(57)【要約】【課題】  高エネルギー密度且つ小型・薄型化が容易で、リード端子の変形、破損による集電体との接続不良発生が無く信頼性の高い平板型電気化学セルの提供。【解決手段】  外装体の封止部から引き出される外部リード端子を保護する保護枠を設ける構造とした。即ち、金属集電体に担持され、正電極又は負電極として機能する一対の電極とイオン導電性の電解質とを少なくとも有する電気化学セル素子と、樹脂フィルムまたは樹脂と金属箔のラミネートフィルムからなり該電気化学セル素子を内部に収納し密封封止する袋状の外装体と、該電気化学セル素子の一対の電極と外部回路とを電気的に接続するための一対の金属リードとを有する電気化学セルにおいて、該金属リードの少なくとも一方が該外装体の封止部からセル外部に引き出され、該封止部の周縁から外装体が延長されてなる保護枠部で該金属リードの先端部が保持もしくは保護された構造とした。【選択図】    図１
2005093825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属集電体と、前記金属集電体に担持され正極又は負極として機能する一対の電極と、イオン導電性の電解質と、前記金属集電体と前記電極と前記電解質とを内部に収納し密封封止する外装体と、前記電極と外部回路とを電気的に接続する金属リードとを有し、前記金属リードが外装体と保護枠部によって保持されることを特徴とする平板型電気化学セル。
【請求項２】
金属集電体と、前記金属集電体に担持され正極又は負極として機能する一対の電極と、イオン導電性の電解質と、前記金属集電体と前記電極と前記電解質とを内部に収納し密封封止する外装体を有し、前記金属集電体が外装体と保護枠部によって保持されており前記金属集電体により外部回路と電気的に接続することを特徴とする平板型電気化学セル。
【請求項３】
金属リードが外装体と保護枠部に挟まれるように位置決めする位置決め工程と、金属集電体と金属集電体に担持された電極とイオン導電性の電解質とを内部に収納し外装体を密封封止する封止工程と、前記金属リードを保護枠部に固定する固定工程とを含む平板型電気化学セルの製造方法。
【請求項４】
前記保護枠部を除去する除去工程を含む請求項３に記載の平板型電気化学セルの製造方法。
【請求項５】
前記外装体が金属箔とその外側に耐候性樹脂層、内側に熱可塑性樹脂層を有する３層以上の多層ラミネートフィルムからなり、外装体の開口部の密封封止が、加熱加圧による熱可塑性樹脂層の熱融着（ヒートシール）によってなされることを特徴とする請求項１または請求項2に記載の平板型電気化学セル。
【請求項６】
前記外装体のラミネートフィルムを構成する金属箔がアルミニウム又はアルミニウム合金の箔であり、外側に配する耐候性樹脂がポリアミドまたはポリエステル、内側に配する熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂であり、前記電気化学セル素子の金属集電体が厚さ５〜１００μｍのアルミニウム、チタン、銅、ニッケルまたはこれらの合金またはステンレスの箔または板からなることを特徴とする請求項5に記載の平板型電気化学セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ電池やリチウム電池またはリチウムイオン電池等の化学電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学セルに関するものであり、特に電気化学セルと外部回路とを電気的に接続するための外部リード端子及びその周辺部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電子機器の小型高密度実装化に対応し、それらに用いられる電源素子としての電池や電気二重層キャパシタ等の電気化学セルに対しても小型・薄型・軽量且つ高エネルギー密度化が求められている。この様な電気化学セルの小型・薄型・軽量化を実現する方法として、樹脂フィルムまたは金属箔と樹脂フィルムとのラミネートフィルムからなる袋状の外装体内に、発電要素または蓄電要素からなる電気化学セル素子を収納し、外装体の周縁部の開口部をヒートシールまたは接着剤等により密封封止した構造の平板型電気化学セルが提案され、一部実用化されている。
【０００３】
従来、この種の平板型電気化学セルは図６に示す構成で作られていた。正極1と負極2からなる電極は、それぞれ電極活物質と導電性を付与するための炭素等の導電剤と樹脂等の結着剤からなり、金属製の箔、ネット、エキスパンドメタルやパンチドメタルまたは炭素等の導電性フィラーを含有する導電性高分子フィルム等からなる正極集電体３、負極金属集電体４上に載置もしく一体に積層形成されている。平板型電気化学セル組み立て後、セル内の電極と外部回路を電気的に接続するために、正極集電体及び負極金属集電体には、それぞれ正極金属リード５、負極金属リード６が溶接またはハトメによるカシメ等により、接続されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この一対の電極を高分子多孔質フィルムや不織布もしくは抄紙等からなるセパレータ７を間に介して積層したもの、またはこの様に積層した帯状の一対の電極とセパレータを偏平状もしくは円筒状に捲回しプレスして平板状にした電極体8が外装体9に収納される。この電極体8には外装体9に収納後または収納前にイオン導電性の電解液が含浸吸蔵され、電気化学セルが構成されている。電解質としてゲル状電解質、高分子固体電解質や無機固体電解質等の固体状電解質が用いられる場合には、これらの固体状電解質が単独もしくはセパレータと併用して用いられる。外装体9は、樹脂フィルムまたは樹脂フィルム9a、9cと金属箔9bとのラミネートフィルムからなり、このフィルムを袋状に重ねた内側に、上記の電極体及び電解質からなる電気化学セル素子が収納され、周縁部がヒートシール、圧着または接着剤等により密封封止される。この電極体の収納に際し、金属製の外部リード端子は、外装体の周縁部の封止部を横断し一端が引き出された状態で収納され、封止される（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−２８３１００号公報（第１−４頁、図２、３）
【特許文献２】特開平１１−３４５５９９号公報（第２−５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の平板型電気化学セルにおいては、外装体内に収納される電極体（電気化学セル素子）と外部回路とを電気的に接続する外部リード端子は、一対の金属リードが外装体の周縁部の封止部から引き出されただけの構造であるため、セルの組み立て後の検査工程や搬送、梱包、機器への組み込み、実装等の過程でリード部に人手や冶工具、搬送ベルト、測定機端子、容器、基盤上部品等が当たりリード部が形状変形し、折れ曲がったり、甚だしい場合には破損する等により機器への組み込み不能やリード不良を発生する等の問題があった。特に、平板型電気化学セルにおいてはセル本体同様に外部リード端子も薄くする必要があり、薄板もしくは箔状の金属を用いるため、強度が不足し上記のような検査工程や搬送、梱包、機器への組み込み、実装等の過程での形状変形や破損発生の問題が大きく、更に、機器への実装後も振動や衝撃等でリード部に切れや破損が生じリード不良を発生しやすい等の問題があった。
【０００５】
また、外部リード端子として、集電体とは別に板状、棒状または線状の金属製のリード部材を準備し、これを（I）集電体の電極材が配設されていない部分に溶接、固着または接着する。または（II）電極材の配設された部分にハトメ等を貫通させてカシメる等により接続固定していた。これらの方法では、集電体と金属リード端子を別々に製造できるので、集電体への電極の一体形成等、それぞれの部品製造自体は効率的であるが、（Ａ）リード端子と集電体とを溶接等により接続する余分な工程が必要となり製造工程全体としての効率は低い、（Ｂ）製造された平板型電気化学セルの厚さが、リード端子及びハトメ等の厚さ分と接続部の反りや歪により厚くなり、小型・薄型化及び高エネルギー密度化を実現する上で不利、（Ｃ）リード端子と集電体の接続部の接触不良やリード端子の集電体からの外れ等に起因する不良が発生する等の問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の平板型電気化学セルは上記の様な問題点を解決するため、外装体の封止部から引き出される外部リード端子を保護する保護枠を設ける構造とした。即ち、金属集電体と、前記金属集電体に担持され正極又は負極として機能する一対の電極と、イオン導電性の電解質と、金属集電体と電極と電解質とを内部に収納し密封封止する外装体と、電極と外部回路とを電気的に接続する金属リードとを有し、金属リードが外装体と保護枠部によって保持される構造となっている。
【０００７】
この構造により、外部リード端子となる金属リードの露出部の周囲が、外装体の封止部と保護枠部により囲まれるため、金属リード及び金属集電体の厚さを薄くしても十分な機械的強度と電気的接続リードが得られ、金属リードの形状変形、折れ曲がり、切れや破れ等による不良発生が起こらず、より薄型で信頼性の高い平板型電気化学セルが容易に得られる。
【０００８】
また、電気化学セルの組み立て工程、および電気化学セルの使用機器への実装工程において、保護枠部及び外装体の封止部から引き出された金属リードの先端部が、外装体の封止部または封止部周辺の保護枠部または保護枠の内側線部付近の所定部で切断され、除去された構造としたことを特徴とする。これにより、使用機器への組み込み実装の直前まで金属リードが保護枠部で保護され、固定されるので、上記のセルの組み立て工程や組み立て後の検査工程、搬送、梱包、輸送、機器への組み込み、実装等の過程での金属リードの形状変形や破損等による不良発生が起こらず、より小型且つ薄型で信頼性の高い平板型電気化学セルがより容易に得られるという利点がある。
【０００９】
更に、集電体として金属を用い、この金属集電体の一部を延長し、これを外装体の封止部から直接引き出したものを外部リード端子とする構成とした。即ち、金属集電体と、金属集電体に担持され正極又は負極として機能する一対の電極と、イオン導電性の電解質と、金属集電体と電極と電解質とを内部に収納し密封封止する外装体を有し、金属集電体が外装体と保護枠部によって保持されており金属集電体により外部回路と電気的に接続することを特徴とする平板型電気化学セルである。
金属リードの厚さは、集電体と同じ厚さのままでもよく、封止部及び外装体外部のリード部が厚く又は薄くなっていてもよい。この構成とすることにより、リード端子と集電体を接続する工程が不要となり、（Ａ）〜（Ｂ）の問題が解決され、小型・薄型化が容易で、信頼性の高い平板型電気化学セルの製造が容易となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、外部リード端子となる金属リードの露出部の周囲が、外装体フィルムの封止部と封止部が延長された保護枠部により囲まれる構造となり、金属リード及び金属集電体の厚さを薄くしても十分な機械的強度と電気的接続リードが得られ、金属リードの形状変形、折れ曲がり、切れや破れ等による不良発生が起こらず、より薄型で信頼性の高い平板型電気化学セルが容易に得られる。
【００１１】
また、電気化学セルの組み立て工程、および電気化学セルの使用機器への実装工程において、保護枠部及び外装体の封止部から引き出された金属リードの先端部が、外装体の封止部または封止部周辺の保護枠部または保護枠の内側線部付近の所定部で切断され、除去された構造とした。これにより、使用機器への組み込み実装の直前まで金属リードが保護枠部で保護され、固定されるので、上記のセルの組み立て工程や組み立て後の検査工程、搬送、梱包、輸送、機器への組み込み、実装等の過程での金属リードの形状変形や破損等による不良発生が起こらず、より小型且つ薄型で信頼性の高い平板型電気化学セルがより容易に得られる。
【００１２】
更に、金属集電体の一部を延長し、これを外装体の封止部から直接引き出したものを外部リード端子とする構成とした。これにより、（Ａ）金属リードと集電体とを溶接等により接続する余分な工程が不要となるので、生産効率が高く、（Ｂ）リード端子及びハトメ等の厚さや接続部の反りや歪によりセルの厚さの増加が無く、セルの小型・薄型化が容易で、より高エネルギー密度で、（Ｃ）金属リードと集電体の接続部の接触不良や金属リード部の外れ等に起因する不良の発生を低減されることが出来、より信頼性の高い平板型電気化学セルを得ることが出来る等々優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は本発明を用いた平板型電気化学セルの断面図である。正極1と負極2からなる電極は、それぞれ電極活物質と必要により導電性を付与するための炭素等の導電剤と樹脂等の結着剤を混合した混合物からなり、金属製の箔、板、ネット、エキスパンドメタルやパンチドメタル等からなる正極金属集電体３、負極金属集電体４上に載置もしくは一体に積層形成されている。この正極金属集電体３と負極金属集電体４には、セル内電極と外部回路とを電気的に接続するための正極金属リード５と負極金属リード６をそれぞれ設けている。この金属リードは、金属集電体への電極層の形成に際し、電極を形成しない金属集電体の露出部分を残し、そこに予め所定のリード形状に打ち抜きプレス等により作製した金属の箔、板、ネットまたは線等からなるリードを溶接等により固着して形成される。
【００１５】
金属集電体及び金属リードの材質としては、後述の電解質及び電極物質に対し化学的に安定で、充電や過放電等に対し電気化学的に安定で、耐食性のあるものであればよく、アルミニウム、銅、及びニッケル、ステンレス等がよい。正極１と負極２の間にセパレータ７を介して積層した帯状の積層体を偏平状または円筒状に捲回し、プレスして平板状に成形して電極体8が得られる。この電極体8は、必要により所定の温度で乾燥処理され、外装体9に収納される。外装体9は、樹脂フィルムまたは樹脂と金属箔とのラミネートフィルムからなり、このフィルムを袋状に重ねた内側に、上記の電極体8及び後述の電解質が収納され金属リードが外装体9と保護枠部11に挟まれるように位置決めする。外装体フィルムの周縁部がヒートシール、圧着または接着剤による接着等により密封封止される。この電極体の収納に際し、正極金属リード５、負極金属リード６は、外装体9の周縁部の封止部12を横断し、一端が引き出された状態で収納され封止される。図４、図５は本発明を用いた平板型電気化学セルの平面図である。外装体周縁の封止部12の金属リードが引き出される側に、保護枠部11を設けておき、外装体の周縁部の封止に際し、封止部から引き出された金属リードの先端がこの保護枠部の上下のフィルム間に挟まれ保護または保持される。保護枠部の外装体フィルムによる金属リード先端の保護は、上下の保護枠部フィルム間に挟んで保護するだけでもよいが、金属リードの先端部を保護枠部のフィルムに接着固定することにより金属リードのずれや変形、破損がより確実に防止されるので、接着固定することが好ましい。また、保護枠部のフィルムは上面もしくは下面だけでもよいが、上下の両面の方がより確実に保護されるので好ましい。この接着固定部13は、封止部と同様に熱圧着（ヒートシール）や圧着または接着剤による接着等が可能であるが、外装体フィルムの内側の樹脂としてポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いた場合には、封止部のヒートシールと同様に熱圧着により接着固定が可能であり、効率が良く、高い接着強度が得られるので、特に好ましい。
使用機器内にスペースがあり、平板電気化学セルが保護枠付きのまま使用機器に実装可能であれば、封止部12と保護枠部11の間の金属リードを外部リード端子として用いることにより、保護枠付きのまま用いることが出来る。また、使用機器の実装スペースの制約から保護枠が許容されない場合には、セルの上記組み立て工程内から検査、梱包、出荷後の使用機器への実装組み込みの直前まで又は組み込み後の適当な時機において、保護枠部11を切断除去することにより、セルの製造から機器への組み込みまでの間での金属リードへの機械的損傷を最小にし、且つ、保護枠部11の無いより小型のセルとして機器への実装、搭載が可能である。この保護枠部11の除去は、図４及び５に示すように、保護枠部11及び金属リードの先端部を、切断線14で、打ち抜きプレスやカッティング等により切断することにより可能である。また、保護枠部11の形状は矩形、長円形、半円、半長円等任意の多角形や円形やその他の形状が可能である。
【００１６】
保護枠部11の設置は、図５に示すように、外装体周縁の封止部の少なくとも金属リードを引き出す辺に設ける必要があり、これにより、セルの組み立て途上から使用機器への実装までの間、金属リードを保護できる構造となる。更に、図４に示すように、外装体封止部周縁の全周囲４辺または３辺に設けることにより、小型のセル等においても保護枠部のサイズと強度を十分にとり易い構造となり金属リードの保護がより完全となる。また、一対の金属リードの引き出しは、必ずしも封止部の同一辺である必要は無く、一方のリードと他方のリードが別の封止部辺から引き出されても良い。この場合には、保護枠部は少なくとも一対の各リードの各々に設置されることが好ましい。また、リードの一方が、セル本体の背部や腹部に設けたリード窓に設置され、他の一方のみが封止部から引き出される構造も可能であり、本発明に含まれる。
【００１７】
図２は、本発明を用いた平板型電気化学セルの断面図である。電極体8は、正極1と負極2からなる電極が、正極金属集電体３と負極金属集電体４にシート状に一体に積層形成され、この正極負極間にセパレータ7を配して平板状に積層されている。図２は、電極と金属集電体とセパレータの積層体が、平板状に積層されるのみで捲回されていない例であり、特にセルの厚さが１ｍｍ以下の薄型電気化学セルの場合に適する。この様な一対の電極−金属集電体とセパレータの積層体をユニットとして複数個積層し同極同士を接続した多積層電極セルとすることも出来る。
【００１８】
図２では、一対の金属集電体の一部が延長され外装体の封止部からセル外部に引き出されており金属リードとして用いられる。即ち、正極金属集電体３、負極金属集電体４は、セル内電極と外部回路とを電気的に接続するための外部リード端子となるように、金属集電体への電極層の積層形成に際し電極を形成しない露出部分を残し、この露出部を所定のリード形状に打ち抜きプレスやカッティング等により形成し外部リード端子として用いている。
【００１９】
金属リード部の厚さは、金属集電体の電極層形成部と同じにするほうが、製造工程が容易であり好ましいが、予め電極層形成部とリード形成部の厚さを変えた金属箔もしくは板を用いることにより、金属集電体部と金属リード部の厚さを異なるようにすることも可能である。特に、厚さ1ｍｍ以下の様な薄型の平板型電気化学セルの場合には、集電体の厚さを数μｍ〜数十μｍの薄さにする必要があり、セルの製造工程や使用時に金属リード部の切れや破れ等の不良や故障が発生しないように、金属リード部の十分な機械的強度を得るため、金属リード部の厚さを集電体部（電極形成部）よりも厚くすることが有効である。その結果、特にセル本体の厚さを増やすことなく金属リード部の強度を高めることが出来る効果を有する。また、平板型電気化学セルとしてリチウムイオン電池や電気二重層キャパシタ等を構成する場合には、非水電解質中での充電時の耐食性が高い材料として、集電体に一般に用いられているアルミニウム箔や銅箔のような機械的強度の低い金属を用いる場合には、特に有効である。
【００２０】
この電極体8と電解質が外装体9に収納され、外装体周縁部がヒートシール、圧着または接着剤による接着等により密封封止されている。この電極体の収納に際し、金属リードは、外装体9の周縁部の封止部を横断し一端が引き出された状態で収納され、封止される。同様に、この外装体には、予め外装体周縁の封止部となる部分の金属リードが引き出される側に、予め外装体フィルムの端部を外枠状に延長した保護枠部を設けておき、外装体の周縁部の封止に際し、封止部から引き出された金属リードの先端がこの保護枠部のフィルム間に挟まれ保持される。この保持において、金属リードを保護枠部のフィルムと接着固定することにより、金属リードの形状変形、折れ曲がり、切れや破れ等による不良発生がより確実に抑制されるのでより好ましい。保護枠部の設置は、図５に示すように、外装体周縁の封止部の少なくとも金属リードを引き出す辺に設ける必要があり、これにより、セルの組み立て途上から使用機器への実装までの間、金属リードを保護できる構造となる。また、図４に示すように、外装体封止部周縁の３辺または全周囲４辺に設けることにより、小型、薄型のセル等においても保護枠部のサイズと強度を十分にとり易い構造となり金属リードの保護がより完全となる。
【実施例】
【００２１】
以下、実施例について図面を参照して説明する。
（実施例１）
本実施例は、本発明による平板型電気化学セルとして、図１及び図５の基本構造による電気二重層キャパシタを構成した例である。
【００２２】
活性炭粉末と導電性付与剤としてカーボンブラックを結着剤としてポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）を混合混錬し、圧延成形して厚さ１００μｍ、幅５０ｍｍの帯状電極シートを作製した。この電極シートを炭素を導電性フィラーとする導電性接着剤により厚さ４０μｍの硬質アルミニウム箔からなる正極金属集電体３、負極金属集電体４の片面に、サイドに２８ｍｍづつの露出部分を残して接着し積層一体化した後、露出部に厚さ７０μｍ、幅４ｍｍのアルミニウム板からなる金属リードを超音波溶接により接合した。次に電極積層部が幅５０ｍｍ、長さ９０ｍｍになるように切断して、正極１と負極２からなる一対の電極と正極金属集電体３、負極金属集電体４の積層体を作製した。この一対の電極と集電体の積層体を、電極形成面を対向させて、間にセパレータを介して積層したものを幅２８ｍｍ、厚さ２ｍｍの平板状の巻芯を用いて捲回した後、荷重４ｋｇ／ｃｍ2でプレスして電極体８とした。
【００２３】
外装体９はアルミニウム箔の外側面にナイロン、内側面にポリプロピレンを接着ラミネートした厚さ約１１０μｍの絶縁性ラミネートフィルムを用い、ポリプロピレン層を内側面として袋状に折り重ねた。この外装フィルムの折り返し辺に対向する辺（金属リード取り出し辺側）には、封止部から延長された保護枠部11が打ち抜きプレスにより形成されており、保護枠部11の大きさは側面部の幅５ｍｍ、封止部に対向する保護枠部11の幅７ｍｍとした。次に、上記の電極体8をその正極金属リード５、負極金属リード６が外装フィルムの折り返し辺に対向する側になるように収納し、折り返し辺に対向する開口辺の封止部から金属リードを引き出し、その先端が保護枠部内に収まるよう載置して収納した。先ず外装体周縁３辺の開口部のうち正極金属リード５、負極金属リード６を引き出した辺とそれに直交する辺の周縁部をヒートシール（加圧熱融着）した。その際に、封止部12のヒートシールと同時に保護枠部11の金属リード設置部分も同様に加熱加圧し熱融着した。次に、外装フィルムの折り返し辺に直交するもう一方の開口部辺から、プロピレンカーボネートに１ｍｏｌ／ｌのテトラエチルアンモニウムテトラフルオロボレートを溶解した電解液を注入し、減圧して電解液を電極及びセパレータに含浸した後、開口部周縁部をヒートシールして密封封止し、本実施例の電気化学セルを３０個作製した。尚、正極金属リード５、負極金属リード６には、上記のヒートシールに際して外装体の封止部に該当する部分に、外装体に収納する前に予め、金属リードと接する側が酸変性処理されたポリプロピレンであり外装体フィルムと接する側がポリプロピレンである厚さ１００μ、幅５ｍｍの樹脂を熱接着してあり、ヒートシールにおいて金属リードと外装体内側面のポリプロピレンフィルム層の間に酸変性ポリプロリレンを介在させた。
このようにして作製した本実施例の平板型電気化学セルにおいては、製造時及び製造後の検査や特性測定、搬送等の全過程でのリード部の変形がほとんど無く、外れや切れ等の不良発生が無かった。また、セルの厚さの平均値は２．２３ｍｍ  静電容量の平均値は１４．２Ｆであった。また、図３は本発明を用いた平板型電気化学セルの電極体の一例を示している。金属集電体に対する金属リードの取り付け角度が、垂直のものである。
（比較例１）
実施例１と同様な電極体を用い、外装体に保護枠を設けず金属リードを封止部から引き出すのみの構造とした他は、実施例１と同様にして、従来法による比較例１の電気化学セルを３０個作製した。この様にして作製したセルの厚さの平均値は２．２4ｍｍ、静電容量は１４．２Ｆであり、セルの製造時にリード端子の金属集電体との溶接部からの外れが１個発生した。また、静電容量や内部抵抗測定時の測定機端子の加圧や搬送時の加圧により、金属リード部に全てのセルで曲げや変形が生じた。
（実施例２）
本実施例は、図２及び図４の基本構造による電気二重層キャパシタを構成した例である。正極１と負極２として実施例１と同様な混練合剤を厚さ８０μｍに圧延成形したものを用い、炭素を導電性フィラーとする導電性接着剤により厚さ３０μｍ、の硬質アルミニウム箔からなる正極金属集電体３と負極金属集電体４の片面にリード部となる露出部分を残して接着し積層一体化し、打ち抜きプレスにより、電極積層部が幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、電極の形成されていないリード部が長さ１５ｍｍ、幅６ｍｍになるように切断して、正極１と負極２からなる一対の電極と正極金属集電体３、負極金属集電体４の積層体を作製した。この一対の電極と集電体の積層体を、電極形成面を対向させて、間にセパレータ7を介して積層しただけで、捲回していない平板状のものを電極体8とした。金属集電体の一部を延長し金属リード部として用いることにより、別部材の金属リードを用いることなく外部回路との接続が可能となっている。外装体9には、実施例１と同様なラミネートフィルムを用い、幅４０ｍｍ、長さ４５ｍｍに裁断した２枚のフィルムの幅４０ｍｍ側の１辺の封止部の金属リードを引き出す部分に、図４のように封止部から延長された保護枠部11を打ち抜きプレスにより形成した。保護枠部11の大きさは側面部の幅４ｍｍ、封止部に対向する保護枠部の幅６ｍｍ、封止部辺と保護枠部辺の距離７ｍｍとした。この外装体内に、金属リードとして作用する金属集電体の金属リード部を位置合わせして収納し、外装体周縁部の金属リードの引き出し辺及びそれに直交する２辺をヒートシールした。その際に、封止部のヒートシールと同時に保護枠部の金属リード設置部分も同様に加熱加圧し熱融着した。その後、実施例１と同様な方法で電解液注入、減圧−電解液含浸、開口部のヒートシールを行い幅３０ｍｍ（保護枠部各辺５ｍｍを除く）、長さ２０ｍｍ（保護枠部除く）、厚さ約０．５ｍｍの平板型電気化学セルを作製した。本実施例の平板型電気化学セルにおいては、金属集電体への外部リード端子の溶接等の工程が不要で生産効率が高く、且つ、外部リード端子として厚さが僅か３０μｍのアルミニウム箔からなる金属集電体の一部を引き出した金属リードを用いているにもかかわらず、金属リードの露出部がラミネートフィルムの保護枠部に接着固定されて保護されており、製造時及びその後の充放電試験、内部抵抗測定等の評価検査の過程でリードの切れや破れ等の不良の発生は無かった。また静電容量は平均値０．５Ｆ、セルの厚さは平均値０．４６ｍｍであった。
外装体を構成する樹脂は、使用環境での湿度や温度による劣化のない耐候性樹脂であり機械的強度があるものであればよく、例えばナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン樹脂等を用いることが出来る。特に内側面に配設する樹脂は、加熱により溶融軟化し、相互に熱接着できる熱可塑性の樹脂であれば、工程が簡便で信頼性が高いヒートシールによる密封封止が可能であり好ましく、例えばポリプロピレンやポリエリレン等のポリオレフィン樹脂や酸変性ポリオレフィンが好適である。特に、電気化学セルとしてリチウム電池、リチウムイオン電池や電気二重層キャパシタ等の非水電解質を使用するセルを構成する場合には、外装体から外部の湿気（水分）がセル内に侵入するとセルの著しい性能低下や充電時に浸入した水分及び電解質の分解を引き起こし、セルの膨張や甚だしい場合には破裂を引起すので、外側面にナイロン等のポリアミド樹脂、ポリイミド、ポリエステル、ポリオレフィン樹脂等の上記のような耐候性の樹脂を配すると共に、アルミニウム等の水分不透過性の金属箔と内側面にポリプロピレンやポリエリレン等のポリオレフィン樹脂やその共重合体等のヒートシールが可能な熱可塑性樹脂が積層一体化されたラミネートフィルを用い、外装体周縁部の封口をヒートシールにより接着封止する方法が、工程が簡便でより信頼性が高い密封封止が可能であり特に好ましい。また、上記の電極体を外装体内に収納し、金属リードを外装体フィルム間に挟んでヒートシールにより接着封止するために、外装体フィルムの内側の樹脂と金属リードとの間に、金属との接着性が高い酸変性ポリオレフィン樹脂又は金属リードと接する側が酸変性ポリオレフィンであり外装体フィルムに接する側がポリオレフィンである樹脂等からなる封止剤10を介在させることが特に好ましい。この封止剤10の介在は外装体フィルムの最内面の樹脂層に表面を酸変性したポリオレフィン樹脂を配置するか、金属リードに予め酸変性ポリオレフィン又はOLE_LINK3少なくとも金属リードと接する側が酸変性ポリオレフィンであり外装体フィルムに接する側がポリオレフィンである樹脂OLE_LINK3を配置又は接着したものを用いてヒートシールする等により可能である。
【００２４】
本発明に用いられるセパレータ７としては、通常電気化学セルに用いられるものが適用出来る。即ち、リチウム電池やリチウムイオン電池等の非水電解質電池を構成する場合には、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィン系の高分子多孔質フィルムや不織布あるいはガラス繊維との混抄紙等、アルカリ電池ではセロファンやレーヨン抄紙、グラフト重合したポリエチレン等、電気二重層キャパシタではセルロース、ポリエステル、ポリオレフィン系樹脂やガラス等の繊維からなる不織布や抄紙あるいはポリオレフィンの多孔質フィルム等を好適に用いることが出来る。
【００２５】
一般に、電極活物質と後述の電解質によりその発電素子又は蓄電素子としての電気化学システムの動作電圧や最大理論容量等の基本的な電気化学特性が規定される。本発明の平板型電気化学セルにおいて、リチウム電池やリチウムイオン二次電池等の非水電解質電池を構成する場合には、負極活物質としてリチウム金属、リチウムとアルミニウムや錫等の他の金属の合金、ケイ素や錫、タングステン、チタン、鉄等の酸化物、窒化物、硫化物や黒鉛または有機物を焼成して得られる炭素質材料、ポリアセンやポリアセチレン等の導電性高分子等々のリチウムイオンを吸蔵放出可能な物質を用い、アルカリ電池を構成する場合には、亜鉛、カドミウム、水素吸蔵合金等の金属を用いることが出来る。正極活物質としては、リチウム電池またはリチウムイオン二次電池の場合には、ＣＦＸやＴｉＳ２，ＭｏＳ２，ＮｂＳｅ３等の金属カルコゲン化物、ＭｎＯ２，ＭｏＯ３，Ｖ２Ｏ５，ＬｉＸＣｏＯ２，ＬｉＸＮｉＯ２，ＬｉＸＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２，ＬｉｘＭｎ２Ｏ４等の金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリパラフェニレン等の導電性高分子の様なリチウムイオンと反応もしくはリチウムイオンを吸蔵放出可能な物質を用いることが出来、アルカリ電池の場合には酸化銀、二酸化マンガン、水酸化ニッケルやオキシ水酸化ニッケル等の酸化物、水酸化物等が用いられる。また、電気二重層キャパシタの場合には正電極、負電極共に、電極活物質として、活性炭やカーボンブラック等の炭素材料、金属やその他の酸化物等の比表面積の大きい物質を用いることが出来る。電極活物質としてリチウムや亜鉛等の上記の様な金属を用いる場合には、それらを集電体上に直接所定形状に一体に成形した板や箔を用いることにより、導電剤や結着剤は不要である。また、本発明はこれらの電極活物質の例に限定されず、その他の電極活物質を用いた化学電池、電気二重層キャパシタやこれらを複合した発電素子または蓄電素子からなる電気化学セルに適用することが出来る。電極体には外装体に収納後または予め収納前にイオン導電性の電解液が含浸吸蔵され、電気化学セル素子が構成される。電解質としては、例えば有機電解質電池の場合、γ−ブチロラクトン、プロピレンカ−ボネ−ト、エチレンカ−ボネ−ト、ブチレンカ−ボネ−ト、ジメチルカーボネート、OLE_LINK2ジエチルカーボネート、OLE_LINK2エチルメチルカーボネート、メチルフォーメイト、１，２−ジメトキシエタン、テトラヒドロフラン、ジオキソラン、ジメチルフォルムアミド、スルホラン、アセトニトリル等の有機溶媒の単独又は混合溶媒に支持電解質としてＬｉＣｌＯ４，ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＣＦ３ＳＯ３等のリチウムイオン解離性塩を溶解した非水（有機）電解液、ポリエチレンオキシドやポリフォスファゼン架橋体等の高分子にリチウム塩を固溶させた高分子固体電解質あるいはＬｉ３Ｎ，ＬｉＩ等の無機固体電解質等々のリチウムイオン導電性の非水電解質を用いることが出来る。また、電気二重層キャパシタの場合には、上記の支持電解質の代りに、またはそれに加えて（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＰＦ4、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＣｌＯ4、（Ｃ2Ｈ5）3ＣＨ３ＮＢＦ4、（ＣＨ３）4ＮＢＦ4等のアンモニウム塩やホスフォニウム塩等が用いられる。電解���としてゲル状電解質、高分子固体電解質や無機固体電解質等の固体状電解質が用いられる場合には、セパレータの代わりにこれらの固体状電解質を単独もしくはセパレータと併用して用いることが出来る。
（比較例２）
別体の金属リード端子として幅４ｍｍ、厚さ７０μｍのアルミニウム板を金属集電体の電極が形成されていない面に溶接したものを用い、外装体フィルムに保護枠部を設けず、外部リード端子を外装体周縁の封止部から引出す構造として従来法による比較例２の電気化学セルを３０個作製した。この様にして作製したセルの厚さは０．６３ｍｍ、静電容量は０．５Ｆであり、セルの製造時にリード端子の金属集電体との溶接部からの外れが４個発生した。また、製造後の静電容量や内部抵抗の測定時の測定機端子の加圧や搬送時の加圧により、金属リード部に全てのセルで曲げや変形が生じた。
（比較例３）
実施例２と同様に集電体金属の一部を延長した金属リードを有する同様な電極体を用い、外装体フィルムに保護枠部を設けず、外部リード端子を外装体周縁の封止部から引出す構造として従来法による比較例３の電気化学セルを３０個作製した。この様にして作製したセルの厚さは０．４６ｍｍ、静電容量は０．５Ｆであり、セルの製造時及びその後の検査や搬送時にリード端子の封止部付近での切れが１２個発生した。また、製造後の静電容量や内部抵抗の測定時の測定機端子の加圧や搬送時の加圧により、金属リード部に全てのセルで曲げや変形が生じた。
【００２６】
以上の様に、本発明による実施例１、２は、従来法による比較例に比べ、セルの厚さが薄く且つ、金属リードの溶接が不要で生産効率が高く、且つ外部リード端子の外れや接触不良及び曲げや変形等の発生が少ない平板型電気化学セルが得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の平板型電気化学セルの断面図である。
【図２】本発明の平板型電気化学セルの断面図である。
【図３】本発明の平板型電気化学セルで用いる電極と集電体及び金属リードを示す平面図である。
【図４】本発明の平板型電気化学セルの平面図である。
【図５】本発明の平板型電気化学セルの平面図である。
【図６】従来の平板型電気化学セルの断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  正極
２  負極
３  正極金属集電体
４  負極金属集電体
５  正極金属リード
６  負極金属リード
７  セパレータ
８  電極体
９  外装体
９a  樹脂フィルム
９b  金属箔
９c  熱可塑性樹脂フィルム
１０  封止剤
１１  保護枠部
１２  封止部
１３  接着固定部
１４  切断線
【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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