(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板及び負極板が対向配置されてなる電極体がシート材からなる外装体の内部に密封され、前記正極板及び負極板の各々から外装体の外周部を横断してタブが延出されるとともに、前記外周部におけるタブが横断する領域には、タブの厚み方向及び幅方向に外装体の内縁を逃がす逃がし部が形成され、前記逃がし部に溶着樹脂を充填して封止された構成のフィルム状外装体を備える密閉電池であって、
前記逃がし部の少なくとも一は、タブの幅方向に対して幅広部分と幅狭部分とを併せ持つ形状である
ことを特徴とするフィルム状外装体を備える密閉電池。
【請求項２】
前記幅狭部分は、前記逃がし部におけるタブの延出方向において中央部に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルム状外装体を備える密閉電池。
【請求項３】
前記逃がし部は、鼓型の形状を有する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィルム状外装体を備える密閉電池。
【請求項４】
正極板及び負極板が対向配置されてなり当該正極板及び負極板の各々にタブが設けられた電極体を作製する電極体作製工程と、
前記タブがシート材からなる外装体の外周部を横断して延出するように前記電極体を包み込み、前記外周部を溶着して前記電極体を前記外装体の内部に密封する密封工程とを備え、
前記密封工程では、前記外装体の外周部における前記タブが横断する領域に、タブの厚み方向及び幅方向に外装体の内縁を逃がす逃がし部を形成するとともに、前記逃がし部に溶着樹脂を充填して封止するフィルム状外装体を備える密閉電池の製造方法であって、
前記密封工程では、各タブに帯板状の溶着樹脂を重ね合わせた状態で、タブの幅方向に対して幅広部分と幅狭部分を併せ持つ形状の溝が形成された金型を用いて、外装体の外周部を加熱しながら加圧することにより、前記外周部における逃がし部の少なくとも一を形成する
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルム状外装体を備える密閉電池の製造方法。
【請求項５】
前記帯板状の溶着樹脂は、形成される逃がし部における幅狭部分よりも、幅が広い
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルム状外装体を備える密閉電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィル状外装体を備える密閉電池及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型軽量な携帯機器の普及とともに、薄型に適し、軽量化が可能なフィルム状外装体を備える密閉電池が普及してきている。このような密閉電池には、その代表的なものとして、外装体にラミネートシートを用いたラミネート型電池がある。
【０００３】
ラミネート型電池の構造について、図８を用いて説明する。図８は、ラミネート型電池の斜視（一部断面）図である。
図８に示すように、ラミネート型電池は、電極体７０がアルミニウム層及び樹脂層が積層されてなるラミネートシートで形成された外装体６０の内部に密封された構造を有している。図中の符号６０ｔが貼付部分である。また、前記電極体７０を形成する正極板及び負極板には、タブ７１ａ及び７１ｂが設けられており、貼付部分６０ｔを横断して外装体６０の外方に延出され、電極体７０で生成される電力を外に取り出すことが出来るようになっている。
【０００４】
ところで、貼付部分６０ｔは、当該部分のラミネートシートを金型で加熱しながら加圧することによって形成されるが、用いられる金型には、タブ７１ａ及び７１ｂの横断する領域に溝が設けられており、前記貼付部分６０ｔにおけるタブ７１ａ及び７１ｂの横断する領域においてはラミネートシートがタブ７１ａ及び７１ｂの厚み方向及び幅方向に外装体６０の内縁を逃がす逃がし部６１ａ，６１ｂが形成される。
【０００５】
また、貼付部分６０ｔを形成する際には、前記タブ７１ａ及び７１ｂに帯板状の溶着樹脂８０ａ及び８０ｂを重ねた状態でなされる。これによって、貼付部分６０ｔにおける逃がし部６１ａ及び６１ｂとタブ７１ａ及び７１ｂとの間には、溶着樹脂８０ａ及び８０ｂが充填されてシールされる。
逃がし部６１ａ及び６１ｂの形状（外装体６０の主表面側よりの矢視における形状）は、図９（ａ）に示すように、タブ７１ａ及び７１ｂよりも幅広の長方形状である。充填材として介挿される帯板状の前記溶着樹脂８０ａ及び８０ｂには、逃がし部６１ａ及び６１ｂよりも幅広のものを用いる。これによって、貼付部分６０ｔにおけるタブ７１ａ及び７１ｂと逃がし部６１ａ及び６１ｂとの間においては、気密が保持される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構造のラミネート型電池では、貼付部分６０ｔを形成する際に、タブ７１ａ及び７１ｂが切断されてしまうことがあり、製造上の歩留まりが悪くなるという問題がある。
このように貼付部分６０ｔを形成する際にタブが切断されるのは、次のような原因によるものであると考えられる。
【０００７】
前記貼付部分６０ｔにおける逃がし部６１ａ及び６１ｂの幅、つまり貼付部分６０ｔを溶着する際に用いる金型の溝幅は、前記タブ７１ａ及び７１ｂの幅より少しだけ大きい。このため、貼付部分６０ｔを形成する際には、前記タブ７１ａ及び７１ｂの延出方向に沿って、金型の溝とタブとの間に狭い間隙が形成され、加熱されて溶融した前記溶着樹脂８０ａ及び８０ｂが前記間隙に沿って高速で流れる。そして、この溶着樹脂８０ａ及び８０ｂの流れが前記タブ７１ａ及び７１ｂをその延出方向に引っ張るものと考えられる。これにより、ラミネート型電池にあっては、タブの板厚みの薄いものが用いられるので、溶着樹脂８０ａ及び８０ｂの流れによる引張力が加わっただけでもタブの切断が容易に発生する。
【０００８】
特に、正極側のタブ７１ａには材料として一般にアルミニウム（Ａｌ）が用いられるために、ニッケル（Ｎｉ）が用いられる負極側のタブ７１ｂよりも強度が低く、タブの切断が発生しやすい。
このような問題に対して、タブの切断防止という観点だけから考えれば、図９（ｂ）に示すように、逃がし部６１ａ及び６１ｂの幅を前記タブ７１ａ及び７１ｂよりもかなり広くとることで、金型の溝とタブとの間隙を広くすることによって解決することが出来る。
【０００９】
しかし、タブ７１ａ及び７１ｂと逃がし部６１ａ及び６１ｂとの間隙を広くとった場合にあっては、逃がし部６１ａ及び６１ｂにおいて溶着樹脂８０ａ及び８０ｂが充填されない未溶着部、いわゆるスルーホールが生じてシール不良となりやすい。
以上の問題に対して、本発明は、電池の気密性を維持しながら、タブ切れのないフィルム状外装体を備える密閉電池、及び、その製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、正極板及び負極板が対向配置されてなる電極体がシート材からなる外装体の内部に密封され、前記正極板及び負極板の各々から外装体の外周部を横断してタブが延出されるとともに、前記外周部におけるタブが横断する領域には、タブの厚み方向及び幅方向に外装体の内縁を逃がす逃がし部が形成され、前記逃がし部に溶着樹脂を充填して封止された構成のフィルム状外装体を備える密閉電池であって、前記逃がし部の少なくとも一は、タブの幅方向に対して幅広部分と幅狭部分とを併せ持つ形状であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、正極板及び負極板が対向配置されてなり当該正極板及び負極板の各々にタブが設けられた電極体を作製する電極体作製工程と、前記タブがシート材からなる外装体の外周部を横断して延出するように前記電極体を包み込み、前記外周部を溶着して前記電極体を前記外装体の内部に密封する密封工程を備え、前記密封工程では、前記外装体の外周部における前記タブが横断する領域に、タブの厚み方向及び幅方向に外装体の内縁を逃がす逃がし部を形成するとともに、前記逃がし部に溶着樹脂を充填して封止するフィルム状外装体を備える密閉電池の製造方法であって、前記密封工程では、各タブに帯板状の溶着樹脂を重ね合わせた状態で、タブの幅方向に対して幅広部分と幅狭部分を併せ持つ形状の溝が形成された金型を用いて、外装体の外周部を加熱しながら加圧することにより、前記外周部における逃がし部の少なくとも一を形成することを特徴とする。
【００１２】
以上のような特徴を有する本発明によれば、外装体の外周部における逃がし部は、幅狭部分と幅広部分とを併せ持つので、外周部の溶着に際して、金型の溝とタブとの間の狭い間隙が、タブの延出方向に沿って部分的には形成されても、連続して形成されることはない。従って、溶着の際の加熱によって溶融した溶着樹脂が、金型の溝とタブとの間の間隙を流れることによって生ずるタブを延出方向に引っ張る力は、従来よりも低減される。一方、外周部の逃がし部における幅狭部分においては、溶着樹脂が充填されるので確実にシールされる。
【００１３】
ここで、前記幅狭部分は、前記逃がし部におけるタブの延出方向において中央部に設けられることが望ましい。これは、このように前記幅狭部分を設定すれば、幅広部分における溶着樹脂の流れる方向が、タブの延出方向だけではなく、幅方向にも分散されることになるためである。
前記逃がし部の全体の形状としては、外装体の主表面側からの矢視における形状を鼓型とすることが望ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本形態にかかるラミネート型電池の斜視（一部断面）図であり、図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
図１及び図２を用いて、当該ラミネート型電池（以下、単に「電池」という）１の全体構成及びその製造方法について説明する。
【００１５】
電池１は、アルミラミネートシート（アルミニウム箔をＰＰ層あるいはＰＥ層で被覆したシート）からなるシート体を長方形の筒状に成型してなる外装体１０の内部に、偏平に圧縮された巻回体に電解液が含浸されてなる電極体２０が収納された構造を有する。図２に示すように、この電極体２０における正極板２０１と負極板２０２は、セパレータ２０３を介して対向配置されている。
【００１６】
図１に示すように、外装体１０は、一枚のシート体を折り曲げて長方形状の外装体に成型するとともに、その外周部における３辺部分を溶着することによって形成された３方シール型である。図１において、符号１０ｔ及び１０ｓは、前記３辺の貼付部分を表す。
また、電池１には、外部端子を形成するために、正極板２０１にアルミニウム（Ａｌ）の薄板からなる正極側タブ２１ａが、負極板２０２にニッケル（Ｎｉ）の薄板からなる負極側タブ２１ｂが接続されており、これら正極側タブ２１ａ及び負極側タブ２１ｂは、外周部の貼付部分１０ｔを横断して外装体１０の外方に延出している。
【００１７】
上記電池１の作製においては、正極板２０１及び負極板２０２に、それぞれ正極側タブ２１ａ及び負極側タブ２１ｂを接続し、全体を偏平に圧縮して巻回体を作製し、この巻回体を包み込むようにラミネートシートを折り曲げて外装体形状とし、電解液を含浸させるとともに、貼付部分１０ｔ及び１０ｓに相当する箇所を金型で加熱しながら加圧して溶着することで作製する。
（貼付部分１０ｔの形成）
外周部での貼付部分１０ｔの形成においては、図３に示すように、タブ２１ａ及び２１ｂに、帯板状の溶着樹脂３０ａ及び３０ｂを重ねておいて、金型５００を用いて、ラミネートシート１００を加熱しながら加圧して溶着する。この金型５００には、前記貼付部分１０ｔにおける正極側タブ２１ａ及び負極側タブ２１ｂが横断する領域に相当する箇所に、正極側タブ２１ａ及び負極側タブ２１ｂの厚みを逃がすように、溝領域５０１が設けられている。
【００１８】
ここで、図３に示すように、タブ２１ａ及び２１ｂは、一定幅（３ｍｍ）の長方形状であるが、金型５００の溝領域５０１は、平面視において、中央部分の幅が狭く（５．５ｍｍ）、両端側の幅が広く（１０ｍｍ）となっており、全体では鼓型の形状となっている。
このように溝領域５０１が設けられている金型５００を用いて貼付部分１０ｔを形成すれば、タブ２１ａ及び２１ｂの存在する部分では、ラミネートシート１００が金型５００の溝領域５０１の方に押し込まれる。これにより、貼付部分１０ｔには、ラミネートシート１００がタブ２１ａ及び２１ｂの厚み方向及び幅方向に外装体１０の内縁を逃がすように逃がし部１１ａ及び１１ｂが形成される。そして、この逃がし部１１ａおよび１１ｂの形状は、平面視（外装体１０の主表面側からの矢視における形状）において、溝領域５０１の形状と略同一となる。
【００１９】
なお、溶着樹脂３０ａ及び３０ｂは、加熱によって溶融する樹脂からなり、その溶融前の形状が帯状であって、幅が上記溝領域５０１の中央部分の幅よりも少し広い幅（８ｍｍ）に設定されている。
図４は、図１の電池１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
図４に示すように、上記の方法によって形成された貼付部分１０ｔには、貼付部分１０ｔを横断するように溝領域５０１と略同一形状の逃がし部１１ａ及び１１ｂが形成される。
【００２０】
すなわち、逃がし部１１ａ及び１１ｂは、貼付部分１０ｔの中央付近において幅狭部分１１０ａ及び１１０ｂ（幅：５．５ｍｍ）を有し、内側縁付近には幅広部分１１１ａ及び１１１ｂ（幅：１０ｍｍ）、外側縁付近にも幅広部分１１２ａ及び１１２ｂ（幅：１０ｍｍ）を有する。
なお、図４において、格子模様でハッチングが施された領域は、外周部を溶着する際に金型５００で加熱・加圧される領域、すなわち、ラミネートシート１００どうしが熱融着される領域を示すものであり、後述の図５及び図６についても同様である。
（逃がし部の効果について）
上記の方法では、外装体１０の貼付部分１０ｔの形成を行う際に、従来のようにタブが切断されることはなく、且つ、タブ２１ａ及び２１ｂと逃がし部１１ａ及び１１ｂとの間が確実にシールされる。その理由について以下で説明する。
【００２１】
金型５００の溝領域５０１における中央部の幅はタブ２１ａおよび２１ｂの幅より少しだけ広く、溶着の際に用いた溶着樹脂３０ａ及び３０ｂの幅は、上記のように溝領域５０１の中間部分における幅よりも少し広いので、形成された逃がし部１１ａおよび１１ｂにおいて、幅狭部分１１０ａ及び１１０ｂと、タブ２１ａ及び２１ｂとの間には、溶融した溶着樹脂３０ａ及び３０ｂが充填されている。従って、逃がし部１１ａ及び１１ｂと、タブ２１ａおよび２１ｂとの間は、確実にシールされる。
【００２２】
また、逃がし部１１ａ（１１ｂ）が、図７（ａ）に示すように幅狭部分と幅広部分とを併せ持つ形状を有するので、溶融した溶着樹脂３０ａ（３０ｂ）が金型の溝領域とタブ２１ａ（２１ｂ）との間の狭い間隙がタブの延出方向に沿って連続して形成されることはない。すなわち、幅広部分における溶着樹脂３０ａ（３０ｂ）の流れる方向は、タブ２１ａ（２１ｂ）の延出方向だけではなく、幅方向にも分散されることになる。従って、タブ２１ａ（２１ｂ）の延出方向に大きな引張力がかかり難く、よって、タブ２１ａ（２１ｂ）の切断は発生し難い。
【００２３】
これに対して、図７（ｂ）に示すように、逃がし部６１ａ（６１ｂ）が単純な長方形状であって、その幅が上記幅狭部分１１０ａ（１１０ｂ）程度に狭い場合には、貼付部分を形成する際に、金型の溝領域とタブ７１ａ（７１ｂ）との間の狭い間隙がタブ７１ａ（７１ｂ）の延出方向に沿って連続して形成され、溶融した溶着樹脂８０ａ（８０ｂ）がこの間隙を高速で流れるので、タブ７１ａ（７１ｂ）に大きな引張力が加わり、タブ７１ａ（７１ｂ）の切断が発生し易い。特に、正極側タブ７１ａは、Ａｌの薄板から形成されているために、切断され易い。
【００２４】
一方、仮に逃がし部の形状が単純な長方形状であって、その幅が上記の幅広部分１１１ａ及び１１１ｂ程度に広い場合には、溶融した溶着樹脂８０ａ及び８０ｂが流通する間隙も広くなるので、タブの切断は緩和される。しかし、このような場合にあっては、逃がし部分にスルーホールが生じ易くなり、確実に貼付部分をシールすることが出来なくなる。
【００２５】
また、本形態の逃がし部１１ａ及び１１ｂにおいては、幅狭部分１１０ａ及び１１０ｂが貼付部分１０ｔの中央部分に形成されているので、貼付部分を形成する際に加熱により溶融した溶着樹脂３０ａ及び３０ｂが内側方向と外側方向に分散されて流れる。従って、タブ２１ａ及び２１ｂにかかる引っ張り力は、より低減される。
【００２６】
さらに、逃がし部１１ａ及び１１ｂの全体形状が鼓型であるので、溶着樹脂３０ａ及び３０ｂの流れは、タブ２１ａ及び２１ｂの幅方向に徐々に広がりながら流れる。従って、タブ２１ａ及び２１ｂにかかる引張力は、大幅に低減される。（変形例）
なお、上記実施の形態においては、逃がし部１１ａ及び１１ｂの形状を、図４に示す鼓型とすることによって、貼付部分を形成する際に加熱により溶融したタブ溶着樹脂３０ａ及び３０ｂが内側方向と外側方向とに分散して流れ、且つ、その流れがタブ２１ａ及び２１ｂの幅方向にも分散されるようにして効果を高めたが、逃がし部１１ａ及び１１ｂの形状は、これに限定されるものではなく、幅狭部分と幅広部分とを併せ持つような形状であれば、効果がある。加えて、上記実施の形態では、外装体に用いるシート材としてアルミラミネートシート（アルミニウム箔をＰＰ層あるいはＰＥ層で被覆したシート）を用いたが、これに限定されるものではない。
【００２７】
例えば、逃がし部１１ａ及び１１ｂは、図５に示すように貼付部分１０ｔの中央部分だけに幅狭部分１１０ａ及び１１０ｂが突出して形成された鍵型状のものであっても良いし、図６に示すように貼付部分１０ｔの内側縁付近に幅狭部分１１０ａ及び１１０ｂが形成されて全体的に逆台形状のものであっても良い。
また、図４〜６に示す逃がし部１１ａ及び１１ｂの寸法は、その一例を示したものであって、タブ及び溶着樹脂などとの相対的な関係によって変化させることが必要である。
【００２８】
さらに、上記の電池１では、逃がし部１１ａ及び１１ｂの両方ともに本発明の断面形状を有するものとしたが、タブにアルミニウム（Ａｌ）が用いられるためにタブの切断が発生し易い正極側だけに適用しても良い。
以上で説明の逃がし部について、その効果について以下の実施例及び比較例により検証を行った。
【００２９】
【実施例】
以下に示す条件にて、（実施例１）〜（実施例３）及び（比較例１）〜（比較例２）の封着試験を行い、その際に発生のタブ切れ数及び漏液数を計数して比較した。
（条件）
試験数          ：各２００セル
シール圧力      ：３０ｋＰａ
金型温度        ：２００℃
正極側タブ材質  ：アルミニウム（Ａｌ）
正極側タブ寸法  ：幅３ｍｍ×厚み０．１ｍｍ
負極側タブ材質  ：ニッケル（Ｎｉ）
負極側タブ寸法  ：幅３ｍｍ×厚み０．１ｍｍ
溶着樹脂材質    ：変性ポリプロピレン
封着樹脂寸法    ：８ｍｍw×０．０６ｍｍt
（実施例１）
この実施例の貼付部分における逃がし部の形状は、図４に示すように、幅狭部分１１０ａ，１１０ｂの内幅が５．５ｍｍであるような鼓型である。
（実施例２）
この実施例の貼付部分における逃がし部の形状は、図５に示すように、幅狭部分１１１ａ，１１１ｂの内幅が５．５ｍｍ、高さが１ｍｍであるような鍵状である。
（実施例３）
この実施例の貼付部分における逃がし部の形状は、図６に示すように、幅狭部分１１２ａ，１１２ｂが貼付部分における発電素体側の内縁部にあり、その内幅が５．５ｍｍである逆台形状である。
（比較例１）
この貼付部分における逃がし部の形状は、図９（ａ）示すように、内幅が前記溶着樹脂より狭い５．５ｍｍの長方形である。これは、従来一般に用いられてきたものである。
（比較例２）
この貼付部分における逃がし部の形状は、図９（ｂ）に示すように、内幅が溶着樹脂より広い１０ｍｍの長方形状である。
（評価結果）
上記実施例１〜３及び比較例１，２のように封着を行った電池について、そのタブ切れ数を計数するとともに、温度８０℃、湿度９０％の環境に２０日間放置した後に抜き取り（ｎ＝１０）を行って漏液数を計数した。その結果について、表１に示す。
【００３０】
【表１】
0004179762.tif 000002
【００３１】
表１に示すように、実施例１〜３のものでは、比較例１のものに対してタブ切れ数が少ない。特に、実施例１，２では、タブ切れは発生しなかった。
次に、漏液数については、比較例２のものでは抜き取った１０セルのうち９セルで漏液が確認されたのに対して、実施例１〜３のものでは確認されなかった。これは、比較例１のものでは貼付部分を形成する際に溶着樹脂の流れが一方向となってタブの切断を生じ、また、比較例２のものでは未溶着部が発生することから漏液を生じるのに対して、実施例１〜３のものでは、貼付部分の逃がし部において未溶着部を生じることがないとともに、貼付部分を形成する際の溶着樹脂の流れが分散されたことによると考えられる。
【００３２】
中でも、実施例１及び２のように逃がし部の幅狭部分が貼付部分の外縁部と内縁部との中間にあるものが特に有効である。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明のフィルム状外装体を備える密閉電池では、外装体の外周部における逃がし部を、幅狭部分と幅広部分を併せ持つ形状とすることによって、逃がし部におけるシール性を確保するとともに、外装体の貼付部分を形成する際にタブの切断の発生を抑制することが出来る。
【００３４】
また、本発明のフィルム状外装体を備える密閉電池の製造方法では、密封工程において、各タブに帯板状の溶着樹脂を重ね合わせた状態で、タブの幅方向に対して幅広部分と幅狭部分を併せ持つ形状の溝が形成された金型を用いて、外装体の外周部を加熱しながら加圧することにより、前記外周部における逃がし部の少なくとも一を形成するので、外周部の貼付部分におけるシール性を確保するとともにタブの切断を抑制することが出来る。
【００３５】
従って、本発明は、フィルム状外装体を備える密閉電池の製造上において歩留まりを向上させるのに有効であるとともに、電池の信頼性を向上させるのに有効な技術である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかるラミネート型電池の斜視（一部断面）図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】本発明の実施の形態にかかるラミネート型電池の製造における密封工程を示す概略図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図５】変形例としての逃がし部の形状を示す図である。
【図６】変形例としての逃がし部の形状を示す図である。
【図７】貼付部分を形成する際の溶着樹脂の流れを概念的に示す図である。
【図８】従来のラミネート型電池の斜視（一部断面）図である。
【図９】従来の逃がし部の形状を示す図である。
【符号の説明】
１    ラミネート型電池
１０    外装体
１１ａ，１１ｂ    貼付部分における逃がし部
２１ａ，２１ｂ    タブ
３０ａ，３０ｂ    溶着樹脂
５００  金型
５０１  金型の溝領域
【図１】
0004179762.tif 000003
【図２】
0004179762.tif 000004
【図３】
0004179762.tif 000005
【図４】
0004179762.tif 000006
【図５】
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【図６】
0004179762.tif 000008
【図７】
0004179762.tif 000009
【図８】
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【図９】
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