CN105164846B - 堆叠型二次电池 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结构，当薄膜固体二次电池的电池单元被堆叠时，该结构具有被限制的厚度和高密度。相邻的电池单元被堆叠，以致负电极彼此接触且正电极彼此接触，并且被设置为拔出的引出电极被夹在两个彼此接触的负电极之间或者两个彼此接触的正电极之间，该拔出的引出电极小于负电极表面或正电极表面，并且被夹在不同层电极之间的引出电极被设置为当从平面布置中观看时不存在所有引出电极彼此同时重叠的区域。至于引出电极的形状，可以是带状引出电极以及线状引出电极。此外，形成电极的导电片被延伸以同样作为拔出的电极，因此能够减少引出电极数量。

Description

堆叠型二次电池
技术领域
本发明涉及引出电极，该引出电极被设置在多个固体电池之间，以在通过堆叠固体电池来增加容量的情况下将并联的固体电池电连接。
背景技术
作为能够充电且将电能保持在其中的二次电池，铅酸蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子二次电池等已被开发及在实践上使用，并且高性能的锂离子二次电池最近引起关注。锂离子二次电池使用有机溶剂，并通过优化阴极活性材料、阳极活性材料、有机溶剂电解质溶液等被应用于多种用途之中。
二次电池被配置为二次电池的电池单元被堆叠为多层且并联电连接，以增加储存的电容量。
在专利文件1中公开的锂离子二次电池中，如图22中所示，采用了一种结构，其中片状的隔板7像手风琴一样被折叠起来，并且正电极和负电极被交替地插入其中。从隔板的连续主体向彼此相反侧突出的引出部分8a、9a被设置在阴极板8和阳极板9上，并且阴极和阳极的引出部分8a、9a被分别地聚集在一起且彼此电连接。
隔板7的连续主体由形成有精细的孔的多孔膜构成，其由合成树脂制成，如聚烯烃树脂。阴极板8通过将诸如锂过渡金属复合氧化物的阴极活性材料施加在片状金属箔的两个表面上而形成。阳极板9通过将诸如碳材料的阳极活性材料施加在片状金属箔的两个表面上而形成。多个阴极板和多个阳极板被分别地聚集在一起，以使单元电池并联连接。
由于锂离子二次电池使用易燃有机溶剂电解质溶液，有机溶剂电解质溶液通过电极反应分解并且因此使电池的外皮膨胀，从而可能在一些情况下导致电解质溶液的泄漏，并且因此聚合物锂离子二次电池被已开发用于减少尺寸和重量以及提高安全性。这是通过使用凝胶状电解质代替使用在传统锂离子二次电池中的电解质溶液实现的。凝胶状电解质包含电解质溶液并且进一步包含基体聚合物，比如聚氧化乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈。
例如，采用凝胶状电解质的锂离子二次电池被公开在专利文献2中，如图23所示，其中锂离子二次电池1被构造为单元电池由具有从端部突出的端子接头2的阴极板3、形成为薄膜形式的凝胶状电解质4、隔板S以及具有从端部突出的端子接头5的阳极板6构成，并且多个单元电池被交替地堆叠并须经热压以形成多层膜电极组件，多层膜电极组件通过层压薄膜等被包装和密封，以致多个阴极板和多个阳极板被分别聚集在一起，并且单元电池被并联连接。
此外，作为全固体锂离子二次电池的堆叠结构，专利文件3中公开的结构具有阴极层、阳极层以及固体电解质层，该阴极层具有阴极活性材料，锂离子移动进入该阴极活性材料或从该阴极活性材料移出，该阳极层具有阳极活性材料，锂离子移动进入该阳极活性材料或从该阳极活性材料移出，固体电解质层被设置在阴极层和阳极层之间，其中两个相邻的固体电解质层通过绝缘层连接，并且两个相邻的堆积被堆叠为构成分别的堆积4的阳极层或构成分别的堆积4的阴极层彼此接触。
在堆叠的堆积的成对的侧表面上，分别设置第一集电器和第二集电器。第一集电器与阴极层接触，但不与阳极层接触，从而第一集电器与阳极层被绝缘层隔开。此外，第二集电器与阳极层接触，而不与阴极层接触，从而第二集电器与阴极层被绝缘层隔开。端子部分被布置在右侧和左侧端部，并且集电箔被设置在下端部，且通过端子部分向其施加紧固载荷。通过使用第一集电器作为阴极且使用第二集电器作为阳极，堆叠的堆积被彼此并联电连接。
作为全固体锂离子二次电池的堆叠结构，利用固体电解质层成为用于相邻电池单元间成对的电子传导的绝缘膜的事实的结构在专利文件4和专利文件5中被公开。
在专利文件4中，堆积是完整熔结体，并且多个区块被并联连接在一起，每一个区块中二次电池的电池单元被串联地堆叠。在每个串联的区块中，多个单元电池被串联地连接在一起，每个单元电池都按顺序具有阴极集电层、阴极活性材料层、离子传导无机材料层(固体电解质材料层)、阳极活性材料层以及阳极集电层。除了布置在最外层的阴极集电层和阳极集电层之外，阴极集电层和阳极集电层不会向外延伸到串联的区块的端部表面，并且位于最外层的阴极集电层和阳极集电层至少分别地向外延伸至串联的区块的端部表面的不同部分，并且位于多个串联的区块的最外层的所有阴极集电器和所有阳极集电器至少分别地向外延伸至堆积的端部表面的不同部分。
专利文件5中的多层堆叠电池是由位于多级的多个电池单元构成的多层堆叠结构，每个电池单元为薄膜固体锂离子二次电池，该薄膜固体锂离子二次电池由阳极活性材料层和阴极活性材料层、固体电解质层以及阴极侧和阳极侧集电层构成，该阳极活性材料层和阴极活性材料层能够吸收和释放锂离子，该固体电解质层被设置在阳极活性材料层和阴极活性材料层之间并且具有将它们电子传导地分离和隔绝的功能，阴极侧和阳极侧集电层由金属膜构成，并且具有收集活性材料层正上方和活性材料层正下方的电流的功能。多层堆叠电池进一步利用固体电解质层成为用于相邻电池单元之间成对的电子传导的绝缘薄膜的功能，并且利用集电层(金属层)成为用于上下相邻电池单元的活性材料之间成对的电子传导的绝缘薄膜的功能，以通过固体电解质层和集电层覆盖和隔离在外围外侧位置的阴极和阳极活性材料层的周围。此外，在外缘部分外侧位置，集电层的外缘部分被固体电解质层覆盖和隔离。在堆叠结构中，为了不使用独立电池单元之间的新的绝缘薄膜，通过堆叠分别的层，多级中的结构被形成在一个基底上。
此外，专利文件6公开全固体型电池结构，其中，容易拔出全固体型电池的电极端子，并且仅仅通过堆起二次电池的电池单元就实现多个电池的并联电连接。如图24中所示，该结构被制成为绝缘基底106和接触孔104被设置在顶部和底部，每个绝缘基底106具有金属型板102(拔出的电极)，并且能量产生元件108被设置为夹在绝缘基底106之间，在能量产生元件108中堆叠有阴极集电器、阴极、固体电解质、阳极以及阳极集电器。例如，能量产生元件108的阴极和阳极集电器之一被电连接到绝缘基底106的任意金属型板102、通过接触孔104将它覆盖，并且其余集电器被电连接到绝缘基底106的任意金属型板102、通过接触孔104将它覆盖。上下绝缘基底106被黏合在一起以密封能量产生元件，经由穿透绝缘基底106的通孔110来通过金属型板102建立传导，该绝缘基底106保持夹在它们之间的能量产生元件108，该通孔110从通过密封体前表面上的连接孔104连接的金属型板102穿透至不通过后表面上的连接孔104连接的金属型板102。
全固体型电池结构中通过拔出的电极而实现的阴极端子和阳极端子存在于单元电池的上表面上，并且阴极端子和阳极端子也类似地存在于下表面上，因此仅仅通过堆放单元电池便能够并联电连接。
此外，专利文件7公开电极组件，该电极组件能够提供形状容易改变和容量容易调整的电池。在电极组件的节段的有序阵列中，在一个虚拟平面内，节段在一个方向上延伸同时并排设置。在被并排设置时延伸的节段的虚拟平面的数量是两个或更多，并且节段在虚拟平面中延伸的方向是不同的。在一个虚拟平面内的节段可以与另一个平面内的节段交叉，具有90度的偏差。节段之间的间隔是0，或者具有能够提供电池成型加工性的任意尺寸，例如，5μm到几千μm。在一些实施方式中，隔离膜被进一步设置在平面之间，该平面由并排设置同时延伸的节段构成。
现有技术文件
专利文件
专利文件1：日本特开专利公报第2009-140707号
专利文件2：日本特开专利公报第2013-182735号
专利文件3：WO 2010/089855
专利文件4：日本特开专利公报第2008-198492号
专利文件5：日本特开专利公报第2004-158222号
专利文件6：日本特开专利公报第2003-168416号
专利文件7：日本特开专利公报第2013-535802号
发明内容
本发明要解决的问题
如上所述，已做出了关于二次电池的堆叠结构的不同的建议，但是通过将正电极和负电极合并作为分立元件并且将固体电解质层延伸以将它用作绝缘体而实现利用二次电池构件的锂离子电池的堆叠结构，并且因此不适用于具有其他结构的二次电池。
如专利文件2所公开的端子接头被设置在正电极和负电极处的结构没有考虑堆积的厚度，并且在阴极板的情况下在阴极集电器上的阴极活性材料和在阳极板的情况下阳极集电器上的阳极活性材料被制为避开端子接头的连接部分的宽度，从而充电功能在此区域中不会运作更长时间，导致作为二次电池的容量下降。此外，在所有的阴极和阳极上，有必要逐一设置端子接头。
在电极较厚的情况下，电池单元被堆叠并且电极从电池单元的电极层的侧表面被拔出的结构在物理上是可能的，但是由于1μm或更小的较小的厚度，因此在诸如通过气相沉积或喷镀制造导电电极的情况下不能实现。
此外，各自具有设置于电池单元的顶部和底部的、作为拔出电极的金属型板和接触孔的绝缘基底的结构和电池单元被堆叠，因为绝缘基底被插入，所以堆叠的二次电池变厚，并且因此无法满足高密度封装的需求。
使用容易改变形状的节段的电极结构是多个节段作为节段的有序阵列被并联布置并且跨过其他的平面的结构，虽然容易拔出电极，但是其并不旨在用于堆叠的结构，并且因此为了制成堆叠的结构需要按照结构进一步被设计。
随着便携式电子设备和工艺的改进的普及，在需要高密度堆叠技术的同时，愈加集成的电子元件被高密集封装，并且它们的作为能量源的二次电池容量被增加。
本发明的目的是提供一种作为封装技术以满足上述需求的结构，在该结构中薄膜固体二次电池的电池单元被大体上高密度地堆叠、具有限制的厚度。
解决问题的手段
本发明是在堆叠型二次电池中使用拔出的引出电极来并联电连接电池单元的结构，其中一个二次电池的电池单元在结构上被串联地堆叠。
本发明的堆叠型二次电池是由多个电池单元堆叠制成的堆叠型二次电池，每个电池单元呈平面形状、具有被夹在负电极和正电极之间的储存电能的充电层，其中相邻的电池单元被堆叠，以致它们的负电极彼此接触并且它们的正电极彼此接触，其中拔出的引出电极至少被夹在彼此接触的两个负电极之间或者彼此接触的两个正电极之间，该拔出的引出电极小于负电极表面或正电极表面，并且其中被夹在不同层的电极之间的引出电极被设置为当从引出电极被拔出的表面所观看时不存在所有引出电极彼此同时重叠的区域。
引出电极结构避免了单纯增加对应于被夹在堆叠的电池单元之间的引出电极数量的厚度的情况，以致由于引出电极，在没有引出电极的区域中，堆叠的电池单元的厚度不会被增加。
被夹在电极之间的引出电极包括一个引出电极或多个引出电极，并且引出电极形状是线状形状或带状形状，或者被夹在电极之间的带状的引出电极可以是从堆叠的部分向外宽度逐渐增加的形状。
令人满意地，引出电极具有的电阻率等于或小于与其接触的正电极或负电极的电阻率，并且引出电极的形状为从电池单元外侧的拔出的部分延伸至电极内侧的端部，以在引出电极上将来自与其接触的阴极和阳极的电流集中起来，因此减少由于电阻造成的损耗。
带状的引出电极被整体地构造，以致多个引出电极被设置为源自共有电极部分的梳子形状。不同的梳子状电极被用于阴极和阳极，并且当引出电极被用作阳极的拔出的电极时，被设置成梳子形状的每个引出电极被夹在彼此接触的两个负电极之间，并且当引出电极被用作阴极的拔出的电极时，被设置成梳子形状的每个引出电极被夹在彼此接触的两个正电极之间，并且阴极和阳极的引出电极被设置为彼此不同时重叠。
被夹在电极之间的引出电极的数量可以是复数，并且被设置成梳子形状的引出电极的数量可大于所需电极之间的间隙的数量，并且多个引出电极可被设置在相同的电极之间。
为了防止引出电极和其他部分之间的短路，引出电极可以设置有绝缘层，该绝缘层用于防止电池单元的端部附近短路。此外，在引出电极没有设置绝缘层的情况下，能够制造电池单元的充电层、与引出电极接触的电极的一部分以及侧表面部分被绝缘层覆盖的结构，该电池单元是被堆叠作为堆叠型二次电池的单元，该电极的一部分与其他电极的引出电极接触。
仅通过引出电极执行阴极和阳极中的一个的拔出，并且负电极和正电极中的另一个从充电层区域伸出以重叠作为拔出的电极，因此形成正电极和负电极中只有一个被拔出的电极结构。
此外，作为要被堆叠为堆叠型二次电池的单元的电池单元被形成为充电层被形成在正电极或负电极上的小于正电极或负电极的区域中，并且对应于该正电极或负电极的正电极或负电极被形成在小于充电层的区域中，电池单元被彼此叠加，以致正电极或负电极彼此接触，并且被充电层围绕的正电极或负电极通过引出电极被拔出到外侧，因此当堆叠电池单元时增大位置精度范围。此外，充电层也存在于在内侧由充电层围绕的电极的侧表面上，以产生倾斜的堆叠结构。
在所述结构中，引出电极被设置为从正电极或负电极被拔出到外侧，该正电极或负电极被充电层围绕，并且引出电极的、与充电层及电极中的一个接触的部分被涂覆有绝缘层。此外，引出电极被设置为从正电极或负电极被拔出到外侧，该正电极或负电极被充电层围绕，并且绝缘层至少被设置在与引出电极接触的充电层的区域中以及与引出电极接触的其中一个电极部分中。
所述结构被构造为来自多个堆叠型二次电池的电极接触部分的引出电极被制成为共有的，以产生堆叠型二次电池被进一步并联连接的结构。
此外，所述结构可被构造为正电极和负电极中的一个从充电层区域伸出，以形成拔出的电极，电耦合多个堆叠型二次电池的引出电极被设置，并且来自多个堆叠型二次电池的电极接触部分的引出电极与其他电极一样被制成共有的。在此情况下，电连接电极的引出电极是必要的，该电极通过将它们从充电层区域伸出以形成拔出的电极而制成。
同样，能够形成多个堆叠型二次电池被进一步叠加的结构，在该结构中，在堆叠型二次电池的两侧表面的电极是相同的正电极或负电极，正电极和负电极中的一个电极从充电层区域伸出以形成拔出的电极，并且被延伸为形成拔出的电极的电极不由多个堆叠型二次电池之间的引出电极连接，来自多个堆叠型二次电池的电极接触部分的引出电极与其他电极一样被制成为共有的，并且在多个堆叠型二次电池使用共有的引出电极被装配之后，通过将堆叠型二次电池折叠为手风琴状，并且位于堆叠型二次电池外侧的共有引出电极作为褶皱，多个堆叠型二次电池被彼此叠加。在此情况下，电连接电极的引出电极是不必要的，该电极通过将它们从充电层区域伸出以形成拔出的电极而制成。
本发明的效果
根据本发明，作为二次电池的单元的电池单元被堆叠成为多层结构，并且拔出的引出电极被插入电极之间，以将电池单元并联电连接。通过不将引出电极形成为片状电极而是形成为带状或线状电极，将拔出的电极设置在小于电池单元的电极的区域中，并且防止所有引出电极彼此同时重叠的情况，能够在电池单元被堆叠的情况下使得由于引出电极造成的厚度增加最小化。
此外，通过延伸电池单元的电极之一以用于拔出的电极并且在堆叠电池单元时将拔出的电极重叠，能够减少引出电极的数量，导致不仅便于制造作业而且降低成本。
在多个堆叠型二次电池的电极被制成共有的结构中，堆叠型二次电池的并联连接以及堆叠型二次电池的重叠可以被简单地实施。另外，通过切割位于外侧的引出电极，该结构可以被制成单独的堆叠型二次电池，因此提供能够简单地实施堆叠型二次电池的大规模生产的效果。
附图说明
图1是用于说明电池单元的视图，该电池单元是本发明的二次电池的单元；
图2是用于说明电池单元的不同堆叠结构的视图；
图3是用于通过并联电连接堆叠电池单元的片状引出电极说明堆叠型二次电池结构的视图；
图4示出被用在本发明中的带状引出电极和线状引出电极；
图5示出根据本发明的堆叠型二次电池的带状引出电极的结构；
图6示出根据本发明的堆叠型二次电池的线状引出电极的结构；
图7是用于说明带状引出电极和线状引出电极接触状态的视图；
图8是用于说明根据本发明的片状引出电极和引出电极的接触电阻测量方法的视图；
图9是接触电阻的测量结果；
图10示出根据本发明的梳子状电极片；
图11示出使用梳子状电极片的堆叠型二次电池；
图12示出根据本发明的梳子状电极片，其具有变薄的尖端部分；
图13示出堆叠型二次电池，其中负电极被延伸以彼此重叠；
图14示出电池单元，其中充电层和正电极被制成为小于负电极；
图15示出电池单元的叠加结构，其中充电层和正电极被制成为小于负电极；
图16示出电池单元，其中拔出内部电极的部分被涂覆有绝缘层；
图17示出电池单元的叠加结构，其中拔出内部电极的部分被涂覆有绝缘层；
图18示出具有共有引出电极的堆叠型二次电池；
图19示出多个堆叠型二次电池，该多个堆叠型二次电池具有为电池单元所共有的引出电极，该电池单元设置有绝缘层；
图20是用于说明叠加结构的视图，其中多个堆叠型二次电池被折叠且彼此叠加，该多个堆叠型二次电池具有共有引出电极；
图21示出堆叠型二次电池的结构，其中多个堆叠型二次电池被折叠且彼此叠加，该多个堆叠型二次电池具有共有引出电极；
图22示出使用凝胶状电解质的锂离子二次电池的传统示例；
图23示出锂离子二次电池的堆叠结构的传统示例；以及
图24示出固体二次电池的堆叠结构的传统示例。
具体实施方式
全固体二次电池的特征在于它安全、能量密度高，并且，即使当使用薄膜制造的二次电池被堆叠时也可以被制造成较薄，但是，为了并联电连接堆叠的电池单元，需要将拔出的电极保持夹在电极的连接部分之间。
本发明涉及堆叠型二次电池，即使当引出电极被夹在中间时，该堆叠型二次电池的厚度也被限制至最小值，并且，主要涉及将薄电极用于正电极和/或负电极的二次电池。
图1示出应用本发明的、作为全固体二次电池的单元的电池单元10。电池单元10具有充电层14被夹在负电极12和正电极16之间的结构。负电极12和正电极16是导电层，并且可以由相同的材料制成且对应充电层14确定正负。电池单元可以利用基底被形成，以致负电极、充电层和正电极使用薄膜被形成在基底上。然而，本发明的目的是提供尽量限制厚度以高密度封装的二次电池，并且因此，负电极也是作为基底的导电片。在导电片上，充电层和正电极通过喷镀、气相沉积等形成。正电极由导电性良好的金属或ITO(indium tinoxide，氧化铟锡)形成。
当然，导电片可以被用作正电极，并且充电层和负电极可以通过喷镀、气相沉积等形成在其上。然而，为了简化描述，将在使用导电片作为负电极的情况下做出以下说明。
根据系统，在充电层中有不同的结构，其不限制充电层的构造。例如，在全固体锂离子二次电池中，它的充电层14由阳极活性物质、离子导电无机材料(固体电解质)和阴极活性材料构成，并且充电层14被夹在负电极(阳极集电器)12和正电极(阴极集电器)16之间。此外，本发明公开全固体二次电池，其中充电层14由n型金属氧化物半导体层和p型金属氧化物半导体层构成，该n型金属氧化物半导体层被雾化钛氧化物绝缘涂覆，该p型金属氧化物半导体层作为在正电极侧的阻挡层。
图2示出电池单元的不同堆叠结构18。图2(A)是使用上部和下部平面作为正电极的堆叠示例。电池单元10-1和电池单元10-2在它们的负电极处彼此连接，电池单元10-2和电池单元10-3在它们的正电极处彼此连接，并且电池单元10-3和电池单元10-4在它们的负电极处彼此连接。
为了使得物理上串联的堆积成为电并联连接，电池单元10-1和电池单元10-2的负电极与电池单元10-3和电池单元10-4的负电极被连接在一起成为阳极22。阴极20将电池单元10-2和电池单元10-3的正电极以及在上下最外层表面上的两个正电极连接起来。
图2(B)示出上下最外层表面是负电极的示例，并且图2(C)示出单数个电池单元10-1至10-5被堆叠并且上部最外层是正电极且下部最外层是负电极的示例。在每个示例中，通过将正电极连接且将负电极连接而实现电并联连接，该正电极和负电极由于堆叠而彼此分离并且可采用任意数量的堆积和任意堆叠顺序。在以下描述中，堆叠的结构必要时被适当地应用，并且堆叠的结构基本上可以是任意堆叠的结构，而并不局限于在此描述中使用的结构。
图3是示出片状引出电极拔出结构30的视图，并且是通过将片保持在电极表面之间来建立连接的方法，该方法是传统上实施的方法。图3(A)示出截面图，且图3(B)示出俯视图。电池单元10-1至10-4通过使具有相同极性的表面彼此接触而被堆叠，并且，为了连接正电极，用于阴极的片状引出电极被设置在电池单元10-1的阴极表面、电池单元10-2和电池单元10-3的阴极表面彼此接触的表面以及电池单元10-4的阴极表面上，并且被拔出到电池单元的外侧的片表面被连接在一起以形成阴极20。通过将用于阳极的片状引出电极设置在电池单元10-1和电池单元10-2的阳极表面彼此接触的表面以及电池单元10-3和电池单元10-4的阳极表面彼此接触的表面上，并且将被拔出到电池单元外侧的片表面连接在一起，从而制成阳极22。
由于片状引出电极被设置为覆盖电池单元的电极表面，因此由于片状引出电极的数量，使用片状引出电极的堆叠的结构不仅增加了厚度而且也增加了重量，该堆叠的结构中对应于使用的片状引出电极的数量的厚度被添加到堆叠的电池单元的厚度中。
本发明提供一种引出电极的结构和布置，其中即使当为了拔出堆叠型二次电池的电极以实现高密度封装而使用拔出的引出电极时，其厚度和重量也被限制到最小值。
图4示出被使用在本发明中的引出电极，并且图4(A)示出带状引出电极且图4(B)示出线状引出电极。它们中的每个都是在宽度上显著小于电池单元的电极表面的引出电极，以及长度对应于从电池单元的电极表面将电极拔出到外侧的端部到另一个端部附近的宽度的引出电极。
优选地，带状引出电极和线状引出电极通过使用导电材料被制成，该导电材料导电性等于或低于与其接触的电池单元的电极表面材料的导电性。通过从将电极拔出到外侧的端部到另一个端部附近设置引出电极，使得引出电极与电池单元的电极并联连接。因此，引出电极被设置的区域中的表面电阻下降，以致电流越过电极表面的整个长度方向从电极表面流入到被设置的引出电极中。
为了降低设置引出电极的部分的表面电阻，以致防止能量损失，优选的是使用导电材料，该导电材料使得要使用的引出电极的电阻率等于或低于与其接触的电池单元的电极材料的电阻率。
例如，在由铝作为材料制成的片被用于图1中所示的电池单元的负电极12的情况下，铝的电阻率是2.65×10-8Ωm，并且因此相同的材料或具有低于铝的电阻率的材料被用于引出电极。这样的材料的示例包括具有2.11×10-8Ωm的电阻率的铜和具有1.59×10-8Ωm的电阻率的银。
对于正电极16，通过喷镀或气相沉积形成层。因此，例如，在使用电阻率是1.5×10-6Ωm至2.0×10-6Ωm的ITO(indium tin oxide，氧化铟锡)的情况下，电阻率低于ITO的黄铜(具有5×10-8Ωm至7×10-8Ωm的电阻率)、镍(具有6.99×10-8Ωm的电阻率)、锌(具有6.02×10-8Ωm的电阻率)、铝或铜适用于引出电极材料。此外，电阻率为1.50×10-6Ωm、作为镍、铁和铬的合金的镍铬铁合金可用作线状引出电极，并且因此镍铬铁合金线可用作线状引出电极。
此外，在使用氧化锌作为正电极的情况下，氧化锌电阻率为1×10-5Ωm，该电阻率高于ITO的电阻率，并且因此与在使用ITO的情况下的例子相同的材料可以被用作用于引出电极的材料。
在本发明中被使用的引出电极不特定局限于图4中所示的截面形状，而是可以具有多边形的截面形状，比如三角形或矩形、椭圆形或任意其他的形状。
实施例1
图5示出根据本发明使用线状引出电极38的堆叠型二次电池40的实施例。图5(A)是俯视图，且图5(B)是截面图。堆叠型二次电池40具有堆叠作为正电极的上部和下部最外侧表面，其中电池单元10-1和电池单元10-2在它们的负电极处被彼此连接，电池单元10-2和电池单元10-3在它们的正电极处被彼此连接，并且电池单元10-3和电池单元10-4在它们的负电极处被彼此连接。
为了实现堆叠的电池单元的正电极的连接，线状引出电极38-11和线状引出电极38-13被设置在上部和下部最外侧表面，并且线状引出电极38-12被设置在电池单元10-2和电池单元10-3的正电极彼此接触的接触表面。负电极连接被设置在电池单元10-1和电池单元10-2之间的负电极接触表面以及电池单元10-3和电池单元10-4之间的负电极接触表面上。线状引出电极被安装在它们全部不同时彼此重叠的位置。这是因为图5中所示的所有五个线状电极的彼此重叠只会导致对应于引出电极的数量的厚度仅仅被添加在堆叠型二次电池40的最厚部分。将线状引出电极以分散的方式安装从而尽量防止它们重叠是可取的，但是如果堆积的数量被增加并且线状引出电极不得不重叠，则它们的重叠被限制到最低程度。
如图5(A)中所示的被分散设置的线状引出电极被挤压以导致在厚度上增加相当于仅仅一个线状引出电极的厚度，如图5(B)中所示。图5(B)示出堆叠型二次电池40的截面，其中设置了线状引出电极38-22，并且堆叠型二次电池40在厚度上仅仅增加线状引出电极38-22的厚度，并且这也适用于其他线状引出电极。
图6示出从图5所示的堆叠型二次电池40的右侧表面观看的截面图。图6(A)示出用于阴极的线状引出电极38-11至38-13以及用于阳极的线状引出电极38-21至38-22被设置用于待堆叠的电池单元10-1至10-4的状态，并且图6(B)示出在它们在待堆叠的状态中被挤压装配之后的截面图。由于用于阴极和用于阳极的线状引出电极被设置为彼此在堆叠电池单元的方向上不重叠，因此堆叠型二次电池的厚度仅仅增加一个线状电极的厚度，即线状电极的截面直径。
另一个优点是，通过挤压，电池单元的电极表面覆盖线状引出电极以围绕它们，并且那些部分比没有线状电极的部分厚，并且因此由于集中在其上的压力而实现优良的接触状态，导致没有接触电阻。
接触电阻的测量
图7是用于解释被使用在本发明中的引出电极和导电片之间的接触状态的视图。图7(A)是带状引出电极36和导电片42之间的接触状态的截面图，且图7(B)是线状引出电极38和导电片42之间的接触状态的截面图。图7示出从上方对它们完全加压的情况，其中带状引出电极36在上表面与导电片42接触，并且压力集中在带状引出电极36的上表面上，产生极好的紧密接触的接触状态。在线状引出电极38的情况中，导电片主要与线状引出电极38的截面的上半部分接触，并且线状引出电极38在上侧被以更大的压力加压，以得到更好的紧密接触。
图8示出接触电阻的测量方法。在图8(A)中，电极片44与导电片42重叠，并且玻璃板被放置在图中以虚线表示的区域中且以重物加压。电阻测量装置46被连接到导电片42和电极片44。在图8(B)中，使用设置有五个带状引出电极50的梳子状导电片48以代替电极片44。其他的测量条件与电极片44情况下的条件相同，比如用于加压的重物的重量等。
厚度为11μm的铝被用于导电片42、电极片44和梳子状导电片。电极片44具有70mm的宽度，90mm的长度。梳子状导电片48设置有具有10mm的间距的五个引出电极50，每个引出电极50具有3mm的宽度、90mm的长度。在测量时导电片42和电极片44彼此重叠的部分的长度是70mm，并且引出电极50类似地重叠50mm长度。在每次测量中的来自上表面的重量是500g。
图9示出接触电阻的测量结果52。图8(A)中电极片44的测量结果由面接触电阻54表示，并且图8(B)中梳子状导电片48的结果由线接触电阻56表示。对于每个情况该测量被执行五次，并且获得的结果被绘制成图。
关于面接触电阻54，在大约5Ω到8Ω的范围内的电阻值被测量。相反，关于线接触电阻56，电阻值大约4Ω，且变化较小，产生稳定且优良的紧密接触状态。
实施例2
图10示出梳子状的电极片。图10(A)示出用于阴极的梳子状电极片，并且图10(B)示出用于阳极的电极片，它们在外形上用于被应用到图5中所示的堆叠型二次电池40。用于阴极的电极片被整体制造成带状引出电极36-11、36-12、36-13在阴极耦合部分62处被连接的形状。用于负电极的梳子状电极片也是带状引出电极36-21、36-22在阳极耦合部分64处被连接的形状。电极片被制造为引出电极包括如上所述的耦合部分被整体形成的形状，该形状具有便于装配的特性。
用于正电极的梳子状电极片和用于负电极的梳子状电极片可以形状相同，在该情况下，引出电极以在装配时彼此不重叠的方式设置。此外，不仅一个引出电极而且多个引出电极可以被设置在接触表面上，并且必要时引出电极的数量可以被增加。在图10中，阴极耦合部分62和阳极耦合部分64被形成为仅仅设置有耦合表面的形状，但是可以被形成为其他任意形状，并且可以是符合封装状态的形状，只要引出电极被分别连接在一起。
图11示出使用图10中梳子状电极片60的堆叠型二次电池40。图11(A)是俯视图，且图11(B)是截面图。在截面图中，堆叠型二次电池40被示出为带状引出电极36-11、36-12、36-13、36-21、36-22的位置被偏移，以致它们在横截面中，但是实际上堆叠型二次电池40在厚度上只增加图5(B)中所示的一个带状引出电极的厚度。
用于阴极的梳子状引出电极被设置用于堆叠的电池单元的正电极连接，以致带状引出电极36-11和带状引出电极36-13被设置在上部和下部最外侧表面上，并且带状引出电极36-12被设置在电池单元10-2和电池单元10-3的正电极彼此接触的接触表面处。为了将负电极连接，带状引出电极36-21被设置在电池单元10-1和电池单元10-2的负电极之间的接触表面处，并且带状引出电极36-22被设置在电池单元10-3和电池单元10-4的负电极之间的接触表面处。带状引出电极被设置在它们全部都彼此不同时重叠的位置。由于用于正电极的引出电极被耦合在一起，并且用于负电极的引出电极被耦合在一起，因此堆叠型二次电池可以通过仅仅设置带状引出电极以及将堆叠的电池单元彼此挤压接触而被容易地制造。
图12示出设置有带状引出电极的梳子状电极片66，相比图10中所示的梳子状电极片60，该梳子状电极片66的带状引出电极具有变薄的尖端部分，并且可以被用于替代梳子状电极片60。引出电极与与其电极表面平行的电池单元连接，并且在该区域的电阻下降。当引出电极在关于矩形电极的宽度方向上被设置时，电流(即电子的运动)朝向引出电极部分移动，当到达引出电极时，继而通过引出电极移动到耦合部分。因此，电子的数量从引出电极的尖端部分朝向耦合部分增加，并且因此引出电极形状在宽度上朝向耦合部分增加。
实施例3
在堆叠型二次电池中，虽然引出电极被用于拔出阴极和阳极的电极，但是同样起到基底作用的导电片被用作如图1中所述的负电极。因此，从充电层部分伸出负电极并且将它用作拔出的电极是可能的。
图13示出堆叠型二次电池，其中负电极被延伸且被用于拔出的电极。图13(A)是俯视图，且图13(B)是截面图。偏移引出电极的位置来说明用于正电极的引出电极部分的截面，以显示它们的截面部分。电池单元的堆叠结构与图11中相同，并且正电极的拔出的结构与图11中描述的相同。
负电极12-1、12-2、12-3、12-4被延伸到端部，该端部与在电池单元10-1、10-2、10-3、10-4中正电极被拔出的端部相反。如图13(B)中所示，使得伸出的部分在彼此重叠时彼此接触，因此电池单元的阳极部分彼此电连接，而不使用引出电极。
实施例4
图14示出具有拔出的电极的电池单元80。图14(A)是俯视图，且图14(B)是截面图。与导电负电极片82相比，充电层84以由负电极在四侧围绕的方式被形成在较小的区域之中。用于负电极的拔出的电极是负电极片82的部分，其中没有形成充电层。正电极86以被充电层围绕的方式被形成在进一步小于充电层84的区域中。
图15是用于说明具有拔出的电极的电池单元80被彼此叠加同时它们的正电极86彼此相对的情况的状态的视图。在图15(A)中，具有拔出的电极的电池单元80-1的正电极86-1和具有拔出的电极的电池单元80-2的正电极86-2彼此相对，并且线状引出电极38被夹在它们之间。在线状引出电极38的与正电极86-1、86-2以及充电层84-1、84-2接触的部分，设置了用于防止短路的绝缘涂层88。
图15(B)示出具有拔出的电极的电池单元80-1和具有拔出的电极的电池单元80-2被堆叠和挤压后的状态，并且是具有线状引出电极38的部分的截面图以及不具有线状引出电极38的部分的截面图。正电极86-1、86-2被充电层84-1、84-2围绕，并且充电层84-1、84-2进一步被负电极片围绕。充电层84-1、84-2和正电极86-1、86-2通过打薄而变薄。通过堆叠和挤压具有拔出的电极的电池单元80-1和具有拔出的电极的电池单元80-2，它们大致被制成图15(B)中所示的状态，该状态受充电层84-1、84-2和正电极86-1、86-2的厚度影响较小。
在具有拔出的电极的电池单元80中，在堆叠时，充电层84伸展到正电极86之外，以致存在充电层84彼此接触的部分，但是充电层84被负电极片82围绕。因此，具有拔出的电极的电池单元80具有负电极片82、充电层84以及正电极86按图15(B)中在水平方向上所示的顺序被堆积的结构，并且因此具备充电功能。
在由绝缘涂覆有雾化氧化钛的n型金属氧化物半导体层作为充电层84以及p型金属氧化物半导体层作为在正电极一侧的阻挡层构成的二次电池中，确定了水平方向上的充电功能并且能够很好的利用充电层。
在堆叠电池单元80时，具有拔出的电极的电池单元80的结构不需要叠加的位置精度，并且即使具有拔出的电极的两个电池单元80在被偏移时叠加，正电极86也彼此表面接触，因此不会由于偏移而造成问题。此外，在充电层84中，例如，当它们在偏移的同时被堆叠时，充电层84-1具有与另一个正电极86-2接触的区域、与另一个充电层84-2接触的部分以及与另一个负电极片接触的区域。同样在此情况中，由于充电层在水平方向上具有如上所述的充电功能，因此偏移不会造成问题，因而提供位置精度范围增加以保证简易装配的优点。为了增加堆叠型二次电池的容量，如图15中所示的具有拔出的电极的两个电池单元80的组合被进一步堆叠并且线状引出电极被连接在一起，形成堆叠型二次电池。
实施例5
在全固体锂离子二次电池中，确实地阻止水分进入固体电解质是尤其必要的，并且因此保护膜被设置在充电层的侧表面上以将它密封。作为保护膜，氮化物，比如氮化硅、树脂等被众所周知。保护膜是绝缘的，并且因此不仅能够被用于全固体锂离子二次电池的绝缘层，而且能够用于其他二次电池的拔出的电极的绝缘层。
图16示出具有绝缘层的电池单元。图16(A)是俯视图，且图16(B)是截面图。充电层84和正电极86被形成在小于负电极片82的区域中，并且绝缘层92被设置为围绕充电层84和正电极86的侧表面。绝缘层92以覆盖负电极82的端部的侧表面的形式被设置以延伸到正电极的拔出侧。
图17是用于说明具有绝缘层的电池单元90被彼此叠加同时它们的正电极86彼此相对的情况下的状态的视图。图17(A)示出具有绝缘层的电池单元90-1的正电极86-1和具有绝缘层的电池单元90-2的正电极86-2彼此相对并且线状引出电极38被夹在它们之间的状态。线状引出电极38被设置在由绝缘层92-1、92-2覆盖的区域，并且因此不需要具有绝缘涂层。
图17(B)示出具有绝缘层的电池单元90-1和具有绝缘层的电池单元90-2被堆叠且被挤压之后的状态，且是具有线状引出电极38的部分的截面图，以及不具备线状引出电极38的部分的截面图。由于正电极86-1、86-2和充电层84-1、84-2被绝缘层92-1、92-2围绕，并且线状引出电极38也被绝缘层92-1、92-2围绕，因此线状引出电极38与其他的层从来不会短路。在图17中所示的具有绝缘层的两个电池单元90的组合可以被进一步堆叠且线状引出电极被连接在一起，形成堆叠型二次电池。
实施例6
线状引出电极是细线，可以容易地增加其长度并且可以容易使用，并且因此线状引出电极可以被用作多个堆叠型二次电池共有的拔出的电极。
图18示出具有引出电极的堆叠型二次电池的制作示例，该引出电极为两个堆叠型二次电池所共有。图18(A)是俯视图，且图18(B)是从图18(A)中堆叠型二次电池40-1的右侧表面所视的截面图。虽然两个堆叠型二次电池在此被示出，但是可以设置不只是两个而是任意数量的具有共有引出电极的堆叠型二次电池。
在图18的示例中，制作方法是简单的，其中线状引出电极38-23首先被直线地伸展，并且两个电池单元被并联地放置在其上。堆叠型二次电池40-1和堆叠型二次电池40-2可以通过相同的作业被并联地制造。因此，说明堆叠型二次电池40-1，电池单元14被放置在线状引出电极38-23上，继而放置线状引出电极38-12，并且放置电池单元10-13。通过相同的步骤，线状引出电极38-22、电池单元10-12、线状引出电极38-11、电池单元10-11以及线状引出电极38-21被按照顺序放置。最后，它们被加压以完成堆叠型二次电池40-1和堆叠型二次电池40-2。
在这样的方式中，具有共有的线状引出电极的多个堆叠型二次电池可以被同时制造，并且它们可以被用作并联连接的堆叠型二次电池，并且通过切割共有线状引出电极被用作单独的堆叠型二次电池，因此能够大量生产。
实施例7
图19示出使用具有绝缘层的电池单元制作具有绝缘层的堆叠型二次电池的示例，该具有绝缘层的堆叠型二次电池具有共有的线状引出电极。图19(A)是俯视图，并且图19(B)是堆叠型二次电池94-1的截面图。具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1、94-2被制造为具有绝缘层的电池单元90-11、90-12、90-13、90-14、90-15的绝缘层92-1、92-2向两端延伸，并且用于阴极的线状引出电极38-11、38-12、38-13被制成为堆叠型二次电池94-1、94-2所共有。由于负电极片也起到拔出负电极的作用，因此在具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1和具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2两者之中单独地拔出负电极是不必要的。然而，将具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1的负电极与具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2的负电极连接的线状引出电极38-21是必要的。
在图19中，连接负电极的线状引出电极38-21位于负电极拔出部分的最上部表面，但是在堆叠型二次电池94-1中可以位于具有绝缘层的堆叠电池单元90-11、90-12、90-13、90-14、90-15的任意接触表面。当然，线状引出电极38-21从不与用于正电极的线状引出电极38-11、38-12、38-13重叠。
已描述了使用具有绝缘层的电池单元共有地制造线状引出电极的示例，在该情况下，当在制造后、堆叠型二次电池被用作单独的堆叠型二次电池时，将堆叠型二次电池的负电极连接的线状引出电极38-21也是不必要的。
实施例8
图20示出在具有绝缘层的堆叠型二次电池被堆叠并且并联电连接以大大地增大容量的情况下，具有绝缘层的堆叠型二次电池的制造示例。图20(A)是俯视图，并且图20(B)是具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1的截面图。图20(A)示出具有绝缘层的两个堆叠型二次电池94-1、94-2。通过折叠用于正电极的线状引出电极38-21、38-22、38-23，多个具有绝缘层的堆叠型二次电池可以被折叠为手风琴状，为此对应堆积数量的具有绝缘层的堆叠型二次电池被同时制造。
具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1被制造为具有绝缘层的电池单元90-11的绝缘层92-1向两端延伸，并且具有绝缘层的堆叠电池单元90-11、90-12、90-13、90-14、90-15、90-16的绝缘层被类似地延伸到负电极片两端。具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2也具有相同的构造。如图20中所示，具有绝缘层的单独的堆叠型二次电池被进一步堆叠，其中具有绝缘层的电池单元被堆叠，以致要被堆叠的具有绝缘膜的堆叠型二次电池的负电极被彼此连接，并且在两侧的最外层是负电极。此结构使得负电极之间仅仅通过堆叠电池单元便能够连接。
图21是示出图20中所示的具有绝缘层的两个堆叠型二次电池被折叠且堆叠的状态的视图。图21(A)是示出具有绝缘层的堆叠的堆叠型二次电池的线状引出电极的截面图，其中截面部分被偏移以匹配线状引出电极的位置。图21(B)是从图21(A)中的右侧表面所视的截面图。具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2被折叠，并且被堆叠在具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1上，并且作为负电极的最外层被彼此连接。用于正电极的线状引出电极38-21、38-22、38-23在任意位置被连接以形成阴极，在该阴极处所有正电极被连接在一起。
由于具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2被折叠且堆叠在具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1上，因此使得具有绝缘层的堆叠型二次电池94-1以及具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2关于接触表面成为对称位置关系，并且使得具有绝缘层的电池单元90-21、90-22、90-23、90-24、90-25、90-26与具有绝缘层的电池单元90-11、90-12、90-13、90-14、90-15、90-16成为对称的关系。因此，线状引出电极38-21、38-22、38-23位于它们彼此分别重叠的位置以致两个线状引出电极在相同的位置存在。在此位置关系中，在线状引出电极彼此重叠的位置厚度增加。为了避免这样的情况，仅仅需要将要被折叠及堆叠的具有绝缘层的堆叠型二次电池94-2的位置至少对应于线状引出电极偏移一定距离。
虽然本发明的实施方式已经被上文描述，但是本发明包括适当的修改而不损害它的目的和优点，并且并不被上文的实施方式所限制。
附图标记说明
10，10-1，10-2，10-3，10-4，10-5 电池单元
12，12-1，12-2，12-3，12-4 负电极
14 充电层
16 正电极
18 电池单元的不同堆积结构
20 阴极
22 阳极
30 拔出片状引出电极
32 用于阴极的片状引出电极
34 用于阳极的片状引出电极
36 带状引出电极
38，38-11，38-12，38-13，38-21，38-22 线状引出电极
40 堆叠型二次电池
42 导电片
44 电极片
46 电阻率测量装置
48 梳子状导电片
50 引出电极
52 接触电阻率测量结果
54 面接触电阻
56 线接触电阻
60，66 梳子状电极片
62 阴极耦合部分
64 阳极耦合部分
70 堆叠型二次电池
80，80-1，80-2 具有拔出的电极的电池单元
82，82-1，82-2 负电极片
84，84-1，84-2 充电层
86，86-1，86-2 正电极
88 绝缘涂层
90，90-1，90-2 具有绝缘层的电池单元
92，92-1，92-2 绝缘层
94 具有绝缘层的堆叠型二次电池

Claims (19)

1.一种堆叠型二次电池，其由多个电池单元堆叠制成，每个电池单元呈平面形状、具有被夹在负电极和正电极之间的储存电能的充电层，
其中，相邻的电池单元被堆叠，以致它们的平面形状的负电极彼此接触并且它们的平面形状的正电极彼此接触，
其中，拔出的引出电极至少以被围绕的方式被覆盖且夹在两个彼此接触的负电极之间或者两个彼此接触的正电极之间，该拔出的引出电极小于平面形状的负电极表面或平面形状的正电极表面，并且
其中，被不同层的电极围绕的引出电极被设置为，当从引出电极被拔出的表面观看时，不存在所有引出电极彼此同时重叠的区域。
2.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，被夹在电极之间的引出电极包括一个引出电极或多个引出电极。
3.根据权利要求1或2所述的堆叠型二次电池，其中，被夹在电极之间的引出电极呈线状形状。
4.根据权利要求1或2所述的堆叠型二次电池，其中，被夹在电极之间的引出电极呈带状形状。
5.根据权利要求4所述的堆叠型二次电池，其中，被夹在电极之间的带状的引出电极从堆叠的部分向外在宽度上逐渐增加。
6.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，引出电极具有的电阻率等于或小于与其接触的正电极和负电极的电阻率。
7.根据权利要求6所述的堆叠型二次电池，其中，引出电极的形状为从电池单元外侧的拔出的部分延伸至电极内侧的端部，以在引出电极上将来自与其接触的负电极和正电极的电流集中起来。
8.根据权利要求4所述的堆叠型二次电池，其中，带状的引出电极被整体地构造，以致多个引出电极被设置为源自共有电极部分的梳子形状。
9.根据权利要求8所述的堆叠型二次电池，其中，当引出电极被用作负电极的拔出的电极时，被设置成梳子形状的每个引出电极被夹在彼此接触的两个负电极之间，并且当引出电极被用作正电极的拔出的电极时，被设置成梳子形状的每个引出电极被夹在彼此接触的两个正电极之间，并且负电极的引出电极和正电极的引出电极被设置为彼此不同时重叠。
10.根据权利要求8所述的堆叠型二次电池，其中，被设置成梳子形状的引出电极的数量大于所需电极之间的间隙的数量，并且多个引出电极被设置在相同的电极之间。
11.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，引出电极设置有绝缘层，该绝缘层用于防止电池单元的端部附近短路。
12.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，电池单元的充电层、与引出电极接触的电极的一部分以及侧表面部分被绝缘层覆盖，该电池单元是被堆叠作为堆叠型二次电池的单元，该电极的一部分与其他电极的引出电极接触。
13.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，仅通过引出电极执行负电极和正电极中的一个的拔出，并且
其中，负电极和正电极中的另一个从充电层区域伸出以重叠作为拔出的电极。
14.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，作为要被堆叠为堆叠型二次电池的单元的电池单元被形成为充电层被形成在正电极或负电极上的小于正电极或负电极的区域中，并且对应于该正电极或负电极的正电极或负电极被形成在小于充电层的区域中，
其中，电池单元被彼此叠加，以致正电极或负电极彼此接触，并且
其中，被充电层围绕的正电极或负电极通过引出电极被拔出到外侧。
15.根据权利要求13所述的堆叠型二次电池，其中，引出电极被设置为从正电极或负电极被拔出到外侧，该正电极或负电极被充电层围绕，并且引出电极的、与充电层及其中一个电极接触的部分被涂覆有绝缘层。
16.根据权利要求13所述的堆叠型二次电池，其中，引出电极被设置为从正电极或负电极被拔出到外侧，该正电极或负电极被充电层围绕，并且绝缘层至少被设置在与引出电极接触的充电层的区域中以及与引出电极接触的其中一个电极部分中。
17.根据权利要求1所述的堆叠型二次电池，其中，来自多个堆叠型二次电池的电极接触部分的引出电极被制成为多个堆叠型二次电池所共有的。
18.根据权利要求17所述的堆叠型二次电池，其中，正电极和负电极中的一个从充电层区域伸出，以形成拔出的电极，电耦合多个堆叠型二次电池的引出电极被设置，并且
其中，来自多个堆叠型二次电池的电极接触部分的引出电极与其他电极一样被制成为多个堆叠型二次电池所共有的。
19.根据权利要求17所述的堆叠型二次电池，其中，在堆叠型二次电池的两侧表面的电极是相同的正电极或负电极，
其中，正电极和负电极中的一个从充电层区域伸出以形成拔出的电极，并且被延伸为形成拔出的电极的电极不由多个堆叠型二次电池之间的引出电极连接，
其中，来自多个堆叠型二次电池的电极接触部分的引出电极与其他电极一样被制成为多个堆叠型二次电池所共有的，并且
其中，在多个堆叠型二次电池使用共有的引出电极被装配之后，通过将堆叠型二次电池折叠为手风琴状，并且位于堆叠型二次电池外侧的共有的引出电极作为褶皱，多个堆叠型二次电池被彼此叠加。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160134761A (ko) * 2014-03-19 2016-11-23 세키스이가가쿠 고교가부시키가이샤 시트 적층형 리튬 이온 2차 전지 및 시트 적층형 리튬 이온 2차 전지의 제조 방법
JP6622091B2 (ja) * 2016-01-05 2019-12-18 株式会社日本マイクロニクス 電池構造体、及び積層電池
CN107305939B (zh) * 2016-04-25 2021-12-03 松下知识产权经营株式会社 电池
CN107305965B (zh) * 2016-04-25 2022-03-29 松下知识产权经营株式会社 电池和电池制造方法
JP2018021779A (ja) * 2016-08-02 2018-02-08 株式会社日本マイクロニクス プローブカード、及び検査方法
DE102016217369A1 (de) 2016-09-13 2018-03-15 Robert Bosch Gmbh Elektrode mit erhöhtem Aktivmaterialanteil
JP6725382B2 (ja) * 2016-09-21 2020-07-15 株式会社東芝 組電池、電池パックおよび車両
WO2018061458A1 (ja) * 2016-09-28 2018-04-05 株式会社日立製作所 全固体電池
KR102124640B1 (ko) * 2016-12-21 2020-06-18 주식회사 엘지화학 장변 부위에 결합된 전극 리드를 포함하는 전극조립체
JP6607225B2 (ja) * 2017-04-13 2019-11-20 トヨタ自動車株式会社 積層型電池
WO2019067766A1 (en) * 2017-09-27 2019-04-04 Sigilon Therapeutics, Inc. METHODS, COMPOSITIONS AND IMPLANTABLE ELEMENTS COMPRISING ACTIVE CELLS
JP7213455B2 (ja) * 2017-12-05 2023-01-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 二次電池、絶縁部材及び正極リード
JP6856042B2 (ja) * 2018-03-06 2021-04-07 トヨタ自動車株式会社 全固体電池
CN109668945B (zh) * 2019-01-09 2024-03-15 杭州亚丁湾科技有限公司 一种基于湿度触发的能量自供应无线报警装置
JP7437710B2 (ja) * 2019-03-12 2024-02-26 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 積層電池
WO2020207362A1 (zh) * 2019-04-08 2020-10-15 青岛九环新越新能源科技股份有限公司 双极导电薄膜连接结构的储能设备
CN110323403A (zh) * 2019-07-10 2019-10-11 江苏塔菲尔新能源科技股份有限公司 一种安全的极耳结构及其制备方法、锂离子电池
EP3998660A4 (en) 2019-07-12 2022-09-14 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. BATTERY
KR20210075779A (ko) * 2019-12-13 2021-06-23 현대자동차주식회사 충방전 기능을 갖는 차체 부재
KR20210075773A (ko) * 2019-12-13 2021-06-23 현대자동차주식회사 충방전 기능을 갖는 차체 부재
JP7523315B2 (ja) 2020-10-27 2024-07-26 日産自動車株式会社 全固体電池
CN114361380B (zh) * 2022-01-05 2024-07-26 星恒电源股份有限公司 便于揉平的极片及卷芯成型方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1706059A (zh) * 2003-02-20 2005-12-07 本田技研工业株式会社 蓄电池组件
CN201117740Y (zh) * 2007-06-15 2008-09-17 深圳市邦凯电子有限公司 软包装多层叠片结构的锂离子动力电池
CN202352750U (zh) * 2011-11-23 2012-07-25 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其极耳结构
CN202662731U (zh) * 2012-06-15 2013-01-09 东莞市迈科新能源有限公司 异向极耳软包锂离子动力电池的电芯结构
CN202839840U (zh) * 2012-05-15 2013-03-27 东莞新能源科技有限公司 一种极片卷结构
CN103594736A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 迪吉亚节能科技股份有限公司 单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3730164B2 (ja) 2001-12-04 2005-12-21 松下電器産業株式会社 全固体型電池およびその製造方法
JP2004158222A (ja) 2002-11-01 2004-06-03 Mamoru Baba 多層積層電池
JP4929592B2 (ja) * 2004-12-27 2012-05-09 パナソニック株式会社 エネルギーデバイスの製造法
JP5122154B2 (ja) 2007-02-13 2013-01-16 ナミックス株式会社 全固体二次電池
KR100987300B1 (ko) 2007-07-04 2010-10-12 주식회사 엘지화학 스택-폴딩형 전극조립체 및 그것의 제조방법
JP4495751B2 (ja) * 2007-07-24 2010-07-07 太陽誘電株式会社 電気化学デバイスの製造方法
JP5144986B2 (ja) * 2007-08-07 2013-02-13 シャープ株式会社 色素増感太陽電池および色素増感太陽電池モジュール
JP5150852B2 (ja) 2007-12-05 2013-02-27 大日本印刷株式会社 角形電池用極板群の製造方法および装置
US8338036B2 (en) 2009-02-04 2012-12-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha All-solid-state battery and manufacturing method thereof
JP5564886B2 (ja) * 2009-10-09 2014-08-06 トヨタ自動車株式会社 積層型電池及びその製造方法、並びに、電圧取り出し基板の取り付け方法
KR101073010B1 (ko) * 2010-04-19 2011-10-12 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP2012033277A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Nec Energy Devices Ltd 積層型二次電池
KR101072292B1 (ko) 2010-08-14 2011-10-11 주식회사 샤인 섬유상의 구조체들을 포함하는 전극 조립체 및 이를 포함하는 전지
JP2013182735A (ja) 2012-02-29 2013-09-12 Sekisui Chem Co Ltd 多層の膜電極接合体の製造方法及びリチウムイオン二次電池
JP5719859B2 (ja) * 2012-02-29 2015-05-20 株式会社半導体エネルギー研究所 蓄電装置
WO2013153603A1 (ja) * 2012-04-09 2013-10-17 株式会社日本マイクロニクス 二次電池
DE102012215750A1 (de) * 2012-09-05 2014-03-27 Robert Bosch Gmbh Elektrische Energiespeicherzelle, elektrisches Energiespeichermodul und Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Energiespeicherzelle

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1706059A (zh) * 2003-02-20 2005-12-07 本田技研工业株式会社 蓄电池组件
CN201117740Y (zh) * 2007-06-15 2008-09-17 深圳市邦凯电子有限公司 软包装多层叠片结构的锂离子动力电池
CN202352750U (zh) * 2011-11-23 2012-07-25 东莞新能源科技有限公司 一种锂离子电池及其极耳结构
CN202839840U (zh) * 2012-05-15 2013-03-27 东莞新能源科技有限公司 一种极片卷结构
CN202662731U (zh) * 2012-06-15 2013-01-09 东莞市迈科新能源有限公司 异向极耳软包锂离子动力电池的电芯结构
CN103594736A (zh) * 2012-08-17 2014-02-19 迪吉亚节能科技股份有限公司 单卷芯、具有单卷芯的锂电池及单卷芯的连续卷绕方法

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