薄型電池及電池搭載設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄型電池，其包含片狀的電極組、浸滲于電極組中的非水電解質(zhì)、和密閉容納電極組和非水電解質(zhì)的外裝體，電極組具有配置于電極組的最外面的一對(duì)第1電極、配置于一對(duì)第1電極之間的至少一個(gè)第2電極、和配置于第1電極與第2電極之間的第1隔膜，第1電極包含第1集電體片及附著于第1集電體片的一個(gè)表面的第1活性物質(zhì)層，第2電極包含第2集電體片及附著于第2集電體片的兩個(gè)表面的第2活性物質(zhì)層，第1隔膜與第1活性物質(zhì)層及第2活性物質(zhì)層粘接，第1隔膜與第1活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R11和第1隔膜與第2活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R12滿足0.5N/cm2≤R11＜R12≤2.3N/cm2。
【專利說明】
薄型電池及電池搭載設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及包含片狀的電極組、浸滲于上述電極組中的非水電解質(zhì)、和密閉容納 它們的外裝體的薄型電池、及搭載有薄型電池的電池搭載設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，作為生物體貼附型裝置、移動(dòng)電話、音頻錄音再生裝置、手表、動(dòng)畫及靜止 畫攝影機(jī)、液晶顯示器、臺(tái)式電子計(jì)算器、1C卡、溫度傳感器、助聽器、壓敏蜂鳴器等小型的 電子儀器的電源，使用薄型電池。對(duì)于這樣的薄型電池要求柔軟性。例如，在生物體貼附型 裝置或可穿戴便攜終端中搭載的薄型電池要求按照追隨生物體的活動(dòng)的方式發(fā)生變形。因 此，提出了在外裝體中使用了薄且柔軟的層壓膜的薄型電池(專利文獻(xiàn)1)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0004] 專利文獻(xiàn)
[0005] 專利文獻(xiàn)1:日本特開2013-48041號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 發(fā)明所要解決的課題
[0007] 薄型電池由于以富有柔軟性為前提，所以必須即使發(fā)生變形也維持電池性能。但 是，若薄型電池以圓弧狀大大地彎曲，則會(huì)對(duì)位于凸側(cè)的最外的電極施加過度的拉伸載荷。 由此，有時(shí)位于最外面的電極斷裂，電池性能極端地降低。
[0008] 用于解決課題的方案
[0009] 鑒于上述情況，本發(fā)明的一方面涉及一種薄型電池，
[0010]其包含片狀的電極組、浸滲于上述電極組中的非水電解質(zhì)、和密閉容納上述電極 組與上述非水電解質(zhì)的外裝體，
[0011] 上述電極組具有配置于上述電極組的最外面的一對(duì)第1電極、配置于上述一對(duì)第1 電極之間的第2電極、和配置于上述第1電極與上述第2電極之間的第1隔膜，
[0012] 上述第1電極包含第1集電體片及附著于上述第1集電體片的一個(gè)表面的第1活性 物質(zhì)層，
[0013] 上述第2電極具有與上述第1電極不同的極性、且包含第2集電體片及附著于上述 第2集電體片的兩個(gè)表面的第2活性物質(zhì)層，
[0014] 上述第1隔膜與上述第1活性物質(zhì)層及上述第2活性物質(zhì)層粘接，
[0015]上述第1隔膜與上述第1活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R11和上述第1隔膜與上述第2 活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R12滿足：
[0016] 0.5N/cm2^Rl 1 <R12^ 2.3N/cm2· · · (1) 〇
[0017] 本發(fā)明的另一方面涉及一種電池搭載設(shè)備，其具有上述的薄型電池、和通過來自 上述薄型電池的電力供給而驅(qū)動(dòng)的具有撓性的電子儀器，上述薄型電池與上述電子儀器成 為一體而被片材化。
[0018] 發(fā)明效果
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，即使是薄型電池及電池搭載設(shè)備以圓弧狀大大地彎曲，對(duì)位于凸側(cè) 的最外面的第1電極施加過度的拉伸載荷的情況下，也會(huì)在第1電極的第1活性物質(zhì)層與第1 隔膜的界面產(chǎn)生滑動(dòng)，拉伸載荷得到緩和。因而，位于最外面的第1電極的斷裂得到抑制。
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示具有薄型電池的電池搭載設(shè)備的一個(gè)例子(生物體貼附型裝置)的立體 圖。
[0021] 圖2是表示變形后的相同設(shè)備的外觀的一個(gè)例子的立體圖。
[0022] 圖3是本發(fā)明的一實(shí)施方式所述的薄型電池的平面圖。
[0023]圖4是概念性表示本發(fā)明的一實(shí)施方式所述的薄型電池的電極組的結(jié)構(gòu)的縱向剖 面圖。
[0024] 圖5是概念性表示本發(fā)明的其它實(shí)施方式所述的薄型電池的電極組的結(jié)構(gòu)的縱向 剖面圖。
[0025] 圖6是用于說明彎曲試驗(yàn)后的容量維持率的測(cè)定方法的圖。
[0026]圖7是用于滑動(dòng)阻力的測(cè)定的試驗(yàn)片的概略圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明的一方面涉及一種薄型電池，其包含:片狀的電極組、浸滲于電極組中的非 水電解質(zhì)、和密閉容納電極組和非水電解質(zhì)的外裝體。電極組具有配置于其最外面的一對(duì) 第1電極、配置于一對(duì)第1電極之間的第2電極、和配置于第1電極與第2電極之間的第1隔膜。 第1電極包含第1集電體片及附著于第1集電體片的一個(gè)表面的第1活性物質(zhì)層。第2電極包 含具有與第1電極不同的極性、且包含第2集電體片及附著于第2集電體片的兩個(gè)表面的第2 活性物質(zhì)層。
[0028] 其中，第1隔膜與第1活性物質(zhì)層及第2活性物質(zhì)層粘接，第1隔膜與第1活性物質(zhì)層 之間的滑動(dòng)阻力R11和第1隔膜與第2活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R12滿足式（l) :0.5N/cm2 彡 R11<R12 彡 2.3N/cm2。
[0029] 若使薄型電池以圓弧狀大大地彎曲，則對(duì)位于凸側(cè)的最外面的電極施加過度的拉 伸載荷。由此，位于最外面的電極容易斷裂。另一方面，在第1隔膜與第1活性物質(zhì)層之間的 滑動(dòng)阻力R11和第1隔膜與第2活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R12滿足上述式（1)的情況下，總 是成立R11<R12。因而，被施加最大的拉伸載荷的最外的第1電極與第1隔膜的界面與較內(nèi) 側(cè)的第2電極與第1隔膜的界面相比優(yōu)先滑動(dòng)，在電極組的最外部載荷得到緩和。
[0030] 此外，在滿足上述式⑴的情況下，由于成立0.5N/cm2$Rll的關(guān)系，所以第1電極 與第1隔膜的剝離也難以發(fā)生。從抑制第1電極的斷裂的觀點(diǎn)出發(fā)，越是減小滑動(dòng)阻力R11越 優(yōu)選，但若變成R11 <0.5N/cm2，則有可能在第1電極與第1隔膜之間發(fā)生剝離。
[0031] 進(jìn)而，通過成立R12彡2.3N/cm2,即使是在第2電極與第1隔膜的界面，也會(huì)在蓄積 過度的應(yīng)力之前產(chǎn)生滑動(dòng)。因而，電極組的柔軟性提高，不僅第1電極的斷裂，第2電極的斷 裂也顯著得到抑制。
[0032] 最簡單的結(jié)構(gòu)的薄型電池具有配置于電極組的最外面的一對(duì)第1電極、配置于一 對(duì)第1電極之間的一個(gè)第2電極、和夾在第1電極與第2電極之間的第1隔膜。即，電極組由兩 個(gè)第1電極、一個(gè)第2電極和第1隔膜構(gòu)成(第1電極/第2電極/第1電極）。另外，第1隔膜只要 有兩張即可，但也可以按照將一個(gè)第2電極夾入的方式將一張第1隔膜折疊，并在兩個(gè)第1電 極與一個(gè)第2電極之間夾著第1隔膜。
[0033]其它結(jié)構(gòu)的薄型電池包含兩個(gè)以上的第2電極，進(jìn)一步包含一個(gè)以上的配置于一 對(duì)第2電極之間的第3電極。其中，第3電極具有與第1電極相同的極性，且包含第3集電體片 及附著于第3集電體片的兩個(gè)表面的第3活性物質(zhì)層。這種情況下，第2電極與第3電極交替 配置。例如，在電極組的中心，配置第3電極(與第1電極相同極性）。第3電極配置于一對(duì)第2 電極之間。在第2電極與第3電極之間夾著第2隔膜。一對(duì)第一電極將第2電極與第3電極的層 疊體夾持(第1電極/第2電極/第3電極/第2電極/第1電極）。
[0034]此時(shí)，第2隔膜與第2活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R22優(yōu)選滿足式（2):R11<R22彡 2.3"(^2。此外，第2隔膜與第3活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力1?23優(yōu)選滿足式(3):1?11<1?23彡 2.3N/cm 2 〇
[0035] 在滿足上述式(2)及式(3)的情況下，最外面的第1電極的第1活性物質(zhì)層與第1隔 膜的滑動(dòng)阻力R11總是變得最少。因而，在薄型電池以圓弧狀大大地彎曲的情況下，第1活性 物質(zhì)層與第1隔膜的界面總是優(yōu)先滑動(dòng)，拉伸載荷得到緩和。此外，由于R22彡2.3N/cm 2且 R23<2.3N/cm2,所以即使是在第2電極或第3電極與第2隔膜的界面，也會(huì)在蓄積過度的應(yīng) 力之前產(chǎn)生滑動(dòng)。
[0036] 更一般化的話，其它結(jié)構(gòu)的薄型電池也可以包含η個(gè)(η為2以上的整數(shù))第2電極， 且包含(η-1)個(gè)第3電極。例如η = 3的情況下，在電極組的中心，配置第2電極。中心的第2電 極配置于一對(duì)第3電極之間。中心的第2電極與夾持其的一對(duì)第3電極的層疊體被一對(duì)第2電 極夾持，進(jìn)一步被一對(duì)第1電極夾持(第1電極/第2電極/第3電極/第2電極/第3電極/第2電 極/第1電極）。
[0037] 第1活性物質(zhì)層的空隙率Α優(yōu)選大于第2活性物質(zhì)層的空隙率Β。由此，第1活性物質(zhì) 層與第1隔膜的接觸面積變得比第2活性物質(zhì)層與第1隔膜的接觸面積小，變得容易使滑動(dòng) 阻力R11小于R1 2。
[0038] 浸滲于電極組中的非水電解質(zhì)的至少一部分優(yōu)選形成凝膠電解質(zhì)。凝膠電解質(zhì)優(yōu) 選至少夾在第1活性物質(zhì)層與第1隔膜之間的第1區(qū)域及第2活性物質(zhì)層與第1隔膜之間的第 2區(qū)域中。此時(shí)，凝膠電解質(zhì)優(yōu)選相比于第1區(qū)域更多地分布于第2區(qū)域中。由此，變得更容易 使滑動(dòng)阻力R11小于R12。凝膠電解質(zhì)由于作為活性物質(zhì)層與隔膜的粘接劑發(fā)揮功能，所以 凝膠電解質(zhì)的分布量越少，滑動(dòng)阻力也變得越小。
[0039] 第1活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第1粘結(jié)劑，第2活性物質(zhì)層包含第2活性物質(zhì) 和第2粘結(jié)劑時(shí)，凝膠電解質(zhì)、第1粘結(jié)劑及第2粘結(jié)劑均優(yōu)選包含以非水電解質(zhì)溶脹的樹 月旨。由此，在電極組中，各電極與各隔膜的剝離得到抑制，變得容易抑制電池性能的降低。
[0040] 作為以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂，優(yōu)選包含偏氟乙烯單元的氟樹脂。包含偏氟乙烯 單元的氟樹脂容易保持非水電解質(zhì)，容易凝膠化。因而，各電極與各隔膜的粘接性提高，剝 離進(jìn)一步得到抑制。
[0041] 在一實(shí)施方式中，第1活性物質(zhì)層的面積變得大于第2活性物質(zhì)層的面積。其中，各 個(gè)活性物質(zhì)層的面積是從活性物質(zhì)層的法線方向（與集電體片的面方向垂直的方向）看的 投影面積(s)。
[0042] 本發(fā)明的另一方面涉及一種電池搭載設(shè)備，其具有薄型電池、和通過來自薄型電 池的電力供給而驅(qū)動(dòng)的具有撓性的電子儀器，薄型電池與電子儀器成為一體而片材化。這 樣的電池搭載設(shè)備即使是以圓弧狀大大地彎曲的情況下，位于最外面的第1電極的斷裂也 得到抑制。因而，能夠使設(shè)備的壽命延長。
[0043] 作為與薄型電池成為一體而被片材化的電子儀器，例如可列舉出生物體貼附型裝 置或可穿戴(wearable)便攜終端、移動(dòng)電話、音頻錄音再生裝置、手表、動(dòng)畫及靜止畫攝影 機(jī)、液晶顯示器、臺(tái)式電子計(jì)算器、1C卡、溫度傳感器、助聽器、壓敏蜂鳴器等。特別是生物體 貼附型裝置由于以與生物體密合的狀態(tài)使用，所以要求撓性。作為生物體貼附型裝置，可列 舉出生物體信息測(cè)定裝置、離子電滲療法經(jīng)皮給藥裝置等。
[0044] 薄型電池的厚度沒有特別限定，但若考慮柔軟性，則優(yōu)選為3mm以下、進(jìn)而為2mm以 下。片狀的電池搭載設(shè)備的厚度也可以比薄型電池厚，但從同樣的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為3mm以 下。其中，若薄型電池及電池搭載設(shè)備的厚度均為5mm左右以下，則可以得到比較良好的柔 軟性。極端減小它們的厚度在技術(shù)上是困難的，厚度的下限為例如50μπι。
[0045] 以下，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式更詳細(xì)地進(jìn)行說明。但是，以下的實(shí)施方式并不限定發(fā) 明的范圍。
[0046] 圖1以立體圖表示具有生物體信息測(cè)定裝置作為電子儀器的電池搭載設(shè)備42的一 個(gè)例子。圖2表示使相同設(shè)備變形時(shí)的外觀的一個(gè)例子。
[0047]生物體信息測(cè)定裝置40具有保持其構(gòu)成元件及薄型電池的片狀的保持構(gòu)件41。保 持構(gòu)件41由具有柔軟性的材料構(gòu)成。在保持構(gòu)件41中，埋入有溫度傳感器43、壓敏元件45、 存儲(chǔ)部46、信息發(fā)送部47、按鈕開關(guān)SW1、控制部48等元件。薄型電池21被容納于設(shè)置在保持 構(gòu)件41的內(nèi)部的平坦的空間中。即，薄型電池21和生物體信息測(cè)定裝置40成為一體而被片 材化，構(gòu)成電池搭載設(shè)備42。保持構(gòu)件41中，可以使用例如絕緣性的樹脂材料。通過在電池 搭載設(shè)備42的一個(gè)主面涂布例如具有粘合力的粘合劑49,能夠?qū)㈦姵卮钶d設(shè)備42卷繞到用 戶的手腕、腳脖子、脖子等上。
[0048]溫度傳感器43例如使用熱敏電阻或熱電偶等熱敏元件而構(gòu)成，將顯示用戶的體溫 的信號(hào)輸出至控制部48。壓敏元件45將顯示用戶的血壓或脈搏的信號(hào)輸出至控制部48。在 存儲(chǔ)與輸出的信號(hào)相應(yīng)的信息的存儲(chǔ)部46中，例如使用不揮發(fā)性存儲(chǔ)器。信息發(fā)送部47根 據(jù)來自控制部48的信號(hào)將必要的信息轉(zhuǎn)換成電波并進(jìn)行發(fā)射。開關(guān)SW1在切換生物體信息 測(cè)定裝置40的開和關(guān)時(shí)使用。溫度傳感器43、壓敏元件45、存儲(chǔ)部46、信息發(fā)送部47、開關(guān) SW1及控制部48例如被安裝于柔性基板等上，通過形成于基板表面的布線圖案而被電連接。 [00 49] 控制部48具有執(zhí)行規(guī)定的演算處理的CPU(Central Processing Unit)、存儲(chǔ)裝置 的控制程序的R〇M(Read Only Memory)、暫時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的RAM(Random Access Memory)、和 它們的周邊電路等，通過執(zhí)行存儲(chǔ)于ROM中的控制程序，控制生物體信息測(cè)定裝置40的各部 的動(dòng)作。
[0050]接著，對(duì)于本發(fā)明的第1實(shí)施方式所述的薄型電池，參照?qǐng)D3、圖4進(jìn)行說明。
[0051 ]圖3是薄型電池的一個(gè)例子的平面圖，圖4是概念性表示薄型電池所具有的最簡單 的結(jié)構(gòu)的電極組的一個(gè)例子的縱向剖面圖。另外，圖4相當(dāng)于圖3中所示的薄型電池的IV-IV 線剖面圖。
[0052]薄型電池100具有電極組103、非水電解質(zhì)（未圖示）、和容納它們的外裝體108。電 極組103具有位于外側(cè)的一對(duì)第1電極110、配置于它們之間的第2電極120、和夾在第1電極 110與第2電極120之間的第1隔膜107。第1電極110包含第1集電體片111及附著于其一個(gè)表 面的第1活性物質(zhì)層112。第2電極120包含第2集電體片121及附著于其兩個(gè)表面的第2活性 物質(zhì)層122。一對(duì)第1電極110介由第1隔膜107按照第1活性物質(zhì)層112與第2活性物質(zhì)層122 相對(duì)的方式夾持第2電極120而配置。在第1集電體片111上連接有第1引線113,在第2集電體 片121上連接有第2引線123。第1引線113及第2引線123的一端部從外裝體108向外部導(dǎo)出， 其端部作為正極或負(fù)極的外部端子發(fā)揮功能。另外，在外裝體108與各引線之間，為了提高 密閉性，也可以夾著密封材料。在密封材料中，可以使用熱塑性樹脂。
[0053]第1隔膜107與第1活性物質(zhì)層112及第2活性物質(zhì)層122粘接。作為將第1隔膜與各 活性物質(zhì)層粘接的方法，優(yōu)選在第1隔膜和/或各活性物質(zhì)層的表面涂布通過非水電解質(zhì)而 溶脹的樹脂。若樹脂通過非水電解質(zhì)而溶脹，則形成凝膠電解質(zhì)。凝膠電解質(zhì)作為粘接劑發(fā) 揮功能。
[0054] 在電極組103的情況下，第1隔膜107與第1活性物質(zhì)層112之間的滑動(dòng)阻力R11和第 1隔膜107與第2活性物質(zhì)層122之間的滑動(dòng)阻力R12必須滿足式（l):0.5N/cm 2<Rll<R12彡 2.3N/cm2。由此，即使是使薄型電池100以圓弧狀大大地彎曲的情況下，也會(huì)在被施加最大 的拉伸載荷的第1電極110斷裂之前，在第1活性物質(zhì)層112與第1隔膜107之間產(chǎn)生滑動(dòng)。由 此，拉伸應(yīng)力得到緩和。
[0055] 1?11與1?12的比：1?11/1?12優(yōu)選滿足0.22彡1?11/1?12彡0.95，更優(yōu)選滿足0.22彡1?11/ R12彡0.90。由此，能夠在使薄型電池100彎曲時(shí)的第1活性物質(zhì)層112與第1隔膜107之間更 順利地產(chǎn)生滑動(dòng)。此外，R11只要為〇.5N/cm 2以上即可，但從提高抑制在電極組中產(chǎn)生剝離 部分的效果的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為〇.7N/cm2以上。此外，R12只要為2.3N/cm 2以下即可，但從使 電極組充分具有可穿戴便攜終端所必須的柔軟性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為2. ON/cm2以下。
[0056] 接著，對(duì)于本發(fā)明的第2實(shí)施方式所述的薄型電池 200,參照?qǐng)D5進(jìn)行說明。
[0057]圖5是概念性表示薄型電池所具有的第二簡單的結(jié)構(gòu)的電極組的一個(gè)例子的縱向 剖面圖。
[0058]電極組203具有位于最外面的一對(duì)第1電極210、配置于它們之間的一對(duì)第2電極 220、配置于一對(duì)第2電極220之間（即中心）的第3電極230、夾在第1電極210與第2電極220之 間的第1隔膜207a、和夾在第2電極220與第3電極230之間的第2隔膜207b。第1電極210與第3 電極230為相同極性。
[0059] 第1電極210及第2電極220的構(gòu)成與第1實(shí)施方式同樣。即，第1電極210包含第1集 電體片211及附著于其一個(gè)表面的第1活性物質(zhì)層212,第2電極220包含第2集電體片221及 附著于其兩個(gè)表面的第2活性物質(zhì)層222。第3電極230除了在兩面具有活性物質(zhì)層這點(diǎn)以 外，可以具有與第1電極210同樣的構(gòu)成，包含第3集電體片231及附著于其兩個(gè)表面的第3活 性物質(zhì)層232。
[0060] 在第1集電體片211上連接有第1引線213,在第2集電體片221上連接有第2引線 223,在第3集電體片231上連接有第3引線（未圖示）。第3引線由于與第1引線213為相同極 性，所以在外裝體208的內(nèi)部，連接于第1引線213上。第1引線213及第2引線223的一端部從 外裝體208向外部導(dǎo)出，其端部作為正極或負(fù)極的外部端子發(fā)揮功能。
[0061] 在電極組203的情況下，第1隔膜207a與第1活性物質(zhì)層212之間的滑動(dòng)阻力R11和 第1隔膜207a與第2活性物質(zhì)層222之間的滑動(dòng)阻力R12的關(guān)系也與第1實(shí)施方式同樣，必須 滿足式（l) :0.5N/cm2<Rll<R12<2.3N/cm2〇
[0062] 只要滿足上述式（1)的關(guān)系，則可以得到抑制第1電極210的斷裂的效果，但通過進(jìn) 一步滿足以下的式(2)及式(3)，抑制第1電極210的斷裂的效果提高。即，第2隔膜207b與第2 活性物質(zhì)層222之間的滑動(dòng)阻力R22優(yōu)選滿足式（2):Rl 1 <R22彡2.3N/cm2，第2隔膜207b與 第3活性物質(zhì)層232之間的滑動(dòng)阻力R23優(yōu)選滿足式(3):R11<R23彡2.3N/cm 2。
[0063] 在滿足上述式(2)及式(3)的情況下，最外的第1電極210的第1活性物質(zhì)層212與第 1隔膜207a的滑動(dòng)阻力R11總是變得最少。因而，在薄型電池203以圓弧狀大大地彎曲的情況 下，第1活性物質(zhì)層212與第1隔膜207a的界面總是優(yōu)先滑動(dòng)，拉伸載荷得到緩和。此外，由于 R22彡2.3N/cm 2且R23彡2.3N/cm2，所以即使是在第2電極或第3電極與第2隔膜的界面，也會(huì) 在蓄積過度的應(yīng)力之前產(chǎn)生滑動(dòng)。
[0064]另一方面，假設(shè)滿足R22<R11或R23<R11的關(guān)系的情況下，在第1隔膜207a與第1 活性物質(zhì)層212之間產(chǎn)生滑動(dòng)之前，有可能在較內(nèi)部的界面優(yōu)先產(chǎn)生滑動(dòng)。由此，由于電極 組整體的應(yīng)變得到緩和，所以在第1隔膜207a與第1活性物質(zhì)層212之間變得難以產(chǎn)生滑動(dòng)。 但是，即使是在電極組整體的應(yīng)變得到緩和后，對(duì)于第1電極210依然施加最大的拉伸載荷。 因此，第1電極210的強(qiáng)度逐漸減少，有可能不久發(fā)生斷裂。
[0065] Rl 1與R22的比：R11/R22優(yōu)選滿足0 · 22彡R11/R22彡0 · 95。由此，能夠在第1活性物 質(zhì)層212與第1隔膜107之間更順利地產(chǎn)生滑動(dòng)。此外，R22只要為0.5N/cm2以上即可，從提高 抑制在電極組中產(chǎn)生剝離部分的效果的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為〇.7N/cm 2以上。此外，R22只要為 2.3N/cm2以下即可，但從使電極組充分具有可穿戴便攜終端所必須的柔軟性的觀點(diǎn)出發(fā)， 優(yōu)選為2 · ON/cm2以下。
[0066] 同樣地，Rl 1與R23的比:R11/R23優(yōu)選滿足0 · 22彡R11/R23彡0 · 95。此外，R23優(yōu)選為 0 · 7N/cm2以上，優(yōu)選為2 · ON/cm2以下。
[0067] 另外，若第2電極的數(shù)η變得過大，則薄型電池的厚度變大，薄型電池的優(yōu)點(diǎn)減少。 因而，優(yōu)選滿足η<15,更優(yōu)選滿足η<10。在薄型電池的厚度為例如3_以下的情況下，不論 第2電極的數(shù)η如何，均可以得到抑制第1電極的斷裂的效果。但是，通過滿足n<10,由滿足 式(1)所帶來的效果、由進(jìn)一步滿足式(2)~(3)所帶來的效果變大。
[0068] 第1活性物質(zhì)層的空隙率A優(yōu)選大于第2活性物質(zhì)層的空隙率B。例如，空隙率A優(yōu)選 為20~80%，空隙率B比其小。由此，第1活性物質(zhì)層與第1隔膜的接觸面積變得比第2活性物 質(zhì)層與第1隔膜的接觸面積小，變得容易使滑動(dòng)阻力R11小于R12。此外，第1電極由于僅在第 1集電體片的一個(gè)表面具有第1活性物質(zhì)層，所以容易產(chǎn)生翹曲。即使是第1電極的翹曲的程 度小的情況下，在厚度小的薄型電池中翹曲也明顯化。因而，向電子儀器上的安裝變得困 難，有可能給使用者帶來不快感。另一方面，通過將第1活性物質(zhì)層的空隙率A控制在上述范 圍，還可以得到能夠降低第1電極的翹曲這樣的附帶效果。
[0069] 浸滲于電極組中的非水電解質(zhì)的至少一部分優(yōu)選形成凝膠電解質(zhì)。凝膠電解質(zhì)優(yōu) 選至少存在于各活性物質(zhì)層與各隔膜的界面區(qū)域中。通過在活性物質(zhì)層與隔膜的界面區(qū)域 中存在凝膠電解質(zhì)，電極與隔膜的粘接性提高，剝離進(jìn)一步得到抑制。凝膠電解質(zhì)更優(yōu)選進(jìn) 一步也存在于各活性物質(zhì)層所具有的空隙的內(nèi)部和/或各隔膜的細(xì)孔內(nèi)。
[0070] 凝膠電解質(zhì)包含例如非水電解質(zhì)和以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂。作為以非水電解質(zhì) 溶脹的樹脂，優(yōu)選包含偏氟乙烯單元的氟樹脂。包含偏氟乙烯單元的氟樹脂容易保持非水 電解質(zhì)，容易凝膠化。
[0071] 在活性物質(zhì)層與隔膜的界面區(qū)域中配置凝膠電解質(zhì)時(shí)，例如，在活性物質(zhì)層的表 面和/或隔膜的表面以例如薄膜狀涂布以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂。之后，將活性物質(zhì)層和隔 膜介由樹脂的涂膜而層疊，在所得到的層疊體或電極組中浸滲非水電解質(zhì)。由此，樹脂以非 水電解質(zhì)脹濕，在界面區(qū)域中形成凝膠電解質(zhì)。在凝膠電解質(zhì)中使用包含偏氟乙烯單元的 氟樹脂時(shí)，涂膜中包含的樹脂的量以活性物質(zhì)層與隔膜的界面區(qū)域的每單位表面積（即活 性物質(zhì)層或隔膜的每單位表面積)計(jì)，優(yōu)選為1~30g/m 2。
[0072] 以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂沒有必要涂布于活性物質(zhì)層的表面和/或隔膜的表面的 整個(gè)面。例如，也可以將樹脂以規(guī)定圖案(例如條紋或矩陣的圖案)或點(diǎn)狀涂布于活性物質(zhì) 層的表面。同樣地，也可以將樹脂以規(guī)定圖案或點(diǎn)狀涂布于隔膜的表面。此時(shí)，通過被賦予 到活性物質(zhì)層和/或隔膜的表面的樹脂的量，也能夠控制滑動(dòng)阻力R11、R12、R22及R23。
[0073] 活性物質(zhì)層與隔膜的界面區(qū)域可以分類成第1活性物質(zhì)層與第1隔膜之間的第1區(qū) 域、第2活性物質(zhì)層與第1隔膜之間的第2區(qū)域、第2活性物質(zhì)層與第2隔膜之間的第3區(qū)域及 第3活性物質(zhì)層與第2隔膜之間的第4區(qū)域。凝膠電解質(zhì)配置于第1區(qū)域及第2區(qū)域的情況下， 凝膠電解質(zhì)優(yōu)選相比于第1區(qū)域更多地分布于第2區(qū)域中。由此，變得容易將滑動(dòng)阻力R11控 制得小于R12。凝膠電解質(zhì)由于作為粘接材料發(fā)揮功能，所以凝膠電解質(zhì)的分布量越少，滑 動(dòng)阻力也變得越小。另外，第1區(qū)域中包含的以非水電解質(zhì)溶脹樹脂的每單位表面積的量W1 與第2區(qū)域中包含的以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂的每單位表面積的量W2的比:W1/W2為0SW1/ W2彡0.95,容易控制滑動(dòng)阻力R11與R12的關(guān)系。
[0074] 凝膠電解質(zhì)也配置于第3區(qū)域及第4區(qū)域中時(shí)，凝膠電解質(zhì)基于同樣的理由，優(yōu)選 相比于第2~4區(qū)域較少地分布于第1區(qū)域中。由此，變得容易構(gòu)筑R11<R12、R11<R22且R11 <R23的關(guān)系。
[0075] 作為使活性物質(zhì)層所具有的空隙的內(nèi)部存在凝膠電解質(zhì)的方法，使活性物質(zhì)層的 原料中包含以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂的方法簡易而優(yōu)選。例如，在第1活性物質(zhì)層為包含第 1活性物質(zhì)和第1粘結(jié)劑的合劑層時(shí)，只要使第1粘結(jié)劑中包含以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂即 可。同樣地，在第2活性物質(zhì)層為包含第2活性物質(zhì)和第2粘結(jié)劑的合劑層時(shí)，只要使第2粘結(jié) 劑中包含以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂即可。這樣的合劑層可以通過將包含第1或第2活性物 質(zhì)、第1或第2粘結(jié)劑和使它們分散的液狀分散介質(zhì)的合劑漿料涂布到第1或第2集電體片 上，干燥后，將涂膜進(jìn)行壓延而形成。
[0076] 當(dāng)?shù)?活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第1粘結(jié)劑，第2活性物質(zhì)層包含第2活性物 質(zhì)和第2粘結(jié)劑，在上述第1區(qū)域及第2區(qū)域中配置有凝膠電解質(zhì)時(shí)，優(yōu)選第1粘結(jié)劑及第2粘 結(jié)劑均包含以非水電解質(zhì)溶脹的樹脂。由此，各活性物質(zhì)層與隔膜的一體性提高，各電極與 隔膜的剝離進(jìn)一步得到抑制。此時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選第1粘結(jié)劑、第2粘結(jié)劑及凝膠電解質(zhì)包含以 非水電解質(zhì)溶脹的相同種類的樹脂。例如，在凝膠電解質(zhì)包含聚偏氟乙烯的情況下，優(yōu)選第 1活性物質(zhì)層及第2活性物質(zhì)層以及第3活性物質(zhì)層也包含聚偏氟乙烯。
[0077] 同樣地，當(dāng)?shù)?活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第1粘結(jié)劑，第2活性物質(zhì)層包含第2 活性物質(zhì)和第2粘結(jié)劑，第3活性物質(zhì)層包含第3活性物質(zhì)和第3粘結(jié)劑，在上述第1區(qū)域~第 4區(qū)域中配置有凝膠電解質(zhì)時(shí)，優(yōu)選第1粘結(jié)劑、第2粘結(jié)劑及第3粘結(jié)劑均包含以非水電解 質(zhì)溶脹的樹脂。此外，進(jìn)一步優(yōu)選第1粘結(jié)劑、第2粘結(jié)劑、第3粘結(jié)劑及凝膠電解質(zhì)包含以非 水電解質(zhì)溶脹的相同種類的樹脂。另外，通常，相同極性的第1活性物質(zhì)與第3活性物質(zhì)為相 同種類，第1粘結(jié)劑與第3粘結(jié)劑也為相同種類。
[0078]在任一實(shí)施方式中，均優(yōu)選第1活性物質(zhì)層的空隙率A為20~80%，更優(yōu)選為25~ 60%。其中，在第1活性物質(zhì)層為正極的情況下，空隙率A優(yōu)選為20~30%，更優(yōu)選為20~ 27%。此外，在第1活性物質(zhì)層為負(fù)極的情況下，空隙率A優(yōu)選為25~80%，更優(yōu)選為40~ 60 %。此時(shí)，第2活性物質(zhì)層的空隙率B優(yōu)選小于空隙率A，空隙率A與空隙率B的比:A/B例如 優(yōu)選為1.03~4.5。此外，第3活性物質(zhì)層的空隙率C優(yōu)選為空隙率A以下，空隙率A與空隙率C 的比:A/C例如只要為1~4即可。
[0079] 作為保持非水電解質(zhì)并溶脹的樹脂(基體聚合物），可列舉出包含偏氟乙烯單元的 氟樹脂、包含（甲基)丙烯酸和/或（甲基)丙烯酸酯單元的丙烯酸系樹脂、包含聚環(huán)氧烷烴單 元的聚醚樹脂等。
[0080] 作為包含偏氟乙烯單元的氟樹脂，可列舉出聚偏氟乙烯（PVdF)、包含偏氟乙烯 (VdF)單元和六氟丙烯(HFP)單元的共聚物(PVdF-HFP)、包含偏氟乙烯(VdF)單元和三氟乙 烯(TFE)單元的共聚物等。包含偏氟乙烯單元的氟樹脂中包含的偏氟乙烯單元的量優(yōu)選為1 摩爾％以上，以使氟樹脂容易以非水電解質(zhì)溶脹。
[0081] 第1活性物質(zhì)層的面積S1與第2活性物質(zhì)層的面積S2的比：S1/S2從容量平衡的觀 點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為0.7~1.3。此外，在第1電極為負(fù)極、第2電極為正極的情況下，從防止金屬鋰 的析出的觀點(diǎn)出發(fā)，S1 /S2優(yōu)選大于1，更優(yōu)選為1.01~1.3。
[0082] 另一方面，與第1活性物質(zhì)層相同極性的第3活性物質(zhì)層的面積S3從確保容量平衡 的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為與第1活性物質(zhì)層的面積S1相同程度。例如，第1活性物質(zhì)層的面積S1與 第3活性物質(zhì)層的面積S3的比：S1/S3優(yōu)選為0.95<S1/S3< 1.05。
[0083] 另外，活性物質(zhì)層的面積S1、S2及S3與從其法線方向（與集電體片的面方向垂直的 方向）看各個(gè)活性物質(zhì)層的投影面積(S)含義相同。
[0084] 外裝體例如由具有阻擋層及分別形成于其兩面的樹脂層的層壓膜形成。阻擋層中 使用的無機(jī)材料沒有特別限定，但從阻擋性能、強(qiáng)度、耐彎曲性等方面考慮，適宜使用金屬層、 陶瓷層等。例如優(yōu)選鋁、鈦、鎳、鐵、鉑、金、銀等金屬材料、或氧化硅、氧化鎂、氧化鋁等陶瓷材 料。阻擋層的厚度優(yōu)選為例如0.01~50μπι。配置于外裝體的內(nèi)面?zhèn)鹊臉渲瑢拥牟牧蠌臒崛劢?的容易性、耐電解質(zhì)性及耐化學(xué)藥品性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選為聚乙烯(ΡΕ)、聚丙烯(ΡΡ)那樣的 聚烯烴、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)等。內(nèi)面 側(cè)的樹脂層的厚度優(yōu)選為10~100μπι。配置于外裝體的外面?zhèn)鹊臉渲瑢訌膹?qiáng)度、耐沖擊性及 耐化學(xué)藥品性的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選6,6_尼龍那樣的聚酰胺(PA)、聚烯烴、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇 酯(PET)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯那樣的聚酯等。外面?zhèn)鹊臉渲瑢拥暮穸葍?yōu)選為5~100μπι。
[0085] 若第1電極為正極，則第2電極為負(fù)極。此時(shí)，第3電極為正極。若第1電極為負(fù)極，則 第2電極為正極。此時(shí)，第3電極為負(fù)極。以下，對(duì)正極及負(fù)極的構(gòu)成，更詳細(xì)地進(jìn)行說明。
[0086] (負(fù)極）
[0087] 負(fù)極具有作為第1或第2集電體片的負(fù)極集電體片、和作為第1或第2活性物質(zhì)層的 負(fù)極活性物質(zhì)層。當(dāng)?shù)?電極為負(fù)極時(shí)，在負(fù)極集電體片的一個(gè)表面設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)層。 當(dāng)?shù)?電極或第3電極為負(fù)極時(shí)，在負(fù)極集電體片的兩個(gè)表面設(shè)置負(fù)極活性物質(zhì)層。
[0088] 在負(fù)極集電體片中，使用金屬膜、金屬箱等。負(fù)極集電體片優(yōu)選不與負(fù)極活性物質(zhì) 形成合金，且電子傳導(dǎo)性優(yōu)異。因而，負(fù)極集電體片的材料優(yōu)選為選自由銅、鎳、鈦及它們的 合金以及不銹鋼組成的組中的至少1種。負(fù)極集電體片的厚度例如優(yōu)選為5~30μπι。
[0089] 負(fù)極活性物質(zhì)層包含負(fù)極活性物質(zhì)，根據(jù)需要包含粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑。負(fù)極活性物 質(zhì)層也可以是通過氣相法(例如蒸鍍)形成的多孔沉積膜。作為負(fù)極活性物質(zhì)，可列舉出Li 金屬、與Li進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)的金屬或合金、碳材料(例如石墨）、娃合金、娃氧化物等。負(fù)極活 性物質(zhì)層的厚度優(yōu)選為例如1~300μπι。通過將負(fù)極活性物質(zhì)層的厚度設(shè)定為Ιμπι以上，能夠 維持充分的容量。另一方面，通過將負(fù)極活性物質(zhì)層的厚度設(shè)定為300μπι以下，負(fù)極能夠維 持高的柔軟性，在彎曲時(shí)在薄型電池中變得難以產(chǎn)生壓力。
[0090] 配置于電極組的最外面的第1電極為負(fù)極時(shí)，負(fù)極活性物質(zhì)層的粘結(jié)劑優(yōu)選含有 包含偏氟乙烯單元的氟樹脂。在使用非水電解質(zhì)的薄型電池中，主流也是鋰離子二次電池 的負(fù)極包含碳材料作為活性物質(zhì)。使用碳材料作為活性物質(zhì)時(shí)，從能夠以少量實(shí)現(xiàn)粘結(jié)強(qiáng) 度的觀點(diǎn)出發(fā)，作為粘結(jié)劑，使用橡膠粒子(例如苯乙烯-丁二烯橡膠）。另一方面，若使用橡 膠粒子，則在使電極組大大地彎曲時(shí)，有時(shí)在負(fù)極與隔膜的界面產(chǎn)生剝離。另一方面，通過 使用包含偏氟乙烯單元的氟樹脂作為粘結(jié)劑，由于第1活性物質(zhì)層（負(fù)極活性物質(zhì)層）中包 含的非水電解質(zhì)發(fā)生凝膠化，所以第1活性物質(zhì)層與隔膜的粘接力增加，剝離得到抑制。
[0091] (正極）
[0092]正極具有作為第1或第2集電體片的正極集電體片、和作為第1或第2活性物質(zhì)層的 正極活性物質(zhì)層。第1電極為正極時(shí)，在正極集電體片的一個(gè)表面設(shè)置正極活性物質(zhì)層。第2 電極或第3電極為正極時(shí)，在正極集電體片的兩個(gè)表面設(shè)置正極活性物質(zhì)層。
[0093]在正極集電體片中，使用金屬膜、金屬箱等。正極集電體片的材料例如優(yōu)選為選自 由銀、鎳、鈀、金、鉑、鋁及它們的合金以及不銹鋼組成的組中的至少1種。正極集電體片的厚 度例如優(yōu)選為1~30μηι。
[0094]正極活性物質(zhì)層包含正極活性物質(zhì)及粘結(jié)劑，根據(jù)需要包含導(dǎo)電劑。正極活性物 質(zhì)沒有特別限定，在薄型電池為二次電池的情況下，含鋰復(fù)合氧化物、例如LixaC〇02、 L i xaNi 〇2、L i xaMn〇2、L i xaC〇yNi 1-y〇2、L i xaC〇yMi-y0z、L i xaNi 1-yMyOz、L i xbMn2〇4、L i xbMm-yMy〇4等是適 合的。其中，M為選自由恥、]\%、3(：、￥、]\111小6、(：〇、附、(：11、211^1、0、？13、313及8組成的組中的至 少一個(gè)元素，xa = 0~1.2、xb = 0~2、y = 0~0.9、z = 2~2.34a及xb通過充放電而增減。薄 型電池為一次電池時(shí)，可以使用選自由二氧化錳、氟化碳(氟化石墨）、含鋰復(fù)合氧化物、金 屬硫化物及有機(jī)硫化合物組成的組中的至少1種。正極活性物質(zhì)層的厚度例如優(yōu)選為1~ 300μπι。通過將正極活性物質(zhì)層的厚度設(shè)定為Ιμπι以上，能夠維持充分的容量。另一方面，通 過將正極活性物質(zhì)層的厚度設(shè)定為300μπι以下，正極能夠維持高的柔軟性，在彎曲時(shí)在薄型 電池中變得難以產(chǎn)生壓力。
[0095] 配置于電極組的最外面的第1電極為正極時(shí)，第1活性物質(zhì)層的粘結(jié)劑優(yōu)選含有包 含偏氟乙烯單元的氟樹脂。由此，由于第1活性物質(zhì)層(正極活性物質(zhì)層）中包含的非水電解 質(zhì)發(fā)生凝膠化，所以第1活性物質(zhì)層與隔膜的粘接力增加，剝離得到抑制。
[0096] 正極或負(fù)極的活性物質(zhì)層中包含的導(dǎo)電劑中，使用天然石墨、人造石墨等石墨類； 乙炔黑、科琴黑、槽法炭黑、爐黑、燈黑、熱裂炭黑等炭黑類等。導(dǎo)電劑的量每1〇〇質(zhì)量份活性 物質(zhì)，例如為0~20質(zhì)量份。
[0097]正極或負(fù)極的活性物質(zhì)層中包含的粘結(jié)劑中，也可以使用聚偏氟乙烯(PVDF)那樣 的包含偏氟乙烯單元的氟樹脂、聚四氟乙烯那樣的不包含偏氟乙烯單元的氟樹脂、聚丙烯 腈、聚丙烯酸等丙烯酸樹脂、苯乙烯丁二烯橡膠等橡膠類等。粘結(jié)劑的量每100質(zhì)量份活性 物質(zhì)，例如為0.5~15質(zhì)量份。
[0098] 在各活性物質(zhì)層中，也可以將包含偏氟乙烯單元的氟樹脂與其他的粘結(jié)劑并用。 此時(shí)，粘結(jié)劑整體中，優(yōu)選包含10質(zhì)量％以上的包含偏氟乙烯單元的氟樹脂。
[0099] 作為非水電解質(zhì)，優(yōu)選鋰鹽與溶解鋰鹽的非水溶劑的混合物。作為鋰鹽，可列舉出 例如1^1〇4、1^?4、1^?6、1^? 3303、1^?3(：02、酰亞胺鹽類等。作為非水溶劑，可列舉出例如 碳酸亞丙酯、碳酸亞乙酯、碳酸亞丁酯等環(huán)狀碳酸酯;碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯 等鏈狀碳酸酯；γ-丁內(nèi)酯、γ-戊內(nèi)酯等環(huán)狀羧酸酯等。
[0100]作為隔膜，優(yōu)選使用樹脂制的微多孔膜或無紡布。作為隔膜的材料(樹脂），優(yōu)選例 如聚乙烯、聚丙烯等聚烯烴、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺等聚酰胺。隔膜的厚度例如為8~30μπι。
[0101] 負(fù)極引線及正極引線例如分別通過焊接連接于負(fù)極集電體片或正極集電體片上。 作為負(fù)極引線，優(yōu)選使用例如銅引線、銅合金引線、鎳引線等。作為正極引線，優(yōu)選使用例如 銀引線、錯(cuò)引線等。
[0102] 以下，對(duì)本發(fā)明基于實(shí)施例更詳細(xì)地進(jìn)行說明，但本發(fā)明并不限定于實(shí)施例。
[0103] 《實(shí)施例1》
[0104] 按照以下的步驟，制作具有〈負(fù)極/正極/負(fù)極〉的結(jié)構(gòu)的薄型電池。
[0105] (1)負(fù)極(第1電極)的制作
[0106] 作為負(fù)極集電體片，準(zhǔn)備厚度為8μπι的電解銅箱。在該電解銅箱的一個(gè)表面，涂布 負(fù)極合劑漿料，干燥后進(jìn)行壓延，形成負(fù)極活性物質(zhì)層(第1活性物質(zhì)層），得到負(fù)極片材。在 壓延時(shí)，按照負(fù)極活性物質(zhì)層的空隙率成為47%的方式控制線壓。從所得到的負(fù)極片材切 出具有5mm X 5mm的極耳片的23mm X 55mm尺寸的負(fù)極，在極耳片上超聲波焊接銅制的負(fù)極引 線。負(fù)極合劑漿料是將作為負(fù)極活性物質(zhì)的石墨(平均粒徑為22μπι)100質(zhì)量份、作為粘結(jié)劑 的聚偏氟乙烯(PVdF) 8質(zhì)量份和適量的Ν-甲基-2-吡咯烷酮(ΝΜΡ)混合而調(diào)制的。負(fù)極活性 物質(zhì)層的厚度為145μηι。
[0107] (2)正極的制作(第2電極）
[0108]作為正極集電體片，準(zhǔn)備厚度為15μπι的鋁箱。在該鋁箱的兩個(gè)表面，涂布正極合劑 漿料，干燥后進(jìn)行壓延，形成正極活性物質(zhì)層(第2活性物質(zhì)層），得到正極片材。在壓延時(shí)， 按照正極活性物質(zhì)層的空隙率成為22%的方式控制線壓。從所得到的正極片材切出具有 5mm X 5mm的極耳片的21mm X 53mm尺寸的正極，在極耳片上超聲波焊接錯(cuò)制的正極引線。正 極合劑漿料是將作為正極活性物質(zhì)的LiNiQ. 8C〇Q.16Al().4〇2(平均粒徑為20μπι)100質(zhì)量份、作 為導(dǎo)電劑的乙炔黑0.75質(zhì)量份、作為粘結(jié)劑的PVdFO. 75質(zhì)量份和適量的ΝΜΡ混合而調(diào)制的。 正極活性物質(zhì)層的厚度(每一面)為80μπι。
[0109] 按照負(fù)極容量Cn與正極容量Cp的容量比：Cn/Cp成為1.05的方式控制各活性物質(zhì) 層的厚度。負(fù)極活性物質(zhì)層的面積Sn與正極活性物質(zhì)層的面積Sp的比：Sn/Sp設(shè)定為1.1。另 外，Cn/Cp及Sn/Sp對(duì)于后述的各實(shí)施例及各比較例也同樣。
[0110] (3)非水電解質(zhì)
[0111] 非水電解質(zhì)通過在碳酸亞乙酯(EC)、碳酸甲乙酯(EMC)、及碳酸二乙酯(DEC)的混 合溶劑(體積比為20:30:50)中以lmol/L的濃度溶解LiPF 6而調(diào)制。
[0112] (4)薄型電池的組裝
[0113] 相對(duì)于上述混合溶劑100重量份，溶解5重量份的PVdF而調(diào)制聚合物溶液。將所得 到的聚合物溶液涂布到23mm X 59mm尺寸的由微多孔性聚乙稀膜(厚度為9μπι)構(gòu)成的隔膜 (第1隔膜)的兩面后，用干燥爐使溶劑揮散，形成PVdF膜。涂布的PVdF量為15g/m 2。
[0114] 此時(shí)，在隔膜的與負(fù)極活性物質(zhì)層的相對(duì)預(yù)定部的90%的區(qū)域中形成PVdF膜。另 一方面，在隔膜的與正極活性物質(zhì)層的相對(duì)預(yù)定部，按照相對(duì)預(yù)定部被100%覆蓋的方式形 成PVdF膜。之后，按照負(fù)極活性物質(zhì)層與正極活性物質(zhì)層彼此相對(duì)的方式，此外，在負(fù)極與 正極之間夾著隔膜，在一對(duì)負(fù)極之間配置正極，得到電極組。
[0115]接著，在具有鋁制的阻擋層的筒狀的包含層壓膜的外裝體中容納電極組。其中，使 用聚丙烯(PP)層/鋁箱/尼龍(Ny)層的3層結(jié)構(gòu)且總厚約為85μπι的層壓膜。將PP層配置在內(nèi) 側(cè)，將Ny層配置在外側(cè)。
[0116] 從外裝體的一個(gè)開口導(dǎo)出正極引線及負(fù)極引線，將各引線夾持而將該開口通過熱 熔接密閉。接著，從另一個(gè)開口注入非水電解質(zhì)，在-650mmHg的減壓環(huán)境下將另一個(gè)開口部 熱熔接。進(jìn)而將注液后的電池在45 °C環(huán)境下老化。此時(shí)，在隔膜與電極之間的PVdF膜中浸滲 非水電解質(zhì)，形成凝膠電解質(zhì)層。最后，以〇.25MPa的壓力在25°C下進(jìn)行30秒鐘壓制，制作厚 度為0.7mm的實(shí)施例1的電池A1。
[0117] 將電池A1的構(gòu)成與以下的各實(shí)施例及比較例的電池的構(gòu)成一起示于表1中。
[0118] [表 1]
[0120] [評(píng)價(jià)]
[0121] (初期的電池容量）
[0122] 在25°C的環(huán)境下，相對(duì)于電池A1進(jìn)行以下的充放電，求出初期容量(C0)。其中，將 電池A1的設(shè)計(jì)容量設(shè)定為lC(mAh)。
[0123] (1)恒定電流充電:0 · 2CMA(終止電壓4· 2V)
[0124] (2)恒定電壓充電：4.2V(終止電流0.05CmA)
[0125] (3)恒定電流放電：0.5CmA(終止電壓2.5V)
[0126] (彎曲試驗(yàn)后的容量維持率）
[0127] 如圖6中所示的那樣，將能夠伸縮的一對(duì)固定構(gòu)件600a、600b水平地相對(duì)配置，用 各固定構(gòu)件，將充電狀態(tài)的電池A1的兩端的通過熱熔接而封閉的部分固定。然后，在25 °C的 環(huán)境下，使具有曲率半徑R為20mm的曲面部的夾具610與電池100抵接，沿著曲面部使電池 620彎曲后，將夾具610從電池100拉開，將電池100的形狀恢復(fù)成原樣。將該操作重復(fù)進(jìn)行 4000次。之后，相對(duì)于薄型電池，在與上述相同的條件下進(jìn)行充放電，求出彎曲試驗(yàn)后的放 電容量(Cx)。由所得到的放電容量Cx和初期容量C0，由以下的式子求出容量維持率。將結(jié)果 示于表2中。
[0128] 彎曲試驗(yàn)后的容量維持率（％ ) = (Cx/C0) X 100
[0129] (滑動(dòng)阻力的測(cè)定）
[0130] 按照以下的步驟，測(cè)定隔膜與負(fù)極活性物質(zhì)層(第1活性物質(zhì)層)之間的滑動(dòng)阻力 R11和隔膜與正極活性物質(zhì)層(第2活性物質(zhì)層)之間的滑動(dòng)阻力R12。
[0131] (阻力 R11)
[0132] 從電池A1(不同于供于容量維持率的評(píng)價(jià)的其它的電池）中取出電極組，將正極活 性物質(zhì)層與隔膜的界面剝離，將負(fù)極與隔膜的層疊體分離。接著，將負(fù)極110與隔膜107的層 疊體加工成圖7中所示那樣的具有15mm X 50mm的接合區(qū)域的長條狀的試驗(yàn)片。在試驗(yàn)片的 接合區(qū)域中，負(fù)極活性物質(zhì)層112與隔膜107通過凝膠電解質(zhì)層109而粘接。
[0133] 接著，使用拉伸試驗(yàn)機(jī)(A&D Company，Limited制的Tensilon RTC-1150A)，在25°C 的環(huán)境下，相對(duì)于試驗(yàn)片以20mm/分鐘的拉伸速度施加長度方向的拉伸載荷。拉伸載荷逐漸 變大，在某一時(shí)刻達(dá)到峰值，之后，急劇減少。通過將峰值時(shí)的載荷(N)除以上述粘接面積 (15mmX50mm)，算出滑動(dòng)阻力(N/cm 2)。
[0134] (阻力 R12)
[0135] 在電極組的一側(cè)，將負(fù)極活性物質(zhì)層與隔膜的界面剝離，在另一側(cè)，將正極活性物 質(zhì)層與隔膜的界面剝離，將正極與隔膜的層疊體分離。接著，將正極與隔膜的層疊體加工成 與上述同樣的長條狀的試驗(yàn)片，實(shí)施拉伸試驗(yàn)。
[0136] 另外，在隔膜的與負(fù)極的相對(duì)預(yù)定部，存在與正極的相對(duì)預(yù)定部的90 %的量的 PVdF。即，配置于第1區(qū)域的凝膠電解質(zhì)量為配置于第2區(qū)域的凝膠電解質(zhì)量的90%。
[0137] (活性物質(zhì)層的空隙率）
[0138] 通過汞細(xì)孔計(jì)測(cè)定各活性物質(zhì)層的細(xì)孔容積分布。細(xì)孔計(jì)使用(株)島津制作所制 的"Autopore 1119410"。從細(xì)孔容積分布，抽出細(xì)孔直徑為15μπι以下的細(xì)孔的分布(將細(xì)孔 直徑超過15μπι的細(xì)孔的分布除外），求出其累積細(xì)孔容積(Vp)。另外，細(xì)孔直徑超過15μπι的 細(xì)孔由于來自活性物質(zhì)層的表面的凹凸等，所以不包含于累積細(xì)孔容積中。將所得到的累 積細(xì)孔容積Vp除以活性物質(zhì)層的表觀體積(Va)，由以下的式子求出空隙率。將結(jié)果示于表1 中。Va由活性物質(zhì)層的投影面積(S)和活性物質(zhì)層的厚度(T)算出（Va = ST)?；钚晕镔|(zhì)層的 厚度(T)用接觸式的厚度測(cè)定裝置進(jìn)行測(cè)定。
[0139] 空隙率（％) = (vp/va)xi〇〇
[0140] 將電池A1的評(píng)價(jià)結(jié)果與對(duì)以下的各實(shí)施例及各比較例的電池同樣地評(píng)價(jià)而得到 的結(jié)果一起不于表2中。
[0141] [表 2]
[0143] 《實(shí)施例2》
[0144] 按照以下的步驟，制作具有〈正極/負(fù)極/正極〉的結(jié)構(gòu)的薄型電池。
[0145] (1)負(fù)極的制作(第2電極）
[0146] 除了在負(fù)極集電體片的兩個(gè)表面形成負(fù)極活性物質(zhì)層以外，與實(shí)施例1同樣地制作 負(fù)極片材。在壓延時(shí)，按照負(fù)極活性物質(zhì)層的空隙率成為22%的方式控制線壓。從所得到的負(fù) 極片材切出具有5_ X 5mm的極耳片的23mm X 55mm尺寸的負(fù)極，在極耳片上焊接負(fù)極引線而得 到負(fù)極。由于將空隙率由47%變更為22%，所以負(fù)極活性物質(zhì)層的厚度(每一面)為100μπι。
[0147] (2)正極的制作(第1電極）
[0148] 除了僅在正極集電體片的一個(gè)表面形成正極活性物質(zhì)層以外，與實(shí)施例1同樣地操 作，制作正極片材。在壓延時(shí)，按照正極活性物質(zhì)層的空隙率成為47%的方式控制線壓。從所 得到的正極片材切出具有5mm X 5mm的極耳片的21mm X 53mm尺寸的正極，在極耳片上焊接正極 引線而得到正極。由于將空隙率由22%變更為47%，所以正極活性物質(zhì)層的厚度為115μπι。
[0149] (3)薄型電池的組裝
[0150] 除了按照負(fù)極活性物質(zhì)層與正極活性物質(zhì)層彼此相對(duì)的方式在一對(duì)正極之間配 置負(fù)極以外，與實(shí)施例1同樣地制作電極組，完成薄型電池(電池Α2)。
[0151] 其中，在隔膜的與正極活性物質(zhì)層(第1活性物質(zhì)層）的相對(duì)預(yù)定部的90%的區(qū)域 中形成PVdF膜。另一方面，在隔膜的與負(fù)極活性物質(zhì)層(第2活性物質(zhì)層)的相對(duì)預(yù)定部，按照 相對(duì)預(yù)定部被100%覆蓋的方式形成PVdF膜。之后，按照負(fù)極活性物質(zhì)層與正極活性物質(zhì)層彼 此相對(duì)的方式，此外，在負(fù)極與正極之間夾著隔膜，在一對(duì)正極之間配置負(fù)極而得到電極組。
[0152] 《實(shí)施例3》
[0153] 除了按照負(fù)極活性物質(zhì)層的空隙率成為22%的方式控制線壓，將負(fù)極活性物質(zhì)層 的厚度設(shè)定為1〇〇μπι以外，與實(shí)施例1同樣地制作負(fù)極。除了使用該負(fù)極以外，與實(shí)施例1同 樣地制作電極組，完成薄型電池（電池A3)。
[0154] 《實(shí)施例4》
[0155] 除了在隔膜的與負(fù)極活性物質(zhì)層的相對(duì)預(yù)定部的100%的區(qū)域中形成PVdF膜以 外，與實(shí)施例1同樣地制作電極組，完成薄型電池(電池A4)。
[0156] 《實(shí)施例5》
[0157] 將作為負(fù)極活性物質(zhì)的石墨(平均粒徑為20μπι)100質(zhì)量份、作為粘結(jié)劑的苯乙烯_ 丁二烯橡膠（SBR)2.5質(zhì)量份、羧甲基纖維素(CMC)l質(zhì)量份、和適量的水混合而調(diào)制負(fù)極合 劑漿料。除了使用該負(fù)極合劑漿料以外，與實(shí)施例2同樣地制作負(fù)極。負(fù)極活性物質(zhì)層的厚 度為140μπι。除了使用該負(fù)極以外，與實(shí)施例1同樣地制作電極組，完成薄型電池(電池A5)。
[0158] 《實(shí)施例6》
[0159] 除了將對(duì)薄型電池進(jìn)行壓制時(shí)的溫度變更為60°C以外，與實(shí)施例1同樣地完成薄 型電池（電池A6)。
[0160] 《實(shí)施例7》
[0161] 除了將對(duì)薄型電池進(jìn)行壓制時(shí)的溫度變更為60°C以外，與實(shí)施例3同樣地完成薄 型電池（電池A7)。
[0162] 《實(shí)施例8》
[0163] 除了將對(duì)薄型電池進(jìn)行壓制時(shí)的溫度變更為60°C以外，與實(shí)施例4同樣地完成薄 型電池（電池A8)。
[0164] 《實(shí)施例9》
[0165] 除了將對(duì)薄型電池進(jìn)行壓制時(shí)的溫度變更為60°C以外，與實(shí)施例5同樣地完成薄 型電池（電池A9)。
[0166] 《實(shí)施例10》
[0167] 除了將對(duì)薄型電池進(jìn)行壓制時(shí)的溫度變更為80°C以外，與實(shí)施例4同樣地完成薄 型電池（電池A10)。
[0168] 《比較例1》
[0169] 除了將對(duì)薄型電池進(jìn)行壓制時(shí)的溫度變更為90°C以外，與實(shí)施例1同樣地完成薄 型電池（電池B1)。
[0170]《比較例2》
[0171] 按照負(fù)極活性物質(zhì)層的空隙率成為22%的方式控制線壓，將負(fù)極活性物質(zhì)層的厚 度設(shè)定為100μπι。此外，在隔膜的與負(fù)極活性物質(zhì)層的相對(duì)預(yù)定部的100%的區(qū)域中涂布 PVdF層。除了上述以外，與比較例1同樣地完成薄型電池（電池Β2)。
[0172] 《比較例3》
[0173] 按照與實(shí)施例2同樣的步驟，制作具有〈正極/負(fù)極/正極〉的結(jié)構(gòu)的薄型電池。其中， 在隔膜的與負(fù)極活性物質(zhì)層的相對(duì)預(yù)定部的90%的區(qū)域中形成PVdF膜，在與正極活性物質(zhì) 層的相對(duì)預(yù)定部的100%的區(qū)域中形成PVdF膜。此外，在薄型電池的組裝中，將從外裝體的 外側(cè)對(duì)電極組進(jìn)行壓制時(shí)的電極組及非水電解質(zhì)的溫度變更為60°C。這樣操作，完成除了 使第1電極為正極、使第2電極為負(fù)極以外具有與實(shí)施例6同樣的構(gòu)成的薄型電池(電池B3)。
[0174] 《比較例4》
[0175] 在薄型電池的組裝中，沒有在隔膜的兩面涂布PVdF膜。此外，在外裝體中插入電極 組，將一個(gè)開口通過熱熔接而密閉后，從外裝體的另一個(gè)開口注入非水電解質(zhì)，在-650mmHg的 減壓環(huán)境下將另一個(gè)開口部進(jìn)行熱熔接。之后，將電池在45°C環(huán)境下老化。最后，以0.25MPa 的壓力在90°C下壓制30秒鐘。除了上述以外，與實(shí)施例1同樣地完成薄型電池（電池Μ)。
[0176] 產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0177] 本發(fā)明的薄型電池例如適于在生物體貼附型裝置或可穿戴便攜終端那樣的小型 的電子儀器中使用。
[0178] 符號(hào)說明
[0179] 21、100、200、620 薄型電池
[0180] 40 生物體信息測(cè)定裝置
[0181] 41 保持構(gòu)件
[0182] 42 電池搭載設(shè)備
[0183] 43 溫度傳感器
[0184] 45 壓敏元件
[0185] 46 存儲(chǔ)部
[0186] 47 信息發(fā)送部
[0187] SW1 按鈕開關(guān)
[0188] 48 控制部
[0189] 49 粘合劑
[0190] 103、203 電極組
[0191] 107 第 1 隔膜
[0192] 1〇8、208 外裝體
[0193] 109 凝膠電解質(zhì)
[0194] 110,210 第 1 電極
[0195] 11U211 第1集電體片
[0196] 112,212 第1活性物質(zhì)層
[0197] 113、213 第 1 引線
[0198] 120、220 第 2 電極
[0199] 121、221 第2集電體片
[0200] 122,212 第2活性物質(zhì)層
[0201] 123、223 第 2 引線
[0202] 207a、207b 第 2 隔膜
[0203] 600a、600b 固定構(gòu)件
[0204] 610 夾具
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種薄型電池，其包含片狀的電極組、浸滲于所述電極組中的非水電解質(zhì)、和密閉容 納所述電極組與所述非水電解質(zhì)的外裝體， 所述電極組具有配置于所述電極組的最外面的一對(duì)第1電極、配置于所述一對(duì)第1電極 之間的至少一個(gè)第2電極、和配置于所述第1電極與所述第2電極之間的第1隔膜， 所述第1電極包含第1集電體片及附著于所述第1集電體片的一個(gè)表面的第1活性物質(zhì) 層， 所述第2電極具有與所述第1電極不同的極性、且包含第2集電體片和附著于所述第2集 電體片的兩個(gè)表面的第2活性物質(zhì)層， 所述第1隔膜與所述第1活性物質(zhì)層及所述第2活性物質(zhì)層粘接， 所述第1隔膜與所述第1活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R11和所述第1隔膜與所述第2活性 物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R12滿足： 0.5N/cm2^Rl 1 <R12^2.3N/cm2 ···(!)〇2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄型電池，其包含兩個(gè)以上的所述第2電極， 進(jìn)一步包含一個(gè)以上的配置于一對(duì)所述第2電極之間的第3電極， 所述第3電極具有與所述第1電極相同的極性、且包含第3集電體片和附著于所述第3集 電體片的兩個(gè)表面的第3活性物質(zhì)層， 在所述第2電極與所述第3電極之間夾著第2隔膜， 所述第2隔膜與所述第2活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R22滿足： R11<R22彡 2.3N/cm2 ---(2) 所述第2隔膜與所述第3活性物質(zhì)層之間的滑動(dòng)阻力R23滿足： R11<R23彡 2.3N/cm2 …（3)〇3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄型電池，其包含η個(gè)所述第2電極，η為3以上的整數(shù)， 且所述薄型電池包含η-1個(gè)所述第3電極。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的薄型電池，其中， 所述第1活性物質(zhì)層的空隙率Α大于所述第2活性物質(zhì)層的空隙率Β。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的薄型電池，其中， 所述非水電解質(zhì)的至少一部分形成凝膠電解質(zhì)， 所述凝膠電解質(zhì)夾在所述第1活性物質(zhì)層與所述第1隔膜之間的第1區(qū)域及所述第2活 性物質(zhì)層與所述第1隔膜之間的第2區(qū)域中， 所述凝膠電解質(zhì)相比于所述第1區(qū)域更多地分布于所述第2區(qū)域中。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄型電池，其中， 所述第1活性物質(zhì)層包含第1活性物質(zhì)和第1粘結(jié)劑， 所述第2活性物質(zhì)層包含第2活性物質(zhì)和第2粘結(jié)劑， 所述凝膠電解質(zhì)、所述第1粘結(jié)劑及所述第2粘結(jié)劑包含由所述非水電解質(zhì)進(jìn)行溶脹的 樹脂。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的薄型電池，其中， 所述樹脂為包含偏氟乙烯單元的氟樹脂。8. -種電池搭載設(shè)備，其具有權(quán)利要求1~7中任一項(xiàng)所述的薄型電池和通過來自所述 薄型電池的電力供給而驅(qū)動(dòng)的具有撓性的電子儀器，
【文檔編號(hào)】H01M10/0565GK106030887SQ201580008849
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2015年2月12日
【發(fā)明人】淺野裕也, 植田智博, 佐野陽子
【申請(qǐng)人】松下知識(shí)產(chǎn)權(quán)經(jīng)營株式會(huì)社