JP2003187781A

JP2003187781A - 電池及びその製造方法、並びに電池モジュール及びその製造方法

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Publication number: JP2003187781A
Application number: JP2001390186A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Endo; 貴弘遠藤
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-07-04

Abstract

(57)【要約】【課題】電池内部抵抗を低減させる。【解決手段】正極基板７の短尺方向の一方端部全体に
正極リード部９を有する正極４と、負極基板１０の短尺
方向の一方端部全体に負極リード部１２を有する負極５
と、正極４と負極５との間に介在される固体電解質層６
とを有する電池素子２を備え、電池素子２が正極リード
部９及び負極リード部１２が各電極の長尺方向に亘る全
域で外部と直接接続されていることによって、各電極の
集電する面積が大きくなることから電池内部抵抗を低減
させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、正極と負極と電解
質層とを有する電池及びその製造方法、並びに電池モジ
ュール及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年においては、例えば電気自動車、内
燃機関と電気モータによって走行するハイブリッド自動
車等で使用されるエネルギー密度の高い電池として有機
電解液を用いたリチウムイオン二次電池等が知られてお
り、実用化させるための検討も行われている。このリチ
ウムイオン二次電池は、発電要素として帯状の基板上に
電極合剤層が形成された正極及び負極を、セパレータを
介して捲回させた電池素子を有している。そして、リチ
ウムイオン二次電池において、電池素子より集電する際
は、例えば短冊状の電極端子を帯状の電極の短尺方向と
平行に正極及び負極にそれぞれ取り付け、これら電極端
子を外部端子と電気的に接続させることで行われてい
る。

【０００３】この場合、リチウムイオン二次電池では、
その形状が小型で電池容量及び使用される電流値が小さ
ければ電池素子への集電は問題なく行われるが、その形
状及び電池容量が大きくなり大電流値による充放電が行
われると、電極と電極端子との接続範囲が小さいことか
ら帯状の電極における長尺方向の電気抵抗が大きくなっ
て電池内部抵抗も増大し、放電時の電圧降下や、電気抵
抗による発熱等を生じてしまい電池性能が劣化すること
があった。

【０００４】このような不具合を解決するために、特開
昭５７−３２５６９号公報において、円筒に捲回された
電池素子の端面から露出する基板に円盤状の金属板をア
ーク溶接により接合させることや、特開平１−２７２０
４７号公報において、電極の短尺方向に亘る端部から基
板を凸状に複数露出させた端子部を形成し、複数の端子
部を電極端子にまとめて溶接させることや、特開平１１
−３３９７５６号公報において、電極の短尺方向と略平
行に複数取り付けられた電極端子を、捲回された電池素
子の端面から突出する導電性を有する捲芯に溶接させる
等の電極と電極端子との接続範囲を高める手段が提案さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような手段を用いたリチウムイオン二次電池では、例
えば電池素子の端面から露出する基板に円盤状の金属板
を溶接させる場合、基板の厚みが５０μｍ以下になる
と、基板の剛性が弱くなり、基板に金属板を押しつけて
アーク溶接することが困難になるといった問題がある。

【０００６】例えば電極の端部から凸状に基板を露出さ
せた端子部を形成した場合、電極を捲回して電池素子を
形成した際の端子部の位置出しが困難であったり、電極
の端部に凸状に基板を露出させた端子部を形成させる工
程が煩雑であるといった問題があった。

【０００７】例えば導電性を有する捲芯に、電極に複数
取り付けられた電極端子を溶接させる場合、電極端子と
捲き芯との溶接面積が小さく電池内部抵抗を大幅に低下
させることが困難であると共に、細い捲芯に複数の電極
端子を溶接させる工程が煩雑であるといった問題があっ
た。

【０００８】また、上述した手段を用いてリチウムイオ
ン二次電池を作製した場合、電極の集電機構が複雑であ
ることから生産性が低くなると共に、電極端子等による
溶接個所が多く短絡や絶縁不良を生じてしまうこともあ
る。上述した手段を用いてリチウムイオン二次電池を作
製した場合、電極の集電機構自体が大型化してしまい電
池内部を多く占有してエネルギー密度を低下させてしま
うといった問題もある。

【０００９】さらに、上述したリチウムイオン二次電池
を複数用いて電池モジュールを作製した場合、電池間の
電気的な接続の接触抵抗や、接続導体の電気抵抗を低減
させるために例えば接続端子やリード線等の接続導体を
太く、厚くする必要があり、モジュール化により更にエ
ネルギー密度が低下するといった問題もある。

【００１０】そこで、本発明は、このような従来の実情
に鑑みて提案されたものであり、電池内部抵抗を低減さ
せ、エネルギー密度を向上させ、高い生産性及び信頼性
が得られる電池及びその製造方法、並びに電池モジュー
ル及びその製造方法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】本発明の電池は、正極活
物質を含有する正極合剤層が帯状の正極基板上に形成さ
れ、正極基板の短尺方向の一方端部全体においてに正極
基板が露出する正極露出部を有する正極と、負極活物質
を含有する負極合剤層が帯状の負極基板上に形成され、
負極基板の短尺方向の一方端部全体において負極基板が
露出する負極露出部を有する負極と、正極の主面と負極
の主面とが相対して積層される際の正極と負極との間に
介在される電解質層とを有する電池素子を備えている。
そして、この電池において、電池素子は、正極露出部及
び負極露出部が正極基板及び負極基板の長尺方向に亘る
全域で外部と電気的に接続されている。

【００１２】この電池では、電池素子における正極露出
部及び負極露出部が正極基板及び負極基板の短尺方向に
亘る全体に設けられており、正極露出部及び負極露出部
が全域で集電することによって、大幅に電池抵抗を低減
することができる。

【００１３】また、本発明の電池の製造方法は、帯状の
正極基板上に正極活物質を含有する正極合剤層を備え、
正極基板の短尺方向の一方端部全体において正極基板が
露出する正極露出部を有する正極を形成する正極形成工
程と、帯状基板である負極基板上に負極活物質を含有す
る負極合剤層を備え、負極基板の短尺方向の一方端部全
体において正極基板が露出する負極露出部を有する負極
を形成する負極形成工程と、正極の主面と負極の主面と
の間に電解質層を介在させ、正極基板及び負極基板の短
尺方向において正極露出部と負極露出部とが互いに反対
方向に配置されるように正極と負極とを積層させること
によって電池素子を形成する素子形成工程と、電池素子
を正極基板及び負極基板の長尺方向に捲回又は折りたた
むことによって、正極及び負極の一方端部で正極露出部
及び負極露出部を積層させるように加工する素子加工工
程と、積層された正極露出部及び負極露出部を積層一体
化させる積層一体化工程とを有している。

【００１４】この電池の製造方法では、正極基板及び負
極基板の長尺方向に捲回又は折りたたみ、正極及び負極
の短尺方向の一方端部全体に設けられた正極露出部及び
負極露出部が積層一体化された電池素子を用いており、
この電池素子が積層一体化された正極露出部全域及び負
極露出部全域で集電することによって、電池素子の集電
に用いられる面積が増大し、電池抵抗を低減させること
から、複雑な集電手段を用いることなく簡単に内部抵抗
の低減された電池が得られる。

【００１５】さらに、本発明の電池モジュールは、正極
活物質を含有する正極合剤層が帯状の正極基板上に形成
され、正極基板の短尺方向の一方端部全体において正極
基板が露出する正極露出部を有する正極と、負極活物質
を含有する負極合剤層が帯状の負極基板上に形成され、
負極基板の短尺方向の一方端部全体において負極基板が
露出する負極露出部を有する負極と、正極の主面と負極
の主面とが相対して積層される際の正極と負極との間に
介在される電解質層とによって構成される電池素子、又
は電池素子を有する電池を複数備え、複数の電池素子又
は電池が、直列回路状態及び／又は並列回路状態となる
ように、正極露出部及び負極露出部を正極基板及び負極
基板の長尺方向に亘る全域で互いに電気的に導通がとれ
るように直接接続されている。

【００１６】この電池モジュールでは、複数の電池素子
又は電池が、正極及び負極の短尺方向の一方端部全体に
設けられた正極露出部及び負極露出部の全域が電気的に
接続されるように互いに直接接続されていることによ
り、正極露出部及び負極露出部が全域で集電して電池素
子に電流が流れる際の電気抵抗を低減させると共に、電
池素子又は電池間の接続に接続導体を用いることなく小
型化、低コスト化が図られる。

【００１７】さらにまた、本発明の電池モジュールの製
造方法は、帯状の正極基板上に正極活物質を含有する正
極合剤層を備え、正極基板の短尺方向の一方端部全体に
おいて正極基板が露出する正極露出部を有する正極を形
成させ、帯状の負極基板上に負極活物質を含有する負極
合剤層を備え、負極基板の短尺方向の一方端部全体にお
いて負極基板が露出する負極露出部を有する負極を形成
させ、正極の主面と負極の主面との間に電解質層を介在
させ、正極基板及び負極基板の短尺方向において正極露
出部と負極露出部とが互いに反対方向に配置されるよう
に正極と負極とを積層させることによって電池素子を複
数形成する素子形成工程と、複数の電池素子を、直列回
路状態及び／又は並列回路状態となるように、正極露出
部及び負極露出部が正極基板及び負極基板の長尺方向に
亘る全域で互いに電気的に接触されるように直接接続さ
せる接続工程とを有している。

【００１８】この電池モジュールの製造方法では、複数
の電池素子を、正極及び負極の短尺方向の一方端部全体
に設けられた正極露出部及び負極露出部の全域が電気的
に接続されるように互いに直接接続させることにより、
正極露出部及び負極露出部が全域で集電して電池素子に
電流が流れる際の電気抵抗を低減させると共に、接続導
体及び複雑な手段を用いることなく電池素子間を接続さ
せることから小型化、低コスト化、製造工程の簡略化が
図られた電池モジュールが得られる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した電池及び
電池モジュールについて図面を参照にして説明する。先
ず、本発明を適用した電池として、図１及び図２に示す
ように、リチウムイオンの移動により充放電が行われる
固体電解質二次電池（以下、電池と称する。）１につい
て説明する。この電池１は、電池素子２と、外装材３と
によって構成されている。

【００２０】電池素子２は、帯状の正極４と、帯状の負
極５と、固体電解質層６とを有し、正極４の主面と負極
５の主面との間に固体電解質層６を介して積層されてい
る。

【００２１】正極４は、外部からの電流を集電させる帯
状の正極基板７上に正極合剤層８が形成されている。正
極４には、正極基板７の短尺方向の一方端部全体に亘っ
て正極合剤層８が設けられていない部位、すなわち正極
基板７が露出している正極リード部９が設けられてい
る。

【００２２】正極基板７は、例えばその厚みが２０μｍ
程度のアルミニウム、チタン及びこれらの合金といった
金属等からなり、その形状が箔状、網状、多孔状等を呈
している。

【００２３】正極合剤層８は、例えば正極活物質、導電
材、結着剤等によって構成されている。正極活物質に
は、例えばリチウムを含有する金属酸化物、金属硫化物
又は特定の高分子等を用いる。具体的には、ＬｉｘＭＯ
２（式中Ｍは一種以上の遷移金属を示し、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複合酸化物等を使
用することができる。このリチウム複合酸化物を構成す
る遷移金属としては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ等が好ましい。
具体的には、ＬｉＣｏＯ２，ＬｉＮｉＯ２，ＬｉＭｎ２
Ｏ４，ＬｉＡｌＯ２，ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２（式
中、０＜ｙ＜１である。）等を挙げることができる。ま
た、正極活物質としては、大型電池を形成する場合、極
めて高い電池安全性が要求されることから、電気化学的
及び熱的に安定なオリビン構造を有するＬｉＦｅＰＯ４
や、ＬｉＦｅＰＯ４の鉄及び／又はリンを異種元素で一
部置換したリチウム複合酸化物も使用できる。なお、正
極合剤層８において、導電材には例えば黒鉛等の炭素材
料等を用いることができ、結着剤には例えばポリフッ化
ビニリデン等を用いることができる。

【００２４】負極５は、外部からの電流を集電させる帯
状の負極基板１０上に負極合剤層１１が形成されてい
る。負極５には、負極極基板１０の短尺方向の一方端部
全体に亘って負極合剤層１１が設けられていない部位、
すなわち負極基板１０が露出している負極リード部１２
が設けられている。

【００２５】負極基板１０は、例えばその厚みが２０μ
ｍ程度の銅等の金属からなり、その形状が箔状、網状、
多孔状等を呈している。負極合剤層１１は、例えば負極
活物質、結着剤等によって構成され、必要であれば導電
材が含有されても良い。

【００２６】負極活物質には、リチウム、リチウム合
金、又はリチウムをドープ／脱ドープできる炭素材料が
用いられる。リチウムをドープ／脱ドープできる炭素材
料としては、例えば、２０００℃以下の比較的低い温度
で焼成して得られる低結晶性炭素材料、結晶化しやすい
原材料を３０００℃付近の高温で焼成した人造黒鉛等の
高結晶性炭素材料等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、黒鉛類、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、ニードルコークス、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
素化したものである。上述した炭素材料のほか、リチウ
ムをドープ／脱ドープできる材料としては、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、上述したリチウム合金と
しては、例えばリチウム−錫合金等も用いることができ
る。

【００２７】なお、負極合剤層１１において、結着剤に
は例えばポリフッ化ビニリデン等を用いることができ、
導電材には例えば黒鉛等の炭素材料等を用いることがで
きる。

【００２８】固体電解質層６は、加熱されることで融着
接合性や架橋硬化接合性を有しており、例えばマトリッ
クスポリマーに電解質塩を含有させた高分子固体電解
質、この高分子固体電解質に電解液等を可塑剤として添
加させたゲル電解質等を挙げられる。固体電解質層６
は、例えば多孔質ポリオレフィンや、不織布等からなる
セパレータを芯体として用い、この芯体を高分子固体電
解質やゲル電解質が覆うような構成であっても良い。固
体電解質層６は、正極４と負極５とが短絡することを防
止するために正極合剤層８及び負極合剤層１１の幅、長
さより大きくされている。

【００２９】マトリックスポリマーには、例えばポリフ
ッ化ビニリデン、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピ
レンオキサイド、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリ
ロニトリル等を繰り返し単位に含む高分子重合体等のう
ち一種又は複数種を混合して用いる。これらのマトリク
スポリマーにおいては、電解液が可塑剤として添加され
ることでゲル化させることも可能である。

【００３０】また、マトリクッスポリマーとしては、例
えば分子内に一個以上の反応性不飽和基を有するモノマ
ーを非水電解液中で架橋させたものを用いることもでき
る。具体的に、反応性不飽和基を有するモノマーには、
例えばアクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチ
ル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルアク
リレート、ポリエチレングリコールモノアクリレート、
エトキシエチルメタクリレート、メトキシエチルメタク
リレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレー
ト、アクリロニトリル、ジエチレングリコールジアクリ
レート、トリエチレングリコールジアクリレート、ポリ
エチレングリコールトリアクリレート、ジエチレングリ
コールジメテクリレート等が挙げられ、反応性や極性等
を考慮してこれらのうち一種又は複数種を混合して用い
る。これらのモノマーの重合は、例えば熱、紫外線、電
子線等によって行われるが、固体電解質層６を正極４及
び負極５と積層一体化する際に同時に行える熱により行
うことが好ましい。

【００３１】電解質塩としては、通常、非水電池電解質
に用いられている公知のリチウム塩等を使用することが
できる。具体的には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＣｌＯ４、Ｌｉ
ＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＮ（Ｃ
Ｆ３ＳＯ３）２、Ｃ４Ｆ９ＳＯ３Ｌｉ、ＬｉＡｌＣｌ
４、ＬｉＳｉＦ６等の塩を使用することができ、これら
のうち一種又は複数種を混合して用いる。その中でも、
ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４は、酸化安定性の点から望まし
い。

【００３２】電解液における電解質塩を溶解させる非水
溶媒としては、従来より非水電解液に使用されている種
々の非水溶媒を使用することができる。具体的には、エ
チレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブ
チルラクトン、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボ
ネート、エチルメチルカーボネート、ジプロピルカーボ
ネート、エチルプロピルカーボネート、ビニレンカーボ
ネート、或いはこれら炭酸エステル類の水素をハロゲン
に置換させた溶媒等が挙げられ、これらのうち一種又は
複数種を混合して用いる。

【００３３】このような部材によって構成される電池素
子２は、図２に示すように、正極リード部９及び負極リ
ード部１２が正極４の短尺方向で互いに反対方向に配置
されるように正極４と負極５との間に固体電解質層６を
介した状態で積層されている。この電池素子２は、正極
リード部９及び負極リード部１２が電池素子２の端部よ
りそれぞれ突出するようにされている。そして、このよ
うに積層された電池素子２は、図３（ａ）に示すよう
に、例えば正極４の長尺方向に捲回され、この捲回体が
厚み方向に加熱加圧されることで正極４と負極５とが固
体電解質層６を介した状態で積層一体化される。

【００３４】これにより、電池素子２においては、固体
電解質層６の短尺方向の端部から正極リード部９及び負
極リード部１２が積層された状態で突出される。そし
て、電池素子２は、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すよ
うに、固体電解質層６の端部から突出している正極リー
ド部９及び負極リード部１２が例えばプレス装置等によ
って押し潰された後にレーザ溶接、超音波溶接、抵抗溶
接、アーク溶接等によって図中斜線部で示す範囲が積層
一体化、すなわち正極リード部９及び負極リード部１２
の各層間が電気的に接合されることになる。

【００３５】外装材３は、例えば金属層や絶縁層等が二
層以上に積層され、ラミネート加工等により貼り合わさ
れて電池素子２と対向する面が絶縁層となるようにされ
ている。金属層としては、例えば箔状、板状等に成形さ
れているアルミニウム、ステンレス、ニッケル、鉄等が
用いられる。絶縁層としては、例えば銅やアルミニウム
等の金属材料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が用いられ
る。

【００３６】以上のように構成される電池１は、捲回さ
れて正極リード部９及び負極リード部１２が積層一体化
された電池素子２が外装材３に封入された構造となって
いる。

【００３７】この電池１では、外部と接続される正極リ
ード部９及び負極リード部１２が正極４及び負極５の短
尺方向の一方端部全体に亘って設けられており、これら
正極リード部９及び負極リード部１２が全体で集電を行
うことにより正極４及び負極５の短尺方向に電流が流れ
ることから、正極４及び負極５の長尺方向に電気抵抗が
生じることがない。

【００３８】この電池１では、正極リード部９及び負極
リード部１２の全域で集電され、電流を正極４及び負極
５の短尺方向に電池素子２内を最短距離で流せることか
ら、大電流が流れた場合でも電池内部抵抗を低減させる
と共に、電池素子２に流れる電流密度を均一化させるこ
とが可能である。

【００３９】この電池１では、正極４及び負極５におけ
る溶接個所も少なく、従来のように電池内部抵抗を低減
させるために例えば電極を複雑な形状にすることや、電
極と電極端子とを複雑に溶接させること等を行う必要が
ないことから、電池素子２の溶接不良の発生が防止され
て高い接続信頼性が図られると共に、外装材３内に電池
素子２がスペース効率良く封入されて高いエネルギー密
度を得ることが可能である。

【００４０】また、この電池１では、図４に示すよう
に、例えば正極リード部９及び負極リード部１２の積層
一体化された位置に、電池素子２の捲回方向における幅
とほぼ同一な幅で、正極リード部９及び負極リード部１
２より薄い正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂを例えば
レーザ溶接、超音波溶接、抵抗溶接等によって接合さ
せ、これら正極端子１３ａ及び負極端子１３ｂを挟持す
るように外装材３を貼り合わせて封止した構造にするこ
ともできる。これにより、電池１では、正極端子１３ａ
及び負極端子１３ｂを挟持するように外装材３の絶縁層
が貼り合わされており、積層一体化された正極リード９
及び負極リード部１２の厚みに対して正極端子１３ａ及
び負極端子１３ｂの厚みが薄いことから封止信頼性を向
上させる。なお、正極端子１３ａには、例えばアルミニ
ウムからなる短冊状金属片等を用いる。負極端子１３ｂ
には、例えば銅からなる短冊状金属片を用いる。

【００４１】次に、上述した電池１の製造方法について
説明する。電池１を製造する際は、先ず、正極４を作製
する。正極４を作製する際は、正極活物質と、導電剤
と、結着剤とを含有する正極合剤塗液を、アルミニウム
の金属箔等からなる正極基板７の両主面上に、正極基板
７の表裏主面で相対すると共に正極リード部９となる未
塗布部分を両面に設けながら例えばドクターブレード法
等で均一に塗布し、乾燥した後に、所定の圧力で加圧成
形することで正極合剤層８を形成する。次に、正極合剤
層８が形成された正極基板７を帯状になるように所定の
寸法に裁断する。このとき、正極基板７は、短尺方向の
一方端部全体において正極基板７が表裏主面で露出した
部分として正極リード部９が形成されるように裁断され
る。これにより、正極４が作製される。

【００４２】次に、負極５を作製する。負極５を作製す
る際は、負極活物質と、結着剤とを含有する負極合剤塗
液を、銅の金属箔等からなる負極基板１０の両主面上
に、負極基板１０の表裏主面で相対すると共に負極リー
ド部１２となる未塗布部分を両面に設けながら例えばド
クターブレード法等で均一に塗布し、乾燥することで負
極合剤層１１を形成する。次に、負極合剤層１１が形成
された負極基板１０を帯状になるように所定の寸法に裁
断する。このとき、負極基板１０は、短尺方向の一方端
部全体において負極基板１０が表裏主面で露出した部分
として負極リード部１２が形成されるように裁断され
る。これにより負極５が作製される。

【００４３】次に、固体電解質層６を形成する。固体電
解質層６を作製する際は、非水溶媒に所定量の電解質塩
を溶解させて電解液を作製し、この電解液に所定量のマ
トリックスポリマーを加えて混合溶解し、固体電解質溶
液を作製する。次に、この固体電解質溶液を正極４及び
負極５の両主面に均一に塗布した後に、固体電解質溶液
を乾燥する。これにより、正極４及び負極５の両主面上
に固体電解質層６が形成される。このとき、固体電解質
層６は、正極合剤層８及び負極合剤層１１の面積より大
きくなると共に、正極４の短尺方向の一方端部からは正
極リード部９を、負極５の短尺方向の一方端部からは負
極リード部１２をそれぞれ露出させるように形成されて
いる。

【００４４】次に、電池素子２を作製する。電池素子２
を作製する際は、正極リード部９及び負極リード部１２
が正極４の短尺方向で互いに反対方向に配置されるよう
に、両主面上に固体電解質層６が形成された正極４と負
極５との間にセパレータを介した状態で積層させる。こ
のとき、正極リード部９及び負極リード部１２は、積層
された正極４と負極５とにおいて固体電解質層６の短尺
方向の端部よりそれぞれ突出するようにされている。こ
れにより、積層構造の電池素子２が作製される。

【００４５】次に、積層構造の電池素子２を、正極４の
長尺方向に捲回させ、この捲回体を厚み方向に加熱加圧
させることで正極４と負極５とが固体電解質層６を介し
た状態で積層一体化させる。これにより、電池素子２に
おいては、固体電解質層６の短尺方向の端部から正極リ
ード部９及び負極リード部１２が積層された状態で突出
されることになる。

【００４６】次に、固体電解質層６の端部から突出して
いる積層状態の正極リード部９及び負極リード部１２に
は、例えばプレス装置等によって押し潰し加工が施され
る。次に、押しつぶした正極リード部９及び負極リード
部１２には、例えばレーザ溶接、超音波溶接、抵抗溶
接、アーク溶接等が施される。これにより、捲回体とな
った電池素子２においては、固体電解質層６の端部から
突出している正極リード部９及び負極リード部１２が積
層一体化されることになる。

【００４７】次に、積層一体化された正極リード部９及
び負極リード部１２には、正極端子１３ａ及び負極端子
１３ｂがそれぞれ取り付けられる。次に、電池素子２
は、外装在３に被覆され、この外装材３が正極端子１３
ａ及び負極端子１３ｂを外部に露出するようにヒートシ
ールされることにより、外装材３に封入される。このよ
うにして、電池１が製造される。

【００４８】また、電池素子２を外装材３に封入する際
は、減圧状態で行うことも可能である。この場合、電池
１は、電池素子２と外装材３との間に隙間を生じること
なく、電池素子２が外装材３に封入されることから、ス
ペース効率を向上させることになる。

【００４９】以上のような電池１の製造方法では、正極
４及び負極５の短尺方向の一方端部全体に亘って設けら
れている正極リード部９及び負極リード部１２が、電池
素子２が捲回体にされることにより電池素子２の上下端
部で積層一体化されて、これら正極リード部９及び負極
リード部１２が全体で集電することから、正極４及び負
極５の短尺方向に電流が流れることになり、正極４及び
負極５の長尺方向に電気抵抗が生じることが防止された
電池１が製造される。

【００５０】したがって、この電池１の製造方法では、
正極リード部９及び負極リード部１２の全域で集電し、
電流を正極４及び負極５の短尺方向に最短距離で流せる
電池素子２を用いることにより、大電流が流れた場合で
も電池内部抵抗を低減させると共に、電池素子２に流れ
る電流密度を均一化させることが可能な電池１が製造さ
れる。

【００５１】また、この電池１の製造方法では、正極４
及び負極５に対する溶接が少なく、従来のように電池内
部抵抗を低減させるために、例えば電極を複雑な形状に
することや、電極と電極端子とを複雑に溶接させること
等を行う必要がないことから、電池素子２の溶接不良が
防止されると共に、製造工程が簡略化されて低コスト化
が図られた電池１が製造される。

【００５２】次に、図５及び図６に示す上述した電池１
及び／又は電池素子２を複数用いた電池モジュール２０
及びその製造方法について説明する。電池モジュール２
０は、複数の電池１又は電池素子２が、積層一体化され
た正極リード部９及び負極リード部１２を直列回路状態
及び／又は並列回路状態に図５中Ｓで示す直接接続位置
で直接接続させた構造となっている。なお、ここでは、
複数の電池素子２を直列回路状態に接続させた場合につ
いて説明する。

【００５３】この電池モジュール２０は、図６に示すよ
うに、正極リード部９及び負極リード部１２で接続され
た複数の電池素子２が外装材２１に一括して封入されて
いる。外装材２１には、上述した電池１で用いられた外
装材３と同じものを用いるが、このことに限定されるこ
とはなく、例えばアルミニウムからなる肉厚が薄い金属
缶といった金属容器等を用いることも可能である。

【００５４】そして、電池モジュール２０において、直
列回路状態に接続された複数の電池素子２のうち、両端
部の電池素子２では、負極リード部１２が接続されてい
ない正極リード部９に正極端子２２ａが接続され、正極
リード部９が接続されていない負極リード部１２に負極
端子２２ｂが接続される。これら、正極端子２２ａ及び
負極端子２２ｂには、上述した電池１に用いられる正極
端子１３ａ及び負極端子１３ｂと同じものを用いる。

【００５５】このような構成の電池モジュール２０で
は、電池素子２に固体電解質層６を用いており外装材２
１内で電解液が単独で存在することがないことから、直
列回路状態で外装材２１に一括して封入されている複数
の電池素子２同士が電解液によって短絡してしまうこと
が防止される。この電池モジュール２０では、上述した
ように、複数の電池１を積層一体化された正極リード部
９及び負極リード部１２で直列回路状態に直接接続させ
た構造にしても良い。この場合には、電池素子２同士が
外装材３によって遮蔽されていることから固体電解質層
６の代わりに電解液を用いることができる。

【００５６】この電池モジュール２０を製造する際は、
先ず、上述した電池１の製造方法により製造された複数
の電池素子２を、直列回路状態となるように正極リード
部９及び負極リード部１２で、例えばレーザ溶接、超音
波溶接等によって接合させる。なお、複数の電池素子２
を接合させる際は、正極リード部９及び負極リード部１
２の積層一体化と、電池素子２同士の接続とを一緒に行
うことも可能である。

【００５７】次に、直列回路状態に接合された複数の電
池素子２のうち、両端部の電池素子２において、負極リ
ード部１２が接続されていない正極リード部９に、正極
端子２２ａを接続させ、正極リード部９が接続されてい
ない負極リード部１２に負極端子２２ｂを接続させる。

【００５８】次に、正極端子２２ａと負極端子２２ｂと
が取り付けられた直列回路状態に接合された複数の電池
素子２を、外装材２１で被覆する。次に、直列回路状態
に接合された複数の電池素子２を被覆した外装材２１が
正極端子２２ａ及び負極端子２２ｂを外部に露出するよ
うに減圧状態でヒートシールされることにより、直列回
路状態に接合された複数の電池素子２を外装材２１に一
括して封入させる。このようにして、電池モジュール２
０が製造される。

【００５９】なお、以上の電池モジュール２０の製造方
法では、複数の電池素子２をそれぞれ積層一体化させて
から直列回路状態に接合させているが、このことに限定
されることはなく、例えば積層一体化させる前の電池素
子２を直列回路状態に接合させ、外装材２１に一括して
封入してから、電池素子２の厚み方向に外装材２１ごと
一括して加熱加圧することによって、正極４及び負極５
と、固体電解質層６との界面を接着させて電池素子２を
それぞれ積層一体化させることも可能である。この場
合、電池モジュール２０では、電池素子２を積層一体化
させる工程が大幅に簡略化されることから、製造コスト
が低減される。

【００６０】以上のようにして製造される電池モジュー
ル２０は、正極４及び負極５の短尺方向の一方端部全体
に亘って設けられた正極リード部９及び負極リード部１
２を有し、これらの正極リード部９及び負極リード部１
２の全体で集電して正極４及び負極５の短尺方向に電流
が流れる複数の電池素子２が直列回路状態となるように
正極リード部９及び負極リード部１２で直接接続されて
いる。

【００６１】これにより、この電池モジュール２０で
は、正極リード部９及び負極リード部１２の全域で集電
して複数の電池素子２の接続部における電流密度がそれ
ぞれ小さくなっていると共に、複数の電池素子２に対し
て電流が正極４及び負極５の短尺方向に最短距離で流れ
ることから、大電流が流れた場合でも電気抵抗を低減さ
せ、それぞれの電池素子２に流れる電流密度を均一化さ
せることが可能である。

【００６２】この電池モジュール２０では、複数の電池
素子２における積層一体化された正極リード部９及び負
極リード部１２が直接接続されており、複数の電池素子
２間の接続に、例えば導線等の接続導体や、電気抵抗を
低減させるための手段を必要としないことから、小型
化、低コスト化、製造工程の簡略化を図ることができ
る。

【００６３】この電池モジュール２０では、例えば高電
圧が必要な電気自動車等に用いた場合に、固体電解質層
６が用いられている複数の電子素子２を直列回路状態で
外装材２１に一括して封入できることから、製造工程の
簡略化による低コスト化と、複数の電池素子２を外装材
２１にスペース効率良く一括して封入することによるエ
ネルギー密度の向上とが図られた高電圧電源として提供
することが可能である。

【００６４】また、この電池モジュール２０は、図７に
示すように、正極リード部９及び負極リード部１２の接
続に接続部材２３を用いることも可能である。具体的
に、この電池モジュール２０では、正極リード部９及び
負極リード部１２に貫通孔を形成し、接続部材２３とし
て二枚の金属板２４とボトルナット２５とを用い、接続
部材２３が正極リード部９及び負極リード部１２を挟持
するように締め付けることにより複数の電池素子２を接
続させることも可能である。そして、この電池モジュー
ル２０では、複数の電池素子２の接続に溶接と接続部材
２３とを併用することによって電池素子２間の接続信頼
性を大幅に向上させることが可能となる。

【００６５】上述した実施の形態においては、電池モジ
ュール２０が複数の電池素子２が直列回路状態に接続さ
れて一直線に並べた構造としているが、このことに限定
されることはなく、例えば、図８に示す電池モジュール
３０のように、直列回路状態に接続された電池素子２を
積層させた構造にしても良い。この電池モジュール３０
おいては、外装材３１として、例えば内部に積層された
電池素子２に対して高い気密性を有し、熱伝導性の高い
材料によって形成されたハードケース等を用いる。この
電池モジュール３０においては、外装材３１が、その内
部に積層された電池素子２間で冷却板として機能する仕
切り板部３１ａを有している。これにより、電池モジュ
ール３０では、充放電による電池素子２の発熱が仕切り
板部３１ａによって放熱されることから、電池素子２が
高温状態になって電池特性が劣化してしまうことが防止
される。

【００６６】

【実施例】以下、本発明を適用した電池モジュールを実
際に作製した実施例について説明する。また、これら実
施例と比較するために作製した比較例について説明す
る。

【００６７】＜実施例１＞実施例１における電池モジュ
ールを作製は、先ず、正極を作製した。正極を作製する
際は、正極活物質としてコバルト酸リチウムを９２重量
％と、導電材として黒鉛粉を５重量％と、結着剤として
粉状のポリフッ化ビニリデンを３重量％とをＮ−メチル
ピロリドンに分散させて正極合剤塗液を調製した。次
に、この正極合剤塗液を、正極基板となる厚みが２０μ
ｍの帯状アルミニウム箔の主面上に、ドクターブレード
法で正極リード部となる未塗布部分を設けながら均一に
パターン塗布した。次に、パターン塗布された正極合剤
塗液を、雰囲気温度が１００℃の状態で減圧乾燥を２４
時間行うことによりアルミニウム箔上に正極合剤層を形
成した。次に、この正極合剤層を、ロールプレス機で加
圧成形して正極シートを形成した。次に、この正極シー
トを、正極活物層の幅が１２０ｍｍ、未塗布部分、すな
わち正極リード部の幅が１３ｍｍ、長さが３０００ｍｍ
の帯状に裁断した。このようにして、短尺方向の一方端
部全体に正極リード部が設けられた正極が作製された。

【００６８】次に、負極を作製した。負極を作製する際
は、負極活物質として人造黒鉛を９１重量％と、結着剤
として粉状のポリフッ化ビニリデンを９重量％とをＮ−
メチルピロリドンに分散させて負極合剤塗液を調製し
た。次に、この負極合剤塗液を、負極基板となる厚みが
２０μｍの帯状銅箔の主面上に、ドクターブレード法で
負極リード部となる未塗布部分を設けながら均一にパタ
ーン塗布した。次に、パターン塗布された負極合剤塗液
を、雰囲気温度が１２０℃の状態で減圧乾燥を２４時間
行うことにより銅箔上に負極合剤層を形成した。次に、
この負極合剤層を、ロールプレス機で加圧成形して負極
シートを形成した。次に、この負極シートを、負極活物
層の幅が１２２ｍｍ、未塗布部分、すなわち負極リード
部の幅が１２ｍｍ、長さが３１５０ｍｍの帯状に裁断し
た。このようにして、短尺方向の一方端部全体に負極リ
ード部が設けられた負極が作製された。

【００６９】次に、固体電解質層を形成した。固体電解
質層を作製する際は、炭酸エチレンを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調製した。次に、この可
塑剤を３０重量部と、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、
炭酸ジエチルを６０重量部とを混合溶解させて固体電解
質溶液を調製した。次に、この固体電解質溶液を正極及
び負極の両主面に均一に塗布し、雰囲気温度が７０℃の
状態で加熱乾燥を３分間行い、炭酸ジエチルを気化、除
去した。これにより、正極及び負極の両主面上に固体電
解質層が形成された。このとき、固体電解質層は、正極
合剤層及び負極合剤層の面積に比べて、縦横が１ｍｍ大
きくなる面積に形成された。

【００７０】次に、電池素子を作製した。電池素子を作
製する際は、正極リード部及び負極リード部が正極の短
尺方向で互いに反対方向に配置されるように、両主面上
に固体電解質層が形成された正極と負極との間に、多孔
質ポリオレフィンからなるセパレータを介した状態で積
層させた。これにより、積層構造の電池素子が作製され
る。

【００７１】次に、積層構造の電池素子を、正極の長尺
方向に捲回させ、この捲回体を厚み方向にプレス成形し
た。これにより、固体電解質層の短尺方向の端部から正
極リード部及び負極リード部が積層された状態で突出さ
れた、幅７０ｍｍ、厚み７ｍｍの捲回構造を有する電池
素子が形成された。

【００７２】次に、捲回体となった電池素子の両端部か
ら突出している積層状態の正極リード部及び負極リード
部を、プレス加工によって捲回方向に亘って５ｍｍ幅で
押し潰した。次に、押し潰した正極リード部及び負極リ
ード部を、超音波溶接によって積層一体化させた。次
に、積層一体化された正極リード部及び負極リード部を
有する電池素子を５個用意し、これら電池素子を、直列
回路状態になるように、超音波溶接により正極リード部
及び負極リード部で接合させた。次に、接合された正極
リード部及び負極リード部に貫通孔を三ヶ所形成し、接
合された正極リード部及び負極リード部を貫通孔と相対
する三つの孔部を有する二枚のアルミ板で挟持し、貫通
孔及び孔部に挿通させたボルトにナットを螺合させて正
極リード部及び負極リード部の接合を補強した。

【００７３】次に、直列回路状態に接合された電池素子
のうち両端部の電池素子において、負極リード部が接続
されていない正極リード部に、厚み０．５ｍｍ、幅４０
ｍｍの正極端子を接続させ、正極リード部が接続されて
いない負極リード部に正極端子と同形状の負極端子を接
続させた。次に、アルミラミネートフィルムを外装材に
用い、正極端子と負極端子とが取り付けられた直列回路
状態で接合された電池素子を被覆した外装材が正極端子
及び負極端子が外部に露出するように減圧状態でヒート
シールされることにより、直列回路状態に接合された電
池素子を外装材に封入した。

【００７４】次に、直列回路状態に接合された電池素子
を、その厚み方向に外装材ごと加熱加圧することによっ
て、正極及び負極と、固体電解質層との界面を接着させ
て電池素子をそれぞれ積層一体化した。以上のようにし
て、定格容量が５Ａｈの電池モジュールを作製した。

【００７５】＜比較例１＞ここで、比較例１として作製
される電池モジュールの構造について、図９及び図１０
を用いて説明する。この電池モジュール１００は、複数
の円筒形電池１０１を、この円筒形電池１０１の両端面
からそれぞれ突出している正極外部端子１０２及び負極
外部端子１０３で直列状態に接続させた構成となってい
る。

【００７６】円筒形電池１０１は、円筒形の電池素子１
０４を例えば鉄、ステンレス等からなる円筒状を呈する
外装ケース１０５内に挿入し、外装ケース１０５の軸方
向の端部に位置する開口部を金属等からなる円盤状の蓋
体１０６がレーザ溶接等で上述した電解液と一緒に封止
させており、両端面となった蓋体１０６の中心付近から
正極外部端子１０２及びの負極外部端子１０３がそれぞ
れ突出した構造となっている。円筒形電池１０１におい
ては、蓋体１０６と、正極外部端子１０２及び負極外部
端子１０３との間に例えば樹脂等からなるガスケット１
０７を介在させることによって、蓋体１０６とそれぞれ
の外部端子１０２、１０３との絶縁や、気密を有する構
造にしている。

【００７７】電池素子１０４は、帯状の正極１０８と、
帯状の負極（図示せず。）とがセパレータを介して、捲
軸１１０を捲芯にして円筒状に捲回されている。電池素
子１０４において、正極１０８は、例えばアルミニウム
箔等からなる正極基板上に、上述した正極活物質等を含
有する正極合剤層が形成されており、正極１０８の短尺
方向の一方端部全体に亘って正極リード部１０９となる
未塗布部分を有している。そして、正極１０８において
は、正極リード部１０９に、例えばアルミニウム等から
なる短冊状を呈する正極リード端子１１１が所定の間隔
で複数取り付けられている。

【００７８】電池素子１０４において、負極は、例えば
銅箔等からなる負極基板上に、上述した負極活物質等を
含有する負極合剤層が形成されており、負極の短尺方向
の一方端部全体に亘って負極リード部（図示せず。）と
なる未塗布部分を有している。そして、負極において
は、負極リード部に、例えばニッケル等からなる短冊状
を呈する負極リード端子１１２が所定の間隔で複数取り
付けられている。

【００７９】電池素子１０４において、捲軸１１０は、
軸方向の両端部が導電部材、軸方向の中途部が絶縁部材
で構成されており、両端部の導電部材が電池素子の両端
面から突出するような寸法にされている。捲軸１１０に
は、両端部の導電部材の周囲に、正極リード端子１１１
及び負極リード端子１１２がそれぞれ集められて溶接等
により接合されている。捲軸１１０は、電池素子１０４
が外装ケース１０５に封止された際に、両端部の導電部
材を蓋体１０６の中心付近から外部へ突出させることに
よって、両端部の導電部材のうち、一方が正極外部端子
１０２となり、他方が負極外部端子１０３となる。

【００８０】実際に、以上のような比較例１の電池モジ
ュールを作製する際には、先ず、正極を作製した。この
正極は、正極リード部の幅を６ｍｍにしたこと以外は、
実施例１と同様にして作製した。次に、負極を作製し
た。この負極は、負極リード部の幅を５ｍｍにしたこと
以外は、実施例１と同様にして作製した。

【００８１】次に、正極の正極リード部に、幅５ｍｍの
短冊状を呈するアルミニウムの正極リード端子を正極の
幅方向と平行に超音波溶接によって１００ｍｍ間隔で、
３０本取り付けた。次に、負極の負極リード部に、幅５
ｍｍの短冊状を呈するニッケルの負極リード端子を負極
の幅方向と平行に超音波溶接によって１００ｍｍ間隔
で、３０本取り付けた。

【００８２】次に、正極リード端子及び負極リード端子
が正極の短尺方向で互いに反対方向に配置されるよう
に、正極と負極とを多孔質ポリオレフィンからなるセパ
レータを介在させた状態で積層させた。次に、セパレー
タを介して積層させた正極及び負極を、図９に示すよう
に、円筒中空な捲軸を用い、この捲軸の周囲に正極の長
尺方向に捲回して捲回構造の電池素子を作製した。この
とき、捲回構造の電池素子の両端面からは、捲軸が突出
するようにされた。なお、この捲軸は、軸の両端部が導
電部材、軸の中途部が絶縁部材で構成されており、両端
部の導電部材を電池素子の両端面から突出させるように
した。

【００８３】次に、正極リード端子及び負極リード端子
を、電池素子の両端面から突出している捲軸の周囲、す
なわち導電部材の周囲に超音波溶接により接合させた。
これにより、正極リード端子を接合させた導電部材が正
極外部端子となり、負極リード端子を接合させた導電部
材が負極外部端子となる。

【００８４】次に、内面にニッケルめっきが施された鉄
製の円筒状を呈する外装ケースに、電池素子と、炭酸エ
チレンと炭酸プロピレンとが１対１で混合された溶媒に
ＬｉＰＦ６を１モル／リットルで溶解させた電解液と
を、外装ケースの周方向を略直交する方向の両端部に表
面にニッケルめっきが施された鉄製の円盤状を呈する蓋
体を嵌合し、外装ケースと蓋体との嵌合界面をレーザ溶
接することによって封入した。このようにして円筒形電
池を作製した。

【００８５】この円筒形電池においては、電池素子を、
正極リード端子が接合された正極外部端子と、負極リー
ド端子が接合された負極外部端子とが外装ケースの両端
部に溶接された蓋体の中心部から外部に露出するよう
に、外装ケースに封入させた。この円筒形電池において
は、正極外部端子及び負極外部端子と蓋体との間にプロ
ピレン製のガスケットを介在させることで、正極外部端
子及び負極外部端子と蓋体との絶縁性や、気密性とを有
した状態にさせた。

【００８６】次に、円筒形電池を５個用意し、これらの
円筒形電池を、図１０に示すように、直列回路状態とな
るように、例えば円筒形電池より露出している正極外部
端子及び負極外部端子における外周面及び内周面に螺旋
状の溝を形成し、正極外部端子と負極外部端子とを螺合
させる等して接合させた。以上のようにして、定格容量
が５Ａｈの電池モジュールを作製した。

【００８７】＜比較例２＞ここで、比較例２として作製
される電池モジュールの構造について、図１１及び図１
２を用いて説明する。この電池モジュール２００は、複
数の薄型電池２０１を、この薄型電池２０１の一方端部
より突出している正極外部端子２０２及び負極外部端子
２０３で直列状態に接続させた構成となっている。薄型
電池２０１は、扁平状を呈する電池素子２０４を上述し
たラミネートフィルム等からなる外装ケース２０５内に
封入させた構造となっている。

【００８８】電池素子２０４は、帯状の正極２０６と、
帯状の負極２０７とが上述した固体電解質及びセパレー
タを介して、扁平状に捲回されている。電池素子２０４
において、正極２０６は、例えばアルミニウム箔等から
なる正極基板上に、上述した正極活物質等を含有する正
極合剤層が形成されており、正極２０６の長尺方向に同
間隔で、例えばアルミニウム等からなる短冊状を呈する
正極リード端子２０８が複数取り付けられている。負極
２０７は、例えば銅箔等からなる負極基板上に、上述し
た負極活物質等を含有する負極合剤層が形成されてお
り、負極２０７の長尺方向に同間隔で、例えばニッケル
等からなる短冊状を呈する負極リード端子２０９が複数
取り付けられている。

【００８９】電池素子２０４においては、正極リード端
子２０８及び負極リード端子２０９が電池素子２０４の
一方端面よりそれぞれ重なって突出されるように、正極
２０６と負極２０７とを捲回させた構造となっている。
この電池素子２０４においては、正極リード端子２０８
及び負極リード端子２０９をそれぞれ積層一体化させる
と共に、正極外部端子２０２及び負極外部端子２０３に
それぞれ接合させている。

【００９０】実際に、以上のような比較例２の電池モジ
ュールを作製する際には、先ず、正極を作製した。この
正極は、正極リード部を設けることなく、正極の短尺方
向と平行に幅が１０ｍｍの未塗布部を正極の長尺方向に
同じ間隔で４ヶ所設けたこと以外は、実施例１と同様に
して作製した。次に、負極を作製した。この負極は、負
極リード部を設けることなく、負極の短尺方向と平行に
幅が１０ｍｍの未塗布部を負極の長尺方向に同じ間隔で
４ヶ所設けたこと以外は、実施例１と同様にして作製し
た。

【００９１】次に、正極の正極合剤層上及び負極の負極
合剤層上に、実施例１と同様にして固体電解質層をそれ
ぞれ形成させた。

【００９２】次に、正極の未塗布部に、幅５ｍｍの短冊
状を呈するアルミニウムの正極リード端子を正極の幅方
向と平行に超音波溶接によって取り付けた。次に、負極
の未塗布部に、幅５ｍｍの短冊状を呈するニッケルの負
極リード端子を負極の幅方向と平行に超音波溶接によっ
て取り付けた。

【００９３】次に、正極リード端子及び負極リード端子
が正極の短尺方向で同方向に配置されるように、正極と
負極とを多孔質ポリオレフィンからなるセパレータを介
在させた状態で積層させた。次に、セパレータを介して
積層させた正極及び負極を、正極の長尺方向に捲回して
捲回構造の電池素子を作製した。次に、捲回体となった
電池素子を、図１１に示すように、電池素子の一方端面
より複数突出している正極リード端子及び負極リード端
子がそれぞれ重なるように、電池素子の径方向に加温さ
せながら押し潰し、正極及び負極と固体電解質層との界
面を接着させて扁平状態に積層一体化させた。

【００９４】次に、複数重なっている正極リード端子及
び負極リード端子を、アルミニウムの正極外部端子及び
ニッケルの負極外部端子にそれぞれ超音波溶接で溶接し
て、積層一体化させた。次に、実施例１と同様の外装材
を用い、電池素子を被覆した外装材が正極外部端子及び
負極外部端子が外部に露出するように減圧状態でヒート
シールされることにより、電池素子を外装材に封入させ
た。このようにして薄型電池を作製した。

【００９５】次に、薄型電池を５個用意し、これらの薄
型電池を、図１２に示すように、直列回路状態となるよ
うに、各薄型電池の主面同士が相対するように正極外部
端子及び負極外部端子を超音波溶接で溶接することによ
って接合させた。以上のようにして、定格容量が５Ａｈ
の電池モジュールを作製した。

【００９６】次に、以上のように作製した実施例１、比
較例１及び比較例２の電池モジュールについて、重量と
電池抵抗とを測定し、評価した。

【００９７】以下に、実施例１、比較例１及び比較例２
における重量と電池抵抗との評価結果を表１に示す。

【００９８】

【表１】

【００９９】表１に示す評価結果から、正極リード部と
負極リード部とを直列回路状態に直接接合させた実施例
１では、５個の円筒形電池を、外部に露出している捲軸
を外部端子として直列回路状態に接合させた比較例１に
比べて重量が軽く、電気抵抗が小さいことがわかる。

【０１００】比較例１では、鉄製の外装ケースに電池素
子を封入した円筒形電池をそれぞれ作製し、捲軸や多数
の正極リード端子、負極リード端子を用いていることで
電池重量が重くなることから、この円筒形電池を５個接
続させた電池モジュールの重量を重くさせる。比較例１
では、多数の正極リード端子及び負極リード端子を捲軸
に溶接させて集電させており、捲軸が細く、溶接面積が
小さいことから、各円筒形電池の電池素子に流れる電流
の電流密度を低減させることが困難であり、この円筒形
電池を５個接続させた電池モジュールの電気抵抗を大き
くさせる。

【０１０１】これに対して実施例１では、外装材がラミ
ネートフィルムを用いて５個の電池素子を一括して封入
していると共に、正極リード部と負極リード部とを直接
接合させて他の接続導体を用いていないことから電池モ
ジュールの重量を軽くできる。また、実施例１では、正
極リード部及び負極リード部が正極及び負極の短尺方向
の一方端部全体に亘って設けられており、これら正極リ
ード及び負極リードの全体に集電させて集電端子部に流
れる電流の電流密度を小さくさせると共に、正極及び負
極の短尺方向に電流が流れることから、電池モジュール
の電気抵抗を小さくできる。

【０１０２】表１に示す評価結果から、正極リード部と
負極リード部とを直列回路状態に直接接合させた実施例
１では、５個の薄型電池を、外部に露出する正極外部端
子及び負極外部端子で直列回路状態に接合させた比較例
２に比べて電気抵抗が小さいことがわかる。

【０１０３】比較例２では、正極及び負極にそれぞれ取
り付けられた４ヶ所の正極リード端子及び負極リード端
子を正極外部端子及び負極外部端子に一括して溶接し、
この正極外部端子及び負極外部端子で集電されることか
ら、各薄型電池の集電部の断面積が小さく電流密度を低
減させることが困難であり、この円筒形電池を５個接続
させた電池モジュールの電気抵抗を大きくさせる。

【０１０４】これに対して実施例１では、正極リード部
及び負極リード部が正極及び負極の短尺方向の一方端部
全体に亘って設けられており、これら正極リード及び負
極リードの全体に集電させて電池素子に流れる電流の電
流密度を小さくさせると共に、正極及び負極の短尺方向
に最短距離で電流が流れることから、電池モジュールの
電気抵抗を大幅に小さくできる。また、実施例１では、
５固の電池素子が一括して封入されてスペース効率を向
上させることからエネルギー密度が向上されると共に、
電池素子同士の溶接個所が少なく複雑な溶接を必要とし
ないことから溶接信頼性が向上される。

【０１０５】以上のことから、電池モジュールを作製す
るに際して、正極及び負極の短尺方向の一方端部全体に
設けられた正極リード部及び負極リード部の全体で集電
するように複数の電池素子同士を正極リード部及び負極
リード部で直接接合させることことは、重量が軽く、電
気抵抗が低減された電池モジュールを作製する上で大変
有効である。

【０１０６】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、電池素子における正極露出部及び負極露出部
が正極基板及び負極基板の短尺方向に亘る全体に設けら
れており、これら正極露出部及び負極露出部のほぼ全域
を集電に用いることによって、電池素子で集電に用いら
れる面積が大きくなり電池素子に流れる電流の電流密度
が小さくなることから、電池素子に電流が流れる際の電
池内部抵抗を低減させた電池及び電池モジュールを得る
ことが可能である。

【０１０７】本発明によれば、電池素子における正極リ
ード部及び負極リード部を、直接外部端子として用いる
ことや、複数の電池や電池素子を接続する際の接続部と
して用いることが可能なことから、例えば接続導体や、
複雑な溶接手段等を用いることなく、電池又は電池素子
間を正極リード部及び負極リード部で直接接続させる。
したがって、本発明によれば、複数の電池又は電池素子
間を直接接続することにより、スペース効率良く電池素
子を収納できることからエネルギー密度の向上や、製造
工程を簡略化できることからコストの低減や接続信頼性
の向上が図られた電池及び電池モジュールを得ることが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る固体電解質二次電池の透視側面図
である。

【図２】同固体電解質二次電池の電池素子を示してお
り、同図（ａ）は一部を透視して示す平面図であり、同
図（ｂ）は断面図である。

【図３】同固体電解質二次電池の捲回された状態の電池
素子を示しており、同図（ａ）は斜視図であり、同図
（ｂ）は側面図であり、同図（ｃ）は平面図である。

【図４】同固体電解質二次電池に正極端子及び負極端子
を用いた状態を示す透視側面図である。

【図５】本発明に係る電池モジュールにおける電池素子
を直列回路状態に接合させた状態を部分的に示す斜視図
である。

【図６】同電池モジュールを示す透視斜視図である。

【図７】同電池モジュールにおける電池素子の接続に接
続部材を用いた状態を示す要部斜視図である。

【図８】同電池モジュールにおける他の構成例を示す透
視側面図である。

【図９】比較例１の電池モジュールを示す斜視図であ
る。

【図１０】同電池モジュールにおける電池素子を示す斜
視図である。

【図１１】比較例２の同電池モジュールを示す斜視図で
ある。

【図１２】同電池モジュールにおける電池素子を示す斜
視図である。

【符号の説明】

１固体電解質二次電池、２電池素子、３外装材、
４正極、５負極、６固体電解質層、７正極基
板、８正極合剤層、９正極リード部、１０負極基板、
１１負極合剤層、１２負極リード部、１３ａ正極
端子、１３ｂ正極端子、２０，３０電池モジュール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｍ 10/40 ＺＨＶＨ０１Ｍ 10/40 ＺＨＶＺＦターム(参考） 5H022 AA09 AA18 AA19 BB03 BB11 CC01 CC09 CC12 CC19 CC22 EE01 EE04 5H029 AJ06 AJ14 AK03 AK05 AK16 AL02 AL06 AL07 AL12 AL16 AM03 AM05 AM07 AM16 BJ02 BJ03 BJ06 BJ14 BJ15 CJ03 CJ05 CJ07 CJ22 DJ05 DJ07 EJ01 HJ12 5H040 AA03 AS07 AT01 AT03 AY01 DD03 DD16 DD24 JJ03 LL01 NN03 5H050 AA02 AA12 AA19 BA16 BA17 BA18 CA07 CA08 CA09 CA11 CA20 CB02 CB07 CB08 CB12 CB20 DA04 DA20 EA02 EA04 FA05 FA06 GA03 GA07 GA09 HA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】正極活物質を含有する正極合剤層が帯状
の正極基板上に形成され、上記正極基板の短尺方向の一
方端部全体において上記正極基板が露出する正極露出部
を有する正極と、負極活物質を含有する負極合剤層が帯
状の負極基板上に形成され、上記負極基板の短尺方向の
一方端部全体において上記負極基板が露出する負極露出
部を有する負極と、上記正極の主面と上記負極の主面と
が相対して積層される際の上記正極と上記負極との間に
介在される電解質層とを有する電池素子を備え、上記電池素子は、上記正極露出部及び上記負極露出部が
上記正極基板及び上記負極基板の長尺方向に亘る全域で
外部と電気的に接続されている電池。
【請求項２】上記電池素子は、上記正極と上記負極と
が、上記正極基板及び上記負極基板の短尺方向において
上記正極露出部と上記負極露出部とが互いに反対方向と
なるように配置された状態で上記電解質層を介して積層
されると共に、上記正極基板及び上記負極基板の長尺方
向に捲回又は折りたたまれることによって上記正極露出
部及び上記負極露出部が上記正極及び上記負極の一方端
部で積層され、この積層された上記正極露出部及び上記
負極露出部が積層一体化されている請求項１記載の電
池。
【請求項３】上記電解質層が、固体電解質及び／又は
セパレータを有している請求項１記載の電池。
【請求項４】帯状の正極基板上に正極活物質を含有す
る正極合剤層を備え、上記正極基板の短尺方向の一方端
部全体において上記正極基板が露出する正極露出部を有
する正極を形成する正極形成工程と、帯状基板である負極基板上に負極活物質を含有する負極
合剤層を備え、上記負極基板の短尺方向の一方端部全体
において上記負極基板が露出する負極露出部を有する負
極を形成する負極形成工程と、上記正極の主面と上記負極の主面との間に電解質層を介
在させ、上記正極基板及び上記負極基板の短尺方向にお
いて上記正極露出部と上記負極露出部とが互いに反対方
向に配置されるように上記正極と上記負極とを積層させ
ることによって電池素子を形成する素子形成工程と、上記電池素子を上記正極基板及び上記負極基板の長尺方
向に捲回又は折りたたむことによって、上記正極及び上
記負極の一方端部で上記正極露出部及び上記負極露出部
を積層させるように加工する素子加工工程と、積層された上記正極露出部及び上記負極露出部を積層一
体化させる積層一体化工程とを有する電池の製造方法。
【請求項５】上記素子形成工程においては、固体電解
質及び／又はセパレータを有している上記電解質層を用
いる請求項４記載の電池の製造方法。
【請求項６】正極活物質を含有する正極合剤層が帯状
の正極基板上に形成され、上記正極基板の短尺方向の一
方端部全体において上記正極基板が露出する正極露出部
を有する正極と、負極活物質を含有する負極合剤層が帯
状の負極基板上に形成され、上記負極基板の短尺方向の
一方端部全体において上記負極基板が露出する負極露出
部を有する負極と、上記正極の主面と上記負極の主面と
が相対して積層される際の上記正極と上記負極との間に
介在される電解質層とによって構成される電池素子、又
は当該電池素子を有する電池を複数備え、複数の上記電池素子又は上記電池が、直列回路状態及び
／又は並列回路状態となるように、上記正極露出部及び
上記負極露出部を上記正極基板及び上記負極基板の長尺
方向に亘る全域で互いに電気的に接触するように直接接
続されている電池モジュール。
【請求項７】上記電池素子が、上記正極と上記負極と
を、上記正極基板及び上記負極基板の短尺方向において
互いに反対方向となるように配置させた状態で上記電解
質層を介して積層されており、上記正極基板及び上記負
極基板の長尺方向に捲回又は折りたたまれることによっ
て上記正極露出部及び上記負極露出部が上記正極及び上
記負極の一方端部で積層され、積層された上記正極露出
部及び上記負極露出部が積層一体化されている請求項６
記載の電池モジュール。
【請求項８】上記電池素子が、上記電解質層に固体電
解質及び／又はセパレータを有している請求項６記載の
電池モジュール。
【請求項９】帯状の正極基板上に正極活物質を含有す
る正極合剤層を備え、上記正極基板の短尺方向の一方端
部全体において上記正極基板が露出する正極露出部を有
する正極を形成させ、帯状の負極基板上に負極活物質を
含有する負極合剤層を備え、上記負極基板の短尺方向の
一方端部全体において上記負極基板が露出する負極露出
部を有する負極を形成させ、上記正極の主面と上記負極
の主面との間に電解質層を介在させ、上記正極基板及び
上記負極基板の短尺方向において上記正極露出部と上記
負極露出部とが互いに反対方向に配置されるように上記
正極と上記負極とを積層させることによって電池素子を
複数形成する素子形成工程と、複数の上記電池素子を、直列回路状態及び／又は並列回
路状態となるように、上記正極露出部及び上記負極露出
部が上記正極基板及び上記負極基板の長尺方向に亘る全
域で互いに電気的に接触されるように直接接続させる接
続工程とを有する電池モジュールの製造方法。
【請求項１０】上記電池素子を有する電池を複数形成
し、これら複数の電池を、直列回路状態及び／又は並列回路
状態となるように、上記正極露出部及び上記負極露出部
が上記正極基板及び上記負極基板の長尺方向に亘る全域
で互いに電気的に接触されるように直接接続する請求項
９記載の電池モジュールの製造方法。
【請求項１１】上記素子形成工程の後に、上記電池素
子を上記正極基板及び上記負極基板の長尺方向に捲回又
は折りたたむことによって、上記正極及び上記負極の一
方端部で積層された上記正極露出部及び上記負極露出部
を形成させるように加工する素子加工工程と、積層され
た上記正極露出部及び上記負極露出部を積層一体化させ
る積層一体化工程とを有する請求項９記載の電池モジュ
ールの製造方法。
【請求項１２】上記正極露出部及び上記負極露出部が
積層一体化された上記電池素子を有する電池を複数形成
し、これら複数の電池を、直列回路状態及び／又は並列回路
状態となるように、上記正極露出部及び上記負極露出部
が上記電池素子の捲回方向に亘る全域で互いに電気的に
接触されるように直接接続する請求項１１記載の電池モ
ジュールの製造方法。
【請求項１３】上記素子形成工程においては、固体電
解質及び／又はセパレータを有している上記電解質層を
用いる請求項９記載の電池モジュールの製造方法。