JP6479458B2 - 電池の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、外装材でラミネートしたラミネートリチウムイオン２次電池等のラミネート型２次電池の製造方法に関する。
近年、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル電気機器の薄型化、軽量化に伴い、これらに搭載されるリチウムイオン二次電池、リチウムポリマー二次電池、リチウムイオンキャパシタ、電気２重層コンデンサ等の蓄電デバイスの外装材としては、従来の金属缶に代えて、耐熱性樹脂層／接着剤層／金属箔層／接着剤層／熱可塑性樹脂層（内側層）からなる積層体が用いられている。
例えば、外装材がその内側層を内側にして２つ折りされて形成された外装材前面部１２１と外装材背面部との間に電池本体部１２３が配置され、折り曲げ辺部１３１、対向辺シール部１３５及び下側シール部１３６で三方が封止されてなる仮シール部材１３０を作成し（図６（Ａ）参照）、該仮シール部材１３０の上端開口部より電解液注入用ノズル１４０を挿入して、該電解液注入用ノズル１４０を用いて電池本体部１２３に電解液を注入し（図６（Ｂ）参照）、次いでガス室１４１の上端開口部をヒートシールしてガス室上端シール部１３７を形成し（図６（Ｃ）参照）、しかる後、化成処理を行う（図７（Ａ）参照）。前記ガス室１４１は、化成処理時にガスが発生するため、ガスを貯めるスペースを確保するためのものである。化成処理後、ガス室１４１より脱気しながら、仮シール部材１３０の第２隣接辺部１３４を最終ヒートシールして第２隣接辺シール部１２７を形成して封止を完了し（図７（Ｂ）参照）、最後にガス室１４１に相当する部分（略上半部）をトリミング加工により除去することによって、ラミネート電池１１０を製造することができる（図７（Ｃ）参照）。
また、次のようなヒートシール方法が知られている。即ち、リチウム電池本体を収納し、一部に開口部を有する、少なくとも基材層、アルミニウム箔、化成処理層、熱接着性樹脂からなる内層が順に積層されたフレキシブル外装材により形成されたリチウム電池外装体の前記開口部を熱封緘する方法であって、前記開口部の熱封緘部となる箇所を、内層を形成する熱接着性樹脂の融点未満の温度で加熱乾燥する第１工程と、前記開口部の熱封緘部となる箇所を熱接着手段により熱接着して熱封緘する第２工程とからなる、リチウム電池外装体の熱封緘方法が公知である（特許文献１参照）。
しかるに、前者の図６、７で示したシール方法によれば、電解液の注入操作により、仮シール部材１３０の最終ヒートシール予定部（第２隣接辺部）１３４の内面には電解液が付着しており、従ってこのような電解液夾雑物を介在させてヒートシールされることになるので、十分なシール強度を確保することができず、ヒートシール箇所においてデラミネーションが発生することが懸念される。
また、後者のシール方法では、最終ヒートシール予定部の全領域に電解液が付着するので、加熱乾燥させるのに時間を要し、生産性に劣るという問題があった。特に、内層を形成する熱接着性樹脂の融点未満の温度で付着電解液の加熱乾燥を行うので、加熱乾燥させるのに相当な時間を要する。
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、電解液注入後の外装材のヒートシールの際にヒートシール予定部位に電解液が付着していても、十分なシール強度を確保できてヒートシール箇所のデラミネーションの発生を防止できると共に、生産性にも優れた、電池の製造方法を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
［１］外側層としての耐熱性樹脂層と、内側層としての熱可塑性樹脂層と、これら両層間に配設された金属箔層とを含む外装材で形成された平面視略矩形状の袋体の内部に電池本体部が配置され、前記袋体における前記電池本体部の周囲近傍の４辺のうち３辺が封止されると共に残る１辺部はその長さ方向の一部に未シール開口部を残してヒートシール接合されてなる仮シール部材を準備する工程と、
前記仮シール部材を前記未シール開口部を上方に向けて開口させて立てた状態に配置し、電解液注入用ノズルの先端を前記未シール開口部の直上位置に配置して又は前記未シール開口部に挿通せしめて前記電池本体部に電解液を注入する注入工程と、
前記注入工程の後に、前記仮シール部材における未シール開口部をヒートシール接合する封入工程と、を含むことを特徴とする電池の製造方法。
前記仮シール部材を前記未シール開口部を上方に向けて開口させて立てた状態に配置し、電解液注入用ノズルの先端を前記未シール開口部の直上位置に配置して又は前記未シール開口部に挿通せしめて前記電池本体部に電解液を注入する注入工程と、
前記注入工程の後に、前記仮シール部材における未シール開口部をヒートシール接合する封入工程と、を含むことを特徴とする電池の製造方法。
［２］前記仮シール部材は、前記残る１辺部においてその長さ方向の一部に未シール開口部を残してその長さ方向の両端側がヒートシール接合されてなるものである前項１に記載の電池の製造方法。
［３］前記封入工程において、内側の接触面が、ヒートシールバーの長さ方向又は／及び幅方向の中央部が突出する湾曲形状に構成されている一対のヒートシールバーを用いて前記ヒートシール接合を行う前項１または２に記載の電池の製造方法。
［４］前記封入工程において、内側の接触面に多孔シートが配置された一対のヒートシールバーを用いて前記ヒートシール接合を行う前項１〜３のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
［５］前記仮シール部材における封止されている３辺のうち１辺は、前記外装材が、前記内側層を内側にして２つ折りされて形成された折り曲げ部により封止されたものである前項１〜４のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
［１］の発明では、電解液を注入する注入工程の前の段階で、残る１辺部においてその長さ方向の一部に未シール開口部を残して長さ方向の残部がヒートシール接合されているので、電解液注入のための注入口（未シール開口部）が小さいものとなり、これにより、電解液注入後のシール予定部（未シール開口部）における残留付着電解液の量を低減できるので、ヒートシール時に残留付着電解液が蒸発しやすいものとなり（残留付着電解液の量が少ないことによりヒートシール時の熱で残留付着電解液を速やかに揮散させることができ）、もって良好なヒートシール接合を実現できて（十分なシール強度を確保できて）、シール部のデラミネーションの発生を防止できる。
このようにシール部の品質、信頼性を向上できるので、生産性向上（歩留まり改善、検査頻度低減等）、電池品質向上（電池の長寿命化、信頼性向上等）に資する。
また、電解液注入のための注入口（未シール開口部）が小さいものとなるので、電解液注液時の電解液飛散及び脱気シール時の電解液飛散を抑制することができ、これにより、シール予定部（未シール開口部）での電解液付着を最小限に抑えることができる。その結果、電解液注液量の管理を精度高く行うことができるし、また電解液夾雑部位も特定できるので、品質管理を行い易いという利点がある。
更に、未シール開口部に相当するヒートシール部位は、上記のとおり残留付着電解液の量が少ないという効果が得られる一方、少しは電解液夾雑の影響がある分、電解液夾雑のない他の（残りの）ヒートシール部よりもシール強度が少し低くなる関係にあるので、仮に、電池が過熱状態になって内部発生ガスにより内圧が上昇するようなことがあったとしても、前記「未シール開口部に相当するヒートシール部位」が安全確保のための「ガスリーク部」になるので、ガスリーク部の位置を明確に設定できるという利点がある。
［２］の発明では、仮シール部材は、残る１辺部においてその長さ方向の端部ではない中間部領域に未シール開口部が設けられているので、電解液注入用ノズルの未シール開口部への挿入作業等をスムーズに行うことができる。
［３］及び［４］の発明では、ヒートシール予定の未シール開口部に電解液が付着していても該電解液を周辺側に逃がしつつヒートシール接合を行うことができるので、高いシール強度を確保できるより良好なヒートシール接合を実現できて、シール部のデラミネーションの発生を十分に防止できる。
［５］の発明では、仮シール部材を準備する工程において、封止されている３辺のうち１辺は、シール接合ではなく、２つ折りの折り曲げ部により封止された構成であるから、生産性をさらに向上させることができる。
本発明に係る電池の製造方法について図面を参照しつつ説明する。本発明の製造方法で使用する外装材１としては、外側層としての耐熱性樹脂層２と、内側層としての熱可塑性樹脂層３と、これら両層間に配設された金属箔層４とを含む外装材を用いる（図５参照）。例えば、金属箔層４の一方の面に第１接着剤層５を介して耐熱性樹脂層（外側層）２が積層一体化され、前記金属箔層４の他方の面に第２接着剤層６を介して熱可塑性樹脂層（内側層）３が積層一体化されてなる外装材１を用いる（図５参照）。
上記構成の外装材１で形成された平面視略矩形状の袋体の内部に電池本体部２３が配置され、前記袋体における前記電池本体部２３の周囲近傍の４辺のうち３辺３１、３２、３３が封止されると共に残る１辺部３４はその長さ方向の一部に未シール開口部２４を残してヒートシール接合されてなる仮シール部材３０を作成する（図１（Ａ）参照）。
前記仮シール部材３０では、平面視略矩形状の上記外装材１が長さ方向の中間位置で内側層３を内側にして２つ折りされて形成された略矩形状の外装材前面部２１と略矩形状の外装材背面部２２との間に平面視略矩形状の電池本体部２３が配置されている。図１において、３１が折り曲げ辺（折り曲げ部）である。前記電池本体部２３は、外装材前面部２１と外装材背面部２２の間の空間の略下半部に配置されている（図１（Ａ）参照）。前記２つ折りの折り曲げ辺３１に対向する対向辺部３２において外装材前面部２１と外装材背面部２２とがヒートシール等により接合されて対向辺シール部３５が形成されている。
前記電池本体部２３の１辺（対向辺部）３２から外方に向けて正極タブリード１１および負極タブリード１２が延ばされている（図１（Ａ）参照）。しかして、本実施形態では、前記対向辺部３２において、外装材前面部２１と外装材背面部２２とが、正極タブリード１１および負極タブリード１２を挟み込んでヒートシール等により接合されて対向辺シール部３５が形成されている（図１（Ａ）参照）。正極タブリード１１の先端部は外部に導出され、負極タブリード１２の先端部は外部に導出されている。前記電池本体部２３は、構成要素として、正極材、負極材および電解液を含むが、この段階では、電解液は未だ注入されていない。正極材に正極タブリード１１が接続され、負極材に負極タブリード１２が接続されている。
前記袋体における電池本体部２３の周囲近傍の４辺３１、３２、３３、３４のうち、折り曲げ辺３１に隣り合う一方の第１隣接辺部３３において外装材前面部２１と外装材背面部２２とがヒートシール等により接合されて第１隣接辺シール部３６が形成されている（図１（Ａ）参照）。また、前記袋体における電池本体部２３の周囲近傍の４辺３１、３２、３３、３４のうち、折り曲げ辺３１に隣り合う他方の第２隣接辺部３４においてその長さ方向の一部に未シール開口部２４を残してヒートシール等により接合されて、前記未シール開口部２４を挟んで長さ方向の一端側の部分シール部（第１部分シール部）２５および長さ方向の他端側の部分シール部（第２部分シール部）２６が形成されている（図１（Ａ）参照）。図１において、前記仮シール部材３０における第１、２部分シール部２５、２６より上の内部空間４１は、「ガス室」と呼称する。
次に、図１（Ｂ）に示すように、前記仮シール部材３０を、第２隣接辺部３４を第１隣接辺部３３より上方側に配置して立てた状態に配置し、即ち前記仮シール部材３０を未シール開口部２４を第１隣接辺シール部３６より上方側に配置して立てた状態に配置し、電解液注入用ノズル４０の先端を、未シール開口部２４の直上位置に配置して、又は、図１（Ｂ）に示すように未シール開口部２４に挿通せしめて、電池本体部２３に電解液を注入する（注入工程）。
前記電解液としては、特に限定されるものではないが、例えば、エチレンカーボネートとジエチレンカーボネートを１：１の容量比で混合した混合溶媒に対して六フッ化リンリチウム塩を１モル／Ｌの濃度となるように溶解せしめた溶液（電解液）などが挙げられる。
次いで、前記仮シール部材３０におけるガス室４１の上端の開口部をヒートシールしてガス室上端シール部３７を形成して密封袋を作成する（図１（Ｃ）参照）。
前記注入工程および前記密封袋作成工程は、得られるラミネート電池内に水分の残存を極力少なくしてラミネート電池の寿命を長くするために、ドライルーム内で行うのが好ましい。前記ドライルーム内の条件としては、例えば、露点「−４０℃」〜「−６０℃」の範囲などが挙げられる。
次に、前記密封袋（仮シール部材）３０を化成処理容器５０に入れて化成処理を行って電解液を電極材（正極材および負極材）に浸透させる（化成処理工程）（図２（Ａ）参照）。前記化成処理としては、例えば次のような処理が挙げられる。まず、室温で放置した後に、４０℃〜６０℃の雰囲気下におくことで電解液の粘度を下げて放置して、電解液を電極材（電極活物質等）に浸み込ませる（浸透させる）。次に、ラミネート電池相当部の天面からプレス加圧、初期充電、高温（４０℃〜６０℃）雰囲気での加圧脱気を行う。
しかる後、前記密封袋（仮シール部材）３０の内部の脱気（真空脱気等）を行いながら、前記密封袋（仮シール部材）３０における第２隣接辺部３４の未シール開口部２４をヒートシール接合して、第２隣接辺シール部２７を形成して、外装材１による封止を完了する（封入工程）（図２（Ｂ）参照）。
前記未シール開口部２４をヒートシールする際のヒートシール温度は、熱可塑性樹脂層３を構成する熱可塑性樹脂の融点より高い温度に設定するのが好ましく、熱可塑性樹脂層３を構成する熱可塑性樹脂の融点より２０℃〜４０℃高い温度に設定するのが特に好ましい。
次に、前記密封袋３０におけるガス室４１に相当する部位（略上半部）をトリミング加工により除去して、図２（Ｃ）に示すラミネート電池１０を得る。このラミネート電池１０は、外装体１における電池本体部２３の周囲近傍の４辺３１、３２、３３、３４の全てが封止されている（図２（Ｃ）参照）。
前記封入工程において、前記密封袋（仮シール部材）３０の未シール開口部２４をヒートシールする際には、図３、４に示すヒートシールバーを用いてヒートシールを行うのが好ましい。
図３に示すヒートシールバー４３では、内側の接触面４４が、ヒートシールバーの長さ方向の中央部が突出する（中央部が凸になる）湾曲形状に構成されている。このような構成の一対のヒートシールバー４３を用いて第２隣接辺部３４の未シール開口部２４のヒートシールを行った場合には、ヒートシール予定の未シール開口部に電解液が付着していても該電解液を周辺側に逃がしつつヒートシール接合を行うことができるので、高いシール強度を確保できる。前記ヒートシールバー４３は、ヒートシールバーの幅方向の中央部が突出する（中央部が凸になる）湾曲形状に構成されたものであってもよい。また、前記前記ヒートシールバー４３は、ヒートシールバーの長さ方向及び幅方向の中央部が突出する（中央部が凸になる）湾曲形状に構成されたものであってもよい。前記湾曲形状としては、特に限定されないが、例えば、円弧形状等が挙げられる。
また、図４に示すヒートシールバー４６では、内側の接触面に多孔シート４８が配置されている。本実施形態では、多孔シート４８の両端部が、ヒートシールバー４６の両側面にそれぞれ接着固定されている。このような構成の一対のヒートシールバー４６を用いて第２隣接辺部３４の未シール開口部２４のヒートシールを行った場合には、ヒートシール予定の未シール開口部に電解液が付着していても該電解液を周辺側に逃がしつつヒートシール接合を行うことができるので、高いシール強度を確保できる。前記多孔シート４８としては、特に限定されるものではないが、例えば、メッシュシート、ガラスクロスシート、不織布シート、エンボスシート等が挙げられる。前記メッシュシート、不織布シートおよびエンボスシートの素材としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等）、ガラス（ガラスクロス等）とフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等）の複合材などが挙げられる。
次に、本発明の製造方法で使用する外装材１について詳述する。
前記耐熱性樹脂層（外側層）２を構成する耐熱性樹脂としては、外装材をヒートシールする際のヒートシール温度で溶融しない耐熱性樹脂を用いる。前記耐熱性樹脂としては、熱可塑性樹脂層３を構成する熱可塑性樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが好ましく、熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上高い融点を有する耐熱性樹脂を用いるのが特に好ましい。
前記耐熱性樹脂層（外側層）２としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンフィルム等のポリアミドフィルム、ポリエステルフィルム等が挙げられ、これらの延伸フィルムが好ましく用いられる。中でも、前記耐熱性樹脂層２としては、二軸延伸ナイロンフィルム等の二軸延伸ポリアミドフィルム、二軸延伸ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）フィルム、二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム又は二軸延伸ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを用いるのが特に好ましい。前記ナイロンフィルムとしては、特に限定されるものではないが、例えば、６ナイロンフィルム、６，６ナイロンフィルム、ＭＸＤナイロンフィルム等が挙げられる。なお、前記耐熱性樹脂層２は、単層で形成されていても良いし、或いは、例えばポリエステルフィルム／ポリアミドフィルムからなる複層（ＰＥＴフィルム／ナイロンフィルムからなる複層等）で形成されていても良い。
前記耐熱性樹脂層２の厚さは、５μｍ〜８０μｍであるのが好ましい。上記好適下限値以上に設定することで外装材として十分な強度を確保できると共に、上記好適上限値以下に設定することで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。
前記熱可塑性樹脂層（内側層）３は、リチウムイオン二次電池等で用いられる腐食性の強い電解液などに対しても優れた耐薬品性を具備させると共に、外装材にヒートシール性を付与する役割を担うものである。
前記熱可塑性樹脂層３としては、特に限定されるものではないが、熱可塑性樹脂未延伸フィルム層であるのが好ましい。前記熱可塑性樹脂未延伸フィルム層３は、特に限定されるものではないが、ポリエチレン、ポリプロピレン、オレフィン系共重合体、これらの酸変性物およびアイオノマーからなる群より選ばれた少なくとも１種の熱可塑性樹脂からなる未延伸フィルムにより構成されるのが好ましい。
前記熱可塑性樹脂層３の厚さは、２０μｍ〜８０μｍに設定されるのが好ましい。２０μｍ以上とすることでピンホールの発生を十分に防止できると共に、８０μｍ以下に設定することで樹脂使用量を低減できてコスト低減を図り得る。中でも、前記熱可塑性樹脂層３の厚さは３０μｍ〜５０μｍに設定されるのが特に好ましい。なお、前記熱可塑性樹脂層３は、単層であってもよいし、複層であってもよい。
前記金属箔層４は、外装材１に酸素や水分の侵入を阻止するガスバリア性を付与する役割を担うものである。前記金属箔層４としては、特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウム箔、銅箔、ＳＵＳ箔（ステンレス箔）等が挙げられ、アルミニウム箔、ＳＵＳ箔が一般的に用いられる。前記アルミニウム箔の材質としては、Ａ８０７９−Ｏ材、Ａ８０２１−Ｏ材が好ましい。前記金属箔層４の厚さは、１５μｍ〜８０μｍであるのが好ましい。１５μｍ以上であることで金属箔を製造する際の圧延時のピンホール発生を防止できると共に、８０μｍ以下であることで張り出し成形、絞り成形等の成形時の応力を小さくできて成形性を向上させることができる。
前記金属箔層４は、少なくとも内側の面（第２接着剤層６側の面）に、化成被膜処理が施されているのが好ましい。このような化成被膜処理が施されていることによって内容物（電池の電解液等）による金属箔表面の腐食を十分に防止できる。例えば、次のような処理をすることによって金属箔に化成被膜処理を施す。即ち、例えば、脱脂処理を行った後の金属箔の表面に、
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成被膜処理を施す。
１）リン酸と、
クロム酸と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
２）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
３）リン酸と、
アクリル系樹脂、キトサン誘導体樹脂及びフェノール系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも１種の樹脂と、
クロム酸及びクロム（III）塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、
フッ化物の金属塩及びフッ化物の非金属塩からなる群より選ばれる少なくとも１種の化合物と、を含む混合物の水溶液
上記１）〜３）のうちのいずれかの水溶液を塗工した後、乾燥することにより、化成被膜処理を施す。
前記化成被膜は、クロム付着量（片面当たり）として０．１ｍｇ／ｍ2〜５０ｍｇ／ｍ2が好ましく、特に２ｍｇ／ｍ2〜２０ｍｇ／ｍ2が好ましい。
前記第１接着剤層５としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリウレタン接着剤層、ポリエステルポリウレタン接着剤層、ポリエーテルポリウレタン接着剤層等が挙げられる。前記第１接着剤層５の厚さは、１μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。中でも、外装材の薄膜化、軽量化の観点から、前記第１接着剤層５の厚さは、１μｍ〜３μｍに設定されるのが特に好ましい。
前記第２接着剤層６としては、特に限定されるものではないが、例えば、上記第１接着剤層５として例示したものも使用できるが、電解液による膨潤の少ないポリオレフィン系接着剤を使用するのが好ましい。前記第２接着剤層６の厚さは、１μｍ〜５μｍに設定されるのが好ましい。中でも、外装材の薄膜化、軽量化の観点から、前記第２接着剤層６の厚さは、１μｍ〜３μｍに設定されるのが特に好ましい。
本発明の製造方法において、外装材１としては、成形（深絞り成形、張り出し成形等）により、成形ケース（電池本体部２３を収容できる形状のケース）に形成されたものを使用してもよいし、成形に供されていないものをそのまま使用してもよい。
上記実施形態では、１枚の外装材１を２つ折りすることにより仮シール部材３０を構成していたが、特にこのような構成に限定されるものではなく、例えば、２枚の外装材１を互いの内側層３が内面になるように（互いの内側層３が接するように）重ね合わせて構成した仮シール部材３０を使用してもよい。
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
＜実施例１＞
厚さ３５μｍのアルミニウム箔（Ａ８０２１−Ｏ材）４の両面に、リン酸、ポリアクリル酸、三価クロム化合物、水、アルコールからなる化成被膜処理液を塗布し、１８０℃で乾燥を行って、化成被膜を形成した。この化成被膜のクロム付着量は片面当たり１０ｍｇ／ｍ2であった。
厚さ３５μｍのアルミニウム箔（Ａ８０２１−Ｏ材）４の両面に、リン酸、ポリアクリル酸、三価クロム化合物、水、アルコールからなる化成被膜処理液を塗布し、１８０℃で乾燥を行って、化成被膜を形成した。この化成被膜のクロム付着量は片面当たり１０ｍｇ／ｍ2であった。
次に、前記化成被膜処理済みアルミニウム箔４の一方の面に、２液硬化型のウレタン系接着剤（第１接着剤層）５を介して厚さ２５μｍの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（融点：２３０℃）２をドライラミネートした（貼り合わせた）。
次に、アルミニウム箔４の他方の面に接着剤液をグラビアロールを用いて塗布した後、８０℃の熱風で乾燥させることによって、厚さ３μｍの接着樹脂層（第２接着剤層）６を形成した。前記接着剤液として、マレイン酸変性ポリプロピレン（プロピレンとエチレンの共重合体に無水マレイン酸をグラフト重合させた変性ポリプロピレン樹脂；融解温度が８０℃）１５質量部を、混合溶媒（トルエン／メチルエチルケトン＝８質量部／２質量部の混合溶媒）８５質量部に溶解させた溶液に、ヘキサメチレンジイソシアネートのポリマー体を０．９質量部混合してなる接着剤液を使用した。
次に、前記アルミニウム箔４の他方の面に形成された接着樹脂層６の表面に、融点が１４０℃、ＭＦＲ（メルトフローレイト）が４．５ｇ／１０分である、厚さ４０μｍのプロピレン−エチレンランダム共重合体フィルム（内側層；シーラント層）３をラミネートすることによって、図５に示す構成の外装材１を得た。
上記外装材１を用いて前項で詳述した手法により図１（Ａ）に示す仮シール部材３０を作成した。この仮シール部材３０の第２隣接辺部３４において、その長さの３０％が一端側の部分シール部２５で構成され、その長さの２０％が未シール開口部２４で構成され、その長さの５０％が他端側の部分シール部２６で構成されていた。これら部分シール部２５、２６のシール幅は５ｍｍに設定した。
次に、図１（Ｂ）に示すように、電解液注入用ノズル４０の先端を未シール開口部２４に挿通せしめて、電池本体部２３に電解液を注入した。電解液としては、エチレンカーボネートとジエチレンカーボネートを１：１の容量比で混合した混合溶媒に対して六フッ化リンリチウム塩を１モル／Ｌの濃度となるように溶解せしめた溶液（電解液）を使用した。
次いで、前項で詳述した手法により、ガス室４１の上端の開口部をヒートシールしてガス室上端シール部３７を形成して密封袋を構成した後（図１（Ｃ）参照）、化成処理を行った（図２（Ａ）参照）。次に、図２（Ｂ）に示すように、第２隣接辺部３４の未シール開口部２４をヒートシール（シール幅５ｍｍ）して、第２隣接辺シール部２７を形成して、封止を完了した。この時のヒートシール条件は、２００℃×０．２ＭＰａ×６秒間とした。ヒートシールバーとしては、金属製シールバーの表面にフッ素樹脂テープが貼着されたものを用いた。次いで、ガス室４１に相当する部位（略上半部）をトリミング加工により除去して、図２（Ｃ）に示すラミネート電池１０を得た。
＜比較例１＞
実施例１と同一構成の外装材が長さ方向の中間位置で内側層３を内側にして２つ折りされて形成された略矩形状の外装材前面部１２１と略矩形状の外装材背面部との間に平面視略矩形状の電池本体部１２３が配置され、前記２つ折りの折り曲げ辺１３１に対向する対向辺部１３２において外装材前面部１２１と外装材背面部とが正極タブリード１１１および負極タブリード１１２を挟み込んでヒートシールにより接合されて対向辺シール部１３５が形成され、前記折り曲げ辺１３１に隣り合う一方の第１隣接辺部１３３において外装材前面部１２１と外装材背面部とがヒートシールにより接合されて第１隣接辺シール部１３６が形成されてなる仮シール部材１３０を作成する（図６（Ａ）参照）。
実施例１と同一構成の外装材が長さ方向の中間位置で内側層３を内側にして２つ折りされて形成された略矩形状の外装材前面部１２１と略矩形状の外装材背面部との間に平面視略矩形状の電池本体部１２３が配置され、前記２つ折りの折り曲げ辺１３１に対向する対向辺部１３２において外装材前面部１２１と外装材背面部とが正極タブリード１１１および負極タブリード１１２を挟み込んでヒートシールにより接合されて対向辺シール部１３５が形成され、前記折り曲げ辺１３１に隣り合う一方の第１隣接辺部１３３において外装材前面部１２１と外装材背面部とがヒートシールにより接合されて第１隣接辺シール部１３６が形成されてなる仮シール部材１３０を作成する（図６（Ａ）参照）。
前記仮シール部材１３０を第１隣接辺シール部１３６を下側にして立てた状態に配置して、上端開口部より挿入した電解液注入用ノズル１４０を用いて、実施例１と同一の電解液を電池本体部１２３に注入した（図６（Ｂ）参照）。
次に、前記仮シール部材１３０におけるガス室１４１の上端の開口部をヒートシールしてガス室上端シール部１３７を形成して密封袋を構成した（図６（Ｃ）参照）。しかる後、前記密封袋（仮シール部材）１３０を化成処理容器１５０に入れて化成処理を行って電解液を電極材（正極材および負極材）に浸透させた（図７（Ａ）参照）。
次に、前記密封袋（仮シール部材）１３０の内部の脱気（真空脱気等）を行いながら、密封袋（仮シール部材）１３０における第２隣接辺部１３４をヒートシール接合して第２隣接辺シール部１２７を形成して、外装材による封止を完了した（図７（Ｂ）参照）。次いで、密封袋１３０におけるガス室１４１に相当する部位（略上半部）をトリミング加工により除去して、図７（Ｃ）に示すラミネート電池１１０を得た。
＜参考例＞
実施例１と同一構成の外装材１を用いて前項で詳述した手法により図１（Ａ）に示す仮シール部材３０を作成した。この参考例１では、仮シール部材３０の第１隣接辺シール部３６のシール強度を測定した。この第１隣接辺シール部３６は、電解液注入前にヒートシールされたシール部であるから、電解液夾雑物が介在しない状態でヒートシールされたシール部である。この参考例により、電解液夾雑物が介在しない状態でヒートシールされたシール部のシール強度を把握できる。
実施例１と同一構成の外装材１を用いて前項で詳述した手法により図１（Ａ）に示す仮シール部材３０を作成した。この参考例１では、仮シール部材３０の第１隣接辺シール部３６のシール強度を測定した。この第１隣接辺シール部３６は、電解液注入前にヒートシールされたシール部であるから、電解液夾雑物が介在しない状態でヒートシールされたシール部である。この参考例により、電解液夾雑物が介在しない状態でヒートシールされたシール部のシール強度を把握できる。
上記のようにして得られた各ラミネート電池に対して下記評価法に基づいて評価を行った。その結果を表１に示す。
＜シール強度評価法＞
実施例１については、第２隣接辺シール部２７から未シール開口部２４に相当するシール部を含むように試験片（幅１５ｍｍ）を作成し、この試験片について島津株式会社製のオートグラフを用いて引張速度１００ｍｍ／分でシール部のシール強度（剥離強度）を測定した。比較例１については、実施例１と同様に第２隣接辺シール部１２７から試験片（幅１５ｍｍ）を作成して同様にしてシール強度を測定した。参考例については、第１隣接辺シール部３６から試験片（幅１５ｍｍ）を作成して同様にしてシール強度を測定した。シール強度が「５０Ｎ／１５ｍｍ幅」以上であるものを合格とした。
実施例１については、第２隣接辺シール部２７から未シール開口部２４に相当するシール部を含むように試験片（幅１５ｍｍ）を作成し、この試験片について島津株式会社製のオートグラフを用いて引張速度１００ｍｍ／分でシール部のシール強度（剥離強度）を測定した。比較例１については、実施例１と同様に第２隣接辺シール部１２７から試験片（幅１５ｍｍ）を作成して同様にしてシール強度を測定した。参考例については、第１隣接辺シール部３６から試験片（幅１５ｍｍ）を作成して同様にしてシール強度を測定した。シール強度が「５０Ｎ／１５ｍｍ幅」以上であるものを合格とした。
＜デラミネーション（剥離）発生頻度評価法＞
実施例１のラミネート電池１０を１０個準備し、比較例１のラミネート電池１１０を１０個準備した。各ラミネート電池を７日間室温で放置した後に、各ラミネート電池の第２隣接辺シール部におけるデラミネーション（剥離）発生の有無を調べ、実施例１と比較例１のそれぞれについて、合計１０個のサンプル（電池）中のデラミネーション発生サンプル（電池）の個数を表１に示した。
実施例１のラミネート電池１０を１０個準備し、比較例１のラミネート電池１１０を１０個準備した。各ラミネート電池を７日間室温で放置した後に、各ラミネート電池の第２隣接辺シール部におけるデラミネーション（剥離）発生の有無を調べ、実施例１と比較例１のそれぞれについて、合計１０個のサンプル（電池）中のデラミネーション発生サンプル（電池）の個数を表１に示した。
表１から明らかなように、本発明の製造方法で製造された実施例１のラミネート電池では、電解液夾雑物が介在しない状態でヒートシールされたもの（参考例１）のシール強度と同等の十分なシール強度を確保することができた。従って、実施例１のラミネート電池において、デラミネーション発生頻度は０個／１０個であった。
これに対し、従来の製造方法で製造した比較例１のラミネート電池では、十分なシール強度が得られず、デラミネーション発生頻度は８個／１０個であった。
本発明に係る電池の製造方法は、ラミネートリチウムイオン２次電池等のラミネート型２次電池の製造方法として好適であるが、特にこのような用途への適用に限定されるものではない。
１…外装材
２…耐熱性樹脂層（外側層）
３…熱可塑性樹脂層（内側層）
４…金属箔層
１０…電池
２１…外装材前面部
２２…外装材背面部
２３…電池本体部
２４…未シール開口部
２５…一方の部分シール部（第１部分シール部）
２６…他方の部分シール部（第２部分シール部）
２７…第２隣接辺シール部
３０…仮シール部材
３１…折り曲げ辺（折り曲げ部）
３２…対向辺部
３３…第１隣接辺部
３４…第２隣接辺部
３５…対向辺シール部
３６…第１隣接辺シール部
４０…電解液注入用ノズル
４３…ヒートシールバー
４４…接触面
４６…ヒートシールバー
４８…多孔シート
２…耐熱性樹脂層（外側層）
３…熱可塑性樹脂層（内側層）
４…金属箔層
１０…電池
２１…外装材前面部
２２…外装材背面部
２３…電池本体部
２４…未シール開口部
２５…一方の部分シール部（第１部分シール部）
２６…他方の部分シール部（第２部分シール部）
２７…第２隣接辺シール部
３０…仮シール部材
３１…折り曲げ辺（折り曲げ部）
３２…対向辺部
３３…第１隣接辺部
３４…第２隣接辺部
３５…対向辺シール部
３６…第１隣接辺シール部
４０…電解液注入用ノズル
４３…ヒートシールバー
４４…接触面
４６…ヒートシールバー
４８…多孔シート
Claims (5)
- 外側層としての耐熱性樹脂層と、内側層としての熱可塑性樹脂層と、これら両層間に配設された金属箔層とを含む外装材で形成された平面視略矩形状の袋体の内部に電池本体部が配置され、前記袋体における前記電池本体部の周囲近傍の４辺のうち３辺が封止されると共に残る１辺部はその長さ方向の一部に未シール開口部を残してヒートシール接合されて該ヒートシール接合部より上の内部空間にガス室が設けられてなる仮シール部材を準備する工程と、
前記仮シール部材を前記未シール開口部を上方に向けて開口させて立てた状態に配置し、電解液注入用ノズルの先端を前記未シール開口部の直上位置に配置して又は前記未シール開口部に挿通せしめて前記電池本体部に電解液を注入する注入工程と、
前記仮シール部材におけるガス室の上端の開口部をヒートシールして密封袋を形成する密封袋作成工程と、
前記電解液を電極材に浸透させる化成処理工程と、
前記密封袋の内部の脱気を行いながら、前記仮シール部材における未シール開口部をヒートシール接合する封入工程と、
前記密封袋におけるガス室に相当する部位を除去して、ラミネート電池を得る工程と、を含むことを特徴とする電池の製造方法。 - 前記仮シール部材は、前記残る１辺部においてその長さ方向の一部に未シール開口部を残してその長さ方向の両端側がヒートシール接合されてなるものである請求項１に記載の電池の製造方法。
- 前記封入工程において、内側の接触面が、ヒートシールバーの長さ方向又は／及び幅方向の中央部が突出する湾曲形状に構成されている一対のヒートシールバーを用いて前記ヒートシール接合を行う請求項１または２に記載の電池の製造方法。
- 前記封入工程において、内側の接触面に多孔シートが配置された一対のヒートシールバーを用いて前記ヒートシール接合を行う請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
- 前記仮シール部材における封止されている３辺のうち１辺は、前記外装材が、前記内側層を内側にして２つ折りされて形成された折り曲げ部により封止されたものである請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池の製造方法。
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