JP2009158440A

JP2009158440A - 薄型電池

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Publication number: JP2009158440A
Application number: JP2007338863A
Authority: JP
Inventors: Osamu Yamashita; 修山下; Koji Kajitani; 浩司梶谷; Sadahiko Miura; 貞彦三浦
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2007-12-28
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2009-07-16
Anticipated expiration: 2027-12-28
Also published as: JP5526475B2

Abstract

【課題】電池信頼性が向上する薄型電池を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明にかかる薄型電池は、正極構成部分１０と、正極構成部分１０と対向配置された負極構成部分２０とを備えるものである。さらに、本発明にかかる薄型電池は、正極構成部分１０と負極構成部分２０との間に配置され、正極側と負極側とを分割するセパレータ３０と、正極側と負極側との一部を固着し、離間して複数形成され、絶縁性を有する固着部４０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型電池に関し、例えば柔軟性を有する薄型電池に関する。

昨今、磁気カードに変わる簡易記録媒体として、マイクロコンピュータを内蔵したＩＣカードの需要が拡大してきている。内部電源の無いＩＣカードへの電力の供給は、電磁誘導式が主流である。このため、ＩＣカード内の記録されたデータや新規データの書き込みには、専用端末が必要になるという煩わしさがある。最近、このようなＩＣカードにおいて内部電源を持ち記憶内容を表示したり、セキュリティー機能の入力の機能を設ける試みがある。

ＩＣカードなどに組み込む電池は、例えば、図１０に示されるように、負極材２２が形成された負極集電体２１と、正極材１２が形成された正極集電体１１とが、セパレータ３０を介して、対向配置された構成を有する。そして、これらは、電解質３１とともに、外装材３２によって覆われる。また、例えば特許文献１に開示されたような、柔軟性を持つ電池や、特許文献２に開示されたような、曲げ操作を繰り返しても表面に大きなシワが残りにくい薄型電池などが考案されている。

ＩＣカードなどに組み込む電池は、例えば、図１１に示されるように、正極材１２及び負極材２２を分割し複数配置する構成も提案されている。例えば、特許文献３、４には、隔壁を格子状に形成し、電池構成要素を複数に分割する構成が開示されている。また、特許文献５では、同一電池構成内の電池要素を分割し複数配置する構成が開示されている。これにより、電極の膨張収縮や衝撃による破壊による特性劣化を緩和することができる。

このようなＩＣカードに組み込む電池には、ＩＣカードのＩＳＯ規格にある物理特性項目において１０００回にもおよぶ曲げサイクル試験、同回数のねじりサイクル試験に耐えられる物理特性が要求されている。しかし、上記のいずれの電池も、物理的特性である、曲げ、ねじりなどに対しては十分でなかった。

また、薄型電池の利用分野としては、ＩＣカードのほかに、フレキシブルディスプレイや電子ペーパなども提案されており、同様の曲げ、ねじりなど物理特性耐性や温度などによる膨張、収縮に対する信頼性が求められている。
特開平２−２１３０５２号公報特開２００６−１７２７６６号公報特開平５−２８３０５５号公報特開平６−２１５７５３号公報特開２００１−１５１５３号公報

薄型電池の曲げ、ねじりサイクル試験としては、ＩＣカードに課される物理特性サイクル試験での耐久性を凌駕する特性が求められる。例えば、薄型電池を弓なりに曲げる操作と元に戻す操作を行うと、凸部表面側の電極層には引っ張り応力がかかり、凹部側には圧縮応力がかかることになる。引っ張り応力を受けた側の電極層の集電体−電極材間にはすべり応力が発生し、他方の圧縮応力を受けた電極層には圧縮応力を逃がすためにシワや、剥離が発生することになる。さらには、曲げ試験を繰り返すことにより集電体１１、２１と電極材１２、２２のシワや、剥離、集電体１１、１２の亀裂が進行すると、セパレータ３０を損傷したり、電池の内部抵抗が上昇したりするなど、電池の機能に致命的な影響を及ぼす可能性がある。また、温度変化などによる膨張収縮などの繰り返し変化に対しても同様の課題がある。また薄型電池に生じたシワ、クラックは、ＩＣカードなどの表面に転写される可能性もあり、ＩＣカードの美観が損なわれるという課題もあった。

また、特許文献３、４のように、格子状に隔壁を形成し、電池構成要素を完全に仕切ると、それぞれの部分に電解質を形成しなければならない。このため、作業性が低下するという課題があった。また、それぞれの部分に電解質を形成するため、電解質濃度を均一にすることが困難であり、電池信頼性が低下するという課題があった。

本発明は、上記の問題を鑑みるためになされたものであり、電池信頼性が向上する薄型電池を提供することを目的とする。

本発明の薄型電池は、正極構成部分と、前記正極構成部分と対向配置された負極構成部分と、前記正極構成部分と前記負極構成部分との間に配置され、正極側と負極側とを分割するセパレータと、前記正極側と前記負極側との一部を固着し、離間して複数形成され、絶縁性を有する固着部とを備えるものである。

本発明によれば、電池信頼性が向上する薄型電池を提供することができる。

本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。まず、図１を参照して本発明の薄型電池の構成を説明する。図１は、本発明の薄型電池の構成を示す断面図である。

薄型電池は、正極構成部分１０と負極構成部分２０が対向配置された構成を有する。正極構成部分１０は、例えば正極集電体と正極材とが積層された構成を有する。同様に、負極構成部分２０は、例えば負極集電体と負極材とが積層された構成を有する。この場合、それぞれの電極材（正極材及び負極材）を内側にして対向配置される。そして、正極構成部分１０と負極構成部分２０との間に、セパレータ３０が配置される。また、例えばセパレータ３０を固体電解質として、セパレータ３０に電解質の役割をもたせてもよい。もちろん、別途、電解液等の電解質を用いてもよい。

そして、セパレータ３０によって、正極側と負極側とが分割される。図１では、セパレータ３０より下側が正極側、セパレータ３０より上側が負極側となる。ここで、正極側とは、正極構成部分１０に限らず、セパレータ３０より下側に配置される全ての構成要素を含むものとする。同様に、負極側とは、負極構成部分２０に限らず、セパレータ３０より上側に配置される全ての構成要素を含むものとする。例えば、薄型電池が、正極構成部分１０、負極構成部分２０、及びセパレータ３０を覆う外装材をさらに有する場合、正極側は、セパレータ３０より下側の外装材を含む。同様に、負極側は、セパレータ３０より上側の外装材を含む。

そして、固着部４０は、正極側と負極側との一部を固着する。固着部４０は、離間して複数形成され、絶縁性を有する。なお、固着部４０は、一定の間隔を隔てて複数形成されてもよいし、必要に応じてそれぞれの間隔を変えて複数形成されてもよい。このように、固着部４０を離間して複数形成することにより、正極構成部分１０、負極構成部分２０、及びセパレータ３０からなる電池構成物質を区分けして設けなくてもよい。これにより、作業性が向上する。本発明の薄型電池は、以上のように構成される。

上記のように、一部を固着部４０によって固着することにより、物理的特性試験による曲げ、ねじり、または温度変化などによる膨張収縮などの繰り返し変化に対して格別の信頼性向上の効果を実現することができる。また、固着部４０を離間して形成することにより、電池構成物質を区分けして設けなくてもよい。このため、電解質の濃度が均一になる。また、電解質として電解液を設けた場合、電解液の注入が容易になる。これにより、作業性、電池信頼性が向上する。

実施の形態１.
次に、具体的な実施の形態について図２〜図４を参照して詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る薄型電池の構成を示す上面図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。ここでは、一般的なリチウム２次電池を例に挙げて説明する。

本実施の形態では、正極集電体１１の負極構成部分２０側の面に、複数の正極材１２を形成する。正極集電体１１と正極材１２が正極構成部分１０となる。同様に、負極集電体２１の正極構成部分１０側の面に、複数の負極材２２を形成する。負極集電体２１と負極材２２が負極構成部分２０となる。図２に示されるように、集電体１１、２１は、後述する気密接着層５０内に形成される。また、正極集電体１１は、一部に電極タブ１３を有する。具体的には、集電体１１は一部が突出した矩形状に形成され、突出した部分が電極タブ１３となる。そして、正極集電体１１に外部から接続できるよう、電極タブ１３のみ後述する外装材３２の外側まで形成される。同様に、負極集電体２１は、一部に電極タブ２３を有し、電極タブ２３のみ外装材３２の外側まで形成される。これにより、放電時、正極集電体１１及び負極集電体２１から外部に電流を供給することができる。また、充電時、正極集電体１１及び負極集電体２１に対して外部から電流を供給することができる。正極集電体１１としては、１０μｍ〜５０μｍのアルミ箔を用いることができる。また、負極集電体２１としては、数μｍ〜５０μｍ程度の銅箔を用いることができる。

図２に示されるように、正極材１２と負極材２２は、それぞれが矩形状であり、規則的にマトリクス状に形成される。なお、正極材１２と負極材２２は、それぞれが対向配置される。正極材１２としてはリチウム酸コバルトなど、負極材２２としてはグラファイトなどが一般的に用いられる。正極材１２と負極材２２との間には、セパレータ３０が配置される。セパレータ３０はそれぞれの正極材１２及び負極材２２の間に分割して複数配置されるのではなく、１枚のセパレータ３０が複数の正極材１２と複数の負極材２２との間に配置される。セパレータ３０としては、ポリエチレンやポリプロピレン、もしくは双方を重ね合わせた不織布からなるものを採用することができる。また、セパレータ３０の厚さは、数μｍ〜５０μｍ程度が望ましい。

また正極集電体１１と負極集電体２１との間の空間には、電解液などの電解質３１が形成される。電解液としては、エチレンカーボネイト（ＥＣ）、プロピレンカーボネイト（ＰＣ）などの有機溶媒に、リチウム塩などを溶解させたものを用いることができる。リチウム塩の種類としては、例えばＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６などが良く用いられる。

正極集電体１１と負極集電体２１の間において、正極材１２同士の間、及び負極材２２同士の間には、固着部４０としての支持体４１が形成される。すなわち、図３に示されるように、正極集電体１１と負極集電体２１との間で、正極材１２及び支持体４１が横方向に交互に配置される。同様に、正極集電体１１と負極集電体２１との間で、負極材２２及び支持体４１が横方向に交互に配置される。また、図２に示されるように、支持体４１の上面は、十字型の形状を有する。また、支持体４１は、正極集電体１１と負極集電体２１との間に、均等かつ限定的に形成される。図２に示されるように、支持体４１は、それぞれの正極材１２又は負極材２２を取り囲むように形成しない。すなわち、支持体４１は、格子状に形成せず、一定の間隔を隔てて複数形成される。換言すると、隣接する正極材１２は、支持体４１によって完全に仕切られておらず、矩形状の正極材１２の４辺中央近傍において、隣接する正極材１２と連通している。負極材２２についても同様である。

本実施の形態では、セパレータ３０の両面に支持体４１がそれぞれ形成される。なお、上面視では、セパレータ３０の両面に形成された支持体４１は、重なるように形成される。すなわち、支持体４１は、セパレータ３０によって分断されたような形状となる。また、支持体４１は、セパレータ３０に形成されるため、支持体４１の位置はセパレータ３０によって制御される。支持体４１は、所定の厚みを持ち、正極集電体１１と負極集電体２１とが一定の間隔になるように制御する。本実施の形態では、支持体４１は、電極材１２、２２の厚みと略同じ厚みを有する。すなわち、これらに接する集電体１１、２１は平面状の形状を有する。

このように、支持体４１は、セパレータ３０を挟んで、両集電体１１、２１間の一部を物理的に繋ぐ。具体的には、正極集電体１１とセパレータ３０とを正極側の支持体４１で支持する。同様に、負極集電体２１とセパレータ３０とを負極側の支持体４１で支持する。このように、支持体４１は、両集電体１１、２１間の一部を物理的に繋ぐため、絶縁体であることが好ましい。なお、本実施の形態では、絶縁性を有するセパレータ３０を介して、両集電体１１、２１間を接続するが、セパレータ３０として用いられる不織布等は、厚みが薄く、小さな孔を多数有する。このため、セパレータ３０は絶縁体であることが好ましい。また、両集電体１１、２１は前述のように金属が一般的に用いられるため、支持体４１は、金属との密着性に優れた樹脂などであることが望ましい。金属との密着性が良い点から、支持体４１としては例えばアイオノマー樹脂などが使用されている。また、支持体４１は電解質３１とも接触するため、例えば電解質３１に用いられる有機溶媒に侵されにくいことも重要である。

これら電池構成物質及び支持体４１は、フレキシブルなフィルムからなる外装材３２に覆われて密閉される。また、外装材３２は、これらを内側に加圧するように覆う。すなわち、外装材３２は、正極集電体１１と負極集電体２１に密着する。このため、外装材３２の上面は、正極集電体１１に沿った形状となり、下面は、負極集電体２１に沿った形状となる。このように、正極集電体１１及び負極集電体２１に密着した状態でこれらを覆うことにより、正負極間が所定の圧力で加圧保持され、機械的強度が強固となる。外装材３２としては、樹脂−金属−樹脂のラミネート材を使用している。このラミネート材は、一般的に金属にアルミニウムを使用し、樹脂部にはＰＥＴまたはポリエチレンなどで表層を絶縁してあるものが多い。また、外装材３２は、電池構成物質等を密閉する際の集電体１１、２１側の面（外装材３２の内面）に樹脂等からなる接着層を有する。接着層は、外装材３２の内面全面に形成してもよいし、必要な箇所のみに形成されていてもよい。そして、この接着層によって、電池構成物質及び支持体４１を囲むように枠状に外装材３２を接着し、気密接着層５０が形成される。本実施の形態にかかる薄型電池は、以上の様に構成される。

本実施の形態にかかる薄型電池は、全体としてシート状に形成される。しかしながら、支持体４１が形成されるため、物理的特性である、曲げ、ねじりなどに対して十分な機械的強度を有する。すなわち、集電体１１、２１と電極材１２、２２のシワや、剥離、集電体１１、１２の亀裂を抑制することが可能である。このため、セパレータ３０の損傷、電池の内部抵抗の上昇など、電池の機能に対する致命的な影響を抑制することができる。また、温度変化などによる膨張収縮などの繰り返し変化に対しても同様に、電池の機能に対する致命的な影響を抑制することができる。このように、本実施の形態では、薄型電池の特性を改善することができる。また、本実施の形態のように、外装材３２によって電池構成物質を密閉している。具体的には、外装材３２によって正負極間が所定の圧力で加圧保持され、外装材３２と集電体１１、１２とが密着する。これにより、さらに電池の機械的強度が向上する。また、本実施の形態では、電極材１２、２２を分割して複数形成している。これにより、外部応力を分散できる。

次に、本実施の形態にかかる薄型電池の製造方法を説明する。まず、正極集電体１１の一方の面上に、例えばスクリーン印刷などにより正極材１２を所定の厚さ寸法、配置で塗布して正極構成部分１０を形成する。つぎに、負極集電体２１の一方の面上に、例えばスクリーン印刷などにより負極材２２を所定厚さ寸法、配置で塗布して負極構成部分２０を形成する。

次に、セパレータ３０の両面に、ペースト状の支持体４１を所定の寸法で印刷する。また、セパレータ３０のそれぞれの面に形成された支持体４１は、上面視にて重なるように印刷される。そして、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１などの電池構成物質を順番に重ねる。このとき、正極材１２の対向部に負極材２２が、また正極材１２と負極材２２の無い部分に支持体４１がくるように正確に形成されることが重要である。そして、正確に位置決めされた支持体４１部分を熱圧着または超音波融着にて正極集電体１１と負極集電体２１間を接合し電池構成物質を得る。

次に外装材３２を袋状、またはケース状に形成したものの中に電池構成物質を挿入する。なお、電極タブ１３、２３のみ、外装材３２からはみ出す。そして、外装材３２内に、電解質３１としての電解液を注入する。上記のように、隣接する電極材１２、２２は、支持体４１によって完全に仕切られておらず、電極材１２、２２同士は連通している。このため、電解液を別個、注入する必要がなく、容易に注入できる。そして、作業効率が向上する。また、電解液の濃度を均一にすることができる。また、前もって電極材１２、２２に電解液を適度に含浸しておく、又は形成時に練りこんでおくこともできる。

外装材３２は、例えば金属ラミネートシートからなり、内面に接着層を有する。最後に、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中で、外装材３２の電池構成物質の周囲の接着層を、溶融及び固化させて気密接着層５０を形成する。これにより、電池構成物質の封止が完了し、薄型電池が得られる。なお、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中でなくても、例えば正極集電体１１と負極集電体２１の間から空気を吸引しながら封止を行ってもよい。以上の工程により、本実施の形態にかかる薄型電池が製造される。

上記のように、製造された薄型電池は、正負極間の機械的強度が強固となる。従って、電気的信頼性および曲げ、ねじりなどの物理特性が格段に向上する。しかも、本実施の形態では、外装材３２を加圧融着する際に、例えば減圧チャンバー内で封止する。このため、薄型電池内部が減圧状態となり、通常使用時では大気圧にてさらに両電極材が加圧される。従って、薄型電池の電気的信頼性がさらに向上するという効果が得られる。

なお、本実施の形態では、電極材１２、２２の形成に、スクリーン印刷という工程を採用している。このように、ペースト状の電極材１２、２２を印刷する代わりに、予めフィルム状に形成された電極材１２、２２を用いることもできる。フィルム状の電極材１２、２２の場合、所定の寸法または形状に打ち抜いてセパレータ３０の上に配置することができ位置決めが容易となる。また、印刷用のマスクも不要になるという利点も得られる。

なお、本実施の形態は、リチウムイオン２次電池を例にとり説明を行っているが、その他の薄型電池であるリチウム一次電池、全固体二次電池、マンガン電池などに応用できることは言うまでもない。また、本実施の形態にかかる薄型電池は、カード型端末、フレキシブルディスプレイや電子ペーパなどに使用することができる。以下に示す実施の形態でも、様々な電池に応用することができ、様々な分野に利用することができる。

実施の形態２．
本実施の形態は、実施の形態１と基本的な構成は同一であるので、実施の形態１と異なる部分のみ説明する。まず、本実施の形態にかかる薄型電池の構成を図５を参照して説明する。図５は、薄型電池の構成を示す断面図である。なお、図５は、実施の形態１の図３に相当し、図２、４は、本実施の形態と共通する。

本実施の形態では、セパレータ３０が複数の孔を有する。この孔は、実施の形態１において支持体４１とセパレータ３０とが接触する部分にある。すなわち、セパレータ３０の孔は、支持体４１の上面と略同一の形状を有する。そして、支持体４１は、セパレータ３０の孔を通り、正極集電体１１と負極集電体２１との一部を直接固着して支持する。すなわち、セパレータ３０によって支持体４１は分断されず、実施の形態１の正極側の支持体４１及び負極側の支持体４１が一体的に形成される。なお、支持体４１は、実施の形態１と厚みが異なるが、上面形状や形成箇所等は、実施の形態１と同様である。

支持体４１は、電極材１２、２２、及びセパレータ３０を重ねた際の厚みより薄くなっている。すなわち、これらに接する集電体１１、２１は、支持体４１と接する部分で内側に窪んだ形状となる。このため、正極集電体１１と負極集電体２１との間の高さは、支持体４１と接する部分ではその周辺部より高さが低くなる。また、実施の形態１と同様、外装材３２は、集電体１１、２１に沿った形状となるため、薄型電池全体としても、支持体４１部分ではその周辺部より高さが低くなる。すなわち、薄型電池は、支持体４１部分で、その周辺部より厚みが薄くなる。これにより、正極材１２及び負極材２２は、加圧保持される。このような支持体４１の存在により、正負極間の機械的強度がさらに強固となる。

また、実施の形態１と同様、隣接する正極材１２は、支持体４１によって完全に仕切られていない。このため、支持体４１もセパレータ３０によって完全に仕切らない。従って、支持体４１に対応する箇所に孔が開いていれば、セパレータ３０を分割する必要がない。

本実施の形態でも、実施の形態１と同様の効果を奏する。さらに、正極集電体１１と負極集電体２１の一部を直接、支持体４１で固着するので、電池構成物質が加圧保持されやすいという相乗的な効果を奏する。すなわち、薄型電池の機械的強度がさらに強固なものとなる。従って、電気的信頼性および曲げ、ねじりなどの物理特性がさらに向上する。

次に、本実施の形態にかかる薄型電池の製造方法を説明する。まず、実施の形態１と同様に、正極集電体１１に正極材１２、負極集電体２１に負極材２２を形成する。これにより、正極構成部分１０と負極構成部分２０が形成される。そして、正極集電体１１又は負極集電体２１に、例えば印刷などにより、支持体４１を形成するのが望ましい。

また、セパレータ３０には、実施の形態１において支持体４１とセパレータ３０とが接触する部分を打ち抜いて孔をあける。セパレータ３０の孔は、支持体４１の形状に応じて形成される。これにより、セパレータ３０を介して、正極構成部分１０と負極構成部分２０とを重ねた際に、支持体４１とセパレータ３０とが干渉することがない。そして、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１などの電池構成物質を順番に重ねる。これにより、正極集電体１１と負極集電体２１との一部が、支持体４１によって直接固着して支持される。また、これらを重ねた後、支持体４１部分を加圧圧縮し接合する。これにより、支持体４１部分の集電体１１、２１が内側に窪んだ形状となる。次に外装材３２を袋状、またはケース状に形成したものの中に電池構成物質を挿入し、電解質３１としての電解液を注入する。最後に、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中で、外装材３２の電池構成物質の周囲の接着層を、溶融及び固化させて気密接着層５０を形成する。なお、この際に、支持体部分も同時に加圧融着してもよい。これにより、電池構成物質の封止が完了し、薄型電池が得られる。

本実施の形態のように、セパレータ３０の一部に孔を開けてもよいが、孔を開けなくてもセパレータ３０の微細な空孔を利用することも可能である。これにより、薄型電池の製造方法を簡略化することができる。なお、ここでは、外装材３２に電池構成物質を挿入する前に、支持体４１部分を加圧圧縮しているがこれに限らない。例えば、集電体１１、２１と支持体４１とを接合して外装材３２に挿入した後、外装材３２の電池構成物質の周囲の接着層を溶融及び固化させる際に、支持体４１部分を加圧圧縮してもよい。

実施の形態３．
本実施の形態は、実施の形態１、２と基本的な構成は同一であるので、実施の形態１、２と異なる部分のみ説明する。まず、本実施の形態にかかる薄型電池の構成を図６〜図８を参照して説明する。図６は、薄型電池の構成を示す上面図である。図７は、図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。図８は、図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である。

図６に示されるように、集電体１１、２１は複数の孔を有する。電極材１２、２２は、分割して複数形成されず、一体的に形成される。これにより、電池容量を大きくすることができる。電極材１２、２２の外形は、矩形状となっている。また、集電体１１、２１と同様、電極材１２、２２も複数の孔を有する。また、セパレータ３０も複数の孔を有する。上面視にて、集電体１１、２１、電極材１２、２２、及びセパレータ３０の孔は、重なるように形成される。また、これらの孔は、略同様の形状を有する。本実施の形態では、これらの孔は、円形の形状を有する。すなわち、電池構成物質を貫通する貫通孔５１が複数形成される。貫通孔５１は、支持体部分に対応して形成される。すなわち、貫通孔５１は、離間して複数形成される。貫通孔５１は、マトリクス状に配列される。そして、支持体４１は、貫通孔５１を通り、外装材３２同士を支持する。

また、支持体４１の上面は、上記の孔と同様、円形の形状を有する。すなわち、支持体４１は、円柱状となっている。支持体４１の厚さは、実施の形態２と同程度であり、電極材１２、２２、及びセパレータ３０を重ねた際の厚みより薄くなっている。すなわち、正極側及び負極側でこれらと接する外装材３２は、支持体４１と接する部分で内側に窪んだ形状となる。このため、正極側の外装材３２と負極側の外装材３２との間の高さは、支持体４１と接する部分ではその周辺部より高さが低くなる。すなわち、薄型電池は、支持体４１部分で、その周辺部より厚みが薄くなる。これにより、電池構成物質は加圧保持される。すなわち、支持体４１の存在により正負極間の機械的強度がさらに強固となる。このように、電池構成物質が加圧保持されれば、実施の形態１、２のように正極集電体１１と負極集電体２１を固着してもよいし、本実施の形態のように外装材３２同士を固着してもよい。

本実施の形態でも、上記の実施の形態と同様の効果を奏する。また、本実施の形態では、外装材３２同士を支持体４１にて固着しているので、支持体４１に使用する樹脂の選択の幅が広がる。さらに、例えばアイオノマーのような比較的高価な樹脂を使用する必要が無いのでコスト削減に結びつくという相乗的（格別）な効果を奏する。

次に本実施の形態にかかる薄型電池の製造方法を説明する。正極集電体１１と負極集電体２１の一部の支持体４１に対応する部分を予め打ち抜いて孔をあける。また、正極材１２及び負極材２２も、支持体４１に対応する部分を予め打ち抜いて孔をあける。そして、正極集電体１１上に正極材１２、負極集電体２１上に負極材２２を固定する。このように、それぞれに孔をあけてから、集電体１１、２１上に電極材１２、２２を固定してもよいが、集電体１１、２１上に電極材１２、２２を形成してから孔をあけてもよい。

そして、セパレータ３０の支持体４１に対応する部分を打ち抜いて孔を開ける。次に、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１などの電池構成物質を順番に重ねる。このとき、それぞれに形成された孔、すなわち電池構成物質の貫通孔５１を通るように支持体４１を配置する。次に、外装材３２を袋状、またはケース状に形成したものの中に電池構成物質を挿入し、電解質３１としての電解液を注入する。そして、外装材３２の支持体４１に対応する部分の接着層を、溶融及び固化させて外装材３２同士を支持体４１で直接固着する。そして、外装材３２の封止を完了させ薄型電池を得る。なお、外装材３２と支持体４１との固着と、外装材３２の封止は同時に行ってもよい。これにより、製造工程を簡略化することができる。

本実施の形態のように、電極材１２、２２を分割しないことにより、シートの精度が向上する。さらに、作業性を向上させることができる。

実施の形態４．
本実施の形態は、実施の形態３と支持体４１が異なる。なお、それ以外の構成については実施の形態３と同様なので説明を省略する。まず、本実施の形態にかかる薄型電池の構成を図９を参照して説明する。図９は、薄型電池の構成を示す断面図である。

実施の形態３と同様、電池構成物質は複数の貫通孔５１を有する。また、本実施の形態では、支持体４１を形成しない。そして、外装材３２同士を外装材３２の接着層４２によって接着する。すなわち、貫通孔５１において、正極側の外装材３２と負極側の外装材３２とを接着層４２によって接着する。なお、本実施の形態及びその他の実施の形態の断面図では図示を省略したが、外周で外装材３２同士が接着された部分（上面図の気密接着層５０部分）も接着層４２によって接着される。このように、固着部としての接着層４２により、実施の形態３と同様、電池構成物質を加圧保持できる。また、本実施の形態によれば、固着部として支持体等の部材を別途形成する必要がなく、薄型電池の構成を簡略化することができる。

次に本実施の形態にかかる薄型電池の製造方法を説明する。実施の形態３と同様、正極構成部分１０と負極構成部分２０を形成する。そして、セパレータ３０の集電体１１、２１及び電極材１２、２２の孔に対応する部分を打ち抜いて孔を開ける。次に、正極集電体１１、正極材１２、セパレータ３０、負極材２２、負極集電体２１などの電池構成物質を順番に重ねる。次に、外装材３２を袋状、またはケース状に形成したものの中に電池構成物質を挿入し、電解質３１としての電解液を注入する。そして、真空雰囲気中又は減圧雰囲気中で、外装材３２の貫通孔５１に対応する部分の接着層４２を、溶融及び固化させて外装材３２同士を直接固着する。そして、外装材３２の封止を完了させ薄型電池を得る。

本実施の形態のように、外装材３２の接着層４２のみを利用し固着する構成とすることにより、支持体４１が不要となる。このため、本実施の形態では支持体４１に価する樹脂を配置、かつ固着する必要が無いので製造が容易になる。また、工程削減、材料費削減からもコスト削減に結びつき、さらには位置決めなどが容易になるという相乗的（格別）な効果を奏する。なお、実施の形態３及び本実施の形態では、電極材１２、２２を分割しなかったが、分割してもよい。この場合も、同様の効果を得ることができる。

本発明の薄型電池の構成を示す断面図である。実施の形態１に係る薄型電池の構成を示す上面図である。図２のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。図２のＩＶ−ＩＶ断面図である。実施の形態２に係る薄型電池の構成を示す断面図である。実施の形態３に係る薄型電池の構成を示す上面図である。図６のＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である。図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ断面図である実施の形態４に係る薄型電池の構成を示す断面図である。関連する薄型電池の構成を示す断面図である。関連する他の薄型電池の構成を示す断面図である。

符号の説明

１０正極構成部分、１１正極集電体、１２正極材、１３電極タブ、
２０負極構成部分、２１負極集電体、２２負極材、２３電極タブ、
３０セパレータ、３１電解質、３２外装材、
４０固着部、４１支持体、４２接着層、
５０気密接着層、５１貫通孔

Claims

正極構成部分と、
前記正極構成部分と対向配置された負極構成部分と、
前記正極構成部分と前記負極構成部分との間に配置され、正極側と負極側とを分割するセパレータと、
前記正極側と前記負極側との一部を固着し、離間して複数形成され、絶縁性を有する固着部とを備える薄型電池。
前記正極構成部分、前記負極構成部分、及び前記セパレータを有する電池構成物質を覆い、フレキシブルなフィルムからなる外装材を有し、
前記外装材は前記正極構成部分及び前記負極構成部分と密着する請求項１に記載の薄型電池。
前記固着部では、その周辺部より厚みが薄い請求項１又は２に記載の薄型電池。
前記正極構成部分は、正極集電体と前記正極集電体に形成される正極材とを有し、
前記負極構成部分は、負極集電体と前記負極集電体の前記正極構成部分側に形成される負極材とを有し、
前記固着部は、前記正極集電体と前記負極集電体とを固着する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄型電池。
前記セパレータを貫通する孔を有し、
前記固着部は、前記孔を通り、前記正極集電体と前記負極集電体とを支持する支持体である請求項４に記載の薄型電池。
前記固着部は、前記正極側の前記外装材と前記負極側の前記外装材を固着する請求項２又は３に記載の薄型電池。
前記電池構成物質を貫通する貫通孔を有し、
前記固着部は、前記貫通孔を通り、前記正極側の前記外装材と、前記負極側の前記外装材とを支持する支持体である請求項６に記載の薄型電池。
前記電池構成物質を貫通する貫通孔を有し、
前記固着部は、前記貫通孔において、前記正極側の前記外装材と、前記負極側の前記外装材とを接着する接着層である請求項６に記載の薄型電池。