JP2019145262A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電池容量の増大に寄与し得る電池ケース内部の集電構造を提供し、ならびに該集電構造を備えた密閉構造の二次電池を提供する。【解決手段】ここで開示される密閉構造の二次電池（１０）は、電池ケース（１２）の内部に積層型電極体（５０）を備えており、該電池ケースの蓋体（１６）からケース本体（１４）の底面（１４Ｂ）に至る方向に該電極体を構成する矩形状の正極シート（５５）および負極シート（５０）を二分したときの該蓋体に近い方の領域に、該矩形状の正極シートおよび負極シートのそれぞれにおいて、正負極活物質層（５７，５３）を有しない正極集電体露出部（６５）および負極集電体露出部（６０）が、該正負極シートにおける蓋体に近接して対向する縁辺の一部を該露出部の１辺が構成するように矩形状の該正負極シートの内方に形成されている。【選択図】図４

Description

本発明は、正極および負極がセパレータとして機能する部材を間に介在させつつ交互に積層された構造の積層型電極体を備えるリチウムイオン二次電池等の二次電池に関する。詳しくは、電池ケース内部に設けられる集電構造に関する。

リチウムイオン二次電池、ナトリウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の二次電池は、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源用途のみならず、近年は車両駆動用電源として好ましく用いられている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として好ましく、今後も需要が拡大するものと期待されている。

この種の二次電池の一形態として、矩形シート状の正極（以下「正極シート」という。）および矩形シート状の負極（以下「負極シート」という。）がセパレータとして機能する部材を間に挟んで交互に複数積層してなるいわゆる積層型電極体を、該電極体の形状に対応する角型（箱型とも呼ばれる。）の電池ケース内に収容し、該ケースを密閉した構造の二次電池が挙げられる。以下、正極側および負極側の構造や部材を包括的に示す場合に「正負極」と表現することがある。

かかる積層型電極体を備える密閉構造の二次電池において、電池ケース内部の集電構造として、種々の構造が提案されている。その一例として、各正極シートの一辺から正極集電用のタブが突出形成され、同様に、各負極シートの一辺から負極集電用のタブが突出形成されたものが挙げられる。各正極シートおよび負極シートにそれぞれ設けられた正極集電用のタブおよび負極集電用のタブは、それぞれ、積層型電極体の一端において重ね合わされる。
そして、重ね合わされた集電用タブの集まり、即ち正極集電用タブ集合体および負極集電用タブ集合体は、それぞれ、電池ケースの蓋体のケース内側を向く内面側に設けられた正極集電端子および負極集電端子に適当な溶接手段によって接合される。これにより、電極体と集電端子との電気的な接続が実現される。例えば、特許文献１〜２には、それぞれ、このような電極体本体から突出形成された集電用タブを利用した集電構造を備える密閉構造のリチウムイオン二次電池の一例が記載されている。

特開２０１３−１７５４０７号公報 特開２０１６−１１５４９１号公報

ところで、密閉構造の二次電池において上述したような積層型電極体の本体部分から突出形成された集電用タブを利用して集電構造を構成する場合、以下に示すような課題がある。
即ち、密閉構造の二次電池においては、電池ケースの内部空間は、該ケースの形状によって制限される。このため、電池の容量を増大させるためには、ケース内部において、電極体の正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分をできるだけ大きくすることが求められる。これに関し、正極負極それぞれの集電用タブを電極体の本体部分から突出形成する場合、電池ケース内部に該タブの形成のための空間を確保する必要がある。該空間の確保は、電極体の本体である正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分の増大を阻む制限要因となるため、密閉構造の二次電池における電池容量を増大させるという観点から好ましくない。

そこで、本発明は、密閉構造の二次電池における上記の課題を解決するべく創出されたものであり、その目的は、密閉構造の二次電池における電池容量を増大させ得る新たなケース内部の集電構造ならびに該集電構造を備えた二次電池を提供することである。

上記目的を実現するべく、本発明は、以下の二次電池を提供する。即ち、ここで開示される二次電池は、積層型電極体と、電解質と、該積層型電極体および電解質を収容する電池ケースと、を備えた二次電池である。
かかる積層型電極体は、矩形状の正極集電体と該集電体上に形成された正極活物質層とを有する矩形状正極シートと、矩形状の負極集電体と該集電体上に形成された負極活物質層とを有する矩形状負極シートとが、セパレータ材を間に介在させつつ交互に所定の数だけ積層された構造の電極体である。
上記電池ケースは、積層型電極体および電解質を収容するケース本体と、該本体の開口部を塞ぐ蓋体とを有している。また、かかる蓋体のケース内面側に、上記積層型電極体の正極および負極とそれぞれ電気的に接続される正極集電端子および負極集電端子が配置されている。

そして、ここで開示される二次電池では、
上記蓋体からケース本体の底面に至る方向に上記積層型電極体を二分したときの該蓋体に近い方の領域では、上記矩形状の正極シートおよび負極シートのそれぞれにおいて、上記活物質層を有しない正極集電体露出部および負極集電体露出部が、該正負極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺の一部を該露出部の１辺が構成するように該矩形状正負極シートの内方に形成されている。
而して、各正極シートの上記正極集電体露出部は、負極シートおよびセパレータ材を介在させることなく相互に重なり合って正極集電部を構成しており、且つ、各負極シートの上記負極集電体露出部は、前記正極シートおよびセパレータ材を介在させることなく相互に重なり合って負極集電部を構成している。
そして、かかる正極集電部に上記正極集電端子が電気的に接続され、且つ、かかる負極集電部に上記負極集電端子が電気的に接続されていることを特徴とする。

上記構成のとおり、ここで開示される二次電池は、矩形状の正極シートおよび負極シートが相互に重ね合わされて形成された直方体形状の積層型電極体を、電池ケース本体に収容し、該ケース本体の開口部を蓋体で塞ぐ密閉構造の二次電池である。そして、ここで開示される二次電池では、上記のとおり、積層型電極体を構成する矩形状の正負極シートの内方に、上記正負極集電部を構成するための正負極集電体露出部が形成されている。換言すれば、本構成の二次電池では、正負極集電部は、上述した従来の正極集電用タブのように電極体本体から突出していない。したがって、電極体の本体部分から突出する集電用タブのための空間を、電池ケース内部に別途確保する必要がない。
このことから、ここで開示される二次電池によると、ケース本体内部の容積を有効に利用して電池ケース単位容積あたりの電池容量の増大を実現することができる。

ここで開示される二次電池の好ましい一態様では、上記正極集電体露出部および負極集電体露出部のうちの少なくとも一方は矩形状の集電体露出部であり、該矩形状の集電体露出部の縁辺である４辺のうち、上記正負極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺と直交する辺であって前記活物質層との境界線を構成する辺にはスリットが形成されている。
かかる構成の二次電池では、上記スリットが形成されていることにより、正負極集電体露出部を電極体の本体部分から容易に正負極シートの積層方向に曲げることができる。このため、電極体の本体部分に過度な応力をかけることなく、正負極集電体露出部を積層方向に束ねて上記正負極集電部を形成することができる。また、形成された正負極集電部についても上記積層方向に曲げることができるため、上記正負極集電端子との接続を容易に行うことができる。

また、ここで開示される二次電池の好ましい他の一態様では、上記正極集電体露出部は、正極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺における一方の端部に形成されており、且つ、上記負極集電体露出部は、負極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺における他方の端部に形成されている。
かかる構成の二次電池では、矩形状の正負極シートの積層体からなる直方体形状の積層型電極体において、上記蓋体に近接して対向する縁辺の両端部分に正負極集電部がそれぞれ形成される。このため、上記正極集電部と正極集電端子との接続と、上記負極集電部と負極集電端子との接続を、十分な間隔を設けて容易に行うことができる。また、上記蓋体に近接して対向する縁辺に沿う領域のうち、上記両端部分にある正負極集電体露出部間の中央領域を、正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分として利用できるため、電池容量向上に資することができる。

また、ここで開示される二次電池の好ましい他の一態様では、上記正極集電体露出部は、正極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺における両端部を除く内側の部位に形成されており、且つ、上記負極集電体露出部は、負極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺における両端部を除く内側の部位に形成されている。
かかる構成の二次電池では、正負極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺に沿う中央領域のいずれかに正負極集電部が相互に離間してそれぞれ形成される。このため、正負極シートにおける上記蓋体に近接して対向する縁辺の両端部を活物質層を有する正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分として形成することができる。すなわち、該電極体の上記ケース本体の底面に近接して対向する縁辺の両端部を含め、該矩形状の電極体の４つの角部をいずれも活物質層を有する正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分として緻密な構造に形成することができる。このため、電池容量向上に資することができることに加え、該電極体の機械的強度を向上させることができる。

一実施形態に係る密閉構造の二次電池（リチウムイオン二次電池）の外形を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る積層型電極体を構成する正負極シートをセパレータとともに模式的に示す説明図である。 一実施形態に係る積層型電極体の構成を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る蓋体一体型集電アセンブリと積層型電極体との組み付けを説明する図である。 他の一実施形態に係る正負極シートの正負極集電体露出部の形状をセパレータとともに模式的に示す図である。 他の一実施形態に係る正負極シートの正負極集電体露出部の形状をセパレータとともに模式的に示す図である。 他の一実施形態に係る正負極シートの正負極集電体露出部の形状をセパレータとともに模式的に示す図である。

以下、ここで開示される二次電池の一例として、リチウムイオン二次電池の好適な一実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。
なお、以下の実施形態は、リチウムイオン二次電池についてのものであるが、本発明の実施態様は、リチウムイオン二次電池に限られず、他の二次電池、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ナトリウムイオン二次電池、等においても好適に本発明を実施することができる。

本明細書において「リチウムイオン二次電池」は、電解質が有機溶媒ベースのものであるいわゆる非水電解液二次電池に限定されない。電解質が固体で構成される全固体リチウムイオン二次電池や、電解質が準固体のポリマーからなるリチウムイオンポリマー二次電池もまた「リチウムイオン二次電池」に包含される典型例である。また、本明細書において「活物質」とは、正極側または負極側において電荷担体（例えば、リチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン）の吸蔵および放出に関与する物質をいう。

以下、ここで開示される密閉構造の二次電池の一例として、積層型電極体と非水電解液とを角型（即ち直方体の箱形形状）のケースに収容した形態のリチウムイオン二次電池を例として説明する。各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。

図１に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０は、後述する扁平形状の積層型電極体５０（図３参照）が、図示しない電解質（非水電解液）とともに、該積層型電極体５０の形状に対応する扁平な角型の電池ケース１２に収容されて構成される密閉構造の二次電池である。
電池ケース１２は、一端（二次電池１０の通常の使用状態において上面に相当する。）が開口部となっている箱形即ち有底の直方体形状のケース本体１４と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形プレート部材からなる蓋体１６とから構成される。かかる蓋体１６がケース本体１４の開口部周縁に溶接されることにより、扁平形状の積層型電極体５０の幅広面に対向する一対のケース幅広面と、該ケース幅広面に隣接する４つの矩形状の側面（即ち、そのうちの一つの上面は、蓋体１６により構成される。）との六面体形状の密閉構造の電池ケース１２が構成される。
特に制限するものではないが、この種の電池の角型ケースの好適なサイズとして、ケース本体１４および蓋体１６の長辺側の長さ：８０ｍｍ〜２００ｍｍ、ケース本体１４および蓋体１６の短辺側の長さ（即ちケース１２の厚み）：８ｍｍ〜４０ｍｍ、ケース１２の高さ：７０ｍｍ〜１５０ｍｍを例示することができる。積層型電極体のサイズは、使用する角型ケースに収容できるサイズに規定されればよく、特に限定されない。

電池ケース１２（ケース本体１４および蓋体１６）の材質は、従来のこの種の二次電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成された電池ケース１２が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。
図１に示すように、蓋体１６の外面側には外部接続用の負極端子１８および正極端子２０が一体に形成されている。これら外部の正負極端子１８，２０には、リチウムイオン二次電池１０の利用形態に応じて適当な形状の外部接続用端子を連結することができる。なお、蓋体１６の両端子１８，２０間には、ケース１２の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉のガス弁４０、および、非水電解液を供給するための注液口４２が形成されている。図１は注液完了後の状態であり、注液口４２は封止材４３により封止されている。なお、ガス弁４０の機構、注液口４２の封止形態は、従来のこの種の電池と同様でよく、特別な構成は要しない。

図２および図３は、図１に示すリチウムイオン二次電池１０の内部に備えられた積層型電極体５０を構成する各部材を模式的に示す斜視図である。なお、これら図面には、積層型電極体５０の説明のために正極シート５５および負極シート５１が１枚または２枚ずつ明確に記載されているが、実際にはより多くの枚数（例えば１０枚〜数十枚）の正極シート５５および負極シート５１がセパレータ５８を間に介在させつつ交互に積層された構造である。また、便宜上、図２では一番手前が正極シート５５になるように描かれており、図３では一番手前がセパレータ５８になるように描かれている。

これら図面に示すように、リチウムイオン二次電池１０に備えられる積層型電極体５０は、大まかにいって全体が矩形状の負極シート５１と、矩形状の正極シート５５とを、同様の矩形シート状のセパレータ５８を間に介在させつつ交互に積層することにより構成されている。従来のこの種の電池と同様、正極シート５５よりも負極シート５１のサイズがやや大きく形成されており、セパレータ５８は負極シート５１と同じサイズか若しくはそれよりもやや大きく矩形状に形成されている。

図示されるように、負極シート５１は、矩形シート状の負極集電体５２の両面に負極活物質層５３が形成されている。一方、正極シート５５は、矩形シート状の正極集電体５６の両面に正極活物質層５７が形成されている。
具体的には、蓋体１６からケース本体１４の底面１４Ｂに至る方向（以下「ケース深さ方向」という。）に積層型電極体５０を二分したときの該底面１４Ｂに近い方の領域では、正負極シート５５，５１の全体に亘ってそれぞれ正負極活物質層５７，５３が存在しており、他方、ケース深さ方向における蓋体１６に近い方の領域では、前記矩形状の正負極シート５５，５１のそれぞれにおいて、正負極活物質層５７，５３を有しない正極集電体露出部６５および負極集電体露出部６０が形成されている。

なお、積層型電極体５０の正負極を構成する材料、部材は、従来の一般的なリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを制限なく使用可能である。
例えば、正極集電体５６は、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材から構成される。一方、負極集電体５２は、例えば、銅（例えば銅箔）や銅を主体とする合金材から構成される。
セパレータ５８としては、従来公知の多孔質シートからなるセパレータを特に制限なく使用することができる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂から成る多孔質シート（フィルム、不織布等）が挙げられる。また、使用するセパレータ５８としては、対向する正極シート５１または負極シート５５との接着性を向上させ得る接着材付きセパレータでもよい。また、セパレータ材は、このような独立した部材でなくてもよく、例えば、正極シート５５または負極シート５１の表面に設けられる絶縁層や固体電解質層（いわゆる全固体電池の場合）のように、正負極シートから独立したセパレータシートと同様の電気絶縁性を発揮するセパレータ材であってもよい。

正極活物質としては、例えば層状構造やスピネル構造等のリチウム複合金属酸化物が挙げられる。正極活物質層５７は、正極活物質以外の成分、例えば導電材やバインダ等を含み得る。負極活物質としては、例えば、少なくとも一部にグラファイト構造（層状構造）を含む粒子状の黒鉛等の炭素材料、リチウム遷移金属複合酸化物、リチウム遷移金属複合窒化物等が挙げられる。負極活物質層５３は、負極活物質の他に、バインダ等を含有することができる。
正極シート５５と負極シート５１との間に介在される電解質は、適当な非水溶媒に支持塩を含有する従来公知の非水電解液を特に制限なく採用することができる。或いは、リチウムイオン二次電池１０が全固体電池の場合、酸化物系若しくは硫化物系の固体電解質（セパレータ材となり得る）を採用することができる。

本実施形態では、図示されるように、矩形状の負極シート５１の４つの縁辺のうちの蓋体１６に近接して対向する縁辺（以下「負極シート上辺５１Ａ」という。）における一方の端部に、負極活物質層５３が形成されておらず負極集電体５２が露出する負極集電体露出部６０が形成されている。具体的には、負極集電体露出部６０は、全体の形状が矩形状であって、該露出部６０の４つの縁辺のうちの１辺が上記負極シート上辺５１Ａの一部を構成するように該負極シート５１の内方、即ちケース深さ方向に所定の位置まで形成されている。
同様に、矩形状の正極シート５５の４つの縁辺のうちの蓋体１６に近接して対向する縁辺（以下「正極シート上辺５５Ａ」という。）における一方の端部に、正極活物質層５７が形成されておらず正極集電体５６が露出する正極集電体露出部６５が形成されている。具体的には、正極集電体露出部６５は、全体の形状が矩形状であって、該露出部６５の４つの縁辺のうちの１辺が上記正極シート上辺５５Ａの一部を構成するように該正極シート５５の内方、即ちケース深さ方向に所定の位置まで形成されている。図示されるように、本実施形態においては、負極集電体露出部６０と正極集電体露出部６５とは、相互にほぼ同じ形状、サイズに形成されている。

そして図示されるように、本実施形態においては、上記正負極シート５５，５１の上辺５５Ａ，５１Ａにおける一方の端部であって、正負極集電体露出部６５，６０が形成されていない側の端部において、該露出部６５，６０とほぼ同じ形状、サイズに切欠き部分６８，６３がそれぞれ形成されている。そして、これら正負極シート５５，５１に対応するように、矩形状セパレータ５８の正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａに対応する１辺（セパレータ上辺）５８Ａの両端部には、正負極集電体露出部６５，６０とほぼ同じ形状、サイズの切欠き部分６８がそれぞれ形成されている。

而して、かかる正負極シート５５，５１を、セパレータ５８を間に介在させつつ所望する枚数だけ交互に積層することによって、本実施形態に係る積層型電極体５０が形成される。このとき、図示されるように、正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａにおける一方の端部に正極集電体露出部６５と負極シート側の切欠き部分５１Ｃとが配置され、他方の端部に負極集電体露出部６０と正極シート側の切欠き部分５５Ｃとが配置されるように正負極シート５５，５１をセパレータ５８とともに積層する。セパレータ５８には、上記積層されたときに、正極集電体露出部６５または負極集電体露出部６０に対向する位置において該露出部と同様の形状の切欠き部分５８Ｃが形成されている。
これにより、図３に示すように、積層された各正極シート５５の正極集電体露出部６５は、負極シート５１およびセパレータ５８を介在させることなく相互に重なり合って正極集電部６８を構成し、且つ、各負極シートの負極集電体露出部６０は、正極シート５５およびセパレータ材５８を介在させることなく相互に重なり合って負極集電部６３を構成することができる。

このとき、本実施形態においては、図２に示すように、正負極集電体露出部６５，６０の縁辺を構成する４辺のうちの蓋体１６に近接して対向する１辺（即ち上記正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａの一部を構成する１辺）と直交する辺であって活物質層５７，５３との境界線を構成する辺にスリット６６，６１が形成されている。かかるスリット６６，６１の存在により、正負極集電体露出部６５，６０を積層型電極体５０の本体部分から容易に正負極シート積層方向に曲げることができるため、該電極体５０の本体部分に過度な応力をかけることなく、正負極集電体露出部６５，６０を積層方向に束ねて上記正負極集電部６８，６３を容易に形成することができる。さらに、形成された正負極集電部６８，６３もまたスリット６６，６１によって上記積層方向に曲げることができるため、後述する正負極集電端子との接続を容易に行うことができる。

次に、積層型電極体５０を蓋体１６に組み付けて本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０を構築する手順について説明する。
上述した構成の積層型電極体５０は、図４に示すように、ケース本体１４に収容される。蓋体１６の内面側には、正極端子２０と電気的に接続された板状に形成された正極集電端子３６と、負極端子１８と電気的に接続された板状に形成された負極集電端子３２とが設けられている。そして、正負極集電端子３６，３２は、それぞれ、蓋体１６の内面からケース本体１４の底面方向に突出するとともに、板面が正負極集電部６８，６３の表面と平行になるように配置される。そして、適当な溶接手段（例えば超音波溶接や抵抗溶接）によって、正極集電部６８に正極集電端子３６を接合して電気的に接続し、負極集電部６３に負極集電端子３２を接合して電気的に接続する。かかる接合により、蓋体１６と積層型電極体５０とからなる蓋体一体型集電アセンブリ１１を得ることができる。

次に、公知の方法に従い、積層型電極体５０をケース本体１４の開口部からケース本体内に収容し、蓋体１６をケース本体１４の開口部に溶接する。そして、注液口４２から非水電解液を注入し、封止材４３により注液口４２を封止する。これにより、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０が構築される。構築後、所定の条件で初期充電処理、エージング処理等を施すことによって、使用可能状態のリチウムイオン二次電池１０が提供される。

上述のとおり、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０では、正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａの一部を構成するようにしてその両端部に正負極集電部６８，６３が形成されるため、従来のように、積層型電極体５０の本体部分（即ち矩形状の正負極シートの縁辺で囲まれた内側部分）から外方に突出する集電用タブを設ける必要がない。このため、積層型電極体５０の本体部分から突出する集電用タブを設置するための空間を電池ケース１２の内部に別途確保する必要がない。したがって、図示されるように、ケース本体１４の内部容積を有効に利用して電池容量の増大を実現することができる。換言すれば、電池ケース１２の内部容積に対して積層型電極体５０における正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分の容積を大きくすることができる。

また、本実施形態においては、上記スリット６６，６１が形成されていることにより、正負極集電体露出部を容易に正負極シート５５，５１の積層方向に曲げることができるため、比較的厚い積層型電極体であっても、電極体に過度な応力をかけることなく、正負極集電体露出部６５，６０を積層方向に束ねることができる。
さらに、本実施形態においては、正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａの両端部分に正負極集電部６８，６３がそれぞれ形成される。このため、正極集電部６８と正極集電端子３６との接続と、負極集電部６３と負極集電端子３２との接続を、十分な間隔を設けて容易に行うことができる。さらにまた、正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａに沿う中央領域を、正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分として利用できるため、電池容量向上にも資することができる。

なお、正負極集電体露出部６５，６０の形状やサイズは、特に限定されず、積層型電極体５０のサイズや積層する正負極シートの枚数に応じて設定することができる。
例えば、正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａからのシート深さ方向の長さは、正負極シート５５，５１の同方向の長さの２分の１以下、好ましくは３分の１以下、より好ましくは４分の１以下であり得る。シート深さ方向の長さがこの程度であると、正負極集電体露出部６５，６０の面積を比較的小さくし、その分だけ正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分の容積を大きくすることができる。
また、正負極集電体露出部６５，６０それぞれの正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａに沿う方向の長さは、正負極シート５５，５１の同方向の長さの３分の１以下、好ましくは４分の１以下、より好ましくは６分の１以下であり得る。正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａに沿う方向の長さがこの程度であると、正負極集電体露出部６５，６０の面積をより小さくし得、その分だけ正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分の容積を大きくすることができる。

以上、ここで開示される二次電池の好適な一実施形態（第１の実施形態）を詳しく説明したが、本発明により提供される集電構造は、上述したものに限定されない。例えば、正負極集電体露出部の形成位置は、上述した正負極シート上辺５５Ａ，５１Ａの両端部に限定されず、他の実施形態として図５、図６および図７に示すような形態であってもよい。
以下、これら図面に示す他の実施形態に係る集電構造の特徴的部分を説明する。なお、これらの図面において、（Ａ）は負極シートを示し、（Ｂ）は正極シートを示し、（Ｃ）はセパレータを示している。

図５の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）および図６の（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）にそれぞれ示す第２および第３の各実施形態では、矩形状の正負極シート１５５，１５１に形成される正負極集電体露出部１６５，１６０は、正負極シート上辺１５５Ａ，１５１Ａの両端部を除く内側の部位にそれぞれ形成されている。図５に示す第２の実施形態においては、正負極シート１５５，１５１がセパレータ１５８を介在させつつ積層されたときに相互に隣接するように、正負極シート上辺１５５Ａ，１５１Ａの中央部分において、上記実施形態と同様の矩形状の正極集電体露出部１６５と負極集電体露出部１６０が形成されている。また、図６に示す第３の実施形態においては、正負極シート１５５，１５１がセパレータ１５８を介在させつつ積層されたときに相互にやや離間するように、正負極シート上辺１５５Ａ，１５１Ａの上記中央部分よりもやや両端に近い部位において、上記実施形態と同様の矩形状の正極集電体露出部１６５と負極集電体露出部１６０が形成されている。
したがって、正負極シート１５５，１５１およびセパレータ１５８には、上記積層されたときに、正極集電体露出部１６５または負極集電体露出部１６０に対向する位置において該露出部と同様の形状の切欠き部分１５５Ｃ，１５１Ｃ，１５８Ｃが形成されている。なお、正負極シート上辺１５５Ａ，１５１Ａと直交する辺であって正負極活物質層１５７，１５３との境界線を構成する辺にスリットを形成し得ることは、上述の第１の実施形態と同様である。

かかる第２および第３の実施形態では、正負極シート上辺１５５Ａ，１５１Ａの両端部を正負極活物質層１５７，１５３を有する正極活物質層形成部分および負極活物質層形成部分とすることができる。即ち、本実施形態では、電極体の周縁を構成する４つの角部をいずれも活物質層形成部分として緻密構造に形成することができる。このため、電池容量向上に資することができることに加え、電極体の機械的強度を向上させることができる。

また、図７に示す第４の実施形態では、矩形状の正負極シート２５５，２５１に形成される正負極集電体露出部２６５，２６０は、正負極シート上辺２５５Ａ，２５１Ａの両端部にそれぞれ形成されている。但し、上述した第１の実施形態とは異なり、本実施形態においては、図示されるように、角部を含む三角形状に正負極集電体露出部２６５，２６０が形成されている。したがって、正負極シート２５５，２５１およびセパレータ２５８には、上記積層されたときに、正極集電体露出部２６５または負極集電体露出部２６０に対向する位置において該露出部と同様の形状の切欠き部分２５５Ｃ，２５１Ｃ，２５８Ｃが形成されている。

かかる実施形態によると、角部を含む三角形状の正負極集電体露出部２６５，２６０を、スリットを設けることなく容易に正負極シート２５５，２５１の積層方向に曲げることができる。このため、比較的厚い積層型電極体であっても、電極体に過度な応力をかけることなく、正負極集電体露出部２６５，２６０を積層方向に束ねることができる。さらに、正負極シート上辺２５５Ａ，２５１Ａに沿う中央領域を、正負極活物質層２５７，２５３を形成する部分として利用できるため、電池容量向上にも資することができる。

上記のとおり、ここで開示されるリチウムイオン二次電池等の二次電池は、高容量化を実現し得る集電構造と積層型電極体を備える。このため、車両駆動用電源（車両搭載用二次電池）として好適に利用することができる。

１０ リチウムイオン二次電池
１２ 電池ケース
１４ ケース本体
１６ 蓋体
３２ 負極集電端子
３６ 正極集電端子
５０ 積層型電極体
５１，１５１，２５１ 負極シート
５１Ａ，１５１Ａ，２５１Ａ 負極シート上辺
５１Ｃ，１５１Ｃ，２５１Ｃ 切欠き部分
５２ 負極集電体
５３、１５３，２５３ 負極活物質層
５５，１５５，２５５ 正極シート
５５Ａ，１５５Ａ，２５５Ａ 正極シート上辺
５５Ｃ，１５５Ｃ，２５５Ｃ 切欠き部分
５６ 正極集電体
５７，１５７，２５７ 正極活物質層
５８，１５８，２５８ セパレータ
５８Ｃ，１５８Ｃ，２５８Ｃ 切欠き部分
６０，１６０，２６０ 負極集電体露出部
６１ スリット
６３ 負極集電部
６５、１６５，２６５ 正極集電体露出部
６６ スリット
６８ 正極集電部

Claims (4)

1. 矩形状の正極集電体と該集電体上に形成された正極活物質層とを有する矩形状正極シートと、矩形状の負極集電体と該集電体上に形成された負極活物質層とを有する矩形状負極シートとが、セパレータ材を間に介在させつつ交互に所定の数だけ積層された構造の積層型電極体と、
   電解質と、
   前記積層型電極体および前記電解質を収容する電池ケースと、
   を備えた二次電池であって、
   前記ケースは、前記積層型電極体および前記電解質を収容するケース本体と、該本体の開口部を塞ぐ蓋体とを有しており、
   前記蓋体のケース内面側に、前記積層型電極体の正極および負極とそれぞれ電気的に接続される正極集電端子および負極集電端子が配置されており、
   前記蓋体から前記ケース本体の底面に至る方向に前記積層型電極体を二分したときの該蓋体に近い方の領域では、前記矩形状の正極シートおよび負極シートのそれぞれにおいて、前記活物質層を有しない正極集電体露出部および負極集電体露出部が、該正負極シートにおける前記蓋体に近接して対向する縁辺の一部を該露出部の１辺が構成するように該矩形状正負極シートの内方に形成されており、
   ここで、各正極シートの前記正極集電体露出部は、前記負極シートおよびセパレータ材を介在させることなく相互に重なり合って正極集電部を構成しており、且つ、各負極シートの前記負極集電体露出部は、前記正極シートおよびセパレータ材を介在させることなく相互に重なり合って負極集電部を構成しており、
   前記正極集電部に前記正極集電端子が電気的に接続され、前記負極集電部に前記負極集電端子が電気的に接続されている、二次電池。
2. 前記正極集電体露出部および前記負極集電体露出部のうちの少なくとも一方は、矩形状の集電体露出部であり、
   該矩形状の集電体露出部の縁辺である４辺のうち、前記正負極シートにおける前記蓋体に近接して対向する縁辺と直交する辺であって前記活物質層との境界線を構成する辺にはスリットが形成されている、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記正極集電体露出部は、前記正極シートにおける前記蓋体に近接して対向する縁辺における一方の端部に形成されており、且つ、前記負極集電体露出部は、前記負極シートにおける前記蓋体に近接して対向する縁辺における他方の端部に形成されている、請求項１または２に記載の二次電池。
4. 前記正極集電体露出部は、前記正極シートにおける前記蓋体に近接して対向する縁辺における両端部を除く内側の部位に形成されており、且つ、前記負極集電体露出部は、前記負極シートにおける前記蓋体に近接して対向する縁辺における両端部を除く内側の部位に形成されている、請求項１または２に記載の二次電池。
   
   

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