JP2001035477A - 扁平型電池とその製造方法 - Google Patents

扁平型電池とその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い気密性を保ちながら、短絡の恐れがな
く、さらに生産性に優れた扁平型電池とその製造方法を
提供することにある。 【構成】 本発明は、少なくとも一辺が樹脂融着により
封止されたパッケージ1に発電要素が内包され、正極お
よび負極の端子4,5が該融着部を貫通してなる扁平型
電池において、端子4,5とパッケージ1の間の少なく
とも端子4,5と融着部が重なる位置に、融着性樹脂フ
ィルム3が挿入されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は扁平型の密閉式電
池、特に発電要素が、周縁部が樹脂の融着により封止さ
れたフィルム状パッケージに内包された扁平型電池に関
するものである。更には長期信頼性に優れ、生産性の高
い安価な電池を提供するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、電子技術の大きな進歩により、一
般ユーザー向けの携帯機器の小型軽量化が進んでいる。
【0003】非水電解液系の密閉式電池を例にとり、電
池のパッケージの面から小型軽量化の動きを説明する
と、成型品の場合、それまでの鉄、ステンレス鋼等の重
い材質から、アルミニウム等の軽い材質への転換があ
る。さらに最近の動きとして、アルミニウム箔を芯材と
してその両面に合成樹脂層を配したラミネートフィルム
の採用がある。このパッケージ方式は、過去に実公平3
−39883号や実公平2−9498号に提案されてい
る。
【0004】ラミネートフィルムの構成は、通常アルミ
ニウム箔を芯材に、外面にポリエチレンテレフタレート
やポリアミド樹脂層、内面にポリプロピレンやポリエチ
レン等融着性樹脂の層を配している。フィルム状パッケ
ージ式扁平型電池の構造は、正極、負極、電解質および
セパレータで構成される発電要素が、周縁部が融着され
たフィルム状パッケージ内に内包され、正極および負極
の端子は、融着部を貫通して内部の正極、負極と接続し
ている。端子は厚さが数十〜100μmのニッケル、ア
ルミニウム、銅等の金属箔である。
【0005】上記構造の扁平型電池においては、気密性
に優れること及び正極、負極間の短絡が生じないことが
高い信頼性を確保する上で重要である。
【0006】ここでいう短絡とは、正極端子、負極端子
または正極集電体、負極集電体が各々ラミネートフィル
ムの芯材であるアルミニウム箔と接触して生じる短絡の
ことである。
【0007】優れた気密性を得る為には、特に端子貫通
部の気密保持が重要で、技術的に難しい端子側面と封口
樹脂との良好な密着が要求される。また短絡を生じさせ
ないためには、端子および集電体とアルミニウム芯材と
の間に、強固で柔軟な絶縁層が確実に形成されていなけ
ればならない。端子とパッケージフィルムの密着を向上
させる方法として、特開昭60−65442号、特開昭
63−232265号等には端子表面のプライマー処理
が提案されている。
【0008】また、端子とフィルムの芯材であるアルミ
ニウム箔の接触を防止する方法としては、特開平2−6
0050号には両者の間にポリイミド樹脂のように非可
塑性の樹脂層を配置する方法が、また特開平11−40
198号には端子貫通部分のフィルムの芯材であるアル
ミニウム箔を排除する方法が提案されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来技術
のうち、端子のプライマー処理に関しては、気密性は向
上するものの、短絡防止に関してはほとんど効果が無
く、かつプライマー処理工程は煩雑であり、融着封止部
へのプライマー処理部の位置合わせも難しいため、生産
性に乏しい欠点があった。
【0010】また、端子とパッケージの間に非可塑性樹
脂を挿入する方法や、端子貫通部の芯材を排除する方法
は、短絡防止の目的には有効であるが、気密性が犠牲に
なるという欠点があった。本発明は、高い気密性を保ち
ながら、短絡の恐れがなく、さらには生産性にも優れた
密閉式扁平型電池を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、発電要素が、少なくとも一辺が樹脂融着
により封止されたパッケージに内包され、正極および負
極の端子が該融着部を貫通してなる電池において、端子
とパッケージの間の少なくとも端子と融着部が重なる位
置に、融着性樹脂フィルムが挿入されてなる扁平型電池
である。また、端子とパッケージが接する表裏2面のう
ち、少なくとも片面に融着性樹脂フィルムが挿入されて
なる扁平型電池である。また、正極および負極端子が樹
脂融着部を貫通し、該貫通部に隣接する両方もしくは片
方の辺が樹脂融着により封止された電池であって、端子
とパッケージの間に挿入された融着性樹脂フィルムが極
群の肩部を覆っていることを特徴とする密閉式電池であ
る。また、正極および負極の少なくとも一方の集電体に
端子接続用タブ部が形成されており、端子とパッケージ
の間に挿入された融着性樹脂フィルムが、該タブ部を覆
っていることを特徴とする扁平型電池である。また、端
子とパッケージの間に挿入される融着性樹脂フィルム
を、あらかじめパッケージ内面に固定することを特徴と
する扁平型電池の製造方法である。
【0012】即ち、本発明は、前記課題の中で、品質上
の高信頼性を達成するため、少なくとも端子と融着部が
重なる面の端子とパッケージの間に融着樹脂フィルムを
挿入する。更には、該挿入フィルムが、極群の少なくと
も片面の集電体の肩部を覆うか、端子接続用タブを設け
た集電体の場合には該タブ部も覆うように配置する。
【0013】また生産性を高めるために、端子とパッケ
ージの間に挿入される融着性フィルムは、あらかじめパ
ッケージフィルム内面に固定される。本固定によって、
融着性フィルムの位置決めが容易で、かつ正確にでき
る。結果として生産性を高める効果がある。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の一形態を
示す電池の外観図である。パッケージフィルム1は、外
面が厚さ約20μmのポリエチレンテレフタレートフィ
ルム、内面が厚さ約30μmのポリプロピレンフィル
ム、芯材が厚さ約50μmのアルミニウム箔で構成され
ている。発電要素は表裏2枚のラミネートフィルムから
なるパッケージフィルム1内に内包され、該フィルム1
の周縁部2は、表裏二枚のラミネートフィルムのポリプ
ロピレンフィルム層同士が融着封止されている。
【0015】4はアルミニウム箔製の正極端子、5は銅
箔製の負極端子であり、厚さは共に20〜50μmであ
る。該端子はパッケージの融着封止部を貫通して、内包
された発電要素の正極および負極と接続している。3は
端子とパッケージフィルム1の間に挿入された厚さ50
〜100μmの融着性樹脂フィルムである。挿入された
該フィルム3は、少なくとも端子と融着部が重なる面を
覆っており、わずかに端部が外に出ている。樹脂フィル
ム3と端子4および5は強固に接着しており、振動、衝
撃、曲げが加わっても剥離を生じない。また端子の側面
を含む界面に隙間無く密着している。該フィルム3はさ
らに水分等の透過の極力小さい材質で構成される。該フ
ィルム3の材質の具体例として、ポリエチレンやポリプ
ロピレン等がある。中でも強度、耐熱性に於いてポリプ
ロピレンが優れている。 さらにマレイン酸変性変性ポ
リプロピレン等の酸変性ポリプロピレンは、接着強度、
柔軟性、加熱融着によって隙間を埋める性質においてす
ぐれており、本発明の樹脂フィルムとして好適である。
【0016】樹脂フィルム3の厚さは、端子の厚さと同
等もしくはそれ以上で、具体的には数十〜200μmが
望ましい。
【0017】図2は、図1で示した電池の表側のパッケ
ージフィルムをめくって内部が見えている図である。1
はパッケージフィルムである。2は周縁部の融着部であ
る。樹脂フィルム3はポリプロピレンからなり、端子
4,5とパッケージフィルム1との間に挿入されてい
る。正極端子4は、図では裏側に隠れて見えないが、正
極集電体に接続している。5は負極端子であり、負極集
電体6と接続している。7はセパレータである。
【0018】樹脂フィルム3は、表側のパッケージフィ
ルム1内面のポリプロピレンフィルム層に、図2に示す
ようにあらかじめ融着固定されて、表側のパッケージフ
ィルムを裏側のパッケージフィルムに重ね合わせた時、
二点鎖線で示すように両極の端子および斜線で示した融
着部分の重なる面を覆う。樹脂フィルム3は、端子の平
面部に対して強力に接着する。また、端子の厚さと同等
以上の厚さを有する樹脂フィルム3は、融着時に端子側
面とフィルム1の間の隙間を埋め、側面でも強力な接着
が得られ、結果として気密性の高いシールが達成され
る。
【0019】また、樹脂フィルム3の存在は、端子とラ
ミネートフィルムの芯材であるアルミニウム箔との間
に、確実な絶縁層を維持するのに有効であり、前記端子
とアルミニウム芯材との接触による両極間の短絡発生の
防止に有効である。すなわち、樹脂フィルム3の厚さと
ラミネートフィルム1内面の融着樹脂層の厚さを足した
樹脂層の厚さは、端子4または5の厚さを超えており、
融着時に樹脂層が溶融しても、端子とアルミニウム芯材
との間に樹脂層が確保される。
【0020】端子とパッケージ内面が接する面が表裏二
面あるが、二つの面の両方に樹脂フィルム3を挿入すれ
ば、もちろん気密性、短絡防止に有効である。しかしな
がら、上記のように、樹脂フィルムの厚さを端子の厚さ
と同等か、もしくは厚く設定することにより、表裏どち
らか片面のみの挿入でも充分有効であることが確認され
た。片面のみの挿入により、両面挿入よりさらに生産性
を高めることができる。
【0021】本発明では、樹脂フィルム3はあらかじめ
パッケージフィルム1内面に固定されているので、組立
時の位置決めが容易である他、前記従来提案の端子のプ
ライマー処理に比べて、はるかに簡単であり、生産性に
優れた方法である。
【0022】8は表側のパッケージフィルム1にあらか
じめ設けられた型付けを示し、発電要素収納の位置決め
に有効であるほか、シール時に、パッケージフィルムに
張力が加わるのを防ぐ。これにより、集電体エッジに当
接するパッケージ内面の樹脂層が破断して集電体とアル
ミニウム芯材が接触するのを防ぐ効果がある。
【0023】図3は、端子取り出し辺に隣接する辺が融
着封止され、樹脂フィルム3が端子と融着部が重なる面
の他、集電体6の肩部6’を覆っている例を示す図であ
る。
【0024】隣接する辺を融着封止する場合は、融着部
と電極肩部が近接しており、融着工程での熱が肩部に伝
わる。また融着工程で、表裏のパッケージフィルムの融
着面を押圧する時に内包する発電要素の厚さに応じて、
パッケージフィルムに張力が加わる。このような熱およ
び張力が加わると、集電体のエッジが当接する部分で、
パッケージフィルム内面の融着樹脂層が破断し、集電体
とアルミニウム芯材が接触して短絡に至る恐れがあっ
た。
【0025】本発明では、図3に示すように、端子部の
みでなく、集電体の肩部6’も樹脂フィルム3で覆って
いるので、集電体エッジとアルミニウム芯材が接触する
のを防ぐことができる。
【0026】また、図に示したように、樹脂フィルム
3’の端部を隣接辺の融着部に位置させ、隣接辺の融着
と同時に融着することにより、隙間が生じ易い樹脂フィ
ルム側面の気密をより完全にすることが可能である。さ
らに図4に示すように、パッケージフィルム1と樹脂フ
ィルム3の幅を同一にすることにより、フィルムをパッ
ケージ内面に固定する工程での位置決めが容易にできる
利点がある。
【0027】通常、正極集電体の材質はアルミニウムで
あり、負極集電体は銅であるが、アルミニウムの場合は
半田付けが困難であり、また、機械的強度が劣るという
欠点がある。銅の場合は耐錆性が劣るという欠点があ
る。
【0028】これらの欠点を解消するため、ニッケル片
を端子とし、該ニッケル片と集電体を抵抗溶接や超音波
溶接等で接続する構造が採られる。集電体には、端子接
続用のタブが設けられる。
【0029】図5は、上記タブ付き集電体の例を示す図
である。図で4’、5’が各々正極集電体4、負極集電
体5に設けられたタブであり、それぞれニッケル片製の
正極端子4、負極端子5に接続している。本発明では、
図5に示すように、樹脂フィルム3はタブ部全体を覆っ
ている。
【0030】集電体の厚さが数十〜100μmと非常に
薄い場合、端子と集電体の接続部の強度が弱いという欠
点があったが、本発明のように接続部全体を融着フィル
ムで覆い、全体を融着した構造とすることににより、強
度不足を補うことができる。また、本構造では、端子の
厚さ分、タブ部に突出が生じ、パッケージ内面樹脂層の
破断による短絡が生じ易くなるが、接続部を覆うように
樹脂フィルムが配置されていることにより、前例同様、
短絡を防止することができる。
【0031】
【発明の効果】以上本発明に係る扁平型電池は、振動、
衝撃、曲げが加わっても短絡やシール破壊の無い信頼性
に優れ、組立が容易で生産性が高く安価で工業的価値の
高いものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施形態を示す外観図である
【図2】図1の内面図である
【図3】本発明の他の実施形態を示す内面図である
【図4】本発明の他の実施形態における樹脂フィルムと
パッケージフィルムの関係を示す説明図である。
【図5】本発明のさらに他の実施形態を示す内面図であ
【符号の説明】
1 パッケージフィルム 2 パッケージ周縁部の融着部 3 融着性樹脂フィルム 4 正極端子 5 負極端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H011 AA04 AA17 CC02 DD12 FF04 GG09 HH02 JJ03 JJ12 5H022 AA09 BB03 BB12 CC03 CC08 CC09 CC12 CC16 EE06 EE07 KK03 KK08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくとも一辺が樹脂融着により封止さ
    れたパッケージに発電要素が内包され、正極および負極
    の端子が該融着部を貫通してなる扁平型電池において、
    端子とパッケージの間の少なくとも端子と融着部が重な
    る位置に、融着性樹脂フィルムが挿入されていることを
    特徴とする扁平型電池
  2. 【請求項2】 端子とパッケージが接する表裏2面のう
    ち、少なくとも片面に融着性樹脂フィルムが挿入されて
    なる請求項1記載の扁平型電池
  3. 【請求項3】 正極および負極端子が樹脂融着部を貫通
    し、該貫通部に隣接する両方もしくは片方の辺が樹脂融
    着により封止された電池であって、端子とパッケージの
    間に挿入された融着性樹脂フィルムが極群の肩部を覆っ
    ていることを特徴とする請求項2記載の扁平型電池
  4. 【請求項4】 正極および負極の少なくとも一方の集電
    体に端子接続用タブ部が形成されており、端子とパッケ
    ージの間に挿入された融着性樹脂フィルムが、該タブ部
    を覆っていることを特徴とする請求項2記載の扁平型電
  5. 【請求項5】 端子とパッケージの間に挿入される融着
    性樹脂フィルムを、あらかじめパッケージ内面に固定す
    ることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の扁
    平型電池の製造方法
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