JPH11149910A - 薄型電池の封止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 体積エネルギー密度を大きくし、しかも外装
体の封止不良を極減して、薄型電池の外装体を封止す
る。 【解決手段】 薄型電池の封止方法は、電極体２の両面
に積層される、加熱すると溶融して溶着される外装体１
の外周シール部３を溶着して封止する。薄型電池の封止
方法は、予備封止工程と、異物除去工程と、メイン封止
工程とからなる工程で、外装体１の外周シール部３を溶
着して封止する。予備封止工程は、電極体２の周縁で、
外装体１の外周シール部３の少なくとも一部を加圧、加
熱して封止する。異物除去工程は、予備封止工程で封止
された外周シール部３であって、予備封止工程の封止部
８よりも外側の溶着面７に付着する付着物を除去する。
メイン封止工程は、異物除去工程で付着物が除去された
外周シール部３の溶着面７を、加圧、加熱して封止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型電池の外装体
となる外装体を、その周縁で加圧、加熱、溶着して封止
する薄型電池の封止方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】外装体を外装体とする薄型電池の断面構
造を図１に示す。この図の薄型電池は、内部に＋−の電
極体２を内蔵し、電解液を充填して、外装体１の周縁を
溶着して製造される。外装体１は、周縁の外周シール部
３を加熱溶着して、気密に封止される。外装体１はプラ
スチックのラミネートフィルムで、内面に熱可塑性のプ
ラスチックフィルムを積層している。外周シール部３を
加圧して加熱すると、熱可塑性のプラスチックフィルム
が溶融して、気密に溶着される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】電極体の周縁で外装体
を溶着して封止する状態を、図２と図３に示す。図２に
示すように、電極体２に接近して外装体１の外周シール
部３を溶着すると、薄型電池の体積エネルギー密度を高
くできる。薄型電池の外形に対する電極体２の外形を大
きくできるからである。しかしながら、図２に示すよう
に、電極体２の外周に接近して、外装体１の外周シール
部３を溶着すると、電解液１０によって確実に封止でき
ないことがある。電解液１０が外周シール部３の溶着面
７に付着し、これが外装体１の溶着面７の全体を、隙間
なく気密に溶着するのを阻害するからである。

【０００４】この弊害は、図３に示すように、電極体２
の周囲に、幅の広いスペース１１を設けることで少なく
できる。しかしながら、電極体２の周囲にスペース１１
を設けることは、薄型電池の体積エネルギー効率を低下
させる。スペース１１を設けるために、電極体２を小さ
くするからである。

【０００５】以上のように、従来の薄型電池の封止方法
では、体積エネルギー密度を高くすると、封止不良が発
生する確率が高くなって、電池の歩留が悪くなり、反対
に、封止不良を少なくするために、電極体の周囲にスペ
ースを設けると、薄型電池の体積エネルギー密度が低下
する欠点があった。

【０００６】本発明は、このような欠点を解決すること
を目的に開発されたものである。本発明の重要な目的
は、体積エネルギー密度を大きくして、しかも外装体の
封止不良を極減できる薄型電池の封止方法を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の薄型電池の封止
方法は、電極の両面に積層されており、加熱すると溶融
して溶着される外装体１の外周シール部３を溶着して封
止する方法を改良したものである。本発明の請求項１の
封止方法は、予備封止工程と、異物除去工程と、メイン
封止工程とからなる工程で、外装体１の外周シール部３
を溶着して封止する。予備封止工程は、電極体２の周縁
で、外装体１の外周シール部３の少なくとも一部を加
圧、加熱して封止する。異物除去工程は、予備封止工程
で封止された外周シール部３であって、予備封止工程の
封止部８よりも外側の溶着面７に付着する付着物を除去
する。メイン封止工程は、異物除去工程で付着物が除去
された外周シール部３の溶着面７を、加圧、加熱して封
止する。

【０００８】本発明の請求項２の薄型電池の封止方法
は、予備封止工程とメイン封止工程において、外装体１
を、超音波溶着、高周波誘導加熱、ヒータ加熱の何れか
の方法で加圧、加熱、溶着して封止する。

【０００９】本発明の請求項３の薄型電池の封止方法
は、予備封止工程における外周シール部３の封止幅を、
メイン封止工程の封止幅よりも狭くしている。

【００１０】本発明の請求項４に記載する薄型電池の封
止方法は、予備封止工程における外周シール部３の封止
幅を、０．３〜５ｍｍとする。

【００１１】さらに、本発明の請求項５に記載する薄型
電池の封止方法は、外装体１に、ラミネートフィルムを
使用する。

【００１２】さらにまた、本発明の請求項６の薄型電池
の封止方法は、予備封止工程において、加熱金型で外周
シール部３を挟着して予備封止すると共に、予備封止す
る加熱金型で外周シール部３を挟着する状態で、異物除
去工程において溶着面７の異物を除去する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明
の技術思想を具体化するための薄型電池の封止する方法
を例示するものであって、本発明は封止方法を下記のも
のに特定しない。

【００１４】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を
理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する
番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決
するための手段の欄」に示される部材に付記している。
ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材
に特定するものでは決してない。

【００１５】本発明の方法で封止する薄型電池は、図１
で示すように、外装体１に電極体２を内蔵している。外
装体１の外周シール部３が溶着されて、電極体２を気密
に封止する状態で収納している。本発明の封止方法は、
外装体の材質や形状を特定しない。外装体は、電極体を
収納できると共に、押圧状態で加熱、溶融して溶着され
る全てのものを使用できる。最も一般的に使用される外
装体は、可撓性のあるフィルムである。フィルムの外装
体は、電極体の両面に配設され、外周シール部を溶着し
て封止される。ただ、外装体は、たとえば、電極体の片
面を可撓性のない厚いフィルム、シート、プレートと
し、他の面に積層する外装体を可撓性のあるフィルムと
することもできる。

【００１６】外装体１は、加熱して溶着されるので、内
面あるいは全体を、熱可塑性プラスチックとしている。
内面を熱可塑性のプラスチックとするプラスチックとし
て、ラミネートフィルムが使用される。ラミネートフィ
ルムは、内面に熱可塑性プラスチックフィルムを積層し
ている。さらに、ラミネートフィルムは、内部にアルミ
ニウム箔等の金属箔を挟着して、通気性を少なくして、
強靱にできる。

【００１７】本発明の封止方法は、外装体に内蔵する電
極体と電解液も特定しない。電極体と電解液は、現在の
薄型電池に使用され、あるいはこれから開発される薄型
電池に使用されるものであって、外周シール部を溶着し
てその内部に収納できる全てのものを使用できる。

【００１８】薄型電池は、図４ないし図６に示す工程
で、外装体１の外周シール部３を封止する。封止される
薄型電池は、外装体１にラミネートフィルムを使用す
る。ラミネートフィルムは、ポリプロピレン／ウレタン
系接着剤／アルミニウム箔／変性ポリプロピレン／ポリ
プロピレンの五層構造である。電極体２は、正極と負極
とを、電解質層を介して積層したものである。正極はコ
バルト酸リチウムで、負極はカーボンである。

【００１９】外装体は以下の工程で、封止される。 (1) 図７に示すように、背貼り部４を、高周波誘導加
熱等の方法で加熱溶着して、封筒状に加工する。封筒状
に溶着される外装体１は、電極体を挿入していない。

【００２０】(2) 封筒状に加工された外装体１に、電
極体２を挿入する。電極体２は、＋−集電端子５を封筒
状の外装体１の開口部から突出させる状態で挿入する。
集電端子５は、隙間なく外装体１に密着される薄い金属
板である。

【００２１】(3) その後、図８のクロスハッチング部
分で示すように、電極体２の集電端子５を、両面の外装
体１で気密に挟着するように、外装体１を溶着する。こ
のとき、外装体１の内部には電解液を充填していない。
したがって、電解液が外装体１の溶着を阻害することは
なく、この工程において、外装体１は、予備封止するこ
となく、高周波誘導加熱等の方法で確実に溶着される。
外装体１を溶着して封止する封止幅は５ｍｍとする。こ
の状態で、１０５℃の温度で、２時間をかけて真空加熱
乾燥を行い、外装体１と電極体２の水分を除去する。

【００２２】(4) この工程から後の工程は、アルゴン
雰囲気のドライボックス内で行う。電極体２を挿入して
いる外装体１に、電解液を注入する。このとき、外装体
１は、集電端子５を溶着してる部分を下向きとする。注
入する電解液には、１Ｍ−ＬｉＰＦ６／ＥＣ（エチレン
カーボネイト）と、ＤＥＣ（ディエチルカーボネイト）
を、３：７のモル比で混合したものを使用する。この状
態で１時間放置する。

【００２３】(5) その後、予備封止工程において、外
装体１の電極体２を挿入している部分を両面から押圧
し、外装体１を電極体２の両面に密着させる状態で、集
電端子５を突出させているのと反対側の、図８のハッチ
ング部分で示す外周シール部３を、加熱金型６で加圧、
加熱して予備封止する。この予備封止工程において、外
周シール部３は、封止幅が１ｍｍとなるように溶着して
封止される。予備封止工程における封止幅に対する封止
不良の発生率を図９に示す。この図に示すように、封止
幅が０．２５ｍｍよりも狭く、あるいは、５ｍｍよりも
広くなると、封止不良が多くなる。それは、封止幅が狭
すぎると、確実に外周シール部３を溶着できなくなるか
らであり、封止幅が広すぎると異物を除去できる溶着面
７の幅が狭くなるからである。したがって、予備封止工
程における外周シール部３の封止幅は、０．３〜５ｍ
ｍ、好ましくは０．３〜３ｍｍ、さらに好ましくは０．
５〜２ｍｍとする。

【００２４】さらに、本発明の薄型電池の封止方法は、
外周シール部３をメイン封止工程で確実に封止して気密
に密閉するので、予備封止工程における封止幅を、メイ
ン封止工程における封止幅よりも狭く、いいかえると、
メイン封止工程の封止幅を予備封止工程よりも広くす
る。

【００２５】予備封止は、超音波溶着して外周シール部
３を溶着する。超音波溶着する加熱金型６は、外周シー
ル部３を挟着して超音波振動させる超音波ホーンであ
る。予備封止工程において、外周シール部３は、超音波
溶着以外の方法で溶着して封止することもできる。外周
シール部は、たとえば、高周波誘導加熱して溶着する加
熱金型、あるいは、ヒータで加熱される加熱金型で挟着
して、溶着封止することもできる。

【００２６】予備封止工程は、図４に示すように、外周
シール部３の端縁よりも内側を溶着して封止する。図４
において、予備封止される部分と外周シール部３端縁と
の間隔（Ｌ）は約５ｍｍである。ただし、この幅は、３
〜８ｍｍとすることもできる。この間隔（Ｌ）を広くす
ると、メイン封止工程で、外周シール部３を溶着する封
止幅を広くできる。

【００２７】(6) 外周シール部３を予備封止工程した
後、異物除去工程において、図５に示すように、外周シ
ール部３の溶着面７を開いて、予備封止された封止部８
よりも外側の溶着面７に付着する電解液１０等の付着物
を除去する。溶着面７の異物を除去する異物除去工程
は、払拭材で溶着面７を拭き取って異物を除去する。払
拭材には、たとえば、綿製の布やプラスチック製の不織
布が使用できる。払拭材は、アルコール、シンナー等の
溶媒を浸漬して、より綺麗に溶着面７の異物を払拭して
除去することもできる。異物除去工程は、空気等の清澄
な気体を吹き付けて溶着面７の異物を除去することもで
きる。

【００２８】異物除去工程は、図５に示すように、外周
シール部３を予備封止するための加熱金型６で外周シー
ル部３を挟着した状態で、溶着面７の異物を除去するこ
ともできる。加熱金型６で挟着された外周シール部３
は、予備封止された封止部８を通過して電解液が溶着面
７に漏れるのを阻止して、異物を除去できる。また、溶
着面７を開いて払拭材で払拭し、あるいは、開いた溶着
面７に気体を吹き付けるときに、予備封止された封止部
８が払拭材や気体で開かれるのを防止できる。このた
め、異物除去工程において、溶着面７の異物を綺麗に除
去できる特長がある。

【００２９】(7) その後、図６に示すように、メイン
封止工程で、溶着面７の異物を除去した外周シール部３
を、加熱金型９で挟着して溶着封止する。メイン封止工
程の封止幅は約５ｍｍとする。ただし、メイン封止工程
における封止幅は、たとえば、３〜１０ｍｍ、好ましく
は４〜８ｍｍ、さらに好ましくは４〜７ｍｍとすること
もできる。

【００３０】以上の工程で製造された薄型電池は、外形
寸法を６５×３６×３．２ｍｍとして、放電容量が５０
０ｍＡｈ、体積エネルギー密度が２４０Ｗｈ／ｌ、封止
不良率は０．１％以下と、極めて優れた特性を示した。

【００３１】ちなみに、予備封止工程と異物除去工程を
省略して、外周シール部をメイン封止工程と同じ条件で
溶着封止して試作した薄型電池は、外形と体積エネルギ
ー密度を同じとして、封止不良が約４０％も発生した。
封止不良を少なくするために、図３において、封止しな
いスペース幅（Ｓ）を５ｍｍ広くした薄型電池は、封止
不良率が１０％と少なくなったが、全長が５ｍｍ長くな
り、体積エネルギー密度は２２３Ｗｈ／ｌに減少した。

【００３２】さらに、外装体に内蔵される電極体は、図
１０に示すように、正極と負極とをセパレータを介して
渦巻状に巻回した構造とすることもできる。渦巻状の電
極体２は、図示しないが、両面からプレスして薄い形状
とした後、封筒状に溶着された外装体に挿入し、あるい
は、封筒状に溶着された外装体に挿入した後、両面から
プレスして薄い形状とすることができる。このとき、電
極体２は、＋−集電端子５を封筒状の外装体の開口部か
ら突出させる状態で挿入する。その後、上記の(3)ない
し(7)の工程と同様にして、外装体の外周シール部を封
止して薄型電池とする。

【００３３】

【発明の効果】本発明の薄型電池の封止方法は、体積エ
ネルギー密度を大きくして、しかも外装体の封止不良を
極減できる特長がある。この特長は、本発明の方法が、
外装体を、予備封止工程とメイン封止工程で封止するこ
とに加えて、予備封止工程で予備封止された外装体の溶
着面に付着する異物を、異物除去工程で綺麗に除去して
メイン封止工程で確実に封止するからである。すなわ
ち、予備封止工程で電解液の漏れを阻止する状態とし
て、溶着面を綺麗にし、異物の付着されなくなった溶着
面をメイン封止工程で確実に封止するので、外周シール
部を電極体に接近させて、確実に封止できる特長があ
る。

【００３４】本発明の請求項２の薄型電池の封止方法
は、予備封止工程とメイン封止工程において、外装体
を、超音波溶着、高周波誘導加熱、ヒータ加熱の何れか
の方法で加熱、溶着して封止するので、外周シール部を
確実に封止できる特長がある。

【００３５】本発明の請求項３の薄型電池の封止方法
は、予備封止する外周シール部の封止幅を、メイン封止
工程の封止幅よりも狭くしているので、外周シール部の
全幅を狭くして、いいかえると、体積エネルギー密度を
大きくして確実に封止できる特長がある。

【００３６】本発明の請求項４の薄型電池の封止方法
は、予備封止工程における外周シール部の封止幅を特定
することにより、さらに、外周シール部の幅を狭くして
確実に封止できる特長がある。

【００３７】本発明の請求項５の薄型電池の封止方法
は、外装体を、ラミネートフィルムとするので、薄型電
池を薄くして、しかも、確実に封止できる特長がある。

【００３８】本発明の請求項６の薄型電池の封止方法
は、予備封止する加熱金型で、外周シール部を挟着する
状態で、溶着面の異物を除去するので、異物除去工程で
予備封止した部分が剥離することなく、確実に異物を除
去できる特長がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】薄型電池の断面構造を示す一部断面斜視図

【図２】従来の薄型電池の封止方法を示す断面図

【図３】従来の薄型電池の封止方法の他の一例を示す断
面図

【図４】本発明の実施例にかかる薄型電池の封止方法の
工程を示す断面図

【図５】本発明の実施例にかかる薄型電池の封止方法の
工程を示す断面図

【図６】本発明の実施例にかかる薄型電池の封止方法の
工程を示す断面図

【図７】本発明の実施例にかかる薄型電池の外装体を加
工する状態を示す斜視図

【図８】本発明の実施例にかかる薄型電池の平面図

【図９】予備封止工程における封止幅に対する封止不良
の発生率を示すグラフ

【図１０】本発明の他の実施例にかかる薄型電池の電極
体を示す斜視図

【符号の説明】

１…外装体 ２…電極体 ３…外周シール部 ４…背貼り部 ５…集電端子 ６…加熱金型 ７…溶着面 ８…封止部 ９…加熱金型 １０…電解液 １１…スペース

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中根 育朗 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 生川 訓 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極体(2)の両面に積層されており、加
   熱すると溶融して溶着される外装体(1)の外周シール部
   (3)を溶着して封止する方法において、 電極体(2)の周縁で、外装体(1)の外周シール部(3)の少
   なくとも一部を加圧、加熱して封止する予備封止工程
   と、予備封止工程で封止された外周シール部(3)であっ
   て、予備封止工程の封止部(8)よりも外側の溶着面(7)に
   付着する付着物を除去する異物除去工程と、異物除去工
   程で付着物が除去された外周シール部(3)の溶着面(7)を
   加圧、加熱して封止するメイン封止工程とからなる薄型
   電池の封止方法。
2. 【請求項２】 予備封止工程とメイン封止工程におい
   て、外装体(1)を、超音波溶着、高周波誘導加熱、ヒー
   タ加熱の何れかの方法で加熱、溶着して封止する請求項
   １に記載する薄型電池の封止方法。
3. 【請求項３】 予備封止工程における外周シール部(3)
   の封止幅を、メイン封止工程の封止幅よりも狭くする請
   求項１に記載される薄型電池の封止方法。
4. 【請求項４】 予備封止工程における外周シール部(3)
   の封止幅が０．３〜５ｍｍである請求項１に記載される
   薄型電池の封止方法。
5. 【請求項５】 外装体(1)に、ラミネートフィルムを使
   用する請求項１に記載する薄型電池の封止方法。
6. 【請求項６】 予備封止工程において、加熱金型(6)で
   外周シール部(3)を挟着して予備封止すると共に、この
   加熱金型(6)で外周シール部(3)を挟着する状態で、異物
   除去工程において溶着面(7)の異物を除去する請求項１
   に記載する薄型電池の封止方法。