ラミネート外装電池
【課題】ラミネート外装体の封止部におけるタブの横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有するラミネート外装電池を提供する。
【解決手段】電極体１０は、ラミネート外装体２０の内部空間に収納されている。電極体１０の正極板、負極板には、それぞれ正極タブ、負極タブ１５が接続されている。正極タブ、負極タブ１５は、ラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断して、一部が外部へ延出されている。負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する横断領域では、負極タブ１５の厚み方向（Ｘ軸方向）において、Ｚ軸方向左側の延出先端側での外表面同士の間隔ｔ１が、根元側での間隔ｔ２よりも狭くなっている。換言すると、ラミネート外装体２０における横断部分での一方の面２０ｃ２１は水平であるのに対し、他方の面２０ｃ２２はＺ軸方向左側よりも右側がＸ軸方向に高くなるように傾斜している。
【解決手段】電極体１０は、ラミネート外装体２０の内部空間に収納されている。電極体１０の正極板、負極板には、それぞれ正極タブ、負極タブ１５が接続されている。正極タブ、負極タブ１５は、ラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断して、一部が外部へ延出されている。負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する横断領域では、負極タブ１５の厚み方向（Ｘ軸方向）において、Ｚ軸方向左側の延出先端側での外表面同士の間隔ｔ１が、根元側での間隔ｔ２よりも狭くなっている。換言すると、ラミネート外装体２０における横断部分での一方の面２０ｃ２１は水平であるのに対し、他方の面２０ｃ２２はＺ軸方向左側よりも右側がＸ軸方向に高くなるように傾斜している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート外装電池に関し、特に、タブの延出部におけるラミネート外装体の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器などの普及に伴い金属ラミネートシートからなるラミネート外装体を備えたラミネート外装電池が普及している。ラミネート外装電池は、正極板と負極板とが間にセパレータを介して構成された電極体が、金属ラミネートシートがプレス加工および曲折加工されることで構成されたラミネート外装体に収納された構成を有する。
電極体における正極板には正極タブが接続され、負極板には負極タブが接続されている。正極タブおよび負極タブは、それぞれラミネート外装体における外縁部を封止してなる封止部の一部を横断して外部に延出されている。負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域の従来構成について、図７を用い説明する。
【０００３】
図７に示すように、ラミネート外装体９２０は、Ａｌ層９２１の両主面が樹脂層９２２，９２３で被覆された構成を有する。そして、電極体９１０の正極板および負極板には、それぞれ正極タブおよび負極タブ９１５が接続されており、これら正極タブおよび負極タブ９１５がラミネート外装体９２０における封止部を横断する領域では、ラミネート外装体９２０における内側樹脂層９２２と正極タブおよび負極タブ９１５との各間に、タブ樹脂９３２が介挿されている。このタブ樹脂９３２は、正極タブおよび負極タブ９１５が横断する領域における封止性を確保するために介挿されており、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から構成されている。
【０００４】
また、ラミネート外装体９２０の封止部における正極タブおよび負極タブ９１５の横断領域においては、タブの厚みを逃がすために、当該部分をブリスター状に膨らませる構成が採用されている（外表面９２０ｆ１、９２０ｆ２）。これにより、熱溶着による封止の際に、ラミネート外装体のＡｌ層９２１と正極タブおよび負極タブ９１５とが直接接触するのを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４８６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に係るラミネート外装電池では、ラミネート外装体９２０の封止部におけるタブの横断部分において、封止信頼性が低いという問題があった。この問題について、本発明者が原因について検討したところ、タブの延出方向における根元側、即ち、封止部分における収納空間に近い側（図７の矢印Ｃで指し示す部分）での封止厚みが不安定になることがあり、このように封止厚みの不安定さが封止信頼性の低下に結びついていることを究明した。
【０００７】
このように封止信頼性が低いラミネート外装電池においては、電池性能の低下にも繋がり、改善が必要となる。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、ラミネート外装体の封止部におけるタブの横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有するラミネート外装電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、次のような構成を特徴とする。
本発明に係るラミネート外装電池は、電極体とラミネート外装体と正極タブおよび負極タブを備える。
電極体は、正極板および負極板を有し構成されている。
ラミネート外装体は、金属層と樹脂層とが積層されてなる金属ラミネートシートが、電極体を収納する内部空間を有し、電極体が収納された状態で外縁部を封止する封止部を有する。
【０００９】
正極タブおよび負極タブは、各々が導電材料からなり、正極板および負極板の各々に接続され、ラミネート外装体の封止部を横断して各一部が外部へと延出されている。
本発明に係るラミネート外装電池では、正極タブおよび負極タブの少なくとも一方がラミネート外装体の封止部を横断する横断領域では、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側よりも延出端側で狭くなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るラミネート外装電池では、正極タブおよび負極タブの少なくとも一方がラミネート外装体の封止部を横断する横断領域において、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている、という構成を採用している。これにより、上記少なくとも一方のタブに対応する横断領域では、タブの延出端側に対して根元側でのタブの応力が緩和された状態となっている。このため、上記横断領域の根元側における封止厚みの安定化を図り、封止信頼性の低下を抑制することができる。
【００１１】
従って、本発明に係るラミネート外装電池では、ラミネート外装体の封止部における上記少なくとも一方のタブの横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有する。
本発明に係るラミネート外装電池では、一例として次のようなバリエーション構成を採用することもできる。
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、上記少なくとも一方のタブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域では、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側から延出端側に向けて漸減している、という構成を採用することもできる。
【００１２】
このように、上記少なくとも一方のタブに対応する横断領域では、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側から延出端側に向けて漸減している、という構成を採用する場合には、上記横断領域に段差を有さず、なだらかに間隔の変化を実現することができ、さらに高い封止信頼性を得ることができる。
【００１３】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、上記少なくとも一方のタブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域において、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が漸減することにより構成されるテーパ部分のテーパ角を１°〜３°とすることができる。
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、負極タブが正極タブよりも厚い板材を以って構成されており、ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっているという構成を採用するのが、負極タブに対応する横断領域である、という構成を採用することができる。
【００１４】
従来技術に係るラミネート外装電池の構成では、正極タブに対して板材の厚みが相対的に厚い負極タブにおいて、封止時における横断領域の根元側での応力が高くなる。これに対して、上記のように本発明に係る構成を負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域に適用すれば、負極タブの横断領域における封止信頼性を確実に高くすることができる。よって、ラミネート外装電池全体としての信頼性向上を図ることができる。
【００１５】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、タブの延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている横断領域において、ラミネート外装体における内側の樹脂層の圧縮度合いが、延出端側よりも根元側で緩和されている、という構成を採用することもできる。このような構成の採用により、横断領域の根元側におけるタブの応力についても緩和することができ、封止信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、正極タブおよび負極タブの各々がラミネート外装体の封止部を横断する各横断領域において、当該タブと金属ラミネートシートとの各間に、ラミネート外装体における樹脂層とは異なる樹脂材料からなる樹脂シートが介挿されており、ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている横断領域では、樹脂シートの圧縮度合いが、延出端側よりも根元側で緩和されている、という構成を採用することもできる。このように樹脂シートの圧縮度合いについて、横断領域の延出端側よりも根元側で緩和されている構成とすれば、横断領域の根元側でのタブの応力についても緩和することができる。よって、さらに封止信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、ラミネート外装体では、金属層に対し、少なくとも内側に樹脂層が積層されており、正極タブおよび負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域において、各タブは、その厚み方向の両側をラミネート外装体における内側の樹脂層で密に被覆されている、という構成を採用することもできる。これにより、さらに高い封止信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るラミネート外装電池１の構成を示す模式斜視図（一部切り欠き）である。
【図２】ラミネート外装電池１における負極タブ１５の延出部構成を示す模式断面図である。
【図３】ラミネート外装電池１の製造過程の一部を示す模式工程図である。
【図４】ラミネート外装電池１の製造過程の内、負極タブ１５の延出部周辺の封止に係る工程を示す模式工程図である。
【図５】実施例および比較例に係るラミネート外装電池について、保存日数と電池膨れとの関係を示す特性図である。
【図６】（ａ）は、変形例１に係るラミネート外装電池の製造に用いるラミネート成形型５２１，５２２の構成を示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例２に係るラミネート外装電池の製造に用いるラミネート成形型５３１の構成を示す模式断面図であり、（ｃ）は、変形例３に係るラミネート外装電池の製造に用いるラミネート成形型５４１の構成を示す模式断面図である。
【図７】従来技術に係るラミネート外装電池の構成の内、負極タブ９１５の延出部構成を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明を実施するための形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で示す具体例は、本発明の構成およびその構成から奏される作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、発明の本質とする構成部分以外について、以下の具体例に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．全体構成
本実施の形態に係るラミネート外装電池１の構成について、図１を用い説明する。
【００２０】
図１に示すように、ラミネート外装電池１は、正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３からなる電極体１０が、金属ラミネートシートからなるラミネート外装体２０の内部に構成された空間（収納空間）に収納された構成を有する。本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、電極体１０は、セパレータ１３を間に挟んで正極板１１と負極板１２とが対向配置され、当該状態で渦巻き状に巻回された巻回体構造を有する。
【００２１】
ここで、電極体１０における正極板１１は、アルミニウム箔にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）を塗布することで構成されており、負極板１２は、銅箔に黒鉛（グラファイト）粉末を塗布することで構成されている。また、セパレータ１３としては、例えば、厚みが０．０３ｍｍの多孔質ポリエチレンで構成されている。
また、図１では図示を省略しているが、ラミネート外装体２０の収納空間に収納された電極体１０には、ポリマー電解質が含浸されている。本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、ポリマー電解質として、例えば、ポリエチレングリコールジアクリレートとＥＣ／ＤＥＣ混合物（質量比が３０：７０）とを、１：１０の比率で混合し、これにＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌ添加して、加熱重合することでゲル化させたものを採用することができる。
【００２２】
ラミネート外装体２０は、一枚の金属ラミネートシートをプレス加工および曲折加工して形成されており、Ｚ軸方向下側のボトム部２０ａを除く、三方の外縁部が熱溶着により封止され、三方に封止部２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有する、所謂、三方封止の構成を有する。
電極体１０の正極板１１に対しては、正極タブ１４が接続され、負極板１２に対しては、負極板１５が接続されている。正極タブ１４および負極タブ１５は、ラミネート外装体２０におけるＺ軸方向上側の封止部２０ｃを横断して外方に延出されている。各タブ１４，１５とラミネート外装体２０の内面との間には、接着強度を確保して封止性を高くするため、および、ラミネート外装体２０における端辺に露出するラミネート外装体２０の金属層（Ａｌ層）との間の絶縁性確保のために、タブ樹脂３１，３２がそれぞれ介挿されている。
【００２３】
ここで、正極タブ１４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）またはその合金からなり、また、負極タブ１５は、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）、あるいはそれらの合金からなる。負極タブ１５の板厚は、正極タブ１４の板厚に対して厚くなっている。
ラミネート外装体２０におけるＺ軸方向上側の封止部２０ｃにおいては、正極タブ１４および負極タブ１５が横断する領域において、正極タブ１４および負極タブ１５をその厚み方向（Ｘ軸方向）に逃がすためのタブ逃がし部２０ｃ１，２０ｃ２が設けられている。タブ逃がし部２０ｃ１，２０ｃ２は、正極タブ１４および負極タブ１５をその厚み方向に逃がすためにブリスター状に加工された部分である。
【００２４】
２．負極タブ１５が封止部２０ｃを横断する領域の構成
負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域の構成について、図２を用い説明する。図２は、図１の矢印Ａで指し示す部分の構成を示す模式断面図である。
図２に示すように、ラミネート外装体２０は、金属層（Ａｌ層）２１の両主面が内側樹脂層２２と外側樹脂層２３とで被覆された構成を有する。なお、図示を省略しているが、ラミネート外装体２０においては、金属層２１と外側樹脂層２３との間に、例えば、厚みが５μｍ程度のドライラミネート接着層（接着剤層）が介挿されている。
【００２５】
負極タブ１５がラミネート外装体２０における封止部２０ｃを横断する領域においては、負極タブ１５とラミネート外装体２０における内側樹脂層２２との間に、タブ樹脂３２が介挿されている。このタブ樹脂３２は、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から構成されており、封止性の確保および絶縁性の確保を目的として介挿されている。
負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域では、ラミネート外装体２０のＸ軸方向下側の表面２０ｃ２１は、Ｚ軸に沿って水平となっているのに対して、上側の表面２０ｃ２２は、Ｚ軸方向の左側から右側に行くに従ってＸ軸方向上側に高くなるよう傾斜がついている。換言すると、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０の表面２０ｃ２１と表面２０ｃ２２との間の間隔が、延出端側での間隔ｔ１に対して根元側での間隔ｔ２が大きくなっている。即ち、次式の関係を有する。
【００２６】
［数１］ｔ１＜ｔ２
また、本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０における内側樹脂層２２およびタブ樹脂３２について、負極タブ１５の延出方向における延出端側での圧縮率よりも、根元側での圧縮率の方がそれぞれ低い状態となっている。
【００２７】
本実施の形態では、間隔ｔ１の規定箇所と間隔ｔ２の規定箇所との間の、Ｚ軸方向の離間距離をＬとするとき、例えば、次式の関係を満足する。
［数２］１°≦ｔａｎ−１（（ｔ２−ｔ１）／Ｌ）≦３°
３．効果
本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、図２に示すように、負極タブ１５の延出方向における根元側の間隔ｔ２が、延出端側での間隔ｔ１より広くなっている（上記（数１））。これにより、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域では、負極タブ１５の延出端側に対して根元側（図２の矢印Ｂで指し示す部分）での負極タブ１５の応力が緩和された状態となっている。
【００２８】
また、本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０の一方の表面２０ｃ２２が上記（数２）の関係を満たすように、１°〜３°のテーパ角がついている。このため、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０の表面２０ｃ２１と表面２０ｃ２２との間の間隔がなだらかに変化している。
【００２９】
以上より、本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、ラミネート外装体２０の封止部２０ｃにおける負極タブ１５の横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有する。
なお、本実施の形態においては、正極タブ１４がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域については、特に言及しなかったが、図２に示すのと同様の構成を採用することもできる。ただし、負極タブ１５に比べて板厚が薄い正極タブ１４については、必ずしも図２に示すのと同様の構成を採用しなくても、正極タブ１４の応力が問題にならない場合もあり、封止信頼性に影響しない場合がある。
【００３０】
４．製造方法
本実施の形態に係るラミネート外装電池１の製造方法について、図３を用い説明する。なお、以下では、ラミネート外装電池１の製造工程の一部を抽出して説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、電極体１０に正極タブ１４および負極タブ１５を接続する。そして、正極タブ１４および負極タブ１５のそれぞれに対して、タブ樹脂３１，３２を被着する。
【００３１】
次に、金属ラミネートシート２００のカップ状に形成された凹部２００ｇに対し、正極タブ１４および負極タブ１５などが接続された電極体１０を収納する。このとき、正極タブ１４および負極タブ１５と金属ラミネートシート２００のトップ側の外縁部２００ｃとの間には、タブ樹脂３１，３２が挟まる状態となる。
次に、折り線Ｌを境として、主面部２００ｆを主面部２００ｅへと折り返す。これにより、主面部２００ｆの外縁部が外縁部２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに重なり、凹部２００ｇが主面部２００ｆにより覆われる。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、電極体１０が収納され、折り曲げ加工された金属ラミネートシート２０１を、ラミネート成形型５０１の凹部５０１ａの内部に収容し、ラミネート成形型５０２により上からプレスする。このとき、ラミネート成形型５０１，５０２における金属ラミネート２０１の外縁部２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄに相当する領域には、ヒーターが内蔵されており、外縁部２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄにおいて、金属ラミネートシート２０１の内側樹脂層２２同士が溶着する。
【００３３】
なお、金属ラミネートシート２０１の正極タブ１４および負極タブ１５の横断領域においては、金属ラミネートシート２０１の内側樹脂層２２がタブ樹脂３１，３２に対してそれぞれ溶着する。
図３（ｂ）に示すラミネート成形工程の内、負極タブ１５がラミネート外装体２０１の外縁部２０１ｃを封止してなる封止部を横断する領域の詳細について、図４を用い説明する。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、プレス加工前の負極タブ１５は、Ｚ軸に沿って略直線状に延伸した状態になっている。そして、この状態においては、負極タブ１５に対しＸ軸方向上側に被さる金属ラミネートシート２０１についても、略平板状となっている。
ラミネート成形型５０２は、金属ラミネートシート２０１の封止部に対応する部分の面５０２ｆが、Ｚ軸に平行な水平面となっている。即ち、ポイントＰ３とポイントＰ４とは、Ｘ軸方向における高さが同一となっている。
【００３５】
一方、ラミネート成形型５０１は、金属ラミネートシート２０１の封止部に対応する部分の面５０１ｆが、Ｚ軸に平行な水平ではなく、Ｚ軸方向左側から右側へと行くに従ってＸ軸方向上側となるテーパ状となっている。即ち、ポイントＰ２は、ポイントＰ１に対して、Ｘ軸方向における高さが高い位置にある。
図４（ａ）に示すような配置状態から、ラミネート成形型５０１，５０２を閉じて行く。これにより、図４（ｂ）に示すように、封止されてなる封止部２０ｃを有するラミネート外装体２０が完成する。そして、負極タブ１５とラミネート外装体２０との相互の関係は上述の通りである。
【００３６】
５．効果の確認
上記効果の確認のため、本実施の形態に係るラミネート外装電池１を実施例とし、図７に示す従来技術に係るラミネート外装電池を比較例として、準備した。その構成は、各々、次の通りである。
［実施例］
負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域の構成は、図２に示す構成とした。なお、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１とは異なり、正極タブ１４がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域についても、図２に示すのと同様の構成を採用した。
【００３７】
電池寸法；縦１１０．０ｍｍ×横６８．０ｍｍ×厚３．７ｍｍ
封止部の幅；１．５ｍｍ
ラミネート外装体；電池外表面側から、ナイロン（２５μｍ）／接着剤層（３μｍ）／アルミニウム層（４０μｍ）／ポリプロピレン層（４５μｍ）
なお、上記（数２）におけるテーパ角については、２°とした。
【００３８】
［比較例］
正極タブおよび負極タブ９１５がラミネート外装体９２０の封止部を横断する領域の構成は、図７に示す構成とした。電池寸法およびラミネート外装体の構成については、上記実施例と同様とした。
なお、横断領域における正極タブおよび負極タブ９１５の延出端側での表面９２０ｆ１と表面９２０ｆ２との間隔については、次の関係を満たすものとした。
【００３９】
［数３］ｔ９１＝ｔ９２
［数４］ｔ９１≒ｔ１
なお、負極タブ１５，９１５がラミネート外装体２０，９２０の封止部をそれぞれ横断する領域を除き、実施例と比較例とは同一構成とした。
（１）タブ横断部での寸法
実施例と比較例とにおいて、タブ横断部における間隔ｔ１、ｔ２、ｔ９１、ｔ９２を、ｎ＝５のサンプルについて測定した結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
（２）高温高湿保存での影響
実施例に係るラミネート外装電池１と、比較例に係るラミネート外装電池とを、それぞれ５個用意し、温度が８０℃、湿度が９０％の環境下で２０日間保存した時の、各ラミネート外装電池における電池膨れを測定し、その結果を図５に示す。なお、図５のデータは、実施例および比較例の各々における平均値である。
【００４１】
図５に示すように、高温高湿保存における電池膨れについては、実施例に係るラミネート外装電池１では、全てのデータにおいて比較例に係るラミネート外装電池よりも優れた結果となった。具体的には、保存日数が２０日の場合、比較例に係るラミネート外装電池の電池膨れが０．４７ｍｍであるのに対して、実施例に係るラミネート外装電池１では、０．３８ｍｍに抑えられた。比率では、２０％以上膨れが抑えられている。
【００４２】
（３）剥離強度への影響
実施例に係るラミネート外装電池１と、比較例に係るラミネート外装電池とについて、正極タブ１４，・・および負極タブ１５，９１５が横断する領域でのラミネート外装体２０，９２０の剥離強度を、それぞれ５個測定した。
剥離強度については、上記高温高湿保存した電池を解体し、正極タブおよび負極タブとラミネート外装体の封止部を切り離し、各タブを固定した後、ラミネートシートを挟み、ラミネートシートの主面に対して１８０°方向に５ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で引っ張った時の、各タブとラミネートシートとがはがれる際の強度を測定したものである。
【００４３】
各５個測定して得た結果のうち、それぞれの最低強度を表２に示す。
【００４４】
【表２】
表２に示すように、正極タブに対応する部分での剥離強度については、実施例と比較例とで差異がなかった。即ち、負極タブに比べて板厚が薄い正極タブについては、図２に示すような構成を採用するか否かは大きな影響を及ぼすものではなかった。
【００４５】
一方、負極タブに対応する部分での剥離強度については、比較例に係るラミネート外装電池で６．３Ｎ／ｍｍであったのに対して、実施例に係るラミネート外装電池１では７．５Ｎ／ｍｍであり、１９％以上優れた値となった。これより、正極タブに比べて板厚が厚い負極タブに対応する部分において、図２に示すような構成を採用することで、封止時におけるタブの応力を緩和することができ、剥離強度を高めることができたものと考えられる。
【００４６】
（３）考察
上記２つの評価結果について、表３にまとめたものを示す。
【００４７】
【表３】
表３に示すように、実施例に係るラミネート外装電池１では、高温高湿保存での影響、および剥離強度での影響の両評価項目について、比較例に係るラミネート外装電池よりも優れた結果となった。剥離強度での影響に関しては、特に負極タブ１５に対応する強度が、比較例に対して１９％優れていた。
【００４８】
以上の結果より、図２に示す構成を採用する実施例に係るラミネート外装電池１では、高い封止信頼性を有し、優れた品質を保証することができる。
［変形例１］
変形例１に係るラミネート外装電池の構成について、図６（ａ）を用い、ラミネート成形型５２１，５２２の構成により説明する。なお、図６（ａ）では、ラミネート成形型５２１，５２２の構成の内、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域に対応する部分だけを抜き出して描いている。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、変形例１に係るラミネート外装電池を成形するためのラミネート成形型５２１，５２２では、Ｘ軸方向上側のラミネート成形型５２１については、上記実施の形態のラミネート成形型５０２と同様に表面５２１ｆにテーパがつけられており、ポイントＰ２１よりもポイントＰ２２の方がＸ軸方向の上側に位置している。
本変形例においては、Ｘ軸方向下側のラミネート成形型５２２についても、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域の表面５２２ｆにテーパがつけられており、ポイントＰ２３よりもポイントＰ２４の方が、Ｘ軸方向の下側に位置している。
【００５０】
このようなラミネート成形型５２１，５２２を用いラミネート外装体の外縁部の封止を行った場合には、負極タブの横断部分において、延出方向における延出端側の間隔ｄ２１に対して、根元側の間隔ｄ２２が広くなる。なお、ラミネート成形型５２１の表面５２１ｆのテーパ角、即ち、Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ２１に対する表面５２１ｆがなす角度と、ラミネート成形型５２２の表面のテーパ角、即ち、Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ２２に対する表面５２２ｆがなす角度とは、それらの和が１°〜３°となっていればよい。
【００５１】
本変形例に係るラミネート成形型５２１，５２２を用い成形されたラミネート外装電池においても、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１と同様の効果を得ることができる。
［変形例２］
変形例２に係るラミネート外装電池の構成について、図６（ｂ）を用い、ラミネート成形型５３１の構成により説明する。なお、図６（ｂ）では、ラミネート成形型５３１の構成の内、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域に対応する部分だけを抜き出して描いている。また、対応するＸ軸方向下側のラミネート成形型については、上記実施の形態に係るラミネート成形型５０１をそのまま用いることができる。
【００５２】
図６（ｂ）に示すように、本変形例に係るラミネート成形型５３１は、負極タブの延出方向における延出端側のポイントＰ３１から中程のポイントＰ３５までの間の表面５３１ｆ１は、水平面（Ｚ軸に水平）となっている。そして、ポイントＰ３５から負極タブの延出方向における根元側のポイントＰ３２までの間の表面５３１ｆ２にテーパがつけられている。
【００５３】
Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ３１からポイントＰ３２までの間隙ｄ３１は、ポイントＰ３１とポイントＰ３２とを結ぶ仮想線を引いたときに、当該仮想線と仮想線Ｌ３１とがなす角度が、１°〜３°となるように設定することができる。
本変形例に係るラミネート成形型５３１を用い成形されたラミネート外装電池においても、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
［変形例３］
変形例３に係るラミネート外装電池の構成について、図６（ｃ）を用い、ラミネート成形型５４１の構成により説明する。なお、図６（ｃ）においても、ラミネート成形型５４１の構成の内、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域に対応する部分だけを抜き出して描いている。また、上記変形例２と同様に、対応するＸ軸方向下側のラミネート成形型については、上記実施の形態に係るラミネート成形型５０１をそのまま用いることができる。
【００５５】
図６（ｃ）に示すように、本変形例に係るラミネート成形型５４１においても、負極タブの延出方向における延出端側のポイントＰ４１から中程のポイントＰ４５までの間の表面５４１ｆ１は、水平面（Ｚ軸に水平）となっている。そして、本変形例では、ポイントＰ４５から負極タブの延出方向における根元側のポイントＰ４２までの間の表面５４１ｆ２が曲率をもって加工されている。
【００５６】
Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ４１からポイントＰ４２までの間隙ｄ４１については、上記変形例２と同様に、ポイントＰ４１とポイントＰ４２とを結ぶ仮想線を引いたときに、当該仮想線と仮想線Ｌ４１とがなす角度が、１°〜３°となるように設定することができる。
本変形例に係るラミネート成形型５４１を用い成形されたラミネート外装電池においても、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１と同様の効果を得ることができる。また、表面５４１ｆ１と表面５４１ｆ２とが交わるポイントＰ４５において、角が形成されないので、封止時における応力集中などの問題を生じ難い。
【００５７】
［その他の事項］
上記実施の形態および変形例１〜３では、ラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断して正極タブ１４および負極タブ１５が延出された構成のラミネート外装電池１を一例として採用したが、正極タブおよび負極タブが必ずしも同じ封止部２０ｃを横断して延出されている必要はない。例えば、正極タブ１４または負極タブ１５が、他の封止部２０ｂ，２０ｄを横断して延出された形態を採用することもできる。その場合においては、負極タブが封止部を横断する領域について、上記実施の形態あるいは変形例１〜３の各形態を採用するようにすれば、上記同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態および変形例１〜３においては、負極タブ１５が横断する領域について、ラミネート外装体２０の一方の表面にテーパなどをつける構成としたが、必ずしも負極タブ１５に対応する部分だけに限定しなくてもよい。経験的に、正極タブの横断領域での封止性等が問題となっている場合には、上記構成を正極タブが横断する領域について適用することができ、上記同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記実施の形態では、正極タブ１４および負極タブ１５とラミネート外装体２０との間に、タブ樹脂３１，３２が各々介挿された構成を採用したが、タブ樹脂の介挿は必須の要件ではない。封止性などに問題がなければ、省略してコストの低減を図ることができる。
また、ラミネート成形型の形状については、上記実施の形態に係るラミネート成形型５０１，５０２、変形例１に係るラミネート成形型５２１，５２２、変形例２に係るラミネート成形型５３１、変形例３に係るラミネート成形型５４１を適宜組み合わせて成形することもできる。例えば、上型としてラミネート成形型５０２またはラミネート成形型５２１を採用し、下型としてラミネート成形型５３１の上下対称な形態を有するラミネート成形型を採用すること、あるいは、下型としてラミネート成形型５４１の上下対称な形態を有するラミネート成形型を採用することなどもできる。
【００６０】
また、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１では、三方封止型の構成も電池を採用したが、これ以外にも、四方封止型の形態の電池に採用することができる。
さらに、ラミネート外装体を構成する金属ラミネートシートについては、上記実施の形態で採用した、金属層をその厚み方向に挟むように樹脂層が積層された構成のものだけでなく、例えば、金属層の内側主面にだけ樹脂層が積層された構成のものを採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、携帯電話機などのモバイル機器の電源として採用することができ、高い信頼性を有するラミネート外装電池を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１．ラミネート外装電池
１０．電極体
１１．正極
１２．セパレータ
１３．負極
１４．正極タブ
１５．負極タブ
２０．ラミネート外装体
２１．金属層
２２．内側樹脂層
２３．外側樹脂層
３１，３２．タブ樹脂
２００，２０１．金属ラミネートシート
５０１，５０２，５２１，５２２，５３１，５４１．ラミネート成形型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート外装電池に関し、特に、タブの延出部におけるラミネート外装体の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
モバイル機器などの普及に伴い金属ラミネートシートからなるラミネート外装体を備えたラミネート外装電池が普及している。ラミネート外装電池は、正極板と負極板とが間にセパレータを介して構成された電極体が、金属ラミネートシートがプレス加工および曲折加工されることで構成されたラミネート外装体に収納された構成を有する。
電極体における正極板には正極タブが接続され、負極板には負極タブが接続されている。正極タブおよび負極タブは、それぞれラミネート外装体における外縁部を封止してなる封止部の一部を横断して外部に延出されている。負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域の従来構成について、図７を用い説明する。
【０００３】
図７に示すように、ラミネート外装体９２０は、Ａｌ層９２１の両主面が樹脂層９２２，９２３で被覆された構成を有する。そして、電極体９１０の正極板および負極板には、それぞれ正極タブおよび負極タブ９１５が接続されており、これら正極タブおよび負極タブ９１５がラミネート外装体９２０における封止部を横断する領域では、ラミネート外装体９２０における内側樹脂層９２２と正極タブおよび負極タブ９１５との各間に、タブ樹脂９３２が介挿されている。このタブ樹脂９３２は、正極タブおよび負極タブ９１５が横断する領域における封止性を確保するために介挿されており、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から構成されている。
【０００４】
また、ラミネート外装体９２０の封止部における正極タブおよび負極タブ９１５の横断領域においては、タブの厚みを逃がすために、当該部分をブリスター状に膨らませる構成が採用されている（外表面９２０ｆ１、９２０ｆ２）。これにより、熱溶着による封止の際に、ラミネート外装体のＡｌ層９２１と正極タブおよび負極タブ９１５とが直接接触するのを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４８６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に係るラミネート外装電池では、ラミネート外装体９２０の封止部におけるタブの横断部分において、封止信頼性が低いという問題があった。この問題について、本発明者が原因について検討したところ、タブの延出方向における根元側、即ち、封止部分における収納空間に近い側（図７の矢印Ｃで指し示す部分）での封止厚みが不安定になることがあり、このように封止厚みの不安定さが封止信頼性の低下に結びついていることを究明した。
【０００７】
このように封止信頼性が低いラミネート外装電池においては、電池性能の低下にも繋がり、改善が必要となる。
本発明は、上記のような問題の解決を図ろうとなされたものであって、ラミネート外装体の封止部におけるタブの横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有するラミネート外装電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明は、次のような構成を特徴とする。
本発明に係るラミネート外装電池は、電極体とラミネート外装体と正極タブおよび負極タブを備える。
電極体は、正極板および負極板を有し構成されている。
ラミネート外装体は、金属層と樹脂層とが積層されてなる金属ラミネートシートが、電極体を収納する内部空間を有し、電極体が収納された状態で外縁部を封止する封止部を有する。
【０００９】
正極タブおよび負極タブは、各々が導電材料からなり、正極板および負極板の各々に接続され、ラミネート外装体の封止部を横断して各一部が外部へと延出されている。
本発明に係るラミネート外装電池では、正極タブおよび負極タブの少なくとも一方がラミネート外装体の封止部を横断する横断領域では、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側よりも延出端側で狭くなっていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るラミネート外装電池では、正極タブおよび負極タブの少なくとも一方がラミネート外装体の封止部を横断する横断領域において、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている、という構成を採用している。これにより、上記少なくとも一方のタブに対応する横断領域では、タブの延出端側に対して根元側でのタブの応力が緩和された状態となっている。このため、上記横断領域の根元側における封止厚みの安定化を図り、封止信頼性の低下を抑制することができる。
【００１１】
従って、本発明に係るラミネート外装電池では、ラミネート外装体の封止部における上記少なくとも一方のタブの横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有する。
本発明に係るラミネート外装電池では、一例として次のようなバリエーション構成を採用することもできる。
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、上記少なくとも一方のタブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域では、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側から延出端側に向けて漸減している、という構成を採用することもできる。
【００１２】
このように、上記少なくとも一方のタブに対応する横断領域では、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出の方向における根元側から延出端側に向けて漸減している、という構成を採用する場合には、上記横断領域に段差を有さず、なだらかに間隔の変化を実現することができ、さらに高い封止信頼性を得ることができる。
【００１３】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、上記少なくとも一方のタブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域において、当該タブの厚み方向におけるラミネート外装体の外表面同士の間隔が漸減することにより構成されるテーパ部分のテーパ角を１°〜３°とすることができる。
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、負極タブが正極タブよりも厚い板材を以って構成されており、ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっているという構成を採用するのが、負極タブに対応する横断領域である、という構成を採用することができる。
【００１４】
従来技術に係るラミネート外装電池の構成では、正極タブに対して板材の厚みが相対的に厚い負極タブにおいて、封止時における横断領域の根元側での応力が高くなる。これに対して、上記のように本発明に係る構成を負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域に適用すれば、負極タブの横断領域における封止信頼性を確実に高くすることができる。よって、ラミネート外装電池全体としての信頼性向上を図ることができる。
【００１５】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、タブの延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている横断領域において、ラミネート外装体における内側の樹脂層の圧縮度合いが、延出端側よりも根元側で緩和されている、という構成を採用することもできる。このような構成の採用により、横断領域の根元側におけるタブの応力についても緩和することができ、封止信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、正極タブおよび負極タブの各々がラミネート外装体の封止部を横断する各横断領域において、当該タブと金属ラミネートシートとの各間に、ラミネート外装体における樹脂層とは異なる樹脂材料からなる樹脂シートが介挿されており、ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている横断領域では、樹脂シートの圧縮度合いが、延出端側よりも根元側で緩和されている、という構成を採用することもできる。このように樹脂シートの圧縮度合いについて、横断領域の延出端側よりも根元側で緩和されている構成とすれば、横断領域の根元側でのタブの応力についても緩和することができる。よって、さらに封止信頼性の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明に係るラミネート外装電池では、上記構成において、ラミネート外装体では、金属層に対し、少なくとも内側に樹脂層が積層されており、正極タブおよび負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する横断領域において、各タブは、その厚み方向の両側をラミネート外装体における内側の樹脂層で密に被覆されている、という構成を採用することもできる。これにより、さらに高い封止信頼性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係るラミネート外装電池１の構成を示す模式斜視図（一部切り欠き）である。
【図２】ラミネート外装電池１における負極タブ１５の延出部構成を示す模式断面図である。
【図３】ラミネート外装電池１の製造過程の一部を示す模式工程図である。
【図４】ラミネート外装電池１の製造過程の内、負極タブ１５の延出部周辺の封止に係る工程を示す模式工程図である。
【図５】実施例および比較例に係るラミネート外装電池について、保存日数と電池膨れとの関係を示す特性図である。
【図６】（ａ）は、変形例１に係るラミネート外装電池の製造に用いるラミネート成形型５２１，５２２の構成を示す模式断面図であり、（ｂ）は、変形例２に係るラミネート外装電池の製造に用いるラミネート成形型５３１の構成を示す模式断面図であり、（ｃ）は、変形例３に係るラミネート外装電池の製造に用いるラミネート成形型５４１の構成を示す模式断面図である。
【図７】従来技術に係るラミネート外装電池の構成の内、負極タブ９１５の延出部構成を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下では、本発明を実施するための形態について、図面を参酌しながら説明する。なお、以下で示す具体例は、本発明の構成およびその構成から奏される作用・効果を分かりやすく説明するために用いる一例であって、本発明は、発明の本質とする構成部分以外について、以下の具体例に何ら限定を受けるものではない。
［実施の形態］
１．全体構成
本実施の形態に係るラミネート外装電池１の構成について、図１を用い説明する。
【００２０】
図１に示すように、ラミネート外装電池１は、正極板１１、負極板１２およびセパレータ１３からなる電極体１０が、金属ラミネートシートからなるラミネート外装体２０の内部に構成された空間（収納空間）に収納された構成を有する。本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、電極体１０は、セパレータ１３を間に挟んで正極板１１と負極板１２とが対向配置され、当該状態で渦巻き状に巻回された巻回体構造を有する。
【００２１】
ここで、電極体１０における正極板１１は、アルミニウム箔にコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）を塗布することで構成されており、負極板１２は、銅箔に黒鉛（グラファイト）粉末を塗布することで構成されている。また、セパレータ１３としては、例えば、厚みが０．０３ｍｍの多孔質ポリエチレンで構成されている。
また、図１では図示を省略しているが、ラミネート外装体２０の収納空間に収納された電極体１０には、ポリマー電解質が含浸されている。本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、ポリマー電解質として、例えば、ポリエチレングリコールジアクリレートとＥＣ／ＤＥＣ混合物（質量比が３０：７０）とを、１：１０の比率で混合し、これにＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌ添加して、加熱重合することでゲル化させたものを採用することができる。
【００２２】
ラミネート外装体２０は、一枚の金属ラミネートシートをプレス加工および曲折加工して形成されており、Ｚ軸方向下側のボトム部２０ａを除く、三方の外縁部が熱溶着により封止され、三方に封止部２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを有する、所謂、三方封止の構成を有する。
電極体１０の正極板１１に対しては、正極タブ１４が接続され、負極板１２に対しては、負極板１５が接続されている。正極タブ１４および負極タブ１５は、ラミネート外装体２０におけるＺ軸方向上側の封止部２０ｃを横断して外方に延出されている。各タブ１４，１５とラミネート外装体２０の内面との間には、接着強度を確保して封止性を高くするため、および、ラミネート外装体２０における端辺に露出するラミネート外装体２０の金属層（Ａｌ層）との間の絶縁性確保のために、タブ樹脂３１，３２がそれぞれ介挿されている。
【００２３】
ここで、正極タブ１４は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）またはその合金からなり、また、負極タブ１５は、銅（Ｃｕ）またはニッケル（Ｎｉ）、あるいはそれらの合金からなる。負極タブ１５の板厚は、正極タブ１４の板厚に対して厚くなっている。
ラミネート外装体２０におけるＺ軸方向上側の封止部２０ｃにおいては、正極タブ１４および負極タブ１５が横断する領域において、正極タブ１４および負極タブ１５をその厚み方向（Ｘ軸方向）に逃がすためのタブ逃がし部２０ｃ１，２０ｃ２が設けられている。タブ逃がし部２０ｃ１，２０ｃ２は、正極タブ１４および負極タブ１５をその厚み方向に逃がすためにブリスター状に加工された部分である。
【００２４】
２．負極タブ１５が封止部２０ｃを横断する領域の構成
負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域の構成について、図２を用い説明する。図２は、図１の矢印Ａで指し示す部分の構成を示す模式断面図である。
図２に示すように、ラミネート外装体２０は、金属層（Ａｌ層）２１の両主面が内側樹脂層２２と外側樹脂層２３とで被覆された構成を有する。なお、図示を省略しているが、ラミネート外装体２０においては、金属層２１と外側樹脂層２３との間に、例えば、厚みが５μｍ程度のドライラミネート接着層（接着剤層）が介挿されている。
【００２５】
負極タブ１５がラミネート外装体２０における封止部２０ｃを横断する領域においては、負極タブ１５とラミネート外装体２０における内側樹脂層２２との間に、タブ樹脂３２が介挿されている。このタブ樹脂３２は、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）から構成されており、封止性の確保および絶縁性の確保を目的として介挿されている。
負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域では、ラミネート外装体２０のＸ軸方向下側の表面２０ｃ２１は、Ｚ軸に沿って水平となっているのに対して、上側の表面２０ｃ２２は、Ｚ軸方向の左側から右側に行くに従ってＸ軸方向上側に高くなるよう傾斜がついている。換言すると、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０の表面２０ｃ２１と表面２０ｃ２２との間の間隔が、延出端側での間隔ｔ１に対して根元側での間隔ｔ２が大きくなっている。即ち、次式の関係を有する。
【００２６】
［数１］ｔ１＜ｔ２
また、本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０における内側樹脂層２２およびタブ樹脂３２について、負極タブ１５の延出方向における延出端側での圧縮率よりも、根元側での圧縮率の方がそれぞれ低い状態となっている。
【００２７】
本実施の形態では、間隔ｔ１の規定箇所と間隔ｔ２の規定箇所との間の、Ｚ軸方向の離間距離をＬとするとき、例えば、次式の関係を満足する。
［数２］１°≦ｔａｎ−１（（ｔ２−ｔ１）／Ｌ）≦３°
３．効果
本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、図２に示すように、負極タブ１５の延出方向における根元側の間隔ｔ２が、延出端側での間隔ｔ１より広くなっている（上記（数１））。これにより、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域では、負極タブ１５の延出端側に対して根元側（図２の矢印Ｂで指し示す部分）での負極タブ１５の応力が緩和された状態となっている。
【００２８】
また、本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０の一方の表面２０ｃ２２が上記（数２）の関係を満たすように、１°〜３°のテーパ角がついている。このため、負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域において、ラミネート外装体２０の表面２０ｃ２１と表面２０ｃ２２との間の間隔がなだらかに変化している。
【００２９】
以上より、本実施の形態に係るラミネート外装電池１では、ラミネート外装体２０の封止部２０ｃにおける負極タブ１５の横断領域での封止信頼性が高く、安定した品質を有する。
なお、本実施の形態においては、正極タブ１４がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域については、特に言及しなかったが、図２に示すのと同様の構成を採用することもできる。ただし、負極タブ１５に比べて板厚が薄い正極タブ１４については、必ずしも図２に示すのと同様の構成を採用しなくても、正極タブ１４の応力が問題にならない場合もあり、封止信頼性に影響しない場合がある。
【００３０】
４．製造方法
本実施の形態に係るラミネート外装電池１の製造方法について、図３を用い説明する。なお、以下では、ラミネート外装電池１の製造工程の一部を抽出して説明する。
先ず、図３（ａ）に示すように、電極体１０に正極タブ１４および負極タブ１５を接続する。そして、正極タブ１４および負極タブ１５のそれぞれに対して、タブ樹脂３１，３２を被着する。
【００３１】
次に、金属ラミネートシート２００のカップ状に形成された凹部２００ｇに対し、正極タブ１４および負極タブ１５などが接続された電極体１０を収納する。このとき、正極タブ１４および負極タブ１５と金属ラミネートシート２００のトップ側の外縁部２００ｃとの間には、タブ樹脂３１，３２が挟まる状態となる。
次に、折り線Ｌを境として、主面部２００ｆを主面部２００ｅへと折り返す。これにより、主面部２００ｆの外縁部が外縁部２００ｂ，２００ｃ，２００ｄに重なり、凹部２００ｇが主面部２００ｆにより覆われる。
【００３２】
次に、図３（ｂ）に示すように、電極体１０が収納され、折り曲げ加工された金属ラミネートシート２０１を、ラミネート成形型５０１の凹部５０１ａの内部に収容し、ラミネート成形型５０２により上からプレスする。このとき、ラミネート成形型５０１，５０２における金属ラミネート２０１の外縁部２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄに相当する領域には、ヒーターが内蔵されており、外縁部２０１ｂ，２０１ｃ，２０１ｄにおいて、金属ラミネートシート２０１の内側樹脂層２２同士が溶着する。
【００３３】
なお、金属ラミネートシート２０１の正極タブ１４および負極タブ１５の横断領域においては、金属ラミネートシート２０１の内側樹脂層２２がタブ樹脂３１，３２に対してそれぞれ溶着する。
図３（ｂ）に示すラミネート成形工程の内、負極タブ１５がラミネート外装体２０１の外縁部２０１ｃを封止してなる封止部を横断する領域の詳細について、図４を用い説明する。
【００３４】
図４（ａ）に示すように、プレス加工前の負極タブ１５は、Ｚ軸に沿って略直線状に延伸した状態になっている。そして、この状態においては、負極タブ１５に対しＸ軸方向上側に被さる金属ラミネートシート２０１についても、略平板状となっている。
ラミネート成形型５０２は、金属ラミネートシート２０１の封止部に対応する部分の面５０２ｆが、Ｚ軸に平行な水平面となっている。即ち、ポイントＰ３とポイントＰ４とは、Ｘ軸方向における高さが同一となっている。
【００３５】
一方、ラミネート成形型５０１は、金属ラミネートシート２０１の封止部に対応する部分の面５０１ｆが、Ｚ軸に平行な水平ではなく、Ｚ軸方向左側から右側へと行くに従ってＸ軸方向上側となるテーパ状となっている。即ち、ポイントＰ２は、ポイントＰ１に対して、Ｘ軸方向における高さが高い位置にある。
図４（ａ）に示すような配置状態から、ラミネート成形型５０１，５０２を閉じて行く。これにより、図４（ｂ）に示すように、封止されてなる封止部２０ｃを有するラミネート外装体２０が完成する。そして、負極タブ１５とラミネート外装体２０との相互の関係は上述の通りである。
【００３６】
５．効果の確認
上記効果の確認のため、本実施の形態に係るラミネート外装電池１を実施例とし、図７に示す従来技術に係るラミネート外装電池を比較例として、準備した。その構成は、各々、次の通りである。
［実施例］
負極タブ１５がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域の構成は、図２に示す構成とした。なお、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１とは異なり、正極タブ１４がラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断する領域についても、図２に示すのと同様の構成を採用した。
【００３７】
電池寸法；縦１１０．０ｍｍ×横６８．０ｍｍ×厚３．７ｍｍ
封止部の幅；１．５ｍｍ
ラミネート外装体；電池外表面側から、ナイロン（２５μｍ）／接着剤層（３μｍ）／アルミニウム層（４０μｍ）／ポリプロピレン層（４５μｍ）
なお、上記（数２）におけるテーパ角については、２°とした。
【００３８】
［比較例］
正極タブおよび負極タブ９１５がラミネート外装体９２０の封止部を横断する領域の構成は、図７に示す構成とした。電池寸法およびラミネート外装体の構成については、上記実施例と同様とした。
なお、横断領域における正極タブおよび負極タブ９１５の延出端側での表面９２０ｆ１と表面９２０ｆ２との間隔については、次の関係を満たすものとした。
【００３９】
［数３］ｔ９１＝ｔ９２
［数４］ｔ９１≒ｔ１
なお、負極タブ１５，９１５がラミネート外装体２０，９２０の封止部をそれぞれ横断する領域を除き、実施例と比較例とは同一構成とした。
（１）タブ横断部での寸法
実施例と比較例とにおいて、タブ横断部における間隔ｔ１、ｔ２、ｔ９１、ｔ９２を、ｎ＝５のサンプルについて測定した結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
（２）高温高湿保存での影響
実施例に係るラミネート外装電池１と、比較例に係るラミネート外装電池とを、それぞれ５個用意し、温度が８０℃、湿度が９０％の環境下で２０日間保存した時の、各ラミネート外装電池における電池膨れを測定し、その結果を図５に示す。なお、図５のデータは、実施例および比較例の各々における平均値である。
【００４１】
図５に示すように、高温高湿保存における電池膨れについては、実施例に係るラミネート外装電池１では、全てのデータにおいて比較例に係るラミネート外装電池よりも優れた結果となった。具体的には、保存日数が２０日の場合、比較例に係るラミネート外装電池の電池膨れが０．４７ｍｍであるのに対して、実施例に係るラミネート外装電池１では、０．３８ｍｍに抑えられた。比率では、２０％以上膨れが抑えられている。
【００４２】
（３）剥離強度への影響
実施例に係るラミネート外装電池１と、比較例に係るラミネート外装電池とについて、正極タブ１４，・・および負極タブ１５，９１５が横断する領域でのラミネート外装体２０，９２０の剥離強度を、それぞれ５個測定した。
剥離強度については、上記高温高湿保存した電池を解体し、正極タブおよび負極タブとラミネート外装体の封止部を切り離し、各タブを固定した後、ラミネートシートを挟み、ラミネートシートの主面に対して１８０°方向に５ｍｍ／ｍｉｎ．の速度で引っ張った時の、各タブとラミネートシートとがはがれる際の強度を測定したものである。
【００４３】
各５個測定して得た結果のうち、それぞれの最低強度を表２に示す。
【００４４】
【表２】
表２に示すように、正極タブに対応する部分での剥離強度については、実施例と比較例とで差異がなかった。即ち、負極タブに比べて板厚が薄い正極タブについては、図２に示すような構成を採用するか否かは大きな影響を及ぼすものではなかった。
【００４５】
一方、負極タブに対応する部分での剥離強度については、比較例に係るラミネート外装電池で６．３Ｎ／ｍｍであったのに対して、実施例に係るラミネート外装電池１では７．５Ｎ／ｍｍであり、１９％以上優れた値となった。これより、正極タブに比べて板厚が厚い負極タブに対応する部分において、図２に示すような構成を採用することで、封止時におけるタブの応力を緩和することができ、剥離強度を高めることができたものと考えられる。
【００４６】
（３）考察
上記２つの評価結果について、表３にまとめたものを示す。
【００４７】
【表３】
表３に示すように、実施例に係るラミネート外装電池１では、高温高湿保存での影響、および剥離強度での影響の両評価項目について、比較例に係るラミネート外装電池よりも優れた結果となった。剥離強度での影響に関しては、特に負極タブ１５に対応する強度が、比較例に対して１９％優れていた。
【００４８】
以上の結果より、図２に示す構成を採用する実施例に係るラミネート外装電池１では、高い封止信頼性を有し、優れた品質を保証することができる。
［変形例１］
変形例１に係るラミネート外装電池の構成について、図６（ａ）を用い、ラミネート成形型５２１，５２２の構成により説明する。なお、図６（ａ）では、ラミネート成形型５２１，５２２の構成の内、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域に対応する部分だけを抜き出して描いている。
【００４９】
図６（ａ）に示すように、変形例１に係るラミネート外装電池を成形するためのラミネート成形型５２１，５２２では、Ｘ軸方向上側のラミネート成形型５２１については、上記実施の形態のラミネート成形型５０２と同様に表面５２１ｆにテーパがつけられており、ポイントＰ２１よりもポイントＰ２２の方がＸ軸方向の上側に位置している。
本変形例においては、Ｘ軸方向下側のラミネート成形型５２２についても、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域の表面５２２ｆにテーパがつけられており、ポイントＰ２３よりもポイントＰ２４の方が、Ｘ軸方向の下側に位置している。
【００５０】
このようなラミネート成形型５２１，５２２を用いラミネート外装体の外縁部の封止を行った場合には、負極タブの横断部分において、延出方向における延出端側の間隔ｄ２１に対して、根元側の間隔ｄ２２が広くなる。なお、ラミネート成形型５２１の表面５２１ｆのテーパ角、即ち、Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ２１に対する表面５２１ｆがなす角度と、ラミネート成形型５２２の表面のテーパ角、即ち、Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ２２に対する表面５２２ｆがなす角度とは、それらの和が１°〜３°となっていればよい。
【００５１】
本変形例に係るラミネート成形型５２１，５２２を用い成形されたラミネート外装電池においても、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１と同様の効果を得ることができる。
［変形例２］
変形例２に係るラミネート外装電池の構成について、図６（ｂ）を用い、ラミネート成形型５３１の構成により説明する。なお、図６（ｂ）では、ラミネート成形型５３１の構成の内、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域に対応する部分だけを抜き出して描いている。また、対応するＸ軸方向下側のラミネート成形型については、上記実施の形態に係るラミネート成形型５０１をそのまま用いることができる。
【００５２】
図６（ｂ）に示すように、本変形例に係るラミネート成形型５３１は、負極タブの延出方向における延出端側のポイントＰ３１から中程のポイントＰ３５までの間の表面５３１ｆ１は、水平面（Ｚ軸に水平）となっている。そして、ポイントＰ３５から負極タブの延出方向における根元側のポイントＰ３２までの間の表面５３１ｆ２にテーパがつけられている。
【００５３】
Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ３１からポイントＰ３２までの間隙ｄ３１は、ポイントＰ３１とポイントＰ３２とを結ぶ仮想線を引いたときに、当該仮想線と仮想線Ｌ３１とがなす角度が、１°〜３°となるように設定することができる。
本変形例に係るラミネート成形型５３１を用い成形されたラミネート外装電池においても、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１と同様の効果を得ることができる。
【００５４】
［変形例３］
変形例３に係るラミネート外装電池の構成について、図６（ｃ）を用い、ラミネート成形型５４１の構成により説明する。なお、図６（ｃ）においても、ラミネート成形型５４１の構成の内、負極タブがラミネート外装体の封止部を横断する領域に対応する部分だけを抜き出して描いている。また、上記変形例２と同様に、対応するＸ軸方向下側のラミネート成形型については、上記実施の形態に係るラミネート成形型５０１をそのまま用いることができる。
【００５５】
図６（ｃ）に示すように、本変形例に係るラミネート成形型５４１においても、負極タブの延出方向における延出端側のポイントＰ４１から中程のポイントＰ４５までの間の表面５４１ｆ１は、水平面（Ｚ軸に水平）となっている。そして、本変形例では、ポイントＰ４５から負極タブの延出方向における根元側のポイントＰ４２までの間の表面５４１ｆ２が曲率をもって加工されている。
【００５６】
Ｚ軸に平行な仮想線Ｌ４１からポイントＰ４２までの間隙ｄ４１については、上記変形例２と同様に、ポイントＰ４１とポイントＰ４２とを結ぶ仮想線を引いたときに、当該仮想線と仮想線Ｌ４１とがなす角度が、１°〜３°となるように設定することができる。
本変形例に係るラミネート成形型５４１を用い成形されたラミネート外装電池においても、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１と同様の効果を得ることができる。また、表面５４１ｆ１と表面５４１ｆ２とが交わるポイントＰ４５において、角が形成されないので、封止時における応力集中などの問題を生じ難い。
【００５７】
［その他の事項］
上記実施の形態および変形例１〜３では、ラミネート外装体２０の封止部２０ｃを横断して正極タブ１４および負極タブ１５が延出された構成のラミネート外装電池１を一例として採用したが、正極タブおよび負極タブが必ずしも同じ封止部２０ｃを横断して延出されている必要はない。例えば、正極タブ１４または負極タブ１５が、他の封止部２０ｂ，２０ｄを横断して延出された形態を採用することもできる。その場合においては、負極タブが封止部を横断する領域について、上記実施の形態あるいは変形例１〜３の各形態を採用するようにすれば、上記同様の効果を得ることができる。
【００５８】
また、上記実施の形態および変形例１〜３においては、負極タブ１５が横断する領域について、ラミネート外装体２０の一方の表面にテーパなどをつける構成としたが、必ずしも負極タブ１５に対応する部分だけに限定しなくてもよい。経験的に、正極タブの横断領域での封止性等が問題となっている場合には、上記構成を正極タブが横断する領域について適用することができ、上記同様の効果を得ることができる。
【００５９】
また、上記実施の形態では、正極タブ１４および負極タブ１５とラミネート外装体２０との間に、タブ樹脂３１，３２が各々介挿された構成を採用したが、タブ樹脂の介挿は必須の要件ではない。封止性などに問題がなければ、省略してコストの低減を図ることができる。
また、ラミネート成形型の形状については、上記実施の形態に係るラミネート成形型５０１，５０２、変形例１に係るラミネート成形型５２１，５２２、変形例２に係るラミネート成形型５３１、変形例３に係るラミネート成形型５４１を適宜組み合わせて成形することもできる。例えば、上型としてラミネート成形型５０２またはラミネート成形型５２１を採用し、下型としてラミネート成形型５３１の上下対称な形態を有するラミネート成形型を採用すること、あるいは、下型としてラミネート成形型５４１の上下対称な形態を有するラミネート成形型を採用することなどもできる。
【００６０】
また、上記実施の形態に係るラミネート外装電池１では、三方封止型の構成も電池を採用したが、これ以外にも、四方封止型の形態の電池に採用することができる。
さらに、ラミネート外装体を構成する金属ラミネートシートについては、上記実施の形態で採用した、金属層をその厚み方向に挟むように樹脂層が積層された構成のものだけでなく、例えば、金属層の内側主面にだけ樹脂層が積層された構成のものを採用することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、携帯電話機などのモバイル機器の電源として採用することができ、高い信頼性を有するラミネート外装電池を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００６２】
１．ラミネート外装電池
１０．電極体
１１．正極
１２．セパレータ
１３．負極
１４．正極タブ
１５．負極タブ
２０．ラミネート外装体
２１．金属層
２２．内側樹脂層
２３．外側樹脂層
３１，３２．タブ樹脂
２００，２０１．金属ラミネートシート
５０１，５０２，５２１，５２２，５３１，５４１．ラミネート成形型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板および負極板を有し構成された電極体と、
金属層と樹脂層とが積層されてなる金属ラミネートシートが、前記電極体を収納する内部空間を有し、前記電極体が収納された状態で、前記金属ラミネートシートの外縁部を封止する封止部を有するラミネート外装体と、
各々が導電材料からなり、前記正極板および前記負極板の各々に接続され、前記ラミネート外装体の前記封止部を横断して各一部が外部へと延出された正極タブおよび負極タブと、
を備え、
前記正極タブおよび前記負極タブの少なくとも一方が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する横断領域では、当該タブの厚み方向における前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出の方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている
ことを特徴とするラミネート外装電池。
【請求項２】
前記正極タブおよび前記負極タブの少なくとも一方が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する前記横断領域では、当該タブの厚み方向における前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出の方向における根元側から延出端側に向けて漸減している
ことを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電池。
【請求項３】
前記正極タブおよび前記負極タブの少なくとも一方が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する前記横断領域において、当該タブの厚み方向における前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が漸減することにより構成されるテーパ部分のテーパ角は、１°〜３°である
ことを特徴とする請求項２に記載のラミネート外装電池。
【請求項４】
前記負極タブは、前記正極タブよりも厚みが厚い板材を以って構成されており、
前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっているのは、前記負極タブに対応する前記横断領域である
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項５】
前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている前記横断領域では、前記ラミネート外装体における内側の樹脂層の圧縮度合いが、前記延出端側よりも前記根元側で緩和されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項６】
前記正極タブおよび前記負極タブの各々が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する各横断領域においては、当該タブと前記ラミネート外装体との各間に、前記ラミネート外装体における前記樹脂層とは異なる樹脂材料からなる樹脂シートが介挿されており、
前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている前記横断領域では、前記樹脂シートの圧縮度合いが、前記延出端側よりも前記根元側で緩和されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項７】
前記ラミネート外装体では、金属層に対し、少なくとも内側に前記樹脂層が積層されており、
前記正極タブおよび前記負極タブが前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する前記横断領域において、各タブは、その厚み方向の両側を前記ラミネート外装体における内側の樹脂層で密に被覆されている
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項１】
正極板および負極板を有し構成された電極体と、
金属層と樹脂層とが積層されてなる金属ラミネートシートが、前記電極体を収納する内部空間を有し、前記電極体が収納された状態で、前記金属ラミネートシートの外縁部を封止する封止部を有するラミネート外装体と、
各々が導電材料からなり、前記正極板および前記負極板の各々に接続され、前記ラミネート外装体の前記封止部を横断して各一部が外部へと延出された正極タブおよび負極タブと、
を備え、
前記正極タブおよび前記負極タブの少なくとも一方が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する横断領域では、当該タブの厚み方向における前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出の方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている
ことを特徴とするラミネート外装電池。
【請求項２】
前記正極タブおよび前記負極タブの少なくとも一方が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する前記横断領域では、当該タブの厚み方向における前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出の方向における根元側から延出端側に向けて漸減している
ことを特徴とする請求項１に記載のラミネート外装電池。
【請求項３】
前記正極タブおよび前記負極タブの少なくとも一方が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する前記横断領域において、当該タブの厚み方向における前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が漸減することにより構成されるテーパ部分のテーパ角は、１°〜３°である
ことを特徴とする請求項２に記載のラミネート外装電池。
【請求項４】
前記負極タブは、前記正極タブよりも厚みが厚い板材を以って構成されており、
前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっているのは、前記負極タブに対応する前記横断領域である
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項５】
前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている前記横断領域では、前記ラミネート外装体における内側の樹脂層の圧縮度合いが、前記延出端側よりも前記根元側で緩和されている
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項６】
前記正極タブおよび前記負極タブの各々が前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する各横断領域においては、当該タブと前記ラミネート外装体との各間に、前記ラミネート外装体における前記樹脂層とは異なる樹脂材料からなる樹脂シートが介挿されており、
前記ラミネート外装体の外表面同士の間隔が、前記延出方向における根元側よりも延出端側で狭くなっている前記横断領域では、前記樹脂シートの圧縮度合いが、前記延出端側よりも前記根元側で緩和されている
ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載のラミネート外装電池。
【請求項７】
前記ラミネート外装体では、金属層に対し、少なくとも内側に前記樹脂層が積層されており、
前記正極タブおよび前記負極タブが前記ラミネート外装体の前記封止部を横断する前記横断領域において、各タブは、その厚み方向の両側を前記ラミネート外装体における内側の樹脂層で密に被覆されている
ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載のラミネート外装電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２６１７３（Ｐ２０１３−２６１７３Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２８０３（Ｐ２０１１−１６２８０３）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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