JP2015130253A

JP2015130253A - 電池

Info

Publication number: JP2015130253A
Application number: JP2014000534A
Authority: JP
Inventors: 正光宇留野; Masamitsu Uruno; 俊文志水; Toshifumi Shimizu; 永記柏崎; Eiki Kashiwazaki; 豊田　夏樹; Natsuki Toyoda; 夏樹豊田; 張愛石井; Haruyoshi Ishii; 稔英有川; Toshihide Arikawa
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2015-07-16

Abstract

【課題】タブの損傷を抑制できる電池を提供する。【解決手段】一つの実施の形態に係る電池は、筐体と、蓋体と、端子と、複数の電極と、複数のタブと、リード部と、を備える。前記筐体は開口を有する。前記蓋体は、前記開口を塞いで前記筐体に取り付けられ、前記筐体の内部に向く内面を有する。前記端子は、前記蓋体の前記内面にある。前記複数の電極は前記筐体に収容される。前記複数のタブは、前記複数の電極に電気的に接続されるとともに前記複数の電極から延び、互いに積層される積層部を有する。前記リード部は、前記積層部が積層される方向から前記積層部に接触する接触面を含み、前記複数のタブに電気的に接続される、第１の部分と、前記端子に電気的に接続される第２の部分と、を有し、前記接触面が前記蓋体の前記内面に対して略平行であるとともに、前記第１の部分が前記第２の部分に対して弾性的に変位可能である。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、電池に関する。

リチウムイオン電池のような非水電解質二次電池は、体積あたりのエネルギー出力及び容量（エネルギー密度）が高い。このため、このような電池は、電気自動車や太陽光発電用の蓄電装置のような、種々の機械の電源として利用される。

上記電池の容量をさらに大きくするため、電池の活物質をより多くする方法が知られる。さらに、上記二次電池の出力をさらに大きくするために、電池の電気抵抗をより小さくしたり、電極目付をより小さくしたりする方法が知られる。

特開２０１１−７０９１８号公報特開２０１１−１９２５４７号公報特開平７−１８３０２３号公報特開２００６−１０００９７号公報

一般的に、電極目付が大きくなると、電池の入出力特性が低下する。このため、エネルギー密度をより大きくするため、電池の電極目付を保ち、且つ、電池の体積あたりの活物質を増やす方法が知られる。この場合、電極を除く電池内部の部材や、部材間の隙間がより小さくされる。部材間の隙間が小さいと、電極から延びるタブが、例えば電池に加えられる振動や衝撃によって損傷するおそれがある。

本発明の解決すべき課題の一つは、タブの損傷を抑制できる電池を提供することである。

一つの実施の形態に係る電池は、筐体と、蓋体と、端子と、複数の電極と、複数のタブと、リード部と、を備える。前記筐体は開口を有する。前記蓋体は、前記開口を塞いで前記筐体に取り付けられ、前記筐体の内部に向く内面を有する。前記端子は、前記蓋体の前記内面にある。前記複数の電極は前記筐体に収容される。前記複数のタブは、前記複数の電極に電気的に接続されるとともに前記複数の電極から延び、互いに積層される積層部を有する。前記リード部は、前記積層部が積層される方向から前記積層部に接触する接触面を含み、前記複数のタブに電気的に接続される、第１の部分と、前記端子に電気的に接続される第２の部分と、を有し、前記接触面が前記蓋体の前記内面に対して略平行であるとともに、前記第１の部分が前記第２の部分に対して弾性的に変位可能である。

図１は、第１の実施の形態に係る電池を示す断面図である。図２は、第１の実施形態の電極群を示す斜視図である。図３は、第１の実施形態の電池の変形例を示す断面図である。図４は、第１の実施形態の電池の実験を行なった結果を示す表である。図５は、第１の実施形態の製造工程における電池を示す断面図である。図６は、第１の実施形態のリードと補助リードとが接合された電池を示す断面図である。図７は、第１の実施形態の電極群、タブ、及びリードを示す断面図である。図８は、第２の実施の形態に係る電池を示す断面図である。図９は、第２の実施形態の電極群、タブ、及びリードを示す断面図である。図１０は、第３の実施の形態に係る電池を示す断面図である。図１１は、第３の実施形態の電極群、タブ、及びリードを示す断面図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図７を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、ユーザから見て上方を上方向、ユーザから見て下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、電池１０の一部を示す断面図である。電池１０は、例えば、非水電解質二次電池であるリチウムイオン電池である。なお、電池１０はこれに限らず、他の種類の電池であっても良い。電池１０は、略直方体に形成されるが、他の形状に形成されても良い。

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、電池１０の幅（長手方向の寸法）に沿う。Ｙ軸は、電池１０の厚さ（短手方向の寸法）に沿う。Ｚ軸は、電池１０の高さ（鉛直方向の寸法）に沿う。

図１に示すように、電池１０は、筐体２１と、蓋体２２と、二つの端子２３と、電極群２４と、複数のタブ２５と、二つのリード部２６と、スペーサ２７と、を有する。二つの端子２３及び二つのリード部２６は、Ｘ軸に沿う方向に並ぶ。このため、図１は、一つの端子２３及び一つのリード部２６を示す。さらに、図１は、複数のタブ２５を一塊として示す。

筐体２１は、例えば、容器、ケース、缶、又は部材とも称され得る。蓋体２２は、例えば、封止部、閉塞部、又は部材とも称され得る。端子２３は、例えば、出力端子、電極、正極、負極、又は導電部とも称され得る。電極群２４は、複数の電極の一例であり、例えば、正極又は負極とも称され得る。タブ２５は、例えば、延部、接続部、又は導電部とも称され得る。リード部２６は、例えば、接続部、導電部、可動部、変位部、又は揺動部とも称され得る。

筐体２１は、例えば、アルミニウム合金によって、略直方体の箱状に形成される。なお、筐体２１は、例えば、ステンレスのような他の金属や、合成樹脂のような他の材料によって形成されても良い。さらに、筐体２１は、他の形状に形成されても良い。

筐体２１は、開口３１を有する。開口３１は、例えば、孔、凹部、又は開放部とも称され得る。開口３１は、筐体２１の上端２１ａに設けられる。言い換えると、筐体２１は、上端２１ａが開放された箱型に形成される。

蓋体２２は、略矩形（四角形）の板状に形成される。蓋体２２は、筐体２１の開口３１に嵌め込まれ、筐体２１に溶接される。すなわち、蓋体２２は、筐体２１に取り付けられ、開口３１を液密に塞ぐ。

蓋体２２は、内面２２ａと、外面２２ｂとを有する。内面２２ａは、おおよそ平坦に形成され、筐体２１の内部に向く。内面２２ａに、例えば板状の絶縁部材３２が取り付けられる。外面２２ｂは、内面２２ａの反対側に位置し、電池１０の上面を形成する。

蓋体２２は、二つの挿通孔３３と、ガス排出弁と、注液口と、を有する。二つの挿通孔３３は、Ｘ軸に沿う方向に並ぶ。このため、図１は、一つの挿通孔３３を示す。

挿通孔３３は、蓋体２２の内面２２ａから外面２２ｂに亘って設けられる孔である。前記ガス排出弁は、二つの挿通孔３３の間に位置する。前記ガス排出弁は、筐体２１の内部の圧力が閾値以上に上昇した場合に開放され、筐体２１の内部のガスを外部に排出する。前記注液口は、筐体２１の内部に非水電解液を注入するための孔である。

二つの端子２３は、電池１０の正極端子及び負極端子である。正極端子である端子２３は、例えば、アルミニウムによって形成される。負極端子である端子２３は、例えば、ニッケルによって形成される。

端子２３は、リベット状に形成され、軸部３５と、頭部３６とを有する。軸部３５は、挿通孔３３に嵌め込まれる。軸部３５の一方の端部は、蓋体２２の内面２２ａから、筐体２１の内部に突出する。言い換えると、蓋体２２の内面２２ａに、端子２３が位置する。軸部３５の当該端部は、絶縁部材３２を貫通し、筐体２１の内部に突き出る。

頭部３６は、軸部３５の他方の端部に設けられる。頭部３６は、軸部３５の径方向に張り出す。頭部３６は、蓋体２２の外面２２ｂに位置する。頭部３６は、例えば、電池１０を利用する機械のハーネスに電気的に接続され、又はバスバーによって他の電池の端子に電気的に接続される。

端子２３と挿通孔３３との間の隙間を、ガスケット３８が塞ぐ。ガスケット３８は、例えば合成樹脂によって、略円筒形に形成される。挿通孔３３にガスケット３８が嵌め込まれ、当該ガスケット３８に端子２３が嵌め込まれる。挿通孔３３は、端子２３とガスケット３８とによって、液密に塞がれる。

図２は、電極群２４を示す斜視図である。図２に示すように、電極群２４は、複数の正極４１と、複数の負極４２と、複数のセパレータ４３とを有する。正極４１及び負極４２は、例えば、帯状の集電体と、当該集電体の少なくとも一面に形成された活物質の層とを有する。前記集電体は、例えば、アルミニウム箔のような金属箔によって形成される。セパレータ４３は、例えば、多孔質材料によって帯状に形成される。

正極４１、負極４２、及びセパレータ４３は、シート状に形成される。正極４１と負極４２とは、セパレータ４３を介して積層され、コイル状に巻回される。円筒形状に巻回された正極４１、負極４２、及びセパレータ４３は、扁平にプレスされる。なお、正極４１、負極４２、及びセパレータ４３は、巻回されずに積層されても良い。

帯状の正極４１、負極４２、及びセパレータ４３の幅方向（Ｚ軸に沿う方向）の一方の端部が、電極群２４の上端２４ａを形成する。上端２４ａは、積層された正極４１、負極４２、及びセパレータ４３によって、おおよそ平坦な楕円（長円）形状に形成される。

タブ２５は、正極４１及び負極４２の、前記集電体の一部である。言い換えると、タブ２５は、対応する正極４１又は負極４２に、電気的に接続される。タブ２５は、帯状の前記集電体の幅方向（Ｚ軸に沿う方向）の一方の端部から延びる、短冊状の部分である。正極４１及び負極４２のそれぞれの前記集電体に、複数のタブ２５が設けられる。

正極４１の複数のタブ２５は、正極４１、負極４２、及びセパレータ４３が巻回され、プレスされると、互いに重なるように配置される。同様に、負極４２の複数のタブ２５は、正極４１、負極４２、及びセパレータ４３が巻回され、プレスされると、互いに重なるように配置される。

正極４１のタブ２５と負極４２のタブ２５とは、電極群２４の上端２４ａから延びる。タブ２５が延出する電極群２４の上端２４ａは、電極群２４の厚さ方向（Ｙ軸に沿う方向）において、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２とに分けられる。

第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２は、巻回された電極群２４の半周分の部分である。言い換えると、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２は、楕円形状に形成された電極群２４の上端２４ａの、長辺（Ｙ軸に沿う方向における上端２４ａの中央を通り、Ｘ軸に沿う方向に延びる仮想線）を境界とする半分の部分である。

複数のタブ２５は、電極群２４の上端２４ａの、第１の領域Ａ１から延出する。さらに、正極４１の複数のタブ２５と、負極４２の複数のタブ２５とは、電極群２４の幅方向（Ｘ軸に沿う方向）に並ぶ。

図１に示すように、電極群２４は、前記非水電解液とともに筐体２１に収容される。前記非水電解液は、例えば、非水溶媒にリチウム塩のような電解質を溶解させることにより調製される。電極群２４の上端２４ａは、蓋体２２の内面２２ａに向く。すなわち、複数のタブ２５は、蓋体２２に向かって延びる。

二つのリード部２６は、補助リード５１と、リード５２とを、それぞれ有する。補助リード５１は、第１のリードの一例であり、例えば、保護リード、バンド、挟持部、接続部、導電部、又は端子とも称され得る。リード５２は、第２のリードの一例であり、例えば、接続部、変位部、揺動部、又は導電部とも称され得る。

補助リード５１は、例えば、タブ２５と同じく、アルミニウム箔のような金属箔によって短冊状に形成される。なお、補助リード５１とタブ２５とが、異なる材料によって形成されても良い。補助リード５１は、二つに折り曲げられ、又はＵ字状に形成される。

補助リード５１は、第１の挟持部５５と、第２の挟持部５６とを有する。第１の挟持部５５は、第１の部分の一例であり、例えば、片部、折曲部、又は部分とも称され得る。第１及び第２の挟持部５５，５６は、補助リード５１が折り曲げられた部分によって区切られる略矩形（四角形）の部分である。すなわち、第１及び第２の挟持部５５，５６は、略多角形状に形成される。第１の挟持部５５の一つの端部と、第２の挟持部５６の一つの端部とは、上記折り曲げられた部分を介して結合される。

第１の挟持部５５は、接触面５５ａを有する。接触面５５ａは、互いに積層されたタブ２５の端部２５ａに、タブ２５が積層される方向（タブ２５の厚さ方向）から接触する。タブ２５の端部２５ａは、積層部の一例である。言い換えると、第１の挟持部５５は、補助リード５１に対応する正極４１または負極４２のタブ２５に重ねられる。

第２の挟持部５６は、第１の部分５５の接触面５５ａに対向する。第２の挟持部５６は、接触面５５ａの反対側から、タブ２５の端部２５ａに接触する。すなわち、積層されたタブ２５の端部２５ａは、第１の挟持部５５と第２の挟持部５６との間に挟まれる。

タブ２５の端部２５ａと、第１の挟持部５５と、第２の挟持部５６とは、例えば、超音波溶接によって互いに接合される。これにより、複数のタブ２５は、対応する補助リード５１に電気的に接続される。

リード５２は、例えば、補助リード５１と同じくアルミニウムによって短冊状に形成される。なお、リード５２は、他の導電体によって形成されても良い。リード５２は、補助リード５１よりも厚いが、弾性変形することができる。なお、リード５２の厚さは、補助リード５１の厚さ以下であっても良い。リード５２は、二つに折り曲げられ、又はＵ字状に形成される。

リード５２は、第１の接続部６１と、第２の接続部６２と、折曲部６３と、を有する。第１の接続部６１は、第２の部分の一例であり、例えば、固定部、取付部、端部、又は部分とも称され得る。第２の接続部６２は、第３の部分の一例であり、例えば、変位部、揺動部、移動部、回動部、端部、又は部分とも称され得る。

第１の接続部６１は、絶縁部材３２を介して、蓋体２２の内面２２ａに重ねられる。絶縁部材３２から突き出る端子２３の軸部３５は、第１の接続部６１を貫通し、第１の接続部６１に固定される。このため、端子２３は、第１の接続部６１に電気的に接続される。

第２の接続部６２は、第１の接続部６１に対向する。第２の接続部６２は、第１の接続部６１を貫通する端子２３の軸部３５の底面にも対向する。第２の接続部６２は、第１の接続部６１に対して略平行に配置される。なお、本明細書において平行とは、二つの構成要素又は面が延びる方向がおおよそ一致するという関係を規定し、厳密な平行（二つの線又は面がどこまで延長しても交わらないこと）を意味しない。

第２の接続部６２は、接続面６２ａを有する。接続面６２ａは、第１の接続部６１の反対側に向く。言い換えると、接続面６２ａは、電極群２４の上端２４ａに向く。接続面６２ａは、蓋体２２の内面２２ａと略平行である。

折曲部６３は、リード５２が折り曲げられた部分である。折曲部６３は、例えば、第１の接続部６１及び第２の接続部６２と交差する方向（Ｚ軸に沿う方向）に延び、又は円弧状に曲げられる。折曲部６３は、第１の接続部６１の一つの端部と、第２の接続部６２の一つの端部とを結合する。このため、第２の接続部６２は、折曲部６３から片持ち梁状に延びる。

第１の接続部６１と第２の接続部６２との間に、隙間Ｇが形成される。言い換えると、第２の接続部６２は、隙間Ｇを介して第１の接続部６１に重ねられる。隙間Ｇの距離は、折曲部６３のＺ軸に沿う長さにおおよそ等しい。隙間Ｇは、補助リード５１の第１の挟持部５５と、リード５２の第１の接続部６１との間に位置する。

第２の接続部６２の接続面６２ａは、補助リード５１の、第２の挟持部５６に固定される。第２の接続部６２は、例えば、超音波溶接又はレーザ溶接により、第２の挟持部５６に結合される。これにより、第２の接続部６２の接続面６２ａは、補助リード５１に電気的に接続される。

第１の接続部６１、第２の接続部６２、及び折曲部６３についてさらに説明する。第１の接続部６１と第２の接続部６２は、折曲部６３によって区切られる略矩形（四角形）の部分である。すなわち、第１の接続部６１と、第２の接続部６２とは、略多角形状に形成される。

略矩形（四角形）である第１の接続部６１は、四つの辺部Ｓ１を有する。辺部Ｓ１は、第１の接続部６１の縁と、当該縁に隣接する部分である。同様に、略矩形（四角形）である第２の接続部６２も、四つの辺部Ｓ２を有する。第１の接続部６１の一つの辺部Ｓ１が、折曲部６３によって、第２の接続部６２の一つの辺部Ｓ２に結合される。すなわち、第２の接続部６２に結合される第１の接続部６１の辺部Ｓ１の個数（一つ）は、第１の接続部６１の辺部Ｓ１の個数（四つ）の半分以下である。そして、第２の接続部６２に、補助リード５１が固定される。

補助リード５１が、リード５２の第２の接続部６２に結合されることで、補助リード５１は、蓋体２２の内面２２ａと略平行に延びる。第１の挟持部５５の接触面５５ａは、蓋体２２の内面２２ａと略平行に配置される。

さらに、補助リード５１が、蓋体２２の内面２２ａと略平行に配置されることで、複数のタブ２５に、少なくとも一つの曲部２５ｂが形成される。すなわち、複数のタブ２５は、例えば、Ｕ字状又はＳ字状にそれぞれ曲げられる。

詳しく述べると、複数のタブ２５は、電極群２４の上端２４ａから上方に延びる。言い換えると、タブ２５は、電極群２４の上端２４ａから、Ｚ軸に沿う方向、又はＺ軸に対して傾いた方向に延びる。複数のタブ２５は、曲部２５ｂで曲げられる。曲げられたタブ２５の端部２５ａは、互いに重ねられるとともに、Ｙ軸に沿う方向（蓋体２２の内面２２ａと略平行な方向）に延びる。

スペーサ２７は、例えば、合成樹脂のような絶縁体によって形成される。スペーサ２７は、筐体２１に収容され、蓋体２２の内面２２ａと、電極群２４の上端２４ａとの間に配置される。スペーサ２７は、蓋体２２と電極群２４との間の距離を一定に保つ。

スペーサ２７は、例えば、互いに組み合わされる二つの部材によって、筒状に形成される。スペーサ２７は、底板６５と、収容部６６と、第１の開口部６７と、第２の開口部６８とを有する。

底板６５は、例えば、前記二つの部材のうち一方に設けられる。底板６５は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に設けられる。底板６５は、電極群２４の上端２４ａの、第２の領域Ａ２に面する。

収容部６６は、前記二つの部材の間に形成されるスペースである。例えば、端子２３の軸部３５の一部と、複数のタブ２５と、リード部２６とが、収容部６６の中に配置される。

第１の開口部６７は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に形成される。第１の開口部６７の一部は、底板６５によって塞がれる。第１の開口部６７は、電極群２４の上端２４ａの、第１の領域Ａ１に対向するように配置される。複数のタブ２５は、第１の開口部６７を通って上方に延びる。

第２の開口部６８は、第１の開口部６７が設けられる端部の反対側の端部に設けられる。第２の開口部６８は、蓋体２２の内面２２ａに面する。第２の開口部６８に、例えば、絶縁部材３２が嵌り込む。

図３は、電池１０の変形例を示す断面図である。図３の電池１０において、スペーサ２７は、底板６５の代わりに、第１の底板７１と第２の底板７２とを有する。第１及び第２の底板７１，７２は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に形成され、第１の開口部６７を部分的に塞ぐ。

第１の底板７１は、前記二つの部材の一方に設けられる。第１の底板７１は、電極群２４の上端２４ａの、第１の領域Ａ１に面する。第２の底板７２は、前記二つの部材の他方に設けられる。第２の底板７２は、電極群２４の上端２４ａの、第２の領域Ａ２に面する。第１の底板７１は、第２の底板７２よりも、電極群２４の上端２４ａから離れる。すなわち、電極群２４の上端２４ａと第１の底板７１との間に、隙間が形成される。

複数のタブ２５は、電極群２４の上端２４ａと、第１の底板７１との間の前記隙間を通る。複数のタブ２５は、一つの曲部２５ｂを有する。すなわち、複数のタブ２５は、Ｕ字状にそれぞれ曲げられる。

詳しく述べると、複数のタブ２５は、電極群２４の上端２４ａから、第１の底板７１におおよそ沿って延びる。言い換えると、複数のタブ２５は、電極群２４の上端２４ａから、Ｚ軸に対して傾く方向又はＹ軸に沿う方向に延びる。複数のタブ２５は、曲部２５ｂで曲げられる。曲げられたタブ２５の端部２５ａは、互いに重ねられるとともに、Ｙ軸に沿う方向（蓋体２２の内面２２ａと略平行な方向）に延びる。

図１及び図３に示すように、電極群２４の厚さ（Ｙ軸に沿う寸法）がＴ、電極群２４の上端２４ａから、タブ２５に接触する第１の挟持部５５の接触面５５ａまでの、Ｚ軸に沿う方向の距離がＡと規定される。すなわち、距離Ａは、蓋体２２の内面２２ａから電極群２４の上端２４ａに向かう方向における、電極群２４の上端２４ａから第１の挟持部５５の接触面５５ａまでの距離である。

少なくとも一つのタブ２５の長さＬと、電極群２４の厚さＴと、距離Ａとの関係は、（Ｔ／２）^２＋Ａ^２≦Ｌ^２≦（Ａ＋２Ｔ）^２で表される。なお、この関係式で表されるタブ２５は、図１及び図３に示すように配置されたタブ２５に限らない。すなわち、タブ２５の形状（例えば、延びる方向や曲部２５ｂの個数）は、例えば、図１及び図３とは異なっても良い。

上述の電池１０が、例えば振動又は衝撃を受けることがある。この場合、リード５２の第２の接続部６２は、折曲部６３を起点として、第１の接続部６１に対し弾性的に変位（揺動）する。すなわち、折曲部６３から片持ち梁状に延びる第２の接続部６２は、前記振動又は衝撃によって弾性変形する。

第２の接続部６２が弾性的に変位することで、第２の接続部６２及び補助リード５１に接続された複数のタブ２５にかかる力が緩和される。言い換えると、第２の接続部６２は、タブ２５に振動又は衝撃を緩和するダンパーとして機能する。

図４は、図１及び図３に示される電池１０を含む、複数種類の電池１０について試験を行った結果を示す表である。図４に示すように、電池１０の十個の実施例（実施例１乃至実施例１０）について、振動試験、入出力試験、及び定格容量試験を行なった。

図４において、「接続割合」は、第１の接続部６１の辺部Ｓ１の個数のうち、第２の接続部６２の辺部Ｓ２に結合された辺部Ｓ１の個数の割合を示す。すなわち、略矩形（四角形）の第１の接続部６１の四つの辺部Ｓ１のうち、一つの辺部Ｓ１が第２の接続部６２に結合される場合、「接続割合」は２５％（四分の一）となる。第１の接続部６１の四つの辺部Ｓ１のうち、三つの辺部Ｓ１が第２の接続部６２に結合される場合、「接続割合」は７５％（四分の三）となる。

第１の接続部６１の三つの辺部Ｓ１が第２の接続部６２に結合される場合、例えば、一つの辺部Ｓ１が、折曲部６３によって第２の接続部６２に結合される。そして、当該辺部Ｓ１に連続する二つの辺部Ｓ１が、超音波溶接又はレーザ溶接によって第２の接続部６２に結合される。

「タブの長さＬ」は、該当する実施例における、少なくとも一つのタブ２５の長さである。なお、複数のタブ２５の形状（例えば、延びる方向や曲部２５ｂの個数）は、タブ２５の長さＬによって異なる。

「振動試験」は、該当する実施例の電池１０に振動を加えた場合に、複数のタブ２５が損傷した割合を概略的に示す。「◎」は、損傷したタブ２５が無かったか、少なかったことを示す。「○」は、損傷したタブ２５が比較的少なかったことを示す。「×」は、損傷したタブ２５が多かったことを示す。

「入出力試験」は、実施例３の電池１０の出力を１００％とした場合の、該当する実施例の電池１０の出力を示す。例えば、該当する実施例の電池１０の出力が、実施例３の電池１０の出力よりも２割大きい場合、１２０％と示される。

「定格容量」は、実施例３の電池１０の定格容量を１００％とした場合の、該当する実施例の電池１０の定格容量を示す。例えば、該当する実施例の電池１０の定格容量が、実施例３の電池１０の定格容量よりも２割少ない場合、８０％と示される。

図４に示すように、実施例１乃至実施例３の電池１０は、実施例４及び実施例５の電池１０よりも、出力及び定格容量が大きい。さらに、実施例６乃至実施例１０の電池１０は、他の実施例の電池１０よりも、出力が大きい。しかし、「接続割合」が７５％である実施例９及び実施例１０の電池１０は、「振動試験」においてタブ２５の損傷が多い。

以下、図５乃至図７を参考に、電池１０の製造方法の一部について例示する。なお、電池１０の製造方法は以下の方法に限らず、他の方法を用いても良い。図５は、補助リード５１とリード５２とが接続される前の電池１０を部分的に示す断面図である。図６は、補助リード５１とリード５２とが接続された電池１０を部分的に示す断面図である。図７は、電極群２４、タブ２５、及びリード部２６を部分的に示す側面図である。

まず、蓋体２２に、端子２３、絶縁部材３２、ガスケット３８が取り付けられる。そして、絶縁部材３２を貫通する端子２３の軸部３５に、略Ｌ字型のリード５２の、第１の接続部６１が結合される。すなわち、第２の接続部６２は、第１の接続部６１に対して直交する方向に延びる。

次に、電極群２４から延びる複数のタブ２５の端部２５ａが、補助リード５１に取り付けられる。補助リード５１の第１の挟持部５５と第２の挟持部５６とが、タブ２５の端部２５ａを挟む。そして、補助リード５１が、例えば、超音波溶接によって複数のタブ２５の端部２５ａに結合される。

次に、図５に示すように、リード５２の第２の接続部６２が、補助リード５１の第２の挟持部５６に取り付けられる。第２の接続部６２は、例えば、超音波溶接によって、補助リード５１に結合される。

図７に二点鎖線で示すように、タブ２５と補助リード５１は、タブ２５と補助リード５１とが重なる第１の接合箇所Ｐ１で接合される。一方、補助リード５１とリード５２とは、補助リード５１とリード５２とが重なり、且つ、第１の接合部分Ｐ１から外れた第２の接合部分Ｐ２で接合される。

次に、図６に示すように、リード５２の第２の接続部６２が、折曲部６３で曲げられる。すなわち、第１の接続部６１に対して直交する方向に延びる第２の接続部６２が、第１の接続部６１に対して略平行にされる。なお、第２の接続部６２が、例えばレーザ溶接によって第２の挟持部５６に接合される場合、予め第２の接続部６２が第１の接続部６１に対して略平行に配置されても良い。

次に、複数のタブ２５に例えば丸棒が当てられ、蓋体２２の内面２２ａが、電極群２４の上端２４ａと略平行にされる。これにより、複数のタブ２５に曲部２５ｂが形成される。

次に、タブ２５及びリード部２６を挟むように、スペーサ２７の前記二つの部材が組み合わされる。これにより、スペーサ２７の収容部６６に、タブ２５及びリード部２６が収容される。

次に、電極群２４、タブ２５、リード部２６、スペーサ２７が、開口３１から筐体２１に挿入される。蓋体２２が、開口３１を塞ぎ、筐体２１に溶接される。前記注液口から、筐体２１の内部に前記非水電解液が注入されることで、電池１０が形成される。

第１の実施の形態に係る電池１０において、タブ２５に接触する第１の挟持部５５の接触面５５ａが、蓋体２２の内面２２ａに対して略平行である。このため、タブ２５の積層方向と蓋体２２の厚さ方向とが略同一（Ｚ軸に沿う方向）となり、当該方向における電池１０の寸法を小型化できる。例えば、電池１０は、第１の挟持部５５の接触面５５ａが、蓋体２２の内面２２ａに対して直交する方向に延びるような他の電池よりも、小型化できる。電極群２４を小さくせずに電池１０を小型化できるため、電池１０のエネルギー密度が向上する。

蓋体２２の厚さ方向において電池１０が小型化されることで、リード２５の長さＬを短くすることができる。リード２５の長さＬが短くされると、リード２５における電気抵抗が小さくなる。これにより、電池１０の入出力特性が向上する。

さらに、例えば電池１０に振動や衝撃が加わった際、タブ２５に接続された補助リード５１及びリード５２の第２の接続部６２が、第１の接続部６１に対して弾性的に変位できる。このため、タブ２５に加わる振動や衝撃が緩和され、タブ２５が損傷することが抑制される。言い換えると、第２の接続部６２が弾性変形することにより、タブ２５に応力集中が生じることが抑制される。

第１の接続部６１が略矩形（四角形）に形成される。第１の接続部６１の四つの辺部Ｓ１のうち一つの辺部Ｓ１が、補助リード５１が結合される第２の接続部６２に結合される。これにより、第２の接続部６２が、第１の接続部６１に対して容易に弾性的に変位でき、タブ２５が損傷することが抑制される。

補助リード５１と、リード５２の第１の接続部６１との間に、隙間Ｇが形成される。このため、補助リード５１が結合された第２の接続部６２が、第１の接続部６１に対して近づく方向及び離れる方向に弾性的に変位できる。これにより、タブ２５に加わる振動や衝撃がさらに緩和され、タブ２５が損傷することが抑制される。

補助リード５１に接続されるリード５２の接続面６２ａが、蓋体２２の内面２２ａに対して略平行に配置される。このため、タブ２５の積層方向と蓋体２２の厚さ方向とが略同一（Ｚ軸に沿う方向）となり、電池１０の寸法を小型化できる。

リード５２が第１の接続部６１に対して弾性的に変位可能な第２の接続部６２を有し、当該第２の接続部６２は隙間Ｇを介して第１の接続部６１に面する。これにより、第２の接続部６２が第１の接続部６１に対して近づく方向にも遠ざかる方向にも弾性的に変位でき、タブ２５が損傷することが抑制される。

タブ２５の長さＬと、電極群２４の厚さＴと、距離Ａとの関係が、（Ｔ／２）^２＋Ａ^２≦Ｌ^２≦（Ａ＋２Ｔ）^２である。これにより、図４に示すように、電池１０の入出力特性が大きくなる。

以下に、第２の実施の形態について、図８及び図９を参照して説明する。なお、以下の複数の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図８は、第２の実施の形態に係る電池１０を部分的に示す断面図である。図９は、第２の実施形態の電極群２４、タブ２５、及びリード部２６を部分的に示す側面図である。図８に示すように、第２の実施形態の電池１０は、中間リード８１をさらに有する。

中間リード８１は、例えば、アルミニウムによって略矩形（四角形）の板状に形成される。なお、中間リード８１は、他の導電性の材料によって形成されても良い。補助リード５１は、例えば、超音波溶接によって、複数のタブ２５とともに中間リード８１に接合される。中間リード８１の第２の挟持部５６が、中間リード８１に固定される。

中間リード８１は、例えば、超音波溶接又はレーザ溶接によって、リード５２の第２の接合部６２に接合される。言い換えると、第２の接合部６２は、中間リード８１を介して、補助リード５１に取り付けられる。

図９に示すように、タブ２５と、補助リード５１と、中間リード８１とは、タブ２５、補助リード５１、及び中間リード８１が重なる第３の接合部分Ｐ３において互いに接合される。一方、中間リード８１とリード５２の第２の接続部６２とは、中間リード８１及び第２の接続部６２が重なり、且つ、第３の接合部分Ｐ３から外れた第４の接合部分Ｐ４において、互いに接合される。

以下に、第３の実施の形態について、図１０及び図１１を参照して説明する。図１０は、第３の実施の形態に係る電池１０を部分的に示す断面図である。図１１は、第３の実施形態の電極群２４、タブ２５、及びリード部２６を部分的に示す側面図である。

図１０及び図１１に示すように、第３の実施形態の補助リード５１の、第１の挟持部５５は、第２の挟持部５６よりも小さい。第１の挟持部５５は、第１の挟持部５５より大きい第２の挟持部５６の一つの縁から延びる短冊状の部分である。第１の挟持部５５は、第２の挟持部５６に対し折り重なる。第１の挟持部５５と第２の挟持部５６との間に、複数のタブ２５の端部２５ａが挟まれる。

略矩形（四角形）の第２の挟持部５６は、四つの辺部Ｓ３を有する。第２の挟持部５６の二つの辺部Ｓ３は、第１の挟持部５５に重なる。一方、第２の挟持部５６の他の二つの辺部Ｓ３は、第１の挟持部５５に重ならない。

第３の実施形態のリード５２は、第１の接続部６１、第２の接続部６２、及び折曲部６３の代わりに、固定部８５を有する。固定部８５は、第２の部分の一例である。固定部８５は、略矩形の板状に形成される。言い換えると、固定部８５は、四つの辺部Ｓ４を有する略多角形状に形成される。

固定部８５は、絶縁部材３２を介して、蓋体２２の内面２２ａに重ねられる。端子２３の軸部３５は、固定部８５を貫通し、固定部８５に固定される。これにより、固定部８５は、端子２３に電気的に接続される。

補助リード５１の第２の挟持部５６の連続する二つの辺部Ｓ３は、リード５２の固定部８５の、連続する二つの辺部Ｓ４に結合する。第２の挟持部５６の二つの辺部Ｓ３は、例えば、超音波溶接又はレーザ溶接によって、固定部８５の二つの辺部Ｓ４に接合される。すなわち、固定部８５の二つの辺部Ｓ４に結合される第２の挟持部５６の辺部Ｓ３の個数（二つ）は、第２の挟持部５６の辺部Ｓ３の個数（四つ）の半分以下である。

図１１に示すように、タブ２５と、補助リード５１の第１及び第２の挟持部５５，５６とは、タブ２５、第１の挟持部５５、及び第２の挟持部５６が重なる第５の接合部分Ｐ５において互いに接合される。一方、補助リード５１の第２の挟持部５６とリード５２の固定部８５とは、第２の挟持部５６及び固定部８５が重なり、且つ、第１の挟持部５５に覆われない第６の接合部分Ｐ６において、互いに接合される。

第３の実施形態の電池１０によれば、固定部８５の二つの辺部Ｓ４に結合される第２の挟持部５６の辺部Ｓ３の個数（二つ）は、第２の挟持部５６の辺部Ｓ３の個数（四つ）の半分以下である。このため、補助リード５１は、固定部８５に対して容易に弾性的に変位できる。したがって、振動又は衝撃のような外力により、タブ２５が損傷することが抑制される。

上記複数の実施形態に係る電池は、単独あるいは複数のリチウムイオン二次電池を有した組電池の形態で、例えば、携帯電話や、パーソナルコンピュータ、携帯音楽プレーヤー等の比較的小型の装置等の電源として使用される他、電動自転車や、ハイブリッド電気自動車、電気自動車等の比較的大型の装置等の電源としても使用され得る。また、組電池は、例えば、自動車や自転車（移動体）等の電源等、移動型の電源としても使用される他、例えば、ＰＯＳ（ｐｏｉｎｔｏｆｓａｌｅｓ）システム用の電源等、定置型の電源としても使用される。また、種々の装置等には、複数の組電池を、直列あるいは並列に接続したセットとして搭載することができる。

リチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種であり、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う。正極材料としては、例えば、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物等が用いられ、負極材料としては、例えば、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）等の酸化物系材料や、炭素質材料、シリコン系材料等が用いられる。また、電解質（一例としては電解液）としては、例えば、フッ素系錯塩（例えばＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が配合された、例えば、炭酸エチレンや炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジメチル等の有機溶媒等が単独であるいは複数混合されて用いられる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、タブに接続される第１の部分の接触面が、蓋体の内面に対して略平行であるとともに、前記第１の部分が端子に接続される第２の部分に対して弾性的に変位可能である。これにより、タブが損傷することが抑制される。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、上記実施形態において、補助リード５１及びリード５２は、略矩形（四角形）に形成される。しかし、第１の部分及び第２の部分は、略六角形のような他の形状に形成されても良い。この場合、第１の部分及び第２の部分の辺部の個数は、六つになる。

１０…電池、２１…筐体、２２…蓋体、２２ａ…内面、２３…端子、２４…電極群、２４ａ…上端、２５…タブ、２５ａ…端部、２６…リード部、３１…開口、５１…補助リード、５２…リード、５５…第１の挟持部、５５ａ…接触面、６１…第１の接続部、６２…第２の接続部、６２ａ…接続面、８５…固定部、Ｇ…隙間、Ｓ１〜Ｓ４…辺部。

Claims

開口を有する筐体と、
前記開口を塞いで前記筐体に取り付けられ、前記筐体の内部に向く内面を有する蓋体と、
前記蓋体の前記内面にある端子と、
前記筐体に収容された複数の電極と、
前記複数の電極に電気的に接続されるとともに前記複数の電極から延び、互いに積層される積層部を有する、複数のタブと、
前記積層部が積層される方向から前記積層部に接触する接触面を含み、前記複数のタブに電気的に接続される、第１の部分と、前記端子に電気的に接続される第２の部分と、を有し、前記接触面が前記蓋体の前記内面に対して略平行であるとともに、前記第１の部分が前記第２の部分に対して弾性的に変位可能な、リード部と、
を具備する電池。
前記第１及び第２の部分の少なくとも一方は、複数の辺部を有する略多角形状に形成され、前記複数の辺部のうち連続する少なくとも一つの前記辺部において、前記第１の部分と前記第２の部分とが互いに結合され、前記第１の部分と前記第２の部分とが互いに結合される前記少なくとも一つの辺部の個数は、前記複数の辺部の個数の半分以下である、
請求項１の電池。
前記第１の部分と前記第２の部分との間に隙間が形成される、請求項１の電池。
前記リード部は、前記第１の部分を有する第１のリードと、前記第１のリードに電気的に接続された接続面及び前記第２の部分を有する第２のリードと、を有し、
前記接続面が、前記蓋体の前記内面と略平行である、請求項１の電池。
前記第２のリードは、前記接続面を含み、隙間を介して前記第２の部分に面するとともに前記第２の部分に対して弾性的に変位可能な、第３の部分を有する、請求項４の電池。
前記電極の厚さＴと、前記蓋体の前記内面に向く前記電極の上端から前記タブ及び前記第１の部分の接続面までの距離Ａと、前記電極の前記上端から延びる少なくとも一つの前記タブの長さＬと、の関係が、
（Ｔ／２）^２＋Ａ^２≦Ｌ^２≦（Ａ＋２Ｔ）^２
である、請求項１の電池。