(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外皮包材で扁平な発電要素を気密に接着封止した扁平型電池において、外部端子箔と集電体の端子接続部を樹脂で被覆し、結線部分と外皮包材の短絡及び外皮包材の封止信頼性の劣化を抑制したことを特徴とする扁平型電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非水電解質電池で、フィルム状外皮包材を用いて発電要素を外装した扁平型電池に関するものであり、特に外部端子箔と集電体の端子接続部を樹脂で被覆し、結線部分と外皮包材の短絡及び外皮包材の封止信頼性の劣化を抑制したことを特徴とする扁平型電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、電池に対する要求は、高エネルギー密度化はもちろん、軽量化、薄型化への要求が一段と高まっている。例えば扁平型リチウム二次電池への期待が高まっている。こうした電池は、外部からの水分の侵入や電池内部の有機溶媒などの外部への漏洩などを防止するために包装される。
【０００３】
図２（１）及び（２）に扁平型電池の一例を示す。フィルム状の外皮包材１内には、正極２、セパレーター３、負極４及びアルミニウムまたは銅からなる正極集電体５及び負極集電体５’から構成される発電要素が収納されており、外皮包材１周囲は熱融着部７によって封止されている。集電体５、５’とアルミニウムまたは銅からなる外部端子６、６’とは、外皮包材１内部の端子接続部８、８’により、電気的に結合している。このような電池は、外皮包材が柔らかいために、電池形状が自由に設計できるなどの利点がある。
【０００４】
また、外皮包材１には、透湿性、フィルム強度などの理由から、アルミニウムの多層フィルムが用いられている。多層フィルムの基本的な構成を図３に示す。外側からアルミニウム箔保護高分子フィルム１０、アルミニウム箔１１、短絡防止用フィルム１２、最内接着層フィルム１３である。
包装は、外皮包材を発電要素を包むようにその前面及び背面に配置し、そしてその４辺を熱融着する４方シール、或いは一枚の外皮包材を矩形状扁平形電池の一辺に沿って二つ折りし、残りの３辺を熱融着した３方シール構造が採用されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
端子接続部の形成方法には、様々な方法があるが、金属同士の接合であることから、超音波溶接法が広く用いられている。この端子接続部は、金属で形成されるために端部などが鋭利になる場合があり、これを収納する場合、金属製の容器であれば問題ないが、フィルム状の外皮包材１などに収納する場合、図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、端子接続部８、８’が外皮包材１を貫通する可能性がある。その際、図４（ａ）のように端子接続部８、８’と外皮包材１内のアルミニウム箔１１との短絡が起こったり、また図４（ｂ）のように外皮包材１にピンホール１４ができてしまうことがあり、電池の絶縁性及び外皮包材１の封止信頼性に重大な悪影響を与える。
【０００６】
本発明の課題は、外皮包材で包装された扁平型電池において、端子接続部と外皮包材の短絡及び外皮包材の封止信頼性の劣化を抑制する技術を確立することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、端子接続部を樹脂で被覆することで、端子接続部が外皮包材に突き刺さるのを効果的に防止しうることを見いだした。
かくして、本発明は、外皮包材で扁平な発電要素を気密に接着封止した扁平型電池において、外部端子箔と集電体の端子接続部を樹脂で被覆し、結線部分と外皮包材の短絡及び外皮包材の封止信頼性の劣化を抑制したことを特徴とする扁平型電池を提供する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明に従う扁平型電池の具体例を示す。すでに図２と関連して説明した通り、フィルム状の外皮包材１内には、正極２、セパレーター３、負極４及びアルミニウムまたは銅からなる正極集電体５及び負極集電体５’から構成される発電要素が収納されており、外皮包材１周囲は熱融着部７によって封止されている。集電体５、５’とアルミニウムまたは銅からなる外部端子６、６’とは、外皮包材１内部の端子接続部８、８’により、電気的に結合している。
本発明に従えば、端子接続部８、８’を形成後、その周囲の集電体の一部をも含めて結線部分を樹脂１５で被覆する。発電要素をフィルム状の外皮包材などに収納する場合、端子接続部のような鋭利な金属部と外皮包材とが直接接触することがないので、端子接続部が外皮包材に突き刺さるのを効果的に防止することができる。
【０００９】
樹脂１５の材質は、端子接続部が外皮包材を貫通しない程度の硬さがあり、また、電池内部で安定であり、化学的に変化しない物質であれば何でもよい。この条件を満たす材料としては、シリコーン、エポキシ、ウレタン、ポリイミド樹脂などが挙げられる。
樹脂の粘度は、塗布から硬化の間に流れ出さない程度のものであれば問題ないが、例えば５００ポアズ程度の粘度の樹脂を用いることができる。
樹脂被覆は、適当な用具で結線部分に樹脂を塗布し、もしくは結線部分を樹脂に漬け、その後加熱によるなどして硬化させることにより実施される。硬化条件は電池の特性を劣化させなければ、どのような条件でも構わない。
【００１０】
発電要素は、扁平型電池であるかぎり、なんら限定されるものではない。リチウム２次電池に代表される非水電解液二次電池が特定例である。
リチウム２次電池に代表される非水電解液二次電池の基本構成は、上述した通り、正極及び負極並びに両電極の間に介在せしめられるセパレータ（電解質）である。
このうち、正極及び負極は、活物質、導電材、結着材、分散媒および必要に応じ（ポリマー系では）可塑剤から構成されるスラリーを金属箔、金属メッシュ等の集電体に塗工したものを使用する。
従来より、非水電解液二次電池においては、正極活物質にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2 ）、リチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ）、二硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ）、二硫化チタン（ＴｉＳ2 ）、二酸化マンガン（ＭｎＯ2 ）、五硫化バナジウム（Ｖ2 Ｏ5 ）などの遷移金属硫化物、もしくは酸化物が用いられている。一方、負極活物質には、金属リチウム、リチウム−アルミニウム合金やリチウム−ウッド合金などの金属材料とともに、近年では、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な非金属性材料、例えば天然黒鉛、人造黒鉛やこれらより結晶化度の低い非晶質カーボンなどの炭素材料が用いられている。さらに、リチウムイオンの吸蔵・放出が可能な新規な非金属性材料として、酸化鉄（ＦｅＯ2 等）、酸化タングステン（ＷＯ2 ）などの金属化合物、あるいは各種の無機層状化合物（ＬｉＮ3 、ＢＣ2 Ｎ等）、高分子化合物（ポリチオフェン、ポリアセチレン等）などの負極活物質が提案されている。
導電材としては、例えば、グラファイトカーボン、アセチレンブラック等が挙げられる。
結着材としては、フッ素系樹脂が良好で、その他、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ＰＶＤＦ系共重合体等が挙げられる。
分散媒としては、結着材が溶解可能な有機溶媒が適切で、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、Ｎ−メチルピロリゾン（ＮＭＰ）等が挙げられる。
可塑剤は、スラリーを成膜した後に有機溶媒等で除去可能な有機系物質が有効であり、例えば、フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）等が挙げられる。
集電体には、パンチングメタル、エキスパンドメタルもまた有効である。
塗工に必要なスラリーは、上記活物質、導電材、結着材、分散媒および可塑剤を所定の比率で溶剤に溶かして混練して調製する。また、集電体への塗工には、グラビアコート、ブレードコート、コンマコート、ディップコート等の各塗工方法が用いられる。
また、電解液にはリチウム塩を溶解したプロピレンカーボネイト（ＰＣ）、エチレンカーボネイト（ＥＣ）、ガンマブチロラクトン（ＧＢＬ）、ジエチルカーボネイト（ＤＥＣ）、２−メチルテトラヒドロフラン（ＭＴＨＦ）などがよく使われている。
【００１１】
外皮包材は、アルミニウムのような金属箔を中間の一層として含む樹脂フィルム主体の多層フィルムから構成される。最も簡単なアルミニウムの多層フィルムの構造は、最外装からアルミニウム保護樹脂層、アルミニウム薄膜、短絡防止用フィルム及び最内接着層フィルムから構成されている。アルミニウム保護樹脂層は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン等が用いられる。短絡防止用フィルムとしては、ポリエステル、ナイロン等が用いられる。最内接着層フィルムはポリエチレン、アイオノマー、エチレン・（メタ）アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル（エチル）共重合体、エチレン・メタクリル酸メチル共重合体等が用いられる。
【００１２】
アルミニウム薄膜の厚さは、５〜１００μｍの範囲が適当である。薄膜の厚さが５μｍ未満であると、電池容積を少しでも、小さくするために余分な外皮包材を内側に折り曲げた場合、折り曲げ部に発生する応力のため、アルミニウム薄膜にピンホールが生じる。ピンホールは外皮包材の封止信頼性に重大な悪影響を及ぼし、外部からの水分の侵入量の増加や電池内部の有機溶媒などの外部への漏洩などを引き起こす。他方、厚さが１００μｍを超えると、多層フィルムの加工性が悪化するばかりでなく、電池の厚さが増大し、扁平型電池の利点が損なわれるので、好ましくない。
【００１３】
【実施例】
以下に、実施例と比較例を示す。
（実施例）
先ず、外皮包材の構成は、アルミニウム箔保護高分子フィルムとしてポリエステル（膜厚１５μｍ）、アルミニウム箔（膜厚１０μｍ）、短絡防止用フィルムとしてポリエステル（膜厚１５μｍ）、最内接着層フイルムとしてアイオノマー（膜厚５０μｍ）を積層した多層フィルムである。
端子接続部を超音波溶接により形成後、その周囲結線部を樹脂で被覆した。樹脂として化学的に安定なシリコーン樹脂を使用した。
樹脂の粘度は、塗布から硬化の間に流れ出さない程度のものであれば問題ないが、本実施例では５００ポアズ程度の粘度の樹脂を用いた。また、硬化条件は、２５℃×２Ｈｒとした。
この構造の電池を５００個作製したところ、端子接続部と外皮包材との短絡は１個も発生しなかった。
【００１４】
（比較例）
比較例として、端子接続部に樹脂被覆処理を行わない電池を５００個組み立てたところ、端子接続部が外皮包材を貫通することによる短絡が７個発生した。
【００１５】
【発明の効果】
以上のように、端子接続部を樹脂で被覆することで、結線部分と外皮包材の短絡及び外皮包材の封止信頼性の劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う端子接続部に樹脂被覆処理した扁平型電池の具体例の垂直断面図である。
【図２】従来例の端子接続部に樹脂被覆処理を行わない扁平型電池の例を示し、（１）は垂直断面図そして（２）は水平断面図である。
【図３】多層フィルムの基本的な構成を示す断面図である。
【図４】端子接続部が外皮包材を貫通する状態を示す説明図であり、（ａ）は端子接続部と外皮包材内のアルミニウム箔とが短絡した状態、そして（ｂ）は外皮包材にピンホールができた状態を示す。
【符号の説明】
１  外皮包材
２  正極
３  セパレーター
４  負極
５、５’  集電体
６、６’  外部端子
７  熱融着部
８、８’端子接続部
１０  アルミニウム箔保護高分子フィルム
１１  アルミニウム箔
１２  短絡防止用フィルム
１３  最内接着層フィルム
１５  樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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