電池
【課題】正極電極に正極端子を溶接する際の活物質の剥離、脱落を防ぐとともに、電池内部の抵抗を低減させ、電池特性を向上させる。
【解決手段】正極集電体１１ｂに正極活物質１１ａを塗布する際、正極集電体端部に活物質未塗布部を設け、この未塗布部の活物質層形成面と同一の面、もしくは裏側の面に抵抗溶接、超音波溶接等で正極端子１４を溶接する。さらに、正極集電体が負極１２を包み込むようにしてこの未塗布部をもう一方の正極集電体端部に接触させて構成する。
【解決手段】正極集電体１１ｂに正極活物質１１ａを塗布する際、正極集電体端部に活物質未塗布部を設け、この未塗布部の活物質層形成面と同一の面、もしくは裏側の面に抵抗溶接、超音波溶接等で正極端子１４を溶接する。さらに、正極集電体が負極１２を包み込むようにしてこの未塗布部をもう一方の正極集電体端部に接触させて構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池特性および生産性に優れた扁平型の一次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コイン型リチウム電池はパーソナルコンピュータ、コピー機、ビデオカメラ、ゲーム機など、エレクトロニクス製品のクロック用電源やメモリーバックアップ用電源として用いられるばかりでなく、ベンディングマシンやガスメーター、スマートキーシステム、タイヤプレッシャーモニタリングシステム、車載用ナビゲーションシステム、電子棚札など高温から低温までの幅広い使用温度範囲における駆動用電源としての用途が期待されている。
【０００３】
ところが、近年コイン型電池を用いる機器側が必要とする負荷特性や放電容量や電池に要求される形状（薄型であること）を満足するために、複数のコイン型電池を並列に接続して用いるアプリケーションが非常に多く見受けられる。このような使用方法は、電極の反応面積が非常に小さいコイン型電池の負荷特性や放電容量がアプリケーションのニーズにマッチしなくなっていることの表れである。
【０００４】
通常、機器に電池を配置するためには溶接等が必要となり、非常に複雑な製造工程となる他、機器設計にも非常に大きな制約を課すことになる。それに加えて、並列に接続される電池が３個以上に増えてくると電池間の容量のばらつきに起因する問題が発生する。例えば、他よりも放電容量が小さい電池が、通常であれば放電が終了する状態になっても放電を続け、過放電を起こしてしまう、もしくは他の電池から充電され、ガス発生や内部短絡を起こすおそれがあり、非常に危険である。
【０００５】
このような問題を解決するため、電池内部の空間を有効に利用して電池容量の向上を図った角形電池が用いられる。以下の特許文献１に示すように、電極を屏風状に折りたたんで電池を作製することにより反応面積を増大させ、大電流を流すことができ、薄型にも対応した電池を得ることが可能となった。
【特許文献１】特開平６−１８７９９８号広報
【０００６】
図１は特許文献１における一実施形態の電池の構成を示す模式図である。特許文献１の発明では、絶縁性を有する基体３上もしくは絶縁性を有する基体３に設けた集電体１ｂ上に、正極活物質１ａを塗布することにより作製した正極と、絶縁性を有する基体３上もしくは絶縁性を有する基体３に設けた集電体２ｂ上に、負極活物質１ｂを塗布することにより作製した負極とのそれぞれに保護シート４を設け、図１のような状態で折りたたむことにより電池素子を作製し、電池素子を金属材料からなる外装缶または樹脂材料からなる電池ケースに収納することで電池としている。
【０００７】
さらに、生産性を向上させるために、活物質層を集電体の片面のみに設けるように構成する方法が挙げられる。両面に活物質を塗布した場合、一つの機械で実施するためには片面に塗布した電極を乾燥させた後巻取り、裏面に再度活物質を塗布し、乾燥、巻取りという工程が必要になる。また、片面に活物質を塗布し、乾燥した直後に裏面に活物質を塗布し、乾燥、巻取りというように表裏連続した工程で塗布を行う場合、活物質を塗布する設備が表用と裏用の２つ必要となり非常にコストが高騰してしまう。このため、片面塗布で電極を構成することで生産性の向上や設備投資に必要なコストを大幅に削減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように集電体上の片面に活物質を塗布し、屈曲させて配置される電極構造の電池において、電極端子を電極に溶接する場合には金属箔よりなるタブを例えば抵抗溶接や超音波溶接によって溶接する。しかしながら、図２に示すように、従来は正極集電体１ｂの端部にまで正極活物質１ａを形成し、正極活物質１ａの裏面に正極端子４を溶接したため、溶接時に発生する熱や振動によって活物質がダメージを受けてしまい、活物質の脱落などが生じていた。これにより、放電容量不足が発生したり、電池素子の組立中に脱落した活物質がかみこんでしまい、セパレータを貫通して内部短絡を発生するおそれがあった。
【０００９】
一方、正極活物質１ａを塗布している正極集電体１ｂは非常に薄い金属箔ではあるが、それ自身が少なからず抵抗を持っている。正極集電体１ｂの端面に正極端子４を溶接した場合、もう一方の端面より集電された電流が、電極端子４部分の抵抗によってロスを生じてしまうという問題も挙げられる。
【００１０】
そこで、この発明は上記問題点を解消し、生産性に優れ、高電池容量を維持するとともに、電池特性の高い電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は、帯状の金属箔からなる集電体上に活物質層が設けられた正極と、金属リチウムまたは金属リチウム合金からなる負極と、セパレータとを有する電池において、正極は集電体片面のみに活物質層を形成し、活物質層が互いに対向するように屈曲されており、集電体の端面には活物質の未塗布部が設けられており、未塗布部の活物質層と同一面、もしくは裏側の面に外部へ導出される電極端子が配置されていることを特徴とする電池である。
【００１２】
また、この発明の第２の態様は、帯状の金属箔からなる集電体上に活物質層が設けられた正極と、金属リチウムまたは金属リチウム合金からなる負極と、セパレータとを有する電池において、正極は集電体片面のみに活物質層を形成し、集電体の端面には活物質の未塗布部が設けられており、未塗布部の活物質層と同一面、もしくは裏側の面に電極端子が配置され、活物質層が互いに対向するように屈曲した際に、未塗布部がもう一方の集電体端面に接触していることを特徴とする電池である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、集電体上の端部に活物質の未塗布部を設け、未塗布部裏面に電極端子を配置することにより、電極端子溶接時に発生する活物質の脱落を防止して生産性を向上させ、高電池容量を維持することができる。また、集電体端部の活物質未塗布部をもう一方の端部にオーバーラップさせて集電体同士を電気的に接触させることにより、電池の内部抵抗を低減させて電池特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図３に、この発明を適用した電池の構成を示す。この電池は、正極集電体１１ｂ上に正極活物質１１ａが形成された正極１１と、負極集電体１２ｂ上に負極活物質１２ａが形成された負極１２が、セパレータ１３を介して積層し、屈曲して作製した電池素子２０が、ラミネートフィルム１６にて外装されている。正極集電体１１ｂの一端部には正極端子１４が溶接され、この一端部が負極端子１５を挟み込んだ負極１２を包みこむようにしてもう一方の正極集電体端部に接触させている。また、正極端子１４および負極端子１５は、図示しない電池トップ部のラミネートフィルム貼り合せ部から導出されている。
【００１６】
以下に、この発明を適用した電池の作製方法について説明する。
【００１７】
［正極］
正極１１は、正極活物質を含有する正極活物質層が、正極集電体の片面上に形成されてなる。正極集電体１１ｂとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔，ステンレス（ＳＵＳ）箔あるいはチタン（Ｔｉ）箔などの金属箔を用いることができる。
【００１８】
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。このとき、増粘剤を用いて所定の粘度を有するように調整する。ついで、このスラリーを正極集電体１１ｂ上に均一に塗布し、正極合剤中の水分を除去するために真空乾燥機で乾燥させることにより正極１１が作製される。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００１９】
正極活物質としては、３Ｖ系の電池であれば二酸化マンガンもしくはフッ化黒鉛、１．５Ｖ系であれば硫化鉄を選択することが可能である。なお、各々の質量エネルギー密度は二酸化マンガンで３０８ｍＡｈ／ｇ、フッ化黒鉛で８６０ｍＡｈ／ｇ、第二硫化鉄で８９０ｍＡｈ／ｇであり、対極として用いるリチウム金属は３８６０ｍＡｈ／ｇである。
【００２０】
また、導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、あるいはアセチレンブラックなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）やエタノール等が用いられる。
【００２１】
図４に示すように、正極集電体１１ｂ上に正極活物質１１ａを形成して作製した正極１１は，正極集電体端面に活物質の未塗布部１７が設けられており、その未塗布部１７にスポット溶接または超音波溶接等で正極端子１４を溶接する。なお、正極集電体１１ｂの材質は導電性が良好な材質を用いるために、接触抵抗を用いる抵抗溶接よりも金属の分子を結合させる超音波溶接のほうが好ましい。
【００２２】
また、電池素子２０作製時に屈曲させる屈曲部１８は、マスクにより正極活物質１１ａが塗布されないようにし、正極活物質の剥離および脱落が起こらないようにする。屈曲部１８には活物質を外側にして屈曲させる山折部１８ａと、活物質を内側にして屈曲させる谷折部１８ｂとがあり、それぞれに間欠塗布部を設けることが望ましいが、少なくとも山折部１８ａに設けることで生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
正極活物質層はダイコーティング法、転写印刷法、スクリーン印刷法等を用い塗布することができるが、活物質の未塗布部を容易にパターン印刷する方法として、転写印刷法やスクリーン印刷法が望ましい。
【００２４】
また、正極端子１４は金属箔が望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子１４の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、Ａｌ、ＳＵＳ、ニッケルメッキもしくはクラッドのＳＵＳ等が挙げられる。
【００２５】
［負極電極］
負極１２としては、金属製の負極集電体１２ｂに金属リチウム箔または金属リチウム合金箔１２ａ（以下、金属リチウム箔か、または金属リチウム合金箔かを特に限定しない場合はリチウム箔１２ａと適宜称する）を圧着したものを用いる。金属リチウム箔や金属リチウム合金箔は負極としてそのまま用いることもできるが、放電時に均一に消費されず、消費が進んだ場所からリチウム切れが生じて放電末期の電池特性の急激な低下につながるおそれがある。そこで、負極集電体１２ｂにリチウム１２ａを圧着して負極１２とし、リチウム切れが起こった場合でも導通が確保できるように構成する。
【００２６】
負極集電体１２ｂとして用いる材料は、例えばＮｉ、ＴｉおよびＣｕよりなる群から選択される１種の材料またはこの１種の材料をベースとしたＳＵＳ等の合金、ＦｅまたはＳＵＳにニッケルメッキを施したもの、およびＦｅまたはＳＵＳとＮｉとのクラッド材等が挙げられる。なお、リチウムよりも電気化学的に卑なアルミニウムやマグネシウム等の材料は合金化してしまうため、負極集電体１２ｂとしては使用できない。
【００２７】
また、負極集電体１２ｂは圧延箔や電解箔でもよい。形状としては、リチウム箔１２ａを圧着する面の一部もしくは全面が、金型やエッチングで開口もしくはパターン状に開口されたものであるか、もしくはエキスパンドメタルであることが望ましい。また、負極集電体１２ｂの縦横幅は、負極集電体１２ｂに圧着するリチウム箔１２ａの縦横幅と同等か、もしくはそれ以下とする。
【００２８】
上述の形状を用いるのは、負極集電体１２ｂに設けた開口部の凹凸により、負極集電体１２ｂに対するリチウム箔１１ａの密着性が向上するためであり、また、リチウム箔１２ａと負極集電体１２ｂ間の密着性のみならず、負極集電体１２ｂの両面に配置されたリチウム箔１２ａ同士の密着性も向上し、信頼性の高い負極１２が得られる。さらに、負極集電体１２ａの軽量化を図ることができる。
【００２９】
図６および図７に、好適な負極集電体の形状を示す。図６に示すように、負極も正極と同様に、端部にスポット溶接または超音波溶接等で負極端子１５を接続する。この負極端子１５は金属箔が望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子の材料としては、例えばＣｕ、Ｎｉ、ＳＵＳ、Ｎｉで被覆したＳＵＳもしくは鉄（Ｆｅ）等が挙げられる。また、図７に示すように、負極端子が負極集電体１２ｂと一体に形成された構造としても良く、目的に合わせて用いる形状を選択することができる。
【００３０】
［セパレータ］
セパレータは、その素材がガラス繊維、セラミック繊維、ポリフェニレンサルフィド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等からなる樹脂材料のいずれか１種もしくは複数種類から選択されるマイクロポーラスフィルムや不織布から選択される。中でも、低温特性を改善するという観点に着目した場合、正負極電極間の幅を狭めることができるマイクロポーラスフィルムが望ましい。
【００３１】
［電解液］
電解液の有機溶媒は、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、綵och-ブチロラクトン、スルホラン、３メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、1,３ジオキソランから任意の１種類もしくは複数種類の中から選択することができる。
【００３２】
電解液塩としては過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、三フッ化メタンスルホン酸リチウム、４フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、ヨウ化リチウム等から任意の１種類もしくは複数種類の中から選択することができる。
【００３３】
［電池素子の作製］
このような材料を用いて電池素子を作製する。図８に示すように、正極１１は、正極集電体１１ｂの片面に形成された正極活物質１１ａ面同士が対向するように３回以上屈曲させ、その正極活物質１１ａが対向する面の間にセパレータ１３を介して負極集電体１２ｂにリチウム箔１２ａを圧着した負極１２を配置し、電池素子２０を作製する。その際に、図３に示すように、正極端子１４が溶着された正極集電体端部を、もう一方の正極集電体端部と接触させ、テープ１９で固定する。これにより、図９で示すような電池素子２０が作製される。
【００３４】
このとき、正極活物質１１ａ面を内側に向けることで、負極のリチウム箔１２ａは端面以外外部に露出することは無い。リチウムは非常に活性が高く、非常に吸湿しやすいため、ドライルームなど露点が低い環境で取り扱われる。しかし、その環境においても作業者などから発生する水分を吸湿し水酸化リチウムなどの皮膜を形成して電池の特性を悪化させてしまうため、製造工程上速やかにセパレータを介した正極によって電極素子を組上げて、その表面を覆うことは負極電極の取り扱い上非常に重要である。
【００３５】
［電池の作製］
上述のようにして作製した電池素子２０を、厚さ１００μｍ程度のラミネートフィルム１６からなる外装材で被覆して電池１０を作製する。電池１０の作製に用いるラミネートフィルム１６の構成として、以下に示すような材料を使用することができる。
【００３６】
図１０に、ラミネートフィルム１６の主な構成の一例を示す。参照符号２１で示される金属箔は、樹脂フィルムからなる外装層２２および樹脂フィルムからなる内装層２３（以下、シーラント層と適宜称する）に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。金属箔２１は、外装材の強度向上の他、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、ステンレスあるいはニッケルメッキを施した鉄等を材料として適宜用いることができるが、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム（Ａｌ）が最も好適である。なお、必要であれば金属箔２１と外装層２２およびシーラント層２３のそれぞれの間に接着層２４および２５を設けてもよい。
【００３７】
外装層２２には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン（Ｎｙ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【００３８】
また、シーラント層２３は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン（Ｎｙ）の他、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【００３９】
ラミネートフィルムの最も一般的な構成は、外装層／金属箔／シーラント層＝ＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥである。また、この組み合わせばかりでなく、以下に示すような他の一般的なラミネートフィルムの構成を採用することができる。すなわち、外装層／金属膜／シーラント層＝Ｎｙ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥＴ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／Ｎｙ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／Ｎｙ／ＰＥ、Ｎｙ／ＰＥ／ＡＬ／ＬＬＤＰＥ、ＰＥＴ／ＰＥ／ＡＬ／ＰＥＴ／ＬＤＰＥ、またはＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／ＬＤＰＥ／ＣＰＰとすることができる。なおここで上述のごとく、金属箔としてはＡＬ以外の金属を採用することができることはもちろんである。
【００４０】
図１１に示すように、上述のようなラミネートフィルム１６に電池素子２０を挟み、電解液を注液するための一辺を残して熱溶着する。電池内部に電解液を注液し、電池内部の空気を可能な限り除去するために減圧下で残りの辺を熱溶着し、図１２に示すような電池１０を作製した。なお、図１２の電池１０は、図１１の電池素子２０周辺のラミネートフィルム１６を熱溶着した場合に上面となっている部分を下面にしたものである。
【００４１】
電池素子２０は薄く、熱溶着は減圧下で行われるため、ラミネートフィルム１６をそのまま用いても問題ないが、電池１０の内部容積を有効に利用するためにラミネートフィルム１６が予め凹部をもつように成型し、電極素子２０がこの凹部に納まるようにしておくことも可能である。
【実施例】
【００４２】
以下、この発明の実施例を詳細に説明する。
【００４３】
（１）活物質の剥離・脱落の測定
［電池の作製］
正極活物質としてフッ化黒鉛８０．８質量％、導電剤としてアセチレンブラック１５．１質量％を均一に混合し、エタノールに分散させてスラリーとした後、結着剤としてアセチレンブラックを４．１質量％の割合で混合する。このとき、増粘剤として水に溶解させたカルボキシメチルセルロースを混合し、所定の粘度（２００Ｐａｓ）に調整して正極合剤とした。
【００４４】
また、正極集電体として厚さ２０・ｍのアルミニウム箔を用い、正極集電体片面に正極合剤をスクリーン印刷にて印刷し、正極活物質層を形成した。この電極を真空雰囲気下で乾燥させた。
【００４５】
上述のような正極活物質層が形成された正極集電体に、正極端子として用いる金属タブを超音波溶接により溶接し、正極を作製した。このとき作製した電極は以下のとおりとする。
【００４６】
＜実施例１＞
正極集電体上の片面に、屈曲部には正極活物質が塗布されないようにして正極活物質を塗布する。また、正極集電体端面に未塗布部を幅５ｍｍで設け、電極を乾燥させた後、幅４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム製のタブを、正極集電体端面の正極活物質未塗布部の裏面に溶着した。
＜比較例１＞
正極集電体上の片面に、屈曲部には正極活物質が塗布されないようにして正極活物質を塗布する。電極を乾燥させた後、幅４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム製のタブを、正極活物質形成部の裏面に溶着した。
【００４７】
上述のような実施例１および比較例１の電極をそれぞれ２０個ずつ作製し、金属タブ溶接時の活物質の脱落の有無を確認し、脱落のあった電極の個数を計測した。
【００４８】
以下の表１に、活物質の脱落の確認結果を示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
上記結果から、正極端子溶着部の裏側に活物質層を形成しない場合、活物質の脱落が全く見られず、改善効果がある事が確認できる。
【００５１】
（２）電池特性の測定
次いで、正極を正極活物質層が対向するようにして屈曲し、セパレータとしてマイクロポーラスフィルムを配置した後、金属リチウムを正極活物質層間に配置して電池素子を作製した。このとき、正極端子および負極端子はお互い隣り合う面に配置する。
【００５２】
上述のようにして作製した電池素子は、外装層をＰＥＴ、金属層をＡＬ、シーラント層をＰＥとしたアルミラミネートフィルムに挟み込み、一辺を残して熱溶着した。
【００５３】
次いで、ラミネートフィルム開口部から電解液を注液する。電解液は、繃−ブチロラクトンに４フッ化ホウ酸リチウムを１ｍｏｌ／ｌ溶解して作製する。電解液を注液した後、真空脱気した雰囲気下で開口部を封止することにより、電池を作製した。作製した電池は以下のとおりとする。
【００５４】
＜実施例２＞
実施例１の端部に活物質未塗布部を設けた正極を用い、正極の端面に溶着されている正極端子を、正極のもう一方の端面にオーバーラップさせ、テープで固定して金属同士の接触を確保し電池素子を作製する。
＜比較例２＞
実施例１の端部に活物質未塗布部を設けた正極を用い、図１３に示すように、正極１１１の端面に溶着されている正極端子１１４を、実施例１とは反対に折り返し、もう一方の端面と導通は取らずにテープ１１９で固定して電池素子を作製する。
【００５５】
上述のような実施例２および比較例２の試験用電池素子をそれぞれ１０個ずつ作製し、各電池素子の内部抵抗を測定した。
【００５６】
以下の表１に、各電池素子の内部抵抗の平均値の測定結果を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
上記結果から、集電体端面をもう一方の端面にオーバーラップさせて導通をとることにより、電池素子の内部抵抗を低減させ、結果電池特性を改善することができることが確認された。
【００５９】
上述のように、正極集電体端部に正極活物質未塗布部を設けることにより、正極端子溶着時の活物質の落下を防ぐことができ、高い生産性および高電池容量を維持することが可能となる。また、正極集電体端部をもう一方の集電体端部と接触させて構成することにより、内部抵抗を低減し、電池特性の向上を図ることができる。
【００６０】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００６２】
また、電池素子はポリマー電解質を有する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】特許文献１の電池構成を説明する断面図である。
【図２】従来の正極の構造を示す模式図である。
【図３】この発明を適用して作製した電池の断面図である。
【図４】この発明を適用した正極を示す模式図である。
【図５】この発明を適用した負極の構成を示す模式図である。
【図６】この発明を適用した負極集電体の構成の一例を示す模式図である。
【図７】この発明を適用した負極集電体の構成の一例を示す模式図である。
【図８】この発明を適用した電池の構成を示す模式図である。
【図９】この発明を適用して作製した電池素子を示す模式図である。
【図１０】この発明で用いるラミネートフィルムの構成を示す断面図である。
【図１１】この発明を適用した電池の作製方法を示す模式図である。
【図１２】この発明を適用した電池の外観を示す模式図である。
【図１３】比較例２で作製した電池の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１１・・・正極
１ａ，１１ａ・・・正極活物質
１ｂ，１１ｂ・・・正極集電体
２，１２・・・負極
２ａ・・・負極活物質
２ｂ，１２ｂ・・・負極集電体
３・・・絶縁性基体
６・・・保護シート
１０・・・電池
１２ａ・・・リチウム箔
１３・・・セパレータ
１４・・・正極端子
１５・・・負極端子
１６・・・ラミネートフィルム
１７・・・未塗布部
１８・・・間欠塗布部
１８ａ・・・山折部
１８ｂ・・・谷折部
１９・・・テープ
２０電池素子
２１・・・金属箔
２２・・・外装層
２３・・・シーラント層
２４，２５・・・接着層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電池特性および生産性に優れた扁平型の一次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、コイン型リチウム電池はパーソナルコンピュータ、コピー機、ビデオカメラ、ゲーム機など、エレクトロニクス製品のクロック用電源やメモリーバックアップ用電源として用いられるばかりでなく、ベンディングマシンやガスメーター、スマートキーシステム、タイヤプレッシャーモニタリングシステム、車載用ナビゲーションシステム、電子棚札など高温から低温までの幅広い使用温度範囲における駆動用電源としての用途が期待されている。
【０００３】
ところが、近年コイン型電池を用いる機器側が必要とする負荷特性や放電容量や電池に要求される形状（薄型であること）を満足するために、複数のコイン型電池を並列に接続して用いるアプリケーションが非常に多く見受けられる。このような使用方法は、電極の反応面積が非常に小さいコイン型電池の負荷特性や放電容量がアプリケーションのニーズにマッチしなくなっていることの表れである。
【０００４】
通常、機器に電池を配置するためには溶接等が必要となり、非常に複雑な製造工程となる他、機器設計にも非常に大きな制約を課すことになる。それに加えて、並列に接続される電池が３個以上に増えてくると電池間の容量のばらつきに起因する問題が発生する。例えば、他よりも放電容量が小さい電池が、通常であれば放電が終了する状態になっても放電を続け、過放電を起こしてしまう、もしくは他の電池から充電され、ガス発生や内部短絡を起こすおそれがあり、非常に危険である。
【０００５】
このような問題を解決するため、電池内部の空間を有効に利用して電池容量の向上を図った角形電池が用いられる。以下の特許文献１に示すように、電極を屏風状に折りたたんで電池を作製することにより反応面積を増大させ、大電流を流すことができ、薄型にも対応した電池を得ることが可能となった。
【特許文献１】特開平６−１８７９９８号広報
【０００６】
図１は特許文献１における一実施形態の電池の構成を示す模式図である。特許文献１の発明では、絶縁性を有する基体３上もしくは絶縁性を有する基体３に設けた集電体１ｂ上に、正極活物質１ａを塗布することにより作製した正極と、絶縁性を有する基体３上もしくは絶縁性を有する基体３に設けた集電体２ｂ上に、負極活物質１ｂを塗布することにより作製した負極とのそれぞれに保護シート４を設け、図１のような状態で折りたたむことにより電池素子を作製し、電池素子を金属材料からなる外装缶または樹脂材料からなる電池ケースに収納することで電池としている。
【０００７】
さらに、生産性を向上させるために、活物質層を集電体の片面のみに設けるように構成する方法が挙げられる。両面に活物質を塗布した場合、一つの機械で実施するためには片面に塗布した電極を乾燥させた後巻取り、裏面に再度活物質を塗布し、乾燥、巻取りという工程が必要になる。また、片面に活物質を塗布し、乾燥した直後に裏面に活物質を塗布し、乾燥、巻取りというように表裏連続した工程で塗布を行う場合、活物質を塗布する設備が表用と裏用の２つ必要となり非常にコストが高騰してしまう。このため、片面塗布で電極を構成することで生産性の向上や設備投資に必要なコストを大幅に削減することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように集電体上の片面に活物質を塗布し、屈曲させて配置される電極構造の電池において、電極端子を電極に溶接する場合には金属箔よりなるタブを例えば抵抗溶接や超音波溶接によって溶接する。しかしながら、図２に示すように、従来は正極集電体１ｂの端部にまで正極活物質１ａを形成し、正極活物質１ａの裏面に正極端子４を溶接したため、溶接時に発生する熱や振動によって活物質がダメージを受けてしまい、活物質の脱落などが生じていた。これにより、放電容量不足が発生したり、電池素子の組立中に脱落した活物質がかみこんでしまい、セパレータを貫通して内部短絡を発生するおそれがあった。
【０００９】
一方、正極活物質１ａを塗布している正極集電体１ｂは非常に薄い金属箔ではあるが、それ自身が少なからず抵抗を持っている。正極集電体１ｂの端面に正極端子４を溶接した場合、もう一方の端面より集電された電流が、電極端子４部分の抵抗によってロスを生じてしまうという問題も挙げられる。
【００１０】
そこで、この発明は上記問題点を解消し、生産性に優れ、高電池容量を維持するとともに、電池特性の高い電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明の第１の態様は、帯状の金属箔からなる集電体上に活物質層が設けられた正極と、金属リチウムまたは金属リチウム合金からなる負極と、セパレータとを有する電池において、正極は集電体片面のみに活物質層を形成し、活物質層が互いに対向するように屈曲されており、集電体の端面には活物質の未塗布部が設けられており、未塗布部の活物質層と同一面、もしくは裏側の面に外部へ導出される電極端子が配置されていることを特徴とする電池である。
【００１２】
また、この発明の第２の態様は、帯状の金属箔からなる集電体上に活物質層が設けられた正極と、金属リチウムまたは金属リチウム合金からなる負極と、セパレータとを有する電池において、正極は集電体片面のみに活物質層を形成し、集電体の端面には活物質の未塗布部が設けられており、未塗布部の活物質層と同一面、もしくは裏側の面に電極端子が配置され、活物質層が互いに対向するように屈曲した際に、未塗布部がもう一方の集電体端面に接触していることを特徴とする電池である。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、集電体上の端部に活物質の未塗布部を設け、未塗布部裏面に電極端子を配置することにより、電極端子溶接時に発生する活物質の脱落を防止して生産性を向上させ、高電池容量を維持することができる。また、集電体端部の活物質未塗布部をもう一方の端部にオーバーラップさせて集電体同士を電気的に接触させることにより、電池の内部抵抗を低減させて電池特性を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、この発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１５】
図３に、この発明を適用した電池の構成を示す。この電池は、正極集電体１１ｂ上に正極活物質１１ａが形成された正極１１と、負極集電体１２ｂ上に負極活物質１２ａが形成された負極１２が、セパレータ１３を介して積層し、屈曲して作製した電池素子２０が、ラミネートフィルム１６にて外装されている。正極集電体１１ｂの一端部には正極端子１４が溶接され、この一端部が負極端子１５を挟み込んだ負極１２を包みこむようにしてもう一方の正極集電体端部に接触させている。また、正極端子１４および負極端子１５は、図示しない電池トップ部のラミネートフィルム貼り合せ部から導出されている。
【００１６】
以下に、この発明を適用した電池の作製方法について説明する。
【００１７】
［正極］
正極１１は、正極活物質を含有する正極活物質層が、正極集電体の片面上に形成されてなる。正極集電体１１ｂとしては、例えばアルミニウム（Ａｌ）箔，ステンレス（ＳＵＳ）箔あるいはチタン（Ｔｉ）箔などの金属箔を用いることができる。
【００１８】
正極活物質層は、例えば正極活物質と、導電剤と、結着剤とを含有して構成されている。これらを均一に混合して正極合剤とし、この正極合剤を溶剤中に分散させてスラリー状にする。このとき、増粘剤を用いて所定の粘度を有するように調整する。ついで、このスラリーを正極集電体１１ｂ上に均一に塗布し、正極合剤中の水分を除去するために真空乾燥機で乾燥させることにより正極１１が作製される。ここで、正極活物質、導電剤、結着剤および溶剤は、均一に分散していればよく、その混合比は問わない。
【００１９】
正極活物質としては、３Ｖ系の電池であれば二酸化マンガンもしくはフッ化黒鉛、１．５Ｖ系であれば硫化鉄を選択することが可能である。なお、各々の質量エネルギー密度は二酸化マンガンで３０８ｍＡｈ／ｇ、フッ化黒鉛で８６０ｍＡｈ／ｇ、第二硫化鉄で８９０ｍＡｈ／ｇであり、対極として用いるリチウム金属は３８６０ｍＡｈ／ｇである。
【００２０】
また、導電剤としては、例えばカーボンブラック、グラファイト、あるいはアセチレンブラックなどの炭素材料等が用いられる。また、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリビニリデンフルオライド等が用いられる。また、溶剤としては、例えばＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）やエタノール等が用いられる。
【００２１】
図４に示すように、正極集電体１１ｂ上に正極活物質１１ａを形成して作製した正極１１は，正極集電体端面に活物質の未塗布部１７が設けられており、その未塗布部１７にスポット溶接または超音波溶接等で正極端子１４を溶接する。なお、正極集電体１１ｂの材質は導電性が良好な材質を用いるために、接触抵抗を用いる抵抗溶接よりも金属の分子を結合させる超音波溶接のほうが好ましい。
【００２２】
また、電池素子２０作製時に屈曲させる屈曲部１８は、マスクにより正極活物質１１ａが塗布されないようにし、正極活物質の剥離および脱落が起こらないようにする。屈曲部１８には活物質を外側にして屈曲させる山折部１８ａと、活物質を内側にして屈曲させる谷折部１８ｂとがあり、それぞれに間欠塗布部を設けることが望ましいが、少なくとも山折部１８ａに設けることで生産性の向上を図ることができる。
【００２３】
正極活物質層はダイコーティング法、転写印刷法、スクリーン印刷法等を用い塗布することができるが、活物質の未塗布部を容易にパターン印刷する方法として、転写印刷法やスクリーン印刷法が望ましい。
【００２４】
また、正極端子１４は金属箔が望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。正極端子１４の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）、Ａｌ、ＳＵＳ、ニッケルメッキもしくはクラッドのＳＵＳ等が挙げられる。
【００２５】
［負極電極］
負極１２としては、金属製の負極集電体１２ｂに金属リチウム箔または金属リチウム合金箔１２ａ（以下、金属リチウム箔か、または金属リチウム合金箔かを特に限定しない場合はリチウム箔１２ａと適宜称する）を圧着したものを用いる。金属リチウム箔や金属リチウム合金箔は負極としてそのまま用いることもできるが、放電時に均一に消費されず、消費が進んだ場所からリチウム切れが生じて放電末期の電池特性の急激な低下につながるおそれがある。そこで、負極集電体１２ｂにリチウム１２ａを圧着して負極１２とし、リチウム切れが起こった場合でも導通が確保できるように構成する。
【００２６】
負極集電体１２ｂとして用いる材料は、例えばＮｉ、ＴｉおよびＣｕよりなる群から選択される１種の材料またはこの１種の材料をベースとしたＳＵＳ等の合金、ＦｅまたはＳＵＳにニッケルメッキを施したもの、およびＦｅまたはＳＵＳとＮｉとのクラッド材等が挙げられる。なお、リチウムよりも電気化学的に卑なアルミニウムやマグネシウム等の材料は合金化してしまうため、負極集電体１２ｂとしては使用できない。
【００２７】
また、負極集電体１２ｂは圧延箔や電解箔でもよい。形状としては、リチウム箔１２ａを圧着する面の一部もしくは全面が、金型やエッチングで開口もしくはパターン状に開口されたものであるか、もしくはエキスパンドメタルであることが望ましい。また、負極集電体１２ｂの縦横幅は、負極集電体１２ｂに圧着するリチウム箔１２ａの縦横幅と同等か、もしくはそれ以下とする。
【００２８】
上述の形状を用いるのは、負極集電体１２ｂに設けた開口部の凹凸により、負極集電体１２ｂに対するリチウム箔１１ａの密着性が向上するためであり、また、リチウム箔１２ａと負極集電体１２ｂ間の密着性のみならず、負極集電体１２ｂの両面に配置されたリチウム箔１２ａ同士の密着性も向上し、信頼性の高い負極１２が得られる。さらに、負極集電体１２ａの軽量化を図ることができる。
【００２９】
図６および図７に、好適な負極集電体の形状を示す。図６に示すように、負極も正極と同様に、端部にスポット溶接または超音波溶接等で負極端子１５を接続する。この負極端子１５は金属箔が望ましいが、電気化学的および化学的に安定であり、導通がとれるものであれば金属でなくとも問題はない。負極端子の材料としては、例えばＣｕ、Ｎｉ、ＳＵＳ、Ｎｉで被覆したＳＵＳもしくは鉄（Ｆｅ）等が挙げられる。また、図７に示すように、負極端子が負極集電体１２ｂと一体に形成された構造としても良く、目的に合わせて用いる形状を選択することができる。
【００３０】
［セパレータ］
セパレータは、その素材がガラス繊維、セラミック繊維、ポリフェニレンサルフィド、ポリフッ化ビニリデン、ポリ四フッ化エチレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン等からなる樹脂材料のいずれか１種もしくは複数種類から選択されるマイクロポーラスフィルムや不織布から選択される。中でも、低温特性を改善するという観点に着目した場合、正負極電極間の幅を狭めることができるマイクロポーラスフィルムが望ましい。
【００３１】
［電解液］
電解液の有機溶媒は、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、綵och-ブチロラクトン、スルホラン、３メチルスルホラン、ジメトキシエタン、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、1,３ジオキソランから任意の１種類もしくは複数種類の中から選択することができる。
【００３２】
電解液塩としては過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、三フッ化メタンスルホン酸リチウム、４フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、ヨウ化リチウム等から任意の１種類もしくは複数種類の中から選択することができる。
【００３３】
［電池素子の作製］
このような材料を用いて電池素子を作製する。図８に示すように、正極１１は、正極集電体１１ｂの片面に形成された正極活物質１１ａ面同士が対向するように３回以上屈曲させ、その正極活物質１１ａが対向する面の間にセパレータ１３を介して負極集電体１２ｂにリチウム箔１２ａを圧着した負極１２を配置し、電池素子２０を作製する。その際に、図３に示すように、正極端子１４が溶着された正極集電体端部を、もう一方の正極集電体端部と接触させ、テープ１９で固定する。これにより、図９で示すような電池素子２０が作製される。
【００３４】
このとき、正極活物質１１ａ面を内側に向けることで、負極のリチウム箔１２ａは端面以外外部に露出することは無い。リチウムは非常に活性が高く、非常に吸湿しやすいため、ドライルームなど露点が低い環境で取り扱われる。しかし、その環境においても作業者などから発生する水分を吸湿し水酸化リチウムなどの皮膜を形成して電池の特性を悪化させてしまうため、製造工程上速やかにセパレータを介した正極によって電極素子を組上げて、その表面を覆うことは負極電極の取り扱い上非常に重要である。
【００３５】
［電池の作製］
上述のようにして作製した電池素子２０を、厚さ１００μｍ程度のラミネートフィルム１６からなる外装材で被覆して電池１０を作製する。電池１０の作製に用いるラミネートフィルム１６の構成として、以下に示すような材料を使用することができる。
【００３６】
図１０に、ラミネートフィルム１６の主な構成の一例を示す。参照符号２１で示される金属箔は、樹脂フィルムからなる外装層２２および樹脂フィルムからなる内装層２３（以下、シーラント層と適宜称する）に挟まれた、防湿性、絶縁性を有する多層フィルムからなる。金属箔２１は、外装材の強度向上の他、水分、酸素、光の進入を防ぎ内容物を守る最も重要な役割を担っており、ステンレスあるいはニッケルメッキを施した鉄等を材料として適宜用いることができるが、軽さ、伸び性、価格、加工のしやすさからアルミニウム（Ａｌ）が最も好適である。なお、必要であれば金属箔２１と外装層２２およびシーラント層２３のそれぞれの間に接着層２４および２５を設けてもよい。
【００３７】
外装層２２には外観の美しさや強靱さ、柔軟性などからナイロン（Ｎｙ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）が用いられ、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【００３８】
また、シーラント層２３は、熱や超音波で溶け、互いに融着する部分であり、ポリエチレン（ＰＥ）、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロン（Ｎｙ）の他、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）が使用可能であり、これらから複数種類選択して用いることも可能である。
【００３９】
ラミネートフィルムの最も一般的な構成は、外装層／金属箔／シーラント層＝ＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥである。また、この組み合わせばかりでなく、以下に示すような他の一般的なラミネートフィルムの構成を採用することができる。すなわち、外装層／金属膜／シーラント層＝Ｎｙ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／ＡＬ／ＰＥＴ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／Ｎｙ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／Ｎｙ／ＰＥ、Ｎｙ／ＰＥ／ＡＬ／ＬＬＤＰＥ、ＰＥＴ／ＰＥ／ＡＬ／ＰＥＴ／ＬＤＰＥ、またはＰＥＴ／Ｎｙ／ＡＬ／ＬＤＰＥ／ＣＰＰとすることができる。なおここで上述のごとく、金属箔としてはＡＬ以外の金属を採用することができることはもちろんである。
【００４０】
図１１に示すように、上述のようなラミネートフィルム１６に電池素子２０を挟み、電解液を注液するための一辺を残して熱溶着する。電池内部に電解液を注液し、電池内部の空気を可能な限り除去するために減圧下で残りの辺を熱溶着し、図１２に示すような電池１０を作製した。なお、図１２の電池１０は、図１１の電池素子２０周辺のラミネートフィルム１６を熱溶着した場合に上面となっている部分を下面にしたものである。
【００４１】
電池素子２０は薄く、熱溶着は減圧下で行われるため、ラミネートフィルム１６をそのまま用いても問題ないが、電池１０の内部容積を有効に利用するためにラミネートフィルム１６が予め凹部をもつように成型し、電極素子２０がこの凹部に納まるようにしておくことも可能である。
【実施例】
【００４２】
以下、この発明の実施例を詳細に説明する。
【００４３】
（１）活物質の剥離・脱落の測定
［電池の作製］
正極活物質としてフッ化黒鉛８０．８質量％、導電剤としてアセチレンブラック１５．１質量％を均一に混合し、エタノールに分散させてスラリーとした後、結着剤としてアセチレンブラックを４．１質量％の割合で混合する。このとき、増粘剤として水に溶解させたカルボキシメチルセルロースを混合し、所定の粘度（２００Ｐａｓ）に調整して正極合剤とした。
【００４４】
また、正極集電体として厚さ２０・ｍのアルミニウム箔を用い、正極集電体片面に正極合剤をスクリーン印刷にて印刷し、正極活物質層を形成した。この電極を真空雰囲気下で乾燥させた。
【００４５】
上述のような正極活物質層が形成された正極集電体に、正極端子として用いる金属タブを超音波溶接により溶接し、正極を作製した。このとき作製した電極は以下のとおりとする。
【００４６】
＜実施例１＞
正極集電体上の片面に、屈曲部には正極活物質が塗布されないようにして正極活物質を塗布する。また、正極集電体端面に未塗布部を幅５ｍｍで設け、電極を乾燥させた後、幅４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム製のタブを、正極集電体端面の正極活物質未塗布部の裏面に溶着した。
＜比較例１＞
正極集電体上の片面に、屈曲部には正極活物質が塗布されないようにして正極活物質を塗布する。電極を乾燥させた後、幅４ｍｍ、厚さ０．８ｍｍのアルミニウム製のタブを、正極活物質形成部の裏面に溶着した。
【００４７】
上述のような実施例１および比較例１の電極をそれぞれ２０個ずつ作製し、金属タブ溶接時の活物質の脱落の有無を確認し、脱落のあった電極の個数を計測した。
【００４８】
以下の表１に、活物質の脱落の確認結果を示す。
【００４９】
【表１】
【００５０】
上記結果から、正極端子溶着部の裏側に活物質層を形成しない場合、活物質の脱落が全く見られず、改善効果がある事が確認できる。
【００５１】
（２）電池特性の測定
次いで、正極を正極活物質層が対向するようにして屈曲し、セパレータとしてマイクロポーラスフィルムを配置した後、金属リチウムを正極活物質層間に配置して電池素子を作製した。このとき、正極端子および負極端子はお互い隣り合う面に配置する。
【００５２】
上述のようにして作製した電池素子は、外装層をＰＥＴ、金属層をＡＬ、シーラント層をＰＥとしたアルミラミネートフィルムに挟み込み、一辺を残して熱溶着した。
【００５３】
次いで、ラミネートフィルム開口部から電解液を注液する。電解液は、繃−ブチロラクトンに４フッ化ホウ酸リチウムを１ｍｏｌ／ｌ溶解して作製する。電解液を注液した後、真空脱気した雰囲気下で開口部を封止することにより、電池を作製した。作製した電池は以下のとおりとする。
【００５４】
＜実施例２＞
実施例１の端部に活物質未塗布部を設けた正極を用い、正極の端面に溶着されている正極端子を、正極のもう一方の端面にオーバーラップさせ、テープで固定して金属同士の接触を確保し電池素子を作製する。
＜比較例２＞
実施例１の端部に活物質未塗布部を設けた正極を用い、図１３に示すように、正極１１１の端面に溶着されている正極端子１１４を、実施例１とは反対に折り返し、もう一方の端面と導通は取らずにテープ１１９で固定して電池素子を作製する。
【００５５】
上述のような実施例２および比較例２の試験用電池素子をそれぞれ１０個ずつ作製し、各電池素子の内部抵抗を測定した。
【００５６】
以下の表１に、各電池素子の内部抵抗の平均値の測定結果を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
上記結果から、集電体端面をもう一方の端面にオーバーラップさせて導通をとることにより、電池素子の内部抵抗を低減させ、結果電池特性を改善することができることが確認された。
【００５９】
上述のように、正極集電体端部に正極活物質未塗布部を設けることにより、正極端子溶着時の活物質の落下を防ぐことができ、高い生産性および高電池容量を維持することが可能となる。また、正極集電体端部をもう一方の集電体端部と接触させて構成することにより、内部抵抗を低減し、電池特性の向上を図ることができる。
【００６０】
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００６１】
例えば、上述の一実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。
【００６２】
また、電池素子はポリマー電解質を有する構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】特許文献１の電池構成を説明する断面図である。
【図２】従来の正極の構造を示す模式図である。
【図３】この発明を適用して作製した電池の断面図である。
【図４】この発明を適用した正極を示す模式図である。
【図５】この発明を適用した負極の構成を示す模式図である。
【図６】この発明を適用した負極集電体の構成の一例を示す模式図である。
【図７】この発明を適用した負極集電体の構成の一例を示す模式図である。
【図８】この発明を適用した電池の構成を示す模式図である。
【図９】この発明を適用して作製した電池素子を示す模式図である。
【図１０】この発明で用いるラミネートフィルムの構成を示す断面図である。
【図１１】この発明を適用した電池の作製方法を示す模式図である。
【図１２】この発明を適用した電池の外観を示す模式図である。
【図１３】比較例２で作製した電池の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６４】
１，１１・・・正極
１ａ，１１ａ・・・正極活物質
１ｂ，１１ｂ・・・正極集電体
２，１２・・・負極
２ａ・・・負極活物質
２ｂ，１２ｂ・・・負極集電体
３・・・絶縁性基体
６・・・保護シート
１０・・・電池
１２ａ・・・リチウム箔
１３・・・セパレータ
１４・・・正極端子
１５・・・負極端子
１６・・・ラミネートフィルム
１７・・・未塗布部
１８・・・間欠塗布部
１８ａ・・・山折部
１８ｂ・・・谷折部
１９・・・テープ
２０電池素子
２１・・・金属箔
２２・・・外装層
２３・・・シーラント層
２４，２５・・・接着層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の金属箔からなる集電体上に活物質層が設けられた正極と、金属リチウムまたは金属リチウム合金からなる負極と、セパレータとを有する電池において、
上記正極は集電体片面のみに活物質層を形成し、上記活物質層が互いに対向するように屈曲されており、
上記集電体の端面には活物質の未塗布部が設けられており、上記未塗布部の活物質層と同一面、もしくは裏側の面に外部へ導出される電極端子が配置されていることを特徴とする電池。
【請求項２】
上記集電体の上記未塗布部は、上記集電体のもう一方の端面を覆うように屈曲されており、上記未塗布部が上記もう一方の端面に電気的に接触していることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
金属層の外面および内面が樹脂層で挟まれてなるラミネートフィルムで外装し、上記正極および上記負極と電気的に接続された電極端子を上記ラミネートフィルムの開口部から導出し、上記開口部を熱融着することにより封止したことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池。
【請求項４】
上記活物質層は、二酸化マンガン、フッ化黒鉛および硫化鉄よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池。
【請求項５】
上記正極が屈曲された屈曲部には、活物質層未塗布部が設けていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池。
【請求項１】
帯状の金属箔からなる集電体上に活物質層が設けられた正極と、金属リチウムまたは金属リチウム合金からなる負極と、セパレータとを有する電池において、
上記正極は集電体片面のみに活物質層を形成し、上記活物質層が互いに対向するように屈曲されており、
上記集電体の端面には活物質の未塗布部が設けられており、上記未塗布部の活物質層と同一面、もしくは裏側の面に外部へ導出される電極端子が配置されていることを特徴とする電池。
【請求項２】
上記集電体の上記未塗布部は、上記集電体のもう一方の端面を覆うように屈曲されており、上記未塗布部が上記もう一方の端面に電気的に接触していることを特徴とする請求項１に記載の電池。
【請求項３】
金属層の外面および内面が樹脂層で挟まれてなるラミネートフィルムで外装し、上記正極および上記負極と電気的に接続された電極端子を上記ラミネートフィルムの開口部から導出し、上記開口部を熱融着することにより封止したことを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池。
【請求項４】
上記活物質層は、二酸化マンガン、フッ化黒鉛および硫化鉄よりなる群から選択されることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池。
【請求項５】
上記正極が屈曲された屈曲部には、活物質層未塗布部が設けていることを特徴とする請求項１もしくは２に記載の電池。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−１７３０７９（Ｐ２００６−１７３０７９Ａ）
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３００９６（Ｐ２００５−３００９６）
【出願日】平成１７年２月７日（２００５．２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２９日（２００６．６．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月７日（２００５．２．７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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