JP2018195759A - 蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外装体の封止部の一部の領域の剥離強度が封止部の他部位の剥離強度と比較して低くなるように外装体の周縁部を熱融着する際に、当該一部の領域の剥離強度を適切に設定する。【解決手段】電極ユニット２０と、電解液と、これらを収容する外装体３０とを備え、外装体３０の封止部３３の一辺に、封止部３３の他部位と比較して外装体３０の内圧により開放され易い易開放部が形成された蓄電デバイス１０の製造方法であって、一対の外装フィルムにより電極ユニット２０を挟んだ状態で、一対の外装フィルムの外周縁部における封止部３３の上記他部位に対応する位置同士を、熱融着により相互に接合することで、上記易開放部に対応する位置に開封口を有する収納体を形成し、この収納体の中に開封口から電解液を注液し、電解液を注入した収納体の中を減圧し、この減圧状態を保持し、この減圧状態を開放する減圧処理を行い、その後、外装体３０の上記易開放部に対応する位置を、熱融着により封止する。【選択図】図５

Description

本発明は、蓄電デバイスの製造方法に関するものである。

電池本体と、電池本体を収容する密閉形電池用パッケージとを有し、密閉形電池用パッケージの融着代により電池本体が気密封止された密閉形電池の製造方法として、密閉形電池用パッケージを一部の領域を除いて熱融着により封口した状態で、当該一部の領域からフッ素系リチウム塩化合物を含有する電解液を注液し、その後、密閉形電池用パッケージを仮真空封口した後に当該一部の領域を熱融着により封口する方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１、２によれば、当該一部の領域が、フッ化リチウムを含有することにより、密閉形電池用パッケージの内圧が所定値以上に達したときに剥離可能な防爆部となるとされている。

特開２００１−２８３９２８号公報 特開２００８−２２６８５５号公報

特許文献１、２に記載の製造方法では、電界液が液滴の状態で融着代の一部の領域に付着する。後述する実験によれば、電解液を液滴の状態で融着代の一部の領域に付着させてから当該一部の領域を熱融着により封止（封口）した場合には、当該一部の領域の剥離強度の低下により、当該一部の領域を封着できなかったり、当該一部の領域を封着できたとしてもパッケージの内圧が所定値よりも低い段階で当該一部の領域からガス漏れが発生したりすることが確認された。

本発明が解決しようとする課題は、外装体の封止部の一部の領域の剥離強度が封止部の他部位の剥離強度と比較して低くなるように外装体の外周縁部を熱融着する際に、当該一部の領域の剥離強度を適切に設定できる蓄電デバイスの製造方法を提供することである。

［１］本発明に係る蓄電モジュールの製造方法は、絶縁層を挟んだ状態で相互に重なり合った正極板と負極板とを備える電極ユニットと、前記電極ユニットを挟んだ状態で設けられた２枚または１枚の外装フィルムを備え、前記外装フィルムの相互に重なり合った外周縁部が相互に接合されることで前記正極板および前記負極板の周縁に沿って延びる封止部が形成された外装体と、前記外装体に充填された電解液とを備え、前記封止部の一辺に、前記封止部の他部位と比較して前記外装体の内圧により開放され易い易開放部が形成された蓄電デバイスの製造方法であって、前記外装フィルムにより前記電極ユニットを挟んだ状態で、前記外装フィルムの前記外周縁部における前記封止部の前記他部位に対応する位置を、熱融着により相互に接合することで、前記易開放部に対応する位置に開封口を有し、前記電極ユニットを収納する収納体を形成し、前記開封口から前記収納体の中に前記電解液を注液し、前記電解液を注液した前記収納体を収容したチャンバーの中を減圧し、前記チャンバー内を減圧した状態を保持し、前記チャンバー内を減圧した状態を開放する減圧処理を行い、前記減圧処理を行った後、前記一対の外装フィルムの前記外周縁部における前記易開放部に対応する位置を、熱融着により相互に接合することで、前記外装体を形成する。

［２］上記発明において、前記減圧処理を複数回繰り返してもよい。

［３］上記発明において、前記収納体の中に注液された前記電解液を、前記減圧処理により揮発させて前記一対の外装フィルムの前記外周縁部における前記易開放部に対応する位置に吸着させてもよい。

［４］上記発明において、前記蓄電デバイスは、前記正極板に電気的に接続され前記封止部から前記外装体の外部に延びる正極端子と、前記負極板に電気的に接続され前記封止部から前記外装体の外部に延びる負極端子とを備えてもよく、前記易開放部を、前記封止部における前記正極端子と前記負極端子とが介在しない辺に形成してもよい。

本発明では、外装体の封止部の一部の領域の剥離強度が封止部の他部位の剥離強度と比較して低くなるように外装体の外周縁部を熱融着する際に、当該一部の領域の剥離強度を適切に設定できる。

図１は、本発明の一実施形態に係る製造方法を用いて製造する蓄電デバイスを示す平面図である。 図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。 図３は、他の実施形態に係る蓄電デバイスを示す平面図である。 図４は、本実施形態に係る蓄電デバイスの製造方法を示す工程図である。 図５は、本実施形態に係る蓄電デバイスの製造方法の効果を確認するための実験についてまとめた表である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本実施形態に係る製造方法を用いて製造する蓄電デバイス１０を示す平面図であり、図２は、図１のII-II断面図である。これらの図に示す蓄電デバイス１０は、ラミネート型のリチウムイオンキャパシタであり、電極ユニット２０と、電極ユニット２０を収容する外装体３０と、電極ユニット２０に電気的に接続された正極端子４０および負極端子５０とを備えている。

本実施形態における電極ユニット２０は、複数の正極板２１と、複数の負極板２２と、複数のセパレータ２３とを備えている。正極板２１と負極板２２は、セパレータ２３を介して交互に積層されている。なお、電極ユニット２０を構成する正極板２１、負極板２２、およびセパレータ２３の枚数は特に限定されない。

正極板２１は、正極集電体２１１と、当該正極集電体２１１の両面に設けられた正極活物質層２１２とを備えている。なお、最上段の正極板２１については、正極集電体２１１の下面のみに正極活物質層２１２が設けられていてもよい。

正極板２１の正極集電体２１１は、多数の貫通孔を有する箔状の部材である。この正極集電体２１１は、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等で構成されている。また、この正極集電体２１１を構成する材料としては、アルミニウムやステンレス等の金属材料を用いることができ、本実施形態では、アルミニウムを用いている。

正極板２１の正極活物質層２１２は、正極活物質等を正極集電体２１１の表面に塗布等により付着させることで形成されている。正極活物質層２１２が含有する正極活物質としては、電解液中のカチオン、アニオンの吸着により電気二重層を形成可能であり、高比表面積で電気化学的に安定な材料を用いることができる。特に限定されるものではないが、例えば、正極活物質層２１２が含有する正極活物質として活性炭粉末を例示できる。なお、正極活物質層２１２は、必要に応じて、導電材、バインダ等を含有してもよい。

負極板２２は、負極集電体２２１と、当該負極集電体２２１の両面に設けられた負極活物質層２２２とを備えている。なお、最下段の負極板２２については、負極集電体２２１の上面のみに負極活物質層２２２が設けられていてもよい。

負極板２２の負極集電体２２１は、上述の正極集電体２１１と同様に、多数の貫通孔を有する箔状の部材である。この負極集電体２２１は、エキスパンドメタル、パンチングメタル、エッチング箔等で構成されている。また、この負極集電体２２１を構成する金属材料としては、銅、ステンレス、ニッケル等を用いることができ、本実施形態では、銅を用いている。

負極板２２の負極活物質層２２２は、負極活物質等を負極集電体２２１の表面に塗布等により付着させることで形成されている。負極活物質層２２２が含有する負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に担持することが可能であれば特に限定されないが、例えば、グラファイト、種々の炭素材料、ポリアセン系の導電性高分子、錫酸化物、珪素酸化物等を例示できる。なお、負極活物質層２２２は、必要に応じて、導電材、バインダ等を含有してもよい。

セパレータ２３は、電解液、正極活物質、負極活物質等に対して耐久性があり、連通孔を有するが電子伝導性のない多孔体から構成されている。このセパレータは、具体的には、セルロース、ポリエチレン等から形成される不織布や微多孔膜などから構成されている。このセパレータ２３には電解液が含浸されている。電解液は、通常液体であってセパレータ２３に含浸されるが、漏液を防止するためにゲル状又は固体状にして用いてもよく、この場合には、セパレータ２３を省略してもよい。

電解液としては、リチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒電解質溶液を用いることが好ましい。リチウム塩を含む非プロトン性有機溶媒電解質溶液としては、リチウムイオンキャパシタを含む非水系電気化学デバイスで用いられるものの中から任意に選択でき、選択したものを組み合わせて用いることもできる。非プロトン性有機溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等のカーボネート系溶媒、アセトニトリル等のニトリル系溶媒、スルホラン等のスルホン系溶媒、γ−ブチロラクトン等から単独で又は組み合わせて選択することができる。また、上記の溶媒に溶解させる電解質としては、リチウムイオンを生成し得る電解質であれば、任意の材料を用いることができる。このような電解質としては、例えば、ＬｉＩ、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＴＦＳＩ等を例示することができる。なお、エチレンカーボネートやスルホラン等の融点の高い材料は、単独で用いると加熱条件下以外では凝固する可能性があるので、他の材料と組み合わせて用いることが好ましい。以上のような電解液には、ビニレンカーボネート、フッ素化エチレンカーボネート、ホスファゼン誘導体等の添加剤を加えてもよい。電解液の具体的な組成としては、エチレンカーボネート、ジメチルカーボネート、エチルメチルカーボネートの体積比３０：４０：３０の混合溶媒に、１．５mol/lのＬｉＰＦ６を加えたものを例示することができる。

さらに、本実施形態における電極ユニット２０は、リチウム供給源として、蓄電デバイス１０の内部に、リチウム極集電体２４２上に設けられたリチウム極２４１を備えている。リチウム極２４１は、リチウム極集電体２４２の上面に圧着された金属箔又は金属板から構成されている。このリチウム極２４１は、少なくともリチウムを含有し、リチウムイオンを供給することのできる材料から構成されている。このリチウム極２４１を構成する具体的な材料としては、例えば、リチウム、リチウム−アルミニウム合金等を例示することができる。リチウム極集電体２４２は、銅、ステンレスからなる薄板、薄箔や、ステンレスメッシュ、銅エキスパンドメタル等の導電性多孔体から構成されている。リチウム極２４１は、セパレータ２３を介して最下段の負極活物質層２２２に積層されている。

本実施形態では、リチウム極２４１およびリチウム極集電体２４２が負極の一部を構成している。すなわち、後述するように、リチウム極集電体２４２は負極端子５０に接続されており、負極活物質にリチウムを担持させることが可能となっている。リチウムを負極にスムーズに担持させるために、リチウム極２４１およびリチウム極集電体２４２を、セパレータ２３を介して負極板２２に対向するように配置することが好ましい。

なお、リチウム極２４１およびリチウム極集電体２４２は、図２に示す形態に限定されない。例えば、特に図示しないが、（１）最上段の正極板２１の上にさらに負極板２２を設けて当該負極板２２の上にリチウム極２４１およびリチウム極集電体２４２をさらに追加した形態、（２）電極ユニット２０の中央領域の２つの負極板２２，２２の間にリチウム極２４１を追加した形態としてもよい。

正極集電体２１１の一形態例としては、長方形状の基板部２１１１と、基板部２１１１の一方の短辺の中央から当該短辺に対して直交する方向に延びる延長部２１１２とを備えている。基板部２１１１の角部は円弧状に形成されている。延長部２１１２は、平面視にて長方形状に形成されており、延長部２１１２の長辺は、前記基板部２１１１の短辺に対して平行になっている。

図２に示すように、延長部２１１２は、基端側において蓄電デバイス１０の厚さ方向の中心に向かって折り曲げられ、さらに先端側において蓄電デバイス１０の外周側に向かって折り曲げられている。延長部２１１２の先端部には、基板部２１１１に対して平行な長方形状の接合部２１１２Ａが形成されており、複数の延長部２１１２の接合部２１１２Ａが、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。

負極集電体２２１は、長方形状の基板部２２１１と、基板部２２１１の一方の短辺の中央から当該短辺に対して直交する方向に延びる延長部２２１２とを備えている。基板部２２１１の角部は円弧状に形成されている。延長部２２１２は、平面視にて長方形状に形成されており、延長部２２１２の長辺は、前記基板部２２１１の短辺に対して平行になっている。

延長部２２１２の一形態例としては、基端側において蓄電デバイス１０の厚さ方向の中心に向かって折り曲げられ、さらに先端側において蓄電デバイス１０の外周側に向かって折り曲げられている。延長部２２１２の先端部には、基板部２２１１に対して平行な長方形状の接合部２２１２Ａが形成されており、複数の延長部２２１２の接合部２２１２Ａが、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。

即ち、電極ユニット２０は、基板部２１１１、２２１１およびセパレータ２３が積層されてなる電極積層体２０Ａと、長方形状の接合部２１１２Ａが積層されてなる正極集電積層体２０Ｂと、長方形状の接合部２２１２Ａが積層されてなる負極集電積層体２０Ｃとを備える。

外装体３０は、上側部材３１と下側部材３２とを備えている。上側部材３１は、長方形状のラミネートフィルムであり、平面視にて長方形状の凹部３１１を中央に有している。下側部材３２も同様に、長方形状のラミネートフィルムであり、平面視にて長方形状の凹部３２１を中央に有している。凹部３１１，３２１は、上下に重なり合っており、電極積層体２０Ａを収容可能な空間を形成している。なお、上側部材３１および下側部材３２のうち、一方は凹部３１１を有し、他方は凹部を有さずに平坦状であっても良い。この場合、上側部材３１と下側部材３２の両方が凹部３１１を有している場合に比べ、電極積層体２０Ａを収容する空間は約半分となるが、凹部の深さ設計により必要な空間を確保できるよう調整可能である。

上側部材３１および下側部材３２を構成するラミネートフィルムは、図２の拡大図に示すように、アルミニウム等から構成される金属箔３０Ａと、当該金属箔３０Ａの両面にそれぞれ積層された第１および第２の樹脂フィルム３０Ｂ，３０Ｃとを備えており、適度な可撓性を有している。金属箔３０Ａの内面に積層された第１の樹脂フィルム３０Ｂは、耐電解液性および熱融着性に優れた樹脂材料、例えばポリプロピレン等から構成されている。一方、金属箔３０Ａの外面に積層された第２の樹脂フィルム３０Ｃは、強度と電気絶縁性とに優れた樹脂材料、例えばナイロン等から構成されている。なお、第１および第２の樹脂フィルム３０Ｂ，３０Ｃはそれぞれ更に複数層の樹脂材料によって構成されていても構わない。

上側部材３１の外周縁と下側部材３２の外周縁とは、第１の樹脂フィルム３０Ｂが相互に熱融着されることによって接合されている。これにより、外装体３０の全周に亘って、外装体３０を封止する封止部（熱シール部）３３が形成され、電極ユニット２０が密封状態の外装体３０の内部に収容されている。

図１に示すように、封止部３３は、外装体３０の短辺を封止する一対の短辺封止部３３１、３３１と、外装体３０の長辺を封止する一対の長辺封止部３３２、３３３とを備えている。一方の短辺封止部３３１の近傍に正極集電積層体２０Ｂが配され、他方の短辺封止部３３１の近傍に負極集電積層体２０Ｃが配されている。なお、以下の説明では、外装体３０において正極集電積層体２０Ｂが設けられている側を、外装体３０の正極側と称し、外装体３０において負極集電積層体２０Ｃが設けられている側を外装体３０の負極側と称する。

ここで、一方の長辺封止部３３３の剥離強度は、他方の長辺封止部３３２および一対の短辺封止部３３１、３３１の剥離強度と比較して低く設定されている。一方の長辺封止部３３３の剥離強度を、他方の長辺封止部３３２および一対の短辺封止部３３１、３３１の剥離強度よりも低く設定する方法については後述する。

正極端子４０は、矩形板状の基材で形成されており、この基材は、アルミニウムを主成分とする金属材料、すなわちアルミニウム又はアルミニウム合金から構成されている。この正極端子４０は、外装体３０の正極側における短辺の中央部に配されている。

図２に示すように、正極端子４０の一端部４０Ａと正極集電積層体２０Ｂとは、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。正極端子４０は、正極集電積層体２０Ｂの上から一方の短辺封止部３３１を構成する上下のラミネートフィルムの間を通って外装体３０の外まで延出している。

負極端子５０は、矩形板状の基材で形成されており、この基材は、銅を主成分とする金属材料から構成されている。銅表面にはニッケル層が被覆されている。この負極端子５０は、外装体３０の負極側における短辺の中央部に配されている。

負極端子５０の一端部５０Ａと負極集電積層体２０Ｃとは、相互に重ね合わされて溶接等により接合されている。負極端子５０は、負極集電積層体２０Ｃの上から他方の短辺封止部３３１を構成する上下のラミネートフィルムの間を通って外装体３０の外まで延出している。

図３は、他の実施形態に係る蓄電デバイス１００を示す平面図である。この図に示すように、正極端子４０と負極端子５０とを、封止部３３の一辺（例えば、図示するように一方の短辺封止部３３１）から突出させてもよい。この場合には、封止部３３の正極端子４０と負極端子５０とが介在しない一辺（例えば、図示するように一方の長辺封止部３３３）の剥離強度を、封止部３３の他の辺と比較して低く設定することが好ましい。

図４は、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の製造方法を示す工程図である。この図に示すように、本実施形態では、まず、正極板２１と負極板３１とを作製する（ステップ１）。本ステップでは、まず、アルミニウムで構成された集電体の両面に活性炭を主成分とする活物質層を形成した正極シート（図示省略）と、銅で構成された集電体の両面に黒鉛を主成分とする活物質層を形成した負極シート（図示省略）とを用意する。正極の集電体は、後述のプレドープ工程に対応させるために、表面に貫通孔を有するアルミニウム材料により構成し、負極の集電体は、後述のプレドープ工程に対応させるために、表面に貫通孔を有する銅材料により構成する。次に、正極シートを切断加工し、基板部２１１１と延長部２１１２とを有する正極集電体２１１を形成する。また、負極シートを切断加工し、基板部２２１１と延長部２２１２とを有する負極集電体２２１を形成する。

次に、電極ユニット２０を作製する（ステップ２）。本ステップでは、セルロースで構成されたセパレータ２３を用意し、リチウム極集電体２４２およびリチウム極２４１、負極板２２、セパレータ２３、正極板２１、セパレータ２３、負極板２２、セパレータ２３、正極板２１…の順序で積層することにより、電極ユニット２０を作製する。正極板２１、負極板２２、セパレータ２３、およびリチウム極２４１（およびリチウム極集電体２４２）の積層数としては、例えば、正極板２１が１３枚、負極板２２が１３枚、セパレータ２３が２８枚、リチウム極２４１（およびリチウム極集電体２４２）が１枚である。なお、図２では電極ユニット２０を簡略化して示しており、正極板２１、負極板２２およびセパレータ２３の枚数を少なめに示している。

次に、正極端子４０と負極端子５０とを電極ユニット２０に接合する（ステップ３）。本ステップでは、正極板２１の延長部２１１２の接合部２１１２Ａを積層して正極集電積層体２０Ｂを形成し、この正極集電積層体２０Ｂと正極端子４０の一端部４０Ａとを重ね合せ、これらを溶接により接合する。また、負極板２２の延長部２２１２の接合部２２１２Ａを積層して負極集電積層体２０Ｃを形成し、この負極集電積層体２０Ｃと負極端子５０の一端部５０Ａとを重ね合せ、これらを溶接により接合する。

次に、電極ユニット２０を外装体３０に収納する（ステップ４）。本ステップでは、主としてポリプロピレン、アルミニウム、およびナイロンがこの順序で積層されたラミネートフィルムからなる上側部材３１と下側部材３２とを用意し、この上側部材３１と下側部材３２との間に電極ユニット２００を挟み込み、正極端子４０および負極端子５０を、上側部材３１および下側部材３２の一方の短辺から露出させた状態で、上側部材３１および下側部材３２の周縁の３辺を熱融着により接合する。ここで、熱融着する上側部材３１および下側３２の周縁の３辺には、正極端子４０および負極端子５０を挟み込んだ一方の短辺が含まれる。本実施形態では、外装体３０の一方の長辺を、開封された状態とする。上側部材３１および下側部材３２における熱融着面となる内層は、熱融着可能なものであればよいが、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂（一部官能基を変性したものも含む）であることが好ましい。

次に、電極ユニット２０と外装体３０とからなる構造体を、真空環境下で加熱することにより、乾燥させる（ステップ５）。次に、所定量の電解液を、外装体３０の開封された一方の長辺から外装体３０内に注液する（ステップ６）。本ステップにおいて、電解液の注液は、常圧条件下で行ってもよく、所定圧力まで減圧した減圧条件下で行ってもよい。

次に、電極ユニット２０と外装体３０と外装体３０内に注液された電解液とからなる構造体に対して、減圧、減圧状態の保持、および減圧状態の開放の順序の減圧処理を、複数回、繰り返し行う（ステップ７）。本ステップでは、上記構造体を、チャンバー内に収容し、このチャンバー内を所定圧力まで減圧する。このチャンバー内の減圧は、所定圧力まで徐々に減圧度を上昇させる方法により行ってもよく、減圧開始時に一斉に所定圧力まで減圧する方法により行ってもよい。チャンバー内を所定圧力まで減圧した後は、この減圧状態を保持する。この減圧状態を保持する時間（以下、保持時間という）は、上記減圧処理を繰り返す工程の開始から終了まで均等に設定してもよく、当該工程の開始時から終了時にかけて徐々に長くなるように設定してもよい。そして、チャンバー内の減圧状態を保持した後、チャンバー内の減圧状態を開放する。これにより、電解液が正極活物質層２１２、負極活物質層２２２およびリチウム極２４１に浸透する。以上の減圧処理を、複数回、繰り返す。なお、減圧処理を複数回繰り返すことは必須ではなく、減圧処理を１回行うのみでもよい。

ここで、減圧処理を繰り返す工程では、上記所定圧力、上記保持時間、および減圧処理のサイクル数を、外装体３０内の電解液が揮発し、外装体３０の開封口が電解液の蒸気に所定時間曝されるように設定する。それにより、電解液が揮発した状態で外装体３０の開封口に吸着させる。換言すると、減圧処理を繰り返す工程では、上記所定圧力、上記保持時間、および減圧処理のサイクル数を、電解液が突沸して液滴の状態で外装体３０の開封口に付着するような状態になるべくならないように設定する。なお、減圧処理を繰り返す工程の後に、外装体３０の開封口に液滴の状態の電解液が付着した場合には、外装体３０の開封口から液滴の状態の電解液を拭き取ることが好ましい。

外装体３０の開封口を電解液の蒸気に曝す際に、外装体３０の一辺を全長に亘って曝してもよく、外装体３０の一辺の一部を事前に熱融着しておき、外装体３０の一辺の残部のみ曝すようにしてもよい。外装体３０の一辺の一部のみを電解液の蒸気に曝す場合には、剥離強度を局所的に低下させる部位をより一層特定された位置に限定することが可能である。

次に、減圧状態を保ったまま、或いは、再度減圧した上で、外装体３０の開封口を熱融着により接合する（ステップ８）。これにより、外装体３０の封止部３３の一辺（一方の長辺封止部３３３）は、揮発した状態で吸着した電解液が介在する状態で接合される。次に、蓄電デバイス１０を、例えば、所定の期間放置してプレドープ（負極活物質層２１２へのリチウムイオンの吸蔵）を行う（ステップ９）。以上のステップ１〜９を経ることにより蓄電デバイス１０が完成する。

ステップ１〜９を経て完成した蓄電デバイス１０は、上述したとおり、ステップ８において接合された外装体３０の封止部３３の一辺（一方の長辺封止部３３３）において、揮発した状態で吸着した電解液が介在した状態で接合されている。それに対して、外装体３０の封止部３３の他の３辺（他方の長辺封止部３３２および一対の短辺封止部３３１）は、電解液が介在しない状態で接合されている。それによって、外装体３０の封止部３３の一辺の剥離強度は、外装体３０の封止部３３の他の３辺の剥離強度と比較して低くなる。さらに、外装体３０の封止部３３の一辺の剥離強度は、電解液が揮発することで分散した状態で当該一辺に吸着したことにより、過度に低下することも防止されている。従って、後述する実験でも確認されたように、封止部３３の封着不良を防止できると共に、外装体３０の内圧が所定値以上になった場合に特定位置からガスを放出させることができる。

なお、ステップ１〜９を行うことによって蓄電デバイス１０は完成するが、ステップ９（プレドープ）の後に、特開２０１４−１０７０２０号公報に説明されているようなエージング処理とガス抜き（外装体３０の開封、再封止）を行ってもよい（ステップ１０、不図示）。エージング処理は、蓄電デバイス１０に加熱処理や電圧印可などを行う処理であり、電極の不要物質をガス化して除去することができる。ガス抜きは、エージング処理によって発生したガスを外装体３０の外部に排出することを目的としており、外装体３０を開封し、再封止することで行われる。ステップ１０のガス抜き（外装体３０の開封、再封止）は、ステップ８で接合した封止部３３の一辺（一方の長辺封止部３３３）を切断するなどして一旦開封し、ステップ７、８の処理を再度繰り返し、そして封止部３３の一辺を熱融着により再度接合する。このステップ１０で行う再封止においても、接合される封止部は揮発した電解液が分散して吸着した状態であるため、ステップ８で行う場合と同様に、電解液を介在した状態で接合され、他の３辺よりも剥離強度が低い状態で接合される。

図５は、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の製造方法の効果を確認するための実験についてまとめた表である。この表に示すように、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の製造方法の効果を確認するために、比較例に係る試料（試料数１０）と、実施例に係る試料（試料数１０）と、実施例２に係る試料（試料数１０）とを作製した。作製した試料について、封止部３３の封着不良の有無を目視で確認した。そして、封止部３３の封着に成功した蓄電デバイス１０をその内圧が上昇する条件に曝し、封止部３３からのガス漏れが生じる時の外装体の膨張の程度、ガス漏れが生じる位置を目視で確認した。

比較例に係る試料の作製においては、上記ステップ７の工程における減圧処理の回数を１回とし、外装体３０の開封口を熱融着により接合する前に、外装体３０の開封口にスポイトを用いて電解液を液滴の状態で付着させた。このようにして作製された１０個の試料のうちの４個の試料に封着不良が生じた。また、封着に成功した６個の試料のうちの４個の試料に、外装体３０の膨張が実施例１、２と比較して小さい段階でのガス漏れが発生した。このガス漏れは、封止部３３の電解液を付着させた部位から発生した。かかる結果から、比較例に係る試料では、封止部３３の封着性を確保できず、封止部３３の封着に成功したとしても、封止部３３の電解液を付着させた部位の剥離強度が過度に低くなることが確認された。

実施例１に係る試料の作製においては、上記のステップ７の工程における減圧処理の回数を１回とし、それ以外は、上述の実施形態に係る製造方法と同様の工程を実施する。このようにして作製された１０個の試料の全てが、封止部３３の封着に成功した。また、封着に成功した１０個の試料のうちの９個の試料に、封止部３３における揮発状態の電解液を吸着させた部位からのガス漏れが発生した。ここで、この９個の試料のガス漏れは、外装体３０の膨張が比較例と比較して大きい段階で発生した。かかる結果から、実施例１に係る試料では、封止部３３の封着性を確保でき、封止部３３における電解液を吸着させた部位の剥離強度を適度に低く設定できることが確認された。なお、１０個の試料のうちの１個の試料では、封止部３３の電解液を吸着させていない部位からガス漏れが発生した。

実施例２に係る試料は、上述の実施形態に係る製造方法と同様の工程を経て作製した。このようにして作製された１０個の試料の全てが、封止部３３の封着に成功した。また、封着に成功した１０個の試料のうちの全てに、封止部３３における揮発状態の電解液を吸着させた部位からのガス漏れが発生した。ここで、この１０個の試料のガス漏れは、外装体３０の膨張が比較例と比較して大きい段階で発生した。かかる結果から、実施例１に係る試料では、封止部３３の封着性を確保でき、封止部３３における電解液を吸着させた部位の剥離強度を適度に低く設定できることが確認された。

以上説明したように、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の製造方法では、上側部材３１および下側部材３２（一対の外装フィルム）により電極ユニット２０を挟んだ状態で、上側部材３１および下側部材３２の外周縁部における３辺（一対の短辺封止部３３１および他方の長辺封止部３３２）を、熱融着により相互に接合する。これにより、一方の長辺封止部３３３（易開放部）に対応する位置に開封口を有し、電極ユニット２０を収納する収納体が形成される。この収納体の開封口から収納体の中に電解液を注液する。そして、電解液を注入した収納体の中を減圧し、その減圧状態を保持し、その後、その減圧状態を開放する減圧処理を行う。これにより、電解液が揮発した状態で収納体の開封口に吸着する。その後、上側部材３１および下側部材３２の外周縁部における一方の長辺封止部３３３に対応する位置を、熱融着により相互に接合する。これにより、外装体３０の一方の長辺封止部３３３は、揮発した状態で吸着した電解液が介在することで、封止部３３の他部位（一対の短辺封止部３３１および他方の長辺封止部３３２）と比較して剥離強度が低くなっている。従って、本実施形態に係る蓄電モジュール１０の製造方法によれば、液滴の状態で付着した電解液が介在する場合と比較して、一方の長辺封止部３３３における電解液の分散の均一性を高めることができ、一方の長辺封止部３３３の剥離強度を適度に低下させることが可能になる。よって、封止部３３の他部位と比較して剥離強度を低下させた一方の長辺封止部３３３において封着不良が発生することを防止できる。また、外装体３０の内圧に応じて必要な段階で一方の長辺封止部３３３を開放させることが可能になる。

また、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の製造方法では、電解液を注入した収納体の中を減圧し、その減圧状態を保持し、その後、その減圧状態を開放する減圧処理を、複数回、繰り返し行う。これにより、電解液の揮発を促進できるので、電解液がより一層、均一性が高い状態で収納体の開封口に吸着する。従って、一方の長辺封止部３３３における電解液の分散の均一性をより一層高めることができ、一方の長辺封止部３３３の剥離強度をより一層適切に設定することが可能になる。よって、封止部３３の他部位と比較して剥離強度を低下させた一方の長辺封止部３３３において封着不良が発生することを、より一層確実に防止できる。また、外装体３０の内圧に応じて必要な段階で一方の長辺封止部３３３を開放させることをより一層確実に実現できる。

また、本実施形態に係る蓄電デバイス１０の製造方法では、正極端子４０および負極端子５０が介在しない一方の長辺封止部３３３の剥離強度を、封止部３３の他部位の剥離強度と比較して低下させる。これにより、外装体３０の内圧が所定値以上に上昇し、外装体３０からガスが放出された際に、正極端子４０および負極端子５０、さらにその先に接続される外部回路等が放出されたガスに曝されて腐食することを抑制できる。

上述の実施形態における「蓄電デバイス１０」は本発明における「蓄電デバイス」の一例に相当し、上述の実施形態における「電極ユニット２０」は本発明における「電極ユニット」の一例に相当し、上述の実施形態における「正極板２１」は本発明における「正極板」の一例に相当し、上述の実施形態における「負極板２２」は本発明における「負極板」の一例に相当し、上述の実施形態における「セパレータ２３」は本発明における「絶縁層」の一例に相当する。

上述の実施形態における「外装体３０」は本発明における「外装体」の一例に相当し、上述の実施形態における「上側部材３１」および「下側部材３２」は本発明における「外装フィルム」の一例に相当し、上述の実施形態における「封止部３３」は本発明における「封止部」の一例に相当し、上述の実施形態における「長辺封止部３３３」は本発明における「易開放部」および「正極端子および負極端子が介在しない一辺」の一例に相当し、上述の実施形態における「正極端子４０」は本発明における「正極端子」の一例に相当し、上述の実施形態における「負極端子５０」は本発明における「負極端子」の一例に相当する。

なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。例えば、上述の実施形態では、リチウムイオンキャパシタを例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、リチウムイオン電池等の他の蓄電デバイスおよび蓄電モジュールにも適用できる。

また、上述の実施形態では、一方の長辺封止部３３３の全体を易開放部としたが、一方の長辺封止部３３３の少なくとも一部を易開放部とすればよい。また、長辺封止部３３３に易開放部を形成することは必須ではなく、短辺封止部３３１に端子が存在しない場合には、短辺封止部３３１に易開放部を形成してもよい。

さらに、上述の実施形態では、２枚の外装フィルム（上側部材３１と下側部材３２）を電極ユニット２０を挟んだ状態で相互に重ね合せ、これらの２枚の外装フィルムの相互に重なり合った外周縁部を相互に接合した。しかしながら、１枚の外装フィルムを半分に折り曲げてその１枚の外装フィルムの相互に重なり合った部分の折り曲げ線を除く外周縁部を相互に接合してもよい。

１０…蓄電デバイス
２０…電極ユニット
２０Ａ…電極積層体
２０Ｂ…正極集電積層体
２０Ｃ…負極集電積層体
２１…正極板
２１１…正極集電体
２１１１…基板部
２１１２…延長部
２１１２Ａ…接合部
２１２…正極活物質層
２２…負極板
２２１…負極集電体
２２１１…基板部
２２１２…延長部
２２１２Ａ…接合部
２２２…負極活物質層
２３…セパレータ
２４１…リチウム極
２４２…リチウム極集電体
３０…外装体
３０Ａ…金属箔
３０Ｂ…第１の樹脂フィルム
３０Ｃ…第２の樹脂フィルム
３１…上側部材
３１１…凹部
３２…下側部材
３２１…凹部
３３…封止部
３３１…短辺封止部
３３２…長辺封止部
３３３…長辺封止部
４０…正極端子
４０Ａ…一端部
４０Ｂ…接点部
４０Ｃ…ネジ孔
５０…負極端子
５０Ａ…一端部
５０Ｂ…接点部
５０Ｃ…ネジ孔

Claims (4)

1. 絶縁層を挟んだ状態で相互に重なり合った正極板と負極板とを備える電極ユニットと、
   前記電極ユニットを挟んだ状態で設けられた２枚または１枚の外装フィルムを備え、前記外装フィルムの相互に重なり合った外周縁部が相互に接合されることで前記正極板および前記負極板の周縁に沿って延びる封止部が形成された外装体と、
   前記外装体に充填された電解液と
   を備え、
   前記封止部の一辺に、前記封止部の他部位と比較して前記外装体の内圧により開放され易い易開放部が形成された蓄電デバイスの製造方法であって、
   前記外装フィルムにより前記電極ユニットを挟んだ状態で、前記外装フィルムの前記外周縁部における前記封止部の前記他部位に対応する位置を、熱融着により相互に接合することで、前記易開放部に対応する位置に開封口を有し、前記電極ユニットを収納する収納体を形成し、
   前記開封口から前記収納体の中に前記電解液を注液し、
   前記電解液を注液した前記収納体を収容したチャンバーの中を減圧し、前記チャンバー内を減圧した状態を保持し、前記チャンバー内を減圧した状態を開放する減圧処理を行い、
   前記減圧処理を行った後、前記外装フィルムの前記外周縁部における前記易開放部に対応する位置を、熱融着により相互に接合することで、前記外装体を形成する蓄電デバイスの製造方法。
2. 請求項１に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
   前記減圧処理を複数回繰り返す蓄電デバイスの製造方法。
3. 請求項１又は２に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
   前記収納体の中に注液された前記電解液を、前記減圧処理により揮発させて前記一対の外装フィルムの前記外周縁部における前記易開放部に対応する位置に吸着させる蓄電デバイスの製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の蓄電デバイスの製造方法であって、
   前記蓄電デバイスは、
   前記正極板に電気的に接続され前記封止部から前記外装体の外部に延びる正極端子と、
   前記負極板に電気的に接続され前記封止部から前記外装体の外部に延びる負極端子と
   を備え、
   前記易開放部を、前記封止部における前記正極端子と前記負極端子とが介在しない辺に形成する蓄電デバイスの製造方法。

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