JP2020053238A - 蓄電素子、蓄電素子の製造方法 - Google Patents

蓄電素子、蓄電素子の製造方法 Download PDF

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文樹 後藤
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Abstract

【課題】電極を収容する収容部の気密性が向上された蓄電素子の提供。【解決手段】蓄電素子1は第1方向に積層された複数の電極と、複数の電極を収容した外装体30と、少なくとも一つの電極に電気的に接続し第1方向に非平行な第2方向に沿って外装体の外部まで延びるタブ40と、外装体とタブとの間に設けられたシーラント60とを備える。シーラントは、両側に位置する第1面61及び第2面62を有する。第1方向における一方の側に位置する第1面は外装体に接触する全面において第1方向に垂直な面上に広がる。第1方向における他方の側に位置する第2面は第2方向に垂直な断面において第1方向に垂直な第3方向に対して傾斜し外装体と接触する傾斜面を少なくとも部分的に含む。タブは第2方向に垂直な断面において第3方向における端部41を含む。端部は、第2方向に垂直な断面において第3方向においてシーラントの傾斜面と重なるように設けられる。【選択図】図5

Description

本発明は、蓄電素子及び蓄電素子の製造方法に関する。
蓄電素子の一例として、例えば特許文献1で提案されているように、正極と負極とを積層してなる積層型や巻回型の蓄電素子が二次電池として広く普及している。蓄電素子の一例として、リチウムイオン二次電池が例示される。リチウムイオン二次電池は、他の形式の積層型や巻回型の二次電池と比較して大容量であることを特徴の一つとしている。このような特徴を有するリチウムイオン二次電池は、今般、車載用途や定置住宅用途等の種々の用途での更なる普及を期待されている。
このような蓄電素子は、複数の電極を有する電極体を外装体に封入して用いられる。また、上記のような蓄電素子においては、正極板及び負極板などの電極板から電気を取り出すため、電極板のそれぞれに、外装体の外部へと延びるタブが取り付けられている。外装体とタブとの間には、外装体とタブとを接合するシーラントが設けられる。
特開2016−29617号公報
本発明は、電極を収容する収容部の気密性が向上された蓄電素子の提供を目的とする。
本発明の蓄電素子は、第1方向に積層された複数の電極と、複数の前記電極を収容した外装体と、少なくとも一つの前記電極に電気的に接続するとともに、前記第1方向に非平行な第2方向に沿って前記外装体の外部まで延びる、タブと、前記外装体と前記タブとの間に設けられたシーラントと、を備え、前記シーラントは、前記シーラントの前記第1方向における両側に位置する第1面及び第2面を有し、前記シーラントの前記第1方向における一方の側に位置する前記第1面は、前記外装体に接触する全面において、前記第1方向に垂直な面上に広がり、前記シーラントの前記第1方向における他方の側に位置する前記第2面は、前記第2方向に垂直な断面において、前記第1方向に垂直な第3方向に対して傾斜するとともに前記外装体と接触する傾斜面を、少なくとも部分的に含み、前記タブは、前記第2方向に垂直な前記断面において、前記第3方向における端部を含み、前記端部は、前記第2方向に垂直な前記断面において、前記第3方向において前記シーラントの前記傾斜面と重なるように設けられる、蓄電素子である。
本発明による蓄電素子において、前記タブは、前記第1方向における前記他方の側に位置するとともに前記第3方向に対して傾斜するタブ傾斜面を含み、前記タブ傾斜面は、前記第2方向に垂直な前記断面において、前記第3方向において前記傾斜面と少なくとも部分的に重なるように設けられてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記シーラントの前記第2面は、前記第3方向において前記タブと少なくとも部分的に重なるように設けられて前記第1方向に垂直な面上に広がる中央平坦面を含み、前記第2面の前記中央平坦面と前記タブとの距離は、前記第1面と前記タブとの距離よりも大きくてもよい。
本発明による蓄電素子において、前記外装体は、複数の前記電極を収容する収容部を画成するよう周縁部において互いに接合された第1外装材及び第2外装材を有し、前記タブは、前記収容部から前記第1外装材と前記第2外装材との間を通って前記外装体の外部に延び、前記シーラントは、少なくとも部分的に前記第1外装材及び前記第2外装材の前記周縁部の間に位置してもよい。
本発明による蓄電素子において、前記第1外装材の前記周縁部は、少なくとも一部において前記シーラントの前記第1面に接触し、前記第1外装材の前記周縁部の全面は、前記第1方向に垂直な面上に広がってもよい。
本発明による蓄電素子において、前記第1外装材のうち前記第2外装材との間に前記収容部を形成する収容部形成部は、前記第1外装材の前記周縁部が広がる面上に広がり、前記第2外装材は、前記第1外装材との間に複数の前記電極を収容する前記収容部を形成する膨出部を有してもよい。
本発明の蓄電素子の製造方法は、上述したいずれかの蓄電素子を製造する方法であって、前記第2方向に垂直な前記断面において前記タブの周囲を囲うように設けられた前記シーラントが、少なくとも部分的に、前記外装体をなす第1外装材及び第2外装材の前記周縁部に重なるようにして、前記タブが電気的に接続された複数の前記電極を前記第1外装材と前記第2外装材との間に配置する配置工程と、前記第1外装材及び前記第2外装材の前記周縁部を加熱することで前記第1外装材及び前記第2外装材を前記周縁部で接合する接合工程と、を備える、蓄電素子の製造方法である。
本発明の蓄電素子の製造方法において、前記接合工程において、前記シーラントが重なっている前記第1外装材の前記周縁部に接触させた第1加熱部材と、前記シーラントが重なっている前記第2外装材の前記周縁部に接触させた第2加熱部材と、を互いに向けて押圧し、前記第2加熱部材は、前記第2方向に垂直な前記断面において前記第3方向に対して傾斜した加熱傾斜面を含んでもよい。
本発明の蓄電素子の製造方法において、前記配置工程において少なくとも部分的に前記第1外装材及び前記第2外装材の前記周縁部に重なるように配置される前記シーラントは、前記第2方向に垂直な前記断面において前記第3方向に対して傾斜した前記傾斜面を含んでいてもよい。
本発明によれば、外装材の気密性が向上された蓄電素子を提供することができる。
図1は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、蓄電素子を示す斜視図である。 図2は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、蓄電素子を示す斜視図である。 図3は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、蓄電素子を示す平面図である。 図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図であって、蓄電素子の電極および外装材の構造を説明するための図である。 図5は、図3のV−V線に沿った断面図であって、蓄電素子のタブ、シーラント及び外装材の構造の一例を説明するための図である。 図6は、蓄電素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図7は、蓄電素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図8は、蓄電素子の製造方法の一例を説明するための断面図である。 図9は、参考例1に係る蓄電素子のタブ、シーラント及び外装材の断面図である。 図10は、参考例2に係る蓄電素子のタブ、シーラント及び外装材の断面図である。 図11は、参考例3に係る蓄電素子のタブ、シーラント及び外装材の断面図である。 図12は、外装材の一変形例を説明するための図であって、タブ及びシーラントとともに外装材を示す断面図である。 図13は、タブの一変形例を説明するための図であって、シーラント及び外装材とともにタブを示す断面図である。
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺及び縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
図1乃至図8は、本発明による蓄電素子の一実施の形態を説明するための図である。図1は、蓄電素子の一具体例を示す斜視図である。図1に示すように、蓄電素子1は、外装体30と、外装体30に収容された電極体5と、電極体5に電気的に接続され、第1方向d1に非平行な第2方向d2に沿って外装体30の外部に延びる、タブ40と、外装体30とタブ40との間に設けられたシーラント60と、を備えている。図2及び図3は、それぞれ、蓄電素子1の一具体例を示す斜視図及び平面図である。なお、図2及び図3においては、外装体30については輪郭のみを二点鎖線で示し、電極体5などの外装体30の内部に収容された構成要素を図示している。図2及び図3に示すように、電極体5は、第1方向d1に積層された複数の電極10,20を有している。図2及び図3に示す例においては、複数の電極10,20は、第1電極10と第2電極20とを含んでいる。図1に示された例において、蓄電素子1は、全体的に厚さ方向である第1方向d1において薄い偏平形状を有し、長手方向となる第2方向d2と短手方向となる第3方向d3に広がっている。第1方向d1、第2方向d2及び第3方向d3は、互いに非平行であり、図示された例では、第1方向d1、第2方向d2及び第3方向d3は、互いに直交している。
以下において、蓄電素子1が積層型電池、具体的にはリチウムイオン二次電池である例について説明する。この例において、第1電極10は正極10Xを構成し、第2電極20は負極20Yを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、ここで説明する一実施の形態は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、複数の電極10,20を第1方向d1に積層してなる蓄電素子1に広く適用され得る。また、蓄電素子1は積層型電池に限らず、例えば巻回型電池であってもよい。蓄電素子1が巻回型電池である場合でも、複数の電極10,20が第1方向d1に積層される。
まず、電極体5について説明する。図4は、図3のIV−IV線に沿った断面図である。図2、図3及び図4に示すように、電極体5は、複数の電極10,20を有しており、複数の電極10,20は、正極10X(第1電極10)と、負極20Y(第2電極20)とを含む。また、電極体5は、正極10Xと負極20Yとの間に配置された、図示しない絶縁体を有している。図4に示すように、正極10X及び負極20Yは、第1方向d1に沿って交互に積層されている。電極体5は、例えば板状の正極10X及び負極20Yを合計で20枚以上含んでいる。電極体5は、全体的に偏平形状を有し、第1方向d1への厚さが薄く、第1方向d1に非平行な方向に広がっている。電極体5は、第1方向d1に直交する第2方向d2及び第3方向d3に広がっている。電極体5の厚さ、すなわち第1方向d1に沿った長さは、例えば4mm以上20mm以下である。
図2及び図3に示された非限定的な例において、正極10X及び負極20Yは、長方形形状の外輪郭を有している板状の電極である。第1方向d1に非平行な第2方向d2が、正極10X及び負極20Yの長手方向であり、第1方向d1及び第2方向d2の両方に非平行な第3方向d3が、正極10X及び負極20Yの短手方向(幅方向)である。図2及び図3に示されているように、正極10X及び負極20Yは、第2方向d2にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極10Xは、第2方向d2における一側に寄って配置され、複数の負極20Yは、第2方向d2における他側に寄って配置されている。図4に示すように、正極10X及び負極20Yは、第2方向d2における中央において、第1方向d1に重なり合っている。また、図2及び図3に示されているように、負極20Y(第2電極20)の第3方向d3(幅方向)に沿った長さは、正極10X(第1電極10)の第3方向d3に沿った長さよりも長くなっている。図示された例では、負極20Yは、正極10Xより、第3方向d3の一側及び他側に延び出ている。正極10X及び負極20Yの厚さ、すなわち第1方向d1の長さは、例えば4mm以上20mm以下であり、短手方向、すなわち第3方向d3に沿った長さ(幅)は、例えば80mm以上250mm以下であり、長手方向、すなわち第2方向d2に沿った長さは、例えば250mm以上500mm以下である。
図4に示されているように、正極10X(第1電極10)は、正極集電体11X(第1電極集電体11)と、正極集電体11X上に設けられた正極活物質層12X(第1電極活物質層12)と、を有している。リチウムイオン二次電池において、正極10Xは、放電時にリチウムイオンを放出し、充電時にリチウムイオンを吸蔵する。
図4に示すように、正極集電体11Xは、互いに対向する第1面11a及び第2面11bを主面として有している。正極活物質層12Xは、正極集電体11Xの第1面11a及び第2面11bの両側の面上に形成されている。電極体5に含まれる複数の正極10Xは、正極集電体11Xの両側に設けられた一対の正極活物質層12Xを有し、互いに同一に構成され得る。
正極集電体11X及び正極活物質層12Xは、蓄電素子1(リチウムイオン二次電池)に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、正極集電体11Xは、アルミニウム箔によって形成され得る。正極活物質層12Xは、例えば、正極活物質、導電助剤、バインダーとなる結着剤を含んでいる。正極活物質層12Xは、正極活物質、導電助剤及び結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを、正極集電体11Xをなす材料上に塗工して固化させることで、作製され得る。正極活物質として、例えば、一般式LiM(ただし、Mは金属であり、x及びyは金属Mと酸素Oの組成比である)で表される金属酸リチウム化合物が用いられる。金属酸リチウム化合物の具体例として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が例示され得る。導電助剤としては、アセチレンブラック等が用いられ得る。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等が用いられ得る。
図3に示すように、正極集電体11X(第1電極集電体11)は、第1端部領域a1及び第1電極領域b1を有している。正極活物質層12X(第1電極活物質層12)は、正極集電体11Xの第1電極領域b1のみに配置されている。第1端部領域a1及び第1電極領域b1は、第2方向d2に配列されている。第1端部領域a1は、第1電極領域b1よりも第2方向d2における外側(図3における右側)に位置している。複数の正極集電体11Xは、図4に示すように、第1端部領域a1において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。図示された例では、一つのタブ40が、第1端部領域a1において正極集電体11Xに電気的に接続している。タブ40は、電極体5から第2方向d2に延び出している。一方、図3に示すように、第1電極領域b1は、負極20Yの後述する負極活物質層22Yに対面する領域内に位置している。そして、第3方向d3に沿った正極10Xの幅は、第3方向d3に沿った負極20Yの幅よりも狭くなっている。このような第1電極領域b1の配置により、正極活物質層12Xからのリチウムの析出を防止することができる。
次に、負極20Y(第2電極20)について説明する。負極20Y(第2電極20)は、負極集電体21Y(第2電極集電体21)と、負極集電体21Y上に設けられた負極活物質層22Y(第2電極活物質層22)と、を有している。リチウムイオン二次電池において、負極20Yは、放電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時にリチウムイオンを放出する。
負極集電体21Yは、互いに対向する第1面21a及び第2面21bを主面として有している。負極活物質層22Yは、負極集電体21Yの第1面21a及び第2面21bの両側の面上に形成されている。電極体5に含まれる複数の負極20Yは、負極集電体21Yの両側に設けられた一対の負極活物質層22Yを有し、互いに同一に構成され得る。
負極集電体21Y及び負極活物質層22Yは、蓄電素子1(リチウムイオン二次電池)に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、負極集電体21Yは、例えば銅箔によって形成される。負極活物質層22Yは、例えば、炭素材料からなる負極活物質、及び、バインダーとして機能する結着剤を含んでいる。負極活物質層22Yは、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる負極活物質とポリフッ化ビニリデンのような結着剤とを溶媒に分散させてなる負極用スラリーを、負極集電体21Yをなす材料上に塗工して固化することで、作製され得る。
既に説明したように、正極10Xの第1電極領域b1は、負極20Yの第2電極領域b2に対面する領域の内側に位置している(図2及び図3参照)。すなわち、第2電極領域b2は、正極10Xの正極活物質層12Xに対面する領域を内包する領域に広がっている。第2方向d2に沿った負極20Yの幅は、第3方向d3に沿った正極10Xの幅よりも広くなっている。とりわけ、負極20Yの第3方向d3における一側端部20aは、正極10Xの第3方向d3における一側端部10aよりも、第3方向d3における一側に位置し、且つ、負極20Yの第3方向d3における他側端部20bは、正極10Xの第3方向d3における他側端部10bよりも、第3方向d3における他側に位置している。
次に、絶縁体について説明する。絶縁体は、正極10X(第1電極10)及び負極20Y(第2電極20)の間に位置する。絶縁体は、正極10X(第1電極10)及び負極20Y(第2電極20)の接触による短絡を防止する。絶縁体は、大きなイオン透過度(透気度)、所定の機械的強度、および、電解液、正極活物質、負極活物質等に対する耐久性を有していることが好ましい。このような絶縁体として、例えば、絶縁性の材料によって形成された多孔質体や不織布等を用いることができる。より具体的には、絶縁体として、融点が80〜140℃程度の熱可塑性樹脂からなる多孔フィルムを用いることができる。熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマーを採用することができる。外装体30の収容部35には、電極体5とともに電解液が封入される。電解液が、多孔質体や不織布からなる絶縁体に含浸することで、電極10,20の電極活物質層12,22に電解液が接触した状態に維持される。
絶縁体は、例えば第1方向d1に隣り合う任意の二つの電極10,20の間に位置している。また、絶縁体は、平面視において、正極10Xの正極活物質層12Xの全領域を覆うように広がっている。同様に、絶縁体は、平面視において、負極20Yの負極活物質層22Yの全領域を覆うように広がっている。
次に、外装体30について、図1及び図4を参照しながら、説明する。外装体30は、複数の電極10,20を含む電極体5を封止するための包装材である。外装体30は、電極体5を収容するための収容部35を形成している。本実施の形態に係る外装体30は、電極体5及び電解液をその内部の収容部35に密閉することによって、収容する。また、外装体30は、第1外装材31と、第2外装材32と、を有している。第1外装材31の周縁部314と第2外装材32の周縁部324とが互いに接合されることで、収容部35が画成される。
収容部35は、電極体5を収容することができるよう、電極体5の寸法以上の寸法となっている。一方、蓄電素子1の体積エネルギー密度を高くするため、収容部35は、小さくなっていることが好ましい。さらには、収容部35の寸法は、電極体5の寸法と同一となっていることが好ましい。言い換えると、外装体30は、収容している電極体5に接していることが好ましい。収容部35は、収容される電極体5の形状に合わせた形状となるよう形成されている。
第1外装材31と第2外装材32とが、周縁部314,324において互いに接合されることで、図1に示すように、周縁部314,324の間には接合部70が形成される。第1外装材31と第2外装材32とは、例えば接着性を有する接着層によって接合されていてもよいし、溶着されることによって接合されていてもよい。接着層によって接合される場合、接着層は、接着性に加え、絶縁性、耐薬品性、熱可塑性等を有していることが好ましく、例えば、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を用いることができる。
第1外装材31の周縁部314の全面は、図1及び図4に示すように、第2方向d2及び第3方向d3に広がっている。言い換えると、第1外装材31の周縁部314の全面は、第1方向d1に垂直な面上に広がっている。また、図4に示す例において、第1外装材31のうち第2外装材32との間に収容部35を形成する収容部形成部316は、第1外装材31の周縁部314が広がる面上に広がっている。収容部形成部316は、周縁部314によって周囲から取り囲まれている。また、収容部35を、電極体5を収容可能な十分な大きさとするため、第2外装材32のうち第2外装材32との間に収容部35を形成する収容部形成部326は、収容部35を形成する膨出部325を含んでいる。膨出部325は、第2外装材32の中央部に位置している。収容部形成部326は、周縁部324によって周囲から取り囲まれている。図1に示された例において、収容部35は、接合部70の基端部72に対して第1方向d1の一側のみに形成されている。ここで、接合部70の基端部72とは、接合部70のうち、接合部70に沿って最も収容部35に近接した部分である。
図4に示されているように、第1外装材31は、第1金属層311及び第1金属層311に積層された第1絶縁層312を含んでいる。同様に、第2外装材32は、第2金属層321及び第2金属層321に積層された第2絶縁層322を含んでいる。第1外装材31及び第2外装材32は、第1絶縁層312と第2絶縁層322とが向かい合うように設けられている。また、第1金属層311の表面、すなわち第1金属層311の第1絶縁層312が積層された面とは逆側の面には、絶縁性を有する第1樹脂層313が設けられており、第2金属層321の表面、すなわち第2金属層321の第2絶縁層322が積層された面とは逆側の面には、絶縁性を有する第2樹脂層323が設けられている。第1金属層311及び第2金属層321は、高ガスバリア性と成形加工性を有することが好ましく、例えばアルミニウム箔やステンレス箔等を用いることができる。第1絶縁層312及び第2絶縁層322は、収容部35に収容された電極体5と第1金属層311及び第2金属層321とが電気的に接続されることを防止する。第1絶縁層312及び第2絶縁層322としては、例えばポリプロピレン等を用いることができる。第1樹脂層313及び第2樹脂層323は、例えば薄膜状のナイロン層である。図4に示すように、第3方向d3において、第1絶縁層312と第2絶縁層322との間を、後述するタブ40が通過している。第1外装材31の厚さ及び第2外装材32の厚さは、例えば100μm以上300μm以下であることが好ましい。このような第1外装材31及び第2外装材32は、同一の材料で同一に構成されていてもよいし、或いは、材料および構成の少なくとも一方において互いに異なるようにしてもよい。
接合部70は、第1外装材31及び第2外装材32を接合することで形成され、収容部35の気密性を確保する。以下、接合部70のうち最も収容部35側の縁部を接合部70の基端部72とも称する。また、接合部70のうち最も収容部35から遠ざかる側の縁部を接合部70の先端部71とも称する。接合部70の破損等によって収容部35の気密性が失われないよう、接合部70の強度は高いことが好ましい。接合部70の強度を高くするため、接合部70の先端部71と基端部72との距離w1(以下、接合部70の幅w1とも称する)は、長くなっていることが好ましい。本実施の形態において、接合部70の幅w1は、例えば、3mm以上20mm以下となっている。
次に、タブ40について説明する。タブ40は、蓄電素子1における端子として機能する。タブ40は、少なくとも一つの電極10,20に電気的に接続される。図2及び図3に示す例において、タブ40は、電極体5の正極10X(第1電極10)に電気的に接続された一方(第3方向d3の一側)のタブ40と、電極体5の負極20Y(第2電極20)に電気的に接続された他方(第3方向d3の他側)のタブ40と、を含む。また、タブ40は、第2方向d2に沿って外装体30の外部まで延びる。図1、図2及び図3に示すように、一対のタブ40は、外装体30の内部である収容部35から、外装体30の外部へと延びている。また、図4に示すように、タブ40は、第1外装材31と第2外装材32との間を通って外装体30の外部に延びている。より詳しくは、タブ40は、第1外装材31の第1絶縁層312と第2外装材32の第2絶縁層322との間を通って延びている。図2及び図3に示す例において、タブ40は長方形形状の外輪郭を有している板状の部材である。また、図2及び図3に示す例において、タブ40は、第2方向d2及び第3方向d3に広がっている。タブ40は、アルミニウム、ニッケル、ニッケルメッキ銅等を用いて形成され得る。
第2方向d2に垂直な断面におけるタブ40の形状について説明する。図5は、図3のV−V線に沿った断面、言い換えると、第2方向d2に垂直な断面を示す断面図である。図5に示すように、タブ40は、第2方向d2に垂直な断面において、第3方向d3における端部41を含む。図5に示す例において、タブ40は、第3方向d3における一方の側に位置する端部41と、他方の側に位置する端部41と、の2つの端部41を含む。また、図5に示す例においては、タブ40の断面は、第1方向d1に延びる短辺42と、第3方向d3に延びる長辺43とを有する矩形の形状を有し、タブ40の短辺42が位置する側が端部41を構成している。第1方向d1におけるタブ40の寸法(厚さ)w2は、例えば0.2mm以上1.5mm以下である。また、第3方向d3におけるタブ40の寸法w3(以下、タブ40の幅w3とも称する。)は、例えば10mm以上70mm以下である。
次に、シーラント60について説明する。シーラント60は、外装体30の接着層と溶着可能な材料から構成された部材である。シーラント60の材料としては、外装体30の接着層と同様に、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。
シーラント60は、外装体30とタブ40との間に設けられている。図1、図2及び図3に示す例において、シーラント60は、正極10Xに電気的に接続された一方のタブ40と外装体30との間に設けられた一方のシーラント60と、負極20Yに電気的に接続された他方のタブ40と外装体30との間に設けられた他方のシーラント60と、を含む。シーラント60は、図4及び図5に示すように、タブ40と外装体30との間に介在している。これによって、外装体30に含まれているアルミニウム箔やステンレス箔などの金属箔とタブ40とが短絡してしまうことを抑制することができる。また、図4及び図5に示すように、シーラント60は、タブ40及び外装体30に接触している。これにより、タブ40の周囲において外装体30をより強固に封止することができる。シーラント60は、少なくとも部分的に第1外装材31の周縁部314と第2外装材32の周縁部324との間に位置する。図4に示す例において、シーラント60は、部分的に第1外装材31の周縁部314と第2外装材32の周縁部324との間に位置する。シーラント60は、図4に示すように、その一部が外装体30の外部に露出していてもよい。また、シーラント60は、第2方向d2に垂直な断面において、第3方向d3におけるシーラント端部63を含む。図5に示す例において、シーラント60は、第3方向d3における一方の側に位置するシーラント端部63と、他方の側に位置するシーラント端部63と、の2つのシーラント端部63を含む。
シーラント60は、シーラント60の第1方向d1における両側に位置する第1面61及び第2面62を有する。図4及び図5に示すように、シーラント60は、第1面61及び第2面62のそれぞれにおいて、外装体30と接触する。図4及び図5に示す例において、第1面61は、第1外装材31と接触し、第2面62は、第2外装材32と接触する。
シーラント60の第1方向d1における一方の側に位置する第1面61のうち、外装体30に接触する全面は、図4及び図5に示すように、第2方向d2及び第3方向d3に広がっている。言い換えると、第1面61のうち、外装体30に接触する全面は、第1方向d1に垂直な面上に広がっている。
シーラント60の第1方向d1における他方の側に位置する第2面62は、図5に示すように、第2方向d2に垂直な断面において、第1方向d1に垂直な第3方向d3に対して傾斜する傾斜面621を少なくとも部分的に含む。図5に示す例において、第2面62は、第3方向d3における一方の側に位置する傾斜面621と、他方の側に位置する傾斜面621と、の2つの傾斜面621を含む。2つの傾斜面621は、第1方向d1から互いに逆側に傾斜している。図示された例において、2つの傾斜面621は、第1方向d1に沿った軸線を中心として対称的に構成されている。傾斜面621と第1方向d1に垂直な面とがなす傾斜角度θ1は、例えば10°以上70°以下である。図5に示すように、傾斜面621は外装体30と接触する。また、図5に示すように、第2面62は、第3方向d3においてタブ40と少なくとも部分的に重なるように設けられた中央平坦面622を更に含む。中央平坦面622は、第1方向d1に垂直な面上に広がっている。図5に示す例において、中央平坦面622は、第3方向d3において2つの傾斜面621の間に位置している。また、図5に示すように、第2面62は、第3方向d3においてタブ40と重ならない位置に設けられた側方平坦面623を更に含む。側方平坦面623は、第1方向d1に垂直な面上に広がっている。図5に示す例において、第2面62は、第3方向d3における一方の側に位置する傾斜面621とシーラント端部63との間に位置する側方平坦面623と、第3方向d3における他方の側に位置する傾斜面621とシーラント端部63との間に位置する側方平坦面623と、の2つの側方平坦面623を含む。また、図5に示す例においては、傾斜面621、中央平坦面622及び側方平坦面623が、第2外装材32と接触している。
シーラント60の、タブ40及び外装体30との位置関係について説明する。図5に示すように、タブ40の端部41は、第2方向d2に垂直な断面において、第3方向d3においてシーラント60の傾斜面621と重なる位置に設けられている。図5に示す例においては、タブ40の第3方向d3における一方及び他方の側に位置する2つの端部41は、第2面62の一方及び他方の側に位置する2つの傾斜面621と、それぞれ重なっている。第1外装材31は、図4及び図5に示すように、シーラント60の第1面61が広がる面に沿って広がっている。図5に示す例において、第2外装材32は、第1外装材31と接合するように、第3方向d3におけるシーラント端部63において、直角に折られている。また、第2外装材32は、図5に示すように、傾斜面621と接触するように、傾斜面621に沿うように折られている。図5に示す例において、第2外装材32は、シーラント60の傾斜面621、中央平坦面622及び側方平坦面623と接触するように、第2面62の形状に沿うように折られている。
シーラント60の寸法について説明する。図5に示す例において、シーラント60の第2面62の中央平坦面622とタブ40との距離w4は、第1面61とタブ40との距離w5よりも大きい。距離w4は、例えば距離w5の1.5倍以上3倍以下である。例えば、距離w4は、例えば距離w5が0.4mmであった場合には、0.6mm以上1.2mm以下である。また、距離w5は、例えば0.3mm以上0.5mm以下である。距離w4をより大きくすることによって、シーラント60の第2面62側に形成される隆起部分の第1面61からの高さw6をより大きくして、第2面62の面積をより大きくすることができる。これによって、第2面62と外装体30とが接合する面積を増やして、第2面62においてシーラント60と外装体30とをより強固に接合することができる。また、距離w5に比して距離w4を大きくすることによって、距離w4と距離w5とを等しく大きくすることによって高さw6を大きくする場合よりも、シーラント60の形成に必要な材料の量を小さくすることができる。なお、図示はしないが、シーラント60が、タブ40との距離の異なる複数の中央平坦面622を含む場合には、タブ40との距離が最も遠い中央平坦面622とタブ40との距離を、距離w4と定義する。シーラント60の第3方向d3における寸法w7(以下、シーラント60の幅w7とも称する。)は、例えば12mm以上72mm以下である。また、シーラント60の幅w7は、タブ40の幅w3よりも大きい。例えば、シーラント60の幅w7は、タブ40の幅w3よりも2mm以上20mm以下だけ大きい。
次に、上述した本実施の形態に係る蓄電素子1の製造方法の一例について、図6、図7及び図8を参照しつつ、説明する。
まず、複数の電極10,20を第1外装材31及び第2外装材32の間に配置する、配置工程を行う。本実施の形態においては、複数の電極10,20を有する電極体5を配置する。配置される複数の電極10,20のうち少なくとも一つの電極には、第2方向d2に沿って延びるタブ40が電気的に接続されている。タブ40の周囲にはシーラント60が設けられている。本実施の形態においては、複数の電極10,20とともに、タブ40及びシーラント60を配置する。図6は、配置される複数の電極10,20のうち少なくとも一つの電極に電気的に接続されているタブ40、及びタブ40に設けられたシーラント60の第2方向d2に垂直な断面を示す図である。図6に示すように、シーラント60は、第2方向d2に垂直な断面においてタブ40の周囲を囲うように設けられている。また、図6に示すように、配置されるシーラント60は、第2方向d2に垂直な断面において第3方向d3に対して傾斜した傾斜面621を含む。配置工程の時点において、シーラント60が傾斜面621を含むことによって、傾斜面621を含むシーラント60を備えた蓄電素子を、より安定的に製造することができる。さらに、第1外装材31及び第2外装材32に配置されるシーラント60は、図5を参照して説明した第1外装材31及び第2外装材32に接合した状態でのシーラント60と同様に、第1面61と、傾斜面621に加えて中央平坦面622及び側方平坦面623を含む第2面62と、シーラント端部63と、を有している。
配置工程において第1外装材31との間に複数の電極10,20を配置される第2外装材32は、例えば、図7に示すように当初は折れを有しない。ただし、図示はしないが、第2外装材32は、シーラント60の第2面62の形状に対応するように予め折られていてもよく、第3方向d3におけるシーラント端部63と重なる位置において折られていてもよい。配置工程においては、図7に示すように、シーラント60が少なくとも部分的に第1外装材31及び第2外装材32の周縁部314,324に重なるように、複数の電極10,20を配置する。
次に、第1外装材31及び第2外装材32の周縁部314,324を加熱することで第1外装材31及び第2外装材32を周縁部314,324で接合する、接合工程を行う。接合された第1外装材31及び第2外装材32によって、周縁部314,324によって取り囲まれる収容部35が形成され、収容部35に複数の電極10,20が収容される。
接合工程の一例について具体的に説明する。接合工程においては、周縁部314,324の加熱に、図7に示すような、第1加熱部材81と第2加熱部材82とを用いる。本実施の形態において、第1加熱部材81の加熱面811は、第1方向d1に垂直な面上に沿って広がっている。また、第2加熱部材82の加熱面821は、第2方向d2に垂直な断面において第3方向d3に対して傾斜した加熱傾斜面821aを含む。接合工程において、加熱傾斜面821aは、シーラント60の傾斜面621に向けて第2外装材32を押圧する。加熱傾斜面821aの第3方向d3に対する傾斜角は、傾斜面621の第3方向に対する傾斜角と一致してもよい。ここで、傾斜角の「一致」とは、傾斜角の差が0°以上10°以下であることを意味する。図7に示す例において、第2加熱部材82は、図5に示す作成しようとする蓄電素子1における第2外装材32の形状に対応した形状を有している。言い換えると、第2加熱部材82は、図6に示されたシーラント60の中央平坦面622に向けて第2外装材32を押圧する加熱中央平坦面821bと、シーラント60の側方平坦面623に向けて第2外装材32を押圧する加熱側方平坦面821cと、第2外装材32がシーラント端部63に接触するように第2外装材32を押圧する加熱端部面821dと、を含む。また、接合工程においては、第2外装材32の周縁部324に接触させた第2加熱部材82を、第1外装材31の周縁部314に接触させた第1加熱部材81に向けて押圧することによって、図1及び図4に示すように、第2外装材32のうち周縁部324と収容部形成部326との間の部分が折られて基端折れ部93が形成される。また、収容部形成部326が折られて膨出部325が形成される。
接合工程においては、まず図7に示すように、第1加熱部材81と第2加熱部材82との間に、タブ40、シーラント60、並びに第1外装材31及び第2外装材32の周縁部314,324を配置する。このとき、シーラント60は、シーラント60にあらかじめ設けられた傾斜面621が第2加熱部材82の加熱傾斜面821aに少なくとも部分的に重なるように配置される。次に、図7に示すように第1加熱部材81を第1外装材31の周縁部314に接触させ、第2加熱部材82を第2外装材32の周縁部324に接触させた上で、第1加熱部材81と第2加熱部材82とを互いに向けて押圧する。これによって、図8に示すように第1外装材31と第2外装材32とを接合し、シーラント60と第1外装材31及び第2外装材32とを接合することができる。また、第2加熱部材82が加熱傾斜面821aを含むことによって、加熱傾斜面821aを用いて、第2外装材32を、シーラント60の傾斜面621に密着するように押圧することができる。接合工程において、周縁部314,324は、例えば120℃以上200℃以下に加熱される。第1加熱部材81と第2加熱部材82とを互いに向けて押圧する圧力は、例えば0.2MPa以上0.8MPa以下である。押圧時間は、例えば1秒以上8秒以下である。
ところで、シーラント60には、外装材とタブとを接合することが要求されるだけでなく、外装材とタブとの間を封止することも要求されている。そして、本実施の形態による蓄電素子は、上述してきた構成により、外装材とタブとを安定して接合し且つ外装材とタブとの間を安定して封止することができる。以下、本実施の形態に係る蓄電素子1によってもたらされるこの作用効果について、参考例と比較することによって具体的に説明する。
〔参考例1〕
参考例1として、蓄電素子100が、第1面161のうち第1外装材131に接触する部分、及び第2面162のうち第2外装材132に接触する部分のいずれも、全面が第1方向d1に垂直な面上に広がっているシーラント160を有する場合について考える。図9は、上記の場合におけるタブ140、シーラント160、第1外装材131及び第2外装材132の第2方向d2に垂直な断面を示す断面図である。この場合、第1外装材131及び第2外装材132の第3方向d3におけるシーラント端部163の位置には、直角に折られた第1折れ部191が形成される。接合工程において、一度図9に示すように加熱部材を用いて押圧した第1外装材131及び第2外装材132は、加熱部材から離間した後、弾性による復元力のために、第1折れ部191での折れを解消して平面に戻るように変形しようとする。つまり、第1折れ部191において、第1外装材131及び第2外装材132は、シーラント端部163から離れるように変形しようとする。これによって、第1外装材131及び第2外装材132がシーラント端部163から剥離し、外装体130の収容部の気密性を維持できないおそれがある。
〔参考例2〕
次に、参考例2として、蓄電素子100が、第1面161が中央平坦面1612及び側方平坦面1613を含み、同様に第2面162が中央平坦面1622及び側方平坦面1623を含むシーラント160を有する場合について考える。図10は、上記の場合におけるタブ140、シーラント160、第1外装材131及び第2外装材132の第2方向d2に垂直な断面を示す断面図である。この場合、図10に示すように、第1方向d1におけるシーラント端部163の幅が参考例1に比して小さくすることができる。このため、第1外装材131及び第2外装材132がシーラント端部163から離れるように変形しにくくなる。これによって、第1折れ部191における第1外装材131及び第2外装材132のシーラント端部163からの剥離を抑制することができる。しかしながら、参考例2においては、第3方向d3におけるシーラント160の中央平坦面1612,1622と側方平坦面1613,1623との間の位置において、第1外装材131及び第2外装材132に、直角に折られた第2折れ部192が形成される。この第2折れ部192において、復元力によって第1外装材131及び第2外装材132がシーラント160から剥離しやすくなってしまう。
〔参考例3〕
次に、参考例3として、蓄電素子100が、第1面161が傾斜面1611、中央平坦面1612及び側方平坦面1613を含み、同様に第2面162が傾斜面1621、中央平坦面1622及び側方平坦面1623を含むシーラント160を有する場合について考える。図11は、上記の場合におけるタブ140、シーラント160、第1外装材131及び第2外装材132の第2方向d2に垂直な断面を示す断面図である。この場合、図11に示すように、傾斜面1611、1621によって第2折れ部192の角度を鈍角にすることができ、参考例2のように第1外装材131及び第2外装材132を直角に曲げる場合よりも、第1外装材131及び第2外装材132の復元力による変形を抑制することができる。これによって、第2折れ部192における第1外装材131及び第2外装材132のシーラント160からの剥離を抑制することができる。しかしながら、参考例3においては、シーラント160の第1面161及び第2面162のいずれもが、複数の折れを有している。このため、参考例3の蓄電素子100を製造する場合において、第1外装材131及び第2外装材132を押圧してシーラント160と接合するには、第1外装材131及び第2外装材132を、シーラント160の折れに対応するように折る必要が生じる。このため、第1外装材131及び第2外装材132のいずれも、押圧時に折れを形成する分だけ、上述の第1加熱部材81及び第2加熱部材82のような加熱部材に対して第3方向d3に位置ずれを生じさせる。この押圧時の位置ずれのため、第1外装材31及び第2外装材32を安定的に密着させて押圧できないおそれがあった。この場合、シーラント60と第1外装材31及び第2外装材32とを強く密着させた状態で接合することができず、第1外装材31及び第2外装材32がシーラント60から剥離しやすくなり、外装体30の収容部35の気密性を維持できないおそれがある。
これに対し、本実施の形態においては、シーラント60の第1面61が、第1外装材31に接触する全面において、第1方向d1に垂直な面上に広がる。このため、第1外装材31は、少なくともシーラント60の第1面61に接触する部分においては折れを有しない。これによって、押圧時に少なくともシーラント60の第1面61に接触する部分において、第1外装材31の位置ずれを抑制して、第1外装材31及び第2外装材32をより安定的に密着させて押圧することができる。また、本実施の形態においては、図4及び図5に示すように、第1外装材31の周縁部314が、少なくとも一部においてシーラント60の第1面61に接触するとともに、周縁部314の全面が第1方向d1に垂直な面上に広がる。この場合、第1外装材31は、少なくとも周縁部314においては折れを有しない。このため、周縁部314における第1外装材31の位置ずれを抑制することができる。これによって、シーラント60の第2面62に傾斜面621を設けた場合においても、第1外装材31及び第2外装材32をより安定的に密着させて押圧することができる。
また、本実施の形態においては、上述のとおりに第1外装材31が折れを有しない部分を有することによって、当該部分において第1外装材31がシーラント60から剥離することを抑制することができる。また、本実施の形態においては、図5に示すように、シーラント60の第2面が傾斜面621を含むことによって、第2折れ部92の角度を鈍角にし、第2折れ部92において第2外装材32がシーラント60から剥離することを抑制することができる。
また、本実施の形態においては、図1及び図4に示すように、第1外装材31の収容部形成部316が、第1外装材31の周縁部314が広がる面上に位置し、第2外装材32が、収容部35を形成する膨出部325を有する。このため、図4に示すように、第1外装材31の収容部形成部316と周縁部314との間には折れを形成せずに、収容部35を形成することができる。これによって、接合工程での折れの形成に起因する第1外装材31の位置ずれを抑制して、第1外装材31及び第2外装材32を、より安定的に密着させて押圧することができる。
(外装材の変形例)
上述の実施の形態においては、第1外装材31の周縁部314の全面が第1方向d1に垂直な面上に広がる例について説明した。しかしながら、外装材の形状はこれに限られない。図12は、外装材の変形例における外装材31,32の第2方向d2に垂直な断面を、タブ40及びシーラント60の断面とともに示す断面図である。本変形例に係る第1外装材31は、図12に示すように、シーラント端部63の少なくとも一部に接触するように折られている。また、第1外装材31は、第1方向d1におけるシーラント端部63の位置において、第2外装材32と接合されている。この場合においても、図12に示すように、第1外装材31は、少なくともシーラント60の第1面61に接触する部分においては折れを有しない。このため、押圧時に少なくともシーラント60の第1面61に接触する部分において、第1外装材31の位置ずれを抑制して、第1外装材31及び第2外装材32をより安定的に密着させて押圧することができる。
(タブの変形例)
上述の実施の形態及び変形例においては、タブ40が、第2方向d2に垂直な断面において矩形の断面を示す例について説明した。しかしながら、タブ40の形状はこれに限られない。図13は、タブの変形例におけるタブ40の第2方向d2に垂直な断面を、シーラント60、第1外装材31及び第2外装材32の断面とともに示す断面図である。本変形例に係るタブ40は、図13に示すように、第3方向d3に対して傾斜するタブ傾斜面44を含む。タブ傾斜面44は、タブ40からみて、第1方向d1におけるシーラント60の第2面62が位置する側に位置する。図13に示す例において、タブ40は、第3方向d3における一方の側に位置するタブ傾斜面44と、他方の側に位置するタブ傾斜面44と、の2つのタブ傾斜面44を含む。タブ傾斜面44は、第2方向d2に垂直な断面において、第3方向d3においてシーラント60の傾斜面621と少なくとも部分的に重なるように設けられている。タブ傾斜面44の第3方向d3に対する傾斜角は、タブ傾斜面44と重なる傾斜面621の第3方向d3に対する傾斜角と一致してもよい。
図13に示すように、タブ40が、第3方向d3においてシーラント60の傾斜面621と少なくとも部分的に重なるタブ傾斜面44を含むことによって、第2加熱部材によってシーラント60の傾斜面621が押圧される際に、傾斜面621とタブ傾斜面44との間におけるシーラント60を構成する材料の流動を抑制することができる。これによって、シーラント60と第2外装材32とを、より強固に接合することができる。
1 蓄電素子
5 電極体
10 第1電極
20 第2電極
30 外装体
31 第1外装材
311 第1金属層
312 第1絶縁層
314 周縁部
316 収容部形成部
32 第2外装材
321 第2金属層
322 第2絶縁層
324 周縁部
325 膨出部
35 収容部
40 タブ
41 端部
44 タブ傾斜面
60 シーラント
61 第1面
62 第2面
621 傾斜面
622 中央平坦面
623 側方平坦面
63 シーラント端部
70 接合部
71 先端部
72 基端部
81 第1加熱部材
82 第2加熱部材
821a 加熱傾斜面
821b 加熱中央平坦面
821c 加熱側方平坦面
821d 加熱端部面

Claims (9)

  1. 第1方向に積層された複数の電極と、
    複数の前記電極を収容した外装体と、
    少なくとも一つの前記電極に電気的に接続するとともに、前記第1方向に非平行な第2方向に沿って前記外装体の外部まで延びる、タブと、
    前記外装体と前記タブとの間に設けられたシーラントと、を備え、
    前記シーラントは、前記シーラントの前記第1方向における両側に位置する第1面及び第2面を有し、
    前記シーラントの前記第1方向における一方の側に位置する前記第1面は、前記外装体に接触する全面において、前記第1方向に垂直な面上に広がり、
    前記シーラントの前記第1方向における他方の側に位置する前記第2面は、前記第2方向に垂直な断面において、前記第1方向に垂直な第3方向に対して傾斜するとともに前記外装体と接触する傾斜面を、少なくとも部分的に含み、
    前記タブは、前記第2方向に垂直な前記断面において、前記第3方向における端部を含み、
    前記端部は、前記第2方向に垂直な前記断面において、前記第3方向において前記シーラントの前記傾斜面と重なるように設けられる、蓄電素子。
  2. 前記タブは、前記第1方向における前記他方の側に位置するとともに前記第3方向に対して傾斜するタブ傾斜面を含み、
    前記タブ傾斜面は、前記第2方向に垂直な前記断面において、前記第3方向において前記傾斜面と少なくとも部分的に重なるように設けられる、請求項1に記載の蓄電素子。
  3. 前記シーラントの前記第2面は、前記第3方向において前記タブと少なくとも部分的に重なるように設けられて前記第1方向に垂直な面上に広がる中央平坦面を含み、
    前記第2面の前記中央平坦面と前記タブとの距離は、前記第1面と前記タブとの距離よりも大きい、請求項1又は2に記載の蓄電素子。
  4. 前記外装体は、複数の前記電極を収容する収容部を画成するよう周縁部において互いに接合された第1外装材及び第2外装材を有し、
    前記タブは、前記収容部から前記第1外装材と前記第2外装材との間を通って前記外装体の外部に延び、
    前記シーラントは、少なくとも部分的に前記第1外装材及び前記第2外装材の前記周縁部の間に位置する、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の蓄電素子。
  5. 前記第1外装材の前記周縁部は、少なくとも一部において前記シーラントの前記第1面に接触し、
    前記第1外装材の前記周縁部の全面は、前記第1方向に垂直な面上に広がる、請求項4に記載の蓄電素子。
  6. 前記第1外装材のうち前記第2外装材との間に前記収容部を形成する収容部形成部は、前記第1外装材の前記周縁部が広がる面上に広がり、
    前記第2外装材は、前記第1外装材との間に複数の前記電極を収容する前記収容部を形成する膨出部を有する、請求項5に記載の蓄電素子。
  7. 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の蓄電素子を製造する方法であって、
    前記第2方向に垂直な前記断面において前記タブの周囲を囲うように設けられた前記シーラントが、少なくとも部分的に、前記外装体をなす第1外装材及び第2外装材の周縁部に重なるようにして、前記タブが電気的に接続された複数の前記電極を前記第1外装材と前記第2外装材との間に配置する配置工程と、
    前記第1外装材及び前記第2外装材の前記周縁部を加熱することで前記第1外装材及び前記第2外装材を前記周縁部で接合する接合工程と、を備える、蓄電素子の製造方法。
  8. 前記接合工程において、前記シーラントが重なっている前記第1外装材の前記周縁部に接触させた第1加熱部材と、前記シーラントが重なっている前記第2外装材の前記周縁部に接触させた第2加熱部材と、を互いに向けて押圧し、
    前記第2加熱部材は、前記第2方向に垂直な前記断面において前記第3方向に対して傾斜した加熱傾斜面を含む、請求項7に記載の蓄電素子の製造方法。
  9. 前記配置工程において少なくとも部分的に前記第1外装材及び前記第2外装材の前記周縁部に重なるように配置される前記シーラントは、前記第2方向に垂直な前記断面において前記第3方向に対して傾斜した前記傾斜面を含む、請求項7又は8に記載の蓄電素子の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7571757B2 (ja) 2022-03-18 2024-10-23 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法及び電池

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11204090A (ja) * 1998-01-07 1999-07-30 Toshiba Battery Co Ltd シート形電池
WO2000026976A1 (fr) * 1998-10-30 2000-05-11 Sony Corporation Cellule d'electrolyse non-aqueuse et son procede de production
JP2001202934A (ja) * 2000-01-19 2001-07-27 Sony Corp ポリマーバッテリー電極部のヒートシール方法およびヒートシール装置
JP2008541373A (ja) * 2005-05-12 2008-11-20 エスケー エナジー 株式会社 高分子フィルムに対するタブの接合性を向上させたリチウム二次電池
JP2017152140A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 積水化学工業株式会社 二次電池、シールバー及び二次電池の製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11204090A (ja) * 1998-01-07 1999-07-30 Toshiba Battery Co Ltd シート形電池
WO2000026976A1 (fr) * 1998-10-30 2000-05-11 Sony Corporation Cellule d'electrolyse non-aqueuse et son procede de production
JP2001202934A (ja) * 2000-01-19 2001-07-27 Sony Corp ポリマーバッテリー電極部のヒートシール方法およびヒートシール装置
JP2008541373A (ja) * 2005-05-12 2008-11-20 エスケー エナジー 株式会社 高分子フィルムに対するタブの接合性を向上させたリチウム二次電池
JP2017152140A (ja) * 2016-02-23 2017-08-31 積水化学工業株式会社 二次電池、シールバー及び二次電池の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7571757B2 (ja) 2022-03-18 2024-10-23 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法及び電池

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