(57)【要約】【課題】  電気化学セルの外周部に汚れが無く、外部リード端子の電気接続性の優れた電気化学セルを提供できる。封口作業効率のよい電気化学セルの製造方法を提供できる。【解決手段】  発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部の内側に、封口部を形成する。【選択図】  図１
2005243453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部の内側に、封口部を有することを特徴とする電気化学セル。
【請求項２】
発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部より少なくとも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの内側に、封口部を有することを特徴とする電気化学セル。
【請求項３】
発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部より内側に、未封口部を形成したことを特徴とする電気化学セル。
【請求項４】
発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部より内側に、少なくとも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの位置に、未封口部を形成したことを特徴とする電気化学セル。
【請求項５】
発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルの外周部の内側に封口圧着体を当接させながら、前記外周部の内側を加圧しながら封口する工程を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法。
【請求項６】
発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルの外周部より内側に、少なくとも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの位置に、封口圧着体を当接させながら、前記外周部の内側を加圧しながら封口する工程を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、外装ラミネートフィルムにてキャパシタや電池等の発電要素を収納した電気化学セル及びその製造方法に関する。より詳細には、電気化学セルの外周部の内側に封口部を有する電気化学セル及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発達にともない、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放電が可能な非水電解質二次電池などの高性能薄型電池が期待されている。
【０００３】
特許文献１の図２（ｂ）に示されるように、ラミネートフィルムで挟着された電極要素を支持台に位置決め・セットする一方、ラミネートフィルムの端縁部に対応させて、一対の加熱型圧着体を位置合わせする。このとき、加熱型圧着体の圧着端面は、前記支持体の支持面に対してほぼ同一面を成すように固定的に設定する。次に、前記加熱型圧着体を下降させ、対向する加熱型圧着体の圧着端面に、ラミネートフィルムのリード端子を導出している辺（端縁部）を押圧し、ラミネートフィルムの端縁部同士を圧着、融着・封止するフィルム外装型電池及びその製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−７６６９１号公報（第２頁、第２図（ｂ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記にて説明した従来の電池およびその製造方法は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する際に、前記電気化学セルの外周部と封口部端とが一致しているので、封口する際に前記封口部に配設されている封止材が電気化学セルの外周部より外側にはみ出す欠点があった。封止材が電気化学セルの外周部より外側にはみ出すと、外装ラミネートフィルムに当接する封口圧着体の圧着面にはみ出した封止材が付着し、その付着物が電気化学セルの外周部に付着し、表面を汚す問題があった。そのため、封口機の動作を停止して封口圧着体の圧着面から付着物を頻繁に除去する作業が増え、作業能率が悪くなっている。さらに、はみ出した封止材が外部リード端子に付着すると、はみ出した封止材は高分子で、絶縁性のため、電気リードの機能が損なわれる問題があった。この電気リードの部分にて、半田付けしたり、物理的な接触させたりして、電気化学セルと電子機器との電気的接続を行うとすると、十分に接続が達成できないことが生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部の内側に、封口部を有することを特徴とする電気化学セルである。請求項２の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部より少なくとも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの内側に、封口部を有することを特徴とする電気化学セルである。請求項３の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部より内側に、未封口部を形成したことを特徴とする電気化学セルである。請求項４の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部より内側に、少なくとも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの位置に、未封口部を形成したことを特徴とする電気化学セルである。請求項５の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルの外周部の内側に封口圧着体を当接させながら、前記外周部の内側を加圧しながら封口する工程を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法である。請求項６の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルの外周部より内側に、少なくとも０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの位置に、封口圧着体を当接させながら、前記外周部の内側を加圧しながら封口する工程を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法である。請求項７の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルを封口する手段がヒートシールであることを特徴とする特許請求の範囲第６項もしくは第７項記載の電気化学セルの製造方法である。請求項８の本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルを封口する手段が超音波溶着であることを特徴とする特許請求の範囲第６項もしくは第７項記載の電気化学セルの製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルにおいて、前記電気化学セルの外周部の内側に封口部を有するため、封口する際に前記封口部に配設されている封止材が電気化学セルの外周部より外側にはみ出すことがない。封止材が電気化学セルの外周部より外側にはみ出すことがないので、外装ラミネートフィルム１に当接する封口圧着体の圧着面に封止材が付着することが無い。また、はみ出した封止材が電気化学セルの外周部に付着し、表面を汚す問題が生じない。封口圧着体の圧着面から付着物を頻繁に除去する作業が不要となり、封口機の動作を停止することが少なくなり、作業能率が向上する。さらに、はみ出した封止材が外部リード端子に付着することが無いので、外部リード端子の電気リードの機能が損なわれない。外部リード端子は、優れた電気リード性を発揮するので、半田付け又は物理的な接触等の手段を用いて、電気化学セルと電子機器との電気的接続を確実に達成できる。
【０００７】
本発明は、発電要素を外装ラミネートフィルムにて封口する電気化学セルの製造方法であって、前記電気化学セルの外周部の内側に封口圧着体を当接させながら、前記外周部の内側を加圧しながら封口する工程を備えることを特徴とする電気化学セルの製造方法である。本発明の製造方法によれば、封口する際に前記封口部に配設されている封止材が電気化学セルの外周部より外側にはみ出すことがない。封止材が電気化学セルの外周部より外側にはみ出すことがないので、外装ラミネートフィルムに当接する封口圧着体の圧着面に封止材が付着することが無い。また、封止材の付着物が電気化学セルの外周部に付着し、表面を汚す問題が生じない。封口圧着体の圧着面から付着物を頻繁に除去する作業が不要となり、封口機の動作を停止することが少なくなり、作業能率が向上する。さらに、はみ出した封止材が外部リード端子に付着することが無いので、外部リード端子の電気リードの機能が損なわれない。外部リード端子は、優れた電気リード性を発揮するので、半田付け又は物理的な接触等の手段を用いて、電気化学セルと電子機器との電気的接続を確実に達成できる。
【０００８】
以上詳述したとおり、本発明は、電気化学セルの外周部に汚れが無く、外部リード端子の電気接続性の優れた電気化学セルを提供できる。封口作業効率のよい電気化学セルの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の電気化学セルの一実施例について図面を参照して説明する。図１は、本発明の薄型電気化学セル１０を封口する状態を示す断面図である。
【００１０】
発電要素を外装ラミネートフィルム１にて封口した本発明の電気化学セル１０及びその製造方法を説明する。正極集電体３、正極層４、負極集電体５、負極層６、セパレータ７からなる発電要素には、帯状の内部正極端子３ａ、帯状の内部負極端子５ａを介して、各々外部正極リード端子８、外部負極リード端子９（図示されていない）が接続している。帯状の内部正極端子３ａは、正極集電体３の端部であり、外部正極リード端子８と抵抗溶接、超音波溶接、もしくはレーザー溶接などで溶接されている。帯状の内部負極端子５ａは、負極集電体５の端部であり、外部負極リード端子９と抵抗溶接、超音波溶接、もしくはレーザー溶接などで溶接されている。ここで、外部正極リード端子８、外部負極リード端子９が取り付けられた発電要素を発電要素体と呼ぶことにする。さらに、この発電要素体は、含有水分を除去するため、１０−２Ｔｏｒｒ以上の真空度の真空乾燥庫に入れられ、２００℃、１６時間、加熱される。封止材２は、熱溶着性の材料であり、予め、外部正極リード端子８及び外部負極リード端子９の表裏に、そして所定の位置に、溶着されている。封止材２の材料は、外装ラミネートフィルム１（あるいは、外装ラミネートフィルムの周縁部１ａ）の最内面の材料と同一とすることが望ましい。あるいは、同一の材料でなくとも、融点の近い材質を用いることが望ましい。このように構成することで、外装ラミネートフィルム１と封止材２が良く溶着し、電気化学セル１０の密封性が向上する。また、封止材２を多層構造とし、表面層の材料の間に表面層の材料より融点の高い材料を設けた積層構造にしても良い。
【００１１】
外装ラミネートフィルム１に発電要素、電解液を内包した後、外装ラミネートフィルム１の周縁部１ａと外装ラミネートフィルム１の周縁部１ａとの間に、封止材２が予め溶着されている外部正極リード端子８及び外部負極リード端子９を配設する。前記外装ラミネートフィルム１の周縁部１ａの部分に、上下方向より、加熱された上封口圧着体２０及び下封口圧着体３０を当接し、圧力を加えながら封口する。前記外装ラミネートフィルム１の周縁部１ａ、封止材２、外部正極リード端子８もしくは外部負極リード端子９、封止材２、前記外装ラミネートフィルム１の周縁部１ａを同時に封口する。例えば、上封口圧着体２０、下封口圧着体３０にて１９０℃、２．０ＭＰａ、３秒間、加圧、加熱することにより、電気化学セル１０は外周部にて封口される。封口部は、封口機（図面では、省略されている）の上封口圧着体２０及び下封口圧着体３０が電気化学セル１０の外周部に当接している部分で、決定される。前記封口部の幅は、上封口圧着体２０及び下封口圧着体３０の圧着面の幅とほぼ一致する。図１のとおり、上封口圧着体２０及び下封口圧着体３０は、電気化学セル１０の外周部の内側に当接しているので、封口部は電気化学セル１０の外周部の内側に形成されることになる。言い換えると、電気化学セル１０の外周部の内側に、封口されない未封口部が残ることになる。本発明の電気化学セルおよびその製造方法によれば、封口する際に前記封口部に配設されている封止材２が電気化学セル１０の外周部より外側にはみ出すことがない。封止材２が電気化学セル１０の外周部より外側にはみ出すことがないので、外装ラミネートフィルム１に当接する封口圧着体２０、３０の圧着面に封止材２が付着することが無い。また、封止材の付着物が電気化学セル１０の外周部に付着し、表面を汚す問題が生じない。上、下封口圧着体２０、３０の圧着面から付着物を頻繁に除去する作業が不要となり、封口機の動作を停止することが少なくなり、作業能率が向上する。さらに、はみ出した封止材２が外部正極リード端子８、外部負極リード端子９に付着することが無いので電気リードの機能が損なわれない。外部リード端子は、優れた電気リード性を発揮するので、半田付け又は物理的な接触等の手段を用いて、電気化学セル１０と電子機器との電気的接続を確実に達成できる。
【実施例】
【００１２】
次に、本発明の一実施例であるポリマーリチウム二次電池を例に、その基本構成につき説明する。図３は、本発明の薄型電気化学セル１０を封口する状態を示す平面図である。ｄは、電気化学セルの外周部と封口圧着体の当接面との距離である。上、下封口圧着体２０、３０の圧着面は、電気化学セル１０の外周部より内側に当接しており、内側にずれている。距離ｄは、０．１ｍｍ〜０．２ｍｍが適当である。距離ｄは、０．２ｍｍ以上の寸法では、封止材２のはみ出し防止には効果があるが、一方、封口部の幅は短くなり、電気化学セル１０の密封性が悪くなる課題がある。
【００１３】
正極層４に使用されている正極活物質としては、種々の酸化物（例えばＬｉＭｎ2 Ｏ4 などのリチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガン、例えばＬｉＮｉＯ2 などのリチウム含有ニッケル酸化物、例えばＬｉＣｏＯ2 などのリチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムなど）や、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブテンなど）等が使用できる。中でも、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物が使用できる。この正極活物質は正極集電体３であるアルミニウム箔に塗布されている。
【００１４】
負極層６に使用される負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質材料が使用できる。炭素質材料としては、例えば、有機高分子化合物（例えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等）を焼成することにより得られるもの、コークスや、メソフェーズピッチを焼成することにより得られるもの、人造グラファイト、天然グラファイト等に代表される炭素質材料が使用できる。中でも、アルゴンガスや窒素ガスのような不活性ガス雰囲気において、５００℃〜３０００℃の温度で、常圧または減圧下にて前記メソフェーズピッチを焼成して得られる炭素質材料が使用できる。この負極活物質は負極集電体５である銅箔に塗布されている。
【００１５】
非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される。非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等が使用できる。非水溶媒は単独で使用しても、２種以上混合して使用しても良い。
【００１６】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4 ）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6 ）、ホウ四フッ化リチウム（ＬｉＢＦ4 ）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6 ）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3 ＳＯ3 ）等のリチウム塩が使用できる。
【００１７】
電解液をポリマー化するポリマーとしては、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、ポリテトラフルオロプロピレン、ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体、ポリビニリデンフロライド（ＰＶｄＦ）等が使用できる。取り分け、ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）との共重合体が好ましい。セパレータには、ポリエチレンもしくはポリプロピレンからなる多孔性セパレータが使用できる。
【００１８】
外装ラミネートフィルムとして、例えば、変性ポリプロピレン（ＰＰ）／ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、変性ポリエチレン（ＰＥ）／ナイロン／Ａｌ箔／ＰＥＴ、変性ＰＰ／Ａｌ箔／ナイロン、変性ＰＥ／Ａｌ箔／ナイロン、ＰＥ／Ａｌ箔／ナイロン、ＰＰ／Ａｌ箔／ナイロン、変性ＰＰ／Ａｌ箔／ＰＥＴ／ナイロン、変性ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴ／ナイロンなどのラミネートフィルムが使用できる。
（比較例１）
図２は、従来の電気化学セル１１を封口している状態を示す断面図である。
【００１９】
上封口圧着体４０及び下封口圧着体５０は、電気化学セル１１の外周部と同じ位置に当接しているので、封口部は電気化学セル１１の外周部とほぼ同じ位置に形成される。言い換えると、電気化学セル１１の外周部の内側に、封口されない未封口部が残らない。封止材２は電気化学セル１１の外周部の外側に、はみ出している。
【００２０】
図４は、従来の電気化学セル１１を封口している状態を示す平面図である。
【００２１】
電気化学セル１１の外周部と上封口圧着体４０、下封口圧着体５０の圧着面は、一致しているので、上封口圧着体４０、下封口圧着体５０の圧着面が電気化学セル１１の外周部より内側にずれている距離ｄはゼロである。封止材２は電気化学セル１１の外周部の外側に、はみ出している。
【００２２】
図２、図４では、電気化学セル１１の外周部に形成された封口部以外は、図１、図３に示された本発明の電気化学セル１０及びその製造方法と同じである。
【００２３】
従来の電気化学セル１１及びその製造方法によれば、封口する際に前記封口部に配設されている封止材２が電気化学セル１１の外周部より外側にはみ出す。封止材２が電気化学セル１１の外周部より外側にはみ出すので、外装ラミネートフィルム１に当接する上封口圧着体４０、下封口圧着体５０の圧着面に封止材２が付着する。また、封止材２の付着物が電気化学セル１１の外周部に付着し、表面を汚す問題が生じる。上封口圧着体４０、下封口圧着体５０の圧着面から付着物を頻繁に除去する作業が必要となり、封口機の動作を停止することが多くなり、作業能率が低下する。さらに、はみ出した封止材２が外部リード端子に付着すると電気リード性が損なわれるので、半田付け又は物理的な接触等の手段を用いて、電気化学セル１０と電子機器との電気的接続を確実にできない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の電気化学セルを封口している状態を示す断面図である。
【図２】従来の電気化学セルを封口している状態を示す断面図である。
【図３】本発明の電気化学セルを封口している状態を示す平面図である。
【図４】従来の電気化学セルを封口している状態を示す平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１    外装ラミネートフィルム
１ａ  外装ラミネートフィルムの周縁部
２    封止材
３    正極集電体
３ａ  帯状の内部正極端子
４    正極層
５    負極集電体
５ａ  帯状の内部負極端子
６    負極層
７    セパレータ
８    外部正極リード端子
９    外部負極リード端子
１０、１１  電気化学セル
２０、４０  上封口圧着体
３０、５０  下封口圧着体
【図１】
2005243453.tif 000003
【図２】
2005243453.tif 000004
【図３】
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【図４】
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