JP2005116228A - ラミネートフィルムの熱融着方法、フィルム外装電池の製造方法およびラミネートフィルム用熱融着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電池要素を熱融着性樹脂層と金属薄膜層とのラミネートフィルムで封止する際に、リード端子が延出する辺の熱融着時に与えられる熱で電池要素との接触部で熱融着性樹脂が融けることによる、電池要素と金属薄膜層とのショートを防止する。
【解決手段】電池要素をラミネートフィルム３，４によって封止したフィルム外装電池は、正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂがラミネートフィルム３，４から延出している。正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂが延出した辺でのラミネートフィルム３，４の熱融着に、ラミネートフィルム３，４を加圧および加熱するためのヘッド本体１１ａ，１２ａと、ヘッド本体１１ａ，１２ａのラミネートフィルム３，４を加圧する面の、熱融着時にラミネートフィルム３，４のみと対向する領域に取り付けられた断熱材１１ｂ，１２ｂとを有する熱融着ヘッド１１，１２を用いる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電池要素をラミネートフィルムからなる外装材で気密封止（以下、単に機密封止という）したフィルム外装電池の製造方法、特に、電池要素を封止する際の、リード端子が延出する辺でのラミネートフィルムの熱融着方法に関する。また本発明は、フィルム外装電池用のラミネートフィルムを熱融着するためのラミネートフィルム用熱融着装置に関する。

近年、携帯機器等の電源としての電池は、軽量化、薄型化が強く要求されている。そこで、電池の外装材に関しても、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、自由な形状を採ることが可能な外装材として、金属薄膜フィルム、または金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムを用いたものが使用されるようになっている。

電池の外装材として用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の片面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層した３層ラミネートフィルムが挙げられる。

外装材にラミネートフィルムを用いたフィルム外装電池においては、一般的に、図５に示すように、正極、負極、および電解質等で構成される電池要素１０６を、熱融着性樹脂フィルムを互いに対向させて２枚のラミネートフィルム１０３，１０４で挟み、電池要素１０６の周囲（図中、斜線で示した領域）でラミネートフィルム１０３，１０４を熱融着することによって電池要素１０６を封止している。

電池要素１０６の正極および負極をラミネートフィルム１０３，１０４の外部へ引き出すために、正極および負極にはそれぞれ電極材料が塗布されていない金属箔からなる未塗布部が突出して設けられており、これら未塗布部をそれぞれの極ごとにまとめた集電部１０７ａ，１０７ｂに、リード端子１０５ａ，１０５ｂをラミネートフィルム１０３，１０４から延出させて接続している。また、ラミネートフィルム１０３，１０４は、電池要素１０６を収納し易いように、少なくとも一方が、深絞り成形によって鍔付きの容器状に形成されている。

ここで、ラミネートフィルムの熱融着は、図６に示すように、一対の熱融着ヘッド１０９ａ，１０９ｂでラミネートフィルム１０３，１０４を加圧しつつ加熱して行う。この際、熱融着ヘッド１０９ａ，１０９ｂにより与えられる熱は、ラミネートフィルム１０３，１０４の熱融着すべき部位の周囲にも伝わり、熱融着には必要ない領域でも熱融着性樹脂１０３ｄ，１０４ｄが融けてしまうことがある。電池要素１０６と接触している部分Ａ，Ｂで熱融着性樹脂１０３ｄ，１０４ｄが融けると、電池要素１０６がラミネートフィルム１０３，１０４の金属薄膜１０３ｅ，１０４ｅと接触し、両者間でショートが発生してしまうおそれがある。

そこで、特許文献１には、ラミネートフィルムの熱融着される部位およびその近傍に、熱融着性樹脂と同一材質の熱融着性樹脂フィルムを配設し、ショートが発生し得る箇所で実質的に熱融着性樹脂の層の厚みを厚くすることによって、ショートを防止するようにした電池が開示されている。

また、特許文献２には、ラミネートフィルムの耐熱性を向上させる技術として、電子要素をラミネートフィルムで封止した後に、ラミネートフィルムの熱融着された領域に電子線を照射することによって熱融着性樹脂に架橋構造を形成し、封止の信頼性を向上させることが開示されている。
特開２００１−１２６６７８号公報 特開２００１−６６３３号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたものでは、単に熱融着性樹脂の層の厚みを部分的に厚くするだけであり、電池要素の封止に際しては、熱融着される部位の近傍の、ショートが発生し得る領域においても熱融着性樹脂が融けることには何ら変わりはない。したがって、熱融着性樹脂の層の厚みに応じて熱融着条件を適切に設定しないと、熱融着が十分に行われなかったり、その逆に、熱融着性樹脂が融けすぎて結果的に金属薄膜とのショートが発生したりするおそれがある。

特に、リード端子が延出する辺においては、ラミネートフィルム同士が直接熱融着される領域と、ラミネートフィルムの間にリード端子が介在している領域とを有しており、各領域では全体の厚さが異なる。そこで従来は、各領域での熱融着条件を均一にするために、リード端子が介在している部分である導出部に対応する位置に凹部を形成した熱融着ヘッドを用い、ラミネートフィルムを均一な力で加圧するようにしている。

しかし、リード端子の導出部では、熱融着ヘッドから与えられた熱がリード端子を伝わって逃げ易く、ラミネートフィルムが十分に加熱されにくいので、リード端子が介在しない辺と比べて高い温度条件で熱融着する必要がある。そのため、リード端子が介在する辺の熱融着は、リード端子が介在する領域では適切に熱融着されるものの、リード端子が介在していない領域では、ラミネートフィルムが過剰に熱せられてしまう。従って、熱融着性樹脂も必要以上に溶融し、結果的には、図６に示した部分Ａ，Ｂにおいてショートが発生してしまうおそれがあった。

一方、特許文献２に開示されたものは、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂の耐熱性そのものを向上させるものであるが、熱融着後の熱融着部での封止信頼性を向上させるものであり、封止の際に生じる電池要素と金属薄膜とのショートを防止するものではない。

本発明は、電池要素を熱融着性樹脂層と金属薄膜層とのラミネートフィルムで封止する際に、特にリード端子が延出する辺の熱融着時に与えられる熱で電池要素との接触部で熱融着性樹脂が融けることによる電池要素と金属薄膜とのショートを防止することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のラミネートフィルムの熱融着方法は、少なくとも熱融着性樹脂層と金属薄膜層とが積層されたラミネートフィルムを用い、正極および負極のリード端子が接続された電池要素を、リード端子をラミネートフィルムの少なくとも１辺から延出させて封止する際の、リード端子が延出する辺でのラミネートフィルムの熱融着方法であって、
ラミネートフィルムを加圧および加熱するためのヘッド本体、およびヘッド本体のラミネートフィルムを加圧する面の、熱融着時にラミネートフィルムのみと対向する領域の少なくとも一部に取り付けられた断熱部材を有する熱融着ヘッドを用意する工程と、熱融着性樹脂層を内側にして、ラミネートフィルムで電池要素をリード端子が少なくとも１辺から延出した状態で包囲し、ラミネートフィルムの周縁部において熱融着性樹脂層同士を向き合わせる工程と、リード端子が延出した辺でのラミネートフィルムの周縁部を、熱融着ヘッドで加圧しつつ加熱する工程とを有することを特徴とする。

ラミネートフィルムのリード端子が延出した辺を熱融着する場合、ラミネートフィルム間にリード端子が介在している領域と、ラミネートフィルムのみの領域とが存在する。ラミネートフィルムのみの領域は、リード端子が介在している領域と比べて、熱融着ヘッドで加圧および加熱したとき、熱融着性樹脂層が溶融し易い。そこで、熱融着ヘッドをヘッド本体と断熱部材を含む構成とし、断熱部材を、ヘッド本体のラミネートフィルムを加圧する面の、熱融着時にラミネートフィルムのみと対向する領域の少なくとも一部に取り付けることで、ラミネートフィルムのみと対向する領域での熱融着性樹脂層の溶融が緩和される。これにより、熱融着性樹脂層が過剰に溶融することがなくなり、電池要素と金属薄膜層とのショートが防止される。

本発明のフィルム外装電池の製造方法は、正極および負極のリード端子が接続された電池要素を、少なくとも熱融着性樹脂層と金属薄膜層とが積層されたラミネートフィルムで、リード端子をラミネートフィルムの少なくとも１辺から延出させた状態で封止したフィルム外装電池の製造方法であって、電池要素を作製する工程と、電池要素をラミネートフィルムで封止する工程とを有し、電池要素を封止する工程は、上記本発明のラミネートフィルムの熱融着方法によってラミネートフィルムのリード端子が延出する辺を熱溶着することを含む。

本発明のフィルム外装電池の製造方法では、リード端子が延出する辺でのラミネートフィルムの熱融着に、上述した本発明のラミネートフィルムの熱融着方法を適用している。これにより、ラミネートフィルムの熱融着時の、電池要素とラミネートフィルムとの接触部での電池要素と金属薄膜層とのショートが防止され、フィルム外装電池の信頼性が向上する。

本発明のラミネートフィルム用熱融着装置は、正極および負極のリード端子が接続された電池要素が、少なくとも熱融着性樹脂層と金属薄膜層とが積層されたラミネートフィルムでリード端子をラミネートフィルムの少なくとも１辺から延出させた状態で封止されたフィルム外装電池の、ラミネートフィルムのリード端子が延出した辺を熱溶着するためのラミネートフィルム用熱融着装置であって、
ラミネートフィルムを加圧しつつ加熱するための一対の熱融着ヘッドを備え、熱融着ヘッドは、ラミネートフィルムを加圧および加熱するためのヘッド本体と、ヘッド本体のラミネートフィルムを加圧する面の、熱融着時にラミネートフィルムのみと対向する領域の少なくとも一部に取り付けられた断熱部材とを有することを特徴とする。

本発明によれば、ラミネートフィルムのリード端子が延出した辺での熱融着時における、ラミネートフィルムの熱融着性樹脂層の過剰な溶融を防止することができる。その結果、電池要素とラミネートフィルムとの接触部での熱融着性樹脂層の溶融による電池要素と金属薄膜とのショートを有効に防止することができ、信頼性の高いフィルム外装電池を製造することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。本実施形態のフィルム外装電池１は、電池要素６と、電池要素６に設けられた正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂと、電池要素６を電解液とともに収納する外装体と、正極集電部７ａに接続された正極リード端子５ａと、負極集電部７ｂに接続された負極リード端子５ｂとを有する。

電池要素６は、それぞれ電極材料が両面に塗布された複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。各正極板および各負極板の一辺からはそれぞれ電極材料が塗布されていない金属箔からなる未塗布部が突出して設けられており、正極板の未塗布部同士、および負極板の未塗布部同士がそれぞれ一括して超音波溶接されて、正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂが形成される。

リチウムイオン電池などの非水電解質電池の場合、正極リード端子５ａとしてはアルミニウム板が用いられ、負極リード端子５ｂとしてはニッケル板または銅板が用いられる。負極リード端子５ｂを構成する銅板にはニッケルメッキを施してもよい。

正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂには、ラミネートフィルム３，４の熱融着に際し、金属板が介在することによる熱融着性の低下を防止するために、樹脂フィルム８が予め熱融着されている。樹脂フィルム８は、少なくとも正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂの、ラミネートフィルム３，４で挟まれる領域で、正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂの両面から熱融着される。

外装体は、電池要素６を上下から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム３，４からなり、これらラミネートフィルム３，４の周縁部を熱融着することで、電池要素６が封止される。図１には、ラミネートフィルム３，４の熱融着される領域を封止領域３ａ，４ａとして斜線で示している。

一方のラミネートフィルム３には、電池要素６を収納する室を形成するために、電池要素６側から見て凹部が形成されるように、鍔付きの容器状に加工されている。この凹部は、例えば深絞り成形によって形成することができる。図１に示した例では一方のラミネートフィルム３に凹部が形成されているが、他方のラミネートフィルム４に形成してもよい。また、電池要素６の厚みによっては両方のラミネートフィルム３，４に凹部を形成してもよいし、凹部を形成せずにラミネートフィルム３，４自身の柔軟性を利用して電池要素６を封止してもよい。

ラミネートフィルム３，４としては、電解液が漏洩しないように電池要素６を封止できるものであれば、この種のフィルム外装電池に一般に用いられるフィルムを用いることができる。図２に、フィルム外装電池１の封止領域近傍での断面図を示す。

図２に示すように、ラミネートフィルム３，４は、それぞれ少なくとも金属薄膜層３ｅ，４ｅと熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄとを積層した構造を有している。また、本実施形態では、金属薄膜層３ｅ，４ｅの、熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄと反対側の面に、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルやナイロン等のフィルムからなる保護層３ｆ，４ｆが積層されているが、この保護層３ｆ，４ｆは、必要に応じて設けられる。

金属薄膜層３ｅ，４ｅとしては、例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍの、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔｉ系合金、Ｆｅ、ステンレス、Ｍｇ系合金などの箔を用いることができる。熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄに用いられる樹脂としては、熱融着が可能な樹脂であれば特に制限はなく、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変成物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル等、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。

以上のように構成されたフィルム外装電池１は、以下のようにして作製される。

まず、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層し、さらに正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂを形成した電池要素６を作製する。正確には、この段階で得られた、正極板、セパレータ、および負極板からなる積層体は、電解液を染み込ませる前の段階では電池要素前駆体とも呼ばれるが、本明細書ではこれらを区別せず単に電池要素６と表す。

次いで、正極集電部７ａに正極リード端子５ａを接続するとともに、負極集電部７ｂに負極集電部５ｂを接続する。正極集電部７ａへの正極リード端子５ａの接続、および負極集電部７ｂへの負極リード端子の接続は、製造工程の簡略化のために正極集電部７ａおよび負極集電部７ｂの形成と同時に行ってもよいが、別工程で行ってもよい。

次いで、２枚のラミネートフィルム３，４を、熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄが内側となるように向き合わせて、正極リード端子ａおよび負極リード端子５ｂが接続された電池要素６を挟んで包囲する。この際、電池要素６を挟んだラミネートフィルム３，４の１辺からは、正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂが延出した状態となっている。これにより、ラミネートフィルム３，４の周縁部（封止領域３ａ，４ａ）では、熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄ同士が直接向き合う。その後、封止領域３ａ，４ａにおいてラミネートフィルム３，４を熱融着し、電池要素６を封止することによって、フィルム外装電池１が製造される。

封止に際しては、ラミネートフィルム３，４の３辺を先に熱融着して１辺が開放した袋状としておき、その袋状となったラミネートフィルム３，４の開放している残りの１辺から電解液を注入し、その後、残りの１辺を熱融着する。電解液を注入することによって、電池要素６に電解液が染み込む。電解液の注入前に行う３辺の熱融着は、３辺を一括して行ってもよいし、複数の工程に分けて（例えば１辺ずつ）行ってもよい。また、ラミネートフィルム３，４の熱融着に先立って電池要素６に電解液を含浸させておき、その後、４辺を一括して熱融着することもできる。

ここで、正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂが延出した辺でのラミネートフィルム３，４の熱融着について、図３を参照してさらに詳しく説明する。図３は、図１に示すフィルム外装電池のリード端子が介在する辺の熱融着時の、封止領域でのリード端子が介在する辺に沿った断面図である。

ラミネートフィルム３，４の熱融着は、一対の熱融着ヘッド１１，１２によってラミネートフィルム３，４を挟んで加圧しつつ加熱することで行う。熱融着ヘッド１１，１２のラミネートフィルム３，４を加圧する面である加圧面は、ラミネートフィルム３，４の間に正極リード端子５ａ、負極リード端子５ｂおよび樹脂フィルム８が介在している部分とこれらが介在していない部分があることに起因するラミネートフィルム３，４の表面の凹凸に対応した凹凸を有している。これによって、ラミネートフィルム３，４は、熱融着時にほぼ均一な力で加圧される。

熱融着ヘッド１１，１２は、ヘッド本体１１ａ，１２ａと、断熱材１１ｂ，１２ｂとを有している。ヘッド本体１１ａ，１２ａは、ヒータ（不図示）を内蔵し、加圧面が平坦に形成されている。断熱材１１ｂ，１２ｂは、熱融着ヘッド１１，１２の凸の部分を構成するものであり、ヘッド本体１１ａ，１２ａの加圧面の、熱融着時に正極リード端子５ａ、負極リード端子５ｂおよび樹脂フィルム８のいずれも介在していないラミネートフィルム３，４のみと対向する領域に、ヘッド本体１１ａ，１２ａの加圧面に対する凸状の構造部分として取り付けられている。

断熱材１１ｂ，１２ｂは、板状の部材であり、ヘッド本体１１ａ，１２ａよりも熱伝導率の低い材料で構成される。断熱材１１ｂ，１２ｂとしては、セラミックや耐熱性樹脂などを用いることができる。また、ヘッド本体１１ａ，１２ａがアルミニウムである場合には、断熱材１１ｂ，１２ｂとして鉄やステンレスを用いることもできる。

正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂが介在する辺の熱融着に際しては、他の辺の熱融着の際の温度よりも高い温度で熱融着を行う。このため、ラミネートフィルム３，４が正極リード端子５ａまたは負極リード端子５ｂを挟む領域においては、ヘッド本体１１ａ，１２ａによる熱が正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂを伝わって逃げ、さらには樹脂フィルム８が介在していることによって溶融させるべき樹脂の層の厚みが厚くなる状況であっても、ラミネートフィルム３，４は樹脂フィルム８との熱融着に適した温度に加熱される。その結果、ラミネートフィルム３，４の熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄおよび樹脂フィルム８は、両者の熱融着に必要な程度に溶融される。

一方、ラミネートフィルム３，４の間に正極リード端子５ａまたは負極リード端子５ｂが存在しない領域においては、上述したような樹脂が溶融しにくくなる要因がないので、ヘッド本体１１ａ，１２ａから与えられる熱はラミネートフィルム３，４にとって過剰なものとなる。しかし、この領域ではヘッド本体１１ａ，１２ａとラミネートフィルム３，４との間に断熱材１１ｂ，１２ｂが存在しており、正極リード端子５ａまたは負極リード端子５ｂが介在している領域と比べて、ラミネートフィルム３，４の温度は低くなる。その結果、この領域においては、ラミネートフィルム３，４同士を熱融着するのに適した温度に加熱され、ラミネートフィルム３，４は、ラミネートフィルム３，４同士の熱融着に必要な程度に溶融される。

以上のように、熱融着ヘッド１１，１２の一部を他の部分よりも熱伝導率の低い材料で構成し、熱融着する部分の層構造に応じて必要十分な熱量がラミネートフィルム３，４に与えられるようにすることで、熱融着ヘッド１１，１２により加熱される全ての領域において、熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄが過剰に加熱されることがなくなる。従って、正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂが介在する部分での熱融着を確実に行いつつ、熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄは必要以上に溶融せず、結果的に、電池要素６とラミネートフィルム３，４との接触部での電池要素６と金属薄膜層３ｅ，４ｅとのショートを防止し、信頼性の高いフィルム外装電池１を製造することができる。

図４に、本発明の他の実施形態による、リード端子が介在する辺の熱融着時の、封止領域でのリード端子が介在する辺に沿った断面図を示す。図４において、フィルム外装電池は前述した実施形態と同様に構成されるので、図３と同じ構成については図３と同じ符号を付している。

図４に示す熱融着ヘッド２１，２２は、ヘッド本体２１ａ，２２ａの加圧面自身が、熱融着時にラミネートフィルム３，４のみと対向する領域が凸部として形成されている。そして、この凸部の一部が断熱材２１ｂ，２２ｂで置換されている。すなわち、ヘッド本体２１ａ，２２ａの凸部には凹部が形成され、断熱材２１ｂ，２２ｂは、この凹部に埋め込まれ表面を露出させた状態でヘッド本体２１ａ，２２ａに保持されている。熱融着ヘッド２１，２２の凸部は、ラミネートフィルム３，４のみが存在する領域を加圧加熱するが、その一部は、断熱板２１ｂ，２２ｂではなくヘッド本体２１ａ，２２ａの一部がラミネートフィルム３，４を加圧加熱する。

例えば、ラミネートフィルム３，４同士が直接対向している部分と、ラミネートフィルム３，４の間に他の部材（樹脂フィルム８）が介在している部分との境界部では、ラミネートフィルム３，４を十分に加熱して溶融させないと、ラミネートフィルム３，４間に隙間が生じ、フィルム外装電池の内部と外部での気密性が損なわれるおそれがある。また、正極リード端子５ａと負極リード端子５ｂとの間隔が大きく、ラミネートフィルム３，４同士が直接対向している部分の面積が大きい場合、断熱板２１ｂ，２２ｂのみを介しての加熱では熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄを十分に溶融させることができないことがある。

そこで、断熱板２１ｂ，２２ｂを熱融着ヘッド２１，２２の凸部に埋め込む構造とすることで、凸部の加圧面の表面積に対する断熱板２１ｂ，２２ｂの表面積の割合を適宜設定することができる。これにより、図３に示した熱融着ヘッド１１，１２と比較して、凸部からラミネートフィルム３，４により多くの熱を伝え、上述したような場合でもラミネートフィルム３，４同士が直接対向する部分を確実に熱融着することができる。

凸部の加圧面の表面積に対する断熱板２１ｂ，２２ｂの表面積の割合、および凸部の加圧面での断熱板２１ｂ，２２ｂの位置（分布）は、熱融着する対象物の構造や材料等に応じて任意に設定することができる。図４に示す熱融着ヘッド２１，２２では、ラミネートフィルム３，４同士が直接対向している部分と、ラミネートフィルム３，４の間に樹脂フィルム８が介在している部分との境界部で熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄを良好に溶融させるために、凸部の側部でヘッド本体２１ａ，２２ａがラミネートフィルム３，４を加圧するように、断熱板２１ｂ，２２ｂを配置している。

また、断熱板２１ｂ，２２ｂをヘッド本体２１ａ，２２ａに埋め込んで保持することで、断熱板２１ｂ，２２ｂの位置ずれを防止することもできる。

以上、本発明について代表的な幾つかの例を挙げて説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内において適宜変更され得ることは明らかである。

例えば、上述した例では２枚のラミネートフィルムで電池要素をその厚み方向両側から挟んで周囲の４辺を熱融着したものを示したが、その他にも、１枚のラミネートフィルムを２つ折りにして電池要素を挟み、開放している３辺を熱融着することによって電池要素を封止してもよい。

また、電池要素としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電池に用いられる任意の電池要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電池における電池要素は、リチウム・マンガン複合酸化物、コバルト酸リチウム等の正極活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ・脱ドープ可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。またこの他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるいは二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の電池要素、さらにはキャパシタ要素等にも本発明は適用可能である。

電池要素の構造についても、上述した例では複数の正極板および負極板を交互に積層した積層型を示したが、正極板、負極板およびセパレータを帯状に形成し、セパレータを挟んで正極板および負極板を重ね合わせ、これを捲回した後、扁平状に圧縮することによって、正極と負極を交互に配置させた捲回型の電池要素であってもよい。

さらに、上述した例では正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂにそれぞれ樹脂フィルム８を予め溶着した例を示したが、熱融着性樹脂層３ｄ，４ｄを金属との密着性に優れる材料で構成すれば、樹脂フィルム８を介さず正極リード端子５ａおよび負極リード端子５ｂをラミネートフィルム３，４で直接挟み込む構造とすることもでき、この場合でも本発明は適用可能である。また、正極リード端子５ａと負極リード端子５ｂをフィルム外装電池１の同じ辺から延出させたフィルム外装電池１に本発明を適用した例を示したが、これらリード端子がそれぞれ異なる辺、例えば互いに対向する辺から延出させたフィルム外装電池にも本発明は適用可能である。

本発明の一実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。 図１に示すフィルム外装電池の、封止領域近傍での断面図である。 図１に示すフィルム外装電池のリード端子が介在する辺の熱融着時の、封止領域でのリード端子が介在する辺に沿った断面図である。 本発明の他の実施形態による、リード端子が介在する辺の熱融着時の、封止領域でのリード端子が介在する辺に沿った断面図である。 従来のフィルム外装電池の分解斜視図である。 図５に示すフィルム外装電池における熱融着時のラミネートフィルムの封止領域近傍での断面図である。

符号の説明

１ フィルム外装電池
３，４ ラミネートフィルム
３ａ，４ａ 封止領域
３ｄ，４ｄ 熱融着性樹脂層
３ｅ，４ｅ 金属薄膜層
３ｆ，４ｆ 保護層
５ａ 正極リード端子
５ｂ 負極リード端子
６ 電池要素
７ａ 正極集電部
７ｂ 負極集電部
１１，１２，２１，２２ 熱融着ヘッド
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ ヘッド本体
１１ｂ，１２ｂ，２１ｂ，２２ｂ 断熱材

Claims (9)

1. 少なくとも熱融着性樹脂層と金属薄膜層とが積層されたラミネートフィルムを用い、正極および負極のリード端子が接続された電池要素を、前記リード端子を前記ラミネートフィルムの少なくとも１辺から延出させて封止する際の、前記リード端子が延出する辺での前記ラミネートフィルムの熱融着方法であって、
   前記ラミネートフィルムを加圧および加熱するためのヘッド本体、および該ヘッド本体の前記ラミネートフィルムを加圧する面の、熱融着時に前記ラミネートフィルムのみと対向する領域の少なくとも一部に取り付けられた断熱部材を有する熱融着ヘッドを用意する工程と、
   前記熱融着性樹脂層を内側にして、前記ラミネートフィルムで前記電池要素を前記リード端子が少なくとも１辺から延出した状態で包囲し、前記ラミネートフィルムの周縁部において前記熱融着性樹脂層同士を向き合わせる工程と、
   前記リード端子が延出した辺での前記ラミネートフィルムの周縁部を、前記熱融着ヘッドで加圧しつつ加熱する工程とを有することを特徴とするラミネートフィルムの熱融着方法。
2. 前記断熱部材を前記ヘッド本体よりも熱伝導率の低い材料で構成する、請求項１に記載のラミネートフィルムの熱融着方法。
3. 正極および負極のリード端子が接続された電池要素を、少なくとも熱融着性樹脂層と金属薄膜層とが積層されたラミネートフィルムで、前記リード端子を前記ラミネートフィルムの少なくとも１辺から延出させた状態で封止したフィルム外装電池の製造方法であって、
   前記電池要素を作製する工程と、
   前記電池要素を前記ラミネートフィルムで封止する工程とを有し、
   前記電池要素を封止する工程は、請求項１または２に記載の熱融着方法によって前記ラミネートフィルムの前記リード端子が延出する辺を熱溶着することを含むフィルム外装電池の製造方法。
4. 前記電池要素は、化学電池要素またはキャパシタ要素である請求項３に記載のフィルム外装電池の製造方法。
5. 正極および負極のリード端子が接続された電池要素が、少なくとも熱融着性樹脂層と金属薄膜層とが積層されたラミネートフィルムで前記リード端子を前記ラミネートフィルムの少なくとも１辺から延出させた状態で封止されたフィルム外装電池の、前記ラミネートフィルムの前記リード端子が延出した辺を熱溶着するためのラミネートフィルム用熱融着装置であって、
   前記ラミネートフィルムを加圧しつつ加熱するための一対の熱融着ヘッドを備え、
   前記熱融着ヘッドは、前記ラミネートフィルムを加圧および加熱するためのヘッド本体と、該ヘッド本体の前記ラミネートフィルムを加圧する面の、熱融着時に前記ラミネートフィルムのみと対向する領域の少なくとも一部に取り付けられた断熱部材とを有することを特徴とするラミネートフィルム用熱融着装置。
6. 前記断熱部材は、前記ヘッド本体よりも熱伝導率の低い材料で構成される請求項５に記載のラミネートフィルム用熱融着装置。
7. 前記ヘッド本体の前記ラミネートフィルムを加圧する加圧面は平坦な面であり、前記断熱部材は、前記ヘッド本体の加圧面の、熱融着時に前記ラミネートフィルムのみと対向する領域に、前記加圧面に対する凸状の構造部分として取り付けられている請求項５または６に記載のラミネートフィルム用熱融着装置。
8. 前記ヘッド本体の前記ラミネートフィルムを加圧する加圧面は、熱融着時に前記ラミネートフィルムのみと対向する領域が凸部として形成されており、前記凸部の一部が前記断熱部材で置換されている請求項５または６に記載のラミネートフィルム用熱融着装置。
9. 前記断熱部材は、前記ヘッド本体の前記凸部に表面を露出させて埋め込まれている請求項８に記載のラミネートフィルム用熱融着装置。

Images