CN105322105A - 电池容器、膜包装电池以及它们的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供电池容器、膜包装电池以及它们的制造方法。电池容器具有容器主体,该容器主体由具有金属箔和熔接层的层叠膜形成,其中,关于所述容器主体的周壁,一对对置的凹状壁的两侧端面的熔接层熔接于一对对置的壁面的两侧缘的熔接层而连结起来,所述一对对置的凹状壁以使所述层叠膜的熔接层凸向收纳部侧的方式被拉深成型,在外表面上形成凹部并被从四方的底部弯折而立起,所述一对对置的壁面被从所述底部弯折而立起。
Description
技术领域
本发明涉及电池容器、膜包装电池以及它们的制造方法。
背景技术
以往,作为收纳锂离子二次电池或双电层电容等电池元件(包含电解质在内的所有的充电/放电要素)的电池容器,多采用在具有优异的水蒸气阻隔性的深拉深成形的金属制容器上熔接盖体而密闭的熔接结构的金属制密闭容器。可是,熔接结构的金属制密闭容器较重,体积庞大,且熔接加工工序也比较复杂而具有生产率较低这样的课题。特别是,金属制容器主体和盖体的熔接加工需要大量的工时,从生产率的观点来看也存在问题。另外,对于电动机动车用的锂电池等,由于车载的电池容器的数量较多,因此希望尽可能减轻电池容器的重量并使其紧凑。
对于这些要求,开发出了使依次层叠基材层、铝等金属箔、密封剂层而成的层叠体形成为袋状的袋型容器、或者对所述层叠体进行压力成型而形成凹部并将锂离子电池主体收纳于该凹部的凹凸型容器(也称作“拉深成型容器”。)等的膜包装电池(例如,参照专利文献1~2)。
采用了拉深成型容器的电池容器具有下述等优点:即使对于具有一定程度的厚度的电池元件也能够收纳,电池元件的填充包装比较容易,容积效率(容积效率是指电池元件的容积相对于电池容器的整体体积的比率)高,容易实现轻量化,且廉价。
专利文献1:日本特开2002-216713号公报
专利文献2:日本特开2010-262932号公报
可是,对于采用了拉深成型容器的电池容器,如专利文献1、2所记载,如果使用脂肪酸酰胺系或流动石蜡等润滑剂,则凹凸加工的模具与层叠体的表面的光滑性增加,因此能够提高拉深性。可是,即使使拉深性提高,由于要将金属箔拉深加工成三维形状,因此,拉深深度存在界限,作为拉深成型容器的深度,10mm左右是上限值。因此,采用了拉深成型容器的电池容器存在无法收纳大容量的厚度厚的电池元件这样的课题。
另外,由于拉深成型容器的角部被特别大幅地拉深,因此,在该角部,金属箔变薄而产生小的龟裂,或者产生针孔。如果水分从金属箔的小的龟裂部分或针孔进入,则电解液和水分发生反应而生成氢氟酸等。因此,存在这样的问题:电极部件的熔接部等腐蚀而劣化,从而导致电解液泄漏。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的,其课题在于提供一种电池容器、使用了该电池容器的膜包装电池以及它们的制造方法,所述电池容器与采用了拉深成型容器的电池容器同样地,轻量,容积效率高,即使对于大容量的厚度厚的电池元件也能够容易地收纳,并且,生产率高且能够廉价地制造。
并且,在本说明书中,存在为了便于说明而将电池容器的凹状壁说明成侧壁的情况,但是这指的是同一部分。
本发明提供以下的电池容器。
(1)一种电池容器,其具有容器主体,该容器主体由具有金属箔和熔接层的层叠膜形成,其中,关于所述容器主体的周壁,一对对置的凹状壁的两侧端面的熔接层熔接于一对对置的壁面的两侧缘的熔接层而连结起来,所述一对对置的凹状壁以使所述层叠膜的熔接层凸向收纳部侧的方式被拉深成型,在外表面上形成凹部并被从四方的底部弯折而立起,所述一对对置的壁面被从所述底部弯折而立起。
(2)根据(1)述的电池容器,其中,述凹状壁的与所述底部叠合的折回部的熔接层被熔接于所述底部的熔接层。
(3)根据(1)或(2)所述的电池容器,其中,在所述凹状壁的凹部中填充有加强树脂。
另外,本发明通过以下的膜包装电池。
(4)一种膜包装电池,其使用了上述的(1)至(3)中的任意一项所述的电池容器,其中,在所述容器主体中收纳有电池元件,且通过盖材进行密封。
另外,本发明提供以下的电池容器的制造方法。
(5)一种电池容器的制造方法,其特征在于,所述电池容器具有容器主体,该容器主体由具有金属箔和熔接层的层叠膜形成,关于所述容器主体的周壁,一对对置的凹状壁的两侧端面的熔接层熔接于一对对置的壁面的两侧缘的熔接层而连结起来,所述一对对置的凹状壁以使所述层叠膜的熔接层凸向收纳部侧的方式被拉深成型,在外表面上形成凹部并被从四方的底部弯折而立起,所述一对对置的壁面被从所述底部弯折而立起,所述电池容器的制造方法具有以下工序:拉深成型工序,在长条的所述层叠膜的长度方向上隔开固定的间隔配置的多个成为所述容器主体的所述底部的部分彼此之间,在所述层叠膜的宽度方向两侧边,隔开比在相邻的所述凹状壁彼此对置的两个侧面上熔接的部分的长度长的间隔进行拉深成型而形成凹状壁;膜切除工序,在所述凹状壁的周围的未被拉深成型的部分的所述层叠膜上设置切口,使得所述层叠膜的宽度成为所述底部的宽度,并且所述凹状壁作为多个自由端向外侧扩展;凹状壁的立起工序,使所述层叠膜的两侧边的所述凹状壁以彼此的熔接层互相对置的方式,相对于成为所述底部的部分从折回部的根部弯折而立起;端壁的立起工序,使不存在所述凹状壁的部分的所述层叠膜相对于成为所述底部的部分从凹状壁的端部伸出部的根部弯折而立起;以及壁面的连结工序,将所述端壁的两侧缘重合地熔接于所述凹状壁的两侧端面的熔接层,连结所述端壁和所述凹状壁而形成所述容器主体的周壁。
(6)根据(5)所述的电池容器的制造方法,其中,在所述凹状壁的立起工序中,将互相叠合的所述凹状壁的折回部的熔接层和成为所述底部的部分的熔接层熔接在一起。
(7)根据(5)或(6)所述的电池容器的制造方法,其中,在所述拉深成型工序中,在注射成型机的模具内进行拉深成型和加强树脂向所述凹状壁的凹部的填充。
(8)根据(5)至(7)中的任意一项所述的电池容器的制造方法,所述电池容器的制造方法还具有在长条的所述层叠膜上设置由开口构成的电极引出部的电极用开口工序。
另外,本发明提供以下的膜包装电池的制造方法。
(9)一种膜包装电池的制造方法,其使用了上述的(5)至(8)中的任意一项所述的电池容器的制造方法,其中,所述膜包装电池的制造方法依次具有以下工序:电池元件的收纳工序,将电池元件收纳于在所述壁面的连结工序中形成的电池容器中;和密封工序,将盖材熔接于所述电池容器的开口部。
发明效果
关于本发明的电池容器和膜包装电池,与使用了拉深成型容器的电池容器同样地,电池容器的容器主体的底部和周壁由含有薄的金属箔的层叠膜构成,因此,电池容器的气体阻隔性高,重量轻,且容积效率高。
而且,本发明的电池容器和膜包装电池与使用了拉深成型容器的电池容器不同,关于周壁,从底部弯折而立起的一对对置的凹状壁的两侧端面的熔接层熔接于从底部弯折而立起的一对对置的端壁的两侧缘的熔接层而连结起来,因此,能够形成水密的结构,且形状保持性优异。
另外,在本发明的电池容器和膜包装电池中,通过按折线弯折含有金属箔的层叠膜,由此能够收纳任意厚度的电池元件。由此,能够收纳大容量的厚的电池元件,因此无需实施较深地拉深加工成三维形状的凹凸加工,因此,即使金属箔的厚度较薄,也不会在金属箔上产生龟裂或针孔。
另外,关于本发明的电池容器和膜包装电池,即使对于在以往技术中使用了如果使金属箔的厚度变薄则无法在拉深成型容器中使用的、延展性小且拉深加工性低的金属箔的层叠膜,也能够使用。
而且,由于凹状壁和盖材被熔接在一起,因此,在膜包装电池的至少对置的两条边处,能够将盖材熔接于凹状壁进行密封。由此,由于盖材的熔接部没有伸出至电池容器的外侧,因此电池变得紧凑,在将多个电池容器聚集起来使用的情况下,能够减小聚集体的体积。另外,保管或聚集多个电池容器时的操作性也优异。
另外,由于能够使熔接凹状壁和盖材时的密封宽度足够大,因此,熔接变得容易且可靠,气体阻隔性也升高。
另外,根据技术方案2记载的发明,与凹状壁的底部叠合的折回部的熔接层被熔接于底部的熔接层,因此,能够形成水密的结构,并且形状保持性更加优异。另外,凹状壁的两侧端面的熔接层、和从底部弯折而立起的壁面的两侧缘的熔接层的熔接变得容易且可靠。
另外,根据技术方案3记载的发明,由于在凹状壁的凹部中填充有加强树脂,因此形状保持性更加优异。另外,凹状壁的两侧端面的熔接层、和从底部弯折而立起的壁面的两侧缘部的熔接层的熔接变得容易且可靠。
另外,根据本发明的电池容器和膜包装电池的制造方法,能够使用长条的层叠膜连续地形成多个电池容器主体。由此,能够一边使卷绕于辊、卷芯、卷盒的层叠膜、或拉深成型有成为凹状壁的部分的层叠膜绕出,一边连续地制造电池容器或膜包装电池。因此,能够提高电池容器和膜包装电池的生产率。
附图说明
图1是示出第1实施例的电池容器的外形的立体图。
图2是第1实施例的电池容器的侧视图,其中,(a)是沿图1中的Ⅱ―Ⅱ方向的箭头观察的侧视图,(b)是将其一部分放大的侧视图。
图3是第1实施例的电池容器的剖视图,其中,(a)是沿图1中的I-I方向的箭头观察的剖视图,(b)是将其一部分放大的剖视图。
图4是使用了第1实施例的电池容器的膜包装电池的外形图,其中,(a)是立体图,(b)是将侧视图的一部分放大的图。
图5是示出在第1实施例的电池容器的制造中基于拉深成型实现的凹状壁的凹部的形成的立体图。
图6是示出在第1实施例的电池容器的制造中形成于凹状壁的凹部中的树脂成型体的立体图。
图7是示出第1实施例的电池容器的制造中的膜切除工序的立体图。
图8是示出在第1实施例的电池容器的制造中用于拉深成型加工的注射成型机的模具的一例的示意剖视图。
图9是示出第1实施例的电池容器的制造中的拉深成型工序的示意剖视图。
图10是示出在第1实施例的电池容器的制造中树脂成型体向凹状壁的凹部的形成的示意剖视图。
图11是示出在第1实施例的电池容器的制造中拉深加工后的层叠膜从模具的脱模的示意剖视图。
图12是示出第1实施例的电池容器的制造中的凹状壁的立起工序的立体图。
图13是示出第1实施例的电池容器的制造中的壁面的连结工序的立体图。
图14是示出使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的拉深成型工序的立体图。
图15是示出使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的膜切除工序的立体图。
图16是示出使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的凹状壁的立起工序的立体图。
图17是用于说明在使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的膜切除的状态的俯视图。
图18是示出在使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的凹状壁的立起工序的一部分的立体图。
图19是示出在使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的壁面的连结工序的一部分的立体图。
图20是示出使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的电池元件的收纳工序的立体图。
图21是示出使用了长条的层叠膜的第1实施例的电池容器的制造中的密封工序的立体图。
图22是示出第2实施例的电池容器的外形的图,其中,(a)是立体图,(b)是将侧视图的一部分放大的图。
图23是示出第3实施例的电池容器的外形的图,其中,(a)是立体图,(b)是侧视图。
图24是将第4实施例的电池容器的侧视图的一部分放大的图。
标号说明
1:层叠膜;
2:树脂成型体;
3:盖材;
4:容器主体;
41:(容器主体的)底部;
42:(容器主体的)端壁;
43:(容器主体的)凹状壁(侧壁);
44:(容器主体的)引线夹持部;
45:凹部;
47:电极引线;
5:电池元件;
10、110、120、130:电池容器;
20:膜包装电池;
50:开口;
70:模具。
具体实施方式
以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。
<第1实施例>
图1~图3所示的第1实施例的电池容器10具有容器主体4,该容器主体4由具有金属箔和熔接层的层叠膜1构成。
在将电池元件5收纳于第1实施例的电池容器10的容器主体4后安装盖材3,则成为图4所示的本第1实施例的膜包装电池20。第1实施例的膜包装电池20适合用作二次电池或双电层电容等的电池容器。
第1实施例的膜包装电池20在电池容器10的内侧收纳有电池元件5,该电池元件5具有正极板、负极板、隔离件以及电解液。并且,电池元件5是含有包括电解质在内的所有的充电/放电所需要的要素的电池元件。
在第1实施例的膜包装电池20中,与正极和负极的电极板电连接的、由正极引线和负极引线构成的电极引线47从电池容器10向彼此相反的方向突出。电极引线47被安装于正极和负极的电极板上而与所述电极板电连接。
作为隔离件,采用由聚烯烃等热塑性树脂制成的多孔膜、无纺布或纺织布等能够浸渍电解液的片状的部件。
图1~图3所示的第1实施例的电池容器10具有容器主体4,该容器主体4由具有金属箔和熔接层的层叠膜1构成。
容器主体4具有:在俯视时形成为矩形的底部41;一对端壁42、42,它们从底部41的端缘立起;一对凹状壁43、43,在它们的外表面形成有凹部45,这一对凹状壁43、43被拉深成型为凸向收纳部侧的凹状壁并从底部41的侧缘立起;板状的树脂成型体2,其形成于凹状壁43的凹部45;以及引线夹持部44、44,它们从端壁42、42的上缘部向外侧伸出。
容器主体4的周壁是端壁42、42和凹状壁43、43以由直线构成的折线弯折而从四边形形状的底部41立起,并且通过侧端部彼此连结而形成的,因此能够形成为水密的结构。
容器主体4中的、周壁从底部41立起的部分是通过以由直线构成的折线弯折的层叠膜1构成的,因此,对于从底部41立起的部分,无需实施用于将金属箔拉深成三维形状的凹凸加工。
因此,在容器主体4的可采用的深度上不存在数值的限制。另外,也不存在这样的情况:容器主体4的角部被特别大幅地拉伸而使得金属箔变薄,从而在金属箔上产生小的龟裂部或针孔。
形成容器主体4的层叠膜1是将金属箔和在最内层具有热塑树脂层的熔接层层叠在一起而成的层叠膜。
在第1实施例中,层叠膜1仅在金属箔的单面具有熔接层。层叠膜1的熔接层成为容器主体4的最内层。
对于在第1实施例中使用的层叠膜1,优选在金属箔的、与熔接有熔接层的一侧相反的一侧的面上层叠有由树脂构成的保护层。
保护层可以防止金属箔的外表面被水分或电解液腐蚀、或者金属箔的外表面与其他物品接触而造成损伤。保护层优选由熔点比熔接层高的热塑性树脂或者热固化性树脂形成。
作为层叠膜1的具体例,例如可以列举出依次层叠下述部分而成的层叠膜:由聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚萘二甲酸丁二醇酯等聚酯、或者6尼龙或66尼龙等聚酰胺等的树脂形成的保护层;不锈钢或铝等的金属箔;以及由聚乙烯或聚丙烯等聚烯烃形成的熔接层。
保护层如果使用双轴拉伸(二軸延伸)膜,则耐热性和强度升高,因此是优选的,并且也可以层叠多个层。
对于构成层叠膜1的各层的层叠方法,可以采用干式层压、挤出层压或热压接层压等公知的方法。
层叠膜1的金属箔作为对层叠膜1赋予针对氧或水蒸气等的气体阻断性的气体阻挡层发挥功能。作为金属箔,例如可以列举出铝箔(铝箔)、铝合金箔(铝合金箔)、不锈钢箔、铁箔、镍箔、铜箔或铅箔等。
在这些金属箔中,根据比重小且延展性(易延伸性)和热传导性优异这一因素,铝箔或铝合金箔是优选的。如果使用热传导性优异的金属箔,则可以提高在电池元件发热的情况下的散热性。如果考虑气体阻隔(barrier)性的确保或加工适应性及其他因素,使用铝箔的情况下的铝箔的厚度优选是6μm~200μm的范围。如果铝箔的厚度小于6μm,则存在这样的担忧:产生许多针孔,气体阻隔性降低。
与铝箔相比,不锈钢箔在热传导性方面较差,但是其在拉伸强度和耐腐蚀性较高这一点上优异。关于耐腐蚀性高的金属箔,即使容器主体4中的比金属箔靠内侧的熔接层破损而导致填充在电池容器10内部的电解液与金属箔接触,也不易发生腐蚀,在可维持气体隔断性这一点上是优选的。在使用不锈钢箔的情况下,耐腐蚀性优异的SUS304或SUS316等奥氏体系不锈钢是优选的。作为不锈钢箔,SUS316是特别优选的。优选将不锈钢箔的厚度设定为10μm~150μm的范围。
如果不锈钢箔的厚度小于10μm,则存在这样的担忧:产生许多针孔,气体阻隔性降低。另外,如果不锈钢箔的厚度超过150μm,则刚性较高,因此难以加工。
作为在层叠膜1的熔接层中使用的树脂,例如能够列举出高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链状聚乙烯、乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸乙酯共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物、离子交联聚合物、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、以及羧酸改性聚乙烯等聚乙烯(PE)系树脂或丙烯均聚物、丙烯-乙烯无规共聚物、乙烯-丙烯嵌段共聚物、丙烯-α-烯烃嵌段共聚物、以及羧酸改性聚丙烯等聚丙烯(PP)系树脂等聚烯烃。
如图4所示,关于膜包装电池20,将电池元件5收纳于电池容器10的容器主体4中,并通过盖材3进行密封。盖材3被熔接于凹状壁43的盖材熔接面、引线夹持部44、电极引线47。引线夹持部44和盖材3夹着电极引线47被熔接在一起。
容器主体4的引线夹持部44是层叠膜1在端壁42的上端弯折并向容器主体4的外侧伸出而成的。
盖材3被熔接于凹状壁43的上端面和引线夹持部44,从而夹持电极引线47,并且盖材3堵塞容器主体4的开口部。
在第1实施例中,作为盖材3,使用了与容器主体4的层叠膜1相同的层叠结构的部件。
在第1实施例中,盖材3成为与容器主体4相同的宽度。因此,容器主体4的凹状壁43的上端被盖材3覆盖。因此,如果凹状壁43具有充分的厚度,则容器主体4和盖材3会以充分的熔接宽度熔接在一起,因此,熔接强度高,能够提高熔接部界面的气体阻隔性。
盖材3也可以形成得比容器主体4的宽度大,利用从容器主体4超出的部分的盖材3覆盖容器主体4的两方的侧缘部。在这种情况下,优选盖材3的一部分被固定于凹状壁43的外表面。
在盖材3中使用的层叠膜的结构可以与容器主体4的层叠膜1的层叠结构不同。在盖材3是具有金属箔和熔接层的层叠膜的情况下,膜包装电池20能够实现轻量化,且容积率变高,因此是优选的。但是,在对盖材3使用具有与金属箔同等的气体阻隔性的厚的树脂板的情况下,可以不使用金属箔。
在盖材3是具有金属箔和熔接层的层叠膜的情况下,优选在盖材3上层叠与层叠膜1相同的保护层。
如图1~图3所示,容器主体4的两侧的侧壁43、43在外表面上形成有凹部45,且以收纳部侧凸出的方式被拉深成型。构成侧壁43的层叠膜1的熔接层朝向收纳部侧。
如图2和图3所示,侧壁43具备:折回部43a,其是使层叠膜1在底部41的侧缘部向收纳部侧折回而成的;立起部43b,其从折回部43a的内侧缘部立起;上部伸出部43c,其从立起部43b的上缘部向外侧伸出;以及端部伸出部43d,其从立起部43b的长度方向的两端部分别向外侧伸出(参照图2的(b))。
折回部43a与底部41重合。期望的是,折回部43a的熔接层被熔接于底部41的熔接层,由此将折回部43a固定于底部41。
侧壁43的外表面的凹部45由折回部43a、立起部43b、上部伸出部43c以及端部伸出部43d构成。
凹部45的深度优选是能够将与盖材3及端壁42熔接的熔接部分的宽度确保为2mm~5mm左右的深度。如果熔接部分的宽度在2mm以上,则与盖材3及端壁42熔接的熔接强度和熔接部界面的气体阻隔性升高。
另一方面,即使熔接部分的宽度超过5mm,也无法期望熔接强度和气体阻隔性的进一步提高,且电池容器10的容积效率会降低。
优选的是,在凹部45的内部设置有填充并层叠加强树脂而成的板状的树脂成型体2。从加强形状保持性的观点出发,树脂成型体2优选是与侧壁43的凹部45的折回部43a、上部伸出部43c以及两侧的端部伸出部43d接触的形状。
在第1实施例中,树脂成型体2形成为具有底部41侧的下端面、开口部侧的上端面以及长度方向的两端的侧端面的矩形的板状。并且,主面与立起部43b抵接,下端面与折回部43a抵接,长度方向的端面即侧端面与端部伸出部43d抵接,上端面与上部伸出部43c抵接。
并且,在本说明书中,“主面”意味着多个面中的最大的面。
作为在树脂成型体2中使用的树脂,可以采用可在层叠膜1的保护层中使用的树脂。在树脂成型体2中使用的树脂优选采用与层叠膜1的保护层的树脂相同的树脂,但也可以采用与层叠膜1的保护层的树脂不同的树脂。
另外,在树脂成型体2中使用的树脂不需要以高粘接强度与层叠膜1的保护层粘接在一起,因此可以通过粘接剂来贴合预先成型为板状的树脂成型体2。
优选的是,只要能够得到期望的形状保持性,就使树脂成型体2的厚度尽量薄。如果树脂成型体2较厚,则电池容器10变重,容积效率降低。
树脂成型体2通过在外表面上形成沿着层叠膜1的长度方向的凹部而能够实现轻量化。
在第1实施例中,图1所示的容器主体4的端壁42没有通过树脂板加强,实质上由层叠膜1构成。
如图2的(b)所示,端壁42的两端被熔接于侧壁43的端部伸出部43d。由此,端壁42被固定于侧壁43进行连结,从而形成主体容器4的周壁,形成水密的结构。另外,即使端壁42没有通过树脂板加强,但端壁42的形状保持性也通过端部伸出部43d得到了强化。
端壁42被熔接于具有充分的厚度的侧壁43的端部伸出部43d的外表面(侧端面),因此,熔接部界面处的气体阻隔性的降低较小。
作为第1发明的电池容器10的制造方法的一例,参照图5~图13,对制造独立的1个容器主体4的例子进行说明。第1发明的电池容器10的制造例如如下述这样依次经过(1)~(4)工序来执行。
<(1)拉深成型工序>
如图5所示,在层叠膜1的两侧边部分,分别通过拉深成型加工形成凹部45。作为凹部45的形成方法,例如可以通过使用注射成型机的模具进行拉深成型来形成。
另外,接下来,根据进行说明的顺序,能够在使用注射成型机的模具通过拉深成型加工形成凹部45后,接着,将加强树脂填充至该凹部45来层叠树脂成型体2(参照图6和图8~11)。
图8是示出在拉深成型加工中使用的注射成型机的模具的一例的示意剖视图。
图8的模具70具有:阳模71,其具有与凹部45的内表面形状对应的型芯71a;和阴模72,其具有与侧壁43的外表面形状对应的型腔72a。
在阳模71形成有对从注射成型喷嘴74供给的熔融树脂73(参照图10)进行引导的流路75(sprue、浇道)。
在阳模71的型芯71a与阴模72的型腔72a之间形成有成型空间76(参照图9)。
在阳模71的比型芯71a靠外侧的周缘部78形成有将按压部60收纳成能够滑动的滑动孔62。在合模时,如图9所示,按压部60被按压构件61施力,从而能够相对于阴模72侧的周缘部79按压被***于阳模71与阴模72之间的层叠膜1。
关于按压部60的与层叠膜1接触的抵接面60a,为了降低与层叠膜1的摩擦,优选为平滑面。
阳模71的型芯71a能够在合模时按压层叠膜1来赋予形状。
按压构件61被收纳在与滑动孔62连通而形成的按压构件收容空间63中,能够抑制在成型时层叠膜1沿着阳模71和阴模72面对的方向(图8~图11中的上下方向)移动。
被按压部60按压的状态下的层叠膜1由于从阳模71和树脂73等受到的力而被允许向成型空间76侧移动。即,按压部60的按压力被设定在层叠膜1的拉伸强度的界限内,在比该按压力强的力施加于层叠膜1的情况下,层叠膜1能够相对于按压部60滑动。
关于按压构件61,优选的是,能够对层叠膜1施加弹性的按压力的按压构件,可以使用弹簧或气缸等。
如图9和图10所示,滑动孔62的底面62a在合模时成为按压部60的支承座,限制按压部60的后退(向图9和图10中的上方的移动)。
为了使用模具70成型层叠膜1,首先,如图8所示,将层叠膜1配置在互相分离的阳模71与阴模72之间。
接下来,如图9所示,将层叠膜1夹入阳模71与阴模72之间。由此,层叠膜1的一部分被型芯71a按压而在成型空间76内沿着型芯71a的形状变形成凹状。
如图10所示,从注射成型喷嘴74将熔融的树脂73注入到形成于阳模71的型芯71a与阴模72的型腔72a之间的成型空间76中。由于熔融树脂73的注射压力,层叠膜1被向阴模72的型腔72a的表面按压,沿着型腔72a的表面被赋予形状,从而形成凹部45。熔融树脂73被填充至凹部45的内表面(注射成型)。在本实施例中,熔融树脂73具有沿着型芯71a的凹部。
按压部60的按压力与使层叠膜1变形的力相比较足够小,因此,受到熔融树脂73的圧力的层叠膜1在按压部60与阴模72的周缘部79之间滑动而被朝向成型空间76侧拉入。
在冷却熔融树脂73后,熔融树脂73固化,成为树脂成型体2。树脂成型体2与层叠膜1一体化。
如图11所示,在使阴模72向离开阳模71的方向移动时,层叠膜1被按压部60从阳模71推开,因此能够容易地使层叠膜1脱模。
<(2)膜切除工序>
将在图6所示的拉深成型出的凹部45、45中形成有树脂成型体2的层叠膜1的、形成有凹部45、45的部分保留,将包括层叠膜1的四角在内的侧边部分(图6中的不需要的侧边部分48)如图7所示这样切除至端部伸出部43d,从而切出侧壁43、43。
作为将层叠膜1的侧边部分切除的方法,例如可以采用使用冲裁模具进行冲裁的方法、使用了激光光线的切断等公知的方法。通过将不需要的侧边部分48切除,如7所示,层叠膜1成为了具有下述部分的形状:侧壁43、43;被凹部45、45夹着而成为底部41的中央部分46;以及从中央部分46向外侧扩展并成为端壁42和引线夹持部44的自由端53、53。
自由端53是在层叠膜1的长度方向上不存在侧壁43的部分。
并且,在本说明书中,“自由端”意味着能够自由活动的端部。
<(3)凹状壁、端壁的立起工序>
如图12所示,将层叠膜1设置成使凹部45的开口向下的姿势,将拉深成型而形成有凹部45、45的层叠膜1从折回部43a的根部(中央部分46的根部)弯折。由此,如图13所示,凹状壁(侧壁)43立起在成为底部41的中央部分46上。
然后,从底部41侧对层叠膜1的形成凹部45、45的折回部43a的熔接层与中央部分46的层叠膜1的熔接层加热而将它们熔接在一起。
其结果是,层叠膜1的含有一对凹部45、45的部分成为以突起的熔接层彼此对置的方式立起设置的凹状壁(侧壁)43、43(参照图3)。另外,
在图13所示的侧壁43立起在成为底部41的中央部分46上的状态下,将自由端53、53从侧壁43的端部伸出部43d的根部弯折而立起,形成端壁42、42(参照图1、2)。
<(4)壁面的连结工序>
使形成的端壁42、42的两侧缘与凹状壁(侧壁)43、43各自的端部伸出部43d重合,从端壁42侧对端壁42的熔接层和端部伸出部43d的熔接层加热而将它们互相熔接在一起。
自由端53、53中,从中央部分46立起而成为与侧壁43相同的高度的部分成为端壁42、42,剩余的部分成为引线夹持部44、44。端壁42、42以熔接层彼此对置的方式立起设置(参照图2)。
然后,将从端壁42伸出的、自由端53的剩余部分向外侧水平地弯折而形成引线夹持部44,通过熔接将端壁42的壁面和侧壁43互相连结而形成容器主体4的周壁,得到图1所示的第1实施例的电池容器10。
并且,引线夹持部44的形成也可以与端壁42的形成同时进行。
将电池元件5放入得到的电池容器10中,在开口部载置盖材3,将盖材3熔接于电池容器10的树脂成型体2的上端面、引线夹持部44、电极引线47。这样,利用盖材3和引线夹持部44夹住电极引线47并将电池容器10的开口部堵住,从而得到图4所示的第1实施例的膜包装电池20。
根据本发明的电池容器和膜包装电池的制造方法,第1实施例的电池容器10和膜包装电池20能够利用长条的层叠膜1连续且高效地制造。并且,在本发明中,长条是指长度从1m至10000m。
以下,参照图14~图21对其制造方法的一例进行说明。
使用长条的层叠膜1进行的第1实施例的电池容器10的制造方法与上述的独立的1个容器主体4的制造方法大致相同。
以下,关于各个工序,仅对与独立的1个容器主体4的制造方法不同的点进行说明。
使用了长条的层叠膜1的情况下的、第1实施例的电池容器10的制造方法如下这样经过(a)~(g)工序来进行。
<(a)拉深成型工序>
图14所示,在长条的层叠膜1的两侧边部分通过拉深成型形成凹部45,并且,在凹部45内填充加强树脂来层叠树脂成型体2。
凹部45的形成方法与独立的1个容器主体4的制造方法中的凹部45的形成方法相同。树脂成型体2的层叠方法也与独立的1个容器主体4的制造方法中的树脂成型体2的层叠方法相同(参照图5~图11)。
凹部45形成为,在成为底部41的部分(中央部分46)彼此之间,隔开比在沿着长条的层叠膜1的长度方向相邻的凹状壁43、43(参照图15等)上熔接的部分(端壁42的侧缘)的长度长的间隔。
<(b)电极用开口工序>
在长条的层叠膜1形成有用于使成为电极的电极引线47露出的开口50(电极引出部)。
开口50是用于将在后述的壁面连结工序中得到的容器主体4的带体直接应用于膜包装电池20的制造方法中的开口。
作为形成开口50的方法,例如可以采用利用冲裁模具进行冲裁的方法或使用了激光光线的切断等。
并且,在从形成于长条的层叠膜1的容器主体4的带体上切出多个独立的单个容器主体4来制造膜包装电池20的情况下,也可以没有开口50。
开口50可以在容器主体4的制造工序的任意阶段形成,但是,如果在后述的膜切除工序中形成开口50,则膜的切除和开口50的位置变得准确。另外,如果在膜切除工序中形成开口50,则长条的层叠膜1的切除和开口50的形成都是将膜切除的作业,因此作业变得高效,是优选的。
<(c)膜切除工序>
如图15所示,与独立的1个容器主体4的制造方法中的膜切除工序同样地,将拉深成型而形成有多对凹部45、45的、长条的层叠膜1的多对凹部45、45作为自由端而保留,将长条的层叠膜1的侧边的一部分(图14中的不需要的侧边部分48)切除。
如图17所示,将不需要的侧边部分48切除后的长条的层叠膜1成为具有下述部分的形状:多对侧壁43、43;被多对凹部45、45夹着而成为底部41的中央部分46;以及从中央部分46向外侧扩展并成为端壁42和引线夹持部44的部分49。
如图17所示,成为端壁42和引线夹持部44的部分49由下述部分构成:具有开口50的连结部51;和成为引线夹持部44、44及端壁42、42的端壁预定部52。
因此,成为多个容器主体4的底部41的部分彼此之间的长度、即成为端壁42、42和引线夹持部44、44的部分49的长度,比成为端壁42、42的部分的长度多出了与引线夹持部44、44和开口50对应的量。
优选连结部51和端壁预定部52的宽度与底部41的宽度相等。
参照图17,对经过了电极引线用开口的开口工序(电极用开口工序)、和膜切除工序而成的长条的层叠膜1的形状详细地进行说明。
长条的层叠膜1的、从开口50的端缘向外侧延伸的两条双点划线1a、1a是用于将连结部51切断除去的假想的切断预定线。该切断预定线1a、1a将被两组切断预定线1a、1a夹着的连结部51切断除去,来分断出连结有多个完成了的容器主体4或膜包装电池20而成的带体。关于两组切断预定线1a、1a的宽度,只要能够将连结部51切断除去,则可以比开口50的宽度窄。
另外,连接端部伸出部43d彼此的双点划线1b是成为底部41的中央部分46和端壁预定部52的边界线。在将端壁预定部52的层叠膜1熔接于侧壁43来形成端壁42时,该边界线1b被谷折。
另外,处于该边界线1b与切断预定线1a、1a之间的双点划线1c是端壁预定部52的成为端壁42的部分和成为引线夹持部44的部分的边界线。该边界线1c在形成端壁42时被山折。
并且,在图14~图21中图示了在长条的层叠膜1形成有连续的两个电池容器10的例子,但通常形成有三个以上的电池容器10。
并且,在第1实施例中,不仅是端壁预定部52、52之间的部分,将长条的层叠膜1的比位于最端部侧的端壁预定部52更靠端部侧的部分也称作连结部51。
<(d)凹状壁、端壁的立起工序>
如图16所示,与独立的1个容器主体4的制造方法中的凹状壁、端壁的立起工序同样地,将长条的层叠膜1设置成使凹部45的开口向下的姿势,将拉深成型而形成有多对凹部45、45的长条的层叠膜1从折回部43a的根部弯折成立起在中央部分46上,如图18所示地使凹状壁立起。
从中央部分46侧对长条的层叠膜1的形成有多对凹部45、45的折回部43a和中央部分46进行加热并熔接。由此形成多个凹状壁(侧壁)43。
另外,沿着图17所示的双点划线1b垂直地谷折,并沿着双点划线1c水平地山折,将连结部51和端壁预定部52抬起,使长条的层叠膜1的成为端壁42的部分紧密贴合于凹状壁(侧壁)43的端部伸出部43d而形成端壁42(参照图19)。
<(e)壁面的连结工序>
与独立的1个容器主体4的制造方法中的壁面的连结工序同样地,如果将长条的层叠膜1的两侧缘与凹状壁(侧壁)43的端部伸出部43d、43d的外表面(两侧端面)的熔接层重合并熔接在一起,则图19所示,可以得到在长条的层叠膜1形成多个容器主体4并通过连结部51相连结而成的电池容器10的带体。
另外,如果将形成于长条的层叠膜1的电池容器10的带体的连结部51切断除去进行分断,则可以得到图1所示的第1实施例的电池容器10。
另外,也可以在不进行分断的情况下将在长条的层叠膜1形成的电池容器10的带体用于膜包装电池20的制造。
接下来,对不将在长条的层叠膜1形成的电池容器10的带体分断的情况下进行的膜包装电池20的制造方法进行说明。
第1实施例的膜包装电池20的制造方法是在本发明的电池容器10的制造方法中附加有电池元件的收纳工序和密封工序而成的。以下,对电池元件的收纳工序和密封工序进行说明。
<(f)电池元件的收纳工序>
在第1实施例的膜包装电池20的制造方法中,首先,如图20所示,将电池元件5收纳于在长条的层叠膜1形成的电池容器10的带体的、各个电池容器10的容器主体4中。
在将电池元件5收纳于容器主体4时,以下述方式进行收纳:使从电池容器10的容器主体4向彼此相反的方向突出的正极引线和负极引线各自的端部位于连结部51的开口50内。
<(g)密封工序>
如图21所示,在第1实施例中,使用了连结多个盖材3而成的长条的盖材3。该盖材3具有连结部31,该连结部31与在长条的层叠膜1形成的电池容器10的带体的连结部51同样地具有开口30。开口30的大小可以与在长条的层叠膜1形成的电池容器10的带体的连结部51不同,但优选相同。并且,也可以使用独立的多个盖材3。
在第1实施例中使用的长条的盖材3的连结部31的宽度和长度与在长条的层叠膜1形成的容器主体4的带体的连结部51相同,与开口50形状相同的开口30以与开口50的间隔相同的间隔形成。并且,通常,带体彼此的长度也可以不一致。
以使收纳有电池元件5的、形成于长条的层叠膜1的电池容器10的带体的开口50、和长条的盖材3的开口30一致的方式重合盖材3,从盖材3侧,将各个盖材3的熔接层熔接于各个容器主体4的侧壁43的上部伸出部43c的熔接层和引线夹持部44的熔接层双方。
这样,将引线夹在各个盖材3和各个电池容器10的引线夹持部44之间,并且堵住各个电池容器10的开口部,从而,如图21所示,能够得到在长条的层叠膜1形成有多个包装电池20的带体。
另外,如果将在长条的层叠膜1形成有多个膜包装电池20的带体的连结部31、51切断除去,则完成了图4所示的膜包装电池20。
另外,在长条的层叠膜1形成有多个膜包装电池20的带体也可以直接作为成品。
关于像这样制造出的本发明的电池容器10,与使用了拉深成型容器的电池容器同样地,容器主体4的底部41和周壁由含有薄的金属箔的层叠膜1构成,因此电池容器10的气体阻隔性高,重量轻,且容积效率高。而且,与使用了拉深成型容器的电池容器不同,构成容器主体的周壁的凹状壁43被熔接并连结于端壁42,因此,即使容器主体4较深,也能够形成水密的结构,形状保持性优异。另外,关于电池容器10,通过将含有金属箔的层叠膜1按折线弯折,能够制造出任意深度的电池容器。
由此,关于本发明的电池容器10,即使在收纳大容量的厚的电池元件5的情况下,由于无需较深地拉伸加工成三维形状,因此,即使金属箔较薄,在金属箔上也不会产生龟裂或针孔。
另外,对于本发明的电池容器10,即使是使用了当前的、如果使金属箔的厚度变薄则无法在拉深成型容器中使用的拉深加工性低的金属箔、或者由于伸展性较小而不适于拉深加工的金属箔的层叠膜,也能够使用。
另外,在本发明的电池容器10中,由于盖材3被熔接于凹状壁43,因此,能够在膜包装电池20的至少对置的两个边处将盖材3熔接于凹状壁43的上部伸出部43c进行密封。由此,由于盖材3的熔接部没有伸出至电池容器10的外侧,因此电池变得紧凑,在将多个电池容器聚集起来使用的情况下,能够减小聚集体的体积。因此,保管或聚集多个电池容器时的操作性也优异。
另外,对于本发明的电池容器10,由于凹状壁43具有凹状结构,因此,能够使熔接盖材3时的密封宽度足够大。因此,熔接变得容易且可靠,熔接部界面的气体阻隔性也升高。
另外,在本发明的电池容器10中,凹状壁43的折回部43a的熔接层被熔接于底部41的熔接层,因此,形状保持性更加优异。另外,凹状壁43的端部伸出部43d的熔接层和端壁42的两侧缘的熔接层的熔接变得容易且可靠。另外,在电池容器10中,将加强树脂填充于凹状壁43的凹部45中来层叠树脂成型体2,因此,形状保持性更加优异。
另外,根据本发明的电池容器10的制造方法,能够使用长条的层叠膜1连续地形成多个容器主体4。由此,能够一边使卷绕于辊、芯卷、轴卷上的长条的层叠膜1或拉深成型有凹部45的长条的层叠膜1绕出,一边连续地制造电池容器或膜包装电池。因此,本发明的电池容器10的制造方法能够提高生产率。
<第2实施例>
图22示出了第2实施例的电池容器110。
第2实施例的电池容器110与第1实施例的电池容器10不同的地方仅在于使用了将树脂成型体2的中央部挖空而成的框体这一点上。
第2实施例的电池容器110除了下述方面外能够与第1实施例同样地制作:通过例如注射成型将树脂成型体2形成为框体。
关于第2实施例的电池容器110,由于树脂成型体2是框体,因此能够实现轻量化。
<第3实施例>
图23示出了第3实施例的电池容器120。
第3实施例的电池容器120与第1实施例的电池容器10不同的地方仅在于下面这一点:凹状壁43的下端面的长度形成得比上端面的长度短。
在第3实施例的电池容器120中,凹状壁43的端部伸出部43d、43d相对于上部伸出部43c呈锐角倾斜地形成。由此,凹状壁43成为梯形。
第3实施例的电池容器120除了下述方面外能够与第1实施例同样地制作:以折回部43a的长度比上部伸出部43c的长度短的方式形成凹状壁43。
在第3实施例中,由于凹状壁43的端部伸出部43d相对于上部伸出部43c呈锐角倾斜,因此,与第1实施例相比,端壁42相对于底部41或引线夹持部44弯曲的弯曲角度较小。
因此,即使在层叠膜1的刚性高的情况下,也不容易导致端壁42从凹状壁43和盖材3剥离。因此,第3实施例的电池容器120对于在层叠膜1或盖材3中使用刚性高的不锈钢箔作为气体阻挡层的情况是合适的。
另外,由于容器主体4的开口部比底部41大,因此,在收纳电池元件5时操作性良好。
另外,由凹状壁43的上部伸出部43c和端部伸出部43d形成的末端的角度变小,因此,在气密地熔接盖材3的方面是有利的。
<第4实施例>
图24示出了第4实施例的电池容器130。
在第4实施例的电池容器130中,凹状壁43的端部伸出部43d以下述方式弯曲:倾斜角(相对于上部伸出部43c的倾斜角)随着从上部伸出部43c朝向折回部43a而接近90度。
在这种情况下,由凹状壁43的上部伸出部43c和端部伸出部43d形成的末端的角度变小,因此,在气密地熔接盖材3的方面是有利的。另外,在电池容器130的下部,端部伸出部43d的倾斜角较大,因此能够确保高的容积率。
或者,相反地,凹状壁43的端部伸出部43d也可以以随着从折回部43a朝向上部伸出部43c而使得倾斜角接近90度的方式弯曲。
另外,对于凹状壁43,不一定需要使倾斜地形成两方的端部伸出部43d、43d,也可以是使端部伸出部43d、43d中的一方相对于上部伸出部43c呈锐角倾斜,使另一方如第1实施例那样相对于上部伸出部43c垂直地形成。
以上,参照附图对本发明的实施方式进行了说明,但本发明并不限定于这些实施例,能够在不变更本发明的主旨的范围内进行各种变更。
如上所述,在例示的第1实施例~第4实施例中的电池容器10、110、120、130中,在凹状壁43的凹部45中层叠树脂成型体2,但是,只要能够确保期望的形状保持性,也可以是在凹部45内没有层叠树脂成型体2的结构。
另外,树脂成型体2的形状不限于上述的例子,也可以是在桥梁的结构中使用的、2根或3根以上的桥墩和桥面(床盤)那样的桥梁形状。
而且,示出了正负的电极引线互相向相反方向伸出的形态,但也可以是正负的电极引线从一个边向相同的方向伸出。
Claims (9)
1.一种电池容器,其具有容器主体,该容器主体由具有金属箔和熔接层的层叠膜形成,其特征在于,
关于所述容器主体的周壁,一对对置的凹状壁的两侧端面的熔接层熔接于一对对置的壁面的两侧缘的熔接层而连结起来,所述一对对置的凹状壁以使所述层叠膜的熔接层凸向收纳部侧的方式被拉深成型,在外表面上形成凹部并被从四方的底部弯折而立起,所述一对对置的壁面被从所述底部弯折而立起。
2.根据权利要求1所述的电池容器,其中,
所述凹状壁的与所述底部叠合的折回部的熔接层被熔接于所述底部的熔接层。
3.根据权利要求1或2所述的电池容器,其中,
在所述凹状壁的凹部中填充有加强树脂。
4.一种膜包装电池,其是使用了权利要求1至3中的任意一项所述的电池容器的膜包装电池,其中,
在所述容器主体中收纳有电池元件,且通过盖材进行密封。
5.一种电池容器的制造方法,其特征在于,
所述电池容器具有容器主体,该容器主体由具有金属箔和熔接层的层叠膜形成,关于所述容器主体的周壁,一对对置的凹状壁的两侧端面的熔接层熔接于一对对置的壁面的两侧缘的熔接层而连结起来,所述一对对置的凹状壁以使所述层叠膜的熔接层凸向收纳部侧的方式被拉深成型,在外表面上形成凹部并被从四方的底部弯折而立起,所述一对对置的壁面被从所述底部弯折而立起,
所述电池容器的制造方法具有以下工序:
拉深成型工序,在长条的所述层叠膜的长度方向上隔开固定的间隔配置的多个成为所述容器主体的所述底部的部分彼此之间,在所述层叠膜的宽度方向两侧边,隔开比在相邻的所述凹状壁彼此对置的两个侧面上熔接的部分的长度长的间隔进行拉深成型而形成凹状壁;
膜切除工序,在所述凹状壁的周围的未被拉深成型的部分的所述层叠膜上设置切口,使得所述层叠膜的宽度成为所述底部的宽度,并且所述凹状壁作为多个自由端向外侧扩展;
凹状壁的立起工序,使所述层叠膜的两侧边的所述凹状壁以彼此的熔接层互相对置的方式,相对于成为所述底部的部分从折回部的根部弯折而立起;
端壁的立起工序,使不存在所述凹状壁的部分的所述层叠膜相对于成为所述底部的部分从凹状壁的端部伸出部的根部弯折而立起;以及
壁面的连结工序,将所述端壁的两侧缘重合地熔接于所述凹状壁的两侧端面的熔接层,连结所述端壁和所述凹状壁而形成所述容器主体的周壁。
6.根据权利要求5所述的电池容器的制造方法,其中,
在所述凹状壁的立起工序中,将互相叠合的所述凹状壁的折回部的熔接层和成为所述底部的部分的熔接层熔接在一起。
7.根据权利要求5或6所述的电池容器的制造方法,其中,
在所述拉深成型工序中,在注射成型机的模具内进行拉深成型和加强树脂向所述凹状壁的凹部的填充。
8.根据权利要求5至7中的任意一项所述的电池容器的制造方法,其中,
所述电池容器的制造方法还具有在长条的所述层叠膜上设置由开口构成的电极引出部的电极用开口工序。
9.一种膜包装电池的制造方法,其使用了权利要求5至8中的任意一项所述的电池容器的制造方法,其中,
所述膜包装电池的制造方法依次具有以下工序:
电池元件的收纳工序,将电池元件收纳于在所述壁面的连结工序中形成的电池容器中;和
密封工序,将盖材熔接于所述电池容器的开口部。
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