(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、
金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、
を備える封口電池において、
前記正負集電タブが、少なくとも前記タブ突出封止部において集電タブ本体とタブフィルムとが接着され、前記タブ突出封止部近傍よりも先端側においては集電タブ本体とタブフィルムとが接着されていない、
ことを特徴とする封口電池。
【請求項２】
集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、
金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、
を備える封口電池の製造方法において、
前記製造方法は、
前記タブ突出封止部に位置させる予定部位における集電タブ本体とタブフィルムとが接着され、前記予定部位とその近傍を除く先端側部分における集電タブ本体とタブフィルムが接着されていない構造の集電タブを、正負電極にそれぞれ取り付ける集電タブ取り付け工程と、
前記正負集電タブが取り付けられた正負電極を用いて前記電極体を作製する電極体作製工程と、
前記電極体形成工程の後、前記正負集電タブを外装体外に突出させた状態で、前記電極体を前記外装体内に収納し、しかる後に正負集電タブが突出した外装体開口部分を加熱溶着し封止してなるタブ突出封止部を形成するタブ突出部形成工程と、
前記タブ突出部形成工程の後、外装体の端部から突出した部位であって集電タブ本体と接着されていない部位においてタブフィルムのみを切断し除去するタブフィルム切断除去工程と、
を備えることを特徴とする封口電池の製造方法。
【請求項３】
前記接着が、熱融着である、
ことを特徴とする請求項２に記載の封口電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池ケースとしてラミネートフィルム等のフィルム状外装体を用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話やＰＤＡなどのモバイル型電子機器への小型化の要求に伴い、その電源に用いられる電池には、より一層の薄型化および軽量化が要求されている。
【０００３】
この要求に応えるべく、アルミニウム等の金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムを用いてなるフィルム状外装体を電池ケースとした軽量薄型電池が開発されている。このラミネートフィルムは、例えば、図５に示すように、金属層と樹脂層とが積層された構造であり、例えば図６に示すように、方形状のラミネートフィルムを筒状に成型し、フィルムの重なり合い部分（４ｄ）及び上下端部（４ｅ・４ｆ）を熱圧着等により封止している。
【０００４】
この構成の電池では、タブ７・８が突出した封止部４ｅにおいて、ラミネートフィルムの内面の樹脂層と集電タブとが接着される構造であるが、樹脂層と金属との接着力が乏しいため、封止部４ｅの密着性が不十分となり、この部分から水分等が電池内部に侵入して、電池性能を劣化させるという問題がある。
【０００５】
この問題を解決するため、特許文献１は、集電タブ７と外装体内面の樹脂層１０２との間に熱融着性の変性樹脂層５を介在させて封口する技術を提案している（図８（ａ）参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平10-289696号公報
【０００７】
上記技術によると、熱融着性の変性樹脂層５が集電タブ７及び外装体内面の樹脂層１０２と十分に接着するので、集電タブが突出した封止部４ｅの封口性能を飛躍的に高めることができるとされる。
【０００８】
しかし、上記技術では、集電タブを折り曲げた際に、図８（ｂ）に示すように、集電タブ７とラミネートフィルム端面に露出した金属層１００とが接触し、極性を帯びた金属層１００が腐食して封止性能を低下させるという問題があった。この問題を解決するため、図７及び図８（ｃ）に示すように、外装体端部から突出した状態で絶縁性のタブフィルム（変性樹脂層）５を熱溶着し、集電タブ７と金属層１００との接触を防止する技術が提案されている（図８（ｄ）参照。）。
図７及び図８（ｄ）に示すように、この絶縁性タブフィルムは、集電タブ５・６を折り曲げた場合においても、集電タブとラミネートフィルム端面の金属層１００との接触を確実に防止するため、外装体端部からある程度突出させている（図７のＬで示す長さ）。
【０００９】
ところで、絶縁性タブフィルム５・６が取り付けられた部分や、タブ突出封止部４ａの厚みは、電極体が収納された部分の厚みよりも薄いため、このスペースを有効活用するために、保護回路等が配置される。この保護回路に電源を供給するためには、集電タブ７・８を折り曲げて、絶縁性フィルム５・６が取り付けられていない集電タブ本体７・８に、保護回路の配線や端子を接続する。しかし、タブフィルム突出長さＬが過大であると、タブフィルムの弾性によって集電タブを折り曲げにくくなる（実質的に、タブフィルムが取り付けられていない部分からしか折り曲げることができなくなる）とともに、保護回路の配線や端子を集電タブ本体に取り付けることが難しくなり、保護回路等を組み込んだ電池パッケージとなす際の設計が難しくなる。しかしながら、現在の製造方法では突出長さＬのバラツキが大きく、突出長さＬを制御することが困難であるという課題を有していた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記課題を解決するものであり、タブフィルムの突出長さを制御し得たフィルム状外装体を用いた電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための電池に係る本発明は、集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、を備える封口電池において、前記正負集電タブが、少なくとも前記タブ突出封止部において集電タブ本体とタブフィルムとが接着され、前記タブ突出封止部近傍よりも先端側においては集電タブ本体とタブフィルムとが接着されていないことを特徴とする。
【００１２】
上記本発明を、図面を用いて説明する。図３に示すように、集電タブ７・８には、それぞれタブフィルム５・６が取り付けられており、このタブフィルム５・６は、タブ突出封止部４ａ側は集電タブ本体とタブフィルムとが接着され（５ａ・６ａ）、タブ突出封止部近傍よりも先端側においては集電タブ本体とタブフィルムとが接着されていない（５ｂ・６ｂ）。この構成の電池では、熱溶着されていない部分５ｂ・６ｂを封止部４ａ側に折り返したり、切り取ったりすることにより、集電タブ７・８の折り曲げや、保護回路の配線・端子の取り付けが容易となる。
【００１３】
なお、図４（ａ）に示すように、タブフィルム５全体が熱溶着されていると、余剰なタブフィルム５を折り返したり、切断して取り除いたりすることができない。他方、初めからタブフィルム５の長さを短くしておくと、製造時のタブフィルムの突出長さＬのバラツキが大きいため、突出長さＬが必要最低限未満となって、集電タブとラミネートフィルムの金属層との絶縁性を確保できなくなるおそれがある。
【００１４】
また、上記課題を解決するための電池の製造方法に係る本発明は、集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された正極集電タブを備える正極と、集電タブ本体に絶縁性タブフィルムが付された負極集電タブを備える負極と、を有する電極体と、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムからなり、その内部に前記電極体が収納された外装体であって、前記正負集電タブの先端側が外部に突出された状態で熱融着されたタブ突出封止部を有する外装体と、を備える封口電池の製造方法において、前記製造方法は、前記タブ突出封止部に位置させる予定部位における集電タブ本体とタブフィルムとが接着され、前記予定部位とその近傍を除く先端側部分における集電タブ本体とタブフィルムが接着されていない構造の集電タブを、正負電極にそれぞれ取り付ける集電タブ取り付け工程と、前記正負集電タブが取り付けられた正負電極を用いて前記電極体を作製する電極体作製工程と、前記電極体形成工程の後、前記正負集電タブを外装体外に突出させた状態で、前記電極体を前記外装体内に収納し、しかる後に正負集電タブが突出した外装体開口部分を加熱溶着し封止してなるタブ突出封止部を形成するタブ突出部形成工程と、前記タブ突出部形成工程の後、外装体の端部から突出した部位であって集電タブ本体と接着されていない部位においてタブフィルムのみを切断し除去するタブフィルム切断除去工程とを備えることを特徴とする。
【００１５】
上記製造方法によると、図１に示すように、タブフィルム突出長さＬを、切断除去工程によって必要最低限に制御できる。よって、集電タブ７・８の折り曲げや、保護回路の配線・端子の取り付けが容易な封口電池を提供できる。
【００１６】
ここで、タブフィルム切断除去工程は、タブフィルムが集電タブと接着されている部分と、接着されていない部分の境界部分を切断除去するものを意味するのではなく、タブフィルム突出長さＬが十分に集電タブと金属層との接触を防止できる長さに切断することを意味し、切断除去後のタブフィルムに接着されていない部分が残っていてもよい。
【００１７】
上記製造方法においては、金属とタブフィルムとの密着性を高めるために、タブフィルムを熱融着により接着することが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
上記本発明によると、タブフィルムの突出長さを必要最低限に設定できるため、集電タブとラミネートフィルムの金属層との接触を確実に防止でき、且つ集電タブ７・８の折り曲げや、保護回路の配線・端子の取り付けが容易な封口電池を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（実施の形態）
以下に、本発明電池をリチウムイオン二次電池に適用した場合について、図面を用いながら説明する。
図３に示すように、本発明に係るリチウムイオン二次電池は、フィルム状外装体の一例であるアルミニウムラミネート材を用いたアルミニウムラミネート外装体３を有している。そして、集電タブ７・８には、絶縁性タブフィルム５・６が取り付けられており、絶縁性タブフィルムのタブ突出封止部４ａ側は集電タブ本体とタブフィルムとが接着され（５ａ・６ａ）、タブ突出封止部近傍よりも先端側においては集電タブ本体とタブフィルムとが接着されていない（５ｂ・６ｂ）。
【００２０】
図１に、本発明の他の形態を示す。この形態は、上記図３に示す本発明に係るリチウムイオン二次電池の集電タブ本体とタブフィルムとが接着されていない部分５ｂ・６ｂを切断除去したものである。
【００２１】
このアルミニウムラミネート外装体３は、図１・図３に示すように、フィルムが折り返されてなる底部を有し、前記底部以外の扁平形状の３方が封止された３方封止構造である。そして、前記底部と３方の封止部４ａ・４ｂ・４ｃで囲まれた本体部分の内側に収納空間２が形成されており（図２参照）、この収納空間２内に、扁平電極体１と、非水電解液が収納されている。
【００２２】
次に、外装体３の構成材であるアルミニウムラミネート材について説明する。アルミニウムラミネート材は、図５の断面図に示すように、アルミニウムから成る厚さ３５μｍの金属層１００の一方の面に、厚さ１５μｍのナイロン層１０１（電池外方に存在する層）が配され、この金属層１００の他方の面に厚さ２５μｍのポリプロピレン層１０２（電池内方に存在する層）が配された構造をしている。そして、金属層１００とナイロン層１０１とは、厚さ５μｍのドライラミネート接着剤層１０３により接着され、他方、金属層１００とポリプロピレン層１０２とは、ポリプロピレンにカルボキシル基が付加された厚さ５μｍのカルボン酸変性ポリプロピレン層１０４によって接着された構造である。
なお、本発明の適用はこの構造のアルミニウムラミネート材を用いた外装体に限定されるものではないことは勿論である。
【００２３】
上記構造のリチウムイオン二次電池の作製方法について説明する。
【００２４】
＜正極の作製＞
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなる結着剤とを、質量比９０：５：５の割合で量り採り、これらをＮ−メチル−２−ピロリドンからなる有機溶剤等に溶解させた後、混合し、正極活物質スラリーを調製した。
【００２５】
次に、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、幅（芯体の短手方向の長さ）が５９ｍｍ、長さ（芯体の長手方向の長さ）が７２５ｍｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に、この正極活物質スラリーを均一な厚みで塗布した。ただし、正極芯体の端部にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させた。
【００２６】
この極板を乾燥機内に通して上記有機溶剤を除去し、塗布質量が４５０ｇ／ｍ2の乾燥極板を作製した。この乾燥極板を、ロールプレス機を用いて、その厚みが０．１６ｍｍとなるように圧延した。この後、前記芯体露出部に集電タブを取り付け、このタブのタブ突出封止部４ａとなる位置及びその周縁に渡って、ポリプロピレン（ＰＰ）製のタブフィルムを取り付けた。なお、タブフィルムの取り付けは、図４（ｂ）に示すように、電池内方側（図面下側）を正極集電タブ７に熱溶着し（５ａ）、正極集電タブ７の先端側（図面上側）は熱溶着しなかった（５ｂ）。
【００２７】
本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池で用いる正極活物質としては、上記コバルト酸リチウム以外にも、例えばニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2Ｏ4）、鉄酸リチウム（ＬｉＦｅＯ2）、またはこれらの酸化物に含まれる遷移金属の一部を他の元素で置換した酸化物等のリチウム含有遷移金属複合酸化物を単独で、あるいは二種以上を混合して用いることができる。
【００２８】
＜負極の作製＞
体積平均粒径２０μｍの人造黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる結着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、質量比９８：１：１の割合で量り採り、これらを適量の水と混合し、負極活物質スラリーを調製した。
【００２９】
次に、ダイコーターまたはドクターブレード等を用いて、幅（芯体の短手方向の長さ）が６１ｍｍ、長さ（芯体の長手方向の長さ）が７１５ｍｍの銅箔からなる負極芯体の両面に、この負極活物質スラリーを均一な厚さで塗布した。ただし、負極芯体の端部にはスラリーを塗布せず、その芯体を露出させた。
【００３０】
この極板を乾燥機内に通して水分を除去し、塗布質量が２００ｇ／ｍ2の乾燥極板を作製した。その後、この乾燥極板を、ロールプレス機によりその厚みが０．１４ｍｍとなるように圧延した。この後、上記正極と同様にして、負極集電タブ８に、タブフィルム６を溶着部６ａと、未溶着部６ｂとを有するように取り付けた。
【００３１】
ここで、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池で用いる負極材料としては、例えば天然黒鉛、カーボンブラック、コークス、ガラス状炭素、炭素繊維、あるいはこれらの焼成体等の炭素質物、または前記炭素質物と、リチウム、リチウム合金、およびリチウムを吸蔵・放出できる金属酸化物からなる群から選ばれる１種以上との混合物を用いることができる。
【００３２】
＜電極体の作製＞
上記正極と負極とオレフィン系樹脂からなる微多孔膜のセパレータとを、巻き取り機により捲回し、絶縁性の巻き止めテープを設け、扁平電極体１を完成させた。なお、タブ保護テープやセパレータの材質は上記材質に特に限定されるものではない。
【００３３】
＜電解液の作製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比１：１：８の割合（１気圧、２５℃と換算した場合における）で混合した非水溶媒に、電解質塩としてのＬｉＰＦ6を１．０Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解したものを電解液とした。
【００３４】
ここで、本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池で用いる非水溶媒としては、上記の組み合わせに限定されるものではなく、例えばエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン等のリチウム塩の溶解度が高い高誘電率溶媒と、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、アニソール、１，４−ジオキサン、４−メチル−２−ペンタノン、シクロヘキサノン、アセトニトリル、プロピオニトリル、ジメチルホルムアミド、スルホラン、蟻酸メチル、蟻酸エチル、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸エチル等の低粘性溶媒とを混合させて用いることができる。さらに、前記高誘電率溶媒や低粘性溶媒をそれぞれ二種以上の混合溶媒とすることもできる。また、電解質塩としては、上記ＬｉＰＦ6以外にも、例えばＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＣｌＯ4またはＬｉＢＦ4等を単独で、あるいは２種以上混合して用いることができる。
【００３５】
＜電池の作製＞
上記扁平電極体１と上記電解液とを、フィルムが折り返されてなる底部を有し、かつ前記底部以外の扁平形状の３方が封止された３方封止構造のアルミニウムラミネート外装体３の収納空間２内に挿入し、この外装体の開口部を封止して、図３に示す本発明電池を組み立てた。この後、タブフィルム５・６の未溶着部分５ｂ・６ｂを、突出長さＬが１.０ｍｍとなるように切断除去して、図１に示す本実施の形態にかかるリチウムイオン二次電池を完成させた。
【００３６】
（実施例１）
本実施例は、上記実施の形態と同様にして作製した。
【００３７】
（比較例１）
タブフィルム全体を熱溶着し、電池組み立て後、タブフィルムの切断を行わなかったこと以外は、上記実施の形態と同様にして、図７に示す比較例１に係る電池を作製した。
【００３８】
〔タブフィルム突出長さの測定〕
上記実施例１および比較例１にかかる電池を３０個用意し、タブフィルムがラミネートフィルムの端部から突出している部分の長さ（突出長さ）Ｌを測定した。この結果を下記表１に示す。
【００３９】
【表１】
0004781070.tif 000002
【００４０】
上記表１から、タブフィルムに未溶着部分を設け、電池組み立て後この部分を切断した実施例１は、平均突出長さが１.０ｍｍと、未溶着部分を設けず、切断を行わなかった比較例１の１.５ｍｍよりも小さくできることがわかる。また、実施例１の標準偏差σが０.１５ｍｍと、比較例１の０.４０ｍｍよりもはるかにバラツキを小さくできたことがわかる。
【００４１】
このことは、次のように考えられる。実施例１のように、電池組み立て後にタブフィルムを切断すると、突出長さＬを小さくできるとともに、切断除去工程においてはタブフィルムの突出長さＬを制御しやすい。これに対し、比較例１では、切断を行わないため突出長さが大きくなり、且つ突出長さＬを制御できない。
【００４２】
よって、実施例１によると、タブフィルムの突出長さを必要最低限に設定できるため、集電タブとラミネートフィルムの金属層との接触を確実に防止でき、且つ集電タブの折り曲げや、保護回路の配線・端子の取り付けが容易な封口電池が得られる。
【００４３】
なお、上記実施例では、タブフィルムの未溶着部分５ｂ・６ｂを全て切断する構成を用いて説明したが、切断後のタブフィルムに未溶着部分が残っていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
以上説明したように、本発明によると、フィルム状外装体を有する電池におけるタブフィルムの外装体からの突出長さを必要最低限度に制御でき得る電池を提供できる。この電池を用いると、保護回路等を取り付けた電池パッケージとなすことが容易となるので、産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は、本発明のフィルム状外装体を有する電池の正面図である。
【図２】図２は、図１に示す電池のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は、本発明の他の態様を示す電池の正面図である。
【図４】図４は、タブフィルムが取り付けられた集電タブを示す図であって、図４（ａ）は比較例１、図４（ｂ）は実施例１のものを示す。
【図５】図５は、フィルム外装体の構成材であるアルミニウムラミネートフィルムの断面構造を示す図である。
【図６】図６は、特許文献１に係るフィルム状外装体を用いた電池の正面図である。
【図７】図７は、比較例１に係るフィルム状外装体を用いた電池の正面図である。
【図８】図８は、タブ突出封止部における集電タブとラミネートフィルムの金属層との接触を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１                  電極体
２                  収納空間
３                  フィルム状外装体
４ａ、４ｂ、４ｃ    封止部
５                  正極タブフィルム
６                  負極タブフィルム
７                  正極集電タブ
８                  負極集電タブ
１００              金属層
１０１              ナイロン層
１０２              ポリプロピレン層
１０３              ドライラミネート接着剤層
１０４              カルボン酸変性ポリプロピレン層
【図１】
0004781070.tif 000003
【図２】
0004781070.tif 000004
【図３】
0004781070.tif 000005
【図４】
0004781070.tif 000006
【図５】
0004781070.tif 000007
【図６】
0004781070.tif 000008
【図７】
0004781070.tif 000009
【図８】
0004781070.tif 000010