JP2002208383A - 偏平形電池の外装ケース加工装置 - Google Patents

偏平形電池の外装ケース加工装置

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 リチウムポリマー電池用外装ケース周辺部の
折曲げ畳み込み加工における不良を低減し、かつ生産性
の良い装置を提供する。 【解決手段】 治具のガイドレールに沿って、その両側
に多段階に設けた成形用ローラーの外周や端面などに、
治具に保持した電池用外装ケースの周辺部を形成するラ
ミネートフィルムを、治具の運動を利用して押しつけ、
成形用ローラーの間を通過させることにより加圧力を加
えて、段階的に次第に折曲げ角度を増加させ、最終形状
になるまで加工する装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はラミネートフィルム
からなる外装材を用いた、偏平形電池の外装ケース加工
装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近は軽量且つ高容量であるうえに液状
の電解液に変えて、ゲル状または固体電解質を用い、漏
液の心配がなく安全性や信頼性に優れる電池としてリチ
ウムポリマー電池の開発が積極的に進められている。
【０００３】そして、リチウムポリマー電池用の外装ケ
ースとしては、従来の小型電池が金属製の電池ケースを
用いていたのに対して、電池の軽量化に有利な金属箔と
樹脂フィルムを積層して一体化したラミネートフィルム
が偏平形リチウムポリマー電池の外装ケース材料として
一般的に用いられている。
【０００４】その一例として、図３に金属箔と樹脂フィ
ルムを積層し、これらを接着剤で接着したラミネートフ
ィルムを電池用外装ケース材料として用い、その中央部
に電池部材の収納部４を設け、電池用外装ケース１の周
辺部５と６を熱溶着により密封した後、リード線２、３
を引き出した辺６を除いて折曲げ加工を施した一般的な
偏平形リチウムポリマー電池の外観図を示す。
【０００５】図３に示される偏平形リチウムポリマー電
池の、従来から採用されている一般的な製造工程を簡単
に説明すると、フープ状に長く連なったラミネートフィ
ルムの一部にプレスと金型を用いて、電池の主要構成材
料を収容するための略長方形の浅い凹部を形成した電池
部材収納部４を、主として張り出し加工により成形した
後、打ち抜き加工により所定の形状に切断する。
【０００６】なお、ラミネートフィルムで製作された電
池用外装ケース１の溶着された周辺部から電解質の昇華
などによる減少や、エアーや水分などが外部から電池の
外装ケース１内部への侵入を防ぎ、電池の長期に亘る寿
命を確保して信頼性を高めるためには、外装ケース１の
周辺部の溶着部５と６の幅は、少なくとも５〜６ｍｍ程
度は必要である。
【０００７】しかし、このラミネートフィルムの溶着さ
れた周辺部が、電池の外装ケース１の両側に５〜６ｍｍ
も広がっていると、携帯用電気機器に電池を組み込むた
めに大きなスペースが必要となるのみならず、電池を取
扱い中に外装ケース１に損傷を与える危険性も増大す
る。これに対して溶着された周辺部５を折曲げて小さく
畳み込むことは、電池性能に対して何らの悪影響も与え
ずに電池の信頼性を高めるのみならず、電池の小型化や
各種の携帯用電気機器の内部に電池を組み込む場合には
非常に有利となるので、周辺部５に対して折曲げ畳み込
み加工が施される。
【０００８】略長方形をした偏平形リチウムポリマー電
池用外装ケース１の四辺の内、対向する一対の辺の周辺
部５に、折曲げ加工を施す方法を図５にアルファベット
順に折曲げ角度を４５°ずつ増加させて示している。
【０００９】但し、電池の製造工程に於いては１工程当
たり必ずしも４５°ずつ折曲げ角度を増加させていく必
要はなく、それぞれの工程に応じて６０°でも、９０°
でも良く適宜選択可能である。なお、従来の折曲げ加工
装置の一例としては図７に示す通り、小型のプレスなど
に折曲げ畳み込み加工用の金型を取り付けたものを使用
していた。
【００１０】従来の偏平形リチウムポリマー電池用外装
ケースの周辺部を折曲げ畳み込み加工装置の別の例とし
て、図６に示すような簡単な金型をプレスに取り付けて
人手に頼る折曲げ加工をしていた。図６（ａ）は下型に
電池外装ケースを人手により供給し位置決めした状態を
示し、図６（ｂ）は上型を下降させて周辺部を折曲げた
様子を示す。この場合には、プレスに取り付けた上型を
所定の位置まで下降させて、電池外装ケースの両サイド
を９０°迄１回の加圧で折曲げることが可能である。
【００１１】図示は省略するが、引き続いて、人手によ
り操作する類似の簡単な治具を用いて、さらに周辺部を
折曲げて畳み込み、図３に示す形状にまで加工し、電池
用外装ケースの折曲げ畳み込み加工は完了する。
【００１２】また、上記の偏平形リチウムポリマー電池
とは、電池の外形形状が多少異なるが、特開２０００−
１３８０４０号公報にもラミネートフィルムに電池部材
の収納部を成形加工し、電池部材を収納してその周囲を
熱溶着で密封した後、電池の外装ケース周辺部に設けら
れた溶着部を折畳んだ、類似構造の偏平形リチウムポリ
マー電池の形状と、その折畳み方法や折畳み加工に用い
られる治具などが開示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来の加工法を
用いる場合には、生産性が非常に低く市場からの大量な
受注に速やかに対応するのは困難な状況にあり、加工法
や加工装置に関してはとても満足できるようなものでは
なかった。
【００１４】さらに、図６からも予測されるように、上
下の金型間のクリアランス設定量、コーナー部のアール
の付け方、金型の表面仕上げの状態などにも左右される
が、外装ケースの周辺部の折曲げ部を上型の内側の面で
しごくため、電池外装ケースの折曲げ部に傷や破損が生
じ易い傾向にあった。
【００１５】本発明は、このような課題を解決するため
に、従来から行われている偏平形電池用外装ケースの折
曲げ畳み込み加工用の金型を取りつけたプレスで、１回
加圧する毎に４５°〜９０°ずつ順次折曲げ角度を増加
させて数回の加圧を加えることにより、電池外装ケース
を最終形状にまで加工する方法や、特開２０００−１３
８０４０号公報に開示された主要部がＶ溝ブロックと、
前記のＶ溝ブロックの溝と先端角度が一致するブレード
からなる治具を用いる方法などよりも、能率的に折曲げ
畳み込み加工が可能で、しかも品質面に関しても優れた
加工装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】治具に取り付け保持させ
た電池外装ケースの周辺部を形成するラミネートフィル
ムを治具の走行用ガイドレールに沿って、その両側に多
段階に設けた成形用ローラーの外周や端面、またはコー
ナー部などに、治具の移動を利用して押しつけ、あるい
は、上下に設けた一対の成形用ローラーの間を通過させ
る。成形用ローラーはそれぞれの軸にスムーズに回転可
能に支持されて、電池用外装ケースの周辺部を表裏両面
から挟み回転しながら電池用外装ケースを通過させる
が、その際、成形ローラーに接触した外装ケースの周辺
部は、成形ローラーにより加圧力を加えられて順次折曲
げ角度を増加させ、最終形状になるまで連続的に高能率
に加工される。
【００１７】電池外装ケースの素材となるラミネートフ
ィルムは薄くて剛性に欠け、しかも個々の電池用外装ケ
ースとして既に短く切断されて長尺の連続材ではなくな
っているので、治具に電池用外装ケースを保持させて治
具のガイドに沿った運動を利用して成形ローラーに強制
的に押しつけ、ラミネートフィルムの異常な変形を防ぎ
ながら所定の形状になるように折曲げ加工を施す装置で
ある。
【００１８】前記治具走行用のガイドレール両側で、且
つ治具に保持された前記電池用外装ケースの周辺部とな
る部分が通過するべき位置に、種々の形状で軸芯の方向
が種々の方向を向く成形ローラーを多段階に設け、ロー
ラーの外周または端面、あるいはコーナー部と前記外装
ケースの周辺部を接触させ、または、上下に設けられた
一対の成形用ローラーで電池用外装ケースの周辺部の表
裏両面を挟み加圧することにより、略長方形をした電池
用外装ケースの周囲を形成する四辺の内の、前記ガイド
に平行な一対の側辺に広がる幅広い外側部分の平行線上
を１８０度迄折曲げ、次にその内側の平行線上を直立状
態となる９０度迄折曲げて電池部材収納部の側面に添わ
せ、外装ケースの幅を狭めて所定の形状になるまで成形
する。
【００１９】なお、成形ローラー１段当たりの折曲げ角
度の増加量は、ラミネートフィルムの素材や厚さなどに
もより変化することが予想されるが、３０°以上で６０
°以下の範囲に設定することが、比較的成形ローラーの
必要な段数も少なく、しかも折曲げ畳み込み加工が安定
して不良品の発生も少なく好ましい。また、電池用外装
ケースを保持し搬送する複数個の治具を、チェーンまた
はベルトまたは各種リニア駆動装置などのような連続体
にて連結して駆動し、治具を直線状に設けられたガイド
レールに沿って１方向に連続的に走行させることによ
り、非常に高能率に電池用外装ケースの折曲げ畳み込み
加工を行うことが可能である。
【００２０】
【発明の実施の形態】図４は偏平形リチウムポリマー電
池用外装ケース１について、ラミネートフィルム製外装
ケース１の周辺部５と６を溶着した直後で、本発明の加
工装置により周辺部５に折曲げ加工を施す直前の状態を
示す。
【００２１】本発明の加工装置の一実施例を図１によ
り、その構造と機能の説明する。
【００２２】左端から右端まで直線状をしたガイドレー
ル１４が設けられ、ガイドレール１４上の左側端部には
電池用外装ケース１を保持して搬送する治具７が配設さ
れ、折曲げ加工をすべき電池外装ケース１が供給され
る。そして左側から右方向に向けて、６段階に様々な形
状をした成形用ローラーが治具のガイドレール１４を挟
んで両側に対称に設けられている。そして成形ローラー
に電池用外装ケースが接触する毎に階段的に折曲げ角度
を増し、外装ケース１を保持した治具７がガイドレール
に沿って右端まで到達すると、外装ケース１の周辺部の
折曲げ畳込み加工は完了し、治具７から取り外された
後、治具７はガイド１４に沿って再び左端まで引き戻さ
れて次回の加工まで待機する。
【００２３】上記のように、最初に電池外装ケース１は
図１の左端に示される治具７の所定の位置に供給され、
所定の姿勢で取り付けられるが、図２（ａ）はこの状態
を示すための側面断面図である。図面中央部に紙面に対
して垂直方向に伸びるガイドレール１４が設けられ、ガ
イドレールに沿ってスライドするスライドユニット１３
の上には、電池外装ケース１を保持し搬送する治具７が
取り付けられている。
【００２４】外装ケース１の折曲げ畳み込む周辺部５を
水平に置き、電池外装ケース１の電池部材収納部４の両
サイドに位置決めブロック８を当てて芯出しを行ない、
電池外装ケース１の周辺部５の幅は治具７の上面よりも
幅が広く、オーバーハングした状態で位置決めされる。
【００２５】治具７の幅は電池外装ケース１の電池部材
収納部４の幅と同等に設定され、また治具７の底面や側
面の幅が、治具７の上面の幅よりも狭く設定されている
のは多段階に設けられたそれぞれの成形ローラーとの干
渉を避けるためである。なお、左右に設けられた２個の
位置決めブロック８は、ガイドレール２１に沿って左右
に移動可能なスライドユニット２０に固定され、コネク
チングロッド１７、１８、ディスク１６などを介してレ
バー１５の操作によりその間隔を開閉可能に製作されて
いる。そして位置決めされた電池外装ケース１は、押え
部材１２、圧縮ばね９、パッド１０などにより治具７上
に押えつけて保持される。
【００２６】図２（ｂ）は、治具７がガイドレールに沿
って移動したことにより、治具７に取り付けられた電池
外装ケース１の周辺部の両側が、第１段目の成形ローラ
ー２３、２４に接触し、両側同時に上下一対の成形ロー
ラーに挟まれて、４５°だけ折曲げられた状態を示す部
分断面図である。なお、上下一対の成形ローラーの内、
下側ローラー２４は一定の高さに支持され移動しない
が、上側の成形ローラー２３は、溶着された電池外装ケ
ース周辺部５の厚さのバラツキの影響を吸収し、常時一
定の力を加えて成形するために、過大な荷重が働く場合
にはガイドレール２７に沿って上下に摺動が出来るよう
にスライドユニット２６上に支持されている。
【００２７】図２（ｃ）は、さらに治具７が、ガイドレ
ール１４に沿って進み、治具７に取り付けられた電池外
装ケースの両側の周辺部５が第２段目の成形ローラー２
８と２９に挟まれて、第１段目の成形ローラーで４５°
迄折曲げられていた周辺部５に対して、さらに折曲げ角
度を４５°増して９０°迄、折曲げられた状態を示す。
この場合にも、電池用外装ケースの周辺部５に対して、
過大な加圧力を避け、常時一定の力を加えて成形するた
めに、一対の成形ローラーの内、下側ローラー２９はス
ライドユニット３２上に支えられて左右にスライド可能
な構造となっている。
【００２８】第３段目の成形ローラー３４、３５から、
第６段目の成形ローラー３９についても、上記の第１段
目や、第２段目の成形ローラーと、成形ローラーの形状
や軸芯の向く方向などはそれぞれ異なるが、加工法や構
造において大きな変化はないので詳細な説明は割愛す
る。電池外装ケースの周辺部５の形状が、成形ローラー
に接触するごとに段階的に４５°ずつ次第に折曲げ角度
を増して、図３に示す完成品の形状に近づく様子は図５
に示す通りである。
【００２９】また、本発明の加工装置を用いて電池外装
ケースの周辺部に折曲げ加工と、それに引き続いて畳み
込み加工を行うと、生産性は大幅に向上し、電池外装ケ
ース周辺部の破損、すり傷なども減少した。また、チェ
ーンで連結して連続的に駆動される治具に電池外装ケー
スを自動供給して、折曲げと畳み込み加工を行う量産用
の加工装置を用いる場合には、６０〜１００個／分のリ
チウムポリマー電池の製造が可能となり、電池の生産能
力は、従来の２０〜５０倍程度に迄増大した。
【００３０】
【発明の効果】本発明の電池外装ケース加工装置を利用
して、電池外装ケースの周辺部を折曲げ畳み込む場合に
は、従来のプレス金型を用いる加工法よりも、大幅に生
産能力が増大した。また、成形用ローラーで電池外装ケ
ースの折曲げ加工を行う場合には、折曲げ部のラミネー
トフィルムに強いしごきの力が働くことがなく、ラミネ
ートフィルムの傷や損傷による不良が減少し、さらに電
池の外形寸法の安定性も改善された。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による偏平形リチウム電池外装ケース加
工装置の、主要部の一部断面を含む正面図
【図２】本発明による偏平形リチウム電池用外装ケース
加工装置主要部側面の断面図 （ａ）電池外装ケースを位置決め、固定した直後で、加
工開始前の状態を示す断面図 （ｂ）第１段目の成形ローラーにより４５°迄折曲げら
れた様子を示す断面図 （ｃ）第２段目の成形ローラーにより９０°迄折曲げら
れた様子を示す断面図
【図３】偏平形リチウムポリマー電池の一例について、
その外形を示す図
【図４】偏平形リチウムポリマー電池の周辺部を折曲げ
て畳み込む直前の状態を示す図
【図５】偏平形電池外装ケースの底部より見た平面図を
示し、アルファベット順に周辺部を折曲げ畳み込む加工
工程の進行と共に、外装ケース周辺部の形状が段階的に
変化して行く様子を示す図
【図６】従来の折曲げ加工をするプレス金型を示す断面
図 （ａ）下型に電池外装ケースを供給し、位置決めをした
状態を示す図 （ｂ）上型を下降させて、折曲げ加工を加えた状態を示
す図
【図７】従来の折曲げ加工装置を示す図 （ａ）電池外装ケース周辺部に９０°折曲げ加工を行う
治具の斜視図 （ｂ）折曲げ加工直前の状態を示す断面図 （ｃ）折曲げ加工を加えている様子を示す断面図 （ｄ）左側の図より右に向けて順番に、折曲げ角度を増
加させ、電池外装ケースの底面に溶着された周辺部を押
しつける様子を示す図
【符号の説明】
１ 偏平形リチウムポリマー電池の外装ケース ２ 負極端子リード ３ 正極端子リード ４ 電池部材収納部 ５ 偏平形電池外装ケース周辺部（溶着の後、折曲げ
畳み込む部分） ６ 偏平形電池外装ケース周辺部（リード線引き出し
辺、溶着部） ７ 偏平形電池外装ケース取りつけ搬送治具 ８ 電池位置決めブロック ９ 圧縮ばね １０ 電池押さえパッド １１ 電池押さえパッド摺動用ガイド １２ 電池押さえ部材 １３ スライドユニット １４ ガイドレール １５ レバー １６ ディスク １７ コネクチングロッド １８ コネクチングロッド ２０ スライドユニット ２１ ガイドレール ２３ 第１段目上側成形ローラー ２４ 第１段目下側成形ローラー ２５ 引張ばね ２６ スライドユニット ２７ ガイドレール ２８ 第２段目上側成形ローラー ２９ 第２段目下側成形ローラー ３１ ガイドレール ３２ スライドユニット ３３ 引張ばね ３４ 第３段目上側成形ローラー ３５ 第３段目下側成形ローラー ３６ 第４段目上側成形ローラー ３７ 第４段目下側成形ローラー ３８ 第５段目上側成形ローラー ３９ 第５段目下側成形ローラー ４０ プレス上型 ４１ プレス下型 ４２ ストッパー ４３ 電池押さえ部材の位置ずれ防止ピン ４７ 電池外装ケース周辺部が治具の走行により移動す
る軌跡 ４８ 第２段目下側成形ローラーの支持部 ４９ Ｖ溝ブロック ５０ ブレード ５１ 折込みブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 達也 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 阪下 文晴 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H011 AA09 CC02 CC06 CC10 DD06 DD26 KK03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 金属箔と樹脂フィルムを積層一体化した
    ラミネートフィルムを重ね合わせ、その周辺部を溶着し
    て製作した電池用外装ケースを治具の所定の位置に固定
    し、前記治具をガイドに沿って走行させることにより、
    前記ガイドの両側で電池用外装ケースの周辺部が通過す
    る位置に種々の形状で、且つ軸芯の方向が種々の方向を
    向いた回転可能な成形ローラーを多段階に設け、前記成
    形ローラーの外周または端面、あるいはコーナー部に前
    記外装ケースの周辺部を順次接触させるか、または成形
    ローラーに外装ケースの周辺部を表裏両面より挟ませて
    加圧力を加えながら成形ローラー部を通過させることに
    より、周辺部の折曲げ角度を段階的に増加させて、前記
    外装ケースの周囲を形成する４辺の内の、前記ガイドに
    平行な一対の側辺の外周部を同時に折曲げて畳込み、外
    装ケースの幅を狭めて所定の形状に成形することを特徴
    とする偏平形電池の外装ケース加工装置。
  2. 【請求項２】 前記ラミネートフィルムに電池構成部材
    を収納する凹部が事前に成形され、前記凹部には正負の
    電極板とその他の電池用各種部材が収納されて、前記凹
    部の周辺部は溶着により密封された電池用外装ケースに
    おいて、前記電池用外装ケースの一対の側辺に広がる周
    辺部の、幅広い外側部分の平行線上を１８０度迄折曲
    げ、次にその内側の平行線上を直立状態となる９０度迄
    折曲げて電池部材収納部の側面に添わせることを特徴と
    する請求項１記載の偏平形電池の外装ケース加工装置。
  3. 【請求項３】 前記治具はチエーン、ベルト、または各
    種リニア駆動装置により直線状のガイドに沿って一方向
    に搬送され、治具に保持された電池用外装ケースはガイ
    ドに沿った治具が一回の搬送の間に折曲げ畳み込む加工
    を完了することを特徴とする請求項１または２のいずれ
    かに記載の偏平形電池用の外装ケース加工装置。
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