(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電池性能が安定し、短絡の可能性が少なくかつホルダの構成が簡単なボタン型電池を提供する。【解決手段】ディスク型の正極活物質ペレット１４及びディスク型の負極活物質ペレット１６と、前記正極活物質ペレットと負極活物質ペレットとを相互絶縁させるセパレータ１５と、前記正極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第１集電体１３と、前記負極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第２集電体１７と、前記ペレットとセパレータと集電体とを包むフィルム外装材１１，１２と、前記正極活物質ペレットと接する平板集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リード１９と、前記負極活物質ペレットと接する平板集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる負極リード１８と、を具備するボタン型電池１０。【選択図】図２
2004095557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ディスク型の正極活物質ペレット及びディスク型の負極活物質ペレットと、
　前記正極活物質ペレットと負極活物質ペレットとを相互絶縁させるセパレータと、
　前記正極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第１集電体と、
　前記負極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第２集電体と、
　前記ペレットとセパレータと集電体とを包むフィルム外装材と、
　前記正極活物質ペレットと接する第１集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リードと、
　前記負極活物質ペレットと接する第２集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる負極リードと、を具備するボタン型電池。
【請求項２】
　前記正極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第１集電体はアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第２集電体は銅で形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池。
【請求項３】
　前記正極リードはアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極リードはニッケルで形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池。
【請求項４】
　前記フィルム外装材はアルミニウムで形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池。
【請求項５】
　前記フィルム外装材は中空円筒形の内部空間を有する第１フィルム外装材及び、前記上部フィルム外装材の開放された入口に対応する平面状の第２フィルム外装材を具備することを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池。
【請求項６】
　前記正極リード及び負極リードは前記第１フィルム外装材と前記第２フィルム外装材との接合面を通じて外部に延びてなることを特徴とする請求項５に記載のボタン型電池。
【請求項７】
　前記ディスク型の負極活物質ペレット及び正極活物質ペレットはそれぞれの活物質を金型内でプレス加圧することによって形成されてなることを特徴とする請求項１に記載のボタン型電池。
【請求項８】
　ディスク型の第１メッシュ集電体と、前記第１メッシュ集電体に圧着された正極活物質とよりなる正極板と、
　ディスク型の第２メッシュ集電体と、前記第２メッシュ集電体に圧着された負極活物質とよりなる負極板と、
　前記負極板と正極板とを相互絶縁させるセパレータと、
　前記負極板と正極板とセパレータとを包むフィルム外装材と、
　前記正極板のディスク型第１メッシュ集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リードと、
　前記負極板のディスク型第２メッシュ集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる負極リードと、を具備するボタン型電池。
【請求項９】
　前記正極活物質が圧着されたディスク型第１メッシュ集電体はアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極活物質ペレットが圧着されたディスク型第２メッシュ集電体は銅で形成されてなることを特徴とする請求項８に記載のボタン型電池。
【請求項１０】
　前記正極リードはアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極リードはニッケルで形成されてなることを特徴とする請求項８に記載のボタン型電池。
【請求項１１】
　前記フィルム外装材はアルミニウムで形成されてなることを特徴とする請求項８に記載のボタン型電池。
【請求項１２】
　前記フィルム外装材は中空円筒形の内部空間を有する第１フィルム外装材及び、前記上部フィルム外装材の開放された入口に対応する平面状の第２フィルム外装材を具備することを特徴とする請求項８に記載のボタン型電池。
【請求項１３】
　前記正極リード及び負極リードは前記第１フィルム外装材と前記第２フィルム外装材との接合面を通じて外部に延びてなることを特徴とする請求項８に記載のボタン型電池。
電池。
【請求項１４】
　前記正極板の正極活物質及び前記正極リードが連結されたディスク型の第１メッシュ集電体と、前記負極板の負極活物質及び前記負極リードが連結されたディスク型の第２メッシュ集電体と、前記セパレータと、は金型内でプレス加圧されることによって円筒形の形状を有するように成形されてなることを特徴とする請求項８に記載のボタン型電池。
【請求項１５】
　プレス成形により形成されたディスク型の正極活物質ペレット及びディスク型の負極活物質ペレットと、
　前記正極活物質ペレットと負極活物質ペレットとを相互絶縁させるセパレータと、
　前記正極活物質ペレット、負極活物質ペレット及びセパレータを包むフィルム外装材と、
　前記正極活物質ペレット及び前記負極活物質ペレットに各々連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リード及び負極リードと、を具備するボタン型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明はボタン型電池に係り、より詳細には電極活物質をペレットに形成して集電体上に積層させ、アルミニウムパウチフィルムで外装を形成したボタン型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
　代表的なボタン型電池は非常に薄いボタン形状を有するものであって、コイン型電池とも呼ばれ、多様な用途に使われている。例えば、ボタン型電池は腕時計のバッテリーとして広く使われている。そのうえ、ボタン型電池がコンピュータ、カメラ、カムコーダなどの電子装置に日付と時間を表示する素子のための動力源として提供される。ボタン型電池は、主電源とは別に提供されるので、主電源が遮断されても時間表示素子は作動し続けることができる。
【０００３】
　代表的なボタン型電池はカップと缶とよりなるケース内に電極活物質ペレットを収容することによって構成され、前記カップと缶とが外部回路に対する端子の機能を行う。したがって、ボタン型電池を設置するためには、薄いボタン形状を有する電池を収容できる電池ホルダを必要とする。
【０００４】
　図１は代表的なボタン型電池に関する概略的な断面図である。
【０００５】
　図面を参照すれば、ボタン型電池において缶１の内側に正極活物質ペレット２が充填され、カップ３の内側に負極活物質ペレット４が充填される。前記カップ３は、前記缶１の開放された入口を密閉する方式で、伏せられた状態で設置される。前記正極活物質ペレット２と負極活物質ペレット４とは、セパレータ５によって分離される。符号６はガスケットを示す。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
　図１に示されるボタン型電池は電池の品質が不安定であるという問題点がある。すなわち、電極活物質ペレットは缶１とカップ３とに密着しなければならないが、缶１とカップ３とをクリンピングによって設置する過程において、電極活物質が容器の内表面に均一に接合しない可能性がある。これは、ペレット以外の空白を形成する結果、電池の性能を所望通りに発揮できなくなる。また、缶１とカップ３とが外部回路に対する端子の役割をするので、前記のボタン型電池を収容するにはそれに適した別のホルダが必要であるという問題点がある。
【０００７】
　本発明は前記のような問題点を解決するために案出されたものであって、本発明の目的は改善されたボタン型及びコイン型電池を提供することにある。
【０００８】
　本発明の他の目的は、安定性かつ信頼性のある品質が保証されるボタン型及びコイン型電池を提供することにある。
【０００９】
　本発明のその他の目的は、電気接続端子の取扱いが容易に形成されたボタン型及びコイン型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　前記目的を達成するために、本発明によれば、ディスク型の正極活物質ペレット及びディスク型の負極活物質ペレットと、前記正極活物質ペレットと負極活物質ペレットとを相互絶縁させるセパレータと、前記正極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第１集電体と、前記負極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第２集電体と、前記ペレットとセパレータと集電体とを包むフィルム外装材と、前記正極活物質ペレットと接する第１集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リードと、前記負極活物質ペレットと接する第２集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる負極リードと、を具備するボタン型電池が提供される。
【００１１】
　本発明の一特徴によれば、前記正極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第１集電体はアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極活物質ペレットと接するように配置されたディスク型第２集電体は銅で形成される。
【００１２】
　本発明の他の特徴によれば、前記正極リードはアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極リードはニッケルで形成される。
【００１３】
　本発明の他の特徴によれば、前記フィルム外装材はアルミニウムで形成される。
【００１４】
　本発明の他の特徴によれば、前記フィルム外装材は中空円筒形の内部空間を有する第１フィルム外装材及び、前記上部フィルム外装材の開放された入口に対応する平面状の第２フィルム外装材を具備する。
【００１５】
　本発明の他の特徴によれば、前記正極リード及び負極リードは前記第１フィルム外装材と前記第２フィルム外装材との接合面を通じて外部に延びる。
【００１６】
　本発明の他の特徴によれば、前記ディスク型の負極活物質ペレット及び正極活物質ペレットはそれぞれの活物質を金型内でプレス加圧することによって形成される。
【００１７】
　また、本発明によれば、ディスク型の第１メッシュ集電体と、前記第１メッシュ集電体に圧着された正極活物質とよりなる正極板と、ディスク型の第２メッシュ集電体と、前記第２メッシュ集電体に圧着された負極活物質とよりなる負極板と、前記負極板と正極板とを相互絶縁させるセパレータと、前記負極板と正極板とセパレータとを包むフィルム外装材と、前記正極板のディスク型第１メッシュ集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リードと、前記負極板のディスク型第２メッシュ集電体に連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる負極リードと、を具備するボタン型電池が提供される。
【００１８】
　本発明の他の特徴によれば、前記正極活物質が圧着されたディスク型第１メッシュ集電体はアルミニウムまたはステンレススチールで形成され、前記負極活物質ペレットが圧着されたディスク型第２メッシュ集電体は銅で形成される。
【００１９】
　本発明の他の特徴によれば、前記正極板の正極活物質及び前記正極リードが連結されたディスク型の第１メッシュ集電体と、前記負極板の負極活物質及び前記負極リードが連結されたディスク型の第２メッシュ集電体と、前記セパレータと、は金型内でプレス加圧されることによって円筒形の形状を有するように成形される。
【００２０】
　また、本発明によれば、プレス成形により形成されたディスク型の正極活物質ペレット及びディスク型の負極活物質ペレットと、前記正極活物質ペレットと負極活物質ペレットとを相互絶縁させるセパレータと、前記正極活物質ペレット、負極活物質ペレット及びセパレータを包むフィルム外装材と、前記正極活物質ペレット及び前記負極活物質ペレットに各々連結されて前記フィルム外装材の外部に延びる正極リード及び負極リードと、を具備するボタン型電池が提供される。
【発明の効果】
【００２１】
　本発明によるボタン型及びコイン型電池は、アルミニウムパウチフィルム外装材を使用して正極活物質ペレット、負極活物質ペレット及びセパレータを包むため、電極活物質が空白なしに均一に接合されて電池の性能が安定しているという長所がある。また、各リードを活物質ペレットに直接連結したり、あるいはディスク型集電体を通じて溶接したりするため短絡の可能性が減少する。さらに、各リードがボタン型電池の底面から外部に延びるため、ボタン型電池を維持するためのホルダの構成が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
　以下、本発明を添付図面に示す一実施例を参考としてより詳細に説明する。
【００２３】
　図２は本発明によるボタン型及びコイン型電池の一実施例に関する概略的な断面図である。また、図３は図２に備えられた集電体と活物質ペレットとに関する分解斜視図であり、図４は図２のボタン型電池に関する外部斜視図である。
【００２４】
　図面を参照すれば、本発明によるボタン型電池は、ディスク型第１集電体１３上に配置された正極活物質ペレット１４よりなる正極板と、ディスク型第２集電体１７上に配置された負極活物質ペレット１６よりなる負極板と、前記正極板と負極板との間に配置されたセパレータ１５と、前記正極板、負極板、及びセパレータ１５を包む第１及び第２フィルム外装材１１、１２とを具備する。正極リード１９は前記正極板のディスク型第１集電体１３に連結されて第１及び第２フィルム外装材１１、１２の外部に引出され、負極リード１８は負極板のディスク型第２集電体１７に連結されて第１及び第２フィルム外装材１１、１２の外部に引出される。
【００２５】
　正極板のディスク型第１集電体１３はアルミニウム材料またはステンレススチールであることが望ましい。ディスク型第１集電体１３は非常に薄い平板やメッシュまたはウェブの形態を有することもある。図２ないし図４に示されるものは薄い平板で製作されている。一方、負極板のディスク型第２集電体１７の材料は銅であることが望ましい。ディスク型第２集電体１７も非常に薄い平板やメッシュまたはウェブの形態を有することもある。
【００２６】
　正極活物質ペレット１４及び負極活物質ペレット１６は、正極及び負極活物質をプレス成形によって、所定の厚さ及び形状に加工されたものである。ボタン型電池のペレット１４、１６は薄いディスク形状であることが望ましい。ボタン型電池で代表的に使われるいかなる材料も、活物質として使用できる。活物質を所定形状のペレットに加工する加工性を良くするため、導電剤及びバインダーを添加することもある。また、セパレータも代表的な電池に使用される材料で製作できる。
【００２７】
　正極リード１９は正極板の第１集電体１３上にスポット溶接され、負極リード１８は負極板の第２集電体１７上にスポット溶接される。正極リード１９は、ボタン型電池の底面を通して外部に引出されるように、正極及び負極活物質ペレット１６、１４の側面に沿って延びる必要がある。このとき、正極リード１９が負極活物質ペレット１６や負極板のディスク型第２集電体１７と接触しないように、正極リード１９に絶縁処理を施すことが望ましい。逆に、負極活物質ペレット１６や負極板のディスク型第２集電体１７に絶縁処理を施すこともある。絶縁処理は多様な方法で施し、例えば、絶縁テープを利用したり、あるいは絶縁コーティングをしたりすることもある。
【００２８】
　第１及び第２フィルム外装材１１、１２は、アルミニウムパウチ材料で形成されることが望ましい。上部に配置される第１フィルム外装材１１は、図４に示されるように、全体的に円筒形に形成され、内側に中空円筒形空間を有して一端部は開放された入口を形成し、その中に集電体と活物質ペレットとを収容する。これに対し、下部に配置される第２フィルム型外装材１２は、上部の第１フィルム型外装材１１の開放された入口に対応する平板形状を有する。
【００２９】
　正極リード１９及び負極リード１８は、前記第１及び第２フィルム型外装材１１、１２の接合面に沿って外部に延びる。したがって、図４に示されるように、各リード１８、１９はボタン型電池の底面を通じて外部に延長できる。
【００３０】
　図２ないし図４を参照して説明されたボタン型電池は次の方式により製作できる。
【００３１】
　負極活物質ペレット１６を製作するため、直径１６ｍｍないし２０ｍｍ、深さ１ｍｍのステンレス金型（図示せず）を形成する。前記金型にグラファイト、バインダー（ＰＶｄＦ）を９０：１０（質量比）の割合で混合した混合物を投入して３００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレス成形する。前記グラファイトとバインダーとの混合物は、プレス成形の結果、図３に示される負極活物質ペレット１６の形状を有する。
【００３２】
　正極活物質ペレット１４を製作するため、直径１６ｍｍないし２０ｍｍ、深さ１ｍｍのステンレス金型を形成する。前記金型に、ＬｉＣｏＯ２、バインダー（ＰＶｄＦ）、導電剤（アセチレンブラック）を９２：５：３（質量比）の割合で混合した混合物を投入して３００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレス成形する。前記混合物は、プレス成形の結果、図３に示される正極活物質ペレット１４の形状を有する。
【００３３】
　厚さ３０μｍのアルミニウム材料を利用して、直径１６ないし２０ｍｍ、深さ２ｍｍの中空型内部空間を有する第１フィルム外装材１１を形成する。このような第１フィルム外装材１１に形成された中空型内部空間には、形成された負極活物質ペレット１６、正極活物質ペレット１４と共に集電体１３、１７、セパレータ１５及び、負極及び正極リード１８、１９が収容されるべきである。
【００３４】
　前記第１フィルム外装材１１について言及されたいろいろな寸法は前述したものに限定されず、設計上他の寸法が可変的に適用される。実際には、アルミニウム材料自体の延性のため、前記寸法を適用するとしてもその内部空間に前記要素を十分に収容することができる。
【００３５】
　ディスク型第１集電体１３も、５０μｍのアルミニウムまたはステンレススチールで形成されることが望ましい。第１フィルム外装材１１の内側に収容されるディスク型第２集電体１７は、銅材料で形成されることが望ましく、厚さ５０μｍで形成されることが望ましい。
【００３６】
　ディスク型第２集電体１７、負極活物質ペレット１６、セパレータ１５、正極活物質ペレット１４及び、ディスク型第１集電体１３を順次積層した後、負極リード１８及び正極リード１９を前記負極板及び正極板の集電体１７、１３に各々スポット溶接する。銅材料よりなるディスク型第２集電体１７にスポット溶接される負極リード１８は、ニッケルで形成されることが望ましい。ステンレススチールよりなるディスク型第１集電体１３にスポット溶接される正極リード１９はステンレススチールで形成されることが望ましく、アルミニウムよりなるディスク型第１集電体１３にスポット溶接される正極リード１９はアルミニウムで形成されることが望ましい。
【００３７】
　集電体とセパレータと活物質ペレットとを積層してスポット溶接を完了した後に、これらを前記第１フィルム外装材１１の中空型空間に挿入して電解液を注入する。電解液は液体、またはゲル状である。液状電解液は、カーボネート、エステル、スルホラン、ニトリル化合物のうち一つの溶媒にＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４の電解質塩のうち一つを溶解させて製造されたものでありうる。またアクリレート、ウレタン化合物、ポリエーテル化合物の重合物を含む高分子マトリックス内に、電解質物質を充填することによってゲル電解質が製造できる。
【００３８】
　第２フィルム外装材１２は中空円筒形の空間を有する前記第１フィルム外装材１１とは別に製作されたり、あるいは一体に製作されたりして、前記第１フィルム外装材１１の開放された入口を閉鎖するために使われる。すなわち、電解質物質が注入された第１フィルム外装材１１の開放された入口に対応する形状でアルミニウムよりなる第２フィルム外装材１２を製作し、５０Ｋｇ／ｃｍ２の圧力で２分間加熱プレスして前記第１フィルム外装材１１に溶接する。これとは違って、超音波溶接などによって第１及び第２フィルム外装材１１、１２間の接合がなされることもある。
【００３９】
　前述した方法とは異なり、図５を参照して集電体をメッシュ状に製作する場合をより具体的に説明する。
【００４０】
　直径２０ｍｍのアルミニウム材料のメッシュにより第１集電体５３を形成して、アルミニウム材料の正極リード５９を前記メッシュ状の第１集電体５３にスポット溶接する。直径２０ｍｍの銅材料のメッシュにより第２集電体５７を形成して、ニッケル材料の負極リード５８を前記メッシュ状の第２集電体５７にスポット溶接する。
【００４１】
　一方、グラファイト、バインダー（ＰＶｄＦ）を９０：１０（質量比）の割合で混合した混合物により負極活物質を製造する。また、ＬｉＣｏＯ２、バインダー（ＰＶｄＦ）、導電剤（アセチレンブラック）を９２：５：３（質量比）に混合して正極活物質を製造する。
【００４２】
　上記のように形成されたメッシュ状集電体５３、５７と、負極活物質及び正極活物質はセパレータと共にステンレススチールで製作された金型内でプレス成形される。プレス成形の結果、負極活物質は図５の符号５６で示されるようにメッシュ状集電体５７に対して圧着された塊を形成し、正極活物質は符号５４で示されるようにメッシュ状集電体５３に対して圧着された塊を形成する。図５には、圧着された活物質の塊をセパレータ５５で分離した場合を示す。
【００４３】
　プレス成形に利用される金型は、直径２０ｍｍ、深さ２ｍｍの円筒形内部空間を有するように形成される。プレス成形時には、金型内側に前記集電体５３、５７と活物質とセパレータとを順次積層した状態で、約２００Ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスすることによって、金型の内部空間に対応する円筒形状が形成される。
【００４４】
　次に、アルミニウム材料で製作されたフィルム外装材（図２の第１フィルム外装材１１と同一）の内部空間に前記集電体５３、５７、活物質の塊５４、５６を投入して電解質物質を注入する。次に、別に製作された平板型アルミニウムフィルム外装材（図２の第２フィルム外装材１２と同一）を接合する。
【００４５】
　図２ないし図５に示す例では、正極活物質ペレット及び負極活物質ペレットをディスク型集電体またはディスク型メッシュ集電体上に維持させたが、図示されなかった他の実施例ではディスク型集電体なしでもボタン型電池の構成が可能である。このような場合には、正極リード１９が正極活物質ペレット１４に直接接合され、負極リード１８は負極活物質ペレット１６に直接接合される。
【００４６】
　本発明は添付図面に示された一実施例を参考として説明されるが、該当技術分野の当業者であればこれより多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点を理解できる。したがって、本発明の保護範囲は特許請求の範囲のみによって限定される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
　本発明によるボタン型電池は腕時計のバッテリー、またコンピュータ、カメラ、カムコーダなどの電子装置に日付と時間を表示する素子のための動力源として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】代表的なボタン型電池に関する概略的な断面図である。
【図２】本発明の一実施例によるボタン型電池に関する断面図である。
【図３】図２に示した電池の一部構成に関する分解斜視図である。
【図４】図２に示したボタン型電池の外部斜視図である。
【図５】本発明の他の実施例によるボタン型電池に関する概略的な分解斜視図である。
【符号の説明】
【００４９】
　　１０　　ボタン型電池
　　１１　　第１フィルム外装材
　　１２　　第２フィルム外装材
　　１３　　正極板のディスク型第１集電体
　　１４　　正極活物質ペレット
　　１５　　セパレータ
　　１６　　負極活物質ペレット
　　１７　　負極板のディスク型第２集電体
　　１８　　負極リード
　　１９　　正極リード
【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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