JP2010086807A

JP2010086807A - 非水電解質電池

Info

Publication number: JP2010086807A
Application number: JP2008255150A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kobayashi; 義和小林
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2008-09-30
Filing date: 2008-09-30
Publication date: 2010-04-15

Abstract

【課題】電池の組立工程時の外部からの負荷により正極、負極の集電体のリードタブが変形、破断されるのを抑制する。
【解決手段】外装材１と、複数の正極５、負極７およびセパレータ６を積層した構造の電極群８と、複数の正極に接続された正極リード１７と、前記複数の負極に接続された負極リード１８と、前記外装材１に収容された非水電解質とを備え、各正極５は集電体９から一体的に延出され、集電体９と同厚さのリードタブ１１と集電体９の片面もしくは両面に形成された正極活物質を含む正極層１０とを備え、各負極７は集電体１３から一体的に延出され、集電体１３と同厚さのリードタブ１５と集電体１３の片面もしくは両面に形成された負極活物質を含む負極層１４とを有し、かつ各正極５および各負極７の少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部は集電体９の厚さの１１０〜２２０％の厚さとする。
【選択図】図２

Description

本発明は、非水電解質電池に関し、特に集電体のリードタブの形状を改良した非水電解質電池に係わる。

小型ビデオカメラ、携帯電話、ＰＤＡ、ノ−トパソコン等の携帯用電子・通信機器の普及はめざましく、これらの電源としてリチウムイオン二次電池、ニッケル水素蓄電池等の二次電池が実用化され、小型軽量化、高容量化へ向けた開発が盛んに行われてきた。

また、電気を動力源とする電気自動車や電動アシスト付自転車などの普及は目覚しく、これらに搭載される高エネルギ−、高出力電池の開発が重要となっている。

このような小型軽量、高容量、高出力の電池は、リチウムイオンを吸蔵放出すことが可能な負極活物質、例えばコ−クス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素、またはコバルト酸リチウムのようなリチウム含有酸化物を用いた非水電解液二次電池が盛んに研究、提案されている。

前述した非水電解質電池は、例えば金属缶を有する外装材と、この外装材に収納され、正極、負極およびセパレータを含む電極群と、外装材に取付けられ、正極にリードを通して電気的に接続される正極端子と、外装材に取付けられ、負極にリードを通して接続される負極端子とを備えた構造を有する。

正極は、集電体とこの集電体の片面または両面に形成された活物質を含む正極層とを備える。負極も同様に集電体と活物質を含む負極層とを備える。このような正極および負極において、集電体からは前記リードと接続するためのリードタブが一体的に延出されている。リードタブは、強度が比較的に弱いために、電池の組立工程時の外部からの負荷により変形、破断を生じる。特に、正極、負極の容量を向上するために集電体およびリードタブを薄膜化（例えば５０μｍ以下の膜厚）したり、大電流特性を向上するために集電体に複数のリードタブ取り付けたりする形態では、電池の組立工程時にリードタブが変形、破断を生じる頻度が高くなる。このようなリードタブの変形、破断は、生産性を低下させるのみならず、リードとの接続不良、電池抵抗の増大を引き起こす。その結果、電池特性および安全性を低下させる。

このようなことから、特許文献１には集電体から引き出されるリードタブを先端側の幅に比べて集電体側の幅を大きくした密閉型電池が開示されている。
特開平１０−２７５６１０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の形状を持つリードタブでは前述した集電体およびリードタブの薄膜により電池の組立工程時に外部からの負荷が加わった場合、リードタブが変形、破断する恐れがある。

本発明は、正極、負極の集電体およびリードタブを薄膜にしても電池の組立工程時の外部からの負荷によりリードタブが変形、破断されるのを抑制ないし防止することが可能な非水電解質電池を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様によると、外装材と、この外装材内に収納され、複数の正極、複数の負極およびこれら正極、負極間に介在されるセパレータを積層した構造の電極群と、前記複数の正極に接続された正極リードと、前記複数の負極に接続された負極リードと、前記外装材に収容された非水電解質とを備え、
前記各正極は、厚さ１０〜５０μｍの集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さのリードタブと、前記集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む正極層とを備え、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記正極リードは、前記束ねられた複数の正極のリードタブに接続され、
前記各負極は、厚さ１０〜５０μｍの集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さのリードタブと、前記集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む負極層とを有し、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記負極リードは、前記束ねられた複数の負極のリードタブに接続され、かつ
前記各正極および前記各負極の少なくとも前記集電体と前記リードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部は、前記集電体の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有することを特徴とする非水電解質電池が提供される。

本発明の第２態様によると、外装材と、この外装材内に収納され、正極、負極およびこれら正極、負極間に介在されるセパレータを渦巻状に捲回した構造の電極群と、前記正極に接続された正極リードと、前記負極に接続された負極リードと、前記外装材に収容された非水電解質とを備え、
前記正極は、厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さの複数のリードタブと、帯状の集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む正極層とを備え、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記正極リードは、前記正極の束ねられた複数のリードタブに接続され、
前記負極は、厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さの複数のリードタブと、この帯状の集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む負極層とを備え、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記負極リードは、前記負極の束ねられた複数のリードタブに接続され、かつ
前記正極および前記負極の少なくとも前記集電体と前記複数のリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部は、前記集電体の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有することを特徴とする非水電解質電池が提供される。

本発明によれば、正極、負極の集電体およびリードタブを薄膜にしても電池の組立工程時の外部からの負荷によりリードタブの変形、破断を抑制ないし防止し、リードとの良好な接続および低抵抗接続を可能にし、生産性の向上のみならず、大電流特性および安全性の優れた非水電解質電池を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係る非水電解質電池を詳細に説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態に係る非水電解質電池は、外装材と、この外装材内に収納され、複数の正極、複数の負極およびこれら正極、負極間に介在されるセパレータを積層した構造の電極群と、複数の正極に接続された正極リードと、前記複数の負極に接続された負極リードと、前記外装材に収容された非水電解質とを備えている。

外装材は、例えば樹脂層間に金属層を介在した多層フィルムからなる厚さ０．５ｍｍ以下のラミネートフィルム、または厚さ１．０ｍｍ以下の金属製容器が用いられる。

各正極は、厚さ１０〜５０μｍの集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さのリードタブと、前記集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む正極層とを備えている。各リードタブは、例えば溶接により互いに接合して束ねられている。正極リードは、束ねられた複数の正極のリードタブに例えば溶接により接続されている。

各負極は、厚さ１０〜５０μｍの集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さのリードタブと、前記集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む負極層とを備えている。各リードタブは、例えば溶接により互いに接合して束ねられている。負極リードは、束ねられた複数の負極のリードタブに例えば溶接により接続されている。

各正極および各負極の集電体およびリードタブは、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により作られる。このような集電体において、厚さ１０〜５０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍの薄膜化することにより高容量化を図ることが可能になる。ただし、集電体およびこの集電体から一体的に延出されたリードタブの薄膜化は、それらの部材の強度を低下させ、電池の組立工程時に外部から負荷が加わると、リードタブ、特に集電体とリードタブの境界部で変形、破断を誘発する。

このようなことから、第１実施形態は各正極および各負極の少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体の厚さの１１０〜２２０％にする、つまり前記外延部を肉厚にする、ことによって、集電体およびリードタブの厚さを１０〜５０μｍに薄膜化しても、少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む外縁部の強度を向上できる。その結果、電池の組立工程時の外部負荷によるリードタブの変形、破断を抑制ないし防止できる。

前記外縁部の厚さを集電体の厚さの１１０％未満にすると、その外縁部の強度を十分に高かくすることが困難になる。他方、前記外縁部の厚さが集電体の厚さの２２０％を超えると、複数のリードタブを重ね合わせて例えば超音波溶接で接合する際、外縁部の盛り上がりにより接合不良を生じる恐れがある。前記外縁部の厚さは、より好ましくは集電体の厚さの１４０〜１８０％、最も好ましくは１５０〜１７０％である。

次に、第１実施形態に係る非水電解質電池（例えば薄型非水電解質電池）を図１〜図４を参照して具体的に説明する。図１は第１実施形態に係る薄型非水電解質電池の斜視図、図２は図１のII−II線に沿う断面図、図３の（Ａ）は図１の電池に組み込まれる正極の集電体およびリードタブを示す平面図、図３の（Ｂ）は図３の（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図、図４の（Ａ）は図１の電池に組み込まれる負極の集電体およびリードタブを示す平面図、図４の（Ｂ）は図４の（Ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

外装材１は、周縁に鍔部２を有するラミネートフィルムからなるカップ３と、このカップ３の鍔部２に熱シールされたラミネートフィルムからなる蓋４とから構成されている。ラミネートフィルムは、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、アルミニウム箔およびポリエチレン（ＰＥ）フィルムの順序に積層した構造を有する。カップ３の鍔部２の面および蓋４の鍔部２と熱シールする面は前記ラミネートフィルムの熱融着性のＰＥフィルムが配置されている。正極５、セパレータ６、負極７、セパレータ６をこの順序で積層した電極群８は、外装材１のカップ４内に収納されている。

正極５は、例えばアルミニウム箔からなる厚さ１０〜５０μｍの集電体９とこの集電体９上に形成された例えばリチウムコバルト酸化物のような活物質を含む正極層１０とを備えている。集電体９と同厚さで矩形状のリードタブ１１は、図３の（Ａ）に示すように集電体９から長手方向に一体的に延出されている。集電体９とリードタブ１１の境界部を含む集電体９部分およびリードタブ１１部分の外縁部１２は、図３の（Ｂ）に示すように集電体９の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有する。つまり、外縁部１２は集電体９およびリードタブ１１の外縁部を除く内側部分に比べて肉厚になっている。複数のリードタブ１１は、互いに接合して束ねられている。

負極７は、例えばアルミニウム箔からなる集電体１３と集電体１３上に形成された例えばリチウムチタン複合酸化物のような活物質を含む負極層１４をと備えている。集電体１３と同厚さで矩形状のリードタブ１５、図４の（Ａ）に示すように集電体１３から長手方向（正極５のリードタブ１１と反対方向）に一体的に延出されている。集電体１３とリードタブ１５の境界部を含む集電体１３部分およびリードタブ１５部分の外縁部１６は、図４の（Ｂ）に示すように集電体１３の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有する。つまり、外縁部１６は集電体１３およびリードタブ１５の外縁部１６を除く内側部分に比べて肉厚になっている。複数のリードタブ１５は、互いに接合して束ねられている。

リボン状の正極リード１７は、一端が束ねられた複数の正極５のリードタブ１１に接続され、他端が外装材１の外部に延出されている。なお、正極リード１７の中間部はカップ３の鍔部２と蓋４の熱シール部で固定されている。

リボン状の負極リード１８は、一端が束ねられた複数の負極７のリードタブ１５に接続され、他端が外装材１の外部に正極リード１７と反対方向に延出されている。なお、負極リード１８の中間部はカップ３の鍔部２と蓋４の熱シール部で固定されている。

非水電解液は、外装材１のカップ４内に収容されている。

正極および負極の集電体とリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体およびリードタブに比べて肉厚にするには、例えば次のような方法が採用される。

すなわち、図５の（ａ）に示すように下プレス金型２１上に厚さ１０〜５０μｍのアルミニウム箔（またはアルミニウム合金箔）２２を配置し、上プレス金型２３を下降させて打抜きプレスすることにより図５の（ｂ）に示すリードタブ（図示せず）が一体的に延出した集電体２４を作製する。この集電体２４は、外縁部２５が下方に湾曲している。つづいて、図５の（ｃ）に示すように固定板２６の下面に水平方向に移動可能で互いに平行な２本の円柱状ローラ２７ａ，２７ｂを近接して配置し、円柱状ローラ２７ａ，２７ｂ間の固定板２６の下面に集電体２４を当接、固定した後、円柱状ローラ２７ａ，２７ｂを互いに接近するように水平方向に移動して集電体２４の湾曲した外縁部２５をさらに集電体２４下面に向けて折り曲げる。この工程により、図５の（ｄ）に示すように外縁部２５はそれより内側の集電体２４（及びリードタブ）の厚さの１１０〜２２０％の厚さになる。

また、図６の（ａ）に示すように厚さ１０〜５０μｍのアルミニウム箔（またはアルミニウム合金箔）２２をレーザービーム２８で切断加工することにより、図６の（ｂ）に示すようにリードタブ（図示せず）が一体的に延出した集電体２４を作製し、同時に外縁部２５が溶融・固化されてそれより内側の集電体２４の厚さの１１０〜２２０％の厚さになる。なお、外縁部の厚さはレーザービームの出力および走査速度を調整することにより制御できる。

以上、第１実施形態によれば各正極および各負極の少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体の厚さの１１０〜２２０％にする、つまり前記外延部を肉厚にする、ことによって、集電体およびリードタブの厚さを１０〜５０μｍに薄膜化しても、少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む外縁部の強度を向上できるため、電池の組立工程時の外部負荷によるリードタブの変形、破断を抑制ないし防止できる。その結果、複数のリードタブとリードとの良好な接続および低抵抗接続を可能にし、生産性の向上のみならず、大電流特性および安全性の優れた非水電解質電池を提供できる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る非水電解質電池は、外装材と、この外装材内に収納され、正極、負極およびこれら正極、負極間に介在されるセパレータを渦巻状に捲回した構造の電極群と、正極に接続された正極リードと、負極に接続された負極リードと、外装材に収容された非水電解質とを備えている。

渦巻状の電極群は、さらにプレス処理して扁平状にしてもよい。

正極は、厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さの複数のリードタブと、帯状の集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む正極層とを備えている。各リードタブは、例えば溶接により互いに接合して束ねられている。正極リードは、正極の束ねられた複数のリードタブに例えば溶接により接続されている。

負極は、厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さの複数のリードタブと、この帯状の集電体の片面もしくは両面に形成された負極活物質を含む負極層とを備えている。各リードタブは、例えば溶接により互いに接合して束ねられている。負極リードは、負極の束ねられた複数のリードタブに例えば溶接により接続されている。

正極および負極の集電体および複数のリードタブは、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金により作られる。このような集電体において、厚さ１０〜５０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍの薄膜化することにより高容量化を図ることが可能になる。ただし、集電体およびこの集電体から一体的に延出された複数のリードタブの薄膜化は、それらの部材の強度を低下させ、電池の組立工程時に外部から負荷が加わると、リードタブ、特に集電体とリードタブの境界部で変形、破断を誘発する。

このようなことから、第２実施形態は正極および負極の少なくとも集電体と複数のリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体の厚さの１１０〜２２０％にする、つまり前記外延部を肉厚にする、ことによって、集電体およびリードタブの厚さを１０〜５０μｍに薄膜化しても、少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む外縁部の強度を向上できるため、電池の組立工程時の外部負荷によるリードタブの変形、破断を抑制ないし防止できる。

このような正極および負極の集電体と複数のリードタブの境界部を含む集電体本体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体およびリードタブに比べて肉厚にするには、第１実施形態で説明した方法を採用できる。

次に、第２実施形態に係る非水電解質電池（例えば角型非水電解質電池）を図７〜図９を参照して具体的に説明する。図７は、第２実施形態に係る角型非水電解質電池を示す断面図、図８は図７の角型非水電解質電池に組み込まれる電極群の上面図、図９は図７の角型非水電解質電池に組み込まれる正極の展開図、図１０は図７の角型非水電解質電池に組み込まれる負極の展開図である。

矩形外装材３１は、例えば正極端子を兼ねる矩形（角形）金属缶（例えばアルミニウム缶）３２と、この金属缶３２の開口部に例えば溶接により気密に取り付けられた例えばアルミニウムからなる蓋体３３とから構成されている。ガス抜き穴３４は、蓋体３３の中心に開口されている。図示しない金属薄膜（例えばアルミニウム薄膜）は、ガス抜き穴３４およびその近傍の蓋体３３裏面に溶接等により取付けられ、外装材３１内のガス圧が一定の値を超えると、破断してガスを外装材３１の外部に逃散させる。矩形正極端子３５は、ガス抜き穴３４から例えば左側に位置する蓋体３３に一体的に突起されている。断面Ｔ形の負極端子３６は、ガス抜き穴３４から例えば右側に位置する蓋体３３の矩形絶縁リング３７に嵌入して気密に固定されている。

図８に示す扁平渦巻状電極群３８は、外装材３１の金属缶３２内に収納されている。扁平渦巻状電極群３８は、帯状の正極３９および帯状の負極４０を帯状のセパレータ４１を介して渦巻状に捲回し、プレス成形して扁平にした構造を有する。このような扁平渦巻状電極群３８は、渦巻状の面が上下端面になるように金属缶３２内に挿入して収納される。

正極３９は、図９に示すようにアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体４２と、この集電体４２の両面に形成された例えばリチウムコバルト酸化物のような活物質を含む正極層（図示せず）とを備えている。集電体４２と同厚さの複数の矩形状のリードタブ４３は、集電体４２からその長手方向と直角の方向に一体的に延出されている。集電体４２とリードタブ４３の境界部を含む集電体４２部分およびリードタブ４３部分の外縁部は、集電体４２の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有する。つまり、外縁部は集電体４２およびリードタブ４３の外縁部を除く内側部分に比べて肉厚になっている。複数のリードタブ４３は、先端部で互いに接合して束ねられている。

負極４０は、図１０に示すようにルミニウムまたはアルミニウム合金からなる厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体４４と、この集電体４４の両面に形成された例えばリチウムチタン複合酸化物のような活物質を含む負極層（図示せず）とを備えている。集電体４４と同厚さの複数の矩形状のリードタブ４５は、集電体４４からその長手方向と直角の方向に一体的に延出されている。集電体４４とリードタブ４５の境界部を含む集電体４４部分およびリードタブ４５部分の外縁部は、集電体４４の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有する。つまり、外縁部は集電体４４およびリードタブ４５の外縁部を除く内側部分に比べて肉厚になっている。複数のリードタブ４５は、先端部で互いに接合して束ねられている。

アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる正極リード４６は、その下端が正極３９の束ねられた複数のリードタブ４３に例えば溶接により接続され、他端が正極端子３５直下の蓋体３３下面に溶接により接続されている。アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる負極リード４７は、その下端が負極４０の束ねられた複数のリードタブ４５に例えば溶接により接続され、他端が蓋体３３下面に露出した負極端子３６の下端面に溶接により接続されている。非水電解液は、矩形外装材３１に収容されている。

以上、第２実施形態によれば正極および負極の少なくとも集電体と複数のリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体の厚さの１１０〜２２０％にする、つまり前記外延部を肉厚にする、ことによって、集電体およびリードタブの厚さを１０〜５０μｍに薄膜化しても、少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む外縁部の強度を向上できるため、電池の組立工程時の外部負荷によるリードタブの変形、破断を抑制ないし防止できる。その結果、複数のリードタブとリードとの良好な接続および低抵抗接続を可能にし、生産性の向上のみならず、大電流特性および安全性の優れた非水電解質電池を提供できる。

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

（実施例１）
＜電極群の作製＞
まず、活物質であるＬｉＣｏＯ₂粉末８９重量部と、導電性フィラーであるグラファイト粉末８重量部と結着剤であるポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に添加、混合して正極ペーストを調製した。この正極ペーストを厚さ２０μｍのアルミニウム箔フープ材の両面に両サイドが未塗布部として残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して正極層を形成した。正極層を有するフープ材をＹＡＧレーザービームで塗布部（集電体）の外形寸法が８０ｍｍ×６０ｍｍ、未塗布部（リードタブ）の形状が集電体側の幅が２０ｍｍ、長さが２０ｍｍの矩形状をなすように切り出して正極を作製した。得られた正極はレーザービームの出力および走査速度を調整することによって、集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部が集電体の厚さ（２０μｍ）の１２０％の厚さ（２４μｍ）にした。

また、活物質であるリチウムチタン複合酸化物（Ｌｉ₄Ｔｉ₅Ｏ₁₂）粉末１００重量部と導電性フィラーであるグラファイト粉末１０重量部と結着剤であるポリフッ化ビニリデン樹脂４重量部とをＮ−メチルピロリドン２５重量部に添加、混合して負極ペーストを調製した。この負極ペーストを厚さ２０μｍのアルミニウム箔フープ材の両面に両サイドが未塗布部として残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して負極層を形成した。正極層を有するフープ材をＹＡＧレーザービームで塗布部（集電体）の外形寸法が８１ｍｍ×６１ｍｍ、未塗布部（リードタブ）の形状が集電体側で幅２０ｍｍ、長さ２０ｍｍの矩形状をなすように切り出して負極を作製した。得られた負極は、レーザービームの出力および走査速度を調整することによって集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部が集電体の厚さ（２０μｍ）の１２０％の厚さ（２４μｍ）にした。

次いで、ポリエチレン製微多孔膜のセパレータを１６８ｍｍ×６４ｍｍの寸法に切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺の両サイド端を幅１ｍｍで熱融着することにより、外形寸法８４ｍｍ×６４ｍｍ、袋部分内寸８４ｍｍ×６２ｍｍの袋状セパレータを作製した。つづいて、このセパレータの袋部分に前記正極をそのリードタブが袋の開口側に位置するように挿入した。正極が挿入された袋状セパレータと前記負極とを正負極のリードタブが互いに反対方向に延出するように複数重ねて積層した。このとき、最下層より負極、セパレータ＋正極、負極、セパレータ＋正極の順で最上層に負極が位置するように重ね、最終的に負極２６枚と正極＋セパレータ２５枚を積層させて積層電極群を形成した。その後、積層電極群の４つのコーナー部分をテープで止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。

次に、正極のアルミニウム箔からなるリードタブ２５枚を超音波溶接にて接合した後、束ねたリードタブに厚さ０．１ｍｍ、外寸３０ｍｍ×２０ｍｍのアルミニウム板（正極リード）を超音波溶接した。同様に、負極のアルミニウム箔からなるリードタブ２６枚を超音波溶接にて接合した後、束ねたリードタブに厚さ０．１ｍｍ、外寸３０ｍｍ×２０ｍｍの銅板（負極リード）を超音波溶接した。このようなリード付き電極群を５０個作製した。

（実施例２）
正負極の作製時のＹＡＧレーザービームによる切り出しにおいて、レーザービームの出力および走査速度を調整することによって集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（２０μｍ）の１６０％の厚さ（３２μｍ）にした以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

（実施例３）
正負極の作製時のＹＡＧレーザービームによる切り出しにおいて、レーザービームの出力および走査速度を調整することによって集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（２０μｍ）の２００％の厚さ（４０μｍ）にした以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

（実施例４）
正負極の作製時のＹＡＧレーザービームによるアルミニウム箔フープの切り出しにおいて、アルミニウム箔フープの厚さを１５μｍとし、レーザービームの出力および走査速度を調整することによって集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（１５μｍ）の１６０％の厚さ（２４μｍ）にした以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

（実施例５）
正負極の作製時のＹＡＧレーザービームによるアルミニウム箔フープの切り出しにおいて、アルミニウム箔フープの厚さを３０μｍとし、レーザービームの出力および走査速度を調整することによって集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（３０μｍ）の１６０％の厚さ（４８μｍ）にした以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

（実施例６）
正負極の作製時にＹＡＧレーザービームによるアルミニウム箔フープの切り出しに代えて、前述した図５の（ａ）〜（ｄ）に示す打抜きプレス、集電体およびリードタブの下方に湾曲した外縁部を固定板および２つの円柱状ローラを用いて集電体の下面に向けての折り曲げ加工を行なって、集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（２０μｍ）の１２０％の厚さ（２４μｍ）にした以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

（実施例７）
正負極の作製時にＹＡＧレーザービームによるアルミニウム箔フープの切り出しに代えて、前述した図５の（ａ）〜（ｄ）に示す打抜きプレス、集電体およびリードタブの下方に湾曲した外縁部を固定板および２つの円柱状ローラを用いて集電体の下面に向けての折り曲げ加工を行なって、集電体とリードタブの境界部を含む集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（２０μｍ）の１６０％の厚さ（３２μｍ）にした以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

（比較例１）
正負極の作製時に前述した図５の（ａ）、（ｂ）に示す打抜きプレスを行い、集電体およびリードタブの全ての外縁部を集電体の厚さ（２０μｍ）と同じになるように調整した以外、実施例１と同様な方法により５０個のリード付き電極群を作製した。

得られた実施例１〜７および比較例１の５０個のリード付き電極群について、正負極のリードタブの状態を観察してリードタブ（総数：５１×５０＝２５５０）の変形、破断数量を調べた。その結果を下記表１に示す。

前記表１の結果から明らかなように少なくとも集電体とリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体の厚さの１１０〜２２０％にした正極および負極を備えた実施例１〜７のリード付き電極群は、リードタブの耐変形性を向上でき、リードタブが変形、破断することを防止して生産性の向上、リードとの良好な接続および低抵抗接続を実現できることがわかる。

なお、正負極の活物質は実施例で記載した材料に限定されるものではない。また、非水電解液の代わりにポリマー電解質を用いてもよい。

また、実施例では積層電極群について説明したが、渦巻状の電極群でも同様にリードタブの変形、破断を防止できる。

第１実施形態に係る薄型非水電解質電池の斜視図。図１のII−II線に沿う断面図。図１の電池に組み込まれる正極の集電体およびリードタブを示す図。図１の電池に組み込まれる負極の集電体およびリードタブを示す図。正極および負極の集電体とリードタブの境界部を含む集電体本体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体およびリードタブに比べて肉厚にする方法を示す図。正極および負極の集電体とリードタブの境界部を含む集電体本体部分およびリードタブ部分の外縁部の厚さを集電体およびリードタブに比べて肉厚にする別の方法を示す図。第２実施形態に係る角型非水電解質電池を示す断面図。図７の角型非水電解質電池に組み込まれる電極群の上面図。図７の角型非水電解質電池に組み込まれる正極の展開図。図７の角型非水電解質電池に組み込まれる負極の展開図。

符号の説明

１，３１…外装材、５，３９…正極、６、４１…セパレータ、７，４０…負極、８、３８…電極群、９、４２…正極の集電体、１１，４３…正極のリードタブ、１２，１６，２５…外縁部、１３、４４…負極の集電体、１５，４５…負極のリードタブ、１７、４６…正極リード、１８，４７…負極リード。

Claims

外装材と、この外装材内に収納され、複数の正極、複数の負極およびこれら正極、負極間に介在されるセパレータを積層した構造の電極群と、前記複数の正極に接続された正極リードと、前記複数の負極に接続された負極リードと、前記外装材に収容された非水電解質とを備え、
前記各正極は、厚さ１０〜５０μｍの集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さのリードタブと、前記集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む正極層とを備え、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記正極リードは、前記束ねられた複数の正極のリードタブに接続され、
前記各負極は、厚さ１０〜５０μｍの集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さのリードタブと、前記集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む負極層とを有し、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記負極リードは、前記束ねられた複数の負極のリードタブに接続され、かつ
前記各正極および前記各負極の少なくとも前記集電体と前記リードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部は、前記集電体の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有することを特徴とする非水電解質電池。
外装材と、この外装材内に収納され、正極、負極およびこれら正極、負極間に介在されるセパレータを渦巻状に捲回した構造の電極群と、前記正極に接続された正極リードと、前記負極に接続された負極リードと、前記外装材に収容された非水電解質とを備え、
前記正極は、厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さの複数のリードタブと、帯状の集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む正極層とを備え、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記正極リードは、前記正極の束ねられた複数のリードタブに接続され、
前記負極は、厚さ１０〜５０μｍの帯状の集電体と、この集電体から一体的に延出され、集電体と同厚さの複数のリードタブと、この帯状の集電体の片面もしくは両面に形成された活物質を含む負極層とを備え、各リードタブが互いに接合して束ねられ、
前記負極リードは、前記負極の束ねられた複数のリードタブに接続され、かつ
前記正極および前記負極の少なくとも前記集電体と前記複数のリードタブの境界部を含む集電体部分およびリードタブ部分の外縁部は、前記集電体の厚さの１１０〜２２０％の厚さを有することを特徴とする非水電解質電池。