電池包装体
【課題】柔軟性に優れた薄型電池に対する水蒸気バリア性を確保する。
【解決手段】シート状の電極群と、非水電解質と、電極群と非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含み、電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、第１活物質層と第２活物質層との間に介在する、非水電解質を含む電解質層と、具備し、第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、電池包装体。
【解決手段】シート状の電極群と、非水電解質と、電極群と非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含み、電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、第１活物質層と第２活物質層との間に介在する、非水電解質を含む電解質層と、具備し、第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、電池包装体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の電極群と、非水電解質と、これらを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含む、電池包装体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ＩＣカード、温度センサ、補聴器、および感圧ブザーのような小型の電子機器の電源として、薄型電池が用いられている。
【０００３】
生体に接触した状態で作動するデバイス（生体貼付型装置）にも、薄型電池が用いられている。このようなデバイスとして、所定の電位を与えると、生体外皮を通して体内へ薬剤を供給するイオントフォレシス経皮投薬装置等が開発されている。また、体温、血圧、および脈拍のような生体情報を測定する測定回路と、測定された生体情報をチェックする監視部と、生体情報に関する電波信号を病院および消防のような施設へ送信する無線送信回路と、を備えたシート状の生体情報測定発信装置が開発されている。利用者の健康上の異変を示す生体情報が得られた場合、生体情報は自動的に病院等に伝達される。
【０００４】
上記の小型の電子機器およびデバイスの更なる小型化に伴い、薄型電池の更なる薄型化が求められている。このような要求に対して、外装体に、薄くかつ柔軟なラミネートフィルムを用いた薄型電池が検討されている（特許文献１）。ラミネートフィルムは、金属箔、およびその両面に形成された樹脂層からなる。このような薄型電池では、袋状のラミネートフィルムからなる外装体に、正極、負極、および正極と負極との間に配された電解質層を含むシート状の電極群が収納されている。一般に、電極群には一対のリードが接続され、それらの一部は、外部端子として、外装体の封止部より外部へ露出している。
【０００５】
ラミネートフィルムからなる外装体の代わりに、樹脂のベースフィルムと可撓性無機材料層とからなる薄型電池用のパッケージを用いることも提案されている（特許文献２）。無機材料層に、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等を用いることで、比較的シール性に優れたパッケージを安価で提供することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８５８８１号公報
【特許文献２】特開平６−２３１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の外装体やパッケージを用いた薄型電池は、電池の厚さを可能な限り低減しているにも関わらず、様々な外力が加えられる可能性のある小型電子機器に適用することを考慮すると、柔軟性が十分であるとはいえない。例えば、生体貼付型装置のように厚さを低減した電子機器の場合、電子機器の容積の相当な部分は薄型電池により占められている。このような電子機器を生体に接触させたとき、薄型電池の柔軟性が不十分であると、良好な装着感が得られず、電子機器の使用者に不快感を与えることになる。そこで、薄型電池の柔軟性の更なる向上が求められている。
【０００８】
薄型電池の柔軟性を向上させるために、外装体の厚さを極限まで小さくすることも考えられる。しかし、外装体は、電池の構成要素を外気から保護する役割を果たすことが必要であり、特に水蒸気に対するバリア性が要求される。高い柔軟性を得るために外装体の厚さを小さくしすぎると、必要な水蒸気バリア性を確保することが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記を鑑み、本発明は、シート状の電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、前記薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含み、前記電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に介在する、前記非水電解質を含む電解質層と、具備し、前記第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、前記第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、電池包装体に関する。
【００１０】
本発明の電池包装体は、一局面において、前記薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備する。この場合、前記第２外装体は、前記薄型電池とともに前記電子機器を密閉収納する。
【００１１】
第１外装体の引張弾性率を１０〜１００ＭＰａに設定することにより、薄型電池の柔軟性が向上し、人体に対する装着感が大きく改善される。第２外装体の水蒸気透過率を、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下とすることにより、十分なバリア性が確保される。薄型電池を使用する際には、第２外装体を開封して、薄型電池や電子機器を取り出して使用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第２外装体により十分な水蒸気バリア性が確保されるため、第１外装体に高度な水蒸気バリア性を付与する必要がない。よって、第１外装体の引張弾性率を１０〜１００ＭＰａまで小さくすることができ、その結果、薄型電池の柔軟性を十分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る第１外装体または第２外装体を形成するラミネートフィルムの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る薄型電池（図３）のII−II線概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る薄型電池の上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池包装体（図５）のIV−IV線概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電池包装体の上面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る薄型電池の概略断面図である。
【図７】生体情報測定装置を具備する電池−電子機器接合体の一例を示す斜視図である。
【図８】変形させた同接合体の外観の一例を示す斜視図である。
【図９】イオントフォレシス経皮投薬装置の一例を概念的に示す上面図である。
【図１０】同イオントフォレシス経皮投薬装置（図９）のX−X線概略断面図である。
【図１１】同イオントフォレシス経皮投薬装置に薄型電池を一体化させた電池ー電子機器接合体の一例の図１０に対応する断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る電池包装体の上面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施形態に係る電池包装体の上面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る電池−電子機器接合体の回路図である。
【図１５】負荷がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合の第１回路の回路図の一例である。
【図１６】強制放電作動スイッチを具備する電池−電子機器接合体の一例およびそれを強制放電させる際の手順を示す図である。
【図１７】強制放電作動スイッチを具備する電池の一例を示す上面図である。
【図１８】押しボタン式の強制放電作動スイッチの一例の第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子が離間した状態（ａ）から接触した状態（ｂ）への動作を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の電池包装体は、シート状の電極群と、非水電解質と、電極群と非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池（以下、単に電池とも称する）と、電池を密閉収納する第２外装体と、を含む。ここで、電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、第１活物質層と第２活物質層との間に介在する、非水電解質を含む電解質層と、具備する。すなわち、薄型電池は、一次または二次の非水電解質電池である。第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である。
【００１５】
電極群の厚さを低減した薄型電池においては、外装体の柔軟性が電池全体の柔軟性の向上に与える影響を無視できない。電極群と非水電解質（すなわち発電要素）を密閉収納する第１外装体の引張弾性率を１０〜１００ＭＰａに設定することにより、電池の柔軟性が向上し、人体に対する装着感が大きく改善される。また、外装体として必要な強度を維持できる。柔軟性の点では、第１外装体の引張弾性率は小さいほど望ましく、例えば９０ＭＰａ以下が望ましく、８０ＭＰａ以下がより好ましく、５０ＭＰａ以上がさらに好ましい。ただし、耐屈曲性のような機械的強度を考慮すると、１０ＭＰａ以上が望ましく、１５ＭＰａ以上がより好ましく、２０ＭＰａ以上がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて引張弾性率の範囲を設定できる。
【００１６】
ただし、このような第１外装体は、水蒸気に対するバリア性が従来のラミネートフィルムやパッケージよりも低くなる傾向がある。この点については、薄型電池を密閉収納する第２外装体の水蒸気透過率を、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下とすることにより、十分なバリア性が確保される。
【００１７】
第２外装体は、使用されない期間中の電池を外気から保護する役割を有する。従って、第２外装体の水蒸気透過率は、低いほど望ましく、例えば０．０００５ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下が好ましく、０．０００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下がより好ましく、０．００００５ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下がさらに好ましく、当然、０ｇ／ｍ2・ｄａｙでもよい。
【００１８】
本発明の電池包装体は、薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備することができる。電子機器は、薄型電池とともに、第２外装体により密閉収納すればよい。この場合、薄型電池と電子機器とが、一体となってシート化されている形態が好ましい。このような電子機器として、例えば、生体情報測定装置やイオントフォレシス経皮投薬装置が挙げられる。薄型電池と電子機器とが一体化されたシート状の物品を、以下、電池−電子機器接合体または電池デバイスとも称する。シート状の電池−電子機器接合体または電池デバイスは、それ自体も柔軟性を有するように構成される。
【００１９】
電池または電池−電子機器接合体を使用する際には、第２外装体を開封して、電池または接合体を取り出して使用する。電池または電池−電子機器接合体の使用期間は、電池包装体の流通および保存に供される期間に比べて短いため、第１外装体は、適度なバリア性を有すればよく、高度なバリア性を要しない。電池または電池−電子機器接合体の使用期間としては、例えば、５０時間以下または２００時間以下が想定される。
【００２０】
電池または電池−電子機器接合体の比較的短い使用期間中であっても、外気が電池の発電要素に与える影響は、できるだけ排除することが望ましい。そのような観点から、第１外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、２ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることが更に好ましく、０．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下がより好ましく、０．１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下が特に好ましく、当然、０ｇ／ｍ2・ｄａｙでもよい。
【００２１】
第１外装体は、耐屈曲性に優れた柔軟性の高いシート状材料で構成される。第１外装体の構造は、特に限定されないが、例えば、水蒸気バリア層およびその両面に形成された樹脂層を含む。バリア層を有する第１外装体を用いることにより、電池または電池−電子機器接合体の使用期間中における外気の影響（水蒸気が電池の発電要素に与える影響）を、効果的に低減することができる。
【００２２】
第２外装体の材料は、特に限定されない。ただし、第２外装体も、耐屈曲性に優れた柔軟性の高いシート状材料で構成することが、開封し易く、取り扱いも容易であり、使用者にとって便利である。従って、第１外装体と同様に、バリア層およびその両面に形成された樹脂層を含むシート状材料を用いることが好ましい。
【００２３】
第２外装体の引張弾性率は、特に限定されないが、十分な水蒸気バリア性と外装体としての強度を両立させる観点から、例えば３００ＭＰａ以上の引張弾性率を有することが好ましい。ただし、上記のように、開封や取り扱いの容易さを確保する観点から、２０００ＭＰａ以下とすることが好ましく、１０００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００２４】
好ましい一形態において、第２外装体は、第１外装体の５倍〜２００倍の引張弾性率を有する。また、好ましい一形態において、第１外装体は、第２外装体の５倍〜１００００倍の水蒸気透過率を有する。
【００２５】
薄型電池の厚さは、特に限定されないが、柔軟性および人体に対する装着感を考慮すると、１ｍｍ以下、さらには０．７ｍｍ以下であることが好ましい。シート状の電池−電子機器接合体の厚さは、薄型電池よりも多少厚くなる場合もあるが、同様の観点から、１ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、薄型電池および電池−電子機器接合体の厚さは、いずれも５ｍｍ程度以下であれば、比較的良好な装着性が得られる場合もある。なお、これらの厚さを５０μｍ未満にすることは技術的に困難であるから、厚さの下限は５０μｍである。
【００２６】
薄型電池が、一次電池である場合（あるいは二次電池である場合でも）、電池または電池−電子機器接合体の使用後は、これを廃棄することとなる。その際、電池に電力が残存していると、予想外の外部短絡が生じたり、電池が破損したりした場合に不都合である。そこで、使用後の電池を強制放電させることが望ましい。そのような強制放電は、例えば、電池または電池−電子機器接合体に、強制放電作動スイッチを設けることにより達成可能となる。強制放電作動スイッチは、例えば、前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡した状態と、前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡していない状態と、を切り替えるスイッチであればよい。すなわち、第１電極と第２電極との接続（電気的接続）を開状態から閉状態に変換して第１電極と第２電極とを外部短絡させるスイッチであればよい。
【００２７】
強制放電作動スイッチは、例えば、第１電極と電気的に接続された第１ＳＷ端子と、第２電極と電気的に接続された第２ＳＷ端子とを具備する。第１電極と第１ＳＷ端子は、第１経路により電気的に接続される。第２電極と第２ＳＷ端子は、第２経路により電気的に接続される。第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とが電気的に接続されることで、外部短絡回路が形成される。これらの経路の一部および／または強制放電作動スイッチの各端子は、電池と一体化されている電子機器に設けてもよい。第１経路および第２経路は、様々な導電性材料により形成することができる。
【００２８】
電極群の構造は、特に限定されないが、シート化するのに適した電極が用いられる。
好ましい一形態において、電極群は、第１集電体シートおよびその一方の表面に付着した第１活物質層を含む第１電極、第２集電体シートおよびその一方の表面に付着した第２活物質層を含む第２電極、ならびに第１活物質層と第２活物質層との間に介在する電解質層を含む。そして、第１集電体シートの他方の表面および第２集電体シートの他方の表面は、それぞれ第１外装体の内面と接している。
【００２９】
このような電極群は、基本的に、１枚の第１電極と、１枚の第２電極とを、貼り合わせた構造、すなわち、正極と電解質層と負極からなる三層構造（あるいは、正極集電体シートと正極活物質層と電解質層と負極活物質層と負極集電体シートからなる五層構造）を有する。ただし、本発明は、両端の正極と負極の間に、さらに、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極を含む電極群を具備する薄型電池を排除するものではない。
【００３０】
好ましい他の一形態において、電極群は、第１集電体シートおよびその一方の表面に付着した第１活物質層を含む、一対の第１電極、第２集電体シートおよびその両面に付着した第２活物質層を含む第２電極、ならびに第１活物質層と第２活物質層との間に介在する電解質層を含む。そして、一対の第１集電体シートの他方の表面は、それぞれ外装体の内面と接している。
【００３１】
このような電極群は、基本的に、１枚の第２電極を、一対の第１電極で挟んだ構造、すなわち、最外層の一対の第１電極と、内層の第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在する２層の電解質層からなる五層構造を有する。ただし、本発明は、さらに、少なくとも１つの追加の第１電極および少なくとも１つの追加の第２電極を含む五層を超える構造の電極群を具備する薄型電池を排除するものではない。また、場合によっては、１つの第１電極および１つの第２電極を重ねて偏平形状に捲回してなる電極群を具備する薄型電池を排除するものでもない。
【００３２】
第１活物質層または第２活物質層が負極活物質層である場合、負極活物質層は、負極活物質、結着剤および必要に応じて導電剤を含む合剤層でもよく、蒸着のような気相法で形成される堆積膜でもよく、金属シートでもよい。合剤層に含ませる負極活物質としては、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物などが挙げられる。堆積膜としては、ケイ素合金膜、ケイ素酸化物膜などが挙げられる。金属シートとしては、シート状のリチウム金属またはリチウム合金を用いることができる。負極活物質層の厚みは、例えば１〜２００μｍであることが好ましい。
【００３３】
なお、上記の強制放電スイッチは、負極活物質層が、金属リチウムまたはリチウム合金を含む場合には、安全性の向上の観点から、電池または電池−電子機器接合体に組み込むことが特に望ましい。負極集電体シートとの密着力を高める観点から、シート状のリチウム金属またはリチウム合金の厚みは、１０〜１００μｍであることが好ましい。厚みを１００μｍ以下とすることで、負極活物質層が優れた柔軟性を維持することができ、電池の屈曲時に負極集電体シートからの負極活物質層の剥離が高度に抑制される。負極活物質層の厚みを１０μｍ以上とすることで、エネルギー密度の高い電池を得やすくなる。ここで、負極活物質層の厚みは、未放電状態時または充電状態の厚みである。
【００３４】
第１集電体シートまたは第２集電体シートが負極集電体シートである場合、負極集電体シートには、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体シートは、負極活物質と合金を形成せず、電子伝導性に優れていることが好ましい。よって、負極集電体シートは、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種の箔であることが好ましい。負極集電体シートの厚みは、例えば５〜３０μｍであることが好ましい。負極集電体シートの厚みを５μｍ以上とすることで、負極集電体シートは優れた強度を維持することができる。負極集電体シートの厚みを３０μｍ以下とすることで、負極集電体に、より高い柔軟性を付与することができ、屈曲時に負極集電体シートに大きなストレスが発生しにくくなる。
【００３５】
第１活物質層または第２活物質層が正極活物質層である場合、正極活物質層は、正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを含む合剤層でもよく、蒸着のような気相法で形成される堆積膜でもよい。正極活物質は、特に限定されないが、例えば、二酸化マンガン、フッ化カーボン（フッ化黒鉛）、リチウム含有複合酸化物、金属硫化物および有機硫黄化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１〜３００μｍであることが好ましい。
【００３６】
一次電池の正極活物質としては、（ＣＦw）m（式中、ｍは１以上の整数であり、０＜ｗ≦１）で表されるフッ化黒鉛や、二酸化マンガンが適している。二次電池の正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物、例えば、ＬｉxaＣｏＯ2、ＬｉxaＮｉＯ2、ＬｉxaＭｎＯ2、ＬｉxaＣｏyＮｉ1-yＯ2、ＬｉxaＣｏyＭ1-yＯz、ＬｉxaＮｉ1-yＭyＯz、ＬｉxbＭｎ2Ｏ4、ＬｉxbＭｎ2-yＭyＯ4などが適している。ここで、Ｍは、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢよりなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、ｘａ＝０〜１．２、ｘｂ＝０〜２、ｙ＝０〜０．９、ｚ＝２〜２．３である。ｘａおよびｘｂは、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。
【００３７】
第１集電体シートまたは第２集電体シートが正極集電体シートである場合、正極集電体シートには、金属フィルム、金属箔、金属繊維の不織布のような金属材料が用いられる。正極集電体シートは、例えば、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウムおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種の箔であることが好ましい。正極集電体シートの厚さは、例えば１〜３０μｍであることが好ましい。
【００３８】
次に、図１を参照して、第１外装体および第２外装体に適用し得る、バリア層およびその両面に形成された樹脂層を具備するシート状材料（ラミネートフィルム）について詳しく説明する。
ラミネートフィルム８は、無機材料層（バリア層）８ａと、バリア層８ａの一方の面に接着された第１の樹脂フィルム８ｂと、バリア層８ａの他方の面に接着された第２の樹脂フィルム８ｃとを含む積層体である。
【００３９】
バリア層８ａの形成に用いられる無機材料は、特に限定されないが、バリア性能、強度、耐屈曲性などの点で、金属層、セラミックス層などを用いることが好適である。また、リチウム基準（vs.Li+/Li）で、３ボルト以上の耐電圧を有するバリア層を形成しうる無機材料が好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム，チタン，ニッケル，鉄，白金，金，銀等の金属材料や、酸化ケイ素，酸化マグネシウム，酸化アルミニウム等の無機酸化物材料が好ましい。耐電圧に優れたバリア層を形成することにより、バリア層の酸化等による破損を抑制することができる。これらの中では、得られるラミネートフィルムの可撓性とバリア性とのバランスに優れる点から、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素が特に好ましく、製造コストが低い点からはアルミニウムが特に好ましい。
【００４０】
第１外装体のバリア層の厚さは、第１外装体の柔軟性を確保する観点からは、薄いほど望ましく、例えば３５μｍ未満が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以下がさらに好ましい。ただし、薄型電池または電池−電子機器接合体の使用期間中のバリア性を確保する観点からは、例えば０．０１μｍ以上が好ましく、０．０２μｍ以上がより好ましく、０．０５μｍ以上がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて厚さの範囲を設定できる。例えば、第１外装体では、厚さ０．０１〜０．１μｍのバリア層が好ましい。
【００４１】
一方、第２外装体のバリア層の厚さは、第１外装体のバリア層よりも、バリア性に優れている必要がある。これは、電池包装体の流通および保存に供される期間が比較的長いためである。従って、第２外装体のバリア層の厚さは、比較的厚いことが望ましく、例えば３５μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上がより好ましく、４５μｍ以上がさらに好ましい。ただし、使用者にとって取り扱い易い柔軟性を確保する観点から、第２外装体のバリア層の厚さは、例えば２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて厚さの範囲を設定できる。例えば、第２外装体では、厚さ３５〜１００μｍのバリア層が好ましい。
【００４２】
厚さ０．０１〜１μｍのバリア層を有する第１外装体として好適なラミネートフィルムは、第１の樹脂フィルム８ｂの一面に、厚みが０．０１〜１μｍの無機材料の蒸着層８ａを形成し、さらに、第２の樹脂フィルム８ｃをラミネートすることにより製造される。蒸着層８ａは、平均厚さが０．０１〜１μｍになるように無機材料を堆積させることにより形成される。蒸着法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、溶射法等が挙げられる。これらの中では、真空蒸着法が特に好ましく用いられる。
【００４３】
蒸着層の平均的な厚さは、好ましくは０．０１〜１μｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．３μｍである。蒸着層の平均的な厚さを０．１μｍ以下とすることで、ラミネートフィルムは可撓性に特に優れたものとなり、その結果、電池の可撓性も高くなる。また、蒸着層の平均的な厚さを０．０１μｍ以上とすることで、第１外装体に要求される程度のバリア性を十分に確保することができる。
【００４４】
厚さ４０〜１００μｍのバリア層を有する第２外装体として好適なラミネートフィルムは、例えば、厚みが４０〜１００μｍの金属箔８ａを、第１の樹脂フィルム８ｂと、第２の樹脂フィルム８ｃとで、挟んで、ラミネートすることにより製造される。
【００４５】
熱溶着の容易さ、耐電解質性および耐薬品性の観点から、第１外装体および第２外装体の内面側に配置される樹脂フィルムの材料は、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ）のようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などであることが好ましい。また、同様の観点から、内面側の樹脂フィルムの厚さは、１０〜１００μｍ、さらには１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００４６】
強度、耐衝撃性および耐薬品性の観点から、第１外装体および第２外装体の外面側に配置される樹脂フィルムは、６，６−ナイロン、６−ナイロンのようなポリアミド（ＰＡ）、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルなどが好ましい。また、同様の観点から、外面側の樹脂フィルムの厚さは、５〜１００μｍ、さらには１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００４７】
具体的には、第１外装体および第２外装体としては、ＰＰ／Ａｌ箔／ＰＡのラミネートフィルム、ＰＰ／Ａｌ箔／ＰＰのラミネートフィルム、ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥのラミネートフィルム、酸変性ＰＰ／ＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、酸変性ＰＥ／ＰＡ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂／Ｎｉ箔／ＰＥ／ＰＥＴのラミネートフィルム、ＥＶＡ／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂／ＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルムが挙げられる。
【００４８】
ラミネートフィルムの全厚は、例えば１５〜３００μｍであり、３０〜１５０μｍであることが好ましい。ラミネートフィルムの全厚が上記範囲であれば、第１外装体および第２外装体に要求される様々な性能を十分に確保することができ、薄型電池や電池包装体の厚さを小さく維持することも容易である。
【００４９】
次に、本発明の一実施形態に係る薄型電池について、図２、３を参照しながら説明する。
図２は、薄型電池２１の概略断面図である。図３は、電池２１の上面図である。図２は、図３のII−II線断面図に相当する。電池２１は、電極群１３と、電極群１３を収納する第１外装体８とを備える。電極群１３は、負極１１、正極１２、および負極１１と正極１２との間に介在する電解質層７を具備する。負極１１は、負極集電体シート１および負極集電体シート１の一方の表面に付着した負極活物質層２を有する。正極１２は、正極集電体シート４および正極集電体シート４の一方の表面に付着した正極活物質層５を有する。負極１１および正極１２は、電解質層７を介して、正極活物質層５と負極活物質層２とが向かい合うように配置されている。負極集電体シート１には負極リード３が接続され、正極集電体シート４には正極リード６が接続されている。負極リード３および正極リード６の一部は、第１外装体８から外部へ露出しており、その露出部は負極外部端子および正極外部端子として機能する。
【００５０】
第１外装体８は、図１に示すような、バリア層８ａと、その両面にそれぞれ形成された第１の樹脂フィルム８ｂおよび第２の樹脂フィルム８ｃと、を具備するラミネートフィルムで形成されている。ラミネートフィルムを第１外装体に形成する方法は特に限定されない。例えば、ラミネートフィルムが、電極群１３を平面に沿って２つ並べたときの矩形の面積よりも大きな面積を有する場合、このラミネートフィルムをセンターラインで折り返し、センターラインで繋がれた対向する２辺の周縁部を接着することにより、袋状の第１外装体が得られる。一方、ラミネートフィルムをセンターラインで折り返し、ラミネートフィルムの両端同士を重ね合わせた後、端部同士を溶着すれば、筒状の第１外装体が得られる。
【００５１】
負極活物質層２は、例えば、シート状のリチウム金属またはリチウム合金である。リチウム合金としては、例えば、Ｌｉ−Ｓｉ合金、Ｌｉ−Ｓｎ合金、Ｌｉ−Ａｌ合金、Ｌｉ−Ｇａ合金、Ｌｉ−Ｍｇ合金、またはＬｉ−Ｉｎ合金が用いられる。負極容量を確保する観点から、リチウム合金中において、Ｌｉ以外の元素が存在する割合は、０．１〜１０重量％が好ましい。負極集電体シート１にリチウム金属またはリチウム合金を圧着させて、負極集電体シート１とリチウム金属またはリチウム合金とを密着させることにより、負極１１が得られる。
【００５２】
正極活物質層５は、例えば、正極集電体シート４の一方の面に形成され、正極活物質、結着剤、および必要に応じて導電剤を含む合剤層である。合剤層は良好な柔軟性を有するため、電池の屈曲時に正極集電体シートの変形に十分に追従することができる。
【００５３】
正極または負極の合剤層に含ませる導電剤には、天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類などが用いられる。
【００５４】
正極または負極の合剤層に含ませる結着剤には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸などのアクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムなどのゴム類などが用いられる。
【００５５】
電解質層７としては、例えば、高分子電解質、固体電解質、セパレータに含浸させた非水電解液等を用いることができる。これらの中では漏液を抑制することができる点から高分子電解質または固体電解質が好ましい。
【００５６】
高分子電解質は、例えば、リチウム塩と非水溶媒との混合物である電解液をマトリクスポリマーに保持させることにより調製される。リチウム塩の具体例としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、イミド塩類等が挙げられる。また、非水溶媒の具体例としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル；ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の鎖状炭酸エステル；γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル；等が挙げられる。マトリクスポリマーの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とを繰り返し単位に含む共重合体、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）とを繰り返し単位に含む共重合体等のフッ素系ポリマー，シリコンゲル，アクリルゲル，アクリロニトリルゲル，ポリフォスファゼン変性ポリマー，ポリエチレンオキサイド，ポリプロピレンオキサイド及びこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等が挙げられる。
【００５７】
固体電解質は、例えば、正極または負極の表面に、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いて、リチウムイオン伝導体を堆積させることにより調製できる。リチウムイオン伝導体の具体例としては、リチウム硫化物等が挙げられる。
【００５８】
セパレータに含浸させる非水電解液は、上述したようなリチウム塩と非水溶媒とを混合することで調製される。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィンや、ポリアミドイミド等のポリアミド等の樹脂から成形された微多孔膜が好ましく用いられる。セパレータの厚さは、例えば８〜３０μｍである。
【００５９】
負極リード３および正極リード６は、例えば、負極集電体シートまたは正極集電体シートにそれぞれ溶接により接続される。負極リードとしては、例えば、銅リード、銅合金リード、ニッケルリード等が好ましく用いられる。正極リードとしては、例えば、ニッケルリード、アルミニウムリード等が好ましく用いられる。
【００６０】
薄型電池は、例えば、以下のように作製される。
負極と正極とを、負極活物質層と正極活物質層とが向かい合うように配置し、電解質層を介して、重ね合わせ、電極群を構成する。このとき、負極には、負極リードを取り付け、正極に正極リードを取り付ける。一方、筒状に形成された第１外装体の一方の開口から電極群を挿入した後、その開口を熱溶着により閉じる。この時、筒状の第１外装体の一方の開口から正極リードおよび負極リードの一部が外部へ露出するように電極群を配置する。この露出部が正極外部端子および負極外部端子となる。次に、筒状の第１外装体の他方の開口から非水電解液を注入した後、その開口を熱溶着により閉じる。このようにして、電極群を第１外装体内に密閉する。
【００６１】
次に、本発明の一実施形態に係る電池包装体について、図４、５を参照しながら説明する。
図４は、電池包装体３１の縦断面図である。図５は、電池包装体３１の上面図である。図５は、図４のIV−IV線断面図に相当する。電池２１は、第２外装体９により密閉収納されている。第２外装体９は、例えば、対向する２枚の同形状のラミネートフィルムで形成されている。ラミネートフィルムは、図１に示すような、バリア層８ａと、その両面にそれぞれ形成された第１の樹脂フィルム８ｂおよび第２の樹脂フィルム８ｃを具備する。
【００６２】
電池包装体３１は、例えば、以下のように作製される。
まず、２枚の同形状のラミネートフィルムを重ね、対向する周縁部９ａのうち、３辺の周縁部を熱溶着などにより接着する。これにより、ラミネートフィルムからなる袋状の第２外装体が得られる。次に、残りの１辺の周縁部に相当する第２外装体の開口から、薄型電池２１を挿入する。その後、第２外装体の開口を熱溶着などにより接着し、密閉する。開口を密閉する前に、第２外装体の内部を減圧したり、窒素などの不活性ガスを封入したりしてもよい。第２外装体の内部に不活性ガスを封入することにより、万一、第２外装体にピンホールなどが発生して第２外装体内に外気が侵入した場合でも、不活性ガスの大部分が外気で置換されるまでには、かなりの時間を要する。よって、電池２１への外気の影響を最小限に抑えることができる。
【００６３】
次に、上記の実施形態の第１の変形例について、図６を参照しながら説明する。本変形例は、薄型電池の構成が上記実施形態とは相違する。
図６の電池２１Ａは、電極群１３Ａと、電極群１３Ａを収納する第１外装体８Ａとを備える。電極群１３Ａは、１枚の負極１１Ａと、これを挟むように配置された一対の正極１２Ａと、負極１１Ａと正極１２Ａとの間に介在する電解質層７Ａとを具備する。このような構造は、対称性がよく、いずれの方向に屈曲させても、電池２１Ａに付与される応力の程度に大きな差が生じない。よって、例えば、電池２１Ａを電子機器に組み込む際に、電池の方向を意識する必要がなくなる点で便利である。
【００６４】
負極１１Ａは、負極集電体シート１Ａおよび負極集電体シート１Ａの両方の表面にそれぞれ付着した負極活物質層２Ａを有する。一方、一対の正極１２Ａは、正極集電体シート４Ａおよび正極集電体シート４Ａの一方の表面のみに付着した正極活物質層５を有する。一対の正極１２Ａは、電解質層７を介して、正極活物質層５Ａと負極１１Ａとが向かい合うように、負極１１Ａを挟んで配置される。負極集電体シート１Ａには負極リード３Ａが接続され、正極集電体シート４Ａには正極リード６Ａが接続されている。負極リード３Ａおよび正極リード６Ａの一部は、第１外装体８Ａから外部へ露出しており、その露出部は負極端子および正極端子として機能する。なお、第１外装体８Ａと各リードとの間には、密閉性を高めるためにシール材料１０を介在させてもよい。シール材料１０には、熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００６５】
次に、上記の実施形態の第２の変形例について、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃおよび７Ｄを参照しながら説明する。
近年、医療分野においては、医師等が患者等の生体情報を監視することを目的として、生体貼付型装置が開発されている。このような生体貼付型装置として、例えば、生体の肌に接触させて、血圧、体温、脈拍等の生体情報を常時測定して無線送信するような生体情報測定装置が挙げられる。また、同じく生体貼付型装置として、所定の電位を与えると、生体外皮を通して体内へ薬剤を供給するイオントフォレシス経皮投薬装置の開発も進められている。
【００６６】
生体貼付型装置は、ウェアラブル携帯端末とも称され、生体に密着した状態で使用されるために、長時間肌に密着させていても不快を感じない程度の可撓性が要求される。従って、生体貼付型装置の駆動用電源にも優れた可撓性が要求される。薄型電池は、このような装置の電源として有用である。また、生体貼付型装置は、使用後に廃棄する使い捨てタイプのものが便利である。したがって、開封後の所定期間内に使用することが予定されている、電池または電池−電子機器接合体を内包する電池包装体の用途としても生体貼付型装置は適している。
【００６７】
本変形例の電池包装体は、薄型電池とともに、電池からの電力供給により駆動される電子機器を内包するものである。電子機器としては、既に述べたように、生体情報測定装置やイオントフォレシス経皮投薬装置が適している。電池と電子機器は、一体となってシート化されており、フレキシブルな電池−電子機器接合体（電池デバイス）として、第２外装体内に密閉収納される。
【００６８】
図７は、生体情報測定装置を具備する電池−電子機器接合体の一例を斜視図で示す。図８は、同接合体を変形させた場合の外観の一例を示している。
生体情報測定装置４０は、その構成素子を保持するシート状の保持部材４１を具備する。保持部材４１は、柔軟性を有する材料で構成され、その内部から表面までの領域に、温度センサ４３、感圧素子４５、記憶部４６、情報送信部４７、ボタンスイッチＳＷ１および制御部４８が埋め込まれている。薄型電池２１は、保持部材４１の内部に設けられた平坦な空間に収容されている。つまり、電池２１と生体情報測定装置４０は、一体となってシート化されており、電池−電子機器接合体４２を構成している。なお、電池２１は、図２〜３に示したような構造でもよく、図６に示したような構造でもよく、それ以外の構造でもよい。
【００６９】
保持部材４１には、例えば絶縁性の樹脂材料を用いることができる。電池−電子機器接合体の一方の主面に、例えば粘着力を有する粘着剤４９を塗布することで、生体情報測定装置４０をユーザの手首、足首、首等に巻き付けることが可能となる。
【００７０】
温度センサ４３は、例えばサーミスタや熱電対等の感熱素子を用いて構成されており、ユーザの体温を示す信号を制御部４８へ出力する。感圧素子４５は、ユーザの血圧や脈拍を示す信号を制御部４８へ出力する。出力された信号に応じた情報を記憶する記憶部４６には、例えば不揮発性メモリを用いることができる。情報送信部４７は、制御部４８からの信号に応じて必要な情報を電波に変換して放射する。スイッチＳＷ１は、生体情報測定装置４０のオンとオフとを切り替える際に使用される。温度センサ４３、感圧素子４５、記憶部４６、情報送信部４７、スイッチＳＷ１および制御部４８は、例えばフレキシブル基板などに取り付けられ、基板表面に形成された配線パターンにより電気的に接続されている。
【００７１】
制御部４８は、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、装置の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えており、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、生体情報測定装置４０の各部の動作を制御する。
【００７２】
図９は、イオントフォレシス経皮投薬装置の一例を概念的に示す上面図であり、図１０は、同装置の概略断面図である。図１０は、図９のX−X線断面図に相当する。図１１は、同装置に薄型電池１０１を一体化させた電池ー電子機器接合体の一例の図１０に対応する断面図である。
イオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａは、その構成素子を保持するシート状の保持部材１１１を具備する。保持部材１１１は、柔軟性を有する材料で構成される。保持部材１１１の内部には、薄型電池からの電力を制御する半導体素子１１２と、一対の平坦な電極１１３、１１４と、これら一対の電極１１３、１１４とそれぞれ対面する一対のリザーバ１１３ａ、１１４ａとが埋設されている。リザーバ１１３ａ、１１４ａは、いずれも通電可能なゲル状の材料で構成されている。リザーバ１１３ａ、１１４ａのいずれか一方には、イオン性薬剤が封入されている。半導体素子１１２は、例えば定電流ダイオードのような整流作用を有する素子であり、各電極と直列に接続されている。リザーバ１１３ａ、１１４ａは、人体等の生体の皮膚に直接貼付される。
【００７３】
一対の電極間に電圧を印加すると、その間に配置されたイオン性薬剤は、電極間の電界により加速されて、皮下組織に浸透する。皮膚からの薬剤の浸透性は、半導体素子１１２によりコントロールされる。
【００７４】
次に、上記の実施形態の第３の変形例について、図１２、１３を参照しながら説明する。本変形例では、第２外装体により内包される薄型電池または電池−電子機器接合体の数が任意に設定される。
図１２は、２つの薄型電池２１を、１つの第２外装体９Ａ内に密閉収納した電池包装体３１Ａを上面図で示している。図１３は、２つの電池−電子機器接合体４２Ａを、１つの第２外装体９Ｂ内に密閉収納した電池包装体３１Ｂを上面図で示している。電池−電子機器接合体４２Ａは、例えば、薄型電池２１と一体化されたイオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａである。いずれの電池包装体においても、第２外装体は、２枚のラミネートフィルムを重ね、対向する周縁部９Ａａおよび９Ｂａのうち、４辺の周縁部を熱溶着などにより接着することにより形成されている。
【００７５】
第２外装体により内包される電池または電池−電子機器接合体の数は任意であり、より多くの電池または電池−電子機器接合体を１つの第２外装体内に密閉収納してもよい。また、第２外装体の形状、大きさ、接着部分の配置などは、特に限定されない。例えば、所定の大きさを有するラミネートフィルムを二つに折り曲げ、筒状または袋状にした後、これに電池または電池−電子機器接合体を収納し、その後、残りのラミネートフィルムの端部同士を溶着してもよい。さらに、ラミネートフィルムの互いに隣り合う電池の間の部分（図１２の９Ａｂ）または電池−電子機器接合体の間の部分（図１３の９Ｂｂ）を熱溶着し、電池毎または電池−電子機器接合体毎に密閉された空間を設けるようにしてもよい。
【００７６】
なお、図１３では、電子機器（例えばイオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａ）を電池２１と並列に配置した場合を示したが、電子機器自体がシート化されている場合には、電池２１と電子機器とを上下に重ねて積層体としてもよい。
【００７７】
次に、上記の実施形態の第４の変形例について、図１４、１５を参照しながら説明する。
本変形例では、薄型電池または電池−電子機器接合体が、その使用後に、電池を強制放電させる手段を具備する。電池または電池−電子機器接合体を使用後に廃棄する際、電池に電力が残存している場合には、廃棄前または廃棄後の短い期間内に、電池を強制放電させておくことが望ましい。そこで、電池または電池−電子機器接合体には、その使用後に、開状態から閉状態にすることで電池に外部短絡回路が形成されるような、強制放電作動スイッチを設けておくことが望ましい。
【００７８】
図１４に示すように、電池−電子機器接合体１００は、通常、電池１０１と、電子機器（負荷）１０２と、これらを直列に接続する各経路とを具備する回路（第１回路）１１０を具備する。第１回路１１０は、第１スイッチ１０３により開状態から閉状態に変換される。負荷１０２が、図７および図８で示される生体情報測定装置である場合、スイッチＳＷ１が第１スイッチ１０３に該当する。
【００７９】
図１５は、負荷１０２がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合の第１回路の回路図の一例である。第１スイッチ１０３を開状態から閉状態にすることで、電池１０１と投薬装置の定電流回路１１２と、投薬装置の一対の電極１１３、１１４とが接続される。一対の電極１１３、１１４の間の抵抗Ｒは、生体の皮膚に貼付されたゲル状の材料からなるリザーバ間の抵抗を示している。
【００８０】
図１４に示す本変形例の場合、第１回路１１０の他に、電池の第１電極と、第２電極と、抵抗１０５と、これらを直列に接続する各経路とを具備する第２回路１２０を具備する。第２回路１２０は、強制放電作動スイッチ（第２スイッチ）１０４により開状態から閉状態に変換される。強制放電作動スイッチ１０４が第１電極と第１経路を介して接続された第１ＳＷ端子と、第２電極と第２経路を介して接続された第２ＳＷ端子とを具備する場合、第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とを接続することで、外部短絡回路が形成される。
【００８１】
電池−電子機器接合体の使用を終えた者が、強制放電作動スイッチを開状態から閉状態に変換（第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とを接続）することにより、電池１０１の正極と負極とが抵抗１０５だけを介して外部短絡する。これにより、比較的大きな電流が、第２回路１２０を流れ続け、短期間のうちに電池は完全放電状態に至ることとなる。抵抗１０５は、第２回路にあまり大きな電流が流れないように、必要に応じて、電池１０１と直列に接続される。ただし、第２回路に大きな電流が流れる心配がない場合、例えば、第２スイッチの接触状態や正極と負極とを接続させる経路に起因して十分な抵抗が既に存在する場合には、さらに抵抗１０５を接続する必要はない。
【００８２】
電池および電池−電子機器接合体は、柔軟性に優れているため、容易に、物理的に変形させることができる。従って、強制放電作動スイッチ１０４は、電池または電池−電子機器接合体に物理的な変形を加えることで、開状態から閉状態に変換するものであってもよい。この場合、物理的な変形を加える前には互いに離間されていた第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とが、変形後の状態では互いに接触した状態となる。
【００８３】
次に、強制放電作動スイッチ（第２スイッチ）の具体的な構成について説明する。
図１６（ａ）の電池−電子機器接合体４２Ｂは、矩形の形状を有し、長手方向に沿う一方の辺の両端付近に、電池２１の第１電極と第１経路を介して接続された第１ＳＷ端子１０４ｘと、電池２１の第２電極と第２経路を介して接続された第２ＳＷ端子１０４ｙとを具備する。電池−電子機器接合体４２Ｂは、例えば、薄型電池２１と一体化されたイオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａである。第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙは、所定の折り曲げ位置（破線Ｘ）で電池−電子機器接合体４２Ｂを折り曲げた場合に、互いに対向するように配置されている。電池−電子機器接合体４２Ｂは、薄いシート状であるため、その使用を終えた者が容易に折り曲げ可能である。つまり、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように、電池−電子機器接合体４２Ｂを折り曲げる動作により、第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙとが接触し、電池２１を含む外部短絡回路が形成される。
【００８４】
折り曲げられた電池−電子機器接合体４２Ｂは、図１６（ｃ）のように、第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙとが接触した状態を、少なくとも暫くの間は維持することが望ましい。したがって、電池−電子機器接合体４２Ｂは、第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙとを接触させた状態で固定し得る固定手段を具備することが好ましい。このような要請に対しては、例えば、第１ＳＷ端子１０４ｘおよび第２ＳＷ端子１０４ｙが露出する側の電池−電子機器接合体４２Ｂの面に、粘着剤を付与することが望ましい。このような粘着剤は、生体に電池−電子機器接合体４２Ｂを貼付するためにも利用することができる。あるいは、第１ＳＷ端子１０４ｘおよび第２ＳＷ端子１０４ｙの一方を凹状に、他方を凸状に形成し、両者が互いに係合するように構成してもよい。
【００８５】
第１ＳＷ端子および第２ＳＷ端子の形態は、特に限定されない。例えば、第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子との確実な接触を確保するために、第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子の面積をより大きくしてもよい。また、イオントフォレシス経皮投薬装置の場合は、リザーバ１１３ａ、１１３ｂがそれぞれ第１ＳＷ端子、第２ＳＷ端子となっても構わない。また、電池−電子機器接合体に限らず、電池自体に強制放電作動スイッチを構成する第１ＳＷ端子および第２ＳＷ端子を形成してもよい。
【００８６】
図１７に示す薄型電池２１Ｂは、負極リード３Ａと正極リード６Ａが、矩形の電池の互いに対向する二辺から外部に導出されている。リード３Ａ、６Ａは、外部に露出する部分以外に、シール材料１０Ａ、１０Ｂで覆われた内部リード部３ａ、６ａを有する。内部リード部３ａ、６ａは、強制放電作動スイッチを構成する外部に露出した第１ＳＷ端子２３および第２ＳＷ端子２４とそれぞれ接続されている。第１ＳＷ端子２３および第２ＳＷ端子２４の面積は、いずれも電池の輪郭で囲まれた面積の１〜２０％である。電池２１Ｂを破線Ｙで折り曲げて二つ折りにすると、第１ＳＷ端子２３と第２ＳＷ端子２４とが、ほぼ確実に接触する。また、電池２１Ｂの第１ＳＷ端子２３と第２ＳＷ端子２４とが露出する面には、その端子面を除いて、ほぼ全面にわたって粘着剤２５が付与されており、粘着剤２５により第１ＳＷ端子２３と第２ＳＷ端子２４とが接触した状態が維持される。
【００８７】
リード３Ａ、６Ａは、電池の外部端子として利用されるが、これらは内部リード部３ａ、６ａ（第１ＳＷ端子２３、第２ＳＷ端子２４）と互いに互換性がある。つまり、リード３Ａ、６Ａを適宜整形して強制放電作動スイッチのＳＷ端子として利用するとともに、第１ＳＷ端子２３、第２ＳＷ端子２４を電池の外部端子（電子機器に接続する電力供給用の端子）として利用してもよい。
【００８８】
強制放電作動スイッチが、電池または電池−電子機器接合体の折り曲げに伴って開状態から閉状態に変換される場合、電池または電池−電子機器接合体には、折り曲げ予定部を設けることが望ましい。折り曲げ予定部は、電池または電池−電子機器接合体の他の部分よりも、柔軟性が高くなるように設計される。例えば、折り曲げ予定部の引張弾性率は、他の部分よりも小さくなるように設計される。あるいは、折り曲げ予定部の幅を、他の部分より狭くしてもよい。
【００８９】
強制放電作動スイッチは、電池または電池−電子機器接合体の折り曲げに伴って開状態から閉状態に変換されるものである必要はない。例えば、押しボタン式のスイッチでもよい。また、強制放電作動スイッチは、電池または電池−電子機器接合体の物理的変形に伴って作動するものでなくてもよい。例えば、電池−電子機器接合体が生体に貼付された状態から剥がされたときに、自動的に使用終了を検知し、強制放電作動スイッチが作動するように、制御回路で制御してもよい。このような制御回路は、電子機器に組み込めばよい。
【００９０】
図１８に押しボタン式スイッチの一例を示す。図１８において、第１ＳＷ端子２３Ａは環状の絞り部（小径部）２７を有する円筒形状であり、第１ＳＷ端子２３Ａと対向配置された第２ＳＷ端子２４Ａは平坦形状である。図１８（ａ）に示すように、第２ＳＷ端子２４Ａの周縁部には、第１ＳＷ端子２３Ａと第２ＳＷ端子２４Ａとを離間させるとともに、第１ＳＷ端子２３Ａの絞り部２７と係合させる鍔部２８を有する絶縁性スペーサ２６が取り付けられている。電池または電池−電子機器接合体の使用前および使用中は、第１ＳＷ端子２３Ａと第２ＳＷ端子２４Ａとが離間した状態（（ａ）の状態）であり、その使用後に第１ＳＷ端子２３Ａを第２ＳＷ端子２４Ａに向かって押し込むと、図１８（ｂ）に示すように、鍔部２８が絞り部２７に係合するとともに、第１ＳＷ端子２３Ａと第２ＳＷ端子２４Ａとが接触した状態で固定される。なお、第１ＳＷ端子２３Ａは、例えば、電池の第１電極と接続されて外部に導出されるリード片３ｂの一部と接続する。同様に、第２ＳＷ端子２４Ａは、電池の第２電極と接続されて外部に導出されるリード片６ｂの一部と接続する。
【００９１】
なお、電池を強制放電させる手段は、図１４に示すような、第２回路に限られない。シート化された電子機器が、図９および図１０に示すように、その主要平坦面の対称な位置に、電池の正極および負極と接続された一対の電極を有する場合には、その一対の電極を折り曲げなどの物理的変形により接触させる構成としてもよい。
【００９２】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
《実施例１》
以下の手順で、図２、３に示す薄型電池を作製した。
（１）負極の作製
負極集電体シート１として、厚さ１２μｍの電解銅箔を準備した。その電解銅箔の一方の面に、負極活物質層２であるリチウム金属箔（厚み２０μｍ）を１００Ｎ／ｃｍの線圧で圧着し、負極１１を得た。これを５ｍｍ×５ｍｍのタブ部を有する５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切り抜いた後、タブ部に銅製の負極リード３を超音波溶接した。
【００９３】
（２）正極の作製
正極活物質である３５０℃で加熱した電解二酸化マンガンと、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の溶液とを、二酸化マンガン：アセチレンブラック：ＰＶＤＦの重量比が１００：５：５となるように混合した後、ＮＭＰを適量加え、正極合剤ペーストを得た。
【００９４】
正極集電体シート４として、アルミニウム箔（厚さ１５μｍ）を準備した。そのアルミニウム箔の一方の面に、正極合剤を塗布し、８５℃で１０分乾燥し、正極活物質層５を形成した後、それをロールプレス機にて１２０００Ｎ／ｃｍの線圧で圧縮し、正極１２を得た。これを５ｍｍ×５ｍｍのタブ部を有する５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切り抜いた後、１２０℃で２時間減圧乾燥した。タブ部にアルミニウムの正極リード６を超音波溶接した。
【００９５】
（３）電極群の作製
負極活物質層２と正極活物質層５とが互いに向かい合うように負極１１および正極１２を配置した後、負極１１と正極１２との間に、微多孔性ポリエチレンフィルム（５２ｍｍ×５２ｍｍ、厚さ９μｍ、）からなるセパレータを配置し、電極群１３を得た。
【００９６】
（４）電池の組立て
アルミニウム製のバリア層を有する筒状のラミネートフィルムからなる第１外装体８に電極群１３を収納した。ラミネートフィルムには、ＰＰ層（厚さ３５μｍ）／アルミニウム蒸着膜（厚さ０．０５μｍ）／ナイロン（ＰＡ）層（厚さ１５μｍ）の３層構造で、総厚約５０μｍのものを用いた。ＰＰ層を内側に、ＰＡ層を外側に配置した。
【００９７】
第１外装体８の一方の開口に正極リード６および負極リード３を通し、正極リード６の一部および負極リード３の一部を外装体８から露出させた。各リードを挟んで、第１外装体８の一方の開口を熱溶着により閉じた。正極リード６および負極リード３における第１外装体８内から外部へ露出した部分を、それぞれ正極外部端子および負極外部端子とした。次に、第１外装体８の他方の開口から非水電解質０．８ｇを注入した後、６６０ｍｍＨｇの減圧環境下で１０秒間脱気した。非水電解質には、ＬｉＣｌＯ4を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させた非水溶媒を用いた。非水溶媒には、プロピレンカーボネートおよびジメトキシエタンの混合溶媒（体積比１：１）を用いた。
【００９８】
第１外装体８の他方の開口を熱溶着により閉じ、第１外装体８内に電極群１３を密閉した。このようにして、サイズ６０ｍｍ×６５ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍの薄型電池２１（電池Ａ）を作製した。 得られた電池は４５℃で１日間エージングした。
【００９９】
（５）電池包装体の作製
アルミニウム製のバリア層を有する２枚のラミネートフィルムからなる第２外装体９により、薄型電池２１を密閉収納した。まず、６５ｍｍ×６５ｍｍのサイズの２枚のラミネートフィルムを準備した。ラミネートフィルムには、ＰＰ層（厚さ４５μｍ）／アルミニウム箔（厚さ４０μｍ）／ナイロン（ＰＡ）層（厚さ２５μｍ）の３層構造で、総厚約１２０μｍのものを用いた。２枚のラミネートフィルムをＰＰ層が内側になるように重ね、対向する周縁部のうち３辺の周縁部を熱溶着により接着し、ラミネートフィルムからなる袋状の第２外装体９を形成した。次に、残りの１辺の周縁部に相当する第２外装体の開口から、電池２１を挿入した。その後、第２外装体の開口を、窒素雰囲気中で熱溶着により接着し、電池包装体Ａを得た。
【０１００】
［評価］
【０１０１】
各外装体の引張弾性率を以下の方法で測定した。
各外装体を構成するラミネートフィルムを平行部幅５ｍｍ、標線間距離２０ｍｍの引張試験３号ダンベルに切出し、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して５ｍｍ／分の引張速度にて万能試験機を用いて引張試験を行い、引張弾性率を求めた。
【０１０２】
各外装体の水蒸気透過率を以下の方法で測定した。
ＪＩＳ Ｋ７１２９ Ｂ法に準拠して、各外装体を構成するラミネートフィルムの水蒸気透過率を、温度４０℃、相対湿度９０％の環境下で測定した。
【０１０３】
第１外装体および第２外装体のバリア層を、下記のように変更したこと以外、上記と同様に薄型電池と電池包装体を作製した。「（比）」は比較例である。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
引張弾性率が小さくなるほど、人体に対する装着感は向上する。しかし、表１より、第１外装体の引張弾性率が小さくなるほど、バリア層が薄くなり、水蒸気透過率が高くなる傾向があることがわかる。なお、第１外装体の引張弾性率が１００ＭＰａを超えると、電池の柔軟性が不十分となり、十分に満足のいく装着感が得られない。
【０１０６】
次に、各電池包装体と、第２外装体に密閉収納する前の電池とを準備し、下記の所定期間、温度２５℃、相対湿度６０％の環境にこれらを保存し、保存後の電池の放電容量を測定した。保存前の電池についても、あらかじめ同様に放電容量を測定した。保存後の電池の保存前に対する容量維持率を算出した。
なお、放電容量の測定は下記条件で実施した。
環境温度：２５℃
放電電流密度：２５０μＡ／ｃｍ2（正極の単位面積あたりの電流値）
放電終止電圧：１．８Ｖ
そして、下記式より、保存後の電池の容量維持率（％）を求めた。
容量維持率（％）＝（保存後の電池の放電容量／保存前の電池の放電容量）×１００
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
以上より、水蒸気透過率の低い第２外装体で密閉収納することで、第１外装体の水蒸気透過率に関わらず、薄型電池の性能が長期間維持されることがわかる。
また、第２外装体を開封後は、水蒸気透過率の高い（引張弾性率の低い）第１外装体を具備する電池であっても、電子機器の駆動用電源として必要とされる短期間であれば、性能が維持されることがわかる。
【０１０９】
《実施例２》
以下の手順で、図１７に示すような薄型電池を作製した。
（１）負極の作製
負極１１のサイズを６０×４０ｍｍの長方形とし、タブ部および負極リード３の位置を一方の短辺の中央に変更し、負極リード３の幅を６ｍｍとしたこと以外、実施例１と同様の負極を作製した。
【０１１０】
（２）正極の作製
正極１２のサイズを６０×４０ｍｍの長方形とし、タブ部および正極リード６の位置を一方の短辺の中央に変更し、正極リード６の幅を６ｍｍとしたこと以外、実施例１と同様の正極を作製した。
【０１１１】
（３）電極群の作製
実施例１と同様に、負極活物質層２と正極活物質層５とが互いに向かい合うように負極１１および正極１２を配置した。ただし、正極リードと負極リードは、互いに逆方向に突出させた。その後、負極１１と正極１２との間に、微多孔性ポリエチレンフィルム（６２ｍｍ×４２ｍｍ、厚さ９μｍ）からなるセパレータを配置し、電極群１３を得た。
【０１１２】
（４）電池の組立て
実施例１で用いたのと同じラミネートフィルムからなる第１外装体８に、電極群１３を収納した。ただし、第１外装体８のサイズは電極群１３のサイズに応じて変更した。また、２枚のラミネートフィルムをＰＰ層が内側になるように重ね、対向する周縁部のうち、一対の長辺に対応する周縁部を熱溶着により接着し、筒状のラミネートフィルムからなる第１外装体を形成した。
【０１１３】
第１外装体８の一方の開口に正極リード６、他方の開口に負極リード３を通し、正極リード６の一部および負極リード３の一部を外装体８から露出させた。負極リード３を挟んで、外装体８の一方の開口を熱溶着により閉じた。次に、外装体８の他方の開口から非水電解質０．８ｇを注入した後、６６０ｍｍＨｇの減圧環境下で１０秒間脱気した。非水電解質には、実施例１と同じものを用いた。その後、正極リード６を挟んで、第１外装体８の他方の開口を熱溶着により閉じ、第１外装体８内に電極群１３を密閉した。このようにして、サイズ７５ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍの薄型電池２１（電池Ｘ）を作製した。 得られた電池は４５℃で１日間エージングした。
【０１１４】
負極リード３および正極リード６における外装体８内から外部へ露出した部分を、突出方向に沿って２つのリード片に分割した。そして、一方の負極リード片３ａおよび一方の正極リード片６ａを、電池の同じ面側に折り曲げ、先端部を除いて絶縁テープ１０Ａで覆うとともに電池に固定した。次に、負極リード片３ａおよび正極リード片６ａの先端に、それぞれサイズ１４ｍｍ×１４ｍｍの銅箔およびアルミニウム箔を負極外部端子２３および正極外部端子２４として溶接し、各々を接着剤で第１外装体８の外面に貼り付けた。銅箔およびアルミニウム箔を貼り付けた第１外装体の面の余白には、粘着剤を塗布した。
【０１１５】
（５）電池−電子機器接合体の作製
図９、１０に示すようなサイズ８０ｍｍ×７０ｍｍのイオントフォレシス経皮投薬装置を準備した。投薬装置の一方の面の中央には、定電流ダイオードを有する半導体素子１１２を配置し、他方の面には、一対の電極１１３、１１４およびこれに積層された一対のリザーバ１１３ａ、１１４ａを並列に配置した。半導体素子１１２の両側には、電極１１３、１１４と導通する一対の接続用端子を配置した。その一対の接続用端子を、それぞれ電池１０１の負極外部端子２３および正極外部端子２４と接触させるとともに、図１１に示すように、電池１０１と投薬装置を積層した。電池に塗布された粘着剤により、電池と投薬装置は互いに固定された。
【０１１６】
他方の負極リード片３Ａおよび他方の正極リード片６Ａを、投薬装置側に折り曲げ、先端部を除いて絶縁テープで覆うとともに投薬装置に固定した。次に、負極リード片３Ａおよび正極リード片６Ａの先端に、それぞれサイズ１４ｍｍ×１４ｍｍの銅箔およびアルミニウム箔を負極ＳＷ端子および正極ＳＷ端子として溶接した。負極ＳＷ端子および正極ＳＷ端子を、接着剤で、投薬装置のリザーバが露出する面の周縁部に貼り付け、電池−電子機器接合体を完成させた。
【０１１７】
（６）電池包装体の作製
実施例１で用いたのと同じラミネートフィルムからなる第２外装体９により、実施例１と同様の要領で、電池−電子機器接合体を密閉収納した。１０００時間後に第２外装体を開封し、電池−電子機器接合体の電池電圧を測定し、投薬装置を作動させ、電池容量の１０％を消費させた。そして、投薬装置のリザーバが露出する面に設けられた負極ＳＷ端子と正極ＳＷ端子とが接触するように、電池−電子機器接合体を二つ折にして固定した。２４時間後に電池電圧を測定したところ、０．０５Ｖであり、電池が完全放電状態であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の電池包装体は、水蒸気に対するバリア性とともに柔軟性を確保することが要求される薄型電池や、これと一体化された電子機器、特に、生体に貼り付けて使用するイオントフォレシス経皮投薬装置や生体情報測定装置のような小型の電子機器に適用できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１：負極集電体シート、２：負極活物質層、３：負極リード、４：正極集電体シート、５：正極活物質層、６：正極リード、７：電解質層、８：第１外装体、９：第２外装体、１１：負極、１２：正極、１３：電極群、２１，１０１：薄型電池、３１：電池包装体、４０，１０２：電子機器、４１：保持部材、４２，１００：電池−電子機器接合体、１０３：第１スイッチ、１０４：強制放電作動スイッチ（第２スイッチ）、１０５：抵抗、１１０：第１回路、１２０：第２回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の電極群と、非水電解質と、これらを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含む、電池包装体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、音声録音再生装置、腕時計、動画および静止画撮影機、液晶ディスプレイ、電卓、ＩＣカード、温度センサ、補聴器、および感圧ブザーのような小型の電子機器の電源として、薄型電池が用いられている。
【０００３】
生体に接触した状態で作動するデバイス（生体貼付型装置）にも、薄型電池が用いられている。このようなデバイスとして、所定の電位を与えると、生体外皮を通して体内へ薬剤を供給するイオントフォレシス経皮投薬装置等が開発されている。また、体温、血圧、および脈拍のような生体情報を測定する測定回路と、測定された生体情報をチェックする監視部と、生体情報に関する電波信号を病院および消防のような施設へ送信する無線送信回路と、を備えたシート状の生体情報測定発信装置が開発されている。利用者の健康上の異変を示す生体情報が得られた場合、生体情報は自動的に病院等に伝達される。
【０００４】
上記の小型の電子機器およびデバイスの更なる小型化に伴い、薄型電池の更なる薄型化が求められている。このような要求に対して、外装体に、薄くかつ柔軟なラミネートフィルムを用いた薄型電池が検討されている（特許文献１）。ラミネートフィルムは、金属箔、およびその両面に形成された樹脂層からなる。このような薄型電池では、袋状のラミネートフィルムからなる外装体に、正極、負極、および正極と負極との間に配された電解質層を含むシート状の電極群が収納されている。一般に、電極群には一対のリードが接続され、それらの一部は、外部端子として、外装体の封止部より外部へ露出している。
【０００５】
ラミネートフィルムからなる外装体の代わりに、樹脂のベースフィルムと可撓性無機材料層とからなる薄型電池用のパッケージを用いることも提案されている（特許文献２）。無機材料層に、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等を用いることで、比較的シール性に優れたパッケージを安価で提供することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２８５８８１号公報
【特許文献２】特開平６−２３１７３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の外装体やパッケージを用いた薄型電池は、電池の厚さを可能な限り低減しているにも関わらず、様々な外力が加えられる可能性のある小型電子機器に適用することを考慮すると、柔軟性が十分であるとはいえない。例えば、生体貼付型装置のように厚さを低減した電子機器の場合、電子機器の容積の相当な部分は薄型電池により占められている。このような電子機器を生体に接触させたとき、薄型電池の柔軟性が不十分であると、良好な装着感が得られず、電子機器の使用者に不快感を与えることになる。そこで、薄型電池の柔軟性の更なる向上が求められている。
【０００８】
薄型電池の柔軟性を向上させるために、外装体の厚さを極限まで小さくすることも考えられる。しかし、外装体は、電池の構成要素を外気から保護する役割を果たすことが必要であり、特に水蒸気に対するバリア性が要求される。高い柔軟性を得るために外装体の厚さを小さくしすぎると、必要な水蒸気バリア性を確保することが困難となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記を鑑み、本発明は、シート状の電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、前記薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含み、前記電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に介在する、前記非水電解質を含む電解質層と、具備し、前記第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、前記第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、電池包装体に関する。
【００１０】
本発明の電池包装体は、一局面において、前記薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備する。この場合、前記第２外装体は、前記薄型電池とともに前記電子機器を密閉収納する。
【００１１】
第１外装体の引張弾性率を１０〜１００ＭＰａに設定することにより、薄型電池の柔軟性が向上し、人体に対する装着感が大きく改善される。第２外装体の水蒸気透過率を、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下とすることにより、十分なバリア性が確保される。薄型電池を使用する際には、第２外装体を開封して、薄型電池や電子機器を取り出して使用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、第２外装体により十分な水蒸気バリア性が確保されるため、第１外装体に高度な水蒸気バリア性を付与する必要がない。よって、第１外装体の引張弾性率を１０〜１００ＭＰａまで小さくすることができ、その結果、薄型電池の柔軟性を十分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る第１外装体または第２外装体を形成するラミネートフィルムの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る薄型電池（図３）のII−II線概略断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る薄型電池の上面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る電池包装体（図５）のIV−IV線概略断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る電池包装体の上面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る薄型電池の概略断面図である。
【図７】生体情報測定装置を具備する電池−電子機器接合体の一例を示す斜視図である。
【図８】変形させた同接合体の外観の一例を示す斜視図である。
【図９】イオントフォレシス経皮投薬装置の一例を概念的に示す上面図である。
【図１０】同イオントフォレシス経皮投薬装置（図９）のX−X線概略断面図である。
【図１１】同イオントフォレシス経皮投薬装置に薄型電池を一体化させた電池ー電子機器接合体の一例の図１０に対応する断面図である。
【図１２】本発明の他の実施形態に係る電池包装体の上面図である。
【図１３】本発明の更に他の実施形態に係る電池包装体の上面図である。
【図１４】本発明の一実施形態に係る電池−電子機器接合体の回路図である。
【図１５】負荷がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合の第１回路の回路図の一例である。
【図１６】強制放電作動スイッチを具備する電池−電子機器接合体の一例およびそれを強制放電させる際の手順を示す図である。
【図１７】強制放電作動スイッチを具備する電池の一例を示す上面図である。
【図１８】押しボタン式の強制放電作動スイッチの一例の第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子が離間した状態（ａ）から接触した状態（ｂ）への動作を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の電池包装体は、シート状の電極群と、非水電解質と、電極群と非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池（以下、単に電池とも称する）と、電池を密閉収納する第２外装体と、を含む。ここで、電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、第１活物質層と第２活物質層との間に介在する、非水電解質を含む電解質層と、具備する。すなわち、薄型電池は、一次または二次の非水電解質電池である。第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である。
【００１５】
電極群の厚さを低減した薄型電池においては、外装体の柔軟性が電池全体の柔軟性の向上に与える影響を無視できない。電極群と非水電解質（すなわち発電要素）を密閉収納する第１外装体の引張弾性率を１０〜１００ＭＰａに設定することにより、電池の柔軟性が向上し、人体に対する装着感が大きく改善される。また、外装体として必要な強度を維持できる。柔軟性の点では、第１外装体の引張弾性率は小さいほど望ましく、例えば９０ＭＰａ以下が望ましく、８０ＭＰａ以下がより好ましく、５０ＭＰａ以上がさらに好ましい。ただし、耐屈曲性のような機械的強度を考慮すると、１０ＭＰａ以上が望ましく、１５ＭＰａ以上がより好ましく、２０ＭＰａ以上がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて引張弾性率の範囲を設定できる。
【００１６】
ただし、このような第１外装体は、水蒸気に対するバリア性が従来のラミネートフィルムやパッケージよりも低くなる傾向がある。この点については、薄型電池を密閉収納する第２外装体の水蒸気透過率を、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下とすることにより、十分なバリア性が確保される。
【００１７】
第２外装体は、使用されない期間中の電池を外気から保護する役割を有する。従って、第２外装体の水蒸気透過率は、低いほど望ましく、例えば０．０００５ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下が好ましく、０．０００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下がより好ましく、０．００００５ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下がさらに好ましく、当然、０ｇ／ｍ2・ｄａｙでもよい。
【００１８】
本発明の電池包装体は、薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備することができる。電子機器は、薄型電池とともに、第２外装体により密閉収納すればよい。この場合、薄型電池と電子機器とが、一体となってシート化されている形態が好ましい。このような電子機器として、例えば、生体情報測定装置やイオントフォレシス経皮投薬装置が挙げられる。薄型電池と電子機器とが一体化されたシート状の物品を、以下、電池−電子機器接合体または電池デバイスとも称する。シート状の電池−電子機器接合体または電池デバイスは、それ自体も柔軟性を有するように構成される。
【００１９】
電池または電池−電子機器接合体を使用する際には、第２外装体を開封して、電池または接合体を取り出して使用する。電池または電池−電子機器接合体の使用期間は、電池包装体の流通および保存に供される期間に比べて短いため、第１外装体は、適度なバリア性を有すればよく、高度なバリア性を要しない。電池または電池−電子機器接合体の使用期間としては、例えば、５０時間以下または２００時間以下が想定される。
【００２０】
電池または電池−電子機器接合体の比較的短い使用期間中であっても、外気が電池の発電要素に与える影響は、できるだけ排除することが望ましい。そのような観点から、第１外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、２ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることが好ましく、１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下であることが更に好ましく、０．３ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下がより好ましく、０．１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下が特に好ましく、当然、０ｇ／ｍ2・ｄａｙでもよい。
【００２１】
第１外装体は、耐屈曲性に優れた柔軟性の高いシート状材料で構成される。第１外装体の構造は、特に限定されないが、例えば、水蒸気バリア層およびその両面に形成された樹脂層を含む。バリア層を有する第１外装体を用いることにより、電池または電池−電子機器接合体の使用期間中における外気の影響（水蒸気が電池の発電要素に与える影響）を、効果的に低減することができる。
【００２２】
第２外装体の材料は、特に限定されない。ただし、第２外装体も、耐屈曲性に優れた柔軟性の高いシート状材料で構成することが、開封し易く、取り扱いも容易であり、使用者にとって便利である。従って、第１外装体と同様に、バリア層およびその両面に形成された樹脂層を含むシート状材料を用いることが好ましい。
【００２３】
第２外装体の引張弾性率は、特に限定されないが、十分な水蒸気バリア性と外装体としての強度を両立させる観点から、例えば３００ＭＰａ以上の引張弾性率を有することが好ましい。ただし、上記のように、開封や取り扱いの容易さを確保する観点から、２０００ＭＰａ以下とすることが好ましく、１０００ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
【００２４】
好ましい一形態において、第２外装体は、第１外装体の５倍〜２００倍の引張弾性率を有する。また、好ましい一形態において、第１外装体は、第２外装体の５倍〜１００００倍の水蒸気透過率を有する。
【００２５】
薄型電池の厚さは、特に限定されないが、柔軟性および人体に対する装着感を考慮すると、１ｍｍ以下、さらには０．７ｍｍ以下であることが好ましい。シート状の電池−電子機器接合体の厚さは、薄型電池よりも多少厚くなる場合もあるが、同様の観点から、１ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、薄型電池および電池−電子機器接合体の厚さは、いずれも５ｍｍ程度以下であれば、比較的良好な装着性が得られる場合もある。なお、これらの厚さを５０μｍ未満にすることは技術的に困難であるから、厚さの下限は５０μｍである。
【００２６】
薄型電池が、一次電池である場合（あるいは二次電池である場合でも）、電池または電池−電子機器接合体の使用後は、これを廃棄することとなる。その際、電池に電力が残存していると、予想外の外部短絡が生じたり、電池が破損したりした場合に不都合である。そこで、使用後の電池を強制放電させることが望ましい。そのような強制放電は、例えば、電池または電池−電子機器接合体に、強制放電作動スイッチを設けることにより達成可能となる。強制放電作動スイッチは、例えば、前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡した状態と、前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡していない状態と、を切り替えるスイッチであればよい。すなわち、第１電極と第２電極との接続（電気的接続）を開状態から閉状態に変換して第１電極と第２電極とを外部短絡させるスイッチであればよい。
【００２７】
強制放電作動スイッチは、例えば、第１電極と電気的に接続された第１ＳＷ端子と、第２電極と電気的に接続された第２ＳＷ端子とを具備する。第１電極と第１ＳＷ端子は、第１経路により電気的に接続される。第２電極と第２ＳＷ端子は、第２経路により電気的に接続される。第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とが電気的に接続されることで、外部短絡回路が形成される。これらの経路の一部および／または強制放電作動スイッチの各端子は、電池と一体化されている電子機器に設けてもよい。第１経路および第２経路は、様々な導電性材料により形成することができる。
【００２８】
電極群の構造は、特に限定されないが、シート化するのに適した電極が用いられる。
好ましい一形態において、電極群は、第１集電体シートおよびその一方の表面に付着した第１活物質層を含む第１電極、第２集電体シートおよびその一方の表面に付着した第２活物質層を含む第２電極、ならびに第１活物質層と第２活物質層との間に介在する電解質層を含む。そして、第１集電体シートの他方の表面および第２集電体シートの他方の表面は、それぞれ第１外装体の内面と接している。
【００２９】
このような電極群は、基本的に、１枚の第１電極と、１枚の第２電極とを、貼り合わせた構造、すなわち、正極と電解質層と負極からなる三層構造（あるいは、正極集電体シートと正極活物質層と電解質層と負極活物質層と負極集電体シートからなる五層構造）を有する。ただし、本発明は、両端の正極と負極の間に、さらに、少なくとも１つの正極および少なくとも１つの負極を含む電極群を具備する薄型電池を排除するものではない。
【００３０】
好ましい他の一形態において、電極群は、第１集電体シートおよびその一方の表面に付着した第１活物質層を含む、一対の第１電極、第２集電体シートおよびその両面に付着した第２活物質層を含む第２電極、ならびに第１活物質層と第２活物質層との間に介在する電解質層を含む。そして、一対の第１集電体シートの他方の表面は、それぞれ外装体の内面と接している。
【００３１】
このような電極群は、基本的に、１枚の第２電極を、一対の第１電極で挟んだ構造、すなわち、最外層の一対の第１電極と、内層の第２電極と、第１電極と第２電極との間に介在する２層の電解質層からなる五層構造を有する。ただし、本発明は、さらに、少なくとも１つの追加の第１電極および少なくとも１つの追加の第２電極を含む五層を超える構造の電極群を具備する薄型電池を排除するものではない。また、場合によっては、１つの第１電極および１つの第２電極を重ねて偏平形状に捲回してなる電極群を具備する薄型電池を排除するものでもない。
【００３２】
第１活物質層または第２活物質層が負極活物質層である場合、負極活物質層は、負極活物質、結着剤および必要に応じて導電剤を含む合剤層でもよく、蒸着のような気相法で形成される堆積膜でもよく、金属シートでもよい。合剤層に含ませる負極活物質としては、炭素材料（例えば黒鉛）、ケイ素合金、ケイ素酸化物などが挙げられる。堆積膜としては、ケイ素合金膜、ケイ素酸化物膜などが挙げられる。金属シートとしては、シート状のリチウム金属またはリチウム合金を用いることができる。負極活物質層の厚みは、例えば１〜２００μｍであることが好ましい。
【００３３】
なお、上記の強制放電スイッチは、負極活物質層が、金属リチウムまたはリチウム合金を含む場合には、安全性の向上の観点から、電池または電池−電子機器接合体に組み込むことが特に望ましい。負極集電体シートとの密着力を高める観点から、シート状のリチウム金属またはリチウム合金の厚みは、１０〜１００μｍであることが好ましい。厚みを１００μｍ以下とすることで、負極活物質層が優れた柔軟性を維持することができ、電池の屈曲時に負極集電体シートからの負極活物質層の剥離が高度に抑制される。負極活物質層の厚みを１０μｍ以上とすることで、エネルギー密度の高い電池を得やすくなる。ここで、負極活物質層の厚みは、未放電状態時または充電状態の厚みである。
【００３４】
第１集電体シートまたは第２集電体シートが負極集電体シートである場合、負極集電体シートには、金属フィルム、金属箔などが用いられる。負極集電体シートは、負極活物質と合金を形成せず、電子伝導性に優れていることが好ましい。よって、負極集電体シートは、銅、ニッケル、チタンおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種の箔であることが好ましい。負極集電体シートの厚みは、例えば５〜３０μｍであることが好ましい。負極集電体シートの厚みを５μｍ以上とすることで、負極集電体シートは優れた強度を維持することができる。負極集電体シートの厚みを３０μｍ以下とすることで、負極集電体に、より高い柔軟性を付与することができ、屈曲時に負極集電体シートに大きなストレスが発生しにくくなる。
【００３５】
第１活物質層または第２活物質層が正極活物質層である場合、正極活物質層は、正極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤とを含む合剤層でもよく、蒸着のような気相法で形成される堆積膜でもよい。正極活物質は、特に限定されないが、例えば、二酸化マンガン、フッ化カーボン（フッ化黒鉛）、リチウム含有複合酸化物、金属硫化物および有機硫黄化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を用いることができる。正極活物質層の厚みは、例えば１〜３００μｍであることが好ましい。
【００３６】
一次電池の正極活物質としては、（ＣＦw）m（式中、ｍは１以上の整数であり、０＜ｗ≦１）で表されるフッ化黒鉛や、二酸化マンガンが適している。二次電池の正極活物質としては、リチウム含有複合酸化物、例えば、ＬｉxaＣｏＯ2、ＬｉxaＮｉＯ2、ＬｉxaＭｎＯ2、ＬｉxaＣｏyＮｉ1-yＯ2、ＬｉxaＣｏyＭ1-yＯz、ＬｉxaＮｉ1-yＭyＯz、ＬｉxbＭｎ2Ｏ4、ＬｉxbＭｎ2-yＭyＯ4などが適している。ここで、Ｍは、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢよりなる群から選ばれる少なくとも１つの元素であり、ｘａ＝０〜１．２、ｘｂ＝０〜２、ｙ＝０〜０．９、ｚ＝２〜２．３である。ｘａおよびｘｂは、充放電開始前の値であり、充放電により増減する。
【００３７】
第１集電体シートまたは第２集電体シートが正極集電体シートである場合、正極集電体シートには、金属フィルム、金属箔、金属繊維の不織布のような金属材料が用いられる。正極集電体シートは、例えば、銀、ニッケル、パラジウム、金、白金、アルミニウムおよびこれらの合金ならびにステンレス鋼からなる群より選ばれる少なくとも１種の箔であることが好ましい。正極集電体シートの厚さは、例えば１〜３０μｍであることが好ましい。
【００３８】
次に、図１を参照して、第１外装体および第２外装体に適用し得る、バリア層およびその両面に形成された樹脂層を具備するシート状材料（ラミネートフィルム）について詳しく説明する。
ラミネートフィルム８は、無機材料層（バリア層）８ａと、バリア層８ａの一方の面に接着された第１の樹脂フィルム８ｂと、バリア層８ａの他方の面に接着された第２の樹脂フィルム８ｃとを含む積層体である。
【００３９】
バリア層８ａの形成に用いられる無機材料は、特に限定されないが、バリア性能、強度、耐屈曲性などの点で、金属層、セラミックス層などを用いることが好適である。また、リチウム基準（vs.Li+/Li）で、３ボルト以上の耐電圧を有するバリア層を形成しうる無機材料が好ましい。具体的には、例えば、アルミニウム，チタン，ニッケル，鉄，白金，金，銀等の金属材料や、酸化ケイ素，酸化マグネシウム，酸化アルミニウム等の無機酸化物材料が好ましい。耐電圧に優れたバリア層を形成することにより、バリア層の酸化等による破損を抑制することができる。これらの中では、得られるラミネートフィルムの可撓性とバリア性とのバランスに優れる点から、アルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素が特に好ましく、製造コストが低い点からはアルミニウムが特に好ましい。
【００４０】
第１外装体のバリア層の厚さは、第１外装体の柔軟性を確保する観点からは、薄いほど望ましく、例えば３５μｍ未満が好ましく、１μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以下がさらに好ましい。ただし、薄型電池または電池−電子機器接合体の使用期間中のバリア性を確保する観点からは、例えば０．０１μｍ以上が好ましく、０．０２μｍ以上がより好ましく、０．０５μｍ以上がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて厚さの範囲を設定できる。例えば、第１外装体では、厚さ０．０１〜０．１μｍのバリア層が好ましい。
【００４１】
一方、第２外装体のバリア層の厚さは、第１外装体のバリア層よりも、バリア性に優れている必要がある。これは、電池包装体の流通および保存に供される期間が比較的長いためである。従って、第２外装体のバリア層の厚さは、比較的厚いことが望ましく、例えば３５μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上がより好ましく、４５μｍ以上がさらに好ましい。ただし、使用者にとって取り扱い易い柔軟性を確保する観点から、第２外装体のバリア層の厚さは、例えば２００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、６０μｍ以下がさらに好ましい。なお、これらの上限および下限は、任意に組み合わせて厚さの範囲を設定できる。例えば、第２外装体では、厚さ３５〜１００μｍのバリア層が好ましい。
【００４２】
厚さ０．０１〜１μｍのバリア層を有する第１外装体として好適なラミネートフィルムは、第１の樹脂フィルム８ｂの一面に、厚みが０．０１〜１μｍの無機材料の蒸着層８ａを形成し、さらに、第２の樹脂フィルム８ｃをラミネートすることにより製造される。蒸着層８ａは、平均厚さが０．０１〜１μｍになるように無機材料を堆積させることにより形成される。蒸着法の具体例としては、真空蒸着法、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、化学気相成長法、プラズマ化学気相成長法、溶射法等が挙げられる。これらの中では、真空蒸着法が特に好ましく用いられる。
【００４３】
蒸着層の平均的な厚さは、好ましくは０．０１〜１μｍ、さらに好ましくは０．０２〜０．３μｍである。蒸着層の平均的な厚さを０．１μｍ以下とすることで、ラミネートフィルムは可撓性に特に優れたものとなり、その結果、電池の可撓性も高くなる。また、蒸着層の平均的な厚さを０．０１μｍ以上とすることで、第１外装体に要求される程度のバリア性を十分に確保することができる。
【００４４】
厚さ４０〜１００μｍのバリア層を有する第２外装体として好適なラミネートフィルムは、例えば、厚みが４０〜１００μｍの金属箔８ａを、第１の樹脂フィルム８ｂと、第２の樹脂フィルム８ｃとで、挟んで、ラミネートすることにより製造される。
【００４５】
熱溶着の容易さ、耐電解質性および耐薬品性の観点から、第１外装体および第２外装体の内面側に配置される樹脂フィルムの材料は、ポリエチレン（ＰＥ），ポリプロピレン（ＰＰ）のようなポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリウレタン、ポリエチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などであることが好ましい。また、同様の観点から、内面側の樹脂フィルムの厚さは、１０〜１００μｍ、さらには１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００４６】
強度、耐衝撃性および耐薬品性の観点から、第１外装体および第２外装体の外面側に配置される樹脂フィルムは、６，６−ナイロン、６−ナイロンのようなポリアミド（ＰＡ）、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ），ポリブチレンテレフタレートのようなポリエステルなどが好ましい。また、同様の観点から、外面側の樹脂フィルムの厚さは、５〜１００μｍ、さらには１０〜５０μｍであることが好ましい。
【００４７】
具体的には、第１外装体および第２外装体としては、ＰＰ／Ａｌ箔／ＰＡのラミネートフィルム、ＰＰ／Ａｌ箔／ＰＰのラミネートフィルム、ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥのラミネートフィルム、酸変性ＰＰ／ＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、酸変性ＰＥ／ＰＡ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂／Ｎｉ箔／ＰＥ／ＰＥＴのラミネートフィルム、ＥＶＡ／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルム、アイオノマー樹脂／ＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥＴのラミネートフィルムが挙げられる。
【００４８】
ラミネートフィルムの全厚は、例えば１５〜３００μｍであり、３０〜１５０μｍであることが好ましい。ラミネートフィルムの全厚が上記範囲であれば、第１外装体および第２外装体に要求される様々な性能を十分に確保することができ、薄型電池や電池包装体の厚さを小さく維持することも容易である。
【００４９】
次に、本発明の一実施形態に係る薄型電池について、図２、３を参照しながら説明する。
図２は、薄型電池２１の概略断面図である。図３は、電池２１の上面図である。図２は、図３のII−II線断面図に相当する。電池２１は、電極群１３と、電極群１３を収納する第１外装体８とを備える。電極群１３は、負極１１、正極１２、および負極１１と正極１２との間に介在する電解質層７を具備する。負極１１は、負極集電体シート１および負極集電体シート１の一方の表面に付着した負極活物質層２を有する。正極１２は、正極集電体シート４および正極集電体シート４の一方の表面に付着した正極活物質層５を有する。負極１１および正極１２は、電解質層７を介して、正極活物質層５と負極活物質層２とが向かい合うように配置されている。負極集電体シート１には負極リード３が接続され、正極集電体シート４には正極リード６が接続されている。負極リード３および正極リード６の一部は、第１外装体８から外部へ露出しており、その露出部は負極外部端子および正極外部端子として機能する。
【００５０】
第１外装体８は、図１に示すような、バリア層８ａと、その両面にそれぞれ形成された第１の樹脂フィルム８ｂおよび第２の樹脂フィルム８ｃと、を具備するラミネートフィルムで形成されている。ラミネートフィルムを第１外装体に形成する方法は特に限定されない。例えば、ラミネートフィルムが、電極群１３を平面に沿って２つ並べたときの矩形の面積よりも大きな面積を有する場合、このラミネートフィルムをセンターラインで折り返し、センターラインで繋がれた対向する２辺の周縁部を接着することにより、袋状の第１外装体が得られる。一方、ラミネートフィルムをセンターラインで折り返し、ラミネートフィルムの両端同士を重ね合わせた後、端部同士を溶着すれば、筒状の第１外装体が得られる。
【００５１】
負極活物質層２は、例えば、シート状のリチウム金属またはリチウム合金である。リチウム合金としては、例えば、Ｌｉ−Ｓｉ合金、Ｌｉ−Ｓｎ合金、Ｌｉ−Ａｌ合金、Ｌｉ−Ｇａ合金、Ｌｉ−Ｍｇ合金、またはＬｉ−Ｉｎ合金が用いられる。負極容量を確保する観点から、リチウム合金中において、Ｌｉ以外の元素が存在する割合は、０．１〜１０重量％が好ましい。負極集電体シート１にリチウム金属またはリチウム合金を圧着させて、負極集電体シート１とリチウム金属またはリチウム合金とを密着させることにより、負極１１が得られる。
【００５２】
正極活物質層５は、例えば、正極集電体シート４の一方の面に形成され、正極活物質、結着剤、および必要に応じて導電剤を含む合剤層である。合剤層は良好な柔軟性を有するため、電池の屈曲時に正極集電体シートの変形に十分に追従することができる。
【００５３】
正極または負極の合剤層に含ませる導電剤には、天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類；アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類などが用いられる。
【００５４】
正極または負極の合剤層に含ませる結着剤には、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸などのアクリル樹脂、スチレンブタジエンゴムなどのゴム類などが用いられる。
【００５５】
電解質層７としては、例えば、高分子電解質、固体電解質、セパレータに含浸させた非水電解液等を用いることができる。これらの中では漏液を抑制することができる点から高分子電解質または固体電解質が好ましい。
【００５６】
高分子電解質は、例えば、リチウム塩と非水溶媒との混合物である電解液をマトリクスポリマーに保持させることにより調製される。リチウム塩の具体例としては、例えば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、イミド塩類等が挙げられる。また、非水溶媒の具体例としては、例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル；ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジメチルカーボネート等の鎖状炭酸エステル；γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等の環状カルボン酸エステル；等が挙げられる。マトリクスポリマーの具体例としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とを繰り返し単位に含む共重合体、フッ化ビニリデン（ＶｄＦ）とトリフルオロエチレン（ＴＦＥ）とを繰り返し単位に含む共重合体等のフッ素系ポリマー，シリコンゲル，アクリルゲル，アクリロニトリルゲル，ポリフォスファゼン変性ポリマー，ポリエチレンオキサイド，ポリプロピレンオキサイド及びこれらの複合ポリマーや架橋ポリマー、変性ポリマー等が挙げられる。
【００５７】
固体電解質は、例えば、正極または負極の表面に、ＰＶＤ法やＣＶＤ法を用いて、リチウムイオン伝導体を堆積させることにより調製できる。リチウムイオン伝導体の具体例としては、リチウム硫化物等が挙げられる。
【００５８】
セパレータに含浸させる非水電解液は、上述したようなリチウム塩と非水溶媒とを混合することで調製される。セパレータとしては、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン等のポリオレフィンや、ポリアミドイミド等のポリアミド等の樹脂から成形された微多孔膜が好ましく用いられる。セパレータの厚さは、例えば８〜３０μｍである。
【００５９】
負極リード３および正極リード６は、例えば、負極集電体シートまたは正極集電体シートにそれぞれ溶接により接続される。負極リードとしては、例えば、銅リード、銅合金リード、ニッケルリード等が好ましく用いられる。正極リードとしては、例えば、ニッケルリード、アルミニウムリード等が好ましく用いられる。
【００６０】
薄型電池は、例えば、以下のように作製される。
負極と正極とを、負極活物質層と正極活物質層とが向かい合うように配置し、電解質層を介して、重ね合わせ、電極群を構成する。このとき、負極には、負極リードを取り付け、正極に正極リードを取り付ける。一方、筒状に形成された第１外装体の一方の開口から電極群を挿入した後、その開口を熱溶着により閉じる。この時、筒状の第１外装体の一方の開口から正極リードおよび負極リードの一部が外部へ露出するように電極群を配置する。この露出部が正極外部端子および負極外部端子となる。次に、筒状の第１外装体の他方の開口から非水電解液を注入した後、その開口を熱溶着により閉じる。このようにして、電極群を第１外装体内に密閉する。
【００６１】
次に、本発明の一実施形態に係る電池包装体について、図４、５を参照しながら説明する。
図４は、電池包装体３１の縦断面図である。図５は、電池包装体３１の上面図である。図５は、図４のIV−IV線断面図に相当する。電池２１は、第２外装体９により密閉収納されている。第２外装体９は、例えば、対向する２枚の同形状のラミネートフィルムで形成されている。ラミネートフィルムは、図１に示すような、バリア層８ａと、その両面にそれぞれ形成された第１の樹脂フィルム８ｂおよび第２の樹脂フィルム８ｃを具備する。
【００６２】
電池包装体３１は、例えば、以下のように作製される。
まず、２枚の同形状のラミネートフィルムを重ね、対向する周縁部９ａのうち、３辺の周縁部を熱溶着などにより接着する。これにより、ラミネートフィルムからなる袋状の第２外装体が得られる。次に、残りの１辺の周縁部に相当する第２外装体の開口から、薄型電池２１を挿入する。その後、第２外装体の開口を熱溶着などにより接着し、密閉する。開口を密閉する前に、第２外装体の内部を減圧したり、窒素などの不活性ガスを封入したりしてもよい。第２外装体の内部に不活性ガスを封入することにより、万一、第２外装体にピンホールなどが発生して第２外装体内に外気が侵入した場合でも、不活性ガスの大部分が外気で置換されるまでには、かなりの時間を要する。よって、電池２１への外気の影響を最小限に抑えることができる。
【００６３】
次に、上記の実施形態の第１の変形例について、図６を参照しながら説明する。本変形例は、薄型電池の構成が上記実施形態とは相違する。
図６の電池２１Ａは、電極群１３Ａと、電極群１３Ａを収納する第１外装体８Ａとを備える。電極群１３Ａは、１枚の負極１１Ａと、これを挟むように配置された一対の正極１２Ａと、負極１１Ａと正極１２Ａとの間に介在する電解質層７Ａとを具備する。このような構造は、対称性がよく、いずれの方向に屈曲させても、電池２１Ａに付与される応力の程度に大きな差が生じない。よって、例えば、電池２１Ａを電子機器に組み込む際に、電池の方向を意識する必要がなくなる点で便利である。
【００６４】
負極１１Ａは、負極集電体シート１Ａおよび負極集電体シート１Ａの両方の表面にそれぞれ付着した負極活物質層２Ａを有する。一方、一対の正極１２Ａは、正極集電体シート４Ａおよび正極集電体シート４Ａの一方の表面のみに付着した正極活物質層５を有する。一対の正極１２Ａは、電解質層７を介して、正極活物質層５Ａと負極１１Ａとが向かい合うように、負極１１Ａを挟んで配置される。負極集電体シート１Ａには負極リード３Ａが接続され、正極集電体シート４Ａには正極リード６Ａが接続されている。負極リード３Ａおよび正極リード６Ａの一部は、第１外装体８Ａから外部へ露出しており、その露出部は負極端子および正極端子として機能する。なお、第１外装体８Ａと各リードとの間には、密閉性を高めるためにシール材料１０を介在させてもよい。シール材料１０には、熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００６５】
次に、上記の実施形態の第２の変形例について、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃおよび７Ｄを参照しながら説明する。
近年、医療分野においては、医師等が患者等の生体情報を監視することを目的として、生体貼付型装置が開発されている。このような生体貼付型装置として、例えば、生体の肌に接触させて、血圧、体温、脈拍等の生体情報を常時測定して無線送信するような生体情報測定装置が挙げられる。また、同じく生体貼付型装置として、所定の電位を与えると、生体外皮を通して体内へ薬剤を供給するイオントフォレシス経皮投薬装置の開発も進められている。
【００６６】
生体貼付型装置は、ウェアラブル携帯端末とも称され、生体に密着した状態で使用されるために、長時間肌に密着させていても不快を感じない程度の可撓性が要求される。従って、生体貼付型装置の駆動用電源にも優れた可撓性が要求される。薄型電池は、このような装置の電源として有用である。また、生体貼付型装置は、使用後に廃棄する使い捨てタイプのものが便利である。したがって、開封後の所定期間内に使用することが予定されている、電池または電池−電子機器接合体を内包する電池包装体の用途としても生体貼付型装置は適している。
【００６７】
本変形例の電池包装体は、薄型電池とともに、電池からの電力供給により駆動される電子機器を内包するものである。電子機器としては、既に述べたように、生体情報測定装置やイオントフォレシス経皮投薬装置が適している。電池と電子機器は、一体となってシート化されており、フレキシブルな電池−電子機器接合体（電池デバイス）として、第２外装体内に密閉収納される。
【００６８】
図７は、生体情報測定装置を具備する電池−電子機器接合体の一例を斜視図で示す。図８は、同接合体を変形させた場合の外観の一例を示している。
生体情報測定装置４０は、その構成素子を保持するシート状の保持部材４１を具備する。保持部材４１は、柔軟性を有する材料で構成され、その内部から表面までの領域に、温度センサ４３、感圧素子４５、記憶部４６、情報送信部４７、ボタンスイッチＳＷ１および制御部４８が埋め込まれている。薄型電池２１は、保持部材４１の内部に設けられた平坦な空間に収容されている。つまり、電池２１と生体情報測定装置４０は、一体となってシート化されており、電池−電子機器接合体４２を構成している。なお、電池２１は、図２〜３に示したような構造でもよく、図６に示したような構造でもよく、それ以外の構造でもよい。
【００６９】
保持部材４１には、例えば絶縁性の樹脂材料を用いることができる。電池−電子機器接合体の一方の主面に、例えば粘着力を有する粘着剤４９を塗布することで、生体情報測定装置４０をユーザの手首、足首、首等に巻き付けることが可能となる。
【００７０】
温度センサ４３は、例えばサーミスタや熱電対等の感熱素子を用いて構成されており、ユーザの体温を示す信号を制御部４８へ出力する。感圧素子４５は、ユーザの血圧や脈拍を示す信号を制御部４８へ出力する。出力された信号に応じた情報を記憶する記憶部４６には、例えば不揮発性メモリを用いることができる。情報送信部４７は、制御部４８からの信号に応じて必要な情報を電波に変換して放射する。スイッチＳＷ１は、生体情報測定装置４０のオンとオフとを切り替える際に使用される。温度センサ４３、感圧素子４５、記憶部４６、情報送信部４７、スイッチＳＷ１および制御部４８は、例えばフレキシブル基板などに取り付けられ、基板表面に形成された配線パターンにより電気的に接続されている。
【００７１】
制御部４８は、所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、装置の制御プログラムが記憶されたＲＯＭ（Read Only Memory）と、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）と、これらの周辺回路等とを備えており、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、生体情報測定装置４０の各部の動作を制御する。
【００７２】
図９は、イオントフォレシス経皮投薬装置の一例を概念的に示す上面図であり、図１０は、同装置の概略断面図である。図１０は、図９のX−X線断面図に相当する。図１１は、同装置に薄型電池１０１を一体化させた電池ー電子機器接合体の一例の図１０に対応する断面図である。
イオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａは、その構成素子を保持するシート状の保持部材１１１を具備する。保持部材１１１は、柔軟性を有する材料で構成される。保持部材１１１の内部には、薄型電池からの電力を制御する半導体素子１１２と、一対の平坦な電極１１３、１１４と、これら一対の電極１１３、１１４とそれぞれ対面する一対のリザーバ１１３ａ、１１４ａとが埋設されている。リザーバ１１３ａ、１１４ａは、いずれも通電可能なゲル状の材料で構成されている。リザーバ１１３ａ、１１４ａのいずれか一方には、イオン性薬剤が封入されている。半導体素子１１２は、例えば定電流ダイオードのような整流作用を有する素子であり、各電極と直列に接続されている。リザーバ１１３ａ、１１４ａは、人体等の生体の皮膚に直接貼付される。
【００７３】
一対の電極間に電圧を印加すると、その間に配置されたイオン性薬剤は、電極間の電界により加速されて、皮下組織に浸透する。皮膚からの薬剤の浸透性は、半導体素子１１２によりコントロールされる。
【００７４】
次に、上記の実施形態の第３の変形例について、図１２、１３を参照しながら説明する。本変形例では、第２外装体により内包される薄型電池または電池−電子機器接合体の数が任意に設定される。
図１２は、２つの薄型電池２１を、１つの第２外装体９Ａ内に密閉収納した電池包装体３１Ａを上面図で示している。図１３は、２つの電池−電子機器接合体４２Ａを、１つの第２外装体９Ｂ内に密閉収納した電池包装体３１Ｂを上面図で示している。電池−電子機器接合体４２Ａは、例えば、薄型電池２１と一体化されたイオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａである。いずれの電池包装体においても、第２外装体は、２枚のラミネートフィルムを重ね、対向する周縁部９Ａａおよび９Ｂａのうち、４辺の周縁部を熱溶着などにより接着することにより形成されている。
【００７５】
第２外装体により内包される電池または電池−電子機器接合体の数は任意であり、より多くの電池または電池−電子機器接合体を１つの第２外装体内に密閉収納してもよい。また、第２外装体の形状、大きさ、接着部分の配置などは、特に限定されない。例えば、所定の大きさを有するラミネートフィルムを二つに折り曲げ、筒状または袋状にした後、これに電池または電池−電子機器接合体を収納し、その後、残りのラミネートフィルムの端部同士を溶着してもよい。さらに、ラミネートフィルムの互いに隣り合う電池の間の部分（図１２の９Ａｂ）または電池−電子機器接合体の間の部分（図１３の９Ｂｂ）を熱溶着し、電池毎または電池−電子機器接合体毎に密閉された空間を設けるようにしてもよい。
【００７６】
なお、図１３では、電子機器（例えばイオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａ）を電池２１と並列に配置した場合を示したが、電子機器自体がシート化されている場合には、電池２１と電子機器とを上下に重ねて積層体としてもよい。
【００７７】
次に、上記の実施形態の第４の変形例について、図１４、１５を参照しながら説明する。
本変形例では、薄型電池または電池−電子機器接合体が、その使用後に、電池を強制放電させる手段を具備する。電池または電池−電子機器接合体を使用後に廃棄する際、電池に電力が残存している場合には、廃棄前または廃棄後の短い期間内に、電池を強制放電させておくことが望ましい。そこで、電池または電池−電子機器接合体には、その使用後に、開状態から閉状態にすることで電池に外部短絡回路が形成されるような、強制放電作動スイッチを設けておくことが望ましい。
【００７８】
図１４に示すように、電池−電子機器接合体１００は、通常、電池１０１と、電子機器（負荷）１０２と、これらを直列に接続する各経路とを具備する回路（第１回路）１１０を具備する。第１回路１１０は、第１スイッチ１０３により開状態から閉状態に変換される。負荷１０２が、図７および図８で示される生体情報測定装置である場合、スイッチＳＷ１が第１スイッチ１０３に該当する。
【００７９】
図１５は、負荷１０２がイオントフォレシス経皮投薬装置である場合の第１回路の回路図の一例である。第１スイッチ１０３を開状態から閉状態にすることで、電池１０１と投薬装置の定電流回路１１２と、投薬装置の一対の電極１１３、１１４とが接続される。一対の電極１１３、１１４の間の抵抗Ｒは、生体の皮膚に貼付されたゲル状の材料からなるリザーバ間の抵抗を示している。
【００８０】
図１４に示す本変形例の場合、第１回路１１０の他に、電池の第１電極と、第２電極と、抵抗１０５と、これらを直列に接続する各経路とを具備する第２回路１２０を具備する。第２回路１２０は、強制放電作動スイッチ（第２スイッチ）１０４により開状態から閉状態に変換される。強制放電作動スイッチ１０４が第１電極と第１経路を介して接続された第１ＳＷ端子と、第２電極と第２経路を介して接続された第２ＳＷ端子とを具備する場合、第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とを接続することで、外部短絡回路が形成される。
【００８１】
電池−電子機器接合体の使用を終えた者が、強制放電作動スイッチを開状態から閉状態に変換（第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とを接続）することにより、電池１０１の正極と負極とが抵抗１０５だけを介して外部短絡する。これにより、比較的大きな電流が、第２回路１２０を流れ続け、短期間のうちに電池は完全放電状態に至ることとなる。抵抗１０５は、第２回路にあまり大きな電流が流れないように、必要に応じて、電池１０１と直列に接続される。ただし、第２回路に大きな電流が流れる心配がない場合、例えば、第２スイッチの接触状態や正極と負極とを接続させる経路に起因して十分な抵抗が既に存在する場合には、さらに抵抗１０５を接続する必要はない。
【００８２】
電池および電池−電子機器接合体は、柔軟性に優れているため、容易に、物理的に変形させることができる。従って、強制放電作動スイッチ１０４は、電池または電池−電子機器接合体に物理的な変形を加えることで、開状態から閉状態に変換するものであってもよい。この場合、物理的な変形を加える前には互いに離間されていた第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子とが、変形後の状態では互いに接触した状態となる。
【００８３】
次に、強制放電作動スイッチ（第２スイッチ）の具体的な構成について説明する。
図１６（ａ）の電池−電子機器接合体４２Ｂは、矩形の形状を有し、長手方向に沿う一方の辺の両端付近に、電池２１の第１電極と第１経路を介して接続された第１ＳＷ端子１０４ｘと、電池２１の第２電極と第２経路を介して接続された第２ＳＷ端子１０４ｙとを具備する。電池−電子機器接合体４２Ｂは、例えば、薄型電池２１と一体化されたイオントフォレシス経皮投薬装置４０Ａである。第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙは、所定の折り曲げ位置（破線Ｘ）で電池−電子機器接合体４２Ｂを折り曲げた場合に、互いに対向するように配置されている。電池−電子機器接合体４２Ｂは、薄いシート状であるため、その使用を終えた者が容易に折り曲げ可能である。つまり、図１６（ｂ）、（ｃ）に示すように、電池−電子機器接合体４２Ｂを折り曲げる動作により、第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙとが接触し、電池２１を含む外部短絡回路が形成される。
【００８４】
折り曲げられた電池−電子機器接合体４２Ｂは、図１６（ｃ）のように、第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙとが接触した状態を、少なくとも暫くの間は維持することが望ましい。したがって、電池−電子機器接合体４２Ｂは、第１ＳＷ端子１０４ｘと第２ＳＷ端子１０４ｙとを接触させた状態で固定し得る固定手段を具備することが好ましい。このような要請に対しては、例えば、第１ＳＷ端子１０４ｘおよび第２ＳＷ端子１０４ｙが露出する側の電池−電子機器接合体４２Ｂの面に、粘着剤を付与することが望ましい。このような粘着剤は、生体に電池−電子機器接合体４２Ｂを貼付するためにも利用することができる。あるいは、第１ＳＷ端子１０４ｘおよび第２ＳＷ端子１０４ｙの一方を凹状に、他方を凸状に形成し、両者が互いに係合するように構成してもよい。
【００８５】
第１ＳＷ端子および第２ＳＷ端子の形態は、特に限定されない。例えば、第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子との確実な接触を確保するために、第１ＳＷ端子と第２ＳＷ端子の面積をより大きくしてもよい。また、イオントフォレシス経皮投薬装置の場合は、リザーバ１１３ａ、１１３ｂがそれぞれ第１ＳＷ端子、第２ＳＷ端子となっても構わない。また、電池−電子機器接合体に限らず、電池自体に強制放電作動スイッチを構成する第１ＳＷ端子および第２ＳＷ端子を形成してもよい。
【００８６】
図１７に示す薄型電池２１Ｂは、負極リード３Ａと正極リード６Ａが、矩形の電池の互いに対向する二辺から外部に導出されている。リード３Ａ、６Ａは、外部に露出する部分以外に、シール材料１０Ａ、１０Ｂで覆われた内部リード部３ａ、６ａを有する。内部リード部３ａ、６ａは、強制放電作動スイッチを構成する外部に露出した第１ＳＷ端子２３および第２ＳＷ端子２４とそれぞれ接続されている。第１ＳＷ端子２３および第２ＳＷ端子２４の面積は、いずれも電池の輪郭で囲まれた面積の１〜２０％である。電池２１Ｂを破線Ｙで折り曲げて二つ折りにすると、第１ＳＷ端子２３と第２ＳＷ端子２４とが、ほぼ確実に接触する。また、電池２１Ｂの第１ＳＷ端子２３と第２ＳＷ端子２４とが露出する面には、その端子面を除いて、ほぼ全面にわたって粘着剤２５が付与されており、粘着剤２５により第１ＳＷ端子２３と第２ＳＷ端子２４とが接触した状態が維持される。
【００８７】
リード３Ａ、６Ａは、電池の外部端子として利用されるが、これらは内部リード部３ａ、６ａ（第１ＳＷ端子２３、第２ＳＷ端子２４）と互いに互換性がある。つまり、リード３Ａ、６Ａを適宜整形して強制放電作動スイッチのＳＷ端子として利用するとともに、第１ＳＷ端子２３、第２ＳＷ端子２４を電池の外部端子（電子機器に接続する電力供給用の端子）として利用してもよい。
【００８８】
強制放電作動スイッチが、電池または電池−電子機器接合体の折り曲げに伴って開状態から閉状態に変換される場合、電池または電池−電子機器接合体には、折り曲げ予定部を設けることが望ましい。折り曲げ予定部は、電池または電池−電子機器接合体の他の部分よりも、柔軟性が高くなるように設計される。例えば、折り曲げ予定部の引張弾性率は、他の部分よりも小さくなるように設計される。あるいは、折り曲げ予定部の幅を、他の部分より狭くしてもよい。
【００８９】
強制放電作動スイッチは、電池または電池−電子機器接合体の折り曲げに伴って開状態から閉状態に変換されるものである必要はない。例えば、押しボタン式のスイッチでもよい。また、強制放電作動スイッチは、電池または電池−電子機器接合体の物理的変形に伴って作動するものでなくてもよい。例えば、電池−電子機器接合体が生体に貼付された状態から剥がされたときに、自動的に使用終了を検知し、強制放電作動スイッチが作動するように、制御回路で制御してもよい。このような制御回路は、電子機器に組み込めばよい。
【００９０】
図１８に押しボタン式スイッチの一例を示す。図１８において、第１ＳＷ端子２３Ａは環状の絞り部（小径部）２７を有する円筒形状であり、第１ＳＷ端子２３Ａと対向配置された第２ＳＷ端子２４Ａは平坦形状である。図１８（ａ）に示すように、第２ＳＷ端子２４Ａの周縁部には、第１ＳＷ端子２３Ａと第２ＳＷ端子２４Ａとを離間させるとともに、第１ＳＷ端子２３Ａの絞り部２７と係合させる鍔部２８を有する絶縁性スペーサ２６が取り付けられている。電池または電池−電子機器接合体の使用前および使用中は、第１ＳＷ端子２３Ａと第２ＳＷ端子２４Ａとが離間した状態（（ａ）の状態）であり、その使用後に第１ＳＷ端子２３Ａを第２ＳＷ端子２４Ａに向かって押し込むと、図１８（ｂ）に示すように、鍔部２８が絞り部２７に係合するとともに、第１ＳＷ端子２３Ａと第２ＳＷ端子２４Ａとが接触した状態で固定される。なお、第１ＳＷ端子２３Ａは、例えば、電池の第１電極と接続されて外部に導出されるリード片３ｂの一部と接続する。同様に、第２ＳＷ端子２４Ａは、電池の第２電極と接続されて外部に導出されるリード片６ｂの一部と接続する。
【００９１】
なお、電池を強制放電させる手段は、図１４に示すような、第２回路に限られない。シート化された電子機器が、図９および図１０に示すように、その主要平坦面の対称な位置に、電池の正極および負極と接続された一対の電極を有する場合には、その一対の電極を折り曲げなどの物理的変形により接触させる構成としてもよい。
【００９２】
以下、本発明を実施例に基づいて更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
《実施例１》
以下の手順で、図２、３に示す薄型電池を作製した。
（１）負極の作製
負極集電体シート１として、厚さ１２μｍの電解銅箔を準備した。その電解銅箔の一方の面に、負極活物質層２であるリチウム金属箔（厚み２０μｍ）を１００Ｎ／ｃｍの線圧で圧着し、負極１１を得た。これを５ｍｍ×５ｍｍのタブ部を有する５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切り抜いた後、タブ部に銅製の負極リード３を超音波溶接した。
【００９３】
（２）正極の作製
正極活物質である３５０℃で加熱した電解二酸化マンガンと、導電剤であるアセチレンブラックと、結着剤であるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を含むＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）の溶液とを、二酸化マンガン：アセチレンブラック：ＰＶＤＦの重量比が１００：５：５となるように混合した後、ＮＭＰを適量加え、正極合剤ペーストを得た。
【００９４】
正極集電体シート４として、アルミニウム箔（厚さ１５μｍ）を準備した。そのアルミニウム箔の一方の面に、正極合剤を塗布し、８５℃で１０分乾燥し、正極活物質層５を形成した後、それをロールプレス機にて１２０００Ｎ／ｃｍの線圧で圧縮し、正極１２を得た。これを５ｍｍ×５ｍｍのタブ部を有する５０ｍｍ×５０ｍｍのサイズに切り抜いた後、１２０℃で２時間減圧乾燥した。タブ部にアルミニウムの正極リード６を超音波溶接した。
【００９５】
（３）電極群の作製
負極活物質層２と正極活物質層５とが互いに向かい合うように負極１１および正極１２を配置した後、負極１１と正極１２との間に、微多孔性ポリエチレンフィルム（５２ｍｍ×５２ｍｍ、厚さ９μｍ、）からなるセパレータを配置し、電極群１３を得た。
【００９６】
（４）電池の組立て
アルミニウム製のバリア層を有する筒状のラミネートフィルムからなる第１外装体８に電極群１３を収納した。ラミネートフィルムには、ＰＰ層（厚さ３５μｍ）／アルミニウム蒸着膜（厚さ０．０５μｍ）／ナイロン（ＰＡ）層（厚さ１５μｍ）の３層構造で、総厚約５０μｍのものを用いた。ＰＰ層を内側に、ＰＡ層を外側に配置した。
【００９７】
第１外装体８の一方の開口に正極リード６および負極リード３を通し、正極リード６の一部および負極リード３の一部を外装体８から露出させた。各リードを挟んで、第１外装体８の一方の開口を熱溶着により閉じた。正極リード６および負極リード３における第１外装体８内から外部へ露出した部分を、それぞれ正極外部端子および負極外部端子とした。次に、第１外装体８の他方の開口から非水電解質０．８ｇを注入した後、６６０ｍｍＨｇの減圧環境下で１０秒間脱気した。非水電解質には、ＬｉＣｌＯ4を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させた非水溶媒を用いた。非水溶媒には、プロピレンカーボネートおよびジメトキシエタンの混合溶媒（体積比１：１）を用いた。
【００９８】
第１外装体８の他方の開口を熱溶着により閉じ、第１外装体８内に電極群１３を密閉した。このようにして、サイズ６０ｍｍ×６５ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍの薄型電池２１（電池Ａ）を作製した。 得られた電池は４５℃で１日間エージングした。
【００９９】
（５）電池包装体の作製
アルミニウム製のバリア層を有する２枚のラミネートフィルムからなる第２外装体９により、薄型電池２１を密閉収納した。まず、６５ｍｍ×６５ｍｍのサイズの２枚のラミネートフィルムを準備した。ラミネートフィルムには、ＰＰ層（厚さ４５μｍ）／アルミニウム箔（厚さ４０μｍ）／ナイロン（ＰＡ）層（厚さ２５μｍ）の３層構造で、総厚約１２０μｍのものを用いた。２枚のラミネートフィルムをＰＰ層が内側になるように重ね、対向する周縁部のうち３辺の周縁部を熱溶着により接着し、ラミネートフィルムからなる袋状の第２外装体９を形成した。次に、残りの１辺の周縁部に相当する第２外装体の開口から、電池２１を挿入した。その後、第２外装体の開口を、窒素雰囲気中で熱溶着により接着し、電池包装体Ａを得た。
【０１００】
［評価］
【０１０１】
各外装体の引張弾性率を以下の方法で測定した。
各外装体を構成するラミネートフィルムを平行部幅５ｍｍ、標線間距離２０ｍｍの引張試験３号ダンベルに切出し、ＪＩＳ Ｋ７１６１に準拠して５ｍｍ／分の引張速度にて万能試験機を用いて引張試験を行い、引張弾性率を求めた。
【０１０２】
各外装体の水蒸気透過率を以下の方法で測定した。
ＪＩＳ Ｋ７１２９ Ｂ法に準拠して、各外装体を構成するラミネートフィルムの水蒸気透過率を、温度４０℃、相対湿度９０％の環境下で測定した。
【０１０３】
第１外装体および第２外装体のバリア層を、下記のように変更したこと以外、上記と同様に薄型電池と電池包装体を作製した。「（比）」は比較例である。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
引張弾性率が小さくなるほど、人体に対する装着感は向上する。しかし、表１より、第１外装体の引張弾性率が小さくなるほど、バリア層が薄くなり、水蒸気透過率が高くなる傾向があることがわかる。なお、第１外装体の引張弾性率が１００ＭＰａを超えると、電池の柔軟性が不十分となり、十分に満足のいく装着感が得られない。
【０１０６】
次に、各電池包装体と、第２外装体に密閉収納する前の電池とを準備し、下記の所定期間、温度２５℃、相対湿度６０％の環境にこれらを保存し、保存後の電池の放電容量を測定した。保存前の電池についても、あらかじめ同様に放電容量を測定した。保存後の電池の保存前に対する容量維持率を算出した。
なお、放電容量の測定は下記条件で実施した。
環境温度：２５℃
放電電流密度：２５０μＡ／ｃｍ2（正極の単位面積あたりの電流値）
放電終止電圧：１．８Ｖ
そして、下記式より、保存後の電池の容量維持率（％）を求めた。
容量維持率（％）＝（保存後の電池の放電容量／保存前の電池の放電容量）×１００
【０１０７】
【表２】
【０１０８】
以上より、水蒸気透過率の低い第２外装体で密閉収納することで、第１外装体の水蒸気透過率に関わらず、薄型電池の性能が長期間維持されることがわかる。
また、第２外装体を開封後は、水蒸気透過率の高い（引張弾性率の低い）第１外装体を具備する電池であっても、電子機器の駆動用電源として必要とされる短期間であれば、性能が維持されることがわかる。
【０１０９】
《実施例２》
以下の手順で、図１７に示すような薄型電池を作製した。
（１）負極の作製
負極１１のサイズを６０×４０ｍｍの長方形とし、タブ部および負極リード３の位置を一方の短辺の中央に変更し、負極リード３の幅を６ｍｍとしたこと以外、実施例１と同様の負極を作製した。
【０１１０】
（２）正極の作製
正極１２のサイズを６０×４０ｍｍの長方形とし、タブ部および正極リード６の位置を一方の短辺の中央に変更し、正極リード６の幅を６ｍｍとしたこと以外、実施例１と同様の正極を作製した。
【０１１１】
（３）電極群の作製
実施例１と同様に、負極活物質層２と正極活物質層５とが互いに向かい合うように負極１１および正極１２を配置した。ただし、正極リードと負極リードは、互いに逆方向に突出させた。その後、負極１１と正極１２との間に、微多孔性ポリエチレンフィルム（６２ｍｍ×４２ｍｍ、厚さ９μｍ）からなるセパレータを配置し、電極群１３を得た。
【０１１２】
（４）電池の組立て
実施例１で用いたのと同じラミネートフィルムからなる第１外装体８に、電極群１３を収納した。ただし、第１外装体８のサイズは電極群１３のサイズに応じて変更した。また、２枚のラミネートフィルムをＰＰ層が内側になるように重ね、対向する周縁部のうち、一対の長辺に対応する周縁部を熱溶着により接着し、筒状のラミネートフィルムからなる第１外装体を形成した。
【０１１３】
第１外装体８の一方の開口に正極リード６、他方の開口に負極リード３を通し、正極リード６の一部および負極リード３の一部を外装体８から露出させた。負極リード３を挟んで、外装体８の一方の開口を熱溶着により閉じた。次に、外装体８の他方の開口から非水電解質０．８ｇを注入した後、６６０ｍｍＨｇの減圧環境下で１０秒間脱気した。非水電解質には、実施例１と同じものを用いた。その後、正極リード６を挟んで、第１外装体８の他方の開口を熱溶着により閉じ、第１外装体８内に電極群１３を密閉した。このようにして、サイズ７５ｍｍ×５０ｍｍ、厚さ約０．２ｍｍの薄型電池２１（電池Ｘ）を作製した。 得られた電池は４５℃で１日間エージングした。
【０１１４】
負極リード３および正極リード６における外装体８内から外部へ露出した部分を、突出方向に沿って２つのリード片に分割した。そして、一方の負極リード片３ａおよび一方の正極リード片６ａを、電池の同じ面側に折り曲げ、先端部を除いて絶縁テープ１０Ａで覆うとともに電池に固定した。次に、負極リード片３ａおよび正極リード片６ａの先端に、それぞれサイズ１４ｍｍ×１４ｍｍの銅箔およびアルミニウム箔を負極外部端子２３および正極外部端子２４として溶接し、各々を接着剤で第１外装体８の外面に貼り付けた。銅箔およびアルミニウム箔を貼り付けた第１外装体の面の余白には、粘着剤を塗布した。
【０１１５】
（５）電池−電子機器接合体の作製
図９、１０に示すようなサイズ８０ｍｍ×７０ｍｍのイオントフォレシス経皮投薬装置を準備した。投薬装置の一方の面の中央には、定電流ダイオードを有する半導体素子１１２を配置し、他方の面には、一対の電極１１３、１１４およびこれに積層された一対のリザーバ１１３ａ、１１４ａを並列に配置した。半導体素子１１２の両側には、電極１１３、１１４と導通する一対の接続用端子を配置した。その一対の接続用端子を、それぞれ電池１０１の負極外部端子２３および正極外部端子２４と接触させるとともに、図１１に示すように、電池１０１と投薬装置を積層した。電池に塗布された粘着剤により、電池と投薬装置は互いに固定された。
【０１１６】
他方の負極リード片３Ａおよび他方の正極リード片６Ａを、投薬装置側に折り曲げ、先端部を除いて絶縁テープで覆うとともに投薬装置に固定した。次に、負極リード片３Ａおよび正極リード片６Ａの先端に、それぞれサイズ１４ｍｍ×１４ｍｍの銅箔およびアルミニウム箔を負極ＳＷ端子および正極ＳＷ端子として溶接した。負極ＳＷ端子および正極ＳＷ端子を、接着剤で、投薬装置のリザーバが露出する面の周縁部に貼り付け、電池−電子機器接合体を完成させた。
【０１１７】
（６）電池包装体の作製
実施例１で用いたのと同じラミネートフィルムからなる第２外装体９により、実施例１と同様の要領で、電池−電子機器接合体を密閉収納した。１０００時間後に第２外装体を開封し、電池−電子機器接合体の電池電圧を測定し、投薬装置を作動させ、電池容量の１０％を消費させた。そして、投薬装置のリザーバが露出する面に設けられた負極ＳＷ端子と正極ＳＷ端子とが接触するように、電池−電子機器接合体を二つ折にして固定した。２４時間後に電池電圧を測定したところ、０．０５Ｖであり、電池が完全放電状態であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
本発明の電池包装体は、水蒸気に対するバリア性とともに柔軟性を確保することが要求される薄型電池や、これと一体化された電子機器、特に、生体に貼り付けて使用するイオントフォレシス経皮投薬装置や生体情報測定装置のような小型の電子機器に適用できる。
【符号の説明】
【０１１９】
１：負極集電体シート、２：負極活物質層、３：負極リード、４：正極集電体シート、５：正極活物質層、６：正極リード、７：電解質層、８：第１外装体、９：第２外装体、１１：負極、１２：正極、１３：電極群、２１，１０１：薄型電池、３１：電池包装体、４０，１０２：電子機器、４１：保持部材、４２，１００：電池−電子機器接合体、１０３：第１スイッチ、１０４：強制放電作動スイッチ（第２スイッチ）、１０５：抵抗、１１０：第１回路、１２０：第２回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、前記薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含み、
前記電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に介在する、前記非水電解質を含む電解質層と、具備し、
前記第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、
前記第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、電池包装体。
【請求項２】
前記第１外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、請求項１記載の電池包装体。
【請求項３】
前記第１外装体は、水蒸気バリア層および前記バリア層の両面に形成された樹脂層を含み、前記バリア層の厚さが、３５μｍ未満である、請求項１または２記載の電池包装体。
【請求項４】
前記バリア層の厚さが、１μｍ以下である、請求項３記載の電池包装体。
【請求項５】
前記第２外装体は、水蒸気バリア層および前記バリア層の両面に形成された樹脂層を含み、前記バリア層の厚さが、３５μｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項６】
前記バリア層が、金属層またはセラミックス層である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項７】
前記薄型電池の厚さが、１ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項８】
さらに、前記薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備し、
前記第２外装体は、前記薄型電池とともに前記電子機器を密閉収納する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項９】
前記薄型電池と前記電子機器とが、一体となってシート化されている、請求項８記載の電池包装体。
【請求項１０】
前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡した状態と、前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡していない状態と、を切り替える強制放電作動スイッチを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１１】
前記第１活物質層または前記第２活物質層が、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１２】
前記電子機器が、生体情報測定装置またはイオントフォレシス経皮投薬装置である、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１３】
前記第１活物質層が、前記第１集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第２活物質層が、前記第２集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第１集電体シートの他方の表面および前記第２集電体シートの他方の表面は、前記第１外装体の内面と接している、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１４】
一対の前記第１電極を具備し、
前記第１活物質層は、前記第１集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第２活物質層は、前記第２集電体シートの両方の表面に付着しており、
前記第２電極は、前記一対の第１電極の第１活物質層間に挟持されており、
前記一対の第１電極の第１集電体シートの他方の表面は、それぞれ前記第１外装体の内面と接している、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１】
シート状の電極群と、非水電解質と、前記電極群と前記非水電解質とを密閉収納する第１外装体と、を含む薄型電池と、前記薄型電池を密閉収納する第２外装体と、を含み、
前記電極群は、第１集電体シートおよびその表面に付着した第１活物質層を含む第１電極と、第２集電体シートおよびその表面に付着した第２活物質層を含む第２電極と、前記第１活物質層と前記第２活物質層との間に介在する、前記非水電解質を含む電解質層と、具備し、
前記第１外装体の引張弾性率は、１０〜１００ＭＰａであり、
前記第２外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、０．００１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、電池包装体。
【請求項２】
前記第１外装体の水蒸気透過率は、温度４０℃、相対湿度９０％の環境において、１ｇ／ｍ2・ｄａｙ以下である、請求項１記載の電池包装体。
【請求項３】
前記第１外装体は、水蒸気バリア層および前記バリア層の両面に形成された樹脂層を含み、前記バリア層の厚さが、３５μｍ未満である、請求項１または２記載の電池包装体。
【請求項４】
前記バリア層の厚さが、１μｍ以下である、請求項３記載の電池包装体。
【請求項５】
前記第２外装体は、水蒸気バリア層および前記バリア層の両面に形成された樹脂層を含み、前記バリア層の厚さが、３５μｍ以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項６】
前記バリア層が、金属層またはセラミックス層である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項７】
前記薄型電池の厚さが、１ｍｍ以下である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項８】
さらに、前記薄型電池からの電力供給により駆動される電子機器を具備し、
前記第２外装体は、前記薄型電池とともに前記電子機器を密閉収納する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項９】
前記薄型電池と前記電子機器とが、一体となってシート化されている、請求項８記載の電池包装体。
【請求項１０】
前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡した状態と、前記第１電極と前記第２電極とが外部短絡していない状態と、を切り替える強制放電作動スイッチを含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１１】
前記第１活物質層または前記第２活物質層が、金属リチウムまたはリチウム合金を含む、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１２】
前記電子機器が、生体情報測定装置またはイオントフォレシス経皮投薬装置である、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１３】
前記第１活物質層が、前記第１集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第２活物質層が、前記第２集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第１集電体シートの他方の表面および前記第２集電体シートの他方の表面は、前記第１外装体の内面と接している、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池包装体。
【請求項１４】
一対の前記第１電極を具備し、
前記第１活物質層は、前記第１集電体シートの一方の表面のみに付着しており、
前記第２活物質層は、前記第２集電体シートの両方の表面に付着しており、
前記第２電極は、前記一対の第１電極の第１活物質層間に挟持されており、
前記一対の第１電極の第１集電体シートの他方の表面は、それぞれ前記第１外装体の内面と接している、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の電池包装体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−４８０４２（Ｐ２０１３−４８０４２Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５７７０（Ｐ２０１１−１８５７７０）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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