(57)【要約】【課題】異常時に上昇した内部圧力を安全に開放することができ、信頼性が高い蓄電デバイスの製造方法、外装フィルムの製造方法及び蓄電デバイスを提供すること。【解決手段】本発明に係る蓄電デバイスの製造方法は、第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有する外装フィルムを準備する。外装フィルムに外部樹脂層側からレーザーを照射し、外部樹脂層を貫通して金属層に到達し、第１の主面と第２の主面の間の深さを有する溝を形成する。内部樹脂層によって囲まれた収容空間を形成し、収容空間に蓄電素子と電解液を収容し、外装フィルムを封止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、前記第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有する外装フィルムを準備し、
前記外装フィルムに前記外部樹脂層側からレーザーを照射し、前記外部樹脂層を貫通して前記金属層に到達し、前記第１の主面と前記第２の主面の間の深さを有する溝を形成し、
前記内部樹脂層によって囲まれた収容空間を形成し、前記収容空間に蓄電素子と電解液を収容し、前記外装フィルムを封止する
蓄電デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
前記外部樹脂層にレーザーを照射する工程の前に、加熱及び押圧によって前記内部樹脂層を潰し、前記外装フィルムに前記内部樹脂層が第１の厚みを有する第１の領域と、前記内部樹脂層が前記第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２の領域と形成し、
前記外部樹脂層にレーザーを照射する工程では、前記第２の領域にレーザーを照射する
蓄電デバイスの製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
前記内部樹脂層は、前記外部樹脂層を構成する樹脂より融点が低い樹脂を有する
蓄電デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
前記内部樹脂層は、無軸延伸ポリプロピレンからなり、
前記外部樹脂層は、ナイロンからなり前記第２の主面に積層された第１の外部樹脂層と、ポリエチレンテレフタレートからなり前記第１の外部樹脂層に積層された第２の外部樹脂層を含む
蓄電デバイスの製造方法。
【請求項５】
請求項１から４のうちいずれか一項に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
前記金属層はアルミニウムからなり、
前記外部樹脂層にレーザーを照射する工程では、炭酸ガスレーザーの波長帯域以外の波長を有するレーザーを前記外装フィルムに照射して前記溝を形成する
蓄電デバイスの製造方法。
【請求項６】
第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、前記第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有する外装フィルムを準備し、
前記外装フィルムに前記外部樹脂層側からレーザーを照射し、前記外部樹脂層を貫通して前記金属層に到達し、前記第１の主面と前記第２の主面の間の深さを有する溝を形成する
外装フィルムの製造方法。
【請求項７】
蓄電素子と、
電解液と、
第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、前記第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、前記第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有し、前記内部樹脂層が前記蓄電素子及び前記電解液を収容する収容空間を囲む外装フィルムと
を具備し、
前記外装フィルムには、前記外部樹脂層を貫通して前記金属層に到達し、前記第１の主面と前記第２の主面の間の深さを有し、湾曲面状の底面を有する溝が形成されている
蓄電デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄電素子が外装フィルムによって封止された蓄電デバイスの製造方法、外装フィルムの製造方法及び蓄電デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、蓄電素子が外装フィルムによって封止されたフィルム外装蓄電デバイスが広く用いられている。外装フィルムは、箔状アルミニウム等からなるバリア層と、バリア層の表裏両面に樹脂を積層したものが一般的である。
【０００３】
フィルム外装蓄電デバイスは、使用時において、蓄電デバイスの制御回路が何らかの原因で故障して異常な電圧が印加されたり、何らかの原因で周囲が異常に高温となったりすると、電解液溶媒の電気分解によりガス種が発生し、蓄電デバイスの内圧が上昇することがある。
【０００４】
そして、内圧が上昇したフィルム外装蓄電デバイスは、最終的には外装材が破裂しその箇所からガスが噴出するが、破裂がどの箇所で発生するのかがわからないため、破裂した箇所によっては周囲の機器等に悪影響を及ぼすことがある。
【０００５】
このような問題を解消するため、外装フィルムの一部に切れ込み加工を行うことで外装フィルムにウィークポイントを設ける方法が考えられる。例えば特許文献１には、超音波カッターによって外装フィルムに切れ込み加工を行う蓄電デバイスの製造方法が開示されている。また、特許文献２には、炭酸ガスレーザーによって外装フィルムの外層である樹脂層を除去する電池装置の製造方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−１６７５７５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１５１０３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載のように、超音波カッターによって切れ込み加工を行う場合、外装フィルムを表裏両面から挟持して切れ込みを入れるという加工原理上、外装フィルムの厚さのばらつきがバリア層の切れ込み深さに影響する。このため、ガスが発生して内圧が上昇しても、切れ込み箇所が所望の圧力で破裂しない可能性がある。
【０００８】
また、超音波カッターによって切れ込み加工を行うと、切れ込み溝の底面が鋭角となり、製造工程のハンドリングミスによって外装フィルムが曲げられた場合等にバリア層に亀裂が生じ、製品品質が悪化するおそれがある。
【０００９】
また、特許文献２に記載のように、炭酸ガスレーザーを使用して外装フィルムの外層である樹脂層のみを除去する場合、除去部の強度を十分に下げることができない。このため、内圧が上昇しても除去部が開放されず、高圧となって開放されるため、ガスや電解液が飛散するおそれがある。
【００１０】
また、線状の除去部を交差させる構造となっており、交差部には重複してレーザーが照射されるため、レーザー照射条件によってはバリア層に損傷が生じ、製品品質が悪化するおそれがある。
【００１１】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、異常時に上昇した内部圧力を安全に開放することができ、信頼性が高い蓄電デバイスの製造方法、外装フィルムの製造方法及び蓄電デバイス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】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電デバイスの製造方法は、第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、上記第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有する外装フィルムを準備する。
上記外装フィルムに上記外部樹脂層側からレーザーを照射し、上記外部樹脂層を貫通して上記金属層に到達し、上記第１の主面と上記第２の主面の間の深さを有する溝を形成する。
上記内部樹脂層によって囲まれた収容空間を形成し、上記収容空間に蓄電素子と電解液を収容し、上記外装フィルムを封止する。
【００１３】
外装フィルムに、金属層に到達する溝を設けることにより、蓄電素子に異常が生じ、内部圧力が上昇した場合に溝が開裂し、収容空間の内部圧力が開放される。即ち溝は安全弁として機能し、溝の深さによって安全弁の動作圧力が左右される。ここで、上記製造方法によって溝を形成することにより、外装フィルムの厚みによらずに所望の深さの溝を形成することが可能となり、安全弁の動作圧力を正確に制御することが可能となる。
【００１４】
上記蓄電デバイスの製造方法では、上記外部樹脂層にレーザーを照射する工程の前に、加熱及び押圧によって上記内部樹脂層を潰し、上記外装フィルムに上記内部樹脂層が第１の厚みを有する第１の領域と、上記内部樹脂層が上記第１の厚みより小さい第２の厚みを有する第２の領域と形成し、
上記外部樹脂層にレーザーを照射する工程では、上記第２の領域にレーザーを照射してもよい。
【００１５】
内部樹脂層を潰して内部樹脂層の強度を低下させることにより、上記安全弁の動作圧力を低下させることができる。ここで、レーザーによる溝形成工程の後に内部樹脂層を潰す工程を行うと、溝形成の盛り上がり部分が溝の中に流入し、安全弁の動作圧力が変動するおそれがある。上記のように、内部樹脂層を潰す工程の後に溝形成工程を行うことにより、安全弁の動作圧力の変動を防止することが可能となる。
【００１６】
上記内部樹脂層は、上記外部樹脂層を構成する樹脂より融点が低い樹脂を有してもよい。
【００１７】
これにより、加熱及び押圧を行うことによって内部樹脂層のみを潰すことが可能となる。
【００１８】
上記内部樹脂層は、無軸延伸ポリプロピレンからなり、
上記外部樹脂層は、ナイロンからなり上記第２の主面に積層された第１の外部樹脂層と、ポリエチレンテレフタレートからなり上記第１の外部樹脂層に積層された第２の外部樹脂層を含んでもよい。
【００１９】
この構成によれば、無軸延伸ポリプロピレンの融点はポリエチレンテレフタレートとナイロンより融点の低いため、加熱及び押圧によって無軸延伸ポリプロピレンからなる内部樹脂層のみを潰すことが可能となる。
【００２０】
上記金属層はアルミニウムからなり、
上記外部樹脂層にレーザーを照射する工程では、炭酸ガスレーザーの波長帯域以外の波長を有するレーザーを上記外装フィルムに照射して上記溝を形成してもよい。
【００２１】
炭酸ガスレーザーはアルミニウムに吸収されず、アルミニウムからなる金属層を除去することができないため、炭酸ガスレーザーの波長帯域以外の波長を有するレーザーによって溝を形成する必要がある。
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る外装フィルムの製造方法は、第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、上記第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有する外装フィルムを準備する。
上記外装フィルムに上記外部樹脂層側からレーザーを照射し、上記外部樹脂層を貫通して上記金属層に到達し、上記第１の主面と上記第２の主面の間の深さを有する溝を形成する。
【００２３】
上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る蓄電デバイスは、蓄電素子と、電解液と、外装フィルムとを具備する。
上記外装フィルムは、第１の主面及びその反対側の第２の主面を有する金属層と、上記第１の主面に積層された樹脂からなる内部樹脂層と、上記第２の主面に積層された樹脂からなる外部樹脂層とを有し、上記内部樹脂層が上記蓄電素子及び上記電解液を収容する収容空間を囲む。
上記外装フィルムには、上記外部樹脂層を貫通して上記金属層に到達し、上記第１の主面と上記第２の主面の間の深さを有し、湾曲面状の底面を有する溝が形成されている。
【００２４】
レーザー照射によって外装フィルムに溝を形成すると、湾曲面状の底面を有する溝が形成される。湾曲面状の底面を有する溝を形成することにより、金属層の亀裂を防止し、製品品質を維持することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、異常時に上昇した内部圧力を安全に開放することができ、信頼性が高い蓄電デバイスの製造方法、外装フィルムの製造方法及び蓄電デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る蓄電デバイスの斜視図である。
【図２】同蓄電デバイスの断面図である。
【図３】同蓄電デバイスの平面図である。
【図４】同蓄電デバイスが備える外装フィルムの断面図である。
【図５】同蓄電デバイスが備える外装フィルムの断面図である。
【図６】同蓄電デバイスが備える外装フィルムの断面図である。
【図７】同蓄電デバイスの断面図である。
【図８】同蓄電デバイスの平面図である。
【図９】同蓄電デバイスの平面図である。
【図１０】同蓄電デバイスの平面図である。
【図１１】同蓄電デバイスの平面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る蓄電モジュールの模式図である。
【図１３】本発明の変形例に係る蓄電デバイスの断面図である。
【図１４】本発明の別の変形例に係る外装フィルムの断面図である。
【図１５】本発明の実施形態に係る蓄電デバイスが備える外装フィルムの、薄肉部の形成範囲を示す模式図である。
【図１６】同蓄電デバイスが備える外装フィルムの製造に利用可能なシーラーの模式図である。
【図１７】同蓄電デバイスが備える外装フィルムにおける薄肉部の形成工程を示す模式図である。
【図１８】同蓄電デバイスが備える外装フィルムにおける溝の形成工程を示す模式図である。
【図１９】同蓄電デバイスが備える外装フィルムにおける溝の検査工程を示す模式図である。
【図２０】本発明の実施例に係る安全弁の動作圧力を示す表である。
【図２１】本発明の実施例に係る安全弁の動作圧力を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。
【００２８】
［蓄電デバイスの構造］
図１は、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の斜視図であり、図２は、図１のＤ−Ｄ線における蓄電デバイス１０の断面図である。以下の図においてＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は相互に直交する３方向である。
【００２９】
図１及び図２に示すように、蓄電デバイス１０は、外装フィルム２０、蓄電素子３０、正極端子４０及び負極端子５０を有する。
【００３０】
蓄電デバイス１０においては、２枚の外装フィルム２０によって構成される外装体が収容空間Ｒ１を形成し、収容空間Ｒ１には蓄電素子３０が収容されている。２枚の外装フィルム２０は、蓄電素子３０の周縁においてシールされており、外装体はシール部２０ａを備える。シール部２０ａについては後述する。
【００３１】
蓄電素子３０は、図２に示すように、正極３１、負極３２及びセパレータ３３を備える。正極３１と負極３２はセパレータ３３を介して対向し、収容空間Ｒ１に収容されている。
【００３２】
正極３１は、蓄電素子３０の正極として機能する。正極３１は正極活物質及びバインダ等を含む正極材料からなるものとすることができる。正極活物質は例えば活性炭である。正極活物質は、蓄電デバイス１０の種類に応じて適宜選択される。
【００３３】
負極３２は、蓄電素子３０の負極として機能する。負極３２は負極活物質及びバインダ等を含む負極材料からなるものとすることができる。負極活物質は例えばグラファイト、ハードカーボン等の炭素系材料である。負極活物質は、蓄電デバイス１０の種類に応じて適宜選択される。
【００３４】
セパレータ３３は、正極３１と負極３２の間に配置され、電解液を通過させると共に正極３１と負極３２の接触を防止（絶縁）する。セパレータ３３は、織布、不織布又は樹脂微多孔膜等であるものとすることができる。
【００３５】
図２においては、正極３１と負極３２がそれぞれ一つずつ設けられているが、それぞれが複数設けられるものとすることも可能である。この場合、複数の正極３１と負極３２がセパレータ３３を介して交互に積層されるものとすることができる。また、蓄電素子３０は、正極３１、負極３２及びセパレータ３３の積層体がロール状に巻回されたものとすることも可能である。
【００３６】
蓄電素子３０の種類は特に限定されず、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン電池、電気二重層キャパシタ等とすることができる。収容空間Ｒ１には、蓄電素子３０と共に電解液が収容される。この電解液は、例えばヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）の炭酸プロピレン（ＰＣ）溶液等であり、蓄電素子３０の種類に応じて選択することができる。
【００３７】
正極端子４０は、正極３１の外部端子である。図２に示すように、正極端子４０は、正極配線４１を介して正極３１と電気的に接続され、シール部２０ａにおいて２つの外装フィルム２０の間を通って収容空間Ｒ１の内部から外部へ引き出されている。正極端子４０は導電性材料からなる箔又は線材等であるものとすることができる。
【００３８】
負極端子５０は、負極３２の外部端子である。図２に示すように負極端子５０は、負極配線５１を介して負極３２と電気的に接続され、シール部２０ａにおいて２つの外装フィルム２０の間を通って収容空間Ｒ１の内部から外部へ引き出されている。負極端子５０は導電性材料からなる箔又は線材等であるものとすることができる。
【００３９】
図３は、蓄電デバイス１０をＺ方向から見た模式図である。同図に示すように、シール部２０ａは、蓄電素子３０の周縁に形成される。シール部２０ａは、外装フィルム２０が互いに熱融着することにより形成され、収容空間Ｒ１を封止する。シール部２０ａの幅は例えば数ｍｍから数十ｍｍ程度とすることができる。
【００４０】
［外装フィルムの構成］
図４は、外装フィルム２０の断面図である。同図に示すように、外装フィルム２０は、金属層２５、内部樹脂層２６及び外部樹脂層２７から構成されている。
【００４１】
金属層２５は、箔状の金属からなる層であり、大気中の水分の透過を防ぐ機能を有する。金属層２５は、図４に示すように、第１主面２５ａとその反対側の第２主面２５ｂとを有する。
【００４２】
金属層２５は、例えば、アルミニウムからなる金属箔とすることができる。また、金属層２５はこの他にも銅、ニッケル又はステンレス等の箔であってもよい。金属層２５の厚みは、例えば４０μｍである。
【００４３】
内部樹脂層２６は、第１主面２５ａに積層され、収容空間Ｒ１の内周面を構成し、金属層２５を被覆して絶縁する。
【００４４】
内部樹脂層２６は、樹脂からなり、例えば、無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）からなるものとすることができる。この他にも、内部樹脂層２６はポリエチレン、これらの酸変成物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド又はエチレン−酢酸ビニル共重合体等からなるものとすることができる。また、内部樹脂層２６は複数層の樹脂層が積層されて構成されてもよい。なお、内部樹脂層２６を構成する材料は、外部樹脂層２７を構成する材料より融点が低い材料が好適である。内部樹脂層２６の厚みは例えば８０μｍである。
【００４５】
外部樹脂層２７は、第２主面２５ｂに積層され、蓄電デバイス１０の表面を構成し、金属層２５を被覆して保護する。
【００４６】
外部樹脂層２７は２層の樹脂層からなるものとすることができる。図４に示すように、外部樹脂層２７は第１外部樹脂層２７１と第２外部樹脂層２７２が積層されて構成されている。また、外部樹脂層２７は１層の樹脂層からなるものであってもよい。
【００４７】
第１外部樹脂層２７１はオリエンテッドナイロン（ＯＮ）からなり、第２外部樹脂層２７２はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からからなるものとすることができる。また、第１外部樹脂層２７１及び第２外部樹脂層２７２の材料はこの他にも、ポリエチレンナフタレート、２軸延伸ポリプロピレン、ポリイミド又はポリカーボネート等からなるものとすることができる。
【００４８】
なお、外部樹脂層２７（第１外部樹脂層２７１及び第２外部樹脂層２７２）は、内部樹脂層２６を構成する材料より融点が高い材料が好適である。第１外部樹脂層２７１の厚みは例えば１５μｍ、第２外部樹脂層２７１の厚みは例えば１２μｍである。
【００４９】
上記構成を有する外装フィルム２０の２枚が蓄電素子３０を介して対向し、シール部２０ａでシールされた外装フィルム２０によって収容空間Ｒ１が形成されている。シール部２０ａにおいては、２枚の外装フィルム２０の内部樹脂層２６が互いに熱融着されている。外装フィルム２０は、内部樹脂層２６が収容空間Ｒ１側（内側）となり、外部樹脂層２７が表面側（外側）となるように配置され、即ち収容空間Ｒ１は内部樹脂層２６によって囲まれている。外装フィルム２０の厚みは例えば１５６μｍである。
【００５０】
外装フィルム２０は、柔軟性を有する状態で用いられ、蓄電素子３０の形状に応じて図２に示すような周縁が湾曲した形状をなしてもよい。また、外装フィルム２０は、予めエンボス加工によって同形状が形成された状態で用いられてもよい。２枚の外装フィルム２０のどちらか一方には溝が形成されている。
【００５１】
［溝について］
図５は溝Ｓを含む外装フィルム２０の断面図である。同図に示すように、外装フィルム２０には、第１領域Ａ１と第２領域Ａ２を有し、溝Ｓは第２領域Ａ２に形成されている。
【００５２】
第１領域Ａ１は、内部樹脂層２６が第１の厚みＬ１を有する領域である。第２領域Ａ２は、内部樹脂層２６に周囲より厚みが薄い薄肉部２６ａが設けられ、内部樹脂層２６が第１の厚みＬ１より薄い第２の厚みＬ２を有する領域である。なお、第１の厚みＬ１と第２の厚みＬ２は特に限定されないが、第１の厚みＬ１と第２の厚みＬ２の差が２０μｍ以上５０μｍ以下となる厚みが好適である。
【００５３】
溝Ｓは、同図に示すように、外部樹脂層２７を貫通して金属層２５に到達し、第１主面２５ａと第２主面２５ｂの間まで形成されている。外部樹脂層２７は、溝Ｓが形成されている箇所において完全に分離され、金属層２５は溝Ｓによって部分的に分離されている。
【００５４】
溝Ｓは、図５に示すように底面が湾曲面となる形状（Ｕ字型形状）を有する。溝Ｓのこのような形状は後述するレーザー照射によって形成することが可能である。
【００５５】
図５に示すように、金属層２５の厚みをＴとすると、溝Ｓの金属層２５における深さＦは厚みＴ以下であれば良く、厚みＴの１０分の１（Ｔ／１０）以上３分の２（２Ｔ／３）以下が好適であり、より好適には３分の１（Ｔ／３）以上２分の１（Ｔ／２）以下である。
【００５６】
溝Ｓは、第２領域Ａ２に形成され、即ち、外部樹脂層２７から金属層２５を介して薄肉部２６ａと対向するように形成される。なお、溝Ｓは一部のみが薄肉部２６ａと対向していてもよい。
【００５７】
なお、薄肉部２６ａは必ずしも設けられなくてもよい。図６は、薄肉部２６ａが設けられていない外装フィルム２０の断面図である。この場合も、溝Ｓは外部樹脂層２７を貫通して金属層２５に到達し、第１主面２５ａと第２主面２５ｂの間まで形成され、Ｕ字型形状を有する。
【００５８】
［溝の効果］
蓄電デバイス１０の使用時において、通常時（蓄電素子３０に異常が生じてない状態）、即ち収容空間Ｒ１の内部圧力が許容範囲内の場合には、外装フィルム２０は図５又は図６に示した状態を維持する。この状態では溝Ｓは金属層２５を完全に分離していないため、金属層２５によって水分が外装フィルム２０を透過することが防止されている。
【００５９】
蓄電デバイス１０の使用時において蓄電素子３０に異常が生じ、内部圧力が上昇すると、外装フィルム２０が膨張する。これにより、金属層２５は溝Ｓが形成されている部分において断裂する。次いで、断裂した金属層２５の裂け目から内部樹脂層２６が部分的に外装フィルム２０の外部に突出し、膨張する。そして、内部圧力が一定以上となると、外部へ突出した内部樹脂層２６が破裂し、収容空間Ｒ１の内部圧力が開放される。
【００６０】
このように、溝Ｓが形成されていることにより、内部樹脂層２６が破裂する位置を予め特定しておくことが可能である。仮に溝Ｓが設けられていない場合、外装体において最も強度が弱いシール部２０ａが開裂し、内部圧力が開放される。その場合、蓄電素子３０の周縁全体に形成されているシール部２０ａのどの部分が開裂するか予め特定することができない。
【００６１】
さらに上記のように溝ＳがＵ字型形状を有するため、ハンドリングミス等によって外装フィルム２０に力が加わっても金属層２５が断裂しにくい。仮に溝ＳがＶ字型形状等の場合には外装フィルムに力が加わると金属層２５が断裂し、水分の透過を防止することができなくなる。
【００６２】
溝Ｓの深さは、通常時において金属層２５が水分の透過を防止し、異常時において金属層２５が速やかに断裂する深さが好適である。具体的には、金属層２５における溝Ｓの深さＦを金属層２５の厚みＴの１０分の１（Ｔ／１０）以上３分の２（２Ｔ／３）以下とすることにより実現することができる。
【００６３】
また、上記のように異常時における内部圧力の開放は、内部樹脂層２６の破裂によって生じる。即ち、内部樹脂層２６の強度によって、開放が生じる内部圧力（開放圧力）を調整することが可能である。内部樹脂層２６の強度は、内部樹脂層２６の厚みによって調整することができ、図５に示すように薄肉部２６ａを設けることによって内部樹脂層２６の強度を調整することができる。
【００６４】
さらに、図６に示すように内部樹脂層２６には薄肉部２６ａが設けられない場合には、内部樹脂層２６の厚みによって内部樹脂層２６の強度を調整することができる。いずれの場合であっても、溝Ｓにおける内部樹脂層２６の破裂が生じる内部圧力が、シール部２０ａが開裂する内部圧力よりも小さければよい。
【００６５】
［溝の位置及び形状について］
溝Ｓは、外装フィルム２０のうち、シール部２０ａ以外のいずれかに設けることができる。図７乃至図１１は、溝Ｓを示す模式図であり、図７は蓄電デバイス１０の断面図、図９乃至図１１は蓄電デバイス１０の平面図である。
【００６６】
図７に示すように、外装フィルム２０のうち、蓄電素子３０を収容する部分を素子収容部２０ｂとし、素子収容部２０ｂとシール部２０ａの間の部分を中間部２０ｃとする。
【００６７】
素子収容部２０ｂは、エンボス加工等によって凹状に成形された部分であり、中間部２０ｃは、素子収容部２０ｂとシール部２０ａの間の部分である。即ち、中間部２０ｃは、対向する外装フィルム２０に当接しながら熱融着されていない部分である。
【００６８】
図８に示すように、溝Ｓは、中間部２０ｃに形成することができる。具体的には溝Ｓは、同図に示すように、最も接近するシール部２０ａの長手方向と平行に、数十ｍｍ程度の長さで形成することができる。
【００６９】
また、溝Ｓは必ずしも中間部２０ｃに設けられてなくてもよく、図９及び図１０に示すように、素子収容部２０ｂ上に設けられてもよい。溝Ｓの延伸方向は特に限定されず、図９に示すように、正極端子４０及び負極端子５０が設けられているシール部２０ａの長手方向に対して垂直でもよく、図１０に示すように同長手方向に対して平行でもよい。
【００７０】
さらに、溝Ｓは直線状でなくてもよい。図１１に示すように溝Ｓは波形状とすることも可能である。この他にも溝Ｓは三角波形状や矩形波形状等の各種形状とすることが可能である。
【００７１】
［蓄電モジュールについて］
本実施形態の蓄電デバイス１０を複数積層することにより蓄電モジュールを構成することができる。図１２は、蓄電モジュール１００の模式図である。蓄電モジュール１００は、同図に示すように、複数の蓄電デバイス１０、熱伝導シート１０１、プレート１０２及び支持部材１０３を備える。
【００７２】
複数の蓄電デバイス１０は、熱伝導シート１０１を介して積層され、支持部材１０３によって支持されている。蓄電デバイス１０の数は２つ以上であってもよい。蓄電デバイス１０の正極端子４０及び負極端子５０は図示しない配線又は端子によって蓄電デバイス１０の間で接続されているものとすることができる。複数の蓄電デバイス１０の最上面及び最下面には、プレート１０２が積層されている。
【００７３】
同図に示すように蓄電デバイス１０が積層されると、素子収容部２０ｂは熱伝導シート１０１やプレート１０２と接触する。このため、溝Ｓが素子収容部２０ｂに形成されていると、これらの部材によって内部樹脂層２６の膨張が妨げられる。これに対し、中間部２０ｃに溝Ｓが形成されている場合には、内部樹脂層２６の膨張が妨げられず、所定圧力での内部圧力の開放が可能である。
【００７４】
［変形例］
図１３は変形例に係る蓄電デバイス１０を示す断面図であり、図１４は別の変形例に係る外装フィルム２０の断面図である。上記実施形態において、蓄電デバイス１０は、２枚の外装フィルム２０によって構成される外装体が収容空間Ｒ１を封止するものとしたがこれに限られない。図１３に示すように、蓄電デバイス１０は、１枚の外装フィルム２０が蓄電素子３０を介して折り曲げられ、３辺がシールされて形成された外装体が収容空間Ｒ１を封止する構成であってもよい。溝Ｓは、図１３に示すように、外装フィルム２０のうちシール部２０ａ以外の部分に設けられるものとすることができる。
【００７５】
また、外装フィルム２０は、図１４に示すように、溝Ｓに絶縁物Ｒ２が埋められた構成とすることもできる。この場合、溝Ｓの一部又は全部が絶縁物Ｒ２で埋められる。絶縁物Ｒ２は特に限定されず、樹脂、紙、ガラス等の各種絶縁物を用いることができるが、シール性の観点から樹脂が好ましい。
【００７６】
［外装フィルムの製造方法］
本実施形態に係る外装フィルム２０の製造方法について説明する。なお、以下に示す製造方法は一例であり、外装フィルム２０は、以下に示す方法とは異なる方法で製造することも可能である。
【００７７】
＜薄肉部の形成工程＞
薄肉部２６ａの形成方法について説明する。図１５は、外装フィルム２０を示す模式図である。同図に示す外装フィルム２０は、エンボス加工によって素子収容部２０ｂが形成されたものである。同図において薄肉部２６ａを形成する領域を領域Ａ３とする。
【００７８】
図１６は、薄肉部２６ａの形成に用いるヒートシーラー９０の模式図であり、図１６（ａ）は正面図、図１６（ｂ）は側面図である。ヒートシーラー９０は、表側ヒーター９１及び裏側ヒーター９２を備える。
【００７９】
表側ヒーター９１は、外装フィルム２０を内部樹脂層２６側から押付けて加熱する。表側ヒーター９１は温度調節可能であり、外装フィルム２０に対してヒーター押付推力の可変機能を有する。
【００８０】
裏側ヒーター９２は、外装フィルム２０を外部樹脂層２７側から押付けて加熱する。裏側ヒーター９２は温度調節可能であり、外装フィルム２０に対してヒーター押付推力の可変機能を有する。
【００８１】
なお、表側ヒーター９１と裏側ヒーター９２は同一温度に調整される。また、薄肉部２６ａの厚みの均一性を確保するため、表側ヒーター９１と裏側ヒーター９２の平行度は、±０．０２ｍｍの範囲に調節されるのが望ましい。
【００８２】
図１７は、薄肉部２６ａの形成工程を示す模式図である。図１７（ａ）に示すように、外装フィルム２０をヒートシーラー９０にセットする。この際、内部樹脂層２６が表側ヒーター９１側に、外部樹脂層２７が裏側ヒーター９２側となるようにセットする。次いで、外装フィルム２０に表側ヒーター９１と裏側ヒーター９２を押付けて加熱する。
【００８３】
ここで、本実施形態に係る外装フィルム２０の内部樹脂層２６は、外部樹脂層２７を構成する材料より融点が低い材料から構成されるものとすることができる。これにより、表側ヒーター９１及び裏側ヒーター９２の温度を、内部樹脂層２６を構成する材料の融点より高く、外部樹脂層２７を構成する材料の融点より低く設定することで、図１７（ｂ）に示すように、内部樹脂層２６側のみに薄肉部２６ａが形成される。
【００８４】
表側ヒーター９１及び裏側ヒーター９２の温度、推力、押付時間等のパラメータを調整することにより薄肉部２６ａの潰し量を制御することができる。例えば、内部樹脂層２６がＣＰＰからなる場合、表側ヒーター９１及び裏側ヒーター９２の温度を１７０℃、押付時間３秒、押付力２８００Ｎとすることにより、内部樹脂層２６を５０μｍ潰すことができる。
【００８５】
＜溝形成工程＞
溝Ｓは、レーザー照射によって形成することができる。図１８は、溝Ｓの形成工程を示す模式図である。溝Ｓの形成工程では、図１８（ａ）に示すように、外装フィルム０に、外部樹脂層２７側からレーザーＬを照射する。これにより、図１８（ｂ）に示すように、レーザー照射箇所において外部樹脂層２７を完全に除去し、金属層２５を途中まで除去する。
【００８６】
レーザーＬの照射箇所を移動させることにより移動方向に沿って溝Ｓが形成される。照射箇所の移動は、ガルバノスキャナによるレーザーの走査や外装フィルムを載置したステージの移動等によって行うことができる。
【００８７】
レーザーの種類は任意であり、外部樹脂層２７を完全に除去し、金属層２５を途中まで除去することが可能なものであればよい。そのようなレーザーとしては例えばＹＡＧ（Yttrium Aluminum Garnet）レーザーやＹＶＯ４（Yttrium Orthovanadate）レーザーを挙げることができる。なお、炭酸ガスレーザーは金属層２５を除去することができないため、不適当である。
【００８８】
レーザーの照射条件は金属層２５を所定の深さまで除去するように調整する。なお、レーザーＬは複数回に分けて照射してもよい。例えば、初回の照射により外部樹脂層２７のみを除去し、外部樹脂層２７の除去箇所に２回目の照射を行って金属層２５を除去することも可能である。
【００８９】
例えば、第１外部樹脂層２７１がＯＮ、第２外部樹脂層２７２がＰＥＴからなり、金属層２５がアルミニウムからなる場合、レーザー波長１０６２ｎｍ、加工速度１００ｍｍ／ｓ、パルス周波数５０ｋＨｚ、照射回数２回の照射条件とすることにより、外部樹脂層２７を除去し、金属層２５を途中まで除去することが可能である。
【００９０】
なお、レーザー照射時に外装フィルム２０が固定されず、表面に凹凸がある場合には溝Ｓの深さが一定とならないおそれがある。このため、レーザー照射時には照射箇所を露出させ、その周囲を押える治具によって外装フィルム２０を固定し凹凸を除去すると好適である。
【００９１】
溝Ｓは以上のようにして形成することができる。なお、上述の薄肉部形成工程は溝形成工程の前に行う必要がある。溝形成工程を先に行うと、溝形成工程において溝Ｓの周囲に形成されたレーザー照射による樹脂の盛り上がりが、薄肉部形成工程において溝Ｓ内に入り込むおそれがある。これにより、溝Ｓが開裂する圧力、即ち安全弁の作動圧力ばらつきの原因となるためである。
【００９２】
＜溝検査工程＞
図１９は、外装フィルム２０の検査工程の模式図である。外装フィルム２０は、薄肉部２６ａと溝Ｓが形成された後、図１９に示すように、円筒状に曲げられて溝Ｓの深さが検査される。
【００９３】
具体的には、図１９に示すように、外装フィルム２０を円筒状に曲げて溝Ｓを広げ、暗室にて内部樹脂層２６側からバックライトを照らし、外部樹脂層２７側から光の漏れを確認する。この際、金属層２５が貫通、若しくは亀裂が入っている場合は、溝Ｓからの光の漏れが確認される。金属層２５に異常が無い場合は、溝Ｓからの光の漏れは確認されない。
【００９４】
外装フィルム２０を円筒状にすることにより、溝Ｓが強制的に開かれ、光の漏れの確認が容易となる。この検査方法は非破壊検査であるので、外装フィルム２０の全数検査が可能である。
【００９５】
なお外装フィルム２０は、浸透液の付着が許容される場合には、浸透液による溝Ｓの検査も可能である。
【００９６】
［蓄電デバイスの製造方法］
本実施形態に係る蓄電デバイス１０は、上記製造方法により作製された外装フィルム２０で蓄電素子３０を囲み、電解液を充填した後、シール部２０ａによってシールすることにより製造することができる。２枚の外装フィルム２０で収容空間Ｒ１を封止する場合には、溝Ｓを有する外装フィルム２０と溝Ｓを有しない外装フィルム２０を用いることができる。１枚の外装フィルム２０で収容空間Ｒ１を封止する場合には溝Ｓを有する外装フィルム２０を用いることができる。
【実施例】
【００９７】
以下、本発明の実施例について説明する。上記実施形態において説明した蓄電デバイスを作製し、評価した。
【００９８】
［実施例１］
まず、厚さが８０μｍの無軸延伸ポリプロピレン（ＣＰＰ）からなる内部樹脂層を、厚さが４０μｍのアルミニウムからなる金属層に接着した。次に、金属層の内部樹脂層が積層された反対側の面にオリエンテッドナイロンからなり、厚さが１５μｍの第１外部樹脂層を接着した。続いて、第１外部樹脂層の上に、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなり、厚さが１２μｍの第２外部樹脂層を接着し、厚みが１５６μｍの外装フィルムを作製した。
【００９９】
続いて、外装フィルムにエンボス加工を施し、素子収容部となる凹部形成した（図７参照）。次に、ヒートシーラーによって薄肉部を形成した。ヒートシーラーによる加工条件は、表側ヒーター温度：１７０℃、裏側ヒーター温度：１７０℃、押付時間：３秒、押付力：２８００Ｎとした。これにより、内部樹脂層は５０μｍ程度潰れ、薄肉部が形成された。
【０１００】
次に、薄肉部の裏側の外部樹脂層にレーザーを照射した。レーザーの照射条件は、レーザー装置：ＭＸ−Ｚ２０００Ｈ（オムロン株式会社製）、レーザー波長：１０６２ｎｍ、加工速度１００ｍｍ／ｓ、パルス周波数５０ｋＨｚ、出力：７０％、照射回数：２回とし、長さ５０ｍｍの直線状の溝を形成した。
【０１０１】
次に、溝を形成した外装フィルムを治具に固定し、ワークを作成した。ワークのサイズは、幅（Ｘ方向）：１２２ｍｍ、長さ（Ｙ方向）：１３６ｍｍ、厚さ（Ｚ方向）：１７．８ｍｍである。
【０１０２】
さらに、作成したワークに対して作動圧試験を行った。作動圧試験は、ワークの内部空間に窒素ガスを充填することによって行った。窒素ガスの流量は４００ｍｌ／ｍｉｎとした。
【０１０３】
上記ワークを５つ作製し、作動圧試験を行ったところ、５つのワークにおいていずれも溝が開裂した。図２０に開裂時の圧力（作動圧）を示す。作動圧の平均値は２９３ｋＰａ、最大値は３３０ｋＰａ、最小値は２７２ｋＰａ、標準偏差（σ）は２４ｋＰａであった。
【０１０４】
［実施例２］
実施例１と同様にして外装フィルムを作製し、薄肉部を形成した。次に、薄肉部の裏側の外部樹脂層にレーザーを照射し、正弦波形状（図１１参照）の溝を形成した。溝の波形状は、波線Ｒ：３ｍｍ、波線接続角度：３０度、長さ：５０ｍｍとした。
【０１０５】
レーザーの照射条件は、レーザー装置：ＭＸ−Ｚ２０００Ｈ（オムロン株式会社製）、レーザー波長：１０６２ｎｍ、加工速度１００ｍｍ／ｓ、パルス周波数５０ｋＨｚ、出力：８０％、照射回数：２回である。
【０１０６】
溝を形成した外装フィルムを治具に固定し、ワークを作製した。ワークのサイズは実施例１と同一である。さらに、実施例１と同様にして作動圧試験を行った
【０１０７】
上記ワークを５つ作製し、作動圧試験を行ったところ、５つのワークにおいていずれも溝が開裂した。図２１に開裂時の圧力（作動圧）を示す。作動圧の平均値は２２５ｋＰａ、最大値は２７１ｋＰａ、最小値は１７１ｋＰａ、標準偏差（σ）は３８ｋＰａであった。
【０１０８】
以上実施例１及び実施例２により、蓄電デバイスの異常時には溝を安全弁として利用することができ、その作動圧力はばらつきが小さいことが確認された。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…蓄電デバイス
２０…外装フィルム
２０ａ…シール部
２０ｂ…素子収容部
２０ｃ…中間部
２５…金属層
２５ａ…第１主面
２５ｂ…第２主面
２６…内部樹脂層
２６ａ…薄肉部
２７…外部樹脂層
３０…蓄電素子
１００…蓄電モジュール
Ｓ…溝
【図１】
2019153697.tif 000003
【図２】
2019153697.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019153697.tif 000007
【図６】
2019153697.tif 000008
【図７】
2019153697.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019153697.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
2019153697.tif 000014
【図１３】
2019153697.tif 000015
【図１４】
2019153697.tif 000016
【図１５】
2019153697.tif 000017
【図１６】
2019153697.tif 000018
【図１７】
2019153697.tif 000019
【図１８】
2019153697.tif 000020
【図１９】
2019153697.tif 000021
【図２０】
2019153697.tif 000022
【図２１】
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