(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータ，負極および正極を具備した発電要素と、前記負極および前記正極にそれぞれ接合された一対の端子と、前記各端子の開放端部が外部露出するように前記発電要素を収容封止するパッケージと、前記パッケージに設けられた所定幅寸法を有する融着代と、前記各端子の所定位置を被覆する絶縁被膜とを備えたリチウムイオン電池であって、前記絶縁被膜は、前記各端子の上下面を狭持する一対のシートであると共に、端子に被せた状態で一対の絶縁被膜同士が予め熱融着されたものであり、前記融着代が、前記絶縁被膜を狭持すると共に前記絶縁被膜に対して前記パッケージの金属樹脂複合フィルムが融着する熱融着による融着部と、前記絶縁被膜を狭持すると共に前記絶縁被膜に対して前記金属樹脂複合フィルムが融着しない非融着部とを備えていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
前記融着部の幅寸法が１ｍｍ以上であるとともに、前記絶縁被膜における内方側端部が前記融着部から２ｍｍ以上離れていることを特徴とする請求項１に記載したリチウムイオン電池。
【請求項３】
セパレータ，負極および正極を具備した発電要素と、前記負極および前記正極にそれぞれ接合された一対の端子と、前記各端子の開放端部が外部露出するように前記発電要素を収容封止するパッケージと、前記パッケージに設けられた所定幅寸法を有する融着代と、前記各端子の所定位置を被覆する絶縁被膜とを備えたリチウムイオン電池の製造方法であって、予め、前記各端子の上下面に一対のシートを被せて前記一対のシート同士を熱融着することによって前記各端子の上下面を前記絶縁被膜で狭持し、次いで、前記融着代が、前記絶縁被膜を狭持すると共に前記絶縁被膜に対して前記パッケージの金属樹脂複合フィルムが融着する融着部と、前記絶縁被膜を狭持すると共に前記絶縁被膜に対して前記金属樹脂複合フィルムが融着しない非融着部とを備えるように、前記融着代を熱融着することを特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はリチウムイオン電池に係り、特に負極端子および正極端子のそれぞれの所定位置が絶縁被膜で被覆されたリチウムイオン電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子技術の大きな進歩により、一般ユーザー向けの携帯用電子機器の小型軽量化が進んでおり、この電子機器のエネルギー源として小型軽量化のリチウムイオン電池が多用されている。なかでも、金属樹脂複合フィルムをパッケージに用い、さらに小型軽量化を図ったリチウムイオン電池が一部実用化されている。
【０００３】
金属樹脂複合フィルム製のパッケージは、例えばアルミニウム箔製の金属箔芯材と、金属箔芯材の表面に沿うポリエチレンテレフタレート（PET）等のポリエステル樹脂やナイロン等のポリアミド樹脂、あるいはポリイミド樹脂製の保護層と、金属箔芯材の裏面に沿うポリプロピレン（PP）あるいはポリエチレン（PE）等のポリオレフィン系樹脂製の金属接着性を有する融着性樹脂層とを積層させたもの等が使用される。
【０００４】
金属樹脂複合フィルムをパッケージに用いたリチウムイオン電池を製造する際には、図３に示すように負極60および正極61にそれぞれ負極端子62および正
極端子63を接合し、これらの負極60および正極61にセパレータ64を積層させ、例えば図４の矢印に示すように巻回することにより発電要素65を形成する（図５参照）。この発電要素65をパッケージ66（図６参照）を中央で折曲げて収容封止することにより、図６に示すリチウムイオン電池70を形成する。
【０００５】
パッケージ66は、矩形状に形成された金属樹脂複合フィルム67を中央の折曲部67Ａの上方に発電要素65の形状に対応した窪み（すなわち、収容部68）があらかじめ形成されている。
【０００６】
この収容部68に発電要素65を配置した後、金属樹脂複合フィルム67を中央の折曲部67Ａで折り曲げ、折曲部67Ａから上方の金属樹脂複合フィルムと中央から下方の金属樹脂複合フィルムとを重ね合わせて発電要素65を挟み込み、重ね合わせた金属樹脂フィルム67の三辺を加熱して融着代67Ｂ，67Ｃ，67Ｄを形成することで発電要素65をパッケージ66で収容封止する。この際に、金属製の負極端子62および正極端子63を融着代67Ｄで挟持するとともに、融着代67Ｄを溶かして負極端子62および正極端子63に接合させる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、負極端子62および正極端子63は金属製の端子であるため、金属樹脂フィルム67の融着代67Ｄを負極端子62，正極端子63に確実に密着させることに限界がある。このため、収容部68に収容した電解液が、融着代67Ｄと負極端子62，正極端子63との隙間から漏れてしまうことが考えられる。
【０００８】
この不具合を解消するために特開2000-138057において、図７に示すように負極端子62および正極端子63に樹脂シート80を被せた状態で樹脂シート80同士を予め熱融着し、次に図８に示すように樹脂シート80を金属樹脂フィルム67で挟み込んで熱融着することで、樹脂シート80と融着代67Ｄとを密着させる技術が開示されている。
【０００９】
しかし、負極端子62，正極端子63と接触する樹脂シート80の接触面81は、樹脂シート80同士を熱融着する際に一度目の加熱がおこなわれ、樹脂シート80と金属樹脂フィルム67とを熱融着する際に二度目の加熱がおこなわれ、二度目の加熱の際に樹脂シート80の接触面81が荒れて密着性が低下することが考えられる。このため、負極端子62，正極端子63と金属樹脂フィルム67とを確実に密着させることができるリチウムイオン電池の実用化が望まれていた。
【００１０】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、負極端子および正極端子と金属樹脂フィルムとを確実に密着させることができるリチウムイオン電池を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明は、請求項１に記載したように、セパレータ，負極および正極を具備した発電要素と、前記負極および前記正極にそれぞれ接合された一対の端子と、前記各端子の開放端部が外部露出するように前記発電要素を収容封止するパッケージと、前記パッケージに設けられた所定幅寸法を有する融着代と、前記各端子の所定位置を被覆する絶縁被膜とを備えたリチウムイオン電池であって、前記絶縁被膜は、前記各端子の上下面を挟持する一対のシートであると共に、端子に被せた状態で一対の絶縁被膜同士が予め熱融着されたものであり、前記融着代が、前記絶縁被膜を狭持すると共に前記絶縁被膜に対して前記パッケージの金属樹脂複合フィルムが融着する熱融着による融着部と、前記絶縁被膜を狭持すると共に前記絶縁被膜に対して前記金属樹脂複合フィルムが融着しない非融着部とを備えていることを特徴としている。
【００１２】
このように構成されたリチウムイオン電池においては、融着代に非融着部を備えることで、負極端子および正極端子とそれぞれの絶縁被膜との接触面が荒れることを防止できる。このため、負極端子および正極端子とそれぞれの絶縁被膜とを確実に密着させることができる。さらに、融着代に融着部を備えることで、融着代を絶縁被膜に確実に密着させることができる。
【００１３】
ところで、融着代の外方側を絶縁被膜に密着させないと、例えばイオン電池の搬送中に融着代が外側から剥離する虞れがある。そこで、融着代が外側から剥離することを防止するために、融着部を外方側に配置して融着代の外方側を絶縁被膜に密着させることが好ましい。
【００１４】
このため、本発明においては、請求項２に記載したように、前記融着部の幅寸法が１mm以上であるとともに、前記絶縁被膜における内方側端部が前記融着部から２mm以上離れていることを特徴としている。
【００１５】
融着部の幅寸法が１mm未満であると、融着部の幅寸法が小さすぎて、電解液が融着部を経て拡散透過することにより外部に漏れる虞れがある。そこで、融着部の幅寸法を１mm以上に設定して電解液の拡散透過を防ぐようにした。また、端子と絶縁被膜との間に実用上充分な気密性を得るためには、端子に対する絶縁被膜の密着面積が一定以上必要であるが、絶縁被膜における内方側端部が融着部から２mm未満であると、絶縁被膜の総幅寸法が小さくなるため、所望面積を確保し難い。このため、絶縁被膜における内方側端部が融着部から２mm以上に設定することにより、この不具合を回避した。
【００１６】
【００１７】
ここで、絶縁被膜としては、当該絶縁被膜の幅寸法が融着代の幅寸法と略一致している場合、あらかじめ端子に対して当該絶縁被膜の一部を融着させないでおく構造や、あるいは融着代を形成するにあたって、当該絶縁被膜の一部を金属樹脂複合フィルムに対して融着させないでおく構造等を例示できる。また、絶縁被膜としては、当該絶縁被膜の幅寸法をあらかじめ融着代の幅寸法よりも大きく設定しておき、一定幅寸法を有する融着代を形成することにより、パッケージ内に突出させる構造を採用してもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、図１において説明した部材等については、図中に同一符号あるいは相当符号を付すことにより説明を簡略化あるいは省略する。
【００１９】
図１に示すように、本発明に係る第１実施形態であるリチウムイオン電池10は、負極11および正極12を具備する発電要素14と、負極11および正極12にそれぞれ接合された負極端子15および正極端子16と、負極端子15の開放端部15Ａおよび正極端子16の開放端部16Ａが外部露出するように発電要素14を収容封止するパッケージ20と、発電要素14を囲むようにパッケージ20の周縁に設けられた所定幅寸法を有する融着代24，25，26と、負極端子15および正極端子16の所定位置15Ｂ，16Ｂを被覆するとともに融着代26に挟持される負極端子用の絶縁被膜27および正極端子用の絶縁被膜28とを備える。
【００２０】
発電要素14は、負極11および正極12間に介設されたセパレータ13を有するとともに略楕円状に巻回され、かつ、セパレータ13が発電要素14の軸方向両端部14Ａにおいて負極11および正極12よりも突設されている。
【００２１】
パッケージ20は、矩形状に形成された金属樹脂複合フィルム21を中央の折曲部22の上方に発電要素14の形状に対応した窪み（すなわち、収容部23）があらかじめ形成されている。
【００２２】
金属樹脂複合フィルム21は、図２に示すように、一例としてアルミニウム箔製の金属箔心材21Ａと、金属箔心材21Ａの表面に沿う樹脂製の金属接着性を有する保護層21Ｂと、金属箔心材21Ａの裏面に沿う樹脂製の金属接着性を有する融着性樹脂層21Ｃとが積層されたものが多用される。
【００２３】
絶縁被膜27は、負極端子15の上下面を挟持する一対のシートであり、樹脂製の金属接着性を有する被膜が多用される。絶縁被膜28は、正極端子16の上下面を挟持する一対のシートであり、樹脂製の金属接着性を有する被膜が多用される。これらの絶縁被膜27，28は、負極端子15および正極端子16をそれぞれに被せた状態で一対の絶縁被膜27同士および一対の絶縁被膜同士28があらかじめ熱融着される。
【００２４】
図１に示す融着代24，25，26は、収容部23に発電要素14を配置した後、金属樹脂複合フィルム21を折曲部22で折り曲げ、折曲部22から上方の金属樹脂複合フィルムと折曲部22から下方の金属樹脂複合フィルムとを重ね合わせて発電要素14を挟み込み、重ね合わせた金属樹脂フィルムの三辺を加熱して形成される。
【００２５】
図２に示すように、融着代26は、絶縁被膜27，28に対してパッケージ20の金属樹脂複合フィルム21が融着する融着部26Ａと、絶縁被膜27，28に対して金属樹脂複合フィルム21が融着しない非融着部26Ｂとを備え、融着部26Ａが絶縁被膜27，28における外方側に設けられている。すなわち、融着代26を熱融着する際に、融着部26Ａのみを矢印のように加熱加圧することにより熱融着し、非融着部26Ｂには加熱加圧しないようにした。
【００２６】
このように融着代26に非融着部26Ｂを備えることで、負極端子15および正極端子16とそれぞれの絶縁被膜27，28との接触面27Ａ，28Ａが荒れることを防止できる。このため、負極端子15および正極端子16とそれぞれの絶縁被膜27，28とを確実に密着させることができる。さらに、融着代26に融着部26Ａを備えることで、融着部26Ａの領域で融着代26を絶縁被膜27，28に確実に密着させることができる。従って、パッケージ20内の電解液が外部に漏れることを防止できる。
【００２７】
ところで、融着代26の外方側を絶縁被膜27，28に密着させないと、例えばリチウムイオン電池10の搬送中に融着代26が外側から剥離する虞れがある。そこで、融着部26を外方側に配置して融着代26の外方側を絶縁被膜27，28に密着させることにより、融着代26が外側から剥離することを防止するようにした。
【００２８】
融着代26は幅寸法がＬであり、融着部26Ａは幅寸法L1が１mm以上である。加えて、絶縁被膜27，28における内方側端部26Ｃが融着部26ＡからL2＝2mm以上離れるように設定されている。
【００２９】
融着部26Ａの幅寸法L1が１mm未満であると、融着部26Ａの幅が小さすぎて、電解液が融着部26Ａを経て拡散透過することにより外部に漏れる虞れがある。そこで、融着部26Ａの幅寸法L1を１mm以上に設定して電解液の拡散透過を防ぐようにした。
【００３０】
また、負極端子15および正極端子16と絶縁被膜27，28との間に実用上充分な気密性を得るためには、負極端子15および正極端子16に対する絶縁被膜27，28の密着面積が一定以上必要であるが、絶縁被膜27，28における内方側端部が融着部26Ａから２mm未満であると、絶縁被膜27，28の総幅寸法が小さくなるため、所望面積を確保し難い。このため、絶縁被膜27，28における内方側端部が融着部26Ａから２mm以上に設定することにより、この不具合を回避した。
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
また、図９に示すリチウムイオン電池も本発明に含まれるものである。すなわち、図９に示す第２実施形態のリチウムイオン電池10Ａは、絶縁被膜27，28の幅寸法が融着代26の幅寸法Ｌと略一致し、あらかじめ負極端子15および正極端子16に対して絶縁被膜27，28の一部を融着させないでおき、かつ、融着代26を形成するにあたって、絶縁被膜27，28の一部を金属樹脂複合フィルム21に対して融着させない非融着部26Ｂが形成されている。
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
なお、前述した各実施形態では、発電要素を負極および正極にそれぞれ負極端子および正極端子を接合し、これらの負極および正極の間にセパレータを介在させて巻回した例について説明したが、例えば固体電解質リチウムイオン二次電池では、負極と正極との間に固体電解質層が形成されていることからこれらの間の短絡の可能性は少なく、負極と正極との間にセパレータを設けない構成としてもよい。
【００４４】
さらに、本発明は、前述した実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形，改良等が可能であり、前述した実施形態において例示した発電要素，正極端子、負極端子，絶縁被膜，パッケージ等の材質，形状，寸法，形態，数，配置個所，厚さ寸法等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【００４５】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、請求項１に記載したように、負極端子および正極端子の所定位置がそれぞれ絶縁被膜で被覆され、絶縁被膜を挟持する融着代が融着部と非融着部とに分けられている。
【００４６】
融着代に非融着部を備えることで、負極端子および正極端子とそれぞれの絶縁被膜との接触面が荒れることを防止できる。このため、負極端子および正極端子とそれぞれの絶縁被膜とを確実に密着させることができる。さらに、融着代に融着部を備えることで、融着代を絶縁被膜に確実に密着させることができる。従って、パッケージ内の電解液が外部に漏れることを防止できる。
【００４７】
ところで、融着代の外方側を絶縁被膜に密着させないと、例えばリチウムイオン電池の搬送中に融着代が外側から剥離する虞れがある。そこで、融着部を外方側に配置して融着代の外方側を絶縁被膜に密着させることにより、融着代が外側から剥離することを防止するようにした。
【００４８】
また、本発明によれば、請求項２に記載したように、融着部の幅寸法が１mm未満であると、融着部の幅寸法が小さすぎて、電解液が融着部を経て拡散透過することにより外部に漏れる虞れがある。そこで、融着部の幅寸法を１mm以上に設定して電解液の拡散透過を防ぐようにした。
【００４９】
また、絶縁被膜における内方側端部が融着部から２mm未満であると、端子と絶縁被膜との間に実用上充分な気密性を得られないため、絶縁被膜における内方側端部が融着部から２mm以上に設定することにより、この不具合を回避した。
【００５０】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施形態のリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態のリチウムイオン電池を示す要部断面図である。
【図３】従来のリチウムイオン電池を製造する方法を示す第１説明図である。
【図４】従来のリチウムイオン電池を製造する方法を示す第２説明図である。
【図５】従来のリチウムイオン電池を製造する方法を示す第３説明図である。
【図６】従来のリチウムイオン電池を製造する方法を示す第４説明図である。
【図７】従来のリチウムイオン電池を製造する方法を示す第５説明図である。
【図８】従来のリチウムイオン電池を製造する方法を示す第６説明図である。
【図９】本発明に係る第２実施形態のリチウムイオン電池を示す要部断面図である。
【符号の説明】
10，10Ａ，10Ｂ  リチウムイオン電池
11  負極
12  正極
13  セパレータ
14  発電要素
14Ａ  発電要素の軸方向両端部
15  負極端子
15Ａ  負極端子の開放端部
15Ｂ  負極端子の所定位置
16  正極端子
16Ａ  正極端子の開放端部
16Ｂ  正極端子の所定位置
20  パッケージ
21  金属樹脂複合フィルム
24，25，26  融着代
25Ａ，26Ａ  絶縁被膜の端部
26Ａ  融着部
26Ｂ  非融着部
26Ｃ  内方側端部
27，28  絶縁被膜
【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】
0004793529.tif 000008
【図８】
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【図９】
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