ラミネート式電池の外装材、ラミネート式電池の外装材製造方法、ラミネート式電池の製造方法、及びラミネート式電池

【課題】従来構成は、ステンレス鋼板を基材とする外装材を用い、ヒートシール工程時の圧力により外装材の板面をタブの形状に沿うように変形させる構成であるので、外装材とタブとの間に隙間が生じ、電池ケースの密封性を確保することが難しい。
【解決手段】本発明によるラミネート式電池の外装材では、タブ３を挟み込む前に、外装材に挟み込まれる位置でのタブ３の断面形状に適合する段差加工部２１が予め形成されている。段差加工部２１には、タブの幅方向に沿って延在される第１段差端面部と、第１段差端面部の端部からタブの厚み方向に沿って延在される第１段差側面部と、第１段差側面部の端部と接合部の端部とを接続する接続部とが設けられる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラミネート式電池の外装材、ラミネート式電池の外装材製造方法、ラミネート式電池の製造方法、及びラミネート式電池に関し、特に、タブを挟み込む前に外装材に挟み込まれる位置でのタブの断面形状に適合する段差加工部を外装材に予め形成するようにすることで、外装材とタブとの間に隙間が生じることを回避でき、より確実に電池ケースの密封性を確保できるようにするための新規な改良に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えばリチウム電池等の二次電池の形態の１つとして、電池要素を外装材（ラミネートシート）により封止するラミネート式電池が注目されている。この種のラミネート式電池の構成としては、例えば下記の特許文献１，２等に記載されたものを挙げることができる。
【０００３】
特許文献１には、樹脂層が設けられた一対のアルミニウムシートを外装材として用い、電池要素に接続されたタブ（正電極及び負電極の引出端子）を外装材間に配置した状態で、外装材を押さえつつ外装材に熱を加える（ヒートシール工程を行う）ことにより、各外装材の樹脂層を互いに融着させるラミネート式電池の製造方法が開示されている。しかしながら、外装材の基材としてアルミニウムシートを用いた場合、アルミニウムが軟質の金属であるために、強度が不足し、長期間の使用に耐えることが難しいという問題点がある。
【０００４】
一方で、特許文献２には、ステンレス鋼板を基材とする外装材を用いて、上述の特許文献１と同様の方法によりラミネート式電池を製造する方法が開示されている。この特許文献２の構成のように、ステンレス鋼板を基材とする外装材を用いることで、強度を向上でき、長期間の使用に耐え得るラミネート式電池を構成できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１９０２８３号公報
【特許文献２】特開２００６−１９６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１のようにアルミニウムシートを基材とする外装材を用いる場合には、アルミニウムが軟質の金属であるため、ヒートシール工程時の圧力により外装材をタブの形状になじませることができ、電池ケースの密封性を確保できる。しかしながら、特許文献２のようにステンレス鋼を基材とする外装材を用いる場合には、ステンレス鋼が硬質の金属であるために、ヒートシール工程時の圧力だけでは外装材の形状を凍結できず、スプリングバックにより外装材とタブとの間に隙間が生じてしまう。
【０００７】
すなわち、上述の特許文献２に記載された従来構成は、ステンレス鋼板を基材とする外装材を用い、ヒートシール工程時の圧力により外装材の板面をタブの形状に沿うように変形させる構成であるので、外装材とタブとの間に隙間が生じ、電池ケースの密封性を確保することが難しい。
【０００８】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、外装材とタブとの間に隙間が生じることを回避でき、より確実に電池ケースの密封性を確保できるラミネート式電池の外装材、ラミネート式電池の外装材製造方法、ラミネート式電池の製造方法、及びラミネート式電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るラミネート式電池の外装材は、樹脂層が設けられたステンレス鋼板からなるとともに、電池要素を収容する電池ケースを構成する２枚の外装材のうちの一方の外装材であって、電池要素に接続されたタブを他方の外装材との間に配置した状態で各々の樹脂層が互いに融着されることで電池ケースを形成する外装材であり、タブを挟み込む前に、２枚の外装材に挟み込まれる位置でのタブの断面形状に適合する段差加工部が予め形成されている。
【００１０】
また、タブは、外装材に挟み込まれる位置において、タブの幅方向に沿って延在された第１タブ端面と、第１タブ端面の端部からタブの厚み方向に沿って延在された第１タブ側面と、第１タブ側面の端部からタブの幅方向に沿って延在された第２タブ端面と、第２タブ端面の端部からタブの厚み方向に沿って延在された第２タブ側面とを有しており、段差加工部には、段差加工部がタブに重ねられた際に、第１タブ端面に対応するようにタブの幅方向に沿って延在される第１段差端面部と、段差加工部がタブに重ねられた際に、第１タブ側面に対応するように第１段差端面部の端部からタブの厚み方向に沿って延在される第１段差側面部と、段差加工部がタブに重ねられた際に、第１段差側面部の端部からタブの幅方向及び厚み方向に沿って離れた位置であって、タブの幅方向に沿う第２タブ側面の外方位置からタブの幅方向に沿って延在される接合部の端部と第１段差側面部の端部とを接続する接続部とが設けられている。
また、接続部には、段差加工部がタブに重ねられた際に、第２タブ端面に対応するように第１段差側面部の端部からタブの幅方向に沿って延在される第２段差端面部と、一端が第２段差端面部の端部に接続されるとともに他端が接合部の端部に接続され、段差加工部がタブに重ねられた際に、第２タブ側面に対応するようにタブの厚み方向に沿って延在される第３段差側面部とが設けられている。
また、接続部には、段差加工部がタブに重ねられた際に、第２タブ端面に対応するように第１段差側面部の端部からタブの幅方向に沿って延在される第２段差端面部と、第２段差端面部の端部と接合部の端部とを接続する傾斜面からなる傾斜部とが設けられている。
また、接続部は、接合部の端部と第１段差側面部の端部とを接続する傾斜面からなる傾斜部である。
また、第１段差側面部は、断面円弧状に形成されている。
【００１１】
本発明に係るラミネート式電池の外装材製造方法は、段差加工部の形成に用いるパンチ及びダイには、第１段差側面部に対応するパンチ側壁面とダイ側壁面とが設けられており、パンチ側壁面とダイ側壁面との間のクリアランスを外装材の板厚よりも広くすることにより、第１段差側面部が断面円弧状に形成される。
【００１２】
本発明に係るラミネート式電池の製造方法は、樹脂層が設けられた一対のステンレス鋼板からなる第１及び第２外装材の間に、電池要素に接続されたタブを配置した状態で、第１及び第２外装材を押さえつつ第１及び第２外装材に熱を加えるヒートシール工程を実施することで、第１及び第２外装材間にタブを挟み込んだ状態で第１及び第２外装材の樹脂層を互いに融着させるラミネート式電池の製造方法であって、第１及び第２外装材間にタブを挟み込む前に、第１及び第２外装材間に挟まれる位置でのタブの断面形状に適合する段差加工部を第１及び第２外装材の少なくとも一方に予め形成する。
【００１３】
本発明に係るラミネート式電池は、電池要素を格納する電池ケースと、樹脂層が設けられた一対のステンレス鋼板からなり、樹脂層が互いに熱融着されることで電池ケースを形成する第１及び第２外装材と、電池要素に接続されるとともに、第１及び第２外装材間から電池ケースの外部へと引き出されたタブとを備え、第１及び第２外装材の少なくとも一方には、タブを挟み込む前に、第１及び第２外装材間に挟まれる位置でのタブの断面形状に適合する段差加工部が予め形成されている。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のラミネート式電池の外装材、ラミネート式電池の製造方法、及びラミネート式電池によれば、タブを挟み込む前に、外装材に挟み込まれる位置でのタブの断面形状に適合する段差加工部が外装材に予め形成されているので、より確実に段差加工部の形状を凍結でき、ヒートシール工程を実施した後にスプリングバックが生じることを回避できる。これにより、外装材とタブとの間に隙間が生じることを回避でき、より確実に電池ケースの密封性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施の形態１によるラミネート式電池を示す斜視図である。
【図２】図１のラミネート式電池の分解斜視図である。
【図３】図２の第１及び第２外装材の断面図である。
【図４】図２のタブを示す斜視図である。
【図５】図４の線Ｖ−Ｖに沿う断面図である。
【図６】図２の段差加工部の断面図である。
【図７】図１のラミネート式電池を製造するためのラミネート式電池の製造方法を示すフローチャートである。
【図８】図６の段差加工部が形成された第１及び第２外装材を用いた場合の段差加工部の周辺の断面図である。
【図９】図６の段差加工部とは異なる形状の段差加工部が形成された場合の比較例１を示す説明図である。
【図１０】図６の段差加工部とは異なる形状の段差加工部が形成された場合の比較例２を示す説明図である。
【図１１】図８の第１及び第２外装材の変形例を示す説明図である。
【図１２】本発明の実施の形態２によるラミネート式電池の外装材に設けられた段差加工部の断面図である。
【図１３】図１２の段差加工部が形成された第１及び第２外装材を用いた場合の段差加工部の周辺の断面図である。
【図１４】図１２の段差加工部を形成するためのパンチ及びダイの断面図である。
【図１５】本発明の実施の形態３によるラミネート式電池の外装材に設けられた段差加工部の断面図である。
【図１６】図１５の段差加工部が形成された第１及び第２外装材を用いた場合の段差加工部の周辺の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるラミネート式電池を示す斜視図である。図において、電池ケース２の内部には電池要素１が格納されている。周知のように、電池要素１は、正電極、負電極、及びセパレータの積層体であり、電解液に浸されているものである。電池要素１には、一対のタブ３（正電極及び負電極の引出端子）が接続されている。タブ３は、電池ケース２の外部へと引き出されており、図示しない外部電源又は外部負荷に接続される。電池ケース２には、複数の取付孔４が設けられている。取付孔４は、例えば電気自動車等の取付対象にラミネート式電池を取付けるためのものである。
【００１７】
次に、図２は、図１のラミネート式電池の分解斜視図である。図において、第１外装材２ａと第２外装材２ｂとは、図１に示す電池ケース２を構成するものである。図１に示す電池ケース２は、電池要素１に接続されたタブ３を間に配置した状態で第１及び第２外装材２ａ，２ｂを互いに貼り合わせることで形成される。
【００１８】
第１及び第２外装材２ａ，２ｂには、接合部２０、一対の段差加工部２１、及び電池要素収容部２２が設けられている。接合部２０は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの外周の略全体に設けられた平面部である。接合部２０は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂ同士の直接の貼り合わせに用いられる。
【００１９】
段差加工部２１は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの外周の一部において接合部２０から張り出されるように加工が施された部分である。この段差加工部２１は、電池ケース２が形成される際にタブ３を挟み込む位置に設けられており、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟まれる位置でのタブ３の断面形状に適合するように形成されている。電池要素収容部２２は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの略中央位置において接合部２０から張り出されるように加工が施された部分である。電池要素収容部２２は、電池ケース２が形成された際に、電池要素１を収容する空間を形成する。後述のように、段差加工部２１及び電池要素収容部２２は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂがタブ３を挟み込む前に（後述のヒートシール工程が実施される前に）予め形成されたものである。なお、タブ３の断面形状に適合する段差加工部２１の形状とは、後述のヒートシール工程が実施された後に、段差加工部２１とタブ３との間に隙間が生じないように設計された形状である。
【００２０】
次に、図３は、図２の第１及び第２外装材２ａ，２ｂの断面図である。図に示すように、第１及び第２外装材２ａ，２ｂは、基材としてのステンレス鋼板５の表面に樹脂層６が設けられたものである。ステンレス鋼板５の厚さは０．０４〜０．４０ｍｍ程度であり、樹脂層６の厚さは０．０２〜０．４０ｍｍ程度である。また、樹脂層６は、例えばポリプロピレンやポリエチレン等により構成されており、１３０〜２００度程度まで熱せられると溶融するものである。周知のように、図１に示す電池ケース２は、電池要素１に接続されたタブ３を第１及び第２外装材２ａ，２ｂの間に配置した状態で、第１及び第２外装材２ａ，２ｂを押さえつつ第１及び第２外装材２ａ，２ｂに熱を加えるヒートシール工程を実施することにより、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの樹脂層６を互いに融着させることで形成される。なお、外装材に優れた成形性や耐薬品性を付与するために、ステンレス鋼板５として、樹脂層６を設けた面とは反対側の面に潤滑皮膜（図示せず）を設けたステンレス鋼板を用いることが好ましい。
【００２１】
次に、図４は、図２のタブ３を示す斜視図である。図に示すように、タブ３には、タブ本体３０とフィルム体３１とが含まれている。タブ本体３０は、帯状の金属箔片であり、タブ３の厚み方向３ａに沿う厚みｔ_１を有している。なお、正極のタブ本体３０は、例えばアルミニウム、チタン或いは白金等により構成され、負極のタブ本体３０は、例えば銅、ニッケル、ステンレス鋼或いは白金等により構成される。タブ３の厚み方向３ａは、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの接合部２０が形成する接合面に対して垂直な方向である（図１参照）。
【００２２】
フィルム体３１は、例えばポリプロピレンやポリエチレン等により構成された一対の帯状フィルムがタブ本体３０の表面及び裏面に貼り付けられることで形成されたものである。このフィルム体３１は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟み込まれる位置に配置されており、電池ケース２が形成されるときに第１及び第２外装材２ａ，２ｂの段差加工部２１の樹脂層６と融着される。また、フィルム体３１は、段差加工部２１の樹脂層６とともに、第１及び第２外装材２ａ，２ｂのステンレス鋼板５とタブ本体３０との間を電気的に絶縁する絶縁層としての機能も有する。
【００２３】
フィルム体３１には、タブ３の幅方向３ｂに沿うタブ本体３０の両端からタブ３の幅方向３ｂに沿って突出されたフィルム突部３２が設けられている。このフィルム突部３２は、帯状フィルムが互いに貼り合わされることで形成されたものであり、タブ３の厚み方向３ａに沿うタブ本体３０の中央位置に配置されている。フィルム突部３２は、タブ３の幅方向３ｂに沿う突出量ｔ_２、及びタブ３の厚み方向３ａに沿う厚みｔ_３を有している。ｔ_３／２は、帯状フィルムの１枚分の厚みに相当する。なお、タブ３の幅方向３ｂは、タブ３の厚み方向３ａと電池ケース２からのタブ３の延出方向３ｃとに垂直な方向である（図１参照）。
【００２４】
次に、図５は、図４の線Ｖ−Ｖに沿う断面図であり、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟み込まれる位置でのタブ３の断面形状を示している。図に示すように、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟み込まれる位置でのタブ３の断面形状は、タブ本体３０の両端からフィルム突部３２が突出されていることにより、単なる長方形に比べて複雑な形状とされている。具体的に説明すると、タブ３は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟み込まれる位置において、第１タブ端面３５、第１タブ側面３６、第２タブ端面３７、及び第２タブ側面３８を有している。
【００２５】
第１タブ端面３５は、タブ３の幅方向３ｂに沿って延在するフィルム体３１の端面であり、タブ本体３０の幅全体に渡ってタブ本体３０の表面及び裏面と重なる端面である。
第１タブ側面３６は、タブ３の幅方向３ｂに沿う両側の第１タブ端面３５の端部からタブ３の厚み方向３ａに沿って延在されたフィルム体３１の端面である。この第１タブ側面３６は、第１タブ端面３５に直交する平面上に設けられている。
第２タブ端面３７は、第１タブ側面３６の端部からタブ３の幅方向３ｂに沿って延在されたフィルム体３１のフィルム突部３２の端面である。この第２タブ端面３７は、第１タブ側面３６に直交する平面上に設けられている。
第２タブ側面３８は、第２タブ端面３７の端部からタブ３の厚み方向３ａに沿って延在されたフィルム体３１のフィルム突部３２の端面である。この第２タブ側面３８は、第２タブ端面３７に直交する平面上に設けられている。
【００２６】
このように、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟み込まれる位置でのタブ３の断面形状が複雑な形状とされているため、タブ３を挟み込む段差加工部２１の形状もこれを考慮した形状とする必要がある。
【００２７】
次に、図６は、図２の段差加工部２１の断面図である。図において、段差加工部２１には、第１段差端面部２１０、第１段差側面部２１１、及び接続部２１２が設けられている。第１段差端面部２１０は、図中一点鎖線にて示すように段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１タブ端面３５に対応するようにタブ３の幅方向３ｂに沿って延在された壁部である。第１段差側面部２１１は、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１タブ側面３６（図５参照）に対応するように第１段差端面部２１０の端部からタブの厚み方向３ａに沿って延在された壁部である。
【００２８】
接続部２１２は、接合部２０の端部と第１段差側面部２１１の端部とを接続する壁部である。本実施の形態では、接続部２１２は、第２段差端面部２１２ａと第３段差側面部２１２ｂとにより構成されている。第２段差端面部２１２ａは、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第２タブ端面３７（図５参照）に対応するように第１段差側面部２１１の端部からタブ３の幅方向３ｂに沿って延在された壁部である。第３段差側面部２１２ｂは、一端が第２段差端面部２１２ａに接続されるとともに他端が接合部２０の端部に接続された壁部であり、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第２タブ側面３８に対応するようにタブ３の厚み方向３ａに沿って延在されるものである。なお、接合部２０は、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１段差側面部２１１の端部からタブ３の幅方向３ｂ及び厚み方向３ａに沿って離れた位置であって、タブ３の幅方向３ｂに沿う第２タブ側面３８の外方位置からタブの幅方向３ｂに沿って延在される。
【００２９】
第１段差端面部２１０の接合部２０に対する張り出し量は、タブ本体３０の厚みｔ_１とフィルム体３１を構成する帯状フィルムの２枚分の厚みｔ_３との合計を２で割った数から所定の調節量αを減算した量、すなわち｛（ｔ_１＋ｔ_３）／２｝−αとされている。この張り出し量を（ｔ_１＋ｔ_３）／２よりも小さくしているのは、ヒールシート工程を実施する際に、第１段差端面部２１０の樹脂層６（図２参照）とタブ３のフィルム体３１とをより確実に密接させることができるようにするためである。なお、帯状フィルムの１枚分の厚みｔ_３／２は０．０５〜０．２ｍｍ程度であるが、調節量αは、この帯状フィルムの１枚分の厚みｔ_３／２未満の量であり、かつ０．０１ｍｍよりも大きな量である。
【００３０】
第３段差側面部２１２ｂの接合部２０に対する張り出し量は、フィルム突部３２の厚み（フィルム体３１を構成する帯状フィルムの２枚分の厚み）ｔ_３を２で割った数から所定の調節量βを減算した量、すなわち（ｔ_３／２）−βとされている。この張り出し量を（ｔ_３／２）よりも小さくしているのも、ヒールシート工程を実施する際に、第３段差側面部２１２ｂの樹脂層６（図２参照）とタブ３のフィルム体３１とをより確実に密接させることができるようにするためである。なお、調節量βは、帯状フィルムの１枚分の厚みｔ_３／２未満の量であり、かつ０．０１ｍｍよりも大きな量である。
【００３１】
タブ３の幅方向３ｂに沿う第２段差端面部２１２ａの長さは、フィルム突部３２の突出量ｔ_２とほぼ同じ長さとされている。
【００３２】
次に、図７は、図１のラミネート式電池を製造するためのラミネート式電池の製造方法を示すフローチャートである。図７に示すように、本実施の形態のラミネート式電池の製造方法には、外装材製造工程Ｓ１とヒートシール工程Ｓ２とが含まれている。
【００３３】
外装材製造工程Ｓ１は、第１及び第２外装材２ａ，２ｂを製造するための工程であり、ヒートシール工程Ｓ２の前に実施されるものである。この外装材製造工程Ｓ１では、平面状の板材に対してプレス加工を施すことにより、接合部２０、一対の段差加工部２１、及び電池要素収容部２２を有する第１及び第２外装材２ａ，２ｂを製造する。
【００３４】
ヒートシール工程Ｓ２は、電池要素１に接続されたタブ３を第１及び第２外装材２ａ，２ｂの間に配置した状態で、第１及び第２外装材２ａ，２ｂを押さえつつ第１及び第２外装材２ａ，２ｂに熱を加える工程である。この工程が行われることにより、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの樹脂層６が互いに融着されて電池ケース２が形成される。
【００３５】
すなわち、従来方法では、段差加工部２１が設けられていない状態の外装材が用いられ、ヒートシール工程時の圧力により外装材の板面をタブの形状に沿うように変形させるようにしていたが、本実施の形態では、ヒートシール工程Ｓ２の実施前に（タブ３を第１及び第２外装材２ａ，２ｂの間に挟み込む前に）、段差加工部２１を予め形成するようにしている。これにより、より確実に段差加工部２１の形状を凍結でき、ヒートシール工程Ｓ２を実施した後にスプリングバックが生じることを回避できる。従って、外装材２ａ，２ｂとタブ３との間に隙間が生じることを回避でき、より確実に電池ケース２の密封性を確保できる。
【００３６】
次に、図８は、図６の段差加工部２１が形成された第１及び第２外装材２ａ，２ｂを用いた場合の段差加工部２１の周辺の断面図である。図９及び図１０は、図６の段差加工部２１とは異なる形状の段差加工部が形成された場合の比較例１，２を示す説明図である。なお、図８〜図１０の（ａ）はヒートシール前の状態を示し、（ｂ）はヒートシール後の状態を示している。
【００３７】
図８の（ａ），（ｂ）に示すように、図６の段差加工部２１が形成された第１及び第２外装材２ａ，２ｂを用いた場合には、ヒートシール工程Ｓ２が実施された後に段差加工部２１とタブ３とに隙間は生じない。これに対して、図９及び図１０に示す比較例１，２では、ヒートシール工程Ｓ２が実施された後に段差加工部とタブとに隙間１０が生じている。
【００３８】
図９に示す比較例１は、図６の段差加工部２１から接続部２１２が省略された構成、すなわち第１段差側面部２１１の端部に接合部２０を直接的に接続した構成である。この構成の場合、第１外装材２ａの接合部２０と第２外装材２ｂの接合部２０とによってフィルム突部３２を挟むことになり、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの接合部２０が互いに接触できない。これにより、フィルム突部３２（第２タブ側面３８）の外方において隙間１０が生じる。これに対して、図６の段差加工部２１では、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１段差側面部２１１の端部からタブ３の幅方向３ｂ及び厚み方向３ａに沿って離れた位置であって、タブ３の幅方向３ｂに沿う第２タブ側面３８の外方位置からタブ３の幅方向３ｂに沿って延在される接合部２０の端部と第１段差側面部２１１の端部とを接続部２１２が接続するように構成されている。この接続部２１２の構成により、接合部２０によるフィルム突部３２の挟み込みを回避し、フィルム突部３２の外方における隙間１０の発生を回避している。
【００３９】
図１０に示す比較例２は、図６の段差加工部２１から第１段差側面部２１１が省略された構成、すなわち第１段差端面部２１０の端部とフィルム突部３２の外方から延びる接合部２０の端部とが傾斜面よりなる接続部２１２によって接続された構成である。この構成の場合、ヒートシール工程Ｓ２の前から接続部２１２とフィルム突部３２との間に大きな隙間１０が生じ、ヒートシール工程Ｓ２の後でも隙間１０が解消されない。これに対して、図６の段差加工部２１では、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１タブ側面３６に沿うように第１段差端面部２１０の端部からタブ３の厚み方向３ａに沿って延在されるように第１段差側面部２１１が設けられる。この第１段差側面部２１１の構成により、タブ３の厚み方向３ａに沿うフィルム突部３２の両側において大きな隙間１０が発生することを回避し、ヒートシール工程Ｓ２の後に当該隙間１０が残ることを回避している。
【００４０】
次に、図１１は、図８の第１及び第２外装材２ａ，２ｂの変形例を示す説明図である。図８では、図５に示すようにフィルム突部３２がタブ３の厚み方向３ａに沿うタブ本体３０の中央位置に配置されている場合の第１及び第２外装材２ａ，２ｂを示しているが、図１１のようにタブ３の厚み方向３ａに沿うタブ本体３０の一端にフィルム突部３２が形成される場合もある。このような場合には、図１１に示すように段差加工部２１は第１及び第２外装材２ａ，２ｂのいずれか一方に設けられる。すなわち、段差加工部２１は、フィルム突部３２の態様に応じて第１及び第２外装材２ａ，２ｂの少なくとも一方に設けられればよい。
【００４１】
このようなラミネート式電池の外装材２ａ，２ｂ、ラミネート式電池の製造方法、及びラミネート式電池では、第１及び第２外装材２ａ，２ｂ間にタブ３を挟み込む前に、第１及び第２外装材２ａ，２ｂに挟み込まれる位置でのタブ３の断面形状に適合する段差加工部２１が第１及び第２外装材２ａ，２ｂの少なくとも一方に予め形成されているので、より確実に段差加工部２１の形状を凍結でき、ヒートシール工程Ｓ２を実施した後にスプリングバックが生じることを回避できる。これにより、第１及び第２外装材２ａ，２ｂとタブ３との間に隙間１０が生じることを回避でき、より確実に電池ケース２の密封性を確保できる。
【００４２】
また、段差加工部２１には、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１タブ端面３５に対応するようにタブ３の幅方向３ｂに沿って延在される第１段差端面部２１０と、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１タブ側面３６に対応するように第１段差端面部２１０の端部からタブ３の厚み方向３ａに沿って延在される第１段差側面部２１１と、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第１段差側面部２１１の端部からタブ３の幅方向３ｂ及び厚み方向３ａに沿って離れた位置であって、タブ３の幅方向３ｂに沿う第２タブ側面３８の外方位置からタブ３の幅方向３ｂに沿って延在される接合部２０の端部と第１段差側面部２１１の端部とを接続する接続部２１２とが設けられているので、タブ本体３０の両端からフィルム突部３２が突出されることによりタブ３の断面形状が比較的複雑な形状となるような場合でも、より確実に第１及び第２外装材２ａ，２ｂとタブ３との間に隙間１０が生じることを回避でき、電池ケース２の信頼性を向上できる。
【００４３】
また、接続部２１２には、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第２タブ端面３７に対応するように第１段差側面部２１１の端部からタブ３の幅方向３ｂに沿って延在される第２段差端面部２１２ａと、一端が第２段差端面部２１２ａの端部に接続されるとともに他端が接合部２０の端部に接続され、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第２タブ側面３８に対応するようにタブ３の厚み方向３ａに沿って延在される第３段差側面部２１２ｂとが設けられているので、ヒートシール工程Ｓ２が実施される前から段差加工部２１をタブ３に密接させることができ、より確実に第１及び第２外装材２ａ，２ｂとタブ３との間に隙間１０が生じることを回避できる。
【００４４】
なお、実施の形態１では、段差加工部２１の形状はフィルム突部３２の存在を考慮した形状とされているが、フィルム体にフィルム突部が設けられておらず、外装材に挟み込まれる位置でのタブの断面形状が単純な四角形の場合には、図９を用いて説明した段差加工部でもタブの断面形状に適合した形状となる。この場合でも、外装材間にタブを挟み込む前に外装材に段差加工部を予め形成しておくことで、ヒートシール工程を実施した後のスプリングバックの発生を回避でき、外装材とタブとの間での隙間の発生を回避できる。
【００４５】
実施の形態２．
図１２は、本発明の実施の形態２によるラミネート式電池の外装材２ａ，２ｂに設けられた段差加工部２１の断面図である。なお、実施の形態１の構成と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。実施の形態１では、第２段差端面部２１２ａと第３段差側面部２１２ｂとにより接続部２１２が構成されるように説明したが、この実施の形態２では、図１２に示すように、第２段差端面部２１２ａと傾斜部２１２ｃとにより接続部２１２が構成されている。傾斜部２１２ｃは、第２段差端面部２１２ａの端部と接合部２０の端部とを接続する傾斜面より構成されている。
【００４６】
実施の形態１の構成（図６の構成）のように、第２段差端面部２１２ａから直角に屈曲された第３段差側面部２１２ｂを形成できれば、ヒートシール工程Ｓ２が実施される前から段差加工部２１をタブ３に密接させることができる。しかしながら、フィルム突部３２の厚みｔ_３によっては、接続部２１２の加工が極めて細かいものとなり、板材を直角に屈曲させることで第３段差側面部２１２ｂを形成しようとしても、形状を凍結することが難しい場合がある。そこで、本実施の形態では、第３段差側面部２１２ｂに換えて傾斜部２１２ｃを設けることで、板材の加工量を小さくでき、より確実に形状を凍結できるようにしている。
【００４７】
次に、図１３は、図１２の段差加工部２１が形成された第１及び第２外装材２ａ，２ｂを用いた場合の段差加工部２１の周辺の断面図である。図１３の（ａ）に示すように、図１２の段差加工部２１の場合、ヒートシール工程Ｓ２が実施される前の段階では、フィルム突部３２の角部が傾斜部２１２ｃに当接されることにより、フィルム突部３２の周辺において隙間１０が生じている。ヒートシール工程Ｓ２が実施されると、図１３の（ｂ）に示すように、フィルム体３１が溶融し段差加工部２１にならって変形される。
【００４８】
ここで、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの接合部２０が互いに接触されたときに第１及び第２外装材２ａ，２ｂの接続部２１２と各接続部２１２の基端を結ぶ線分とによって区画される空間の断面積は、フィルム突部３２の断面積よりも小さい。このため、当該空間は、図１３の（ｂ）に示すようにヒートシール工程Ｓ２が実施されると、溶融されたフィルム突部３２によって満たされる。すなわち、図１２に示すように第２段差端面部２１２ａと傾斜部２１２ｃとにより接続部２１２を構成しても、隙間１０の発生を回避でき、電池ケース２の密封性を確保できる。
【００４９】
なお、ヒートシール工程Ｓ２が実施されるときには、傾斜部２１２ｃの傾斜面がフィルム突部３２に押し当てられることにより、タブ３の幅方向３ｂに沿う内方へとフィルム突部３２の溶融物を移動させようとする圧力が発生する。このため、上述の空間に収まらなかったフィルム突部３２の溶融物の大部分は、接合部２０間に進入せずに、タブ３の延出方向３ｃに沿って電池ケース２の内側又は外側へと押し出される。
【００５０】
次に、図１４は、図１２の段差加工部２１を形成するためのパンチ１５及びダイ１６の断面図である。図１２の段差加工部２１は、図１４に示すパンチ１５及びダイ１６を用いてのプレス加工により形成される。これらパンチ１５及びダイ１６には、第１段差側面部２１１に対応するパンチ側壁面１５ａとダイ側壁面１６ａとが設けられている。パンチ側壁面１５ａとダイ側壁面１６ａとの間のクリアランス１７は、第１及び第２外装材の板厚よりも広くされている。このため、第１段差側面部２１１は、第１段差端面部２１０から直角に屈曲されることで形成されるのではなく、断面円弧状に形成される。
【００５１】
実施の形態１のように、第１段差側面部２１１を第１段差端面部２１０から直角に屈曲することで形成するのであれば、クリアランス１７を第１及び第２外装材の板厚と実質的に等しい値に設定する必要がある。しかしながら、クリアランス１７をこのように設定すると、パンチ１５とダイ１６との間に位置ずれが生じた場合に、実際のクリアランス１７が板厚よりも小さくなることがある。仮にクリアランス１７が板厚よりも小さくなると、パンチ１５及びダイ１６によって板材がせん断され、外装材に亀裂が生じる可能性ある。そこで、本実施の形態２では、外装材２ａ，２ｂを製造するに当り、クリアランス１７を第１及び第２外装材２ａ，２ｂの板厚よりも広くして、第１段差側面部２１１を断面円弧状に形成することで、外装材２ａ，２ｂに亀裂が生じる可能性を低減し、外装材２ａ，２ｂの成形歩留まりを高くすることができるようにしている。その他の構成は、実施の形態１と同様である。
【００５２】
このようなラミネート式電池の外装材２ａ，２ｂでは、段差加工部２１がタブ３に重ねられた際に、第２タブ端面３７に対応するように第１段差側面部２１１の端部からタブ３の幅方向３ｂに沿って延在される第２段差端面部２１２ａと、第２段差端面部２１２ａの端部と接合部２０の端部とを接続する傾斜面からなる傾斜部２１２ｃとが接続部２１２に設けられているので、フィルム突部３２の厚みｔ_３が小さい場合でもより確実に接続部２１２の形状を凍結でき、接続部２１２でのスプリングバックの発生を回避できる。これにより、より確実に第１及び第２外装材２ａ，２ｂとタブ３との間に隙間１０が生じることを回避できる。
【００５３】
また、このようなラミネート式電池の外装材２ａ，２ｂ、及びその製造方法では、パンチ側壁面１５ａとダイ側壁面１６ａとの間のクリアランス１７を外装材の板厚よりも広くすることにより、第１段差側面部２１１が断面円弧状に形成されるので、外装材２ａ，２ｂに亀裂が生じる可能性を低減でき、外装材２ａ，２ｂの成形歩留まりを高くすることができる。
【００５４】
実施の形態３．
図１５は、本発明の実施の形態３によるラミネート式電池の外装材２ａ，２ｂに設けられた段差加工部２１の断面図である。なお、実施の形態１，２の構成と同一又は同等部分については同一の符号を用いて説明する。実施の形態２では、第２段差端面部２１２ａと傾斜部２１２ｃとにより接続部２１２が構成されていたが（図１２参照）、図１５に示すように、第２段差端面部２１２ａを省略して、傾斜部２１２ｃのみにより接続部２１２を構成してもよい。接続部２１２を傾斜部２１２ｃのみにより構成する場合、傾斜部２１２ｃの接合部２０に対する最大張り出し量が（ｔ_３／２）−βとされる。その他の構成は、実施の形態１，２と同様である。
【００５５】
次に、図１６は、図１５の段差加工部２１が形成された第１及び第２外装材２ａ，２ｂを用いた場合の段差加工部２１の周辺の断面図である。図１６の（ａ）に示すように、ヒートシール工程Ｓ２が実施される前の段階では、傾斜部２１２ｃとフィルム突部３２との間に隙間１０が生じている。しかしながら、傾斜部２１２ｃの接合部２０に対する最大張り出し量が（ｔ_３／２）−βとされるので、第１外装材２ａの傾斜部２１２ｃと第２外装材２ｂの傾斜部２１２ｃとを２つの辺とする三角形の面積は、フィルム突部３２の断面積よりも小さい。このため、図１６の（ｂ）に示すように、ヒートシールが実施されると、第１及び第２外装材２ａ，２ｂの傾斜部２１２ｃを２つの辺とする三角形の空間は、溶融されたフィルム突部３２で満たされる。すなわち、本実施の形態の段差加工部２１でも隙間１０の発生を回避でき、電池ケース２の密封性を確保できる。
【００５６】
なお、実施の形態２において説明したように、上述の空間に収まらなかったフィルム突部３２の溶融物の大部分は、接合部２０間に進入せずに、タブ３の延出方向３ｃに沿って電池ケース２の内側又は外側へと押し出される。
【００５７】
このようなラミネート式電池の外装材２ａ，２ｂでは、接続部２１２は、接合部２０の端部と第１段差側面部２１１の端部とを接続する傾斜面からなる傾斜部２１２ｃであるので、フィルム突部３２の厚みｔ_３が小さい場合でもより確実に接続部２１２の形状を凍結でき、接続部２１２でのスプリングバックの発生を回避できる。これにより、より確実に第１及び第２外装材２ａ，２ｂとタブ３との間に隙間１０が生じることを回避できる。
【符号の説明】
【００５８】
１電池要素
２電池ケース
２ａ，２ｂ第１及び第２外装材
３タブ
５ステンレス鋼板
６樹脂層
１５パンチ
１５ａパンチ側壁面
１６ダイ
１６ａダイ側壁面
１７クリアランス
２０接合部
２１段差加工部
３０タブ本体
３５第１タブ端面
３６第１タブ側面
３７第２タブ端面
３８第２タブ側面
２１０第１段差端面部
２１１第１段差側面部
２１２接続部
２１２ａ第２段差端面部
２１２ｂ第３段差側面部
２１２ｃ傾斜部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂層（６）が設けられたステンレス鋼板（５）からなるとともに、電池要素（１）を収容する電池ケース（２）を構成する２枚の外装材のうちの一方の外装材であって、前記電池要素（１）に接続されたタブ（３）を他方の外装材との間に配置した状態で各々の前記樹脂層（６）が互いに融着されることで前記電池ケース（２）を形成する外装材であり、
前記タブ（３）を挟み込む前に、前記２枚の外装材に挟み込まれる位置での前記タブ（３）の断面形状に適合する段差加工部（２１）が予め形成されていることを特徴とするラミネート式電池の外装材。
【請求項２】
前記タブ（３）は、前記外装材に挟み込まれる位置において、前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿って延在された第１タブ端面（３５）と、前記第１タブ端面（３５）の端部から前記タブ（３）の厚み方向（３ａ）に沿って延在された第１タブ側面（３６）と、前記第１タブ側面（３６）の端部から前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿って延在された第２タブ端面（３７）と、前記第２タブ端面（３７）の端部から前記タブ（３）の厚み方向（３ａ）に沿って延在された第２タブ側面（３８）とを有しており、
前記段差加工部（２１）には、
前記段差加工部（２１）が前記タブ（３）に重ねられた際に、前記第１タブ端面（３５）に対応するように前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿って延在される第１段差端面部（２１０）と、
前記段差加工部（２１）が前記タブ（３）に重ねられた際に、前記第１タブ側面（３６）に対応するように前記第１段差端面部（２１０）の端部から前記タブ（３）の厚み方向（３ａ）に沿って延在される第１段差側面部（２１１）と、
前記段差加工部（２１）が前記タブ（３）に重ねられた際に、前記第１段差側面部（２１１）の端部から前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）及び厚み方向（３ａ）に沿って離れた位置であって、前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿う前記第２タブ側面（３８）の外方位置から前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿って延在される接合部（２０）の端部と前記第１段差側面部（２１１）の端部とを接続する接続部（２１２）と
が設けられていることを特徴とする請求項１記載のラミネート式電池の外装材。
【請求項３】
前記接続部（２１２）には、
前記段差加工部（２１）が前記タブ（３）に重ねられた際に、前記第２タブ端面（３７）に対応するように前記第１段差側面部（２１１）の端部から前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿って延在される第２段差端面部（２１２ａ）と、
一端が前記第２段差端面部（２１２ａ）の端部に接続されるとともに他端が前記接合部（２０）の端部に接続され、前記段差加工部（２１）が前記タブ（３）に重ねられた際に、前記第２タブ側面（３８）に対応するように前記タブ（３）の厚み方向（３ａ）に沿って延在される第３段差側面部（２１２ｂ）と
が設けられている請求項２記載のラミネート式電池の外装材。
【請求項４】
前記接続部（２１２）には、
前記段差加工部（２１）が前記タブ（３）に重ねられた際に、前記第２タブ端面（３７）に対応するように前記第１段差側面部（２１１）の端部から前記タブ（３）の幅方向（３ｂ）に沿って延在される第２段差端面部（２１２ａ）と、
前記第２段差端面部（２１２ａ）の端部と前記接合部（２０）の端部とを接続する傾斜面からなる傾斜部（２１２ｃ）と
が設けられていることを特徴とする請求項２記載のラミネート式電池の外装材。
【請求項５】
前記接続部（２１２）は、前記接合部（２０）の端部と前記第１段差側面部（２１１）の端部とを接続する傾斜面からなる傾斜部（２１２ｃ）であることを特徴とする請求項２記載のラミネート式電池の外装材。
【請求項６】
前記第１段差側面部（２１１）は、断面円弧状に形成されていることを特徴とする請求項２から請求項５までのいずれか１項に記載のラミネート式電池の外装材。
【請求項７】
請求項６に記載のラミネート式電池の外装材を製造するためのラミネート式電池の外装材の製造方法であって、
前記段差加工部（２１）の形成に用いるパンチ（１５）及びダイ（１６）には、前記第１段差側面部（２１１）に対応するパンチ側壁面（１５ａ）とダイ側壁面（１６ａ）とが設けられており、
前記パンチ側壁面（１５ａ）と前記ダイ側壁面（１６ａ）との間のクリアランス（１７）を外装材の板厚よりも広くすることにより、前記第１段差側面部（２１１）が断面円弧状に形成されることを特徴とするラミネート式電池の外装材製造方法。
【請求項８】
樹脂層（６）が設けられた一対のステンレス鋼板（５）からなる第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）の間に、電池要素（１）に接続されたタブ（３）を配置した状態で、前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）を押さえつつ前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）に熱を加えるヒートシール工程を実施することで、前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）間に前記タブ（３）を挟み込んだ状態で前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）の前記樹脂層（６）を互いに融着させるラミネート式電池の製造方法であって、
前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）間に前記タブ（３）を挟み込む前に、前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）間に挟まれる位置での前記タブ（３）の断面形状に適合する段差加工部（２１）を前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）の少なくとも一方に予め形成することを特徴とするラミネート式電池の製造方法。
【請求項９】
電池要素（１）を格納する電池ケース（２）と、
樹脂層（６）が設けられた一対のステンレス鋼板（５）からなり、前記樹脂層（６）が互いに熱融着されることで前記電池ケース（２）を形成する第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）と、
前記電池要素（１）に接続されるとともに、前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）間から前記電池ケース（２）の外部へと引き出されたタブ（３）と
を備え、
前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）の少なくとも一方には、前記タブ（３）を挟み込む前に、前記第１及び第２外装材（２ａ，２ｂ）間に挟まれる位置での前記タブ（３）の断面形状に適合する段差加工部（２１）が予め形成されていることを特徴とするラミネート式電池。

【図１】