薄膜型電気化学素子
【課題】金属ラミネートフィルム製の容器の封止性を確保するとともに、リード端子を確実に補強することができる薄膜型電気化学素子を提供すること。
【解決手段】リチウム一次電池１０は、正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体１１を有する。電極積層体１１はアルミニウム・ラミネートフィルム５３からなる容器５１内に収容されている。正極及び負極のリード端子２５，３５が密封封止部５２から容器外部に引き出されている。リード端子２５，３５を補強するためのタブフィルム５９がラミネートフィルム５３の間に介在される。タブフィルム５９は、溶融樹脂層とその溶融樹脂層よりも融点が高い耐熱樹脂層とを含んで構成される。タブフィルム５９の表面に低融点樹脂層を介してリード端子２５，３５が固定される。
【解決手段】リチウム一次電池１０は、正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体１１を有する。電極積層体１１はアルミニウム・ラミネートフィルム５３からなる容器５１内に収容されている。正極及び負極のリード端子２５，３５が密封封止部５２から容器外部に引き出されている。リード端子２５，３５を補強するためのタブフィルム５９がラミネートフィルム５３の間に介在される。タブフィルム５９は、溶融樹脂層とその溶融樹脂層よりも融点が高い耐熱樹脂層とを含んで構成される。タブフィルム５９の表面に低融点樹脂層を介してリード端子２５，３５が固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体を有し、電極積層体が電解液とともに金属ラミネートフィルムからなる容器内に収容されて密封封止されている薄膜型電気化学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の多様化に伴い、電子ペーパ、ＩＣタグ、多機能カード、電子キーなどのさまざまな超薄型電子機器が実用化されており、それら電子機器には電源としてラミネートタイプの電池が組み込まれている。このラミネートタイプの電池に求められる特徴としては、軽薄長寿命に加えて、曲げに対する強度特性も求められている。
【０００３】
特許文献１には、扁平な形状の巻回電極体を金属ラミネートフィルムの容器内に収納した薄型電池が開示されている。特許文献１では、金属ラミネートフィルムとして、絶縁樹脂層、アルミニウム箔及び溶融樹脂層を張り合わせてなるアルミニウム・ラミネートフィルムが用いられている。そして、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせ、その外周縁に沿って熱溶着することで密封封止して矩形袋状の容器が形成されている。
【０００４】
特許文献１の薄型電池では、扁平な形状の巻回電極体を容器内に収容しているため、電池を薄く形成するのには限界があるといった問題がある。これに対して、シート状の電極（正極及び負極）を積層した積層タイプの電池が実用化されている。この積層タイプの電池では、特許文献１のような巻回タイプの電池と比較して、薄膜化が可能となる。図９には、積層タイプのリチウム一次電池７０の従来例を示している。このリチウム一次電池７０において、金属ラミネートフィルム製の容器７１が使用されており、正極及び負極に繋がるリード端子７２，７３が容器７１の密封封止部７４から容器外部に引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５１５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図９のような薄膜型のリチウム一次電池７０では、リード端子７２，７３が薄く形成されているため、そのリード端子７２，７３の強度を十分に確保することができない。このため、図１０に示されるように、リチウム一次電池１０のリード端子７２，７３が簡単に折れ曲がってしまう。また、容器７１の端部では、金属ラミネートフィルム（金属層）の断面が露出している。従って、リード端子７２，７３の折れ曲がりによって、各リード端子７２，７３が金属ラミネートフィルムの金属層に接触し、その金属層を介して各リード端子７２，７３が短絡してしまうといった問題が生じる。
【０００７】
この対策として、図１１に示されるように、リード端子７２，７３を補強するためのサポートタブ７５を新たに設けるリチウム一次電池７６を検討している。具体的には、サポートタブ７５は、表裏の金属ラミネートフィルムのうち一方のラミネートフィルムをタブ状に延設することで形成されている。またこの一次電池７６では、ラミネートフィルムの表面に形成されている低融点樹脂の接着層を利用して、各リード端子７２，７３がサポートタブ７５の表面に接着固定される。このようにすると、リード端子７２，７３の強度を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、一次電池７６のリード端子７２，７３に外部配線や外部端子等を接続する際に、はんだ接続などで熱が加わると、サポートタブ７５の接着層が溶融してしまう。この場合、リード端子７２，７３の接着強度が弱くなる。また、溶融した接着層がリード端子７２，７３とラミネートフィルムとの界面から流れ出てしまうと、絶縁性が低下してリード端子７２，７３とラミネートフィルムとが短絡するといった問題も生じてしまう。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属ラミネートフィルム製の容器の封止性を確保するとともに、リード端子を確実に補強することができる薄膜型電気化学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段［１］〜［４］を以下に列挙する。
【００１１】
［１］正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体を有し、前記電極積層体が電解液とともに金属ラミネートフィルム製の容器内に収容され、前記金属ラミネートフィルムを外周縁に沿って熱溶着することで密封封止部が形成されている薄膜型電気化学素子であって、前記正極及び前記負極にそれぞれ繋がるリード端子を前記密封封止部から容器外部に引き出す構造を有するとともに、前記リード端子を補強するための補強用樹脂板を前記金属ラミネートフィルムの間に介在させる積層構造を有し、前記補強用樹脂板は、前記金属ラミネートフィルム同士を熱溶着させる低融点樹脂層よりも融点が高い高融点樹脂層を含んで構成され、前記補強用樹脂板の表面に前記低融点樹脂層を介して前記リード端子が固定されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００１２】
従って、手段１に記載の発明によると、電気化学素子のリード端子を外部装置等に接続する際に、低融点樹脂層の融点以上の温度から高融点樹脂層の融点未満の温度範囲で熱を加えた加工を行うことができる。この加工を行う場合、低融点樹脂層が溶融しても高融点樹脂層は溶融せずにリード端子と金属ラミネートフィルムとの間に介在するため、リード端子と金属ラミネートフィルムとの短絡を防止することができる。また、金属ラミネートフィルムの密封封止部においても、高融点樹脂層が介在するため、リード端子と低融点樹脂層との密着性を十分に高めることができる。このようにすると、密封封止部においてリード端子と低融点樹脂層との隙間がなくなり、容器内への水分の混入を確実に防ぐことができる。また、補強用樹脂板によってリード端子の強度を十分に確保することができる。この結果、電気化学素子の特性劣化を回避することができ、長期保存特性を改善することができる。
【００１３】
［２］手段１において、前記金属ラミネートフィルムは、前記容器の最表層となる外側樹脂層と、アルミニウム箔からなる金属層と、前記低融点樹脂層とからなり、前記補強用樹脂板は、２層の前記低融点樹脂層と、前記低融点樹脂層の間に介在される前記高融点樹脂層とからなることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００１４】
手段２に記載の発明によると、密封封止部において金属ラミネートフィルムの間に補強用樹脂板を介在させた状態で加熱加圧すると、補強用樹脂板の表面にある低融点樹脂層が金属ラミネートフィルムの低融点樹脂層とともに溶融する。その低融点樹脂層を介して補強用樹脂板と金属ラミネートフィルムとが熱溶着される。このとき、補強用樹脂板の高融点樹脂層は溶融しないため、その高融点樹脂層により金属ラミネートフィルムやリード端子との密着性を確実に高めることができる。また、補強用樹脂板の低融点樹脂層を介してリード端子を熱溶着させることで、補強用樹脂板にリード端子を固定することができる。この結果、リード端子の強度を十分に確保することができる。
【００１５】
［３］手段１または２において、前記補強用樹脂板を構成する高融点樹脂層は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン及びポリイミドから選択される少なくとも１つを用いて形成されていることを特徴とする記載の薄膜型電気化学素子。
【００１６】
手段３のような高融点樹脂層を用いることで、リード端子と金属ラミネートフィルムとの短絡を確実に防止することができる。特に、高融点樹脂層として、ポリエチレンナフタレートなどのような吸湿性が低い樹脂材料を用いることがより好ましい。この吸湿性が低い樹脂を用いると、容器内への水分の混入を確実に防ぐことができ、電気化学素子の長期保存特性を向上させることができる。また、高融点樹脂層の融点は、低融点樹脂層の融点よりも１００℃以上高いことが好ましい。このようにすると、高融点樹脂層の耐熱性を十分に確保することができる。
【００１７】
［４］手段１乃至３のいずれか１項において、前記補強用樹脂板は、前記リード端子の背面を完全に覆うように前記リード端子の端部よりも外側に延設されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００１８】
手段４に記載の発明によると、補強用樹脂板によってリード端子を確実に補強することができ、リード端子の折れ曲がりによる短絡を回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上詳述したように、手段１乃至４のいずれかに記載の発明によると、金属ラミネートフィルム製の容器の封止性を確保するとともに、リード端子を確実に補強することができる薄膜型電気化学素子を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施の形態のリチウム一次電池を示す平面図。
【図２】図１におけるリチウム一次電池のＡ−Ａ線での断面図。
【図３】図１におけるリチウム一次電池のＢ−Ｂ線での断面図。
【図４】図１におけるリチウム一次電池のＣ−Ｃ線での断面図。
【図５】サポートタブにおける２次加工を示す説明図。
【図６】リチウム一次電池の高温高湿試験結果を示すグラフ。
【図７】タブ強度の測定方法を示す説明図。
【図８】タブ強度の測定結果を示すグラフ。
【図９】従来のリチウム一次電池を示す平面図。
【図１０】従来のリチウム一次電池を示す平面図。
【図１１】従来のリチウム一次電池を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を薄膜型電気化学素子としてのリチウム一次電池に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施の形態におけるリチウム一次電池１０を示す平面図であり、図２は図１におけるリチウム一次電池１０のＡ−Ａ線での断面図である。図３は図１におけるリチウム一次電池１０のＢ−Ｂ線での断面図であり、図４は、図１におけるリチウム一次電池１０のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、本実施の形態のリチウム一次電池１０は、０．４５ｍｍ以下の厚さを有する薄型ラミネートタイプの電池である。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、リチウム一次電池１０は、正極集電体２３に支持された正極２１と負極集電体３３に支持された負極３１とがセパレータ４１を介して積層されてなる電極積層体１１を備えている。リチウム一次電池１０において、電極積層体１１は、非水電解液とともに容器５１内に密封封止されている。非水電解液としては、ブチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどに溶質としてトリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムビストリフルオロメタンスルホンイミド等を溶解させた電解液を用いている。
【００２３】
セパレータ４１は、電解液や電極活物質等に対して耐久性があり、連通気孔を有する非導電性の多孔体等からなる。本実施の形態では、セパレータ４１として、ポリプロピレンからなる不織布が用いられる。セパレータ４１の厚さは、キャパシタの内部抵抗を小さくするために薄いほうが好ましいが、電解液の保持量、流通性、強度等を勘案して適宜設定することができる。
【００２４】
正極２１は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）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などの炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）からなる結着剤とを含んで構成されている。正極集電体２３は、正極２１を支持しつつ集電を行うための金属箔であり、厚みが２０μｍのステンレス箔からなる。正極集電体２３の片面（図２では上面）にニッケルめっき（図示略）が施されており、そのニッケルめっき上に正極２１が形成されている。正極集電体２３は平面視矩形状に形成され、その四辺のうちの一辺に正極用リード端子２５が溶接されている。この正極用リード端子２５は、容器５１の密封封止部５２を介して容器外部に引き出されている。
【００２５】
負極３１は、負極活物質としてのリチウム箔からなり、負極集電体３３の片面に圧着されている。なお、負極３１としては、リチウム箔の代わりにリチウム合金箔（例えば、アルミニウム−リチウム合金箔等）を用いてもよい。負極集電体３３は、負極３１を支持しつつ集電を行うための金属箔であって、例えば、厚みが２０μｍのニッケル箔からなる。負極集電体３３は平面視矩形状に形成され、その四辺のうちの一辺に負極用リード端子３５が溶接されている。この負極用リード端子３５も、正極用リード端子２５と同様に容器５１の密封封止部５２を介して容器外部に引き出されている。
【００２６】
リチウム一次電池１０の容器５１は、アルミニウム箔を樹脂フィルムにラミネートしてなるアルミニウム・ラミネートフィルム（金属ラミネートフィルム）５３を２枚用いて矩形袋状に加工した金属ラミネートフィルム製の容器である。
【００２７】
容器５１では、外周縁に沿ってラミネートフィルム５３を帯状に熱溶着することで密封封止部５２が形成されており、密封封止部５２により容器５１が密封封止されている。熱溶着による封止は、表裏のラミネートフィルム５３に正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を挟み込んだ状態で行われる。
【００２８】
また、容器５１には、リード端子２５，３５を補強するためのサポートタブ５８が設けられている。本実施の形態において、サポートタブ５８は、表裏のラミネートフィルム５３のうちの裏側のラミネートフィルム５３をタブ状に延設するとともに、そのタブ状の部位をタブフィルム５９（補強用樹脂板）で覆うことで形成されている。サポートタブ５８は、リード端子２５，３５の背面を完全に覆うようにリード端子２５，３５の端部よりも外側に延設されている。
【００２９】
図３及び図４に示されるように、本実施の形態のアルミニウム・ラミネートフィルム５３は、ナイロン樹脂かならなる絶縁樹脂層５５（外側樹脂層）とアルミニウム箔からなる金属層５６と酸変性ポリプロピレン樹脂（ＰＰａ）からなる溶融樹脂層５７（低融点樹脂層）とを順に積層した３層構造のラミネートフィルムである。なお、アルミニウム箔以外の他の金属箔からなる金属ラミネートフィルム材を用いて、容器５１を形成してもよい。
【００３０】
本実施の形態では、容器５１において、リード端子２５，３５を引き出している辺以外の三辺の密封封止部５２は、表裏のラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７を熱溶着させることで形成されている。また、図３に示されるように、リード端子２５，３５側の密封封止部５２は、表裏のラミネートフィルム５３の間に２枚のタブフィルム５９を介在させるとともに、それらタブフィルム５９の間にリード端子２５，３５を挟み込み、ラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７及びタブフィルム５９を熱溶着させることで形成されている。
【００３１】
タブフィルム５９は、２層の溶融樹脂層５７（低融点樹脂層）の間に耐熱樹脂層６１（高融点樹脂層）を介在させた３層構造のフィルムである。タブフィルム５９における溶融樹脂層５７は、ラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７と同じ樹脂材料である酸変性ポリプロピレン樹脂（ＰＰａ）を用いて形成される。また、耐熱樹脂層６１は、溶融樹脂層５７よりも融点が高い樹脂材料であるポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）を用いて形成されている。なお、本実施の形態において、溶融樹脂層５７の融点は１４５℃であり、耐熱樹脂層６１の融点は２６８℃である。
【００３２】
容器５１においてリード端子２５，３５側の密封封止部５２では、ラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７とタブフィルム５９の溶融樹脂層５７とが熱溶着されるとともに、リード端子２５，３５を挟み込んでいる２枚のタブフィルム５９の溶融樹脂層５７が熱溶着されている。これにより、容器５１の密封封止が行われている。
【００３３】
また、各リード端子２５，３５を挟み込んでいる一方のタブフィルム５９の幅は、密封封止部５２の封止長さとほぼ等しく、他方のタブフィルム５９の幅は、密封封止部５２の封止長さよりも長くなっている。この長く形成されたタブフィルム５９が密封封止部５２から容器外側に延設されてサポートタブ５８の表面を被覆している（図１及び図４参照）。そして、サポートタブ５８において、リード端子２５，３５の表面がタブフィルム５９の溶融樹脂層５７により熱溶着され固定されている。このように、サポートタブ５８は、リード端子２５，３５を支持する部位であり、ラミネートフィルム５３の表面側（図４では下側）から順に絶縁樹脂層５５、金属層５６、溶融樹脂層５７、耐熱樹脂層６１及び溶融樹脂層５７を積層した構造となっている。
【００３４】
次に、リチウム一次電池１０の製造方法について説明する。
【００３５】
正極２１の作製は下記の手順で行う。先ず、シート状のステンレス箔を準備し、片面に部分ニッケルめっきを施す。さらに、ステンレス箔を所定サイズに切断することで、厚さが２０μの矩形状の正極集電体２３を作製する。
【００３６】
また、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）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などの炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）からなる結着剤とを所定の質量比となるように混合する。その混合物に有機溶剤となるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを加え、溶解させることで正極活物質スラリーを準備する。そして、正極集電体２３のニッケルめっき上に、正極活物質スラリーを１００μｍ程度の厚みとなるよう塗布した後、真空中にて１００℃の温度で乾燥して正極２１を作製する。
【００３７】
負極３１の作製は以下の手順で行う。先ず、シート状のニッケル箔を準備し、ニッケル箔を所定サイズに切断することで、厚さが２０μの矩形状の負極集電体３３を作製する。また、所定サイズに切断したリチウム箔を負極集電体３３に重ね合わせ、所定の圧力で圧着することで、負極集電体３３の片面に負極３１を形成する。
【００３８】
この後、正極集電体２３に正極用リード端子２５を超音波溶接し、かつ、負極集電体３３に負極用リード端子３５を超音波溶接する。さらに、正極集電体２３に支持された正極２１と負極集電体３３に支持された負極３１とをセパレータ４１を介して積層することで電極積層体１１を形成する。また、プロピレンカーボーネートに溶質としてＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２と表記されるリチウムビス（トリフルオロメタンスルホン）イミドを溶解させて非水電解液を作製する。
【００３９】
次に、ラミネートフィルム５３の熱溶着工程を行う。この熱溶着工程では、先ず、２枚のラミネートフィルム５３を用意し、それらの溶融樹脂層５７を対向させて内側に向け、２枚のラミネートフィルム５３を重ね合わせる。そして、加熱加圧用治具（図示略）によりラミネートフィルム５３の外周縁に１７０℃の熱を加えて加圧することにより、ラミネートフィルム５３を熱溶着により密封封止する。なおここでは、先ず、ラミネートフィルム５３の外周縁において、各リード端子２５，３５の引き出し側となる辺以外の他の三辺について密封封止し、一辺を開口させた袋状の容器５１を形成する。
【００４０】
そして、電極積層体１１を容器５１の開口側から容器５１内に収容する。さらに、容器５１の開口を注入口として非水電解液を容器５１内に注入する。その後、容器５１において、開口部分のラミネートフィルム５３の内側に２枚のタブフィルム５９を配置し、それらタブフィルム５９で正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を挟み込んだ状態でその開口部分を熱溶着により密封封止する。ここでも、加熱加圧用治具（図示略）により、ラミネートフィルム５３の開口部分に１７０℃の熱を加えて加圧する。この結果、リード端子２５，３５を挟み込んでいるタブフィルム５９が溶融樹脂層５７を介して熱溶着されるとともに、ラミネートフィルム５３とタブフィルム５９とが溶融樹脂層５７を介して熱溶着される。このようにラミネートフィルム５３を加工（一次加工）することで容器５１が密封封止される。
【００４１】
その後、サポートタブ５８の部分を熱溶着するための２次加工を行う。この２次加工時には、図５に示されるように、サポートタブ５８において、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５が配置されているタブフィルム５９側から加熱加圧用治具６４を押し付け、加熱加圧する。この結果、サポートタブ５８のタブフィルム５９とラミネートフィルム５３とが溶融樹脂層５７により熱溶着されるとともに、各リード端子２５，３５が溶融樹脂層５７によりサポートタブ５８の表面に熱溶着され固定される。以上の工程を経てリチウム一次電池１０を製造する。
【００４２】
本発明者らは、上記のように製造したリチウム一次電池１０（実施例）について、高温高湿の条件下（具体的には、温度が６０℃、湿度が９０％の条件下）で保存試験を行い、その保存期間（日数）に対するリチウム一次電池１０の内部抵抗の変化を確認した。また、比較例として、サポートタブ５８におけるタブフィルム５９を省略したリチウム一次電池（従来例）を製造し、その従来例のリチウム一次電池についても、高温高湿試験における内部抵抗の変化を確認した。それら実施例及び従来例のリチウム一次電池１０の試験結果を図６に示している。
【００４３】
図６に示されるように、従来例のリチウム一次電池では、３０日程度の期間で容器５１内に水分が混入し、内部抵抗が急激に上昇した。このように、電池の内部抵抗が大きくなると、電池容量が取り出せなくなり、電池として機能しなくなる。また、容器５１の膨れも発生する。これに対して、実施例のリチウム一次電池１０では、容器５１への水分混入を防止することができ、内部抵抗の上昇が低く抑えられている。このため、実施例のリチウム一次電池１０では、長期間にわたって電池容量を取り出すことができる。
【００４４】
また、本発明者らは、上記のように製造したリチウム一次電池１０について、タブ強度を測定した。なおここでは、図７に示すように、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を上方に向けた状態でリチウム一次電池１０を固定し、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５（サポートタブ５８）の上方からプッシュプルゲージ６５を押し付けることで、サポートタブ５８の圧壊強度を測定した。その結果を図８に示している。図８に示されるように、サポートタブ５８（リード端子２５，３５）の折れ曲がりが発生するタブの圧壊強度は、１５Ｎ〜１６Ｎ（１．５ｋｇｆ〜１．６ｋｇｆ）であった。因みに、サポートタブ５８を省略した従来のリチウム一次電池７０（図９参照）やサポートタブ５８におけるタブフィルム５９を省略した従来のリチウム一次電池７６（図１１参照）においても、タブの圧壊強度を測定した。それらの従来のリチウム一次電池７０，７６におけるタブの圧壊強度は、３Ｎ〜４Ｎ（０．３ｋｇｆ〜０．４ｋｇｆ）であった。このように、本実施の形態のリチウム一次電池１０では、リード端子２５，３５の強度を従来の４倍から５倍程度に高めることができた。
【００４５】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）本実施の形態のリチウム一次電池１０において、リード端子２５，３５を補強するためのサポートタブ５８には、溶融樹脂層５７よりも融点が高い耐熱樹脂層６１を含んで構成されたタブフィルム５９が設けられている。このようにすると、リチウム一次電池１０のリード端子２５，３５を外部装置等に接続する際に、溶融樹脂層５７の融点である１４５℃以上から耐熱樹脂層６１の融点である２６８℃未満の温度範囲において熱を加えた加工を行うことができる。この加工を行う場合、溶融樹脂層５７が溶融しても耐熱樹脂層６１は溶融せずにリード端子２５，３５とラミネートフィルム５３との間に介在する。このため、リード端子２５，３５とラミネートフィルム５３との短絡を防止することができる。
【００４７】
（２）本実施の形態のリチウム一次電池１０では、リード端子２５，３５側の密封封止部５２において、表裏のラミネートフィルム５３の間にタブフィルム５９を介在させた状態でタブフィルム５９とラミネートフィルム５３とが熱溶着されている。この熱溶着を行う際には、タブフィルム５９の耐熱樹脂層６１は溶融しないため、その耐熱樹脂層６１によって溶融樹脂層５７とリード端子２５，３５との密着性を十分に高めることができる。従って、密封封止部５２において、リード端子２５，３５と溶融樹脂層５７との間を隙間なく密着させることができ、容器５１内への水分の混入を確実に防ぐことができる。また、タブフィルム５９の溶融樹脂層５７によってリード端子２５，３５を熱溶着させることができ、サポートタブ５８にリード端子２５，３５を確実に固定することができる。これにより、リード端子２５，３５の強度を十分に確保することができる。この結果、リチウム一次電池１０の特性劣化を回避することができ、長期保存特性を改善することができる。
【００４８】
（３）本実施の形態のリチウム一次電池１０では、タブフィルム５９を構成する耐熱樹脂層６１として、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）を用いている。このポリエチレンナフタレート樹脂は吸湿性が低い樹脂である。このため、タブフィルム５９を密封封止部５２に介在させることにより、容器５１内への水分の混入を確実に防ぐことができ、リチウム一次電池１０の長期保存特性を向上させることができる。
【００４９】
（４）本実施の形態のリチウム一次電池１０では、サポートタブ５８がリード端子２５，３５の背面を完全に覆うようにリード端子２５，３５の端部よりも外側に延設されている。このようにすると、サポートタブ５８によってリード端子２５，３５を確実に補強することができ、リード端子２５，３５の折れ曲がりによる短絡を回避することができる。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００５１】
・上記実施の形態において、補強用樹脂板として機能するタブフィルム５９の耐熱樹脂層６１（高融点樹脂層）として、ポリエチレンフタレート（ＰＥＮ）を用いたが、これに限定されるものではない。具体的には、耐熱樹脂層６１の形成材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）及びポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料を用いてもよい。
【００５２】
・上記実施の形態では、密封封止部５２において、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を挟み込むようそれらリード端子２５，３５の表面側及び裏面側にタブフィルム５９をそれぞれ設けていた。この場合、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５の間は、溶融樹脂層５７で埋められた構造となっているが、その部分にも耐熱樹脂層６１を設けてもよい。具体的には、タブフィルム５９をクランク状に屈曲させて正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５の間に介在するよう配置する。このようにすると、各リード端子２５，３５間における絶縁性を高めることができる。なおこの場合、密封封止部５２において、３枚のタブフィルム５９が介在することとなる。また、密封封止部５２において４枚以上のタブフィルム５９を介在させてもよいが、その場合には密封封止部５２が厚くなってしまう。このため、絶縁性が確保される場合は、上記実施の形態のように２枚のタブフィルム５９を介在させて、密封封止部５２を薄く形成することが好ましい。
【００５３】
・上記実施の形態のリチウム一次電池１０において、一対の正極２１及び負極３１を積層した電極積層体１１を容器５１に収容するものであったが、複数対の正極２１及び負極３１を積層した電極積層体を容器５１に収納してもよい。
【００５４】
・上記実施の形態のリチウム一次電池１０では、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５が同一方向から引き出されていたが、これに限定するものではなく、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５が互いに反対方向に引き出される構成としてもよい。
【００５５】
・上記実施の形態では、リチウム一次電池１０に具体化するものであったが、金属ラミネートフィルム製の容器５１に収納される電気化学素子であれば、リチウム一次電池以外の電池やキャパシタなどに本発明を具体化してもよい。
【００５６】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５７】
（１）手段１乃至４のいずれか１項において、前記薄膜型電気化学素子は薄膜型リチウム一次電池であることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００５８】
（２）手段２において、前記補強用樹脂板を構成する高融点樹脂層は、ポリエチレンナフタレートを用いて形成されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００５９】
（３）手段２において、前記補強用樹脂板を構成する前記高融点樹脂層の融点は、前記低融点樹脂層の融点よりも１００℃以上高いことを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００６０】
（４）手段２において、前記リード端子を支持する部位は、表面側から順に前記外側樹脂層、前記金属層、前記低融点樹脂層、前記高融点樹脂層及び前記低融点樹脂層を積層した構造となっていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【符号の説明】
【００６１】
１０…薄膜型電気化学素子としてのリチウム一次電池
１１…電極積層体
２１…正極
２５…リード端子としての正極用リード端子
３１…負極
３５…リード端子としての負極用リード端子
４１…セパレータ
５１…容器
５２…密封封止部
５３…金属ラミネートフィルムとしてのアルミニウム・ラミネートフィルム
５５…外側樹脂層としての絶縁樹脂層
５６…金属層
５７…低融点樹脂層としての溶融樹脂層
５９…補強用樹脂板としてのタブフィルム
６１…高融点樹脂層としての耐熱樹脂層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体を有し、電極積層体が電解液とともに金属ラミネートフィルムからなる容器内に収容されて密封封止されている薄膜型電気化学素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報の多様化に伴い、電子ペーパ、ＩＣタグ、多機能カード、電子キーなどのさまざまな超薄型電子機器が実用化されており、それら電子機器には電源としてラミネートタイプの電池が組み込まれている。このラミネートタイプの電池に求められる特徴としては、軽薄長寿命に加えて、曲げに対する強度特性も求められている。
【０００３】
特許文献１には、扁平な形状の巻回電極体を金属ラミネートフィルムの容器内に収納した薄型電池が開示されている。特許文献１では、金属ラミネートフィルムとして、絶縁樹脂層、アルミニウム箔及び溶融樹脂層を張り合わせてなるアルミニウム・ラミネートフィルムが用いられている。そして、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせ、その外周縁に沿って熱溶着することで密封封止して矩形袋状の容器が形成されている。
【０００４】
特許文献１の薄型電池では、扁平な形状の巻回電極体を容器内に収容しているため、電池を薄く形成するのには限界があるといった問題がある。これに対して、シート状の電極（正極及び負極）を積層した積層タイプの電池が実用化されている。この積層タイプの電池では、特許文献１のような巻回タイプの電池と比較して、薄膜化が可能となる。図９には、積層タイプのリチウム一次電池７０の従来例を示している。このリチウム一次電池７０において、金属ラミネートフィルム製の容器７１が使用されており、正極及び負極に繋がるリード端子７２，７３が容器７１の密封封止部７４から容器外部に引き出されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１５１５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、図９のような薄膜型のリチウム一次電池７０では、リード端子７２，７３が薄く形成されているため、そのリード端子７２，７３の強度を十分に確保することができない。このため、図１０に示されるように、リチウム一次電池１０のリード端子７２，７３が簡単に折れ曲がってしまう。また、容器７１の端部では、金属ラミネートフィルム（金属層）の断面が露出している。従って、リード端子７２，７３の折れ曲がりによって、各リード端子７２，７３が金属ラミネートフィルムの金属層に接触し、その金属層を介して各リード端子７２，７３が短絡してしまうといった問題が生じる。
【０００７】
この対策として、図１１に示されるように、リード端子７２，７３を補強するためのサポートタブ７５を新たに設けるリチウム一次電池７６を検討している。具体的には、サポートタブ７５は、表裏の金属ラミネートフィルムのうち一方のラミネートフィルムをタブ状に延設することで形成されている。またこの一次電池７６では、ラミネートフィルムの表面に形成されている低融点樹脂の接着層を利用して、各リード端子７２，７３がサポートタブ７５の表面に接着固定される。このようにすると、リード端子７２，７３の強度を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、一次電池７６のリード端子７２，７３に外部配線や外部端子等を接続する際に、はんだ接続などで熱が加わると、サポートタブ７５の接着層が溶融してしまう。この場合、リード端子７２，７３の接着強度が弱くなる。また、溶融した接着層がリード端子７２，７３とラミネートフィルムとの界面から流れ出てしまうと、絶縁性が低下してリード端子７２，７３とラミネートフィルムとが短絡するといった問題も生じてしまう。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属ラミネートフィルム製の容器の封止性を確保するとともに、リード端子を確実に補強することができる薄膜型電気化学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するための手段［１］〜［４］を以下に列挙する。
【００１１】
［１］正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体を有し、前記電極積層体が電解液とともに金属ラミネートフィルム製の容器内に収容され、前記金属ラミネートフィルムを外周縁に沿って熱溶着することで密封封止部が形成されている薄膜型電気化学素子であって、前記正極及び前記負極にそれぞれ繋がるリード端子を前記密封封止部から容器外部に引き出す構造を有するとともに、前記リード端子を補強するための補強用樹脂板を前記金属ラミネートフィルムの間に介在させる積層構造を有し、前記補強用樹脂板は、前記金属ラミネートフィルム同士を熱溶着させる低融点樹脂層よりも融点が高い高融点樹脂層を含んで構成され、前記補強用樹脂板の表面に前記低融点樹脂層を介して前記リード端子が固定されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００１２】
従って、手段１に記載の発明によると、電気化学素子のリード端子を外部装置等に接続する際に、低融点樹脂層の融点以上の温度から高融点樹脂層の融点未満の温度範囲で熱を加えた加工を行うことができる。この加工を行う場合、低融点樹脂層が溶融しても高融点樹脂層は溶融せずにリード端子と金属ラミネートフィルムとの間に介在するため、リード端子と金属ラミネートフィルムとの短絡を防止することができる。また、金属ラミネートフィルムの密封封止部においても、高融点樹脂層が介在するため、リード端子と低融点樹脂層との密着性を十分に高めることができる。このようにすると、密封封止部においてリード端子と低融点樹脂層との隙間がなくなり、容器内への水分の混入を確実に防ぐことができる。また、補強用樹脂板によってリード端子の強度を十分に確保することができる。この結果、電気化学素子の特性劣化を回避することができ、長期保存特性を改善することができる。
【００１３】
［２］手段１において、前記金属ラミネートフィルムは、前記容器の最表層となる外側樹脂層と、アルミニウム箔からなる金属層と、前記低融点樹脂層とからなり、前記補強用樹脂板は、２層の前記低融点樹脂層と、前記低融点樹脂層の間に介在される前記高融点樹脂層とからなることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００１４】
手段２に記載の発明によると、密封封止部において金属ラミネートフィルムの間に補強用樹脂板を介在させた状態で加熱加圧すると、補強用樹脂板の表面にある低融点樹脂層が金属ラミネートフィルムの低融点樹脂層とともに溶融する。その低融点樹脂層を介して補強用樹脂板と金属ラミネートフィルムとが熱溶着される。このとき、補強用樹脂板の高融点樹脂層は溶融しないため、その高融点樹脂層により金属ラミネートフィルムやリード端子との密着性を確実に高めることができる。また、補強用樹脂板の低融点樹脂層を介してリード端子を熱溶着させることで、補強用樹脂板にリード端子を固定することができる。この結果、リード端子の強度を十分に確保することができる。
【００１５】
［３］手段１または２において、前記補強用樹脂板を構成する高融点樹脂層は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン及びポリイミドから選択される少なくとも１つを用いて形成されていることを特徴とする記載の薄膜型電気化学素子。
【００１６】
手段３のような高融点樹脂層を用いることで、リード端子と金属ラミネートフィルムとの短絡を確実に防止することができる。特に、高融点樹脂層として、ポリエチレンナフタレートなどのような吸湿性が低い樹脂材料を用いることがより好ましい。この吸湿性が低い樹脂を用いると、容器内への水分の混入を確実に防ぐことができ、電気化学素子の長期保存特性を向上させることができる。また、高融点樹脂層の融点は、低融点樹脂層の融点よりも１００℃以上高いことが好ましい。このようにすると、高融点樹脂層の耐熱性を十分に確保することができる。
【００１７】
［４］手段１乃至３のいずれか１項において、前記補強用樹脂板は、前記リード端子の背面を完全に覆うように前記リード端子の端部よりも外側に延設されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００１８】
手段４に記載の発明によると、補強用樹脂板によってリード端子を確実に補強することができ、リード端子の折れ曲がりによる短絡を回避することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上詳述したように、手段１乃至４のいずれかに記載の発明によると、金属ラミネートフィルム製の容器の封止性を確保するとともに、リード端子を確実に補強することができる薄膜型電気化学素子を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施の形態のリチウム一次電池を示す平面図。
【図２】図１におけるリチウム一次電池のＡ−Ａ線での断面図。
【図３】図１におけるリチウム一次電池のＢ−Ｂ線での断面図。
【図４】図１におけるリチウム一次電池のＣ−Ｃ線での断面図。
【図５】サポートタブにおける２次加工を示す説明図。
【図６】リチウム一次電池の高温高湿試験結果を示すグラフ。
【図７】タブ強度の測定方法を示す説明図。
【図８】タブ強度の測定結果を示すグラフ。
【図９】従来のリチウム一次電池を示す平面図。
【図１０】従来のリチウム一次電池を示す平面図。
【図１１】従来のリチウム一次電池を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明を薄膜型電気化学素子としてのリチウム一次電池に具体化した一実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施の形態におけるリチウム一次電池１０を示す平面図であり、図２は図１におけるリチウム一次電池１０のＡ−Ａ線での断面図である。図３は図１におけるリチウム一次電池１０のＢ−Ｂ線での断面図であり、図４は、図１におけるリチウム一次電池１０のＣ−Ｃ線での断面図である。なお、本実施の形態のリチウム一次電池１０は、０．４５ｍｍ以下の厚さを有する薄型ラミネートタイプの電池である。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、リチウム一次電池１０は、正極集電体２３に支持された正極２１と負極集電体３３に支持された負極３１とがセパレータ４１を介して積層されてなる電極積層体１１を備えている。リチウム一次電池１０において、電極積層体１１は、非水電解液とともに容器５１内に密封封止されている。非水電解液としては、ブチルカーボネート、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネートなどに溶質としてトリフルオロメタンスルホン酸リチウム、リチウムビストリフルオロメタンスルホンイミド等を溶解させた電解液を用いている。
【００２３】
セパレータ４１は、電解液や電極活物質等に対して耐久性があり、連通気孔を有する非導電性の多孔体等からなる。本実施の形態では、セパレータ４１として、ポリプロピレンからなる不織布が用いられる。セパレータ４１の厚さは、キャパシタの内部抵抗を小さくするために薄いほうが好ましいが、電解液の保持量、流通性、強度等を勘案して適宜設定することができる。
【００２４】
正極２１は、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）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などの炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）からなる結着剤とを含んで構成されている。正極集電体２３は、正極２１を支持しつつ集電を行うための金属箔であり、厚みが２０μｍのステンレス箔からなる。正極集電体２３の片面（図２では上面）にニッケルめっき（図示略）が施されており、そのニッケルめっき上に正極２１が形成されている。正極集電体２３は平面視矩形状に形成され、その四辺のうちの一辺に正極用リード端子２５が溶接されている。この正極用リード端子２５は、容器５１の密封封止部５２を介して容器外部に引き出されている。
【００２５】
負極３１は、負極活物質としてのリチウム箔からなり、負極集電体３３の片面に圧着されている。なお、負極３１としては、リチウム箔の代わりにリチウム合金箔（例えば、アルミニウム−リチウム合金箔等）を用いてもよい。負極集電体３３は、負極３１を支持しつつ集電を行うための金属箔であって、例えば、厚みが２０μｍのニッケル箔からなる。負極集電体３３は平面視矩形状に形成され、その四辺のうちの一辺に負極用リード端子３５が溶接されている。この負極用リード端子３５も、正極用リード端子２５と同様に容器５１の密封封止部５２を介して容器外部に引き出されている。
【００２６】
リチウム一次電池１０の容器５１は、アルミニウム箔を樹脂フィルムにラミネートしてなるアルミニウム・ラミネートフィルム（金属ラミネートフィルム）５３を２枚用いて矩形袋状に加工した金属ラミネートフィルム製の容器である。
【００２７】
容器５１では、外周縁に沿ってラミネートフィルム５３を帯状に熱溶着することで密封封止部５２が形成されており、密封封止部５２により容器５１が密封封止されている。熱溶着による封止は、表裏のラミネートフィルム５３に正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を挟み込んだ状態で行われる。
【００２８】
また、容器５１には、リード端子２５，３５を補強するためのサポートタブ５８が設けられている。本実施の形態において、サポートタブ５８は、表裏のラミネートフィルム５３のうちの裏側のラミネートフィルム５３をタブ状に延設するとともに、そのタブ状の部位をタブフィルム５９（補強用樹脂板）で覆うことで形成されている。サポートタブ５８は、リード端子２５，３５の背面を完全に覆うようにリード端子２５，３５の端部よりも外側に延設されている。
【００２９】
図３及び図４に示されるように、本実施の形態のアルミニウム・ラミネートフィルム５３は、ナイロン樹脂かならなる絶縁樹脂層５５（外側樹脂層）とアルミニウム箔からなる金属層５６と酸変性ポリプロピレン樹脂（ＰＰａ）からなる溶融樹脂層５７（低融点樹脂層）とを順に積層した３層構造のラミネートフィルムである。なお、アルミニウム箔以外の他の金属箔からなる金属ラミネートフィルム材を用いて、容器５１を形成してもよい。
【００３０】
本実施の形態では、容器５１において、リード端子２５，３５を引き出している辺以外の三辺の密封封止部５２は、表裏のラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７を熱溶着させることで形成されている。また、図３に示されるように、リード端子２５，３５側の密封封止部５２は、表裏のラミネートフィルム５３の間に２枚のタブフィルム５９を介在させるとともに、それらタブフィルム５９の間にリード端子２５，３５を挟み込み、ラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７及びタブフィルム５９を熱溶着させることで形成されている。
【００３１】
タブフィルム５９は、２層の溶融樹脂層５７（低融点樹脂層）の間に耐熱樹脂層６１（高融点樹脂層）を介在させた３層構造のフィルムである。タブフィルム５９における溶融樹脂層５７は、ラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７と同じ樹脂材料である酸変性ポリプロピレン樹脂（ＰＰａ）を用いて形成される。また、耐熱樹脂層６１は、溶融樹脂層５７よりも融点が高い樹脂材料であるポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）を用いて形成されている。なお、本実施の形態において、溶融樹脂層５７の融点は１４５℃であり、耐熱樹脂層６１の融点は２６８℃である。
【００３２】
容器５１においてリード端子２５，３５側の密封封止部５２では、ラミネートフィルム５３の溶融樹脂層５７とタブフィルム５９の溶融樹脂層５７とが熱溶着されるとともに、リード端子２５，３５を挟み込んでいる２枚のタブフィルム５９の溶融樹脂層５７が熱溶着されている。これにより、容器５１の密封封止が行われている。
【００３３】
また、各リード端子２５，３５を挟み込んでいる一方のタブフィルム５９の幅は、密封封止部５２の封止長さとほぼ等しく、他方のタブフィルム５９の幅は、密封封止部５２の封止長さよりも長くなっている。この長く形成されたタブフィルム５９が密封封止部５２から容器外側に延設されてサポートタブ５８の表面を被覆している（図１及び図４参照）。そして、サポートタブ５８において、リード端子２５，３５の表面がタブフィルム５９の溶融樹脂層５７により熱溶着され固定されている。このように、サポートタブ５８は、リード端子２５，３５を支持する部位であり、ラミネートフィルム５３の表面側（図４では下側）から順に絶縁樹脂層５５、金属層５６、溶融樹脂層５７、耐熱樹脂層６１及び溶融樹脂層５７を積層した構造となっている。
【００３４】
次に、リチウム一次電池１０の製造方法について説明する。
【００３５】
正極２１の作製は下記の手順で行う。先ず、シート状のステンレス箔を準備し、片面に部分ニッケルめっきを施す。さらに、ステンレス箔を所定サイズに切断することで、厚さが２０μの矩形状の正極集電体２３を作製する。
【００３６】
また、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）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などの炭素系導電剤と、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶｄＦ）からなる結着剤とを所定の質量比となるように混合する。その混合物に有機溶剤となるＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などを加え、溶解させることで正極活物質スラリーを準備する。そして、正極集電体２３のニッケルめっき上に、正極活物質スラリーを１００μｍ程度の厚みとなるよう塗布した後、真空中にて１００℃の温度で乾燥して正極２１を作製する。
【００３７】
負極３１の作製は以下の手順で行う。先ず、シート状のニッケル箔を準備し、ニッケル箔を所定サイズに切断することで、厚さが２０μの矩形状の負極集電体３３を作製する。また、所定サイズに切断したリチウム箔を負極集電体３３に重ね合わせ、所定の圧力で圧着することで、負極集電体３３の片面に負極３１を形成する。
【００３８】
この後、正極集電体２３に正極用リード端子２５を超音波溶接し、かつ、負極集電体３３に負極用リード端子３５を超音波溶接する。さらに、正極集電体２３に支持された正極２１と負極集電体３３に支持された負極３１とをセパレータ４１を介して積層することで電極積層体１１を形成する。また、プロピレンカーボーネートに溶質としてＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２と表記されるリチウムビス（トリフルオロメタンスルホン）イミドを溶解させて非水電解液を作製する。
【００３９】
次に、ラミネートフィルム５３の熱溶着工程を行う。この熱溶着工程では、先ず、２枚のラミネートフィルム５３を用意し、それらの溶融樹脂層５７を対向させて内側に向け、２枚のラミネートフィルム５３を重ね合わせる。そして、加熱加圧用治具（図示略）によりラミネートフィルム５３の外周縁に１７０℃の熱を加えて加圧することにより、ラミネートフィルム５３を熱溶着により密封封止する。なおここでは、先ず、ラミネートフィルム５３の外周縁において、各リード端子２５，３５の引き出し側となる辺以外の他の三辺について密封封止し、一辺を開口させた袋状の容器５１を形成する。
【００４０】
そして、電極積層体１１を容器５１の開口側から容器５１内に収容する。さらに、容器５１の開口を注入口として非水電解液を容器５１内に注入する。その後、容器５１において、開口部分のラミネートフィルム５３の内側に２枚のタブフィルム５９を配置し、それらタブフィルム５９で正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を挟み込んだ状態でその開口部分を熱溶着により密封封止する。ここでも、加熱加圧用治具（図示略）により、ラミネートフィルム５３の開口部分に１７０℃の熱を加えて加圧する。この結果、リード端子２５，３５を挟み込んでいるタブフィルム５９が溶融樹脂層５７を介して熱溶着されるとともに、ラミネートフィルム５３とタブフィルム５９とが溶融樹脂層５７を介して熱溶着される。このようにラミネートフィルム５３を加工（一次加工）することで容器５１が密封封止される。
【００４１】
その後、サポートタブ５８の部分を熱溶着するための２次加工を行う。この２次加工時には、図５に示されるように、サポートタブ５８において、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５が配置されているタブフィルム５９側から加熱加圧用治具６４を押し付け、加熱加圧する。この結果、サポートタブ５８のタブフィルム５９とラミネートフィルム５３とが溶融樹脂層５７により熱溶着されるとともに、各リード端子２５，３５が溶融樹脂層５７によりサポートタブ５８の表面に熱溶着され固定される。以上の工程を経てリチウム一次電池１０を製造する。
【００４２】
本発明者らは、上記のように製造したリチウム一次電池１０（実施例）について、高温高湿の条件下（具体的には、温度が６０℃、湿度が９０％の条件下）で保存試験を行い、その保存期間（日数）に対するリチウム一次電池１０の内部抵抗の変化を確認した。また、比較例として、サポートタブ５８におけるタブフィルム５９を省略したリチウム一次電池（従来例）を製造し、その従来例のリチウム一次電池についても、高温高湿試験における内部抵抗の変化を確認した。それら実施例及び従来例のリチウム一次電池１０の試験結果を図６に示している。
【００４３】
図６に示されるように、従来例のリチウム一次電池では、３０日程度の期間で容器５１内に水分が混入し、内部抵抗が急激に上昇した。このように、電池の内部抵抗が大きくなると、電池容量が取り出せなくなり、電池として機能しなくなる。また、容器５１の膨れも発生する。これに対して、実施例のリチウム一次電池１０では、容器５１への水分混入を防止することができ、内部抵抗の上昇が低く抑えられている。このため、実施例のリチウム一次電池１０では、長期間にわたって電池容量を取り出すことができる。
【００４４】
また、本発明者らは、上記のように製造したリチウム一次電池１０について、タブ強度を測定した。なおここでは、図７に示すように、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を上方に向けた状態でリチウム一次電池１０を固定し、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５（サポートタブ５８）の上方からプッシュプルゲージ６５を押し付けることで、サポートタブ５８の圧壊強度を測定した。その結果を図８に示している。図８に示されるように、サポートタブ５８（リード端子２５，３５）の折れ曲がりが発生するタブの圧壊強度は、１５Ｎ〜１６Ｎ（１．５ｋｇｆ〜１．６ｋｇｆ）であった。因みに、サポートタブ５８を省略した従来のリチウム一次電池７０（図９参照）やサポートタブ５８におけるタブフィルム５９を省略した従来のリチウム一次電池７６（図１１参照）においても、タブの圧壊強度を測定した。それらの従来のリチウム一次電池７０，７６におけるタブの圧壊強度は、３Ｎ〜４Ｎ（０．３ｋｇｆ〜０．４ｋｇｆ）であった。このように、本実施の形態のリチウム一次電池１０では、リード端子２５，３５の強度を従来の４倍から５倍程度に高めることができた。
【００４５】
従って、本実施の形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）本実施の形態のリチウム一次電池１０において、リード端子２５，３５を補強するためのサポートタブ５８には、溶融樹脂層５７よりも融点が高い耐熱樹脂層６１を含んで構成されたタブフィルム５９が設けられている。このようにすると、リチウム一次電池１０のリード端子２５，３５を外部装置等に接続する際に、溶融樹脂層５７の融点である１４５℃以上から耐熱樹脂層６１の融点である２６８℃未満の温度範囲において熱を加えた加工を行うことができる。この加工を行う場合、溶融樹脂層５７が溶融しても耐熱樹脂層６１は溶融せずにリード端子２５，３５とラミネートフィルム５３との間に介在する。このため、リード端子２５，３５とラミネートフィルム５３との短絡を防止することができる。
【００４７】
（２）本実施の形態のリチウム一次電池１０では、リード端子２５，３５側の密封封止部５２において、表裏のラミネートフィルム５３の間にタブフィルム５９を介在させた状態でタブフィルム５９とラミネートフィルム５３とが熱溶着されている。この熱溶着を行う際には、タブフィルム５９の耐熱樹脂層６１は溶融しないため、その耐熱樹脂層６１によって溶融樹脂層５７とリード端子２５，３５との密着性を十分に高めることができる。従って、密封封止部５２において、リード端子２５，３５と溶融樹脂層５７との間を隙間なく密着させることができ、容器５１内への水分の混入を確実に防ぐことができる。また、タブフィルム５９の溶融樹脂層５７によってリード端子２５，３５を熱溶着させることができ、サポートタブ５８にリード端子２５，３５を確実に固定することができる。これにより、リード端子２５，３５の強度を十分に確保することができる。この結果、リチウム一次電池１０の特性劣化を回避することができ、長期保存特性を改善することができる。
【００４８】
（３）本実施の形態のリチウム一次電池１０では、タブフィルム５９を構成する耐熱樹脂層６１として、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）を用いている。このポリエチレンナフタレート樹脂は吸湿性が低い樹脂である。このため、タブフィルム５９を密封封止部５２に介在させることにより、容器５１内への水分の混入を確実に防ぐことができ、リチウム一次電池１０の長期保存特性を向上させることができる。
【００４９】
（４）本実施の形態のリチウム一次電池１０では、サポートタブ５８がリード端子２５，３５の背面を完全に覆うようにリード端子２５，３５の端部よりも外側に延設されている。このようにすると、サポートタブ５８によってリード端子２５，３５を確実に補強することができ、リード端子２５，３５の折れ曲がりによる短絡を回避することができる。
【００５０】
なお、本発明の実施の形態は以下のように変更してもよい。
【００５１】
・上記実施の形態において、補強用樹脂板として機能するタブフィルム５９の耐熱樹脂層６１（高融点樹脂層）として、ポリエチレンフタレート（ＰＥＮ）を用いたが、これに限定されるものではない。具体的には、耐熱樹脂層６１の形成材料として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）及びポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料を用いてもよい。
【００５２】
・上記実施の形態では、密封封止部５２において、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５を挟み込むようそれらリード端子２５，３５の表面側及び裏面側にタブフィルム５９をそれぞれ設けていた。この場合、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５の間は、溶融樹脂層５７で埋められた構造となっているが、その部分にも耐熱樹脂層６１を設けてもよい。具体的には、タブフィルム５９をクランク状に屈曲させて正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５の間に介在するよう配置する。このようにすると、各リード端子２５，３５間における絶縁性を高めることができる。なおこの場合、密封封止部５２において、３枚のタブフィルム５９が介在することとなる。また、密封封止部５２において４枚以上のタブフィルム５９を介在させてもよいが、その場合には密封封止部５２が厚くなってしまう。このため、絶縁性が確保される場合は、上記実施の形態のように２枚のタブフィルム５９を介在させて、密封封止部５２を薄く形成することが好ましい。
【００５３】
・上記実施の形態のリチウム一次電池１０において、一対の正極２１及び負極３１を積層した電極積層体１１を容器５１に収容するものであったが、複数対の正極２１及び負極３１を積層した電極積層体を容器５１に収納してもよい。
【００５４】
・上記実施の形態のリチウム一次電池１０では、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５が同一方向から引き出されていたが、これに限定するものではなく、正極用リード端子２５及び負極用リード端子３５が互いに反対方向に引き出される構成としてもよい。
【００５５】
・上記実施の形態では、リチウム一次電池１０に具体化するものであったが、金属ラミネートフィルム製の容器５１に収納される電気化学素子であれば、リチウム一次電池以外の電池やキャパシタなどに本発明を具体化してもよい。
【００５６】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施の形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００５７】
（１）手段１乃至４のいずれか１項において、前記薄膜型電気化学素子は薄膜型リチウム一次電池であることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００５８】
（２）手段２において、前記補強用樹脂板を構成する高融点樹脂層は、ポリエチレンナフタレートを用いて形成されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００５９】
（３）手段２において、前記補強用樹脂板を構成する前記高融点樹脂層の融点は、前記低融点樹脂層の融点よりも１００℃以上高いことを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【００６０】
（４）手段２において、前記リード端子を支持する部位は、表面側から順に前記外側樹脂層、前記金属層、前記低融点樹脂層、前記高融点樹脂層及び前記低融点樹脂層を積層した構造となっていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【符号の説明】
【００６１】
１０…薄膜型電気化学素子としてのリチウム一次電池
１１…電極積層体
２１…正極
２５…リード端子としての正極用リード端子
３１…負極
３５…リード端子としての負極用リード端子
４１…セパレータ
５１…容器
５２…密封封止部
５３…金属ラミネートフィルムとしてのアルミニウム・ラミネートフィルム
５５…外側樹脂層としての絶縁樹脂層
５６…金属層
５７…低融点樹脂層としての溶融樹脂層
５９…補強用樹脂板としてのタブフィルム
６１…高融点樹脂層としての耐熱樹脂層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体を有し、前記電極積層体が電解液とともに金属ラミネートフィルム製の容器内に収容され、前記金属ラミネートフィルムを外周縁に沿って熱溶着することで密封封止部が形成されている薄膜型電気化学素子であって、
前記正極及び前記負極にそれぞれ繋がるリード端子を前記密封封止部から容器外部に引き出す構造を有するとともに、前記リード端子を補強するための補強用樹脂板を前記金属ラミネートフィルムの間に介在させる積層構造を有し、
前記補強用樹脂板は、前記金属ラミネートフィルム同士を熱溶着させる低融点樹脂層よりも融点が高い高融点樹脂層を含んで構成され、
前記補強用樹脂板の表面に前記低融点樹脂層を介して前記リード端子が固定されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【請求項２】
前記金属ラミネートフィルムは、前記容器の最表層となる外側樹脂層と、アルミニウム箔からなる金属層と、前記低融点樹脂層とからなり、
前記補強用樹脂板は、２層の前記低融点樹脂層と、前記低融点樹脂層の間に介在される前記高融点樹脂層とからなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜型電気化学素子。
【請求項３】
前記補強用樹脂板を構成する高融点樹脂層は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン及びポリイミドから選択される少なくとも１つを用いて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜型電気化学素子。
【請求項４】
前記補強用樹脂板は、前記リード端子の背面を完全に覆うように前記リード端子の端部よりも外側に延設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜型電気化学素子。
【請求項１】
正極と負極とがセパレータを介して積層されてなる電極積層体を有し、前記電極積層体が電解液とともに金属ラミネートフィルム製の容器内に収容され、前記金属ラミネートフィルムを外周縁に沿って熱溶着することで密封封止部が形成されている薄膜型電気化学素子であって、
前記正極及び前記負極にそれぞれ繋がるリード端子を前記密封封止部から容器外部に引き出す構造を有するとともに、前記リード端子を補強するための補強用樹脂板を前記金属ラミネートフィルムの間に介在させる積層構造を有し、
前記補強用樹脂板は、前記金属ラミネートフィルム同士を熱溶着させる低融点樹脂層よりも融点が高い高融点樹脂層を含んで構成され、
前記補強用樹脂板の表面に前記低融点樹脂層を介して前記リード端子が固定されていることを特徴とする薄膜型電気化学素子。
【請求項２】
前記金属ラミネートフィルムは、前記容器の最表層となる外側樹脂層と、アルミニウム箔からなる金属層と、前記低融点樹脂層とからなり、
前記補強用樹脂板は、２層の前記低融点樹脂層と、前記低融点樹脂層の間に介在される前記高融点樹脂層とからなることを特徴とする請求項１に記載の薄膜型電気化学素子。
【請求項３】
前記補強用樹脂板を構成する高融点樹脂層は、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン及びポリイミドから選択される少なくとも１つを用いて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜型電気化学素子。
【請求項４】
前記補強用樹脂板は、前記リード端子の背面を完全に覆うように前記リード端子の端部よりも外側に延設されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の薄膜型電気化学素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２０９１２５（Ｐ２０１２−２０９１２５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７３７５３（Ｐ２０１１−７３７５３）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１７７０８１）ＦＤＫ鳥取株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００１７７０８１）ＦＤＫ鳥取株式会社 (28)
【Ｆターム（参考）】
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