JP2003151529A - シート状二次電池の電極引出構造 - Google Patents
シート状二次電池の電極引出構造Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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- Secondary Cells (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池ケースとして袋状外包体を用いたシート
状二次電池において、軽量かつ薄型で可撓性を有し、小
型化や軽量化が可能であると共に、比較的大容量の二次
電池をも達成できるシート状二次電池の電極引出構造を
提供する。 【解決手段】 シート状の正電極とシート状の負電極と
をセパレータを介して交互に積層して形成されたシート
状の内部電極対と、この内部電極対と電解液とを内部に
密封状態に収容する可撓性の袋状外包体と、この袋状外
包体の内部において上記内部電極対の各正電極及び各負
電極をそれぞれ個別に連結する一対の内部リードと、上
記袋状外包体を挟んで上記各内部リードに相対応する袋
状外包体の外側に配設される一対の外部リードと、上記
袋状外包体を気密に貫通して一端側が上記袋状外包体の
内側に位置する各内部リードに接続されると共に他端側
が袋状外包体の外側に位置する各外部リードに接続さ
れ、これら各内部リードと各外部リードとの間を電気的
に接続する一対の接続手段とで構成されている、シート
状二次電池の電極引出構造である。
状二次電池において、軽量かつ薄型で可撓性を有し、小
型化や軽量化が可能であると共に、比較的大容量の二次
電池をも達成できるシート状二次電池の電極引出構造を
提供する。 【解決手段】 シート状の正電極とシート状の負電極と
をセパレータを介して交互に積層して形成されたシート
状の内部電極対と、この内部電極対と電解液とを内部に
密封状態に収容する可撓性の袋状外包体と、この袋状外
包体の内部において上記内部電極対の各正電極及び各負
電極をそれぞれ個別に連結する一対の内部リードと、上
記袋状外包体を挟んで上記各内部リードに相対応する袋
状外包体の外側に配設される一対の外部リードと、上記
袋状外包体を気密に貫通して一端側が上記袋状外包体の
内側に位置する各内部リードに接続されると共に他端側
が袋状外包体の外側に位置する各外部リードに接続さ
れ、これら各内部リードと各外部リードとの間を電気的
に接続する一対の接続手段とで構成されている、シート
状二次電池の電極引出構造である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、シート状二次電
池の電極引出構造に係り、特に限定されるものではない
が、例えば電気自動車、ＵＰＳ（無停電電源装置）、ロ
ードレベリング等の用途に好適に用いられる大容量のシ
ート状二次電池の電極引出構造に関する。
池の電極引出構造に係り、特に限定されるものではない
が、例えば電気自動車、ＵＰＳ（無停電電源装置）、ロ
ードレベリング等の用途に好適に用いられる大容量のシ
ート状二次電池の電極引出構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】容積当り及び重量当りの容量及びエネル
ギーが大きく、高エネルギー密度を達成できる二次電池
として、例えば、リチウムあるいはリチウム合金を用い
た非水電解液二次電池のリチウムイオン二次電池が知ら
れており、このリチウムイオン二次電池は、メモリー効
果がなく、また、自己放電が少ない等の利点も兼ね備え
ていることから、カメラ一体型ＶＴＲ装置、オーディオ
機器、携帯型コンピュータ、携帯電話等、様々な電気・
電子機器、通信機器、光学機器、音響機器等の広範囲な
分野で使用されている。
ギーが大きく、高エネルギー密度を達成できる二次電池
として、例えば、リチウムあるいはリチウム合金を用い
た非水電解液二次電池のリチウムイオン二次電池が知ら
れており、このリチウムイオン二次電池は、メモリー効
果がなく、また、自己放電が少ない等の利点も兼ね備え
ていることから、カメラ一体型ＶＴＲ装置、オーディオ
機器、携帯型コンピュータ、携帯電話等、様々な電気・
電子機器、通信機器、光学機器、音響機器等の広範囲な
分野で使用されている。
【０００３】このリチウムイオン二次電池は、一般的に
は、シート状の正極集電体とその表面に塗布された正極
活物質とで構成されたシート状の正電極と、シート状の
負極集電体とその表面に塗布された負極活物質とで構成
されたシート状の負電極とをセパレータを介して積層す
ることにより形成されたシート状の内部電極対と、この
内部電極対を密封状態に被覆すると共に内部に電解液を
収容する電池ケースと、この電池ケース内の内部電極対
の各正電極及び各負電極から電池ケースに設けられた正
極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極リード及
び負極リードとで構成されており、充電時にはリチウム
が正電極の正極活物質から電解液中にリチウムイオンと
して抜け出し、負電極の負極活物質中に入り込み、放電
時にはこの負極活物質中に入り込んだリチウムイオンが
電解液中に放出され、再び正電極の正極活物質中に戻る
ことにより、充放電を行っている。
は、シート状の正極集電体とその表面に塗布された正極
活物質とで構成されたシート状の正電極と、シート状の
負極集電体とその表面に塗布された負極活物質とで構成
されたシート状の負電極とをセパレータを介して積層す
ることにより形成されたシート状の内部電極対と、この
内部電極対を密封状態に被覆すると共に内部に電解液を
収容する電池ケースと、この電池ケース内の内部電極対
の各正電極及び各負電極から電池ケースに設けられた正
極端子及び負極端子にそれぞれ接続される正極リード及
び負極リードとで構成されており、充電時にはリチウム
が正電極の正極活物質から電解液中にリチウムイオンと
して抜け出し、負電極の負極活物質中に入り込み、放電
時にはこの負極活物質中に入り込んだリチウムイオンが
電解液中に放出され、再び正電極の正極活物質中に戻る
ことにより、充放電を行っている。
【０００４】そして、このようなリチウムイオン二次電
池については、その高エネルギー密度を達成できるとい
うことから、例えば電気自動車等の分野で用いられる大
容量二次電池として期待されており、既に多くの開発や
提案が行われている。また、電気・電子機器、通信機
器、光学機器、音響機器等の分野で用いられる比較的小
容量の二次電池では勿論のこと、この電気自動車等の分
野で用いられる比較的大容量の二次電池においても、そ
の小型化、軽量化、薄型化、形状の自由度等に対する要
請が高まっている。
池については、その高エネルギー密度を達成できるとい
うことから、例えば電気自動車等の分野で用いられる大
容量二次電池として期待されており、既に多くの開発や
提案が行われている。また、電気・電子機器、通信機
器、光学機器、音響機器等の分野で用いられる比較的小
容量の二次電池では勿論のこと、この電気自動車等の分
野で用いられる比較的大容量の二次電池においても、そ
の小型化、軽量化、薄型化、形状の自由度等に対する要
請が高まっている。
【０００５】そこで、従来においても、比較的小容量の
二次電池、特にリチウムイオン二次電池に関しては、そ
の電池ケースとして、内面側に例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン等の耐電解液性及びヒートシール性に優れ
た熱可塑性樹脂製の内面層を、中間に例えばアルミ箔等
の可撓性及び強度に優れた金属箔製の中間層を、また、
外面側に例えばポリアミド系樹脂等の電気絶縁性に優れ
た絶縁樹脂製の外面層を有する三層構造のラミネートフ
ィルムを用いて可撓性の袋状外包体を形成し、この袋状
外包体の中にシート状の内部電極対と電解液とを封入し
て形成され、軽量かつ薄型で可撓性を有するシート状リ
チウムイオン二次電池が提案されている（例えば、特開
2001-229,924号、特開2000-133,220号、再表98/042,036
号参照）。
二次電池、特にリチウムイオン二次電池に関しては、そ
の電池ケースとして、内面側に例えばポリエチレン、ポ
リプロピレン等の耐電解液性及びヒートシール性に優れ
た熱可塑性樹脂製の内面層を、中間に例えばアルミ箔等
の可撓性及び強度に優れた金属箔製の中間層を、また、
外面側に例えばポリアミド系樹脂等の電気絶縁性に優れ
た絶縁樹脂製の外面層を有する三層構造のラミネートフ
ィルムを用いて可撓性の袋状外包体を形成し、この袋状
外包体の中にシート状の内部電極対と電解液とを封入し
て形成され、軽量かつ薄型で可撓性を有するシート状リ
チウムイオン二次電池が提案されている（例えば、特開
2001-229,924号、特開2000-133,220号、再表98/042,036
号参照）。
【０００６】そして、この従来のシート状リチウムイオ
ン二次電池Ｂは、一般に、シート状の正電極1aとシート
状の負電極1bとをセパレータ1cを介して交互に積層して
形成されたシート状の内部電極対１と、熱可塑性樹脂製
の内面層2aと金属箔製の中間層2bと絶縁樹脂製の外面層
2cとを有するラミネートフィルムで形成され、上記内部
電極対１と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓性
の袋状外包体２と、この袋状外包体２の内部において上
記内部電極対１の各正電極1a及び各負電極1bをそれぞれ
個別に連結する一対の正極リード3a及び負極リード3bと
で構成されており、これら一対の正極リード3a及び負極
リード3bが袋状外包体２のヒートシール部４を気密に貫
通すると共にこのヒートシール部４に固着され、また、
正極リード3a及び負極リード3bのヒートシール部４を貫
通して外部に突出する部分が端子若しくは外部リードと
して用いられるようになっている。
ン二次電池Ｂは、一般に、シート状の正電極1aとシート
状の負電極1bとをセパレータ1cを介して交互に積層して
形成されたシート状の内部電極対１と、熱可塑性樹脂製
の内面層2aと金属箔製の中間層2bと絶縁樹脂製の外面層
2cとを有するラミネートフィルムで形成され、上記内部
電極対１と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓性
の袋状外包体２と、この袋状外包体２の内部において上
記内部電極対１の各正電極1a及び各負電極1bをそれぞれ
個別に連結する一対の正極リード3a及び負極リード3bと
で構成されており、これら一対の正極リード3a及び負極
リード3bが袋状外包体２のヒートシール部４を気密に貫
通すると共にこのヒートシール部４に固着され、また、
正極リード3a及び負極リード3bのヒートシール部４を貫
通して外部に突出する部分が端子若しくは外部リードと
して用いられるようになっている。
【０００７】しかしながら、このような電極引出構造に
おいては、外部リードあるいは端子として袋状外包体２
の外部に引き出された正極リード3a及び負極リード3bと
袋状外包体２との間が、この袋状外包体２を構成する熱
可塑性樹脂製の内面層2aのヒートシールによって固着さ
れているだけであり、これら正極リード3a及び負極リー
ド3bと袋状外包体２との間の接着強度が必ずしも充分で
はなく、特に電池容量が大容量になればなるほど不可避
的に電池重量も大きくなり、正極リード3a及び負極リー
ド3bと袋状外包体２との間のヒートシールによる接着の
みでは信頼性に劣ることになり、また、正極リード3aが
通常用いられるアルミニウム材である場合にはこのアル
ミニウム製の正極リード3aにおける接着の信頼性が更に
劣り、使用途中に正極リード3aと袋状外包体２のヒート
シール部分との間に隙間が発生し、場合によってはこの
隙間から水分が浸入してフッ酸を発生させ、電池として
の機能を損ねたり、袋状外包体２内の電解液が外部に漏
れ出す結果にもなりかねない。
おいては、外部リードあるいは端子として袋状外包体２
の外部に引き出された正極リード3a及び負極リード3bと
袋状外包体２との間が、この袋状外包体２を構成する熱
可塑性樹脂製の内面層2aのヒートシールによって固着さ
れているだけであり、これら正極リード3a及び負極リー
ド3bと袋状外包体２との間の接着強度が必ずしも充分で
はなく、特に電池容量が大容量になればなるほど不可避
的に電池重量も大きくなり、正極リード3a及び負極リー
ド3bと袋状外包体２との間のヒートシールによる接着の
みでは信頼性に劣ることになり、また、正極リード3aが
通常用いられるアルミニウム材である場合にはこのアル
ミニウム製の正極リード3aにおける接着の信頼性が更に
劣り、使用途中に正極リード3aと袋状外包体２のヒート
シール部分との間に隙間が発生し、場合によってはこの
隙間から水分が浸入してフッ酸を発生させ、電池として
の機能を損ねたり、袋状外包体２内の電解液が外部に漏
れ出す結果にもなりかねない。
【０００８】しかも、電池容量が大きくなり、結果とし
て大電流放電が求められると、その内部電極対（正電極
及び負電極）から袋状外包体を貫通して外部に引き出さ
れるリードの断面積を大きくする必要が生じ、このリー
ドの断面積が大きくなればなるほど、上述した問題も顕
著になり、このため従来においては、軽量かつ薄型で可
撓性を有し、多くの用途に用いられて装置や機器、自動
車等の小型化や軽量化に寄与できると期待されながら、
電池容量が３Ah以上になると、袋状外包体を用いたシー
ト状のリチウムイオン電池を形成することは困難である
とされていた。
て大電流放電が求められると、その内部電極対（正電極
及び負電極）から袋状外包体を貫通して外部に引き出さ
れるリードの断面積を大きくする必要が生じ、このリー
ドの断面積が大きくなればなるほど、上述した問題も顕
著になり、このため従来においては、軽量かつ薄型で可
撓性を有し、多くの用途に用いられて装置や機器、自動
車等の小型化や軽量化に寄与できると期待されながら、
電池容量が３Ah以上になると、袋状外包体を用いたシー
ト状のリチウムイオン電池を形成することは困難である
とされていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、このような三層構造のラミネートフィルム製の袋状
外包体を用いたシート状二次電池において、軽量かつ薄
型で可撓性を有し、小型化や軽量化が可能であるという
特長を損なうことなく、比較的大容量の、好ましくは５
Ah以上の大容量二次電池を構成し得る電極の引出構造に
ついて鋭意検討した結果、袋状外包体の内側で内部電極
対の各正電極及び各負電極をそれぞれ個別に連結する一
対の内部リードと袋状外包体の外側に配設される一対の
外部リードとの間を、袋状外包体を貫通して一端側が袋
状外包体の内側の各内部リードに接続されると共に他端
側が袋状外包体の外側の各外部リードに接続される一対
の接続手段で連結し、この一対の接続手段により各内部
リードと各外部リードとの間を電気的に接続することに
より、各内部リードと各外部リードとの間に袋状外包体
を強固にかつ気密状態に保持できることを見出し、本発
明を完成した。
は、このような三層構造のラミネートフィルム製の袋状
外包体を用いたシート状二次電池において、軽量かつ薄
型で可撓性を有し、小型化や軽量化が可能であるという
特長を損なうことなく、比較的大容量の、好ましくは５
Ah以上の大容量二次電池を構成し得る電極の引出構造に
ついて鋭意検討した結果、袋状外包体の内側で内部電極
対の各正電極及び各負電極をそれぞれ個別に連結する一
対の内部リードと袋状外包体の外側に配設される一対の
外部リードとの間を、袋状外包体を貫通して一端側が袋
状外包体の内側の各内部リードに接続されると共に他端
側が袋状外包体の外側の各外部リードに接続される一対
の接続手段で連結し、この一対の接続手段により各内部
リードと各外部リードとの間を電気的に接続することに
より、各内部リードと各外部リードとの間に袋状外包体
を強固にかつ気密状態に保持できることを見出し、本発
明を完成した。
【００１０】従って、本発明の目的は、電池ケースとし
て袋状外包体を用いたシート状二次電池において、軽量
かつ薄型で可撓性を有し、小型化や軽量化が可能である
と共に、比較的大容量の二次電池をも達成できるシート
状二次電池の電極引出構造を提供することにある。
て袋状外包体を用いたシート状二次電池において、軽量
かつ薄型で可撓性を有し、小型化や軽量化が可能である
と共に、比較的大容量の二次電池をも達成できるシート
状二次電池の電極引出構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、シ
ート状の正電極とシート状の負電極とをセパレータを介
して交互に積層して形成されたシート状の内部電極対
と、この内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容
する可撓性の袋状外包体と、この袋状外包体の内部にお
いて上記内部電極対の各正電極及び各負電極をそれぞれ
個別に連結する一対の内部リードと、上記袋状外包体を
挟んで上記各内部リードに相対応する袋状外包体の外側
に配設される一対の外部リードと、上記袋状外包体を気
密に貫通して一端側が上記袋状外包体の内側に位置する
各内部リードに接続されると共に他端側が袋状外包体の
外側に位置する各外部リードに接続され、これら各内部
リードと各外部リードとの間を電気的に接続する一対の
接続手段とで構成されていることを特徴とするシート状
二次電池の電極引出構造である。
ート状の正電極とシート状の負電極とをセパレータを介
して交互に積層して形成されたシート状の内部電極対
と、この内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容
する可撓性の袋状外包体と、この袋状外包体の内部にお
いて上記内部電極対の各正電極及び各負電極をそれぞれ
個別に連結する一対の内部リードと、上記袋状外包体を
挟んで上記各内部リードに相対応する袋状外包体の外側
に配設される一対の外部リードと、上記袋状外包体を気
密に貫通して一端側が上記袋状外包体の内側に位置する
各内部リードに接続されると共に他端側が袋状外包体の
外側に位置する各外部リードに接続され、これら各内部
リードと各外部リードとの間を電気的に接続する一対の
接続手段とで構成されていることを特徴とするシート状
二次電池の電極引出構造である。
【００１２】本発明において、シート状の正電極とシー
ト状の負電極とを交互に積層して形成されたシート状の
内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓
性の袋状外包体については、シート状二次電池の電池ケ
ースとして使用可能な強度を有すると共に収容される電
解液に対して優れた耐電解液性を有するものであれば特
に制限されるものではなく、具体的には、内面側に例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ
アミド、アイオノマー等の耐電解液性及びヒートシール
性に優れた熱可塑性樹脂製の内面層を、中間に例えばア
ルミ箔、ＳＵＳ箔等の可撓性及び強度に優れた金属箔製
の中間層を、また、外面側に例えばポリアミド系樹脂、
ポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂製
の外面層を有する三層構造のラミネートフィルムを用い
て形成される可撓性の袋状外包体（再表98/042,036号参
照）を例示することができる。
ト状の負電極とを交互に積層して形成されたシート状の
内部電極対と電解液とを内部に密封状態に収容する可撓
性の袋状外包体については、シート状二次電池の電池ケ
ースとして使用可能な強度を有すると共に収容される電
解液に対して優れた耐電解液性を有するものであれば特
に制限されるものではなく、具体的には、内面側に例え
ばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ
アミド、アイオノマー等の耐電解液性及びヒートシール
性に優れた熱可塑性樹脂製の内面層を、中間に例えばア
ルミ箔、ＳＵＳ箔等の可撓性及び強度に優れた金属箔製
の中間層を、また、外面側に例えばポリアミド系樹脂、
ポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた絶縁樹脂製
の外面層を有する三層構造のラミネートフィルムを用い
て形成される可撓性の袋状外包体（再表98/042,036号参
照）を例示することができる。
【００１３】そして、本発明においては、上記袋状外包
体の内部において、内部電極対の各正電極を正極側の内
部リードで連結すると共に各負電極を負極側の内部リー
ドで連結し、また、この袋状外包体の外部には上記正極
側及び負極側の各内部リードに相対応する位置にそれぞ
れ正極側及び負極側の各外部リードを配設し、これら正
極側の内部リードと正極側の外部リードとの間及び負極
側の内部リードと負極側の外部リードとの間を、袋状外
包体を気密に貫通する一対の接続手段で電気的に接続し
ている。
体の内部において、内部電極対の各正電極を正極側の内
部リードで連結すると共に各負電極を負極側の内部リー
ドで連結し、また、この袋状外包体の外部には上記正極
側及び負極側の各内部リードに相対応する位置にそれぞ
れ正極側及び負極側の各外部リードを配設し、これら正
極側の内部リードと正極側の外部リードとの間及び負極
側の内部リードと負極側の外部リードとの間を、袋状外
包体を気密に貫通する一対の接続手段で電気的に接続し
ている。
【００１４】ここで、上記内部リード及び外部リードの
形状については、形成されるシート状二次電池の電池容
量、容積、重量、更には用途等に応じて適宜設計できる
ものであるが、好ましくは、この種の二次電池において
従来より用いられているものと比較して、比較的肉厚
の、例えば０．５mm程度以上、好ましくは１〜５mmの帯
状に形成されるのがよい。また、その材質については、
従来この種の二次電池で用いられているリードの材質や
形状と同様に、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、
ニッケル等の金属が用いられ、好ましくは、正極側の内
部リード及び外部リードについては、正極集電体を形成
する材質と同じ材質、例えばアルミニウム又はアルミニ
ウム合金を用いるのがよく、また、負極側の内部リード
及び外部リードについては、負極集電体を形成する材質
と同じ材質、例えば銅及び／又はニッケルを用いるのが
よい。
形状については、形成されるシート状二次電池の電池容
量、容積、重量、更には用途等に応じて適宜設計できる
ものであるが、好ましくは、この種の二次電池において
従来より用いられているものと比較して、比較的肉厚
の、例えば０．５mm程度以上、好ましくは１〜５mmの帯
状に形成されるのがよい。また、その材質については、
従来この種の二次電池で用いられているリードの材質や
形状と同様に、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、
ニッケル等の金属が用いられ、好ましくは、正極側の内
部リード及び外部リードについては、正極集電体を形成
する材質と同じ材質、例えばアルミニウム又はアルミニ
ウム合金を用いるのがよく、また、負極側の内部リード
及び外部リードについては、負極集電体を形成する材質
と同じ材質、例えば銅及び／又はニッケルを用いるのが
よい。
【００１５】また、本発明において、上記各内部リード
と各外部リードとの間を連結する接続手段については、
これら内部リードと外部リードとの間を確実に連結し、
また、電気的に接続できるものであればよく、例えば、
ソリッドリベット（以下、単に「リベット」という）、
フルチューブラリベット、セミチューブラリベット、ス
プリットリベット、コンプレッショクリベット、ブライ
ンドリベット等のリベット止め、内部リード及び外部リ
ードのいずれか一方に一体的に若しくは固定的にスタッ
ドを立設すると共に他方にはこのスタッドが嵌入する貫
通孔を開設し、上記スタッドを貫通孔内に嵌入してその
先端部をかしめて固着する方法、ボルトナット止め等の
手段を例示することができる。
と各外部リードとの間を連結する接続手段については、
これら内部リードと外部リードとの間を確実に連結し、
また、電気的に接続できるものであればよく、例えば、
ソリッドリベット（以下、単に「リベット」という）、
フルチューブラリベット、セミチューブラリベット、ス
プリットリベット、コンプレッショクリベット、ブライ
ンドリベット等のリベット止め、内部リード及び外部リ
ードのいずれか一方に一体的に若しくは固定的にスタッ
ドを立設すると共に他方にはこのスタッドが嵌入する貫
通孔を開設し、上記スタッドを貫通孔内に嵌入してその
先端部をかしめて固着する方法、ボルトナット止め等の
手段を例示することができる。
【００１６】そして、この接続手段を構成するリベット
等の材質については、好ましくは、正極側の内部リード
と外部リードとの間を連結するものについては、内部リ
ードと同じ材質のアルミニウム又はアルミニウム合金を
用い、また、負極側の内部リードと外部リードとの間を
連結するものについては、内部リードと同じ材質の銅及
び／又はニッケルを用いるのがよい。このように、正極
側の内部リード、外部リード及び接続手段の材質として
正極集電体を形成する材質と同じ材質、例えばアルミニ
ウム又はアルミニウム合金を用い、また、負極側の内部
リード、外部リード及び接続手段の材質として正極集電
体を形成する材質と同じ材質、例えば銅及び／又はニッ
ケルを用いることにより、接触抵抗を低減できるほか熱
膨張係数の違いによる熱変形を未然に防止できる等の利
点がある。
等の材質については、好ましくは、正極側の内部リード
と外部リードとの間を連結するものについては、内部リ
ードと同じ材質のアルミニウム又はアルミニウム合金を
用い、また、負極側の内部リードと外部リードとの間を
連結するものについては、内部リードと同じ材質の銅及
び／又はニッケルを用いるのがよい。このように、正極
側の内部リード、外部リード及び接続手段の材質として
正極集電体を形成する材質と同じ材質、例えばアルミニ
ウム又はアルミニウム合金を用い、また、負極側の内部
リード、外部リード及び接続手段の材質として正極集電
体を形成する材質と同じ材質、例えば銅及び／又はニッ
ケルを用いることにより、接触抵抗を低減できるほか熱
膨張係数の違いによる熱変形を未然に防止できる等の利
点がある。
【００１７】更に、本発明において、各内部リードと各
外部リードとの間を連結する接続手段が貫通する袋状外
包体の貫通孔は完全に気密にシールされている必要があ
る。この袋状外包体の貫通孔を気密にシールする方法に
ついては、特に制限はないが、例えば、内部リードと袋
状外包体との間及び／又は外部リードと袋状外包体との
間に、接続手段が貫通する袋状外包体の貫通孔をシール
するためのシール部材を介装してもよく、また、袋状外
包体を形成するラミネートフィルムにおいて、接続手段
が貫通する貫通孔の周辺部分における内面層及び／又は
外面層の層厚を他の一般面より予め厚く形成しておき、
接続手段で内部リードと外部リードとの間を締結した際
に厚肉に形成された貫通孔の周辺部分により貫通孔をシ
ールするようにしてもよい。
外部リードとの間を連結する接続手段が貫通する袋状外
包体の貫通孔は完全に気密にシールされている必要があ
る。この袋状外包体の貫通孔を気密にシールする方法に
ついては、特に制限はないが、例えば、内部リードと袋
状外包体との間及び／又は外部リードと袋状外包体との
間に、接続手段が貫通する袋状外包体の貫通孔をシール
するためのシール部材を介装してもよく、また、袋状外
包体を形成するラミネートフィルムにおいて、接続手段
が貫通する貫通孔の周辺部分における内面層及び／又は
外面層の層厚を他の一般面より予め厚く形成しておき、
接続手段で内部リードと外部リードとの間を締結した際
に厚肉に形成された貫通孔の周辺部分により貫通孔をシ
ールするようにしてもよい。
【００１８】そして、上記シール部材を用いる場合、少
なくとも内部リードと袋状外包体との間に介装されるシ
ール部材については、耐電解液性に優れた合成樹脂で形
成されている必要があり、好ましくは袋状外包体を形成
するラミネートフィルムの内面層と同じ若しくは同様
に、ポリプロピレン又はポリエチレン等の熱可塑性樹脂
で形成するのがよい。
なくとも内部リードと袋状外包体との間に介装されるシ
ール部材については、耐電解液性に優れた合成樹脂で形
成されている必要があり、好ましくは袋状外包体を形成
するラミネートフィルムの内面層と同じ若しくは同様
に、ポリプロピレン又はポリエチレン等の熱可塑性樹脂
で形成するのがよい。
【００１９】本発明のシート状二次電池の電極引出構造
において、外部リードが配設される袋状外包体上の位置
については、内部リードとの関係で取付可能な位置であ
れば特に制限はない。
において、外部リードが配設される袋状外包体上の位置
については、内部リードとの関係で取付可能な位置であ
れば特に制限はない。
【００２０】本発明の電極引出構造を備えた二次電池の
製造方法についても、特に制限はないが、例えば平面略
長方形状のシート状二次電池を接続手段としてリベット
を用いて製造する場合、次のような手順で容易に製造す
ることができる。 先ず、内部電極対の所定の位置に正電極側及び負電
極側の内部リードをそれぞれ連結する。 次に、内部リードが設けられた内部電極対を３辺が
ヒートシールされた袋状外包体の内部に収容する。 袋状外包体の外側には内部リードに相対応する位置
に外部リードを配置すると共にこれら内部リード及び外
部リードに設けられた各リベット孔と袋状外包体に設け
られた貫通孔とを一致させる。 各リベット孔及び貫通孔内にリベットを挿通し、こ
のリベットが内部リード又は外部リードのリベット孔を
貫通して突出するリベット軸に打撃、油圧、空気圧等の
手段で力を加え、このリベット孔を貫通して突出するリ
ベット軸の先端をかしめる。 袋状外包体の残りの１辺をヒートシールして全体を
密封する。 例えば袋状外包体の角部を切り欠いて比較的小さい
開口部を形成する。 開口部から袋状外包体の内部に電解液を充填すると
共にこの開口部をヒートシールして密封する。
製造方法についても、特に制限はないが、例えば平面略
長方形状のシート状二次電池を接続手段としてリベット
を用いて製造する場合、次のような手順で容易に製造す
ることができる。 先ず、内部電極対の所定の位置に正電極側及び負電
極側の内部リードをそれぞれ連結する。 次に、内部リードが設けられた内部電極対を３辺が
ヒートシールされた袋状外包体の内部に収容する。 袋状外包体の外側には内部リードに相対応する位置
に外部リードを配置すると共にこれら内部リード及び外
部リードに設けられた各リベット孔と袋状外包体に設け
られた貫通孔とを一致させる。 各リベット孔及び貫通孔内にリベットを挿通し、こ
のリベットが内部リード又は外部リードのリベット孔を
貫通して突出するリベット軸に打撃、油圧、空気圧等の
手段で力を加え、このリベット孔を貫通して突出するリ
ベット軸の先端をかしめる。 袋状外包体の残りの１辺をヒートシールして全体を
密封する。 例えば袋状外包体の角部を切り欠いて比較的小さい
開口部を形成する。 開口部から袋状外包体の内部に電解液を充填すると
共にこの開口部をヒートシールして密封する。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施例及び
試験例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的
に説明する。
試験例に基づいて、本発明の好適な実施の形態を具体的
に説明する。
【００２２】〔実施例〕図１〜図３において、本発明の
電極引出構造が適用されたシート状リチウムイオン二次
電池の説明図が示されている。ここで、図２及び図３は
正極リード側の断面を示すものであり、負極リード側も
構造上はこの正極リード側と同じであるので、以下の記
載においてはこの正極リード側を中心に説明する。
電極引出構造が適用されたシート状リチウムイオン二次
電池の説明図が示されている。ここで、図２及び図３は
正極リード側の断面を示すものであり、負極リード側も
構造上はこの正極リード側と同じであるので、以下の記
載においてはこの正極リード側を中心に説明する。
【００２３】この実施例のシート状二次電池Ｂは、複数
のシート状の正電極1aと複数のシート状の負電極1bとを
セパレータ1cを介して交互に積層して形成されたシート
状の内部電極対１と、この内部電極対１と図示外の電解
液とを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体２
と、この袋状外包体２の内部において上記内部電極対１
の各正電極1aを連結する正極側の内部リード5aと、上記
内部電極対１の各負電極1bを連結する負極側の内部リー
ド（5b、図示せず）と、上記袋状外包体２を挟んで上記
正極側の内部リード5aに相対応する袋状外包体２の外側
に配設される正極側の外部リード6aと、上記袋状外包体
２を挟んで上記負極側の内部リードに相対応する袋状外
包体２の外側に配設される負極側の外部リード6bと、上
記袋状外包体２を気密に貫通して一端側が上記袋状外包
体２の内側に位置する各内部リード5a,5bにそれぞれ接
続されると共に他端側が袋状外包体２の外側に位置する
各外部リード6a,6bにそれぞれ接続され、これら各内部
リード5a,5bと各外部リード6a,6bとの間を電気的に接続
する２本組一対（合計４本）のリベット7a,7bとで構成
されている。
のシート状の正電極1aと複数のシート状の負電極1bとを
セパレータ1cを介して交互に積層して形成されたシート
状の内部電極対１と、この内部電極対１と図示外の電解
液とを内部に密封状態に収容する可撓性の袋状外包体２
と、この袋状外包体２の内部において上記内部電極対１
の各正電極1aを連結する正極側の内部リード5aと、上記
内部電極対１の各負電極1bを連結する負極側の内部リー
ド（5b、図示せず）と、上記袋状外包体２を挟んで上記
正極側の内部リード5aに相対応する袋状外包体２の外側
に配設される正極側の外部リード6aと、上記袋状外包体
２を挟んで上記負極側の内部リードに相対応する袋状外
包体２の外側に配設される負極側の外部リード6bと、上
記袋状外包体２を気密に貫通して一端側が上記袋状外包
体２の内側に位置する各内部リード5a,5bにそれぞれ接
続されると共に他端側が袋状外包体２の外側に位置する
各外部リード6a,6bにそれぞれ接続され、これら各内部
リード5a,5bと各外部リード6a,6bとの間を電気的に接続
する２本組一対（合計４本）のリベット7a,7bとで構成
されている。
【００２４】この実施例において、各内部リード5a,5b
と袋状外包体２との間及び各外部リード6a,6bと袋状外
包体２との間には、リベット7a,7bが貫通する袋状外包
体２の貫通孔をシールするためのシール部材8a,8bが介
装されている。なお、符号４は、袋状外包体２のヒート
シール部を示す。
と袋状外包体２との間及び各外部リード6a,6bと袋状外
包体２との間には、リベット7a,7bが貫通する袋状外包
体２の貫通孔をシールするためのシール部材8a,8bが介
装されている。なお、符号４は、袋状外包体２のヒート
シール部を示す。
【００２５】ここで、上記内部電極対１は、図４に示す
ように、各正電極1aがアルミニウム製の正極集電体９の
両面に正極活物質10を積層して形成されており、また、
各負電極1bが銅製の負極集電体11の両面に負極活物質12
を積層して形成されている。また、正極側の内部リード
5aと、正極側の外部リード6aと、これらの間を連結する
リベット7aとはいずれも上記正極集電体９と同じアルミ
ニウム製であり、また、負極側の内部リード5bと、負極
側の外部リード6bと、これらの間を連結するリベット7b
とはいずれも上記負極集電体11と同じ銅製である。
ように、各正電極1aがアルミニウム製の正極集電体９の
両面に正極活物質10を積層して形成されており、また、
各負電極1bが銅製の負極集電体11の両面に負極活物質12
を積層して形成されている。また、正極側の内部リード
5aと、正極側の外部リード6aと、これらの間を連結する
リベット7aとはいずれも上記正極集電体９と同じアルミ
ニウム製であり、また、負極側の内部リード5bと、負極
側の外部リード6bと、これらの間を連結するリベット7b
とはいずれも上記負極集電体11と同じ銅製である。
【００２６】更に、この実施例において、上記袋状外包
体２は、内面側にポリエチレン製の内面層2aを、中間に
アルミ箔製の中間層2bを、また、外面側にナイロン製の
外面層2cを有する三層構造のラミネートフィルムで形成
されており、また、上記内部リード5a,5bと袋状外包体
２との間に介装されたシール部材8aは上記袋状外包体２
の内面層2aと同じポリエチレン製であって、上記外部リ
ード6a,6bと袋状外包体２との間に介装されたシール部
材8bは上記袋状外包体２の外面層2cと同じナイロン製で
ある。
体２は、内面側にポリエチレン製の内面層2aを、中間に
アルミ箔製の中間層2bを、また、外面側にナイロン製の
外面層2cを有する三層構造のラミネートフィルムで形成
されており、また、上記内部リード5a,5bと袋状外包体
２との間に介装されたシール部材8aは上記袋状外包体２
の内面層2aと同じポリエチレン製であって、上記外部リ
ード6a,6bと袋状外包体２との間に介装されたシール部
材8bは上記袋状外包体２の外面層2cと同じナイロン製で
ある。
【００２７】この実施例のシート状リチウムイオン二次
電池Ｂにおいては、各内部リード5a,5bと各外部リード6
a,6bとの間をリベット7a,7bによりリベット止めする
と、これら各内部リード5a,5bと各外部リード6a,6bとの
間に袋状外包体２及びシール部材8a,8bが加圧下に挟み
込まれ、これによってリベット7a,7bが貫通する袋状外
包体２の貫通孔が気密にシールされ、また同時に、リベ
ット7a,7bにより各内部リード5a,5bと各外部リード6a,6
bとの間が電気的に接続される。
電池Ｂにおいては、各内部リード5a,5bと各外部リード6
a,6bとの間をリベット7a,7bによりリベット止めする
と、これら各内部リード5a,5bと各外部リード6a,6bとの
間に袋状外包体２及びシール部材8a,8bが加圧下に挟み
込まれ、これによってリベット7a,7bが貫通する袋状外
包体２の貫通孔が気密にシールされ、また同時に、リベ
ット7a,7bにより各内部リード5a,5bと各外部リード6a,6
bとの間が電気的に接続される。
【００２８】〔試験例〕１２０mm×３００mm×５mmの大
きさの内部電極対、１５mm×１００mm×１．５mmの大き
さのアルミニウム製又は銅製の内部リード、１５mm×１
００mm×１．５mmの大きさのアルミニウム製又は銅製の
外部リード、４mmφ×６mmの大きさのアルミニウム製又
は銅製のリベットを用い、また、内面層が厚さ０．０８
mmのポリエチレン層で、中間層が厚さ０．０４mmのアル
ミ箔で、外面層が厚さ０．０３mmのナイロン層である袋
状外包体を用い、更に、電解液としてエチレンカーボネ
ート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合
系電解液を用い、上記実施例と同様の形状を有して電池
容量１０Ah及び電圧４．２Vのシート状リチウムイオン
電池１００個を作製し、８０℃で１週間の保存条件で保
存し、保存後の電解液漏れ発生個数と電圧とを調べた。
結果は、電解液漏れ発生個数は０個であって、保存後の
電圧は４．１２〜４．１８Vの範囲であった。
きさの内部電極対、１５mm×１００mm×１．５mmの大き
さのアルミニウム製又は銅製の内部リード、１５mm×１
００mm×１．５mmの大きさのアルミニウム製又は銅製の
外部リード、４mmφ×６mmの大きさのアルミニウム製又
は銅製のリベットを用い、また、内面層が厚さ０．０８
mmのポリエチレン層で、中間層が厚さ０．０４mmのアル
ミ箔で、外面層が厚さ０．０３mmのナイロン層である袋
状外包体を用い、更に、電解液としてエチレンカーボネ
ート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合
系電解液を用い、上記実施例と同様の形状を有して電池
容量１０Ah及び電圧４．２Vのシート状リチウムイオン
電池１００個を作製し、８０℃で１週間の保存条件で保
存し、保存後の電解液漏れ発生個数と電圧とを調べた。
結果は、電解液漏れ発生個数は０個であって、保存後の
電圧は４．１２〜４．１８Vの範囲であった。
【００２９】〔比較試験例〕また、比較の対象として、
内部リードの先端部を袋状外包体のヒートシール部から
外部に突出させ、この外部に突出した部分を外部リード
とした以外は上記試験例と同様にして電池容量１０Ah及
び電圧４．２Vのシート状リチウムイオン電池１００個
を作製し、８０℃で１週間の保存条件で保存し、保存後
の電解液漏れ発生個数と電圧とを調べた。結果は、電解
液漏れ発生個数は４５個であって、保存後の電圧は０〜
４．０Vの範囲であった。
内部リードの先端部を袋状外包体のヒートシール部から
外部に突出させ、この外部に突出した部分を外部リード
とした以外は上記試験例と同様にして電池容量１０Ah及
び電圧４．２Vのシート状リチウムイオン電池１００個
を作製し、８０℃で１週間の保存条件で保存し、保存後
の電解液漏れ発生個数と電圧とを調べた。結果は、電解
液漏れ発生個数は４５個であって、保存後の電圧は０〜
４．０Vの範囲であった。
【００３０】上記試験例及び比較試験例から明らかなよ
うに、従来の構造を有する比較試験例のシート状リチウ
ムイオン二次電池では自己放電が大きく、また、半数近
くが電解液漏れを起こしていたのに対し、本発明の構造
を有する試験例のシート状リチウムイオン二次電池では
自己放電は平均０．０５V程度と小さく、また、電解液
漏れも全く認められなかった。
うに、従来の構造を有する比較試験例のシート状リチウ
ムイオン二次電池では自己放電が大きく、また、半数近
くが電解液漏れを起こしていたのに対し、本発明の構造
を有する試験例のシート状リチウムイオン二次電池では
自己放電は平均０．０５V程度と小さく、また、電解液
漏れも全く認められなかった。
【００３１】
【発明の効果】本発明のシート状二次電池の電極引出構
造によれば、電池ケースとして袋状外包体を用いたシー
ト状二次電池において、軽量かつ薄型で可撓性を有し、
小型化や軽量化が可能であると共に比較的大容量の二次
電池をも達成でき、特に比較的大容量のシート状リチウ
ムイオン二次電池の電極引出構造として極めて好適であ
る。
造によれば、電池ケースとして袋状外包体を用いたシー
ト状二次電池において、軽量かつ薄型で可撓性を有し、
小型化や軽量化が可能であると共に比較的大容量の二次
電池をも達成でき、特に比較的大容量のシート状リチウ
ムイオン二次電池の電極引出構造として極めて好適であ
る。
【図１】 図１は、本発明の実施例に係る電極引出構造
が適用されたシート状リチウムイオン二次電池の斜視説
明図である。
が適用されたシート状リチウムイオン二次電池の斜視説
明図である。
【図２】 図２は、図１のII−II線断面説明図である。
【図３】 図３は、図１のIII−III線断面説明図であ
る。
る。
【図４】 図４は、図１の袋状外包体の内部に収容され
ている内部電極対を示す説明図である。
ている内部電極対を示す説明図である。
【図５】 図５は、従来の電極引出構造が適用されたシ
ート状リチウムイオン二次電池の斜視説明図である。
ート状リチウムイオン二次電池の斜視説明図である。
【図６】 図６は、図５のVI−VI線断面説明図である。
Ｂ…シート状リチウムイオン二次電池、１…内部電極
対、1a…正電極、1b…負電極、1c…セパレータ、２…袋
状外包体、４…ヒートシール部、5a,5b…内部リード、6
a,6b…外部リード、7a,7b…リベット、8a,8b…シール部
材、９…正極集電体、10…正極活物質、11…負極集電
体、12…負極活物質。
対、1a…正電極、1b…負電極、1c…セパレータ、２…袋
状外包体、４…ヒートシール部、5a,5b…内部リード、6
a,6b…外部リード、7a,7b…リベット、8a,8b…シール部
材、９…正極集電体、10…正極活物質、11…負極集電
体、12…負極活物質。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 高崎 隆雄
東京都福生市福生1066
(72)発明者 藤谷 直子
山形県米沢市窪田町窪田2474番地１、エナ
ックス株式会社米沢研究所内
(72)発明者 近野 慎一
山形県米沢市窪田町窪田2534番地６、ハイ
メカ株式会社内
Ｆターム(参考） 5H011 AA00 AA01 AA02 AA03 AA06
AA09 AA10 AA13 AA17 CC02
CC06 CC10 EE02 EE04 FF04
GG01 HH02 JJ03 JJ12 JJ27
KK00
5H022 AA09 CC03 CC05 CC09 CC12
CC14 CC23 EE01 EE03 EE04
5H029 AJ11 AJ12 AJ14 AJ15 AM03
AM05 AM07 BJ04 BJ06 BJ12
CJ06 DJ02 DJ03 DJ05 EJ01
EJ12 HJ12 HJ19
Claims (9)
- 【請求項１】 シート状の正電極とシート状の負電極と
をセパレータを介して交互に積層して形成されたシート
状の内部電極対と、この内部電極対と電解液とを内部に
密封状態に収容する可撓性の袋状外包体と、この袋状外
包体の内部において上記内部電極対の各正電極及び各負
電極をそれぞれ個別に連結する一対の内部リードと、上
記袋状外包体を挟んで上記各内部リードに相対応する袋
状外包体の外側に配設される一対の外部リードと、上記
袋状外包体を気密に貫通して一端側が上記袋状外包体の
内側に位置する各内部リードに接続されると共に他端側
が袋状外包体の外側に位置する各外部リードに接続さ
れ、これら各内部リードと各外部リードとの間を電気的
に接続する一対の接続手段とで構成されていることを特
徴とするシート状二次電池の電極引出構造。 - 【請求項２】 内部リードと袋状外包体との間及び／又
は外部リードと袋状外包体との間に、接続手段が貫通す
る袋状外包体の貫通孔をシールするためのシール部材が
介装されている請求項１に記載のシート状二次電池の電
極引出構造。 - 【請求項３】 接続手段で接続される内部リードと外部
リードとが、同じ材質で形成されている請求項１又は２
に記載のシート状二次電池の電極引出構造。 - 【請求項４】 接続手段が、少なくとも内部リードと同
じ材質で形成されている請求項１〜３のいずれかに記載
のシート状二次電池の電極引出構造。 - 【請求項５】 接続手段が、相対応する内部リード及び
外部リードにそれぞれ結合されるリベットである請求項
１〜４のいずれかに記載のシート状二次電池の電極引出
構造。 - 【請求項６】 シール部材は、少なくとも内部リードと
袋状外包体との間に介装されるシール部材が耐薬品性に
優れた合成樹脂で形成されている請求項２〜５のいずれ
かに記載のシート状二次電池の電極引出構造。 - 【請求項７】 少なくとも内部リードと袋状外包体との
間に介装されるシール部材が、ポリプロピレン、ポリエ
チレン又はアイオノマーで形成されている請求項６に記
載のシート状二次電池の電極引出構造。 - 【請求項８】 一対の外部リードは、袋状外包体の同一
面側に位置する請求項１〜７のいずれかに記載のシート
状二次電池の電極引出構造。 - 【請求項９】 シート状二次電池が、５Ah以上の大容量
リチウムイオン二次電池である請求項１〜８のいずれか
に記載のシート状二次電池の電極引出構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001353090A JP4199948B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | シート状二次電池の電極引出構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003151529A true JP2003151529A (ja) | 2003-05-23 |
| JP4199948B2 JP4199948B2 (ja) | 2008-12-24 |
Family
ID=19165164
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001353090A Expired - Fee Related JP4199948B2 (ja) | 2001-11-19 | 2001-11-19 | シート状二次電池の電極引出構造 |
Country Status (1)
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|---|---|
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2008066172A (ja) * | 2006-09-08 | 2008-03-21 | Enax Inc | シート状二次電池ユニット及びこれを用いた二次電池モジュール |
| JP2008159592A (ja) * | 2008-01-18 | 2008-07-10 | Nissan Motor Co Ltd | ラミネート電池、組電池モジュール、組電池およびこの電池を搭載した車両 |
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