WO2023276284A1 - 電気化学セルとその製造方法 - Google Patents

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case
electrochemical cell
resin film
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俊二 渡邊
和美 田中
長幸 木村
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セイコーインスツル株式会社
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    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to an electrochemical cell and its manufacturing method. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-108595 filed in Japan on June 30, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • electrochemical cells such as lithium ion secondary batteries and electrochemical capacitors have been widely used as power sources for small devices such as smartphones, wearable devices, and hearing aids.
  • this type of electrochemical cell from the viewpoint of increasing the battery capacity and charging current and discharging current, it is necessary to increase the area of the electrodes facing each other in the electrochemical cell as much as possible.
  • a structure of an electrochemical cell a structure is known in which a pair of strip-shaped positive electrode and negative electrode are wound with a separator interposed therebetween, or folded and housed in a case, and an electrolytic solution is enclosed in the case.
  • an electrode body composed of a positive electrode and a negative electrode, and an exterior body composed of a first laminate member and a second laminate member are provided.
  • a battery electrochemical cell
  • the exterior body is made of a laminated laminate member of a metal foil and a resin layer, and is sealed by bending and heat-sealing the outer peripheral walls of the first and second laminate members.
  • FIG. 19 shows an exploded cross-section of a button-type electrochemical cell 103 in which an electrode body 101 is housed inside a cylindrical container-shaped metal case 100, and the top side opening of the metal case 100 is closed with a metal cover plate 102. show.
  • a lid plate 102 is welded to the peripheral edge of the opening of a metal case 100, and an electrode plate 106 is provided so as to close a through hole 105 formed in the central portion of the lid plate 102, thereby forming an electrochemical cell 103. is configured.
  • a ring-shaped sealant film 108 having a diameter larger than that of the electrode plate 106 is heat-sealed to the electrode plate 106, and the peripheral edge side of the sealant film 108 is heat-sealed to the upper surface of the cover plate 102 to ensure sealing performance.
  • An electrochemical cell 103 is constructed.
  • a sealant film 109 having the same shape as the sealant film 108 may be separately prepared and heat-sealed on the electrode plate 106 and the sealant film 108.
  • a recess 110 is formed in the central portion of the cover plate 102 so as to surround the perimeter of the through hole 105, and a sealant film 108 is heat-sealed to the bottom surface of the recess 110.
  • a sealant film 108 is heat-sealed to the bottom surface of the recess 110.
  • FIG. When this structure is adopted, it is necessary to increase the area of the sealant film 108 as much as possible in order to improve the reliability of the sealing structure for preventing electrolyte leakage.
  • the size of the sealant film 108 is restricted by the size of the recess 110 formed in the cover plate 102, there is a problem that the fused area of the sealant film 108 cannot be increased. This problem is the same when the sealant film 109 is added.
  • FIG. 21 is an exploded cross-sectional view showing an electrochemical cell 120 having a structure similar to that of the electrochemical cell 103 described above. As shown in FIG. Show structure.
  • the cover plate 121 does not have a concave portion, it can be assumed that the sealant film 108 can be enlarged.
  • the outer peripheral edge of cover plate 121 is welded to the opening peripheral edge of metal case 100, there is a high possibility that the outer peripheral edge of cover plate 121 will be subjected to heat during welding. Therefore, even if the sealant film 108 is enlarged, the peripheral edge side of the sealant film 108 may melt again due to the influence of the heat during welding, and there is a possibility that a fusion failure portion may occur.
  • FIG. 23 shows a structure in which an electrode terminal 122 is attached to the electrochemical cell 103 having the configuration shown in FIG.
  • the electrode plate 106 since the electrode plate 106 is provided inside the concave portion 110, the base end portion 122A of the electrode terminal 122 is bent into an L shape to provide the stepped portion 122B. It must be connected to the electrode plate 106 .
  • the stepped portion 122B of the electrode terminal 122 is increased, there is a problem that the total thickness of the electrochemical cell 103 including the electrode terminal 122 is unnecessarily increased.
  • FIG. 24 shows a structure in which electrode terminals 122 are attached to the electrochemical cell 120 having the configuration shown in FIG.
  • the electrode plate 106 is attached to the upper surface of a flat cover plate 121, and the base end portion 122A of the electrode terminal 122 is connected to the upper surface of this electrode plate.
  • the tip side of the electrode plate 106 extends slightly above the electrode plate 106, it is necessary to provide an insulating tape 125 between the electrode plate 106 and the cover plate 121 to prevent a short circuit.
  • the process of attaching the insulating tape 125 is additionally required in the same manner as in the previous example, and there is the problem of an increase in the number of man-hours during manufacturing.
  • the stepped portion 122B may be made slightly smaller than the configuration shown in FIG. 23, but the insulating tape 125 is required.
  • An object of the present invention is to provide an electrochemical cell to which the configuration can be applied and a method for manufacturing the same.
  • Another object of the present invention is to provide an electrochemical cell in which the electrode plate provided in the electrochemical cell does not have a stepped portion and the total thickness of the electrochemical cell does not increase unnecessarily, and a method for manufacturing the same. .
  • An electrochemical cell according to the present invention includes a case having a side portion and a bottom portion, one bottom portion being an opening, and a through hole formed in the other bottom portion, and a case welded to the opening. and a cover plate for sealing the opening, and an electrode plate for closing the through hole via a resin film fused to the periphery of the through hole.
  • the case and the cover plate are made of metal, the outer body accommodates the electrode body, and one of the positive electrode body and the negative electrode body constituting the electrode body is A configuration in which one is electrically connected to the case and the other is electrically connected to the electrode plate can be employed.
  • one electrode of the electrochemical cell can be the case and the other electrode can be the electrode plate.
  • the resin film which has a large area and does not cause problems in sealing performance, is interposed between the case and the electrode plate, so problems such as internal short circuits between the positive electrode and the negative electrode are unlikely to occur, resulting in highly reliable electrochemistry. I can provide a cell.
  • the positive electrode or the negative electrode of the electrode body can be connected to the electrode plate through the through hole provided in the resin film, and the positive electrode side or the negative electrode side of the electrode body can be connected to the electrode plate.
  • the electrode plate is formed so as to have substantially the same circumference as the resin film.
  • the electrode plate has an electrode terminal projecting from the outer peripheral edge of the bottom portion of the case.
  • the electrode terminals protruding from the bottom of the case can be formed in a flat plate shape without steps, it is possible to provide an electrochemical cell that does not increase the total thickness more than necessary even with a configuration that includes electrode terminals.
  • an electrochemical cell can be provided in which the total thickness is not increased more than necessary.
  • a protective portion protruding outward from the outer peripheral edge of the resin film is provided at a portion of the outer peripheral edge of the resin film that is in contact with the base end of the electrode terminal. preferably formed.
  • the protective part provided on the outer peripheral edge of the resin film protects the base end of the electrode terminal from contacting the case. Therefore, it is possible to provide an electrochemical cell in which short-circuiting between the electrode terminal and the case is unlikely to occur.
  • a part of the cover plate has a bend correction portion or a curvature correction portion.
  • a gap can be formed between the opening of the case and the lid plate, and this gap can be used. This makes it possible to inject the electrolytic solution. Since the lid plate is welded so as to close the opening of the case, the lid plate having bent or curved portions is corrected into a flat plate after welding, so that the bent or bent portion is corrected. It becomes a lid plate with.
  • a method for manufacturing an electrochemical cell according to the present invention includes a case having a side portion and a bottom portion, one of the bottom portions being an opening, and the other bottom having a through hole formed therein; and an electrode plate that closes the through hole via a resin film that is fused to the peripheral edge of the through hole.
  • the electrolyte is injected into the case by utilizing the gap generated in the opening peripheral edge of the case due to the presence of the bent portion or the curved portion, and after the electrolyte is injected, the opening of the case It is characterized in that the peripheral edge portion and the outer peripheral edge portion of the cover plate are welded.
  • a cover plate having a bent portion or a curved portion on at least a part of the outer peripheral edge is placed on the opening peripheral edge of the case, and the gap generated at the opening peripheral edge of the case can be used to inject electrolyte into the case.
  • This gap can be closed by welding the cover plate to the opening peripheral edge of the case so as to forcibly close it.
  • the lid plate By pressing the lid plate so that it closes the opening of the case and welding the lid plate to the edge of the case opening, the lid plate is attached so that the opening of the case is completely closed with the lid plate. It can be welded and the case can be sealed.
  • either one of the positive electrode and the negative electrode formed on the electrode body is electrically connected to the cover plate, and either the positive electrode tab or the negative electrode tab is connected. It is preferable that one or the other is electrically connected to the electrode plate through the through hole.
  • the electrode plate includes an electrode portion that closes the through hole of the resin film and covers up to the outer peripheral edge of the resin film, and
  • a structure in which the electrode part and the electrode terminal are integrated as an electrode plate can be applied.
  • an electrochemical cell can be provided in which the total thickness is not increased more than necessary.
  • the protective part provided on the outer peripheral edge of the resin film protects the base end of the electrode terminal from contacting the case. Therefore, it is possible to provide an electrochemical cell in which short-circuiting between the electrode terminal and the case is unlikely to occur.
  • the electrochemical cell according to the present invention even if the area of the resin film provided on the bottom of the case is made sufficiently large corresponding to the area of the bottom of the case, there is no problem with the sealing performance of the fused resin film. does not occur. This is because when the cover plate is welded to the opening of the case, the position where the cover plate is welded and the position of the peripheral edge of the resin film can be set sufficiently apart in the height direction of the side part via the side part. be.
  • the area of the resin film can be increased so as to reach the outer periphery of the bottom or the outer periphery of the ceiling wall, and the resin film is less likely to be affected by heat when the cover plate is welded. Therefore, it is possible to provide a highly reliable electrochemical cell that prevents moisture from entering and electrolyte leakage does not occur.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a second embodiment according to the invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a third embodiment according to the invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a fourth embodiment according to the invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a fifth embodiment according to the present invention
  • Figure 6 is a plan view of the electrochemical cell shown in Figure 5
  • FIG. 6 is a plan view showing a resin film applied to the electrochemical cell shown in FIG. 5;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a second embodiment according to the invention
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a third embodiment according to the invention
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a fourth embodiment according to the invention
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electrochemical cell of a sixth embodiment according to the present invention
  • FIG. 11 is a plan view showing an example of electrodes and a resin film applied to the electrochemical cell of the sixth embodiment
  • FIG. 11 is a plan view showing a second example of a resin film applied to the electrochemical cell of the fifth embodiment
  • FIG. 11 is a plan view showing a second example of a resin film and electrodes applied to the electrochemical cell of the fifth embodiment
  • FIG. 20 is a partial cross-sectional view for explaining a state in which an electrode body is connected to a metal case and a lid body and housed in the metal case in an electrochemical cell of a seventh embodiment according to the present invention
  • FIG. 13 is a plan view of the cover plate shown in FIG.
  • FIG. 12; 13 is a cross-sectional view showing a state in which the electrode body is housed in the metal case from the state shown in FIG. 12 and the cover plate is temporarily fixed to the opening of the metal case;
  • FIG. FIG. 16 is a plan view showing a temporary fixing position of the electrode assembly shown in FIG. 15; 15 is a partial cross-sectional view showing a state in which rollers of a welding machine are arranged and welded to the metal case and cover plate shown in FIG. 14;
  • FIG. 17 is a plan view showing a state in which the cover plate is welded to the metal case by rotating the welding member from the state shown in FIG. 16;
  • FIG. FIG. 13 is a perspective view showing a specific example of the electrode body shown in FIG. 12;
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state before welding a cover plate to a metal case in an example of a conventional electrochemical cell
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a cover plate is welded to a metal case in an example of a conventional electrochemical cell
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state before welding a cover plate to a metal case in another example of a conventional electrochemical cell
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a cover plate is welded to a metal case in another example of a conventional electrochemical cell
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which electrode terminals are attached to a cover plate having a concave portion in a conventional electrochemical cell.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which electrode terminals are attached to a flat cover plate in a conventional electrochemical cell.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a case where an electrode body is accommodated in a metal case in a conventional electrochemical cell;
  • FIG. 3 is an exploded view showing an example of a cover plate applied to a conventional electrochemical cell;
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which an electrode assembly is housed in a metal case and a cover plate is welded to the metal case in another example of a conventional electrochemical cell.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which an electrode assembly is housed in a metal case and a cover plate is welded to the metal case in another example of a conventional electrochemical cell.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram for showing a case where an electrolytic solution is filled in another example of a conventional electrochemical cell;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a first embodiment of an electrochemical cell according to the present invention.
  • An electrochemical cell (battery) 1 of the first embodiment is a circular button-type battery in plan view.
  • This battery 1 includes an electrode body 3 housed inside an exterior body 2 made of a metal can. Although not shown in FIG. 1, the interior of the exterior body 2 is filled with an electrolytic solution.
  • an electrolytic solution obtained by dissolving a supporting salt in a non-aqueous solvent is preferably used.
  • the exterior body 2 consists of a metal case 2A with an open upper surface having a bottom portion (bottom wall) 2a and side portions (side walls) 2b, and an opening peripheral portion formed by a joining method such as welding so as to close the upper opening of the case 2A. It consists of a metal cover plate 2B fixed to the .
  • the case 2A is made of, for example, a stainless steel plate such as SUS316 that has excellent corrosion resistance, and functions as one pole of the battery 1 .
  • a through hole 2d having an inner diameter about a fraction of the outer diameter of the bottom portion 2a is formed in the central portion of the bottom portion 2a, and a ring-shaped resin film (sealant film) 5 is provided on the lower surface side of the bottom portion 2a.
  • An electrode plate 6 made of metal is attached.
  • a through hole 5a having the same inner diameter as the through hole 2d of the bottom portion 2a is formed in the central portion of the resin film 5, and the resin film 5 is fused to the lower surface of the bottom portion 2a by aligning the through hole 5a with the through hole 2d. ing.
  • the outer diameter of the resin film 5 is substantially the same as the outer diameter of the bottom portion 2a.
  • the resin film 5 is fused to the bottom portion 2a so as to cover substantially the entire lower surface of the bottom portion 2a except for the through holes 2d.
  • the outer peripheral portion of the resin film 5 reaches the outer peripheral portion of the bottom portion 2a and covers the outer peripheral portion of the side portion 2a. That is, substantially the entire bottom surface of the exterior body 2 is covered with the resin film 5 .
  • the electrode plate 6 is made of a metal disk, and its outer diameter is formed to be the same as the outer diameter of the resin film 5 . Therefore, the electrode plate 6 is provided so as to cover the entire lower surface of the resin film 5 including the portion of the through hole 5a of the resin film 5. As shown in FIG.
  • the electrode plate 6 is made of, for example, a stainless steel plate having excellent corrosion resistance such as SUS316, and functions as the other electrode of the battery 1 .
  • the resin film (sealant film) 5 is made of a material that can be adhered to the metal bottom portion 2a and the electrode plate 6 by fusion bonding, which will be described later.
  • the resin film 5 has a base layer made of a sheet or non-woven fabric made of a high melting point resin such as PET (polyethylene terephthalate), PPS (polyphenylene sulfide), nylon, polyethylene naphthalate (PEN), or the like.
  • the resin film 5 has a three-layer structure of a fusion layer made of a thermoplastic resin such as modified PP (polypropylene) or PE (polyethylene) or a low melting point resin such as a copolymer, provided on both sides of the base layer. can be adopted.
  • the high melting point resin referred to here means a resin having a higher melting point than the general heat-sealing temperature (150 to 200° C.), and the low melting point resin is a resin having a lower melting point than the high melting point resin.
  • a resin having a melting point lower than a general heat-sealing temperature is preferable.
  • the resin film 5 may have a single-layer structure made of a heat-sealable resin. The resin film 5 may be fused by other means (welding means) such as ultrasonic welding, laser welding, and high-frequency welding, in addition to heat-sealing.
  • the electrode body 3 has, for example, a structure in which a negative electrode body and a positive electrode body are laminated, and has a structure in which a positive electrode tab extends from one side and a negative electrode tab extends from the other side.
  • the positive electrode tab of the electrode body 3 is electrically connected to the cover plate 2B or the case 2A
  • the negative electrode tab of the electrode body 3 is electrically connected to the electrode plate 6, and the exterior body 2
  • the battery 1 is configured by filling the inside with an electrolytic solution.
  • the resin film 5 and the electrode plate 6 are aligned and bonded to the lower surface of the bottom of the case 2A, heated to a heat-sealable temperature for the necessary time, and then cooled to room temperature. . In this state, the resin film 5 and the electrode plate 6 are fused to the bottom side of the case 2A to cover the bottom side of the bottom, but the top side of the case 2A is left open because the cover plate 2B is not welded. , and the electrode body 3 is also not accommodated.
  • the negative electrode tab of the electrode body 3 is connected to the electrode plate 6 by a joining method such as welding, the positive electrode tab of the electrode body 3 is connected to the cover plate 2B by a joining method such as welding, and the electrode body 3 is housed inside the case 2A. do.
  • the electrolytic solution is injected from the opening on the upper surface side of the case 2A.
  • the opening of the case 2A is closed with the cover plate 2B, and pressure is applied to the outer peripheral edge of the cover plate 2B from the direction indicated by the downward arrow in FIG.
  • the battery 1 having the structure shown in FIG. 1 can be obtained by welding the entire periphery.
  • a welding method a resistance welding method, a laser welding method, or the like can be applied.
  • the outer peripheral edge of the cover plate 2B is joined by a welding method such as resistance welding, but the welding position and the outer peripheral edge of the resin film 5 are spaced apart via the side portion 2b. Therefore, there is no problem that the heat-sealed portion of the resin film 5 is peeled off due to the heat generated during welding. Therefore, in the structure shown in FIG. 1, the resin film 5 having a large area covering the entire lower surface of the bottom portion 2a can be used, and the resin film 5 is used to fuse the electrode plate 6 to the bottom portion 2a with good sealing properties. can.
  • the sealant film 108 is enlarged, the peripheral portion of the sealant film 108 approaches the welded portion, so there is a problem that the sealant film 108 cannot be enlarged. Therefore, in the battery 1 shown in FIG. 1, the structure in which the electrode plate 6 is adhered by the resin film 5 is highly reliable, and the resin film 5 can provide a structure excellent in sealing performance. Therefore, in the battery 1, it is possible to prevent the intrusion of moisture and the leakage of the electrolyte through the adhered portion of the resin film 5, thereby providing a highly reliable structure.
  • the upper opening type case 2A having the bottom part 2a and the side part 2b is used, but the structure of FIG. A battery having a configuration in which a bottom opening type case is used and the opening on the bottom side is closed with a cover plate may be constructed.
  • the resin film 5 and the electrode plate 6 are adhered to the top surface of the ceiling wall.
  • FIG. 2 shows the battery of the second embodiment in which a metal case 12A with a bottom opening having a side portion 12b and a ceiling wall (bottom portion) 12a is used, and the opening on the bottom side of the case 12A is closed with a cover plate 12B ( electrochemical cell) 10 is shown.
  • An electrode plate 16 is fused through a resin film 15 to the upper surface of the ceiling wall 12a.
  • a through hole 15a is formed in the resin film 15 .
  • a battery 10 shown in FIG. 2 has a configuration in which the battery 1 shown in FIG. 1 is turned upside down, and a flat cover plate 12B is welded so as to close the lower opening of a case 12A.
  • the outer peripheral edge of the cover plate 12 is welded to the periphery of the lower opening of the case 12A to close the lower opening of the case 12A.
  • the configuration shown in FIG. 2 is different only in that the relationship between the case 2A and the cover plate 2B shown in FIG. , and other configurations are the same as those in FIG.
  • the battery 10 of the second embodiment shown in FIG. 2 also has the same functions as the battery 1 of the first embodiment shown in FIG. effect can be obtained.
  • the electrode body 3 is accommodated inside the case 12A in a state in which the resin film 15 and the electrode plate 16 are not attached, and the positive electrode tab of the electrode body 3 is welded to the cover plate 12B. After that, the cover plate 12B is welded to the lower opening of the case 12A. After that, after filling the electrolytic solution through the through hole 12d of the ceiling wall 12a, the negative electrode tab of the electrode body 3 is welded to the electrode plate 16, and then the resin film 15 and the electrode plate 16 are attached to the outer surface (upper surface) of the ceiling wall 12a. ), the battery 10 can be fabricated.
  • FIG. 3 shows the configuration of a third embodiment in which an electrode terminal 20 is attached to the battery 1 having the configuration shown in FIG. A flat plate-like electrode terminal 20 is provided. Since the electrode plate 6 is flat and the electrode terminal 20 is also flat, the structure shown in FIG. In the configuration shown in FIG. 3, the electrode terminals 20 do not touch the case 2A, so there is no risk of internal short-circuiting. That is, since the resin film 5 has a size that covers the entire lower surface of the bottom portion 2a, there is no possibility that the electrode plate 6 will come into contact with the bottom portion 2a or the side portions 2b, and there is a possibility that the electrode terminals 20 will come into contact with the bottom portion 2a or the side portions 2b.
  • the insulating tapes 123 and 125 are required to prevent a short circuit between the electrode terminal 122 and the cover plate 102 or 121. However, the structure shown in FIG. Insulating tape is no longer necessary. In addition, since the electrode terminal 20 is flat without a step, the total thickness of the battery 1 is not increased unnecessarily.
  • FIG. 4 shows the configuration of a fourth embodiment in which an electrode terminal 20 is attached to a battery (electrochemical cell) 25 having a configuration similar to that of the battery 1 shown in FIG.
  • a flat plate-like electrode terminal 20 is attached to extend outward from the electrode plate 26 .
  • the battery 25 shown in FIG. 4 differs from the battery 1 in the size of the electrode plate 26, and the other configurations are the same.
  • the electrode plate 26 is formed in a disc shape slightly smaller than the resin film 5 .
  • the battery 25 has a structure in which the resin film 5 is larger than the electrode plate 26, but does not require the insulating tapes 123 and 125 required in the conventional structure shown in FIGS. In the configuration of FIG.
  • the resin film 5 covers up to the outer peripheral edge of the bottom portion 2a, so short-circuiting between the electrode terminals 20 and the case 2A can be prevented.
  • the same functions and effects as those of the battery 1 shown in FIG. 3 are obtained.
  • FIG. 5 shows the configuration of a fifth embodiment in which an electrode plate 31 is provided for a battery (electrochemical cell) 30 having a configuration similar to that of the battery 1 shown in FIG.
  • the case 2 ⁇ /b>A and the cover plate 2 ⁇ /b>B constitute the exterior body 2
  • the structure in which the electrode body 3 is housed inside the exterior body 2 is the same as that of the battery 1 .
  • the structure in which the resin film 5 is fused to the lower surface (outer surface) of the bottom portion 2a of the case 2A is also the same as that of the battery 1.
  • a disc-shaped electrode portion 31A shown in FIG. It is characterized in that a flat electrode plate 31 having electrode terminals 31B is provided.
  • the electrode portion 31A is fusion-bonded to the ring-shaped resin film 5 whose planar shape is shown in FIG.
  • the electrode portion 31A covers substantially the entire lower surface of the resin film 5 including the through hole 5a of the resin film 5 and the outer peripheral edge thereof.
  • the electrode plate 31 Since the electrode plate 31 has the electrode terminal 31B, it is not necessary to separately connect the electrode terminal 20 to the outer surface of the electrode plate 6, unlike the structures shown in FIGS. In the configuration shown in FIG. 5, since the flat electrode plate 31 also serves as a terminal, the total thickness of the battery 30 does not increase, and there is no need to connect the terminal separately. Therefore, the structure can be simplified and the manufacturing process can be simplified. As for other functions and effects, the same functions and effects as those of the battery 1 shown in FIG. 3 are obtained.
  • FIG. 8 shows the configuration of a sixth embodiment in which an electrode plate 36 is provided for a battery (electrochemical cell) 35 having a configuration similar to that of the battery 1 shown in FIG.
  • the case 2A and the cover plate 2B constitute the exterior body 2, and the structure in which the electrode body 3 is housed inside the exterior body 2 is the same.
  • the structure in which the resin film 5 is fused to the lower surface (outer surface) of the bottom portion 2a of the case 2A is also the same.
  • the structure of the sixth embodiment includes a disk-shaped electrode portion 36A shown in FIG. It is characterized in that a flat electrode plate 36 having strip-shaped electrode terminals 36B is provided.
  • the electrode portion 36A is fusion-bonded to the resin film 5 whose planar shape is shown in FIG.
  • the electrode plate 36 Since the electrode plate 36 has the electrode terminals 36B, it is not necessary to separately connect the electrode terminals 20 to the outer surface of the electrode plate 6, unlike the structures shown in FIGS. With the configuration shown in FIG. 8, the flat electrode plate 36 also serves as a terminal, so the total thickness of the battery 35 does not increase, and there is no need to connect the terminal separately. Therefore, the structure can be simplified and the manufacturing process can be simplified. As for other functions and effects, the same functions and effects as those of the battery 1 shown in FIG. 3 are obtained.
  • FIG. 10 shows a second example of a resin film that can be applied to the structure of the fifth embodiment (see FIGS. 5 and 6).
  • the resin film 50 of this example includes a disc-shaped covering portion 50A having the same outer diameter as the resin film 5 described above, and a protective portion having a rectangular shape in plan view and protruding outward from a portion of the outer peripheral edge of the covering portion 50A. 50B.
  • the length of the protective portion 50B is formed shorter than the electrode terminal 36B of the fifth embodiment, and the width of the protective portion 50B is formed slightly wider than the width of the electrode terminal 36B of the fifth embodiment.
  • the electrode terminals 31A of the fifth embodiment are aligned with the outer surface of the covering part 50A of the resin film 50, and the electrode terminals 31B of the fifth embodiment are aligned with the protective parts 50B of the resin film 50. It shows a fused state after alignment.
  • the protective portion 50B is arranged on the back side of the base end portion of the electrode terminal 31B, it is possible to provide a configuration in which the electrode terminal 31B does not come into contact with the metallic case 2A. Therefore, by adopting the configuration shown in FIG. 11, it is possible to realize a configuration in which the electrode terminal 31B is not short-circuited to the case 2A.
  • FIG. 25 shows an electrode plate 132 in which a negative electrode tab 131A of an electrode body 131 is connected to a shallow metal case 130 having a bottom portion 130A and side portions 130B, and the electrode body 131 and positive electrode tab 131B are fused to a cover plate 131C. indicates that it is connected to
  • resin films 133 and 134 see FIG.
  • the electrode body 131 In order to manufacture the battery, it is necessary to insert the electrode body 131 into the case 130 as shown in FIG. 27 from the state shown in FIG. 25, inject the electrolytic solution, and weld the cover plate 131C. Specifically, after the state shown in FIG. 27, it is necessary to transport the substrate to a vacuum drying apparatus in the drying step, dry it sufficiently, and then inject the electrolytic solution and weld the cover plate 131C.
  • the negative electrode tab 131A and the positive electrode tab 131B of the electrode assembly 131 are generally configured by applying an active material or the like to a thin metal foil, the strength of the tabs is weak, and the tabs may break during transportation in the drying process. may cause If the metal foil is replaced with a thicker one, the amount of the active material is reduced, so there is a problem that the capacity of the battery is lowered. Therefore, the metal foil cannot be replaced with a thicker one.
  • cover plate 131C is temporarily fixed to the opening of the case 130 by temporary welding or the like from the state shown in FIG. 27 as shown in FIG. 28, breakage of the tab during transportation can be prevented.
  • temporary fixation the work of injecting the electrolytic solution 140 using an injector 138 such as a dropper as shown in FIG. 29 becomes a problem. That is, it is necessary to temporarily release the temporary fixing and remove the cover plate 131C from the opening of the case 130, but doing this also increases the possibility of tab breakage. Further, after releasing the temporary fixing, it is necessary to weld the entire circumference of the cover plate 131C as shown in FIG.
  • FIG. 12 is an exploded partial cross-sectional view for explaining a state suitable for manufacturing a battery (electrochemical cell) 60 of the seventh embodiment having a structure similar to that of the battery 1 shown in FIG. 1, which will be explained below.
  • the battery 60 shown in FIG. 17 is obtained.
  • the case 2A and the cover plate 2B constitute the exterior body 2, and the electrode body 3 is housed inside the exterior body 2.
  • the structure is the same as that of the battery 1 shown in FIG. have.
  • the structure in which the electrode plate 6 is fused to the outer surface (lower surface) of the bottom portion 2a via the resin film 5 it has the same structure as the battery 1 shown in FIG.
  • the battery 60 of the seventh embodiment is different from the battery 1 shown in FIG. 1 in that after forming a bent portion 2e, which will be described later, on the cover plate 2B, the bent portion 2e is corrected and returned to a flat shape during welding. It is a point that it has a bend straightening portion 2g.
  • FIG. 12 shows a state in which they are joined by a joining method such as welding. In the state shown in FIG.
  • the positive electrode of the electrode body 3 is electrically connected to the cover plate 2B by the above tab connection
  • the negative electrode of the electrode body 3 is electrically connected to the electrode plate 6 by the above tab connection.
  • a cover plate 2B having a bent portion 2e formed at a position indicated by a chain line in FIG. 13 is used as the cover plate 2B.
  • the bent portion 2e is positioned parallel to the center line S of the cover plate 2B, which has a circular shape in plan view, and is positioned to the right of the center of the cover plate 2B. It is formed parallel to S.
  • the cover plate 2B of this example has the right portion of the bent portion 2e obliquely upward with respect to the left portion of the bent portion 2e at a slight angle of inclination (in FIG. 12, the angle of inclination: ⁇ ). 10°).
  • FIG. 14 shows a state in which the positive electrode tab 3A and the negative electrode tab 3B are folded from the state shown in FIG. 12 and the electrode body 3 is accommodated in the case 2A. Further, the positions indicated by the arrows shown in FIG. 15, which is a plan view of the state shown in FIG. 14 (two points on the outer peripheral edge of the cover plate 2B), are temporarily fixed by welding. Temporary fixing is performed at a flat plate-like portion on the left side of the bent portion 2e of the cover plate 2B shown in FIG. In this state, as shown in FIG.
  • the tip 2f of the cover plate 2B is warped slightly from the top opening 2i of the case 2A, so that there is no gap between the top opening 2i of the case 2A and the tip 2f of the cover plate 2B.
  • a gap d is generated.
  • the electrolytic solution can be injected into the case 2A using an injector such as a dropper or syringe.
  • the gap d can be formed as described above, and the electrolyte can be injected using the gap d.
  • the bent portion 2e may be a curved portion whose curvature gradually changes.
  • the pressure rollers 61, 61 of the welding machine are pressed from above the cover plate 2B, and the pressure rollers 61, 61 are pushed around the cover plate 2B.
  • the upper opening of the case 2A and the outer peripheral edge of the cover plate 2B are resistance-welded while rotating in the circumferential direction, and the case 2A and the cover plate 2B are integrated to form the exterior body 2 and form the battery 60.
  • cover plate 2B having bent portion 2e is pressed against the upper opening by pressure roller 61. , are welded while being straightened into a flat plate shape along the pressing portion. Therefore, a bent correction portion 2g is formed at a portion corresponding to the bent portion 2e in the flat cover plate 2B.
  • the bent portion 2g is formed by forming a one-end bent portion 2e on the cover plate 2B, which is a metal plate, and then forcibly plastically working the cover plate 2B into a flat plate shape, thereby correcting the bent portion 2g into a flat plate shape with traces of the plastic working.
  • a curved portion is formed instead of the bent portion 2e, a curved portion is generated as a portion that has been corrected into a flat plate shape with traces of plastic working.
  • the cover plate 2B When welding the cover plate 2B, laser welding is applied. After the warp of the cover plate 2B is suppressed with a sufficiently transparent member such as a glass plate and corrected into a flat plate shape, the cover plate is irradiated with a laser. 2B welding should be performed. Alternatively, the cover plate 2B may be temporarily fixed at several locations by laser welding, the warpage may be corrected, and the cover plate 2B may be corrected into a flat plate shape, and laser welding may be performed in this state.
  • the positive electrode tab 3A and the negative electrode tab 3B are joined to the case 2A and the cover plate 2B, the electrode body 3 is accommodated in the case 2A, the electrolyte is injected into the case 2A, and the case 2A is The welding of the cover plate 2B to the can be performed smoothly and reliably. Therefore, the battery 60 can be manufactured without performing complicated steps or complicated steps.
  • the positive electrode tab 3A and the negative electrode tab 3B provided on the electrode body 3 are generally configured by applying an active material to a thin film-like metal foil, and an excessive bending force is applied to the metal foil during the manufacturing stage of the battery. There is a risk that the tab will break if a tensile force is applied. In this respect, when the positive electrode tab 3A and the negative electrode tab 3B are bent from the state shown in FIG. problems are unlikely to occur.
  • the opening of the upper surface of the case 2A would have to be filled. It is necessary to hold the lid plate 2 while tilting the lid plate 2B so as to create a gap.
  • the button-type battery may have an outer diameter of several millimeters, and supporting the cover plate 2B while it is tilted may be a complicated task. , the positive electrode tab 3A may be damaged. In view of these backgrounds, according to the procedure described above, the battery 60 can be manufactured without performing complicated steps or complicated steps, and without breaking the tabs.
  • FIG. 18 is a perspective view showing one form of the electrode body 3.
  • This electrode body 65 consists of a negative electrode body 67 covered with a negative electrode separator layer 66 and a positive electrode body 69 covered with a positive electrode separator layer 68. .
  • the electrode body 65 is an electrode body in which a negative electrode body 67 and a positive electrode body 69 are alternately stacked and wound. Specifically, the electrode body 65 is formed by stacking a negative electrode body 67 and a positive electrode body 69 with a negative electrode separator layer 66 interposed therebetween and winding them in a flat shape.
  • a negative electrode tab 70 is provided on the negative electrode body 67
  • a positive electrode tab 71 is provided on the positive electrode body 69 .
  • the negative electrode tab 70 is connected to the electrode plate 6 described above, and the positive electrode tab 71 is connected to the lid plate 2B described above.
  • the electrode body 65 having a wound structure is merely an example, and other structures such as a zigzag structure may be employed.
  • the negative electrode-side separator layer 66 is formed so as to cover the entire negative electrode body 67 except for the negative electrode tab 70 and the peripheral portion on the base end side thereof.
  • the positive electrode-side separator layer 68 is formed so as to cover the entire positive electrode body 69 except for the positive electrode tab 71 and its base end side peripheral portion. Therefore, the separator layers 66 and 68 are arranged around and between the layers of the negative electrode body 67 and the positive electrode body 69 in a state in which the negative electrode body 67 and the positive electrode body 69 are wound, so that the negative electrode body 67 and the positive electrode body 69 are insulated and separated. be done.
  • a positive separator layer 68 is arranged to cover the positive electrode body 69 so as to be interposed between the negative electrode body 67 and the positive electrode body 69 , the negative electrode side separator layer 66 to cover the negative electrode body 67 , and the positive electrode side separator layer 68 to cover the positive electrode body 69 .
  • the direction in which the negative electrode body 67 and the positive electrode body 69 are wound and stacked can be referred to as a stacking direction. Note that winding means winding around a specific winding center axis.
  • the negative electrode body 67 is a sheet-like member including a foil-shaped negative electrode current collector made of a metal material and a negative electrode active material layer coated on one or both sides of the negative electrode current collector.
  • the negative electrode current collector is made of, for example, metal foil such as copper or nickel. The thickness of the metal foil is, for example, about several ⁇ m.
  • the negative electrode active material is, for example, a single substance or a mixture of silicon, silicon oxide, graphite, hard carbon, lithium titanate, and the like.
  • the negative electrode current collector is composed of a plurality of circular negative electrode bodies and a band-shaped connection portion that connects adjacent negative electrode bodies, and a negative electrode tab extends from the outer peripheral portion of the negative electrode current collector at one end in the arrangement direction.
  • a conductive agent eg, acetylene black
  • a binder eg, dispersion of polyvinylidene fluoride, styrene-butadiene rubber (SBR), etc.
  • a thickener For example, carboxymethyl cellulose (CMC), etc.
  • a solvent eg, any solvent such as water, N-methylpyrrolidone, etc.
  • a coating liquid containing constituent materials for forming a negative electrode active material layer can be referred to as a “negative electrode slurry”.
  • a negative electrode active material layer can be formed by applying this negative electrode slurry to a negative electrode current collector and drying it.
  • the positive electrode body 69 is a sheet-like member including a foil-shaped positive electrode current collector made of a metal material and a positive electrode active material layer coated on one or both sides of the positive electrode current collector. be.
  • the positive electrode current collector is made of, for example, metal foil such as aluminum or stainless steel. The thickness of the metal foil is, for example, about ten and several ⁇ m.
  • the positive electrode active material is, for example, a composite oxide containing lithium and a transition metal, such as lithium cobaltate, lithium titanate, and lithium manganate.
  • the positive electrode current collector is composed of a plurality of circular positive electrode bodies and a band-like connecting portion that connects adjacent positive electrode bodies, and a positive electrode tab extends from the outer peripheral portion of the positive electrode current collector at one end in the arrangement direction.
  • a conductive aid eg, acetylene black, etc.
  • a binder eg, polyvinylidene fluoride, etc.
  • a solvent eg, any solvent such as N-methylpyrrolidone, etc.
  • the positive electrode active material layer can be formed by applying the positive electrode slurry to the positive electrode side current collector and drying it.
  • the separator layers 66 and 68 are, for example, resin layers having lithium ion conductivity.
  • the separator layers 66 and 68 are formed of, for example, a polyolefin resin porous film, a glass nonwoven fabric, a resin nonwoven fabric, a laminate of cellulose fibers, or the like. Since the separator layers 66 and 68 are sufficient to separate the positive electrode body 69 and the negative electrode body 67, one of them may be omitted.
  • the electrode bodies 65 of this embodiment are formed in a shape corresponding to the shape of the sealed space in the exterior body 2 so as to be arranged in the exterior body 2 at high density. That is, the electrode body 65 is formed in a circular shape when viewed from the stacking direction.
  • the negative electrode body 67 has a configuration in which a plurality of circular negative electrode bodies 67a are arranged in a strip shape or the like and connected via a connecting portion, and the positive electrode body 69 is a plurality of circular positive electrode bodies 69a arranged in a strip shape or the like. It is possible to adopt a configuration in which they are connected via a connection portion so as to be arranged in a row. Therefore, the electrode body 65 shown in FIG.
  • the negative electrode tab 70 can be easily folded back.
  • the electrode body 65 shown in FIG. 18 can be applied as the electrode body 3 of the first to seventh embodiments.
  • DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery (electrochemical cell), 2... Exterior body, 2A... Case, 2a... Bottom part, 2B... Lid plate, 2b... Side part, 2d... Through hole, 2e... Bending part, 2f... Tip part, 2g... bending correction portion d: gap 3: electrode body 5, 15: resin film (sealant film), 5a, 15a... through hole, 6, 16... electrode plate, 10... battery (electrochemical cell), DESCRIPTION OF SYMBOLS 12... Exterior body 12A... Case 12a... Ceiling wall 12B... Lid plate 12b... Side part 12d... Through hole 20... Electrode plate 25... Battery (electrochemical cell) 26... Electrode plate 30...

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Abstract

本発明の電気化学セルは、側部と底部とを有し、一方の前記底部が開口部であり、他方の前記底部に透孔が形成されたケースと、前記開口部に溶接され前記開口部を封止する蓋板と、前記透孔の周縁部に融着した樹脂フィルムを介して前記透孔を塞ぐ電極板と、を有する外装体を備えたことを特徴とする。

Description

電気化学セルとその製造方法
　本発明は、電気化学セルとその製造方法に関する。本願は、２０２１年０６月３０日に、日本国に出願された特願２０２１－１０８５９５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、スマートフォン、ウエアラブル機器、補聴器などの小型機器の電源として、リチウムイオン二次電池、電気化学キャパシタ等の電気化学セルが広く活用されている。
　この種の電気化学セルにおいて、電池容量並びに充電電流および放電電流を大きくする観点から、電気化学セル内で対向している電極どうしの面積を可能な限り大きくすることが必要とされている。電気化学セルの構造として、一対の帯状の正極電極と負極電極をセパレータを介し巻回するか、折り畳み構造としてケースに収め、電解液をケースに封入した構造が知られている。
　例えば、以下の特許文献１には、正極電極および負極電極からなる電極体と、第１のラミネート部材および第２のラミネート部材からなる外装体を備え、外装体の外周部に第１のラミネート部材の外周部と第２のラミネート部材の外周部を折曲して構成した外周壁を有する電池（電気化学セル）が記載されている。
　前記外装体は、金属箔と樹脂層の積層型ラミネート部材からなり、第１と第２のラミネート部材の外周壁どうしを折り曲げつつ熱融着することにより封止されているので、体積当たりの容量を高めることができる電池を提供できる。
特開２０１８－０８５２１４号公報
　ところで、正極電極と負極電極を積層した構造の電極体を金属製のケースに封入したボタン型の電気化学セルが知られている。
　図１９は、円筒容器型の金属ケース１００の内部に電極体１０１を収容し、金属ケース１００の上面側開口部を金属製の蓋板１０２で閉じる構成のボタン型電気化学セル１０３の分解断面を示す。例えば、図２０に示すように金属ケース１００の開口周縁部に蓋板１０２を溶接し、蓋板１０２の中央部に形成した透孔１０５を閉じるように電極板１０６を設けることで電気化学セル１０３が構成される。
　上述の電気化学セル１０３の場合、金属ケース１００との短絡防止とセル内部に収容する電解液の漏れ防止および水分侵入の防止などに配慮しつつ電極板１０６を取り付ける必要がある。このため、電極板１０６より径の大きなリング状のシーラントフィルム１０８を電極板１０６に熱融着し、シーラントフィルム１０８の周縁側を蓋板１０２の上面に熱融着することでシール性を確保した電気化学セル１０３が構成される。
　なお、シール性を向上させるために、図２０に示すようにシーラントフィルム１０８と同等形状のシーラントフィルム１０９を別途用意し、電極板１０６とシーラントフィルム１０８の上に熱融着する構成も採用できる。
　図２０に示す電気化学セル１０３においては、蓋板１０２の中央部に透孔１０５の周囲を囲むように凹部１１０が形成され、凹部１１０の底面にシーラントフィルム１０８が熱融着されている。この構造を採用した場合、電解液の漏洩防止などのための封止構造の信頼性を向上させるためには、シーラントフィルム１０８の面積をできる限り大きくする必要がある。
　ところが、蓋板１０２に形成した凹部１１０の大きさによりシーラントフィルム１０８の大きさに制約が生じるので、シーラントフィルム１０８の融着面積を大きくできない問題がある。この問題は、シーラントフィルム１０９を追加した場合も同様となる。
　図２１は、先に説明した電気化学セル１０３と類似構成の電気化学セル１２０を示す分解断面図であり、図２２に示すように金属ケース１００に対し平板状の蓋板１２１を溶接する場合の構造を示す。
　図２２に示す構成では、蓋板１２１に凹部などを有していないため、シーラントフィルム１０８を大きくできると想定できる。ところが、蓋板１２１の外周縁部を金属ケース１００の開口周縁部に溶接するため、蓋板１２１の外周縁部には溶接時の熱が作用するおそれが高い。従って、シーラントフィルム１０８を大きくしても、シーラントフィルム１０８の周縁側が溶接時の熱の影響により再溶融するおそれがあり、融着不良部分を生じるおそれがある。
　図２３は、図２０に示す構成の電気化学セル１０３に対し電極端子１２２を取り付けた構造を示す。電気化学セル１０３にあっては、凹部１１０の内部側に電極板１０６が設けられているので、電極端子１２２の基端部１２２ＡをＬ字型に折曲して段差部１２２Ｂを設けた上で電極板１０６に接続する必要がある。また、電極端子１２２と蓋板１０２の短絡防止のため、電極端子１２２と蓋板１０２の間に絶縁テープ１２３を介挿する必要がある。
　このため、絶縁テープ１２３を貼り付けるための工程が別途必要となり製造時の作業工数が増加する問題がある。また、電極端子１２２の段差部１２２Ｂを大きくすると電極端子１２２を含めた電気化学セル１０３としての総厚が不要に高くなる問題がある。
　図２４は、図２２に示す構成の電気化学セル１２０に対し電極端子１２２を取り付けた構造を示す。電極板１０６は平板状の蓋板１２１の上面に貼り付けられ、この電極板の上面に電極端子１２２の基端部１２２Ａが接続されている。電極板１０６の先端側は電極板１０６の若干上方に延在されてはいるが、短絡防止のため、電極板１０６と蓋板１２１との間に絶縁テープ１２５を設ける必要がある。
　このため、絶縁テープ１２５を貼り付ける工程が別途必要になる事情は先の例と同様であり、製造時の作業工数が増加する問題がある。図２４に示す構成では、図２３に示す構造に対し、段差部１２２Ｂを若干小さくできる可能性はあるものの、絶縁テープ１２５は必要となる。
　本発明は、以上説明した従来技術の背景に鑑みなされたものであり、ケースに電極体を収容する電気化学セルにおいて、ケースと電極体を樹脂フィルムで融着する部分の構造に信頼性の高い構成を適用できる電気化学セルとその製造方法の提供を目的とする。
　　また、本発明は、電気化学セルに設ける電極板に段差部分を有することがなく、電気化学セルとしての総厚を不要に高くすることのない電気化学セルとその製造方法の提供を目的とする。
（１）本発明に係る電気化学セルは、側部と底部とを有し、一方の前記底部が開口部であり、他方の前記底部に透孔が形成されたケースと、前記開口部に溶接され前記開口部を封止する蓋板と、前記透孔の周縁部に融着した樹脂フィルムを介して前記透孔を塞ぐ電極板と、を有する外装体を備えたことを特徴とする。
　前述の構成であれば、ケースの底部に設けた樹脂フィルムをケースの底部に対応させて十分に大きくしても、融着した樹脂フィルムのシール性に問題を生じない。これは、ケースの開口部に蓋板を溶接する場合、蓋板を溶接する位置と樹脂フィルムの周縁部の位置を側部の高さ方向に側部を介し十分離間した位置に設定できるためである。
　底部の外周に達するように樹脂フィルムの面積を大きくできるとともに、蓋板を溶接する場合の熱的影響を樹脂フィルムが受け難いことから、融着した樹脂フィルムによるシール性が良好であり、水分の浸入を防止し、電解液漏れなどを生じ難い、信頼性の高い電気化学セルを提供できる。
（２）本発明に係る電気化学セルにおいては、前記ケース及び前記蓋板は金属製であり、前記外装体に電極体が収容され、前記電極体を構成する正極体と負極体のうち一方が前記ケースに電気的に接続され、他方が前記電極板に電気的に接続された構成を採用できる。
　電極体の正極と負極をケースまたは電極板に接続することで、電気化学セルの一方の極をケースに、他方の極を電極板とすることができる。ケースと電極板の間に上述の如く面積が大きく、シール性に問題を生じない樹脂フィルムを介在させているので、正極と負極との間で内部短絡などの問題を生じ難い、信頼性の高い電気化学セルを提供できる。
　樹脂フィルムに設けた透孔を介し電極体の正極あるいは負極を電極板に接続することができ、電極体の正極側あるいは負極側と電極板との接続ができる。
（３）本発明に係る電気化学セルにおいて、前記樹脂フィルムが前記透孔の位置を除いた前記底部のほぼ全面に形成された構成を採用できる。
　ケースと電極板の間に底部のほほ全面に相当する面積が大きく、シール性に問題を生じない樹脂フィルムを介在させているので、正極と負極との間で内部短絡などの問題を生じ難い、信頼性の高い電気化学セルを提供できる。
（４）本発明に係る電気化学セルにおいては、前記電極板が前記樹脂フィルムとほぼ同一の外周となるよう形成されたことが好ましい。
　この構造により、面積の大きな電極板を備えた電気化学セルを提供できる。
（５）本発明に係る電気化学セルにおいては、前記電極板が、前記ケースの前記底部の外周縁から突出する電極端子を備えたことが好ましい。
　ケースの底部から突出した電極端子は、段差を有しない平板状に形成できるので、電極端子を備えた構成であっても、必要以上に総厚を大きくすることのない電気化学セルを提供できる。電極部と電極端子を一体構造として全体を平板状にすると、必要以上に総厚を大きくしない電気化学セルを提供できる。
（６）本発明に係る電気化学セルにおいて、前記樹脂フィルムの外周縁部であって前記電極端子の基端部に接する部分に、前記樹脂フィルムの外周縁部から外方に突出する保護部が形成されたことが好ましい。
　樹脂フィルムの外周縁部に設けた保護部は、ケースに電極端子の基端部が接触しないように保護する。よって、電極端子とケースの短絡を生じ難い電気化学セルを提供できる。
（７）本発明に係る電気化学セルにおいて、前記蓋板の一部に折曲矯正部または湾曲矯正部を有することが好ましい。
　蓋板の一部に折曲部または湾曲部を設けておくと、ケースの開口部を蓋板で閉じる場合、ケースの開口部と蓋板との間に隙間を形成でき、この隙間を利用することで電解液の注入が可能となる。
　蓋板はケースの開口部を閉じるように溶接されるので、折曲部や湾曲部を有していた蓋板は、溶接後に平板状に矯正されるので、折曲矯正部または湾曲矯正部を有する蓋板となる。
（８）本発明に係る電気化学セルの製造方法は、側部と底部とを有し、一方の前記底部が開口部であり、他方の前記底部に透孔が形成されたケースと、前記開口部に溶接され前記開口部を封止する蓋板と、前記透孔の周縁部に融着した樹脂フィルムを介して前記透孔を塞ぐ電極板と、を有する外装体を備え、前記外装体に電極体を収容した電気化学セルを製造するに際し、前記ケースの内部に前記電極体を収容した後、外周縁部の少なくとも一部に折曲部または湾曲部を有する蓋板を前記ケースの開口周縁部に被せ、前記折曲部または前記湾曲部の存在により前記ケースの開口周縁部に生成した隙間を利用して前記ケース内に電解液の注入を行い、電解液の注入後、前記ケースの開口周縁部と前記蓋板の外周縁部を溶接することを特徴とする。
　外周縁部の少なくとも一部に折曲部または湾曲部を有する蓋板をケースの開口周縁部に被せ、ケースの開口周縁部に生成した隙間を利用し、ケースに電解液の注入ができる。この隙間は、蓋板をケースの開口周縁部に溶接する場合、強制的に閉じるように溶接することで、閉じることができる。
（９）本発明に係る電気化学セルの製造方法において、前記ケースの開口周縁部と前記蓋板の外周縁部を溶接するに際し、前記蓋板の外周縁部を前記ケースの開口周縁部に押し付けつつ、該押し付け部分に沿って前記蓋板の外周縁部を前記ケースの開口周縁部に溶接する
方法を採用できる。
　蓋板でケースの開口部を閉じるように蓋板を押し付けつつ蓋板をケースの開口周縁部に溶接することで、ケースの開口部を蓋板で完全に閉じた状態となるように蓋板を溶接し、ケースを密閉した構造にできる。
（１０）本発明に係る電気化学セルの製造方法において、前記電極体に形成されている正極と負極のどちらか一方を前記蓋板に電気的に接続し、前記正極タブと前記負極タブのどちらか他方を前記透孔を介し前記電極板に電気的に接続することが好ましい。
　電極体の正極と負極の一方を前記蓋板に接続し、他方を前記電極板に接続することで、一方の極を蓋板に、他方の極を電極板に設けた電池が完成する。
（１１）本発明に係る電気化学セルの製造方法において、前記電極板として、前記樹脂フィルムの前記透孔を塞ぐとともに前記樹脂フィルムの外周縁部までを蔽う電極部と、該電極部から外方に突出され、前記樹脂フィルムの外周縁部より外方に突出された電極端子を有する電極板を用いることを特徴とする（８）～（１０）のいずれか一項に記載の電気化学セルの製造方法。
　電極板として電極部と電極端子を一体構成とした構造を適用できる。電極部と電極端子を一体構造として全体を平板状にすると、必要以上に総厚を大きくしない電気化学セルを提供できる。
（１２）本発明に係る電気化学セルの製造方法において、前記樹脂フィルムの外周縁部であって前記電極端子の前記基端部に接する部分に、前記樹脂フィルムの外周縁部から外方に突出する保護部が形成された樹脂フィルムを用いることが好ましい。
　樹脂フィルムの外周縁部に設けた保護部は、ケースに電極端子の基端部が接触しないように保護する。よって、電極端子とケースの短絡を生じ難い電気化学セルを提供できる。
　本発明に係る電気化学セルであるならば、ケースの底部に設けた樹脂フィルムの面積をケースの底部の面積に対応させて十分に大きくしても、融着した樹脂フィルムのシール性に問題を生じない。これは、ケースの開口部に蓋板を溶接する場合、蓋板を溶接する位置と樹脂フィルムの周縁部の位置を側部の高さ方向に側部を介し十分離間した位置に設定できるためである。
　底部の外周部あるいは天井壁の外周部に達するように樹脂フィルムの面積を大きくできるとともに、蓋板を溶接する場合の熱的影響を樹脂フィルムが受け難いことから、樹脂フィルムによるシール性が良好であり、水分の浸入を防止し、電解液漏れなどを生じない、信頼性の高い電気化学セルを提供できる。
本発明に係る第１実施形態の電気化学セルを示す断面図である。 本発明に係る第２実施形態の電気化学セルを示す断面図である。 本発明に係る第３実施形態の電気化学セルを示す断面図である。 本発明に係る第４実施形態の電気化学セルを示す断面図である。 本発明に係る第５実施形態の電気化学セルを示す断面図である。 図５に示す電気化学セルの平面図である。 図５に示す電気化学セルに適用される樹脂フィルムを示す平面図である。 本発明に係る第６実施形態の電気化学セルを示す断面図である。 同第６実施形態の電気化学セルに適用される電極と樹脂フィルムの一例を示す平面図である。 第５実施形態の電気化学セルに適用される樹脂フィルムの第２の例を示す平面図である。 第５実施形態の電気化学セルに適用される樹脂フィルムの第２の例と電極を示す平面図である。 本発明に係る第７実施形態の電気化学セルにおいて、電極体を金属ケースと蓋体に接続し、金属ケースに収容する状態を説明するための部分断面図である。 図１２に示す蓋板の平面図である。 図１２に示す状態から金属ケース内に電極体を収容し、金属ケースの開口部に対し蓋板を仮止めした状態を示す断面図である。 図１５に示す電極体の仮止め位置を示す平面図である。 図１４に示す金属ケースと蓋板に対し溶接機のローラーを配置して溶接する状態を示す部分断面図である。 図１６に示す状態から溶接部材を回転させて蓋板を金属ケースに溶接する状態を示す平面図である。 図１２に示す電極体の具体例を示す斜視図である。 従来の電気化学セルの一例において金属ケースに蓋板を溶接する前の状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルの一例において金属ケースに蓋板を溶接した状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルの他の例において金属ケースに蓋板を溶接する前の状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルの他の例において金属ケースに蓋板を溶接した状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルにおいて凹部を有する蓋板に電極端子を取り付けた状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルにおいて平板状の蓋板に電極端子を取り付けた状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルにおいて金属ケースに電極体を収容する場合について示す説明図である。 従来の電気化学セルに適用される蓋板の一例を示す分解図である。 従来の電気化学セルの別の例において金属ケースに電極体を収容し、金属ケースに対し蓋板を溶接する状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルの別の例において金属ケースに電極体を収容し、金属ケースに対し蓋板を溶接する状態を示す断面図である。 従来の電気化学セルの別の例において電解液を充填する場合について示すための説明図である。
　以下、本発明に係る電気化学セルの第１実施形態について図面を参照して説明する。
　以下に説明する実施形態では、電気化学セルの一例として、ボタン型二次電池（以下、単に「電池」ということがある。）を挙げ、この電池について説明する。なお、以下の説明に用いる図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している場合がある。
　＜第１実施形態＞
　図１は本発明に係る電気化学セルの第１実施形態について説明するための断面図であり、第１実施形態の電気化学セル（電池）１は、平面視円形状のボタン型電池である。この電池１は、金属缶からなる外装体２の内部に収容された電極体３を備えている。
　なお、図１では略されているが、外装体２の内部に電解液が充填されている。この電解液は支持塩を非水溶媒に溶解した電解液などが好適に用いられる。
　外装体２は、底部（底壁）２ａと側部（側壁）２ｂを有する上面開口型の金属製のケース２Ａと、該ケース２Ａの上面開口を閉じるように溶接などの接合方法により開口周縁部に固定された金属製の蓋板２Ｂからなる。
　ケース２Ａは、例えば、ＳＵＳ３１６などの耐食性に優れたステンレス鋼板からなり、電池１の一方の極として機能する。ケース２Ａにおいて底部２ａの中央部には、底部２ａの外径の数分の一程度の内径を有する透孔２ｄが形成され、底部２ａの下面側にリング状の樹脂フィルム（シーラントフィルム）５を介し金属製の電極板６が取り付けられている。
　樹脂フィルム５の中央部に底部２ａの透孔２ｄと同一内径の透孔５ａが形成され、樹脂フィルム５はこの透孔５ａを前記透孔２ｄと位置合わせして底部２ａの下面に融着されている。樹脂フィルム５の外径は底部２ａの外径とほぼ同一に形成されている。従って、樹脂フィルム５は底部２ａの透孔２ｄを除く下面ほぼ全面を蔽うように底部２ａに融着されている。また、樹脂フィルム５の外周縁部は、底部２ａの外周部に到達し、側部２ａの外周部まで覆っている。即ち、外装体２の底面のほぼ全面が樹脂フィルム５により覆われている。
　電極板６は、金属製の円板からなり、その外径は樹脂フィルム５の外径と同一に形成されている。従って、電極板６は樹脂フィルム５の透孔５ａの部分を含め樹脂フィルム５の下面全面を蔽うように設けられている。電極板６は、例えば、ＳＵＳ３１６などの耐食性に優れたステンレス鋼板からなり、電池１の他方の極として機能する。
　樹脂フィルム（シーラントフィルム）５は、後述する融着により、金属製の底部２ａと電極板６に貼着可能な材料からなる。樹脂フィルム５は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ナイロン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの高融点樹脂からなるシートもしくは不織布からなる基層を有する。また、樹脂フィルム５は、前記基層の両面側に設けられた、変性ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）などの熱可塑性樹脂の単体やコポリマーなどの低融点樹脂からなる融着層の３層構造を採用できる。
　ここで言及した高融点樹脂とは、一般的な熱融着温度（１５０～２００℃）よりも融点の高い樹脂を意味し、低融点樹脂とは高融点樹脂よりも融点の低い樹脂、換言すると一般的な熱融着温度より融点の低い樹脂であることが好ましい。また、樹脂フィルム５は熱融着が可能な樹脂からなる単層構造でも差し支えない。
　なお、樹脂フィルム５の融着は、熱融着の他に、超音波溶着、レーザー溶着、高周波溶着など、他の融着手段（溶着手段）を用いても良い。
　電極体３は、例えば、負極体と正極体を積層した構造を有し、その一側から正極タブが他側から負極タブが延出された構造を有する。図１では略されているが、電極体３の正極タブが蓋板２Ｂあるいはケース２Ａに電気的に接続され、電極体３の負極タブが電極板６に電気的に接続され、外装体２の内部に電解液が充填されることで電池１が構成される。
　図１に示す電池１を製造するには、ケース２Ａの底部下面側に樹脂フィルム５と電極板６を位置合わせして貼り合わせ、熱融着可能な温度に必要時間加熱後、常温に冷却する。この状態でケース２Ａの底面側には樹脂フィルム５と電極板６が融着され、これらにより底部下面側が蔽われるが、ケース２Ａの上面側は蓋板２Ｂが溶接されておらず開放された状態であり、電極体３も収容されていない状態とする。
　電極体３の負極タブを電極板６に溶接などの接合方法により接続し、電極体３の正極タブを蓋板２Ｂに溶接などの接合方法により接続し、ケース２Ａの内部に電極体３を収容する。負極タブと正極タブの長さに余裕を持たせた状態として電極体３をケース２Ａに収容後、ケース２Ａの上面側の開口部から電解液を注入する。
　電解液の注入後、ケース２Ａの開口部を蓋板２Ｂで閉じるとともに、蓋板２Ｂの外周縁部に図１の下向きの矢印で示す方向から溶接機で圧力を印加しつつ蓋板２Ｂの外周縁部全周に渡り溶接することで図１に示す構造の電池１を得ることができる。溶接方法として抵抗溶接法、レーザー溶接法などを適用できる。
　図１に示す電池１を製造する場合、蓋板２Ｂの外周縁部を抵抗溶接法などの溶接法により接合するが、溶接する位置と樹脂フィルム５の外周縁部は側部２ｂを介し離間しているので、樹脂フィルム５の熱融着部分が溶接時の熱で剥離するなどの問題は生じない。
　従って、図１に示す構成では、底部２ａの下面全面を蔽うような面積の大きな樹脂フィルム５を用いることができ、樹脂フィルム５を用いて良好なシール性で電極板６を底部２ａに融着できる。
　これに対し、図２２に示す従来構造の電気化学セル１２０では、シーラントフィルム１０８を大きくすると、シーラントフィルム１０８の周辺部が溶接部分に接近するので、シーラントフィルム１０８を大きくできない問題があった。
　従って、図１に示す電池１では、樹脂フィルム５により電極板６を貼着する構造の信頼性が高く、樹脂フィルム５によるシール性に優れた構造を提供できる。従って、電池１において、樹脂フィルム５の貼着部分を介する水分の侵入や電解液漏れを防止し、信頼性の高い構造を提供できる。
　ところで、図１の構造では、底部２ａと側部２ｂを有する上面開口型のケース２Ａを用いたが、図１の構成を上下逆転させた構成であり、側部と天井部（底部）を有する下面開口型のケースを用い、下面側の開口部を蓋板で閉じる構成の電池を構成しても良い。その場合、天井壁の上面側に樹脂フィルム５と電極板６が貼着される構成となる。
　＜第２実施形態＞
　図２は、側部１２ｂと天井壁（底部）１２ａを有する下面開口型の金属製のケース１２Ａを用い、ケース１２Ａの下面側の開口部を蓋板１２Ｂで閉じた第２実施形態の電池（電気化学セル）１０を示す。天井壁１２ａの上面側に樹脂フィルム１５を介し電極板１６が融着されている。樹脂フィルム１５には透孔１５ａが形成されている。
　図２に示す電池１０は、図１に示す電池１を上下逆転させた構成であり、ケース１２Ａの下面開口部を閉じるように平板状の蓋板１２Ｂが溶接されている。ケース１２Ａの下面開口部周縁に蓋板１２の外周縁部が溶接され、ケース１２Ａの下面開口部が閉じられている。
　図２に示す構成は、図１に示すケース２Ａと蓋板２Ｂの関係を上下逆転させた構成に加え、樹脂フィルム１５と電極板１６が天井壁１２ａに融着されている点が異なるのみで、その他の構成は図１の構成と同等である。
　図２に示す第２実施形態の電池１０においても、樹脂フィルム１５の面積を大きくできる点、樹脂フィルム１５がシール性に優れる点など、図１に示す第１実施形態の電池１と同様の作用効果を得ることができる。
　電池１０を製造するには、例えば、樹脂フィルム１５と電極板１６の取り付けを行っていない状態のケース１２Ａの内部に電極体３を収容し、蓋板１２Ｂに電極体３の正極タブを溶接した後、蓋板１２Ｂをケース１２Ａの下面側開口部に溶接する。
　この後、天井壁１２ａの透孔１２ｄを介し電解液を充填後、電極体３の負極タブを電極板１６に溶接し、この後、樹脂フィルム１５と電極板１６を天井壁１２ａの外面（上面）に融着することで電池１０を作製できる。
　＜第３実施形態＞
　図３は図１に示す構成の電池１に対し、電極端子２０を取り付けた第３実施形態の構成を示すもので、電極板６の底面中央部から電極板６の外方にまで延出形成された平板状の電極端子２０を備えている。
　電極板６は平板状であり、電極端子２０も平板状であるので、図３に示す構造では電池１としての総厚を不要に高くすることなく電極端子付きの電池１を提供できる。
　図３に示す構成において電極端子２０は、ケース２Ａに触れるおそれがないので、内部短絡のおそれを有しない。即ち、樹脂フィルム５が底部２ａの下面全面を蔽う大きさであるので、電極板６が底部２ａあるいは側部２ｂに接触するおそれがなく、電極端子２０が底部２ａあるいは側部２ｂに接触するおそれもないので内部短絡を防止できる。
　なお、図２３、図２４を基に先に説明した従来構造では電極端子１２２と蓋板１０２あるいは蓋板１２１の短絡防止のための絶縁テープ１２３、１２５を必要としていたが、図３に示す構造において絶縁テープは不要となる。また、電極端子２０は段差を有しない平板状であるため、電池１の総厚を不要に高くすることもない。
　＜第４実施形態＞
　図４は図１に示す構成の電池１と類似構成の電池（電気化学セル）２５に対し、電極端子２０を取り付けた第４実施形態の構成を示すもので、電極板２６の底面中央部から電極板２６の外方にまで延出形成された平板状の電極端子２０が取り付けられている。
　図４に示す電池２５は、電池１に対し電極板２６の大きさが異なり、その他の構成は同等である。
　電池２５において、樹脂フィルム５より電極板２６が若干小さい円板状に形成されている。電池２５は、電極板２６より樹脂フィルム５が大きい構成であるが、図２３、図２４に示す従来構造において必要であった絶縁テープ１２３、１２５は不要な構成である。
　図４の構成では、樹脂フィルム５が底部２ａの外周縁まで覆っているので、電極端子２０とケース２Ａとの短絡を防止できる。その他の作用効果については、図３に示す電池１と同様の作用効果が得られる。
　＜第５実施形態＞
　図５は図１に示す構成の電池１と類似構成の電池（電気化学セル）３０に対し、電極板３１を設けた第５実施形態の構成を示す。
　電池３０において、ケース２Ａと蓋板２Ｂから外装体２が構成され、外装体２の内部に電極体３が収容された構造は電池１と同等である。また、ケース２Ａの底部２ａの下面（外面）に樹脂フィルム５が融着されている構造も電池１と同等である。
　第５実施形態は、樹脂フィルム５の外径と同一外径の図６に示す円板状の電極部３１Ａと、電極部３１Ａの外周縁の一部から外方に延出された短冊板状の電極端子３１Ｂを有する平板状の電極板３１が設けられている点に特徴を有する。
　電極板３１において電極部３１Ａは図７に平面形状を示すリング状の樹脂フィルム５に対し相互の中心を位置合わせして融着されている。電極部３１Ａは樹脂フィルム５の透孔５ａを含め樹脂フィルム５の外周縁を含む下面のほぼ全面を蔽っている。
　電極板３１は電極端子３１Ｂを備えているので、図３、図４に示す構造のように、電極板６の外面に別途電極端子２０を別途接続する必要がない。
　図５に示す構成であれば、平板状の電極板３１が端子も兼ねるので電池３０の総厚を高くすることがなく、端子を別途接続する必要もない。このため、構造の簡略化、製造工程の簡略化をなし得る。その他の作用効果については、図３に示す電池１と同様の作用効果が得られる。
　＜第６実施形態＞
　図８は図１に示す電池１と類似構成の電池（電気化学セル）３５に対し、電極板３６を設けた第６実施形態の構成を示す。
　電池３５において、ケース２Ａと蓋板２Ｂから外装体２が構成され、外装体２の内部に電極体３が収容された構造は同等である。また、ケース２Ａの底部２ａの下面（外面）に樹脂フィルム５が融着されている構造も同等である。
　第６実施形態の構造は、樹脂フィルム５の外径より外径の若干小さい図９に示す円板状の電極部３６Ａと、電極部３６Ａの外周縁の一部から外方に延出された短冊板状の電極端子３６Ｂを有する平板状の電極板３６が設けられている点に特徴を有する。電極板３６において電極部３６Ａは図９に平面形状を示す樹脂フィルム５に対し相互の中心を位置合わせして融着されている。
　電極板３６は電極端子３６Ｂを備えているので、図３、図４に示す構造のように、電極板６の外面に電極端子２０を別途接続する必要がない。
　図８に示す構成であれば、平板状の電極板３６が端子も兼ねるので電池３５の総厚を高くすることがなく、端子を別途接続する必要もない。このため、構造の簡略化、製造工程の簡略化をなし得る。その他の作用効果については、図３に示す電池１と同様の作用効果が得られる。
　図１０は、先の第５実施形態の構造（図５、図６参照）に適用可能な樹脂フィルムの第２の例を示す。この例の樹脂フィルム５０は、先の樹脂フィルム５と同一外径の円板状の被覆部５０Ａと、被覆部５０Ａの外周縁の一部から外方に突出された平面視矩形状の保護部５０Ｂを有する。保護部５０Ｂの長さは第５実施形態の電極端子３６Ｂより短く形成され、保護部５０Ｂの幅は第５実施形態の電極端子３６Ｂの幅より若干幅広に形成されている。
　図１１は、樹脂フィルム５０における被覆部５０Ａの外面に、第５実施形態の電極部３１Ａを互いの中心を位置合わせし、樹脂フィルム５０の保護部５０Ｂに対し第５実施形態の電極端子３１Ｂを位置合わせした上で融着した状態を示す。
　図１１に示すように、電極端子３１Ｂの基端部裏面側に保護部５０Ｂを配置しているので、電極端子３１Ｂが金属製のケース２Ａに接触するおそれがない構成を提供できる。
　よって、図１１に示す構成を採用すると、電極端子３１Ｂがケース２Ａに短絡するおそれのない構成を実現できる。
＜電池を製造する場合の課題＞
　ここまでの実施形態においては、樹脂フィルムの融着により電極板を外装体の蓋板に融着した種々の構成について説明した。しかし、樹脂フィルムの融着技術を用いて電池を製造する場合、以下に説明する課題がある。
　図２５～図２９は、電池を製造する場合における課題について説明するための図である。
　図２５に、底部１３０Ａと側部１３０Ｂを有する浅底型の金属製のケース１３０に電極体１３１の負極タブ１３１Ａを接続し、電極体１３１正極タブ１３１Ｂを蓋板１３１Ｃに融着した電極板１３２に接続した状態を示す。図２５では、電極板１３２の上下両面に樹脂フィルム１３３、１３４（図２６参照）を配置し、樹脂フィルム１３３、１３４の周縁側を相互融着し、樹脂フィルム１３４の外周側を蓋板１３１Ｃの裏面側に融着している。なお、樹脂フィルム１３４は、溶接部の邪魔にならない程度に大きくしている。
　電池を製造するには、図２５に示す状態から、電極体１３１を図２７に示すようにケース１３０に挿入し、電解液の注入と蓋板１３１Ｃの溶接を行う必要がある。
　具体的には、図２７に示す状態とした後、乾燥工程において真空乾燥装置に搬送し、充分に乾燥した後、電解液の注入と蓋板１３１Ｃの溶接を行う必要がある。
　しかし、電極体１３１の負極タブ１３１Ａと正極タブ１３１Ｂは、通常、薄い金属箔に活物質等を塗布した構成であるため、タブの強度は弱く、乾燥工程において搬送している間にタブ切れを引き起こすおそれがある。なお、金属箔を厚いものに置き換えると、活物質量が減少するので、電池の容量が低下する問題があり、金属箔を従来よりも厚いものに置き換えることはできない。
　図２７に示す状態から図２８に示すように蓋板１３１Ｃをケース１３０の開口部に仮溶接などを行って仮止めすると、搬送中のタブ切れを防止できる。
　ところが、仮止めを行うと、図２９に示すようにスポイトなどの注入器１３８を用いて電解液１４０を注入する作業が問題となる。即ち、仮止めを一端解除し蓋板１３１Ｃをケース１３０の開口部から外す必要があるが、この作業を行うと、タブ切れを発生させるおそれも高くなる。
　また、仮止めを解除した後、図２９に示すように蓋板１３１Ｃの全周に渡り溶接を実施し、ケース１３０の上面側開口部に蓋板１３１Ｃを本固定する必要がある。
　従来技術においては、上述の問題点を解決した上で、問題のない製造方法を実施する必要があったが、タブ切れを引き起こすおそれのない構造は提供されていなかった。
　以下に説明する第７実施形態では、上述の課題を解決できる製造方法と該製造方法に対応する構造を提供できる。
　＜第７実施形態＞
　図１２は、図１に示す電池１と類似構成の第７実施形態の電池（電気化学セル）６０を製造する場合に好適な状態を説明するための分解部分断面図であり、以下に説明する工程を経ることで図１７に示す電池６０が得られる。
　第７実施形態の電池６０は、ケース２Ａと蓋板２Ｂにより外装体２が構成され、外装体２の内部に電極体３が収容される構造に関し、図１に示す電池１と同等の構造を有する。さらに、底部２ａの外面（下面）に樹脂フィルム５を介し電極板６が融着されている構造に関し、図１に示す電池１と同等の構造を有する。
　第７実施形態の電池６０において図１に示す電池１と異なるのは、蓋板２Ｂに後述する折曲部２ｅを形成後、溶接時に折曲部２ｅを矯正して平板状に戻すことで形成した折曲矯正部２ｇを有する点である。
　以下、図１２から順に電池６０を製造するための手順に基づき説明する。
　図１２に示すように上面が開口した状態のケース２Ａに樹脂フィルム５により電極板６を融着した状態とする。また、ケース２Ａの上方に電極体３と蓋板２Ｂを順次配置し、電極体３の正極タブ３Ａを蓋板２Ｂの中央部に、負極タブ３Ｂを電極板６の中央部に、各々超音波溶接等の接合方法により接合した状態を図１２に示している。図１２に示す状態において、電極体３の正極は上述のタブ接続により蓋板２Ｂに電気的に接続され、電極体３の負極は上述のタブ接続により電極板６に電気的に接続されている。
　図１２に示す構造において、蓋板２Ｂとして、図１３に鎖線で示す位置に折曲部２ｅを形成した蓋板２Ｂを用いる。図１２と図１３に示すように、折曲部２ｅは、平面視円形状の蓋板２Ｂの中心線Ｓと平行な位置であって、蓋板２Ｂの中心より右側寄りの位置に前記中心線Ｓと平行に形成されている。この例の蓋板２Ｂは、図１２に示すように、折曲部２ｅの左側の部分に対し折曲部２ｅの右側の部分を斜め上方に若干の傾斜角度（図１２では傾斜角度：α≒１０°）で折り曲げた構造を有する。
　図１２に示す状態から、正極タブ３Ａと負極タブ３Ｂを折り畳んで電極体３をケース２Ａに収容した状態を図１４に示す。また、図１４に示す状態を平面視した図１５に示す矢印で示す位置（蓋板２Ｂの外周縁の２箇所）を溶接により仮止めする。仮止めする位置は、図１５に示す蓋板２Ｂの折曲部２ｅより左側の平板状の部分で行う。
　この状態では図１４に示すように蓋板２Ｂにおける先端部２ｆがケース２Ａの上面開口部２ｉから反って若干浮き上がるので、ケース２Ａの上面開口部２ｉと蓋板２Ｂの先端部２ｆとの間に隙間ｄが生じる。この隙間ｄを利用し、電解液をスポイトや注射器などの注入器によってケース２Ａの内部に注入することができる。
　蓋板２Ｂに折曲部２ｅを設けることにより、上述の如く隙間ｄを形成でき、この隙間ｄを利用して電解液の注入ができる。なお、折曲部２ｅは徐々に曲率が変化する湾曲部であっても良い。
　上述のように蓋板２Ｂを仮止めした状態でケース２Ａを搬送しても、正極タブ３Ａと負極タブ３Ｂに負荷がかからないので、電極体３を収容したケース２Ａを安全に搬送できる。例えば、乾燥エリアへの搬送、乾燥エリアから電解液の注入エリアなどに搬送する際、あるいはこれらのエリアでハンドリングする場合にタブ切れを引き起こすことなく搬送できる。
　電解液の注入作業が終了したならば、図１６、図１７に示すように溶接機の加圧ローラー６１、６１を蓋板２Ｂの上から押し付け、加圧ローラー６１、６１を蓋板２Ｂの周回り方向に回転させつつケース２Ａの上面開口部と蓋板２Ｂの外周縁部を抵抗溶接し、ケース２Ａと蓋板２Ｂを一体化することで外装体２を構成し、電池６０を形成する。
　加圧ローラー６１、６１を用いて蓋板２Ｂの全周をケース２Ａの上面開口部に溶接すると、折曲部２ｅを有していた蓋板２Ｂは加圧ローラー６１により上面開口部に押し付けられ、押し付け部分に沿って平板状に矯正されつつ溶接される。このため、平板状の蓋板２Ｂにおいて折曲部２ｅに相当する部分に折曲矯正部２ｇが形成される。
　折曲矯正部２ｇとは、金属板である蓋板２Ｂに一端折曲部２ｅを形成した後、蓋板２Ｂを強制的に平板状に塑性加工すると塑性加工の痕跡を伴って平板状に矯正された部分を意味する。なお、折曲部２ｅの代わりに湾曲部を形成した場合、塑性加工の痕跡を伴って平板状に矯正された部分としての湾曲矯正部が生成する。
　なお、蓋板２Ｂの溶接を行う場合、レーザー溶接を適用するには、ガラス板等の充分透明な部材で蓋板２Ｂの反りを抑えて平板状に矯正した後、レーザーを照射して蓋板２Ｂの溶接を行えば良い。あるいは、蓋板２Ｂの数カ所をレーザー溶接により仮止めし、反りを矯正して平板状に矯正し、この状態でレーザー溶接を実施すれば良い。
　以上説明した方法により電池６０を製造すると、ケース２Ａと蓋板２Ｂに対する正極タブ３Ａおよび負極タブ３Ｂの接合と、ケース２Ａに対する電極体３の収容と、ケース２Ａに対する電解液の注入と、ケース２Ａに対する蓋板２Ｂの溶接を円滑かつ確実に行うことができる。
　このため、複雑な工程や作業の繁雑な工程を実施することなく電池６０を製造することができる。
　例えば、電極体３に設けられている正極タブ３Ａと負極タブ３Ｂは、薄いフィルム状の金属箔に活物質を塗布した構成が一般的であり、電池の製造段階で金属箔に無理な折り曲げ力や引張力を負荷するとタブが破断するおそれがある。この点、図１２に示す状態から正極タブ３Ａと負極タブ３Ｂを折り曲げつつ電極体３をケース２Ａに収容する段階で各タブ３Ａ、３Ｂに負荷がかかるおそれは低いので、製造時のタブ切れの問題は生じ難い。
　ここで仮に、蓋板２Ｂに折曲部２ｅを設けていない平板状の蓋板２Ｂを用いて電池を製造しようとすると、ケース２Ａに電解液を注入するために、ケース２Ａの上面開口部に隙間ができるように蓋板２Ｂを傾斜させたまま、蓋板２を保持する必要がある。
　ボタン型電池は、外径数ｍｍ程度の大きさの場合があり、蓋板２Ｂを傾斜させたまま支持すること自体、煩雑な作業であることがあり、注入器で電解液を注入する場合に、正極タブ３Ａを損傷させるおそれもある。
　これらの背景に鑑み、上述のように説明した手順によれば、複雑な工程や作業の繁雑な工程を実施することなく、タブ切れを引き起こすことなく電池６０を製造することができる。
　なお、ここまで説明した第１実施形態～第７実施形態の電池１、１０、２５、３０、３５、６０にあっては、電極体３の構成について詳しい説明は省略したが、電極体は一例として以下に説明するような構成を採用することができる。
＜電極体の具体例＞
　図１８は、電極体３の一形態を示す斜視図であり、この電極体６５は、負極側セパレータ層６６で被覆された負極体６７と正極側セパレータ層６８で被覆された正極体６９からなる。
　電極体６５は、負極体６７および正極体６９を互い違いに積層するように巻回した電極体である。具体的に、電極体６５は、負極側セパレータ層６６を介し負極体６７と正極体６９とを重ね合わせて扁平状に巻回することにより形成されている。負極体６７には負極タブ７０が設けられ、正極体６９には正極タブ７１が設けられている。例えば、負極タブ７０は上述の電極板６に接続され、正極タブ７１は上述の蓋板２Ｂに接続される。
　なお、巻回構造の電極体６５は一例に過ぎないので、つづら折り構造など、他の構造を採用しても良い。
　負極側セパレータ層６６は負極体６７において負極タブ７０とその基端側の周囲部分を除き、残り全体を覆うように形成されている。正極側セパレータ層６８は正極体６９において正極タブ７１とその基端側周囲部分を除き、残り全体を覆うように形成されている。
このため、セパレータ層６６、６８は、負極体６７と正極体６９を巻回した状態において負極体６７および正極体６９の周囲およびこれらの層間に配置され、負極体６７と正極体６９が絶縁分離される。
　なお、図１８においては層厚を無視してセパレータ層６６、６８の存在位置のみを表示しているが、セパレータ層６６、６８は少なくとも負極体６７と正極体６９とが対向する領域の全体で負極体６７と正極体６９との間に介在するように、かつ、負極側セパレータ層６６が負極体６７を覆うように、正極側セパレータ層６８が正極体６９を覆うように配置されている。
　負極体６７および正極体６９が巻回されて積層された方向を積層方向と称することができる。なお、巻回とは、特定の巻回中心軸の周囲を周回するように巻かれることである。
　負極体６７は、金属材料により形成された箔状の負極集電体と、負極集電体の片面または両面に塗工された負極活物質層とを備えたシート状の部材である。負極集電体は、例えば銅やニッケル等の金属箔により形成されている。金属箔の厚さは一例として数μｍ程度である。負極活物質は、例えば、シリコンやシリコン酸化物、グラファイト、ハードカーボン、チタン酸リチウム等の単体又は混合物である。負極集電体は円形状の複数の負極本体と隣接する負極本体を接続する帯状の接続部とからなり、配列方向一端の負極集電体の外周部から負極タブが延出されている。
　負極活物質層の形成材料として、負極活物質に加え、導電助剤（例えば、アセチレンブラック等）、バインダ（例えば、ポリフッ化ビニリデンやスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のディスパージョン等）、増粘剤（例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等）、溶剤（例えば、水、Ｎ－メチルピロリドン等の任意の溶媒）を混合して負極用スラリーを作製することができる。負極活物質層を形成するための構成材料を含む塗布液を「負極用スラリー」ということができる。この負極用スラリーを負極側集電体に塗布し、乾燥させることにより負極活物質層を形成できる。
　正極体６９は、金属材料により形成された箔状の正極集電体と、正極集電体の片面または両面に塗工された正極活物質層と、を備えた１枚のシート状の部材である。正極集電体は、例えばアルミニウムやステンレス等の金属箔により形成されている。金属箔の厚さは一例として１０数μｍ程度である。
　正極活物質は、電池１がリチウム電池である場合、例えば、コバルト酸リチウムやチタン酸リチウム、マンガン酸リチウム等のように、リチウムと遷移金属とを含む複合酸化物である。正極集電体は円形状の複数の正極本体と隣接する正極本体を接続する帯状の接続部とからなり、配列方向一端の正極集電体の外周部から正極タブが延出されている。
　正極活物質層の形成材料として、上述の正極活物質に加え、導電助剤（例えば、アセチレンブラック等）、バインダ（例えば、ポリフッ化ビニリデン等）、溶剤（例えばＮ－メチルピロリドン等の任意の溶媒）を混合して正極用スラリーを作製することができる。正極活物質層を形成するための構成材料を含む塗布液を「正極用スラリー」ということができる。この正極用スラリーを正極側集電体に塗布し、乾燥させることにより正極活物質層を形成できる。
　セパレータ層６６、６８は、一例としてリチウムイオン導電性を有する樹脂層である。セパレータ層６６、６８は、例えばポリオレフィン製の樹脂ポーラスフィルムやガラス製不織布、樹脂製不織布、セルロース繊維の積層体等により形成されている。なお、セパレータ層６６、６８は正極体６９と負極体６７の分離を行えば良いため、どちらか一方を略しても良い。
　図１８に示すように本実施形態の電極体６５は、外装体２内に高密度で配置されるように、外装体内の密封空間の形状に対応する形状に形成されている。すなわち、電極体６５は、積層方向から見て、円形状に形成されている。
　負極体６７は円形状の複数の負極本体６７ａを帯状などの形状に配列するように接続部を介し接続した構成を有し、正極体６９は円形状の複数の正極本体６９ａを帯状などの形状に配列するように接続部を介し接続した構成を採用できる。このため、負極体６７の円形状の負極集電体と正極体６９の円形状の正極集電体を交互に積み重ねるか巻回することにより、図１８に示す電極体６５が構成される。なお、電極体６５の上面側においてセパレータ層６６の端部６６ａを負極本体６７ａの端部より内側の位置で留めてくことで負極タブ７０の折返しが容易となる。
　図１８に示す電極体６５は、先の第１実施形態～第７実施形態の電極体３として適用することができる。
１…電池（電気化学セル）、２…外装体、２Ａ…ケース、２ａ…底部、２Ｂ…蓋板、２ｂ…側部、２ｄ…透孔、２ｅ…折曲部、２ｆ…先端部、２ｇ…折曲矯正部、ｄ…隙間、３…電極体、５、１５…樹脂フィルム（シーラントフィルム）、
５ａ、１５ａ…透孔、６、１６…電極板、１０…電池（電気化学セル）、
１２…外装体、１２Ａ…ケース、１２ａ…天井壁、１２Ｂ…蓋板、１２ｂ…側部、１２ｄ…透孔、２０…電極板、２５…電池（電気化学セル）、２６…電極板、３０…電池（電気化学セル）、３１…電極板、３１Ａ…電極部、３１Ｂ…電極端子、３５…電池（電気化学セル）、３６…電極板、３６Ａ…電極部、３６Ｂ…電極端子、５０…樹脂フィルム（シーラントフィルム）、５０Ａ…被覆部、５０Ｂ…保護部、６０…電池（電気化学セル）、６１…加圧ローラー、６５…電極体、
６６…負極側セパレータ層、６７…負極体、６８…正極側セパレータ層、６９…正極体、７０…負極タブ、７１…正極タブ。

Claims (12)

  1. 　側部と底部とを有し、一方の前記底部が開口部であり、他方の前記底部に透孔が形成されたケースと、前記開口部に溶接され前記開口部を封止する蓋板と、前記透孔の周縁部に融着した樹脂フィルムを介して前記透孔を塞ぐ電極板と、を有する外装体を備えたことを特徴とする電気化学セル。
  2. 　前記ケース及び前記蓋板は金属製であり、
    　前記外装体に電極体が収容され、
    　前記電極体を構成する正極体と負極体のうち一方が前記ケースに電気的に接続され、他方が前記電極板に電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の電気化学セル。
  3. 　前記樹脂フィルムが前記透孔の位置を除いた前記底部のほぼ全面に形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電気化学セル。
  4. 　前記電極板が前記樹脂フィルムとほぼ同一の外周となるよう形成されたことを特徴とする請求項３に記載の電気化学セル。
  5. 　前記電極板が、前記ケースの前記底部の外周縁から突出する電極端子を備えたことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の電気化学セル。
  6. 　前記樹脂フィルムの外周縁部であって前記電極端子の基端部に接する部分に、前記樹脂フィルムの外周縁部から外方に突出する保護部が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の電気化学セル。
  7. 　前記蓋板の一部に折曲矯正部または湾曲矯正部を有することを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の電気化学セル。
  8. 　側部と底部とを有し、一方の前記底部が開口部であり、他方の前記底部に透孔が形成されたケースと、前記開口部に溶接され前記開口部を封止する蓋板と、前記透孔の周縁部に融着した樹脂フィルムを介して前記透孔を塞ぐ電極板と、を有する外装体を備え、前記外装体に電極体を収容した電気化学セルを製造するに際し、
    　前記ケースの内部に前記電極体を収容した後、外周縁部の少なくとも一部に折曲部または湾曲部を有する蓋板を前記ケースの開口周縁部に被せ、前記折曲部または前記湾曲部の存在により前記ケースの開口周縁部に生成した隙間を利用して前記ケース内に電解液の注入を行い、電解液の注入後、前記ケースの開口周縁部と前記蓋板の外周縁部を溶接することを特徴とする電気化学セルの製造方法。
  9. 　前記ケースの開口周縁部と前記蓋板の外周縁部を溶接するに際し、前記蓋板の外周縁部を前記ケースの開口周縁部に押し付けつつ、該押し付け部分に沿って前記蓋板の外周縁部を前記ケースの開口周縁部に溶接することを特徴とする請求項８に記載の電気化学セルの製造方法。
  10. 　前記電極体に形成されている正極と負極のどちらか一方を前記蓋板に電気的に接続し、前記正極と前記負極のどちらか他方を前記透孔を介し前記電極板に電気的に接続することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の電気化学セルの製造方法。
  11. 　前記電極板として、前記樹脂フィルムの前記透孔を塞ぐとともに前記樹脂フィルムの外周縁部までを蔽う電極部と、該電極部から外方に突出され、前記樹脂フィルムの外周縁部より外方に突出された電極端子を有する電極板を用いる請求項８～請求項１０のいずれか一項に記載の電気化学セルの製造方法。
  12. 　前記樹脂フィルムの外周縁部であって前記電極端子の基端部に接する部分に、前記樹脂フィルムの外周縁部から外方に突出する保護部が形成された樹脂フィルムを用いることを特徴とする請求項１１に記載の電気化学セルの製造方法。
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