JPS62296361A

JPS62296361A - 平板型電池及びその製造方法

Info

Publication number: JPS62296361A
Application number: JP61139619A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Kamata; 鎌田　伸男; Kazutoshi Takeda; 和俊竹田; Iwao Kishi; 岸　巌; Toyoro Harada; 原田　豊郎; Hiroaki Aihara; 相原　博昭; Tatsuo Arakawa; 荒川　龍男
Original assignee: Seiko Electronic Components Ltd
Current assignee: Seiko Electronic Components Ltd
Priority date: 1986-06-16
Filing date: 1986-06-16
Publication date: 1987-12-23
Also published as: JPH0557705B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】３、発明の詳細な説明〔産業上の利用分野〕本発明は平板型電池に関し、さらに詳しくはシール性を
大幅に改善した長期信頬性に優れる平板型電池に関する
ものである。

また、電池の内部及び外周部でのショートを防止した平
板型電池に関するものである。さらに、長期間の保存も
しくは使用に当たっても電池のツクラミの少ない安定し
た平板型電池に関するものである。

〔発明の概要〕

本発明は、外装を兼ねる正極端子板と負（］端子板との
間に発電要素を収納し、この正、負極端子板の周縁を封
口材で密封した平板型リチウム電池であって、前記封口
材としてマレイン酸変性ポリエチレン樹脂／高密度ポリ
エチレン樹脂／マレイン酸変性ポリエチレン樹脂から構
成された二種三層ラミネートフィルムを用いることによ
り、電池のシール性を大幅に向上させたものである。

また、この封口材を予め正極端子板、負極端子板へ熱溶
着させておくことにより、電池内に充填される発電要素
をヒートシール時の熱により劣化せしめることなく、確
実にヒートシールによりソールすることができるもので
ある。

さらに、２枚のポリプロピレン不織布を重ねて圧延され
たセパレータを用いて、かつそのセパレークの周縁部を
前記封口材にて挟持し固定し、セパレータを介しこのシ
ョートやセパレータ外周部でのショートを防止しようと
するものである。

正極端子板と負極端子板の外形寸法を変えることにより
、ヒートシール時と電池外形仕上げ抜き時の正極と負極
間のショートを防止するものである。ヒートシール後、
封口材のハミ出した部分を取り除くために電池外形仕上
げ抜きを施すことにより、電池外形寸法を所定のものと
するものである。正極合剤シートを予め電解液と反応さ
せて、この反応処理された正極合剤シートを電池の正極
活物質として使用することにより、電池保存中もしくは
使用中のガス発生による電池ツクラミの防止を図るもの
である。

予め絞り加工された正極端子板もしくは負極端子板を用
いることにより、電池発電・要素の電池内での位置合わ
せが容易に行えるとともに、位置ズレが防止できる。

電池製造後、この電池の理論容量の５％程度を放電させ
てから電池を保存したり、使用することにより、電池保
存もしくは使用中の電池ツクラミ量を小さく抑えるもの
である。

電池製造後、この電池を放電させてその電池の開路電圧
を３．０〜３．１■に設定することにより、電池保存も
しくは使用中の電池ツクラミ屋を小さく抑えるものであ
る。

［従来の技術〕従来、正極集電板を兼ねる封口板と負Ｉｊ集電仮を兼ね
る封口板との間に発電要素を収納し、封口板の周縁を絶
縁材で密封した扁平形電池であって、前記絶縁材として
無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂を用いた扁平形電
池が知られていた。

また、セパレータにポリプロピレン不織布を用い、この
セパレータ周縁部を固定しない方法が知られていた。

無水マレイン酸変性ポリエチレン樹脂と封口板との接着
方法は、熱板圧着法、インパルス接着法、超音波接着法
のいずれでもよく、例えば、熱板圧着法の場合、温度１
９０℃で３〜１０ｋｇ／ａＪの圧力を３〜５秒加えるこ
とによって接着できることが知られていた。

さらに、正極封口板と負極封口板のサイズが同一である
ことが知られていた。

特開昭５９−８３３４０号公報にこのような従来の電池
が開示されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の電池は封口材として、無水マレイン酸変性ポリエ
チレン樹脂一層高を用いているので、電池周辺部を熱と
圧力にてヒートシールする際に、封口材が電池周辺部の
外へ食み出し過ぎて、正極端子板と負極端子板の間でシ
ョートする欠点があった。このショートする原因は封口
材が融点もしくは融点以上に加熱されながら加圧される
ので、封口材の塊動性が増して電池周辺部に漏れ出て正
極端子板と負極端子板間に介在する封口材の量が少なく
なるためである。また、ヒートシール時の圧力が不均一
であったり、正５負極端子板の外周部に打抜バリ等の突
起物があったりすれば正、負極同志が接することになり
ショート状態となる。

さらに、この封口材の量の多い部分と少ない部分は正、
負極端子板と封口材とのよく密着した部分と悪い密着部
分とを形成することになる。

この悪い密着部分はシール不良となり、電池外部から空
気や湿気が電池内に侵入し、負極リチウムを劣化せしめ
る欠点があった。

また、このようにヒートシール性を有する樹脂単体を用
いると、電池外周のヒートシール部分の厚みを一定に仕
上げることが困難である欠点があった。

そこで、この発明は従来のこのような欠点を解決するこ
とにより、薄くて、シール性が大幅に改善された長期信
頼性に優れる平板型リチウム電池を得ることを目的とし
ている。

セパレータの周縁部と封口材が固定されていないので、
セパレータ、正極合剤、負極のリチウムシートが位置ズ
レを起こして正極合剤とリチウムとの接触によるショー
ト正極合剤と負極封口板との接触によるショート、リチ
ウムと正極封口板との接触によるショートのいずれかに
よるショートが発生する欠点があった。

正極封目板と負極封口板の外形寸法が同一なのでヒート
シール時にショートしたり、封口材に用いる樹脂がハミ
出して外形寸法が所定の寸法より大きくなったりする欠
点があった。

そこで、この発明は従来のこのような欠点を解決するこ
とにより、電池組立時のヒートシール時のショートや電
池使用中もしくは保存中のショートを防止することを目
的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためにこの発明は、外装を兼ねる
正り端子板と負極端子板との間に発電要素を収納し、こ
の正、負８ｉ端子板の周縁を封口材で密封した平板型リ
チウム電池であって、前記封口材としてマレイン酸変性
ポリエチレン樹脂／高密度ポリエチレン樹脂／マレイン
酸変性ポリエチレン樹脂から構成された二種三層ラミネ
ートフィルムを用いることにより、電池のシール性を大
幅に向上せしめ、外部からの空気５水分の侵入を遮断し
たので、長期信頼性の優れた平板型リチウム電池が実現
できた。

また、ヒートシール時のショートを防止するとともに、
ヒートシール部の厚みを均一にすることができ、より信
頼性の高い電池を提供することができた。

〔作用〕

本発明者は封口材の構成と樹脂について鋭意研究した。

マレイン酸変性ポリエチレン樹脂は中密度ポリエチレン
にマレイン酸をグラフト重合したものである。このマレ
イン酸のグラフト率は０．０５〜０．２％が量適である
。このグラフト率が０．２　％以上になると水分の透過
性が増加するのでリチウム電池の封口材としては不適で
ある。一方、０．０５％以下になると金属からなる正、
負極端子板との接着性が乏しくなり、封口材として機能
しなくなる。このマレイン酸変性ポリエチレンフィルム
は厚みが３０±５μ、ｍ　ｐ　１２０℃、メルト・イン
デクス０．３．密度０．９１である。また、このフィル
ムの厚みは薄くなり過ぎればヒートシール時に、樹脂が
流動して電池シール部外へ流出することがあるので、シ
ール不良の発生が多くなる。実験では２０μが最低必要
厚みである。一方、このフィルムの厚みが厚くなり過ぎ
れば、ヒートシール時の熱と圧力による樹脂の流出を差
し引いても充分この樹脂のシールにあずかるが、電池外
部からの水分侵入に対しては得策ではない。この理由は
マレイン酸をグラフトしたポリエチレンは金属との接着
性は向上するが、マレイン酸をグラフトしないポリエチ
レンに比べて水分の透過性が増加するからである。

要はヒートシール部の厚みを均一にすることとシール性
を確保する上から、必要最小限の厚みにすることが大切
である。

次に、高密度ポリエチレンフィルムについて説明する。

この高密度ポリエチレンフィルムはアクリル酸をグラフ
トしていないフィルムなので金属との接着性はなく、性
、負極端子板間の距離、すなわち電池シール部の厚みを
一定のものとするためのスペーサの役割を果たしている
。

このフィルムの厚みは電池の厚みに応じて任意に設定で
きるものである。本発明の実施例では電池の厚みが０．
５　ｎなので、フィルムの厚みは５０〜２００μが適当
である。

また、このフィルムはｍ　ｐ　１２９℃、メルト・イン
デクス０．６．密度０．９５である。

メルト・インデクスは樹脂の流動性を示す指数で、数字
が大きい程流動性が乏しいことを示している。すなわち
、この高密度ポリエチレンはマレイン酸変性ポリエチレ
ンと同じポリエチレンと言うことで熱溶融するので、こ
の接合面からの水分侵入は問題なく、ｍｐもマレイン酸
変性ポリエチレンに比べて９℃高い上に流動性も少ない
ので、良好なスペーサとなり得る。さらに、マレイン酸
がグラフトされていないので、水分透過性も少なく良好
な封口材にもなり得るものである。

次に、本発明は封口材として二種三層ラミネートフィル
ム、すなわちマレイン酸変性ポリエチレン／高密度ポリ
エチレン／マレイン酸変性ポリエチレンを用いている理
由を説明する。

この理由の一つは、フィルム表裏がないので、接着層面
（マレイン酸変性ポリエチレン面）と非接着層面（高密
度ポリエチレン面）の判別をする必要がない。

もう一つの理由は予め正極端子板、負極端子板にこの封
口材を溶着しておけば、電池発電要素を充填したのちヒ
ートシールする際、高密度ポリエチレン同志を接着する
よりはｍｐも低く接着性に富むマレイン酸変性ポリエチ
レン同志を接着する方が容易にかつ確実にシールできる
。

また、ヒートシール温度も低く、かつ短時間でシールが
可能となり、リチウム電池内のリチウム。

有機電Ｍ液、セパレータ、正極活物質に対して熱による
損傷、劣化を少なくできる。

本発明の封口材である二種三層ラミネートフィルムをイ
ンフレーション方式で製造する理由について説明する。

一般にフィルム製造方法としてｆｌ）Ｔダイ方式と（２
）インフレーション方式がある。Ｔダイ方式は廉価にフ
ィルムを製造できるので広く普及しているが、−軸延伸
のため熱を加えると長さ方向と幅方向で熱収縮率と熱膨
張率が相違するので、このフィルムを封口材に用いると
方向により、シール幅が異なる欠点を持っている。当然
、シール幅が狭くなった方がシール性が悪くなる。

一方、インフレーション方式は高価なフィルムの製造法
であるが、二軸延伸のため熱を加えて冷却しても熱収縮
率、熱膨張率に等方性がある。

よって、このフィルムのいかなる場所のシール幅も同一
にできる。このことにより、封口材の幅とシール幅が均
一にコントロール可能となる。

本発明の封口材を予め正、負極端子板に熱溶着する理由
について説明する。

本発明者も最初、正極端子板の上に封口柱枠を載置し、
枠内に正極活物質、セパレータを順次載置し、内側にリ
チウムを配した負極端子板を重ねて被せたのち、電池外
周部をヒートシールしようと試みたがシールが出来なか
った。

この原因は正、負極端子板がニッケルとかステンレスな
どの金属であるため、ヒートシール時の熱が逸散するた
めである。さらに、電池内容物が入っているため、より
ヒートシール時の熱が伝熱し、吸収されてしまうためで
ある。

それでもなおヒートシールしようと思えば、ヒートシー
ルの温度を高くしたり、加圧時間を長（すれば良いが、
電池内容物が必要以上に加熱されたり、端子板と封口材
の熱膨張率と熱収縮率が異なるので電池外周のヒートシ
ール部に皺が発生したり電池全体が反ったりする現象が
生じ不都合である。

本発明は正、負極端子板に予め本発明に係る封口材を熱
ン容着してお（二尺である。

このようにしておけば、ｍ　９１７０℃のリチウムを熔
解させたり、有機電解液を熱分解させたりする心配がな
い。

すなわち、熱や圧力１時間を溶着に必要な分だけ十分に
加えることができるので、正、負極端子板と封口材との
接着性は完全なものとなる。

本発明の場合も電池内容物を充填したのち、ヒートシー
ルによって電池外周部をシールする訳であるが、同一材
質の封口材同志の接着だから容易にシールができる。

また、この正、負極端子板と封口材の溶着も直接１回で
は出来ない。

本発明はまず、正、負極端子板と正、負極封口材を各々
位置を合せながら重ねて１６０℃、圧力２ｋｇ　／　ｃ
ａｌ　、　３秒間熱プレスして仮溶着する。

この時点では封口材は正、負極端子板に弱く接着してい
る程度である。

この後、封口材が仮溶着され正、負極端子板は２００　
’Ｃ１１０分間熱処理されて完全に封口材と正。

負極端子板が溶着することになる。

本発明はセパレータとして目付１ｔ２０　ｇ　／　ｒｄ
のポリプロピレン不織布を２枚重ねて圧延したものを使
用している。圧延前のポリプロピレン不織布は厚みが６
０μであり、これを２枚重ねされた圧延して総厚み８０
μに加工している。この２枚重ねた圧延セパレータは目
付量が４０ｇ／ｒｒｒである。また、圧延前の不織布は
マイクロスパンボンド紡糸方式により製造されており、
アニオン界面活性剤を含浸している。もし、この界面活
性剤が含浸されていなければ、ポリプロピレン不織布は
プロピレンカーボネート等からなる有機電解液に対して
濡れ性が乏しく電池内部抵抗が大きくなる欠点がある。

このように本発明が特殊加工したセパレータを使用して
いる理由は電池の上下を強く押圧したとき、負極活物質
のリチウムと正極活物質とがセパレータを貫通してショ
ートすることも防止している。

第６図は各種セパレータを用いて電池の上下に１０１＋
ｒ／ａＪの外部圧力を加えながら、電池を８０℃、湿度
ＲＨ９０〜９５％下に保存したときの開路電圧を測定し
たグラフである。図中、Ｏは本発明に係るセパレーク、
口は厚み１２０　μ、目イ寸！１３７　ｇ　／　ｍのポ
リプロピレン不織布、△は厚み５０μ、目付量２０ｇ／
％の一層高でポリプロピレン不織布である。

本発明電池の厚みは０．５１■であるから、電池容量を
大きくするためにもセパレークの厚みを出来る限り薄く
する必要がある。一層高セパレータシよ厚み５０μでは
セパレータを通してショートしてしまう。一方、セパレ
ータ厚み１２０μではセパレータを通してショートしな
いが、厚みが厚いので本発明電池には不適当である。

本発明に係るセパレータがショート防止に効果を発揮す
る理由は目付量の大きい不織布を２枚重ねて圧延してい
るのでセパレータに貫通孔（ピンホール）が存在せず迂
回した通路が形成されているためである。また、２枚の
セパレータを重ねることにより孔と孔とがズレるのでさ
らにストレートな貫通孔は皆無になっているからである
。

また、セパレータをさらに薄くする目的で厚み２５μの
微孔性ポリプロピレンフィルムや厚みｌＯ〜５０μのコ
ンデンサーペーパーを使用したが、′：Ｊ、池内部抵抗
が数にΩと高く本発明電池には使用できない。この内部
抵抗が太き（なる理由は本発明電池では掻く微少量の電
解液しか電池内に充填することしかできないので、セパ
レータが十分濡れることがないためである。

本発明電池は第１回に示すように、セパレータ周辺部を
正、負極封口材の間に挟持している。

セパレータの材質がポリプロピレンで封口材の材質がポ
リエチレンであるのでヒートシールの際、この両者が熱
溶着し、固定されることになる。

このようにセパレータ周辺部を封口材との間で固定する
ことにより、電池を長期間保存したり、使用したりして
いる間に正極活物質が粉こぼれしても負極活物質である
リチウム側への泳動によるリチウム劣化が防止できる。

また、正極活物質や負極活物質が位置ズレを起こしても
正極活物質と負極活物質との接触を防止できる。

特に、この本発明電池が屈曲されたときに、本発明は効
果を発渾する。

本発明が電池外周部をヒートシールして電池組立後、所
定寸法に電池を仕上げるため外形抜きを施している理由
について説明する。

第５図は従来の外形仕上げ抜を施していない電池周辺部
の断面図である。

図中、１は予め所定寸法に裁断された正極端子板、２は
正極封口材、６は予め所定寸法に裁断された負極端子板
、７は負極封口材である。

この図のように、電池外周部をヒートシールに封口する
際どうしても封口材が所定電池サイズの外へ流出、ハミ
出してしまう欠点がある。

すなわち、所定電池形状と異なったり、サイズもハミ出
した分だけ大きく電池が仕上がってしまうことになる。

そこで本発明は正極端子板、負極端子板のいずれか一方
を十分にサイズを大きくしておき、ヒートシールして電
池組立後に所定寸法に電池外形仕上げ抜を施すことにあ
る。

第３図、第４図は本発明の一実施例を示す図である。第
３図、第４図は負ｌ′ｉ！端子板に比べて正極端子板の
方を大きく設定した例にて説明している。

第３図は本発明を通用した電池の外形仕上げ抜前後の平
面図と断面図である。

図中、電池Ａは電池組立直後の形状で、未だ外形仕上げ
抜は施されていない。電池Ｂは電池への外形を所定寸法
に仕上げ抜しである。

第４図は第３図の電池へ、Ｂの外周部拡大図である。

図中、１は正極端子板、２は正極封口材、６は負極端子
板、７は負極封口材である。

電池Ａをカット線Ｃで裁断すれば所定寸法の電池Ｂが得
られることになる。

また、電池Ａの正極端子Ｆｉ１のサイズは正極封口材２
、負極封口材７のハミ出し部より大きく設定されていれ
ばよい。

このように封口材２．７のハミ出し部より正極端子板１
のサイズを大きくしておけば、この正極端子板１の外形
により位置決めが可能となり、所定寸法に外形仕上げ抜
できる。

また、電池ＡとＢの正極端子板１の寸法差１は２１麿以
上あれば適当である。しかし、この寸法差１１をあまり
大きくし過ぎれば、切り捨ててしまう電池Ａの正極端子
板ｌの材料費が勿体ないことになる。

本発明が正極端子板１と負極端子板６の外形寸法を変え
ている理由について説明する。

この理由の１つは電池封口するためヒートシール際に、
正極端子板ｌと負極端子板６がショートしないようにす
るためである。このショート発生のメカニズムはヒート
シール時に電池の最外周端部に最も一番圧力が加わる上
に、正極端子＋Ｉｉ　ｌと負極端子板６の加ニブレスバ
リが発生しているからである。

２つ目の理由は電池外形仕上げ抜する際、正極端子板ｌ
と負極端子Ｆｉ、６を同時に打抜いてしまうと打抜バリ
により正極端子板１と負極端子板６とか接触してシぢ一
トになるからである。

このように、正極端子板１と負極端子板６の寸法を変え
ておくことにより、ヒートシール時のシッート及び外形
仕上げ抜時のショートを防止することができる。

本発明が正極活物質を予め電解液と反応させておく理由
について説明する。

従来より、エチレンカーボネートとＭｎＯ□とが反応し
てＣＯ２ガスを発生することは知られている。

例えば、Ｂｌｏｓｇｒｅｎ、Ｇ、Ｅ、　（１９８３）　
＋　＠ＬｉｔｈｉｕｍＢａｔｔｅｒｉｅｓ”（Ｊ、　Ｐ
、　Ｇａｂａｎｏ、ｅｄ、）＋Ｐ２２゜Ａｃａｄｅｓ＋
ｉｃ　Ｐｒｅｓｓ、　Ｎｅｗ　Ｙｏｒｋ　ａｎｄ　Ｌｏ
ｎｄｏｎ、に、以下の反応式が記載されている。

本発明は本発明に係る正極合剤シートを１モルＬｉｃｌ
ｏ４を含むプロピレンカーボネート（ＰＣ）からなる電
解液との反応条件を適切にすることにより、ＭｎＯ□と
電解液との反応によるガス発生を防止するものである。

第８図は正極合剤シートと電解液との反応温度、反応時
間での電池ツクラミ量を示す図である。

第８図に用いた電池は正極合剤シートを８０℃。

１００℃、１２０℃で各々１５）１ｒ電解液中で処理し
たのち、この正極合剤シートを電解液中から取出して電
池内にセパレータ４．電解液と共に封入した。

この電池を８０℃、相対湿度（ＲＨ）９０％の恒温恒、
・？槽内で５日間保存したのち、保存前後の電池厚み差
を求め、これを電池ツクラミ量とした。この電池ツクラ
ミ量の単位は１＝０．０１重量である。

この第８図より、温度１００℃以上が望ましい。

また、時間は３Ｈｒより１５）１ｒの方が望ましい。

実用的には、１００℃、　１５Ｈｒ、　１２０℃、　１
５）１ｒの条件で適切である。

このように、正極合剤シートと電解液とを予め反応させ
る効果は正極合剤シート中のＭｎＯ□が電解液と反応す
ることによりＭｎＯ□の活性な部分が失活するものと推
定される。

本発明の反応条件であればＭｎＯ□の電気容量を減じる
こともないので、電池容量が減少するようなこともない
。

１４０℃以上での反応では電池の容量が減少してしまう
欠点を有している。

本発明が本発明電池組立後に放電処理を施す理由につい
て説明する。

第７表は本発明電池を種々な放電電流と放電時間で処理
したときの開路電圧（Ｖｏｃ）　、内部抵抗（Ｒ４）及
び電池ツクラミ量を示した表である。

電池ツクラミ量は電池を種々な条件で放電させたのち、
８０℃、ＲＨ９０％下で保存し、５日毎に保存前後の電
池厚み差を調べた。

この第７表より明らかなように、放電Ｓｔ流は２０ｍＡ
が一番フクラミ量を小さく抑える上で効果が大きく、放
電時間は２分より６分の方が電池ツクラミ量を小さくす
る上で効果がある。

このように放電電流を大きくまた放電時間を長くすれば
電池のツクラミ量は小さくなる。

本発明者ｉよ８０℃、ＲＨ９０９４で５日保存すること
は２５℃、１年保存に相当すると推定しているので１５
Ｂすなわち２５°Ｃ１３年間保存で電池ツクラミ量が５
以内を満足するためには２０ｍＡＸ６分以上の条件が適
当である。

こ０２０ｍＡで６分間電池を放電すると、このことによ
る放電量は２ｍＡｈとなり、本発明によるリチウム平板
型電池の一実施例であるＣ５２３２８（開路電圧３ｖ、
公称容１３０ｍ　Ａ　ｈ　、　２３Ｘ２８Ｘ０゜５ｍｍ
）のｌｌ論電池容量の５．２％に相当する。

この放Ｎ量をより多くすれば正極合剤シート中のＭｎＯ
２が安定して電解液との反応によるＣＯ□発生も少なく
なるものと推定されるが、あまり多く放電すれば電池容
量も減少してしまう欠点が有している。

従って、この放電処理量と電池ツクラミ量は適切にバラ
ンスさせる必要がある。

以上詳述したように、封口材としてマレイン酸変性ポリ
エチレンと高密度ポリエチレン樹脂からなる二種三層ラ
ミネートフィルムを用い、この封口材を予め正極端子板
と負極端子板に熱溶着させておくことにより、ヒートシ
ールを容易かつ確実に行わしめるとともにシール性を大
幅に向上せしめることができた。

目付１２０　ｇ　／　ｔｄのポリプロピレン不織布を２
枚重ねて圧延一体化したセパレータを使用し、かつこの
セパレータの外周部を前記封口材にて挟持、固定するこ
とにより、電池内部でのショートを防止せしめることが
できた。

絞り形状の角隅部に３ｍｍ以上のＲ部を存する絞り加工
を施した正極端子機もしくは負極端子板を用いることに
よって、シール性を大幅に改善せしめるとともに、リチ
ウム、セパレータ、正極合剤シートなどの発電要素の＠
置する際の位置合せガイドを提供し、位置ズレ防止を図
ることができた。

正、負極端子板の外形寸法を変えておくことにより、ヒ
ートシール時のショートと電池外形仕上げ抜時のショー
トを防止せしめることができる。

電池外形仕上げ抜を施すことにより、電池外形寸法を所
定の寸法に美麗さを損なうことなくすることができた。

正極合剤シートを電解液で処理したのち、この正極合剤
シートを電池に組込むことにより、電池の保存もしくは
使用中における電池の膨らみを少なくせしめることがで
きた。

電池製造後、電池を放電処理することにより、電池の保
存もしくは使用中における電池の膨らみを少なくせしめ
ることができた。

〔実施例〕

以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

〔実施例１〕第１図は本発明を適用した平板型リチウム電池の一実施
例である。

まず、サイズ２３ｘ２８ｘ０．５　ｗ　（ＣＳ　２３２
８．　Ｖｏｃ３Ｖ、公称容ｉ１３Ｑｍ　Ａ　ｈ　）につ
いて説明する。

図中、１は正極端子板で、Ｓ　Ｕ　Ｓ　４３０．３８０
ＭＡＣ３０−２などからなり厚み３０μである。第１図
、第２図、第３図に示すように、この正極端子板は予め
絞り加工されている。第３図に示す通り、Ｒ部は３重１
以上で、絞り深さｄは０．１６〜０．２２ｍｍである。

また、正極端子板の外形寸法は２７Ｘ３２＋ｎである。

この正極端子板１の内側に二酸化マンガンを主体とする
正極合剤シート３が挿入、載置されている。次いで、正
極合剤３の上にセパレータ４を載置している。

また、この正極合剤シート３は電池内に組込まれる前に
、予め電解液で処理される。この処理方法はこの正極合
剤シート３をｎ＝１００個用意し、１モルＬｉｃｌＯｉ
／プロピレンカーボネート（ＰＣ）からなる電％ｉ’ａ
５０ｃｃに浸漬し、密栓をしたのち、１２０℃、　１５
Ｈｒ間加熱する。この加熱後、この正極合剤シートを取
出して、新しい電解液５０ｃｃに室温で、３０分以上浸
漬し、正極合剤シート中に含有されている旧い電解液を
新しい電解液へ置換する。

この新しい電解液で処理された正極合剤シートを取り出
して電池の工種活物質として使用する。

この電解液と処理されるＭｎＯ□理論容量の関係は処理
されるＦＩｎＯｌの理論容量／必要な電解ｔＬＮ　＝　
３０〜１００　ｍ　Ａ　ｈ　／　ｃ　ｃとなる。

このセパレータ４は目付ｆｆ１２０　ｇ　／　ｍのポリ
フ゛ロピレン不織布を２枚重ねて圧延一体化したもので
ある。また、このセパレータ４の外周部は封口材２と７
の間に挟持されて固定されている。さらに、電池外周部
をヒートソールする際、このセバレ−り４の外周部も封
口材２と７に／８着し、さらに確実に固定されることに
なる。

５は負極活物質であるリチウムで、負極端子板６の内側
に圧着されている。この負極端子板６はニッケル、アル
ミニウム、ステンレス等からなり、外形寸法は２２　Ｘ
　２７　ｗｕａで厚みは３０μである。第２図は本発明
に係る封口材の詳細断面図である。図中２ａ、７ａはマ
レイン酸変性ポリエチレン、２ｂ。

７ｂは高密度ポリエチレンである。

２は予め正極端子板１の外周内面に溶着された正極封口
材で、マレイン酸変性ポリエチレン／高密度ポリエチレ
ン／マレイン酸変性ポリエチレンの二種三層ラミネート
でインフレーション方式にて装造されたフィルムである
。

７は予め負極端子板６の外周内面に溶着された負極封口
材で、マレイン酸変性ポリエチレン／高宇度ポリエチレ
ン／マレイン酸変性ポリエチレンの二種三層ラミネート
でインフレーション方式にて製造されたフィルムである
。

この封口材２と７の厚み構成はマレイン酸変性ポリエチ
レン２ａ、７ａが３０±５μで、高密度ポリエチレン２
ｂ、７ｂが６０±５μである。

また、この封口材２と７を各々正極端子板１と負極端子
板６の外周内面に予め溶着するのは次のようにする。

正８ｉ端子板ｌと正極封口材２　（外寸法２３Ｘ２８ｍ
ｍ。

内寸法１６．　６Ｘ２１＋　　（Ｂｍ）を位置がズレな
いように合わせて重ね、この正極端子板１の方から熱板
を圧着する。このときの温度は１６０　±１０℃で圧力
は２±０．５　ｋｇ／ａＪ、加圧時間は３〜５秒である
。

このように正極端子板ｌと正極封口Ｖｉ２を一体化した
のち、この一体化した１と２を真空中（１０°！龍Ｋｇ
）　、２００℃で１０分間加熱することにより、この１
と２をより強固かつ確実に溶着させることができる。

同様に、負極端子板６と負極封口材７　（外寸法２２Ｘ
２７ｍｍ、内寸法１６Ｘ２１ｍｍ）を熱溶着する。

組立方法としては、負極端子板６を下にして、順次、リ
チウム５．セパレータ４．正極合剤シート３を挿入して
、積層する０次に、正極端子板Ｉを載置、被せて一対の
正、負極端子板１．６の周辺端部でヒートシールを行い
、電池を完全密封する。このヒートシールの際、正極端
子板１と負極端子板６の外形寸法が異なっているので、
この周辺端部でのショートが防止されている。

このようにして組立てた電池の外形寸法は正極端子板１
の外形寸法２７Ｘ３２ｍｌと同じなので、第３図に示す
ように、電池外形仕上げ抜を施して外形寸法２３　Ｘ　
２８■１とする。

第３図は本発明の電池の外形仕上げ抜前後の平面図と断
面図である。

図中、電池Ａは外形仕上げ後前で、外形寸法は２７Ｘ３
２１１であり、電池Ｂは外形仕上げ後後で、外形寸法は
２３　Ｘ　２８龍である。

第４図は第３図に示した外形仕上げ抜前後の電池周辺端
部の拡大図であり、Ｔ１．池Ａが外形仕上げ後前で電池
Ｂが外形仕上げ後後である。この図中、１１は力７トす
る長さであるが概ね２ｎあれば十分である。この１１の
長さを大きくし過ぎればカットして捨てる材料が多くな
り、材料が無駄となる。

また、電池外形仕上げ抜を施した電池Ｂにおいても正極
端子板ｌと負Ｐｉｌ端子板６の外形寸法が１２だけズし
ているので外形仕上げ抜の際、正極と負極とがショート
することはない、このズレ量１！は０．３〜０．５１が
適切である。

第５図は電池外形仕上げ抜を実施していない従来電池の
周辺端部図であり、所定寸法より封口材２と７がハミ出
した分だけ大きくなっている。

またハミ出した封口材がＣ，Ｄ部のように、正極端子板
１と負極端子板６の外周端部表面に付着し、厚みをアッ
プしたり、外観が汚くなったり、電気的導通が取れなく
なったりする欠点を有している。

最後に、電池外形仕上げ抜を施した電池を２０ｍＡで６
分間放電し実用に供する訳である。

この放電量としては電池理論容量の約５％が適切である
。

また、この放電量が適切であるかどうかは室温下、　２
４〜４ＢＨｖ後の開路電圧が３．０〜３．Ｉ　Ｖである
ことから判る。ちなみに、放電処理前の開路電圧は３．
３８〜３．４４　Ｖである。

まず、第１図に示す本発明の電池構造の電池と正、負極
端子板の外形寸法が同一である従来構造の電池を組立て
、組立直後のショート電池数を調べた。ショート不良は
開路電圧が３ｖ以下の電池とした。その結果を第１表に
示す。

第　　１　　表表より明らかなように、従来電池はショート不良が極め
て多い。

以降、本発明の効果を調べることは、すべて第１図に示
すような正極端子板と負極端子板の外形寸法が異なる電
池で行った。

次に、本発明に係る絞り加工した正極端子板を用いた本
発明電池と正、負１端子板のいずれもが平板である従来
電池について性能を比較した。

試験方法は電池を６０℃、ＲＨ９０〜９５％の恒温恒湿
槽に貯蔵し、開路電圧（Ｖｏｃ）　、内部抵抗（Ｒ１）
、厚み（Ｈ）の変化を調べた。この結果を第２表に示す
、データはｎ＝２４である。

表中、Ｘはデータｎ＝２４の平均値、Ｒはデータの最大
値と最小値の差を示す。また、■。、、Ｒｉ。

Ｈの単位は各々、■、Ω、鶴である。

第２表から明らかなように、本発明電池は従来電池に比
べて、開路電圧の維持性が良好であり、内部抵抗の上昇
も少なく優れていることが分かる。

また、本発明電池は電池厚みの増加も少なく優れている
ことが分かる。

本発明電池が優れていることの理由は本発明電池の正極
端子板が予め絞り加工されているため、電池発電要素を
内蔵しても電池外周部のヒートシール時にこのシール部
に無理な力が加わわらないからである。

このように予め正極端子板を絞り加工してお（ことによ
り、良好なシール状態を長期間に渡って維持できるので
ある。

次に、第２図に示した本発明に係る二種三層フィルムを
封口材として用いた本発明電池と一種−ＦＪフィルムを
封口材として用いた従来電池について電池封口時のシ−
ル不良率を比較した。この結果を第３表に示す。データ
はｎ＝１００の不良率（％）である。

第　　３　　表第３表より明らかなように、本発明電池は従来電池に比
べてショート不良率が極めて少なく優れていることが分
かる。この理由は、本発明電池が封口材が二種三層フィ
ルムの構成となっていることによるものである。すなわ
ち、マレイン酸変性ポリエチレンに比べて融点が約１０
℃高い高密度ポリエチレンをサンドインチにして用いて
いるので、ヒートシール時にマレイン酸変性ポリエチレ
ンが融点に達して溶着性を示し、軟らかくなっても高密
度ポリエチレンは軟らかくならず正１負極端子板間の絶
縁部材として機能できる。

さらに、本発明に係る封口材と従来の封口材について、
水分の２３４性について調べた。

試験方法は次のようである。まず、本発明に係る封口材
と従来の封口材を用いて、第１図に示すような容器を作
り、発電要素の代わりに、電解液２００μ！のみをこの
容器内に充填してヒートシールした。この電解液のみを
内蔵した容器を温度８０℃、Ｒ８９０〜９５％の恒温恒
湿槽内に１０日間貯蔵し、容器内より電解液１００μｌ
をマイクロシリンジにて採集しカールフィッシャー水分
計により水分量を測定した。その水分量の結果を第４表
に示す。

表中、データはｎ＝２４である０表中、Ｘはデータｎ＝
２４の平均値、Ｒはデータの最大値と最小値の差を示す
。単位はｐｐｍである。

なお、実験に使用した電解液は１モル１ｉｃ１０４を溶
かしたプロピレンカーボネートであり、この含有水分量
は１５ｐｐｍである。

第　　４　　表第４表より明らかなように、本発明の封口材は従来の封
口材に比べて水分量が少なく、シール性が優れているこ
とが分かる。この理由は、本発明の封口材が高密度ポリ
エチレンに比べれば水分透過性の大きいマレイン酸変性
ポリエチレンを必要最小限の使用に限定したのに対して
、従来の封口材はマレイン酸変性ポリエチレンのみを使
用しているためである。

次に、′封口材を予め正、負極端子板に溶着した場合と
溶着しない場合について、電池封口時のシール不良率を
比較して調べた。その結果を第５表に示す。データはｎ
＝１００のシール不良率（％）を示す。

第　　５　　表第５表より明らかなように、本発明電池は従来電池と比
べて、極めてシール不良が少ない。この理由は、従来電
池はヒートシールの際、電池内に内蔵されているリチウ
ム、電解液、正極合剤活物質及び正、負極端子板に熱が
吸収されてしまい、封口材と正、負極端子板の間が溶着
しないためである。ヒートシール時の温度を高くすれば
、封口材と正、負極端子板との間が熱溶着するが、しか
し電池に過剰の熱が加わり、電池が膨らんでしまう欠点
がある。一方、本発明は電池の発電要素を内蔵する前に
、封口材と正、負極端子板それぞれを十分な熱と圧力で
確実に熱溶着しておく。このようにしておけば、電池対
日時のヒートシールにおいて、封口材同志のみの熱溶着
であるがら、発電要素を熱で傷めることがなく、電池が
膨らむことはない。

次に、セパレータの材質について、本発明電池と従来電
池の性能を比較した。

本発明電池はＡ　（０）は目付１１２０ｇ／ｉのポリプ
ロピレン不織布を２枚重ねて圧延し、目付量４０ｇ１ｒ
ｄ、厚み８０μとしたセパレータを使用している。一方
、従来電池Ｂ（△）は厚み５０μ、目付量２０ｇ／ｍポ
リプロピレン不織布。

従来電池Ｃ（ロ）は厚み１２０μ、目付量３７ｇ／ｄの
ポリプロピレン不織布を使用している。

試験方法は第７図に示すように、電池７５を２枚の金属
板７２とプラスチック４Ｆｉ７４で挾み、ボルト７１と
ナツト７３とで締め付ける。電池上下からの締め付は圧
力は１０ｋｇ／ｍであり、この締め付けたまま、８０℃
、ＲＨ９０〜９５％の恒温恒温槽に貯蔵し、開路電圧、
内部抵抗を調べた。

第６図は本発明電池Ａ、従来電池Ｂ、Ｃの開路電圧と保
存期間の関係を示す図である。データはｎ＝１２の平均
値を示す。

図から明らかなように、本発明電池Ａと従来電池Ｃは開
路電圧を維持し、良好な結果を得ている。

一方、従来電池Ｂは、開路電圧が低下している。

この理由は、電池上下から圧力を加えられても、セパレ
ータを介してリチウムと正極合剤活物質同志の接触によ
るショートが防止できているためと思われる。しかし、
従来電池Ｃのセパレータは厚みが１２０μと厚いため、
電池を薄＜シたいという要求には満足しない。本発明電
池はセパレータ厚みが８０μと薄いにもかかわらず良好
な理由は、２枚の不織布を圧延しながら貼り合わせてい
るためセパレータの開孔がねじれ曲がり、容易にリチウ
ムと正極合剤活物質が接触しないためである。

次ニ、第１図に示すように、セパレータ周辺部を封口材
に２挟持した本発明電池と挟持しない従来電池について
、組立時のショート不良率と電池を屈曲させたときのシ
ョート不良率を比較して調べた０組立時のショート不良
率はｎ−１００の不良率を示す、電池屈曲時のショート
不良率はｎ−１２の不良率である。電池の屈曲テストは
Ｒ１５０ｍｍに上下方向２０００回屈曲させてショート
不良率を調べた。ショートは開路電圧が３．０　Ｖ以下
とした。

第６表より明らがなように、本発明電池は従来電池に比
べて、組立時及び電池屈曲テスト後いずれの場合もショ
ート不良は皆無であり優れている。

この理由は、本発明？ｉｉ池のセパレータは周辺部が封
口材で挟持され、かつヒートシール時の熱により一部が
熱溶着して固定されているので、リチウムと正極合剤の
接触５　リチウムと正極端子板の接触、正極合剤と負極
端子板の接触が生じないためである。

次に、正極合剤シートを電解液で処理した本発明電池と
処理しない従来電池について電池膨らみ世を比較して調
べた。

第８図は正極合剤シートの電解液処理温度と電池ツクラ
ミ量の関係を示す図である。

図中、Ａ、Ｂは正極合剤シートの電解液処理時ｒｕ７が
各々１６時間、１時間である。

また、電池ツクラミ量は電池を８０℃、ＲＨ９０〜９５
％に５日保存し、保存前後の電池厚みの差を以て示した
。

図から明らかなように、温度が高いほど、また処理時間
が長いほど、この電池ツクラミ看は小さくなる。この理
由は、正極合剤シート中のＭｎ０１表面の活性な部分が
予め電解液と反応させることにより除去できるためと推
定される。

また、この正極合剤シートを予め電解液で処理しない場
合の電池ツクラミ量は１００（１＋ｎ）と大変大きなも
のとなり、実使用できない。

次に、電池組立後、電池整定電流で一定時間放電する。

この放電した電池を８０℃、Ｒ８９０〜９５％の恒温恒
湿槽に保存し、開路電圧（Ｖｏｃ／Ｖ）。

内部抵抗（Ｒ４／Ω）、電池ツクラミ量（△Ｈ／１　＝
０．０１龍）を調べた。データはｎ−１２の平均値を示
した。結果は第７表に示す。

第７表より明らかなように、放電電流は１０．１５゜２
０ｍＡと大きくなるにつれて、電ン也を８Ｑ’Ｃ，Ｒ８
９０〜９５％で保存したときのＲｉの上昇が少なく、　
　　゛かつ電池ツクラミ量も少ないことが分かる。また
、放電時間は２．６分と長くなるにつれて、Ｒｉの上昇
が少なく、かつ電池ツクラミ量も少ないことが分かる。

・従って、放電電流を２０ｍＡにして、放電時間６　　１
分では、１５日間保存してもＲ４が１６０Ωであり、　
　　・電池ツクラミ量が１０．３（０，１０３龍）とな
り、最適条　　　１件である。さらに、放ＴＬ電流を大
きくしたり、放　　　１電時間を長くすればさらに、Ｒ
Ｉの上昇が少なく、　　。

電池ツクラミ量が小さくなる。しかし、過剰に放電して
しまうと電池容量が減少してしまうので、Ｖｏｃ、Ｒ４
の安定性と電池ツクラミの低減化とのバランスを最適化
することが重要である。

このように電池を放電することにより電池特性　　　１
が安定化する理由は、正極合剤中のＭｎ０１表面の活性
点が減少するので電ｊｌり液との反応が抑制されてガス
発生が生じることがないからである。

さらに、本発明者が見出した加速評価試験と室温保存と
の対応関係（８０℃、Ｒ８９０〜９５％、５日宋存＝室
ｌユ、常温、１年保存）から推定すれば、仁発明電池は
室温下、３年の貯蔵もしくは使用にト分供されるものと
考えられる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明は外装を兼ねる正玩端子板
と負極端子板との間に発電要素を収納し、叩の正、負極
端子板の周縁を封口材で密封した平反型電池であって、
前記封口材としてマレイン酸陀性ポリエチレン樹脂／高
密度ポリエチレン樹脂／マレイン酸変性ポリエチレン樹
脂から構成されヒニ種三層ラミネートフィルムを用いる
ことにより、シール性を大幅に向上する効果がある。

本発明は極薄で長期信頼性に優れる平板型リチシム電池
を提供することができ、ＩＣカード、ａラミ卓２時計、
クリ−ティングカード等に応用で１、その工業的価値大
なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明電池の一実施例を示す断面図、第２図は
本発明に係る封口材と電池封口部の断面図、第３図は外
形仕上げ抜を施す前後の本発明電池の平面図と断面図、
第４図は外形仕上げ抜を施す前後の電池外周部断面図、
第５図は従来電池の外周部断面図、第６図は各種セパレ
ータを用いた本発明電池の保存日数と開路電圧の関係を
示す図、第７図は第６図の実験に用いたテスト治具の断
面図、第８図は正極合剤シートの電解液処理温度と電池
ツクラミ量の関係を示す図である。以上出願人　セイコー電子部品株式会社 σ〕ｆｆｌ匡　工間発電氏　（Ｖ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）外装を兼ねる正極端子板、正極活物質、セパレー
タ、電解液、負極活物質、外装を兼ねる負極端子板及び
前記正、負極端子板の周縁を密封する封口材からなる平
板型電池において、前記封口材がマレイン酸変性ポリエ
チレン樹脂／高密度ポリエチレン樹脂／マレイン酸変性
ポリエチレン樹脂から構成された二種三層ラミネートフ
ィルムであることを特徴とする平板型電池。
（２）マレイン酸変性ポリエチレン樹脂はマレイン酸が
０．０５〜０．２０％グラフト重合された中密度ポリエ
チレンであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の平板型電池。
（３）フィルム厚みがマレイン酸変性ポリエチレン２５
〜３０μ、高密度ポリエチレン樹脂５０〜２００μであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項もしくは第２
項記載の平板型電池。
（４）正極端子板もしくは負極端子板のいずれか一方が
絞り加工されている特許請求の範囲第１項、第２項もし
くは第３項記載の平板型電池。
（５）セパレータがポリプロピレン不織布を２枚重ねて
いる特許請求の範囲第１〜４項のいずれか一つの項に記
載の平板型電池。
（６）セパレータがアニオン界面活性剤を含浸した厚み
６０μ、目付量２０ｇ／ｍ＾２でマイクロスパンボンド
紡糸方式による無延伸ポリプロピレン不織布を２枚重ね
てロール圧延された厚み８０μの不織布である特許請求
の範囲第５項記載の平板型電池。
（７）セパレータ周辺部を正極封口材と負極封口材の間
に挟持して固定している特許請求の範囲第１〜６項のい
ずれか一つの項に記載の平板型電池。
（８）（ａ）負極端子板の内面周辺部に負極封口材を溶
着する工程（ｂ）前記負極端子板に、リチウム箔を圧着する工程（ｃ）前記リチウム上へセパレータを載置する工程（ｄ）正極活物質を予め電解液中に浸漬したのち、前記
セパレータ上へ載置する工程（ｅ）正極端子板に正極封口材を溶着する工程（ｆ）前
記正極端子板を正極活物質上へ載置する工程（ｇ）前記正極封口材と負極封口材を熱溶着して発電要
素を密封する工程とからなる平板型電池の製造方法
（９）正極活物質が１００〜１２０℃で１５時間電解液
中に浸漬して反応処理する特許請求の範囲第８項記載の
平板型電池の製造方法。
（１０）電池組立封口後、外形仕上げ抜きをしたことを
特徴とする特許請求の範囲第８項記載の平板型電池の製
造方法。
（１１）電池組立封口後、放電処理することを特徴とす
る特許請求の範囲第８項もしくは第１０項記載の平板型
電池の製造方法。
（１２）放電処理量が、電池理論容量の約５％である特
許請求の範囲第１１項記載の平板型電池の製造方法。
（１３）電池の開路電圧が３．０〜３．１Ｖに設定され
る特許請求の範囲第１２項記載の平板型電池の製造方法
。