(57)【要約】本発明は、素電池を均一に加圧することが可能な電池及びその製造方法を提供することを主目的とする。本発明は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースとを具備し、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧可能な流体が充填され、素電池ケースの封止口が外装電池ケースの外側にある電池とし、素電池を作製する工程と、素電池ケースの封止口が外装電池ケースの外側に配置されるようにしながら素電池を外装電池ケース内に収容する工程と、素電池ケースの封止口を開けた状態で、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に流体を注入する工程と、を順に有する、電池の製造方法とする。
2012160661.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備し、
前記素電池ケースの外側且つ前記外装電池ケースの内側に、前記素電池を加圧可能な流体が充填され、
前記素電池ケースの封止口が、前記外装電池ケースの外側にあることを特徴とする、電池。
【請求項２】
正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備する電池を製造する方法であって、
前記素電池を作製する素電池作製工程と、
前記素電池作製工程後に、前記素電池ケースの封止口が前記外装電池ケースの外側に配置されるようにしながら、前記素電池を前記外装電池ケース内に収容する収容工程と、
前記収容工程後に、前記素電池ケースの前記封止口を開けた状態で、前記素電池ケースの外側且つ前記外装電池ケースの内側に、前記素電池を加圧すべき流体を注入する注入工程と、
を有することを特徴とする、電池の製造方法。
【請求項３】
前記注入工程で、前記流体の圧力が第１の圧力となるまで、前記流体が注入され、
前記注入工程後に、前記素電池を加圧すべき前記流体の圧力を、前記第１の圧力よりも低減する減圧工程を有することを特徴とする、請求項２に記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電池及びその製造方法に関し、特に、流体を用いて素電池を加圧する電池及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池（以下において、「リチウム二次電池」ということがある。）は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。【０００３】
リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に用いられる電解質としては、例えば非水系の液体状や固体状の物質が知られている。液体状の電解質（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、不燃性である固体状の電解質（以下において、「固体電解質」という。）を用いると、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。【０００４】
このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、素電池を複数個組み合わせて組電池ケースに収容してなる組電池において、素電池ケース外で組電池ケース内の空間に、気体、液体若しくは固体粉末の少なくとも一種類、又はこれらの混合物質を充填することで組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するリチウム二次電池が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１４６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されている技術によれば、組電池ケース内に生じる静水圧を用いて素電池を加圧するので、素電池を均一に加圧しやすくなるとも考えられる。しかしながら、特許文献１に開示されている技術を用いても、素電池ケース内に多量の気体が残留していると、素電池を均一に加圧し難いという問題があった。【０００７】
そこで本発明は、素電池を均一に加圧することが可能な電池及びその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備し、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧可能な流体が充填され、素電池ケースの封止口が、外装電池ケースの外側にあることを特徴とする、電池である。【０００９】
本発明の第２の態様は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備する電池を製造する方法であって、素電池を作製する素電池作製工程と、該素電池作製工程後に、素電池ケースの封止口が外装電池ケースの外側に配置されるようにしながら、素電池を外装電池ケース内に収容する収容工程と、該収容工程後に、素電池ケースの封止口を開けた状態で、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧すべき流体を注入する注入工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法である。【００１０】
上記本発明の第２の態様において、注入工程で、流体の圧力が第１の圧力となるまで、流体が注入され、該注入工程後に、素電池を加圧すべき流体の圧力を、第１の圧力よりも低減する減圧工程を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の第１の態様にかかる電池では、素電池ケースの封止口が外装電池ケースの外側にある。それゆえ、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧すべき流体を封入する際に、素電池ケース内に残存していた気体を素電池ケース外且つ外装電池ケース外へと排出することができ、これによって、素電池ケース内に残存する気体を低減することができる。素電池ケース内に残存する気体を低減することにより、素電池ケースの外側に充填される流体を用いて素電池を均一に加圧することが可能になる。したがって、本発明の第１の態様によれば、素電池を均一に加圧することが可能な、電池を提供することができる。【００１２】
本発明の第２の態様は、外装電池ケースの外側に配置された素電池ケースの封止口を開けた状態で、素電池を加圧すべき流体を注入する注入工程を有している。注入工程を、素電池ケースの封止口を開けた状態で行うことにより、注入された流体を用いて素電池ケースを加圧しながら、流体によって加圧された素電池ケース内に残存する気体を素電池ケースの外へと排出することができるので、素電池ケース内に残存する気体を低減することができる。素電池ケース内に存在する気体を低減することにより、素電池ケースの外側に充填される流体を用いて素電池を均一に加圧することが可能になるので、本発明の第２の態様によれば、素電池を均一に加圧し得る電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。【００１３】
また、本発明の第２の態様において、注入工程後に、注入工程で注入された流体の圧力を低減する減圧工程を有することにより、素電池を加圧するために必要な流体の圧力を確保しつつ、素電池ケース及び外装電池ケースに過度の圧力が付与される事態を回避することが可能になる。過度の圧力が付与される事態を回避することにより、素電池ケース及び外装電池ケースの破損を抑制しやすくなり、素電池ケース及び外装電池ケースの破損を抑制することにより、長期間に亘って素電池を均一に加圧しやすくなる。したがって、減圧工程を有する形態とすることにより、上記効果に加えて、長期間に亘って素電池を均一に加圧しやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の電池１０を説明する断面図である。
【図２】積層体１を説明する断面図である。
【図３】本発明の電池の製造方法を説明するフロー図である。
【図４】注入工程を説明する断面図である。
【図５】従来の電池の製造方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図５は、従来の電池の製造方法を説明する図である。図５に示したように、素電池が高圧流体によって加圧される形態の電池９０を製造する場合、従来は、正極層と固体電解質層と負極層とを有する積層体１をラミネートフィルム２に入れ（Ｓ９１）、ラミネートフィルム２内を減圧して気体排出路９６の出口９６ｘを封止材７で封止した後（Ｓ９２）、ラミネートフィルム２を外装電池ケース９４に入れ（Ｓ９３）、外装電池ケース９４内に流体５を注入した後に流体注入路８の入口８ｘを封止材９で封止していた（Ｓ９４）。しかしながら、Ｓ９１乃至Ｓ９４を経る従来の製造工程では、減圧する工程であるＳ９２と流体５を注入する工程であるＳ９４とが別工程であるため、工程数が増大しやすかった。また、Ｓ９２を行った後にＳ９４を行う形態では、Ｓ９２における減圧が不十分だと、Ｓ９４で流体５を充填しても、ラミネートフィルム２内の残留気体が反発するため、密閉容器９４に収容された積層体１を均一に加圧し難かった。
【００１６】
本発明者は、現状を改善すべく鋭意研究した結果、ラミネートフィルム２内から外部へと排出される気体が流通する気体排出路の出口を外装電池ケース４の外側に配置することにより、ラミネートフィルム２内の減圧と外装電池ケース４内への流体５の注入とを同時に行うことが可能になることを知見した。そして、ラミネートフィルム２内の減圧と流体５の注入とを同時に行う際には、まず、電池の加圧に必要な圧力以上になる量の流体をラミネートフィルム２外且つ外装電池ケース４内に注入してから、外装電池ケース４の外側に配置された気体排出路の出口を塞ぎ、外装電池ケース４内の流体の圧力を低下させた後に流体の注入口を塞ぐことにより、体積エネルギー密度や重量エネルギー密度を向上させつつ、ラミネートフィルム２に収容された積層体１を均一に加圧することが可能になることを知見した。本発明は、かかる知見に基づいてなされたものである。
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の電池が、固体電解質層を用いたリチウムイオン二次電池（固体電池）である場合について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されない。
【００１８】
図１は、本発明の電池１０を説明する断面図であり、図２は、電池１０に備えられる積層体１を説明する断面図である。図２では、積層体１の一部を拡大して示している。図１に示したように、電池１０は、積層体１及び該積層体を収容する素電池ケース２を備えた素電池３と、該素電池３を収容する外装電池ケース４と、を有し、素電池ケース２の外側且つ外装電池ケース４の内側には、流体５が充填されている。素電池ケース２には、素電池ケース２内の気体を外部へ放出する際に用いられる気体排出路６が接続されており、素電池ケース２の封止口である気体排出路６の一端は、外装電池ケース４の外側に位置している。外装電池ケース４の外側に位置している気体排出路６の一端（以下において、「気体排出路６の出口」という。）は、封止材７によって封止されている。また、外装電池ケース４には、素電池ケース２の外側且つ外装電池ケース４の内側に流体５を注入する際に用いられる流体注入路８が接続されており、外装電池ケース４の外側に位置している流体注入路８の一端（以下において、「流体注入路８の入口」という。）は、封止材９によって封止されている。
【００１９】
図２に示したように、積層体１は、正極層１ａと、負極層１ｂと、正極層１ａ及び負極層１ｂに挟持された固体電解質層１ｃと、を有する電極体１ｘを備えている。正極層１ａは不図示の正極集電体を介して不図示の正極端子に、負極層１ｂは不図示の負極集電体を介して不図示の負極端子に、それぞれ接続されており、正極端子及び負極端子は、その一端が外装電池ケース４の外側に位置している。積層体１は、１又は２以上の電極体１ｘを備えており、積層体１に２以上の電極体１ｘ、１ｘ、…が備えられている場合、隣接する電極体１ｘ、１ｘは、電気的に直列又は並列に接続されている。
【００２０】
このように構成される電池１０は、例えば以下の工程を経て製造することができる。電池１０を製造する際には、まず、正極層１ａ及び負極層１ｂの間に固体電解質層１ｃを配置する過程を経て積層体１を作製する。その後、正極端子及び負極端子の端部がラミネートフィルム２の外側に位置するようにしながら、積層体１を、気体排出路６が接続された素電池ケース２（以下において、「ラミネートフィルム２」ということがある。）で包み、ラミネートフィルム２の外縁を熱溶着等の公知の方法で接合することにより、素電池３を作製する。続いて、正極端子及び負極端子の端部、並びに、気体排出路６の出口が外装電池ケース４の外側に配置されるようにしながら、素電池３を、流体注入路８が接続された外装電池ケース４内に収容する。こうして、素電池３を外装電池ケース４内に収容したら、気体排出路６の出口を開けた状態で、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側に流体５を充填する。気体排出路６の出口を開けた状態で流体５を注入することにより、ラミネートフィルム２を流体５で加圧することができ、ラミネートフィルム２内に残存している気体を、気体排出路６の出口から、外装電池ケース４の外側へと排出することができる。こうして、ラミネートフィルム２内に残存していた気体を外装電池ケース４の外側へと排出したら、気体排出路６の出口を封止材７で封止する。その後、流体５の圧力を、素電池２の加圧に適した圧力へと調整し、流体注入路８の入口を封止材９で封止する。例えば以上の工程を経ることにより、電池１０を製造することができる。なお、電池１０において、積層体１は、シート状の正極層１ａ、固体電解質層１ｃ、及び、負極層１ｂを積層して形成したシート状形態であっても良く、シート状の正極層１ａ、固体電解質層１ｃ、及び、負極層１ｂを積層した後に筒状に巻回して形成した筒状形態であっても良い。
【００２１】
気体排出路６の出口が外装電池ケース４の外側に位置している電池１０によれば、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側へ流体５を注入する際に、気体排出路６の出口を開けておくことにより、流体５を用いてラミネートフィルム２を容易に加圧することができる。流体５によって加圧されることにより、ラミネートフィルム２内に残存していた気体を外装電池ケース４の外側へと排出することができる。すなわち、ラミネートフィルム２内の減圧と流体５の注入とを同時に行うことができる。そして、流体注入路８の入口を封止する前に、気体排出路６の出口を封止することにより、外装電池ケース４の外側に存在している気体等がラミネートフィルム２の内側へ流入する事態を防止しながら、ラミネートフィルム２内の気体を低減すること（ラミネートフィルム２内を減圧すること）が可能になる。ラミネートフィルム２内を減圧することにより、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側に充填された流体５によって、素電池３を均一に加圧することが可能になる。したがって、本発明によれば、素電池３を均一に加圧することが可能な、電池１０を提供することができる。
【００２２】
電池１０において、正極層１ａに含有させる正極活物質としては、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の正極活物質を適宜用いることができる。そのような正極活物質としては、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等の層状化合物を例示することができる。また、正極層１ａには、リチウムイオン二次電池の正極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、Ｌｉ３ＰＯ４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ３ＰＳ４や、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、モル比で、Ｌｉ２Ｓ：Ｐ２Ｓ５＝７５：２５となるようにＬｉ２Ｓ及びＰ２Ｓ５を混合して作製した硫化物固体電解質）等を例示することができる。このほか、正極層１ａには、正極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。正極層１ａに含有させることが可能なバインダーとしては、ブチレンゴム等を例示することができ、正極層１ａに含有させることが可能な導電材としては、カーボンブラック等を例示することができる。また、正極層１ａの作製時には、リチウムイオン二次電池の正極層作製時に用いるスラリーを調整する際に使用可能な公知の溶媒を適宜用いることができる。そのような溶媒としては、ヘプタン等を例示することができる。
【００２３】
また、負極層１ｂに含有させる負極活物質としては、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の負極活物質を適宜用いることができる。そのような負極活物質としては、グラファイト等を例示することができる。また、負極層１ｂには固体電解質を含有させることができ、リチウムイオン二次電池の負極層に含有させることが可能な公知の固体電解質を適宜含有させることができる。そのような固体電解質としては、正極層１ａに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。このほか、負極層１ｂには、負極活物質と固体電解質とを結着させるバインダーや導電性を向上させる導電材が含有されていても良い。負極層１ｂに含有させることが可能なバインダーや導電材としては、正極層１ａに含有させることが可能な上記バインダーや導電材等を例示することができる。また、負極層１ｂの作製時には、正極層１ａの作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。
【００２４】
また、固体電解質層１ｃに含有させる固体電解質としては、正極層１ａに含有させることが可能な上記固体電解質等を例示することができる。また、固体電解質層１ｃの作製時には、正極層１ａの作製時に使用可能な上記溶媒等を適宜用いることができる。
【００２５】
また、正極集電体及び負極集電体、並びに、正極端子及び負極端子は、リチウムイオン二次電池の正極集電体及び負極集電体、並びに、正極端子及び負極端子として使用可能な公知の導電性材料によって構成することができる。そのような導電性材料としては、Ｃｕ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｖ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎからなる群から選択される一又は二以上の元素を含む金属材料を例示することができる。
【００２６】
また、素電池ケース２（ラミネートフィルム２）は、リチウムイオン二次電池の使用時の環境に耐えることができ、気体や液体を透過させない性質を有し、且つ、密封することができるフィルムを、特に限定されることなく用いることができる。そのようなフィルムの構成材料としては、ポリエチレン、ポリフッ化ビニルやポリ塩化ビニリデン等の樹脂フィルムのほか、これらの表面にアルミニウム等の金属を蒸着させた金属蒸着フィルム等を例示することができる。
【００２７】
また、外装電池ケース４は、電池１０の作動時の環境、及び、流体５の圧力に耐え得る材料によって構成されていれば、その構成材料は特に限定されない。外装電池ケース４は、例えば、アルミニウムやステンレス鋼等の金属製とすることができる。
【００２８】
また、流体５は、二酸化炭素等に代表される不燃性の気体のほか、ヘリウム、窒素、アルゴン等に代表される不活性の気体等を用いることができる。このほか、流体５としては、乾燥空気を用いることも可能である。ただし、電池の安全性を高めやすい形態にする等の観点からは、上記不燃性の気体や不活性の気体を用いることが好ましい。電池１０において、素電池３を加圧する流体５の圧力は、例えば、１気圧以上２００気圧以下程度とすることができる。
【００２９】
また、気体排出路６及び流体注入路８は、流体５の圧力に耐え得る材料によって構成されていれば、その構成材料は特に限定されない。気体排出路６及び流体注入路８は、例えば、編込まれた金属線を埋め込んで補強された樹脂によって形成された公知の管等を適宜用いることができる。
【００３０】
また、封止材７は、外装電池ケース４の外側に存在する気体等がラミネートフィルム２へと流入しないように、気体排出路６の出口を塞ぐことが可能な公知の物質を適宜用いることができる。そのような物質としては、アルミニウム箔等に代表される公知の金属箔等やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等を例示することができる。
【００３１】
また、封止材９は、外装電池ケース４の内側に充填された流体５が外装電池ケース４の外側へと漏洩しないように、流体注入路８の入口を塞ぐことが可能な公知の物質を適宜用いることができる。そのような物質としては、アルミニウム箔等に代表される公知の金属箔等やエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等を例示することができる。
【００３２】
電池１０に関する上記説明では、流体５として気体を例示したが、本発明における流体５は気体に限定されない。流体５は公知の液体であっても良く、気体や液体と共に固体を用いることも可能である。
【００３３】
図３は、本発明の電池の製造方法を説明するフロー図であり、図４は、注入工程を説明する断面図である。以下、図１乃至図４を参照しつつ、本発明の電池の製造方法によって電池１０を製造する場合について、説明する。
【００３４】
図３に示したように、本発明の電池の製造方法は、素電池作製工程（Ｓ１）と、収容工程（Ｓ２）と、注入工程（Ｓ３）と、第１封止工程（Ｓ４）と、減圧工程（Ｓ５）と、第２封止工程（Ｓ６）と、を有している。電池１０は、これらの工程を経て、製造することができる。
【００３５】
素電池作製工程（以下において、「Ｓ１」という。）は、素電池３を作製する工程である。Ｓ１は、積層体１を作製する工程と、気体排出路６が接続されたラミネートフィルム２に積層体１を収容する工程と、に大別することができる。
【００３６】
積層体１を作製するには、例えば、少なくとも正極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した正極用組成物を、正極集電体の表面に塗布する過程を経て、正極集電体の表面に正極層１ａを形成する。また、負極活物質及び固体電解質を溶媒に分散して作製した負極用組成物を、負極集電体の表面に塗布する過程を経て、負極集電体の表面に負極層１ｂを形成する。そして、固体電解質を溶媒に分散して作製した電解質組成物を、例えば正極層１ａの表面に塗布する過程を経て固体電解質層１ｃを形成した後、固体電解質層１ｃが正極層１ａ及び負極層１ｂで挟まれるように、正極層１ａの表面に形成された固体電解質層１ｃの上に、負極集電体の表面に形成された負極層１ｂを配置する。その後、負極集電体、負極層１ｂ、固体電解質層１ｃ、正極層１ａ、及び、正極集電体の積層方向（厚さ方向）の両端側から圧縮力を付与することにより、積層体１を作製することができる。なお、積層体１が筒状形態である場合には、例えば、厚さ方向の両端側から圧縮力を付与した後に、筒状に巻回して筒状体とし、その後、筒状体の端面同士を接合する過程を経て、筒状形態の積層体１を作製することができる。
【００３７】
こうして積層体１を作製したら、負極端子に接続される負極集電体の端部、及び、正極端子に接続される正極集電体の端部の全部を収容しないようにしながら、気体排出路６が接続されたラミネートフィルム２で積層体１を包む。ここで、気体排出路６は、公知の接着剤等を用いてラミネートフィルム２に接合することができる。積層体１をラミネートフィルム２で包んだら、例えば、積層体１の周りに位置しているラミネートフィルム２（ラミネートフィルム２の外縁）を加熱し熱溶着する等の過程を経て、積層体１と該積層体１を包むラミネートフィルム２とを有する、素電池３を作製することができる。
【００３８】
収容工程（以下において、「Ｓ２」という。）は、素電池ケース２の封止口に相当する気体排出路６の出口６ｘが外装電池ケース４の外側に配置されるようにしながら、Ｓ１で作製した素電池３を外装電池ケース４内に収容する工程である。外装電池ケース４が、開口部を有し且つ流体注入路８が接続されている筐体と、該筐体の開口部を塞ぐ蓋とを有する形態である場合、Ｓ２は以下に示す工程とすることができる。まず、筐体の外側に端部が位置する正極端子と正極集電体とが接続され、且つ、筐体の外側に端部が位置する負極端子と負極集電体とが接続されるように、筐体の開口部から素電池３を筐体内へと収容する。その後、気体排出路６の出口６ｘが外装電池ケース４の外側に配置されるように、蓋に設けられている気体排出路６用の孔に気体排出路６を通し、筐体の開口部を蓋で塞ぐ。こうして筐体の開口部を蓋で塞いだら、筐体と蓋とを接合し、筐体に設けられている正極端子用の孔及び負極端子用の孔、並びに、蓋に設けられている気体排出路６用の孔を塞ぐ。例えば、このような形態のＳ２により、素電池３を外装電池ケース４内に収容することができる。
【００３９】
注入工程（以下において、「Ｓ３」ということがある。）は、上記Ｓ２の後に、気体排出路６の出口６ｘを開けた状態で、流体注入路８の入口８ｘから、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側に、流体５を注入する工程である。Ｓ３実施時の、素電池３、外装電池ケース４、気体排出路６、及び、流体注入路８の断面を図４に示す。図４に示したように、Ｓ３は、気体排出路６の出口６ｘを開けた状態で行われる。Ｓ３をかかる形態とすることにより、流体５によって、ラミネートフィルム２の外側から内側へ向かって満遍なく力を付与することができ、ラミネートフィルム２の内側に存在する気体を、気体排出路６の出口６ｘから、外装電池ケース４の外側へと排出することができる。本発明の電池の製造方法では、Ｓ３で注入する流体５の圧力を調整することにより、気体排出路６の出口６ｘから排出される気体の量を調整することができる。より具体的には、Ｓ３で注入する流体５の圧力を高めることにより、気体排出路６の出口６ｘから排出される気体の量を増大すること、すなわち、ラミネートフィルム２内に残存する気体の量を低減することが可能になる。
【００４０】
第１封止工程（以下において、「Ｓ４」ということがある。）は、上記Ｓ３の開始後に、気体排出路６の出口６ｘを封止材７で封止する工程である。気体排出路６の出口６ｘを封止する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。気体排出路６の出口６ｘを封止することにより、ラミネートフィルム２の内側に存在していた気体を外装電池ケース４の外側へ排出した状態（ラミネートフィルム２内を減圧した状態）を維持することが可能になる。
【００４１】
減圧工程（以下において、「Ｓ５」ということがある。）は、上記Ｓ４の後に、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側に注入された流体５の圧力を低減する工程である。上述のように、上記Ｓ３で外装電池ケース４内に注入した流体５の圧力を高めることにより、ラミネートフィルム２内に存在する気体の量を低減することができる。本発明の電池の製造方法では、上記Ｓ３で注入した流体５の圧力をそのまま維持することも可能だが、流体５の圧力をそのまま維持するためには、ラミネートフィルム２及び外装電池ケース４が、当該圧力に耐え得る耐圧性能を有する必要がある。ラミネートフィルム２や外装電池ケース４の耐圧性能を高めるには、これらの厚さを厚くする等の対策を施す必要があり、こうした対策を施すと、電池の体積エネルギー密度や重量エネルギー密度が低下しやすい。体積エネルギー密度や重量エネルギー密度を高めた電池とするには、ラミネートフィルム２や外装電池ケース４の厚さを薄くすることが有効であり、厚さが薄いラミネートフィルム２や外装電池ケース４であっても、長期間に亘って素電池３を均一に加圧可能な形態とするためには、上記Ｓ４の後に、上記Ｓ３で注入した流体５の圧力を低減することが有効である。かかる観点から、図３に示した本発明の電池の製造方法では、上記Ｓ４の後に、Ｓ５を行う。Ｓ５は、例えば、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側への、流体５の供給を停止した後、所定の時間に亘って、流体注入路８の入口８ｘを開けた状態とし、ラミネートフィルム２の外側且つ外装電池ケース４の内側に注入された流体５の一部を外装電池ケース４の外側へと排出することにより、流体５の圧力を低減する工程、とすることができる。
【００４２】
第２封止工程（以下において、「Ｓ６」ということがある。）は、上記Ｓ５の後に、流体注入路８の入口８ｘを封止材９で封止する工程である。流体注入路８の入口８ｘを封止する方法は特に限定されず、公知の方法を用いることができる。流体注入路８の入口８ｘを封止することにより、流体５によって素電池３を均一に加圧する状態を維持することが可能になる。
【００４３】
このように、Ｓ１乃至Ｓ６を経る本発明の電池の製造方法によれば、素電池３を均一に加圧することが可能な、電池１０を製造することができる。したがって、本発明によれば、素電池を均一に加圧し得る電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。
【００４４】
本発明の電池の製造方法に関する上記説明では、Ｓ３よりも後（より具体的には、Ｓ４の後）に減圧工程を有する形態を例示したが、本発明の電池の製造方法は当該形態に限定されない。ただし、体積エネルギー密度や重量エネルギー密度を向上させつつ、素電池を均一に加圧可能な形態とする等の観点からは、注入工程の後（例えば、第１封止工程の後）に減圧工程を有する形態とすることが好ましい。
【００４５】
また、本発明の電池の製造方法に関する上記説明では、気体排出路６の出口６ｘを封止材７で封止する第１封止工程の後に、流体注入路８の入口８ｘを封止材９で封止する第２封止工程を有する形態を例示したが、本発明の電池の製造方法は当該形態に限定されない。ただし、外装電池ケースの外側に存在する気体等が素電池ケース内へと流入する事態を抑制して、素電池ケース内に残存する気体の量を低減しやすい形態にする等の観点からは、注入工程の開始後に素電池ケースの封止口を封止する第１封止工程と、該第１封止工程後に、組電池ケースを封止する第２封止工程と、を有する形態とすることが好ましい。
【００４６】
本発明に関する上記説明では、リチウムイオン二次電池及びその製造方法に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、正極層と負極層との間を、リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とすることも可能であり、本発明の電池の製造方法は、リチウムイオン以外のイオンが移動する電池を製造する方法とすることも可能である。そのようなイオンとしては、ナトリウムイオンやカリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等を例示することができる。リチウムイオン以外のイオンが移動する形態とする場合、正極活物質、固体電解質、及び、負極活物質は、移動するイオンに応じて適宜選択すれば良い。
【００４７】
また、本発明に関する上記説明では、固体電解質層を有する固体電池及びその製造方法に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、電解液を用いた電解質層を有する電池であっても良く、本発明の電池の製造方法は、電解液を用いた電解質層を有する電池を製造する方法とすることも可能である。ただし、電解液を用いた電解質層を有する電池よりも、固体電池の方が、性能を高めるために、素電池を均一に加圧する必要性が高い。それゆえ、性能を高めた電池及びその製造方法を提供しやすい形態にする等の観点からは、固体電池及びその製造方法に本発明を適用することが好ましい。
【００４８】
また、本発明に関する上記説明では、充放電可能な二次電池及びその製造方法に本発明が適用される場合を例示したが、本発明は当該形態に限定されない。本発明の電池は、いわゆる一次電池であっても良く、本発明の電池の製造方法は、一次電池を製造する方法とすることも可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１…積層体
１ａ…正極層
１ｂ…負極層
１ｃ…固体電解質層（電解質層）
１ｘ…電極体
２…ラミネートフィルム（素電池ケース）
３…素電池
４、９４…外装電池ケース
５…流体
６、９６…気体排出路
６ｘ、９６ｘ…出口（素電池ケースの封止口）
７、９…封止材
８…流体注入路
８ｘ…入口
１０、９０…電池
【図１】
2012160661.tif 000003
【図２】
2012160661.tif 000004
【図３】
2012160661.tif 000005
【図４】
2012160661.tif 000006
【図５】
2012160661.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年8月12日(2013.8.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備し、
前記素電池ケースの外側且つ前記外装電池ケースの内側に、前記素電池を加圧可能な流体が充填され、
前記素電池ケースに、気体排出路が接続され、
前記気体排出路の封止口が、前記外装電池ケースの外側にあることを特徴とする、電池。
【請求項２】
正極層、負極層、及び、前記正極層と前記負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備する電池を製造する方法であって、
前記素電池を作製する素電池作製工程と、
前記素電池作製工程後に、前記素電池ケースに接続されている気体排出路の封止口が前記外装電池ケースの外側に配置されるようにしながら、前記素電池を前記外装電池ケース内に収容する収容工程と、
前記収容工程後に、前記気体排出路の前記封止口を開けた状態で、前記素電池ケースの外側且つ前記外装電池ケースの内側に、前記素電池を加圧すべき流体を注入する注入工程と、
を有することを特徴とする、電池の製造方法。
【請求項３】
前記注入工程で、前記流体の圧力が第１の圧力となるまで、前記流体が注入され、
前記注入工程後に、前記素電池を加圧すべき前記流体の圧力を、前記第１の圧力よりも低減する減圧工程を有することを特徴とする、請求項２に記載の電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備し、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧可能な流体が充填され、素電池ケースに気体排出路が接続され、該気体排出路の封止口が、外装電池ケースの外側にあることを特徴とする、電池である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の第２の態様は、正極層、負極層、及び、正極層と負極層との間に配設された電解質層を有する積層体、並びに、該積層体を収容する素電池ケースを備えた素電池と、該素電池を収容する外装電池ケースと、を具備する電池を製造する方法であって、素電池を作製する素電池作製工程と、該素電池作製工程後に、素電池ケースに接続されている気体排出路の封止口が外装電池ケースの外側に配置されるようにしながら、素電池を外装電池ケース内に収容する収容工程と、該収容工程後に、上記気体排出路の封止口を開けた状態で、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧すべき流体を注入する注入工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第１の態様にかかる電池では、素電池ケースに接続されている気体排出路の封止口が外装電池ケースの外側にある。それゆえ、素電池ケースの外側且つ外装電池ケースの内側に、素電池を加圧すべき流体を封入する際に、素電池ケース内に残存していた気体を素電池ケース外且つ外装電池ケース外へと排出することができ、これによって、素電池ケース内に残存する気体を低減することができる。素電池ケース内に残存する気体を低減することにより、素電池ケースの外側に充填される流体を用いて素電池を均一に加圧することが可能になる。したがって、本発明の第１の態様によれば、素電池を均一に加圧することが可能な、電池を提供することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第２の態様は、外装電池ケースの外側に配置された素電池ケースの封止口である気体排出路の封止口を開けた状態で、素電池を加圧すべき流体を注入する注入工程を有している。注入工程を、気体排出路の封止口を開けた状態で行うことにより、注入された流体を用いて素電池ケースを加圧しながら、流体によって加圧された素電池ケース内に残存する気体を素電池ケースの外へと排出することができるので、素電池ケース内に残存する気体を低減することができる。素電池ケース内に存在する気体を低減することにより、素電池ケースの外側に充填される流体を用いて素電池を均一に加圧することが可能になるので、本発明の第２の態様によれば、素電池を均一に加圧し得る電池を製造することが可能な、電池の製造方法を提供することができる。
【国際調査報告】
2012160661.tif 000008
2012160661.tif 000009