JP2014229435A - 積層型電池 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー密度が低下することなく、積層体の積層ずれを防止できる積層型電池を提供する。【解決手段】集電体１１，２１の表面に活物質層１２，２２を形成した電極１０，２０及びセパレータ３０を交互に積層してなる積層体５と、それぞれの前記集電体または前記積層体の積層方向の最外層における前記集電体に導電性のリード６０，７０を介して電気的に接続される電極端子４０，５０と、前記リードに設けられ、前記活物質層と前記セパレータとの間の摩擦力以下の力で伸縮する導電性の伸縮部６１，７１と、を有する積層型電池１である。【選択図】図１

Description

本発明は、積層型電池に関する。

近年、自動車産業や先端電子産業などの分野において、自動車用電池や電子機器用電池として積層型電池の需要が増大している。これら積層型電池では、高容量化に伴って、電極及びセパレータを交互に積層してなる積層体における積層数が増大している。このため、さまざまな要因から発生する振動によって積層体に積層ずれが生じやすくなり、耐久性の劣化が招かれる。

この問題を解決する方法として、例えば下記の特許文献１には、積層体をテープによって固定する積層式リチウムイオン電池が開示されている。この積層式リチウムイオン電池によれば、テープによって積層体を固定するため、積層体の積層ずれを生じにくくすることができる。

特開２００８―９１０９９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の積層式リチウムイオン電池では、発電要素以外の部材であるシールを用いるため、電池全体としての容積及び質量が増加してエネルギー密度が低下するという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、エネルギー密度が低下することなく、積層体の積層ずれを防止できる積層型電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る積層型電池は、集電体の表面に活物質層を形成した電極及びセパレータを交互に積層してなる積層体と、それぞれの前記集電体または前記積層体の積層方向の最外層における前記集電体に導電性のリードを介して電気的に接続される電極端子と、前記リードに設けられ、前記活物質層と前記セパレータとの間の摩擦力以下の力で伸縮する導電性の伸縮部と、を有する積層型電池である。

上記のように構成した積層型電池であれば、伸縮部は活物質層とセパレータとの間の摩擦力以下の力で伸縮するため、振動によって積層体に力が加わった際に積層ずれが生じる前に伸縮部が伸縮することによって積層ずれを防止できる。また、伸縮部はリードに設けられるため、積層型電池全体として容積が増加することがなく、さらに従来技術のテープを用いる場合と比較して伸縮部の設けられる範囲が小さいため質量の増加分も少ない。したがって、エネルギー密度が低下することなく、積層体の積層ずれを防止できる積層型電池を提供することができる。

本発明の実施形態に係る非双極型のリチウムイオン二次電池の基本構成を模式的に示す断面図である。 非双極型のリチウムイオン二次電池の外観を模式的に示す斜視図である。 積層方向の中央近傍における伸縮部の長さが最外層における伸縮部の長さより長いときの効果を説明するための図であって、図３（Ａ）は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池を示す図であって、図３（Ｂ）は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の別の実施形態を示す図である。 積層ずれの発生メカニズムを従来のリチウムイオン二次電池を用いて説明するための図である。 本実施形態に係るリチウムイオン二次電池によって積層ずれが生じにくくなるメカニズムを説明するための図である。 本実施形態の改変例に係る双極型のリチウムイオン二次電池の基本構成を模式的に示す断面図である。 リードが集電体と別部材によって構成されるときの図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

図１は、本発明の実施形態に係る非双極型のリチウムイオン二次電池１（積層型電池）の基本構成を模式的に示す断面図である。図２は、非双極型のリチウムイオン二次電池１の外観を模式的に示す斜視図である。

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１は、概説すると、図１に示すように、集電体１１，２１の表面に活物質層１２，２２を形成した電極１０，２０及びセパレータ３０を交互に積層してなる積層体５を有する。リチウムイオン二次電池１は、それぞれの集電体１１，２１に導電性のリード６０，７０を介して電気的に接続される電極タブ４０，５０（電極端子）を有する。リチウムイオン二次電池１は、リード６０，７０に設けられ活物質層１２，２２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ１，Ｆ２以下の力で伸縮する導電性の伸縮部６１，７１を有する。

集電体１１，２１は、負極集電体１１及び正極集電体２１を有し、活物質層１２，２２は、負極活物質層１２及び正極活物質層２２を有する。電極タブ４０，５０は、積層体５の両端から互いに離れる方向へ延在する負極タブ４０（負極端子）及び正極タブ５０（正極端子）を有する。リード６０，７０は、負極集電体１１及び負極タブ４０を接続する負極側リード６０と、正極集電体２１及び正極タブ５０を接続する正極側リード７０と、を有する。伸縮部６１，７１は負極側リード６０、かつ正極側リード７０に設けられる。以下、詳述する。

リチウムイオン二次電池１は、図１に示すように、充放電反応が進行する略矩形の積層体５を外装体であるラミネートシート８０の内部に封止して構成される。積層体５は、負極１０と、セパレータ３０と、正極２０と、を積層した構成を有している。

負極１０は、負極集電体１１及び当該負極集電体１１の両面に形成される負極活物質層１２を有する。

セパレータ３０は、ポーラス形状によって構成され、通気性を有する。またセパレータ３０は、電解質が含浸されることによって電解質層を構成する。

正極２０は、正極集電体２１及び当該正極集電体２１の両面に形成される正極活物質層２２を有する。１つの負極活物質層１２とこれに隣接する正極活物質層２２とが、セパレータ３０を介して対向するようにして、負極１０、セパレータ３０、及び正極２０がこの順に積層されている。

隣接する負極１０、セパレータ３０、及び正極２０は、１つの単電池層８を構成する。本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１は、単電池層８が複数積層されることによって、電気的に並列接続されてなる構成を有する。なお、積層体５の両最外層に位置する最外層負極集電体１１ａ，１１ｄには、いずれも片面のみに負極活物質層１２が形成されている。また、正極２０及び負極１０の配置を図１とは逆にして、積層体５の両最外層に正極２０が位置するようにしてもよい。

負極集電体１１は、負極側リード６０を介して、負極タブ４０と接続される。また、正極集電体２１は、正極側リード７０を介して、正極タブ５０と接続される。負極タブ４０及び正極タブ５０はラミネートシート８０の端部に挟まれるようにしてラミネートシート８０の外部に導出される。

本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１は、図２に示すように、長方形状の扁平な形状を有し、互いに対向する辺から電力を取り出すための負極タブ４０及び正極タブ５０が引き出されている。積層体５は、リチウムイオン二次電池１のラミネートシート８０によって包まれている。積層体５は上下方向から押さえ力Ｆｐによって押さえつけられる。ラミネートシート８０の周囲を熱融着することによって、負極タブ４０及び正極タブ５０を引き出した状態で、積層体５を密封している。なお、電極タブ４０，５０の取り出し位置については図示した位置に制限されない。例えば、負極タブ４０及び正極タブ５０を同じ辺から引き出すようにしてもよいし、負極タブ４０及び正極タブ５０をそれぞれ複数個に分けて、各辺から引き出すようにしてもよい。

負極側リード６０及び正極側リード７０は、負極集電体１１及び正極集電体２１とそれぞれ一体的に形成される。負極側リード６０は、図１において上から順に、第１リード６０ａ、第２リード６０ｂ、第３リード６０ｃ、及び第４リード６０ｄを有する。正極側リード７０は、図１において上から順に、第５リード７０ａ、第６リード７０ｂ、及び第７リード７０ｃを有する。

伸縮部６１，７１は、負極側リード６０に設けられる負極側伸縮部６１と、正極側リード７０に設けられる正極側伸縮部７１と、を有する。伸縮部６１，７１はリード６０，７０を部分的に折り曲げて形成された蛇腹構造を有する。

負極側伸縮部６１は、負極活物質層１２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ１以下の力で伸縮する（図４，５参照）。負極側伸縮部６１は、図１に示すように、積層方向Ｄの上側最外層における負極集電体１１ａに接続される第１リード６０ａに設けられる第１伸縮部６１ａを有する。負極側伸縮部６１は、積層方向Ｄの上側中央における負極集電体１１ｂに接続される第２リード６０ｂに設けられる第２伸縮部６１ｂを有する。負極側伸縮部６１は、積層方向Ｄの下側中央における負極集電体１１ｃに接続される第３リード６０ｃに設けられる第３伸縮部６１ｃを有する。換言すれば、本実施形態に係る負極タブ４０は積層方向Ｄにおいて中央近傍に設けられるため、第２伸縮部６１ｂ及び第３伸縮部６１ｃは、負極タブ４０に近接する第２リード６０ｂ及び第３リード６０ｃにそれぞれ設けられる。負極側伸縮部６１は、積層方向Ｄの下側最外層における負極集電体１１ｄに接続される第４リード６０ｄに設けられる第４伸縮部６１ｄを有する。第２伸縮部６１ｂ及び第３伸縮部６１ｃの長さは、第１伸縮部６１ａ及び第４伸縮部６１ｄの長さよりも長く設けられる。

正極側伸縮部７１は、正極活物質層２２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ２以下の力で伸縮する（図４，５参照）。正極側伸縮部７１は、図１に示すように、積層方向Ｄの上側最外層における正極集電体２１ａに接続される第５リード７０ａに設けられる第５伸縮部７１ａを有する。正極側伸縮部７１は、積層方向Ｄの中央における正極集電体２１ｂに接続される第６リード７０ｂに設けられる第６伸縮部７１ｂを有する。換言すれば、本実施形態に係る正極タブ５０は積層方向Ｄにおいて中央近傍に設けられるため、第６伸縮部７１ｂは、正極タブ５０に近接する第６リード７０ｂに設けられる。正極側伸縮部７１は、積層方向Ｄの下側最外層における正極集電体２１ｃに接続される第７リード７０ｃに設けられる第７伸縮部７１ｃを有する。第６伸縮部７１ｂの長さは、第５伸縮部７１ａ及び第７伸縮部７１ｃの長さよりも長く設けられる。

図３は、積層方向Ｄの中央近傍における伸縮部６１ｂ，６１ｃ，７１ｂの長さが最外層における伸縮部６１ａ，６１ｄ，７１ａ，７１ｃの長さより長いときの効果を説明するための図である。図３（Ａ）は、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１を示す図である。図３（Ｂ）は、別の実施形態として、中央近傍における伸縮部６２ｂ，６２ｃ，７２ｂの長さが最外層における伸縮部６２ａ，６２ｄ，７２ａ，７２ｃの長さと略等しいときのリチウムイオン二次電池３を示す図である。図３（Ｂ）に示すように、中央近傍における伸縮部６２ｂ，６２ｃ，７２ｂの長さが最外層における伸縮部６２ａ，６２ｄ，７２ａ，７２ｃの長さと等しいときは、リードの両側端部が一致せず（矢印Ｂ参照）、当該端部を一致させるためのカット工程が必要となる。これに対して、図３（Ａ）に示すように、中央近傍における伸縮部６１ｂ，６１ｃ，７１ｂの長さが最外層における伸縮部６１ａ，６１ｄ，７１ａ，７１ｃの長さより長いときは、リードの外側端部が略一致する（矢印Ａ参照）。したがって、カット工程が不要となり製造コストの低下や製造時間の短縮を図り得る。ちなみに、図３（Ｂ）に示すリチウムイオン二次電池３が本発明に含まれることは、言うまでもない。

負極側リード６０の長さＬ１及び正極側リード７０の長さＬ２は、それぞれ下記式（１）、（２）で表される範囲にある。

当該式（１）、（２）において、ｔ１は負極タブ４０から負極集電体１１までの積層方向Ｄに沿う長さを、ｄ１は負極タブ４０の積層体５側の端部から正極集電体２１の負極タブ４０側の端部までの積層方向Ｄに直交する方向に沿う長さをそれぞれ示す。また、ｔ２は正極タブ５０から正極集電体２１までの積層方向Ｄに沿う長さを、ｄ２は正極タブ５０の積層体５側の端部から負極集電体１１の正極タブ５０側の端部までの積層方向Ｄに直交する方向に沿う長さをそれぞれ示す。なお図１では、負極タブ４０から上側最外層における負極集電体１１ａまでの積層方向Ｄに沿う長さをｔ１として、正極タブ３０から上側最外層における正極集電体２１ａまでの積層方向に沿う長さをｔ２として例示している。上記式（１）、（２）において、下限側の数値は、三平方の定理より算出される斜辺の長さであって、すなわち下限側は単に伸縮部６１，７１の長さが０より大きいことを示している。一方、上限側の数値は、リード６０，７０が最大限移動できる距離より算出される値である。この構成によれば、リード６０，７０が余剰に設けられないためリチウムイオン二次電池１全体の質量を軽くでき、エネルギー密度のより高いリチウムイオン二次電池１を提供することができる。また製造コストを下げることも可能である。

リチウムイオン二次電池１の構成は、一般的なリチウムイオン二次電池１に用いられている公知の材料を用いればよく、特に限定されるものではない。リチウムイオン二次電池１に使用することのできる負極集電体１１、正極集電体２１、負極活物質層１２、正極活物質層２２、セパレータ３０等について参考までに説明する。

負極集電体１１及び正極集電体２１は、例えば、ステンレススチール箔である。しかし、これに特に限定されず、アルミニウム箔、ニッケルとアルミニウムのクラッド材、銅とアルミニウムのクラッド材、あるいはこれらの金属の組み合わせのめっき材を利用することも可能である。

負極１０の負極活物質層１２は、例えば、ハードカーボン（難黒鉛化炭素材料）である。しかし、これに特に限定されず、黒鉛系炭素材料や、リチウム−遷移金属複合酸化物を利用することも可能である。特に、カーボン及びリチウム−遷移金属複合酸化物からなる負極活物質は、容量及び出力特性の観点から好ましい。

正極２０の正極活物質層２２は、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４である。しかし、これに特に限定されない。なお、容量及び出力特性の観点から、リチウム−遷移金属複合酸化物を適用することが好ましい。

負極１０及び正極２０の厚さは、特に限定されず、電池の使用目的（例えば、出力重視、エネルギー重視）や、イオン伝導性を考慮して設定する。

セパレータ３０の素材は、例えば、電解質を浸透し得る通気性を有するポーラス状のＰＥ（ポリエチレン）である。しかし、これに特に限定されず、ＰＰ（ポリプロピレン）などの他のポリオレフィン、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体、ポリアミド、ポリイミド、アラミド、不織布を、利用することも可能である。不織布は、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン、ポリエステルである。

電解質のホストポリマーは、例えば、ＨＦＰ（ヘキサフルオロプロピレン）コポリマーを１０％含むＰＶＤＦ−ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンの共重合体）である。しかし、これに特に限定されず、その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子や、イオン伝導性を有する高分子（固体高分子電解質）を適用することも可能である。その他のリチウムイオン伝導性を持たない高分子は、例えば、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）である。イオン伝導性を有する高分子は、例えば、ＰＥＯ（ポリエチレンオキシド）やＰＰＯ（ポリプロピレンオキシド）である。

ホストポリマーに保持される電解液は、例えば、ＰＣ（プロピレンカーボネート）及びＥＣ（エチレンカーボネート）からなる有機溶媒、支持塩としてのリチウム塩（ＬｉＰＦ_６）を含んでいる。有機溶媒は、ＰＣ及びＥＣに特に限定されず、その他の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート等の鎖状カーボネート類、テトラヒドロフラン等のエーテル類を適用することが可能である。リチウム塩は、ＬｉＰＦ_６に特に限定されず、その他の無機酸陰イオン塩、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３等の有機酸陰イオン塩を、適用することが可能である。

次に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１の作用について説明する。

最初に比較対象として図４を参照して、伸縮部６１，７１が設けられていないリチウムイオン二次電池７に振動が加わり積層ずれが生じるメカニズムについて説明する。なお、図４では負極活物質層１２とセパレータ３０との間で積層ずれが生じた場合を示す。

振動によってリチウムイオン二次電池７に左向きの力Ｆが作用し、当該振動によって負極集電体１１に力Ｆａが加わり、正極集電体２１に力Ｆｃが加わったとする。ここでセパレータ３０と負極活物質層１２との間の摩擦係数をμａ、セパレータ３０と正極活物質層２２との間の摩擦係数をμｃとする。このとき、負極活物質層１２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ１は、Ｆ１＝Ｆｐ×μａと表され、正極活物質層２２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ２は、Ｆ２＝Ｆｐ×μｃと表される。ここでＦｐは積層体５が上下方向から押さえられる力である。この場合において、積層体５に積層ずれが生じないための条件は下記式（３）のように表される。

この式を満たすとき、積層体５に積層ずれが生じることはなく、下記式（４）に示される力のつり合いを満たす。

当該式（４）において、ｎは負極集電体１１の積層数であって、本実施形態においてはｎ＝４である。また、Ｎは正極集電体２１の積層数であって、本実施形態においてはＮ＝３である。またｆは、最外層における負極集電体１１ａ，１１ｄとラミネートシート８０との間の摩擦力である。

上述した式（３）を満たさないときは、図４に示すように、積層体５に積層ずれが生じる。図４において、積層ずれ前の負極集電体１１及び負極活物質層１２を２点鎖線で示す。すなわち、２×Ｆｐ×μａ以上の力が負極集電体１１に加わったとき、または２×Ｆｐ×μｃ以上の力が正極集電体２１に加わったとき、積層ずれが生じる。

次に図５を参照して、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１において積層ずれが生じにくくなるメカニズムについて説明する。

振動によってリチウムイオン二次電池１に左向きの力Ｆが作用し、当該振動によって負極集電体１１に力Ｆａが加わり、正極集電体２１に力Ｆｃが加わったとする。このとき積層ずれが生じる前に伸縮部６１，７１が伸縮して、積層体５全体が左側にすべる。これにより、負極側伸縮部６１によって負極側反力Ｆｅａが，正極側伸縮部７１によって正極側反力Ｆｅｃがそれぞれ生じ、積層体５の運動エネルギーが吸収される。この場合において、積層体５の積層ずれが生じないための条件は下記式（５）のように表される。

この式を満たすとき、積層体５に積層ずれが生じることはなく、下記式（６）に示される力のつり合いを満たす。

上述した（５）式を満たさないときは、積層体５に積層ずれが生じる。すなわち、２×Ｆｐ×μａ＋Ｆｅａ以上の力が負極集電体１１に加わったとき、または２×Ｆｐ×μｃ＋Ｆｅｃ以上の力が正極集電体２１に加わったとき、積層ずれが生じる。これを上述した伸縮部６１，７１が設けられないリチウムイオン二次電池７の場合と比較すると、積層ずれが生じる閾値が大きくなっており、換言すれば伸縮部６１，７１が設けられることで、積層ずれが生じにくくなっている。

以上説明したように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１は、集電体１１，２１の表面に活物質層１２，２２を形成した電極１０，２０及びセパレータ３０を交互に積層してなる積層体５を有する。また、リチウムイオン二次電池１は、それぞれの集電体１１，２１に導電性のリード６０，７０を介して電気的に接続される電極タブ４０，５０を有する。また、リチウムイオン二次電池１は、リード６０，７０に設けられ活物質層１２，２２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ１，Ｆ２以下の力で伸縮する導電性の伸縮部６１，７１を有する。このため、振動によって積層体５に力が加わった際に積層ずれが生じる前に伸縮部６１，７１が伸縮することによって積層ずれを防止できる。また、伸縮部６１，７１はリード６０，７０に設けられるため、リチウムイオン二次電池１全体として容積が増加することがなく、さらに従来技術のシールを用いる場合と比較して伸縮部６１，７１の設けられる範囲が小さいため、質量の増加分も少ない。したがって、エネルギー密度が低下することなく、積層体５の積層ずれを防止できるリチウムイオン二次電池１を提供することができる。また、伸縮部６１，７１が設けられるため、製造時に超音波溶接などによって集電体１１，２１を電極タブ４０，５０と接続する際の振動に起因して生じる積層ずれも防止できる。

また、集電体１１，１２は、負極集電体１１及び正極集電体１２を有し、活物質層１２，２２は、負極活物質層１２及び正極活物質層２２を有する。電極タブ４０，５０は、積層体５の両端から互いに離れる方向へ延在する負極タブ４０及び正極タブ５０を有する。また、リード６０，７０は、負極集電体１１及び負極タブ４０を接続する負極側リード６０と、正極集電体２１及び正極タブ５０を接続する正極側リード７０と、を有する。伸縮部６１，７１は、負極側リード６０かつ正極側リード７０に設けられる。このため、負極１０側及び正極２０側にそれぞれ伸縮部６１，７１が設けられる。したがって、積層体５の積層ずれをより確実に防止できる。

また、伸縮部６１，７１が設けられる負極側リードの長さＬ１及び前記正極側リードの長さＬ２は、それぞれ下記式（７）、（８）で表される範囲にある。

当該式（７）、（８）において、ｔ１は負極タブ４０から負極集電体１１までの積層方向Ｄに沿う長さを、ｄ１は負極タブ４０の積層体５側の端部から正極集電体２１の負極タブ４０側の端部までの積層方向Ｄに直交する方向に沿う長さをそれぞれ示す。また、ｔ２は正極タブ５０から正極集電体２１までの積層方向Ｄに沿う長さを、ｄ２は正極タブ５０の積層体５側の端部から負極集電体１１の正極タブ５０側の端部までの積層方向Ｄに直交する方向に沿う長さをそれぞれ示す。このため、リード６０，７０が余剰に設けられずリチウムイオン二次電池１全体の質量を軽くできる。したがって、エネルギー密度のより高いリチウムイオン二次電池１を提供することができる。また製造コストを下げることができる。

また、電極１０，２０が、負極集電体１１の両面に負極活物質１２を形成した負極１０と、正極集電体２１の両面に正極活物質層２２を形成した正極２０と、を有する非双極型のリチウムイオン二次電池１である。伸縮部６１ｂ，６１ｃ，７１ｂは、電極タブ４０，５０に近接するリード６０ｂ，６０ｃ，７０ｂに設けられる。ここで、電極タブ４０，５０に近接する集電体１１ｂ，１１ｃ，２１ｂは張った状態で溶接されるため、一般的に遊び部分が少なく積層ずれが生じやすい。このため、遊び部分が少ない集電体１１ｂ，１１ｃ，２１ｂ及び電極タブ４０，５０間に伸縮部６１ｂ，６１ｃ，７１ｂが設けられることによって、積層体５の積層ずれをより確実に防止することができる。

また、電極１０，２０が、負極集電体１１の両面に負極活物質１２を形成した負極１０と、正極集電体２１の両面に正極活物質層２２を形成した正極２０と、を有する非双極型のリチウムイオン二次電池１である。伸縮部６１ａ，６１ｄ，７１ａ，７１ｃは、積層方向Ｄの最外層における集電体１１ａ，１１ｄ，２１ａ，２１ｃに接続されるリード６０ａ，６０ｄ，７０ａ，７０ｃに設けられる。ここで最外層における集電体１１ａ，１１ｄ，２１ａ，２１ｃは、積層体５にラミネートシート８０によって覆う製造工程において振動によって積層ずれが生じやすい。このため、最外層に伸縮部６１ａ，６１ｄ，７１ａ，７１ｃが設けられることによって、積層体５の積層ずれをより確実に防止することができる。

以下、上述した実施形態の改変例を例示する。

（改変例１）
本実施形態では、非双極型のリチウムイオン電池１に適用されたが、図６に示すように、双曲型のリチウムイオン二次電池２（積層型電池）に適用されてもよい。双曲型のリチウムイオン二次電池２は、集電体１１１の表面に活物質層１２，２２を形成した電極１１０及びセパレータ３０を交互に積層してなる積層体６を有する。リチウムイオン二次電池２は、積層体６の積層方向Ｄの最外層における集電体１１１ａ，１１１ｂに導電性のリード１６０，１７０を介して電気的に接続される電極タブ１４０，１５０を有する。リチウムイオン二次電池２は、リード１６０，１７０に設けられ、活物質層１２，２２とセパレータ３０との間の摩擦力Ｆ１，Ｆ２以下の力で伸縮する導電性の伸縮部１６１，１７１を有する。以下、双曲型のリチウムイオン二次電池２の構成について簡単に説明する。

積層体６は、集電体１１１の一方の面に負極活物質層１２が形成され、他方の面に正極活物質層２２が形成されてなる複数の電極１１０を、セパレータ３０を交互に複数介在させて積層して形成する。積層体６の積層方向Ｄの一方の最外層には、負極活物質層１２のみを片面に備えた負極集電体１１１ａが位置され、また他方の最外層には、正極活物質層２２のみを片面に備えた正極集電体１１１ｂが位置される。一方の最外層における負極集電体１１１ａの上面には積層体６から電流を取り出すための負極集電板２００が接続される。また、他方の最外層における正極集電体１１１ｂの下面には積層体６から電流を取り出すための正極集電板２１０が接続される。すなわち、双曲型のリチウムイオン二次電池２では、負極集電体１１１ａは、負極集電板２００及び負極側リード１６０を介して負極タブ１４０に電気的に接続される。また、正極集電体１１１ｂは、正極集電板２１０及び正極側リード１７０を介して正極タブ１５０に電気的に接続される。なお、負極側リード１６０の長さＬ１及び正極側リード１７０の長さＬ２は上述した式（１）、（２）で表される範囲にある。このように、双曲型のリチウムイオン二次電池２にも適用可能である。

（改変例２）
また本実施形態では、伸縮部６１，７１は蛇腹構造によって形成されたが、湾曲構造によって形成されてもよい。

（改変例３）
また本実施形態では、リード６０，７０は集電体１１，２１と一体的に形成されたが、図７に示すように、導電性を有する別部材によって構成され、集電体１１，２１に連結されてもよい。このとき伸縮部２６１，２７１の少なくとも一部に弾性体を設けることによって、変形時に生じる弾性力によってより積層体５の積層ずれをより生じにくくし得る。

（改変例４）
また本実施形態では、伸縮部６１，７１は複数設けられたが、少なくとも１つ設けられればよい。

（改変例５）
また、本実施形態では電極タブ４０，５０は積層方向Ｄの中央近傍に設けられたが、これに限られず、例えば積層方向Ｄの最下部に設けられてもよい。このとき、電極タブ４０，５０に近接する集電体１１ｄ，１２ｃは、遊び部分が少なく積層ずれが生じやすい。このため、遊び部分が少ない集電体１１ｄ，１２ｃ及び電極タブ４０，５０の間に伸縮部６１ｄ，７１ｃが設けられることが好ましい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。

＜伸縮部＞
［実施例１］
伸縮部は、電極カット時にリードにプレスをいれ、０．１ｍｍの振幅を持ち、長さが５ｍｍの蛇腹構造とした。この伸縮部を全てのリードに設けて、積層体を作製した。

［実施例２］
伸縮部は、電極カット時にリードにプレスをいれ、０．１ｍｍの振幅を持ち、長さが５ｍｍの湾曲構造とした。この伸縮部を全てのリードに設けて、積層体を作製した。

［実施例３］
伸縮部は、電極カット時にリードにプレスをいれ、０．１ｍｍの振幅を持ち、長さが５ｍｍの蛇腹構造とした。この伸縮部を積層方向の中央近傍における集電体に接続されるリードに設けて、積層体を作製した。

［実施例４］
伸縮部は、電極カット時にリードにプレスをいれ、０．１ｍｍの振幅を持ち、長さが５ｍｍの蛇腹構造とした。この伸縮部を積層方向の最外層における集電体に接続されるリードに設けて、積層体を作製した。

［比較例１］
伸縮部が設けられない積層体を作製した。

＜正極＞
以下の材料を所定の比で混合して正極スラリーを作製した。

上記正極スラリーをＡｌ箔（厚さ２０μｍ）に両面塗工した後、乾燥させて正極を形成した。正極の厚さは片面で５０μｍになるようにプレスを行った。単位面積当たりの重量として定義される目付は１５ｍｇ／ｃｍ^２であった。また、電極塗工幅は２００×１５０ｍｍであった。

＜負極＞
以下の材料を所定の比で混合して負極スラリーを作製した。

上記負極スラリーをＣｕ箔（厚さ１０μｍ）に両面塗工した後、乾燥させて負極を形成した。負極の厚さは片面で７０μｍになるようにプレスを行った。単位面積当たりの重量として定義される目付は９．５ｍｇ／ｃｍ^２であった。また、電極塗工幅は２０２×１５２ｍｍであった。

＜電解質材料＞
電解質材料としては、１Ｍ ＬｉＰＦ_６ ＥＣ：ＤＥＣ=１：１（溶媒体積比）を用いた。

＜セパレータ＞
セパレータは、ＰＥ製であって厚さ２５μｍを用いた。

＜積層体＞
積層体は、負極／セパレータ／正極を３層積層することによって作製された。

＜ラミネートシール＞
ラミネートシールの４辺のうち、３辺を封止した。

＜注液方法＞
各層注液部のみが開口された部位に電解液を注液し、ラミネートシールを真空密封し、電池を完成させた。

表３は、実施例１〜４及び比較例１における初充放電後の効率を表している。表３から、本発明に係るリチウムイオン二次電池を用いることで、初充放電後の効率が向上し、よりエネルギー効率の高いリチウムイオン二次電池を提供することができる。

１，２，３ リチウムイオン二次電池（積層型電池）、
５，６ 積層体、
１０，１１０ 負極、
１１，１１１ 負極集電体、
１２ 負極活物質層、
２０，１２０ 正極、
２１，１２１ 正極集電体、
２２ 正極活物質層、
３０ セパレータ、
４０，１４０ 負極タブ（負極端子）、
５０，１５０ 正極タブ（正極端子）、
６０，１６０ 負極側リード、
６１，１６１，２６１ 負極側伸縮部、
７０，１７０，２７１ 正極側リード、
７１，１７１ 正極側伸縮部、
Ｄ 積層方向、
Ｌ１ 負極側リードの長さ、
Ｌ２ 正極側リードの長さ。

Claims (6)

1. 集電体の表面に活物質層を形成した電極及びセパレータを交互に積層してなる積層体と、
   それぞれの前記集電体または前記積層体の積層方向の最外層における前記集電体に導電性のリードを介して電気的に接続される電極端子と、
   前記リードに設けられ、前記活物質層と前記セパレータとの間の摩擦力以下の力で伸縮する導電性の伸縮部と、を有する積層型電池。
2. 前記集電体は、負極集電体及び正極集電体を有し、
   前記活物質層は、負極活物質層及び正極活物質層を有し、
   前記電極端子は、前記積層体の両端から互いに離れる方向へ延在する負極端子及び正極端子を有し、
   前記リードは、前記負極集電体及び前記負極端子を接続する負極側リードと、前記正極集電体及び前記正極端子を接続する正極側リードと、を有し、
   前記伸縮部は、前記負極側リード、かつ前記正極側リードに設けられる請求項１に記載の積層型電池。
3. 前記伸縮部が設けられる前記負極側リードの長さＬ１及び前記正極側リードの長さＬ２は、それぞれ下記式（１）、（２）で表される範囲にある請求項２に記載の積層型電池。
   当該式（１）、（２）において、
   ｔ１は前記負極端子から前記負極集電体までの前記積層方向に沿う長さ、
   ｄ１は前記負極端子の前記積層体側の端部から前記正極集電体の前記負極端子側の端部までの前記積層方向に直交する方向に沿う長さ、
   ｔ２は前記正極端子から前記正極集電体までの前記積層方向に沿う長さ、
   ｄ２は前記正極端子の前記積層体側の端部から前記負極集電体の前記正極端子側の端部までの前記積層方向に直交する方向に沿う長さである。
4. 前記伸縮部は、弾性体を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層型電池。
5. 前記電極が、負極集電体の両面に負極活物質層を形成した負極と、正極集電体の両面に正極活物質層を形成した正極と、を有する非双極型の積層型電池であって、
   前記伸縮部は、前記電極端子に近接するリードに設けられる請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層型電池。
6. 前記電極が、負極集電体の両面に負極活物質層を形成した負極と、正極集電体の両面に正極活物質層を形成した正極と、を有する非双極型の積層型電池であって、
   前記伸縮部は、前記積層方向の最外層における前記集電体に接続される前記リードに設けられる請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層型電池。