JP2000311661A - 電池の製造方法 - Google Patents

電池の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 小形、軽量化などを図るだけでなく、信頼性
の高い電池を量産的に提供できる製造方法の提供。 【解決手段】 一端側が開口3aして電解液注入口を成す
外装フィルム体３内に電池要素４を封装する工程と、前
記外装フィルム体３の開口部3aから電解液12を注入した
後に、前記開口部3aを封止する工程とを有する電池の製
造方法であって、前記外装フィルム体３の開口部3a側を
所要形状・寸法よりも大きく設定しておき、注入電解液
12の一次溜まり領域3cとし、所要の電解液12注入後に所
要形状・寸法領域3dを封止した後に切断することを特徴
とする電池の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電池の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】たとえば非水溶媒型電池などの二次電池
は、携帯型電話機、ビデオカメラなどの電源として、広
く実用に供されている。また、電源用電池においては、
前記機器類の小形化や高性能化に伴って、小形、軽量
化、高電圧化、高容量化などが求められている。このよ
うな要求に対応して、たとえば厚さ 1mm程度のポリマー
電池が知られている（特開平3-230474号公報，特開平3-
225765号公報など）。
【０００３】すなわち、一端が開口した外装フィルム体
（外装被覆体・袋体）内に、電池要素を位置決めして収
容・装着（封装）する。そして、前記開口部から所要の
電解液を注入した後、その開口部を熱融着（溶着）し、
気密に封止した構成の電池が知られている。なお、上記
電池の製造に当たって、電池要素を挟んで外装フィルム
を二つ折りに折り曲げ、両側の対接する端縁部同士を溶
融着・封止して、外装フィルム体化する方法もある。ま
た、電池要素については、筒状に捲回形成した巻装体を
押圧して平板状化させる場合もある。
【０００４】図３は、電池の要部構成を断面的に示すも
ので、電池要素１は、相対するシート状正極1aおよびシ
ート状負極1bと、これら両電極1a，1b間に気密に介挿・
配置されたシート状の電解質系1cと、前記電極1a，1bに
それぞれ電気的に接する図示を省略した集電体シート
と、前記正極1aおよび負極1bの集電体（図示省略）から
離隔して正極端子1a′および負極端子1b′が外装フィル
ム体２から延出（導出）されている。
【０００５】なお、前記シート状正極1aは、リチウムイ
オンを吸蔵・放出するリチウム含有金属酸化物（たとえ
ばリチウムマンン複合酸化物、リチウム含有コバルト酸
化物）や二酸化マンガンなどを主成分として形成されて
いる。また、シート状負極1bは、リチウム金属やリチウ
ムを吸蔵・放出する炭素質材およびリチウム合金系など
で形成されており、さらに、ポリマ−電解質系1cは、ポ
リプロピレン不織布などからなるセパレータ基材に、リ
チウム塩などのエチレンカーボネート溶液…非水電解液
を含浸ないし担持した構成と成っている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この種の平板形二次電
池は、鉛蓄電池やニッケルカドミウム二次電池に比べ
て、高容量化が可能であるだけでなく、軽量化もできる
などの特長を有する反面、次のような不都合が認められ
る。すなわち、上記電池の製造工程においては、外装フ
ィルム体２内に電池要素１を位置決め封装したした後、
所要の電解液を注入する。
【０００７】ところで、電池の高容量化に伴って、電池
要素１が緻密化され、電解液を含浸担持する空隙も低減
化している。つまり、電池の容積効率を上げるため、外
装フィルム体２内の空隙をできるだけ少なくすることに
なる。しかし、外装フィルム体２内の空隙を可及的に少
なくすることは、所要電解液の注入を困難にし、結果的
に、所定量の電解液を注入・担持しない恐れがあり、電
池性能ないし品質のバラツキを招来し易いという問題が
ある。
【０００８】こうした問題の発生を解消するため、電池
要素１を封装した外装フィルム体２内に対する電解液の
注入・含浸を複数回繰り返して行う方式が採られてい
る。しかし、複数回に分けての電解液注入は、結果的
に、電解液注入に要する時間の増大化となり、注入電解
液成分の揮発や、電解液注入量の精度が損なわれ易い
（分けた電解液の注入による注入量誤差の累積）などの
問題を提起する。
【０００９】本発明は、上記事情に対処してなされたも
ので、小形、軽量化などを図るだけでなく、信頼性の高
い電池を量産的に提供できる製造方法の提供を目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、一端
側が開口して電解液注入口を成す外装フィルム体内に電
池要素を封装する工程と、前記外装フィルム体の開口部
から電解液を注入した後に、前記開口部を封止する工程
とを有する電池の製造方法であって、前記外装フィルム
体の開口部側を所要形状・寸法よりも大きく設定してお
き、注入電解液の一次溜まり領域とし、所要の電解液注
入後に所要形状・寸法領域を封止した後に切断すること
を特徴とする電池の製造方法である。
【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の電池の
製造方法において、電池要素の封装には、金属層の両面
に樹脂層を設けたラミネートフィルムを素材とする外装
フィルム体を使用することを特徴とする。
【００１２】請求項３の発明は、請求項１もしくは請求
項２記載の電池の製造方法において、外装フィルム体の
封止は、少なくとも封止領域に設けられた熱融着性樹脂
の熱融着により行うことを特徴とする。
【００１３】請求項１ないし請求項３の発明は、電池要
素に対して、一端が開口する外装フィルム体の開口部側
を長めに設定し、長めに設定した開口部側液注入時の電
解液の一次溜まり部に利用した後、所定の形状・寸法の
領域部で封止・切断することを骨子とする。すなわち、
電池製造工程において、製品化の最終段階で封止・切断
する領域より、外装フィルム体内への電解液注入口とな
る開口部側を延設させた構成にする。そして、前記延設
させた外装フィルム体領域を電解液溜め（漏斗）部とし
て利用することにより、煩雑な操作や設備などを要せず
に、また、高精度に、一定量の電解液を注入できる用に
したことものである。
【００１４】請求項１ないし請求項３の発明において、
電池要素は、電池用のセパレータを兼ねたシート状電解
質を介挿したシート状正極およびシート状負極の積層
形、あるいは前記セパレータを兼ねたシート状電解質を
介挿したシート状正極およびシート状負極の捲回・巻装
体を圧延した板状体が挙げられる。すなわち、金属酸化
物などの活物質、非水電解液および電解質保持性ポリマ
を含む正極を集電体に積層して成るシート正極と、リチ
ウムイオンを吸蔵、放出する活物質、非水電解液および
電解質保持性ポリマを含む負極を集電体に積層して成る
シート状負極と、セパレーターの機能をする電解質保持
のポリマ−電解質系（たとえばヘキサフロロプロピレン
−フッ化ビニリデン共重合体などのポリマーおよびリチ
ウム塩などのエチレンカーボネート溶液…非水電解液…
との系）とを素材として成るものである。
【００１５】ここで、シート状正極の活物質としては、
たとえばリチウムマンガン複合酸化物、二酸化マンガ
ン、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケ
ルコバルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジ
ウム、カルコゲン化合物などが挙げられる。また、負極
活物質としては、たとえばビスフェノール樹脂、ポリア
クリロニトリル、セルローズなどの焼成物、コークスや
ピッチの焼成物が挙げられ、これらは天然もしくは人口
グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラッ
ク、ケッチェンブラック、ニッケル粉末、ニッケル粉末
などを含有した形態を採ってもよい。
【００１６】さらに、ポリマー電解質系は、たとえばエ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレ
ンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカー
ボネート、メチルエチルカーボネートなどの非水溶媒
に、過塩素酸リチウム、六フッ化リン酸リチウム、ホウ
四フッ化リチウム、六フッ化ヒ素リチウム、トリフルオ
ロメタンスルホン酸リチウムなどを 0.2〜 2mol/ l程度
に溶解させたものが挙げられる。
【００１７】また、シート状正極の集電体としては、た
とえばアルミニウム箔、アルミニウムメッシュ、アルミ
ニウム製エキスバンドメタル、アルミニウム製パンチメ
タルなどが挙げられ、シート状負極の集電体としては、
銅箔、銅メッシュ、銅製エキスバンドメタル、銅製パン
チメタルなどが挙げられる。
【００１８】請求項１ないし請求項３の発明において、
電池要素を封装する外装フィルム体は、一端が開口し、
かつ少なくとも封止・融着部が熱融着性の樹脂で形成さ
れた袋状体などである。つまり、シート状（板状）の電
池要素の各電極端子を封止・導出し、かつ封装できる幅
および長さを有する一端開口形であるとともに、その長
さが開口部方向に通常の場合よりも長く設定されてい
る。また、この外装フィルム体は、予め、袋状体に形成
しておいてもよいが、外装フィルムを２つ折りにし、そ
の間に電極端子を導出させながら電池要素を挟み込み、
外装フィルムの両側対接面同士を熱融着などし、組み立
て過程で袋状体化してもよい。
【００１９】なお、外装フィルム体を形成するフイルム
としては、たとえばポリイミド樹脂フィルム、ポリプロ
ピレン樹脂フィルム、耐湿性などを考慮して金属層の両
面側に樹脂層を設けて成るラミネート型などが挙げられ
る。そして、これらのフィルムを素材としての外装フィ
ルム体化、あるいは電解液注入後の外装フィルム体の融
着・封止に当たっては、相互が対接して封止する面に熱
溶融型の接着剤層を介在させるか、あるいは少なくとも
相互が対接して封止する面を、予め熱溶融型の樹脂層と
したフィルムの使用が望ましい。
【００２０】請求項１ないし請求項３の発明では、ポリ
マー電池の製造工程で、所定量の電解液を容易、かつ精
度よく注入できるので、高品質の電池を歩留まりよく製
造できる。すなわち、外装フィルム体の一部を電解液の
注入溜まりとして利用し、所定量の電解液を供給した後
は、連続的な製造工程であっても、操作の中断もしくは
操作の切り換えなどが不要となる。また、電池要素など
電解液注入領域が緻密で、電解液の含浸性が低い場合で
も、そのまま減圧含浸処理を施すことができるので、良
好な生産性が維持されるとともに、電解液の一定量注入
をが可能なため、高品質の電池が提供される。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図１および図２(a) 〜(c)
を参照して実施例を説明する。
【００２２】図１は、電解液の注入操作前における電池
の要部構成を示す正面図である。すなわち、一端側が開
口3aして電解液注入口を成す外装フィルム体３内に電池
要素４を封装した状態を示すもので、封装した電池要素
４に対して、外装フィルム体３が長尺に形成・設定され
ている。
【００２３】ここで、外装フィルム体３は、たとばアル
ミニウム箔の両面（両主面）に、ポリエチレンテレフタ
レート樹脂層、さらに、このポリエチレンテレフタレー
ト樹脂層の一方の面に熱融着性の樹脂層（たとえばプリ
プロピレン樹脂層）が設けられたラミネートフィルム製
である。そして、この外装フィルム体３は、前記熱融着
性の樹脂層を対向させて、電池要素４を挟むように積層
し、電解液注入口を成す一端部を開口3aして、他の端縁
部3bを熱融着で封止し形成されている。
【００２４】また、前記外装フィルム体３内に封装され
た電池要素４は、相対するシート状正極およびシート状
負極と、これら両電極間に気密に介挿・配置されたシー
ト状の電解質系と、前記シート状の両電極にそれぞれ電
気的に接する集電体シートと、前記シート状の正極およ
び負極の集電体から離隔して，対応する電極端子4a，4b
が外装フィルム体３から気密に封止・延出（導出）され
ている。
【００２５】次に、前記電池要素４を位置決め・封装し
た外装フィルム体３に対する電解液の注入について説明
する。図２(a) は、電解液注入工程の実施態様例を模式
的に示すものである。図２(a) において、５は減圧チャ
ンバー、６はポリマー電池要素４を位置決め・封装した
外装フィルム体３を収納保持する収納保持具、７は電解
液を注入するノズル、８は電解液を定量供給する定量ポ
ンプ、９は電解液タンク、10は前記減圧チャンバー５を
減圧化する真空ポンプ、11は減圧・常圧切り換えバルブ
である。
【００２６】上記減圧チャンバー５内の収納保持具６
に、電池要素４を位置決め・封装した外装フィルム体３
をセットした後、真空ポンプ10を動作させて減圧チャン
バー５内を減圧化する。減圧チャンバー５内の減圧度が
所要値に到達した後、定量ポンプ８を介して電解液タン
ク９から計量された電解液12がノズル７より外装フィル
ム体３の開口部3aに注入される。ここで、切り換えポン
プ11を操作し、減圧チャンバー５内を常圧（大気圧）に
戻すと、外装フィルム体３の開口部3aに注入された電解
液12は、電池要素４より上方の空間部を電解液の一次溜
まり部3cとし、順次、電池要素４側に注入・含浸され
る。
【００２７】上記定量の電解液の注入終了後、減圧チャ
ンバー５から電池要素４を位置決め・封装した外装フィ
ルム体３を取り出す。ここで、電池要素４を位置決め・
封装した外装フィルム体３の減圧チャンバー５からの取
り出しは、外装フィルム体３の液溜まり部3cに注入した
時点で行って、その後、一定の時間放置して自然落下的
に含浸を進行させてもよい。
【００２８】このようにして、所定量の電解液を注入・
含浸させた後、図２(b) に示すごとく、外装フィルム体
３の開口3a端側を熱融着により封止する。つまり、位置
決め・封装した電池要素４より外方に延設された外装フ
ィルム体３の開口部3a側で、かつ前記電池要素４に近接
した領域3dを熱融着によって気密に封止する。次いで、
図２(c) に示すように、前記熱融着により気密に封止し
た外装フィルム体３の領域3dを残した状態で、切断・分
離することにより、所定寸法・形状ないし規格の電池が
得られる。
【００２９】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものどなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、いろいろ
の変形を採ることができる。たとえば、外装フィルム体
の構成素材を他の素材に変えてもよいし、また、外装フ
ィルム体は、電池要素の組み込み工程で、外装フィルム
を折り重ね熱融着もしくは接着剤の接着作用などで形成
してもよい。
【００３０】
【発明の効果】請求項１ないし請求項３の発明によれ
ば、一定量の電解液を精度よく、注入・含浸できるの
で、高品質の電池を歩留まりよく提供できる。すなわ
ち、外装フィルム体を長尺に設定しておき、その一部を
電解液の一次溜まり部に利用して注入・充填するため、
容易、かつ確実に一定量の電解液が注入・充填される。
しかも、この電解液の注入・充填の工程において、たと
えば注入用漏斗の着脱などの操作が省略されるととも
に、電解液の浪費ないし漏れなどもない。したがって、
低コストで、歩留まりよく高品質な電池の提供に大きく
寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施態様例において、外装フィルム体内に電池
要素４を位置決め・封装した状態を示す正面図。
【図２】(a) ，(b) ，(c) は実施態様における状態を工
程順に示す模式図。
【図３】ポリマー電池の要部構成を示す断面図。
【符号の説明】
１，４……電池要素 1a……シート状正極 1b……シート状負極 1a′，4a……正極端子 1b′，4b……負極端子 1c……ポリマ−電解質系 ２，３……外装フィルム体 3a……開口部 3b……端縁溶着封止部 3c……電解液の一次溜まり部 3d……溶着封止部 ５……減圧チャンバー ６……収納保持具 ７……注入ノズル ８……定量ポンプ ９……電解液タンク 10……真空ポンプ 11……切り換えバルブ 12……電解液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川村 亘央 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東芝 電池株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA09 CC02 CC06 CC10 DD07 DD13 5H029 AJ14 AK02 AK03 AK05 AL06 AL07 AM03 AM05 AM07 BJ04 CJ04 CJ05 CJ13 DJ02 DJ03 EJ01 EJ12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 一端側が開口して電解液注入口を成す外
    装フィルム体内に電池要素を封装する工程と、 前記外装フィルム体の開口部から電解液を注入した後
    に、前記開口部を封止する工程とを有する電池の製造方
    法であって、 前記外装フィルム体の開口部側を所要形状・寸法よりも
    大きく設定しておき、注入電解液の一次溜まり領域と
    し、所要の電解液注入後に所要形状・寸法領域を封止し
    た後に切断することを特徴とする電池の製造方法。
  2. 【請求項２】 電池要素の封装には、金属層の両面に樹
    脂層を設けたラミネートフィルムを素材とする外装フィ
    ルム体を使用することを特徴とする請求項１記載の電池
    の製造方法。
  3. 【請求項３】 外装フィルム体の封止は、少なくとも封
    止領域に設けられた熱融着性樹脂の熱融着により行うこ
    とを特徴とする請求項１もしくは請求項２記載の電池の
    製造方法。
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