JP6793702B2

JP6793702B2 - 電気化学セル及び電気化学セルの製造方法

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Publication number: JP6793702B2
Application number: JP2018207473A
Authority: JP
Inventors: 菅野　佳実; 佳実菅野; 長幸木村; 渡邊　俊二; 俊二渡邊
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2018-11-02
Filing date: 2018-11-02
Publication date: 2020-12-02
Anticipated expiration: 2038-11-02
Also published as: JP2020072061A

Description

本発明は、電気化学セル及び電気化学セルの製造方法に関する。

非水電解質二次電池や電気二重層キャパシタ、イオンキャパシタ等の電気化学セルとしては、例えば、密封された容器状の外装体の内部に、一対の正極電極及び負極電極からなる電極体と、この電極体に含浸された非水電解質とを含む構成のものが挙げられる。このような電気化学セルは、例えば、携帯電話、ＰＤＡ、携帯用ゲーム機等の各種小型電子機器に利用されており、特に、ラミネート型、円筒状、有底の矩形形状、ボタン（コイン）型のもの等が多用されている。

また、電気化学セルの一形態として、より小型で形状の自由度が高く、且つ、高容量の電池を得るために、例えば、金属薄膜と樹脂膜のラミネートフィルム（パウチ）を外装体に用い、外装体の一部に形成した貫通孔の周囲に、同軸の貫通孔を有するシーラントフィルムを介して外部接続端子を融着することで、電極端子を外部に露出させた構成のボタン型電池が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許第６２８４２４８号公報

ここで、特許文献１に記載の電池の構成だと、図６（ａ）に示すように、外装体１１０の内部において、外部接続端子１３８及びシーラントフィルム１３７が、概略で同形状とされるとともに、シーラントフィルム１３７が平面視で若干大きい程度とされた状態で積層されている。しかしながら、このような構成だと、図６（ｂ）に示すように、外部接続端子１３８やシーラントフィルム１３７の寸法のばらつき、外部接続端子１３８とシーラントフィルム１３７との融着を行う工程における各位置のばらつき等のため、外装体１１０と外部接続端子１３８との間にシーラントフィルム１３７が存在しない領域Ｎが生じるおそれがある。このような場合、上記の領域Ｎにおいて、外部接続端子１３８の外周端１３８ａが、ラミネートフィルムからなる外装体１１０の内面に配置される樹脂層に接触し、この樹脂層を傷つけてしまい、電池としての信頼性が低下するおそれがある。
さらに、図７中に示すように、例えば、金属からなる外部接続端子１３８の外周端１３８ａ付近に、打ち抜き加工時に生じたバリＢが残存していると、上記の領域Ｎにおいて、外装体１１０の内面側に配置される樹脂層を傷つけてしまい、上記同様、電池としての信頼性が低下するという問題がある。

さらに、特許文献１に記載の電池においては、外部接続端子がシーラントフィルムを介して外装体に接触する部分が、電池内のシール部として機能する。しかしながら、上記のように、製造過程において、外部接続端子やシーラントフィルムの寸法のばらつきや、外部接続端子とシーラントフィルムとを融着する際の位置のばらつきが生じると、外装体と外部接続端子との間にシーラントフィルムが存在しない領域Ｎが発生するため、シール部の面積が小さくなる。このため、特許文献１に記載の構成だと、信頼性に劣る電池が製造されてしまうという問題があった。

またさらに、ラミネートフィルムからなる外装体の上下の外面には、一般に、電池の品種（型番）、規格、ロット番号（ＱＲコード（登録商標））等を印字する必要があることから、外装体の外面は概ね平坦であることが求められる。しかしながら、特許文献１に記載の電池の構成だと、図８に示すように、外部接続端子１３８、シーラントフィルム１３７及び外装体１１０を融着する工程において、外装体１１０が外部接続端子１３８及びシーラントフィルム１３７に押圧されることで、外面Ｓに段差が生じる場合がある。このため、電池の外面Ｓに必要な情報を印字することが困難になるという問題があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、高い信頼性を有するとともに、外面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能な電気化学セル及び電気化学セルの製造方法を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意実験検討を積み重ねた。この結果、外装体内の収容部に配置されるシーラントフィルムの形状及びサイズを最適化することにより、信頼性が向上するとともに、電気化学セルの外面の平坦性を確保でき、且つ、小型サイズで充分な放電容量が得られることを見いだし、本発明を完成させた。

即ち、本発明の電気化学セルは、正極電極及び負極電極を含む電極体と、有底筒状とされた第１部材及び第２部材が重ね合わせられてなり、前記第１部材と前記第２部材とで内部を密封することで、前記電極体を収容する収容部が形成された外装体と、前記収容部に配置され、前記外装体の内面の少なくとも一部を覆うように設けられるシーラントフィルムと、前記収容部に、前記シーラントフィルムを介して前記外装体と接するように配置され、前記電極体と電気的に接続されるとともに、外部と電気的に接続可能に設けられる外部電極端子と、を備え、前記シーラントフィルムは、少なくとも、前記第２部材の底壁部と前記外部電極端子との間に介在するように設けられ、前記第２部材の底壁部の内面全体を覆うとともに、外周端が、前記第２部材の周壁部に沿って折り曲げられており、該周壁部に沿って折り曲げられた部分が、前記第２部材の周壁部の少なくとも前記底壁部寄りの位置を覆うように配置されており、前記外装体は、少なくとも前記第２部材が、金属シートと、第２部材における内面側に配置される樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されたラミネート部材からなることを特徴とする。

本発明によれば、上記のように、シーラントフィルムが、第２部材の底壁部の内面全体を覆うとともに、外周端が、第２部材の周壁部に沿って折り曲げられており、この部分が、第２部材の周壁部の少なくとも底壁部寄りの位置を覆うように配置された構成を採用することで、例えば、外部接続端子やシーラントフィルムの寸法のばらつき、外部接続端子とシーラントフィルムとを融着する際の位置のばらつき等が存在する場合でも、外部接続端子が外装体の内面と接触することがない。これにより、外部電極端子が外装体の内面側を傷つけるのを防止できるので、電気化学セルとしての信頼性が向上する。また、外部接続端子と外装体との間にシーラントフィルムが確実に存在するので、安定したシール部構造が得られ、電気化学セルとしての信頼性がより向上する。さらに、外部接続端子、シーラントフィルム及び外装体を融着する工程において、外部接続端子及びシーラントフィルムによる押圧で外装体の外面側に段差が生じるのを防止でき、平坦性が確保されるので、電気化学セルの外面への印字性が向上し、優れた印字品質が得られる。また、前記外装体が、少なくとも第２部材が、ラミネート部材からなることで、このラミネート部材からなる第２部材の内面側に配置される樹脂製の融着層が、外部電極端子によって傷つけられるのを防止できるので、電気化学セルとしての信頼性が顕著に向上する。

また、上記構成の電気化学セルにおいて、前記シーラントフィルムは、前記第２部材の前記底壁部の内面全体を覆うともに、前記外周端における前記第２部材の周壁部に沿って折り曲げられた部分が、前記周壁部の内面全体を覆うように設けられていてもよい。

本発明によれば、シーラントフィルムが、第２部材の底壁部及び周壁部の全面を覆っていることで、外部電極端子が、外装体の内面側の層を傷つけるのをより確実に防止できるので、電気化学セルとしての信頼性がさらに向上する。

また、上記構成の電気化学セルにおいて、前記第２部材及び該第２部材の内面を覆う前記シーラントフィルムに、前記外部電極端子を外部に露出させる貫通孔が、それぞれ同軸に設けられていることが好ましい。

本発明によれば、シーラントフィルムの位置ずれ等が生じることなく、第２部材及びシーラントフィルムに同軸で設けられた貫通孔により、外部電極端子と外部との電気的接続を確実に維持できる。

また、上記構成の電気化学セルにおいて、前記収容部の外周側に、前記第１部材及び前記第２部材が融着された状態で、前記収容部の外周に沿って折り曲げられた封止部を備えることが好ましい。

本発明によれば、収容部の外周に沿って折り曲げられた封止部を備えることで、収容部の密封性がより高められるので、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能になる。

また、上記構成の電気化学セルにおいて、さらに、前記第１部材の底壁部と前記電極体との間に外部電極端子が設けられ、該外部電極端子が、前記シーラントフィルムを介して前記第１部材の底壁部と接していてもよい。

本発明によれば、上述した第２部材の底壁部及び外部電極端子の場合と同様、外部接続端子と外装体との間にシーラントフィルムが確実に存在することで、安定したシール部構造が得られ、電気化学セルとしての信頼性がより向上する。

本発明の電気化学セルの製造方法は、少なくとも、有底筒状とされた第１部材及び第２部材からなる外装体の収容部に、正極電極及び負極電極を含む電極体、該電極体と電気的に接続される外部電極端子、及びシーラントフィルムを配置する組付工程と、前記収容部の外周側を封止して密封する封止工程と、を含み、前記組付工程は、前記第２部材の内面側において、前記シーラントフィルムを、少なくとも前記第２部材の底壁部と前記外部電極端子との間に介在するように配置し、且つ、前記第２部材の底壁部の内面全体を覆うとともに、外周端を、前記第２部材の周壁部に沿って折り曲げ、該周壁部に沿って折り曲げた部分を、前記第２部材の周壁部の少なくとも前記底壁部寄りの位置を覆うように配置するとともに、前記外装体として、少なくとも前記第２部材が、金属シートと、第２部材における内面側に配置される樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されたラミネート部材からなるものを用いることを特徴とする。

本発明によれば、特に、上記の組付工程を備えた方法を採用することで、外部接続端子やシーラントフィルムの寸法のばらつき、外部接続端子とシーラントフィルムとを融着する際の位置のばらつき等が存在する場合でも、外部接続端子と外装体の内面とを接触させることなく、各部材を組み付けることができる。これにより、外部電極端子が外装体の内面側を傷つけるのを防止できるので、信頼性の高い電気化学セルを製造できる。また、外部接続端子と外装体との間にシーラントフィルムが確実に存在した状態で各部材を組み付けることができるので、安定したシール部構造が得られ、信頼性がより向上した電気化学セルを製造できる。さらに、外部接続端子、シーラントフィルム及び外装体を融着する際、外部接続端子及びシーラントフィルムによる押圧で外装体の外面側に段差が生じるのを防止でき、平坦性を確保できるので、印字性に優れた電気化学セルを製造できる。

本発明の電気化学セルによれば、上記構成により、外部接続端子が外装体の内面と接触することがないので、外部電極端子が外装体の内面側を傷つけるのを防止でき、また、安定したシール部構造が得られることから、電気化学セルとしての信頼性が向上する。また、外部接続端子及びシーラントフィルムによる押圧で外装体の外面側に段差が生じるのを防止でき、平坦性が確保されるので、電気化学セルの外面への印字性が向上し、優れた印字品質が得られる。従って、高い信頼性を有するとともに、外面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量が得られる電気化学セルが実現できる。

また、本発明の電気化学セルの製造方法によれば、外部接続端子と外装体の内面とを接触させることなく、各部材を組み付けることができるので、外部電極端子が外装体の内面側を傷つけるのを防止でき、また、安定したシール部構造が得られるので、信頼性の高い電気化学セルを製造できる。また、外部接続端子及びシーラントフィルムによる押圧で外装体の外面側に段差が生じるのを防止でき、平坦性を確保できるので、印字性に優れた電気化学セルを製造できる。従って、高い信頼性を有するとともに、外面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量が得られる電気化学セルを製造することが可能になる。

図１は、本発明に係る電気化学セルの第１実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を模式的に説明する図であり、電池全体を示す斜視図である。図２は、本発明に係る電気化学セルの第１実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を模式的に説明する図であり、図１に示すボタン型電池の断面図である。図３は、本発明に係る電気化学セルの第１実施形態であるボタン型のリチウムイオン二次電池を模式的に説明する図であり、図２中に示すボタン型電池の要部を拡大して示す断面図である。図４は、本発明に係る電気化学セルの第２実施形態である平面視長円形状（角丸長方形状）のリチウムイオン二次電池を模式的に説明する斜視図である。図５は、本発明に係る電気化学セルの第３実施形態である平面視矩形状のリチウムイオン二次電池を模式的に説明する斜視図である。図６（ａ），（ｂ）は、従来の構成の電気化学セルであるボタン型電池を示す部分断面図である。図７は、従来の構成の電気化学セルであるボタン型電池を示す部分断面図である。図８は、従来の構成の電気化学セルであるボタン型電池を示す部分断面図である。

以下、本発明に係る電気化学セル及び電気化学セルの製造方法の実施形態を挙げ、その構成について図１〜５を参照しながら詳述する。なお、以下に説明する各実施形態においては、電気化学セルの実施形態として、非水電解質二次電池の一種であるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。本発明で説明するリチウムイオン二次電池とは、具体的には、密封された容器状の外装体の内部に、一対の正極電極及び負極電極からなる電極体と、この電極体に含浸された非水電解質とを含む構成の電池である。

本実施形態のリチウムイオン二次電池は、正極電極と負極電極の一方から他方へリチウムイオンが移動することで、電荷を蓄積（充電）したり電荷を放出（放電）したりすることができるものである。

＜第１実施形態＞
［電気化学セルの構成］
図１〜３は、本発明に係る電気化学セルの第１実施形態であるリチウムイオン二次電池（以下、単に電池と略称する場合がある）１について説明する図であり、図１は電池１の全体を示す斜視図、図２は断面図、図３は要部拡大断面図である。図１〜３に示すように、本実施形態の電池１は、所謂ボタン（コイン）型の電池である。この電池１は、電極体２と、電極体２に含浸される電解質溶液（図示せず）と、電極体２が収容された外装体１０とを備えている。

また、電池１は、外装体１０によって確保された収容部１２の内部に、電極体２、負極側の外部電極端子を構成する銅プレート２５及びニッケルプレート２６、正極側の外部電極端子を構成するアルミニウムプレート３８及びニッケルプレート３９、第１シーラントリング（シーラントフィルム）２４及び第２シーラントリング（シーラントフィルム）３７が収容されている。

そして、本実施形態の電池１は、第２シーラントリング３７が、外装体１０を構成する第２容器（第２部材）１８の第２底壁部３１とアルミニウムプレート３８との間に介在するように設けられ、第２容器１８の第２底壁部３１の内面全体を覆うとともに、外周端３７ａが、第２容器１８の第２周壁部３２の一部を覆うように第２周壁部３２に沿って折り曲げられてなる構成とされている。

電極体２は、負極電極３及び正極電極４を備えている。図２中に示すように、負極電極３は、つづら折り形状に折り畳まれている。また、正極電極４も、負極電極３と交互に積層されるように、負極電極３と交差する方向でつづら折り形状に折り畳まれている。即ち、電極体２は、負極電極３と正極電極４とが交互に積層するように折り畳まれた積層タイプの電極体である。

本実施形態の電池１においては、電極体２を構成する負極電極３としては、特に限定されないが、例えば、チタン酸リチウム（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）からなる負極活物質と、グラファイトからなる導電助剤と、バインダとを含むものを用いることができる。
また、正極電極４としても、特に限定されないが、例えば、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）からなる正極活物質と、導電助剤と、バインダとを含むものを用いることができる。
さらに、これら負極電極３及び正極電極４に含浸される図視略の電解質としても、特に限定されないが、例えば、支持塩を有機溶媒等の非水溶媒に溶解させた電解液を用いることができ、その組成としても、電解液に求められる耐熱性や粘度等を勘案しながら適宜採用できる。

外装体１０は、電極体２が収容される収容部１２と、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられた封止部１５とを有する。封止部１５は、絞り成形によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。

また、外装体１０は、有底筒状の第１容器（第１部材）１７と、有底筒状の第２容器（第２部材）１８とを備えている。第１容器１７及び第２容器１８は、それぞれの中心軸が同軸となるように配置されている。以下の説明においては、第１容器１７及び第２容器１８の中心軸を中心軸Ｏとし、中心軸Ｏに沿う方向を軸方向といい、中心軸Ｏに直交する方向を径方向という。なお、中心軸Ｏは収容部１２の中心軸となる。

第１容器１７は、例えば、ラミネート部材によって形成された容器状部材である。詳細な図示は省略するが、第１容器１７を構成するラミネート部材は、例えば、金属シートと、第１容器１７における内面側に配置される樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されたものである。
金属シートは、例えば、アルミニウムやステンレス材料等を用いて形成される。
融着層は、例えば、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いて形成される。ポリオレフィンとしては、例えば、高圧法低密度ポリエチレンや低圧法高密度ポリエチレン、インフレーションポリプロピレンフィルム、無延伸ポリプロピレンフィルム、二軸延伸ポリプロピレンフィルム、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン等の材質が挙げられる。
保護層は、上述のポリオレフィンや、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロン等を用いて形成される。
融着層及び保護層は、それぞれ、金属シートとの間に接合層を介して、熱融着又は接着剤によって接合される。

第１容器１７は、第１底壁部（底壁部）２１及び第１周壁部（周壁部）２２を有する。第１底壁部２１には、中心軸Ｏと同軸に形成された第１貫通孔２３が設けられている。
第１底壁部２１の内面には、第１シーラントリング２４を介して、負極側の外部電極端子を構成する銅プレート２５が熱融着されている。第１シーラントリング２４は、ポリオレフィンのポリエチレンやポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を用いて形成された、シーラントフィルムをリング状に加工したものであり、中心軸Ｏと同軸に形成された貫通孔２４ｂが設けられている。

銅プレート２５の内面側は、電極体２の負極電極３に電気的に接続されている。また、銅プレート２５の外面側には、平面視で概略中央部に、負極側の外部電極端子を構成するニッケルプレート２６が溶接されている。ニッケルプレート２６は、上記の貫通孔２４ｂ及び第１貫通孔２３を貫通して外部に露出され、電池１における負極側の外部電極端子として機能する。即ち、電池１における負極側の外部電極端子は、銅プレート２５及びニッケルプレート２６からなる貫通電極として構成される。なお、例えば、銅プレート２５をニッケル製とした場合には、ニッケルプレート２６を省略することも可能であり、負極側の外部電極端子（貫通電極）を単体で構成できる。

第２容器１８は、第１容器１７と同様に、例えば、ラミネート部材によって形成された容器状部材である。第２容器１８を構成するラミネート部材は、第１容器１７と同様、金属シート１８ｂと、第２容器１８内面側に配置される樹脂製の融着層１８ａと、外側面を構成する樹脂製の保護層１８ｃとが積層されたものである。
金属シート１８ｂは、第１容器１７における金属シートと同じ金属材料を用いて形成される。
融着層１８ａは、第１容器１７における融着層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。
保護層１８ｃは、第１容器１７における保護層と同じ熱可塑性樹脂を用いて形成される。

第２容器１８は、第２底壁部（底壁部）３１、第２周壁部（周壁部）３２、及び折曲部３３を有する。
第２周壁部３２は、収容部１２の外周１２ａを形成する。
第２底壁部３１には、中心軸Ｏと同軸に形成された第２貫通孔３５が設けられている。
第２底壁部３１の内面には、第２シーラントリング３７を介して、正極側の外部電極端子を構成するアルミニウムプレート３８が熱融着されている。第２シーラントリング３７は、第１シーラントリング２４と同様に、熱可塑性樹脂によってリング状に形成されており、中心軸Ｏと同軸に形成された貫通孔３７ｂが設けられている。

アルミニウムプレート３８の内面側は、電極体２の正極電極４に電気的に接続されている。また、アルミニウムプレート３８の外面側には、平面視で概略中央部に、正極側の外部電極端子を構成するニッケルプレート３９が溶接されている。ニッケルプレート３９は、上記の貫通孔３７ｂ及び第２貫通孔３５を貫通して外部に露出され、電池１における正極側の外部負極端子として機能する。即ち、電池１における正極側の外部電極端子は、アルミニウムプレート３８及びニッケルプレート３９からなる貫通電極として構成される。なお、例えば、アルミニウムプレート３８をステンレス製とした場合には、ニッケルプレート３９を省略することも可能であり、正極側の外部電極端子（貫通電極）を単体で構成できる。

本実施形態においては、第１容器１７及び第２容器１８をラミネート部材とし、第１容器１７及び第２容器１８に貫通電極を設けることにより、外装体１０よりも外部側に端子部等を突出させる必要が無いので、電池１を小型に構成できる。

第２周壁部３２は、第２底壁部３１の外周３１ａから第１容器１７の第１底壁部２１に向けて筒状に折り曲げられている。折曲部３３は、第２周壁部３２のうち、第１底壁部２１側の端部３２ａから第２周壁部３２に沿って第２底壁部３１側へ円筒状に折り曲げられている。また、折曲部３３は、第２周壁部３２に対して径方向外側に間隔をおいて配置されている。図２に示す例では、折曲部３３及び第２周壁部３２は、断面Ｕ字状に形成されている。

第２周壁部３２は、第１周壁部２２の内側で、且つ、折曲部３３の内側に配置されている。また、折曲部３３は、第１周壁部２２の内側に配置されている。そして、折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とは熱融着されている。

折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とが熱融着されることにより、封止部１５が形成される。即ち、収容部１２の外周が封止部１５で封止されることにより、第１容器１７及び第２容器１８が重ね合わされて外装体１０が形成される。
折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２の融着層とを熱融着する手段としては、例えば、ヒータやレーザー等の熱源を用いる熱融着が挙げられる。また、折曲部３３の融着層１８ａと第１周壁部２２との融着層とは、熱融着の他、例えば、超音波溶接等を用いて融着することが可能である。

封止部１５は、収容部１２の外側に円筒状に形成され、且つ、収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられている。収容部１２の外周１２ａは、第２周壁部３２によって形成される。また、封止部１５は、平面視で円形に形成され、湾曲した曲部を有する。

封止部１５を収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げることにより、封止部１５を収容部１２の外周１２ａに近づけることができる。この場合、封止部１５は、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への張出が小さく抑えられる。これにより、特に、小形の電池１において、体積当たりの容量を高めることが可能になる。

また、封止部１５は、例えば、絞り成形等の方法によって収容部１２の外周１２ａに沿って折り曲げられる。これにより、封止部１５は、第１容器１７及び第２容器１８の他の部位に比べて薄肉に形成されるので、収容部１２の中心軸Ｏに対して直交する方向への封止部１５の張出が一層小さく抑えられる。

また、第１容器１７及び第２容器１８との間の融着層を薄肉に形成した場合には、第１容器１７及び第２容器１８の金属シート間の隙間を小さく抑制できるので、密封性が高められ、封止部１５から外装体１０の内部に水が浸入するのをより効果的に抑制できる。これにより、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能になる。

収容部１２は、第１容器１７と第２容器１８とが重ね合されることにより、密封空間として形成される。具体的には、収容部１２は、第１底壁部２１、第２底壁部３１、及び第２周壁部３２により形成されている。

本実施形態の電池１においては、上述したように、第１シーラントリング２４及び第２シーラントリング３７が、収容部１２に配置され、収容部１２の内面の少なくとも一部を覆うように設けられるシーラントフィルムからなる。
即ち、第１シーラントリング２４は、図２中に示すように、第１容器１７の第１底壁部２１の内面の一部を覆うように設けられ、平面視略円形状（リング状）に構成されており、外部電極端子を構成する銅プレート２５が、第１シーラントリング２４を介して第１底壁部２１に接している。

一方、第２シーラントリング３７は、図３中に示すように、第２容器１８における第２底壁部３１の内面全体を覆い、さらに、第２周壁部３２における第２底壁部３１の近傍の一部を覆うように構成されている。即ち、第２シーラントリング３７は、第２容器１８を平面視した形状とほぼ同様の平面視形状を有しており、第２容器１８の内径とほぼ同等あるいは若干小さめの外径寸法を有している。また、第２シーラントリング３７は、外周端３７ａが、第２周壁部３２に沿って折り曲げられ、この部分が第２周壁部３２における第２底壁部３１寄りの位置を覆うように構成されている。さらに、第２シーラントリング３７は、第１シーラントリング２４と同様、平面視略円形状（リング状）に構成されており、外部電極端子を構成するアルミニウムプレート３８が、第２シーラントリング３７を介して第２底壁部３１（及び第２周壁部３２の一部）に接している。

本実施形態の電池１においては、上記のように、第２シーラントリング３７が、第２底壁部３１の内面を覆うとともに、外周端３７ａが第２周壁部３２の内面の一部を覆っていることで、仮に、アルミニウムプレート３８や第２シーラントリング３７の寸法のばらつき、アルミニウムプレート３８と第２シーラントリング３７とを融着する際の位置のばらつき等が生じている場合でも、アルミニウムプレート３８が第２容器１８と直に接触することがない。これにより、アルミニウムプレート３８が第２容器１８の内面側を傷つけるのを防止できるので、電池（電気化学セル）としての信頼性が向上する。
また、仮に、アルミニウムプレート３８の外周部に、打ち抜き加工時に発生したバリ等が残留している場合であっても（図７の従来図を参照）、第２容器１８の内面側に配置される樹脂製の融着層１８ａを突き破ったりすることがないので、電池１の信頼性がより高められる。
また、アルミニウムプレート３８と第２容器１８の第２底壁部３１との間に第２シーラントリング３７が確実に存在するので、安定したシール部構造が得られ、電池１の信頼性がさらに向上する。
さらに、アルミニウムプレート３８、第２シーラントリング３７及び第２容器１８の第２底壁部３１を融着する工程において、アルミニウムプレート３８及び第２シーラントリング３７による押圧で、第２容器１８の外面に段差が生じるのを防止でき、電池１の表面における平坦性が確保される。これにより、電池１の外面への印字性が向上し、優れた印字品質が得られる。

なお、図３等においては、第２シーラントリング３７の外周端３７ａが、第２容器１８の第２周壁部３２における内面の一部を覆っている例を示しているが、本実施形態の電池１においては、このような構成には限定されない。例えば、第２シーラントリング３７が、第２容器１８の第２底壁部３１の内面全体を覆うとともに、外周端３７ａが、第２周壁部３２における内面全体を覆うように設けられていてもよく、その被覆範囲は適宜設定することができる。

上記のように、第２シーラントリング３７が、第２容器１８の第２底壁部３１及び第２周壁部３２の内面全体を覆っていることで、アルミニウムプレート３８が第２容器１８の内面側に配置される樹脂からなる融着層１８ａを傷つけるのをより確実に防止できるので、電池１としての信頼性がさらに向上する。

また、本実施形態の電池１においては、第２容器１８の第２底壁部３１に第２貫通孔３５が設けられ、第２シーラントリング３７にも第２貫通孔３５と同軸に形成された貫通孔３７ｂが設けられていることで、外部電極端子を構成するニッケルプレート３９を外部に露出させている。このような構成を採用することで、第２シーラントリング３７の位置ずれ等が生じることなく、ニッケルプレート３９と外部との電気的接続を確実に維持できる。

さらに、本実施形態では、負極側の外部電極端子を構成する銅プレート２５が、第１シーラントリング２４を介して第１容器１７の第１底壁部２１と接している構成を採用することで、銅プレート２５と第１底壁部２１との間に第１シーラントリング２４が確実に存在する状態となる。このような構成を採用することで、上述した第２容器１８の第２底壁部３１及びアルミニウムプレート３８の場合と同様、負極側における安定したシール部構造が得られ、電池１としての信頼性がさらに向上する。

また、本実施形態においては、例えば、図２中に示した第１容器１７及び第２容器１８の形状及び重ね合わせ形態を変更したうえで、上記の正極側の場合と同様、第１シーラントリング２４が、第１底壁部２１の内面全体を覆うとともに、外周端が、第１容器１７の第１周壁部２２の少なくとも一部を覆うように、この第１周壁部２２に沿って折り曲げられた構成を採用することも可能である。このような構成を採用することで、負極側において、さらに安定したシール部構造が得られ、電池１としての信頼性がより一層向上する。

なお、本実施形態においては、第１容器１７及び第２容器１８の両方をラミネート部材から構成した例を説明しているが、例えば、第２容器１８のみをラミネート部材から構成し、第１容器１７をステンレス材料等の金属から構成してもよい。この場合、ラミネート部材からなる第２容器１８にのみ貫通電極を設け、金属からなる第１容器１７を、正極側の外部電極端子として構成することができる。

［電気化学セルの製造方法］
次に、本発明の電気化学セルの一実施形態であるリチウムイオン二次電池１を製造する方法について、上記同様、図１〜図３を参照しながら説明する。
本実施形態の電池１の製造方法は、少なくとも、以下の（１），（２）に示すような組付工程及び封止工程を備える。
（１）組付工程：
有底筒状とされた第１容器１７及び第２容器１８からなる外装体１０の収容部１２に、正極電極４及び負極電極３を含む電極体２、この電極体２と電気的に接続される外部電極端子を構成する銅プレート２５、ニッケルプレート２６、アルミニウムプレート３８及びニッケルプレート３９、第１シーラントリング２４及び第２シーラントリング３７を配置する。この際、少なくとも、第２シーラントリング３７を、第２容器１８の第２底壁部３１とアルミニウムプレート３８との間に介在するように配置し、且つ、第２底壁部３１の内面全体を覆うとともに、外周端３７ａを、第２容器１８の第２周壁部３２の一部を覆うように該第２周壁部３２に沿って折り曲げて配置する。
（２）封止工程２：
収容部１２の外周１２ａ側を封止して封止部１５を形成し、外装体１０を密封することで電池１を得る。

（１）組付工程
まず、組付工程においては、略円板状とされた図視略の第１容器素材の内面側に、第１シーラントリング２４を介して銅プレート２５を熱融着するとともに、第１貫通孔（図２の第１貫通孔２３を参照）から露出する位置に対応するように、銅プレート２５にニッケルプレート２６を溶接する。これにより、銅プレート２５及びニッケルプレート２６からなる負極側の外部電極端子を形成する。なお、組付工程においては、例えば、銅プレート２５をニッケル製とした場合には、ニッケルプレート２６を省略することも可能である。

また、上記と同様にして、凹部の周囲にフランジ部が形成された図視略の第２容器素材の前記凹部内に、第２シーラントリング３７を介してアルミニウムプレート３８を熱融着するとともに、第２貫通孔（図２の第２貫通孔３５を参照）から露出する位置に対応するように、アルミニウムプレート３８にニッケルプレート３９を溶接する。これにより、アルミニウムプレート３８及びニッケルプレート３９からなる正極側の外部電極端子を形成する。なお、組付工程においては、例えば、アルミニウムプレート３８をステンレス製とした場合には、ニッケルプレート３９を省略することも可能である。

この際、本実施形態では、図３中に示すように、第２シーラントリング３７を、第２容器１８の第２底壁部３１とアルミニウムプレート３８との間に介在するように配置し、第２底壁部３１の内面全体を覆う。これととともに、外周端３７ａを、第２容器１８の第２周壁部３２の一部を覆うように該第２周壁部３２に沿って折り曲げて配置する。

次いで、図視略の第２容器素材の凹部内に電極体２を収容し、電極体２の正極電極４とアルミニウムプレート３８との間、及び、負極電極３と銅プレート２５との間を電気的に接続する。

（２）封止工程
次に、封止工程においては、まず、内部に各部材が収容された第２容器素材に第１容器素材を重ね合わせた後、第２容器素材のフランジ部と第１容器素材の平板部とを熱融着して封止し、環状の熱融着部を形成して一体化する。

次いで、一体化された第１容器素材及び第２容器素材を、図視略の成形型内に配置し、環状の熱融着部の外周縁を曲げ加工することで、熱融着部の一部を持ち上げ、円筒状に絞り成形し、図１及び図２に示すような封止部１５を形成する。
そして、絞り成形した封止部１５から余剰の外周縁を切断し、本実施形態の電池１を得る。

本実施形態の電池１の製造方法によれば、上記のような組付工程を備えた方法を採用することで、仮に、アルミニウムプレート３８や第２シーラントリング３７の寸法のばらつき、アルミニウムプレート３８と第２シーラントリング３７とを融着する際の位置のばらつき等が生じている場合でも、アルミニウムプレート３８が第２容器１８と直に接触することなく、各部材を組み付けることができる。
これにより、アルミニウムプレート３８が外装体１０を構成する第２容器１８の内面側を傷つけるのを防止できるので、信頼性の高い電池１を製造できる。
また、アルミニウムプレート３８と第２容器１８との間に第２シーラントリング３７が確実に存在した状態で各部材を組み付けることができるので、安定したシール部構造が得られ、信頼性がより向上した電池１を製造できる。
さらに、アルミニウムプレート３８、第２シーラントリング３７及び第２容器１８の第２底壁部３１を融着する際、アルミニウムプレート３８及び第２シーラントリング３７による押圧で、第２容器１８の外面に段差が生じるのを防止でき、電池１の表面における平坦性を確保できる。これにより、外面への各種情報の印字性に優れた電池１を製造できる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明に係る電気化学セルの第２実施形態であるリチウムイオン二次電池５０について、主に図４を参照しながら説明する。なお、以下に記す電池５０の説明においては、第１実施形態で説明した電池１と同様の構成については、同じ符号を用いて説明するとともに、その詳細な説明を省略する。

図４は、本実施形態の電池５０を模式的に説明するための斜視図である。
図４に示すように、電池５０は、平面視長円形状（角丸長方形状）とされている点を除き、基本的な構成は第１実施形態の電池１と同様である。

電池５０は、第１容器５７及び第２容器５８からなる外装体５６が平面視長円形状に構成されている。これに伴い、図４中では図示を省略しているが、外装体５６内の収容部に収容されるシーラントリング（シーラントフィルム）の外形状も平面視長円形状に構成される。さらに、これら外装体５６及びシーラントリングの平面視形状が長円形状であることに対応して、収容部に収容される電極体２（図２を参照）も、例えば、長尺形状のつづら折りとすることができ、同様に、外部電極端子についても、その平面視形状やサイズを適宜変更できる。

第２実施形態の電池５０によれば、第１実施形態の電池１と同様、高い信頼性を有するとともに、外面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能となる。また、電池５０によれば、収容部に収容される電極体２を大型化できるので、放電容量を効果的に高めることも可能になる。さらに、電池５０によれば、その平面視形状に合わせた用途において好適な使用、設置が可能になる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明に係る電気化学セルの第３実施形態であるリチウムイオン二次電池６０について、図５を参照しながら説明する。なお、以下に記す電池６０の説明においても、第１実施形態で説明した電池１と同様の構成については、一部、図１〜３中に示した符号と同じ符号を付して説明するとともに、その詳細な説明を省略する。

図５は、本実施形態の電池６０を模式的に説明するための斜視図である。
図５に示すように、電池６０は、平面視で矩形状とされている点を除き、基本的な構成は第１実施形態の電池１と同様である。

電池６０は、第１容器６７及び第２容器６８からなる外装体６６が平面視で矩形状に構成されている。これに伴い、図５中では図示を省略しているが、外装体６６内の収容部に収容されるシーラントリング（シーラントフィルム）の外形状も平面視で矩形状に構成される。さらに、これら外装体６６及びシーラントリングの平面視形状が矩形状であることに対応して、収容部に収容される電極体２（図２を参照）や外部電極端子についても、その平面視形状やサイズを適宜変更できる。

第３実施形態の電池６０によれば、第１実施形態の電池１と同様、高い信頼性を有するとともに、外面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能となる。

＜その他の形態＞
本発明に係る電気化学セルにおいては、上記各実施形態に示したリチウムイオン二次電池の構成に限定されるものではなく、さらに、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。

例えば、上記の実施形態においては、負極電極３と正極電極４とが互い違いに積層するように折り畳まれた積層タイプの電極体２を収容部１２に収容した例について説明したが、これに限定されるものではない。本発明において用いられる電極体としては、例えば、捲回タイプやペレットタイプのものも挙げることができ、何ら制限無く採用することが可能である。

ここで、捲回タイプの電極体とは、負極電極３と正極電極４とが共に捲回されたものである。また、ペレットタイプの電極体とは、セパレータの両側に負極電極３と正極電極４とを備えたものである。セパレータとしては、例えば、大きなイオン透過度を有するとともに耐熱性に優れ、かつ、所定の機械的強度を有する絶縁膜が用いられ、例えば、ポリプロピレン樹脂のような多孔性高分子材料からなるものが挙げられる。

＜作用効果＞
以上説明したように、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるリチウムイオン二次電池１によれば、上記構成を採用することにより、例えば、外部接続端子を構成するアルミニウムプレート３８や第２シーラントリング３７の寸法のばらつき、アルミニウムプレート３８と第２シーラントリング３７とを融着する際の位置のばらつき等が存在する場合でも、アルミニウムプレート３８が外装体１０を構成する第２容器１８の内面と接触することがない。これにより、アルミニウムプレート３８が第２容器１８の内面側を傷つけるのを防止できるので、電池（電気化学セル）としての信頼性が向上する。また、アルミニウムプレート３８と第２容器１８との間に第２シーラントリング３７が確実に存在するので、安定したシール部構造が得られ、電池としての信頼性がより高められる。さらに、アルミニウムプレート３８、第２シーラントリング３７及び第２容器１８を融着する工程において、アルミニウムプレート３８及び第２シーラントリング３７による押圧で、第２容器１８の外面側に段差が生じるのを防止でき、平坦性が確保されるので、電池１の外面への印字性が向上し、優れた印字品質が得られる。
従って、高い信頼性を有するとともに、表面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量が得られる電池１が実現できる。

また、本発明に係る電気化学セルの実施形態であるリチウムイオン二次電池１の製造方法によれば、上記の組付工程を備えた方法を採用することで、アルミニウムプレート３８や第２シーラントリング３７の寸法のばらつき、アルミニウムプレート３８と第２シーラントリング３７とを融着する際の位置のばらつき等が存在する場合でも、アルミニウムプレート３８と第２容器１８の内面とを接触させることなく、各部材を組み付けることができる。これにより、アルミニウムプレート３８が第２容器１８の内面側を傷つけるのを防止できるので、信頼性の高い電池１を製造できる。また、アルミニウムプレート３８と第２容器１８との間に第２シーラントリング３７が確実に存在した状態で各部材を組み付けることができるので、安定したシール部構造が得られ、信頼性がより向上した電池１を製造できる。さらに、アルミニウムプレート３８、第２シーラントリング３７及び第２容器１８を融着する際、アルミニウムプレート３８及び第２シーラントリング３７による押圧で、第２容器１８の外面側に段差が生じるのを防止でき、平坦性を確保できるので、印字性に優れた電池１を製造できる。
従って、高い信頼性を有するとともに、表面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量が得られる電池１を製造することが可能になる。

本発明の電気化学セルによれば、上記構成を採用することで、高い信頼性を有するとともに、外面の印字性に優れ、且つ、小型サイズで充分な放電容量を得ることが可能になる。従って、本発明を、例えば、アラーム等の各種機能を備えたウォッチや、各種小型電子機器等の分野において用いられる電気化学セルに適用することで、各種機器類の性能向上にも貢献できるものである。

１，５０，６０…リチウムイオン二次電池（電池：電気化学セル）
２………電極体
３………負極電極
４………正極電極
１０……外装体
１７……第１容器（第１部材）
２１…第１底壁部（底壁部）
２２…第２周壁部（周壁部）
２３…第１貫通孔（貫通孔）
１８……第２容器（第２部材）
３１…第２底壁部（底壁部）
３２…第２周壁部（周壁部）
３５…第２貫通孔（貫通孔）
１２……収容部
１２ａ…外周
１５…封止部
２５…銅プレート（外部電極端子：負極電極側）
２６…ニッケルプレート（外部電極端子：負極電極側）
３８…アルミニウムプレート（外部電極端子：正極電極側）
３９…ニッケルプレート（外部電極端子：正極電極側）
２４…第１シーラントリング（シーラントフィルム：第１容器側）
２４ｂ…貫通孔
３７…第２シーラントリング（シーラントフィルム：第２容器側）
３７ａ…外周端
３７ｂ…貫通孔
Ｏ…中心軸

Claims

正極電極及び負極電極を含む電極体と、
有底筒状とされた第１部材及び第２部材が重ね合わせられてなり、前記第１部材と前記第２部材とで内部を密封することで、前記電極体を収容する収容部が形成された外装体と、
前記収容部に配置され、前記外装体の内面の少なくとも一部を覆うように設けられるシーラントフィルムと、
前記収容部に、前記シーラントフィルムを介して前記外装体と接するように配置され、前記電極体と電気的に接続されるとともに、外部と電気的に接続可能に設けられる外部電極端子と、を備え、
前記シーラントフィルムは、少なくとも、前記第２部材の底壁部と前記外部電極端子との間に介在するように設けられ、前記第２部材の底壁部の内面全体を覆うとともに、外周端が、前記第２部材の周壁部に沿って折り曲げられており、該周壁部に沿って折り曲げられた部分が、前記第２部材の周壁部の少なくとも前記底壁部寄りの位置を覆うように配置されており、
前記外装体は、少なくとも前記第２部材が、金属シートと、第２部材における内面側に配置される樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されたラミネート部材からなる、ことを特徴とする電気化学セル。
前記シーラントフィルムは、前記第２部材の前記底壁部の内面全体を覆うともに、前記外周端における前記第２部材の周壁部に沿って折り曲げられた部分が、前記周壁部の内面全体を覆うように設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
前記第２部材及び該第２部材の内面を覆う前記シーラントフィルムに、前記外部電極端子を外部に露出させる貫通孔が、それぞれ同軸に設けられている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気化学セル。
前記収容部の外周側に、前記第１部材及び前記第２部材が融着された状態で、前記収容部の外周に沿って折り曲げられた封止部を備える、ことを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の電気化学セル。
さらに、前記第１部材の底壁部と前記電極体との間に外部電極端子が設けられ、該外部電極端子が、前記シーラントフィルムを介して前記第１部材の底壁部と接している、ことを特徴とする請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の電気化学セル。
少なくとも、
有底筒状とされた第１部材及び第２部材からなる外装体の収容部に、正極電極及び負極電極を含む電極体、該電極体と電気的に接続される外部電極端子、及びシーラントフィルムを配置する組付工程と、
前記収容部の外周側を封止して密封する封止工程と、を含み、
前記組付工程は、前記第２部材の内面側において、前記シーラントフィルムを、少なくとも前記第２部材の底壁部と前記外部電極端子との間に介在するように配置し、且つ、前記第２部材の底壁部の内面全体を覆うとともに、外周端を、前記第２部材の周壁部に沿って折り曲げ、該周壁部に沿って折り曲げられた部分を、前記第２部材の周壁部の少なくとも前記底壁部寄りの位置を覆うように配置するとともに、前記外装体として、少なくとも前記第２部材が、金属シートと、第２部材における内面側に配置される樹脂製の融着層と、外側面を構成する樹脂製の保護層とが積層されたラミネート部材からなるものを用いる、ことを特徴とする電気化学セルの製造方法。