(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
片面に正極板(41)を他面に負極板(45)をそれぞれ有する平板状の素電池(40)と、素電池(40)の正極板側を被覆する第１外装材(50)と、素電池(40)の負極板側を被覆する第２外装材(60)と、を備えており、第１および第２の外装材が電池周縁部でシールされることにより素電池(40)を密封してなる薄型電池であって、
上記第１および第２の外装材(50、60)は、素電池(40)外面に密着する内側絶縁層(53、61)と、内側絶縁層の外面に積層された導電性フィルム(52、62)と、導電性フィルムの外面の積層された外側絶縁層(51、63)と、を備え、
導電性フィルム(52、62)は、内側絶縁層に設けた開口を通して素電池(40)の正極板または負極板と導通しており、外側絶縁層(53、61)に設けた開口から露出する導電性フィルムの露出部(55、65)を電極として構成したことを特徴とする、薄型電池。
【請求項２】
上記各絶縁層(51、53、61、63)の少なくとも１層がヒートシール層で構成されていることを特徴とする、請求項１記載の薄型電池。
【請求項３】
上記導電性フィルム(52、62)は、内側絶縁層に設けた開口内に塗布した導電性接着剤(56、66)を介して素電池(40)の正極板(41)または負極板(45)と導通していることを特徴とする、請求項１または２記載の薄型電池。
【請求項４】
上記第１および第２の外装材(50、60)の外側絶縁層は、粘着ラベル(81)で構成されていることを特徴とする、請求項１、２または３に記載の薄型電池。
【請求項５】
上記第１および第２の外装材(50、60)の外側絶縁層は、シュリンクフィルム(91)で構成されていることを特徴とする、請求項１、２または３に記載の薄型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄型電池に関し、さらに詳しくは、正極板と負極板とを有する素電池を外装材で覆ってなるポリマー電解質二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のエレクロトニクス機器の小型化および薄型化に伴い、それらに使用される電池もまた薄型化する傾向にある。図１および図２に、そのように薄型化されたポリマー電解質電池(以下、ポリマー電池と呼ぶ)の一例を示した。図１は、薄型ポリマー電池全体を示す斜視図であり、図２は、図１中における２-２線断面図である。
【０００３】
ポリマー電池10は、素電池20をアルミニウム蒸着フィルムで構成される外装材15および16で被覆してなる。図２中下方に拡大して示したように、素電池20は、隔離材(可塑化したポリマー電解質)23の上面に正極22および正極集電体21を積層し、同隔離材23の下面に負極24および負極集電体25を積層してなる。正極22はコバルト酸リチウム等の正極活性物質で、負極25は炭素材等の負極活性物質で構成されている。また、正極集電体21はアルミニウム箔で、負極集電体25は銅箔で構成されている。
【０００４】
図１および図２に示した従来の薄型ポリマー電池10においては、平板状の電池本体の側部から正極11および負極12が突出しており、これらが装置側電池室内の電極に当接する構成が採られている。
【０００５】
しかしながら、電池本体から電極端子を突出させる構成においては、端子部分の密閉性が劣るのを防ぐために、シール剤や接着剤を多用せざるを得ないという問題がある。さらには、端子が突出する分だけ電池自体のサイズが大きくなる、すなわち、当該電池を収容する装置側の電池室の大型化を招くという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明が解決すべき技術的課題は、外装材による密閉性が良好であって、装置側電池室の形状やサイズをシンプルかつコンパクトにすることができる薄型電池を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段・作用・効果】
本発明は、上記課題を有効に解決するために創案されたものであって、正極板と負極板とを有する平板状の素電池を外装材で収容してなる薄型電池であって、正極板または負極板と導通する導電性フィルムが外装材内に積層されており、外装材表面に部分的に露出する導電性フィルムの露出部を電極として構成した薄型電池を提供するものである。
【０００８】
本発明により、以下の特徴を備えた薄型電池が提供される。すなわち、本発明の薄型電池は、「片面に正極板を他面に負極板をそれぞれ有する平板状の素電池」と「素電池の正極板側を被覆する第１外装材」と「素電池の負極板側を被覆する第２外装材」とを備えており、第１および第２の外装材が電池周縁部でシールされることにより素電池を密封してなる。上記第１および第２の外装材は、「素電池外面に密着する内側絶縁層」と「内側絶縁層の外面に積層された導電性フィルム」と「導電性フィルムの外面の積層された外側絶縁層」との三層で構成される。そして、導電性フィルムは、内側絶縁層に設けた開口を通して素電池の正極板または負極板と導通しており、外側絶縁層に設けた開口から露出する導電性フィルムの露出部を電極として構成している。
【０００９】
上記構成を有する本発明の薄型電池においては、平板状の電池本体から外部に向かって突出する電極が存在しないので、電池自体の形状がシンプルかつコンパクトになる。したがって、この電池が装填される装置側電池室の形状やサイズもまたシンプルかつコンパクトになる。また、外装材内部から外部に延在する部分がないため、電池全体の密封性が高まる。
【００１０】
本発明の薄型電池においては、上記の各絶縁層の少なくとも１層をヒートシール層で構成することが好ましい。また、上記導電性フィルムは、内側絶縁層に設けた開口内に塗布した導電性接着剤を介して素電池の正極板または負極板と導通させることが好ましい。
【００１１】
また、本発明の薄型電池においては、上記第１および第２の外装材の外側絶縁層を粘着ラベルやシュリンクフィルムで構成することも可能である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付の図面を参照しつつ以下に詳細に説明する。図３は、本発明の第１の実施形態に係る薄型ポリマー電池30を示す断面図であり、図２に対応するものである。また、図４は、図３の薄型ポリマー電池30の全体を示す斜視図である。
【００１３】
図１と図４とを比べると分かるように、本発明のポリマー電池30においては、電池本体から突出する電極端子が存在しない。その代わりに、平板状の電池本体の表面に正極55および負極65が面状に露出している。負極65は、図４の例では電池本体の裏面側に露出している。
【００１４】
ポリマー電池30は、薄型平板状の素電池40と、該素電池40の両面を覆う第１および第２の外装材50および60と、で構成される。素電池40は、図２に示した従来の素電池20と同様の構成であって、簡単に説明すると、隔離材43の上面に正極42および正極集電体(正極板)41を積層し、同隔離材43の下面に負極44および負極集電体(負極板)45を積層してなる。
【００１５】
本発明においては、外装材の構造が従来のものと異なっており、これによって、電池本体から突出する電極端子を無くしている。図３から分かるように、素電池40は、その上面が第１外装材50で、下面が第２外装材60で被覆されており、その周縁部にシール部70を設けることによって、素電池40の全体を密封している。なお、図４の斜視図においては、シール部70の図示は省略している。説明の便宜上、第１および第２の外装材を互いに区別しているが、実際には、両者は同一構造である。
【００１６】
第１外装材50は３層構造を有している。すなわち、「正極集電体41および素電池40側面に密着する内側絶縁層53」と「該絶縁層53の上面に積層されたアルミニウム、銅、錫等で構成される導電性フィルム52」と「導電性フィルム52の上に積層される外側絶縁層51」とである。第２外装材60も同様の構成であって、図４中上方側から、内側絶縁層61、導電性フィルム62、外側絶縁層63の順に３層に積層されている。
【００１７】
内側絶縁層53、61は、素電池40全体を保護するとともに正極42と負極44とが直接導通することを防止している。導電性フィルム52、62は、後で説明するが電極としての機能を果たすものである。外側絶縁層51、63は、ポリマー電池30の最も外側に位置するものであり、後述する開口から露出する電極部55、65以外の部分で導電性フィルム52、62が外部と導通することを防止する。
【００１８】
各絶縁層は、イソシアネート系、ウレタン系等の接着剤や、アクリル系、シリコン系等の粘着剤等の絶縁材料で構成することも可能であるが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ナイロン、アクリル、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の絶縁性熱融着材料(ヒートシール層)で構成することが製造工程上好ましい。
【００１９】
内側絶縁層53、61には開口が形成されており、この開口部分に塗布された導電性接着剤(金属粉を混入させた接着剤)56、66によって、正極集電体41または負極集電体45と導電性フィルム52または62とが導通している。また、外側絶縁層51、63にも開口が形成されており、この開口から露出する導電性フィルムの露出部55、65がそれぞれ正極および負極として機能する。
【００２０】
なお、図３および図４に示した例では、電池本体の裏表において、正極55および負極65が互いに対向する反対側の端縁近傍に形成されているが、本発明において電池本体裏表における各電極の形成位置は特に限定されるものではない。例えば、図５および図６に示したように、正極55’および負極65’を電池本体の裏表において同じ側の端縁近傍に形成してもよい。このように本発明においては電極の位置を自由に設定でき、その具体的な位置は、装置側の電池室の設計が容易となるように決定することができる。
【００２１】
なお、第１外装材50と第２外装材60とは、電池本体周縁部において絶縁性高分子等のシール剤70によって保護されており、電池の密閉性を高めるとともに導電性フィルム52と62とが直接導通することを防いでいる。また、内側絶縁層53、61が最外縁にまで延びていて、これによっても、導電性フィルム52と62とが直接導通することが防がれる。
【００２２】
ポリマー電池30の製造工程の一例を図７(ａ)〜(ｃ)に示した。まず、導電性フィルム52、62を構成するアルミ箔の上面に、熱融着性高分子で構成されるヒートシール層51(63)をロールコーティング、スクリーン印刷、押出しラミネーション、ドライラミネーション等によって設ける。同様にして、アルミ箔の下面にヒートシール層53(61)を設ける。このとき、後に電極を構成することとなる露出部55(56)を設けるために、上面側のヒートシール層51(63)には一定間隔で開口が設けられる。また、下面側のヒートシール層53(61)にも一定間隔で開口が設けられるが、この開口部内には導電性接着剤56(66)がコーティングされる。こうして第１および第２の外装材50(60)を形成した後、図７(ａ)に破線で示したように、これを所望長さに裁断する。
【００２３】
次に、素電池40の両面を各外装材50および60で覆う。このとき、当然に、第１外装材50は導電性接着剤56がコーティングされた面を素電池40側に、第２外装材60は導電性接着剤66がコーティングされた面を素電池40側に、それぞれ向けて配置する(図７(ｂ))。最後に、加熱装置71を用いて、ポリマー電池の周縁部および導電性接着剤がコーティングされた部分を加熱し(図７(ｃ))、上下の外装材の周縁貼付部をシールする。このシールは、絶縁性高分子をディスペンサー塗布またはスプレー塗布等することによって行われる。
【００２４】
なお、図示の例においては、別個の２つの外装材を使用して素電池を上下から挟み込む構成を採用しているが、１枚の外装材をその中央部で折り返したものを使用して、素電池を包み込む構成を採ってもよい。その場合には、外装材中の導電性フィルム層は、中央折返し部分において電気的に分断され絶縁される。
【００２５】
図８および図９は、本発明の他の実施形態に係るポリマー電池80および90を示している。これらのポリマー電池が図１〜図７に示したポリマー電池30と異なる点は、外装材50または60の外側絶縁層51または63に代えて、ポリプロピレンフィルムまたはポリエステルフィルムにアクリル系やシリコン系等の粘着剤を塗布してなる粘着ラベル81(図８)、またはシュリンクフィルム91(図９)を採用していることであって、他の構成については同様である。すなわち、ポリマー電池80および90の斜視図は、図４に示したものと同様であって、電池本体裏表において正極55ａ、55ｂおよび負極65ａ、65ｂが面状に露出している。正極55ａ、55ｂおよび負極65ａ、65ｂは、互いに対向する反対側の端縁近傍に形成されているが、図６の斜視図の場合のように、電池本体の裏表において同じ側の端縁近傍に形成してもよい。
【００２６】
なお、図８および図９の例においては、上下の外装材の周縁貼付部に対して別途シール(図３中のシール材70)を施す必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来の薄型電池を示す斜視図である。
【図２】  図１の２-２線断面図である。
【図３】  本発明の一実施形態に係る薄型ポリマー電池を示す断面図である。
【図４】  図３の薄型ポリマー電池の斜視図である。
【図５】  図３の薄型ポリマー電池の変形例を示す断面図である。
【図６】  図５の薄型ポリマー電池の斜視図である。
【図７】  図３の薄型ポリマー電池の製造工程の一例を示す概略説明図である。
【図８】  本発明の第２の実施形態に係る薄型ポリマー電池を示す断面図である。
【図９】  本発明の第３の実施形態に係る薄型ポリマー電池を示す断面図である。
【符号の説明】
10  ポリマー電池
11  正極端子
12  負極端子
15、16  アルミニウムフィルム(外装材)
20  素電池
21  正極集電体(正極板)
22  正極
23  隔離材
24  負極
25  負極集電体(負極板)
30  ポリマー電池
40  素電池
41  正極集電体(正極板)
42  正極
43  隔離材
44  負極
45  負極集電体(負極板)
50  第１外装材
51  外側絶縁層(ヒートシール層)
52  導電性フィルム
53  内側絶縁層(ヒートシール層)
55、55’、55ａ、55ｂ  正極
56、56’  導電性接着剤
60  第２外装材
61  内側絶縁層(ヒートシール層)
62  導電性フィルム
63  外側絶縁層(ヒートシール層)
65、65’、65ａ、65ｂ  負極
66、66’  導電性接着剤
71  加熱装置
80  ポリマー電池
81  粘着ラベル
90  ポリマー電池
91  シュリンクフィルム
【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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