JP2018120803A - Method for manufacturing film package battery and film package battery - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、可撓性を有するラミネートフィルムからなる外装体の中に電解液とともに電極積層体(発電要素)が収容されたフィルム外装電池の製造方法に関し、特に、電極積層体を収容した状態でラミネートフィルムを熱融着する封止工程の改良に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a film-clad battery in which an electrode laminate (power generation element) is accommodated together with an electrolyte in an exterior body made of a laminate film having flexibility, and particularly in a state where the electrode laminate is accommodated. The present invention relates to an improvement in a sealing process for heat-sealing a laminate film.
例えばリチウムイオン二次電池として、複数の正極および負極をセパレータを介して積層してなる電極積層体(発電要素とも呼ばれる)が、熱融着層を備えたラミネートフィルムからなる外装体の中に電解液とともに収容された偏平形状をなすフィルム外装電池が知られている。フィルム外装電池における外装体の各辺の封止は、一般に、2枚のラミネートフィルムを各々の熱融着層が内側となるようにして一対のヒートブロックの間に挟み込み、かつ加熱することで、熱融着層同士を接合させる、加熱封止の手法が採用されている。 For example, as a lithium ion secondary battery, an electrode laminate (also referred to as a power generation element) in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are laminated via a separator is electrolyzed in an outer package made of a laminate film having a heat-sealing layer. A film-sheathed battery having a flat shape housed together with a liquid is known. Sealing of each side of the outer package in a film-clad battery is generally performed by sandwiching and heating two laminated films between a pair of heat blocks so that each heat-sealing layer is inside, A heat sealing method is employed in which the heat-sealing layers are bonded to each other.
一方、特許文献1には、外装体内での電極積層体のずれを防止するために、セパレータの一辺に部分的に突出した舌片部を設けるとともに、ラミネートフィルムからなる外装体の封止時に、2枚のラミネートフィルムの間にセパレータの舌片部を挟んで、超音波接合等により一体に接合することが開示されている。
On the other hand, in
電極積層体を構成するセパレータとして、近年、表面に耐熱層となるセラミックス層を具備したセパレータが知られているが、このように表面にセラミックス層を具備したセパレータにおいては、セラミックス層を破壊しないと、ラミネートフィルムと熱融着し得ない。従って、特許文献1に開示されるように、セパレータの舌片部をラミネートフィルムに対し超音波接合するなどの面倒な工程が必要となる。超音波接合は、ヒートブロックによる加熱封止に比較して、設備も大型かつ高コストとなるので、好ましくない。
In recent years, as a separator constituting an electrode laminate, a separator having a ceramic layer serving as a heat-resistant layer on its surface is known. In such a separator having a ceramic layer on its surface, the ceramic layer must be destroyed. It cannot be heat-sealed with a laminate film. Therefore, as disclosed in
本発明のフィルム外装電池の製造方法は、セパレータの一辺に対応した外装体の一辺において、2枚のラミネートフィルムを封止用ヒートブロックにより加熱封止するラミネートフィルム封止工程と、外装体の同じ一辺において、セパレータ融着用ヒートブロックによりラミネートフィルムを電極積層体の端縁に沿って内側へ押し込みつつ加熱して、セパレータ端面にラミネートフィルムの熱融着層を融着させるセパレータ融着工程と、を任意の工程順に備える。 The method for producing a film-clad battery according to the present invention is the same as the laminated film sealing step in which two laminated films are heat-sealed by a sealing heat block on one side of the outer package corresponding to one side of the separator. On one side, a separator fusing step of fusing the heat-fusible layer of the laminate film to the end surface of the separator by heating the laminate film while pushing it inward along the edge of the electrode laminate by a heat block for fusing the separator, Prepare in any order of steps.
例えば両面にセラミックス層を備えたセパレータであっても、カッタ等により切断されるセパレータの端面においては、合成樹脂材料からなるセパレータの基材が露出している。従って、セパレータ融着工程において、ラミネートフィルムを電極積層体の端縁に沿って内側へ押し込みつつ加熱することにより、ラミネートフィルムの熱融着層とセパレータ端面とが少なくとも部分的に熱融着する。これによって、電極積層体がラミネートフィルムからなる外装体の中で動きにくいものとなる。 For example, even if the separator has a ceramic layer on both sides, the base material of the separator made of a synthetic resin material is exposed on the end face of the separator cut by a cutter or the like. Therefore, in the separator fusion step, the laminate film is heated while being pushed inward along the edge of the electrode laminate, whereby the heat fusion layer of the laminate film and the separator end face are at least partially thermally fused. As a result, the electrode laminate is less likely to move in the exterior body made of the laminate film.
この発明によれば、電極積層体を構成するセパレータとして表面にセラミックス層を備えたセパレータを用いた場合であっても、電極積層体を外装体に対し固定するための超音波接合が不要であり、外装体周縁の加熱封止と併せてヒートブロックによる加熱によって簡単に行うことが可能となる。 According to this invention, even when a separator having a ceramic layer on the surface is used as a separator constituting the electrode laminate, ultrasonic bonding for fixing the electrode laminate to the exterior body is unnecessary. In addition to the heat sealing of the outer periphery of the outer package, it can be easily performed by heating with a heat block.
以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、一実施例の電池製造方法の要部を示した工程説明図である。この実施例では、フィルム外装電池の一例として、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両駆動用電源パックを構成する偏平形状をなすフィルム外装型リチウムイオン二次電池を対象としている。一実施例のフィルム外装電池は、特開2013−140782号公報や特開2015−37047号公報等に記載のものと基本的に同様の構成を有しており、矩形のシート状に構成した正極および負極をセパレータを介して複数積層して発電要素(これは電極積層体とも呼ばれる)を構成し、この電極積層体を、ラミネートフィルムからなる袋状の外装体の中に電解液とともに収容したものである。なお、以下の実施例の説明では、電極積層体がフィルム状外装体の中に収容された後の電池を、製造工程の如何に拘わらず、単に「セル」と呼ぶこととする。 FIG. 1 is a process explanatory view showing the main part of the battery manufacturing method of one embodiment. In this embodiment, as an example of a film-clad battery, a film-clad lithium ion secondary battery having a flat shape constituting a power supply pack for driving a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid vehicle is targeted. The film-clad battery of one example has basically the same configuration as that described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-140782, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-37047, and the like, and is a positive electrode configured in a rectangular sheet shape. A power generation element (which is also referred to as an electrode laminate) is formed by laminating a plurality of anodes and a negative electrode via a separator, and the electrode laminate is accommodated in a bag-like exterior body made of a laminate film together with an electrolyte. It is. In the description of the following examples, the battery after the electrode laminate is accommodated in the film-like outer package is simply referred to as “cell” regardless of the manufacturing process.
ステップS1として示す工程は、電極積層体を構成する電極積層工程である。ここでは、それぞれロール状に巻回されている正極、負極およびセパレータを、矩形のシート状に切断しながら順次積層することで、複数の正極および負極がセパレータを介して積層された発電要素つまり電極積層体を形成する。正極は、集電体となるアルミニウム箔の両面に正極活物質をバインダを含むスラリとして塗布し、乾燥かつ圧延して所定の厚みの活物質層を形成したものである。負極は、同様に、集電体となる銅箔の両面に負極活物質をバインダを含むスラリとして塗布し、乾燥かつ圧延して所定の厚みの活物質層を形成したものである。 The process shown as step S1 is an electrode lamination process which comprises an electrode laminated body. Here, a positive electrode, a negative electrode, and a separator wound in a roll shape are sequentially stacked while being cut into a rectangular sheet, so that a plurality of positive electrodes and negative electrodes are stacked through separators, that is, an electrode A laminate is formed. The positive electrode is obtained by applying a positive electrode active material as a slurry containing a binder to both surfaces of an aluminum foil serving as a current collector, and drying and rolling to form an active material layer having a predetermined thickness. Similarly, the negative electrode is obtained by applying a negative electrode active material as a slurry containing a binder to both surfaces of a copper foil serving as a current collector, and drying and rolling to form an active material layer having a predetermined thickness.
セパレータは、正極と負極との間の短絡を防止すると同時に電解液を保持する機能を有するものであって、例えば、ポリエチレン(PE)やポリプロピレン(PP)等の熱可塑性合成樹脂の微多孔性膜あるいは不織布からなる合成樹脂層の表面に、セラミックス粒子を吹き付けて耐熱層となる多孔性のセラミックス層を形成した構成である。一実施例においては、ポリプロピレンからなる合成樹脂層の両面にセラミックス層を具備している。また、後述するように、一実施例においては、セパレータの一辺に、外装体に対する電極積層体の固定を図るための舌片部を備えている。 The separator has a function of preventing the short circuit between the positive electrode and the negative electrode and at the same time holding the electrolytic solution. For example, the separator is a microporous film of a thermoplastic synthetic resin such as polyethylene (PE) or polypropylene (PP). Alternatively, a porous ceramic layer serving as a heat-resistant layer is formed by spraying ceramic particles on the surface of a synthetic resin layer made of nonwoven fabric. In one embodiment, ceramic layers are provided on both sides of a synthetic resin layer made of polypropylene. In addition, as will be described later, in one embodiment, a tongue piece is provided on one side of the separator for fixing the electrode laminate to the exterior body.
これらの正極、負極およびセパレータは、所定枚数積層されることで、発電要素つまり電極積層体となる。複数の正極の集電体の端部は、互いに重ねられ、正の端子となる電極タブつまり正極タブが超音波溶接される。同様に、複数の負極の集電体の端部は、互いに重ねられ、負の端子となる電極タブつまり負極タブが超音波溶接される。正極タブは、帯状の薄いアルミニウム板からなり、負極タブは、帯状の薄い銅板からなる。つまり、それぞれ集電体と同種の金属から構成される。 The positive electrode, the negative electrode, and the separator are laminated in a predetermined number to form a power generation element, that is, an electrode laminate. The ends of the current collectors of the plurality of positive electrodes are overlapped with each other, and an electrode tab that is a positive terminal, that is, a positive electrode tab is ultrasonically welded. Similarly, the ends of the current collectors of the plurality of negative electrodes are overlapped with each other, and an electrode tab that is a negative terminal, that is, a negative electrode tab, is ultrasonically welded. The positive electrode tab is made of a strip-like thin aluminum plate, and the negative electrode tab is made of a strip-like thin copper plate. That is, each is comprised from the same kind of metal as an electrical power collector.
このように構成された電極積層体は、次のステップS2として示す封止工程において、可撓性を有するフィルム状外装体の中に配置される。外装体は、例えば、アルミニウム箔の内側にポリプロピレンからなる熱融着層をラミネートするとともに、外側にポリアミド樹脂層およびポリエチレンテレフタレート樹脂層を保護層としてラミネートしてなる四層構造を有するラミネートフィルムからなる。ラミネートフィルム全体の厚さは、例えば、0.15mm程度である。本実施例では、外装体は、電極積層体の下面側に配置される1枚のラミネートフィルムと上面側に配置される他の1枚のラミネートフィルムとの2枚構造をなし、これら2枚のラミネートフィルムの間に電極積層体を配置した上で、周囲の四辺を一辺の注入口を残して重ね合わせ、かつ互いに熱融着する。従って、外装体は、注入口が開いた袋状の構成となる。ここで、正極タブおよび負極タブは、注入口を具備する一辺を上方へ向けたときに側方へ向かう辺に位置し、ラミネートフィルムの接合面から外側へ導出されている。この封止工程の詳細は後述する。 In the sealing step shown as the next step S2, the electrode laminated body configured as described above is placed in a flexible film-shaped exterior body. The exterior body is made of, for example, a laminate film having a four-layer structure in which a heat-sealing layer made of polypropylene is laminated inside an aluminum foil and a polyamide resin layer and a polyethylene terephthalate resin layer are laminated on the outside as a protective layer. . The thickness of the entire laminate film is, for example, about 0.15 mm. In this embodiment, the outer package has a two-sheet structure of one laminate film disposed on the lower surface side of the electrode laminate and another laminate film disposed on the upper surface side. After the electrode laminate is disposed between the laminate films, the surrounding four sides are overlapped, leaving one side of the inlet, and thermally fused together. Therefore, the exterior body has a bag-like configuration with an open inlet. Here, the positive electrode tab and the negative electrode tab are located on the side facing the side when the one side having the injection port is directed upward, and are led out from the bonding surface of the laminate film. Details of this sealing step will be described later.
なお、他の例では、1枚の比較的大きなラミネートフィルムを二つ折りにし、2片の間に電極積層体を挟み込んだ形に外装体を構成することも可能である。この場合は、三辺を一辺の注入口を残して熱融着することとなる。 In another example, it is also possible to fold a relatively large laminate film into two and configure the exterior body in a form in which the electrode laminate is sandwiched between the two pieces. In this case, the three sides are heat-sealed leaving one side of the inlet.
このように封止工程においてフィルム状外装体の中に電極積層体が収容された状態に構成されたセルは、次に、ステップS3として示す注液工程に搬送される。注液工程では、例えば減圧チャンバ内にセルを立てた状態に配置し、所定の減圧下で外装体の注入口にディスペンサの注液ノズルを差し入れて、電解液の充填(注液)を行う。 Thus, the cell comprised in the state by which the electrode laminated body was accommodated in the film-shaped exterior body in the sealing process is next conveyed to the liquid injection process shown as step S3. In the liquid injection process, for example, a cell is placed in a decompression chamber, and a liquid injection nozzle of a dispenser is inserted into the inlet of the exterior body under a predetermined pressure reduction to fill (inject) the electrolytic solution.
注液が完了したら、セルの姿勢をそのまま保った状態で、注入口封止工程(ステップS4)として、注入口を熱融着により封止する。なお、ここでの封止はいわゆる仮封止であり、後述する充電後に、充電に伴って発生したガス抜きのために注入口(あるいはその近傍)が開封されるので、ガス抜き後に、最終的な封止を行うこととなる。 When the liquid injection is completed, the injection port is sealed by thermal fusion as an injection port sealing step (step S4) while maintaining the cell posture. The sealing here is a so-called temporary sealing, and after charging, which will be described later, the inlet (or the vicinity thereof) is opened in order to vent the gas generated with the charging. Sealing is performed.
ステップS4の注入口封止工程の次に、ステップS5の含浸工程として、電解液の電極積層体への十分な浸透を待つために、所定時間(例えば数時間ないし数十時間)、放置する。その後、ステップS6において、初充電を行う。そして、図外のエージング工程等の次工程に進む。 Next to the inlet sealing step in step S4, as an impregnation step in step S5, the electrode is left for a predetermined time (for example, several hours to several tens of hours) in order to wait for sufficient penetration of the electrolyte into the electrode laminate. Thereafter, in step S6, initial charging is performed. And it progresses to next processes, such as an aging process outside a figure.
次に、本発明の要部であるステップS2の封止工程について説明する。 Next, the sealing process of step S2, which is the main part of the present invention, will be described.
図2は、封止工程を経たセル1を示しており、前述したように、ラミネートフィルムからなる外装体2の内部に仮想線で示す電極積層体3が収容されている。電極積層体3は、互いに並んで配置された正極タブ4と負極タブ5(両者を総称して電極タブとも呼ぶ)を備えている。また電極積層体3を構成するセパレータは、一つの辺の中央部分に、前述したように、部分的に張り出した舌片部33aを備えている。この舌片部33aは、電極積層体3として組み立てられた状態では、電極タブ4,5が位置する辺とは反対側の辺に設けられている。なお、セパレータを介して積層されたシート状の正極および負極は、セパレータの基本の四角形よりも僅かに小さな単純な四角形をなしており、従って、舌片部33aは、これらの正極や負極の外形からも外側へ張り出した状態となっている。
FIG. 2 shows the
外装体2は、舌片部33aが位置するセパレータの辺に対応した第1の辺7と、この第1の辺7に対向し、かつ正極タブ4および負極タブ5が導出された第2の辺8と、負極タブ5側において第1の辺7と第2の辺8とを結ぶ第3の辺9と、注液口となる第4の辺10と、の四辺を有する長方形状に構成されている。
The
そして、封止工程において、注入口となる第4の辺10を除く3つの辺7,8,9が一対のヒートブロックによって加熱封止されている。図2には、ヒートブロックを用いた熱融着により構成される細い帯状のシール線11,12,13が斜線を施して示されている。これら3本のシール線11,12,13は、基本的には直線状に延びており、端部において互いに交差することで、連続したシール線を構成している。なお、第2の辺8のシール線12は、正極タブ4と負極タブ5とを横切って1本の直線をなすように設定されており、2枚のラミネートフィルムが正極タブ4および負極タブ5を挟み込んだ形に接合されている。
In the sealing step, the three
ここで、舌片部33aを具備する第1の辺7においては、外装体2内部の舌片部33aの輪郭に沿うようにしてシール線11が構成されている。そして、後述するように、「セパレータ融着工程」として、舌片部33aの周囲に沿って、外装体2となるラミネートフィルムが内側(つまり舌片部33a側)に押し込まれるようにして加熱されており、舌片部33aの周縁にラミネートフィルムが少なくとも部分的に熱融着されている。
Here, in the 1st edge |
上記の第1の辺7の封止加工(「ラミネートフィルム封止工程」)と上記の舌片部33aの周囲に沿ったセパレータ融着加工(「セパレータ融着工程」)とは、それぞれ後述する封止用ヒートブロックもしくはセパレータ融着用ヒートブロックを用いて、個別に行われる。
The sealing process of the first side 7 (“laminate film sealing process”) and the separator fusion process (“separator fusion process”) along the periphery of the
図3は、上述した3本のシール線11,12,13の封止加工ならびに舌片部33aの周囲に沿ったセパレータ融着加工の具体的な工程の順序の一例を示している。最初の工程(a)では、第1の辺7に沿ったシール線11の封止加工と、第2の辺8に沿ったシール線12の封止加工と、を同時に行う。第1の辺7の封止加工は、一対の封止用ヒートブロックを用い、2枚のラミネートフィルムを挟み込んで、ラミネートフィルム同士の接合に適した圧力および温度でもって加圧しながら加熱することにより行う。第2の辺8の封止加工は、電極タブ4,5の板厚を考慮した段付の加工面を備えた一対のヒートブロックを用い、2枚のラミネートフィルムを電極タブ4,5とともに挟み込んで、電極タブ4,5の熱容量を考慮した圧力および温度でもって加圧しながら加熱することにより行う。なお、これら2つの辺7,8の封止加工は、2枚のラミネートフィルムと内部の電極積層体3とを、互いの位置がずれることがないように図示しない治具により固定した状態で行う。
FIG. 3 shows an example of a specific process sequence of the sealing process of the three
次の工程(b)では、注液時に底辺となる第3の辺9に沿ったシール線13の封止加工を行う。これは、シール線13に対応した形状の一対のヒートブロックを用い、ラミネートフィルム同士の接合に適した圧力および温度でもって加圧しながら加熱することにより行う。なお、シール線13の両端部はシール線11およびシール線12の端部と交差する位置まで延びており、これによって外装体2つまりラミネートフィルムが袋状に構成される。そして、第3の辺9の封止加工と同時に、第1の辺7において、舌片部33aの周囲に沿ったセパレータ融着加工を行う。図3では、このセパレータ融着加工がなされた領域を符号16でもって示す。このセパレータ融着加工は、ラミネートフィルムを舌片部33aにおけるセパレータ端面に向けて押し込みつつ加熱する一対のセパレータ融着用ヒートブロックを用いて行う。なお、図3では、セパレータ融着加工の領域16がシール線11に重なるように図示されているが、セパレータ融着加工においては、基本的に、2枚のラミネートフィルム同士を熱融着することは行っていない。工程(b)の第3の辺9の封止加工およびセパレータ融着加工は、工程(a)と同じく、2枚のラミネートフィルムと内部の電極積層体3とを、互いの位置がずれることがないように図示しない治具により固定した状態で行う。
In the next step (b), the sealing process is performed on the
図4は、上記の工程(a)における第1の辺7に沿ったシール線11の封止加工(つまり「ラミネートフィルム封止工程」)の説明図であり、舌片部33aを横切る断面に沿ってセル1や封止用ヒートブロック21等を示している。なお、電極積層体3は、前述したように、シート状の正極31と負極32とをセパレータ33を介して積層した構成であるが、図4においては、これらは模式的に示されている。セパレータ33の一辺において部分的に張り出している舌片部33aは、図示するように、正極31や負極32の外形から外側へ突出している。
FIG. 4 is an explanatory view of the sealing process of the
外装体2となる2枚のラミネートフィルム35を挟むように配置される一対の封止用ヒートブロック21は、基本的に対称形状をなしており、図6にも示すように、第1の辺7の全長に亘って連続した主加工面21aを有するとともに、ラミネートフィルム35を舌片部33aの端縁に沿って内側へ押し込むための補助加工面21bを有している。補助加工面21bは、細長い棒状をなす封止用ヒートブロック21の中央部分のみに、舌片部33aに対応して設けられており、図4に示すように、略L字形の断面形状を有している。特に、略L字形の断面形状をなす補助加工面21bの中の加圧方向に沿った加工面は、図4に示すように加圧方向に対し僅かに斜めに傾斜しており、図4の上下方向に沿った加圧力によって図4の水平方向に沿った分力が生じるように構成されている。この分力により、舌片部33aに沿って立ち上がったラミネートフィルム35が内側へ押圧される。なお、封止用ヒートブロック21は、金属材料から形成され、内部に図示せぬ加熱用の電熱ヒータが内蔵されている。
The pair of sealing heat blocks 21 arranged so as to sandwich the two
ラミネートフィルム封止工程においては、一対の封止用ヒートブロック21によって2枚のラミネートフィルム35を挟み込み、矢印で示すように加圧しながら例えば200℃程度に加熱する。これにより、主加工面21aに沿ってシール線11が形成され、2枚のラミネートフィルム35が互いに融着する。これと同時に、断面L字形をなす補助加工面21bがラミネートフィルム35を舌片部33aの端縁に沿ってセル1の内側へ向けて押し込みつつ加熱する。これにより、ラミネートフィルム35の熱融着層が舌片部33aの端面に押し付けられ、後述するように、セパレータ33の合成樹脂層に部分的に融着する可能性がある。なお、ラミネートフィルム封止工程の主たる目的は、シール線11に沿った封止であり、本発明においては、補助加工面21bは必ずしも必須のものではない。
In the laminate film sealing step, two
ここで、外装体2となるラミネートフィルム35は、可撓性を有するので、平坦なシートのままでもシール線11,12,13の加工が可能ではあるが、四隅や舌片部33a周囲での皺の発生を抑制するために、ラミネートフィルム35の周縁部を電極積層体3の厚みに対応して予めカップ成形しておくようにしてもよい。
Here, since the
図5は、図3の工程(b)における舌片部33aの周囲に沿ったセパレータ融着加工の説明図であり、やはり舌片部33aを横切る断面に沿ってセル1やセパレータ融着用ヒートブロック22等を示している。
FIG. 5 is an explanatory diagram of separator fusion processing along the periphery of the
2枚のラミネートフィルム35を挟むように配置される一対のセパレータ融着用ヒートブロック22は、基本的に対称形状をなしており、図7にも示すように、舌片部33aの長さ寸法に対応した小型のヒートブロックとして構成されている。このセパレータ融着用ヒートブロック22は、ラミネートフィルム35を舌片部33aの端縁に沿って内側へ押し込むように断面略L字形の加工面22aを有している。より詳しくは、加工面22aは、図5に矢印で示す加圧方向に直交した第1加工面22a1と、加圧方向に対し略平行に延びた第2加工面22a2と、を備えており、複数積層された舌片部33aの束の端面に沿ってラミネートフィルム35を押さえ付けるように断面略L字形をなしている。第2加工面22a2は、図5に示すように加圧方向に対し僅かに斜めに傾斜しており、図5の上下方向に沿った加圧力によって図4の水平方向に沿った分力が生じるように構成されている。この分力により、舌片部33aに沿って立ち上がったラミネートフィルム35が内側へ押圧される。ここで、第2加工面22a2は、ラミネートフィルム封止工程における封止用ヒートブロック21の補助加工面21bの加圧方向に沿った加工面(換言すれば第2加工面22a2に相当する加工面)よりも僅かにセル1の内側に位置している。つまり、封止用ヒートブロック21の補助加工面21bによって舌片部33aの周囲に沿って断面L字形に押し込まれたラミネートフィルム35を、さらにセル1の内側へ第2加工面22a2が押し込むようになっている。なお、セパレータ融着用ヒートブロック22は、やはり金属材料から形成され、内部に図示せぬ加熱用の電熱ヒータが内蔵されている。
The pair of separator fusion heat blocks 22 arranged so as to sandwich the two
セパレータ融着工程においては、一対のセパレータ融着用ヒートブロック22によって舌片部33aの周囲に沿ってラミネートフィルム35を再度加圧・加熱する。但し、ここでは2枚のラミネートフィルム35同士の加圧・融着は行わないので、加圧力は、相対的に低いものとなる。加熱温度は、ラミネートフィルム封止工程と同程度であり、例えば200℃程度である。断面略L字形をなす加工面22aは、ラミネートフィルム35を舌片部33aの端縁に沿ってセル1の内側へ押し込みつつ加熱する。これにより、ラミネートフィルム35の熱融着層が舌片部33aの端面における合成樹脂層に少なくとも部分的に融着する。
In the separator fusion process, the
図8は、舌片部33aにおけるラミネートフィルム35とセパレータ33との融着状態を模式的に示した説明図である。ラミネートフィルム35は、前述したように、アルミニウム箔41の内側にポリプロピレンからなる熱融着層42をラミネートするとともに、外側にポリアミド樹脂層43およびポリエチレンテレフタレート樹脂層44を保護層としてラミネートしてなる四層構造を有している。また、セパレータ33は、ポリプロピレンからなる合成樹脂層51の両面にセラミックス層52を具備している。
FIG. 8 is an explanatory view schematically showing a fused state between the
図8に示すように、セパレータ33は、カッタ等により裁断された端面においては、合成樹脂層51がセラミックス層52に覆われることなく露出している。従って、セパレータ融着工程においてセパレータ融着用ヒートブロック22によって舌片部33aの端面へ向けて押し込みつつラミネートフィルム35を加熱することによって、ラミネートフィルム35の熱融着層42とセパレータ33の合成樹脂層51の端面とが融着し得る。これにより、電極積層体3を外装体2内部で動かないように固定することができる。このラミネートフィルム35とセパレータ33との熱融着は、必ずしも舌片部33aの端縁の全長に亘って確保する必要はなく、部分的に融着していれば足りる。また、電極積層体3を構成する複数枚のセパレータ33の中で仮にラミネートフィルム35と融着していないセパレータ33が僅かに存在していても支障はない。
As shown in FIG. 8, the
特に上記実施例においては、ラミネートフィルム封止工程においても、封止用ヒートブロック21の補助加工面21bによってラミネートフィルム35とセパレータ33端面との熱融着がある程度得られ、さらに、セパレータ融着工程においてラミネートフィルム35をより確実にセパレータ33と融着させるようにしているので、電極積層体3の確実な固定が図れる。またセパレータ融着工程では、第1の辺7の全体ではなく舌片部33aの周囲のみが局部的に加熱・加工されるので、セパレータ33端面への押し込み・融着が確実なものとなる。
Particularly in the above embodiment, even in the laminate film sealing step, the heat-bonding of the
以上、この発明の一実施例を詳細に説明したが、この発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。 As mentioned above, although one Example of this invention was described in detail, this invention is not limited to the said Example, A various change is possible.
例えば、上記実施例ではラミネートフィルム封止工程(図4)を先に行い、その後にセパレータ融着工程(図5)を行っているが、両者の順序を逆にすることも可能である。すなわち、セパレータ融着工程によってセパレータ33の端面にラミネートフィルム35の熱融着層を少なくとも部分的に融着させた後に、2枚のラミネートフィルム35同士の接合を行うことが可能である。
For example, in the above embodiment, the laminate film sealing step (FIG. 4) is performed first, and then the separator fusion step (FIG. 5) is performed. However, the order of both can be reversed. That is, it is possible to bond the two
また、上記の図4,図5では、複数のセパレータ33の全てに舌片部33aを設けたものとして図示してあるが、複数のセパレータ33の中の一部に舌片部33aを設けるようにしてもよい。例えば、複数のセパレータ33を含む電極積層体3の中で、舌片部33aを有するセパレータ33と舌片部33aを具備しないセパレータ33とを交互に配置することも可能である。このような構成でも、舌片部33aがラミネートフィルム35に融着した状態では、電極積層体3全体が十分に固定される。
4 and 5, the
さらに、セパレータ33に舌片部33aを形成せずに、矩形をなすセパレータ33の少なくとも一辺において該セパレータ33の端面とラミネートフィルム35とを融着させるようにすることも可能である。セパレータ33は、正極31や負極32よりも僅かに大きく形成されるので、電極積層体3として積層した状態では、セパレータ33の各辺が正極31や負極32の周縁から僅かに外側へ突出している。従って、セパレータ融着工程を適切に行うことにより、上記実施例と同様に、セパレータ33の合成樹脂層51の端面にラミネートフィルム35を融着させることが可能である。
Furthermore, it is also possible to fuse the end face of the
1…フィルム外装電池
2…外装体
3…電極積層体
4,5…電極タブ
11,12,13…シール線
21…封止用ヒートブロック
21a…主加工面
21b…補助加工面
22…セパレータ融着用ヒートブロック
22a…加工面
33…セパレータ
33a…舌片部
35…ラミネートフィルム
42…熱融着層
51…合成樹脂層
52…セラミックス層
DESCRIPTION OF
Claims (10)
セパレータの一辺に対応した外装体の一辺において、2枚のラミネートフィルムを封止用ヒートブロックにより加熱封止するラミネートフィルム封止工程と、
外装体の同じ一辺において、セパレータ融着用ヒートブロックによりラミネートフィルムを電極積層体の端縁に沿って内側へ押し込みつつ加熱して、セパレータ端面にラミネートフィルムの熱融着層を融着させるセパレータ融着工程と、
を任意の工程順に備えてなるフィルム外装電池の製造方法。 A film exterior in which an electrode laminate in which a plurality of positive electrodes and negative electrodes are laminated via a separator having a ceramic layer on at least one surface is housed in an exterior body made of a laminate film having a thermal fusion layer A battery manufacturing method comprising:
Laminating film sealing step of heat sealing two laminated films with a sealing heat block on one side of the outer package corresponding to one side of the separator;
On the same side of the outer package, the separator film is heated by pressing the laminate film inward along the edge of the electrode laminate with the heat block for fusion bonding of the separator, thereby fusing the heat fusion layer of the laminate film to the separator end face. Process,
A method for producing a film-clad battery comprising:
上記セパレータ融着工程では、上記セパレータ融着用ヒートブロックが、上記舌片部の周囲に沿ってラミネートフィルムを内側へ押し込みつつ加熱する、請求項1〜5のいずれかに記載のフィルム外装電池の製造方法。 At least a part of the separators of the plurality of separators has a tongue portion that partially protrudes on the one side,
In the said separator fusion | fusion process, the said separator fusion heat block manufactures the film-clad battery in any one of Claims 1-5 heated while pushing a laminated film inside along the circumference | surroundings of the said tongue piece part. Method.
次に、外装体の第3の辺における加熱封止と、上記セパレータ融着工程と、を同時に行う、請求項1〜8のいずれかに記載のフィルム外装電池の製造方法。 The laminate film sealing step on the one side of the exterior body and the heat sealing on the second side of the exterior body located on the opposite side of the one side are performed simultaneously,
Next, the manufacturing method of the film-clad battery in any one of Claims 1-8 which performs the heat sealing in the 3rd edge | side of an exterior body, and the said separator melt | fusion process simultaneously.
熱融着層を備えたラミネートフィルムの周縁を加熱封止することで構成され、上記電極積層体を収容した外装体と、
を備えたフィルム外装電池であって、
外装体の少なくとも一辺において、上記セパレータの端面と、該セパレータの端面が隣接する外装体の熱融着層と、が少なくとも部分的に融着している、フィルム外装電池。 An electrode laminate in which a plurality of positive and negative electrodes are laminated via a separator having a ceramic layer on at least one surface;
It is configured by heat-sealing the periphery of a laminate film provided with a heat-sealing layer, and an exterior body containing the electrode laminate,
A film-clad battery comprising:
A film-clad battery in which, on at least one side of the outer package, the end face of the separator and the heat fusion layer of the outer package adjacent to the end face of the separator are at least partially fused.
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