【手続補正書】
【提出日】平成16年11月17日(2004.11.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  リード線用接着性フィルムのリード線への溶着方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】  リード線が装着された内部電極をシーラント層を備えた積層体からなる外装体内にリード線を突出させて収納すると共に、前記リード線と前記シーラント層との間にリード線用接着性フィルムを介在させて前記外装体を密封シールする電池包装において、前記リード線を加熱して前記リード線用接着性フィルムを加圧溶着して後に前記内部電極に接続することを特徴とするリード線用接着性フィルムのリード線への溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明のリード線用接着性フィルムのリード線への溶着方法であって、防湿性、耐内容物性を有する、液体または固体有機電解質（高分子ポリマー電解質）を持つ電池、または燃料電池、コンデンサ、キャパシタ等の外装体と金属からなるリード線との間に介在させるリード線用接着性フィルムのリード線への溶着方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明における電池とは、化学的エネルギーを電気的エネルギーに変換する素子を含む物、例えば、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、燃料電池等や、または、液体、固体セラミック、有機物等の誘電体を含む液体コンデンサ、固体コンデンサ、二重層コンデンサ等の電解型コンデンサを示す。電池の用途としては、パソコン、携帯端末装置（携帯電話、ＰＤＡ等）、ビデオカメラ、電気自動車、エネルギー貯蔵用蓄電池、ロボット、衛星等に用いられる。前記電池の外装体としては、金属をプレス加工して円筒状または直方体状に容器化した金属製缶、あるいは、プラスチックフィルム、金属箔等のラミネートにより得られる複合フィルムからなる積層体を袋状にしたもの（以下、外装体）が用いられていた。しかしながら、電池の外装体として、次のような問題があった。金属製缶においては、容器外壁がリジッドであるため、電池自体の形状が決められてしまう。そのため、ハード側を電池にあわせる設計をするため、該電池を用いるハードの寸法が電池により決定されてしまい形状の自由度が少なくなる。そのため、前記袋状の外装体を用いる傾向にある。前記袋状の外装体の材質構成は、電池としての必要な物性、加工性、経済性等から、少なくとも基材層、バリア層、シーラント層と前記各層を接着する接着層からなり、必要に応じて中間層を設けることがある。電池の前記構成の積層体からパウチを形成し、または、少なくとも片面をプレス成形して電池の収納部を形成して電池本体を収納し、パウチタイプまたは、エンボスタイプ（蓋体を被覆して）において、それぞれの周縁の必要部分をヒートシールにより密封することによって電池とする。前記シーラント層としては、シーラント層同士のヒートシール性とともにリード線（金属）に対してもヒートシール性を有することが求められ、金属接着性を有する酸変性ポリオレフィン樹脂をシーラント層とすることでリード線部との密着性は確保される。しかし、酸変性ポリオレフィン樹脂を外装体のシーラント層として積層すると、一般的なポリオレフィン樹脂と比較してその加工性が劣ること、また、コストが高いこと等のために、外装体のシーラント層として一般的なポリオレフィン樹脂層とし、リード線部にシーラント層とリード線との両方に熱接着可能なリード線用接着性フィルムを介在させる方法が採用されていた。前記リード線用接着性フィルム６としては、前記不飽和カルボングラフトポリオレフィン、金属架橋ポリエチレン、エチレンまたはプロピレンとアクリル酸、またはメタクリル酸との共重合物からなるフィルムを用いていた。具体的には、図５（ａ）に示すように、リード線４と積層体１０のシーラント層１３との間に、リード線４と積層体１０のシーラント層１３との双方に対してヒートシール性を有するリード線用接着性フィルム６を介在させ、外装体の外側から熱板（ヒートシールジョー）で加圧加熱することによりリード線部での密封性を確保していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、小型少容量電池におけるリード線は、巾４〜６ｍｍ、厚みで５０〜１００μｍであって、前記のように外装体の外側からの加圧加熱方法による密封シールが可能であったが、大型大容量電池では、そのリード線は、巾が１０〜２０ｍｍあるいはこれ以上、厚みが０．５〜２ｍｍあるいはこれ以上となり従来方式の溶着では、大きな体積のリード線をフィルム溶着温度まで昇温させるのに加熱時間が必要でシール時間が長くなり作業性が悪く、また、安定した溶着とならないことがあった。本発明の目的は、電池包装におけるリード線用接着性フィルムのリード線への溶着において、安定した溶着が可能であり、また、外装体の密封シールに要する時間を短縮する方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明のリード線用接着性フィルムのリード線への溶着方法は、リード線が装着された内部電極をシーラント層を備えた積層体からなる外装体内にリード線を突出させて収納すると共に、前記リード線と前記シーラント層との間にリード線用接着性フィルムを介在させて前記外装体を密封シールする電池包装において、前記リード線を加熱して前記リード線用接着性フィルムを加圧溶着して後に前記内部電極に接続して電池本体とし、これを外装体に挿入して密封シールして電池とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、電池本体を密封包装する際に、外装体とリード線との間に介在させるリード線用接着性フィルムをリード線に溶着して後にリード線を内部電極に接続することにより、安定した溶着と作業時間の短縮ができる方法である。以下、図等を用いて詳細に説明する。
【０００６】
図１は、本発明の接着性フィルム溶着方法の実施例を説明する図で、（ａ）リード線用接着性フィルムを溶着する装置の概念図、（ｂ）リード線用接着性フィルムを溶着したリード線の平面図、（ｃ）Ｘ1−Ｘ1の断面図、（ｄ）内部電池とリード線用接着性フィルムを溶着したリード線の斜視図、（ｅ）リード線用接着性フィルムを陽極、陰極に同時に溶着した例を示す図である。図２は、本発明のリード線用接着性フィルム溶着方法におけるリード線、リード線用接着性フィルム、外装体の位置関係を説明するリード線部分での断面図で、（ａ）密封シール前、（ｂ）密封シールした後を示す図である。図３は、パウチタイプの電池の説明図である。図４は、エンボスタイプの電池の説明図である。
【０００７】
本発明は、リード線にリード線用接着性フィルムを溶着した後、リード線を内部電極（以下、またはセル）に装着する方法であって、リード線にリード線用接着性フィルムを接着する際に、リード線を加熱した状態としてリード線用接着性フィルムを加圧溶着させる方法である。
【０００８】
具体的には、例えば、図１（ａ）に示すようなリード線用接着性フィルム溶着装置２０を用いて内部に組み込まれたヒーターにより加熱された加熱ブロックにリード線を接触させて加熱ブロックからリード線へ熱伝導させることによりリード線を熱する。リード線を加熱した状態で圧着ヘッドによりリード線４の両面にリード線用接着性フィルム６を加圧し溶着させる。リード線用接着性フィルムが溶着されたリード線は、平面視において、図１（ｂ）のようになり、その断面は、図１（ｃ）に示すように、圧着ヘッドの圧着面に貼着した耐熱ゴム２３ｇの効果もありリード線の端面においてもリード線用接着性フィルムが溶着した状態となり、ピンホールの発生のおそれがない密着となる。圧着ヘッド２３の圧着面に耐熱ゴム２３ｇ等を貼着しておくことによって、圧着を確実にすることが好ましい。
【０００９】
リード線の加熱は、前記のような熱伝導方式でもよいし、リード線に電流を流しジュール熱により加熱する、リード線近傍にコイルを設置しこれに高周波を通し電磁誘導加熱により加熱する、あるいは、火炎、ホットエアー、ランプ照射による加熱等各種加熱方式を採りうる。
【００１０】
リード線をセルに装着してからの加熱は、加熱ブロックにリード線を接触させると内部電極（セル）には熱に弱い構成部品（セパレータ）がある為、内部電極とリード線との接着前にリード線にフィルムを溶着する。なお、リード線へのリード線用接着性フィルムの溶着は、図１（ｄ）に示すように、陽極、陰極それぞれのリード線に対して個々に溶着してもよいし、図１（ｅ）に示すように、陽極、陰極を同じリード線用接着性フィルムの片により連帯の溶着としてもよい。
【００１１】
リード線４の材質としては、主としてアルミニウム、銅、ニッケル等が用いられる。また、一般的に、電池の陽極と陰極とでリード線４の材質を異にする。例えば、陽極をアルミニウムとし、陰極をニッケルとする。
【００１２】
リード線用接着性フィルム６は、金属であるリード線４と外装体１０のシーラント層１３との双方に熱接着性を示すフィルムであり、例えば、酸変性ポリオレフィン樹脂から形成される。酸変性ポリオレフィン樹脂としては、不飽和カルボン酸グラフトポリオレフィン、金属架橋ポリエチレン、エチレンまたはプロピレンとアクリル酸、またはメタクリル酸誘導体との共重合体物、エチレンと酢酸ビニルの共重合体物の単体、または、ブレンド物を用いることができる。またリード線用接着性フィルム６は、２層以上の多層構成としてもよい。
【００１３】
電池の外装体を形成する積層体１０は、電池の性能を長期にわたって維持する性能を有することが求められ、図２（ａ）に示すように、基材層１１、バリア層１２、シーラント層１３等を各種のラミネート方法によって積層している。前記基材層１１は、電池の外装体５として用いられる場合、ハードと直接接触する部位であるため、基本的に絶縁性を有する樹脂層がよい。フィルム単体でのピンホールの存在、および加工時のピンホールの発生等を考慮すると、その厚さは６μｍが必要であり、好ましい厚さとしては１２〜３０μｍである。基材層として用いられるフィルムとして具体的には、延伸ポリエステルまたはナイロンフィルムからなるが、この時、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、共重合ポリエステル、ポリカーボネート等が挙げられる。またナイロンとしては、ポリアミド樹脂、すなわち、ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン６とナイロン６，６との共重合体、ナイロン６，１０、ポリメタキシリレンアジパミド（ＭＸＤ６）等が挙げられる。
【００１４】
前記バリア層１２は、外部から電池の内部に特に水蒸気が浸入することを防止するための層で、バリア層単体のピンホール、及び加工適性（パウチ化、エンボス成形性）を安定化し、かつ耐ピンホール性をもたせるために厚さ１５μｍ以上のアルミニウム、ニッケルなどの金属、又は、無機化合物、例えば、酸化珪素、アルミナ等を蒸着したフィルムなども挙げられるが、バリア層として好ましくは厚さが２０〜８０μｍのアルミニウムとする。
【００１５】
電池の外装体のシーラント層１３は、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ホモタイプポリプロピレン、ランダムタイプポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂を用いることができる。
【００１６】
電池の外装体は、その形式によって、図３に示すようなパウチタイプと、図４（ａ）、図４（ｂ）または図４（ｃ）に示すようなエンボスタイプとがある。前記パウチタイプには、三方シール、四方シール等及びピロータイプ等の袋形式があるが、図３は、ピロータイプとして例示している。エンボスタイプは、図４（ａ）に示すように、片面に凹部を形成しても良いし、図４（ｂ）に示すように、両面に凹部を形成して電池本体を収納して周縁の四方をヒートシールして密封しても良い。また、図４（ｃ）に示すような折り部をはさんで両側に凹部形成して、電池を収納して３辺をヒートシールする形式もある。本発明の接着性フィルムの溶着方法は、前記パウチタイプ、エンボスタイプのいずれのタイプにおいても適用できる。
【００１７】
【実施例】
本発明のリード線用接着性フィルムの溶着方法について実施例により具体的に説明する。
［実施例１］
外装体を形成する積層体の構成  ：ナイロン２５μｍ／アルミニウム４０μｍ／
ポリプロピレン４５μｍ
リード線                  材質：陽極をアルミニウム、陰極をニッケル
寸法：巾１５ｍｍ、厚み１ｍｍ、長さ５０ｍｍ
リード線用接着性フィルム  材質：酸変性ポリプロピレン巾１５ｍｍ、長さ２７ｍｍ、
厚み０．１ｍｍ
リード線を加熱ブロックに載せ１７０℃まで加熱してリード線用接着性フィルムを表裏から圧着後、これを外装体を形成する積層体で挟み、圧着ヘッドの圧着面を１９０℃に設定して加圧加熱して密封シールのできる時間を確認した。ただし、密封シールとは、リード線用接着性フィルムがリード線の表面端面に確実に溶着されることをいう（比較例も同じ）。
【００１８】
［比較例１］
リード線表裏にリード線用接着性フィルムを置きこれを外装体を形成する積層体で挟み圧着ヘッドの圧着面を１９０℃に設定して加圧加熱して密封シールのできる時間を確認した。
＜結果＞
【００１９】
比較例１では、加圧加熱時間が３０秒前後であったが、実施例１では約１５秒で、密封シール時間を半分に短縮することができた。
【００２０】
【発明の効果】
外部から外装体を形成する積層体を通しての加熱では、昇温し難いリード線を直接加熱するのでリード線とリード線用接着性フィルムとの溶着を確実にすることが出来る。またリード線に対するリード線用接着性フィルムの取付けと外装体への電池本体の封入とを別工程とすることにより外装体とリード線（リード線）の溶着時、リード線を外装体のシーラント層の溶着温度まで上げなくとも、リード線に取付けられたリード線用接着性フィルムが溶着温度に達すればよく、その結果、外装体の密封シールをする際の加熱時間を短縮できる。リード線とリード線用接着性フィルムとは、外部からの加熱によらず、被接着物（リード線）自体を加熱しリード線用接着性フィルムを溶着させるのでリード線とリード線用接着性フィルムとの良好な接着が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のリード線用接着性フィルム溶着方法の実施例を説明する図で、（ａ）リード線用接着性フィルムを溶着する装置の概念図、（ｂ）リード線用接着性フィルムを溶着したリード線の平面図、（ｃ）Ｘ1−Ｘ1の断面図、（ｄ）内部電池とリード線用接着性フィルムを溶着したリード線およびセル（部分）の斜視図、（ｅ）リード線用接着性フィルムを陽極、陰極に同時に溶着した例を示す同様の図である。
【図２】  本発明のリード線用接着性フィルム溶着方法におけるリード線、リード線用接着性フィルム、外装体の位置関係を説明するリード線部分での断面図で、（ａ）密封シール前、（ｂ）密封シールした後を示す図である。
【図３】  パウチタイプの電池の説明図である。
【図４】  エンボスタイプの電池の説明図である。
【図５】  従来技術によるリード線部分の溶着方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
１        電池
２        電池本体
３        内部電極（セル）
４        リード線
４ｍ      リード線用接着性フィルムが溶着されたリード線
５        外装体
６        リード線用接着性フィルム
７        凹部
８        側壁部
９        シール部
１０      積層体（電池の外装体）
１１      基材層
１２      バリア層
１３      シーラント層
２０      リード線用接着性フィルム溶着装置
２１      ヒーター
２２      加熱ブロック
２３      圧着ヘッド
２３ｇ    耐熱ゴム
Ｈ        ヒートシールバー