(57)【要約】【課題】シート材型電池において、シート材の合わせ目の溶着バラツキを抑制でき、その封止の補強を容易なものとすることである。【解決手段】電池用発電要素１４をシート材ケース１２で包み込み、電極端子が外部に引き出された半完成電池は金型４０の中に配置される。金型４０の中央部４６の凹部５２に半完成電池の電池用発電要素１４に相当する部分が収納され、樹脂成形の熱が電池用発電要素１４に影響しないように水冷が行われる。中央部４６の周辺の樹脂成形部４８のキャビティ５４には半完成電池のシート材ケース１２の鍔部１３が配置され、注入口５０から樹脂が注入される。注入された溶融樹脂の加熱加圧により、鍔部１３の合わせ目に配置されている接着材が溶融して合わせ目の封止が行われ、そのまま架橋反応を進めることで鍔部１３に枠形状の樹脂補強材が形成される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材が向かい合う端部の合わせ目の間に加熱により溶融する接着材を挟み込んで半完成電池を形成する工程と、
半完成電池を気密封止用金型の中に配置し、電池用発電要素が配置される金型部分を冷却し、半完成電池のシート材の端部にのみ加熱加圧流体を印加して、シート材の端部の接着材を溶融し気密に封止する工程と、
を備えることを特徴とするシート材型電池の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のシート材型電池の製造方法において、
加熱加圧流体は、金型の中で加圧された溶融樹脂であることを特徴とするシート材型電池の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載のシート材型電池の製造方法において、
シート材の端部を封止した溶融樹脂を金型内で架橋反応させ電池の補強材として成形する工程を備えることを特徴とするシート材型電池の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載のシート材型電池の製造方法において、
電池の補強材は、電池の周辺の気密封止端部に沿った枠形状に成形されることを特徴とするシート材型電池の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載のシート材型電池の製造方法において、
補強材は、電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材の端部の上下面とともに側面を覆ってシート材端面を挟み込むように成形されることを特徴とするシート材型電池の製造方法。
【請求項６】
請求項４に記載のシート材型電池の製造方法において、
補強材は、電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材端部の貫通穴の部分で上下枠形状材が一体に接続されて成形されることを特徴とするシート材型電池の製造方法。
【請求項７】
シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材が向かい合う端部を気密に封止して収納する電池において、
電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材の端部の上下面とともに側面を覆ってシート材端面を挟み込むように樹脂成形された補強材と、
樹脂成形された補強材により挟み込まれたシート材端部の合わせ目の間に配置され、樹脂成形の加熱により溶融された接着材と、
を含み、溶融された接着材によりシート材の端部が気密に封止されていることを特徴とするシート材型電池。
【請求項８】
シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材が向かい合う端部を気密に封止して収納する電池において、
電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材端部の貫通穴の部分で上下枠形状材が一体に接続されるように樹脂成形された補強材と、
樹脂成形された補強材により挟み込まれたシート材端部の合わせ目の間に配置され、樹脂成形の加熱により溶融された接着材と、
を含み、溶融された接着材によりシート材の端部が気密に封止されていることを特徴とするシート材型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材の端部を封止して形成されるシート材型電池の製造方法及びシート材型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、種々の電子機器の発達に伴い、電子機器の小型化、省スペースのニーズが高まって、これに用いる電池にも薄型化や可撓性が求められている。そこで、シート状のラミネート材を用いて電池用発電要素を気密に封止することが行われる。例えば、シート状のラミネート材として、ポリエチレン層とアルミニウム箔層とポリエチレン層との３層構造のものを用い、発電要素を内部に収納し、電極を外に引き出してリチウムイオン電池やニッケル水素電池等を形成することが行われる。
【０００３】
これらの電池をシート材型電池と呼ぶことにすれば、シート型電池は、形状の自由度を有し、小型軽量に適しているが、電解液を用いるので、シート材の合わせ目を気密に封止する必要がある。また、発電要素はその性質上、高温にさらされると劣化を起こすので、封止に際しては、発電要素に熱負荷がかからないようにしなければならない。
【０００４】
特許文献１には、シート材の合わせ目の間に熱溶融性の接着材を挟み、加熱されたプレス板で合わせ目の部分を熱溶着することが開示されている。また、特許文献２には、電気自動車等の電源として用いるため、シート材型電池の封止された合わせ目が開いたり、あるいは合わせ目から水分が侵入しないように、凹部形状を有する防水性のキャップを電池外周縁部に嵌合して取り付けることが述べられている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４８６９５号公報
【特許文献２】特開２００４−７９４３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
シート材型電池では、電極をシート材の外側に引き出す必要があるため、シート材の合わせ目を封止する際に、この電極付近がきちんと気密に封止できるかが問題となる。例えば、特許文献１の加熱されたプレス板を用いるものでは、電極付近のシート材の合わせ目は、電極のないところに比べ、電極の厚み分の段差が生じ、電極端子の寸法形状のバラツキにより、固定形状の加熱プレス板では電極付近の溶着状態にバラツキが生ずる。特許文献１に提案されているように、段差にあわせたプレス板や、ゴム板を併用すること等も考えられるが、封止装置が複雑高価なものとなる。
【０００７】
また、封止状態のバラツキを補強し、防水性を高めるため、特許文献２では、電池外周縁部に凹部形状を有する防水性のキャップを嵌合して取り付けているが、例えば矩形形状のシート材型電池であれば４辺のそれぞれに一々、キャップを嵌合して取り付けなければならない。また、この場合でも電極を引き出すところは、電極を通すための溝を有する防水性のキャップを準備しなければならない。さらに、その溝に電極を通してキャップを嵌合して電池外周縁部に取り付ける作業も必要である。
【０００８】
このように、従来技術においては、シート材型電池の封止、特に電極付近における溶着にバラツキが生じやすく、これを補強するには別部材や追加作業等を要している。
【０００９】
本発明の目的は、シート材の合わせ目の溶着、特に電極付近における溶着のバラツキを抑制できるシート材型電池の製造方法及びシート材型電池を提供することである。また、他の目的は、シート材の合わせ目の封止の補強を容易なものとするシート材型電池の製造方法及びシート材型電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るシート材型電池の製造方法は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材が向かい合う端部の合わせ目の間に加熱により溶融する接着材を挟み込んで半完成電池を形成する工程と、半完成電池を気密封止用金型の中に配置し、電池用発電要素が配置される金型部分を冷却し、半完成電池のシート材の端部にのみ加熱加圧流体を印加して、シート材の端部の接着材を溶融し気密に封止する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るシート材型電池の製造方法において、加熱加圧流体は、金型の中で加圧された溶融樹脂であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るシート材型電池の製造方法において、シート材の端部を封止した溶融樹脂を金型内で架橋反応させ電池の補強材として成形する工程を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るシート材型電池の製造方法において、電池の補強材は、電池の周辺の気密封止端部に沿った枠形状に成形されることが好ましい。
【００１４】
また、本発明に係るシート材型電池の製造方法において、補強材は、電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材の端部の上下面とともに側面を覆ってシート材端面を挟み込むように成形されることが好ましい。
【００１５】
また、本発明に係るシート材型電池の製造方法において、補強材は、電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材端部の貫通穴の部分で上下枠形状材が一体に接続されて成形されることが好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るシート材型電池は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材が向かい合う端部を気密に封止して収納する電池において、電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材の端部の上下面とともに側面を覆ってシート材端面を挟み込むように樹脂成形された補強材と、樹脂成形された補強材により挟み込まれたシート材端部の合わせ目の間に配置され、樹脂成形の加熱により溶融された接着材と、を含み、溶融された接着材によりシート材の端部が気密に封止されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明に係るシート材型電池は、シート材で電池用発電要素を包み込み、電池用発電要素から両電極を外部に引き出し、シート材が向かい合う端部を気密に封止して収納する電池において、電池の周辺に沿ってシート材端部の上下面のそれぞれに枠形状に成形され、さらに電池の周辺の少なくとも一部において、シート材端部の貫通穴の部分で上下枠形状材が一体に接続されるように樹脂成形された補強材と、樹脂成形された補強材により挟み込まれたシート材端部の合わせ目の間に配置され、樹脂成形の加熱により溶融された接着材と、を含み、溶融された接着材によりシート材の端部が気密に封止されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成により、シート材の合わせ目に加熱溶融型の接着材を配置した半完成電池を形成したのち、それを金型の中に配置し、電池用発電要素が配置される金型部分を冷却し、シート材の合わせ目である端部にのみ、加熱加圧流体を印加するので、加熱に弱い電池用発電要素に熱を加えることなく、シート材の合わせ目のところのみを加熱加圧できる。また、シート材の合わせ目の加熱加圧は、流体を用いるので、電極の引き出し部のように、シートの合わせ目に段差が生じやすいところでも、電極の厚みに倣って加熱加圧が行われる。したがって、電極部分の寸法形状にバラツキがあっても、そのバラツキ形状寸法に倣って加熱加圧が行われ、電極付近における溶着のバラツキを抑制できる。
【００１９】
また、加熱加圧流体は金型の中で加圧された溶融樹脂とするので、一般的な樹脂成型技術を応用し、電池用発電要素が配置される金型部分を冷却して、シート材の合わせ目に配置された接着材による溶融封止を行うことができる。溶融樹脂のほか、加熱加圧のオイル等の媒体を用いることもできる。
【００２０】
また、溶融樹脂を金型内で架橋反応させ、そのままシート材の合わせ目のところに残し、補強材とするので、いわゆるインサートモールドの技術を応用し、電池用発電要素が配置される金型部分を冷却して、シート材の合わせ目に配置された接着材による溶融封止を加圧溶融樹脂で行い、その溶融に用いた樹脂を成形してシート材の合わせ目を補強できる。したがって、加圧加熱樹脂を、形状に倣った溶着封止と、封止部分に完全密着した補強とに用いることができ、しかも１つの金型で連続的な工程で行うことができ効率的である。
【００２１】
また、補強材は、電池の周辺の端部に沿った枠形状に成形されるので、シート材の合わせ目の封止の補強を、電池の周辺に渡って、容易に行うことができる。
【００２２】
また、補強材は、電池の周辺に沿った上下枠形状であって、電池の周辺の少なくとも一部においては、シート材端面を挟み込むように成形されるので、上枠部分と下枠部分とが挟み込み部分で接続され、電池のシート材の合わせ目をその両側から確実に抑えることができ、合わせ目の封止の補強を確実なものとできる。
【００２３】
また、補強材は、電池の周辺の少なくとも一部において、シート材端部の貫通穴の部分で上下枠形状材が一体に接続されて成形されるので、上枠部分と下枠部分とがこの接続部分で接続され、電池のシート材の合わせ目をその両側から確実に抑えることができ、合わせ目の封止の補強を確実なものとできる。
【００２４】
以上のように、本発明に係るシート材型電池の製造方法及びシート材型電池によれば、シート材の合わせ目の溶着、特に電極付近における溶着のバラツキを抑制できる。また、シート材の合わせ目の封止の補強を容易なものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下では、シート材型電池としてリチウムイオン電池について説明するが、シート材を用いて電池を形成するものであれば、これ以外の電池でもよく、例えばニッケル水素電池、あるいはキャパシタを電池として用いるものであってもよい。また、電池用発電要素の構成は２枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻いたものとして説明するが、これらを平板状に積層する構成のものでもよい。また、シート材として、プラスチックフィルムと金属箔とプラスチックフィルムの３層ラミネートシート材について説明するが、電池の構成によってはプラスチックフィルム層を適当に省略することができる。また、シート材及びシート材の合わせ目に配置される接着材の材質、厚み等は、例示であって、他の材質、厚みであってもよい。
【００２６】
また、シート型電池は、車両用に用いられるものとするが、電極を外部に引き出し、シート材の合わせ目に配置された熱溶融型の接着材により封止するものであれば、車両以外の用途、例えば、家電製品に用いられてもよく、あるいは産業用装置に用いられてもよい。
【実施例１】
【００２７】
図１は、シート状のラミネート材を用いて電池用発電要素を気密に封止するシート材型電池１０の平面図及び側面図である。平面図においては、一部を破断し、シート材型電池１０の内部構造を示している。シート材型電池１０は、ラミネートフィルムを成形して電池の外形とするシート材ケース１２と、シート材ケース１２の内部に収納される電池用発電要素１４と、電池用発電要素１４の電極体に接続され、シート材ケース１２の外側に引き出される電極端子１６と、シート材ケース１２の周辺端部に樹脂成形による枠形状の補強材３０とを備える。
【００２８】
シート材ケース１２の内部に収納される電池用発電要素１４は、シート材型電池１０の機能部分であるので、これについて最初に説明し、次に、電池用発電要素１４および電極端子１６を気密に封止する補強材３０を含めたシート材ケース１２の封止構造を詳述する。
【００２９】
電池用発電要素１４は、リチウムイオン電池として知られている発電構造を実現する要素で、活物質が塗布された２枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻き、これに電解液を浸み込ませたものである。２枚の電極体のうち、一方の電極体はアルミニウム箔が下地材料で、その表面にコバルト酸リチウム等のリチウム含有複合化合物である活物質が塗布され、他方の電極体は銅箔が下地材料で、その上にリチウムイオンを吸蔵させた炭素材等の活物質が塗布される。セパレータは溶媒で可塑化されたポリマー電解質が用いられる。そして、電解液を注入して一方の電極体とセパレータと他方の電極体との間に浸み込ませることで、リチウムイオン電池の発電要素としての機能を発揮するようになる。電解液には、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＰＦ6等のリチウム塩を溶解した有機溶媒が用いられる。なお、２種類の電極体及びセパレータをロール状に巻く方法の他に、これらをシート状のまま積層する構成としてもよい。
【００３０】
電極端子１６は、電池用発電要素１４の２枚の電極体にそれぞれ接続される導電端子で、電池用発電要素１４から電力を外部に引き出す機能を有する。具体的には、電池用発電要素１４において、一方の電極体のアルミニウム箔に正の電極端子が溶接等で接続され、他方の電極体の銅に負の電極端子が溶接等で接続される。電極端子１６の厚みは、例えば１ｍｍ程度とすることができる。
【００３１】
次に、補強材３０を含めたシート材ケース１２の封止構造について説明する。図２は、シート材型電池１０の封止部分を典型的に示すものとして、図１のＡ−Ａ線に沿って電極端子１６近傍の断面構造を示す図である。
【００３２】
シート材ケース１２は、ラミネートフィルム２０を電池用発電要素１４の外形に概略倣うような形状に成形したもので、具体的には１枚のラミネートフィルム２０の素材を折り返して上下２つの面を有するシートのようにし、上面側のシートには電池用発電要素１４の上面形状に倣うような凹面形状を成形し、下面側のシートには電池用発電要素１４の下面形状に倣うような凹面形状を成形し、上面側のシートの周辺端部と下面側のシートの周辺端部とを向かい合わせ、その一対の凹面形状の間に電池用発電要素１４を配置できるように合わせる。そして、合わせ目に適当な封止代を取って、外形を切断等により成形する。このようにして封止前のシート材ケース１２を得ることができる。勿論、ラミネートフィルム２０からなる複数のシートを適当な凹面形状と封止代を有するように成形し、それらを組み合わせて、シート材ケース１２とすることもできる。
【００３３】
すなわち、シート材ケース１２は、その中央部に、一対の凹部を向かい合わせ、外形でいえば一対の凸部となるふくらみ部１１を有し、そのふくらみ部１１の周辺にラミネートフィルム２０の上下シートが向かい合う鍔部１３を有する外形を備える。このふくらみ部１１の内部空間が電池用発電要素１４の収納空間となり、鍔部１３がラミネートフィルム２０の上面側シートと下面側シートとを互いに接着して気密封止する部分となる。そして、この気密封止には、後に詳述するが、金型内での溶融樹脂による加熱加圧が利用され、気密封止に用いられた溶融樹脂を架橋反応により成形してそのまま封止部に完全密着した補強材３０とし、鍔部１３の補強に用いられるのである。
【００３４】
図２に示すように、ラミネートフィルム２０は、表面保護用のプラスチックフィルム２２と、ガスバリア層として金属箔２４と、内部保護用のプラスチックフィルム２６を３層に積層したものである。具体的には、約３０μｍ厚さのポリプロピレンフィルムと、約６０μｍ厚さのアルミニウム箔と、約１５μｍ厚さのナイロンフィルムを密着積層したものを用いることができる。ここで、ポリプロピレンフィルム層は表面保護用のプラスチックフィルム２２としてシート材ケース１２の外表面側となり、ナイロンフィルムは内部保護用のプラスチックフィルム２６として電池用発電要素１４側となるように配置される。
【００３５】
ラミネートフィルム２０のナイロンフィルム側には、さらに熱溶着性の接着材２８の層が設けられる。具体的には、厚さ約３０μｍのポリプロピレンを用いることができる。この厚みのポリプロピレンは、例えば、２２０℃、５０ａｔｍの高温高圧を印加することで、数秒程度で溶融し、２つのプラスチックの間に挟んで溶融させることで、この２つのプラスチックと一体となって強固に接着することができる。接着材２８は、ラミネートフィルム２０の全面に渡って設けてもよいが、少なくともシート材ケース１２の周辺の端部において気密封止を行うラミネートフィルム２０の合わせ目に設けられる。すなわち、シート材ケース１２の鍔部１３にそって、周辺ぐるりに、内部保護用プラスチックフィルム２６であるナイロンフィルムの表面に、接着材２８が配置される。
【００３６】
シート材ケース１２の鍔部１３において、電極端子１６の部分に設けられる介在層１８は、金属材料である電極端子１６とラミネートフィルム２０との間に設けられ、その間の気密封止を十分にする機能を有する。すなわち、熱溶着性のポリプロピレンは、プラスチック材料同士の接着には好適であるが、金属材料とプラスチック材料との間の接着にはそのままでは不十分となる。そこで介在層を用い、金属材料−介在層１８−接着材２８−ナイロンの構造とし、介在層１８と接着材２８とを加熱溶融することで、これらの相乗効果で金属材料とナイロンとの間の気密封止を確保するものである。かかる介在層１８としては、加熱加圧下で溶融し、接着材との適合性によいプラスチックフィルムが好ましく、具体的には、変性ポリプロピレンを用いて、電極端子１６の根元部の周囲をくるむように配置することができる。
【００３７】
補強材３０は、シート材ケース１２の鍔部１３に沿って完全密着して枠形状に成形された樹脂製の部材である。この補強材３０は、シート材ケース１２等と別に成形されて準備されるものではなく、電池用発電要素１４を内蔵するシート材ケース１２を射出成形金型にセットし、いわゆるインサートモールド技術を用い、シート材ケース１２の鍔部１３に沿って完全密着した枠形状に成形して一体化したものである。この枠形状は、シート材ケース１２の鍔部１３の側面のところで上下がつながっている。すなわち、シート材ケース１２の周辺の端部において気密封止を行うラミネートフィルム２０の合わせ目において、その上下面及び側面を覆うように成形される。つまり、シート材ケース１２の周辺に突き出すラミネートフィルム２０の合わせ目を挟み込むような形で、補強材３０が成形される。補強材３０の材質としては、ポリプロピレンを用いることができる。
【００３８】
図３は、かかる構成のシート材型電池１０の製造方法についてその手順を示すフローチャートである。このフローチャートを用いて、シート材型電池１０の封止構造形成の手順、すなわちシート材ケース１２の封止構造形成の手順を詳細に説明する。
【００３９】
発電要素形成工程（Ｓ１０）は、上記のように、活物質が塗布された２枚の電極体の間にセパレータをはさんで重ね合わせ、これをロール状に巻き、電解液をまだ浸みこませていない電池用発電要素１４を形成する工程である。電極接続工程（Ｓ１２）は、２つの電極体にそれぞれアルミニウム、銅の電極端子１６を溶接等で接続し、電池用発電要素１４から外部に引き出す工程である。
【００４０】
次に、シート材に接着材をセットする工程（Ｓ１４）は、予め準備してあるシート材ケース１２に、熱溶着性の接着材を配置する工程である。こうして、シート材ケース１２は、上記のように、電池用発電要素１４を収納するためのふくらみ部１１と、封止のための鍔部１３と、少なくとも、鍔部１３の合わせ目に配置された熱溶融性の接着材２８を有することとなる。
【００４１】
発電要素等をセットする工程（Ｓ１６）は、接着材１８がセットされたシート材ケース１２に、電極端子付き発電要素をセットする工程で、これに先立ち、電極端子１６には介在層１８が設けられる。この工程は、次のようにして進められる。まず、シート材ケース１２を開いた状態で、例えば下側のふくらみ部１１の内部に電池用発電要素１４の下側の外形を合わせて挿入する。このとき、電極端子１６は鍔部１３に介在層１８がかかる様にして外側にはみ出させる。そして電池用発電要素１４の上側の外形に合わせるように、シート材ケース１２の上側のふくらみ部１１をかぶせ、シート材ケース１２を閉じる。
【００４２】
その様子を図４に示す。ここではシート材ケース１２が開かれた状態で示されている。なお、熱溶融性の接着材２８は、シート材ケース１２の上下折り返しのそれぞれの鍔部１３の周辺ぐるりに配置される。あるいは、上下折り返しの一方側、例えば下側の鍔部１３全部と、他方側、この場合上側の鍔部１３の介在層１８の配置位置に対応するところに、熱溶融性の接着材２８を配置するようにしてもよい。そして、介在層１８が根元に巻かれた電極端子１６を有する電池用発電要素１４が、図４で白抜き矢印で示されるように、シート材ケース１２の下側のふくらみ部１１の中の凹部に挿入される。そして、図４の円弧矢印で示される方向に、シート材ケース１２が上下折り返しのところを中心に折り返され、上側のふくらみ部１１が電池用発電要素１４の上側を覆う。
【００４３】
このようにして、ラミネートフィルム２０からなるシート材ケース１２で電池用発電要素１４を包み込み、電池用発電要素１４から両電極端子１６を外部に引き出し、ラミネートフィルム２０が向かい合う端部の合わせ目の間に加熱により溶融する接着材２８を挟み込んで半完成電池を得る（Ｓ１８）ことができる。半完成というのは、気密封止がまだ行われていず、また電解液が注入されていないためである。なお、Ｓ１４とＳ１６は、その順序を入れ替えるものとしてもよい。
【００４４】
ここで気密封止を行うための金型の説明をする。図５は、気密封止用の金型４０の断面図で、説明の便宜のため、半完成電池がセットされた状態を示してある。金型４０は、パーティションライン４１で分かれる下金型４２と上金型４４とから構成される。そして、それぞれは中央部４６とその周囲の樹脂成形部４８からなる。そして、上金型４４の樹脂成形部４８のところに、成形用樹脂の注入口５０が設けられる。
【００４５】
下金型４２と上金型４４において、中央部４６は、凹部５２を有し、その中に半完成電池の電池用発電要素１４に相当する部分が収納される。但し、この中央部４６では樹脂成形は行われない。中央部４６の周囲の樹脂成形部４８は、注入口５０から樹脂が注入されるキャビティ５４を有し、キャビティ５４は、半完成電池のシート材ケース１２の鍔部１３に沿ってその上下及び側面に設けられる。なお、キャビティ５４には、シート材ケース１２の鍔部１３の位置を保持するための補助ピン５６が設けられることが好ましい。
【００４６】
このように、樹脂成形は、樹脂成形部４８でのみ行われるが、樹脂成形による熱が電池用発電要素１４に影響を及ぼさないよう、中央部４６の部分は水冷が行われる。具体的には、中央部４６には図示されていない水冷パイプが外周あるいは金型内部に設けられ、図示されていない冷却装置からの冷却水が供給される。つまり、気密封止用の金型４０は、周辺部における樹脂成形部４８で樹脂成形が行われ、その部分の温度は高くなるが、中央部４６は水冷が行われ、例えば常温に保たれる。
【００４７】
再び図３に戻り、半完成電池が気密封止用の金型の中に配置される（Ｓ２０）。その様子を図６、図７に示す。図６は金型を開いて、下金型４２に半完成電池３２をセットする様子を示し、図７はその上に上金型４４を合わせて、内部に半完成電池３２がセットされた一体の射出成形金型４０を構成したときの様子を示す図である。なお、先ほどの図５は、図７のＢ−Ｂ線に沿った断面図に相当するものである。図６に示されるように、樹脂成形用のキャビティ５４は、半完成電池３２の鍔部１３に沿ってぐるりと設けられ、図５で説明したように、キャビティ５４はシート材ケース１２の鍔部１３に沿ってその上下及び側面に設けられる。したがって、樹脂成形後の形状は、半完成電池３２の鍔部１３を完全密着して挟み込む枠形状となる。
【００４８】
そして、金型４０の中央部４６が冷却される（Ｓ２２）。冷却は上記のように水冷が用いられ、例えば水温２０℃の冷却水が供給される。Ｓ２０とＳ２２はいずれを先に行っても構わない。そして、樹脂注入が行われる（Ｓ２４）。具体的には、図示されていない樹脂源から注入口５０に溶融樹脂が注入され、加圧される。必要があれば、樹脂成形部４８の部分が成形に適した温度に制御される。溶融樹脂としては、ポリプロピレンが用いられる。この樹脂成形の樹脂注入量、加圧、温度等のシーケンスは、図示されていない射出成形制御部の制御の下で実行される。一例を上げると、溶融樹脂温度を２２０℃、加圧を５０ａｔｍ、注入時間を５ｓｅｃ、注入時間も含めた加圧時間を１５ｓｅｃ等とすることができる。
【００４９】
そして、金型４０のキャビティ５４に溶融樹脂が加圧充填されるので、半完成電池３２の鍔部１３では、ラミネートフィルム２０の合わせ目の間に配置された熱溶融性の接着材２８が、溶融樹脂によって加熱加圧され、溶融し、ラミネートフィルム２０の合わせ目を接着する。より詳細には、電極端子１６のないラミネートフィルム２０の合わせ目においては、上下ラミネートフィルム２０同士が接着材１８により接着され、電極端子１６の周りに配置された介在層１８があるラミネートフィルム２０の合わせ目では、介在層１８と接着材２８によって電極端子１６と上下ラミネートフィルム２０とが接着される。
【００５０】
加圧された溶融樹脂は、加熱加圧流体であるので、電極端子１６のように硬い物質を挟み込んだラミネートフィルム２０の部分でも、電極端子１６の厚み、形状に倣ってラミネートフィルム２０、介在層１８、接着材２８の積層を押し付け、介在層１８、接着材２８を電極端子１６の厚み、形状に倣うように溶融させる。したがって、接着後は、電極端子１６の厚み、形状に倣った滑らかな形状とすることができる。
【００５１】
こうして、接着材２８を加圧加熱流体である溶融加圧ポリプロピレンにより溶融し、半完成電池３２の鍔部１３を接着により封止することができる。そして、溶融加圧ポリプロピレンを金型４０の中で架橋反応により成形することで、鍔部１３の上下側面を樹脂によって完全密着して挟み込むことができる（Ｓ２６）。接着・挟み込みが十分行われれば、金型４０から接着・挟み込みが行われた電池を取り出す型外し（Ｓ２８）が行われる。型外しが行われた電池は、完成までにあと電解液の注入を残すだけで、その外形は、図１と同じである。
【００５２】
そして、次に電解液注入が行われる（Ｓ３０）。電解液注入は、シート材ケース１２のふくらみ部１１に連通する注入穴を設けて行われる。図８はその様子を示す図で、気密封止済みで電解注入前の完成直前電池３４に対し、シート材ケース１２の上下シートの折り返しのところに連通する穴を設け、これをふくらみ部１１に連通する注入穴３６とする。そして、この注入穴３６を介し、外部の電解液注入器３８より所定の電解液が電池用発電要素１４に対し注入される。電解液注入が終わった後、注入穴３６はしっかり封止される。こうして、図１に示すシート材型電池が出来上がる（Ｓ３２）。
【００５３】
このように、通常８０℃以下に保つことが要求される電池用発電素子の部分を冷却し、シート材ケースの周辺端部の合わせ目である鍔部のところを樹脂成形することで、溶融樹脂により封止を行い、そのまま架橋反応させて鍔部に完全密着する補強材とすることができる。そして、封止を、加熱加圧流体である溶融樹脂を用いて行うことになるので、例えば電極端子のところなど、形状の変化や段差があるところでも、形状に倣って、ラミネートフィルムを押さえてその間の熱溶融性接着材を溶融して接着を行うので、溶着強度等のばらつきを少なくし、形状的に滑らかな接着を行うことができる。
【実施例２】
【００５４】
図９は、補強材の配置を変更したシート材型電池６０の平面図及び側面図である。平面図においては、図１と同様に、一部を破断し、シート材型電池６０の内部構造を示している。このシート材型電池６０においては、補強材６２の配置及び形状が図１で説明したシート材型電池１０と異なる。その他の要素は図１と同じなので、同様の要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。このシート材型電池６０の補強材６２は、枠形状であるが、シート材ケース１２の鍔部１３の４辺のうち、電極端子１６が引き出される２辺と、これと直交する２辺のうち１辺については、図１のシート材型電池１０の補強材３０と同じように、鍔部１３の上下及び側面を囲んでいわば鍔部１３を挟んでいる。鍔部１３のもう１つの辺については、その上下に枠形状部分が配置されるが、鍔部１３の側面には配置されず、鍔部１３を挟んでいない。このような構成とすることで、より小型なシート材型電池６０とすることができる。
【００５５】
補強材が鍔部１３を挟むようにする目的は、鍔部１３の接着した合わせ目を補強し、防水性を向上させ、合わせ目がはがれないようにするため等である。したがって、補強材が鍔部１３に沿って配置されるときは、４辺全部において補強材の上下で接続されていなくても、鍔部１３の全周を押さえ込むことは可能である。図９は、１辺において補強材６２の上下が接続されていない例を示すものである。
【００５６】
図１０は、図９の構造のシート材型電池６０の組み立ての際の様子を模式的に示す図である。ふくらみ部１１と鍔部１３ａ，１３ｂを有するシート材ケース１２の中に、電極端子付きの電池用発電要素１４が収納され、図１０の破線矢印の方向にシート材ケース１２が閉じられ、半完成電池が得られる。ここまでは図１のシート材型電池１０と同じであるが、次の気密封止用金型が異なる。いま鍔部１３を図１０のように、ラミネートフィルムの折り返し側の鍔部１３ａと、その反対側の鍔部１３ｂと区別すると、気密封止金型は、折り返し側の鍔部１３ａについては、樹脂成形キャビティの内部に全部含むようにし、その反対側の鍔部１３ｂについては、鍔部１３ｂの先端部のみを樹脂成形キャビティの中に含まないようにする。熱溶融性接着材は鍔部１３の全周に渡って配置されるので、加圧溶融樹脂による封止は鍔部１３の全周に渡って行われるが、補強材６２は、折り返し側と反対側の鍔部１３ｂにおいて、その側面を覆っていない。
【実施例３】
【００５７】
図１１は、別の配置および形状の補強材を有するシート材型電池７０の平面図及び側面図である。平面図、側面図においては、一部を破断し、シート材型電池６０の内部構造を示している。このシート材型電池７０においては、補強材７２の配置及び形状が図１で説明したシート材型電池１０と異なる。その他の要素は図１と同じなので、同様の要素には同一の符号を付し詳細な説明を省略する。
【００５８】
このシート材型電池７０の補強材７２は、枠形状であるが、その平面外形は、シート材ケース１２の鍔部１３の平面外形より小さい。つまり、補強材７２の枠形状は、シート材ケース１２の鍔部１３の上面及び下面に配置されるが、鍔部１３の側面を覆っていず、鍔部１３の先端を挟んでいない。その代わり、鍔部１３の４箇所において、貫通穴を設け、その貫通穴において上下枠形状材が接続する接続部７４が設けられる。この接続部７４により、上下枠形状材は、鍔部１３を全周に渡りしっかりと押し付けることができる。このような構成とすることで、さらにより小型なシート材型電池６０とすることができる。
【００５９】
接続部７４は、シート材ケース１２の鍔部１３の補強材７２が配置される範囲で適当な配置間隔で複数の貫通穴を設けておくことで、樹脂成形の際に、その貫通穴に樹脂が流れ込み、上下枠形状部分が一体となることができる。図１１では、鍔部１３の４隅に接続部７４を配置したが、それ以外の配置でもよい。
【実施例４】
【００６０】
上記のシート材型電池１０，６０，７０は、いずれもラミネートフィルムの合わせ目に配置された溶融性接着材を加熱加圧流体である溶融樹脂で溶融して封止し、そのまま架橋反応させて補強材を形成するものである。溶融封止が十分な強度を有するときは、加熱加圧流体を封止の段階で排出してもよい。かかる封止用の加熱加圧流体としては、金型の中の溶融樹脂の他に、金型内の加熱加圧オイル等も用いることができる。
【００６１】
図１２は、補強材を用いないシート材型電池８０の外形図である。このシート材型電池８０は、シート材ケース１２の鍔部１３の合わせ目に溶融した接着材８２があり、一見従来の加熱プレス板等を用いた封止方法によるものと似ている。異なる点の１つは、電極端子１６の周囲の封止状態である。加熱プレス板のように固定形状の加熱加圧ジグを用いるものは、電極端子１６の周囲の封止形状に機械的な押し付け跡が残り、滑らかな封止形状とならないことが多い。また、ジグの形状が一定であるのに対し電極端子１６の形状寸法がばらつくので、電極端子１６とシート材ケース１２との間の溶着形状や寸法が一定しない。これに対し、加熱加圧流体を用いて封止する方法では、電極端子１６の形状寸法に倣ってラミネートフィルムを押し付け、溶融性樹脂を溶融するので、機械的押し付け跡が残らず、また、電極端子１６の形状寸法がばらついても、電極端子１６とシート材ケース１２との間の溶着形状や寸法がばらつかず、滑らかな形状で封止が行われる。
【００６２】
異なる点の２つ目は、溶融した接着材８２の状態である。接着材８２は、金型のキャビティにおける加熱加圧流体の部分で溶融する。溶融部分には金型が密着していない。従来の加熱プレスでは、溶融部分に加熱プレス板等が密着する。したがって、機械的要素の密着部分が、溶融した接着材８２の外側か内側かの相違がある。つまり、機械的な押し付け跡は、従来技術では溶融接着材８２の内側に残り、図１２の例では、残るとすれば、溶融接着材８２の外側に残る。このような観察により、従来技術による封止か、図１２に示される加熱加圧流体による封止かを区別することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る実施の形態におけるシート材型電池の平面図及び側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿った電極端子近傍の断面構造を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態におけるシート材型電池の製造方法についてその手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態におけるシート材型電池の製造のために、発電要素等をセットする工程の様子を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、半完成電池がセットされた気密封止用の金型の断面図である。
【図６】本発明に係る実施の形態におけるシート材型電池の製造のために、下金型に半完成電池をセットする工程の様子を示す図である。
【図７】本発明に係る実施の形態におけるシート材型電池の製造のために、内部に半完成電池をセットし、下金型に上金型を合わせて一体の射出成形金型を構成する様子を示す図である。
【図８】本発明に係る実施の形態におけるシート材型電池の製造のために、電解液注入が行われる工程の様子を示す図である。
【図９】他の実施の形態におけるシート材型電池平面図及び側面図である。
【図１０】図９の構造のシート材型電池における組み立ての様子を模式的に示す図である。
【図１１】さらに他の実施の形態におけるシート材型電池の平面図及び側面図である。
【図１２】別の実施の形態におけるシート材型電池の外形図である。
【符号の説明】
【００６４】
１０，６０，７０，８０  シート材型電池、１１  ふくらみ部、１２  シート材ケース、１３，１３ａ，１３ｂ  鍔部、１４  電池用発電要素、１６  電極端子、１８  介在層、２０  ラミネートフィルム、２２，２６  プラスチックフィルム、２４  金属箔、２８，８２  接着材、３０，６２，７２  補強材、３２  半完成電池、３４  完成直前電池、３６  注入穴、３８  電解液注入器、４０  金型、４１  パーティションライン、４２  下金型、４４  上金型、４６  中央部、４８  樹脂成形部、５０  注入口、５２  凹部、５４  キャビティ、５６  補助ピン、７４  接続部。
【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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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