CN101345322A - 层叠型电池 - Google Patents

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Abstract

一种层叠型电池，其包括电极和电极端子，该电极包括：多层集电体组件，该多层集电体组件具有多层部和导电部，该多层部包括绝缘层和布置在绝缘层的相反侧的两个导电层，该导电部由导电材料制成，与两个导电层连接并且从所述两个导电层比绝缘层的侧端进一步朝向电极的侧端延伸，从而与所述电极端子电连接；以及一对活性材料层，其被布置在多层部的相反侧。

Description

层叠型电池
技术领域
本发明涉及一种层叠型电池，更特别地，涉及层叠型电池的容量和耐久性的改进。
背景技术
在汽车工业中，近年来，盛行用于电动车辆(EV)和混合动力电动车辆(HEV)的大型锂离子二次电池的研发，并且已经尝试增加电池的能量密度和输出。为了增加能量密度，使作为电池的构成部分的集电体更薄是有效的，已知以下集电体：该集电体被构造成在比金属层轻的树脂层的相反侧布置有离子导电层，从而形成的集电体比仅由金属形成的集电体薄。在日本特开平11-102711号公报和特开2001-297795号公报中公开了这种集电体的例子。
发明内容
然而，如果将离子导电层布置在树脂层的相反侧，则在集电体与用于向外部引出电流的电极端子连接时难以在离子导电层之间获得充分的接触，从而可能引起接触电阻增加以及电池容量减小。
因此，本发明的目的是提供一种层叠电池，该层叠电池可以在不减小体积能量密度的情况下获得优异的容量。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面提供了一种电池，其包括电极和电极端子，该电极包括：多层集电体组件，该多层集电体组件具有多层部和导电部，该多层部包括绝缘层和布置在绝缘层的相反侧的两个导电层，导电部由导电材料制成，与两个导电层连接，并且从两个导电层比绝缘层的侧端进一步朝向电极的侧端延伸，以与电极端子电连接；以及一对活性材料层，其被布置在多层部的相反侧。
根据本发明的另一方面，提供了一种层叠型电池，该层叠型电池包括：电极端子；以及电极，其在侧端与电极端子电连接，并且具有多层集电体组件，其中，多层集电体组件包括多层部和导电部，该多层部具有绝缘层和布置在绝缘层的相反侧的两个导电层，该导电部由导电材料制成，并且在每一个导电层与电极端子之间延伸以使每一个导电层与电极端子电连接，导电部是板状并且沿导电层的整个宽度横向延伸从而与导电层接触，并且
电极还包括布置在多层部的相反侧的一对活性材料层。
附图说明
图1是根据本发明的实施例的锂离子二次电池的电池元件的示意性剖视图。
图2A和图2B是构成第一实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图2A是接合前的视图，而图2B是接合后的视图。
图3A和图3B是构成根据第二实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图3A是接合前的视图，而图3B是接合后的视图；
图4A和图4B是构成第三实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图4A是接合前的视图，而图4B是接合后的视图；
图5A和图5B是构成根据第四实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图5A是接合前的视图，而图5B是接合后的视图；
图6A和图6B是构成根据第五实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图6A是接合前的视图，而图6B是接合后的视图；
图7A和图7B是构成根据第六实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图7A是接合前的视图，而图7B是接合后的视图；
图8A和图8B是构成根据第七实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图8A是接合前的视图，而图8B是接合后的视图；
图9A和图9B是构成根据第八实施例的锂离子二次电池并且被接合的负极和离子导电板的立体图，其中，图9A是接合前的视图，而图9B是接合后的视图；
图10是根据第九实施例的锂离子二次电池的电池元件的示意性剖视图；
图11是根据第十实施例的锂离子二次电池的示意性剖视图；以及
图12是根据本发明的变形例的锂离子二次电池的负极的立体图。
具体实施例
下文中，将参照附图说明本发明的实施例，其中，用相同的附图标记表示相同的部件，并且省略其重复说明。此外，在附图中，一些部件之间的尺寸关系与实际关系不同，并且为了方便说明，有点夸张。
第一实施例
如图1所示，第一实施例的层叠型电池1是例如锂离子二次电池，并且被构造成包括密封在用作外壳的铝层压板3内的电力产生元件或者电池元件2。电池元件2包括单电池单元11，该单电池单元11由以下部分构成：正极(电极)6，其具有正极集电体4和形成在正极集电体4的表面上并且包含正极活性材料的正极活性材料层5；电解质层7，其包括电解质材料；以及负极(电极)10，其具有负极集电体8和形成在负极集电体8的表面上并且包含负极活性材料的负极活性材料层9。正极6、电解质层7和负极10按顺序层叠。此外，电解质层7具有适于保持电解液的隔膜以及保持在隔膜中的电解液。电池元件2的正极集电体4与用于向外部引出电流的正极端子(电极端子)12电连接，负极集电体8借助于导电板(导电部)13与用于向外部引出电流的负极端子(电极端子)14电连接。正极端子12和负极端子14通过超声波接合与正极集电体4和导电板13接合。在图1的实施例中，电池元件2由四个电池单元11组成。此外，由于在该实施例中，负极10被布置成构成电池元件2的最外层，因此存在三个负极集电体8和两个正极集电体4。同时，虽然图1的实施例示出三个负极集电体8和两个正极集电体4层叠，但是这仅是为了图解的方便，实际上是七个负极集电体8和七个正极集电体4层叠。电池1具有平坦的矩形形状并且尺寸为：长度是210mm、宽度是95mm并且厚度是5mm。然而，电池单元11的数量不受限制，而是可以考虑到期望的电池容量和电池输出而适当地确定。
本实施例的锂离子二次电池1的负极集电体(多层部)8被构造成具有多层结构，在该多层结构中，由导电材料制成的第一导电层16A和第二导电层16B被布置在由绝缘材料制成的绝缘层15的相反侧，从而将绝缘层15置于第一导电层16A和第二导电层16B之间。负极集电体8在与导电板13接触的端侧形成有折起部17，使得在折起部17处具有相对的表面部分，在该相对的表面部分之间形成空间。此外，导电板13也在与负极集电体8接触的端侧形成有折起部18，使得在折起部18处具有相对的表面部分，在该相对的表面部分之间形成空间。集电体折起部17和导电板折起部18通过将其中一个折起部接合在另一个折起部的空间中，从而使它们彼此面-面接触而被接合。这样，使导电板13与第一导电层16A和第二导电层16B均面-面接触，使得第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板13彼此电连接。此外，通过超声波接合使导电板13和负极集电体8在面-面接触部处接合，从而形成接合部19(参照图2B)。在本实施例中，通过将导电板(导电部)13和负极集电体(层叠部)8接合在一起，构成了单个多层集电体组件。
在导电板13与负极集电体接合时，如图2A所示，负极集电体8与导电板13分别形成有折起部17和18，其后，以将其中一个折起部锁定地接合在另一个折起部的空间中的方式使两个折起部相互重叠。其后，通过使超声波焊头(ultrasonic horn)与重叠部在压力下抵接地接合并且向重叠部施加超声波振动，如图2B所示形成接合部19。虽然在本实施例中形成三个单独的接合部19，接合部19的数量不受限制，而是接合部19形成为具有接合宽度d和接合长度L。同时，接合方法不限于超声波接合，而是可以是如激光焊接和电阻焊等其它接合方法。当面-面接触部、即本实施例中的导电板13与负极集电体8的面-面接触部之间的电阻值低时，可以获得电池容量更加优异的电池，并且电阻值优选是0.5MΩ以下。
对正极集电体4使用厚度是15μm的铝箔，而对负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B使用厚度是3μm的铜箔。此外，构成负极集电体8、并且由第一导电层16A、绝缘层15和第二导电层16B组成的三层结构的总厚度是31μm。同时，用于集电体4和8的导电材料不受限制，而是可以使用如铝箔、铜箔和不锈钢(SUS)箔等导电材料。随着第一导电层16A和第二导电层16B更薄，可以获得电池容量更加优异的电池，并且优选第一导电层16A和第二导电层16B的厚度位于0.1μm～5μm的范围内。
对负极集电体8的绝缘层15使用厚度是25μm的聚酰亚胺膜。同时，虽然对于绝缘层15期望耐热性优异的聚酰亚胺，但是可以使用其它树脂材料等绝缘材料。由于随着绝缘层15更厚，可以获得耐久性和耐振性更加优异的电池，因此绝缘层15的厚度优选是5μm以上。
虽然对导电板13使用铜箔，但是也可以使用如铝箔和不锈钢(SUS)箔等其它导电材料代替铜箔。
虽然下文将对构成本实施例的锂离子二次电池的其它构件进行简要说明，但是该说明并不是为了限制的目的，而是可以采用其它已知的结构来代替这些构件。
[活性材料层]
活性材料层含有活性材料，并且根据需要还含有添加剂。
正极活性材料层5含有正极活性材料。提供LiMn2O4作为正极活性材料，使得其具有70μm的厚度。同时，正极活性材料不限于LiMn2O4，而是可以使用如LiNiO2等锂-过渡金属氧化物、锂-过渡金属磷化物、锂-过渡金属硫化物代替LiMn2O4。在需要的场合可以共同使用两种以上的正极活性材料。同时，不用说可以使用除了上述材料之外的正极活性材料。
负极活性层9含有负极活性材料。提供石墨作为负极活性材料，使得其具有12μm的厚度。同时，负极活性材料不限于石墨，而是可以使用例如如石墨、软碳和硬碳等碳材料、上述锂-过渡金属化合物、金属材料、锂-金属合金等来代替石墨。在需要的场合可以共同使用两种以上的负极活性材料。同时，不用说可以使用除了上述材料之外的负极活性材料。
尽管包含在各活性材料层5和9中的活性材料的平均粒径不限于特定值，但是通常其值位于大约0.1μm～大约100μm的范围内，并且优选位于1μm至20μm的范围内。然而，当然可以采用平均粒径位于优选范围之外的活性材料。
作为包含在正极活性材料层5和负极活性材料层9中的添加剂的例子，可以提及粘合剂、导电助剂、电解质盐(锂盐)等。
作为粘合剂的例子，可以提及聚偏二氟乙烯(PVDF)、合成橡胶粘合剂等。
导电助剂指包含在正极活性材料层5和负极活性材料层9中的用于改进导电性的添加剂。作为导电助剂的例子，可以提及石墨、气相生长碳纤维等。
作为电解质盐(锂盐)的例子，可以提及Li(C2F5SO2)2N、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAsF6、LiCF3SO3等。
作为离子导电性聚合物的例子，可以提及聚环氧乙烷(PEO)聚合物、聚环氧丙烷(PPO)聚合物等。
包含在正极活性材料层5和负极活性材料层9中的成分的混合比不受限制。可以通过参照关于非水电解质二次电池的已知信息适当地调整混合比。
[电解质层]
如上所述，本实施例的锂离子二次电池1中的电解质层7由隔膜和注入隔膜中的电解质组成。
隔膜具有使正极和负极活性材料层分离并且防止正极和负极活性材料层之间的短路的功能。隔膜由例如聚乙烯和聚丙烯等聚烯烃的细孔膜组成。在需要的场合，隔膜可以由无纺布或者类似材料的粒子制成。
对隔膜的厚度没有任何特别的限制，而是可以考虑电池所需的性能特征适当地设定隔膜的厚度。具体地，隔膜的厚度优选是20μm以下，更优选是10μm以下，进一步优选是5μm以下。另一方面，尽管对隔膜的厚度没有任何特别的下限，但是从有效地防止正极活性材料层和负极活性材料层之间的短路的观点看，隔膜的厚度优选是0.1μm以上，更优选是0.5μm以上，并且进一步优选是1μm以上。然而，在需要的场合，可以利用厚度位于上述范围之外的隔膜。
此外，隔膜具有保持电解质的功能。作为保持在本实施例的锂离子二次电池1中的隔膜中的电解质，可以提及液体电解质和凝胶电解质。
液体电解质包括作为增塑剂的非水溶剂(有机溶剂)和溶解在非水溶剂中的作为支持电解质的锂盐。作为非水溶剂和锂盐，可以使用如碳酸亚乙酯(EC)和碳酸丙烯(PC)等碳酸酯、以及如四氟硼酸锂(LiBF4)等化合物，该化合物也可以被添加到电极的活性材料层。
凝胶电解质包括由离子导电性聚合物制成的基体聚合物和注入该基体聚合物中的上述液体电解质。作为用作基体聚合物的离子导电性聚合物，可以使用如聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)等聚合物，该聚合物也可以被添加到电极的活性材料层。
同时，当凝胶电解质的基体聚合物被制备成具有交联结构时，凝胶电解质的基体聚合物可以表现出优异的机械强度。为了形成具有交联结构的基体聚合物，使用适当的聚合引发剂和如热聚合、紫外线聚合、射线聚合、电子束聚合等聚合处理对基体聚合物进行聚合就足够了，该聚合处理根据聚合引发剂的作用因素来确定。
尽管以上已经详细地说明了包括保持电解质的隔膜的电解质层，但是构成锂离子二次电池1的电池元件2的电解质层7的电解质可以是聚合物电解质。聚合物电解质不需要隔膜，并且包括由离子导电性聚合物制成的基体聚合物以及保持在基体聚合物中的作为电解质盐的锂盐。由于可以与锂盐和构成聚合物电解质的基体聚合物的具体形式类似地使用上述形式，因此为了简便起见，省略其重复说明。
[电极端子]
在锂离子二次电池1中，为了向电池外部引出电流，从层压板3引出电极端子(正极端子12和负极端子14)。
对构成电极端子(正极端子12和负极端子14)的材料没有任何限制，可以使用通常已经用于电池的电极端子的已知材料。作为构成电极端子的材料的例子，可以提及铝、铜、钛、镍、不锈钢(SUS)、上述金属的合金等。同时，对正极端子和负极端子可以使用相同的材料或者不同的材料。
[外包装]
在锂离子二次电池1中，为了保护电池1在使用时不受从外部对其施加的冲击以及不受环境劣化的影响，期望将电池元件2容纳在层压板等外包装内。对外包装没有任何限制并且可以使用已知的外包装。从机动车辆的热源向电池有效地传递热量并且将电池内部迅速地加热到电池工作温度范围的观点看，优选使用导热性优异的聚合物-金属复合层压板等。
虽然以上已经参照附图说明了根据本发明的优选实施例的锂离子二次电池，但是本发明不限于上述实施例。
根据第一实施例的锂离子二次电池1，使导电板13与负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B均面-面接触。在该连接中，应注意构成多层集电体8的导电部的导电板13是板状并且沿导电层16A和16B的整个宽度横向延伸，从而与导电层16A和16B接触。这使得可以在导电板13与第一导电层16A之间以及在导电板13与第二导电层16B之间获得充分的接触面积。因此，可以在通过第一导电层16A与第二导电层16B之间的宽的接触面积在第一导电层16A与第二导电层16B之间保持充分的导电性的同时实现具有多层结构的薄集电体，因此可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量。
此外，由于在折起部17和18处设置接合部19，因此可以更可靠地获得面接触。
此外，由于作为独立于负极端子14和负极集电体8的部件的导电板13被布置在负极端子14和负极集电体8之间，因此导电板13可以有效地吸收从负极端子14向负极集电体8传递的振动，从而使得可以改进耐久性和耐振动。特别地，由于在本实施例中，折起部17和18以将其中一个折起部接合到另一个折起部的空间中的方式重叠，因此可以获得优异的强度可靠性。
此外，虽然在本实施例中负极集电体具有由绝缘材料制成的绝缘层被置于由导电材料制成的第一导电层与第二导电层之间的多层结构，但是正极集电体也可以具有类似的多层结构。
第二实施例
将参照图3A和图3B说明根据第二实施例的锂离子二次电池。
第二实施例的锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池的不同之处在于：导电板21形成有导体折起部22，从而其整体上是两层的。也就是说，如图3A所示，用作导电板21的材料的箔在中央部折叠，使得两个侧端部在其间提供空间的状态下在用于与负极集电体8接触的一侧相对，其中一个侧端部具有翻转的表里侧。如图3B所示，负极集电体8具有接合在折起部22的空间中的侧端部，从而使负极集电体8与折起部22接触。这样，使导电板21的相对的表面与负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B二者的表面均面-面接触，使得第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板21彼此电连接。此外，通过与第一实施例类似的超声波接合使导电板21和负极集电体8在折起部22处面-面接触地接合，从而形成接合部23。在本实施例中，导电板(导电部)21与负极集电体(多层部)8接合在一起，以形成单个多层集电体组件。
同时，由于除了上述结构之外，本实施例的锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，因此为了简便起见，省略其说明。
根据第二实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，同时能够借助于导电板21吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于在折起部22处设置接合部23，因此可以更加可靠地获得面接触。
第三实施例
除了图4A所示的负极集电体8设置有开口32之外，第三实施例与第二实施例基本上类似。开口32形成在与接合部33对应的位置，使得接合部33仅由导电板31的通过折叠导电板31而彼此相对并且接合在一起来制备的部分构成。在本实施例中，导电板(导电部)31和负极集电体(多层部)8接合在一起以形成单个集电体组件。通过该结构，使导电板31的表面与第一导电层16A和第二导电层16B二者在折起部34处均面-面接触，从而第一导电部16A和第二导电部16B借助于导电板31彼此电连接。
同时，除了上述结构之外，本实施例的锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，为了简便起见，省略其重复说明。
根据第三实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，并且也可借助于导电板31吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于在折起部34处设置接合部33，因此可以更加可靠地获得面-面接触。
第四实施例
将参照图5A和图5B说明根据第四实施例的锂离子二次电池。在第四实施例的锂离子二次电池中，负极集电体8形成有使被折叠成彼此相对的表面彼此接触的折起部42。此外，导电板41没有形成如第一实施例那样的折起部，并且使导电板41的一侧与负极集电体8的形成折起部42的一侧接触。此外，使导电板41不仅与折起部42接触，而且与位于折起部42的内侧、即位于折起部42的更靠近活性材料层9的一侧的接触面(非折起部)43接触。这样，使导电板41与负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B均面-面接触，从而第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板41彼此电连接。此外，通过超声波接合使导电板41和负极集电体8在折起部42处接合，从而形成第一接合部44。此外，通过超声波接合使导电板41和负极集电体8在接触面43处接合，从而形成第二接合部45。在本实施例中，导电板(导电部)41与负极集电体(多层部)8接合以形成单个多层集电体组件。
同时，除了上述结构之外，本实施例的锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，为了简便起见，省略其重复说明。
与第一实施例类似，根据第四实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，并且也可以借助于导电板41吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于在折起部42和接触面43处设置接合部44和45，因此可以更加可靠地获得面-面接触。
第五实施例
将参照图6A和图6B说明根据第五实施例的锂离子二次电池。
在第五实施例的锂离子二次电池中，如图6A所示，导电板51在与负极集电体8接触的端侧形成有从末端纵向延伸的切口52。负极集电体8未形成有任何折叠或者切口。如图6B所示，在形成有切口52的侧端，使导电板51在切口52的一侧(图6A和图6B中的近侧)与负极集电体8的一个表面(上表面)接触，而在切口51的另一侧(图6A和图6B中的较远侧)与正极集电体8的另一表面(下表面)接触。这样，形成使负极集电体8和导电板51相互层叠的层叠部53。因此，使导电板51与第一导电层16A和第二导电层16B二者均面-面接触，从而第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板51彼此电连接。此外，与第一实施例类似，通过施加超声波能量的超声波接合使导电板51和负极集电体8在层叠部53处接合，从而形成接合部54。在本实施例中，导电板(导电部)51与负极集电体(多层部)8接合以形成单个多层集电体组件。
同时，除了上述结构之外，该锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，为了简便起见，省略其重复说明。
与第一实施例类似，根据第五实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，并且也可以借助于导电板51吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于作为独立于负极端子14和负极集电体8的部件的导电板51被布置在负极端子14和负极集电体8之间，因此导电板51可以吸收从负极端子14向负极集电体8传递的振动，从而使得可以改进耐久性和耐振性。
第六实施例
将参照图7A和图7B说明根据第六实施例的锂离子二次电池。
在第六实施例的锂离子二次电池中，如图7A所示，负极集电体8在与导电板61接触的端侧形成有从末端纵向延伸的切口62。此外，导电板61未形成有任何折叠或者切口。如图7B所示，在形成有切口62的侧端，使导电板61在切口62的一侧(图7A和图7B中的近侧)与正极集电体8的一个表面(上表面)接触，而在切口62的另一侧(图7A和图7B中的较远侧)与负极集电体8的另一个表面(图中的下表面)接触。这样，形成使负极集电体8和导电板61相互层叠的层叠部63。因此，使导电板61与第一导电层16A和第二导电层16B二者均面-面接触，从而第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板61彼此电连接。此外，与第一实施例类似，通过施加超声波能量的超声波接合使导电板61和负极集电体8在层叠部63处接合，从而形成接合部64。在本实施例中，导电板(导电部)61与负极集电体(多层部)8接合以形成单个多层集电体组件。
同时，除了上述结构之外，该锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，为了简便起见，省略其重复说明。
与第一实施例类似，根据第六实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，并且也可以借助于导电板61吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于使导电板61和负极集电体8彼此面-面接触的层叠部63形成有接合部64，因此可以更加可靠地获得面-面接触。
第七实施例
将参照图8A和图8B说明根据第七实施例的锂离子二次电池。
在第七实施例的锂离子二次电池中，如图8A所示，导电板71在与负极集电体8接触的端侧形成有从末端纵向延伸的两个平行的切口72。这样，在两个切口72之间设置沿纵向向末端延伸的插入舌片73，并且在插入舌片73的相反侧设置侧部舌片74。此外，负极集电体8在与导电板71接触的端侧形成有侧向或者横向延伸的缝状切口形式的插入孔75。如图8B所示，将插入舌片73从一侧(图8A和图8B中的上侧)插入该插入孔75中。这样，使侧部舌片74与负极集电体8的一个表面(图8A和图8B中的上表面)面-面接触，使插入舌片73与另一表面(图8A和图8B中的下表面)面-面接触。这样，形成使负极集电体8和导电板71相互层叠的层叠部76。从而，使导电板71与负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B二者均面-面接触，从而第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板71彼此电连接。此外，与第一实施例类似，通过超声波接合使导电板71和负极集电体8在层叠部76处接合，从而形成接合部77。在本实施例中，导电板(导电部)71与负极集电体(多层部)8接合以形成单个多层集电体组件。
同时，除了上述结构之外，该锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，为了简便起见，省略其重复说明。
与第一实施例类似，根据第七实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，并且也可以借助于导电板71吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于使导电板71和负极集电体8彼此面-面接触的层叠部76形成有接合部77，因此可以更加可靠地获得面-面接触。
第八实施例
将参照图9A和图9B说明根据第八实施例的锂离子二次电池。
在第八实施例的锂离子二次电池中，如图9A所示，负极集电体8在与导电板81接触的端侧形成有从末端纵向延伸的两个平行的切口82。在两个切口82之间设置沿纵向向末端延伸的插入舌片83，并且在插入舌片83的相反侧设置侧部舌片84。此外，导电板81在与负极集电体8接触的端侧形成有侧向或者横向延伸的缝状切口形式的插入孔85。如图9B所示，将插入舌片83从一侧(图9A和图9B中的上侧)插入该插入孔85。这样，使侧部舌片84与导电板81的一个表面(图9A和图9B中的上表面)面接触，而使插入舌片83与另一表面(图9A和图9B中的下表面)面接触。这样，形成使负极集电体8和导电板81相互层叠的层叠部86。从而，使导电板81与负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B二者均面-面接触，从而第一导电层16A和第二导电层16B借助于导电板81彼此电连接。此外，与第一实施例类似，通过超声波接合使导电板81和负极集电体8在层叠部86处接合，从而形成接合部87。在本实施例中，导电板(导电部)81与负极集电体(多层部)8接合以形成单个多层集电体组件。
同时，除了上述结构之外，该锂离子二次电池与第一实施例的锂离子二次电池具有基本上相同的结构，为了简便起见，省略其重复说明。
与第一实施例类似，根据第八实施例的锂离子二次电池可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而获得优异的电池容量，并且也可以借助于导电板81吸收从负极端子14传递的振动，从而改进耐久性和耐振性。
此外，由于使导电板81和负极集电体8彼此面-面接触的层叠部86形成有接合部87，因此可以更加可靠地获得面-面接触。
第九实施例
将参照图10说明根据第九实施例的锂离子二次电池101。
在第九实施例的锂离子二次电池101中，如图10所示，负极集电体102包括由第一导电层103A、绝缘层104和第二导电层103B构成的三层层叠部105以及导电部106。导电部106被设置成比绝缘层104的侧端进一步朝向负极集电体102的侧端延伸并且仅由导电材料制成，从而与第一导电层103A和第二导电层103B形成为一体。也就是说，在本实施例中，与第一至第八实施例不同，导电板(导电部)106不是设置为独立的部件，而是被设置成负极集电体102的一部分。因此，虽然在第一至第八实施例中通过接合作为独立部件的负极集电体8和导电板13来构造单个多层集电体组件，但是第九实施例中的负极集电体102一体地形成有层叠部105和导电部106，使得负极集电体102自身形成为多层集电体组件。
至少一个负极集电体102在侧端形成有弯曲部107，以与负极端子14连接。绝缘层104布置在弯曲部107的内侧(更靠近构造电池元件的一侧)。导电部106相互堆叠并且与负极端子14连接。此外，导电部106可以与负极端子14分别连接，无需相互层叠。
对于第九实施例的锂离子二次电池101，由于未设置有任何绝缘层104的导电部106与第一导电层103A和第二导电层103B形成为一体，因此不需要如第一至第八实施例那样使导电部106与导电板连接，导电部106可以在不增加接触电阻的情况下与负极端子14连接，同时在第一导电层103A与第二导电层103B之间充分地获得电连接。此外，本实施例使得可以实现薄的多层集电体组件并且减小接触电阻，从而在不引起电池的体积能量密度减小的情况下获得优异的电池容量。
第十实施例
将参照图11说明根据第十实施例的锂离子二次电池111。
除了绝缘层112形成为比弯曲部113更靠近负极集电体的侧端延伸之外，第十实施例的锂离子二次电池与第九实施例的锂离子二次电池基本上类似。
对于第十实施例的锂离子二次电池111，可以获得与第九实施例的效果相同的效果。此外，由于绝缘层112形成为在弯曲部113处也存在，因此增加了弯曲部113的强度，从而使得可以改进耐久性和耐振性。
变形例
将参照图12说明根据本发明的变形例的锂离子二次电池。
在根据该变形例的锂离子二次电池中，如图12所示，负极集电体8在侧端沿同一旋转方向被两折折叠，从而构成三层折起部91。这样，使负极集电体8的第一导电层16A和第二导电层16B彼此直接地面-面接触。也就是说，第一导电层16A和第二导电层16B自身在折起部91处起到导电部的功能并且彼此电连接。此外，对负极集电体8的折起部91进行超声波接合以形成接合部92。
对于根据变形例的锂离子集电体，使第一导电层16A和第二导电层16B彼此直接地面-面接触，从而在第一导电层16A和第二导电层16B之间获得充分的接触面积。因此，可以实现薄的多层集电体组件，同时通过在第一导电层16A和第二导电层16B之间实现大的接触面积而在第一导电层16A和第二导电层16B之间实现充分的电连接，使得可以在不引起电池的体积能量密度减小的情况下减小接触电阻，从而使得可以获得优异的电池容量。
此外，由于使第一导电层16A和第二导电层16B彼此面-面接触的折起部91设置有接合部92，因此可以可靠地获得面-面接触。
此外，由于在负极端子14(参照图1)与负极集电体8之间设置折起部91，因此折起部91可以吸收从负极端子向负极集电体8传递的振动，从而使得可以改进耐久性和耐振性。
实验性检验
制备与第一至第八实施例和变形例对应的试验样品1至9，并且对试验样品1至9进行拉伸试验以及测量阻尼比的试验。如图2B至图9B所示，试验样品1至8中的每一个均由从接合在一起以构成根据第一至第八实施例中的每一个实施例的锂离子二次电池的负极和导电板中选择的一个负极和一个导电板构成。如图12所示，试验样品9由侧端被折叠成三层并且接合在一起的一个选定的负极构成。试验样品1至9中的任一个均是聚酰亚胺用于负极集电体8的绝缘层15、铜箔用于第一导电层16A和第二导电层16B的多层集电体箔(多层集电体组件)。试验样品1至8的导电板13、21、31、41、51、61、71和81是铜箔。在任一试验样品的超声波接合中，在13至15psi的压力下超声波焊头压力接触试验件，通过向试验件施加频率是20KHz、输出是70至80J的超声波0.5～0.7秒来形成接合宽度d是4mm、接合长度L是40mm的接合部19、23、33、44、45、54、64、77和87以及接合部92。
在拉伸试验中，在试验样品1至8的情况下的导电板13、21、31、41、51、61、71和81以及在试验样品9的情况下的负极10的设置有集电体折起部91的端部沿使它们与负极10分离的方向(沿图2A、图2B至图10A、图10B的左手方向)以10mm/min的牵引速度被牵引，以测量相对于行程(stroke)的载荷。表1中示出结果。
表1
    强度[N/mm]
  试验样品1     113
  试验样品2     118
  试验样品3     107
  试验样品4     98
  试验样品5     90
  试验样品6     95
  试验样品7     92
  试验样品8     89
  试验样品9   111
在测量阻尼比的试验中，在负极10处设置加速度传感器，从而能够测量沿与负极10的表面垂直的方向的加速度，在试验样品1至8的情况下的导电板13、21、31、41、51、61、71和81以及在样品9的情况下的负极的设置有集电体折起部91的端部使用冲击锤(impulse hammer)垂直于其表面使其进行振动。通过冲击锤和加速度传感器获得此时的振动信号和响应信号，并且将该振动信号和响应信号输入到快速傅立叶变换分析器以算出频率响应函数。此外，通过频率响应函数算出阻尼比。表2中示出结果。
表2
  阻尼比[％]
  试验样品1   1.80
  试验样品2   1.89
  试验样品3   2.08
  试验样品4   1.82
  试验样品5   1.52
  试验样品6   1.60
  试验样品7   1.63
  试验样品8   1.55
  试验样品9   1.78
通过表1的结果，可以证实任何试验样品均可以获得足够高的接合强度。此外，通过测量阻尼比的试验结果，证实任何试验样品均可以获得足够高的阻尼比并且可以具有高耐久性和高耐振性。此外，证实这些试验样品、特别是与第一至第三实施例对应的试验样品1至3可以实现高的接合强度、耐久性和耐振性。
日本专利申请P2007-182542(2007年7月11日提交)以及P2008-064318(2008年3月13日提交)的全部内容通过引用包含于此。
尽管已经参照本发明的特定实施例说明了本发明，但是本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员可以根据上述示教对上述实施例进行变形和修改。例如，虽然已经说明将多层集电体组件用于负极集电体8，但是该多层集电体组件可以用于正极集电体4。此外，在第九样品中，负极集电体8的折起部91沿同一旋转方向折叠两次以上是足够的，例如该折起部91可以是四层以上。此外，层叠型电池不限于锂离子二次电池。本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (20)

1.一种电池，其包括电极和电极端子，该电极包括：
多层集电体组件，其具有多层部和导电部，所述多层部包括绝缘层和布置在所述绝缘层的相反侧的两个导电层，所述导电部由导电材料制成，与所述两个导电层连接，并且从所述两个导电层比所述绝缘层的侧端进一步朝向所述电极的侧端延伸，以与所述电极端子电连接；以及
一对活性材料层，其布置在所述多层部的相反侧。
2.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述导电部包括作为独立于所述多层部的部件的导电板，所述导电板在其一端与所述电极端子电连接，而在另一端以面-面接触的方式与所述两个导电层的各自表面电连接。
3.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，在所述导电板与所述多层部相互重叠的部位处，所述导电板与所述导电层被接合而形成接合部。
4.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述导电板与所述多层部中的一个形成有折起部，从而在所述折起部处具有相对的表面部分，并且使所述导电板与所述多层部中的所述一个在所述折起部处与所述导电板与所述多层部中的另一个面-面接触。
5.根据权利要求4所述的电池，其特征在于，所述导电板与所述多层部中的所述另一个形成有所述折起部，每一个折起部在所述表面部分之间均具有空间，通过将其中一个折起部接合在另一个折起部的空间中来接合所述折起部并且使所述折起部彼此面-面接触。
6.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述导电板包括折起部，从而在所述折起部处具有相对的表面部分，在所述表面部分之间形成空间，所述多层部被接合在所述导电板的所述折起部的空间中，并且使所述多层部与所述导电板面-面接触。
7.根据权利要求6所述的电池，其特征在于，所述多层部在与所述接合部对应的部位处包括开口。
8.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述多层部形成有折起部，所述折起部形成为具有彼此接触的表面部分，使所述导电板与所述多层部的所述折起部和非折起部均面-面接触。
9.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述导电板与所述多层部中的一个形成有从末端纵向延伸的切口，所述导电板与所述多层部中的另一个被插入所述切口中，从而与所述导电板和所述多层部中的所述一个的相对的表面面-面接触。
10.根据权利要求2所述的电池，其特征在于，所述导电板与所述多层部中的一个形成有横向延伸的缝状切口，所述导电板与所述多层部中的另一个形成有插入所述缝状切口中的插入舌片，从而与所述导电板和所述多层部中的所述一个的相对的表面面-面接触。
11.根据权利要求10所述的电池，其特征在于，通过切割所述导电板与所述多层部中的所述另一个的侧端来形成所述插入舌片。
12.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述绝缘层延伸到所述多层集电体组件所设置的弯曲部。
13.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述多层部是正极集电体，用于所述正极集电体的导电材料是铝。
14.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述多层部是负极集电体，用于所述负极集电体的导电材料是铜。
15.根据权利要求1所述的电池，其特征在于，所述多层部的所述绝缘层由聚酰亚胺制成。
16.一种层叠型电池，其包括：
电极端子；以及
电极，其在侧端与所述电极端子电连接并且具有多层集电体组件，
其中，所述多层集电体组件包括多层部和导电部，所述多层部具有绝缘层和布置在所述绝缘层的相反侧的两个导电层，所述导电部由导电材料制成，并且在每一个所述导电层和所述电极端子之间延伸，以使每一个所述导电层和所述电极端子电连接，
所述导电部是板状并且沿所述导电层的整个宽度横向延伸，从而与所述导电层接触，并且
所述电极还包括布置在所述多层部的相反侧的一对活性材料层。
17.根据权利要求16所述的层叠型电池，其特征在于，所述导电部包括导电板，所述导电板和所述多层部中的一个形成有折起部，从而具有相对的表面部分，在所述表面部分之间形成空间，所述导电板和所述多层部中的另一个被接合在所述空间中，并且使所述导电板和所述多层部彼此面-面接触。
18.根据权利要求17所述的层叠型电池，其特征在于，所述多层部形成有折起部，所述折起部形成为具有彼此接触的表面部分，使所述导电板与所述多层部的折起部和非折起部均面-面接触。
19.根据权利要求16所述的层叠型电池，其特征在于，所述导电板与所述多层部中的一个形成有从末端纵向延伸的切口，所述导电板与所述多层部中的另一个被插入所述切口中，从而与所述导电板和所述多层部中的所述一个的相对侧面-面接触。
20.根据权利要求16所述的层叠型电池，其特征在于，所述导电板与所述多层部中的一个形成有横向延伸的缝状切口，所述导电板与所述多层部中的另一个形成有插入所述缝状切口中的插入舌片，从而与所述导电板和所述多层部中的所述一个的相对的表面面-面接触。
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