(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状正極とシート状負極とを含む発電要素と、
前記発電要素をラミネートしたラミネートフィルムとを備え、
前記ラミネートフィルムは、
開裂ベントが設けられない第１のシール部と、
前記第１のシール部の溶着強度よりも弱い力で開く開裂ベントが設けられた第２のシール部とを含み、
前記第１のシール部は、
第１および第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に前記第１および第２の金属層に接して配置された第１の樹脂と、
前記第１の樹脂の前記発電要素側の端部に接して設けられた樹脂溜まり部とを含み、
前記樹脂溜まり部の前記発電要素側の端部は、
前記発電要素側へ円弧状に突出した第１の突部と、
前記第１のシール部の厚み方向において前記第１の突部の一方側に前記第１の突部に連続して設けられ、かつ、前記第１の突部の突出方向と反対方向へ円弧状に窪んだ第１の窪み部と、
前記第１のシール部の厚み方向において前記第１の突部の他方側に前記第１の突部に連続して設けられ、かつ、前記第１の突部の突出方向と反対方向へ円弧状に窪んだ第２の窪み部とを含み、
前記第２のシール部は、
前記第１および第２の金属層と、
前記第１の金属層と前記第２の金属層との間に前記第１および第２の金属層に接して配置され、溶着された樹脂によって囲まれた空洞を含む第２の樹脂とを含む、ラミネート形電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ラミネート形電池およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、正極板と負極板と隔離板とを有する発電要素を金属ラミネート樹脂フィルムケースに収納した非水電解質二次電池が知られている（特許文献１）。
【０００３】
この非水電解質二次電池は、金属ラミネート樹脂フィルムケースの溶着部の内側端部に樹脂塊を含む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４４３２１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の非水電解質二次電池においては、金属ラミネート樹脂フィルムケースの溶着部と樹脂塊との境界部が溶着部に向かって突起形状になっているため、金属ラミネート樹脂フィルムケースの溶着部と樹脂塊との境界部から破断するという問題がある。
【０００６】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、封止性能を向上可能なラミネート形電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の実施の形態によれば、ラミネート形電池は、発電要素と、ラミネートフィルムとを備える。発電要素は、シート状正極とシート状負極とを含む。ラミネートフィルムは、発電要素をラミネートする。そして、ラミネートフィルムは、第１および第２のシール部を含む。第１のシール部は、開裂ベントが設けられない。第２のシール部は、第１のシール部の溶着強度よりも弱い力で開く開裂ベントが設けられる。第１のシール部は、第１および第２の金属層と、第１の樹脂と、樹脂溜まり部とを含む。第１の樹脂は、第１の金属層と第２の金属層との間に第１および第２の金属層に接して配置される。樹脂溜まり部は、第１の樹脂の発電要素側の端部に接して設けられる。樹脂溜まり部の発電要素側の端部は、第１の突部と、第１および第２の窪み部とを含む。第１の突部は、発電要素側へ円弧状に突出している。第１の窪み部は、第１のシール部の厚み方向において第１の突部の一方側に第１の突部に連続して設けられ、かつ、第１の突部の突出方向と反対方向へ円弧状に窪んでいる。第２の窪み部は、第１のシール部の厚み方向において第１の突部の他方側に第１の突部に連続して設けられ、かつ、第１の突部の突出方向と反対方向へ円弧状に窪んでいる。
【０００８】
また、この発明の実施の形態によれば、ラミネート形電池の製造方法は、シート状正極とシート状負極と含む発電要素の一方側に配置すべき第１のラミネートフィルムの一主面と発電要素の他方側に配置すべき第２のラミネートフィルムの一主面とに樹脂を塗布する第１の工程と、第１のラミネートフィルムの一主面と第２のラミネートフィルムの一主面とによって発電要素を挟み込むように第１および第２のラミネートフィルムを発電要素の両側に配置する第２の工程と、第１および第２のラミネートフィルムのシール部となる領域のうち、開裂ベントが設けられない第１のシール部となる領域に塗布された樹脂を溶着する第３の工程と、第３の工程の後、開裂ベントが設けれる第２のシール部となる領域を介して電解液を注入する第４の工程と、第４の工程の後、第２のシール部となる領域に塗布された樹脂を溶着する第５の工程とを備える。
【発明の効果】
【０００９】
この発明の実施の形態によるラミネート形電池においては、ラミネートフィルム内の圧力が高くなると、その高くなった圧力は、第１のシール部に接して設けられた樹脂溜まり部と第２のシール部とに印加される。そして、樹脂溜まり部に印加された圧力は、第１の突部と、第１および第２の窪み部とによって分散され、樹脂溜まり部からの破断が防止される。また、第２のシール部は、第１のシール部の溶着強度よりも弱い力で開裂ベントとして機能する。
【００１０】
従って、ラミネート形電池の封止性能を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態によるラミネート形電池の平面図である。
【図２】図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるラミネート形電池の断面図である。
【図３】図２に示すラミネートフィルムの一部の拡大断面図である。
【図４】図２に示すラミネートフィルムの他の一部の拡大断面図である。
【図５】図２に示すラミネートフィルム４の更に他の一部の拡大断面図である。
【図６】ラミネートフィルムを溶着するときの概念図である。
【図７】シール部の概念図である。
【図８】シール部の破断強度を測定する方法を説明するための図である。
【図９】破断強度とシール部の種類との関係を示す図である。
【図１０】シール部の光学顕微鏡写真である。
【図１１】シール部の他の光学顕微鏡写真である。
【図１２】この発明の実施の形態によるラミネート形電池の製造方法を示す第１の工程図である。
【図１３】この発明の実施の形態によるラミネート形電池の製造方法を示す第２の工程図である。
【図１４】図１２に示す工程（ｄ）を詳細に説明するための概念図である。
【図１５】シールバーの幅方向の断面図である。
【図１６】図１５に示すシールバーを用いてシールするときの概念図である。
【図１７】この発明の実施の形態によるラミネート形電池を備えた自動車の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１３】
図１は、この発明の実施の形態によるラミネート形電池の平面図である。また、図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間におけるラミネート形電池の断面図である。
【００１４】
図１および図２を参照して、この発明の実施の形態によるラミネート形電池１０は、シート状正極１と、シート状負極２と、セパレータ３と、ラミネートフィルム４と、正極外部端子５と、負極外部端子６とを備える。
【００１５】
シート状正極１、シート状負極２およびセパレータ３は、積層され、発電要素２０を構成する。シート状正極１は、ラミネート形電池１０の面内方向ＤＲ１において、シート状負極２よりも小さいサイズを有する。また、シート状負極２は、面内方向ＤＲ１において、セパレータ３よりも小さいサイズを有する。
【００１６】
そして、シート状正極１、シート状負極２およびセパレータ３は、面内方向ＤＲ１において、セパレータ３の両端がシート状負極２の両端よりも外側に位置し、シート状負極２の両端がシート状正極１の両端よりも外側に位置するように配置される。
【００１７】
ラミネートフィルム４は、略四角形の平面形状を有し、発電要素２０を収納する。そして、ラミネートフィルム４は、その縁部にシール部４０を有する。シール部４０は、開裂ベントが設けられるシール部４１と、開裂ベントが設けられないシール部４２とからなる。シール部４１は、ラミネートフィルム４の４辺のうち、正極外部端子５および負極外部端子６が引き出される辺以外の辺に沿って配置される。
【００１８】
正極外部端子５は、平面状の形状を有し、その一方端がシート状正極１に直接またはリード体７を介して接続される。そして、正極外部端子５は、その他方端がラミネートフィルム４を介して外部に引き出される。
【００１９】
負極外部端子６は、平面状の形状を有し、その一方端がシート状負極２に直接またはリード体を介して接続される。そして、負極外部端子６は、その他方端がラミネートフィルム４を介して外部に引き出される。
【００２０】
なお、図１においては、正極外部端子５および負極外部端子６は、ラミネートフィルム４の同一辺から引き出されているが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、正極外部端子５および負極外部端子６は、ラミネートフィルム４の異なる辺から引き出されていてもよい。
【００２１】
シート状正極１は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダ等を含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を集電体の片面または両面に形成した構造からなる。
【００２２】
正極活物質は、例えば、ラミネート形電池１０がリチウムイオン二次電池である場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質からなる。このような正極活物質は、例えば、Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｍｇ等）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ２Ｏ４、元素の一部を他の元素で置き換えたスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、およびＬｉＭＰＯ４（Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ等）で表されるオリビン型化合物等のいずれかからなる。
【００２３】
そして、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３，０．０１≦ｙ≦０．２）、および少なくともＣｏ，ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２，ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２，ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２）のいずれかからなる。
【００２４】
正極の集電体は、例えば、アルミニウム箔、およびアルミニウム合金箔のいずれかからなる。そして、集電体の厚みは、電池の大きさおよび容量によって異なるが、例えば、０．０１〜０．０２ｍｍである。
【００２５】
シート状正極１は、次の方法によって作製される。正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、および繊維状炭素等の導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のバインダとを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。そして、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みを調整する。これによって、シート状正極１が作製される。
【００２６】
なお、この発明の実施の形態においては、上述した方法以外の方法を用いてシート状正極１を作製してもよい。
【００２７】
シート状正極１における正極合剤層の厚みは、片面当たり、３０〜１００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：９０〜９８質量％、導電助剤：１〜５質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。
【００２８】
正極外部端子５は、使用機器との接続の容易さ等の関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものが好ましい。
【００２９】
そして、正極外部端子５の厚みは、５０〜３００μｍとするのが好ましい。即ち、正極外部端子５の厚みを５０μｍ以上に設定することによって、正極外部端子５の溶接時において、正極外部端子５が切断されるのを防止できるとともに、正極外部端子５が引っ張りおよび折り曲げによって断裂するのを防止できる。また、正極外部端子５の厚みを３００μｍ以下に設定することによって、ラミネートフィルム４のシール部４０に厚み方向の隙間が生じるのを防止できる。
【００３０】
なお、ラミネートフィルム４と正極外部端子５との接着強度を高めるために、正極外部端子５においてシール部４０に位置することが予定される箇所に、予め、樹脂製の接着層（例えば、ラミネートフィルム４を構成する金属ラミネートフィルムが有する熱融着樹脂層を構成する樹脂と同種の樹脂により構成された接着層）を設けてもよい。
【００３１】
シート状正極１における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体７と、正極外部端子５との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、および導電性接着剤による方法等、各種の方法を採用することができる。これらの中では、超音波溶接が特に適している。
【００３２】
シート状負極２は、例えば、ラミネート形電池１０がリチウムイオン二次電池である場合、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものからなる。このような負極活物質は、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、および炭素繊維等のリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物からなる。
【００３３】
また、前記以外の負極活物質は、例えば、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎ等の元素、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎの合金、リチウム含有窒化物、およびリチウム酸化物等のリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（ＬｉＴｉ３Ｏ１２等）、リチウム金属、およびリチウム／アルミニウム合金のいずれかからなる。
【００３４】
これらの負極活物質に導電助剤（正極の導電助剤と同じ材料からなる）と、バインダ（ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との混合バインダ等）とを、適宜、添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体（負極合剤層）に仕上げたもの、または、上述した各種の合金、またはリチウム金属の箔を集電体の表面に積層したもの等がシート状負極２として用いられる。
【００３５】
そして、シート状負極２は、次の方法によって作製される。上述した負極活物質と、バインダと、必要に応じて、黒鉛、アセチレンブラック、およびカーボンブラック等の導電助剤等を含む負極合剤を、ＮＭＰ等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。そして、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みまたは密度を調整する。これによって、シート状負極２が作製される。
【００３６】
なお、この発明の実施の形態においては、上述した方法以外の方法を用いてシート状負極２を作製してもよい。
【００３７】
負極の集電体としては、銅箔が好適である。そして、集電体の厚みは、電池の大きさまたは容量によるが、例えば、０．０２〜０．０５ｍｍであることが好ましい。
【００３８】
シート状負極２における負極合剤層の厚みは、片面当たり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：９０〜９８質量％、バインダ：１〜５質量％であることが好ましい。また、導電助剤を負極に用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量％であることが好ましい。
【００３９】
負極外部端子６は、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、およびニッケル−銅クラッド等の金属の箔またはリボンからなる。また、負極外部端子６の厚みは、正極外部端子５と同様に５０〜３００μｍであることが好ましい。
【００４０】
即ち、負極外部端子６の厚みを５０μｍ以上に設定することによって、負極外部端子６の溶接時において、負極外部端子６が切断されるのを防止できるとともに、負極外部端子６が引っ張りおよび折り曲げによって断裂するのを防止できる。また、負極外部端子６の厚みを３００μｍ以下に設定することによって、ラミネートフィルム４のシール部４０に厚み方向の隙間が生じるのを防止できる。
【００４１】
なお、ラミネートフィルム４と負極外部端子６との接着強度を高めるために、負極外部端子６においてシール部４０に位置することが予定される箇所に、予め、樹脂製の接着層（例えば、ラミネートフィルム４を構成する金属ラミネートフィルムが有する熱融着樹脂層を構成する樹脂と同種の樹脂により構成された接着層）を設けてもよい。
【００４２】
シート状負極２と負極外部端子６との接続は、シート状負極２の集電体と負極外部端子６とを直接接続することによって行われてもよいが、例えば、銅製のリード体を介して行われてもよい。銅製のリード体の厚みは、負極外部端子６と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に、負極集電体である銅箔が薄く、負極外部端子６と直接接続するには、強度が不足するような場合に用いられることが好ましい。
【００４３】
シート状負極２における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体と、負極外部端子６との接続は、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメおよび導電性接着剤による方法等、各種の方法によって行われる。これらの方法の中でも、超音波溶接が特に適している。
【００４４】
セパレータ３は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとの融合体、ポリエチレンテレフタレート、およびポリブチレンテレフタレート等で構成された多孔質フィルムまたは不織布からなる。
【００４５】
セパレータ３の厚みは、１０〜５０μｍであることが好ましく、空孔率は、３０〜７０％であることが好ましい。
【００４６】
また、多孔質フィルムと不織布とを重ねる等、複数枚のセパレータを用いることによって、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。
【００４７】
ラミネート形電池１０に用いられる電解液は、ラミネート形電池１０がリチウムイオン二次電池である場合、例えば、高誘電率溶媒または有機溶媒にＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４等の溶質を溶解した溶液（非水電解液）からなる。高誘電率溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびγ−ブチロラクトン（ＢＬ）などを用いることができる。有機溶媒は、直鎖状のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびメチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）等の低粘度溶媒からなる。
【００４８】
なお、電解液溶媒には、上述した高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することが好ましい。また、上述した溶液に、ＰＶＤＦ、ゴム系の材料、脂環エポキシ、およびオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料等を混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。
【００４９】
図３は、図２に示すラミネートフィルム４の一部の拡大断面図である。なお、図３に示す拡大断面図は、ラミネートフィルム４のシール部４１を含む一部の拡大断面図である。
【００５０】
図３を参照して、ラミネートフィルム４は、上側に配置されたラミネートフィルム４ａと、下側に配置されたラミネートフィルム４ｂとからなる。ラミネートフィルム４ａ，４ｂの各々は、金属層４１１と、樹脂４１２，４１３とを含む。
【００５１】
金属層４１１は、例えば、アルミニウムフィルムまたはステンレス鋼フィルムからなる。そして、金属層４１１の厚みは、例えば、１０〜１５０μｍである。
【００５２】
樹脂４１２は、ラミネートフィルム４ａまたはラミネートフィルム４ｂの金属層４１１の外側の表面に形成される。樹脂４１２は、耐電解液用の樹脂である。そして、樹脂４１２は、例えば、ナイロンフィルム、（ナイロン６６フィルム等）、およびポリエステルフィルム（ＰＥＴフィルム等）のいずれかからなる。樹脂４１２の厚みは、２０〜１００μｍである。
【００５３】
樹脂４１３は、ラミネートフィルム４ａまたはラミネートフィルム４ｂの金属層４１１の内側の表面に形成され、例えば、２０〜１００μｍの厚みを有する。また、樹脂４１３は、例えば、変性ポリオレフィンフィルム（変性ポリオレフィンアイオノマーフィルム）からなる。そして、樹脂４１３は、熱溶着樹脂として機能する。
【００５４】
ラミネートフィルム４は、シール部４１を有する。そして、シール部４１は、面内方向ＤＲ１において幅Ｗを有する。幅Ｗは、例えば、１０ｍｍである。
【００５５】
シール部４１は、樹脂４１４を含む。樹脂４１４は、ラミネートフィルム４ａの樹脂４１３とラミネートフィルム４ｂの樹脂４１３とが溶着された結果、形成される。そして、樹脂４１４は、空洞４１４０を含む。
【００５６】
図４は、図２に示すラミネートフィルム４の他の一部の拡大断面図である。なお、図４に示す拡大断面図は、ラミネートフィルム４のシール部４２を含む一部の拡大断面図である。
【００５７】
図４を参照して、ラミネートフィルム４のシール部４２および樹脂溜まり部４１６以外の構成は、図３に示すラミネートフィルム４のシール部４１以外の構成と同じである。
【００５８】
そして、ラミネートフィルム４は、シール部４２と樹脂溜まり部４１６とを有する。そして、シール部４２は、面内方向ＤＲ１において幅Ｗを有する。
【００５９】
シール部４２は、樹脂４１５を含む。樹脂４１５および樹脂溜まり部４１６は、ラミネートフィルム４ａの樹脂４１３とラミネートフィルム４ｂの樹脂４１３とが溶着された結果、形成される。
【００６０】
樹脂溜まり部４１６は、樹脂４１５の発電要素２０側の端部に接して設けられる。そして、樹脂溜まり部４１６の発電要素２０側の端部は、突部４１６１と、窪み部４１６２，４１６３とからなる。突部４１６１は、発電要素２０側へ円弧状に突出している。窪み部４１６２は、シール部４２の厚み方向において突部４１６１の一方側に突部４１６１に連続して設けられ、突部４１６１の突出方向と反対方向へ円弧状に窪んでいる。また、窪み部４１６３は、シール部４２の厚み方向において突部４１６１の他方側に突部４１６１に連続して設けられ、突部４１６１の突出方向と反対方向へ円弧状に窪んでいる。
【００６１】
発電要素２０側の空間内の圧力が上昇すると、面内方向ＤＲ１において発電要素２０から外部へ向かう方向に沿って樹脂溜まり部４１５に力が印加される。
【００６２】
この場合、樹脂溜まり部４１６は、突部４１６１および窪み部４１６２，４１６３を有し、突部４１６１および窪み部４１６２，４１６３は、円弧状の断面形状を有するので、樹脂溜まり部４１６に印加された力は、円弧状の断面形状を有する突部４１６１および窪み部４１６２，４１６３によって分散される。
【００６３】
従って、樹脂溜まり部４１６からの破断が防止される。その結果、シール部４２の溶着強度が向上する。
【００６４】
図５は、図２に示すラミネートフィルム４の更に他の一部の拡大断面図である。なお、図５に示す拡大断面図は、正極外部端子５または負極外部端子６を含むシール部４２の拡大断面図である。
【００６５】
図５を参照して、ラミネートフィルム４のシール部４２および樹脂溜まり部４１６以外の構成は、図３に示すラミネートフィルム４のシール部４１以外の構成と同じである。
【００６６】
シール部４２は、樹脂４１５を含み、樹脂４１５は、シール部４２の厚み方向において正極外部端子５および負極外部端子６の両側に配置される。
【００６７】
樹脂溜まり部４１６は、樹脂４１５の発電要素２０側の端部に接するとともに、シール部４２の厚み方向において正極外部端子５および負極外部端子６の両側に配置される。より具体的には、樹脂溜まり部４１６の突部４１６１は、シール部４２の厚み方向において正極外部端子５および負極外部端子６の両側に配置される。
【００６８】
その結果、樹脂溜まり部４１６の発電要素２０側の端部は、シール部４２の厚み方向において正極外部端子５および負極外部端子６の両側で円弧状に湾曲した形状からなる。
【００６９】
従って、図４において説明した機構によって、正極外部端子５および負極外部端子６が存在していても、樹脂溜まり部４１６からの破断が抑制され、シール部４２の溶着強度が向上する。
【００７０】
図６は、ラミネートフィルムを溶着するときの概念図である。図６を参照して、ラミネートフィルム４ａの樹脂４１３がラミネートフィルム４ｂの樹脂４１３に接するようにラミネートフィルム４ａ，４ｂを重ね合わせる。
【００７１】
そして、重ね合わせた２枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂの外周辺を２つのシールバー（ヒータ）５０，６０によって挟み込むことによって、ラミネートフィルム４ａの樹脂４１３がラミネートフィルム４ｂの樹脂４１３と溶着する。この場合、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度は、例えば、１７０℃〜２００℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度は、例えば、１７０℃〜２１０℃であり、熱シール時のプレス圧は、例えば、０．３ＭＰａ〜０．５ＭＰａであり、プレス時間は、例えば、５秒〜１５秒である。
【００７２】
図７は、シール部４０の概念図である。図７の（ａ），（ｃ），（ｄ）は、２枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂ内に電解液を注入後にラミネートフィルム４の周縁部をシールしたときのシール部４０の概念図であり、図７の（ｂ）は、２枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂ内に電解液を注入せずにラミネートフィルム４の周縁部をシールしたときのシール部４０の概念図である。
【００７３】
図７を参照して、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度が２００℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度が２００℃であり、プレス圧が０．３ＭＰａであり、プレス時間が５秒であるとき、溶着された樹脂に空洞が存在するシール部が得られる（パターンＡ，図７の（ａ）参照）。
【００７４】
また、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度が１９０℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度が２１０℃であり、プレス圧が０．５ＭＰａであり、プレス時間が１５秒であるとき、溶着された樹脂の空間側の端部が円弧状に湾曲したシール部が得られる（パターンＢ，図７の（ｂ）参照）。
【００７５】
更に、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度が１８０℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度が１９０℃であり、プレス圧が０．３ＭＰａであり、プレス時間が５秒であるとき、溶着された樹脂の空間側の端部が空間側から樹脂側へ突出したシール部が得られる（パターンＣ，図７の（ｃ）参照）。
【００７６】
更に、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度が１７０℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度が１８０℃であり、プレス圧が０．３ＭＰａであり、プレス時間が５秒であるとき、溶着された樹脂が細長く伸びた空間と接するシール部が得られる（パターンＤ，図７の（ｄ）参照）。
【００７７】
このように、ラミネートフィルム４を溶着する時の溶着条件（シールバー５０，６０の加熱温度、プレス圧およびプレス時間）を変えることによって、異なったパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのシール部が得られる。
【００７８】
図８は、シール部の破断強度を測定する方法を説明するための図である。図８を参照して、ラミネートフィルム４の周縁部をシールし、シール部４０を作成する（図８の（ａ）参照）。この場合、電解液を注入後にラミネートフィルム４の周縁部をシールするとき、例えば、ラミネートフィルム４の辺４Ａ側から電解液が注入される。
【００７９】
そして、シールされたラミネートフィルム４の領域４０１〜４０３を切り出す（図８の（ｂ）参照）。これによって、試験片３１〜３３が作製される（図８の（ｃ）参照）。試験片３１〜３３の各々は、３０ｍｍの長さおよび１５ｍｍの幅を有する。
【００８０】
その後、例えば、試験片３１〜３３から試験片３１を取り出し（図８の（ｄ）参照）、シールされていない２枚のラミネートフィルムを開く。これによって、試験片３１は、フィルム部３１１，３１２およびシール部３１３からなる（図８の（ｅ）参照）。
【００８１】
そうすると、フィルム部３１１を矢印１１の方向へ引張り、フィルム部３１２を矢印１２の方向へ引っ張って、シール部３１３が破断するときの力を破断強度として測定する。
【００８２】
図９は、破断強度とシール部の種類との関係を示す図である。図９において、縦軸は、破断強度を表し、横軸は、シール部の種類を表す。また、図９中の横棒は、破断強度の平均値を示す。更に、図９において、破断強度の単位に含まれる“１５ｍｍ”は、縦軸の破断強度が１５ｍｍ幅のフィルムの破断強度であることを意味する。
【００８３】
図９を参照して、シール部の種類は、図７において説明したパターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄからなる。そして、破断強度は、パターンＢ、パターンＣ、パターンＤおよびパターンＡの順に弱くなる。
【００８４】
図１０は、シール部の光学顕微鏡写真である。なお、図１０に示す光学顕微鏡写真は、電解液を２枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂ内に注入せずにラミネートしたときの光学顕微鏡写真である。そして、ラミネートフィルム４の溶着条件は、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度が２００℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度が２２０℃であり、プレス圧が０．５ＭＰａであり、プレス時間が１５秒である。
【００８５】
図１０を参照して、樹脂溜まり部の端部（図１０の紙面上右側の端部）は、上側および下側の少なくとも一方が樹脂溜まり部の方向へ尖った断面形状からなる。
【００８６】
このような樹脂溜まり部が形成されると、尖った部分から破断するので、破断強度が弱くなる。具体的には、図９に示す破断強度において、パターンＢの破断強度が２０［Ｎ／１５ｍｍ］〜１１０［Ｎ／１５ｍｍ］程度まで弱くなる。
【００８７】
図１１は、シール部の他の光学顕微鏡写真である。なお、図１１に示す光学顕微鏡写真も、電解液を２枚のラミネートフィルム４ａ，４ｂ内に注入せずにラミネートしたときの光学顕微鏡写真である。そして、ラミネートフィルム４の溶着条件は、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度が１９０℃であり、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度が２１０℃であり、プレス圧が０．５ＭＰａであり、プレス時間が１５秒である。
【００８８】
図１１を参照して、樹脂溜まり部の端部（図１１の紙面上右側の端部）は、図１１の紙面上右側へ円弧状に突出した突部と、突部に連続して突部の上側に設けられ、かつ、図１１の紙面上左側へ円弧状に窪んだ窪み部と、突部に連続して突部の下側に設けられ、かつ、図１１の紙面上左側へ円弧状に窪んだ窪み部とを有する。
【００８９】
このような樹脂溜まり部が形成されると、破断強度は、図９に示すパターンＢの破断強度のように非常に強くなる。
【００９０】
そこで、この発明の実施の形態においては、最も強い破断強度が得られるパターンＢからなるシール部を開裂ベントが設けられないシール部４２に適用し、最も弱い破断強度が得られるパターンＡからなるシール部を開裂ベントが設けられるシール部４１に適用することにした。
【００９１】
上述したように、ラミネートフォルム４を溶着するときのシールバー５０，６０の温度を高くすると、樹脂溜まり部の端部は、尖った断面形状を有する（図１０参照）。これは、シールバー５０，６０の温度が高くなるほど、溶けた樹脂の粘度が低下するからである。
【００９２】
従って、電解液が存在しない環境下で、シールバー５０，６０の温度を２００℃，２２０℃から１９０℃，２１０℃に低下することによって、円弧状に突出および窪んだ断面形状からなる樹脂溜まり部が形成される（図１１参照）。
【００９３】
ラミネートフィルム４内に発電要素２０を収容する方法として次の３つの方法がある。
（１）２枚のラミネートフィルムの間に発電要素２０を挟んだ後に、これらの２枚のラミネートフィルムの外周辺を電解液を注入するための一辺を残して熱シールする方法
（２）ラミネートフィルムの外周辺のうち電解液を注入するための一辺を残して予め袋状に成形したラミネートフィルム内に電解液を注入するための一辺から発電要素２０を挿入する方法
（３）ラミネートフィルム上に発電要素２０を置き、発電要素２０を包むようにラミネートフィルムを２つ折りにし、電解液を注入するための一辺を残して残りの外周辺を熱シールする方法（なお、外周辺のうち、ラミネートフィルムを二つ折りにした折り曲げ部分は、熱シールしてもよいし、熱シールしなくてもよい）
【００９４】
図１２および図１３は、それぞれ、この発明の実施の形態によるラミネート形電池１０の製造方法を示す第１および第２の工程図である。
【００９５】
なお、図１２および図１３に示す工程においては、上述した（３）の方法を用いて発電要素２０をラミネートフィルム４内に収容するものとする。また、工程（ａ）〜工程（ｃ）は、断面図であり、工程（ｄ）〜工程（ｆ）は、平面図である。
【００９６】
図１２を参照して、ラミネート形電池１０の製造が開始されると、上述した方法によってシート状正極１およびシート状負極２を作製する。そして、セパレータ３、正極外部端子５および負極外部端子６を作製する。その後、上述した方法によって、正極外部端子５をシート状正極１に接続するとともに、負極外部端子６をシート状負極２に接続する。
【００９７】
そうすると、シート状正極１およびシート状負極２をセパレータ３を介して積層し、発電要素２０を作製する（工程（ａ）参照）。
【００９８】
その後、金属層４１１の一方の表面に樹脂４１２を塗布するとともに、金属層４１１の他方の表面に樹脂４１３を塗布し、ラミネートフィルム４を作製する（工程（ｂ）参照）。
【００９９】
そして、ラミネートフィルム４の樹脂４１３に接するように発電要素２０をラミネートフィルム４上に置き、ラミネートフィルム４を二つ折りにする（工程（ｃ）参照）。この場合、正極外部端子５および負極外部端子６は、その一部が二つ折りにしたラミネートフィルム４から露出している。
【０１００】
工程（ｃ）の後、ラミネートフィルム４のうち、シール部４１となる領域５１以外のシール部４２となる領域５２をシールバー５０，６０を用いてシールする（工程（ｄ）参照）。この場合、領域５２は、ラミネートフィルム４の辺４Ｂに沿った領域５２１，５２２と、ラミネートフィルム４の辺４Ａに沿った領域５２３と、ラミネートフィルム４の辺４Ｄに沿った領域５２４とからなる。そして、シールバー（ヒータ）５０の加熱温度を１９０℃に設定し、シールバー（ヒータ）６０の加熱温度を２１０℃に設定し、プレス圧を０．５ＭＰａに設定し、プレス時間を１５秒に設定した溶着条件を用いて領域５２１，５２２，５２３，５２４を、順次、シールする。これによって、領域５２がシールされる。
【０１０１】
なお、ラミネートフィルム４の辺４Ｃは、ラミネートフィルム４を二つ折りにした折り曲げ部分であるので、シールしてもよいし、シールしなくてもよい。二つ折りにした折り曲げ部分をシールする場合は、領域５２１，５２２，５２３，５２４をシールしたときと同じ条件を用いて、二つ折りにした折り曲げ部分をシールする。
【０１０２】
図１３を参照して、工程（ｄ）の後、ラミネートフィルム４の辺４Ｂに沿った領域５１から電解液を注入する（工程（ｅ）参照）。
【０１０３】
そして、電解液を注入した一辺４Ｂからラミネートフィルム４内を真空に引きながらシール部４１となる領域５１をシールバー５０，６０を用いてシールする（工程（ｆ）参照）。この場合、シールバー（ヒータ）５０，６０の加熱温度を２００℃に設定し、プレス圧を０．３ＭＰａに設定し、プレス時間を５秒に設定した溶着条件を用いて領域５１をシールする。これによって、空洞４１４０を含むシール部４１が形成され、ラミネート形電池１０が完成する。
【０１０４】
なお、上述した（１），（２）の方法を用いて発電要素２０をラミネートフィルム４内に収容する場合も、図１２および図１３に示す工程（ａ）〜工程（ｆ）を用いてラミネート形電池１０が製造される。
【０１０５】
図１４は、図１２に示す工程（ｄ）を詳細に説明するための概念図である。図１４を参照して、シール部４２となる領域５２をシールするとき、シールバー５０，６０は、ラミネートフィルム４ａ，４ｂの周縁部の両側に配置される。
【０１０６】
そして、上述した溶着条件によって、シールバー５０，６０がラミネートフィルム４ａ，４ｂのシール部４２となる領域５２を挟み込むと、ラミネートフィルム４ａ，４ｂの樹脂４１３は、シールバー５０，６０によって溶着されるとともに、溶けて面内方向ＤＲ１へ移動する（図１４の（ａ）参照）。
【０１０７】
その結果、ラミネートフィルム４ａの樹脂４１３とラミネートフィルム４ｂの樹脂４１３とが溶着して生成された樹脂４１５の発電要素２０側の端部に接して樹脂溜まり部４１６が形成される（図１４の（ｂ）参照）。
【０１０８】
また、図１３に示す工程（ｆ）においては、電解液がラミネートフィルム４内に注入された後に、シールバー５０，６０がラミネートフィルム４の周縁部を図１４の（ａ）に示すように挟み込むことによってシール部４１となる領域５１がシールされる。この場合、領域５１は、ラミネートフィルム４内を真空に引きながらシールされるので、領域５１に塗布された樹脂４１３の表面に電解液が存在する。
【０１０９】
その結果、ラミネートフィルム４ａ，４ｂの樹脂４１３がシールバー５０，６０によって溶着されて樹脂４１４が形成されるとともに、樹脂４１４内に空洞４１４０が形成される。
【０１１０】
このように、シール部４２となる領域５２は、電解液が存在しない状態でシールされ、シール部４１となる領域５１は、電解液が存在する状態でシールされる。
【０１１１】
その結果、シール部４２においては、上述したように、樹脂溜まり部４１６が形成され、樹脂溜まり部４１６の発電要素２０側の端部は、突部４１６１および窪み部４１６２，４１６３を含む。一方、シール部４１は、空洞４１４０を含む。
【０１１２】
従って、シール部４２における破断強度が強くなり、封止性能を向上できる。また、ラミネートフィルム４内の圧力が高くなると、シール部４１の空洞４１４０の部分から破断し、空洞４１４０が開裂ベントとして機能するので、ラミネート形電池１０の信頼性を向上できる。
【０１１３】
なお、図１２に示す工程（ｂ）は、シート状正極１とシート状負極２と含む発電要素２０の一方側に配置すべき第１のラミネートフィルムの一主面と発電要素２０の他方側に配置すべき第２のラミネートフィルムの一主面とに樹脂を塗布する工程に相当する。
【０１１４】
また、図１２に示す工程（ｃ）は、第１のラミネートフィルムの一主面と第２のラミネートフィルムの一主面とによって発電要素２０を挟み込むように第１および第２のラミネートフィルムを発電要素２０の両側に配置する工程に相当する。
【０１１５】
図１５は、シールバーの幅方向の断面図である。この発明の実施の形態においては、シールバー５０，６０に代えてシールバー１５０，１６０、シールバー１７０，１８０およびシールバー１９０，２００のいずれかが用いられてもよい。
【０１１６】
図１５の（ａ）を参照して、シールバー１５０，１６０の各々は、１０ｍｍの幅を有する。そして、シールバー１５０，１６０の一方端１５０Ａ，１６０Ａ側がラミネート形電池１０の外側であり、シールバー１５０，１６０の他方端１５０Ｂ，１６０Ｂ側が発電要素２０側である。
【０１１７】
シールバー１５０は、テーパ１５１，１５２を有する。そして、テーパ１５１，１５２は、先端部１５３が形成されるように設けられる。先端部１５３は、シールバー１５０の一方端１５０Ａから、例えば、２ｍｍの位置に設けられる。
【０１１８】
シールバー１６０は、シールバー１５０の断面形状を上下に反転させた断面形状を有する。
【０１１９】
図１５の（ｂ）を参照して、シールバー１７０，１８０の各々は、１０ｍｍの幅を有する。そして、シールバー１７０，１８０の一方端１７０Ａ，１８０Ａ側がラミネート形電池１０の外側であり、シールバー１７０，１８０の他方端１７０Ｂ，１８０Ｂ側が発電要素２０側である。
【０１２０】
シールバー１７０は、突起部１７１を有する。突起部１７１は、シールバー１７０の一主面１７０Ｃから、ラミネートフィルム４の熱溶着性樹脂（＝樹脂４１３）の厚みの９０％以下の厚みに相当する高さ、若しくは重ね合わされていないラミネートフィルム４の全体の厚みから１０μｍを差し引いた厚みに相当する高さだけ突出しており、シールバー１７０の一方端１７０Ａから、例えば、２ｍｍの位置に設けられる。また、突起部１７１の幅は、例えば、２ｍｍである。
【０１２１】
シールバー１８０は、シールバー１７０の断面形状を上下に反転させた断面形状を有する。
【０１２２】
図１５の（ｃ）を参照して、シールバー１９０，２００の各々は、１０ｍｍの幅を有する。そして、シールバー１９０，２００の一方端１９０Ａ，２００Ａ側がラミネート形電池１０の外側であり、シールバー１９０，２００の他方端１９０Ｂ，２００Ｂ側が発電要素２０側である。
【０１２３】
シールバー１９０は、直角三角形の断面形状からなり、先端部１９１を有する。
【０１２４】
シールバー２００は、シールバーの断面形状を上下に反転させた断面形状を有する。
【０１２５】
図１６は、図１５に示すシールバー１５０，１６０を用いてシールするときの概念図である。図１６を参照して、シールバー１５０，１６０は、先端部１５３，１６３がラミネートフィルム４ａ，４ｂ側に位置するようにラミネートフィルム４ａ，４ｂの両側に配置される。
【０１２６】
そして、シールバー１５０，１６０がラミネートフィルム４ａ，４ｂのシール部４２となる領域５２を挟み込むと、ラミネートフィルム４ａ，４ｂの樹脂４１３は、シールバー１５０，１６０によって溶着されるとともに、溶けて発電要素２０側（図１５の紙面上右側）へ移動し易くなる（図１６の（ａ）参照）。この場合、シールバー１５０，１６０は、それぞれ、先端部１５３，１６３を有するので、先端部１５３，１６３よりも右側の樹脂４１３がシールバー１５０，１６０によって発電要素２０側へ押し出されるからである。
【０１２７】
その結果、ラミネートフィルム４ａの樹脂４１３とラミネートフィルム４ｂの樹脂４１３とが溶着して樹脂４１５が生成されるとともに、樹脂４１５の発電要素２０側の端部に接して樹脂溜まり部４１６が形成され易くなる（図１６の（ｂ）参照）。
【０１２８】
従って、シールバー１５０，１６０を用いることによって樹脂溜まり部４１６を容易に作製できる。
【０１２９】
シールバー１７０，１８０またはシールバー１９０，２００を用いた場合も、同様にして樹脂溜まり部４１６を容易に作製できる。
【０１３０】
なお、この発明の実施の形態においては、図１５に示すシールバー１５０，１６０、シールバー１７０，１８０およびシールバー１９０，２００に限らず、シール部４２となる領域５２の幅方向の中央部よりも外側（図１５の紙面上左側）の位置を最も強い力で押すことが可能なシールバーであれば、どのようなシールバーを用いてもよい。
【０１３１】
図１５に示すシールバー１５０，１６０、シールバー１７０，１８０およびシールバー１９０，２００は、シール部４２となる領域５２の幅方向の中央部よりも外側（図１５の紙面上左側）の位置を最も強い力で押す構造からなっているからである。
【０１３２】
図１７は、この発明の実施の形態によるラミネート形電池１０を備えた自動車の概略図である。
【０１３３】
図１７を参照して、自動車３００は、ラミネート形電池１０と、前輪３１０Ｌ，３１０Ｒと、後輪３２０Ｌ，３２０Ｒと、車軸３３０，３４０と、モータ３５０と、インバータ３６０とを備える。
【０１３４】
車軸３３０は、前輪３１０Ｌと前輪３１０Ｒとを連結する。車軸３４０は、後輪３２０Ｌと後輪３２０Ｒとを連結する。
【０１３５】
インバータ３６０は、ラミネート形電池１０に電気的に接続される。モータ３５０は、車軸３３０に連結されるとともに、インバータ３６０に電気的に接続される。
【０１３６】
ラミネート形電池１０は、充電されるとともに、充電された直流電力を放電して直流電流をインバータ３６０に供給する。インバータ３６０は、ラミネート形電池１０から供給された直流電流を交流電流に変換し、その変換した交流電流をモータ３５０に供給する。
【０１３７】
モータ３５０は、インバータ３６０からの交流電流によって駆動され、車軸３３０を回転させる。
【０１３８】
これによって、自動車３００は、走行する。
【０１３９】
このように、ラミネート形電池１０は、自動車３００が走行するときの動力源として用いられる。
【０１４０】
なお、図１７は、ラミネート形電池１０に充電された直流電力によって前輪３１０Ｌ，３１０Ｒを駆動する場合を示すが、ラミネート形電池１０に充電された直流電力によって後輪３２０Ｌ，３２０Ｒを駆動してもよい。
【０１４１】
また、ラミネート形電池１０は、自動二輪車に搭載され、上述した方法によって、自動二輪車の駆動輪を駆動するようにしてもよい。
【０１４２】
上記においては、シール部４１は、空洞４１４０を含み、空洞４１４０は、開裂ベントとして機能すると説明したが、この発明の実施の形態においては、シール部４１は、空洞４１４０以外によって開裂ベントとして機能してもよい。従って、この発明の実施の形態によるラミネート形電池は、開裂ベントが設けられないシール部４２の樹脂４１５に接して樹脂溜まり部４１６が形成されており、シール部４１がシール部４２の溶着強度よりも弱い力で開裂ベントとして機能するものであればよい。
【０１４３】
シール部４１を空洞４１４０以外によって開裂ベントとして機能させる場合、例えば、シール部４２の樹脂４１５よりも溶着強度が弱い樹脂をシール部４１に設けることが想定される。
【０１４４】
また、上記においては、ラミネートフィルム４をシールするとき、シールバー５０，６０の温度、プレス圧およびプレス時間を変えてシール部４１となる領域５１およびシール部４２となる領域５２をシールすると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、シールバー５０，６０の温度、プレス圧およびプレス時間のいずれかを変えてシール部４１となる領域５１およびシール部４２となる領域５２をシールしてもよい。
【０１４５】
更に、上記においては、ラミネート形電池１０は、シート状正極１と、シート状負極２とをセパレータ３を介して積層した発電要素２０を含むと説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ラミネート形電池は、セパレータ３を介して重ね合わされたシート状正極１と、シート状負極２とを渦巻状に巻回した発電要素を含んでいてもよい。なお、巻回した発電要素が用いられる場合には、必要に応じて横断面が扁平状となるように成形してもよい。
【０１４６】
更に、上記においては、ラミネートフィルム４，４ａ，４ｂは、四角形の平面形状を有すると説明したが、この発明の実施の形態においては、これに限らず、ラミネートフィルム４，４ａ，４ｂは、三角形、五角形、六角形、七角形および八角形等の各種の平面形状からなっていてもよい。
【０１４７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１４８】
この発明は、ラミネート形電池およびその製造方法に適用される。
【符号の説明】
【０１４９】
１  シート状正極、２  シート状負極、３  セパレータ、４，４ａ，４ｂ  ラミネートフィルム、５  正極外部端子、６  負極外部端子、７  リード体、１０  ラミネート形電池、２０  発電要素、４０〜４２  シール部、３００  自動車、３１０Ｌ，３１０Ｒ  前輪、３２０Ｌ，３２０Ｒ  後輪、３３０，３４０  車軸、３５０  モータ、３６０  インバータ、４１１  金属層、４１２，４１３，４１４，４１５  樹脂、５０，６０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０，２００  シールバー、４１６  樹脂溜まり部、４１４０  空洞、４１６１  突部、４１６２，４１６３  窪み部。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１０】
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【図１１】
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