JP5758267B2 - 封止部材、封止部材の製造方法および蓄電装置用容器 - Google Patents
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Description
これらの要望に対して、図7に示すような、アルミ箔などの金属箔と樹脂フィルムを積層した積層体LをヒートシールHで封止してなる平袋Pや絞り成型した蓄電装置用容器を用いて包装したパック電池が開発されており、薄型軽量化が図られている。ところが、アルミラミネート包材を蓄電装置用容器として用いる場合は、機械的な強度や溶着強度が不足する場合がある。特に、電極部材の溶着部からの水分侵入、内容品の液体成分の揮発や電解液漏洩の問題がある。
しかし、これらの樹脂製容器の場合、筒状の成型容器を用いるため、端部開口が肉厚となる。この開口を封止するに際し、端部開口に蓋材を挿入する内嵌め方式とすると、蓋材との溶着時に肉厚の筒状の樹脂壁を溶融する必要があり、接合に長時間を要する。また、肉厚の樹脂壁の端面から侵入する酸素や水蒸気のバリア性を確保するためには、肉厚の樹脂壁端面を蓋材で覆って高い溶着強度で溶着する必要がある。そのためには、蓋材を筒状体に被せる外嵌め方式とせざるを得ない。
しかし、赤外線レーザの照射により被接合部を発熱させて、筒状部材の端部と蓋体とを接合させるためには、筒状部材の端部の被接合部又は蓋体の被接合部が赤外線レーザ吸収性である必要がある。そのためには、筒状部材の端部の被接合部又は蓋体の被接合部に、赤外線レーザ吸収剤を塗布したり、筒状部材および蓋体の各々を構成する樹脂に、赤外線レーザ吸収剤を配合したりする必要があり、余分な手間とコストがかかる。
(1) 内面が溶着性の筒状フィルムの端部内面に溶着されて前記端部を封止する封止部材であって、外面に前記筒状フィルムの端部内面に溶着される溶着層と、中間に金属箔と、内面に接着樹脂層と、外面の溶着層から内面の接着樹脂層まで貫通する貫通孔とを備える金属箔積層体からなり、接着樹脂層が内面となるように絞り成型された金属箔成型体と、該金属箔成型体の接着樹脂層に接着され、前記筒状フィルムの端部封止の主面となる封止部材の封止面を構成する封止壁と、前記金属箔成型体の接着樹脂層に少なくともその一部が接着され、前記封止壁に連続して前記金属箔成型体を補強する環状の側壁と、を備える樹脂成型体と、絶縁層で全周が覆われた絶縁部を中間に備える板状または棒状の電極部材と、を有し、前記電極部材の前記絶縁部が前記金属箔成型体の前記貫通孔に挿入され、前記樹脂成型体により気密に固定されたことを特徴とする封止部材。
(3) 前記側壁および露出した樹脂層がともに一定の幅を有する平坦な環状に形成され、露出した樹脂層の幅の前記側壁の全幅に対する比率が50%以上である(2)の封止部材。
(4) 絶縁層が前記電極部材の全周に溶着された絶縁フィルムである(1)ないし(3)のいずれかの封止部材。
(5) 前記封止部材の周長と前記筒状フィルムの周長との差により、前記筒状フィルムに発生するひずみを吸収するために、前記筒状フィルムの周方向に沿って、前記封止部材の外周面に有する、前記筒状フィルムに対する溶着面において、前記封止部材の外周面の一部を溝状に凹ませて形成された溝状の凹みが、少なくとも一つ設けられた(1)ないし(4)のいずれかの封止部材。
(6) (1)ないし(5)のいずれかの封止部材の製造方法であって、前記電極部材の前記絶縁部を前記金属箔積層体の前記貫通孔に挿入し、前記絶縁部と前記金属箔積層体の接着樹脂層とを固定して前記樹脂成型体を射出成型することを特徴とする封止部材の製造方法。
(7) 絶縁層となる2枚の絶縁フィルムの間に、前記電極部材の中間部を挟んで、前記2枚の絶縁フィルムの一端側または中間部において、前記電極部材の全周を溶着して絶縁部を形成し、前記2枚の絶縁フィルムの他端側を、前記電極部材に溶着されていない未溶着部分として残し、前記絶縁層で覆われた前記電極部材の前記絶縁部を前記金属箔積層体の前記貫通孔に挿入し、前記2枚の絶縁フィルムの、前記他端側の未溶着部分を前記接着樹脂層に溶着により固定して、前記樹脂成型体を射出成型する(6)の封止部材の製造方法。
(8) インサート成型装置の金型内に前記金属箔積層体を配置し、前記金型内で型締め時に接する前記金型および射出される溶融樹脂の一方または両方により前記金属箔積層体に押圧力を加えて前記金属箔成型体を絞り成型するとともに、前記溶融樹脂で前記樹脂成型体を射出成型する(6)または(7)の封止部材の製造方法。
(9) (1)ないし(5)のいずれかの封止部材の前記側壁を、金属箔の積層フィルムからなり、内面が溶着性の筒状フィルムの一端または両端の内面に挿入し溶着して前記筒状フィルムの端部を封止したことを特徴とする蓄電装置用容器。
(10) 前記側壁に接着された前記金属箔成型体の溶着層と前記側壁の露出した樹脂層との両者を前記筒状フィルムの内面に溶着した(9)の蓄電装置用容器。
(11) 前記封止部材の溶着面に溝状の凹みを設け、前記筒状フィルムの一部を前記凹みに溶着して前記筒状フィルムに凹部を形成した(9)または(10)の蓄電装置用容器。
(12) 溝状の凹みを溶着面に有する前記封止部材、または、溝状の凹みを前記筒状フィルムとの溶着部に有する金属箔の積層体からなる閉鎖部材を一端内面に溶着した前記筒状フィルムの他端内面に、前記筒状フィルムの一端側と他端側とで互いの凹みを対向させて溝状の凹みを溶着面に有する前記封止部材を溶着して各溝状の凹みの上で前記筒状フィルムに凹部を形成し、さらに前記筒状フィルムの中間部にも凹部を形成して、前記筒状フィルムの凹部が一端から他端まで連続する溝状に形成された(9)ないし(11)のいずれかの蓄電装置用容器。
また、金属箔成型体が樹脂成型体により裏打ちされているので、機械的な強度も高く、軽量コンパクトな封止部材となり、容易に筒状フィルムを気密に封止できる。
また、電極部材の絶縁部が金属箔成型体の貫通孔に挿入され、樹脂成型体で固定されているので、電極部材と金属箔成型体の金属箔とが短絡することがない。
また、封止部材を筒状フィルムの端部内面に挿入し溶着したとき、筒状フィルムの金属箔と封止部材の金属箔をオーバーラップさせることができるので、高いバリア性の蓄電装置用容器を、簡易な製造設備により高い生産性で製造することができる。
(3)の封止部材によれば、(2)の封止部材の効果がより確実となる。
(4)の封止部材によれば、(1)〜(3)の封止部材の効果に加えて、予めフィルム状に成型された絶縁層を溶着するので、生産性が高くなる。
(5)の封止部材によれば、(1)〜(4)の封止部材の効果に加えて、封止部材の凹みの溶着面に沿って、凹みの形状に対応した凸条の溶着部材で筒状フィルムを引き延ばして封止部材の凹みに密着させることができるので、接合部の筒状フィルムに皺や金属層の破れを発生させることなく、封止部材に筒状フィルムを容易に密着させて溶着することができる。
(7)の封止部材の製造方法によれば、(6)の封止部材の効果に加えて、予めフィルム状に成型された絶縁層を溶着するので、生産性を高くすることができる。
また、未溶着の2枚の絶縁フィルムの自由端を溶着により金属箔積層体の接着樹脂層に固定できるので、固定作業が容易となる。
(8)の封止部材の製造方法によれば、(6)または(7)の封止部材の効果に加えて、インサート成型装置の金型内で金属箔積層体の絞り成型と樹脂成型体の射出成型ができるので、生産性を高くすることができる。
また、接合部において筒状フィルムの金属箔と封止部材の金属箔をオーバーラップさせることができるので、高いバリア性の蓄電装置用容器を、簡易な製造設備により高い生産性で製造することができる。
これにより、接合部における筒状フィルムの金属箔と封止部材の金属箔のオーバーラップの幅が、バリア性が確保される最小の長さであっても、筒状フィルムと封止部材の露出した樹脂層との溶着により蓄電装置用容器の機械的強度および気密性が確保される。
これにより、使用する筒状フィルムの内径を封止部材の溶着面の外径より大きくし、封止部材の挿入を容易にした場合であっても、封止部材との溶着部の筒状フィルムに皺や弛みのない蓄電装置用容器が得られる。
また、筒状フィルムの一端を密閉し、蓄電装置の蓄電要素を封止部材の電極部材に接続し、封止部材の凹みの少なくとも一部を残して筒状フィルムの他端に溶着し、凹みから電解液を充填した後、凹みを筒状フィルムに気密に溶着して、蓄電装置が密封された蓄電装置用容器を構成することができる。
図1は、本発明の封止部材の一例を示す斜視図である。図2は、図1の蓄電装置用容器に用いる封止部材の一例を示す斜視図である。図3は、図2の封止部材の製造方法を説明する断面図である。
図1〜図3において、符号1は本発明の蓄電装置用容器、符号2は筒状フィルム、符号21は筒状フィルム2に設けられた凹部、符号3は第1の封止部材、符号31は第1の封止部材3の溶着面、符号39は第1の封止部材3に設けられた凹み、符号4は第2の封止部材、符号41は第2の封止部材4の溶着面、符号49は第2の封止部材4に設けられた凹みを示す。
従って、筒状フィルム2のシーラント層は、内容品との接触層および封止部材3,4との溶着層となるが、本形態例においては、可撓性基材の両端を溶着して筒状に成形して筒状フィルム2とするためにも用いられる。この目的からは、可撓性基材がシーラント層を両面に有していてもよい。
可撓性基材がシーラント層を両面に有する場合は、合掌シールとして、筒状フィルム2の外面に接合部を接着することができるが、両端をオーバーラップさせて重なり部分を溶着する封筒貼りシールとすることもできる。封筒貼りシールとする場合には、接合部が目立ちにくいので外観がよいが、溶着時にマンドレル等の中子を受部材として用いる必要がある。また、筒状フィルム2の内面および外面に可撓性基材の端面に金属箔が露出するので、シーラント層が薄い場合は、この端面の金属箔を樹脂層で覆って保護する端面処理が必要となることがある。
これらのうち、耐熱性に優れるので、PP系樹脂が好ましい。また、シーラント層が金属箔に直接積層される場合は、カルボン酸変性されたPE系樹脂やPP系樹脂が好ましい。これらの樹脂は、複数が混合されたり、複数層に積層されて用いられてもよい。
シーラント層の積層に際しては、接着剤を用いるドライラミネート、溶融樹脂を押し出して直接またはアンカー剤層を介して積層する押出ラミネート、押出ラミネートの溶融樹脂層でシーラントフィルムを接着するサンドラミネートや加熱加圧して圧着する熱ラミネート等を用いることができる。
これらのうち、比重が小さく、展延性(延びやすさ)および熱伝導性に優れることから、アルミ箔が好ましく、展延性に優れるのでアルミ合金箔がより好ましい。熱伝導性に優れると、蓄電装置が発熱した場合の放熱性がよくなる。アルミ箔の厚さは、バリア性の確保や加工適性その他を考慮すると、6μm〜200μmの範囲とするのが好ましい。アルミ箔の厚みが6μmに満たないと、ピンホールの発生が多くなり、バリア性が低下する。また、アルミ箔の厚みが200μmを超えると、封止部材3および4の溶着時に熱が逃げ易く溶着時間が長くなる。また、蓄電装置用容器1の重量が大きくなる。
これらの金属箔は、複数層用いられてもよい。
これらの補強層の積層に際しては、ドライラミネート、サンドラミネートや熱ラミネート等を用いることができる。
封止部材3,4は、封止部材3,4の外周面に有する溶着面31,41で筒状フィルム2に溶着される限り、その形状に制限はないが、概略、封止部材3,4を平面から見たとき(以下、「平面視」という場合がある。)、凹み39,49がない場合(図4の状態)の外周形状が、円形、長円形、楕円形、角が丸められた矩形であると筒状フィルム2との溶着が容易となるので好ましい。
なお、本形態例においては、封止部材3と封止部材4は、正極と負極となる電極部材34,44を有するが、基本構造は同じなので、以下、両者を代表して封止部材3について説明する。
金属箔成型体32の金属箔32bは、金属箔成型体32に酸素や水蒸気などの気体遮断性(バリア性)を付与するバリア層である。金属箔成型体32の金属箔32bとしては、筒状フィルム2の金属箔と同様なものを用いることができる。それらの金属箔のうち、アルミ箔は、展延性に優れるので、絞り成型しやすい。金属箔32bは、外面の溶着層32aと内面の接着樹脂層32cとの間の内部に積層されればよく、金属箔32bと溶着層32aまたは接着樹脂層32cとの間に、他の層が介在されても構わない。
金属箔成型体32は、絞り成型により凹状に絞られて、筒状フィルム2の内面に溶着される溶着面31がスカート状に形成される。従って、溶着面31をスカート状に形成するに際しては、金属箔成型体32の屈曲部が直角になるように絞り成型することが好ましいが、筒状フィルム2が可撓性を有するので、多少の調整が可能であるから、必ずしも正確な直角でなくてもよい。
金属箔成型体32の溶着層32aの厚さは、15〜100μmの範囲とするのが好ましい。この厚さが15μmに満たないと、溶着層32aの形成が困難になる場合がある。また、この厚さが100μmを超えると、筒状フィルム2のシーラント層との溶着部から水蒸気や酸素ガス等が侵入する恐れがある。
金属箔成型体32の接着樹脂層32cの厚さは、15〜100μmの範囲とするのが好ましい。この厚みが15μmに満たないと、接着樹脂層32cの形成が困難になる場合がある。また、この厚みが100μmを超えても特に問題はないが、樹脂成型体36に接着していない部分を除去する場合に、経済的に不利となる。
この補強層および溶着層と接着樹脂層は、筒状フィルム2の補強層と同様な方法で金属箔に積層することができる。
樹脂成型体36は、金属箔成型体32に接着されて、金属箔成型体32を補強する。
樹脂成型体36は、接着剤で金属箔成型体32の接着樹脂層32cに接着されてもよいが、金属箔成型体32の接着樹脂層32cおよび後述する電極部材34の絶縁部35を覆う絶縁層35aを形成する樹脂と溶着可能な樹脂で射出成型することが好ましい。
樹脂成型体36は、金属箔成型体32に接着されて、筒状フィルム2の端部封止の主面となる封止部材3の封止面30を構成する封止壁37と、筒状フィルム2の端部内面と溶着するための封止壁37に連続する環状の側壁38と、を有する。
なお、「主面」とは、主要な機能を担う面または面積が最も大きな面を意味する。
樹脂成型体36の側壁38は、封止壁37と連続しており、少なくともその一部がスカート状に成型された金属箔成型体32の接着樹脂層32cと接着している。側壁38に接着している金属箔成型体32の外面の溶着層は、封止部材3の筒状フィルム2の端部内面との溶着面31となる。
樹脂成型体36の側壁38は、金属箔成型体32を補強すると共に、筒状フィルム2の裏打ち部材として機能し、溶着時に受け部材の役目も果たす。
樹脂成型体36の封止壁37と側壁38の境界は、金属箔成型体32を絞り成型したときの稜線に該当し、丸みを帯びて金属箔成型体32に接着されている。
インモールド成型法は、例えば、特開2004−174925号公報に記載されるように、対向して配置された金型の間に金属箔積層体32dを配置し、金型内に形成される成型空間の周囲に設けられた押圧部により金属箔積層体32dを摺動可能に支持しながら、成型空間内の金属箔積層体32dに溶融した樹脂を接着させ、樹脂成型体36を成型するものである。本発明においては、金属箔積層体32dが摺動不能であってもよい。
これにより、製造コストや生産性を著しく向上することができる。また、金属箔積層体32dの位置ズレを防止することができ、封止部材3の成型の精度や歩留まりを高くすることができる。
電極部材34は、蓄電装置用容器1内に収納される蓄電装置を外部に電気的に接続する部材である。従って、電極部材34は、一端が蓄電装置用容器1の外部に突出し、他端が蓄電装置用容器1の内部に到達するように、樹脂成型体36の封止壁37および封止壁37に接着された金属箔成型体32の貫通孔33を貫通している。
電極部材34の絶縁部35は、金属箔成型体32の接着樹脂層32cに接着剤による接着や溶着等により固定しておくと、封止部材3の製造工程において、絶縁部35が金属箔積層体32dの金属箔32bと交差する部分から移動することがないので好ましい。
電極部材34は、絶縁部35の絶縁層35aと樹脂成型体36を構成する樹脂とにより気密に封止され、かつ樹脂成型体36の封止壁37に固定されている。
電極部材34を樹脂成型体36に気密かつ強固に固定するために、樹脂成型体36の封止壁37を貫通して蓄電装置用容器1の内面に突出している部分の電極部材34の全周を、樹脂成型体36を構成する樹脂で被覆して気密固定部37a(図3(d)参照)とすることが好ましい。
気密固定部37aは、電極部材34に沿って封止壁37から樹脂壁37b(図3(d)参照)を突出させて形成することが好ましい。これにより、樹脂成型体36の封止壁37から突出する電極部材34を覆う気密固定部37aの長さを長くしても、封止壁37の肉厚を抑制することができる。また、樹脂壁37bにより、電極部材34が、収容される電解質と接触する部分を小さくすることができる。なお、気密固定部37aの先端は、収容される発電部材と接続するので、電極部材34を露出させることが好ましい。
樹脂成型体36の成型にインモールド成型法を用いる場合は、電極部材34の絶縁部35を金属箔積層体32dの貫通孔33に挿入し、絶縁部35を覆う絶縁層35aと金属箔積層体32dの接着樹脂層32cとを固定してから、樹脂を射出して成型することが好ましい(図3(d)参照)。
また、電極部材を有しない閉鎖部材5を筒状フィルム2の一端内面に溶着し、二本以上の電極部材34を有する封止部材3を筒状フィルム2の他端内面に溶着することもできる。この閉鎖部材5は、封止部材3と同様に、金属箔の積層体を有する。この金属箔の積層体は、内面に接着樹脂層を備えていなくてもよい。この金属箔の積層体も溶着層が外面となるように絞り成型されていることが好ましい。
また、閉鎖部材5は、貫通孔33、電極部材34や樹脂壁37bを有しないほかは封止部材3と同様に構成することもできる。この閉鎖部材5は、図6に示すように、封止部材3と同様な、絞り成型された金属箔成型体52と封止壁57と溶着面51を構成する環状の側壁58と、を備える樹脂成型体56と、を有する。
しかし、金属箔成型体32を絞り成型するときに、金属箔32bに皺や破れが生じない正常な状態に絞り成型可能な深さには限度があり、溶着面31の幅が狭くなることがある。そのため、バリア性は確保できても、封止部材3の溶着面31と筒状フィルム2の内面との溶着強度が不足する場合がある。
この様にして、側壁38に接着された金属箔成型体32の溶着層32aとともに、側壁38を構成する樹脂層の一部を筒状フィルム2の内面と溶着することにより、溶着強度を確保することができる。
また、図6に示す電極部材を有しない閉鎖部材5を用いる場合にも、樹脂成型体56の側壁58を構成する樹脂層の一部を、封止部材3の場合と同様に露出させて金属箔成型体52の溶着層とともに、筒状フィルム2の内面と溶着することが好ましい。
この場合も、側壁58および露出した樹脂層を封止部材3の場合と同様に形成し、露出した樹脂層の幅Aの側壁58の立ち上り幅Bに対する比率(A/B)を50%以上とすることが好ましい。
しかし、合計厚さが薄い場合であっても、オーバーラップの幅は、0.1mm以上であることが好ましい。その理由は、合計厚さが薄くても、金属箔成型体32と筒状フィルム2との接合部の端面から浸入した水蒸気や酸素ガス等の気体の回り込みによって、バリア性が低下するためである。
封止部材3を筒状フィルム2に挿入するに際し、筒状フィルム2の両端の封止部材3の封止面30同士を平行に向かい合わせ、凹み39同士を対向させて(位置を合わせて)挿入する。封止部材3の封止面30同士を平行に向かい合わせて挿入することで、封止部材3の溶着面31(金属箔成型体32の屈曲部)が必ずしも正確な垂直にならず、僅かに末広がりのテーパー状に絞り成形される場合に、筒状フィルム2に封止部材3を挿入しやすく、密着させやすい。場合によっては、封止部材3を挿入しつつ、筒状フィルム2を僅かに引き延ばして密着させることも可能である。
凹み39の大きさは、平面視、封止部材3の凹み39がない場合(図4の状態)の筒状フィルム2の周長との差(筒状フィルム2の余裕)が凹み39に収まる筒状フィルム2の周長と同じか、やや小さいと溶着時に皺が入らないので好ましい。
また、筒状フィルム2が伸びにくい金属箔を含んでいても、割れや破れを発生させることなく筒状フィルム2への封止部材3の溶着が容易となる。また、筒状フィルム2が金属蒸着層、金属酸化物などのセラミックを蒸着したセラミック蒸着層などのバリア層を含む場合は、筒状フィルム2の蒸着層にクラックが入ることがない。
最初に筒状フィルム2を凹み39の周面に溶着すると、主溶着面31と筒状フィルム2とが未溶着の状態で凹み39の周面に筒状フィルム2を押し付けるため、筒状フィルム2の溶着部における全周を引き延ばすことになる。従って、筒状フィルム2に発生するひずみが相対的に小さくなるので、金属箔を有する筒状フィルム2を伸ばすと金属箔にひびや裂けが入る恐れがある場合であっても容易に溶着することができる。
筒状フィルム2が伸びにくい場合は、凹み39で吸収する筒状フィルム2の弛みを大きくしたり、筒状フィルム2と封止部材3の主溶着面31との隙間(筒状フィルム2の余裕)の公差を小さくしたりする必要がある。
凹み39を後から溶着する場合、一端に封止部材4が溶着された筒状フィルム2に、蓄電用部材を収納し、他端に封止部材3の凹み39の少なくとも一部を残して封止部材3の主溶着面31を先に筒状フィルム2と溶着すると、未溶着の封止部材3の凹み39から電解液を充填して、その後に封止部材3の凹み39を筒状フィルム2と溶着し、密封することで、蓄電装置が密封された蓄電装置用容器を構成することができる。
この弾性による密着を発現するためには、筒状フィルム2が凹み39で筒状フィルム2が引き延ばされるときの伸び(ひずみ)は、筒状フィルム2が上降伏応力の荷重を受けたときのひずみより小さいことが好ましい。筒状フィルム2が上降伏応力を示さない場合は、凹み39で筒状フィルム2が引き延ばされるときの伸びが、除荷時の永久ひずみが0.2%になる応力(0.2%耐力)の荷重を受けたときのひずみより小さいことが好ましい。これにより、降伏点に到達しない弾性変形可能な範囲で筒状フィルム2にひずみを加えることができ、筒状フィルム2の急激な塑性変形を抑制することができる。
以上の封止部材3に関する説明は、封止部材4に関しても同様であり、対応する部分の符号を図3において併記した。
筒状フィルム2の両端に封止部材3と閉鎖部材5を溶着する場合も、封止部材3,4の場合と同様に、筒状フィルム2の中間部にも凹部21(図1参照)を形成して、筒状フィルム2の凹部21が一端から他端まで連続する溝状に形成された構成とすることができる。
例えば、封止部材は、凹みを有しない図4に示すような形状のものであってもよい。この封止部材を筒状フィルム2に挿入する場合は、溶着時の皺の発生防止および気密な封止の観点から、筒状フィルム2を引き延すことが好ましい。
これにより、図5に示す容器が得られる。
また、筒状フィルム2の両端に封止部材3,4を溶着するに際し、いずれか一方、または、両方の封止部材3,4の封止壁37,47を外側に向けて溶着してもよい。
15μmの二軸延伸6ナイロンフィルムの一面に12μmのアルミ箔からなる金属箔と60μmの無延伸PPフィルムからなるシーラント層を、ウレタン系接着剤を用いてドライラミネートして金属箔の積層フィルムを得た。この積層フィルムを60mm×130mmの長方形に切り出した。長方形に切断した積層フィルムのシーラント層を内側にして短辺の両端縁10mm同士を重ねて溶着し、合掌シール部(図示せず。)を形成して筒状フィルム2を作製した。合掌シール部は、未溶着の筒状フィルム2に重なるように折癖を付けた。
幅25mm、長さ25mm、厚さ0.2mmのアルミ箔からなる正極の電極部材34とニッケルをメッキした銅箔からなる負極の電極部材44の長さ方向中央を、両端に電極部材34,44が2.5mmずつ露出するように幅30mm、長さ15mm、厚さ0.05mmの2枚の無水マレイン酸グラフト変性PPフィルムからなる絶縁フィルムで挟んだ。重ねられた2枚の絶縁フィルムの長さ方向の一端を幅5mmでそれぞれ溶着した。他端を幅10mmの自由端35b,45bとして残し、絶縁層35a,45aで全周が覆われた絶縁部35,45を電極部材34,44の中間に形成した。
以降の工程は、封止部材3,4とも同じなので、以下、両者を代表して封止部材3について説明する。
得られた金属箔積層体32dを、幅30mm、長さ50mmの長方形に切り出し、中央に幅0.2mm、長さ25mmのスリットからなる貫通孔33を設けた。
電極部材34を金属箔積層体32dの接着樹脂層32c側から貫通孔33に挿入し、絶縁部35を貫通孔33に位置させた。2枚の絶縁フィルムの自由端35bを金属箔積層体32dの接着樹脂層32cに重なるように折り曲げた。この状態で、2枚の絶縁フィルムの自由端35bを金属箔積層体32dの接着樹脂層32cに溶着して、電極部材34の絶縁部35と金属箔積層体32dの接着樹脂層32cとを固定した。
成型された樹脂成型体36に接着された金属箔積層体32dは、射出された溶融樹脂の圧力と可動側型板により押圧されて予定の形状に絞り成型されていた。
なお、樹脂成型体36を箱形にした理由は、射出する樹脂の削減と蓄電装置用容器1の内部空間の減少防止のためであるが、射出成型の金型作製を容易にするために、箱の内部を樹脂で埋めるようにしてもよい。
樹脂成型体36を成形した後、金属箔積層体32dの接着樹脂層32cに接着されていない金属箔積層体32eの自由端を、樹脂成型体36と金属箔積層体32dの境界が平滑面となるように切除した。これにより、樹脂成型体36の側壁38を構成する樹脂層38aを幅5mmで露出させ、図2に示す封止部材3を作製した。これと同様の手順で封止部材4を作製した。電極部材34,44の金属材料以外の封止部材3,4の材料、形状、寸法等は全て同じにした。
得られた封止部材3,4の樹脂成型体36,46が外側となるように金属箔成型体32,42同士を対向させて、電極部材34,44に正極材料、負極材料、セパレータなどが扁平形に巻かれた発電要素を接続した。筒状フィルム2の一端から、発電要素が接続された封止部材3を挿入し、他端に表出させて筒状フィルム2の両端内面に封止部材3,4を配置した。封止部材3,4の配置に際し、筒状フィルム2の両外側から、封止部材3,4のそれぞれ一対の凹み39,49を固定部材で挟み、筒状フィルム2が溶着面31に張り付く様に押し込んで固定した。また、筒状フィルム2のシール部が封止部材3,4の凹み39,49以外の側壁外面の中央に位置する様に、かつ封止部材3,4の側壁38,48の外面の金属箔成型体32,42が幅1mmで筒状フィルム2の金属箔と重なる様に配置した。
封止部材3の樹脂成型体36の両方の側壁38,38の内面にそれぞれ幅35mm、厚さ18mmのステンレス板を受け部材として挿入して当接させ、筒状フィルム2の外側から幅10mmの板状の一対の溶着部材で筒状フィルム2と封止部材3の平面視、長辺の平坦部の溶着面31,31を挟み、加熱加圧して筒状フィルム2と封止部材3の長辺の平坦部の溶着面31,31を溶着した。
筒状フィルム2の外側から封止部材3の両方の溝状の凹み39,39の溶着面31に対応した幅10mmの平面視、半円弧状の一対の溶着部材で筒状フィルム2と封止部材3の凹み39,39を挟み、溶着部材を凹み39,39に押し込んで、筒状フィルム2を引き伸ばしつつ凹み39,39に密着させ、加熱加圧して筒状フィルム2と封止部材3の凹み39,39の溶着面31,31を溶着した。
封止部材3の凹み39,39とその稜線の面取りおよび隅部(側壁38の短辺と長辺との間)の稜線の面取りに対応した平面視、数字の3に似た形状の幅10mmの凹凸状の一対の溶着部材で筒状フィルム2の外側から封止部材3の平面視、短辺の溶着面31,31を挟み、加熱加圧して筒状フィルム2と封止部材3の短辺の凹凸部の溶着面31,31を溶着した。
なお、筒状フィルム2と封止部材3の長辺や短辺の溶着は、順次形成した溶着部との間に隙間ができないことが重要である。従って、溶着済の個所を2度溶着してもよい。また、確実に溶着するために、溶着部材をさらに細かく分割して用いることもできる。
封止部材3と同様にして、筒状フィルム2と封止部材4の両方の平面視、長辺の平坦部の溶着面31,31を溶着した。
封止部材4の一方の凹み49と筒状フィルム2との隙間にノズルを挿し込み、封止部材3で封止された筒状フィルム2に電解液を注入した。
封止部材3と同様にして、筒状フィルム2を封止部材4の凹み49,49に溶着した。この時点で、筒状フィルム2の中間部にも凹部21が形成されていた。しかし、筒状フィルム2の厚みや剛性によっては、中間部の凹部21の形成が不十分となることがある。その様な場合は、両端に凹部21が形成されているので、凸条の押圧部材で押圧することで中間部の凹部21を完成させることができる。押圧部材は加熱の機能が不要である。凸条の押圧部材で押圧するに際しては、筒状フィルム2の両端を含む、長さ方向の全体を一度に押圧することが好ましい。
筒状フィルム2と封止部材3,4の接合部の筒状フィルム2には、皺や金属箔の裂け等は見られなかった。
また、露出した樹脂成型体36,46の側壁38,48を構成する樹脂層38a,48aを筒状フィルム2の内面と溶着することにより、高い溶着強度を確保することができた。
Claims (11)
- 内面が溶着性の筒状フィルムの端部内面に溶着されて前記端部を封止する封止部材であって、
外面に前記筒状フィルムの端部内面に溶着される溶着層と、中間に金属箔と、内面に接着樹脂層と、外面の溶着層から内面の接着樹脂層まで貫通する貫通孔とを備える金属箔積層体からなり、接着樹脂層が内面となるように絞り成型された金属箔成型体と、
該金属箔成型体の接着樹脂層に接着され、前記筒状フィルムの端部封止の主面となる封止部材の封止面を構成する封止壁と、前記金属箔成型体の接着樹脂層に少なくともその一部が接着され、前記封止壁に連続して前記金属箔成型体を補強する環状の側壁と、を備える樹脂成型体と、
絶縁層で全周が覆われた絶縁部を中間に備える板状または棒状の電極部材と、
を有し、
前記電極部材の前記絶縁部が前記金属箔成型体の前記貫通孔に挿入され、前記樹脂成型体により気密に固定されたことを特徴とする封止部材。 - 前記金属箔成型体の接着樹脂層と前記樹脂成型体の側壁との接着部の端縁が前記側壁外面内に終端し、前記側壁に接着されない前記金属箔積層体が除去されて前記側壁を構成する樹脂層の一部が露出した請求項1に記載の封止部材。
- 前記側壁および露出した樹脂層がともに一定の幅を有する平坦な環状に形成され、露出した樹脂層の幅の前記側壁の全幅に対する比率が50%以上である請求項2に記載の封止部材。
- 絶縁層が前記電極部材の全周に溶着された絶縁フィルムである請求項1ないし3のいずれかに記載の封止部材。
- 前記封止部材の周長と前記筒状フィルムの周長との差により、前記筒状フィルムに発生するひずみを吸収するために、前記筒状フィルムの周方向に沿って、前記封止部材の外周面に有する、前記筒状フィルムに対する溶着面において、前記封止部材の外周面の一部を溝状に凹ませて形成された溝状の凹みが、少なくとも一つ設けられた請求項1ないし4のいずれかに記載の封止部材。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の封止部材の製造方法であって、前記電極部材の前記絶縁部を前記金属箔積層体の前記貫通孔に挿入し、前記絶縁部と前記金属箔積層体の接着樹脂層とを固定して前記樹脂成型体を射出成型することを特徴とする封止部材の製造方法。
- 絶縁層となる2枚の絶縁フィルムの間に、前記電極部材の中間部を挟んで、前記2枚の絶縁フィルムの一端側または中間部において、前記電極部材の全周を溶着して絶縁部を形成し、前記2枚の絶縁フィルムの他端側を、前記電極部材に溶着されていない未溶着部分として残し、前記絶縁層で覆われた前記電極部材の前記絶縁部を前記金属箔積層体の前記貫通孔に挿入し、前記2枚の絶縁フィルムの、前記他端側の未溶着部分を前記接着樹脂層に溶着により固定して、前記樹脂成型体を射出成型する請求項6に記載の封止部材の製造方法。
- インサート成型装置の金型内に前記金属箔積層体を配置し、前記金型内で型締め時に接する前記金型および射出される溶融樹脂の一方または両方により前記金属箔積層体に押圧力を加えて前記金属箔成型体を絞り成型するとともに、前記溶融樹脂で前記樹脂成型体を射出成型する請求項6または7に記載の封止部材の製造方法。
- 請求項1ないし5のいずれかに記載の封止部材の前記側壁を、金属箔の積層フィルムからなり、内面が溶着性の筒状フィルムの一端または両端の内面に挿入し溶着して前記筒状フィルムの端部を封止したことを特徴とする蓄電装置用容器。
- 前記側壁に接着された前記金属箔成型体の溶着層と前記側壁の露出した樹脂層との両者を前記筒状フィルムの内面に溶着した請求項9に記載の蓄電装置用容器。
- 前記封止部材の溶着面に溝状の凹みを設け、前記筒状フィルムの一部を前記凹みに溶着して前記筒状フィルムに凹部を形成した請求項9または10に記載の蓄電装置用容器。
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