(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネートフィルムを用いて形成したラミネートケース内に蓄電要素が収容され、前記蓄電要素と電気的に接続された外部端子の一部が前記ラミネートケースの熱圧着部から外部に引き出された構造を有するラミネート型蓄電デバイスの製造方法であって、
前記ラミネートケースから引き出される前記外部端子を、ラミネートフィルムが熱圧着されるべき領域に位置させ、
前記外部端子の前記ラミネートケースから引き出された部分に対向して配設したヒータにより、前記外部端子を加熱し、
前記ラミネートフィルムが熱圧着されるべき領域を、加熱された熱圧着治具により、表裏両主面側から押圧し、前記ラミネートフィルムを前記外部端子に熱圧着することにより、前記ラミネートケースの前記熱圧着部を密封すること
を特徴とするラミネート型蓄電デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記ラミネートフィルムを、シーラント層を介して前記外部端子に熱圧着するように構成されていることを特徴とする請求項１記載のラミネート型蓄電デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記外部端子の前記ラミネートケースから引き出された部分の表裏両面に対向するように前記ヒータを配置し、前記外部端子の表裏両面から前記外部端子を加熱するように構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のラミネート型蓄電デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蓄電デバイスに関し、詳しくは、ラミネートフィルムを用いて形成したケース（ラミネートケース）内に蓄電要素が収容され、該蓄電要素に接続された外部端子が、ラミネートケースから外部に引き出された構造を有するラミネート型蓄電デバイス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、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどに代表される高エネルギー密度の蓄電デバイスには、例えば、シート状の集電箔（アルミニウム箔または銅箔など）に、活物質（活性炭、リチウム複合酸化物、炭素など）を塗工することにより形成されたシート状の正極部材および負極部材を、両者の接触による短絡を防ぐためのセパレータを介して積層することにより構成された蓄電要素と、電解質とが、ラミネートフィルム（例えば、熱可塑性樹脂層間にアルミニウム箔を挟み込まれたラミネートフィルム）からなるラミネートケースに収容された構造を有する蓄電デバイス（ラミネート型蓄電デバイス）がある。【０００３】
ところで、このような蓄電デバイスの１つとして、図６に模式的に示すように、電池要素１０１がラミネートフィルム１０２ａ，１０２ｂからなるラミネートケース１０２内に収容され、電池要素１０１と集電部材１０５を介して接続された外部端子１０３（正極端子１０３ａおよび負極端子１０３ｂ）がラミネートケース１０２から外部に引き出された構造を有する電池（ラミネート型電池）がある。【０００４】
このような電池においては、外部端子１０３に対して、ラミネートケース１０２を構成するラミネートフィルム１０２ａ，１０２ｂを溶着させることにより、ラミネートケース１０２の、外部端子１０３が引き出されている部分を封止するようにしている。【０００５】
そして、このような電池を製造する場合に、ラミネートケースの、外部端子１０３が引き出されている部分を封止する方法として、特許文献１には、例えば、図７に示すように、電池ケース１８０を構成する、熱可塑性樹脂からなるラミネートフィルム１８１と、外部端子１３０とを溶着する際に、外部端子１３０の端部の表裏両面側に加熱手段２０５，２０６を押し当て、外部端子１３０を介して熱可塑性樹脂からなるシーラント１９１を予め温め、その後、電池ケース１８０の端部の表裏両面側に、加熱されたプレス治具２０１，２０２を押し当て、ラミネートフィルム１８１をシーラント１９１を介して外部端子１３０に熱溶着させることにより、外部端子１３０の、電池ケース１８０からの引き出し部を封止する方法が示されている。【０００６】
しかし、この方法の場合、外部端子に加熱手段（熱源）を押し当てるようにしているので、外部端子が損傷したり、あるいは、加熱手段（熱源）が押し当てられて外部端子が動くことによって、シーラントによる電池ケースの密封信頼性を低下させたり、外部端子の他端側（ラミネートケースの内部側）に接続されている部材（例えば正極用あるいは負極用の集電箔など）を損傷したりする場合がある。【０００７】
また、特許文献２には、リード端子の所定の領域を覆うように配設された熱溶着シール材をホットエアーを吹き付けてあらかじめ加熱しておくことにより、ラミネートフィルムのシーラント層とリード端子の熱溶着シール材の一体熱溶着に要する時間を短くする方法（ホットエアー法）が示されている。【０００８】
しかしながら、上記のホットエアー法は、熱風があたる部分が広範囲にわたるため、電池を構成するセパレータなどの部材が加熱され、損傷するおそれがある。さらに、ホットエアー法の場合、熱圧着用の加熱圧着手段の熱源と、エアを加熱するための熱源が、別途必要になり、設備コストやランニングコストの増大を招くという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００９−２７２１６１号公報
【特許文献１】特開平１１−３１２５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するものであり、外部端子などの損傷を招くことがなく、また、外部端子やラミネートケースを構成するラミネートフィルム以外の、蓄電デバイスの構成部材を不必要に加熱することがなく、ラミネートフィルムを外部端子の被熱圧着領域に確実に熱圧着することが可能で、密封信頼性に優れた、信頼性の高い蓄電デバイスを効率よく製造することができる蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のラミネート型蓄電デバイスの製造方法は、
ラミネートフィルムを用いて形成したラミネートケース内に蓄電要素が収容され、前記蓄電要素と電気的に接続された外部端子の一部が前記ラミネートケースの熱圧着部から外部に引き出された構造を有するラミネート型蓄電デバイスの製造方法であって、
前記ラミネートケースから引き出される前記外部端子を、ラミネートフィルムが熱圧着されるべき領域に位置させ、
前記外部端子の前記ラミネートケースから引き出された部分に対向して配設したヒータにより、前記外部端子を加熱し、
前記ラミネートフィルムが熱圧着されるべき領域を、加熱された熱圧着治具により、表裏両主面側から押圧し、前記ラミネートフィルムを前記外部端子に熱圧着することにより、前記ラミネートケースの前記熱圧着部を密封すること
を特徴としている。
【００１２】
また、本発明のラミネート型蓄電デバイスの製造方法においては、前記ラミネートフィルムを、シーラント層を介して前記外部端子に熱圧着するように構成されていることが好ましい。【００１３】
本発明においては、ラミネートフィルムと外部端子との間に、両者の間のシールをより確実なものにするためにシーラント層を介在させるように構成することが可能であり、その場合には、ヒータの熱を外部端子を介してシーラント層およびラミネートフィルムに伝えることにより、熱圧着すべき部分を構成するシーラント層とラミネートフィルムを加熱（予熱）して、ラミネートケースの外部端子が引き出されている部分をより確実に密封することができる。【００１４】
また、本発明のラミネート型蓄電デバイスの製造方法においては、前記外部端子の前記ラミネートケースから引き出された部分の表裏両面に対向するように前記ヒータを配置し、前記外部端子の表裏両面から前記外部端子を加熱するように構成されていることが好ましい。【００１５】
ヒータは、外部端子のラミネートケースから引き出された部分の任意の部分の近傍に配設することが可能であるが、ラミネートケースから引き出された部分の表裏両面に対向するように配設することにより、外部端子と接していなくても、十分な熱量を供給することが可能になり、本発明をより実効あらしめることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のラミネート型蓄電デバイスの製造方法においては、ラミネートケースから引き出される外部端子を、ラミネートフィルムが熱圧着されるべき領域に位置させ、外部端子のラミネートケースから引き出された部分に対向して配設したヒータにより、外部端子を加熱し、ラミネートフィルムの熱圧着されるべき領域を、加熱された熱圧着治具により、表裏両主面側から押圧し、ラミネートフィルムを外部端子に熱圧着するようにしているので、ヒータが外部端子に接触して外部端子を損傷することを防止しつつ、ラミネートケースの熱圧着部を短時間で熱圧着して、確実な密封を行うことが可能になる。
【００１７】
また、ヒータを外部端子のラミネートケースから引き出された部分の近傍に位置させて加熱するようにしているので、ホットエアーを吹き付けて加熱する方法を用いた場合のように、温度を上昇させたくない部分を加熱することなく、ラミネートフィルムの熱圧着するのに必要な部分だけを確実に加熱することが可能になり、信頼性を向上させることができる。【００１８】
また、ヒータにより外部端子を加熱しつつ、熱圧着を行うようにしているので、熱圧着のために加えた熱が外部端子を経て逃げることを防止して、効率よく熱圧着を行うことが可能になる。【００１９】
また、ヒータの熱源と、熱圧着治具の熱源を同じにすることができるため、設備の構成を簡略化して、信頼性の向上とコストの低減を図ることができる。【００２０】
なお、ラミネートフィルム間に外部端子を位置させた状態で、熱圧着治具によりラミネートフィルムを挟み込んで熱圧着する場合、外部端子は熱伝導率の高い金属であるために放熱量が大きく、外部端子からの放熱により熱圧着時の温度が低くなると、シール性が低下する。一方、シール性の低下を防止するために、熱圧着治具の熱源の温度を上げると、熱圧着部の温度が高くなり過ぎてラミネートフィルムを構成する熱可塑性材料が過剰に溶け、絶縁抵抗不良などを引き起こすという問題が発生する。また、低温で長時間の熱圧着を行うと、熱圧着に要する時間が長くなり、製造効率が低下するという問題がある。
これに対し、本発明によれば、外部端子からの放熱による温度低下が防止されるため、不必要に熱圧着治具の熱源の温度を上げることが不要になるとともに、熱圧着に要する時間が短くなり、効率よく信頼性の高い蓄電デバイスを製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の構成を示す正面断面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の構成を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を製造する場合の、ラミネートフィルムの熱圧着工程を示す要部拡大正面断面図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の変形例を示す図である。
【図５】本発明の変形例にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を製造する場合の、ラミネートフィルムの熱圧着工程を示す要部拡大正面断面図である。
【図６】従来の蓄電デバイスの一例を模式的に示す図である。
【図７】従来の電池の製造方法を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に本発明の実施形態を示して、本発明の特徴とするところをさらに詳しく説明する。
【００２３】
［実施形態］
図１は本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の構成を示す正面断面図、図２は平面図である。
また、図３は、本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を製造する場合の、ラミネートフィルムの熱圧着工程を示す要部拡大正面断面図である。
【００２４】
本発明の実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００は、図１に示すように、正極部材１１と、負極部材１２とを、セパレータ（袋状セパレータ）１３を介して互いに対向するように積層してなる積層体（蓄電要素）１０が、電解質１４とともにラミネートケース（外包材）２０内に収容された構造を有している。
【００２５】
そして、ラミネートケース２０は、一対のラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの周縁部どうしを熱圧着して接合し、熱圧着部が形成されている。
【００２６】
なお、ラミネートケース２０を構成するラミネートフィルム２０ａ，２０ｂは、例えば、熱可塑性樹脂（ポリプロピレンなど）からなる外側の保護層と、アルミニウム箔からなるガスバリア層と、熱可塑性樹脂（ポリプロピレンなど）からなる内側の接着層とを積層して一体化した積層構造を有する材料（積層シート）である。
【００２７】
また、この蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００は、複数の集電部材１５を介して正極部材１１と接続され、ラミネートケース２０の一方端側から外部に導出された外部端子（正極端子）１６（１６ａ）と、同様に複数の集電部材１５を介して負極部材１２と接続され、ラミネートケース２０の他方端側から外部に導出された外部端子（負極端子）１６（１６ｂ）を備えている。
【００２８】
なお、この実施形態のリチウムイオン二次電池１００において、ラミネートケース２０から引き出される外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）の被熱圧着領域Ａと、ラミネートケース２０を構成するラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂとは、シーラント層３０を介して熱圧着することにより密封されている。この端子通過領域Ｂはラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの熱圧着部の一部である。
【００２９】
また、ラミネートケース２０内に封入された電解質１４としては、非水電解液が用いられており、この実施形態では、非水電解液として、支持塩を非水溶媒に溶解して調製したものが用いられている。なお、電解質は、ゲル状または固体状の電解質であってもよい。
【００３０】
次に、このリチウムイオン二次電池１００の製造方法について、図１〜３を参照しつつ説明する。
【００３１】
(１)まず、複数の正極部材１１と複数の負極部材１２とがセパレータ１３を介して交互に積層された構造を有し、かつ、集電部材１５を介して外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）が接続された積層体（電池要素）１０を用意する。
【００３２】
この実施形態では、外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）として、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂと接する部分である被熱圧着領域Ａを覆うように、熱溶着可能な樹脂（ポリプロピレン）からなるシーラント層３０が配設された構造のものが用いられている。
なお、シーラント層３０は、外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）の被熱圧着領域Ａを周回するように配設されている。
【００３３】
(２)次に、ラミネートケース２０を構成する一対のラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを用意する。この実施形態では、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂとして、アルミニウム箔からなるガスバリア層の表裏両主面に、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン）層が配設された構成のものが用いられている。
【００３４】
（３）そして、上記外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）を備えた積層体（電池要素）１０と、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを、所定の位置関係となるように配置する。すなわち、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの周縁部を熱圧着することにより形成されるラミネートケース２０内に、積層体１０が収納され、外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）の一部が、ラミネートケース２０から外部に引き出されるような態様で、外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）を備えた積層体（電池要素）１０と、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂをセットする。
【００３５】
（４）それから、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの周縁部を互いに熱圧着する。ここで、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの周縁部を互いに熱圧着するにあたっては、図３に示すように、熱圧着後に形成されることになるラミネートケース２０から引き出される外部端子１６（１６ａ，１６ｂ）の被熱圧着領域Ａの表裏両面に対向するように、ラミネートケース２０を構成するラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを位置させる。なお、外部端子１６の被熱圧着領域Ａには、上述のように、シーラント層３０が配設されている。
【００３６】
それから、その状態で、外部端子１６のラミネートケース２０から引き出された部分の、上下両面側に、外部端子１６と接触しないように配設したヒータ４０（４０ａ，４０ｂ）により、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの、外部端子１６の、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂが熱圧着されるべき領域である被熱圧着領域である被熱圧着領域Ａの周囲領域である端子通過領域Ｂを加熱する。このとき、シーラント層３０も加熱される。
【００３７】
そして、ヒータ４０（４０ａ，４０ｂ）により加熱（予熱）された、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂを、所定の温度に加熱された熱圧着治具５０（５０ａ，５０ｂ）で、表裏両主面側から外部端子１６に向かって押圧し、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを，シーラント層３０を介して外部端子１６（の被熱圧着領域Ａ）に熱圧着することにより、ラミネートケース２０の端子通過領域Ｂを密封する。なお、このとき、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂが、シーラント層３０を介して、外部端子１６の被熱圧着領域Ｂに熱圧着されるため、高い密封信頼性が得られる。
【００３８】
なお、実際には、ラミネートケース２０には、電解質（非水電解液）を注入する必要があるため、ラミネートケース２０を構成するラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの周縁部のうちの一部（例えば、外部端子１６が引き出されていない２辺のうちの１つの辺）を非水電解液を注入するための電解液注入口として開放状態のままにしておき、それ以外のラミネートケース２０の周縁部を熱圧着（熱溶着）する。
【００３９】
(５)それから、上記電解液注入口からノズルを挿入して、ラミネートケース２０の内部に非水電解液１４（図１）を注入した後、電解液注入口として用いたラミネートケース２０の外周部を封止することにより、図１に示すような構造を有する蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００を得ることができる。
【００４０】
上記実施形態では、外部端子１６のラミネートケース２０から引き出された部分の近傍に、外部端子１６と接触しないように配設したヒータ４０（４０ａ，４０ｂ）により、外部端子１６を介して、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂを加熱するとともに、加熱されたラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂを、所定の温度に加熱された熱圧着治具５０（５０ａ，５０ｂ）により、表裏両主面側から押圧し、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを外部端子１６に熱圧着するようにしているので、ヒータ４０（４０ａ，４０ｂ）が外部端子１６に接触して外部端子１６を損傷することを防止しつつ、ラミネートケース２０の端子通過領域Ｂを外部端子１６に短時間で熱圧着して、確実に密封することが可能になる。
その結果、信頼性の高い蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）１００を効率よく製造することが可能になる。
【００４１】
また、ヒータ（４０ａ，４０ｂ）により外部端子１６を加熱しつつ、熱圧着を行うようにしているので、熱圧着のために加えた熱が外部端子１６を経て逃げることを防止することが可能になり、効率のよい熱圧着を行うことができる。
【００４２】
さらに、上記実施形態の方法によれば、ホットエアーを吹き付けて加熱する方法を用いた場合のように、温度を上昇させたくない部分を加熱することなく、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを熱圧着するのに必要な部分だけを確実に加熱することが可能になり、信頼性を向上させることができる。
【００４３】
また、この実施形態では、外部端子１６のラミネートケース２０から引き出された部分の表裏両面に対向するようにヒータ４０（４０ａ，４０ｂ）を配置し、外部端子１６の表裏両面から外部端子１６を加熱するようにしているので、外部端子１６と接していなくても、十分な熱量を供給することができる。
【００４４】
また、ヒータ４０の熱源と、熱圧着治具５０の熱源を同じにすることができるため、設備の構成を簡略化して、信頼性の向上とコストダウンを図ることができる。
【００４５】
［変形例］
図４は本発明の一実施形態にかかる蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の変形例を示す正面断面図、図５は図４の蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を製造する場合の、ラミネートフィルムの熱圧着工程を示す要部拡大正面断面図である。
【００４６】
上記実施形態では、実施形態では、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂをシーラント層３０を介して外部端子１６に熱圧着するようにした蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）の製造方法を例にとって説明したが、本発明は、図４に示すように、シーラント層を備えていない蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を製造する場合にも適用することが可能であり、その場合も、上記実施形態１の場合に準じる効果を得ることができる。なお、図４において図１と同一符号を付した部分は、同一または相当する部分を示す。
【００４７】
なお、シーラント層を備えていない蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を製造する場合にあたっては、例えば、図５に示すように、ラミネートケース２０から引き出される外部端子１６の、シーラント層を備えていない被熱圧着領域Ａの表裏両面に対向するように、ラミネートケース２０を構成するラミネートフィルム２０ａ，２０ｂを位置させする。
【００４８】
次に、外部端子１６のラミネートケース２０から引き出された部分の近傍に、外部端子１６と接触しないように配設したヒータ４０（４０ａ，４０ｂ）により、外部端子１６を介して、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂを加熱する。
【００４９】
そして、その状態で、ラミネートフィルム２０ａ，２０ｂの端子通過領域Ｂを、所定の温度に加熱された熱圧着治具５０（５０ａ，５０ｂ）により、表裏両主面側から押圧し、外部端子１６の被熱圧着領域Ａに熱圧着する。
なお、その他の点については、上記実施形態の場合と同様に手順で、図４に示すような蓄電デバイス（リチウムイオン二次電池）を得ることができる。
【００５０】
この変形例の場合も、ヒータ（４０ａ，４０ｂ）を外部端子１６に接触しないようにしているので、ヒータ（４０ａ，４０ｂ）が外部端子１６に接触して、外部端子１６が損傷することを防止しつつ、ラミネートケース２０の端子通過領域Ｂを確実に密封することができる。
【００５１】
なお、上記実施形態および変形例では、蓄電デバイスとして、リチウムイオン二次電池を例にとって説明したが、本発明は、電池に限らず、リチウムイオンキャパシタ、電気二重層キャパシタなどにも適用することが可能である。
【００５２】
本発明は、さらにその他の点においても上記実施形態および変形例に限定されるものではなく、ラミネートケースや外部端子の具体的な形状や構造、ヒータや熱圧着治具の構成などに関し、発明の範囲内において、種々の応用、変形を加えることが可能である。
【符号の説明】
【００５３】
１０                積層体（電池要素）
１１                正極部材
１２                負極部材
１３                セパレータ
１４                電解質
１６（１６ａ，１６ｂ）    外部端子
１５                集電部材
２０                ラミネートケース
２０ａ，２０ｂ      ラミネートフィルム
３０                シーラント層
４０（４０ａ，４０ｂ）    ヒータ
５０（５０ａ，５０ｂ）    熱圧着治具
Ａ                  被熱圧着領域
Ｂ                  端子通過領域
【図１】
0006004112.tif 000002
【図２】
0006004112.tif 000003
【図３】
0006004112.tif 000004
【図４】
0006004112.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006004112.tif 000007
【図７】
0006004112.tif 000008