(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正負一対の電極端子が導出された平面視略矩形状の電池素子を、該電池素子の形状及びサイズに対応して形成された外装シートの収容凹部にセットし密封するに際し、
前記電池素子を組み立てるとともに、当該電池素子の正極と負極の各々に電極端子を接続する第１工程と、
前記一対の電極端子を前記収納凹部の側壁面とこれに続く前記外装シートの上面に沿うように予め折り曲げる第２工程と、
前記電池素子を前記収納凹部にセットする第３工程と、
前記電池素子を覆うように外装シートを折り返した後、該外装シート周縁部を密着し、前記電池素子を密封する第４工程と
を有し、
前記第２工程においては、前記一対の電極端子の一部であって前記外装シートの上面に沿う部分が、前記電池素子の一主面と同一面をなすように、前記一対の電極端子を折り曲げる
ことを特徴とする電池の製造方法。
【請求項２】
前記第２工程において、前記一対の電極端子の根元部分に絶縁部材を装着し、かつ前記電池素子との間で前記絶縁部材を挟み込むように前記一対の電極端子を折り曲げる
ことを特徴とする請求項１記載の電池の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の電池の製造方法において、前記第２工程に用いられる電池の製造装置であって、
一対の電極端子が取り付けられた電池素子を位置決め保持するワーク受台と、
前記ワーク受け台の前記電池素子が載置される面に対し、所定の傾斜角度をもって接近移動することにより、それぞれに対応する電極端子に突き当たるとともに、ツール先端面が前記電池素子の端面に沿うように配置され、かつ前記ツール先端面とツール下端面とのなす角度が略直角に設定された一対の曲げツールと
を備えることを特徴とする電池の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の製造方法に係り、特に、ポリマー電池などの薄型の電池を製造する際に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
携帯型電子機器の電源としては、小型、軽量、薄型化に併せて、大容量、高出力の電池が求められている。こうした要求に応えるべく、近年では、全体として略シート状をなす薄型のポリマー電池が開発されている。
【０００３】
ポリマー電池の素子部分（以下、電池素子という）は、それぞれ帯板状（フィルム状）をなす正極と負極の間にゲル状電解質層とセパレータを介在させて巻回することにより、積層一体化されている。この電池素子からは、一対の電極端子（タブ）が導出されている。このうち、一方の電極端子は上記正極に対応する端子（正極端子）であり、他方の電極端子は上記負極に対応する端子（負極端子）である。
【０００４】
上記電極端子付きの電池素子は、該素子形状及び素子サイズに対応して形成された外装シートの収納凹部に納められた後、密封パックされる。
【０００５】
このような薄型の電池（ポリマー電池等）を製造する場合は、図８に示すように、組み立ての完了した電池素子１を外装シート２にセットする。このセットに際しては、電池素子１の端部から一対の電極端子３Ａ，３Ｂが突き出した状態となっている。一方、外装シート２上には、深絞り加工によって収納凹部４が形成されている。また、一対の電極端子３Ａ，３Ｂは、図９に示すように電池素子１の厚み方向のほぼ中間位置から真っ直ぐに導出されているのに対し、外装シート２の収容凹部４の深さは電池素子１の厚みとほぼ等しく設定されている。
【０００６】
このことから従来においては、外装シート２の収納凹部４に電池素子１をセットするにあたり、先の図９に示すように電池素子１を矢印方向から押し込むことにより、収納凹部４の縁（エッジ）４Ａに各電極端子３Ａ，３Ｂを押し当てて折り曲げるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来方法においては、各々の電極端子３Ａ，３Ｂを折り曲げながら電池素子１を無理に押し込むことになるため、各電極端子３Ａ，３Ｂの曲がり具合が、素子押し込み時の力加減や電池素子１のセット位置のずれによって変化してしまう。その結果、図１０（ａ），（ｂ）に示すように電極端子３Ａ，３Ｂの間隔Ｐや突き出し角度θにバラツキが生じたり、図１１（ａ），（ｂ）に示すように電極端子３Ａ，３Ｂの曲がり具合によって該突き出し量Ｓ１，Ｓ２にバラツキ（Ｓ１＞Ｓ２）が生じていた。
【０００８】
また、一対の電極端子３Ａ，３Ｂの付け根部分には、電気的な絶縁作用をなす絶縁部材（樹脂片等）が挿入される場合がある。実際に絶縁部材を電極端子３Ａ，３Ｂに挿入した状態で電池素子１のセットを行う場合、各端子の曲がり方が不十分であると、図１２（ａ）に示すように、絶縁部材５の位置がずれて歩留りを低下させる要因となる。
【０００９】
さらに、外装シート２に対する電池素子１の押し込み力が不足していた場合は、図１２（ｂ）に示すように、収納凹部４の縁４Ａに電極端子３Ａ，３Ｂが引っ掛かった状態で電池素子１が浮いてしまう。そのため、ある程度強い力で電池素子１を押し込む必要があり、このことが電極端子３Ａ，３Ｂの曲げ形状を安定させるうえで一つのネックにもなっていた。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電池の製造方法は、正負一対の電極端子が導出された平面視略矩形状の電池素子を、該電池素子の形状及びサイズに対応して形成された外装シートの収容凹部にセットし密封するに際し、前記電池素子を組み立てるとともに、当該電池素子の正極と負極の各々に電極端子を接続する第１工程と、前記一対の電極端子を前記収納凹部の側壁面とこれに続く前記外装シートの上面に沿うように予め折り曲げる第２工程と、前記電池素子を前記収納凹部にセットする第３工程と、前記電池素子を覆うように外装シートを折り返した後、該外装シート周縁部を密着し、前記電池素子を密封する第４工程とを有するものである。そして、前記第２工程においては、前記一対の電極端子の一部であって前記外装シートの上面に沿う部分が、前記電池素子の一主面と同一面をなすように、前記一対の電極端子を折り曲げるものである。
【００１１】
この電池の製造方法においては、電極端子付きの電池素子を外装シートの収容凹部にセットするのに先立って、一対の電極端子を収納凹部の側壁面とこれに続く外装シートの上面に沿うように予め折り曲げるようにしているため、その後の電池素子のセットに際して、電池素子の押し込みがスムーズになるとともに、セット状態における電池素子の姿勢や電極端子の曲げ形状が安定したものとなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、本実施形態においては、上記従来技術で述べた各構成要素と同様の部分に同じ符号を付して説明することとする。
【００１３】
図１は本発明の実施形態に係る電池の製造方法を示すフローチャートである。先ず、ステップＳ１においては、電池素子の組み立てが行われる。この電池素子の組み立ては、それぞれ帯板状をなす正極と負極の間にゲル状電解質層とセパレータを介在させて巻回し、これによって正極、負極及びゲル状電解質層を一体化積層することにより行われる。
【００１４】
正極は、正極活物質を含有する正極活物層が、正極集電体の両面上に形成されたものである。正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2 、ＬｉＮｉＯ2 ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ＬｉＡｌＯ2 等））が用いられる。正極集電体としては、例えばアルミニウム箔等の金属箔が用いられる。
【００１５】
負極は、負極活物質を含有する負極活物層が、負極集電体の両面上に形成されたものである。負極活物質としては、リチウム金属、リチウム合金又はリチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料（例えば、グラファイト、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等）が用いられる。負極集電体としては、例えば銅箔等の金属箔が用いられる。
【００１６】
ゲル状電解質は、非水溶媒と、電解質塩と、マトリクスポリマとを含有する。非水溶媒としては、非水電解液の非水溶媒として用いられている公知の溶媒（例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等）が用いられる。電解質塩としては、上記非水溶媒に溶解するものが用いられる。マトリクスポリマは、上記非水溶媒に上記電解質塩が溶解されてなる非水電解液をゲル化するものである。このようなマトリクスポリマとしては、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド等が用いられる。
【００１７】
また、上記ステップＳ１の組み立て工程では、正極と負極の各々に電極端子が接続される。電極端子の材料としては、例えば銅、ニッケル、アルミニウム等の金属が用いられる。また、電極端子の接続方法としては、スポット溶接、超音波溶接等が用いられる。
【００１８】
図２は組み立ての完了した電池素子の斜視図である。図示のように、電池素子１は平面視略矩形状をなすもので、その一端部からは、上記正極に対応する電極端子（正極端子）３Ａと上記負極に対応する電極端子（負極端子）３Ｂが導出されている。これら一対の電極端子３Ａ，３Ｂは、電池素子１の端部から互いに平行（真っ直ぐ）に同量ずつ突き出した状態で接続（溶接等）されている。
【００１９】
上記一対の電極端子３Ａ，３Ｂには、電気的なショート（短絡）を防止するために樹脂製の絶縁部材５が装着される。この絶縁部材５は各々の電極端子３Ａ，３Ｂに対応する２つの孔５Ａ，５Ｂを有し、この孔５Ａ，５Ｂに電極端子３Ａ，３Ｂを挿し込むことにより、各端子の根元部分に絶縁部材５が装着される。
【００２０】
続いて、ステップＳ２では、上述の如く電池素子１から突き出した一対の電極端子３Ａ，３Ｂを所定の形状に折り曲げる（プリフォーミングする）。
【００２１】
図３は電極端子の折り曲げに用いて好適なフォーミング治具（端子折り曲げ治具）の構成を示すもので、（ａ）はその平面図、（ｂ）はその側面図である。また、図４は図３におけるＣ部の拡大図である。図３及び図４において、ベースプレート１０は平面視矩形状の板状部材であり、その下面側四隅には、スタッドネジによる支持脚１１が設けられている。一方、ベースプレート１０の上面には、ワーク受け機構１２と端子曲げツール機構１３が搭載されている。
【００２２】
ワーク受け機構１２は、４つの固定用ネジ１４によってベースプレート１０に固定されたワーク受台１５と、このワーク受台１５にネジ１６によって固定された端子ガイド１７とを備えて構成されている。ワーク受台１５の上面には凹部１５Ａが形成され、この凹部１５Ａに電池素子１を嵌め込んで載せることにより、電池素子１がワーク受台１５に位置決め保持されるようになっている。
【００２３】
また、ワーク受台１５の端面部には調整ネジ１８が突き当てられている。この調整ネジ１８は、ベースプレート１０上にネジ止めされた支持部材１９に螺合されている。これに対して、上記固定ネジ１４が挿し込まれるワーク受台１５の孔は長孔状に形成されている。かかる構成では、上記調整ネジ１８との突き当てにより、図３の左右方向におけるワーク受台１５の取付位置を調整（微調整）し得るものとなっている。また、調整ネジ１８に装着されたナット２０を支持部材１９に当接した状態で締め付けることにより、ワーク受台１５との突き当て位置を固定し得るものとなっている。
【００２４】
端子曲げツール機構１３は、ベースプレート１０上に固定された傾斜台２１
と、この傾斜台２１の傾斜面２１Ａ上に取り付けられた直動ユニット（ＬＭガイド）２２と、この直動ユニット２２に取り付けられたツール保持台２３と、このツール保持台２３の先端部に固定された一対の曲げツール２４Ａ，２４Ｂと、ツール保持台２３を介して曲げツール２４Ａ，２４Ｂを一方向に引き戻す引っ張りバネ２５とを備えて構成されている。
【００２５】
直動ユニット２２は、傾斜台２１の傾斜面２１Ａにネジ止めされた固定レール２２Ａと、この固定レール２２Ａに移動自在（スライド自在）に係合されたスライダ２２Ｂとを有し、このスライダ２２Ｂの上面にツール保持台２３がネジ止めされている。また、固定レール２２Ａの両端位置近傍には、スライダ２２Ｂの移動範囲を規制するストッパーピン２６Ａ，２６Ｂが設けられている。
【００２６】
曲げツール２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ２つのネジ２７によってツール保持台２３の先端部に固定されている。ここで、図４に示すように、上記傾斜台２１の傾斜面２１Ａによる曲げツール２４Ａ，２４Ｂの傾斜姿勢（傾斜角度）αは、ワーク受台１５の基準平面（電池素子１が載置される面）に対して４５°の角度に設定されている。また、曲げツール２４Ａ，２４Ｂを所定の曲げ実行位置に進出させた状態では、曲げツール２４Ａ，２４Ｂの先端面と電池素子１の端部位置との間、及び曲げツール２４Ａ，２４Ｂの下端面と端子ガイド１７の上端面との間に、それぞれ僅かなギャップΔＧ（例えば、電極端子の厚み分のギャップ）が確保されるようになっている。さらに、曲げツール２４Ａ，２４Ｂの下端面は僅かな逃げ角度β（例えば、β≒３°）をもって形成されている。これにより、曲げツール２４Ａ，２４Ｂの先端面は電池素子１の端面に沿う状態で垂直に配置され、かつ、曲げツール２４Ａ，２４Ｂの先端角度（ツール先端面とツール下端面とがなす角度）は略直角（９０°−β）に設定されている。
【００２７】
一方、ツール保持台２３の後端部には、端子折り曲げ動作を行わせるための操作つまみ２８が設けられている。また、引っ張りバネ２５の一端は傾斜台２１の上部側面に係止され、同他端はツール保持台２３の側面に係止されている。この引っ張りバネ２５のバネ圧作用により、ツール保持台２３はスライダ２２Ｂとともに常にストッパーピン２６Ｂ側に引き戻されるように付勢されている。この付勢方向は、曲げツール２４Ａ，２４Ｂをワーク受け台１５から後退（退避）させる方向となる。
【００２８】
次に、上記構成からなるフォーミング治具を用いて電極端子３Ａ，３Ｂを折り曲げる際の手順について説明する。
【００２９】
先ず、組み立ての完了した端子付きの電池素子１をワーク受台１５の凹部１５Ａに嵌め込んで載置する。これにより、電池素子１から突き出した一対の電極端子３Ａ，３Ｂは端子ガイド１７の真上に配置される。なお、この電池素子１をワーク受台１５にセットする際には、引っ張りバネ２５の付勢力によって曲げツール２４Ａ，２４Ｂがワーク受台１５から後退した状態となっている。
【００３０】
次いで、電池素子１を指先や図示せぬ押え治具にて押さえつつ、上記操作つまみ２８を掴持するとともに、引っ張りバネ２５の付勢力に抗して直動ユニット２２のスライダ２２Ｂを固定レール２２Ａに沿ってスライドさせる。これにより、スライダ２２Ｂと一体にツール保持台２３が移動し、これにしたがって曲げツール２４Ａ，２４Ｂがワーク受台１５に向けて接近移動する。
【００３１】
この移動途中において、一対の曲げツール２４Ａ，２３Ｂは、図５（ａ）に示すように、電池素子１が載置されている面に対し、図中矢印の如く傾斜角度αをもって接近移動しつつ、それぞれに対応する電極端子３Ａ，３Ｂに突き当たる。さらにその状態から、電極端子３Ａ，３Ｂを徐々に折り曲げながら曲げツール２４Ａ，２３Ｂが移動し、最終的には上記図４及び図５（ｂ）に示すように、各々のツール先端部が、電池素子１の端面部（絶縁部材５付きの場合は該部材端面部）と端子ガイド１７の上面部によって形成される角部まで進出したかたちでツールの移動が停止する。
【００３２】
これにより、図５（ｃ）に示すように、電池素子１から突き出した電極端子３Ａ，３Ｂがそれぞれに対応する曲げツール２４Ａ，２４Ｂによって略クランク状に折り曲げられる。こうして折り曲げられた電極端子３Ａ，３Ｂは、元々金属片からなるものであるため、後述するように曲げツール２４Ａ，２４Ｂを後退させても、そのままの折り曲げ形状を保持する。このときの端子折り曲げ形状（クランク状）は、後述する収納凹部４の側壁面とこれに続く外装シート２の上面に沿うものとなる。
【００３３】
この端子折り曲げ時においては、曲げツール２４Ａ，２４Ｂの先端部を傾斜角度αをもって電極端子３Ａ，３Ｂに突き当てることにより、両者間での擦れを回避することができる。これにより、電極端子３Ａ，３Ｂを傷つけることなく所望の形状（図例ではクランク形状）に確実に折り曲げることができる。また、電池素子１との間で絶縁部材５を挟み込むように電極端子３Ａ，３Ｂが折り曲げられるため、絶縁部材５の位置ずれも起こり難くなる。
【００３４】
その後は、上記操作つまみ２８を解放することにより、引っ張りバネ２５の付勢力によってスライダ２２Ｂを固定レール２２Ａに沿って引き戻す。これにより、曲げツール２４Ａ，２４Ｂの先端部がワーク受台１５から後退した状態、つまり元の状態に戻るため、この状態で端子折り曲げ済の電池素子１をワーク受台１５から取り外す。以降は、上記同様の手順にしたがい、各々の電池素子１の端子折り曲げ処理を繰り返すことになる。以上で、電極端子の折り曲げ工程（ステップＳ２）が終了する。
【００３５】
続いて、ステップＳ３では、図６（ａ），（ｂ）に示すように、端子折り曲げ済の電池素子１を外装シート２にセットする。外装シート２としては、例えばアルミニウム箔を一対のポリオレフィンフィルムで挟んで防湿性、絶縁性をもたせた多層シートが用いられる。外装シート２には深絞り加工によって収納凹部４が一体に形成されている。この収容凹部４は、電池素子１の形状及びサイズに対応して形成されている。すなわち、収納凹部４は電池素子１と同様に平面視矩形状でかつ該平面サイズ（縦横寸法）は電池素子１のそれよりも若干大きく設定されている。また、収納凹部４の深さ寸法は、電池素子１の厚み寸法とほぼ等しく設定されている。
【００３６】
このように形成された外装シート２の収納凹部４に対しては、図６（ａ）に示すように、端子折り曲げ済の電池素子１を表裏反転（１８０°反転）した状態で矢印方向から押し込む。このとき、先述のように一対の電極端子３Ａ，３Ｂを予め収納凹部４の形状に合わせてクランク状に折り曲げているため、従来のように強い力で無理に押し込まなくても、非常に軽い力でもって電池素子１をスムーズに外装シート２にセットすることができる。これにより、セット状態における電池素子１の姿勢や電極端子３Ａ，３Ｂの曲げ形状が安定したものとなる。
【００３７】
その後、ステップＳ４では、電池素子１を覆うように外装シート２を折り返した後、そのシート周縁部を封着（溶着，接着等）することにより、電池素子１を外装シート２によって密封パックする。
【００３８】
このように本実施形態においては、電池素子１から突き出した電極端子３Ａ，３Ｂを予め折り曲げる（プリフォーミングする）ことにより、電極端子３Ａ，３Ｂ付きの電池素子１と収納凹部４を有する外装シート２との形状的なマッチングをとり、これによって両者（１、２）の組み合わせ部分における形状差異を無くした状態で、電池素子１を外装シート２にセットするようにしている。
【００３９】
そのため、仮に手作業のような不安定な状態で電池素子１を外装シート２にセットした場合でも、図７（ａ）に示すように、一対の電極端子３Ａ，３Ｂを電池素子１の上端部から真っ直ぐに導出させ、かつ端子間の間隔Ｐを一定に保持することができる。また、図７（ｂ）に示すように、収納凹部４における電池素子１の浮き等をなくし、かつ各々の電極端子３Ａ，３Ｂの突き出し量Ｓを一定に保持することができる。さらに、電極端子３Ａ，３Ｂに絶縁部材５を装着した場合には、絶縁部材５の位置を安定させて歩留りを向上させることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電池の製造方法によれば、電極端子付きの電池素子を外装シートの収容凹部にセットするのに先立って、一対の電極端子を収納凹部の側壁面とこれに続く外装シートの上面に沿うように予め折り曲げるようにしているため、その後の電池素子のセットに際して、電池素子の押し込みがスムーズになるとともに、セット状態における電極端子の曲げ形状が安定したものとなる。これにより、電池素子を常に安定した姿勢で外装シートに収納できるとともに、一対の電極端子の寸法的なバラツキ（端子間隔、端子突き出し角度、端子突き出し量などのバラツキ）を抑えて歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】組み立ての完了した電池素子の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係るフォーミング治具（端子折り曲げ治具）の構成を説明する図である。
【図４】図３におけるＣ部の拡大図である。
【図５】本発明の実施形態に係る電極端子の折り曲げ工程を説明する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電池素子のセット工程を説明する図である。
【図７】本発明の実施形態による電池素子のセット状態を説明する図である。
【図８】従来の方法を説明する図（その１）である。
【図９】従来の方法を説明する図（その２）である。
【図１０】従来の課題を説明する図（その１）である。
【図１１】従来の課題を説明する図（その２）である。
【図１２】従来の課題を説明する図（その３）である。
【符号の説明】
１…電池素子、２…外装シート、３Ａ，３Ｂ…電極端子（正極端子，負極端子）、４…収納凹部
【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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