WO2004055924A1

WO2004055924A1 - 非水電解質電池の外装ケースとその製造方法

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Publication number: WO2004055924A1
Application number: PCT/JP2003/016175
Authority: WO
Inventors: Masaru Hiratsuka; Mitsuo Sakamoto; Masanori Naritomi
Original assignee: Sony Co., Ltd.; Taisei Plas Co., Ltd.
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2003-12-17
Publication date: 2004-07-01
Also published as: KR20050012752A; US20060068281A1; US8057555B2; AU2003289397A1; AU2003289397A8; US20100162558A1; JPWO2004055924A1

Abstract

　量産性があり、かつ薄くて損傷に強い非水解電解質電池の外装ケースである。外装ケース４はケース本体４ａとカバー４ｂとで構成され、リチュームイオン・ポリマー二次電池等の非水電解質電池２を内装後、挟んで一体的に接合される。カバー４ｂは合成樹脂製のフィルム状の薄板材４ｃの素材で構成し、外装ケース４を薄くしている。ケース本体４ａとカバー４ｂのケース本体外周枠９、カバー外周枠１０は射出成形により成形され、接合部は段差部９ａ，１０ａを構成している。この段差部を有していることは、衝撃等があっても機械的強度を確保した構成になっており、損傷に強い外装ケース４となっている。

Description

明細書非水電解質電池の外装ケースとその製造方法技術分野

本発明は、アルミラミネートフィルム等で包装された非水電解質電池本体を外装するための外装ケースとその製造方法に関する。更に詳しくは、非水電解質電池素子を合成樹脂製の薄いケース本体、又はフィルム状の薄板材の外周に一体に固着した合成樹脂の枠部材で外装する非水電解質電池の外装ケースとその製造方法に関する。背景技術

'従来から、リチュームイオン電池の外装するスチール缶、アルミニゥム缶等の金属ケース、アルミラミネートフィルムで包装されたポリマー電池の本体は、落下、外部の衝撃等から保護するために更に外装する必要がある。この外装方法は、電池本体をアルミ板、プラスチック等のケース状のもので密閉被覆する方法や、電池本体の外表面に熱可塑性樹脂を射出成形して被覆して包装状態にする方法等が知られている。

又、電池の被覆用に熱収縮性合成樹脂として、ポリ塩化ビニル等からなる熱収縮性チューブが使用されていることも公知である。熱収縮性チユーブとしてォレフィン系のアイオノマー樹脂を主成分とする混合組成物からなる延伸チューブも公知である（例えば、特開平 1 1— 1 7 0 3 6 5号公報参照）。

しかしながら、従来の外装方法は需要の要求を全て解決している訳ではなく、まだ問題点を多く抱えている。特に、携帯電話器のようなものは極力薄い電池が要求されており、これに応える電池も出現している。この電池を薄い熱収縮性チューブで被覆すると、一部が皺になることがあり安定した品質のものを大量生産するには信頼性の点で問題がある。また、射出成形は量産性で優れているが従来の射出成形では溶融樹脂の流れの関係で、肉厚を薄くすると流れが悪くなり限界がある。

携帯電話器等では耐薬品性、難燃性の素材が要求されので、これらを満足する、例えば P B T (ポリブチレンテレフタレート）樹脂に無機材からなる難燃材を混入させると、溶融樹脂の流れが悪くなるので最低でも 0 . 3 ~ 0 . 4 mm.の肉厚が必要となり、薄い成形はより困難である。従って、現在の一般的な技術による射出成形方法による限り、所定肉厚以下での射出成形方法では限界がある。特に、リチュ一ムイオン ·ポリマー二次電池は、薄型 ·軽量を実現できることが特徴であり、この特徴を減殺するような厚肉の外装は採用することはできない。

又、このリチュ一ムイオン ·ポリマー二次電池の外装ケースは、薄く、軽量であっても、強度的に安定したものが要求される。一方、電子部品を収納する薄肉成形品の製造方法において、薄肉部をフィルムで構成し厚肉部を射出成形により成形するものが提案されている（特開 2 0 0 2 一 2 8 3 5 0 7号）。しかしながら、この薄肉成形品は、外表面を完全に被覆するものではないので前述した電池の外装には採用することはできない。発明の開示

本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたものであり、下記の目的を達成するものである。

本発明の目的は、非水電解質電池ケースの側面を合成樹脂製のフィルム状の薄板材、又は射出成形で構成して極めても薄い外装を実現した上、強度的にも安定した、非水電解質電池の外装ケースとその製造方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、生産性の高い射出成形法により大量生産に好適で製造がし易い、非水電解質電池の外装ケースとその製造方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、デザインの優れた外装を形成することができる、非水電解質電池の外装ケースとその製造方法を提供することにある。

本発明の利点は、互いに形状が異なるケース本体とカバー、又は 2つの合わせの同一形状の成型品を接合して構成し、この接合部を段差構造として一体に構成したので、外装ケースを薄くでき、しかも機械的な強度も充分に確保できる。

本発明の他の利点は、電池パックとして容量体積効率、及び容量重量効率を向上させることができる。 '

更に、本発明の他の利点は、外装ケースの製造方法が複雑でなく大量生産のできる射出成形方法を採用することができる。

更に、本発明の他の利点は、外装ケースの一部を射出成形で形成できるので、形状に自由度が拡がり、デザイン的に優れ感性のある製品とすることもできる。

前記課題を解決するために次のような手段を採る。

本発明 1の非水電解質電池の外装ケースは、

非水電解質電池を外装する外装ケース（4 ) であって、

側面の外周縁部に一体に設けられた矩形のケース本体外周枠（9 ) を有して構成され、前記非水電解質電池を収納するための合成樹脂製のケース本体（4 a ) と、

前記ケース本体（4 a ) に収納された前記非水電解質電池の開放側の側面を覆う合成樹脂製のフィルム状の側板（4 c ) 、及び前記側板（4 c) の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製のカバー外周枠（1 0) とからなるカバー（4 b) とからなり、

前記ケース本体外周枠（9) と前記カバ一外周枠（1 0) とが対向して一体に接合するための接合部とからなることを特徴とする。

なお、本発明でいうフィルム状とは、薄膜、薄板、シート状のものをいい、必ずしもフィルムを意味しない。

本発明 2の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 1に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、前記接合部は、前記ケース本体外周枠 (9) と前記カバ一外周枠（1 0) を相対的に位置決めするための位置決め手段（9 a， 10 a) を有することを特徴とする。

本発明 3の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 2に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記位置決め手段（9 a, 1 0 a) は、前記ケース本体外周枠体（9 ) に断面構造が階段状の第 1段差部（9 a) が形成され、前記カバー外周枠（1 0) に断面構造が階段状の第 2段差部（1 0 a) が形成されており、前記第 1段差部（9 a) 及び前記第 2段差部（1 0 a) が対向して嵌合して一体に接合されていることを特徴とする。

本発明 4の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 1又は 2に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記ケース本体（4 a) には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（3) が形成されていることを特徴とする。

本発明 5の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 3に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記第 1段差部（9 a) 及び前記第 2段差部（1 0 a) は、高さの異なる面を有して構成されたものであることを特徴とする。本発明 6の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明 1に記載の非水電解質電池の外装ケースであって、

射出成形金型で射出成形して前記ケース本体（4 a) を成形し、前記側板（4 c) を射出成形金型に挿入し、前記側板（4 c) の外周縁部に合成樹脂を射出してカバー外周枠（1 0) を一体に固着して前記カバー（4 b) を形成し、

前記ケース本体外周枠（9) と前記カバ一外周枠（1 0) とを対向させて、一体に接合させて前記外装ケース（4) を製造することを特徴とする。

本発明 7の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明 6に記. 載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、

前記固着は、前記射出成型金型内での前記カバー外周枠（10) の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものであることを特徴とする。

本発明 8の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明 7に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、

前記超音波溶着のために前記ケース本体外周枠（9) 及び/又は前記カバー外周枠（1 0) に、前記接合のための凸部である溶着部（2 2) が形成されていることを特徴とする。

本発明 9の非水電解質電池の外装ケースは、

非水電解質電池を外装する外装ケースであって、

前記非水電解質電池の他の側面より広い側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第 1側板（44 e) と、

前記非水電解質電池の前記広い側面と対向する側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第 2側板（44 c)と、

前記第 1側板（44 e) の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第 1外周枠体（44 f ) 、及び

前記第 2側板（44 c) の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第 2外周枠体（44 d) と、

前記第 1外周枠体（44 f ) と前記第 2外周枠体（44 d) とが対向して一体に接合するための接合部と

からなることを特徴とする。

本発明 1 0の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 9に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記接合部は、前記第 1外周枠体（44 f ) と前記第 2外周枠体（4 4 d) とを相対的に位置決めするための位置決め手段（49 a) を有することを特徴とする。

本発明 1 1の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 1 0に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記位置決め手段（49 a) は、相互に嵌合し位置決めするための凹部（49 a) と、前記凹部（49 a) に挿入される凸部が前記第 1外周枠体（44 f ) 及び前記第 2外周枠体（44 d) に形成されていることを特徴とする。

本発明 1 2の非水電解質電池の外装ケースは、本発明 9に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記第 1外周枠体（44 f ) 、及び又は前記第 2外周枠体（44 d ) には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（43) が形成されていることを特徴とする。

本発明 1 3の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明 9に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法であって、

前記第 1側板（44 e) を射出成形金型に挿入し、前記第 1側板（4 4 e) の外周縁部に合成樹脂を射出して第 1外周枠体（44 f ) を一体に固着して第 1ケース本体（44 a) を成形し、

前記第 2側板（44 c) を射出成形金型に挿入し、前記第 2側板（4 4 c) の外周縁部に合成树脂を射出して第 2外周枠体（44 d) を一体に固着して第 2ケース本体（44 b) を成形し、

前記第 1ケース（44 a) と前記第 2ケース（44 b) とを対向させて、前記第 1外周枠体（44 f ) と前記第 2外周枠体（44 d) とを一体に接合させることを特徴とする。

本発明 14の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明 1 3 に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法であって、

前記固着は、射出成型金型内での第 1外周枠体及び第 2外周枠の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものであることを特徴とする。

本発明 1 5の非水電解質電池の外装ケースの製造方法は、本発明 14 に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法であって、

前記超音波溶着のために前記第 1外周枠体（44 f ) 及び/又は前記第 2外周枠体（44 d) に、前記接合のための凸部である溶着部（22

) が形成されていることを特徴とする。

なお、本発明でいう非水電解質電池とは、電解質に非水電解質材料を含む電池を意味する。この非水電解質材料は、電解質液、ポリマーゲル電解質、固体電解質、ポリマー電解質、溶融塩電解質等を含む。また、電池は、二次電池のみならず、一次電池も含まれる。非水電解質材料を含む電池には、リチュームイオン電池、リチュームイオン二次電池、リチュームイオン ·ポリマー電池等がある。図面の簡単な説明

,図 1は、リチュームイオン ·ポリマー二次電池を示す外観図である。図 2は、リチュームイオン ·ポリマー二次電池を分解した状態を示す説明図である。 ·

図 3は、図 1の X— X断面図である。

図 4は、図 1の Y— Y断面図である。

図 5は、カバーを成形するときの射出成形金型の断面図である。

図 6は、射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。

図 7は、射出成形金型におけるカバーの外周枠体の部分拡大図である。図 8は、外周枠体のキヤビティに溶融樹脂を射出した状態を示す断面図である。

図 9は、接着後の外装ケースの部分断面図である。

図 1 0は、カバ一を超音波溶着によりケース本体に接合するときの状態を示す断面図である。

図 1 1は、側面を形成する薄板材の他の形状の例である。

図 1 2は、実施の形態 2を示すものであり外周外枠のキヤビティに溶融樹脂を射出した状態を示す断面図である。

図 1 3は、実施の形態 2を示すものであり成形後のカバーを示す部分断面図である。

' 図 1 4は、実施の形態 3の真空成形のための熱成形型の断面を示す断面図である。

図 1 5は、実施の形態 3の射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。

図 1 6は、実施の形態 3の射出成形後のカバーの断面図である。

図 1 7は、実施の形態 4の射出成形金型を閉じた状態を示す断面図である。

図 1 8は、実施の形態 4の射出成形金型の部分拡大図である。

図 1 9は、実施の形態 4の射出成形後のカバーの部分拡大図である。図 2 0は、実施の形態 5の射出成形後のカバーの部分拡大図である。図 2 1は、実施の形態 6の射出成形後のカバーの部分拡大図である。図 2 2は、実施の形態 7で、カバ一を成形するときの射出成形金型の断面図である。

図 2 3は、実施の形態 7で、射出成形金型を閉た状態を示す断面図である。

図 2 4は、他の形状のリチュームイオン ·ポリマー二次電池を示す外観図である。

図 2 5は、図 2 4のリチュームイオン ·ポリマー二次電池を分解した状態を示す説明図である。発明を実施するための最良の形態

[実施の形態 1 ]

以下、本発明の実施の形態 1を説明する。図 1は、本発明を適用したリチュームイオン ·ポリマ一二次電池 1の外観図を示し、図 2はこのリチュ一ムイオン ·ポリマ一二次電池 1を分解した分解部品図を示している。図 3は図 1の X— X断面図、図 4は図 1の Y— Y断面図である。リチュームイオン ·ポリマー二次電池 1は、繰り返し充電ができる電池であり携帯電話器等の電池として使用されるものである。リチュームイオン ·ポリマー二次電池 1は、電解液をゲル状のポリマー電解質に置き換えることで、薄型 ·軽量を実現したものである。本例では携帯電話器等に用いられるように薄型（例えば、 3 . 8 mm) を実現したものである。

リチュームイオン ·ポリマー二次電池 1の外装ケース 4は、後述する方法で製造される合成樹脂製のケースである。この外装ケース 4は、基本的にケース本体 4 aとカバー 4 bで構成されている。この外装ケース 4のケース本体 4 aには 3個の貫通孔である端子窓 3が形成されており、ここから電流が入出力される。図 2は、リチュームイオン ·ポリマー二次電池の分解部品図である。電池素子 2は、電池を構成するリチュームイオン ·ポリマー二次電池の本体である。

電池素子 2は、帯状の正極と帯状の負極とが、ポリマー電解層及び Z 又はセパレー夕を介して積層され、長手方向に巻回されるとともに、正極及び負極からそれぞれ正極端子 5と負極端子 6とが外部に導出されている。正極は、帯状の正極集電体の上に正極活物質層が形成されてなり、さらに正極活物質層上にポリマ一電解質層が形成されてなり、さらに負極活物質層上にポリマー電解質層が形成されている。正極端子 5及び負極端子 6は、それぞれ正極集電体及び負極集電体に接合されている。これらの詳紬な材質、機能の説明は、本発明の要旨でもないので省略する。電池素子 2は、アルミラミネートフィルム 7で包装されたものである。このアルミラミネートフィルム 7は、内側からポリプロピレン（P P ) 層、アルミニウム層、ポリアミド層等で作られた積層構造を有する。ァルミ二ゥム層は、電池内部への水分の侵入を防ぐものである。ポリプロピレン層は、ポリマー電解質の変質を防ぐとともに、アルミラミネートフィルム 7の接合面となる。即ち、アルミラミネートフィルム 7を封印のための接合は、このポリプロピレン層同士を対向させて熱融着させることにより行う。 '

ポリアミド層は、アルミラミネートフィルム 7の強度とガスバリァ性を持たせるためのものである。電池素子 2の矩形の外周の 3方向には、アルミラミネートフィルム 7が延長して配置されている。即ち、電池素子 2の側部位置である側部裾部 7 bと上部位置である上部裾部 7 aを有している。側部裾部 7 bと上部裾部 7 aは、電池素子 2の内部へ水分が外部から侵入するのを防ぐためにポリプロピレン層同士の熱融着部を幅を持って配置したものである。側部裾部 7 bは、図 2に示すように一方向に折り曲げて外装ケース 4内に収納される。

畨状に長い正極端子 5及び負極端子 6は、それぞれ折り曲げられて上部裾部 7 aの部分に積層される。この正極端子 5及び負極端子 6に隣接して、これと積層する保護回路基板 8が配置されている。保護回路基板 8上の端子と正極端子 5及び負極端子 6の先端は、スポット溶接、超音波溶接等により接続され電気的に導通されている。保護回路基板 8は、上部裾部 7 aと共に電池素子 2の厚み内で収納されるのでコンパクト化が図れる。

保護回路基板 8には、サーモスタット、 P T C、温度ヒューズ等の保護素子及び、あるいは保護用電子回路が実装されている（図示せず）。また、保護回路基板 8には、電流を取り出すための接触端子である入出力端子 8 aが配置されており、この入出力端子 8 aが端子窓 3から挿入された機器側の端子に接触できるようになつている。なお、本例の端子窓 3は、ケース本体 4 aの側面に形成されているが、この側面と 9 0度異なる他の面、例えばカバー 4 bに形成しても良いし、又はケース本体 4 aとカバ一 4 bに跨って形成したものであっても良い。電池素子 2、及び保護回路基板 8は、半割構造であるケース本体 4 a内に収納され力バー 4 bで覆われる。

本発明の実施の形態 1は、このような外装ケース 4に関するものであり、半割状のケース本体 4 a，カバー 4 bとし、電池素子 2、及び保護回路基板 8等をこの 2つの筐体で挟み内装するものである。完成されたリチュームイオン ·ポリマー二次電池 1は、電池素子 2、及び保護回路基板 8等が内装され、ケ一ス本体 4 a、及びカバー 4 bと一体となった製品である。この外装ケース 4の表面にはラベル等によって製品名、製造会社名等が表示される。従来は前述のように合成樹脂製のプラスチックモールドケースを使用していた。しかし、この合成樹脂製のものは、射出成形によって複雑な形状のものを製造することはできるが、薄くするには限界がある。これに比べ、本発明の実施の形態 1では、薄板材又は薄板材と射出成形の組み合わせ品を用いたので、軽くて薄く、且つ複雑な形状のものも加工することができる特徴がある。また、後述するように金型構造が簡単になる利点もある。

本発明の外装ケース 4は、このような材料の特徴を生かし、リチュームイオン ·ポリマー二次電池 1を収納するケース本体 4 aを可能な範囲で薄い状態で射出成形した面部 9 b (側面）の外周縁部を段差部 9 aのあるケース本体外周枠 9とし、このケース本体 4 aに対向して覆われるカバー 4 bを合成樹脂製でフィルム状（薄膜）の薄板材 4 c (側面）を使用し、その外周縁部に合成樹脂を射出して被覆し段差部 1 0 aのあるカバー外周枠 1 0とし、このケース本体 4 aのケース本体外周枠 9と力バー 4 bのカバー外周枠 1 0を段差部 9 a , 1 0 aを介して対向接合することで、薄いが強度がありしかも製造し易い外装ケース 4としたものである。

ケース本体 4 aの内部の端部には、保護回路基板 8を支持するための基板支えリブが必要に応じ一体に形成されるが、本実施の形態においては図示されていない。又、リチュームイオン ·ポリマー二次電池 1がケース本体 4 a内でずれないように配置されていることはいうまでもない。このように、非水電解質電池である電池素子 2を収納した外装ケース 4 の構造を示したのが図 3及び図 4である。

[外装ケース 4の製造方法]

次に外装ケース 4の製造方法について説明する。本実施の形態の場合のケース本体 4' _aは、電池素子 2を収納する面部 9 bとケース本体外周枠 9とは同一キヤビティで同時に射出成形により成形されていた一体構造のものである。ケース本体 4 aのケース本体外周枠 9に断面構造が階段状の段差部 9 aが形成さ.れている。この部分に嵌合のためにアンダーカット部を配置しても良いが、この場合は金型を分割したり弾性変形を利用したりして型抜きができる公知の方法によって射出成形を行う。

この射出成形方法は一般的な方法に基づくので説明は省略する。電池素子 2を収納する面部 9 bは、外装ケース 4に要求される機械的強度の範囲内で出来るだけ薄くする。一方カバー 4 bの方は、図 5に示すように、電池素子 2を覆うカバ一 4 bの面部は、合成樹脂'製のフィルム状（本例では 0 . 1 nim) の薄板材 2 0 (薄板材 4 cの素材）で構成する。予め薄板材 2 0の一方の表面には、製品の仕様、商標等を印刷、又はラ • ベル等を貼付したものであっても良い。

薄板材 2 0への成形前の機種名、容量、生産地等の表示の印刷、又は印刷に換えてラベル等の貼付は素材が平面であるから容易にできる利点がある。薄板材 2 0の素材は合成樹脂であり、 P B T (ポリブチレンテレフ夕レート）、 A B S樹脂、 P C (ポリ力一ポネート）、 P E T (ポリエチレンテレフタレート）等を使用する。本実施の形態 1では、板厚は、 0 . 0 2〜0 . 3 mm程度のものを用いる。図 5に示すように、こ- の矩形の薄板材 2 0を射出成形金型の固定金型 1 1に真空吸着等の手段により配置する。

この後、可動金型 1 2を固定金型に移動させて薄板材 2 0を加圧して、図 6、図 7に示すように塑性変形させる。この塑性変形は、外周にテ一パー部 2 1に拡がった箱状のものである。テーパー部 2 1の変形により、角部に皺ができたりする可能性はあるが、後述するようにカバ一外周枠 1 0を構成する溶融樹脂を射出することにより、軟化して引き伸ばされるために問題はない。図 6 , 図 7に示すように、カバー外周枠 1 0を形成するために射出成形機のノズル先端からスプル 1 3に溶融樹脂が射出され、これがランナ 1 4、及びゲート 1 5を通って、カバー外周枠 1 0を構成するキヤビティ 1 6に充填される。この充填でテーパー部 2 1は延びて図 8に示すように可動金型 1 2のキヤビティ面に密着した状態となり、カバー外周枠 1 0が構築される。カバー外周枠 1 0を構成する合成樹脂は、前述した薄板材 2 0と同一材質である P B T、 A B S、 P C、 P E T等の樹脂を使用する。好ましくは、電池素子 2を構成するアルミラミネートフィルム 7と熱膨張係数が近く耐薬品性に優れたものが好ましい。電池素子 2 が熱によって熱収縮したとしてもこれに追従できるようにするためである。

このキヤビティ 1 6への溶融樹脂の充填により、前述のとおり、この溶融樹脂と薄板材 2 0が熱融着してカバ一外周枠 1 0を構成する。熱融着させるためには、カバ一外周枠 1 0と薄板材 2 0は同一の樹脂材料が好ましい。なお、通常このような射出成形は、生産性向上の観点から複数の製品に対して同時に行うので、.実際は複数のキヤビティ 1 6にランナ 1 4を介して溶融した合成樹脂体が他のキヤビティ（図示せず）にも同時に射出され、複数のカバ一 4 bが同時に成形される。

ケース本体 4 aの厚さは、電池素子 2の厚さに近い寸法を有している。このケース本体 4 aのケース本体外周枠 9には端子窓 3が設けられており、又、このケース本体 4 aのケース本体外周枠 9の端部には位置決め穴 A又は位置決め凸部（円筒） Bが形成されている。ケース本体 4 aのケース本体外周枠 9に凸部 Bが設けられれば、カバー 4 bのカバー外周枠 1 0には穴 Aが設けられる。前述のように、ケース本体 4 a、カバー 4 bの外周縁部にはケース本体外周枠 9、カバー外周枠 1 0が成形されている。このケース本体外周枠 9、カバー外周枠 1 0の接合部は段差部 9 a , 1 0 aを構成していて、ケース本体 4 a、カバー 4 bを接合するときは、この段差部 9 a， 1 0 aを介して接合することになる。

この接合部に段差部 9 a , 1 0 aをそれぞれ形成することにより外装ケース 4の機械的な強度が高まる。これは、図 9は、接合後の状態を示した部分断面図である。図 9に示すようにカバ一 4 b側に Fの力が負荷したとき、接合部は、段差部 9 a， 1 0 aを構成したことにより、この段差部 9 a , 1 0 aを介して相手側のケース本体 4 aも負荷 Fを受けることになる。

従って、例えば全面フラットな構成の接合部と比べると、負荷 Fを接合部で受けると同時に段差の突き当て部分 9 cでも受けることになるので、接合強度を一層高めることとなる。この構成は例えば落下等によつて生じる衝撃的な負荷が与えられても、カバ一 4 bがケース本体 4 aから剥がれる等、外装ケース 4を破損するおそれのない構造である。

カバ一 4 bのカバ一外周枠 1 0の段差部 1 0 aに沿って、超音波溶着のために必要に応じて溶着部（リツヂ） 2 2が形成されている。この接合部に形成された溶着部（リツヂ） 2 2は相手側との接合の強度を強く、かつ容易にするために形成されている。この溶着部 2 2は、相手側の接着部に設けてもよい。接合部は、フラット形状であっても熱融着で接合は可能であるが、凸形状にした方が接合力を強化することができる。

更に、ケース本体 4 aとカバー 4 bの接合時の位置決めは前述した相互の接合部の段差部 9 a , 1 0 aを合わせることで行うことが可能であるが、接合部に、ケース本体 4 aに形成したピン（図示せず）を、保護回路基板 8、又は他方のカバー 4 bに形成した位置決め穴に挿入して接合する形状のものにすると、保護回路基板 8を含めて互いに位置決めされるのでより好ましい。

図 1 0は、超音波溶着するときの断面図である。前述した方法により成形されたケース本体 4 aは、ホルダ（固定治具） 2 5の所定の位置決め凹部 2 6·に挿入されて位置決めされる。このケース本体 4 aの内部に、電池素子 2が載せられ、更にこの上部にカバー 4 bが向かい合わせで載せられる。

この状態で、超音波溶着装置の超音波発振器（図示せず）により駆動される固定ホーン 2 8の先端に固定された工具ホーン 2 7が下降し、力バー 4 bのカバー外周枠 1 0部分が加圧される。超音波溶着の原理は、 2つの合成樹脂の接合面に超音波振動を与え摩擦熱で溶着させるものである。

即ち、溶着しょうとする 2つの合成樹脂成形品の一方に超音波振動を与えられた工具ホーン 2 7を接触させると、工具ホーン 2 7の先端から成形品に伝達された超音波振動エネルギーが、 2つの成形品の接合面で機械的振動（槌打ち効果という）に変化する。すると、接合部全面にわたって摩擦熱が発生しその部分が溶融し、接合面が瞬間的に溶着される。ケース本体 4 aの溶着部 2 2はリッジと称する溶着部になっていて、超音波エネルギーをこの溶着部 2 2に集中させると、カバ一外周枠 1 0 の接合面の温度上昇が速くなり、溶着が完全なものとなる。

このようにして、図 1 0に示すようにケース本体 4 aとカバー 4 bを矢印の方向に突き合わせてケース本体外周枠 9及びカバ一外周枠 1 0の接合部の段差部 9 a， 1 0 aを互いに接合する。この超音波溶着は、接合部の仕上がりがきれいで、溶着時間が短い。本発明の外装ケース 4に適用することは、製品の小さいものに適用でき、能率的に処理することができて効果的である。この接合は、一度突き合わせ接合すると分解は出来ないので、実際は電池素子 2、保護回路基板 8等を組み込んだ後に突き合わせ接合して一体化させる。図 9は、接着後の外装ケース 4の突合せ部分の部分断面図である。又、本実施の形態 1の図は、説明用のため模式的に示されているが、実際は、薄板材 2 0、カバー外周枠 1 0は極めて薄い形状になっていて非常に軽いものである。本発明の外装ケース 4による外装は、ケース本体外周枠 9、カバー外周枠 1 0が形成されている上に段差部 9 a， 1 0 aを設けているので、強度的に強い。又、デザイン的にも優れた効果を示し、製品であるリチュームイオン ·ポリマー二次電池 1は、丈夫で高級感のある製品とすることができる。

又、ラベル、印刷等も薄板材 2 0の段階でも容易に取り付けることができるので、多様なデザインを施すことができ、しかも生産性を高くすることができる。カバー 4 bの薄板材 2 0は外周縁部を前述のように射出成形のとき折り曲げて構成したが、薄板材 2 0を予め折り曲げ可能な形状にしておくこともできる。図 1 1はその例で、側面を形成する薄板材 4 cの原形状を示した図であり、この薄板材 4 cは、四隅に切欠き 2 3と折り曲げ線 2 4が形成されている。

射出成形金型内にインサ一卜する前に、切欠き 2 3と折り曲げ線 2 4 が形成されているので、成形時に薄板材 2 0 aの変形が容易であり、正確な外装ケース 4の成形が可能になる。又、本実施の形態においては、図のように蓋部材の外周部分を折り曲げた形状としたが、成形せず平面上の板であってもよい。次にその実施の形態を説明する。

[実施の形態 2 (外装ケース 4の他の製造方法） ]

図 1 2は、実施の形態 2を示すものでありカバー 4 bを成形するときの射出成形金型の部分断面図である。前述した実施の形態 1では、薄板材 2 0を塑性変形させた後、カバー外周枠 1 0の部分を射出成形していた。図 1 2に示す実施の形態 2は、カバ一外周枠 1 0の外周部分まではみ出ない構成のものである。従って、キヤビティ 3 0では薄板材 2 0の変形は実質的にはない。この実施の形態 2は、射出成形後の薄板材 2 0 のトリミングを必要としないので製造が容易である。図 1 3は、成形後のカバ一 4 bを部分的に断面図で示したものである。

[実施の形態 3 (薄板材の熱成形） ]

前述した実施の形態 1及び 2は、何れも射出成形金型内で外装ケース 4の側面を構成するカバー 4 bの薄板材 4 cを所定形状に成形するものであった。本実施の形態 4は、射出成形金型内にインサートする前に熱成形により行うものである。図 1 4は、真空成形のための熱成形型 2 5 aの断面を示す断面図である。図 1 4に示すように熱可塑性のシートである薄板材 2 0 bを熱成形型 2 5 aの上に固定し、ヒータ 3 4で加熱して軟化した薄板材 2 0 bを真空装置に連通する真空回路 3 5で熱成形型 2 5 aに吸付けて成形する方法である。

この後、熱成形された薄板材 2 0 bの外周を切断装置（図示せず）でトリミングする。図 1 5に示すように、熱成形されかつトリミングされた薄板材 2 0 bは射出成形金型内にィンサー卜される。前述した実施の形態と同様に、溶融樹脂が射出され、これがランナ 1 4、及びゲート 1 5を通って、カバー外周枠 1 0を構成するキヤビティ 3 6に充填されて成形される。

この後、図 1 6に示すように薄板材 2 0 bの外周の余分な部分は切断刃 2 9により切断し、カバー 4 bを完成させる。なお、前述した熱成形は、真空成形であり成形圧が 1気圧以下であつたが、 2〜 8気圧程度の圧縮空気を使用して成形する圧空成形（プレツシャ成形）であっても良い。

[実施の形態 4 ] (薄板材の熱成形）

本実施の形態 4は、実施の形態 3と同様に射出成形金型内にィンサートする前に熱成形により行う点は同一である。熱成形された薄板材 2 0 cの外周を切断装置（図示せず）でトリミングする点も同一である。しかしながら、図 1 8に示すように、熱成形されかつトリミグされた薄板材 2 0 cは切断により切断面にバリ 3 1が発生する。

このバリ 3 1は、前述した射出成形後に超音波溶着装置による超音波溶着の前後にバリ 3 1を除去するためのバリ取り工程を入れる必要がある。本実施の形態 5は、このバリ取り工程を省略できるようにしたものである。カバー外周枠 1 0を構成する薄板材 2 0 cの外周部 3 2を、力バー外周枠 1 0の厚さ h (図 1 9 ) より短く切断する。

図 1 7に示す射出成^金型のキヤビティ 3 3内にこの外周部 3 2が位置されるが、このキヤピティ 3 3に溶融樹脂を射出すると、薄板材 2 0 cの外周部 3 2が軟化してこの溶融樹脂と熱融着して一体となる（図 1 9の状態）。樹脂の材質が異なっても、着色剤が同一であれば、薄板材 2 0 cとカバ一外周枠 1 0の境界は肉眼では判別することができない。従って、実施の形態 4の成形方法は、射出成形後のトリミング作業がなくなり、工程を減らすことができる利点がある。

[実施の形態 5 ] (段差部の他の構成）

図 2 0は、外装ケース 4のケース本体 4、又はカバー 4 bの接合部の段差部 9 a , 1 0 aを異なる高さの接合部分を階段状に複数設けた例である。図はカバー 4 bの例であるが、ケース本体 4 aにおいても同様である。接合面積が大きくなり接合力は高められ、カバー外周枠 1 0の外部からの力に対しては、前述の例同様にケース本体 4 aのケース本体外周枠 9でも受けることができるので、外装ケース 4を強化する点で効果がある。

[実施の形態 6 ] (段差部の他の構成）

図 2 1は、外装ケース 4の接合部の段差部 9 a , 1 0 aを傾斜面とした例である。図はカバ一 4 bの例であるが、ケース本体 4 aにおいても同様である。この傾斜面は段差部 9 a , 1 0 aの特殊例であるが、カバ一外周枠 1 0の外部からの力に対しては、前述の例同様にケース本体 4 aのケース本体外周枠 9でも受けることができるので、外装ケース 4を強化する点で効果がある。

[実施の形態 7 ] (薄板材の R熱成形）

図 5から図 8に示される実施の形態 1の薄板材の熱成形においては、図 5〜図 8に示すように、薄板材 2 0はテーパー部 2 1の変形部分を全て外周枠体へ融着することを考慮して大き目の形状で塑性変形を行っている。これに対し、本実施の形態 7の場合は、図 2 2に示すように薄板材 2 0は、図 5に示す薄板材 2 0に比し形状を小さくしている。

更に本実施の形態の特徴は、可動金型 1 2の隅部 1 2 aを意図的に R 形状にしたことである。前述同様に、固定金型 1 1に真空吸着された薄板材 2 0を可動金型 1 2との間で加圧し塑性変形させると、図 2 3のようになる。この塑性変形後、薄板材 2 0の外周部分 2 1 aは、可動金型 1 2内に納まり、型枠から外部に出ることはない。この外周枠部分 2 1 aは、可動金型 1 2の隅部 1 2 aに合わせて R形状となる。

融着樹脂はスプル 1 3、ランナ 1 4を介してゲート 1 5から充填されると、可動金型 1 2の隅部 1 2 aの R形状に沿って外周枠部分 2 1 aを全て覆う状態で段差形状を有て融着される。外装ケース 4として完成したときは、この外装ケース 4の角部となり R形状で曲線のあるなめらかな形状となる。 R形状にすることで、外装ケース 4の強度を強化することができるとともに、デザィン的にもなめらかでソフトイメージをもたせるのに効果的である。

[実施の形態 8 ] (他のリチュームイオン ·ポリマ一二次電池）図 2 4は、本発明を適用したリチュームイオン ·ポリマー二次電池 4 0の外観図を示し、図 2 5はこのリチュ一ムイオン，ポリマ一二次電池 4 0を分解した分解部品図を示している。前述した図 1〜図 4に示したケース本体 4 aは、電池素子 2を収納する面部 9 bとケース本体外周枠 9とは同一キヤビティで同時に射出成形により成形された一体構造のものである。

図 2 4、及び 2 5に示すリチュームイオン ·ポリマー二次電池 4 0め外装ケース 4 4は、第 1ケース本体 4 4 aと第 2ケース本体 4 4 bの半割り構造のものを一体に接合した構造である。この第 1ケース本体 4 4 a及び第 2ケース本体 4 4 bは、前述した実施の形態 1ないし 8のケ一スカバー 4 aとぼぼ同一の製造方法で製造されたものであり、その構造、製造方法についての説明は重複するので省略する。

第 1ケース本体 4 4 aの第 1側板 4 4 eは、前述したように合成樹脂製のフィルム状のものであり肉厚が薄いもので構成されている。この第 1側板 4 4 eの外周縁部には、前述した方法で合成樹脂製の第 1外周枠体 4 4 f が射出成形により成形され金型内で一体に固着される。同様に、第 2ケース本体 4 4 bは、フィルム状で合成樹脂製の第 2側板 4 4 c、及びこの第 2側板 4 4 cの外周縁部に合成樹脂製の第 2外周枠体 4 4 d が射出成形で一体に形成されている。

第 1外周枠体 4 4 f と第 2外周枠体 4 4 dは、対向して一体に超音波溶着、接着剤等の手段で一体に接合される。この外装ケース 4 0の第 1 ケース本体 4 4 aには 3個の貫通孔である端子窓 4 3が形成されており、ここから電流が入出力される。第 2ケース本体 4 4 bには基板支えリブ 4 9、位置決め穴 4 9 a等が形成されている。位置決め穴 4 9 aには、組立時に第 2ケース本体 4 4 bの位置決めピンが挿入されるので、第 1 ケース本体 4 4 aと第 2ケース本体 4 4 bの組立て時の精度が高い。

電池素子 4 2、保護回路基板 4 8、正極端子 4 5、負極端子 4 6等は、前述したリチュームイオン ·ポリマー二次電池 1と実質的に同一構造、機能であり、その説明は省略する。 [その他の実施の形態]

前述した実施の形態 1〜 7では、外周枠体の外側に外皮として薄板材 2 0を配置したものであつたが、薄板材 2 0を必ずしも外周枠体の外側に配置する必要はなく内側に配置したものであっても良い。産業上の利用可能性

前述した本発明の非水電解質電池の外装ケースの実施の形態は、アルミラミネートフィルムで包装されたポリマー電池に適用したものであつた。しかしながら、本発明の外装ケースは、リチュームイオン電池の外装するスチール缶、アルミニウム缶等の金属ケースの外装にも適用することができる。

Claims

請求の範囲 '

1. 非水電解質電池を外装する外装ケース（4) であって、

側面の外周縁部に一体に設けられた矩形のケース本体外周枠（9) を有して構成され、前記非水電解質電池を収納するための合成樹脂製のケース本体（4 a) と、

前記ケース本体（4 a) に収納された前記非水電解質電池の開放側の側面を覆う合成樹脂製のフィルム状の側板（4 c) 、及び前記側板（4 c) の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製のカバー外周枠（1 0) とからなるカバー（4 b) とからなり、

前記ケース本体外周枠（9) と前記カバ一外周枠（1 0) とが対向して一体に接合するための接合部と

からなることを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

2. 請求項 1に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記接合部は、前記ケース本体外周枠（9) と前記カバー外周枠（1 0) を相対的に位置決めするための位置決め手段（9 a, 1 0 a) を有する

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

3. 請求項 2に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記位置決め手段（9 a， 1 0 a) は、前記ケース本体外周枠体（9 ) に断面構造が階段状の第 1段差部（9 a) が形成され、前記カバー外周枠（1 0) に断面構造が階段状の第 2段差部（ 1 0 a) が形成されており、

前記第 1段差部（9 a) 及び前記第 2段差部（ 1 0 a) が対向して嵌合して一体に接合されている

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

4. 請求項 1又は 2に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、前記ケース本体（4 a) には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（3) が形成されている

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

5. 請求項 3に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記第 1段差部（9 a) 及び前記第 2段差部（1 0 a) は、高さの異なる面を有して構成されたものである

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

6. 請求項 1に記載の非水電解質電池を外装する外装ケースの製造方法において、

射出成形金型で射出成形して前記ケース本体（4 a) を成形し、前記側板（4 c) を射出成形金型に挿入し、前記側板（4 c) の外周縁部に合成樹脂を射出してカバ一外周枠（1 0) を一体に固着して前記カバー（4 b) を形成し、

前記ケース本体外周枠（9) と前記カバー外周枠（1 0) とを対向させて、一体に接合させて前記外装ケース（4) を製造する

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。

7. 請求項 6に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、 , 前記固着は、前記射出成型金型内での前記カバー外周枠（1 0) の溶融樹脂による熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものであることを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。

8. 請求項 7に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、前記超音波溶着のために前記ケース本体外周枠（9) 及び/又は前記カバ一外周枠（1 0) に、前記接合のための凸部である溶着部（22) が形成されている

9. 非水電解質電池を'外装する外装ケースであって、前記非水電解質電池の他の側面より広い側面を覆うフィルム状で合成樹脂製の第 1側板（44.e) と、

前記第 1側板（44 e) の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第 1外周枠体（44 f ) 、及び'

前記第 2側板（44 c) の外周縁部に一体に固着された合成樹脂製の第 2外周枠体（44 d) とからなり、

からなることを特徴とする非永電解質電池の外装ケース。

1 0. 請求項 9に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記接合部は、前記第 1外周枠体（44 f ) と前記第 2外周枠体（4 4 d) とを相対的に位置決めするための位置決め手段（49 a) を有する

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

1 1. 請求項 1 0に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、前記位置決め手段（49 a) は、相互に嵌合し位置決めするための凹部（49 a) と、前記凹部（49 a) に挿入される凸部が前記第 1外周枠体（44 f ) 及び前記第 2外周枠体（44 d) に形成されている

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

1 2. 請求項 9に記載の非水電解質電池の外装ケースにおいて、

前記第 1外周枠体（44 f ) 、及び/又は前記第 2外周枠体（44 d ) には、前記非水電解質電池の入出力端子に接触できるように貫通した貫通孔である端子窓（43) が形成されている

ことを特徴とする非水電解質電池の外装ケース。

1 3. 請求項 9に記載の非水電解質電池を外装する外装ケースの製造方法において、

前記第 2側板（44 c) を射出成形金型に挿入し、前記第 2側板（4 4 c) の外周縁部に合成樹脂を射出して第 2外周枠体（44 d) を一体に固着して第 2ケース本体（44 b) を成形し、

前記第 1ケース（44 a) と前記第 2ケース（44 b) とを対向させて、前記第 1外周枠体（44 f ) と前記第 2外周枠体（44 d) とを一体に接合させる

14. 請求項 1 3に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、

前記固着は、射出成型金型内での第 1外周枠体及び第 2外周枠の溶融樹脂に.よる熱融着であり、前記接合は、超音波溶着によるものであることを特徴とする非水電解質電池の外装ケースの製造方法。

1 5. 請求項 14に記載の非水電解質電池の外装ケースの製造方法において、

前記超音波溶着のために前記第 1外周枠体（44 f ) 及び Z又は前記第 2外周枠体（44 d) に、前記接合のための凸部である溶着部（2 2 ) が形成されている