JP2004093208A

JP2004093208A - 形状可変性包装体の漏れ検査方法、それを用いた電池の検査方法および電池の製造方法

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Publication number: JP2004093208A
Application number: JP2002251458A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Watanabe; 渡邊　充; Gen Ishikawa; 石川　弦; Yoshihiro Nosaka; 野坂　佳弘
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-29
Also published as: JP3791841B2

Abstract

【課題】形状可変性包装体の微小なリーク部分の有無を迅速かつ安価に確認する有効な漏れ検査方法、電池の検査方法並びに安定した品質が保たれる電池の製造方法を提供すること。
【解決手段】電池要素をラミネートフィルム製の真空用包装袋に減圧封入したリチウム二次電池は、検査用ケース６０内に合計３００個が収納され、加圧容器６１内でヘリウムガスの加圧雰囲気中に一時間保持され、続いて、一旦大気圧に戻され、次に、減圧容器６３内において、減圧雰囲気中に一定時間保持され、その後、再び大気圧に戻されて外形の変形の有無が目視または触診により確認される。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状可変性包装体の漏れ検査方法、それを用いた電池の検査方法および電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属箔等からなるガスバリア層と高分子フィルム等からなる樹脂層（本明細書においては、このような樹脂層を、単に高分子フィルム層又は樹脂層と呼ぶ場合がある。）とのラミネートフィルムは、柔軟性、屈曲性を備え、さらに気密性の点で優れるために、真空包装用袋や真空パック等の形状可変性包装体として好適に使用されている。このようなラミネートフィルムにおいて、金属箔等からなるガスバリア層は、外部からのガスの侵入及び内部からのガスの放出を防ぎ、内部に収納される物質の劣化を防止している。また、高分子フィルムからなる樹脂層は、機械的強度の保持と接着層としての役目を果たしている。一般に、ガスバリア層にはアルミニウム箔が用いられ、このようなラミネートフィルムはアルミラミフィルムと呼ばれる。
【０００３】
近年、このようなラミネートフィルムを用いた形状可変性包装体は、例えばパスタソースやスープ等の食品用途に止まらず、リチウム二次電池の真空包装用袋として用いられるようになってきた。このようなリチウム二次電池は、正極と負極及び電解質を有する電池要素が、上記のラミネートフィルムを用いた形状可変性包装体中に減圧封入された形態を有している。元々、リチウム二次電池は起電力が高く（例えば、４Ｖ）、さらにリチウムの原子量が小さいため、高エネルギー密度の二次電池を得られる特徴がある。このようなリチウム二次電池を真空包装用袋に封入することにより、製品の軽量化及びリチウム二次電池のエネルギー密度をさらに高めることができるため、実用化が進められている。
【０００４】
一般に、ラミネートフィルムを用いた形状可変性包装体は、以下のような方法で形成される。例えば、２枚のラミネートフィルムを重ね合わせ、その周囲の樹脂層を熱融着により接合させる方法（以下、本明細書において「熱シール」という場合がある。）、略長方形の１枚のラミネートフィルムを折り返し、重ね合わせた部分を熱シールする方法等である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような形状可変性包装体は、熱シールが不完全な場合には、ラミネートフィルムの樹脂層が十分に接合していない部分（以下、本明細書において「リーク部分」という場合がある。）から水分が進入し、内容物の劣化や加水分解によるガスが発生する恐れがある。
【０００６】
従って、このように接合が不完全な形状可変性包装体が市場に出回ることがないよう、製品製造時に微小なリーク部分の有無を検査することが重要となる。特に、リチウム二次電池においては、形状可変性包装体に減圧封入されている電池要素が、正極、負極及び電解質から構成され、この電解質は水と反応しやすいリチウム塩を含有しているため、外部から水分が侵入すると電池性能が大幅に低下する。そのため、ラミネ−トフィルムの微小なリーク部分を、リチウム二次電池の製造時に検査することは重要である。
【０００７】
ところで、このような微小なリーク部分の有無を検査する方法としては、例えば、染料塗布法（具体的には、三菱ガス化学（株）社製　エージレスシールチェック等）が知られている。この方法は、色素を溶媒に分散させた深傷剤を接合部に塗布し、リーク部分が存在すると深傷剤が毛細管現象により染み込んで行くのを目視により確認する方法である（ＡＮＥＬＶＡ　ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮのホームページ、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ａｎｅｌｖａ．ｃｏ．ｊｐ／ｆｕｋｕ／ｕ／ｚｅｍｉ／５３２２．ｈｔｍ）。
【０００８】
しかしながら、この染料塗布法では、深傷剤中の色素の直径（例えば、１０μｍ以下）よりも小さいリーク部分は検出できず、水分子程度の大きさに相当する微小なリーク部分を検出することができない問題がある。また、ラミネートフィルムにはガスバリア層と樹脂層とが設けられているので通常は不透明であるから、リーク部分に染み込んだ深傷剤を確認するためには、ラミネートフィルムを分解する必要がある。つまり、染料塗布法は、破壊検査であるため、製品の全数検査には適用できない問題点もある。
【０００９】
また、気密性を要求される製品の漏れ検査として、ヘリウム式ガス漏れ検査方法を利用したボンビング法が知られている。ボンビング法とは、半導体デバイスのように一応気密になっている被検査物を密閉箱に入れ、その密閉箱の中にＨｅガスを加圧封入し、被検査物に外側からＨｅを加圧浸透させた後、真空容器に前記被検査物を移し、被検査物の外側を真空排気しながら漏れ出たガスを検出器で検査する方法である（Ｍ＆Ｅ　２００２年５月号　平成１４年５月１日　工業調査会発行）。このようなボンビング法は、非破壊試験であるのみならず、分子サイズが小さいＨｅガスを使用するため、水分子程度の微小なリーク部分の検出が可能となり検査感度が非常に高い。
【００１０】
しかしながら、ボンビング法は、被検査物からＨｅガスが漏れ出す程度まで真空容器内部を高真空にする必要があり、高価な真空排気装置とガス検出器を備える必要もあるため、検査機のコストが高くなる問題点がある。さらに、被検査物を一つずつ検査するために、製品の全数検査には向かないという問題点もある。つまり、ボンビング法で全数検査を行おうとする場合、検査コストが大幅に上昇することになる。
【００１１】
本発明は、このように接合が不完全な形状可変性包装体が市場に出回ることがないよう、製品製造時に微小なリーク部分の有無を検査する場合に浮上してきた技術的課題を解決するためになされたものであり、生産した形状可変性包装体全数について、微小なリーク部分があるか否かを迅速かつ安価に確認する有効な漏れ検査方法を提供することを目的とする。
また、他の目的は、正極、負極及び電解質から構成される電池要素を形状可変性包装体に封入して生産した電池全数について、それぞれの形状可変性包装体の微小なリーク部分の有無を迅速かつ安価に確認する有効な漏れ検査方法を提供することにある。
さらに、他の目的は、出荷後に電池の性能が低下することがなく、安定した品質が保たれる電池の製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者はこのような課題を解決すべく鋭意検討したところ、アルミラフィルムに電池要素を封入した複数のリチウム二次電池を、５ＭＰａのヘリウムを満たしたチャンバー中に１時間放置し、次に大気圧に戻し、続いて２０Ｐａ程度の減圧雰囲気下に放置した後にチャンバーから取り出す操作を行うと、アルミラフィルムに微小なリーク部分やピンホールが存在するものは、その外形が膨張または熱シールによって接合された部分にゆるみ等が発生するため、これを目視或いは触診により確認すれば、接合が不完全なアルミラフィルムを選別できることを見出し、かかる知見に基づき本発明を完成した。
【００１３】
かくして本発明の形状可変性包装体の漏れ検査方法は、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持し、この被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持し、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を大気圧に戻して、形状可変性包装体の変形の有無を確認することを特徴とする。
【００１４】
具体的には、このような被包装体を減圧封入するために使用される形状可変性包装体は、ガスバリア層と高分子フィルム層とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋であることが好ましい。
【００１５】
つぎに、本発明の形状可変性包装体の漏れ検査方法に使用する不活性気体は、分子体積が３．５×１０^−２ｎｍ^３以下の分子を主成分とするものであり、より具体的には、このような不活性気体としては、希ガスまたは窒素ガスが使用される。なかでも、アルゴン（Ａｒ）およびヘリウム（Ｈｅ）が好ましい。本発明では、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を、２ＭＰａ以上１５ＭＰａ以下の不活性気体中に所定時間保持することが好ましく、このような加圧処理を施した後に、大気圧に戻し、続いて０．１ＭＰａ以下の減圧雰囲気中に短時間保持することが好ましい。
【００１６】
さらに、本発明は、被包装体が正極、負極及び電解質を有する電池要素であり、この電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入した電池の場合は、これを不活性気体の加圧雰囲気中に保持し、続いて減圧雰囲気中に保持し、最後に大気圧に戻して、当該形状可変性包装体の変形の有無を確認することを特徴とする電池の検査方法として捉えることもできる。
【００１７】
さて、本発明は、正極、負極及び電解質を有する電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入する工程と、この電池要素を減圧封入した形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する工程と、この電池要素を減圧封入した形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持する工程と、この電池要素を減圧封入した形状可変性包装体を大気圧に戻して、形状可変性包装体の変形の有無を確認する工程とを有することを特徴とする電池の製造方法としても捉えることができる。使用する形状可変性包装体としては、ガスバリア層と高分子フィルム層とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋であることが好ましく、また、このような電池が、リチウム二次電池であることが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本実施の形態が適用される形状可変性包装体の漏れ検査方法、電池の漏れ検査方法および電池の製造方法について詳述する。
まず、形状可変性包装体の漏れ検査方法においては、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持し、この被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持し、被包装体が減圧封入された前記形状可変性包装体を大気圧に戻す操作を行い、その後、形状可変性包装体の変形の有無を確認する操作を行う。
【００１９】
この形状可変性包装体とは、柔軟性、屈曲性、可撓性等を有する包装体を意味し、被包装体を減圧封入することができる材質で構成される。被包装体は特に限定されないが、通常、酸素、水等との接触を避け、長期間品質や性能の低下等を防止する必要性がある物質や製品等が挙げられ、例えば、食品、薬品、医療用品及び各種工業製品などの分野に適用される。
【００２０】
このような形状可変性包装体の具体例としては、アルミニウム、ニッケルメッキを施した鉄、銅等の金属からなる包装体、高分子フィルムからなる真空包装用袋、ガスバリア層と高分子フィルム層（樹脂層）とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋、プラスチックで形成された缶、プラスチックの板で挟んで周囲を溶着、接着、はめ込み等で固定した包装体等が挙げられる。これらの中では、気密性、形状可変性の点で高分子フィルムからなる真空包装用袋、ガスバリア層と高分子フィルム層（樹脂層）とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋が特に好ましく、最も好ましいのは、ガスバリア層と高分子フィルム層（樹脂層）とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋である。このようなラミネートフィルムは、高いガスバリア性を有すると共に、薄い膜厚と高い形状可変性とを有し、その結果、包装体としての薄膜化・軽量化が可能となり、電池の外装材として使用すると、電池全体の容量を向上させることができる。
【００２１】
このようなガスバリア層の材料としては、アルミニウム、鉄、ニッケルメッキを施した鉄、銅、ニッケル、チタン、モリブデン、金等の金属；ステンレス、ハステロイ等の合金；酸化ケイ素、酸化アルミニウム等の金属酸化物を使用することができる。なかでも、軽量で加工性に優れるアルミニウムが好ましい。樹脂層としては、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、プラスチックアロイ等各種の合成樹脂が挙げられる。なお、これらの樹脂には各種フィラー等の充填材を混合することができる。
【００２２】
図１（ａ）〜（ｃ）は、このようなラミネートフィルムの構成の例を説明するための断面図である。図１（ａ）は、二層構造のラミネートフィルムが示されており、ここでは金属箔等からなるガスバリア層１０と高分子フィルムからなる樹脂層１１とが積層されている。図１（ｂ）は、三層構造のラミネートフィルムが示されており、金属箔等からなるガスバリア層１０と、高分子フィルムからなる第１樹脂層１２および第２樹脂層１３とが積層されている。第１樹脂層１２はガスバリア層１０の外側面に設けられて外側保護層として機能する。第２樹脂層１３はガスバリア層１０の内側面に設けられて電解質による腐蝕や電池要素との接触を防止する等の内側保護層として機能する。この場合、第１樹脂層１２に使用する樹脂は、好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、非晶性ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等、耐薬品性や機械的強度に優れた樹脂が望ましい。また、第２樹脂層１３としては、耐薬品性を有する合成樹脂が用いられ、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、エチレン−酢酸ビニル共重合体等を用いることができる。
【００２３】
図１（ｃ）は、多層構造のラミネートフィルムが示されており、ガスバリア層１０、第１樹脂層１２および第２樹脂層１３、接着剤層１４とが積層されている。第１樹脂層１２はガスバリア層１０の外側面に設けられ、第２樹脂層１３はガスバリア層１０の内側面に設けられ、さらに、接着剤層１４は、ガスバリア層１０と第１樹脂層１２の間、および、ガスバリア層１０と第２樹脂層１３との間にそれぞれ設けられている。接着剤層１４の材料としては、例えば、ポリウレタン系等の２液硬化型接着剤；ポリエチレン系、ポリプロピレン系、変性ポリオレフィン系等のポリオレフィン系接着剤が挙げられ、なかでも、ポリウレタン系接着剤が好ましい。
【００２４】
この図１（ａ），（ｂ），（ｃ）に示されたようなラミネートフィルムには、外装材同士を接着するために、複合材の最内面に溶着可能なポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂からなる接着層を設けることもできる。形状可変性包装体の成形方法はとくに限定されないが、通常、ラミネートフィルムの周囲を融着する方法、シート状体を真空成形、圧空成形、プレス成形等によって絞り成形する方法による。また、合成樹脂を射出成形することによって成形することもできる。射出成形によるときは、ガスバリア層は通常スパッタリング等によって形成される。なお、形状可変性包装体に用いる外装材に凹部よりなる収容部を設けるには絞り加工等によって行うことができる。また、外装材は、加工が容易である点でフィルム状のものを使用するのが好ましい。
【００２５】
このようなラミネートフィルムの厚さは、通常０．０１μｍ以上、好ましくは０．０２μｍ以上、さらに好ましくは０．０５μｍ以上であり、通常１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは０．３ｍｍ以下、さらに好ましくは０．２ｍｍ以下、最も好ましくは０．１５ｍｍ以下とする。薄いほど電池がより小型・軽量化できるが、あまりに薄いと、高温保存時の包装体の内部圧力の上昇により破裂する危険性が大きくなるだけでなく、十分な剛性の付与ができなくなったり密閉性が低下する可能性もある。
【００２６】
図２は、被包装体を収容した形状可変性包装体を説明する図である。ここで示される形状可変性包装体は、収容部２０および外装材２２を有し被包装体２４を封入する。収容部２０は方形箱状の凹部を形成し、その４つの周縁からそれぞれフランジ状に外方に周縁部２１が張り出している。外装材２２は周縁部２３を有する平板である。被包装体２４は、収容部２０内に収容された後、外装材２２が被せられる。その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部２０の周縁部２１と外装材２２の周縁部２３同士が熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、被包装体２４が封入される。
【００２７】
図３は、外装部と収容部とが一連体である形状可変性包装体を説明するための図である。ここで示される形状可変性包装体は収容部３０、外装部３２および周縁部３１を有し被包装体３４が封入される。外装部３２は平板である。また収容部３０は方形箱状の凹部を形成し、その３つの周縁からそれぞれフランジ状に外方に周縁部３１が張り出している。被包装体３４は収容部３０内に収容された後、外装部３２が被せられ、その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部３０の周縁部３１と外装部３２の周縁部３３同士が熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、被包装体３４が封入される。
【００２８】
図４は、外装部と収容部とが一連体である形状可変性包装体の他の実施形態を説明するための図である。ここで示される形状可変性包装体は収容部４０、外装部４２および周縁部４１を有し被包装体４４が封入される。収容部４０は方形箱状の凹部を形成しその周縁から周縁部４１が張り出している。外装部４２は方形箱状の凸部を形成しその周縁から周縁部４３が張り出している。被包装体４４は収容部４０内に収容された後、外装部４２が被せられ、その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部４０の周縁部４１と外装部４２の周縁部４３同士が熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、被包装体４４が封入される。なお、外装部４２と収容部４０とは別体となっていてもよい。
【００２９】
図５は、２枚のラミネートフィルムを貼り合わせて成型した形状可変性包装体を説明する図である。ここで示される形状可変性包装体は、２枚のラミネートフィルム５０，５１とからなり被包装体５４が封入される。これらのラミネートフィルム５０，５１は、予めそれぞれの３つの周縁部５２同士が、熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって接合され、内部に収容部５３が形成された袋状の構造を有する。被包装体５４は、収容部５３に収容された後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で、接合されていない周縁部同士が熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、被包装体５４が封入される。
【００３０】
つぎに、このような被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する操作について説明する。本実施の形態において使用する不活性気体は、化学的に不活性である気体を意味し、形状可変性包装体中に減圧封入される被包装体の物質と反応しない気体であって、通常、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス、窒素ガスが挙げられる。また、乾燥状態であれば二酸化炭素を使用することも可能である。
【００３１】
このような不活性気体としては、例えば、分子体積が、３．５×１０^−２ｎｍ^３以下の分子を主成分とする不活性気体を使用することができる。このような分子体積を有する分子の気体を用いることにより、水分子程度の大きさの微小なリーク部分を検出することが可能となる。
【００３２】
上記の分子体積は、以下の方法により算出したものを使用した。すなわち、分子を構成する原子それぞれの原子体積を求め、その体積の合計値を分子体積とする。各原子の原子体積は、それぞれの原子のファンデルワールス半径を用いて求めた。分子体積が、３．５×１０^−２ｎｍ^３以下の分子からなる気体としては、例えば、窒素、アルゴン、及びヘリウムからなる群から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。窒素のファンデルワールス半径は０．１５５ｎｍなので、窒素の分子体積は、３．１２×１０^−２ｎｍ^３（＝４／３×π×（０．１５５）^３×２）となる。アルゴンのファンデルワールス半径は０．１８８ｎｍなので、アルゴンの分子体積は、２．７８×１０^−２ｎｍ^３（＝４／３×π×（０．１８８）^３）となる。ヘリウムのファンデルワールス半径は０．１４ｎｍなので、ヘリウムの分子体積は、１．１５×１０１０^−２ｎｍ^３（＝４／３×π×（０．１４）^３）となる。
【００３３】
本実施の形態において、不活性気体として好ましくはヘリウムが用いられる。ヘリウムは、水分子よりも小さい分子体積を有しかつ不活性気体のなかでも、最も分子体積が小さいため、微小なリーク部分を高感度に検知することが可能となる。ここで、水分子の体積は、（水素原子の体積）×２＋（酸素原子の体積）から算出することができ、水素原子のファンデルワールス半径は０．１２ｎｍなので、水原子の体積は、０．７２３×１０^−２ｎｍ^３（＝４／３×π×（０．１２）^３）となり、酸素原子のファンデルワールス半径は０．１５２ｎｍなので、酸素原子の体積は、１．４７１×１０^−２ｎｍ^３（＝４／３×π×（０．１５２）^３）となる。そして、水分子の分子体積は、２．９２×１０^−２ｎｍ^３（＝２×０．７２３×１０^−２＋１．４７１×１０^−２）となる。なお、ファンデルワールス半径は、化学便覧　基礎編　改訂４版（平成５年９月３０日発行　日本化学会編　丸善株式会社発行）等の文献に示されている値を用いればよい。
【００３４】
なお、使用する不活性気体の分子の体積は、水分子の体積（２．９２×１０^−２ｎｍ^３）よりも若干大きい体積である、３．５×１０^−２ｎｍ^３以下であることが好ましい。これは、水分子が常温常湿においてブラウン振動をしているため、この振動を考慮すると、水分子そのものの体積よりも若干大きい体積を有する分子を用いて測定する必要があるからである。もちろん、水分子の体積（２．９２×１０^−２ｎｍ^３）以下の分子を用いれば、より感度の高い測定が可能となるので好ましい。ここで、常温常湿とは、２５±５℃／５０±１０％ＲＨの環境をいう。
【００３５】
また、本実施の形態において、ヘリウム、アルゴン等の希ガス、窒素ガス等の不活性気体は、加圧雰囲気を構成する全気体中、通常５０体積％以上、好ましくは７０体積％以上、より好ましくは８０体積％以上、さらに好ましくは９０体積％以上、特に好ましくは９９体積％以上、最も好ましくは９９．９９体積％以上含まれる。上記の範囲内であれば市販されている不活性気体を用いることができる。例えば、ヘリウムガスを用いるのであれば、市販のヘリウムボンベは、工業用のヘリウムの純度が９９．９９％、高純度の場合は９９．９９９％、超高純度のものは９９．９９９９％である。また、ヘリウムガスを再利用するために、回収ヘリウムを検査に用いる場合は、ヘリウム純度が９８％程度のガスボンベを使用することになる。なお、不活性気体を検査容器に流し込んで検査容器内の雰囲気を加圧雰囲気とする際に、この検査容器中に残留する空気を真空排気装置等により、予め取り除いた後に、不活性気体を検査容器に流し込む場合は、加圧雰囲気を構成する全気体中の不活性気体の含有量を高くすることができる。一方、装置を簡便にするために、検査容器に真空排気装置を設けない場合は、検査容器中に残留する空気が存在する状態で、この検査容器中にさらに不活性気体を流し込むことになるが、この場合においても、加圧雰囲気を構成する全気体中の不活性気体の含有量が上記の範囲となれば、不活性雰囲気を形状可変性包装体に十分加圧浸透させることができるようになる。
【００３６】
次に、本実施の形態において、このような被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する場合の不活性気体の圧力は、通常、０．２ＭＰａ以上とし、一方、通常１５ＭＰａ以下、好ましくは５ＭＰａ以下、より好ましくは１ＭＰａ以下とする。不活性気体の圧力が高ければ高い程、形状可変性包装体に微小なリーク部分が存在する場合は、不活性気体の分子が加圧浸透しやすくなるため、検査時間を短縮することができ検査コストを抑制できる利点がある。一方、不活性気体の圧力を高くする場合、加圧雰囲気を封入する検査容器の耐圧を上げる必要が出てくるために、検査に用いる耐圧容器のコストが高くなる。従って、上記の圧力範囲とすれば、検査コストと耐圧容器のコストとのバランスを良好に取れるようになる。
【００３７】
本実施の形態において、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する時間は特に限定されないが、通常、１分以上、好ましくは１０分以上、より好ましくは３０分以上、一方、通常５時間以下、好ましくは２時間以下、より好ましくは１時間以下とする。検査時間を短くするためには、保持時間を短くする必要があるが、そのためには不活性気体の圧力を大きくする必要があるため、耐圧容器を高価にする必要がある。一方、保持時間を長くすれば不活性気体の圧力を小さくすることができるため、耐圧容器に安価なものを使用できるようになるが、保持時間を長くしすぎると検査時間が長くなるので検査コストが上昇する。従って、上記保持時間の範囲にすれば、耐圧容器のコストと検査コストとのバランスを良好にとることができる。
【００３８】
続いて、このような被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持する操作について説明する。この操作を行うことにより、形状可変性包装体に微小なリーク部分がある場合には、このような微小なリーク部分から侵入した不活性気体が形状可変性包装体を膨張させたり、微小リークが存在する接合部分が緩んだりするので、リーク部分の存在の有無を容易に確認することができる。
【００３９】
なお、本実施の形態において、減圧雰囲気の圧力は特に限定されないが、通常、１Ｐａ以上大気圧以下であり、具体的には、０．１ＭＰａ以下、好ましくは５０Ｐａ以下、より好ましくは３０Ｐａ以下とする。本実施の形態においては、形状可変性包装体の膨張や接合部分の緩みの有無を容易に確認することができるため、減圧雰囲気の圧力をそれほど小さく（高真空）する必要がなく、ロータリーポンプ等の安価な装置を使用して上記の圧力範囲の雰囲気とすれば十分である。
【００４０】
また、減圧雰囲気中に保持する時間は、形状可変性包装体が膨張したり、接合部分の緩みが発生するのに十分な時間であれば十分であり、雰囲気の圧力を減圧できる程度の時間で十分である。保持する時間としては特に限定されないが、具体的には、通常１分以上である。一方、通常１時間以下、好ましくは３０分以下、より好ましくは２０分以下とする。
【００４１】
なお、従来から知られているヘリウム式ガス漏れ検査方法を利用したボンビング法を用いて、被包装体が減圧封入された前記形状可変性包装体の微小なリーク部分を検査しようとする場合は、形状可変性包装体に一度侵入させた不活性気体を形状可変性包装体から抜き出す必要がある。このため、ボンビング法では、不活性気体を抜き出すために真空度を高くする必要がある（例えば、１０^−７Ｐａ程度）。さらに、減圧雰囲気下での保持時間も十分長くして、形状可変性包装体から不活性気体を確実に抜き出す必要がある。ボンビング法において上記のように高真空かつ保持時間を長く取る必要があるのは、ボンビング法が半導体デバイス等の固い外装を有するデバイスの検査に用いられている検査方法だからである。半導体デバイスは、外装の硬度が高いため不活性気体がデバイスに侵入してもデバイスの形状が変化しないので、侵入した気体を再度抜き出して検出する必要がある。
【００４２】
一方、これに対して、本実施の形態において説明する検査方法は、形状可変性包装体に存在する微小なリーク部分を、包装体の内部に侵入した不活性気体が形状可変性包装体を膨らませたり、接合部分を緩めたりすることによって検出できる。このため、減圧雰囲気の真空度は低くて済むのみならず、減圧雰囲気中での保持時間も短くて済む。また、微小なリーク部分の有無は、形状可変性包装体の膨らみやケース接合部の緩みを検査すれば一目瞭然なので、ボンビング法のようにガス検出器を検査装置に備える必要がない。
【００４３】
さらに、ボンビング法の場合は、複数の形状可変性包装体について一度に気体の検出を行うと、どの検体から抜き出した不活性気体であるかを特定できないので、１個の検体ごとにしか検査できない問題がある。これに対し、本実施の形態においては、形状可変性包装体から抜き出した不活性気体の検出が不要なので、大量の形状可変性包装体について微小なリーク部分の有無を一度に検査できる利点がある。
【００４４】
次に、このように不活性気体の加圧雰囲気中に保持した後、減圧雰囲気中に保持する操作を行った後に、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体の変形の有無を確認する方法について説明する。
【００４５】
具体的には、例えば、被包装体が減圧封入された形状可変性包装体を減圧雰囲気から取り出して大気圧に戻し、形状可変性包装体の膨れや結合部の剥がれの有無を目視により確認する方法、または当該形状可変性包装体の接合部分の緩みの有無を手で触る（触診）ことにより確認する方法によって、形状可変性包装体の変形の有無を確認する。形状可変性包装体の接合部分の緩みは、その部分がリークしていることを意味する。
【００４６】
前述したボンビング法では、ガス検出器を使って高真空の減圧雰囲気下で微小なリーク部分の有無の確認を行う必要があるが、本実施の形態で説明した方法においては、このような複雑な操作を行う必要がなく、大気圧下に形状可変性包装体を取り出した後に、目視又は触診により微小リークの有無の確認を行うことができる利点がある。
【００４７】
次に、電池の検査方法について説明する。上述のように本実施の形態として説明した形状可変性包装体の漏れ検査方法においては、被包装体が正極、負極及び電解質を有する電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入した電池の場合は、これを不活性気体の加圧雰囲気中に保持し、続いて減圧雰囲気中に保持し、最後に大気圧に戻して、形状可変性包装体の変形の有無を確認することを特徴とする電池の検査方法として捉えることができる。すなわち、電池の外装材として、ガスバリア層と樹脂層とを設けてなるラミネートフィルムを接合して形成した形状可変性包装体を用いるような電池の検査方法として、上述した微小なリーク部分を検査する方法を用いる事が好ましい。これは、形状可変性包装体を用いた電池は、形状可変性包装体の接合部分にリーク部分があると、水分が包装体内に侵入し、包装体内部に収納される電池要素の性能劣化や電解質の加水分解によるガス発生が生じるおそれが特に大きい。従って、上述した形状可変性包装体の漏れ検査方法は、電池の、その形状可変性包装体の微小なリーク部分の有無を迅速に確認する検査方法としてきわめて有効である。
【００４８】
このような電池の検査方法により、１回の検査で処理可能な電池の数量は、不活性気体の加圧雰囲気下に保持するために使用する容器の容量、減圧雰囲気を保持するために必要な容器の容量及び設備数等に従い適宜選択され、とくに限定されないが、例えば、内容量３０リットルの容器１台を使用する場合は、通常６００個の電池を一度に検査することが可能である。
【００４９】
次に、図６及び図７に示す実施の形態に基づき、この電池の検査方法の具体例を説明する。図６（ａ），（ｂ）は、電池の検査方法の操作を説明するための図である。図６（ａ）に示すように、電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入した電池は、検査用ケース６０内に収納され、加圧容器６１内において、ボンベ６２から加圧容器６１内に送り込まれた不活性気体の加圧雰囲気中に一定時間保持される。検査用ケース６０は、例えば、縦４〜６個×横４〜６個の升目に区分けされ、各升目に、通常５〜１５個程度の電池が縦置きに収納される。続いて、図６（ｂ）に示すように、電池を収納した検査用ケース６０は一旦加圧容器６１から取り出されて大気圧に戻され、次に、減圧容器６３内において、ロータリーポンプ６４を用いて減圧雰囲気中に一定時間保持される。その後、再び電池は大気圧に戻されて当該形状可変性包装体の変形の有無が確認される。
【００５０】
図７は、検査用ケース６０を説明するための図である。ここで示される検査用ケース６０は、縦６個×横５個、合計３０個の升目を有し、各升目に電池が１０個収納され、検査用ケース６０全体で３００個の電池が収納されている。また本実施の形態では、同一の大きさの２個の検査用ケース６０にそれぞれ収納された合計６００個の電池が加圧容器６１内で、不活性気体の加圧雰囲気中に一定時間保持される。
【００５１】
本実施の形態において使用する形状可変性包装体、不活性気体は、前述したものと同様なものが使用できる。また、不活性気体の加圧雰囲気の条件、減圧雰囲気の条件についても前述した条件と同様である。
【００５２】
次に、電池の製造方法について説明する。電池の製造方法においては、正極、負極及び電解質を有する電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入する工程と、この電池要素を減圧封入した形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する工程と、この電池要素を減圧封入した形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持する工程と、この電池要素を減圧封入した形状可変性包装体を大気圧に戻して、このような操作を行った形状可変性包装体の変形の有無を確認する工程とを有する。
【００５３】
使用する形状可変性包装体としては、ガスバリア層と高分子フィルム層とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋であることが好ましい。電池としては特に限定されないが、例えば、マンガン電池、リチウム二次電池、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル亜鉛電池、ナトリウム硫黄電池、亜鉛ハロゲン電池、レドックスフロー電池等が挙げられ、なかでもリチウム二次電池の製造方法として本発明を適用すると本発明の効果が顕著に発揮される。
【００５４】
なぜなら、リチウム二次電池は、電池の軽量化を図るために、金属箔と高分子フィルムとを積層したラミネートフィルムを接合して形成した形状可変性包装体を用いる場合が多いからである。また、リチウム二次電池は、形状可変性包装体に微小なリーク部分があると、充放電を繰り返し行う際に、そこから水分が電池要素に侵入し、そのために電解質に含有されるＬｉＰＦ_６等のリチウム塩が水と反応して分解したり、ガス発生を起こしやすい。このため、リチウム二次電池においては、微小なリーク部分を有しない形状可変性包装体を用いる必要性が特に高い。
【００５５】
以下に、リチウム二次電池を例にした実施の形態に基づき、この電池の製造方法の発明について説明する。リチウム二次電池は、通常、正極と、負極と、非水系溶媒及び溶質を含有する電解質とを有する電池要素、及び前記電池要素を収納する形状可変性包装体とを有する。
【００５６】
リチウム二次電池の正極は、通常、厚みが１〜５０μｍの板状やメッシュ状のアルミニウムの集電体上に正極材料層が形成されてなる構造であり、前記正極材料層中に、通常、Ｌｉを吸蔵・放出し得る正極活物質を含有する。正極活物質としては、リチウム−コバルト複合酸化物、リチウム−マンガン複合酸化物、リチウム−ニッケル複合酸化物等のリチウム遷移金属複合酸化物を含有させることが好ましい。また、負極は、通常、厚さが１〜５０μｍの板状またはメッシュ状の銅の集電体の上に、負極活物質を含有する負極材料層が形成されている。負極活物質としては、例えば、黒鉛等の炭素系活物質が使用される。このような正極材料層及び負極材料層には、ポリフッ化ビニル等のフッ素系樹脂をバインダーとして含有することが好ましい。さらに、必要に応じて導電材料、補強材等の添加剤、粉体、充填材などを含有しても良い。
【００５７】
正極又は負極の製造方法には、特に制限はなく、例えば、活物質、バインダー、導電材等をＮ−メチルピロリドン等に含有させた正極又は負極製造用塗料を集電体に塗布し、乾燥することにより製造することができる。また、溶媒を用いずに、活物質、バインダー、導電材等を混練後、集電体に圧着することにより製造することもできる。
【００５８】
リチウム二次電池に使用する電解質は、非水系溶媒及び溶質を有する非水電解液を含有する。非水系溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート等の非環状カーボネート類；γ−ブチルラクトン等のラクトン類から選ばれた高沸点溶媒を１種又は２種以上の混合溶液が好ましい。溶質としては、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＰＦ_６等の従来公知のリチウム塩を使用することができ、これらは、非水電解液に対して、通常０．５〜２．５ｍｏｌ／ｌ含有される。
【００５９】
電解質は、電解質の保液性を確保し液漏れを防止する観点から、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系高分子、アルキレンオキシドユニットを有するアルキレンオキシド系高分子、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデン−へキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系高分子等のポリマーを含有することが好ましい。なかでもアクリロイル基を有するモノマーを重合することにより得られるアクリル系高分子が好ましい。
【００６０】
アクリロイル基を有するモノマーとしては、例えば、メチルアクリレート、エチルアクリレート等のアルキルモノアクリレート；ジエチレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、プロピレングリコールジアクリレート、ジプロピレングリコールジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラプロピレングリコールジアクリレート等のポリアルキレングリコールジアクリレート；ポリエチレンオキシドトリアクリレート等のポリアルキレンオキシドトリアクリレートが特に好ましい。
【００６１】
なお、アクリロイル基を有するモノマーとメタクリルアミド、ブタジエン、アクリロニトリル、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル等の他のモノマーと共重合し、電解質の強度及び保液性を向上させることもできる。アクリロイル基を有するモノマーの全モノマーに対する存在率は特に限定されないが、通常５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、特に好ましくは８０重量％以上である。
【００６２】
アクリル系高分子は、アクリロイル基を複数有する多官能モノマーを、必要に応じて、アクリロイル基を１つ有する単官能モノマーと共重合し、架橋性ポリマーを形成することが好ましい。多官能モノマーと単官能モノマーを併用する場合、多官能モノマーの官能基の当量比は、通常１０％以上であり、好ましくは１５％以上、更に好ましくは２０％以上である。
【００６３】
これらのモノマーを重合する方法としては、通常、例えば、熱、紫外線、電子線などにより重合する手法を挙げることができる。製造上の容易性から加熱又は紫外線照射によってモノマーを重合させることが好ましい。熱による重合の場合、重合開始剤を用いることができる。重合開始剤としては、アゾビスイソブチロニトリル、２，２′−アゾビスイン酪酸ジメチル等のアゾ系化合物、過酸化ベンゾイル、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート等の過酸化物等が挙げられる。
【００６４】
なお、ポリエステル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリウレタン、ポリウレア等の重縮合または重付加により生成するポリマーの重合性モノマーを使用することもできる。
【００６５】
電解質に含有させるポリマーの含量は、電解質の全重量に対して通常８０重量％以下、通常、０．１重量％以上である。非水系溶媒に対するポリマーの割合は、通常０．１重量％以上、通常５０重量％以下である。
【００６６】
なお、本実施の形態では、電解質にポリマーの原料となるモノマーを含有させた状態で、スペーサ（後述する）の空隙に充填させ、その後モノマーを重合させることによって、ポリマーを形成させる方法を用いるのが好ましい。
【００６７】
リチウム二次電池は、通常、正極・負極間の短絡を防止するために孔性膜からなるスペーサが用いられる。スペーサの材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素化ポリマーが好ましい。これらのポリマーの数平均分子量は、通常１万以上、通常１０００万以下である。
【００６８】
多孔性膜としては、例えば、多孔性延伸膜、不織布などが挙げられ、二軸延伸によって製造される延伸膜であることがより好ましい。スペーサの空孔率は通常３０％以上、通常８０％以下である。また、スペーサに存在する空孔の平均孔径は、通常０．２μｍ以下、通常０．０１μｍ以上である。スペーサの膜厚は通常５μｍ以上、通常５０μｍ以下である。
【００６９】
スペーサは、通常０．３ｋＶ以上、通常１０００ｋＶ以下の耐電圧を有する。短絡をより有効に防止するため、スペーサを局部的に加圧した場合のピン刺し貫通強度は、通常２００ｇｆ以上、通常２０００ｇｆ以下である。スペーサを一定方向に０．１ｋｇ／ｃｍの力で引っ張ったときに生じる歪みが１％以下、通常０．０１％以上となるスペーサを使用することが好ましい。
【００７０】
スペーサの１００℃における熱収縮率は、１方向に対して、通常１０％以下である。スペーサの表面張力は、通常４０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、通常６０ｄｙｎｅ／ｃｍ以下である。
【００７１】
リチウム二次電池の電池要素の形態としては、例えば、平板状の正極、平板状の負極、及び電解質を有する単位電池要素を複数枚積層した平板積層型、長尺に形成した上記単位電池要素を平板状となるように捲回した平板状捲回型、さらには、長尺に形成した単位電池要素を円筒状に捲回した円筒捲回型を挙げることができ、なかでも、平板状捲回型又は平板積層型であることが好ましい。電池要素が平板状捲回型の形態を採る場合、単位電池要素の捲回数は、通常２以上、通常２０以下である。また、電池要素が平板積層型の形態を採る場合、単位電池要素の積層数は、通常５層以上、通常５０層以下である。
【００７２】
以下、平板積層型の電池要素を形状可変性包装体に減圧封入したリチウム二次電池に基づいて説明する。
図８は、リチウム二次電池の第１の実施形態を説明するための図である。ここで示されるリチウム二次電池は、形状可変性包装体に電池要素８４が封入されるものである。形状可変性包装体は、収容部８０、外装材８２および周縁部８１を有し、収容部８０は方形箱状の凹部を形成し、その４つの周縁からそれぞれフランジ状に周縁部８１が外方に張り出している。外装材８２は周縁部８３を有する平板である。電池要素８４は一対のリード８５ａ，８５ｂを有し、これらの一対のリード８５ａ，８５ｂは電池要素８４の端部から延出している。また、その電池要素８４の端部付近に絶縁材料８６が注入されている。電池要素８４は収容部８０内に収容された後、外装材８２が被せられ、その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部８０の周縁部８１と外装材８２の周縁部８３同士が熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、電池要素８４が封入される。
【００７３】
図９は、図８に示したリチウム二次電池の断面図である。ここで示される電池要素８４は、複数の単位電池要素が厚さ方向に積層され、この単位電池要素から引き出されたタブ９０ａ，９０ｂと、絶縁材料８６と、薄片状の金属からなる一対のリード８５ａ，８５ｂとを有する。タブ９０ａ，９０ｂとリード８５ａ，８５ｂとがそれぞれ結合されることにより、このリード８５ａ，８５ｂと電池要素８４の正極及び負極とが電気的に結合されることになる。絶縁材料８６はタブ９０ａ，９０ｂ近傍に注入される。電池要素８４から延出した１対のリード８５ａ，８５ｂは、それぞれ外装材８２の周縁部８３と収容部８０の周縁部８１同士の合わせ面を通って外部に引き出される。タブ９０ａ同士、タブ９０ｂ同士の結合及びタブ９０ａ，９０ｂとリード８５ａ，８５ｂそれぞれとの結合はスポット溶接等の抵抗溶接、超音波溶着あるいはレーザ溶接によって行うことできる。
【００７４】
図８において説明したように、形状可変性包装体の収容部８０内に電池要素８４が収容され、絶縁材料８６がタブ９０ａ，９０ｂ近傍に注入され、正極端子部及び負極端子部近傍の電池要素側面が絶縁材料８６で被覆された後、外装材８２が被せられる。その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部８０の周縁部８１、外装材８２の周縁部８３同士が熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、電池要素８４が形状可変性包装体内に封入される。その後、絶縁材料８６は加熱等によって硬化処理に供され、絶縁材料８６が端子部近傍で完全に固着する。
【００７５】
なお、図８および図９において示されたリチウム二次電池で使用する電池要素８４の端子部付近に注入される絶縁材料８６としては、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが例示されるが、中でもエポキシ樹脂又はアクリル樹脂が硬化時間が短いので好適である。特に、アクリル樹脂は、電解質の材料と共有化できる場合があり、かつ、電池性能に悪影響を及ぼす可能性が低いので最も好ましい。絶縁材料８６は、未硬化の流動性のある状態で端子部近傍に供給され、硬化によって完全に端子部近傍で固着する。なお、絶縁材料８６は、収容部８０の周縁部８１と外装材８２の周縁部８３との接合を強め、かつ、高温保存時の安全性を高めるため、正極端子部から負極端子部に亘る電池要素８４の側面全体を被覆することができる。また、絶縁材料８６は、電池要素８４を収容部に収容した後、端子部近傍に絶縁材料８６を注入する方法、または電池要素８４の端子部近傍に絶縁材料８６を供給した後に電池要素８４を収容部に収容する方法のいずれの方法も適宜採用することができる。
【００７６】
また、上記正極と負極の一対のリード８５ａ，８５ｂの少なくとも一方のリード，好ましくは両方のリードとして、焼鈍金属を使用するのが好ましい。その結果、強度のみならず折れ曲げ耐久性に優れた電池とすることができる。リード８５ａ，８５ｂに使用する金属の種類としては、一般的にアルミや銅、ニッケルやＳＵＳなどを用いることができる。正極のリードとして好ましい材料はアルミニウムである。また、負極のリードとして好ましい材質は銅である。リード８５ａ，８５ｂの厚さは、通常１μｍ以上、好ましくは１０μｍ以上、更に好ましくは２０μｍ以上、最も好ましくは４０μｍ以上である。薄すぎると引張強度等リードの機械的強度が不十分になる傾向にある。また、リード８５ａ，８５ｂの厚さは、通常１０００μｍ以下、好ましくは５００μｍ以下、さらに好ましくは１００μｍ以下である。厚すぎると折り曲げ耐久性が悪化する傾向にあり、また、ケースによる電池要素８４の封止が困難になる傾向にある。リード８５ａ，８５ｂに焼鈍金属を使用することによる利点は、リード８５ａ，８５ｂの厚さが厚いほど顕著である。リード８５ａ，８５ｂの幅は通常１ｍｍ以上２０ｍｍ以下、特に１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度であり、リード８５ａ，８５ｂの外部への露出長さは通常１ｍｍ以上５０ｍｍ以下程度である。
【００７７】
図１０は、図８に示されるリチウム二次電池において使用する電池要素８４を説明するための図である。ここで示される電池要素８４は、複数の単位電池要素が厚さ方向に積層されており、これらの単位電池要素からは、タブ９０ａ，９０ｂが引き出されている。正極からの各タブ９０ａ，９０ｂ同士は相互に重ね合わされる。タブ９０ａは、正極リード８５ｂ（図示せず）が接合されて正極端子部が形成される。負極からのタブ９０ｂ同士も束ねられ、負極リード８５ｂ（図示せず）が接合されて負極端子部が形成される。
【００７８】
図１１は、図８に示されるリチウム二次電池において電池要素を形状可変性包装体に減圧封入した状態を説明するため図である。ここで示されるリチウム二次電池は、収容部８０と周縁部８１（８３）と一対のリード８５ａ，８５ｂとを有し、電池要素８４が封入されている。この周縁部８１（８３）は、予め収容部８０から外方に張り出しており、収容部８０に沿うように折曲され、さらに、接着材や接着テープ（図示略）等によって収容部８０の側面に留め付ける（固定される）。
【００７９】
図１２は、リチウム二次電池の第２の実施形態を説明するための図である。ここで示されるリチウム二次電池は、電池要素１２４が形状可変性包装体に封入される。この形状可変性包装体は収容部１２０、外装部１２２および周縁部１２１を有し電池要素１２４が封入される。外装部１２２は平板であり周縁部１２３を有する。また収容部１２０は方形箱状の凹部を形成し、その３つの周縁からそれぞれフランジ状に外方に周縁部１２１が張り出している。電池要素１２４は収容部１２０内に収容された後、外装部１２２が被せられ、その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部１２０の周縁部１２１と外装部１２２の周縁部１２３とが熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、電池要素１２４が封入される。
【００８０】
図１３は、リチウム二次電池の第３の実施形態を説明するための図である。ここで示されるリチウム二次電池は、電池要素１３４が形状可変性包装体に封入され、この形状可変性包装体は収容部１３０、外装部１３２および周縁部１３１を有し電池要素１３４が封入される。収容部１３０は方形箱状の凹部を形成しその周縁から周縁部１３１が張り出している。外装部１３２は方形箱状の凸部を形成しその周縁から周縁部１３３が張り出している。電池要素１３４は収容部１３０内に収容された後、外装部１３２が被せられ、その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部１３０の周縁部１３１と外装部１３２の周縁部１３３同士が、熱融着（熱シール）、熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、電池要素１３４が封入される。なお、外装部１３２と収容部１３０とは別体となっていてもよい。
【００８１】
図１４は、リチウム二次電池の第３の実施形態を説明するための図である。ここで示されるリチウム二次電池は、電池要素１４４が形状可変性包装体に封入される。この電池要素１４４は、一対のリード１４５ａ，１４５ｂを備えている。また形状可変性包装体は、第１片１４０と第２片１４２との２片を有し、これらは１枚の平たいシートを中央辺１４６に沿って２ツ折り状に折り返して形成されている。また、第１片１４０は周縁部１４１を有し、第２片１４２は周縁部１４３を有する。
【００８２】
図１５は、図１４に示したリチウム二次電池において、電池要素１４４を封入した状態を説明するための平面図である。形状可変性包装体の第１片１４０の周縁部１４１と第２片１４２の周縁部１４３とが接合されて電池要素１４４が封入されている。なお、この場合、形状可変性包装体の両端を貼り合わせて筒状とし、内部に電池要素１４４を収納した後、筒の上下をさらに貼り合わせて封入してもよい。いずれの場合も、電池要素１４４のタブ（図示せず）付近に絶縁材料（図示せず）を付着させる前又は後に、形状可変性包装体の第１片１４０と第２片１４２とを重ね合わせて電池要素１４４を封入する。また、第１片１４０と第２片１４２との接合片部は電池要素１４４に沿って折曲され留め付けられるのが好ましい。
【００８３】
図１６は、リチウム二次電池の単位電池要素の第１の実施形態を説明するための図である。ここで示される単位電池要素は、正極集電体１６２及び正極材料層１６３からなる正極、電解質を含浸したスペーサ１６４、並びに、負極材料層１６５及び負極集電体１６６からなる負極が積層されている。この単位電池要素の正極集電体１６２からは正極タブ１６０ａが延設され、負極集電体１６６からは負極タブ１６０ｂが延設されている。リチウムデンドライトの析出を抑制するため、負極は正極よりも大きくされる。また、短絡を防止するため、スペーサ１６４は正極及び負極よりも大きくされる。スペーサ１６４を正負極よりも大きくすることによって、単位電池要素のスペーサのはみ出し部相互を固着することができる。この単位電池要素が複数個積層されて電池要素とされ、本実施の形態における電池要素においては、正極を上側とし負極を下側とした順姿勢の単位電池要素として積層されている。なお、これとは逆に正極を下側とし負極を上側とした逆姿勢（図示略）の単位電池要素とを交互に積層する場合は、積層方向に隣り合う単位電池要素は同極同士を（即ち、正極同士及び負極同士）が対面するように積層される。
【００８４】
図１７は、正極または負極の形態を説明するための図である。ここで示される正極１７０は、タブ１７０ａ、正極集電体１７１ａ及び正極材料層１７２ａを有する。そして、正極集電体１７１ａを芯材としてその両面に正極材料層１７２ａを積層して構成される。また、同様に負極１７３は、タブ１７３ｂ、正極集電体１７４ｂ及び正極材料層１７５ｂを有する。そして、正極集電体１７４ｂを芯材としてその両面に正極材料層１７５ｂを積層して構成される。
【００８５】
図１８は、単位電池要素の第２の実施形態を説明するための図である。ここで示される単位電池要素は、図１７に示される正極１７０及び負極１７３と、スペーサ１８１とを有する。正極１７０はタブ１７０ａを有し、負極１７３はタブ１７３ｂを有し、スペーサ１８１は電解質を含浸している。正極１７０と負極１７３とはスペーサ１８１を介して交互に積層された構造を有する。この場合は、１対の正極１７０と負極１７３との組み合わせ（厳密には正極１７０の集電体（図示せず）の厚み方向の中心から負極１７３の集電体（図示せず）の厚み方向の中心まで）が単位電池要素に相当する。なお、電極の平面形状は任意であり、四角形、円形、多角形等にすることができる。
【００８６】
ここで、図１６において示される電池要素及び図１７において示される正極又は負極において説明したように、図１６において示される電池要素における集電体１６２、１６６及び図１７において示される正極１７０における集電体１７１ａ又は負極１７３における集電体１７４ｂには、通常、リード結合用のタブが連設される。また、電極が四角形であるときは、通常、図１０に示される電池要素のように、電極の一辺のサイド近傍に正極集電体より突出するタブを形成し、また、負極集電体のタブは他サイド近傍に形成する。複数の単位電池要素を積層するのは、電池の高容量化を図る上で有効であるが、この際、単位電池要素それぞれからのタブの夫々は、通常、厚さ方向に結合されて正極と負極の端子部が形成される。その結果、大容量の電池要素を得ることが可能となる。
【００８７】
図１９は、リチウム二次電子において絶縁材料を注入する箇所を説明するための図である。ここで示されるリチウム二次電子は、電池要素１９４が形状可変性包装体に封入されるものである。電池要素１９４は一対のリード１９５ａ，１９５ｂを有し、これらの一対のリード１９５ａ，１９５ｂは電池要素１９４の端部から延出している。形状可変性包装体は、収容部１９０、外装部１９２および周縁部１９１を有し、収容部１９０は方形箱状の凹部を形成し、その４つの周縁からそれぞれフランジ状に周縁部１９１が外方に張り出している。外装部１９２は周縁部１９３を有する平板である。電池要素１９４は収容部１９０内に収容された後、外装部１９２が被せられ、その後、減圧（好ましくは真空）雰囲気下で収容部１９０の周縁部１９１と外装部１９２の周縁部１９３同士が熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合され、電池要素１９４が封入される。また、その電池要素１９４は、その端子部近傍の側面が、複数の箇所（Ｒ１〜Ｒ６）から注入される絶縁材料（図示せず）により被覆される。
【００８８】
図２０は、図１９の拡大図である。ここで示されるように、絶縁材料（図示せず）は、電池要素１９４の側端面の両隅角部Ｒ１、Ｒ６と、一対のリード１９５ａ，１９５ｂの両側Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５の複数箇所に注入されるのが好ましい。注入された絶縁材料は、電池要素１９４の側面を毛細管現象等の作用によって正極端子部と負極端子部とを含む一辺全体に浸透する。
【００８９】
また、図２１は、図２０の拡大図である。ここでは、電池要素のタブ２１０ａ（又は２１０ｂ）に結合するリード１９５ａ（又は１９５ｂ）が示されている。この図に示されるように、絶縁材料をタブ２１０ａ（又は２１０ｂ）に結合するリード１９５ａ（又は１９５ｂ）の両サイドの付け根部分に注入する場合、注入点（注入ノズルの中心）はタブ２１０ａ（又は２１０ｂ）から２ｍｍ以内とされるのが好ましい。このようにタブ２１０ａ（又は２１０ｂ）に結合するリード１９５ａ（又は１９５ｂ）の両サイドの付け根部分に絶縁材料を注入した場合、この絶縁材料は単位電池要素で使用するスペーサのはみ出し部同士を固着するだけでなく、正極端子部及び負極端子部の少なくとも一部が絶縁材料で覆われた構成も併せて得られる。
【００９０】
図２２は、絶縁材料の注入方法を説明するための図である。この図に示されるように、絶縁材料を注入するには、収容部１９０内に絶縁材料注入装置２２０のノズル２２１を挿入し、電池要素１９４の側端面に絶縁材料を注入するのが好ましい。この絶縁材料注入装置２２０は、複数（６本）のノズルを備え、絶縁材料を一度に複数注入することができる。
【００９１】
なお、図２３は、電池要素におけるスペーサの構成を説明するための図である。ここで示される電池要素２３４は、正極２３１、負極２３２、スペーサ２３３、タブ２３１ａ、リード２３５ａを有し、正極２３１及び負極２３２はスペーサ２３３を介して積層されている。正極２３１はタブ２３１ａを有し、複数のタブ２３１ａはリード２３５ａに結合している。そして、スペーサ２３３は、正極２３１及び負極２３２から若干はみ出したはみ出し部２３３ａを形成し、正極２３１と負極２３２との短絡を防止している。このはみ出し部２３３ａ同士を絶縁材料で固着することにより、電池要素２３４が積層方向に拘束されるため、高温保存時における外装材（ケース）の内部圧力の上昇による電池要素２３４の剥がれを有効に防止することができる。無論、絶縁材料を、電池要素２３４の側面全体に亘って供給すれば、形状可変性包装体の接合も強くなるので好ましい。
【００９２】
これらの電池要素が形状可変性包装体に収納されてなるリチウム二次電池全体の厚さは、通常５ｍｍ以下、好ましくは４．５ｍｍ以下、さらに好ましくは４ｍｍ以下であり、一方、通常０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上、さらに好ましくは２ｍｍ以上である。なお、電池の機器への装着等の利便を図るため、形状可変性包装体に電池要素を封入し好ましい形状に成形後、必要に応じてこれら複数のリチウム二次電池をさらに剛性を持つ外装ケースに収納することも可能である。
【００９３】
このような本実施の形態において使用する形状可変性包装体の具体例としては、ガスバリア層と高分子フィルム層とのラミネートフィルムからなる真空包装用袋が特に好ましい。このようなラミネートフィルムは、高いガスバリア性を有すると共に、薄い膜厚と高い形状可変性とを有し、その結果、包装体としての薄膜化・軽量化が可能となり、電池の外装材として使用すると、電池全体の容量を向上させることができる。ラミネートフィルムにおけるガスバリア層としては軽量で加工性に優れるアルミニウムが好ましい。高分子フィルム層としては、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、プラスチックアロイ等各種の合成樹脂が挙げられる。
【００９４】
次に、本実施の形態で、電池要素が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する操作において使用する不活性気体としては、ヘリウム、ネオン、アルゴン等の希ガス、窒素ガスが挙げられる。このような不活性気体としては、分子体積が、３．５×１０^−２ｎｍ^３以下の分子を主成分とする不活性気体を使用することができる。このような分子体積を有する分子の気体を用いることにより、水分子程度の大きさの微小なリーク部分を検出することが可能となる。なかでも、ヘリウムを用いることが特に好ましい。
【００９５】
このような不活性気体の加圧雰囲気の圧力は、通常、０．２ＭＰａ以上とし、一方、通常１５ＭＰａ以下、好ましくは５ＭＰａ以下、より好ましくは１ＭＰａ以下とする。電池要素が減圧封入された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する時間は、通常、１分以上、好ましくは１０分以上、より好ましくは３０分以上、一方、通常５時間以下、好ましくは２時間以下、より好ましくは１時間以下とする。
【００９６】
次に、本実施の形態において、電池要素が減圧封入された形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持する操作における減圧雰囲気の圧力は特に限定されないが、通常、１Ｐａ以上大気圧以下であり、具体的には、０．１ＭＰａ以下、好ましくは５０Ｐａ以下、より好ましくは３０Ｐａ以下とする。減圧雰囲気中に保持する時間は、形状可変性包装体が膨張・変形するのに十分な時間であれば十分であり、雰囲気の圧力を減圧できる程度の時間で十分である。保持する時間としてはとくに限定されないが、具体的には、通常１分以上である。一方、通常１時間以下、好ましくは３０分以下、より好ましくは２０分以下とする。
【００９７】
続いて、本実施の形態において、電池要素が減圧封入された形状可変性包装体を減圧雰囲気から取り出して大気圧に戻し、その形状可変性包装体の変形の有無を確認する方法について説明する。具体的には、包装体の膨れや結合部の剥がれの有無を目視により確認する方法、または形状可変性包装体の接合部分のゆるみの有無を手で触る（触診）ことにより確認する方法によって、形状可変性包装体の変形の有無を確認する。形状可変性包装体の接合部分の緩みは、その部分がリークしていることを意味する。形状可変性包装体を用いた電池は、形状可変性包装体の接合部分にリーク部分があると、水分が包装体内に侵入し、包装体内部に収納される電池要素の性能劣化や電解質の加水分解によるガス発生が生じるおそれが特に大きい。従って、本実施の形態において説明した電池の製造方法によれば、電池要素を形状可変性包装体中に封入した後、上述した工程を経ることにより、電池の、その形状可変性包装体の微小なリーク部分が存在する製品を迅速にかつ安価に抽出することが可能となり、出荷後に電池の性能が低下することがなく、安定した品質が保たれる電池の製造方法を提供することができる。
【００９８】
本実施の形態におけるリチウム二次電池が、電源として使用される電気機器としては、例えば、ノート型パーソナルコンピュータ、ペン入力型パーソナルコンピュータ、携帯情報端末（Ｐｅｒｓｏｎａｌ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ａｓｓｉｓｔａｎｔｓ、ＰＤＡ）、電子ブックプレーヤー、携帯電話、コードレスフォン子機、ページャー、ハンディーターミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンター、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレビ、ハンディークリーナー、ポータブルＣＤ、ミニディスク、電気シェーバー、トランシーバー、電子手帳、電卓、メモリーカード、携帯テープレコーダー、ラジオ、バックアップ電源、モーター、照明器具、玩具、ゲーム機器、ロードコンディショナー、時計、ストロボ、カメラ、医療機器（ペースメーカー、補聴器、肩もみ機など）等を挙げることができる。
【００９９】
【発明の効果】
かくして本発明によれば、被包装体を封入した形状可変性包装体の微小なリーク部分の有無を迅速かつ安価に確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はラミネートフィルムの断面図である。
【図２】被包装体を収容した形状可変性包装体の図である。
【図３】外装材と収容部とが一連体である形状可変性包装体の図である。
【図４】外装材と収容部とが一連体である形状可変性包装体の他の実施形態の図である。
【図５】２枚のラミネートフィルムを貼り合わせて成型した形状可変性包装体の図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は電池の検査方法の操作を説明する図である。
【図７】検査用ケースの図である。
【図８】リチウム二次電池の第１の実施形態の図である。
【図９】図８に示したリチウム二次電池の断面図である。
【図１０】図８に示したリチウム二次電池おいて使用する電池要素の図である。
【図１１】図８の電池において、電池要素を形状可変性包装体に減圧封入した状態を説明するための図である。
【図１２】リチウム二次電池の第２の実施形態の図である。
【図１３】リチウム二次電池の第３の実施形態の図である。
【図１４】リチウム二次電池の第４の実施形態の図である。
【図１５】図１４におけるリチウム二次電池の平面図である。
【図１６】単位電池要素の第１の実施形態の図である。
【図１７】正極または負極の他の形態の図である。
【図１８】単位電池要素の第２の実施形態の図である。
【図１９】絶縁材料を注入する箇所の図である。
【図２０】図１９の拡大図である。
【図２１】図２０の拡大図である。
【図２２】絶縁材料の注入方法の図である。
【図２３】電池要素のスペーサの構成の図である。
【符号の説明】
１０…ガスバリア層、２０…収容部、２４…被包装体、６０…検査用ケース、６１…加圧容器、６２…ボンベ、６３…減圧容器、６４…ロータリーポンプ、８０…収容部、８４…電池要素、８５ａ，８５ｂ…リード

Claims

被包装体が減圧封止された形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持し、
前記被包装体が減圧封止された前記形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持し、
前記被包装体が減圧封止された前記形状可変性包装体を大気圧に戻して、当該形状可変性包装体の変形の有無を確認することを特徴とする形状可変性包装体の漏れ検査方法。
前記不活性気体は、分子体積が３．５×１０^−２ｎｍ^３以下の分子を主成分とするものである請求項１記載の形状可変性包装体の漏れ検査方法。
正極、負極及び電解質を有する電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入し、
前記電池要素を減圧封入した前記形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持し、
前記電池要素を減圧封入した前記形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持し、
前記電池要素を減圧封入した前記形状可変性包装体を大気圧に戻して、当該形状可変性包装体の変形の有無を確認することを特徴とする電池の検査方法。
前記形状可変性包装体は、ガスバリア層と高分子フィルム層とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋である請求項３項記載の電池の検査方法。
正極、負極及び電解質を有する電池要素を形状可変性包装体中に減圧封入する工程と、
前記電池要素を減圧封入した前記形状可変性包装体を不活性気体の加圧雰囲気中に保持する工程と、
前記電池要素を減圧封入した前記形状可変性包装体を減圧雰囲気中に保持する工程と
前記電池要素を減圧封入した前記形状可変性包装体を大気圧に戻して、当該形状可変性包装体の変形の有無を確認する工程と
を有することを特徴とする電池の製造方法。
前記形状可変性包装体は、ガスバリア層と高分子フィルム層とを積層したラミネートフィルムからなる真空包装用袋である請求項５記載の電池の製造方法。
前記電池が、リチウム二次電池である請求項５又は６記載の電池の製造方法。