JP2022131625A - パウチセル、パウチセルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】蓄放電要素の角部における破損発生を防止する。【解決手段】蓄放電要素１１と、蓄放電要素を包装する外装フィルム１３と、を備えるパウチセル１０であって、蓄放電要素が角部１１ａを有し、外装フィルムが、角部に対向して折り曲げられる折り曲げ部ＦＹを有し、折り曲げ部には、角部に沿って角部に対向する位置に、角部１１ａとは離間する凹溝部が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、電池等のパウチセル、パウチセルの製造方法に関する。

近年、自動車、パソコン、携帯電話等の大小さまざまな電気・電子機器の普及により、高容量、高出力の電池の需要が急速に拡大している。このような電池としては、正極と負極との間に有機電解液を電解質として用いる液系電池セルや、有機電解液の電解質に代えて、難燃性の固体の固体電解質を用いた固体電池セルなどが挙げられる。

固体電池としては、直方体状のセルをラミネートフィルムで包み込んで板形状に密閉したラミネートセルタイプのパウチセルが知られている。セルを外装体（フィルム）で包み込むことにより、電池への水分や大気の侵入を防いでいる。
例えば、このようなフィルムを電池本体に巻き付けて包装するパウチセルとして、特許文献１が開示されている。

電池を車載電源として用いた場合、電池には振動入力が加わる。このとき、蓄放電要素が外装体の内部で振動することによって、蓄放電要素と外装体との間に擦れが生じ、外装体が摩耗劣化する可能性がある。蓄放電要素の質量が大きい場合、電池の電極界面保護のために必要な拘束力が大きくなるため、外装フィルムの表面には段差がないことが望ましい。特に、蓄放電要素の角部と外装体との間に生じる擦れの影響を考慮する必要がある。
特許文献１においては、電池において蓄放電要素の角部に緩衝部材を配置することによって積層体の端部と外装体との間に生じる擦れを抑制し、振動入力による電池外装の劣化を抑制することが記載されている。

特開２０２０－１３６３７号公報

しかし、特許文献１の技術では、緩衝部材を配置することによってかえって外向きに突出した部分が擦れてしまい、依然として外装体の劣化を抑制することが充分ではないという問題があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、緩衝部材を設けることなく蓄放電要素の角部における破損発生の防止を可能とするパウチセルを提供するという目的を達成しようとするものである。

上記課題の解決手段として、請求項１に記載した発明は、蓄放電要素（１１）と、前記蓄放電要素（１１）を包装する外装フィルム（１３）と、を備えるパウチセル（１０）であって、
前記蓄放電要素（１１）が角部（１１ａ）を有し、
前記外装フィルム（１３）が、前記角部（１１ａ）に対向して折り曲げられる折り曲げ部（ＦＹ）を有し、
前記折り曲げ部（ＦＹ）には、前記角部（１１ａ）に沿って前記角部（１１ａ）に対向する位置に、前記角部（１１ａ）とは離間する凹溝部（Ｆ）が形成されている、
ことを特徴とするパウチセルを提供する。
請求項２に記載した発明は、請求項１記載のパウチセル（１０）であって、前記凹溝部（Ｆ）が、前記角部（１１ａ）に近接する開口側において互いに対向する面どうしが互いに離間する開口側溝部（Ｆ１）と、前記角部（１１ａ）から離間する奥側において互いに対向する面どうしが互いに接触する奥側溝部（Ｆ２）と、を有する、
ことを特徴とする。
上記課題の解決手段として、請求項３に記載した発明は、角部（１１ａ）を有する蓄放電要素（１１）と、前記蓄放電要素（１１）を包装する外装フィルム（１３）と、を備えるパウチセル（１０）の製造方法であって、
前記外装フィルム（１３）において前記角部（１１ａ）に沿って折り曲げられる折り曲げ部（ＦＹ）に、前記角部（１１ａ）に沿うように凹溝（ｆ）を形成する溝形成工程と、
前記角部（１１ａ）に沿って前記折り曲げ部（ＦＹ）を折り曲げて前記蓄放電要素（１１）を前記外装フィルム（１３）によって包装する包装工程と、
を有し、
前記包装工程において前記折り曲げ部（ＦＹ）を折り曲げることで、前記凹溝（ｆ）により、前記角部（１１ａ）に沿って前記角部（１１ａ）に対向する位置に、前記角部（１１ａ）とは離間する凹溝部（Ｆ）を形成する、
ことを特徴とするパウチセルの製造方法を提供する。
請求項４に記載した発明は、請求項３記載のパウチセルの製造方法であって、前記溝形成工程において、前記凹溝（ｆ）が、前記外装フィルム（１３）の厚さ方向に第１の角度によって傾斜する開口側傾斜部（ｆ１ａ）と、第２の角度で傾斜する奥側傾斜部（ｆ２ａ）と、を有するように形成され、
前記包装工程において前記折り曲げ部（ＦＹ）を折り曲げることで、
前記開口側傾斜部（ｆ１ａ）によって前記角部（１１ａ）に近接する開口側において互いに対向する面どうしが互いに離間する開口側溝部（Ｆ１）と、前記奥側傾斜部（ｆ２ａ）によって前記角部（１１ａ）から離間する奥側において互いに対向する面どうしが互いに接触する奥側溝部（Ｆ２）と、を有する前記凹溝部（Ｆ）が形成される、
ことを特徴とする。
請求項５に記載した発明は、請求項４記載のパウチセルの製造方法であって、前記溝形成工程において、前記外装フィルム（１３）に前記奥側傾斜部（ｆ２ａ）を形成した後、前記開口側傾斜部（ｆ１ａ）を形成する、
ことを特徴とする。

請求項１に記載した発明によれば、角部に対向する外側位置に凹溝部を形成することで、蓄放電要素の角部と外装フィルムとが接触しない状態になる。これにより、凹溝部が逃げ部となり、外装フィルムが蓄放電要素の角部に接触して蓄放電要素が破損するなどの悪影響が発生してしまうことを防止できる。
したがって、外装フィルムによって蓄放電要素を包装する際に、真空溶着時に外装フィルムが変形した場合でも、外装フィルムと蓄放電要素の角部とが互いに干渉しなくなる。また、パウチセルを配置固定する際における保持力の印加時や、充放電時に蓄放電要素に変形が発生した際に、そのそれぞれの場合において、外装フィルムと蓄放電要素の角部とが互いに干渉しなくなる。これらにより、蓄放電要素における初期性能の低下を防止することができ、同時に、耐久性を向上することができる。
ここで、外装フィルムによる蓄放電要素の包装・密閉時に、蓄放電要素に対応した凹溝部となる凹溝の形成をエンボス加工とすることで、凹溝が外装フィルムの折り曲げ加工に対するガイドとなり、折り曲げ（包装）工程が容易になるとともに、外装フィルムの寸法を正確にして蓄放電要素の外形に合わせた加工を容易におこなうことができる。
請求項２に記載した発明によれば、凹溝部における開口側溝部を逃げ部とするとともに、奥側溝部が外装フィルムに発生した変形に対応して、開口側溝部における変形を抑制することができる。これにより、逃げ部である開口側溝部が潰れてしまうことがない。したがって、逃げ部である開口側溝部が角部に接触することを防止できる。
請求項３に記載した発明によれば、あらかじめ凹溝を形成した外装フィルムを、外装フィルムによる蓄放電要素の包装工程において折り曲げるだけで、蓄放電要素の角部に外装フィルムが接触しない逃げ部である凹溝部を形成することができる。
同時に、凹溝部を外装フィルムの折り曲げ加工に対するガイドとして、折り曲げ（包装）工程を容易にすることができるとともに、外装フィルムにおける折り曲げ加工の寸法を正確にして、凹溝部以外を蓄放電要素に密着可能として、蓄放電要素の外形に合わせた加工を容易におこない、外側に突出した凸部を外表面にもたないパウチセルを容易に製造することができる。
請求項４に記載した発明によれば、包装工程における外装フィルムの折り曲げ時には、必ず外装フィルムの角部に膨れ部が生じるが、あらかじめ、開口側傾斜部と奥側傾斜部とを形成して、凹溝が２段勾配を有する構成とした後に、これを折り曲げ加工することにより、折り曲げ時に歪みが生じた外装フィルムであっても、逃がし部である凹溝部がつぶれてしまわないので、蓄放電要素の角部と外装フィルムとが接触しないための逃がし部の形成を確実におこなうことが容易にできる。
請求項５に記載した発明によれば、前記奥側傾斜部を形成した後に、その開口側を削り取って、勾配の異なる開口側傾斜部を形成することで、逃がし部となる凹溝形状をより正確に形成することが可能となる。これにより、折り曲げ加工時に膨張する外装フィルムに対応して、凹溝部がつぶれないようにすることができる。
これにより、必要な拘束力が大きい固体電池等に適用された場合にも、個々の蓄放電要素の角部において破損が発生することを防止できる。また、外表面には不必要に外向きに出っ張っていないパウチセルとすることができるので、局所的に擦れて破損するなどの不具合を発生することがない。

本発明に係るパウチセルの第１実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るパウチセルの第１実施形態を形成する外装フィルムを示す展開図である。 本発明に係るパウチセルの第１実施形態における角部付近を拡大した模式断面図である。 本発明に係るパウチセルの第１実施形態において折り曲げ加工前の外装フィルムに形成された凹溝付近を拡大した模式断面図である。 本発明に係るパウチセルの第１実施形態における外装フィルムによる被覆工程を示す工程図である。 本発明に係るパウチセルの第１実施形態における外装フィルムによる被覆工程を示す工程図である。 本発明に係るパウチセルの第１実施形態における外装フィルムによる被覆工程を示す工程図である。 本発明に係るパウチセルの第２実施形態における角部付近を拡大した模式断面図である。 本発明に係るパウチセルの第２実施形態において折り曲げ加工前の外装フィルムに形成された凹溝付近を拡大した模式断面図である。

以下、本発明に係るパウチセルの第１実施形態を、図面に基づいて説明する。本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。
図１は、本実施形態におけるパウチセルを示す斜視図であり、図２は、本実施形態におけるパウチセルの外装フィルムおよび気密性保持部材を示す展開図であり、図３は、本実施形態のパウチセルにおける角部付近を拡大した模式断面図である。図において、符号１０は、パウチセルである。

本実施形態に係るパウチセル１０は、図１に示すように、蓄放電要素１１と、集電タブリード１２と、外装フィルム１３と、を備える。

パウチセル１０は、電池セルである。この電池は、有機電解液を電解質として用いる液系電池セルであっても、ゲル状の電解質を備える電池セルであっても、有機電解液の電解質に代えて、電解質として難燃性の固体電解質を備えた固体電池セルであってもよい。以下では、電池セルとして固体電解質を備えた固体電池セルを例に挙げて説明する。

蓄放電要素１１は、正極層と負極層とが積層され、正極層と負極層との間に固体電解質層が配置された積層体である。なお、本明細書において「積層」とは、列挙されている層が積層されていることを意味し、これらの層が直接積層されたもののみならず、間接的な積層も含むことができる。例えば、正極層と固体電解質層との間に、他の層等があってもよい。

蓄放電要素１１は、外装フィルム１３によって覆われている。
蓄放電要素１１は、略直方体とされる。蓄放電要素１１は、図１に示すように、Ｚ方向の厚さ寸法が、Ｘ方向およびＹ方向に比べて小さい板状とされている。蓄放電要素１１は、Ｚ方向視してＹ方向が長手方向となりＸ方向が短手方向となる。なお、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向は便宜的に示したものである。

蓄放電要素１１においては、Ｙ方向の端部から複数の集電体タブが延出するとともに、この集電体タブに接続された集電タブリード１２がＹ方向にさらに引き出されている。
蓄放電要素１１は、直方体におけるそれぞれの稜線が角部１１ａとなる。角部１１ａは、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のいずれかに沿って延在する。後述するように、図３は、これらの角部１１ａと直交する断面を示している。

集電タブリード１２は、蓄放電要素１１におけるＹ方向の端部から集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂの２本がそれぞれ引き出されている。
集電タブリード１２ａは、蓄放電要素１１におけるＹ方向において、図１の右側となる端部から引き出されている。集電タブリード１２ｂは、蓄放電要素１１におけるＹ方向において、図１の左側となる端部から引き出されている。

集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、蓄放電要素１１から互いにＹ方向に沿った逆向きに引き出される。集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、Ｙ方向に延在する。集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、蓄放電要素１１に接続され、蓄放電要素１１側とは反対側の端部が、外装フィルム１３から露出している。集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、いずれもＺ方向の厚さ寸法が小さく、ＸＹ方向に平らな板状とされている。集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、いずれもＸ方向における蓄放電要素１１の中央付近に接続される。

集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、いずれもＺ方向の厚さ寸法が蓄放電要素１１のＺ方向の厚さ寸法よりも小さい。集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、いずれもＸ方向の寸法が蓄放電要素１１のＸ方向の寸法よりも小さい。
集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂは、いずれもＹ方向で蓄放電要素１１に近接する部分が、外装フィルム１３によって覆われている。

外装フィルム１３は、図１に示すように、蓄放電要素１１に筒状に巻き付けられるとともに、Ｙ方向の両端が蓄放電要素１１よりも離間する外向きに伸ばされており、集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂをＺ方向の表裏面から挟んでいる。外装フィルム１３は、蓄放電要素１１を挟む部分と集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂを挟む部分との厚さの違う境目で、蓄放電要素１１から集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂへと三角柱状に形成されるように厚さが減少している。この三角柱状の部分において、外装フィルム１３はＸ方向の両端のマチとなる部分が内側祈り込まれている。外装フィルム１３は、蓄放電要素１１を密閉している。

外装フィルム１３は、図２に示すように、枚葉のパウチフィルムとされる。外装フィルム１３は、Ｙ方向の軸線周りに蓄放電要素１１に巻き付けられる。外装フィルム１３は、Ｙ方向の両端部を除き、蓄放電要素１１に密着して接している。
外装フィルム１３は、蓄放電要素１１を収容して密閉することのできるフィルムであれば特に制限はされない。外装フィルム１３は、パウチセル１０に気密性を付与することができるようなフィルムであることが好ましい。

外装フィルム１３は、例えば、アルミニウムやニッケル、ステンレスなどの金属箔等の無機物薄膜等からなるバリア層を備えていてもよい。バリア層を備えることにより、外装フィルム１３に気密性を付与することができる。外装フィルム１３は、ポリエチレン樹脂等の可撓性樹脂からなるシール層を備えることが好ましい。外装フィルム１３としては、積層されたシール層を互いに対向して溶着させることにより接合することができる。そのため、接着剤を塗布する工程が不要となる。
なお、外装フィルム１３は、シール層を備えていなくてもよい。この場合、外装フィルム１３を互いに接着剤によって接合することによりパウチセル１０を形成することもできる。

外装フィルム１３は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ナイロン、ポリプロピレン等からなる基材層と、上記のバリア層と、上記のシール層と、が積層された積層体を例示することができる。これらの層は、従来公知の接着剤を介して積層されていてもよく、押し出しコート法等によって積層されていてもよい。
外装フィルム１３の好ましい厚さは、材質によっても異なるが、５０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましい。外装フィルム１３の好ましい厚さは、７００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以下であることがより好ましい。

外装フィルム１３は、１枚で単層のフィルムであっても複数の層が積層されたフィルムであってもよい。本実施形態における外装フィルム１３は、１枚で蓄放電要素１１を収容し密閉する枚葉のフィルムであることができる。
外装フィルム１３は、蓄放電要素１１よりもＹ方向の外側で、蓄放電要素１１からＹ方向に離間する位置において、集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂのＺ方向の表裏面に溶着されている。外装フィルム１３は、蓄放電要素１１よりもＹ方向の外側が挟持部１４を形成する。

挟持部１４は、図１に示すように、集電タブリード１２ａを挟む挟持部１４ａと、集電タブリード１２ｂを挟む挟持部１４ｂと、を有する。
挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂは、いずれもＹ方向に延在する。挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂは、Ｙ方向において蓄放電要素１１の中心から対称に延在する。挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂのＸ方向寸法は、蓄放電要素１１のＸ方向寸法とほぼ同じである。挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂのＹ方向の外側となる端部からは、それぞれ集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂが露出している。

挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂにおいては、Ｘ方向の中央部分にそれぞれ集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂが位置している。挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂにおいては、Ｘ方向の両端部分は、外装フィルム１３が直接貼り合わされている。
挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂは、Ｚ方向視して略矩形の輪郭を有する。

外装フィルム１３は、図１，図２に示すように、挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂよりもＹ方向で蓄放電要素１１に近接する側が、蓄放電要素１１のＺ方向厚さ寸法まで大きくなるように連続している。外装フィルム１３は、挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂから蓄放電要素１１までの厚さ寸法の増大に対応して、挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂよりもＹ方向で蓄放電要素１１に近接する側が、三角柱状部１４ｃおよび三角柱状部１４ｄを形成している。

三角柱状部１４ｃおよび三角柱状部１４ｄにおいて、Ｘ方向の両端部は、図１，図２に示すように、内側に折り込まれて、マチ部１４ｅ～１４ｈを形成している。なお、マチ部１４ｅ～１４ｈを形成した外装フィルム１３は、図２に示すように、Ｚ方向に折り畳まれながら蓄放電要素１１から離間する向きにＹ方向外側まで延長される。マチ部１４ｅ～１４ｈを形成した外装フィルム１３は、挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂの途中までＹ方向に延在する。マチ部１４ｅ～１４ｈを形成した外装フィルム１３のＹ方向端部は、挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂに挟まれている。

外装フィルム１３は、角部１１ａに対向して折り曲げられる折り曲げ部ＦＹを有する。折り曲げ部ＦＹは、後述する折り畳み線のうち、角部１１ａに対応するものである。折り曲げ部ＦＹは、Ｙ方向に延在する。
折り曲げ部ＦＹには、角部１１ａに沿って角部１１ａに対向する位置に、凹溝部Ｆは、が形成されている。凹溝部Ｆと角部１１ａとは、図３に示すように、離間している。つまり、凹溝部Ｆは、角部１１ａと外装フィルム１３とが直接接触しないように、外装フィルム１３の内側に形成されている。

本実施形態のパウチセル１０においては、外装フィルム１３の折り曲げ部ＦＹに凹溝部Ｆを形成することで、蓄放電要素１１に変形が生じていた場合でも、外装フィルム１３と蓄放電要素１１の角部１１ａとが干渉しなくなる状態を維持することができる。あるいは、外装フィルム１３が変形した場合でも、外装フィルム１３と蓄放電要素１１の角部１１ａとが干渉しなくなることができる。

たとえば、パウチセル１０はモジュールを構成する部材によって締め付けて保持している場合がある。また、車両への搭載時には、大きな保持力がパウチセル１０、すなわち、外装フィルム１３を介して蓄放電要素１１に印加されることになる。さらに、充放電時に蓄放電要素１１が変形する場合がある。このような場合でも、凹溝部Ｆによって、外装フィルム１３と蓄放電要素１１の角部１１ａとが直接接触しない状態、つまり、外装フィルム１３と蓄放電要素１１の角部１１ａとが干渉しない状態を維持することができる。

また、パウチセル１０の製造工程において、蓄放電要素１１を外装フィルム１３で包装する際、真空溶着時に外装フィルム１３が変形した場合でも、外装フィルム１３と蓄放電要素１１の角部１１ａとが直接接触しない状態、つまり、外装フィルム１３から蓄放電要素１１の角部１１ａへと応力が作用しない状態を維持することがきる。このような場合でも、凹溝部Ｆによって、外装フィルム１３と蓄放電要素１１の角部１１ａとが互いに干渉しない状態を維持することができる。

以下、パウチセル１０の製造方法を説明する。

図４は、本実施形態におけるパウチセルにおいて折り曲げ加工前の外装フィルムに形成された凹溝付近を拡大した模式断面図であり、図５～図７は、本実施形態におけるパウチセルの外装フィルムによる被覆工程を示す工程図である。
本実施形態においては、折り畳み線が形成された外装フィルム１３上に蓄放電要素１１を載置して、外装フィルム１３をシールするように、筒状に折り返してパウチセルを形成する。

まず、溝形成工程として、外装フィルム１３には、図２に示すように、Ｘ方向に沿った複数の平行な折り畳み線ＦＸ１～ＦＸ４およびＹ方向に沿った複数の平行な折り畳み線ＦＹ１～ＦＹ４を形成する。折り畳み線ＦＸ１～ＦＸ４および折り畳み線ＦＹ１～ＦＹ４は、いずれも直線状に形成される。また、マチ部１４ｅ，マチ部１４ｆ，マチ部１４ｇ，マチ部１４ｈには、Ｘ方向およびＹ方向に沿わない斜めの折り畳み線が形成される。

折り畳み線ＦＸ１は、挟持部１４ａと三角柱状部１４ｃとの境界位置に形成される。折り畳み線ＦＸ２は、三角柱状部１４ｃと蓄放電要素１１を包む中央部１３ａとの境界位置に形成される。折り畳み線ＦＸ３は、蓄放電要素１１を包む中央部１３ａと三角柱状部１４ｄとの境界位置に形成される。折り畳み線ＦＸ４は、三角柱状部１４ｄと挟持部１４ｂとの境界位置に形成される。

折り畳み線ＦＹ１は、表面側の挟持部１４ａとマチ部１４ｅとの境界位置および表面側の挟持部１４ｂとマチ部１４ｆとの境界位置に形成される。折り畳み線ＦＹ２は、表面側の挟持部１４ａとマチ部１４ｇとの境界位置および表面側の挟持部１４ｂとマチ部１４ｈとの境界位置に形成される。

折り畳み線ＦＹ３は、裏面側の挟持部１４ａとマチ部１４ｇとの境界位置および裏面側の挟持部１４ｂとマチ部１４ｈとの境界位置に形成される。折り畳み線ＦＹ４は、裏面側の挟持部１４ａと重ねて貼り合わせるマチ部１４ｅとの境界位置および裏面側の挟持部１４ｂと重ねて貼り合わせるマチ部１４ｆとの境界位置に形成される。

折り畳み線ＦＹ１は、蓄放電要素１１の角部１１ａに対向する位置となる折り曲げ部ＦＹと、それ以外の部分となる折り畳み線ＦＹ１ａと、を有する。ここでの折り曲げ部ＦＹは、マチ部１４ｅおよびマチ部１４ｆで挟まれる中央横部１３ａ１と、蓄放電要素１１のＺ方向裏面に対応する裏面部１３ａ２との境界である。折り曲げ部ＦＹと折り畳み線ＦＹ１ａとは、同一の直線を形成している。
折り畳み線ＦＹ１ａは、マチ部１４ｅと挟持部１４ａとの境界、マチ部１４ｅと三角柱状部１４ｃとの境界となっている部分と、マチ部１４ｆと挟持部１４ｂとの境界、マチ部１４ｆと三角柱状部１４ｄとの境界となっている部分とから構成される。

折り畳み線ＦＹ２は、蓄放電要素１１の角部１１ａに対向する位置となる折り曲げ部ＦＹと、それ以外の部分となる折り畳み線ＦＹ２ａと、を有する。ここでの折り曲げ部ＦＹは、蓄放電要素１１のＺ方向裏面に対応する裏面部１３ａ２と、マチ部１４ｇおよびマチ部１４ｈで挟まれる中央横部１３ａ３との境界である。折り曲げ部ＦＹと折り畳み線ＦＹ２ａとは、同一の直線を形成している。
折り畳み線ＦＹ２ａは、マチ部１４ｇと挟持部１４ａとの境界、マチ部１４ｇと三角柱状部１４ｃとの境界となっている部分と、マチ部１４ｈと挟持部１４ｂとの境界、マチ部１４ｈと三角柱状部１４ｄとの境界となっている部分とから構成される。

折り畳み線ＦＹ３は、蓄放電要素１１の角部１１ａに対向する位置となる折り曲げ部ＦＹと、それ以外の部分となる折り畳み線ＦＹ３ａと、を有する。ここでの折り曲げ部ＦＹは、蓄放電要素１１のＺ方向表面に対応する表面部１３ａ４と、マチ部１４ｇおよびマチ部１４ｈで挟まれる中央横部１３ａ３との境界である。折り曲げ部ＦＹと折り畳み線ＦＹ３ａとは、同一の直線を形成している。
折り畳み線ＦＹ３ａは、マチ部１４ｇと挟持部１４ａとの境界、マチ部１４ｇと三角柱状部１４ｃとの境界となっている部分と、マチ部１４ｈと挟持部１４ｂとの境界、マチ部１４ｈと三角柱状部１４ｄとの境界となっている部分とから構成される。

折り畳み線ＦＹ４は、蓄放電要素１１の角部１１ａに対向する位置となる折り曲げ部ＦＹと、それ以外の部分となる折り畳み線ＦＹ４ａと、を有する。ここでの折り曲げ部ＦＹは、蓄放電要素１１のＺ方向表面に対応する表面部１３ａ４と、マチ部１４ｅおよびマチ部１４ｆで挟まれる中央横部１３ａ５との境界である。折り曲げ部ＦＹと折り畳み線ＦＹ４ａとは、同一の直線を形成している。
折り畳み線ＦＹ４ａは、マチ部１４ｅと挟持部１４ａとの境界、マチ部１４ｅと三角柱状部１４ｃとの境界となっている部分と、マチ部１４ｆと挟持部１４ｂとの境界、マチ部１４ｆと三角柱状部１４ｄとの境界となっている部分とから構成される。

折り曲げ部ＦＹには、図４に示すように、凹溝ｆが形成されている。ここで、凹溝ｆは、後述するように、外装フィルム１３を折り返して蓄放電要素１１に巻き付けて、これらを溶着した際に、凹溝部Ｆを形成する。これにより、蓄放電要素１１の角部１１ａに対向する位置となる外装フィルム１３には、図３に示すように、凹溝部Ｆが形成される。角部１１ａと凹溝部Ｆとは、互いに離間した状態を維持する。

折り畳み線ＦＸ１～ＦＹ４は、溝形成工程として、例えば型押し、描画あるいはエンボス加工等、さらに、グラインダ、ブラスト等による削り取りなどの手法により外装フィルム１３に形成される。折り畳み線ＦＸ１～ＦＹ４は、外装フィルム１３に収容される蓄放電要素１１および集電タブリード１２の形状や大きさに沿って作成される。

また、折り畳み線ＦＹ１ａ～ＦＹ４ａは、折り畳み線ＦＸ１～ＦＸ４と同様に、外装フィルム１３の折り畳み加工におけるガイド線として形成される。これに対して、折り曲げ部ＦＹにおける凹溝ｆは、折り畳み加工におけるガイド線として形成されるとともに、さらに、折り返されて蓄放電要素１１を包み込んだ際に凹溝部Ｆを形成可能な形状としてその形成加工条件を設定する。
具体的には、折り畳み線ＦＸ１～ＦＸ４および折り畳み線ＦＹ１ａ～ＦＹ４ａに比べて、凹溝ｆとなる折り畳み線ＦＹ１～ＦＹ４は、幅寸法および深さ寸法が大きくなる。

したがって、例えば折り畳み線ＦＹ１ａを折り畳み線ＦＹ１と同時に一本の直線として、折り畳み線ＦＸ１他と同様にエンボス加工等により形成した後、さらなる二段階目のエンボス加工等により拡幅した凹溝ｆを形成することが可能である。この場合、折り畳み線ＦＹ２ａ～ＦＹ４ａも、同様の形成工程とすることができる。

あるいは、折り畳み線ＦＹ１ａ～ＦＹ４ａは、折り畳み線ＦＹ１～ＦＹ４とは別工程として、折り畳み線ＦＸ１他と同様にエンボス加工等により形成するとともに、他の工程として折り畳み線ＦＹ１～ＦＹ４として、エンボス加工等により凹溝ｆを形成することが可能である。

上記のように折り畳み線ＦＸ１～ＦＹ４ａを形成した外装フィルム１３上に、図５に示すように、集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂの接続された蓄放電要素１１を中央部１３ａに載置する。

次いで、包装工程として、Ｙ方向に延在する折り畳み線ＦＹ１～ＦＹ４ａを、図５に矢印で示すように、全て谷折りとなるように折り返す。これにより、図６に示すように、外装フィルム１３は、蓄放電要素１１の周りを取り囲むように巻き付けられる。そして、図６における奥側となるマチ部１４ｅ、マチ部１４ｆ、および、マチ部１４ｅとマチ部１４ｆとに挟まれる部分を重ね合わせて溶着する。これにより外装フィルム１３は筒状になる。

このとき、凹溝ｆは、蓄放電要素１１の角部１１ａに沿って対向する位置に貼り着けられるとともに、凹溝ｆの開口における両縁部が、蓄放電要素１１の角部１１ａから角部１１ａの延在するＹ方向とは直交する方向にそれぞれ離間するように接触する。また、凹溝ｆの奥となる中央付近は、蓄放電要素１１の角部１１ａから離間した位置を維持して、凹溝部Ｆを形成する。

次いで、Ｘ方向に延在する折り畳み線ＦＸ２，折り畳み線ＦＸ３を山折りとし、Ｘ方向に延在する折り畳み線ＦＸ１，折り畳み線ＦＸ４を谷折りとして、図６に矢印で示すように、Ｙ方向で蓄放電要素１１よりも外側にある挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂとなる部分をＺ方向に互いに近接させて重なるように接触させる。このとき、マチ部１４ｅ～１４ｈは、いずれも、Ｘ方向で内側に折り畳まれる。そして、挟持部１４ａおよび挟持部１４ｂとなる部分を重ね合わせて集電タブリード１２ａおよび集電タブリード１２ｂともども溶着する。

これにより、図７に示すように、三角柱状部１４ｃと、三角柱状部１４ｃとのＹ方向外側に延在する挟持部１４ａと、三角柱状部１４ｄと、三角柱状部１４ｄのＹ方向外側に延在する挟持部１４ｂと、がそれぞれ形成される。これにより、図１に示すように、パウチセル１０を製造する。

本実施形態においては、凹溝部Ｆが角部１１ａと接触しない状態を維持することにより、角部１１ａの破損あるいは変形を防止して、蓄放電要素１１における初期性能の低下を防止し、耐久性を向上することができる。また、折り畳む前の外装フィルム１３に形成する折り曲げ部ＦＹにおいて、蓄放電要素１１の外周に接触する外装フィルム１３の内面に凹溝ｆをエンボス加工によって形成することで、逃げ部となる凹溝ｆの形成と同時に、外装フィルム１３の折り曲げ加工に対する加工位置のガイドとなる凹溝ｆを形成することができる。これにより、曲げ加工のガイドとなる凹溝ｆの存在により、折り曲げ加工（包装）工程を容易におこなうことが可能となるとともに、曲げ下降位置の正確性を維持して、曲げ加工における外装フィルム１３の寸法を正確に出すことができる。

また、本実施形態においては、パウチセル１０の外表面は、凹溝部Ｆを形成しても、この凹溝部Ｆがない場合の外表面に比べて突出していない状態を維持することができる。このため、この部分が擦れて摩耗し、外装フィルム１３による密閉性が低下するなどの不具合が発生することがない。

本実施形態においては、凹溝部Ｆの形成される折り曲げ部ＦＹを、Ｙ方向に延在する角部１１ａに対応する部分に配置したが、これに加えて、Ｘ方向に延在する角部１１ａに対応する部分に折り曲げ部ＦＸを有する構成とすることもできる。この場合、折り曲げ部ＦＸを折り畳み線ＦＸ２，ＦＸ３において、対応するＸ方向の角部１１ａに対向する部分にあらかじめ凹溝ｆを形成することができる。
さらに、この場合、外装フィルム１３を折り畳んで形成された凹溝部Ｆのうち、三角柱状部１４ｃ，１４ｄ側となる開口端部が、蓄放電要素１１の表面に接していないこともできる。これは、三角柱状部１４ｃ，１４ｄ側となる外装フィルム１３は、蓄放電要素１１の表面に接していない状態として形成されることに対応する。

あるいは、Ｙ方向に延在する角部１１ａに加えて、Ｚ方向に延在する角部１１ａに対応する部分に折り曲げ部ＦＺを有する構成とすることもできる。この場合、折り畳み線ＦＸ２～ＦＸ３において、対応するＺ方向の角部１１ａに対向する部分に折り曲げ部ＦＺを形成することができる。さらに、折り曲げ部ＦＸと同様に、凹溝部Ｆのうち、マチ部１４ｅ～１４ｈ側となる開口端部が、蓄放電要素１１の表面に接していないこともできる。これは、マチ部１４ｅ～１４ｈ側となる外装フィルム１３は、蓄放電要素１１の表面に接していない状態として形成されることに対応する。

以下、本発明に係るパウチセルの第２実施形態を、図面に基づいて説明する。
図８は、本実施形態のパウチセルにおける角部付近を拡大した模式断面図であり、図９は、本実施形態におけるパウチセルにおいて折り曲げ加工前の外装フィルムに形成された凹溝付近を拡大した模式断面図である。本実施形態において、上述した第１実施形態と異なるのは、凹溝および凹溝部の形状に関する点であり、これ以外の上述した第１実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態においては、図８に示すように、折り曲げ部ＦＹに形成される凹溝部Ｆが、開口側溝部Ｆ１と、奥側溝部Ｆ２と、を有する。開口側溝部Ｆ１は、外装フィルム１３の厚さ方向において、角部１１ａに近接する凹溝部Ｆの開口側に位置する。開口側溝部Ｆ１は、角部１１ａに沿って延在する互いに対向する面どうしが互いに離間している。
奥側溝部Ｆ２は、凹溝部Ｆの奥側、つまり、外装フィルム１３の厚さ方向において、角部１１ａから離間する側に位置する。奥側溝部Ｆ２は、開口側溝部Ｆ１に連続して角部１１ａから離間する方向に延在する。奥側溝部Ｆ２は、角部１１ａに沿って延在する互いに対向する面どうしが互いに接触している。

開口側溝部Ｆ１は、互いに接触する奥側溝部Ｆ２側から角部１１ａに近接するにつれて、互いに対向する面どうしの距離が拡大するように形成される。
つまり、奥側溝部Ｆ２において、角部１１ａから最も離間した位置から、最も角部１１ａに近接する位置まで、全ての対向面が互いに接触している。このため、外装フィルム１３に応力が作用した場合でも、奥側溝部Ｆ２で接触している対向面どうしの接触位置が変形するだけで、開口側溝部Ｆ１が変形することを防止できる。
あるいは、外装フィルム１３に応力が作用した場合でも、外装フィルム１３の厚さ方向において最も開口側溝部Ｆ１側となる位置では、奥側溝部Ｆ２の対向面どうしの接触は維持されている。これにより、開口側溝部Ｆ１においては変形が発生して角部１１ａに接触することを防止できる。

奥側溝部Ｆ２の対向面が互いに接触している状態が維持されるために、開口側溝部Ｆ１における対向面が角部１１ａと直交する方向の距離は、外装フィルム１３に応力が作用した場合でも、奥側溝部Ｆ２における角部１１ａ側位置から、角部１１ａに近接するにつれて拡大する形状を維持することができる。

以下、本実施形態におけるパウチセル１０の製造方法を説明する。

本実施形態においては、溝形成工程として、図９に示すように、折り曲げ部ＦＹの凹溝ｆを、例えば型押し、描画あるいはエンボス加工等、さらに、グラインダ、ブラスト等による削り取りなどの手法により外装フィルム１３に形成する。凹溝ｆは、折り返されて蓄放電要素１１を包み込んだ際に凹溝部Ｆを形成可能な形状としてその形成加工条件が設定される。

凹溝ｆは、外装フィルム１３の厚さ方向に第１の角度によって傾斜する開口側傾斜部ｆ１ａと、第２の角度で傾斜する奥側傾斜部ｆ２ａと、を有する。
図９に示すように、開口側傾斜部ｆ１ａにおける第１の角度θ１は、１００～１５０ｄｅｇとされ、奥側傾斜部ｆ２ａにおける第２の角度θ２は、６０～１００ｄｅｇとされることができる。つまり、開口側傾斜部ｆ１ａにおける第１の角度θ１が、奥側傾斜部ｆ２ａにおける第２の角度θ２よりも大きくなる範囲とされる。
つまり、凹溝ｆとしては、二段階の勾配が形成される。
ここで、第１の角度θ１と第２の角度θ２との差をなるべく大きくすることが好ましい。例えば、第１の角度θ１と第２の角度θ２との差を１０ｄｅｇ以上、好ましくは、２０～９０ｄｅｇとすることができる。また、第２の角度θ２を小さくしすぎると外装フィルム１３の破損につながる可能性があるため、好ましくない。

凹溝ｆの形成においては、まず、奥側傾斜部ｆ２を成形した後に、この奥側傾斜部ｆ２における開口側のエッジ部分を削り取ることで、開口側傾斜部ｆ１を形成することができる。具体的には、凹溝ｆの形成時に、まず、奥側傾斜部ｆ２を型押し成形する。その後、ブラスト等の手法により奥側傾斜部ｆ２における開口側のエッジ部分を削り取って、開口側傾斜部ｆ１を形成する。
このような凹溝ｆの形成方法を採用することで、凹溝ｆ付近における外装フィルム１３の体積を減らすことができる。これにより、外装フィルム１３の折り曲げ時に、図９に示す矢印の方向に、内部への外装フィルム１３のふくらみをより減少することができる。これによって、逃がし部としての凹溝ｆの効果を向上することができる。

このように第１の角度θ１と第２の角度θ２とを設定することにより、包装工程において折り曲げ部ＦＹを折り曲げた際に、奥側傾斜部ｆ２ａが互いに近接して接触して、それ以上外装フィルム１３は曲がらなくなる。
あるいは、上記のように第１の角度θ１と第２の角度θ２とを設定することにより、包装工程において折り曲げ部ＦＹを折り曲げた際に、少なくとも奥側傾斜部ｆ２ａにおける開口側傾斜部ｆ１ａとの境界位置が互いに近接して接触するとともに、奥側傾斜部ｆ２ａにおける開口側傾斜部ｆ１ａから離間した位置が接触していない場合でも、奥側傾斜部ｆ２ａの最奥位置は互いに連続しているため、それ以上外装フィルム１３は曲がらない。

包装工程においては、折り曲げ部ＦＹを、凹溝ｆの形成された向きに谷折りとなるように折り曲げる。この際、図９に矢印で示すように、凹溝ｆの最奥部を中心として、開口側傾斜部ｆ１ａの開口端部が互いに近接するように折り曲げる。
すると、奥側傾斜部ｆ２ａが互いに近接して接触する。これにより、互いに対向する面どうしが互いに接触する奥側溝部Ｆ２が形成される。それ以上外装フィルム１３は曲がらない。この状態で、角部１１ａには接触しない開口側溝部Ｆ１が形成される。

凹溝部Ｆにおいては、奥側溝部Ｆ２の最も角部１１ａに近接する位置が互いに接触している。つまり、凹溝ｆとして二段階の勾配が形成されて、その中程が互いに近接するように突出するように形成されているために、折り曲げ時に外装フィルム１３に歪みが生じても逃がし部となる凹溝部Ｆがつぶれない状態を維持することができる。

本実施形態においても、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。

外装フィルムの折り曲げ加工時には、角部１１ａに対応する位置が折り曲げられて外向きに膨張する。この外装フィルム１３の膨れ部は必ず生じるが、凹溝部Ｆがつぶれないために、外装フィルム１３と角部１１ａとの間において、離間した状態を必ず維持することができる。

本実施形態においては、断面図である図９に示すように、凹溝ｆの開口側傾斜部ｆ１ａと奥側傾斜部ｆ２ａとを、それぞれ断面輪郭が直線として示しているが、この構成に限られない。例えば、開口側傾斜部ｆ１ａは、図４に示す第１実施形態のように断面輪郭が曲面であることができる。
特に、奥側傾斜部ｆ２ａとの境界位置から凹溝ｆの開口側に向けて、開口側傾斜部ｆ１ａの断面輪郭が凹む、すなわち、凹溝ｆにおける開口側傾斜部ｆ１ａでの外装フィルム１３の体積を減らすことが好ましい。なお、奥側傾斜部ｆ２ａにおいては、外装フィルムの折り曲げ加工時に奥側傾斜部ｆ２ａと開口側傾斜部ｆ１ａとの境界位置が互いに当接していればよく、その断面輪郭は限定されない。
あるいは、外装フィルム１３の厚さ方向において角部１１ａから離間する向きに、開口側傾斜部ｆ１ａとの境界部および角部１１ａから最も離間した位置を除き、奥側傾斜部ｆ２ａが互いに接触しない構成とすることもできる。この場合でも、奥側傾斜部ｆ２ａにおいて角部１１ａに最も近接する位置において、互いに対向する面が最近接するように突出した傾斜面を有するようにすることが好ましい。

本実施形態において、凹溝ｆの形成において、第１のエンボス加工等によって、開口側傾斜部ｆ１ａを形成した後に、さらに、第２のエンボス加工等によって、奥側傾斜部ｆ２ａを形成することができる。
この場合、第１のエンボス加工においては、第１の角度θ１に対応した押し型あるいは、ローラ等を用い、さらに、第２のエンボス加工においては、第２の角度θ２に対応した押し型あるいは、ローラ等を用いることができる。
または、外周が第２の角度θ２に対応した刃厚方向断面角度であり、中心側に第１の角度θ１に対応した刃厚方向断面角度を有する段形成されたローラを用いて、一回の加工により二段階勾配を有する凹溝ｆを形成することもできる。

さらに、本発明においては、上記の各実施形態におけるそれぞれの構成を個別に組み合わせる、あるいは、特定の構成を取り除いた構成を採用することができる。

本発明の活用例として、脆性固形物の外装に用いることができる。例えば、脆性固形物として、（脆い）菓子等を挙げることができる。また、固体電池の一体化成形する前の電極積層体の搬送時の外装体や、焼結する前のセラミックスグリーン体の梱包などに活用してもよい。

１０…パウチセル
１１…蓄放電要素
１１ａ…角部
１２…集電タブリード
１３…外装フィルム
１４…挟持部
１４ｃ，１４ｄ…三角柱状部
１４ｅ～１４ｈ…マチ部
ＦＹ…折り曲げ部
Ｆ…凹溝部
Ｆ１…開口側溝部
Ｆ２…奥側溝部
ｆ…凹溝
ｆ１ａ…開口側傾斜部
ｆ２ａ…奥側傾斜部

Claims (5)

1. 蓄放電要素（１１）と、前記蓄放電要素（１１）を包装する外装フィルム（１３）と、を備えるパウチセル（１０）であって、
   前記蓄放電要素（１１）が角部（１１ａ）を有し、
   前記外装フィルム（１３）が、前記角部（１１ａ）に対向して折り曲げられる折り曲げ部（ＦＹ）を有し、
   前記折り曲げ部（ＦＹ）には、前記角部（１１ａ）に沿って前記角部（１１ａ）に対向する位置に、前記角部（１１ａ）とは離間する凹溝部（Ｆ）が形成されている、
   ことを特徴とするパウチセル。
2. 前記凹溝部（Ｆ）が、前記角部（１１ａ）に近接する開口側において互いに対向する面どうしが互いに離間する開口側溝部（Ｆ１）と、前記角部（１１ａ）から離間する奥側において互いに対向する面どうしが互いに接触する奥側溝部（Ｆ２）と、を有する、
   ことを特徴とする請求項１記載のパウチセル。
3. 角部（１１ａ）を有する蓄放電要素（１１）と、前記蓄放電要素（１１）を包装する外装フィルム（１３）と、を備えるパウチセル（１０）の製造方法であって、
   前記外装フィルム（１３）において前記角部（１１ａ）に沿って折り曲げられる折り曲げ部（ＦＹ）に、前記角部（１１ａ）に沿うように凹溝（ｆ）を形成する溝形成工程と、
   前記角部（１１ａ）に沿って前記折り曲げ部（ＦＹ）を折り曲げて前記蓄放電要素（１１）を前記外装フィルム（１３）によって包装する包装工程と、
   を有し、
   前記包装工程において前記折り曲げ部（ＦＹ）を折り曲げることで、前記凹溝（ｆ）により、前記角部（１１ａ）に沿って前記角部（１１ａ）に対向する位置に、前記角部（１１ａ）とは離間する凹溝部（Ｆ）を形成する、
   ことを特徴とするパウチセルの製造方法。
4. 前記溝形成工程において、前記凹溝（ｆ）が、前記外装フィルム（１３）の厚さ方向に第１の角度によって傾斜する開口側傾斜部（ｆ１ａ）と、第２の角度で傾斜する奥側傾斜部（ｆ２ａ）と、を有するように形成され、
   前記包装工程において前記折り曲げ部（ＦＹ）を折り曲げることで、
   前記開口側傾斜部（ｆ１ａ）によって前記角部（１１ａ）に近接する開口側において互いに対向する面どうしが互いに離間する開口側溝部（Ｆ１）と、前記奥側傾斜部（ｆ２ａ）によって前記角部（１１ａ）から離間する奥側において互いに対向する面どうしが互いに接触する奥側溝部（Ｆ２）と、を有する前記凹溝部（Ｆ）が形成される、
   ことを特徴とする請求項３記載のパウチセルの製造方法。
5. 前記溝形成工程において、前記外装フィルム（１３）に前記奥側傾斜部（ｆ２ａ）を形成した後、前記開口側傾斜部（ｆ１ａ）を形成する、
   ことを特徴とする請求項４記載のパウチセルの製造方法。

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