JP2005093261A - 積層型フィルム外装電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電解液の注入工程で生じるセパレータへの皺の発生を防止し、これによって、電池の厚さの増加を抑えるとともに、電池特性や寿命特性の低下を防止する。
【解決手段】セパレータを介して正極板と負極板とを積層した電池前駆体２ａを、２枚のフィルム５，６で挟むように包囲して、フィルム５，６の周縁部を、その１辺が開放されるように熱融着する。熱融着されていない部分である開口部７を上に向け、開口部７から収納部８内に、電池前駆体２ａの下端側からのみ電解液が染み込むように電解液を注入する。電解液の注入が終了したら、開口部７を熱融着によって封口し、フィルム外装電池が完成する。
【選択図】図５

Description

本発明は、正極板と負極板とをセパレータを介して積層した電池要素を、フィルムからなる外装材で封止した積層型フィルム外装電池の製造方法に関する。

近年、携帯機器等の電源としての電池は、軽量化、薄型化が強く要求されている。そこで、電池の外装材に関しても、軽量化、薄型化に限界のある従来の金属缶に代わり、さらなる軽量化、薄型化が可能であり、金属缶に比べて自由な形状を採ることが可能な外装材として、フィルムを用いたものが使用されるようになっている。フィルムとしては、金属薄膜と熱融着性樹脂フィルムとを積層したラミネートフィルムが一般に用いられる。

外装材にフィルムを用いたフィルム外装電池としては、複数の正極板と複数の負極板とをセパレータを介して交互に積層した積層体と、電解液とを含む扁平状の電池要素を、熱融着性フィルムが内側になるようにして外装材で包囲し、電池要素の周囲で外装材を熱融着することによって電池要素を気密封止（以下、単に封止という）したものが知られている。

各正極板には正極リード端子が一括して接続されるとともに、各負極板には負極リード端子が一括して接続されており、これら正極リード端子および負極リード端子は、それぞれ外装材から延出している。セパレータには、微多孔フィルムや不織布など液体を吸収できるシート材が用いられ、電解液はその大部分がセパレータに含浸されている。また、ラミネートフィルムは、電池要素を封止したときに皺が生じないようにするために、電池要素側から見て凹部が形成されるように、深絞り成形によって鍔付きの容器状に加工されている。電池要素は、この凹部によって形成される収納部内に収納され、ラミネートフィルムは、凹部の周囲の鍔の部分で熱融着される。

上述したフィルム外装電池は、以下のようにして製造される。

まず、複数の正極板と複数の負極板をセパレータを介して積層した電池前駆体を作製する。次いで、この電池前駆体に正極リード端子および負極リード端子を接続する。各リード端子が接続された電池前駆体を、その厚み方向両側から各リード端子が延出するようにラミネートフィルムで挟み、電池前駆体の周囲において、１辺を残してラミネートフィルムを熱融着する。これにより、ラミネートフィルムは、１辺が開放した袋状に形成される。そして、袋状に形成されたラミネートフィルムの開口部から電解液を注入し、電池前駆体に電解液を含浸させ、電池前駆体を電池要素とする。最後に、ラミネートフィルムの残りの１辺を熱融着し、電池要素を封止する。

電解液の注入は、図１６に示すように、袋状となったラミネートフィルム１０５の開口部を上方に向けた状態で開口部を拡げておき、注液ノズル１０９によって電解液を収納部内に注入するのが一般的である。高品質なフィルム外装電池を効率よく製造するためには、電解液の注入工程において、電池前駆体１０２ａ全体にスムーズに電解液を含浸させることが重要である。

そこで、特許文献１には、電解液を注入するに先立って、開口部から袋状のラミネートフィルム内にプレートを挿入して引き抜き、その後、注液ノズルより電解液を注入する方法が提案されている。この方法によれば、プレートの挿入によってラミネートフィルム内の空間が拡がるので、電解液を効率よく注入できる。
特開２００２−２９８８３３号公報

しかしながら、上述した方法では、電解液の注入の仕方によってはセパレータに皺が発生してしまうことがあるという問題点があった。以下に、この現象について詳しく説明する。

図１７に示すように、電解液を電池前駆体１０２ａの上方から注入すると、注入された電解液は、電池前駆体１０２ａの上端面に当たり、そこから電池前駆体１０２ａの周囲を伝わって収納部１０８に溜まる。この電解液の流れを図１７では矢印で示している。電池前駆体１０２ａへの電解液の染み込みは、正極板、セパレータ、負極板の積層方向に直角な方向における電池前駆体の端面から行われる。従って、図１７に示す状態では、注液ノズル１０９から直接落下した電解液が電池前駆体１０２ａの上端面から染みこむとともに、収納部１０８に溜まった電解液が電池前駆体１０２ａの下端面から染みこむ。

電池前駆体１０２ａへの電解液の染み込みが始まると、電解液が染み込んだ領域ではセパレータが膨潤し、サイズが大きくなる。一方、電解液が未だ染み込んでいない領域ではセパレータのサイズは変わらない。このことにより、セパレータには、電解液が染み込んだ領域と染み込んでいない領域との境界に皺が生じる。電解液は電池前駆体１０２ａの周囲から染み込むことになるので、最終的には電池前駆体１０２ａの中央の領域に皺が残ってしまう。

このことは、特許文献１に記載されたようにラミネートフィルム内の空間を拡げた場合でも同様である。なお、特許文献１には、プレートを収納部内に挿入することによって電池前駆体を収納部に対して偏倚させ、電池前駆体が偏倚した側と反対側のラミネートフィルムの内壁面に接触させて注液ノズルを収納部内に挿入することが開示されている。これによれば、注液ノズルから供給された電解液は、直接的には電池前駆体の上端面に落下しない。しかし、この方法によっても、電解液が電池前駆体に完全に染みこむ前に、収納部内での電解液の液面位置が電池前駆体の上端面位置よりも高くなると、前述したのと同様の理由により、電池前駆体の中央の領域に皺が残ってしまう。

セパレータに皺が生じると、その皺に起因する凹凸が電池前駆体の表面に発生し、その凹凸がラミネートフィルムを通してフィルム外装電池の表面に現われる。このことにより、フィルム外装電池の厚さが厚くなってしまう。また、セパレータに皺が生じると、正極板と負極板との距離が大きくなり電池特性が低下するとともに、電解液の組成の一部が皺の部分に集中したり析出したりするなどして、セパレータが目詰まりし、フィルム外装電池の寿命特性も低下する。

そこで本発明は、電解液の注入工程で生じるセパレータへの皺の発生を防止し、これによって、電池の厚さの増加を抑えるとともに、電池特性や寿命特性の低下を防止するフィルム外装電池の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の積層型フィルム外装電池の製造方法は、セパレータを介して正極板と負極板とを積層した電池前駆体に電解液を染み込ませた電池要素をフィルムで封止したフィルム外装電池の製造方法であって、
セパレータを介して正極板と負極板とを積層した電池前駆体を作製する工程と、前記電池前駆体を封止するためのフィルムを用意する工程と、前記電池前駆体を挟むように前記フィルムで包囲し、前記電池前駆体が包囲された空間の内部と外部とを連通する開口部を有する袋体アセンブリを作製する工程と、前記開口部から前記空間の内部に電解液を注入し前記電池前駆体に前記電解液を染み込ませることによって、電池要素を作製する工程と、前記開口部を封口して前記電池要素を封止する工程とを有し、前記電池要素を作製する工程では、前記電池前駆体に一方向からのみ電解液を染み込ませることを特徴とする。

本発明のフィルム外装電池の製造方法では、電池前駆体を包囲する空間を有して形成された袋体アセンブリの内部に電解液を注入することによって電池要素を作製する工程で、電池前駆体に、一方向からのみ電解液を染み込ませている。電解液は、実際には、電池前駆体を構成する各部材のうちセパレータに染み込み、この染み込みの過程で、セパレータには電解液が染み込んだ領域と染み込んでいない領域との境界に皺が生じる。しかし、電解液は電池前駆体の一方向からのみ染み込んでいくので、電解液の染み込みに伴って皺の位置も電解液の染み込み方向に進行し、電解液が電池前駆体全体に染み込んだ時点で皺は消滅する。このことにより、皺のない電池要素が得られる。

電解液を染み込ませる方向は、電池前駆体の下端側からのみとすることが好ましい。これによって、容易かつ効率よく、電解液を染み込ませることができる。電池前駆体の上端側のみから電解液を染み込ませてもよいが、この場合は、単位時間当たりの電解液の注入量が多すぎると、電池前駆体から電解液が溢れ、従来と同様の結果を招くことがあるので、電解液が溢れないように注意して電解液を注入する必要がある。

電池前駆体の上端側からの電解液の染み込みが発生しないようにするためには、電池要素を作製する工程で、少なくとも電解液が電池前駆体全体にしみこむまで、袋体アセンブリの空間の内部に注入された電解液の液面位置が電池前駆体の上端面よりも低い位置となるように、電解液を注入すればよい。

本発明において、フィルムは、電池前駆体を挟む少なくとも一方の側の、電池前駆体と対向する領域に、袋体アセンブリの空間を形成するための、内側から見て凹部が形成された形状に作製されていてもよい。

この場合、電池前駆体を挟む両方の側に凹部が形成され、そのいずれか一方に、内側から見て突出部を有しているフィルムを用いて、袋体アセンブリを作製する工程で、フィルムの周縁部を、その１辺を残して熱融着し、熱融着されていない部分を開口部とすれば、突出部によって電池前駆体が押されるので、電池前駆体の上端面に電解液がかかりにくい状態で電解液を注入することができる。また、フィルムに上記突出部を設けない場合であっても、電池要素を作製する工程で、電池前駆体を傾けて電解液を注入することにより、電池前駆体の上端面に電解液がかかりにくい状態で電解液を注入することができる。さらに、フィルムに突出部を設けた場合および設けない場合のいずれにおいても、袋体アセンブリ自身を傾けて電解液を注入してもよい。

電解液の注入口となる開口部は、フィルムの所定の位置に形成した穴であってもよい。また、フィルムの周縁部をその一部を残して熱融着し、熱融着されていない部分を開口部として利用する場合は、開口部を上に向けて電解液を注入してもよいし、開口部が下端部に位置する姿勢で電解液を注入してもよい。特に、フィルムに形成した穴を開口部として利用する場合、および開口部が下端部に位置する姿勢で電解液を注入する場合は、袋体アセンブリ内部のエアを逃がすためのエア抜き構造を設けることが好ましい。

本発明において、「電池前駆体」とは、電解液を染み込ませる前の、正極板、セパレータ、および負極板の積層体を意味し、「電池要素」とは、電解液を染み込ませた後の、正極板、セパレータ、および負極板の積層体を意味する。

以上述べたように、本発明によれば、皺を残すことなく電池前駆体に電解液を染み込ませ、皺のない電池要素を得ることができる。その結果、フィルム外装電池の厚さの増加を防止することができ、また、正極板と負極板との距離も適切に維持されるので電池特性の低下を防止でき、しかも、セパレータの目詰まりによる電池寿命の低下も防止することができる。

次に、本発明の実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
図１は、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。

本実施形態のフィルム外装電池１は、扁平な直方体状の電池要素２と、電池要素２の互いに反対側の辺に設けられた正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂと、電池要素２を収納する外装体と、正極集電部３ａに接続された正極リード端子４ａと、負極集電部３ｂに接続された負極リード端子４ｂとを有する。

電池要素２は、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。各正極板および各負極板の一辺からはそれぞれタブが突出して設けられており、正極板のタブ同士、および負極板のタブ同士がそれぞれ一括して超音波溶接されて、正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂが形成される。正極集電部３ａへの正極リード端子４ａの接続、および負極集電部３ｂへの負極リード端子４ｂの接続は、製造工程の簡略化のために、正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂの形成と同時に行うことが好ましいが、別工程で行うこともできる。

電池要素２としては、正極、負極、セパレータ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・マンガン複合酸化物、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。またこの他に、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、さらにはキャパシタ要素等にも本発明は適用可能である。

セパレータとしては、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂から作られた、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。

外装体は、電池要素２をその厚み方向両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム５，６からなり、これらラミネートフィルム５，６の重なり合った周縁部を熱融着することで、電池要素２が封止されている。ラミネートフィルム５，６は、電池要素２を包囲する空間である収納部を形成するために、電池要素２の側（内側）から見て凹部が形成されるように、鍔付きの容器状に加工されている。この凹部は、深絞り成形によって形成することができる。

ラミネートフィルム５，６としては、電解液が漏洩しないように電池要素２を封止できるものであれば、この種のフィルム外装電池に用いられる任意のフィルムを用いることができ、一般的には、金属薄膜層と熱融着性樹脂層とを積層したラミネートフィルムが用いられる。この種のラミネートフィルムとしては、例えば、厚さ１０μｍ〜１００μｍの金属箔に厚さ３μｍ〜２００μｍの熱融着性樹脂をラミネートしたものが使用できる。金属箔の材質としては、Ａｌ、Ｔｉ、Ｔｉ系合金、Ｆｅ、ステンレス、Ｍｇ系合金などが使用できる。熱融着性樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、これらの酸変成物、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル等、ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などが使用できる。

また、図１では外装体を２枚のラミネートフィルム５，６で電池要素２をその厚み方向両側から挟んで周囲の４辺を熱融着して構成した例を示したが、それに限らず、１枚のラミネートフィルムを２つ折りにして電池要素２を挟み、開放している３辺を熱融着することによって電池要素２を封止する構成としてもよい。

次に、本実施形態のフィルム外装電池１の製造手順について説明する。

まず、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層し、各正極板のタブおよび各負極板のタブを、それぞれ一括して超音波溶接することによって正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂを形成し、電池前駆体を作製する。正極集電部３ａおよび負極集電部３ｂの形成と同時またはその後、正極集電部３ａに正極リード端子４ａを接続するとともに負極集電部３ｂに負極リード端子４ｂを接続する。

一方、外装体を構成する外装材として、電池前駆体の平面形状に応じた長方形の２枚のラミネートフィルム５，６を用意する。図２に示すように、各ラミネートフィルム５，６にはそれぞれ凹部５ａ，６ａが互いに対向する位置に形成されており、これら凹部５ａ，６ａが向き合わせられることによって、電池要素２（図１参照）を包囲する空間である、電池要素２の収納部が形成される。つまり、凹部５ａ，６ａは、電池要素２と対向する領域に形成されている。各ラミネートフィルム５，６の凹部５ａ，６ａのうち、一方の凹部６ａは深さが一定に形成されているが、もう一方の凹部５ａは、内側から見て、短辺方向での中央部に、長辺と平行な稜線が形成されるように出っ張る突出部を有する形状に形成されている。

次いで、正極リード端子４ａおよび負極リード端子４ｂが接続された電池前駆体をラミネートフィルム５，６で挟むように包囲し、正極リード端子４ａおよび負極リード端子４ｂをラミネートフィルム５，６の短辺から延出させた状態で、１つの長辺を除く３辺で、ラミネートフィルム５，６の周縁部を熱融着する。ラミネートフィルム５，６の３辺を熱融着することによって、ラミネートフィルム５，６で形成される収納部内に、ラミネートフィルム５，６で包囲された状態で電池前駆体が保持され、かつ１辺が開放した袋体アセンブリが得られる。本実施形態では、この状態では、ラミネートフィルム５がその凹部５ａにおいて内側に向かう突出部が形成されていることに起因して、図３および図４に示すように、熱融着されていない１辺でラミネートフィルム５，６の間隔が大きく開き、この開口部から、次工程で電解液が注入される。また、電池前駆体２ａは、ラミネートフィルム５の出っ張りによって反対側のラミネートフィルム６に向かって押される。これにより、電池前駆体２ａは、袋体アセンブリ内で傾いて保持されている。

次いで、電解液を注入する。電解液は、図５に示すように、ラミネートフィルム５，６の大きく開いた開口部７を真上に向け、その開口部７の上方から、注液ノズル９によって、電池前駆体２ａが収納されている収納部８内に注入される。前述したようにラミネートフィルム５に形成された出っ張りによって電池前駆体２ａは傾いており、収納部８ではラミネートフィルム５側に大きな空間が形成されている。このことにより、注液ノズル９から電解液を注入しても、電池前駆体２ａの、正極板、負極板およびセパレータの積層方向と直角な方向での一端面である上端面に電解液を直接落下させることなく、電解液を注入することができる。

なお、ここでいう「上端面」とは、電池前駆体の正極板、負極板およびセパレータの積層方向と直角な方向での各端面のうち、電解液注入時における姿勢で主として相対的に最も鉛直方向上側に位置している面を意味し、絶対的な特定の面を意味するものではない。このことは、以降の説明でも同じである。

このようにして注入された電解液は、収納部８の底部に溜まり、電解液の注入に伴って、収納部８内での液面位置が上昇する。その結果、電解液は、電池前駆体２ａにその下端側からのみ染み込んでいく。電解液が電池前駆体２ａに染み込んでいく過程では、電池前駆体２ａのセパレータに電解液が染み込むことによってセパレータが膨潤し、セパレータには、電解液が染み込んだ領域と染み込んでいない領域との境界部で皺が発生する。しかし、電解液は電池前駆体２ａの下端側からのみ染み込んでいくので、電解液の染み込みに伴って皺の位置も上昇し、結果的には、電解液が電池前駆体２ａに完全に染み込んだ時点では、皺は消滅してしまう。

ここで重要なのは、少なくとも電解液が電池前駆体２ａ全体に染み込むまでは、収納部８内に溜まった電解液の液面位置が、電池前駆体２ａの上端面よりも低い位置となるように電解液を注入し、電池前駆体２ａの上端面から電解液が染み込まないようにすることである。

電解液の注入が終了し、電解液が電池前駆体２ａに完全に染み込んで電池要素２（図１参照）が得られたら、ラミネートフィルム５，６の熱融着されていない１辺を熱融着して電池要素２を封止し、これによってフィルム外装電池１が得られる。電池要素２の封止の際には、必要に応じて収納部８内の空気を排除する。電池要素２の封止によって、一方のラミネートフィルム５に形成された出っ張りは、内側から電池要素２に押される。ラミネートフィルム５，６は柔軟性を有しており、この出っ張りは電池要素２に密着してほぼ平坦となるので、ラミネートフィルム５に出っ張りによるフィルム外装電池１の外形状への影響は殆どない。

以上説明したように電解液を注入することで、電解液は一方向からのみ電池前駆体２ａに染み込むので、セパレータに皺を残すことなく電池前駆体２ａに電解液を染み込ませることができる。従って、得られたフィルム外装電池１の表面には、セパレータに起因する凹凸は生じず、フィルム外装電池１の厚さが厚くなることはない。また、セパレータの皺による正極板と負極板との距離の変化も生じないので電池特性が低下することはなく、さらに、電池要素２内での電解液の組成物の集中や析出も発生しないので、セパレータの目詰まりやフィルム外装電池１の寿命特性の低下も防止することができる。

本実施形態では、図２にも示したように、それぞれ凹部５ａ，６ａが形成された２枚のラミネートフィルム５，６のうちの一方に、もう一方との対向方向に突出する領域を設け、図５に示したようにこの突出した領域が押し付けられることにより電池前駆体２ａが傾くことを利用して、電池前駆体２ａの上端面に電解液がかからないようにした。しかし、本発明においては、電池前駆体２ａを押し付けるための突出した領域や、電池前駆体２ａを収納する室を構成するための凹部を、外装材に設けることは必須ではない。

例えば、図６に示すように、凹部５ａ，６ａを形成しただけのラミネートフィルム５，６であっても、電池前駆体２ａを何れか一方のラミネートフィルム５，６側に倒し、鉛直方向に対して傾けた状態で注液ノズル９から電解液を注入すれば、電池前駆体２ａを押し付けるための突出した領域を外装材に設けなくても、電解液が電池前駆体２ａの上端面から染み込まないように、電解液を注入することができる。この場合は、図７に示すように、注液ノズル９を収納部８の中まで挿入し、注液ノズル９の下端を電池前駆体２ａの上端面より低い位置として電解液を注入すれば、電池前駆体２ａの上端面に電解液が直接かかるのをより確実に防止できる。

また、図８に示すように、一方のラミネートフィルム５を単なるシート状とし、もう一方のラミネートフィルム６のみに凹部６ａを形成した場合であっても、図６と同様に、電池前駆体２ａを凹部６ａが形成されたラミネートフィルム６側に倒した状態として、電解液が電池前駆体２ａの上端面からしみこまないように電解液を注入することができる。この場合も、図７と同様に、注液ノズル９の下端を電池前駆体２ａの上端面より低い位置として電解液を注入することもできる。また、図８に示す例において、凹部６ａの深さは、電池前駆体２ａの厚みと略等しいことが好ましい。これによって、電池前駆体２ａを凹部６ａ側に倒したとき、電池前駆体２ａはほぼ凹部６ａ内に収納されるので、電解液が電池前駆体２ａの上端面にかかり難くなる。

電解液の注入時の袋体アセンブリの姿勢について、図５〜図８では、電解液注入用の開口部を真上に向けた姿勢、すなわち、熱融着されている３辺を含む平面が鉛直方向に平行になる姿勢で電解液を注入する例を示したが、開口部からの電解液の注入が可能であれば、ラミネートフィルム５，６の姿勢は任意である。例えば、図９に示すように、ラミネートフィルム５，６の熱融着されている３辺を含む平面Ｓを、鉛直方向に対して角度αだけ傾かせた姿勢で袋体アセンブリを保持する。この姿勢で、注液ノズル９を収納部８内に挿入し、電解液を注入する。

このようにラミネートフィルム５，６の袋体アセンブリを傾かせて保持することで、電池前駆体２ａは、その自重によって、収納部８の片側（具体的には下側）に偏って位置し易くなる。その結果、容易に収納部８内へ注液ノズル９を挿入し電池前駆体２ａの上端面を避けた位置から電解液を注入することができる。本例では、注液ノズル９の位置および注液ノズル９からの電解液の注入量によっては、電解液が、電池前駆体２ａの厚み方向の表面であるラミネートフィルム５と対向する表面２ｂ上に落下する。しかし、この表面２ｂからは電解液は染み込まないので、表面２ｂ上に落下した電解液は、表面２ｂを伝わって下方へ流れ、収納部８の底部に溜まる。よって、電解液が電池前駆体２ａの下側以外の方向から染み込むことはない。また、袋体アセンブリを傾かせることによって、開口部も水平面に対して傾くことになるので、電解液の注入方向、言い換えれば注液ノズル９の角度も水平面に対して０°〜９０°の範囲で自由に設定できるので、実際の製造工程における製造設備の設計の自由度が向上する。

電解液を注入するためのラミネートフィルム５，６の開口部に関して、図３ではリード端子が延出していない辺を開放させた例を示したが、どの辺を開口部とするかは任意である。例えば、図１０に示すように、正極または負極のいずれか一方のリード端子４が延出する一辺を除く３辺でラミネートフィルム５，６を熱融着し、リード端子４が延出する辺を、電解液を注入するための開口部としてもよい。この場合は、電池前駆体（不図示）は、一辺のみでラミネートフィルム５，６に支持されているので、電解液を注入する際に、電池前駆体をより容易に傾かせることができる。

（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態を説明するための、フィルム外装電池の電解液注入工程での斜視図である。また図１２は、図１１に示す工程における、注液管を通る平面での縦断面図である。図１１および図１２は、電池前駆体１２ａに正極および負極のリード端子１４が接続しされた電池前駆体１２ａを２枚のラミネートフィルム１５，１６で挟み、ラミネートフィルム１５，１６の周縁３辺を熱融着した後の袋体アセンブリを示している。熱融着されている領域を図１１に斜線で示す。

本実施形態では、一方のラミネートフィルム１５に穴をあけることによって、電解液用の注液口１５ａが予め形成されている。注液口１５ａは、収納部１８に連通し、かつ、電解液注入時の姿勢において電池前駆体１２ａの上端面よりも低い位置に設けられている。また、電解液注入時には、電池前駆体１２ａを保持した袋体アセンブリは、収納部１８に注入した電解液がこぼれないように、熱融着していない辺が上を向いた姿勢とされる。電解液の注入に際しては、注液口１５ａに注液管１９が液密に接続され、この注液管１９から収納部１８内に電解液を注入する。注液口１５ａは、電池前駆体１２ａの上端面よりも低い位置に設けられているので、注液口１５ａから注入された電解液は、電池前駆体１２ａの表面および収納部１８の内面を伝わって収納部１８の底部に溜まる。

また、電解液の注入時には、ラミネートフィルム１５，１６の熱融着されていない辺は注液口１５ａよりも上方に位置しており、電解液の注入に伴って収納部１８内のエアがここから抜けるので、電解液の注入をスムーズに行うことができる。このように、本実施形態では、電解液注入工程でラミネートフィルム１５，１６に熱融着されていない辺を残しておくのは、電解液をここから注入することではなく、収納部１８内のエアを逃がすことが目的であるので、１辺全域を熱融着せずに残しておく必要はなく、辺の一部のみが開口するように熱融着してもよい。

ここで、電解液の注入を、少なくとも電解液が完全に電池前駆体１２ａに染み込むまでは、収納部１８内に溜まった電解液の液面位置が電池前駆体１２ａの上端面よりも低い位置となるように行うことは、第１の実施形態と同じである。その結果、電解液は、電池前駆体１２ａにその上端面から染み込むことなく下側のみから染み込んでいく。電池前駆体１２ａは、電解液が染み込むことによって電池要素となる。

電解液の注入が完了したら、注入した電解液が漏れないようにして注液口１５ａから注液管１９を離し、注液口１５ａを封口するとともに、ラミネートフィルム１５，１６の熱融着していない辺を熱融着して、電池要素を封止する。これによって、フィルム外装電池が得られる。注液口１５ａの封口とラミネートフィルム１５，１６の熱融着とは、どちらを先に行ってもよい。例えば、先にラミネートフィルム１５，１６を熱融着した後、注液口１５ａが上を向くように袋体アセンブリの姿勢を変えて、注液口１５ａを封口することができる。注液管１９を、可撓性を有する部材で構成すれば、注液管１９を付けたまま袋体アセンブリの姿勢を容易に変えることができる。

以上説明したように、外装材自身に注液口を開口し、そこから電解液を注入するようにしても、注液口の位置を適切に設定することで、電池前駆体への電解液の染み込みを下側からのみ行わせることができ、それによって、電池前駆体のセパレータに皺が残るのを防止することができる。

注液口１５ａの位置は、電解液の注入時に電池前駆体１２ａの上端面よりも低い位置であれば特に制限はないが、上側に位置すればするほど、注液口１５ａから注入された電解液は、収納部１８の底部に溜まるまでに余分な経路を通る。そこで、電解液の注入をより効率よく行うためには、電解液が収納部１８の底部に直接注入されるように、電解液注入時の姿勢において収納部１８の下端部に注液口１５ａを設けることが好ましい。

図１１、図１２に示した例では、ラミネートフィルム１５，１６に穴をあけることによって注液口１５ａを設けた例を説明したが、ラミネートフィルム１５，１６に穴あけ加工を施すのではなく、袋体アセンブリの形成時にラミネートフィルム１５，１６の熱融着を部分的に行うことによって注液口を設けることもできる。

例えば、図１３に示す例では、ラミネートフィルム２５，２６の周縁の３辺を熱融着して袋体アセンブリを形成するとき、開放する１辺と対向する辺を部分的に残して熱融着部２７ａ，２７ｂを形成する。これによって、袋体アセンブリには、開放した１辺と対向する辺において、熱融着部２７ａ，２７ｂの間に、熱融着されていない領域が形成される。つまり、ラミネートフィルム２５，２６の合せ面に平行な面内方向で互いに反対側の端部にそれぞれ熱融着されていない部分を有するようにラミネートフィルム２５，２６が熱融着されて、袋体アセンブリが形成される。そして、これら熱融着されていない部分は、一方が、袋体アセンブリの内部と外部とを連通する注液口２８として機能し、もう一方は、電解液注入時のエア抜きとして機能する。

袋体アセンブリへの電解液の注入は、図１３に示すように、開放した辺を上に向けて袋体アセンブリを保持し、注液口２８に注液管（不図示）を挿入する。この状態では、注液口２８が設けられた辺は、最も下側に位置している。そして、注液管から、袋体アセンブリの内部すなわち収納部（不図示）に電解液を注入する。注液口２８は袋体アセンブリの最下端に位置しているので、注入された電解液は、袋体アセンブリの内部に保持されている電池前駆体（不図示）に、下側から上側に向かって染み込んでいき、電解液が染み込んだ電池前駆体は電池要素となる。これにより、電池要素に皺を残すことなく電解液を注入することができる。

電解液の注入が終了したら、注入した電解液が漏れないようにして注液口２８から注液管を離し、注液口２８を封口するとともに、袋体アセンブリの開放している辺を熱融着して、電池要素を封止する。注液口２８の封口と開放している辺の熱融着とは、どちらを先に行ってもよい。また、本例では注液口２８の封口はラミネートフィルム２５，２６の熱融着によって行うことができるので、注液口２８の封口を、袋体アセンブリの開放している辺の熱融着と同時に行うこともできる。

熱融着を部分的に行うことによって形成する注液口は、電解液注入時の袋体アセンブリの姿勢における収納部の下端部に連通する位置であれば、袋体アセンブリを形成したときに開放している辺と対向する辺に限らず、それ以外の辺に配することもできる。図１４に、電解液注入時の姿勢において、横側の辺に注液口３８を配した例を示す。このように、袋体アセンブリの横側の辺に注液口３８を配した場合でも、その位置が、収納部の下端部で収納部と連通する位置であれば、注液口３８に注液管（不図示）を挿入し、注液管から電解液を注入することで、収納部内に保持された電池前駆体に、全体として下側から上側へ向かう方向にのみ電解液を染み込ませることができる。

上述したように、本実施形態は、付加的な構造として袋体アセンブリに注液口を設けたものであるが、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に種々の変更を加えることができる。

例えば、ラミネートフィルムにおいて、電池要素（電池前駆体）を収納する収納部を形成するための凹部は、電池要素を挟む両側のラミネートフィルムに設けてもよいし、いずれか一方にのみ設けてもよい。また、電池要素の厚みが薄い場合には、凹部を設けずラミネートフィルム自身の柔軟性を利用して電池要素を封止するようにしてもよい。なお、本実施形態においては、第１の実施形態と異なり電解液の注入時に袋体アセンブリの上方を大きく開放する必要はないので、図２等に示したような内側への出っ張りは不要である。

また、袋体アセンブリを形成するときに熱融着せずに残す辺についても、リード端子が延出する辺であってもよいしリード端子が延出しない辺であってもよい。いずれの場合でも、電解液注入時には、熱融着せずに残した辺を上に向けて電解液を注入する。

（第３の実施形態）
上述した第１および第２の実施形態では、いずれも電解液を電池前駆体の下端側からのみ染み込ませる例を説明したが、本発明によれば、電解液を電池前駆体の上端側からのみ染み込ませることもできる。

図１５に、本発明の第３の実施形態による、電解液注入工程での断面図を示す。図１５に示すように、本実施形態では、フィルム押さえ部材５０によって、電池前駆体４２ａの上端部においてラミネートフィルム４６を全周にわたって外側から押圧し、ラミネートフィルム４６と電池前駆体４２ａとを、フィルム押さえ部材５０で押圧された部分で密着させた状態で、注液ノズル４９より電解液を注入する。

これにより、注入された電解液は、フィルム押さえ部材５０によりラミネートフィルム４６が密着した部分で流れが塞き止められ、その上方の位置に溜まる。溜まった電解液は、電池前駆体４２ａの上端面側からのみ電池前駆体４２ａに染み込む。このように、ラミネートフィルム４６をフィルム押さえ部材５０で押さえ、注入された電解液が直接、電池前駆体４２ａの下端側へ注入されないようにしても、電解液が染み込んだ電池要素でのセパレータへの皺の発生を防止することができる。ただし、この場合は、注入した電解液がラミネートフィルム４６の開口部から溢れないように、注入する電解液の量を適宜調整する必要がある。

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１に示すラミネートフィルムを、互いに対向する面側から見た斜視図である。 図１に示すフィルム外装電池の、電解液注入工程での概略斜視図である。 図３に示す工程でのフィルム外装電池の上面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の第１の実施形態における、ラミネートフィルムの形状の一変更例を示す、図５に相当する断面図である。 図６に示す例において注液ノズルの位置を変えた場合の、図５に相当する断面図である。 本発明の第１の実施形態における、ラミネートフィルムの形状の他の変更例を示す、図５に相当する断面図である。 本発明の第１の実施形態における、電解液注入時のラミネートフィルムの姿勢の一変更例を示す、図５に相当する断面図である。 本発明の第１の実施形態における、電解液注入用の開口部をリード端子が延出する辺とした例の斜視図である。 本発明の第２の実施形態を説明するための、フィルム外装電池の電解液注入工程での袋体アセンブリの斜視図である。 図１１に示す袋体アセンブリの、注液管を通る平面での縦断面図である。 本発明の第２の実施形態の、注液口の一変更例を示す袋体アセンブリの斜視図である。 本発明の第２の実施形態の、注液口の他の変更例を示す袋体アセンブリの斜視図である。 本発明の第３の実施形態による、電解液注入工程での断面図である。 従来のフィルム外装電池の、電解液注入工程での概略斜視図である。 従来のフィルム外装電池の電解液注入工程における、注液ノズルからの電解液の注入状態の一例を説明するための縦断面図である。

符号の説明

１ フィルム外装電池
２ 電池要素
２ａ，１２ａ，４２ａ 電池前駆体
３ａ 正極集電部
３ｂ 負極集電部
４，１４ リード端子
４ａ 正極リード端子
４ｂ 負極リード端子
５，６，１５，１６，２５，２６，４６ ラミネートフィルム
５ａ，６ａ 凹部
７ 開口部
８，１８ 収納部
９，４９ 注液ノズル
１５ａ，２８，３８ 注液口
１９ 注液管
２７ａ，２７ｂ 熱融着部
５０ フィルム押さえ部材

Claims (12)

1. セパレータを介して正極板と負極板とを積層した電池前駆体に電解液を染み込ませた電池要素をフィルムで封止したフィルム外装電池の製造方法であって、
   セパレータを介して正極板と負極板とを積層した電池前駆体を作製する工程と、
   前記電池前駆体を封止するためのフィルムを用意する工程と、
   前記電池前駆体を挟むように前記フィルムで包囲し、前記電池前駆体が包囲された空間の内部と外部とを連通する開口部を有する袋体アセンブリを作製する工程と、
   前記開口部から前記空間の内部に電解液を注入し前記電池前駆体に前記電解液を染み込ませることによって、電池要素を作製する工程と、
   前記開口部を封口して前記電池要素を封止する工程とを有し、
   前記電池要素を作製する工程では、前記電池前駆体にその一方向からのみ電解液を染み込ませることを特徴とするフィルム外装電池の製造方法。
2. 前記電池要素を作製する工程では、電池前駆体にその下側端からのみ電解液を染み込ませる請求項１に記載のフィルム外装電池の製造方法。
3. 前記電池要素を作製する工程は、少なくとも電解液が前記電池前駆体全体に染み込むまでは、前記空間の内部に注入された電解液の液面位置が前記電池前駆体の上端面よりも低い位置となるように電解液を注入することを含む請求項２に記載のフィルム外装電池の製造方法。
4. 前記フィルムを用意する工程は、前記電池前駆体を挟む少なくとも一方の側の、前記電池前駆体と対向する領域に、前記空間を形成するための、内側から見て凹部が形成された形状に前記フィルムを作製することを含む請求項３に記載のフィルム外装電池の製造方法。
5. 前記フィルムを用意する工程は、前記電池前駆体を挟む両方の側に前記凹部が形成され、前記凹部のいずれか一方に、内側から見て突出部を有する形状に前記フィルムを作製することを含み、かつ、
   前記袋体アセンブリを作製する工程は、前記フィルムの周縁部を、その１辺を残して熱融着し、熱融着されていない部分を前記開口部とすることを含む請求項４に記載のフィルム外装電池の製造方法。
6. 前記袋体アセンブリを作製する工程は、前記突出部によって前記電池前駆体が押され、前記袋体アセンブリ内で前記電池前駆体を傾かせることを含む請求項５に記載のフィルム外装電池の製造方法。
7. 前記袋体アセンブリを作製する工程は、前記フィルムの周縁部を、その１辺を残して熱融着し、熱融着されていない部分を前記開口部とすることを含み、かつ、
   前記電池要素を作製する工程は、前記電池前駆体を傾けて電解液を注入することを含む請求項４に記載のフィルム外装電池の製造方法。
8. 前記電池要素を作製する工程は、前記袋体アセンブリを傾けて電解液を注入することを含む、請求項５ないし７のいずれか１項に記載のフィルム外装電池の製造方法。
9. 前記フィルムを用意する工程は、前記フィルムに、前記空間に連通し、かつ、電解液の注入時の前記袋体アセンブリの姿勢における前記電池前駆体の上端面よりも低い位置に、前記開口部としての穴をあけることを含む請求項２または３に記載のフィルム外装電池の製造方法。
10. 前記袋体アセンブリを作製する工程は、前記フィルムの周縁部をその一部を残して熱融着することを含み、
    前記電池要素を作製する工程は、前記フィルムの熱融着されていない部分を上に向けた姿勢で前記穴から電解液を注入することを含む請求項９に記載のフィルム外装電池の製造方法。
11. 前記袋体アセンブリを作製する工程は、前記フィルムの周縁部をその一部を残して熱融着することを含み、かつ、
    前記電池要素を作製する工程は、前記フィルムの熱融着されていない部分を前記開口部とし、前記袋体アセンブリを前記開口部が下端部に位置する姿勢にして、前記開口部から電解液を注入することを含む請求項２または３に記載のフィルム外装電池の製造方法。
12. 前記袋体アセンブリを作製する工程は、前記フィルムの合せ面に平行な面内方向で互いに反対側の端部に位置する第１の部分および第２の部分を残して前記フィルムを熱融着することを含み、
    前記電池要素を作製する工程は、前記袋体アセンブリを、熱融着されていない前記第１の部分を上に向けた姿勢にして、熱融着されていない前記第２の部分を前記開口部として電解液を注入することを含む請求項１１に記載のフィルム外装電池の製造方法。

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