KR20140124153A - 봉지 부재, 봉지 부재의 제조 방법 및 축전 장치용 용기 - Google Patents

봉지 부재, 봉지 부재의 제조 방법 및 축전 장치용 용기 Download PDF

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KR20140124153A
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타카오 사토
야스히로 가네다
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후지모리 고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 생산 효율이 높고, 수증기나 산소 가스 등의 기체를 잘 투과시키지 않는 높은 기체 차단성을 갖는, 통 형상 필름의 단부를 봉지하는 봉지 부재를 제공한다.
상기 봉지 부재는 외면에 통 형상 필름의 단부 내면에 용착되는 용착층(32a)과, 중간에 금속박(32b)과, 내면에 접착 수지층(32c)과, 그들을 관통하는 관통공(33)을 구비하는 금속박 적층체로 이루어지는 금속박 성형체(32)와, 접착 수지층(32c)에 접착되고, 통 형상 필름의 단부 봉지의 주면이 되는 봉지면을 구성하는 봉지벽(37)과, 봉지벽(37)에 연속하여 금속박 성형체(32)를 보강하는 고리형의 측벽(38)을 구비하는 수지 성형체(36)와, 절연층(35a)으로 주위가 덮인 절연부(35)를 중간에 구비하는 판 형상 또는 막대 형상의 전극 부재(34)를 갖고, 전극 부재(34)의 절연부(35)가 금속박 성형체(32)의 관통공(33)에 삽입되고, 수지 성형체(36)에 의해 기밀하게 고정되어 있다.

Description

봉지 부재, 봉지 부재의 제조 방법 및 축전 장치용 용기{SEALING PART, MANUFACTURING METHOD OF SEALING PART AND CONTAINER FOR CHARGING DEVICE}
본 발명은 발전 요소를 수용하기 위한 축전 장치용 용기에 사용할 수 있는 봉지 부재, 그 봉지 부재의 제조 방법 및 그 봉지 부재가 용착된 축전 장치용 용기에 관한 것이다.
종래, 리튬 이온 2차 전지나 커패시터 등의 축전 장치의 발전 요소를 수용하는 축전 장치용 용기로서, 우수한 내수증기 투과성을 갖는 금속제 용기가 많이 사용되고 있다. 그러나, 금속제 용기는 무겁고, 부피가 크며, 포장 공정도 복잡하기 때문에 생산성이 부족하다. 특히, 용기 본체와 뚜껑의 용접은 많은 수고를 필요로 하여, 양산성의 관점에서도 문제가 있다. 또한, 전기 자동차용 리튬 전지 등의 2차 전지는 차에 탑재하는 수가 많기 때문에, 용기는 가볍고, 전체 체적에 대한 내용적의 비율(용적률)이 큰 것이 요망되고 있다.
이러한 요망에 대해서, 도 7에 나타내는 바와 같은, 알루미늄 박과 수지 필름을 적층한 적층체(L)를 히트 시일(H)에 의해 봉지하여 이루어지는 플랫 백(P)이나 드로잉 성형한 축전 장치용 용기를 사용하여 포장한 축전 장치가 개발되고 있다. 그러나, 알루미늄 라미네이트 포장재를 사용한 축전 장치용 용기는 용적률을 높게 하기 위해서, 알루미늄 라미네이트 포장재를 딥 드로잉 가공하면, 알루미늄 박에 핀홀이 발생하여, 외부로부터 수증기나 산소 가스 등의 기체가 침입한다는 문제가 있다.
한편, 폴리프로필렌(PP)이나 폴리에틸렌(PE) 등의 수지를 사용한 용적률이 높은 축전 장치용 용기도 개발되고 있다. 특히, PP는 우수한 내열성을 가지며, 성형성도 양호하므로, 축전 장치용 용기의 재료로서 많이 사용되고 있다. 이러한 수지제의 축전 장치용 용기로서 특허문헌 1에는, 바닥이 있는 통 형상 성형 용기의 외주면에 알루미늄 박을 적층한 축전 장치용 용기가 기재되어 있다.
그러나, 이 용기는 성형 용기를 사용하기 때문에, 단부의 개구가 두꺼워진다. 이 개구에 뚜껑재를 삽입하여 열용착하는 경우에, 두꺼운 통 형상의 수지벽을 용융할 필요가 있어, 접합에 장시간을 필요로 한다.
통 형상의 수지 성형 용기의 단부 개구에 뚜껑재를 삽입하여 열용착하는 경우의 접합 시간을 단축하기 위해서, 특허문헌 2에는, 수지제 통 형상 부재의 내측에 감합된 수지제의 뚜껑재에 적외선 레이저를 조사하여 발열시키는 축전 장치용 용기의 제조 방법이 기재되어 있다.
그러나, 적외선 레이저를 사용하기 위해서는, 통 형상 부재나 뚜껑을 구성하는 수지에, 적외선 레이저 흡수제를 배합할 필요가 있어, 경제적으로 불리하다. 또한, 특허문헌 1이나 2의 축전 장치용 용기는 수지제 통 형상 부재가 두껍기 때문에, 용적률이 작다.
일본 공개특허공보 2004-281156호 일본 공개특허공보 2011-9175호
본 발명은 상기 배경을 감안하여, 생산 효율이 높고, 수증기나 산소 가스 등의 기체를 잘 투과시키지 않는 높은 기체 차단성을 갖는 봉지 부재, 그 봉지 부재의 제조 방법 및 그 봉지 부재가 용착된 경량이고 용적률이 높고, 봉지 부재와의 접합부로부터의 수분 침입이나 내용품으로부터의 액체 성분 휘발이 작은 축전 장치용 용기를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 발명자는 봉지 부재를 통 형상 필름에 높은 기체 차단성 및 높은 용착 강도로 용착하는 것을 검토한 결과, 수지 성형의 통체를 생략하고, 통 형상 필름만을 사용하는 것, 및 통 형상 필름의 접합부에 기체 차단성을 부여하는 봉지 부재를 삽입하여 용착하는 것을 착안하였다.
즉, 본 발명은, 이하의 봉지 부재를 제공한다.
(1) 내면이 용착성인 통 형상 필름의 단부 내면에 용착되어 상기 단부를 봉지하는 봉지 부재로서, 외면에 상기 통 형상 필름의 단부 내면에 용착되는 용착층과, 중간에 금속박과, 내면에 접착 수지층과, 외면의 용착층에서 내면의 접착 수지층까지 관통하는 관통공을 구비하는 금속박 적층체로 이루어지고, 접착 수지층이 내면이 되도록 드로잉 성형된 금속박 성형체와, 당해 금속박 성형체의 접착 수지층에 접착되어 상기 통 형상 필름의 단부 봉지의 주면이 되는 봉지 부재의 봉지면을 구성하는 봉지벽과, 상기 금속박 성형체의 접착 수지층에 적어도 그 일부가 접착되어 상기 봉지벽에 연속하여 상기 금속박 성형체를 보강하는 고리형의 측벽을 구비하는 수지 성형체와, 절연층으로 주위가 덮인 절연부를 중간에 구비하는 판 형상 또는 막대 형상의 전극 부재를 갖고, 상기 전극 부재의 상기 절연부가 상기 금속박 성형체의 상기 관통공에 삽입되고, 상기 수지 성형체에 의해 기밀하게 고정된 것을 특징으로 하는 봉지 부재.
(2) 상기 금속박 성형체의 접착 수지층과 상기 수지 성형체의 측벽의 접착부의 단 가장자리가 상기 측벽 외면 내에 종단되고, 상기 측벽에 접착되지 않은 상기 금속박 적층체가 제거되어 상기 측벽을 구성하는 수지층의 일부가 노출된 (1)의 봉지 부재.
(3) 상기 측벽 및 노출된 수지층이 함께 일정한 폭을 갖는 평탄한 고리형으로 형성되고, 노출된 수지층의 폭의 상기 측벽의 전체 폭에 대한 비율이 50％ 이상인 (2)의 봉지 부재.
(4) 절연층이 상기 전극 부재의 주위에 용착된 절연 필름인 (1)의 봉지 부재.
또한, 본 발명은, 이하의 봉지 부재의 제조 방법을 제공한다.
(5)　(1)의 봉지 부재의 제조 방법으로서, 상기 전극 부재의 상기 절연부를 상기 금속박 적층체의 상기 관통공에 삽입하고, 상기 절연부와 상기 금속박 적층체의 접착 수지층을 고정시켜 상기 수지 성형체를 사출 성형하는 것을 특징으로 하는 봉지 부재의 제조 방법.
(6) 절연층이 되는 2장의 절연 필름 사이에 상기 전극 부재의 중간부를 끼워 2장의 절연 필름의 일단측 또는 중간에 있어서의 상기 전극 부재의 주위를 용착하고, 절연층으로 덮인 상기 전극 부재의 상기 절연부를 상기 금속박 적층체의 상기 관통공에 삽입하고, 미용착의 2장의 절연 필름의 자유단을 상기 접착 수지층에 용착에 의해 고정시켜 상기 수지 성형체를 사출 성형하는 (5)의 봉지 부재의 제조 방법.
(7) 인서트 성형 장치의 금형 내에 상기 금속박 적층체를 배치하고, 상기 금형 내에서 형 조임시에 접하는 상기 금형 및 사출되는 용융 수지의 일방 또는 양방 에 의해 상기 금속박 적층체에 가압력을 가하여 상기 금속박 성형체를 드로잉 성형함과 함께, 상기 용융 수지로 상기 수지 성형체를 사출 성형하는 (5) 또는 (6)의 봉지 부재의 제조 방법.
또한, 본 발명은, 이하의 축전 장치용 용기를 제공한다.
(8)　(1), (2), (3) 또는 (4)의 봉지 부재의 상기 측벽을, 금속박의 적층 필름으로 이루어지고 내면이 용착성인 통 형상 필름의 일단 또는 양단의 내면에 삽입하고 용착하여 상기 통 형상 필름의 단부를 봉지한 것을 특징으로 하는 축전 장치용 용기.
(9) 상기 측벽에 접착된 상기 금속박 성형체의 용착층과 상기 측벽이 노출된 수지층의 양자를 상기 통 형상 필름의 내면에 용착한 (8)의 축전 장치용 용기.
(1)의 봉지 부재에 의하면, 봉지 부재의 봉지면과 고리형의 측벽에 금속박 성형체가 접착되어 있으므로, 기체 차단성이 우수하다.
또한, 금속박 성형체가 수지 성형체에 의해 보강되어 있으므로, 강성도 높고, 통 형상 필름의 단부를 용이하게 기밀하게 봉지할 수 있다.
또한, 전극 부재의 절연부가 금속박 성형체의 관통공에 삽입되고, 수지 성형체로 고정되어 있으므로, 전극 부재와 금속박 성형체의 금속박이 도통하지 않는다. 이로써, 정부(正負)의 전극이 단락되지 않는다.
또한, 봉지 부재를 통 형상 필름의 단부 내면에 삽입하여 용착했을 때, 통 형상 필름의 금속박과 봉지 부재의 금속박을 오버랩시킬 수 있다. 이로써, 높은 기체 차단성의 축전 장치용 용기를 간이한 제조 설비로 효율적으로 제조할 수 있다.
(2)의 봉지 부재에 의하면, 측벽에 접착되지 않은 금속박 적층체가 절제되어 측벽을 구성하는 수지층의 일부가 노출되어 있으므로, 이것을 통 형상 필름의 단부 내면에 용착함으로써, 높은 용착 강도가 얻어진다.
(3)의 봉지 부재에 의하면, (2)의 봉지 부재의 효과가 보다 현저해진다.
(4)의 봉지 부재에 의하면, 절연 필름을 사용하므로, 확실하고 또한 용이하게 절연층을 형성할 수 있다.
(5)의 봉지 부재의 제조 방법에 의하면, 전극 부재의 절연부를 금속박 적층체의 관통공에 삽입하고, 절연층과 금속박 적층체의 접착 수지층을 고정시켜 수지 성형체를 사출 성형하므로, 전극 부재의 위치가 변동하지 않는다. 이로써, 봉지 부재의 금속박과 전극 부재의 절연을 용이하고 또한 확실하게 유지하여, 봉지 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.
(6)의 봉지 부재의 제조 방법에 의하면, 미리 필름에 성형된 절연층으로 전극의 주위를 덮으므로, 절연층의 형성이 확실하고 또한 용이해진다. 또한, 절연 필름의 자유단을 금속박 적층체의 접착 수지층에 용착에 의해 고정하므로, 전극 부재를 확실하고 또한 용이하게 고정할 수 있다.
(7)의 봉지 부재의 제조 방법에 의하면, 금형 내에서 금속박 적층체의 드로잉 성형과 수지 성형체의 사출 성형을 할 수 있다. 또한 수지 성형체의 성형과 동시에, 금속박 적층체와 수지 성형체를 접착하므로, 봉지 부재를 효율적으로 제조할 수 있다.
(8)의 축전 장치용 용기에 의하면, 벽이 두꺼운 성형 용기를 사용하지 않기 때문에, 경량이고 용적률이 커진다. 이로써, 통 형상 필름의 단부가 두꺼워지지 않기 때문에, 이로부터 수증기나 산소 가스 등이 침입하기 어렵다.
또한, 접합부에 있어서 통 형상 필름의 금속박과 봉지 부재의 금속박을 오버랩시킬 수 있으므로, 높은 기체 차단성의 축전 장치용 용기를 효율적으로 제조할 수 있다.
(9)의 축전 장치용 용기에 의하면, 측벽에 접착된 금속박 성형체의 용착층과 측벽이 노출된 수지층의 양자를 통 형상 필름의 내면에 용착하므로, 높은 용착 강도가 얻어진다. 이로써, 축전 장치용 용기의 기계적 강도 및 기밀성이 높아진다.
도 1은 본 발명의 축전 장치용 용기의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 축전 장치용 용기에 사용하는 봉지 부재의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 봉지 부재의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 봉지 부재의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 4의 봉지 부재를 사용한 축전 장치용 용기의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 봉지 부재의 다른 일례를 나타내는 사시도이다.
도 7은 종래의 금속박 적층체를 사용한 축전 장치용 용기의 사시도이다.
이하, 실시형태에 기초하여, 본 발명을 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 축전 장치용 용기의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 2는 도 1의 축전 장치용 용기에 사용하는 봉지 부재의 일례를 나타내는 사시도이다. 도 3은 도 2의 봉지 부재의 제조 방법을 설명하는 단면도이다.
도 1∼도 3에 있어서, 부호 1은 본 발명의 축전 장치용 용기, 부호 2는 통 형상 필름, 부호 21은 통 형상 필름(2)에 형성된 오목부, 부호 3은 제1 봉지 부재, 부호 31은 제1 봉지 부재(3)의 용착면, 부호 39는 제1 봉지 부재(3)에 형성된 오목부, 부호 4는 제2 봉지 부재, 부호 41은 제2 봉지 부재(4)의 용착면, 부호 49는 제2 봉지 부재(4)에 형성된 오목부를 나타낸다.
본 발명의 축전 장치용 용기에 사용하는 통 형상 필름(2)은 내면에 실란트층을 갖는 금속박 적층 필름이다. 본 발명에 있어서는, 통 형상 필름(2)은 금속박 적층 필름을 둥글게 하여, 대향하는 2변을 용착하여 통 형상으로 성형하는 것이 바람직하다. 통 형상 필름(2)은 금속박 적층 필름을 딥 드로잉 성형해도 되지만, 딥 드로잉 가능한 금속박 적층 필름은 제약이 많아, 가공 장치나 가공 방법이 복잡해진다.
통 형상 필름(2)이 되는 금속박 적층 필름이 실란트층을 편면에만 갖는 경우에는, 실란트층을 내측으로 하여 대향하는 2변을 겹쳐 용착하므로, 손바닥끼리를 합친 것 같은 합장 시일이 된다. 이 경우에는, 용착부가 통 형상 필름(2)의 외면에 등지느러미 형상으로 솟아오르게 되므로, 통 형상 필름(2)의 외면에 겹쳐지도록 접고, 필요에 따라서, 접착제나 핫 멜트에 의해 통 형상 필름(2)의 외면에 접착시키는 것이 바람직하다.
금속박 적층 필름이 실란트층을 양면에 갖는 경우에는, 대향하는 2변을 겹쳐 용착하는 봉투 접착 시일로 할 수도 있다. 또한, 합장 시일로 한 경우에는, 통 형상 필름(2)의 외면에 합장 시일부를 접어 용착할 수 있다. 봉투 접착 시일로 하는 경우에는, 통 형상 필름(2)이 급각도로 접히지 않기 때문에, 금속박에 핀홀이 잘 발생하지 않는다. 또한, 용착부가 눈에 잘 띄지 않기 때문에 외관이 양호하다. 그러나, 용착시에 맨드릴 등을 수용 부재로서 사용할 필요가 있다. 또한, 통 형상 필름(2)의 단면의 금속박이 내면 및 외면에 노출되므로, 수지층으로 덮는 처리가 필요한 경우가 있다.
통 형상 필름(2)의 실란트층을 구성하는 수지로는, 예를 들면, 고밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄선상 폴리에틸렌, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 에틸렌-메타아크릴산 공중합체, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 에틸렌-메틸아크릴레이트 공중합체, 아이오노머, 에틸렌-초산비닐 공중합체, 카르복실산 변성 폴리에틸렌 등의 폴리에틸렌(PE)계 수지나 프로필렌 단독 중합체, 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체, 에틸렌-프로필렌 블록 공중합체, 프로필렌-α-올레핀 블록 공중합체, 카르복실산 변성 폴리프로필렌 등의 폴리프로필렌(PP)계 수지 등의 폴리올레핀을 들 수 있다.
이들 중, 내열성이 우수하므로, PP계 수지가 바람직하다. 또한, 실란트층이 금속박에 직접 적층되는 경우에는, 카르복실산 변성된 PE계 수지나 PP계 수지가 바람직하다. 이들 수지를 혼합하여 사용해도 된다. 또한, 이들 수지층을 적층하여 실란트층을 구성해도 된다.
실란트층의 두께는, 내면의 실란트층이 15㎛∼200㎛의 범위가 되는 것이 바람직하다. 내면의 실란트층의 두께가 이 범위보다 얇으면, 실란트층의 형성이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 통 형상으로 성형하거나 봉지 부재(3, 4)와 용착하거나 할 때의 용착 강도가 부족한 경우가 있다. 내면의 실란트층의 두께가 이 범위보다 두꺼우면, 봉지 부재(3, 4)의 접합부의 단면으로부터 수증기나 산소 가스 등이 침입하는 경우가 있다. 외면에 실란트층을 형성하는 경우의 두께도 동일하다.
실란트층의 적층시에 있어서는, 접착제를 사용하는 드라이 라미네이트, 용융 수지를 압출하여 직접 또는 앵커제층을 개재시켜 적층하는 압출 라미네이트, 압출 라미네이트의 용융 수지층으로 실란트 필름을 접착하는 샌드 라미네이트나 가열 가압하여 압착하는 열 라미네이트 등을 이용할 수 있다.
금속박은 적층체에 산소나 수증기 등의 기체를 차단하는 기체 차단층이다. 금속박으로는, 알루미늄 박, 스테인리스 박, 철박, 동박이나 연박 등을 들 수 있다.
이들 중, 비중이 작고, 전연성(연신 용이성) 및 열전도성이 우수하므로, 알루미늄 박이 바람직하고, 전연성이 우수하므로 알루미늄 합금박이 보다 바람직하다. 열전도성이 우수하면, 축전 장치가 발열한 경우의 방열성이 양호해진다.
알루미늄 박을 사용하는 경우, 그 두께는 기체 차단성의 확보나 가공 적성등을 고려하면, 6㎛∼200㎛, 바람직하게는 10㎛∼100㎛이다. 알루미늄 박이 이 범위보다 얇으면 핀홀의 발생이 많아져, 기체 차단성이 저하된다. 또한, 알루미늄 박이 이 범위보다 두꺼우면 봉지 부재(3, 4)의 용착시에 열이 달아나기 쉬워, 용착 시간이 길어진다. 또한, 축전 장치용 용기(1)의 중량이 커진다.
스테인리스 박은 전연성 및 열전도성이 떨어지지만, 내식성이 높다. 내식성이 높으면 실란트층 등의 금속박보다 내측의 층이 손상되어 금속박과 전해질이 접촉된 경우에도 잘 부식되지 않기 때문에 바람직하다. 스테인리스 박을 사용하는 경우에는, 내식성이 높은 SUS304나 SUS316 등의 오스테나이트가 바람직하고, 특히 SUS316이 바람직하다. 스테인리스 박의 두께는, 10㎛∼150㎛의 범위로 하는 것이 바람직하다. 스테인리스 박이 이 범위보다 얇으면 핀홀의 발생이 많아져, 기체 차단성이 저하된다. 또한, 스테인리스 박이 이 범위보다 두꺼우면 강성이 높아, 가공하기 어렵다.
이들 금속박은 복수 종류를 적층하여 사용해도 된다.
통 형상 필름(2)은 인장 강도나 인열 강도 등의 기계적 강도가 높은 것이 바람직하다. 따라서, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 등의 폴리에스테르계 수지, 6-나일론 등의 폴리아미드계 수지 등으로 이루어지는 필름이 보강층으로서 적층되어 있는 것이 바람직하다. 이들 필름은 2축 연신되어 있는 것이 바람직하다. 보강층은 복수 종류를 적층해도 된다. 또한, 보강층에 인쇄나 착색을 실시해도 된다.
통 형상 필름(2)은 산소나 수증기 등의 기체에 의한 금속박의 부식이나 열화를 막기 위해서, 금속박보다 외측에 금속 증착층, 금속 산화물 증착층 등의 기체 차단층을 포함하고 있어도 된다. 이 기체 차단층은 보강층에 적층되는 것이 바람직하다.
이들 보강층의 적층시에 있어서는 드라이 라미네이트나 샌드 라미네이트 등을 이용할 수 있다.
본 실시형태예의 봉지 부재(3, 4)는, 도 1∼3에 나타내는 바와 같이, 외면에 통 형상 필름(2)의 단부 내면에 용착되는 용착층(31, 41)과, 내면에 접착 수지층을 갖는 금속박 성형체(32, 42)와, 전극 부재(34, 44)와, 수지 성형체(36, 46)를 갖는다.
봉지 부재(3, 4)는 외주면의 용착면(31, 41)에서 통 형상 필름(2)의 내면에 용착된다. 봉지 부재(3, 4)의 형상에 제한은 없지만, 봉지 부재(3, 4)를 평면에서 보았을 때(이하, 「평면시」라고 하는 경우가 있다), 오목부(39, 49)이 없는 경우(도 4의 상태)의 외주 형상이, 원형, 장원형, 타원형, 모서리를 둥글게 한 사각형이면 통 형상 필름(2)과의 용착이 용이해지므로 바람직하다.
또한, 본 실시형태예에 있어서, 봉지 부재(3)와 봉지 부재(4)는 전극 부재(34, 44)가 상이하지만, 구조는 동일하므로, 이하 대표로서 봉지 부재(3)에 대해 설명한다.
봉지 부재(3)의 금속박 성형체(32)는, 용착층(32a)과, 금속박(32b)과, 접착 수지층(32c)과, 그것들을 관통하는 관통공(33)을 갖는 금속박 적층체 (32d)(도 3(b) 참조)로 이루어진다. 금속박 성형체(32)는 접착 수지층(32c)이 내면이 되도록 드로잉 성형되어 있다.
금속박 성형체(32)의 금속박(32b)은 금속박 성형체(32)에 산소나 수증기 등의 기체를 차단하는 기체 차단층이다.
금속박 성형체(32)의 금속박(32b)으로는, 통 형상 필름(2)의 금속박과 동일한 것을 사용할 수 있다. 그들 금속박 중, 알루미늄 박은 전연성이 우수하므로, 드로잉 성형하기 쉽다. 금속박(32b)은 외면의 용착층(32a)과 내면의 접착 수지층(32c) 사이에 적층된다. 용착층(32a)과 접착 수지층(32c) 사이에 다른 층이 적층되어 있어도 된다.
금속박 성형체(32)는 트레이 형상으로 드로잉 성형된다. 드로잉 성형시에 있어서는, 핀홀이 발생하지 않는 최소 곡률로 드로잉 성형하는 것이 바람직하다.
금속박 성형체(32)의 굴곡부에서 앞이 약간 넓어지는 테이퍼 형상으로 드로잉 성형되어 있어도 된다. 이로써, 통 형상 필름(2)의 단부에 금속박 성형체(32)측으로부터 봉지 부재(3)를 삽입하는 경우에, 삽입하기 쉽고, 통 형상 필름(2)에 밀착시키기 쉽다. 또한, 봉지 부재(3)를 삽입하면서, 통 형상 필름(2)을 약간 잡아늘려 밀착시킬 수도 있다.
금속박 성형체(32)의 외면의 용착층(32a)은 통 형상 필름(2)의 내면에 용착된다. 금속박 성형체(32)의 용착층(32a)을 구성하는 수지로는 통 형상 필름(2)의 실란트층을 구성하는 수지와 동일한 수지를 사용할 수 있다. 용착층(32a)을 구성하는 수지는, 통 형상 필름(2)의 실란트층과 강고하게 용착 가능한 것이 바람직하다.
금속박 성형체(32)의 용착층(32a)의 두께는 15∼100㎛의 범위가 바람직하다. 용착층(32a)이 이 범위보다 얇으면, 용착층(32a)의 형성이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 용착층(32a)이 이 범위보다 두꺼우면, 통 형상 필름(2)의 실란트층과의 접합부로부터 수증기나 산소 가스 등이 침입하는 경우가 있다.
금속박 성형체(32)의 내면의 접착 수지층(32c)은 수지 성형체(36)에 접착된다. 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)을 구성하는 수지로는, 통 형상 필름(2)의 실란트층을 구성하는 수지와 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다. 접착 수지층(32c)을 구성하는 수지는, 수지 성형체(36)와 강고하게 용착 가능한 것이 바람직하다. 접착 수지층(32c)을 접착제로 형성하여 수지 성형체(36)에 접착해도 된다.
금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)의 두께는 15∼100㎛의 범위가 바람직하다. 접착 수지층(32c)이 이 범위보다 얇으면, 접착 수지층(32c)의 형성이 곤란해지는 경우가 있다. 또한, 접착 수지층(32c)이 이 범위보다 두꺼우면, 수지 성형체(36)에 접착되어 있지 않은 부분을 제거하는 경우에 경제적으로 불리해진다.
금속박 성형체(32)는, 드로잉 성형시의 금형 내에 있어서의 슬라이딩에 의한 손상, 외부로부터의 수증기나 산소 등의 기체로부터 금속박(32b)을 보호하는 것이 바람직하다. 이 때문에, 보호층(도시하지 않음)으로서 통 형상 필름(2)의 보강층과 동일한 필름을 용착층(32a)과 금속박(32b) 사이에 적층하는 것이 바람직하다. 보호층에는 인쇄나 착색을 실시해도 된다.
보호층은 통 형상 필름(2)의 보강층과 동일한 방법으로 적층할 수 있다.
봉지 부재(3)의 수지 성형체(36)는, 금속박 성형체(32)에 접착되어, 금속박 성형체(32)를 보강한다. 수지 성형체(36)는 통 형상 필름(2)의 단부 봉지의 주면이 되는 봉지 부재(3)의 봉지면(30)을 구성하는 봉지벽(37)과, 통 형상 필름(2)의 단부 내면과 용착하기 위한 봉지벽(37)에 연속하는 고리형의 측벽(38)을 갖는다.
봉지벽(37)과 측벽(38)의 경계는, 금속박 성형체(32)를 드로잉 성형했을 때의 굴곡부에 해당하고, 둥근 형상을 띠며 금속박 성형체(32)에 접착되어 있다.
또한, 「주면」이란, 주요한 기능을 담당하는 면 또는 면적이 가장 큰 면을 의미한다.
수지 성형체(36)의 봉지벽(37)은, 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)과 접착하여, 봉지 부재(3)의 봉지면(30)을 구성한다. 봉지벽(37)은 금속박 성형체(32)를 보강하여, 통 형상 필름(2)의 단부를 봉지한다.
수지 성형체(36)의 측벽(38)은, 적어도 그 일부가 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)과 접착되어 있다. 측벽(38)에 접착되어 있는 금속박 성형체(32)의 외면의 용착층(32a)은, 통 형상 필름(2)의 단부 내면과의 용착면(31)이 된다.
측벽(38)은 금속박 성형체(32)를 보강한다. 측벽(38)은 통 형상 필름(2)의 보형 부재로서 기능하고, 통 형상 필름(2)과의 용착시에는, 수용 부재로서의 기능에도 기여한다.
수지 성형체(36)는 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)을 형성하는 수지와 용착 가능한 수지로 사출 성형하고, 동시에 접착 수지층(32c)에 접착시키는 것이 바람직하다. 수지 성형체(36)를 미리 성형해 두고, 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)과 열용착이나 접착제로 접착해도 된다.
수지 성형체(36)를 사출 성형하는 경우, 성형과 동시에 금속박 성형체(32) 또는 드로잉 성형되어 있지 않은 금속박 적층체(32d)(도 3(c) 참조)를 사출하는 수지에 접착시키는 인몰드 성형법을 이용하는 것이 바람직하다.
인몰드 성형법은, 예를 들면, 일본 공개특허공보 2004-174925호에 기재되어 있는 바와 같이, 대향하여 배치된 금형 사이에 기재를 배치하고, 기재를 슬라이딩 가능하도록 지지하면서, 금형 내에서 기재에 압력을 가하여 부형하고, 용융한 수지를 접착시켜 성형하는 것이다. 본 발명에 적용하는 경우에는 기재가 슬라이딩하지 않아도 된다.
인몰드 성형법을 이용하는 경우에는, 금형 내에서 금속박 적층체(32d)에 압력을 가하여 실시하는 드로잉 성형과, 수지 성형체(36)의 사출 성형과, 금속박 적층체(32d)에 대한 접착을 일련의 공정으로 실시할 수 있다. 그리고, 미성형의 금속박 적층체(32d)를 사용한 경우, 금속박 적층체(32d)는 형 조임시의 금형의 접촉 및 금형 내에 사출되는 수지의 압력의 일방 또는 양방에 의해, 동시에 드로잉 성형할 수 있다. 이로써, 제조 비용이나 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 금속박 적층체(32d)를 수지 성형체(36)의 정확한 위치에 접착할 수 있다. 이로써, 봉지 부재(3)의 성형 정밀도가 높아져, 불량품의 발생이 적어진다.
봉지 부재(3)의 전극 부재(34)는, 알루미늄, 구리, 니켈 등의 금속으로 이루어지는 판 형상 또는 막대 형상의 부재이다. 전극 부재(34)의 단면 형상은, 원형, 장원형, 타원형, 모서리를 둥글게 한 사각형 등이 바람직하다.
전극 부재(34)는 일단이 축전 장치용 용기(1)의 외부에 노출되고, 타단이 축전 장치용 용기(1)의 내부에 도달하도록, 수지 성형체(36)의 봉지벽(37)과 금속박 성형체(32)를 관통한다.
전극 부재(34)는 적어도 금속박 성형체(32)의 관통공(33)에 위치하는 부위에 절연층(35a)으로 주위가 덮인 절연부(35)(도 3 참조)가 형성되어 있다. 이로써, 금속박 성형체(32)의 금속박과의 도통을 방지하고, 정극과 부극의 단락을 방지한다.
절연부(35)는, 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)에 접착제에 의한 접착이나 용착 등에 의해 고정되는 것이 바람직하다. 이로써, 금속박 성형체(32)와 수지 성형체(36)를 접착시킬 때에, 절연부(35)가 관통공(33)으로부터 벗어나는 경우가 없다.
절연부(35)의 절연층(35a)을 형성하는 재료는, 열가소성 수지이면 전극 부재(34)에 용착시킬 수 있어, 피복 작업이 용이해지므로 바람직하다. 절연층(35a)을 형성하는 재료는, 전기 절연성이면 에나멜, 유리나 목재 등이어도 된다.
절연층(35a)을 형성하는 열가소성 수지는, 통 형상 필름(2)의 실란트층을 구성하는 수지와 동일한 수지로서, 금속박 성형체(32)의 접착 수지층(32c)을 형성하는 수지와 용착 가능한 수지가 바람직하다. 또한, 이 수지가 수지 성형체(36)를 형성하는 수지와 용착 가능한 수지이면 보다 바람직하다. 이와 같은 수지로는, 접착 수지층(32c) 및 수지 성형체(36)를 형성하는 수지와 동일 또는 동종류의 수지가 바람직하다.
또한 절연층(35a)을 형성하는 열가소성 수지는, 전극 부재(34)와 높은 접착 강도로 밀착하는 것이 바람직하다. 그 관점에서는, 접착 수지층(32c) 및 수지 성형체(36)를 형성하는 수지와 동일 또는 동종류의 수지를 카르복실산 변성한 산변성 수지가 바람직하다.
산변성에 사용하는 카르복실산으로는, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 푸말산, 이타콘산, 시트라콘산, 이들의 산 무수물, 및 이들의 에스테르, 아미드, 이미드, 금속염 등의 유도체를 들 수 있다. 이들 불포화 카르복실산 중, 말레산이 바람직하고, 무수 말레산이 보다 바람직하다. 산변성의 방법은, 불포화 카르복실산을 그라프트 중합하는 것이 바람직하다.
전극 부재(34)는, 절연부(35)의 절연층(35a)과 수지 성형체(36)를 구성하는 수지에 의해 수지 성형체(36)의 봉지벽(37)에 기밀하게 고정되어 있다.
전극 부재(34)는, 수지 성형체(36)의 봉지벽(37)을 관통하여 외부에 노출되는 부분의 주위를, 수지 성형체(36)를 구성하는 수지로 피복하여 기밀 고정부(37a)(도 3(d) 참조)로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 전극 부재(34)를 수지 성형체(36)에 기밀하고 또한 강고하게 고정할 수 있으므로, 봉지벽(37)을 두껍게 할 필요가 없다.
전극 부재(34)의 절연부(35)의 절연층(35a)을 열가소성 수지로 형성할 때에 있어서, 미리 필름으로 성형된 절연 필름을 전극 부재(34)에 용착하면, 절연 성능이 확실한 절연층(35a)이 용이하게 얻어진다. 절연 필름은, 1장의 절연 필름을 권취하여 용착해도 되지만, 2장의 절연 필름 사이에 전극 부재(34)를 끼워 용착하는 것이 바람직하다.
용착시에 있어서는, 2장의 절연 필름의 일단측에 위치하는 전극 부재(34)의 주위를 용착하고, 타단측의 2장의 절연 필름을 취급이 자유로운 자유단(35b)으로서 미용착인 채로 남겨 두는 것이 바람직하다(도 3(a) 참조). 전극 부재(34)의 중간의 주위를 용착하여 단부가 미용착이어도 된다. 남긴 자유단(35b)을 금속박 적층체 (32d)의 접착 수지층(32c)에 용착해 두는 것이 바람직하다(도 3(c) 참조). 이로써, 금속박 성형체(32)와 수지 성형체(36)를 접착시킬 때에, 절연부(35)가 관통공(33)으로부터 벗어나는 경우가 없다.
봉지 부재(3)는, 전극 부재를 2개 이상 갖고 있어도 된다. 이 경우에는, 봉지 부재(3)가 정극용 전극 부재와 부극용 전극 부재의 양방을 갖고 있어도 된다.
이로써, 2개 이상의 전극 부재(34)를 갖는 봉지 부재(3)를 통 형상 필름(2)의 일단 내면에 용착하여, 전극 부재를 갖지 않는 폐쇄 부재(5)(도 6 참조)를 통 형상 필름(2)의 타단 내면에 용착한 축전 장치용 용기(1)를 구성할 수 있다. 폐쇄 부재(5)는, 금속박 적층체의 관통공을 갖지 않는 것 이외에는, 봉지 부재(3)와 동일한, 금속박 성형체(52)와 수지 성형체(56)를 갖는다. 이 폐쇄 부재(5)는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 봉지 부재(3)와 동일한, 드로잉 성형된 금속박 성형체(52)와, 봉지벽(57)과, 용착면(51)을 구성하는 고리형의 측벽(58)을 구비하는 수지 성형체(56)를 갖는다.
봉지 부재(3)를 통 형상 필름(2)의 단부에 삽입하고, 축전 장치용 용기(1)를 봉지할 때에는, 금속박 성형체(32)의 금속박(32b)과 통 형상 필름(2)의 금속박이 오버랩되어 겹쳐지도록 금속박 성형체(32)의 용착면(31)을 통 형상 필름(2)의 단부 내면에 삽입하여 용착하면, 기체 차단성이 높아지므로 바람직하다.
금속박 성형체(32)를 드로잉 성형할 경우에, 금속박(32b)에 주름이나 파단이 발생하지 않는 정상적인 상태로 드로잉 성형할 수 있는 깊이에는 한도가 있기 때문에, 용착면(31)의 금속박 성형체(32)의 용착층(32a)의 폭이 좁아지는 경우가 있다. 그 때문에, 봉지 부재(3)의 용착면(31)과 통 형상 필름(2)의 내면의 용착 강도가 부족한 경우가 있다.
이와 같은 경우에는, 봉지 부재(3)의 금속박 성형체(32)의 드로잉 성형을 주름이나 파단이 발생하지 않는 최대 깊이로 한다. 그리고, 정상적으로 드로잉 성형된 부분의 접착 수지층(32c)과 수지 성형체(36)의 측벽(38)을 접착하고, 접착부의 단 가장자리를 측벽(38)의 외면 내에 종단시킨다. 그리고, 이 접착부 단 가장자리의 측벽(38)에 접착되지 않는 금속박 적층체(32e)(도 3(d) 참조)를 제거하여 측벽(38)을 구성하는 수지층의 일부를 노출시켜 봉지 부재(3)의 용착면(31)으로 한다. 제거시에 있어서는, 단차가 발생하지 않도록 매끄럽게 제거하면, 통 형상 필름(2)의 내면에 용착하기 쉽기 때문에 바람직하다.
이와 같이, 측벽(38)에 접착된 금속박 성형체(32)의 용착층(32a)과 함께, 측벽(38)이 노출된 수지층(38a)을 통 형상 필름(2)의 내면과 용착시킴으로써, 용착 강도를 높일 수 있다.
용착 강도를 높이는 점에서는, 측벽(38)의 기립폭(B) 및 측벽(38)의 노출된 수지층(38a)의 폭(A)가 함께 일정한 폭을 갖는 평탄한 고리형으로 형성되는 것이 바람직하다. 그리고, 폭(A)의 폭(B)에 대한 비율(A/B)이 50％ 이상인 것이 바람직하다. 여기서, 측벽(38)의 기립폭(B)이란, 도 3(d)에 나타내는 바와 같이, 봉지 부재(3)가 통 형상 필름(2)의 내면과 용착되는 용착면(31)의 전체 폭을 말한다. 폭(B)는 통 형상 필름(2)과 용착되지 않는 봉지면(30) 사이의 굴곡부는 포함하지 않는다.
또한, 도 6에 나타내는 전극 부재를 갖지 않는 폐쇄 부재(5)를 사용하는 경우에도, 수지 성형체(56)의 측벽(58)을 구성하는 수지층의 일부를, 봉지 부재(3)의 경우와 동일하게 노출시켜 금속박 성형체(52)의 용착층과 함께, 통 형상 필름(2)의 내면과 용착하는 것이 바람직하다.
이 경우에도, 측벽(58)및 노출된 수지층을 봉지 부재(3)의 경우와 동일하게 형성하여, 노출된 수지층폭의 측벽(58)의 기립폭에 대한 비율을 50％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.
통 형상 필름(2)과 봉지 부재(3)의 접합부에 있어서의 기체 차단성은, 통 형상 필름(2)의 금속박과 금속박 성형체(32)의 금속박(32b)이 오버랩되어 겹쳐지면 기체 차단성이 높아진다. 오버랩의 폭은, 통 형상 필름(2)의 실란트층과 금속박 성형체(32)의 용착층(32a)의 합계의 두께가 두꺼울수록 넓게 할 필요가 있다. 합계 두께가 얇아짐에 따라, 오버랩의 폭이 좁아도 기체 차단성이 확보된다.
그러나, 합계 두께가 얇은 경우여도, 오버랩의 폭은 0.1㎜ 이상이 바람직하다. 그 이유는, 합계 두께가 얇아도, 봉지 부재(3)와 통 형상 필름(2)의 접합부의 단면으로부터 침입한 수증기나 산소 가스 등의 기체가, 금속박 성형체(32)가 존재하지 않게 되는 부위로부터 내부로 확산하기 때문이다.
본 실시형태예의 봉지 부재(3)는 그 주면의 일부를 홈 형상으로 패이게 하여, 오목부(39)가 형성되어 있다. 오목부(39)는 통 형상 필름(2)의 외측으로부터 홈 형상의 오목부(39)에 대응한 볼록부의 용착 부재로 통 형상 필름(2)을 오목부(39)에 눌러 밀착시킨 상태로 용착하기 위한 것이다.
봉지 부재(3)의 오목부(39)는, 봉지 부재(3)에 1개 형성하면 되지만, 2개를 대향시켜 형성하는 것이 바람직하다. 이로써, 통 형상 필름(2)을 오목부(39)에 눌러 용착시킬 때, 2개의 용착 부재 사이에 봉지 부재(3)를 끼워, 각각의 오목부(39)에 누를 수 있다.
오목부(39)의 크기는, 평면시, 봉지 부재(3)의 오목부(39)가 없는 경우(도 4의 상태)의 통 형상 필름(2)의 둘레 길이와의 차(통 형상 필름(2)의 여유)가 오목부(39)에 들어가는 통 형상 필름(2)의 둘레 길이와 동일하거나, 약간 작으면 용착시에 주름이 생기지 않기 때문에 바람직하다.
오목부(39)가 형성되어 있으면, 봉지 부재(3)를 통 형상 필름(2)의 용착 지점에 배치할 때에 있어서, 통 형상 필름(2)의 여유에 의해 느슨해짐이 발생하므로 삽입 작업이 용이해진다. 이로써, 통 형상 필름(2) 성형시의 공차(허용되는 오차)를 크게 할 수 있다.
또한, 통 형상 필름(2)이 잘 연신되지 않는 금속박을 포함하고 있어도, 균열이나 파단을 발생시키지 않고 통 형상 필름(2)에 대한 봉지 부재(3)의 용착이 용이해진다. 또한, 통 형상 필름(2)이 금속이나 금속 산화물의 증착층 등의 기체 차단층을 포함하는 경우에는 증착층의 손상이 없다.
통 형상 필름(2)을 외측으로부터 오목부(39)에 누를 때에, 잡아 늘려진 통 형상 필름(2)이 단축되려는 힘, 즉, 탄성 변형에 있어서의 탄성에 의해 통 형상 필름(2)이 봉지 부재(3)의 오목부(39) 이외의 주용착면(31)에 밀착된다.
이 탄성에 의한 밀착을 발현하기 위해서는, 통 형상 필름(2)이 오목부(39)에 서 통 형상 필름(2)이 잡아 늘려질 때의 연신(변형)은, 통 형상 필름(2)이 상항복 응력의 하중을 받았을 때의 변형보다 작은 것이 바람직하다. 통 형상 필름(2)이 상항복 응력을 나타내지 않는 경우에는, 오목부(39)에서 통 형상 필름(2)이 잡아 늘려질 때의 연신이, 하중을 제거했을 때의 영구 변형이 0.2％가 되는 응력(0.2％ 내력)의 하중을 받았을 때의 변형보다 작은 것이 바람직하다. 이로써, 항복점에 도달하지 않은 탄성 변형 가능한 범위에서 통 형상 필름(2)에 변형을 가할 수 있어 통 형상 필름(2)의 급격한 소성 변형을 억제할 수 있다.
이상의 봉지 부재(3)에 관한 설명은 봉지 부재(4)에 관해서도 동일하고, 대응하는 부분의 부호를 도 3에 있어서 병기하였다.
본 실시형태예의 축전 장치용 용기(1)는, 도 2에 나타내는 오목부(39, 49)를 갖는 봉지 부재(3, 4)를 통 형상 필름(2)의 양단에 용착하여, 각 오목부(39, 49) 위의 통 형상 필름(2)에 오목부(21)를 형성한다. 그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 봉지 부재(3, 4)가 존재하지 않는 통 형상 필름(2)의 중간부에도 오목부(21)를 형성하여, 통 형상 필름(2)의 오목부(21)를 일단으로부터 타단까지 연속하는 홈 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 이와 같이 구성함으로써, 축전 장치용 용기(1)의 자립성이 향상하여, 축전 장치용 용기(1)의 강성도 높아진다. 또한, 봉지 부재(3, 4) 근방의 통 형상 필름(2)에 주름 접힘이 생기지 않기 때문에, 외관도 양호해진다. 또한, 축전 장치용 용기(1)를 사용한 축전 장치의 내압이 상승했을 때의 압력을 완충하는 공간이 된다.
또한 정극용 전극 부재와 부극용 전극 부재의 양방을 갖고 있는 봉지 부재를 일단에 사용하는 경우에는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 홈 형상의 오목부(59)을 갖는 폐쇄 부재(5)를 사용할 수 있다. 폐쇄 부재(5)는, 평면시, 봉지 부재(3)의 오목부(39)와 같은 오목부(59)를 가진다면, 폐쇄 부재(5)의 형상은 봉지 부재(3)와 동일해도 되고, 상이해도 된다.
통 형상 필름(2)의 양단에 봉지 부재(3)와 폐쇄 부재(5)를 용착하는 경우에도, 봉지 부재(3, 4)의 경우와 동일하게, 통 형상 필름(2)의 중간부에도 오목부(21)(도 1 참조)를 형성하여, 통 형상 필름(2)의 오목부(21)가 일단으로부터 타단까지 연속하는 홈 형상으로 할 수 있다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 본 실시형태예에 한정되는 것은 아니고, 여러 변경이 가능하다.
예를 들면, 봉지 부재(3, 4)는, 오목부(39, 49)를 갖지 않는 도 4에 나타내는 형상의 것이어도 된다. 이 형상으로 함으로써, 봉지 부재(3, 4)의 제조 및 통 형상 필름(2)의 단부 개구에 대한 용착 작업이 용이해진다.
오목부(39, 49)를 갖지 않는 봉지 부재(3, 4)를 통 형상 필름(2)에 삽입하는 경우에는, 용착시의 주름 발생 방지 및 기밀한 봉지의 관점에서, 봉지 부재(3, 4)의 용착면(31, 41)의 금속박 성형체(32, 42)의 굴곡부에서 통 형상 필름(2)을 잡아 늘리는 것이 바람직하다.
오목부(39, 49)를 갖지 않는 봉지 부재(3, 4)를 사용하면, 도 5에 나타내는 용기가 얻어진다
또한, 오목부(39, 49)를 갖지 않는 봉지 부재(3)는, 상기 서술한 오목부를 갖는 봉지 부재(3)와 동일하게, 전극 부재를 2개 이상 갖고 있어도 된다. 이 경우도 하나의 봉지 부재가 정극용 전극 부재와 부극용 전극 부재 양방을 갖고 있어도 된다.
또한, 오목부를 갖지 않는 것 이외에는, 상기 서술한 봉지 부재(3)와 동일한 전극 부재를 갖지 않는 폐쇄 부재(5)를 통 형상 필름(2)의 일단 내면에 용착하고, 2개 이상의 전극 부재를 갖는 봉지 부재(3)를 통 형상 필름(2)의 타단 내면에 용착할 수 있다. 이로써, 2개 이상의 전극 부재(34)를 갖는 봉지 부재(3)를 사용한, 오목부(39, 49) 및 오목부(21)를 갖지 않는 축전 장치용 용기(1)가 얻어진다.
또한, 봉지 부재(3, 4)의 홈 형상의 오목부(39, 49)는, 주용착면과의 능선을 둥글게 형성한 평면시, 반원형의 형상으로 했지만, 오목부(39, 49)에 대응한 볼록부의 용착 부재로 통 형상 필름(2)을 오목부(39, 49)에 의해 눌러 밀착시킬 수 있으면, U자 형상이나 V자 형상 등 임의의 형상으로 할 수 있다.
또한, 통 형상 필름(2)의 양단에 봉지 부재(3, 4)를 용착할 때에 있어서, 어느 일방, 또는, 양방의 봉지 부재(3, 4)의 봉지벽(37, 47)을 외측을 향해 용착해도 된다.
실시예
　이하, 도 1∼3을 참조하여, 실시예에 기초해 본 발명을 자세하게 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.
＜통 형상 필름(2)＞
15㎛의 2축 연신 6 나일론 필름의 한면에 12㎛의 알루미늄 박으로 이루어지는 금속박과 60㎛의 무연신 PP필름으로 이루어지는 실란트층을, 우레탄계 접착제를 사용하여 드라이 라미네이트하여 금속박의 적층 필름을 얻었다. 이 적층 필름을 60㎜×130㎜의 직사각형으로 잘라내었다. 직사각형으로 절단한 적층 필름의 실란트층을 내측으로 하여 단변의 양단 가장자리 10㎜ 끼리를 겹쳐 용착하고, 합장 시일부(도시하지 않음)를 형성하여 통 형상 필름(2)을 제작하였다. 합장 시일부는 미용착의 통 형상 필름(2)과 겹쳐지도록 접는 선을 형성하였다.
＜봉지 부재(3, 4)＞
전극 부재로서 세로 25㎜, 가로 25㎜, 두께 0.2㎜의 알루미늄 박으로 이루어지는 정극의 전극 부재(34)와 동일한 크기의 니켈을 도금한 동박으로 이루어지는 부극의 전극 부재(44)를 사용하였다. 절연층으로서 세로 30㎜, 가로 15㎜, 두께 0.05㎜의 4장의 무수 말레산 그라프트 변성 PP필름으로 이루어지는 절연 필름을 사용하였다.
전극 부재의 금속이 상이한 것 이외에는, 봉지 부재(3, 4)의 구조는 동일하므로, 대표로서 봉지 부재(3)에 대해 설명한다.
이하의 방법으로, 절연층(35a)으로 주위가 덮인 절연부(35)를 전극 부재(34)의 세로 방향의 중간에 형성하였다.
전극 부재(34)와 2장의 절연 필름의 가로 세로 양방향의 중심선을 일치시켜 전극 부재(34)를 절연 필름 사이에 끼웠다. 전극 부재(34)를 사이에 끼우는 2장의 절연 필름의 세로 방향의 일단을 폭 5㎜로 절연 필름의 가로 방향의 전체 폭에 걸쳐서, 전극 부재(34)와 용착하였다. 전극 부재(34)가 존재하지 않는 절연 필름의 양단과 그 부근은 절연 필름끼리를 용착하였다. 용착하지 않는 절연 필름의 세로 방향의 타단은 폭 10㎜의 자유단(35b)으로 하였다.
보호층이 되는 15㎛의 2축 연신 6-나일론 필름의 한면에 12㎛의 알루미늄 박으로 이루어지는 금속박(32b)을 적층하였다. 알루미늄 박 및 나일론 필름 위에, 각각 용착층(32a) 및 접착 수지층(32c)이 되는 60㎛의 무연신 PP필름을 적층하여 인서트 성형에 사용하는 금속박 적층체(32d)를 얻었다. 적층시에 있어서는, 우레탄계 접착제를 사용한 드라이 라미네이트를 이용하였다.
얻어진 금속박 적층체(32d)를 세로 30㎜, 가로 50㎜의 직사각형으로 잘라 내고, 가로 방향의 중앙에 폭 0.2㎜, 길이 25㎜의 슬릿으로 이루어지는 관통공(33)을 형성하였다.
금속박 적층체(32d)의 접착 수지층(32c)측으로부터 전극 부재(34)의 절연 필름이 용착된 일단을 관통공(33)에 삽입하고, 자유단(35b)의 밑부분을 관통공(33)에 위치시켰다. 2장의 절연 필름의 자유단(35b)의 밑부분을 용착부 단 가장자리를 따라 절곡시켜 용착하고, 전극 부재(34)의 절연부(35)를 금속박 적층체(32d)의 접착 수지층(32c)에 고정하였다.
전극 부재(34)의 절연부(35)가 고정된 금속박 적층체(32d)를 종형의 인서트 사출 성형기의 가동측 형판(코어 플레이트) 내에 장착하였다. 장착시에 있어서는, 금속박 적층체(32d)의 접착 수지층(32c)을 고정측 형판(캐비티 플레이트)측으로 하였다. 금형 내에서 형 조임시에 접하는 가동측 형판을 금속박 적층체(32d)에 눌러, 접착 수지층(32c)이 내면이 되는 오목부를 예비적으로 드로잉 성형하였다. 금형 내에 PP를 사출하여, 드로잉을 완료시킴과 함께, 금속박 적층체(32d)의 접착 수지층(32c)에 접착된 수지 성형체(36)를 성형하였다.
성형시에 있어서는, 금속박 적층체(32d)가 수지 성형체(36)에 파고들도록 성형하였다.
수지 성형체(36)를 성형할 때에, 수지 성형체(36)를 도 4 상태의 직방체로서 가정했을 때, 세로 14㎜×가로 40㎜×높이 7㎜의 상자로 하였다. 이 상자는, 12㎜×40㎜의 봉지벽(37)과 봉지벽(37)에 연속한 고리형의 측벽(38)으로 이루어지는 동일 치수의 개구를 갖는다.
전극 부재(34)를 수지 성형체(36)에 강고하고 또한 기밀하게 고정시키기 위해서, 전극 부재(34)를 둘러싸는 높이 6㎜의 수지벽(37b)을 수지 성형체(36)내에 형성하였다. 봉지벽(37), 측벽(38) 및 전극 부재(34)를 둘러싸는 수지벽(37b)의 두께는 모두 1㎜로 하였다. 봉지벽(37) 및 측벽(38)의 외주의 능선(모서리)을 곡률 반경 2㎜로 둥글게 하여 모따기하였다.
또한 수지 성형체(36)를 상자형으로 한 이유는, 사출되는 수지의 삭감과 수지 성형체(36)를 내측으로 하여 통 형상 필름(2)에 삽입하여 축전 장치용 용기(1)로 한 경우에, 축전 장치용 용기(1)의 용적률을 저하시키지 않기 때문이다. 사출 성형의 금형 제작을 용이하게 하기 위해서, 상자의 내부를 수지로 메워도 된다.
수지 성형체(36)를 성형할 때에, 접착 수지층(32c)을 수지 성형체(36)의 측벽(38) 외면에 금속박 적층체(32d)가 폭 2㎜로 접착시켰다. 봉지 부재(3)의 한쌍의 홈 형상의 오목부(39, 39)가 되는 수지 성형체(36)의 한쌍의 오목부는, 직경 3㎜의 반원으로서, 대향하는 폭이 짧은 측벽 외면에 형성하였다. 오목부(39, 39) 외주면의 가장자리의 능선을 곡률 반경 2㎜로 둥글게 하여 모따기하였다.
수지 성형체(36)를 성형한 후, 금속박 적층체(32d)의 접착 수지층(32c)이 접착되어 있지 않은 여분의 금속박 적층체(32e)를, 수지 성형체(36)와 금속박 적층체 (32d)의 경계가 평활면이 되도록 절제하였다. 이로써, 수지 성형체(36)의 측벽(38)을 구성하는 수지층(38a)을 폭 5㎜로 노출시켜, 도 2에 나타내는 봉지 부재(3)를 제작하였다.
＜봉지 부재(3, 4)의 배치＞
얻어진 봉지 부재(3, 4)를 금속박 성형체(32, 42)끼리가 내측이 되도록 대향시켜, 전극 부재(34, 44)에 정극 재료, 부극 재료, 세퍼레이터 등이 편평하게 감겨진 발전 요소를 접속하였다. 통 형상 필름(2)의 일단으로부터, 발전 요소가 접속된 봉지 부재(3)를 삽입하고, 타단에 봉지 부재(4)를 도달시켜, 통 형상 필름(2)의 양단 내면에 봉지 부재(3, 4)를 배치하였다. 봉지 부재(3, 4)의 측벽(38, 48)의 외면의 금속박 성형체(32, 42)의 알루미늄 박이 폭 1㎜로 통 형상 필름(2)의 알루미늄 박과 오버랩되도록 배치하였다.
통 형상 필름(2)의 양외측으로부터, 봉지 부재(3, 4)의 각각 한쌍의 오목부(39, 49)를 고정 부재로 끼우고, 통 형상 필름(2)이 용착면(31, 41)에 붙도록 오목부(39, 49)에 눌러 고정하였다. 또한, 통 형상 필름(2)의 시일부가 봉지 부재(3, 4)의 오목부(39, 49) 이외의 용착면(31, 41)의 중앙에 위치하도록 배치하였다.
＜봉지 부재(3)의 용착＞
봉지 부재(3)의 수지 성형체(36)의 양방의 측벽(38, 38)의 내면에 스테인리스판의 수용 부재를 삽입하고, 통 형상 필름(2)의 외측으로부터 폭 10㎜의 판 형상의 한쌍의 용착 부재로 봉지 부재(3)의 장변의 평탄한 용착면(31, 31)을 사이에 끼워 용착하였다.
홈 형상의 오목부에 대응한 폭 10㎜의 선단이 반원호 형상의 한쌍의 용착 부재로 통 형상 필름(2)을 오목부(39, 39)의 용착면(31, 31)에 눌러서 밀착시켜 용착하였다.
봉지 부재(3)의 오목부(39, 39)의 능선의 모따기부 및 모퉁이부(측벽(38)의 단변과 장변 사이)의 능선의 모따기에 대응한, 선단이 평면시, 숫자 3과 비슷한 요철 형상의 폭 10㎜의 한쌍의 용착 부재로 모따기부와 모퉁이부를 용착하였다.
통 형상 필름(2)과 봉지 부재(3)의 용착은, 순차 형성한 용착부와의 사이에 간극이 생기지 않는 것이 중요하다. 따라서, 용착제의 지점을 2번 용착해도 된다. 또한, 확실히 용착하기 위해서, 용착 부재를 더욱 세세하게 분할하여 용착해도 된다
＜봉지 부재(4)의 용착＞
봉지 부재(3)과 동일하게 하여, 통 형상 필름(2)과 봉지 부재(4)의 장변의 평탄한 용착면(41, 41)과 일방의 오목부(49)를 용착하였다. 오목부(49)의 용착시에 있어서는, 타방의 용착 부재를 가열하지 않았다.
봉지 부재(4)가 용착되지 않은 오목부(49)와 통 형상 필름(2) 사이에 노즐을 삽입하여, 봉지 부재(3)로 봉지된 통 형상 필름(2)에 전해액을 충전하고, 용착된 오목부(49)와 동일하게 하여, 통 형상 필름(2)을 봉지 부재(4)의 오목부(49)에 용착하였다.
이 시점에서, 통 형상 필름(2)의 중간부에도 오목부(21)가 형성되어 있다. 그러나, 통 형상 필름(2)의 두께나 강성에 따라서는, 중간부의 오목부(21)의 형성이 불충분해지는 경우가 있다. 이와 같은 경우에는, 양단에 오목부(21)가 형성되어 있으므로, 볼록부의 부재로 누름으로써 중간부의 오목부(21)를 완성시킬 수 있다. 볼록부의 부재로 누를 때에는, 통 형상 필름(2)의 양단을 포함한, 길이 방향의 전체를 한 번에 누르는 것이 바람직하다.
이와 같이 하여, 통 형상 필름(2)의 중간부에도 오목부(21)를 형성하여, 통 형상 필름(2)의 오목부(21)가 일단으로부터 타단까지 연속하는 홈 형상으로 형성되어 발전 요소 및 전해액이 수납된 도 1에 나타내는 축전 장치용 용기(1)를 제작하였다.
통 형상 필름(2)과 봉지 부재(3, 4)의 접합부의 통 형상 필름(2)에는, 주름이나 금속박의 파단 등은 관찰되지 않았다.
또한, 노출된 수지 성형체(36, 46)의 측벽(38, 48)을 구성하는 수지층(38a, 48a)을 통 형상 필름(2)의 내면과 용착하므로, 높은 용착 강도가 얻어졌다.
A…노출된 수지층의 폭, B…측벽의 전체 폭(기립폭), 1…축전 장치용 용기, 2…통 형상 필름, 3…제1 봉지 부재, 4…제2 봉지 부재, 5…폐쇄 부재, 21…통 형상 필름의 오목부, 30, 40…봉지 부재의 봉지면, 31, 41…봉지 부재의 용착면, 32, 42, 52…금속박 성형체, 32a, 42a…금속박 적층체의 용착층, 32b, 42b…금속박, 32c, 42c…금속박 적층체의 접착 수지층, 32d, 42d…금속박 적층체, 32e, 42e…절제되는 금속박 적층체, 33, 43…금속박 적층체의 관통공, 34, 44…전극 부재, 35, 45…전극 부재의 절연부, 35a, 45a…절연층, 35b, 45b…자유단, 36, 46, 56…수지 성형체, 37, 47, 57…수지 성형체의 봉지벽, 37a, 47a…기밀 고정부, 37b, 47b…수지벽, 38, 48, 58…수지 성형체의 측벽, 38a, 48a…노출된 수지층, 39, 49…봉지 부재의 오목부, 51…폐쇄 부재의 용착면, 59…폐쇄 부재의 오목부.

Claims (9)

  1. 내면이 용착성인 통 형상 필름의 단부 내면에 용착되어 상기 단부를 봉지하는 봉지 부재로서,
    외면에 상기 통 형상 필름의 단부 내면에 용착되는 용착층과, 중간에 금속박과, 내면에 접착 수지층과, 외면의 용착층에서 내면의 접착 수지층까지 관통하는 관통공을 구비하는 금속박 적층체로 이루어지고, 접착 수지층이 내면이 되도록 드로잉 성형된 금속박 성형체와,
    당해 금속박 성형체의 접착 수지층에 접착되어 상기 통 형상 필름의 단부 봉지의 주면이 되는 봉지 부재의 봉지면을 구성하는 봉지벽과, 상기 금속박 성형체의 접착 수지층에 적어도 그 일부가 접착되어 상기 봉지벽에 연속하여 상기 금속박 성형체를 보강하는 고리형의 측벽을 구비하는 수지 성형체와,
    절연층으로 주위가 덮인 절연부를 중간에 구비하는 판 형상 또는 막대 형상의 전극 부재를 갖고,
    상기 전극 부재의 상기 절연부가 상기 금속박 성형체의 상기 관통공에 삽입되고, 상기 수지 성형체에 의해 기밀하게 고정된 것을 특징으로 하는 봉지 부재.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속박 성형체의 접착 수지층과 상기 수지 성형체의 측벽의 접착부의 단 가장자리가 상기 측벽 외면 내에 종단되고, 상기 측벽에 접착되지 않은 상기 금속박 적층체가 제거되어 상기 측벽을 구성하는 수지층의 일부가 노출된 봉지 부재.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 측벽 및 노출된 수지층이 함께 일정한 폭을 갖는 평탄한 고리형으로 형성되고, 노출된 수지층의 폭의 상기 측벽의 전체 폭에 대한 비율이 50％ 이상인 봉지 부재.
  4. 제 1 항에 있어서,
    절연층이 상기 전극 부재의 주위에 용착된 절연 필름인 봉지 부재.
  5. 제 1 항의 봉지 부재의 제조 방법으로서, 상기 전극 부재의 상기 절연부를 상기 금속박 적층체의 상기 관통공에 삽입하고, 상기 절연부와 상기 금속박 적층체의 접착 수지층을 고정시켜 상기 수지 성형체를 사출 성형하는 것을 특징으로 하는 봉지 부재의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    절연층이 되는 2장의 절연 필름 사이에 상기 전극 부재의 중간부를 끼워 2장의 절연 필름의 일단측 또는 중간에 있어서의 상기 전극 부재의 주위를 용착하고, 절연층으로 덮인 상기 전극 부재의 상기 절연부를 상기 금속박 적층체의 상기 관통공에 삽입하고, 미용착의 2장의 절연 필름의 자유단을 상기 접착 수지층에 용착에 의해 고정시켜 상기 수지 성형체를 사출 성형하는 봉지 부재의 제조 방법.
  7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,
    인서트 성형 장치의 금형 내에 상기 금속박 적층체를 배치하고, 상기 금형 내에서 형 조임시에 접하는 상기 금형 및 사출되는 용융 수지의 일방 또는 양방에 의해 상기 금속박 적층체에 가압력을 가하여 상기 금속박 성형체를 드로잉 성형함과 함께, 상기 용융 수지로 상기 수지 성형체를 사출 성형하는 봉지 부재의 제조 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항의 봉지 부재의 상기 측벽을, 금속박의 적층 필름으로 이루어지고 내면이 용착성인 통 형상 필름의 일단 또는 양단의 내면에 삽입하고 용착하여 상기 통 형상 필름의 단부를 봉지한 것을 특징으로 하는 축전 장치용 용기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 측벽에 접착된 상기 금속박 성형체의 용착층과 상기 측벽이 노출된 수지층의 양자를 상기 통 형상 필름의 내면에 용착한 축전 장치용 용기.
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