JPH01213955A - 扁平形電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、扁平形電池の製造方法に係わる。

［従来の技術及び課題］ ボタン型やコイン型等の電池の製造においては、正負極
集電板を兼ねる２つの金属製の容器を相互に嵌合し、両
容器の周縁部を有機高分子材料等からなるバッキングを
挟んで屈曲し締付けて封止する方法が一般に採用されて
いる。しかしながら、かかる製造方法では加工技術等に
限界があるため、近年の電子機器類の小形化、薄型化に
伴って使用される総厚が１．０　ｎ以下、更には０．５
ｎ以下の扁平形電池を封止できない。

このようなことから、従来では互いに対向配置されたシ
ート状正負極端子板間の周縁に枠状の絶縁封口体として
の熱融着性樹脂層を介在させ、少なくとも一方が加熱体
として機能する金型を用いて前記熱融着性樹脂層に対応
する端子板部分を加圧、加熱し該熱融着性樹脂層を溶融
した後、前記加熱体としての金型を該端子板上がら取り
除いて該熱融着性樹脂層を冷却、固化する製造方法が採
用されている。

しかしながら、上述した製造方法では加熱、加圧を停止
した後そのまま冷却、固化を行なうため、該冷却、固化
の過程において、前記樹脂層に収縮が生じ、この収縮力
によって樹脂層と端子板との接着力が低下する問題があ
った。また、前記樹脂層は不均一に冷却されると収縮度
合に変動が生じるため、該樹脂層と端子板との間に歪み
が生じ、この歪みが使用時等で解消された際にその部分
での接着性が不良となる場合があった。その結果、封止
部を通して水蒸気等の侵入が生じ電池性能の著しい低下
を招く問題があった。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされた
もので、絶縁封口体と端子板との接着性を向上して水蒸
気等のガスの侵入を防止し、かつ発電要素の劣化を回避
し、更に生産効率の向上を達成した扁平形電池の製造方
法を提供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、互いに対向配置されたシート状正負極端子板
間に発電要素を収納した状態で各端子板間の周縁に枠状
の絶縁封口体としての熱融着性樹脂層を介在させる工程
と、前記熱融着性樹脂層に対応する前記両端子板部分を
加圧、加熱して該樹脂層を溶融する工程と、加熱を停止
し該樹脂層にガスを噴射しながら該樹脂層が軟化点温度
以下となるまで加圧を続行し冷却、固化する工程とを具
備したことを特徴とする扁平形電池の製造方法である。

上記熱融着性樹脂としては、例えばエチレン・アクリル
酸との共重合体をイオン架橋したアイオノマー樹脂、変
性ポリエチレン、変性ポリプロピレン等の変性ポリオレ
フィン樹脂等を挙げることができる。

上記端子板間への加圧力は、ｌＯ〜４５に９／ｄ、より
好薫しくは１５〜３５Ｋｙ／ｄの範囲とすることが望ま
しい。この理由は、加圧力を１０Ｋｇ／ｃｄ未満とする
゛と加圧力が低くすぎるため樹脂層を良好に接着して封
止できない場合があり、かといって加圧力が４５１ｅ／
ｄを越えると封止過程における熱融着性樹脂層の溶融時
に該熱融着性樹脂層が封止部から流れだして正極と負極
とを導通させ内部短絡が生じる恐れがあるためである。

上記ガスとしては、例えば空気やアルゴンガスなどの不
活性ガス等を挙げることができ°る。かかるガスの温度
は、−８０〜２０℃の範囲とすることが好ましい。この
理由は、ガスの温度を一８０℃未満とすると、樹脂層に
ガスを噴射した際に端子板間の発電要素等も冷却されて
結露が生じ、発電要素中の負極等の劣化を生じる恐れが
あり、かといってガスの温度が２０℃を越えると、樹脂
層の冷却が短時間に効果的に行われない恐れがあるため
である。

上記正負極端子板間の加熱、加圧は、例えば加熱体を正
負極端子板の少なくとも一方の樹脂層に対応する部分に
押し当てる方法により行なわれる。

この場合、前記加熱体は端子板に押し当てる前に予め所
定の温度に加熱することが好ましい。この理由は、加圧
時に加熱体を加熱すると、正負極端子板の樹脂層が溶融
する前にそれら端子板間の発電要素が加圧されてセパレ
ータ中の電解液が樹脂層間に達して外部に漏洩するが、
加圧前に予め加熱体を所定温度に加熱することによって
前記セパレータ中の電解液が樹脂層間に達する前にそれ
らを溶融できるため電解液の外部への漏洩を防止できる
ためである。

［作用］ 本発明によれば、互いに対向配置されたシート状正負極
端子板間に発電要素を収納した状態で各端子板間の周縁
に枠状の絶縁封口体としての熱融着性樹脂層を介在し、
前記熱融着性樹脂層に対応する前記両端子板部分を加圧
、加熱して該樹脂層を溶融した後、加熱を停止し前記樹
脂層にガスを噴射しながら該樹脂層が軟化点温度以下と
なるまで加圧を続行し冷却、固化することによって、前
記樹脂層の冷却、固化の過程において該樹脂層が収縮し
ても、この収縮力は前記加圧力によって打消されるため
樹脂層を良好な密着状態に維持したまま冷却、固化でき
る。また、前記加圧力によって前記樹脂層の収縮度合を
均一化できるため、該樹脂層の不均一な冷却に伴う該樹
脂層と端子板との間の歪み発生を防止できる。更に、前
記樹脂層を短時間に冷却、固化できるため、樹脂層の熱
が発電要素に伝達されず発電要素中の電解液の蒸発や活
物質の劣化等を回避でき、かつ樹脂層の冷却時間を大幅
に短縮できる。従って、絶縁封口体と端子板とを均一に
接着して水蒸気等のガスの侵入を防止でき、かつ発電要
素の劣化を回避した扁平形電池を生産性よく製造できる
。

［実施例コ 以下、本発明の実施例を第１図〜第３図を参照に詳細に
説明する。

実施例１ まず、周縁を除く部分を断面台形状に屈曲された正極端
子板ｌの周縁に厚さ０．０５ａ＋ｍ、幅２ｍ！１の枠状
の変性ポリエチレン樹脂からなる樹脂層２を設ける。こ
の正極端子板１は、厚さ０．０５ｚｊｖで一片が２５朋
の正方形状をなすステンレス鋼板より形成されている。

つづいて、前記正極端子板ｌの台形部の上に二酸化マン
ガンを主構成物とした正極合剤３とポリプロピレン不織
布からなるセパレータ４とリチウムからなる負極５とが
この順序で積層してなる発電要素６を載置する。なお、
前記セパレータ４内には、ｌＭｏ１／、ｉ’の過塩素酸
リチウム塩を溶解させたプロピレンカーボネイトが含浸
されている。また、厚さ０．０５ｍｍで一片が２５ｍの
正方形状をなすステンレス鋼板製の負極端子板７の周縁
に変性ポリエチレン樹脂からなる樹脂層８を設ける。ひ
きつづき、前記正極端子板ｌの平坦な周縁部を上部が枠
状をなす下部金型９の枠状部ｌＯ上に前記発電要素６、
樹脂層２が上を向くよう載置した後、前記負極端子板７
を該樹脂層８が前記正極端子板１の樹脂層２と接触する
ように該正極端子板ｌ上に載置する。前記下部金型９の
対向するコーナ部には、該下部金型９に載置された正負
極端子板１，７の樹脂層２．８界面の三側辺に斜め上方
側及び斜め下方側から夫々ガスを噴射させるための低温
空気噴射装置１１ａ、ｌｌｂが配置されている（第１図
図示）。これら低温空気噴射装置１１ａ、ｌｌｂは、噴
射本体！２ａ　５１２ｂに供給管１３ａ。

１３ｂから圧縮空気を送り込むことによって、該本体１
２ａ、１２ｂに超高速の渦を生じさせ、渦中心部と外周
部の圧力差により空気が中心部に移動して膨張し、この
膨張の際に空気が熱を放出し冷却され、該本体１２ａ　
５１２ｂに取付けた噴射管１４ａ１１４ｂから低温の空
気を噴射できる機構になっている。

次いで、第２図に示すように所定の電流が流され２５０
℃に加熱されている上部金型としての制令タングステン
合金製の加熱体１５をその枠状部１６が前記負極端子板
７の樹脂層８に対応する外表面に接触するように裁置す
ると共にＬ５に３／ｄの圧力によって押圧する。このよ
うな状態から第４図に示す温度シーケンスにより樹脂層
を加熱した後冷却、固化した。即ち、加熱体１５による
正負極端子板１．７間の加圧を行ない熱融着性樹脂層２
．８を２５０℃の温度に加熱し、この温度を２．０秒間
保持した後前記加熱体１５への電流の供給を停止する。

加熱停止後、前記加熱体１５による加圧状態を続行しな
がら前記低温空気噴射装置１１ａＳｌｌｂから一１Ｏ℃
の空気を前記樹脂層２．８に噴射して前記樹脂層２．８
を冷却、固化し、該樹脂層２．８の軟化点温度（１１４
℃）より低い温度になった時点で空気の噴射を停止する
。この際、該樹脂層２．８は下記第１表に示す時間で溶
融状態から軟化点温度以下まで冷却される。つづいて、
加熱体１５を前記負極端子板７上から取除くことによっ
て第３図に示すように発電要素Ｂが正負極端子板１．７
及び絶縁封口体１７で封止された扁平形電池を製造した
。

実施例２ 正負極端子板間を下部金型と予め２５０℃に加熱した加
熱体で加熱、加圧してそれらの間の熱融着性樹脂層を溶
融した後、加熱を停止し、加熱体による加圧を続行しな
がら２０℃の空気を樹脂層に噴射し、冷却、固化して絶
縁封口体で封止した以外、本実施例と同様な方法で扁平
形電池を製造した。

なお、樹脂層の溶融状態から軟化点温度までの冷却時間
を下記第１表に示す。

参照例１ 正負極端子板間を下部金型と予め２５０℃に加熱した加
熱体で加熱、加圧してそれらの間の熱融着性樹脂層を溶
融した後、加熱を停止し、加熱体による加圧を続行しな
がら３０℃の空気を樹脂層に噴射して冷却、固化して絶
縁封口体で封止した以外、本実施例１と同様な方法で扁
平形電池を製造した。

なお、樹脂層の溶融状態から軟化点温度までの冷即時間
を下記第１表に示す。

参照例２ 正負極端子板間を下部金型と予め２５０℃に加熱した加
熱体で加熱、加圧してそれらの間の熱融着性樹脂層を溶
融した後、加熱を停止し、加熱体による加圧を続行しな
がら樹脂層を自然冷却、固化して絶縁封口体で封止した
以外、本実施例１と同様な方法で扁平形電池を製造した
。なお、樹脂層の溶融状態から軟化点温度までの冷却時
間を下記第１表に示す。

比較例 正負極端子板間を下部金型と予め２５０℃に加熱した加
熱体で加熱、加圧してそれらの間の熱融着性樹脂層を溶
融した後、加熱体を正極端子板から取り除き、ひきつづ
き樹脂層を自然冷却、固化して絶縁封口体で封止した以
外、本実施例１と同様な方法で扁平形電池を製造した。

なお、樹脂層の溶融状態から軟化点温度までの冷却時間
を下記第１表に示す。

第１表 しかして、本実施例１〜２、参照例１〜２及び比較例の
電池を夫々５０個用意し、これら電池について２０℃、
６０％ＲＨ雰囲気で１５にΩ連続放電を行ない、電圧が
２．５Ｖに達した時点での放電容量が４０ｍ　Ａ以下と
なった電池の個数を調べて放電容量の劣化を評価した。

その結果を下記第２表に示す。

第２表 上記第２表から明らかなように、本実施例１〜２の電池
では放電容量が４０ｍ　Ａ以下のものが全くなかったの
に対して、参照例１〜２及び比較例の電池においては放
電容量が４０ｍ　Ａ以下となったものが数個存在し放電
容量の劣化を生じていることが確認された。これは、参
照例１〜２及び比較例の電池を夫々製造する際の樹脂層
の冷却時間が、実施例１〜２の電池を製造する際の樹脂
層の冷却時間に比べて長いため、冷却過程で発電要素に
熱が伝達し、発電要素中のセパレータに含浸されている
電解液の蒸発や活物質の劣化等が生じたためと考えられ
る。

また、本実施例１〜２、参照例１〜２及び比較例の電池
を夫々５０個用意し、これら電池について００℃、９３
％ＲＨの高温、高湿条件下に３０日間保存することによ
り、これら電池の総厚が増加したものの個数とその量を
調べて封止性の評価を行なった。その結果、本実施例１
〜２の電池は貯蔵後においても総厚がほとんど変化して
いないのに対して、参照例１では１個が０．０４ｍｍ以
上の総厚の増加を生じ、参照例２の電池では４個が同様
な総厚増加を生じ、比較例の電池では９個が０．０４Ｊ
ＩＩ以上の総厚の増加が生じた。

更に、前述した電池について２０℃の雰囲気で３０にΩ
の抵抗による連続放電を行ない、放電容量の減少率を調
べた。その結果を下記第３表に示す。

第３表 上記第３表から明らかなように、本実施例１〜２の電池
では放電容量が全く減少していないのに対して、参照例
１〜２の電池においては放電容量が若干減少し、比較例
の電池においては比較例１〜２の電池よりも更に放電容
量が減少しているのがわかる。

なお、上記実施例では銅・モリブデン合金製の加熱体を
用いて電池の封止を行なったがこれに限定されない。例
えば、銅・コバルトφベリリウム合金、モリブデン・モ
リブデンカーバイト合金等の導電性の発熱体を用いても
よい。

上記実施例では、負極端子板側から加熱体を用いて加熱
、加圧して電池を封止したがこれに限定されず、正極端
子板側からの加熱、加圧による封止でもよく、正負極端
子板両面からの加熱、加圧による封止でもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明によれば絶縁封口体と端子
板との接着性を向上して水蒸気等のガスの浸入を防止で
きると共に発電要素の劣化を回避でき、ひいては貯蔵時
等での電池総厚の増加、ガス発生、放電容量劣化を防止
した高性能、高信頼性の扁平形電池を生産性よく製造し
得る方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図は本発明の実施例における扁平形電池の
製造工程を示す断面図、第４図は本発明の製造工程にお
ける封止時間と熱融着性樹脂層の温度との関係を示す特
性図である。 ■・・・正極端子板、２・・・樹脂層、３・・・正極合
剤、４・・・セパレータ、５・・・負極、７・・・負極
端子板、８・・・樹脂層、９・・・下部金型、ｌｌａ、
ｌｌｂ・・・低温空気噴射装置、１５・・・加熱体、１
７・・・絶縁封口体。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ３ｂ 墳３図　　１ ０　　　２秒　　　　５秒 付上呼開 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　互いに対向配置されたシート状正負極端子板間に発電
   要素を収納した状態で各端子板間の周縁に枠状の絶縁封
   口体としての熱融着性樹脂層を介在させる工程と、前記
   熱融着性樹脂層に対応する前記両端子板部分を加圧、加
   熱して該樹脂層を溶融する工程と、加熱を停止し該樹脂
   層にガスを噴射しながら該樹脂層が軟化点温度以下とな
   るまで加圧を続行し冷却、固化する工程とを具備したこ
   とを特徴とする扁平形電池の製造方法。