JP2002252036A - リチウムイオンポリマー二次電池 - Google Patents
リチウムイオンポリマー二次電池Info
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Abstract
ける抵抗を低減する。 【解決手段】複数の正極集電体箔12と複数の負極集電
体箔15とがポリマー電解質層17を介して積層され、
複数の正極集電体箔の一方の端部12b及び複数の負極
集電体箔15の他方の端部15aがそれぞれ積層され、
正極端子23の一端が複数の正極集電体箔の積層された
全ての一方の端部の間に挿入されかつ挿入状態で挿入方
向と交差する方向に所定の間隔tをあけて複数個所超音
波溶接することにより正極端子23の一端が複数の正極
集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続され、負
極端子21の一端が複数の負極集電体箔の積層された全
ての他方の端部15aの間に挿入されかつ挿入状態で挿
入方向と交差する方向に所定の間隔tをあけて複数個所
超音波溶接することにより負極端子21の一端が複数の
負極集電体箔15の全ての他方の端部15aに接続され
る。
Description
を介して正極活物質と負極活物質を積層したリチウムイ
オンポリマー二次電池に関するものである。
等のポータブル機器の普及によって薄くてある程度フレ
キシブルな電池に対する需要が高まっている。この薄型
の電池として、正極シートと負極シートを積層して形成
されたリチウムイオンポリマー二次電池が知られてい
る。この正極シートは、正極集電体箔の表面に活物質を
塗布することにより作られ、負極シートは負極集電体箔
の表面に活物質を塗布することにより作られる。正極シ
ートの活物質と負極シートの活物質の間にはポリマー電
解質層が介装される。この電池では、それぞれの活物質
における電位差を電流として取出すための正極端子及び
負極端子が正極集電体箔及び負極集電体箔に設けられ、
このように積層された積層体をパッケージで密閉するこ
とによりリチウムイオンポリマー二次電池が作成され
る。このリチウムイオンポリマー二次電池ではパッケー
ジから引出された正極端子及び負極端子を電池の端子と
して使用することにより所望の電気が得られるようにな
っている。
次電池の放電容量を増大させる傾向にあり、複数枚の正
極シート及び複数枚の負極シートを用いて積層し、その
放電容量を増大させたり、単一の正極シート及び単一の
負極シートの面積を拡大させ、拡大した正極シート及び
負極シートを所望の大きさに折畳むことによりその放電
容量を拡大している。一方、正極シート及び負極シート
を複数枚用いるか或いは折り畳んで放電容量を拡大する
ことに伴い、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔
及び負極集電体箔の端部を互いに接続させて正極端子及
び負極端子を接続することが必要である。この接続手段
として、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔及び
負極集電体箔の端部を分離して束ね、端子を兼ねる導電
体でこの束ねた端部を挟み、束ねられた端部と導電体を
溶接してその導電体を通じて電気を取り出すようにした
二次電池が提案されている(特開平7−26302
9)。
極集電体箔又は負極集電体箔の全ての端部と導電体とを
溶接によって接合したときには、その接合部分における
機械的強度が溶接により高まり、電池のフレキシブル性
が失われる不具合がある。特に棒状の金属片からなる導
電体を用いた場合にはその接合部分における可撓性か完
全に失われる欠点がある。逆に、比較的可撓性を有する
導電体で挟み、その導電体と束ねられた端部を部分的に
溶接したときには、電池のフレキシブル性を保つことは
できるけれども、電池を湾曲させることにより溶接され
た部分以外の端部と外側から挟んだ導電体との間に隙間
が生じ、その部分における導電性が失われ、結果として
抵抗値が増加して十分な電力を得られない問題がある。
本発明の目的は、フレキシブル性を確保しつつ端子接合
部における抵抗を低減し得るリチウムイオンポリマー二
次電池を提供することにある。
図1及び図2に示すように、複数の正極集電体箔12の
各表面に正極活物質13が塗布され、複数の負極集電体
箔15の各表面に負極活物質16が塗布され、複数の正
極集電体箔12と複数の負極集電体箔15とが正極活物
質13と負極活物質16との間にそれぞれポリマー電解
質層17を介して積層され、負極集電体箔15の一方の
端部15bから突出する複数の正極集電体箔12の全て
の一方の端部12bにシート状の正極端子23の一端が
接続され、正極集電体箔12の他方の端部12aから突
出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15
aにシート状の負極端子21の一端が接続され、正極端
子23の他端及び負極端子21の他端を表出するように
正極集電体箔12と負極集電体箔15との積層体がパッ
ケージ26により密閉されたリチウムイオンポリマー二
次電池の改良である。
12の全ての一方の端部12b及び複数の負極集電体箔
15の全ての他方の端部15aがそれぞれ積層され、正
極端子23の一端が複数の正極集電体箔12の積層され
た全ての一方の端部12bの間に挿入されかつ挿入状態
で挿入方向と交差する方向に所定の間隔tをあけて複数
個所超音波溶接することにより正極端子23の一端が複
数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続
され、負極端子21の一端が複数の負極集電体箔15の
積層された全ての他方の端部15aの間に挿入されかつ
挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔tをあ
けて複数個所超音波溶接することにより負極端子21の
一端が複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15
aに接続されたところにある。
集電体箔12の全ての一方の端部12b及び複数の負極
集電体箔15の全ての他方の端部15aをそれぞれ積層
して、正極端子23及び負極端子21を接続するが、そ
の接続は、所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接す
ることにより行われるので、積層された端部12a,1
5bの全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度
の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池10
が従来から有するフレキシブル性を確保することができ
る。また、積層された端部12a,15bの全ての部分
を超音波溶接すると、正極及び負極集電体箔12,15
に過剰な振動負担が加わり、正極及び負極集電体箔1
2,15がその振動負担により破損するおそれがある
が、所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接すること
によりその振動負担は分散して減少するので、正極及び
負極集電体箔12,15が超音波溶接に伴う振動負担に
より破損することを防止することもできる。
電体箔12の積層された全ての一方の端部12bの間に
挿入され、負極端子21の一端は複数の負極集電体箔1
5の積層された全ての他方の端部15aの間に挿入され
るので、二次電池10を繰り返し湾曲させても、正極端
子23とその正極端子23を挟む正極集電体箔12の間
に、又は負極端子21とその負極端子21を挟む負極集
電体箔15の間に隙間が生じることはなく、その接触部
分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗
を十分に低減することができる。
明であって、正極端子23及び負極端子21がそれぞれ
エキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートであ
るリチウムイオンポリマー二次電池である。この請求項
2に係る発明では、端子21,23自体の可撓性が確保
することによりシート状の二次電池10のフレキシブル
性を確実に確保するとともに、パッケージ26との密着
性を向上させてそのパッケージ26による二次電池の密
封性を確保することができる。
係る発明であって、正極集電体箔12の材質又は負極集
電体箔15の材質と同一材質であって0.05〜0.5
mmの厚さを有しかつ1回当たりの超音波溶接の面積よ
り広い面積を有する補強箔又は補強薄板22,24が正
極集電体箔12又は負極集電体箔15のいずれか一方又
は双方の端部の積層外面に配置され、補強箔又は補強薄
板22,24を介して超音波溶接されたリチウムイオン
ポリマー二次電池である。この請求項3に係る発明で
は、補強箔又は補強薄板22,24を配置することによ
り、二次電池10を湾曲させた場合の、外側における正
極集電体箔12及び負極集電体箔15の溶接箇所におけ
る亀裂等の破損を防止でき、二次電池10の信頼性を向
上させることができる。
電体箔12又は負極集電体箔15のいずれか一方又は双
方の端部の一方の積層外面にのみ配置しても良く、その
端部の双方の積層外面に配置しても良い。但し、端部の
一方の積層外面にのみ補強箔又は補強薄板22,24を
配置する場合には、超音波溶接装置における振動子に接
触する側の積層外面に配置する必要がある。振動子に接
触して振動することに起因する正極集電体箔12又は負
極集電体箔15における端部の破損を補強箔又は補強薄
板22,24により防止できるからである。ここで、補
強薄板22,24の厚さが0.05mm未満であると溶
接時に補強薄板が破壊されるおそれがあり、その厚さが
0.5mmを越えると溶接不良が発生するおそれがあ
る。なお、補強薄板22,24の更に好ましい厚さは
0.1〜0.3mmである。
いずれかに係る発明であって、1回当たりの超音波溶接
の面積が5〜200mm2であり、超音波溶接の所定の
間隔tが1〜10mmであるリチウムイオンポリマー二
次電池である。この請求項4に係る発明では、超音波溶
接の面積を5〜200mm2とすることにより溶接強度
を確保するとともに、所定の間隔を1〜10mmとする
ことによりシート状の二次電池10のフレキシブル性を
確実に確保することができる。ここで、超音波溶接の面
積が5mm2未満であると十分な接合強度が得られず、
その面積が200mm2を越えると正極集電体箔12又
は負極集電体箔15が破損するおそれがある。なお、超
音波溶接の面積の更に好ましい面積は50〜100mm
2である。また、超音波溶接の所定の間隔tが1mm未
満であると溶接時に既に溶接された隣接する溶接箇所が
破損するおそれがあり、その間隔tが10mmを越える
と溶接総面積の減少を来して溶接箇所における抵抗値を
増加させる不具合がある。なお、この間隔tの更に好ま
しい範囲は3〜7mmである。
いずれかに係る発明であって、超音波溶接の周波数が1
0〜60kHzであり、超音波溶接の出力が0.2〜5
0kWであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項5に係る発明では、積層された一方の端部1
2b及び積層された他方の端部15aに、最も適正な条
件で正極端子23及び負極端子21を超音波溶着させる
ことができ、リチウムイオンポリマー二次電池の製作を
比較的容易にする。ここで、超音波溶接の周波数が10
kHz未満であるか又は超音波溶接の出力が0.2kW
未満であるとであると溶接不良を生じさせる不具合があ
り、超音波溶接の周波数が60kHzを越えるか又は超
音波溶接の出力が50kWを越えると溶接装置における
振動子を破損させる不具合がある。なお、超音波溶接の
周波数の更に好ましい範囲は20〜40kHzであり、
超音波溶接の出力の更に好ましい範囲は0.5〜3kW
である。
基づいて詳しく説明する。図2及び図3に示すように、
リチウムイオンポリマー二次電池10は、正極シート1
1と負極シート14との間にポリマー電解質層17を介
装し、その正極シート11及び負極シート14を積層し
たものである。正極シート11は正極集電体箔12の表
面に正極活物質13が塗布されたものであり、負極シー
ト14は負極集電体箔15の表面に負極活物質16が塗
布されたものである。また、ポリマー電解質層17は正
極集電体箔12に塗布形成された正極活物質13と負極
集電体箔15の表面に塗布形成された負極活物質16と
の間に介装される。このリチウムイオンポリマー二次電
池10は、放電容量を拡大するために帯状の負極集電体
箔15を用い、その帯状の負極集電体箔15は負極活物
質16の表面にポリマー電解質層17を有した状態で折
畳まれる。なお、この実施の形態における負極集電体箔
15はCu箔であり、負極活物質16にはグラファイト
系の活物質が使用される。
活物質16の負極集電体箔15の表面への具体的な形成
手順は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリー
を帯状の負極集電体箔15の上面にドクターブレード法
により塗布して乾燥することにより行われる。一方、負
極活物質16は他方の側部15bを除いて表面である図
における負極集電体箔15の上面に形成され、ポリマー
電解質層17はその負極活物質16の上面に電解質スラ
リーを塗布乾燥することにより作られる。ポリマー電解
質層17はこの負極活物質16を被覆する面積を有する
ように形成される。具体的には、図7(c)に示すよう
に、電解質スラリーを負極活物質16を覆うように塗布
し、その後乾燥することにより負極活物質16を被覆す
る面積に形成される。
次電池10は、折畳まれた負極シート14の折目を除く
ポリマー電解質層17の間にそれぞれ折畳み面積に相応
した面積を有する複数の正極シート11が挟持される。
挟持される正極シート11の正極活物質13の表面にも
ポリマー電解質層17が形成される、この実施の形態に
おける正極集電体箔12はAl箔であり、正極活物質1
3には例えばLiCoO2が使用される。
6(a)及び(b)に示すように、活物質を溶液に分散
混合したスラリーをドクターブレード法により塗布して
乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状のAl
箔18の上面に先ず正極活物質13を形成する。正極活
物質13はAl箔18の一方の側部を除いて形成され、
ポリマー電解質層17はこの正極活物質13を被覆する
面積を有するように形成される。具体的には、図6
(c)に示すように、電解質スラリーは正極活物質13
を覆うように塗布し、その後乾燥することにより正極活
物質13を被覆する面積に形成される。その後図6
(d)に示すように、正極活物質13及びポリマー電解
質層17を有する帯状のAl箔18は、その正極活物質
13及びポリマー電解質層17とともに負極シート14
の折畳み面積に相応した面積を有するように切断され
る。これにより、正極集電体箔12の表面に正極活物質
13が形成され、その正極活物質13表面にポリマー電
解質層17を有する所定の面積の正極シート11が複数
枚作られる。
層17を間に介装して正極シート11及び負極シート1
4が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即
ち、負極シート14に折目の間隔に相応する所定のピッ
チで複数の正極シート11を配置し、その状態で所定の
温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のロ
ーラ19,19間に図の実線矢印に示すように通過さ
せ、ポリマー電解質層17を介装した状態で正極シート
11及び負極シート14を熱圧着する。複数の正極シー
ト11の負極シート14上への配置は、複数の正極集電
体箔12の一方の端部12bがその帯状の負極集電体箔
15の一方の端部15bから突出し、帯状の負極集電体
箔15の他方の端部15aが複数の正極集電体箔12の
他方の端部12aから突出し、するように、またそれぞ
れの正極シート11が負極シート14の折目に相当する
部分をあけて配置される。
11が積層された負極シート14の折畳みは、正極シー
ト11が配置されていない負極シート14の折目を交互
に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、
複数の正極集電体箔12の一方の端部12bは帯状の負
極集電体箔15の一方の端部15bから突出し、帯状の
負極集電体箔15の他方の端部15aは複数の正極集電
体箔12の他方の端部12aから突出した状態で積層さ
れる。図3に示すように、このように折畳まれた負極シ
ート14の折目を除くポリマー電解質層17の間には、
それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極
シート11が挟持される。そして、負極集電体箔15の
一方の端部15bから突出する複数の正極集電体箔12
の全ての一方の端部12bにはシート状の正極端子23
の一端が接続され、正極集電体箔12の他方の端部12
aから突出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の
端部15aにはシート状の負極端子21の一端が接続さ
れる。この実施の形態における正極端子23及び負極端
子21にはそれぞれ可撓性を有するエキスパンデッドメ
タル又は穿孔された金属シートが用いられる。
正極集電体箔12の全ての一方の端部12bは積層さ
れ、正極端子23の一端は複数の正極集電体箔12の積
層された全ての一方の端部12bの間に挿入される。そ
して、正極端子23の一端が挿入された状態で、その挿
入方向と交差する方向に所定の間隔t(図1)をあけて
複数個所超音波溶接がなされ、正極端子23の一端は複
数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続
される。この超音波溶接に際して正極集電体箔12の材
質と同一材質であるAlからなる厚さが0.05〜0.
5mmの補強箔又は補強薄板24が、正極集電体箔12
の積層された一方の端部12bの積層外面にそれぞれ配
置され、その補強箔又は補強薄板24を介して超音波溶
接がなされる。
方の端部15aは積層され、負極端子21の一端が複数
の負極集電体箔15の積層された全ての他方の端部15
aの間に挿入される。そして、負極端子21の挿入状態
でその挿入方向と交差する方向に所定の間隔t(図1)
をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子の
一端が複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15
aに接続される。この超音波溶接に際して、負極集電体
箔15の材質と同一材質であるCuであって厚さが0.
05〜0.5mmの補強箔又は補強薄板22が負極集電
体箔15の積層された全ての他方の端部の積層外面にそ
れぞれ配置され、補強箔又は補強薄板22を介して超音
波溶接がなされる。
の周波数が10〜60kHzの範囲内であり、超音波溶
接の出力は0.2〜50kWの範囲内で行われ、1回当
たりの超音波溶接の面積が5〜200mm2になるよう
に調整される。そして、超音波溶接の所定の間隔は1〜
10mmの範囲内で調整される。超音波溶接の際に積層
外面に配置される補強箔又は補強薄板22,24は、1
回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有するよう
に作られ、溶接時における正極集電体箔12及び負極集
電体箔15のそれぞれに過剰な負荷が加わらないように
される。
畳まれた帯状の負極シート14は複数の正極シート14
とともにパッケージシート26で密封される。この実施
の形態におけるパッケージシート26は変性ポリプロピ
レンがラミネートされたアルミニウム箔が用いられる。
ラミネートされた変性ポリプロピレンを対向させるよう
にして一対のパッケージシート26で折畳まれた帯状の
負極シート14を複数の正極シート11とともに挟み、
真空雰囲気中で重ね合わされたパッケージシート26の
周囲を熱圧着することにより変性ポリプロピレンが互い
に熱融着して折畳まれた帯状の負極シート14は複数の
正極シート14とともにパッケージシート26で密封さ
れる。
正極端子23の他端及び負極端子21の他端がそれぞれ
そのパッケージシート26の外部に表出するようにその
正極端子23及び負極端子21を挟み、その状態で一対
のパッケージシート26の周囲は熱圧着される。この実
施の形態では、正極端子23及び負極端子21がそれぞ
れエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートに
より形成されているので、パッケージシート26の周囲
を熱圧着すると、アルミニウム箔にラミネートされた変
性ポリプロピレンは熱融解してエキスパンデッドメタル
の編み目又は金属シートの穿孔に侵入し、その後変性ポ
リプロピレンが硬化するのでパッケージ26と正極端子
23及び負極端子21の密着性は確保され、そのパッケ
ージ26による二次電池の密封を確実に行われる。
マー二次電池10では、パッケージシート26から引出
された正極及び負極端子21,23の他端を電池の端子
として使用することにより所望の電気を得ることができ
る。ここで、複数の正極集電体箔12の全ての一方の端
部12b及び複数の負極集電体箔15の全ての他方の端
部15aをそれぞれ積層して、正極端子23及び負極端
子21を接続するが、その接続は、所定の間隔tをあけ
て複数個所超音波溶接することにより行われるので、積
層された端部の全ての部分を接合する場合に比較して機
械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次
電池10が従来から有するフレキシブル性を確保するこ
とができる。
電体箔12の積層された全ての一方の端部12bの間に
挿入され、負極端子21の一端は複数の負極集電体箔1
5の積層された全ての他方の端部15aの間に挿入され
るので、二次電池10を繰り返し湾曲させても、正極端
子23とその正極端子23を挟む正極集電体箔12の間
に、又は負極端子21とその負極端子21を挟む負極集
電体箔15の間に隙間が生じることはなく、その接触部
分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗
を十分に低減することができる。
12の積層された一方の端部12bの積層外面に補強箔
又は補強薄板24を配置し、負極集電体箔15の積層さ
れた他方の端部15aの積層外面に補強箔又は補強薄板
22を配置したので、二次電池10を湾曲させた場合
の、外側における正極集電体箔12及び負極集電体箔1
5の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電
池10の信頼性を向上させることができる。
ッチで複数の正極シート11が熱圧着された帯状の負極
シート14を、正極シート11が配置されていない折目
で交互に折曲げたが、正極シートと同形同大の複数の負
極シートを正極シートと同じ数用意し、正極活物質と負
極活物質との間にそれぞれポリマー電解質層を介在さ
せ、それらのシートを構成する複数の正極集電体箔と複
数の負極集電体箔とを積層したものであっても良い。
即ち、LiCoO2粉末70gと黒鉛粉末(商品名;ケ
ッチェンブラック)4gを、ポリフッ化ビニリデンのN
−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製
した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピ
レン共重合体(エルフアトケム製、Kynar281
0;ヘキサフルオロプロピレン12wt%含有品)40
gをジメチルカーボネート200gに60℃で溶解し、
更に電解液80gを撹拌混合して電解質スラリーを作製
した。次に、幅10cm長さが1mのAl箔の上面に、
活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法に
より塗布及び乾燥し、更にその正極活物質13を覆うよ
うに電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して正極
活物質13及びポリマー電解質層17が形成された帯状
のAl箔をその正極活物質13及びポリマー電解質層1
7とともに切断して幅が10cm長さが10cmの10
枚の正極シート11を得た。
ち、燐片状天然黒鉛粉末50gを、ポリフッ化ビニリデ
ンのN−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリー
を幅10cm長さが1mのCu箔の上面にドクターブレ
ード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラ
リーを更にその正極活物質13を覆うように塗布及び乾
燥して帯状の負極シート14を作製した。この帯状の負
極シート14に折目の間隔に相応する所定のピッチで複
数の正極シート11を熱圧着して正極シート11が配置
されていない負極シート14の折目を交互に折曲げ、幅
10cm長さ10cmの折畳み面積を有する帯状の負極
シート14のポリマー電解質層17の間にそれぞれ幅1
0cm長さ10cmの10枚の正極シート11が挟持さ
れた積層体を獲た。
部15bから突出する複数の正極集電体箔12の全ての
一方の端部12bを積層し、厚さ0.1mmのニッケル
めっきされた銅線により編まれたエキスパンデッドメタ
ルからなるシート状の正極端子23の一端をその積層さ
れた一方の端部12bの間に挿入し、挿入状態で挿入方
向と交差する方向に5mmの間隔をあけて5個所超音波
溶接することにより正極端子23の一端を複数の正極集
電体箔12の全ての一方の端部12bに接続した。ま
た、積層体の正負極集電体箔12の他方の端部12aか
ら突出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部
15aを積層し、厚さ0.1mmのニッケルめっきされ
た銅線により編まれたエキスパンデッドメタルからなる
シート状の負極端子21の一端をその積層された他方の
端部15aの間に挿入し、挿入状態で挿入方向と交差す
る方向に5mmの間隔をあけて5個所超音波溶接するこ
とにより負極端子21の一端を複数の負極集電体箔15
の全ての一方の端部15aに接続した。その後正極端子
23の他端及び負極端子21の他端を表出するようにパ
ッケージ26で密閉してリチウムイオンポリマー二次電
池を得た。この電池を実施例1とした。
例1と同一の積層体を得た。この積層体の負極集電体箔
15の一方の端部15bから突出する複数の正極集電体
箔12の全ての一方の端部12bを積層し、実施例1と
同一のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対
の正極端子によりその積層された一方の端部12bを挟
み、その状態で一対の正極端子とともに、50mmの間
隔をあけて2個所超音波溶接することにより正極端子2
3の一端を複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部
12bに接続した。また、積層体の正負極集電体箔12
の他方の端部12aから突出する複数の負極集電体箔1
5の全ての他方の端部15aを積層し、実施例1と同一
のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対の負
極端子によりその積層された一方の端部12bを挟み、
その状態で一対の負極端子とともに、50mmの間隔を
あけて2個所超音波溶接することにより負極端子21の
一端を複数の負極集電体箔15の全ての一方の端部15
aに接続した。その後正極端子23の他端及び負極端子
21の他端が表出するようにパッケージ26で密閉して
リチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を比
較例1とした。
ウムイオンポリマー二次電池を曲率半径15cmになる
まで湾曲させ、その後逆方向に曲率半径15cmになる
まで湾曲させ、これを10回繰り返した後、それぞれ3
Aで放電させた。この時の0.5A放電時の容量に対す
る比を測定した。その結果、実施例1では80%の放電
容量が確保されたが、比較例1では30%であった。
放電容量が低下していることが判る。これは比較例1に
おける端子が積層された正極集電体箔及び負極集電体箔
の端部を挟むように配置され、溶接されているので、電
池を湾曲させたことに起因して溶接された部分以外の集
電体箔の端部と端子との間に隙間が生じ、その部分にお
ける導電性が失われたことに起因しているものと考えら
れる。一方、実施例1では比較例1に比較して放電容量
が高いことが判る。これは実施例1における端子が積層
された束ねられた正極集電体箔及び負極集電体箔の端部
の間に挿入され、挿入状態で溶接されているので、電池
を湾曲させても集電体箔の端部と端子との間に隙間が生
じることはなく、集電体箔の端部と端子との間の導電性
が十分に確保されていることに起因するものと考えられ
る。
数の正極集電体箔の全ての一方の端部及び複数の負極集
電体箔の全ての他方の端部をそれぞれ積層し、所定の間
隔をあけて複数個所超音波溶接することにより正極端子
の一端を複数の正極集電体箔の端部に接続し、所定の間
隔をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子
の一端を複数の負極集電体箔の他方の端部に接続したの
で、積層された端部の全ての部分を接合する場合に比較
して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状
の二次電池が従来から有するフレキシブル性を確保する
ことができる。また、正極端子の一端を複数の正極集電
体箔の積層された全ての一方の端部の間に挿入し、負極
端子の一端を複数の負極集電体箔の積層された全ての他
方の端部の間に挿入したので、二次電池を繰り返し湾曲
させても、正極端子とその正極端子を挟む正極集電体箔
の間に、又は負極端子とその負極端子を挟む負極集電体
箔の間に隙間が生じることはなく、その接触部分におけ
る導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に
低減することができる。
れエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートを
用いれば、端子自体の可撓性を確保してシート状の二次
電池のフレキシブル性を確実に確保することができ、正
極集電体箔又は負極集電体箔のいずれか一方又は双方の
全ての一方の端部の積層外面に補強箔又は補強薄板を配
置すれば、二次電池を湾曲させた場合の、外側における
正極集電体箔及び負極集電体箔の溶接箇所における亀裂
等の破損を防止でき、二次電池の信頼性を向上させるこ
ともできる。
態を示す斜視図。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の正極集電体箔(12)の各表面に正極
活物質(13)が塗布され、複数の負極集電体箔(15)の各表
面に負極活物質(16)が塗布され、前記複数の正極集電体
箔(12)と前記複数の負極集電体箔(15)とが前記正極活物
質(13)と前記負極活物質(16)との間にそれぞれポリマー
電解質層(17)を介して積層され、前記負極集電体箔(15)
の一方の端部(15b)から突出する前記複数の正極集電体
箔(12)の全ての一方の端部(12b)にシート状の正極端子
(23)の一端が接続され、前記正極集電体箔(12)の他方の
端部(12a)から突出する前記複数の負極集電体箔(15)の
全ての他方の端部(15a)にシート状の負極端子(21)の一
端が接続され、前記正極端子(23)の他端及び前記負極端
子(21)の他端を表出するように前記正極集電体箔(12)と
前記負極集電体箔(15)との積層体がパッケージ(26)によ
り密閉されたリチウムイオンポリマー二次電池におい
て、 前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)
及び前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(1
5a)がそれぞれ積層され、 前記正極端子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)
の積層された全ての一方の端部(12b)の間に挿入されか
つ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)
をあけて複数個所超音波溶接することにより前記正極端
子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一
方の端部(12b)に接続され、 前記負極端子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)
の積層された全ての他方の端部(15a)の間に挿入されか
つ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)
をあけて複数個所超音波溶接することにより前記負極端
子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他
方の端部(15a)に接続されたことを特徴とするリチウム
イオンポリマー二次電池。 - 【請求項2】 正極端子(23)及び負極端子(21)がそれぞ
れエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートで
ある請求項1記載のリチウムイオンポリマー二次電池。 - 【請求項3】 正極集電体箔(12)の材質又は負極集電体
箔(15)の材質と同一材質であって0.05〜0.5mm
の厚さを有しかつ1回当たりの超音波溶接の面積より広
い面積を有する補強箔又は補強薄板(22,24)が正極集電
体箔(12)又は負極集電体箔(15)のいずれか一方又は双方
の端部の積層外面に配置され、前記補強箔又は補強薄板
(22,24)を介して超音波溶接された請求項1又は2記載
のリチウムイオンポリマー二次電池。 - 【請求項4】 1回当たりの超音波溶接の面積が5〜2
00mm2であり、超音波溶接の所定の間隔が1〜10
mmである請求項1ないし3いずれか記載のリチウムイ
オンポリマー二次電池。 - 【請求項5】 超音波溶接の周波数が10〜60kHz
であり、超音波溶接の出力が0.2〜50kWである請
求項1ないし4いずれか記載のリチウムイオンポリマー
二次電池。
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