(57)【要約】【課題】対向して設けられている外部端子を兼ねる２枚の外装部材の周縁部同士を樹脂で接着して封止する薄型電池であって、接着機能と水分透過抑制機能が共にすぐれ、長期の使用に耐える薄型電池を提供する。【解決手段】対向して設けられた一方の電極の外部端子を兼ねる第１外装部材と他方の電極の外部端子を兼ねる第２外装部材との間に発電要素が収納され、第１外装部材と第２外装部材の周縁部同士の間に設けられた樹脂により第１外装部材と第２外装部材とが絶縁されている薄型電池であって、第１外装部材と第２外装部材の周縁部同士を接着する第１樹脂と、第１外装部材と第２外装部材の周縁部からの水分透過を抑制する第２樹脂とにより第１外装部材と第２外装部材とが絶縁されている薄型電池。【選択図】図１
2012015004.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向して設けられた一方の電極の外部端子を兼ねる第１外装部材と他方の電極の外部端子を兼ねる第２外装部材との間に発電要素が収納され、前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部同士の間に設けられた樹脂により前記第１外装部材と第２外装部材とが絶縁されている薄型電池であって、
前記第１外装部材と前記第２外装部材の周縁部同士を接着する第１樹脂と、
前記第１外装部材と前記第２外装部材の周縁部からの水分透過を抑制する第２樹脂と
により前記第１外装部材と第２外装部材とが絶縁されていることを特徴とする薄型電池。
【請求項２】
前記第２樹脂が、ポリアラミド、ポリエチレンナフタレート、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化エチレンプロピレンのいずれか１種であることを特徴とする請求項１に記載の薄型電池。
【請求項３】
前記樹脂の厚さが、５〜１００μｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄型電池。
【請求項４】
前記第１樹脂が、前記第２樹脂の外周部に設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の薄型電池。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか1項に記載の薄型電池の製造方法であって、
水分透過抑制型の樹脂シートを前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部に貼合わせることにより前記第２樹脂を設けることを特徴とする薄型電池の製造方法。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか1項に記載の薄型電池の製造方法であって、
接着用樹脂を前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部に、シートとして貼り付け、またはモールドすることにより前記第１樹脂を設けることを特徴とする薄型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばリチウムイオン（Ｌｉ＋）伝導性の固体電解質や非水電解液を用いた薄型電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子機器の小型薄型化に伴い、電池に対して更なる薄型化が求められている。例えばＬｉ＋伝導性の固体電解質や非水電解液を用いたリチウム電池においては、従来のガスケットをかしめて封止するシール方式では、厚さが１．４ｍｍ程度までしか薄型化することができず、今日求められている充分な薄型化を図ることが困難である。
【０００３】
このため、たとえば外装体の構成部材を兼ねる第１外部端子と第２外部端子を対向させ、その周縁端面にポリフェニレンサルファイド製の絶縁封止部材を熱溶着して封止した電池（電気化学素子）が開発されている（例えば、特許文献１）。図３はこのように接着によって封止された薄型電池３１の構造の一例を模式的に示す断面図である。外部端子を兼ねる第１外装部材３２と第２外装部材３３の周縁部同士が、樹脂３６を介して接着されることにより封止されている。なお、３４は発電要素、３５は導電性のバネである。
【０００４】
また、封止用の樹脂として、両面に金属接着性樹脂層を設け内部をガスバリア性樹脂層とした３層構造の樹脂（シール材）を用いた薄型電池が開発されている（例えば特許文献２）。図４はこのような薄型電池４１の構造を模式的に示す断面図である。図４において第１外装部材４２と第２外装部材４３の周縁部同士が、金属接着性樹脂層４５とガスバリア性樹脂層４６の３層構造の樹脂（シール材）４７を介して接着されることにより封止されている。なお、４４は発電要素である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４，３９０，４２６号公報
【特許文献２】特開２００９−２０６１０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図３に示した単一の封止用の樹脂を用いて封止する方法では、十分な接着機能と水分の封止機能（透過抑制機能）を同時に得ることが困難である。即ち、接着機能が優れる樹脂は、一般的に水素結合する樹脂であるため、水分が透過し易い。一方、封止機能が優れる樹脂は接着機能が充分ではない。このため、長期の使用に耐える薄型電池を作製することが困難であるという問題があった。また、図４に示した３層構造の封止用の樹脂を用いて封止する方法では、接着機能と封止機能のバランスは改善されるものの、封止機能が必ずしも満足できるものではない。
【０００７】
そこで、本発明は、対向して設けられている外部端子を兼ねる２枚の外装部材の周縁部同士を樹脂で接着して封止する薄型電池であって、接着機能と封止機能（水分透過抑制機能）が共にすぐれ、長期の使用に耐える薄型電池を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、薄型電池の封止構造について鋭意検討した結果、上記課題が解決できる手段を見出し本発明を完成させるに至った。以下に、課題を解決するための手段を順次説明する。
【０００９】
（１）本発明の薄型電池は、
対向して設けられた一方の電極の外部端子を兼ねる第１外装部材と他方の電極の外部端子を兼ねる第２外装部材との間に発電要素が収納され、前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部同士の間に設けられた樹脂により前記第１外装部材と第２外装部材とが絶縁されている薄型電池であって、
前記第１外装部材と前記第２外装部材の周縁部同士を接着する第１樹脂と、
前記第１外装部材と前記第２外装部材の周縁部からの水分透過を抑制する第２樹脂と
により前記第１外装部材と第２外装部材とが絶縁されていることを特徴とする薄型電池である。
【００１０】
本発明においては、絶縁のための樹脂として、各々の役割に応じて接着用樹脂と封止用（水分透過抑制用）樹脂を用いて役割分担させているため、各特性を充分に発揮させて、接着機能と封止機能が共に充分に優れ、長期の使用に耐える薄型電池を提供することができる。
【００１１】
なお、第１樹脂には、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの金属との接着性に優れた樹脂が好ましく用いられる。また、第２樹脂には、ポリアラミド、ポリエチレンナフタレート、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(ＰＦＡ)、フッ化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）などの水分透過抑制機能が優れた樹脂が好ましく用いられる。
【００１２】
（２）また、本発明の薄型電池は、
前記の薄型電池であって、
前記第２樹脂が、ポリアラミド、ポリエチレンナフタレート、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、フッ化エチレンプロピレンのいずれか１種であることを特徴とする。
【００１３】
これらの樹脂は、水分透過抑制機能が特に優れているため、水分透過抑制機能に極めて優れた薄型電池を提供することができる。
【００１４】
（３）また、本発明の薄型電池は、
前記の薄型電池であって、
前記樹脂の厚さが、５〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１５】
接着や封止に必要な樹脂量と、電池の薄型化を考慮した樹脂の最適の厚さは、５〜１００μｍである。
【００１６】
（４）また、本発明の薄型電池は、
前記の薄型電池であって、
前記第１樹脂が、前記第２樹脂の外周部に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
接着用樹脂を封止用樹脂の外周部に設けることにより、封止機能に優れた薄型電池を提供することができる。
【００１８】
（５）本発明の薄型電池の製造方法は、
前記の薄型電池の製造方法であって、
水分透過抑制型の樹脂シートを前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部に貼合わせることにより前記第２樹脂を設けることを特徴とする。
【００１９】
水分透過抑制型の樹脂シートを前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部に貼合わせることにより、高価な装置を必要とすることなく、簡易な作業により確実に第２樹脂を設けることができる。
【００２０】
（６）また、本発明の薄型電池の製造方法は、
前記の薄型電池の製造方法であって、
接着用樹脂を前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部に、シートとして貼り付け、またはモールドすることにより前記第１樹脂を設けることを特徴とする。
【００２１】
接着機能を充分に確保するためには、接着用樹脂を前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部に、シートとして貼り付け、またはモールドすることにより前記第１樹脂を設けることが好ましく、特に、接着用樹脂を前記第１外装部材と第２外装部材の周縁部にモールド（インサート成形）することにより、前記第１樹脂を設けるため、前記第１外装部材と第２外装部材の対向面だけでなく、前記第１外装部材、第２外装部材の側面にも接着用樹脂を配置することができる。このため、第１外装部材と第２外装部材の対向面間で接着樹脂の塗布ムラ（未塗布箇所の解消）を抑制し安定した接着強度を有することができる。また、第１外装部材と第２外装部材の側面に樹脂を配することにより正負間の接触による短絡が抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、接着機能と封止機能が共に充分優れ、長期の使用に耐える薄型電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施の形態の薄型電池の構造を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の一実施例の薄型電池の構造を模式的に示す断面図である。
【図３】従来の薄型電池の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】従来の薄型電池の構造の他の例を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明を実施の形態に基づき図面を用いて説明する。
【００２５】
１．薄型電池の構造
（１）概要
はじめに、本発明の薄型電池の構造について説明する。図１は本発明の一実施の形態の薄型電池１の構造を模式的に示す断面図である。図１において、２は一方の電極の外部端子を兼ねる第１外装部材、３は他方の電極の外部端子を兼ねる第２外装部材、４は発電要素、５は導電性を有するバネである。また、８は樹脂であり、接着用の第１樹脂６と封止用の第２樹脂７からなる。なお、図面の理解の便宜上、構成部材間の縮尺は適宜修正されている。
【００２６】
第１外装部材２および第２外装部材３は、例えばＳＵＳ板製であって、互いに対向して設けられている。第１外装部材２および第２外装部材３の間には、例えばＬｉと遷移金属の複合酸化物からなる正極とリチウムイオン（Ｌｉ＋）伝導性固体電解質と金属Ｌｉからなる負極を積層した発電要素４および電導性のバネ５が設けられ、正極と負極はそれぞれ第１外装部材２および第２外装部材３のいずれか一方に接続されている。
【００２７】
第１外装部材２と第２外装部材３の周縁部には、樹脂８が設けられており、第１外装部材２と第２外装部材３は絶縁されると共に周縁部同士の間が封止されている。
【００２８】
（２）樹脂
樹脂８は、第１外装部材２および第２外装部材３に対する接着機能に優れる例えばエポキシ樹脂などの第１樹脂６と、水分透過量が少なく封止機能に優れる例えばポリアラミドなどの第２樹脂７とからなり、第１樹脂６は、第１外装部材２と第２外装部材３の周縁部を接着し、隣接する第２樹脂は、第１外装部材２と第２外装部材３の周縁部に密着して周縁部同士の間を封止する。
【００２９】
このように、樹脂８を、接着機能に優れる第１樹脂６と封止機能に優れる第２樹脂７とで構成させることにより、第１外装部材２と第２外装部材３の接着と封止が共に優れる薄型電池を提供することができる。なお、第１樹脂６の幅は充分な接着強度が得られるように適宜設定され、第２樹脂７の幅は水分透過量が充分に小さくなるように適宜設定される。
【００３０】
２．薄型電池の製造方法
（１）発電要素の作製
発電要素の作製には例えばスパッタ法や真空蒸着法などの薄膜の形成に適した気相成長法や粉末を原料とした粉末冶金法を用いる方法が好ましく用いられる。例えば、第２外装部材を基板として、その表面に気相成長法を用いて所定の厚さの正極、固体電解質、負極が順に積層されて発電要素を作製する。
【００３１】
（２）第２樹脂の取付け
例えば第１外装部材２の周縁部に第２樹脂として、ポリアラミドやポリエチレンナフタレートのシートを貼合わせることにより第２樹脂７を第１外装部材２に密着した状態で配置する。このように貼合わせを行うことにより、第２樹脂７を対向する第１外装部材と第２外装部材の間にすきま無く配置することができ、このため、より水分透過量を抑制することができる。
【００３２】
（３）第１樹脂による接着
第１外装部材２に第２樹脂７を設けた後、第２樹脂の外側の周縁部に例えば第１樹脂としてエポキシ樹脂を充填した後、第１外装部材と第２外装部材を重ね合わせ、重ね合わせた第１外装部材と第２外装部材の周縁部を０．１〜３ＭＰａの加圧下で１５０℃以上に加熱してエポキシ樹脂を硬化させて第１外装部材と第２外装部材を接着する、あるいは第１樹脂をインサート成形し、金型内温度により硬化させる。このようにして、厚さ０．４〜０．７ｍｍ程度の接着機能と封止機能に優れた薄型電池を作成することができる。
【実施例】
【００３３】
１、薄型電池の作製
（１）薄型電池の構造と大きさ
（実施例１〜４）
図２は、本実施例の薄型電池２１の構造を模式的に示す断面図である。２２と２３はそれぞれＳＵＳ板製の第１外装部材、第２外装部材であり、２４は発電要素、２７は第１樹脂２５と第２樹脂２６からなる樹脂の全体部である。
【００３４】
薄型電池２１は厚さが０．３３ｍｍ、直径が１０ｍｍφの円形であり構成部材の構成と寸法は以下の通りである。なお、第１樹脂および第２樹脂は、表１および表２の実施例１〜４に示す樹脂を用いた。
第１、第２外装部材：ＳＵＳ板製
厚さ０．１５ｍｍ、直径１６ｍｍφ
発電要素          ：正極ＬｉＣｏＯ２、固体電解質Ｌｉ２Ｓ−Ｐ２Ｓ５合材、
負極Ｌｉ合金
厚さ０．０３ｍｍ、直径１０ｍｍφ
第１樹脂          ：暑さ０．０３ｍｍ、幅０．２５ｍｍ      
第２樹脂          ：厚さ０．０３ｍｍ、幅０．２５ｍｍ        
【００３５】
前記の構成部材を用いて、前記実施の形態に記載した方法で薄型電池を作製した。なお、樹脂の接着は、１８０℃、１ＭＰａの加圧下で行った。
【００３６】
（比較例１）
樹脂２７として表１の比較例１に示した第１樹脂を単独で用いたこと以外は、実施例と同じ方法で薄型電池を作製した。
（比較例２、３）
樹脂２７として表２の比較例２、３に示した第２樹脂を単独で用いたこと以外は、実施例と同じ方法で薄型電池を作製した。
【００３７】
（２）樹脂
イ．第１樹脂
第１樹脂の材質と外装部材に対する接着強度を表１に示す。
【００３８】
【表１】
2012015004.tif 000003
【００３９】
表１に示すように、実施例１〜４に用いた第１樹脂は、比較例１に用いた第１樹脂に比べて接着強度が高い。
【００４０】
ロ．第２樹脂
第２樹脂の材質と水分透過量を表２に示す。
【００４１】
【表２】
2012015004.tif 000004
【００４２】
表２に示すように、実施例１〜４に用いた第２樹脂は、比較例２、３に用いた第２樹脂に比べて水分透過量が少ない。
【００４３】
２．薄型電池の性能評価
（１）試験方法
実施例１〜４、比較例１〜３の各電池を、大気雰囲気、室温の下、カットオフ電圧：３．０Ｖ〜４．２Ｖ、電流密度：０．０５ｍＡ／ｃｍ２の条件で充放電サイクル試験を行い、初回の放電容量に対する１００サイクル後の放電容量を相対値で表した容量維持率（％）を求めた。
【００４４】
（２）試験結果
実施例と比較例の試験結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
2012015004.tif 000005
【００４６】
表３より実施例１〜４の容量維持率が高いことが分かる。このように実施例の容量維持率が高いのは、第１樹脂と第２樹脂で各役割を分担させることにより、接着機能および封止機能が共に優れているためである。
【００４７】
上記したように、本発明によれば長期の使用に耐える薄型電池を作製することができる。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１、２１、３１、４１    薄型電池  
２、２２、３２、４２    第１外装部材  
３、２３、３３、４３    第２外装部材
４、２４、３４。４４    発電要素
５、３５                バネ
６、２５、              第１樹脂
７、２６                第２樹脂
８、２７、３６          樹脂
４５                    金属接着性樹脂層
４６                    ガスバリア性樹脂層
４７                    シール材
【図１】
2012015004.tif 000006
【図２】
2012015004.tif 000007
【図３】
2012015004.tif 000008
【図４】
2012015004.tif 000009