(57)【要約】【課題】電池内の余分な空間を排除することができ、電池要素の外装材への封入も容易に行うことが可能な電池を提供する。【解決手段】フィルム状の外装材に形成された矩形状の凹部内に電池要素が収容されてなる電池である。矩形状の凹部のいずれか１辺における端部位置と中央位置について、当該１辺と直交する方向で外装材の表面に沿って外装材の一方の端部から他方の端部までの寸法を計測した際に、凹部の中央位置における寸法Ｗ1よりも、前記凹部の端部位置における寸法Ｗ2の方が大である。また、端部位置と中央位置で凹部の角部における曲率半径が異なり、中央位置における曲率半径Ｒ1が端部位置における曲率半径Ｒ2よりも大である。【選択図】  図４
2018137112.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状の外装材に形成された矩形状の凹部内に電池要素が収容されてなる電池であって、
前記矩形状の凹部のいずれか１辺における端部位置と中央位置について、当該１辺と直交する方向で外装材の表面に沿って外装材の一方の端部から他方の端部までの寸法を計測した際に、前記凹部の中央位置における寸法Ｗ1よりも、前記凹部の端部位置における寸法Ｗ2の方が大であることを特徴とする電池。
【請求項２】
前記端部位置と中央位置で前記凹部の角部における曲率半径が異なり、前記中央位置における曲率半径Ｒ1が端部位置における曲率半径Ｒ2よりも大であることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記寸法Ｗ1と寸法Ｗ2の差Ｗ1−Ｗ2が、０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の電池。
【請求項４】
前記凹部の端部から所定位置まで前記寸法が大きな拡大領域とされており、当該拡大領域の範囲は、前記端部から１辺の長さの０．５％〜１０％までであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の電池。
【請求項５】
リチウムイオン二次電池であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の電池。
【請求項６】
前記電池要素は積層型の電池要素であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルム状の外装材に電池要素を封入した電池に関するものであり、特に、余分な空間を極力排除した新規な電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばリチウムイオン二次電池等の電池の外装材としては、ラミネートフィルムのようなフィルム状の外装材（フィルム材）が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１には、フィルムを外装体とする電池において、外装体の電池要素収納部の角部が鋭角をなして折れ曲がることを抑制するために、収納部の角部に補強部材を設けることが記載されている。
【０００３】
また、電池要素を包装するためのフィルム材を製造する方法として、例えば、ポンチ（雄型）とダイス（雌型）とからなる金型でフィルム材を挟み込み、予め、電池要素を収容するための凹部を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。特許文献２に記載の非水電解質電池では、凹部を深絞り形成する際に、稜部の曲率半径や、各側面部の立ち上がり角度を適正化することで、皺の無い完全な熱融着を可能とし、外形寸法を必要最小限まで小さくするとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−５５１７１号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前述のようなフィルム材に予め電池要素を収容するための凹部を形成する方法においては、収容する電池要素の大きさに応じて、これを収容するに足る矩形状の凹部を成形しておくのが一般的である。先の特許文献１や特許文献２においても、電池要素を収容する空間が形成されるように、予め矩形状の凹部を深絞り形成している。
【０００６】
予め矩形状の凹部を深絞り形成された外装材を用いる場合、形成する凹部の形状（容積）を電池要素の形状に完全に一致させることは難しい。そのため、電池要素を確実に収容し得るように、サイズに若干の余裕をもって凹部が形成されているのが実情である。したがって、凹部内に電池要素を収容した際に、電池要素と外装材であるフィルム材の間に隙間が生じ、電池内に余分な空間が生ずることになる。この余分な空間の形成は、単位体積当たりのエネルギー密度の低下を招き、電池サイズを削減する上で障害となる。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、電池内の余分な空間を排除することができ、電池要素の外装材への封入も容易に行うことが可能な電池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】
【０００８】
前述の目的を達成するために、本発明の電池は、フィルム状の外装材に形成された矩形状の凹部内に電池要素が収容されてなる電池であって、前記矩形状の凹部のいずれか１辺における端部位置と中央位置について、当該１辺と直交する方向で外装材の表面に沿って外装材の一方の端部から他方の端部までの寸法を計測した際に、前記凹部の中央位置における寸法Ｗ1よりも、前記凹部の端部位置における寸法Ｗ2の方が大であることを特徴とする。
【０００９】
本発明の電池は、電池要素が収容された状態で凹部の形状に特徴を有するものであり、凹部の中央部分では、外装材に電池要素が密着した状態となっており、外装材の伸びが最小限に抑えられ、外装材の表面に沿って計測される寸法Ｗ1が抑えられている。このため、外装材と電池要素の間の隙間が少なく、余分な空間がほとんど存在しないようにすることが可能である。
【００１０】
一方、凹部の端部においては、例えば予め深絞り加工することで凹部が形成された状態とされるので、外装材が引き伸ばされて、外装材の表面に沿って計測される寸法Ｗ2が前記寸法Ｗ1よりも大となっている。この状態で電池要素を挿入すると、凹部の端部を起点に外装材が電池要素に倣って変形し、電池要素が容易に外装材に収容される。なお、寸法Ｗ2が大となる領域は、凹部の端部近傍のみであるので、余分な空間の形成も最小限に抑えられる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電池内の余分な空間を排除することができ、エネルギー密度が高く、サイズを最小限に抑えた電池を実現することが可能である。また、本発明によれば、電池要素の外装材への封入を容易に行うことができ、生産性に優れた電池を実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明を適用した電池（積層型リチウムイオン二次電池）を分解して示す概略斜視図である。
【図２】電池の概略斜視図である。
【図３】幅寸法の計測位置を示す概略平面図である。
【図４】幅寸法の計測位置における外装材の断面形状を示す図であり、（ａ）は凹部の端部位置における形状を示す図、（ｂ）は凹部の中央位置における形状を示す図である。
【図５】凹部の角部における外装材の曲率を拡大して示す図であり、（ａ）は凹部の端部位置における図、（ｂ）は凹部の中央位置における図である。
【図６】外装材に対する深絞り工程を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を適用した電池の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
先ず、本発明が適用される電池の構成について、積層型リチウムイオン二次電池を例にして説明する。図１は積層型リチウムイオン二次電池を分解して示す図であり、図２は組み立て状態を示す図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、積層型リチウムイオン二次電池１は、電池要素である多層の膜電極接合体１０が、例えば、アルミニウム材料とポリマーフィルム等からなる外装材２０によって包装されるとともに、膜電極接合体１０を構成する正極集電体に接続された端子用タブ１１及び負極集電体に接続された端子用タブ１２を外部に突出させながら、外装材２０の外周部が封止されて構成される。本実施形態の積層型リチウムイオン二次電池１では、外装材２０は、２枚のフィルム材２１，２２から構成され、前記膜電極接合体１０が、これらフィルム材２１，２２に挟み込まれた状態で封止されている。
【００１６】
本実施形態において説明する積層型リチウムイオン二次電池１は、全体形状がシート状であり、例えば長手方向の寸法が５０〜２０００ｍｍ程度、幅方向の寸法が３０〜５００ｍｍ程度、厚みが０．５〜２０ｍｍ程度である。なかでも、サイズが大きい電池に適用することで、本発明の効果が顕著なものとなる。サイズが大きい電池としては、例えば長手方向の寸法が１２００〜２０００ｍｍ程度、幅方向の寸法が６０〜５００ｍｍ程度、厚みが１〜１５ｍｍ程度の大きさの電池を例示することができる。
【００１７】
電池要素である膜電極接合体１０は、正極と負極を電解質層（及び必要に応じてセパレータ）を介して積層したものであり、正極は、図示は省略するが、アルミニウム箔等からなる集電体の両面に正極活物質層が形成されたものである。
【００１８】
正極活物質層は、例えば、正極活物質、導電助剤、及び、バインダーとなる結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを集電体に塗工することで形成されるものであり、例えば、集電体の幅方向両端部間の領域において、両面に塗工される。
【００１９】
正極活物質としては、特に制限されず、例えば、一般式ＬｉＭxＯy（ただし、Ｍは金属であり、ｘ及びｙは金属Ｍと酸素Ｏの組成比である）で表される金属酸リチウム化合物を用いることができる。具体的には、金属酸リチウム化合物としては、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウムや、これらの三元系（ニッケル・マンガン・コバルト系）の他、リン酸鉄リチウム等が用いられる。
【００２０】
また、正極活物質層における導電助剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンナノファイバー等が用いられ、結着剤としては、例えばポリフッ化ビニリデン等が用いられる。
【００２１】
正極の端子用タブ１１は、特に制限されず、例えば、ニッケル板、銅板、アルミニウム板、ニッケルめっきを施した銅板、ニッケルめっきを施したアルミニウム板、ニッケルとアルミニウムとのクラッド板等の導電性金属材料を用いることができる。正極の端子用タブは、正極集電体の少なくとも一端部に接合されて外方に突出するように設けられたものである。なお、端子用タブ１１の突出方向は、積層型リチウムイオン二次電池１の幅方向であってもよいし、長手方向であってもよい。
【００２２】
負極についても、図示は省略するが、正極と同様、例えば、平面視で長尺に形成された銅（Ｃｕ）からなる集電体において、その片端部もしくは両端部の領域を除き、負極活物質層が形成されたものである。また、長手方向における一方の端部が、端子用タブ１２の接合代とされている。
【００２３】
負極活物質層は、例えば、負極活物質、バインダーとなる結着剤、及び、必要に応じて加えられた導電助剤を溶媒に分散させてなる負極用スラリーを集電体に塗工することで形成されるものであり、例えば、集電体の長手方向における両端部間の領域において、両面に塗工される。
【００２４】
負極活物質としては、特に制限されず、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる炭素材料やチタン酸リチウム等の金属酸化物を用いることができるが、より高容量の積層型リチウムイオン二次電池１が実現できる観点から、シリコン系活物質を用いることが好ましい。また、結着材としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン等を用いることができ、導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック、カーボンナノチューブ等を用いることができる。
【００２５】
負極の端子用タブ１２は、特に制限されず、例えば、ニッケル板、銅板、アルミニウム板、ニッケルめっきを施した銅板、ニッケルめっきを施したアルミニウム板、ニッケルとアルミニウムとのクラッド板等の導電性金属材料を用いることができる。負極の端子用タブは、負極集電体の少なくとも一端部に接合されて外方に突出するように設けられたものである。端子用タブ１２の突出方向についても、積層型リチウムイオン二次電池１の幅方向であってもよいし、長手方向であってもよい。
【００２６】
膜電極接合体１０の電解質層としては、特に限定されず、固体又は液体、あるいはゲル状の材質からなり、例えば、正極又は負極の少なくとも一方の電極面に塗工されたゲル状電解質から構成され、各電極の表面においてゲル化した状態で配置される電解質層である。正極と負極との間にセパレータを有する場合には、セパレータの両面にゲル状電解質を注入することで、電解質層を配置することも可能である。
【００２７】
ゲル状電解液としては、例えば、高分子マトリックス及び非水電解質液（即ち、非水溶媒及び電解質塩）からなり、ゲル化されて表面に粘着性を生じるものが用いられる。あるいは、ゲル状電解液としては、高分子マトリックス及び非水溶媒からなり、塗工後に固体化することで固体電解質となるものを用いることも可能である。何れの電解液であっても、該ゲル状電解液は正極または負極に塗工された際に粘着性を有するものが好ましい。
【００２８】
高分子マトリックスとしては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド等のアルキレンエーテルをはじめ、ポリエステル、ポリアミン、ポリフォスファゼン、ポリシロキサン等を用いることができる。
【００２９】
非水溶媒としては、特に限定されないが、例えば、γ−ブチロラクトン等のラクトン化合物；エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ビニレンカーボネート、フルオロエチレンカーボネート等の炭酸エステル化合物；ギ酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル等のカルボン酸エステル化合物；テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物；テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル化合物；アセトニトリル等のニトリル化合物；スルホラン等のスルホン化合物、ジメチルホルムアミド等のアミド化合物等を、単独または２種類以上を混合して調製されたものを用いることができる。
【００３０】
電解質塩としては、特に限定されないが、例えば、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、四フッ化ホウ酸リチウム、カルボン酸リチウム等のリチウム塩等を使用することができる。
【００３１】
以上の構成を有する膜電極接合体１０は、外装材２０である２枚のフィルム材２１，２２のうちの一方のフィルム材２１に形成された凹部３０内に収容され、他方のフィルム材２２を貼り合せることで封止されている。
【００３２】
外装材２０であるフィルム材２１，２２としては、例えばアルミニウム箔の両面に電気絶縁層が積層されたアルミラミネートフィルム等が用いられる。フィルム材の少なくとも片面（互いの対向面）は、熱封止可あるいは感圧封止が可能なラミネート材層を有する。熱封止が可能なラミネート材としては、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリエステル系樹脂等からなるホットメルト樹脂などが挙げられる。感圧封止が可能なラミネート材としては、例えば、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂等からなる粘着材や、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エポキシ樹脂系等の接着材等が挙げられる。
【００３３】
前記外装材２０であるフィルム材２１は、例えば凹部を深絞り成形すると引き伸ばされ、寸法が拡大する。凹部３０全体を深絞り成形すると、凹部３０全体においてフォルム材２１の寸法が拡大される。
【００３４】
本実施形態の電池では、フィルム材２１の寸法が拡大された領域を必要最小限に抑え、電池内の空間を極力排除することとする。
【００３５】
図３は、積層型リチウムイオン二次電池１の平面図であり、当該積層型リチウムイオン二次電池１においては、外装材２０のうちの一方のフィルム材２１に矩形状の凹部３０が形成されている。そして、この凹部３０のうち、１辺３１の端部位置においては、フィルム材２１が例えば深絞り成形により引き伸ばされて寸法が拡大しているのに対して、中央位置を含む大部分の領域では、フィルム材２１の引き伸ばしが抑えられ、寸法の拡大が抑えられている。
【００３６】
凹部３０の端部位置において寸法が拡大しているのに対して、中央位置を含む大部分の領域で寸法の拡大が抑えられていることは、端部位置及び中央位置においてフィルム材２１の寸法を計測することにより確認することができる。なお、計測する寸法は、フィルム材２１の表面に沿って計測される寸法であり、凹部３０が形成される場所では凹部３０の形状に倣って計測される寸法である。
【００３７】
具体的には、図３の端部位置（図中Ｘ−Ｘ線位置）と中央位置（図中Ｙ−Ｙ線位置）において、フィルム材２１の一方の端部から他方の端部までの寸法（以下、単に幅寸法と称する。）を計測する。ここで、幅寸法とは、前記１辺３１と直交する方向でのフィルム材２１の寸法である。また、端部位置については、計測位置を１辺３１の最も端の位置（凹部３０の最端部）としてもよいが、凹部３０の最端部ではフィルム材２１に皺がよる等、安定して寸法を計測することが難しいことから、辺３１の最端部から３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の位置で計測するのがよい。
【００３８】
フィルム材２１の幅寸法の計測は、その形状に倣って３次元計測する。３次元計測の方法は任意であり、接触方式であってもよいし、非接触方式であってもよい。前者としては、触針式表面形状計測器等を例示することができる。後者としては、レーザースキャンシステムや、デジタルカメラによる３次元写真計測システム等を挙げることができる。
【００３９】
図４（ａ）は、端部位置におけるフィルム材２１の形状、及びその幅寸法Ｗ2を示す図である。端部位置においては、例えば深絞り加工等によりフィルム材２１が矩形状に引き伸ばされており、表面に沿って計測される幅寸法Ｗ2が大きくなっている。
【００４０】
これに対して、中央位置では、膜電極接合体１０をフィルム材２１に押し込むことで凹部３０が形成されており、フィルム材２１は膜電極接合体１０に密着し、膜電極接合体１０の形状に倣って変形している。したがって、図４（ｂ）に示すように、端部位置に比べてフィルム材２１の引き伸ばしが少なく、角部の形状も円弧状となっているため、表面に沿って計測される幅寸法Ｗ1が先の幅寸法Ｗ2よりも小さい。すなわち、Ｗ2＞Ｗ1である。
【００４１】
また、端部位置におけるフィルム材２１の断面形状と、中央位置におけるフィルム材２１の断面形状とを比較すると、前記の通り端部位置では矩形に近く、図５（ａ）に示すように、角部の曲率半径Ｒ2も小さい。一方、中央位置では円弧状となっており、図５（ｂ）に示すように、角部の曲率半径Ｒ1は大きい。すなわち、Ｒ1＞Ｒ2である。
【００４２】
このように、凹部３０の中央位置において、幅寸法Ｗ1の拡大を抑えることにより、フィルム材２１と膜電極接合体１０の間にほとんど隙間がない状態とすることができ、余分な空間の形成を抑えることができる。また、端部位置において、フィルム材２１を拡大することで、膜電極接合体１０のフィルム材２１への収容を容易に行うことができ、電池要素である膜電極接合体１０の外装材２０への封入を容易に行うことができる。
【００４３】
ここで、中央位置における幅寸法Ｗ1と端部位置における幅寸法Ｗ2の関係は、Ｗ2＞Ｗ1であればよいが、寸法差（Ｗ2−Ｗ1）が０．１ｍｍ以上、５ｍｍ以下であることが好ましい。寸法差（Ｗ2−Ｗ1）が０．１ｍｍ未満であると、中央位置と端部位置の形状差が僅かなものとなり、膜電極接合体１０をフィルム材２１へ収容させる際の作業性が悪くなる等のおそれがある。下限のより好ましい範囲は０．５ｍｍ以上、さらに好ましくは０．８ｍｍ以上である。逆に、寸法差（Ｗ2−Ｗ1）が５ｍｍを越えると、端部位置においてフィルム材２１の引き伸ばしが過剰になり、この部分において膜電極接合体１０との間に形成される空間が大きくなってしまうおそれがある。上限のより好ましい範囲は２．６ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下である。
【００４４】
中央位置における幅寸法Ｗ1と端部位置における幅寸法Ｗ2の関係は、Ｗ2＞Ｗ1であればよいが、Ｗ2とＷ1との寸法の差分の割合(（Ｗ2／Ｗ1）−１)×１００（％）が、０．１％以上、４％以下であることが好ましい。前記寸法の差分の割合が０．１％未満であると、中央位置と端部位置の形状差が僅かなものとなり、膜電極接合体１０をフィルム材２１へ収容させる際の作業性が悪くなる等のおそれがある。作業性の点で、より好ましくは、０．５％以上、更に好ましくは０．８％以上である。逆に、前記寸法の差分の割合が４．５％を越えると、端部位置においてフィルム材２１の引き伸ばしが過剰になり、この部分において膜電極接合体１０との間に形成される空間が大きくなってしまうおそれがある。
【００４５】
さらに、封止された部分にしわが発生し易くなる恐れがある。大きなしわの場合には、しわの部分から電解液等が漏れ出る可能性がある。したがって、より好ましくは、２．６％以下、更に好ましくは１．５％以下である。膜電極接合体１０との間に形成される余分な空間を小さくし、かつ、封止部分のしわの発生がし難くなる点で、好ましくは、前記寸法の差分の割合が０．１〜５％であり、より好ましくは、０．１４〜２．５％、更に好ましくは０．１５〜１％である 。
【００４６】
また、凹部３０の端部において、フィルム材２１が引き伸ばされて拡大されている拡大領域Ｅは、辺３１の両端部からそれぞれ所定の長さをもって形成されていることが好ましい。この拡大領域Ｅでは、幅寸法が概ねＷ2となっており、これにより膜電極接合体１０のフィルム材２１への収容がより行い易くなる。
【００４７】
前記拡大領域Ｅの形成範囲には最適値があり、例えば辺３１の端部から辺３１の長さの０．５％〜１０％であることが好ましい。拡大領域Ｅの形成範囲が辺３１の長さの０．５％未満であると、膜電極接合体１０をフィルム材２１へ収容させる際の作業性が悪くなる等のおそれがある。逆に、１０％を越えると、フィルム材２１が引き伸ばされる領域の占める割合が多くなり、余分な空間を十分に削減することが難しくなる。辺３１の端部からの長さのより好ましい範囲は、０．８％〜３％であり、さらに好ましい範囲は、０．９％〜２％である。
【００４８】
次に、前述のような積層型リチウムイオン二次電池１の製造方法について説明する。
【００４９】
積層型リチウムイオン二次電池１を製造するには、正極と負極を電解質層（及び必要に応じてセパレータ）を介して積層し、電池要素である膜電極接合体１０を作製する。一方、これを封入する外装材２０（フィルム材２１，２２）を準備するが、一方のフィルム材２１に膜電極接合体１０に対応して凹部を形成する。この時、膜電極接合体１０に対応した矩形状の凹部全体を形成するのではなく、凹部の端部領域のみを深絞り加工することができる。
【００５０】
図６は、フィルム材２１への深絞り加工工程を模式的に示すものである。フィルム材２１は、図中矢印方向に順送りされており、一点鎖線で区画された領域２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃがそれぞれ１つの積層型リチウムイオン二次電池１に対応する。
【００５１】
金型４１は、矩形の３辺に対応する形状を有し、長辺部４１ａ、短辺部４１ｂ，４１ｃとから構成されている。そして、長辺部４１ａにより前記凹部３０の辺３１と直交する辺が形成される。また、短辺部４１ｂ，４１ｃの長さにより前記拡大領域Ｅの範囲が決まる。したがって、拡大領域Ｅの形成範囲が前記最適値となるように、短辺部４１ｂ，４１ｃの長さを設計することが好ましい。
【００５２】
深絞り加工に際しては、同じ形状の金型４１と金型４２を背中合わせの状態で配置し、隣接するフィルム材（例えば領域２１Ｂと領域２１Ｃ）を同時に成形する。これにより、金型や装置を小型化することができ、設備投資の点で有利である。なお、成形に際しては、膜電極接合体１０に対応した矩形状の凹部全体を形成するのではなく、前記形状の金型４１，４２を用いることにより、凹部の端部領域のみを深絞り加工することができる。
【００５３】
深絞り加工においては、凹部内に収容する膜電極接合体１０の厚み等を考慮して形成する凹部の深さを設定するが、この深さの設定により前記幅寸法の寸法差が決まる。例えば、深絞り加工で形成する凹部の深さが深ければ深いほど前記寸法差は大きくなる。逆に、深絞り加工で形成する凹部の深さが浅ければ、前記寸法差は小さくなる。したがって、深絞り加工に際しては、この寸法差が適正な値となるように設定することが好ましい。
【００５４】
前記深絞り加工の後、形成した凹部に膜電極接合体１０の両端部を位置合わせし、これを押し込むことにより膜電極接合体１０全体が収容される凹部を形成する。膜電極接合体１０を押し込むと、予め形成された凹部を起点にフィルム材２１が変形し、膜電極接合体１０が収容される凹部全体が形成される。この時、深絞り成形により予め凹部が形成された部分以外（中央領域）では、膜電極接合体１０の形状に倣ってフィルム材２１が変形し、膜電極接合体１０とフィルム材２１とが密着する。また、この部分ではフィルム材２１の引き伸ばしが最小限に抑えられるので、深絞り成形により予め凹部が形成された端部領域に比べてフィルム材２１の寸法の拡大が小さくなる。
【００５５】
続いて、フィルム材２１の中央領域と膜電極接合体１０とが密着状態を維持するように、フィルム材２１とフィルム材２２の対向面が、封止される。この状態で、フィルム材２１の中央領域では、引き伸ばしが最小限に抑えられており、深絞り成形により予め凹部が形成された端部領域に比べてフィルム材２１の寸法の拡大が小さくなっている。
【００５６】
この時、膜電極接合体１０はフィルム材２１の中央領域で位置が保持されるため、膜電極接合体１０は、フィルム材２０内での動きを抑制することが可能となる。また、膜電極接合体１０は、フィルム材２１に形成された凹部とは接触し難くなる。フィルム材２１に形成された凹部は、深絞り成形により、他の部分に比べ厚さが薄くなっており、フィルム材２１に形成された凹部に、膜電極接合体１０が接触し難くなることで、凹部の内側に傷などがつき難くなるため、耐久性を向上することが可能となる。
【００５７】
上記封止は、フィルム材２１とフィルム材２２の対向面の一部を残して、一次封止を行い、次いで電解液を注入し、更に全ての外周が封止されるように封止することができる。
【００５８】
前述のように、本実施形態の電池（積層型リチウムイオン二次電池１）では、電池内の余分な空間を排除することができ、エネルギー密度が高く、サイズを最小限に抑えた電池を実現することが可能である。また、膜電極接合体１０の外装材２０への封入を容易に行うことができ、生産性に優れた電池を実現することが可能である。
【００５９】
以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
【実施例】
【００６０】
実施例１
厚さ２０μｍのアルミニウムからなる正極集電体上の両面に、厚さ１５０μｍの正極活物質（リン酸鉄リチウム）を含む正極活物質層を形成し、正極とした。同様に、厚さ１０μｍの銅からなる負極集電体上の両面に、厚さ１００μｍの負極活物質（黒鉛）を含む負極活物質層を形成し、負極とした。
【００６１】
これら正極と負極を、厚さ２５μｍの多孔質セパレータ及びゲル電解質を介して交互に積層し、電池要素とした。正極と負極の積層数を、それぞれ１０層とし、長手方向の寸法が２００．００ｍｍ、幅方向の寸法が１００.００ｍｍ、厚みが５．４５ｍｍの電池を作製した。この電池要素を、凹部が形成されたフィルム材（厚さ１２０μｍの、アルミニウムの両面にポリプロピレンが積層されたラミネートフィルム）に収容し、更に厚さ１２０μｍのフィルム材（アルミニウムの両面にポリプロピレンが積層されたラミネートフィルムを積層し、減圧下で電池要素の外周部を封止し、電池を作製した。
【００６２】
この時、上記凹部が形成されたフィルム材は、金型による深絞り加工の深さを調整することにより、中央位置における幅寸法Ｗ1と端部位置における幅寸法Ｗ2を、それぞれ１１１．４０ｍｍ、１１２．５ｍｍとした。なお、本実験では、拡大領域Ｅについては、辺の長さの０．５％（一定）とした。
【００６３】
実施例２〜４、比較例１〜４
実施例１と同様に、金型による深絞り加工の深さを調整することにより、積層フィルムの中央位置における幅寸法Ｗ1と端部位置における幅寸法Ｗ2を表１の示す値に調整した。
【００６４】
電池要素の外装材への収容作業のし易さの評価と、外周封止後の外装材のしわの発生状況を調べた結果を表１に示す。
【００６５】
【表１】
2018137112.tif 000003
【００６６】
（１）電池要素の外装材への収容作業のし易さの評価基準
作業者が、電池要素を、凹部が形成されたフィルム材の凹部に収容する際、一度で収まった回数を測定した。５０回連続して行い、５０回をＡ、４８回以上をＢ、４５回以上をＣ、４５回未満をＤとした。
（２）封止後の外装材のしわの発生状況の評価基準
外周封止後の外装材のしわの発生状況を目視で観察した。
５０回連続で観察し、しわの発生が０箇所であった回数が５０回をＡ、４８回以上をＢ、４５回以上をＣ、４５回未満であった場合をＤとした。
【００６７】
寸法Ｗ1と寸法Ｗ2の差Ｗ1−Ｗ2が２ｍｍを越えると、外装材にしわが入りやすくなり、５ｍｍを超えた比較例２では、しわの部分が完全に封止できていないものがあった。しわは、図３の端部位置辺３１の最端部から１０ｍｍ程度の範囲内に多く観察された。
【符号の説明】
【００６８】
１  積層型リチウムイオン二次電池
１０  膜電極接合体
１１，１２  端子用タブ
２０  外装材
２１，２２  フィルム材
３０  凹部
４１，４２  金型
【図１】
2018137112.tif 000004
【図２】
2018137112.tif 000005
【図３】
2018137112.tif 000006
【図４】
2018137112.tif 000007
【図５】
2018137112.tif 000008
【図６】
2018137112.tif 000009