JP2018010751A - ラミネート型蓄電素子、ラミネート型蓄電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極端子板同士の短絡を確実に防止できる構造を備えた薄くて安価なラミネート型蓄電素子を提供する。【解決手段】扁平袋状に成形されたラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）からなる外装体１１内にシート状の電極体１０が密封されたラミネート型蓄電素子１であって、正極２０と負極３０のそれぞれに接続されて外装体の所定の縁辺から導出された電極端子部（２５、３５）を備え、外装体は外形を揃えて対面するラミネートフィルムを周回する周縁領域１２で溶着され、ラミネートフィルムは金属箔の基材の表裏両面に絶縁性樹脂層が形成され、基材の端面１１ｃが所定の縁辺１３で露出し、周縁領域は所定の縁辺に沿う領域でタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を介して溶着され、タブフィルムは所定の縁辺の一部の領域にて外装体の外方に逸脱するとともに、電極端子部の基端（２６、３６）の表裏両面を覆う形状に形成された変形部１４ｃを備える。【選択図】 図７

Description

本発明はラミネートフィルムからなる外装体内に発電素子を収納してなるラミネート型蓄電素子、およびその製造方法に関する。

近年、例えば、ワンタイムパスワード機能やディスプレイを搭載したＩＣカード、ディスプレイ付きのＩＣカード、あるいはタグやトークン（ワンタイムパスワード生成機）など、電源を内蔵しながら極めて薄型の電子機器（以下、薄型電子機器）が実用化されてきている。そしてこれらの薄型電子機器の実現には電源となる蓄電素子（一次電池、二次電池、電気二重層コンデンサーなど）の小型薄型化が必須の要件であり、その小型薄型化に適した蓄電素子としてラミネート型蓄電素子がある。

図１に一般的なラミネート型蓄電素子を示した。図１（Ａ）はラミネート型蓄電素子１０１の外観図であり、図１（Ｂ）は当該蓄電素子１０１の内部構造の一例を示す分解斜視図である。ラミネート型蓄電素子１０１は、図１（Ａ）に示したように平板状の外観形状を有し、ラミネートフィルムが扁平な矩形袋状に成形されてなる外装体１１内に発電要素が密封されている。またここに示したラミネート型蓄電素子１０１では、矩形の外装体１１の一辺１３から正極端子板２３および負極端子板３３が外方に導出されている。

つぎに図１（Ｂ）を参照しつつラミネート型蓄電素子１０１の構造について説明する。なお図１（Ｂ）では一部の部材や部位にハッチングを施し、他の部材や部位と区別しやすいようにしている。この図１（Ｂ）に示したように、外装体１１内には、シート状の正極２０とシート状の負極３０がセパレーター４０を介して積層されてなる電極体１０が電解液とともに封入されている。正極２０は金属板や金属箔からなる正極集電体２１の一主面に正極活物質を含んだ正極材料２２を配置したものであり、負極３０は金属板や金属箔などからなる負極集電体３１の一主面に負極活物質を含んだ負極材料３２を配置したものである。そして電極体１０は、正極２０と負極３０をそれぞれの電極材料（２２、３２）がセパレーター４０を介して対面するように、積層、圧着したものである。

外装体１１は、互いに重ね合わせた矩形状の二枚のアルミラミネートフィルム（１１ａ−１１ｂ）において図中網掛けのハッチングまたは点線の枠で示した周縁領域１２が熱圧着法により溶着されて内部が密閉されたものである。ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）は、周知のごとく、基材となる金属箔（アルミ箔、ステンレス箔）の表裏に１層以上の樹脂層が積層された構造となっており、一般的には、外装体１１の外面となるおもて面に例えばポリアミド樹脂などからなる保護層が積層され、外装体１１の内面となる裏面には例えばポリプロピレンなどの熱溶着性を有する接着層が積層された構造を有している。

ところで正極材料２２および負極材料３２が積層されている正極集電体２１および負極集電体３１は、当然のことながら正極端子板２３および負極端子板３３に電気的に接続されており、その正極２０および負極３０の端子板（以下、電極端子板（２３、３３）とも言う）は密封状態にある外装体１１外に導出されている。そのため外装体１１において電極端子板（２３、３３）が導出されている縁辺（以下、端子導出縁辺１３とも言う）ではラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の接着層同士を溶着させただけでは電極端子板（２３、３３）とラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）との密着強度を十分に確保できない場合がある。また端子導出縁辺１３では、電極端子板（２３、３３）の厚さ方向に渡って接着層を溶融させた状態で介在させることが難しく、当該縁辺１３が十分に封止されず防水性が低下する可能性がある。そのためラミネート型蓄電素子１０１では、外装体１１において端子導出縁辺１３を確実に封止するための構造を備えている。そして端子導出縁辺１３の封止方式としては、概ねタブリード５０を電極端子板（２３、３３）として用いる方式と、正極２０および負極３０の集電体（２１、３１）に帯状の金属箔や金属板（以下、端子リード）を取り付け、その端子リードをそのまま電極端子板（２３、３３）として用いる方式とがある。図１（Ｂ）にはタブリード５０を用いた方式が示されており、正極集電体２１と負極集電体３１のそれぞれにタブリード５０からなる電極端子板（２３、３３）が接続されている。タブリード５０は、以下の特許文献１にも記載されているように、実質的な電極端子板（２３、３３）である金属板や金属箔などからなる帯状の端子リード５１の延長途上に、絶縁樹脂製のシール材（以下、タブフィルム５２）が当該端子リード５１を狭持するように接着された構造を有している。端子リード５１の一方の端部５３は外装体１１の外側に露出し、他方の端部は正極集電体２１および負極集電体３１の一部に超音波溶着などの方法によって接続されている。もちろん正極集電体２１および負極集電体３１に別体の帯状の金属板や金属箔を取り付け、その金属板や金属箔にさらにタブリード５０を接続することもできる。そして互いに対面し合うラミネートフィルム（１１ ａ、１１ｂ）の周縁領域１２を熱圧着して扁平袋状の外装体１１に成形する際、外装体１１の周縁領域１２において、電極端子板（２３、３３）が突出する側の縁辺１３ではタブリード５０のタブフィルム５２をラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）とともに熱溶着する。それによって当該縁辺１３では端子リード５１に溶着されているタブフィルム５２がラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の接着層に溶着されている。

一方タブリードを用いず、端子リードをそのまま電極端子板として用いる方式もある。なおこの方式には、概ね、別体の端子リードを正極集電体や負極集電体に取り付ける方式と、正極集電体および負極集電体のそれぞれに端子リードに相当する帯状の凸部を一体的に形成し、その凸部を電極端子板とした方式とがある。図２にタブリードを用いない方式を採用したラミネート型蓄電素子（１０２、１０３）の分解斜視図を示した。図２（Ａ）は別体の端子リード（２３、３３）を正極集電体２１や負極集電体３１に取り付ける方式に対応する蓄電素子１０２を示しており、図２（Ｂ）は正極集電体２１と負極集電体３１に電子端子板となる凸部（２４、３４）を設けた蓄電素子１０３を示している。そして図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示したように、リードタブを用いない方式を採用した蓄電素子（１０２、１０３）では、タブリードに変えて、帯状のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を用いて端子導出縁辺１３を封止する方式を採用している。そして当該方式では、外装体１１の周縁領域１２において、端子導出縁辺１３に帯状のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）をラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の裏面にあらかじめ溶着した状態で熱圧着しておき、その上でラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の周縁領域１２を熱圧着して外装体１１を成形している。すなわち互いに対面するラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）において、端子導出縁辺１３ではこの帯状のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を介してラミネートフィルム同士（１１ａ−１１ｂ）が接着されている。なおラミネート型蓄電素子の構造などについては、例えば以下の特許文献１に記載されている。また非特許文献１には、実際に市販されているラミネート型蓄電素子である薄型二酸化マンガンリチウム一次電池の特徴や放電性能などが記載されている。

特開２００６−２８１６１３号公報

ＦＤＫ株式会社、"薄型リチウム一次電池"、[online]、[平成２８年７月４日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.fdk.co.jp/battery/lithium/lithium_thin.html＞

上述したように、ラミネート型蓄電素子は、対面するラミネートフィルム同士を熱圧着することで扁平袋状に成形された外装体から電極端子板を導出させた構造を有している。そして外装体の端子導出縁辺を封止する方式としては、タブリードを用いる方式（以下、タブリード方式とも言う）と帯状のタブフィルムを用いる方式（以下、タブフィルム方式とも言う）がある。現状ではタブリード方式が主流であるが、この方式では電極集電体にタブリードの端子リードを超音波溶着するため、ラミネート型蓄電素子を組み立てる際の工数が増加し、高価な超音波溶着機も必要なことからラミネート型蓄電素子の製造コストが増大するという問題ある。必須の部材であるタブリードも蓄電素子とは個別に製造される工業製品として販売されている部材であり、タブフィルム方式よりも部材コストが高くなる。さらに小型で薄型のラミネート型蓄電素子では作製済みの電極集電体に別途用意したタブリードを取り付けることから、その取り付けに高い位置精度が要求され、このこともコストアップの要因となる。

一方タブフィルム方式では、高価な部材であるタブリードが不要であり、電極端子板と電極体とがあらかじめ一体化されているため、電極端子板を別途取り付けるための工程も不要となる。したがって低価格化という点ではタブフィルム方式の方がタブリード方式よりも圧倒的に有利である。そしてラミネート型蓄電素子の多くが大量に、かつ極めて安価、場合によっては無償で提供されるＩＣカードなどの用途に供され、ラミネート型蓄電素子に対しては低価格化が極めて重要な事項として要求されていることから、今後はタブフィルム方式のラミネート型蓄電素子が主流となることが予想される。

そこで本発明者がタブフィルム方式のラミネート型蓄電素子の信頼性について検討してみたところ、ラミネートフィルムの構造に起因して信頼性が低下するという問題があることが判明した。図３に当該問題点を説明するための図を示した。図３は図２（Ａ）に示した従来のラミネート型蓄電池１０２を薄型電子機器に組み込んだ状態を示しており、ここではラミネート型蓄電素子１０２を厚さ方向から見たときの端子導出縁辺１３側の周縁領域１２を拡大して示した。この図に示したように、ラミネート型蓄電池１０２は薄型電子機器に組み込まれると、電極端子板（２３、３３）において外装体１１の外方に突出する領域（以下、電極端子部（２５、３５）とも言う）が回路基板１００に接続される。このとき、例えば、この図に示したように電極端子部（２５、３５）がクランク状に屈曲する場合がある。そして正極および負極のそれぞれの電極端子部（２５、３５）の基端（２６３６）側が、端子導出縁辺１３を支点にして屈曲すると、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の切断面１１ｃに露出した金属箔からなる電極端子板（２３、３３）が接触し、正極と負極とが短絡する可能性がある。ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の切断面１１ｃを保護する絶縁性のテープ（以下、保護テープとも言う）を貼着して短絡を防止することも考えられるが、この保護テープは、ラミネート型蓄電素子の薄型化を阻害するとともに、保護テープに掛かる部材コストや保護テープを貼着するための工程追加により低価格化も阻害する。

そこで本発明は、低価格化と薄型化に適し、かつ電極端子板同士の短絡を確実に防止できる構造を備えたラミネート型蓄電素子、およびそのラミネート型蓄電素子の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するための本発明は、扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子であって、
前記正極および前記負極のそれぞれに接続された平板状の正極および負極の電極端子板が前記外装体の所定の縁辺から導出されてなる電極端子部を備え、
前記外装体は、外形を揃えて対面する前記ラミネートフィルムが、平面領域を周回する周縁領域で互いに溶着されてなり、
前記ラミネートフィルムは、金属箔の基材の表裏両面に絶縁性樹脂層が形成されているとともに、前記外装体における前記所定の縁辺で前記基材の端面が露出し、
前記周縁領域は、前記所定の縁辺に沿う領域でタブフィルムを介して溶着され、
前記タブフィルムは、前記所定の縁辺の一部の領域にて前記外装体の外方に逸脱するとともに、前記電極端子部の基端の表裏両面を覆う形状に形成された変形部を備える、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子としている。

そして前記ラミネート型蓄電素子が、前記シート状の正極と負極を一つだけ備えたものとすれば好適である。

本発明は、扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子の製造方法にも及んでおり、当該製造方法は、
金属箔を基体としつつ前記所定の縁辺が切断面となるラミネートフィルムと、前記正極と前記負極のそれぞれに電極端子板が接続された前記電極体とを用い、
前記ラミネートフィルムにおいて前記外装体の内方となる面を裏面として、
互いに裏面同士を対面させたラミネートフィルムのそれぞれの裏面にタブフィルムを前記所定の縁辺に沿って配置するタブフィルム配置ステップと、
前記裏面同士を対面させたラミネートフィルム間に前記電極体を配置しつつ当該対面領域を周回する周縁領域を熱圧着により溶着する外装体封止ステップと、
前記所定の縁辺に沿う前記周縁領域において前記電極端子板が導出される領域を選択的に熱圧着して前記タブフィルムの一部を変形させるタブフィルム変形ステップと、
を含み、
前記外装体封止ステップでは、前記正極および前記負極のそれぞれの電極端子板を前記外装体の所定の縁辺から導出させて電極端子部を形成するとともに、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域を前記タブフィルムを介して溶着させ、
前記タブフィルム変形ステップでは、前記タブフィルムを前記電極端子部の基端を覆う形状に前記外装体外に溶出させる、
ことを特徴としている。

前記ラミネート型蓄電素子の製造方法は、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域の一部とその他の領域とで異なる条件で熱圧着を行える治具を用い、前記外装体封止ステップと前記タブフィルム変形ステップを同時に行うこととしてもよい。あるいは前記外装体封止ステップを実行した後に前記タブフィルム変形ステップを実行することとしてもよい。

前記ラミネートフィルムの平面領域を囲繞する治具を用いて前記タブフィルム配置ステップと前記外装体封止ステップを実行し、
前記タブフィルム配置ステップでは前記ラミネートフィルムに対するタブフィルムの配置を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行い、
前記外装体封止ステップでは前記ラミネートフィルムに対する前記電極体の配置と前記周縁領域を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行う、
ことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法とすることもできる。

本発明に係るラミネート型蓄電素子によれば、低価格化と薄型化を達成し、かつ電極端子板同士の短絡を確実に防止できる構造を備えて高い信頼性を有する。また本発明に係るラミネート型蓄電素子の製造方法によれば、安価で薄く高い信頼性を備えたラミネート型蓄電素子を製造することができる。なお、その他の効果については以下の記載で明らかにする。

タブリード方式を採用した従来のラミネート型蓄電素子の例を示す図である。 タブフィルム方式を採用した従来のラミネート型蓄電素子の例を示す図である。 タブフィルム方式を採用した従来のラミネートフィルムの問題点を説明するための図である。 上記問題点を解決するために試作したラミネート型蓄電素子を示す図である。 従来のラミネート型蓄電素子を製造する際に用いる位置合わせ治具を示す図である。 上記試作したラミネート型蓄電素子を上記位置合わせ治具を用いて製造する際の問題点を説明するための図である。 本発明の一実施形態に係るラミネート型蓄電池を示す図である。 上記実施形態に係るラミネート型蓄電池の製造方法を示す図である。

本発明の実施例について、以下に添付図面を参照しつつ説明する。なお以下の説明に用いた図面において、同一または類似の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略することがある。ある図面において符号を付した部分について、不要であれば他の図面ではその部分に符号を付さない場合もある。

＝＝＝本願発明に想到する過程＝＝＝
上述したように、従来のラミネート型蓄電素子では、外装体の端子導出縁辺にラミネートフィルムの金属箔の断面が露出し、その断面に電極端子板が接触して短絡が発生する可能性があり、とくに薄型化と低価格化を両立させつつ、この短絡に関する問題を解決することが難しい。そこで本発明者は、端子導出縁辺の封止に用いる帯状のタブフィルムに保護テープと同様の機能も担わせれば、ラミネートフィルムの切断面に電極端子部が直接接触しないため短絡が発生せず、保護テープなどの追加部材も不要となり、厚さも従来のラミネート型蓄電素子と同等にできると考えた。

図４に帯状のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ、１１４）を保護テープとしても使用したラミネート型蓄電素子（１０４、１０５）を示した。図４（Ａ）に示したラミネート型蓄電素子１０４では、タブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を端子導出縁辺１３から所定の幅ｗだけ突出させている。それによって電極端子板（２３、３３）が屈曲してもタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）がラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の切断面１１ｃを覆い、短絡を防止することができる。図４（Ｂ）に示したラミネート型蓄電素子１０５では、図４（Ｃ）に示したように、電極端子板（２３、３３）の導出形状に沿う凸部１１５が設けられたタブフィルム１１４を用い、この凸部１１５のみが端子導出縁辺１３から突出して、電極端子部（２５、３５）の基端（２６，３６）を覆っている。

しかし図４（Ａ）と図４（Ｂ）に示した２種類のラミネート型蓄電素子（１０４、１０５）を実際に試作してみたところ、そのいずれにも問題があった。まず図４（Ａ）に示したラミネート型蓄電素子１０４では、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の周縁領域１２を熱圧着して外装体１１内を密閉する封止工程において、周縁領域１２を精度良く形成することが難しいという問題が発生した。具体的には、封止工程では、２枚のラミネートフィルム同士（１１ａ−１１ｂ）を正確に位置合わせした状態で積層する必要がある。そして熱圧着によって周縁領域１２を形成する際には、熱圧着治具が電極体の収納領域に接触して電極体を破損させないようにする必要がある。そこで封止工程では、図５に示したように、矩形のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の外形を囲繞する治具（以下、位置合わせ治具２００とも言う）を用い、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の外形を基準にして位置合わせを行っている。この位置合わせ治具２００は、単純な構造であるものの、ラミネートフィルムの寸法精度さえ確保できれば、極めて正確な位置合わせを極めて容易に行える。そのため位置合わせ治具２００を用いることは、ラミネート型蓄電素子をより低コストで製造するための必須要件であると言える。

しかし図４（Ａ）に示したラミネート型蓄電素子１０４のようにタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を端子導出縁辺１３から一様の幅ｗで突出させると、その突出したタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）があるために、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の外形を利用した位置合わせができない。タブフィルム１４の突出幅ｗを考慮した囲繞形状やサイズを有する位置合わせ治具を用いることも考えられるが、タブフィルム（１４ａ、１４ｂ）は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの樹脂からなるフィルムを基体として、その基体の表裏両面に熱可塑性樹脂（例えば、ＰＰａなどの変性ポリプロピレン）からなる接着層が形成された３層構造、あるいは基体がない一層の接着層からなる帯状のフィルムであり、端子導出縁辺１３を封止する際に、外装体１１から突出したタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）の領域が溶解して変形し、封止工程の最中に位置がずれてしまう可能性がある。端子導出縁辺１３以外の３辺を封止して、最後に端子導出縁辺１３を封止することも考えられるが、図６に示したように、位置合わせを行うためにタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）の縁辺１１３を位置合わせ治具２００に当接させると、図中円形の枠２０１内に示したように、タブフィルム（１４ａ、１４ｂ）自体が容易に変形してしまい、やはり、位置合わせ精度を確保することができない。すなわちタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）の外形を位置合わせの際の基準にすることができない。

一方、図４（Ｂ）に示した方式ではタブフィルム１１４の凸部１１５のみが端子導出縁辺１３から突出している。そのため図５に示した位置合わせ治具２００を用いてもラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の外形で位置合わせを行うことができる。しかし２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）を重ね合わせる前工程として、凸部１１５を電極端子板（２３、３３）の導出位置に正確に合わせる工程が必要となり、製造コストが増大する。また従来の単純な帯状のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）に対して凸部１１５を設けたタブフィルム１１４を特別に用意することになり、この凸部１１５を備えたタブフィルム１１４によって部材コストを増大させる要因となる。

したがって、特殊な形状のタブフィルムを用いず、かつ封止工程に際してはラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせが行えるような構造を備えたラミネート型蓄電素子が必要となる。もちろん、その構造を採用しても、コストアップを伴わずに従来と同等以上の薄さを維持できる構造であることも必要でなる。そして本発明者は、これらの要求に対応できるラミネート型蓄電素子の構造について鋭意研究を重ね、本発明に想到した。

＝＝＝実施形態＝＝＝
図７に本発明の一実施形態に係るラミネート型蓄電素子（以下、蓄電素子１とも言う）を示した。図７（Ａ）は蓄電素子１の外観を示す斜視図であり、図７（Ｂ）は蓄電素子１の分解斜視図である。なお以下では、図中に示したように、蓄電素子１において、２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）や電極体１０における発電要素（２０、３０、４０）の積層方向を上下方向とし、電極端子板（２３、３３）の突出方向を前後方向としている。また上下前後の各方向に直交する方向を左右方向としている。そして図７（Ａ）を右上前方から見た斜視図として上下左右前後の各方向を規定する。そして図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示したように、本実施形態に係る蓄電素子１では、本来左右に延長する帯状だったタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）の延長途上の一部１４ｃが前方に向かって変形している。そして、その変形した領域（以下、変形部１４ｃとも言う）が外装体１１の外方に逸脱しつつ電極端子部（２５、３５）の基端（２６、３６）の上下両面を覆っている。なお図７（Ｂ）では上下の２枚のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）が個別に示されているが、実際には２枚のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）は正負の電極端子板（２３、３３）を狭持しつつ互いに溶着している。

そして実施形態に係る蓄電素子１では、変形部１４ｃが、先に図４（Ｂ）にて示した選択的に凸部１１５を設けたタブフィルム１１４と同様の作用によって短絡を防止している。またタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）において、変形部１４ｃ以外の領域は外装体１１の外方に突出しないため、封止工程において２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）を積層する際に、図６に示したような位置合わせに関する問題も発生しない。さらに電極端子板（２３、３３）に導出方向とは反対の方向に曲げ応力が加わっても、電極端子部（２５、３５）の基端（２６、３６）が樹脂からなる変形部１４ｃによって覆われているため、電極端子板（２３、３３）が端子導出縁辺１３を支点として鋭角的に屈曲することがない。そのため、端子導出縁辺１３をエッジとした電極端子板（２３、３３）の破断を防止することもできる。

＝＝＝＝蓄電素子の製造方法＝＝＝＝
つぎに上述した実施形態に係る蓄電素子１の製造方法について説明する。概略的には図２（Ａ）に示した従来の蓄電素子１０２を作製し、その上で図７に示した本発明の実施形態に係る蓄電素子１における変形部１４ｃを形成する。なおここで作製した実施形態に係る蓄電素子１は、電極体１０が上記非特許文献１に記載されている薄型二酸化マンガンリチウム一次電池と同じ構成であり、外装体１１の外形寸法が上下長２２ｍｍ、左右幅２７ｍｍ、電極体１０の収納領域での厚みが０．４５ｍｍとなっている。

図８は実施形態にかかる蓄電素子の製造方法を示しており、図８（Ａ）〜図８（Ｇ）にその製造方法における各工程を順番に示した。また各工程において、少なくとも図８（Ａ）〜図８（Ｅ）に示した工程では上述した位置合わせ治具を用いることとしている。なお図中の上下前後左右の各方向は組み立てられた状態の蓄電素子１に対して規定した方向であり、位置合わせ治具を水平面上に載置する場合、位置合わせ治具に装着されたラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の裏面が向く方向は鉛直上方または鉛直下方であって、その方向は工程によって異なる。

まず図８（Ａ）に示したように、２枚のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）のそれぞれの端子導出縁辺１３にタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を位置合わせした上で溶着する。ここではＰＥＮフィルムを基体として表裏にＰＰａの接着層が形成された３層型のタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）を用い、そのタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）をラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）に対して鉛直下方に配置した状態で、例えば、温度１００℃、時間１秒、圧力０．２ＭＰａの条件で熱圧着する。

そして図８（Ｂ）に示すように、下方（正極２０側）のラミネートフィルム１１ａの上面に組み立て済みの正極２０を積層するとともに、正極端子板２３の先端側をタブフィルム１４ａの外方に突出させてこの突出領域を正極の電極端子部２５とし、タブフィルム１４ａと電極端子板２３の積層領域を熱圧着して正極端子板２３とタブフィルム１４ａとを溶着する。上方（負極３０側）のラミネートフィルム１１ｂについては、当該負極３０側のラミネートフィルム１１ｂの下方に組み立て済みの負極３０を積層するとともに、負極端子板３３の先端側をタブフィルム１４ｂの外方に突出させてこの突出領域を負極の電極端子部２５とし、負極端子板３３とラミネートフィルム１１ｂの積層領域を熱圧着してタブフィルム１４ｂを負極端子板３３に溶着する。それによって負極３０側の組立済み部品が完成する。つぎに図８（Ｃ）に示したように、正極２０の上面にセパレーター４０を配置して正極２０側の組み立て済み部品を完成させる。そして図８（Ｄ）に示したように、正極側と負極側の組み立て済み部品を位置合わせ治具を用いて積層し、さらに互いに対面する矩形のラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の周縁領域１２において、端子導出縁辺１３を含む三つの縁辺（１３、１５）側を、例えば１５０℃、１秒、０．２ＭＰａの条件で熱圧着する。それによって互いに一辺１６に開口１７を有する袋状の外装体１１に成形する。そしてこの開口１７から袋状の外装体内に電解液を注入するとともに、周縁領域１２において当該開口１７がある縁辺１５側を熱圧着して外装体１１を密封する。それによってまず、図２（Ａ）に示した従来の蓄電素子１０２が完成する。

以上のようにして従来の蓄電素子１０２が完成したならば、当該蓄電素子１０２を位置合わせ治具から取り出すとともに、図８（Ｆ）に示したように、外装体１１における封止領域において、端子導出縁辺１３側で電極端子板（２３、３３）が導出されている領域２０２に対し、選択的に所定の条件（例えば、１００℃、１秒、０．２ＭＰａ）で再度熱圧着を行い、帯状に熱圧着されていたタブフィルム（１４ａ、１４ｂ）の接着層の一部を外装体１１の外方に溶出させる。そして接着層がその溶出した形状で固化すれば本実施形態に係る蓄電素子１が完成する。

なお図８（Ａ）〜図８（Ｆ）に示した実施形態に係る蓄電素子１の製造手順において、図８（Ａ）〜図８（Ｅ）までの手順、すなわち従来の蓄電素子１０２を製造する手順は上記実施例に限らない。例えば、最初に電極体を組み立てておくとともに、正極側と負極側のそれぞれのラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の端子導出縁辺１３に沿ってタブフィルム（１４ａ、１４ａ）を配置しておく。そして２枚のラミネートフィルム間（１１ａ−１１ｂ）に組立済みの電極体を配置し、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の周縁領域１２を熱圧着するという手順が考えられる。もちろん実施形態の蓄電素子１を作成する過程で一時的に作製される従来の蓄電素子は、図２（Ｂ）に示した蓄電素子１０３であってもよい。いずれにしても、図８（Ｆ）の前工程によって従来からあるタブフィルム方式の封止構造を有する蓄電素子を作製すればよい。

＝＝＝信頼性試験＝＝＝
つぎに図８（Ａ）〜図８（Ｆ）の手順により作製した実施形態に係る蓄電素子１と、その作製過程で得られる従来の蓄電素子１０２をサンプルとして、各サンプルについて３０個の個体を作製した。そして全個体の正極および負極の電極端子板（２３、３３）を電極端子部（２５、３５）の基端（２６，３６）の部分で上方（あるいは下方）に９０゜の角度で屈曲させる試験を行った。そして正極と負極の電極端子板間（２３−３３）での短絡の有無を調べた。その結果、実施形態の蓄電素子１のサンプルでは３０個の個体の内、短絡が発生した個体が一つもなかった。一方従来の蓄電素子１０２のサンプルでは２８個の個体に短絡が発生した。以上より実施例に係る蓄電素子１では、ラミネートフィルム（１１ａ、１１ｂ）の切断面１１ｃに露出した金属箔と電極端子部（２５、３５）との接触による短絡を確実に防止し、高い信頼性を有していることが確認できた。

＝＝＝その他の実施例＝＝＝
本発明の実施形態に係る蓄電素子は、平板状の電極体をラミネートフィルムからなる外装体内に密封した構造であれば、リチウム一次電池に限らず、様々な種類の蓄電素子（リチウム二次電池、電気二重層コンデンサーなど）に適用することができる。また上記実施形態は、シート状の正極と負極が一つずつある１層型の蓄電素子であるが、本発明は電極体を複数層分備えた「多層型」の蓄電素子に適用することもできる。確かに従来の１層型の蓄電素子は、最も少ない数の電極体のみを備えて薄型化を達成するための基本構造を有し、実施形態に係る蓄電素子では、その基本構造による薄型化に対してさらなる薄型化が達成できる。すなわち本発明は１層型の蓄電素子の構造と、変形部が形成されたタブフィルムを用いた構造との相乗効果によって薄型化の効果を絶大なものとすることができる。もちろん多層型の蓄電素子であっても、ラミネートフィルムの切断面を絶縁する保護テープとその保護テープの貼着工程を不要することによるコストダウンが期待できる。

上記実施例に係る蓄電素子の製造方法では、外装体の端子導出縁辺を帯状のタブフィルムを介して封止するとともに、この封止工程に連続して端子導出縁辺側の周縁領域の一部を再度熱圧着して変形部を形成していた。しかし蓄電素子が組み込まれる電子機器の種類やサイズによっては変形部の有無が問われない場合もある。このような場合においては、変形部の形成工程を封止工程後に連続して行わず、蓄電素子を出荷する直前や電子機器に組み込む直前に行ってもよい。それによって在庫管理に要するコストを削減することができる。

変形部を形成する領域と他の領域とで温度や圧力を変えることができる熱圧着治具を用いれば、端子導出縁辺を封止する工程で変形部を同時に形成することもできる。変形部を封止工程時に形成する場合には、コストダウンに寄与する工数と製造時間の削減が可能である一方、コストアップに繋がる専用の熱圧着治具が必要となる。しかし封止工程後に変形部を形成する場合では、封止工程において従前の熱圧着治具が利用でき、多様な蓄電素子の用途にも柔軟に対応できる。同じ製造ラインで従来の蓄電素子と実施形態に係る蓄電素子を混在させて製造することもできる。

外装体の外形は、汎用の帯状のタブフィルムを使用できるという点では、矩形あるいは少なくとも端子導出縁辺が直線状であることが望ましいが、電極端子部の基端が外装体外に逸脱したタブフィルムによって覆われていれば、外装体は必ずしもこれらの形状にする必要はなく、例えば円形や多角形の平面形状など適宜な形状とすることができる。

上記実施形態に係る蓄電素子では正極端子板と負極端子板が外装体から同方向に導出されていたが、正極端子板と負極端子板は、外装体において互いに対向する二つの縁辺から反対方向に向かって導出されていてもよい。もちろん、矩形平面において隣接する二つの縁辺など、電極端子は互いに交差する方向に導出されていてもよい。

１，１０１〜１０３ ラミネート型蓄電素子、１０ 電極体、１１ 外装体、
１１ａ，１１ｂ ラミネートフィルム、１２ 周縁領域、１３ 端子導出縁辺、
１４ａ，１４ｂ，１１４ タブフィルム、１４ｃ 変形部、２０ 正極、
２３ 正極端子板、２５ 正極端子板の電極端子部、２６ 正極の電極端子部の基端、
３０ 負極、３３ 負極端子板、３５ 負極端子板の電極端子部、
３６ 負極の電極端子部の基端、４０ セパレーター、２００ 位置合わせ治具

Claims (6)

1. 扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子であって、
   前記正極および前記負極のそれぞれに接続された平板状の正極および負極の電極端子板は、前記外装体の所定の縁辺から導出されてなる電極端子部を備え、
   前記外装体は、外形を揃えて対面する前記ラミネートフィルムが、平面領域を周回する周縁領域で互いに溶着されてなり、
   前記ラミネートフィルムは、金属箔の基材の表裏両面に絶縁性樹脂層が形成されているとともに、前記外装体における前記所定の縁辺で前記基材の端面が露出し、
   前記周縁領域は、前記所定の縁辺に沿う領域でタブフィルムを介して溶着され、
   前記タブフィルムは、前記所定の縁辺の一部の領域にて前記外装体の外方に逸脱するとともに、前記電極端子部の基端の表裏両面を覆う形状に形成された変形部を備える、
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
2. 請求項１において、前記シート状の正極と負極を一つだけ備えたことを特徴とするラミネート型蓄電素子。
3. 扁平袋状に成形されたラミネートフィルムからなる外装体内にシート状の正極と負極がセパレーターを介して積層された電極体が電解液とともに密封されてなるラミネート型蓄電素子の製造方法であって、
   金属箔を基体としつつ前記所定の縁辺が切断面となるラミネートフィルムと、前記正極と前記負極のそれぞれに電極端子板が接続された前記電極体とを用い、
   前記ラミネートフィルムにおいて前記外装体の内方となる面を裏面として、
   互いに裏面同士を対面させたラミネートフィルムのそれぞれの裏面にタブフィルムを前記所定の縁辺に沿って配置するタブフィルム配置ステップと、
   前記裏面同士を対面させたラミネートフィルム間に前記電極体を配置しつつ当該対面領域を周回する周縁領域を熱圧着により溶着する外装体封止ステップと、
   前記所定の縁辺に沿う前記周縁領域において前記電極端子板が導出される領域を選択的に熱圧着して前記タブフィルムの一部を変形させるタブフィルム変形ステップと、
   を含み、
   前記外装体封止ステップでは、前記正極および前記負極のそれぞれの電極端子板を前記外装体の所定の縁辺から導出させて電極端子部を形成するとともに、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域を前記タブフィルムを介して溶着させ、
   前記タブフィルム変形ステップでは、前記タブフィルムを前記電極端子部の基端を覆う形状に前記外装体外に溶出させる、
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。
4. 請求項３において、前記周縁領域において前記所定の縁辺に沿う領域の一部とその他の領域とで異なる条件で熱圧着を行える治具を用いて、前記外装体封止ステップと前記タブフィルム変形ステップを同時に行うことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。
5. 請求項３において、前記外装体封止ステップを実行した後に前記タブフィルム変形ステップを実行することを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。
6. 請求項３〜５のいずれかにおいて、
   前記ラミネートフィルムの平面領域を囲繞する治具を用いて前記タブフィルム配置ステップと前記外装体封止ステップを実行し、
   前記タブフィルム配置ステップでは前記ラミネートフィルムに対するタブフィルムの配置を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行い、
   前記外装体封止ステップでは前記ラミネートフィルムに対する前記電極体の配置と前記周縁領域を前記治具に装着されたラミネートフィルムの外形を基準にして位置合わせを行う、
   ことを特徴とするラミネート型蓄電素子の製造方法。

Images