JP2016115422A - 電極群、電池、及び電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電気抵抗が小さく、また蓄電容量が大きい電極群及び電池を提供することである。【解決手段】実施形態の電極群は、電極と、積層体と、集約部と、をもつ。前記電極は活物質層と、前記活物質層から延出された集電タブと、を備える。前記積層体は、前記電極が第１方向に複数積層されることで構成される。前記集約部では、複数積層された前記集電タブが前記第１方向に集約されている。前記積層体は、第１の前記電極と、前記第１方向における前記集約部からの距離が前記第１の電極よりも長い第２の前記電極と、を含む。前記第１の電極における前記集電タブの延出長さは、前記第２の電極における前記集電タブの延出長さより、短い。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、電極群、電池、及び電池の製造方法に関する。

電気自動車（ＥＶ）や、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、電動バイク、フォークリフト、家庭用電源、太陽光発電用蓄電装置などの大型、大容量電源には、高いエネルギー密度が要求される。特にＥＶ用の電源としては、高容量・高出力であることが要求される。
非水電解液二次電池（リチウムイオン二次電池）はエネルギー密度が高く、上述の大型、大容量電源として注目され、その利用が進んできている。

非水電解液二次電池の電極群としては、例えば、偏平型電極群がある。偏平型電極群は、帯状の電極（正極および負極）を、帯状のセパレータを介して積層し、偏平形状に捲回して形成される。帯状電極は、金属箔の表面に形成された活物質層と、活物質層から幅方向に延出する集電タブとを有する。
このような偏平型電極群では、電気エネルギーを取り出す際に、電極群の厚さ方向における特定の位置に集電タブを集約して集約部を形成し、集約部にリード等を接合する。しかしながら、帯状電極の幅方向における集電タブの延出長さが、帯状電極の長手方向の全長に渡り一定である場合、集電タブを集約すると、隣接する集電タブ同士の接触面積が一定にならない。そのため、積層方向の少なくとも一方の端部では、集電タブとリードとの接触面積が小さくなり、電気抵抗が大きくなる。
また、リードと集約部が全面において接触するような位置にリードを接合すると、集約部の一部がリードからはみ出してしまう。その場合、リードからはみ出す集約部の長さを考慮して、活物質層の幅を狭くする必要がある。そのため、活物質層を十分に拡大できず、蓄電容量の増加に限界がある。

特開２０１１−７１１０９号公報

本発明が解決しようとする課題は、電気抵抗が小さく、また蓄電容量が大きい電極群及び電池を提供することである。

実施形態の電極群は、電極と、積層体と、集約部と、をもつ。前記電極は活物質層と、前記活物質層から延出された集電タブと、を備える。前記積層体は、前記電極が第１方向に複数積層されることで構成される。前記集約部では、複数積層された前記集電タブが前記第１方向に集約されている。前記積層体は、第１の前記電極と、前記第１方向における前記集約部からの距離が前記第１の電極よりも長い第２の前記電極と、を含む。前記第１の電極における前記集電タブの延出長さは、前記第２の電極における前記集電タブの延出長さより、短い。

実施形態の電池の展開斜視図である。 図１の電池に用いられる電極群の展開斜視図である。 （ａ）は図１のＭ−Ｍ線における断面の部分拡大図であり、（ｂ）は図３（ａ）の集電タブが集約されていない状態を示す。 実施形態の電極群３の説明図であり、（ａ）は電極群３の正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）および（ｃ）は、図４（ａ）の電極群３を捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図４（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５が形成された状態を示す。 捲回により作製した電極群における集電タブの折り返し部を切断することを説明するための図である。 接合後に、リードからはみ出した集電タブを切断する方法を説明する図である。 第１変形例の電極群３Ａの説明図であり、（ａ）は電極群３Ａの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図７（ａ）の電極群３Ａを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図７（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５が形成された状態を示す。 第２変形例の電極群３Ｂの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｂの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図８（ａ）の電極群３Ｂを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図８（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５が形成された状態を示す。 第３変形例の電極群３Ｃの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｃの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図９（ａ）の電極群３Ｃを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図９（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５Ａ、１５Ｂが形成された状態を示す。 第４変形例の電極群３Ｄの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｄの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図１０（ａ）の電極群３Ｄを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図１０（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５Ａ、１５Ｂが形成された状態を示す。 第５変形例の電極群３Ｅの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｅの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図１１（ａ）の電極群３Ｅを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図１１（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５Ａ、１５Ｂが形成された状態を示す。 第６変形例の電極群３Ｆの説明図であり、（ａ）はシート状の正極とセパレータと負極とを複数積層することで構成される電極群３Ｆの正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）の展開図である。（ｂ）は、図１２（ａ）の正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）を、積層後Ｘ方向の一端に配置されるシートＤ１から他端に配置されるシートＤ２に向かって、順番に積層して集電タブを集約した場合の側面の部分拡大図である。 第７変形例の電極群３Ｇの説明図であり、（ａ）はシート状の正極とセパレータと負極とを複数積層することで構成される電極群３Ｇの正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）の展開図である。（ｂ）は、図１３（ａ）の正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）を、積層後Ｘ方向の一端に配置されるシートＤ１から他端に配置されるシートＤ２に向かって、順番に積層して集電タブを集約した場合の側面の部分拡大図である。 第８変形例の電極群３Ｈの説明図であり、（ａ）はシート状の正極とセパレータと負極とを複数積層することで構成される電極群３Ｈの正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）の展開図である。（ｂ）は、図１４（ａ）の正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）を、積層後Ｘ方向の一端に配置されるシートＤ１から他端に配置されるシートＤ２に向かって、順番に積層して集電タブを集約した場合の側面の部分拡大図である。

以下、実施形態の電池を、図面を参照して説明する。
なお、実施形態では、電極の積層方向をＸ方向、集電タブの延出方向（捲回軸方向）をＺ方向、ＸＺ方向と直交する方向をＹ方向として説明する。

図１は、実施形態に係る電池１の展開斜視図である。図２は図１の電池に用いられる電極群の展開斜視図である。図３（ａ）は図１のＭ−Ｍ線における断面の部分拡大図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）の集電タブが集約されていない状態を示す。
図１に示すように、電池１は、容器本体２ａ及び蓋体２ｂから構成される容器２と、容器２内に収容される電極群３とを有する。電池１としては、例えば、リチウムイオン電池などの密閉型の缶型非水電解質二次電池が挙げられる。

容器２は、扁平な直方体形状の外装容器（筺体）であり、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金、ステンレスなどの金属材料により形成されている。

容器本体２ａはＹ方向の一端が開口する一端開口の筐体である。蓋体２ｂは、矩形板状であり、容器本体２ａの開口を塞ぐ。なお、蓋体２ｂが容器本体２ａに溶接されることで、容器２は気密かつ液密になる。

蓋体２ｂの中央部には、矩形状の圧力開放弁２ｂ１が設けられている。圧力開放弁２ｂ１には開閉可能な溝が形成されており、圧力開放弁２ｂ１が所定値以上の圧力を受けると溝が開状態になる。したがって、二次電池１の異常などにより容器２内にガスが発生し、容器２の内圧が所定値以上に上昇した場合、溝が開状態となることで圧力開放弁２ｂ１から容器２内のガスが排出される。それにより、容器２の内圧が下がり、電池１の膨れや破裂などの不具合を防止することができる。なお、圧力開放弁２ｂ１の位置は蓋体２ｂの中央に限定されない。また、圧力開放弁２ｂ１の溝の深さや、形状、大きさなども開放させたい圧力に応じて適宜変更可能である。

蓋体２ｂには、容器２内に電解液を注液するため、注液口２ｂ２が設けられる。電池１の組み立て後、注液口２ｂ２から容器２内に電解液が所定量だけ注入される。所定量としては、例えば、容器２内の電極群３が電解液により十分に浸される量であることが挙げられる。電解液が注液された後、注液口２ｂ２は溶接などにより封止される。なお、注液口２ｂ２の位置、形状、及び大きさは、必要に応じて適宜変更可能である。

蓋体２ｂの第１面２ｂａのＺ方向の第１端部近傍には正極端子４（出力端子）が設けられ、第２端部近傍には負極端子５（出力端子）が設けられる。正極端子４及び負極端子５は、金属などの導電性を有する材料により形成されており、外部端子と電気的に接続可能である。以下には正極側について説明するが、負極側も同様に形成されている。
正極端子４は、蓋体２ｂを貫通しており、蓋体２ｂの両面に露出している。

正極端子４（負極端子５）と蓋体２ｂとの間には、正極シール材４ａ（負極シール材５ａ）が設けられている。正極シール材４ａは、ガスケットとも呼ばれ、例えば合成樹脂やガラスなどの絶縁体で形成される。正極シール材４ａは、正極端子４と容器２との間を気密及び液密にシールすると共に電気的に絶縁している。

蓋体２ｂの第２面２ｂｂ側には正極リード６（負極リード７、リード）が設けられる。正極リード６は、金属などの導電性を有する材料により形成されている。正極リード６の第１端部は正極端子４に電気的に接続される。正極リード６の第２端部は後述の電極群３の正極集電タブ３ａ（負極集電タブ３ｂ、集電タブ）に電気的に接続されている。

正極集電タブ３ａを挟んで正極リード６の反対側には正極バックリード９（負極バックリード１０、バックリード）が設けられる。正極バックリード９は、金属などの導電性を有する材料により形成されている。正極リード６の端部と正極バックリード９とは、正極集電タブ３ａをそれらの間に挟み込んだ状態で超音波溶接することにより正極集電タブ３ａに接合される。このように正極リード６と正極バックリード９とで正極集電タブ３ａを挟むことで正極集電タブ３ａを保護し、正極集電タブ３ａが損傷することを防ぐ。
なお、容器本体２ａの内面には、容器本体２ａと、正極リード６との絶縁のために絶縁シートなどの絶縁層が設けられる。

電極群３は、図２に示すように、帯状の電極（正極１１および負極１２）を、帯状のセパレータ１３を介して積層し、偏平形状に捲回して（折り畳んで）形成される。正極１１は、帯状の正極集電体と、正極集電体の表面に形成された正極活物質層（活物質層）１４ａとを備えている。正極１１にはＺ方向の一端部に、正極活物質層１４ａから正極集電体をＺ方向に延出させて正極集電タブ（集電タブ）３ａが形成されている。負極１２にはＺ方向の他端部に、負極活物質層１４ｂから負極集電体をＺ方向に延出させて負極集電タブ（集電タブ）３ｂが形成されている。なお、正極集電体や負極集電体としては、例えば、金属箔などを用いることが可能である。
帯状の正極１１とセパレータ１３と負極１２とが偏平形状に捲回されることで、正極１１の複数の電極領域と負極１２の複数の電極領域とが積層された状態になり、電極がＸ方向に複数積層された積層体が形成される。電極群３はこの電極が積層された積層体を構成することにより、発電要素として機能する。

図３に示すように電極群３は、集電タブ３ａ（３ｂ）が集約された集約部１５を有する。集約部１５は、複数の集電タブ３ａ（３ｂ）をＸ方向（第１方向）に集約して形成されている。図３（ａ）に示すように集約部１５は、Ｘ方向における電極群３の中央に位置している。また、集約部１５は、超音波接合等によりリード６（７）の第２端部とバックリード９（１０）との間に接合される。

本実施形態では、図３（ｂ）に示すようにＸ方向において集約部１５からの距離が長い位置にある電極（第２の電極）１１ｂよりも短い位置にある電極（第１の電極）１１ａの方が、活物質層１４ａ（１４ｂ）から延出する集電タブ３ａ（３ｂ）のＺ方向の長さが短い。なお本出願では、活物質層１４ａ（１４ｂ）から延出する集電タブ３ａ（３ｂ）のＺ方向の長さを単に“延出長さ”と称する。

図４は実施形態の電極群３の説明図であり、（ａ）は電極群３の正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）および（ｃ）は、図４（ａ）の電極群３を捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図４（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５が形成された状態を示す。
電極群３は、図４（ａ）に示す帯状の正極１１を偏平形状に捲回して（折り畳んで）形成する。電極群３のＹ方向長さをＷとしたとき、最初に、正極１１の一方端部からＹ方向に長さＷだけ離れた第１折り返し部Ｆ１で、正極１１を折り返す。続いて、第１折り返し部Ｆ１からＹ方向に長さＷだけ離れた第２折り返し部Ｆ２で、正極１１を折り返す。このように、Ｙ方向に長さＷごとに配置される折り返し部で正極１１を折り返す工程を繰り返すことで、正極１１が折り畳まれて電極群３が形成される。そのため、正極１１の一方の端部から第１折り返し部Ｆ１までの電極領域が、捲回された帯状電極の中心に配置される第１電極領域Ｃ１となる。
本実施形態の電極群３は、図４（ｃ）に示すように、集約部１５をＸ方向の中央部に配置する。そのため、図４（ａ）において、捲回中心に配置される第１電極領域Ｃ１の集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さよりも、第２電極領域Ｃ２の集電タブ３ａ（３ｂ）、及び第３電極領域Ｃ３の集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さの方が、所定長さだけ長くなっている。ここで、第２電極領域Ｃ２は、第１折り返し部Ｆ１と第２折り返し部Ｆ２との間の領域であり、第３電極領域Ｃ３は、第２折り返し部Ｆ２と第３折り返し部Ｆ３との間の領域である。さらに第４電極領域Ｃ４以降の電極領域においても、第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって、２つの電極領域毎に集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さが所定長さだけ長くなっている。
最後まで捲回された電極群３の集電タブ３ａ（３ｂ）は、図４（ｂ）に示すように配置される。図４（ｂ）において、集約部１５が形成されるＸ方向の中央部からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さが長くなっている。

図３（ｂ）に示すように第２の電極１１ｂよりも第１の電極１１ａの集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さを短くすることにより、図３（ａ）に示すように集電タブ３ａ（３ｂ）が集約された状態では、集約部１５における集電タブ３ａ（３ｂ）同士の重なりの程度を揃えることができる。つまり、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さが同じである場合と比べて、隣接する集電タブ３ａ（３ｂ）同士の接触面積を大きくすることができる。そのため、Ｘ方向の端部においても集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積が大きくなり、電気抵抗が小さくなる。さらに、リードと集約部とが全面において接触するような位置にリードを接合する場合でも、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さが同じである場合と比べて、リードからはみ出す集約部の長さが短くなる。その結果、その分だけ活物質層の幅を拡大することができ、蓄電容量が大きくなる。以上により、電極群の電気抵抗を小さく、また蓄電容量を大きくすることができる。

特に、図３に示すように電極の積層数をＮ、集約部に位置する第３の電極１１ｃから第４の電極１１ｄまでの積層数をＮ’、積層体の厚さをＨ、第３の電極１１ｃの集電タブの延出長さをＡとした場合、第４の電極１１ｄの集電タブの延出長さＡ’が下記式（１）を満たすことが好ましい。
式（１）：Ａ’＝Ａ＋（Ｈ／Ｎ）×Ｎ’
上述の式（１）を満たすことにより、図３（ａ）に示すように集電タブ３ａ（３ｂ）が集約された状態では、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積をより大きくすることができる。また、リードからはみ出す集約部の長さをより短くすることができる。したがって、電極群の電気抵抗をより小さくし、また蓄電容量をより大きくすることができる。

さらに、集約部１５において、複数の集電タブ３ａ（３ｂ）の端部は、Ｙ方向に直交する同一の平面内に配置されている（Ｙ方向に直交する集約部１５の端面が面一である）ことが特に好ましい。複数の集電タブ３ａ（３ｂ）の端部が同一平面内に配置されていれば、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を最大化することができる。また、リードから集約部がはみ出すこともなくなる。したがって、電極群の電気抵抗をさらに小さくし、また蓄電容量をさらに大きくすることができる。

実施形態の電極群３は、電池１に搭載される際に、上述したように正極リード６（負極リード７）の端部と正極バックリード９（負極バックリード１０）とに超音波溶接により接合される。ここで、正極リード６（負極リード７）と正極集電タブ３ａ（負極集電タブ３ｂ）と正極バックリード９（負極バックリード１０）とを接合する前に、図５に示すように、集電タブカット位置３ａ１（３ｂ１）において、集電タブ３ａ（３ｂ）を切断しておいてもよい。集電タブカット位置３ａ１（３ｂ１）は帯状の正極１１（負極１２）の折り返し部である。
集電タブ３ａ（３ｂ）を切断してから接合することで、折り返し部及びその近傍の厚さを薄くすることができる。それにより、接合の作業性を向上し、生産性を上げることができる。
なお、集電タブ３ａ、３ｂの切断は捲回後に限定されず、予め集電タブが切断された電極を捲回してもよい。

実施形態の電極群では、長さの異なる集電タブ３ａ（３ｂ）を集約している。
しかしながら、以下の方法を用いてもよい。
まず、集電タブの延出長さが一定である電極を用いて電極群３を作製する。このとき、集電タブの延出長さは、実施形態において最長となる集電タブの延出長さに一致させる。そして図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すようにリード６，７とバックリード９，１０との間に電極群３の集電タブ３ａ，３ｂ（集約部１５）を接合する。このとき、リードと集約部とが全面において接触するような位置にリードを接合する。その後、図６（ｃ）に示すようにリード６，７及びバックリード９，１０の端部からはみ出した集電タブ３ａ，３ｂ（集約部１５）を集電タブカット位置３ａ１、３ｂ１にて切断する。
このようにリード６，７とバックリード９，１０との間に集約部１５を接合した後に、集電タブ３ａ，３ｂを切断することで、集電タブのはみ出しを除去しかつ集約部のＺ方向の端面を面一にすることができる。
したがって、簡単な工程のみで電極群の電気抵抗が小さく、また蓄電容量が大きい電極群３を作製することができる。

上述した実施形態のように集電タブの延出長さを異ならせた電極群と、従来のように集電タブの延出長さを一定にした電極群とで、活物質層の幅、電極群の蓄電容量、及び電気抵抗を比較した。
その結果、従来の電極群に比べて実施形態の電極群では、活物質層の幅が２％増加し、それにより電極群の蓄電容量が２％増加した。また、電極群の電気抵抗は１％減少した。

以下に実施形態の変形例について、図７〜１４を用いて説明する。なお、同一の機能を果たす要素には同一の符号を用いて説明する。

以下、実施形態の第１変形例について説明する。
図７は第１変形例の電極群３Ａの説明図であり、（ａ）は電極群３Ａの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図７（ａ）の電極群３Ａを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図７（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５が形成された状態を示す。
第１変形例の電極群３Ａでは、図７（ｃ）に示すように、集約部１５がＸ方向の一端部に配置される。そのため、図７（ａ）において、捲回中心に配置される第１電極領域Ｃ１を一番目として、奇数番目の電極領域の集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって長くなっている。一方、偶数番目の電極領域の集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって短くなっている。
最後まで捲回された電極群３Ａの集電タブ３ａ（３ｂ）は、図７（ｂ）に示すように配置される。図７（ｂ）において、集約部１５が形成されるＸ方向の一端部からのＸ方向の距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、図７（ｂ）の集電タブ３ａ（３ｂ）をＸ方向の一端部に集約すると、図７（ｃ）に示すように、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、またリードからはみ出す集約部の長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

以下、実施形態の第２変形例について説明する。
図８は第２変形例の電極群３Ｂの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｂの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図８（ａ）の電極群３Ｂを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図８（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５が形成された状態を示す。
電極群３Ｂは、図８（ｃ）に示すように集約部１５がＸ方向の中央部と一端部との間に配置されている。そのため、図８（ａ）において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、第１電極領域Ｃ１を一番目として奇数番目の電極領域の集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは第１電極領域Ｃ１から離れた電極領域ほど所定長さだけ長くなっている。一方、第１電極領域Ｃ１から偶数番目の電極領域の集電タブの延出長さは途中の電極領域Ｃｎまでは第１電極領域Ｃ１から離れた電極領域ほど短くなっている。そして電極領域Ｃｎ以降は第１電極領域Ｃ１から離れた電極領域ほど長くなっている。
最後まで捲回された電極群３Ｂの集電タブ３ａ（３ｂ）は図８（ｂ）に示すように積層される。図８（ｂ）において、集約部１５が形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、図８（ｂ）の集電タブ３ａ（３ｂ）を集約部１５がＸ方向の中央部と一端部との間に集約すると、図８（ｃ）に示すように、集約部１５における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

以下、実施形態の第３変形例について説明する。
図９は第３変形例の電極群３Ｃの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｃの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図９（ａ）の電極群３Ｃを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図９（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５Ａ、１５Ｂが形成された状態を示す。
第３変形例の電極群３Ｃでは、集約部が複数設けられる。すなわち、図９（ｃ）に示すように、第１集約部１５Ａが電極群３ＣのＸ方向における中央部と一端部との中間位置に形成され、第２集約部１５ＢがＸ方向における中央部と他端部との中間位置に形成される。そのため、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、図９（ａ）に示すように正極１１（負極１２）のＹ方向の中央部までは第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって２つの電極領域毎に所定長さだけ短くなっている。また正極１１（負極１２）のＹ方向の中央部以降は、第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって２つの電極領域毎に所定長さだけ長くなっている。

また、電極群３Ｃのように複数の集約部をリードと接合する場合は、図９（ｃ）に示すように、集約部１５Ａ，１５Ｂのそれぞれをリード６（７）とバックリード９（１０）との間に接合すればよい。電極群３Ｃのように集約部が複数ある場合、集約部が一つの場合に比べてリード６（７）と集約部との接触面積を増やすことができるため、より電気抵抗を下げることができる。

最後まで捲回された電極群３Ｄの集電タブ３ａ（３ｂ）は図９（ｂ）に示すように積層される。図９（ｂ）において、Ｘ方向の中央部より一端部側においては第１集約部１５Ａが形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。Ｘ方向の中央部より他端部側においては集約部１５Ｂが形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、図９（ｂ）の集電タブ３ａ（３ｂ）を上述の２か所に集約すると、図９（ｃ）に示すように、集約部１５Ａ及び１５Ｂの両方における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

特に、この変形例のように集約部が複数設けられる場合、第１の積層体３Ｃ１における電極の積層数をｎ（図９（ｂ）では１３）、第１の積層体３Ｃ１の第１集約部１５Ａに位置する第５の電極１１ｅから第６の電極１１ｆまでの積層数をｎ’（図９（ｂ）では５）、第１の積層体３Ｃ１の厚さをｈ、第５の電極１１ｅの集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さをａとした場合、第６の電極の集電タブの延出長さａ’が下記式（２）を満たすことが好ましい。
式（２）：ａ’＝ａ＋（ｈ／ｎ）×ｎ’
第２の積層体３Ｃ２についても同様である。
上述の式（２）を満たすことにより、図９（ｃ）に示すように集電タブ３ａ（３ｂ）が集約された状態では、それぞれの集約部１５Ａ、１５Ｂにおいて集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くできる。したがって、電極群の電気抵抗をより小さくし、また蓄電容量をより大きくすることができる。

さらに、それぞれの集約部１５Ａ、１５Ｂに含まれる複数の集電タブ３ａ（３ｂ）の端部が、Ｙ方向に直交する同一の平面内に配置されている（Ｙ方向に直交する集約部１５Ａ、１５Ｂの端面が面一である）ことが特に好ましい。集約部１５Ａ、１５Ｂの複数の集電タブ３ａ（３ｂ）の端部が同一平面内に配置されていれば、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を最大化することができる。また、リードから集約部１５Ａ、１５Ｂがはみ出すこともなくなる。したがって、電極群の電気抵抗をさらに小さくし、また蓄電容量をさらに大きくすることができる。
また、さらに、集約部１５Ａ、１５Ｂの両方の端部が同一平面内に配置されていれば、リードを接続しやすいためさらに好ましい。

以下、実施形態の第４変形例について説明する。
図１０は第４変形例の電極群３Ｄの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｄの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図１０（ａ）の電極群３Ｄを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図１０（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５Ａ、１５Ｂが形成された状態を示す。
電極群３Ｄは、図１０（ｃ）に示すように２つの集約部が設けられる。集約部１５Ａ，１５ＢはＸ方向における電極群３Ｄの両端に配置されている。そのため、図１０（ａ）において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって２つの電極領域毎に所定長さだけ短くなっている。
最後まで捲回された電極群３Ｄの集電タブ３ａ（３ｂ）は図１０（ｂ）に示すように積層される。図１０（ｂ）において、第１電極領域Ｃ１より一端部側においては集約部１５Ａが形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。第１電極領域Ｃ１より他端側においては集約部１５Ｂが形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、図１０（ｂ）の集電タブ３ａ（３ｂ）を上述の２か所に集約に集約すると、図１０（ｃ）に示すように、集約部１５Ａ及び１５Ｂの両方における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

以下、実施形態の第５変形例について説明する。
図１１は第５変形例の電極群３Ｅの説明図であり、（ａ）は電極群３Ｅの正極１１（負極１２）の展開図である。（ｂ）及び（ｃ）は、図１１（ａ）の電極群３Ｅを捲回した場合の、図１のＭ−Ｍ線に相当する部分における断面の部分拡大図であって、（ｂ）は集電タブが集約されていない状態であり、（ｃ）は図１１（ｂ）の集電タブが集約されて集約部１５Ａ、１５Ｂが形成された状態を示す。
電極群３Ｅでは、図１１（ｃ）に示すように２つの集約部が設けられる。集約部１５ＡはＸ方向における電極群３Ｅの一端部からＸ方向の中央部寄りの位置に配置されている。また集約部１５ＢはＸ方向における電極群３Ｅの他端部から少しＸ方向の中央部寄りの位置に配置されている。そのため、図１１（ａ）において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、Ｙ方向の終端近傍までは第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって２つの電極領域毎に短くなっている。またＹ方向の終端近傍以降は第１電極領域Ｃ１から離れるにしたがって２つの電極領域毎に長くなっている。
最後まで捲回された電極群３Ｅの集電タブ３ａ（３ｂ）は図１１（ｂ）に示すように積層される。図１１（ｂ）において、Ｘ方向の中央部より一端側においては集約部１５Ａが形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。Ｘ方向の中央部より他端側においては集約部１５Ｂが形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、図１１（ｂ）の集電タブ３ａ（３ｂ）を上述の２か所に集約すると、図１１（ｃ）に示すように、集約部１５Ａ及び１５Ｂの両方における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。
なお、第３〜５変形例では、電極群に集約部が複数形成される例として２つの場合が示されているが、集約部の数は限定されない。必要に応じて電極群に３つ以上の集約部が形成されていてもよい。

上述の実施形態では、帯状の正極１１とセパレータ１３と負極１２とが偏平形状に捲回されて電極群３を構成するが、限定されない。例えば、以下の変形例ようにシート状に形成された複数の正極（正極シート）とセパレータと負極（負極シート）とを積層することで電極群３を構成してもよい。

以下、実施形態の第６変形例について説明する。
図１２は第６変形例の電極群３Ｆの説明図であり、（ａ）はシート状の正極とセパレータと負極とを複数積層することで構成される電極群３Ｆの正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）の展開図である。（ｂ）は、図１２（ａ）の正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）を、積層後Ｘ方向の一端に配置されるシートＤ１から他端に配置されるシートＤ２に向かって、順番に積層して集電タブを集約した場合の側面の部分拡大図である。
電極群３Ｆは、図１２（ｂ）に示すように集約部１５がＸ方向の一端部に配置される。そのため、図１２（ａ）において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、シートＤ１からシートＤ２に向かうほど短くなっている。つまり、図１２（ａ）において、集約部１５が形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、集電タブ３ａ（３ｂ）をＸ方向の一端部に集約すると、図１２（ｂ）に示すように、集約部１５における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

以下、実施形態の第７変形例について説明する。
図１３は第７変形例の電極群３Ｇの説明図であり、（ａ）はシート状の正極とセパレータと負極とを複数積層することで構成される電極群３Ｇの正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）の展開図である。（ｂ）は、図１３（ａ）の正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）を、積層後Ｘ方向の一端に配置されるシートＤ１から他端に配置されるシートＤ２に向かって、順番に積層して集電タブを集約した場合の側面の部分拡大図である。
電極群３Ｇは、図１３（ｂ）に示すように集約部１５がＸ方向の中央部に配置される。そのため、図１３（ａ）において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、中央のシートに近づくほど短くなっている。つまり、図１３（ａ）において、集約部１５が形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、集電タブ３ａ（３ｂ）をＸ方向の中央部に集約すると、図１３（ｂ）に示すように、集約部１５における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

以下、実施形態の第８変形例について説明する。
図１４は第８変形例の電極群３Ｈの説明図であり、（ａ）はシート状の正極とセパレータと負極とを複数積層することで構成される電極群３Ｈの正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）の展開図である。（ｂ）は、図１４（ａ）の正極シート１１Ａ（負極シート１２Ａ）を、積層後Ｘ方向の一端に配置されるシートＤ１から他端に配置されるシートＤ２に向かって、順番に積層して集電タブを集約した場合の側面の部分拡大図である。
電極群３Ｈは、図１４（ｂ）に示すように集約部１５がＸ方向の中央部と一端部との間に配置される。そのため、図１４（ａ）において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは、中央になるシートとシートシートＤ２との間のシートが最も短くなっている。つまり、図１４（ａ）において、集約部１５が形成される位置からの距離が長いほど、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さは長くなっている。
そして、集電タブ３ａ（３ｂ）をＸ方向の中央部と一端部との間に集約すると、図１４（ｂ）に示すように、集約部１５における集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができ、かつリードと接合後にリードからはみ出す長さを短くすることができる。
したがって、この変形例についても上記実施形態と同様の効果が得られる。

実施形態では、電極群３が、活物質層１４ａ（１４ｂ）と、活物質層１４ａ（１４ｂ）から延出された集電タブ３ａ（３ｂ）と、を備えた電極１１（１２）と、電極１１（１２）が第１方向（Ｘ）に複数積層されることで構成された積層体と、複数積層された電極１１（１２）の集電タブ集電タブ３ａ（３ｂ）を第１方向（Ｘ）に集約した集約部１５と、を備える。さらに、積層体は、第１の電極１１ａと、第１方向（Ｘ）における集約部１５からの距離が第１の電極１１ａよりも長い第２の電極１１ｂと、を含み、第１の電極１１ａにおける集電タブの延出長さは、第２の電極１１ｂにおける集電タブの延出長さより、短い。
本実施形態は上記構成を有することで、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を大きくすることができるため電気抵抗が小さくなる。さらに、リードと接合後にリードからはみ出す集電タブ３ａ（３ｂ）の長さが短くなるため、その分活物質層の幅を拡大することができる。したがって、電極群３では、より多くの活物質を電池内に詰め込むことで容量を向上させることができる。以上により、電気抵抗が小さく、また蓄電容量が大きい電極群を提供できる。

また、積層体は、第１方向（Ｘ）において集約部１５に位置する第３の電極１１ｃと、第４の電極１１ｄと、を含み、積層体における電極１１（１２）の積層数をＮ、第３の電極１１ｃから第４の電極１１ｄまでの積層数をＮ’、積層体の厚さをＨ、第３の電極１１ｃの集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さをＡとした場合、第４の電極１１ｄの集電タブの延出長さＡ’が下記式（１）を満たすことが好ましい。
式（１）：Ａ’＝Ａ＋（Ｈ／Ｎ）×Ｎ’
本実施形態では、上記構成を有することで、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積をさらに大きくすることができる。さらに、リードと接合後にリードからはみ出す集電タブ３ａ（３ｂ）の長さをさらに短くすることができる。したがって、電極群の電気抵抗をより小さくし、また蓄電容量をより大きくすることができる。

また、第１方向に集約部１５（１５Ａ，１５Ｂ）が複数設けられることが好ましい。
本実施形態では、上記構成を有することで、集約部が一つの場合に比べてリード６（７）と集約部との接触面積を増やすことができる。従って、より抵抗を下げることができる。

また、積層体に含まれる第１の積層体３Ｃ１の集電タブを第１方向（Ｘ）に集約して第１の集約部１５Ａが形成され、第１の集約部１５Ａは、第１方向（Ｘ）において第１の集約部１５Ａに位置する第５の電極１１ｅの集電タブ３ａ（３ｂ）と、第６の電極１１ｆの集電タブ３ａ（３ｂ）と、を含み、第１の積層体３Ｃ１における電極１１（１２）の積層数をｎ、第５の電極１１ｅから第６の電極１１ｆまでの積層数をｎ’、第１の積層体３Ｃ１の厚さをｈ、第５の電極１１ｅの集電タブの延出長さをａとした場合、第６の電極１１ｆの集電タブ３ａ（３ｂ）の延出長さａ’が下記式（２）を満たすことが好ましい。
式（２）：ａ’＝ａ＋（ｈ／ｎ）×ｎ’
本実施形態では、上記構成を有することで、複数の集約部のそれぞれにおいて集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積をさらに大きくすることができる。さらに、複数の集約部のそれぞれにおいてリードと接合後にリードからはみ出す集電タブ３ａ（３ｂ）の長さをさらに短くすることができる。したがって、電極群の電気抵抗をより小さくし、また蓄電容量をより大きくすることができる。

また、集約部１５において、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出方向（Ｚ）の先端部は、集電タブ３ａ（３ｂ）の延出方向（Ｚ）に直交する同一の平面内に配置されていることが好ましい。
本実施形態では、上記構成を有することで、集電タブ３ａ（３ｂ）とリードとの接触面積を最大化することができる。また、リードから集約部がはみ出すこともなくなる。したがって、電極群の電気抵抗をさらに小さくし、また蓄電容量をさらに大きくすることができる。

また、積層体は、帯状電極１１（１２）が折り畳まれて形成されていることが好ましい。
本実施形態では、上記構成を有することで、帯状などの単純な構成の電極１１（１２）から複数積層された電極群３を形成することができる。

また、帯状電極１１（１２）の折り返し部３ａ１（３ｂ１）において集電タブ３ａ（３ｂ）が切断されていることが好ましい。
本実施形態では、上記構成を有することで、折り返し部３ａ１（３ｂ１）の厚さを抑えることができる。それにより、リード６の接合時などにおいて作業性を向上し、生産性を上げることができる。

本実施形態では、電池１が、電極群３と、一端開口の筐体である容器本体２ａと、容器本体２ａの開口を塞ぐ蓋体２ｂとで構成され、電極群３を収容する容器２と、蓋体２ｂに設けられる出力端子４（５）と、集約部１５と出力端子４（５）とを電気的に接続するリード６（７）と、を備える。
本実施形態では、上述の電極群３を用いて電池１を構成することで、電気抵抗が小さく、また蓄電容量が大きい電池１を得ることができる。

本実施形態では、電池１が、集約部と電気的に接続されたバックリード９（１０）をさらに備え、集約部がリード６（７）とバックリード９（１０）の間に接合されていることが好ましい。
本実施形態では上記構成を有することで、リード６（７）とバックリード９（１０）とで挟むことで集電タブ３ａ（３ｂ）を保護し、集電タブ３ａ（３ｂ）が損傷することを防ぐことができる。

本実施形態では、電池１を製造する際に、集約部をリードとバックリードとの間に接合した後、リードとバックリードとの端面からはみ出した集電タブを切断する。
本実施形態では上記構成を有することで、簡単な工程のみで集約部の延出方向（Ｚ）の端面を面一にすることができる。したがって、簡単な工程のみで電極群の電気抵抗を小さくし、また蓄電容量を大きくすることができる。

なお、上述した実施形態では、缶型の電池に集電タブ同士の重なりを一定にした電極群を適用されている。しかしながら、必要に応じてパウチ（ラミネート）型の電池に上記電極群を適用してもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、第１の電極は第１方向において集約部からの距離が第２の電極よりも短く、第１の電極における集電タブの延出長さは、第２の電極における集電タブの延出長さより短い。これにより、集電タブとリードとの接触面積を大きくすることができる。さらに、リードと接合後にリードからはみ出す集電タブの長さが短くされるため、その分活物質層の幅を拡大することができる。したがって、電極群の電気抵抗をより小さくし、また蓄電容量をより大きくすることができる。

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同様に、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ものである。

１…電池、２…容器、２ａ…容器本体、２ｂ…蓋体、３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ，３Ｈ…電極群、３ａ…正極集電タブ（集電タブ）、３ｂ…負極集電タブ（集電タブ）、６…正極リード（リード）、７…負極リード（リード）、９…正極バックリード（バックリード）、１０…負極バックリード（バックリード）、１１…正極（電極）、１１ａ…第１の電極、１１ｂ…第２の電極、１１ｃ…第３の電極、１１ｄ…第４の電極、１１ｅ…第５の電極、１１ｆ…第６の電極、１２…負極（電極）、１４ａ…正極活物質層（活物質層）、１４ｂ…負極活物質層（活物質層）、１５，１５Ａ，１５Ｂ…集約部

Claims (10)

1. 活物質層と、前記活物質層から延出された集電タブと、を備えた電極と、
   前記電極が第１方向に複数積層されることで構成された積層体と、
   複数積層された前記電極の前記集電タブを前記第１方向に集約した集約部と、を備え、
   前記積層体は、第１の前記電極と、前記第１方向における前記集約部からの距離が前記第１の電極よりも長い第２の前記電極と、を含み、
   前記第１の電極における前記集電タブの延出長さは、前記第２の電極における前記集電タブの延出長さより、短い、
   電極群。
2. 前記積層体は、前記第１方向において前記集約部に位置する第３の前記電極と、第４の前記電極と、を含み、
   前記積層体における前記電極の積層数をＮ、前記第３の電極から前記第４の電極までの積層数をＮ’、前記積層体の厚さをＨ、前記第３の電極の前記集電タブの延出長さをＡとした場合、前記第４の電極の前記集電タブの延出長さＡ’が下記式（１）を満たす、請求項１に記載の電極群。
   式（１）：Ａ’＝Ａ＋（Ｈ／Ｎ）×Ｎ’
3. 前記第１方向に前記集約部が複数設けられる請求項１に記載の電極群。
4. 前記積層体に含まれる第１の積層体の集電タブを前記第１方向に集約して第１の集約部が形成され、
   前記第１の集約部は、前記第１方向において前記第１の集約部に位置する第５の前記電極の前記集電タブと、第６の前記電極の前記集電タブと、を含み、
   前記第１の積層体における前記電極の積層数をｎ、前記第５の電極から前記第６の電極までの積層数をｎ’、前記第１の積層体の厚さをｈ、前記第５の電極の前記集電タブの延出長さをａとした場合、前記第６の電極の前記集電タブの延出長さａ’が下記式（２）を満たす、請求項３に記載の電極群。
   式（２）：ａ’＝ａ＋（ｈ／ｎ）×ｎ’
5. 前記集約部において、前記集電タブの延出方向の先端部は、前記集電タブの延出方向に直交する同一の平面内に配置されている請求項１〜４のいずれか一項に記載の電極群。
6. 前記積層体は、帯状電極が折り畳まれて形成されている請求項１〜５のいずれか一項に記載の電極群。
7. 前記帯状電極の折り返し部において前記集電タブが切断されている請求項６に記載の電極群。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の電極群と、
   一端開口の筐体である容器本体と、前記容器本体の開口を塞ぐ蓋体とで構成され、前記電極群を収容する容器と、
   前記蓋体に設けられる出力端子と、
   前記集約部と前記出力端子とを電気的に接続するリードと、
   を備える電池。
9. 前記集約部と電気的に接続されたバックリードをさらに備え、
   前記集約部が前記リードと前記バックリードとの間に接合されている請求項８に記載の電池。
10. 請求項９に記載の電池の製造方法であって、
    前記集約部を前記リードと前記バックリードとの間に接合した後、前記リードと前記バックリードとの端面からはみ出した前記集電タブを切断する、電池の製造方法。

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