(57)【要約】【課題】  電解液を注液するための開口部をラミネート外装体にあらかじめ設けなくても電解液をラミネート外装体内へ適切に注入することができるラミネート型電池の電解液注入方法を提供すること。【解決手段】  ラミネートフィルム１２を折り返し、その内部に発電要素１１を収容した後にラミネートフィルム１２の縁辺部を封止する。次いで、電解液を注入する注液ノズル２６を折り返し部１２ａに突き刺す。そして、封止されたラミネートフィルム１２の内部に注液ノズル２６を介して電解液を注入する。その後、注液ノズル２６を折り返し部１２ａから引き抜き、折り返し部１２ａを熱溶着によりシールする。【選択図】            図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラミネート外装体を折り返し、その内部に発電要素を収容して前記ラミネート外装体を封止する工程と、
電解液を注入する電解液注入手段を封止された前記ラミネート外装体に突き刺す工程と、
封止された前記ラミネート外装体の内部に前記電解液注入手段によって電解液を注入する工程と、を有することを特徴とするラミネート型電池の電解液注入方法。
【請求項２】
請求項１に記載するラミネート型電池の電解液注入方法において、
前記電解液注入手段を前記ラミネート外装体の折り返し部に突き刺すことを特徴とするラミネート型電池の電解液注入方法。
【請求項３】
請求項２に記載するラミネート型電池の電解液注入方法において、
前記電解液注入手段を前記ラミネート外装体に突き刺す際に、前記電解液注入手段が突き刺される前記折り返し部近傍を拡げる工程をさらに有することを特徴とするラミネート型電池の電解液注入方法。
【請求項４】
請求項３に記載するラミネート型電池の電解液注入方法において、
前記発電要素を収容して封止された前記ラミネート外装体を減圧下に配し、前記電解液注入手段が突き刺される前記折り返し部近傍を拡げることを特徴とするラミネート型電池の電解液注入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート外装体に発電要素が収納されたラミネート型電池に電解液を注入する方法に関する。より詳細には、電解液を注入する前工程で電解液を注入するためにラミネート外装体に注液用の開口部（未封止部）をあらかじめ設ける必要がないラミネート型電池の電解液注入方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ラミネート型電池は、携帯型ＰＣや携帯電話を始めとする電子機器のみならず、ハイブリッド車や電気自動車の電源として注目されている。このラミネート型電池は、図５に示す工程を経て製造される。すなわち、まず、図５（Ａ）に示すように、正極および負極の電極シートとセパレータとを重ね合わせて扁平形状に捲回させたものを用意する。すなわち、発電要素１１を用意する。次に、図５（Ｂ）に示すように、正極端子３１を正極の電極シートに、負極端子３２を負極の電極シートにそれぞれ溶接して取り付ける。
【０００３】
また、図５（Ｃ）に示すように、発電要素１１を収容するためにエンボス加工が施されたラミネートフィルム１２を二つ折りにし、発電要素１１をラミネートフィルム１２で包み込む。そして、図５（Ｄ）に示すように、ラミネートフィルム１２の縁辺部を、電解液を注入するための開口部１００を除き、熱溶着してシールする。
【０００４】
次に、図５（Ｅ）に示すように、開口部１００からラミネートフィルム１２内に電解液を注入する。そして、電解液を注入した後、図５（Ｆ）に示すように、開口部１００を封止する。このとき、開口部１００のうち、ラミネートフィルム１２の縁辺部近辺のみをシールする。その後、充放電を行うことで蓄電池としてのコンディショニングを行う。そして、コンディショニングが終了すると、図５（Ｇ）に示すように、ラミネート型電池が完成する。なお、図５は、従来のラミネート型電池の製造工程を説明する説明図である。
【０００５】
ここで、図５（Ｅ）に示す電解液の注入工程においては、従来、バキュームチャックによって開口部１００が拡げられ、そこにノズル１０１が挿入されてラミネートフィルム１２内に電解液が注入されていた。ところが、バキュームチャックによる引張り力によって開口部１００は一旦は広げられるものの、ラミネートフィルム１２の復元力の作用もあって、依然として偏平で狭く、ノズル１０１の先端部がしばしば開口部１００の内壁に引掛かることがあった。
【０００６】
ノズル１０１の先端部が開口部１００の内壁に引掛かると、電解液がその内壁面に付着してしまい、その分量だけ電解液の量が不足してしまう。また、開口部１００の内壁に付着した電解液は、開口部１００の封止を阻害し、ラミネートフィルム１２内への空気の混入、あるいは溶着不良等の原因ともなってしまう。
【０００７】
このため、上記の問題を解決するための技術が、例えば、特開２００２−２９８８３３号公報に開示されている。ここに開示されている電解液の注入方法では、バキュームチャックでラミネートフィルムの開口部を両外側から吸引して引張り、開口部を拡げるとともに、プレートをその広げたラミネートフィルム内に押し込んで、ラミネートフィルム内の空間を拡げるようにしている。これにより、ノズルの先端部が開口部の内壁に引掛かることを防止して、電解液の注入を適切に行うとともに開口部の内壁面への液付着等を回避している。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−２９８８３３号公報（第３〜４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特開２００２−２９８８３３号公報に開示されている電解液の注入方法でも、前工程においてノズルを挿入するための開口部をあらかじめ設けておく必要があった。このため、そのままの状態、つまり開口部が開口した状態で一定時間以上放置しておくことができなかった。ゴミや水分などが開口部から電池内部に侵入してしまうからである。そのため、取り扱いに細心の注意が必要であった。
【００１０】
また、特開２００２−２９８８３３号公報に開示されている電解液の注入方法では、バキュームチャックにより開口部を広げているので、開口部を開口する工程は大気中で行う必要がある。このため、開口部を開口する工程（大気中）と注液する工程（真空中）とを別々にしなければならない。つまり、装置のコスト面および生産効率面ともに不利である。
【００１１】
ここで、特開２００２−２９８８３３号公報に開示されている電解液の注入方法では、ノズルの先端部が開口部の内壁に引掛かることが防止されている。その結果、電解液の注入が適切に行われるとともに開口部の内壁面への液付着等が回避されている。しかしながら、この電解液の注入方法では、ノズルを開口部からスムーズにラミネートフィルム内部へ挿入するために開口部を拡げるためのプレートが必要である。このため、プレートをラミネートフィルム内に押し込む工程が増える（生産効率の低下）とともに、装置のコストアップを招くという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、電解液を注液するための開口部をラミネート外装体にあらかじめ設けなくても電解液をラミネート外装体内へ適切に注入することができるラミネート型電池の電解液注入方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するためになされた本発明に係るラミネート型電池の電解液注入方法は、ラミネート外装体を折り返し、その内部に発電要素を収容して前記ラミネート外装体を封止する工程と、電解液を注入する電解液注入手段を封止された前記ラミネート外装体に突き刺す工程と、封止された前記ラミネート外装体の内部に前記電解液注入手段によって電解液を注入する工程と、を有することを特徴とする。
【００１４】
このラミネート型電池の電解液注入方法では、電解液注入手段を封止されたラミネート外装体に突き刺し、その内部に電解液を注入するので、前工程において電解液注入手段を挿入するための開口部をあらかじめ設けておく必要がない。このため、電解液を注入する前の状態で長期時間放置しても、ラミネート外装体の内部にゴミや水分が侵入するがない。したがって、発電要素を封止し電解液を注入する前のラミネート型電池の取り扱いに細心の注意を払う必要がない。また、このラミネート型電池の電解液注入方法では、開口部を拡げる工程が不要になるから、バキュームチャックやプレート等が不要となる。このため、装置のコスト面および生産効率面で有利となる。
【００１５】
本発明に係るラミネート型電池の電解液注入方法においては  前記電解液注入手段を前記ラミネート外装体から引き抜き前記ラミネート外装体を密閉封止する工程をさらに含んでいるとよい。これにより、ラミネート外装体における電解液注入手段の突刺跡を確実に封止することができるからである。
【００１６】
また、本発明に係るラミネート型電池の電解液注入方法においては  前記電解液注入手段を前記ラミネート外装体の折り返し部に突き刺すことが望ましい。
こうすることにより、ラミネート外装体の内部に電解液が付着したとしても、電解液注入手段を突き刺した部位は折り返し部のごく一部分であるため、封止強度の低下が生じることなく、容易かつ確実に封止することができるからである。
【００１７】
また、折り返し部以外の辺を先に溶着し、電解液を注入して、その後折り返し部を溶着することも好ましい。このようにすれば、電解液注入手段の突刺跡を確実に封止することができるとともに、ラミネート外装体の全周が溶着されるため電池の剛性が高まるからである。
【００１８】
さらに、本発明に係るラミネート型電池の電解液注入方法においては  前記電解液注入手段を前記ラミネート外装体に突き刺す際に、前記電解液注入手段が突き刺される前記折り返し部近傍を拡げる工程をさらに有することが望ましい。そして、前記発電要素を収容して封止された前記ラミネート外装体を減圧下に配し、前記電解液注入手段が突き刺される前記折り返し部近傍を拡げればよい。
こうすることにより、電解液注入手段をラミネート外装体へ容易かつ確実に突き刺すことができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るラミネート型電池の電解液注入方法によれば、電解液注入手段を封止されたラミネート外装体に突き刺し、その内部に電解液を注入するので、電解液を注入するための開口部をラミネート外装体にあらかじめ設けなくても電解液をラミネート外装体内へ適切に注入することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明のラミネート型電池の電解液注入方法を具体化した最も好適な実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
そこで、まず、本実施の形態に係る方法を用いて製造したラミネート型電池について、図１を参照しながら説明する。図１は、実施の形態に係るラミネート型電池の斜視図である。本実施の形態に係るラミネート型電池１０は、図１に示すように、発電要素１１がラミネートフィルム１２に収容された状態のものである。
【００２１】
発電要素１１は、正極の電極シートと負極の電極シートとをセパレータとともに重ね合わせて捲回され、扁平状に形成されたものである。そして、発電要素１１の両極シートには、両極の端子３１，３２が接続されている（図２（Ａ），（Ｂ）参照）。これら正極端子３１および負極端子３２は、ラミネートフィルム１２の縁辺から突出している。
【００２２】
なお、発電要素１１を構成する各部材の具体例としては、例えば、リチウムイオン電池の場合には、正極の電極シートとしてコバルト酸リチウム、負極の電極シートとして黒鉛化炭素材料、セパレータとしてポリエチレン等の樹脂、さらに電解液としてリチウム塩を溶解させた有機溶媒が利用される。
【００２３】
ラミネートフィルム１２は、５０〜１５０μｍ程度の厚さのアルミ箔を基板とし、その片面に３０〜１００μｍ程度の厚さのＣＰＰ（Casted PP）等の内面（接合）層を、もう片面に１０〜３０μｍ程度の厚さのＯ−Ｎｙ（Oriented Nylon），ＰＥＴ，ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の最外層をコーティングしたものである。なお、その他に、保護層や接着層を設ける場合もある。そして、ラミネートフィルム１２は、その縁辺部が熱溶着によってシールされている。
【００２４】
また、ラミネートフィルム１２の縁辺部の一部には、安全弁部１４が設けられている。この安全弁部１４は、ラミネートフィルム１２内の圧力が所定値（例えば、０．５ＭＰａ程度）に達すると、シール（溶着）部分が裂けることで開弁する構造となっている。これにより、過充電状態になってラミネートフィルム１２内に電解液の分解ガスが充満してラミネートフィルム１２内の圧力が上昇した場合に、その圧力が上記の所定圧（開弁圧）に達することで安全弁部１４が開弁し、ラミネートフィルム１２内に充満したガスを安全に放出することができるようになっている。
【００２５】
続いて、上記したラミネート型電池１０の製造方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、実施の形態に係る注液方法を用いたラミネート型電池の製造工程を説明する説明図である。ラミネート型電池１０は、基本的には、従来技術の説明で述べた手順とほぼ同様に製造される。すなわち、まず、図２（Ａ）に示すように、正極および負極の電極シートとセパレータとを重ね合わせて扁平形状に捲回させたもの（発電要素１１）を用意する。次に、図２（Ｂ）に示すように、正極端子３１を正極の電極シートに、負極端子３２を負極の電極シートにそれぞれ溶接して取り付ける。
【００２６】
また、図２（Ｃ）に示すように、発電要素１２を収容するためにラミネートフィルム１２を二つ折りにし、発電要素１１をラミネートフィルム１２で包み込む。ここで、ラミネートフィルム１２の両方にエンボス加工を施しているが、一方にのみエンボス加工を施す場合もあるし、また、エンボス加工を施さない場合もある。そして、図２（Ｄ）に示すように、ラミネートフィルム１２の折り返し部１２ａ以外の縁辺部を熱溶着してシールする。このとき、縁辺部の一部分における接合強度を他の部分よりも弱くしていく。これにより、安全弁部１４が形成される。
【００２７】
次に、図２（Ｅ）に示すように、注液ノズル２６をラミネートフィルム１２の折り返し部１２ａに突き刺して電解液を注入する。電解液を注入した後は、図５（Ｆ）に示すように、折り返し部１２ａを熱溶着してシールする。このとき、電解液がラミネートフィルム１２の内部に付着していたとしても、注液ノズル２６を突き刺した部位はごく一部分であるため、接合強度の低下が生じることなく、容易かつ確実にシールすることができるからである。その後、充放電を行うことで蓄電池としてのコンディショニングを行う。そして、コンディショニングが終了すると、図２（Ｇ）に示すように、ラミネート型電池１０が完成する。
【００２８】
上記したように、電解液の注入方法が従来方法とは異なる。すなわち、本実施の形態では、開口部１００（図５参照）を設けずに、電解液をラミネートフィルム１２の内部に注入するのである。そこで、この電解液の注入方法について、図３を参照しながら説明する。図３は、注液装置の概略構成を示す図である。
【００２９】
まず、注液装置について簡単に説明する。この注液装置２０には、図３に示すように、大別して注液システム部２１と減圧システム部２２とが備わっている。そして、注液システム部２１には、タンク２３と、注液シリンダ２４および注液ピストン２５と、注液ノズル２６と、複数のバルブＶ４〜Ｖ７とが備わっている。一方、減圧システム部２２には、チャンバ４０と、真空ノズル４１と、真空ポンプ４２と、複数のバルブＶ１〜Ｖ３とが備わっている。そして、注液装置２０は、減圧システム部２２によりチャンバ４０内を減圧して（真空にして）、注液システム部２１によりラミネートフィルム１２の内部に電解液を注入するようになっている。
【００３０】
ここで、タンク２３は、ラミネートフィルム１２の内部に注入する電解液を貯留するものである。注液シリンダ２４および注液ピストン２５は、電解液をラミネートフィルム１２の内部に注入するためのものである。注液ノズル２６は、中空で先端が鋭角にカットされたものである。そして、タンク２３と注液シリンダ２４とは、液バルブＶ７と逆止弁２７とを介して配管により接続されている。また、注液シリンダ２４は、注液バルブＶ４と液ダレ防止弁２８とを介して配管により注液ノズル２６に接続されている。さらに、タンク２３上部と、注液バルブＶ４と液ダレ防止弁２８との間が配管により接続されている。この配管には、タンク２３側から順に、ドライエアー供給ポンプ２９と、加圧バルブＶ６と、ブローバルブＶ５とが設けられている。
【００３１】
また、チャンバ４０には、上部チャンバ４０ａと下部チャンバ４０ｂとが備わっている。上部チャンバ４０ａには、注液ノズル２６および真空ノズル４１が上下に移動可能に配設されている。下部チャンバ４０ｂは、その内部にラミネート型電池１０の下半分程度を収容して固定することができるようになっている。そして、下部チャンバ４０ｂが上下方向に稼働するようになっている。これにより、チャンバ４０が開閉されるようになっている。
【００３２】
真空ポンプ４２は、チャンバ４０内およびラミネートフィルム１２内を減圧するためのものである。そして、この真空ポンプ４２は、真空ポンプバルブＶ１とアキュムレータ４３と真空バルブＶ２とを介して配管により真空ノズル４１に接続されている。また、真空ノズル４１は、大気開放バルブＶ３を介して配管により大気開放絞り弁４４に接続されている。さらに、チャンバ４０内の圧力を測定する圧力計Ｇ２とアキュムレータ４３内の圧力を測定する圧力計Ｇ１が設けられている。
【００３３】
続いて、上記の注液装置２０を用いて電解液をラミネート型電池１０に注入する手順について説明する。まず、密封されたラミネート型電池１０を折り返し部１２ａが上になるようにして下部チャンバ４０ｂにセットする。次いで、真空ポンプバルブＶ１を開状態とする。そして、圧力計Ｇ１によりアキュームレータ４３内が真空になったことを確認した後、真空ポンプバルブＶ１を閉状態とする。
【００３４】
次に、下部チャンバ４０ｂを上昇させる。これにより、上部チャンバ４０ａと下部チャンバ４０ｂとが重なり合いチャンバ４０内が密閉される。その後、真空バルブＶ２を開状態とする。そして、圧力計Ｇ２によりチャンバ４０内が真空になったことを確認した後、真空バルブＶ２を閉状態とする。これにより、図４に示すように、ラミネートフィルム１２が膨脹するので、折り返し部１２ａが広がる。ラミネートフィルム１２が膨脹するのは、ラミネート型電池１０の内部は正圧であるからである。なお、図４は、注液ノズルを突き刺すときにおけるラミネート型電池の折り返し部近傍の状態を示す断面図である。
【００３５】
そして、注液ノズル２６および真空ノズル４１を不図示のアクチュエータにより下降させる。これにより、注液ノズル２６および真空ノズル４１が折り返し部１２ａに突き刺さり、各ノズル２６，４１の先端はそれぞれラミネートフィルム１２の内部へと達する。ここで、ラミネートフィルム１２は薄いので、折り返し部１２ａに注液ノズル２６および真空ノズル４１が正確に突き刺さらないこともあり得る。しかしながら、上記したように、注液ノズル２６および真空ノズル４１を下降させる前に、ラミネートフィルム１２を膨脹させて折り返し部１２ａを拡げている。また、ラミネートフィルム１２を膨脹させているので、折り返し部１２ａが所定の強度を持っている。このため、注液ノズル２６および真空ノズル４１を折り返し部１２ａに容易かつ確実に突き刺すことができる。
【００３６】
注液ノズル２６および真空ノズル４１を折り返し部１２ａに突き刺した後、真空ポンプバルブＶ１と真空バルブＶ２とを開状態とする。そして、圧力計Ｇ２によりチャンバ４０内が真空になったことを確認した後、真空ポンプバルブＶ１と真空バルブＶ２とを閉状態とする。これにより、ラミネートフィルム１２内およびチャンバ４０内が減圧される。その後、真空ノズル４１を不図示のアクチュエータにより上昇させる。
【００３７】
次いで、注液バルブＶ４を開状態として、注液ピストン２５を下降させる。これで、所定量の電解液がラミネートフィルム１２内へ注入される。その後、注液バルブＶ４を閉状態とする。また、ブローバルブＶ５を開状態とする。さらに、加圧バルブＶ６をＢ側状態（ドライエアー供給ポンプ２９とブローバルブＶ５とを接続する状態）とした後（０．５秒程度）、加圧バルブＶ６をＡ側状態（大気開放状態）とする。そして、ブローバルブＶ５を閉状態とする。これにより、注液ノズル２６内に残留した電解液がラミネートフィルム１２内に排出される。したがって、適正な量の電解液を注入することができる。
【００３８】
また、注液バルブ２６を折り返し部１２ａに突き刺して注液しているので、従来のように、前工程において注液ノズルを挿入するための開口部をあらかじめ設けておく必要がない。このため、電解液を注入する前の状態で長期時間放置しても、ラミネートフィルム１２の内部にゴミや水分が侵入することがない。したがって、発電要素１１を封止した後のラミネート型電池１０の取り扱いに細心の注意を払う必要がない。さらに、開口部を拡げる工程が不要になるとともに、バキュームチャックやプレート等も不要となる。このため、生産効率が向上するとともに生産設備の低コスト化を図ることができる。
【００３９】
注液が終了した後、注液ノズル２６を不図示のアクチュエータにより上昇させる。そして、大気開放バルブＶ３を開状態とする。大気開放バルブＶ３を開状態としてから５秒程度経過した後、大気開放バルブＶ３を閉状態とする。これにより、チャンバ４０内が緩やかに真空破壊（大気圧化）される。その後、次の注液に備えて、液バルブＶ７を開状態とし注液ピストン２５を上昇させて、注液シリンダ２４内に所定量の電解液を補充する。
【００４０】
最後に、下部チャンバ４０ｂを下降させて、下部チャンバ４０ｂから注液されたラミネート型電池１０を取り出す。かくして注液工程が終了する。そして、次に注液するラミネート型電池が下部チャンバ４０ｂにセットされ、上記した動作が繰り返し行われる。
【００４１】
以上、詳細に説明したように本実施の形態に係るラミネート型電池の電解液注入方法では、注液バルブ２６を折り返し部１２ａに突き刺して注液するので、従来のように、前工程において注液ノズルを挿入するための開口部をあらかじめ設けておく必要がない。このため、電解液を注入する前の状態で長期時間放置しても、ラミネートフィルム１２の内部にゴミや水分が侵入するがない。したがって、発電要素１１を封止した後のラミネート型電池１０の取り扱いに細心の注意を払う必要がない。また、開口部を拡げる工程が不要になるとともに、バキュームチャックやプレート等も不要となる。このため、生産効率が向上するとともに生産設備の低コスト化を図ることができる。
【００４２】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、本発明は電池種に依存することはない。つまり、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池、あるいはニッカド電池などの電池種に対しても同様に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施の形態に係る注液方法を用いて製造したラミネート型電池の斜視図である。
【図２】実施の形態に係る注液方法を用いたラミネート型電池の製造工程を説明する説明図である。
【図３】注液装置の概略構成を示す構成図である。
【図４】注液ノズルを突き刺すときにおけるラミネート型電池の折り返し部近傍の状態を示す断面図である。
【図５】従来のラミネート型電池の製造工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ラミネート型電池
１１  発電要素
１２  ラミネートフィルム
１２ａ  折り返し部
２１  注液システム部
２２  減圧システム部
２６  注液ノズル
３１  正極端子
３２  負極端子
【図１】
2005285503.tif 000003
【図２】
2005285503.tif 000004
【図３】
2005285503.tif 000005
【図４】
2005285503.tif 000006
【図５】
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