JP2009224147A - フィルム外装電気デバイス及び組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストを抑制しつつ、寸法精度良く、絶縁特性を向上させたフィルム外装電気デバイス及び組電池を提供する。
【解決手段】 本発明のフィルム外装電気デバイスは、複数の正極板と複数の負極板とを対向させて積層させてなる発電要素２と、金属層５ｂ、６ｂと、金属層５ｂ、６ｂの一方の面に設けられた熱融着性を有する熱融着性樹脂層５ｃ、６ｃと、金属層５ｂ、６ｂの他方の面に設けられた保護層５ａ、６ａを有するラミネートフィルム５、６と、を有する。ラミネートフィルム５、６は、発電要素２を封止するために互いに熱融着された封止部８と、金属層５ｂ、６ｂが露出したラミネートフィルム５、６の端面５ｄ、６ｄを封止部８で巻き込むことで、端面５ｄ、６ｄをラミネートフィルムで包囲した巻き込み部１０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電池やキャパシタに代表される、電気デバイス要素を外装フィルムに収容したフィルム外装電気デバイス及び組電池に関する。

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

電池の外装材に用いられるラミネートフィルムの代表的な例としては、金属薄膜であるアルミニウム薄膜の一方の面にヒートシール層である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルムを積層したラミネートフィルムが挙げられる。

外装材にラミネートフィルムを用いたフィルム外装電池においては、一般に、正極、負極、および電解質等で構成される電池要素を、熱融着性樹脂フィルムが内側になるようにして外装材で包囲し、電池要素の周囲で外装材を熱融着することによって電池要素を気密封止（以下、単に封止という）している。熱融着性樹脂フィルムには、例えばポリエチレンフィルムやポリプロピレンフィルムが用いられ、保護フィルムには、例えばナイロンフィルムやポリエチレンテレフタレートフィルムが用いられる。電池要素の封止に際しては、電池要素の正極および負極を外装材の外部へ引き出すために、正極および負極にはそれぞれリード端子が接続され、これらリード端子を外装材から突出させている。

図１８にラミネートフィルムを用いた、本発明に関連するフィルム外装電池の一例の模式的な平面図を示す。また、図１９に図１８のＥ−Ｅ線における一部断面図を示す。なお、図１９（ａ）は、外周保護テープが貼り付けられる前の状態を示している。

ラミネートフィルム１００は、金属層１０３であるアルミニウム薄膜の一方の面に熱融着性樹脂層１０４である熱融着性樹脂フィルムを積層するとともに、他方の面に保護フィルム１０２を積層した３層ラミネートフィルムである。図１８に示すフィルム外装電池１１０は上側ラミネート１００ａと下側ラミネート１００ｂの２枚のラミネートフィルム１００を用いており、熱融着性樹脂層１０４どうしを向かい合わせ、電池要素１０２の周囲の封止位置１０８で上側ラミネート１００ａと下側ラミネート１００ｂを熱融着することによって電池要素１０２を気密封止（以下、単に封止という）している。

ところが、このままでは、図１９（ａ）に示すように上側ラミネート１００ａと下側ラミネート１００ｂとの各断面から金属層１０３が露出してしまう。

このようなフィルム外装電池を金属ケースに収納して用いる場合、ラミネートフィルムの金属層が周囲の金属部材に接触しないようにする必要がある。特に、スペース効率を最適化するために最小サイズとなるように設計すると、ラミネートフィルムの封止部と金属ケースの壁面とが近接することとなる。よって、フィルム外装電池の金属層が露出した端面と金属ケースとの間での絶縁対策は極めて重要となる。

そこで、この金属層露出部１０３ａを図１９（ｂ）に示すように、外周保護テープ１０１で被覆することにより、絶縁対策を行っていた。

また、この他の絶縁対策としては、特許文献１には、ラミネートフィルムの封止部を樹脂リベットで固定することにより、ラミネート端部にて露出している金属層が電池を挟持している金属放熱板に接触しないようにした構成が開示されている。

また、特許文献２には、ラミネート端部を予め傾斜面に形成しておいたラミネートフィルムを互いに向かい合わせにして熱融着し、溶出した溶融樹脂でラミネート端部の金属層を被覆した構成が開示されている。
特開２００５−１２３００７号公報 特開２００６−２８６４７１号公報

しかし、外周保護テープ１０１で被覆することで金属層の露出を防止する方法は、外周保護テープ１０１のコスト、及び外周保護テープ１０１を貼り付けるための作業コストが高いという問題があった。

また、特許文献１に開示された方法は、複数の電池を平行方向に配列した場合は有効であるが、複数の電池の主面同士を向かい合わせて積み上げ、横方向に、封止部に近接して金属ケースの壁面が存在した場合には有効でない。

一方、特許文献２に開示された方法は、樹脂により金属層が露出しないようにしているが、熱融着後にフィルム端部を傾斜面に加工することはできない。また、通常、フィルム外装電池は、熱融着工程後に、外形切断を行うことで規定サイズに加工される。これに対して、特許文献２の方法は、熱融着後に外形切断加工を行うことができず、寸法精度が低下してしまう場合がある。

そこで、本発明は、製造コストを抑制しつつ、寸法精度良く、絶縁特性を向上させたフィルム外装電気デバイス及び組電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のフィルム外装電気デバイスは、複数の正極板と複数の負極板とを対向させて積層させてなる電気デバイス要素と、金属層と、金属層の一方の面に設けられた熱融着性を有する樹脂層と、金属層の他方の面に設けられた保護層を有する外装フィルムと、を有し、外装フィルムは、第１のフィルムと、第１のフィルムに対向して配置された第２のフィルムとを有し、電気デバイス要素を封止するために、互いに熱融着された第１のフィルム及び第２のフィルムの封止部と、金属層が露出した外装フィルムの端面を封止部で巻き込むことで、端面を外装フィルムで包囲した巻き込み部と、を有する。

本発明によれば、製造コストを抑制しつつ、寸法精度良く、絶縁特性を向上させることができた。

次に、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図２は、図１に示すａ−ａ線での一部断面図である。

フィルム外装電池１は、電池要素２と、電池要素２を電解液とともに収納する、２枚のラミネートフィルム５、６からなる外装材と、ラミネートフィルム５、６から延出した正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂとを有する。

電池要素２は、複数の正極板と複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して構成されている。セパレータとしては、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いて形成した多孔性フィルムなどが用いられる。

各正極板はアルミニウム箔に正極電極が塗布されており、負極板は銅箔に負極電極が塗布されている。積層領域から延出している、電極材料が塗布されていない延出部は、正極板の延出同士、および負極板の延出部同士がそれぞれ一括して超音波溶接されて、中継部である正極集電部および負極集電部（不図示）が形成される。これと同時に正極集電部への正極タブ４ａの接続、および負極集電部への負極タブ４ｂの接続も超音波溶接がなされる。なお、本明細書においては、正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂはまとめてタブ４と呼称する場合がある。

外装材は、電池要素２をその厚み方向両側から挟んで包囲する２枚のラミネートフィルム５（第１の外装フィルム）、ラミネートフィルム６（第２の外装フィルム）からなる。各ラミネートフィルム５、６は、保護層５ａ、６ａ、金属層５ｂ、６ｂ、及び熱融着性を有する熱融着性樹脂層５ｃ、６ｃを積層してなるものである。保護層５ａ、６ａ及び熱融着性樹脂層５ｃ、６ｃは、いずれも電気的絶縁性を有する樹脂層である。保護層に用いられる樹脂は、ナイロン、ポリエステルなどの融点の高い樹脂を用いることができる。熱融着樹脂は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、あるいはこれらの酸変性物などが使用できる。保護層の樹脂よりも熱融着樹脂の方が融点が低いことが好ましい。熱融着性樹脂層が電池の内側の層となるようにしてラミネートフィルム５、６の熱融着部である封止部８を熱融着することで、電池要素２が封止される。

ラミネートフィルム５は電池要素２を収納する凹部が形成されている。なお、この凹部は必要に応じて形成すればよい。

ラミネートフィルム５、６は、タブ４が延出していない辺の封止部８が同じ回転方向に２回折り曲げられて形成された巻き込み部１０を有する。巻き込み部１０は、第１の折り曲げ部１０ａと、第２の折り曲げ部１０ｂとを有し、ラミネートフィルム５の端部５ｄとラミネートフィルム６の端部６ｄとを、ラミネートフィルム５、６の封止部８で包囲している。

第１の折り曲げ部１０ａでは、端部５ｄ、６ｄが電池要素２の方を向くように封止部８が折り曲げられる。

第２の折り曲げ部１０ｂでは、第１の折り曲げ部１０ａで折り曲げられた部分よりも端部５ｄ、６ｄに近い位置で、端部５ｄ、６ｄが第１の折り曲げ部１０ａの内周面１０ａ₁を向くように封止部８が折り曲げられている。

このように、封止部８を第１の折り曲げ部１０ａ及び第２の折り曲げ部１０ｂで折り曲げることにより、端部５ｄ、６ｄはラミネートフィルム５、６で包囲されることとなり、金属層５ｂ、６ｂが外部に露出しないようにしている。

なお、上述した巻き込み部１０は、ラミネートフィルム５、６により端部５ｄ、６ｄを包囲できる構成であれば、上記構成に限定されるものではない。上記例では、巻き込み部１０は、ラミネートフィルム５、６の封止部８を同じ回転方向に２回折り曲げることにより、端部５ｄ、６ｄをラミネートフィルム５、６により包囲している。この他、例えば、巻き込み部１０は、ラミネートフィルム５、６を３回以上折り曲げて形成されたものであってもよい。また、折り曲げ方向及び折り曲げ位置も端部５ｄ、６ｄをラミネートフィルム５、６により包囲するものであれば、どのようなものであってもよい。さらに、巻き込み部１０は、封止部８を捲回させることで端部５ｄ、６ｄをラミネートフィルム５、６により包囲するものであってもよい。

また、図２において、巻き込み部１０は、ラミネートフィルム５の保護層５ａ上に配置されることで、保護層５ａと保護層６ａとが向かいあう（図２中Ｇ部）とともに、保護層６ａどうしが向かい合う（図中Ｈ部）こととなる。これら保護層５ａ、６ａは熱融着されているものであってもよいし、あるいは熱融着されていないものであってもよい。熱融着しない場合は、第１の折り曲げ部１０ａおよび第２の折り曲げ部１０ｂをしっかりと押圧して折り曲げておくことで、端部５ｄ、６ｄを確実にラミネートフィルム５、６により包囲することができる。熱融着した場合は、ラミネートフィルム５、６による端部５ｄ、６ｄの包囲をより確実なものとすることができる。

また、上述した例では、外装フィルムがそれぞれ別体の２枚のラミネートフィルム５、６である構成を例に説明したが、後述する図３に示すように、ラミネートフィルム５、６は１枚のラミネートフィルムを折り返し部１１で折り返したものであってもよい。２枚のラミネートフィルム５、６を用いる場合、金属層５ｂ、６ｂが外部に露出している辺が、タブ４が延出している辺を除きて２辺あるため、巻き込み部１０も２箇所形成されることとなる。一方、１枚のラミネートフィルムを折り返した場合、折り返し部１１では金属層５ｂ、６ｂは外部に露出していないため、巻き込み部１０は、外装フィルムを折り返した側である折り返し部１１とは反対側の辺にのみ形成されることになる。

次に、本実施形態のフィルム外装電池１の製造方法の概略を説明する。

ラミネートフィルム５、６で電池要素２を挟み、正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂが封止部８から延出した状態にしておく。その後、ラミネートフィルム５、６の４辺の封止部８のうち、３辺のみを熱融着して、ラミネートフィルム５、６を袋状にしておき、ここに電解液を注入する。電解液を注入した後、残る封止部８を熱融着して封止する。

次に、ラミネートフィルム５、６の４辺のうち、正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂｇが延出していない辺に巻き込み部１０を形成する。

まず、封止部８上に、第１の折り曲げ部１０ａおよび第２の折り曲げ部１０ｂとなる位置を決めておく。このように予め第１の折り曲げ部１０ａおよび第２の折り曲げ部１０ｂの位置を決めておくことで、最終的に出来上がったフィルム外装電池１を寸法精度の高いものとすることができる。第１の折り曲げ部１０ａは電池要素２に近い内側に規定され、第２の折り曲げ部１０ｂは第１の折り曲げ部１０ａよりも外側に規定される。

次に、第２の折り曲げ部１０ｂにて保護層５ａどうしが当接するまでラミネートフィルム５、６を１８０度折り曲げておく。次に、第１の折り曲げ部１０ａにて、ラミネートフィルム５の保護層５ａとラミネートフィルム６の保護層６ａとが当接するまでラミネートフィルム５、６を１８０度折り曲げる。つまり、封止部８を２回、同一回転方向に折り曲げる。図２では反時計方向に２回折り曲げたこととなる。このように、封止部８を２回、同方向に折り曲げることで、端部５ｄ、６ｄはラミネートフィルム５、６に包囲されることとなる。

最後に、巻き込み部１０を上下からヒータによって押圧するとともに加熱することで保護層５ａ、６ａを熱融着する。なお、この工程は、上述したように省略してもよい。

次に、図３に、金属ケースに収納された状態の、複数のフィルム外装電池からなる組電池の模式的な側断面図を示す。なお、図３は、タブ４ａ、４ｂが延出している方向からみたものである。また、図３に示すフィルム外装電池の外装フィルムは、１枚のラミネートフィルムを折り返したものであるので、巻き込み部１０は、片側の辺にのみ設けられている。

金属ケース１５内には、複数のフィルム外装電池１が積み重ねて収納されている。金属ケース１５は、フィルム外装電池１と金属ケース１５の壁面との間の隙間をできるだけ小さくすることでスペース効率の最適化を図っている。このため、フィルム外装電池１と金属ケース１５の壁面とが近接して配置されている。

しかしながら、金属層５ｂ、６ｂが露出している端部５ｄ、６ｄは、巻き込み部１０のラミネートフィルム５、６により包囲されているため、金属層５ｂ、６ｂが金属ケース１５の壁面に接触することはない。

以上のように本実施形態によれば、端部５ｄ、６ｄの絶縁のため外周保護テープが不要となり、外周保護テープに要するコストを削減することができる。

また、本実施形態のフィルム外装電池１は、ラミネートフィルム５、６の外形を切断して寸法を整えた後に、熱融着処理を行うといったことがない。また、第１の折り曲げ部１０ａ及び第２の折り曲げ部１０ｂでの折り曲げは、所定の位置にて折り曲げられる。このため、本実施形態のフィルム外装電池１は、寸法精度の高いフィルム外装電池１を得ることができる。

さらに、本実施形態のフィルム外装電池１は、端部５ｄ、６ｄが巻き込み部１０により包囲されている。このため、金属ケース１５の壁面との隙間がわずかしかないような場合であっても、金属層５ｂ、６ｂが金属ケース１５の壁面に接触することはなく、確実に絶縁することができる。
（第２の実施形態）
図４は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図５は、図４に示すｂ−ｂ線での一部断面図である。

なお、本実施形態のフィルム外装電池は、巻き込み部の構成が第１の実施形態と異なる以外は、第１の実施形態のフィルム外装電池と同じ構成である。よって、同じ構成についての詳細な説明は省略する。また、第１の実施形態のフィルム外装電池と同じ構成要素については、第１の実施形態で用いた符号と同じ符号を用いて説明するものとする。

封止部８は、第１の領域８ａ、第２の領域８ｂ、第１及び第２の折り曲げ部２０ａ、２０ｂ、及び第３の領域８ｃを有し、第２の領域８ｂ、第１及び第２の折り曲げ部２０ａ、２０ｂ、及び第３の領域８ｃにより巻き込み部２０を構成している。

第１の領域８ａは、封止部８のうち、電池要素２に最も近い位置に形成されている。第１の領域８ａにおいては、熱融着性樹脂層５ｃと熱融着性樹脂層６ｃとが熱融着されている。

第２の領域８ｂは、第１の領域８ａの外側に形成されている。図４及び図５には、第２の領域８ｂは、ラミネートフィルム５、６は第３の領域８ｃとの間に空間が形成されているように示されている。しかしながら、これは、巻き込み部２０の構成を理解しやすくするための空間を空けて示したものである。実際には、後述するように、第３の領域８ｃを熱融着する際に、上下方向（図５中Ｙ方向）からラミネートフィルム５、６をヒータにより押圧しながら加熱することでラミネートフィルム５の熱融着性樹脂層５ｃどうし、及びラミネートフィルム６の熱融着性樹脂層６ｃどうしが熱融着される。

第１の折り曲げ部２０ａ及び第２の折り曲げ部２０ｂは、ラミネートフィルム５、６の第２の領域８ｂを所定の位置で折り曲げた部分である。第１の折り曲げ部２０ａにおいては、熱融着性樹脂層５ｃが内側となり、保護層５ａが外側となるようにラミネートフィルム５が折り曲げられている。第２の折り曲げ部２０ｂにおいては、熱融着性樹脂層６ｃが内側となり、保護層６ａが外側となるようにラミネートフィルム６が折り曲げられている。

第３の領域８ｃは、第１及び第２の折り曲げ部２０ａ、２０ｂから端部５ｄ、６ｄまでの間の領域であり、保護層５ａと保護層６ａとが熱融着されている。なお、保護層５ａと保護層６ａとは熱融着されていなくてもよい。

端部５ｄ、６ｄは、電池要素２の方を向いており、ラミネートフィルム５及びラミネートフィルム６に包囲されている。

次に、本実施形態のフィルム外装電池１の製造方法の概略を説明する。

ラミネートフィルム５、６で電池要素２を挟み、正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂが封止部８から延出した状態にしておく。その後、ラミネートフィルム５、６の４辺の封止部８のうち、３辺のみを熱融着して、ラミネートフィルム５、６を袋状にしておき、ここに電解液を注入する。電解液を注入した後、残る封止部８を熱融着して封止する。

ここで、正極タブ４ａ及び負極タブ４ｂが延出しておらず、巻き込み部２０が形成される２辺の封止部８については、第１の領域８ａのみを熱融着し、残る第２の領域８ｂ、折り曲げ部２０ａ、２０ｂ、及び第３の領域８ｃについては熱融着しないようにしておく。また、第１及び第２の折り曲げ部２０ａ、２０ｂとなる位置を予め決めておく。

次に、ラミネートフィルム５を第１の折り曲げ部２０ａにて、熱融着性樹脂層５ｃが内側となり、保護層５ａが外側となるように折り曲げる。また、ラミネートフィルム６を第２の折り曲げ部２０ｂにて、熱融着性樹脂層６ｃが内側となり、保護層６ａが外側となるように折り曲げる。なお、この折り曲げ工程は、第１の領域８ａを熱融着する前の段階で行っておいてもよい。

第１の折り曲げ部２０ａにて折り曲げられたラミネートフィルム５の保護層５ａと、第２の折り曲げ部２０ｂにて折り曲げられたラミネートフィルム６の保護層６ａとは向かい合わせた状態となっている。この状態で、巻き込み部２０をヒータ（不図示）により、Ｙ方向から挟み込んで加熱する。これにより、ラミネートフィルム５の熱融着性樹脂層５ｃどうし、ラミネートフィルム６の熱融着性樹脂層６ｃどうしとがそれぞれ熱融着される。なお、加熱温度によっては保護層５ａと保護層６ａどうしも熱融着されてもよい。また、金属層の変形により折り曲げ状態は維持されるので、巻き込み部２０の加熱、熱融着樹脂どうしの融着は必ずしも必要ではない。

以上の工程を経ることで、端部５ｄ、６ｄの金属層５ｂ、６ｂは、ラミネートフィルム５、６により包囲されることとなる。

本実施形態も、第１の実施形態と同様に、端部５ｄ、６ｄの絶縁のため外周保護テープが不要となり、外周保護テープに要するコストを削減することができる。

また、本実施形態のフィルム外装電池１は、ラミネートフィルム５、６の外形を切断して寸法を整えた後に、熱融着処理を行うといったことがない。また、折り曲げ部２０ａでの折り曲げは、所定の位置にて折り曲げられる。このため、本実施形態のフィルム外装電池１は、寸法精度の高いフィルム外装電池１を得ることができる。

さらに、本実施形態のフィルム外装電池１は、端部５ｄ、６ｄが巻き込み部１０により包囲されている。このため、金属ケース１５の壁面との隙間がわずかしかないような場合であっても、金属層５ｂ、６ｂが金属ケース１５の壁面に接触することはない。
（第３の実施形態）
図６は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図７は、本実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。図８は、図６に示すｃ−ｃ線での一部断面図である。

本実施形態は、ラミネートフィルム６のみが折り曲げられた構成である点で上述の各実施形態と異なる。しかしながら、この点以外は、基本的に上述の各実施形態と同じ構成である。よって、以下の説明では、上述の実施形態と同じ符号を用いて説明するとともに、上述の各実施形態と異なる点についてのみ説明するものとする。

ラミネートフィルム６は、図中Ｗ方向の幅がラミネートフィルム５よりも幅広となっている。すなわち、図６及び図７に示すフィルム外装電池１ではラミネートフィルム６の両端部に折り曲げられた折り曲げ部６ｅを有する。ラミネートフィルム６の、タブ４が延出していない辺のトリミング位置は、これら折り曲げ部６ｅを形成するために、フィルム５の該辺のトリミング位置より外側になっている。言い換えれば、この辺と垂直方向の辺（タブ４を延出させる辺）における寸法は、ラミネートフィルム６のほうがラミネートフィルム５より大きい。

また、タブ４が延出していない辺には、ラミネートフィルム５の金属層５ｂが露出した端面５ｄが折り曲げ部６ｅによって被覆された被覆部Ｓが形成されている。

次に、ラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との貼り合わせについて説明する。

まず、ラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との間に発電要素２及びタブ４を配置しておく。

次に、ラミネートフィルム６に折り曲げ部６ｅを形成するため、折り曲げ部６ｅとなる部分がラミネートフィルム５からはみ出すようにお互いに配置する。

次いで、このはみ出した部分を折り曲げて折り曲げ部６ｅとし、ラミネートフィルム５の端面５ｄをラミネートフィルム６の折り曲げ部６ｅによって覆い被覆部Ｓを形成する。なお、本実施形態では、折り曲げ部６ｅの折り曲げの根元付近では、折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃ同士が対面するようにし（図７中網掛けしたＡ部、図８中Ａ部）、折り曲げ部６ｅの先端部分では、折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃとラミネートフィルム５の保護層５ａとが対面するように（図７中ハッチングしたＢ部、図８中Ｂ部）折り曲げる。

この状態で、互いに対面しあうラミネートフィルム５とラミネートフィルム６との周縁部を熱融着により貼り合わせる。すなわち、電池要素２の周辺部分の封止部８、Ａ部（第２の封止部）及びＢ部（第１の封止部）を不図示のヒータで加熱する。封止部８ではラミネートフィルム５の熱融着性樹脂層５ｃとラミネートフィルム６の熱融着性樹脂層６ｃとが熱融着により接合される。Ａ部（第２の封止部）では、折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃ同士が熱融着により接合される。

なお、上述の説明では、予め折り曲げ部６ｅを形成しておき、その後一括して熱融着する方法について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、まず、封止部８を最初に熱融着しておき、その後、折り曲げ部６ｅを形成し、Ａ部及びＢ部について熱融着を行うようにしてもよい。Ａ部とＢ部との熱融着も同時に行ってもよいし、あるいは別々に行ってもよい。

いずれの方法にせよ、上記のようにラミネートフィルム５の端面５ｄを折り曲げ部６ｅにより被覆する被覆部Ｓを形成することで、端面５ｄの金属層５ｂが外部に露出するのを防止でき、絶縁性を高めることができる。一方、折り曲げ部６ｅの金属層６ｂが露出した断面６ｄは、電池要素２の方に向いている。すなわち、金属層６ｂが露出した断面６ｄはフィルム外装電池１の内側を向くように折り曲げ部６ｅは折り曲げられている。このため、複数のフィルム外装電池１どうしが隣接しあうように配列された場合や、フィルム外装電池１が金属製の筐体内に収納された場合であっても隣接するフィルム外装電池１や金属製の筐体に電気的に接触してしまう可能性は極めて低い。

また、折り曲げ部６ｅが一部重なるようにして折り曲げた上記構成は、封止部８のみならず、Ａ部及びＢ部が熱融着されているので、封止部８のみを熱融着した部分に比べて強固に接合されている。

以上のように、本実施形態によれば、ラミネートフィルムの金属層が露出するのを防止でき、絶縁特性を向上させる。
（第４の実施形態）
図９は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図１０は、図９に示すｄ−ｄ線での一部断面図である。

本実施形態は、ラミネートフィルム６の折り曲げ部６ｅに熱融着性樹脂層６ｃどうしを熱融着させたＡ部（第２の封止部）が設けられていない以外は第３の実施形態と同じ構成である。よって、以下の説明では、第３の実施形態と同じ符号を用いて説明するとともに、第３の実施形態と異なる点についてのみ説明するものとする。

本実施形態のフィルム外装電池１１は、その両側にＡ部が設けられていない。このため、第３の実施形態のフィルム外装電池１に比べてＡ部がない分だけ、電池を小型化することができる。

なお、Ｂ部では、ラミネートフィルム５の保護層５ａに対して折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃが熱融着されることとなるが、接合力を高めるため、接着剤を塗布してもよい。あるいは、熱融着以外に超音波融着や、接着剤のみによる接合としてもよい。

なお、図９および図１０に示すフィルム外装電池は、折り曲げ部６ｅを形成するため、ラミネートフィルム６は、タブ４が延出していない辺のトリミング位置はフィルム５の該辺のトリミング位置より外側になっている。言い換えれば、この辺と垂直方向の辺（タブ４を延出させる辺）における寸法は、ラミネートフィルム６のほうがラミネートフィルム５より大きい。しかしながら、本実施形態のフィルム外装電池は、タブ４が延出していない辺のトリミング位置が同じラミネートフィルム５、６を用いてもよい。

以上、本実施形態のように、ラミネートフィルム５、６の長さが同じであってもラミネートフィルムの金属層が露出するのを防止でき、絶縁特性を向上させることができる。
（第５の実施形態）
図１１は、本実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。図１２は、本実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。図１３は、本実施形態のフィルム外装電池に用いる２枚のラミネートフィルムの平面図である。図１４は図１１に示すｅ−ｅ線、及びｆ−ｆ線での一部断面図である。

本実施形態は、ラミネートフィルム５に、所定の間隔を空けて切欠部５ｅが形成されている以外は第４の実施形態と同じ構成である。よって、以下の説明では、第４の実施形態と同じ符号を用いて説明するとともに、第４の実施形態と異なる点についてのみ説明するものとする。

本実施形態のフィルム外装電池１２は、第４の実施形態と同様にその両側、すなわち、封止部８から延出した部分にはＡ部が設けられていない。このため、第３の実施形態のフィルム外装電池１に比べて延出してＡ部が設けられていない分だけ、電池を小型化することができる。

また、ラミネートフィルム５の両長辺には、図１１及び図１３（ａ）に示すように複数の切欠部５ｅが所定の間隔を空けて形成されている。このため、切欠部５ｅにおいてラミネートフィルム６の折り曲げ部６ｅに熱融着性樹脂層６ｃどうしを熱融着させたＡ’部（第２の封止部）が複数形成されることとなる。よって、第４の実施形態のフィルム外装電池１１に比べてＡ’部の分だけ接合力を高めることができる。

第４の実施形態の場合、ラミネートフィルム５に対する折り曲げ部６ｅの固定が不十分な場合、スプリングバックを生じる場合が考えられる。つまり、Ｂ部は、ラミネートフィルム５の保護層５ａに対して折り曲げ部６ｅの熱融着性樹脂層６ｃを接合するものである。このため、接着剤等を塗布せずに熱融着のみとすると熱融着性樹脂層どうしの熱融着に比べると接合力は弱くなってしまう。よって、このＢ部においてはラミネートフィルム５から折り曲げ部６ｅが剥がれて、折り曲げ部６ｅの先端部分が跳ね上がる、いわゆるスプリングバックを生じてしまう場合がある。このような状態になると、折り曲げ部６ｅの金属層６ｂが露出した断面６ｄが上方を向いてしまい、隣接する電池や、周辺の導電性部材との接触する場合がある。

しかしながら、本実施形態の場合、切欠部５ｅにおけるＡ’部では熱融着性樹脂層６ｃどうしによる熱融着がなされるため、強固な接合が可能となり、接着剤をＢ部に塗布せずともスプリングバックが発生するのを防止することができる。

ところで、フィルム外装電池の場合、熱融着性樹脂層５ｃと熱融着性樹脂層６ｃとの間からは、外気の水分が電池内部に浸入しようとする。この水分の浸入速度は、熱融着部の外気側から電池内部空間側までの経路長の長さに反比例するので、電池の性能を維持するため水分浸入量を少なくしようとするならば、この経路長が長いほど好ましい。

図１４に示すｅ−ｅ断面においては、端部５ｅから外気の水分が浸入するので、端部５ｅから電池内部空間までの経路長でこの部分の水分浸入速度が決まることになる。このことから図１４のｆ−ｆ断面よりも水分浸入速度は速いことになるが、ｅ−ｅ断面の部分は、切り欠きにより部分的にしか形成されていない。よって、電池全体としては、辺の全領域が、端部５ｅとＡ部を有する構成に比べて、水分浸入速度の増加は抑えられる。また、スプリングバック防止の効果は、部分的に切欠部５ｅによる融着部を設ければ十分に達成できるので、水分浸入速度を殆ど増加させずに目的の効果を得ることができる。

なお、各図に示された切欠部５ｅの形状は半円形であるが、形状は特に限定されない。また、切欠部５ｅの個数、間隔も、水分浸入速度を考慮しつつ、スプリングバックが生じないようにできれば、特に限定されるものではない。

上述した第１ないし第３の各実施形態では、外装フィルムがそれぞれ別体の２枚のラミネートフィルム５、６である構成を例に説明したが、ラミネートフィルム５、６は１枚のラミネートフィルムで構成されていてもよい。すなわち、外装フィルムを折り返してラミネートフィルム５と、これに向かい合う部分をラミネートフィルム６としてもよい。
（第６の実施形態）
図１５に本実施形態の組電池に用いられる二種類のフィルム外装電池の外観斜視図を示す。図１６に、一種類のフィルム外装電池で組電池を構成した場合の問題点を説明するための模式図を示す。また、図１７に本実施形態の二種類のフィルム外装電池による組電池の構成を示す模式図を示す。

本実施形態のフィルム外装電池１３ａ、１３ｂは１枚のラミネートフィルム１６を２つ折りにしている。そして、この１枚のラミネートフィルム１６に折り曲げ部６ｅを部分的に設けているが、基本的な構成は上述した各実施形態と同様であるため、詳細の説明は省略する。また、図１５には一例として折り曲げ部の構成が第３の実施形態で説明したものを示しているが、第４の実施形態、あるいは第５の実施形態に示した構成のものであってもよい。

１辺を２つ折りにし、反対側の辺に折り曲げ部があるタイプの１種類のフィルム外装電池を、折り曲げ部のある辺を同じ側に向けた状態で表裏逆にして積み重ねると、図１６に示すように、断面１６ｄが電気的に接触する可能性がある問題が生じる。かといって、折り曲げ部のある辺を互い違いに向けて積み重ねると、２つ折りにして面積を減らして得られていたスペース効率が損なわれてしまう。そこで、下記に述べるように、２種類のフィルム外装電池を用いることでこの問題を回避できる。

本実施形態では、２種類のフィルム外装電池１３ａ、１３ｂについて説明する。

フィルム外装電池１３ａとフィルム外装電池１３ｂとの違いは、図１５に示すように、正極タブ４ａと負極タブ４ｂとが互いに異なる方向に位置している点である。フィルム外装電池１３ａは図中α側には正極タブ４ａが延出し、図中β側には負極タブ４ｂが延出しているのに対して、フィルム外装電池１３ｂはこれとは逆に図中α側には負極タブ４ｂが延出し、図中β側には正極タブ４ａが延出している。なお、フィルム外装電池１３ａとフィルム外装電池１３ｂとはタブの極性が逆になっている点以外は同じ構造である。

本実施形態では複数の電池を直列接続して厚み方向に積み重ねて組電池とするのに、二種類のフィルム外装電池１３ａ及びフィルム外装電池１３ｂを交互に接続して組電池としている。このようにすることで図１７に示すように、ラミネートフィルム１６の断面１６ｄが互いに向かうことなく配列されることとなる。よって、本実施形態の組電池はラミネートフィルム１６の断面１６ｄが電気的に接触してしまうのを防止することができる。

図１５の実施形態では、１番上の電池と２番目の電池は、その製造プロセスにおいて、正負極タブの引き出す向きに対して折り曲げ辺の折り曲げ方向を逆にしている。このように２種類の電池を用意しておくことにより、直列接続する際には、折り曲げ部のある辺の向きとその折り曲げ方向を揃えて交互に積み重ねれば、引き出された正負極タブが交互に配列するため、隣接する片方の電池の正極タブと他方の電池の負極タブを近距離で容易に接続することができる。

なお、上述の説明では、直列接続した場合を例に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、並列接続した場合であってもフィルム外装電池を、ラミネートフィルム１６の断面１６ｄが互いに向かうことなく前記各フィルム外装電気電池を積み重ねることで、断面１６ｄが電気的に接触してしまうのを防止することができる。具体的には例えば、１辺を２つ折りにし、反対側の辺に折り曲げ部があるタイプの１種類のフィルム外装電池を、折り曲げ部のある辺の向きとその折り曲げ方向を揃えて積み重ね、並列接続することによって得られる。

本発明の第１の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。 図１に示すａ−ａ線での一部断面図である。 金属ケースに収納された状態の、複数のフィルム外装電池からなる組電池の模式的な側断面図である。 本発明の第２の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。 図４に示すｂ−ｂ線での一部断面図である。 本発明の第３の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。 本発明の第３の実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。 図６に示すｃ−ｃ線での一部断面図である。 本発明の第４の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図である。 図９に示すｄ−ｄ線での一部断面図である。 本発明の第５の実施形態のフィルム外装電池の外観斜視図であ。 本発明の第５の実施形態のフィルム外装電池における熱融着性樹脂層どうしで熱融着している領域を示す図である。 本発明の第５の実施形態のフィルム外装電池に用いる２枚のラミネートフィルムの平面図である。 図１１に示すｅ−ｅ線、及びｆ−ｆ線での一部断面図である。 本発明の第６の実施形態の組電池に用いられる二種類のフィルム外装電池の外観斜視図である。 同じ種類のフィルム外装電池を直列接続して厚み方向に重ねて組電池化した場合のフィルムの断面の配置を示す模式図である。 本発明の第６の実施形態の二種類のフィルム外装電池を直列接続して厚み方向に重ねて組電池化した場合のフィルムの断面の配置を示す模式図である。 本発明に関連するラミネートフィルムを用いた、本発明に関連するフィルム外装電池の一例の模式的な平面図である。 図１８のＥ−Ｅ線における一部断面図である。

符号の説明

１、１１、１２、１３ａ、１３ｂ フィルム外装電池
２ 電池要素
４ タブ
４ａ 正極タブ
４ｂ 負極タブ
５、６、１６ ラミネートフィルム
５ａ、６ａ 保護層
５ｂ、６ｂ 金属層
５ｃ、６ｃ 熱融着性樹脂層
５ｄ、６ｄ 端部
５ｅ 切欠部
６ｅ 折り曲げ部
８ 封止部
８ａ 第１の領域
８ｂ 第２の領域
８ｃ 第３の領域
１０ａ₁ 内周面
１０、２０ 巻き込み部
１０ａ、２０ａ 第１の折り曲げ部
１０ｂ、２０ｂ 第２の折り曲げ部
１１ 折り返し部
１５ 金属ケース
１６ｄ 断面
Ｓ 被覆部

Claims (16)

1. 複数の正極板と複数の負極板とを対向させて積層させてなる電気デバイス要素と、
   金属層と、前記金属層の一方の面に設けられた熱融着性を有する樹脂層と、前記金属層の他方の面に設けられた保護層を有する外装フィルムと、を有し、
   前記外装フィルムは、第１のフィルムと、前記第１のフィルムに対向して配置された第２のフィルムとを有し、
   前記電気デバイス要素を封止するために、互いに熱融着された前記第１のフィルム及び前記第２のフィルムの封止部と、
   前記金属層が露出した前記外装フィルムの端面を前記封止部で巻き込むことで、前記端面を前記外装フィルムで包囲した巻き込み部と、を有するフィルム外装電気デバイス。
2. 前記巻き込み部は、前記封止部を同一回転方向に折り曲げた折り曲げ部を少なくとも２つ以上有する、請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス。
3. 前記巻き込み部は、前記封止部を捲回してなる、請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス。
4. 前記巻き込み部は、前記第１のフィルムの前記樹脂層どうしが熱融着されるように折り曲げた第１の折り曲げ部と、前記第２のフィルムの前記樹脂層どうしが熱融着されるように折り曲げた第２の折り曲げ部と、を有する請求項１に記載のフィルム外装電気デバイス。
5. 複数の正極板と複数の負極板とを対向させて積層させてなる電気デバイス要素と、
   金属層と、前記金属層の片面に設けられた熱融着性を有する樹脂層と、前記金属層の他方の面に設けられた保護層とを有する外装フィルムと、を有し、前記外装フィルムの周縁部が熱融着されることにより電気デバイス要素を封止しているフィルム外装電気デバイスにおいて、
   前記外装フィルムは、第１の外装フィルム及び第２の外装フィルムを有し、
   前記第２の外装フィルムのみ端部が折り曲げられることで形成された折り曲げ部と、を有することを特徴とするフィルム外装電気デバイス。
6. 前記折り曲げ部は、前記金属層が露出した端面が、前記電気デバイス要素を収納している方向を向くように折り曲げられている、請求項５に記載のフィルム外装電気デバイス。
7. 前記第１の外装フィルムの前記端面が前記折り曲げ部によって被覆された被覆部を有する、請求項５または６に記載のフィルム外装電気デバイス。
8. 前記第１の外装フィルムの前記保護層と前記第２の外装フィルムの前記樹脂層とが熱融着された第１の封止部を有する、請求項７に記載のフィルム外装電気デバイス。
9. 前記第２の外装フィルムの前記折り曲げ部における前記樹脂層どうしが熱融着された第２の封止部を有する、請求項７または８に記載のフィルム外装電気デバイス。
10. 前記第１の外装フィルムに切欠部が形成されており、前記切欠部において前記第２の封止部が形成されている、請求項９に記載のフィルム外装電気デバイス。
11. 複数の前記切欠部が形成されており、前記各切欠部は互いに所定の間隔を空けて配置されている、請求項１０に記載のフィルム外装電気デバイス。
12. 前記第１の外装フィルムと前記第２の外装フィルムとは、別体のフィルムである、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
13. 前記第１の外装フィルムと前記第２の外装フィルムとは、折り返された一枚のフィルムである、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイス。
14. 請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のフィルム外装電気デバイスを複数接続して金属ケース内に収納した組電池。
15. 請求項１３に記載のフィルム外装電気デバイスを複数接続して構成された組電池であって、
    前記各フィルム外装電気デバイスの前記端面どうしが互いに対向しあわないように、前記各フィルム外装電気デバイスを積み重ねている組電池。
16. 第１のフィルム外装電気デバイスと、
    前記第１のフィルム外装電気デバイスの一方の極性の電極タブと他方の極性の電極タブの引き出す向きに対して、前記折り曲げ部を有する辺のフィルムの折り曲げ方向が逆向きの第２のフィルム外装電気デバイスとを、
    交互に積み重ねて直列接続した少なくとも２つのフィルム外装電気デバイスを含む、請求項１５に記載の組電池。