(57)【要約】  外装体にフィルム状外装材を用い、長期信頼性を有し、体積当たりのエネルギー密度が高い電池セルを提供するために、本発明に係る電池セル１は、電池要素６が、少なくともバリア層１２と熱溶着樹脂層１３とを供えるラミネートフィルムからなるフィルム状外装材４に収容された電池セル１において、前記フィルム状外装材４は、前記熱溶着樹脂層１３同士を対向させて熱溶着した封止部１６を含み、前記封止部１６は、電池要素６側の端部では、電池要素６側からフィルム状外装材４の外側方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材４外側端部では、外縁から電池要素６側の方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材４外側端部0.5mm以内を除く封止部１６の最小厚みが、熱溶着樹脂層１３２枚分の厚みを100とした場合、40以上であることを特徴とする。 【選択図】   図２
2017158986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池要素が、少なくともバリア層と樹脂層とを供えるラミネートフィルムからなるフィルム状外装材に収容された電池セルにおいて、
前記フィルム状外装材は、前記樹脂層同士を対向させて熱溶着した封止部を含み、前記封止部は、電池要素側の端部では、電池要素側からフィルム状外装材の外側方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材外側端部では、外縁から電池要素側の方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材外側端部0.5mm以内を除く封止部の最小厚みが、樹脂層２枚分の厚みを100とした場合、40以上であることを特徴とする電池セル。
【請求項２】
前記封止部の幅が2mm以上である請求項１に記載の電池セル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電要素がフィルム状外装材に収納され、高いエネルギー密度と機密性を備えた電池セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
容量密度、質量密度の両者が大きなリチウムイオン電池は、携帯電話やデジタルカメラなどの携帯機器用のみならず、電動自転車、電動バイクや電気自動車等にも搭載されている。電池の用途の多様化に伴い、電池の軽量化やデザインの自由度が求められている。【０００３】
電池の外装体としては、金属容器やアルミニウム箔等と合成樹脂フィルムを積層したフィルム状外装材などが利用されているが、上記要求を満たす電池として、軽量かつ形状の自由度が高いフィルム状外装材を用いた電池セルの需要が高まっている。【０００４】
電池セルは、正極と負極を備える発電要素をフィルム状外装材で覆い、正極電極端子と負極電極端子とをフィルム状外装材の外部に導出するように密閉封止している。電池のフィルム状外装材は内部の電解液の漏出や電池内部への水分の侵入を防ぐ役割などがあるが、この封止部分は、電池の信頼性を左右するため、様々な工夫がなされている。【０００５】
例えば、特許文献１には、フィルム状外装材の熱溶着部内側に溶着加工をしていない部分を設けることで、樹脂のはみ出しによる切り欠き部状の部位の発生を防止して剥離強度の低下を防止することが提案されている。【０００６】
一方、特許文献２には、封止部に付着した電解液を封止部の外に押し出すために、電解液の注入に用いた一辺を電池内側部分にあたる箇所ほど間隔が短く、電池外側にあたる箇所ほど間隔が広くなるようにプレスする技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−３３２７２６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２４４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１の構造では、その収納部側にはみ出した第2樹脂部のために割いたスペースの分だけ収容部を大きくするか、発電要素の体積を小さくする必要があり、エネルギー密度を下げている。【０００９】
また、特許文献２の構造では、熱シール部外側の厚みが大きくなり外部から水分が入りやすくなる。一方で、熱シール部の剥離強度を上げるため熱シール部外側の厚みを小さくすると、熱シール部の内側である、発電要素側の溶着部の厚みはさらに小さくなり、発電要素側への樹脂の突出が顕著になってしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記のような問題を解決するものであって、本発明に係る電池セルは、電池要素が、少なくともバリア層と樹脂層とを供えるラミネートフィルムからなるフィルム状外装材に収容された電池セルにおいて、前記フィルム状外装材は、前記樹脂層同士を対向させて熱溶着した封止部を含み、前記封止部は、電池要素側の端部では、電池要素側からフィルム状外装材の外側方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材外側端部では、外縁から電池要素側の方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材外側端部0.5mm以内を除く封止部の最小厚みが、樹脂層２枚分の厚みを100とした場合、40以上であることを特徴とする。【００１１】
ここで、たとえば、前記封止部を熱溶着にて封止する際には、電池要素側では封止部の電池要素側からフィルム状外装材の外側方向に向けて厚みが厚くなるように封止を行い、フィルム状外装材外側の端部では封止部外側端部を潰れるように切断する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る電池セルによれば、前記封止部の電池要素側において、電池要素側から外側方向に向けて封止厚が厚くなる部位を形成することで熱溶着樹脂層の樹脂をフィルム状外装材外側に優先的にはみ出させるだけでなく、前記封止部のフィルム状外装材の外側に、前記溶着時に発生したフィルム状外装材外側の樹脂突出部を除去しつつ封止厚が外縁ほど小さくなる部位を形成することで、封止部の電池要素側の樹脂突出部の縮小化および外部からの水分浸入の抑制も可能となる。【００１３】
また、本発明に係る電池セルによれば、封止部の電池要素側端の樹脂の突出部が小さくなる分、電池要素を大きく形成することやフィルム状外装材の形状を小さくすることが可能となるため、体積あたりのエネルギー密度を上昇できるとともに、外からの水分進入を抑えることで、侵入した水分が分解され気体となり膨張することでフィルム状外装材に亀裂が入ることを抑制できる。【００１４】
また、本発明に係る電池セルによれば、電池内部に形成される樹脂の突出部を縮小化でき、また、外部からの水分進入も抑えることも出来る結果、体積当たりのエネルギー密度が高く、長期信頼性に優れた電池セルを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電池セルの一例を説明する図であり、平面図である。
【図２】電池セルの封止部を説明する図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電池セル１の製造方法の一例を模式的に説明する図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係る電池セル１の製造方法の一例を模式的に説明する図である。
【図５】実施例の説明を補足する図である。
【図６】本発明の実施形態に係る電池セル１の製造工程で用い得る加熱部材形状のバリエーションを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は、電池セル１の一例を説明する図であり、平面図である。
【００１７】
発電要素６を電解液（不図示）等とともにフィルム状外装材４に収納した電池セル１を説明する平面図であって、発電要素６から引き出された正極引出端子と負極引出端子のそれぞれに接合した正極電極端子２と負極電極端子３とを有している。
【００１８】
正極電極端子２および負極電極端子３をフィルム状外装材４から突出させ、フィルム状外装材４の周囲に熱溶着して封口したものである。
【００１９】
図１では、発電要素の収納部を設けた２枚のフィルムによって発電要素を収納した後に両部材の周囲の全てを封止した例を示しているが、これに限らず、一枚のフィルム状外装材４の一部をプレス成形によって変形させて形成した収納部に発電要素を収納した後に、前記フィルム状外装材の他端側を折り曲げて、前記発電要素の収納部に重ねて密閉すると共に、正極電極端子、負極電極端子を取り出したものであっても良い。
【００２０】
また、フィルム状外装材を筒状、あるいは封筒状に加工した部材に発電要素を収納した後に封口したものも用いることができる。
【００２１】
また、図１で説明した例のように同一の辺から正極電極端子２と負極電極端子３を取り出すものに限らず、正極電極端子２と負極電極端子３を対向する辺等のように別の辺から取り出したものであっても良い。
【００２２】
また、発電要素には、正極電極、セパレーター、負極電極を順に複数枚を積層した積層体、あるいは、帯状のセパレーター、帯状の正極電極、帯状の負極電極、帯状のセパレーターを順に積層して巻回した巻回体等も用いることができる。
【００２３】
図2は、図１に示す電池セル１の周縁に位置する熱溶着部のうち、Ａ−Ａ’での断面およびその周辺の構造を模式的に示した図である。図２（A）が本発明に係る電池セル１の封止状態を示す模式図であり、図２（B）は従来の一般的な電池セルの封止状態を示す模式図である。
【００２４】
電池要素６を収納したフィルム状外装材４は、外面を保護する表面保護層１１、気体の透過を阻止する金属バリア層等のバリア層１２、電解液の浸透を防止すると共に、フィルム状外装材を熱溶着する熱溶着樹脂層１３を含む構成になっている。
【００２５】
表面保護層１１には、フィルム状外装材４の加工時に破断しない程度の延性を有し、熱溶着樹脂層１３よりも融点または軟化点が高い合成樹脂材料を用いることができる。なかでも、加工時の延性が充分に得られ、高い融点，又は軟化点を持つ樹脂が好ましく、具体的にはナイロンまたはポリエチレンテレフタレートを挙げることができ、これらを組み合わせても良い。
【００２６】
バリア層１２は、気体の透過を阻止し、加工時に破断しない延性があれば、金属または金属酸化物の蒸着層、金属フィルム等の各種のものを用いることができるが、延性が大きく加工性に優れるアルミニウム又はアルミニウム合金の箔が望ましい。
【００２７】
熱溶着樹脂層１３は、電解液に対して耐食性があって、熱溶着時の接着強度が優れたポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン系の合成樹脂、これらを変成した変成ポリオレフィン樹脂、あるいはそれらの複数種を含むものを用いることができる。
【００２８】
また、表面保護層１１、バリア層１２、熱溶着樹脂層１３は、それぞれ１層のみから構成されるものに限らず、２層以上を積層したものであっても良い。複数層を積層したものの場合には特性の異なるものの複数層を積層したものであっても良い。
【００２９】
フィルム状外装材４の封止部１6では、熱溶着樹脂層１３が融点に達し、溶着層１７aを形成する。また、封止部16の電池要素６の収納部側には溶着層からはみ出た樹脂突出部１７ｂが形成される。
【００３０】
本発明の電池セル１では、電池要素６側端部では、樹脂突出部１７ｂを小さくするため、電池要素６側からフィルム状外装材４の外側方向に厚みが大になる部分を含み、フィルム状外装材４外側から電池要素６側への水分進入量を抑えるため、フィルム状外装材４外側端部では、外縁から電池要素６の方向に、厚みが大になる部分を含んでいる。
【００３１】
その結果、電池要素６側では図２（Ｂ）に示す封止状態と比べ、図２（Ａ）に例示するように、樹脂の突出部１７ｂが縮小化され、外装ケースを大きくすることなく電池要素６を大きくすることができる。これにより、電池セル１の単位体積あたりのエネルギー密度を大きくすることが可能となる。図２（B）に示す破線は、樹脂突出部によって電池要素６を収容できなかった領域を示すものであり、図２（A）に示す破線は、樹脂突出部１７ｂが存在していた場合の電池要素６の端部を模式的に表すためのものである。
【００３２】
図３は図２（A）で説明した本発明に係る電池セル１の製造方法の一例を模式的に説明する図である。図３（Ａ）に示すように、封止部１６の両面から２本の加熱部材２１によって押圧して熱溶着樹脂層１３の溶着面が溶融状態となるまで加熱する。前記加熱時、溶融状態となった熱溶着樹脂層１３が電池要素６の収納部側にはみ出た樹脂突出部１７ｂ及び、フィルム状外装材４外側端部にはみ出た樹脂突出部１７ｃを形成する。本発明では、樹脂突出部１７ｂを小さくするため、加熱部材２１に電池要素６側よりフィルム状外装材４外側の方が厚く封止されるよう加熱部材２１に傾斜を持たせている。
【００３３】
次いで、加熱部材２１を取り除いた後に、同様に図３（Ｂ）に示すように両面から２本の冷却部材２２にて、加熱部材２１を当接した領域を冷却する。これは、溶着層１7aが結晶化するのを防ぐためである。冷却を行なわない、もしくは冷却するのが遅すぎた場合、溶着層17aは結晶化が進み、硬くて脆い樹脂層となり、耐食性や絶縁性が低下する。
【００３４】
本発明においては、電池要素６側の溶着層17aの樹脂厚みが小さくなる。一般的に、溶着層17aの樹脂厚みが大きい場合よりも小さい場合は絶縁性が低下しやすい。そこで絶縁性の低下を防ぐためすなわち電池要素６側の樹脂の結晶化を防ぐために、電池要素６側の溶着層17aの樹脂厚みが最も薄い部分に対応する位置のフィルムに確実に冷却部材を当接させることが好ましい。熱溶着樹脂層１３にポリプロピレンを用いる場合には、電池要素６側端の温度が110℃を下回る前に冷却部材２２を押し当てるのが好ましい。
【００３５】
次いで、図３（Ｃ）に示すようにフィルム状外装材４の外周の各辺を、電解液を注液する辺の電解液注液部を除いて熱溶着して封止した。電解液注液部から電解液を注液の後に電解液注液部を他の部分と同様に熱溶着して封止した。その後、各辺の周囲を所定の形状に切断し電池セル１を得た。
【００３６】
前記切断では、熱溶着樹脂層１３のうち、熱を加えてない溶着部以外の部分における２枚の厚みを１００とした場合、溶着層17aの厚みが9５より大きい部分を取り除くように行った。なお、熱溶着する部分以外の熱溶着樹脂層１３は、バリア層１２に電解液が到達しショートするのを防いでいるため、元の厚みを保つのが好ましい。
【００３７】
封止部１６における厚みは大きいほど水分が浸入しやすくなるが、封止部１６の厚みが小さすぎると絶縁性が悪くなるため、熱溶着樹脂層１３のうち、熱を加えてない溶着部以外の部分における２枚の厚みを１００とした場合、封止部１６外側端部0.5mmを除く封止部１６全体に渡って溶着層17aの厚みは40以上９５以下であることが好ましく、より好ましくは45以上９０以下である。
【００３８】
一方、封止部１６外縁はそもそも導電性を有するバリア層１２が露出している場合もあり、絶縁性は求められないことと、水分の浸入を防止する観点から、溶着層の厚みは小さい方が好ましい。溶着層１３のうち、熱を加えてない溶着部以外の部分における２枚の厚みを１００とした場合、封止部１６外縁から電池要素６側へ0.5mm以内においては０以上95以下であることが好ましい。
【００３９】
切断によって端部を薄くするには、切断刃の刃先の角度や、刃先よりも肉厚な切断刃の腹の角度や摩擦力を調整した切断刃を準備するなどして、フィルム状外装材４の封止外縁部の厚みを小さくしながら切断することが可能である。
【００４０】
熱溶着樹脂層１３の厚みは絶縁性を保つ観点から、溶着後の厚みが60μm以上であることが好ましく、封止性の観点から200μｍ以下が好ましい。
【００４１】
なお、電池要素６側からフィルム状外装材４外縁までの封止部１６の長さ（又は封止部１６の幅ともいう）が短いと、電池要素６と外部との封止性が低下するおそれがあるため、前記封止部１６の長さ（又は封止部１６の幅）は最低2mm以上が好ましい。気密性の観点からは前記封止部１６の長さ（又は封止部１６の幅）が長いほど好ましいが、その分、電池セル１の外形寸法が大きくなるので、体積あたりのエネルギー効率の観点で好ましくない。
【００４２】
また、外径寸法を小さくすることで体積あたりのエネルギー効率を上げるために、フィルム状外装材４の封止部１６を電池要素６に沿わせるように湾曲または折り曲げる場合、湾曲部または折り曲げ部の厚みが薄くなり、その分の樹脂がフィルム状外装材４外側端部に飛び出ることになる、すなわち外径寸法が大きくなってしまうので、折り曲げ後に前記切断を行うのが好ましい。
【００４３】
フィルム状外装材４を熱シール（熱溶着）する際、例えば、熱溶着樹脂層１３に変性ポリオレフィンが用いられている場合、その融点が120〜160℃程度であることから、シール時の加熱温度を180〜220℃とすることが好ましい。一方で、例えば、表面保護層１１にポリエステルフィルムが用いられている場合、表面保護層１１にダメージを与えないために、シール時の加熱温度を200℃以下とすることが好ましい。
【００４４】
図４は、本発明の他の実施形態を説明する図である。本発明の図１に示す電池セルをＡ−Ａ’での断面の一部を切り欠いた図である。封止部１6両面から２本の加熱部材２３によって押圧して熱溶着樹脂層１３の溶着面が溶融状態となるまで加熱する。
【００４５】
加熱部材２３は、加熱部材２１と同様電池要素６側よりフィルム状外装材４外側の方が厚く封止されるよう傾斜が設けられているが、加熱部材２１と異なり、フィルム状外装材４外側端部付近が狭く封止されるよう第２の傾斜も設けられている。この実施形態の電池は、フィルムフィルム状外装材４外側端部を溶着することで、すなわち廃棄部25を設けないことで、切断工程無しに図３の工程と同様な製品を得ることもできる。
【００４６】
なお、本発明は図１に示す電池セル１の周縁のいずれの封止部１６に適用してもよいが、正極電極端子２や負極電極端子３が取り出された辺の封止部１６の幅を小さくしても、外形寸法に影響がないことや、端子部の封止構造が複雑なことから、これら電極端子のない辺で行うのが好ましい。
【００４７】
また、本発明で電池セル１を製造する際用い得る加熱部材２１、２３の形状は、図３や図４に示されるものに限定されるわけではない。図６は本発明に係る電池セル１の製造工程で用い得る加熱部材のバリエーションを示す図である。
【実施例】
【００４８】
以下に、本発明の実施例、比較例を示し説明する。
実施例１
（正極の作製）
マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）粉末、カーボンブラック、ポリフッ化ビニリデンをＮＭＰ(N-メチル-ピロリドン)と共に混練して正極スラリーを調製した。得られた正極スラリーを厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布乾燥した後、ロールによって正極面を押圧してアルミ箔上に正極活物質層を形成した。【００４９】
次いで、正極活物質層が形成された部分を含む長さ１０５ｍｍ×幅５５ｍｍの矩形状の正極活物質層形成部と、正極活物質層の非形成部を含む長さ１５ｍｍ×幅１０ｍｍの正極タブとが一体に形成されるように正極活物質層が形成された部分を含むアルミ箔を切断し、正極電極を作製した。
（負極の作製）
グラファイト、カーボンブラック、ポリフッ化ビニリデンをＮＭＰと共に混練して負極スラリーを調製した。得られた負極スラリーを厚さ１０μｍの銅箔の両面に塗布乾燥した後、ロールによって負極面を押圧して銅箔上に負極活物質層を形成した。【００５０】
次いで、正極と同様、長さ１０９ｍｍ、幅５９ｍｍの負極活物質層形成部と、長さ１２ｍｍ、幅１０ｍｍの負極タブとを一体に形成した負極電極を作製した。
（発電要素の作製）
作製した正極電極と負極電極を、長さ１１１ｍｍ、幅５９ｍｍ、厚さ２５μｍのポリプロピレン製のセパレーターを介して最外層が負極となるように交互に正極電極１５枚、負極電極１６枚を積層して発電要素を作製した。【００５１】
フィルム状外装材４の外部に導出するための正極リード端子として長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２００μｍのアルミニウム箔の一部に、封口時にフィルム状外装材と一体となる合成樹脂層を形成したアルミリード端子を積層した正極電極の正極タブに接合した。【００５２】
同様に、負極電極にも負極リード端子として長さ３０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ２００μｍの銅箔に封口時にフィルム状外装材と一体となる合成樹脂層を形成した銅製リード端子を積層した負極タブに接合した。
（電池セルの作製）
表面保護層１１として厚さ２５μｍのナイロン、バリア層１２として４０μｍのアルミニウム箔、熱溶着樹脂層１３として厚さ５０μｍの融点１４５℃、軟化点１２０℃のランダム−ブロック−ランダム三層構造を有するポリプロピレンフィルムを順に積層した長さ１８０ｍｍ、幅１００ｍｍの厚さ１１５μｍのフィルム状外装材を２枚用意し、このフィルム状外装材の中央に長さ１２０ｍｍ、幅７０ｍｍ、深さ３ｍｍの凹部をエンボス加工により形成した。【００５３】
作製した凹部に発電要素６を収納し、１辺から正極リード端子、負極リード端子をフィルム状外装材４の外部に導出し、リード端子を取り出す辺と、リード端子を取り出す辺と接する２辺を封止して、正極電極端子、負極電極端子を形成した。【００５４】
次いで、両電極端子を取り出した辺と対向する辺を注液辺として、エチレンカーボネートおよびジエチルカーボネートからなる混合溶媒に、リチウム塩としてＬｉＰＦ６を含む電解液を注液して、最後に注液辺を封止した。【００５５】
端子辺は１８０℃に加熱した幅５ｍｍの２本の加熱部材を間隔が０．２ｍｍとなるように６秒間挟み込み封止した。【００５６】
この後、２５℃の幅５．６ｍｍの２本の冷却部材を間隔が０．２ｍｍとなるように１．５秒間挟み込み冷却した。【００５７】
側辺は、図5（Ａ）のような形状の加熱部材を用いて封止した。d1は、0.01mmであり、d2は0.30mmであった。図５（Ｂ）のように、18０℃に加熱した幅７．５ｍｍの２本の加熱部材の間隔d3が０．2ｍｍとなるように５秒間挟み込み過熱し封止した。この後、前記加熱部材と同一形状の常温の幅7.5ｍｍの２本の冷却バーを３秒間挟み込み冷却した。  上記のようにして作製した注液前の電池セルに、注液辺より電解液を注入した。【００５８】
この後、注液辺を200℃に加熱した幅７．５ｍｍの２本の加熱バー（加熱部材）の間隔d３が０．2ｍｍとなるように５秒間挟み込み過熱し封止した。この後、常温の幅7.5ｍｍの２本の冷却バーを３秒間挟み込み冷却することで、電池セルを得た。この電池セルの封止部16の断面図を図5（D）に示す。電池セルの封止部１６に適用した他の形態の加熱部材を図５（Ｃ）に示す。間隔d４は０．2ｍｍとした。【００５９】
実施例2
側辺及び注液辺の熱溶着時、加熱バーの間隔d3を0.21mmとし、その他の工程は実施例1と同様にして、電池セルを得た。【００６０】
実施例3
側辺及び注液辺の熱溶着時、加熱バーの間隔d3を0.22mmとし、その他の工程は実施例1と同様にして、電池セルを得た。【００６１】
実施例4
側辺及び注液辺の熱溶着時、加熱バーの間隔d3を0.17mmとし、その他の工程は実施例1と同様にして、電池セルを得た。【００６２】
実施例５
側辺及び注液辺の熱溶着時、図３の加熱部材を用いて溶着しその他の工程は実施例1と同様にして得た電池セルの封止部１６外縁1mmを切断することで、封止部１６外縁が薄い電池セルを得た。【００６３】
比較例１
側辺及び注液辺の熱溶着時、加熱バーの間隔d３を0.16ｍｍとし、その他の工程は実施例１と同様にして、電池セルを得た。この電池セルの封止部１６断面図を図５（E）に示す。【００６４】
比較例2
側辺及び注液辺の熱溶着時、加熱バーの形状が図5（C）のものを用い、また加熱バーの間隔d４を0.2mmとし、その他の工程は実施例1と同様にして、電池セルを得た。【００６５】
比較例３
側辺及び注液辺の熱溶着時、加熱バーの間隔d3を0.23mmとし、その他の工程は実施例1と同様にして、電池セルを得た。この電池セルの封止部１６断面図を図５（D）に示す。
ただし実施例1に比べて、樹脂厚みは厚くなっている。詳細は後述する。【００６６】
実施例１〜５および比較例について、封止部１６の最小封止厚み、最大封止厚み、突出部の大きさ、剥離強度、絶縁抵抗をそれぞれ測定した結果を表１に示す。なお、最小封止厚みの測定は、水分の進入や樹脂の突出部が要素側に特に影響しやすい、封止部１６の幅方向における発電要素側からの距離が２ｍｍまでの位置の最小厚みを測定したものである。【００６７】
【表１】
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【００６８】
表１における最小封止厚、最大封止厚は熱溶着樹脂層２枚分の厚みであり、()内の数字は熱溶着をしていない部分の熱溶着樹脂層１３の２枚分の厚みに対する比を表している。熱溶着をしていない部分では、電界液とフィルム状外装材４のバリア層１２と電解液とが接触するのを防止する必要があるため、熱融着前とほぼ変わらない厚みを有している。【００６９】
突出部１７ｂの大きさについて、実施例４では熱溶着樹脂層１３の厚みが小さくなりすぎるまで加圧、加熱しすぎたため、突出部１７ｂが実施例１〜３比較して大きくなったが、発電要素の収容には影響しなかった。なお、実施例１〜３、５における突出部１７ｂの大きさＬ１は１．２ｍｍ以下であり、実施例４では最大で１．５ｍｍであった。【００７０】
比較例1は、薄く封止し過ぎたことに起因し、突出部１７ｂが１．５ｍｍを超えるまでＬ１が大きくなり、実施例１と同形状の電池要素６の収容することができなかった。比較例2は、過熱バーの形状が平坦であることから、電池要素６側に樹脂がはみ出ることを抑制できず、突出部１７ｂの大きさが大きくなり、実施例１と同形状の電池要素６の収容することができなかった。【００７１】
剥離強度について、封止厚みが大きいと熱溶着樹脂層１３同士の接着性が低下する傾向にあることが分かったが、封止厚みを９０μｍ以下にする部分を形成することで、十分な剥離強度を得ることができた。比較例3は、最小厚みが大きく、すなわち、樹脂を十分に密着させない状態での封止となったため、剥離強度が低い結果となった。なお、実施例３が６N/mm、実施例２が４N/mｍであり、比較例３は４Ｎ／ｍｍ未満であった。なお、他の実施例は7N/mm以上の剥離強度を得ることができた。【００７２】
以上のような本発明に係る電池セル１によれば、前記封止部１６の電池要素６側において、電池要素６側から外側方向に向けて封止厚が厚くなる部位を形成することで熱溶着樹脂層１３の樹脂をフィルム状外装材４外側に優先的にはみ出させるだけでなく、前記封止部１６のフィルム状外装材４の外側に、前記溶着時に発生したフィルム状外装材４外側の樹脂突出部を除去しつつ封止厚が外縁ほど小さくなる部位を形成することで、封止部１６の電池要素６側の樹脂突出部の縮小化および外部からの水分浸入の抑制も可能となる。【００７３】
また、本発明に係る電池セル１によれば、封止部１６の電池要素６側端の樹脂の突出部が小さくなる分、電池要素６を大きく形成することやフィルム状外装材４の形状を小さくすることが可能となるため、体積あたりのエネルギー密度を上昇できるとともに、外からの水分進入を抑えることで、侵入した水分が分解され気体となり膨張することでフィルム状外装材４に亀裂が入ることを抑制できる。【００７４】
また、本発明に係る電池セル１によれば、電池内部に形成される樹脂の突出部１７ｂを縮小化でき、また、外部からの水分進入も抑えることも出来る結果、体積当たりのエネルギー密度が高く、長期信頼性に優れた電池セルを提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、近年、携帯機器用のみならず、電動バイクや電気自動車等にも搭載され、用途が急速に拡大しているリチウムイオン電池等の電池セルに係るものである。従来、フィルム状外装材を用いた電池セルにおいては、熱シールする際にはみ出した樹脂の突出部により、スペース効率が低減したり、熱シール部の剥離強度が低下したり、といった問題が発生した。これに対して、本発明に係る電池セルにおいては、熱シール部の樹脂突出部の縮小化を図ることができ、さらに、外部からの水分浸入の抑制も可能となり、電池セルの劣化を低減することができるため、体積当たりのエネルギー密度が高く、長期信頼性に優れた電池セルを提供でき、産業上の利用性が非常に大きい。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・電池セル、２・・・正極電極端子、３・・・負極電極端子、４・・・フィルム状外装材、５・・・（フィルム状外装材周縁）封止部、6・・・電池要素、６a・・・電池要素の封止部側端部、１１・・・表面保護層、１２・・・バリア層、１３・・・熱溶着樹脂層、１６・・・封止部、１７a・・・溶着層、１７ｂ・・・（電池内部へはみ出した樹脂の）突出部、１７ｃ・・・（フィルム状外装材外側端部にはみ出た樹脂の）突出部、２１・・・加熱部材、２２・・・冷却部材、２３・・・加熱部材
【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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【国際調査報告】
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