(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周囲が樹脂枠で融着または接着封止された２枚の金属箔の中に、発電要素が収納され、該金属箔が正極および負極の集電体を兼ねる扁平形電池において、前記正極集電体は、アルミニウムとステンレス鋼のクラッド材からなり、該クラッド剤はステンレス鋼が外面に配置されており、前記負極集電体は、鉄もしくはニッケルから選定された１種とステンレス鋼のクラッド材からなり、該クラッド剤はステンレス鋼が外面に配置されていることを特徴とする扁平形電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は正極活物質がコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2 ）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ2 ）やスピネルマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ）等からなる、非水電解質電池に関するものである。特に、周囲が合成樹脂枠で融着または接着封止された２枚の金属箔内に発電要素が収納されてなる扁平形電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器の小型化が益々進むに伴い、その電源として使用される電池に対しても小型軽量化の要求が高まっている。また機器の高機能化が進むに伴い、消費電力が増大し電池に対して益々高容量化の要求が高まっている。さらには、使用期間も数年〜１０年と長期間使用する用途が増える傾向にあり、これに適応可能な信頼性の高い封口機能も要求されている。
前記の要求を満たす為に、電極の材料やセパレータ、電解液等は無論のこと、電池のパッケージにおいても薄型化、軽量化の改良がなされている。その１つは従来一般的であった絞り加工によって作製された厚手の金属や成形によって作製された合成樹脂製パッケージに替えて、金属箔や合成樹脂フィルムを採用しようとするものである。
【０００３】
本発明の対象である非水電解質電池においては、外からの水分や酸素の侵入、内からの電解液のソルベントの揮発逸散を極力防止しなければならない。また、使用中や保管中に腐食をするようなことがあってはならない。このようにパッケージの役割は重要である。パッケージに要求される機能を満たしつつ、前記小型軽量化の要求に応えるべく、パッケージに関して種々の改良がなされている。
【０００４】
具体例を断面図によって示すと、図２、図３の如くである。図２でパッケージフィルム１はアルミニウム（Ａｌ）箔２を芯にその両面に樹脂フィルム３ａ，３ｂを配したラミネートフィルムが使用されている。Ａｌ箔２は水分や酸素等の物質の透過を防止するバリア層の役目をしている。外面には、ナイロンやポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの機械的強度の強い樹脂３ａが配され、フィルムに機械的強度を付与すると同時にＡｌの腐食を防止する役目を担っている。内面には変性ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）等の融着性に富み、水分や酸素の透過しにくく、電解液に対して安定な樹脂３ｂが配置されている。図２に示した如く、パッケージフィルム１は内面同士が接するように重ね合わされて、融着または接着される。端子４はパッケージフィルム１を通して外へ導かれる。Ａｌ箔２の厚さは数十μｍ、フィルム１全体の厚さは１５０〜２００μｍである。
【０００５】
図３に示した例では、正極および負極端子を兼ねるステンレス鋼（ＳＵＳ）の如き２枚の金属箔５、５の間に、正極６と負極７をセパレータ８を挟んで積層した発電要素９を収納し、周縁部に変性ＰＰやＰＥ等の融着性もしくは接着性樹脂１０を配置してシールされている。ＳＵＳ箔の厚さは２０〜５０μｍである。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
前記に図示した、従来電池の欠点を述べることによって、本発明が解決しようとする課題を説明する。
前記図２に示した電池の場合、封止機能に問題は無いが、パッケージの厚みを前記の値以下に小さくできない。カードのように電池の厚さが１ｍｍ以下の電池に適用とすると電池の有効内容積が小さく、極端に小さな容量の電池しか出来ない欠点があった。
【０００７】
図３に示した電池の場合、パッケージの厚さは小さくできるが、ＳＵＳが貴な電位を有する正極活物質、例えばＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 あるいはＬｉＭｎＯ2 に対しては必ずしも充分な耐蝕性をもっておらず、腐食するという欠点があった。
本発明は、前記従来電池の欠点に鑑み、より厚さが小さく、十分な封止機能と機械的強度を持ち、且つ貴な電位を有する正極に適用しても腐食を生じないパッケージを有する、高容量の扁平形電池を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
正極のパッケージ兼集電体を、ＡｌとＳＵＳのクラッド材とし、Ａｌを内側、ＳＵＳを外側に配する。ＡｌはＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 あるいはＬｉＭｎＯ2 などの正極の雰囲気と高電位が印加されても腐食が生じないが、材質としては、ＪＩＳＨ４１６０に規定された純度１Ｎ３０以上の純Ａｌが好ましい。Ａｌの厚さはピンホールが無い最小限度、２０〜５０μｍが適当である。ＳＵＳはＡｌの機械的強度の不足を補う。また、Ａｌは塩分、酸、アルカリ等、電池外の雰囲気で腐食しやすいが、ＳＵＳはＡｌが腐食するのを防止する役目を担う。このような点から、ＳＵＳ厚さは１０〜３０μｍが適当である。
【０００９】
負極のパッケージ兼集電体を、Ｃｕ、ＦｅまたはＮｉのなかから選定された金属とＳＵＳとのクラッド材とする。Ｃｕ、ＦｅまたはＮｉを内側、ＳＵＳを外側に配置する。Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ共に表面抵抗が小さく、負極との間の接触抵抗小さくする役目を担っている。これらの金属の層の厚さは５〜２０μｍで十分である。ＳＵＳは正極の場合と同様、機械的強度の補強と内側の金属の外部雰囲気に対する防食の役目を担っている。ＳＵＳの厚さは正極側同様１０〜３０μｍが適当である。
【００１０】
内部に正極、セパレータ、負極から成る発電要素が配置されている。パッケージの周囲に変性ＰＰ製の枠が配されており、正極側、負極側２枚の金属製パッケージ兼集電体と融着されて、電池が封止されている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る扁平形電池の一実施形態を示す一部切欠き断面図である。なお、本発明の電池の形状および発電要素の材質、構成、厚さは、以下の記載の内容に限定されるものでは無い。図１に於て、１１は、活物質ＬｉＣｏＯ2 、導電材アセチレンブラック、結着材ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、電解液の混合物から成る正極である。１２は、活物質黒鉛等の炭素粒子、結着材ＰＶＤＦ、電解液の混合物から成る負極、１３は電解が含浸された厚さ約３０μｍの微孔性ＰＥフィルムから成るセパレータである。これら正極１１と負極１２の間に前記セパレータ１３を挟んで発電要素１４が構成されている。電解液は、ＬｉＰＦ6 のエチレンカーボネイト（ＥＣ）、ディエチルカーボネイト（ＤＥＣ）混合溶媒の溶液であり、発電要素１４に含浸している。正極１１は、厚さが約２００μｍで、正極側のパッケージ兼集電体１５の内面、すなわちＡｌの表面にコーティングされている。負極１２は厚さが約２００μｍで、負極側のパッケージ兼集電体１６の内面、すなわちＣｕの表面にコーティングされている。
【００１２】
正極側のパッケージ兼集電体１５は純ＡｌとＳＵＳ３０４の２層のクラッド材で、総厚さは４０μｍ、厚さの内訳は、Ａｌが２０μｍ、ＳＵＳが２０μｍである。負極側のパッケージ兼集電体１６はＣｕとＳＵＳ３０４の２層のクラッド材で、トータル厚さは２５μｍで、厚さの内訳は、Ｃｕが５μｍ、ＳＵＳが２０μｍである。１７は融着性樹脂枠で、その材質はアクリル酸変性ＰＰである。樹脂枠１７は周辺部分で、正極側および負極側のパッケージ兼集電体１５，１６に熱融着されている。正極側のパッケージ兼集電体１５の端面１８および負極側のパッケージ兼集電体１６の端面１９は樹脂枠１７と融着され、樹脂１７でカバーされている。
【００１３】
ここに記したように、本発明に係る電池に於て、パッケージは集電体を兼ねており、従来のラミネートフィルムパッケージ方式に比べ、部品点数が少なく、組立が容易で、部品価格も安価であるところから、電池そのものも安価にできる。また、パッケージの厚さが、従来のラミネートフィルムに比べ、薄くできるので、発電要素を充填するための電池内容積が大きくなるところから、電池の容量を大きくできる。特に、電池の総厚さが２〜３ｍｍ以下の場合に於て、その効果が顕著である。
【００１４】
前記の如く、本発明に係る電池のパッケージに於て、外面に配したＳＵＳは十分な機械的強度を付与すると同時に、ＡｌやＣｕの欠点である、塩分や酸、アルカリ等使用中の外の雰囲気に晒された時に、腐食するのを防止する。他方、内面に配したＡｌ、Ｃｕは電極との間の界面抵抗を低減し、Ａｌは電池内部の雰囲気で高電位が印加されても腐食を受けることが無い。
【００１５】
正極、負極２枚の金属箔１６，１７は、端面１８，１９が樹脂１７でカバーされているため、電池端面が軟らかく、人体が触れても人体に傷を与えることがない。また、Ａｌ、Ｃｕが外の雰囲気と隔離されているので、端面１８，１９から腐食を受けることがない。
機器側の端子とＳＵＳとの接触抵抗を低減するために、パッケージの外面にＮｉ等でメッキを施すことも可能である。また本発明に係る電池のパッケージは機械的な腰の強さがあり、一旦浅い絞りを加え形付けすると、その形状を維持する。このため、逆接続等の誤装着を防止するため、図１に示す如く、正極側と負極側の断面形状を異にすることも可能である。
【００１６】
【発明の効果】
以上詳述した如く、本発明の扁平形電池は、次に記載する効果を奏する。
（１）パッケージに合成樹脂フィルムを用いないので、電池内の有効容積が大きくなり、放電容量を大きくできる。
（２）貴な電位を有する正極活物質を用いてもパッケージが腐食しないので、長寿命である。
（３）パッケージ表面にＳＵＳを用いているので、機械的強度に優れる。
（４）従来のラミネートフィルムのパッケージからなる電池に比べ安価に生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る扁平形電池の一実施形態を示す一部省略断面図である。
【図２】従来の扁平形電池の一実施形態を示す一部省略断面図である。
【図３】従来の扁平形電池の他の実施形態を示す一部省略断面図である。
【符号の説明】
１４  発電要素
１５  正極集電体（金属箔）
１６  負極集電体（金属箔）
１７  樹脂枠
【図１】
0003786146.tif 000002
【図２】
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【図３】
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