JP7420309B2 - 蓋体、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 - Google Patents

蓋体、蓄電デバイス、蓄電デバイスの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、蓋体、蓄電デバイス、および、蓄電デバイスの製造方法に関する。
特許文献１は、蓄電デバイスの一例としての全固体電池を開示している。この全固体電池は、電極体と、電極体を封止する外装体と、を備える。外装体は、開口部を有するように電極体に巻き付けられる外装フィルムと、開口部に配置される蓋体と、を含む。外装フィルムと蓋体の外周面とは、ヒートシールされる。
特開２０１９－１５３５０４号公報
上記蓄電デバイスにおいては、蓋体と外装フィルムとの間、例えば、蓋体の角部と外装フィルムとの間に隙間が形成されることがある。このため、外装体によって電極体を好適に密封する点について、改善の余地がある。
本発明は、外装体によって電極体を好適に密封できる蓄電デバイス、この蓄電デバイスに用いられる蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
本発明の第１観点に係る蓋体は、蓄電デバイスの外装体に用いられる蓋体であって、前記外装体は、開口部を有するように電極体に巻き付けられる外装フィルムを含み、前記蓋体は、前記開口部に配置され、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を備える。
本発明の第２観点に係る蓋体は、第１観点に係る蓋体であって、前記突出部は、前記蓋シール部から離れるにつれて先細りである。
本発明の第３観点に係る蓋体は、第１観点または第２観点に係る蓋体であって、前記蓋シール部は、前記蓋体の正面視において第１方向に延びる第１シール面と、前記蓋体の正面視において前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２シール面と、を含み、前記突出部は、前記第１シール面と前記第２シール面との境界に形成される。
本発明の第４観点に係る蓋体は、第３観点に係る蓋体であって、前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第１方向または前記第２方向に延びる。
本発明の第５観点に係る蓋体は、第３観点に係る蓋体であって、前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第１方向および第２方向と交差する第３方向に延びる。
本発明の第６観点に係る蓄電デバイスは、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備え、前記外装体は、開口部を有するように前記電極体に巻き付けられる外装フィルムと、前記開口部に配置される蓋体と、前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第１封止部と、前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第２封止部と、を含み、前記蓋体は、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、前記第１封止部は、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる。
本発明の第７観点に係る蓄電デバイスの製造方法は、電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備える蓄電デバイスの製造方法であって、前記外装体は、開口部を有するように前記電極体に巻き付けられる外装フィルムと、前記開口部に配置される蓋体と、前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第１封止部と、前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第２封止部と、を含み、前記蓋体は、前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、前記蓄電デバイスの製造方法は、前記第１封止部を形成する工程を含み、前記第１封止部を形成する工程では、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる。
本発明に関する蓄電デバイス、蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法によれば、外装体によって電極体を好適に密封できる。
実施形態の蓄電デバイスの斜視図。 図１の蓄電デバイスが備える外装フィルムの層構成を示す断面図。 図１の蓄電デバイスが備える外装フィルムを広げた状態の図。 図１のＤ４－Ｄ４線に沿う断面図。 図４の外装フィルムを省略した状態の蓋体の側面図。 図４の外装フィルムを省略した状態の蓋体の平面図。 図１の蓄電デバイスの製造工程の一例を示すフローチャート。 変形例の蓄電デバイスが備える蓋体の断面図。 別の変形例の蓄電デバイスが備える蓋体の断面図。 試験結果を示す表。
以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る蓄電デバイスについて説明する。なお、本明細書において、「～」で示される数値範囲は「以上」、「以下」を意味する。例えば、２～１５ｍｍとの表記は、２ｍｍ以上１５ｍｍ以下を意味する。
[１．第１実施形態]
＜１－１．蓄電デバイスの構成＞
図１は、第１実施形態の蓄電デバイス１０を模式的に示す平面図である。図２は、図１の蓄電デバイス１０が備える外装フィルム５０の層構成を示す断面図である。図３は、図１の蓄電デバイス１０が備える外装フィルム５０を広げた状態の図である。図４は、図１のＤ４－Ｄ４線に沿う断面図である。図５は、図１の蓄電デバイス１０が備える蓋体６０の側面図である。図６は、図５の蓋体６０の平面図である。なお、図１、図４～６、図８、図９において、矢印ＵＤ方向は蓄電デバイス１０の厚み方向を示し、矢印ＬＲ方向は蓄電デバイス１０の幅方向を示し、矢印ＦＢ方向は、蓄電デバイス１０の奥行方向を示す。矢印ＵＤＬＲＦＢの各々が示す方向は、以後の各図においても共通である。
蓄電デバイス１０は、電極体２０と、電極端子３０と、外装体４０と、を備える。電極体２０は、例えば、リチウムイオン電池、キャパシタ、全固体電池、半固体電池、擬固体電池、ポリマー電池、全樹脂電池、鉛蓄電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池、ニッケル・鉄蓄電池、ニッケル・亜鉛蓄電池、酸化銀・亜鉛蓄電池、金属空気電池、多価カチオン電池、または、コンデンサー等の蓄電部材を構成する電極（正極および負極）ならびに、セパレータ等を含む。本実施形態では、電極体２０の形状は、略直方体である。なお、「略直方体」とは、完全な直方体の他に、例えば、外面の一部の形状を修正することによって直方体とみなせるような立体を含む。電極体２０の形状は、例えば、円柱または多角柱であってもよい。
本実施形態では、蓄電デバイス１０は、２つの電極端子３０を備える。電極端子３０は、電極体２０における電力の入出力に用いられる金属端子である。電極端子３０の一方の端部は、電極体２０に含まれる電極（正極または負極）に電気的に接続される。電極端子３０の他方の端部は、例えば、外装体４０の端縁から外側に突出する。なお、電極端子３０は、電極体２０の電力の入出力が可能であればよく、例えば、外装体４０から突出していなくてもよい。後述する蓋体６０が例えば、金属によって構成される場合、蓋体６０が電極端子３０の機能を兼ねる場合があり、この場合、電極端子としての機能を有する蓋体６０は、外装体４０から突出してもよく、突出していなくてもよい。
電極端子３０を構成する金属材料は、例えば、アルミニウム、ニッケル、または、銅等である。例えば、電極体２０がリチウムイオン電池である場合、正極に接続される電極端子３０は、通常、アルミニウム等によって構成され、負極に接続される電極端子３０は、通常、銅、ニッケル等によって構成される。なお、電極体２０の最外層は、必ずしも電極である必要はなく、例えば、保護テープまたはセパレータであってもよい。
外装体４０は、電極体２０を封止する。外装体４０は、外装フィルム５０および蓋体６０を備える。外装フィルム５０は、開口部４０Ａを有するように電極体２０に巻き付けられ、開口部４０Ａを閉じるように電極体２０の側方に蓋体６０が配置される。
例えば、冷間成形を通じて外装フィルム５０に電極体２０を収容する収容部（窪み）を形成する方法がある。しかし、このような方法によって深い収容部を形成することは必ずしも容易ではない。冷間成形によって収納部（窪み）を深く（たとえば成形深さ１５ｍｍ）形成しようとすると外装フィルム５０にピンホールまたはクラックが発生し、電池性能の低下を招く可能性が高くなる。一方、外装体４０は、外装フィルム５０を電極体２０に巻き付けることによって電極体２０を封止しているため、電極体２０の厚みに拘わらず容易に電極体２０を封止することができる。なお、蓄電デバイス１０の体積エネルギー密度を向上させるべく電極体２０と外装フィルム５０との間のデッドスペースを削減するためには、外装フィルム５０が電極体２０の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。また、全固体電池においては、電池性能を発揮させるために高い圧力を電池外面から均一に掛けることが必要とされている観点からも電極体２０と外装フィルム５０との間の空間を無くすことが必要とされるため、外装フィルム５０が電極体２０の外表面に接するように巻き付けられた状態が好ましい。
外装フィルム５０は、例えば、基材層５１、バリア層５２、および、熱融着性樹脂層５３をこの順に有する積層体（ラミネートフィルム）である。なお、外装フィルム５０には、これらの層がすべて含まれている必要はなく、例えば、バリア層５２が含まれていなくてもよい。すなわち、外装フィルム５０は、フレキシブル性を有し曲げやすい材料で構成されていればよく、例えば、樹脂フィルムで構成されていてもよい。なお、外装フィルム５０は、ヒートシール可能であることが好ましい。
外装フィルム５０に含まれる基材層５１は、耐熱性を外装フィルム５０に付与し、加工または流通の際に起こり得るピンホールの発生を抑制するための層である。基材層５１は、例えば、延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の少なくとも一層を含んで構成される。例えば、基材層５１が延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の少なくとも一層を含むことにより、外装フィルム５０の加工時にバリア層５２を保護し、外装フィルム５０の破断を抑制することができる。また、外装フィルム５０の引張伸びを大きくする観点から、延伸ポリエステル樹脂層は二軸延伸ポリエステル樹脂層であることが好ましく、延伸ポリアミド樹脂層は二軸延伸ポリアミド樹脂層であることが好ましい。さらに、突刺強度または衝撃強度に優れる点から、延伸ポリエステル樹脂層は二軸延伸ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムであることがより好ましく、延伸ポリアミド樹脂層は二軸延伸ナイロン（ＯＮｙ）フィルムであることがより好ましい。なお、基材層５１は、延伸ポリエステル樹脂層および延伸ポリアミド樹脂層の両層を含んで構成されていてもよい。基材層５１の厚さは、フィルム強度の点から、例えば５～３００μｍであることが好ましく、２０～１５０μｍであることがより好ましい。
バリア層５２は、例えば、接着層５４を介して基材層５１と接合される。外装フィルム５０に含まれるバリア層５２は、防湿性、延展性等の加工性およびコストの面から、例えばアルミニウム箔から構成される。アルミニウム箔は、電極体２０を包装する際の包装適性および耐ピンホール性の観点から、鉄を含むことが好ましい。アルミニウム箔中の鉄の含有量としては、０．５～５．０質量％であることが好ましく、０．７～２．０質量％であることがより好ましい。鉄の含有量が０．５質量％以上であることにより、外装フィルム５０の包装適性、優れた耐ピンホール性および延展性が得られる。また、鉄の含有量が５．０質量％以下であることにより、外装フィルム５０の優れた柔軟性が得られる。バリア層５２は、バリア性を有する金属箔、蒸着膜、および、樹脂層を含んでいてもよい。金属箔としては、例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼、チタン鋼、または、鋼板等が挙げられる。
バリア層５２の厚さは、バリア性、耐ピンホール性および包装適性の点から、例えば１５～１００μｍであることが好ましく、３０～８０μｍであることがより好ましい。バリア層５２の厚さが１５μｍ以上であることによって、包装加工により応力がかかっても外装フィルム５０が破断しにくくなる。バリア層５２の厚さが１００μｍ以下であることにより、外装フィルム５０の質量増加を低減でき、蓄電デバイス１０の重量エネルギー密度低下を抑制することができる。
また、バリア層５２がアルミニウム箔の場合は、溶解や腐食の防止などのために、少なくとも基材層５１と反対側の面に耐腐食性皮膜を備えていることが好ましい。バリア層５２は、耐腐食性皮膜を両面に備えていてもよい。ここで、耐腐食性皮膜とは、例えば、ベーマイト処理などの熱水変成処理、化成処理、陽極酸化処理、ニッケルやクロムなどのメッキ処理、コーティング剤を塗工する腐食防止処理をバリア層５２の表面に行ない、バリア層５２に耐腐食性（例えば耐酸性、耐アルカリ性など）を備えさせる薄膜をいう。耐腐食性皮膜は、具体的には、バリア層５２の耐酸性を向上させる皮膜（耐酸性皮膜）、バリア層５２の耐アルカリ性を向上させる皮膜（耐アルカリ性皮膜）などを意味している。耐腐食性皮膜を形成する処理としては、１種類を行なってもよいし、２種類以上を組み合わせて行なってもよい。また、１層だけではなく多層化することもできる。さらに、これらの処理のうち、熱水変成処理および陽極酸化処理は、処理剤によって金属箔表面を溶解させ、耐腐食性に優れる金属化合物を形成させる処理である。なお、これらの処理は、化成処理の定義に包含される場合もある。また、バリア層５２が耐腐食性皮膜を備えている場合、耐腐食性皮膜を含めてバリア層５２とする。
耐腐食性皮膜は、外装フィルム５０の成形時において、バリア層５２（例えば、アルミニウム合金箔）と基材層５１との間のデラミネーション防止、電解質と水分とによる反応で生成するフッ化水素により、バリア層５２表面の溶解、腐食、特にバリア層５２がアルミニウム合金箔である場合にバリア層５２表面に存在する酸化アルミニウムが溶解、腐食することを防止し、かつ、バリア層５２表面の接着性（濡れ性）を向上させ、ヒートシール時の基材層５１とバリア層５２とのデラミネーション防止、成形時の基材層５１とバリア層５２とのデラミネーション防止の効果を示す。
熱融着性樹脂層５３は、例えば、接着層５５を介してバリア層５２と接合される。外装フィルム５０に含まれる熱融着性樹脂層５３は、外装フィルム５０にヒートシールによる封止性を付与する層である。熱融着性樹脂層５３としては、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂などのポリエステル系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、または、これらのポリオレフィン系樹脂を無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂からなる樹脂フィルムが挙げられる。熱融着性樹脂層５３の厚さは、シール性および強度の点から、例えば２０～３００μｍであることが好ましく、４０～１５０μｍであることがより好ましい。
外装フィルム５０は、熱融着性樹脂層５３よりも外側に、より好ましくは、バリア層５２よりも外側に１または複数の緩衝機能を有する層（以下では、「緩衝層」という）を有していることが好ましい。緩衝層は、基材層５１の外側に積層されてもよく、基材層５１が緩衝層の機能を兼ね備えてもよい。外装フィルム５０が複数の緩衝層を有する場合、複数の緩衝層は、隣接していてもよく、基材層５１またはバリア層５２等を介して積層されてもよい。
緩衝層を構成する材料は、クッション性を有する材料から任意に選択可能である。クッション性を有する材料は、例えば、ゴム、不織布、または、発泡シートである。ゴムは、例えば、天然ゴム、フッ素ゴム、または、シリコンゴムである。ゴム硬度は、２０～９０程度であることが好ましい。不織布を構成する材料は、耐熱性に優れる材料であることが好ましい。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、１００μｍ、さらに好ましくは、２００μｍ、さらに好ましくは、１０００μｍである。緩衝層が不織布によって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、５０００μｍ、さらに好ましくは、３０００μｍである。緩衝層の厚さの好ましい範囲は、１００μｍ～５０００μｍ、１００μｍ～３０００μｍ、２００μｍ～５０００μｍ、２００μｍ～３０００μｍ、１０００μｍ～５０００μｍ、または、１０００μｍ～３０００μｍである。この中でも、緩衝層の厚さの範囲は、１０００μｍ～３０００μｍが最も好ましい。
緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの下限値は、好ましくは、０．５ｍｍである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの上限値は、好ましくは、１０ｍｍ、さらに好ましくは、５ｍｍ、さらに好ましくは、２ｍｍである。緩衝層がゴムによって構成される場合、緩衝層の厚さの好ましい範囲は、０．５ｍｍ～１０ｍｍ、０．５ｍｍ～５ｍｍ、または、０．５ｍｍ～２ｍｍである。
外装フィルム５０が緩衝層を有する場合、緩衝層がクッションとして機能するため、蓄電デバイス１０が落下したときの衝撃、または、蓄電デバイス１０の製造時のハンドリングによって、外装フィルム５０が破損することが抑制される。
蓋体６０は、例えば、直方体形状であり、例えば、樹脂材料によって構成される。なお、蓋体６０は、外装フィルム５０を例えば冷間成形することによって形成されてもよく、金属成形品であってもよい。蓋体６０は、蓋本体６０Ａを有する。蓋本体６０Ａは、第１面６１、第２面６２、および、蓋シール部６３を有する。第１面６１は、電極体２０と面する。第２面６２は、第１面６１と反対側の面である。蓋シール部６３は、第１面６１および第２面６２と繋がり、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３とヒートシールされる。蓋シール部６３は、第１シール面６３Ａ、第２シール面６３Ｂ、第３シール面６３Ｃ、および、第４シール面６３Ｄを含む。第１シール面６３Ａは、蓋体６０の上面を構成する。第１シール面６３Ａは、蓋体６０の正面視において、第１方向（本実施形態では、ＬＲ方向）に延びる。第２シール面６３Ｂおよび第３シール面６３Ｃは、第１シール面６３Ａと繋がり、蓋体６０の側面を構成する。第２シール面６３Ｂおよび第３シール面６３Ｃは、蓋体６０の正面視において、第１方向と交差する第２方向（本実施形態では、ＵＤ方向）に延びる。本実施形態では、蓋体６０の正面視において、第１方向と第２方向とは、直交する。第１方向と第２方向とは、蓋体６０の正面視において、直交していなくてもよい。第４シール面６３Ｄは、蓋体６０の下面を構成する。第４シール面６３Ｄは、蓋体６０の正面視において、第１方向（本実施形態では、ＬＲ方向）に延びる。
蓋シール部６３は、境界６４、６５、６６、６７をさらに含む。境界６４は、第１シール面６３Ａと第２シール面６３Ｂとの境界である。境界６５は、第１シール面６３Ａと第３シール面６３Ｃとの境界である。境界６６は、第４シール面６３Ｄと第２シール面６３Ｂとの境界である。境界６７は、第４シール面６３Ｄと第３シール面６３Ｃとの境界である。境界６４～６７の形状は、角であってもよく、Ｒ加工が施されることによって丸みを帯びていてもよい。本実施形態では、境界６４～６７は、角である。
蓋体６０と外装フィルム５０とを好適にヒートシールする観点から、蓋体６０を構成する材料と、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３を構成する材料とは、主材料が同じであることが好ましい。本実施形態では、蓋体６０を構成する材料、および、熱融着性樹脂層５３を構成する材料は、ポリプロプロピレンが主材料である。なお、主材料とは、例えば、構成要素に含まれる材料のうち、５０％以上を占める材料をいう。
本実施形態では、蓋体６０には、電極端子３０が挿入される貫通孔６０Ｘが形成される。貫通孔６０Ｘは、第１面６１および第２面６２を貫通する。電極体２０が収納された状態で電極端子３０は、蓋体６０に形成される貫通孔６０Ｘを通って外装体４０の外部に突出する。蓋体６０の貫通孔６０Ｘと電極端子３０との僅かな隙間は、例えば、樹脂によって埋められる。なお、蓄電デバイス１０において、電極端子３０が外部に突出する位置は、任意に選択可能である。例えば、電極端子３０は、外装体４０が有する６面のうちいずれかの面に形成された孔から外部に突出していてもよい。この場合には、外装体４０と電極端子３０との間の僅かな隙間が、例えば、樹脂によって埋められる。蓄電デバイス１０においては、蓋体６０と電極端子３０とが別体として設けられているが、蓋体６０と電極端子３０とは一体的に形成されていてもよい。なお、電極端子３０が外装体４０の端縁から突出しない場合、蓋体６０には、貫通孔６０Ｘが形成されていなくてもよい。
本実施形態では、開口部４０Ａを有するように電極体２０の周囲に外装フィルム５０が巻き付けられた状態で、外装フィルム５０の互いに向き合う面（熱融着性樹脂層５３）同士がヒートシールされることによって、第１封止部７０が形成される。
第１封止部７０は、図３に示される外装フィルム５０の第１縁５０Ａを含む部分と第２縁５０Ｂを含む部分とがヒートシールされることによって形成される。第１封止部７０は、外装体４０の長手方向に延びる。外装体４０において、第１封止部７０が形成される位置は、任意に選択可能である。本実施形態では、第１封止部７０の根本７０Ｘは、外装体４０の第１面４１と第２面４２との境界の辺４３上に位置することが好ましい。第１面４１は、第２面４２よりも面積が大きい。第１封止部７０の根本７０Ｘは、外装体４０の任意の面上に位置していてもよい。本実施形態では、第１封止部７０は、平面視において、電極体２０よりも外側に張り出している。第１封止部７０は、例えば、外装体４０の第２面４２に向けて折り畳まれていてもよく、第１面４１に向けて折り畳まれていてもよい。
本実施形態では、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３と蓋体６０の蓋シール部６３とがヒートシールされることによって、第２封止部８０が形成される。以下では、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３と蓋体６０の蓋シール部６３とのシール強度を、第２封止部８０のシール強度と称する場合がある。なお、第２封止部８０のシール強度は、蓋シール部６３のうちの長辺の部分、すなわち、図１におけるＬＲ（幅）方向に延びる蓋シール部６３における熱融着性樹脂層５３と蓋体６０とのシール強度である。第２封止部８０のシール強度は、蓋体６０に対して外装フィルム５０を図１のＵＤ（上下）方向に引っ張っり、ＦＢ（奥行）方向における第２封止部８０の距離に基づいて測定される。なお、蓋体６０が、長辺および短辺を含む複数のパーツに分割されている場合の第２封止部８０のシール強度は、複数のパーツの蓋シール部６３のうちの長辺の部分におけるシール強度である。
外装体４０によって電極体２０が密封された状態を好適に維持する観点から、第２封止部８０のシール強度は、好ましくは、４０Ｎ／１５ｍｍ以上、さらに好ましくは、５０Ｎ／１５ｍｍ以上、さらに好ましくは、６０Ｎ／１５ｍｍ以上、さらに好ましくは、７０Ｎ／１５ｍｍ以上、さらに好ましくは、８５Ｎ／１５ｍｍ以上である。第２封止部８０のシール強度が４０Ｎ／１５ｍｍ以上である場合、蓄電デバイス１０を、例えば、数年間（１０年未満）使用しても、外装体４０によって電極体２０が密封された状態が好適に維持される。第２封止部８０のシール強度が８５Ｎ／１５ｍｍ以上である場合、蓄電デバイス１０を、例えば、１０年以上使用しても、外装体４０によって電極体２０が密封された状態が好適に維持される。第２封止部８０のシール強度は、好ましくは、１５０Ｎ／１５ｍｍ以下である。第２封止部８０のシール強度の好ましい範囲は、４０Ｎ／１５ｍｍ～１５０Ｎ／１５ｍｍ、５０Ｎ／１５ｍｍ～１５０Ｎ／１５ｍｍ、６０Ｎ／１５ｍｍ～１５０Ｎ／１５ｍｍ、７０Ｎ／１５ｍｍ～１５０Ｎ／１５ｍｍ、または、８５Ｎ／１５ｍｍ～１５０Ｎ／１５ｍｍである。
本実施形態では、外装フィルム５０と蓋体６０との間に隙間が形成されにくいように、蓋体６０は、蓋シール部６３から突出する突出部６８を有する。突出部６８は、蓋本体６０Ａと一体的に形成されてもよく、蓋本体６０Ａと別体で形成され、蓋本体６０Ａに接合されてもよい。本実施形態では、突出部６８は、蓋本体６０Ａと一体的に形成される。蓋シール部６３において、突出部６８が形成される位置は、任意に選択可能である。外装フィルム５０と蓋体６０との隙間は、例えば、第１封止部７０の根本７０Ｘと蓋体６０との間に形成されやすい。特に、第１封止部７０の根本７０Ｘが蓋体６０の境界６４～境界６７に位置する場合、第１封止部７０の根本７０Ｘと蓋体６０との間の樹脂埋まり性が低下しやすい。このため、突出部６８は、蓋シール部６３において、第１封止部７０の根本７０Ｘが位置する箇所に形成されることが好ましい。本実施形態では、第１封止部７０の根本７０Ｘは、蓋体６０の境界６４に位置する。このため、突出部６８は、蓋シール部６３において、境界６４に形成されることが好ましい。本実施形態では、第１封止部７０は、突出部６８を挟んだ状態でシールされる。なお、突出部６８は、第１シール面６３Ａ、第２シール面６３Ｂ、第３シール面６３Ｃ、第４シール面６３Ｄ、境界６５、境界６６、および、境界６７の少なくとも１つに形成されていてもよい。
突出部６８の形状は、任意に選択可能である。本実施形態では、突出部６８の形状は、板状である。突出部６８の厚さは、任意に選択可能である。本実施形態では、突出部６８は、境界６４から離れるにつれて厚さが薄くなる。換言すれば、突出部６８は、境界６４から離れるにつれて先細り形状である。突出部６８の厚さは、一定であってもよく、境界６４から離れるにつれて厚さが厚くなっていてもよい。
突出部６８が延びる方向は、任意に選択可能である。本実施形態では、突出部６８は、第１方向（本実施形態では、ＬＲ方向）に沿って延びる。突出部６８は、第２方向（本実施形態では、ＵＤ方向）に沿って延びていてもよい。
突出部６８の長さは、第１封止部７０の長さ以下の範囲において、任意に選択可能である。例えば、突出部６８の長さは、第１封止部７０の長さと実質的に等しくてもよく、第１封止部７０の長さの３０％～５０％の長さであってもよい。
＜１－２．蓄電デバイスの製造方法＞
図７は、蓄電デバイス１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。蓄電デバイス１０の製造方法は、例えば、第１工程、第２工程、第３工程、および、第４工程を含む。第１工程～第４工程は、例えば、蓄電デバイス１０の製造装置によって実施される。
ステップＳ１１の第１工程では、製造装置は、電極体２０の両端部に電極端子３０が取り付けられた状態の蓋体６０を配置する。第１工程が完了することによって、電極端子３０と電極体２０の電極とが電気的に接続される。
ステップＳ１２の第２工程は、第１工程の後に実施される。第２工程では、製造装置は、規制手段によって電極体２０および蓋体６０の移動を規制しつつ、外装フィルム５０にテンションが作用した状態で外装フィルム５０を電極体２０および蓋体６０に巻き付ける。規制手段は、例えば、電極体２０および蓋体６０が嵌め込まれる溝である。規制手段は、電極体２０および蓋体６０が移動しないように、電極体２０および蓋体６０に外力を作用させる装置であってもよい。規制手段は、外装フィルム５０が引っ張られる方向と反対方向の力を電極体２０および蓋体６０に作用させる装置であってもよい。なお、規制手段は、外装フィルム５０のしわを取り除くために、外装フィルム５０が引っ張られている状態において、外装フィルム５０上を走行するローラーを含んでいてもよい。
ステップＳ１３の第３工程は、第２工程の後に実施される。第３工程では、製造装置は、蓋体６０の突出部６８が外装フィルム５０によって挟まれるように、外装フィルム５０の第１縁５０Ａを含む部分の熱融着性樹脂層５３と、第２縁５０Ｂを含む部分の熱融着性樹脂層５３とを、電極体２０および蓋体６０の移動を規制しつつ、外装フィルム５０にテンションが作用した状態でヒートシールすることによって、第１封止部７０を形成する。なお、第３工程は、第１封止部７０を形成する工程に相当する。
ステップＳ１４の第４工程は、第３工程の後に実施される。製造装置は、外装フィルム５０と蓋体６０とをヒートシールすることによって、第２封止部８０を形成する。
＜１－３．蓄電デバイスの作用および効果＞
蓄電デバイス１０によれば、蓋体６０の蓋シール部６３に突出部６８が形成されているため、第１封止部７０を形成する工程において、外装フィルム５０と蓋体６０との間に隙間が形成されにくい。このため、外装体４０によって電極体２０を好適に密封できる。
[２．変形例]
上記実施形態は本発明に関する蓄電デバイス、蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法が取り得る形態の例示であり、その形態を制限することを意図していない。本発明に関する蓄電デバイス、蓋体、および、蓄電デバイスの製造方法は、実施形態に例示された形態とは異なる形態を取り得る。その一例は、実施形態の構成の一部を置換、変更、もしくは、省略した形態、または、実施形態に新たな構成を付加した形態である。以下に実施形態の変形例の幾つかの例を示す。なお、以下の変形例は、技術的に矛盾しない限り互いに組み合わせることができる。
＜２－１＞
上記実施形態の蓄電デバイス１０において、突出部６８が延びる方向は、任意に変更可能である。例えば、図８に示されるように、突出部６８は、蓋体６０の正面視において、第１方向（実施形態では、ＬＲ方向）、および、第２方向（実施形態では、ＵＤ方向）と交差する第３方向に延びていてもよい。
＜２－２＞
上記実施形態の蓄電デバイス１０において、蓋体６０の構成は、任意に変更可能である。図９に示されるように、蓋体６０は、蓋本体６０Ａを覆う額縁フレーム６０Ｂを備えていてもよい。この変形例では、例えば、蓋本体６０Ａを構成する材料は、金属または樹脂等の任意の材料を用いることができる。額縁フレーム６０Ｂを構成する材料は、例えば、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３と好適にシールできる樹脂である。この変形例では、蓋体６０の蓋シール部６３および突出部６８は、額縁フレーム６０Ｂに形成される。
＜２－３＞
上記実施形態の蓄電デバイス１０において、蓋体６０の突出部６８の具体的な形成方法は、任意に変更可能である。例えば、蓋本体６０Ａの蓋シール部６３に接合される接着性フィルム等によって、突出部６８を形成してもよい。この変形例では、例えば、蓋シール部６３に複数の接着性フィルムを重ねるように接合して突出部６８を形成してもよく、接着性フィルムを蓋シール部６３にフラップ状に接合して突出部６８を形成してもよい。
＜２－４＞
上記実施形態の蓄電デバイス１０は、外装フィルム５０と蓋体６０とを好適に接着するために、外装フィルム５０と蓋体６０との間に配置される接着性フィルムを有していてもよい。この変形例では、例えば、接着性フィルムが接着された状態の蓋体６０が外装体４０の両端の開口部４０Ａに取り付けられた後、第２封止部８０が形成される。接着性フィルムは、例えば、蓋体６０の蓋シール部６３の全面を覆うように蓋体６０に巻き付けられる。接着性フィルムは、全体として、蓋体６０の蓋シール部６３よりも幅広に構成されることが好ましい。この場合、接着性フィルムを蓋体６０に容易に接着できる。さらには、蓋シール部６３の境界６４～６７が接着性フィルムによって覆われるため、蓋体６０と接着性フィルムとの接着性が高められる。
接着性フィルムは、外装フィルム５０と蓋体６０とを接着できるフィルムであれば、任意に選択可能である。接着性フィルムは、少なくとも熱融着性樹脂層、耐熱性基材層、および、熱融着性樹脂層をこの順に有する積層体（ラミネートフィルム）であることが好ましい。接着性フィルムの熱融着性樹脂層に関する諸元は、熱融着性樹脂層５３に関する諸元を適用できる。接着性フィルムの両側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、同種の材料を用いてもよいし、異なる材料を用いてもよく、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３を構成する材料、および、蓋体６０を構成する材料に合わせて適宜選択される。接着性フィルムのうちの蓋体６０と接着される側の熱融着性樹脂層を構成する材料は、好ましくは、無水マレイン酸等の酸でグラフト変性させた酸変性ポリオレフィン系樹脂が好ましい。接着性フィルムのうちの外装フィルム５０と接着される側の熱融着性樹脂層は、外装フィルム５０の熱融着性樹脂層５３を構成する材料と同種の材料を用いることが好ましい。
耐熱性基材層としては、耐熱性樹脂によって構成されるフィルムであればよく、例えば、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、ポリフェニレンスルフィド、ポリメチルペンテン（登録商標）、ポリアセタール環状ポリオレフィン、ポリエチレン、ポリプロピレン等の無延伸または延伸フィルムを用いることができる。なお、ポリエチレンテレフタレートは安価で強度が強く、特に好ましい。
接着性フィルムは、粘着性を有していることが好ましい。接着性フィルムが外装フィルム５０と蓋体６０との間に配置された状態で第２封止部８０を形成するときに、蓋体６０および外装フィルム５０に対する接着性フィルムの位置がずれにくい。接着性フィルムの熱融着性樹脂層に粘着性付与樹脂を含有させることによって、接着性フィルムに粘着性を付与することができる。粘着性付与樹脂としては、アモルファスポリオレフィンが挙げられる。アモルファスポリオレフィンとしては、例えば、アモルファスポリプロピレン、または、アモルファスプロピレンと他のα－オレフィンとの共重合体等が挙げられる。熱融着性樹脂を構成する母材に対する粘着性付与樹脂の含有量は、１０～２０重量％以下であることが好ましい。
＜２－５＞
上記実施形態において、電極端子３０が配置される位置は、任意に選択可能である。例えば、電極端子３０は、第１封止部７０から突出してもよい。
[３．実施例]
本願発明者は、実施例および比較例の蓄電デバイスについて、外装体による電極体の密封性を確認する試験を実施した。なお、以下では、説明の便宜上、実施例および比較例の蓄電デバイスを構成する要素のうち、実施形態と同じ要素には、実施形態と同様の符号を付して説明する。
試験では、実施例１、２、および、比較例の蓄電デバイスを製造し、外装体４０の一部を切り開いて外装体４０の内側にエージレスシールチェックスプレー（三菱瓦斯化学社製）を吹き付け、約５分経過後に、第２封止部８０からのチェック液の漏れの有無を目視によって確認した。実施例１、２の蓄電デバイス、および、比較例の蓄電デバイスの諸元は、次のとおりである。
実施例１の蓄電デバイスは、蓋体６０の境界６４に１つの突出部６８を有する。実施例１の蓄電デバイスは、蓋体６０の境界６４以外には、突出部６８を有さない。実施例２の蓄電デバイスは、蓋体６０の境界６４、境界６５、境界６６、および、境界６７にそれぞれ１つの突出部６８を有する。実施例２の蓄電デバイスは、蓋体６０の境界６４、境界６５、境界６６、および、境界６７以外には、突出部６８を有さない。比較例の蓄電デバイスは、蓋体６０が突出部６８を有さない。
実施例１、２、および、比較例の蓄電デバイスの第１封止部７０のシール条件は、温度が２１０℃、時間が５秒、圧力が、０．５ＭＰａである。実施例１、２、および、比較例の蓄電デバイスの第２封止部８０のシール条件は、温度が２２０℃、時間が５秒、圧力が、０．４ＭＰａである。
図１０は、試験結果を示す表である。実施例１、２の蓄電デバイスでは、チェック液の漏れは確認されなかった。すなわち、実施例１、２の蓄電デバイスでは、外装体４０と蓋体６０との間に隙間が形成されていないことが確認された。実施例１、２の蓄電デバイスでは、蓋体６０に突出部６８が形成されているためであると考えられる。一方、比較例の蓄電デバイスでは、第２封止部８０のうちの特に蓋体６０の境界６４と第１封止部７０との隙間からチェック液の漏れが確認された。すなわち、比較例の蓄電デバイスでは、外装体４０と蓋体６０との間に隙間が形成されていることが確認された。
１０ ：蓄電デバイス
２０ ：電極体
４０ ：外装体
４０Ａ：開口部
５０ ：外装フィルム
６０ ：蓋体
６３ ：蓋シール部
６３Ａ：第１シール面
６３Ｂ：第２シール面
６４ ：境界
６８ ：突出部

Claims (10)

  1. 蓄電デバイスの外装体に用いられる蓋体であって、
    前記外装体は、開口部を有するように電極体を包む外装フィルムと、
    前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第１封止部と、を含み、
    前記蓋体は、前記開口部に配置され、
    蓋本体と、
    前記蓋本体の少なくとも一部を覆う額縁フレームと、を有し、
    前記額縁フレームは、
    前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、
    前記蓋シール部から突出する突出部と、を有し、
    前記突出部は、前記第１封止部において前記外装フィルムの互いに向き合う面によって挟まれるように構成される
    蓋体。
  2. 前記蓋本体は、金属または樹脂によって構成される
    請求項１に記載の蓋体。
  3. 前記額縁フレームは、樹脂によって構成される
    請求項１または２に記載の蓋体。
  4. 前記突出部は、前記蓋シール部から離れるにつれて先細りである
    請求項１または２に記載の蓋体。
  5. 前記蓋シール部は、
    前記蓋体の正面視において第１方向に延びる第１シール面と、
    前記蓋体の正面視において前記第１方向と交差する第２方向に延びる第２シール面と、を含み、
    前記突出部は、前記第１シール面と前記第２シール面との境界に形成される
    請求項１または２に記載の蓋体。
  6. 前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第１方向または前記第２方向に延びる
    請求項５に記載の蓋体。
  7. 前記突出部は、前記蓋体の正面視において、前記第１方向および前記第２方向と交差する第３方向に延びる
    請求項５に記載の蓋体。
  8. 蓄電デバイスの外装体に用いられる蓋体を構成する額縁フレームであって、
    前記外装体は、開口部を有するように電極体を包む外装フィルムと、
    前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第１封止部と、を含み、
    前記蓋体は、前記開口部に配置され、蓋本体を含み、
    前記額縁フレームは、
    前記蓋本体の少なくとも一部を覆うように構成され、
    前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、
    前記蓋シール部から突出する突出部と、を有し、
    前記突出部は、前記第１封止部において前記外装フィルムの互いに向き合う面によって挟まれるように構成される
    額縁フレーム。
  9. 電極体と、
    前記電極体を封止する外装体と、を備え、
    前記外装体は、
    開口部を有するように前記電極体を包む外装フィルムと、
    前記開口部に配置され、前記外装フィルムと接合される蓋体と、
    前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第１封止部と、
    前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第２封止部と、を含み、
    前記蓋体は、
    蓋本体と、
    前記蓋本体の少なくとも一部を覆う額縁フレームと、を有し、
    前記額縁フレームは、
    前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、
    前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、
    前記第１封止部は、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる
    蓄電デバイス。
  10. 電極体と、前記電極体を封止する外装体と、を備える蓄電デバイスの製造方法であって、
    前記外装体は、
    開口部を有するように前記電極体を包む外装フィルムと、
    前記開口部に配置され、前記外装フィルムと接合される蓋体と、
    前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされた第１封止部と、
    前記蓋体と前記外装フィルムの向き合う面同士がシールされた第２封止部と、を含み、
    前記蓋体は、
    蓋本体と、
    前記蓋本体の少なくとも一部を覆う額縁フレームと、を有し、
    前記額縁フレームは、
    前記外装フィルムとシールされる蓋シール部と、
    前記蓋シール部から突出する突出部と、を含み、
    前記蓄電デバイスの製造方法は、
    前記第１封止部を形成する工程を含み、
    前記第１封止部を形成する工程では、前記突出部を挟んだ状態で前記外装フィルムの互いに向き合う面同士がシールされる
    蓄電デバイスの製造方法。
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