JP2899361B2 - 扁平形電池の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、扁平形電池の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、電子機器の薄型化、小型化に伴って、その電源
となる電池においても薄型化の要求が高まってきてい
る。

このようなことから、厚さ1.0mm以下に薄型化が可能
な電池として、第４図に示すように正負極のシート状の
両端子板1,2間に、正極合剤シート３、セパレータ４、
及び負極合剤シート５をこの順で積層した発電要素６を
配置し、前記両端子板1,2の周縁部を前記発電要素６を
囲繞する枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体７で融
着して密封口した構造の扁平形電池が提案されている。

上述した扁平形電池は、次のような方法により製造さ
れている。第５図に示すように凹状の金型８内に、シー
ト状の正極端子板１を入れ、前記正極端子板１の周縁部
に枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体７を載置し、
前記正極端子板１の中央部に正極合剤シート３を載置す
る。つづいて、前記正極合剤シート３上にセパレータ４
を載置し、前記セパレータ４に電解液を注入する。ひき
つづき、負極合剤シート５が中央部に圧着された負極端
子板２を、その周縁部が前記絶縁封口体７と接し、かつ
該負極合剤シート５が前記セパレータ４と接するように
載置する。次いで、下面が枠状に突出した加熱チップ19
を前記負極端子板２上に下降させて前記絶縁封口体７を
加熱加圧することにより、前記正負極の両端子板1,2の
周縁部に前記絶縁封口体７を融着して密封口し、扁平形
電池を製造する。また、予め正負極の両端子板1,2の周
縁部に絶縁封口体をそれぞれ融着し、この絶縁封口体同
士を融着することにより、同様な扁平形電池を製造する
方法もある。

しかしながら、前述した扁平形電池の製造方法では、
加熱チップ19で絶縁封口体７を加熱して密封口する際
に、正負極の両端子板1,2及び絶縁封口体７で囲まれた
空間の温度が上昇してその内部の気体が膨脹し、内圧が
上昇することにより、前記空間に注入された電解液が外
部に吹き出す恐れがある。このように、電解液の吹き出
しを生じると、絶縁封口体７の融着面に電解液が付着
し、その付着量が多い場合、絶縁封口体７の融着面が溶
融化する温度まで加熱されず、両端子板1,2間を絶縁封
口体７で十分に融着できずに封口不良を招く。なお、電
解液が付着しても絶縁封口体７の融着面が溶融化する温
度まで加熱されるように、加熱温度や圧力を高めたり、
加熱時間を長くした場合、絶縁封口体７が流れ出して正
負極の両端子板1,2同士が接触して短絡を起こすなどの
新たな問題が生じる。

また、電解液の吹き出しが生じると金型８などに付着
し、次の電池の製造において金型８壁面に付着した電解
液が絶縁封口体７の融着面に移動して封口不良が発生し
易くなる。このため、吹き出した電解液を拭き取る工程
を要し、連続的な製造が困難となるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前記問題点を解決するためになされたもの
で、電解液の吹き出しによる封口不良を防止し、密封性
が優れた高信頼性の扁平形電池を製造し得る方法を提供
しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る扁平形電池の製造方法は、シート状の正
負極端子板間に、発電要素及び前記発電要素を囲繞する
枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体を配置し、前記
正負極端子板の３辺に前記絶縁封口体を融着する工程
と、前記絶縁封口体が未融着である前記正負極端子板の
残りの１辺に電解液注入用パイプを挿入する工程と、前
記パイプから前記正負極端子板及び絶縁封口体で囲繞さ
れた空間内に電解液を注入する工程と、前記パイプを抜
く工程と、前記未融着の１辺に前記絶縁封口体を融着し
て密封口する工程とを具備することを特徴とするもので
ある。

以下、本発明を図面を参照して詳細に説明する。

まず、第１図（ａ），（ｂ）に示すように凹状の金型
８内に、シート状の正極端子板１を入れ、前記正極端子
板１の周縁部に枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体
７を載置し、前記正極端子板１の中央部に正極合剤シー
ト３を載置し、前記正極合剤シート３上にセパレータ４
を載置する。この場合、前記絶縁封口体７が予め融着さ
れた正極端子板１を用いてもよい。つづいて、負極合剤
シート５を中央部に圧着した負極端子板２を、その周縁
部が前記絶縁封口体７に接し、かつ該負極合剤シート５
が前記セパレータ４と接するように載置する。次いで、
３辺に突出部9aを有する四角状の加熱チップ９を用い、
前記突出部9aを前記負極端子板２上に接触させて前記絶
縁封口体７の周縁部の３辺を加熱加圧することにより、
前記正負極の両端子板1,2の３辺のみに前記絶縁封口体
７を融着する。このときの加熱温度は、絶縁封口体７が
変性ポリエチレンの場合では120〜180℃程度であり、絶
縁封口体７が変性ポリプロピレンの場合では、170〜230
℃程度である。なお、端子板と絶縁封口体との間におけ
る１辺にポリテトラフロロエチレンフィルムなどの非接
着性部材を介在させて前記絶縁封口体の４辺全部を加熱
加圧し、正負極の両端子板の周縁部の３辺のみに前記絶
縁封口体で融着してもよい。

次いで、前記未融着の１辺に電解液注入用のパイプを
挿入し、このパイプから所定量の電解液を両端子板1,2
及び絶縁封口体７で囲まれた空間内に注入する。つづい
て、前記パイプを抜いた後、第２図（ａ），（ｂ）に示
すように１辺に突出部1aを有する四角状の加熱チップ10
を用い、前記突出部1aを前記負極端子板２上に接触させ
て前記絶縁封口体７の未融着の１辺を加熱加圧すること
により、該１辺を端子板1,2に融着して密封口し、扁平
形電池を製造する。このときの加熱温度は、絶縁封口体
７が変性ポリエチレンの場合では130〜230℃程度であ
り、絶縁封口体７が変性ポリプロピレンの場合では180
〜280℃程度である。かかる加熱温度は、前述の３辺を
融着するときの加熱温度よりも高めに設定することが望
ましい。この理由は、前記パイプを抜いたときに電解液
が絶縁封口体７の融着面に付着しても、加熱温度が高い
ことで絶縁封口体７の融着面が溶融化する温度まで加熱
されて両端子板1,2に絶縁封口体７を良好に融着でき
る。なお、加熱温度を高めに設定しても、加熱される箇
所が１辺のみであるため前記両端子板1,2及び絶縁封口
体７で囲まれた空間の温度上昇は小さく、電解液の吹き
出しを抑制できる。

前記シート状の端子板1,2は、例えばステンレス鋼
板、ニッケル板、チタン板などから形成される。

前記端子板1,2間に配置される発電要素６は、前記正
極合剤シート３、前記セパレータ４、及び前記負極合剤
シート５をこの順に積層して構成されている。前記セパ
レータ４はポリプロピレン不織布などからなり、前記セ
パレータ４はポリプロピレン不織布などからなり、前記
負極合剤シート５はリチウム金属などからなる。

前記絶縁封口体７を形成する熱融着性樹脂としては、
例えば変性ポリエチレン、変性ポリプロピレンなどが挙
げられる。

なお、本発明は前述した方法に限定されない。例え
ば、第１図（ａ），（ｂ）に示すように正負極の両端子
板1,2間に発電要素６を配置し、前記両端子板1,2の周縁
部の３辺のみを絶縁封口体７で融着する。つづいて、金
型８から取出した両端子板1,2、絶縁封口体７等の部材
を、第３図に示すように前記絶縁封口体７の未融着の１
辺7aを上にして凹状の金型11に挿入した後、この未融着
の１辺7aから電解液を両端子板1,2及び絶縁封口体７で
囲まれた空間内に注入する。次いで、加熱チップ12,13
を互いに近接するように矢印方向に移動させて両端子板
1,2上部を挟んで加熱加圧することにより、前記絶縁封
口体７の上部（未融着の１辺7a）を端子板1,2に融着し
て密封口し、扁平形電池を製造する方法がある。この方
法では、両端子板1,2を立設し、これら端子板1,2及び絶
縁封口体７で囲まれた空間に電解液を注入することによ
って、電解液の液面を加熱部位である絶縁封口体７の上
部（１辺7a）から遠ざけることができるため、該１辺7a
の加熱加圧時に電解液の吹き出しを抑制できる。

また、本発明に係る別の扁平形電池の製造方法は、枠
状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体がそれぞれ取り付
けられたシート状の正負極端子板を、それら絶縁封口体
が互いに対向するように配置すると共に、前記正負極端
子板及び絶縁封口体で囲繞された空間内に発電要素を配
置し、前記絶縁封口体同士のうち３辺を融着する工程
と、未融着である前記絶縁封口体同士の残りの１辺に電
解液注入用パイプを挿入する工程と、前記パイプから前
記正負極端子板及び絶縁封口体で囲繞された空間内に電
解液を注入する工程と、前記パイプを抜く工程と、前記
未融着の１辺を融着して密封口する工程とを具備するこ
とを特徴とするものである。

（作用） 本発明に係る扁平形電池の製造方法は、正負極のシー
ト状の両端子板間に、発電要素及び該発電要素を囲繞す
る枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体を配置し、前
記端子板と前記絶縁封口体とを未融着部が残るように融
着する工程では、電解液が注入されていないため電解液
を吹き出すことがない。その結果、前記未融着部を除い
て端子板と絶縁封口体とを良好に融着できる。

次いで、前記端子板と絶縁封口体との未融着部から前
記両端子板及び絶縁封口体で囲繞された空間内に電解液
を注入した後、該未融着部を融着して密封口する工程で
は、融着する領域が小さくて前記空間内部の温度上昇が
小さいため、気体膨脹による内圧上昇が抑えられて電解
液の吹き出しを抑制できる。その結果、前記未融着部も
良好に融着して密封口できる。従って、封口不良の発生
のない密封性が良好な高信頼性の扁平形電池を製造でき
る。

また、本発明に係る別の扁平形電池の製造方法は、予
め枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体がそれぞれ取
り付けられた正負極のシート状の両端子板を、それら絶
縁封口体が互いに対向するように配置すると共に、前記
両端子板及び絶縁封口体で囲繞された空間内に発電要素
を配置し、前記絶縁封口体同士を未融着部が残るように
融着する工程では、電解液が注入されていないため電解
液を吹き出すことがない。その結果、前記未融着部を除
いて前記絶縁封口体同士を良好に融着できる。次いで、
前述した方法と同様にして密封口することにより、封口
不良の発生のない密封性が良好な高信頼性の扁平形電池
を製造できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を前述した第１図（ａ），
（ｂ）及び第３図、並びに第４図を参照して具体的に説
明する。

実施例１ まず、第１図（ａ），（ｂ）に示すように厚さ0.03mm
のステンレス鋼を23mm×23mmの正方形に打ち抜き加工し
て作製された正極端子板１を凹状の金型８内に挿入す
る。つづいて、前記正極端子板１の周縁部に変性ポリプ
ロピレンからなる外形寸法23mm×23mmの枠状の絶縁封口
体７を載置し、前記正極端子板１の中央部に発電要素６
を載置する。前記発電要素６は、二酸化マンガンを主成
分とする正極合剤シート３、ポリプロピレン不織布から
なるセパレータ４、及びリチウムからなる負極活物質シ
ート５をこの順に積層して構成される。ひきつづき、厚
さ0.03mmのステンレス鋼を23mm×23mmの正方形に打ち抜
き加工して作製された負極端子板２を載置する。次い
で、下面の３辺に突出部9aを有する四角状の加熱チップ
９を前記負極端子板２上に下降させて温度200℃、圧力
１kgf/cm²の条件で前記絶縁封口体７の３辺を５秒間加
熱加圧することにより、前記正負極の両端子板1,2の周
縁部の３辺のみに前記絶縁封口体７を融着する。

次いで、金型８から取出した両端子板1,2、絶縁封口
体７等の部材を、第３図に示すように前記絶縁封口体７
の未融着の１辺7aを上にして凹状の金型11に挿入した
後、この未融着の１辺7aから電解液注入用パイプを挿入
し、電解液として過塩素酸リチウム１モル/l濃度のプロ
ピレンカーボネート溶液50μｌを両端子板1,2及び絶縁
封口体７で囲まれた空間内に注入した。つづいて、加熱
チップ12,13を互いに近接するように矢印方向に移動さ
せて両端子板1,2上部を挟んで温度230℃、圧力１kgf/cm
²の条件で５秒間加熱加圧することにより、前記絶縁封
口体７の上部（未融着の１辺7a）を端子板1,2に融着し
て密封口し、扁平形電池を製造する。この方法で1000個
の扁平形電池を製造した。

比較例１ 第５図に示すように厚さ0.03mmのステンレス鋼を23mm
×23mmの正方形に打ち抜き加工して作製された正極端子
板１を凹状の金型８内に挿入する。前記正極端子板１の
周縁部に変性ポリプロピレンからなる外形寸法23mm×23
mmの枠状の絶縁封口体７を載置し、前記正極端子板１の
中央部に二酸化マンガンを主成分とする正極合剤シート
３を載置する。つづいて、前記正極合剤シート３上にポ
リプロピレン不織布からなるセパレータ４を載置し、前
記セパレータ４に電解液を注入する。ひきつづき、リチ
ウムからなる負極合剤シート５を中央部に圧着した厚さ
0.03mmのステンレス鋼を23mm×23mmの正方形に打ち抜き
加工して作製された負極端子板２を、その周縁部が前記
絶縁封口体７に接し、かつ該負極合剤シート５が前記セ
パレータ４と接するように載置する。次いで、下面が枠
状に突出した加熱チップ19を前記負極端子板２上に下降
させて温度200℃、圧力１kgf/cm²の条件で前記絶縁封口
体７の４辺全部を５秒間加熱加圧することにより、前記
正負極の両端子板1,2の周縁部の４辺全部に前記絶縁封
口体７を融着して封口し、扁平形電池を製造する。この
方法で1000個の扁平形電池を製造した。

実施例１及び比較例１の扁平形電池について、それぞ
れ電解液の吹き出しの有無を確認し、1000個中の電解液
吹き出し個数を調べた。その結果を下記第１表に示す。

第１表より明らかなように実施例１の扁平形電池は電
解液の吹き出しがない。これに対して、比較例１の扁平
形電池は1000個中34個が電解液の吹き出しがある。その
結果、実施例１の扁平形電池は製造時における電解液の
吹き出しが十分に防止されているのがわかる。なお、比
較例１の扁平形電池の製造では、電解液が吹き出した場
合、金型などの製造装置に付着した電界液を拭き取る操
作を行なった。

更に、実施例１及び比較例１の扁平形電池の各100個
について、温度60℃、相対湿度93％の条件下での30日間
貯蔵前後の内部抵抗をそれぞれ測定し、その平均値を求
めた。その結果を下記第２表に示す。

第２表より明らかなように実施例１の扁平形電池は、
貯蔵による内部抵抗の上昇が小さいのに対して、比較例
１の扁平形電池は貯蔵後に内部抵抗が大きく上昇してい
るのがわかる。これは、実施例１の扁平形電池は良好に
密封口されているのに対して、比較例１の扁平形電池は
密封性が損なわれて電池内に水分が侵入し、この水分が
負極活物質のリチウムと反応して負極合剤シート表面に
水酸化リチウムの皮膜を形成したことによる。なお、比
較例１の扁平形電池の密封性が損なわれた原因は、加熱
加圧時に電解液が吹き出して絶縁封口体の融着面に付着
し、十分に融着できずに封口不良を招いたことによる。

実施例２ 第４図に示すように枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁
封口体14を融着した正極端子板１と、同絶縁封口体15を
融着した負極両端子板２とを用意し、それら絶縁封口体
14,15が互いに対向するように配置すると共に、前記両
端子板1,2及び絶縁封口体14,15で囲繞された空間内に発
電要素６を配置する。次いで、前記絶縁封口体14,15同
士の３辺のみを融着し、該絶縁封口体同士の１辺を未融
着部とする。この後、実施例１と同様にして扁平形電池
を製造した。その結果、実施例１と同様に電解液の吹き
出しが防止されて密封性が優れた扁平形電池を製造でき
た。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば電解液の吹き出し
による封口不良を防止し、密封性が優れた高信頼性の扁
平形電池を製造し得る方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の製造工程を示し、第１図
（ａ）及び第２図（ｂ）は断面図、第１図（ｂ）は第１
図（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、第２図（ｂ）は第２
図（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図、第３図は本発明の他
の製造工程を示す断面図、第４図は本発明に係る別の製
造工程を示す断面図、第５図は扁平形電池を示す断面
図、第６図は従来の扁平形電池の製造工程を示す断面図
である。 １……正極端子板、２……負極端子板、３……正極合剤
シート、４……セパレータ、５……負極合剤シート、６
……発電要素、7,14,15……絶縁封口体、8,11……金
型、9,10,12,13,19……加熱チップ。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01M 2/02 - 2/08 H01M 2/36 H01M 6/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シート状の正負極端子板間に、発電要素及
   び前記発電要素を囲繞する枠状をなす熱融着性樹脂製の
   絶縁封口体を配置し、前記正負極端子板の３辺に前記絶
   縁封口体を融着する工程と、 前記絶縁封口体が未融着である前記正負極端子板の残り
   の１辺に電解液注入用パイプを挿入する工程と、 前記パイプから前記正負極端子板及び絶縁封口体で囲繞
   された空間内に電解液を注入する工程と、 前記パイプを抜く工程と、 前記未融着の１辺に前記絶縁封口体を融着して密封口す
   る工程と を具備することを特徴とする扁平形電池の製造方法。
2. 【請求項２】枠状をなす熱融着性樹脂製の絶縁封口体が
   それぞれ取り付けられたシート状の正負極端子板を、そ
   れら絶縁封口体が互いに対向するように配置すると共
   に、前記正負極端子板及び絶縁封口体で囲繞された空間
   内に発電要素を配置し、前記絶縁封口体同士のうち３辺
   を融着する工程と、 未融着である前記絶縁封口体同士の残りの１辺に電解液
   注入用パイプを挿入する工程と、 前記パイプから前記正負極端子板及び絶縁封口体で囲繞
   された空間内に電解液を注入する工程と、 前記パイプを抜く工程と、 前記未融着の１辺を融着して密封口する工程と を具備することを特徴とする扁平形電池の製造方法。