ラミネート外装電池
【課題】サイド封止部の保護層の表面粗さを小さくして、保護テープが剥がれにくいラミネート外装電池を提供する。
【解決手段】本発明のラミネート外装電地は、金属層と樹脂層とを積層してなる第１及び第２の金属ラミネートシートとの間に形成される内部空間に電極体を収納し、前記第１及び第２の金属ラミネートシートの外縁の前記樹脂層同士を熱溶着により封止して封止部を形成したラミネート外装電池において、前記金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する保護層が設けられて、前記封止部が前記電極体側に折り曲げられ、当該折り曲げられた封止部が保護テープで固定されて、前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する面における当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
【解決手段】本発明のラミネート外装電地は、金属層と樹脂層とを積層してなる第１及び第２の金属ラミネートシートとの間に形成される内部空間に電極体を収納し、前記第１及び第２の金属ラミネートシートの外縁の前記樹脂層同士を熱溶着により封止して封止部を形成したラミネート外装電池において、前記金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する保護層が設けられて、前記封止部が前記電極体側に折り曲げられ、当該折り曲げられた封止部が保護テープで固定されて、前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する面における当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層と樹脂層とが積層される金属ラミネートシートを外装体として用いた電池において、金属ラミネートシート外面に凹凸形状の艶消しされた保護層を設け、かつ金属ラミネートシートの両側辺の封止部を折り曲げ、さらに折り曲げられた封止部を保護テープで固定するラミネート外装電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤー等の携帯機器の普及に伴い、これらの駆動電源として、リチウムイオン二次電池等が広く利用されている。特に、高いエネルギー密度を有し、且つ軽量であり、金属層と樹脂層とが積層される金属ラミネートシートを外装体として用いた電池（以下、「ラミネート外装電池」と記載する。）は、これらの携帯機器の多くの機種に採用されている。
【０００３】
ラミネート外装電池は、金属ラミネートシートの一部分にパンチ加工を施すことによってカップ成形し、そのカップ成形部内に正極、負極、セパレータからなる電極体を収納し、金属ラミネートシートでカップ成形部の開口を塞ぎ、カップ成形部の周囲のシート外周部を封止（以下、「封止部」と記載する。）することによって構成されている。
【０００４】
さらに、ラミネート外装電池は、電池を所定のサイズ幅にして電子機器に組み込むことを目的として、電極体の両サイドにおける封止部（以下、「サイド封止部」と記載する。）を電極体の厚み方向に折り曲げ、さらに折り曲げた封止部が、その弾性により戻らないように、この箇所を保護テープ等で固定することが一般的に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３７２７９号公報
【０００６】
また、ラミネート外装電池の金属ラミネートシートは光沢を有するが、カスタマーの希望により、金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する艶消しの保護層を被覆することにより艶消しの表面仕上げとすることが可能である。
【０００７】
しかしながら、金属ラミネートシートを凹凸な保護層で被覆した場合、サイド封止部を保護テープで固定する際に、保護層の表面が凹凸形状のため、保護テープと保護層との接触面積が少なくなり、十分な接着力が得られないという問題がある。
保護テープに十分な接着力がないと、図１に示すようにサイド封止部の弾性力により、電極体の両サイドに折り曲げたサイド封止部２０の保護テープ３０が剥がれ、サイド封止部２０が拡がるという問題がある。
【０００８】
このように、一度固定したはずのサイド封止部が時間経過と共に拡がれば、外観上で不良品として取り扱われることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、金属ラミネートシートの表面に艶消し仕上げの凹凸形状を有する保護層を被覆した場合、サイド封止部の弾性力に負けることなく、保護テープによる接着力でサイド封止部を確実に固着することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のラミネート外装電池は、
金属層と樹脂層とを積層してなる第１及び第２の金属ラミネートシートとの間に形成される内部空間に電極体を収納し、前記第１及び第２の金属ラミネートシートの外縁の前記樹脂層同士を熱溶着により封止して封止部を形成したラミネート外装電池において、
前記金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する保護層が設けられて、
前記封止部が前記電極体側に折り曲げられ、当該折り曲げられた封止部が保護テープで固定されて、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する面における当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のラミネート外装電池は、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面を加熱加圧することにより、当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない表面の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明のラミネート外装電池は、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面に設けられた保護層を溶解させることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明のラミネート外装電池は、
前記保護テープと接触する前記保護層のうち、前記封止部以外の金属ラミネートシートの保護層の表面粗さが、前記保護テープと接触していない保護層の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように、本発明に係るラミネート外装電池では、サイド封止部の表裏面のうち、保護テープと接着する箇所において、サイド封止部の表面粗さが、それ以外の表面粗さよりも小さい。
【００１５】
従来では、艶消し効果のため凹凸を有する保護層を金属ラミネートシートの表面に被覆した場合、特にサイド封止部では、その表面の保護層の凹凸のため、保護テープとの接触面積が減少し、十分な接着力が得られなかった。
しかしながら、本発明の構成により、少なくともサイド封止部の保護テープと接触する箇所では、保護層の表面粗さが、それ以外の保護層の表面粗さより小さくしたため、保護テープとの接触面積が十分に得られ接着力が増大する。
これにより、本発明は、保護テープにより、確実にサイド封止部を固定することが可能となり、保護テープが剥がれたり、サイド封止部が拡がることを防止することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係るラミネート外装電地では、サイド封止部の表面を加熱加圧することにより、保護層の表面粗さを小さくすることを特徴とする。
特に、サイド封止部は、電池作製の工程において、加熱加圧を加え封止される。その際、通常の封止における加熱加圧条件よりもさらに厳しい加熱加圧を加えることにより、保護層の表面粗さを小さくすることが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３に係るラミネート外装電池では、保護層を溶媒で溶解・除去させることを特徴とする。
電池の種類または電池に使用する電解液の種類によっては、電池の近傍で熱を加えることができない機種も存在する。このような電池においては、予め、保護テープと接触するサイド封止部の箇所に対して、溶剤を染み込ませた不織布などで拭くことにより、保護層を溶解・除去させることが可能となる。
これによって、サイド封止部の表面の粗さは、それ以外の部分の表面粗さよりも小さくなる。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項４に係るラミネート外装電池では、保護テープと接触する保護層のうち、封止部以外の金属ラミネートシートの保護層の表面粗さが、保護テープと接触していない保護層の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
これにより、サイド封止部だけでなく、保護テープが接触する封止部以外の金属ラミネートシートにおいても、表面粗さが小さくなるので、保護テープとの接触面積が大きくなり接着力も増大すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来電池におけるサイド封止部が拡がった状態を示す模式図
【図２】本発明電池を底部から見た模式図
【図３】本発明電池のサイド封止部分の部分断面図
【図４】本発明電池のサイド封止部分の表面粗さを小さくする部分工程図
【図５】本発明電池の他の例のサイド封止部分の部分断面図
【図６】比較電池のサイド封止部分の部分断面部
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ついで、本発明のラミネート外装電池の一実施の形態を図面に基づいて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
１．負極の作製
体積平均粒径２０μｍの人造黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる決着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、９８：１：１（質量比）の割合で混合し、これに水を加え、負極活物質スラリーを調整した。
次いで、この負極活物質スラリーを、ダイコーター又はドクターブレード等を用いて、幅３０．０ｍｍ、長さ７１５ｍｍの銅箔からなる負極芯体の両面に、均一な厚さで塗布した。
さらに、この負極活物質スラリーを塗布した負極芯体を、乾燥機内に通し、水分を除去し、乾燥極板を作製し、その後、この乾燥極板を、ロールプレス機により厚みが０．１４ｍｍとなるように圧延して、負極を作製した。
【００２２】
２．正極の作製
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなる結着剤とを、９０：５：５（質量比）の割合で混合し、これらをＮ−メチル−２−ピロリドンからなる有機溶剤に溶解させ、正極活物質スラリーを調整した。
次いで、この正極活物質スラリーを、ダイコーター又はドクターブレード等を用いて、幅２８．５ｍｍ、長さ７２５ｍｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に、均一な厚さで塗布した。
さらに、この正極活物質スラリーを塗布した正極芯体を、乾燥機内に通し、水分を除去し、乾燥極板を作製し、その後、この乾燥極板を、ロールプレス機により厚みが０．１６ｍｍとなるように圧延して、正極を作製した。
【００２３】
３．電極体の作製
上記負極芯体にニッケルからなる負極集電タブを、上記正極芯体にアルミニウムからなる正極集電タブを接続した。また、負極集電タブ及び正極集電タブには、それぞれ金属ラミネートシートの封止部と重なる部分に、カルボン酸変性されたポリプロピレン製のタブフィルムを設けた。このタブフィルムにより、正負極集電タブと封止部は、互いに強固に溶着することができ、かつ集電タブと金属ラミネートシートの金属層との接触を防止することができる。
この正極集電タブ付き正極と、負極集電タブ付き負極とを、ポリエチレン製微多孔膜のセパレータを介して、渦巻状に巻回した後に、上下からプレスすることにより、偏平状渦巻電極体を作製した。
【００２４】
４．非水電解液の作製
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）と、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、１：１：８（体積比）（１気圧、２５℃）の割合で混合した非水溶媒に、電解質塩として、ＬｉＰＦ６を１．０Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解したものを調整し、非水電解液を作製した。
【００２５】
５．ラミネート外装電池の作製
図２に本発明のラミネート外装電池１０を底部から見た模式図を示す。
図２に示すように、本発明のラミネート外装電池１０は、その両サイドの封止部を折り曲げ（サイド封止部２０）て、保護テープ３０で電極体の両サイド側に固定している。
【００２６】
金属ラミネートシート４０としては、アルミニウムからなる厚さ３５μｍの金属層と、金属層の一方側の面に樹脂層として１５μｍナイロンが配され、他方側の面に樹脂層として２５μｍのポリプロピレン層が配されたものを用いた。
なお、金属層とナイロン層は、厚さ５μｍのドライラミネート接着剤層で接着され、金属層とポリプロピレン層は、厚さ５μｍのカルボン酸変性ポリプロピレン層により接着された構造である。
また、ナイロン層が電池外面に存在するように配置した。
さらに、このナイロン層の上面に艶消し加工のため表面に凹凸を有する保護層５１を被覆した。
このような保護層の材質としては、イソシアネート基、アルコール基等の水酸基を有する化合物が挙げられる。
【００２７】
外装体は、第１の金属ラミネートシートの中央領域に凹入加工が行われ、前述の電極体を収納するカップ成形部が形成されている。
この成形部に電極体を収納し、前述の電解液を注入後、所定位置で折り曲げ、折り曲げた部分を第２の金属ラミネートシートとした。次に、第１の金属ラミネートシートの外縁において、第１及び第２の金属ラミネートシートの内側のポリプロピレン樹脂層同士を熱溶着で溶着させて、封止部を形成し３方封止構造とした。
【００２８】
さらに、図３に示すように、この第１及び第２の金属ラミネートシートの内側のポリプロピレン樹脂層同士を熱溶着後、電極体の両側の封止部を折り曲げて形成したサイド封止部２０の裏面側を加熱加圧し、この部分の保護層５０の表面粗さを、他の部分の保護層の表面粗さよりも小さくした。
【００２９】
次いで、サイド封止部２０と、電極体表面側にある金属ラミネートシートにわたり、保護テープ３０で接着し、サイド封止部２０を電極体の両サイドに固定した。
なお、保護テープ３０としては、基材としてポリプロピレン、糊剤としてアクリル系粘着剤からなるものを使用した。
このようにして、ラミネート外装電池を作製し、本発明電池Ａ１とした。
【００３０】
本発明電池Ａ１のサイド封止部分の平滑方法について、更に詳しく図４を用いて説明する。
図４は、本発明電池Ａ１のサイド封止部分の表面粗さを小さくする部分工程図を示す。
図中、２０は金属ラミネートシートのサイド封止部で保護テープと接触する箇所である。５１は表面粗さを小さくする前の保護層、５０は凹凸が潰され表面粗さが小さくなった保護層、６０は加圧封止上型を示す。
【００３１】
図４に示すように、サイド封止部２０の凹凸を有する保護層５１を加圧封止上型６０及び加圧封止下型（図示せず）で挟み込み加圧加熱することによって、保護層５０の凹凸を潰して、表面粗さの小さい平滑な面とする。
なお、加圧封止上型６０には、埋設された加熱ヒーター（図示せず）が存在する。
このため、加圧封止上型６０に当接するサイド封止部は、その加圧及び加熱により、サイド封止部の表面の保護層が潰され、表面粗さが小さくなる。
但し、加圧封止下型には、加熱ヒーターが埋設されていないため、その表面の保護層は潰されず、表面粗さは変化しない。
【００３２】
なお、本発明では、第１の金属ラミネートシートと第２の金属ラミネートシートが一体となった金属ラミネートシートを使用することにより、封止部は３箇所になったが、第１の金属ラミネートシートと第２の金属ラミネートシートを別部材としても良い。この場合の封止部は４箇所になる。
【００３３】
（実施例２）
金属ラミネートシートの外縁を熱溶着した後、サイド封止部２０の保護テープと接触する箇所に対して、溶剤として、エタノールを染み込ませた不織布で拭き取ることにより、凹凸を有する保護層を溶解・除去させる以外は、実施例１と同様にしてラミネート外装電池を作製した。この電池を本発明電池Ａ２とする。
図５に示すように、サイド封止部の保護層５１を溶解・除去したことにより、本発明電池Ａ２のサイド封止部２０の表面粗さは、それ以外の保護層の表面粗さよりも小さくなる。
【００３４】
（比較例１）
図６に示すように、金属ラミネートシートの外縁を熱溶着した後、サイド封止部２０の凹凸を有する保護層５１に対して、加圧加熱処理をしない以外は、実施例１と同様にしてラミネート外装電池を作製した。この電池を比較電池Ｘ１とする。
なお、図６に示すように比較電池Ｘ１のサイド封止部２０の表裏面の保護層５１の表面粗さはおなじであり、またそれ以外の保護層５１の表面粗さとも同等である。
【００３５】
６．実験
本発明電池Ａ１、Ａ２、比較電池Ｘ１を用いてサイド封止部の剥がれ比較の実験を行った。
上記各電池は、何れもサイド封止部が保護テープで固定されている。
そこで、各電池３０セルを作製後、常温（約２５℃）下で２４時間放置した。このときのサイド封止部が保護テープから剥がれた数をカウントとした。
なお、目視により保護テープが完全に剥がれて、サイド封止部がその弾性力により、拡がったものを、剥がれた数としてカウントした。
【００３６】
表１に実験結果を示す。
【表１】
【００３７】
上記表１の結果から明らかなように、本発明電池Ａ１、Ａ２の剥がれ率は、いずれも３７％、３３％と低い結果であったのに対して、比較電池Ｘ１の剥がれ率は７７％であった。
【００３８】
以上のことから、本発明電池Ａ１、Ａ２は、比較電池Ｘ１よりも非常に優れた結果であり、サイド封止部と保護テープとの接着力が強力であることが判る。
この理由は、サイド封止部の保護層の凹凸を潰す、又は除去することにより、表面粗さを小さく（平滑）することにより、保護テープとの接触面積がより多くなり、接着力が増大したものと考えられる。
また、本願発明では、サイド封止部に対する保護層の表面粗さを小さくしたが、保護テープと接触する部分の全ての箇所の保護層の表面粗さを小さくすれば、より強力に接着することができると考える。
【００３９】
７.その他事項
本発明で使用し得る正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘＭｎｘＯ２（０<ｘ<１）、ＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘＯ２（０<ｘ<１）、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（０<ｘ、ｙ、ｚ<１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）などのリチウム複合酸化物又はＬｉＦｅＰＯ４などのオリビン構造を有するリン酸化合物が好ましい。
【００４０】
また、本発明で使用し得る負極活物質としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及び易黒鉛化性炭素などの炭素原料、ＬｉＴｉＯ２及びＴｉＯ２などのチタン酸化物、ケイ素及びスズなどの半金属元素、またはＳｎ−Ｃｏ合金等が挙げられる。
【００４１】
また、本発明で使用し得る非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）などの環状炭酸エステル、フッ素化された環状炭酸エステル、γ−ブチルラクトン（ＢＬ）、γ−バレロラクトン（ＶＬ）などの環状カルボン酸エステル、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、ジブチルカーボネート（ＤＮＢＣ）などの鎖状炭酸エステル、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、メチルイソブチレート、メチルプロピオネートなどの鎖状カルボン酸エステル、Ｎ、Ｎ'−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルオキサゾリジノンなどのアミド化合物、スルホランなどの硫黄化合物、テトラフルオロ硼酸１−エチル−３−メチルイミダゾリウムなどの常温溶融塩などが例示できる。これらは２種以上混合して用いることが望ましい。この中でもＥＣ、ＰＣ、鎖状炭酸エステル、３級カルボン酸エステルが特に好ましい。
【００４２】
また、本発明で使用する非水溶媒中に溶解させる電解質塩としては、このようなリチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２など及びそれらの混合物が例示される。これらの中でも、ＬｉＰＦ６（ヘキサフルオロリン酸リチウム）が特に好ましい。前記非水溶媒に対する電解質塩の溶解量は、０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌとするのが好ましい。
【００４３】
なお、本発明で使用する非水電解液中には、電極の安定化用化合物として、さらに、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチルカーボネート（ＶＥＣ）、無水コハク酸（ＳＵＣＡＨ）、無水マイレン酸（ＭＡＡＨ）、グリコール酸無水物、エチレンサルファイト（ＥＳ）、ジビニルスルホン（ＶＳ）、ビニルアセテート（ＶＡ）、ビニルピバレート（ＶＰ）、カテコールカーボネート、ビフェニル（ＢＰ）などを添加してもよい。これらの化合物は、２種以上を適宜に混合して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
なお、上述した実施の形態においては、本発明をラミネート外装電池に適用する例について説明したが、非水電解質としてポリマー電解質を用いた場合でも、本発明と同様の効果が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００４５】
１０…ラミネート外装電池
２０…サイド封止部
３０…保護テープ
４０…金属ラミネートシート
５０、５１…保護層
６０…封止上型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属層と樹脂層とが積層される金属ラミネートシートを外装体として用いた電池において、金属ラミネートシート外面に凹凸形状の艶消しされた保護層を設け、かつ金属ラミネートシートの両側辺の封止部を折り曲げ、さらに折り曲げられた封止部を保護テープで固定するラミネート外装電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレーヤー等の携帯機器の普及に伴い、これらの駆動電源として、リチウムイオン二次電池等が広く利用されている。特に、高いエネルギー密度を有し、且つ軽量であり、金属層と樹脂層とが積層される金属ラミネートシートを外装体として用いた電池（以下、「ラミネート外装電池」と記載する。）は、これらの携帯機器の多くの機種に採用されている。
【０００３】
ラミネート外装電池は、金属ラミネートシートの一部分にパンチ加工を施すことによってカップ成形し、そのカップ成形部内に正極、負極、セパレータからなる電極体を収納し、金属ラミネートシートでカップ成形部の開口を塞ぎ、カップ成形部の周囲のシート外周部を封止（以下、「封止部」と記載する。）することによって構成されている。
【０００４】
さらに、ラミネート外装電池は、電池を所定のサイズ幅にして電子機器に組み込むことを目的として、電極体の両サイドにおける封止部（以下、「サイド封止部」と記載する。）を電極体の厚み方向に折り曲げ、さらに折り曲げた封止部が、その弾性により戻らないように、この箇所を保護テープ等で固定することが一般的に行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３７２７９号公報
【０００６】
また、ラミネート外装電池の金属ラミネートシートは光沢を有するが、カスタマーの希望により、金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する艶消しの保護層を被覆することにより艶消しの表面仕上げとすることが可能である。
【０００７】
しかしながら、金属ラミネートシートを凹凸な保護層で被覆した場合、サイド封止部を保護テープで固定する際に、保護層の表面が凹凸形状のため、保護テープと保護層との接触面積が少なくなり、十分な接着力が得られないという問題がある。
保護テープに十分な接着力がないと、図１に示すようにサイド封止部の弾性力により、電極体の両サイドに折り曲げたサイド封止部２０の保護テープ３０が剥がれ、サイド封止部２０が拡がるという問題がある。
【０００８】
このように、一度固定したはずのサイド封止部が時間経過と共に拡がれば、外観上で不良品として取り扱われることになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題を解決し、金属ラミネートシートの表面に艶消し仕上げの凹凸形状を有する保護層を被覆した場合、サイド封止部の弾性力に負けることなく、保護テープによる接着力でサイド封止部を確実に固着することが可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明のラミネート外装電池は、
金属層と樹脂層とを積層してなる第１及び第２の金属ラミネートシートとの間に形成される内部空間に電極体を収納し、前記第１及び第２の金属ラミネートシートの外縁の前記樹脂層同士を熱溶着により封止して封止部を形成したラミネート外装電池において、
前記金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する保護層が設けられて、
前記封止部が前記電極体側に折り曲げられ、当該折り曲げられた封止部が保護テープで固定されて、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する面における当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない面における表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のラミネート外装電池は、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面を加熱加圧することにより、当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない表面の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明のラミネート外装電池は、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面に設けられた保護層を溶解させることを特徴とする。
【００１３】
さらにまた、本発明のラミネート外装電池は、
前記保護テープと接触する前記保護層のうち、前記封止部以外の金属ラミネートシートの保護層の表面粗さが、前記保護テープと接触していない保護層の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記のように、本発明に係るラミネート外装電池では、サイド封止部の表裏面のうち、保護テープと接着する箇所において、サイド封止部の表面粗さが、それ以外の表面粗さよりも小さい。
【００１５】
従来では、艶消し効果のため凹凸を有する保護層を金属ラミネートシートの表面に被覆した場合、特にサイド封止部では、その表面の保護層の凹凸のため、保護テープとの接触面積が減少し、十分な接着力が得られなかった。
しかしながら、本発明の構成により、少なくともサイド封止部の保護テープと接触する箇所では、保護層の表面粗さが、それ以外の保護層の表面粗さより小さくしたため、保護テープとの接触面積が十分に得られ接着力が増大する。
これにより、本発明は、保護テープにより、確実にサイド封止部を固定することが可能となり、保護テープが剥がれたり、サイド封止部が拡がることを防止することができる。
【００１６】
また、本発明の請求項２に係るラミネート外装電地では、サイド封止部の表面を加熱加圧することにより、保護層の表面粗さを小さくすることを特徴とする。
特に、サイド封止部は、電池作製の工程において、加熱加圧を加え封止される。その際、通常の封止における加熱加圧条件よりもさらに厳しい加熱加圧を加えることにより、保護層の表面粗さを小さくすることが可能となる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項３に係るラミネート外装電池では、保護層を溶媒で溶解・除去させることを特徴とする。
電池の種類または電池に使用する電解液の種類によっては、電池の近傍で熱を加えることができない機種も存在する。このような電池においては、予め、保護テープと接触するサイド封止部の箇所に対して、溶剤を染み込ませた不織布などで拭くことにより、保護層を溶解・除去させることが可能となる。
これによって、サイド封止部の表面の粗さは、それ以外の部分の表面粗さよりも小さくなる。
【００１８】
さらにまた、本発明の請求項４に係るラミネート外装電池では、保護テープと接触する保護層のうち、封止部以外の金属ラミネートシートの保護層の表面粗さが、保護テープと接触していない保護層の表面粗さよりも小さいことを特徴とする。
これにより、サイド封止部だけでなく、保護テープが接触する封止部以外の金属ラミネートシートにおいても、表面粗さが小さくなるので、保護テープとの接触面積が大きくなり接着力も増大すると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来電池におけるサイド封止部が拡がった状態を示す模式図
【図２】本発明電池を底部から見た模式図
【図３】本発明電池のサイド封止部分の部分断面図
【図４】本発明電池のサイド封止部分の表面粗さを小さくする部分工程図
【図５】本発明電池の他の例のサイド封止部分の部分断面図
【図６】比較電池のサイド封止部分の部分断面部
【発明を実施するための形態】
【００２０】
ついで、本発明のラミネート外装電池の一実施の形態を図面に基づいて以下に詳細に説明するが、本発明は以下の実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。
【実施例】
【００２１】
（実施例１）
１．負極の作製
体積平均粒径２０μｍの人造黒鉛からなる負極活物質と、スチレンブタジエンゴムからなる決着剤と、カルボキシメチルセルロースからなる増粘剤とを、９８：１：１（質量比）の割合で混合し、これに水を加え、負極活物質スラリーを調整した。
次いで、この負極活物質スラリーを、ダイコーター又はドクターブレード等を用いて、幅３０．０ｍｍ、長さ７１５ｍｍの銅箔からなる負極芯体の両面に、均一な厚さで塗布した。
さらに、この負極活物質スラリーを塗布した負極芯体を、乾燥機内に通し、水分を除去し、乾燥極板を作製し、その後、この乾燥極板を、ロールプレス機により厚みが０．１４ｍｍとなるように圧延して、負極を作製した。
【００２２】
２．正極の作製
コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）からなる正極活物質と、アセチレンブラックまたはグラファイト等の炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）からなる結着剤とを、９０：５：５（質量比）の割合で混合し、これらをＮ−メチル−２−ピロリドンからなる有機溶剤に溶解させ、正極活物質スラリーを調整した。
次いで、この正極活物質スラリーを、ダイコーター又はドクターブレード等を用いて、幅２８．５ｍｍ、長さ７２５ｍｍのアルミニウム箔からなる正極芯体の両面に、均一な厚さで塗布した。
さらに、この正極活物質スラリーを塗布した正極芯体を、乾燥機内に通し、水分を除去し、乾燥極板を作製し、その後、この乾燥極板を、ロールプレス機により厚みが０．１６ｍｍとなるように圧延して、正極を作製した。
【００２３】
３．電極体の作製
上記負極芯体にニッケルからなる負極集電タブを、上記正極芯体にアルミニウムからなる正極集電タブを接続した。また、負極集電タブ及び正極集電タブには、それぞれ金属ラミネートシートの封止部と重なる部分に、カルボン酸変性されたポリプロピレン製のタブフィルムを設けた。このタブフィルムにより、正負極集電タブと封止部は、互いに強固に溶着することができ、かつ集電タブと金属ラミネートシートの金属層との接触を防止することができる。
この正極集電タブ付き正極と、負極集電タブ付き負極とを、ポリエチレン製微多孔膜のセパレータを介して、渦巻状に巻回した後に、上下からプレスすることにより、偏平状渦巻電極体を作製した。
【００２４】
４．非水電解液の作製
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、プロピレンカーボネート（ＰＣ）と、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを、１：１：８（体積比）（１気圧、２５℃）の割合で混合した非水溶媒に、電解質塩として、ＬｉＰＦ６を１．０Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解したものを調整し、非水電解液を作製した。
【００２５】
５．ラミネート外装電池の作製
図２に本発明のラミネート外装電池１０を底部から見た模式図を示す。
図２に示すように、本発明のラミネート外装電池１０は、その両サイドの封止部を折り曲げ（サイド封止部２０）て、保護テープ３０で電極体の両サイド側に固定している。
【００２６】
金属ラミネートシート４０としては、アルミニウムからなる厚さ３５μｍの金属層と、金属層の一方側の面に樹脂層として１５μｍナイロンが配され、他方側の面に樹脂層として２５μｍのポリプロピレン層が配されたものを用いた。
なお、金属層とナイロン層は、厚さ５μｍのドライラミネート接着剤層で接着され、金属層とポリプロピレン層は、厚さ５μｍのカルボン酸変性ポリプロピレン層により接着された構造である。
また、ナイロン層が電池外面に存在するように配置した。
さらに、このナイロン層の上面に艶消し加工のため表面に凹凸を有する保護層５１を被覆した。
このような保護層の材質としては、イソシアネート基、アルコール基等の水酸基を有する化合物が挙げられる。
【００２７】
外装体は、第１の金属ラミネートシートの中央領域に凹入加工が行われ、前述の電極体を収納するカップ成形部が形成されている。
この成形部に電極体を収納し、前述の電解液を注入後、所定位置で折り曲げ、折り曲げた部分を第２の金属ラミネートシートとした。次に、第１の金属ラミネートシートの外縁において、第１及び第２の金属ラミネートシートの内側のポリプロピレン樹脂層同士を熱溶着で溶着させて、封止部を形成し３方封止構造とした。
【００２８】
さらに、図３に示すように、この第１及び第２の金属ラミネートシートの内側のポリプロピレン樹脂層同士を熱溶着後、電極体の両側の封止部を折り曲げて形成したサイド封止部２０の裏面側を加熱加圧し、この部分の保護層５０の表面粗さを、他の部分の保護層の表面粗さよりも小さくした。
【００２９】
次いで、サイド封止部２０と、電極体表面側にある金属ラミネートシートにわたり、保護テープ３０で接着し、サイド封止部２０を電極体の両サイドに固定した。
なお、保護テープ３０としては、基材としてポリプロピレン、糊剤としてアクリル系粘着剤からなるものを使用した。
このようにして、ラミネート外装電池を作製し、本発明電池Ａ１とした。
【００３０】
本発明電池Ａ１のサイド封止部分の平滑方法について、更に詳しく図４を用いて説明する。
図４は、本発明電池Ａ１のサイド封止部分の表面粗さを小さくする部分工程図を示す。
図中、２０は金属ラミネートシートのサイド封止部で保護テープと接触する箇所である。５１は表面粗さを小さくする前の保護層、５０は凹凸が潰され表面粗さが小さくなった保護層、６０は加圧封止上型を示す。
【００３１】
図４に示すように、サイド封止部２０の凹凸を有する保護層５１を加圧封止上型６０及び加圧封止下型（図示せず）で挟み込み加圧加熱することによって、保護層５０の凹凸を潰して、表面粗さの小さい平滑な面とする。
なお、加圧封止上型６０には、埋設された加熱ヒーター（図示せず）が存在する。
このため、加圧封止上型６０に当接するサイド封止部は、その加圧及び加熱により、サイド封止部の表面の保護層が潰され、表面粗さが小さくなる。
但し、加圧封止下型には、加熱ヒーターが埋設されていないため、その表面の保護層は潰されず、表面粗さは変化しない。
【００３２】
なお、本発明では、第１の金属ラミネートシートと第２の金属ラミネートシートが一体となった金属ラミネートシートを使用することにより、封止部は３箇所になったが、第１の金属ラミネートシートと第２の金属ラミネートシートを別部材としても良い。この場合の封止部は４箇所になる。
【００３３】
（実施例２）
金属ラミネートシートの外縁を熱溶着した後、サイド封止部２０の保護テープと接触する箇所に対して、溶剤として、エタノールを染み込ませた不織布で拭き取ることにより、凹凸を有する保護層を溶解・除去させる以外は、実施例１と同様にしてラミネート外装電池を作製した。この電池を本発明電池Ａ２とする。
図５に示すように、サイド封止部の保護層５１を溶解・除去したことにより、本発明電池Ａ２のサイド封止部２０の表面粗さは、それ以外の保護層の表面粗さよりも小さくなる。
【００３４】
（比較例１）
図６に示すように、金属ラミネートシートの外縁を熱溶着した後、サイド封止部２０の凹凸を有する保護層５１に対して、加圧加熱処理をしない以外は、実施例１と同様にしてラミネート外装電池を作製した。この電池を比較電池Ｘ１とする。
なお、図６に示すように比較電池Ｘ１のサイド封止部２０の表裏面の保護層５１の表面粗さはおなじであり、またそれ以外の保護層５１の表面粗さとも同等である。
【００３５】
６．実験
本発明電池Ａ１、Ａ２、比較電池Ｘ１を用いてサイド封止部の剥がれ比較の実験を行った。
上記各電池は、何れもサイド封止部が保護テープで固定されている。
そこで、各電池３０セルを作製後、常温（約２５℃）下で２４時間放置した。このときのサイド封止部が保護テープから剥がれた数をカウントとした。
なお、目視により保護テープが完全に剥がれて、サイド封止部がその弾性力により、拡がったものを、剥がれた数としてカウントした。
【００３６】
表１に実験結果を示す。
【表１】
【００３７】
上記表１の結果から明らかなように、本発明電池Ａ１、Ａ２の剥がれ率は、いずれも３７％、３３％と低い結果であったのに対して、比較電池Ｘ１の剥がれ率は７７％であった。
【００３８】
以上のことから、本発明電池Ａ１、Ａ２は、比較電池Ｘ１よりも非常に優れた結果であり、サイド封止部と保護テープとの接着力が強力であることが判る。
この理由は、サイド封止部の保護層の凹凸を潰す、又は除去することにより、表面粗さを小さく（平滑）することにより、保護テープとの接触面積がより多くなり、接着力が増大したものと考えられる。
また、本願発明では、サイド封止部に対する保護層の表面粗さを小さくしたが、保護テープと接触する部分の全ての箇所の保護層の表面粗さを小さくすれば、より強力に接着することができると考える。
【００３９】
７.その他事項
本発明で使用し得る正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘＭｎｘＯ２（０<ｘ<１）、ＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘＯ２（０<ｘ<１）、ＬｉＮｉｘＭｎｙＣｏｚＯ２（０<ｘ、ｙ、ｚ<１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）などのリチウム複合酸化物又はＬｉＦｅＰＯ４などのオリビン構造を有するリン酸化合物が好ましい。
【００４０】
また、本発明で使用し得る負極活物質としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及び易黒鉛化性炭素などの炭素原料、ＬｉＴｉＯ２及びＴｉＯ２などのチタン酸化物、ケイ素及びスズなどの半金属元素、またはＳｎ−Ｃｏ合金等が挙げられる。
【００４１】
また、本発明で使用し得る非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）などの環状炭酸エステル、フッ素化された環状炭酸エステル、γ−ブチルラクトン（ＢＬ）、γ−バレロラクトン（ＶＬ）などの環状カルボン酸エステル、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）、ジブチルカーボネート（ＤＮＢＣ）などの鎖状炭酸エステル、ピバリン酸メチル、ピバリン酸エチル、メチルイソブチレート、メチルプロピオネートなどの鎖状カルボン酸エステル、Ｎ、Ｎ'−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルオキサゾリジノンなどのアミド化合物、スルホランなどの硫黄化合物、テトラフルオロ硼酸１−エチル−３−メチルイミダゾリウムなどの常温溶融塩などが例示できる。これらは２種以上混合して用いることが望ましい。この中でもＥＣ、ＰＣ、鎖状炭酸エステル、３級カルボン酸エステルが特に好ましい。
【００４２】
また、本発明で使用する非水溶媒中に溶解させる電解質塩としては、このようなリチウム塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）（Ｃ４Ｆ９ＳＯ２）、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、Ｌｉ２Ｂ１２Ｃｌ１２など及びそれらの混合物が例示される。これらの中でも、ＬｉＰＦ６（ヘキサフルオロリン酸リチウム）が特に好ましい。前記非水溶媒に対する電解質塩の溶解量は、０．５〜２．０ｍｏｌ／Ｌとするのが好ましい。
【００４３】
なお、本発明で使用する非水電解液中には、電極の安定化用化合物として、さらに、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチルカーボネート（ＶＥＣ）、無水コハク酸（ＳＵＣＡＨ）、無水マイレン酸（ＭＡＡＨ）、グリコール酸無水物、エチレンサルファイト（ＥＳ）、ジビニルスルホン（ＶＳ）、ビニルアセテート（ＶＡ）、ビニルピバレート（ＶＰ）、カテコールカーボネート、ビフェニル（ＢＰ）などを添加してもよい。これらの化合物は、２種以上を適宜に混合して用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
なお、上述した実施の形態においては、本発明をラミネート外装電池に適用する例について説明したが、非水電解質としてポリマー電解質を用いた場合でも、本発明と同様の効果が得られることは明らかである。
【符号の説明】
【００４５】
１０…ラミネート外装電池
２０…サイド封止部
３０…保護テープ
４０…金属ラミネートシート
５０、５１…保護層
６０…封止上型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属層と樹脂層とを積層してなる第１及び第２の金属ラミネートシートとの間に形成される内部空間に電極体を収納し、前記第１及び第２の金属ラミネートシートの外縁の前記樹脂層同士を熱溶着により封止して封止部を形成したラミネート外装電池において、
前記金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する保護層が設けられて、
前記封止部が前記電極体側に折り曲げられ、当該折り曲げられた封止部が保護テープで固定されて、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する面における当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない面における表面粗さよりも小さいことを特徴とするラミネート外装電池。
【請求項２】
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面を加熱加圧することにより、当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない表面の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電池。
【請求項３】
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面に設けられた保護層を溶解させることを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電池。
【請求項４】
前記保護テープと接触する前記保護層のうち、前記封止部以外の金属ラミネートシートの保護層の表面粗さが、前記保護テープと接触していない保護層の表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電地。
【請求項１】
金属層と樹脂層とを積層してなる第１及び第２の金属ラミネートシートとの間に形成される内部空間に電極体を収納し、前記第１及び第２の金属ラミネートシートの外縁の前記樹脂層同士を熱溶着により封止して封止部を形成したラミネート外装電池において、
前記金属ラミネートシートの表面に凹凸を有する保護層が設けられて、
前記封止部が前記電極体側に折り曲げられ、当該折り曲げられた封止部が保護テープで固定されて、
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する面における当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない面における表面粗さよりも小さいことを特徴とするラミネート外装電池。
【請求項２】
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面を加熱加圧することにより、当該封止部の表面粗さが、前記保護テープと接触しない表面の表面粗さよりも小さくしたことを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電池。
【請求項３】
前記折り曲げられた封止部の表裏面のうち、前記保護テープと接着する表面に設けられた保護層を溶解させることを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電池。
【請求項４】
前記保護テープと接触する前記保護層のうち、前記封止部以外の金属ラミネートシートの保護層の表面粗さが、前記保護テープと接触していない保護層の表面粗さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電地。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５６０６９（Ｐ２０１２−１５６０６９Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５８４７（Ｐ２０１１−１５８４７）
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２８日（２０１１．１．２８）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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