JP2012054029A - 積層式電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】集電部を容易かつ確実に位置決めすることができるとともに、積層電極体を容易にかつ精度よく作製することが可能な積層式電池を提供すること。
【解決手段】積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12をそれぞれ、積層電極体10の積層方向における一方側(上端側)に寄せるようにして集束し、この集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体10の積層方向における他方側(下端側)に向けて折り曲げ、積層電極体10を、絶縁性を有する絶縁シート5で積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定し、絶縁シート5の一部(挿入片55)を、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部と積層電極体10との間に挿入するとともに、絶縁シート5の一部(外被片51)で、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部を外側から覆う。
【選択図】 図8
【解決手段】積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12をそれぞれ、積層電極体10の積層方向における一方側(上端側)に寄せるようにして集束し、この集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体10の積層方向における他方側(下端側)に向けて折り曲げ、積層電極体10を、絶縁性を有する絶縁シート5で積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定し、絶縁シート5の一部(挿入片55)を、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部と積層電極体10との間に挿入するとともに、絶縁シート5の一部(外被片51)で、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部を外側から覆う。
【選択図】 図8
Description
本発明は、積層式電池に関し、特に、ロボット、電気自動車等の電源、バックアップ電源等として使用される大容量の積層式電池に関する。
近年、電池は、携帯電話、ノートパソコン、PDA等の移動情報端末の電源のみならず、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ようになってきており、さらなる高容量化が要求されるようになってきている。このような要求に対し、リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような駆動電源として広く利用されている。
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、渦巻状の電極体を外装体に封入した渦巻式のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を外装缶またはラミネートフィルムを溶着することにより作製したラミネート外装体に封入した積層式のもの(積層タイプの角型リチウムイオン電池)とがある。
これらリチウムイオン電池のうち、積層式電池の積層電極体の具体的な構成は、正極集電タブを延出させたシート状の正極板と、負極集電タブを延出させたシート状の負極板とを、セパレータを介して必要な数だけ積層するような構成である。
上記リチウムイオン電池においては、例えば特許文献1に開示されているように、電極体を絶縁材からなる上面開口の電極体カバーで被覆し、これにより、外装体である電池缶内に電極体を挿入しやすくしたり、電池缶内において電極タブを確実に絶縁することができるようにしたりすることがなされている。また、特許文献1には、電極体カバーの開口上面に電極タブの弛み部分を電極体の蓋体側の端面に沿わせるための案内片を形成し、これにより、電極タブの弛み部分が電池組立時に電極体の蓋体側の端面に沿って配設されて電池缶内で短絡することなく確実に絶縁されるようにすることも開示されている。
また、特許文献2には、ラミネート外装体の内側面と積層電極体との間の空間内にスペーサを配置し、これにより集電タブと集電端子との位置決めを行うようにすることが開示されている。
ところで、積層式電池においては、各極板から延出した正負極集電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。
そこで、特許文献3に開示されているように、正負極集電タブを正負極集電端子に接合するのとは別に、集電端子と極板との間の位置、即ち集電タブのみが存在する位置で、積層された集電タブ同士を超音波溶接等により接合し、これにより極板と集電端子との接続抵抗値を均一化して各極板に流れ込む電流値にバラツキを生じるのを抑制することがなされている(本明細書においては、このような接続構造を「2段階接続構造」とも称す)。
ところが、積層式電池においては、特に大容量の充放電を必要とする場合、電池をできるだけ高エネルギー密度とするため、積層電極体を外装体になるべく効率よく収容する必要があるが、上記2段階接続構造とすると、集電端子と極板との間に集電タブのみの接合部を確保する必要があるため、必然的にその分だけ集電タブが長くならざるを得ず、そのままでは集電タブの占有スペースが増大して電池の体積エネルギー密度を低下させることとなってしまう。そこで、上記2段階接続構造とする場合、積層された正負極集電タブを、積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束し、この集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げるようにし、これにより集電タブを全体として延出途上で折り畳んで延出方向に短縮することによって、集電タブの占有スペースの増大を抑制するようにしている。また、たとえ上記2段階接続構造としない場合であっても、上記のように集電タブを折り曲げ構造とすることにより、集電タブの占有スペースを低減することができる。換言すれば、上記のような集電タブの折り曲げ構造は、集電タブの占有スペースをなるべく節減する上でいずれの場合にも有効なものであるが、必然的に集電タブの占有スペースが長さ方向に増大する2段階接続構造の場合に特に有効なものである。
上記のように集電タブを折り曲げ構造とした場合には特に、集電タブが折り曲げ部で不安定となってグラつきやすく、また折り曲げられた集電タブが元に戻ろうとする力が働くこともあって、集電部が容易に動いて所定の位置に定まり難く、これによって集電タブの位置がずれたり、封止性が劣悪となったり、あるいは端子部の破壊が生じたりしやすいという問題がある。従来はこの集電部をテープで固定するようにしているが、これによっては正確に位置決めすることも難しく、また作業も煩瑣となっている。
また、積層式電池における積層電極体は、正極板とセパレータと負極板とを交互に積層していき、最後に全体をテープで固定するようにして作製しているが、上述の集電部もあわせ、このテープによる固定作業が手間を要し、また、積層作業は機械により正確に位置決めしながら行ったとしても、テープによる固定作業で位置ズレが生じやすく、精度を確保するのが容易ではなかった。
特許文献1ないし2には、集電タブを折り曲げ構造とすることは開示されておらず、したがって上述の、特に折り曲げ構造にともなう集電部の位置決めにおける問題を解決するための方策も、なんら考慮されてはいない。
上記の点に鑑み、本発明は、集電部を容易かつ確実に位置決めすることができるとともに、積層電極体を容易にかつ精度よく作製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、
正極集電タブが延出する複数枚の正極板と負極集電タブが延出する複数枚の負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体を備える積層式電池であって、
積層された正極集電タブおよび負極集電タブがそれぞれ、前記積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げられており、
前記積層電極体が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定され、
前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入されるとともに、前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆うことを特徴とする。
正極集電タブが延出する複数枚の正極板と負極集電タブが延出する複数枚の負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体を備える積層式電池であって、
積層された正極集電タブおよび負極集電タブがそれぞれ、前記積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げられており、
前記積層電極体が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定され、
前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入されるとともに、前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆うことを特徴とする。
本発明において、「積層電極体をその積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定する」とは、例えば積層電極体が六面体である場合、積層方向における両端面と、これ以外の4面のうちの対向する2面とにより構成される計4面を、一周するように筒状に包囲するようにして絶縁シートで被覆して固定することを意味し、残りの2面は開放するようにしても、あるいは少なくとも1面を閉塞するようにしてもよい。
上記本発明の構成によれば、正負極集電タブの折り曲げ部が内外から絶縁シートの一部によって挟持されるような体勢に保持されることとなり、これにより集電部が所定の位置に正確かつ確実に位置決めして保持され、集電部の体勢も所定の体勢に正確かつ確実に保持すなわち整形されることとなる。またこのとき、集電部の位置決めおよび整形が、積層電極体を積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆する絶縁シートの一部を用いてなされるので、集電部が安定して強固に支持されるとともに、絶縁シートで積層電極体を全体的に被覆するのと一体的にすなわち一時に集電部の位置決めおよび整形を行うことができ、例えばテープで局部的に固定する場合に比して、作業を容易かつ簡便に、しかも正確に行うことができる。
また、積層電極体が絶縁シートで積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定されるので、積層電極体の複数個所をテープで固定する場合とは異なって一度に全体を固定することができ、したがって作業が容易かつ簡便であり、また、テープで固定する場合のような位置ズレも生じ難く、したがって容易に精度を確保することができる。さらにまた、テープで固定する場合とは異なって、積層電極体の作製工程の全体を機械によって行うことも可能となる。
また、積層電極体が絶縁シートにより積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆されることにより、積層電極体の絶縁性を良好とすることができ、特に、集電部が内外から絶縁シートの一部で挟持されるような体勢に保持されることによって、集電部における絶縁性を良好とすることができる。
前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入される前記絶縁シートの一部が、前記絶縁シートの他の部位よりも厚さが大となっていることが望ましい。
上記構成によれば、正負極集電タブの折り曲げ部が、より厚みのある絶縁シートにより内側から支持されることとなり、したがって集電部の位置決めおよび整形をより容易かつ確実に行うことができる。
前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆う前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも長く延出していることが望ましい。
上記構成によれば、集電部における金属部分をより確実に絶縁シートで覆うことができる。
上記絶縁シートの一部は、正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも0.5〜1mm程度長く延出していることが望ましい。上記絶縁シートの一部の延出長さと正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出長さとの差が0.5mm以上であると、集電部における金属部分をより確実に絶縁シートで覆う効果を確保することができ、一方、1mm以下であると、例えば、絶縁シートの一部の延出長さが過大となってその延出端部がラミネート外装体のシール部に一緒に挟み込まれたりする、といった不具合も生じ難い。
前記絶縁シートにおける継ぎ目部の少なくとも一部にフラップが形成され、該フラップを重ね合わせて接合することにより該継ぎ目部の少なくとも一部が接合されることが望ましい。
上記構成によれば、絶縁シートにおける継ぎ目部の少なくとも一部を容易かつ確実に接合することができる。
前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容されていることが望ましい。
外装体としては、例えば電池缶や、ラミネートフィルムを溶着することにより作製したラミネート外装体等がいずれも使用できるが、電池缶の場合にはそれ自体が一定の形状保持性(剛性)を有しているため、この電池缶に対して正負極集電タブを固定して集電部を構成することにより、集電部の位置決めも整形もなされ、外力を受けたりしても集電部の位置や体勢がずれたりすることも生じ難いのに対し、ラミネート外装体等のような可撓性を有する外装体の場合には、それ自体に形状保持性(剛性)がないため、外装体以外で集電部の位置決めおよび整形を行う必要があるとともに、外力を受けたりすると集電部の位置や体勢がずれたりしやすく、したがって絶縁シートの一部で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明の構成が特に有効である。特に、電極体をラミネート外装体内に配置し、ラミネート外装体を集電端子を介した状態で熱溶着する際(即ち、ラミネート外装体を熱溶着封止する際)の電極端子及び集電構造の位置決めが重要であり、この点で、絶縁シートの一部で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明の構成が特に有効である。
また、ラミネートフィルムは、金属箔(アルミニウム箔)の両面を樹脂でコーティングした構造を有する絶縁体となっているため、ラミネート外装体を用いた場合には、通常は積層電極体との間の絶縁は不要となっている。ところが、ラミネート外装体は特に角部等で樹脂コーティングが剥離したりすることもあるため、完全な絶縁体とはなっていない場合がある。したがって、絶縁性を有する絶縁シートで積層電極体を実質的に全体的に被覆するようにした本発明の構成が絶縁性の確保の観点から特に有効である。
集電部に形成される空隙の少なくとも一部を充填するスペーサを備えることが望ましい。
可撓性を有する外装体に積層電極体が収容される構成においては、通常、電解液を電極体の内部まで十分に浸透させるために外装体の内部を真空引きしながら封止(減圧封止)することがなされている。この際に、電極体と外装体との間、特に集電部には隙間が形成されやすく、この隙間の形成部分で、真空引きにともなう内圧変化により外装体に皺や歪みが発生するという問題があった。そこで、上記のように、集電部に形成される空隙がスペーサによって充填されることにより、真空引きにともなう外装体の皺や歪みの発生を抑止することができる。
前記絶縁シートに通液口が形成されていることが望ましい。
上記構成によれば、絶縁シート内への電解液の進入をより容易とすることができる。
前記積層電極体が、絶縁シートで被覆して固定された後、該絶縁シートが熱収縮させることにより、圧力を掛けて固定されていることが望ましい。
上記構成によれば、積層電極体を絶縁シートで被覆して固定した後、該絶縁シートを加熱して熱収縮させることにより、積層電極体に圧力を掛けた状態で固定することが可能となり、したがって積層電極体をより強固に安定して固定することができる。
本発明によれば、積層式電池において、集電部を容易かつ確実に位置決めすることができるとともに、積層電極体を容易にかつ精度よく作製することが可能となる。
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LiCoO2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、加熱することにより溶剤を除去し、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=85mm、高さL2=85mmに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における幅L1方向に延びる一辺の一方端部(図1(a)では左端部)から幅L3=30mm、高さL4=20mmの活物質未塗布部を延出させて正極集電タブ11とした。
正極活物質としてのLiCoO2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、加熱することにより溶剤を除去し、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=85mm、高さL2=85mmに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における幅L1方向に延びる一辺の一方端部(図1(a)では左端部)から幅L3=30mm、高さL4=20mmの活物質未塗布部を延出させて正極集電タブ11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、加熱することにより溶剤を除去し、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=90mm、高さL8=90mmに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の幅方向に延びる一辺において上記正極板1の正極集電タブ11形成側端部と反対側となる端部(図2では右端部)から幅L9=30mm、高さL10=20mmの活物質未塗布部を延出させて負極集電タブ12とした。
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、加熱することにより溶剤を除去し、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=90mm、高さL8=90mmに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の幅方向に延びる一辺において上記正極板1の正極集電タブ11形成側端部と反対側となる端部(図2では右端部)から幅L9=30mm、高さL10=20mmの活物質未塗布部を延出させて負極集電タブ12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=90mmおよび高さL6=94mm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の正極集電タブ11が突出する辺以外の3辺を融着部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。
図1(b)に示すように、幅L5=90mmおよび高さL6=94mm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の正極集電タブ11が突出する辺以外の3辺を融着部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。
〔絶縁シートの作製〕
厚さ0.2mmのポリプロピレン(PP)製シートを用いて、図3に示す絶縁シート5を作製した。同図に示すように、絶縁シート5においては、縦L11=11mm、横L12=90mmの外被片51、縦L13=94mm、横L12=90mmの上壁部52、縦L14=11mm、横L12=90mmの奥壁部53、縦L15=L13=94mm、横L12=90mmの下壁部54および縦L16=10.5mm、横L12=90mmの挿入片55が縦にこの順に連続して形成されている。下壁部54の両側縁からは横幅L17=L14=11mmの側壁片56がそれぞれ延出し、さらに各側壁片56における前側端縁(図3では下端縁)からは、縦L16=10.5mm、横L17=L14=11mmで挿入片55に対向する端縁が組み立てやすいように斜辺状とされた前側フラップ57がそれぞれ延出し、奥側端縁(図3では上端縁)からは、縦L14=11mm、横L17=L14=11mmで奥壁部53に対向する端縁が組み立てやすいように斜辺状とされた奥側フラップ58がそれぞれ延出している。外被片51の外側端縁(図3では上端縁)における中央部には、横幅L18=30mmで台形状にやや先細りしながら外側へ延出する固定片59が形成されている。該固定片59には、両端距離L19=12mmで左右2箇所に、U字形状に切り込みを入れることにより小片を引き起こし得るように構成されたハトメ部59Fが設けられており、該ハトメ部59Fに対応して、下壁部54の外側端縁(図3では下端縁)近傍における中央部に、スリット54Fが設けられている。
厚さ0.2mmのポリプロピレン(PP)製シートを用いて、図3に示す絶縁シート5を作製した。同図に示すように、絶縁シート5においては、縦L11=11mm、横L12=90mmの外被片51、縦L13=94mm、横L12=90mmの上壁部52、縦L14=11mm、横L12=90mmの奥壁部53、縦L15=L13=94mm、横L12=90mmの下壁部54および縦L16=10.5mm、横L12=90mmの挿入片55が縦にこの順に連続して形成されている。下壁部54の両側縁からは横幅L17=L14=11mmの側壁片56がそれぞれ延出し、さらに各側壁片56における前側端縁(図3では下端縁)からは、縦L16=10.5mm、横L17=L14=11mmで挿入片55に対向する端縁が組み立てやすいように斜辺状とされた前側フラップ57がそれぞれ延出し、奥側端縁(図3では上端縁)からは、縦L14=11mm、横L17=L14=11mmで奥壁部53に対向する端縁が組み立てやすいように斜辺状とされた奥側フラップ58がそれぞれ延出している。外被片51の外側端縁(図3では上端縁)における中央部には、横幅L18=30mmで台形状にやや先細りしながら外側へ延出する固定片59が形成されている。該固定片59には、両端距離L19=12mmで左右2箇所に、U字形状に切り込みを入れることにより小片を引き起こし得るように構成されたハトメ部59Fが設けられており、該ハトメ部59Fに対応して、下壁部54の外側端縁(図3では下端縁)近傍における中央部に、スリット54Fが設けられている。
図3および図4に示すように、挿入片55の表面には、該挿入片55と同寸法(縦L16=10.5mm、横L12=90mm、厚さt1=0.2mm)の長方形状(帯状)でPP製の増設片55Dが揃えて接着剤により貼付、固定されており、これにより挿入片55の厚さが倍化されている。さらに、増設片55Dの表面における中央には、増設片55Dの上端および下端からそれぞれ間隔D1=0.7mm、D2=0.2mmをおいて、縦 9.6mm(=L16−D1−D2)、横L20=30mm、厚さt2=1.2mmで長方形の板状のポリテトラフルオロエチレンよりなるスペーサ5Sが、中心間距離L21=12mmの左右2点の溶接点W1で超音波溶接により固定され、これにより、両側のそれぞれ幅L22=30mmの正極集電タブ内挿入部551と負極集電タブ内挿入部552との間の中央部において挿入片55と後述する積層電極体10との間に形成される空隙が充填されるようになっている。
なお、上記絶縁シート5における上壁部52、奥壁部53、下壁部54、側壁片56といった各部の名称は、主として後述する積層電極体10の作製工程や電解液注入工程等における絶縁シート5の体勢(配置)に基づいて仮に設定されたものであり、例えば実際の電池使用時における各部の位置とは必ずしも合致しない。
〔積層電極体の作製〕
上記正極板1が内部に配置された袋状セパレータ3を35枚、負極板2を36枚調製し、図5に示すように、展開状態の絶縁シート5における下壁部54の上に、袋状セパレータ3と負極板2とを、正極集電タブ11および負極集電タブ12がそれぞれ正極集電タブ内挿入部551および負極集電タブ内挿入部552から外側へ延出するようにして、交互に積層した。その際、積層電極体10の両端面部に負極板2が位置するようにした。ついで、図6に示すように、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12をそれぞれ、積層電極体10の積層方向(図6では上下方向)における一方側(図6では上端側)に寄せるようにして集束した。次に、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12の先端部を切断し、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12のそれぞれの先端部を整えた。その後、正極集電タブ11と正極集電端子15、負極集電タブ12と負極集電端子16をそれぞれ溶接接続した。そして、絶縁シート5の挿入片55を積層電極体10に沿って上方側に折り曲げるとともに、正極集電タブ11および負極集電タブ12の集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体10の積層方向における他方側(図6では下端側)に向けて折り曲げるようにして整形した。その後、図7に示すように、絶縁シート5における各部の境界に一致する折り曲げ線(図3の破線部)をそれぞれ内側へ谷折りし、積層した袋状セパレータ3および負極板2(図7では図示省略)の全体を絶縁シート5により六面で覆う(包装する)ようにして、積層電極体10を固定した。
上記正極板1が内部に配置された袋状セパレータ3を35枚、負極板2を36枚調製し、図5に示すように、展開状態の絶縁シート5における下壁部54の上に、袋状セパレータ3と負極板2とを、正極集電タブ11および負極集電タブ12がそれぞれ正極集電タブ内挿入部551および負極集電タブ内挿入部552から外側へ延出するようにして、交互に積層した。その際、積層電極体10の両端面部に負極板2が位置するようにした。ついで、図6に示すように、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12をそれぞれ、積層電極体10の積層方向(図6では上下方向)における一方側(図6では上端側)に寄せるようにして集束した。次に、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12の先端部を切断し、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12のそれぞれの先端部を整えた。その後、正極集電タブ11と正極集電端子15、負極集電タブ12と負極集電端子16をそれぞれ溶接接続した。そして、絶縁シート5の挿入片55を積層電極体10に沿って上方側に折り曲げるとともに、正極集電タブ11および負極集電タブ12の集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体10の積層方向における他方側(図6では下端側)に向けて折り曲げるようにして整形した。その後、図7に示すように、絶縁シート5における各部の境界に一致する折り曲げ線(図3の破線部)をそれぞれ内側へ谷折りし、積層した袋状セパレータ3および負極板2(図7では図示省略)の全体を絶縁シート5により六面で覆う(包装する)ようにして、積層電極体10を固定した。
これにより図8に示すように、絶縁シート5の挿入片55が、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部と積層電極体10の間に挿入されるとともに、絶縁シート5の外被片51が正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部を外側から覆う状態とした。
〔集電端子の溶接〕
正負極集電タブ11、12と正負極集電端子15、16との接続方法について詳細を説明する。図9および図10に示すように、正極集電タブ11および負極集電タブ12のそれぞれの延出端部に、幅30mm、厚み0.4mmのアルミニウム板よりなる正極集電端子15ならびに幅30mm、厚み0.4mmの銅板よりなる負極集電端子16を、それぞれ超音波溶接法により接合した。
正負極集電タブ11、12と正負極集電端子15、16との接続方法について詳細を説明する。図9および図10に示すように、正極集電タブ11および負極集電タブ12のそれぞれの延出端部に、幅30mm、厚み0.4mmのアルミニウム板よりなる正極集電端子15ならびに幅30mm、厚み0.4mmの銅板よりなる負極集電端子16を、それぞれ超音波溶接法により接合した。
このとき、同図に示すように、正極集電端子15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10mm、深さ5mmの貫通部15Pを形成し、正極集電端子15の貫通部15P形成端縁部と正極集電タブ11とを重ねた状態で、まず、貫通部15P内に位置する溶接点(以下、中央溶接点と称す)で35枚の正極集電タブ11のみを超音波溶接法により接合し、ついで、上記中央溶接点に対し幅方向に沿って両側に隣り合う溶接点(以下、両側溶接点と称す)でそれぞれ、35枚の正極集電タブ11と正極集電端子15とを超音波溶接法により接合するようにした。
一方、負極集電端子16においても、上記正極集電端子15の場合と全く同様にして、貫通部16Pを形成し、中央溶接点で36枚の負極集電タブ12のみを超音波溶接法により接合し、ついで、両側溶接点でそれぞれ、36枚の負極集電タブ12と負極集電端子16とを超音波溶接法により接合するようにした。
上記接合構造によれば、35枚ないし36枚の正負極集電タブ11、12のみが中央溶接点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、中央溶接点と両側溶接点とが、正負極集電タブ11、12の接続方向に対し垂直方向すなわち幅方向に沿って並ぶように配置されているので、中央溶接点および両側溶接点により構成される接合部の占有面積が、正負極集電タブ11、12の接続方向に沿って増大せずに最小限に収まり、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る。即ち、上記接合構造によれば、前述の2段階接続構造の場合と同様に、正負極集電タブ11、12のみが存在する位置で、積層された正負極集電タブ11、12同士を超音波溶接等により接合することにより、正負極板1、2と正負極集電端子15、16との接続抵抗値を均一化して各極板1、2に流れ込む電流値にバラツキを生じるのを抑制することができるようになっており、しかもその上、前述の2段階接続構造の場合に比して、接合部の占有面積の増大が抑制される構造となっている。
正負極集電端子15、16は、図9に示すように、貫通部15P、16P形成側端部を側面視鉤形状となるように上方へ折り曲げ、この折り曲げ部に、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部を重ね合わせて溶接するようにした。なお、図9およびその他の図面に示す参照符号31は、後述する外装体18を熱封止する際の密閉性を確保するために正負極集電端子15、16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。
〔集電部の整形および固定〕
図8に示すように、絶縁シート5の外被片51を下方に折り曲げるようにして、正負極集電端子15、16が接合された正負極集電タブ11、12の折り曲げ部を外側から覆うようにした。このとき、外被片51は、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部の延出端よりも1mm程度長く延出するようになっている。同図に示すように、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部の延出端は、正負極集電端子15、16の折り曲げ位置に位置しており、したがって外被片51の先端が正負極集電端子15、16の折り曲げ位置よりも1mm程度ぶんだけはみ出して、正負極集電端子15、16の折り曲げ片部(図8では垂直部)に対し鉤状に屈曲して延びる本体部(図8では水平部)にわずかにかかるような体勢となっている。これにより、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部および正負極集電端子15、16の折り曲げ片部が露出することなく確実に外被片51に覆われるようになっている。またこのとき、前述の通り、絶縁シート5の挿入片55は、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部と積層電極体10との間に下から挿入された状態となっている。これにより、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部が、絶縁シート5の挿入片55および外被片51により内外から支持されるようにして、集電部が整形されている。この状態で、絶縁シート5における外被片51の先端に形成された固定片59のハトメ部59Fを下壁部54のスリット54Fに挿入して固定した。さらに、図11に示すように、絶縁シート5における前側フラップ57を外被片51に外側から重ね合わせて熱溶着により接合し、また奥側フラップ58も同様にして奥壁部53に接合して絶縁シート5により被覆し固定された積層電極体10を完成した。さらにこの後、絶縁シート5の全体を加熱して熱収縮させ、これにより積層電極体10に圧力を掛けた状態で固定することもできる。
図8に示すように、絶縁シート5の外被片51を下方に折り曲げるようにして、正負極集電端子15、16が接合された正負極集電タブ11、12の折り曲げ部を外側から覆うようにした。このとき、外被片51は、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部の延出端よりも1mm程度長く延出するようになっている。同図に示すように、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部の延出端は、正負極集電端子15、16の折り曲げ位置に位置しており、したがって外被片51の先端が正負極集電端子15、16の折り曲げ位置よりも1mm程度ぶんだけはみ出して、正負極集電端子15、16の折り曲げ片部(図8では垂直部)に対し鉤状に屈曲して延びる本体部(図8では水平部)にわずかにかかるような体勢となっている。これにより、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部および正負極集電端子15、16の折り曲げ片部が露出することなく確実に外被片51に覆われるようになっている。またこのとき、前述の通り、絶縁シート5の挿入片55は、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部と積層電極体10との間に下から挿入された状態となっている。これにより、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部が、絶縁シート5の挿入片55および外被片51により内外から支持されるようにして、集電部が整形されている。この状態で、絶縁シート5における外被片51の先端に形成された固定片59のハトメ部59Fを下壁部54のスリット54Fに挿入して固定した。さらに、図11に示すように、絶縁シート5における前側フラップ57を外被片51に外側から重ね合わせて熱溶着により接合し、また奥側フラップ58も同様にして奥壁部53に接合して絶縁シート5により被覆し固定された積層電極体10を完成した。さらにこの後、絶縁シート5の全体を加熱して熱収縮させ、これにより積層電極体10に圧力を掛けた状態で固定することもできる。
〔外装体への封入〕
図12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17で構成した外装体18に、上記積層電極体10を挿入し、正極集電端子15および負極集電端子16のみが外装体18より外部に突出するようにして、正極集電端子15および負極集電端子16がある辺を含む3辺を熱融着した。
図12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17で構成した外装体18に、上記積層電極体10を挿入し、正極集電端子15および負極集電端子16のみが外装体18より外部に突出するようにして、正極集電端子15および負極集電端子16がある辺を含む3辺を熱融着した。
〔電解液の封入、密封化〕
上記外装体18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、LiPF6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電池を作製した。
上記外装体18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、LiPF6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電池を作製した。
〔実施形態の電池による効果〕
上記発明を実施する為の形態で説明した積層式電池(以下、本発明電池とも称す)は、正極集電タブ11が延出する複数枚(35枚)の正極板1と負極集電タブ12が延出する複数枚(36枚)の負極板2とがセパレータ3aを介して交互に積層された積層電極体10を備える構成において、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12がそれぞれ、上記積層電極体10の積層方向における一方側(図6では上端側)に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、上記積層電極体10の積層方向における他方側(図6では下端側)に向けて折り曲げられており、上記積層電極体10が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シート5で被覆して固定され、上記絶縁シート5の一部である挿入片55が、上記正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部と上記積層電極体10との間に挿入されるとともに、上記絶縁シート5の一部である外被片51が、上記正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部を外側から覆う構成となっている。
上記発明を実施する為の形態で説明した積層式電池(以下、本発明電池とも称す)は、正極集電タブ11が延出する複数枚(35枚)の正極板1と負極集電タブ12が延出する複数枚(36枚)の負極板2とがセパレータ3aを介して交互に積層された積層電極体10を備える構成において、積層された正極集電タブ11および負極集電タブ12がそれぞれ、上記積層電極体10の積層方向における一方側(図6では上端側)に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、上記積層電極体10の積層方向における他方側(図6では下端側)に向けて折り曲げられており、上記積層電極体10が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シート5で被覆して固定され、上記絶縁シート5の一部である挿入片55が、上記正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部と上記積層電極体10との間に挿入されるとともに、上記絶縁シート5の一部である外被片51が、上記正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部を外側から覆う構成となっている。
上記本発明電池の構成によれば、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部が内外から絶縁シートの一部である挿入片55および外被片51によって挟持されるような体勢に保持されており、これにより集電部が所定の位置に正確かつ確実に位置決めして保持され、集電部の体勢も所定の体勢に正確かつ確実に保持すなわち整形されている。またこのとき、集電部の位置決めおよび整形が、積層電極体10を積層方向における両端面(最外側の両負極板2の露出側面)を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆する絶縁シート5の一部である挿入片55および外被片51を用いてなされるので、集電部が安定して強固に支持されるとともに、絶縁シート5で積層電極体10を全体的に被覆するのと一体的にすなわち一時に集電部の位置決めおよび整形がなされており、例えばテープで局部的に固定する場合に比して、作業を容易かつ簡便に、しかも正確に行うことができるようになっている。
また、積層電極体10が絶縁シート5で積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定されているので、積層電極体の複数個所をテープで固定する場合とは異なって一度に全体を固定することができ、したがって作業が容易かつ簡便であり、また、テープで固定する場合のような位置ズレも生じ難く、したがって容易に精度を確保することができる。さらにまた、テープで固定する場合とは異なって、積層電極体10の作製工程の全体を機械によって行うことも可能となっている。
また、積層電極体10が絶縁シート5により積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆されることにより、積層電極体10の絶縁性が良好となっており、特に、集電部が内外から絶縁シートの一部である挿入片55および外被片51で挟持されるような体勢に保持されることによって、集電部における絶縁性が良好となっている。
また、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部と積層電極体10との間に挿入される絶縁シート5の一部すなわち挿入片55が、増設片55Dを貼付固定することにより、絶縁シート5の他の部位よりも厚さが大(2倍)となっているので、正負極集電タブ11、12の折り曲げ部が、より厚みのある絶縁シート5すなわち挿入片55により内側から支持されることとなり、したがって集電部の位置決めおよび整形がより容易かつ確実になされている。
また、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部を外側から覆う絶縁シート5の一部すなわち外被片51が、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部の延出端よりも長く延出しているので、集電部における金属部分すなわち正負極集電タブ11、12の折り曲げ部および正負極集電端子15、16(の折り曲げ片部)がより確実に絶縁シート5で覆われている。
また、絶縁シート5の一部すなわち外被片51が、正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部の延出端よりも1mm程度長く延出しているので、該外被片51の延出長さと正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部の延出長さとの差が過小となっておらず、したがって集電部における金属部分すなわち正負極集電タブ11、12の折り曲げ部および正負極集電端子15、16(の折り曲げ片部)をより確実に絶縁シート5で覆う効果が確保されており、かつ、該外被片51の延出長さと正極集電タブ11および負極集電タブ12の折り曲げ部の延出長さとの差が過大となっておらず、したがって例えば、該外被片51の延出端部がラミネート外装体18のシール部に一緒に挟み込まれたりする、といった不具合も生じ難くなっている。
また、絶縁シート5における継ぎ目部の一部である側壁片56の前側端縁および奥側端縁に前側フラップ57および奥側フラップ58が形成され、該前側フラップ57および奥側フラップ58を重ね合わせて接合することにより該継ぎ目部の一部が接合される構成となっているので、絶縁シート5における継ぎ目部の一部が容易かつ確実に接合されるようになっている。
また、積層電極体10がラミネートフィルム17で構成した可撓性を有する外装体18に収容されている。外装体としては、例えば電池缶等も使用できるが、電池缶の場合にはそれ自体が一定の形状保持性(剛性)を有しているため、この電池缶に対して正負極集電タブを固定して集電部を構成することにより、集電部の位置決めも整形もなされ、外力を受けたりしても集電部の位置や体勢がずれたりすることも生じ難いのに対し、ラミネート外装体等のような可撓性を有する外装体の場合には、それ自体に形状保持性(剛性)がないため、外装体以外で集電部の位置決めおよび整形を行う必要があるとともに、外力を受けたりすると集電部の位置や体勢がずれたりしやすく、したがって絶縁シート5の一部である挿入片55および外被片51で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明電池の構成が特に有効となっている。特に、積層電極体をラミネート外装体内に配置し、ラミネート外装体を集電端子を介した状態で熱溶着する際(即ち、ラミネート外装体を熱溶着封止する際)の電極端子及び集電構造の位置決めが重要であり、この点で、絶縁シート5の一部である挿入片55および外被片51で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明電池の構成が特に有効となっている。
また、ラミネートフィルムは、金属箔(アルミニウム箔)の両面を樹脂でコーティングした構造を有する絶縁体となっているため、ラミネート外装体を用いた場合には、通常は積層電極体との間の絶縁は不要となっている。ところが、ラミネート外装体は特に角部等で樹脂コーティングが剥離したりすることもあるため、完全な絶縁体とはなっていない場合がある。したがって、絶縁性を有する絶縁シート5で積層電極体10を実質的に全体的に被覆するようにした本発明電池の構成が絶縁性の確保の観点からも特に有効となっている。
また、集電部に形成される空隙の一部すなわち正極集電タブ11と負極集電タブ12との間の中央部において挿入片55と積層電極体10との間に形成される空隙を充填するスペーサ5Sを備える構成となっている。可撓性を有する外装体に積層電極体が収容される構成においては、外装体の内部を真空引きしながら封止(減圧封止)する際に、集電部に隙間が形成されていると、この隙間の形成部分で、真空引きにともなう内圧変化により外装体に皺や歪みが発生するという問題がある。これに対し、上記本発明電池の構成においては、正極集電タブ11と負極集電タブ12との間の中央部において挿入片55と積層電極体10との間に形成される空隙がスペーサ5Sによって充填されることにより、真空引きにともなう外装体の皺や歪みの発生が抑止されるようになっている。
また、積層電極体10が、絶縁シート5で被覆して固定された後、該絶縁シート5を加熱して熱収縮させることにより、圧力を掛けて固定されるので、積層電極体10がより強固に安定して固定される。
〔その他の事項〕
(1)上記本発明電池においては、積層電極体10が、絶縁シート5でほぼ隙間なく被覆して固定され、これによりズレを生じることなく確実に固定されるとともに、6面で確実に絶縁されているが、前側フラップ57および奥側フラップ58による固定部を除き、継ぎ目部は接合されておらず、これによって電解液が内部に進入し得るようになっている。ここで、例えば図13に示すように、絶縁シート6に、位置固定機能や絶縁性を損なわない程度の開口面積を有する通液口601C、602C等を形成し、これにより電解液の進入がより容易となるようにしてもよい。同図に示す絶縁シート6は、通液口601C、602Cが配設されている点以外は上記本発明電池における絶縁シート5と同様の構成を有し、外被片61、挿入片65およびスペーサ6Sに、組み立て後に連通して貫通するよう対応する位置に、間隔をおいて1列に複数(5個)の円形の通液口601Cが穿設され、奥壁部63に、間隔をおいて1列に複数(17個)の円形の通液口602Cが穿設されている。上記通液口601C、602Cにより、電解液が注入される側(集電側)およびその反対側において電解液がより容易に内部に進入し得るようになっている。
(1)上記本発明電池においては、積層電極体10が、絶縁シート5でほぼ隙間なく被覆して固定され、これによりズレを生じることなく確実に固定されるとともに、6面で確実に絶縁されているが、前側フラップ57および奥側フラップ58による固定部を除き、継ぎ目部は接合されておらず、これによって電解液が内部に進入し得るようになっている。ここで、例えば図13に示すように、絶縁シート6に、位置固定機能や絶縁性を損なわない程度の開口面積を有する通液口601C、602C等を形成し、これにより電解液の進入がより容易となるようにしてもよい。同図に示す絶縁シート6は、通液口601C、602Cが配設されている点以外は上記本発明電池における絶縁シート5と同様の構成を有し、外被片61、挿入片65およびスペーサ6Sに、組み立て後に連通して貫通するよう対応する位置に、間隔をおいて1列に複数(5個)の円形の通液口601Cが穿設され、奥壁部63に、間隔をおいて1列に複数(17個)の円形の通液口602Cが穿設されている。上記通液口601C、602Cにより、電解液が注入される側(集電側)およびその反対側において電解液がより容易に内部に進入し得るようになっている。
また、例えば、上記本発明電池における絶縁シート5において、両側の側壁片56の少なくとも一方を形成せずに当該側面を開放するようにしてもよい。この構成によれば、
外被片51、上壁部52、奥壁部53、下壁部54および挿入片55で積層電極体10をその積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆し固定することによって、積層電極体10を結束して固定する機能を確保しながら、電解液の進入をさらに容易とすることができる。ただし、側面部における積層電極体10の位置ズレの防止(固定状態の安定性)および絶縁性の観点からは、上記本発明電池におけるように両側の側壁片56もあわせて形成することにより6面が閉塞される構成とするほうが望ましい。
外被片51、上壁部52、奥壁部53、下壁部54および挿入片55で積層電極体10をその積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆し固定することによって、積層電極体10を結束して固定する機能を確保しながら、電解液の進入をさらに容易とすることができる。ただし、側面部における積層電極体10の位置ズレの防止(固定状態の安定性)および絶縁性の観点からは、上記本発明電池におけるように両側の側壁片56もあわせて形成することにより6面が閉塞される構成とするほうが望ましい。
(2)上記本発明電池においては、スペーサ5Sが、挿入片55(の増設片55D)に超音波溶接により固定されているが、例えば熱溶着、接着剤、粘着テープ等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて接合、固定するようにしてもよい。また、上記本発明電池においては、増設片55Dが挿入片55に接着剤により貼付、固定されているが、例えば超音波溶接、熱溶着等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて貼付、固定するようにしてもよい。また、上記本発明電池においては、前側フラップ57および奥側フラップ58が、それぞれ外被片51および奥壁部53に熱溶着により接合されているが、例えば接着剤、粘着テープ等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて接合するようにしてもよい。さらにまた、上記本発明電池においては、固定片59が、ハトメ部59Fを下壁部54のスリット54Fに挿入することにより固定されているが、例えば熱溶着、接着剤、粘着テープ等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて固定するようにしてもよい。
(3)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。
(4)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。
(5)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LiBF4、LiPF6、LiN(SO2CF3)2、LiN(SO2C2F5)2、LiPF6―x(CnF2n+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。
絶縁シートの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンなどを用いることができる。絶縁シートの厚さは10〜500μm程度が好ましい。また、絶縁シートを熱収縮させる場合は、100〜200℃で数秒〜数分の熱処理を行うことにより熱収縮する材質の絶縁シートを用いることが好ましい。
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。
10:積層電極体
11:正極集電タブ
12:負極集電タブ
5:絶縁シート
55:挿入片(絶縁シート5の一部)
51:外被片(絶縁シート5の一部)
11:正極集電タブ
12:負極集電タブ
5:絶縁シート
55:挿入片(絶縁シート5の一部)
51:外被片(絶縁シート5の一部)
Claims (9)
- 正極集電タブが延出する複数枚の正極板と負極集電タブが延出する複数枚の負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体を備える積層式電池であって、
積層された正極集電タブおよび負極集電タブがそれぞれ、前記積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げられており、
前記積層電極体が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定され、
前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入されるとともに、前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆うことを特徴とする積層式電池。 - 前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入される前記絶縁シートの一部が、前記絶縁シートの他の部位よりも厚さが大となっている、請求項1に記載の積層式電池。
- 前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆う前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも長く延出している、請求項1または請求項2に記載の積層式電池。
- 前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも0.5〜1mm長く延出している、請求項3に記載の積層式電池。
- 前記絶縁シートにおける継ぎ目部の少なくとも一部にフラップが形成され、該フラップを重ね合わせて接合することにより該継ぎ目部の少なくとも一部が接合される、請求項1から請求項4のいずれかに記載の積層式電池。
- 前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容されている、請求項1から請求項5のいずれかに記載の積層式電池。
- 集電部に形成される空隙の少なくとも一部を充填するスペーサを備える、請求項6に記載の積層式電池。
- 前記絶縁シートに通液口が形成されている、請求項1から請求項7のいずれかに記載の積層式電池。
- 前記積層電極体が、絶縁シートで被覆して固定された後、該絶縁シートが熱収縮させることにより、圧力を掛けて固定されていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の積層式電池。
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