JP2000077044A - シート電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 厚みが従来と同等又はそれ以下であるにも拘
らず、電解液の漏洩や水分等の侵入を抑制し得、電池特
性を安定化し得るシート電池を提供することにある。 【解決手段】 二つのシート状の外装部材（１、２）を
互いの周縁部で接合し、外装部材間に少なくとも正極３
ａとセパレータ３ｃと負極３ｂとを積層してなる積層体
３を収容し、正極３ａおよび負極３ｂに電池外部へと突
出するリード端子（４ａ、４ｂ）をそれぞれ接続する。
さらに、リード端子（４ａ、４ｂ）における外装部材の
面方向側にある端部の横断面の形状を、リード端子の外
側に先細り状にしてシート電池１０を完成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート電池に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年における電子技術の発達に伴い、各
種電子機器の小型化、軽量化が進行している。特に、ノ
ート型パソコン、携帯電話、デジタルカメラなどの分野
においては顕著であり、これらの機器においては電源と
なる電池についてもより一層の小型化、軽量化が要求さ
れている。また、これらの機器においては、小型化と共
に内部の余剰空間が減少しており、電源のための空間を
確保するのも困難な場合がある。そのため、最近におい
ては電子機器内部の空間の形状や大きさに影響されない
シート電池が各種開発されてきている。

【０００３】図３は従来のシート電池を示す図である。
同図（ａ）は斜視図で示している。同図（ｂ）及び
（ｃ）は断面図で示しており、また断面に現れた線のみ
を記載している。同図（ａ）に示すように、シート電池
２０は、シート状の外装部材２１と外装部材２２との間
に、正極２３ａ、セパレータ２３ｃ、負極２３ｂを順に
積層した積層体２３を配置し、さらに電解液を注入して
形成されている。外装部材２１の周縁部と外装部材２２
の周縁部はヒートシールにより接合されている。正極２
３ａおよび負極２３ｂには、外装部材２１と外装部材２
２との間から電池外部へと突出する正極用のリード端子
２４ａと負極用のリード端子２４ｂがそれぞれ接続され
ている。なお、正極２３ａと正極用のリード端子２４ａ
との接続部分、および負極２３ｂと負極用のリード端子
２４ｂとの接続部分については、概略的に示している。
積層体２３は外形のみを点線で示している。

【０００４】同図（ｂ）及び（ｃ）は、線Ｂ−Ｂを通る
厚み方向の断面を部分的に拡大した図であり、外装部材
２１と外装部材２２の周縁部を示している。同図（ｂ）
はヒートシールされる前の状態を示しており、同図
（ｃ）はヒートシールされた後の状態を示している。同
図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、外装部材２１及び外
装部材２２は、対向する面側にそれぞれ接着剤層（２１
ａ、２２ａ）を有している。リード端子（２４ａ、２４
ｂ）は外装部材２１と外装部材２２とで挟まれている。
リード端子（２４ａ、２４ｂ）の横断面は矩形（長方
形）を呈している。接着剤層（２１ａ、２２ａ）はホッ
トメルト系接着剤で形成されている。この接着剤層２１
ａと接着剤層２２ａとが、同図（ｃ）に示すようにヒー
トシールされて融着することにより、外装部材２１の周
縁部と外装部材２２の周縁部とは接合される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シート
電池に通常用いられるホットメルト系接着剤は、ヒート
シール時において流動性が低いものであり、また、通常
接着剤層の厚みは５０μｍ〜１００μｍ程度、電極リー
ドの厚みは５０μｍ〜１００μ程度である。そのため、
同図（ｂ）に示すように、ヒートシールの際に接着剤層
（２１ａ、２２ａ）がリード端子（２４ａ、２４ｂ）の
側面にまで回り込まず、ヒートシール後にリード端子
（２４ａ、２４ｂ）の側面に隙間Ｓが形成される場合が
ある。このような隙間Ｓが形成されると、隙間Ｓから電
池内部の電解液が漏洩したり、逆に隙間Ｓから電池内部
に水分等が侵入して、著しく電池特性が劣化するという
問題が生じてしまう。一方、上記の隙間Ｓの形成は、接
着剤層の厚みを増加することによって解消することがで
きるが、この場合、シート電池自体の厚みを増加させて
しまい好ましくない。

【０００６】本発明の課題は、上記問題を解決し、厚み
が従来と同等又はそれ以下であるにも拘らず、電解液の
漏洩や水分等の侵入を抑制し得、電池特性を安定化し得
るシート電池を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のシート電池は、
次の特徴を有するものである。 （１） 二つのシート状の外装部材が互いの周縁部で接
合され、外装部材間に少なくとも正極とセパレータと負
極とを積層してなる積層体が収容された構造を有し、正
極および負極には、前記周縁部における一方の外装部材
と他方の外装部材との間から電池外部へと突出するリー
ド端子がそれぞれ接続されており、リード端子は、少な
くとも前記接合された周縁部において、外装部材の面方
向側にある端部の横断面の形状が、リード端子の外側に
先細り状となるように、形成されていることを特徴とす
るシート電池。

【０００８】（２） リード端子の横断面の形状が、楕
円形、六角形、平行四辺形、弓形、台形、菱形、長円形
のなかから選択された形状である上記（１）記載のシー
ト電池。

【０００９】

【作用】上記に示すように本発明のシート電池において
は、リード端子は、外装部材の面方向側にある端部の横
断面の形状がリード端子の外側に先細り状となるように
形成されている。即ち、本発明においてはリード端子の
横断面の形状は、従来のような長方形ではなく、例えば
楕円形、六角形、平行四辺形、弓形、台形、菱形、長円
形等とされている。よって、二つの外装部材の接合され
た周縁部において、外装部材を構成する材料はリード端
子の側面にまで容易に回り込むことができるようにな
る。なお、本発明でいう横断面とは、リード端子の長手
軸に対して垂直な断面をいう。本発明を用いれば、リー
ド端子の側面と外装部材との間に隙間が形成されるのを
抑制することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図を用いて詳細に
説明する。図１は、本発明のシート電池の一例を示す図
である。同図（ａ）は斜視図で示しており、同図（ｂ）
は断面図で示している。同図（ａ）の例に示すように、
シート電池１０は、二つのシート状の外装部材（１、
２）が互いの周縁部で接合され、外装部材間に少なくと
も正極３ａとセパレータ３ｃと負極３ｂとを積層してな
る積層体３が収容された構造を有している。正極３ａお
よび負極３ｂには、周縁部における外装部材１と外装部
材２との間から電池外部へと突出するリード端子（正極
用４ａ、負極用４ｂ）が接続されている。なお、正極３
ａと正極用のリード端子４ａとの接続部分、および負極
３ｂと負極用のリード端子４ｂとの接続部分について
は、概略的に示している。積層体３は同図（ａ）におい
ては外形のみを点線で示している。外装部材間には更に
電解液が注入されている。

【００１１】同図（ｂ）は線Ａ−Ａを通る厚み方向の断
面であって、外装部材１と外装部材２の接合された周縁
部を示している。同図（ｂ）の例に示すように、リード
端子（４ａ、４ｂ）は、少なくとも外装部材１と２との
接合された周縁部において、外装部材（１、２）の面方
向側にある端部の横断面の形状が、リード端子の外側に
先細り状となるように、形成されている。

【００１２】同図（ｂ）の例では、リード端子（４ａ、
４ｂ）の横断面は、楕円形を呈しており、端部において
先細りになっている。外装部材（１、２）は互いの対向
する面側にそれぞれ接着剤層（１ａ、２ａ）を有してお
り、この接着剤層（１ａ、２ａ）がリード端子（４ａ、
４ｂ）の周囲と密着している。さらに、接着剤層（１
ａ、２ａ）はホットメルト系接着剤で形成されている。
外装部材１の周縁部と外装部材２の周縁部は、接着剤層
１ａと接着剤層２ａとをヒートシールして互いに融着す
ることにより、接合される。

【００１３】このようにリード端子（４ａ、４ｂ）の横
断面の形状を従来のような矩形ではなく、上記に示すよ
うな楕円形とすれば、ヒートシールの際に接着剤層（１
ａ、２ａ）がリード端子（４ａ、４ｂ）の側面にまで十
分回り込むようになる。よって、リード端子（４ａ、４
ｂ）と接着剤層（１ａ、２ａ）との間に隙間が生じるこ
とを抑制できる。

【００１４】本発明においてリード端子は、図１に示し
たように、外装部材の面方向側にある端部において、横
断面、即ちリード端子の長手軸に対して垂直な断面の形
状が端子の外側に向けて先細り状となっているものであ
れば良い。なお、リード端子は、外装部材の接合された
周縁部においてのみ、このような先細り状の断面形状を
有していれば良く、全体にわたってこのような断面形状
を有している必要はない。

【００１５】本発明でいうリード端子の端部の横断面の
形状が先細り状とは、具体的には、リード端子の横断面
の形状が、図１に示すような楕円形や、六角形、平行四
辺形、弓形、台形、菱形、長円形となっている場合をい
う。但し、リード端子の製造が容易な点からは、リード
端子の横断面の形状は楕円形や長円形とするのが好まし
い。なお、本発明でいう楕円形とは二次曲線で表される
形状をいい、長円形とは二つの半円の間に長方形をくっ
つけてなる形状をいう。

【００１６】図２は、本発明のシート電池の他の例を示
す図であり、断面で示している。同図（ａ）はリード端
子の横断面の形状が六角形となっている例を示してい
る。同図（ｂ）はリード端子の横断面の形状が平行四辺
形となっている例を示している。同図（ｃ）はリード端
子の横断面の形状が弓形となっている例を示している。
同図（ｄ）はリード端子の横断面の形状が台形となって
いる例を示している。同図（ｅ）はリード端子の横断面
の形状が菱形となっている例を示している。同図（ｆ）
はリード端子の横断面の形状が長円形となっている例を
示している。

【００１７】本発明のリード端子を形成する材料は、電
池内部での局部電池反応によって溶解されない材料であ
れば良く、正極用としてはアルミニウム、負極用として
はニッケルや銅が好ましく用いられる。

【００１８】本発明で使用される外装部材は、シート状
を呈し、シート電池の外装を形成するものである。外装
部材は、単一の材料で形成されていても良いし、複数の
材料で形成されていても良い。また、単一層構造を有し
ていても良いし、図１に示すような多層構造を有してい
ても良い。さらに、従来よりシート電池に使用されてい
るものを利用することもできる。外装部材は一方のもの
と、他方のものとで、構造や材料が異なっていても良
い。

【００１９】外装部材の好ましい例としては、樹脂材料
を含む保護層と、金属材料を含む金属層と、接着剤を含
む接着剤層とを積層してなる多層構造を有したものが挙
げられる。このように外装部材を多層構造とすれば、外
傷に対する抵抗性を高くでき、さらに防湿性を向上させ
ることができる。特に、金属層を含むことにより、防湿
効果がより高くなる。

【００２０】具体的には、保護層を形成する材料として
は、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリ
アリレート、液晶ポリエステル、ポリフェニレンスルフ
ィド、ポリスルホン、ポリエーテルエーテルケトン等の
フィルムが挙げられる。金属層を形成する材料として
は、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属箔が挙げら
れる。接着剤層を形成する材料としては、エチレン酢酸
ビニル共重合体（ＥＶＡ）、エチレンアクリル酸共重合
体（ＥＡＡ）、エチレンアクリル酸エチル共重合体（Ｅ
ＥＡ）、変性ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系ホッ
トメルト系接着剤が挙げられる。

【００２１】外装部材の厚みは、その構造に拘らず６０
μｍ〜３００μｍ程度に設定すれば良い。また、外装部
材の厚みは一方のものと、他方のものとで異なっていて
も良い。外装部材が上記した保護層と金属層と接着剤層
とからなる積層体である場合においては、保護層は１０
μｍ〜１００μｍ程度、金属層は１５μｍ〜１００μｍ
程度、接着剤層は３０μｍ〜１００μｍ程度とするのが
好ましい。

【００２２】外装部材の間に挟み込まれる積層体は、少
なくとも正極とセパレータと負極とを積層したものであ
れば良い。正極、セパレータ、負極、および外装部材間
に注入される電解液としては、従来よりリチウムイオン
電池に使用されているものと同様の材料で構成したもの
を利用することができる。本発明のシート電池はリチウ
ムイオン電池として使用することができる。

【００２３】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を具体的に示
す。 実施例１ 以下の手順に従い図１に示すシート電池の作製を行なっ
た。最初に、外形１００ｍｍ×１００ｍｍ、厚み１６μ
ｍのポリエステル製のフィルムと、外形が上記と同じで
厚みが２０μｍのアルミニウム製の金属箔とを、ウレタ
ン系接着剤を用いてドライラミネート法により貼り合わ
せ、さらに金属箔の上に、エチレン酢酸ビニル共重合体
（ＥＶＡ）からなるホットメルト系接着剤を厚みが０．
０５０ｍｍとなるように予めフィルム化したものを、熱
接着により貼り合わせて外装部材１、２を作製した。

【００２４】外装部材間に収容する積層体は、従来より
リチウムイオン電池に用いられる構成材料を使用し、全
体の厚みが１ｍｍとなるように作製した。正極には、横
断面の形状が長円形（幅３ｍｍ、厚さ１００μｍ）、長
さが１００ｍｍ、材料がアルミニウムのリード端子を接
続した。負極には、横断面の形状が長円形（幅４ｍｍ、
厚さ５０μｍ）、長さが１００ｍｍ、材料がニッケルの
リード端子を接続した。

【００２５】次に、上記で得た外装部材１と外装部材２
とを互いに重ね合わせ、四辺ある周縁部のうちの二辺に
のみヒートシ─ルを行い、積層体を収容した。なお、ヒ
ートシールは外装部材の外周から内側に１０ｍｍまでの
部位で行なっている。さらに、接合されていない二辺の
内の一辺を上記と同条件でヒートシールし、残りの一辺
から電解液を３．５ｍｌ注入した。まだ接合されていな
い残りの一辺を上記と同条件でヒートシールして本発明
のシート電池を得た。

【００２６】比較例 正極用のリード端子として、横断面の形状が長方形（３
ｍｍ×１００μｍ）、長さが１００ｍｍ、材料がアルミ
ニウムのものを使用し、負極用のリード端子として、横
断面の形状が長方形（４ｍｍ×５０μｍ）、長さが１０
０ｍｍ、材料がニッケルのものを使用した以外は、実施
例１と同様にシート電池の作製を行なった。

【００２７】評価 上記実施例及び比較例で得られたシート電池について、
従来のリチウムイオン電池で実施される一般的な条件で
充放電サイクル試験を行い、サイクル経過後の放電容量
の変化と電池の重量変化とを調べた。結果を表１に示
す。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１より実施例で得られたシート電池は、
比較例で得られたシート電池に比べ、サイクル数の増加
に伴う放電容量の低下が小さく、電池特性が優れている
といえる。また、実施例で得られたシート電池は、サイ
クル数の増加に伴う重量変化が小さいことから、電解液
の電池外部への漏洩が抑制されているといえる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明を用いれば、
リード端子と外装部材との間に隙間が生じるのを抑制で
きる。よって、本発明のシート電池においては、従来の
シート電池に比べて密封性が高められており、電池特性
（特にサイクル特性について）の安定化を図ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシート電池の一例を示す図である。

【図２】本発明のシート電池の他の例を示す図である。

【図３】従来のシート電池を示す図である。

【符号の説明】

１ 外装部材 ２ 外装部材 ３ 積層体 ３ａ 正極 ３ｂ 負極 ３ｃ セパレータ ４ａ リード端子（正極） ４ｂ リード端子（負極） １０ シート電池

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 二つのシート状の外装部材が互いの周縁
   部で接合され、外装部材間に少なくとも正極とセパレー
   タと負極とを積層してなる積層体が収容された構造を有
   し、 正極および負極には、前記周縁部における一方の外装部
   材と他方の外装部材との間から電池外部へと突出するリ
   ード端子がそれぞれ接続されており、 リード端子は、少なくとも前記接合された周縁部におい
   て、外装部材の面方向側にある端部の横断面の形状が、
   リード端子の外側に先細り状となるように、形成されて
   いることを特徴とするシート電池。
2. 【請求項２】 リード端子の横断面の形状が、楕円形、
   六角形、平行四辺形、弓形、台形、菱形、長円形のなか
   から選択された形状である請求項１記載のシート電池。