(57)【要約】【課題】  集電タブとフィルム状外装体の金属層との絶縁性を高め、保護回路等の取り付けを容易化できる封口電池を提供する。【解決手段】  集電タブを備えた正極と集電タブを備えた負極とを有する電極体が、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルム同士を袋状に熱融着してなるフィルム状外装体に収納された封口電池において、前記外装体は、前記正負集電タブの先端側を外装体外に突出させた状態で前記正負集電タブを挟み熱融着してなるタブ突出封止部を有し、前記集電タブが突出する外装体端面における一方ラミネートフィルムの断面は、熱接着性絶縁シートが熱接着されその断面が覆われていることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電タブを備えた正極と集電タブを備えた負極とを有する電極体が、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルム同士を袋状に熱融着してなるフィルム状外装体に収納された封口電池において、
前記外装体は、前記正負集電タブの先端側を外装体外に突出させた状態で前記正負集電タブを挟み熱融着してなるタブ突出封止部を有し、
前記集電タブが突出する外装体端面における一方ラミネートフィルムの断面は、熱接着性絶縁シートが熱接着されその断面が覆われている、
ことを特徴とする封口電池。
【請求項２】
前記集電タブには、前記タブ突出封止部部分とこれに続く先端側部分に絶縁性のタブフィルムが取り付けらており、
前記絶縁シートと前記タブフィルムとは熱接着されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の封口電池。
【請求項３】
前記絶縁シートは、接着層と、前記接着層よりも高い融点と分解温度を有する耐熱層と、有する多層構造である、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の封口電池。
【請求項４】
金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムの樹脂層を内側にして袋状の外装体内に、集電タブを備えた正極と集電タブを備えた負極とを有する電極体が収納されてなる封口電池の製造方法において、
前記外装体の開口部より前記電極体を外装体内に入れ、前記正負集電タブを挟んだ状態で、その先端側を外装体外に突出させ、しかる後に前記開口部を熱融着しタブ突出封止部を形成する第１工程と、
前記集電タブが突出する外装体端面を構成する２枚のラミネートフィルム断面の少なくとも１つの断面に絶縁シートをあてがい、当該絶縁シートを加圧しつつ、前記第１工程における熱融着の温度よりも低い温度で熱接着して、前記１つの断面を絶縁シートで覆う第２工程と、
を備えることを特徴とする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、その駆動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、図３に示すような、アルミニウム等の金属層１００と樹脂層１０１・１０２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を用いた電池は、図５に示すように、方形状のラミネートフィルムを折り返し、三方側端（４ａ・４ｂ・４ｃ）を熱圧着すること等により封止されている。
【０００４】
図６にタブ突出封止部４ａの部分拡大断面図を示す。図６（ａ）に示すように、集電タブ７が突出した状態で封止されたタブ突出封止部４ａは、外装体のタブ突出端部３ａまで封止されていない。これは、封止の際の熱圧着時に、外装体のタブ突出端部３ａにより強い圧力が加えられやすく、樹脂層１０２の厚みが薄くなって金属層１００と集電タブ７とが接触し、金属層１００が極性を帯び、これにより金属層１００が腐食して封止性能を低下させることを防止するためである。
【０００５】
しかし、外装体のタブ突出端部３ａには金属層１００が露出したラミネートフィルム断面３ｂがあり、ここには金属断面図６（ｂ）に示すように、集電タブ７と端子や配線等とを繋ぐために集電タブ７を折り曲げた場合に、断面３ｂの金属層１００と集電タブ７とが接触して（図中、丸で囲んだ部分）、上述した問題が生じるという問題があった。
また、タブ突出封止部４ａの厚みは、電極体が挿入された部分よりも厚みが薄く、このスペースを有効活用するために、保護回路等が取り付けられるが、保護回路の配線や端子等と、ラミネートフィルム断面３ｂの金属層１００とが接触してしまうと、上述した問題が生じる。
【０００６】
この問題を解決するため、ラミネートフィルムの端部に絶縁部材を取り付ける技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【０００７】
【特許文献１】特開2000-251854号公報
【特許文献２】特開2004-87422号公報
【０００８】
特許文献１は、外装フィルムの縁部の外面に、該縁部を回り込み該縁部に沿って延在する防湿部を設ける技術であり、この技術によると、外装フィルムの封着部の防湿性能を高めることができるとされる。
【０００９】
特許文献２は、外装材の端辺に溶融樹脂を塗着し、塗着した溶融樹脂を紫外線等により固化させて、絶縁被覆を形成する技術であり、この技術によると、絶縁被覆の位置、長さを任意に設定できるとされる。
【００１０】
しかし、これらの技術では、防湿部や絶縁被覆によりタブ突出封止部の厚みが大きくなるため、保護回路等の取り付けスペースが小さくなり、保護回路等の取り付けが難しくなるという課題を有している。
【００１１】
また、図６（ｃ）に示すように、集電タブ７に絶縁性のタブフィルム５を取り付け、断面３ｂにおいて、露出した金属層１００と集電タブ７との接触を防止する技術も提案されているが、集電タブ７から電流を取り出す必要があるため、タブフィルム５を集電タブ７の全面に取り付けることはできず、タブフィルム５が取り付けられていない部分の集電タブ７や、集電タブに取り付けられた保護回路の配線・端子等と断面３ｂに露出した金属層１００とが接触するおそれがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記課題を解決するものであり、集電タブと外装体の金属層とを確実に絶縁し、且つ保護回路等の配置スペースを確保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】
【００１３】
上記課題を解決するための電池に係る本発明は、集電タブを備えた正極と集電タブを備えた負極とを有する電極体が、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルム同士を袋状に熱融着してなるフィルム状外装体に収納された封口電池において、前記外装体は、前記正負集電タブの先端側を外装体外に突出させた状態で前記正負集電タブを挟み熱融着してなるタブ突出封止部を有し、前記集電タブが突出する外装体端面における一方ラミネートフィルムの断面は、熱接着性絶縁シートが熱接着されその断面が覆われていることを特徴とする。
【００１４】
図４（ｂ）、図４（ｄ）に示すように、集電タブ７・８が突出する外装体端面３ｃにおけるラミネートフィルムの断面３ｂの一方は、熱接着性絶縁シート２０が熱接着されており、外装体断面３ｂの金属層１００が絶縁シート２０に覆われるため（図４（ｂ）中、丸で囲んだ部分）、金属層１００と集電タブ７との接触を確実に防止できる。また、熱接着時に、外装体端部３ａに圧力が加えられるため、外装体端部３ａの厚みＬ１を小さくでき、このスペースへの保護回路等の取り付けが容易となる。また、２つの集電タブ７・８の折り曲げや保護回路の取り付けは、通常同一方向であるため、絶縁シートの熱接着は、外装体の一方面（折り曲げられるほうの面）だけで十分に効果を発揮する。
【００１５】
また、上記本発明構成においては、前記集電タブには、前記タブ突出封止部部分とこれに続く先端側部分に絶縁性のタブフィルムが取り付けらており、前記絶縁シートと前記タブフィルムとは熱接着されている構成とすることができる。
【００１６】
上記構成によると、タブフィルム５と絶縁シート２０とが協同的に金属層１００と集電タブ７との接触を防止するように作用する。
【００１７】
また、前記絶縁シートは、接着層と、前記接着層よりも高い融点と分解温度を有する耐熱層と、有する多層構造である構成とすることができる。
【００１８】
上記構成によると、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、耐熱層２２を外側に、接着層２１を内側にして絶縁シート２０を熱接着することにより、加熱冶具と耐熱層とが接着することなく、十分に接着層２１を外装体断面に熱接着でき、熱接着の信頼性が高まる。
【００１９】
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、金属層と樹脂層とが積層されたラミネートフィルムの樹脂層を内側にして袋状の外装体内に、集電タブを備えた正極と集電タブを備えた負極とを有する電極体が収納されてなる封口電池の製造方法において、前記外装体の開口部より前記電極体を外装体内に入れ、前記正負集電タブを挟んだ状態で、その先端側を外装体外に突出させ、しかる後に前記開口部を熱融着しタブ突出封止部を形成する第１工程と、前記集電タブが突出する外装体端面を構成する２枚のラミネートフィルム断面の少なくとも１つの断面に絶縁シートをあてがい、当該絶縁シートを加圧しつつ、前記第１工程における熱融着の温度よりも低い温度で熱接着して、前記１つの断面を絶縁シートで覆う第２工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
上記本発明によると、集電タブや保護回路と、ラミネートフィルム断面の金属層との接触を確実に防止できるとともに、タブ突出封止部近傍の外装体厚みを低減でき、保護回路等の取り付けが容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
（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１および図２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。このアルミニウムラミネート外装体３は、図１に示すように、フィルムが折り返されてなる底部と、集電タブが突出した状態で開口部を封止するタブ突出封止部４ａと、側辺封止部４ｂ・４ｃとを有し、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、図８に示す構造の扁平電極体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３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。
【００２３】
次に、本発明に係る電池のタブ突出封止部について説明する。図４（ｃ）に示すように、２枚のラミネートフィルム断面３ｂ・３ｂが重なり合い封止された外装体端面３ｃを有しており、この一方のラミネートフィルム断面３ｂ（図面上方のラミネートフィルム）は、図４（ｂ）、図４（ｄ）に示すように、絶縁シート２０が熱接着されて、覆われている。
【００２４】
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。
【００２５】
＜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。
【００２６】
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２８．５ｍｍ、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。
【００２７】
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て、正極となした。
【００２８】
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。
【００２９】
＜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。
【００３０】
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３０．０ｍｍ、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。
【００３１】
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て、負極となした。
【００３２】
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。
【００３３】
＜電極体の作製＞
上記正極をアルミニウムから成る正極集電タブ７に、上記負極をニッケルから成る負極集電タブ８にそれぞれ接続した。また、それぞれの集電タブとタブ突出封止部４ａとが重なる部分には、カルボン酸変性されたポリプロピレン（ＰＰ）製のタブフィルム５・６を設けた。この正極と負極との間に、オレフィン系樹脂からなる微多孔膜のセパレータを介在させて、巻き取り機により捲回し、巻き止めテープを取り付け、図８に示す扁平電極体１を完成させた。なお、タブフィルム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。
【００３４】
＜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℃）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。
【００３５】
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。
【００３６】
＜電池の作製＞
上記扁平形電極体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た。その後、図４に示すように、ポリプロピレン２１（厚み３０μｍ）／耐熱樹脂（ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））２２（厚み１２μｍ）の二層構造からなる熱接着性の絶縁シート２０を、外装体端面３ｃを構成する２枚のラミネートフィルム断面３ｂの１つの断面（図面上方の断面）に絶縁シート２０をあてがい、当該絶縁シートを加圧しつつ１５０℃で熱接着して、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。なお、熱接着温度である１５０℃は、封止部４ａ・４ｂ・４ｃを形成するときの温度よりも低い温度である。
（実施例１）
本実施例は、上記実施の形態と同様にして電池を作製した。
（比較例１）
絶縁シートを配置し、熱接着するのに代えて、当該部分に厚み０.１ｍｍの絶縁紙を配置したこと以外は、上記実施例１と同様にして電池を作製した。
【００３７】
〔厚み測定〕
上記実施例１および比較例１にかかる電池の集電タブ７・８が取り付けられている部分の厚み（図４（ｂ）のＬ１）を測定した。
【００３８】
この結果、実施例１の厚みは０.５４ｍｍ、比較例１の厚みは１.１５ｍｍであった。このことから、実施例１では、タブ部分の厚みが低減されており、このスペースに保護回路等を配置することが容易となることがわかる。
【００３９】
〔ショート発生率の測定〕
上記実施例１および比較例１にかかる電池を１０個用意し、図７（ｂ）に示すように集電タブ７を折り曲げて、集電タブ７の突出根元部近傍を１ｋｇの力で加圧し、集電タブ７とラミネートフィルムのアルミニウム層１００とのショートの発生の有無をテスターにより調べた。
【００４０】
ショート試験に対し、上記実施例１では１０個のサンプル全てにおいてショートは発生しなかった。他方、上記比較例１では１０個のサンプル中、３つにおいてショートが発生した。
この結果から、本発明の構成であると、集電タブと外装体断面の金属層との接触を顕著に防止できることがわかった。
【００４１】
なお、上記実施例では、３方封止構造の電池を用いて説明したが、本発明はこの形状に限定されるものではなく、タブ突出封止部を有する構造の電池全てに適用できる。
【００４２】
また、上記実施例では、絶縁シートとして２層構造のものを用いたが、１層構造のものでもよく、３層以上の構造であってもよい。なお、絶縁シートのラミネートフィルムと接する層の材料と、ラミネートフィルムの最外層の材料との接着性が高いことが好ましく、両者の材料として同質の材料を用いることがより好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本発明によると、集電タブ部分の厚みを低減でき、保護回路等の取り付けスペースを十分に確保できるとともに、集電タブとフィルム状外装体の金属層との接触を顕著に防止し得たフィルム状外装体を備えた電池を提供できる。よって、産業上の意義は大きい。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】図１は、本発明のフィルム状外装体を備えた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、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４】図４は、実施例１に係る電池に絶縁シートを取り付ける工程を示す部分拡大図である。
【図５】図５は、従来のフィルム状外装体を備えた電池の正面図である。
【図６】図６は、従来の電池における外装体の金属層と集電タブの接触状態を示す説明図である。
【図７】図７は、ショート発生試験の概略を示す説明図である。
【図８】図８は、本発明で用いた電極体の斜視図である。
【符号の説明】
【００４５】
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                  正極集電タブ保護テープ
６                  負極集電タブ保護テープ
７                  正極集電タブ
８                  負極集電タブ
２０                絶縁シート
２１                ポリプロピレン層
２２                耐熱層
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】
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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】
2007095465.tif 000009
【図８】
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