(57)【要約】【課題】電池要素を収納するための凹部が設けられた外装体を用いたフィルム外装電池において、電池要素の封止時に生じる外装体の損傷を防止する。【解決手段】電池要素６には、その厚み方向の一方の表面側に偏って突出して設けられた正極集電部７ａおよび他方の表面側に偏って突出して設けられた負極集電部７ｂが設けられ、これらにそれぞれリード端子５ａ，５ｂが接続される。リード端子５ａ，５ｂは電池要素６の厚み方向のほぼ同じ高さに設置される。電池要素６は、２枚の外装フィルム３，４によって上下から挟まれ、外装フィルム３，４の周縁部を接合することで気密封止される。各フィルム３，４には、それぞれ電池要素６および各集電部７ａ、７ｂに応じた、所定の形状および深さを有する凹部３ａ、４ａが形成される。【選択図】  図２
2004342449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とが対向した構造を有する電池要素と、
前記電池要素の正極に、前記電池要素の厚み方向での一方の表面側に偏って前記電池要素から突出して設けられ、先端部において前記電池要素よりも厚みの薄い正極中継部と、
前記電池要素の負極に、前記電池要素の厚み方向での他方の表面側に偏って前記電池要素から突出して設けられ、先端部において前記電池要素よりも厚みの薄い負極中継部と、
前記正極中継部を介して前記正極と接続された正極リード端子と、
前記負極中継部を介して前記負極と接続された負極リード端子と
前記電池要素をその厚み方向両側から挟んで配され、前記電池要素を収納する収納部が形成されるとともに、周縁部が互いに接合されることで前記正極リード端子および負極リード端子を突出させて前記電池要素を気密封止した外装材とを有し、
前記正極リード端子と、前記負極リード端子は、前記電池要素の厚み方向に対し略同じ高さに設けられ、
前記収納部は、
前記電池要素を挟む外装材の一方の側に設けられた、前記電池要素と前記正極中継部とを合わせた平面形状と略等しい平面形状を持ち、かつ、前記電池要素の厚みから、前記正極中継部または前記負極中継部のいずれか一方の、先端部における厚みを減じた値に略等しい深さの第１の凹部と、
前記電池要素を挟む外装材の他方の側に設けられた、前記電池要素と前記負極中継部とを合わせた平面形状と略等しい平面形状を持ち、かつ、前記電池要素の厚みから、前記値を減じた値に略等しい深さの第２の凹部と、
を対向させて形成されているフィルム外装電池。
【請求項２】
前記正極リード端子および前記負極リード端子は、前記電池要素の厚み方向の略中央の高さに設けられている、請求項１に記載のフィルム外装電池。
【請求項３】
前記正極中継部および前記負極中継部は、前記正極から突出した複数のタブおよび前記負極から突出した複数のタブをそれぞれ一括して接合することで形成された集電部である、請求項１または２に記載のフィルム外装電池。
【請求項４】
前記第１の凹部は、前記電池要素の前記正極中継部が突出した辺に対応する側壁の、前記第１の凹部の底面に対する傾斜角度が、前記電池要素の他の辺に対応する側壁と比べて小さく、かつ、前記第２の凹部は、前記電池要素の前記負極中継部が突出した辺に対応する側壁の、前記第２の凹部の底面に対する傾斜角度が、前記電池要素の他の辺に対応する側壁と比べて小さい、請求項３に記載のフィルム外装電池。
【請求項５】
前記第１の凹部の、前記電池要素の前記正極中継部が突出した辺に対応する側壁は、前記正極中継部と対向する部位での前記第１の凹部の底面に対する傾斜角度が他の部位と比べて小さく、前記第２の凹部の、前記電池要素の前記負極中継部が突出した辺に対応する側壁は、前記負極中継部と対向する部位での前記第２の凹部の底面に対する傾斜角度が他の部位と比べて小さい、請求項４に記載のフィルム外装電池。
【請求項６】
前記正極中継部および前記負極中継部は略同一形状かつ同一寸法で、ともに前記電池要素の同一の辺で、その辺の中点に関して略対称の位置に前記電池要素から突出して設けられた、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項７】
前記正極リード端子と前記負極リード端子とは、前記電池要素の互いに異なる辺で前記電池要素と接続されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項８】
前記正極リード端子と前記負極リード端子とは、前記電池要素の互いに相対する辺で前記電池要素と接続されている、請求項７に記載のフィルム外装電池。
【請求項９】
前記正極中継部と前記負極中継部は、略同一形状かつ同一寸法で、前記電池要素の厚み方向での一方の表面の中心点に関し略点対称の位置に前記電池要素から突出して設けられた、請求項８に記載のフィルム外装電池。
【請求項１０】
前記第１の凹部および前記第２の凹部は深絞り成形によって形成されている、請求項１ないし９のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【請求項１１】
前記電池要素は、化学電池要素またはキャパシタ要素である、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池要素を可撓性を有する外装材に収納したフィルム外装電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯機器等の電源としての電池は、軽量化、薄型化が強く要求されている。そこで、電池の外装材に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、金属缶に比べて自由な形状を採ることが可能な外装材として、金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムを用いたものが使用されるようになった。
【０００３】
電池の外装材に用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層した３層ラミネートフィルムが挙げられる。
【０００４】
外装材にラミネートフィルムを用いたフィルム外装電池においては、一般に、正極、負極、および電解質等で構成される電池要素を、熱融着性樹脂フィルムが内側になるようにして外装材で包囲し、電池要素の周囲で外装材を熱融着することによって電池要素を気密封止（以下、単に封止という）している。熱融着性樹脂フィルムには、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。
【０００５】
ここで、電池要素の正極および負極を外装材の外部へ引き出すために、正極および負極にはそれぞれリード端子が接続され、これらリード端子を外装材から突出させている。電池要素へのリード端子の接続は、電池要素の封止に先立って、超音波溶接などによって行われる。また、電池要素の封止にあたっては、２枚の外装材を用い、これら２枚の外装材で電池要素を挟み、外装材の周縁部を熱融着する。外装材の熱融着は、外装材の３辺を先に熱融着して袋状とした後、外装材の内部から空気を排気して外装材の内部を真空として大気圧によって外装材を電池要素に密着させ、この状態で残りの１辺を熱融着する。
【０００６】
この際、電池要素がある程度の厚みを持っている場合には、一方の外装材を、電池要素を収納し易いように、深絞り成形によって鍔付きの容器状に形成しておき、この容器状に形成した外装材を、電池要素の上から被せることが一般に行われている。
【０００７】
例えば、特許文献１には、それぞれタブが突出した複数の正極板および負極板を、電解質を介在させて多層に積層することによって電池要素を構成し、正極板のタブおよび負極板のタブをそれぞれ一括して超音波溶接することによって正極および負極の集電部とし、これら集電部をそれぞれ正極および負極のリード端子と接続した後、電池要素を、平らな外装材の上に載置し、さらにその上に、容器状に形成した外装材を被せ、２枚の外装材の周縁部を熱融着したフィルム外装電池が開示されている。この種のフィルム外装電池では、集電部は正極板および負極板のタブを超音波溶接用のヘッドで上方から加圧することによって形成し、上記のような外装材を用いて電池要素を封止しているため、リード端子は電池要素の下面近傍から引き出されている。
【０００８】
なお、上記のように正極板と負極板を交互に積層して電池要素を構成した電池は積層型電池と呼ばれる。また、帯状の正極と負極をセパレートシートを介在させて重ね、これを捲回した後、扁平状に圧縮することによって、正極と負極が交互に積層された構造の電池要素を用いた電池は、捲回型電池と呼ばれる。
【０００９】
また電池要素としては、リチウム電池やニッケル水素電池などの化学電池のほかに、キャパシタのような蓄電機能を持ったものも、ラミネートフィルムを外装材として用いられるようになった。
【００１０】
さらに、ハイブリッド自動車などの大型機器向けの電池においても、外装材にフィルムを用いることで、金属缶を用いた電池に比べて薄型・軽量ながら電極面積を大きくすることができるため、電池要素収納部の凹部をより広くて深い形状としたラミネートフィルムが、高出力・大容量の電池用の外装材として使われ始めている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００１−１２６６７８号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来のフィルム外装電池では、電池要素の封止時にフィルムが過剰に変形し易く、フィルムにクラックが入ってしまうことがあるという問題点があった。以下に、この現象について図１３から図１５を参照して説明する。なお、図１３では、内部構造が見えるように外装材を透視した状態で示している。
【００１３】
図１３に示すように、電池要素１０６の正極用および負極用のタブをそれぞれ一括して接続することによって形成された正極集電部１０７ａおよび負極集電部１０７ｂは、基部では電池要素１０６の厚みとほぼ等しい厚みであるが先端に向かって厚みが徐々に薄くなる形状を有している。そのため、外装体１０２に形成する凹部１０２ａの形状は、外装体１０２の深絞り成形の容易性の観点から、正極集電部１０７ａおよび負極集電部１０７ｂが収納される部分も含めて全体として略矩形状に形成される。また、図１３では積層型の電池要素１０６を示しているが、捲回型であっても、高出力化・低抵抗化のために正極および負極からそれぞれ複数のタブを導出して集電部を形成することがあり、そのような場合にも、外装材の凹部は同様に形成される。
【００１４】
したがって、電池要素１０６の封止前の状態では、図１４に示すように、正極集電部１０７ａおよび負極集電部１０７ｂ（図示せず）の近傍に大きな余剰空間が形成される。この余剰空間が存在することによって、電池要素１０６の封止時には、図１５に示すように、大気圧によって余剰空間の部分で外装体１０２が大きくへこんでしまう。大きな余剰空間を有する外装体１０２がへこむと、鋭角に折れ曲がった角部が形成され、その部分にクラックが発生するおそれがある。外装体１０２は、内部の電解液などのバリア層としての機能を持つので、外装体１０２にクラックが入ると、そこからの電解液漏れなどが生じ、フィルム外装電池としての性能や信頼性が大きく損なわれるおそれがある。
【００１５】
本発明の目的は、電池要素を収納するための凹部が設けられた外装材を用いたフィルム外装電池において、電池要素の封止時に生じる外装材のへこみを最小限に抑えることによって外装材の損傷を防止することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明のフィルム外装電池は、正極と負極とが対向した構造を有する電池要素と、電池要素の正極に、電池要素の厚み方向での一方の表面側に偏って電池要素から突出して設けられ、先端部において電池要素よりも厚みの薄い正極中継部と、電池要素の負極に、電池要素の厚み方向での他方の表面側に偏って電池要素から突出して設けられ、先端部において電池要素よりも厚みの薄い負極中継部と、正極中継部を介して正極と接続された正極リード端子と、負極中継部を介して負極と接続された負極リード端子と電池要素をその厚み方向両側から挟んで配され、電池要素を収納する収納部が形成されるとともに、周縁部が互いに接合されることで前記正極リード端子および負極リード端子を突出させて前記電池要素を気密封止した外装材とを有する。そして、本発明のフィルム外装電池は、正極リード端子と、負極リード端子は、電池要素の厚み方向に対し略同じ高さに設けられ、収納部は、電池要素を挟む外装材の一方の側に設けられた、電池要素と正極中継部とを合わせた平面形状と略等しい平面形状を持ち、かつ、電池要素の厚みから、正極中継部または負極中継部のいずれかの、先端部における厚みを減じた値に略等しい深さの第１の凹部と、電池要素を挟む外装材の他方の側に設けられた、電池要素と負極中継部とを合わせた平面形状と略等しい平面形状を持ち、かつ、電池要素の厚みから、前記の値を減じた値に略等しい深さの第２の凹部と、を対向させて形成されている。
【００１７】
本発明のフィルム外装電池は、電池要素を収納する収納部が、それぞれ上記の平面形状および深さを有する２つの凹部を対向させて形成されるので、収納部を構成する空間は、電池要素、正極中継部および負極中継部を合わせた形状にほぼ合致する。このことにより、電池要素を外装材で封止した際に、大気圧による外装材のへこみは殆ど発生せず、その結果、外装材の折れ曲がりによる損傷が防止される。しかも、第１の凹部および第２の凹部は、それぞれ深さが一定であるので、外装材への凹部の加工も容易である。
【００１８】
また、正極リード端子と負極リード端子とは電池要素の厚み方向に対してほぼ同じ高さにあるため、外装材を熱融着する際にも各リード端子を曲げることなく外装材から突出させることができる。
【００１９】
収納部を構成する空間を、電池要素と正極、負極のいずれかの中継部とを合わせた形状により適合させるためには、第１の凹部（または第２の凹部）を、電池要素の中継部が突出した辺に対応する側壁の、第１の凹部（または第２の凹部）の底面に対する傾斜角度が、電池要素の他の辺に対応する側壁と比べて小さく形成することである。また、最も好ましくは、第１の凹部（または第２の凹部）の、電池要素の正極中継部（または負極中継部）が突出した辺に対応する側壁を、中継部と対向する部位での第１の凹部（または第２の凹部）の底面に対する傾斜角度を他の部位と比べて小さく形成する。第１の凹部および第２の凹部は、深絞り成形によって、容易に成形することが可能である。
【００２０】
さらに、正極中継部と負極中継部とがともに、電池要素の同一の辺に設けられる場合においては、正極中継部と負極中継部を、その形状および寸法を略同一とし、かつその辺の中点に関して略対称の位置に設定することにより、第１の凹部と第２の凹部の形状を一致させることができる。この結果、電池要素を挟む２つの外装材は同じものを使用することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。
【００２２】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態によるフィルム外装電池の外観を示す斜視図、図２は、図１に示すフィルム外装電池の構成を示す分解斜視図、図３は図１に示すフィルム外装電池の電池要素を示す斜視図である。また、以下の説明上、電池要素６の厚み方向の面のうち、図２に現れている面を電池要素６の表面とする。
【００２３】
本実施形態のフィルム外装電池１は、電池要素６と、電池要素６に設けられた正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂと、電池要素６を電解液とともに収納する外装体２と、正極集電部７ａに接続された正極リード端子５ａと、負極集電部７ｂに接続された負極リード端子５ｂとを有する。
【００２４】
外装体２は、電池要素６を上下から挟んで包囲する２枚の外装フィルム３，４からなり、これら外装フィルム３，４の周縁部を熱融着することで、電池要素６が封止される。この際、外装フィルム３，４の３辺を先に熱融着して外装体２を袋状としておき、その袋状となった外装体２の、開放している残りの１辺から内部の空気を排気し、その後、残りの１辺を熱融着することで、電池要素６は、大気圧によって外装体２が密着した状態で封止される。
【００２５】
ここで、電池要素６について、図４を参照して説明する。
【００２６】
図４に示すように、電池要素６は、複数の正極電極板８と複数の負極電極板９とを有し、最も外側が負極電極板９となるように、これらが交互に積層されている。正極電極板８と負極電極板９との間、および最も外側の負極電極板９のさらに外側には、それぞれセパレータ１０が配置されている。正極電極板８および負極電極板９の１辺からは、それぞれタブ８ａ，９ａが突出して設けられている。正極電極板８のタブ８ａと負極電極板９のタブ９ａは、正極電極板８のタブ８ａ同士、および負極電極板９のタブ９ａ同士が重なるように、互いに異なる位置に設けられている。
【００２７】
これら正極電極板８のタブ８ａ同士、および負極電極板９のタブ９ａ同士は一括して超音波溶接され、図２および図３に示すように、それぞれ正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂを形成する。超音波溶接は、各正極電極板８および各負極電極板９からそれぞれ延びたタブ８ａ，９ａの先端部分を溶接ヘッドで加圧して行うので、正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂは、基部では電池要素６の厚みとほぼ等しい厚みを有し、そこから先端に向かって厚みが薄くなり、超音波ヘッドが加圧された箇所ではほぼ一定の厚みとなっている。また、正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂを形成する際は、電池要素６を台上に置き、負極集電部７ｂの形状に合わせて溶接ヘッドで加圧して形成する。その後、電池要素６を天地逆転させ、同様に正極集電部７ａを溶接ヘッドで加圧して形成する。この結果、正極集電部７ａは、電池要素６の表面側に偏って電池要素６から突出し、負極集電部７ｂは、電池要素６の裏面側に偏って電池要素６から突出する。
【００２８】
正極リード端子５ａは電池要素６の表面側から見て正極集電部７ａの裏側の、負極リード端子５ｂは電池要素６の表面側から見て負極集電部７ｂの表側の、ほぼ一定の厚みとなった平らな箇所でそれぞれ接続される。
【００２９】
外装フィルム３，４としては、金属薄膜と熱融着性樹脂とを積層したラミネートフィルムなど、フィルム外装電池に一般に用いられる周知の外装材を用いることができる。
【００３０】
外装フィルム３，４にはそれぞれ凹部３ａ，４ａが互いに対向する位置に形成されており、これら凹部３ａ，４ａが向き合わせられることによって、電池要素６を収納するための電池要素収納部が形成される。凹部３ａ，４ａは、例えば深絞り成形によって形成することができる。電池要素６の封止に際しては、外装フィルム３，４の凹部３ａ，４ａの周囲の、外装フィルム３，４同士が対面している部分が熱融着される。
【００３１】
表面側の外装フィルム３に形成される凹部３ａの平面形状は、電池要素６の平面形状と正極集電部７ａとを合わせた形状に略等しく、裏面側の外装フィルム４に形成される凹部４ａの平面形状は、電池要素６と負極集電部７ｂとを合わせた平面形状と略等しくなるように設定される。
【００３２】
ここで、本発明において平面形状とは、対象となる要素を電池要素６の厚み方向（別の言い方をすれば凹部３ａ，４ａの深さ方向）と垂直な平面に投影したときに得られる形状をいい、特に、凹部３ａ，４ａの平面形状と言った場合には、凹部３ａ，４ａの底面形状そのものをいう。
【００３３】
また、各凹部３ａ，４ａの深さは、図５および図６に示すように設定される。すなわち、表面側の外装フィルム３に形成される凹部３ａの深さｈ１は、図５に示すように、電池要素６の厚みから負極集電部７ｂの先端部での厚みを減じた値と略等しくなるように設定される。また、裏面側の外装フィルム４に形成される凹部４ａの深さｈ２は、図６に示すように、電池要素６の厚みからｈ１を減じた値に略等しくなるように設定される。実際には、正極集電部７ａの先端部の厚みと負極集電部７ｂの先端部の厚みはほぼ同一であるため、ｈ１とｈ２は電池要素６の厚みの略半分に等しい。また、この結果、正極リード端子５ａと負極リード端子５ｂとは、ともに電池要素６の厚み方向のほぼ中央位置に設置される。
【００３４】
さらに、正極集電部７ａと負極集電部７ｂの形状および寸法は略同一に設定され、かつ、正極集電部７ａと負極集電部７ｂとが電池要素６に取り付く平面位置は、取り付く辺の中心に関してほぼ対称となるよう選定される。
【００３５】
以上のように構成された本実施形態においては、以下に述べるような効果を生ずる。
まず、第１に、以上のように凹部３ａ，４ａを形成することで、外装フィルム３，４で電池要素６を挟んだ状態では、凹部３ａにより形成される空間は、電池要素６および正極集電部７ａを合わせた形状に合致しており、また、凹部３ｂにより形成される空間は、電池要素６および負極集電部７ｂを合わせた形状に合致する。この結果、電池要素６と正極集電部７ａと負極集電部７ｂとを包絡した外表面と、外装フィルム３，４で形成される内部空間との間には、隙間は殆ど形成されない。そのため、電池要素６の封止の際に外装フィルム３，４内の空気を排気しても、大気圧による外装フィルム３，４のへこみは殆ど発生しない。したがって、外装フィルム３，４に、鋭角に折れ曲がる角部が発生することはなくなるので、外装フィルム３，４の折れ曲がりによるクラックなどの損傷を防止し、結果的に、内部に収納されている電解液の漏れなどによる、フィルム外装電池１の性能や信頼性の低下を防止することができる。
第２に、正極集電部７ａと負極集電部７ｂの形状および寸法は略同一であり、かつ電池要素６の辺上で正極集電部７ａと負極集電部７ｂとが取り付く位置は、これらの集電部の取り付く辺の中心に関してほぼ対称となるよう選定されているため、外装フィルム３，４は全く同一のものとすることができ、部品点数の削減によるコスト低減が実現され、部品管理も容易となる。
【００３６】
第３に、外装フィルム３，４に形成される凹部３ａ，４ａの深さはそれぞれ一定であるので、後述するように凹部３ａ，４ａを深絞り成形で加工する場合、深絞り成形で使用するポンチ１２の外装フィルム３，４への加圧面は平面でよく、ポンチ１２全体の形状も単純な形状とすることができる。そのため、外装フィルム３，４への凹部３ａ，４ａの加工を極めて容易に行うことができる。
【００３７】
第４に、上述したように、本実施形態では、正極リード端子５ａと負極リード端子５ｂとは電池要素６の厚み方向に対してほぼ同じ高さに設定される。そのため、外装フィルム３，４を融着させる際に、正極リード端子５ａと負極リード端子５ｂとを、過大な曲げを生じさせることなく、外装フィルム３，４の接合面から突出させることができる。
次に、凹部３ａ、４ａの形成方法について説明する。以下では凹部３ａを対象に説明するが、凹部４ａについてもまったく同様である。
凹部３ａを形成するには、図７に示すように、ポンチ１２の平面形状を、正極集電部７ａに対応する部位に突起部１２ａを有する形状のものとして、深絞り成形すればよい。これにより正極集電部７ａの部分は突起部１２ａの形状に合わせて形成され、正極集電部７ａが良好に収められる空間が確保されることになる。
一方、正極集電部７ａと同一辺上に隣接して設けられる負極集電部７ｂには、図５に示すように、その基部から外側に向けて徐々に薄くなるテーパ部７ｃが設けられている。外装フィルム３は可撓性を有しており、凹部３ａはテーパ部７ｃの形状に合わせて広がることもできるので、テーパ部７ｃの影響はそれほど大きくない。しかし、凹部３ａをテーパ部７ｃに適合した形状に可能な限り成形することが望ましいことはいうまでもない。
ここで、一般に深絞り成形によって加工する場合、深絞り成形に使用するポンチとダイスとの間にはクリアランスが必要であり、また、このクリアランスにより絞り部の側壁はテーパ状となるのであるが、クリアランスを調整することでテーパの傾斜を任意に調整できることが知られている。すなわち、図８に示すように、ポンチ１２とダイス１１とのクリアランスＣ１を、他の辺のおけるクリアランスＣ２よりも大きくすることで、クリアランスＣ１に対応する部位のテーパの傾斜を緩くすることができる。
これを本実施形態について見ると、図７に示すように、負極集電部７ｂに対応するポンチ１２の部位には突起部１２ａがないため、ダイス１１とポンチ１２との間に大きなクリアランスが形成され、負極集電部７ｂのテーパ部７ｃにより適合した形状に形成できることになる。
この結果、正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂを、全体として凹部３ａ内に良好に収めることが可能となる。
【００３８】
本実施形態では、外装体２を２枚の外装フィルム３，４で構成しているが、１枚の外装材を２つ折りにして電池要素６を挟み、開放している３辺を熱融着することによって電池要素６を封止する構造としてもよい。この場合は、外装材の、２つ折りにしたときに電池要素６を間においた両側の部分に、電池要素収納部を構成する凹部を形成する。この場合でも、各凹部の平面形状および深さは前述したのと同様に形成すればよい。
【００３９】
［第２の実施形態］
図９は、本発明の第２の実施形態によるフィルム外装電池の外観を示す斜視図であり、図１０は、図９に示すフィルム外装電池の構成を示す分解斜視図である。
図１１は、図９に示すフィルム外装電池の、正極リード端子および負極リード端子の突出方向に沿った断面図である。
【００４０】
第１の実施形態では、正極リード端子および負極リード端子がともに外装体の同じ辺から突出したものとして説明したが、本実施形態のフィルム外装電池２１では、正極リード端子２５ａと負極リード端子２５ｂとが、フィルム外装電池２１の互いに相対する辺から突出している。それに伴って、外装体２２の内部に収納されている電池要素２６に設けられる正極集電部２７ａおよび負極集電部２７ｂの位置も、正極リード端子２５ａあるいは負極リード端子２５ｂに対応した位置とされる。ここで、正極リード端子２５ａと負極リード端子２５ｂは、図１１に示すように、電池要素２６の厚み方向に対して同じ高さに設けられている。
また、外装体２２を構成する２枚の外装フィルム２３，２４にそれぞれ形成される凹部２３ａ，２４ａについても、正極集電部２７ａおよび負極集電部２７ｂの位置および形状に合わせて、第１の実施形態に対して変更されている。凹部２３ａは電池要素２６と負極集電部２７ｂとを合わせた平面形状にほぼ近く、凹部２４ａは電池要素２６と正極集電部２７ａとを合わせた平面形状にほぼ近い。ただし、本実施形態では、正極集電部２７ａおよび負極集電部２７ｂの幅はそれらが設けられる電池要素６の辺の長さと同程度のため、凹部２３ａ、２４ａの対応する辺の形状は、一律これらの集電部の形状に合わせたものとしている。
その他の構成は、第１の実施形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００４１】
このように、正極リード端子２５ａと負極リード端子２５ｂを互いに相対する辺から突出させることで、同じ辺から突出させたときと比べて、正極リード端子２５ａおよび負極リード端子２５ｂの幅を大きくすることができる。これにより、正極リード端子２５ａおよび負極リード端子２５ｂの電気抵抗を小さくすることができるので、正極リード端子２５ａおよび負極リード端子２５ｂによる損失を抑え、結果的に、高出力のフィルム外装電池２１とすることができる。
なお、本実施形態では、正極リード端子２５ａと負極リード端子２５ｂとを外装体２２の互いに相対する辺から突出させた場合を示したが、互いに隣り合う辺から突出させてもよい。また、本実施形態においても、外装体２２を２枚の外装フィルム２３，２４ではなく１枚の外装フィルムで構成することができる。
【００４２】
［第３の実施形態］
図１２は、本発明の第３の実施形態によるフィルム外装電池の外観を示す斜視図である。正極リード端子４５ａおよび負極リード端子４５ｂの幅をそれほど大きく取る必要がない場合は、これらを、より小さい幅で設置することも可能である。本実施形態では、正極リード端子４５ａおよび負極リード端子４５ｂを、それらが設けられる辺の中心付近に設置し、外装フィルム４３，４４の変形を抑止するため、凹部４３ａの平面形状は電池要素４６と負極集電部４７ｂとを合わせた形状に、凹部４４ａの平面形状は電池要素４６と正極集電部４７ａとを合わせた形状に設定している。
【００４３】
また、本実施形態においては、正極リード端子４５ａおよび負極リード端子４５ｂを、上記のように各辺の中心付近に設ける代わりに、電池要素４６の表面の中心点に関し点対称の位置に設けることも可能である。いずれの形態によっても、外装フィルム４３，４４は同一のもので構成することが可能であり、実施形態１、２と同様、部品点数の削減によるコスト低減が実現され、部品管理も容易となる。
【００４４】
【実施例】
次に、本発明の具体的な実施例について、上述した第１の実施形態のフィルム外装電池１を例に挙げて、第１の実施形態の説明に用いた図を参照しつつ説明する。
【００４５】
〈正極の製作〉
スピネル構造を持つマンガン酸リチウム粉末、炭素質導電性付与材、およびポリフッ化ビニリデンを９０：５：５の質量比でＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰと表すことがある）に混合分散、攪拌してスラリーとした。ＮＭＰの量はスラリーが適当な粘度になるように調整した。このスラリーを、ドクターブレードを用いて、正極電極板８となる厚さ２０μｍのアルミニウム箔の片面に均一に塗布した。塗布時には、わずかに未塗布部（アルミニウム箔が露出している部分）が筋状にできるようにした。次に、これを１００℃で２時間真空乾燥させた。その後、アルミニウム箔のもう一方の面にも同様に、スラリーを塗布し、真空乾燥させた。この際、表裏の未塗布部が一致するようにスラリーの塗布を行った。
【００４６】
このようにして両面に活物質を塗布したアルミニウム箔をロールプレスした。これを、活物質の未塗布部を含めて矩形に切り出し、正極電極板８とした。活物質の未塗布部は片側の一部を矩形に残した他は切り取り、残った部分をタブ８ａとした。
【００４７】
〈負極の製作〉
アモルファスカーボン粉末、ポリフッ化ビニリデンを９１：９の質量比でＮＭＰに混合、分散、攪拌してスラリーとした。ＮＭＰの量はスラリーが適当な粘度になるように調整した。このスラリーを、ドクターブレードを用いて、負極電極板９となる厚さ１０μｍの銅箔の片面に均一に塗布した。塗布時には、わずかに未塗布部（銅箔が露出している部分）が筋状にできるようにした。次に、これを１００℃で２時間真空乾燥した。なお、このとき負極電極板９の単位面積あたりの理論容量と正極電極板８の単位面積あたりの理論容量が１：１となるように、活物質の塗布厚を調整した。その後、銅箔のもう一方の面にも同様に、スラリーを塗布し、真空乾燥した。
【００４８】
このようにして両面に活物質を塗布した銅箔をロールプレスした。これを正極電極板８のサイズよりも縦横２ｍｍずつ大きいサイズに、未塗布部を含めて矩形に切り出し、負極電極板９とした。活物質の未塗布部は片側の一部を矩形に残した他は切り取り、残った部分をタブ９ａとした。
【００４９】
〈電池要素の製作〉
上記のようにして作製した正極電極板８と負極電極板９、およびポリプロピレン層／ポリエチレン層／ポリプロピレン層の三層構造を持つマイクロポーラスシートからなるセパレータ１０を図４に示すように交互に積層し、厚さ３ｍｍの積層体とした。この際、最も外側の電極板は負極電極板９となるようにし、その負極電極板９のさらに外側にセパレータ１０を設置した（つまり、セパレータ／負極電極板／セパレータ／正極電極板／セパレータ／・・・・・・／負極電極板／セパレータ、という順番）。
【００５０】
次いで、正極電極板８、セパレータ１０、および負極電極板９の積層体である電池要素６を平らな台の上に載置し、正極電極板８のタブ８ａと、厚さ０．１ｍｍのアルミニウム板からなる正極リード端子５ａとを一括して超音波溶接し、正極集電部７ａとした。同様に、負極電極板９のタブ９ａと、厚さ０．１ｍｍのニッケル板からなる負極リード端子５ｂとを一括して超音波溶接し、負極集電部７ｂとした。このとき、正極リード端子５ａと負極リード端子５ｂは、図３に示すように、電池要素６の厚み方向に対してほぼ中心の高さとし、集電部７ａ、７ｂは電池要素６の厚み方向に対してそれぞれ逆位置となるようにした。
【００５１】
〈電池要素の封止〉
外装材として、ナイロン層／アルミニウム層／酸変性ポリプロピレン層／ポリプロピレン層の四層構造を持つアルミラミネートフィルムである２枚の外装フィルム３，４を用いた。一方の外装フィルム３に、電池要素６の平面形状と略等しい平面形状を有する凹部３ａを、深絞り成形によって、電池要素６の厚みから集電部７の先端部での厚みを減じた値と略等しい深さで、ポリプロピレン層側が凹状となるように設けた。もう一方の外装フィルム４には、電池要素６と正極および負極の集電部７とを合わせた平面形状と略等しい平面形状を有する凹部４ａを、集電部７の先端部での厚みと略等しい深さで、ポリプロピレン層側が凹状となるように設けた。
【００５２】
上記の電池要素６を、正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂのみが外装フィルム３，４から突出するように、２枚の外装フィルム３，４を重ね合わせて各凹部３ａ，４ａで構成される電池要素収納部に電池要素６を収納させて、外装フィルム３，４の周囲３辺を熱融着によって接合した。
【００５３】
次に、接合してない残りの１辺から、電池要素６を収納した外装フィルム３，４の内部に電解液を注入した。
【００５４】
電解液は、１ｍｏｌ／リットルのＬｉＰＦ６を支持塩とし、プロピレンカーボネートとエチレンカーボネートの混合溶媒（質量比５０：５０）を溶媒とするものを用いた。電解液の注入後、外装フィルム３，４の開放した残りの１辺から内部の空気を排気し、残りの１辺を熱融着することによって電池要素６を封止し、ラミネートフィルムからなる外装体２を有するリチウム二次電池であるフィルム外装電池１を得た。
【００５５】
得られたフィルム外装電池１は、電池要素６を封止したときの、大気圧による外装フィルム３，４の変形が若干見られたものの、外装フィルム３，４にクラックを生じさせるような鋭角の角部は見られなかった。
【００５６】
以上、代表的な幾つかの実施形態、および具体的な実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更され得ることは明らかである。
【００５７】
例えば、可撓性を有する外装材として、金属薄膜と熱融着性樹脂とのラミネートフィルムを用いたが、電池要素を封止するのに十分なバリア性を有するものであれば他の材料を用いることもできる。
【００５８】
また、電池要素としては、正極板と負極板とを交互に積層した積層型のものを例に挙げたが、本発明は捲回型にも適用することができる。この場合、リード端子との接続のために正極板および負極板にはそれぞれ複数のタブが設けられ、正極板のタブ同士、および負極板のタブ同士をそれぞれ一括して接合して集電部が形成される。また、捲回型の場合、正極板および負極板にそれぞれ設けられるタブの位置は、捲回された正極板および負極板を扁平状に圧縮したときに、正極板に設けられたタブ同士、および負極板に設けられたタブ同士がそれぞれ重なり合うような位置とされる。
【００５９】
また、電池要素としてチウム二次電池の電池要素を例にして説明したが、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の電池要素、さらにはキャパシタ要素などにも適用することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、電池要素を収納する収納部を形成する２つの凹部が電池要素および中継部の平面形状および厚さに基づいて最適かつ単純な形状で形成されるので、電池要素の封止時に生じる外装材の変形による外装材の損傷を防止することができる。その結果、外装材からの電解液の漏れなどによるフィルム外装電池の性能や信頼性の低下を防止することができる。
また、正極ならびに負極は、その中継部の形状、寸法を略同一とし、かつこれらが設けられる電池要素の辺の中心点に関し対称となる平面位置に設定されるので、表面側と裏側の外装フィルムは全く同一のものを使用可能であり、部品点数の削減によるコスト低減が実現され、部品管理も容易となる。
しかも、各凹部はそれぞれ深さが一定であるので、各凹部の形成も容易に行うことができる。
【００６１】
また、正極リード端子と負極リード端子を電池要素の厚み方向に対してほぼ同じ高さに設けているので、外装フィルムの融着の際、各リード端子を曲げることなく外装材から突出させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるフィルム外装電池の表面側から見た斜視図である。
【図２】図１に示したフィルム外装電池の分解斜視図である。
【図３】図１に示したフィルム外装電池の電池要素の斜視図である。
【図４】図２および図３に示した電池要素の構成を示す分解斜視図である。
【図５】図１に示したフィルム外装電池の、負極集電部近傍での負極リード端子の突出方向に沿った断面図である。
【図６】図１に示したフィルム外装電池の、正極集電部近傍での正極リード端子の突出方向に沿った断面図である。
【図７】図１に示した表面側の外装フィルムを形成するのに用いられる深絞り成形用のダイスおよびポンチの一例の平面図である。
【図８】外装フィルムに深絞り成形によって凹部を形成する場合に、意図的にテーパをつけて形成するときの、ダイスとポンチとの関係を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態によるフィルム外装電池の表面側から見た斜視図である。
【図１０】図９に示したフィルム外装電池の分解斜視図である。
【図１１】図９に示したフィルム外装電池の、正極リード端子および負極リード端子の突出方向に沿った断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態によるフィルム外装電池の表面側から見た斜視図である。
【図１３】従来のフィルム外装電池の、電池要素の封止前の、外装材を透視して示す斜視図である。
【図１４】図１３に示す外装電池の、リード端子の突出方向に沿った断面図である。
【図１５】図１３に示す外装電池の、電池要素の封止後の斜視図である。
【符号の説明】
１，２１    フィルム外装電池
２，２２    外装体
３，４，２３，２４，４３，４４    外装フィルム
３ａ，４ａ，２３ａ，２４ａ，４３ａ，４４ａ    凹部
５ａ，２５ａ，４５ａ    正極リード端子
５ｂ，２５ｂ，４５ｂ    負極リード端子
６，２６，４６    電池要素
７ａ，２７ａ，４７ａ    正極集電部
７ｂ，２７ｂ，４７ｂ    負極集電部
７ｃ    テーパ部
８    正極電極板
９    負極電極板
１０    セパレータ
１１    ダイス
１２    ポンチ
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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