JP2024003414A - 電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷が電池に加わった場合であっても、ラミネートフィルムの破損が生じにくい電池を提供する。【解決手段】電極体１０と、電極体の側面部から延在する複数の集電タブ２０と、複数の集電タブと接続された集電端子３０と、電極体および複数の集電タブを収納するラミネートフィルム４０と、を有する電池であって、集電タブは、電極体側の端部である根元部Ｘと、集電端子と接続するための接続部Ｙと、根元部および接続部を結ぶ中間部Ｚとを有し、複数の集電タブは、それぞれの接続部が、厚さ方向に積層された積層接続部Ｗを有し、集電端子は、電極体の側面部Ｓ１０に対向する内面Ｓ１と、内面の外縁に沿って配置された側面と、を有し、集電端子の側面に、ラミネートフィルムが配置され、内面に、積層接続部の主面が接合され、内面および側面部の間にスペーサ部材５０が配置されている、電池である。【選択図】図３
Description
本開示は、電池に関する。
リチウムイオン二次電池等の電池は、通常、正極集電体、正極活物質層、電解質層、負極活物質層および負極集電体を有する電極体を備える。電極体は、外装体により封止される。電極体で生じた電気は、集電端子により、外装体の内部から外部に導出される。例えば、特許文献１には、正極／分離膜／負極構造のスタック型またはスタック／折り畳み型電極組立体が開示されている。また、特許文献１の図２には、複数のタブ（例えば正極タブ４０）を密集した形態で結合し、リード（例えば正極リード６０）と連結することが開示されている。さらに、特許文献１には、外装体として、ラミネートシート（ラミネートフィルム）を用いることが開示されている。同様に、特許文献２、３にも、外装体として、ラミネートフィルムを用いることが開示されている。
ラミネートフィルムを用いた電池は、集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷に弱く、そのような負荷が電池に加わると、ラミネートフィルムの破損が生じやすい。
本開示は、上記実情に鑑みてなされたものであり、集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷が電池に加わった場合であっても、ラミネートフィルムの破損が生じにくい電池を提供することを主目的とする。
［１］
電極体と、上記電極体の側面部から延在する複数の集電タブと、上記複数の集電タブと接続された集電端子と、上記電極体および上記複数の集電タブを収納するラミネートフィルムと、を有する電池であって、上記集電タブは、上記電極体側の端部である根元部と、上記集電端子と接続するための接続部と、上記根元部および上記接続部を結ぶ中間部と、を有し、上記複数の上記集電タブは、それぞれの上記接続部が、厚さ方向に積層された積層接続部を有し、上記集電端子は、上記電極体の上記側面部に対向する内面と、上記内面の外縁に沿って配置された側面と、を有し、上記集電端子の上記側面に、上記ラミネートフィルムが配置され、上記内面に、上記積層接続部の主面が接合され、上記内面および上記側面部の間に、スペーサ部材が配置されている、電池。
電極体と、上記電極体の側面部から延在する複数の集電タブと、上記複数の集電タブと接続された集電端子と、上記電極体および上記複数の集電タブを収納するラミネートフィルムと、を有する電池であって、上記集電タブは、上記電極体側の端部である根元部と、上記集電端子と接続するための接続部と、上記根元部および上記接続部を結ぶ中間部と、を有し、上記複数の上記集電タブは、それぞれの上記接続部が、厚さ方向に積層された積層接続部を有し、上記集電端子は、上記電極体の上記側面部に対向する内面と、上記内面の外縁に沿って配置された側面と、を有し、上記集電端子の上記側面に、上記ラミネートフィルムが配置され、上記内面に、上記積層接続部の主面が接合され、上記内面および上記側面部の間に、スペーサ部材が配置されている、電池。
［２］
上記電極体の積層方向の断面視において、上記中間部は、上記中間部の一部同士が対向するように湾曲した湾曲構造を有する、［１］に記載の電池。
上記電極体の積層方向の断面視において、上記中間部は、上記中間部の一部同士が対向するように湾曲した湾曲構造を有する、［１］に記載の電池。
［３］
上記スペーサ部材は、樹脂部材である、［１］または［２］に記載の電池。
上記スペーサ部材は、樹脂部材である、［１］または［２］に記載の電池。
［４］
上記スペーサ部材は、上記内面と接触し、かつ、上記側面部とも接触している、［１］から［３］までのいずれかに記載の電池。
上記スペーサ部材は、上記内面と接触し、かつ、上記側面部とも接触している、［１］から［３］までのいずれかに記載の電池。
［５］
上記電池は、上記スペーサ部材として、第１スペーサ部材および第２スペーサ部材を有し、上記電極体の積層方向の平面視において、上記第１スペーサ部材および上記第２スペーサ部材の間に、上記複数の集電タブが配置されている、［１］から［４］までのいずれかに記載の電池。
上記電池は、上記スペーサ部材として、第１スペーサ部材および第２スペーサ部材を有し、上記電極体の積層方向の平面視において、上記第１スペーサ部材および上記第２スペーサ部材の間に、上記複数の集電タブが配置されている、［１］から［４］までのいずれかに記載の電池。
本開示においては、集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷が電池に加わった場合であっても、ラミネートフィルムの破損が生じにくい電池を提供できるという効果を奏する。
以下、本開示における電池について、図面を用いて詳細に説明する。以下に示す各図は、模式的に示したものであり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張している。また、適宜、各部のハッチングを省略する場合がある。
図１は、本開示における電池を例示する概略斜視図である。図２（ａ）および図２（ｂ）は、本開示における電池を例示する概略平面図であり、図２（ｃ）は、本開示における電池を例示する概略側面図である。図１および図２に示すように、電池１００は、電極体１０と、電極体１０の側面部Ｓ１０から延在する複数の集電タブ２０と、複数の集電タブ２０と接続された集電端子３０（第１集電端子３０Ａおよび第２集電端子３０Ｂ）と、電極体１０および複数の集電タブ２０を収納するラミネートフィルム４０と、を有する。
図３（ａ）は、図２（ｂ）におけるＡ－Ａ断面図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）におけるＢ－Ｂ断面図である。図３（ａ）に示すように、集電タブ２０は、電極体１０側の端部である根元部Ｘと、集電端子３０と接続するための接続部Ｙと、根元部Ｘおよび接続部Ｙを結ぶ中間部Ｚと、を有する。また、複数の集電タブ２０は、それぞれの接続部Ｙが、厚さ方向（図３における上下方向）に積層された積層接続部Ｗを有する。集電端子３０は、電極体１０の側面部Ｓ１０に対向する内面Ｓ１と、内面Ｓ１に対向する外面Ｓ２と、内面Ｓ１の外縁に沿って配置された４つの側面（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）とを有する。なお、図３（ａ）に、側面Ｓ４および側面Ｓ６は記載されていない。図２（ｃ）に示すように、４つの側面Ｓ３～Ｓ６には、ラミネートフィルム４０が配置されている。図３（ａ）に示すように、集電端子３０の内面Ｓ１に、積層接続部Ｗの主面が接合されている。また、図３（ｂ）に示すように、集電端子３０の内面Ｓ１と、電極体１０の側面部Ｓ１０との間に、スペーサ部材５０が配置されている。
本開示によれば、所定の内面を有する集電端子と、スペーサ部材とを用いることで、集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷が電池に加わった場合であっても、ラミネートフィルムの破損が生じにくい電池となる。ここで、図４（ａ）は、従来の電池を例示する概略平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ－Ａ断面図である。また、図５（ａ）は、本開示における電池を例示する概略平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ－Ａ断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、従来の電池において、集電端子３０が電極体１０側に押し込まれる方向（黒矢印）の負荷が加わると、ラミネートフィルム４０の破損が生じやすい。その理由は、負荷の方向において、集電端子３０の剛性が高く、集電タブ２０およびラミネートフィルム４０の剛性が低いためである。これに対して、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本開示においては、積層接続部Ｗの主面が面接触可能な内面Ｓ１を有する集電端子３０を用いる。さらに、集電端子３０の内面Ｓ１と、電極体１０の側面部Ｓ１０との間に、スペーサ部材５０が配置されている。そのため、集電端子３０が電極体１０側に押し込まれる方向（黒矢印）の負荷が加わっても、スペーサ部材５０が存在することで、負荷による変形が抑制され、さらに、大面積の内面Ｓ１が撓むことで、負荷により生じる応力が分散される。特に、後述するように、複数の集電タブ２０が湾曲構造を有する場合、集電端子３０が撓むと同時に、複数の集電タブ２０も撓むことで、負荷により生じる応力がさらに分散される。そのため、集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷が電池に加わった場合であっても、ラミネートフィルムの破損が生じにくい電池となる。
１.電池の構成
本開示における電池は、電極体と、上記電極体の側面部から延在する複数の集電タブと、上記複数の集電タブと接続された集電端子と、上記電極体および上記複数の集電タブを収納するラミネートフィルムと、を有する。さらに、本開示における電池は、集電端子の内面と、電極体の側面部との間に、スペーサ部材を有する。
本開示における電池は、電極体と、上記電極体の側面部から延在する複数の集電タブと、上記複数の集電タブと接続された集電端子と、上記電極体および上記複数の集電タブを収納するラミネートフィルムと、を有する。さらに、本開示における電池は、集電端子の内面と、電極体の側面部との間に、スペーサ部材を有する。
（１）電極体
本開示における電極体は、通常、正極集電体、正極活物質層、電解質層、負極活物質層および負極集電体を、厚さ方向において、この順に有する発電単位を備える。電極体の形状は特に限定されないが、例えば、頂面部と、頂面部に対向する底面部と、頂面部および底面部を連結する、４つの側面部と、を有することが好ましい。頂面部の形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、菱形、台形、平行四辺形等の四角形が挙げられる。また、頂面部の形状は、四角形以外の多角形であってもよく、円形等の曲線を有する形状であってもよい。また、底面部の形状については、頂面部の形状と同様である。側面部の形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、菱形、台形、平行四辺形等の四角形が挙げられる。
本開示における電極体は、通常、正極集電体、正極活物質層、電解質層、負極活物質層および負極集電体を、厚さ方向において、この順に有する発電単位を備える。電極体の形状は特に限定されないが、例えば、頂面部と、頂面部に対向する底面部と、頂面部および底面部を連結する、４つの側面部と、を有することが好ましい。頂面部の形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、菱形、台形、平行四辺形等の四角形が挙げられる。また、頂面部の形状は、四角形以外の多角形であってもよく、円形等の曲線を有する形状であってもよい。また、底面部の形状については、頂面部の形状と同様である。側面部の形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、菱形、台形、平行四辺形等の四角形が挙げられる。
（２）複数の集電タブ
本開示における複数の集電タブは、電極体の側面部から延在するように配置される。「電極体の側面部」とは、電極体を構成し、かつ、その法線方向が、電極体の積層方向と交差する部位をいう。例えば、図３（ａ）において、電極体１０の側面部Ｓ１０の法線方向（図面上下方向）は、電極体１０の積層方向（図面左右方向）と直交している。また、「電極体の積層方向」とは、電極体を構成する各層の厚さ方向をいう。
本開示における複数の集電タブは、電極体の側面部から延在するように配置される。「電極体の側面部」とは、電極体を構成し、かつ、その法線方向が、電極体の積層方向と交差する部位をいう。例えば、図３（ａ）において、電極体１０の側面部Ｓ１０の法線方向（図面上下方向）は、電極体１０の積層方向（図面左右方向）と直交している。また、「電極体の積層方向」とは、電極体を構成する各層の厚さ方向をいう。
図３（ａ）に示すように、集電タブ２０は、電極体１０側の端部である根元部Ｘと、集電端子３０と接続するための接続部Ｙと、根元部Ｘおよび接続部Ｙを結ぶ中間部Ｚと、を有する。根元部Ｘは、集電タブ２０における電極体１０側の端部（境界部）である。接続部Ｙは、集電端子３０と接続するための部位であり、後述する積層接続部Ｗを構成する部位である。中間部Ｚは、根元部Ｘおよび接続部Ｙを結ぶ部位である。本開示において、複数の集電タブは、それぞれの接続部が、厚さ方向に積層された積層接続部を有する。図３（ａ）において、複数の集電タブ２０における各々の接続部Ｙは、集電タブ２０の厚さ方向に積層されており、それにより、積層接続部Ｗが形成されている。積層接続部Ｗにおいて、各々の接続部Ｙは互いに接合されている（互いに固定されている）。
図３（ａ）に示すように、電極体１０の積層方向の断面視において、中間部Ｚは、中間部Ｚの一部同士が対向するように湾曲した湾曲構造（破線で示した領域）を有することが好ましい。図３（ａ）においては、複数の集電タブ２０のうち、最も右側に位置する集電タブ２０の中間部Ｚは、中間部Ｚの一部同士が対向していないため、上記湾曲構造を有しないが、その他の複数の集電タブ２０の中間部Ｚは、いずれも湾曲構造を有する。このように、複数の集電タブ２０のうち、少なくとも一つの集電タブ２０の中間部Ｚが、湾曲構造を有することが好ましい。湾曲構造において、対向する中間部Ｚの一部同士は、直接接触するように配置されていてもよく、空間を設けて配置されていてもよい。また、図３に示すように、複数の集電タブ２０における中間部Ｚは、Ｕ字状に湾曲していることが好ましい。
（３）集電端子
本開示における集電端子は、電極体の側面部に対向する内面と、前記内面の外縁に沿って配置された側面と、を有する。内面の形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、菱形、台形、平行四辺形等の四角形が挙げられる。また、側面の数は、例えば複数である。また、側面の数は、例えば、内面の外縁の形状に依存する。例えば、内面の外縁の形状が、四角形の場合、集電端子は、４つの側面を有していてもよい。また、集電端子は、内面に対向する外面を有していてもよい。内面は、通常、ラミネートフィルムによりシールされた領域内にある面に該当する。外面は、通常、ラミネートフィルムによりシールされた領域外にある面に該当する。内面、側面および外面は、それぞれ、平面であってもよく、曲面であってもよい。
本開示における集電端子は、電極体の側面部に対向する内面と、前記内面の外縁に沿って配置された側面と、を有する。内面の形状は、特に限定されないが、例えば、正方形、長方形、菱形、台形、平行四辺形等の四角形が挙げられる。また、側面の数は、例えば複数である。また、側面の数は、例えば、内面の外縁の形状に依存する。例えば、内面の外縁の形状が、四角形の場合、集電端子は、４つの側面を有していてもよい。また、集電端子は、内面に対向する外面を有していてもよい。内面は、通常、ラミネートフィルムによりシールされた領域内にある面に該当する。外面は、通常、ラミネートフィルムによりシールされた領域外にある面に該当する。内面、側面および外面は、それぞれ、平面であってもよく、曲面であってもよい。
図６に示すように、集電端子３０は、内面Ｓ１と、内面Ｓ１に対向する外面Ｓ２と、内面Ｓ１の外縁に沿って配置された４つの側面（Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５、Ｓ６）とを有していてもよい。図２（ｂ）に示すように、電極体１０および集電端子３０の対向方向をＤ１とし、方向Ｄ１に直交する方向をＤ２とする。また、図２（ｃ）に示すように、方向Ｄ１および方向Ｄ２の両方に直交する方向をＤ３とする。方向Ｄ３は、通常、電極体１０の積層方向ＤＬと一致する。図６に示すように、方向Ｄ１における集電端子３０の長さをＬ１とし、方向Ｄ２における集電端子３０の長さをＬ２とし、方向Ｄ３における集電端子３０の長さをＬ３とする。Ｌ２は、Ｌ１より大きくてもよい。Ｌ１に対するＬ２の割合（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば２以上であり、５以上であってもよく、１０以上であってもよい。Ｌ２は、Ｌ３より大きくてもよい。Ｌ３に対するＬ２の割合（Ｌ２／Ｌ３）は、例えば５以上であり、１０以上であってもよく、５０以上であってもよい。Ｌ１は、Ｌ３より大きくてもよい。Ｌ３に対するＬ１の割合（Ｌ１／Ｌ３）は、例えば２以上であり、５以上であってもよく、１０以上であってもよい。
特に図示しないが、方向Ｄ１における電極体の長さをＬＸとし、方向Ｄ２における電極体の長さをＬＹとし、方向Ｄ３における電極体の長さをＬＺとする。ＬＸに対するＬ１の割合（Ｌ１／ＬＸ）は、特に限定されない。ＬＹに対するＬ２の割合（Ｌ２／ＬＹ）は、例えば、０．８以上であり、０．９以上であってもよく、０．９５以上であってもよい。Ｌ２／ＬＹは、例えば１．０以下である。ＬＺに対するＬ３の割合（Ｌ３／ＬＺ）は、例えば、０．８以上であり、０．９以上であってもよく、０．９５以上であってもよい。Ｌ３／ＬＺは、例えば１．０以下である。
電池を集電端子側から側面視した場合、集電端子の内面と、電極体の側面部とは、重複するように配置されている。集電端子の内面と、電極体の側面部とが重複する領域を重複領域とする。電極体の側面部の面積ＳＡに対する、重複領域の面積ＳＢの割合（ＳＢ／ＳＡ）は、例えば８０％以上であり、９０％以上であってもよく、９５％以上であってもよい。一方、ＳＢ／ＳＡは、１００％以下である。
図３（ａ）に示すように、集電端子３０における内面Ｓ１に、積層接続部Ｗの主面が接合される。「積層接続部Ｗの主面」とは、積層接続部Ｗを構成する面であって、かつ、その法線方向が接続部Ｙの厚さ方向と一致する面をいう。積層接続部Ｗの主面は、内面Ｓ１に対して、直接接触して接合されていてもよく、他の部材（例えば、導電層）を介して接合されていてもよい。集電端子３０の内面Ｓ１と、積層接続部Ｗとは、通常、互いに接合されている（互いに固定されている）。
（４）スペーサ部材
本開示におけるスペーサ部材は、集電端子の内面と、電極体の側面部との間に配置される。本開示における電池は、１つの集電端子に対して、１つのスペーサ部材を有していてもよく、複数のスペーサ部材を有していてもよい。また、スペーサ部材は、集電端子の内面と面接触することが好ましい。同様に、スペーサ部材は、電極体の側面部と面接触することが好ましい。
本開示におけるスペーサ部材は、集電端子の内面と、電極体の側面部との間に配置される。本開示における電池は、１つの集電端子に対して、１つのスペーサ部材を有していてもよく、複数のスペーサ部材を有していてもよい。また、スペーサ部材は、集電端子の内面と面接触することが好ましい。同様に、スペーサ部材は、電極体の側面部と面接触することが好ましい。
図７は、本開示におけるスペーサ部材を例示する概略平面図である。図７（ａ）に示すように、電極体１０の積層方向の平面視において、第１スペーサ部材５０Ａおよび第２スペーサ部材５０Ｂの間に、複数の集電タブ２０が配置されている。この場合、集電端子が電極体側に押し込まれる方向の負荷が生じた場合に、応力が分散されやすい。図７（ａ）に示すように、スペーサ部材５０と、複数の集電タブ２０との間には、空間が設けられていてもよい。この場合、複数の集電タブ２０が負荷により変形した場合であっても、複数の集電タブ２０がスペーサ部材５０と接触することを防止でき、複数の集電タブ２０の破損を防止できる。また、図７（ａ）に示すように、電極体１０および集電端子３０の対向方向に直交する方向Ｄ２において、電極体１０と、スペーサ部材５０とは、面一であってもよい。場合、電極体をラミネートフィルムで被う際に、ラミネートフィルムにシワが発生することを抑制できる。
図７（ｂ）に示すように、スペーサ部材５０と、複数の集電タブ２０とは、直接接触していてもよい。この場合、複数の集電タブ２０を強固に固定することで、負荷によるタブの変形を抑制できる。さらに、複数の集電タブ２０と重複する位置（例えば、図３（ａ）に示す湾曲構造のＵ字の内部の位置）に、スペーサ部材５０が配置されていてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、電極体１０および集電端子３０の対向方向に直交する方向Ｄ２において、電極体１０は、スペーサ部材５０より突出していてもよい。また、図７（ｃ）に示すように、スペーサ部材５０と、複数の集電タブ２０とは、直接接触し、さらに、方向Ｄ２において、電極体１０と、スペーサ部材５０とは、面一であってもよい。また、図７（ｄ）に示すように、電池は、１つの集電端子３０に対して、１つのスペーサ部材５０を有していてもよい。
図８は、本開示におけるスペーサ部材を例示する概略断面図である。図８（ａ）に示すように、電極体１０の積層方向の断面視において、スペーサ部材５０は、電極体１０の側面部Ｓ１０と接触していてもよい。図８（ａ）では、集電端子３０の内面Ｓ１と、スペーサ部材５０との間には空間が設けられている。また、図８（ｂ）に示すように、電極体１０の積層方向の断面視において、スペーサ部材５０は、集電端子３０の内面Ｓ１と接触していてもよい。図８（ｂ）では、電極体１０の側面部Ｓ１０と、スペーサ部材５０との間には空間が設けられている。また、上述した図３（ｂ）に示すように、スペーサ部材５０は、集電端子３０の内面Ｓ１と接触し、かつ、電極体１０の側面部Ｓ１０とも接触していてもよい。
図８（ｃ）に示すように、電極体１０の積層方向ＤＬにおいて、スペーサ部材５０は、対向するラミネートフィルム４０の一方のみに接触していてもよい。また、図８（ｄ）に示すように、電極体１０の積層方向ＤＬにおいて、スペーサ部材５０は、対向するラミネートフィルム４０の両方と接触してもよい。また、上述した図３（ｂ）に示すように、スペーサ部材５０は、対向するラミネートフィルム４０の両方と接触していてもよい。
（５）ラミネートフィルム
本開示におけるラミネートフィルムは、電極体および複数の集電タブを収納する。図２（ｂ）において、ラミネートフィルム４０は、電極体１０と、複数の集電タブ２０と、スペーサ部材５０と、を覆っている。図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ラミネートフィルム４０は、集電端子３０の各側面Ｓ３～Ｓ６の一部を覆っている。図２（ｃ）に示すように、側面Ｓ３～Ｓ６には、それぞれラミネートフィルム４０が配置されている。各側面およびラミネートフィルムは、直接接触していてもよく、他の部材（例えば、密着性を向上させる樹脂層）を介して配置されていてもよい。一方、図１に示すように、電極体１０および集電端子３０の対向方向Ｄ１に沿って、ラミネートフィルム４０同士が融着したシール部４１が配置されている。
本開示におけるラミネートフィルムは、電極体および複数の集電タブを収納する。図２（ｂ）において、ラミネートフィルム４０は、電極体１０と、複数の集電タブ２０と、スペーサ部材５０と、を覆っている。図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、ラミネートフィルム４０は、集電端子３０の各側面Ｓ３～Ｓ６の一部を覆っている。図２（ｃ）に示すように、側面Ｓ３～Ｓ６には、それぞれラミネートフィルム４０が配置されている。各側面およびラミネートフィルムは、直接接触していてもよく、他の部材（例えば、密着性を向上させる樹脂層）を介して配置されていてもよい。一方、図１に示すように、電極体１０および集電端子３０の対向方向Ｄ１に沿って、ラミネートフィルム４０同士が融着したシール部４１が配置されている。
２.電池の部材
本開示における電池は、電極体と、集電タブと、集電端子と、スペーサ部材と、ラミネートフィルムと、を少なくとも備える。
本開示における電池は、電極体と、集電タブと、集電端子と、スペーサ部材と、ラミネートフィルムと、を少なくとも備える。
本開示における電極体は、通常、正極集電体、正極活物質層、電解質層、負極活物質層および負極集電体を、厚さ方向において、この順に有する発電単位を備える。電極体は、通常、厚さ方向に積層された複数の発電単位を有する。例えば図９に示す電極体１０は、厚さ方向（方向Ｄ３）に積層された複数の発電単位Ｕを有する。それぞれの発電単位Ｕは、正極集電体４、正極活物質層１、電解質層３、負極活物質層２および負極集電体５を、厚さ方向（方向Ｄ３）において、この順に有する。また、隣り合う発電単位Ｕは、１つの負極集電体５を共有している。
正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する。正極活物質層は、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。正極活物質としては、例えば、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２等の酸化物活物質が挙げられる。導電材としては、例えば、炭素材料が挙げられる。電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質（電解液）であってもよい。固体電解質は、ゲル電解質等の有機固体電解質であってもよく、酸化物固体電解質、硫化物固体電解質等の無機固体電解質であってもよい。また、バインダーとしては、例えば、ゴム系バインダー、フッ化物系バインダーが挙げられる。
負極活物質層は、少なくとも負極活物質を含有する。負極活物質層は、導電材、電解質およびバインダーの少なくとも一つをさらに含有していてもよい。負極活物質としては、例えば、Ｌｉ、Ｓｉ等の金属活物質、グラファイト等のカーボン活物質、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等の酸化物活物質が挙げられる。導電材、電解質およびバインダーについては、上述した内容と同様である。また、電解質層は、正極活物質層および負極活物質層の間に配置され、少なくとも電解質を含有する。電解質は、固体電解質であってもよく、液体電解質であってもよい。電解質については、上述した内容と同様である。電解質層は、セパレータを有していてもよい。
正極集電体は、正極活物質層の集電を行う。正極集電体の材料としては、例えば、アルミニウム、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。正極集電体の形状としては、例えば箔状が挙げられる。負極集電体は、負極活物質層の集電を行う。負極集電体の材料としては、例えば、銅、ＳＵＳ、ニッケル等の金属が挙げられる。負極集電体の形状としては、例えば箔状が挙げられる。
本開示における電池は、集電タブとして、正極タブおよび負極タブを有する。図９に示すように、正極タブ４ｔは、電極体１０の側面部Ｓ１０から、電極体１０の積層方向（方向Ｄ３）と交差する方向に延在している。また、図９に示すように、正極タブ４ｔは、正極活物質層１から連続的に形成されたものであってもよい。電極体１０の積層方向（方向Ｄ３）から観察した場合に、正極タブ４ｔは、正極活物質層１と重複しない位置に配置される。また、図９において、負極タブ５ｔは、電極体１０の側面部から、電極体１０の積層方向（方向Ｄ３）と交差する方向に延在している。負極タブの詳細については、正極タブと同様であるので、ここでの記載は省略する。図９に示すように、電極体１０の一方の側面部から、正極タブ４ｔが延在し、電極体１０の他方の側面部から、負極タブ５ｔが延在していてもよい（両タブ構造）。一方、特に図示しないが、電極体の同一の側面部から、正極タブおよび負極タブが延在していてもよい（片タブ構造）。
本開示における集電端子は、電極体における集電タブと電気的に接続されている。集電端子の形状としては、例えば、板状が挙げられる。また、集電端子の材料としては、例えば、Ａｌ、ＳＵＳ等の金属が挙げられる。
本開示におけるスペーサ部材は、集電端子の内面と、電極体の側面部との間に配置されている。スペーサ部材としては、例えば、樹脂部材、ゴム部材、金属部材、ガラス部材、セラミックス部材が挙げられる。樹脂部材に用いられる樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリイミドが挙げられる。スペーサ部材は、絶縁性を有していてもよく、導電性を有していてもよい。後者の場合、スペーサ部材と、電極体の側面部との間に、絶縁部材が配置されていることが好ましい。
本開示におけるラミネートフィルムは、熱融着層および金属層がラミネートされた構造を少なくとも有する。また、ラミネートフィルムは、熱融着層、金属層および樹脂層を、厚さ方向に沿って、この順に有していてもよい。熱融着層の材料としては、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のオレフィン系樹脂が挙げられる。金属層の材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼が挙げられる。樹脂層の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ナイロンが挙げられる。熱融着層の厚さは、例えば４０μｍ以上１００μｍ以下である。金属層の厚さは、例えば３０μｍ以上６０μｍ以下である。樹脂層の厚さは、例えば２０μｍ以上６０μｍ以下である。ラミネートフィルムの厚さは、例えば８０μｍ以上、２５０μｍ以下である。
本開示における電池は、典型的にはリチウムイオン二次電池である。電池の用途としては、例えば、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）、電気自動車（ＢＥＶ）、ガソリン自動車、ディーゼル自動車等の車両の電源が挙げられる。特に、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド車（ＰＨＥＶ）または電気自動車（ＢＥＶ）の駆動用電源に用いられることが好ましい。また、本開示における電池は、車両以外の移動体（例えば、鉄道、船舶、航空機）の電源として用いられてもよく、情報処理装置等の電気製品の電源として用いられてもよい。
３.電池の製造方法
本開示における電池の製造方法は、上述した電池を製造できる方法であれば、特に限定されない。図１０は、本開示における電池の製造方法を例示する概略斜視図である。まず、図１０（ａ）に示すように、負極集電体５の両面に、それぞれ負極活物質層２を形成する。負極活物質層を形成する方法としては、例えば、負極活物質層の材料を含有するスラリーを、負極集電体上に塗布し、乾燥する方法が挙げられる。次に、図１０（ｂ）に示すように、２つの負極活物質層２上に、それぞれ、電解質層（図示せず）、正極活物質層（図示せず）および正極集電体４を配置し、積層体αを得る。
本開示における電池の製造方法は、上述した電池を製造できる方法であれば、特に限定されない。図１０は、本開示における電池の製造方法を例示する概略斜視図である。まず、図１０（ａ）に示すように、負極集電体５の両面に、それぞれ負極活物質層２を形成する。負極活物質層を形成する方法としては、例えば、負極活物質層の材料を含有するスラリーを、負極集電体上に塗布し、乾燥する方法が挙げられる。次に、図１０（ｂ）に示すように、２つの負極活物質層２上に、それぞれ、電解質層（図示せず）、正極活物質層（図示せず）および正極集電体４を配置し、積層体αを得る。
その後、図１０（ｃ）に示すように、複数の積層体αを、積層方向ＤＬに積層し、積層体βを作製する。次に、図１０（ｄ）に示すように、正極タブ４ｔの先端を接合して、積層接続部Ｗを作製し、積層接続部Ｗの主面を、集電端子３０の内面Ｓ１と接合する。積層接続部Ｗの作製方法としては、例えば、レーザー溶接、電子ビーム溶接等の溶接を用いる方法、導電性ペーストを用いる方法、半田を用いる方法が挙げられる。また、積層接続部Ｗの主面と、集電端子３０の内面Ｓ１とを接合する方法も、積層接続部Ｗの作製方法と同様である。次に、図１０（ｅ）に示すように、電極体の側面部に、スペーサ部材５０を配置する。次に、図１０（ｆ）に示すように、集電端子３０における内面Ｓ１および外面Ｓ２の法線方向が、積層方向ＤＬと直交するように、集電端子３０を回転させる。その後、負極タブ（図示せず）にも同様の処理を行い、得られた部材を、１枚のラミネートフィルムを用いて、対向する２つの集電端子の一部（少なくとも、それぞれの外面）が露出するように、電極体を覆うことで、電池が得られる。
本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示における特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示における技術的範囲に包含される。
１…正極活物質層
２…負極活物質層
３…電解質層
４…正極集電体
５…負極集電体
１０…電極体
２０…集電タブ
３０…集電端子
４０…ラミネートフィルム
５０…スペーサ部材
１００…電池
２…負極活物質層
３…電解質層
４…正極集電体
５…負極集電体
１０…電極体
２０…集電タブ
３０…集電端子
４０…ラミネートフィルム
５０…スペーサ部材
１００…電池
Claims (5)
- 電極体と、
前記電極体の側面部から延在する複数の集電タブと、
前記複数の集電タブと接続された集電端子と、
前記電極体および前記複数の集電タブを収納するラミネートフィルムと、
を有する電池であって、
前記集電タブは、前記電極体側の端部である根元部と、前記集電端子と接続するための接続部と、前記根元部および前記接続部を結ぶ中間部と、を有し、
前記複数の前記集電タブは、それぞれの前記接続部が、厚さ方向に積層された積層接続部を有し、
前記集電端子は、前記電極体の前記側面部に対向する内面と、前記内面の外縁に沿って配置された側面と、を有し、
前記集電端子の前記側面に、前記ラミネートフィルムが配置され、
前記内面に、前記積層接続部の主面が接合され、
前記内面および前記側面部の間に、スペーサ部材が配置されている、電池。 - 前記電極体の積層方向の断面視において、前記中間部は、前記中間部の一部同士が対向するように湾曲した湾曲構造を有する、請求項１に記載の電池。
- 前記スペーサ部材は、樹脂部材である、請求項１または請求項２に記載の電池。
- 前記スペーサ部材は、前記内面と接触し、かつ、前記側面部とも接触している、請求項１または請求項２に記載の電池。
- 前記電池は、前記スペーサ部材として、第１スペーサ部材および第２スペーサ部材を有し、
前記電極体の積層方向の平面視において、前記第１スペーサ部材および前記第２スペーサ部材の間に、前記複数の集電タブが配置されている、請求項１または請求項２に記載の電池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230718 |