JP2002313311A - リチウム二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 集電体の端子接合部の縁部により外皮包材が
内部から傷つけられてしまうことのないリチウム二次電
池を提供する。 【解決手段】 リード端子６ａ，６ｂは、集電体に突設
された端子接合部２１ａ，２１ｂに接合されている。こ
のリード端子６ａ，６ｂは、リード部６１ａ，６１ｂと
ガイド部６２ａ，６２ｂとを有する凸の字形状の導体板
からなっており、端子接合部２１ａ，２１ｂの縁部を両
側から包み込むようにガイド部６２ａ，６２ｂの両端部
が折り返され、端子接合部２１ａ，２１ｂに溶接されて
いる。従って、端子接合部２１ａ，２１ｂの縁部が電池
内部に露出することがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正、負極活物質が
セパレータを挟んで位置するように積層された本体と、
本体に一体化された集電体とが外皮包材で密封されたリ
チウム二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、携帯電話や携帯端末装置等の
電子機器の電源として様々な二次電池が使用されてい
る。この種の二次電池は、電子機器の小型軽量化に伴
い、軽量化、薄型化、形状柔軟性の向上が求められてき
た。

【０００３】このような要求に応えるものの一つとし
て、近年では、電解液を含浸させたポリマー膜を用いた
ポリマーリチウム二次電池が注目されている。ここで、
図４（ａ）はポリマーリチウム二次電池の一般的な構造
を示す説明図である。そして、図４（ｂ）は、一般的な
ポリマーリチウム二次電池におけるリード端子と集電体
との接続状態を示す説明図である。

【０００４】図４（ａ）に示すように、ポリマーリチウ
ム二次電池は、正極活物質１ａと負極活物質１ｂとがセ
パレータ１ｃを挟んで位置するように積層された本体１
を有し、この本体１の正、負極活物質１ａ，１ｂの層に
は、集電体２ａ，２ｂが埋設されている。そして、これ
ら本体１及び集電体２ａ，２ｂは、外側に金属フィルム
層３ａ、内側に絶縁体フィルム層３ｂを持つ外皮包材３
で密封されている。ここで、ポリマーリチウム二次電池
は、本体１に電解液が含浸されている。

【０００５】図４（ｂ）に示すように、集電体２ａ，２
ｂには、集電効率を高めるためにメッシュが施されてい
る。そして、集電体２ａ，２ｂは、集電面積を可能な限
り広くとるために、その平面形状が正，負極活物質１
ａ，１ｂの平面形状と略合同な形状を有するように成形
されている。但し、ここでは、平面形状とは、図４
（ａ）中で上方向から見た形状のことをいう（以下、同
様）。又、集電体２ａ，２ｂの所定の位置には、本体１
から突出する平板状の端子接合部２１ａ，２１ｂが具備
されている。

【０００６】この端子接合部２１ａ，２１ｂには平板状
のリード端子４ａ，４ｂが夫々接合されており、これら
リード端子４ａ，４ｂを介して、集電体２ａ，２ｂから
電流が外皮包材３の外部へ導かれるように構成されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、端子接合部
２１ａ，２１ｂは、例えば、長方形状に成形された集電
体２ａ，２ｂの一部を切り落とすことにより形成され
る。この場合、切断により端子接合部２１ａ，２１ｂの
縁部は、メッシュを構成していた部材やバリ等（以下、
突出材８とする。）が刺々しく突出した鋭利な状態とな
る。

【０００８】ここで、図５はリード端子と端子接合部と
の接合を示す説明図である。図５（ａ）に示すように、
従来は長尺状に成形された平板のリード端子４ａ，４ｂ
が端子接合部２１ａ，２１ｂの面に超音波溶接等を用い
て接合されていた。ところが、図５（ｂ）に示すように
端子接合部２１ａ，２１ｂの幅がリード端子４ａ，４ｂ
の幅より大きかったり、図５（ｃ）に示すようにリード
端子４ａ，４ｂが端子接合部２１ａ，２１ｂの一方の側
面に片寄って接合された場合には、端子接合部２１ａ，
２１ｂの縁部がリード端子４ａ，４ｂの側面から突出す
るようなことがあった。

【０００９】この場合、端子接合部２１ａ，２１ｂの縁
部からの突出材８が、外皮包材３へ突き刺さる、或いは
他の端子接合部と接触する虞があった。そして、図６
（ａ）に示すように、仮に突き刺さった突出材８が外皮
包材３の金属フィルム層３ａに達するようなことがある
と、金属フィルム層３ａを介して正極と負極とが短絡し
たり、或いは、外皮包材３が密封を保てなくなってしま
うという問題があった。密封を保てなくなった場合、外
部から侵入した水分と、本体１に含浸された電解液に含
まれるリチウム塩とが化学反応を起こし、外皮包材３内
部にフッ酸ガスが発生する。そして、このガスにより外
皮包材３が膨らみ、破裂するという問題があった。

【００１０】又、図６（ｂ）に示すように、この突出材
８が外皮包材３を貫通すると、外皮包材３内に液体やゲ
ル状の電解質が封入されたリチウム二次電池の場合は、
その貫通孔を介して、電解液が外部に漏れ出るという問
題があった。そこで、本発明は、端子接合部の縁部によ
り外皮包材が内部から傷つけられてしまうことのないリ
チウム二次電池を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】上記目的
を達成するためになされた請求項１に記載の本発明は、
正極活物質と、負極活物質と、正極活物質と負極活物質
との間に位置するセパレータとが積層された本体と、該
本体の前記正、負極活物質に、夫々一体化される集電体
と、前記本体、及び前記集電体を密封する外皮包材と、
前記集電体と接続し、電流を前記外皮包材の外部へ導く
リード端子とを備えたリチウム二次電池において、前記
集電体は、前記リード端子と接合するために、前記本体
から突出した平板状の端子接合部を有し、前記リード端
子は、前記端子接合部の縁部を包み込む形状に成形され
ていることを特徴とする。このように構成された本発明
にかかるリチウム二次電池では、端子接合部の縁部をリ
ード端子が包み込むため、この端子接合部の縁部が露出
することを確実に防止できる。

【００１２】その結果、端子接合部の縁部が切断加工等
によって鋭利な状態となっていても、それによって外皮
包材を内部から傷つけてしまうことがなく、信頼性の高
いリチウム二次電池を提供できる。又、本発明にかかる
リチウム二次電池では、特に組み立ての段階においても
端子接合部の縁部が外皮包材を傷つけることが確実に防
止されるため、リチウム二次電池の製造歩留まりを向上
させることができる。

【００１３】尚、前記リード端子として具体的には、例
えば請求項２に記載されているように、前記端子接合部
と同程度の幅を有する長尺状のリード部と、該リード部
の一端に形成され、前記端子接合部より幅広なガイド部
とを有する凸の字状の導体板からなり、前記端子接合部
の縁部を両側から包み込むように前記ガイド部を折り返
して成形されたものを用いることができる。

【００１４】又、前記リード端子は、請求項３に記載さ
れているように、前記端子接合部と同程度の幅を有する
長尺状のリード部と、該リード部の一端における片側の
側面に形成され、前記端子接合部より幅広なガイド部と
を有するＬの字状の導体板からなり、前記端子接合部の
縁部を一方の縁から他方の縁まで包み込むように前記ガ
イド部を折り返して成形されたものでも良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるリチウム二
次電池の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本
実施形態におけるリチウム二次電池の全体構成について
説明する。

【００１６】図３（ａ）は、本実施形態のリチウム二次
電池の全体構造を示す説明図である。図３（ｂ）は、本
実施形態のリチウム二次電池におけるリード端子と集電
体との接続状態を示す説明図である。但し、図４
（ａ），（ｂ）と同一の構成要素は、同じ符号を用いて
示すこととする。

【００１７】本実施形態のリチウム二次電池は、図３に
示すように、正極活物質１ａ，負極活物質１ｂが、セパ
レータを兼ねた固体電解質１ｃを挟んで位置するように
積層された本体１を有し、この本体１に電解液を含浸さ
せたものを外皮包材３で密封することにより、いわゆる
ポリマーリチウム二次電池として構成されたものであ
る。

【００１８】尚、本実施形態では、正極活物質１ａにコ
バルト酸リチウム、負極活物質１ｂにカーボン、電解液
にリチウム塩を溶解したカーボネート系溶媒を用い、そ
して、固体電解質１ｃには、導電材としてポリフッ化ビ
ニリデン、結着材としてヘキサフルオロプロピレンの共
重合体を用いている。

【００１９】又、外皮包材３は、ポリエステル製の短絡
防止フィルム及びアルミニウム箔を積層してなる金属フ
ィルム層３ａと、ポリエステル製の短絡防止フィルム及
びアイオノマーを積層してなる絶縁体フィルム層３ｂと
からなる。尚、両フィルム層３ａ，３ｂは、アルミニウ
ム箔と短絡防止フィルムとが接触するように積層され、
又、絶縁体フィルム層３ｂを内側にして本体１を包囲す
るように構成されている。

【００２０】そして、本体１の正極活物質１ａの層には
アルミニウム薄板からなる集電体２ａが埋設され、負極
活物質１ｂの層には銅薄板からなる集電体２ｂが埋設さ
れている。更に、これら集電体２ａ，２ｂには、各集電
体２ａ，２ｂから、外皮包材３の外部に電流を導くため
のリード端子６ａ，６ｂが夫々取り付けられている。

【００２１】尚、集電体２ａ，２ｂの集電効率を高める
ために、集電体２ａ，２ｂを構成する上記薄板は、その
平面に複数の切り込みを入れられたのち、この切り込み
を開くように引っ張り加工が施され、平面にメッシュが
形成された、いわゆるエキスパンデッドメタルが用いら
れている。本実施形態の集電体２ａには、３３〜５１μ
ｍの板厚を有し、一つ当たりの面積が０．４９ｍｍ² で
あるメッシュを開口率５３．９％で形成されたアルミニ
ウム薄板が用いられている。又、集電体２ｂには、４１
〜６６μｍの板厚を有し、一つ当たりの面積が０．５７
ｍｍ² であるメッシュを開口率６５．５％で形成された
銅薄板が用いられている。

【００２２】又、集電体２ａ，２ｂは、集電面積を可能
な限り広くとるために、その平面形状が正，負極活物質
１ａ，１ｂの平面形状と略合同な形状（ここでは長方
形）を有するように成形されている。又、各集電体２
ａ，２ｂの一端には、リード端子６ａ，６ｂを取り付け
るため、本体１から突出するように形成された平板状の
端子接合部２１ａ，２１ｂが具備されている。本実施形
態において、この端子接合部２１ａ，２１ｂは、長方形
状に成形された集電体２ａ，２ｂに対して、その一片の
一部を切り欠く切断加工を施すことにより形成されてい
る。

【００２３】ここで、図１は、本実施形態のリチウム二
次電池におけるリード端子６ａ，６ｂの形状を示す説明
図である。図１（ａ）は、端子接合部２１ａ，２１ｂに
接合される前のリード端子６ａ，６ｂの形状を示し、図
１（ｂ）は、図３（ｂ）におけるＡ−Ａ’の断面図であ
る。

【００２４】図１（ａ）に示すように、本実施形態にお
けるリチウム二次電池のリード端子６ａ，６ｂには、ま
ず端子接合部２１ａ，２１ｂの幅Ｗ１（本実施形態にお
いては６．４ｍｍ）と同じか或いは僅かに大きな幅Ｗ３
（本実施形態においては６．４ｍｍ）を有する長尺形状
のリード部６１ａ，６１ｂが形成されている。そして、
リード部６１ａ，６１ｂの一端には端子接合部２１ａ，
２１ｂの幅Ｗ１よりも大きな幅Ｗ２（本実施形態におい
ては１９．２ｍｍ）を有するガイド部６２ａ，６２ｂが
形成されている。つまり、リード端子６ａ，６ｂは、リ
ード部６１ａ，６１ｂ及びガイド部６２ａ，６２ｂを有
する凸の字形状の導体板よりなる。

【００２５】そして、図１（ｂ）に示すように、リード
端子６ａ，６ｂはガイド部６２ａ，６２ｂの両端部を折
り返すことにより、端子接合部２１ａ，２１ｂの縁部を
両側から包み込むような形状に成形される。更に、この
ように成形されたリード端子６ａ，６ｂは、そのガイド
部形成端を超音波溶接することで端子接合部２１ａ，２
１ｂに接合されている。

【００２６】以上説明したように本実施形態のリチウム
二次電池は、端子接合部２１ａ，２１ｂの縁部をガイド
部６２ａ，６２ｂが包み込むため、この端子接合部２１
ａ，２１ｂの縁部が露出することを確実に防止できる。
従って、本実施形態により、集電体の端子接合部の縁部
により外皮包材が内側から傷つけられてしまうことのな
いリチウム二次電池を実現できる。

【００２７】尚、本実施形態のリチウム二次電池では、
端子接合部２１ａ，２１ｂの幅Ｗ１を６．４ｍｍとした
が、Ｗ１は電池のサイズによっては３ｍｍ乃至５ｍｍと
変わる。このため、リード端子６ａ，６ｂのＷ２、Ｗ３
は、それに応じて寸法を変更すれば良い。

【００２８】又、本実施形態のリチウム二次電池におい
て、集電体２ａ，２ｂにはエキスパンデッドメタルが用
いられていたが、本発明は何らこれに限定されるもので
はない。例えば、パンチングメタルや、エッチングによ
りメッシュを施された部材、線状材料を編んで形成され
た部材を集電体２ａ，２ｂに用いても良い。

【００２９】又、本実施形態のリチウム二次電池におい
て、リード端子６ｂの材質はニッケルでも良い。通常、
リード端子は、接合する集電体と同じ材質であることが
望ましく、本実施形態におけるリチウム二次電池のリー
ド端子６ｂの材質には、集電体２ｂと同じく銅を用いて
いる。ところが、銅には優れた電気的特性と共に、酸化
し易いという特性がある。一方、ニッケルには良好な電
気的特性と酸化し難いという特性の他に、銅との電気的
結合に優れているという特性を持っている。従って、銅
の代わりにニッケルをリード端子６ｂの材質に用いても
良い。

【００３０】又、本実施形態におけるリチウム二次電池
では、凸の字形状の導体板よりなるリード端子を具備し
ていたが、本発明にかかるリチウム二次電池が具備する
リード端子は、凸の字形状に何ら限定されるものではな
い。例えば、図２（ａ）に示すように、端子接合部２１
ａ，２１ｂと同じ或いは僅かに大きな幅Ｗ４を有する長
尺状のリード部７１ａ，７１ｂと、このリード部の一端
における片側の側面に形成され、端子接合部２１ａ，２
１ｂより大きな幅Ｗ５を有するガイド部７２ａ，７２ｂ
とが形成されたＬの字状の導体板からなるリード端子７
ａ，７ｂを用いても良い。この場合、図２（ｂ）に示す
ように、端子接合部２１ａ，２１ｂの縁部を一方の縁か
ら他方の縁まで包み込むようにガイド部７２ａ，７２ｂ
を折り返した形状にリード端子７ａ，７ｂを成形し、端
子接合部２１ａ，２１ｂに接合すれば良い。この場合
も、リード端子６ａ，６ｂを具備した本実施形態のリチ
ウム二次電池と同様の効果を持つリチウム二次電池を提
供できる。

【００３１】以上、本発明の実施形態について説明した
が、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において様々な態様にて
実施できる。従って、本発明は、例えば、上記のポリマ
ーリチウム二次電池とは異なり、外皮包材内部に電解液
が密封された構造のリチウムイオン二次電池にも適用で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は、端子接合部に接合される前の、本発
明の実施形態におけるリード端子の形状を示す説明図で
ある。（ｂ）は、図３（ｂ）におけるＡ−Ａ’の断面図
である。

【図２】（ａ）は、端子接合部に接合される前の、Ｌの
字形状の導体板からなるリード端子の形状を示す図であ
る。（ｂ）は、Ｌの字形状のリード端子を図３（ｂ）に
おける集電体に接合した場合のＡ−Ａ’の断面図であ
る。

【図３】（ａ）は、本発明の実施形態におけるリチウム
二次電池の全体構造を示す説明図である。（ｂ）は、本
発明の実施形態のリチウム二次電池におけるリード端子
と集電体との接続状態を示す説明図である。

【図４】（ａ）は、一般的なポリマーリチウム二次電池
の全体構造を示す説明図である。（ｂ）は、一般的なポ
リマーリチウム二次電池におけるリード端子と集電体の
接続状態を示す説明図である。

【図５】従来のリード端子と端子接合部との接合状態を
示す図である。

【図６】突出材が外皮包材に突き刺さった状態を示す説
明図である。

【符号の説明】

１…本体、 １ａ…正極活物質、 １ｂ…負極活物質、
１ｃ…セパレータ、 ２ａ，２ｂ…集電体、 ２１
ａ，２１ｂ…端子接合部、 ３…外皮包材、３ａ…金属
フィルム層、 ３ｂ…絶縁体フィルム層、 ４ａ，４ｂ
…リード端子、 ６ａ，６ｂ…リード端子、 ６１ａ，
６１ｂ…リード部、 ６２ａ，６２ｂ…ガイド部、 ７
ａ，７ｂ…リード端子、 ７１ａ，７１ｂ…リード部、
７２ａ，７２ｂ…ガイド部、 ８…突出材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水井 健雄 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 (72)発明者 鈴鹿 純一 愛知県名古屋市瑞穂区高辻町14番18号 日 本特殊陶業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA09 BB02 CC02 CC21 5H029 AJ12 AJ15 AK03 AL08 AM03 AM07 AM11 BJ04 CJ03 DJ07 DJ11 EJ01 EJ12

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正極活物質と、負極活物質と、正極活物
   質と負極活物質との間に位置するセパレータとが積層さ
   れた本体と、 該本体の前記正，負極活物質に、夫々一体化される集電
   体と、 前記本体、及び前記集電体を密封する外皮包材と、 前記集電体と接続し、電流を前記外皮包材の外部へ導く
   リード端子と、 を備えたリチウム二次電池において、 前記集電体は、前記リード端子と接合するために、前記
   本体から突出した平板状の端子接合部を有し、 前記リード端子は、前記端子接合部の縁部を包み込む形
   状に成形されていることを特徴とするリチウム二次電
   池。
2. 【請求項２】 前記リード端子は、前記端子接合部と同
   程度の幅を有する長尺状のリード部と、 該リード部の一端に形成され、前記端子接合部より幅広
   なガイド部と、 を有する凸の字状の導体板からなり、 前記端子接合部の縁部を、両側から包み込むように前記
   ガイド部を折り返して成形されたものであることを特徴
   とする請求項１に記載のリチウム二次電池。
3. 【請求項３】 前記リード端子は、前記端子接合部と同
   程度の幅を有する長尺状のリード部と、 該リード部の一端における片側の側面に形成され、前記
   端子接合部より幅広なガイド部と、 を有するＬの字状の導体板からなり、 前記端子接合部の縁部を、一方の縁から他方の縁まで包
   み込むように前記ガイド部を折り返して成形されたもの
   であることを特徴とする請求項１に記載のリチウム二次
   電池。