JP2011175913A - 積層式電池 - Google Patents

Abstract

【課題】多段に積み重ねられた積層体間で抵抗値にバラツキが生じるのを効果的に抑制することが可能な積層式電池を提供すること。
【解決手段】複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層式電池において、正負各極板から延出した正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂを正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂにそれぞれ複数枚積層した状態で接合して積層体１０Ａ、１０Ｂを構成し、２体の上記積層体１０Ａ、１０Ｂを積み重ね、各積層体１０Ａ、１０Ｂの正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂを同一の外部接続端子である電極タブ（正負極タブ）５３、５４に並列に接続して、電極タブ５３、５４と各積層体１０Ａ、１０Ｂとの間に上下２つに分岐した集電経路を形成し、上下２つの集電経路を正負極バスバー５７、５８により互いに接続する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、ロボット、電気自動車、バックアップ電源などに使用される大容量でハイレート特性を有する積層式電池に関し、特に、積層枚数が多く、多数の極板リードタブと集電端子との接続を必要とし、かつ各極板との接続抵抗を均一化した大容量のリチウムイオン電池に関する。

例えばロボットや電気自動車の電源、バックアップ電源等は、大容量でハイレート特性を有すること等が要望される。このような要望を満足するものとして、近年、高エネルギー密度を有するリチウムイオン電池が注目されている。

このようなリチウムイオン電池の電池形態としては、大別して、正負極板をセパレータを介して捲回した電極体を外装体に封入した捲回式電池と称されるものと、方形状の正極板および負極板をセパレータを介して交互に積層してなる積層電極体を外装体に収容した、積層式電池と称されるものとがある。

上記２種の電池形態のうち、後者の積層式電池における積層電極体の具体的な構成は、正極板リードタブを延出させたシート状の正極板と、負極板リードタブを延出させたシート状の負極板とを、負極板と実質的に同形状の方形状のセパレータを介して必要な数だけ積層し、各極板から延出した極板リードタブを正負極の集電端子にそれぞれ接合した構造となっている。

特開２０００−３１１６６５号公報 特開２００８−６６１７０号公報

上記特許文献１および特許文献２では、各極板から延出した極板リードタブが複数枚積層し重ねるようにして正負極の集電端子にそれぞれ超音波溶接により接合される構造となっているが、大容量でハイレートでの充放電を必要とする積層式電池の場合、大容量化のために積層枚数が増加する傾向にあり、また、集電端子は大電流を流すためには厚くなる。したがって、厚い金属板よりなる集電端子に金属箔よりなる極板リードタブを多数超音波溶接することが必要となるが、この場合、厚みの相違により、金属箔同士の溶接部よりも金属箔と金属板との溶接部の溶着性が劣悪となりやすく、溶着性が劣悪となると、各極板と集電端子との接続抵抗値が不均一となり、特にハイレートでの使用時に各極板に流れ込む電流値にバラツキを生じて、電池内で充放電状態の偏在を生じてしまい、部分的に過放電や過充電となることで、サイクル特性が低下することとなる。また、超音波溶接による溶着条件の限界を超えて過大な積層数の極板を溶接しようとすると、接合そのものが不可能となる。また、特許文献２においては多段の積層が可能となるが、集電端子から離れるほど極板は抵抗が大きくなって電流値にバラツキを生じることとなる。また、溶接部の面積が増大して電池全体の寸法が大きくなるという問題もある。

ここで、前述の捲回式電池の場合には、電極体が各１枚ずつの正極板および負極板より構成されているので、電池容量を増大させるには、各極板の長さを増大させて捲回の周回数を増加させればよく、各極板の枚数は増加させる必要はないため、上記のような電流値のバラツキは生じ難く、また、たとえ各極板に流れ込む電流値にバラツキが生じたとしても、各極板がそれぞれ１枚ものであるため、最終的にはあまり影響はない。これに対し、積層式電池の場合には、別個の極板が積層された構造となっているため、積層枚数が多くなるほど、接続部で抵抗値がばらついて各極板に入っていく電流値にバラツキが生じやすく、この結果、先に放電し終える極板とそれ以外の極板との違いが出ることになってサイクル特性が低下することとなる。

積層式電池において、上述のように溶接部の溶着性が劣悪となると、積層枚数に制約が生じることとなるため、この制約を超える積層数の極板を溶接しようとすると、制約以内の積層数で積層された積層体を一単位としてこれを更に多段に積み重ねていくようにすることが必要となる。この場合、単に各段の積層体から延出する極板リードタブを接続しただけでは、各段の積層体間で抵抗値にバラツキを生じることとなる。その結果、ハイレートでの充放電を行った際に、各段の積層体に流れ込む電流値が不均一となって、電池内で充放電状態の偏在が生じることとなり、部分的に過放電や過充電となることで、サイクル特性が低下することとなる。

本発明は、多段に積み重ねられた積層体間で抵抗値にバラツキが生じるのを効果的に抑制することが可能な積層式電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成する為に、本発明に係る積層式電池は、
複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層式電池であって、
各極板から延出した極板リードタブが正負極の集電端子にそれぞれ複数枚積層した状態で接合されて積層体が構成され、
複数の前記積層体が積み重ねられ、各積層体の集電端子が同一の外部接続端子に並列に接続されて、当該外部接続端子と各積層体との間に複数に分岐した集電経路が形成され、
前記複数の集電経路がバスバーにより互いに接続されていることを特徴とする。

本発明において、「外部接続端子」とは、各積層体の集電端子が並列に接続されて外部に導通する端子を意味するが、例えば、複数の集電端子のうちの１つと一体となったようなものであってもよい。この場合、換言すれば、外部接続端子が１つの集電端子の機能も兼ねるとも、あるいは１つの集電端子が外部接続端子の機能も兼ねるともいうことができる。

また、「集電経路」とは、外部接続端子と各積層体との間のいずれかの位置において各積層体の集電端子が互いに接合され一体化される接合部から各積層体まで延びる、複数に分岐した導通路を意味する。

また、「バスバー」とは、複数の集電経路を互いに接続してバイパスする導体を意味し、複数の集電経路同士を電気的に接続し得るものであれば任意のものを含意する。具体的には、例えば金属板、金属線等が含まれる。

積層枚数の制約を越えて極板を積層しようとすると、前述の通り、複数の積層体を積み重ねざるを得ず、この場合、必然的に各積層体を外部接続端子に並列に接続する複数の集電経路が形成されることになるが、極板の総積層枚数は一度に接合し得る範囲を超えているため、まず積層体ごとに極板リードタブを集電端子に一体に接続し、それから複数の集電端子を外部接続端子に一体に接続するという接続構造にならざるを得ない。したがって、各集電経路においては、積層体と外部接続端子との間に２点ないしそれ以上の接合部（溶接部）が必ず形成されることとなる。このとき、複数の集電経路の接続抵抗を等しくすることは困難であるから、必然的に各集電経路間で抵抗値にバラツキを生じて各積層体に流れ込む電流値が不均一となる。ここで、上記本発明の構成によれば、複数の集電経路がバスバーにより互いに接続されているので、このバスバーによって複数の集電経路をバイパスするバイパス回路が形成され、これにより、複数の集電経路における抵抗値のバラツキが吸収されて各積層体に流れ込む電流値が均一化されることとなる。

前記集電端子がレーザ溶接により外部接続端子に接続されていることが望ましい。

集電端子と外部接続端子との接続をレーザ溶接により行うようにすると、安定した溶着が可能となる。また、超音波溶接の場合にはワニ口状のホーンとアンビルとで溶接部を挟み込む必要があるが、集電端子や外部接続端子は、薄い箔とは異なってある程度の厚みを有する金属板となっており、これを挟み込むスペースを確保することは困難であるため、必然的にレーザによる外周溶接を用いることが好適である。

前記極板リードタブが超音波溶接により接合されていることが望ましい。

極板リードタブは基本的に薄い金属箔となっているので、最も安定して溶着することができる超音波溶接を用いることが好適である。

前記複数の集電経路が、前記集電端子においてバスバーにより互いに接続されていることが望ましい。

複数の集電経路同士は、電気的に接続し得る位置であればいずれの位置においてバスバーにより接続するようにしてもよいが、集電経路のうち、集電端子は金属板で構成することができる部位であるから、バスバーを接続しやすい。

前記複数の集電経路が、前記極板リードタブと集電端子との接合位置または該接合位置よりも極板に近い位置においてバスバーにより互いに接続されていることが望ましい。

上記構成によれば、複数の集電経路をより確実にバイパスすることができる。

前記積層式電池がリチウムイオン電池であることが望ましい。

高エネルギー密度を有するリチウムイオン電池を積層式電池として構成する場合、さらなる大容量化のために積層枚数が増加する傾向にあり、積層枚数が多くなるほど、積層体を多段に積み重ねていくことが必要となって複数の集電経路で抵抗値にバラツキを生じることが問題となるため、上述のような本発明による効果が一層発揮されることとなる。

前記極板リードタブと正負極の集電端子とが、端部同士で接合されていることが望ましい。

前記極板リードタブと正負極の集電端子との接合は、できるだけそれぞれの先端に近い位置同士で行うようにすると、複数の集電経路において、バスバーの接合に適する位置が１点（即ち極板リードタブと正負極の集電端子との接合点）に揃うようになってバスバーが接合しやすい。これに対し、極板リードタブと集電端子とがそれぞれの端部よりも内側に大きく入り込むように、即ち互いにより大面積で重なり合うようにして接合されるようになっていると、これにともなってバスバーを接合すべき位置も幅広となり、細幅のバスバーでは接合しきれない部分も形成されやすくなる。

前記バスバーが、前記積層体の積層方向に沿って（並行に）直線状に延びるように配置されていることが望ましい。

例えば湾曲したり屈曲したりしているバスバーを用いた場合、これを接続部に配置すると、幅方向に膨出したりして接続部の体積を増大させることともなるのに対し、上記のようにバスバーを積層体の積層方向に沿って（並行に）直線状に延びるように配置するようにすることにより、接続部の体積を最小限に抑えておくことができる。

前記積層体（１体あたり）における極板の積層枚数が５０枚以下（負極板の場合は５１枚以下）であることが望ましい。

極板リードタブを集電端子に接合する際に、極板リードタブの枚数が６０枚程度までであれば、超音波溶接により安定した溶接条件で溶接することが可能であるが、５０枚以下（負極リードタブの場合は５１枚以下）であれば、さらに安定領域となり、より安全に溶接することができる。

前記各積層体の集電端子において前記極板リードが接合される部位に、部分的に貫通部を設けることにより、集電端子不在領域と集電端子残存領域とが、前記極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向に並ぶように形成され、
前記集電端子不在領域において前記複数の極板リードタブのみが第１の接合点で接合されるとともに、前記集電端子残存領域において前記極板リードタブが前記集電端子に第２の接合点で接合されていることが望ましい。

本発明において、「極板リードタブの接続方向」とは、極板リードタブが極板から延出して集電端子に接続されるまで、該極板リードタブが延びる方向のことである。
また、「貫通部」には、集電端子の端部を、凹入したり角落ちしたりする形状となるように切欠いたものや、集電端子に孔（開口）を穿設したもの等がいずれも含まれる。なお言うまでもなく、例えば集電端子を幅方向（極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向）に全体的に横断するように切欠いたものは、集電端子を長さ方向に２つに分離あるいは短縮したものに等しく、貫通部としては成立し得ない。換言すれば、貫通部は集電端子の幅方向において必ず部分的に形成される。
また、「集電端子不在領域」とは、集電端子において、上記貫通部を設けることによって集電端子が欠落して存在しなくなっている領域のことであり、「集電端子残存領域」とは、集電端子不在領域に対し、極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向に隣接するようにして集電端子が存在する（欠落せずに残存している）領域のことである。なお、前述の通り貫通部は集電端子の幅方向において部分的に形成されるから、必然的に集電端子不在領域と集電端子残存領域とは集電端子の幅方向（即ち極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向）に並ぶように形成される。

上記構成によれば、複数の極板リードタブのみが第１の接合点で接合されることで閉回路が形成され、これにより各積層体における複数の極板の接続抵抗が均一化される。したがって、ハイレートでの充放電時にも、各積層体において各極板に流れ込む電流値にバラツキが生じることもなく、良好なサイクル特性を得ることができる。

またこのとき、第１の接合点と第２の接合点とが、極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向に沿って並ぶ集電端子不在領域および集電端子残存領域にそれぞれ配置されているので、これら第１および第２の接合点により構成される接合部の面積が、極板リードタブの接続方向に沿って増大することがなく、したがって電池寸法も増大せず体積エネルギー密度が良好なレベルに維持される。

前記第１の接合点および第２の接合点の少なくとも一方における接合が超音波溶接によりなされていることが望ましい。

上記接合は、例えば、接合対象部材を変形させるグサリ、カシメ等やネジ止め等のように、接合対象部材を機械的に接合する方法によって行うようにしても、上述の効果は発揮され、また簡易な設備で接合作業を行うことができてそのぶん電池の製造を容易かつ安価に行うことができるという利点もあるが、溶接によるほうが抵抗をより均一化できるため望ましい。
また、溶接方法としては、例えば抵抗溶接法やレーザ溶接法等も可能であるが、溶接強度等の点で超音波溶接が特に望ましい。

また、第１の接合点における接合が超音波溶接によりなされる場合には、薄い極板リードタブ同士を溶着するので（厚い集電端子が存在しない状態で溶着するので）、小さな出力で溶着することができる。この結果、溶着時の衝撃により極板リードタブが変形するのを抑制することができるので、極板リードタブ同士の密着性が向上して、接続抵抗値をより均一化することができる。

前記第１の接合点および第２の接合点の少なくとも一方における接合が複数点でなされていることが望ましい。

上記構成によれば、第１の接合点ないし第２の接合点における接合をより確実に行うことができて接続抵抗値をより均一化することができる。

前記正極板および負極板の積層枚数がそれぞれ３０枚以上であることが望ましい。

正極板および負極板の積層枚数がそれぞれ３０枚以上の場合には、集電瑞子と極板リードタブとの接合部の接合性が特に劣ることになり易いため、上述したような、複数の極板リードタブのみが第１の接合点で接合されることにより接続抵抗が均一化されるという効果が一層発揮されることになる。

本発明の積層式電池によれば、多段に積み重ねられた積層体間で抵抗値にバラツキが生じるのが効果的に抑制され、これにより、ハイレートでの充放電を行った際に、各集電経路から各積層体に流れ込む電流値が均一化されることとなってサイクル特性が向上する。

本発明の積層式電池の一部を示す図であって、同図（ａ）は正極の平面図、同図（ｂ）はセパレータの斜視図、同図（ｃ）は正極が内部に配置された袋状セパレータを示す平面図である。 本発明の積層式電池に用いる負極板の平面図である。 本発明の積層式電池に用いる積層体の分解斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる積層体の平面図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体の斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体の側面図である。 本発明の積層式電池に用いる外装体に積層電極体を挿入した状態の斜視図である。 比較例の積層式電池に用いる積層電極体の斜視図である。 本発明の積層式電池の実態配線図である。 比較例の積層式電池の回路図である。 本発明の積層式電池の回路図である。 他の例に係る積層電極体の斜視図である。 他の例に係る集電端子を示す斜視図である。 他の例に係る積層電極体の分解斜視図である。 他の例に係る積層電極体の斜視図である。 図１５の正極集電体の平面図である。 図１５の正極リードタブと正極集電端子とを溶着した状態を示す平面図である。 図１５の負極リードタブと負極集電端子とを溶着した状態を示す平面図である。 正極リードタブと正極集電端子とを溶着した状態の他の例を示す部分平面図である。 他の例に係る集電端子を示す平面図である。 他の例に係る集電端子を示す平面図である。 他の例に係る集電端子を示す平面図である。

以下、本発明を図面を参照しながら更に詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。

〔正極の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ_２を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極用スラリーを調製した後、この正極用スラリーを、正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み：１５μｍ）の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み０.１ｍｍにまで圧縮した後、図１（ａ）に示すように、幅Ｌ１＝９５ｍｍおよび高さＬ２＝１１５ｍｍを有する矩形状となるように切断して、両面に正極活物質層１ａを有する正極板１を作製した。この際、正極板１における一方短辺（図１（a）における上辺）の一方端部（図１（a）における左端部）から、幅Ｌ３＝３０ｍｍおよび高さＬ４＝２０ｍｍを有する矩形状の活物質未塗布部を延出させて正極リードタブ５１Ａとした。

〔負極の作製〕
負極活物質としての黒鉛粉末を９５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ピニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合して負極用スラリーを調製した後、この負極用スラリーを負極集電体としての銅箔(厚み：１０μｍ)の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み０．０８ｍｍにまで圧縮した後、図２に示すように、幅Ｌ７＝１００ｍｍおよび高さＬ８＝１２０ｍｍを有する矩形状となるように切断して、両面に負極活物質層２ａを有する負極板２を作製した。この際、負極板２における一方短辺（図２における上辺）の一方端部（図２における右端部）から、幅Ｌ９＝３０ｍｍおよび高さＬ１０＝２０ｍｍを有する矩形状の活物質未塗布部を延出させて負極リードタブ５２Ａとした。

〔正極板が内部に配置された袋状セパレータの作製〕
図１（ｂ）に示すように、幅Ｌ５＝１００ｍｍおよび高さＬ６＝１２０ｍｍを有する２枚の方形状のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ３ａ(厚み３０μｍ）の間に正極板１を配置した後、図１（ｃ）に示すように、セパレータ３ａの周辺部を融着部４で熱溶着して、正極板１が内部に収納・配置された袋状セパレータ３を作製した。

〔積層体の作製〕
上記正極板１が内部に配置された袋状セパレータ３を５０枚、負極板２を５１枚調製し、図３に示すように、該袋状セパレータ３と負極板２とを交互に積層した。その際、両端面部に負極板２が位置するようにした。ついで、図４に示すように、この積層体の両端面を形状保持のための絶縁テープ２６で接続して、積層体１０Ａを得た。

〔集電端子の溶接〕
図５および図６に示すように、積層された正極リードタブ５１Ａおよび負極リードタブ５２Ａのそれぞれの延出端部に、幅３０ｍｍ、厚み０．５ｍｍのアルミニウム板よりなる正極集電端子５５Ａならびに幅３０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの銅板よりなる負極集電端子５６Ａを、それぞれ超音波溶接法により接合した。

〔積層体の積み重ね〕
図５および図６に示すように、上記積層体１０Ａと同一構成のもう１個の積層体１０Ｂを作製し、これら両積層体１０Ａ、１０Ｂを、極性を合わせ互いの位置決めを行いながら上下に積み重ね、形状保持のための絶縁テープ（図示省略）で接続して、積層電極体１００を得た。
なお、以下の記述においては、これら両積層体１０Ａ、１０Ｂを特に区別するため、一方（図５および図６における上側）の積層体１０Ａ、正負極リードタブ５１Ａ、５２Ａおよび正負極集電端子５５Ａ、５６Ａを、それぞれ「第１積層体１０Ａ」、「第１正負極リードタブ５１Ａ、５２Ａ」および「第１正負極集電端子５５Ａ、５６Ａ」のように称し、他方（図５および図６における下側）の積層体１０Ｂ、正負極リードタブ５１Ｂ、５２Ｂおよび正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂを、それぞれ「第２積層体１０Ｂ」、「第２正負極リードタブ５１Ｂ、５２Ｂ」および「第２正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂ」のように称する場合もある。

〔電極タブの溶接〕
図５および図６に示すように、各積層体１０Ａ、１０Ｂの正極集電端子５５Ａ、５５Ｂ同士、ならびに負極集電端子５６Ａ、５６Ｂ同士を、それぞれ先端部を対向方向へ直角に折曲して重ね合わせ、レーザ溶接により接合した。ついで、正極集電端子５５Ａ、５５Ｂおよび負極集電端子５６Ａ、５６Ｂの先端面（接合部）に、それぞれ幅３０ｍｍ、厚み０．５ｍｍの電極タブ５３、５４（正極タブ５３：アルミニウム板、負極タブ５４：銅板）の基端部を一方面側へ直角に折曲して重ね合わせ、レーザ溶接により接合した。このレーザ溶接において、溶接部はいずれも接合部外周部の全面とした。

なお、図５およびその他の図面に示す参照符号Ｓ１は、後述する外装体６０を熱封止する際の密閉性を確保するために電極タブ５３、５４にそれぞれ幅方向に沿って帯状に固着するように成形された樹脂封止材（糊材）を指示する。

〔バスバーの接続〕
図５および図６に示すように、正極集電端子５５Ａ、５５Ｂおよび負極集電端子５６Ａ、５６Ｂに、それぞれ正極バスバー５７、負極バスバー５８を接続した。これら正負極バスバー５７、５８はいずれも、長さ６．４ｍｍ、幅１．８ｍｍ、厚さ０．３ｍｍの短冊状（長方形状）の金属板（正極バスバー５７：アルミニウム板、負極バスバー５８：銅板）で、正極集電端子５５Ａ、５５Ｂおよび負極集電端子５６Ａ、５６Ｂのそれぞれの両側縁における正極リードタブ５１Ａ、５１Ｂおよび負極リードタブ５２Ａ、５２Ｂ側端部に、レーザ溶接により接合した。このとき、正負極バスバー５７、５８の一方側長縁を正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂの一方側長縁（正負極板１、２側長縁）に揃え、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂにおける正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂとの接合部を両側から覆うようにして、一方（図では上側）の正負極集電端子５５Ａ、５６Ａと他方（図では下側）の正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂとを架橋するように、即ち積層体１０Ａ、１０Ｂの積層方向に沿って（並行に）配置した。

〔外装体への封入〕
図７に示すように、あらかじめ電極体が設置できるように成形したラミネートフィルム５９で構成した外装体６０に、上記積層電極体１００を挿入し、電極タブ５３、５４のみが外装体６０より外部に突出するよう電極タブ５３、５４がある辺を熱融着するとともに、残りの３辺の内、２辺を熱融着した。

〔電解液の封入、密封化〕
上記外装体６０の熱溶着していない１辺から、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とが体積比で３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解された電解液を注入し、最後に熱溶着していない１辺を熱溶着することにより積層式電池を作製した。

（実施例１）
実施例の積層式電池としては、上記発明を実施する為の形態で説明した積層式電池と同様に作製したものを用いた。
このようにして作製した積層式電池を、以下、本発明電池Ａ１と称す。

なお、以下の記述および図面において、上記発明を実施する為の形態ならびに図５および図６における部材ないし部位と同様の部材ないし部位には同一の符号を付し、不要な場合にはその説明を基本的に省略する。

（比較例１）
図８に示すように、正負極バスバーを接続しないようにした点以外は前記本発明電池Ａ１の場合と全て同様にして、２体の積層体２０Ａ、２０Ｂを作製し積み重ねて得た積層電極体２００を備える積層式電池を作製した。
このようにして作製した積層式電池を、以下、比較電池Ｚ１と称す。

〔本発明電池Ａ１の効果〕
１）上記本発明電池Ａ１は、５０枚の正極板１と５１枚の負極板２とが袋状セパレータ３を介して交互に積層された積層式電池であって、正負各極板１、２から延出した正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂにそれぞれ５０枚、５１枚ずつ積層した状態で接合されて積層体１０Ａ、１０Ｂが構成され、２体の上記積層体１０Ａ、１０Ｂが積み重ねられ、各積層体１０Ａ、１０Ｂの正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂが同一の外部接続端子である電極タブ（正負極タブ）５３、５４に並列に接続されて、当該電極タブ５３、５４と各積層体１０Ａ、１０Ｂとの間に上下２つに分岐した集電経路が形成され、上記上下２つの集電経路が正負極バスバー５７、５８により互いに接続された構成となっている。

上記本発明電池Ａ１においては、積層枚数の制約である５０枚（負極では５１枚）を越えて正負極板１、２を積層するために、２体の積層体１０Ａ、１０Ｂが上下に積み重ねられ、このため、各積層体１０Ａ、１０Ｂを外部接続端子である電極タブ５３、５４に並列に接続する上下２つの集電経路、即ち正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂと電極タブ５３、５４との接合部（溶接部）から各積層体１０Ａ、１０Ｂまで延びる、上下２つに分岐した導通路が形成されているが、正負極板１、２の総積層枚数は一度に接合し得る範囲である５０枚（負極では５１枚）を超えて１００枚（負極板２は１０２枚）となっているため、まず積層体１０Ａ、１０Ｂごとに正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂを正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂにそれぞれ一体に接続し、それから上下２枚の正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂを電極タブ５３、５４にそれぞれ一体に接続するという接続構造になっている。したがって、各集電経路においては、積層体１０Ａ、１０Ｂと電極タブ５３、５４との間に２点の接合部（溶接部）、即ち、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂと正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂとの接合部（溶接部）と、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂと電極タブ５３、５４との接合部（溶接部）と、の２点の接合部（溶接部）が形成されている。このとき、この接続構造のままでは、上下２つの集電経路の間には必ず接続抵抗の差が存在するから、必然的に各積層体１０Ａ、１０Ｂに流れ込む電流値が不均一となるが、上記本発明電池Ａ１の構成によれば、上下２つの集電経路が正負極バスバー５７、５８により互いに接続されているので、この正負極バスバー５７、５８によって上下２つの集電経路をバイパスするバイパス回路が形成され、これにより、上下２つの集電経路における抵抗値のバラツキが吸収されて各積層体１０Ａ、１０Ｂに流れ込む電流値が均一化されるようになっている。

図９は、本発明電池Ａ１の実態配線図である。同図において、Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ、以下に示すように、本発明電池Ａ１における各部に対応する抵抗成分を表す。
Ｒ１：第１正極集電端子５５Ａ
Ｒ２：第２正極集電端子５５Ｂ
Ｒ３：正極タブ５３
Ｒ４：第２負極集電端子５６Ｂ
Ｒ５：第１負極集電端子５６Ａ
Ｒ６：負極タブ５４

図９に示すように、本発明電池Ａ１においては、抵抗成分Ｒ３（正極タブ５３）と、第１積層体１０Ａおよび第２積層体１０Ｂのそれぞれとの間に、上下２つに分岐する導通路（以下、「第１正極集電経路」「第２正極集電経路」とも称す）が形成され、これら第１正極集電経路と第２正極集電経路とが、正極バスバー５７によりバイパスされ、一方、抵抗成分Ｒ６（負極タブ５４）と、第１積層体１０Ａおよび第２積層体１０Ｂのそれぞれとの間に、上下２つに分岐する導通路（以下、「第１負極集電経路」「第２負極集電経路」とも称す）が形成され、これら第１負極集電経路と第２負極集電経路とが、負極バスバー５８によりバイパスされている。

これに対し、比較電池Ｚ１の場合には、上記本発明電池Ａ１の構成において、第１正極集電経路と第２正極集電経路とが、正極バスバー５７によりバイパスされず、また第１負極集電経路と第２負極集電経路とが、負極バスバー５８によりバイパスされない構成となっているから、図１０に示すように、抵抗成分Ｒ１（第１正極集電端子５５Ａ）と第１積層体１０Ａと抵抗成分Ｒ５（第１負極集電端子５６Ａ）とが直列に接続され（即ち、第１正極集電経路と第１負極集電経路とが直列に接続され）、抵抗成分Ｒ２（第２正極集電端子５５Ｂ）と第２積層体１０Ｂと抵抗成分Ｒ４（第２負極集電端子５６Ｂ）とが直列に接続され（即ち、第２正極集電経路と第２負極集電経路とが直列に接続され）た回路となっている。

ここで、抵抗成分Ｒ１〜Ｒ６である比較電池Ｚ１の各部において、両端に抵抗測定機の端子を接続するようにし、測定サンプル数を３として抵抗値を測定したところ、抵抗成分Ｒ１〜Ｒ６のそれぞれの実測値に、０．０１〜０．０３ｍΩのバラツキが出た。このときの実測値から、抵抗値の最大のバラツキは、抵抗成分Ｒ１（第１正極集電端子５５Ａ）、抵抗成分Ｒ２（第２正極集電端子５５Ｂ）、抵抗成分Ｒ４（第２負極集電端子５６Ｂ）および抵抗成分Ｒ５（第１負極集電端子５６Ａ）でそれぞれ０．０５ｍΩ、０．０９ｍΩ、０．０７ｍΩおよび０．０５ｍΩとなると考えられる。さらに、このときの実測値から、比較電池Ｚ１に１２Ａの定電流を流したときの第１積層体１０Ａおよび第２積層体１０Ｂのそれぞれに流れる電流値を計算したところ、それぞれ５．８５Ａ、６．１５Ａであった。即ち、上記抵抗成分Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５における抵抗のバラツキにより、第１正負極集電経路よりも第２正負極集電経路のほうが抵抗が小さくなっており、このため、第１積層体１０Ａおよび第２積層体１０Ｂに均等に電流が流れると仮定した場合に第１積層体１０Ａに流れるはずの電流値６Ａのうち、２．５％に相当する０．１５Ａが第２積層体１０Ｂに流れ、その結果、第１積層体１０Ａよりも第２積層体１０Ｂのほうが０．３Ａだけ多く電流が流れるようになっている。

一方、上記本発明電池Ａ１の構成においては、第１正極集電経路と第２正極集電経路とが正極バスバー５７によりバイパスされるとともに、また第１負極集電経路と第２負極集電経路とが負極バスバー５８によりバイパスされることにより、図１１に示すように、抵抗成分Ｒ３（正極タブ５３）と抵抗成分Ｒ６（負極タブ５４）との間の導通路において、抵抗成分Ｒ１（第１正極集電端子５５Ａ）と抵抗成分Ｒ２（第２正極集電端子５５Ｂ）とが並列に接続され、第１積層体１０Ａと第２積層体１０Ｂとが並列に接続され、かつ、抵抗成分Ｒ４（第２負極集電端子５６Ｂ）と抵抗成分Ｒ５（第１負極集電端子５６Ａ）とが並列に接続された回路となっているので、抵抗成分Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４およびＲ５における抵抗のバラツキが吸収され、これにより第１積層体１０Ａおよび第２積層体１０Ｂに均等に電流が流れるようになっている。

２）また、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂがレーザ溶接により電極タブ５３、５４に接続されているので、安定した溶着が可能となっている。

３）また、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが超音波溶接により正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂに一体的に接合されているので、最も安定した溶着が可能となっている。

４）また、上下２つの集電経路は、いずれの位置でバスバーにより互いに接続するようにすることも可能ではあるが、上記本発明電池Ａ１においては、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂにおいて正負極バスバー５７、５８により互いに接続されており、集電経路のうち、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂは金属板（アルミニウム板ないし銅板）で構成されているから、正負極バスバー５７、５８が接続しやすくなっている。

５）特に、上下２つの集電経路が、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂと正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂとの接合位置において正負極バスバー５７、５８により互いに接続されているので、上下２つの集電経路がより確実にバイパスされている。

６）また、本発明電池Ａ１はさらなる大容量化の要望されるリチウムイオン電池を積層式電池として構成したものとなっており、上述の通り、積層枚数の制約である５０枚（負極では５１枚）を越えて正負極板１、２を積層する必要から、２体の積層体１０Ａ、１０Ｂが上下に積み重ねられ、このままでは上下２つの集電経路の間に存在する接続抵抗の差により各積層体１０Ａ、１０Ｂに流れ込む電流値が不均一となることが避けられない構成となっているので、上述のような、上下２つの集電経路を正負極バスバー５７、５８でバイパスすることにより各積層体１０Ａ、１０Ｂに流れ込む電流値が均一化されるという本発明の効果が一層発揮される構成となっている。

７）また、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂと正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂとが端部同士で接合されているので、上下２つの集電経路において、正負極バスバー５７、５８の接合に適する位置が１点（即ち正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂと正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂとの接合点）に揃っていて正負極バスバー５７、５８が接合しやすくなっている。これに対し、極板リードタブと集電端子とがそれぞれの端部よりも内側に大きく入り込むように、即ち互いにより大面積で重なり合うようにして接合されるようになっていると、これにともなってバスバーを接合すべき位置も幅広となり、一定幅のバスバーでは接合しきれない部分も形成されやすくなる。

８）また、例えば湾曲したり屈曲したりしているバスバーを用いた場合であれば、これを接続部に配置すると、幅方向に膨出したりして接続部の体積を増大させることともなるのに対し、上記本発明電池Ａ１の構成では、正負極バスバー５７、５８が、積層体１０Ａ、１０Ｂの積層方向に沿って（並行に）直線状に延びるように配置されているので、接続部の体積が最小限に抑えられている。

９）また、各積層体１０Ａ、１０Ｂ（１体あたり）における正負各極板１、２の積層枚数が５０枚（負極板は５１枚）となっているので、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂを超音波溶接により安定した溶接条件で安全に溶接することができるようになっている。

（実施例２）
図１２に示すように、外部接続端子である電極タブ６１、６２が、一方（図では上側）の正負極集電端子の機能も兼ねる構成とした点以外は前記本発明電池Ａ１の場合と全て同様にして、２体の積層体１１Ａ、１０Ｂを作製し積み重ねて得た積層電極体１１０を備える積層式電池を作製した。
このようにして作製した積層式電池を、以下、本発明電池Ａ２と称す。

上記本発明電池Ａ２の電極タブ６１、６２は、基端部が一方面側へ直角に折曲されているのは前記本発明電池Ａ１における電極タブ５３、５４の場合と同様であるが、その先端がさらに直角に折曲されて延出し、全体として側面視略Ｓ字状に屈曲した段状に構成され、その先端部に、一方（図では上側）の積層体１１Ａの正負極リードタブ５１Ａ、５２Ａが接合されている。電極タブ６１、６２の立ち上がり部（垂直片）には、他方（図では下側）の積層体１０Ｂの正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂが接合されている。

上記構成においては、電極タブ６１、６２が、一方（図では上側）の正負極集電端子と一体となっている。換言すれば、外部接続端子である電極タブ６１、６２が一方（図では上側）の正負極集電端子の機能も兼ねる構成となっているとも、あるいは、電極タブ６１、６２を外部接続端子ではなく一方（図では上側）の正負極集電端子と見做して、これが外部接続端子の機能も兼ねる構成となっているともいうことができる。

上記本発明電池Ａ２の構成によれば、電極タブ６１、６２と一方（図では上側）の正負極集電端子とが予め一体（連続する１枚の金属板）となっていることで、そのぶん溶接箇所が削減され、構成が簡略化されるとともに接続抵抗も低減されている。ただしこの場合でも、電極タブ６１、６２に他方（図では下側）の積層体１０Ｂの正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂが接合され、したがって上下２つの集電経路、即ち上下２つに分岐した導通路が形成されていることには変わりがないが、前記本発明電池Ａ１の場合と同様に、上下２つの集電経路が正負極バスバー５７、５８でバイパスされることにより各積層体１１Ａ、１０Ｂに流れ込む電流値が均一化されるようになっている。

なおこの場合、下側の集電経路は、前記本発明電池Ａ１の場合と同様に、正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂと電極タブ６１、６２との接合部（溶接部）から、正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂを経て下側の積層体１０Ｂまで延びる導通路となっているのに対し、上側の集電経路は、正負極集電端子５５Ｂ、５６Ｂと電極タブ６１、６２との接合部（溶接部）から、電極タブ６１、６２を経て上側の積層体１１Ａまで延びる導通路となっている。

（実施例３）
図１３に示すように、一方（図では下側）の集電端子にバスバーを一体的に形成するようにした点以外は前記本発明電池Ａ２の場合と全て同様にして、積層式電池を作製した。
このようにして作製した積層式電池を、以下、本発明電池Ａ３と称す。

上記本発明電池Ａ３においては、一方（図１３では下側）の正極集電端子６５Ｂの両側縁における積層体側端部（図１３では前側端部）にそれぞれ、両側へ短冊状に延出する延出片６５Ｅが一体的に形成され、これら延出片６５Ｅが、基端部で一方面側（図１３では上面側）へ直角に折曲され、その先端部が正極タブ６１の両側縁における積層体側端部（図１３では前側端部）に接合されるようになっており、負極側においてもこれと同様の構成となっている（図示省略）。この構成によれば、溶接点数を削減することができ、バスバーを別に用意することも不要である。

（実施例４）
図１４に示すように、バスバーをコの字形状に成形するようにした点以外は前記本発明電池Ａ２の場合と全て同様にして、積層式電池を作製した。
このようにして作製した積層式電池を、以下、本発明電池Ａ４と称す。

上記本発明電池Ａ４においては、正負極バスバー６６、６７が、前記本発明電池Ａ２の正負極バスバー５７、５８よりも長い短冊状（長方形状）の金属板を折曲して、前記本発明電池Ａ２の正負極バスバー５７、５８に対応する寸法・形状を有する垂直片と、該垂直片の上下両端からそれぞれ同一方向に直角に延出する水平片とが一体的に形成され、全体としてコの字形状に成形されたものとなっている。正極バスバー６６は、図１４に示すように、第１正極リードタブ５１Ａの先端部と第２正極リードタブ５１Ｂの先端部との間に、両側から水平片を挿入し、第１正極リードタブ５１Ａおよび第２正極リードタブ５１Ｂの両側縁の位置に垂直片が位置するように（即ち、上下両水平片が第１正極リードタブ５１Ａおよび第２正極リードタブ５１Ｂにそれぞれ内側から重なり、垂直片が第１正極リードタブ５１Ａの両側縁と第２正極リードタブ５１Ｂの両側縁との間に架設されるように）配置され、上下両水平片が第１正極リードタブ５１Ａおよび第２正極リードタブ５１Ｂにそれぞれ接合され、第１正極リードタブ５１Ａと第２正極リードタブ５１Ｂと両側の正極バスバー６６、６６とが、全体として長方形状の周壁（枠）状に閉じるように接続された構成となっている。第１正極リードタブ５１Ａおよび第２正極リードタブ５１Ｂには、前記本発明電池Ａ２の場合と同様にして、正極タブ６１および第２正極集電端子５５Ｂがそれぞれ接合されている。また、負極側の構成も上記正極側の構成と同様となっている。

上記本発明電池Ａ４の構成によれば、前記本発明電池Ａ２の場合に比して、組付（接合作業）がやや難しくなるものの、正負極バスバー６６、６７の上下両水平片が第１正負極リードタブ５１Ａ、５２Ａおよび第２正負極リードタブ５１Ｂ、５２Ｂにそれぞれ同様に面的に接触して接合されることから、接続部のそれぞれにおける接続抵抗を低減することができるとともに、上下の接続部間の抵抗のバラツキによる影響をより受け難い構造とすることができる。

また、前記本発明電池Ａ１のように正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂの両側縁に平板状の正負極バスバー５７、５８を接合する構成では、該正負極バスバー５７、５８の厚みのぶんだけ幅方向に突出して接続部の体積が増大することが避けられないのに対し、上記本発明電池Ａ４の構成によれば、正負極バスバー６６、６７を幅方向に突出させないように（即ち正負極リードタブ５１Ａ、５２Ａ、５１Ｂ、５２Ｂの両側縁から幅方向に突出させないように）配置して接合することができるので、接続部の体積の増大をさらに抑制することが可能となっている。

（実施例５）
図１５に示すように、正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂと正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂとの接合構造を後述のように変更した点以外は前記本発明電池Ａ１の場合と全て同様にして、２体の積層体１２Ａ、１２Ｂを作製し積み重ねて得た積層電極体１２０を備える積層式電池を作製した。
このようにして作製した積層式電池を、以下、本発明電池Ａ５と称す。

〔集電端子の溶接〕
上記本発明電池Ａ５においては、前記本発明電池Ａ１の場合と基本的に同様にして、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂに正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂを超音波溶接により接合した。

このとき、図１６に示すように、正極集電端子６３Ａ、６３Ｂにおける一端縁部の中央に、矩形状に内側へ凹入するように切欠いて幅Ｗ１＝１０ｍｍ、深さＤ１＝５ｍｍの貫通部（ブランク）６３Ｐを形成し、図１７に示すように、正極集電端子６３Ａ、６３Ｂの貫通部６３Ｐ形成端縁部と正極リードタブ５１Ａ、５１Ｂとを重ねた状態で、まず、貫通部６３Ｐ内に位置する溶接点（以下、中央溶接点と称す）３２Ｍで５０枚の正極リードタブ５１Ａ、５１Ｂのみを超音波溶接法により接合し、ついで、上記中央溶接点３２Ｍに対し幅方向に沿って一方側（図１７では左側）に隣り合う溶接点（以下、左側溶接点と称す）３２Ｌならびに他方側（図１７では右側）に隣り合う溶接点（以下、右側溶接点と称す）３２Ｒでそれぞれ、５０枚の正極リードタブ５１Ａ、５１Ｂと正極集電端子６３Ａ、６３Ｂとを超音波溶接法により接合するようにした。

一方、図１８に示すように、負極集電端子６４Ａ、６４Ｂにおいても、上記正極集電端子６３Ａ、６３Ｂの場合と全く同様にして、貫通部６４Ｐを形成し、中央溶接点３３Ｍで５１枚の負極リードタブ５２Ａ、５２Ｂのみを超音波溶接法により接合し、ついで、左側溶接点３３Ｌおよび右側溶接点３３Ｒでそれぞれ、５１枚の負極リードタブ５２Ａ、５２Ｂと負極集電端子６４Ａ、６４Ｂとを超音波溶接法により接合するようにした。

このときの溶接条件を下記表１に示す。

（比較例２）
図１９に示すように、正極集電端子４５Ａ、４５Ｂに貫通部を形成せず、該正極集電端子４５Ａ、４５Ｂの一端縁部において幅方向に並ぶ３点の溶接点４６で５０枚の正極リードタブ４１Ａ、４１Ｂと正極集電端子４５Ａ、４５Ｂとを超音波溶接法により接合するとともに、正極板４０１と正極集電端子４５Ａ、４５Ｂとの中間において幅方向に並ぶ３点の溶接点４７で５０枚の正極リードタブ４１Ａ、４１Ｂのみを超音波溶接法により接合し、一方、この接合構造と全く同様の接合構造により負極集電端子と負極リードタブとを接合するようにした（図示省略）。これらの点以外は前記本発明電池Ａ５の場合と全て同様にして、積層式電池を作製した。
このようにして作製した積層式電池を、以下、比較電池Ｚ２と称す。

〔本発明電池Ａ５の効果〕
上記本発明電池Ａ５は、正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂにおいて正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが接合される部位に、部分的に貫通部６３Ｐ、６４Ｐを設けることにより、正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂが欠落して存在しない矩形状の集電端子不在領域と、該集電端子不在領域（貫通部６３Ｐ、６４Ｐ）に対し両側にそれぞれ隣接するようにして正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂが残存する矩形状の集電端子残存領域とが、上記正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂの接続方向に対し垂直な方向（幅Ｌ３、Ｌ９方向）に並ぶように形成され、上記集電端子不在領域において上記５０枚ないし５１枚の正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂのみが第１の接合点である中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍで接合されるとともに、上記集電端子残存領域において上記正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが上記正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂに第２の接合点である左側溶接点３２Ｌ、３３Ｌおよび右側溶接点３２Ｒ、３３Ｒでそれぞれ接合された構成となっている。

上記本発明電池Ａ５の構成によれば、５０枚ないし５１枚の正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂのみが第１の接合点である中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍでそれぞれ接合されることで閉回路が形成されており、これにより、積層体１２Ａ、１２Ｂの各１体内における５０枚ないし５１枚の正負極板１、２の接続抵抗が均一化されている。したがって、ハイレートでの充放電時にも正負極板１、２の１枚毎に流れ込む電流値にバラツキが生じることもなく、良好なサイクル特性が得られるようになっている。

またこのとき、第１の接合点である中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍと第２の接合点である左側溶接点３２Ｌ、３３Ｌおよび右側溶接点３２Ｒ、３３Ｒとが、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂの接続方向に対し垂直方向すなわち幅Ｌ３、Ｌ９方向に沿って並ぶ集電端子不在領域および集電端子残存領域にそれぞれ配置されているので、これら第１および第２の接合点により構成される接合部の面積、即ち中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍ、左側溶接点３２Ｌ、３３Ｌおよび右側溶接点３２Ｒ、３３Ｒの占有面積が、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂの接続方向に沿って増大せずに最小限に収まっており、したがって電池寸法も増大することなく体積エネルギー密度が良好なレベルに維持されている。これに対し、比較電池Ｚ２においては、正極リードタブ４１Ａと正極集電端子４５Ａとが接合される３点の溶接点４６と、正極リードタブ４１Ａのみが接合される３点の溶接点４７とが、幅方向に沿って２列に並ぶように配置されており、したがってそのぶん、これら溶接点４６、４７の占有面積が正極リードタブ４１Ａの接続方向に沿って増大して本発明電池Ａ５の場合よりも大となっている。

また、第１の接合点である中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍ、ならびに、第２の接合点である左側溶接点３２Ｌ、３３Ｌおよび右側溶接点３２Ｒ、３３Ｒの双方における接合が超音波溶接によりなされている。第１の接合点ないし第２の接合点における接合は、例えば、グサリ、カシメ等やネジ止め等のような機械的接合法によって行うようにしてもよく、これによれば簡易な設備で接合作業を行うことができてそのぶん電池の製造を容易かつ安価に行うことができるという利点もあるが、本発明電池Ａ５では溶接による接合としているので抵抗がより均一化されている。また、溶接方法としては、例えば抵抗溶接法やレーザ溶接法等も可能であるが、本発明電池Ａ５では超音波溶接としているので、溶接強度等の点で特に望ましいものとなっている。

また、第１の接合点である中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍにおいては、薄い正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ同士が超音波溶接により溶着され、厚い正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂが存在しない状態で溶着されているので、表１に示すように、第２の接合点でのエネルギー量５０Ｊに対し、第１の接合点ではエネルギー量３０Ｊと、小さな出力で溶着することができるようになっている。この結果、溶着時の衝撃により正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂが変形するのが抑制されているので、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ同士の密着性が向上して、接続抵抗値がより均一化されている。

また、第２の接合点における接合が、左側溶接点３２Ｌ、３３Ｌと右側溶接点３２Ｒ、３３Ｒとの複数点（２点）でなされているので、第２の接合点における接合がより確実になされて接続抵抗値がより均一化されている。

また、本発明電池Ａ５はリチウムイオン電池を積層式電池として構成したものとなっており、積層体１２Ａ、１２Ｂの各１体あたり、正極板１が５０枚、負極板２が５１枚と積層枚数が多くなっているので、従来の構成によっては接続抵抗のバラツキが生じやすく、したがって上述のような接続抵抗の均一化、電池寸法の縮小といった効果が一層発揮される構成となっている。

また、積層体１２Ａ、１２Ｂの各１体あたりの正極板および負極板の積層枚数がそれぞれ３０枚以上の場合には、集電瑞子と極板リードタブとの接合部の接合性が特に劣ることになり易いため、正極板１および負極板２がそれぞれ５０枚、５１枚となっている本発明電池Ａ５では特に、上述のような接続抵抗の均一化、電池寸法の縮小といった効果が一層発揮されるようになっている。

〔その他の事項〕
（１）上記本発明電池Ａ１においては、正極バスバー５７としてアルミニウム板、負極バスバー５８として銅板がそれぞれ用いられているが、バスバーとしては、複数の集電経路同士を電気的に接続し得るものであれば任意のものが使用でき、例えば上記のような金属板以外にも、金属線等であってもよい。ただし、なるべく電気抵抗が低いものであることが望ましく、特に、上記本発明電池Ａ１におけるように、少なくとも集電端子と同一の材質（例えば正極の場合はアルミニウム、負極の場合は銅またはニッケルとする等）よりなるものであることが望ましい。

また、電気抵抗の観点からはバスバーの断面積はなるべく大きいほうがよいが、占有スペースの観点からはあまり大でないほうがよく、したがって、材質にもよるが例えば上述のようにアルミニウム、銅またはニッケルの場合、断面積としては約０．５〜１．０ｍｍ²程度であることが望ましい。また、例えば同一断面積であっても、接続抵抗や占有スペース、納まり等の観点からは金属線よりは金属板のほうが望ましい。

また、例えば、間隔をおいて配置された集電端子の間に金属等の導電性材料を充填することによっても、複数の集電経路を互いに接続してバイパスすることが可能ではあるが、作製の容易性等の点からは上述のようにバスバーを接合する構造とすることが望ましい。

（２）バスバーは、複数の集電経路同士を電気的に接続し得る位置であればいずれの位置に配置してもよいが、上記本発明電池Ａ１におけるように、正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂに、特に、正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂと正負極集電端子５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂとの接合位置に正負極バスバー５７、５８を配置、接合することが望ましい。ただし、例えば、正負極リードタブと正負極集電端子との接合位置よりも正負極板に近い位置、即ち正負極リードタブのみが存在する位置（正負極集電端子と重なり合っていない位置）にバスバーを配置、接合するようにしても、複数の集電経路を効果的にバイパスすることができる（図示省略）。

（３）上記本発明電池Ａ１においては、２個の積層体１０Ａ、１０Ｂが上下２段に積み重ねられているが、積層体は何段に積み重ねるようにしてもよい。ただし、バスバーで接続することによって積層体間の接続抵抗を十分かつ確実に均一化する上では積層体の段数ができるだけ少ないほうがよく、例えば３段以下、特に好適には２段とすることが望ましい。

（４）上記本発明電池Ａ１〜Ａ３においては、ラミネートフィルム５９で構成した外装体６０が用いられていたが、外装体としては、ラミネートフィルムよりなるもの以外にも、例えば金属板で構成されるもの（電池缶）等であってもよい。

（５）上記本発明電池Ａ５においては、正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂに矩形状に内側へ凹入する貫通部（以下、凹入貫通部とも称す）６３Ｐ、６４Ｐが形成されているが、貫通部としてはこれ以外にも、例えば図２０に示すような孔（開口）状の貫通部（以下、孔状貫通部とも称す）３４Ｐ、図２１に示すような角落ち状の貫通部（以下、角落状貫通部とも称す）３５Ｐ等も可能である。

図２０に示す孔状貫通部３４Ｐは、集電端子３４における一端縁部の中央に、矩形状（横長の長方形状）の孔（開口）を穿設することにより形成されている。この孔状貫通部３４Ｐが形成された集電端子３４には、上記凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐが形成された本発明電池Ａ５の正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂの場合と全く同様にして極板リードタブが接合される。
この場合、孔状貫通部３４Ｐを設けることにより、中央に集電端子３４が欠落して存在しない矩形状の集電端子不在領域と、該集電端子不在領域（孔状貫通部３４Ｐ）に対し両側にそれぞれ隣接するようにして集電端子３４が残存する矩形状の集電端子残存領域とが、極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向（幅方向）に並ぶように形成され、中央の集電端子不在領域（孔状貫通部３４Ｐ）において複数枚の極板リードタブのみが第１の接合点で接合されるとともに、両側の集電端子残存領域において極板リードタブが集電端子３４に第２の接合点でそれぞれ接合される。

図２１に示す角落状貫通部３５Ｐは、集電端子３５における一端縁部の両端部すなわち隣り合う１組の角部を矩形状（横長の長方形状）に切欠くようにして角落ちさせることにより形成されている。この角落状貫通部３５Ｐが形成された集電端子３５に極板リードタブを接合する場合には、両側の角落状貫通部３５Ｐの間に形成された中央の突起部３５Ｅに第２の接合点が位置し、該第２の接合点に対し幅方向に沿って両側に隣り合う角落状貫通部３５Ｐ内に第１の接合点が位置することとなり、両側の第１の接合点で接合を行った後、中央の第２の接合点で接合を行うようにする。
即ちこの場合、角落状貫通部３５Ｐを設けることにより、両端部に集電端子３５が欠落して存在しない矩形状の集電端子不在領域と、該両側の集電端子不在領域（角落状貫通部３５Ｐ）に対し中央側に隣接するようにして集電端子３５が残存する矩形状の集電端子残存領域（突起部３５Ｅ）とが、極板リードタブの接続方向に対し垂直な方向（幅方向）に並ぶように形成され、両側の集電端子不在領域（角落状貫通部３５Ｐ）において複数枚の極板リードタブのみが第１の接合点でそれぞれ接合されるとともに、中央の集電端子残存領域（突起部３５Ｅ）において極板リードタブが集電端子３５に第２の接合点で接合される。

上記凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐ、孔状貫通部３４Ｐおよび角落状貫通部３５Ｐのいずれの場合にも、第２の接合点では厚い集電端子と極板リードタブとが接合されるため、先にこの第２の接合点で接合を行うと第１の接合点で極板リードタブのみを接合することが困難となるので、まず第１の接合点で極板リードタブのみを接合してから、第２の接合点で集電端子と極板リードタブとを接合するようにする。

上記凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐ、孔状貫通部３４Ｐおよび角落状貫通部３５Ｐのうち、接合の容易性の点では、凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐと角落状貫通部３５Ｐとがほぼ同等であり、これに比して孔状貫通部３４Ｐがやや劣るものとなっている。また、形成の容易性（加工性）の点では、凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐ、角落状貫通部３５Ｐ、孔状貫通部３４Ｐの順で優れるものとなっている。

（６）上記凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐ、孔状貫通部３４Ｐおよび角落状貫通部３５Ｐの構成では、１箇所または２箇所の集電端子不在領域と、２箇所または１箇所の集電端子残存領域との、計３領域が幅方向に１列に並ぶように配置されるが、例えば図２２に示すように、集電端子不在領域と集電端子残存領域とが１箇所ずつ、計２領域が幅方向に並ぶように配置される構成としてもよい。同図に示す例では、集電端子３６における一端縁部の一方側半部を矩形状（横長の長方形状）に切欠くようにして貫通部３６Ｐが形成され、該貫通部３６Ｐに隣接して突起部３６Ｅが形成されて、当該端部が全体として鉤形状に成形されており、貫通部３６Ｐ内に第１の接合点が位置し、該第１の接合点に対し幅方向に沿って側方に隣り合うように、突起部３６Ｅ上に第２の接合点が位置するようになっている。この構成によれば、溶接点数を削減することができるが、集電端子不在領域（第１の接合点）および集電端子残存領域（第２の接合点）の配置が左右非対称となって偏りが生じる難点がある。これに対し、上記凹入貫通部６３Ｐ、６４Ｐ、孔状貫通部３４Ｐおよび角落状貫通部３５Ｐの構成ではいずれも、集電端子不在領域と集電端子残存領域とが左右対称に配置されるため、バランスの点でより好ましい。

（７）上記本発明電池Ａ５においては、正極集電端子６３Ａ、６３Ｂをアルミニウム板、負極集電端子６４Ａ、６４Ｂを銅板でそれぞれ構成しているが、これらをニッケル板で構成しても良い。このように両集電端子に同一素材のものを用いれば、電池の生産コストが低減できる。またこの場合、異種金属同士（なぜなら、正極リードタブ５１Ａ、５１Ｂはアルミニウム、負極リードタブ５２Ａ、５２Ｂは銅から構成されている）の溶接となるため、溶接部の溶着性が悪くなり、両極板と両端子との間の接続抵抗値にバラツキを生じるという問題が一層顕在化するので、上記本発明電池Ａ５の特徴構成、即ち、集電端子不在領域（貫通部６３Ｐ、６４Ｐ）と集電端子残存領域とを形成し、集電端子不在領域において正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂのみを第１の接合点（中央溶接点３２Ｍ、３３Ｍ）で接合するとともに、集電端子残存領域において正負極リードタブ５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂを正負極集電端子６３Ａ、６３Ｂ、６４Ａ、６４Ｂに第２の接合点（左側溶接点３２Ｌ、３３Ｌおよび右側溶接点３２Ｒ、３３Ｒ）でそれぞれ接合する構成が特に有用となる。

（８）正極活物質としては、上記コバルト酸リチウムに限定されるものではなく、コバルト−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−コバルト等のコバルト、ニッケル或いはマンガンを含むリチウム複合酸化物や、スピネル型マンガン酸リチウム等でも構わない。

（９）負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛以外にも、グラファイト・コークス・酸化スズ・金属リチウム・珪素・及びそれらの混合物等、リチウムイオンを挿入脱離できうるものであれば構わない。

（１０）電解液としても特に本実施例で示したものに限定されるものではなく、リチウム塩としては例えばＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２,ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２，ＬｉＰＦ_６―ｘ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋１）_ｘ[但し、１＜ｘ＜６、ｎ＝１又は２]等が挙げられ、これらの１種もしくは２種以上を混合して使用できる。支持塩の濃度は特に限定されないが、電解液１リットル当り０．８〜１．８モルが望ましい。また、溶媒種としては上記ＥＣやＭＥＣ以外にも、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。

本発明は、例えばロボットや電気自動車等に搭載される動力、バックアップ電源などの高出力用途の電源に好適に適用することができる。

１０Ａ、１０Ｂ：積層体
５１Ａ、５１Ｂ：正極リードタブ（極板リードタブ）
５２Ａ、５２Ｂ：負極リードタブ（極板リードタブ）
５３：正極タブ（電極タブ；外部接続端子）
５４：負極タブ（電極タブ；外部接続端子）
５５Ａ、５５Ｂ：正極集電端子
５６Ａ、５６Ｂ：負極集電端子
５７：正極バスバー
５８：負極バスバー

Claims (6)

1. 複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層式電池であって、
   各極板から延出した極板リードタブが正負極の集電端子にそれぞれ複数枚積層した状態で接合されて積層体が構成され、
   複数の前記積層体が積み重ねられ、各積層体の集電端子が同一の外部接続端子に並列に接続されて、当該外部接続端子と各積層体との間に複数に分岐した集電経路が形成され、
   前記複数の集電経路がバスバーにより互いに接続されていることを特徴とする積層式電池。
2. 前記集電端子がレーザ溶接により外部接続端子に接続されている、請求項１に記載の積層式電池。
3. 前記極板リードタブが超音波溶接により接合されている、請求項１または請求項２に記載の積層式電池。
4. 前記複数の集電経路が、前記集電端子においてバスバーにより互いに接続されている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層式電池。
5. 前記複数の集電経路が、前記極板リードタブと集電端子との接合位置または該接合位置よりも極板に近い位置においてバスバーにより互いに接続されている、請求項１から請求項４のいずれかに記載の積層式電池。
6. 前記積層式電池がリチウムイオン電池である、請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層式電池。

Images