薄型二次电池制造技术

通过具有下列特征的薄型二次电池可以提供薄型二次电池，该特征为：包括电池元件，它通过将正极层、电解质层和负极层层叠而得到；和层压制件，它密封电池元件的前表面和后表面，其中层压制件各自由层叠体构成，层叠体的结构是从电池元件一侧顺序具有至少一个粘合层和一个金属层，并且电池元件的前表面一侧的金属层与其后表面一侧的金属层的强度或厚度不同，或两方面均不同。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及薄型二次电池。更具体地，本专利技术涉及使薄型携带式设备的长时间使用成为可能的薄型二次电池。另外，携带式设备的厚度减小的竞争非常激烈，新的目标已经设定在0.1mm的水平。由于使用时间短是携带式设备的致命弱点，因此不能仅仅采用尺寸小的电池。另外，对于电池的罐型，由于外部罐制作上的限制，这种电池具有厚度4mm左右的下限，并且即使能够制作更薄类型的电池，外部罐自身的厚度相对于电池整体的厚度而言也是过厚，这使得更难以得到高能量密度。在这样的情况下，现状是在使用电池作为电源的场合中电池限制了设备最小厚度的情况非常多，因此强烈要求开发同时满足厚度小和容量密度高两方面的电池。因此，为解决上面的问题，开发了一种电池，它使用聚合物作为电解液，使用不需要硬质外部罐的层压制件(ラミネ一ト)作为封装材料(outer covering)。层压制件一般具有由用于密封电池元件的粘结层、用于防止水分侵入的金属箔、以及需要时的用于提高表面针刺密度的保护层构成的层结构。层压制件的总厚度为100～200μm左右，与罐型的电池相比足够薄。另外，由于电池可以密封在袋状层压制件中，因此对电池厚度没有限制，从而使得可以得到薄型电池。因此，非常期待使用层压制件的电池可以作为携带式设备的电池。由于这种电池对抗内压的能力弱，因此当电池的内压增加时，电池膨胀，残留有内容物向不特定方向喷出的可能性。这种电池安装在携带式设备中时，为可作为电池组单独折卸，需要电池能够承受外力。因此，除电池的层压制件封装体外，另外还需要一个硬的封装体。因此，使用层压制件型的电池可能实际上不能对设备厚度减小有所贡献。为把薄型电池有效地合并入设备中，提出了种种方法。例如，在特开平8(1996)-17179号公报中，提出了为使电池容易安装在设备中，将薄膜电池嵌入衬底中的技术。另外，在特开平10(1998)-13512号公报中，提出了将薄型电池嵌入可以拆卸薄型电池的壳体内部的技术。但是，由于这些技术实际上是装入了甚至具有由层压制件构成的封装体的薄膜电池，故它们还不能说对设备的厚度减小提供足够的贡献。尽管已公开了将电池与电路板一体化的技术，但是仅仅与构成电路板的树脂层的一体化不能完全阻止水分侵入电池；因此，该技术存在长期使用出现问题的情况。此外，厚金属层为内凹形，并且电池元件设置在内凹形状的内侧，从而可使内容物的喷出方向更为特定。再者，通过使用选自铝合金和镁合金的金属作为厚金属层材料，可以得到更薄、更轻的电池。另外，为使这些材料成形，可以使用将金属浇注于铸型中进行制作的铸造法、及将轧制板加压成型的方法中的任何一种方法。更具体地，通过对板材加压得到的金属层可以更薄，并且不必担心通过加压制作更薄的板时会产生针孔等，从而使电池的可靠性增加。这样，通过将厚金属层兼用作壳体(case)，并将薄金属层设置成面对着携带式设备的内侧，即使电池中发生漏液，也不会向用户一侧直接喷出液体，因此确保了发生异常时的安全性。另外，由于厚金属层兼用作壳体，因此不再需要以往必须的一个层压制件，这可对设备的厚度减小有贡献。或者，包括壳体与电池的总厚度与现有技术相同时，可以相当大地提高电池容量。以下将更详细地说明本专利技术。厚金属层兼用作壳体时，由于强度是必须的，因此其厚度优选为0.4mm～1.5mm左右。如果厚度比下限小，则不能充分保证作为壳体的强度，另外如果厚度高于上限，则这样的电池难以满足对于设备厚度减小及重量轻的要求。注意在本专利技术的情况下，可以列举各种携带式设备的例子，如笔记本个人电脑、摄像机、照相机、携带式电话等。在不需要厚金属层兼用作壳体的情况下，厚金属层的厚度优选在约0.05-200mm范围内。注意，不论厚金属层兼用作或不兼用作壳体，作为金属层，可列举在铝中添加镁的铝合金、或在镁中添加铝和锌的镁合金等。薄金属层的厚度只要能够防止水分侵入电池，则没有特别的限定，但通常优选限定在10-300μm范围内。另外，从对于突起物等的针刺强度的角度考虑，包括电池在内的总厚度优选在约30-200μm范围内。在薄金属层一侧进一步设置保护层时，不需要金属层的强度大，但是仅需要设计金属层时把重点放在防止水分侵入上。例如，最近由于压延技术的进步甚至有了无针孔的15μm左右的铝箔，因此也可以使用15-25μm范围内的铝箔。注意，就防止水分侵入而言，无针孔比厚度更为重要。一面的层压制件的金属层薄时，可以保证下面的特征即使相对侧的金属层的热容量大，通过从薄金属层一侧加热等手段，可以更可靠地实现密封。薄金属层优选由诸如铝、不锈钢、镍、铜等的金属箔构成。在上面的情况下，通过改变金属层厚度，可以将内容物的喷出方向特定化，但是，即使厚度差不多，通过使用强度不同的材料也可以使内容物的喷出方向特定化。本专利技术的强度通过比较构成金属层的金属的拉伸强度等来定义。优选拉伸强度的差基本上是使强度高的金属/强度低的金属的比(高强度/低强度)大于1。更优选2倍或更高，特别优选5倍或更高。通过使用满足该范围比的金属，在发生异常时，也可以确定地使内容物的喷出方向特定化。在金属层上层压粘合层；从而完成了层压制件。作为粘合层，例举热焊接性树脂膜。更具体地，进一步例举由诸如聚乙烯、聚丙烯、改性聚乙烯、改性聚丙烯、离聚物树脂、热焊接性聚酰亚胺或聚甲基丙烯酸甲酯等树脂制成的膜。粘合层的厚度优选大约20～250μm。从热焊接性、膜强度和膜物性的角度考虑，更优选该厚度在80-200μm范围内，但其也随材料而不同。如果粘合层过薄，不能充分防止水分侵入，而如果过厚，在热焊接时，热不能充分传递到树脂膜，这会降低气密可靠性或降低电池的能量密度，因而不优选。电池元件通常具有供外部连接用的金属接头(tab)，并且为提高金属接头的引出部的密封性，在引出部设置另一个由热焊接性树脂构成的粘合层也是可能的。为提高针刺强度，也可以在与粘合层(电池内侧)相对的金属层的一侧(电池表面侧)上设置保护膜。作为这里使用的保护膜，可以例举由尼龙、聚酯、PET等制成的膜。注意，当薄金属层设置在设备的内侧时，特别是由于外来力没有机会在它上面产生效果，所以在薄的一侧上可以省略这样的保护膜。通过用上述厚度不同的层压制件将层叠正极层、电解质层及负极层而成的电池元件密封，就完成了电池。作为密封电池的层压制件的形状，可以例举一个层压制件或两个层压制件具有深度完全与电池厚度相等的凹处的形状。在这种情况下，凹处在薄侧(强度小的一侧)更简单地形成。当一个层压制件兼用作壳体时，当壳体自身通过加压成形而形成时，同时制作凹处也是可能的。注意当电池元件非常薄时，任一个层压制件都可以采用平板的形状。作为密封粘合层的手段，一般采用的是通过使用加热器等加热予以粘合的方法。另外，粘合层可以通过用超声波照射而相互热焊接。当层压制件兼用作壳体时，如果壳体的厚度过大，则热容量大；因此，这时前者的方法不能获得足够的可靠性，但此时后者的方法有效。包括电池元件在内的电池总厚度优选为3mm或更低，更优选2mm或更低。这里，在普通的电池中，层压制件的总厚度大约为300μm，这相当于电池总厚度为3mm时的约10％。与此相反，在本专利技术中，由于通常的电池所必需的一对层压制件的一侧可以省略，因此省略的一侧可以为电池元件提供空间。特别是电池总厚度为2m本文档来自技高网...

【技术保护点】
薄型二次电池，包括： 电池元件，通过将正极层、电解质层和负极层层叠而得到；和 层压制件，密封电池元件的前表面和后表面， 其中层压制件各自由层叠体构成，层叠体的结构是从电池元件一侧顺序具有至少一个粘合层和一个金属层，并且电池元件的前表面一侧的金属层与其后表面一侧的金属层的强度或厚度不同，或两方面均不同。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：西鸟主明，山田和夫，见立武仁，松村浩至，铃江秀雄，浅井重美，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]