WO2006016535A1 - フィルム外装電気デバイスおよびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

 異常時のガス発生による外装フィルムの膨張時の開放圧力および圧力開放位置を容易かつ確実に設定する。  フィルム外装電池1は、電池要素2と、電池要素2を封止するための2枚の外装フィルム4,5とを有する。外装フィルム4,5は、熱融着樹脂層と非通気層とを含んでおり、熱融着樹脂層同士を対向させて電池要素2を挟み、周縁部を熱融着することによって電池要素2を封止する。2枚の外装フィルム4,5のうち一方には、熱融着によって形成される熱融着部6の一部の領域において、電池要素収納部に露出する部位と外気と接する他の部位とを有するように、熱融着樹脂層が架橋された架橋構造部8が形成されている。

Description

明 細 書
フィルム外装電気デバイスおよびその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、電池やキャパシタに代表される電気デバイスに関し、特に、化学電池要 素やキャパシタ要素などの電気デバイス要素をフィルム力 なる外装材で封止したフ イルム外装電気デバイスおよびその製造方法に関する。
背景技術
[0002] フィルム外装電気デバイスの一種に、フィルム外装電池がある。従来、フィルム外装 電池としては、電池要素をその厚み方向両側から、電池要素の平面寸法よりも大きな 寸法を有する外装フィルムで挟み、電池要素の外周で、対向する外装フィルム同士 を接合することによって、電池要素を気密封止(以下、単に「封止」ともいう)した構成 のものが知られている。電池要素には電極として正極および負極のタブが接続され ており、電池要素が封止された状態では、これらタブは外装フィルムから引き出され た状態とされる。外装フィルムには一般に、金属層と熱融着榭脂層とを積層したラミネ 一トフイルムが用いられ、電池要素の封止は熱融着榭脂層同士の熱融着によって行 われる。
[0003] 金属缶などフィルム以外の他の外装材を用いた場合と同様、フィルムを外装材とす る電池においても、電池内部への外気の進入や電解液の漏れが生じないように、熱 融着部分での封止信頼性が確保されることが要求される。特に、非水電解液を含む 電池 (以下、「非水電解電池」ともいう)では、封止信頼性は重要である。熱融着不良 があった場合、外気の成分により電解液が劣化し、電池性能が著しく低下する。
[0004] ところで、電池の使用時に、規格範囲外の電圧が電池に印加されたりすると、電解 液溶媒の電気分解によりガス種が発生することがある。さら〖こ、電池が規格範囲外の 高温で使用されたりしても、電解質塩の分解などによりガス種のもとになる物質が生 成される。基本的には、規格範囲内で電池を使用してガスを発生させないようにする ことが理想である。しかし、電池の制御回路が何らかの原因で故障して異常な電圧が 印加されたり、何らかの原因で周囲が以上に高温となったりすることもあり、場合によ つては大量にガスが発生することもある。
[0005] 電池内部でのガスの発生は、電池の内圧上昇をもたらす。内圧が極度に上昇する ことにより電池が暴発するのを防ぐために、外装材として金属缶を用いた電池の多く は、電池の内圧が上昇した際にガスを電池の外部へ逃がす圧力安全弁を有している 。しかし、フィルムを外装材とするフィルム外装電池においては、圧力安全弁を設ける ことが構造上難しい。フィルム外装電池では内圧が上昇しすぎるとフィルムが膨張し、 最終的にはフィルムが破裂してその箇所力 ガスが噴出する力 破裂がどの箇所で 発生するか特定できない。そのため、破裂した箇所によっては周囲の機器や部材に 悪影響を及ぼすことがある。
[0006] そこで、従来のフィルム外装電池においては、こういった電池内部でのガスの発生 による不具合を解消するための圧力開放構造が ヽくつか提案されて!ヽる。
[0007] 例えば、特開 2004— 55290号公報には、図 1に示すように、電池要素(不図示)の 周囲で外装フィルム 104を熱融着することによって形成した熱融着部 106の一部を、 電池要素を収納する領域に向力つて突出させたフィルム外装電池 101が開示されて いる。外装フィルム 104には、ガス開放部 107が、その先端部を熱融着部の突出した 部分に臨ませて形成されている。ガス開放部 107は、外装フィルム 104を熱融着しな いことによって形成される。
[0008] このフィルム外装電池 101においては、ガスの発生によって内圧が上昇して外装フ イルム 104が膨張すると、熱融着部 106に引き剥がし応力が働く。熱融着部 106は、 その一部が突出して形成されているので、引き剥がし応力は、熱融着部の突出した 部分に集中し、他の部分と比べてこの部分で優先的に外装フィルム 104の剥離が進 行する。外装フィルム 104の剥離がガス開放部 107まで達すると、フィルム外装電池 101の内部と外気が連通し、ガス開放部 107からガスが放出される。
発明の開示
[0009] 上述した従来の圧力開放構造では、外装フィルムの剥離が、対向する外装フィルム の熱融着榭脂層の間で進行する場合は問題ない。しかし、それ以外の箇所で剥離 が進行すると、圧力開放構造として十分に機能しなくなることがあるという問題点があ [0010] 以下に、その問題点について、図 2〜4を参照して説明する。
[0011] 図 2は、図 1に示したフィルム外装電池の、ガス開放部での断面図である。図 2に示 すように、外装フィルム 104は、熱融着榭脂層 111同士を対面させて配され、熱融着 部 106においては、熱融着榭脂層 111同士が熱融着によって一体ィ匕されている。熱 融着榭脂層 111の外側の層は金属層 112である。この状態でフィルム外装電池の内 圧が上昇すると、外装フィルム 104の弓 Iき剥がし応力が熱融着部 106の内縁に加わ り、外装フィルム 104の剥離が、熱融着榭脂層 111を破壊しながら進行する。
[0012] このとき、図 3に示すように、熱融着榭脂層 111の破壊が熱融着榭脂層 111の厚さ 方向の成分を有する方向に進行すると、剥離位置は、熱融着榭脂層 111と金属層 1 12との界面へ移行する。剥離位置が一旦、熱融着榭脂層 111と金属層 112との界 面へ移行すると、それ以降は図 3に太線で示すように熱融着榭脂層 111と金属層 11 2との界面に沿って剥離が進行する。最終的には、図 4に示すように、剥離がガス開 放部 107を経由せず外装フィルム 104の外端縁に達した段階で、フィルム外装電池 の内部と外気が連通し、圧力が開放される。
[0013] このように、熱融着榭脂層と金属層との界面で剥離が進行すると、ガス開放部は安 全弁として機能せず、剥離が外装フィルムの外端縁に達するまで圧力開放がなされ ない。結果的に、開放圧力が高くなつてしまう。また、剥離が熱融着部の突出した部 分を通過した後は、熱融着榭脂層と金属層との界面での剥離の進行方向が定まらな いので、圧力開放位置が大きくばらつく可能性がある。つまり、従来の圧力開放構造 では、剥離の進行状況によっては、開放圧力および圧力開放位置が不安定となるこ とがあった。
[0014] 上述のことは、フィルム外装電池に限らず、ガスを発生する可能性のある電気デバ イス要素を外装フィルムで封止したフィルム外装電気デバイスに共通の課題である。
[0015] 本発明の目的は、異常時のガス発生による外装フィルムの膨張時の開放圧力およ び圧力開放位置を容易かつ確実に設定することのできる、フィルム外装電気デバィ スおよびその製造方法を提供することにある。
[0016] 上記目的を達成するため本発明のフィルム外装電気デバイスは、電気デバイス要 素と、電気デバイス要素を封止した外装フィルムと、を有する。外装フィルムは、少な くとも熱融着榭脂層を含み、熱融着榭脂層同士を対向させて電気デバイス要素を包 囲し、対向した熱融着榭脂層同士が外周部で熱融着されている。これによつて、外装 フィルムは、熱融着された領域を熱融着部とするとともにその内側の空間を電気デバ イス要素収納部として電気デバイス要素を封止する。対向した外装フィルムの少なく とも一方には、電気デバイス要素収納部に露出する部位および外気と接する他の部 位を有するように、熱融着部の一部を含む連続した領域で、熱融着榭脂層が架橋処 理された架橋構造部が形成されて!ヽる。
[0017] 本発明のフィルム外装電気デバイスにおいては、対向する外装フィルムは熱融着 榭脂層同士が熱融着され、これによつて電気デバイス要素が封止される。熱融着に よって形成された熱融着部の一部を含む領域では、対向した外装フィルムの少なくと も一方が、上記のように特定の領域で熱融着榭脂層に架橋処理が施されて架橋構 造部が形成されている。熱融着部に引き剥がし応力が作用した際、架橋構造部が形 成された領域では他の領域と比較して小さな力で剥離する。そのため、フィルム外装 電気デバイスの内圧上昇によって熱融着部に引き剥がし応力が作用すると、架橋構 造部が形成された領域において、対向する外装フィルムの界面で優先的に剥離が 進行する。その結果、剥離位置および圧力開放位置が特定され、このことから開放 圧力の設定も容易になる。
[0018] 本発明のフィルム外装電気デバイスにおいて、熱融着部を、電気デバイス要素収 納部に向力つて突出した突出融着部を有する形状とし、架橋構造部をこの突出融着 部を含む範囲に形成することが好まし 、。熱融着部に加わる弓 Iき剥がし応力は突出 融着部に集中するので、架橋構造部が形成された領域での剥離の進行が促進され る。また、外気と連通し且つ電池要素収納部と連通しないガス開放部を外装フィルム の外周部に有し、架橋構造部が、外気と接する他の部位としてガス開放部と接した領 域を含んでいる構成とすることも好ましい。この構成によれば、圧力開放は確実にガ ス開放部からなされる。この場合、ガス開放部にチューブを接続することで、圧力開 放時に放出されるガスが適宜位置に導かれる。また、架橋構造部は、外装フィルムの 熱融着榭脂層自身に架橋処理を施すことによって形成してもよいし、架橋処理され た榭脂シートを外装フィルムに融着することによって形成してもよい。 [0019] 本発明のフィルム外装電気デバイスの製造方法は、電気デバイス要素を、少なくと も熱融着榭脂層を含む外装フィルムで包囲し、対向した外装フィルムの外周部同士 を熱融着することによって、熱融着された領域を熱融着部とするとともにその内側の 空間を電気デバイス要素収納部として電気デバイス要素を封止するフィルム外装電 気デバイスの製造方法であり、以下の工程を有する。すなわち、電気デバイス要素収 納部に露出する部位と外気と接する他の部位とを有するように、外装フィルムの熱融 着部とされる領域の一部を含む連続した領域で、対向する外装フィルムの少なくとも 一方の熱融着榭脂層を架橋処理して架橋構造部を形成する工程、架橋構造部を形 成した外装フィルムで、熱融着榭脂層を対向させて電気デバイス要素を挟んで包囲 する工程、および電気デバイス要素を包囲することによって対向した外装フィルムの 外周部同士を熱融着し、電気デバイス要素を封止する工程である。
[0020] このように、本発明のフィルム外装電気デバイスの製造方法は、外装フィルムを熱 融着する前に、外装フィルムの所定の領域に、熱融着榭脂層を架橋処理した架橋構 造部を予め形成しておく。架橋構造部が形成された外装フィルムを用い、通常と同様 に電気デバイス要素を外装フィルムで包囲し、その対面した外周部同士を熱融着す ることで、前述した本発明のフィルム外装電気デバイスが得られる。
[0021] 架橋構造部は、熱融着榭脂層への電子線の照射によって形成することができる。
架橋構造部が形成された領域での剥離力は、架橋構造部を形成する際の電子線の 照射量によって容易に制御できる。
[0022] 本発明によれば、熱融着榭脂層の一部の領域に架橋構造部を形成し、この架橋構 造部を利用して外装フィルムを熱融着することで、異常時のガス発生による外装フィ ルムの膨張時の開放圧力および圧力開放位置を容易かつ確実に設定することがで きる。
図面の簡単な説明
[0023] [図 1]従来のフィルム外装電池の斜視図である。
[図 2]図 1に示すフィルム外装電池の熱融着部での断面図である。
[図 3]図 1に示すフィルム外装電池において、外装フィルムの剥離の進行状況の一例 を説明するための、熱融着部での断面図である。 圆 4]図 1に示すフィルム外装電池において、外装フィルムの剥離が熱融着榭脂層と 金属層との界面で進行した場合の、熱融着部での断面図である。
圆 5]本発明の第 1の実施形態によるフィルム外装電池の分解斜視図である。
[図 6]図 5に示すフィルム外装電池の、圧力開放構造の周囲での部分平面図である。
[図 7]図 6の A— A線断面図である。
圆 8]図 7において突出融着部で外装フィルムが剥離した状態を示す図である。
[図 9]外装フィルムに架橋処理した場合と架橋処理しな ヽ場合での、剥離強度を比較 した実験結果を示すグラフである。
圆 10]本発明の第 2の実施形態によるフィルム外装電池の平面図である。
圆 11]本発明の第 3の実施形態によるフィルム外装電池の平面図である。
[図 12]図 11の B— B線断面図である。
圆 13]本発明の第 4の実施形態によるフィルム外装電池の平面図である。
[図 14]図 13に示すフィルム外装電池の一変形例を示す平面図である。
[図 15]図 13に示すフィルム外装電池の他の変形例を示す平面図である。
圆 16]本発明のさらなる実施形態を説明するための、フィルム外装電池の熱融着部 近傍での断面図である。
符号の説明
1, 21, 31, 41, 51, 61 フィルム外装電池
2, 32, 72 電池要素
3a, 23a 正極タブ
3b, 23b 負極タブ
4, 5, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 75 外装フィルム
4a カップ部
6, 26, 36, 46, 76 熱融着部
6a, 26a, 36a 突出融着部
7, 27, 37, 67, 77 ガス開放部
8, 28, 38, 48, 58, 68 架橋構造部
11 熱融着榭脂層 12 非通気層
13 保護層
24a 非融着部
39, 69 チューブ
78 榭脂シート
発明を実施するための最良の形態
[0025] 図 1を参照すると、複数の正極および複数の負極を積層した構造を有する扁平な 略直方体状の電池要素 2と、電池要素 2の正極および負極にそれぞれ接続された正 極タブ 3aおよび負極タブ 3bと、電池要素 2を封止する 2枚の外装フィルム 4, 5とを有 する、本発明の第 1の実施形態によるフィルム外装電池 1が示されている。
[0026] 電池要素 2は、それぞれ電極材料が両面に塗布された金属箔からなる複数の正極 と複数の負極とが、セパレータを介して交互に積層された構造を有する。各正極およ び各負極の一辺からはそれぞれ電極材料が塗布されて 、な 、未塗布部分が突出し て設けられており、正極の未塗布部分同士、および負極の未塗布部分同士がそれぞ れ一括して超音波溶接されて、正極タブ 3aおよび負極タブ 3bと接続されている。正 極および負極の超音波溶接された未塗布部分は集電部と呼ばれる。つまり、正極タ ブ 3aおよび負極タブ 3bは、それぞれ電池要素 2の集電部に接続されている。
[0027] 電池要素 2を構成する正極および負極は、電極材料の未塗布部分を同じ向き揃え て重ねられている。したがって、正極タブ 3aおよび負極タブ 3bは、電池要素 2の同じ 辺に接続されている。正極タブ 3aおよび負極タブ 3bは、外部との電気的接続用の電 極となるものであり、図 6に示すように、正極タブ 3aおよび負極タブ 3bの先端部分は 外装フィルム 4, 5の外側へ引き出されている。本実施形態では、フィルム外装電池 1 の平面形状を略長方形とし、正極タブ 3aおよび負極タブ 3bを、その長方形の短辺か ら引き出している。
[0028] リチウムイオン電池などの非水電解質電池の場合、一般に、正極を構成する金属 箔にはアルミニウム箔が用いられ、負極を構成する金属箔には銅箔が用いられる。さ らに、正極タブ 3aにはアルミニウム板が用いられ、負極タブ 3bにはニッケル板または 銅板が用いられる。負極タブ 3bを銅板で構成する場合、表面にニッケルめっきを施 してちよい。
[0029] セパレータは、ポリオレフイン等の熱可塑性榭脂から作られた、マイクロポーラスフィ ルム (微多孔フィルム)、不織布あるいは織布など、電解液を含浸することができるシ ート状の部材を用いることができる。
[0030] 外装フィルム 4, 5は、電池要素 2をその厚み方向両側から挟んで包囲するため、電 池要素 2の平面寸法よりも大きな平面寸法を有するものであり、電池要素 2の周囲で 重なり合った対向面同士を熱融着することで、電池要素 2が封止される。したがって、 電池要素 2の周囲は全周に亘つて封止領域とされ、特にその熱融着された領域を、 図面では熱融着部 6として斜線で示している。一方の外装フィルム 4には、電池要素 2を包囲する空間である電池要素収納部を形成するために、中央領域にカップ部 4a を有する。熱融着部 6は、このカップ部 4aの周囲全周に亘つて形成されている。カツ プ部 4aの加工は、深絞り成形によって行うことができる。本実施形態では、一方の外 装フィルム 4のみにカップ部 4aを形成している力 両方の外装フィルム 4, 5にカップ 部を形成してもよいし、また、カップ部を形成せずに外装フィルム 4, 5の柔軟性を利 用して電池要素 2を包囲してもよい。
[0031] 外装フィルム 4, 5は、ラミネートフィルムである。外装フィルム 4, 5を構成するラミネ 一トフイルムとしては、柔軟性を有しており、かつ電解液が漏洩しないように熱融着に よって電池要素 2を封止できるものが用いられる。代表的には、図 7に示されるように
、熱融着性榭脂からなる熱融着榭脂層 11と、金属薄膜など力もなる非通気層 12と、 ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルやナイロンなどのフィルムからなる保護 層 13とをこの順番に積層したものが挙げられる。外装フィルム 4, 5は、これらのうち少 なくとも熱融着層榭脂 11と非通気層 12とを有していればよぐ保護層 13は必要に応 じて設けられる。電池要素 2を封止するに際しては、熱融着榭脂層 11を対向させて 電池要素 2を包囲する。
[0032] 非通気層 12を構成する金属薄膜としては、例えば、厚さが 10〜: L 00 mの、 Al、 T i、 Ti合金、 Fe、ステンレス、 Mg合金などの箔を用いることができる。熱融着榭脂層 1 1に用いられる熱融着性榭脂にっ 、ては後述する。良好な熱融着を行うためには、 熱融着榭脂層 11の厚さは 10〜200 μ mが好ましぐより好ましくは 30〜: LOO μ mで ある。
[0033] 封止領域の一部には、圧力開放構造が設けられている。圧力開放構造は、本実施 形態では、正極タブ 3aと負極タブ 3bとの間に位置している。圧力開放構造は、熱融 着部 6の内縁の一部を電池要素側に突出させて形成した突出融着部 6aと、外装フィ ルム 4, 5の外縁から突出融着部 6aに向力つて延び、かつ先端が突出融着部 6aに達 するガス開放部 7とを有する。ガス開放部 7は、外装フィルム 4, 5を熱融着せず単に 外装フィルム 4, 5同士が向き合つているだけの外装フィルム 4, 5間の領域として形成 されている。これによりガス開放部 7は外気と連通している。また、ガス開放部 7は、電 池要素収納部とは隔てられた位置に形成され、したがって、ガス開放部 7は電池要 素収納部とは連通して ヽな 、。
[0034] さらに、下側すなわちカップ部が形成されていない方の外装フィルム 5の熱融着榭 脂層 11の一部には、架橋処理によって架橋構造部 8が形成されている。架橋構造部 8は、少なくとも突出融着部 6aを含む領域に形成されている。したがって、架橋構造 部 8は、一部位が電池要素収納部に露出し、他の一部位がガス開放部 7に露出して いる一つの連続した領域である。架橋構造部 8は突出融着部 6aを含む領域に形成さ れているため、突出融着部 6aでは、上側の外装フィルム 4の熱融着榭脂層 11は下 側の外装フィルム 5の架橋構造部 8と熱融着されている。
[0035] なお、実際のフィルム外装電池 1ではその外側からは架橋構造部 8を目視すること はできないが、図 6では、架橋構造部 8をその位置を示すものとして表している。この ことは、以降の実施形態を示すフィルム外装電池の平面図にぉ 、ても同様である。
[0036] 架橋構造部 8は、熱融着榭脂層 11に電子線を照射することによって形成することが できる。熱融着性榭脂の架橋方法としては、榭脂に架橋剤を添加する方法もあるが、 電子線を利用することによって、電子線を遮蔽するマスクを用いて容易に、特定の位 置のみに選択的に架橋構造部 8を形成することができる。
[0037] このように、熱融着榭脂層 11には電子線を照射することによって架橋構造部 8が形 成されるので、熱融着榭脂層 11を構成する熱融着性榭脂としては、熱融着が可能で あり、かつ電子線の照射によって架橋構造部 8を形成することのできる榭脂組成物を 用いることができる。このような榭脂組成物であれば、熱融着榭脂層 11を構成する榭 脂には、単独の榭脂、複数種の樹脂の混合物、あるいは、電子線分解型の榭脂であ つても電子線反応性化合物を添加 (混合'塗布等も含む。以下同様。)した樹脂組成 物を用いることができる。
[0038] このような榭脂組成物としては、ポリエチレン (高 ·中 ·低密度ポリエチレン、直鎖状 低密度ポリエチレン)およびポリプロピレン等のポリオレフインホモポリマー;プロピレン エチレン共重合体、プロピレンおよび Zまたはエチレンとブテン 1などの α—ォ レフインとの共重合体等のポリオレフイン共重合体;エチレン 酢酸ビニル共重合体( EVA)、エチレン ェチルアタリレート共重合体(ΕΕΑ)、エチレン メチルアタリレー ト共重合体 (EMA)、エチレンーグリシジメタタリレート共重合体 (EGMA)等の、変成 ポリオレフイン等の—(CH -CHX)—なる繰り返し単位 (Xは、 H、 CH等の置換基)
2 3
を有する榭脂を挙げることができる。
[0039] また、ポリイソプチレン、ポリメタアタリレート、ポリフッ化ビ-リデン等の電子線分解 型の榭脂であっても、以下に示すような電子線反応性化合物を添加すれば、熱融着 榭脂層 11を構成する榭脂として使用可能である。
[0040] 電子線反応性化合物としては、電子線の照射により反応する化合物であれば特に 限定されないが、多官能であって架橋構造を形成しうるものが好ましい。例えば、トリ エチレングリコールジ (メタ)アタリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アタリレート、 ペンタエリスリトールテトラアタリレート、ジペンタエリスリトールへキサアタリレート、ペン タエリスリトールトリアタリレートへキサメチレンジイソシァネートウレタンポリマー等の多 官能アクリル系化合物;メチル (メタ)アタリレート、メトキシポリエチレングリコール (メタ )アタリレート等の単官能アクリル系化合物;多官能アクリル系化合物と単官能アタリ ル系化合物との混合物; 3, 4—エポキシシクロへキシルメチルー 3' , 4'—エポキシ シクロへキサンカルボキシレート、 1, 4 (6—メチルー 3, 4 エポキシシクロへキシ ルメチルカルボキシレート)ブタン等の脂環式エポキシ化合物;ビュルピロリドン、ビ- ルアセテート、ビュルピリジン、スチレン等のビュル化合物等を用いることができる。こ れらの電子線反応化合物は、熱融着性榭脂層の全体に混入されていてもよいし、表 面に塗布されていてもよい。
[0041] 熱融着榭脂層 11への電子線の照射は、電池要素 2の封止工程の前、具体的には 、外装フィルム 4, 5で電池要素 2を包囲する前に、外装フィルム 5単体に対して、架 橋構造部 8を形成しな ヽ領域を電子線遮蔽部材でマスクして行う。電子線遮蔽部材 としては、架橋構造部 8を形成しな 、領域へ電子線が照射されな!、ようにすることが できるものであれば任意の材料を用いることができ、例えば、アルミニウム、鉄、鉛、チ タン、銅等の金属材料、あるいはガラス材が挙げられる。これらの中でも、所望の形状 への加工や成形が容易であると!/ヽぅ観点から、アルミニウムや鉄などの金属材料が好 ましい。
[0042] 次に、本実施形態のフィルム外装電池 1の製造方法の一例を説明する。
[0043] まず、 2枚の外装フィルム 4, 5のうち一方の外装フィルム 5に、上述のようにして所 定の領域に電子線を照射することによって架橋構造部 8を形成する。
[0044] 次 、で、予め用意してぉ 、た、正極タブ 3aおよび負極タブ 3bを接続した電池要素 2を、上記の外装フィルム 4, 5で挟んで包囲する。この際、外装フィルム 4, 5は、熱融 着榭脂層 11同士を対向させた向きとする。その後、外装フィルム 4, 5の、電池要素 2 の周囲で対向している領域を、熱融着ヘッド (不図示)で加圧および加熱して熱融着 部 6を形成し、これによつて電池要素 2を封止する。熱融着の際、熱融着ヘッドとして 、熱融着部 6の形状に対応した加圧面を有する熱融着ヘッドを用いれば、突出融着 部 6aおよびガス開放部 7を形成するための特別な工程は不要となる。また、突出融 着部 6aを形成する位置が外装フィルム 5の架橋構造部 8の位置と一致するように、外 装フィルム 4, 5と熱融着ヘッドとが相対的に位置決めされる。
[0045] 電池要素 2の封止は、例えば、外装フィルム 4, 5の 3辺を一括または各辺ごとに先 に熱融着して、外装フィルム 4, 5を 1辺が開放した袋状に形成しておき、その袋状と なった外装フィルム 4, 5の開放している残りの 1辺力も電解液を注入し、その後、残り の 1辺を熱融着することによって行うことができる。また、残りの 1辺の熱融着を減圧雰 囲気中(減圧チャンバ内)で行えば、封止後のフィルム外装電池 1を大気圧雰囲気中 に戻すことによって、外装フィルム 4, 5は大気圧によって電池要素 2に押し付けられ、 外装フィルム 4, 5を電池要素 2に密着させることができる。
[0046] 以上のように構成されたフィルム外装電池 1によれば、使用中に規格範囲外の電圧 が印加されたり、一時的に高温になったりすることなどによって電池要素 2からガスが 発生すると、フィルム外装電池 1の内圧が上昇する。内圧が上昇すると、外装フィルム 4, 5内の電池要素 2を包囲する空間である電池要素収納部はドーム状に膨らもうとし 、熱融着部 6の内縁には外装フィルム 4, 5の引き剥がし応力が作用する。
[0047] 熱融着部 6には前述した突出融着部 6aが形成されているので、引き剥がし応力は 、この突出融着部 6aに集中し、外装フィルム 4, 5の剥離は突出融着部 6aで優先的 に進行する。突出融着部 6aは、図 7に明確に示すように、外装フィルム 5の架橋構造 部 8と外装フィルム 4の熱融着榭脂層 11とが熱融着された領域である。架橋構造部 8 は、熱融着榭脂層 11と比べて高温で軟ィ匕しにくぐ両者を熱融着しても架橋構造部 8と熱融着榭脂層 11とは完全には一体化せず、架橋構造部 8と熱融着榭脂層 11と の間に境界が存在している。ここで、「高温で軟ィ匕しにくい」とは、例えば榭脂を一定 の応力で加圧しながら昇温させたときの温度 ひずみ特性、いわゆるクリープ曲線に おいて、横軸を温度としたときにそのクリープ曲線の傾きが小さくなることをいう。
[0048] 突出融着部 6aでは架橋構造部 8と熱融着榭脂層 11とが熱融着された構造となって いるため、外装フィルム 4, 5の剥離は、外装フィルム 5の架橋構造部 8と外装フィルム 4の熱融着榭脂層 11との境界に沿って進行する。剥離の進行に伴い、図 8に示すよ うに、突出融着部 6aにおいては、外装フィルム 4, 5は外装フィルム 4の架橋されてい な ヽ熱融着榭脂層 11と外装フィルム 5の架橋構造部 8との境界で分離し、電池要素 収納部とガス開放部 7とが連通する。電池要素収納部とガス開放部 7とが連通するこ とにより、電池要素収納部内のガスはガス開放部 7を介してフィルム外装電池 1の外 部へ放出され、電池要素収納部の圧力が開放される。このように、架橋構造部 8によ つて外装フィルム 4, 5の剥離界面が規定されるので、ガスの開放圧力が安定しており 、かつ、圧力開放がガス開放部 7で確実になされる、信頼性の高いフィルム外装電池 1が提供される。
[0049] 以下に、外装フィルム 4, 5のうちの一方に、架橋構造部 8を形成することによって、 外装フィルム 4, 5の界面で剥離が進行する原理につ 、て説明する。
[0050] 架橋された榭脂層(以下、架橋榭脂層という)と架橋されていない榭脂層(以下、非 架橋榭脂層)とを熱融着した場合、架橋榭脂層と非架橋榭脂層との融着界面では次 のようなことが起こる。架橋榭脂層においては、架橋された高分子鎖は流動すること 力 Sできないため、非架橋榭脂層中の高分子鎖との間で相互に溶融し合って一体ィ匕 することは起こりにくい。ただし、架橋榭脂層であってもその架橋度によっては、架橋 された高分子鎖のマトリクスの隙間あるいは内部に、架橋されていない高分子鎖も存 在する。そのような架橋されて 、な 、フリーな高分子鎖が集まって 、る微小部分では 、高分子鎖は融点以上の温度で溶融 ·流動することができる。
[0051] したがって、上記微小部分が非架橋榭脂層との融着界面に接しているような場合、 互いに接している架橋榭脂層および非架橋榭脂層を融点以上の温度に加熱すると 、融着界面を通じて各榭脂層間で高分子鎖が相互に流動し合う。そして加熱された 各榭脂層が冷却されて固化したときには、架橋榭脂層中の架橋されていない高分子 鎖と、架橋榭脂層中の高分子鎖とが混ざり合った凝集体あるいは結晶体が、融着界 面を通じて各榭脂層間で連続一体ィ匕した状態で形成されることが可能となる。
[0052] 以上のように、架橋榭脂層と非架橋榭脂層とを熱融着した場合は、融着界面では、 両榭脂層同士の融着に寄与するのは架橋榭脂層中の架橋されていない高分子鎖で あり、架橋榭脂層中の架橋された高分子鎖は非架橋榭脂層と連続一体ィ匕はしていな い。このような、連続一体ィ匕していない部分が存在するのは両榭脂層の融着界面で あり、したがって、両榭脂層に引き剥がし応力が作用すると、両榭脂層の融着界面、 すなわち外装フィルム 4, 5の界面で剥離が進行する。
[0053] ここで、架橋榭脂層の架橋度を変化させると、架橋されていないフリーな高分子鎖 が集まっている上記微小部分の占める割合が変化する。その結果、架橋榭脂層と非 架橋榭脂層とを熱融着させたとき、融着界面を通じて各榭脂層間で連続一体化した 上記凝集体あるいは結晶体の割合が変化する。具体的には、架橋榭脂層の架橋度 を低くすると、上記微小部分の占める割合が高くなり、各榭脂層間で連続一体化した 凝集体あるいは結晶体の割合が高くなる。各榭脂層間で連続一体ィ匕した凝集体ある いは結晶体の割合が高ければ高いほど、各榭脂層の融着強度は高くなる。架橋榭 脂層の架橋度は、電子線の照射量を変化させることなどにより制御可能であるから、 電子線の照射量を制御することにより各榭脂層の融着強度も自由に制御できること になる。
[0054] 融着強度は、別の言い方をすれば剥離強度を意味する。すなわち、融着強度が高 ければそれだけ剥離しに《なり、剥離強度も高くなる。本発明者は、架橋構造層の 有無による剥離強度の違いを調べるため、以下のような引き剥がし試験を行った。
[0055] まず、対向させる外装フィルムのうち一方の側に架橋構造層を形成し、架橋構造層 と非架橋構造層とを対向させて外装フィルムの一部を 10mm幅で熱融着した。比較 のため、架橋構造層を形成していない外装フィルムを用い、同様に、外装フィルムの 一部を 10mmの熱融着幅で熱融着した。次いで、熱融着したそれぞれの外装フィル ムについて、外装フィルムの熱融着した部分を、熱融着の幅方向と直角な方向に、 熱融着して ヽな 、部分も含めて同じ長さに切り出し、それぞれ発明サンプル (Sinv- 1、 Sinv—2)および比較サンプル(Scom—l、 Scom—2)とした。
[0056] これら発明サンプルおよび比較サンプルをそれぞれ 2つずつ作製し、熱融着されて いない部分をチャックして、熱融着された部分を 180° 方向に引き剥がしていき、そ のときに作用する力を測定した。その測定結果を図 9に示す。図 9において、横軸は 引き剥がし長さを示している力 これはチャック間の距離を意味している。したがって 、この引き剥がし長さは、実際には外装フィルムの延びも含まれており、熱融着部が 完全に引き剥がされた際のチャック間の距離は約 25mmとなっている。図 9から明ら かなように、 Sinv— 1、 Sinv— 2は、 Scorn- 1, Scom—2と比較して全般的に小さな引 き剥がし力で剥離している。すなわち、対向する外装フィルムの界面に架橋構造層が 存在することで、剥離強度が小さくなる。
[0057] 本実施形態でのガスの開放圧力は、突出融着部 6aにおける外装フィルム 4, 5の剥 離強度に依存する。融着強度は、上述したように架橋構造部 8を形成する際の電子 線の照射量に依存する。電子線の照射量が大きければ、電子線を照射した熱融着 榭脂層 11の架橋度が高くなり、突出融着部 6aでの外装フィルム 4, 5の剥離強度は 小さくなる傾向にある。剥離強度を小さくすることによって、より低い圧力で圧力開放 がなされる。すなわち、熱融着榭脂層 11の架橋度を適宜調整することによって、開放 圧力を任意に設定することができる。
[0058] フィルム外装電池 1においては、好ましい設計上の開放圧力は、大気圧からの上昇 分として 0. 05MPa〜lMPaであり、より好ましくは 0. lMPa〜0. 2MPaである。開 放圧力が 0, 05MPaよりも低いと、一時的に大電流が流れたり一次的に高温になつ たりしたときなどの軽微なトラブルでも開放してしま 、、フィルム外装電池 1が作動しな くなるという不具合を招き易くなる。一方、開放圧力が IMPaよりも高いと、ガス開放部 7まで剥離が進行する前に他の部位で開放し、意図しない方向へガスが噴出してし まう可能性が増大する。
[0059] 上述した実施形態では、 1つの圧力開放構造をフィルム外装電池 1の短辺の、特に 正極タブ 3aおよび負極タブ 3bが引き出された辺に配置した例を示した。ただし、圧 力開放構造の数、および配置する位置は、フィルム外装電池 1の使用目的や使用条 件等に応じて適宜変更することができる。図 10に、その一例を本発明の第 2の実施 形態として示す。
[0060] 図 10に示すフィルム外装電池 21は、その長辺に圧力開放構造を有する。本実施 形態においても、正極タブ 23aおよび負極タブ 23bはフィルム外装電池 21の短辺か ら引き出されており、したがって本実施形態では、圧力開放構造は正極タブ 23aおよ び負極タブ 23bが引き出された辺とは異なる辺に設けられている。電池要素(不図示 )はその厚み方向両側から 2枚の外装フィルム 24に挟まれるように包囲され、外装フ イルム 24の周縁部を全周にわたって熱融着することによって、正極タブ 23aおよび負 極タブ 23bが弓 Iき出された状態で封止されて 、る。電池要素の構成および外装フィ ルム 24の層構成は第 1の実施形態と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
[0061] 圧力開放構造は、外装フィルム 24の熱融着によって形成された熱融着部 26の内 縁の一部を電池要素側に突出させて形成した突出融着部 26aと、外装フィルム 24の 外縁から突出融着部 26aに向力つて延び、かつ先端が突出融着部 26aに達するガス 開放部 27とを有する。ガス開放部 27は、外装フィルム 24を熱融着せず単に外装フィ ルム 24同士が向き合つているだけの領域として形成され、これによりガス開放部 27 は外気と連通している。
[0062] 圧力開放構造を正極タブ 23aおよび負極タブ 23bが弓 |き出された辺に設ける場合 は、正極タブ 23aおよび負極タブ 23bが引き出された辺においては電池要素と熱融 着部 26との間に集電部のためのスペースが必要となるため、フィルム外装電池 21の 外形寸法を変更することなく熱融着部 26に突出融着部を設けることができる。しかし 、圧力開放構造を正極タブ 23aおよび負極タブ 23bが弓 Iき出されて!/、な 、辺に設け る場合は、その辺においては電池要素と熱融着部 26との間に上記のようなスペース はない。そのため、熱融着部 26に単純に突出融着部 26aを付加しょうとすると、フィ ルム外装電池 21の外形寸法が大きくなつてしまう。
[0063] そこで本実施形態では、外装フィルム 24を部分的に外側に張り出した形状とし、こ の張り出した部分で電池要素収納部に連通した入り江状の領域が形成されるように 熱融着部 26を形成するとともに、入り江状の領域に突出融着部 26aを形成している。 突出融着部 26aの両側は外装フィルム 24が熱融着されていない非融着部 24aとして 形成される。このように、電池要素収納部に連通した入り江状の領域を形成し、この 領域に突出融着部 26aを形成することで、フィルム外装電池 21の外形寸法の増大を 最小限に抑えつつ、応力集中部としての機能を有する突出融着部 26aを形成するこ とがでさる。
[0064] さらに、本実施形態においても、 2枚の外装フィルム 24のうち 1枚には、電子線の照 射により熱融着榭脂層に架橋構造部 28が形成されて ヽる。
[0065] 架橋構造部 28は、突出融着部 26aを含む領域に形成され、その一部が電池要素 収納部およびガス開放部 27に露出している。したがって、電池要素収納部の内圧上 昇に伴う外装フィルム 24の剥離は、第 1の実施形態と同様に、架橋構造部 8ともう一 方の外装フィルムの熱融着榭脂層との境界に沿って進行する。したがって、本実施 形態でも、ガスの開放圧力が安定しており、かつ圧力開放がガス開放部 27で確実に なされる、信頼性の高いフィルム外装電池 21が提供される。
[0066] 図 11および図 12には、本発明の第 3の実施形態によるフィルム外装電池が示され る。
[0067] 本実施形態のフィルム外装電池 31は、第 2の実施形態と比較して、ガス開放部 37 にチューブ 39を接続した点が異なる。その他、圧力開放構造として、熱融着部 36の 一部に応力集中部として突出融着部 36aが形成されていること、外装フィルム 34が 熱融着されていない空間であるガス開放部 37が、突出融着部 36aに先端部を臨ま せて形成されていること、および突出融着部 36aを含む領域において 2枚の外装フィ ルム 34のうち一方の熱融着榭脂層に架橋構造部 38を形成すること等は、第 2の実 施形態と同様である。 [0068] チューブ 39は、一端部がガス開放部 37に気密に接続され、開放した他端部は、電 池要素 32から発生したガスが放出されても影響のない適宜位置に引き回されている 。チューブ 39の他端部は開放しているので、ガス開放部 37はチューブ 39を介して外 気と連通している。電池要素 32からガスが発生すると、電池要素 32を収納する空間 である電池要素収納部の内圧が上昇し、それに伴い、突出融着部 36aで外装フィル ム 34が剥離する。この剥離によって、電池要素収納部力もガス開放部 37にガスが導 入され、導入されたガスは、チューブ 39を通って、チューブ 39の開放端力も放出さ れる。
[0069] このように、ガス開放部 37にチューブ 39を接続することによって、ガスの放出位置 を任意に設定することができる。また、ガスの放出位置をチューブ 39によって任意に 設定できるので、圧力開放構造の位置も任意に設定することができる。本実施形態 は、フィルム外装電池 31の周囲にガスの影響を受け易い部材ゃ機器が存在しており 、ガス開放部 37からガスを直接放出させるのが好ましくな 、場合に特に有効である。 チューブ 39の開放端をフィルム外装電池 31から離した位置に設置すれば、フィルム 外装電池 31から離れた位置にガスを放出させることができる。チューブ 39は、外装フ イルム 34の剥離界面を規定し電池要素収納部とガス開放部 37とが確実を連通させ ることができてはじめて、有効に機能する。
[0070] チューブ 39は、可撓性を有する部材で構成するのが好ましい。可撓性を有する部 材でチューブ 39を構成することで、チューブ 39の引き回しを容易に行うことができ、 また、フィルム外装電池 31の設置後も、ガスの放出位置を自由に変更することができ る。ガス開放部 37へのチューブ 39の接続は、 2枚の外装フィルム 34の間にチューブ 39の端部を挟み、その状態で外装フィルム 34の外縁部をチューブ 39の外周面に接 着することによって行うことができる。外装フィルム 34とチューブ 39との接着方法は、 チューブ 39を気密に接続できれば特に限定されず、接着剤によって接着することも できるし、チューブ 39が熱可塑性榭脂からなるものであれば熱融着によって接着す ることもできる。特に、チューブ 39を外装フィルム 34の熱融着榭脂層を構成する熱融 着性榭脂と同種の榭脂で構成すれば、熱融着によってチューブ 39を接続することが できる。チューブ 39の熱融着は、ガス開放部 37を形成する際にチューブ 39を挿入 するための口部を残して外装フィルム 34を熱融着し、次いで、口部を介してガス開放 部 37内にチューブ 39の端部を挿入し、その状態でチューブ 39を外装フィルム 34に 熱融着することによって行ってもよい。あるいは、電池要素 32の封止の際に、チュー ブ 39を外装フィルム 34間に挟まれる所定の位置に設置しておき、外装フィルム 34へ の熱融着部 36の形成と同時にチューブ 39を接続することができる。
[0071] 本実施形態では、第 2の実施形態にチューブ 39を適用した例を示したが、第 1の実 施形態にも同様に適用することができる。
[0072] 上述した各実施形態は何れも、外装フィルムの剥離を優先的に進行させる応力集 中部を熱融着部に設け、その部分に架橋構造部を形成した例を示した。架橋構造部 は、前述したように、他の領域と比べて高温で軟ィ匕しにくい領域であり、結果的に架 橋構造部が形成された領域自身も他の領域と比べて剥離強度が小さくなつて 、る。 したがって、架橋構造部を形成するだけで十分に剥離位置を規定できる場合は、応 力集中部を設けず単に熱融着部の一部に架橋構造部を形成した構成とすることもで きる。その幾つかの例を以下に示す。
[0073] 図 13を参照すると、本発明の第 4の実施形態によるフィルム外装電池が示される。
本実施形態のフィルム外装電池 41は、矩形状の外装フィルム 44を用いており、その 周縁部に、全周にわたって一定の幅で熱融着部 46が形成され、これによつて電池要 素(不図示)が封止されている。熱融着部 46の一部には、内縁を、電池要素を収納 する電池要素収納部に露出させ、かつ、外縁を熱融着部 46の外縁と一致させて、熱 融着榭脂層に架橋構造部 48が形成されている。つまり、架橋構造部 48は、電池要 素収納部に露出した部位以外の部位を外気と連通させて形成されている。
[0074] 本実施形態のように、応力集中部を熱融着部 46に設けない構造としても、架橋構 造部 48が形成された領域は熱融着部 46の他の領域と比べて剥離強度が小さくなつ ている。そのため、フィルム外装電池 41の内圧上昇に伴う外装フィルム 44の剥離は 、架橋構造部 48が形成された領域で優先的に進行する。剥離が架橋構造部 48の 外縁まで達することによって、電池要素収納部と外気とが連通し、架橋構造部 48が 形成された領域の外縁からガスが放出されて圧力解放がなされる。
[0075] 架橋構造部 48の形状やサイズは、架橋構造部 48が、一部が電池要素収納部に露 出し、かつ、電池要素収納部に露出していない他の部位が外気と連通するような形 状やサイズであれば特に限定されない。図 13では矩形状に架橋構造部 48を形成し た例を示したが、例えば図 14に示すフィルム外装電池 51のように、台形形状に架橋 構造部 58を形成してもよい。図 14には、内縁の長さ L1が外縁の長さ L2よりも長ぐ 電池要素収納部側の縁から外側に向力つて寸法が小さくなるように形成された架橋 構造部 58が示される。架橋構造部 58をこのように形成することで、架橋構造部 58が 外装フィルム 54の剥離の進行に合わせた形状となるので、剥離をよりスムーズに進 行させることができる。
[0076] 図 15に、応力集中部を有しない圧力開放構造の他の例を示す。図 15に示すフィ ルム外装電池 61は、図 14に示した例に、第 3の実施形態で示したチューブ 69を適 用したものである。すなわち、外装フィルム 64には、その架橋構造部 68が形成され た領域に先端部を臨ませて、外装フィルム 64同士を熱融着しないことによってガス開 放部 67が形成され、このガス開放部 67にチューブ 69が気密に接続されている。この ように、架橋構造部 68がガス開放部 67およびチューブ 69を介して外気と連通する構 造としても、安定した圧力で、かつ特定の位置力もガスを放出させることができる。外 装フィルム 64の外縁からガスを放出しても構わない場合は、第 1の実施形態のように 、チューブ 69を設けずガス開放部 67が外気と直接連通する構成としてもょ ヽ。
[0077] また、上述した例では外装フィルム自身に架橋構造部を形成した例を示したが、架 橋構造部は、外装フィルム自身に形成するのではなぐ架橋させた榭脂シートを対向 する外装フィルム間に挟むこと、言い換えれば、対向する外装フィルムの一方に、架 橋させた榭脂シートを融着させることによって形成してもよい。その例の、熱融着部近 傍での断面図を図 16に示す。図 16に示す例では、熱融着部 76の一部において、 2 枚の外装フィルム 74, 75間に、架橋処理された榭脂シート 78が挟み込まれている。 榭脂シート 78は、一部位が、電池要素 72を収納している電池要素収納部に露出し、 他の一部位がガス開放部 77に露出しており、この条件を満たしていれば、そのサイ ズゃ形状等は特に限定されず、他の構造も含めて、上述した各例と同様に配置する ことができる。
[0078] 榭脂シート 78は、対向する 2枚の外装フィルム 74, 75のいずれか一方に、外装フィ ルム 74, 85同士を熱融着する前に、予め熱融着されることによって設けられている。 榭脂シート 78を構成する榭脂は、電池要素 72を封止するのに必要な最低限の融着 強度を確保するために、外装フィルム 74, 75の熱融着榭脂層 74a, 75aと同種の榭 脂を用いるのが好ましい。また、榭脂シート 78の形態としては、フィルム状であっても よいし、メッシュ状であってもよい。メッシュ状とすれば、熱融着によって溶融した熱融 着榭脂層 74a, 75aが榭脂シート 78の網目中に浸透することによって生じるアンカー 効果による、必要な融着強度の確保が期待できる。もちろん、榭脂シート 78の形態に かかわらず、榭脂シート 78の架橋度を適宜調整することによって、外装フィルム 74, 75との融着強度を任意に制御することもできる。熱融着部 76の剥離は、一方の外装 フィルム 74と榭脂シート 78との界面、またはもう一方の外装フィルム 75と榭脂シート 7 8の界面のいずれかで生じる。いずれの場合でも、榭脂シート 78が介在した領域で 剥離が進行する。
[0079] このように、榭脂シート 78によって架橋構造部を形成しても、上述した各例と同様の 効果が得られる。特に本例においては、架橋構造部を外装フィルム 74, 75とは別の 榭脂シート 78で形成するので、外装フィルム 74, 75に架橋構造部を形成しているか 否かの区別が容易に行え、製造工程中での部品管理が容易になるとともに、外装フ イルム 74, 75 (特に熱融着榭脂層 74a, 75a)の材料の選択の幅が広がる。
[0080] 以上、本発明について代表的な幾つかの例を挙げて説明したが、本発明はこれら に限定されるものではなぐ本発明の技術的思想の範囲内で適宜変更されうることは 明らかである。
[0081] 例えば、上述した例では 2枚の外装フィルムのうち 1枚に架橋構造部を形成した例 を示したが、電池要素を封止するのに十分な接着力が得られれば双方の外装フィル ムに架橋構造部を形成してもよい。その場合の、各外装フィルムへの電子線の照射 量は等しくてもよ!/、し互いに異なって!/、てもよ!/、。この構成を図 16に示した例に適用 する場合は、各外装フィルムにそれぞれ、架橋処理された榭脂シートを融着すること になる。
[0082] また、上述した例では 2枚の外装フィルムで電池要素をその厚み方向両側から挟ん で周囲の 4辺を熱融着した例を示した力 その他にも、 1枚の外装フィルムを 2つ折り にして電池要素を挟み、開放して!/、る 3辺を熱融着することによって電池要素を封止 してちよい。
[0083] 電池要素の構造について、上述した例では複数の正極および複数の負極を交互 に積層した積層型を示した力 正極、負極およびセパレータを帯状に形成し、セパレ ータを挟んで正極および負極を重ね合わせ、これを捲回した後、扁平状に圧縮する ことによって、正極と負極とを交互に配置させた捲回型の電池要素であってもよ 、。
[0084] また、電池要素としては、正極、負極および電解質を含むものであれば、通常の電 池に用いられる任意の電池要素が適用可能である。一般的なリチウムイオン二次電 池における電池要素は、リチウム 'マンガン複合酸ィ匕物、コバルト酸リチウム等の正極 活物質をアルミニウム箔などの両面に塗布した正極板と、リチウムをドープ '脱ドープ 可能な炭素材料を銅箔などの両面に塗布した負極板とを、セパレータを介して対向 させ、それにリチウム塩を含む電解液を含浸させて形成される。電池要素としては、こ の他に、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムメタル一次電池あるい は二次電池、リチウムポリマー電池等、他の種類の化学電池の電池要素が挙げられ る。さらに、本発明は、電気二重層キャパシタなどのキャパシタゃ電解コンデンサなど に例示されるキャパシタ要素のような、電気エネルギーを内部に蓄積し化学反応また は物理反応でガスを発生し得る電気デバイスを外装フィルムで封止した電気デバィ スに適用可能である。
[0085] さらに、上述した各例では正極タブと負極タブとをフィルム外装電池の同じ辺から引 き出した例を示したが、これらは互いに異なる辺、例えば対向する 2辺、あるいは隣り 合う 2辺から引き出されてもよい。

Claims

請求の範囲
[1] 電気デバイス要素と、
少なくとも熱融着榭脂層を含み、該熱融着榭脂層同士を対向させて前記電気デバ イス要素を包囲し、対向した前記熱融着榭脂層同士が外周部で熱融着されることに よって、前記熱融着された領域を熱融着部とするとともにその内側の空間を電気デ バイス要素収納部として前記電気デバイス要素を封止した外装フィルムとを有し、 対向した前記外装フィルムの少なくとも一方に、前記電気デバイス要素収納部に露 出する部位および外気と接する他の部位を有するように、前記熱融着部の一部を含 む連続した領域で、架橋処理された榭脂からなる架橋構造部が形成されて!ヽるフィ ルム外装電気デバイス。
[2] 前記熱融着部は、前記電気デバイス要素収納部に向かって突出した突出融着部 を有し、前記架橋構造部は前記突出融着部を含む範囲に形成されている、請求項 1 に記載のフィルム外装電気デバイス。
[3] 前記外装フィルムには、前記電気デバイス要素収納部に連通した入り江状の非熱 融着領域が形成されるように前記熱融着部が形成され、前記非熱融着領域に前記 突出融着部が位置して!/ヽる、請求項 2に記載のフィルム外装電気デバイス。
[4] 外気と連通し且つ前記電気デバイス要素収納部と連通しな!/ヽガス開放部を前記外 装フィルムの外周部に有し、前記架橋構造部は前記外気と接する他の部位として該 ガス開放部と接した領域を含んで ヽる、請求項 1に記載のフィルム外装電気デバイス
[5] 前記ガス開放部は、対向する前記外装フィルム同士が熱融着されていない領域と して形成されて ヽる、請求項 4に記載のフィルム外装電気デバイス。
[6] 前記ガス開放部にチューブが接続されている。請求項 5に記載のフィルム外装電気 デバイス。
[7] 前記チューブは、対向する前記外装フィルムに挟まれて、外周面が前記外装フィル ムと接着されて 、る、請求項 6に記載のフィルム外装電気デバイス。
[8] 前記チューブは、前記熱融着榭脂と同種の榭脂からなり熱融着によって前記外装 フィルムと接着されて ヽる、請求項 7に記載のフィルム外装電気デバイス。
[9] 前記架橋構造部は、前記外装フィルムの熱融着榭脂層に架橋処理を施すことで形 成されて!/ヽる、請求項 1に記載のフィルム外装電気デバイス。
[10] 前記架橋構造部は、前記外装フィルムに融着された、架橋処理された榭脂シート によって形成されて ヽる、請求項 1に記載のフィルム外装電気デバイス。
[11] 電気デバイス要素を、少なくとも熱融着榭脂層を含む外装フィルムで包囲し、対向 した外装フィルムの外周部同士を熱融着することによって、熱融着された領域を熱融 着部とするとともにその内側の空間を電気デバイス要素収納部として前記電気デバ イス要素を封止するフィルム外装電気デバイスの製造方法であって、
前記電気デバイス要素収納部に露出する部位と外気と接する他の部位とを有する ように、前記外装フィルムの前記熱融着部とされる領域の一部を含む連続した領域 で、対向する前記外装フィルムの少なくとも一方に、架橋処理された榭脂からなる架 橋構造部を形成する工程と、
前記架橋構造部を形成した外装フィルムで、前記熱融着榭脂層を対向させて前記 電気デバイス要素を挟んで包囲する工程と、
前記電気デバイス要素を包囲することによって対向した前記外装フィルムの外周部 同士を熱融着し、前記電気デバイス要素を封止する工程とを有する、フィルム外装電 気デバイスの製造方法。
[12] 前記架橋構造部を形成する工程は、前記外装フィルムの前記架橋構造部を形成 すべき領域に電子線を照射することを含む、請求項 11に記載のフィルム外装電気デ バイスの製造方法。
[13] 前記外装フィルムを熱融着して前記電気デバイス要素を封止する工程は、外気と 連通するガス開放部を、前記外装フィルムの外縁から前記架橋構造部の前記他の 部位にわたって前記外装フィルムを熱融着しない領域を設けることによって形成する ことを含む、請求項 11に記載のフィルム外装電気デバイスの製造方法。
[14] 前記ガス開放部にチューブを接続する工程をさらに有する、請求項 13に記載のフ イルム外装電気デバイスの製造方法。
[15] 前記チューブを接続する工程は、対向する前記外装フィルム間に前記チューブを 挟み、前記チューブと前記外装フィルムとを接着することを含む請求項 14に記載の フィルム外装電気デバイスの製造方法。
[16] 前記架橋構造部を形成する工程は、前記外装フィルムの熱融着榭脂層に架橋処 理を施すことを含む、請求項 11に記載のフィルム外装電気デバイスの製造方法。
[17] 前記架橋構造部を形成する工程は、前記外装フィルムに、架橋処理された榭脂シ 一トを融着することを含む、請求項 11に記載のフィルム外装電気デバイスの製造方 法。
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