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JP2008171732A - Thin battery - Google Patents

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JP2008171732A
JP2008171732A JP2007005173A JP2007005173A JP2008171732A JP 2008171732 A JP2008171732 A JP 2008171732A JP 2007005173 A JP2007005173 A JP 2007005173A JP 2007005173 A JP2007005173 A JP 2007005173A JP 2008171732 A JP2008171732 A JP 2008171732A
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electrode layer
battery
layer
negative electrode
positive electrode
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Withdrawn
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JP2007005173A
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Japanese (ja)
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Taku Kamimura
卓 上村
Mitsuyasu Ogawa
光靖 小川
Katsuji Emura
勝治 江村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin battery from which a terminal for current collection can be easily taken out while surely sealing a power generating area performing battery reaction. <P>SOLUTION: The thin battery is equipped with a substrate 1, a positive electrode layer and a negative electrode layer formed on the substrate 1, an electrolyte layer performing ion conduction between both electrode layers, a positive current collector 3 electrically connected to the positive electrode layer, and a negative current collector 2 electrically connected to the negative electrode layer. A power generation area G performing battery reaction between both electrode layers through the electrolyte layer, a positive electrode current collection area P comprising a portion where is a part of the positive current collector 3 and does not overlap with the electrode layer, and a negative electrode current collection area N comprising a portion where is a part of the negative current collector 2 and does not overlap with the electrode layer are formed on the substrate 1 of the battery. The battery has a sealing film 7 which covers the power generation area G but does not cover the current collection areas P, N. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄型電池に関するものである。特に、集電用の端子の引き出しが容易な薄膜Li二次電池に関するものである。   The present invention relates to a thin battery. In particular, the present invention relates to a thin film Li secondary battery in which a current collecting terminal can be easily pulled out.

薄膜電池の一例として、特許文献1に記載の電池が知られている。この電池は、基板上に、順次、正極集電体、正極層、固体電解質層、負極層、負極集電体を積層した構造の薄膜リチウム電池である。   As an example of a thin film battery, a battery described in Patent Document 1 is known. This battery is a thin film lithium battery having a structure in which a positive electrode current collector, a positive electrode layer, a solid electrolyte layer, a negative electrode layer, and a negative electrode current collector are sequentially laminated on a substrate.

ここで、負極層にはリチウム金属が用いられることがあるが、このリチウム金属は、外気にさらされると水や窒素と反応し、直ちに水酸化物や窒化物を形成する。そのためリチウム電池の長寿命化や高信頼化を図るには、正負極層間で電池反応が生じる発電エリアを封止することが必要となる。   Here, lithium metal may be used for the negative electrode layer, but this lithium metal reacts with water and nitrogen when exposed to the outside air, and immediately forms hydroxides and nitrides. Therefore, in order to increase the life and reliability of the lithium battery, it is necessary to seal the power generation area where the battery reaction occurs between the positive and negative electrode layers.

例えば、この特許文献1の電池では、基材、正極集電体、正極層、固体電解質層、負極層、負極集電体の全ての電池構成部材をエポキシ樹脂により封止している。その他、基材よりも大きな面積の一対の封止フィルムで電池構成部材の全体を挟み込み、同シートの周縁部をシールして電池を封止することも行われている。   For example, in the battery of Patent Document 1, all battery constituent members of the base material, the positive electrode current collector, the positive electrode layer, the solid electrolyte layer, the negative electrode layer, and the negative electrode current collector are sealed with an epoxy resin. In addition, the battery component is entirely sandwiched between a pair of sealing films having a larger area than the base material, and the battery is sealed by sealing the peripheral edge of the sheet.

その封止を行う際、各集電体から電気を取り出せるように、リード部を電池に接続する。このリード部の取り付けは、リード線(例えば金線)を集電体にワイヤボンディングしたり、リード片(例えば銅板)を集電体に接合することで行っている。いずれの場合も、リード部は、その一部が封止樹脂や封止フィルムから露出するように配置される。   When the sealing is performed, the lead portion is connected to the battery so that electricity can be taken out from each current collector. The lead part is attached by wire bonding a lead wire (for example, a gold wire) to the current collector or by bonding a lead piece (for example, a copper plate) to the current collector. In any case, the lead portion is arranged so that a part thereof is exposed from the sealing resin or the sealing film.

特開昭59-226472号公報JP 59-226472 A

しかし、上記の薄膜電池においては、集電用の端子を電池の厚みを大きくすることなく引き出すことが難しいという問題があった。   However, the above thin film battery has a problem that it is difficult to draw out a current collecting terminal without increasing the thickness of the battery.

上記のように、樹脂封止や封止フィルムで電池全体を封止すれば、発電エリアの防湿性をある程度確保することができる。しかし、リード部としてリード線やリード片を用いた構造では、リード部上に封止樹脂が被せられたり、封止フィルムでリード部が挟まれたりするため、その部分だけ電池の厚みが厚くなる。薄膜電池のICカードなどへの適用が期待されている現在、電池の厚みはより薄くすることが強く求められている。   As described above, if the entire battery is sealed with resin sealing or a sealing film, the moisture-proof property of the power generation area can be ensured to some extent. However, in the structure using a lead wire or lead piece as the lead part, the lead resin is covered with the sealing resin or the lead part is sandwiched between the sealing films, so that the thickness of the battery increases only in that part. . At present, when thin film batteries are expected to be applied to IC cards and the like, there is a strong demand for thinner batteries.

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目的の一つは、発電エリアは確実に封止できながら、電池に集電用の端子を容易に形成できる薄型電池を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and one of its purposes is to provide a thin battery that can easily form a current collecting terminal in the battery while the power generation area can be reliably sealed. is there.

本発明の薄型電池は、基板と、基板の上方に形成される正極層および負極層と、これら両電極層の間でイオンの伝導を行う電解質層と、正極層と電気的に接続される正極集電体と、負極層と電気的に接続される負極集電体とを備える薄型電池である。この電池の基板上には、電解質層を介して両電極層の間で電池反応が行われる発電エリアと、正極集電体の一部で電極層と重複しない箇所からなる正極集電エリアと、負極集電体の一部で電極層と重複しない箇所からなる負極集電エリアとの3つのエリアが形成される。そして、本発明の電池は、発電エリアを覆うが、両集電エリアの少なくとも一部は覆わない封止フィルムを備えることを特徴とする。   The thin battery of the present invention includes a substrate, a positive electrode layer and a negative electrode layer formed above the substrate, an electrolyte layer that conducts ions between the two electrode layers, and a positive electrode electrically connected to the positive electrode layer. A thin battery comprising a current collector and a negative electrode current collector electrically connected to the negative electrode layer. On the battery substrate, a power generation area where a battery reaction is performed between both electrode layers via an electrolyte layer, a positive electrode current collection area consisting of a portion of the positive electrode current collector that does not overlap with the electrode layer, Three areas are formed, which are a part of the negative electrode current collector and a negative electrode current collection area formed of a portion that does not overlap with the electrode layer. And the battery of this invention is provided with the sealing film which covers a power generation area, but does not cover at least one part of both current collection areas.

この構造の電池によれば、発電エリアは封止フィルムで覆われることで、この発電エリアを確実に防湿構造にすることができる。その一方で、各集電エリアの少なくとも一部は封止フィルムで覆われないため、その露出されている集電エリア自体をリード部として利用することができる。その際、リード部となる集電エリアの表面は封止フィルムに覆われていないため、金属片などのリード部を集電体に接続して、その接続箇所を封止フィルムで覆っている場合に比べて、接続箇所が厚くなることもない。   According to the battery with this structure, the power generation area is covered with the sealing film, so that the power generation area can be surely made into a moisture-proof structure. On the other hand, since at least a part of each current collecting area is not covered with the sealing film, the exposed current collecting area itself can be used as a lead portion. At that time, since the surface of the current collection area to be the lead part is not covered with the sealing film, the lead part such as a metal piece is connected to the current collector, and the connection part is covered with the sealing film Compared with, the connecting portion does not become thick.

本発明電池の一形態としては、封止フィルムは実質的に発電エリアのみを覆う大きさであることが好ましい。   As one form of this invention battery, it is preferable that a sealing film is a magnitude | size which covers only a power generation area substantially.

封止フィルムのサイズを基材よりも小さくし、発電エリアのみを覆うようにすれば、必然的に各集電エリアの少なくとも一部は封止フィルムに覆われることなく露出される。そのため、この露出された集電エリアをリード部として利用することができる。   If the size of the sealing film is made smaller than that of the base material and only the power generation area is covered, at least a part of each current collection area is necessarily exposed without being covered by the sealing film. Therefore, this exposed current collection area can be used as a lead part.

本発明電池の一形態としては、封止フィルムは一部に開口部が形成されており、この開口部から各集電エリアが露出され、開口部以外の面で発電エリアを覆っていることが好ましい。   As one form of the battery of the present invention, the sealing film has an opening formed in a part thereof, each current collection area is exposed from this opening, and the power generation area is covered with a surface other than the opening. preferable.

封止フィルムの輪郭サイズは発電エリアよりも広いシートであっても、そのフィルムの一部に開口部を設け、その開口部から各集電エリアの少なくとも一部が露出されるようにすれば、その露出された集電エリアをリード部とすることができる。   Even if the contour size of the sealing film is a sheet wider than the power generation area, if an opening is provided in a part of the film and at least a part of each current collection area is exposed from the opening, The exposed current collection area can be used as a lead portion.

本発明電池の一形態としては、封止フィルムは、封止対象に融着される接合層と、融着時の熱で実質的に溶融しない基材層とを備える積層構造であることが好ましい。   As one form of the battery of the present invention, the sealing film preferably has a laminated structure including a bonding layer fused to the object to be sealed and a base material layer that is not substantially melted by heat at the time of fusion. .

接合層を備える封止フィルムを用いれば、封止対象と封止フィルムを容易に熱融着させることができ、電池を確実に封止することができる。   If the sealing film provided with a joining layer is used, a sealing object and a sealing film can be heat-sealed easily, and a battery can be sealed reliably.

本発明電池の一形態としては、接合層は、酸性基で変性されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステルのいずれかであることが挙げられる。   As one form of the battery of the present invention, the bonding layer may be any one of polypropylene, polyethylene, polyamide and polyester modified with an acidic group.

酸性基で変性されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステルは、いずれも比較的低い温度で溶融され、十分な接着特性を得ることができる。そのため、これらの材質は、封止フィルムの接合層として、好適に利用することができる。   Polypropylene, polyethylene, polyamide, and polyester modified with acidic groups are all melted at a relatively low temperature, and sufficient adhesive properties can be obtained. Therefore, these materials can be suitably used as the bonding layer of the sealing film.

本発明電池の一形態としては、封止フィルムは3層以上からなっており、一方の表面層と他方の表面層を除くいずれかの層が金属箔であることが好ましい。   As one form of this invention battery, the sealing film consists of three or more layers, and it is preferable that any layer except one surface layer and the other surface layer is metal foil.

封止フィルムに金属箔が用いられていれば、樹脂フィルムに比べてもより高い防湿性を得ることができ、より信頼性の高い電池を構築することができる。また、一方の表面層と他方の表面層を樹脂などの絶縁性の材料とすることで、電池構成部材と封止フィルムとの絶縁性を確保することができる。   If metal foil is used for the sealing film, higher moisture resistance can be obtained compared to the resin film, and a more reliable battery can be constructed. Moreover, the insulation of a battery structural member and a sealing film is securable by making one surface layer and the other surface layer into insulating materials, such as resin.

本発明電池の一形態としては、電池を平面視した場合、正極層と負極層には重なる部分がないことが好ましい。   As one form of the battery of the present invention, it is preferable that there is no overlapping portion between the positive electrode layer and the negative electrode layer when the battery is viewed in plan.

通常、正極層と負極層とが重なるような配置の場合、両電極の間には電解質層が介在されている。その場合、電解質層の厚さ方向にピンホールが発生すれば、両電極間で短絡が生じる。一方、正極層と負極層に重なるところがなければ、両電極間の短絡の問題を低減することができる。   Usually, in the case of an arrangement in which the positive electrode layer and the negative electrode layer overlap, an electrolyte layer is interposed between the two electrodes. In that case, if a pinhole occurs in the thickness direction of the electrolyte layer, a short circuit occurs between the two electrodes. On the other hand, if there is no overlap between the positive electrode layer and the negative electrode layer, the problem of short circuit between both electrodes can be reduced.

本発明薄型電池によれば、発電エリアを覆い、正極集電エリアと負極集電エリアの少なくとも一部を覆わない封止フィルムを備えることで、発電エリアは防湿構造とできると共に、各電極の集電エリアの少なくとも一部は露出されているため、集電用の端子を容易に引き出すことができる。   According to the thin battery of the present invention, by providing the sealing film that covers the power generation area and does not cover at least a part of the positive electrode current collection area and the negative electrode current collection area, the power generation area can have a moisture-proof structure, and the collection of each electrode. Since at least a part of the electricity area is exposed, the current collecting terminal can be easily pulled out.

[電池の基本構成]
本発明の電池は、リチウムイオン電池として好適に利用でき、正極層、負極層、電解質層、正極集電体、負極集電体を備えることを基本構成とする。通常、いずれの層も薄膜状に形成されている。このうち、正極層と負極層は、電池を平面視した場合に、互いに重複する箇所がある積層構造の場合でもよいし、重複する箇所がない構造でもよい。前者の場合、電池の面積を小さくしやすく、後者の場合、電解質層の厚さ方向にピンホールが生じていても、両電極層間の短絡を抑制しやすい。電池を平面視した場合、両電極層に重複する箇所がない電極の構成としては、正極層と負極層とを各々櫛歯状に形成して、互いに嵌め合わされるように並列することが挙げられる。
[Basic battery configuration]
The battery of the present invention can be suitably used as a lithium ion battery, and has a basic configuration including a positive electrode layer, a negative electrode layer, an electrolyte layer, a positive electrode current collector, and a negative electrode current collector. Usually, all the layers are formed in a thin film. Among these, the positive electrode layer and the negative electrode layer may have a laminated structure with overlapping portions when the battery is viewed in plan, or may have a structure without overlapping portions. In the former case, it is easy to reduce the area of the battery, and in the latter case, even if pinholes are generated in the thickness direction of the electrolyte layer, it is easy to suppress a short circuit between both electrode layers. When the battery is viewed in plan, the electrode configuration in which there is no overlapping portion between both electrode layers includes forming the positive electrode layer and the negative electrode layer in a comb-like shape and arranging them in parallel so as to be fitted to each other. .

このような構造の本発明の電池は、発電エリアと、正極集電エリアと、負極集電エリアの3つのエリアを備える。そして、発電エリアが封止フィルムで覆われ、両集電エリアが封止フィルムで覆われることなく露出されている。   The battery of the present invention having such a structure includes three areas: a power generation area, a positive current collection area, and a negative current collection area. And the electric power generation area is covered with the sealing film, and both current collection areas are exposed without being covered with the sealing film.

(発電エリア)
発電エリアとは、正極層と負極層との間で電解質層を介して電池反応が行われる領域である。正極層と負極層との間に電解質層を介在した積層構造の電池では、電池を平面視した場合、これら両電極層が重複する箇所が発電エリアとなる。一方、両電極層が重複することなく並列されている場合、これら両電極層が並列されている箇所の輪郭内が発電エリアとなる。この発電エリア内には、正負極層間でイオンの伝導を行う電解質層も収められるようにする。
(Power generation area)
The power generation area is an area where a battery reaction is performed between the positive electrode layer and the negative electrode layer via the electrolyte layer. In a battery having a laminated structure in which an electrolyte layer is interposed between a positive electrode layer and a negative electrode layer, when the battery is viewed in plan, a portion where these two electrode layers overlap is a power generation area. On the other hand, when both electrode layers are arranged in parallel without overlapping, the outline of the portion where these two electrode layers are arranged is the power generation area. An electrolyte layer that conducts ions between the positive and negative electrode layers is also accommodated in the power generation area.

(集電エリア)
集電エリアは、電池を平面視した場合、正極集電体の一部で電極層と重複しない箇所からなる正極集電エリアと、負極集電体の一部で電極層と重複しない箇所からなる負極集電エリアとからなる。各集電体のうち、電極層と重複される箇所は発電エリアとして封止フィルムに覆われるが、電極層と重複しない箇所の少なくとも一部は、封止フィルムから露出していても、電池特性に大きく影響が及ぶわけでなない。むしろ、集電体が部分的に封止フィルムから露出していれば、その露出箇所をリード部とできるため好ましい。通常、正極層、負極層、電解質層、正極集電体および負極集電体は、基材の上方に形成されるため、この集電体エリアは、基材といずれかの集電体が積層された箇所となる。
(Collector area)
When the battery is viewed in plan, the current collection area consists of a positive electrode current collection area consisting of a part of the positive electrode current collector that does not overlap with the electrode layer, and a part of the negative electrode current collector that does not overlap with the electrode layer. It consists of a negative electrode current collection area. Of each current collector, the portion overlapping with the electrode layer is covered with the sealing film as a power generation area, but at least part of the portion not overlapping with the electrode layer is exposed from the sealing film, but the battery characteristics It does not have a big influence on. Rather, it is preferable that the current collector is partially exposed from the sealing film because the exposed portion can be a lead portion. Usually, since the positive electrode layer, the negative electrode layer, the electrolyte layer, the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are formed above the base material, the current collector area is formed by laminating the base material and one of the current collectors. It becomes the place that was done.

また、少なくとも一方の電極層が集電体の機能を兼ねる場合もある。例えば負極層を合金で形成した場合、負極層の一部を集電体とし、その集電体を集電エリアとして利用することができる。この場合、各集電エリアは、一方の電極層の一部で他方の電極層と重ならない部分や、各電極層の一部で、電解質層と重ならない部分とする。   In some cases, at least one of the electrode layers also functions as a current collector. For example, when the negative electrode layer is formed of an alloy, a part of the negative electrode layer can be used as a current collector, and the current collector can be used as a current collection area. In this case, each current collection area is a part of one electrode layer that does not overlap with the other electrode layer, or a part of each electrode layer that does not overlap with the electrolyte layer.

(封止フィルム)
<材質>
封止フィルムは、透水性が少なく、電池の構成部材に対して絶縁性が確保できる材質とする。具体的には、樹脂や金属箔が封止フィルムの材料として好適に利用できる。樹脂の具体例には、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリスチレン(PS)、ポリアミド(PA)、ポリエチレンテレフタレート(PET)などが挙げられる。金属の具体例には、アルミニウム、アルミニウム合金などが挙げられる。
(Sealing film)
<Material>
The sealing film is made of a material that has low water permeability and can ensure insulation against the constituent members of the battery. Specifically, resin and metal foil can be suitably used as the material for the sealing film. Specific examples of the resin include polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), polyamide (PA), polyethylene terephthalate (PET), and the like. Specific examples of the metal include aluminum and an aluminum alloy.

<サイズ>
封止フィルムは、少なくとも発電エリアを覆うサイズとする。但し、余裕を見て、両電極層の重複箇所あるいは、両電極層が並列された箇所の輪郭よりも若干広い範囲を覆う大きさのフィルムとすることが好ましい。このようなサイズの封止フィルムを用いることで、両電極および電解質層など、電池反応に寄与する構造部材を確実に封止フィルムで覆って防湿構造とすることができる。封止フィルムの外形サイズは、基材よりも小さい場合と基材よりも大きい場合がある。基材よりも小さい封止フィルムの場合、実質的に発電エリアのみを覆うような大きさの封止フィルムとすれば良い。このようなサイズの封止フィルムを用いれば、同フィルムで発電エリアを覆い、各集電エリアは覆わない電池を容易に形成できる。一方、基材よりも大きい封止フィルムの場合、各集電エリアに対応する位置に開口部を有する封止フィルムとすれば良い。基材よりも大きい封止フィルムであっても、部分的に開口部が形成されていれば、その開口部を集電エリアに対応させることで、集電エリアのみが封止フィルムで覆われていない電池を容易に形成することができる。開口部の大きさは、集電エリアのサイズなどを考慮して適宜決定すれば良い。さらに、開口部の形状は特に限定されず、円形、多角形など種々の形状が選択できる。なお、ここでの開口部には、開口部の外縁が閉じて封止フィルムの輪郭内に形成される孔の場合はもちろん、開口部の外縁が封止フィルムの輪郭に及ぶ切欠の場合も含まれる。
<Size>
The sealing film has a size that covers at least the power generation area. However, it is preferable that the film has a size that covers an area slightly wider than the outline of the overlapping part of the two electrode layers or the part where the two electrode layers are arranged in parallel with a margin. By using a sealing film of such a size, structural members that contribute to the battery reaction, such as both electrodes and the electrolyte layer, can be reliably covered with the sealing film to form a moisture-proof structure. The outer size of the sealing film may be smaller than the base material or larger than the base material. In the case of a sealing film smaller than the base material, a sealing film having a size that substantially covers only the power generation area may be used. If a sealing film of such a size is used, a battery that covers the power generation area with the film and does not cover each current collection area can be easily formed. On the other hand, in the case of a sealing film larger than the base material, the sealing film may have an opening at a position corresponding to each current collection area. Even if the sealing film is larger than the base material, if the opening is partially formed, only the current collecting area is covered with the sealing film by making the opening correspond to the current collecting area. No battery can be formed easily. The size of the opening may be appropriately determined in consideration of the size of the current collection area. Furthermore, the shape of the opening is not particularly limited, and various shapes such as a circle and a polygon can be selected. In addition, the opening part here includes not only the case where the outer edge of the opening part is closed and the hole formed in the outline of the sealing film, but also the case where the outer edge of the opening part is a notch extending to the outline of the sealing film. It is.

<構造>
封止フィルムは、基材層と接合層とを備える積層構造とすることが好ましい。封止フィルムは、封止対象に密着されることで、発電エリアを封止する必要があるため、容易に剥離しないよう、封止対象に接着されることが望ましい。そのため、熱融着により封止対象に融着される接合層と、この熱融着時の熱でも溶融しない基材層とを備えることで、良好な封止構造を形成することができる。
<Structure>
The sealing film preferably has a laminated structure including a base material layer and a bonding layer. Since the sealing film needs to seal the power generation area by being in close contact with the object to be sealed, it is desirable that the sealing film be adhered to the object to be sealed so as not to easily peel off. Therefore, a favorable sealing structure can be formed by providing the bonding layer that is fused to the object to be sealed by heat fusion and the base material layer that is not melted even by the heat at the time of heat fusion.

封止フィルムの接合層が接触する封止対象は、電池の構成部材のいずれかである場合や、電池を挟んで対向される他の封止フィルムである場合がある。特に、開口部を有する封止フィルムの場合、開口部の周縁部が電池の構成部材、例えば集電体と密着されることが好ましい。   The sealing target with which the bonding layer of the sealing film comes into contact may be one of the constituent members of the battery, or may be another sealing film that faces the battery. In particular, in the case of a sealing film having an opening, it is preferable that the peripheral edge of the opening is in close contact with a battery component, for example, a current collector.

接合層の材質としては、酸性基で変性されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステルのいずれかが好適に利用できる。酸性基には、水酸基、スルホン基、カルボキシル基、メルカプト基、硫酸基、リン酸基などが挙げられる。   As the material of the bonding layer, any of polypropylene, polyethylene, polyamide, and polyester modified with an acidic group can be suitably used. Examples of the acidic group include a hydroxyl group, a sulfone group, a carboxyl group, a mercapto group, a sulfate group, and a phosphate group.

基材層の材質としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレートのいずれかが好適に利用できる。   As the material for the base material layer, any of polypropylene, polyethylene, polyamide, polyester, and polyethylene terephthalate can be suitably used.

封止フィルムは、樹脂フィルムと金属箔との積層構造とすることも好ましい。金属箔は、樹脂フィルムに比べて非透水性に優れるため、高い防湿構造の電池を形成できる。例えば、金属箔の一面側に基材層が、他面側に接合層が形成された3層構造の封止フィルムが好適に利用できる。この構造の封止フィルムであれば、金属箔の両面が樹脂フィルムで覆われているため、金属箔で高い防湿性が確保できると共に、封止フィルムの表裏が絶縁性に保持されているため、電池構成部材と封止フィルムとの絶縁を確保することができる。   It is also preferable that the sealing film has a laminated structure of a resin film and a metal foil. Since the metal foil is superior in water permeability compared to the resin film, a battery with a high moisture-proof structure can be formed. For example, a sealing film having a three-layer structure in which a base material layer is formed on one surface side of the metal foil and a bonding layer is formed on the other surface side can be suitably used. If the sealing film of this structure, both sides of the metal foil is covered with a resin film, so that high moisture resistance can be ensured with the metal foil, and the front and back of the sealing film are kept insulative, Insulation between the battery constituent member and the sealing film can be ensured.

<封止方法>
封止フィルムの封止方法は、封止対象に密着できるような方法であれば、特に限定されない。代表的には、樹脂フィルムをヒートシールやロールプレスなどで電池構成部材または対向する樹脂フィルムに熱圧着させることが挙げられる。特に、封止フィルムの外縁部は、封止対象との間に隙間が形成されないように、十分に密着されることが好ましい。
<Sealing method>
The sealing method of a sealing film will not be specifically limited if it is a method which can be closely_contact | adhered to sealing object. Typically, the resin film may be thermocompression bonded to the battery constituent member or the opposing resin film by heat sealing or roll press. In particular, it is preferable that the outer edge portion of the sealing film is sufficiently adhered so that no gap is formed between the outer peripheral portion and the object to be sealed.

(正極層)
<材質>
正極層は、イオンの吸蔵及び放出を行う活物質を含む層で構成する。リチウムイオン電池の場合、正極層は、酸化物、例えばコバルト酸リチウム(LiCoO2)、ニッケル酸リチウム(LiNiO2)、マンガン酸リチウム(LiMn2O4)及びオリビン型鉄リン酸リチウム(LiFePO4)よりなる群より選ばれる1つ、若しくはこれらの混合物を好適に使用することができる。また、正極層は、硫化物、例えばイオウ(S)、硫化リチウム(Li2S)及び硫化チタニウム(TiS2)よりなる群より選ばれる1つ、若しくはこれらの混合物であっても良い。その他、正極層の材料としては、銅−リチウム酸化物(Li2CuO2)、あるいはLiV3O3、V2O、Cu2V2O7などのバナジウム酸化物が挙げられる。上述した酸化物は、いずれも半田リフロー時の加熱温度(200〜250℃程度)に対して耐熱性を備えている。正極層の厚みは、10〜300μm程度が好適である。より好ましい正極層の厚みは100μm以下、さらに好ましい正極層の厚みは30μm以下である。
(Positive electrode layer)
<Material>
The positive electrode layer is composed of a layer containing an active material that absorbs and releases ions. In the case of a lithium ion battery, the positive electrode layer is an oxide such as lithium cobaltate (LiCoO 2 ), lithium nickelate (LiNiO 2 ), lithium manganate (LiMn 2 O 4 ), and olivine type lithium iron phosphate (LiFePO 4 ). One selected from the group consisting of these or a mixture thereof can be suitably used. The positive electrode layer may be a sulfide, for example, one selected from the group consisting of sulfur (S), lithium sulfide (Li 2 S), and titanium sulfide (TiS 2 ), or a mixture thereof. In addition, examples of the material for the positive electrode layer include copper-lithium oxide (Li 2 CuO 2 ) and vanadium oxides such as LiV 3 O 3 , V 2 O, and Cu 2 V 2 O 7 . All of the oxides described above have heat resistance against the heating temperature (about 200 to 250 ° C.) during solder reflow. The thickness of the positive electrode layer is preferably about 10 to 300 μm. A more preferable thickness of the positive electrode layer is 100 μm or less, and a more preferable thickness of the positive electrode layer is 30 μm or less.

<正極層の形成方法>
正極層の形成方法としは、湿式法や乾式法を利用することができる。湿式法には、ゾルゲル法、コロイド法、キャスティング法等が挙げられる。乾式法には、気相堆積法である蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザアブレーション法等が挙げられる。
<Method for forming positive electrode layer>
As a method for forming the positive electrode layer, a wet method or a dry method can be used. Examples of the wet method include a sol-gel method, a colloid method, and a casting method. Examples of the dry method include a vapor deposition method that is a vapor deposition method, an ion plating method, a sputtering method, a laser ablation method, and the like.

(負極層)
<材質>
負極層も、イオンの吸蔵及び放出を行う活物質を含む層で構成する。リチウムイオン電池の場合、負極層として、Li金属及びLi金属と合金を形成することのできる金属よりなる群より選ばれる1つ、若しくはこれらの混合物又は合金が好適に使用できる。Liと合金を形成することのできる金属としては、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、錫(Sn)、ビスマス(Bi)、亜鉛(Zn)及びインジウム(In)よりなる群より選ばれる少なくとも一つ(以下、合金化材料という)が良い。その他、グラファイト等の炭素材料、Li4Ti5O12、Li4Fe0.5Ti5O12、Li4Zn0.5Ti5O12などのスピネル構造を有するリチウムチタン酸化物、TiS2等の硫化物、LiCo2.6O0.4N等の窒素化合物、およびこれらの混合物などが負極層の材質として挙げられる。これらのうち、炭素材料や酸化物などは、半田リフロー時の加熱温度(200〜250℃程度)に対して耐熱性を備えている。負極層の厚みは、0.5〜80μm程度が好適である。より好ましい負極層の厚みは1〜40μmである。
(Negative electrode layer)
<Material>
The negative electrode layer is also composed of a layer containing an active material that occludes and releases ions. In the case of a lithium ion battery, as the negative electrode layer, one selected from the group consisting of Li metal and a metal capable of forming an alloy with Li metal, or a mixture or alloy thereof can be preferably used. The metal capable of forming an alloy with Li is at least one selected from the group consisting of aluminum (Al), silicon (Si), tin (Sn), bismuth (Bi), zinc (Zn), and indium (In). (Hereinafter referred to as alloying material) is good. In addition, carbon materials such as graphite, lithium titanium oxides having a spinel structure such as Li 4 Ti 5 O 12 , Li 4 Fe 0.5 Ti 5 O 12 , Li 4 Zn 0.5 Ti 5 O 12 , sulfides such as TiS 2 , Nitrogen compounds such as LiCo 2.6 O 0.4 N and mixtures thereof can be cited as the material for the negative electrode layer. Among these, carbon materials and oxides have heat resistance against the heating temperature (about 200 to 250 ° C.) during solder reflow. The thickness of the negative electrode layer is preferably about 0.5 to 80 μm. A more preferable thickness of the negative electrode layer is 1 to 40 μm.

上述した合金からなる負極層は、負極層自体に集電体としての機能を持たせることができ、かつリチウムイオンの吸蔵・放出能力が高く好ましい。特に、シリコン(Si)はリチウムを吸蔵・離脱する能力がグラファイト(黒鉛)よりも大きくエネルギー密度を高くすることができる。   The negative electrode layer made of the above-described alloy is preferable because the negative electrode layer itself can have a function as a current collector and has a high ability to occlude and release lithium ions. In particular, silicon (Si) has a greater ability to occlude and release lithium than graphite, and can increase the energy density.

また、負極層材料にLi金属との合金相を用いることで、Li金属と合金化した合金化材料とLiイオン伝導性の固体電解質層との界面でのLiイオンの移動抵抗が低減される効果があり、第1サイクル目の充電初期における合金化材料の高抵抗化が緩和される。   In addition, by using an alloy phase with Li metal as the anode layer material, the effect of reducing the migration resistance of Li ions at the interface between the alloyed material alloyed with Li metal and the Li ion conductive solid electrolyte layer Therefore, the increase in resistance of the alloying material at the initial stage of charge in the first cycle is alleviated.

さらに、合金化材料の金属単体を負極層とした場合には、第1サイクル目の充放電サイクルにおいて、充電容量に対して放電容量が大幅に小さくなる問題があるが、予めLi金属と合金化材料とを合金化した負極層材料を用いることにより、この不可逆容量は殆どなくなる。このことにより、正極活物質量を不可逆容量分だけ余分に充填する必要がなくなり、薄膜電池の容量密度を向上させることができる。   Furthermore, when the single metal of the alloying material is used as the negative electrode layer, there is a problem that the discharge capacity becomes significantly smaller than the charge capacity in the first charge / discharge cycle. By using the negative electrode layer material obtained by alloying the material, this irreversible capacity is almost eliminated. This eliminates the need to fill the positive electrode active material amount by an irreversible capacity, thereby improving the capacity density of the thin film battery.

<負極層の形成方法>
負極層の形成方法は、気相堆積法が好ましい。気相堆積法としては、例えば、PVD(物理的気相合成)法やCVD(化学的気相合成)法が挙げられる。具体的には、PVD法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法が、CVD法としては、熱CVD法、プラズマCVD法などが挙げられる。
<Method for forming negative electrode layer>
The method for forming the negative electrode layer is preferably a vapor deposition method. Examples of the vapor deposition method include a PVD (physical vapor phase synthesis) method and a CVD (chemical vapor phase synthesis) method. Specifically, examples of the PVD method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and a laser ablation method, and examples of the CVD method include a thermal CVD method and a plasma CVD method.

(電解質層)
<材質>
電解質層にはイオン伝導性があり、電子伝導性が無視できるほど小さい材料を用いる。リチウムイオン電池用の電解質層の場合、Liイオン伝導体であり、電解質層のLiイオン伝導度(20℃)が10-5S/cm以上あり、かつLiイオン輸率が0.999以上である固体電解質層が好ましい。特に、Liイオン伝導度が10-4S/cm以上あり、かつLiイオン輸率が0.9999以上であれば良い。固体電解質層の材質としては硫化物系が良く、Li、P、Sより構成される固体電解質層が好ましく、さらに酸素を含有していても良い。例えば、Li3PO4や、Li3PO4に窒素を混ぜたLiPON、Li2S−SiS2、Li2S−P2S5、Li2S−B2S3等のリチウムイオン伝導性硫化物ガラス状固体電解質や、これらのガラスにLiIなどのハロゲン化リチウム、Li3PO4などのリチウム酸素酸塩をドープしたリチウムイオン伝導性固体電解質などが固体電解質層の材料として好適に利用できる。これらの複合酸化物などからなる固体電解質層は、半田リフロー時の加熱温度(200〜250℃程度)に対して耐熱性を備えている。固体電解質層の厚みは、3〜80μm程度が好適である。より好ましい固体電解質層の厚みは5〜20μmである。
(Electrolyte layer)
<Material>
The electrolyte layer is made of a material that has ionic conductivity and is so small that electron conductivity can be ignored. In the case of an electrolyte layer for a lithium ion battery, it is a Li ion conductor, the Li ion conductivity (20 ° C) of the electrolyte layer is 10 -5 S / cm or more, and the Li ion transport number is 0.999 or more. A layer is preferred. In particular, it is sufficient that the Li ion conductivity is 10 −4 S / cm or more and the Li ion transport number is 0.9999 or more. The material of the solid electrolyte layer is preferably a sulfide system, preferably a solid electrolyte layer composed of Li, P, and S, and may further contain oxygen. For example, Li 3 PO 4 , LiPON mixed with nitrogen in Li 3 PO 4 , Li 2 S-SiS 2 , Li 2 S-P 2 S 5 , Li 2 S-B 2 S 3, etc. As a material for the solid electrolyte layer, a solid glassy solid electrolyte, a lithium ion conductive solid electrolyte obtained by doping a lithium halide such as LiI or a lithium oxyacid salt such as Li 3 PO 4 into these glasses can be suitably used. The solid electrolyte layer made of these composite oxides has heat resistance against the heating temperature (about 200 to 250 ° C.) during solder reflow. The thickness of the solid electrolyte layer is preferably about 3 to 80 μm. A more preferable thickness of the solid electrolyte layer is 5 to 20 μm.

<電解質層の形成方法>
電解質層の形成方法は、気相堆積法が好ましい。気相堆積法としては、例えば、PVD(物理的気相合成)法、CVD(化学的気相合成)法が挙げられる。具体的には、PVD法としては、真空蒸着法,スパッタリング法、イオンプレーティング法,レーザアブレーション法が、CVD法としては、熱CVD法、プラズマCVD法などが挙げられる。
<Method for forming electrolyte layer>
The method for forming the electrolyte layer is preferably a vapor deposition method. Examples of the vapor deposition method include a PVD (physical vapor phase synthesis) method and a CVD (chemical vapor phase synthesis) method. Specifically, examples of the PVD method include a vacuum deposition method, a sputtering method, an ion plating method, and a laser ablation method, and examples of the CVD method include a thermal CVD method and a plasma CVD method.

[その他の構成部材]
(基材)
通常、導電性の基板の上方に正極層、負極層、電解質層および絶縁層を形成するか、絶縁性の基板の上方に集電体層を形成してから正極層、負極層、電解質層および絶縁層を形成する。基材の材料には、アルミナ、ガラスおよびポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリイミド(PI)フィルム等の絶縁性基板、シリコン等の半導体基板、プラチナ、金、鉄、ニッケル、アルミニウムや銅、ステンレス等の導電性基板などを用いることができる。これらの材料は、いずれも半田リフロー時の加熱温度(200〜250℃程度)に対して耐熱性を備えている。基材の厚みは、3〜80μm程度が好適である。より好ましい基材の厚みは5〜25μmである。樹脂製の基材を用いた場合、得られる電池に可とう性を持たせやすい。さらに、基材自体が樹脂フィルムと金属箔との積層構造となっていてもよい。このような基材は、金属箔で高い防湿性を確保することができ、樹脂フィルムで電池構成部材との絶縁性を確保したり、電池を覆う封止フィルムと容易に接着させることができる。特に、金属箔の表裏が樹脂フィルムで覆われた基材が好適に用いられる。
[Other components]
(Base material)
Usually, a positive electrode layer, a negative electrode layer, an electrolyte layer and an insulating layer are formed above a conductive substrate, or a current collector layer is formed above an insulating substrate and then the positive electrode layer, the negative electrode layer, the electrolyte layer and An insulating layer is formed. Base materials include insulating substrates such as alumina, glass and polyphenylene sulfide (PPS) and polyimide (PI) films, semiconductor substrates such as silicon, and conductive materials such as platinum, gold, iron, nickel, aluminum, copper, and stainless steel. A conductive substrate can be used. All of these materials have heat resistance against the heating temperature (about 200 to 250 ° C.) during solder reflow. The thickness of the substrate is preferably about 3 to 80 μm. A more preferable thickness of the substrate is 5 to 25 μm. When a resin base material is used, the resulting battery is likely to have flexibility. Furthermore, the base material itself may have a laminated structure of a resin film and a metal foil. Such a base material can ensure high moisture resistance with a metal foil, and can ensure the insulation with a battery structural member with a resin film, or can be easily adhered to a sealing film covering the battery. In particular, a base material in which the metal foil is covered with a resin film is preferably used.

(集電体)
正極層、負極層の各々には、通常、集電体が接合されている。集電体には金属箔などが適する。負極集電体材料としては、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)、鉄(Fe)、クロム(Cr)、及びこれらの合金から選択される1種が挙げられる。これらの金属は、リチウム(Li)と金属間化合物を形成しないため、リチウムとの金属間化合物による不具合、具体的には、充放電による膨張・収縮によって、負極層が構造破壊を起こし集電性が低下したり、負極層の接合性が低下して負極層が集電体から脱落し易くなるといった不具合を防止できる。正極集電体の具体例としては、アルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)、これらの合金、ステンレスから選択される1種が挙げられる。
(Current collector)
A current collector is usually bonded to each of the positive electrode layer and the negative electrode layer. A metal foil or the like is suitable for the current collector. Examples of the negative electrode current collector material include one selected from copper (Cu), nickel (Ni), iron (Fe), chromium (Cr), and alloys thereof. Since these metals do not form an intermetallic compound with lithium (Li), defects due to the intermetallic compound with lithium, specifically, expansion and contraction due to charge and discharge, cause structural breakdown of the negative electrode layer and collect current Can be prevented, or the bondability of the negative electrode layer can be reduced and the negative electrode layer can easily fall off the current collector. Specific examples of the positive electrode current collector include one selected from aluminum (Al), nickel (Ni), alloys thereof, and stainless steel.

これらの集電体は、PVD法やCVD法により形成することができる。特に、所定のパターンに集電体を形成する場合、適宜なマスクを用いることで、容易に所定のパターンの集電体を形成することができる。   These current collectors can be formed by a PVD method or a CVD method. In particular, when the current collector is formed in a predetermined pattern, the current collector having a predetermined pattern can be easily formed by using an appropriate mask.

(イオン伝導性物質)
さらに、少なくとも正極層にイオン伝導性物質を含浸させることが好ましい。イオン伝導性物質を正極層に含浸させることで、正極層の抵抗を低減し、電池の容量低下を改善することができる。イオン伝導性物質は流動性のものが好適である。具体的には、イオン液体やイオン導電性高分子材料を溶剤でスラリー状に調整したものが利用できる。
(Ion conductive material)
Furthermore, it is preferable to impregnate at least the positive electrode layer with an ion conductive material. By impregnating the positive electrode layer with the ion conductive material, the resistance of the positive electrode layer can be reduced, and the capacity reduction of the battery can be improved. The ion conductive material is preferably fluid. Specifically, an ionic liquid or an ion conductive polymer material prepared in a slurry form with a solvent can be used.

<イオン液体>
イオン液体は、一般に、有機カチオンとアニオンとの組み合わせからなるイオンのみからなる液体である。
<Ionic liquid>
An ionic liquid is generally a liquid composed only of ions composed of a combination of an organic cation and an anion.

有機カチオンとしては、ジアルキルイミダゾリウムカチオン、トリアルキルイミダゾリウムカチオン等のイミダゾリウムイオン、テトラアルキルアンモニウムイオン、アルキルピリジニウムイオン、ジアルキルピロリジニウムイオン、ジアルキルピペリジニウムイオンなどが挙げられる。   Examples of the organic cation include imidazolium ions such as dialkylimidazolium cation and trialkylimidazolium cation, tetraalkylammonium ion, alkylpyridinium ion, dialkylpyrrolidinium ion, and dialkylpiperidinium ion.

特に、ジアルキルイミダゾリウムイオンの中でも、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムイオン(EMI+)が好ましい。また、トリアルキルイミダゾリウムイオンの中では、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムイオン(DMPI+)が好ましい。テトラアルキルアンモニウムイオンとしては、ジメチルエチルメトキシアンモニウムイオン(DMEMA+)が望ましい。アルキルピリジニウムイオンとしては、1-ブチルピリジニウムイオン(BP+)、ジアルキルピロリジニウムイオンとしては、メチルプロピルピロリジニウムイオン(Py13+)、ジアルキルピペリジニウムイオンとしては、メチルプロピルピペリジニウムイオン(PP13+)が好ましい。   In particular, among dialkyl imidazolium ions, 1-ethyl-3-methylimidazolium ion (EMI +) is preferable. Of the trialkylimidazolium ions, 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium ion (DMPI +) is preferable. As the tetraalkylammonium ion, dimethylethylmethoxyammonium ion (DMEMA +) is desirable. The alkylpyridinium ion is preferably 1-butylpyridinium ion (BP +), the dialkylpyrrolidinium ion is methylpropylpyrrolidinium ion (Py13 +), and the dialkylpiperidinium ion is preferably methylpropylpiperidinium ion (PP13 +).

これらの有機カチオンのカウンターとなるアニオンとしては、PF6-、PF3(C2F5)3-、PF3(CF3)3-、BF4-、BF2(CF3)2-、BF3(CF3)-、BOB-、Tf-、Nf-、TFSI-、BETI-、DCA-などを用いることができる。 Examples of the anion as a counter of the organic cation, PF 6 -, PF 3 ( C 2 F 5) 3 -, PF 3 (CF 3) 3 -, BF 4 -, BF 2 (CF 3) 2 -, BF 3 (CF 3 )-, BOB-, Tf-, Nf-, TFSI-, BETI-, DCA-, and the like can be used.

イオン液体としては、例えば、四フッ化ホウ酸ジアルキルイミダゾリウム(DI・BF4)、ジアルキルイミダゾリウムトリストリフルオロメタンスルフォニルメチド(DI・C(CF3SO23)、六フッ化リン酸ジアルキルイミダゾリウム(DI・PF6)、トリアルキルイミダゾリウムトリストリフルオロメタンスルフォニルメチド(TI・C(CF3SO23)等の有機物カチオンを有する有機塩を挙げることができる。 Examples of ionic liquids include dialkylimidazolium tetrafluoroborate (DI · BF 4 ), dialkylimidazolium tristrifluoromethanesulfonylmethide (DI · C (CF 3 SO 2 ) 3 ), and dialkyl hexafluorophosphate. Examples thereof include organic salts having organic cations such as imidazolium (DI · PF 6 ) and trialkylimidazolium tris trifluoromethanesulfonyl methide (TI · C (CF 3 SO 2 ) 3 ).

特に、DI・BF4、DI・C(CF3SO23及びTI・C(CF3SO23は、イオン伝導性、化学安定性及び電気化学安定性に優れているため好ましい。その他、実用上、四フッ化ホウ酸1-エチル-3-メチルイミダゾリウム(EMI・BF4)や、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムトリストリフルオロメタンスルフォニルメチド(EMI・C(CF3SO23)や、1,2-ジメチル-3-プロピルイミダゾリウムトリストリフルオロメタンスルフォニルメチド(DMPI・C(CF3SO23)も好適なイオン液体である。 In particular, DI · BF 4 , DI · C (CF 3 SO 2 ) 3 and TI · C (CF 3 SO 2 ) 3 are preferable because they are excellent in ion conductivity, chemical stability and electrochemical stability. Other practical applications include 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMI • BF 4 ) and 1-ethyl-3-methylimidazolium tristrifluoromethanesulfonylmethide (EMI • C (CF 3 SO 2 ) 3 ) and 1,2-dimethyl-3-propylimidazolium tris trifluoromethanesulfonyl methide (DMPI · C (CF 3 SO 2 ) 3 ) are also suitable ionic liquids.

これらのイオン液体は、単独で用いてもよく、複数種を混合して用いてもよい。   These ionic liquids may be used alone or as a mixture of plural kinds.

また、イオン液体に電解質として溶解される支持塩には、カチオンがリチウムイオンをなすリチウム塩を用いる。このリチウム塩としては、例えば、塩化物アニオン(Cl-、ClO4-)、臭化物アニオン(Br-)、ヨウ化物アニオン(I-)、フッ化物アニオン{BF4-、PF6-、CF3SO3-、N(CF3CF2SO22-、あるいはトリストリフルオロメタンスルフォニルメチドイオン(C(CF3SO23-)}、ビスオキサラトホウ酸アニオン(BOB-)、ジシアノアミンアニオン(DCA-)などをアニオンとする1種類または2種類以上からなる塩が挙げられる。 Further, as the supporting salt dissolved as an electrolyte in the ionic liquid, a lithium salt in which a cation forms lithium ions is used. As the lithium salt, such as chloride anions (Cl-, ClO 4 -), a bromide anion (Br @ -), iodide anion (I-), fluoride anions {BF 4 -, PF 6 - , CF 3 SO 3- , N (CF 3 CF 2 SO 2 ) 2- , or tristrifluoromethanesulfonylmethide ion (C (CF 3 SO 2 ) 3- )}, bisoxalatoborate anion (BOB-), dicyanoamine anion ( DCA-) or the like, or a salt composed of one or more types.

<イオン導電性高分子材料>
イオン導電性高分子材料としては、非水溶性であって、かつ電子伝導性が実質的に無視でき、イオン伝導性を有するものが好ましい。例えば、ポリエステル、ポリアミン、ポリスルフィド、ポリエーテル共重合体、ポリエーテル架橋体、ポリエーテル側鎖を有するくし型高分子にリチウム塩を溶解せしめたイオン導電性高分子が挙げられる。また、高分子側鎖にリチウム塩を有する、すなわちポリアニオン型高分子イオン伝導体や、炭素−炭素二重結合を有する化合物とリチウムシリルアミド化合物を混合して得られるシリルアミド高分子材料などがイオン導電性高分子材料として用いられる。
<Ion conductive polymer material>
As the ion conductive polymer material, a material that is water-insoluble, has substantially negligible electronic conductivity, and has ion conductivity is preferable. Examples thereof include polyester, polyamine, polysulfide, polyether copolymer, polyether crosslinked product, and ion conductive polymer obtained by dissolving a lithium salt in a comb polymer having a polyether side chain. In addition, ionic conductive materials such as polyanion-type polymer ionic conductors having a lithium salt in the polymer side chain, or silylamide polymer materials obtained by mixing a compound having a carbon-carbon double bond and a lithium silylamide compound, are used. Used as a conductive polymer material.

ポリエステル、ポリアミン、ポリスルフィド、ポリエーテル共重合体、ポリエーテル架橋体、ポリエーテル側鎖を有するくし型高分子に溶解させるリチウム塩としては、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム((CF3SO22NLi)、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム((C2F5SO22NLi)、ビス(1、2-ベンゼンジオレート(2-)-O、O’)ほう酸リチウム、ビス(2、3-ナフタレンジオレート(2-)-O、O’)ほう酸リチウム、ビス(2、2-ビフェニルジオレート(2-)-O、O’)ほう酸リチウム、ビス(5-フルオロ-2-オレート-1-ベンゼンスルホル酸-O、O’)ほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチウム(LiPF6)、ヘキサフルオロアンチモン酸リチウム(LiSbF6)、ヘキサフルオロひ酸リチウム(LiAsF6)、テトラフルオロホウ酸リチウム(LiBF4)、過塩素酸リチウム(LiClO4)、塩化リチウム(LiCl)、臭化リチウム(LiBr)、水酸化リチウム(LiOH)、硝酸リチウム(LiNO3)、硫酸リチウム(Li2SO4)を用いることができる。 Lithium salts dissolved in comb polymers having polyester, polyamine, polysulfide, polyether copolymer, polyether cross-linked, and polyether side chains include lithium bistrifluoromethanesulfonate ((CF 3 SO 2 ) 2 NLi), lithium bispentafluoroethanesulfonate imide ((C 2 F 5 SO 2 ) 2 NLi), bis (1,2-benzenediolate (2-)-O, O ′) lithium borate, bis (2, 3-Naphthalenediolate (2-)-O, O ') lithium borate, bis (2,2-biphenyldiolate (2-)-O, O') lithium borate, bis (5-fluoro-2-oleate- l-benzenesulfonyl Le acid -O, O ') lithium borate, hexafluoro lithium phosphate (LiPF 6), lithium hexafluoroantimonate (LiSbF 6), hexafluoro shed lithium acid (LiAsF 6), tetrafluoroboric Sanli Um (LiBF 4), lithium perchlorate (LiClO 4), lithium chloride (LiCl), lithium bromide (LiBr), lithium hydroxide (LiOH), lithium nitrate (LiNO 3), lithium sulfate (Li 2 SO 4) Can be used.

また、炭素−炭素二重結合を有する化合物としては、メタクリロニトリル、アクリロニトリル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、ビニルプロピオン酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ノルマルプロピル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ノルマルブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸ヒドロキシルエチル、蟻酸ビニル、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、ジビニルエチレンカーボネート等が挙げられる。さらに、リチウムシリルアミド化合物としてはリチウムビス(トリメチルシリル)アミド、リチウムビス(トリエチルシリル)アミドなどが挙げられる。   The compounds having a carbon-carbon double bond include methacrylonitrile, acrylonitrile, acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, itaconic acid, vinylpropionic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, normal propyl acrylate, acrylic Examples include isopropyl acid, normal butyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, hydroxyl ethyl methacrylate, vinyl formate, vinyl acetate, butadiene, vinylene carbonate, vinyl ethylene carbonate, divinyl ethylene carbonate, and the like. Furthermore, examples of the lithium silylamide compound include lithium bis (trimethylsilyl) amide and lithium bis (triethylsilyl) amide.

<溶剤>
イオン導電性高分子材料の溶剤としては、エタノールなどのアルコール類や、アセトンなどのケトン類、またはヘキサンなどの非極性溶媒など、イオン導電性高分子材料を溶解させるが、基材などの電池構成層と反応しないものであれば利用可能である。イオン導電性高分子材料と溶剤の配合は、1g/L〜300g/L程度が好ましい。
<Solvent>
Solvents for ion conductive polymer materials dissolve ion conductive polymer materials such as alcohols such as ethanol, ketones such as acetone, or nonpolar solvents such as hexane. Any material that does not react with the layer can be used. The blend of the ion conductive polymer material and the solvent is preferably about 1 g / L to 300 g / L.

本発明電池を図1〜図3に基づいて説明する。図1は電池要部の平面図、図2は電池要部の部分縦断面図である。また、図3は、本発明電池の封止構造(封止構造1)の形成手順を示す説明図である。まず、電池の構造を説明し、その後に封止構造の形成手順を説明する。   The battery of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 is a plan view of the main part of the battery, and FIG. 2 is a partial longitudinal sectional view of the main part of the battery. Moreover, FIG. 3 is explanatory drawing which shows the formation procedure of the sealing structure (sealing structure 1) of this invention battery. First, the structure of the battery will be described, and then the procedure for forming the sealing structure will be described.

この電池は、図1、図2に示すように、基材1上の一部に負極集電体2と正極集電体3が形成され、この集電体2,3の上に、負極集電体2を覆うように負極層4が、正極集電体3を覆うように正極層5が形成されている。負極層4は、電池を平面視した場合に正極層5と重ならない位置に形成されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, this battery has a negative electrode current collector 2 and a positive electrode current collector 3 formed on a part of a substrate 1, and a negative electrode current collector 3 is formed on the current collectors 2 and 3. A negative electrode layer 4 is formed so as to cover the electric current body 2, and a positive electrode layer 5 is formed so as to cover the positive electrode current collector 3. The negative electrode layer 4 is formed at a position that does not overlap the positive electrode layer 5 when the battery is viewed in plan.

各集電体2,3は、直線状の端子部21,31と、端子部21,31から櫛歯状に分岐する複数の分岐部22,32とを有している。これら負極集電体2と正極集電体3とは、櫛歯部分が噛み合うように、負極集電体2の分岐部22の間に正極集電体3の分岐部32が配置され、負極側の端子部21と正極側の端子部31とが平行するように形成されている。   Each of the current collectors 2 and 3 has linear terminal portions 21 and 31 and a plurality of branch portions 22 and 32 that branch from the terminal portions 21 and 31 in a comb-tooth shape. The negative electrode current collector 2 and the positive electrode current collector 3 are arranged such that the branching portion 32 of the positive electrode current collector 3 is disposed between the branching portions 22 of the negative electrode current collector 2 so that the comb-tooth portions are engaged with each other. The terminal portion 21 and the terminal portion 31 on the positive electrode side are formed in parallel.

一方、負極層4は負極集電体2の分岐部22の上に、正極層5は正極集電体3の分岐部32の上に形成される。負極層4、正極層5は、各々短冊状の櫛歯部41、51が交互に並列された構成である。このような負極層4と正極層5との配置により、両電極層4,5は、実質的に同一平面上に配されることになる。   On the other hand, the negative electrode layer 4 is formed on the branch portion 22 of the negative electrode current collector 2, and the positive electrode layer 5 is formed on the branch portion 32 of the positive electrode current collector 3. Each of the negative electrode layer 4 and the positive electrode layer 5 has a configuration in which strip-like comb teeth portions 41 and 51 are alternately arranged in parallel. With such an arrangement of the negative electrode layer 4 and the positive electrode layer 5, both the electrode layers 4 and 5 are disposed on substantially the same plane.

そして、正極側の端子部31と負極側の端子部21との間に挟まれた領域で、負極層4および正極層5の各櫛歯部41、51が並列された領域の全体を電解質層6で覆っている。この電解質層6で覆われた領域が発電エリアGとなる。また、発電エリアGの両側に位置して電解質層6で覆われていない各端子部21および31が負極集電エリアNおよび正極集電エリアPとなる。   In the region sandwiched between the terminal portion 31 on the positive electrode side and the terminal portion 21 on the negative electrode side, the entire region where the comb teeth portions 41 and 51 of the negative electrode layer 4 and the positive electrode layer 5 are arranged in parallel is the electrolyte layer. 6 covered. A region covered with the electrolyte layer 6 is a power generation area G. Further, the terminal portions 21 and 31 that are located on both sides of the power generation area G and are not covered with the electrolyte layer 6 become the negative electrode current collection area N and the positive electrode current collection area P.

発電エリアGが形成できたら、そのエリアGにイオン液体を塗布する。イオン液体は、正極層5に含浸されればよいが、ここでは負極層4上も含む発電エリアGの大部分にイオン液体を塗布する。例えば、発電エリアGの全体ではなく、同エリアGの周縁部を除く内側部に限定して塗布する。その際、イオン液体が正負極の集電エリアP,Nに付着しないようにする。   When the power generation area G is formed, an ionic liquid is applied to the area G. The ionic liquid may be impregnated in the positive electrode layer 5, but here, the ionic liquid is applied to most of the power generation area G including the negative electrode layer 4. For example, the coating is performed not on the entire power generation area G but on the inner side except the peripheral edge of the area G. At this time, the ionic liquid is prevented from adhering to the positive and negative current collecting areas P and N.

このような電池は、図3に示すように発電エリアGを封止フィルム7で封止する。この封止フィルム7は、基材1よりも小さな面積で、発電エリアGよりも若干大きな大きさとなっている。また、この封止フィルム7は、金属箔の一面側に基材層が、他面側に接合層が形成された3層構造である。接合層は封止フィルム7を加熱することで溶融され、封止対象に融着される。   In such a battery, the power generation area G is sealed with a sealing film 7 as shown in FIG. The sealing film 7 has a smaller area than the base material 1 and is slightly larger than the power generation area G. The sealing film 7 has a three-layer structure in which a base material layer is formed on one surface side of the metal foil and a bonding layer is formed on the other surface side. The bonding layer is melted by heating the sealing film 7 and fused to the object to be sealed.

このようなフィルム7を、発電エリアGを覆うように配置する。続いて、封止フィルム7の配された封止対象をロールプレスする。そして、封止フィルム7の周縁部をヒートシールで熱融着する。   Such a film 7 is disposed so as to cover the power generation area G. Subsequently, the sealing object on which the sealing film 7 is arranged is roll-pressed. Then, the peripheral edge of the sealing film 7 is heat-sealed by heat sealing.

このロールプレスとヒートシールにより、封止フィルム7は発電エリアGを覆った状態で封止対象に接着される。但し、封止フィルム7のサイズはほぼ発電エリアGの大きさに対応しているため、各集電エリアN,Pは封止フィルム7に覆われることなく露出されている。そのため、発電エリアGの防湿性は確保しながら、封止フィルム7に被覆されていない集電エリアN,Pを、電気を取り出すためのリード部とすることができる。また、従来の電池のように金属片などを集電体に接続してリード部を形成する必要がないため、このリード部の接合箇所の厚みを薄くすることができる。   By this roll press and heat sealing, the sealing film 7 is adhered to the object to be sealed while covering the power generation area G. However, since the size of the sealing film 7 substantially corresponds to the size of the power generation area G, the current collection areas N and P are exposed without being covered by the sealing film 7. Therefore, the current collection areas N and P that are not covered with the sealing film 7 can be used as lead portions for taking out electricity while ensuring the moisture resistance of the power generation area G. Further, since it is not necessary to form a lead portion by connecting a metal piece or the like to the current collector as in a conventional battery, the thickness of the joint portion of the lead portion can be reduced.

また、この電池では、両極層4,5が厚さ方向に重ならない配置のため、電解質層6にピンホールが在っても、両極層4,5が短絡することがない。   Further, in this battery, since the bipolar layers 4 and 5 do not overlap in the thickness direction, the bipolar layers 4 and 5 are not short-circuited even if there is a pinhole in the electrolyte layer 6.

次に、実施例1とは異なる封止構造(封止構造2)の電池を図4に基づいて説明する。この電池の発電エリア、すなわち基材1に対する正極層5、負極層4、正極集電体3、負極集電体2、電解質層6の積層構造は実施例1と同様であり、封止フィルムが3層構造となっている点も実施例1と同様である。但し、封止フィルムの形状とサイズが実施例1との主たる相違点となる。以下、この相違点を中心に説明する。   Next, a battery having a sealing structure (sealing structure 2) different from that of Example 1 will be described with reference to FIG. The power generation area of this battery, that is, the laminated structure of the positive electrode layer 5, the negative electrode layer 4, the positive electrode current collector 3, the negative electrode current collector 2, and the electrolyte layer 6 with respect to the substrate 1 is the same as in Example 1, and the sealing film is The three-layer structure is the same as in the first embodiment. However, the shape and size of the sealing film are the main differences from Example 1. Hereinafter, this difference will be mainly described.

本例での封止フィルム7は、その輪郭内の面積が基材1よりも大きな面積を有する。但し、各集電エリアN,Pに対応した位置には、開口部71が形成されている。より具体的には、矩形の封止フィルム7の両側部に一対の四角形の開口部71が形成されている。   The sealing film 7 in this example has an area in the contour larger than that of the substrate 1. However, openings 71 are formed at positions corresponding to the respective current collection areas N and P. More specifically, a pair of square openings 71 are formed on both sides of the rectangular sealing film 7.

さらに、本例では、基材1の裏面、つまり発電エリアGが形成されていない面も封止フィルムで覆う。この基材の裏面を覆う封止フィルム7は、開口部71が形成されていない。   Furthermore, in this example, the back surface of the base material 1, that is, the surface where the power generation area G is not formed is also covered with the sealing film. In the sealing film 7 covering the back surface of the base material, the opening 71 is not formed.

電池の封止を行うには、まず、開口部の形成された封止フィルム7を封止対象の表面側(発電エリアG側)に配置する。その際、開口部から集電エリアN,Pが露出されるようにする。次に、封止対象の裏面側に開口部のない封止フィルム7を配する。つまり、両封止フィルム7で封止対象を挟み込む。そして、封止フィルム7で挟み込んだ封止対象をロールプレスし、同フィルム7の周縁部をヒートシールして融着させる。   In order to seal the battery, first, the sealing film 7 in which the opening is formed is disposed on the surface side (power generation area G side) to be sealed. At that time, the current collecting areas N and P are exposed from the opening. Next, the sealing film 7 having no opening is disposed on the back side to be sealed. That is, the sealing target is sandwiched between both sealing films 7. And the sealing object pinched | interposed with the sealing film 7 is roll-pressed, and the peripheral part of the film 7 is heat-sealed and it fuse | melts.

本例の封止構造においても、発電エリアは封止フィルムで覆われるが、集電エリアN,Pは封止フィルム7で覆われていない状態とできる。そのため、発電エリアの防湿性は確保しながら、封止フィルムに被覆されていない集電エリアN,Pを、電気を取り出すためのリード部とすることができる。   Also in the sealing structure of this example, the power generation area is covered with the sealing film, but the current collection areas N and P are not covered with the sealing film 7. Therefore, the current collection areas N and P that are not covered with the sealing film can be used as lead portions for taking out electricity while ensuring the moisture resistance of the power generation area.

次に、実施例1、実施例2とは異なる構造の電池を図5に基づいて説明する。この電池は、基材1上に形成する正極層5、負極層4、正極集電体3、負極集電体2、電解質層6の積層構造が異なるだけであり、発電エリアの封止構造は、実施例1または実施例2と同様とすればよい。   Next, a battery having a structure different from those of the first and second embodiments will be described with reference to FIG. This battery is different only in the laminated structure of the positive electrode layer 5, the negative electrode layer 4, the positive electrode current collector 3, the negative electrode current collector 2, and the electrolyte layer 6 formed on the substrate 1, and the sealing structure of the power generation area is What is necessary is just to be the same as that of Example 1 or Example 2.

この電池では、まず、基材1上の離れた位置に正極集電体3と負極集電体2が形成される。   In this battery, first, the positive electrode current collector 3 and the negative electrode current collector 2 are formed at positions distant from the base material 1.

次に、この正極集電体3の一部に重なるように正極層5が形成される。この正極層5の正極集電体3と重ならない側は、正極集電体3と負極集電体2との間に位置される。つまり、正極層5のうち、正極集電体3と重なる箇所が薄肉部52で、正極集電体3と重ならない箇所が厚肉部53となる。   Next, the positive electrode layer 5 is formed so as to overlap a part of the positive electrode current collector 3. The side of the positive electrode layer 5 that does not overlap the positive electrode current collector 3 is positioned between the positive electrode current collector 3 and the negative electrode current collector 2. That is, in the positive electrode layer 5, a portion that overlaps the positive electrode current collector 3 is a thin portion 52, and a portion that does not overlap the positive electrode current collector 3 is a thick portion 53.

次に、この正極層5の上に、電解質層6が形成される。電解質層6は、上段部61と下段部62からなる段差状の層で、上段部61が正極層5の一部を覆い、下段部62が基材1上に形成される。この下段部62は、正極層5と負極集電体2との間に配置される。電解質層の下段部62の厚みは、負極集電体2の厚みと実質的に同一である。   Next, the electrolyte layer 6 is formed on the positive electrode layer 5. The electrolyte layer 6 is a stepped layer composed of an upper step portion 61 and a lower step portion 62, the upper step portion 61 covers a part of the positive electrode layer 5, and the lower step portion 62 is formed on the substrate 1. The lower step portion 62 is disposed between the positive electrode layer 5 and the negative electrode current collector 2. The thickness of the lower step portion 62 of the electrolyte layer is substantially the same as the thickness of the negative electrode current collector 2.

さらに、この電解質層6の上に負極層4が形成される。この負極層4も上段部42と下段部43とを備える段差状の層である。負極層の上段部42は電解質層の上段部61を覆い、負極層の下段部43は、その一部が電解質層の下段部62を覆って、残部が負極集電体2の一部を覆っている。   Further, the negative electrode layer 4 is formed on the electrolyte layer 6. The negative electrode layer 4 is also a stepped layer including an upper step portion 42 and a lower step portion 43. The upper step part 42 of the negative electrode layer covers the upper step part 61 of the electrolyte layer, the lower step part 43 of the negative electrode layer covers a part of the lower step part 62 of the electrolyte layer, and the remaining part covers a part of the negative electrode current collector 2. ing.

この構成の電池では、両集電体2,3の間に、正極層5、電解質層6、負極層4が積層された発電エリアGが形成される。また、発電エリアGの一側に、正極集電体3の露出した正極集電エリアPが形成され、発電エリアGの他側に負極集電体2の露出した負極集電エリアNが形成される。   In the battery having this configuration, a power generation area G in which the positive electrode layer 5, the electrolyte layer 6, and the negative electrode layer 4 are laminated is formed between the current collectors 2 and 3. Further, the positive electrode current collection area P where the positive electrode current collector 3 is exposed is formed on one side of the power generation area G, and the negative electrode current collection area N where the negative electrode current collector 2 is exposed is formed on the other side of the power generation area G. The

このような電池であれば、層が最も多く重なり合っている箇所(正極層5、電解質層6、負極層4が積層されている箇所)の層数が、全ての層2,3,4,5,6を重複させた場合の層数よりも少ない。この例では、層2〜6の5層に対して、電池の最も厚い箇所の積層数は、正極層5、電解質層6、負極層4の3層である。また、正極層5、電解質層6、負極層4が積層構造となっているため、各電極層4,5を重複することなく並列する場合に比べて電池の面積を小型化できる。そして、このような構成の電池においても、発電エリアGを封止フィルムで覆い、両集電体エリアN,Pは封止フィルムから露出するようにすれば、電池の厚みを極力薄くして、各集電体2,3をリード部として利用することができる。   In such a battery, the number of layers where the layers overlap most (the place where the positive electrode layer 5, the electrolyte layer 6, and the negative electrode layer 4 are laminated) is the number of all layers 2, 3, 4, 5 , 6 less than the number of layers when overlapping. In this example, with respect to five layers 2 to 6, the number of laminated layers at the thickest portion of the battery is three layers of the positive electrode layer 5, the electrolyte layer 6, and the negative electrode layer 4. Further, since the positive electrode layer 5, the electrolyte layer 6, and the negative electrode layer 4 have a laminated structure, the battery area can be reduced as compared with the case where the electrode layers 4 and 5 are arranged in parallel without overlapping. And even in the battery of such a configuration, if the power generation area G is covered with a sealing film and both current collector areas N and P are exposed from the sealing film, the thickness of the battery is made as thin as possible, The current collectors 2 and 3 can be used as lead portions.

なお、この例では、正極層5が基材1に接する構成としたが、図5の正極層5と負極層4を置換し、負極層4が基材1に接する構成としてもよい。   In this example, the positive electrode layer 5 is in contact with the base material 1, but the positive electrode layer 5 and the negative electrode layer 4 in FIG. 5 may be replaced, and the negative electrode layer 4 may be in contact with the base material 1.

次に、実施例1〜3とは異なる構造の電池を図6に基づいて説明する。この電池は、基材1上に形成する正極層5、負極層4、正極集電体3、負極集電体2、電解質層6の積層構造が異なるだけであり、発電エリアの封止構造は、実施例1または実施例2と同様とすればよい。   Next, a battery having a structure different from those of Examples 1 to 3 will be described with reference to FIG. This battery is different only in the laminated structure of the positive electrode layer 5, the negative electrode layer 4, the positive electrode current collector 3, the negative electrode current collector 2, and the electrolyte layer 6 formed on the substrate 1, and the sealing structure of the power generation area is What is necessary is just to be the same as that of Example 1 or Example 2.

本例の電池は、実施例1に類似しており、正極集電体3、正極層5、負極層4が各々櫛歯状である点は実施例1と共通である。但し、負極層4の配置箇所が実施例1とは異なり、かつ負極層4が負極集電体の機能も兼ねている。   The battery of this example is similar to Example 1, and is the same as Example 1 in that the positive electrode current collector 3, the positive electrode layer 5, and the negative electrode layer 4 are each in a comb-teeth shape. However, the arrangement location of the negative electrode layer 4 is different from that in Example 1, and the negative electrode layer 4 also functions as a negative electrode current collector.

この電池でも、基板1上の一部に正極集電体3を形成し、その集電体3の上に正極層5を形成している。次に、この電池では、正極層5を含む基板1のほぼ全面を電解質層6で覆っている。そして、電解質層6上で、電池を平面視した場合に、正極層5と重ならない位置に負極層4を形成している。つまり、正極層5と負極層4は同一平面上に存在しない。   Also in this battery, the positive electrode current collector 3 is formed on a part of the substrate 1, and the positive electrode layer 5 is formed on the current collector 3. Next, in this battery, almost the entire surface of the substrate 1 including the positive electrode layer 5 is covered with the electrolyte layer 6. On the electrolyte layer 6, the negative electrode layer 4 is formed at a position that does not overlap with the positive electrode layer 5 when the battery is viewed in plan. That is, the positive electrode layer 5 and the negative electrode layer 4 do not exist on the same plane.

また、本例の場合、負極層4を合金材料などで構成することで、負極層4自体に負極集電体としての機能も持たせている。この場合、負極層4自体を、複数の櫛歯部と、櫛歯部の一端側を連結する集電部とからなる構成とし、正極層5および負極層4の櫛歯部が並列された箇所を発電エリアとし、正極集電体3の端子部を正極集電エリア、負極層4の集電部を負極集電エリアとすればよい。特に、負極層4の一部である集電部は、電解質層6と重ならないようにしておくことが好ましい。   In the case of this example, the negative electrode layer 4 is made of an alloy material or the like, so that the negative electrode layer 4 itself has a function as a negative electrode current collector. In this case, the negative electrode layer 4 itself is composed of a plurality of comb teeth and a current collector that connects one end side of the comb teeth, and the positive electrode layer 5 and the negative electrode layer 4 are arranged in parallel. As the power generation area, the terminal portion of the positive electrode current collector 3 as the positive electrode current collection area, and the current collector portion of the negative electrode layer 4 as the negative electrode current collection area. In particular, it is preferable that the current collector that is a part of the negative electrode layer 4 is not overlapped with the electrolyte layer 6.

このような構成の電池は、一方の電極層4または5が電解質層6に覆われ、他方の電極層5または4が電解質層6上に存在する構成のため、両極層4,5間に何らかの導電性異物が在っても、この異物を介した界面伝導による両極層4,5間の短絡を効果的に抑制できる。   In the battery having such a configuration, since one electrode layer 4 or 5 is covered with the electrolyte layer 6 and the other electrode layer 5 or 4 is present on the electrolyte layer 6, there is something between the bipolar layers 4 and 5. Even if there is a conductive foreign matter, a short circuit between the bipolar layers 4 and 5 due to interfacial conduction through the foreign matter can be effectively suppressed.

そして、上記の電池に実施例1または実施例2と同様の封止構造を適用すれば、発電エリアは封止フィルムで封止され、各集電エリアは封止フィルムから露出された状態を構成できる。   And if the sealing structure similar to Example 1 or Example 2 is applied to said battery, an electric power generation area will be sealed with the sealing film, and each current collection area will comprise the state exposed from the sealing film. it can.

なお、この例では、正極層5が基材1に接する構成としたが、図6の正極層5と負極層4を置換し、負極層4が基材1に接する構成としてもよい。その他、負極層4の上に、別途負極集電体を形成してもよい。   In this example, the positive electrode layer 5 is in contact with the base material 1, but the positive electrode layer 5 and the negative electrode layer 4 in FIG. 6 may be replaced, and the negative electrode layer 4 may be in contact with the base material 1. In addition, a negative electrode current collector may be separately formed on the negative electrode layer 4.

(試作例)
図1、図2に示す構造の電池を用いて、発明例および比較例の封止構造を形成し、電池の初期容量、3ヵ月放置後の容量および封止後の電池の厚みをそれぞれ調べた。各発明例、比較例の具体的な共通仕様は次の通りである。
(Prototype example)
1 and 2 were used to form the sealing structures of the inventive example and the comparative example, and the initial capacity of the battery, the capacity after standing for 3 months, and the thickness of the battery after sealing were examined. . Specific common specifications of each invention example and comparative example are as follows.

基材→材質:ポリフェニレンスルフィド(PPS)、厚さ:50μm
集電体→材質:正負極共にNi膜、厚さ:0.2μm
正極層→MnO2粒、カーボンブラック、ポリフッ化ビニリデンを8:2:1の重量比でN-メチル-2-ピロリドンに混合・溶解したスラリーをスクリーン印刷し、150℃で真空乾燥させたもの、厚さ100μm
負極層→材質:Li金属膜、厚さ:25μm
電解質層→材質:Li-P-S組成、厚さ:10μm、成膜方法:Li/Pのモル比が2.0となるように調整したLi2SとP2S5の混合ターゲットを用いて、エキシマレーザアブレーション法により成膜。
正極含浸イオン液体→EMI-FSIに支持塩としてLiTFSIを0.3mol/kg溶解させたもの。
発電エリア→面積:3cm2
Base material → Material: Polyphenylene sulfide (PPS), Thickness: 50μm
Current collector → Material: Ni film for both positive and negative electrodes, Thickness: 0.2 μm
Positive electrode layer → MnO 2 grains, carbon black, polyvinylidene fluoride mixed in N-methyl-2-pyrrolidone at a weight ratio of 8: 2: 1, screen-printed and vacuum-dried at 150 ° C, Thickness 100μm
Negative electrode layer → Material: Li metal film, Thickness: 25 μm
Electrolyte layer → Material: Li-PS composition, thickness: 10 μm, deposition method: Excimer laser using a mixed target of Li 2 S and P 2 S 5 adjusted so that the molar ratio of Li / P is 2.0 Film formed by ablation method.
Positive electrode impregnated ionic liquid → EMI-FSI dissolved with 0.3 mol / kg of LiTFSI as a supporting salt.
Power generation area → area: 3cm 2

その他、発明例および比較例の個別仕様と評価結果を表1に示す。なお、表1において、「正負極線幅」は正負極層の各櫛歯部の幅のことであり、「ギャップ」はこの正極層の櫛歯部と負極層の櫛歯部との隣接間隔である。   In addition, Table 1 shows the individual specifications and evaluation results of the inventive examples and comparative examples. In Table 1, “positive / negative electrode line width” is the width of each comb tooth portion of the positive / negative electrode layer, and “gap” is an adjacent interval between the comb tooth portion of the positive electrode layer and the comb tooth portion of the negative electrode layer. It is.

Figure 2008171732
Figure 2008171732

これらの結果から明らかなように、発明例は、いずれも電池作製後の時間経過に関わらず容量の低下が見られない。一方、比較例1は電池の厚みは薄いものの、樹脂のみのディッピングによる封止であるため、十分な封止ができなかったと考えられ、3ヶ月放置後の容量が大きく低下している。また、比較例2は容量の低下は見られなかったものの、リード部としてNiタブを用いたため、封止後の電池の厚みが大きくなっていることがわかる。なお、表中における「封止後電池厚み」は、実施例1、2で説明したロールプレスにより、各構成層の総和よりも若干薄くなっている。   As is clear from these results, in all of the inventive examples, no decrease in capacity is observed regardless of the passage of time after the production of the battery. On the other hand, in Comparative Example 1, although the battery was thin, it was sealed by dipping only with resin, so it was considered that sufficient sealing could not be performed, and the capacity after being left for 3 months was greatly reduced. Moreover, although the capacity | capacitance fall was not seen in the comparative example 2, since Ni tab was used as a lead part, it turns out that the thickness of the battery after sealing is large. The “battery thickness after sealing” in the table is slightly thinner than the sum of the constituent layers by the roll press described in Examples 1 and 2.

本発明電池は、リチウム二次電池として好適に利用することができる。例えば、この電池は、移動型、携帯型などの種々の電気・電子機器の電源として利用することが期待される。   The battery of the present invention can be suitably used as a lithium secondary battery. For example, this battery is expected to be used as a power source for various electric / electronic devices such as a mobile type and a portable type.

実施例1の本発明電池の要部を示す平面図である。1 is a plan view showing a main part of a battery of the present invention of Example 1. FIG. 実施例1の本発明電池の要部を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a main part of a battery of the present invention of Example 1. FIG. 実施例1の封止構造を示す説明図で、(A)は封止前の電池を、(B)は封止後の電池を示す。It is explanatory drawing which shows the sealing structure of Example 1, (A) shows the battery before sealing, (B) shows the battery after sealing. 実施例2の封止構造を示す説明図で、(A)は封止前の電池を、(B)は封止後の電池を示す。It is explanatory drawing which shows the sealing structure of Example 2, (A) shows the battery before sealing, (B) shows the battery after sealing. 実施例3の本発明電池の要部を示す縦断面図である。FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the main part of the battery of the present invention in Example 3. 実施例4の本発明電池の要部を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the principal part of this invention battery of Example 4. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 基材 2 負極集電体 3 正極集電体 4 負極層 5 正極層
6 固体電解質層 7 封止フィルム
21、31 端子部 22、32 分岐部 41、51 櫛歯部 71 開口部
42 上段部 43 下段部 52 薄肉部 53 厚肉部 61 上段部 62 下段部
G 発電エリア N 負極集電エリア P 正極集電エリア
1 Base material 2 Negative electrode current collector 3 Positive electrode current collector 4 Negative electrode layer 5 Positive electrode layer
6 Solid electrolyte layer 7 Sealing film
21, 31 Terminal section 22, 32 Branch section 41, 51 Comb section 71 Opening section
42 Upper part 43 Lower part 52 Thin part 53 Thick part 61 Upper part 62 Lower part
G Power generation area N Negative current collection area P Positive current collection area

Claims (7)

基板と、基板の上方に形成される正極層および負極層の各電極層と、これら両電極層の間でイオンの伝導を行う電解質層と、正極層と電気的に接続される正極集電体と、負極層と電気的に接続される負極集電体とを備える薄型電池であって、
この電池の基板上には、電解質層を介して両電極層の間で電池反応が行われる発電エリアと、正極集電体の一部で電極層と重複しない箇所からなる正極集電エリアと、負極集電体の一部で電極層と重複しない箇所からなる負極集電エリアとの3つのエリアが形成され、
前記発電エリアを覆うが、両集電エリアの少なくとも一部は覆わない封止フィルムを備えることを特徴とする薄型電池。
A substrate, positive electrode layers and negative electrode layers formed above the substrate, an electrolyte layer that conducts ions between both electrode layers, and a positive electrode current collector electrically connected to the positive electrode layer And a negative electrode current collector electrically connected to the negative electrode layer,
On the battery substrate, a power generation area where a battery reaction is performed between both electrode layers via an electrolyte layer, a positive electrode current collection area consisting of a portion of the positive electrode current collector that does not overlap with the electrode layer, Three areas of a negative electrode current collector area consisting of a part of the negative electrode current collector that does not overlap with the electrode layer are formed,
A thin battery comprising a sealing film that covers the power generation area but does not cover at least a part of both current collection areas.
封止フィルムは実質的に発電エリアのみを覆う大きさであることを特徴とする請求項1に記載の薄型電池。   The thin battery according to claim 1, wherein the sealing film has a size that substantially covers only the power generation area. 封止フィルムは一部に開口部が形成されており、この開口部から各集電エリアが露出され、開口部以外の面で発電エリアを覆っていることを特徴とする請求項1に記載の薄型電池。   2. The sealing film according to claim 1, wherein an opening is formed in a part of the sealing film, each current collection area is exposed from the opening, and the power generation area is covered with a surface other than the opening. Thin battery. 封止フィルムは、封止対象に融着される接合層と、融着時の熱で実質的に溶融しない基材層とを備える積層構造であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の薄型電池。   4. The sealing film according to claim 1, wherein the sealing film has a laminated structure including a bonding layer fused to a sealing target and a base material layer that is not substantially melted by heat at the time of fusion. The thin battery as described in Crab. 接合層は、酸性基で変性されたポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエステルのいずれかであることを特徴とする請求項4に記載の薄型電池。   The thin battery according to claim 4, wherein the bonding layer is any one of polypropylene, polyethylene, polyamide, and polyester modified with an acidic group. 封止フィルムは3層以上からなっており、一方の表面層と他方の表面層を除くいずれかの層が金属箔であることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の薄型電池。   The thin film according to any one of claims 1 to 5, wherein the sealing film is composed of three or more layers, and one of the layers excluding one surface layer and the other surface layer is a metal foil. . 電池を平面視した場合、正極層と負極層には重なる部分がないことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の薄型電池。   The thin battery according to claim 1, wherein when the battery is viewed in plan, there is no overlapping portion between the positive electrode layer and the negative electrode layer.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014085604A1 (en) * 2012-11-27 2014-06-05 Blue Spark Technologies, Inc. Battery cell construction
JP2016517618A (en) * 2013-03-15 2016-06-16 エノビクス・コーポレイションEnovix Corporation Three-dimensional battery separator
US10177400B2 (en) 2016-05-13 2019-01-08 Enovix Corporation Dimensional constraints for three-dimensional batteries
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
US10283807B2 (en) 2015-05-14 2019-05-07 Enovix Corporation Longitudinal constraints for energy storage devices
US10749207B2 (en) 2012-08-16 2020-08-18 Enovix Corporation Electrode structures for three-dimensional batteries
WO2020261816A1 (en) 2019-06-28 2020-12-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Sending device, receiving device, and transmission system
JP2021511973A (en) * 2018-01-30 2021-05-13 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ A method of encapsulating a microelectronic device, including the step of thinning the substrate and / or encapsulation cover.
US11063299B2 (en) 2016-11-16 2021-07-13 Enovix Corporation Three-dimensional batteries with compressible cathodes
US11128020B2 (en) 2017-11-15 2021-09-21 Enovix Corporation Electrode assembly, secondary battery, and method of manufacture
US11211639B2 (en) 2018-08-06 2021-12-28 Enovix Corporation Electrode assembly manufacture and device
US11411253B2 (en) 2020-12-09 2022-08-09 Enovix Operations Inc. Apparatus, systems and methods for the production of electrodes, electrode stacks and batteries
US11495784B2 (en) 2020-09-18 2022-11-08 Enovix Operations Inc. Apparatus, systems and methods for the production of electrodes for use in batteries

Cited By (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10749207B2 (en) 2012-08-16 2020-08-18 Enovix Corporation Electrode structures for three-dimensional batteries
US12009473B2 (en) 2012-08-16 2024-06-11 Enovix Corporation Electrode structures for three-dimensional batteries
US11600848B2 (en) 2012-08-16 2023-03-07 Enovix Corporation Electrode structures for three-dimensional batteries
US9444078B2 (en) 2012-11-27 2016-09-13 Blue Spark Technologies, Inc. Battery cell construction
WO2014085604A1 (en) * 2012-11-27 2014-06-05 Blue Spark Technologies, Inc. Battery cell construction
JP7309104B2 (en) 2013-03-15 2023-07-18 エノビクス・コーポレイション Electrode structure, electrode laminate and secondary battery
JP2022125048A (en) * 2013-03-15 2022-08-26 エノビクス・コーポレイション secondary battery
US10707466B2 (en) 2013-03-15 2020-07-07 Enovix Corporation Separators for three-dimensional batteries
JP2016517618A (en) * 2013-03-15 2016-06-16 エノビクス・コーポレイションEnovix Corporation Three-dimensional battery separator
JP7309105B2 (en) 2013-03-15 2023-07-18 エノビクス・コーポレイション secondary battery
JP2022125047A (en) * 2013-03-15 2022-08-26 エノビクス・コーポレイション Electrode structure, electrode laminate, and secondary battery
JP2021093371A (en) * 2013-03-15 2021-06-17 エノビクス・コーポレイションEnovix Corporation Separator for three-dimensional battery
JP2019169476A (en) * 2013-03-15 2019-10-03 エノビクス・コーポレイションEnovix Corporation Separator for three-dimensional battery
US11355816B2 (en) 2013-03-15 2022-06-07 Enovix Operations Inc. Separators for three-dimensional batteries
JP2021119579A (en) * 2013-03-15 2021-08-12 エノビクス・コーポレイションEnovix Corporation Separator for three-dimensional battery
US10283807B2 (en) 2015-05-14 2019-05-07 Enovix Corporation Longitudinal constraints for energy storage devices
US11239488B2 (en) 2015-05-14 2022-02-01 Enovix Corporation Longitudinal constraints for energy storage devices
US11894512B2 (en) 2015-05-14 2024-02-06 Enovix Corporation Longitudinal constraints for energy storage devices
US11444310B2 (en) 2016-05-13 2022-09-13 Enovix Operations Inc. Dimensional constraints for three-dimensional batteries
US11961952B2 (en) 2016-05-13 2024-04-16 Enovix Corporation Dimensional constraints for three-dimensional batteries
US11081718B2 (en) 2016-05-13 2021-08-03 Enovix Corporation Dimensional constraints for three-dimensional batteries
US10177400B2 (en) 2016-05-13 2019-01-08 Enovix Corporation Dimensional constraints for three-dimensional batteries
US11901514B2 (en) 2016-11-16 2024-02-13 Enovix Corporation Three-dimensional batteries with compressible cathodes
US11063299B2 (en) 2016-11-16 2021-07-13 Enovix Corporation Three-dimensional batteries with compressible cathodes
US11600864B2 (en) 2017-11-15 2023-03-07 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
US11264680B2 (en) 2017-11-15 2022-03-01 Enovix Corporation Electrode assembly and secondary battery
US10256507B1 (en) 2017-11-15 2019-04-09 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
US11128020B2 (en) 2017-11-15 2021-09-21 Enovix Corporation Electrode assembly, secondary battery, and method of manufacture
US12095040B2 (en) 2017-11-15 2024-09-17 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
US12087947B2 (en) 2017-11-15 2024-09-10 Enovix Corporation Electrode assembly, secondary battery, and method of manufacture
US11205803B2 (en) 2017-11-15 2021-12-21 Enovix Corporation Constrained electrode assembly
JP7304870B2 (en) 2018-01-30 2023-07-07 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ A method of encapsulating a microelectronic device comprising thinning a substrate and/or an encapsulating cover
JP2021511973A (en) * 2018-01-30 2021-05-13 コミッサリア ア レネルジー アトミーク エ オ ゼネルジ ザルタナテイヴ A method of encapsulating a microelectronic device, including the step of thinning the substrate and / or encapsulation cover.
US11211639B2 (en) 2018-08-06 2021-12-28 Enovix Corporation Electrode assembly manufacture and device
US11871008B2 (en) 2019-06-28 2024-01-09 Sony Semiconductor Solutions Corporation Transmitting apparatus, receiving apparatus, and transmission system
WO2020261816A1 (en) 2019-06-28 2020-12-30 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 Sending device, receiving device, and transmission system
US11811047B2 (en) 2020-09-18 2023-11-07 Enovix Corporation Apparatus, systems and methods for the production of electrodes for use in batteries
US12095072B2 (en) 2020-09-18 2024-09-17 Enovix Corporation Apparatus, systems and methods for the production of electrodes for use in batteries
US11495784B2 (en) 2020-09-18 2022-11-08 Enovix Operations Inc. Apparatus, systems and methods for the production of electrodes for use in batteries
US11411253B2 (en) 2020-12-09 2022-08-09 Enovix Operations Inc. Apparatus, systems and methods for the production of electrodes, electrode stacks and batteries

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