(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状に成形された正極と負極をセパレータを介して対向配置してなる積層体と電解液とをラミネートフィルムの外装体内に脱気した状態で密封するとともに、積層体の正負両極の電極に接続されたタブを外装体の外に導出してなる電気化学的デバイスの製造方法であって、
上端を揃えて対面する略矩形のラミネートフィルムの間に、前記タブを外側に露出させた状態で前記積層体を配置するとともに、当該上端以外の縁辺を熱融着させることで、ラミネートフィルムを上端に開口を有する袋に形成する工程と、
真空中で、前記ラミネートフィルムの袋中に電解液を注入するとともに、前記開口より下方で上端の縁辺とほぼ平行なラインを第１封止ラインとして、当該ラインを機械的に圧着することで前記ラミネートフィルムを密封する仮真空封止工程と、
仮真空封止工程により密封されているラミネートフィルムの袋内で化学反応によるガスを発生させるエイジング工程と、
前記第１封止ラインにおける機械的な圧着を開放して前記ガスを排気する排気工程と、
前記排気工程により開口状態にあるラミネートフィルムの袋を、真空中で、前記第１封止ラインより上方で当該ラインにほぼ平行なラインに沿って熱融着させる最終真空封止工程と、
を含むことを特徴とする電気化学的デバイスの製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法によって作成された電気化学的デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、シート状に成形された正極と負極をセパレータを介して対向配置してなる積層体と電解液とをラミネートフィルムの外装体内に脱気した状態で密封してなる電気化学的デバイスの製造方法であって、具体的には、外装体の密封特性を向上させるための改良技術に関する。本発明は、例えば、非水電解質蓄電デバイスに適用可能である。
【背景技術】
【０００２】
図２にラミネートフィルムを外装体とする電気化学的デバイスの一例として非水電解質蓄電デバイスの基本構造を示した。（Ａ）は非水電解質蓄電デバイス１ｂの透視平面図であり、（Ｂ）はその側断面図である。非水電解質蓄電デバイス１ｂにおける正負それぞれの極（１０ｐ，１０ｎ）は、集電体となるシート状導電体（１１ｐ，１１ｎ）の表面にそれぞれの極の活物質を塗布してなり、非水電解質蓄電デバイス１ｂは、この正負両極（１０ｐ，１０ｎ）をセパレータ３０を介して対向配置させた積層体５０を基本構造とし、その積層体５０を袋状のラミネートフィルム１００内に電解液とともに収納した後、袋の上端１０１の開口部分１０２を真空中にてヒートシールする（熱融着させる）ことで組み立てられる。また、非水電解質蓄電デバイス１ｂにおけるシート状導電体（１１ｐ，１１ｎ）には電力の取り出し口となる電極部（１２ｐ，１２ｎ）が形成され、この電極部（１２ｐ，１２ｎ）にタブ４０が超音波溶接などの方法によって溶着されている。そして、ラミネートフィルムは、タブ４０の延長方向の途中の所定位置１０３でヒートシールされることで、タブ４０の先端は外装体１００の外に露出している。
【０００３】
なお、図示した例では、説明を容易にするために、積層体５０を１対の正極１０ｐと負極１０ｎとをセパレータ３０を介して対向配置させた単層構造として示したが、周知のごとく、この積層構造タイプの蓄電素子は、普通、多層構造である。そして、多層構造の積層体のそれぞれの層における正極および負極のそれぞれの電極部（１２ｐ，１２ｎ）同士を積層した状態で一括してタブ４０に溶接し、そのタブ４０を袋状のラミネートフィルム１００の外部に露出させる構造となっている。
【０００４】
ところで、上記構造の非水電解質蓄電デバイスでは、その組立後に、一定期間放置して発電要素が化学的に安定するまで一定期間保存したり、初期充電や電解賦活などを目的として非水電解質蓄電デバイスを充電したりするエイジング処理が施される場合がある。周知のごとく、このエイジング処理では、何らかの化学反応を起源とするガスが発生する。発生したガスが外装体内に充満すると、ラミネートフィルムが外方向に膨らむように変形し、真空封止により密着した状態で積層されていた正極と負極の密着性が低下し、非水電解質蓄電デバイスの性能が劣化する。また、反応ガスには、非水電解質蓄電デバイス内に残存していた水分や不純物などが電解液と反応して発生する成分も含まれている場合もあるので、エイジング処理は、非水電解質蓄電デバイス内の不純物や水分をガスの状態にして除去する目的もある。したがって、非水電解質蓄電デバイスなどの電気化学的デバイスでは、一度組み立てた後に、エイジング処理によりガスを発生させ、外装体を開封してそのガスを排気し、再度真空封止することで最終的な製品となる。
【０００５】
図３に、上記非水電解質蓄電デバイスの従来の製造方法を示した。この図には、ラミネートフィルの外装体に積層体５０と電解液とを封入する工程が示されている。まず、上端１０１を揃えて対面する略矩形のラミネートフィルム（１００ａ、１００ｂ）の間に、前記タブ４０を外側に露出させた状態で前記積層体５０を配置する（Ａ）。この例では、２枚の略矩形状のラミネートフィルム（１００ａ、１００ｂ）を使って対面させている。もちろん、１枚のラミネートフィルムを上端１０１を揃えるように２つ折りにして対面させてもよい。次に、当該上端１０１以外の縁辺１０４を熱融着させることで、ラミネートフィルム（１００ａ、１００ｂ）を上端１０１が開口１０２となる袋に形成する（Ｂ）。そして、真空中で、この開口１０２から電解液を注入し、さらに上端１０１に沿ってラミネートフィルム１００をヒートシールすることで積層体５０をラミネートフィルム１００の袋内に密封する（Ｃ）。この状態でエイジング処理を行い、ラミネートフィルム１００の袋内に反応ガスを発生させる。このガスを排気するために、封止されているラミネートフィルム１００の上端１０１より下方で、この上端の縁辺に平行なライン１０５に沿ってラミネートフィルム１００を切断し、当初の開口１０２より下方に新たな開口１０６を形成する（Ｄ）。この開口１０６よりガスが排気されたら、真空中にて先の切断ライン１０５の部分をヒートシールして非水電解質蓄電デバイス１ｂを完成させる（Ｅ）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したように、非水電解質蓄電デバイスなどの電気化学的デバイスにおける従来の製造方法では、袋状のラミネートフィルムの最初の封止ラインより最終的な封止ラインの方が下方にある。したがって、ラミネートフィルム内側の最終封止ラインの部分は電解液に触れる可能性が高い。そして、その部分を熱融着させる際、最終封止ラインにて対面している前後のラミネートフィルムの間に電解液が付着していると、その付着した電解液が融着を阻害する可能性がある。熱融着時にラミネートフィルムの内側に付着している電解液がヒートシール時の熱で沸騰し、熱融着部分に気泡が発生する可能性もある。このような封止部分における融着不良は、電気化学的デバイスの長期保存時に電解液の漏出原因となる。
【０００７】
したがって本発明は、シート状に成形された正極と負極をセパレータを介して対向配置してなる積層体と電解液とをラミネートフィルムの外装体内に脱気した状態で密封してなる電気化学的デバイスの製造方法において、外装体となるラミネートフィルムを確実に封止することで、信頼性の高い電気化学的デバイスを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、シート状に成形された正極と負極をセパレータを介して対向配置してなる積層体と電解液とをラミネートフィルムの外装体内に脱気した状態で密封するとともに、積層体の正負両極の電極に接続されたタブを外装体の外に導出してなる電気化学的デバイスの製造方法であって、
上端を揃えて対面する略矩形のラミネートフィルムの間に、前記タブを外側に露出させた状態で前記積層体を配置するとともに、当該上端以外の縁辺を熱融着させることで、ラミネートフィルムを上端に開口を有する袋に形成する工程と、
真空中で、前記ラミネートフィルムの袋中に電解液を注入するとともに、前記開口より下方で上端の縁辺とほぼ平行なラインを第１封止ラインとして、当該ラインを機械的に圧着することで前記ラミネートフィルムを密封する仮真空封止工程と、
仮真空封止工程により密封されているラミネートフィルムの袋内で化学反応によるガスを発生させるエイジング工程と、
前記第１封止ラインにおける機械的な圧着を開放して前記ガスを排気する排気工程と、
前記排気工程により開口状態にあるラミネートフィルムの袋を、真空中で、前記第１封止ラインより上方で当該ラインにほぼ平行なラインに沿って熱融着させる最終真空封止工程と、を含んでいる。  
また、当該製造方法によって作成された電気化学的デバイスも本発明の範囲とした。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電気化学的デバイスの製造方法によれば、ラミネートフィルムの外装体を確実に封止して液漏れを防止することができる。したがって、当該製造方法で製造された電気化学的デバイスは、高い信頼性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
＝＝＝実施例＝＝＝
本発明の実施例として、非水電解質蓄電デバイス（以下、蓄電素子）の製造方法を示す。図１に当該方法における工程を示した。この図では、対面するラミネートフィルム（１００ａ、１００ｂ）間に積層体５０を封止してラミネートフィルム１００を袋状に形成した状態（Ａ）からの工程を示している。そして、真空中で、ラミネートフィルム１００の上端１０１より下方で、その上端１０１の縁辺に平行なライン（第１封止ライン）１１０を超えないように電解液を注入し、当該ライン１１０に沿って機械的な圧力によってラミネートフィルム１００を封止する（Ｂ）。すなわち、ヒートシールによって封止するのではなく、例えば、細長いバー２００を対面するラミネートフィルム１００の前後からこの第１封止ライン１１０の部分で加圧・挟持するなどして機械的に圧着・封止するのである。この状態で、エイジング処理を行い、その後、第１封止ライン１１０における機械的な圧力を開放し、再度ラミネートフィルム１００の上端１０１を袋の開口１０２とし、反応ガスを排気する。そして、先の第１封止ライン１１０より上方の部分、すなわち、ラミネートフィルムの内側で電解液に触れていない部分で、このラインに平行なライン（例えば、ラミネートフィルム上端１０１）を真空中でヒートシールして蓄電素子１ａを完成させる（Ｄ）。
【００１１】
＝＝＝信頼性の評価＝＝＝
ここで、本発明の方法で製造した蓄電素子の信頼性を評価するために、従来の方法で製造した蓄電素子（従来品）と上記実施例の方法で製造した蓄電素子（発明品）とを１００個ずつ用意し、それぞれのサンプルを７０℃の温度環境下で１２０日保存して漏液の有無を確認した。従来品と発明品は、その製造方法が異なるだけで、積層体および電解液などの構成は同じである。当該評価においては、蓄電素子は、周知のリチウムイオンキャパシタと呼ばれる蓄電素子と同等の構造であり、積層体は、活性炭をアルミ箔状にシート状に成形した正極とリチウムの吸蔵・放出が可能な炭素材料を含む負極活物質合剤を銅箔状にシート状に塗布・成形した負極とをセパレータを介して対面させて積層した構造であり、電解液は、リチウム塩を含んだ非水電解液である。また、負極の銅箔上で負極活物質合剤が塗布されていない部分にリチウム金属が貼着されている。
【００１２】
表１に、上記漏液試験の結果を示した。
【表１】
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【００１３】
従来品では、９０日目に３個のサンプルに漏液が発生し、１２０日目にさらに９個のサンプルで漏液が発生した。それに対し、発明品では、１２０日経過後でも漏液が発生したサンプルは１つもなかった。すなわち、上記実施例の方法で作製された蓄電素子では、最終的にヒートシールにより風刺される部分が電解液に触れていないため、ラミネートフィルムが確実に熱融着し、完全に封止される。
【００１４】
＝＝＝本発明の適用範囲＝＝＝
上記実施例では、電気化学的デバイスとして、充放電が可能な非水電解質蓄電デバイスを例に挙げていたが、本発明は、ラミネートフィルムの外装体内に発電要素が収納され、エイジング処理を必要とし、その処理に際してガスが発生する電気化学的デバイスを対象としている。したがって、当該電気化学的デバイスが一次電池であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例における電気化学的デバイスの製造方法を示す図である。
【図２】非水電解質蓄電デバイスの概略構造図である。
【図３】電気化学的デバイスの従来の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１ａ、１ｂ  非水電解質蓄電デバイス
１０ｐ  正極
１０ｎ  負極
４０  タブ
５０  積層体
１００、１００ａ、１００ｂ  ラミネートフィルム
１０２  開口
１１０  第１封止ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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