JP3680744B2 - リチウムイオンポリマー二次電池 - Google Patents
リチウムイオンポリマー二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3680744B2 JP3680744B2 JP2001048383A JP2001048383A JP3680744B2 JP 3680744 B2 JP3680744 B2 JP 3680744B2 JP 2001048383 A JP2001048383 A JP 2001048383A JP 2001048383 A JP2001048383 A JP 2001048383A JP 3680744 B2 JP3680744 B2 JP 3680744B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- current collector
- negative electrode
- positive electrode
- electrode current
- foil
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー電解質層を介して正極活物質と負極活物質を積層したリチウムイオンポリマー二次電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラやノート型パソコン等のポータブル機器の普及によって薄くてある程度フレキシブルな電池に対する需要が高まっている。この薄型の電池として、正極シートと負極シートを積層して形成されたリチウムイオンポリマー二次電池が知られている。この正極シートは、正極集電体箔の表面に活物質を塗布することにより作られ、負極シートは負極集電体箔の表面に活物質を塗布することにより作られる。正極シートの活物質と負極シートの活物質の間にはポリマー電解質層が介装される。この電池では、それぞれの活物質における電位差を電流として取出すための正極端子及び負極端子が正極集電体箔及び負極集電体箔に設けられ、このように積層された積層体をパッケージで密閉することによりリチウムイオンポリマー二次電池が作成される。このリチウムイオンポリマー二次電池ではパッケージから引出された正極端子及び負極端子を電池の端子として使用することにより所望の電気が得られるようになっている。
【0003】
また、近年ではリチウムイオンポリマー二次電池の放電容量を増大させる傾向にあり、複数枚の正極シート及び複数枚の負極シートを用いて積層し、その放電容量を増大させたり、単一の正極シート及び単一の負極シートの面積を拡大させ、拡大した正極シート及び負極シートを所望の大きさに折畳むことによりその放電容量を拡大している。一方、正極シート及び負極シートを複数枚用いるか或いは折り畳んで放電容量を拡大することに伴い、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔及び負極集電体箔の端部を互いに接続させて正極端子及び負極端子を接続することが必要である。この接続手段として、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔及び負極集電体箔の端部を分離して束ね、端子を兼ねる導電体でこの束ねた端部を挟み、束ねられた端部と導電体を溶接してその導電体を通じて電気を取り出すようにした二次電池が提案されている(特開平7−263029)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、束ねられた正極集電体箔又は負極集電体箔の全ての端部と導電体とを溶接によって接合したときには、その接合部分における機械的強度が溶接により高まり、電池のフレキシブル性が失われる不具合がある。特に棒状の金属片からなる導電体を用いた場合にはその接合部分における可撓性か完全に失われる欠点がある。逆に、比較的可撓性を有する導電体で挟み、その導電体と束ねられた端部を部分的に溶接したときには、電池のフレキシブル性を保つことはできるけれども、電池を湾曲させることにより溶接された部分以外の端部と外側から挟んだ導電体との間に隙間が生じ、その部分における導電性が失われ、結果として抵抗値が増加して十分な電力を得られない問題がある。
本発明の目的は、フレキシブル性を確保しつつ端子接合部における抵抗を低減し得るリチウムイオンポリマー二次電池を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図1及び図2に示すように、複数の正極集電体箔12の各表面に正極活物質13が塗布され、複数の負極集電体箔15の各表面に負極活物質16が塗布され、複数の正極集電体箔12と複数の負極集電体箔15とが正極活物質13と負極活物質16との間にそれぞれポリマー電解質層17を介して積層され、負極集電体箔15の一方の端部15bから突出する複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bにシート状の正極端子23の一端が接続され、正極集電体箔12の他方の端部12aから突出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aにシート状の負極端子21の一端が接続され、正極端子23の他端及び負極端子21の他端を表出するように正極集電体箔12と負極集電体箔15との積層体がパッケージ26により密閉されたリチウムイオンポリマー二次電池の改良である。
【0006】
その特徴ある構成は、複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12b及び複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aがそれぞれ積層され、正極端子23の一端が複数の正極集電体箔12の積層された全ての一方の端部12bの間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接することにより正極端子23の一端が複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続され、負極端子21の一端が複数の負極集電体箔15の積層された全ての他方の端部15aの間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子21の一端が複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aに接続されたところにある。
【0007】
この請求項1に係る発明では、複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12b及び複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aをそれぞれ積層して、正極端子23及び負極端子21を接続するが、その接続は、所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接することにより行われるので、積層された端部12a,15bの全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池10が従来から有するフレキシブル性を確保することができる。
また、積層された端部12a,15bの全ての部分を超音波溶接すると、正極及び負極集電体箔12,15に過剰な振動負担が加わり、正極及び負極集電体箔12,15がその振動負担により破損するおそれがあるが、所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接することによりその振動負担は分散して減少するので、正極及び負極集電体箔12,15が超音波溶接に伴う振動負担により破損することを防止することもできる。
【0008】
更に、正極端子23の一端は複数の正極集電体箔12の積層された全ての一方の端部12bの間に挿入され、負極端子21の一端は複数の負極集電体箔15の積層された全ての他方の端部15aの間に挿入されるので、二次電池10を繰り返し湾曲させても、正極端子23とその正極端子23を挟む正極集電体箔12の間に、又は負極端子21とその負極端子21を挟む負極集電体箔15の間に隙間が生じることはなく、その接触部分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に低減することができる。
【0009】
請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明であって、正極端子23及び負極端子21がそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項2に係る発明では、端子21,23自体の可撓性が確保することによりシート状の二次電池10のフレキシブル性を確実に確保するとともに、パッケージ26との密着性を向上させてそのパッケージ26による二次電池の密封性を確保することができる。
【0010】
請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明であって、正極集電体箔12の材質又は負極集電体箔15の材質と同一材質であって0.05〜0.5mmの厚さを有しかつ1回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有する補強箔又は補強薄板22,24が正極集電体箔12又は負極集電体箔15のいずれか一方又は双方の端部の積層外面に配置され、補強箔又は補強薄板22,24を介して超音波溶接されたリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項3に係る発明では、補強箔又は補強薄板22,24を配置することにより、二次電池10を湾曲させた場合の、外側における正極集電体箔12及び負極集電体箔15の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電池10の信頼性を向上させることができる。
【0011】
補強箔又は補強薄板22,24は、正極集電体箔12又は負極集電体箔15のいずれか一方又は双方の端部の一方の積層外面にのみ配置しても良く、その端部の双方の積層外面に配置しても良い。但し、端部の一方の積層外面にのみ補強箔又は補強薄板22,24を配置する場合には、超音波溶接装置における振動子に接触する側の積層外面に配置する必要がある。振動子に接触して振動することに起因する正極集電体箔12又は負極集電体箔15における端部の破損を補強箔又は補強薄板22,24により防止できるからである。
ここで、補強薄板22,24の厚さが0.05mm未満であると溶接時に補強薄板が破壊されるおそれがあり、その厚さが0.5mmを越えると溶接不良が発生するおそれがある。なお、補強薄板22,24の更に好ましい厚さは0.1〜0.3mmである。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3いずれかに係る発明であって、1回当たりの超音波溶接の面積が5〜200mm2であり、超音波溶接の所定の間隔tが1〜10mmであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項4に係る発明では、超音波溶接の面積を5〜200mm2とすることにより溶接強度を確保するとともに、所定の間隔を1〜10mmとすることによりシート状の二次電池10のフレキシブル性を確実に確保することができる。
ここで、超音波溶接の面積が5mm2未満であると十分な接合強度が得られず、その面積が200mm2を越えると正極集電体箔12又は負極集電体箔15が破損するおそれがある。なお、超音波溶接の面積の更に好ましい面積は50〜100mm2である。
また、超音波溶接の所定の間隔tが1mm未満であると溶接時に既に溶接された隣接する溶接箇所が破損するおそれがあり、その間隔tが10mmを越えると溶接総面積の減少を来して溶接箇所における抵抗値を増加させる不具合がある。なお、この間隔tの更に好ましい範囲は3〜7mmである。
【0013】
請求項5に係る発明は、請求項1ないし4いずれかに係る発明であって、超音波溶接の周波数が10〜60kHzであり、超音波溶接の出力が0.2〜50kWであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項5に係る発明では、積層された一方の端部12b及び積層された他方の端部15aに、最も適正な条件で正極端子23及び負極端子21を超音波溶着させることができ、リチウムイオンポリマー二次電池の製作を比較的容易にする。
ここで、超音波溶接の周波数が10kHz未満であるか又は超音波溶接の出力が0.2kW未満であるとであると溶接不良を生じさせる不具合があり、超音波溶接の周波数が60kHzを越えるか又は超音波溶接の出力が50kWを越えると溶接装置における振動子を破損させる不具合がある。なお、超音波溶接の周波数の更に好ましい範囲は20〜40kHzであり、超音波溶接の出力の更に好ましい範囲は0.5〜3kWである。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図2及び図3に示すように、リチウムイオンポリマー二次電池10は、正極シート11と負極シート14との間にポリマー電解質層17を介装し、その正極シート11及び負極シート14を積層したものである。正極シート11は正極集電体箔12の表面に正極活物質13が塗布されたものであり、負極シート14は負極集電体箔15の表面に負極活物質16が塗布されたものである。また、ポリマー電解質層17は正極集電体箔12に塗布形成された正極活物質13と負極集電体箔15の表面に塗布形成された負極活物質16との間に介装される。このリチウムイオンポリマー二次電池10は、放電容量を拡大するために帯状の負極集電体箔15を用い、その帯状の負極集電体箔15は負極活物質16の表面にポリマー電解質層17を有した状態で折畳まれる。なお、この実施の形態における負極集電体箔15はCu箔であり、負極活物質16にはグラファイト系の活物質が使用される。
【0015】
図7(a)及び(b)に示すように、負極活物質16の負極集電体箔15の表面への具体的な形成手順は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリーを帯状の負極集電体箔15の上面にドクターブレード法により塗布して乾燥することにより行われる。一方、負極活物質16は他方の側部15bを除いて表面である図における負極集電体箔15の上面に形成され、ポリマー電解質層17はその負極活物質16の上面に電解質スラリーを塗布乾燥することにより作られる。ポリマー電解質層17はこの負極活物質16を被覆する面積を有するように形成される。具体的には、図7(c)に示すように、電解質スラリーを負極活物質16を覆うように塗布し、その後乾燥することにより負極活物質16を被覆する面積に形成される。
【0016】
図3に戻って、リチウムイオンポリマー二次電池10は、折畳まれた負極シート14の折目を除くポリマー電解質層17の間にそれぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート11が挟持される。挟持される正極シート11の正極活物質13の表面にもポリマー電解質層17が形成される、この実施の形態における正極集電体箔12はAl箔であり、正極活物質13には例えばLiCoO2が使用される。
【0017】
具体的な正極シート11の作製手順は、図6(a)及び(b)に示すように、活物質を溶液に分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗布して乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状のAl箔18の上面に先ず正極活物質13を形成する。正極活物質13はAl箔18の一方の側部を除いて形成され、ポリマー電解質層17はこの正極活物質13を被覆する面積を有するように形成される。具体的には、図6(c)に示すように、電解質スラリーは正極活物質13を覆うように塗布し、その後乾燥することにより正極活物質13を被覆する面積に形成される。その後図6(d)に示すように、正極活物質13及びポリマー電解質層17を有する帯状のAl箔18は、その正極活物質13及びポリマー電解質層17とともに負極シート14の折畳み面積に相応した面積を有するように切断される。これにより、正極集電体箔12の表面に正極活物質13が形成され、その正極活物質13表面にポリマー電解質層17を有する所定の面積の正極シート11が複数枚作られる。
【0018】
次いで図5に示すように、ポリマー電解質層17を間に介装して正極シート11及び負極シート14が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即ち、負極シート14に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極シート11を配置し、その状態で所定の温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のローラ19,19間に図の実線矢印に示すように通過させ、ポリマー電解質層17を介装した状態で正極シート11及び負極シート14を熱圧着する。複数の正極シート11の負極シート14上への配置は、複数の正極集電体箔12の一方の端部12bがその帯状の負極集電体箔15の一方の端部15bから突出し、帯状の負極集電体箔15の他方の端部15aが複数の正極集電体箔12の他方の端部12aから突出し、するように、またそれぞれの正極シート11が負極シート14の折目に相当する部分をあけて配置される。
【0019】
図4に示すように、このように正極シート11が積層された負極シート14の折畳みは、正極シート11が配置されていない負極シート14の折目を交互に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、複数の正極集電体箔12の一方の端部12bは帯状の負極集電体箔15の一方の端部15bから突出し、帯状の負極集電体箔15の他方の端部15aは複数の正極集電体箔12の他方の端部12aから突出した状態で積層される。図3に示すように、このように折畳まれた負極シート14の折目を除くポリマー電解質層17の間には、それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート11が挟持される。そして、負極集電体箔15の一方の端部15bから突出する複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bにはシート状の正極端子23の一端が接続され、正極集電体箔12の他方の端部12aから突出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aにはシート状の負極端子21の一端が接続される。この実施の形態における正極端子23及び負極端子21にはそれぞれ可撓性を有するエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートが用いられる。
【0020】
図1、図2及び図4に示すように、複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bは積層され、正極端子23の一端は複数の正極集電体箔12の積層された全ての一方の端部12bの間に挿入される。そして、正極端子23の一端が挿入された状態で、その挿入方向と交差する方向に所定の間隔t(図1)をあけて複数個所超音波溶接がなされ、正極端子23の一端は複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続される。この超音波溶接に際して正極集電体箔12の材質と同一材質であるAlからなる厚さが0.05〜0.5mmの補強箔又は補強薄板24が、正極集電体箔12の積層された一方の端部12bの積層外面にそれぞれ配置され、その補強箔又は補強薄板24を介して超音波溶接がなされる。
【0021】
一方、複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aは積層され、負極端子21の一端が複数の負極集電体箔15の積層された全ての他方の端部15aの間に挿入される。そして、負極端子21の挿入状態でその挿入方向と交差する方向に所定の間隔t(図1)をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子の一端が複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aに接続される。この超音波溶接に際して、負極集電体箔15の材質と同一材質であるCuであって厚さが0.05〜0.5mmの補強箔又は補強薄板22が負極集電体箔15の積層された全ての他方の端部の積層外面にそれぞれ配置され、補強箔又は補強薄板22を介して超音波溶接がなされる。
【0022】
この実施の形態における超音波溶接は、その周波数が10〜60kHzの範囲内であり、超音波溶接の出力は0.2〜50kWの範囲内で行われ、1回当たりの超音波溶接の面積が5〜200mm2になるように調整される。そして、超音波溶接の所定の間隔は1〜10mmの範囲内で調整される。超音波溶接の際に積層外面に配置される補強箔又は補強薄板22,24は、1回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有するように作られ、溶接時における正極集電体箔12及び負極集電体箔15のそれぞれに過剰な負荷が加わらないようにされる。
【0023】
図2及び図3に示すように、このように折畳まれた帯状の負極シート14は複数の正極シート14とともにパッケージシート26で密封される。この実施の形態におけるパッケージシート26は変性ポリプロピレンがラミネートされたアルミニウム箔が用いられる。ラミネートされた変性ポリプロピレンを対向させるようにして一対のパッケージシート26で折畳まれた帯状の負極シート14を複数の正極シート11とともに挟み、真空雰囲気中で重ね合わされたパッケージシート26の周囲を熱圧着することにより変性ポリプロピレンが互いに熱融着して折畳まれた帯状の負極シート14は複数の正極シート14とともにパッケージシート26で密封される。
【0024】
密封の際、一対のパッケージシート26は正極端子23の他端及び負極端子21の他端がそれぞれそのパッケージシート26の外部に表出するようにその正極端子23及び負極端子21を挟み、その状態で一対のパッケージシート26の周囲は熱圧着される。この実施の形態では、正極端子23及び負極端子21がそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートにより形成されているので、パッケージシート26の周囲を熱圧着すると、アルミニウム箔にラミネートされた変性ポリプロピレンは熱融解してエキスパンデッドメタルの編み目又は金属シートの穿孔に侵入し、その後変性ポリプロピレンが硬化するのでパッケージ26と正極端子23及び負極端子21の密着性は確保され、そのパッケージ26による二次電池の密封を確実に行われる。
【0025】
このように構成されたリチウムイオンポリマー二次電池10では、パッケージシート26から引出された正極及び負極端子21,23の他端を電池の端子として使用することにより所望の電気を得ることができる。ここで、複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12b及び複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aをそれぞれ積層して、正極端子23及び負極端子21を接続するが、その接続は、所定の間隔tをあけて複数個所超音波溶接することにより行われるので、積層された端部の全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池10が従来から有するフレキシブル性を確保することができる。
【0026】
また、正極端子23の一端は複数の正極集電体箔12の積層された全ての一方の端部12bの間に挿入され、負極端子21の一端は複数の負極集電体箔15の積層された全ての他方の端部15aの間に挿入されるので、二次電池10を繰り返し湾曲させても、正極端子23とその正極端子23を挟む正極集電体箔12の間に、又は負極端子21とその負極端子21を挟む負極集電体箔15の間に隙間が生じることはなく、その接触部分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に低減することができる。
【0027】
更に、超音波溶接に際して、正極集電体箔12の積層された一方の端部12bの積層外面に補強箔又は補強薄板24を配置し、負極集電体箔15の積層された他方の端部15aの積層外面に補強箔又は補強薄板22を配置したので、二次電池10を湾曲させた場合の、外側における正極集電体箔12及び負極集電体箔15の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電池10の信頼性を向上させることができる。
【0028】
なお、上述した実施の形態では、所定のピッチで複数の正極シート11が熱圧着された帯状の負極シート14を、正極シート11が配置されていない折目で交互に折曲げたが、正極シートと同形同大の複数の負極シートを正極シートと同じ数用意し、正極活物質と負極活物質との間にそれぞれポリマー電解質層を介在させ、それらのシートを構成する複数の正極集電体箔と複数の負極集電体箔とを積層したものであっても良い。
【0029】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
<実施例1>
先ず複数枚の正極シート11を作製した。即ち、LiCoO2粉末70gと黒鉛粉末(商品名;ケッチェンブラック)4gを、ポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体(エルフアトケム製、Kynar2810;ヘキサフルオロプロピレン12wt%含有品)40gをジメチルカーボネート200gに60℃で溶解し、更に電解液80gを撹拌混合して電解質スラリーを作製した。次に、幅10cm長さが1mのAl箔の上面に、活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗布及び乾燥し、更にその正極活物質13を覆うように電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して正極活物質13及びポリマー電解質層17が形成された帯状のAl箔をその正極活物質13及びポリマー電解質層17とともに切断して幅が10cm長さが10cmの10枚の正極シート11を得た。
【0030】
次に帯状の負極シート14を作製した。即ち、燐片状天然黒鉛粉末50gを、ポリフッ化ビニリデンのN−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリーを幅10cm長さが1mのCu箔の上面にドクターブレード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラリーを更にその正極活物質13を覆うように塗布及び乾燥して帯状の負極シート14を作製した。この帯状の負極シート14に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極シート11を熱圧着して正極シート11が配置されていない負極シート14の折目を交互に折曲げ、幅10cm長さ10cmの折畳み面積を有する帯状の負極シート14のポリマー電解質層17の間にそれぞれ幅10cm長さ10cmの10枚の正極シート11が挟持された積層体を獲た。
【0031】
この積層体の負極集電体箔15の一方の端部15bから突出する複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bを積層し、厚さ0.1mmのニッケルめっきされた銅線により編まれたエキスパンデッドメタルからなるシート状の正極端子23の一端をその積層された一方の端部12bの間に挿入し、挿入状態で挿入方向と交差する方向に5mmの間隔をあけて5個所超音波溶接することにより正極端子23の一端を複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続した。また、積層体の正負極集電体箔12の他方の端部12aから突出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aを積層し、厚さ0.1mmのニッケルめっきされた銅線により編まれたエキスパンデッドメタルからなるシート状の負極端子21の一端をその積層された他方の端部15aの間に挿入し、挿入状態で挿入方向と交差する方向に5mmの間隔をあけて5個所超音波溶接することにより負極端子21の一端を複数の負極集電体箔15の全ての一方の端部15aに接続した。その後正極端子23の他端及び負極端子21の他端を表出するようにパッケージ26で密閉してリチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を実施例1とした。
【0032】
<比較例1>
実施例1と同一の手順で実施例1と同一の積層体を得た。この積層体の負極集電体箔15の一方の端部15bから突出する複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bを積層し、実施例1と同一のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対の正極端子によりその積層された一方の端部12bを挟み、その状態で一対の正極端子とともに、50mmの間隔をあけて2個所超音波溶接することにより正極端子23の一端を複数の正極集電体箔12の全ての一方の端部12bに接続した。また、積層体の正負極集電体箔12の他方の端部12aから突出する複数の負極集電体箔15の全ての他方の端部15aを積層し、実施例1と同一のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対の負極端子によりその積層された一方の端部12bを挟み、その状態で一対の負極端子とともに、50mmの間隔をあけて2個所超音波溶接することにより負極端子21の一端を複数の負極集電体箔15の全ての一方の端部15aに接続した。その後正極端子23の他端及び負極端子21の他端が表出するようにパッケージ26で密閉してリチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を比較例1とした。
【0033】
<比較試験>
実施例1及び比較例1のリチウムイオンポリマー二次電池を曲率半径15cmになるまで湾曲させ、その後逆方向に曲率半径15cmになるまで湾曲させ、これを10回繰り返した後、それぞれ3Aで放電させた。この時の0.5A放電時の容量に対する比を測定した。その結果、実施例1では80%の放電容量が確保されたが、比較例1では30%であった。
【0034】
<評価>
比較例1では実施例1に比較して放電容量が低下していることが判る。これは比較例1における端子が積層された正極集電体箔及び負極集電体箔の端部を挟むように配置され、溶接されているので、電池を湾曲させたことに起因して溶接された部分以外の集電体箔の端部と端子との間に隙間が生じ、その部分における導電性が失われたことに起因しているものと考えられる。一方、実施例1では比較例1に比較して放電容量が高いことが判る。これは実施例1における端子が積層された束ねられた正極集電体箔及び負極集電体箔の端部の間に挿入され、挿入状態で溶接されているので、電池を湾曲させても集電体箔の端部と端子との間に隙間が生じることはなく、集電体箔の端部と端子との間の導電性が十分に確保されていることに起因するものと考えられる。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、複数の正極集電体箔の全ての一方の端部及び複数の負極集電体箔の全ての他方の端部をそれぞれ積層し、所定の間隔をあけて複数個所超音波溶接することにより正極端子の一端を複数の正極集電体箔の端部に接続し、所定の間隔をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子の一端を複数の負極集電体箔の他方の端部に接続したので、積層された端部の全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池が従来から有するフレキシブル性を確保することができる。また、正極端子の一端を複数の正極集電体箔の積層された全ての一方の端部の間に挿入し、負極端子の一端を複数の負極集電体箔の積層された全ての他方の端部の間に挿入したので、二次電池を繰り返し湾曲させても、正極端子とその正極端子を挟む正極集電体箔の間に、又は負極端子とその負極端子を挟む負極集電体箔の間に隙間が生じることはなく、その接触部分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に低減することができる。
【0036】
また、正極端子及び負極端子をしてそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートを用いれば、端子自体の可撓性を確保してシート状の二次電池のフレキシブル性を確実に確保することができ、正極集電体箔又は負極集電体箔のいずれか一方又は双方の全ての一方の端部の積層外面に補強箔又は補強薄板を配置すれば、二次電池を湾曲させた場合の、外側における正極集電体箔及び負極集電体箔の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電池の信頼性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の二次電池を示す斜視図。
【図2】その二次電池を示す図3のB−B線断面図。
【図3】その二次電池を示す図2のA−A線断面図。
【図4】その二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図5】その負極シートに正極シートが熱圧着される状態を示す斜視図。
【図6】その正極シートの製造工程を示す図。
【図7】その負極シートの製造工程を示す図。
【符号の説明】
10 リチウムイオンポリマー二次電池
12 正極集電体箔
12a 他方の端部
12b 一方の端部
13 正極活物質
15 負極集電体箔
15a 他方の端部
15b 一方の端部
16 負極活物質
17 ポリマー電解質層
21 負極端子
22 補強箔又は補強薄板
23 正極端子
24 補強箔又は補強薄板
t 所定の間隔
Claims (5)
- 複数の正極集電体箔(12)の各表面に正極活物質(13)が塗布され、複数の負極集電体箔(15)の各表面に負極活物質(16)が塗布され、前記複数の正極集電体箔(12)と前記複数の負極集電体箔(15)とが前記正極活物質(13)と前記負極活物質(16)との間にそれぞれポリマー電解質層(17)を介して積層され、前記負極集電体箔(15)の一方の端部(15b)から突出する前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)にシート状の正極端子(23)の一端が接続され、前記正極集電体箔(12)の他方の端部(12a)から突出する前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(15a)にシート状の負極端子(21)の一端が接続され、前記正極端子(23)の他端及び前記負極端子(21)の他端を表出するように前記正極集電体箔(12)と前記負極集電体箔(15)との積層体がパッケージ(26)により密閉されたリチウムイオンポリマー二次電池において、
前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)及び前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(15a)がそれぞれ積層され、
前記正極端子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)の積層された全ての一方の端部(12b)の間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)をあけて複数個所超音波溶接することにより前記正極端子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)に接続され、
前記負極端子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)の積層された全ての他方の端部(15a)の間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)をあけて複数個所超音波溶接することにより前記負極端子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(15a)に接続された
ことを特徴とするリチウムイオンポリマー二次電池。 - 正極端子(23)及び負極端子(21)がそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートである請求項1記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
- 正極集電体箔(12)の材質又は負極集電体箔(15)の材質と同一材質であって0.05〜0.5mmの厚さを有しかつ1回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有する補強箔又は補強薄板(22,24)が正極集電体箔(12)又は負極集電体箔(15)のいずれか一方又は双方の端部の積層外面に配置され、前記補強箔又は補強薄板(22,24)を介して超音波溶接された請求項1又は2記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
- 1回当たりの超音波溶接の面積が5〜200mm2であり、超音波溶接の所定の間隔が1〜10mmである請求項1ないし3いずれか記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
- 超音波溶接の周波数が10〜60kHzであり、超音波溶接の出力が0.2〜50kWである請求項1ないし4いずれか記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001048383A JP3680744B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | リチウムイオンポリマー二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2001048383A JP3680744B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | リチウムイオンポリマー二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002252036A JP2002252036A (ja) | 2002-09-06 |
JP3680744B2 true JP3680744B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=18909663
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2001048383A Expired - Fee Related JP3680744B2 (ja) | 2001-02-23 | 2001-02-23 | リチウムイオンポリマー二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3680744B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101484437B1 (ko) | 2010-11-18 | 2015-01-19 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | 2차 전지 |
Families Citing this family (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3755591B2 (ja) * | 2001-12-13 | 2006-03-15 | 日産自動車株式会社 | 電池およびそれを用いた組電池 |
KR100727201B1 (ko) * | 2003-07-31 | 2007-06-13 | 닛본 덴끼 가부시끼가이샤 | 리튬 이온 2차 전지 |
CN100405656C (zh) * | 2003-11-03 | 2008-07-23 | 凌沛铮 | 棱柱形电池单元,具棱柱形电池单元的电池及其制造方法 |
JP4556428B2 (ja) * | 2003-12-24 | 2010-10-06 | 株式会社Gsユアサ | 電池 |
KR100627374B1 (ko) | 2005-07-29 | 2006-09-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
KR100888284B1 (ko) * | 2006-07-24 | 2009-03-10 | 주식회사 엘지화학 | 탭-리드 결합부의 전극간 저항차를 최소화한 전극조립체 및이를 포함하고 있는 전기화학 셀 |
JP4284341B2 (ja) | 2006-07-25 | 2009-06-24 | 株式会社東芝 | 非水電解質電池、自動車、アシスト自転車、二輪車、充電式掃除機及び電池パック |
JP5396702B2 (ja) * | 2007-09-07 | 2014-01-22 | 株式会社Gsユアサ | 電池 |
JP2011054319A (ja) * | 2009-08-31 | 2011-03-17 | Sanyo Electric Co Ltd | 非水電解質二次電池 |
JP5474466B2 (ja) * | 2009-09-18 | 2014-04-16 | 三洋電機株式会社 | 積層式電池 |
JP4784687B2 (ja) * | 2009-10-09 | 2011-10-05 | 日本電気株式会社 | 扁平型電池およびそれを用いた組電池 |
KR101106428B1 (ko) | 2009-12-01 | 2012-01-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차 전지 |
KR101292199B1 (ko) | 2010-04-01 | 2013-08-05 | 주식회사 엘지화학 | 신규한 구조의 전극조립체 및 그것의 제조방법 |
KR101221101B1 (ko) | 2010-09-16 | 2013-01-11 | 정윤이 | 이차 전지 |
WO2012036397A2 (ko) * | 2010-09-16 | 2012-03-22 | Jung Eun-Ey | 이차 전지 |
US9178192B2 (en) | 2011-05-13 | 2015-11-03 | Lg Chem, Ltd. | Battery module and method for manufacturing the battery module |
US9496544B2 (en) | 2011-07-28 | 2016-11-15 | Lg Chem. Ltd. | Battery modules having interconnect members with vibration dampening portions |
US8974938B2 (en) | 2011-08-30 | 2015-03-10 | Lg Chem, Ltd. | Battery system and method for coupling a battery cell assembly to an electrically non-conductive base member |
US8871376B2 (en) | 2011-08-31 | 2014-10-28 | Lg Chem, Ltd. | Interconnection assemblies and methods for forming the interconnection assemblies in a battery module |
WO2013039298A1 (ko) | 2011-09-16 | 2013-03-21 | 주식회사 엘지화학 | 이차전지용 부품 및 그 제조 방법, 및 상기 부품을 사용하여 제조된 이차전지와 조립 이차전지 장치 |
GB2495581B (en) * | 2011-12-15 | 2014-11-05 | Oxis Energy Ltd | Connecting contact leads to lithium-based electrodes |
US8846240B2 (en) | 2012-02-16 | 2014-09-30 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell interconnect and voltage sensing assembly and method of manufacturing the assembly |
EP2629352A1 (en) | 2012-02-17 | 2013-08-21 | Oxis Energy Limited | Reinforced metal foil electrode |
PL2784851T3 (pl) | 2013-03-25 | 2015-12-31 | Oxis Energy Ltd | Sposób ładowania ogniwa litowo-siarkowego |
JP6238766B2 (ja) * | 2014-01-24 | 2017-11-29 | 日本アビオニクス株式会社 | 溶接装置 |
PL3149792T3 (pl) | 2014-05-30 | 2019-04-30 | Arkema France | Ogniwo litowo-siarkowe |
US9620761B2 (en) | 2014-09-09 | 2017-04-11 | Lg Chem, Ltd. | Battery cell interconnect and voltage sensing assembly and a battery module |
US9905892B2 (en) | 2015-02-09 | 2018-02-27 | Lg Chem, Ltd. | Battery module and method of coupling first and second electrical terminals of first and second battery cells to first and second voltage sense members of an interconnect assembly |
US10020483B2 (en) | 2015-02-09 | 2018-07-10 | Lg Chem, Ltd. | Battery module and method of coupling first and second electrical terminals of first and second battery cells to a voltage sense member of an interconnect assembly |
JP6725258B2 (ja) * | 2016-02-19 | 2020-07-15 | 積水化学工業株式会社 | 二次電池及び二次電池の製造方法 |
WO2017145212A1 (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 薄型電池 |
JP6835925B1 (ja) * | 2019-09-25 | 2021-02-24 | 積水化学工業株式会社 | 積層型電池の製造方法 |
CN114497708A (zh) * | 2021-01-07 | 2022-05-13 | 天津理工大学 | 全固态碱金属电池及其制备方法和应用 |
JP7368400B2 (ja) * | 2021-01-15 | 2023-10-24 | 本田技研工業株式会社 | 集電体構造及びそれを用いた二次電池 |
CN114899555B (zh) * | 2022-05-25 | 2023-05-05 | 重庆太蓝新能源有限公司 | 一种电芯体及其制备方法、电池 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3605851B2 (ja) * | 1994-05-31 | 2004-12-22 | ソニー株式会社 | 二次電池 |
JPH09330706A (ja) * | 1996-06-10 | 1997-12-22 | Fuji Photo Film Co Ltd | 電池用電極の製造方法および電池 |
JP2000235850A (ja) * | 1999-02-16 | 2000-08-29 | Hitachi Maxell Ltd | 積層形ポリマー電解質電池 |
JP2000348772A (ja) * | 1999-06-04 | 2000-12-15 | Japan Storage Battery Co Ltd | 非水電解質電池 |
JP3681928B2 (ja) * | 1999-07-29 | 2005-08-10 | 株式会社デンソー | 電池の電極体の接合方法 |
-
2001
- 2001-02-23 JP JP2001048383A patent/JP3680744B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101484437B1 (ko) | 2010-11-18 | 2015-01-19 | 닛산 지도우샤 가부시키가이샤 | 2차 전지 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2002252036A (ja) | 2002-09-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3680744B2 (ja) | リチウムイオンポリマー二次電池 | |
JP6859059B2 (ja) | リチウムイオン二次電池及びその製造方法 | |
EP1876668A2 (en) | Sheet-type secondary battery and manufacturing method therefor | |
WO2002054525A1 (fr) | Batterie a electrolyte non aqueux et son procede de production | |
JP4162175B2 (ja) | ポリマー電解質電池 | |
JP4798967B2 (ja) | 電気化学素子 | |
JP7220617B2 (ja) | 全固体電池および全固体電池の製造方法 | |
US20110076544A1 (en) | Stack type battery | |
JP2015199095A (ja) | 超音波溶接装置、及び電池の製造方法 | |
JP2000030742A (ja) | リチウムイオン二次電池要素 | |
JP2002305029A (ja) | リチウムイオンポリマー二次電池 | |
JP2000235850A (ja) | 積層形ポリマー電解質電池 | |
JP2002157997A (ja) | 折り畳み型リチウム電池の製造方法 | |
JP3733917B2 (ja) | ポリマー二次電池の端子接続構造及びその端子接続方法 | |
JP2004303535A (ja) | 平板状単電池の組電池 | |
JPH11260418A (ja) | 非水電解質電池 | |
JP2017143003A (ja) | 蓄電素子 | |
JP3709495B2 (ja) | リチウムイオンポリマー二次電池 | |
JP2002251989A (ja) | リチウムイオンポリマー二次電池 | |
JPH10302828A (ja) | 角型電池およびその製造方法 | |
JP7077081B2 (ja) | 電気化学素子 | |
JP2003100350A (ja) | 電池及びその製造方法 | |
JP2000100414A (ja) | 電極の集電構造 | |
JP4078489B2 (ja) | 電池の製造方法 | |
WO2017145212A1 (ja) | 薄型電池 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050418 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050426 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050509 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080527 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090527 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |