミネート体で外装した電解質二次電池に関し、特に、ラミネート体による外装のトップ封止部あるいはサイド封止部の封止時に樹脂のはみ出しを防止するようになした封止部構成を有するラミネート電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型の電子機器の急速な普及に伴い、それに使用される電池への要求仕様は、年々厳しくなり、特に小型・薄型化、高容量でサイクル特性が優れ、性能の安定したものが要求されている。そして、二次電池分野では他の電池に比べて高エネルギー密度であるリチウム非水電解質二次電池が注目され、このリチウム非水電解質二次電池の占める割合は二次電池市場において大きな伸びを示している。
【０００３】
このリチウム非水電解質二次電池は、細長いシート状の銅箔等からなる負極芯体（集電体）の両面に負極用活物質合剤を被膜状に塗布した負極と、細長いシート状のアルミニウム箔等からなる正極芯体の両面に正極用活物質合剤を被膜状に塗布した正極との間に、微多孔性ポリプロピレンフィルム等からなるセパレータを配置し、負極及び正極をセパレータにより互いに絶縁した状態で円柱状又は楕円形状に巻回した後、角型電池の場合は更に巻回電極体を押し潰して偏平状に形成し、負極及び正極の各所定部分にそれぞれ負極リード及び正極リードを接続した電極体を所定形状の外装体に収納した構成を有している。
【０００４】
下記特許文献１及び２には、このような巻回電極体を有する非水電解質二次電池が開示されている。そのうち下記特許文献１に開示されている非水電解質二次電池の電極及びその製造方法を図７を用いて説明する。
【０００５】
図７は、下記特許文献１に開示されている非水電解質二次電池の電極巻回体の構成を示す。巻芯７０はシート状の２枚の絶縁性セパレータ７２と７４の一端近傍を折り返すように挟んでいる。正極芯体７６は、中央部の両面に正極活物質合剤層７８が形成されており、先端ＣＴの近傍の両面には正極活物質合剤層が形成されておらず、正極芯体部が露出している。正極リード８０は、正極芯体７６の正極芯体露出部に接合されている。負極芯体８２は、中央部の両面に負極活物質合剤層８４が形成されており、先端ＣＴの近傍の両面には負極合剤が塗布されておらず、負極芯体露出部となっている。
【０００６】
正極芯体７６は巻芯７０とセパレータ７２の間に挟まれて巻回され、負極芯体８２は２枚のセパレータ７２と７４の間に挟まれて巻回される。負極芯体８２の先端ＣＴがセパレータ７２を挟んで対向する正極芯体７６の部分の巻芯７０側の面に正極リード８０が接合されている。すなわち、正極芯体７６上で正極リード８０が接合されている部分は、セパレータ７２を挟んで負極芯体８２の先端ＣＴの端部と対向している。
【０００７】
係る構成のものにおいては、正極芯体７６と負極芯体８２が短絡してしまうのを防止するために、以下の構成が採用されている。すなわち、
（１）正極リード８０が接合された正極芯体７６の部分のうちセパレータ７２を挟んで負極シート８６の先端ＣＴの周辺部分に対向する正極芯体７６の面を絶縁性材料８８で被覆する。
（２）正極リード８０が接合された正極芯体７６の部分とそれに対向する負極シート８６の先端ＣＴの周辺部分の間にあるセパレータ７２の部分のうち正極シート９０又は負極シート８６のいずれかに対向する面を絶縁性材料９２で被覆する。
（３）正極リード８０が接合された正極芯体７６の部分にセパレータ７２を挟んで対向する負極シート８６の先端ＣＴの周辺部分の面を絶縁性材料９４で被覆する。
【０００８】
一方、上記のような非水電解質二次電池の外装材としてアルミニウムまたはその合金からなる金属箔に熱可塑性のプラスチックフィルムをコーティングしたアルミラミネート体を用いたラミネート電池が知られている。例えば、下記の特許文献２には、中心にアルミニウムを有する多層構造のプラスチックシート（アルミラミネート体）を折り曲げ・接着して筒状シートとし、この筒状シート内に電池発電要素を一方の開口部から導入し、前後の開口部をシールして構成したラミネート電池が開示されている。
【０００９】
アルミラミネート体の整形形状や封止（シール）箇所は、前述の特許文献２に開示された構成の他に種々の変形が可能であり、例えば、アルミラミネート体をボトム部で折り曲げてカップ状に整形し、上記電極体を挿入した後、電池のトップ部（負極リードおよび正極リード側のシーラント部）をバー状の熱溶着金型によって封止し、電池の一方のサイド部（シーラント部）を同様に封止する。この状態で電池の他方の未封止のサイド部から所定の電解液を注入し、ゲル化した後、これらの過程で発生するガスを抜いて、該他方の未封止部を封止（本封止と称する）してラミネート電池を完成する構成もある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−２４１７３７号公報（段落［００１８］〜［００２７］、［００４０］〜［００５０］、図１、図５、図７）
【特許文献２】
特開平１１−６７２７５号公報（図１）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されているような電極体を押し潰して偏平巻回電極体となして、特許文献２に開示されたアルミラミネート体、あるいは、前述のカップ整形したアルミラミネート体に挿入して封止する場合、バー形状の加熱した金型を封止部に押圧して熱可塑性フィルムを熱溶着して封止するが、封止部の構成によっては、封止の際に金型の加熱押圧によって熱可塑性フィルムの樹脂が溶融し、アルミラミネート体からはみ出して金型に付着するという問題点がある。このため、金型に付着した樹脂を取り除いたり、洗浄したりする作業が必要となり作業効率が低下するという不都合を生じていた。また、溶融した樹脂がはみ出すため、ラミネート電池の電池長さが長くなってしまうという問題があった。
【００１２】
本願の発明者は前記の問題点を解消すべく種々検討を重ねた結果、ラミネート体のトップ封止部を該ラミネート電池の幅方向全体にわたって形成し、あるいは、
ラミネート体のトップ封止部の上部に該ラミネート電池の幅方向全体にわたって未封止部を形成し、また、サイド封止部の上端がラミネート体の上端から所定距離下がった位置になるように形成することによって、樹脂のはみ出しが防止できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
すなわち、本発明は前記の問題点を解決することを課題とし、ラミネート体による外装のトップ封止部あるいはサイド封止部の封止の際に樹脂のはみ出しを防止し得る封止部構成を有するラミネート電池を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は以下の構成により達成することができる。すなわち、本発明に係るラミネート電池は、少なくとも正極と負極を有する電極体と電解質とをラミネート体によって外装したラミネート電池において、
前記ラミネート体の上端から所定距離下がって上端が位置するようにサイド封止部が形成されていることを特徴とする。
係る構成となすことによって、サイド封止部を封止する際に、金型の先端部がラミネート体の上端部から下がった位置にあるため、溶融した樹脂がトップ封止部からはみ出し、金型に付着することがない。
【００１４】
また、本発明の他の態様は、少なくとも正極と負極を有する電極体と電解質とをラミネート体によって外装したラミネート電池において、前記ラミネート体のトップ封止部およびサイド封止部の上部に形成された未封止部が該ラミネート電池の幅方向全体にわたって形成されていることを特徴とする。
係る構成となすことによって、ラミネート体による外装のトップ封止部およびサイド封止部の上部に未封止部を設けているため、トップ封止部の封止の際、および、サイド封止部の封止の際に、この未封止部により樹脂のはみ出しを防止することができ、金型に付着した樹脂を取り除いたり、洗浄したりする作業が不要となり作業効率を向上することができる。また、溶融した樹脂がはみ出すことによるラミネート電池の電池長さ増大を防止することができる。
【００１５】
また、本発明の別の態様は、前記ラミネート体が、ボトム部で折り曲げられたカップ型ラミネート体であることを特徴とする。更にまた本発明の別の態様は、係るラミネート電池において、前記ラミネート体が、トップ封止部と、前記電極体の両側のサイド封止部との三方において封止されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明に係るラミネート電池の製造方法は、少なくとも正極と負極を有する電極体と電解質とをラミネート体によって外装したラミネート電池の製造方法であって、
ボトム部を折り曲げカップ整形した前記ラミネート体に前記電極体を挿入し、ラミネート電池の幅全体にわたってトップ部に未封止部を残して、または、未封止部を形成せずに熱溶着してトップ封止部を形成する工程と、
前記ラミネート体の上端から所定距離下がって上端が位置するようにサイド封止部を熱溶着して形成する工程と、
前記サイド封止部に対向する側のサイド部を前記ラミネート体の上端から所定距離下がって上端が位置するように本封止部を形成する工程と、
からなることを特徴とする。
【００１７】
係る製造方法となすことによって、ラミネート体による外装のトップ封止部あるいはサイド封止部の封止の際に樹脂のはみ出しを防止することができ、金型に付着した樹脂を取り除いたり、洗浄したりする作業が不要となり作業効率を向上することができる。また、溶融した樹脂のはみ出しによるラミネート電池の電池長さ増大を防止することができるようになる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明に係るラミネート電池の実施形態について実施例、比較例に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係るラミネート電池の実施例の構成を示す図、図２は本発明に係るラミネート電池の他の実施例の構成を示す図、図３は比較例のラミネート電池の構成を示す図であり、図４〜図６は本実施例および比較例のラミネート電池のトップ封止部、サイド封止部、本封止部の封止工程をそれぞれ説明する図である。
【００１９】
図１、図２の実施例および図３の比較例において、ラミネート電池１０は、ボトム部２８で折り曲げてカップ状に整形したラミネート体２０に、負極リード１２、正極リード１４を有する電極体１６を挿入し、ラミネート体２０のトップ封止部２２、サイド封止部２４、本封止部２６を熱溶着により封止したものである。ラミネート体２０としては、一般には、アルミニウムまたはその合金からなる金属箔に熱可塑性のプラスチックフィルムをコーティングしたアルミラミネート体が用いられ、以下の説明においてはアルミラミネート体を用いたものとして説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００２０】
電極体１６は、細長いシート状の銅箔等からなる負極芯体（集電体）の両面に負極用活物質合剤を被膜状に塗布した負極と、細長いシート状のアルミニウム箔等からなる正極芯体の両面に正極用活物質合剤を被膜状に塗布した正極との間に、微多孔性ポリプロピレンフィルム等からなるセパレータを配置し、負極及び正極をセパレータにより互いに絶縁した状態で円柱状又は楕円形状に巻回した後、更に押し潰して偏平状に形成し、負極及び正極の各所定部分にそれぞれ負極リード１２及び正極リード１４を接続して構成したものであり、正極にはＬｉＣｏＯ２、負極には炭素材料が用いられる。
【００２１】
実施例および比較例における各部の封止は次のように行われる。先ず、図４に示すように、ボトム部２８で折り曲げてカップ状に整形したアルミラミネート体２０に電極体１６を挿入し、バー状の金型３２によりトップ封止部２２を熱溶着して封止する。次いで図５に示すようにバー状の金型３４によりトップ封止部２２と同様にサイド封止部２４を熱溶着して封止する。この段階で未封止の本封止部２６側から電解液を注入してゲル化した後、必要に応じて電解液注入およびゲル化の過程で生じるガスや余剰のゲルを抜いて、図６に示すように、バー状の金型３６により本封止部２６を熱溶着して封止する。本封止した後、サイド封止部２４および本封止部２６の外側でアルミラミネート体２０を切断してラミネート電池１０が完成体となる。
【００２２】
ラミネート体２０のトップ封止部２２、サイド封止部２４を封止した段階でラミネート体２０内に注入する有機電解液としては、例えば、ポリマー電解質として、所定の割合に混合した混合溶媒に６フッ化リン酸リチウムを１ｍｏｌ／ｌの割合で溶解した電解液とポリプロピレングリコールジアクリレート、又はポリプロピレングリコールジメタクリレートを、重量比で１２：１で混合した溶液に重合開始剤としてｔ−へキシルパーオキシピパレートを５０００ｐｐｍ添加して形成したものが使用できる。なお、電解質としてはＬｉＰＦ６のほかにＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２及びこれらを混合した物を用いることができる。
【００２３】
比較例（図３参照）においてトップ封止部２２の上部には矢印Ｂで示すように未封止部２１が存在するが、その幅は矢印Ａで示すようにサイド封止部２４がラミネート体２０の上端まで封止しているため、電池幅よりもサイド封止部２４の幅だけ小さくなっている。従って、サイド封止部２４を封止する際に、熱溶融した樹脂がトップ封止部２２を超えてはみ出して金型３４に付着してしまうことがあった。このため、比較例においては、金型３４に付着した樹脂を取り除く作業や金型３４の洗浄作業が必要となっていた。なお、比較例において、未封止部２１の電池長さ方向の幅は、例えば、０．７ｍｍ程度である。
【００２４】
一方、第１の実施例（図１参照）において、トップ封止部２２がラミネート電池の上端から電池長さ方向に矢印Ｃで示す幅で、かつ電池幅Ａ’全体にわたって形成され、サイド封止部２４はその上端がトップ封止部２２の上端から矢印Ｄで示す距離下がって形成されている。すなわち、サイド封止部２４は距離Ｄだけトップ封止部２２と重ならない部分が生じるように熱溶着して形成される。従ってサイド封止部２４の封止の際に、上部に幅Ｄだけ金型３４（図５参照）により熱が加えられない部分が形成されるように構成されているため、熱溶融した樹脂がはみ出すことがない。このため、金型３４に溶融した樹脂が付着することがなく、金型３４に付着した樹脂を取り除く作業や金型３４の洗浄作業が不要となる。サイド封止の際の樹脂のはみ出しがあっても、後の工程でラミネート体を適宜の幅で切断するため問題とならない。また、樹脂がトップ封止部２２側にはみ出ることがないため、電池の長さを増大させることがなくなる。この実施例において、Ｄの長さは、例えば０．７ｍｍ〜１．５ｍｍ程度であり、Ｃの長さは４ｍｍ程度である。
【００２５】
また、第２の実施例（図２参照）においては、トップ封止部２２の上部には未封止部２１が存在するが、サイド封止部２４はトップ封止部２２の一部を残して重なるように封止されており、未封止部２１がラミネート電池の電池幅Ａ’全体にわたって形成されている。このためサイド封止部２４の上端は、ラミネート電池１０の未封止部２１の上端から図の矢印Ｄの幅だけ下方になっており、幅Ｄの部分が溶着されないようになっている。すなわち、サイド封止部２４は未封止部２１およびトップ封止部２２と重ならない部分が生じるように熱溶着して形成されている。
【００２６】
この実施例において、未封止部２１の電池長さ方向の幅は、例えば、０．７ｍｍ程度（図２矢印Ｂ）であり、未封止部２１とトップ封止部２２を合わせた部分の電池長さ方向の幅は、例えば４ｍｍ程度で（図２矢印Ｃ）あるが、サイド封止部２４の最上部から未封止部２１の最上部までの幅（図２矢印Ｄ）が例えば１．５ｍｍ程度設けられている点が比較例と異なる点である。すなわち、実施例においてはトップ封止部２２の上部の未封止部２１が電池の幅方向全体（図２Ａ’参照）にわたって形成されており、サイド封止部２４はトップ封止部２２と一部分だけ重なって形成され、サイド封止部２４の上部に幅Ｄだけ金型３４（図５参照）により熱が加えられない部分が形成されるように構成されている。
【００２７】
従って、第１の実施例と同様にサイド封止部２４の封止の際に熱溶融した樹脂がはみ出すことがない。このため、金型３４に溶融した樹脂が付着することがなく、金型３４に付着した樹脂を取り除く作業や金型３４の洗浄作業が不要となる。また、樹脂がトップ封止部２２側にはみ出ることがないため、電池の長さを増大させることがなくなる。また、この実施例の場合、トップ封止部２２の上部に未封止部２１を設けているため、トップ封止部２２の封止の際にも、この未封止部２１により樹脂のはみ出しを防止することができる。
【００２８】
なお、上記第１および第２の実施例の他、ラミネート体２０に未封止部２１がある場合、または未封止部２１がない場合、何れの場合であってもサイド封止部上端がラミネート体の上端から所定の距離下がった位置になるようにサイド封止部２４を形成することもでき、このような態様によっても実施例と同様の効果が得られる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明に係るラミネート電池によれば、ラミネート体による外装のトップ封止部あるいはサイド封止部の封止の際に樹脂のはみ出しを防止することができ、金型に付着した樹脂を取り除いたり、洗浄したりする作業が不要となり作業効率を向上することができる。また、封止工程で溶融した樹脂がはみ出すことがないため、樹脂のはみ出しによるラミネート電池の電池長さの増大を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るラミネート電池の構成を示す図である。
【図２】本発明の他の実施例に係るラミネート電池の構成を示す図である。
【図３】比較例のラミネート電池の構成を示す図である。
【図４】実施例のラミネート電池のトップ封止部の封止工程を示す図である。
【図５】実施例のラミネート電池のサイド封止部の封止工程を示す図である。
【図６】実施例のラミネート電池の本封止部の封止工程を示す図である。
【図７】電極体（電極巻回体）の製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１０……ラミネート電池
１２……負極リード
１４……正極リード
１６……電極体
２０……ラミネート体
２１……未封止部
２２……トップ封止部
２４……サイド封止部
２６……本封止部
２８……ボトム部
【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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