JP2013235672A

JP2013235672A - 電池積層体

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Publication number: JP2013235672A
Application number: JP2012105930A
Authority: JP
Inventors: Rie Morisaki; 梨恵森崎; Yuji Kodera; 裕司小寺; Yukinori Miyagawa; 幸樹典宮川
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2012-05-07
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2013-11-21
Also published as: WO2013168490A1; CN104170123A

Abstract

【課題】隣り合う電池セル間の電極タブの電気的接続が容易であり、生産効率に優れた電池積層体を提供する。
【解決手段】隣り合う電池セルの正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとが互いに対向するように、複数の薄板状の電池セル１０が積み重ねられている。複数の電池セルが直列に接続されるように、互いに対向する正極タブと負極タブとがかしめ部材３０をかしめることにより電気的に接続されている。
【選択図】図１６

Description

本発明は複数の薄板状の電池が積み重ねられてなる電池積層体に関する。

リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質電池は、エネルギー密度が高いという特徴から、自動車やバイク等の各種移動機器、携帯情報端末、無停電電源装置（ＵＰＳ（Uninterruptible Power Supply））等の電源として利用されている。このような用途において、エネルギー密度を更に向上させるため、可撓性を有するラミネートシートで発電要素を外装した薄板状のラミネート形リチウムイオン二次電池が多く使用されている。更に、所望する電池容量を得るために、複数の薄板状の二次電池（電池セル）を絶縁シートを介して積み重ねてこれらを直列に電気的に接続した電池積層体も実用されている（例えば特許文献１参照）。

この電池積層体では、電池セルから導出された正極タブと負極タブとが隣り合う電池セル間で互いに対向するように、複数の電池セルがその表裏が交互に反転するように重ねられる。そして、隣り合う電池セルの対向する正極タブと負極タブとが電気的に接続される。電極タブの接続は、超音波溶接法又は抵抗溶接法により行われるのが一般的である。

特許第４４９９９７７号明細書

複数の電池セルを重ね合わせて、隣り合う電池セルの正極タブと負極タブとを電気的に接続する作業は、立体的な作業であるので自動化が難しく、作業者は各接続箇所を１つずつ順に手作業で行う必要がある。超音波溶接法又は抵抗溶接法を立体的に順次行うことは、一般に難しく、熟練を要し、また作業効率が悪いという課題がある。

本発明は、上記の従来の課題を解決し、隣り合う電池セル間の電極タブの電気的接続が容易であり、生産効率に優れた電池積層体を提供することを目的とする。

本発明の電池積層体は、複数の薄板状の電池セルが積み重ねられた電池積層体である。前記複数の電池セルのそれぞれは、外周辺から導出された正極タブ及び負極タブを有する。隣り合う電池セルの前記正極タブと前記負極タブとが互いに対向する。前記複数の電池セルが直列に接続されるように、互いに対向する前記正極タブと前記負極タブとがかしめ部材をかしめることにより電気的に接続されている。

本発明によれば、かしめ部材を用いて正極タブと負極タブとが電気的に接続される。かしめ部材による電気的接続作業は容易である。従って、生産効率に優れた電池積層体を提供することができる。

図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体を構成する電池セルの正面側から見た斜視図、図１Ｂは、その背面側から見た斜視図である。図２Ａは本発明の一実施形態にかかる電池積層体を構成する板材の正面図、図２Ｂは当該板材の斜視図である。図３Ａは、本発明の一実施形態において、ラミネートシートの一対の側辺を折り曲げた電池セルの正面側から見た斜視図、図３Ｂは、その背面側から見た斜視図である。図４Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１板材の一方の面に第１電池セルを固定する工程を示した斜視図、図４Ｂはその正面図、図４Ｃはその側面図である。図５は、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１板材の他方の面に第２電池セルを固定する工程を示した斜視図である。図６は、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１板材の両面に固定された第１電池セル及び第２電池セルを示した斜視図である。図７は、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、対向する正極タブと負極タブとを電気的に接続するために使用されるかしめ部材の斜視図である。図８Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１電池セル及び第２電池セルの対向する電極タブを第１かしめ部材を用いて電気的に接続する工程を示した斜視図、図８Ｂはその正面図である。図９Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１かしめ部材を第１クッション部材で覆う工程を示した斜視図、図９Ｂはその側面図、図９Ｃはその正面図である。図１０Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１クッション部材を取り付けた電極タブを折り曲げる工程を示した斜視図、図１０Ｂはその側面図、図１０Ｃはその正面図である。図１１Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１電池セルに第２板材を介して第３電池セルを固定する工程を示した斜視図である。図１２は、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、板材を介して積層された第１〜第３電池セルを示した斜視図である。図１３Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第１電池セル及び第３電池セルの対向する電極タブを第２かしめ部材を用いて電気的に接続する工程を示した斜視図、図１３Ｂはその正面図である。図１４Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第２かしめ部材を第２クッション部材で覆う工程を示した斜視図、図１４Ｂはその正面図、図１４Ｃはその側面図である。図１５Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の製造において、第２クッション部材を取り付けた電極タブを折り曲げる工程を示した正面図、図１５Ｂはその側面図である。図１６は、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の斜視図である。図１７Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体の正面図、図１７Ｂはその側面図である。図１８は、本発明の電池積層体を構成する別の電池セルの正面側から見た斜視図である。図１９は、本発明の電池積層体を構成する別の板材の正面図である。図２０は、本発明の電池積層体を構成する更に別の板材の正面図である。図２１は、本発明の電池積層体を構成する更に別の板材の正面図である。

上記の本発明の電池積層体において、前記かしめ部材が前記電池セルの発電要素に近づくように、互いに電気的に接続された前記正極タブ及び前記負極タブが折り曲げられていることが好ましい。これにより、電池積層体の外寸法を小さくすることができるので、電池積層体を収納する容器を小型化することができる。また、正極タブ及び負極タブに外力が作用する可能性が低減するので、電極タブの損傷が低減する。更に、かしめ部材が容器の内壁に接触して短絡事故が生じる可能性が低減する。

上記の本発明の電池積層体において、圧縮変形可能なクッション部材が前記かしめ部材を覆っていることが好ましい。これにより、電極タブを保護することができる。

前記クッション部材が、前記正極タブ又は前記負極タブに固定されていることが好ましい。これにより、正極タブ又は負極タブをクッション部材で補強することができる。

前記クッション部材が、前記正極タブ及び前記負極タブとともに折り曲げられていることが好ましい。これにより、電極タブの折り曲げ部分の曲率が小さくなるのを防止することができる。また、クッション部材が電極タブの折り曲げ部分を覆うので、折り曲げ部分に外力が作用する可能性を低減することができる。

前記クッション部材が、前記電池セルの外装に固定されていてもよい。これにより、電極タブに対するクッション部材の補強効果が更に向上する。

隣り合う前記電池セルの間に、前記電池セルが直接的に又は間接的に固定された板材が配置されていることが好ましい。この場合、前記クッション部材が、前記板材に固定されていてもよい。これにより、電極タブに対するクッション部材の補強効果が更に向上する。

上記の本発明の電池積層体において、前記かしめ部材が、導電性を有する金属からなることが好ましい。これにより、かしめ部材に配線を接続することにより、配線と電極タブとを電気的に接続することができる。

上記の本発明の電池積層体において、前記かしめ部材に配線がかしめられて電気的に接続されていることが好ましい。これにより、配線を電極タブに接続する作業も容易になり、電池積層体の生産効率の向上に有利である。

以下に、本発明を好適な実施形態を示しながら詳細に説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。以下の説明において参照する各図は、説明の便宜上、本発明の実施形態の構成部材のうち、本発明を説明するために必要な主要部材のみを簡略化して示したものである。従って、本発明は以下の各図に示されていない任意の構成部材を備え得る。また、以下の各図中の部材の寸法は、実際の構成部材の寸法および各部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

（電池セル）
最初に、本発明の一実施形態にかかる電池積層体に使用される電池セルの概略構成を説明する。

図１Ａは、本発明の一実施形態にかかる電池積層体を構成する電池セル１０の正面側から見た斜視図、図１Ｂは、その背面側から見た斜視図である。電池セル１０は、平面視形状が略矩形であり、当該略矩形の縦横寸法に比べて厚みが薄い薄板形状を有する。この電池セル１０では、ラミネートシート１３からなる外装内に、略矩形の平面視形状を有する薄板状の発電要素（図示せず）が電解液とともに封入されている。発電要素は、正極集電体の所定領域の両面に正極活物質を含む正極合剤層が塗布形成された正極と、負極集電体の所定領域の両面に負極活物質を含む負極合剤層が塗布形成された負極とが、セパレータを介して交互に積層されてなる電極積層体である。電池の種類は特に制限はないが、二次電池、中でもリチウムイオン二次電池が好ましい。

ラミネートシート１３は、発電要素に比べて薄く、且つ、可撓性を有している。ラミネートシート１３は、例えば、アルミニウム等からなる基層の、発電要素に対向する側の面に熱融着性樹脂層（例えば変性ポリオレフィン層）が積層された可撓性を有する多層シートであってもよい。１枚の矩形のラミネートシート１３が、発電要素を挟むように下辺（一方の短辺）１４ｚで二つ折りにされ、下辺１４ｚ以外の三辺１４ｘ，１４ｓ，１４ｓに沿って重ね合わされてヒートシール法などによりシールされている。

下辺１４ｚに対向する上辺（他方の短辺）１４ｘから、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが導出されている。正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎは、短冊形状を有し、上辺１４ｘに対して直交する方向（即ち、上辺１４ｘに隣接する一対の側辺（長辺）１４ｓと平行な方向）に沿って延びている。正極タブ１１ｐは、例えばアルミニウムの薄板からなり、発電要素を構成する複数の正極集電体（図示せず）と電気的に接続されている。また、負極タブ１１ｎは、例えば銅の薄板、ニッケルメッキされた銅の薄板、または銅／ニッケルのクラッド材等からなり、発電要素を構成する複数の負極集電体（図示せず）と電気的に接続されている。以下の説明では、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎを「電極タブ」と総称することがある。

図１Ａに示されているように、電池セル１０の正面側では、発電要素に対応する長方形の領域１６が、電池セル１０の三辺１４ｘ，１４ｓ，１４ｓに沿ったラミネートシート１３のシール領域に対して突出している。一方、図１Ｂに示されているように、電池セル１０の裏面は略一平面をなしている。本発明では、説明の便宜のために、図１Ａに示された、発電要素によって長方形の突出領域１６が形成された側の面を電池セル１０の「正面」と呼び、図１Ｂに示された略平面である側の面を電池セル１０の「裏面」と呼ぶ。また、正面と裏面とを結ぶ方向を「厚さ方向」と呼ぶ。

（板材）
本発明の一実施形態にかかる電池積層体を構成する板材を説明する。

図２Ａは本発明の一実施形態にかかる電池積層体を構成する板材２０の正面図、図２Ｂは当該板材２０の斜視図である。板材２０は、全体として略長方形形状を有している。但し、板材２０の上側の短辺は、その一方の端を切り落とす切り欠き２１を形成することで階段状に形成されている。その結果、板材２０の上側の短辺の他方の端に、上に向かって突出した凸部２２が形成されている。

板材２０は、硬質の実質的に剛体と見なしうる材料からなる。例えば、ポリカーボネート等の絶縁性を有する樹脂材料、銅、アルミニウムなどの熱伝導性に優れた金属材料からなることが好ましい。板材２０の厚さは、板材２０の材料などによって異なるが、０．３ｍｍ以上、更には０．５ｍｍ以上、特に０．８ｍｍ以上であることが好ましい。板材２０の厚さの上限は、電池積層体の全体厚さ等を考慮して適宜設定しうるが、１．５ｍｍ以下、更には１．２ｍｍ以下であることが好ましい。正面から見た板材２０の大きさは、正面から見た電池セル１０の大きさ（正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎを含まない）と同等か、若しくはこれより僅かに大きいことが好ましい。

（電池積層体）
本発明の一実施形態にかかる電池積層体では、上述した複数の電池セル１０と複数の板材２０とが、電池セル１０と板材２０とが交互に配置されるようにして積み重ねられて、互いに固着されて一体化される。このとき、隣り合う電池セル１０間で正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとが対向するように、複数の電池セル１０は、その表裏を交互に反転させて積層される。また、上側の短辺において板材２０の凸部２２が左右に交互に配置されるように、板材２０は、その表裏を交互に反転させて積層される。電池積層体を構成する複数の電池セル１０は同一形状を有し、また、電池積層体を構成する複数の板材２０は同一形状を有する。

以下に、本実施形態の電池積層体の製造方法を説明する。以下の説明において、電池積層体を構成する複数の同一部材の各々を区別する必要がある場合には、部材の名称に「第１」、「第２」、「第３」、・・・等の接頭語を付し、且つ、それらの符号に「ａ」、「ｂ」、「ｃ」、・・・等のアルファベットの添え字を付す。

最初に、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、一対の側辺１４ｓ，１４ｓに沿ったラミネートシート１３のシール部分を、突出領域１６の側に略直角に折り曲げる。これは、本例では、図１Ａに示す電池セル１０の幅Ｗ１０が、図２に示す板材２０の幅Ｗ２０より僅かに大きいからである。図３Ａ及び図３Ｂに示すように一対の側辺１４ｓ，１４ｓを折り曲げることにより、電池セル１０の幅Ｗ１０’は、板材２０の幅Ｗ２０より小さくなる。但し、一対の側辺１４ｓ，１４ｓが折り曲げられていない電池セル１０の幅Ｗ１０（図１Ａ参照）が板材２０の幅Ｗ２０（図２Ａ参照）と同じかまたはこれより小さい場合には、図３Ａ及び図３Ｂに示すように電池セル１０の一対の側辺１４ｓ，１４ｓを折り曲げる必要はない。

次に、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、第１電池セル１０ａと第１板材２０ａとを接合する。本例では、第１電池セル１０ａの正面、即ち突出領域１６（図３Ａ参照）の頂面を第１板材２０ａに固定している。第１電池セル１０ａの正極タブ１１ｐが、第１板材２０ａの凸部２２に対向している。図４Ｂに示されているように、第１電池セル１０ａの上辺１４ｘから突出した正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが、第１板材２０ａの凸部２２よりも上に延びている。第１電池セル１０ａの下辺１４ｚ及び一対の側辺１４ｓ，１４ｓよりも第１板材２０ａが僅かにはみ出している。電池セル１０と板材２０との接合方法は特に制限はなく、例えば、両面粘着テープや接着剤を用いることができる。特に、両面粘着テープにより固定する方法は、電池積層体１の積層工程を簡単且つ迅速に行うことができるので好ましい。

次に、図５に示すように、第１板材２０ａの第１電池セル１０ａが固定された面とは反対側の面に、第２電池セル１０ｂを固定する。このとき、第２電池セル１０ｂの正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが、第１電池セル１０ａの負極タブ１１ｎ及び正極タブ１１ｐにそれぞれ対向するように、第２電池セル１０ｂは第１板材２０ａに固定される。即ち、第２電池セル１０ｂの突出領域１６の頂面が第１板材２０ａに固定される。

図６に、第１板材２０ａの一方の面に第１電池セル１０ａが、他方の面に第２電池セル１０ｂが、それぞれ固定された状態を示す。第１電池セル１０ａの負極タブ１１ｎと第２電池セル１０ｂの正極タブ１１ｐとが対向し、第１電池セル１０ａの正極タブ１１ｐと第２電池セル１０ｂの負極タブ１１ｎとが、第１板材２０ａの凸部２２を挟んで対向している。

次に、互いに対向する第１電池セル１０ａの負極タブ１１ｎと第２電池セル１０ｂの正極タブ１１ｐとを、これらにかしめ部材をかしめることにより電気的に接続する。図７は、本実施形態において使用されるかしめ部材３０の斜視図である。略長方形の金属製の板材が、その中央で略直角に折り曲げられている。折り曲げ位置に対して一方の側の第１片３１及び他方の側の第２２片３２の互いに対向する側（かしめ部材３０の谷折り側）の面には、複数の王冠状（またははとめ状）の突起３３が突出している。第１片３１の側辺には、配線を接続するための略円筒形状の配線端子３５が突出して形成されている。かしめ部材３０の谷折り側に、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎを重ね合わせて挿入し、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎに第１片３１及び第２片３２が重なるようにかしめ部材３０を塑性変形させて二つ折りして、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎに圧着する。突起３３が正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎを刺通し、これらの表面の酸化皮膜を破壊して、正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎ、更にこれらとかしめ部材３０とが電気的に接続される。かしめ部材３０の材料は特に制限はないが、導電性を有する金属材料であることが好ましく、例えば銅にニッケルメッキ又は錫メッキを施した材料や真鍮を用いることができる。

図８Ａ及び図８Ｂに、第１電池セル１０ａの負極タブ１１ｎと第２電池セル１０ｂの正極タブ１１ｐとを第１かしめ部材３０ａで電気的に接続した状態を示す。図示を省略するが、第１かしめ部材３０ａの配線端子３５に、電圧監視用の配線を接続してもよい。配線端子３５と配線との接続方法は特に制限はなく、かしめによる方法、はんだを用いる方法などを採用しうるが、かしめによる方法は、接続作業が容易であるので好ましい。即ち、電圧監視用の配線の末端を中空円筒形状を有する配線端子３５内に挿入した状態で配線端子３５をその直径方向に圧縮して塑性変形させる。このように、配線端子３５を電圧監視用の配線とともにかしめることにより、配線を配線端子３５に接続することができる。電圧監視用の配線を接続することにより、例えば電池積層体を構成する複数の電池セルのそれぞれの電圧を監視することができる。なお、第１かしめ部材３０ａの配線端子３５に電圧監視用の配線を接続しない場合には、第１かしめ部材３０ａが配線端子３５を備えていなくてもよい。

次に、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃに示すように、第１かしめ部材３０ａを第１クッション部材４０ａで覆う。第１クッション部材４０ａは、可撓性を有し、また、押力を加えると容易に圧縮変形し、当該押力を解除すると直ちに初期の状態に戻る特性を有していることが好ましい。第１クッション部材４０ａの材料は、特に制限はないが、例えば、柔軟な多孔質材料、いわゆるスポンジを用いることができる。具体的には、ウレタンフォーム、発泡ポリエチレン、ゴムスポンジなどを用いることができる。第１クッション部材４０ａが絶縁性を有することは、第１かしめ部材３０ａが周囲の部材（例えば、積層方向に隣り合う他のかしめ部材、電池積層体を収納する容器の内壁など）に接触して短絡するのを防止するのに有利である。

第１かしめ部材３０ａに取り付ける前の第１クッション部材４０ａは、例えば長方形状（または短冊状）を有している。この第１クッション部材４０ａを、第１かしめ部材３０ａの上端に接触させて、第１かしめ部材３０ａの両面に重なるように折り曲げて、第１かしめ部材３０ａに固定する。第１かしめ部材３０ａの電極端子３５も第１クッション部材４０ａで覆うことが好ましい。第１クッション部材４０ａは、電極タブ１１ｐ，１１ｎまでまで延び、これらに固定されていることが好ましい。第１クッション部材４０ａは、更に電池セル１０のラミネートシート１３又は板材２０まで延び、これらに固定されていてもよい。

第１クッション部材４０ａを固定する方法は特に制限はなく、例えば、第１クッション部材４０ａの第１かしめ部材３０ａに接する側の面に両面粘着テープ又は接着剤を付与することができる。特に、両面粘着テープにより固定する方法は、電池積層体の積層工程を簡単且つ迅速に行うことができるので好ましい。

次に、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃに示すように、第１クッション部材４０ａを取り付けた電極タブ１１ｐ，１１ｎを折り曲げる。電極タブ１１ｐ，１１ｎの折り曲げ部分にも第１クッション部材４０ａが固定されている場合には、第１クッション部材４０ａも電極タブ１１ｐ，１１ｎとともに折り曲げられる。図１０Ｃに示すように、折り曲げられた電極タブ１１ｐ，１１ｎに取り付けられた第１クッション部材４０ａの上端は、第１板材２０ａの凸部２２の上端とほぼ同じ高さか、若しくはこれより低い。

次に、図１１に示すように、第１電池セル１０ａに第２板材２０ｂを介して第３電池セル１０ｃを接合する。このとき、第２板材２０ｂの凸部２２が第１クッション部材４０ａと対向するように、第２板材２０ｂは第１電池セル１０ａに固定される。また、第３電池セル１０ｃの突出領域１６とは反対側の面が第２板材２０ｂに向くように、第３電池セル１０ｃは第２板材２０ｂに固定される。

図１２に、第２電池セル１０ｂ、第１板材２０ａ、第１電池セル１０ａ、第２板材２０ｂ、第３電池セル１０ｃがこの順に接合された状態を示す。第１電池セル１０ａの正極タブ１１ｐと第３電池セル１０ｂの負極タブ１１ｎとが対向し、第１クッション部材４０ａと第３電池セル１０ｃの正極タブ１１ｐとが、第２板材２０ｂの凸部２２を挟んで対向している。

次に、互いに対向する第１電池セル１０ａの正極タブ１１ｐと第３電池セル１０ｃの負極タブ１１ｎとを、これらに第２かしめ部材３０ｂ（図７参照）をかしめることにより電気的に接続する。図１３Ａ及び図１３Ｂに、第１電池セル１０ａの正極タブ１１ｐと第３電池セル１０ｃの負極タブ１１ｎとを第２かしめ部材３０ｂで電気的に接続した状態を示す。第２かしめ部材３０ｂによる接続方法は、図８Ａ及び図８Ｂの第１かしめ部材３０ａを用いた場合と同じである。図示を省略するが、第２かしめ部材３０ｂの配線端子３５に、電圧監視用の配線を接続してもよいことは図８Ａ及び図８Ｂと同じである。

次に、図１４Ａ、図１４Ｂ、図１４Ｃに示すように、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃで説明したのと同様にして、第２クッション部材４０ｂで第２かしめ部材３０ｂを覆う。

次に、図１５Ａ、図１５Ｂに示すように、図１０Ａ、図１０Ｂ、図１０Ｃで説明したのと同様にして、第２クッション部材４０ｂを取り付けた電極タブ１１ｐ，１１ｎを折り曲げる。

その後、上記と同様にして、（１）板材２０を介して電池セル１０を積層する、（２）隣り合う電池セル間の、板材２０の切り欠き２１（図２Ａ参照）を介して対向する電極タブ１１ｐ，１１ｎをかしめ部材３０を用いて電気的に接続する、（３）クッション部材４０でかしめ部材３０を覆う、（４）かしめ部材３０でかしめられた電極タブ１１ｐ，１１ｎを折り曲げる、の各工程を、必要な数だけ繰り返す。

図１６は、かくして得られた本実施形態にかかる電池積層体１の斜視図、図１７Ａは電池積層体１の正面図、図１７Ｂは電池積層体１の側面図である。この電池積層体１では、７つの電池セル１０ａ〜１０ｇが６つの板材２０ａ〜２０ｆを介して積層されて一体化されている。板材２０を介して隣り合う電池セル１０の互いに対向する正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとにかしめ部材３０をかしめることにより、７つの電池セル１０ａ〜１０ｇが直列に接続されている。各かしめ部材３０はクッション部材４０で覆われる。そして、かしめ部材３０が突出領域１６に近づくように、かしめ部材３０でかしめられた正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが折り曲げられている。クッション部材４０は、隣り合う２つの電池セル１０の突出領域１６によって形成された、上辺１４ｘに沿ったラミネートシート１３のヒートシール部分の間の隙間に収納される。

直列に接続された７つの電池セル１０ａ〜１０ｇの両端の正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎには、電池積層体１に対して充放電を行うための配線が接続される。配線の接続方法は特に制限はない。図示を省略するが、例えば、上記と同様に、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎのそれぞれにかしめ部材３０を取り付け、かしめ部材３０の配線端子３５に配線をかしめることができる。このかしめ部材３０をクッション部材４０で覆い、更にかしめ部材３０でかしめられた正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎをそれぞれ折り曲げてもよい。

配線が施された電池積層体１は、例えば略直方体形状の内壁で囲まれた収納空間を有する容器に収納されて使用される。

以上のように、本発明の電池積層体１では、隣り合う電池セルの互いに対向する異極の電極タブが、かしめ部材３０をかしめることにより電気的に接続される。かしめ部材３０をかしめる作業は、例えば所定の工具を用いて簡単に行うことができる。従って、従来の超音波溶接法や抵抗溶接法に比べて作業効率が良好であり、生産効率の向上に有利である。

更に、かしめ部材３０が配線端子３５を備えているので、電極タブに配線を接続するためには、配線端子３５を配線とともにかしめるだけでよい。このように、配線をかしめ法により接続することができるので、電池積層体１に対して充放電を行うための配線や、各電池セルの電圧を監視するための配線を電極タブに接続する作業も極めて簡単である。

かしめ部材３０をクッション部材４０で覆うことにより、電極タブを保護することができる。即ち、外力がかしめ部材３０に直接作用することがなく、クッション部材４０が当該外力を緩和する。従って、電極タブに作用する外力も緩和され、電極タブが保護される。例えば、電池積層体１を容器に収納した場合に、かしめ部材３０が容器の内壁に直接接触するのをクッション部材４０が防止する。これにより、電池積層体１を収納した容器に振動や衝撃が加えられることにより電池積層体１が容器内の内壁に衝突しても、かしめ部材３０が取り付けられた電極タブに作用する外力をクッション部材４０が緩和する。

クッション部材４０が絶縁性を有していると、かしめ部材３０のその周囲の部材に対する絶縁性が向上する。即ち、クッション部材４０は、電池セル１０の積層方向に隣り合うかしめ部材３０同士が電気的に接触するのを防止する。また、電池積層体１を容器に収納した場合には、クッション部材４０は、かしめ部材３０が容器の内壁に電気的に接触するのを防止する。

かしめ部材３０でかしめられた電極タブを折り曲げることにより、電池セル１０の積層方向に沿って見たとき、かしめ部材３０やこれを覆うクッション部材４０が板材２０の凸部２２よりも上方に突出しない（図１７Ａ参照）ようにすることが可能である。従って、内容積がより小さな容器に電池積層体１を収納することができるので、容器の小型化が可能である。また、電池積層体１を収納した容器に振動や衝撃が加えられても電極タブに外力が作用する可能性を低減することができるので、電極タブの損傷が低減する。更に、かしめ部材３０が電池積層体１を収納した容器の内壁に接触して短絡事故が発生する可能性も低減する。

上記の実施形態のように、クッション部材４０を延長して、クッション部材４０をかしめ部材３０でかしめられた電極タブにも固定すると、電極タブをクッション部材４０で補強することができる。これにより、外部からの衝撃による圧縮や屈曲、あるいは、かしめ部材３０に接続された配線を介した張力をクッション部材４０が緩和するので、電極タブが破損するのを防ぐことができる。

クッション部材４０が固定された電極タブをクッション部材とともに折り曲げることにより、電極タブの折り曲げ部分の曲率が小さくなるのを防止することができるので、折り曲げによる電極タブの機械的強度の低下や損傷を低減することができる。また、クッション部材が電極タブの折り曲げ部分を覆うので、折り曲げ部分に外力が作用する可能性を低減することができる。

クッション部材４０を更に延長して、電池セル１０のラミネートシート１３又は板材２０に固定してもよい。これにより、クッション部材４０の電極タブに対する上記の補強効果が更に向上する。従って、例えばかしめ部材３０に接続された配線に張力が印加されても、クッション部材４０が当該張力に対抗するので、電極タブの損傷を防止することができる。

クッション部材４０が、引っ張り強度が大きな材料からなる層を有していてもよい。これにより、かしめ部材３０に接続された配線を介して印加される張力に対してクッション部材４０が対抗するので、電極タブに作用する張力が緩和される。

上記の実施形態は一例に過ぎない。本発明は、上記の実施形態に限定されず、適宜変更することができる。

正極タブ１１ｐと負極タブ１１ｎとを電気的に接続するためのかしめ部材の構成は、上記の実施形態に限定されない。電極タブに配線を接続する方法は、上記の実施形態で説明したかしめによる方法以外の方法、例えば、はんだ、溶接など任意の方法であってもよい。

上記の実施形態では、かしめ部材３０でかしめられた電極タブを折り曲げたが、当該折り曲げを省略してもよい。この場合、かしめ部材３０やこれを覆うクッション部材４０が板材２０の凸部２２から上方に突出することがないように、凸部２２の上方への突出量を大きくすることが好ましい。

かしめ部材３０をクッション部材４０で覆う方法は上記の実施形態に限定されない。かしめ部材３０の大部分（好ましくはその全て）が露出しないようにクッション部材４０を取り付ければよい。上記の実施形態のように、クッション部材４０をかしめ部材３０の上端に当接させて折り曲げる方法の他、クッション部材４０をかしめ部材３０の側辺に当接させて折り曲げる方法、予め袋状に形成したクッション部材４０をかしめ部材３０に被せる方法など、任意の方法を採用しうる。

かしめ部材３０を覆うクッション部材４０を省略してもよい。

本発明の電池セル１０は、図１Ａ及び図１Ｂに示した構成に限定されず、任意の薄型の電池セルであってもよい。例えば、上記の電池セル１０では、１枚のラミネートシート１３が下辺１４ｚで二つ折りにされて、下辺１４ｚを除く３辺に沿ってラミネートシート１３がシールされた三方シールタイプの電池セルであったが、図１８に示すように、同一サイズの長方形の２枚のラミネートシート１３で発電要素を挟み、下辺１４ｚを含む４辺に沿ってシールした四方シールタイプの電池セル１０であってもよい。

上記の電池セル１０では、共通する短辺１４ｘから正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが導出されていたが、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが一対の側辺（長辺）１４ｓのいずれか一方から導出されていてもよい。あるいは、正極タブ１１ｐ及び負極タブ１１ｎが異なる辺からそれぞれ導出されていてもよい。

板材２０の平面視形状も上記の実施形態に限定されない。例えば、図１９に示すように、上側の短辺の両端部分を除く中央部分に切り欠き２１が形成されていてもよい。あるいは、図２０に示すように、上側の短辺の両端部分及び中央部分を除く部分に２つの切り欠き２１が形成されていてもよい。あるいは、図２１に示すように、上側の短辺の中央部分を除く両端部分に２つの切り欠き２１が形成されていてもよい。図１９〜図２１の板材２０を用いた場合、板材２０の一方の側の電池セルの２つの電極タブと他方の側の電池セルの２つの電極タブとは切り欠き２１内で対向する。

電池セル１０は、板材２０に直接的に固定されていてもよいし、圧縮性を有する緩衝部材や、絶縁性を有する絶縁シート、伝熱特性に優れた伝熱板などを介して板材２０に間接的に固定されていてもよい。

板材２０を用いることなく、隣り合う電池セル１０を接合してもよい。

電池積層体１を構成する電池セル１０の数及び板材２０の数は、上記の実施形態に限定されず、任意に設定することができる。

電池積層体１の製造方法は、上記の実施形態に限定されない。新たな電池セルを同じ側に順次積層してもよいし、交互に反対側に積層してもよい。新たな電池セルを積層するたびにかしめ部材及びクッション部材を取り付けてもよいし、必要な全ての電池セルを積層した後にかしめ部材及びクッション部材を取り付けてもよい。

本発明の利用分野は特に制限はなく、自動車、バイク、電動アシスト自転車等の各種移動機器、携帯情報端末、無停電電源装置（ＵＰＳ）等の電源に使用される電池積層体として広範囲に利用することができる。特に、衝撃や振動を受けやすい各種移動機器に搭載される電池積層体として好ましく利用することができる。

１電池積層体
１０電池セル
１１ｐ正極タブ
１１ｎ負極タブ
１３ラミネートシート（外装）
２０板材
２１切り欠き
２２凸部
３０かしめ部材
４０クッション部材

Claims

複数の薄板状の電池セルが積み重ねられた電池積層体であって、
前記複数の電池セルのそれぞれは、外周辺から導出された正極タブ及び負極タブを有し、
隣り合う電池セルの前記正極タブと前記負極タブとが互いに対向し、
前記複数の電池セルが直列に接続されるように、互いに対向する前記正極タブと前記負極タブとがかしめ部材をかしめることにより電気的に接続されていることを特徴とする電池積層体。
前記かしめ部材が前記電池セルの発電要素に近づくように、互いに電気的に接続された前記正極タブ及び前記負極タブが折り曲げられている請求項１に記載の電池積層体。
圧縮変形可能なクッション部材が前記かしめ部材を覆っている請求項１又は２に記載の電池積層体。
前記クッション部材が、前記正極タブ又は前記負極タブに固定されている請求項３に記載の電池積層体。
前記クッション部材が、前記正極タブ及び前記負極タブとともに折り曲げられている請求項３又は４に記載の電池積層体。
前記クッション部材が、前記電池セルの外装に固定されている請求項３〜５のいずれかに記載の電池積層体。
隣り合う前記電池セルの間に、前記電池セルが直接的に又は間接的に固定された板材が配置されており、
前記クッション部材が、前記板材に固定されている請求項３〜６のいずれかに記載の電池積層体。
前記かしめ部材が、導電性を有する金属からなる請求項１〜７のいずれかに記載の電池積層体。
前記かしめ部材に配線がかしめられて電気的に接続されている請求項１〜８のいずれかに記載の電池積層体。