JP2000077055A

JP2000077055A - リチウム二次電池

Info

Publication number: JP2000077055A
Application number: JP11013520A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Kito; 賢信鬼頭; Teruhisa Kurokawa; 輝久黒川
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1998-03-18
Filing date: 1999-01-21
Publication date: 2000-03-14
Anticipated expiration: 2019-01-21
Also published as: JP3511476B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高出力サイクル運転においても、良好な充放
電特性を維持し、特に電気自動車のモータ駆動用として
好適に用いられるリチウム二次電池を提供する。【解決手段】正極板２と負極板３とを多孔性ポリマー
からなるセパレータ４を介して捲回または積層した内部
電極体１を電池ケース１７に収容したリチウム二次電池
である。正極板２に接続される複数の正極タブ５Ａのそ
れぞれの抵抗値を正極タブ５Ａの平均抵抗値の±２０％
の範囲内とし、及び、負極板３に接続される複数の負極
タブ５Ｂのそれぞれの抵抗値を負極タブ５Ｂの平均抵抗
値の±２０％の範囲内とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生産性が高く、
高出力サイクル運転においても、良好な充放電特性が維
持されるように、電流取出経路における集電用のタブ並
びにタブの両端の接続部分における抵抗の均一化が図ら
れた、特に電気自動車のモータ駆動用として好適に用い
られるリチウム二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護運動の高まりを背景と
して、二酸化炭素等の排出規制が切に望まれる中、自動
車業界ではガソリン車等の化石燃料を使用する自動車に
替えて、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車
（ＨＥＶ）の導入を促進する動きが活発になっている。
このＥＶ、ＨＥＶ実用化の鍵を握るモータ駆動用電池と
してのリチウム二次電池には、電池容量が大きいことの
みならず、自動車の加速性能や登坂性能に大きな影響を
及ぼす電池出力もまた大きいことが求められている。

【０００３】一般的に、リチウム二次電池の内部電極
体は、正極板と負極板とを多孔性ポリマーフィルムから
なるセパレータを介して正極板と負極板とが直接に接触
しないように捲回又は積層して構成されている。たとえ
ば、図１に示すように、捲回型の内部電極体１は、正極
板２と負極板３とをセパレータ４を介して捲回して作製
され、正極板２及び負極板３（以下、「電極板２・３」
という。）のそれぞれに正極タブ５Ａ及び負極タブ５Ｂ
（以下、「タブ５Ａ・５Ｂ」と記す。）が配設される。

【０００４】そして、タブ５Ａ・５Ｂの、電極板２・
３と接続された反対側の端部は、外部端子１１若しくは
外部端子１１に導通する内部端子部材１２といった電流
取出端子１３に取り付けられる。すなわち、タブ５Ａ・
５Ｂは、電極板２・３からの集電を行うとともに、電流
取出端子１３と導通するリード線としての役割を担って
いる。なお、外部端子は電流を電池外部に取り出すため
の電極端子であり、内部端子部材は電池内部において一
時的に電流を集電する部材であり、電流取出端子とはこ
れらを総称したものである。従って、外部端子と内部端
子部材とを一体化して、電流取出端子を構成することも
可能である。

【０００５】ここで、図２に、内部電極体１を展開し
たときの電極板２・３の平面図を示す。電極板２・３
は、正極板２についてはアルミニウム等、負極板３につ
いては銅等の金属箔等を集電基板１５として用い、それ
ぞれに電極活物質１６を塗布して形成されている。タブ
５Ａ・５Ｂは、このような集電基板１５の一辺に配設さ
れるために、薄帯状のものを用いることが好ましく、一
つのタブ５が、電極板２・３における一定面積からの集
電を行うように、ほぼ等間隔に配設されることが好まし
い。なお、一般的に、タブ５の材質は、タブ５が取り付
けられる集電基板１５の材質と同じものとされる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＥＶ若し
くはＨＥＶ用のリチウム二次電池では、電池１本当たり
に、１００Ａ以上の電流が流れる場合がある。このよう
な大電流が流れた場合にも、電池の出力ロスが小さくな
るように、電池全体の内部抵抗をできるだけ小さくする
必要がある。

【０００７】従って、内部電極体の抵抗を小さくする
ことが好ましいことはいうまでもないが、ここで、前述
した内部電極体（電極板）と電流取出端子までの接続経
路に注目すると、集電基板、タブ及び電流取出端子の部
材そのものの抵抗が小さいことが好ましい。しかしなが
ら、集電基板については、材料が限定されることと、電
池形状やエネルギー密度の点からの制約により、抵抗値
を小さくするにも一定の限度がある。

【０００８】一方、タブ並びに電流取出端子は、その
形状が内部電極体を収容する電池ケースと内部電極体と
の隙間に納まる限りにおいて、自由に形状を設定するこ
とができる点で、抵抗値の設定に許容幅がある。また、
タブと集電基板とは、溶接により一体化されるためにこ
れらの接続部分の抵抗は、極端な溶接不良を除いては大
きく変化することはないが、タブと電流取出端子との接
続については、種々の方法が考えられるため、接触抵抗
を低減する余地が残されている。

【０００９】たとえば、特に、薄帯状のタブについて
は、一定方向に積み重ねることで束ねる方法が、電池の
作製工程上、容易で好ましく、また、電池内部の構造が
複雑にならないために好ましい。しかし、この場合に
は、タブの枚数が多くなると、タブどうしの接触数が多
くなるため、各タブの接触面での接触抵抗が大きくなる
と共に、接触抵抗のバラツキも大きくなるという問題を
生ずる。従って、接触抵抗の低減を図りつつ、接触抵抗
のバラツキをも低減するためには、タブの固定方法並び
に使用材料について詳細に検討する必要があると考えら
れる。

【００１０】にもかかわらず、従来、このタブや電流
取出端子自体の材質、及びタブと電流取出端子との接続
方法については、タブ及び電流取出端子自体の抵抗及び
これらの接続抵抗が、電池全体の内部抵抗からみれば、
大きな割合を占めるものではなかったために重要視され
ず、そのため、タブと電流取出端子の接続によって生ず
る抵抗のバラツキ（分布）が、出力特性や充放電サイク
ル運転特性に及ぼす影響については、これまで明らかと
なっていなかった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した従
来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、すなわ
ち、本発明によれば、正極板と負極板とを多孔性ポリマ
ーからなるセパレータを介して捲回又は積層した内部電
極体を用いたリチウム二次電池であって、当該正極板に
接続される少なくとも複数の正極タブのそれぞれの抵抗
値が当該正極タブの平均抵抗値の±２０％の範囲内にあ
り、及び、当該負極板に接続される少なくとも複数の負
極タブのそれぞれの抵抗値が当該負極タブの平均抵抗値
の±２０％の範囲内にあることを特徴とするリチウム二
次電池、が提供される。ここでいう「タブの抵抗値」と
は、タブと電流取出端子との接触抵抗を含む、即ち、正
極板又は負極板と接続されたタブの一端の部分と、タブ
の他端に接続された電流取出端子との間の抵抗をいい、
部材としてのタブそのものの抵抗値ではない。

【００１２】また、本発明によれば、正極板と負極板
とを多孔性ポリマーからなるセパレータを介して捲回又
は積層した内部電極体を用いてなるリチウム二次電池で
あって、当該正極板及び当該負極板にそれぞれ接続され
る正極タブ及び負極タブ、及び／又は、当該正極タブ及
び当該負極タブを各極毎に集合接続する電流取出端子
に、Ｏ材が用いられていることを特徴とするリチウム二
次電池、が提供される。

【００１３】このような本発明のリチウム二次電池に
おいては、正極タブ及び負極タブを、各極毎に、複数枚
を１箇所に集結して、圧着若しくは溶接によって１個の
電流取出端子に接続することが好ましい。また、正極タ
ブ及び負極タブを、各極毎に、複数枚を予め圧着若しく
は溶接若しくはハトメにより一体化した後、電流取出端
子に圧着若しくは溶接又はネジ止めして接続することも
好ましい。なお、ここで、電流取出端子を各極毎に１個
のみ配設した構造、即ち、全ての正極タブを１個の電流
取出端子に集合接続し、負極タブについても同様とする
と、電池の作製も容易となり、また、タブの抵抗（電流
取出端子との接触抵抗を含む、以下、同様。）のバラツ
キも抑えられ、好ましい。

【００１４】１枚のタブの厚みは、好適には５μｍ以
上１００μｍ以下とされ、電流取出端子１個に集合接続
されるタブの総厚が２００μｍ以上である場合や、電流
取出端子１個に集合接続されるタブが少なくとも１０枚
以上である場合に、タブの抵抗のバラツキの低減、即ち
抵抗均一化の効果が大きく現れる。このようなタブの抵
抗均一化は、電池容量が５Ａｈ以上のリチウム二次電池
において、充放電特性等の向上という形で顕著に効果が
現れる。こうして、得られる優れた充放電特性を利用し
て、本発明のリチウム二次電池は、電気自動車用若しく
はハイブリッド電気自動車用リチウム二次電池として好
適に採用される。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のリチウム二次電池は、
正極板・負極板から電極取出端子までの抵抗が均一化さ
れていることから、正極板・負極板からの集電の均一
化、及び正極板・負極板内での電池反応の均一化が図ら
れ、大電流を安定して放電することができるとともに、
局部的な電池材料の劣化が抑制されるために、サイクル
運転においても優れた耐久性を有する。以下、本発明の
実施形態について説明するが、本発明が以下の実施の形
態に限定されるものでないことはいうまでもない。

【００１６】本発明におけるリチウム二次電池（以
下、「電池」という。）の内部電極体は、正極板と負極
板とを多孔性ポリマーフィルムからなるセパレータを介
して正極板と負極板とが直接に接触しないように捲回又
は積層して構成されている。具体的には、捲回型の内部
電極体１は、先に図１に示したように、正極板２と負極
板３とをセパレータ４を介して捲回して形成され、電極
板２・３にタブ５Ａ・５Ｂが設けられる。

【００１７】一方、積層型の内部電極体７は、図３に
示すように、正極板８と負極板９とをセパレータ１０を
介しながら交互に積層し、正負各電極板８・９（以下、
「電極板８・９」という。）のそれぞれに正極タブ６Ａ
及び負極タブ６Ｂが接続される。このようなタブを電池
要素の基準とすると、内部電極体１・７は、対向する正
極板２・８及び負極板３・９からなる複数の要素電池
が、並列に接続された構造とみなすことができる。

【００１８】正極板２・８及び負極板３・９は、とも
に集電基板にそれぞれの電極活物質を塗布して薄板状に
形成される。集電基板の形態としては、箔、メッシュ等
が挙げられ、本発明においては、正極板２・８用の集電
基板としてアルミニウム箔が、負極板３・９用の集電基
板としては銅箔が、それぞれ好適に用いられる。

【００１９】そして、上記いずれの構造を有する電池
であっても、一般的に、正極活物質としては、コバルト
酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）やニッケル酸リチウム（Ｌ
ｉＮｉＯ₂）あるいはマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ₂Ｏ
₄）等のリチウム遷移金属複合酸化物が用いられる。な
お、これら正極活物質の導電性を向上させるために、ア
セチレンブラックやグラファイト粉末等のカーボン粉末
を電極活物質に混合することが頻繁に行われる。一方、
負極活物質としては、ソフトカーボンやハードカーボン
といったアモルファス系炭素質材料や天然黒鉛、人造黒
鉛等の炭素質粉末が用いられる。

【００２０】セパレータ４・１０としては、マイクロ
ポアを有するリチウムイオン透過性のポリエチレンフィ
ルムを、多孔性のリチウムイオン透過性のポリプロピレ
ンフィルムで挟んだ三層構造としたものが好適に用いら
れる。これは、内部電極体の温度が上昇した場合に、ポ
リエチレンフィルムが約１３０℃で軟化してマイクロポ
アが潰れてリチウムイオンの移動、すなわち電池反応を
抑制する安全機構を兼ねたものである。そして、このポ
リエチレンフィルムを、より軟化温度の高いポリプロピ
レンフィルムで挟持することによって、セパレータ４・
１０と電極板（２・３）・（８・９）との接触・溶着を
防止することができる。

【００２１】次に、タブと内部電極体（電極板）及び
電流取出端子との接続方法について、捲回型の内部電極
体１の場合を例に説明する。前述したように、図２は、
図１に示した捲回型の内部電極体１を展開したときの電
極板２・３の平面図であるが、ここで、電池容量が一定
の場合には、電極板２・３の幅Ｄを長く取れば、その捲
回方向長さＬを短くすることができる。

【００２２】しかし、電極板２・３の幅Ｄが長い場合
には、タブ５Ａ・５Ｂが取り付けられた辺に対向する辺
の近傍の電極活物質１６と、タブ５Ａ・５Ｂとの距離が
長くなるために、内部抵抗が大きくなるという不都合が
生ずる。このため、電極板２・３の幅は、通常、１０ｃ
ｍ〜４０ｃｍの範囲に設定することが好ましく、電極板
２・３の幅がこのような範囲にある場合に、タブ５Ａ・
５Ｂの電極板２・３への捲回方向長さＬにおける配設数
は、１ｍ当たりに約６〜１０枚程度とすることが好まし
い。

【００２３】また、タブ５Ａ・５Ｂの電極板２・３へ
の配設は、後述する図１１に示すように、電池内部が煩
雑な構造にならず、また、電流取出端子１３との取り付
けが行い易いように、電極板２・３を捲回したときに、
タブ５Ａ・５Ｂが内部電極体１の径方向にほぼ直線上に
並ぶように配設されることが好ましい。

【００２４】電極板２・３とタブ５Ａ・５Ｂとの接続
方法としては、抵抗溶接又は超音波溶接が挙げられる
が、極端な溶接不良を除いて、タブ５Ａ・５Ｂと電極板
２・３との接触抵抗が大きく異なることはない。しか
し、タブ５Ａ・５Ｂと電極板２・３との接触抵抗がほぼ
一定となるようにすることが好ましいことはいうまでも
ない。

【００２５】こうしてほぼ等間隔に配設されたタブ５
Ａ・５Ｂはそれぞれ、電極板２・３におけるほぼ同等の
電極面積における電池反応に関与する電子の伝達に寄与
することとなる。ところが、ここで電流取出端子から電
極板２・３に至る集電経路に抵抗のバラツキがあると、
電流の取り出しにもバラツキが生ずることとなる。すな
わち、抵抗が小さくなるように接続されたタブに電流が
集中する可能性があり、この場合、電池反応が均一にな
らないばかりでなく、最も電池反応が活発に行われる部
分（低抵抗のタブが接続された部分）で材料劣化が急速
に進む問題も危惧される。

【００２６】このような問題を回避するために、本発
明においては、正極板２に接続される少なくとも複数の
正極タブ５Ａのそれぞれ抵抗値が、正極タブ５Ａの平均
抵抗値の±２０％の範囲内とされ、負極タブ５Ｂについ
ても同様とされる。なお、ここでいうタブの抵抗値と
は、前記問題点からも明らかなように、タブと電流取出
端子との接触抵抗を含む、即ち、正極板又は負極板と接
続されたタブの一端の部分と、タブの他端に接続された
電流取出端子との間の抵抗をいい、部材としてのタブそ
のものの抵抗値ではない。

【００２７】このため、全てのタブ５を、１箇所に集
結して、圧着若しくは溶接により電流取出端子に接続す
ることが好ましい。但し、電流取出端子を各極毎に２個
以上設けることも可能であり、この場合には、電流取出
端子毎に前記抵抗分布の条件を満足するのではなく、各
極毎の全てのタブについて前述した条件を満足すること
が必要となる。即ち、電流取出端子毎におけるタブの接
続状態をほぼ一定とすることが必要とされる。

【００２８】具体的には、図４に示すように、電池キ
ャップ２３に取り付けられる電流出力端子１３としてリ
ベット２２を用い、タブ５Ａ（５Ｂ）をそれぞれまとめ
てリベット２２に圧着により接続することが可能であ
る。この場合でも、圧着の圧力によって、タブ５Ａ（５
Ｂ）の抵抗値を上記抵抗分布範囲に納めることができ
る。なお、圧着の代わりに溶接によりタブ５Ａ（５Ｂ）
をリベット２２に接続してもよいし、タブ５Ａ（５Ｂ）
をリベット２２に圧着した後、その接続部分をさらに溶
接して一体化しても構わない。

【００２９】また、図５に示すように、銅板又はアル
ミニウム板等の金属板２６を用いて、複数の、好ましく
は全てのタブ５Ａ（５Ｂ）を予め圧着により一体化した
後、電流取出端子１３たるボルト２４に嵌挿し、ナット
２５で締め付けてネジ止めする接続方法も好適に用いら
れる。なお、タブ５Ａ（５Ｂ）の一体化には、圧着の他
に溶接若しくはハトメといった方法を用いることがで
き、一体化されたタブ５Ａ（５Ｂ）の電流取出端子１３
への取り付けにおいては、溶接や圧着といった方法を用
いることもできる。

【００３０】さて、前述したように、電極板２・３の
集電基板としては金属箔が好適に用いられることから、
タブ５もまた薄帯状のものが好適に用いられ、その厚み
は、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。
ここで、本発明においては、正極タブ５Ａとしてアルミ
ニウム製の、負極タブ５Ｂとして銅製若しくはニッケル
製のものが、それぞれ好適に用いられる。

【００３１】なお、前述した問題点に鑑みると、電極
板２・３の双方において、抵抗のばらつきに関する前記
条件を満足することが最も好ましいが、一方の電極板の
みでも前記条件を満たせば、従来技術と比較して、電池
特性の向上が図られる。

【００３２】また、タブ５Ａ・５Ｂは電流取出端子１
３へ集合接続されるのに対し、タブ５Ａ・５Ｂと電極板
２・３との接続箇所はタブ５Ａ・５Ｂの数ほどあること
から、タブの長さとしてそれぞれ最短のものを用いよう
とすると、各タブの抵抗値に差が生ずることとなり、好
ましくない。このため、使用するタブは最も長い長さを
必要とするものに合わせるか、又は、長さの異なるタブ
を用いる場合には、厚みと幅を変えることで、抵抗値を
調節して同等とすることが好ましい。

【００３３】さて、上述したタブの電流取出端子との
接続においては、タブ及び／又は電流取出端子の材質も
また、生産性と抵抗のバラツキの状態に大きな影響を及
ぼすと考えられる。このことを考慮し、本発明において
は、タブ及び／又は電流取出端子としてＯ材からなるも
のが好適に用いられる。

【００３４】Ｏ（オー）材とは、別名、焼き鈍し材或
いはＡ材と呼ばれているもので、軟化焼鈍（溶体化処理
を含む）後に、冷間加工を加えていないか、若しくは硬
化が起こらない程度の軽い冷間加工を加えた材料をい
い、冷間加工を行ったＨ材と区別されるものである。

【００３５】タブを電流取出端子に集合接続した場合
にあっては、タブは曲げられる等して電池ケース内に収
納される場合が多いが、ここで、タブがＯ材からなる場
合には、加えられた力によって容易に撓み、また反発力
も小さいので、電池の製造工程における電流取出端子が
取り付けられたキャップの位置決めと固定作業が容易に
行えるようになる利点がある。また、タブにＯ材を用い
た場合には、特に圧着によってタブを束ねた場合には、
タブ間の接触状態を良好に保つことができる利点があ
る。

【００３６】電流取出端子についても、例えば、図４
に示したリベット２２にＯ材を用いた場合には、圧着を
施す部分の展性が大きく、圧着によるリベット２２の破
損が回避され易くなり、生産歩留まりが向上する他、タ
ブとの接触も良好に保つことができるようになり、タブ
と電流取出端子との間の接触抵抗のバラツキの低減に寄
与する利点がある。従って、タブ及び電流取出端子の双
方にＯ材を用いることが好ましい。

【００３７】さて、上述したタブの集合接続の方法を
採用する場合や、タブ及び／又は電流取出端子にＯ材を
用いる場合には、電流取出端子１個に集合接続するタブ
の総厚を２００μｍ以上としたとき、並びに、電流取出
端子１個に集合接続するタブを少なくとも１０枚以上と
したときに、タブの抵抗のバラツキを抑える効果が大き
く現れ、好ましい。

【００３８】以上、捲回型の内部電極体１を中心に説
明してきたが、積層型の内部電極体７を形成する電極板
８・９についても、同様であることはいうまでもなく、
電極板８・９の１枚当たりに複数枚のタブを配設して、
或いは１枚の電極板８・９に１枚の正極タブ６Ａ及び負
極タブ６Ｂをそれぞれ接続して、電流取出端子に接続す
ることができる。

【００３９】上述した電池構造を採用することによ
り、１つの電池における内部電極体からの電流の取り出
しが、各タブを通じて均等に行われるようになるため、
充放電効率の向上、大電流放電の容易化、耐久性の向上
が図られる。このような効果は、特に多数のタブの配設
を必要とする電池容量が５Ａｈ以上の大容量電池におい
て顕著に現れ、本発明の電池は、ＥＶ用若しくはＨＥＶ
用の電池として好適に用いることができる。以下、本発
明を実施例により説明するが、本発明が以下の実施例に
限定されるものでないことはいうまでもない。

【００４０】

【実施例】（タブの抵抗測定）電池の作製にあたっ
て、まず、タブの電流取出端子への接続方法の違いによ
る抵抗のバラツキを調べるために、図４に示したよう
な、タブ５Ａ（５Ｂ）を電流取出端子たるリベット２２
に圧着する接続方法を用いて、アルミニウム箔からなる
正極タブを３０枚束ねてアルミニウム製の正極リベット
に圧着し、一方、銅箔からなる負極タブを３０枚束ね
て、銅製の負極リベットに圧着した。こうしてタブの圧
着された正極リベットと負極リベットを一組とし、この
とき、圧着圧力を１ｔｏｎ／ｃｍ²としたものを実施例
１とし、圧着圧力を２ｔｏｎ／ｃｍ²としたものを実施
例２とする。

【００４１】次に、図６に示すように、１Ａの電流を
タブ５Ａ（５Ｂ）のそれぞれとリベット２２との間に流
したときの電圧を測定することで、タブ５Ａ（５Ｂ）の
抵抗値を測定した。そして、得られた抵抗値の平均値を
計算し、タブ５Ａ（５Ｂ）それぞれの抵抗値を、平均値
を１００％として規格化することで、抵抗値の分布を求
めた。

【００４２】一方、比較例１として、上記実施例１、
２と同様の方法により、圧着圧力を５００ｋｇ／ｃｍ²
としてタブをリベットに圧着し、タブの抵抗値の測定を
行った。更に、比較例２として、図７に示すように、ボ
ルト２４とナット２５からなる電流取出端子を用い、３
０枚のタブ５Ａ（５Ｂ）を、図５に示したように予め一
体化することなく、個々のタブ５Ａ（５Ｂ）をネジ止め
した構造とし、上記実施例１、２と同様の方法により、
タブ５Ａ（５Ｂ）それぞれの抵抗値の測定を行った。

【００４３】上記実施例１、２及び比較例１、２にお
ける正極タブ５Ａの抵抗のバラツキの様子を図８に示
す。実施例１、２においては、正極タブ５Ａの抵抗のバ
ラツキが、平均値の±２０％以内に納まっているが、比
較例１、２においては、抵抗のバラツキは、平均値の±
２０％の範囲を超えて広くなっていることがわかる。な
お、図示してはいないが、負極タブ５Ｂの抵抗のバラツ
キも図８と同様の分布を示し、実施例１、２及び比較例
１では平均値の±２０％以内に納まっていたが、比較例
２ではこの範囲に収まっていなかった。比較例１におい
て、正極タブ５Ａで抵抗のバラツキが大きく、負極タブ
５Ｂで抵抗のバラツキが小さくなった理由は、後述する
ように、材質とその表面に形成される酸化被膜の性質に
起因するものと考えられる。

【００４４】この結果は、以下のように説明される。
すなわち、まず、比較例２のボルト２４とナット２５を
用いた場合にあっては、図９に示すように、タブ５Ａ
（５Ｂ）には、ボルト２４のネジ山２７に差し込むため
の穴が設けられるが、この穴径はボルト２４のネジ山２
７の径よりも大きく、しかもタブ５Ａ（５Ｂ）が薄いた
めに、タブ５Ａ（５Ｂ）の穴の側面がネジ山２７と接触
する面積は非常に小さい。従って、タブ５Ａ（５Ｂ）の
電流は、矢印５０で示されるように隣接するタブ５Ａ
（５Ｂ）を通じてボルト２４へと流れるか、あるいは隣
接するタブ５Ａ（５Ｂ）及びナット２５を介してボルト
２４へと流れることとなり、矢印６０で示される方向に
は流れ難い。

【００４５】一方、実施例１、２及び比較例１の場合
のように、リベット２２を用いた場合も同様であり、こ
の場合にも、図１０に示されるように、タブ５Ａ（５
Ｂ）の側面がリベット２２と接触する面積は大変小さい
ものとなるので、タブ５Ａ（５Ｂ）の電流は矢印５０で
示される方向に、すなわち隣接するタブ５Ａ（５Ｂ）を
通じてリベット２２へ流れ、矢印６０で示される方向で
は流れ難くなる。

【００４６】つまり、上記実施例１、２、比較例１、
２のいずれの場合であっても、電流はタブ５Ａ（５Ｂ）
どうしの接触界面を通過して流れることとなる。このた
め、束ねられたタブ５Ａ（５Ｂ）の中では、中心部に位
置するものほど、ボルト２４若しくはリベット２２との
間の接触界面の数が多くなって抵抗値が大きくなること
となる。

【００４７】従って、タブの抵抗のバラツキを低減す
るためには、タブに生ずる接触界面の抵抗を低減する必
要がある。ここでアルミニウム箔からなるタブについて
は、その表面にアルミナの絶縁性被膜が形成されやすい
ことが知られており、薄帯状のタブを数多く束ねるほ
ど、タブの抵抗分布に対する絶縁性被膜の影響が大きく
なる。そこで、タブの抵抗のバラツキを低減するために
は、絶縁性被膜を破壊してタブ本来の金属材料部分での
接触を確保することが必要となる。

【００４８】このことは銅箔からなるタブについても
同様である。但し、銅箔の表面に生成する酸化被膜は半
導体であるために、アルミニウム箔を用いる場合よりは
接触界面の影響は小さい。しかしながら、電子伝導性は
当然に金属の方が半導体よりも勝るために、銅箔につい
ても表面の酸化被膜を破壊して金属どうしの接触を確保
することが好ましい。

【００４９】従って、タブと電流取出端子との接続に
は、圧着等の金属どうしの接触を確保できる方法が好ま
しく、実施例１、２では、適正な圧力での圧着を行うこ
とにより、タブ表面の酸化被膜が破壊されて金属材料ど
うしの接触が確保された結果、タブの抵抗のバラツキが
抑えられたものと考えられる。但し、圧着を用いた場合
であっても、比較例１の結果に示されるように、圧着圧
力が小さい場合には、酸化被膜の破壊が一様でなく、そ
の結果、タブの接続状態にむらが生じて圧着の効果が得
られないと考えられる。また、比較例２では、ネジ止め
の締め付け圧力が、タブの酸化被膜を破壊するために必
要な圧力に達し難いと考えられ、その結果としてタブの
抵抗のバラツキが大きくなったものと推測される。

【００５０】なお、タブの抵抗のバラツキを平均値±
２０％以内に納めるためには、タブとしてアルミニウム
箔を用いた場合には、圧着圧力が１ｔｏｎ／ｃｍ²以上
５０ｔｏｎ／ｃｍ²以下でなければならず、一方、銅箔
を用いた場合には、５００ｋｇ／ｃｍ²以上１００ｔｏ
ｎ／ｃｍ²以下としなければならなかった。

【００５１】このように、抵抗値バラツキを所定の範
囲内に納めるために、アルミニウム箔と銅箔とで、必要
な圧力の範囲に差が生じた理由の一つとしては、アルミ
ニウム箔の方が銅箔よりも酸化被膜が形成されやすいこ
と、及び上述した酸化被膜の電気的性質の違いが考えら
れる。なお、タブの圧着圧力の上限は、タブがリベット
の端部で切れる等の損傷が生じたときの圧力である。

【００５２】（電池の作製）リチウム二次電池は以下
の方法にて作製した。まず、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄粉体を正極活
物質として、これに導電性を付与するためのアセチレン
ブラックを添加し、さらに、バインダ及び溶媒を混合し
てペーストを作製し、このペーストを厚さ２０μｍのア
ルミニウム箔の両面に塗布して、捲回方向長さ３６００
ｍｍ×幅２００ｍｍの電極面形状を有する正極板を作製
した。一方、高黒鉛化炭素粉末を負極活物質として、こ
れにバインダ、溶媒を混合してペーストを作製し、厚さ
１０μｍの銅箔の両面に塗布し、捲回方向長さ４０００
ｍｍ×幅２００ｍｍの電極面形状を有する負極板を作製
した。

【００５３】次に、図１１に示すように、作製した正
極板２と負極板３とを、幅２１０ｍｍのポリプロピレン
製セパレータ４を用いて絶縁しながら捲回しつつ、同時
に、上記実施例１等に用いたものと同じアルミニウム製
の正極タブ５Ａ、及び銅製の負極タブ５Ｂを、それぞれ
３０枚が、内部電極体１の径方向にほぼ直線上に並び、
かつ、各電極板２・３を展開したときにほぼ等間隔に配
設されるように、しかも、内部電極体１の一端に一方の
電極が形成されるように、電極板２・３に、超音波溶接
により取り付けた。

【００５４】作製した内部電極体１をアルミニウム製
の電池ケース１７に嵌挿し、上記実施例１と同じ方法を
用いて、正負各極用タブ５Ａ・５Ｂを、１ｔｏｎ／ｃｍ
²の圧力にて、それぞれ電流取出端子たる正負各極用リ
ベット２２Ａ・２２Ｂに圧着し、負極リベット２２Ｂに
電池キャップを取り付けて電池ケース１７の負極側を封
止した後、開口している電池ケース１７の正極側から、
ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＥＣ（ジエチルカー
ボネート）の混合溶媒に、電解質ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ
％濃度となるように溶解した電解液を注入し、その後、
正極リベット２２Ａに電池キャップを取り付けて電池ケ
ース１７を密封した。なお、電池ケース１７の封止は正
極側から行ってもかまわない。このようにして、上記実
施例１のタブと電流取出端子との接続方法を用いて作製
した電池を実施例１の電池とする。

【００５５】続いて、タブと電流取出端子との接続方
法以外は、実施例１の電池と同様にして、タブと電流取
出端子との接続方法として、上記実施例２及び比較例
１、２による方法を用いて、それぞれ電池を作製した。
こうして作製された電池を、それぞれ実施例２の電池、
比較例１の電池、比較例２の電池とする。

【００５６】作製した電池の電池容量は、いずれも２
５Ａｈであったが、その充放電特性の評価をサイクル運
転試験により行った。ここで、充電は、２５Ａ定電流−
４．１Ｖ定電圧充電により行い、放電は、放電レートを
１Ｃ（２５Ａ）とした定電流放電により、放電終止電圧
２．５Ｖまで行い、この充放電を繰り返すこととした。
そして、各回の放電容量を、初回の放電容量を１００％
として規格化した。

【００５７】図１２に、サイクル運転試験における放
電容量の変化の様子を示す。タブの抵抗のバラツキの小
さい実施例１、２の電池は容量低下が小さく、両者でそ
の変化に大差はなかった。一方、正負極タブの双方にお
いて抵抗のバラツキが大きかった比較例２の電池では大
きな容量低下が認められ、正極タブのみの抵抗のバラツ
キが大きく、負極タブの抵抗のバラツキが小さい比較例
１は、実施例１、２と比較例２との中間的な特性を示し
た。このような結果は、タブの抵抗のバラツキに起因し
て、内部電極体における電池反応に不均一が生じ、部分
的に正負各電極板に劣化が生じていることに起因するも
のと考えられる。

【００５８】

【発明の効果】上述の通り、本発明のリチウム二次電
池は、複数のタブの抵抗のバラツキが一定範囲内に収め
られているために、電極板からの集電が均一化され、か
つ、内部電極体内での電池反応の均一化が図られ、大電
流を安定して放電することができるという優れた効果を
奏する。これにより、局部的な電池材料の劣化が抑制さ
れ、サイクル運転においても優れた耐久性を有する優れ
た効果をも奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】捲回型内部電極体の構造を示す斜視図であ
る。

【図２】捲回型内部電極体における正負各電極板を展
開した状態を示す平面図である。

【図３】積層型内部電極体の構造の一実施形態を示す
斜視図である。

【図４】本発明のリチウム二次電池におけるタブと電
流取出端子との接続方法の一実施形態を示す断面図であ
る。

【図５】本発明のリチウム二次電池におけるタブと電
流取出端子との接続方法の別の実施形態を示す説明図で
ある。

【図６】本発明のリチウム二次電池におけるタブの抵
抗測定方法を示す説明図である。

【図７】比較例２のリチウム二次電池におけるタブと
電流取出端子との接続方法を示す説明図である。

【図８】実施例及び比較例におけるタブの抵抗のバラ
ツキを示す説明図である。

【図９】タブからボルト及びナットからなる電流取出
端子への電流の流れを示す説明図である。

【図１０】タブからリベットからなる電流取出端子へ
の電流の流れを示す説明図である。

【図１１】本発明のリチウム二次電池の作製におけ
る、タブの電流取出端子への接続までの工程を示す説明
図である。

【図１２】実施例及び比較例におけるサイクル運転試
験結果を示す説明図である。

【符号の説明】１…内部電極体、２…正極板、３…負極板、４…セパレ
ータ、５Ａ・６Ａ…正極タブ、５Ｂ・６Ｂ…負極タブ、
７…内部電極体、８…正極板、９…負極板、１０…セパ
レータ、１１…外部端子、１２…内部端子部材、１３…
電流取出端子、１５…集電基板（金属箔等）、１６…電
極活物質、１７…電池ケース、２２…リベット、２２Ａ
…正極リベット、２２Ｂ…負極リベット、２３…電池キ
ャップ、２４…ボルト、２５…ナット、２６…金属板、
２７…ネジ山、５０…電流の流れ、６０…電流の流れ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極板と負極板とを多孔性ポリマーから
なるセパレータを介して捲回又は積層した内部電極体を
用いたリチウム二次電池であって、当該正極板に接続される少なくとも複数の正極タブのそ
れぞれの抵抗値が当該正極タブの平均抵抗値の±２０％
の範囲内にあり、及び、当該負極板に接続される少なく
とも複数の負極タブのそれぞれの抵抗値が当該負極タブ
の平均抵抗値の±２０％の範囲内にあることを特徴とす
るリチウム二次電池。
【請求項２】正極板と負極板とを多孔性ポリマーから
なるセパレータを介して捲回又は積層した内部電極体を
用いたリチウム二次電池であって、当該正極板及び当該負極板にそれぞれ接続される正極タ
ブ及び負極タブ、及び／又は、当該正極タブ及び当該負
極タブを各極毎に集合接続する電流取出端子に、Ｏ材が
用いられていることを特徴とするリチウム二次電池。
【請求項３】当該正極タブ及び当該負極タブが、各極
毎に、複数枚が１箇所に集結されて、圧着若しくは溶接
により１個の電流取出端子に接続されていることを特徴
とする請求項１又は２記載のリチウム二次電池。
【請求項４】当該正極タブ及び当該負極タブが、各極
毎に、複数枚が予め圧着若しくは溶接若しくはハトメに
より一体化された後に、電流取出端子に圧着若しくは溶
接又はネジ止めして接続されていることを特徴とする請
求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。
【請求項５】当該電流取出端子が、各極毎に１個のみ
配設されていることを特徴とする請求項３又は４記載の
リチウム二次電池。
【請求項６】当該正極タブ及び当該負極タブの１枚の
厚みが５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とす
る請求項１〜５のいずれか一項に記載のリチウム二次電
池。
【請求項７】当該電流取出端子１個に集合接続される
タブの総厚が、２００μｍ以上であることを特徴とする
請求項６記載のリチウム二次電池。
【請求項８】当該電流取出端子１個に集合接続される
タブが、少なくとも１０枚以上であることを特徴とする
請求項６又は７記載のリチウム二次電池。
【請求項９】電池容量が５Ａｈ以上であることを特徴
とする請求項１〜８のいずれか一項に記載のリチウム二
次電池。
【請求項１０】電気自動車用若しくはハイブリッド電
気自動車用として用いられることを特徴とする請求項１
〜９のいずれか一項に記載のリチウム二次電池。