電気化学デバイスおよびその製造方法
【課題】電気化学素子を収容する外装フィルムにおけるリード端子引き出し部位のシール性の向上を図ることができる電気化学デバイスを提供する。
【解決手段】少なくとも最内層４１が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルム４に電気化学素子１０を収容して該外装フィルム４のシール部４ｄをヒートシールする電気化学デバイスであって、前記電気化学素子１０に接続されているリード端子５，６に、外装フィルム４のシール部４ｄに対応して積層状のリード端子用被覆フィルム７を設け、このリード端子用被覆フィルム７における最外層７３の融点を前記外装フィルム４の最内層４１の融点未満に設定する。
【解決手段】少なくとも最内層４１が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルム４に電気化学素子１０を収容して該外装フィルム４のシール部４ｄをヒートシールする電気化学デバイスであって、前記電気化学素子１０に接続されているリード端子５，６に、外装フィルム４のシール部４ｄに対応して積層状のリード端子用被覆フィルム７を設け、このリード端子用被覆フィルム７における最外層７３の融点を前記外装フィルム４の最内層４１の融点未満に設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電気自動車や携帯電話等の電源に使用されるリチウムイオン２次電池ないしは電気二重層キャパシタ等に適用される電気化学デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、医薬品や食品分野等の包装材として広く用いられている包装用ラミネート材料は、その応用として、電極や電解液を封入することにより電池をはじめとする電気化学デバイスの外装フィルムとしても利用されており、それらの軽量化および薄層化に大きく貢献している。
【０００３】
従来、例えば、電極や電解質を含む発電要素を外装フィルムに収容するとともに、リード端子を引き出した状態で外装フィルムの周縁部に対してヒートシールを施して融着することにより、前記発電要素を封入する構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような包装用ラミネート材料からなる外装フィルムは、複数層からなり、その最外層が例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やナイロンで構成される一方、電解液等と接する最内層が熱溶着性の材料（例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレン系のアイオノマー、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂）で構成されている。
【０００５】
また、外装フィルムには、電気化学デバイスに対する外部からの水分の浸入や内部からの電解液の蒸発を防止するために、中間層に位置してアルミニウム箔あるいはＳＵＳ箔等の金属箔を設けてある。なお、最外層は、機械的強度を保ち、中間層の金属箔を保護することを目的とし、突き刺しなどの外力から守る役割を果たしている。
【０００６】
このような電気化学デバイスを作製するには、包装用ラミネート材料を、例えば方形状に切り出して外装フィルムとし、それで電極や電解液等を含む素子を収容した状態で該外装フィルムにおける周縁部等のシール部を熱圧着し、これにより、前記電極や電解液等の電気化学素子が外装フィルム内に封入されることになる。
【０００７】
ところで、この電気化学デバイスにおける一対のリード端子は、各外端部が外装フィルムにおけるシール部から外部に引き出されるとともに、該シール部に対応する部位がヒートシールによって外装フィルムにおける最内層の熱溶着性合成樹脂に接着されているが、シール時にリード端子が外装フィルムにおける最内層を突き破り、中間層の金属箔に接触して、短絡してしまう場合がある。
【０００８】
このような不具合を防止するため、従来、外装フィルムにおけるシール部に対応してリード端子に対して合成樹脂フィルムで被覆する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。具体的には、例えば正極側リード端子あるいは負極リード端子における前記シール部に対応する部位を予め絶縁性の熱融着性合成樹脂のフィルムで被覆しておくものである。
【０００９】
しかし、このようにリード端子に被覆フィルムを設ける技術を適用したものであっても、被覆フィルムの構成材である合成樹脂と該リード端子の構成材である金属との密着性不足によって十分なシール性が得られず、電池のサイクル寿命を延ばす障害となっていた。
【００１０】
この問題を解決するため、既に、リード端子に対して、金属と密着性の良い接着性合成樹脂層を最内層として、その上に絶縁性合成樹脂層、最外層にオレフィン樹脂層を順次積層する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭５９−３８７０８号公報
【特許文献２】特開平１０−３０２７５６号公報
【特許文献３】特開２００１−５７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記構成の電気化学デバイスにあっても、外装フィルムにおける最内層の合成樹脂とリード端子上に設けられた最外層のオレフィン樹脂層との間で十分なシール性が確保できないといった問題があった。
【００１３】
これはヒートシールを施す際、金属材であるリード端子より放熱が起こり、外装フィルムの最内層の合成樹脂よりもリード端子側の最外層のオレフィン樹脂層の溶融が遅れる傾向にあることに起因しており、この現象はリード端子の厚みが大きくなる程、顕著に現れてしまう。
【００１４】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、リード端子用被覆フィルムと外装フィルムとの密着性を高めて、適正なシール性を確保でき、耐久性能の向上を図ることができる電気化学デバイスおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
【００１６】
［１］少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、
前記外装フィルムに収容された電気化学素子と、
内端部が前記電気化学素子に電気的に接続されて、外端部が外装フィルムから外部に引き出されたリード端子と、
最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂で構成されて、前記外装フィルムによるシール部に対応して設けられた積層状のリード端子用被覆フィルムとを備えており、
前記リード端子を前記被覆フィルムを介して挟んだ状態で前記外装フィルムによるシール部がヒートシールで融着され、
前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定されていることを特徴とする電気化学デバイス。
【００１７】
［２］前記外装フィルムにおける最内層の融点と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点との差が９℃以上である前項１に記載の電気化学デバイス。
【００１８】
［３］前記外装フィルムにおける最内層の融点が１２４℃以上である前項１または２に記載の電気化学デバイス。
【００１９】
［４］前記リード端子用被覆フィルムの厚みが、０．０８〜０．２５ｍｍである前項１ないしは３のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２０】
［５］リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が１６８℃以下である前項１ないしは４のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２１】
［６］前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とが同系統の合成樹脂で構成されている前項１ないしは５のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２２】
［７］前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とは、オレフィン系の合成樹脂で構成されている前項６に記載の電気化学デバイス。
【００２３】
［８］前記リード端子の厚みが０．２〜０．５ｍｍである前項１ないしは７のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２４】
［９］前記電気化学素子は、少なくとも正極、負極、および正負両極間に介在される電解質を含む電池用発電要素を備えたものである前項１ないしは８のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２５】
［１０］少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、電気化学素子と、リード端子と、最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂により構成され、かつその最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定された積層状のリード端子用被覆フィルムとを準備する工程と、
前記リード端子の一部を前記被覆フィルムにて被覆する工程と、
前記外装フィルムに、電気化学素子を収容する工程と、
リード端子をその外端部を前記外装フィルムから引き出した状態で内端部を前記電気化学素子に電気的に接続する工程と、
前記リード端子を部分的に被覆した前記被覆フィルムに、前記外装フィルムによるシール部をヒートシールにて融着する工程と、を含むことを特徴とする電気化学デバイスの製造方法。
【００２６】
［１１］前記外装フィルムにおけるシール部に対して、前記外装フィルムにおける最内層の融点よりも２０℃以上の温度でヒートシールを施すようにした前１０に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【００２７】
［１２］前記外装フィルムにおけるシール部に対するヒートシール時間が、３〜８ｓｅｃである前項１０または１１に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
前項［１］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの最外層の融点が外装フィルムの最内層の融点未満であるので、外装フィルムのシール部をヒートシールした際、該外装フィルムの最内層が溶融するに先立ってリード端子用被覆フィルムの最外層の溶融が開始され、前記シール部において外装フィルムの最内層が溶融する時点になれば、金属製のリード端子からの放熱が抑制された状態となっている。このため、シール部において前記リード端子用被覆フィルムの最外層と外装フィルムの最内層との双方が均一に溶融し合って固まることになり、シール部位における密封性が効果的に高められる。
【００２９】
前項［２］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの最外層と外装フィルムの最内層との融点差が９℃以上であるから、前記ヒートシールを行った際のリード端子用被覆フィルムの最外層と外装フィルムの最内層とがより均一に溶融し、シール状態が一層良好になる。
【００３０】
前項［３］に記載の発明によれば、外装フィルムの最内層の融点が１２４℃以上であるので、電気化学素子としての耐熱性が確保される。
【００３１】
前項［４］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの厚みが所定の厚みに設定されているため、被覆フィルムをリード端子に隙間なく密着させて被覆することができ、密封性を一層向上させることができる。
【００３２】
前項［５］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの最外層の融点が１６８℃以下であるので、ヒートシール時における作業性が向上する。
【００３３】
前項［６］に記載の発明によれば、前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とが同系統の合成樹脂であるので、ヒートシール時の両層の相溶性が有効に発揮される。
【００３４】
前項［７］に記載の発明によれば、前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とは、オレフィン系の合成樹脂であるので、ヒートシール時の両者の相溶性が一層有効に発揮されるうえ、電解質等に対する耐薬品性が、より一層向上される。
【００３５】
前項［８］に記載の発明によれば、リード端子の厚みが０．２〜０．５ｍｍであるので、前記ヒートシール時のリード端子の放熱抑制が、大電流を流す電気化学デバイス等において効果的になされるうえ、加工時間の短縮化も図ることができる。
【００３６】
前項［９］に記載の発明によれば、前記電気化学素子は、電池用発電要素を備えたものであるので、リード端子引き出し部位でのシール性の高い薄形電池を容易に提供可能となる。
【００３７】
前項［１０］に記載の発明によれば、本発明の電気化学デバイスを確実に製作することができる。
【００３８】
前項［１１］に記載の発明によれば、外装フィルムにおけるシール部に対して、前記外装フィルムにおける最内層の融点よりも２０℃以上の温度でヒートシールを施すので、前記リード端子の放熱に左右されるこなく、的確なシール性を付与することができる。
【００３９】
前項［１２］に記載の発明によれば、前記外装フィルムにおけるシール部に対するヒートシール時間が、３〜８ｓｅｃであるので、シール部が確実に密閉された高品質の電気化学デバイスを効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１はこの発明の実施形態に係る電気化学デバイスが適用された薄形電池を封止状態で示す断面図である。
【図２】図２は同じく薄形電池を封止前の状態で示す分解斜視図である。
【図３】図３は同じく薄形電池を封止状態で示す分解断面図である。
【図４】図４は図３のＡの部分の拡大断面図である。
【図５】図５は薄形電池のリード端子におけるシール部付近を示す斜視図である。
【図６】図６は同じくリード端子におけるシール部付近を密封した状態で示す断面図である。
【図７】図７は袋状に加工された外装フィルムに電気化学素子を収容した状態を示す斜視図である。
【図８】図８は実施例および比較例における密封性評価の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
図１は、この発明の実施形態に係る電気化学デバイスが適用された薄形電池を封止状態で示す断面図、図２は、同じく薄形電池を封止前の状態で示す分解斜視図、図３は、同じく薄形電池を封止状態で示す分解断面図である。
【００４３】
図１〜図３において、この薄形電池は、正極１と負極２とがセパレータ３および／または固体電解質もしくはゲル電解質を介して積層されて電気化学素子１０が構成される一方、正極１および負極２にそれぞれ各内端部５ａ，６ａが電気的に接続された一対のリード端子５，６の各外端部５ｂ，６ｂが外部に引き出されており、この状態で電気化学素子１０が、例えば方形状に成形されている防湿性包装用ラミネート材料からなる外装フィルム４，４内に収容されている。
【００４４】
具体的には、図７に示すように、外装フィルム４，４の３辺（周辺）４ａ〜４ｃをヒートシールして袋状にして、その内部に電気化学素子１０を収容してから、この外装フィルム４，４におけるシール部４ｄをヒートシールして密封したものである。勿論、外装フィルム４，４の形状等は、任意に変更可能である。
【００４５】
前記電気化学素子１０における正極１および負極２は、金属箔、例えばアルミニウム箔ないしは銅箔等の表面にＬｉＣｏＯ2 やＬｉＣｏＭｎ2 Ｏ4 等の正極材料およびＬｉＣ6 Ｔｉ5 Ｏ12等の負極材料が炭素導電助材やバインダとともに塗布された構成となっている。
【００４６】
前記外装フィルム４は、積層状の構造、例えば図４に示すように３層構造であり、その最内層４１は、熱接着性（熱可塑性）合成樹脂、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレン系のアイオノマー、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂等から選択されたもので構成されており、その最外層４３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ないしはナイロンから選択されたもので構成されている。
【００４７】
外装フィルム４における中間層４２は、金属箔、例えばアルミニウム箔ないしはＳＵＳ箔から選択されたもので構成されている。この中間層４２により、外部からの水分の浸入や内部からの電解液の蒸発が有効に防止されている。また、最外層４３は、機械的強度を確保し、中間層４２を保護する役目をもっている。
【００４８】
この例における外装フィルム４は、最内層４１として、融点が例えば１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルムを使用してドライラミネートした包装用ラミネート材料を袋状に加工したものが使用されている。
【００４９】
前記正極側および負極側リード端子５，６は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔から構成されており、その厚みは、０．２〜０．５ｍｍに設定されている。
【００５０】
つまり、このリード端子５，６には、大電流を流すために抵抗を下げる必要があり、その厚みは、０．２ｍｍ以上が好ましいが、最大でも０．５ｍｍ以下にするのがよい。厚みが０．５ｍｍを超える場合、リード端子５，６の幅方向の両端縁に対して被覆フィルム７等の合成樹脂で埋めるのが困難となり、密着性の低下を招くおそれがあるからである。
【００５１】
前記外装フィルム４でヒートシールされる部位４ｄに対応して、両リード端子５，６には、厚みが、０．０８〜０．２５ｍｍの３層構造の被覆フィルム７，７でそれぞれあらかじめ被覆されている。この被覆フィルム７により、リード端子５，６が外装フィルム４の中間層４２に接触して短絡事故を起こすことを防止してある。
【００５２】
この被覆フィルム７における最内層７１は、例えば図６に示すように、リード端子構成材である金属に対して密着性の良い接着性の合成樹脂で構成されており、その最内層７１を覆う中間層７２は、絶縁性樹脂で構成されている。また、外装フィルム４の最内層４１に接触する最外層７３は、該外装フィルム４の最内層４１と同系統で相溶性の合成樹脂、例えばオレフィン樹脂で構成されている。
【００５３】
そして、この被覆フィルム７における最外層７３の融点は、外装フィルム４の最内層４１の融点未満に設定されており、この例では、融点差が９℃以上になるように、例えば外装フィルム４の最内層４１の融点が１６８℃に対して、被覆フィルム７における最外層７３の融点が、例えば１３４℃に設定されている。
【００５４】
上記外装フィルム４，４に電気化学素子１０を収容した後、外装フィルム４，４におけるシール部４ｄをヒートシールして密封するが、その場合、前記外装フィルム４，４における最内層４１の融点（ここでは、１６８℃）よりも２０℃以上の温度（１８８℃）でヒートシールを行う。
【００５５】
このように、外装フィルム４におけるリード端子５，６に対応する部位をヒートシールするにあたって、前記リード端子５，６における被覆フィルム７の最外層７３の融点を外装フィルム４の最内層４１の融点未満に設定したから、前記ヒートシールを施した際、外装フィルム４の最内層４１が溶融するに遅れることなくリード端子用被覆フィルム７の最外層７３の溶融が開始され、前記シール部４ｄにおいて外装フィルム４の最内層４１が溶融する時点になれば、金属製のリード端子５，６からの放熱が抑制された状態となっている。
【００５６】
従って、シール部４ｄにおいて被覆フィルム７における最外層７３が外装フィルム４の最内層４１に対して均一的に溶融し、両層４１，７３が良好に溶融し合って固結することになり、外装フィルム４のシール部４ａにおける密封性が有効に強化される。
【００５７】
ところで、被覆フィルム７の最外層７３の構成材と外装フィルム４の最内層４１の構成材とは、熱接着性（熱可塑性）合成樹脂から任意に選択して設定可能であるが、この例のように、両層７３，４１を同系統の樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂を採用してあると、両層７３，４１の相溶性が良好に発揮される。とくに、オレフィン系樹脂は耐薬品性に優れており、電解液との接触を考慮すると、積極的に使用できる。
【００５８】
また、被覆フィルム７の最外層７３の融点と外装フィルム４の最内層４１の融点との差は任意に設定可能であるが、この例のように融点差が９℃以上に設定することにより、外装フィルム４の最内層４１の溶融と被覆フィルム７の最外層７３との溶融が効果的に行われて、シール性能が一層高められる。
【００５９】
また、リード端子５，６に対する被覆フィルム７の最外層７３の融点が１２４℃未満の場合には、電池の耐熱性能への影響が懸念されるが、この例のように、被覆フィルム７の最外層７３の融点を１２４℃以上に設定してあれば、耐熱性の低下のおそれも解消される。
【００６０】
外装フィルム４の最内層４１の融点が１６８℃を超える場合には、ヒートシールにエネルギーと時間がかかり、生産性が低下することから、１６８℃以下であることが好ましい。
【００６１】
またヒートシール時間は、３〜８ｓｅｃ、望ましくは４〜６ｓｅｃに設定するのが良い。すなわちヒートシール時間が短過ぎる場合には、加熱不足により、確実にシールすることが困難になるおそれがある。逆に、ヒートシール時間が長過ぎる場合には、生産性が低下するとともに、加熱過多による熱劣化により、良好なシール状態を得ることが困難になるおそれがある。
【実施例】
【００６２】
つぎに、上記構成の薄形電池による実施例および比較例について説明する。
【００６３】
なお、実施例と比較例は、包装用ラミネート材料からなる外装フィルム４の最外層４３、中間層４２の材質・厚み、リード端子５，６の厚みおよび幅は同じものとし、それぞれ次の通りである。
『外装フィルム４の最外層４３と中間層４２について』
ナイロン２５μｍからなる最外層４３と、アルミニウム箔（ＡＡ規格８０７９、Ｏ材）からなる中間層４２とをドライラミネートして使用する。
『リード端子について』
厚さ：０．２ｍｍ
幅：５０ｍｍ
『ヒートシール条件について』
温度：外装フィルム４の最内層４１の融点＋３０℃
圧力：０．２ＭＰａ
【００６４】
〔実施例１〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、図７に示すように袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００６５】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１３４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００６６】
〔実施例２〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００６７】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１４３℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００６８】
〔実施例３〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１４３℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００６９】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１３４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７０】
〔実施例４〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１３４℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７１】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１２４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７２】
〔実施例５〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１３４℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７３】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１２６℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７４】
〔比較例１〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７５】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１６８℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７６】
〔比較例２〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１４３℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７７】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１４３℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７８】
〔比較例３〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１３４℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７９】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１３４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００８０】
〔比較例４〕
比較例２と同条件であるが、ヒートシール時間を２０ｓｅｃにて行った。
【００８１】
〈密封性評価〉
各検体にタブ部が下向きになるよう静置して８５℃で１週間の保存テストを行い、その後各検体内部に注射針より圧力を計測しながら空気を送り込み、破裂するに至る圧力を測定した。その結果を図８に示す。
【００８２】
図８の表からも明らかなように、実施例においては、いずれも空気圧入装置の最大圧力である０２ＭＰａに至っても破裂することはなかったが、比較例においては、破裂し、密封性が劣ることが確認された。また、破裂の起点を確認したところ、外装フィルム４における最内層４１と、リード端子５，６の被覆フィルム７における最外層７３との界面であることが判った。
【００８３】
なお、この発明の実施形態においては、電気化学デバイスをとして、薄形電池に適用した例で説明したが、薄形電池に限らず、電気二重キャパシタ等の各種電気化学デバイスに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
この発明の電気化学デバイスは、電気自動車や携帯電話等の電源として利用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・正極
２・・・負極
３・・・電解質
４・・・外装フィルム
４ｄ・・・外装フィルムのシール部
５・・・正極側リード端子
５a・・・正極側リード端子の内端部
５ｂ・・・正極側リード端子の外端部
６・・・負極側リード端子
６ａ・・・負極側リード端子の内端部
６ｂ・・・負極側リード端子の外端部
７・・・・リード端子用被覆フィルム
１０・・・電気化学素子
４１・・・外装フィルムの最内層
７３・・・リード端子用被覆フィルムの最外層
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば電気自動車や携帯電話等の電源に使用されるリチウムイオン２次電池ないしは電気二重層キャパシタ等に適用される電気化学デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、医薬品や食品分野等の包装材として広く用いられている包装用ラミネート材料は、その応用として、電極や電解液を封入することにより電池をはじめとする電気化学デバイスの外装フィルムとしても利用されており、それらの軽量化および薄層化に大きく貢献している。
【０００３】
従来、例えば、電極や電解質を含む発電要素を外装フィルムに収容するとともに、リード端子を引き出した状態で外装フィルムの周縁部に対してヒートシールを施して融着することにより、前記発電要素を封入する構造が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
このような包装用ラミネート材料からなる外装フィルムは、複数層からなり、その最外層が例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やナイロンで構成される一方、電解液等と接する最内層が熱溶着性の材料（例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレン系のアイオノマー、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂）で構成されている。
【０００５】
また、外装フィルムには、電気化学デバイスに対する外部からの水分の浸入や内部からの電解液の蒸発を防止するために、中間層に位置してアルミニウム箔あるいはＳＵＳ箔等の金属箔を設けてある。なお、最外層は、機械的強度を保ち、中間層の金属箔を保護することを目的とし、突き刺しなどの外力から守る役割を果たしている。
【０００６】
このような電気化学デバイスを作製するには、包装用ラミネート材料を、例えば方形状に切り出して外装フィルムとし、それで電極や電解液等を含む素子を収容した状態で該外装フィルムにおける周縁部等のシール部を熱圧着し、これにより、前記電極や電解液等の電気化学素子が外装フィルム内に封入されることになる。
【０００７】
ところで、この電気化学デバイスにおける一対のリード端子は、各外端部が外装フィルムにおけるシール部から外部に引き出されるとともに、該シール部に対応する部位がヒートシールによって外装フィルムにおける最内層の熱溶着性合成樹脂に接着されているが、シール時にリード端子が外装フィルムにおける最内層を突き破り、中間層の金属箔に接触して、短絡してしまう場合がある。
【０００８】
このような不具合を防止するため、従来、外装フィルムにおけるシール部に対応してリード端子に対して合成樹脂フィルムで被覆する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。具体的には、例えば正極側リード端子あるいは負極リード端子における前記シール部に対応する部位を予め絶縁性の熱融着性合成樹脂のフィルムで被覆しておくものである。
【０００９】
しかし、このようにリード端子に被覆フィルムを設ける技術を適用したものであっても、被覆フィルムの構成材である合成樹脂と該リード端子の構成材である金属との密着性不足によって十分なシール性が得られず、電池のサイクル寿命を延ばす障害となっていた。
【００１０】
この問題を解決するため、既に、リード端子に対して、金属と密着性の良い接着性合成樹脂層を最内層として、その上に絶縁性合成樹脂層、最外層にオレフィン樹脂層を順次積層する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特公昭５９−３８７０８号公報
【特許文献２】特開平１０−３０２７５６号公報
【特許文献３】特開２００１−５７１８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記構成の電気化学デバイスにあっても、外装フィルムにおける最内層の合成樹脂とリード端子上に設けられた最外層のオレフィン樹脂層との間で十分なシール性が確保できないといった問題があった。
【００１３】
これはヒートシールを施す際、金属材であるリード端子より放熱が起こり、外装フィルムの最内層の合成樹脂よりもリード端子側の最外層のオレフィン樹脂層の溶融が遅れる傾向にあることに起因しており、この現象はリード端子の厚みが大きくなる程、顕著に現れてしまう。
【００１４】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、リード端子用被覆フィルムと外装フィルムとの密着性を高めて、適正なシール性を確保でき、耐久性能の向上を図ることができる電気化学デバイスおよびその製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題は、以下の手段によって解決される。
【００１６】
［１］少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、
前記外装フィルムに収容された電気化学素子と、
内端部が前記電気化学素子に電気的に接続されて、外端部が外装フィルムから外部に引き出されたリード端子と、
最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂で構成されて、前記外装フィルムによるシール部に対応して設けられた積層状のリード端子用被覆フィルムとを備えており、
前記リード端子を前記被覆フィルムを介して挟んだ状態で前記外装フィルムによるシール部がヒートシールで融着され、
前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定されていることを特徴とする電気化学デバイス。
【００１７】
［２］前記外装フィルムにおける最内層の融点と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点との差が９℃以上である前項１に記載の電気化学デバイス。
【００１８】
［３］前記外装フィルムにおける最内層の融点が１２４℃以上である前項１または２に記載の電気化学デバイス。
【００１９】
［４］前記リード端子用被覆フィルムの厚みが、０．０８〜０．２５ｍｍである前項１ないしは３のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２０】
［５］リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が１６８℃以下である前項１ないしは４のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２１】
［６］前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とが同系統の合成樹脂で構成されている前項１ないしは５のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２２】
［７］前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とは、オレフィン系の合成樹脂で構成されている前項６に記載の電気化学デバイス。
【００２３】
［８］前記リード端子の厚みが０．２〜０．５ｍｍである前項１ないしは７のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２４】
［９］前記電気化学素子は、少なくとも正極、負極、および正負両極間に介在される電解質を含む電池用発電要素を備えたものである前項１ないしは８のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【００２５】
［１０］少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、電気化学素子と、リード端子と、最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂により構成され、かつその最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定された積層状のリード端子用被覆フィルムとを準備する工程と、
前記リード端子の一部を前記被覆フィルムにて被覆する工程と、
前記外装フィルムに、電気化学素子を収容する工程と、
リード端子をその外端部を前記外装フィルムから引き出した状態で内端部を前記電気化学素子に電気的に接続する工程と、
前記リード端子を部分的に被覆した前記被覆フィルムに、前記外装フィルムによるシール部をヒートシールにて融着する工程と、を含むことを特徴とする電気化学デバイスの製造方法。
【００２６】
［１１］前記外装フィルムにおけるシール部に対して、前記外装フィルムにおける最内層の融点よりも２０℃以上の温度でヒートシールを施すようにした前１０に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【００２７】
［１２］前記外装フィルムにおけるシール部に対するヒートシール時間が、３〜８ｓｅｃである前項１０または１１に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
前項［１］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの最外層の融点が外装フィルムの最内層の融点未満であるので、外装フィルムのシール部をヒートシールした際、該外装フィルムの最内層が溶融するに先立ってリード端子用被覆フィルムの最外層の溶融が開始され、前記シール部において外装フィルムの最内層が溶融する時点になれば、金属製のリード端子からの放熱が抑制された状態となっている。このため、シール部において前記リード端子用被覆フィルムの最外層と外装フィルムの最内層との双方が均一に溶融し合って固まることになり、シール部位における密封性が効果的に高められる。
【００２９】
前項［２］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの最外層と外装フィルムの最内層との融点差が９℃以上であるから、前記ヒートシールを行った際のリード端子用被覆フィルムの最外層と外装フィルムの最内層とがより均一に溶融し、シール状態が一層良好になる。
【００３０】
前項［３］に記載の発明によれば、外装フィルムの最内層の融点が１２４℃以上であるので、電気化学素子としての耐熱性が確保される。
【００３１】
前項［４］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの厚みが所定の厚みに設定されているため、被覆フィルムをリード端子に隙間なく密着させて被覆することができ、密封性を一層向上させることができる。
【００３２】
前項［５］に記載の発明によれば、リード端子用被覆フィルムの最外層の融点が１６８℃以下であるので、ヒートシール時における作業性が向上する。
【００３３】
前項［６］に記載の発明によれば、前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とが同系統の合成樹脂であるので、ヒートシール時の両層の相溶性が有効に発揮される。
【００３４】
前項［７］に記載の発明によれば、前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とは、オレフィン系の合成樹脂であるので、ヒートシール時の両者の相溶性が一層有効に発揮されるうえ、電解質等に対する耐薬品性が、より一層向上される。
【００３５】
前項［８］に記載の発明によれば、リード端子の厚みが０．２〜０．５ｍｍであるので、前記ヒートシール時のリード端子の放熱抑制が、大電流を流す電気化学デバイス等において効果的になされるうえ、加工時間の短縮化も図ることができる。
【００３６】
前項［９］に記載の発明によれば、前記電気化学素子は、電池用発電要素を備えたものであるので、リード端子引き出し部位でのシール性の高い薄形電池を容易に提供可能となる。
【００３７】
前項［１０］に記載の発明によれば、本発明の電気化学デバイスを確実に製作することができる。
【００３８】
前項［１１］に記載の発明によれば、外装フィルムにおけるシール部に対して、前記外装フィルムにおける最内層の融点よりも２０℃以上の温度でヒートシールを施すので、前記リード端子の放熱に左右されるこなく、的確なシール性を付与することができる。
【００３９】
前項［１２］に記載の発明によれば、前記外装フィルムにおけるシール部に対するヒートシール時間が、３〜８ｓｅｃであるので、シール部が確実に密閉された高品質の電気化学デバイスを効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１はこの発明の実施形態に係る電気化学デバイスが適用された薄形電池を封止状態で示す断面図である。
【図２】図２は同じく薄形電池を封止前の状態で示す分解斜視図である。
【図３】図３は同じく薄形電池を封止状態で示す分解断面図である。
【図４】図４は図３のＡの部分の拡大断面図である。
【図５】図５は薄形電池のリード端子におけるシール部付近を示す斜視図である。
【図６】図６は同じくリード端子におけるシール部付近を密封した状態で示す断面図である。
【図７】図７は袋状に加工された外装フィルムに電気化学素子を収容した状態を示す斜視図である。
【図８】図８は実施例および比較例における密封性評価の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４２】
図１は、この発明の実施形態に係る電気化学デバイスが適用された薄形電池を封止状態で示す断面図、図２は、同じく薄形電池を封止前の状態で示す分解斜視図、図３は、同じく薄形電池を封止状態で示す分解断面図である。
【００４３】
図１〜図３において、この薄形電池は、正極１と負極２とがセパレータ３および／または固体電解質もしくはゲル電解質を介して積層されて電気化学素子１０が構成される一方、正極１および負極２にそれぞれ各内端部５ａ，６ａが電気的に接続された一対のリード端子５，６の各外端部５ｂ，６ｂが外部に引き出されており、この状態で電気化学素子１０が、例えば方形状に成形されている防湿性包装用ラミネート材料からなる外装フィルム４，４内に収容されている。
【００４４】
具体的には、図７に示すように、外装フィルム４，４の３辺（周辺）４ａ〜４ｃをヒートシールして袋状にして、その内部に電気化学素子１０を収容してから、この外装フィルム４，４におけるシール部４ｄをヒートシールして密封したものである。勿論、外装フィルム４，４の形状等は、任意に変更可能である。
【００４５】
前記電気化学素子１０における正極１および負極２は、金属箔、例えばアルミニウム箔ないしは銅箔等の表面にＬｉＣｏＯ2 やＬｉＣｏＭｎ2 Ｏ4 等の正極材料およびＬｉＣ6 Ｔｉ5 Ｏ12等の負極材料が炭素導電助材やバインダとともに塗布された構成となっている。
【００４６】
前記外装フィルム４は、積層状の構造、例えば図４に示すように３層構造であり、その最内層４１は、熱接着性（熱可塑性）合成樹脂、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレン系のアイオノマー、ポリプロピレンのようなポリオレフィン樹脂等から選択されたもので構成されており、その最外層４３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）ないしはナイロンから選択されたもので構成されている。
【００４７】
外装フィルム４における中間層４２は、金属箔、例えばアルミニウム箔ないしはＳＵＳ箔から選択されたもので構成されている。この中間層４２により、外部からの水分の浸入や内部からの電解液の蒸発が有効に防止されている。また、最外層４３は、機械的強度を確保し、中間層４２を保護する役目をもっている。
【００４８】
この例における外装フィルム４は、最内層４１として、融点が例えば１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルムを使用してドライラミネートした包装用ラミネート材料を袋状に加工したものが使用されている。
【００４９】
前記正極側および負極側リード端子５，６は、アルミニウム、銅、ニッケル、ステンレス等の金属箔から構成されており、その厚みは、０．２〜０．５ｍｍに設定されている。
【００５０】
つまり、このリード端子５，６には、大電流を流すために抵抗を下げる必要があり、その厚みは、０．２ｍｍ以上が好ましいが、最大でも０．５ｍｍ以下にするのがよい。厚みが０．５ｍｍを超える場合、リード端子５，６の幅方向の両端縁に対して被覆フィルム７等の合成樹脂で埋めるのが困難となり、密着性の低下を招くおそれがあるからである。
【００５１】
前記外装フィルム４でヒートシールされる部位４ｄに対応して、両リード端子５，６には、厚みが、０．０８〜０．２５ｍｍの３層構造の被覆フィルム７，７でそれぞれあらかじめ被覆されている。この被覆フィルム７により、リード端子５，６が外装フィルム４の中間層４２に接触して短絡事故を起こすことを防止してある。
【００５２】
この被覆フィルム７における最内層７１は、例えば図６に示すように、リード端子構成材である金属に対して密着性の良い接着性の合成樹脂で構成されており、その最内層７１を覆う中間層７２は、絶縁性樹脂で構成されている。また、外装フィルム４の最内層４１に接触する最外層７３は、該外装フィルム４の最内層４１と同系統で相溶性の合成樹脂、例えばオレフィン樹脂で構成されている。
【００５３】
そして、この被覆フィルム７における最外層７３の融点は、外装フィルム４の最内層４１の融点未満に設定されており、この例では、融点差が９℃以上になるように、例えば外装フィルム４の最内層４１の融点が１６８℃に対して、被覆フィルム７における最外層７３の融点が、例えば１３４℃に設定されている。
【００５４】
上記外装フィルム４，４に電気化学素子１０を収容した後、外装フィルム４，４におけるシール部４ｄをヒートシールして密封するが、その場合、前記外装フィルム４，４における最内層４１の融点（ここでは、１６８℃）よりも２０℃以上の温度（１８８℃）でヒートシールを行う。
【００５５】
このように、外装フィルム４におけるリード端子５，６に対応する部位をヒートシールするにあたって、前記リード端子５，６における被覆フィルム７の最外層７３の融点を外装フィルム４の最内層４１の融点未満に設定したから、前記ヒートシールを施した際、外装フィルム４の最内層４１が溶融するに遅れることなくリード端子用被覆フィルム７の最外層７３の溶融が開始され、前記シール部４ｄにおいて外装フィルム４の最内層４１が溶融する時点になれば、金属製のリード端子５，６からの放熱が抑制された状態となっている。
【００５６】
従って、シール部４ｄにおいて被覆フィルム７における最外層７３が外装フィルム４の最内層４１に対して均一的に溶融し、両層４１，７３が良好に溶融し合って固結することになり、外装フィルム４のシール部４ａにおける密封性が有効に強化される。
【００５７】
ところで、被覆フィルム７の最外層７３の構成材と外装フィルム４の最内層４１の構成材とは、熱接着性（熱可塑性）合成樹脂から任意に選択して設定可能であるが、この例のように、両層７３，４１を同系統の樹脂、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂を採用してあると、両層７３，４１の相溶性が良好に発揮される。とくに、オレフィン系樹脂は耐薬品性に優れており、電解液との接触を考慮すると、積極的に使用できる。
【００５８】
また、被覆フィルム７の最外層７３の融点と外装フィルム４の最内層４１の融点との差は任意に設定可能であるが、この例のように融点差が９℃以上に設定することにより、外装フィルム４の最内層４１の溶融と被覆フィルム７の最外層７３との溶融が効果的に行われて、シール性能が一層高められる。
【００５９】
また、リード端子５，６に対する被覆フィルム７の最外層７３の融点が１２４℃未満の場合には、電池の耐熱性能への影響が懸念されるが、この例のように、被覆フィルム７の最外層７３の融点を１２４℃以上に設定してあれば、耐熱性の低下のおそれも解消される。
【００６０】
外装フィルム４の最内層４１の融点が１６８℃を超える場合には、ヒートシールにエネルギーと時間がかかり、生産性が低下することから、１６８℃以下であることが好ましい。
【００６１】
またヒートシール時間は、３〜８ｓｅｃ、望ましくは４〜６ｓｅｃに設定するのが良い。すなわちヒートシール時間が短過ぎる場合には、加熱不足により、確実にシールすることが困難になるおそれがある。逆に、ヒートシール時間が長過ぎる場合には、生産性が低下するとともに、加熱過多による熱劣化により、良好なシール状態を得ることが困難になるおそれがある。
【実施例】
【００６２】
つぎに、上記構成の薄形電池による実施例および比較例について説明する。
【００６３】
なお、実施例と比較例は、包装用ラミネート材料からなる外装フィルム４の最外層４３、中間層４２の材質・厚み、リード端子５，６の厚みおよび幅は同じものとし、それぞれ次の通りである。
『外装フィルム４の最外層４３と中間層４２について』
ナイロン２５μｍからなる最外層４３と、アルミニウム箔（ＡＡ規格８０７９、Ｏ材）からなる中間層４２とをドライラミネートして使用する。
『リード端子について』
厚さ：０．２ｍｍ
幅：５０ｍｍ
『ヒートシール条件について』
温度：外装フィルム４の最内層４１の融点＋３０℃
圧力：０．２ＭＰａ
【００６４】
〔実施例１〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、図７に示すように袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００６５】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１３４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００６６】
〔実施例２〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００６７】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１４３℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００６８】
〔実施例３〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１４３℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００６９】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１３４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７０】
〔実施例４〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１３４℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７１】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１２４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７２】
〔実施例５〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１３４℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７３】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１２６℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７４】
〔比較例１〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１６８℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７５】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１６８℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７６】
〔比較例２〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１４３℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７７】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１４３℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００７８】
〔比較例３〕
前記外装フィルム４における最内層４１の構成材として、融点が１３４℃であるポリプロピレン未延伸フィルム３０μｍを選択し、これを最外層４３となるナイロンと中間層４２となるアルミニウム箔とにドライラミネートして包装用ラミネート材料を形成し、この包装用ラミネート材料を方形に成形するとともに、袋状に加工して外装フィルム４とした。
【００７９】
この外装フィルム４の内容物として（ＥＣ：ＤＥＣ＝１：１＋１ｍｏＩＬｉＰＦ６）の組成の疑似電解液１０ｇを投入した後、最外層７３が融点１３４℃のポリプロピレンからなる被覆フィルム７によりリード端子５，６におけるシール対応部位を被覆した。その後、前記外装フィルム４におけるシール部４ｄに対して５ｓｅｃのヒートシールを施して密封状態とした。
【００８０】
〔比較例４〕
比較例２と同条件であるが、ヒートシール時間を２０ｓｅｃにて行った。
【００８１】
〈密封性評価〉
各検体にタブ部が下向きになるよう静置して８５℃で１週間の保存テストを行い、その後各検体内部に注射針より圧力を計測しながら空気を送り込み、破裂するに至る圧力を測定した。その結果を図８に示す。
【００８２】
図８の表からも明らかなように、実施例においては、いずれも空気圧入装置の最大圧力である０２ＭＰａに至っても破裂することはなかったが、比較例においては、破裂し、密封性が劣ることが確認された。また、破裂の起点を確認したところ、外装フィルム４における最内層４１と、リード端子５，６の被覆フィルム７における最外層７３との界面であることが判った。
【００８３】
なお、この発明の実施形態においては、電気化学デバイスをとして、薄形電池に適用した例で説明したが、薄形電池に限らず、電気二重キャパシタ等の各種電気化学デバイスに適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
この発明の電気化学デバイスは、電気自動車や携帯電話等の電源として利用可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１・・・正極
２・・・負極
３・・・電解質
４・・・外装フィルム
４ｄ・・・外装フィルムのシール部
５・・・正極側リード端子
５a・・・正極側リード端子の内端部
５ｂ・・・正極側リード端子の外端部
６・・・負極側リード端子
６ａ・・・負極側リード端子の内端部
６ｂ・・・負極側リード端子の外端部
７・・・・リード端子用被覆フィルム
１０・・・電気化学素子
４１・・・外装フィルムの最内層
７３・・・リード端子用被覆フィルムの最外層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、
前記外装フィルムに収容された電気化学素子と、
内端部が前記電気化学素子に電気的に接続されて、外端部が外装フィルムから外部に引き出されたリード端子と、
最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂で構成されて、前記外装フィルムによるシール部に対応して設けられた積層状のリード端子用被覆フィルムとを備えており、
前記リード端子を前記被覆フィルムを介して挟んだ状態で前記外装フィルムによるシール部がヒートシールで融着され、
前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定されていることを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記外装フィルムにおける最内層の融点と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点との差が９℃以上である請求項１に記載の電気化学デバイス。
【請求項３】
前記外装フィルムにおける最内層の融点が１２４℃以上である請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記リード端子用被覆フィルムの厚みが、０．０８〜０．２５ｍｍである請求項１ないしは３のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項５】
リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が１６８℃以下である請求項１ないしは４のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項６】
前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とが同系統の合成樹脂で構成されている請求項１ないしは５のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項７】
前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とは、オレフィン系の合成樹脂で構成されている請求項６に記載の電気化学デバイス。
【請求項８】
前記リード端子の厚みが０．２〜０．５ｍｍである請求項１ないしは７のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項９】
前記電気化学素子は、少なくとも正極、負極、および正負両極間に介在される電解質を含む電池用発電要素を備えたものである請求項１ないしは８のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項１０】
少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、電気化学素子と、リード端子と、最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂により構成され、かつその最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定された積層状のリード端子用被覆フィルムとを準備する工程と、
前記リード端子の一部を前記被覆フィルムにて被覆する工程と、
前記外装フィルムに、電気化学素子を収容する工程と、
リード端子をその外端部を前記外装フィルムから引き出した状態で内端部を前記電気化学素子に電気的に接続する工程と、
前記リード端子を部分的に被覆した前記被覆フィルムに、前記外装フィルムによるシール部をヒートシールにて融着する工程と、を含むことを特徴とする電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記外装フィルムにおけるシール部に対して、前記外装フィルムにおける最内層の融点よりも２０℃以上の温度でヒートシールを施すようにした請求項１０に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記外装フィルムにおけるシール部に対するヒートシール時間が、３〜８ｓｅｃである請求項１０または１１に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１】
少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、
前記外装フィルムに収容された電気化学素子と、
内端部が前記電気化学素子に電気的に接続されて、外端部が外装フィルムから外部に引き出されたリード端子と、
最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂で構成されて、前記外装フィルムによるシール部に対応して設けられた積層状のリード端子用被覆フィルムとを備えており、
前記リード端子を前記被覆フィルムを介して挟んだ状態で前記外装フィルムによるシール部がヒートシールで融着され、
前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定されていることを特徴とする電気化学デバイス。
【請求項２】
前記外装フィルムにおける最内層の融点と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点との差が９℃以上である請求項１に記載の電気化学デバイス。
【請求項３】
前記外装フィルムにおける最内層の融点が１２４℃以上である請求項１または２に記載の電気化学デバイス。
【請求項４】
前記リード端子用被覆フィルムの厚みが、０．０８〜０．２５ｍｍである請求項１ないしは３のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項５】
リード端子用被覆フィルムにおける最外層の融点が１６８℃以下である請求項１ないしは４のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項６】
前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とが同系統の合成樹脂で構成されている請求項１ないしは５のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項７】
前記外装フィルムにおける最内層と前記リード端子用被覆フィルムにおける最外層とは、オレフィン系の合成樹脂で構成されている請求項６に記載の電気化学デバイス。
【請求項８】
前記リード端子の厚みが０．２〜０．５ｍｍである請求項１ないしは７のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項９】
前記電気化学素子は、少なくとも正極、負極、および正負両極間に介在される電解質を含む電池用発電要素を備えたものである請求項１ないしは８のいずれか一つの項に記載の電気化学デバイス。
【請求項１０】
少なくとも最内層が熱接着性合成樹脂からなる積層状の外装フィルムと、電気化学素子と、リード端子と、最外層が前記外装フィルムの最内層と相溶性を有する熱接着性合成樹脂により構成され、かつその最外層の融点が前記外装フィルムの最内層の融点未満に設定された積層状のリード端子用被覆フィルムとを準備する工程と、
前記リード端子の一部を前記被覆フィルムにて被覆する工程と、
前記外装フィルムに、電気化学素子を収容する工程と、
リード端子をその外端部を前記外装フィルムから引き出した状態で内端部を前記電気化学素子に電気的に接続する工程と、
前記リード端子を部分的に被覆した前記被覆フィルムに、前記外装フィルムによるシール部をヒートシールにて融着する工程と、を含むことを特徴とする電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１１】
前記外装フィルムにおけるシール部に対して、前記外装フィルムにおける最内層の融点よりも２０℃以上の温度でヒートシールを施すようにした請求項１０に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【請求項１２】
前記外装フィルムにおけるシール部に対するヒートシール時間が、３〜８ｓｅｃである請求項１０または１１に記載の電気化学デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６５４８１（Ｐ２０１０−１６５４８１Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−４９１３（Ｐ２００９−４９１３）
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【出願人】（５０１４２８１８７）昭和電工パッケージング株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１３日（２００９．１．１３）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【出願人】（５０１４２８１８７）昭和電工パッケージング株式会社 (110)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]