JP2020017376A - 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電池容量の低下及び絶縁性の低下を抑制できる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供する。【解決手段】二次電池は、電極組立体１２と、電極組立体１２を収容するケース本体１４と、アール状に成型されたケース本体１４のケース隅部１９と、電極組立体１２とケース本体１４とを絶縁する絶縁フィルム１３とを有する。絶縁フィルム１３は、長側面絶縁部３９、短側面絶縁部４０及び底面絶縁部４１を有する。絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９、短側面絶縁部４０及び底面絶縁部４１が交わる位置に貫通する孔部４３を設け、孔部４３を塞ぐカバー部材４５を備える。カバー部材４５はアール状の閉塞部４６と、閉塞部４６から延出し、孔部４３を囲む部位に接合された接合部４７と、を備える。カバー部材４５は閉塞部４６が孔部４３の全体を覆う状態で接合部４７によって絶縁フィルム１３に接合されている。【選択図】図７

Description

本発明は、積層型の電極組立体を包んだ絶縁フィルムと、電極組立体を収納した金属製のケース本体とを有する蓄電装置及び蓄電装置の製造方法に関する。

従来から、ＥＶ（Electric Vehicle）やＰＨＶ（Plug in Hybrid Vehicle）などの車両には、走行用モータへの供給電力を蓄える蓄電装置としてリチウムイオン二次電池やニッケル水素二次電池などが搭載されている。二次電池は、正極と負極の電極をセパレータを介して積層した積層型の電極組立体と、電極組立体を収容したケースとを備える。また、二次電池は、電極組立体を包むことでケースと電極組立体とを絶縁した有底角筒型の絶縁フィルムを備え、ケースは、絶縁フィルムに包まれた電極組立体を収納する有底角筒型の金属製のケース本体と、ケース本体の開口部を閉塞する蓋体とを有する。

例えば、ケース本体は、それぞれ対向した一対の矩形状のケース第１側面と、ケース第１側面と交差してそれぞれ対向する矩形状のケース第２側面と、ケース第１側面とケース第２側面の一端を繋いだ矩形状のケース底面と、ケース第１側面、ケース第２側面及びケース底面が交わるケース隅部とを有する。金属製のケース本体をこのような有底角筒型に成形する場合、一般にパンチで金属板を押圧することでダイスに流動させる絞り加工が用いられる。金属板をパンチで押圧する際の金属板の割れを抑制するために、パンチにおいて金属板を押圧する面の角はアール状に形成されている。このため、絞り加工で成型されたケース本体では、パンチの角によって押圧される部分、すなわち、ケース隅部がアール状に成型される。

また、有底角筒型のケース本体に対応して絶縁フィルムも有底角筒型である。有底角筒型の絶縁フィルムは、一対のケース第１側面と対向する一対の第１側面絶縁部と、一対のケース第２側面と対向する一対の第２側面絶縁部と、ケース底面と対向する底面絶縁部と、第１側面絶縁部、第２側面絶縁部及び底面絶縁部が交わる底側角部とを有する。有底角筒型の絶縁フィルムは、絶縁性樹脂製のシートを折ることで形成されている。折る前の絶縁性樹脂のシートには、一対の第１側面絶縁部と底面絶縁部の境界、及び一対の第２側面絶縁部と底面絶縁部の境界となる位置に折り目が形成されている。そして、絶縁性樹脂のシートを折り目に沿って折り曲げることで、有底角筒型に形成されるようになっている。絶縁性樹脂のシートを折り曲げる際には、絶縁フィルムが有底角筒型となるように略直角に山折り又は谷折りされるため、底側角部は略直角状に形成される。

よって、ケース隅部がアール状である一方、底側角部は略直角状であるため、ケース本体内でケース隅部と底側角部とが干渉してしまい、絶縁フィルムが破損するおそれがある。底側角部とケース隅部との干渉を回避するため、絶縁フィルム及び電極組立体のケース第１側面の長手の延びる方向における幅及びケース第２側面の短手の延びる方向における厚みを、ケース本体よりもケース隅部の幅及び厚み分だけ小さく形成する必要がある。しかしながら、絶縁フィルム及び電極組立体を小さくすると、電極が小さくなることで電池容量が低下してしまう。

そこで、ケース隅部と底側角部との干渉を回避した蓄電装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）。図１１に示すように、特許文献１の蓄電装置において電極組立体とケースとを絶縁する有底角筒型の絶縁シート８０は、互いに対向する一対の第２絶縁部８１と、第２絶縁部８１と交差して互いに対向する一対の第３絶縁部８２と、両第３絶縁部８２の一端を繋いだ底側絶縁部８３とを有する。また、絶縁シート８０は、第２絶縁部８１、第３絶縁部８２及び底側絶縁部８３に囲まれる位置に第４絶縁部８４を有する。第４絶縁部８４の一部は、ケース用隅部と対向する。また、各第４絶縁部８４は、隣接する各第２絶縁部８１及び各底側絶縁部８３に対して傾いている。各第４絶縁部８４は、第３絶縁部８２に直交する方向から絶縁シート８０を見て、Ｃ面状に形成されている。

特許文献１の絶縁シート８０は、図１２に示すように、矩形帯状の絶縁シート８０を組み立てることで形成される。展開された絶縁シート８０では、絶縁シート８０の長手方向の一端から他端にかけて、一方の第２絶縁部８１と、一方の第３絶縁部８２と、他方の第２絶縁部８１と、他方の第３絶縁部８２と、延出部８６とが順に繋がっている。また、展開された絶縁シート８０では、他方の第３絶縁部８２の短手方向の一端に底側絶縁部８３が繋がっている。さらに、展開された絶縁シート８０では、底側絶縁部８３の長手方向の両端に各第４絶縁部８４が繋がっている。

絶縁シート８０を組み立てる際には、他方の第２絶縁部８１を挟む両第３絶縁部８２が折り曲げられるとともに、一方の第２絶縁部８１が折り曲げられ、さらに、その一方の第２絶縁部８１上に延出部８６が重なるように延出部８６が折り曲げられる。そして、一方の第２絶縁部８１と延出部８６とが貼着テープ８７で貼着されることにより、展開された絶縁シート８０が角筒型に成形される。また、底側絶縁部８３が折り曲げられるとともに、両第４絶縁部８４が折り曲げられて、各第４絶縁部８４から各第２絶縁部８１に跨るように貼着テープ８７が貼着されて、絶縁シート８０の底が形成される。また、第４絶縁部８４により、Ｃ面状の絶縁用隅部が形成される。

上記構成の絶縁シート８０により、アール状に成型されたケース隅部から離れる方向に第４絶縁部８４を逃がすことができ、絶縁シート８０及び電極組立体を小さくすることなく、ケース隅部と底側角部との干渉を回避できる。

特開２０１５−３２３８６号公報

ところで、特許文献１の絶縁シート８０においては、各第２絶縁部８１と各第４絶縁部８４に跨るように貼着される貼着テープ８７は屈曲している。貼着テープ８７が屈曲すると、貼着テープ８７にしわや浮きが発生し、各第２絶縁部８１と各第４絶縁部８４との間に隙間が生じるおそれがあり、電極組立体とケース隅部との絶縁性が低下する虞がある。さらに、しわや浮きが発生した分だけ厚みが増すため、電極組立体及び絶縁シート８０をしわや浮きの分だけ考慮して小さくする必要があり、電池容量を低下させてしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電池容量の低下及び絶縁性の低下を抑制できる蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決する蓄電装置は、電極組立体と、前記電極組立体を収容する金属製の有底角筒型のケース本体と、前記ケース本体の底側に位置してアール状に成型されたケース隅部と、前記電極組立体と前記ケース本体とを絶縁する有底角筒型の絶縁フィルムとを有し、前記絶縁フィルムは、前記ケース本体の側面と前記電極組立体を絶縁する側面絶縁部と、前記ケース本体の底面と前記電極組立体を絶縁する底面絶縁部と、を有する蓄電装置において、前記絶縁フィルムは前記絶縁フィルムの前記側面絶縁部と前記底面絶縁部とが交わる位置であって前記ケース隅部に対向する位置を貫通する孔部と、前記孔部を塞ぐ絶縁性樹脂製のカバー部材と、を有し、前記カバー部材は前記ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状の閉塞部と、前記閉塞部から延出し、前記絶縁フィルムにおける前記孔部を囲む部位に接合された接合部と、を備え、前記カバー部材は前記閉塞部が前記孔部の全体を覆う状態で前記接合部によって前記絶縁フィルムに接合されている。

これによれば、絶縁フィルムが孔部を備えることで、絶縁フィルムにおいてケース隅部と対向する部分が角張らない。しかも、孔部を塞ぐ閉塞部は、ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状であるため、絶縁フィルムの底側の隅が角張らず、絶縁フィルムの隅とケース隅部との干渉を抑制できる。このため、絶縁フィルムの隅とケース隅部との干渉を避けるために電極組立体を小さくする必要がない。そして、カバー部材において、閉塞部で孔部を閉塞しつつ、接合部を絶縁フィルムに接合するため、隙間が生じることも回避できる。このため、電池容量の低下及び絶縁性の低下を抑制することができる。

蓄電装置について、前記接合部は前記絶縁フィルムの前記ケース本体側の面に接合され、前記閉塞部は前記孔部を前記絶縁フィルムの前記ケース本体側から閉塞してもよい。この場合、孔部にカバー部材を位置合わせして接合しやすく、絶縁フィルムひいては蓄電装置の生産性が向上する。

また、蓄電装置について、前記接合部は前記絶縁フィルムの前記電極組立体側の面に接合され、前記閉塞部は前記孔部を前記絶縁フィルムの前記電極組立体側から閉塞してもよい。この場合、ケース本体とカバー部材が接触することなく、接合部の接合が剥がれることを抑制できる。

上記課題を解決する蓄電装置の製造方法は、電極組立体と、前記電極組立体を収容する金属製の有底角筒型のケース本体と、前記ケース本体の底側に位置してアール状に成型されたケース隅部と、前記電極組立体と前記ケース本体とを絶縁する有底角筒型の絶縁フィルムとを有し、前記絶縁フィルムは、前記ケース本体の側面と前記電極組立体を絶縁する側面絶縁部と、前記ケース本体の底面と前記電極組立体を絶縁する底面絶縁部と、を有する蓄電装置の製造方法であって、前記絶縁フィルムは前記絶縁フィルムの前記側面絶縁部と前記底面絶縁部とが交わる位置であって前記ケース隅部に対向する位置を貫通する孔部と、前記孔部を塞ぐ絶縁性樹脂製のカバー部材と、を有し、前記カバー部材は前記ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状の閉塞部と、前記閉塞部から延出し、前記絶縁フィルムにおける前記孔部を囲む部位に接合された接合部と、を備えており、前記ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状の隅部を底側に有する角柱型の中子に対し展開された絶縁シートを被せ、前記中子に沿わせて前記絶縁シートが有底角筒型に組み立てられて前記絶縁フィルムとされ、かつ前記隅部に沿わせて被せた前記カバー部材の前記閉塞部によって前記孔部が閉塞された状態にする組立工程と、前記接合部を前記絶縁フィルムに接合する接合工程と、を含む。

これによれば、組立工程では、中子を用いて絶縁シートから絶縁フィルムを組み立てることができるとともに、中子の隅部によってカバー部材をケース隅部と対向する位置に配置しやすい。そして、接合工程によって、接合部を絶縁フィルムに接合し、閉塞部によって孔部を塞ぐことができる。製造される絶縁フィルムは、その底側の隅が角張らず、絶縁フィルムの底側の隅とケース隅部との干渉を抑制できる。このため、絶縁フィルムの隅とケース隅部との干渉を避けるために電極組立体を小さくする必要がない。そして、カバー部材において、閉塞部で孔部を閉塞しつつ、接合部を絶縁フィルムに接合するため、隙間が生じることも回避できる。このため、電池容量の低下及び絶縁性の低下を抑制することができる。

蓄電装置の製造方法について、前記孔部は、前記組立工程の前の展開された前記絶縁シートにおいて前記側面絶縁部となる部分と前記底面絶縁部となる部分とが交わる部位に孔を開ける孔開け工程により形成されてもよい。この場合、絶縁フィルムが展開された状態で効率よく孔を開けて孔部を形成することができる。

蓄電装置の製造方法について、前記カバー部材は熱成形によって形成されてもよい。この場合、薄くカバー部材を形成できるため、ケース隅部とカバー部材との干渉をより回避しやすくなる。その結果として、電池容量の低下をより効果的に抑制できる。

蓄電装置の製造方法について、前記組立工程において、展開された前記絶縁シートを前記中子に被せて有底角筒型に組み立てた後に前記閉塞部が前記中子の前記隅部と重なるように前記カバー部材を前記中子に被せてもよい。この場合、閉塞部を絶縁フィルムの孔部に対して位置合わせがしやすいため、絶縁フィルムひいては蓄電装置の生産性が向上する。

また、蓄電装置の製造方法について、前記組立工程において、前記絶縁シートを前記中子に被せる前に前記閉塞部が前記中子の前記隅部と重なるように前記カバー部材を前記中子に被せた後に、展開された前記絶縁シートを前記孔部に前記カバー部材を対応させた状態で前記中子に沿わせて有底角筒型に組み立ててもよい。この場合、カバー部材が絶縁フィルムの電極組立体側に位置し、カバー部材の接合部とケース本体とが接触しないため、カバー部材の接合が剥がれることを抑制できる。

また、蓄電装置の製造方法について、前記接合工程において、前記接合部と前記絶縁フィルムとの接合は超音波溶着によって行われてもよい。この場合、接合部を溶着させるためのホーンの形状を自由に設計できるため、カバー部材をケース隅部の形状に沿わせて絶縁フィルムに接合しやすい。

本発明によれば、電池容量の低下及び絶縁性の低下を抑制できる蓄電装置を提供できる。

実施形態の二次電池を示す分解斜視図。 二次電池のケース本体を示す斜視図。 電極組立体の構成要素を示す分解斜視図。 実施形態の絶縁フィルムを示す斜視図。 実施形態の絶縁シートを示す展開平面図。 絶縁フィルムの孔部とカバー部材を示す拡大斜視図。 （ａ）はケース隅部及びカバー部材を示す正面断面図、（ｂ）はケース隅部及びカバー部材を示す側面断面図。 組立工程の中子に絶縁シートを被せた状態を示す斜視図。 （ａ）は組立工程の絶縁フィルムを組み立てた状態を示す斜視図、（ｂ）は組立工程のカバー部材を被せた状態を示す斜視図。 （ａ）は別例の組立工程の中子にカバー部材を被せた状態を示す斜視図、（ｂ）は別例の組立工程の絶縁フィルムを組み立てた状態を示す斜視図。 従来技術の絶縁シートを示す斜視図。 展開した従来技術の絶縁シートを示す平面図。

以下、蓄電装置及び蓄電装置の製造方法を二次電池及び二次電池の製造方法に具体化した一実施形態を図１〜図９にしたがって説明する。
図１に示すように、二次電池１０は、その外郭を成すケース１１と、ケース１１に収容される電極組立体１２と、電極組立体１２を包む絶縁フィルム１３と、を有する。二次電池１０は、例えばリチウムイオン電池である。

図１及び図２に示すように、ケース１１は、有底角筒型のケース本体１４と、ケース本体１４の開口１４ａを液密に閉塞する蓋部１５と、を有する。ケース本体１４は、例えばアルミニウムなどの金属製であり、導電性を有する。ケース本体１４は、互いに対向する一対の矩形状の長側面１６と、長側面１６と交差し、かつ互いに対向する一対の矩形状の短側面１７と、各長側面１６及び各短側面１７の一端側に位置する矩形状の底面１８と、を有する。なお、一対の長側面１６及び一対の短側面１７は、ケース本体１４の側面を構成する。ケース本体１４は、絞り加工により形成されており、長側面１６、短側面１７及び底面１８の三面が交わる部分に、アール状のケース隅部１９を備える。ケース隅部１９の曲率半径は、例えば、１〜２ｍｍ程度である。なお、ケース隅部１９は、説明のため強調して描写されており、実際の大きさと異なる。

蓋部１５は、後述する正極端子３５が挿通する正極端子孔２０と、後述する負極端子３７が挿通する負極端子孔２１と、ケース本体１４に電解液（図示せず）を注液するための注液孔２２と、を有する。注液孔２２は、電解液をケース本体１４に注液した後、注液栓（図示せず）によって塞がれる。電極組立体１２は、絶縁フィルム１３に包まれた状態でケース本体１４の開口１４ａから挿入されて収容される。

図１及び図３に示すように、電極組立体１２は、正極電極２３と、負極電極２４と、絶縁体であるセパレータ２５と、を有する。電極組立体１２は、正極電極２３と、負極電極２４と、をセパレータ２５を間に介して交互に積層することで組み立てられている。電極組立体１２はケース本体１４に収まる直方体型である。なお、以下の説明において、正極電極２３及び負極電極２４が積層された方向を積層方向Ｌとする。

電極組立体１２は、積層方向Ｌの両端に位置する一対の矩形状の電極組立体長側面２６と、積層方向Ｌに沿って延びる面を有する一対の矩形状の電極組立体短側面２７と、各電極組立体長側面２６及び各電極組立体短側面２７の一端側に位置する矩形状の電極組立体底面２８を有する。各電極組立体長側面２６はケース本体１４の各長側面１６と対向し、各電極組立体短側面２７は各短側面１７と対向し、電極組立体底面２８は底面１８と対向する。電極組立体１２は、各電極組立体短側面２７と電極組立体底面２８が交わる部分に矩形状の電極組立体角部２９を有する。また、電極組立体角部２９は、電極組立体長側面２６と交差する方向から電極組立体１２を見て、それぞれ電極組立体短側面２７及び電極組立体底面２８に対して斜めに交差するＣ面状である。電極組立体角部２９は、後述する絶縁フィルム１３のカバー部材４５と干渉しないように、ケース隅部１９からケース本体１４の内側に離れるＣ面状に形成されている。なお、図１における電極組立体角部２９は、説明のため強調して描写されており、実際の大きさと異なる。

正極電極２３は、矩形状の正極金属箔２３ａと、正極金属箔２３ａの両面に同一形状に形成された正極活物質層２３ｂと、正極金属箔２３ａの一端側から突出する正極タブ３０を有している。正極金属箔２３ａ及び正極タブ３０は、例えばアルミニウム箔製である。正極電極２３のうち、各電極組立体短側面２７に沿って延びる縁を一対の正極短縁２３ｃとし、電極組立体底面２８に沿って延びる縁を正極底縁２３ｄとする。各正極短縁２３ｃと正極底縁２３ｄが交差する部分には正極角部２３ｅが形成されている。正極角部２３ｅは、正極短縁２３ｃ及び正極底縁２３ｄに対して斜めに交差し、電極組立体角部２９のＣ面に沿った縁である。

負極電極２４は、矩形状の負極金属箔２４ａと、負極金属箔２４ａの両面に同一形状に形成された負極活物質層２４ｂと、負極金属箔２４ａの一端側から突出する負極タブ３２を有している。負極金属箔２４ａは、例えば銅箔製である。負極活物質層２４ｂは、正極活物質層２３ｂを完全に覆うように、正極活物質層２３ｂよりも大きく形成されている。また、負極金属箔２４ａも同様に、正極金属箔２３ａよりも大きく形成されている。負極電極２４のうち、各電極組立体短側面２７に沿って延びる縁を一対の負極短縁２４ｃとし、電極組立体底面２８に沿って延びる縁を負極底縁２４ｄとする。各負極短縁２４ｃと負極底縁２４ｄが交差する部分には負極角部２４ｅが形成されている。負極角部２４ｅは、それぞれ負極短縁２４ｃ及び負極底縁２４ｄに対して斜めに交差し、電極組立体角部２９のＣ面に沿った縁である。

セパレータ２５は、正極電極２３と負極電極２４とを絶縁している。セパレータ２５は、正極金属箔２３ａ及び負極金属箔２４ａを覆う大きさの矩形状に形成されている。セパレータ２５の電極組立体短側面２７に沿って延びる縁を一対のセパレータ短縁２５ａとし、電極組立体底面２８に沿って延びる縁をセパレータ底縁２５ｂとする。各セパレータ短縁２５ａとセパレータ底縁２５ｂが交差する部分にはセパレータ角部２５ｃが形成されている。セパレータ角部２５ｃは、それぞれセパレータ短縁２５ａ及びセパレータ底縁２５ｂに対して斜めに交差し、電極組立体角部２９のＣ面状に沿った縁である。

電極組立体１２は、各正極電極２３から突出する正極タブ３０を集箔した正極タブ群３１と、各負極電極２４から突出する負極タブ３２を集箔した負極タブ群３３と、を有する。正極タブ３０及び負極タブ３２は、積層方向Ｌの一方に寄せ集めてから折り曲げることで、集箔されている。電極組立体１２はさらに、正極タブ群３１に接続された正極導電部材３４と、正極導電部材３４に設けられた正極端子３５と、負極タブ群３３に接続された負極導電部材３６と、負極導電部材３６に設けられた負極端子３７と、を有する。正極タブ群３１が正極導電部材３４と接続されることで、各正極電極２３は正極端子３５と電気的に接続されている。また、負極タブ群３３が負極導電部材３６と接続されることで、各負極電極２４は負極端子３７と電気的に接続されている。正極端子３５は、ケース１１に収容された状態で蓋部１５の正極端子孔２０からケース１１の外へ突出している。負極端子３７は、ケース１１に収容された状態で蓋部１５の負極端子孔２１からケース１１の外へ突出している。正極端子３５及び負極端子３７と蓋部１５との間にはそれぞれ絶縁部材３８が設けられ、正極端子３５及び負極端子３７と蓋部１５とが絶縁される。

図１に示すように、絶縁フィルム１３は、ケース本体１４と同様の有底角筒型である。電極組立体１２は、絶縁フィルム１３の開口１３ａから挿入されることで、絶縁フィルム１３に包まれる。絶縁フィルム１３は、電極組立体１２の両電極組立体長側面２６と、両電極組立体短側面２７と、電極組立体底面２８と、電極組立体角部２９と、を覆うことで、電極組立体１２とケース本体１４とを絶縁している。絶縁フィルム１３は、各電極組立体長側面２６及びケース本体１４の各長側面１６と対向する一対の矩形状の長側面絶縁部３９と、各電極組立体短側面２７及び各短側面１７と対向する一対の矩形状の短側面絶縁部４０と、を有する。そして、一対の長側面絶縁部３９と、一対の短側面絶縁部４０と、から絶縁フィルム１３の側面絶縁部が構成されている。絶縁フィルム１３は、当該絶縁フィルム１３の底側に矩形状の底面絶縁部４１を有する。底面絶縁部４１は、電極組立体底面２８及びケース本体１４の底面１８と対向する。

図４に示すように、絶縁フィルム１３は、絶縁フィルム１３を展開した形状の絶縁シート４４（後述する）を折り曲げて組み立てることで形成される。
絶縁フィルム１３において、各短側面絶縁部４０は、一方の長側面絶縁部３９の長手方向の各端側に繋がった一対の矩形状の第１短側面絶縁片４０ａに、他方の長側面絶縁部３９の長手方向の各端側に繋がった一対の矩形状の第２短側面絶縁片４０ｂがケース本体１４側に重なることで形成されている。第１短側面絶縁片４０ａ及び第２短側面絶縁片４０ｂは、短側面絶縁部４０と同じ高さである。第１短側面絶縁片４０ａ及び第２短側面絶縁片４０ｂは、積層方向Ｌに沿った短側面絶縁部４０の幅より短く、かつ積層方向Ｌに沿った短側面絶縁部４０の半分の幅よりも大きい幅を有する。このため、積層方向Ｌにおいて、短側面絶縁部４０の両端側では、第１短側面絶縁片４０ａ及び第２短側面絶縁片４０ｂが重ならず、短側面絶縁部４０の一端側では第１短側面絶縁片４０ａの一部が露出している。

各短側面絶縁部４０において、ケース本体１４の短側面１７と対向する面の底側の一部には、底面絶縁部４１と繋がった矩形状の短側面重畳片４０ｃが重なっている。短側面重畳片４０ｃの積層方向Ｌに沿った幅は、積層方向Ｌに沿った短側面絶縁部４０の幅と同じである。短側面重畳片４０ｃは、第１短側面絶縁片４０ａ及び第２短側面絶縁片４０ｂにおける底面絶縁部４１側の一部を覆う。各短側面絶縁部４０に位置する第１短側面絶縁片４０ａと、第２短側面絶縁片４０ｂと、各短側面重畳片４０ｃは、貼着テープ４２によって互いに固定されている。

絶縁フィルム１３は、長側面絶縁部３９と、短側面絶縁部４０と、底面絶縁部４１とが交差する位置に孔部４３を備えている。孔部４３は、絶縁フィルム１３のケース隅部１９と対向する位置を貫通している。孔部４３は、長側面絶縁部３９と、短側面絶縁部４０と、底面絶縁部４１における、長側面絶縁部３９と、短側面絶縁部４０と、底面絶縁部４１とが交差する角をそれぞれ切除することで形成されている。孔部４３は円形の孔であり、ケース隅部１９の曲率半径と同等、又はそれ以上である。

次に、展開した絶縁シート４４について説明する。図５に示すように、絶縁シート４４は矩形状のシートである。図５における上下方向を絶縁シート４４の上下方向とし、左右方向を絶縁シート４４の左右方向とする。絶縁シート４４は、上下方向及び左右方向の中央部に矩形状の底面絶縁部４１を備える。底面絶縁部４１の上下各長縁部には、矩形状の長側面絶縁部３９が繋がっており、底面絶縁部４１の左右各短縁部には、矩形状の短側面重畳片４０ｃが繋がっている。下側にある一方の長側面絶縁部３９の左右各短縁部及び各短側面重畳片４０ｃの下側縁部には、第１短側面絶縁片４０ａが繋がっている。また、上側にある他方の長側面絶縁部３９の左右各短縁部及び各短側面重畳片４０ｃの上側縁部には、第２短側面絶縁片４０ｂが繋がっている。

絶縁シート４４において、各長側面絶縁部３９と底面絶縁部４１との境界を第１境界４４ａとし、長側面絶縁部３９と第１短側面絶縁片４０ａ又は第２短側面絶縁片４０ｂとの境界を第２境界４４ｂとする。さらに、絶縁シート４４において、各短側面重畳片４０ｃと底面絶縁部４１との境界を第３境界４４ｃとし、各短側面重畳片４０ｃと第１短側面絶縁片４０ａ又は第２短側面絶縁片４０ｂとの境界を第４境界４４ｄとする。

絶縁シート４４において、孔部４３は第１境界４４ａと、第２境界４４ｂと、第３境界４４ｃと、第４境界４４ｄと、が交わる位置に各境界を跨いで設けられている。孔部４３は、長側面絶縁部３９と、第１短側面絶縁片４０ａ又は第２短側面絶縁片４０ｂと、短側面重畳片４０ｃと、底面絶縁部４１と、の孔部４３に対応する角が孔部４３の半径分だけ扇状に切除されて形成される。長側面絶縁部３９では、第１短側面絶縁片４０ａ又は第２短側面絶縁片４０ｂと、底面絶縁部４１と、に交わる位置の角が扇状に切除されている。第１短側面絶縁片４０ａ及び第２短側面絶縁片４０ｂでは、長側面絶縁部３９と、短側面重畳片４０ｃと、に交わる位置の角が扇状に切除されている。短側面重畳片４０ｃでは、第１短側面絶縁片４０ａ又は第２短側面絶縁片４０ｂと、底面絶縁部４１と、に交わる位置の角が扇状に切除されている。底面絶縁部４１では、四隅に位置する角が扇状に切除されている。

第１短側面絶縁片４０ａには、第１短側面絶縁片４０ａに斜めに延びる折り線４４ｅが設けられている。また、第２短側面絶縁片４０ｂにも、第２短側面絶縁片４０ｂに斜めに延びる折り線４４ｅが設けられている。折り線４４ｅは、孔部４３から第２境界４４ｂ及び第４境界４４ｄに対して斜めの方向に延びている。折り線４４ｅによって、第１短側面絶縁片４０ａ及び第２短側面絶縁片４０ｂの短側面重畳片４０ｃ側の一部が、折り曲げ部４４ｆとして分割される。

上記絶縁シート４４を折り曲げて絶縁フィルム１３を組み立てるには、絶縁シート４４上下の長側面絶縁部３９をそれぞれ第１境界４４ａから底面絶縁部４１側に略直角に折り曲げ、それぞれの長側面絶縁部３９を互いに対向させる。次に、下側にある一方の長側面絶縁部３９左右の第１短側面絶縁片４０ａにおいて、折り線４４ｅを折り曲げて第１短側面絶縁片４０ａの折り曲げ部４４ｆを除く部分が長側面絶縁部３９側に折り曲げられるようにする。そして、第１短側面絶縁片４０ａの折り曲げ部４４ｆを除く部分を第２境界４４ｂから略直角に長側面絶縁部３９側に折り曲げる。また、上側にある他方の長側面絶縁部３９左右の第２短側面絶縁片４０ｂにおいて、折り線４４ｅを折り曲げて第２短側面絶縁片４０ｂの折り曲げ部４４ｆを除く部分が長側面絶縁部３９側に折り曲げられるようにする。そして、第２短側面絶縁片４０ｂの折り曲げ部４４ｆを除く部分を既に折り曲げた第１短側面絶縁片４０ａと重なるように第２境界４４ｂから長側面絶縁部３９側に略直角に折り曲げる。さらに、各折り曲げ部４４ｆが短側面重畳片４０ｃ側へ折り込まれるように第４境界４４ｄに折り目をつけ、かつ各折り曲げ部４４ｆを折り込みつつ短側面重畳片４０ｃを第２短側面絶縁片４０ｂに重なるように折り曲げる。そして、第１短側面絶縁片４０ａと、第２短側面絶縁片４０ｂと、短側面重畳片４０ｃと、を貼着テープ４２によって貼り合わせて固定すると、絶縁フィルム１３が組み立てられる。

図１及び図６に示すように、絶縁フィルム１３は各孔部４３を絶縁フィルム１３のケース本体１４側から塞ぐカバー部材４５を備える。カバー部材４５は、ケース隅部１９に沿うようにアール状に形成された閉塞部４６と、閉塞部４６から延出した接合部４７と、を備えている。カバー部材４５は、熱成形の一種である、真空成形によって形成される。真空成形では、カバー部材４５の形状をした型にカバー部材４５の素材となる熱可塑性の絶縁性樹脂を真空吸着させ、絶縁性樹脂をカバー部材４５の形状に成形する。カバー部材４５は、閉塞部４６が孔部４３の全体を覆い、かつケース隅部１９と対向する状態で、接合部４７によって絶縁フィルム１３のケース本体１４側の面に接合されている。

図６及び図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、接合部４７は、孔部４３を囲む、長側面絶縁部３９における孔部４３側の一部と、短側面重畳片４０ｃにおける孔部４３側の一部と、底面絶縁部４１における孔部４３側の一部と、に接合されている。接合部４７は、長側面絶縁部３９に沿って延出した長側面接合部４７ａと、短側面絶縁部４０に沿って延出した短側面接合部４７ｂと、底面絶縁部４１に沿って延出した底面接合部４７ｃと、を有する。長側面接合部４７ａは長側面絶縁部３９に接合され、短側面接合部４７ｂは短側面重畳片４０ｃに接合され、底面接合部４７ｃは底面絶縁部４１に接合されている。

カバー部材４５は、ケース本体１４の内面と当接する。カバー部材４５の閉塞部４６はケース隅部１９に当接し、絶縁フィルム１３の孔部４３から露出する電極組立体１２の電極組立体角部２９と、ケース隅部１９と、を絶縁している。また、カバー部材４５の長側面接合部４７ａは、ケース本体１４の長側面１６と当接し、短側面接合部４７ｂは、ケース本体１４の短側面１７と当接し、底面接合部４７ｃは、ケース本体１４の底面１８と当接している。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）における絶縁フィルム１３、ケース本体１４、カバー部材４５は、説明のため強調して描写されており、実際の大きさと異なる。

次に、二次電池１０の製造方法を説明する。
二次電池１０の製造方法は、組立工程と、接合工程とを含み、好ましくは、組立工程の前に孔開け工程を含む。

図８に示すように、組立工程では中子４８を用いる。中子４８は、絶縁シート４４を組み立て、カバー部材４５を被せるために使用される。中子４８は、絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９に対向する一対の中子長側面４９と、短側面絶縁部４０に対向する一対の中子短側面５０と、底面絶縁部４１に対向する中子底面５１と、中子底面５１の反対側に形成された中子天面５２と、を有する。中子長側面４９は、長手方向に長側面絶縁部３９よりわずかに小さく、中子天面５２側の一部を除く全面が長側面絶縁部３９に覆われる大きさである。また、中子短側面５０は、短手方向に短側面絶縁部４０よりわずかに小さく、中子天面５２側の一部を除く全面が短側面絶縁部４０に覆われる大きさである。さらに、中子底面５１は、底面絶縁部４１よりわずかに小さく、その全面が底面絶縁部４１に覆われる大きさである。

また、中子４８は、中子長側面４９と、中子短側面５０と、中子底面５１と、が交差する位置に中子隅部５３を有する。中子隅部５３は、ケース隅部１９に沿うアール状に形成されている。

接合工程では、絶縁フィルム１３とカバー部材４５とを溶着させて接合する超音波溶着装置（図示せず）を用いる。超音波溶着装置は、超音波振動をカバー部材４５の接合部４７に伝達するためのホーン（図示せず）を有する。ホーンを接合部４７に当接させて、接合部４７を超音波振動させることで、絶縁フィルム１３及び接合部４７同士が摩擦し、摩擦熱によって溶融し、溶着する。

次に、二次電池１０の製造方法の各工程を順に説明する。
絶縁フィルム１３を組み立てる前、すなわち、組立工程の前に、孔開け工程を行うことが好ましい。孔開け工程では、絶縁シート４４において、第１境界４４ａと、第２境界４４ｂと、第３境界４４ｃと、第４境界４４ｄと、が交わる位置に孔開けを行い、孔部４３を形成する。孔開けは、例えば、孔開け用ポンチを絶縁シート４４に貫通させて行う。

図８に示すように、孔開け工程の後に行われる組立工程では、中子４８の中子底面５１に絶縁シート４４を被せる。この時、中子４８の中子底面５１に、絶縁シート４４の底面絶縁部４１を重ねる。また、中子４８の各中子隅部５３に、絶縁シート４４の各孔部４３を対応させる。

図９（ａ）に示すように、絶縁シート４４を中子４８に沿って折り曲げて絶縁フィルム１３に組み立てる。この時、中子４８の各中子隅部５３に各孔部４３を合わせながら絶縁シート４４を組み立て、各中子隅部５３が各孔部４３から露出した状態にする。

図９（ｂ）に示すように、絶縁シート４４を組み立てて絶縁フィルム１３とした後、各カバー部材４５を中子４８の各中子隅部５３に被せる。この時、各カバー部材４５の閉塞部４６を各中子隅部５３に沿って被せ、閉塞部４６によって孔部４３の全体が覆われた状態にする。さらに、各カバー部材４５の長側面接合部４７ａが絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９に重なり、短側面接合部４７ｂが短側面絶縁部４０に重なり、底面接合部４７ｃが底面絶縁部４１に重なる状態にする。

絶縁シート４４を有底角筒型の絶縁フィルム１３に組み立て、かつカバー部材４５を被せた後、すなわち、組立工程の後には、接合工程が行われる。接合工程では、超音波溶着装置によってカバー部材４５の接合部４７を絶縁フィルム１３に接合する。超音波溶着装置のホーンを、絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９に重なった各カバー部材４５の長側面接合部４７ａに押し当て、互いに溶着する。また、ホーンを短側面絶縁部４０に重なった短側面接合部４７ｂに押し当てて溶着し、底面絶縁部４１に重なった底面接合部４７ｃに押し当てて溶着する。ホーンを押し当てる時、中子４８が超音波溶着の受け冶具として機能し、絶縁フィルム１３及び接合部４７の溶着を補助する。

接合工程によって絶縁フィルム１３とカバー部材４５を接合した後、絶縁フィルム１３を中子４８から外し、絶縁フィルム１３の開口１３ａから電極組立体１２を挿入して包む。ケース本体１４の開口１４ａから絶縁フィルム１３に包まれた電極組立体１２を挿入し、ケース本体１４に電極組立体１２を収納する。そして、蓋部１５をケース本体１４の開口１４ａに溶接し、ケース１１に注液孔２２から電解液を注入して、注液孔２２を注液栓によって塞ぐことで、二次電池１０が製造される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
（１）絶縁フィルム１３の底側隅部となる位置を貫通させて孔部４３とし、孔部４３をケース隅部１９に沿うアール状のカバー部材４５の閉塞部４６によって塞いだ。また、カバー部材４５の接合部４７によって、カバー部材４５と絶縁フィルム１３とを接合した。このため、絶縁フィルム１３の底側隅部の角をアール状にしても、隙間が生じることが無く、絶縁性の低下を抑制できる。さらに、絶縁フィルム１３の底側隅部がケース本体１４のケース隅部１９と干渉することがなくなるため、電池容量の低下を抑制できる。

（２）カバー部材４５の接合部４７は絶縁フィルム１３のケース本体１４側の面に接合され、閉塞部４６は孔部４３を絶縁フィルム１３のケース本体１４側から閉塞するようにした。このため、組立工程において、孔部４３及び中子隅部５３にカバー部材４５を位置合わせして被せやすく、絶縁フィルム１３ひいては二次電池１０の生産性が向上する。

（３）カバー部材４５は真空成形によって形成した。このため、カバー部材４５の全体が薄くなり、かつ閉塞部４６をケース隅部１９のアール状に沿わせて形成できる。したがって、カバー部材４５を設けることで絶縁フィルム１３の嵩が増すことを抑制し、電池容量の低下を抑制できる。

（４）絶縁フィルム１３の孔部４３は、組立工程の前の展開された状態の絶縁シート４４に対し、孔開け工程で孔を開けることで形成されている。このため、各孔部４３の同時形成や、複数の絶縁フィルム１３の孔開けが可能となり、絶縁フィルム１３ひいては二次電池１０の生産性が向上する。

（５）絶縁フィルム１３と、カバー部材４５と、を超音波溶着によって接合した。カバー部材４５の接合部４７に当接させるホーンの形状は自由に設計できるため、絶縁フィルム１３の底側隅部付近の形状に合わせて接合部４７を溶着しやすくなり、絶縁フィルム１３ひいては二次電池１０の生産性が向上する。

（６）中子４８を用いた絶縁フィルム１３の組み立て、及び絶縁フィルム１３とカバー部材４５との接合を行った。このため、絶縁フィルム１３を中子４８に沿って組み立てた後、接合工程でも中子４８を接合の受け冶具として用いることができ、生産性を高めることができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 図１０（ａ）に示すように、組立工程において、絶縁シート４４を中子４８に被せる前に、各カバー部材４５を中子４８の各中子隅部５３に被せてもよい。この場合、各カバー部材４５を中子４８に被せる際、各カバー部材４５の閉塞部４６を各中子隅部５３に沿わせて被せる。また、各カバー部材４５の長側面接合部４７ａが中子４８の中子長側面４９に重なり、短側面接合部４７ｂが中子短側面５０に重なり、底面接合部４７ｃが中子底面５１に重なる状態にする。

図１０（ｂ）に示すように、絶縁シート４４をカバー部材４５に重ねて中子４８の中子底面５１に被せ、中子４８に沿って折り曲げて絶縁フィルム１３を有底角筒型に組み立てる。この時、絶縁フィルム１３の各孔部４３を各カバー部材４５の閉塞部４６に合わせながら絶縁フィルム１３を組み立て、各孔部４３の全体が閉塞部４６によって覆われた状態にする。

その後、接合工程では、超音波溶着装置のホーンを、絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９における各カバー部材４５の長側面接合部４７ａと重なる部分に押し当て、互いに溶着する。また、ホーンを短側面絶縁部４０における短側面接合部４７ｂと重なる部分に押し当てて溶着し、底面絶縁部４１における底面接合部４７ｃと重なる部分に押し当てて溶着する。

この場合、カバー部材４５の接合部４７は、絶縁フィルム１３の電極組立体１２側の面に接合され、閉塞部４６は絶縁フィルム１３の孔部４３を電極組立体１２側から閉塞する。したがって、ケース本体１４とカバー部材４５が接触することなく、接合部４７の接合が剥がれることを抑制できる。

○ 孔部４３は円形でなくてもよい。例えば、角孔や絶縁フィルム１３の角から一部が切除された切欠きであってもよい。
○ 孔部４３の形成は孔開け工程によって行わなくてもよい。例えば、予め孔部４３が設けられるように成形された絶縁シート４４を用いてもよい。あるいは、組立工程において、絶縁フィルム１３を組み立てた後、カバー部材４５を被せる前に絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９、短側面絶縁部４０及び底面絶縁部４１が交わる位置を切除し、孔部４３を形成してもよい。

○ カバー部材４５は真空成形で形成されていなくてもよい。例えば、同じく熱成形の一種である圧縮成形やブロー成形を用いてもよい。
○ 二次電池１０において、カバー部材４５の閉塞部４６がケース本体１４のケース隅部１９と当接せず、孔部４３を覆って塞いでいるだけでもよい。

○ カバー部材４５の接合部４７は、長側面接合部４７ａ、短側面接合部４７ｂ及び底面接合部４７ｃの少なくとも一つを備えていればよい。例えば、接合部４７は底面接合部４７ｃのみを備え、底面接合部４７ｃと底面絶縁部４１とを接合して、カバー部材４５と絶縁フィルム１３の接合を行う。

○ カバー部材４５の閉塞部４６はＣ面状であってもよい。この場合、閉塞部４６を絶縁フィルム１３の長側面絶縁部３９、短側面絶縁部４０及び底面絶縁部４１のいずれの面から見ても面取りがなされ、かつケース隅部１９からケース本体１４の内側へ離れるＣ面状であることが好ましい。

○ 接合工程において、超音波溶着以外の方法でカバー部材４５と絶縁フィルム１３との接合を行ってもよい。例えば、一般に用いられる他の樹脂溶着方法を用いてもよい。あるいは、接着剤を用いて接合部４７と絶縁フィルム１３とを接着してもよい。

○ 絶縁フィルム１３及び絶縁シート４４の形状は適宜変更してもよい。
○ 二次電池１０はリチウムイオン電池に限らず、ニッケル水素電池等の他の二次電池でもよい。

○ 蓄電装置は二次電池１０に限らず、例えば、電気二重層キャパシタやリチウムイオンキャパシタ等のキャパシタであってもよい。

１０…蓄電装置としての二次電池、１２…電極組立体、１３…絶縁フィルム、１４…ケース本体、１６…側面を構成する長側面、１７…側面を構成する短側面、１８…底面、１９…ケース隅部、２３…正極電極、２４…負極電極、２５…絶縁体としてのセパレータ、３９…側面絶縁部を構成する長側面絶縁部、４０…側面絶縁部を構成する短側面絶縁部、４１…底面絶縁部、４３…孔部、４５…カバー部材、４６…閉塞部、４７…接合部、４８…中子

Claims (9)

1. 電極組立体と、
   前記電極組立体を収容する金属製の有底角筒型のケース本体と、
   前記ケース本体の底側に位置してアール状に成型されたケース隅部と、
   前記電極組立体と前記ケース本体とを絶縁する有底角筒型の絶縁フィルムとを有し、
   前記絶縁フィルムは、前記ケース本体の側面と前記電極組立体を絶縁する側面絶縁部と、
   前記ケース本体の底面と前記電極組立体を絶縁する底面絶縁部と、を有する蓄電装置において、
   前記絶縁フィルムは前記絶縁フィルムの前記側面絶縁部と前記底面絶縁部とが交わる位置であって前記ケース隅部に対向する位置を貫通する孔部と、
   前記孔部を塞ぐ絶縁性樹脂製のカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材は前記ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状の閉塞部と、
   前記閉塞部から延出し、前記絶縁フィルムにおける前記孔部を囲む部位に接合された接合部と、を備え、
   前記カバー部材は前記閉塞部が前記孔部の全体を覆う状態で前記接合部によって前記絶縁フィルムに接合されていることを特徴とする蓄電装置。
2. 前記接合部は前記絶縁フィルムの前記ケース本体側の面に接合され、前記閉塞部は前記孔部を前記絶縁フィルムの前記ケース本体側から閉塞していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
3. 前記接合部は前記絶縁フィルムの前記電極組立体側の面に接合され、前記閉塞部は前記孔部を前記絶縁フィルムの前記電極組立体側から閉塞していることを特徴とする請求項１に記載の蓄電装置。
4. 電極組立体と、
   前記電極組立体を収容する金属製の有底角筒型のケース本体と、
   前記ケース本体の底側に位置してアール状に成型されたケース隅部と、
   前記電極組立体と前記ケース本体とを絶縁する有底角筒型の絶縁フィルムとを有し、
   前記絶縁フィルムは、前記ケース本体の側面と前記電極組立体を絶縁する側面絶縁部と、
   前記ケース本体の底面と前記電極組立体を絶縁する底面絶縁部と、を有する蓄電装置の製造方法であって、
   前記絶縁フィルムは前記絶縁フィルムの前記側面絶縁部と前記底面絶縁部とが交わる位置であって前記ケース隅部に対向する位置を貫通する孔部と、
   前記孔部を塞ぐ絶縁性樹脂製のカバー部材と、を有し、
   前記カバー部材は前記ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状の閉塞部と、
   前記閉塞部から延出し、前記絶縁フィルムにおける前記孔部を囲む部位に接合された接合部と、を備えており、
   前記ケース隅部に沿うアール状又はＣ面状の隅部を底側に有する角柱型の中子に対し展開された絶縁シートを被せ、前記中子に沿わせて前記絶縁シートが有底角筒型に組み立てられて前記絶縁フィルムとされ、かつ前記隅部に沿わせて被せた前記カバー部材の前記閉塞部によって前記孔部が閉塞された状態にする組立工程と、
   前記接合部を前記絶縁フィルムに接合する接合工程と、を含むことを特徴とする蓄電装置の製造方法。
5. 前記孔部は、前記組立工程の前の展開された前記絶縁シートにおいて前記側面絶縁部となる部分と前記底面絶縁部となる部分とが交わる部位に孔を開ける孔開け工程により形成されることを特徴とする請求項４に記載の蓄電装置の製造方法。
6. 前記カバー部材は熱成形によって形成されたことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の蓄電装置の製造方法。
7. 前記組立工程において、展開された前記絶縁シートを前記中子に被せて有底角筒型に組み立てた後に前記閉塞部が前記中子の前記隅部と重なるように前記カバー部材を前記中子に被せることを特徴とする請求項４〜請求項６のうちいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
8. 前記組立工程において、前記絶縁シートを前記中子に被せる前に前記閉塞部が前記中子の前記隅部と重なるように前記カバー部材を前記中子に被せた後に、展開された前記絶縁シートを前記孔部に前記カバー部材を対応させた状態で前記中子に沿わせて有底角筒型に組み立てることを特徴とする請求項４〜請求項６のうちいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。
9. 前記接合工程において、前記接合部と前記絶縁フィルムとの接合は超音波溶着によって行われることを特徴とする請求項４〜請求項８のうちいずれか一項に記載の蓄電装置の製造方法。