(57)【要約】【課題】本発明は、ラミネート電池のラミネート外装体の溶着部分をプレスしたときに余剰なシーラント材が溶着部分から流れ出ることを抑制した、水分透過量の少ないラミネート電池の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】ラミネート電池を製造する本発明の製造方法は、（ａ）金属層及びシーラント材層を有するラミネート外装体に、シーラント材層と接するように電池要素を収容する工程、（ｂ）前記工程（ａ）の前又は後に、ラミネート外装体の溶着予定部分のシーラント材層の少なくとも一部を、厚さ方向に一部除去して溶着予定部分を薄くする工程、（ｃ）前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後に、ラミネート外装体の溶着予定部分を溶着して、電池要素を封止する工程を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）金属層及びシーラント材層を有するラミネート外装体に、前記シーラント材層と接するように電池要素を収容する工程、
（ｂ）前記工程（ａ）の前又は後に、前記ラミネート外装体の溶着予定部分の前記シーラント材層の少なくとも一部を、厚さ方向に一部除去して前記溶着予定部分を薄くする工程、
（ｃ）前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後に、前記ラミネート外装体の前記溶着予定部分を溶着して、前記電池要素を封止する工程、
を有する、ラミネート電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池内部への水分の浸入を抑制したラミネート電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ラミネート外装体に電池要素が収容されているラミネート電池が知られている。ラミネート電池は、例えばアルミニウムなどの薄い金属層上にシーラント材層を有するラミネート外装体に電池要素を収容し、ラミネート外装体のシーラント材層同士を溶着して電池要素を封止して製造される。
【０００３】
ラミネート電池において、ラミネート外装体の溶着部分には、シーラント材層の断面が露出している。シーラント材層は、通常熱可塑性を有する樹脂で形成されている。この樹脂は水分を透過する性質を有する。そのため、ラミネート外装体の溶着部分から電池内部に水が浸入する。ラミネート電池が、例えばリチウムイオン電池等、電解質等が水と接触すると劣化する電池である場合、ラミネート外装体の溶着部分において露出しているシーラント材層を減少させることにより、水の浸入を減少させることが求められる。
【０００４】
ラミネート電池において、溶着部分から水が浸入することを抑制する手段としては、溶着部分の幅を広くする、水分を透過しにくい樹脂又は金属等で溶着部分の端部を被覆する等の方法がとられている。
【０００５】
しかしながら、溶着部分の幅を広くした場合、ラミネート電池の体積が増加するため、エネルギー密度が低下してしまうという問題がある。また、水分を透過しにくい樹脂又は金属等で溶着部分の端部を被覆する方法の場合、水分を透過しにくい樹脂を用いると水分透過の抑制が十分でなく、金属を用いると水分の透過を十分抑制することはできるが、電池の短絡の虞がある。
【０００６】
この点について、特許文献１は、電池内部への水分の浸入を抑制するために、溶着部分の樹脂の厚さが溶着部分の先端方向に近い部分ほど薄くなるようにラミネート外装体の溶着部分をプレスして得たラミネート電池、及びその製造方法を開示している。
【０００７】
また、特許文献２は、電池内部への水の浸入を抑制するために、ラミネート電池のラミネート外装体の溶着部分の面内方向の中央付近が、ラミネート外装体の他の部分よりも薄くなるようにプレスして溶着して得たラミネート電池、及びその製造方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１１−２０４５９０号公報
【特許文献２】特開２００１−２１６２０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電池内部への水の浸入を抑制するために、ラミネート電池のラミネート外装体の溶着部分をプレスして溶着部分の厚さを薄くする方法を使用した場合、溶着部分においてプレスによって均一な厚さのシーラント材層の一部が薄くなり、余剰なシーラント材がプレスした部分の外側に押し出される。この余剰なシーラント材がラミネート外装体の外側方向に流れ出ると、溶着用の機械にシーラント材が付着し、溶着がうまくいかなくなる場合がある。逆に、この余剰なシーラント材がラミネート外装体の内部方向に流れ出ると、流れ出たシーラント材がラミネート外装体内の電池を圧迫し、内部短絡等を引き起こす原因となる場合がある。
【００１０】
本発明は、ラミネート電池のラミネート外装体の溶着部分をプレスしたときに余剰なシーラント材が溶着部分から流れ出ることを抑制した、水分透過量の少ないラミネート電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題を解決するための手段は、下記のとおりである：
（ａ）金属層及びシーラント材層を有するラミネート外装体に、前記シーラント材層と接するように電池要素を収容する工程、
（ｂ）前記工程（ａ）の前又は後に、前記ラミネート外装体の溶着予定部分の前記シーラント材層の少なくとも一部を、厚さ方向に一部除去して前記溶着予定部分を薄くする工程、
（ｃ）前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後に、前記ラミネート外装体の前記溶着予定部分を溶着して、前記電池要素を封止する工程、
を有する、ラミネート電池の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ラミネート電池のラミネート外装体の溶着部分をプレスしたときに余剰なシーラント材が溶着部分から流れ出ることを抑制した、水分透過量の少ないラミネート電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、ラミネート電池の模式図である。
【図２】図２は、ラミネート電池の模式断面図である。
【図３】図３は、従来のラミネート電池の溶着部分の模式断面図である。
【図４】図４は、本発明の製造方法によって製造されるラミネート電池の模式断面図である。
【図５】図５は、ラミネート外装体の模式断面図である。
【図６】図６は、エンボス加工されたラミネート外装体の模式断面図である。
【図７】図７は、ラミネート外装体の溶着予定部分のシーラント材層の一部を除去している模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるのではなく、発明の本旨の範囲内で種々変形して実施できる。
【００１５】
ラミネート電池を製造する本発明の製造方法は、（ａ）金属層及びシーラント材層を有するラミネート外装体に、シーラント材層と接するように電池要素を収容する工程、（ｂ）前記工程（ａ）の前又は後に、ラミネート外装体の溶着予定部分のシーラント材層の少なくとも一部を、厚さ方向に一部除去して溶着予定部分を薄くする工程、（ｃ）前記工程（ａ）及び前記工程（ｂ）の後に、ラミネート外装体の溶着予定部分を溶着して、電池要素を封止する工程を有する。
【００１６】
原理によって限定されるものではないが、本発明の作用原理は以下のとおりであると考える。
【００１７】
ラミネート電池（１）は、例えば図１のように、電池要素を、ラミネート外装体で被覆した形状を有している。ラミネート電池では、内部の電池要素を封止するために、ラミネート外装体を溶着している。ラミネート外装体の溶着部分は、例えば図１に示されるように、ラミネート外装体の外周縁が考えられる。
【００１８】
図２は、図１のラミネート電池の模式断面図である。図２は、ラミネート電池（１）及び溶着部分（２）を示している。
【００１９】
ラミネート電池のラミネート外装体の溶着部分は、シーラント材層の断面が露出しているため、この溶着部分からラミネート外装体の内部に水分が透過する。溶着部分からラミネート電池内部に浸入する水分の量は、溶着部分のシーラント材層の厚さが大きいほど多くなる。そのため、ラミネート電池内部に浸入する水分の量を減少させる方法として、溶着部分のシーラント材層の厚さを薄くすることが考えられる。
【００２０】
この点、ラミネート外装体はロール・ツー・ロール方式で作製されることが一般的であり、この様な方法では、ラミネート外装体のシーラント材層の厚さを場所によって変化させて生産することは困難である。そのため、溶着部分のシーラント材層の厚さを薄くする場合、ラミネート外装体全体のシーラント材層を薄くすることが考えられる。
【００２１】
しかしながら、ラミネート外装体全体のシーラント材層を薄くした場合、下記のようにラミネート電池の性能を低下させる恐れがある。
【００２２】
通常、ラミネート電池は、ラミネート外装体の内部に電池本体が収容された構造を有している。電池本体をラミネート外装体で収容する場合、皺の発生を防止するため、ラミネート外装体の電池本体を収容する部分をエンボス加工することが望ましい。ラミネート外装体は、金属層、例えばアルミニウム、ステンレス鋼等の層と、電池本体と接する側のシーラント材層を有する。したがって、シーラント材層が薄い場合、このエンボス加工を行う際にシーラント材層に穴が開き、電池本体の電解液又は電解質がラミネート外装体の金属層と接触し、電食が発生する虞がある。
【００２３】
したがって、従来のラミネート電池では、ラミネート外装体のシーラント材層を薄くすることができず、図３に示すように、溶着部分（２）のシーラント材層（６）は、溶着部分以外のシーラント材層（５）とほぼ同じ厚さであった。
【００２４】
この様な問題に対して、特許文献１及び２では、ラミネート外装体の溶着部分をプレスして溶着部分の厚さを薄くする方法を用いている。しかしながら、このような方法を用いると、溶着部分から押し出されたシーラント材によってラミネート外装体内の電池本体を圧迫して内部短絡を引き起こすこと、電池外部に押し出されたシーラント材が溶着機械に付着して溶着性能を維持できなくなること等の問題がある。
【００２５】
本発明の製造方法では、ラミネート外装体の溶着予定部分のシーラント材層をあらかじめ厚さ方向に一部除去している。このため、本発明のラミネート電池の製造方法を行った場合、図３に示される従来のラミネート電池と異なり、図４のように、溶着部分（２）のシーラント材層（７）は、溶着部分以外のシーラント材層（５）よりも薄くなる。
【００２６】
これにより、本発明のラミネート電池の製造方法では、特許文献１又は２に記載される方法における問題を解消しつつ、溶着部分からラミネート電池内部に浸入する水の量を減少させることができる。
【００２７】
以下、本発明の製造方法について具体的に説明する。
【００２８】
＜工程（ａ）＞
本発明の製造方法は、金属層及びシーラント材層を有するラミネート外装体に、シーラント材層と接するように電池要素を収容する工程（ａ）を有する。
【００２９】
ここで、ラミネート外装体は、金属層とシーラント材層を有する。さらに、ラミネート外装体は、金属層を挟んでシーラント材層と反対側に、保護層を有することが好ましい。この様に保護層を設けることにより、ラミネート外装体の耐久性を向上させることができるためである。
【００３０】
図５は、ラミネート外装体の模式断面図である。図５のように、ラミネート外装体は樹脂層（３）、金属層（４）、及びシーラント材層（５）をこの順で有している。なお、樹脂層は本発明において必須の構成ではない。
【００３１】
金属層に用いられる金属は特に限定されず、例えば鉄、銅、アルミニウム、真鍮、ステンレス鋼、又は鋼等を用いることができるが、耐久性、経済性等の観点から、アルミニウム又はステンレス鋼が好ましい。
【００３２】
シーラント材層は、熱可塑性の樹脂を有する。熱可塑性の樹脂としては特に限定されないが、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、又はポリ塩化ビニル等が挙げられる。
【００３３】
保護層は、樹脂であってよい。保護層に用いられる樹脂としては特に限定されず、例えばシーラント材層に用いるものと同様のものを用いてもよい。
【００３４】
ラミネート外装体は、電池本体の収容を容易にするため、図６のように、電池本体が収容される部分にエンボス加工が施されることが好ましい。図６において、ラミネート外装体の中央部分の折れ曲がっている部分は、エンボス加工が施された部分である。
【００３５】
エンボス加工の方法は特に限定されないが、例えば、凸形状を有する基板と凸形状に対応する凹形状を有する基板との間にラミネート外装体を挟み込み、プレスすることによって行うことができる。
【００３６】
ラミネート外装体に収容される電池要素は、電池としての機能を有する要素であれば特に限定されない。例えば正極集電体、正極活物質層、固体電解質層、負極活物質層、及び負極集電体をこの順に有する全固体電池、並びに正極集電体、正極活物質層、セパレーター、負極活物質層、及び負極集電体が電解液に含浸されている液系電池等を挙げることができる。
【００３７】
ラミネート外装体に電池要素を収容する方法は特に限定されず、シート形状のラミネート外装体で電池要素を挟み込む方法、あらかじめ袋状に形成したラミネート外装体に電池要素を入れる方法等が挙げられる。電池要素として液系電池を用いる場合には、例えば、あらかじめ袋状に形成したラミネート外装体に正極集電体、正極活物質層、セパレーター、負極活物質層、及び負極集電体を収容した後、ラミネート外装体の内部を電解液で満たす方法を用いてもよい。
【００３８】
＜工程（ｂ）＞
本発明の製造方法は、ラミネート外装体の溶着予定部分のシーラント材層の少なくとも一部を、厚さ方向に一部除去して溶着予定部分を薄くする工程（ｂ）を有する。この工程は、工程（ａ）の前後のいずれの段階で行ってもよいが、工程を容易にするため、工程（ａ）の前に行うことが好ましい。
【００３９】
図７は、溶着予定部分においてシーラント材層の一部の除去（８）が行われているラミネート外装体の模式断面図である。図のように、溶着部分のシーラント材層は、厚さ方向に除去される。
【００４０】
ここで、溶着予定部分とは、ラミネート外装体のうち、電池要素を封止するために溶着することを予定している部分である。溶着予定部分は、ラミネート外装体内に電池要素を封止することができる場所であれば特に限定されない。シート形状のラミネート外装体で電池要素を挟み込む方法によって電池要素を収容している場合には、ラミネート外装体の外周縁に溶着予定部分があってよい。また、あらかじめ袋状に形成したラミネート外装体に電池要素を入れる方法によって電池要素を収容している場合には、袋の開口部に溶着予定部分があってよい。
【００４１】
シーラント材層の一部を除去する方法としては、シーラント材を除去することができる方法であれば特に限定されない。例えば、溶剤を塗布し、又はレーザーを照射する等によってシーラント材を溶解して除去してもよい。
【００４２】
シーラント材層の一部を除去した後の溶着部分のシーラント材層の厚さは、より薄いほうが溶着後の水分透過量が減少する。しかし、シーラント材層を全て除去した場合には、溶着を行うことができない。したがって、この工程では、溶着部分のシーラント材層を全て除去してはならない。
【００４３】
＜工程（ｃ）＞
本発明の製造方法は、ラミネート外装体の溶着予定部分を溶着して、電池要素を封止する工程（ｃ）を有する。工程（ｃ）は、工程（ａ）及び工程（ｂ）の後に行われる。
【００４４】
本発明の製造方法において、ラミネート外装体の溶着予定部分のシーラント材は、溶着前に厚さ方向に一部除去されている。そのため、溶着予定部分を溶着したときに、溶着部分のシーラント材層の厚さが薄くなる。
【００４５】
溶着予定部分を溶着する方法としては、例えば熱板溶着が挙げられる。より具体的には、溶着予定部分のシーラント材層に熱板を当て、溶着予定部分のシーラント材層を加熱・溶解し、その後、熱板を移動して溶着予定部分を重ねて加圧状態でシーラント材層が凝固するまで冷却する。
【００４６】
他の方法としては、例えば超音波溶着法、振動溶着法、又はレーザー溶着法等を上げることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１    ラミネート電池
２    溶着部分
３    樹脂層
４    金属層
５    シーラント材層
６    シーラント材層
７    シーラント材層
８    シーラント材層の一部の除去
【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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