JP2001236947A - 電極及び電池、並びにそれらの製造方法 - Google Patents
電極及び電池、並びにそれらの製造方法Info
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Abstract
場合であっても、リード接続部とリードとの接合部分に
おける電気抵抗が小さく、優れた接合強度及び放電負荷
特性を有する。 【解決手段】 集電体4と上記集電体4上に形成された
活物質層5と上記活物質層5が形成されずに両面とも集
電体4が露出しているリード接続部6とを有する電極シ
ート1と、リード2と、金属片3とを有し、上記リード
接続部6と上記リード2と上記金属片3とが重ね合わさ
れて接合されている。
Description
た電極及び電池、並びにそれらの製造方法に関する。
体型ビデオテープレコーダ、携帯情報端末等の小型のポ
ータブル電子機器が開発されている。これらポータブル
電子機器の小型化・高性能化に対応して、これら電子機
器に使用するためのポータブル電源として小型且つ軽量
で、高性能を有する電池の開発が強く要請されている。
子機器を駆動させるためには、電池の放電負荷特性が重
要であり、これを実現するために電解液、活物質等につ
いての研究が活発になされてきた。
部のような電池反応に関与しない構成部材も、電池の性
能を左右する。特に電池の放電負荷特性を向上させるた
めには、これらの構成部材の抵抗を小さくすることが重
要となってくる。
るゲル状電解質電池は、負極、ゲル状電解質及び正極を
積層してなる電極シートと、1枚のラミネートシートを
2つ折りにして電極シートを内部に封入する外装ケース
と、外装ケースの外に一端を引き出された負極リード
と、外装ケースの外に一端を引き出された正極リードと
を有している。
電体50と、集電体上に形成された活物質層51と、活
物質層51が形成されずに集電体50が露出したリード
接続部52とから構成されている。そして、リード接続
部52には、リード53の一端が接合されている。ま
た、集電体50と活物質層51とリード接続部52とを
有する電極シートが複数積層されている場合、図15に
示すように、負極及び正極それぞれに、複数のリード接
続部52が重ね合わされ、重ね合わされたリード接続部
52には、リード53の一端が接合されている。
方法としては、例えば特開平11−233096号公報
に開示されるように、超音波溶接等の手法を用いること
ができる。これにより、スパークの発生による穴開き、
破断を生じることなく、リード接続部52とリード53
とを接合できる。
では、集電体50として用いられる金属箔が薄い場合、
リード接続部52とリード53との接合部分において、
リード接続部52とリード53との接触状態が良好であ
るとはいえなかった。このため、リード接続部52とリ
ード53との間で、十分な接合強度が得られないといっ
た不都合があった。すなわち、わずかな引っ張り力等が
かかるだけで、リード53の剥離を生じる等、機械的強
度に劣っていた。
接続部52とリード53との間の電気抵抗が大となり、
電池の内部抵抗を上昇させてしまう。この結果、電池の
放電負荷特性を低下させてしまうといった不都合があっ
た。
子が構成されている、いわゆる積層型の電池の場合、電
池反応に関与しないリード接続部52は、電池の容量向
上のためにできるだけ小さくすることが好ましいとされ
ている。この結果、積層型の電池においては、リード接
続部52とリード53との接触面積は巻回型に比べて必
然的に小さくなり、上述したような不都合が著しかっ
た。
みて提案されたものであり、リード接続部とリードとの
接触面積が小さい場合であっても、リード接続部とリー
ドとの接合部分における電気抵抗が小さく、優れた接合
強度及び放電負荷特性を有する電極及び電池、並びにそ
れらの製造方法を提供することを目的とする。
めに、本発明にかかる電極は、集電体と上記集電体上に
形成された活物質層と上記活物質層が形成されずに両面
とも集電体が露出しているリード接続部とを有する電極
シートと、リードと、金属片とを有し、上記リード接続
部と上記リードと上記金属片とが重ね合わされて接合さ
れていることを特徴とする。
接続部とリードとが接合されている部分の略中心に対応
した位置に、さらに金属片が接合されているため、リー
ド接続部とリードとの接触状態を極めて良好とすること
ができる。
明にかかる電極は、集電体と上記集電体上に形成された
活物質層と上記活物質層が形成されずに両面とも集電体
が露出しているリード接続部とを有する電極シートを複
数備える電極シート集合体と、リードと、金属片とを有
し、上記複数のリード接続部と上記リードと上記金属片
とが重ね合わされて接合されていることを特徴とする。
接続部とリードとが接合されている位置に、さらに金属
片が接合されているため、リード接続部とリードとの接
触状態を極めて良好とすることができる。
明にかかる電池は、少なくとも負極と正極と電解質とを
備えた電池であって、上記負極及び/又は上記正極は、
集電体と上記集電体上に形成された活物質層と上記活物
質層が形成されずに両面とも集電体が露出しているリー
ド接続部とを有する電極シートと、リードと、金属片と
を有し、上記リード接続部と上記リードと上記金属片と
が重ね合わされて接合されていることを特徴とする。
接続部とリードとが接合されている位置に、さらに金属
片が接合されているため、リード接続部とリードとの接
触状態を極めて良好とすることができる。そして、電池
の放電負荷特性を向上させることができる。
明にかかる電池は、少なくとも負極と正極と電解質とを
備えた電池であって、上記負極及び/又は上記正極は、
集電体と上記集電体上に形成された活物質層と上記活物
質層が形成されずに両面とも集電体が露出しているリー
ド接続部とを有する電極シートを複数備える電極シート
集合体と、リードと、金属片とを有し、上記複数のリー
ド接続部と上記リードと上記金属片とが重ね合わされて
接合されていることを特徴とする。
接続部とリードとが接合されている位置に、さらに金属
片が接合されているため、リード接続部とリードとの接
触状態を極めて良好とすることができる。そして、電池
の放電負荷特性を向上させることができる。
明にかかる電極の製造方法は、集電体と上記集電体上に
形成された活物質層と上記活物質層が形成されずに両面
とも集電体が露出しているリード接続部とを有する電極
シートと、リードとを有する電極を製造するに際し、上
記リード接続部と上記リードと金属片とを重ね合わせて
接合する金属片接合工程を有することを特徴とする。
接続部とリードとの接合部分にさらに金属片を接合する
ことで、リード接続部に対するリードの接触状態が極め
て良好な電極を得られる。
明にかかる電極の製造方法は、集電体と上記集電体上に
形成された活物質層と上記活物質層が形成されずに両面
とも集電体が露出しているリード接続部とを有する電極
シートを複数備える電極シート集合体と、リードとを有
する電極を製造するに際し、上記リード接続部と上記リ
ードと金属片とを重ね合わせて接合する金属片接合工程
を有することを特徴とする。
接続部とリードとの接合部分にさらに金属片を接合する
ことで、リード接続部に対するリードの接触状態が極め
て良好な電極を得られる。
明にかかる電池の製造方法は、少なくとも負極と正極と
電解質とを備え、上記負極及び/又は上記正極は、集電
体と上記集電体上に形成された活物質層と上記活物質層
が形成されずに両面とも集電体が露出しているリード接
続部とを有する電極シートと、リードとを有する電池を
製造するに際し、上記リード接続部と上記リードと金属
片とを重ね合わせて接合する金属片接合工程を有するこ
とを特徴とする。
接続部とリードとの接合部分にさらに金属片を接合する
ことで、リード接続部に対するリードの接触状態が極め
て良好な電池を得られる。そして、このようにして得ら
れた電池は、優れた放電負荷特性を示す。
明にかかる電池の製造方法は、少なくとも負極と正極と
電解質とを備え、上記負極及び/又は上記正極は、集電
体と上記集電体上に形成された活物質層と上記活物質層
が形成されずに両面とも集電体が露出しているリード接
続部とを有する電極シートを複数備える電極シート集合
体と、リードとを有する電池を製造するに際し、上記リ
ード接続部と上記リードと金属片とを重ね合わせて接合
する金属片接合工程を有することを特徴とする。
接続部とリードとの接合部分にさらに金属片を接合する
ことで、リード接続部に対するリードの接触状態が極め
て良好な電池を得られる。そして、このようにして得ら
れた電池は、優れた放電負荷特性を示す。
て、図面を参照しながら詳細に説明する。
示すように、電極シート1と、長尺状のリード2と、金
属片3とを有している。電極シート1は、略矩形状の集
電体4と、集電体4上に形成された活物質層5と、集電
体4から延出されて集電体4の一部が活物質層5の非形
成部として露出しているリード接続部6とから構成され
ている。
電気的接続を容易にするために、互いの一部を重ね合わ
されて、物理的・電気的に接合されている。そして、リ
ード接続部6とリード2とが接合されている部分の略中
心に対応した位置には、さらに金属片3が重ね合わされ
て接合されている。すなわち、リード2と、リード接続
部6と、金属片3とは、互いの少なくとも一部が積層さ
れて接合されている。
部分に、さらに金属片3が重ね合わされて接合されてい
るため、リード接続部6とリード2とのみで接合された
場合と比較して、リード接続部6とリード2と間の接触
状態を極めて良好とすることができる。したがって、リ
ード2とリード接続部6との接触面積が小さい場合であ
っても、リード2の引っ張り力等に対する接合強度が向
上される。それとともに、リード接続部6とリード2と
の接合部分における抵抗を低減することができる。
積であっても構わない。すなわち、図3に示すように、
金属片3が短冊形状とされ、当該金属片3の一部がリー
ド2の幅に対してはみ出した状態で接合されていても良
い。また、図4に示すように、金属片3の一主面の面積
が、リード接続部6とリード2との接触面積よりも大と
され、リード接続部6とリード2との接触面積を覆うよ
うにして金属片3が接合されていても良い。
接続部6とリード2との接触面積よりも小とされ、且
つ、金属片3はリード接続部6とリード2との接触部分
よりも内側に接合されていることが好ましい。これによ
り、例えばこの電極をラミネートシートに収納した電池
に用いたときに、金属片3の周縁部に必然的に存在する
ばりが、ラミネートシートに接触することを防止するこ
とができる。
は集電体4と同種とすることで、リード接続部6とリー
ド2との接触状態をより良好にし、接合強度が向上する
とともに、電気抵抗を減少できる。
上であることが好ましい。金属片3の厚みが0.03m
m未満であると、金属片3の厚みが薄すぎるため、リー
ド接続部6とリード2との接触状態を良好にする効果が
十分に発揮されない虞がある。
6がリード2と金属片3とで挟み込まれるようにして接
合されている場合についての説明であったが、本発明は
これに限定されるものではなく、リード接続部6とリー
ド2とが電気的に接触し、十分な接合強度を得られるな
らば、いかなる配置も可能である。例えば、リード2が
リード接続部6と金属片3とで挟み込まれて接合されて
もよい。
いてリード接続部6とリード2との接合部分に金属片3
を接合した場合の説明であったが、本発明は、集電体4
と活物質層5とリード接続部6とを有する電極シート1
が複数積層された場合であっても適用可能である。
極は、複数の電極シート1と、複数の電極シート1から
それぞれ延出されたリード接続部6と、リード2と、金
属片3とから構成されている。複数のリード接続部6は
互いに重ね合わされ、重ね合わされたリード接続部6の
最外層にリード2が重ね合わされて接合されている。そ
して、重ね合わされたリード接続部6のリード2が接合
された側とは反対側の最外層であり、リード接続部6と
リード2とが接合されている部分の略中心に対応した位
置には、さらに金属片3が重ね合わされて接合されてい
る。すなわち、複数のリード接続部6を、リード2と金
属片3とで挟み込むようにして接合することができる。
リード接続部6の間に複数枚の金属片3が挟まれた状態
で接合されることも可能である。さらにまた、図7に示
すように、重ね合わされたリード接続部6の間のいずれ
かの部位に、複数の金属片3が挟まれた状態で接合され
ることも可能である。なお、それぞれのリード接続部6
とリード2とが電気的に接触し、十分な接合強度を得ら
れるならば、いかなる配置も可能である。
とが接合している部分に対応する部分に、さらに金属片
3を接合することによって、リード接続部6とリード2
との間の接触状態が極めて良好となる。このため、リー
ド接続部6とリード2との接合強度を向上させることが
できる。また、リード接続部6とリード2との接合部分
における電気抵抗を減少させることができ、放電負荷特
性を向上させることができる。
極及び正極として使用することができる。中でも、負極
及び正極を積層して防湿性のフィルムに収納し、電解質
としてゲル状電解質又は固体電解質を用いた非水電解質
電池に好ましく使用される。ここでは、その例を挙げ、
図面を参照して説明する。
用した非水電解質電池は、図8に示すように、電池素子
7と、電池素子7を内部に封入する外装ケース8と、外
装ケース8の外に一端を引き出された負極リード9と、
外装ケース8の外に一端を引き出された正極リード10
と、負極リード9と正極リード10とを外装ケース8の
シール部S1において被覆し外装ケース8の密閉性を高
めるシーラント11とを有している。
電体12と負極活物質層13とを有する負極14と、ゲ
ル電解質層15と、正極集電体16と正極活物質層17
とを有する正極18とを積層することにより構成されて
いる。
電体12と負極集電体12上に形成された負極活物質層
13と、負極活物質層13が形成されずに負極集電体1
2が露出した負極リード接続部19とを有している。そ
して、負極リード接続部19と負極リード9とは、外部
との電気的接続を容易にするために、互いの一部を重ね
合わされて、物理的・電気的に接合されている。そし
て、負極リード接続部19と負極リード9とが接合され
ている部分の略中心に対応した位置には、さらに負極金
属片20が重ね合わされて接合されている。すなわち、
負極リード9と、負極リード接続部19と、負極金属片
20とは、互いの少なくとも一部が積層されて接合され
ている。
集電体12及び/又は負極リード9と同種の材料を用い
ることが好ましい。例えば、負極金属片20として、
銅、ニッケル、ステンレス、等を用いることができる。
電体16と正極集電体16上に形成された正極活物質層
17と、正極活物質層17が形成されずに正極集電体1
6が露出した正極リード接続部21とを有している。そ
して、正極リード接続部21と正極リード10とは、外
部との電気的接続を容易にするために、互いの一部を重
ね合わされて、物理的・電気的に接合されている。そし
て、正極リード接続部21と正極リード10とが接合さ
れている部分の略中心に対応した位置には、さらに正極
金属片22が重ね合わされて接合されている。すなわ
ち、正極リード10と、正極リード接続部21と、正極
金属片22とは、互いの少なくとも一部が積層されて接
合されている。
集電体16及び/又は正極リード10と同種の材料を用
いることが好ましい。例えば、正極金属片22として、
アルミニウム、ニッケル、ステンレス等を用いることが
できる。
ード接続部19と負極リード9とが接合された部分にさ
らに負極金属片20が接合されているため、負極リード
接続部19と負極リード9とのみで接合された場合と比
較して、負極リード接続部19と負極リード9と間の接
触状態を極めて良好とすることができる。したがって、
負極リード接続部19と負極リード9との接触面積が小
さい場合であっても、負極リード9の引っ張り力等に対
する接合強度が向上される。それとともに、負極リード
接続部19と負極リード9との接合部分における抵抗を
低減することができる。
において、正極リード接続部21と正極リード10とが
接合された部分にさらに正極金属片22が接合されてい
るため、正極リード接続部21と正極リード10とのみ
で接合された場合と比較して、正極リード接続部21と
正極リード10と間の接触状態を極めて良好とすること
ができる。したがって、正極リード接続部21と正極リ
ード10との接触面積が小さい場合であっても、正極リ
ード10の引っ張り力等に対する接合強度が向上され
る。それとともに、正極リード接続部21と正極リード
10との接合部分における抵抗を低減することができ
る。この結果、電池全体の放電負荷特性を向上させるこ
とができる。
8の両方に金属片が接合された電極を使用した構造であ
るが、負極14又は正極18のどちらか一方にのみ金属
片が接合された電極を使用しても良い。
9との接合は、負極リード接続部19の銅と負極リード
のニッケルとの異種材料間で行われるため、負極金属片
20を接合することによる効果が著しい。
ケル、ステンレス等を用いることができる。また、負極
集電体12は、箔状、ラス状、パンチングメタル状、網
状等の形状をとることができる。
とを含有する負極合剤を負極集電体上に塗布、乾燥する
ことにより形成される。リチウム一次電池又はリチウム
二次電池を構成する場合、負極活物質としては、リチウ
ム、リチウム合金、又はリチウムをドープ、脱ドープで
きる材料を使用することが好ましい。リチウムをドー
プ、脱ドープできる材料として、例えば、難黒鉛化炭素
系材料やグラファイト系材料等の炭素材料を使用するこ
とができる。具体的には、熱分解炭素類、コークス類、
グラファイト類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物
焼成体、炭素繊維、活性炭等の炭素材料を使用すること
ができる。上記コークス類には、ピッチコークス、ニー
トルコークス、石油コークス等がある。また、上記有機
高分子化合物焼成体とは、フェノール樹脂、フラン樹脂
等を適当な温度で焼成し炭素化したものを示す。
プ、脱ドープできる材料として、ポリアセチレン、ポリ
ピロール等の高分子やSnO2等の酸化物を使用するこ
ともできる。また、リチウム合金として、リチウム−ア
ルミニウム合金等を使用することができる。
常リチウムイオン電池の負極合剤に用いられている公知
の結着剤を用いることができるほか、上記負極合剤に公
知の添加剤等を添加することができる。
ドとして用いられている従来公知の材料を用いることが
できる。
ウム、ニッケル、ステンレス等を用いることができる。
また、正極集電体16は、箔状、ラス状、パンチングメ
タル状、網状等の形状をとることができる。
応じて金属酸化物、金属硫化物又は特定の高分子を用い
ることができる。
合、正極活物質としては、TiS2、MnO2、黒鉛、F
eS2等を使用することができる。また、リチウム二次
電池を構成する場合、正極活物質としては、TiS2、
MoS2、NbSe2、V2O5等の金属硫化物あるいは酸
化物を使用することができる。また、LiMxO2(式中
Mは一種以上の遷移金属を表し、xは電池の充放電状態
によって異なり、通常0.05以上、1.10以下であ
る。)を主体とするリチウム含有遷移金属酸化物等を使
用することができる。このリチウム含有遷移金属酸化物
を構成する遷移金属Mとしては、Co、Ni、Mn等が
好ましい。このようなリチウム含有遷移金属酸化物の具
体例としてはLiCoO2、LiNiO2、LiNiyC
o1-yO2(式中、0<y<1である。)、LiMn2O4
等を挙げることができる。これらのリチウム含有遷移金
属酸化物は、高電圧を発生でき、エネルギー密度的に優
れた正極活物質となる。特に、大容量を得られるという
点から、正極活物質としてスピネル型結晶構造を有する
マンガン酸化物又はリチウムマンガン複合酸化物を用い
ることが好ましい。正極18には、これらの正極活物質
の複数種をあわせて使用してもよい。
ードとして用いられている従来公知の材料を用いること
ができる。
クスポリマと、可塑剤としての膨潤溶媒とを含有する。
iCF3SO3、LiAsF6、LiBF4、LiN(CF
3SO3)2、C4F9SO3Li等を単独又は混合して使用
することができる。その中でも、イオン伝導性等の観点
から、LiPF6を使用することが好ましい。
これを用いたゲル電解質が、室温で1mS/cm以上の
イオン伝導度を示すものであれば、特に化学的な構造は
限定されない。このマトリクスポリマとしては、ポリフ
ッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレン
オキサイド、ポリシロキサン系化合物、ポリフォスファ
ゼン系化合物、ポリプロピレンオキサイド、ポリメチル
メタアクリレート、ポリメタクリロニトリル、ポリエー
テル系化合物等が挙げられる。又は、上記高分子にその
他の高分子を共重合させた材料を用いることも可能であ
る。化学的安定性及びイオン伝導性の観点からは、ポリ
フッ化ビニリデンとポリヘキサフルオロプロピレンの共
重合比が重量比で8%未満となる材料を使用するのが好
ましい。
ト、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ア
セトニトリル、ジエチルエーテル、ジエチルカーボネー
ト、ジメチルカーボネート、1,2−ジメトキシエタ
ン、ジメチルスルフォオキサイド、1,3−ジオキソラ
ン、メチルスルフォメート、2−メチルテトラヒドロフ
ラン、テトラヒドロフラン、スルホラン、2,4−ジフ
ロロアニソール、ビニレンカーボネート等の非水溶媒を
単独又は混合して用いることができる。
ド10及び負極リード9に対して接着性を示すものであ
れば材料は特に限定されないが、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、変性ポリエチレン、変性ポリプロピレン及び
これらの共重合体等、ポリオレフィン樹脂からなるもの
を用いることが好ましい。また、上記シーラント11の
厚みは、熱融着前の厚みで20μm〜300μmの範囲
であることが好ましい。シーラント11の厚みが20μ
mより薄くなると取り扱い性が悪くなり、また、300
μmよりも厚くなると水分が透過しやすくなり、電池内
部の気密性を保持することが困難になる。
ード9との接触部分にシーラント11を配することで、
外装ケース8のバリ等によるショートが防止され、ま
た、外装ケース8と正極リード10及び負極リード9と
の接触性が向上する。
負極リード接続部19と負極リード9とが接合されてい
る部分の略中心に対応した位置及び正極リード接続部2
1と正極リード10とが接合されている部分の略中心に
対応した位置に、負極金属片20及び正極金属片22が
それぞれ接合されている。このため、各々のリード接続
部とリードとの接合部分における抵抗が減少し、且つ各
々のリード接続部とリードとの接合強度を向上させるこ
とができる。したがって、非水電解質電池の内部抵抗が
減少して、優れた放電負荷特性を有するものとなる。
極18を1枚ずつ積層してなる電池素子7を非水電解質
電池に適用した場合の説明であったが、本発明はこれに
限定されるものではなく、上述の図5に示すような、複
数の電極シートを積層してなる構成の電極を、電池素子
7として非水電解質電池に適用することも可能である。
示すように、負極集電体12と負極活物質層13とを有
する負極14と、正極集電体16と正極活物質層17と
を有する正極18とを、ゲル電解質層15を介して積層
してなる電極素子23を、4枚有している。電池素子7
は、それぞれの電極素子23の負極14同士、正極18
同士が接触するようにして、4枚の電極素子23を積層
することにより構成されている。そして、電池素子7に
おいて、図13に示すように、それぞれの負極14から
延出された負極リード接続部19は、互いに重ね合わさ
れ、重ね合わされた負極リード接続部19の最外層に負
極リード9が接合されている。そして、重ね合わされた
負極リード接続部19の負極リード9が接合された側と
は反対側の最外層であり、負極リード接続部19と負極
リード9とが接合されている部分の略中心に対応した位
置には、さらに負極金属片20が重ね合わされて接合さ
れている。すなわち、複数の負極リード接続部19を、
負極リードと負極金属片20とで挟み込むようにして接
合することができる。
の正極リード接続部21を、正極リード10と正極金属
片22とで挟み込むようにして接合することができる。
合わされてリードと接合され、複数のリード接続部とリ
ードとが接合している部分に対応する部分に、さらに金
属片を接合することによって、複数のリード接続部とリ
ードとの間の接合が補強されて、接触状態が極めて良好
となる。このため、複数のリード接続部とリードとの接
合強度を向上させることができる。また、複数のリード
接続部とリードとの接合部分における電気抵抗を減少さ
せることができ、放電負荷特性を向上させることができ
る。
部をリードと金属片とで挟み込んで接合する構造につい
て述べたが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば図6に示すように、重ね合わされたリード接続部
の間に、複数の金属片が挟まれた状態で接合されること
も可能である。また、例えば図7に示すように、重ね合
わされたリード接続部の間に金属片が挟まれた状態で接
合されることも可能である。なお、その他にも、それぞ
れのリード接続部とリードとが電気的に接触し、十分な
接合強度を得られるならば、いかなる配置も可能であ
る。
非水電解質電池は、以下のようにして作製される。
極合剤を、負極集電体12となる例えば銅箔等の金属箔
上に均一に塗布、乾燥することにより負極活物質層13
が形成されて負極原反が作製され、これを所望の形状に
切り出して負極14が形成される。上記負極合剤の結着
剤としては、公知の結着剤を用いることができるほか、
上記負極合剤に公知の添加剤等を添加することができ
る。また、キャスト塗布、焼結等の手法を用いて負極活
物質層13を形成することもできる。
極合剤を、正極集電体16となる例えばアルミニウム箔
等の金属箔上に均一に塗布、乾燥することにより正極活
物質層17が形成されて正極原反が作製され、これを所
望の形状に切り出して正極18が形成される。上記正極
合剤の結着剤としては、公知の結着剤を用いることがで
きるほか、上記正極合剤に公知の添加剤等を添加するこ
とができる。また、キャスト塗布、焼結等の手法を用い
て正極活物質層17を形成することもできる。
活物質層が形成されていない負極リード接続部19及び
正極リード接続部21を有している。これらのリード接
続部は、予め集電体上に活物質層を形成しないで設けら
れても良いし、集電体上に活物質層を形成した後に所望
の位置の活物質層を除去することにより設けられても良
い。
ル電解質層15を形成する。ゲル電解質層15を形成す
るには、まず、非水溶媒に電解質塩を溶解させて非水電
解液を作製する。そして、この非水電解液にマトリクス
ポリマを添加し、よく撹拌してマトリクスポリマを溶解
させてゾル状の電解質溶液を得る。
上に所定量塗布する。続いて、室温にて冷却することに
よりマトリクスポリマがゲル化して、正極活物質層17
上にゲル電解質層15が形成される。
8と負極14とを、正極リード接続部21と負極リード
接続部19が重なり合わないように、ゲル電解質層15
を介して張り合わせてプレスする。
9を、正極リード接続部21に正極リード10をそれぞ
れ接合し、電池素子7を作製する。
成部分、すなわち負極リード接続部19に、例えばニッ
ケル製の負極リード9と例えばニッケル製の負極金属片
20とが重ね合わされ、接合される。また、正極集電体
16の正極活物質層17の非形成部分、すなわち正極リ
ード接続部21に、例えばアルミニウム製の正極リード
10と例えばアルミニウム製の正極金属片22とが重ね
合わされ、接合される。
9と負極金属片20、及び正極リード接続部21と正極
リード10と正極金属片22を接合する方法として、超
音波溶接を用いることが好ましい。超音波溶接にて接合
することで、穴開きや破断を起こすことなく、リード接
続部とリードとの接触状態を極めて良好なものとするこ
とができる。
なる1枚のラミネートシートで挟み、正極リード10及
び負極リード9とラミネートシートとが重なる部分にシ
ーラント11を配する。そして、ラミネートシートを2
つ折りにして3方の辺S1、S2、S3をシールし、正
極リード10と負極リード9とをラミネートシートの封
口部に挟み込み、電池素子7を外装ケース8内に収納・
密閉する。さらに、外装ケース8によって収納された状
態で、電池素子7に対して熱処理を施す。以上のように
して非水電解質電池が完成する。
18とを1枚づつ有する構造の電池素子7を用いて非水
電解質電池を作製する場合の説明であったが、例えば、
図12及び図13に示すように、負極14と正極18と
を積層してなる電極素子を複数積層された構造の電池素
子7を用いて非水電解質電池を作製する場合に適用して
もよい。
池は、リード接続部とリードとを接合する際に、さらに
金属片を重ね合わせて接合されている。このため、リー
ド接続部とリードとの接触状態を極めて良好とすること
ができ、接合強度が向上されるとともに電気抵抗が低減
される。特に、リード接続部とリードと金属片とを接合
する方法として、超音波溶接を用いることにより、集電
体すなわちリード接続部やリードが薄い金属箔からなる
場合であっても、穴開き、破断、箔切れ等を起こすこと
なく、確実に接合することができる。
状電解質を用いたが、本発明はこれに限定されるもので
はく、非水溶媒に電解質塩を溶解してなる電解液であっ
てもよいし、固体電解質であってもよい。また、負極1
4と正極18との物理的接触を防止するために、負極1
4と正極18との間にセパレータを介在させることがで
きる。セパレータとしては、この種の非水電解質電池の
セパレータとして通常用いられている公知の材料を用い
ることができる。
る非水電解質電池は、円筒型、角型、コイン型等、その
形状については特に限定されることはなく、また、薄
型、大型等の種々の大きさにすることができる。また、
本発明は、一次電池についても二次電池についても適用
可能である。
た。
としてポリ(ビニリデンフルオロライド−co−ヘキサ
フルオロプロピレン)を10重量部とを混合して負極合
剤を調製し、さらにこの負極合剤をN−メチル−2−ピ
ロリドンに分散させてスラリー状とした。そして、得ら
れたスラリー状の負極合剤を、負極集電体である厚さ1
0μmの帯状銅箔の片面に均一に塗布し、乾燥後、ロー
ルプレス機で圧縮成形し、負極シートを作製した。な
お、負極集電体の一部は、負極活物質層が形成されず
に、負極リード接続部とされている。
に、炭酸リチウムと炭酸コバルトとを0.5モル:1モ
ルの比率で混合し、空気中900℃で5時間焼成した。
得られたLiCoO2を90重量部と、導電剤として黒
鉛を6重量部と、結着剤としてポリ(ビニリデンフルオ
ロライド−co−ヘキサフルオロプロピレン)を4重量
部とを混合して正極合剤を調製し、さらにこの正極合剤
をN−メチル−2−ピロリドンに分散させてスラリー状
とした。そして、得られたスラリー状の正極合剤を、正
極集電体である厚さ20μmのアルミニウム箔の片面に
均一に塗布し、乾燥後、ロールプレス機で圧縮成形し、
正極シートを作製した。なお、正極集電体の一部は、正
極活物質層が形成されずに、正極リード接続部とされて
いる。
レンを42.5重量部と、炭酸プロピレンを42.5重
量部と、LiPF6を15重量部とからなる可塑剤を3
0重量部に、ポリ(ビニリデンフルオロライド−co−
ヘキサフルオロプロピレン)を10重量部、そして炭酸
ジメチルを60重量部とを混合溶解させた溶液を均一に
塗布し、含浸させ、常温で8時間放置し、炭酸ジメチル
を気化、除去しゲル状電解質を得た。
ト、及び正極シートをゲル状電解質側を合わせ、圧着す
ることで面積が5cm×8cmであり、厚さが0.3m
mである平板型の電極シートを作製した。
接続した。
製の負極リードを重ね合わせ、さらに、図1に示すよう
に、負極リード接続部の負極リードが接続される面とは
反対側の面に、ニッケル製の金属片を、負極リード接続
部と負極リードとが接続される部分の中心と金属片の中
心とを合わせて重ね合わせた。これらの重ね合わされた
負極リード接続部と負極リードと金属片とを、超音波溶
接によって接合した。なお、負極リードは、長さが20
mmであり、幅が5mmであり、厚さが0.05mmで
あるものを用いた。また、金属片は、長さ4mmであ
り、幅が4mmであり、厚さが0.05mmであるもの
を用いた。また、負極リード接続部と負極リードとの接
触面積は5mm×5mmとした。
ウム製の正極リードを重ね合わせ、さらに、図1に示す
ように、正極リード接続部の正極リードが接続される面
とは反対側の面に、アルミニウム製の金属片を、正極リ
ード接続部と正極リードとが接続される部分の中心と金
属片の中心とを合わせて重ね合わせた。これらの重ね合
わされた正極リード接続部と正極リードと金属片とを、
超音波溶接によって接合した。なお、正極リードは、長
さが20mmであり、幅が5mmであり、厚さが0.0
5mmであるものを用いた。また、金属片は、長さ4m
mであり、幅が4mmであり、厚さが0.05mmであ
るものを用いた。また、正極リード接続部と正極リード
との接触面積は5mm×5mmとした。
りにして、リード接続部にリードが接続された電池素子
を、3方の辺をシールして形成された外装ケース内に封
入し、負極リード及び正極リードを外装ケースの外に引
き出し、電池を作製した。
ドとニッケル製の金属片とを、図3に示すように、金属
片の一部が負極リード接続部と負極リードとの接合部分
からはみ出すように重ね合わせて、超音波溶接によって
接合した。また、正極リード接続部と正極リードとアル
ミニウム製の金属片とを、図3に示すように、金属片の
一部が正極リード接続部と正極リードとの接合部分から
はみ出すように重ね合わせて、超音波溶接によって接合
した。
さが2mmであり、幅が8mmであり、厚さが0.05
mmであるものを用いた。
の形状が異なること以外は、実施例1と同様にして電池
を作製した。
ドとニッケル製の金属片とを、図4に示すように、負極
リード接続部と負極リードとの接合部分を金属片が覆う
ように重ね合わせて、超音波溶接によって接合した。ま
た、正極リード接続部と正極リードとアルミニウム製の
金属片とを、図4に示すように、正極リード接続部と正
極リードとの接合部分を金属片が覆うように重ね合わせ
て、超音波溶接によって接合した。
さが6mmであり、幅が6mmであり、厚さが0.05
mmであるものを用いた。
の形状が異なること以外は、実施例1と同様にして電池
を作製した。
負極シート、ゲル状電解質及び正極シートを積層してな
る電極シートを作製した。
ト同士、正極シート同士が接触するようにして、4枚積
層した。
部にリードを接続して、電池素子を作製した。
ード接続部を重ね合わせ、重ね合わされた最外層の負極
リード接続部にニッケル製の負極リードを重ね合わせ
た。さらに、図5に示すように、重ね合わされた負極リ
ード接続部の負極リードが接合された側とは反対側の最
外層であり、負極リード接続部と負極リードとが接合さ
れている部分の略中心に対応した位置に、金属片を重ね
合わせた。これらの重ね合わされた複数の負極リード接
続部と負極リードと金属片とを、超音波溶接によって接
合した。なお、負極リードは、長さが20mmであり、
幅が5mmであり、厚さが0.05mmであるものを用
いた。また、金属片は、長さ4mmであり、幅が4mm
であり、厚さが0.05mmであるものを用いた。ま
た、負極リード接続部と負極リードとの接触面積は5m
m×5mmとした。
ード接続部を重ね合わせ、重ね合わされた最外層の正極
リード接続部にニッケル製の正極リードを重ね合わせ
た。さらに、図5に示すように、重ね合わされた正極リ
ード接続部の正極リードが接合された側とは反対側の最
外層であり、正極リード接続部と正極リードとが接合さ
れている部分の略中心に対応した位置に、金属片を重ね
合わせた。これらの重ね合わされた複数の正極リード接
続部と正極リードと金属片とを、超音波溶接によって接
合した。なお、正極リードは、長さが20mmであり、
幅が5mmであり、厚さが0.05mmであるものを用
いた。また、金属片は、長さ4mmであり、幅が4mm
であり、厚さが0.05mmであるものを用いた。ま
た、正極リード接続部と正極リードとの接触面積は5m
m×5mmとした。
りにして、リード接続部にリードが接続された電池素子
を、3方の辺をシールして形成された外装ケース内に封
入し、負極リード及び正極リードを外装ケースの外に引
き出し、電池を作製した。
て、4枚の電極シートを積層した。
部にリードを接続して、電池素子を作製した。
ード接続部を重ね合わせ、重ね合わされた最外層の負極
リード接続部にニッケル製の負極リードを重ね合わせ
た。さらに、図6に示すように、それぞれの負極リード
の、負極リード接続部と負極リードとが接合されている
部分の略中心に対応した位置に、4枚の金属片を挟んで
重ね合わせた。これらの重ね合わされた複数の負極リー
ド接続部と負極リードと複数の金属片とを、超音波溶接
によって接合した。
ード接続部を重ね合わせ、重ね合わされた最外層の正極
リード接続部にニッケル製の正極リードを重ね合わせ
た。さらに、図6に示すように、それぞれの正極リード
の、正極リード接続部と正極リードとが接合されている
部分の略中心に対応した位置に、4枚の金属片を挟んで
重ね合わせた。これらの重ね合わされた複数の正極リー
ド接続部と正極リードと複数の金属片とを、超音波溶接
によって接合した。
金属片を用いたこと以外は、実施例4と同様にして電池
を作製した。
て、4枚の電極シートを積層した。
部にリードを接続して、電池素子を作製した。
ード接続部を重ね合わせ、重ね合わされた最外層の負極
リード接続部にニッケル製の負極リードを重ね合わせ
た。さらに、図7に示すように、重ね合わされた負極リ
ード接続部の間であり、負極リード接続部と負極リード
とが接合されている部分の略中心に対応した位置に、金
属片を挟んで重ね合わせた。これらの重ね合わされた複
数の負極リード接続部と負極リードと金属片とを、超音
波溶接によって接合した。
ード接続部を重ね合わせ、重ね合わされた最外層の正極
リード接続部にニッケル製の正極リードを重ね合わせ
た。さらに、図7に示すように、重ね合わされた正極リ
ード接続部の間であり、正極リード接続部と正極リード
とが接合されている部分の略中心に対応した位置に、金
属片を挟んで重ね合わせた。これらの重ね合わされた複
数の正極リード接続部と正極リードと金属片とを、超音
波溶接によって接合した。
を接合する位置が異なること以外は、実施例4と同様に
して電池を作製した。
ドと銅製の金属片とを、図1に示すように重ね合わせ
て、超音波溶接によって接合した。また、正極リード接
続部と正極リードとアルミニウム製の金属片とを、図1
に示すように重ね合わせて、超音波溶接によって接合し
た。
こと以外は、実施例1と同様にして電池を作製した。
ドとニッケル製の金属片とを、図1に示すように重ね合
わせて、超音波溶接によって接合した。また、正極リー
ド接続部と正極リードとを、図13に示すようにそのま
ま重ね合わせて、超音波溶接によって接合した。
たこと以外は、実施例1と同様にして電池を作製した。
ドとニッケル製の金属片とを、図1に示すように重ね合
わせて、超音波溶接によって接合した。また、正極リー
ド接続部と正極リードとアルミニウム製の金属片とを、
図1に示すように重ね合わせて、超音波溶接によって接
合した。
さが4mmであり、幅が4mmであり、厚さが0.03
mmであるものを用いた。
の厚みが異なること以外は、実施例1と同様にして電池
を作製した。
ードとニッケル製の金属片とを、図1に示すように重ね
合わせて、超音波溶接によって接合した。また、正極リ
ード接続部と正極リードとアルミニウム製の金属片と
を、図1に示すように重ね合わせて、超音波溶接によっ
て接合した。
さが4mmであり、幅が4mmであり、厚さが0.01
5mmであるものを用いた。
の厚みが異なること以外は、実施例1と同様にして電池
を作製した。
ドとを、図14に示すようにそのまま重ね合わせて、超
音波溶接によって接合した。また、正極リード接続部と
正極リードとを、図14に示すようにそのまま重ね合わ
せて、超音波溶接によって接合した。
いなかったこと以外は、実施例1と同様にして電池を作
製した。
ド接続部とを、図15に示すようにそのまま重ね合わせ
て、超音波溶接によって接合した。また、正極リードと
複数の正極リード接続部とを、図15に示すようにその
まま重ね合わせて、超音波溶接によって接合した。
いなかったこと以外は、実施例4と同様にして電池を作
製した。
極及び負極のそれぞれのリード接続部における直流抵抗
及び接合強度、並びに電池負荷特性を測定した。
の反対の末端との間で測定し、リード接続部を除いた電
極及びリードの抵抗値を差し引いて計算した。電極が複
数ある場合は、リードの先端と、リードから最も離れた
電極の反対の末端との間で測定した。得られた結果を、
比較例1を1としたときの相対比で表した。
っ張ることにより測定した。得られた結果を、比較例1
を1としたときの相対比で表した。
率で定電流定電圧充電を上限4.2Vまで30時間行
い、次に10時間率(1/10C)及び1/3時間率
(3C)の定電流放電を、終止電圧3V間で行った。以
上のようにして放電容量を決定し、さらにこれから求め
られる平均電圧から各時間率放電での出力を決定した。
得られた結果を、1/10C放電の出力を100とした
場合の、3C放電の割合で表した。
例10、比較例1及び比較例2の参照図、用いた金属片
及び電極数について、表1に示す。
負荷特性の評価結果を、表2に示す。
続部とリードとの接合部位に、さらに金属片を接合され
た実施例1〜実施例3は、金属片を接合されない比較例
1と比較して、接合強度、直流抵抗及び電池負荷特性の
いずれにおいても優れた値を示した。
より、いかなる形状の金属片であっても、接合強度及び
電池負荷特性が向上し、直流抵抗を低減できることがわ
かった。
らに負極強度及び電池負荷特性が向上し、直流抵抗が低
減された。このことから、金属片の材料を集電体と同種
とすることで、さらに優れた特性を示すことがわかっ
た。
ったが、電池負荷特性は劣化していなかった。このこと
から、特に負極リード接続部と負極リードとを接続する
場合に金属片を用いることによって、電池の性能を向上
させる効果が著しいことがわかった。
る実施例10は、金属片の厚みが0.03mmである実
施例9と比較して、接合強度及び電池負荷特性が低下
し、直流抵抗も上昇していた。このことから、金属片の
厚みは0.03mm以上であることが好ましいとわかっ
た。
比較により、電極が複数積層された場合、金属片をいか
なる位置に接合しても、接合強度及び電池負荷特性を向
上させ、直流抵抗を低減できることがわかった。
明によれば、リード接続部とリードとが接合されている
部分の略中心に対応した位置に金属片を接合することに
よって、リード接続部とリードとの接触状態を極めて良
好とすることができる。したがって、本発明によれば、
リード接続部とリードとの接合強度を向上させ、リード
接続部とリードとの接合部分における電気抵抗が低減し
て、優れた放電負荷特性を示す電極及び電池を提供でき
る。
本発明によれば、リード接続部にリードを接合する際
に、リード接続部とリードとが接合されている部分の略
中心に対応した位置に金属片を接合することによって、
リード接続部とリードとの接触状態を極めて良好とする
ことができる。したがって、本手法によれば、リード接
続部とリードとの接触面積が小さい場合であっても、優
れた接合強度を有し、リード接続部とリードとの接合部
分における電気抵抗が低減された電極及び電池を作製で
きる。
ある。
り、図1中、A−B線における断面図である。
である。
である。
略断面図である。
略断面図である。
略断面図である。
ある。
る断面図である。
ある。
ある
池素子が負極とゲル電解質層と正極とを積層してなる電
極素子を複数積層することにより構成されている場合
の、非水電解質電池の断面図である。
池素子が負極とゲル電解質層と正極とを積層してなる電
極素子を複数積層することにより構成されている場合
の、負極リード接続部と負極リードと金属片との接合部
分を示す要部概略断面図である。
図である。
れている電極とリードとの接合部分を示す断面図であ
る。
体、5 活物質層、6 リード接続部、7 電池素子、
8 外装ケース、9 負極リード、10 正極リード、
11 シーラント、12 負極集電体、13 負極活物
質層、14 負極、15 ゲル電解質層、16 正極集
電体、17 正極活物質層、18 正極、19 負極リ
ード接続部、20 負極金属片、21 正極リード接続
部、22 正極金属片、23 電極素子
Claims (33)
- 【請求項1】 集電体と上記集電体上に形成された活物
質層と上記活物質層が形成されずに両面とも集電体が露
出しているリード接続部とを有する電極シートと、 リードと、 金属片とを有し、 上記リード接続部と上記リードと上記金属片とが重ね合
わされて接合されていることを特徴とする電極。 - 【請求項2】 上記金属片は、上記リード及び/又は上
記集電体と同種の材料であることを特徴とする請求項1
記載の電極。 - 【請求項3】 上記金属片は、厚みが0.03mm以上
であることを特徴とする請求項1記載の電極。 - 【請求項4】 集電体と上記集電体上に形成された活物
質層と上記活物質層が形成されずに両面とも集電体が露
出しているリード接続部とを有する電極シートを複数備
える電極シート集合体と、 リードと、 金属片とを有し、 上記複数のリード接続部と上記リードと上記金属片とが
重ね合わされて接合されていることを特徴とする電極。 - 【請求項5】 上記金属片は、上記リード及び/又は上
記集電体と同種の材料であることを特徴とする請求項4
記載の電極。 - 【請求項6】 上記金属片は、厚みが0.03mm以上
であることを特徴とする請求項4記載の電極。 - 【請求項7】 上記金属片を複数用いることを特徴とす
る請求項4記載の電極。 - 【請求項8】 少なくとも負極と正極と電解質とを備え
た電池であって、 上記負極及び/又は上記正極は、 集電体と上記集電体上に形成された活物質層と上記活物
質層が形成されずに両面とも集電体が露出しているリー
ド接続部とを有する電極シートと、 リードと、 金属片とを有し、 上記リード接続部と上記リードと上記金属片とが重ね合
わされて接合されていることを特徴とする電池。 - 【請求項9】 上記金属片は、上記リード及び/又は上
記集電体と同種の材料であることを特徴とする請求項8
記載の電池。 - 【請求項10】 上記金属片は、厚みが0.03mm以
上であることを特徴とする請求項8記載の電池。 - 【請求項11】 上記負極として、リチウムをドープ・
脱ドープ可能な材料を有することを特徴とする請求項8
記載の電池。 - 【請求項12】 上記リチウムをドープ・脱ドープ可能
な材料は、炭素材料であることを特徴とする請求項11
記載の電池。 - 【請求項13】 上記正極として、リチウムと遷移金属
との複合酸化物を有することを特徴とする請求項8記載
の電池。 - 【請求項14】 上記電解質は、非水溶媒中に溶解され
ていることを特徴とする請求項8記載の電池。 - 【請求項15】 上記電解質は、マトリクス高分子中に
分散されていることを特徴とする請求項8記載の電池。 - 【請求項16】 上記マトリクス高分子は、可塑剤によ
ってゲル状とされていることを特徴とする請求項15記
載の電池。 - 【請求項17】 少なくとも負極と正極と電解質とを備
えた電池であって、 上記負極及び/又は上記正極は、 集電体と上記集電体上に形成された活物質層と上記活物
質層が形成されずに両面とも集電体が露出しているリー
ド接続部とを有する電極シートを複数備える電極シート
集合体と、 リードと、 金属片とを有し、 上記複数のリード接続部と上記リードと上記金属片とが
重ね合わされて接合されていることを特徴とする電池。 - 【請求項18】 上記金属片は、上記リード及び/又は
上記集電体と同種の材料であることを特徴とする請求項
17記載の電池。 - 【請求項19】 上記金属片は、厚みが0.03mm以
上であることを特徴とする請求項17記載の電池。 - 【請求項20】 上記負極として、リチウムをドープ・
脱ドープ可能な材料を有することを特徴とする請求項1
7記載の電池。 - 【請求項21】 上記リチウムをドープ・脱ドープ可能
な材料は、炭素材料であることを特徴とする請求項20
記載の電池。 - 【請求項22】 上記正極として、リチウムと遷移金属
との複合酸化物を有することを特徴とする請求項17記
載の電池。 - 【請求項23】 上記電解質は、非水溶媒中に溶解され
ていることを特徴とする請求項17記載の電池。 - 【請求項24】 上記電解質は、マトリクス高分子中に
分散されていることを特徴とする請求項17記載の電
池。 - 【請求項25】 上記マトリクス高分子は、可塑剤によ
ってゲル状とされていることを特徴とする請求項24記
載の電池。 - 【請求項26】 集電体と上記集電体上に形成された活
物質層と上記活物質層が形成されずに両面とも集電体が
露出しているリード接続部とを有する電極シートと、リ
ードとを有する電極を製造するに際し、 上記リード接続部と上記リードと金属片とを重ね合わせ
て接合する金属片接合工程を有することを特徴とする電
極の製造方法。 - 【請求項27】 上記金属片接合工程において、超音波
溶接を用いることを特徴とする請求項26記載の電極の
製造方法。 - 【請求項28】 集電体と上記集電体上に形成された活
物質層と上記活物質層が形成されずに両面とも集電体が
露出しているリード接続部とを有する電極シートを複数
備える電極シート集合体と、リードとを有する電極を製
造するに際し、 上記リード接続部と上記リードと金属片とを重ね合わせ
て接合する金属片接合工程を有することを特徴とする電
極の製造方法。 - 【請求項29】 上記金属片接合工程において、超音波
溶接を用いることを特徴とする請求項28記載の電極の
製造方法。 - 【請求項30】 少なくとも負極と正極と電解質とを備
え、 上記負極及び/又は上記正極は、集電体と上記集電体上
に形成された活物質層と上記活物質層が形成されずに両
面とも集電体が露出しているリード接続部とを有する電
極シートと、リードとを有する電池を製造するに際し、 上記リード接続部と上記リードと金属片とを重ね合わせ
て接合する金属片接合工程を有することを特徴とする電
池の製造方法。 - 【請求項31】 上記金属片接合工程において、超音波
溶接を用いることを特徴とする請求項30記載の電池の
製造方法。 - 【請求項32】 少なくとも負極と正極と電解質とを備
え、 上記負極及び/又は上記正極は、集電体と上記集電体上
に形成された活物質層と上記活物質層が形成されずに両
面とも集電体が露出しているリード接続部とを有する電
極シートを複数備える電極シート集合体と、リードとを
有する電池を製造するに際し、 上記リード接続部と上記リードと金属片とを重ね合わせ
て接合する金属片接合工程を有することを特徴とする電
池の製造方法。 - 【請求項33】 上記金属片接合工程において、超音波
溶接を用いることを特徴とする請求項32記載の電池の
製造方法。
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