JP2008034178A

JP2008034178A - 扁平型電池

Info

Publication number: JP2008034178A
Application number: JP2006204577A
Authority: JP
Inventors: Naoki Iguchi; 直樹井口; Masatoshi Kondo; 正俊近藤; Akihito Mori; 昭仁森
Original assignee: Toppan Forms Co Ltd
Current assignee: Toppan Edge Inc
Priority date: 2006-07-27
Filing date: 2006-07-27
Publication date: 2008-02-14

Abstract

【課題】電解質が外部に漏れることを防止した扁平型電池を提供する。
【解決手段】扁平型電池１０は、セパレータを挟んで順に配された一対の電解質層１２，１２および正極１３，負極１４、並びに、正極１３，負極１４のそれぞれの電解質層１２と接する面とは反対の面に、正極１３，負極１４のそれぞれの接続部１３ｂ，１４ｂを露出するように配された接着層１５からなる積層体１６と、接着層１５のそれぞれの正極１３，負極１４と接する面とは反対の面および積層体１６の側面１６ａを覆う包材１７とを備え、電解質層１２が液状またはゲル状であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＩＣカード、ＩＤカード、ハガキなどに封入して用いられる薄型の扁平型電池に関する。

従来、乾電池としては、円筒型、ボタン型、平板型などのものが広く用いられている。
これらの電池は、その厚みや大きさなどから、持ち運びに不便なだけでなく、例えば、ＩＣカードなどの厚みの薄いものへ適用することはできなかった。
そこで、これらの不都合を解消するために、フィルム状の扁平型電池が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
従来の扁平型電池としては、例えば、図２に示すような構造のものが挙げられる。
図２は、従来の扁平型電池の一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
この例の扁平型電池１００は、プラスチックシート１０１の一方の面１０１ａに正の電極板１０２と、負の電極板１０３とがそれぞれ金属粒子または金属箔によって形成されており、正の電極板１０２と、負の電極板１０３の表面に活物質が塗布されている。また、それぞれ液状またはゲル状の電解質１０４を塗布した後、正の電極板１０２と、負の電極板１０３とが、間に電解液を浸透したセパレータ１０５を挟んで対向するようにプラスチックシート１０１を折り曲げ、このときに、正の電極板１０２の接続部１０２ａおよび負の電極板１０３の接続部１０３ａをプラスチックシート１０１の外形から重ならないように突出して電極を構成されている。また、電解質１０４およびセパレータ１０５は、正の電極板１０２から負の電極板１０３に渡って配された接着層１０６により封止されている。
特許第２８３２９４５号公報特許第３６３８７６５号公報

しかしながら、正の電極板１０２の接続部１０２ａおよび負の電極板１０３の接続部１０３ａのように端部が突出した構造では、封止強度が弱く、接続部１０２ａおよび接続部１０３ａと、接着層１０６との界面において、電解質１０４が漏れ易いという問題があった。
また、電解質１０４を、アルカリ溶液を含むものとすると、負極上でのクリーピング現象のため、液漏れが生じるという問題があった。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、電解質が外部に漏れることを防止した扁平型電池を提供することを目的とする。

本発明の扁平型電池は、セパレータを挟んで順に配された一対の電解質層および電極、並びに、前記電極のそれぞれの前記電解質層と接する面とは反対の面に、前記電極の接続部を露出するように配された接着層からなる積層体と、前記接着層のそれぞれの前記電極と接する面とは反対の面および前記積層体の側面を覆う包材とを備え、前記電解質層が液状またはゲル状であることを特徴とする。

本発明の扁平型電池は、前記電解質層がアルカリ溶液を含むことが好ましい。

本発明の扁平型電池は、セパレータを挟んで順に配された一対の電解質層および電極、並びに、前記電極のそれぞれの前記電解質層と接する面とは反対の面に、前記電極の接続部を露出するように配された接着層からなる積層体と、前記接着層のそれぞれの前記電極と接する面とは反対の面および前記積層体の側面を覆う包材とを備え、前記電解質層が液状またはゲル状であるので、接続部を除いて、電極が接着層を介して包材に覆われているので、接着層を介した電極と包材との接着面積が大きい上に、接続部が扁平型電池の端部にて突出していないので、電解質層を構成する溶液が外部に漏れ難い。特に、電解質層がアルカリ溶液を含むものであっても、クリーピング現象による漏液を抑制することができる。

本発明の扁平型電池の最良の形態について説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の扁平型電池の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１中、符号１０は扁平型電池、１１はセパレータ、１２は電解質層、１３は正の電極（以下、「正極」と略す。）、１４は負の電極（以下、「負極」と略す。）、１５は接着層、１６は積層体、１７は包材、をそれぞれ示している。
この実施形態の扁平型電極１０は、セパレータ１１と、電解質層１２と、正極１３と、負極１４と、接着層１５と、包材１７とから概略構成され、その外形が正方形状をなしている。

扁平型電池１０では、セパレータ１１を挟んで、一対をなす電解質層１２と正極１３、および、電解質層１２と負極１４が順に配されている。
なお、電解質層１２は、セパレータ１１の両面のほぼ全面に配されている。そして、正極１３および負極１４は、電解質層１２のセパレータ１１と接している面とは反対の面のほぼ全面に配されている。

また、正極１３の電解質層１２と接する面とは反対の面１３ａに、正極１３の接続部１３ｂを露出するように、接着剤からなる接着層１５が配されている。同様に、負極１４の電解質層１２と接する面とは反対の面１４ａに、負極１４の接続部１４ｂを露出するように、接着剤からなる接着層１５が配されている。

さらに、接着層１５の正極１３と接する面とは反対の面１５ａ、接着層１５の負極１４と接する面とは反対の面１５ｂ、並びに、セパレータ１１、電解質層１２，１２、正極１３、負極１４および接着層１５，１５からなる積層体１６の側面１６ａを覆うように、包材１７が配されている。なお、包材１７の内面と、接着層１５の正極１３と接する面とは反対の面１５ａ、接着層１５の負極１４と接する面とは反対の面１５ｂ、および、積層体１６の側面１６ａとは密着している。

セパレータ１１としては、耐薬品性に優れる合成樹脂からなる多孔質膜が用いられる。このような合成樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ビニヨン樹脂、ビニロン樹脂などの合成樹脂からなる多孔質膜、あるいは、これらの合成樹脂からなる繊維素材から構成されるシートまたは膜が用いられる。
セパレータ１１の厚みは、特に限定されるものではなく、必要とされる電池の出力などに応じて適宜調整される。なお、電解質層１２に十分な強度のあるゲルを用いた場合、セパレータがなくてもよい。

電解質層１２としては、液状またはゲル状の電解質が用いられる。これらの電解質の中でも、電池の出力を大きくすることができることから、アルカリ溶液を含むものが好ましい。
液状の電解質としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）などのアルカリ金属の水酸化物の水溶液が用いられる。この水溶液に含まれるカリウムイオン（Ｋ^＋）、ナトリウムイオン（Ｎａ^＋）、リチウムイオン（Ｌｉ^＋）などの金属のイオンの濃度は、特に限定されるものではなく、必要とされる電池の出力に応じて適宜調整される。

また、ゲル状の電解質としては、ポリアクリル酸カリウム（ＰＡＡＫ）、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などの合成樹脂に、上記のアルカリ水溶液を添加したものが用いられる。このゲル状の電解質に含まれるアルカリ金属の水酸化物の濃度は、特に限定されるものではなく、必要とされる電池の出力に応じて適宜調整される。
なお、このようなゲル状の電解質を調製するには、上記の合成樹脂に、上記のアルカリ金属の水酸化物を直接混合する方法、上記のアルカリ金属の水酸化物を含む溶液中で、上記の合成樹脂の前駆体（モノマー）を重合して、合成樹脂を合成する方法、上記の合成樹脂からなる吸水性ポリマーに、上記のアルカリ金属の水酸化物を含む溶液を含浸させる方法などが用いられる。

さらに、電解質層１２の厚みは、特に限定されるものではなく、必要とされる電池の出力、厚みなどに応じて適宜調整される。

正極１３の材質としては、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）、その他、めっきを施した金属箔に二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）、酸化銀（Ａｇ_２Ｏ）、ニッケル高次酸化物を一部塗布したものなどが挙げられる。
負極１４の材質としては、銅（Ｃｕ）、黄銅、その他めっきを施した金属箔に一部、亜鉛（Ｚｎ）を塗布したものなどが挙げられる。

接着層１５をなす接着剤としては、耐アルカリ性に優れ、包材１７、正極１３および負極１４との接着性に優れるものであれば、特に限定されるものではなく、例えば、室温硬化型、熱硬化型、紫外線硬化型などの化学反応型、ホットメルト型、感圧型、再湿型ものが用いられる。

室温硬化型の接着剤としては、フェノール系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤などが挙げられる。
熱硬化型の接着剤としては、フェノール系接着剤、エポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤などが挙げられる。
紫外線硬化型の接着剤としては、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤などが挙げられる。
ホットメルト型接着剤としては、ポリオレフィン系接着剤、変性ポリオレフィン系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリエステル系接着剤などが挙げられる。
感圧型接着剤としては、各種粘着テープ、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのゴム、ポリアクリル酸エステルなどが挙げられる。

包材１７としては、耐アルカリ性、接着層１５との接着性、および、水素透過性に優れる合成樹脂からなるフィルムあるいはシートを、積層体１６の形状に応じて所定の形状に加工したものが用いられる。
包材１７をなす合成樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂や、ナイロン、ポリ塩化ビニリデンなどの樹脂フィルムが用いられる。また、二種類以上の層を組み合わせることにより、バリア性を付与することがより好ましい。
また、包材１７の表面には、耐アルカリ性、接着性などを向上するために、放電処理、化学薬品処理、プライマー処理、蒸着処理、研磨処理、洗浄処理などの表面処理が施されていてもよい。

次に、この実施形態の扁平型電池１０の製造方法を説明する。
まず、セパレータ１１の両面に、ゲル状または液状の電解質を塗布または含浸させて、電解質層１２を形成する。
次いで、電解質層１２を介して、正極１３と負極１４で、セパレータ１１を挟み込む。
次いで、正極１３の接続部１３ｂを露出するように、正極１３の電解質層１２と接している面とは反対の面１３ａに接着剤を塗布するなどにより、接着層１５を設ける。同様に、負極１４の接続部１４ｂを露出するように、負極１４の電解質層１２と接している面とは反対の面１４ａに接着剤を塗布するなどにより、接着層１５を設ける。
これにより、セパレータ１１、電解質層１２，１２、正極１３、負極１４および接着層１５，１５からなる積層体１６を形成する。
次いで、接着層１５の正極１３と接する面とは反対の面１５ａ、接着層１５の負極１４と接する面とは反対の面１５ｂ、および、積層体１６の側面１６ａに包材１７の内面を密着させ、接続部１３ｂ，１４ｂを除いて、包材１７によって積層体１６を覆うことにより、扁平型電池１０を得る。

この実施形態の扁平型電池１０は、接続部１３ｂと接続部１４ｂを除いて、正極１３および負極１４が接着層１５を介して包材１７に覆われているので、接着層１５を介した正極１３および負極１４と包材１７との接着面積が大きい上に、接続部１３ｂおよび接続部１４ｂが扁平型電池１０の端部にて突出していないので、電解質層１２を構成する溶液が外部に漏れ難い。特に、電解質層１２がアルカリ溶液を含むものであっても、負極上で生じるクリーピング現象、並びに漏液を抑制することができる。

なお、この実施形態では、積層体１６の側面１６ａに接着剤を配していない扁平型電池１０を例示したが、本発明の扁平型電池はこれに限定されない。本発明の扁平型電池にあっては、セパレータ、電解質、正極、負極および接着層からなる積層体の側面にも接着剤が配されていてもよい。
また、この実施形態では、外形が正方形状の扁平型電池１０を例示したが、本発明の扁平型電池はこれに限定されない。本発明の扁平型電池の外形は、円形状、三角形状、矩形状、多角形状などにも限定されず、任意の形状とすることができる。したがって、本発明の扁平型電池は、意匠性にも優れている。

本発明の扁平型電池の一実施形態を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。従来の扁平型電池の一例を示す概略図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

符号の説明

１０・・・扁平型電池、１１・・・セパレータ、１２・・・電解質層、１３・・・正極、１４・・・負極、１５・・・接着層、１６・・・積層体、１７・・・包材。

Claims

セパレータを挟んで順に配された一対の電解質層および電極、並びに、前記電極のそれぞれの前記電解質層と接する面とは反対の面に、前記電極の接続部を露出するように配された接着層からなる積層体と、前記接着層のそれぞれの前記電極と接する面とは反対の面および前記積層体の側面を覆う包材とを備え、前記電解質層が液状またはゲル状であることを特徴とする扁平型電池。
前記電解質層はアルカリ溶液を含むことを特徴とする請求項１に記載の扁平型電池。