(57)【要約】量産性があり、かつ薄くて損傷に強い非水解電解質電池の外装ケースである。外装ケース４はケース本体４ａとカバー４ｂとで構成され、リチュームイオン・ポリマー二次電池等の非水電解質電池２を内装後、挟んで一体的に接合される。カバー４ｂは合成樹脂製のフィルム状の薄板材４ｃの素材で構成し、外装ケース４を薄くしている。ケース本体４ａとカバー４ｂのケース本体外周枠９、カバー外周枠１０は射出成形により成形され、接合部は段差部９ａ，１０ａを構成している。この段差部を有していることは、衝撃等があっても機械的強度を確保した構成になっており、損傷に強い外装ケース４となっている。
2004055924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非水電解質電池を外装する外装ケース（４）であって、
側面の外周縁部に一体に設けられた矩形のケース本体外周枠（９）を有して構成され、前記非水電解質電池を収納するための合成樹脂製のケース本体（４ａ）と、
前記ケース本体（４ａ）に収納された前記非水電解質電池の開放側の側面を覆う合成樹脂製のフィルム状の側板（４ｃ）、及び前記側板（４ｃ）の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製のカバー外周枠（１０）とからなるカバー（４ｂ）とからなり、
前記ケース本体外周枠（９）と前記カバー外周枠（１０）とが対向して一体に接合するための接合部と
からなることを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項２】
請求項１に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記接合部は、前記ケース本体外周枠（９）と前記カバー外周枠（１０）を相対的に位置決めするための位置決め手段（９ａ，１０ａ）を有する
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項３】
請求項２に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記位置決め手段（９ａ，１０ａ）は、前記ケース本体外周枠体（９）に断面構造が階段状の第１段差部（９ａ）が形成され、前記カバー外周枠（１０）に断面構造が階段状の第２段差部（１０ａ）が形成されており、
前記第１段差部（９ａ）及び前記第２段差部（１０ａ）が対向して嵌合して一体に接合されている
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記ケース本体（４ａ）には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（３）が形成されている
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項５】
請求項３に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記第１段差部（９ａ）及び前記第２段差部（１０ａ）は、高さの異なる面を有して構成されたものである
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項６】
請求項１に記載の非水電解質電池を外装する外装ケースの製造方法において、
射出成形金型で射出成形して前記ケース本体（４ａ）を成形し、
前記側板（４ｃ）を射出成形金型に挿入し、前記側板（４ｃ）の外周縁部に合成樹脂を射出してカバー外周枠（１０）を一体に固着して前記カバー（４ｂ）を形成し、
前記ケース本体外周枠（９）と前記カバー外周枠（１０）とを対向させて、一体に接合させて前記外装ケース（４）を製造する
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、
前記固着は、前記射出成型金型内での前記カバー外周枠（１０）の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものである
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、
前記超音波溶着のために前記ケース本体外周枠（９）及び／又は前記カバー外周枠（１０）に、前記接合のための凸部である溶着部（２２）が形成されている
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。
【請求項９】
非水電解質電池を外装する外装ケースであって、
前記非水電解質電池の他の側面より広い側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第１側板（４４ｅ）と、
前記非水電解質電池の前記広い側面と対向する側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第２側板（４４ｃ）と、
前記第１側板（４４ｅ）の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第１外周枠体（４４ｆ）、及び
前記第２側板（４４ｃ）の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第２外周枠体（４４ｄ）とからなり、
前記第１外周枠体（４４ｆ）と前記第２外周枠体（４４ｄ）とが対向して一体に接合するための接合部と
からなることを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項１０】
請求項９に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記接合部は、前記第１外周枠体（４４ｆ）と前記第２外周枠体（４４ｄ）とを相対的に位置決めするための位置決め手段（４９ａ）を有する
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項１１】
請求項１０に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記位置決め手段（４９ａ）は、相互に嵌合し位置決めするための凹部（４９ａ）と、前記凹部（４９ａ）に挿入される凸部が前記第１外周枠体（４４ｆ）及び前記第２外周枠体（４４ｄ）に形成されている
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項１２】
請求項９に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記第１外周枠体（４４ｆ）、及び／又は前記第２外周枠体（４４ｄ）には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（４３）が形成されている
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。
【請求項１３】
請求項９に記載の非水電解質電池を外装する外装ケースの製造方法において、
前記第１側板（４４ｅ）を射出成形金型に挿入し、前記第１側板（４４ｅ）の外周縁部に合成樹脂を射出して第１外周枠体（４４ｆ）を一体に固着して第１ケース本体（４４ａ）を成形し、
前記第２側板（４４ｃ）を射出成形金型に挿入し、前記第２側板（４４ｃ）の外周縁部に合成樹脂を射出して第２外周枠体（４４ｄ）を一体に固着して第２ケース本体（４４ｂ）を成形し、
前記第１ケース（４４ａ）と前記第２ケース（４４ｂ）とを対向させて、前記第１外周枠体（４４ｆ）と前記第２外周枠体（４４ｄ）とを一体に接合させる
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、
前記固着は、射出成型金型内での第１外周枠体及び第２外周枠の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものである
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、
前記超音波溶着のために前記第１外周枠体（４４ｆ）及び／又は前記第２外周枠体（４４ｄ）に、前記接合のための凸部である溶着部（２２）が形成されている
ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、アルミラミネートフィルム等で包装された非水電解質電池本体を外装するための外装ケースとその製造方法に関する。更に詳しくは、非水電解質電池素子を合成樹脂製の薄いケース本体、又はフィルム状の薄板材の外周に一体に固着した合成樹脂の枠部材で外装する非水電解質電池の外装ケースとその製造方法に関する。
【背景技術】  従来から、リチュームイオン電池の外装するスチール缶、アルミニウム缶等の金属ケース、アルミラミネートフィルムで包装されたポリマー電池の本体は、落下、外部の衝撃等から保護するために更に外装する必要がある。この外装方法は、電池本体をアルミ板、プラスチック等のケース状のもので密閉被覆する方法や、電池本体の外表面に熱可塑性樹脂を射出成形して被覆して包装状態にする方法等が知られている。
又、電池の被覆用に熱収縮性合成樹脂として、ポリ塩化ビニル等からなる熱収縮性チューブが使用されていることも公知である。熱収縮性チューブとしてオレフィン系のアイオノマー樹脂を主成分とする混合組成物からなる延伸チューブも公知である（例えば、特開平１１−１７０３６５号公報参照）。
しかしながら、従来の外装方法は需要の要求を全て解決している訳ではなく、まだ問題点を多く抱えている。特に、携帯電話器のようなものは極力薄い電池が要求されており、これに応える電池も出現している。この電池を薄い熱収縮性チューブで被覆すると、一部が皺になることがあり安定した品質のものを大量生産するには信頼性の点で問題がある。また、射出成形は量産性で優れているが従来の射出成形では溶融樹脂の流れの関係で、肉厚を薄くすると流れが悪くなり限界がある。
携帯電話器等では耐薬品性、難燃性の素材が要求されので、これらを満足する、例えばＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）樹脂に無機材からなる難燃材を混入させると、溶融樹脂の流れが悪くなるので最低でも０．３〜０．４ｍｍの肉厚が必要となり、薄い成形はより困難である。従って、現在の一般的な技術による射出成形方法による限り、所定肉厚以下での射出成形方法では限界がある。特に、リチュームイオン・ポリマー二次電池は、薄型・軽量を実現できることが特徴であり、この特徴を減殺するような厚肉の外装は採用することはできない。
又、このリチュームイオン・ポリマー二次電池の外装ケースは、薄く、軽量であっても、強度的に安定したものが要求される。一方、電子部品を収納する薄肉成形品の製造方法において、薄肉部をフィルムで構成し厚肉部を射出成形により成形するものが提案されている（特開２００２−２８３５０７号）。しかしながら、この薄肉成形品は、外表面を完全に被覆するものではないので前述した電池の外装には採用することはできない。
【発明の開示】
本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたものであり、下記の目的を達成するものである。
本発明の目的は、非水電解質電池ケースの側面を合成樹脂製のフィルム状の薄板材、又は射出成形で構成して極めても薄い外装を実現した上、強度的にも安定した、非水電解質電池の外装ケースとその製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、生産性の高い射出成形法により大量生産に好適で製造がし易い、非水電解質電池の外装ケースとその製造方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、デザインの優れた外装を形成することができる、非水電解質電池の外装ケースとその製造方法を提供することにある。
本発明の利点は、互いに形状が異なるケース本体とカバー、又は２つの合わせの同一形状の成型品を接合して構成し、この接合部を段差構造として一体に構成したので、外装ケースを薄くでき、しかも機械的な強度も充分に確保できる。
本発明の他の利点は、電池パックとして容量体積効率、及び容量重量効率を向上させることができる。
更に、本発明の他の利点は、外装ケースの製造方法が複雑でなく大量生産のできる射出成形方法を採用することができる。
更に、本発明の他の利点は、外装ケースの一部を射出成形で形成できるので、形状に自由度が拡がり、デザイン的に優れ感性のある製品とすることもできる。
前記課題を解決するために次のような手段を採る。
本発明１の非水電解質電池の外装ケースは、
非水電解質電池を外装する外装ケース（４）であって、
側面の外周縁部に一体に設けられた矩形のケース本体外周枠（９）を有して構成され、前記非水電解質電池を収納するための合成樹脂製のケース本体（４ａ）と、
前記ケース本体（４ａ）に収納された前記非水電解質電池の開放側の側面を覆う合成樹脂製のフィルム状の側板（４ｃ）、及び前記側板（４ｃ）の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製のカバー外周枠（１０）とからなるカバー（４ｂ）とからなり、
前記ケース本体外周枠（９）と前記カバー外周枠（１０）とが対向して一体に接合するための接合部とからなることを特徴とする。
なお、本発明でいうフィルム状とは、薄膜、薄板、シート状のものをいい、必ずしもフィルムを意味しない。
本発明２の非水電解質電池の外装ケースは、本発明１に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、前記接合部は、前記ケース本体外周枠（９）と前記カバー外周枠（１０）を相対的に位置決めするための位置決め手段（９ａ，１０ａ）を有することを特徴とする。
本発明３の非水電解質電池の外装ケースは、本発明２に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記位置決め手段（９ａ，１０ａ）は、前記ケース本体外周枠体（９）に断面構造が階段状の第１段差部（９ａ）が形成され、前記カバー外周枠（１０）に断面構造が階段状の第２段差部（１０ａ）が形成されており、前記第１段差部（９ａ）及び前記第２段差部（１０ａ）が対向して嵌合して一体に接合されていることを特徴とする。
本発明４の非水電解質電池の外装ケースは、本発明１又は２に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記ケース本体（４ａ）には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（３）が形成されていることを特徴とする。
本発明５の非水電解質電池の外装ケースは、本発明３に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記第１段差部（９ａ）及び前記第２段差部（１０ａ）は、高さの異なる面を有して構成されたものであることを特徴とする。
本発明６の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明１に記載の非水電解質電池の外装ケースであって、
射出成形金型で射出成形して前記ケース本体（４ａ）を成形し、
前記側板（４ｃ）を射出成形金型に挿入し、前記側板（４ｃ）の外周縁部に合成樹脂を射出してカバー外周枠（１０）を一体に固着して前記カバー（４ｂ）を形成し、
前記ケース本体外周枠（９）と前記カバー外周枠（１０）とを対向させて、一体に接合させて前記外装ケース（４）を製造することを特徴とする。
本発明７の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明６に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、
前記固着は、前記射出成型金型内での前記カバー外周枠（１０）の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものであることを特徴とする。
本発明８の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明７に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、
前記超音波溶着のために前記ケース本体外周枠（９）及び／又は前記カバー外周枠（１０）に、前記接合のための凸部である溶着部（２２）が形成されていることを特徴とする。
本発明９の非水電解質電池の外装ケースは、
非水電解質電池を外装する外装ケースであって、
前記非水電解質電池の他の側面より広い側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第１側板（４４ｅ）と、
前記非水電解質電池の前記広い側面と対向する側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第２側板（４４ｃ）と、
前記第１側板（４４ｅ）の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第１外周枠体（４４ｆ）、及び
前記第２側板（４４ｃ）の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第２外周枠体（４４ｄ）と、
前記第１外周枠体（４４ｆ）と前記第２外周枠体（４４ｄ）とが対向して一体に接合するための接合部と
からなることを特徴とする。
本発明１０の非水電解質電池の外装ケースは、本発明９に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記接合部は、前記第１外周枠体（４４ｆ）と前記第２外周枠体（４４ｄ）とを相対的に位置決めするための位置決め手段（４９ａ）を有することを特徴とする。
本発明１１の非水電解質電池の外装ケースは、本発明１０に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記位置決め手段（４９ａ）は、相互に嵌合し位置決めするための凹部（４９ａ）と、前記凹部（４９ａ）に挿入される凸部が前記第１外周枠体（４４ｆ）及び前記第２外周枠体（４４ｄ）に形成されていることを特徴とする。
本発明１２の非水電解質電池の外装ケースは、本発明９に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、
前記第１外周枠体（４４ｆ）、及び／又は前記第２外周枠体（４４ｄ）には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（４３）が形成されていることを特徴とする。
本発明１３の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明９に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法であって、
前記第１側板（４４ｅ）を射出成形金型に挿入し、前記第１側板（４４ｅ）の外周縁部に合成樹脂を射出して第１外周枠体（４４ｆ）を一体に固着して第１ケース本体（４４ａ）を成形し、
前記第２側板（４４ｃ）を射出成形金型に挿入し、前記第２側板（４４ｃ）の外周縁部に合成樹脂を射出して第２外周枠体（４４ｄ）を一体に固着して第２ケース本体（４４ｂ）を成形し、
前記第１ケース（４４ａ）と前記第２ケース（４４ｂ）とを対向させて、前記第１外周枠体（４４ｆ）と前記第２外周枠体（４４ｄ）とを一体に接合させることを特徴とする。
本発明１４の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明１３に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法であって、
前記固着は、射出成型金型内での第１外周枠体及び第２外周枠の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものであることを特徴とする。
本発明１５の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明１４に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法であって、
前記超音波溶着のために前記第１外周枠体（４４ｆ）及び／又は前記第２外周枠体（４４ｄ）に、前記接合のための凸部である溶着部（２２）が形成されていることを特徴とする。
なお、本発明でいう非水電解質電池とは、電解質に非水電解質材料を含む電池を意味する。この非水電解質材料は、電解質液、ポリマーゲル電解質、固体電解質、ポリマー電解質、溶融塩電解質等を含む。また、電池は、二次電池のみならず、一次電池も含まれる。非水電解質材料を含む電池には、リチュームイオン電池、リチュームイオン二次電池、リチュームイオン・ポリマー電池等がある。
【図面の簡単な説明】  図１は、リチュームイオン・ポリマー二次電池を示す外観図である。
図２は、リチュームイオン・ポリマー二次電池を分解した状態を示す説明図である。
図３は、図１のＸ−Ｘ断面図である。
図４は、図１のＹ−Ｙ断面図である。
図５は、カバーを成形するときの射出成形金型の断面図である。
図６は、射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。
図７は、射出成形金型におけるカバーの外周枠体の部分拡大図である。
図８は、外周枠体のキャビティに溶融樹脂を射出した状態を示す断面図である。
図９は、接着後の外装ケースの部分断面図である。
図１０は、カバーを超音波溶着によりケース本体に接合するときの状態を示す断面図である。
図１１は、側面を形成する薄板材の他の形状の例である。
図１２は、実施の形態２を示すものであり外周外枠のキャビティに溶融樹脂を射出した状態を示す断面図である。
図１３は、実施の形態２を示すものであり成形後のカバーを示す部分断面図である。
図１４は、実施の形態３の真空成形のための熱成形型の断面を示す断面図である。
図１５は、実施の形態３の射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。
図１６は、実施の形態３の射出成形後のカバーの断面図である。
図１７は、実施の形態４の射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。
図１８は、実施の形態４の射出成形金型の部分拡大図である。
図１９は、実施の形態４の射出成形後のカバーの部分拡大図である。
図２０は、実施の形態５の射出成形後のカバーの部分拡大図である。
図２１は、実施の形態６の射出成形後のカバーの部分拡大図である。
図２２は、実施の形態７で、カバーを成形するときの射出成形金型の断面図である。
図２３は、実施の形態７で、射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。
図２４は、他の形状のリチュームイオン・ポリマー二次電池を示す外観図である。
図２５は、図２４のリチュームイオン・ポリマー二次電池を分解した状態を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】［実施の形態１］
以下、本発明の実施の形態１を説明する。図１は、本発明を適用したリチュームイオン・ポリマー二次電池１の外観図を示し、図２はこのリチュームイオン・ポリマー二次電池１を分解した分解部品図を示している。図３は図１のＸ−Ｘ断面図、図４は図１のＹ−Ｙ断面図である。
リチュームイオン・ポリマー二次電池１は、繰り返し充電ができる電池であり携帯電話器等の電池として使用されるものである。リチュームイオン・ポリマー二次電池１は、電解液をゲル状のポリマー電解質に置き換えることで、薄型・軽量を実現したものである。本例では携帯電話器等に用いられるように薄型（例えば、３．８ｍｍ）を実現したものである。
リチュームイオン・ポリマー二次電池１の外装ケース４は、後述する方法で製造される合成樹脂製のケースである。この外装ケース４は、基本的にケース本体４ａとカバー４ｂで構成されている。この外装ケース４のケース本体４ａには３個の貫通孔である端子窓３が形成されており、ここから電流が入出力される。図２は、リチュームイオン・ポリマー二次電池の分解部品図である。電池素子２は、電池を構成するリチュームイオン・ポリマー二次電池の本体である。
電池素子２は、帯状の正極と帯状の負極とが、ポリマー電解層及び／又はセパレータを介して積層され、長手方向に巻回されるとともに、正極及び負極からそれぞれ正極端子５と負極端子６とが外部に導出されている。正極は、帯状の正極集電体の上に正極活物質層が形成されてなり、さらに正極活物質層上にポリマー電解質層が形成されてなり、さらに負極活物質層上にポリマー電解質層が形成されている。正極端子５及び負極端子６は、それぞれ正極集電体及び負極集電体に接合されている。これらの詳細な材質、機能の説明は、本発明の要旨でもないので省略する。
電池素子２は、アルミラミネートフィルム７で包装されたものである。このアルミラミネートフィルム７は、内側からポリプロピレン（ＰＰ）層、アルミニウム層、ポリアミド層等で作られた積層構造を有する。アルミニウム層は、電池内部への水分の侵入を防ぐものである。ポリプロピレン層は、ポリマー電解質の変質を防ぐとともに、アルミラミネートフィルム７の接合面となる。即ち、アルミラミネートフィルム７を封印のための接合は、このポリプロピレン層同士を対向させて熱融着させることにより行う。
ポリアミド層は、アルミラミネートフィルム７の強度とガスバリア性を持たせるためのものである。電池素子２の矩形の外周の３方向には、アルミラミネートフィルム７が延長して配置されている。即ち、電池素子２の側部位置である側部裾部７ｂと上部位置である上部裾部７ａを有している。側部裾部７ｂと上部裾部７ａは、電池素子２の内部へ水分が外部から侵入するのを防ぐためにポリプロピレン層同士の熱融着部を幅を持って配置したものである。側部裾部７ｂは、図２に示すように一方向に折り曲げて外装ケース４内に収納される。
帯状に長い正極端子５及び負極端子６は、それぞれ折り曲げられて上部裾部７ａの部分に積層される。この正極端子５及び負極端子６に隣接して、これと積層する保護回路基板８が配置されている。保護回路基板８上の端子と正極端子５及び負極端子６の先端は、スポット溶接、超音波溶接等により接続され電気的に導通されている。保護回路基板８は、上部裾部７ａと共に電池素子２の厚み内で収納されるのでコンパクト化が図れる。
保護回路基板８には、サーモスタット、ＰＴＣ、温度ヒューズ等の保護素子及び、あるいは保護用電子回路が実装されている（図示せず）。また、保護回路基板８には、電流を取り出すための接触端子である入出力端子８ａが配置されており、この入出力端子８ａが端子窓３から挿入された機器側の端子に接触できるようになっている。なお、本例の端子窓３は、ケース本体４ａの側面に形成されているが、この側面と９０度異なる他の面、例えばカバー４ｂに形成しても良いし、又はケース本体４ａとカバー４ｂに跨って形成したものであっても良い。電池素子２、及び保護回路基板８は、半割構造であるケース本体４ａ内に収納されカバー４ｂで覆われる。
本発明の実施の形態１は、このような外装ケース４に関するものであり、半割状のケース本体４ａ，カバー４ｂとし、電池素子２、及び保護回路基板８等をこの２つの筐体で挟み内装するものである。完成されたリチュームイオン・ポリマー二次電池１は、電池素子２、及び保護回路基板８等が内装され、ケース本体４ａ、及びカバー４ｂと一体となった製品である。この外装ケース４の表面にはラベル等によって製品名、製造会社名等が表示される。
従来は前述のように合成樹脂製のプラスチックモールドケースを使用していた。しかし、この合成樹脂製のものは、射出成形によって複雑な形状のものを製造することはできるが、薄くするには限界がある。これに比べ、本発明の実施の形態１では、薄板材又は薄板材と射出成形の組み合わせ品を用いたので、軽くて薄く、且つ複雑な形状のものも加工することができる特徴がある。また、後述するように金型構造が簡単になる利点もある。
本発明の外装ケース４は、このような材料の特徴を生かし、リチュームイオン・ポリマー二次電池１を収納するケース本体４ａを可能な範囲で薄い状態で射出成形した面部９ｂ（側面）の外周縁部を段差部９ａのあるケース本体外周枠９とし、このケース本体４ａに対向して覆われるカバー４ｂを合成樹脂製でフィルム状（薄膜）の薄板材４ｃ（側面）を使用し、その外周縁部に合成樹脂を射出して被覆し段差部１０ａのあるカバー外周枠１０とし、このケース本体４ａのケース本体外周枠９とカバー４ｂのカバー外周枠１０を段差部９ａ，１０ａを介して対向接合することで、薄いが強度がありしかも製造し易い外装ケース４としたものである。
ケース本体４ａの内部の端部には、保護回路基板８を支持するための基板支えリブが必要に応じ一体に形成されるが、本実施の形態においては図示されていない。又、リチュームイオン・ポリマー二次電池１がケース本体４ａ内でずれないように配置されていることはいうまでもない。このように、非水電解質電池である電池素子２を収納した外装ケース４の構造を示したのが図３及び図４である。
［外装ケース４の製造方法］
次に外装ケース４の製造方法について説明する。本実施の形態の場合のケース本体４ａは、電池素子２を収納する面部９ｂとケース本体外周枠９とは同一キャビティで同時に射出成形により成形されていた一体構造のものである。ケース本体４ａのケース本体外周枠９に断面構造が階段状の段差部９ａが形成されている。この部分に嵌合のためにアンダーカット部を配置しても良いが、この場合は金型を分割したり弾性変形を利用したりして型抜きができる公知の方法によって射出成形を行う。
この射出成形方法は一般的な方法に基づくので説明は省略する。電池素子２を収納する面部９ｂは、外装ケース４に要求される機械的強度の範囲内で出来るだけ薄くする。一方カバー４ｂの方は、図５に示すように、電池素子２を覆うカバー４ｂの面部は、合成樹脂製のフィルム状（本例では０．１ｍｍ）の薄板材２０（薄板材４ｃの素材）で構成する。予め薄板材２０の一方の表面には、製品の仕様、商標等を印刷、又はラベル等を貼付したものであっても良い。
薄板材２０への成形前の機種名、容量、生産地等の表示の印刷、又は印刷に換えてラベル等の貼付は素材が平面であるから容易にできる利点がある。薄板材２０の素材は合成樹脂であり、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等を使用する。本実施の形態１では、板厚は、０．０２〜０．３ｍｍ程度のものを用いる。図５に示すように、この矩形の薄板材２０を射出成形金型の固定金型１１に真空吸着等の手段により配置する。
この後、可動金型１２を固定金型に移動させて薄板材２０を加圧して、図６、図７に示すように塑性変形させる。この塑性変形は、外周にテーパー部２１に拡がった箱状のものである。テーパー部２１の変形により、角部に皺ができたりする可能性はあるが、後述するようにカバー外周枠１０を構成する溶融樹脂を射出することにより、軟化して引き伸ばされるために問題はない。
図６，図７に示すように、カバー外周枠１０を形成するために射出成形機のノズル先端からスプル１３に溶融樹脂が射出され、これがランナ１４、及びゲート１５を通って、カバー外周枠１０を構成するキャビティ１６に充填される。この充填でテーパー部２１は延びて図８に示すように可動金型１２のキャビティ面に密着した状態となり、カバー外周枠１０が構築される。カバー外周枠１０を構成する合成樹脂は、前述した薄板材２０と同一材質であるＰＢＴ、ＡＢＳ、ＰＣ、ＰＥＴ等の樹脂を使用する。好ましくは、電池素子２を構成するアルミラミネートフィルム７と熱膨張係数が近く耐薬品性に優れたものが好ましい。電池素子２が熱によって熱収縮したとしてもこれに追従できるようにするためである。
このキャビティ１６への溶融樹脂の充填により、前述のとおり、この溶融樹脂と薄板材２０が熱融着してカバー外周枠１０を構成する。熱融着させるためには、カバー外周枠１０と薄板材２０は同一の樹脂材料が好ましい。なお、通常このような射出成形は、生産性向上の観点から複数の製品に対して同時に行うので、実際は複数のキャビティ１６にランナ１４を介して溶融した合成樹脂体が他のキャビティ（図示せず）にも同時に射出され、複数のカバー４ｂが同時に成形される。
ケース本体４ａの厚さは、電池素子２の厚さに近い寸法を有している。このケース本体４ａのケース本体外周枠９には端子窓３が設けられており、又、このケース本体４ａのケース本体外周枠９の端部には位置決め穴Ａ又は位置決め凸部（円筒）Ｂが形成されている。ケース本体４ａのケース本体外周枠９に凸部Ｂが設けられれば、カバー４ｂのカバー外周枠１０には穴Ａが設けられる。前述のように、ケース本体４ａ、カバー４ｂの外周縁部にはケース本体外周枠９、カバー外周枠１０が成形されている。このケース本体外周枠９、カバー外周枠１０の接合部は段差部９ａ，１０ａを構成していて、ケース本体４ａ、カバー４ｂを接合するときは、この段差部９ａ，１０ａを介して接合することになる。
この接合部に段差部９ａ，１０ａをそれぞれ形成することにより外装ケース４の機械的な強度が高まる。これは、図９は、接合後の状態を示した部分断面図である。図９に示すようにカバー４ｂ側にＦの力が負荷したとき、接合部は、段差部９ａ，１０ａを構成したことにより、この段差部９ａ，１０ａを介して相手側のケース本体４ａも負荷Ｆを受けることになる。
従って、例えば全面フラットな構成の接合部と比べると、負荷Ｆを接合部で受けると同時に段差の突き当て部分９ｃでも受けることになるので、接合強度を一層高めることとなる。この構成は例えば落下等によって生じる衝撃的な負荷が与えられても、カバー４ｂがケース本体４ａから剥がれる等、外装ケース４を破損するおそれのない構造である。
カバー４ｂのカバー外周枠１０の段差部１０ａに沿って、超音波溶着のために必要に応じて溶着部（リッヂ）２２が形成されている。この接合部に形成された溶着部（リッヂ）２２は相手側との接合の強度を強く、かつ容易にするために形成されている。この溶着部２２は、相手側の接着部に設けてもよい。接合部は、フラット形状であっても熱融着で接合は可能であるが、凸形状にした方が接合力を強化することができる。
更に、ケース本体４ａとカバー４ｂの接合時の位置決めは前述した相互の接合部の段差部９ａ，１０ａを合わせることで行うことが可能であるが、接合部に、ケース本体４ａに形成したピン（図示せず）を、保護回路基板８、又は他方のカバー４ｂに形成した位置決め穴に挿入して接合する形状のものにすると、保護回路基板８を含めて互いに位置決めされるのでより好ましい。
図１０は、超音波溶着するときの断面図である。前述した方法により成形されたケース本体４ａは、ホルダ（固定治具）２５の所定の位置決め凹部２６に挿入されて位置決めされる。このケース本体４ａの内部に、電池素子２が載せられ、更にこの上部にカバー４ｂが向かい合わせで載せられる。
この状態で、超音波溶着装置の超音波発振器（図示せず）により駆動される固定ホーン２８の先端に固定された工具ホーン２７が下降し、カバー４ｂのカバー外周枠１０部分が加圧される。超音波溶着の原理は、２つの合成樹脂の接合面に超音波振動を与え摩擦熱で溶着させるものである。
即ち、溶着しようとする２つの合成樹脂成形品の一方に超音波振動を与えられた工具ホーン２７を接触させると、工具ホーン２７の先端から成形品に伝達された超音波振動エネルギーが、２つの成形品の接合面で機械的振動（槌打ち効果という）に変化する。すると、接合部全面にわたって摩擦熱が発生しその部分が溶融し、接合面が瞬間的に溶着される。
ケース本体４ａの溶着部２２はリッジと称する溶着部になっていて、超音波エネルギーをこの溶着部２２に集中させると、カバー外周枠１０の接合面の温度上昇が速くなり、溶着が完全なものとなる。
このようにして、図１０に示すようにケース本体４ａとカバー４ｂを矢印の方向に突き合わせてケース本体外周枠９及びカバー外周枠１０の接合部の段差部９ａ，１０ａを互いに接合する。この超音波溶着は、接合部の仕上がりがきれいで、溶着時間が短い。本発明の外装ケース４に適用することは、製品の小さいものに適用でき、能率的に処理することができて効果的である。この接合は、一度突き合わせ接合すると分解は出来ないので、実際は電池素子２、保護回路基板８等を組み込んだ後に突き合わせ接合して一体化させる。図９は、接着後の外装ケース４の突合せ部分の部分断面図である。
又、本実施の形態１の図は、説明用のため模式的に示されているが、実際は、薄板材２０、カバー外周枠１０は極めて薄い形状になっていて非常に軽いものである。本発明の外装ケース４による外装は、ケース本体外周枠９、カバー外周枠１０が形成されている上に段差部９ａ，１０ａを設けているので、強度的に強い。又、デザイン的にも優れた効果を示し、製品であるリチュームイオン・ポリマー二次電池１は、丈夫で高級感のある製品とすることができる。
又、ラベル、印刷等も薄板材２０の段階でも容易に取り付けることができるので、多様なデザインを施すことができ、しかも生産性を高くすることができる。カバー４ｂの薄板材２０は外周縁部を前述のように射出成形のとき折り曲げて構成したが、薄板材２０を予め折り曲げ可能な形状にしておくこともできる。図１１はその例で、側面を形成する薄板材４ｃの原形状を示した図であり、この薄板材４ｃは、四隅に切欠き２３と折り曲げ線２４が形成されている。
射出成形金型内にインサートする前に、切欠き２３と折り曲げ線２４が形成されているので、成形時に薄板材２０ａの変形が容易であり、正確な外装ケース４の成形が可能になる。又、本実施の形態においては、図のように蓋部材の外周部分を折り曲げた形状としたが、成形せず平面上の板であってもよい。次にその実施の形態を説明する。
［実施の形態２（外装ケース４の他の製造方法）］
図１２は、実施の形態２を示すものでありカバー４ｂを成形するときの射出成形金型の部分断面図である。前述した実施の形態１では、薄板材２０を塑性変形させた後、カバー外周枠１０の部分を射出成形していた。図１２に示す実施の形態２は、カバー外周枠１０の外周部分まではみ出ない構成のものである。従って、キャビティ３０では薄板材２０の変形は実質的にはない。この実施の形態２は、射出成形後の薄板材２０のトリミングを必要としないので製造が容易である。図１３は、成形後のカバー４ｂを部分的に断面図で示したものである。
［実施の形態３（薄板材の熱成形）］
前述した実施の形態１及び２は、何れも射出成形金型内で外装ケース４の側面を構成するカバー４ｂの薄板材４ｃを所定形状に成形するものであった。本実施の形態４は、射出成形金型内にインサートする前に熱成形により行うものである。図１４は、真空成形のための熱成形型２５ａの断面を示す断面図である。図１４に示すように熱可塑性のシートである薄板材２０ｂを熱成形型２５ａの上に固定し、ヒータ３４で加熱して軟化した薄板材２０ｂを真空装置に連通する真空回路３５で熱成形型２５ａに吸付けて成形する方法である。
この後、熱成形された薄板材２０ｂの外周を切断装置（図示せず）でトリミングする。図１５に示すように、熱成形されかつトリミングされた薄板材２０ｂは射出成形金型内にインサートされる。前述した実施の形態と同様に、溶融樹脂が射出され、これがランナ１４、及びゲート１５を通って、カバー外周枠１０を構成するキャビティ３６に充填されて成形される。
この後、図１６に示すように薄板材２０ｂの外周の余分な部分は切断刃２９により切断し、カバー４ｂを完成させる。なお、前述した熱成形は、真空成形であり成形圧が１気圧以下であったが、２〜８気圧程度の圧縮空気を使用して成形する圧空成形（プレッシャ成形）であっても良い。
［実施の形態４］（薄板材の熱成形）
本実施の形態４は、実施の形態３と同様に射出成形金型内にインサートする前に熱成形により行う点は同一である。熱成形された薄板材２０ｃの外周を切断装置（図示せず）でトリミングする点も同一である。しかしながら、図１８に示すように、熱成形されかつトリミングされた薄板材２０ｃは切断により切断面にバリ３１が発生する。
このバリ３１は、前述した射出成形後に超音波溶着装置による超音波溶着の前後にバリ３１を除去するためのバリ取り工程を入れる必要がある。本実施の形態５は、このバリ取り工程を省略できるようにしたものである。カバー外周枠１０を構成する薄板材２０ｃの外周部３２を、カバー外周枠１０の厚さｈ（図１９）より短く切断する。
図１７に示す射出成形金型のキャビティ３３内にこの外周部３２が位置されるが、このキャビティ３３に溶融樹脂を射出すると、薄板材２０ｃの外周部３２が軟化してこの溶融樹脂と熱融着して一体となる（図１９の状態）。樹脂の材質が異なっても、着色剤が同一であれば、薄板材２０ｃとカバー外周枠１０の境界は肉眼では判別することができない。従って、実施の形態４の成形方法は、射出成形後のトリミング作業がなくなり、工程を減らすことができる利点がある。
［実施の形態５］（段差部の他の構成）
図２０は、外装ケース４のケース本体４、又はカバー４ｂの接合部の段差部９ａ，１０ａを異なる高さの接合部分を階段状に複数設けた例である。図はカバー４ｂの例であるが、ケース本体４ａにおいても同様である。接合面積が大きくなり接合力は高められ、カバー外周枠１０の外部からの力に対しては、前述の例同様にケース本体４ａのケース本体外周枠９でも受けることができるので、外装ケース４を強化する点で効果がある。
［実施の形態６］（段差部の他の構成）
図２１は、外装ケース４の接合部の段差部９ａ，１０ａを傾斜面とした例である。図はカバー４ｂの例であるが、ケース本体４ａにおいても同様である。この傾斜面は段差部９ａ，１０ａの特殊例であるが、カバー外周枠１０の外部からの力に対しては、前述の例同様にケース本体４ａのケース本体外周枠９でも受けることができるので、外装ケース４を強化する点で効果がある。
［実施の形態７］（薄板材のＲ熱成形）
図５から図８に示される実施の形態１の薄板材の熱成形においては、図５〜図８に示すように、薄板材２０はテーパー部２１の変形部分を全て外周枠体へ融着することを考慮して大き目の形状で塑性変形を行っている。これに対し、本実施の形態７の場合は、図２２に示すように薄板材２０は、図５に示す薄板材２０に比し形状を小さくしている。
更に本実施の形態の特徴は、可動金型１２の隅部１２ａを意図的にＲ形状にしたことである。前述同様に、固定金型１１に真空吸着された薄板材２０を可動金型１２との間で加圧し塑性変形させると、図２３のようになる。この塑性変形後、薄板材２０の外周部分２１ａは、可動金型１２内に納まり、型枠から外部に出ることはない。この外周枠部分２１ａは、可動金型１２の隅部１２ａに合わせてＲ形状となる。
融着樹脂はスプル１３、ランナ１４を介してゲート１５から充填されると、可動金型１２の隅部１２ａのＲ形状に沿って外周枠部分２１ａを全て覆う状態で段差形状を有して融着される。外装ケース４として完成したときは、この外装ケース４の角部となりＲ形状で曲線のあるなめらかな形状となる。Ｒ形状にすることで、外装ケース４の強度を強化することができるとともに、デザイン的にもなめらかでソフトイメージをもたせるのに効果的である。
［実施の形態８］（他のリチュームイオン・ポリマー二次電池）
図２４は、本発明を適用したリチュームイオン・ポリマー二次電池４０の外観図を示し、図２５はこのリチュームイオン・ポリマー二次電池４０を分解した分解部品図を示している。前述した図１〜図４に示したケース本体４ａは、電池素子２を収納する面部９ｂとケース本体外周枠９とは同一キャビティで同時に射出成形により成形された一体構造のものである。
図２４、及び２５に示すリチュームイオン・ポリマー二次電池４０の外装ケース４４は、第１ケース本体４４ａと第２ケース本体４４ｂの半割り構造のものを一体に接合した構造である。この第１ケース本体４４ａ及び第２ケース本体４４ｂは、前述した実施の形態１ないし８のケースカバー４ａとぼぼ同一の製造方法で製造されたものであり、その構造、製造方法についての説明は重複するので省略する。
第１ケース本体４４ａの第１側板４４ｅは、前述したように合成樹脂製のフィルム状のものであり肉厚が薄いもので構成されている。この第１側板４４ｅの外周縁部には、前述した方法で合成樹脂製の第１外周枠体４４ｆが射出成形により成形され金型内で一体に固着される。同様に、第２ケース本体４４ｂは、フィルム状で合成樹脂製の第２側板４４ｃ、及びこの第２側板４４ｃの外周縁部に合成樹脂製の第２外周枠体４４ｄが射出成形で一体に形成されている。
第１外周枠体４４ｆと第２外周枠体４４ｄは、対向して一体に超音波溶着、接着剤等の手段で一体に接合される。この外装ケース４０の第１ケース本体４４ａには３個の貫通孔である端子窓４３が形成されており、ここから電流が入出力される。第２ケース本体４４ｂには基板支えリブ４９、位置決め穴４９ａ等が形成されている。位置決め穴４９ａには、組立時に第２ケース本体４４ｂの位置決めピンが挿入されるので、第１ケース本体４４ａと第２ケース本体４４ｂの組立て時の精度が高い。
電池素子４２、保護回路基板４８、正極端子４５、負極端子４６等は、前述したリチュームイオン・ポリマー二次電池１と実質的に同一構造、機能であり、その説明は省略する。
［その他の実施の形態］
前述した実施の形態１〜７では、外周枠体の外側に外皮として薄板材２０を配置したものであったが、薄板材２０を必ずしも外周枠体の外側に配置する必要はなく内側に配置したものであっても良い。
【産業上の利用可能性】  前述した本発明の非水電解質電池の外装ケースの実施の形態は、アルミラミネートフィルムで包装されたポリマー電池に適用したものであった。しかしながら、本発明の外装ケースは、リチュームイオン電池の外装するスチール缶、アルミニウム缶等の金属ケースの外装にも適用することができる。
【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１４】
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【図１６】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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