(57)【要約】【課題】省スペース化および製造時間の短縮の両方を実現可能な電池外装材および電池を提供する。【解決手段】電池外装材（１）は金属箔の接合による電池室（２）の周囲にフランジ部（３）を有し、フランジ部（３）は電極部（４）を挟持するヒートシール部（６）とそれ以外の溶接部（５）を含む。ヒートシール部（６）は折り曲げられた熱融着シートの熱融着によって形成される。電池（１００）は電池室（２）内に電池要素を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合された金属箔によって形成されている、電池要素を収容するための電池室と、
前記電池室の周囲の少なくとも一部に配置され、前記金属箔の接合によって形成されているフランジ部と、を有し、
前記フランジ部は、前記金属箔の溶接によって形成された溶接部と、前記金属箔の間に配された熱融着シートの熱融着によって前記金属箔が接合されることにより形成されたヒートシール部と、を含み、
前記熱融着シートは、折り曲げられた状態で前記金属箔の間に配されている、
電池外装材。
【請求項２】
前記熱融着シートは、前記折り曲げられた状態における折り曲げ部の折線に沿って開口する、前記電池要素を電池室の外部と電気的に接続するための電極部を挿通させるためのスリット部をさらに含み、
前記ヒートシール部は、前記スリット部に前記電極部が挿通されている前記熱融着シートの熱融着によって形成されている、
請求項１に記載の電池外装材。
【請求項３】
前記熱融着シートは、折り曲げられることによって形成された稜線が、前記フランジ部の奥に位置するように配されている、請求項１または２に記載の電池外装材。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電池外装材と、前記電池室に収容されている前記電池要素と、を有する電池。
【請求項５】
金属箔の周縁部の一部を溶接して、電池要素を収容するための電池室となる内部空間を形成する工程と、
前記周縁部の残りの部分に、折り曲げられた熱融着シートを挟む工程と、
前記周縁部の残りの部分を加熱して前記熱融着シートを熱融着させてヒートシールする工程と、を含む、電池外装材の製造方法。
【請求項６】
前記熱融着シートには、折り曲げられた状態における折り曲げ部の折線に沿って開口する、前記電池要素を前記電池室の外部と電気的に接続するための電極部を挿通させるためのスリット部を有する熱融着シートを用い、
前記熱融着シートを挟む工程では、前記スリット部に前記電極部を挿通させる、請求項５に記載の電池外装材の製造方法。
【請求項７】
前記熱融着シートを挟む工程では、折り曲げられた熱融着シートにおける折り曲げ部の稜線を前記周縁部の奥に向けて、前記折り曲げ部が前記周縁部の溶接された部分に当接するまで、前記熱融着シートを前記周縁部の残りの部分に挿入する、請求項５または６に記載の電池外装材の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか一項に記載の電池外装材の製造方法において、前記内部空間に前記電池要素を収容する工程をさらに含む、電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池外装材、電池、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話などの携帯型の電池使用機器には、リチウムイオン電池などの充放電容量が大きな二次電池が広く用いられている。当該二次電池には、金属箔の接合による容器（電池室）と、当該電池室内に封入された電池要素と、当該電池室内外を電気的に接続するための電極部と、を有する電池が知られている。
【０００３】
たとえば、上記電池には、樹脂フィルムで被覆されたラミネート金属箔の、当該樹脂フィルムの熱融着による接合（ヒートシール）によって形成された電池が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。また、上記電池には、ステンレス鋼箔の電極部を挟持する部分以外の周縁部が溶接され、当該挟持する部分は熱融着シートの熱融着によるヒートシールで形成されている電池が知られている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１０３２９１号公報（２０１５年６月４日公開）
【特許文献２】特開２０１３−１８４２９０号公報（２０１３年９月１９日公開）
【特許文献２】特開２００４−０５２１００号公報（２００４年２月１９日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなラミネート金属箔を用いる電池では、ヒートシール部の水分透過抑制のために、ヒートシール部の幅を十分に大きくする必要がある。このため、省スペース化の観点から検討の余地が残されている。
【０００６】
金属箔の一部を溶接により、残りをヒートシールにより接合してなる電池では、ヒートシール部の幅に比べて溶接部の幅を小さくすることが可能である。このため、省スペース化の観点で有利である。しかしながら、金属箔および熱融着シートは、いずれも、十分な柔軟性を有する。このため、金属箔における電極部の周辺の側縁部に二枚の熱融着シートを互いに位置ずれなく安定して配置することは、困難である。このため、上記の溶接とヒートシールとを併用してなる電池では、熱融着シートの配置に時間を要し、生産性の観点から検討の余地が残されている。
【０００７】
本発明の一態様は、省スペース化および製造時間の短縮の両方を実現可能な電池外装材および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】
上記の課題を解決するために、本発明の第一の態様に係る電池外装材は、接合された金属箔によって形成されている、電池要素を収容するための電池室と、上記電池室の周囲の少なくとも一部に配置され、上記金属箔の接合によって形成されているフランジ部と、を有し、上記フランジ部は、上記金属箔の溶接によって形成された溶接部と、上記金属箔の間に配された熱融着シートの熱融着によって上記金属箔が接合されることにより形成されたヒートシール部と、を含み、上記熱融着シートは、折り曲げられた状態で上記金属箔の間に配されている。
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明の第二の態様に係る電池は、本発明における上記の電池外装材と、上記電池室に収容されている上記電池要素とを有する。
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の第三の態様に係る電池外装材の製造方法は、金属箔の周縁部の一部を溶接して、電池要素を収容するための電池室となる内部空間を形成する工程と、上記周縁部の残りの部分に、折り曲げられた熱融着シートを挟む工程と、上記周縁部の残りの部分を加熱して上記熱融着シートを熱融着させてヒートシールする工程と、を含む。
【００１１】
上記の課題を解決するために、本発明の第四の態様に係る電池の製造方法は、本発明における上記の電池外装材の製造方法において、上記内部空間に上記電池要素を収容する工程をさらに含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の上記態様によれば、省スペース化および製造時間の短縮の両方を実現可能な電池外装材および電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施の形態に係る電池外装材または電池を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る電池外装材または電池の製造過程における、金属箔が溶接された後であり、ヒートシールされる前の状態を模式的に示す図である。
【図３】（ａ）は、本発明の一実施の形態における熱融着シートの第一の例の折り曲げられる前の状態を模式的に示す図であり、（ｂ）は、上記熱融着シートの第一の例の折り曲げられた状態を模式的に示す図である。
【図４】（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る電池外装材または電池の製造過程における、熱融着シートが金属箔間に配置された状態の一例を示す図であり、（ｂ）は、上記製造過程における、熱融着シートが金属箔間に配置された状態の他の例を示す図である。
【図５】（ａ）は、本実施の形態における熱融着シートの第二の例を模式的に示す図であり、（ｂ）は、上記熱融着シートの第三の例を模式的に示す図である。
【図６】本発明の一実施の形態に係る電池外装材の製造過程における第二または第三の例の熱融着シートの、金属箔間における配置を模式的に示す図である。
【図７】シーム溶接装置の構成を模式的に示す図である。
【図８】（ａ）は、評価実験１におけるサンプルＡの構成を模式的に示す図であり、（ｂ）は、評価実験１におけるサンプルＢの構成を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る電池外装材または電池を模式的に示す斜視図である。
【００１５】
［電池外装材］
電池外装材１は、図１に示されるように、電池室２およびフランジ部３を有している。
【００１６】
電池室２は、電池要素を収容するための内部空間である。たとえば、電池室２は、平面視したときの形状が矩形である凹部を有する二枚の金属箔を、当該凹部を向い合せて重ねたときに当該凹部によって形成される空間である。上記金属箔の平面視したときの形状は、矩形である。電池室２は、接合された上記金属箔によって形成されている。
【００１７】
上記金属箔は、電池外装材として十分な物性（例えば、化学的安定性など）を有する範囲において、公知の金属箔から適宜に選ぶことができる。上記金属箔の材料金属の例には、銅、アルミニウム、ニッケル、それらうちの二種以上を含む合金、ニッケルめっき材、および、ステンレス鋼、が含まれる。ステンレス鋼の例には、オーステナイト系ステンレス鋼およびフェライト系ステンレス鋼が含まれる。中でも、強度、溶接性および成形加工性の観点から、オーステナイト系ステンレス鋼が好ましい。
【００１８】
上記金属箔の厚さは、電池外装材として十分な物性（例えば、強度など）を有する範囲において、適宜に決めることが可能である。金属箔の厚さは、薄すぎるとその強度が不十分となることがあり、また溶接が不十分となることがあり、厚すぎると重くなる。金属箔の厚さは、その強度の観点から、２０μｍ以上であることが好ましく、３０μｍ以上であることがより好ましく、４０μｍ以上であることがさらに好ましい。また、金属箔の厚さは、軽量化および溶接の安定性の観点から、１００μｍ以下であることが好ましく、７０μｍ以下であることがより好ましく、５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００１９】
より具体的に、上記金属箔は、強度、化学的安定性および成形加工性などの観点から、その引張強さが７００ＭＰａ以上であり、その伸びが４５％以上であるオーステナイト系ステンレス鋼であることが好ましい。
【００２０】
上記金属箔の内オーステナイト系ステンレス鋼の引張強さは、低すぎると表面に物が当たった時に金属箔に穴が開きやすくなることがある。金属箔の引張強さは、上記強度の観点から、７００ＭＰａ以上であることが好ましく、７５０ＭＰａ以上であることがより好ましい。また、金属箔の引張強さの上限値は、金属箔の入手の容易さなどの実現性の観点から適宜に決めることができ、例えば、９００ＭＰａ以下であることが好ましく、８００ＭＰａ以下であることがより好ましい。金属箔の引張強さは、引張試験によって測定することができ、例えば焼鈍または調質圧延によって調整することができる。
【００２１】
上記金属箔の伸びは、低すぎると金属箔の成形加工性が不十分となることがある。上記成形加工性の観点から、金属箔の伸びは、４５％以上であることが好ましく、５５％以上であることがより好ましい。金属箔の伸びの上限値は、金属箔の入手の容易さなどの実現性の観点から適宜に決めることができ、例えば、７５％以下であることが好ましく、７０％以下であることがより好ましい。金属箔の伸びは、引張試験によって測定することができ、例えば金属箔またはその材料を圧延し、その後、希ガスまたは非酸化性ガス（水素ガスなど）の雰囲気で焼鈍することによって高めることができる。
【００２２】
また、上記金属箔は、溶接の安定性の観点から、ラミネートなどの樹脂層を表面に有さないことが好ましい。
【００２３】
上記凹部は、絞り加工および張り出し加工などの、金属箔に凹部を形成するための通常の加工法によって形成することができる。上記凹部は、上記金属箔、特にフランジ部、における加工によるしわの発生を防止する観点から、張り出し加工によって形成されていることが好ましい。
【００２４】
フランジ部３は、電池室２の全周にわたって配置されている。フランジ部３は、金属箔の接合によって形成されている。フランジ部３は、上記金属箔の溶接によって形成された溶接部５と、金属箔の間に配された熱融着シートの熱融着によって金属箔が接合されることにより形成されたヒートシール部６とを含む。溶接部５の端部は、ヒートシール部６に密着し、あるいは包含されている。
【００２５】
溶接部５は、上記金属箔の溶接によって形成された部分である。溶接部５は、上記金属箔の二本の長辺および一方の短辺に沿って形成されている。溶接部５は、上記長辺では、金属箔の一方の短辺から溶接されていない他方の短辺に向けて、当該他方の短辺から適当な間隔を有する位置まで形成されている。この他方の短辺側における上記間隔は、後述するヒートシール部６のシール長さと実質的に同じである。
【００２６】
フランジ部３における溶接部５を有する部分の突出長さ（電池室２の側縁から金属箔の側縁までの距離、「第一の突出長さ」とも言う）は、溶接によって気密および液密に電池室２を密閉可能な範囲で適宜に決めることができる。上記第一の突出長さは、小さすぎると溶接時の板押えが不十分となり金属箔間に隙間が生じる。そのため溶接不具合が生じやすく電池室２の密閉が不十分になることがある。上記第一の突出長さは、大きすぎると省スペース化が不十分になることがある。第一の突出長さは、電池室２の十分な密閉の観点から、３ｍｍ以上であることが好ましく、６ｍｍ以上であることがより好ましく、５ｍｍ以上であることがさらに好ましい。また、上記第一の突出長さは、省スペース化の観点から、１０ｍｍ以下であることが好ましく、８ｍｍ以下であることがより好ましく、６ｍｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２７】
ヒートシール部６は、フランジ部３の一部であり、熱融着シートの熱融着によって形成されている部分である。また、ヒートシール部６は、上記金属箔の接合部のうちの、電極部４を挟持する部分である。ヒートシール部６は、詳しくは後述するが、熱融着シートのスリット部に電極部４が挿通されている熱融着シートの熱融着によって形成されている。
【００２８】
ヒートシール部６の突出長さ（「第二の突出長さ」とも言う）は、電池室２の他方の端縁から金属箔の他方の端縁までの距離である。当該第二の突出長さ、および、ヒートシール部６における実際に熱融着されている部分の長さ（シール長さ）は、いずれも、ヒートシールによって電池室２を気密かつ液密に密閉可能な範囲で適宜に決めることができる。たとえば、上記第二の突出長さは、十分な上記シール長さが確保可能な範囲において適宜に決めることができ、例えば、上記シール長さの９０〜１００％の長さから適宜に決めることが可能である。
【００２９】
上記シール長さは、例えば、電池室２の十分な密閉の観点および省スペース化の観点から、１０ｍｍ以上であることが好ましく、１５ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００３０】
一般に、溶接部の水分透過性は、ヒートシール部のそれに比べて十分に低い。よって、溶接部５の突出長さは、ヒートシール部６の突出長さに比べて十分に短くなり得る。
【００３１】
上記熱融着シートは、折り曲げ部を有する。ヒートシール部６は、当該折り曲げ部で折り曲げられた上記熱融着シートの熱融着によって形成されている。上記熱融着シートは、熱可塑性樹脂の連続相で構成されている。当該熱可塑性樹脂は、ヒートシール用の熱融着シートの樹脂材料に使用可能な熱可塑性樹脂であればよく、その例には、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどのポリオレフィン、ならびにポリエチレンテレフタレートが含まれる。
【００３２】
上記熱融着シートの厚さは、ヒートシールが可能な範囲であればよく、例えば５０〜１５０μｍであればよい。
【００３３】
上記熱融着シートは、熱融着シートの形態を維持する観点から、熱融着シートを補強する骨材をさらに含んでいてもよい。当該骨材の例には、フィラーおよび非溶融性のシートが含まれる。当該フィラーの例には、柔軟性のある短繊維が含まれる。上記非溶融性のシートは、熱融着シートのヒートシールによって溶融せずに残存するシートであり、その例には、不織布および織物が含まれる。
【００３４】
上記非溶融性のシートを有する熱融着シートは、熱融着シートと非溶融性のシートとを貼り合わせてなるシートであってもよいし、市販品であってもよい。当該市販品の例には、大日本印刷株式会社製の熱融着フィルムＰＰａ−Ｆ（７２）、ＰＰａ−Ｆ（１００）、ＰＰａ−Ｎ（７２）、ＰＰａ−Ｎ（１００）およびＰＰａ−Ｙが含まれる。
【００３５】
ヒートシール部６における上記熱融着シートの状態は、ヒートシール部６の断面の観察または超音波により、確認することが可能である。
【００３６】
ヒートシール部６における上記熱融着シートの折り曲げ部は、ヒートシール部６における溶接部５に連なる位置に位置している。すなわち、熱溶融シートは、折り曲げられることによって形成された稜線が、フランジ部３の奥に位置するように配されている。上記折り曲げ部は、反対側、すなわちヒートシール部６における上記金属箔の他方の短辺側、に位置していてもよい。
【００３７】
上記熱融着シートは、折り曲げられた状態における折り曲げ部の折線に沿って開口するスリット部をさらに含んでいる。当該スリット部は、電極部４を挿通させるための開口部である。ヒートシール部６は、上記スリット部に電極部４が挿通されている上記熱融着シートの熱融着によって形成されている。
【００３８】
電極部４は、フランジ部３によって、より具体的にはヒートシール部６によって、挟持されている。電極部４は、電池室２内の電池要素と電池室２の外部とを電気的に接続するための部材である。電極部４は、電池要素の一部であってもよいし、電池外装材１の構成であってもよい。電極部４の位置および数は、限定されない。電極部４は、電池の電極に使用可能な部材から適宜に選ぶことが可能である。たとえば、電極部４の形状の例には、板状、円柱状、線状が含まれる。電極部４の材料の例には、アルミニウム、銅および炭素が含まれる。
【００３９】
電池外装材１は、本実施の形態における効果が得られる範囲において、前述した構成以外の他の構成を有していてもよい。当該他の構成の例には、前述した電極部４のほかに、安全弁が含まれる。
【００４０】
［電池外装材の製造方法］
電池外装材１は、以下の製造方法によって製造することができる。上記製造方法は、以下の第一から第三の工程を含む。
【００４１】
第一の工程は、金属箔の周縁部の一部を溶接して、電池要素を収容するための電池室となる内部空間を形成する。第一の工程は、金属箔を溶接可能な溶接方法によって実施することが可能である。当該溶接方法の例には、抵抗溶接法、シーム溶接法およびレーザー溶接法が含まれる。
【００４２】
図２は、本発明の一実施の形態に係る電池外装材または電池の製造過程における、金属箔が溶接された後であり、ヒートシールされる前の状態を模式的に示す図である。第一の工程により、金属箔の三辺（一対の長辺および一端側の短辺）に沿って溶接部５が形成される。それにより、電池室２の三方（一対の長辺および一端側の短辺）が溶接部５によって液密かつ気密に封止される。
【００４３】
第一の工程では、二枚重ねた金属箔の三辺を溶接するが、金属箔の電極部４側には、ヒートシール部となる部分を残す。したがって、溶接部５の二か所の端部（溶接端）は、金属箔の端縁までには至らない。
【００４４】
第二の工程は、上記金属部の周縁部の残りの部分に、折り曲げ部で折り曲げられた熱融着シートを挟む工程である。図３の（ａ）は、本発明の一実施の形態における熱融着シートの第一の例の折り曲げられる前の状態を模式的に示す図である。図３の（ｂ）は、上記熱融着シートの第一の例の折り曲げられた状態を模式的に示す図である。
【００４５】
熱融着シート７は、図３の（ａ）に示されるように、平面視したときの形状が細長の矩形である。熱融着シート７は、例えば、フランジ部３の幅と同じ長さを有し、ヒートシール部６の幅の二倍の幅を有している。熱融着シート７の一表面には、骨材としての不織布（不図示）が接合している。熱融着シート７は、その長手方向に沿って、その中心を通る折り曲げ部８を有している。
【００４６】
熱融着シート７は、折り曲げ部８の折線に沿って開口する二つのスリット部９をさらに有している。スリット部９は、電極部４を挿通させるための細長の開口部である。スリット部９は、電極部４の幅と同じかそれよりもわずかに大きい長さを有し、電池外装材１の短手方向における電極部４の所期の位置に対応して熱融着シート７に配置されている。スリット部９は、例えば、カッターナイフなどの刃物による熱融着シート７の切開によって形成される。
【００４７】
図４の（ａ）は、本発明の一実施の形態に係る電池外装材または電池の製造過程における、熱融着シートが金属箔間に配置された状態の一例を示す図である。
【００４８】
熱融着シート７は、図４の（ａ）に示されるように、折り曲げ部８で折り曲げられた状態で、折り曲げ部８を上記周縁部における溶接部５に向けて、折り曲げ部８が溶接部５に当接するまで、上記周縁部の残りの部分に挿入される。こうして、熱融着シート７は、移動時にずれたり、落ちたりすることがなく、上記周縁部の残りの部分に挟まるように配置される。折り曲げ部８は、溶接部５の端部に突き当たっている。
【００４９】
第三の工程は、上記周縁部の残りの部分を加熱して熱融着シート７を熱融着させてヒートシールする工程である。第三の工程は、金属箔に挟まれる熱融着シート７を熱融着させることが可能なシール方法によって実施することが可能である。当該シール方法の例には、超音波振動を発生する押圧子または加熱される押圧子によって押圧する加熱圧着法が含まれる。第三の工程により、熱融着シート７が融け、樹脂成分が溶接部５の端部を包むように密着する。こうして、ヒートシール部６が形成され、電池室２は、完全に液密かつ気密に密閉される。
【００５０】
このように、本実施の形態では、熱融着シート７の折り曲げ部８に、電極部４を挿通可能なスリット部９を設けている。そして、熱融着シート７を折り曲げた後に、電極部４にスリット部９を差し込み、溶接部５の二箇所の溶接端に折り曲げ部８が当接するまで熱融着シート７を挿入する。そして、金属箔の外表面から、ヒートシーラーなどの加熱装置で挟み込み、金属箔同士を熱融着させる。
【００５１】
上記製造方法は、本実施の形態の効果が得られる範囲において、前述の第一から第三の工程以外の他の工程をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記製造方法は、ヒートシール部６となる上記周縁部の残りの部分に電極部４を挟む第四の工程をさらに含んでいてもよい。
【００５２】
第四の工程は、後の第三の工程までに行われていればよい。たとえば、第四の工程は、第一の工程と同時に行われてもよいし、第一の工程後第二の工程前に行われてもよいし、第二の工程後に行われてもよい。
【００５３】
より具体的には、電極部４は、第一の工程時に電池要素１０が上記凹部に収容されるとともに金属箔の周縁部における他端部に配置されていてもよい。また、電極部４は、溶接部５が形成された後に、電池室２に予め収容されている電池要素１０の適所に差し込まれることにより、金属箔の周縁部における他端部に配置されてもよい。あるいは、電極部４は、熱融着シート７のスリット部９に挿通された状態で、熱融着シート７の配置とともに電池室２に挿入されて、金属箔の周縁部における他端部に配置されてもよい。あるいは、電極部４は、金属箔の周縁部における他端部に配置された熱融着シート７のスリット部９を通って電池室２の外部から電池室２内に挿入されて、金属箔の周縁部における他端部に配置されてもよい。
【００５４】
このように、第四の工程は、熱融着シート７がスリット部９を有する場合では、スリット部９に電極部４を挿通させるように行われる。電極部４は、スリット部９を挿通することにより、電池室２の短手方向の所期の位置に配置されやすく、短手方向への位置のずれを生じにくい。
【００５５】
［電池およびその製造方法］
本発明の一実施の形態に係る電池１００は、電池外装材１と、電池室２に収容されている電池要素１０とを有する（図１、図４参照）。電池１００は、前述の電池外装材１の製造方法において、金属箔の凹部による内部空間（電池室２）に電池要素１０を収容する工程をさらに含む方法によって製造することが可能である。
【００５６】
電池要素１０は、電池を構成する公知の部材の組み合わせによって構成される。電池要素１０の構成要素の例には、正極、負極、セパレータおよび電解質が含まれ、当該電解質の例には、電解液、固体電解質およびゲル状電解質が含まれる。これらは、電池要素１０の種類に応じて適宜に組み合わされて電池要素１０を構成する。電池要素１０の電池の種類は、一次電池であってもよいし二次電池であってもよい。当該二次電池の例には、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、ニッケル水素電池およびニッケルカドミウム電池が含まれる。
【００５７】
[変形例]
なお、上記金属箔の平面視したときの形状は、矩形でなくてもよい。また、上記凹部の平面視したときの形状も、矩形でなくてもよい。これらの平面視したときの形状は、円形であってもよいし、三角形および六角形などの矩形以外の多角形であってもよいし、楕円形などの非円形であってもよいし、その他の形状であってもよい。また、上記凹部の断面形状も、矩形でなくてもよく、Ｕ字またはＶ字状の形状などのであって他の形状を含んでいてもよい。
【００５８】
また、フランジ部は、電池室の全周にわたって配置されていなくてもよい。たとえば、電池室は、必要に応じて上記凹部が形成されている一枚の金属箔を折り曲げて溶接し、そしてヒートシールすることによって形成されていてもよい。この場合、フランジ部は、上記金属箔の周縁部における、上記金属箔の折り返し部分以外の部分に形成される。このように、本実施の形態では、フランジ部は、電池室の周縁部の少なくとも一部に配置される。
【００５９】
また、電極部およびヒートシール部の位置は、電池室の両端部のうちの一方の端部に限定されない。電極部およびヒートシール部は、フランジ部３の任意の位置に配置され得る。たとえば、電池室の両端部のそれぞれから電極部が一つずつ外部へ延出する場合には、ヒートシール部は、上記金属箔の両端部のそれぞれに形成される。この場合、溶接部５は、上記金属箔の両側縁（長辺）のそれぞれに、上記金属箔の両端部にヒートシール部６のシール長さを残して形成される。
【００６０】
図４の（ｂ）は、上記電池外装材の製造過程における、熱融着シートが金属箔間に配置された状態の他の例を示す図である。熱融着シート７は、図４の（ｂ）に示されるように、折り曲げ部８を外側（電池室２とは反対側）にして、上記金属箔の周縁部の一端部に挿入され、配置されてもよい。この場合も、熱融着シート７の短手方向における折り曲げ部８とは反対側の自由端縁が溶接部５の端に到達するまで、熱融着シート７は、上記金属箔の周縁部の一端部に挿入される。このように、本実施の形態では、熱融着シート７が当該周縁部に挿入されたときの折り曲げ部８の位置は、電池室２側であってもよいし、外側であってもよい。
【００６１】
また、熱融着シート７は、スリット部９以外の他の構成をさらに有していてもよい。たとえば、熱融着シート７は、その長手方向の両端部に切り欠き部１１をさらに有していてもよい。
【００６２】
図５の（ａ）は、本実施の形態における熱融着シートの第二の例を模式的に示す図である。図５の（ｂ）は、上記熱融着シートの第三の例を模式的に示す図である。切り欠き部１１は、上記第二の工程において、上記金属箔の周縁部の一端部に熱融着シート７が挿入されたときに、溶接部５に当接すべき熱融着シート７の一部分が切り欠かれた部分である。
【００６３】
切り欠き部１１は、図５の（ａ）に示されるように、折り曲げ部８におけるスリット部９よりも外側の両端部に形成される。切り欠き部１１の平面視したときの形状は、溶接部５の端部に密着し、あるいは当該端部を包含する形状であり、例えばＶ字形状である。あるいは、熱融着シート７がその自由端側から上記金属箔の周縁部の一端部に挿入される場合には、切り欠き部１１は、図５の（ｂ）に示されるように、折り曲げ部８とは反対側の自由端縁における、熱融着シート７の長手方向の両端部に形成される。
【００６４】
図６は、本発明の一実施の形態に係る電池外装材の製造過程における第二または第三の例の熱融着シートの、金属箔間における配置を模式的に示す図である。切り欠き部１１を有する熱融着シート７は、切り欠き部１１を電池室２に向けて上記金属箔の周縁部の一端部に挿入される。よって、熱融着シート７が当該周縁部に挿入されたときに、溶接部５が切り欠き部１１に嵌合する。したがって、熱融着シート７の位置決めがより確実かつより容易に行われる。
【００６５】
また、この状態で前述の第三の工程が行われることにより、溶接部５の端部に嵌合している切り欠き部１１も溶接部５の端部の周囲で溶融する。よって、溶接部５の端部における接合長さをより長くすることができ、溶接部５の端部に対するヒートシール部６のシール性がより一層向上する。このように、本実施の形態では、熱融着シート７の位置決めをより確実かつより容易に行うため、また、ヒートシール部６における溶接部５と接する部分の密閉性をより一層高めるため、熱融着シート７に切り欠き部１１を設けてもよい。
【００６６】
あるいは、熱融着シート７は、スリット部９を有していなくてもよい。この場合、電極部４は、上記金属箔の周縁部に挿入された熱融着シート７を破って電池室２に挿入されてもよい。あるいは、熱融着シート７は、積層方向における電極部４の両側、すなわち電池外装材１の厚さ方向における上記金属箔の周縁部と電極部４との間のそれぞれ、に折り曲げられた状態で挟まれてもよい。
【００６７】
［まとめ］
本実施の形態に係る電池外装材は、接合された金属箔によって形成されている、電池要素を収容するための電池室と、上記電池室の周囲の少なくとも一部に配置され、上記金属箔の接合によって形成されているフランジ部とを有する。当該フランジ部は、上記金属箔の溶接によって形成された溶接部と、上記金属箔の間に配された熱融着シートの熱融着によって上記金属箔が接合されることにより形成されたヒートシール部とを含む。そして、上記熱融着シートは、折り曲げられた状態で上記金属箔の間に配されている。
【００６８】
また、本実施の形態に係る電池外装材の製造方法は、金属箔の周縁部の一部を溶接して、電池要素を収容するための電池室となる内部空間を形成する工程と、上記周縁部の残りの部分に、折り曲げられた熱融着シートを挟む工程と、上記周縁部の残りの部分を加熱して上記熱融着シートを熱融着させてヒートシールする工程とを含む。
【００６９】
また、本実施の形態に係る電池は、本実施の形態の電池外装材と、上記電池室に収容されている上記電池要素とを有する。
【００７０】
また、本実施の形態に係る電池の製造方法は、本実施の形態の電池外装材の製造方法における上記の工程に加えて、上記内部空間に上記電池要素を収容する工程をさらに含む。
【００７１】
本実施の形態によれば、金属箔の接合による電池外装材が、溶接によるシールと、樹脂のヒートシールによるシールとによって形成され、かつ、ヒートシールのための熱融着シートが所期の位置に確実かつ迅速に配置される。よって、本実施の形態によれば、電池外装材および電池において、省スペース化および製造時間の短縮の両方を実現することができる。
【００７２】
上記電池外装材では、上記熱融着シートは、上記折り曲げられた状態における折り曲げ部の折線に沿って開口する、上記電池要素を電池室の外部と電気的に接続するための電極部を挿通させるためのスリット部をさらに含み、上記ヒートシール部は、上記スリット部に上記電極部が挿通されている上記熱融着シートの熱融着によって形成されていてもよい。また、上記製造方法においては、上記熱融着シートには、上記折り曲げられた状態における折り曲げ部の折線に沿って開口する、上記電池要素を上記電池室の外部と電気的に接続するための電極部を挿通させるためのスリット部を有する熱融着シートを用い、上記熱融着シートを挟む工程では、上記スリット部に上記電極部を挿通させてもよい。
【００７３】
このような構成によれば、熱融着シートの折り曲げがより確実かつ容易にとなる。また、ヒートシールに際して金属箔間に熱融着シートを配置するときの熱融着シートの位置合わせも、より確実かつ容易となる。よって、上記の構成は、製造時間の短縮および密閉性の確保の観点からより一層効果的である。
【００７４】
また、上記熱融着シートを挟む工程では、折り曲げられた熱融着シートにおける折り曲げ部の稜線を上記周縁部の奥に向けて、上記折り曲げ部が上記周縁部の溶接された部分に当接するまで、上記熱融着シートを上記周縁部の残りの部分に挿入してもよい。
【００７５】
このような構成によれば、折り曲げ部を先頭に熱融着シートが金属箔間に挿入されることから、熱融着シートがめくれることなく円滑に金属箔間の所期の位置に配置されやすい。よって、製造時間の短縮および密閉性の確保の観点からより一層効果的である。
【００７６】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【実施例】
【００７７】
［実施例１］
厚さ４０μｍ、大きさ２００ｍｍ×１００ｍｍ角のＳＵＳ３０４のＢＡ材をプレス成形することにより、張り出し加工品であるＳＵＳ箔外包材を作製した。当該ＳＵＳ箔外包材は、平面視したときに、矩形の成形部とその周囲のフランジ部とによって構成される。上記プレス成形の条件は、パンチＲが１ｍｍ、ダイＲが１ｍｍであり、成形部の寸法は、成形高さが３ｍｍ、平面視したときの大きさが１８０ｍｍ×９０ｍｍ角、コーナＲが３ｍｍである。フランジ部の寸法は、成形部の両長辺に沿う部分および一短辺に沿う部分の突出長さが５ｍｍ、残りの短辺に沿う部分の突出長さが１５ｍｍ、である。
【００７８】
二枚のＳＵＳ箔外包材を、その成形部による凹部が向い合うように合わせた。二枚のＳＵＳ箔外包材の、電池室となる成形部内に、フィルムで覆われて絶縁されている電池要素を、電極端子（電極部）を付けた状態で収納した。上記電池要素は、積層した正極、負極およびセパレータを含む。電極部は、上記正極および負極のそれぞれに接続される。上記電極部は、厚さ約０．４ｍｍの細長な矩形のアルミ製の板状部材であり、フランジ部における突出長さ１５ｍｍの部分を経て電池室の外部に延出するように配置した。
【００７９】
次いで、フランジ部の突出長さが５ｍｍの部分のうち、成形部の長手方向に沿う部分を、フランジ部の突端縁から３ｍｍの位置で長手方向に沿って溶接した。この長手方向の溶接部の位置は、フランジ部における突出長さが５ｍｍの部分の突出端から、突出長さが１５ｍｍの部分の突出端から１３ｍｍ内側の位置まで、である。次いで、フランジ部における突出長さが５ｍｍの部分のうち、成形部の短手方向に沿う部分を、フランジ部の突端縁から３ｍｍの位置で短手方向に沿って溶接した。この短手方向の溶接部の位置は、長手方向の両溶接部と交差する位置、すなわち長手方向の一方の溶接部よりも外側から他方の溶接部の外側までである。このようにして、フランジ部における電極部が配置されない部分に溶接部を形成した。
【００８０】
上記溶接部は、シーム溶接によって形成した。図７は、シーム溶接装置の構成を模式的に示す図である。シーム溶接装置は、図７に示されるように、第一電極１３０と、第二電極１４０とを有する。第一電極１３０は、起立する板状の電極であり、先端縁（一側縁）部に丸みが形成されている。第一電極１３０の厚さは４ｍｍ、高さは５０ｍｍ、長さは２５０ｍｍ、丸みの曲率は２０Ｒである。第二電極１４０は、回転自在な円盤状の電極であり、直径が１００ｍｍ、厚さが４ｍｍである。上記シーム溶接は、加圧力１５０Ｎ、溶接速度１ｍ／分、溶接電流１．６ｋＡ、電極間の距離（図中のＷ）が１９５ｍｍ、の条件で行った。
【００８１】
一方で、１００ｍｍ×５２ｍｍ×０．１ｍｍ厚のポリオレフィン系熱融着フィルム（大日本印刷株式会社製）に、図３の（ａ）に示されるようにスリット部を形成し、図３の（ｂ）に示されるようにスリット部を含む中心線で折り曲げた。そして、得られた熱融着シートを、図４の（ａ）に示されるように、フランジ部における突出端が１５ｍｍの部分から２本の溶接部の端に突き当たるまで挿入した。熱融着シートの挿入では、熱融着シートのスリット部に電池室から延出する電極部を挿通し、熱融着シートで電極部を挟んだ。そして、電極部および熱融着シートを上記フランジ部の残りの部分で挟み、当該部分をヒートシーラーで１９０℃、１０秒間加圧してヒートシールにより接合した。こうして電池を得た（図１参照）。
【００８２】
［評価実験１］
上記電池における接合部の密閉性を評価するため、図８の（ａ）、（ｂ）に示されるような二種のサンプルＡ、Ｂを作製した。図８の（ａ）は、評価実験１におけるサンプルＡの構成を模式的に示す図であり、図８の（ｂ）は、評価実験１におけるサンプルＢの構成を模式的に示す図である。
【００８３】
サンプルＡは、図８の（ａ）に示されるように、ＳＵＳ箔外包材１２の二本の長辺および一本の短辺の三辺がシーム溶接による溶接部５で溶接されている。サンプルＢは、図８の（ｂ）に示されるように、ＳＵＳ箔外包材１２の二本の長辺がシーム溶接による溶接部５で溶接されており、一本の短辺が上記熱融着シートを介するヒートシールによるヒートシール部６で接合されている。ヒートシール部６は、電極部４が挟まれた状態でシールされている。
【００８４】
これらのサンプルＡ、Ｂを１０個ずつ作成した。そして、それぞれのサンプルについて、溶接していない開口部１３から赤色液体のヒートシールチェッカー（株式会社イチネンケミカルズ製）を溶接部およびヒートシール部の内部からその接合部に向けて噴き付け、漏れがないか目視で確認した。その結果、すべてのサンプルで液漏れは確認されず、いずれのサンプルでも十分な密閉性が保たれていることが確認された。
【００８５】
［評価実験２］
ヒートシール部となるフランジ部の部分に、ＳＵＳ箔と電極部との間のそれぞれに上記熱融着シート（１００ｍｍ×２６ｍｍ）を一枚ずつ、計二枚挿入して、電極部とＳＵＳ箔とを熱融着した。その際、熱融着シートの挿入開始からヒートシール開始までの作業時間（熱融着シートの挿入、配置を完了する時間）を測定した。この作業時間は、平均して１２秒間であった。上記の作業では、各熱融着シートを電極の両面側に挿入した後、それぞれに位置ズレがないよう微調整をする必要があった。
【００８６】
これに対して、実施例１における熱融着シートの挿入からヒートシール開始までの作業時間は、折り曲げ作業を含めて平均で６秒間であった。
【００８７】
実施例１における上記作業時間が短い理由には、以下の三点が挙げられる。第一に、熱融着シートに予めスリット部が形成されているため、強度の弱いスリット部に沿って熱融着シートを折り曲げやすい。第二に、折り曲げた熱融着シート（上記熱融着シート）のスリット部を電極部に差し込めば、熱融着シートが作業中に落下しない。そして、第三に、上記スリット部に電極部を差し込むために、電極部を挟んで重なり合う熱融着シート同士の位置のズレが生じない。よって、溶接部の端部に熱融着シートを押し付けるだけで熱融着シートが所期の位置に配置される。このため、実施例１では、熱融着シート同士の位置の微調整のための時間がかからない。
【００８８】
以上の説明から、実施例１は、電極部と金属箔との間のそれぞれに個別に熱融着シートを挿入する場合に比べて、正確な位置に短時間で熱融着シートを挿入、配置することができることがわかる。よって、本発明では、個別の熱融着シートを挿入する場合に比べて、熟練さを要さずとも短時間に精度良く熱融着シート（熱融着シート）を所期の位置に配置することができる。また、本発明では、ヒートシールの不良による歩留りの低下を防止する効果も期待される。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、リチウムイオン電池などの二次電池に好適に利用することができる。また、本発明は、溶接部とヒートシール部とを含み、かつヒートシール部に挟まれてシールされている部材を含む金属箔の接合構造に利用することができる。
【符号の説明】
【００９０】
１  電池外装材
２  電池室
３  フランジ部
４  電極部
５  溶接部
６  ヒートシール部
７  熱融着シート
９  スリット部
１１  切り欠き部
１０  電池要素
１２  ＳＵＳ箔外包材
１３  開口部
１００  電池
１３０  第一電極
１４０  第二電極
【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】
2019106243.tif 000008
【図７】
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【図８】
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