JP2016010934A - インサート成形型及びインサート成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】成形時の作業性の向上を図ると共に、歩留まりの低下を抑制することができるインサート成形型を提供する。
【解決手段】インサート成形型２は、外装部材１１１で収容された発電要素１１２を有する電池本体１１と、電池本体１１と固定される固定部１２ａを有するスペーサ１２と、を備えた単電池１０の固定部１２ａに樹脂部材を射出成形するためのインサート成形型であり、インサート成形型２の下型２１は、樹脂部材の射出成型時に電池本体１１がセットされる第１の部位２１１と、樹脂部材の射出成形時にスペーサ１２がセットされる第２の部位２１２と、第１の部位２１１及び第２の部位２１２の間に形成され、樹脂部材の射出成型時にスペーサ１２に対向する対向面２１６ａを有する凸部２１６と、を有し、対向面２１６ａは、凸部２１６の先端部２１６ｄに向かうに従って第１の部位２１１側に傾斜する傾斜部２１６ｃを含んでいる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、インサート成形型及びインサート成形方法に関するものである。

電池本体の外周部とスペーサとの重畳部を包含する範囲に、弾性樹脂部がインサート成形により形成された薄型電池が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１２−１２４１４４号公報

上記の薄型電池の弾性樹脂部を形成する際は、電池本体とスペーサとを固定した状態でそれらをインサート成形型にセットする。この際、インサート成形型に対して電池本体及びスペーサの位置がずれていた場合には、当該電池本体及びスペーサをインサート成形型に容易にセットすることができないため、成形時の作業性が低下する場合がある。また、インサート成形型に対して電池本体及びスペーサの位置がずれた状態で、当該電池本体及びスペーサをインサート成形型に強制的にセットしようとすると、当該電池本体又はスペーサが破損し、歩留まりの低下を招く場合がある。

本発明が解決しようとする課題は、成形時の作業性の向上を図ると共に、歩留まりの低下を抑制することができるインサート成形型及びインサート成形方法を提供することである。

本発明は、インサート成形型の一方の型が、樹脂部材の射出成型時において電池本体がセットされる第１の部位及びスペーサがセットされる第２の部位の間に形成された凸部を備える。そして、当該凸部は樹脂部材の射出成型時にスペーサに対向する対向面を有し、当該対向面は凸部の先端に向かうに従って第１の部位側に傾斜する第１の傾斜部を含むことによって上記課題を解決する。

本発明によれば、インサート成形型の一方の型に単電池をセットする際、第１の傾斜部によって、当該単電池のスペーサは第２の部位にセットされるよう誘導される。これにより、インサート成形型への単電池のセットが容易となるため、成形時の作業性の向上を図ることができると共に、歩留まりの低下を抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態におけるインサート成形型を用いて製造される二次電池を示す斜視図である。 図２は、二次電池の構成を示す分解斜視図である。 図３は図２のIII-III線に沿った断面図である。 図４は、本発明の実施形態におけるインサート成形型の下型を示す平面図である。 図５は、図４のV-V線に沿った断面図である。 図６は、本発明の実施形態におけるインサート成形方法を説明するための断面図である。 図７は、本発明の実施形態におけるインサート成形方法を説明するための断面図である。 図８は、本発明の実施形態におけるインサート成形方法を説明するための断面図である。 図９は、本発明の実施形態におけるインサート成形方法を説明するための断面図である。 図１０は、本発明の実施形態におけるインサート成形方法を説明するための断面図である。 図１１は、本発明の実施形態におけるインサート成形型及び二次電池の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本実施形態におけるインサート成形型を用いて製造される二次電池を示す斜視図であり、図２は本実施形態における二次電池の構成を示す分解斜視図であり、図３は図２のIII-III線に沿った断面図であり、図４は本実施形態におけるインサート成形型の下型を示す平面図である。

本実施形態におけるインサート成形型２を用いて製造される二次電池１は、単電池１０と、当該単電池の外周に設けられた弾性樹脂部１３と、を備えている。単電池１０は、薄型扁平状の電池本体１１と、スペーサ１２と、を有している。本実施形態におけるインサート成形型２は、二次電池１を構成する単電池１０の外周部分に弾性樹脂部１３をインサート成形（射出成形）により形成するための成形型である。

電池本体１１は、一対のラミネートフィルム製外装部材１１１の内部に発電要素１１２が収容されており、当該収容部分の外周部分１１３において、一対の外装部材１１１が封止されている。図１及び図２においては外装部材１１１の一方のみを示し、発電要素１１２は図３に示す。外装部材１１１を構成するラミネートフィルムは、図３の引き出し断面図Ａに示すように、例えば三層構造とされ、二次電池１の内側から外側に向かって順に、内側樹脂層１１１ａ、中間金属層１１１ｂ及び外側樹脂層１１１ｃとすることができる。

内側樹脂層１１１ａを構成する材料としては、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン又はアイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムを例示することができる。中間金属層１１１ｂを構成する材料としては、アルミニウム等の金属箔を例示することができる。また、外側樹脂層１１１ｃを構成する材料としては、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムを例示することができる。

このように、一対の外装部材１１１は何れも、たとえばアルミニウム箔等からなる中間金属層１１１ｂの一方の面（二次電池１の内側面）をポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又はアイオノマー等の樹脂でラミネートし、他方の面（二次電池１の外側面）をポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有する材料で形成されている。

一対の外装部材１１１が内側及び外側樹脂層１１１ａ、１１１ｃに加えて中間金属層１１１ｂを具備することにより、外装部材１１１自体の強度向上を図ることができる。また、外装部材１１１の内側樹脂層１１１ａを、たとえばポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又はアイオノマー等の樹脂で構成することにより、金属製の電極端子１１４，１１５との良好な融着性を確保することができる。

なお、本発明における外装部材１１１は、上述した三層構造にのみ限定されず、内側又は外側樹脂層１１１ａ、１１１ｃのいずれか一層構造であってもよい。また、内側又は外側樹脂層１１１ａ、１１１ｃのいずれか一方と中間金属層１１１ｂとの二層構造であってもよい。さらに、必要に応じて四層以上の構造であってもよい。

一対の外装部材１１１のそれぞれは、発電要素１１２が収容できるように矩形状平板を浅い椀型（皿型）に成形した形状とされ、内部に発電要素１１２と電解液を入れたのち、それぞれの外周部１１３を重ね合わせ、当該外周部１１３の全周が熱融着や接着剤により接合されている。

本例の二次電池１は、リチウムイオン二次電池であり、図３に示すように、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間にセパレータ１１２ｃを積層して構成された発電要素１１２を有している。本例の発電要素１１２は、３枚の正極板１１２ａと、５枚のセパレータ１１２ｃと、３枚の負極板１１２ｂと、特に図示しない電解質とから構成されている。なお、本発明に係る二次電池１はリチウムイオン二次電池に限定されず、例えば、ニッケル−カドミウム電池等のアルカリ蓄電池や鉛蓄電池等の他の電池であってもよい。

発電要素１１２を構成する正極板１１２ａは、正極端子１１４まで伸びている正極側集電体１１２ｄと、正極側集電体１１２ｄの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層１１２ｅ，１１２ｆとを有する。なお、本例では正極板１１２ａと正極側集電体１１２ｄとが一枚の導電体で形成されているが、正極板１１２ａと正極側集電体１１２ｄとを別の部材で構成し、これらを接合してもよい。

正極板１１２ａの正極側集電体１１２ｄは、たとえばアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また正極板１１２ａの正極層１１２ｅ，１１２ｆは、たとえば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）又はコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤と、溶剤とを混合したものを、正極集電板１１２ｄの両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。

発電要素１１２を構成する負極板１１２ｂは、負極端子１１５まで伸びている負極側集電体１１２ｇと、当該負極側集電体１１２ｇの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１１２ｈ，１１２ｉとを有する。なお、本例では負極板１１２ｂと負極側集電体１１２ｇとが一枚の導電体で形成されているが、負極板１１２ｂと負極側集電体１１２ｇとを別の部材で構成し、これらを接合してもよい。

負極板１１２ｂの負極側集電体１１２ｇは、たとえばニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔から構成されている。また、負極板１１２ｂの負極層１１２ｈ，１１２ｉは、たとえば非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極集電板１１２ｇの両主面に塗布し、乾燥及び圧延させることにより形成されている。

正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの間に積層されるセパレータ１１２ｃは、正極板１１２ａと負極板１１２ｂとの短絡を防止するものであり、電解質を保持する機能を備えてもよい。セパレータ１１２ｃは、たとえばポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって層の空孔が閉塞され電流を遮断する機能をも有する。ただし、セパレータ１１２ｃは、ポリオレフィン等の単層膜にのみ限られず、ポリエチレン膜を挟んでポリプロピレン膜を積層した三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものも用いることができる。このようにセパレータ１１２ｃを複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータ１１２ｃの形状維持（剛性向上）機能等の諸機能を付与することができる。

以上の発電要素１１２は、セパレータ１１２ｃを介して正極板１１２ａと負極板１１２ｂとが交互に積層されてなる。そして、３枚の正極板１１２ａは、正極側集電体１１２ｄを介して、金属箔製の正極端子１１４にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板１１２ｂは、負極側集電体１１２ｇを介して、同様に金属箔製の負極端子１１５にそれぞれ接続されている。

図１に示すように、発電要素１１２の正極板１１２ａ及び負極板１１２ｂのそれぞれから外装部材１１１の外部へ正極端子１１４と負極端子１１５とが導出されている。本例の二次電池１では、外装部材１１１の一辺（図２の手前の短辺）の外周部１１３ａから正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されている。正極端子１１４及び負極端子１１５は正極タブ１１４及び負極タブ１１５とも称される。

本例の二次電池１は、外装部材１１１の一つの辺の外周部から正極端子１１４と負極端子１１５とが並んで導出されているものである。そのため、図３には発電要素１１２の正極板１１２ａから正極端子１１４に至る断面図を図示し、発電要素１１２の負極板１１２ｂから負極端子１１５に至る断面を省略するが、負極板１１２ｂ及び負極端子１１５も図３の断面図に示す正極板１１２ａ及び正極端子１１４と同様の構造とされている。ただし、発電要素１１２の端部から正極端子１１４及び負極端子１１５に至る間の正極板１１２ａ（正極側集電体１１２ｄ）及び負極板１１２ｂ（負極側集電体１１２ｇ）は、平面視において互いに接触することがないように半分以下に切り欠かれている。

電池本体１１は平面視において長方形とされているので、一対の外装部材１１１を接合して内部を封止する外周部１１３を、図２に示すように外周部１１３ａ〜１１３ｄと称する。なお、電池本体１１の外形形状は長方形にのみ限定されず、正方形や他の多角形に形成することも可能である。また、正極端子１１４と負極端子１１５の導出位置は、本例のように一つの外周部１１３ａから導出させること以外にも、対向する外周部１１３ａと１１３ｂや１１３ｃと１１３ｄのそれぞれから導出させてもよい。また、長辺の外周部１１３ｃ，１１３ｄから導出させてもよい。

以上のように構成された電池本体１１は単体で使用に供することもできるが、他の一または複数の二次電池と接続して組み合わせ、所望の出力、容量の二次電池（以下、電池モジュールともいう）として使用に供することもできる。さらに、こうした電池モジュールを複数接続して組み合わせ（以下、組電池ともいう）、この組電池を電気自動車やハイブリッド自動車などの車両に搭載して、走行駆動用電源として用いることもできる。

複数の電池本体１１を接続して電池モジュールを構成する場合には、複数の電池本体１１の主面同士を積み重ねて電池ケース内に収容することが行われる。この場合に、電池本体１１の外周部１１３ａから導出された正極端子１１４及び負極端子１１５と、この電池本体１１に積層された電池本体１１の外周部１１３ａから導出された正極端子１１４及び負極端子１１５との絶縁性を確保するとともに、これら正極端子１１４及び負極端子１１５を直列及び／又は並列に接続するためのバスバを配置したり、電圧検出用センサのコネクタを配置したりするために、絶縁性材料から構成されたスペーサ１２が用いられる。

本例のスペーサ１２は、図１及び図２に示すように、電池本体１１同士を積層した際に、当該電池本体１１の互いの外周部１１３ａ，１１３ａの間に配置され、電池本体１１を、電池モジュールのケースや自動車の車体など所定の設置位置に対して固定するための固定用貫通孔１２１を有している。

また、図２に示すように、スペーサ１２における固定用貫通孔１２１の近傍には、突起部１２０が形成されている。突起部１２０は、スペーサ１２の両端であって固定用貫通孔１２１の周囲の任意箇所に形成されている。スペーサ１２が取り付けられる電池本体１１の外周部１１３には、図２に示すように、スペーサ１２の突起部１２０と対応する位置に貫通孔１１３１が形成されており、当該スペーサ１２の突起部１２０が貫通孔１１３１に挿入した状態で当該突起部１２０の先端にカシメ処理が施される。電池本体１１の外周部１１３ａ、１１３ｂに沿った方向における貫通孔１１３１の径は、突起部１２０の径と略等しくなっている。一方、電池本体１１に対してスペーサ１２が接近又は離反する方向（外周部１１３ａ、１１３ｂに対して垂直方向）における貫通孔１１３１の径は、突起部１２０の径よりも僅かに大きくなっている（図６参照）。これにより、スペーサ１２の突起部１２０が貫通孔１１３１に挿入されると、外周部１１３ａ、１１３ｂに沿った方向におけるスペーサ１２の電池本体１１に対する位置が規定されると共に、当該スペーサ１２は電池本体１１に対して僅かに接近又は離反可能な状態となる。

スペーサ１２は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの剛性を有する絶縁性樹脂材料から構成され、電池本体１１の外周部１１３ａの長さ以上の長さを有する長尺状に形成されている。そして、その両端のそれぞれに鞘状の通孔からなる固定用貫通孔１２１が形成されている。なお、スペーサ１２の長さは装着される外周部１１３ａ以上の長さとすることが望ましいが、これは外力の印加に対してこれをスペーサ１２全体で受け止め、電池本体１１に対して局所的な応力が作用しないようにする趣旨である。したがって、スペーサ１２の長さは装着される外周部１１３ａの長さに極力近い寸法であればよい。

また、上述したＰＢＴやＰＰ製のスペーサ１２の機械的強度（折り曲げ強度又は座屈強度などの剛性）は、電池本体１１に収容された発電要素１１２を構成する電極板（上述した正極板１１２ａ及び負極板１１２ｂ）の機械的強度より大きくすることが望ましい。車載された二次電池１等に対しスペーサ１２に著しく過大な外力が作用すると、スペーサ１２と発電要素１１２とが接触して両者ともに潰れようとする際に、スペーサ１２の方をより潰れ難くすることで二次電池１の保持安定性を確保するためである。

本例の二次電池１では、図２に示すように、電池本体１１の図中下側の外周部１１３においてスペーサ１２が取り付けられていない辺１１３ｃ、１１３ｄ（長辺側の外周部）および当該辺１１３ｃ、１１３ｄの端部に位置する角部を覆うように弾性樹脂部１３が設けられている。この弾性樹脂部１３は、弾性樹脂のインサート成形により形成されている。弾性樹脂部１３を構成する材料としては、加硫ゴム、熱硬化性樹脂エラストマ、熱可塑性樹脂エラストマ、ポリアミド系樹脂（ホットメルトグレード）などの弾性樹脂材料を例示することができる。なお、外周部１１３の全周に弾性樹脂部１３を形成してもよい。

図２に示す範囲Ｈ１に形成される弾性樹脂部１３は、図１及び図２に示すように、電池本体１１の外周部１１３ａにおいてスペーサ１２が固定される固定部１２ａ（図７参照）に対応する位置に設けられている。そして、スペーサ１２の固定用貫通孔１２１に印加された車両振動のような外力が、スペーサ１２から電池本体１１の外周部１１３ａに伝達する際に、弾性樹脂部１３自体に緩衝力を発生させ、電池本体１１に伝達する外力を軽減することができる。

なお、範囲Ｈ１に形成される弾性樹脂部１３の硬度は、電池本体１１の外装部材１１１を構成する外側樹脂層１１１ｃの硬度より小さいことが望ましい。この場合には、スペーサ１２に印加された外力を当該弾性樹脂部１３が効果的に吸収することができる。弾性樹脂部１３の硬度の設定は、当該弾性樹脂部１３を構成する樹脂材料の種類やグレード等を適宜選択することによって行うことができる。

また、本実施形態の二次電池１では、電池本体１１の図２中上側の外周部１１３に、弾性樹脂部１３と同様の形状及び機能を有する弾性樹脂部１４が設けられている。この弾性樹脂部１４は、上述の弾性樹脂部１３と同様の材料から構成されており、カシメ処理が施された突起部１２０はこの弾性樹脂部１４によって被覆されている。なお、弾性樹脂部１３と弾性樹脂部１４とを、単電池１０の外周部（図２の１１３ｃ、１１３ｄに相当する部分）で繋がり当該外周部を覆う一体形状として形成してもよい。

本実施形態におけるインサート成形型２は、下型２１と、当該下型２１と組み合わさることによって所定のキャビティが形成される上型２２と、から構成されている。

インサート成形型２の下型２１は、図４に示すように、射出成形時に単電池１０の電池本体１１がセットされる第１の部位２１１と、射出成形時に単電池１０のスペーサ１２がセットされる第２の部位２１２と、を有している。第１の部位２１１は電池本体１１に対応する三次元形状（本例では平面視において長方形状）となっており、第２の部位２１２はスペーサ１２に対応する三次元形状となっている。本実施形態の二次電池１は、電池本体１１において対向する二辺（図２の１１３ａ、１１３ｂに相当する辺）にスペーサ１２が取り付けられている。これに従い、インサート成形型２の下型２１における第２の部位２１２も、第１の部位２１１において対向する二辺２１１ａ、２１１ｂに沿ってそれぞれ配置されている。

また、第１の部位２１１の長辺２１１ｃの外側には、成形する弾性樹脂部１３の形状に対応する形状のキャビティを形成するための凹部２１３が形成されている。また、第１の部位２１１の長辺２１１ｃの略中央部には、断面半円形状の溝部２１３ｂが形成されている。第１の部位２１１の長辺２１１ｄの外側にも同様に、凹部２１３及び溝部２１３ｂが形成されている。特に図示しないが、インサート成形型２の上型２２にも、下型２１の溝部２１３ｂに対応する断面半円形状の溝部が形成されており、これらの溝部によって、成形時に溶融樹脂部材を凹部２１３に注入するためのスプールが構成される。

第２の部位２１２には、スペーサ１２の固定用貫通孔１２１に対応する位置にロケートピン２１４が設けられている。このロケートピン２１４は、図５に示すように、スペーサ１２の固定用貫通孔１２１に挿入可能な径を有しており、弾性樹脂部１３の成形時には、当該ロケートピン２１４にスペーサ１２の固定用貫通孔１２１が挿入されることにより、下型２１上での単電池１０の凡その位置が規定される。本実施形態では、電池本体１１に固定される２つのスペーサ１２が、２つの固定用貫通孔１２１をそれぞれ有しているため、合計４つのロケートピン２１４がインサート成形型２の下型２１に設けられている。

本実施形態におけるインサート成形型２の下型２１には、成形時に第２の部位２１２にセットされたスペーサ１２を、第１の部位２１１側に向かって押圧するための押圧シリンダ２１５が設けられている。この押圧シリンダ２１５は、例えば、エアシリンダ、油圧シリンダ、又はモータによる駆動機構を有しており、当該機構によってロット部２１５ａが第１の部位２１１側に向かって移動することによりスペーサ１２は押圧される。本実施形態における押圧シリンダ２１５は、図４に示すように、ロケートピン２１４と対応する位置に合計４つ配置されているが、押圧シリンダ２１５の数及び配置は特にこれに限定されない。例えば、第２の部位２１２の略中央部に対応する位置に押圧シリンダ２１５が配置されていてもよい。

また、本実施形態におけるインサート成形型２の下型２１には、第１の部位２１１と第２の部位２１２との間に凸部２１６が形成されている。本実施形態の凸部２１６は、図４に示すように、第１の部位２１１の短辺２１１ａ、２１１ｂの両端部と対応する位置に合計４か所形成されている。なお、例えば、第１の部位２１１の短辺２１１ａ、２１１ｂの略中央部と対応する位置にそれぞれ凸部２１６が形成されていてもよく、短辺２１１ａ、２１１ｂの全域と対応するように凸部２１６が形成されていてもよい。

凸部２１６の断面形状は、図５に示すように、第１の部位２１１と第２の部位２１２との間において、下型２１にセットされた単電池１０の外周部１１３に向かって突出するように形成されている。この凸部２１６は、成形時においてスペーサ１２の電池本体１１側の側面１２３に対向する対向面２１６ａを有している。この対向面２１６ａは、下型２１に対して鉛直方向に形成された鉛直部２１６ｂと、当該鉛直部２１６ｂの上方に形成された傾斜部２１６ｃと、を含んでいる。

鉛直部２１６ｂは、成形時においてスペーサ１２の電池本体１１側の側面１２３と接触する。なお、本実施形態では、図５に示すように、鉛直部２１６ｂに沿って凹部２１３（図２の範囲Ｈ１を形成する部分）が設けられている。

傾斜部２１６ｃは、凸部２１６の先端部２１６ｄに向かうに従って第１の部位２１１側に傾斜している。本実施形態における傾斜部２１６ｃは平面状であるが、特にこれに限定されない。例えば、傾斜部２１６ｃが曲面状であってもよく、平面状の部分と曲面状の部分とが混在していてもよい。本例における傾斜部２１６ｃが、本発明の第１の傾斜部の一例に相当する。

凸部２１６の先端部２１６ｄは、成形時において単電池１０の外周部１１３に対向する。なお、凸部２１６の高さは、特に限定されないが、成形時における単電池１０の外周部１１３の位置と同等の高さであることが成形性向上の観点から好ましい。

インサート成形型２の上型２２は、詳細は特に図示しないが、下型２１と同様に、射出成形時に単電池１０の電池本体１１と対応する部分（下型２１における第１の部位２１１に相当する部分）及びスペーサ１２に対応する部分（下型２１における第２の部位２１２に相当する部分）を有している。また、上型２２には、樹脂被覆部１４を形成するための凹部２１３ａが形成されている（図１０参照）。上型２２には、上述したように、下型２１に形成された溝部２１３ｂに対応する位置に溝部が形成されており、上型２２及び下型２１の当該溝部によって、凹部２１３ａに溶融樹脂が注入するためのスプールが構成される。

次に、本実施形態における二次電池１の製造方法について説明する。図６〜図１０は本実施形態におけるインサート成形方法を説明するための断面図である。

最初にラミネートフィルム製外装部材１１１の内部に発電要素１１２を収容して電解液を充填し、外装部材１１１の外周部１１３を封止する。これにより電池本体１１を得る。次いで、図６に示すように、突起部１２０を有するスペーサ１２を用意し、当該突起部１２０を外装部材１１１の外周部１１３に形成された貫通孔１１３１に挿入する。続いて、図７に示すように、電池本体１１及びスペーサ１２を支持台３０に載置した状態で、所定温度に加熱された溶着チップ３１を突起部１２０の先端に押し当てることにより、当該突起部１２０の先端にカシメ処理を施す。このカシメ処理により、二次電池１の電池本体１１とスペーサ１２とが仮固定された単電池１０を得る。

続いて、図４に示すインサート成形型２の下型２１を準備し（第１の工程）、当該下型２１に単電池１０をセットする。具体的には、第１の部位２１１に単電池１０の電池本体１１をセットすると共に、第２の部位２１２に単電池１０のスペーサ１２をセットし、スペーサ１２の固定用貫通孔１２１に下型２１のロケートピン２１４が挿入されるようにする（第２の工程）。この際、図８に示すように、貫通孔１１３１の径が突起部１２０の径よりも僅かに大きいことにより、電池本体１１に対して接近又は離反する方向にスペーサ１２は可動な状態となっている。このため、単電池１０のセット時にスペーサ１２の角部１２４が凸部２１６の傾斜部２１６ｃに接触した場合には、当該スペーサ１２は、傾斜部２１６ｃに沿ってスライドしながら電池本体１１から僅かに離反する（図８中の矢印参照）。

次いで、図９に示すように、押圧シリンダ２１５のロット部２１５ａが単電池１０の電池本体１１側に向かって移動する。これにより、単電池１０のスペーサ１２は、電池本体２１１側に向かって僅かに移動する。そして、当該スペーサ１２の側面１２３が凸部２１６の鉛直部２１６ｂに接触し（接触工程）、インサート成形型２の下型２１に対するスペーサ１２及び電池本体１１の位置が厳密に規定される。下型２１に設けられた４つの押圧シリンダ２１５が同様に作動することにより、４つの凸部２１６の鉛直部２１６ｂにスペーサ１２の側面１２３がそれぞれ接触して単電池１０の位置が規定される。

続いて、インサート成形型２の上型２２を下型２１にセットし、所定の押圧力で押圧して型締めする（図１０参照）。これにより、弾性樹脂部１３を形成するためのキャビティＣ１が形成されると共に、弾性樹脂部１４を形成するためのキャビティＣ２が形成される（第３の工程）。

次いで、溶融した樹脂部材をインサート成形型２のスプールからキャビティＣ１、Ｃ２に注入する（第４の工程）。そして、当該樹脂部材が冷却した後、インサート成形型２から電池本体１１及びスペーサ１２を離型することによって、二次電池１を得ることができる。弾性樹脂部１４は、図１０に示すように、突起部１２０を覆うように形成されると共に、貫通孔１１３１内にも形成される。この弾性樹脂部材１４及び弾性樹脂部材１３によって、電池本体１１とスペーサ１２とは互いに固定される。

次に、本実施形態におけるインサート成形型２及び当該インサート成形型２を用いたインサート成形方法の作用について説明する。

本実施形態では、インサート成形型２の下型２１における第１の部位２１１と第２の部位２１２との間に凸部２１６が形成されている。そして、凸部の対向面２１６ａは、当該凸部２１６の先端部２１６ｄに向かうに従って第１の部位２１１側に傾斜する傾斜部２１６ｃを含んでいる。

このため、単電池１０をインサート成形型２の下型２１にセットする際、当該単電池１０がずれていた場合であっても、スペーサ１２の角部１２４は凸部２１６の傾斜部２１６ｃに接触すると共に、当該傾斜部２１６ｃに沿ってスペーサ１２がスライドすることにより、スペーサ１２は第２の部位２１２に誘導される（図８中の矢印参照）。これにより、当該単電池１０の下型２１へのセットが容易となるため、インサート成形時の作業性の向上を図ることができる。また、インサート成形型２の下型２１に対して単電池１０がずれた状態のまま、当該単電池が下型２１及び上型２２の間に強制的にセットされることを防ぐことができるため、単電池１０又はスペーサ１２の破損及び歩留まりの低下を抑制することができる。

また、本実施形態では、インサート成形型２の下型２１に単電池１０がセットされた後、当該単電池１０のスペーサ１２を押圧シリンダ２１５が押圧し、スペーサ１２の側面１２３を凸部２１６の対向面２１６ａにおける鉛直部２１６ｂに接触させる。これにより、インサート成形型２の下型２１にセットされる単電池１０の位置の精度向上を図ることができる。

なお、以上に説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。

例えば、図１１に示すように、インサート成形型２に形成された凸部２１６の対向面２１６ａが傾斜部２１６ｃのみを有していると共に、スペーサ１２の側面１２３が凸部２１６の傾斜部２１６ｃに沿って傾斜する傾斜部１２３ａを有していてもよい。本例における傾斜部１２３ａが、本発明の第２の傾斜部の一例に相当する。

この場合においても、単電池１０をインサート成形型２の下型２１にセットする際の作業性の向上を図ることができると共に、単電池１０又はスペーサ１２の破損及び歩留まりの低下を抑制することができる。また、押圧シリンダ２１５がスペーサ１２を押圧してスペーサ１２の傾斜部１２３ａを凸部２１６の傾斜部２１６ｃに接触させることにより、インサート成形型２の下型２１にセットされる単電池１０の位置の精度向上を図ることができる。

１・・・二次電池
１０・・・単電池
１１・・・電池本体
１１１・・・外装部材
１１２・・・発電要素
１１３・・・外周部
１２・・・スペーサ
１２ａ・・・固定部
１２０・・・突起部
１２１・・・固定用貫通孔
１２３・・・側面
１２３ａ・・・傾斜部
１３、１４・・・弾性樹脂部
２・・・インサート成形型
２１・・・下型
２１１・・・第１の部位
２１２・・・第２の部位
２１３、２１３ａ・・・凹部
２１４・・・ロケートピン
２１５・・・押圧手段
２１５ａ・・・押圧部
２１６・・・凸部
２１６ａ・・・対向面
２１６ｂ・・・鉛直部
２１６ｃ・・・傾斜部
２１６ｄ・・・先端部
２２・・・上型
Ｃ１、Ｃ２・・・キャビティ

Claims (4)

1. 外装部材で収容された発電要素を有する電池本体と、前記電池本体と固定される固定部を有するスペーサと、を備えた単電池の前記固定部に溶融樹脂材料を射出成形するためのインサート成形型であって、
   前記インサート成形型の一方の型は、
   前記射出成型時に前記電池本体がセットされる第１の部位と、
   前記射出成形時に前記スペーサがセットされる第２の部位と、
   前記第１の部位及び前記第２の部位の間に形成され、前記射出成型時に前記スペーサに対向する対向面を有する凸部と、を有し、
   前記対向面は、前記凸部の先端に向かうに従って前記第１の部位側に傾斜する第１の傾斜部を含むことを特徴とするインサート成形型。
2. 外装部材で収容された発電要素を有する電池本体と、前記電池本体と固定される固定部を有するスペーサと、を備えた単電池の前記固定部に溶融樹脂材料を射出成形するためのインサート成形方法であって、
   一方の型が、
   前記射出成型時に前記電池本体がセットされる第１の部位と、
   前記射出成形時に前記スペーサがセットされる第２の部位と、
   前記第１の部位及び前記第２の部位の間に形成され、前記射出成型時に前記スペーサに対向する対向面を有する凸部と、を有し、
   前記対向面は、前記凸部の先端に向かうに従って前記第１の部位側に傾斜する第１の傾斜部を含むインサート成形型を準備する第１の工程と、
   前記第１の部位に前記電池本体をセットすると共に、前記第２の部位に前記スペーサをセットする工程を含む第２の工程と、
   前記固定部に対応する位置にキャビティを形成するための前記インサート成形型の他方の型を、前記一方の型にセットする第３の工程と、
   前記キャビティ内に樹脂部材を注入する第４の工程と、を有することを特徴とするインサート成形方法。
3. 請求項２に記載のインサート成形方法であって、
   前記スペーサは、前記第１の傾斜部に対向し、前記第１の傾斜部に沿って傾斜する第２の傾斜部を有することを特徴とするインサート成形方法。
4. 請求項２又は３に記載のインサート成形方法であって、
   前記第２の工程は、前記第２の部位にセットされた前記スペーサを前記対向面に接触させる接触工程をさらに含むことを特徴とするインサート成形方法。

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