JP5589737B2 - 電池及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電池及びその製造方法に関し、特に、上面及び下面の厚さと側面の厚さとが異なる容器を備える電池及びその製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池は、他の二次電池よりもエネルギー密度が高く、高電圧での動作が可能という特徴を有している。そのため、小型軽量化を図りやすい二次電池として携帯電話等の情報機器に使用されており、近年、電気自動車やハイブリッド自動車用等、大型の動力用としての需要も高まっている。

リチウムイオン二次電池には、正極層及び負極層と、これらの間に配置される電解質層とが備えられ、電解質層に備えられる電解質としては、例えば非水系の液体や固体が用いられる。電解質に液体（以下において、「電解液」という。）が用いられる場合には、電解液が正極層や負極層の内部へと浸透しやすい。そのため、正極層や負極層に含有されている活物質と電解液との界面が形成されやすく、性能を向上させやすい。ところが、広く用いられている電解液は可燃性であるため、安全性を確保するためのシステムを搭載する必要がある。一方、固体の電解質（以下において、「固体電解質」という。）は不燃性であるため、上記システムを簡素化できる。それゆえ、不燃性である固体電解質を含有する層（以下において、「固体電解質層」という。）が備えられる形態のリチウムイオン二次電池（以下において、「固体電池」という。）が提案されている。

このような電池に関する技術として、例えば特許文献１には、絶縁部材を介して正極端子及び負極端子が取り付けられている電池蓋を、電池ケースの上面開口部に溶接等で取り付けて製造した薄形電池が開示されている。また、特許文献２には、扁平型電気化学セルを、下面板と該下面板の周縁に側壁部を垂設してなる箱状の第１枠体に収納し、第１枠体の側壁部外周側に、扁平型電気化学セルの外装体周縁部を折り返し、上面板と該上面板の周縁に側壁部を垂設してなる箱状の第２枠体で閉蓋する技術が開示されている。

特開２００９−２７２２３４号公報 特開２００８−１０３２３９号公報

特許文献１に開示されている技術等で使用されている、深さの深い電池ケース（以下において、「従来の電池ケース」ということがある。）は、通常、絞り加工によって作製されている。しかしながら、深さの深い電池ケースを絞り加工（深絞り加工）で作製すると、生産性が低下しやすく、製造コストが増大しやすいという問題があった。また、固体電池では、固体電解質層と正極層及び負極層との層界面における抵抗を低減する等の目的で、層界面に交差する方向へ締結圧力が付与される。性能むらを低減しやすい形態にする等の観点から、この締結圧力は、層界面に均一に付与されることが好ましく、締結圧力を均一に付与するためには、締結圧力が付与される方向と交差するように配置されている電池ケースの面の厚さを薄くすることが好ましい。一方、抵抗を充分に低減し得る締結圧力を付与する等の観点から、締結圧力は所定値以上であることが好ましく、そのような圧力に耐え得る強度を確保する等の観点から、締結圧力が付与される方向と平行に配置されている電池ケースの面の厚さを厚くすることが好ましい。しかしながら、絞り加工で電池ケースを作製すると、締結圧力が付与される方向と交差するように配置される面の厚さと、締結圧力が付与される方向と平行に配置される面の厚さとの間に差を設けることは困難である。締結圧力に対する強度を確保するために電池ケースの厚さを全体的に厚くすると、電池ケースに収容された固体電池に締結圧力を均一に付与することが困難になり、その結果、電池の性能が低下しやすいという問題があった。これに対し、固体電池に締結圧力を均一に付与しやすくするために電池ケースの厚さを全体的に薄くすると、締結圧力を付与された電池ケースが変形しやすく、その結果、電池の性能が低下しやすいという問題があった。また、特許文献２に開示されている技術のように、電気化学セルの外装体周縁部を第１枠体の側面及び第２枠体の側面によって挟む形態にすると、締結圧力を付与した際に、第１枠体及び第２枠体によって挟まれている外装体周縁部が破断する虞がある。特許文献２に開示されている技術において、外装体周縁部が破断すると、電気化学セルが電池ケース内で動きやすくなるため、電池の性能が低下しやすいという問題があった。

そこで本発明は、性能の低下を防止することが可能な電池及びその製造方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明は以下の手段をとる。すなわち、
本発明の第１の態様は、電池セルと該電池セルを収容する容器とを備える電池であって、容器は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備し、下蓋の側面及び上蓋の側面が重ね合わされており、容器に収容された電池セルに接続された端子が、容器の側面を構成すべき部材に固定されていることを特徴とする、電池である。

ここに、本発明において、「電池セル」とは、正極層と負極層と正極層及び負極層の間に配設された電解質とを含む、電気化学反応によって生じたイオン及び電子が移動する構造体をいい、電気エネルギーを外部へ取り出す等の目的で用いられる端子（正極層に接続された正極端子及び負極層に接続された負極端子）は、本発明における電池セルには含まれない。また、本発明において、「容器」は、電池セルを収容する外装体である。本発明における容器は、下蓋及び上蓋を有していれば良く、下蓋及び上蓋に加えて他の部材を有していても良い。例えば、下蓋の上面側に備えられた開口部と上蓋の下面側に備えられた開口部とを対向させるように重ね合わせて、下蓋の下面の全周を囲む側面と上蓋上面の全周を囲む側面とを接合することによって形成された容器であっても良く、下蓋及び上蓋に加えて、容器の側面を構成する部材がさらに備えられる容器であっても良い。また、本発明において、「端子が、容器の側面を構成すべき部材に固定されている」とは、容器が下蓋及び上蓋からなる場合には、下蓋（例えば、後述する下蓋２１ｘ）の側面又は上蓋（例えば、後述する上蓋２１ｙ）の側面に端子が固定されていることをいう。これに対し、下蓋及び上蓋に加えて、容器の側面を構成する部材がさらに備えられる容器である場合、「端子が、容器の側面を構成すべき部材に固定されている」とは、下蓋（例えば、後述する下蓋１２ａ）の側面や上蓋（例えば、後述する上蓋１２ｂ）の側面、又は、容器の側面を構成する部材（例えば、後述する側面部１２ｃ若しくは側面部１２ｄ）に、端子が固定されていることをいう。

本発明の第２の態様は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備する容器、該容器に収容された電池セル、並びに、電池セルに接続され且つ容器の側面に固定された端子を備える電池を製造する方法であって、容器の側面を構成すべき部材に端子を固定する端子側面固定工程と、端子と電池セルとを接続する端子セル接続工程と、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置する、又は、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置する、配置工程と、端子側面固定工程と端子セル接続工程と配置工程との後に、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置して、又は、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置して、下蓋の側面と上蓋の側面とを重ね合わせる重ね合わせ工程と、重ね合わされた下蓋の側面と上蓋の側面とを接合する過程を経て容器を密閉する密閉工程と、を有することを特徴とする、電池の製造方法である。

ここに、配置工程において、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置するのは、例えば、端子側面固定工程で上蓋の側面と端子とが固定される場合である。これに対し、配置工程において、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置するのは、例えば、端子側面固定工程で下蓋の側面と端子とが固定される場合である。また、重ね合わせ工程において、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置するのは、配置工程で、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置した場合である。これに対し、重ね合わせ工程において、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置するのは、配置工程で、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置した場合である。

また、上記本発明の第２の態様において、容器が直方体形状であり、容器の下面及び上面が容器の側面よりも大きいことが好ましい。

本発明の第１の態様にかかる電池では、容器の側面に、下蓋の下面から立設した側面と上蓋の上面から立設した側面とが重ね合わされた部分が含まれている。かかる形態とすることにより、容器の上面及び下面の厚さよりも、容器の側面の厚さを厚くすることができる。相対的に厚さが薄い容器の上面及び下面と交差する方向から締結圧力を付与することにより、容器に収容された電池セルへ圧力を均一に付与することが可能になり、相対的に厚さが厚い容器の側面によって、付与された締結圧力に耐え得る強度を確保することが可能になる。また、本発明の第１の態様にかかる電池では、電池セル及び端子が下蓋の側面及び上蓋の側面に挟まれていない。それゆえ、付与された圧力によって電池セルが破断する事態を回避することができる。すなわち、本発明の第１の態様によれば、付与された外力（締結圧力）による性能の低下を防止することが可能な、電池を提供することができる。また、電池セルに固体電解質層が含まれている形態とすることにより、外力（締結圧力）を付与することによって性能を向上させることが可能な、電池を提供することができる。

本発明の第２の態様にかかる電池の製造方法によれば、本発明の第１の態様にかかる電池を製造することができる。したがって、本発明の第２の態様によれば、付与された外力による性能の低下を防止することが可能な電池を製造し得る、電池の製造方法を提供することができる。

また、本発明の第２の態様において、容器が直方体形状であり、容器の下面及び上面が容器の側面よりも大きいことにより、電池セルを容器内に収容しやすくなる。したがって、かかる形態とすることにより、上記効果に加えて、電池の生産性を向上させることが容易になる。

電池１０を説明する図である。 電池１０の上面図である。 電池１０の正面図である。 電池１０の側面図である。 図２のＶ−Ｖ断面図である。 図２のＶＩ−ＶＩ断面図である。 電池の製造方法を説明するフローチャートである。 電池２０を説明する図である。 電池２０の上面図である。 電池２０の正面図である。 電池２０の側面図である。 下蓋２１ｘの作製工程を説明する図である。 上蓋２１ｙの作製方法を説明する図である。 電池の製造方法を説明するフローチャートである。

以下、図面を参照しつつ、本発明について説明する。なお、以下に示す形態は本発明の例示であり、本発明は以下に示す形態に限定されるものではない。

１．第１実施形態
図１は、第１実施形態にかかる本発明の電池１０を分解して示す図である。電池１０の理解を容易にするため、図１では、電池セル１１や容器１２等を簡略化して示している。また、図２は電池１０の上面図、図３は電池１０の正面図、図４は電池１０の側面図であり、図２のＶ−Ｖ断面を図５に、図２のＶＩ−ＶＩ断面を図６に、それぞれ示す。孔１５、１５を確認しやすくするため、図４では、端子１３、１４の記載を省略している。以下の説明において、容器１２の側面のうち、図２の紙面下側に位置する側面を側面１２ｙ、図２の紙面上側に位置する側面を側面１２ｚ、図２の紙面左側に位置する側面を側面１２ｃ、図２の紙面右側に位置する側面を側面１２ｄということがある。

図１乃至図６に示すように、電池１０は、電池セル１１、該電池セル１１を収容する直方体形状の容器１２、及び、電池セル１１と容器１２とを繋ぐ端子１３、１４を有している。容器１２は、電池セル１１の下側に配置される下蓋１２ａと、電池セル１１の上側に配置される上蓋１２ｂと、容器１２の一対の側面に相当する側面部１２ｃ及び側面部１２ｄと、を有している。容器１２は、上面１２ｂｘ及び下面１２ａｘが、側面１２ｙ、側面１２ｚ、側面１２ｃ、及び、側面１２ｄよりも大きい。

電池セル１１は、正極層と、負極層と、正極層及び負極層の間に配設された固体電解質層とを有している。正極層は少なくとも正極活物質を有する層であり、正極層には正極集電体が接続されている。負極層は少なくとも負極活物質を有する層であり、負極層には負極集電体が接続されている。電池１０では、端子１３が正極集電体に接続され、端子１４が負極集電体に接続される。

下蓋１２ａは、四角形形状の下面１２ａｘと、該下面１２ａｘから立設した一対の側面１２ａｙ、１２ａｚを有しており、下面１２ａｘと対向する部材は下蓋１２ａには備えられていない。それゆえ、下蓋１２ａは上面側が開口しており、さらに、側面部１２ｃ及び側面部１２ｄが配置されるべき箇所も開口している。下蓋１２ａは、平らな板状部材を折り曲げて側面１２ａｙ、１２ａｚを形成することによって作製されている。

上蓋１２ｂは、四角形形状の上面１２ｂｘと、該上面１２ｂｘから立設した一対の側面１２ｂｙ、１２ｂｚと、を有しており、上面１２ｂｘと対向する部材は上蓋１２ｂには備えられていない。それゆえ、上蓋１２ｂは下面側が開口しており、さらに、側面部１２ｃ及び側面部１２ｄが配置されるべき箇所も開口している。上蓋１２ｂは、平らな板状部材を折り曲げて側面１２ｂｙ、１２ｂｚを形成することによって作製されている。

側面部１２ｃ及び側面部１２ｄは、容器１２の一対の側面に相当する部材である。側面部１２ｄには、端子１３、１４が通される孔１５、１５が形成されている。

図７は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図１乃至図７を参照しつつ、電池１０の製造方法について説明する。図７に示した本発明の電池の製造方法は、電池セル作製工程（Ｓ１１）と、下蓋作製工程（Ｓ１２）と、上蓋作製工程（Ｓ１３）と、側面部作製工程（Ｓ１４）と、端子側面固定工程（Ｓ１５）と、端子セル接続工程（Ｓ１６）と、配置工程（Ｓ１７）と、重ね合わせ工程（Ｓ１８）と、密閉工程（Ｓ１９）と、を有している。

Ｓ１１は、電池セルを作製する工程である。本発明の電池の製造方法において、電池セルの作製方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を適宜用いることができる。電池１０を製造する場合、Ｓ１１では、例えば、正極活物質及び固体電解質を含有する正極材を正極集電体の表面へと配置して押圧することにより正極集電体の表面に正極層を形成し、負極活物質及び固体電解質を含有する負極材を負極集電体の表面へと配置して押圧することにより負極集電体の表面に負極層を形成し、正極層の表面に固体電解質を配置して押圧することにより固体電解質層を形成することができる。こうして、正極層、負極層、及び、固体電解質層を形成したら、表面に固体電解質層及び正極層が形成された正極集電体と、表面に負極層が形成された負極集電体とを、正極層と負極層との間に固体電解質層が配設されるように積層して積層体を形成し、押圧した積層体を外装材へと収容することにより、電池セル１１を作製することができる。

Ｓ１２は、下蓋を作製する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１２は、例えば、平らな板状部材を曲げ加工して側面１２ａｙ、１２ａｚを形成することにより、下蓋１２ａを作製する工程、とすることができる。

Ｓ１３は、上蓋を作製する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１３は、例えば、平らな板状部材を曲げ加工して側面１２ｂｙ、１２ｂｚを形成することにより、上蓋１２ｂを作製する工程、とすることができる。

Ｓ１４は、側面部を作製する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１４は、例えば、深さが数ｍｍとなるように絞り加工をすることによって、側面部１２ｃを作製し、同様の絞り加工を行った後に孔１５、１５を設けることによって側面部１２ｄを作製する工程、とすることができる。

Ｓ１５は、端子と容器の側面とを固定する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１５は、例えば、端子１３の先端が側面部１２ｄの外側（図１の紙面右側）に突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子１３を側面部１２ｄへと固定し、且つ、端子１４の先端が側面部１２ｄの外側（図１の紙面右側）に突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子１４を側面部１２ｄへと固定する工程、とすることができる。

Ｓ１６は、端子と電池セルとを接続する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１６は、例えば、上記Ｓ１５で側面部１２ｄに固定した端子１３と、上記Ｓ１１で作製した電池セル１１に備えられている正極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接等によって接続し、且つ、上記Ｓ１５で側面部１２ｄに固定した端子１４と、上記Ｓ１１で作製した電池セル１１に備えられている負極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接によって接続することにより、端子１３、１４と電池セル１１とを接続する工程、とすることができる。

Ｓ１７は、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置する、又は、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１７は、例えば、側面部１２ｄに固定された端子１３、１４が接続された電池セル１１を、下蓋１２ａの下面１２ａｘと対向する図１の紙面上側から、下蓋１２ａ内へと配置する工程、とすることができる。

Ｓ１８は、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置して、又は、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置して、下蓋の側面と上蓋の側面とを重ね合わせる工程である。電池１０を製造する場合であって、上記Ｓ１７で電池セル１１を下蓋１２ａ内へと配置した場合、Ｓ１８は、下蓋１２ａ内に配置された電池セル１１の上側が上面１２ｂｘによって覆われ、側面１２ａｙと電池セル１１との間に側面１２ｂｙが配置され、側面１２ａｚと電池セル１１との間に側面１２ｂｚが配置されるように上蓋１２ｂを配置することにより、側面１２ａｙ、１２ａｚと側面１２ｂｙ、１２ｂｚとを重ね合わせる工程、とすることができる。

Ｓ１９は、重ね合わされた下蓋の側面と上蓋の側面とを接合する過程を経て、容器を密閉する工程である。電池１０を製造する場合、Ｓ１９は、上記Ｓ１８で重ね合わされた下蓋１２ａの側面１２ａｙと上蓋１２ｂの側面１２ｂｙとをレーザー溶接によって接合し、下蓋１２ａの側面１２ａｚと上蓋１２ｂの側面１２ｂｚとをレーザー溶接によって接合し、さらに、側面部１２ｃと下蓋１２ａ及び上蓋１２ｂとをレーザー溶接によって接合し、側面部１２ｄと下蓋１２ａ及び上蓋１２ｂとをレーザー溶接によって接合することにより、容器１２を密閉する工程、とすることができる。こうしてＳ１１乃至Ｓ１９を経ることにより、電池１０を製造することができる。

このように製造される電池１０は、容器１２の上面１２ｂｘ及び下面１２ａｘの厚さよりも、容器１２の側面（側面１２ａｙと側面１２ｂｙとを接合して形成された側面１２ｙ、及び、側面１２ａｚと側面１２ｂｚとを接合して形成された側面１２ｚ）の厚さを厚くすることができる。それゆえ、上面１２ｂｘ及び下面１２ａｘと交差する方向から締結圧力を付与することにより、容器１２に収容された電池セル１１へ圧力を均一に付与することが可能になり、側面１２ｙ及び側面１２ｚによって、付与された締結圧力に耐え得る強度を確保することが可能になる。また、図２乃至図６に示すように、電池セル１１及び端子１３、１４は、下蓋１２ａの側面及び上蓋１２ｂの側面に挟まれていないので、締結圧力が付与されても、電池セル１１の周縁部や端子１３、１４が破断することはない。加えて、上述のように、電池セル１１は端子１３、１４を介して容器１２（より具体的には側面部１２ｄ）に固定されているので、締結圧力を付与しても、電池セル１１が容器１２内で動く事態を抑制することができる。このように、電池１０によれば、電池セル１１へ圧力を均一に付与すること、及び、容器１２内における電池セル１１の動きを抑制することが可能になるので、性能の低下を防止することが可能になる。すなわち、本発明によれば、性能の低下を防止することが可能な電池１０及びその製造方法を提供することができる。さらに、圧力に耐え得る強度を備えた容器１２の外側、より具体的には、上面１２ｂｘ及び下面１２ａｘに交差する方向から締結圧力を付与することにより、電池セル１１に備えられている固体電解質層と正極層及び負極層との界面における抵抗を低減することが可能になる。したがって、本発明によれば、締結圧力を付与することによって性能を向上させることが可能な電池１０、及び、その製造方法を提供することができる。

電池１０において、電池セル１１の正極層に含有される正極活物質としては、コバルト酸リチウム等に代表される公知の正極活物質を適宜用いることができる。また、当該正極層に含有される固体電解質としては、Ｌｉ_３ＰＯ_４等の酸化物系固体電解質のほか、Ｌｉ_３ＰＳ_４や、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝５０：５０〜１００：０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物系固体電解質（例えば、質量比で、Ｌｉ_２Ｓ：Ｐ_２Ｓ_５＝７０：３０となるようにＬｉ_２Ｓ及びＰ_２Ｓ_５を混合して作製した硫化物固体電解質）等、公知の固体電解質を適宜用いることができる。このほか、正極層には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。

また、電池１０において、電池セル１１の負極層に含有される負極活物質としては、グラファイト等に代表される公知の負極活物質を適宜用いることができる。また、当該負極層に含有される固体電解質としては、正極層に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。このほか、負極層には、アセチレンブラック等の公知の導電材を含有させることも可能である。

また、電池１０において、電池セル１１の固体電解質層に用いられる固体電解質としては、正極層や負極層に用いることが可能な上記固体電解質と同様の物質を用いることができる。

また、電池１０において、正極集電体や負極集電体としては、Ａｌ箔、Ｃｕ箔、Ｎｉ箔、Ｆｅ箔、ＣｕＮｉ箔、及び、ＣｕＦｅ箔等、電池に使用可能な公知の集電体を適宜用いることができ、端子１３、１４としては、銅や金等に代表される公知の導電性材料を適宜用いることができる。さらに、容器１２（下蓋１２ａ及び上蓋１２ｂ）の構成材料は、従来の電池に用いられてきた容器の材料と同様の材料を適宜用いることができる。そのような材料としては、アルミニウムやステンレス鋼等の導電性材料のほか、公知の合成樹脂等を例示することができる。

本発明に関する上記説明では、４部材（下蓋１２ａ、上蓋１２ｂ、側面部１２ｃ、及び、側面部１２ｄ）を接合して形成される容器１２が備えられる形態について言及したが、本発明の電池及びその製造方法は当該形態に限定されるものではない。そこで、本発明の電池及びその製造方法が採り得る他の形態について、以下に説明する。

２．第２実施形態
図８は、第２実施形態にかかる本発明の電池２０を分解して示す図である。電池２０の理解を容易にするため、図８では、電池セル１１や容器２１等を簡略化して示している。また、図９は電池２０の上面図、図１０は電池２０の正面図、図１１は電池２０の側面図である。孔２３、２３を確認しやすくするため、図１１では、端子１３、１４の記載を省略している。図８乃至図１１において、電池１０と同様に構成されるものには、図１乃至図６で使用した符号と同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。以下の説明において、容器２１の側面のうち、図９の紙面下側に位置する側面を側面２１ａ、図９の紙面上側に位置する側面を側面２１ｂ、図９の紙面左側に位置する側面を側面２１ｃ、図９の紙面右側に位置する側面を側面２１ｄということがある。

図８乃至図１１に示すように、電池２０は、電池セル１１、該電池セル１１を収容する直方体形状の容器２１、及び、電池セル１１と容器２１とを繋ぐ端子１３、１４を有している。容器２１は、電池セル１１の下側に配置される下蓋２１ｘと、電池セル１１の上側に配置される上蓋２１ｙと、を有している。

下蓋２１ｘは、四角形形状の下面２１ｘｕと、該下面２１ｘｕから立設している側面２１ｘａ、２１ｘｂ、２１ｘｃ、２１ｘｄと、を有しており、下面２１ｘｕと対向する部材は下蓋２１ｘには備えられていない。それゆえ、下蓋２１ｘは上面側が開口している。また、下蓋２１ｘの側面２１ｘｄには、切り欠き部２２、２２が形成されている。

図１２に、下蓋２１ｘの作製工程の一部を示す。図１２を参照しつつ、下蓋２１ｘの作製方法について説明する。下蓋２１ｘを作製する際には、図１２（ａ）に示されるような形状に切断された板状部材２１ｘ’を用意し、側面２１ｘａ、２１ｘｂ、２１ｘｃ、２１ｘｄに相当する部位を折り曲げる。そして、端面同士（具体的には、端面２１ｘａ１及び端面２１ｘｄ２、端面２１ｘｄ１及び端面２１ｘｂ２、端面２１ｘｂ１及び端面２１ｘｃ２、端面２１ｘｃ１及び端面２１ｘａ２）をレーザー溶接によって接合することにより、図１２（ｂ）に示される下蓋２１ｘを作製することができる。

上蓋２１ｙは、四角形形状の上面２１ｙｕと、該上面２１ｙｕから立設している側面２１ｙａ、２１ｙｂ、２１ｙｃ、２１ｙｄと、を有しており、上面２１ｙｕと対向する部材は上蓋２１ｙには備えられていない。それゆえ、上蓋２１ｙは下面側が開口している。また、上蓋２１ｙの側面２１ｙｄには、孔２３、２３が形成されている。

図１３に、上蓋２１ｙの作製工程の一部を示す。図１３を参照しつつ、上蓋２１ｙの作製方法について説明する。上蓋２１ｙを作製する際には、図１３（ａ）に示されるような形状に切断され且つ孔２３、２３が形成された板状部材２１ｙ’を用意し、側面２１ｙａ、２１ｙｂ、２１ｙｃ、２１ｙｄに相当する部位を折り曲げる。そして、端面同士（具体的には、端面２１ｙａ１及び端面２１ｙｄ２、端面２１ｙｄ１及び端面２１ｙｂ２、端面２１ｙｂ１及び端面２１ｙｃ２、端面２１ｙｃ１及び端面２１ｙａ２）をレーザー溶接によって接合することにより、図１３（ｂ）に示される下蓋２１ｙを作製することができる。

図１４は、本発明の電池の製造方法を説明するフローチャートである。図８乃至図１４を参照しつつ、電池２０の製造方法について説明する。図１４に示した本発明の電池の製造方法は、電池セル作製工程（Ｓ２１）と、下蓋作製工程（Ｓ２２）と、上蓋作製工程（Ｓ２３）と、端子側面固定工程（Ｓ２４）と、端子セル接続工程（Ｓ２５）と、配置工程（Ｓ２６）と、重ね合わせ工程（Ｓ２７）と、密閉工程（Ｓ２８）と、を有している。

Ｓ２１は、電池セルを作製する工程である。Ｓ２１はＳ１１と同様の工程であるため、説明を省略する。

Ｓ２２は、下蓋を作製する工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２２は、例えば、図１２（ａ）に示されるような形状に切断された板状部材２１ｘ’を用意し、側面２１ｘａ、２１ｘｂ、２１ｘｃ、２１ｘｄに相当する部位を折り曲げた後、端面２１ｘａ１及び端面２１ｘｄ２、端面２１ｘｄ１及び端面２１ｘｂ２、端面２１ｘｂ１及び端面２１ｘｃ２、並びに、端面２１ｘｃ１及び端面２１ｘａ２をレーザー溶接等によって接合することにより、下蓋２１ｘを作製する工程、とすることができる。

Ｓ２３は、上蓋を作製する工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２３は、例えば、図１３（ａ）に示されるような形状に切断され且つ孔２３、２３が形成された板状部材２１ｙ’を用意し、側面２１ｙａ、２１ｙｂ、２１ｙｃ、２１ｙｄに相当する部位を折り曲げた後、端面２１ｙａ１及び端面２１ｙｄ２、端面２１ｙｄ１及び端面２１ｙｂ２、端面２１ｙｂ１及び端面２１ｙｃ２、並びに、端面２１ｙｃ１及び端面２１ｙａ２をレーザー溶接等によって接合することにより、下蓋２１ｙを作製する工程、とすることができる。

Ｓ２４は、端子と容器の側面とを固定する工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２４は、例えば、端子１３の先端が上蓋２１ｙの側面２１ｙｄに形成された孔２３から突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子１３を側面２１ｙｄへと固定し、且つ、端子１４の先端が側面２１ｙｄに形成された孔２３から突出した状態で固定されるように、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって端子１４を側面２１ｙｄへと固定する工程、とすることができる。

Ｓ２５は、端子と電池セルとを接続する工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２５は、例えば、上記Ｓ２４で側面２１ｙｄに固定した端子１３と、上記Ｓ２１で作製した電池セル１１に備えられている正極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接等によって接続し、且つ、上記Ｓ２４で側面２１ｙｄに固定した端子１４と、上記Ｓ２１で作製した電池セル１１に備えられている負極集電体とを、超音波溶接又はレーザー溶接によって接続することにより、端子１３、１４と電池セル１１とを接続する工程、とすることができる。

Ｓ２６は、電池セルを上蓋の上面と交差する方向から上蓋内へと配置する、又は、電池セルを下蓋の下面と交差する方向から下蓋内へと配置する工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２６は、例えば、側面２１ｙｄに固定された端子１３、１４が接続された電池セル１１を、上蓋２１ｙの上面２１ｙｕと対向する図８の紙面下側から、上蓋２１ｙ内へと挿入することにより、上蓋２１ｙ内に電池セル１１を配置する工程、とすることができる。

Ｓ２７は、電池セルの下側を覆うように下蓋を配置して、又は、電池セルの上側を覆うように上蓋を配置して、下蓋の側面と上蓋の側面とを重ね合わせる工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２７は、例えば、上蓋２１ｙ内に配置された電池セル１１の下側が下面２１ｘｕによって覆われ、且つ、下蓋２１ｘの側面２１ｘａ、２１ｘｂ、２１ｘｃ、２１ｘｄと電池セル１１との間に、上蓋２１ｙの側面２１ｙａ、２１ｙｂ、２１ｙｃ、２１ｙｄがそれぞれ配置されるように上蓋２１ｙを配置することにより、下蓋２１ｘの側面２１ｘａ、２１ｘｂ、２１ｘｃ、２１ｘｄと上蓋２１ｙの側面２１ｙａ、２１ｙｂ、２１ｙｃ、２１ｙｄとを重ね合わせる工程、とすることができる。

Ｓ２８は、重ね合わされた下蓋の側面と上蓋の側面とを接合する過程を経て、容器を密閉する工程である。電池２０を製造する場合、Ｓ２８は、上記Ｓ２７で重ね合わされた下蓋２１ｘの側面２１ｘａと上蓋２１ｙの側面２１ｙａとをレーザー溶接によって接合し、下蓋２１ｘの側面２１ｘｂと上蓋２１ｙの側面２１ｙｂとをレーザー溶接によって接合し、下蓋２１ｘの側面２１ｘｃと上蓋２１ｙの側面２１ｙｃとをレーザー溶接によって接合し、下蓋２１ｘの側面２１ｘｄと上蓋２１ｙの側面２１ｙｄとをレーザー溶接によって接合することにより、容器２１を密閉する工程、とすることができる。こうしてＳ２１乃至Ｓ２８を経ることにより、電池２０を製造することができる。

このように製造される電池２０は、容器２１の上面２１ｘｕ及び下面２１ｙｕの厚さよりも、容器２１の側面（側面２１ｘａと側面２１ｙａとを接合して形成された側面２１ａ、側面２１ｘｂと側面２１ｙｂとを接合して形成された側面２１ｂ、側面２１ｘｃと側面２１ｙｃとを接合して形成された側面２１ｃ、及び、側面２１ｘｄと側面２１ｙｄとを接合して形成された側面２１ｄ）の厚さを厚くすることができる。それゆえ、上面２１ｘｕ及び下面２１ｙｕと交差する方向から締結圧力を付与することにより、容器２１に収容された電池セル１１へ圧力を均一に付与することが可能になり、側面２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄによって、付与された締結圧力に耐え得る強度を確保することが可能になる。また、図８乃至図１１に示すように、電池セル１１及び端子１３、１４は、下蓋２１ｘの側面及び上蓋２１ｙの側面に挟まれていないので、締結圧力が付与されても、電池セル１１や端子１３、１４が破断することはない。加えて、上述のように、電池セル１１は端子１３、１４を介して容器２１（より具体的には上蓋２１ｙの側面２１ｙｄ）に、締結圧力と交差する方向に固定されているので、締結圧力を付与しても、電池セル１１が容器２１内で動く事態を抑制することができる。このように、電池２０によれば、電池セル１１へ圧力を均一に付与すること、及び、容器２１内における電池セル１１の動きを抑制することが可能になるので、性能の低下を防止することが可能になる。すなわち、第２実施形態にかかる本発明によれば、性能の低下を防止することが可能な電池２０及びその製造方法を提供することができる。さらに、圧力に耐え得る強度を備えた容器２１の外側、より具体的には、上面２１ｘｕ及び下面２１ｙｕに交差する方向から締結圧力を付与することにより、電池セル１１に備えられている固体電解質層と正極層及び負極層との界面における抵抗を低減することが可能になる。したがって、第２実施形態にかかる本発明によれば、締結圧力を付与することによって性能を向上させることが可能な電池２０、及び、その製造方法を提供することができる。

電池２０において、容器２１（下蓋２１ｘ及び上蓋２１ｙ）の構成材料としては、容器１２と同様の材料を用いることができる。

本発明に関する上記説明では、下蓋や上蓋の最も大きな開口部から電池セルを挿入して配置する形態を例示したが、本発明の電池の製造方法は当該形態に限定されるものではない。例えば、電池１０を製造する際には、側面部２１ｃや側面部２１ｄが配置されるべき開口部から、電池セルを挿入しても良い。ただし、生産性を向上させやすい形態にする等の観点からは、下蓋や上蓋の最も大きな開口部から電池セルを挿入する形態の配置工程が備えられることが好ましい。

また、本発明に関する上記説明では、端子側面固定工程の後に端子セル接続工程が行われ、端子セル接続工程の後に配置工程が行われる形態を例示したが、本発明の電池及びその製造方法（以下において、単に「本発明」という。）は当該形態に限定されるものではない。本発明は、端子セル接続工程の後に端子側面固定工程が行われる形態とすることも可能である。また、電池１０を製造する場合は、例えば、下蓋１２ａ内へ電池セル１１を配置した後、この電池セル１１に端子１３、１４を接続し、その後、端子１３、１４を側面部１２ｄに固定する形態とすることも可能である。

また、本発明に関する上記説明では、端子と容器の側面とを、溶接及びかしめを組み合わせた方法によって固定する形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、容器の密閉性を確保可能であり、且つ、容器に収容され端子に接続された電池セルが動かないように端子と容器の側面とを固定することができれば、他の方法で固定することも可能である。

また、本発明に関する上記説明では、端子と電池セルとを、超音波溶接又はレーザー溶接によって接続する形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、電子伝導抵抗を低減し得る形態で端子と電池セルとを接続することができれば、他の方法で接続することも可能である。

また、本発明に関する上記説明では、下蓋の側面と上蓋の側面とがレーザー溶接によって接合される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、容器の密閉性を確保し得る形態で接合することができれば、下蓋の側面と上蓋の側面とを他の方法で接合することも可能である。

また、電池１０及びその製造方法に関する上記説明では、絞り加工が施された側面部１２ｃ及び側面部１２ｄが用いられる形態を例示したが、４部材を接合して形成される容器が備えられる形態の本発明の電池及びその製造方法は、当該形態に限定されるものではない。一対の側面は、絞り加工が施されていなくても良い。但し、下蓋１２ａ及び上蓋１２ｂと接合しやすい形態にする等の観点からは、絞り加工が施された一対の側面部が用いられる形態とすることが好ましい。

また、電池２０及びその製造方法に関する上記説明では、下蓋の側面同士及び上蓋の側面同士がレーザー溶接によって接合される形態を例示したが、２部材を接合して形成される容器が備えられる形態の本発明の電池及びその製造方法は、当該形態に限定されるものではない。最終的に容器の密閉性を確保可能なように接合できれば、下蓋の側面同士及び上蓋の側面同士を他の方法で接合することも可能である。

また、本発明に関する上記説明では、容器内に１つの電池セルが収容される形態を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明は、容器内に複数の電池セルが収容された形態とすることも可能である。

また、本発明に関する上記説明では、固体電解質層を有する電池セル１１が容器１２や容器２１に収容されている電池１０、２０を例示したが、本発明は当該形態に限定されるものではない。本発明では、固体電解質層に加えて、又は、固体電解質層に代えて、公知の電解液を用いた電解質層が正極層と負極層との間に配設された形態とすることも可能である。

本発明の電池は、電気自動車やハイブリッド自動車等に利用することができ、本発明の電池の製造方法は、電気自動車やハイブリッド自動車等に用いられる電池を製造する際に利用することができる。

１０…電池
１１…電池セル
１２…容器
１２ａ…下蓋
１２ａｘ…下面
１２ａｙ、１２ａｚ…側面
１２ｂ…上蓋
１２ｂｘ…上面
１２ｂｙ、１２ｂｚ…側面
１２ｃ、１２ｄ…側面部
１３、１４…端子
１５…孔
２０…電池
２１…容器
２１ｘ…下蓋
２１ｘａ、２１ｘｂ、２１ｘｃ、２１ｘｄ…側面
２１ｙ…上蓋
２１ｙａ、２１ｙｂ、２１ｙｃ、２１ｙｄ…側面
２２…切り欠き部
２３…孔

Claims (5)

1. 電池セルと該電池セルを収容する容器とを備える電池であって、
   前記容器は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備し、
   前記下蓋の前記側面及び前記上蓋の前記側面が重ね合わされることで、前記容器の上面及び下面の厚さよりも、前記容器の側面の厚さが厚いものとされており、
   前記容器に収容された前記電池セルに接続された端子が、前記容器の側面を構成すべき部材に固定されており、
   前記電池セルが固体電解質層を備え、該固体電解質層には酸化物系固体電解質又は硫化物系固体電解質が含まれていることを特徴とする、電池。
2. 電池セルと該電池セルを収容する容器とを備える電池であって、
   前記容器は、下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備し、
   前記下蓋の前記側面及び前記上蓋の前記側面が重ね合わされることで、前記容器の上面及び下面の厚さよりも、前記容器の側面の厚さが厚いものとされており、
   前記容器に収容された前記電池セルに接続された端子が、前記容器の側面を構成すべき部材に固定されており、
   前記下蓋の側面及び前記上蓋の側面のうち一方に孔が設けられ、前記端子が前記孔から突出した状態で固定され、且つ、前記下蓋の側面及び前記上蓋の側面のうち他方に切り欠きが設けられることで、前記孔から突出した前記端子が前記下蓋の側面及び前記上蓋の側面によって挟まれないようにされていることを特徴とする、電池。
3. 下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備する容器、該容器に収容された電池セル、並びに、前記電池セルに接続され且つ前記容器の側面に固定された端子を備える電池を製造する方法であって、
   前記容器の側面を構成すべき部材に前記端子を固定する、端子側面固定工程と、
   前記端子と前記電池セルとを接続する、端子セル接続工程と、
   前記電池セルを前記上蓋の前記上面と交差する方向から前記上蓋内へと配置する、又は、前記電池セルを前記下蓋の前記下面と交差する方向から前記下蓋内へと配置する、配置工程と、
   前記端子側面固定工程と前記端子セル接続工程と前記配置工程との後に、前記電池セルの下側を覆うように前記下蓋を配置して、又は、前記電池セルの上側を覆うように前記上蓋を配置して、前記下蓋の前記側面と前記上蓋の前記側面とを重ね合わせることで、前記容器の上面及び下面の厚さよりも、前記容器の側面の厚さを厚いものとする、重ね合わせ工程と、
   重ね合わされた前記下蓋の前記側面と前記上蓋の前記側面とを接合する過程を経て前記容器を密閉する、密閉工程と、
   を有し、
   前記電池セルは固体電解質層を備え、該固体電解質層には酸化物系固体電解質又は硫化物系固体電解質が含まれていることを特徴とする、電池の製造方法。
4. 下面と該下面から立設した側面と上面側に備えられた開口部とを有する下蓋、及び、上面と該上面から立設した側面と下面側に備えられた開口部とを有する上蓋を具備する容器、該容器に収容された電池セル、並びに、前記電池セルに接続され且つ前記容器の側面に固定された端子を備える電池を製造する方法であって、
   前記容器の側面を構成すべき部材に前記端子を固定する、端子側面固定工程と、
   前記端子と前記電池セルとを接続する、端子セル接続工程と、
   前記電池セルを前記上蓋の前記上面と交差する方向から前記上蓋内へと配置する、又は、前記電池セルを前記下蓋の前記下面と交差する方向から前記下蓋内へと配置する、配置工程と、
   前記端子側面固定工程と前記端子セル接続工程と前記配置工程との後に、前記電池セルの下側を覆うように前記下蓋を配置して、又は、前記電池セルの上側を覆うように前記上蓋を配置して、前記下蓋の前記側面と前記上蓋の前記側面とを重ね合わせることで、前記容器の上面及び下面の厚さよりも、前記容器の側面の厚さを厚いものとする、重ね合わせ工程と、
   重ね合わされた前記下蓋の前記側面と前記上蓋の前記側面とを接合する過程を経て前記容器を密閉する、密閉工程と、
   を有し、
   前記下蓋の側面及び前記上蓋の側面のうち一方に孔を設け、前記端子を前記孔から突出した状態で固定し、且つ、前記下蓋の側面及び前記上蓋の側面のうち他方に切り欠きを設けることで、前記孔から突出した前記端子が前記下蓋の側面及び前記上蓋の側面によって挟まれないようにしたことを特徴とする、電池の製造方法。
5. 前記容器が直方体形状であり、前記容器の下面及び上面が前記容器の側面よりも大きいことを特徴とする、請求項３又は４に記載の電池の製造方法。

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