(57)【要約】【課題】保護層の溶融を抑制しつつ、熱溶着層を溶融させる。【解決手段】熱溶着層３１３、金属層３１１及び保護層３１２をこの順に積層してなるラミネートフィルム３１の熱溶着層同士を向き合うように重ね合わせる。そして、保護層側からそのラミネートフィルム３１を加圧し、ラミネートフィルム３１の側面側からそのラミネートフィルム３１の周縁部３１ａに磁場を印加して熱溶着層に接する側の金属層の表層を誘導加熱し、熱溶着層３１３を溶融させることでそのラミネートフィルム３１の周縁部３１ａを溶着させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱溶着層、金属層及び保護層をこの順に積層してなるラミネートフィルムの熱溶着装置であって、
熱溶着層同士が向き合うように重ね合わせた前記ラミネートフィルムを保護層側から加圧する加圧器と、
前記ラミネートフィルムの側面側からそのラミネートフィルムの周縁部に磁場を印加して熱溶着層に接する側の金属層の表層を誘導加熱し、熱溶着層を溶融させることでそのラミネートフィルムの周縁部を溶着させる誘導加熱器と、
を備えることを特徴とするラミネートフィルムの熱溶着装置。
【請求項２】
前記誘導加熱器は、
前記ラミネートフィルムの側面に対向するように配置されるコアコイルと、
前記コアコイルに任意の周波数の交流電圧を印加する交流電源と、
を備え、
前記コアコイルのコア材の先端部を、前記ラミネートフィルムの周縁部の熱溶着層の重ね合わせ面に向かって細くした
ことを特徴とする請求項１に記載のラミネートフィルムの熱溶着装置。
【請求項３】
前記加圧器は、前記ラミネートフィルムの保護層と接する部位に強磁性体を備える
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のラミネートフィルムの熱溶着装置。
【請求項４】
熱溶着層、金属層及び保護層をこの順に積層してなるラミネートフィルムの熱溶着方法であって、
前記ラミネートフィルムの周縁部の熱溶着層同士が向き合うように重ね合わせ、保護層側からそのラミネートフィルムの周縁部を加圧する工程と、
前記ラミネートフィルムの側面側からそのラミネートフィルムの周縁部に所定周波数以上の磁場を印加して熱溶着層に接する側の金属層の表層を誘導加熱し、熱溶着層を溶融させることでそのラミネートフィルムの周縁部を溶着させる工程と、
を備えることを特徴とするラミネートフィルムの熱溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はラミネートフィルムの熱溶着装置及び熱溶着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のラミネートフィルムの熱溶着方法として、ラミネートフィルムの周縁部を一対の熱溶着ヘッドで加圧しつつ加熱し、熱溶着するものがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１０８６３３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来例では、保護層側からラミネートフィルムの周縁部を一対の熱溶着ヘッドで加圧しつつ加熱していたので、熱溶着性樹脂層だけでなく保護層も溶融させてしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明はこのような従来の問題点に着目してなされたものであり、保護層の溶融を抑制してラミネートフィルムを溶着させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。
【０００７】
本発明では、熱溶着層、金属層及び保護層をこの順に積層してなるラミネートフィルムの熱溶着層同士を向き合うように重ね合わせる。そして、保護層側からそのラミネートフィルムを加圧し、ラミネートフィルムの側面側からそのラミネートフィルムの周縁部に磁場を印加して熱溶着層に接する側の金属層の表層を誘導加熱し、熱溶着層を溶融させることでそのラミネートフィルムの周縁部を溶着させる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ラミネートフィルム周縁部の熱溶着層同士を重ね合わせ、ラミネートフィルムの側面側から磁場を印加する。これにより、熱溶着層に接する側の金属層の表層を重点的に誘導加熱することできる。したがって、熱溶着層を溶融させてラミネートフィルムの周縁部を溶着させることができるともに、保護層に接する側の金属層の表層の温度上昇を抑制して保護層の溶融を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ラミネートタイプのリチウムイオン二次電池の概略構成図である。
【図２】ラミネートフィルムの断面図である。
【図３】第１実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着装置の概略構成図である。
【図４】第１実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着方法について説明する図である。
【図５】第１実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着装置によって、アルミニウム箔を加熱したときの温度計測部位を示した図である。
【図６】第１実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着装置によって、Ｌ２の温度が所定温度まで上昇したときの各部の温度計測結果を周波数ごとにグラフに示した図である。
【図７】第２実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着装置の概略構成図である。
【図８】第２実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着装置によって、アルミニウム箔を加熱したときの温度計測部位を示した図である。
【図９】第２実施形態によるラミネートフィルムの熱溶着装置によって、Ｌ２の温度が所定温度まで上昇したときの各部の温度計測結果を周波数ごとにグラフに示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面等を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は、ラミネートタイプのリチウムイオン二次電池１の概略構成図である。
【００１２】
ラミネートタイプのリチウムイオン二次電池１は、正極板２１、負極板２２、正極板２１と負極板２２とによって挟まれたセパレータ及び電界液保持性の高いゲル電解質を備える電池要素２を、ラミネートフィルムパッケージ３によって密封したものである。正極板２１及び負極板２２には、それぞれ電力取り出し用の端子２３が接続されており、その端子２３の一部はラミネートフィルムパッケージ３から突出している。
【００１３】
ラミネートフィルムパッケージ３は、重ね合わせた２枚のラミネートフィルム３１の周縁部３１ａを熱溶着させたものである。
【００１４】
図２は、ラミネートフィルム３１の断面図である。
【００１５】
図２示すように、ラミネートフィルム３１は、金属薄膜層３１１と、保護層３１２と、熱溶着性樹脂層３１３と、を備え、これらを３層に積層したものである。
【００１６】
金属薄膜層３１１としては、厚さ１０[μｍ]から１００[μｍ]程度の、アルミニウム、チタン、チタン系合金、鉄、ステンレス、マグネシウム系合金などの箔を使用できる。本実施形態では、厚さ２０[μｍ]のアルミニウム箔を使用している。
【００１７】
保護層３１２は、金属薄膜層３１１の一方の面に設けられる。以下では便宜上、保護層３１２側をラミネートフィルム３１の表面という。保護層３１２としては、ポリアミド系の合成繊維などが使用できる。
【００１８】
熱溶着性樹脂層３１３は、金属薄膜層３１１の他方の面に設けられる。以下では便宜上、熱溶着性樹脂層３１３側をラミネートフィルム３１の裏面という。熱溶着性樹脂層３１３としては、熱溶着が可能な樹脂であれば特に制限なく使用できるが、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変性物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。
【００１９】
図３は、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着装置４の概略構成図である。
【００２０】
ラミネートフィルム３１の熱溶着装置４は、誘導加熱器４１と、ローラ加圧器４２と、を備える。
【００２１】
誘導加熱器４１は、高周波電源４１１と、コアコイル４１２と、を備える。
【００２２】
高周波電源４１１は、任意の周波数の交流電圧を印加できる交流電源である。
【００２３】
コアコイル４１２は、導線を介して高周波電源４１１に接続される。コアコイル４１２は、交流電圧が印加されることによって交番磁界を発生させる。コアコイル４１２は、２枚のラミネートフィルム３１の裏面側から磁界を印加できるように、重ね合わされたラミネートフィルム３１の周縁部３１ａの側面に相対するように、その側面近傍に設けられる。なお、ここでいう「側面」とは、ラミネートフィルム３１の積層方向に対する垂直方向をいうものとする。コアコイル４１２のコア材４１２ａは、重ね合わされたラミネートフィルム３１の側面側の端部の形状が、ラミネートフィルム３１の重ね合わせ面に向かって先端が細くなっていく円錐形状となっている。
【００２４】
図４は、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着方法について説明する図である。図中の破線は磁場を示す。
【００２５】
まず被加熱対象物であるラミネートフィルム３１を、電池要素２を挟むように裏面同士を向き合わせて配置する。
【００２６】
次に一対にローラ加圧器４２によって、重ね合わせたラミネートフィルム３１の周縁部３１ａを表面から挟み込むようにして所定の圧力で加圧する。そして加圧した状態のままで、誘導加熱器４１によって交番磁界を発生させる。
【００２７】
これにより、ラミネートフィルム３１の金属薄膜層３１１で渦電流が誘起され、金属薄膜層３１１が加熱される。そうすると、重ね合わされた２枚のラミネートフィルム３１の熱溶着性樹脂層３１３が溶け合って、ラミネートフィルム３１の周縁部３１ａが接着される。
【００２８】
ここで、本実施形態では磁界がラミネートフィルム３１の裏面側から印加されるように、コアコイル４１２が重ね合わされたラミネートフィルム３１の側面に相対するようにその側面近傍に設けられている。これにより、コアコイル４１２に印加する交流電圧の周波数を制御することで熱溶着性樹脂層３１３に接する側の金属薄膜層３１１の表層を重点的に加熱することができる。そのため、熱溶着性樹脂層３１３のみを効果的に溶融させ、保護層３１２の溶融を抑えることができる。
【００２９】
以下では、図５及び図６を参照して、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着装置４を使用して、厚さ２０[μｍ]のアルミニウム箔を加熱したときの各部の温度の計測結果について説明する。
【００３０】
図５は、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着装置４によって、アルミニウム箔を加熱したときの温度計測部位を示した図である。図中の破線は磁場を示す。
【００３１】
図５に示すように、温度計測部位は、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｕ１、Ｕ２及びＵ３の６箇所ある。
【００３２】
Ｌ１、Ｌ２及びＬ３は、アルミニウム箔の裏面（熱溶着性樹脂層３１３に接する面）の温度計測部位である。Ｌ１が最もコアコイル４１２に近く、Ｌ２、Ｌ３に行くほどコアコイル４１２から遠くなる。
【００３３】
Ｕ１、Ｕ２及びＵ３は、アルミニウム箔の表面（保護層３１２に接する面）の温度計測部位であり、それぞれＬ１、Ｌ２及びＬ３と対向している。Ｕ１が最もコアコイル４１２に近く、Ｕ２、Ｕ３に行くほどコアコイル４１２から遠くなる。
【００３４】
図６は、Ｌ２の温度が所定温度まで上昇したときの各部の温度計測結果を周波数ごとにグラフに示した図である。
【００３５】
図６に示すように、周波数が低いとき（１０キロヘルツ〜１００キロヘルツ）は、アルミニウム箔の表面と裏面とでほとんど温度は変わらない。しかしながら、周波数が高いとき（５００キロヘルツ以上）は、裏面の各部（Ｌ１〜Ｌ３）の温度が、表面の各部（Ｕ１〜Ｕ３）の温度よりも高くなっていることがわかる。
【００３６】
次に本実施形態の作用効果について説明する。
【００３７】
従来例のように、熱融着ヘッドで加熱しながら重ね合わせたラミネートフィルム３１を保護層３１２側から加圧して溶着すると、熱溶着性樹脂層３１３だけでなく、保護層３１２までも溶かしてしまうおそれがあった。
【００３８】
リチウムイオン二次電池１が密封されているか否かは、ラミネートフィルムパッケージ３の周縁部３１ａの溶着部の厚さが一定範囲内にあるか否かで判断される。そのため、熱溶着性樹脂層３１３だけでなく保護層３１２までも溶かしてしまうと、保護層３１２の形状が変形してラミネートフィルムパッケージ３の周縁部３１ａの溶着部の厚さが一定範囲外となってしまうおそれがある。
【００３９】
これに対して本実施形態によれば、誘導加熱器４１のコアコイル４１２を、重ね合わされたラミネートフィルム３１の側面に相対するようにその側面近傍に設けた。
【００４０】
これにより、磁界がラミネートフィルム３１の裏面側から印加することができる。そのため、コアコイル４１２に例えば１メガヘルツ以上の高周波の交流電圧を印加することで、熱溶着性樹脂層３１３に接する側の金属薄膜層３１１の表層を重点的に加熱することができる。その結果、熱溶着性樹脂層３１３のみを効果的に溶融させ、保護層３１２の溶融を抑えることができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、重ね合わされたラミネートフィルム３１の側面側のコアコイル４１２のコア材４１２ａ端部を、ラミネートフィルム３１の重ね合わせ面に向かって先端が細くなっていく円錐形状とした。これにより、磁界の収束する方向を調節して、より磁界をラミネートフィルム３１の裏面側から印加させることができる。
【００４２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本発明の第２実施形態は、ローラ加圧器４２が強磁性体を備える点で、第１実施形態と相違する。以下、その相違点について説明する。なお、以下に示す各実施形態では前述した実施形態と同様の機能を果たす部分には、同一の符号を用いて重複する説明を適宜省略する。
【００４３】
図７は、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着装置４の概略構成図である。
【００４４】
ローラ加圧器４２は、ラミネートフィルム３１の保護層３１２との接触部位に強磁性体４２ａを備える。本実施形態では強磁性体４２ａとしてフェライト材を使用している。このように、ラミネートフィルム３１の保護層３１２との接触部位に強磁性体４２ａを設けることで、磁界を強磁性体４２ａに収束させて、強磁性体４２ａ近傍を集中的に誘導加熱によって加熱することができる。
【００４５】
以下では、図８及び図９を参照して、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着装置４を使用して、厚さ２０[μｍ]のアルミニウム箔を加熱したときの各部の温度の計測結果について説明する。
【００４６】
図８は、本実施形態によるラミネートフィルム３１の熱溶着装置４によってアルミニウム箔を加熱したときの温度計測部位を示した図である。図中の破線は磁場である。
【００４７】
温度計測部位は第１実施形態と同様なので、ここでは説明を省略する。図８に示すように、Ｕ２の上方に強磁性体４２ａを配置することによって、磁場が強磁性体４２ａに向かって編曲させられ、強磁性体４２ａに向かって磁場が集中することがわかる。
【００４８】
図９は、Ｌ２の温度が所定温度まで上昇したときの各部の温度計測結果を周波数ごとにグラフに示した図である。
【００４９】
図９に示すように、強磁性体４２ａに向かって磁場が集中することによって、アルミニウム箔の裏面でも強磁性体４２ａに近いＬ２の方がＬ１及びＬ３より温度が高くなり、アルミニウム箔の表面でも強磁性体４２ａに近いＵ２の方がＵ１及びＵ３より温度が高くなることがわかる。そして、周波数が高いときほど、強磁性体４２ａ近傍とそれ以外の部位との温度差が顕著になることがわかる。
【００５０】
以上説明した本実施形態によれば、ラミネートフィルム３１の保護層３１２との接触部位に強磁性体４２ａを設けた。これにより、第１実施形態と同様の効果が得られると共に、磁界を強磁性体４２ａに収束させて、強磁性体４２ａ近傍を集中的に誘導加熱によって加熱することができる。
【００５１】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
【００５２】
例えば、上記各実施形態ではコア材４１２ａ端部の形状を円錐形状としたが、ラミネートフィルム３１の重ね合わせ面に向かって先端が細く尖る形状であれば特に制限はなく、楔形状などでも良い。
【００５３】
また２枚のラミネートフィルム３１を重ね合わせてラミネートフィルムパッケージ３を形成したが１枚のラミネートフィルム３１を折り返してラミネートフィルムパッケージ３を形成しても良い。
【００５４】
さらに、一対の加圧器によってラミネートフィルム３１を加圧したが、ラミネートフィルム３１を平坦な台に置いて、１つの加圧器で上から加圧しても良い。
【符号の説明】
【００５５】
４    熱溶着装置
３１    ラミネートフィルム
３１ａ  周縁部
４１    誘導加熱器
４１１    高周波電源（交流電源）
４１２    コアコイル
４１２ａ  コア材
４２    ローラ加圧器（加圧器）
４２ａ  強磁性体
３１１    金属薄膜層（金属層）
３１２    保護層
３１３    熱溶着性樹脂層（熱溶着層）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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