JP2000306573A - 電気化学電池を製造する方法および改良されたセルパッケージ - Google Patents

電気化学電池を製造する方法および改良されたセルパッケージ

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pouch
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cell
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イブ・インゲマン・オルセン
Eric Michel Pasquier
エリツク・ミシエル・パスキエ
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Nokia Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電解質の損失を最小にしてまたは損失なし
に、電解質をセルスタックの中に入れることができる電
気化学電池の製造方法を提供する。 【解決手段】 本方法は、電極セルスタックおよび密封
された電解質パウチを別々に形成するステップ、セルス
タックおよび電解質パウチを一緒にセルパッケージの中
に配置するステップ、セルパッケージに真空を適用する
ステップ、セルパッケージを密封するステップ、および
パウチを破って電解質をセルスタックの中に放出するス
テップを含む。電解質がパウチから噴出するまでパウチ
を圧搾することでパウチを破る。また、ヒートシールす
ることでセルパッケージを密封する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気化学電池を製
造する方法に関し、より詳しくは、セルパッケージ内に
セルスタックとともに配置される密封されたパウチの中
に最初に電解質を入れることで、電池のセルスタックの
中に電解質を注入する方法に関する。また、本発明は、
電解質をセルスタックの中に入れるプロセスでセルパッ
ケージが汚染された後でも、ヒートシールされることが
できるセルパッケージに関する。
【０００２】
【従来の技術】電気化学電池の製造に関して重要な考慮
すべきことがらは、電解質をセルスタックの中に入れる
方法である。現在の方法は、機械を使ってセルスタック
の製造中に、セルスタックの中に電解質を注ぎ込むステ
ップ、セルパッケージの中に電解質が含浸されたセルス
タックを配置するステップ、セルパッケージを排気する
ステップ、およびパッケージをヒートシールするステッ
プを含む。
【０００３】この方法には、多くの不利点がある。第１
の問題は、セルスタックの中に電解質を注ぎ込むステッ
プ、およびパッケージを排気するその後のステップの間
の電解質の損失である。これらのステップの間に１０％
から３０％の電解質が失われると推定される。電解質
は、電気化学セルの比較的高価な構成要素である。した
がって、電解質の損失によって、電池を製造する全体的
なコストが増すことになる。さらに、失われる電解質の
量を正確に測定することができないので、セルスタック
の中に残っている電解質の最終的な量は分からない。
【０００４】第２の問題は、排気するステップの間に、
セルスタックから自然に吸い上げられる電解質によっ
て、パッケージの内側が汚染されるということである。
そのようなパッケージの汚染によって、パッケージを確
実に密封することが困難になる。したがって、密封した
パッケージから、後で電解質が漏れる結果になる可能性
がある。他の問題は、注ぎ込むステップは、グローブボ
ックス環境（すなわち、乾燥した不活性雰囲気）で行わ
なければならないことである。このステップは、セルス
タック製造の中間のステップなので、したがって、セル
スタックを製造する機械はグローブボックス環境を有さ
なければならず、このようにして、機械のコストは高く
なる。さらに、電解質をセルスタックに注ぎ込む時に、
電解質が機械を汚染し、その結果、機械を定期的に清浄
にすることが必要になる。さらに、排気するステップの
間にセルスタックに適用される真空により、含浸された
電解質の溶媒比が変化する可能性がある。
【０００５】現在のセルパッケージは、ポリエステルの
外側層、アルミニウムのバリヤ層およびポリエチレンア
クリル酸（ＥＡＡ）の内側層の積層物で作られている。
ポリエステル層は強度を与え、アルミニウム層は水がセ
ルパッケージにしみ込むのを防ぎ、内側層はセルパッケ
ージをヒートシールすることを可能にする。特に、一般
に、セルパッケージは、ＥＡＡ内側層を互いにヒートシ
ールさせることで、その周辺部に共に接着される２つの
部分を含む。この積層物に関する問題は、電解質でいっ
たん汚染されると、ＥＡＡ内側層で確実なヒートシール
が形成されないということである。これにより、セルパ
ッケージのガス抜きおよび再密封が問題になる。また、
現在の材料は、水の透過性が比較的高く、長い貯蔵期間
を確実にするためにより広いヒートシール面積を使用す
ることが必要となる。最後に、現在の積層物は、高温で
電解質を吸収し、その電解質が、ＥＡＡ内側層とアルミ
ニウムバリヤ層との間の接着剤層と相互作用する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の問題を克服する
電気化学電池を製造する方法を提供することが、本発明
の目的である。特に、本発明の目的は、電解質の損失を
最小限にして、または損失なしに、セルスタックの中に
電解質を入れることができる電池の製造方法を提供する
ことである。本発明の他の目的は、セルスタックが製造
された後で電解質を充填するステップを行って、セルス
タック製造機械が、グローブボックス環境を維持する必
要がなくなり、さらに機械の汚染がなくなるような方法
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これらおよびその他の目
的は、電極セルスタックと密封された電解質パウチを別
々に形成するステップ、セルスタックと電解質パウチを
一緒にセルパッケージの中に配置するステップ、セルパ
ッケージに真空を適用するステップ、セルパッケージを
密封するステップ、および電解質をセルスタックの中に
放出するためにパウチを破るステップを含む電気化学電
池を製造する方法によって達成される。破るステップ
は、電解質がパウチから噴出するまで、パウチを圧搾す
るステップを含む。さらに、密封するステップは、セル
パッケージをヒートシールするステップを含む。
【０００８】この製造方法に関しては、電解質の損失は
ない。特に、パッケージを密封した後、電解質を電極セ
ルスタックの中に注入するので、パッケージから漏れる
電解質が全くなく、実質的に全ての電解質が、電極セル
スタックの中に吸い込まれる。さらに、セルスタックの
製造中に電解質をセルスタックに注ぎ込まないので、セ
ル製造機械は、グローブボックス環境を備える必要がな
い。また、機械の汚染はなくなる。したがって、現在の
方法に関して上に述べた全ての欠点は、克服される。
【０００９】本発明の他の態様は、セルパッケージが２
つの別個のエンクロージャを含み、そのエンクロージャ
が管を介して互いに連絡するようにその２つのエンクロ
ージャの間に伸長する管を有するように、セルパッケー
ジを形成することである。セルスタックを、エンクロー
ジャの第１のエンクロージャ中に配置し、次にその第１
のエンクロージャを排気する。密封された電解質パウチ
を、第２のエンクロージャの中に配置し、その第２のエ
ンクロージャを、パウチを挿入した後で同様に排気す
る。その後、前の実施形態のように、パウチを破って電
解質をパウチから放出して、電解質が管を介して、第１
のエンクロージャの中に含まれたセルスタックの中に流
れ込むようにする。次に、管を密封し、第２のエンクロ
ージャを取り去る。
【００１０】また、この方法に関して、形成の後、第１
のエンクロージャをガス抜きすることができる。電解質
をセルスタックの中に放出した後、当然に形成が行われ
る。第２のエンクロージャに穴を開け、それに真空を適
用して、第１のエンクロージャが管を介してガス抜きさ
れるようにして、ガス抜きのステップが行われる。次
に、管を密封し、第２のエンクロージャを取り除く。
【００１１】セルパッケージが電解質で汚染されている
時でも、ヒートシールすることができる積層物で作られ
たセルパッケージを提供することが、本発明の他の目的
である。これは、電解質で汚染された時に、分解しない
独特な接着剤を使用して互いに付着された、ポリエステ
ルの外側層、アルミニウムのバリヤ層およびポリプロピ
レンの内側層を含む積層物で達成される。セルパッケー
ジの重なり合った部分に結合されるポリプロピレン層
は、電解質で汚染された時でも、互いに確実にヒートシ
ールできることを見い出した。
【００１２】本発明の上記および他の目的、特徴および
利点は、添付の図面に関連して下記の詳記を読む時に、
それからより適切に理解することができるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１から図４に関して、本発明の
第１の実施形態によれば、電解質８を最初にパウチ１０
の中に入れ、そのパウチを排気し密封する。次に、前以
って作られたセルスタック１２と一緒に密封されたパウ
チを、セルパッケージ１４の内部に配置し、次にそのセ
ルパッケージ１４を排気し密封する。その後、密封され
たパウチ１０を破って、電解質がパウチの開いた端部１
６から放出され、セルスタック１２の中に含浸されるよ
うにする。
【００１４】より詳細に、電解質パウチ１０が図１およ
び図２に示めされる。パウチは、例えば、５０μｍの厚
さを有するポリエチレン膜または同様のもので作られ、
その膜を半分に折り畳み、２つの長手方向の側１８をヒ
ートシールしてヒートシールされた継合わせ目１９を形
成する。パウチの底の端部２０は、折返し部分によって
閉じられ、一方、パウチの上端部２２は最初は開いてい
る（図１は、電解質を挿入しパウチを完全に密封した後
のパウチを示す）。もちろん、パウチを作るためには別
の方法がある。例えば、パウチは、膜の長さに沿って膜
を折り畳み、折返し部分の反対側の長手方向の側および
底をヒートシールすることで作ることができる。また、
上端部を開けて継合わせ目がないようにパウチを作るこ
とができる。あるいは、２つの別個のシートを共にヒー
トシールして作ることができる。
【００１５】次のステップは、パウチ１０を所定量の電
解質で満たすことである。このステップは、乾燥した不
活性雰囲気のグローブボックスの中で、ドロッパを使用
して行うのが好ましい。パウチ１０が満たされた後で、
パウチの中に気泡がない状態でパウチ１０の上部２２を
ヒートシールする。これを行うための１つの方法は、本
発明はそのようにすることに限定されないが、電解質の
上部レベルの直ぐ下でパウチを密封することである。こ
れによって、密封する前に、全ての空気をパウチから確
実に取り除くことができる。パウチ１０の上部２２をヒ
ートシールした後で、シールの直ぐ上でパウチを切断し
て、パウチの余分な部分（すなわち、シールの上）を取
り除く。それから、その後の汚染をなくするために、上
端部を清浄にしてパウチの外側に付いている電解質を取
り除く。これで、電解質パウチ１０は、セルパッケージ
１４に挿入する準備ができた。
【００１６】図３に関して、セルスタック１２は、セル
パッケージ１４の中に位置付けられ、そのリード線２４
はパッケージ１４の外側に延びている。パウチと同じ様
に、膜を長手方向か横方向かいずれかの方向で折り畳
み、残りの３つの側の２つをヒートシールして１つの端
部を開いたままにすることで、パッケージを作ることが
できる。リード線は、セルパッケージの外側からアクセ
スすることができなければならないので、セルパッケー
ジは、セルスタックのまわりで折り畳み、ヒートシール
しなければならない。図示の実施形態では、膜を長手方
向の側２６に沿って折り畳んでセルスタックを覆い、そ
の後反対側の長手方向の側２８およびリード線２４のま
わりの上端部３０をヒートシールして、セルパッケージ
を作った。これにより、セルパッケージの底の端部３２
は、開いたままになっている。あるいは、図１１に示さ
れているように、セルパッケージを、互いにヒートシー
ルされる２つの別個のシート３１から作ることができ
る。これについては、以下でより詳細に述べる。
【００１７】図４に関して、セルパッケージ１４を作っ
た後で、開いた底の端部３２を通して、セルパッケージ
１４の中にパウチ１０を挿入する。パウチ１０は、図示
されるように、パウチの密封された端部（例えば、上端
部２２）が、セルスタックに一番近くなるように、位置
付けられるのが好ましい。次に、セルパッケージ１４を
排気し、参照符号３４で示されるように、パッケージ１
４の開いた底の端部３２をヒートシールする。これによ
って、セルスタック１２および電解質パウチ１０が内部
に設置されている、排気されたセルパッケージ１４がで
きる。
【００１８】図５に関して、次にパウチ１０を破って、
パウチから電解質を放出する。セルパッケージ１４は排
気されているので、放出された電解質は、セルパッケー
ジの中に吸い込まれて、セルスタック１２を活性化す
る。パウチを破るための好ましい方法は、パウチに十分
な圧力を加えてパウチを破裂させることである。セルを
破るために使用される方法で、パッケージを破らないこ
とが重要である。図示された実施形態では、セルスタッ
クに一番近い、パウチの上部のヒートシールされた端部
２２を破る。これは、底の端部２０から始めて上端部２
２に向かって進むようにパウチに沿ってローラ（図示さ
れていない）を転がすことで、またはパウチに機械的な
衝撃を加えることで行われる。
【００１９】セルスタックに電解質を含浸させた後、本
発明はこの点で限定されるものではないが、セルスタッ
クを別の汚染されていないセルパッケージに移すことな
く、セルスタックをセルパッケージの中に保持すること
が望ましい。これは、セルスタック１２と電解質パウチ
１０の間に横方向に延びる継合わせ線３６に沿って、セ
ルパッケージをヒートシールすることで行うことができ
る。これは、セルパッケージが電解質で汚染されている
時に、セルパッケージをヒートシールすることを含む。
本発明は、特定の種類のセルパッケージ材料に限定され
ないことは理解すべきであるが、好ましいセルパッケー
ジ材料について以下で述べる。
【００２０】本発明の他の実施形態によれば、セルパッ
ケージが汚染された後、セルパッケージを密封する必要
のない方法が用いられる。この方法を、図６〜図９に関
連して詳細に説明する。本発明のこの態様によれば、セ
ルパッケージ１４は、互いに分離した２つのエンクロー
ジャを含むように形成される。第１のエンクロージャ５
０は、セルスタック１２を受容する大きさに作られたセ
ルスタックカップ５２を有し、第２のエンクロージャ５
４は、上で述べた電解質パウチ１０を受容する大きさに
作られたパウチカップ５６を有する。セルパッケージ１
４は、図６および図７に示されさらに以下で述べるよう
に、継合わせ目５８に沿って真空ヒートシールされて、
２つのエンクロージャを形成する。管６０を、その一端
がセルスタックカップ５２と連絡し、他方の端部がパウ
チカップ５６と連絡するように、セルパッケージ１４の
中に設ける。その結果、２つのカップは、互いに流体が
伝わる状態になる。管の一部６４がセルパッケージの外
側に露出して、パッケージによる妨害なしに管を超音波
溶接することができるように、２つのエンクロージャの
間のセルパッケージ１４に窓６２を設ける。
【００２１】図示の実施形態では、セルパッケージ１４
は、従来の方法で継合わせ目５８に沿って共にヒートシ
ールされる２枚のパッケージ材料から作られる。横の継
合わせ目６６を密封する前に、それぞれの端部がセルス
タックカップ５２およびパウチカップ５６と通じている
管を、シートの間に位置付ける。その後、パッケージを
ヒートシールして、横の継合わせ目を形成する。管６０
は、焼鈍した金属、好ましくはニッケル、銅、アルミニ
ウム、または電気化学的に適合可能で溶接可能な任意の
他の材料から作られることに留意する必要がある。さら
に、管はリード線よりも太くないことが好ましい。管
は、円形、楕円形または同様のものであってよい。管
は、以下に述べるように、金属で作られるので、セルパ
ッケージをヒートシールすることで、管が密封するされ
ることはない。
【００２２】図６に示されているように、セルスタック
１２は、そのリード線がセルパッケージ１４の外側に延
びるように、セルスタックカップ５２の中に設けられ
る。したがって、上に述べたように、セルパッケージ１
４をリード線２４のまわりで密封し、排気する。同様
に、電解質パウチ１０を、第２のエンクロージャ５４の
中のパウチカップ５６の中に設け、第２のエンクロージ
ャを排気する。前の実施形態のように、セルパッケージ
１４は、フリーな電解質が存在しないように、完全に密
封する。したがって、セルパッケージは、密封された時
には、電解質で汚染されない。
【００２３】セルパッケージ１４を密封し、２つのエン
クロージャ５０、５４を排気した後、次いで上に述べた
方法で電解質パウチ１０を破る。このようにして、電解
質はパウチ１０から放出され、管６０を通って流れ、セ
ルスタック１２に含浸されてセルを活性化する。
【００２４】次に、セルスタック１４の形成を行う。形
成によって、第１および第２のエンクロージャ５０、５
４および互いに連絡しているセルスタックカップ５２と
パウチカップ５６の中に、ガスが発生する。エンクロー
ジャをガス抜きするために、破裂した電解質パウチを含
む第２のエンクロージャに、穴を開けて穴６８を形成
し、図７に矢印Ｖで示されるように真空に引いて第２の
パウチを排気する。このようにして、電解質のガスは、
エンクロージャから排気される。ガス抜きの後で、窓６
２の中の継合わせ目７０で、管を密封する。管６０は、
汚染物質が溶接領域から取り去られるように、超音波溶
接するのが好ましい。もちろん、本発明はこの点で限定
されるべきではなく、どのような従来の溶接方法でも十
分であることは理解すべきである。
【００２５】図８に関して、ガス抜きの後で、第２のエ
ンクロージャ部分を取り除くようにセルパッケージを切
り落す。次に、管６０をセルパッケージ１４の側の上に
折り返して、管がパッケージから突き出ないようにす
る。
【００２６】図９は、管６０を形成する１つの方法を図
示する。上で言及したように、管６０は薄い金属板で作
られる。金属板の内側表面が互いに接触し、溶接部分７
２で共に溶接されるように、金属板を折り曲げる。管を
形成する１つの方法に付いて説明したが、本発明はこの
構成に限定されないことは理解すべきである。例えば、
管は、ほとんど中空の針のように継目のないように、射
出成形または同様の方法で形成してしてもよい。
【００２７】以下の説明は、図１０に図示される本発明
のさらに他の実施形態についてである。セルパッケージ
の中に２つのエンクロージャを設けないで、セルスタッ
ク１４を受容する単一のエンクロージャ５０だけを設
け、単一のエンクロージャ５０と連絡している管６０を
通して、外部供給源から電解質を供給することができ
る。より詳細には、本発明のこの態様によれば、管の一
端部は、第１のエンクロージャ５０の中のセルスタック
カップ５２の中に延び、管６０の他方の端部は、セルパ
ッケージの外側に延びて露出している。次に、管６０の
露出した端部を３方向ポンプ８２を介して電解質槽８０
に接続することができる。それによって、エンクロージ
ャを最初に排気し、その次に電解質で満たすことができ
るようになる。エンクロージャが満たされた後で、管を
密封し、次にセルの形成を行う。形成後、管を切って、
管を通して真空に引いてガス抜きできるようにする。ガ
ス抜きの後で、２度目の管の超音波溶接を行う。次に、
管をセルパッケージの上に折り曲げる。
【００２８】図１１および図１２は、好ましいセルパッ
ケージ１４の組立てを示すが、上記の方法はこの特定の
パッケージを使用することに限定されない。シート３１
の一方には、セルスタックカップ５２に対応する空所が
ある。シート３１の材料は、ポリエステル層３７、Ａｌ
（アルミニウム）箔層３８およびポリプロピレンヒート
シール層４０を含む。ポリエステル層３７は、接着剤４
２でＡｌ箔層３８に付着され、ヒートシール層４０は、
熱硬化性接着剤４４を使用してＡＬ箔層に付着されてい
る。ポリエステル層３７は機械的な強度を与え、Ａｌ箔
層３８は水分バリヤとして作用して、水分がセルパッケ
ージの中に入るのを防ぎ、ヒートシール層４０はセルパ
ッケージを密封する。
【００２９】ヒートシール層の厚さは、２５μから１０
０μの間であり、５０μから７５μの間であるのが好ま
しい。ヒートシール層の主な目的は、電解質がセルスタ
ック１２の中に含浸した後、セルパッケージを密封する
ことである。ポリプロピレンは、電解質との優れた適合
性を有するので、セルパッケージが電解質で汚染された
時でも、ポリプロピレンをヒートシールすることができ
る。
【００３０】セルパッケージのヒートシール縁部４６を
示す図１２に関して、縁部にはバリヤとして作用するＡ
ｌ箔層３８を含まない。したがって、ヒートシール層４
０は、長い貯蔵期間を保証するために、水と電解質の両
方の透過性が小さいことが重要である。ポリプロピレン
は非極性であるために、ポリプロピレンの水分透過性
は、上に述べたようにリチウムポリマー電池用の現在の
パッケージ材料である、ポリエチレン、ポリエチレンア
クリル酸（ＥＡＡ）およびＳｕｒｌｙｎＴＭよりも小さ
い。また、ポリプロピレンはこれらの材料よりも有機溶
剤に対する耐性が大きい。
【００３１】ポリプロピレンに関連した潜在的な欠点
は、ポリプロピレンは、従来の材料よりも密封する温度
が高いこと（約１４０℃対１００〜１２０℃）、および
電池の金属リード線に直接に密封することができないこ
とである。前者の問題は、このようなより高い温度で、
ヒートシール可能なパッケージ装置を使用することで対
処することができる。後者の問題は、適当なホットメル
トＥＡＡグルーまたはＥＡＡ膜で、リード線２４を前以
って被覆することで克服することができる。
【００３２】どのような従来の接着剤でも、すなわち、
水溶性接着剤または溶剤タイプ接着剤を、接着剤４２と
して使用することができる。他方で、接着剤４４は、熱
硬化性ポリウレタン接着剤、またはオルガノゾルタイプ
変性ポリプロピレン分散接着剤（Ｍｏｒｐｒｉｍｅ
（Ｒ）１０Ｂ）（両方ともＭｏｒｔｏｎ Ｉｎｔｅｒｎ
ａｔｉｏｎａｌ社より市販されている）であることが好
ましい。これらの接着剤は、電池の長期間にわたる使用
または貯蔵の間に、電解質がポリプロピレンヒートシー
ル層４０を通して浸透した場合に、分解しないという点
で有利である。従来の水性または溶剤タイプの接着剤
は、電解質で腐食される。
【００３３】下記の試験結果は、これらの接着剤４４と
関連付けられる強度の向上を実証する。特に、本発明の
セルパッケージの密封強度（汚染のない状態と汚染され
た状態の両方で）を、現在のセルパッケージと比較する
試験が行われた。
【００３４】次に試験について説明する。
【００３５】 従来のパッケージ材料 ポリエステル ２３μｍ（外側層） 接着剤層 水溶性または溶剤タイプ アルミニウム箔層 ２０μｍ 接着剤層 水溶性または溶剤タイプ 低密度ＰＥ／Ｓｕｒｌｙｎ（Ｒ） ７０μｍ（ヒートシール層） 本発明によるパッケージ材料 ポリエステル層 １２μｍ（外側層） 接着剤層 水溶性または溶剤タイプ 接着剤、または熱硬化性 アルミニウム箔層 １３μｍ 接着剤層 熱硬化性ポリウレタン ポリプロピレン １００μｍ（ヒートシール層） 各パッケージ材料から細片を切り取り、それを共にヒー
トシールしてパウチを形成した。第１のグループのパウ
チは、炭酸ジメチル、炭酸ジエチル、炭酸エチレンおよ
びＬｉＰＦ６の混合物からなる有機電解質で満たした。
それらを６０℃で続けて４日間貯蔵した。次に、ヒート
シール領域が一端にあるように、パウチから２０ｍｍの
細片を切り取った。次に、前にパウチの側面を構成して
いたパッケージ材料の２つの切れ端を、１８０゜の角度
で引っ張って離し、その力と破壊機構を求めた。パウチ
の第２のグルールは、汚染しないで、引っ張り試験を行
った。
【００３６】全ての場合に、破壊モードはアルミニウム
箔からのヒートシール層の層間剥離であり、したがっ
て、試験によって、これら２つの層を一緒に接着する接
着剤の質が明らかになった。テスト結果を以下の表に示
す。
【００３７】
【表１】 明らかなように、本発明のセルパッケージ材料は、電解
質で汚染されている時と汚染されていない時の両方で、
従来のセルパッケージに比べて優れた強度を与えた。
【００３８】Ａｌ箔層は、ピンホールをなくするのに十
分なだけ厚くなければならない。２５μｍから７５μｍ
の範囲の厚さであるのが好ましい。セルパッケージを前
以って形成しなければならない場合は、成形可能なグレ
ードのＡｌ箔を使用しなければならない。
【００３９】上で言及したように、外側ポリエステル層
３７は、セルパッケージ１４に機械的な強度を与えるよ
うに構成されている。本発明は、この層にポリエステル
を使用することに限定されないことは理解すべきであ
る。例えば、ＰＥＴとＰＥの積層物を代わりに使用して
もよい。
【００４０】本発明の方法は、下記の重要な利点を提供
する。第１に、パウチが破られる時にセルスタックは密
封されているので、電解質の損失は最小である。また、
装置の汚染はない。さらに、電解質パウチを破る前にセ
ルパッケージを排気するので、電解質がセルスタックか
ら吸い上げられることはなく、電解質の損失はさらにな
くなる。さらに、グローブボックス（すなわち、乾燥し
た不活性雰囲気）で行わなければならない唯一つのステ
ップは、パウチを電解質で満たすこと、および続いてパ
ウチを密封することである。残りの組立てプロセスのス
テップは、乾燥した部屋で行うことができる。したがっ
て、セルスタックを製造するために使用される装置はあ
まり高価でない。さらに、パウチがパッケージの中に密
封されている状態で、パッケージセルに真空が適用され
るので、より高い真空圧が適用されて、電解質が損失す
る危険なく、確実に電解質をセルスタックの中に深く含
浸させることができる。
【００４１】さらに、ポリプロピレンヒートシール層お
よび特殊な接着剤によるセルパッケージ構成により、上
記の第１の方法を使用して、電解質を充填した後でセル
パッケージをヒートシールすることができるようにな
り、さらに電解質で汚染された時でも、その完全性が維
持される。したがって、電解質スタックを別の汚染され
ないセルパッケージに移すことに関連する余分なステッ
プを、なくすることができる。
【００４２】さらに、セルスタックを電解質で満たすた
めに管を使用する方法を使うことで、汚染されたセルパ
ッケージをヒートシールする必要は全くなくなる。
【００４３】上記の詳細な説明は、本発明の説明のため
のものであり、その他の実施形態が当業者には明らかで
あることは理解すべきである。それらのその他の実施形
態とともに本明細書に開示された実施形態は、添付の特
許請求の範囲に記載されるような本発明の範囲内にある
とみなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態による電解質で満たさ
れたパウチを示す平面図である。
【図２】電解質パウチを示す図１の線２−２に沿った断
面を示す図である。
【図３】図１の実施形態により、その中にセルスタック
が配置されている部分的に密封されたセルパッケージを
示す平面図である。
【図４】図１の実施形態により、その中にセルスタック
と電解質パウチの両方が含まれている完全に密封された
セルパッケージを示す平面図である。
【図５】図１の実施形態により、電解質パッケージが破
られ電解質がセルパッケージの中に放出された後のセル
パッケージを示す平面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態により、セルスタック
エンクロージャとパウチエンクロージャを相互接続する
管を有するセルパッケージを示す平面図である。
【図７】電解質をセルスタックエンクロージャの中に入
れた後で、管が密封された図６のセルパッケージを示す
平面図である。
【図８】パウチエンクロージャ部分が取り除かれた図６
のセルパッケージを示す平面図である。
【図９】管を示す側面立面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態により、管が外部電解
質供給源に接続されたセルパッケージを示す平面図であ
る。
【図１１】セルパッケージの好ましい構成を示す透視図
である。
【図１２】セルパッケージの密封する部分を示す分解断
面図である。
【符号の説明】
８ 電解質 １０ 電解質パウチ １２ セルスタック １４ セルパッケージ ２４ リード線 ３１ 別個のシート ３７ ポリエステル層 ３８ アルミニウム層 ４０ ヒートシール層 ４２ 接着剤 ４４ 熱硬化性接着剤 ５０ 第１のエンクロージャ ５２ セルスタックカップ ５４ 第２のエンクロージャ ５６ パウチカップ ６０ 管 ６２ 窓
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリツク・ミシエル・パスキエ アメリカ合衆国、ノース・カロライナ・ 28601、ヒツコリー、トウエンテイース・ アベニユー・ドライブ・1750、ノース・イ ースト、アパートメント・60

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電気化学電池を製造する方法であって、 電極セルスタックおよびエンクロージャを形成するステ
    ップと、 前記セルスタックおよび密封された電解質パウチをとも
    に前記エンクロージャの中に配置するステップと、 前記エンクロージャに真空を適用するステップと、 前記エンクロージャを密封するステップと、 前記電解質を前記セルスタックの中に放出するために、
    前記パウチを破るステップとを含む方法。
  2. 【請求項２】 前記エンクロージャを形成する前記ステ
    ップが、セルパッケージを形成するステップを含む請求
    項１に記載の電気化学電池を製造する方法。
  3. 【請求項３】 前記密封するステップが、前記セルパッ
    ケージをヒートシールするステップを含む請求項２に記
    載の電気化学電池を製造する方法。
  4. 【請求項４】 前記セルパッケージを形成する前記ステ
    ップが、ポリエステル、アルミニウムおよびポリプロピ
    レンの積層物をそれぞれ含む第１および第２の部分を形
    成するステップを含み、前記密封するステップが、前記
    第１および第２の部分の前記ポリプロピレン層を互いに
    ヒートシールするステップを含む請求項２に記載の電気
    化学電池を製造する方法。
  5. 【請求項５】 前記破るステップが、前記パウチを圧搾
    するステップを含む請求項１に記載の電気化学電池を製
    造する方法。
  6. 【請求項６】 前記密封するステップが、前記エンクロ
    ージャをヒートシールするステップを含む請求項１に記
    載の電気化学電池を製造する方法。
  7. 【請求項７】 電気化学電池を製造する方法であって、 電極セルスタックを形成するステップと、 開いた端部を通してパウチの中に電解質を注入するステ
    ップと、 真空状態で前記パウチの前記開いた端部を密封するステ
    ップと、 前記密封されたパウチおよび前記電極セルスタックをエ
    ンクロージャの中に配置するステップと、 前記エンクロージャに真空を適用するステップと、 前記電解質を前記電極セルスタックの中に放出するため
    に、前記パウチを破るステップとを含む方法。
  8. 【請求項８】 前記エンクロージャが、セルパッケージ
    である請求項７に記載の電気化学電池を製造する方法。
  9. 【請求項９】 前記破るステップが、前記パウチを圧搾
    するステップを含む請求項７に記載の電気化学電池を製
    造する方法。
  10. 【請求項１０】 前記密封するステップが、前記エンク
    ロージャをヒートシールするステップを含む請求項７に
    記載の電気化学電池を製造する方法。
  11. 【請求項１１】 前記密封するステップが、前記セルパ
    ッケージをヒートシールするステップを含む請求項８に
    記載の電気化学電池を製造する方法。
  12. 【請求項１２】 電気化学電池を製造する方法であっ
    て、 電極セルスタックを形成するステップと、 前記セルスタックおよび密封された電解質パウチを真空
    エンクロージャの中に配置するステップと、 前記電極セルスタックを電解質で満たすために、前記パ
    ウチを破るステップとを含む方法。
  13. 【請求項１３】 前記密封された電解質パウチが、真空
    パウチである請求項１２に記載の電気化学電池を製造す
    る方法。
  14. 【請求項１４】 電気化学電池を製造する方法であっ
    て、 第１および第２のエンクロージャを有し、前記第１およ
    び第２のエンクロージャの間を連絡する管を含むセルパ
    ッケージを形成するステップと、 セルスタックのリード線が前記第１のエンクロージャか
    ら突出した状態で、セルスタックを前記第１のエンクロ
    ージャの中に配置し、前記第１のエンクロージャを密封
    し排気するステップと、 排気された電解質パウチを前記第２のエンクロージャの
    中に配置し、前記エンクロージャを密封し排気するステ
    ップと、 電解質が前記パウチから前記管を通して前記セルスタッ
    クの中に流れ込むように、前記パウチを破るステップ
    と、 前記管を密封するステップとを含む方法。
  15. 【請求項１５】 前記密封するステップの後で、前記第
    ２のエンクロージャを取り除くステップをさらに含む請
    求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記破るステップの後、および前記密
    封するステップの前に、前記セルパッケージを形成する
    ステップと、その後前記第２のエンクロージャに穴を開
    けるステップと、前記第１のエンクロージャをガス抜き
    するために、前記第２のエンクロージャに真空を適用す
    るステップとをさらに含む請求項１５に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 電気化学電池を製造する方法であっ
    て、 エンクロージャを有するセルパッケージであって、一端
    が前記エンクロージャと連絡し、反対側の端が前記セル
    パッケージから延びる管を含むセルパッケージを形成す
    るステップと、 セルスタックを、前記セルスタックのリード線が前記エ
    ンクロージャから突出した状態で、前記エンクロージャ
    の中に配置し、前記エンクロージャを密封し排気するス
    テップと、 電解質が前記エンクロージャおよび前記セルスタックの
    中に入るように、電解質を前記管の前記反対側の端の中
    に導入するステップと、 前記管を密封するステップとを含む電気化学電池を製造
    する方法。
  18. 【請求項１８】 ケーシングと、 電解質とともに前記ケーシング内に入れられた電極セル
    スタックとを含む電気化学セルであって、 前記ケーシングは、外側層、内側層、および前記内側層
    と外側層の間に挿入されたバリヤ層をそれぞれ有する積
    層物からなる第１および第２の部分を含み、前記第１お
    よび第２の部分が、互いに付着されたそれらの内側層を
    有し、前記内側層がポリプロピレン層であり、前記内側
    層と前記バリヤ層がともに接着剤で付着され、前記接着
    剤が、熱硬化性ポリウレタン接着剤またはオルガノゾル
    タイプ変性ポリプロピレン分散接着剤の１つである電気
    化学セル。
  19. 【請求項１９】 前記外側層がポリエステル層であり、
    前記バリヤ層がアルミニウム層である請求項１８に記載
    の電気化学セル。
  20. 【請求項２０】 前記ポリプロピレン内側層が、互いに
    ヒートシールされる請求項１８に記載の電気化学セル。
  21. 【請求項２１】 前記ポリプロピレン内側層が、互いに
    ヒートシールされる請求項１９に記載の電気化学セル。
  22. 【請求項２２】 前記第１および第２の部分が、互いに
    一体になっている請求項１８に記載の電気化学セル。
  23. 【請求項２３】 前記第１および第２の部分が、最初は
    互いに別々であり、その全周囲で互いにヒートシールさ
    れる請求項１８に記載の電気化学セル。
  24. 【請求項２４】 前記セルスタックが配置される第１の
    部分と、前記パウチが破裂した時に前記電極に前記電解
    質を含浸させるために、電解質パウチを受容可能である
    取り除き可能な第２の部分とを、前記ケーシングが初期
    的に含む請求項２１に記載の電気化学セル。
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