(57)【要約】【課題】従来の扁平型電池は、薄板状の正極側ケースと薄板状の負極側ケースで正極及び負極を挟み込み、正極側ケースと負極側ケースの外周を絶縁物でシールする構造であったが、絶縁物を経由して外部から水分が流入し扁平型電池の寿命や信頼性が低下するという課題があった。【解決手段】上外装金属板１０と下外装金属板５０との間に電極２０、４０を挟持した扁平型電池１であって、上外装金属板１０と下外装金属板５０とは、遮水性枠体６０を介して接着する構造を採用し課題を解決した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上外装金属板と下外装金属板との間に電極を挟持した扁平型電池であって、前記上外装金属板と前記下外装金属板とは、遮水性枠体を介して接着されていることを特徴とする扁平型電池。
【請求項２】
前記遮水性枠体は、金属、セラミック又はガラスであることを特徴とする請求項１に記載の扁平型電池。
【請求項３】
前記上外装金属板又は前記下外装金属板と、前記遮水性枠体との間にはスペーサが配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の扁平型電池。
【請求項４】
前記上外装金属板と前記遮水性枠体を接合させる接着面の少なくとも一部と、前記下外装金属板と前記遮水性枠体を接合させる接着面の少なくとも一部のうち、一方又は両方に、粗面化領域を設けたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の扁平型電池。
【請求項５】
前記遮水性枠体と前記電極との間には、断熱リングを配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の扁平型電池。
【請求項６】
前記上外装金属板と前記下外装金属板のいずれか一方と前記遮水性枠体とが、直接結合されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の扁平型電池。
【請求項７】
前記上外装金属板と前記下外装金属板のいずれか一方と前記遮水性枠体とが、一体に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の扁平型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は扁平型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートホンのような薄型かつ軽量の情報端末が広く世界で使用されるようになり、使用される扁平型電池もますます小型薄型化が求められている。
【０００３】
扁平型電池は、金属箔の表面に活物質層（活物質とバインダー剤との混合物）を設けてなる正極側の電極板（以降「正極」と表記する）及び負極側の電極板（以降「負極」と表記する）を薄板状に形成し、セパレータを介して電気的に絶縁した状態で対向させ、その間に電解液を介在させる。
【０００４】
そして対向させた正極及び負極を所定の形状の電池ケースに収納し、電池ケースの所定の電極端子に正極及び負極をそれぞれ電気的に接続することで、一次又は二次電池として機能する。電池ケースは正極側ケースと負極側ケースとから構成され、対向させた正極及び負極を正極側ケースに収納し、絶縁材を介して負極側ケースで全体を封入する構造が主流となっている。
【０００５】
また別の構造として、薄板状の正極側ケースと薄板状の負極側ケースを用い、セパレータを介して対向させた正極及び負極を挟み込み、正極側ケースと負極側ケースの外周を絶縁物でシールする構造がある。この構造は電池が特に薄くできる利点があるので従来から多くの提案がある。（例えば、特許文献１）
特許文献１に記載の技術は、正極側ケースと負極側ケースに、対向させた正極及び負極を挟み込み、正極側ケース及び負極側ケースの外周を、熱接着樹脂を用いて電池全体を封止する構造である。
【０００６】
以下図を用いてこの特許文献１に開示された技術を詳述する。図１６は特許文献１に開示された薄型電池１００の構造を示し、図１６（ａ）は斜視図であり、図１６（ｂ）は断面図である。図１６（ｂ）に示すように特許文献１に開示された薄型電池１００は、正極端子板１０１と負極端子板１０１’との間に、発電要素である負極部１０４と正極部１０６とセパレータ３０とを保持した電池の構成であって、正極端子板１０１及び負極端子板１０１’の外周部の間隙に、絶縁性の熱接着樹脂１０２を配し、この絶縁性の熱接着樹脂１０２を正極端子板１０１及び負極端子板１０１’に各々熱溶着させ薄型電池１００を封止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−１２４３５９号公報（特許請求の範囲 、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示された薄型電池１００においては、正極端子板１０１及び負極端子板１０１’を高温処理したのち、絶縁性の熱接着樹脂１０２と接着し、正極端子板１０１及び負極端子板１０１’と絶縁性の熱接着樹脂１０２との接着面の強化を図っている。
【０００９】
しかしながら絶縁性の熱接着樹脂１０２は有機材をベースにした高分子材なので水分の透過性が大きい。すなわち正極端子板１０１及び負極端子板１０１’とは、絶縁性は図ら
れているが、薄型電池１００を封止する重要な要素である絶縁性の熱接着樹脂１０２そのものから侵入する水分を完全に遮断できない。
【００１０】
このため薄型電池１００の諸特性の劣化を生じ、更に高温高湿の悪条件が加われば容量の低下や電池としての基本機能の喪失といった問題を生じてしまう。
【００１１】
本発明は上記課題を解決することを目的とする。すなわち、正極と負極とを収納した金属ケースの外周部において、水分の透過性を減じる構造を採用することで、信頼性の高い扁平型電池を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため本発明の扁平型電池は下記記載の構成を採用する。
【００１３】
本発明の扁平型電池は、上外装金属板と下外装金属板との間に電極を挟持した扁平型電池であって、上外装金属板と下外装金属板とは、遮水性枠体を介して接着されていることを特徴とする。
【００１４】
これにより、扁平型電池の外周部から流入あるいは透過する水分が減少し電池としての寿命や信頼性が向上する。
【００１５】
さらに遮水性枠体はセラミック又はガラスでも良い。
【００１６】
これにより、遮水性枠体は絶縁体で構成されるので、上外装金属板と下外装金属板との電気的絶縁性が向上し電池としての信頼性が向上する。また、遮水性枠体と上外装金属板及び下外装金属板との各接合面において接合方式の選択肢が広がり電池を設計する上で柔軟性が増す。
【００１７】
さらに上外装金属板又は下外装金属板と、遮水性枠体との間にはスペーサを配置してもよい。
【００１８】
これにより、遮水性枠体を電気伝導体で構成した場合でも上外装金属板と下外装金属板との電気的絶縁性が確保されるので、遮水性枠体として最も遮水性が高い金属を選択することが可能となり、電池としての寿命や信頼性が向上する。
また、上外装金属板と遮水性枠体を接合させる接着面の少なくとも一部と、下外装金属板と遮水性枠体を接合させる接着面の少なくとも一部のうち、一方又は両方に、粗面化領域を設けてもよい。遮水性枠体と電極との間には、断熱リングを配置してもよい。
【００１９】
さらに、上外装金属板と下外装金属板のいずれか一方と遮水性枠体とが、直接結合してもよい。
【００２０】
これにより、遮水性枠体と上外装金属板または下外装金属板の、いずれか一方の接合面において接着剤が不要となり、接合個所の減少により耐久性が向上し、水分流入個所の減少により信頼性が向上する。
【００２１】
また、上外装金属板と下外装金属板のいずれか一方と遮水性枠体とが、一体に形成されていてもよい。
【００２２】
これにより、外部からの水分の流入経路が一か所減るとともに、上外装金属板と下外装金属板との電気的絶縁性が確保されるので、信頼性が向上する。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、正極と負極とを収納する金属の外周部において水分の透過性を減じる構造を採用したので高寿命かつ信頼性の高い扁平型電池が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の扁平型電池１の構造を示す断面図及び外観図である。
【図２】図１に示す扁平型電池１の製造工程における電極塗工工程を示す断面図である。
【図３】図１に示す扁平型電池１の図２に続く電極塗工工程を示す断面図である。
【図４】図１に示す扁平型電池１の製造工程における組立工程を示す断面図である。
【図５】図１に示す扁平型電池１の図４に続く組立工程を示す断面図及び外観図である。
【図６】図１に示す扁平型電池１の図５に続く組立工程を示す断面図及び、図１と異なる形状の扁平型電池１の外観図である。
【図７】図１に示す扁平型電池を数多く製造するための電極塗工工程を示す断面図である。
【図８】本発明の扁平型電池２の構造を示す断面図である。
【図９】図８に示す扁平型電池２の構造を拡大して示す断面図である。
【図１０】本発明の扁平型電池３の構造を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す扁平型電池３の構造を拡大して示す断面図である。
【図１２】本発明の扁平型電池４の構造を示す断面図である。
【図１３】本発明の扁平型電池５、扁平型電池６及び扁平型電池７の構造を示す断面図である。
【図１４】本発明の扁平型電池８の構造を示す断面図である。
【図１５】本発明の扁平型電池８の製造工程における組み立て工程を示す上面図と断面図である。
【図１６】従来例の薄型電池の構造を示す外観図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の扁平型電池の実施形態を示す。なお、説明に関係のない一部の要素は省略し、従来例と同一の要素には同一番号を付与して重複する説明は省略するものとする。なお、説明にあっては、その説明及び図は一実施形態であって、これに限定されるものではない。また、図面における寸法は実際の形状を反映したものではなく図面を見やすくするため、一部誇張して記載している場合がある。
【００２６】
以下図面により扁平型電池の第１の実施形態について説明する。
【００２７】
図１〜図７は、第１の実施形態における扁平型電池を示し、図１は扁平型電池１の構造を示す断面図及び外観図であり、図２は、扁平型電池１の製造工程における電極塗工工程を示す断面図であり、図３は、図２に続く扁平型電池１の製造工程における電極塗工工程を示す断面図であり、図４は、扁平型電池１の組立工程を示す断面図であり、図５は、図４に続く扁平型電池１の組立工程を示す断面図及び外観図であり、図６は、図５に続く扁平型電池１の組立工程を示す断面図及び図１と形状の異なる扁平型電池１の外観図であり、図７は、図１に示す扁平型電池を数多く製造する際の電極塗工工程を示す断面図である。
【００２８】
［第１の実施形態の構造説明：図１］
図１を用いて扁平型電池１の構造を説明する。図１（ａ）は扁平型電池１の構造を示す断面図であり、図１（ｂ）は扁平型電池１の外観を示す外観図である。なお図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ´断面図である。
【００２９】
図１（ｂ）に示すように、扁平型電池１の外観は薄い円筒状であって、直径Ｒは略９ｍｍで、高さＴは本実施形態では略１．７ｍｍであるが、扁平型電池１の容量に応じて０．５ｍｍから３ｍｍまで選ぶことができる。
【００３０】
次に図１（ａ）を用いて扁平型電池１の構造を説明する。図１（ａ）において扁平型電池１は、平板状の上外装金属板１０と下外装金属板５０との間に正極２０と負極４０とをセパレータ３０を介して挟み、上外装金属板１０及び下外装金属板５０の外周部を遮水性枠体６０と接着層７０ｕ及び接着層７０ｄとで封入した構造になっている。正極２０は、正極２０に含まれているバインダーで上外装金属板１０と固着され、負極４０は、負極２０に含まれているバインダーで下外装金属板５０と固着されている。
【００３１】
図１（ａ）における接着層７０ｕ及び接着層７０ｄの高さＷと遮水性枠体６０の高さＢについては後述する。また以下の説明において、上外装金属板１０に正極２０が固着したものを「正極側の構造体」と表記し、下外装金属板５０に負極４０が固着したものを「負極側の構造体」と表記する。
【００３２】
以下、図１（ａ）を用いて扁平型電池１の各要素について詳述する。まず、上外装金属板１０及び正極２０からなる正極側の構造体を説明する。正極２０は、図示していないが正極側の活物資とバインダーと溶剤との混合物とが積層した構造である。詳述すると、活物資であるニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）に、アセチレンブラック等の導電剤とポリフッ化ビニリデン等のバインダー剤と溶剤とを混合したのち後述する工程で加熱、加圧、成形し形成されている。なお図示していないが正極２０には後述する組成の電解液が含浸されている。
【００３３】
上外装金属板１０は、扁平型電池１の正極側の外部端子であり、ステンレス、アルミニウムなどが用いられるが、本実施形態では厚さ略２００μｍのステンレスを用いた。上外装金属板１０は正極２０を固着して正極２０の集電体としての機能も兼ねている。
【００３４】
次に負極４０及び下外装金属板５０からなる負極側の構造体を説明する。負極４０は、図示していないが負極側の活物資とバインダーと溶剤との混合物とが積層した構造である。詳述すると、グラファイトとポリフッ化ビニリデン等のバインダー剤と溶剤とを混合したのち後述する工程で加熱、加圧、成形し形成されている。なお図示していないが負極４０には後述する組成の電解液が含浸されている。
【００３５】
下外装金属板５０は、扁平型電池１の負極側の外部端子であり、ステンレス、銅、ニッケルなどが用いられるが、本実施形態では厚さ略２００μｍの銅にニッケルメッキを施したものを用いた。下外装金属板５０は負極４０を固着して負極４０の集電体としての機能も兼ねている。
【００３６】
次にセパレータ３０の構造を説明する。セパレータ３０は、厚みが略２０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムを用い形成している。セパレータ３０は正極２０と負極４０とを電気的に隔離し、且つ微細孔を通じてイオンを移動させる。本実施形態では、正極２０と負極４０との間にセパレータ３０を挟み込む構成としている。
【００３７】
なお図示していないがセパレータ３０には後述する組成の電解液が含浸されている。
【００３８】
次に電解液について説明する。電解液は、本実施形態においては六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を用い、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）を溶媒とした。なお、他の単独または２種以上の混合溶媒に溶解した有機電解液でも使用可能である。
【００３９】
次に遮水性枠体６０、接着層７０ｕ及び接着層７０ｄについて説明する。遮水性枠体６０は本実施例では厚さ略９００μｍのステンレス材を用い、高さＢは略０．９ｍｍの円筒状に形成したものである。
【００４０】
また接着層７０ｕ及び接着層７０ｄは、熱可塑性の変性ポリプロピレンを用い、高さＷは略２００μｍであって、遮水性枠体６０と同一の円筒状に形成したものである。
【００４１】
以上のように形成した遮水性枠体６０、接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを用い、上外装金属板１０及び下外装金属板５０の各々の外周部において、接着層７０ｕ、遮水性枠体６０及び接着層７０ｄの順に重ね、３体を熱溶着している。
【００４２】
なお遮水性枠体６０としてセラミックまたはガラスを用いることも可能である。この場合、上外装金属板１０と下外装金属板５０との電気的絶縁性が確保され、遮水性枠体６０と上外装金属板１０及び下外装金属板５０とを接着する接着材の選択肢が広がる。
【００４３】
次に図２〜図５を用いて扁平型電池１の製造工程を説明する。扁平型電池１の製造工程は電極塗工工程と組立工程とに分かれ、まずドライルームまたは大気雰囲気中で電極塗工工程が行われ、次に「ブローブボックス」と知られている乾燥雰囲気中で組立工程を行う。
【００４４】
［扁平型電池１の製造工程の電極塗工工程の説明：図２〜図３］
まず図２〜図３を用いて負極を例に、電極塗工工程を説明する。図２（ａ）〜図２（ｄ）は扁平型電池１の負極の電極塗工工程を示す断面図である。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐの上に塗工マスクＳＭを設置する。なお下外装金属板母材５０ｐは厚さ略２００μｍの銅にニッケルメッキを施したものを用いる。また塗工マスクＳＭはアルミ等の金属材を用い、負極４０と同一形状の開口部ＳＭｋを備えている。
【００４５】
次に図２（ｃ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐと、塗工マスクＳＭの開口部ＳＭｋとで形成された空洞に、ディスペンサＤを用いて未硬化負極４０Ｓを充填する。なお未硬化負極４０Ｓとは、負極側の活物資とバインダーと溶剤との混合物であって硬化していない状態である。充填された未硬化負極４０Ｓは、一定時間が経過すると硬化し、図２（ｄ）に示すように未処理負極４０ｂとなる。なお未処理負極４０ｂとは、後述する処理を行う前の負極の状態である。未処理負極４０ｂが形成されたのち塗工マスクＳＭを取り除く。すると図２（ｄ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐと所定の形状の未処理負極４０ｂとが、未処理負極４０ｂに含まれるバインダーによって固着する。なお、スクリーン印刷などの方法により未硬化負極４０Ｓを形成することも可能である。
【００４６】
次に図３（ａ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐと未処理負極４０ｂとが固着した状態で、高温槽Ｋ内で略２００℃で加熱し、未処理負極４０ｂに含まれる溶剤Ｙを蒸発させる。
【００４７】
次に図３（ｂ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐと未処理負極４０ｂとをプレスローラＲを用いて圧縮し、未処理負極４０ｂが所定の厚さに形成する。これは活物質層を均一に圧縮してイオン流の不均一をなくし、電池としての諸特性を向上させるためである。なおプレスローラＲに替えて加圧プレートを用い、未処理負極４０ｂ全体を一度に圧縮することも可能である。
【００４８】
次に図３（ｃ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐを裁断線ｃに沿って円形状に裁断し、所定の寸法の負極４０と下外装金属板５０とが固着して完成し、扁平型電池１の、負極側の構造体についての電極塗工工程が完成する。
【００４９】
図３（ｄ）は、上外装金属板１０と正極２０とからなる正極側の構造体の断面図であって、以上述べた負極側の構造体と同じく円形状であり、電極塗工工程によって完成した状態を示す。図３（ｄ）に示すように、上外装金属板１０と正極２０とは正極２０に含まれるバインダーによって固着している。
【００５０】
［扁平型電池１の製造工程の組立工程の説明：図４〜図６］
次に図４〜図６を用いて扁平型電池１の組立工程を説明する。図４〜図６は扁平型電池１の組立工程を示す断面図及び外観図である。
【００５１】
図４（ａ）に示すように、ディスペンサＤを用いて、負極側の構造体の負極４０に、電解液Ｅｓを含浸させる。同様に図４（ｂ）に示すように、正極側の構造体の正極２０に、電解液Ｅｓを含浸させる。同様に図４（ｃ）に示すように、セパレータ３０に電解液Ｅｓを含浸させる。
【００５２】
次に図４（ｄ）に示すように、正極側の構造体の正極２０と負極側の構造体の負極４０とを、セパレータ３０を介して向き合わせて重ねる。
【００５３】
次に図４（ｅ）に示すように、充電電源Ｊを用いて上外装金属板１０と下外装金属板５０の間に略４．２Ｖの直流電圧を印加する、すると正極２０と負極４０の間で初期充電が始まり、電解液の分解によりガスＧが発生する。ガスＧの発生が終了すると充電電源Ｊによる直流電圧の印加を終了する。
【００５４】
引き続き扁平型電池１の組立工程を説明する。図５（ａ）に示すように、正極側の構造体の正極２０と負極側の構造体の負極４０との重ね合わせを分離する。このときセパレータ３０は負極４０に重ね合わせたままとする。
【００５５】
次に図５（ｂ）に示すように、リング状の遮水性枠体６０に、やはりリング状接着層７０ｕ及び接着層７０ｄをそれぞれ重ねあわせ、重ねあわせた面をシアノアクリレート系接着剤を用いて仮止めする。
【００５６】
次に図５（ｃ）に示すように、遮水性枠体６０と接着層７０ｕと接着層７０ｄとを仮止したものを高温槽Ｋに留置し略１７０℃で２時間放置する。
【００５７】
すると図５（ｄ）に示すように、上下面に接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを備えた円筒状の遮水性枠体６０が完成する。
【００５８】
引き続き扁平型電池１の組立工程を説明する。図６（ａ）に示すように、再び正極側の構造体の正極２０と負極側の構造体の負極４０とをセパレータ３０を介して張り合わせる。このとき上外装金属板１０及び下外装金属板５０の間に上下面に接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを備えた遮水性枠体６０を挟みこむ。
【００５９】
次に図６（ｂ）に示すように、１対のリング状の加圧プレートＰを用いて、矢印のように接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを備えた遮水性枠体６０のところを加圧するとともに、略１７０℃にて約１０秒加熱し、上外装金属板１０と接着層７０ｕとを、また下外装金属板５０と接着層７０ｄとを、各々熱溶着する。
【００６０】
上記工程により、図６（ｃ）に示す扁平型電池１が完成する。なお、図６（ｄ）は扁平型電池１の斜視図であり、図１（ｂ）のバリエーション例として外形が矩形の扁平型電池１が示されている。
【００６１】
［扁平型電池１の複数の製造工程の説明：図７］
次に図７を用いて複数の扁平型電池１を一度に製造する方法を説明する。図７は複数の扁平型電池１を一度に製造する方法を説明する断面図であり、例として３個の扁平型電池１を一度に製造する場合について説明する。
まず図７（ａ）に示すように、下外装金属板集合母材５０ｍｐに集合塗工マスクＳＭｂを装着する。集合塗工マスクＳＭｂは一度に製造する扁平型電池１の数に応じて複数の開口部ＳＭｋを備えており、本実施形態では３個の開口部ＳＭｋを備えている。なお下外装金属板集合母材５０ｍｐは厚さ略２００μｍの銅にニッケルメッキを施したものを用い、集合塗工マスクＳＭｂはアルミ等の金属材を用いる。
【００６２】
次に図７（ｂ）に示すように、下外装金属板集合母材５０ｍｐと３個の開口部ＳＭｋとで囲まれた空洞に、ディスペンサＤを用いて、未硬化負極４０Ｓを充填し、図７（ｃ）に示す未処理負極４０ｂとして硬化したのち集合塗工マスクＳＭｂを外す。
【００６３】
すると図７（ｃ）に示すように、下外装金属板母材５０ｐの上に所定の形状の３個の未処理負極４０ｂが形成される。
【００６４】
次に図７（ｄ）に示すように、下外装金属板集合母材５０ｍｐの上に未処理負極４０ｂが形成された状態で、高温槽Ｋ内で略２００℃で加熱する。加熱する理由は扁平型電池１の場合と同様なので説明は省略する。
【００６５】
次に図７（ｅ）に示すように、未処理負極４０ｂが所定の厚さになるように３個のプレスローラＲを用いて未処理負極４０ｂを圧縮する。圧縮する理由は扁平型電池１の場合と同様なので説明は省略する。また３個のプレスローラＲに替えて３個の未処理負極４０ｂ一度に圧縮可能な加圧プレートを用い、３個の未処理負極４０ｂをまとめて圧縮することも可能である。
【００６６】
次に図７（ｆ）に示すように、裁断線ｃに沿って下外装金属板集合母材５０ｍｐを裁断し、所定の寸法の負極４０と下外装金属板５０とが固着して負極側の構造体が一度に３個完成する。
【００６７】
以上３個の扁平型電池１を一度に製造する製造工程の電極塗工工程について、負極側を例に説明したが、正極側についての電極塗工工程も負極側と同様なので説明は省略する。更に、こののちの組立工程については、すでに述べた扁平型電池１を単個製造する場合の組立工程と同様なので説明は省略する。
【００６８】
［第１の実施形態の扁平型電池１の効果説明：図１］
図１を用いて扁平型電池１の効果を説明する。図１に示すように、本実施形態の扁平型電池１においては、上外装金属板１０と下外装金属板５０とは、遮水性枠体６０、接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを介して接着されている。
【００６９】
この扁平型電池１の構造において、外部から水分が流入する経路は以下の様である。すなわち上外装金属板１０、下外装金属板５０及び遮水性枠体６０の素材は金属なので水分の透過量は無視しうる。よって外部から扁平型電池１の内部に流入する水分は、接着層７０ｕ及び接着層７０ｄの外部と接する領域のみからである。接着層７０ｕ及び接着層７０
ｄの外部と接する領域は、接着層７０ｕ及び接着層７０ｄの合計の高さ２Ｗと接着層７０ｕ及び接着層７０ｄの円周の長さとで形成される領域である。すなわち、図１（ａ）に示す扁平型電池１の断面図において、外部から水分が流入する領域の断面積をＶｈとすると、Ｖｈ＝２Ｗ×Ｌ＝２×０．２×Ｌｍｍ２＝０．４Ｌｍｍ２
、と表される。ここでＷ＝２００μｍ＝０．２ｍｍであって、Ｌは接着層７０ｕ及び接着層７０ｄの円周の長さである。
【００７０】
一方、特許文献１に記載された従来技術では、この遮水性枠体６０に該当する箇所には高分子材料のみが用いられている。よって扁平型電池１と同じ形状の従来技術を用いた扁平型電池においては、本実施形態で示した遮水性枠体６０及び接着層７０ｕ及び接着層７０ｄの全ての領域から水分が流入する可能性があるので、外部から水分が流入する領域の断面積をＶｊとすると、Ｖｊ＝（Ｂ＋２Ｗ）×Ｌ＝１．３Ｌｍｍ２、と表される。
【００７１】
一般に一方から他方に水分が流入する場合、水分の流入量は「水蒸気分圧差」と、「流入部分の材料特性」と、「流入する部分の断面積」に比例するので、前の２項目が同じ条件であれば、水分の流入量は「流入する部分の断面積」に比例する。
【００７２】
すなわち、本発明の扁平型電池１における外部から水分が流入する領域の断面積は、同形状の従来技術による扁平型電池のそれの１／３倍以下であり、本発明による扁平型電池１の構造は外部からの水分の流入を減じ、信頼性を高める上で極めて有力な技術であるといえる。
【００７３】
［第２の実施形態の扁平型電池２の説明：図８〜図９］
次に、図８〜図９を用いて、本発明の第２の実施形態である扁平型電池２について説明する。図８は扁平型電池２の構造を示す断面図であり、図９は図８の部分的な構造を拡大して示す断面図である。
【００７４】
第２の実施形態である扁平型電池２は、第１の実施形態である扁平型電池１と比べて、遮水性枠体６０を上外装金属板１０及び下外装金属板５０に接合する方法が異なる。すなわち、扁平型電池１においては、遮水性枠体６０は熱可塑性の変性ポリプロピレンによる接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを用いて上外装金属板１０及び下外装金属板５０に熱溶着したが、扁平型電池２では遮水性枠体６０は接着層７１ｕ及び接着層７１ｄを用いて上外装金属板１０及び下外装金属板５０に接着されている。
【００７５】
図８に示すように、遮水性枠体６０は接着層７１ｕ及び接着層７１ｄによって、上外装金属板１０及び下外装金属板５０と接合されている。その他の要素は扁平型電池１と同等なので説明は省略する。
【００７６】
図９を用いて扁平型電池２の接着層７１ｕ及び接着層７１ｄの周辺の構造を詳述する。図９は、下外装金属板５０と接着層７１ｄと遮水性枠体６０との接着部を拡大して説明する断面図である。図９に示すように下外装金属板５０と遮水性枠体６０とは接着層７１ｄを介して接着されている。
【００７７】
接着層７１ｄはスペーサ７２と接着剤７３とからなり、スペーサ７２は遮水性枠体６０と下外装金属板５０とを電気的に絶縁し、かつ遮水性枠体６０と下外装金属板５０の接着面の間隔Ｂｓを精緻に保つための直径０．１ｍｍ〜１０μｍのガラスビーズである。また、接着剤７３は、下外装金属板５０と遮水性枠体６０とスペーサ７２とを接合する電気的絶縁性を有する接着剤であって、本実施形態では反応型アクリル系接着剤を用いたが他にも利用可能な接着剤が存在する。
【００７８】
なお上外装金属板１０と接着層７１ｕと遮水性枠体６０との接着部についても同等なので説明は省略する。また、第２の実施形態の扁平型電池２の他の構造及び要素は、第１の実施形態の扁平型電池１と同等なので、説明は省略する。
【００７９】
［第２の実施形態の効果の説明：図８〜図９］
図８〜図９を用いて扁平型電池２の効果を説明する。図８〜図９に示すように、本実施形態の扁平型電池２においては、接着層７１ｕ及び接着層７１ｄはともにスペーサ７２と接着剤７３とで構成されているので、遮水性枠体６０と上外装金属板１０及び下外装金属板５０との接合面の電気的かつ構造的信頼性が高い。
【００８０】
さらに、扁平型電池２の第１の効果は、接着層７１ｕ及び接着層７１ｄはスペーサ７２を備えているので、上外装金属板１０と遮水性枠体６０の間隔Ｂｓ及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０の間隔Ｂｓは、１０μｍ程度まで小さくかつ精緻に保つことが可能となる。間隔Ｂｓが小さければより水分の流入量が減少し、扁平型電池としての寿命や信頼性が向上する。さらに上外装金属板１０と遮水性枠体６０及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０の電気的絶縁性が確保される。
【００８１】
扁平型電池２の第２の効果は、上外装金属板１０と遮水性枠体６０及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０との接着面のシール幅Ｂｎを５００〜１０００μｍ程度まで狭くできることである。接着層７１ｕ及び接着層７１ｄが１０μｍ程度の微細なスペーサ７２を備えることによって、上外装金属板１０と遮水性枠体６０の間隔Ｂｓ及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０の間隔Ｂｓは１０μｍ程度まで狭くすることが可能なので、間隔Ｂｓにおける接着剤７３の量が少なくなる。一般に接着剤の量は少ないほど接着強度が上がるので、上外装金属板１０と遮水性枠体６０及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０との接着面の接着強度は更に高まる。
【００８２】
この結果、上外装金属板１０と遮水性枠体６０及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０との接合面のシール幅Ｂｎを、通常の電池におけるシール幅５０００μｍより大幅に狭い５００〜１０００μｍ程度に減少することが可能となり、シール幅Ｂｎの減少によって正極２０及び負極４０の大きさを拡大できるので、扁平型電池２の容量が増加する。
【００８３】
［第３の実施形態の構造説明図１０〜図１１]
次に図１０〜図１１を用いて、本発明の第３の実施形態である扁平型電池３について説明する。図１０は扁平型電池４の構造を示す断面図であり、図１１は図１０の部分的な構造を拡大して示す断面図である。
【００８４】
第３の実施形態である扁平型電池３は、第２の実施形態である扁平型電池２と比べて、上外装金属板１及び、下外装金属板５１及び、遮水性枠体６１のそれぞれが、接着層７４ｕ及び接着層７４ｄと接する面に粗面化した領域を設けたことが異なる。
図１０に示すように、遮水性枠体６１は接着層７４ｕ及び接着層７４ｄによって上外装金属板１１及び下外装金属板５１に接着されている。その他の要素は扁平型電池２と同等なので説明は省略する。
【００８５】
図１１を用いて扁平型電池３の上外装金属板１１及び、遮水性枠体６１及び、下外装金属板５１の構造を詳述する。図１１は、下外装金属板５１と接着層７４ｄと遮水性枠体６１の接合部を拡大して説明する断面図である。図１１に示すように下外装金属板５１と遮水性枠体６１には表面が粗面化した粗面化領域Ｒｓと平坦化領域Ｒｈが１カ所ずつ形成されている。粗面化領域Ｒｓでは算術平均粗さが平坦化領域よりも大きく、接着剤７３との接着面積が大きくなっている。
【００８６】
なお上外装金属板１１と接着層７４ｕと遮水性枠体６１との接着部についても同様なので詳細は省略する。また、第３の実施形態の扁平型電池の他の構造および要素は、第２の実施形態の扁平型電池２と同等なので、説明は省略する。
【００８７】
[第３の実施形態の効果の説明：図１０〜図１１]
図１０〜図１１を用いて扁平型電池３の効果を説明する。図１０〜図１１に示すように、本実施形態の扁平型電池３においては、上外装金属板１１及び遮水性枠体６及び下外装金属板５１は共に粗面化領域Ｒｓを有しているので構造的信頼性が高い。
扁平型電池３の第１の効果は粗面化領域Ｒｓの算術平均粗さが大きいため接着剤７３との接着力を高くする事が可能となる。接着力が高い程充放電に伴う正極２０や負極４０体積変化に対する耐性が高く信頼性に優れている。
【００８８】
粗面化領域では密着力は向上するものの、図１１に示すように、スペーサ７２を配置する場合には、粗面化領域Ｒｓでのスペーサ７２は下外装金属板５１及び遮水性枠体６１と接触せず、下外装金属板５１と遮水性枠体６１間の高さが安定しない。そこで扁平型電池３ではこの粗面化領域Ｒｓの他に平坦化領域Ｒｈを設けているため、下外装金属板５１及びスペーサ７２及び遮水性枠体が確実に接触するようになり、高さＷ１はスペーサ７２の直径と略同じ値で安定する。その為、スペーサ７２を配置する場合には、平坦化領域Ｒｈを設けた方が、正極２０と負極４０の間隔が均一に形成され、信頼性の高い扁平型電池３とすることが可能となる。
【００８９】
この結果、上外装金属板１１と遮水性枠体６１及び下外装金属板５１と遮水性枠体６１との接合面のシール幅Ｂｎを、さらに減少させる事が可能となり、シール幅Ｂｎの減少によって正極２０及び負極４０の大きさを拡大できるので、扁平型電池３の容量が増加する。
【００９０】
また、本実施形態では、上外装金属板１１、下外装金属板５１、遮水性枠体６１の接着面に粗面化領域Ｒｓと平坦化領域Ｒｈを設けたが、上外装金属板１１と遮水性枠体６１を接合させる接着面の少なくとも一部と、下外装金属板５１と遮水性枠体６１を接合させる接着面の少なくとも一部のうち、一方又は両方に、粗面化領域Ｒｓを設けても構わない。
【００９１】
［第４から第７の実施形態の構造説明：図１２〜図１３］
次に図１２〜図１３を用いて、本発明の第４の実施形態である扁平型電池４について、第５の実施形態である扁平型電池５について、第６の実施形態である扁平型電池６について、及び第７の実施形態である扁平型電池７について、それぞれ説明する。図１２は扁平型電池４の構造を示す断面図であり、図１３は扁平型電池５、扁平型電池６及び扁平型電池７の構造を示す断面図である。
【００９２】
本発明の第４〜第７の実施形態である扁平型電池４〜扁平型電池７の特徴は、第２の実施形態である扁平型電池２と比べて、遮水性枠体６０と下外装金属板５０との接合方法が異なる。
【００９３】
すなわち、扁平型電池２では、透水性枠体６０は接着層７１ｕ及び接着層７１ｄが含有する接着剤７３を用いて下外装金属板５０に接着したが、図１２に図示した扁平型電池４では、遮水性枠体６１は下外装金属板５０に直接接合されている。なお「直接結合」とは２つの材料が各々の素材の分子あるいは原子レベルで、または各々の素材にスパッタリング等の手法で注入された別の素材の分子あるいは原子レベルで、結合する状態を表す。
【００９４】
図１２を用いて本発明の第４の実施形態である扁平型電池４の構造を詳述する。図１２は、第４の実施形態である扁平型電池４の構造例を示す断面図である。図１２示すように
遮水性枠体６１はステンレスを用い底面がＬ字型になるように形成されており、下外装金属板５０と溶接法により、溶接部ＤＪ部において直接接合されている。扁平型電池４のその他の構造及び要素は第２の実施形態である扁平型電池２と同等なので説明は省略する。
【００９５】
次に図１３（ａ）を用いて第５の実施形態である扁平型電池５の構造を説明する。図１３（ａ）は扁平型電池５の構造を説明する断面図である。図１３（ａ）に示すように遮水性枠体６２はセラミック材を用いて形成され、下外装金属板５０と金属ろう付法により、金属ろう付部ＫＲにおいて直接結合されている。扁平型電池５のその他の構造及び要素は第２の実施形態である扁平型電池２と同等なので説明は省略する。
【００９６】
次に図１３（ｂ）を用いて第６の実施形態である扁平型電池６の構造を説明する。図１３（ｂ）は扁平型電池６の構造を示す断面図である。図１３（ｂ）示すように遮水性枠体６３はガラス材を用い形成され、下外装金属板５０と加熱溶着法により、加熱溶着部ＨＲにおいて直接結合されている。扁平型電池６のその他の構造及び要素は第２の実施形態である扁平型電池２と同等なので説明は省略する。
【００９７】
次に図１３（ｃ）を用いて第７の実施形態である扁平型電池７の構造を説明する。図１３（ｃ）は扁平型電池７の構造を示す断面図である。図１３（ｃ）示すように遮水性枠体は、下外装金属板５０と一体に形成されている。扁平型電池７のその他の構造及び要素は第２の実施形態である扁平型電池２と同等なので説明は省略する。図１３（ｃ）では、遮水性枠体は、下外装金属板５０と一体に形成したが、上外装金属板１０と一体に形成する構成でも構わない。
【００９８】
［第４〜第７の実施形態の扁平型電池４〜７の効果の説明：図１２〜図１３（ｃ）］
図１２を用いて扁平型電池４の効果を説明する。図１２に示すように、遮水性枠体６１と下外装金属板５０とは溶接法により金属組織間で直接接合するので、結合個所である溶接部ＤＪ部の接合強度が向上し、扁平型電池４の機械的耐久性を高めることができる。
【００９９】
さらに、第１の実施形態である扁平型電池１及び第２の実施形態である扁平型電池２と比べ、外部からの水分の流入経路が一か所減るので、信頼性の高い扁平型電池を実現できる。
【０１００】
図１３（ａ）から図１３（ｃ）を用いて扁平型電池５〜７の効果を説明する。図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、遮水性枠体６２、６３と下外装金属板５０とは金属ろう付法や加熱溶着法により直接接合される。また、図１３（ｃ）に図示するように、遮水性枠体と下外装金属板５０とが一体に形成されているので外部からの水分の流入経路が一か所減るとともに、上外装金属板１０と下外装金属板５０との電気的絶縁性が確保されるので、信頼性の高い扁平型電池を実現できる。
【０１０１】
なお、第４から第７の実施形態では、第２の実施形態で説明したスペーサ７２を含有する接着層７１ｕを用いたが、第１の実施形態で説明したスペーサ７２を含まない接着層７０ｕを用いても構わない。また、第３の実施形態で説明したように、上外装金属板１０と遮水性枠体６２、６３との接着面に粗面化領域Ｒｓと平坦化領域Ｒｈを設けても構わない。
【０１０２】
[第８の実施形態の構造説明]
次に図１４〜図１５を用いて、本発明の第８の実施形態である扁平型電池８について説明する。図１４は扁平型電池８の構造を示す断面図であり、図１５は組み立て方法を示す断面及び平面図である。
【０１０３】
第８の実施例である扁平型電池８は、第１の実施形態である扁平型電池１と比べて、断熱リング８０追加で形成されている点が異なる。すなわち、扁平型電池１においては遮水性枠体６０と正極２０及び負極４０及びセパレータ３０の間は空隙であるが、扁平型電池８では断熱リング８０が形成されている。
【０１０４】
図１４に示すように、断熱リング８０は接着層７０ｕ及び接着層７０ｄ及び遮水性枠体６０と正極２０及びセパレータ３０及び負極４０との間に形成されている。断熱リング８０の材質はポリプロピレン等の熱伝導性が低く絶縁性があるものであればよい。その他要素は扁平型電池１と同等なので説明は省略する。
【０１０５】
[扁平型電池８の組み立て工程の説明：図１５]
図１５を用いて扁平型電池８の製造方法について説明する。図１５（ａ）は扁平型電池８の組み立て工程を示す上面図を示し図１５（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ’断面図である。扁平型電池１では上外装金属板１０、接着層７０ｕ、遮水性枠体６０、接着層７０ｄ、下外装金属板５０の順に重ね合わせた後、加熱プレートＰを用いて上下方向から熱を加えているが、扁平型電池８では図１５（ａ），（ｂ）に示すように溶着ヘッド１１０が矢印方向に動き遮水性枠体６０の外周部と接触させる。溶着ヘッド１１０は加熱されており、遮水性枠体６０を経由して接着層７０ｕ及び接着層７０ｄを溶解させ上外装金属板１０及び下外装金属板５０と遮水性枠体６０を接着させる。その他製造方法は扁平型電池１と同等なので説明は省略する。
【０１０６】
[第７の実施形態の効果の説明図１４〜図１５]
図１４〜図１５を用いて扁平型電池８の効果を説明する。図１４〜図１５に示すように、断熱リング８０が形成されているので溶着ヘッド１１０からの熱は正極２０及びセパレータ３０及び負極４０に伝わりづらい。扁平型電池１では上下方向から熱を加えているため、熱伝導性の高い上外装金属板１０及び下外装金属板５０を経由して正極２０や負極４０へ熱が伝わり含侵している電解液を揮発させてしまう恐れがあった。しかし扁平型電池８では遮水性枠体６０が十分に加熱されたとしても断熱リング８０があるので正極２０及びセパレータ３０及び負極４０に熱が伝わるのを大幅に抑制しており、初期特性の高い扁平型電池を実現できる。
【０１０７】
なお、第８の実施形態では、第１の実施形態で説明したスペーサを含有しない接着層７０ｕ、７０ｄを用いたが、第２の実施形態で説明したスペーサ７２を含む接着層７１ｕ、７１ｄを用いても構わない。また、第３の実施形態で説明したように、上外装金属板１０と遮水性枠体６２、６３との接着面に粗面化領域Ｒｓと平坦化領域Ｒｈを設けても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
この発明によれば、扁平型電池を更に薄くすることができるので、カード型あるいはシート型電子装置の二次電池への応用として最適である。
【符号の説明】
【０１０９】
１、２，３、４、５  扁平型電池
１０  上外装金属板
２０  正極
３０  セパレータ
４０  負極
４０ｂ  未処理負極
４０Ｓ  未硬化負極
５０  下外装金属板
５０ｐ  下外装金属板母材  
５０ｍｐ  下外装金属板集合母材
６０、６１、６２、６３  遮水性枠体
７０ｕ、７０ｄ、７１ｕ、７１ｄ、７４ｕ、７４ｄ  接着層（樹脂封止材）
７２  スペーサ
７３  接着剤
１１０  溶着ヘッド
Ｂ  遮水性枠体の高さ
Ｂｓ  間隔
Ｂｎ  シール幅
ｃ  裁断面
ＤＪ  直接結合部
Ｄ  ディスペンサ
Ｅｓ  電解液
Ｇ  ガス
Ｊ  充電電源
Ｋ  高温槽
Ｌ  円周の長さ
ＫＲ  金属ろう付部
ＨＲ  加熱溶着部
Ｐ  加圧プレート
Ｒ  プレスローラ
ＳＭ  塗工マスク
ＳＭｂ  集合塗工マスク
ＳＭｋ  開口部
Ｖｈ、Ｖｊ  水分が流入する領域の断面積
Ｙ  溶剤
Ｗ  接着層の高さ
１００  薄型電池
１０１  正極端子板
１０１’  負極端子板
１０２  絶縁性の熱接着樹脂
１０４  負極部
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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