JP2014032924A - フィルム外装電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外装材を構成するフィルム状部材が剥離しにくく、絶縁抵抗不良が生じる可能性が小さいフィルム外装電池とその製造方法を提供する。
【解決手段】正極５と負極６とがセパレータ７を介して積層された構成の電池要素４が、フィルム状部材２からなる袋状の外装材３の内部に収納され、外装材３が封止されているフィルム外装電池であって、外装材３は少なくとも一つの端子辺と側辺とを有し、正極５および負極６には電極端子がそれぞれ接続され、電極端子は外装材３の内部から端子辺を通過して外部へ突出しており、電池要素４の両面をそれぞれ覆うフィルム状部材２の、互いに重なり合っている部分のうち、端子辺と側辺の交差する角部の内側に位置するブロッキング領域１０ｂの幅が３ｍｍ未満である。
【選択図】図２

Description

本発明は、フィルム状部材からなる外装材の内部に電池要素が封入されたフィルム外装電池とその製造方法に関する。

携帯型電子機器、電気自動車、ハイブリッド自動車、電動自転車、コードレス電動工具等の主電源用の電池として、リチウムイオン二次電池が用いられている。特に、容量が大きくてエネルギーの質量効率および容積効率が優れている、薄いフィルム状部材からなる外装材の内部に電池要素が封入されたフィルム外装電池が好適に用いられている。

一般に、外装材を構成するフィルム状部材は、アルミニウム箔等の金属箔と、金属箔の内面に積層された、電解液に対する耐食性を有し、かつ熱融着性が良好なポリエチレン（ＰＰ）やポリプロピレン（ＰＥ）等の内面樹脂層と、金属箔の外面に積層された、耐食性が高いポリイミド（ＰＩ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やナイロン（登録商標）等の外面樹脂層と、からなるラミネートフィルムである。

このようなフィルム外装電池は、長尺のラミネートフィルムを２つに折り曲げた後に、折り曲げられたラミネートフィルムに挟まれるように電池要素を収容し、ラミネートフィルムの周縁部の、折り曲げ部以外の３辺において、ラミネートフィルム同士が互いに重なり合う部分を熱溶着して封止することによって形成されている。

特開２００９−１８１８９８号公報

平面形状が長方形のフィルム外装電池は、ラミネートフィルムの周縁部の各辺において熱溶着を行い製造される。つまり端子辺（フィルム状部材の周縁部の辺のうちの電極端子が通過する辺）と側辺（フィルム状部材の周縁部の辺のうちの端子辺以外の辺、すなわち電極端子が通過しない辺）を個別にヒータブロックを用いて加熱することにより溶着される。この製造方法では、ラミネートフィルムの角部は、端子辺用ヒータブロックと側辺用ヒータブロックにより２回加熱されるため、他の部分に比べて熱の影響を大きく受ける。通常、フィルム状部材の端子辺を溶着する際、電極端子からの放熱を考慮して、側辺に比べて高い温度に加熱して溶着を行う必要がある。ラミネートフィルムの角部は、端子辺において電極端子から離れたところに位置するため、端子辺溶着の際にラミネートフィルムの融点よりも高い温度にさらされ強い熱ダメージを受けるのみならず、端子辺用ヒータブロックによっても加熱されるため、深刻な熱ダメージを受けていた。

一般にラミネートフィルムを熱溶着した場合、周縁部の内側の未溶着部分において、あおり熱や余熱によるブロッキング（樹脂の擬似溶着や発泡により生じる、接着強度が極端に低い溶着）が発生する。図２に示すように、完成したフィルム外装電池の外装材の断面を見ると、最も外側の周縁部１０ａでは、ヒータブロックにより押圧、加熱されてなるため、重なり合うラミネートフィルム同士が全体的に密着して平坦性が高い。しかし、平面的に見てそれよりも内側の部分１０ｂでは、平坦性が低く周縁部からの熱伝導により部分的に溶着した疑似溶着や発泡が発生し、ブロッキングが発生している。このブロッキングが発生した領域１０ｂは、小さな応力で容易に溶着面が剥離し、その際にラミネートフィルムの内面樹脂層にクラックが発生し、絶縁抵抗不良の発生に繋がる。

したがって、上述のごとく、ラミネートフィルムの角部は、他の部分よりも深刻な熱ダメージを受けたことによりブロッキングが発生しやすく絶縁抵抗不良を起こしやすくなっているという課題があった。

特許文献１に記載の構成では、短絡が懸念される、電極端子が位置する部分に、絶縁性を高めるための部品（スペーサ）が追加されている。しかしこの構成では、電池本来の機能には関係の無い部品が追加されるため、コストアップを生じ、市場競争における障害となる可能性がある。

そこで、本発明の目的は、前記した課題を解決し、外装材を構成するフィルム状部材が剥離しにくく、絶縁抵抗不良が生じる可能性が小さいフィルム外装電池とその製造方法を提供することにある。

前記した課題を解決するために、本発明のフィルム外装電池は、正極と負極とがセパレータを介して積層された構成の電池要素が、フィルム状部材からなる外装材の内部に収納され、外装材が封止されているフィルム外装電池であって、外装材は少なくとも一つの端子辺と側辺とを有し、正極および負極には電極端子がそれぞれ接続され、電極端子は外装材の内部から端子辺を通過して外部へ突出しており、電池要素の両面をそれぞれ覆うフィルム状部材の、互いに重なり合っている部分のうち、端子辺と側辺の交差する角部の内側に位置するブロッキング領域の幅が３ｍｍ未満であることを特徴とする。

本発明によると、フィルム状部材の熱溶着部と未溶着部との間のブロッキング領域が小さく、フィルム状部材が剥離しにくく、絶縁不良の発生が抑えられる。それにより、部品点数の増加を伴うことなく、電池としての高い性能の維持や信頼性の向上が図れる。

（ａ）は本発明のフィルム外装電池の一例の平面図、（ｂ）はその正面図、（ｃ）はその側面図である。 フィルム外装電池のフィルム状部材の熱溶着状態を示す拡大断面図である。 （ａ）は、本発明の実施例１のフィルム外装電池の製造方法に用いられる第１ヒータブロックの平面図、（ｂ）は第２ヒータブロックの平面図である。 （ａ）は、図３（ａ）に示す第１ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図、（ｂ）は図３（ｂ）に示す第２ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図である。 剥離試験によるフィルム外装電池の評価結果を示すグラフである。 （ａ）は、本発明の実施例２のフィルム外装電池の製造方法に用いられる第１ヒータブロックの平面図、（ｂ）は第２ヒータブロックの平面図である。 （ａ）は、図６（ａ）に示す第１ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図、（ｂ）は図６（ｂ）に示す第２ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図である。 比較例の変形例において用いられる第１ヒータブロックの平面図である。 本発明の実施例２のフィルム外装電池の製造方法に用いられる第１ヒータブロックの平面図である。 （ａ）は、図９に示す第１ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図、（ｂ）は第２ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図である。 （ａ）は、本発明の実施例３のフィルム外装電池の製造方法に用いられる第１ヒータブロックの平面図、（ｂ）は第２ヒータブロックの平面図である。 （ａ）は、図１１（ａ）に示す第１ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図、（ｂ）は図１１（ｂ）に示す第２ヒータブロックによる加熱状態を示す平面図である。 （ａ）は、比較例のフィルム外装電池のフィルム状部材の熱溶着状態を具体的に示す平面図、（ｂ）はそれを模式的に示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１に、フィルム外装電池の一例が示されている。このフィルム外装電池１は、１枚の長尺のラミネートフィルム２が折り曲げられて形成された袋状の外装材３と、外装材３の内部に収容された電池要素４を有する。電池要素４は、正極５と負極６とがセパレータ７を介して互いに積層された構成である。正極５と負極６とセパレータ７が１層ずつ存在する構成であってもよいが、複数の正極５と複数の負極６とがセパレータ７を間に挟んで交互に積層された構成であってもよい。正極５と負極６にそれぞれ接続された電極端子（正極端子５ａおよび負極端子６ａ）が、外装材３の一辺（端子辺３ａ）を通って外部に突出している。外装体３の内部には電解液１４（図２参照）が封入され、電池要素４は電解液１４に浸されている。

このような構成のフィルム外装電池１において、外装材３を構成するラミネートフィルム２は、図２に示すように、アルミニウム箔等の金属箔２ａと、ＰＰやＰＥ等の内面樹脂層２ｂと、ＰＩやＰＥＴやナイロン（登録商標）等の外面樹脂層２ｃとからなるフィルム状部材である。そして、折り曲げられたラミネートフィルム２が電池要素４を間に挟んだ状態で、ラミネートフィルム２の折り曲げ部３ｃ以外の周縁部が接合されることにより、袋状の外装材３が構成される。電池要素４の正極端子５ａと負極端子６ａは、ラミネートフィルム２の１辺を通過して外装材３の外部に延びている。すなわち、外装材３（ラミネートフィルム２）には、正極端子５ａと負極端子６ａが通過する辺（ここでは「端子辺３ａ」と称する）と、正極端子５ａと負極端子６ａが通過しない辺（端子辺３ａ以外の辺であり、本明細書では「側辺３ｂ」と称する）とが存在する。一般的には、平面形状が長方形の外装材３の短辺のうちの一方が折り曲げ部３ｃであり、他方の短辺が端子辺３ａであり、２つの長辺はいずれも側辺３ｂである。

本発明のフィルム外装電池１は、端子辺３ａ用ヒータブロックと側辺用ヒータブロック３ｂを用いて個別に熱溶着されて製造される。この際に設定されるヒータブロックの温度は、ラミネートフィルムの内面樹脂層２ｂの融点を考慮して十分に溶着が起きるよう適宜選択される。一般に端子辺用のヒータブロックは溶着の際に電極端子からの放熱を考慮して、側辺用ヒータブロックよりも高めの温度に設定される。

次に、端子辺３ａや側辺３ｂの溶着後にできる熱溶着部１０ａ、ブロッキング領域１０ｂ、未溶着部１０ｃの確認方法について説明する。

（第１の評価方法）
完成したフィルム外装電池１を適当な大きさに裁断し、ラミネートフィルム２の外面樹脂層（例えばナイロン層）２ｃと金属箔（例えばアルミ箔）２ａを酸によりエッチングする。それによってむき出しになった２層の内面樹脂層（例えばＰＰ層）２ｂを染色し、直接または顕微鏡を介して目視して観察すると、色調が変わる部分が存在し、平面的に見て外側と内側とでコントラストがついている。すなわち、図２，１３に示すように、外装材３の、電池要素４を収納する部分の外側では、最も外側に位置する周縁部である平坦性の高い部分１０ａと、平面的にその内側に位置する平坦性の低い部分１０ｂと、さらに内側の色調の異なる部分１０ｃの３つの部分に区別される。最も外側の周縁部に位置する平坦性の高い部分は、ヒータブロック８，９に直接当接して加熱された、ラミネートフィルム２同士が隙間無く強固に熱溶着された熱溶着部１０ａである。そして、最も内側の色調の異なる部分は、電池要素４が介在するためラミネートフィルム２同士が互いに接触せず溶着していない未溶着部１０ｃである。そして、熱溶着部１０ａと未溶着部１０ｃの間に位置し、平坦性は低く、未溶着部１０ｃとは色調の異なる部分は、ブロッキング領域１０ｂである。このブロッキング領域１０ｂは、ヒータブロック８，９に直接当接していないがあおり熱や余熱によってラミネートフィルム２同士が断片的に溶着した部分である。

通常、ヒータブロックは端子辺あるいは側辺に沿って固定幅をとっているため、熱溶着部１０ａとブロッキング部１０ｂの境界線は、ラミネートフィルムの平坦性について、少なくとも一か所以上目視、あるいは変位計を用いて観察することで決定できる。熱溶着部１０ａあるいは ブロッキング部１０ｂと未溶着部１０ｃの境界線は既にのべたコントラストにより決定できる。上記２種の境界線によりはさまれるブロッキング領域１０ｂをラミネートフィルム面内において端子辺あるいは側辺に対して垂直方向にみて最大となる幅を以て、当該端子辺あるいは側辺のブロッキング領域１０ｂの幅とする。また角部のブロッキング幅については、端子辺における熱溶着部とブロッキング領域との境界線と、側辺における熱溶着部とブロッキング領域との境界線の交点から、端子辺に対し４５度をなす方向にブロッキング領域の幅を調べ、√２で除した値を以て求めることができる。

（第２の評価方法）
前記した目視による第１の評価方法に代えて、剥離試験による第２の評価方法によって、熱溶着部１０ａ、ブロッキング領域１０ｂ、未溶着部１０ｃを評価することも可能である。第２の評価方法では、完成したフィルム外装電池１の外装材３幅で溶着部から積層体側に向かって切り欠いたものを用意する。その切り欠き部分から周縁部に向かって、ラミネートフィルム２を引き剥がし、その際の剥離強度（ラミネートフィルム２同士を引き剥がすのに要した力）を日本工業規格JISZ0238に沿って測定する。この第２の評価方法によると、図５に示すように、外装体３の中央部では電池要素４が介在するためにラミネートフィルム２同士が溶着しておらず、引き剥がすための力を必要としない（剥離強度がほぼ０である）。この中央部からラミネートフィルム２を引き剥がしていくと、ある個所から、引き剥がすための力が必要になり、外装材３の周縁部に近づくにつれて剥離強度が徐々に大きくなる。そして、ある個所において急激に剥離強度が大きくなり、かつ一定になる。この剥離試験において、剥離強度がほぼ０の領域が未溶着部１０ｃであり、剥離強度が高くほぼ一定である領域が熱溶着部１０ａである。そして、熱溶着部１０ａと未溶着部１０ｃの間、すなわち、剥離強度が０ではなくなって引き剥がす力が必要になった個所から、剥離強度が徐々に大きくなり、さらに急激に剥離強度が大きくかつ一定になる個所に至るまでの領域がブロッキング領域１０ｂの平均幅に相当する。この剥離試験による第２の評価方法を行った場合にも、前記した目視による第１の評価方法と同様の結果が得られる。

さらに、フィルム外装電池の絶縁不良検査法について述べる。

絶縁不良の検査は、ラミネートフィルム２の切断面などに存在するアルミ箔露出部位と、電池要素を構成する正極あるいは負極のうち、ラミネートフィルムに直接接する、最外の電極につながる電極端子との間に適当な電圧を所定の時間印加して観察される抵抗値から判断することができる。具体的には、一例として、負極端子とラミネートフィルムのアルミ箔間に２５Ｖ−２ｓｅｃの電圧を印加し、９０ＭΩ以上の絶縁抵抗があるものを良品、９０ＭΩ未満のものを不良品と判定する。

［実施例１］
以下に、実施例１を説明する。本実施例におけるヒータブロックのうち、端子辺３ａ用のヒータブロック（第１ヒータブロック）８は、図３（ａ），４（ａ）に示すように、端子辺（短辺）３ａよりも短く、端子辺３ａの両側部、すなわち外装体４の角部１２に対向する部分が除去された、５ｍｍ幅の直線状である。

側辺３ｂ用のヒータブロック（第２ヒータブロック）９は、図３（ｂ），図４（ｂ）に示すように、側辺３ｂと実質的に同じ長さを持ち、５ｍｍ幅の直線状である。この第２ヒータブロック９は第１ヒータブロック８よりも低い温度に発熱する。第２ヒータブロック９は、２つの側辺３ｂに対向するそれぞれの部分が、ラミネートフィルム２に接触しない位置にある図示しない連結部によって一体化された構成であってもよい。また、前記したそれぞれの部分が、第２ヒータブロック９をラミネートフィルム２に接近させるための図示しない駆動機構にそれぞれ取り付けられて実質的に一体的に作動させられる構成であってもよい。

これらのヒータブロック８，９を用いた、実施例１のフィルム外装電池の製造方法について説明する。

まず、１枚の長尺のラミネートフィルム２を用意して、その一部の上に、複数の負極６および正極５を、セパレータ７を間に挟んで交互に積層して、電池要素４を構成する。次に、ラミネートフィルム２を２つに折り曲げて、電池要素４の両面を覆う。電池要素４の正極５に接続された正極端子５ａと、負極６に接続された負極端子６ａは、電池要素４との接続部分から端子辺３ａを通過してラミネートフィルムに覆われていない外部に突出する状態にする。それから、２つに折り曲げられたラミネートフィルム同士の間に電解液１４を注入するとともに、折り曲げ部３ｃ以外の３辺において、折り曲げられた状態のラミネートフィルム２同士が重なり合う部分を熱溶着させる。具体的には、図４（ａ）に示すように、第１ヒータブロック８（図３（ａ）参照）を端子辺３ａに当接させて、電極端子からの放熱を加味しても十分な融着が起こるようにラミネートフィルム２を比較的高い温度で加熱する。これにより、ラミネートフィルム２の、第１ヒータブロック８に当接する部分が熱溶着する。それ以外の部分はこの時点では未溶着であり、端子辺３ａの両側部、すなわち角部１２は、第１ヒータブロック８と当接しないので未溶着のままである。なお、ラミネートフィルム２の端子辺３ａの熱溶着と、側辺３ｂの熱溶着と、電解液１４の注入とを実行する順番は、電解液１４が外装体３の外部に漏れないように適宜に決定される。

次に、図４（ｂ）に示すように、第２ヒータブロック９を側辺３ｂに当接させてラミネートフィルム２を加熱し、当接部分を熱溶着させる。このとき、電極端子からの放熱を考慮する必要がないため、ヒータブロック９は端子辺３ａを溶着した時よりも低い温度に設定される。このようにして未溶着であった端子辺３ａの両側部、すなわち角部１２も第２ヒータブロック９に加熱されて熱溶着される。

実施例１の製造方法によれば、第１ヒータブロック８と第２ヒータブロック９を組み合わせると、外装材３の端子辺３ａと２つの側辺３ｂは完全に覆われて融着される。また、外装材３の角部は第１ヒータブロックよりも温度の低い、第２ヒータブロック９のみによって加熱される。

以上説明したように、ヒータブロック８，９を用いて、外装材３の折り曲げ部３ｃ以外の端子辺３ａと側辺３ｂを熱溶着することにより、電池要素４を内包し周縁部が封止された外装材３が形成されて、フィルム外装電池１（図１参照）が完成する。

以下に、上述のフィルム外装電池１を１０００個製造したものを用いて、ブロッキング領域の幅と絶縁不良数、絶縁不良率を調べた。

本実施例と後述する実施例および比較例のフィルム外装電池の、ブロッキング領域の幅と絶縁不良数と絶縁不良率の評価結果を表１に示す。

実施例１で製造したフィルム外装電池は、前記した目視による第１の評価方法で確認したところ、いずれもブロッキング領域１０ｂが小さく、具体的には、角部１２の内側における幅が３ｍｍ未満であり、その他の部分の幅が２ｍｍ未満であった。それにより、ラミネートフィルム２のクラックおよび損傷や絶縁不良の発生が抑えられた。なお、熱溶着部１０ａの幅は、外装体３の全体にわたって用いたヒータブロックと同じ幅であった。そして、端子辺３ａにおける面積を比較すると、ブロッキング領域１０ｂの総面積は熱溶着部１０ａの総面積の１％以下であった。

［比較例］
次に、実施例１と対比するために、比較例の熱溶着方法について簡単に説明する。図示しないが、比較例の外装材３を構成するラミネートフィルム２の端子辺３ａ用の第１ヒータブロックは、端子辺３ａの全長と実質的に同じ長さで、凹凸のない直線状である。そして、比較例の側辺３ｂ用の第２ヒータブロックは、側辺３ｂの全長と実質的に同じ長さで、凹凸のない直線状である。図示しないが、第１ヒータブロックを端子辺３ａに当接させてラミネートフィルム２を加熱して当接部分を熱溶着させ、次に、第２ヒータブロックを側辺３ｂに当接させてラミネートフィルム２を加熱して当接部分を熱溶着させる。この熱溶着方法によると、角部１２は、第１ヒータブロックにも当接し、第２ヒータブロックにも当接するため、２回加熱される。このフィルム外装電池１を１０００個製造して、実施例１と同じ評価を行った。

比較例で作成したフィルム外装電池では、角部１２において熱溶着部１０ａと未溶着部１０ｃの間に幅３ｍｍ以上のブロッキング領域１０ｂが生じた。このようにブロッキング領域１０ｂが大きいため、小さな応力が加わっただけで溶着面が剥離して、その際にラミネートフィルム２の内面樹脂層２ｂにクラックが発生し、絶縁抵抗不良を生じた。

角部１２において上述のようなブロッキングが発生した理由は以下のように考えられる。

端子辺３ａを溶着する際、電極端子５ａ，６ａからの放熱を考慮して、端子辺３ａは側辺３ｂに比べて高い温度に加熱して溶着を行う必要がある。その上、第１ヒータブロックにより加熱される際、ヒータブロックの温度が高いにもかかわらず、角部１２は電極端子から離れて位置するため、角部１２は過熱されて大きなダメージを受け、ラミネートフィルム２の強度が弱くなる。さらに側辺３ｂを融着する際にもダメージを受ける。これに伴い、角部１２の内側部分１３に余熱が伝わってブロッキングを生じたと考えられる。

以上のように、比較例において製造されたフィルム外装電池１は、ラミネートフィルム２の強度が低下したり絶縁抵抗不良が発生したりするので、外装材３の良好な封止ができない。

［実施例２］
次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、端子辺３ａの加熱用の第１ヒータブロック１５の形状および第２ヒータブロック１６の形状が実施例１と異なっている。本実施例の第１ヒータブロック１５は、図６（ａ）に示すように、端子辺３ａよりも短い直線部１５ａと、正極端子５ａと負極端子６ａの間にあたる位置に設けられ、外装材３の平面形状である長方形の中心部に向かって平面的に突出している突出部１５ｂとを有する形状である。一方、第２ヒータブロック１６は、図６（ｂ）に示すように、側辺３ｂと実質的に同じ長さの直線部１６ａと、端子辺３ａと側辺３ｂが交差する角部１２から端子辺３ａの中央部側に向かって、かつ外装材３の平面形状である長方形の中心部に向かって平面的に延びている拡張部１６ｂとを有する形状である。

本実施例でも、実施例１と同様に、図７（ａ）に示すように、電池要素４を収容した２つ折りのラミネートフィルム２が重なり合う部分のうちの端子辺３ａに第１ヒータブロック１５を当接させて加熱して熱溶着させる。次に、図７（ｂ）に示すように、２つ折りのラミネートフィルム２が重なり合う部分のうちの両側辺３ｂに第２ヒータブロック１６を当接させて加熱して熱溶着させる。本実施例では、第１ヒータブロック１５による加熱時に、突出部１５ｂによって、端子辺３ａの周縁部の正極端子５ａと負極端子６ａ間の位置から電池要素４に近接する位置に至るまでの広い範囲を加熱する。また、第２ヒータブロック１６による加熱時に、端子辺３ａと側辺３ｂの交差する角部１２から電池要素４の角部に近接する位置に至るまでの広い範囲を加熱する。これにより、正極端子５ａと負極端子６ａの間の部分１１と角部１２の内側部分１３も十分に加熱されて熱溶着する。すなわち、これらの部分１１，１３においては、熱溶着部２ａが広くなり、熱溶着部２ａと未溶着部２ｃ（電池要素４が介在するためラミネートフィルム２同士が互いに接触しない部分）との間のスペースが極めて小さくなる。従って、熱溶着部２ａと未溶着部２ｃとの間にブロッキング領域２ｂが生じたとしても、そのブロッキング領域２ｂは小さく、ラミネートフィルム２のクラックおよび損傷や絶縁不良が発生するおそれが小さい。このフィルム外装電池１を１０００個製造する実験を行ったところ、角部１２の内側部分１３におけるブロッキング領域２ｂの幅が３ｍｍ未満であり、それ以外の部分、特に端子辺３ａの電極端子５ａ，６ａの間に位置する部分１１のブロッキング領域２ｂの幅が２ｍｍ未満であって、端子辺３ａにおけるブロッキング領域２ｂの総面積は熱溶着部２ａの総面積の１％以下であり、絶縁不良は発生しなかった。これは、特にブロッキングが発生しやすかった電極端子５ａ，６ａの間の部分１１と角部１２の内側部分１３におけるスペースの大部分を、第１または第２のヒートブロック１５，１６に当接されて加熱される熱溶着部２ａとし、ブロッキングが発生する可能性のある領域を狭くすることにより、必然的にブロッキング領域２ｂを小さくした結果、ブロッキングに伴う不具合を抑えることができたと考えられる。

仮に、図８に示すように、端子辺３ａと実質的に同じ長さであって、正極端子５ａと負極端子６ａの間に位置する突出部１８ａと角部１２に位置する拡張部１８ｂとを有する第１ヒータブロック１８を用いて端子辺３ａを加熱すると、正極端子５ａと負極端子６ａの間の部分１１や角部１２の内側部分１３が加熱されて未溶着状態ではなくなる。しかし、角部１２は、第１ヒータブロック１８と第２ヒータブロック９（図３（ｂ）参照）とで２回加熱されるため、過熱されて大きなダメージを受け、ラミネートフィルム２の強度が弱くなる。

［実施例３，４］
実施例２と同様に、電極端子５ａ，６ａの間の位置１１と角部１２の内側部分１３におけるスペースの大部分を熱溶着部２ａとして、ブロッキングが発生する可能性のある領域を狭くすることができる実施例３および実施例４について以下に説明する。実施例３および実施例４と実施例２の相違点は、主に第１ヒータブロックおよび第２ヒータブロックの形状である。

本発明の実施例３では、第１ヒータブロック１９が、図９に示すように、端子辺３ａよりも短くて凹凸のない直線状のヒータブロック１９ａと、正極端子５ａと負極端子６ａの間に対向する位置で、外装材３の平面形状である長方形の中心部に向かって平面的に突出した形状のヒータブロック１９ｂとからなる。ヒータブロック１９ａは溶着時の電極端子からの放熱を考慮してヒータブロック１９ｂに比べて高い温度に発熱する。すなわち、本実施例の第１ヒータブロック１９は、実施例１の第１ヒータブロック８を２つの部分１９ａ，１９ｂに分割した構成であり、それぞれの加熱温度を異ならせたものである。

一方、側辺３ｂ用の第２ヒータブロックは、図６（ｂ）に示す実施例２の第２ヒータブロック１６と同じであり、側辺３ｂと実質的に同じ長さの直線部１６ａと、角部１２から中央部側に向かって延びている拡張部１６ｂとを有する。この第２ヒータブロック１６はヒータブロック１９ａに比べて低い温度（ヒータブロック１９ｂと同じ発熱温度であってもよい）に発熱する。

本実施例では、図１０（ａ）に示すように、ヒータブロック１９ａ（図９参照）を周縁部の端子辺３ａに当接させてラミネートフィルム２を比較的高い温度で加熱する。その後、周縁部の内側かつ正極端子５ａと負極端子６ａの間の部分１１に、ヒータブロック１９ｂを当接させて、ラミネートフィルム２を比較的低い温度で加熱する。また、図１０（ｂ）に示すように、第２ヒータブロック１６（図６（ｂ）参照）を側辺３ｂに当接させてラミネートフィルム２を比較的低い温度で加熱する。こうして、ラミネートフィルム２のヒータブロック１９，１６との当接部分を熱溶着させ、外装材３を封止する。本実施例では、実施例２と同様な効果が得られるとともに、ラミネートフィルム２の周縁部の内側の、正極端子５ａと負極端子６ａの間の大面積の部分１１に、過剰な熱が加わってダメージを受けることを、より確実に抑制できる。このフィルム外装電池１を１０００個製造する実験を行ったところ、角部１２の内側部分１３におけるブロッキング領域２ｂの幅が３ｍｍ未満であり、それ以外の部分、特に端子辺３ａの電極端子５ａ，６ａの間に位置する部分１１のブロッキング領域２ｂの幅が２ｍｍ未満であって、端子辺３ａにおけるブロッキング領域２ｂの総面積は熱溶着部２ａの総面積の１％以下であり、絶縁不良は発生しなかった。

次に、本発明の実施例４について説明する。本実施例の第１ヒータブロック２０は、図１１（ａ）に示すように、正極端子５ａに対向する部分２０ａと、負極端子６ａに対向する部分２０ｂとからなる。この第１ヒータブロック２０は、ラミネートフィルム２を比較的高い温度で加熱する。第１ヒータブロック２０は、各部分２０ａ，２０ｂが、ラミネートフィルム２に接触しない位置にある図示しない連結部によって一体化された構成であってもよい。また、各部分２０ａ，２０ｂが、第１ヒータブロック２０をラミネートフィルム２に接近させるための図示しない駆動機構にそれぞれ取り付けられて実質的に一体的に作動させられる構成であってもよい。

図１１（ｂ）に示すように、本実施例の第２ヒータブロック２１は、実施例１の第２ヒータブロック１６（図６（ｂ）参照）の直線部１６ａおよび拡張部１６ｂと同様な直線部２１ａおよび拡張部２１ｂに加えて、端子辺３ａの中央部分、すなわち正極端子５ａと負極端子６ａの間に位置するヒータブロック２１ｃを有している。この第２ヒータブロック２１は、ラミネートフィルム２を比較的低い温度で加熱する。第２ヒータブロック２１は、各部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃが、ラミネートフィルム２に接触しない位置にある図示しない連結部によって一体化された構成であってもよい。また、各部分２１ａ，２１ｂ，２１ｃが、第２ヒータブロック２１をラミネートフィルム２に接近させるための図示しない駆動機構にそれぞれ取り付けられて実質的に一体的に作動させられる構成であってもよい。

従って、図１２（ａ）に示すように、ヒータブロック２０を端子辺３ａの、正極端子５ａおよび負極端子６ａが貫通する部分に当接させて、その部分のラミネートフィルム２を比較的高い温度で加熱して熱溶着させる。また、図１２（ｂ）に示すように、ヒータブロック２１を、周縁部の側辺３ｂと、端子辺３ａの正極端子５ａと負極端子６ａの間における周縁部およびその内側の部分１１とに当接させて、ラミネートフィルム２を比較的低い温度で加熱し、加熱部分を熱溶着させる。本実施例では、実施例１と同様な効果が得られるとともに、ラミネートフィルム２の、正極端子５ａと負極端子６ａの間の大面積の部分に、過剰な熱が加わってダメージを受けることを、さらに確実に抑制できる。このフィルム外装電池１を１０００個製造する実験を行ったところ、角部１２におけるブロッキング領域２ｂの幅が３ｍｍ未満であり、それ以外の部分、特に端子辺３ａの電極端子５ａ，６ａの間に位置する部分のブロッキング領域２ｂの幅が２ｍｍ未満であって、端子辺３ａにおけるブロッキング領域２ｂの総面積は熱溶着部２ａの総面積の１％以下であり、絶縁不良は発生しなかった。

以上説明した各実施例において、理論上は、第１ヒートブロックによる加熱部分と第２ヒートブロックによる加熱部分とが重なり合わないように、第１ヒータブロックおよび第２ヒートブロックが設計されることが好ましいと考えられる。しかし、実際には、ラミネートフィルム２の周縁部に未加熱部分を残さないようにするために、第１ヒートブロックによる加熱部分と第２ヒートブロックによる加熱部分とが僅かに重なり合うように第１ヒータブロックおよび第２ヒートブロックが設計されるのが現実的である。その場合、両者が重なり合う部分は、端子辺３ａの、角部１２以外の位置、すなわち角部１２と電極端子５ａ，６ａの間の位置になるように、第１ヒータブロックおよび第２ヒートブロックが設計されることが好ましい。これは、第１ヒータブロックと第２ヒータブロックによって２回加熱される部分が、放熱作用のある電極端子５ａ，６ａの近傍に位置するために、過熱によるダメージを小さく抑えられるからである。また、２回加熱される部分が、端子辺３ａの、角部１２以外の位置になるので、外装材３の内部に収容される電解液１４の反応ガスによるラミネートフィルム２の剥離応力を分散させることができ、絶縁抵抗不良が抑えられる。

なお、前記した各実施例では、長尺の１枚のラミネートフィルム２を折り曲げて外装材３を構成しているが、２枚のラミネートフィルム２を、電池要素４を挟んで重ね合わせて外装材３を構成してもよい。その場合、折り曲げ部の代わりに位置するもう１つの短辺の周縁部も加熱して熱溶着させるため、この短辺の周縁部を加熱するためのヒータブロックを適宜に追加すればよい。

１ フィルム外装電池
２ ラミネートフィルム（フィルム状部材）
３ 外装材
３ａ 端子辺
３ｂ 側辺
３ｃ 折り曲げ部
４ 電池要素
５ 正極
５ａ 正極端子
６ 負極
６ａ 負極端子
７ セパレータ
８ 第１ヒータブロック
９ 第２ヒータブロック
１０ａ 熱溶着部
１０ｂ ブロッキング領域
１０ｃ 未溶着部
１１ 電極端子同士の間の部分
１２ 角部
１３ 角部の内側部分
１４ 電解液
１５，１５ａ，１５ｂ 第１ヒータブロック
１６，１６ａ，１６ｂ 第２ヒータブロック
１９，１９ａ，１９ｂ 第１ヒータブロック
２０，２０ａ，２０ｂ 第１ヒータブロック
２１，２１ａ，２１ｂ，２１ｃ 第２ヒータブロック

Claims (7)

1. 正極と負極とがセパレータを介して積層された構成の電池要素が、フィルム状部材からなる外装材の内部に収納され、前記外装材が封止されているフィルム外装電池であって、
   前記外装材は少なくとも一つの端子辺と側辺とを有し、
   前記正極および前記負極には電極端子がそれぞれ接続され、前記電極端子は前記外装材の内部から前記端子辺を通過して外部へ突出しており、
   前記電池要素の両面をそれぞれ覆う前記フィルム状部材の、互いに重なり合っている部分のうち、前記端子辺と前記側辺の交差する角部の内側に位置するブロッキング領域の幅が３ｍｍ未満であることを特徴とするフィルム外装電池。
2. 前記端子辺の、複数の前記電極端子同士の間に位置するブロッキング領域の幅が、２ｍｍ未満である、請求項１に記載のフィルム外装電池。
3. 前記端子辺と前記側辺において前記フィルム状部材は同じ温度で加熱されて熱溶着させられている、請求項１または２に記載のフィルム外装電池。
4. 前記フィルム状部材の、互いに重なり合っている部分のうち、２回加熱されて熱溶着させられた部分が、前記端子辺の、前記電極端子に重なる部分と前記角部との間に位置している、請求項１から３のいずれか１項に記載のフィルム外装電池。
5. 正極と負極とがセパレータを介して積層された構成の電池要素が、フィルム状部材からなる袋状の外装材の内部に収納され、前記外装材が封止されているフィルム外装電池の製造方法であって、
   前記電池要素の両面を前記フィルム状部材によってそれぞれ覆い、前記正極および前記負極にそれぞれ接続された電極端子が、前記フィルム状部材の端子辺を通過して外部へ突出する状態にするステップと、
   前記フィルム状部材の前記端子辺の、両端部を除く部分に第１ヒータブロックを配置し、前記電池要素の両面をそれぞれ覆う前記フィルム状部材の前記第１ヒータブロックとの当接部分で互いに重なり合う周縁部を、前記第１ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップと、
   前記フィルム状部材の前記端子辺の前記両端部と、前記端子辺以外の側辺とを含む位置に、第２ヒータブロックを配置し、前記電池要素の両面をそれぞれ覆う前記フィルム状部材の前記第２ヒータブロックとの当接部分で互いに重なり合う周縁部を、前記第２ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップと、
   を含み、
   前記第１ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップと、前記第２ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップとは、同じ温度で前記フィルム状部材を加熱して熱溶着させる
   フィルム外装電池の製造方法。
6. 正極と負極とがセパレータを介して積層された構成の電池要素が、フィルム状部材からなる袋状の外装材の内部に収納され、前記外装材が封止されているフィルム外装電池の製造方法であって、
   前記電池要素の両面を前記フィルム状部材によってそれぞれ覆い、前記正極および前記負極にそれぞれ接続された電極端子が、前記フィルム状部材の端子辺を通過して外部へ突出する状態にするステップと、
   前記フィルム状部材の前記端子辺の、両端部を除く部分に第１ヒータブロックを配置し、前記電池要素の両面をそれぞれ覆う前記フィルム状部材の前記第１ヒータブロックとの当接部分で互いに重なり合う周縁部を、前記第１ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップと、
   前記フィルム状部材の前記端子辺の前記両端部と、前記端子辺以外の側辺とを含む位置に、第２ヒータブロックを配置し、前記電池要素の両面をそれぞれ覆う前記フィルム状部材の前記第２ヒータブロックとの当接部分で互いに重なり合う周縁部を、前記第２ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップと、
   を含み、
   前記第１ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップまたは前記第２ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップのいずれか一方は、前記周縁部の内側かつ前記電極端子同士の間の前記フィルム状部材を加熱して熱溶着させることを含み、
   前記第２ヒータブロックにより加熱して熱溶着させるステップは、前記周縁部の内側であって、かつ前記フィルム状部材の前記端子辺と前記側辺とが交差する角部の内側の前記フィルム状部材を加熱して熱溶着させることを含む
   フィルム外装電池の製造方法。
7. 前記フィルム状部材の、前記第１ヒータブロックにより加熱する部分と、前記第２ヒータブロックにより加熱する部分とが重なり合う部分を、前記フィルム状部材の周縁部の、前記電極端子が通過する辺の平面的に見て前記電極端子に重なる部分と、前記端子辺と前記側辺とが交差する角部との間に位置させる、請求項５または６に記載のフィルム外装電池の製造方法。