JP5252937B2 - 積層式電池及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ロボット、電気自動車、バックアップ電源等に使用される積層式電池及びその製造方法に関し、特に、ハイレートでの充放電特性を向上させることができる積層式リチウムイオン電池及びその製造方法に関する。

近年、電池は、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末の電源のみならず、ロボット、電気自動車、バックアップ電源などに使用されるようになってきており、さらなる高容量化が要求されるようになってきている。このような要求に対し、リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような駆動電源として広く利用されている。

このようなリチウムイオン電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を有底筒状の外装体に封入した筒型のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を有底角状の外装体または１枚又は２枚のラミネートフィルムを溶着することにより作製したラミネート外装体に封入した積層式のものとがある。

これらリチウムイオン電池のうち、積層電極体をラミネート外装体に封入した積層式電池における積層電極体は、正極集電タブを有するシート状の正極板と、負極集電タブを有するシート状の負極板とを、セパレータを介して必要な数だけ積層されるような構成である。

しかしながら、上記構造の電池では、ラミネート外装体を構成するラミネートフィルムが柔軟であること等に起因して、内部の積層電極体を十分に位置固定することができない。そのため、この電池が装着されている携帯型電子機器が繰り返し振動を受けた場合などにおいては、積層電極体がラミネート外装体内で揺動したり、積み重ねられた積層電極体の位置ずれが生じたりする。

このような状態になると、正極集電タブと正極集電端子との溶着部や負極集電タブと負極集電端子との溶着部等、機構的に弱い部位が屈曲を繰り返して変形や切断が生じたり、積層電極体の先鋭な角部やバリがラミネート外装体に突き刺さってラミネート外装体が破損したり、ラミネート外装体における中間の金属層と積層電極体とが接触し、その接触部に電解液が介在することによりガスが発生したり、正負極板と対極の端子との接触による内部短絡が生じるなどの弊害を招くことになる。

このようなことを考慮して、ラミネート外装体内において積層電極体が動くのを阻止すべく、ラミネート外装体の空間内に一対の保護片を設け、これら保護片間に形成される空間内に両集電タブを配置するような構造の電池が提案されている（下記特許文献１参照）。

ＷＯ００−５９０６３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、機構的に弱い両集電端子と両集電タブとの各接合部位に衝撃などが直接加わることは抑制できるが、両集電端子と両集電タブとの各接合部位を直接保護する構造ではないので、積層電極体がラミネート外装体内で揺動したり、積み重ねられた積層電極体の位置ずれが生じたりした場合には、両集電端子と両集電タブとの各溶着部等、機構的に弱い部位において変形や切断が生じる。尚、上記特許文献１においては、積層電極体がラミネート外装体内で揺動すること等を抑制できる旨記載されているが、このようなことを完全に防止するのは困難であり、特に、使用時に振動等の負荷がかかるロボット、電気自動車等の電源として積層電極体が用いられる場合には極めて困難である。

本発明は上記課題を考慮したものであって、積層電極体がラミネート外装体内で揺動したりした場合であっても、両集電端子と両集電タブとの各接合部位において変形や切断が生じるのを抑制でき、飛躍的に信頼性を向上させることができる積層式電池及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された積層電極体を有し、且つ、この積層電極体が電解液と共に、金属層と樹脂層とを備えたラミネートフィルムの周縁同士を溶着することにより形成されたラミネート外装体の収納空間内に配置され、しかも、上記正極集電タブは重畳状態で正極集電端子に接合され、上記負極集電タブは重畳状態で負極集電端子に接合され、これら両集電端子がラミネート外装体から突出する積層式電池において、上記両集電端子が突出する部位に存在するラミネート外装体の内側面と上記積層電極体との間に存在する空間内には、少なくとも上記両集電タブと両集電端子との接合部位を加圧する絶縁性のスペーサが配置され、上記スペーサは、上記両集電タブの重畳部位を除いた上記空間を埋めるような形状を成し、上記スペーサは、基部と、この基部の両側に設けられた、前記正極集電タブおよび前記負極集電タブにそれぞれ沿って当接する集電タブ当接部とから構成され、かつ、前記基部が前記集電タブ当接部よりも高さ方向に突出するよう段差が設けられていることを特徴とする。

上記構成の如く、両集電タブと両集電端子の接合部位を加圧する絶縁性のスペーサが配置されていれば、両集電端子と両集電タブとの各接合部位が直接保護されるので、例え、積層電極体がラミネート外装体内で揺動したり、積み重ねられた積層電極体の位置ずれが生じたりした場合であっても、両集電端子と両集電タブとの各接合部位において両集電タブが変形したり切断したりするのを抑制できる。尚、スペーサを絶縁性と規定したのは、スペーサによって電池内で短絡が発生するのを防止するためである。

また、スペーサが両集電タブの重畳部位を除いた上記空間を埋めるような形状をしていれば、電池内における空間部分が極めて小さくなるので、積層電極体の位置ずれを抑制することができると共に、減圧封止時にラミネートにシワが発生するのを抑制することができる。また、両集電タブと両集電端子の接合部位以外の部位でも、スペーサと両集電タブとが当接することになるので、接合部位以外の部位において両集電タブが変形したり切断したりするのを抑制することもできる。

上記スペーサは、耐電解液性を有すると共に上記電解液を貯留することができる素材から成ることが望ましい。
積層式電池を大容量化するには、一般的に、電極面積の増大を図るか積層枚数を増加させる必要があるが、このような手段を採用し且つハイレートでの充放電を行なった場合には、放電時に電池容量が低下すると共にサイクル寿命が短くなるという問題を有していた。この原因の一つとして、電池内の電解液量が不足するということが挙げられる。

そこで、上記構成の如く、スペーサが電解液を貯留することができる素材から構成されていれば、電池内の電解液量が不足するという問題が大幅に緩和されるので、電池の大容量化を図ると共にハイレートでの充放電を行なった場合であっても、放電時における電池容量の低下とサイクル特性の低下とを抑制することができる。
尚、スペーサ自体が電解液を貯留することができる素材から構成されていれば、後述の如く、外殻部と外殻部の内部に配置された電解液貯留部という２つの構成部材を用いる必要がないので（１つの構成部材で足るので）、スペーサの作製が容易となるといった利点がある。

上記スペーサは外殻部とこの外殻部の内部に配置された電解液貯留部とを有し、上記外殻部は耐電解液性を有する素材から成る一方、電解液貯留部は耐電解液性を有すると共に上記電解液を貯留することができる素材から成り、且つ、上記外殻部には電解液貯留部に貯留された電解液を上記積層電極体に供給する電解液供給口が形成されていることが望ましい。

前述の如く、スペーサは接合部位を加圧する必要があるということから、スペーサはある程度の硬度を備える必要がある。ところが、電解液を貯留することができ且つある程度の硬度を有する素材は、セラミックの焼結多孔体等極めて限定されることになる。そこで、上記の如く、スペーサは外殻部とこの外殻部の内部に配置された電解液貯留部とを有する構成であれば、上記外殻部はある程度の硬度を有し且つ耐電解液性を有する素材であれば足り（即ち、電解液を貯留できる必要がない）、また、電解液貯留部は耐電解液性を有すると共に上記電解液を貯留することができる素材であれば足る（即ち、ある程度の硬度を有する必要はなく、スポンジのようなもので良い）。したがって、素材選択の余地が多くなって、スペーサの製造コストを低減できる。

上記電解液供給口が上記積層電極体方向に向けて設けられていることが望ましい。
電解液供給口が積層電極体方向に向けて設けられていれば、電解液をより円滑に積層電極体に供給することができる。

上記ラミネートフィルムが２枚用いられ、且つ、これらラミネートフィルムには上記収納空間を構成する収納凹部が共に設けており、上記正極集電端子の両面に上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の両面に上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子の両面に上記スペーサがそれぞれ配置されていることが望ましい。
このように、両集電端子の両面にスペーサがそれぞれ配置されていれば、両集電タブと両集電端子の接合部位における加圧力が増大するので、上述の効果を一層発揮することができる。

上記スペーサのうち一方のスペーサには位置合わせ用突起が設けられる一方、上記スペーサのうち他方のスペーサには位置合わせ用孔が設けられることが望ましい。
このように、一方のスペーサに位置合わせ用突起が、他方のスペーサに位置合わせ用孔が設けられていれば、積層式電池の製造時に２つのスペーサ同士の位置合わせを容易に行なうことができる。

上記ラミネートフィルムが２枚用いられ、且つ、これらラミネートフィルムのうち一方のラミネートフィルムにのみ上記収納空間を構成する収納凹部が設けており、上記正極集電端子の一方の面にのみ上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の一方の面にのみ上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子における接合部位が存在する面にのみ上記スペーサが配置されていることが望ましい。
上記構成であれば、スペーサは１つだけで良いので、電池の製造コストを低減できる。

上記積層電極体の積層方向の厚みが５ｍｍ以上であることが望ましい。
このように、積層電極体の積層方向の厚みが５ｍｍ以上であれば、積層電極体の位置ずれが生じ易いので、本発明の効果がより発揮される。

上記正極板に用いられる正極活物質と、上記負極板に用いられる負極活物質とが、リチウムを吸蔵放出できる材料から構成されていることが望ましい。
正極活物質と負極活物質とがリチウムを吸蔵放出できる材料から構成されるリチウムイオン電池に適用すれば、電池の信頼性を向上しつつ、電池の大容量化を図ることができる。

各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して板状の積層電極体を作製する積層電極体作製ステップと、上記正極集電タブを重ねた状態で正極集電端子の表面に配置して両者を接合すると共に、上記負極集電タブは重ねた状態で負極集電端子の表面に配置して両者を接合する接合ステップと、ラミネートフィルムの収納凹部内に、上記積層電極体と、上記両集電タブと両集電端子との接合部位を加圧するための絶縁性のスペーサと、を配置する積層電極体配置ステップと、一部を残して上記ラミネートフィルムの周縁同士を溶着する溶着ステップと、上記ラミネートフィルムで構成されたラミネート外装体の開口部から電解液を注液する注液ステップと、上記ラミネート外装体の内部の減圧状態を維持しつつ、ラミネート外装体の開口部を封止する封止ステップと、を有し、上記スペーサは、上記両集電タブの重畳部位を除いた上記空間を埋めるような形状を成し、上記スペーサは、基部と、この基部の両側に設けられた、前記正極集電タブおよび前記負極集電タブにそれぞれ沿って当接する集電タブ当接部とから構成され、かつ、前記基部が前記集電タブ当接部よりも高さ方向に突出するよう段差が設けられていることを特徴とする。

上記封止ステップにおいて、ラミネート外装体の内部圧力を３０ｔｏｒｒ以下に規制することが望ましい。
ラミネート外装体の内部圧力が３０ｔｏｒｒ以下であれば、スペーサ及び積層電極体に対する加圧力が大きくなって、集電端子と集電タブの溶接部を加圧固定できると共に積層電極体の積層ずれを抑制することができる。

上記ラミネートフィルムの収納凹部の深さの和が、上記積層電極体の厚みよりも小さいことが望ましい。
ラミネートフィルムの収納凹部の深さの和が、上記積層電極体の厚みよりも小さければ、積層電極体に対する加圧力が大きくなって、積層電極体の位置ずれを抑制することができる。尚、ラミネートフィルムの収納凹部の深さの和とは、２つのラミネートフィルムにそれぞれ収納凹部が設けられている場合及び１つのラミネートフィルムに２つの収納凹部が設けられている場合には、それらの深さの和であるが、２つのラミネートフィルムの一方にのみ収納凹部が設けられている場合及び１つのラミネートフィルムに１つの収納凹部が設けられている場合には、当該収納凹部の深さのみをいう。

本発明によれば両集電端子と両集電タブとの各接合部位が直接保護されるので、積層電極体がラミネート外装体内で揺動したり、積み重ねられた積層電極体の位置ずれが生じたりした場合であっても、両集電端子と両集電タブとの各接合部位において変形や切断が生じるのを抑制できる。これによって、積層式電池の信頼性を飛躍的に向上させることができるといった優れた効果を奏する。

以下、本発明の一例に係る積層式電池（角型リチウムイオン電池）を、図１〜図１８に基づいて説明する。なお、本発明における積層式電池は、下記の形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

（積層式電池の構造）
図１に示すように、積層式電池は積層電極体１０を有しており、この積層電極体１０は、２枚のセパレータから成り内部に正極板１が配置された袋状セパレータ３と負極板２とが多数積層され、且つ、最外位置には負極板２が配置される構造となっている。このように、最外位置に負極板２が配置されることから、負極板２の枚数が正極板１の枚数より１枚多くなるように構成されている（具体的には、正極板１は５０枚、負極板２は５１枚で構成されている）。

また、図５に示すように、積層電極体１０（積層電極体作製直後、即ち、ラミネート外装体の収納空間内に収納される前の厚さＬ１１は１２ｍｍ）の外周部には積層電極体１０を跨ぐように、各電極板１、２のずれを抑制するためのテープ５が貼着されている。更に、上記積層電極体１０は、図２に示すような２枚のラミネートフィルム２８を溶着することにより形成したラミネート外装体２５の収納空間の内部に、電解液と共に封入されており、上記ラミネート外装体２５からは、アルミニウム板（厚さ：０．５ｍｍ）から成る正極集電端子１５と、銅板（厚さ：０．５ｍｍ）から成る負極集電端子１６とが突出する構造となっている。尚、上記ラミネートフィルム２８はアルミニウム箔の両面に樹脂層が形成される構造であり、また、図６の符号２７は２枚のラミネートフィルム２８の溶着部である。

上記正極板１は、図３（ａ）に示すように、方形状のアルミニウム箔（厚さ：１５μｍ）から成る正極用導電性芯体の両面の全面に、ＬｉＣｏＯ₂から成る正極活物質と、カーボンブラックから成る導電剤と、ポリフッ化ビニリデンから成る結着剤とから構成される正極活物質層１ａが設けられる構造となっている。上記正極板１の幅Ｌ１は９５ｍｍ、高さＬ２は９５ｍｍとなっており、また、正極板１の一辺からは、上記正極用導電性芯体と一体形成されると共に上記正極活物質層１ａが設けられていない正極集電タブ１１（幅Ｌ３は３０ｍｍ、高さＬ４は２０ｍｍ）が突出する構造となっている。この正極集電タブ１１は、上記正極集電端子１５の両面に重ねられた状態で（正極集電端子１５の各面に２５枚ずつ重ねられた状態で）、上記正極集電端子１５と溶着されている。

上記袋状セパレータ３は、図３（ｃ）に示すように、２枚のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ３ａを重ね合わせ、これらセパレータ３ａの周辺部においてセパレータ３ａ同士を融着する融着部４を設けるような構成である。このような構成とすることにより、上記正極板１を袋状セパレータ３内に収納できる。尚、上記セパレータ３ａは、図３（ｂ）に示すように、高さＬ５は１００ｍｍ、幅Ｌ６は１００ｍｍの方形状を成しており、また、その厚さは３０μｍとなっている。

上記負極板２は、図４に示すように、方形状の銅箔（厚さ：１０μｍ）から成る負極用導電性芯体の両面の全面に、天然黒鉛から成る負極活物質と、ポリフッ化ビニリデンから成る結着剤とから構成される負極活物質層２ａが設けられる構造となっている。上記負極板２の幅Ｌ７は１００ｍｍ、高さＬ８は１００ｍｍであり、上記セパレータ３ａと同様の大きさとなっている。また、負極板２の一辺からは、上記負極用導電性芯体と一体形成されると共に上記負極活物質層２ａが設けられていない負極集電タブ１２（幅Ｌ９は３０ｍｍ、高さＬ１０は２０ｍｍ）が突出する構造となっている。この負極集電タブ１２は、上記負極集電端子１６の両面に重ねられた状態で（負極集電端子１６の一方の面に２５枚、他方の面に２６枚重ねられた状態で）、上記負極集電端子１６と溶着されている。

ここで、図６及び図７に示すように、上記２枚のラミネートフィルム２８から構成されるラミネート外装体２５の収納空間１８内には、上記積層電極体１０の他に、上記両集電タブ１１、１２と上記両集電端子１５、１６とを挟むように２つの絶縁性のスペーサ３０が配置されており、このスペーサ３０は電解液を保持することができるセラミック製の焼結多孔体から構成されている。より具体的には、当該スペーサ３０は、上記両集電端子１５、１６が突出するラミネート外装体２５の内側面と上記積層電極体１０との間に存在する空間であって、上記両集電タブ１１、１２の重畳部位３５（尚、図７においては正極集電タブ１１の重畳部位３５のみ示したが、負極集電タブ１２も同様となっている）を除いた空間に配置されている。尚、図６における符号４０は、無延伸ポリオレフィン材料から成る樹脂部であり、上記ラミネート外装体の溶着位置に存在する両集電端子１５、１６を覆っている。この樹脂部４０の存在により、両集電端子１５、１６が存在するラミネートフィルムの溶着部を確実に封止することができる。

上記スペーサ３０の具体的な構造は、図８及び図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、長さＬ２０が９８ｍｍ、幅Ｌ２１が１７ｍｍ、高さＬ２２が６ｍｍとなっており、中央部に設けられた基部３１（長さＬ２３が３２ｍｍ）と、この基部３１の両側に設けられた集電タブ当接部３２、３３（長さＬ２４、Ｌ２５が共に３３ｍｍ）とから構成されている。このように、集電タブ当接部３２、３３の長さＬ２４、Ｌ２５は上記両集電タブ１１、１２の幅Ｌ３、Ｌ９（共に、３０ｍｍ）より若干大きくなっているので、集電タブ当接部３２、３３は両集電タブ１１、１２と確実に当接することができる。また、積層電極体１０側の集電タブ当接部３２、３３にはＲ部３４が設けられており、これにより両集電タブ１１、１２に大きな負荷が加わるのを防止している。更に、基部３１と集電タブ当接部３２、３３との間には段差（Ｌ２６は０．５ｍｍ）が設けられており、両集電タブ１１、１２の両側に２つのスペーサ３０を配置したときに、正極集電タブ１１と正極集電端子１５との溶着部３６を集電タブ当接部３２間で押圧することができると共に、負極集電タブ１２と負極集電端子１６との溶着部３６を集電タブ当接部３３間で押圧することができる。

このように、上記スペーサ３０が収納空間１８内に存在することにより、図１０等に示すように、両集電タブ１１、１２と両集電端子１５、１６との溶着部３６が加圧されるので、積層電極体１０がラミネート外装体２５内で揺動した場合等であっても、両集電タブ１１、１２と両集電端子１５、１６との溶着部３６或いはその近傍で、両集電タブ１１、１２が変形したり切断するのを抑制できる。また、スペーサ３０の存在により、電池内における空間部分が極めて小さくなるので、積層電極体１０の位置ずれを抑制することができる。更に、両集電タブ１１、１２と両集電端子１５、１６の溶接部３６以外の部位でも、スペーサ３０と両集電タブ１１、１２とが当接することになるので、溶接部３６位以外の部位においても両集電タブ１１、１２が変形したり切断したりするのを抑制することができる。加えて、スペーサ３０は電解液を貯留することができるので、電池内の電解液量が不足するという問題が緩和され、放電時における電池容量の低下とサイクル特性の低下とを抑制することができる。

尚、上記２枚のラミネートフィルム２８（溶着前のもの）の収納凹部の深さは共に５ｍｍであって、これら深さの和は、ラミネート外装体２５の収納空間１８内に収納される前の積層電極体１０の厚さＬ１１（１２ｍｍ）よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、ラミネートフィルム２８同士を溶着してラミネート外装体２５を作製する際に、積層電極体１０の積層方向に大きな力が加わるので、積層電極体１０のずれを抑制できる。

（角型リチウムイオン電池の作製方法）
〔正極板の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ₂を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極スラリーを調製した。次に、この正極スラリーを、正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み:１５μｍ）の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み０．１ｍｍにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ１及び高さＬ２になり且つ正極集電タブ１１が突出するように切断して正極板１を作製した。

〔負極板の作製〕
負極活物質としての天然黒鉛粉末を９５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合してスラリーを調製した後、このスラリーを負極集電体としての銅箔（厚み：１０μｍ）の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み０．０８ｍｍにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ７及び高さＬ８になり且つ負極集電タブ１２が突出するように切断して負極板２を作製した。

〔電池の作製〕
上述のようにして得られた負極板２（５１枚）と正極板１（５０枚）とを、セパレータ３を介して交互に積層して積層電極体１０を作製した。尚、この積層電極体１０における積層方向の端部には負極板２を配置した。次に、積層電極体１０の４辺に、積層電極体１０を跨ぐようにして、ずれ防止用のテープ５を貼着した。

次いで、積層電極体１０から突出した５０枚の正極集電タブ１１を、正極集電端子１５の表裏面に２５枚ずつ重ねた状態となるように配置した後、正極集電タブ１１と正極集電端子１５とを超音波溶接法にて溶着すると共に、積層電極体１０から突出した５１枚の負極集電タブ１２を、負極集電端子１６の表裏面に各２５枚又は２６枚重ねた状態となるように配置した後、負極集電タブ１２と負極集電端子１６とを超音波溶接法にて溶着した。この後、ラミネート外装体２５の収納空間１８内に、図１１に示すように、積層電極体１０と、両集電タブ１１、１２と両集電端子１５、１６とを挟むようにスペーサ３０とを配置した。その後、正極集電端子１５と負極集電端子１５とがラミネートフィルム２８から突出した状態で、両集電端子１５、１６が存在する辺のラミネートフィルム２８同士を溶着した後、ラミネートフィルム２８の残り３辺のうち２辺を溶着することにより積層電極体１０をラミネート外装体２５内に配置した。最後に、ラミネート外装体２５の開口部から非水電解液を注液した後、ラミネート外装体２５の内圧が３０ｔｏｒｒ以下となるように規制した状態で、ラミネート外装体２５の開口部（ラミネートフィルムの残りの１辺）を溶着することにより積層式電池を作製した。尚、上記非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とが体積比で３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解されたものを使用した。

（その他の事項）
（１）上記実施例ではスペーサ３０の基部３１は平面状としたが、このような形状に限定するものではなく、図１２に示すように、一方のスペーサ３０の基部３１に突起４２を設ける一方、図１３に示すように、他方のスペーサ３０の基部３１に上記突起４２が嵌合しうる孔４３を設けるような構造とすることも可能である。このような構造であれば、２つのスペーサ３０同士の位置合わせが容易となると共に、電池作製後にスペーサ３０同士に位置ずれが生じるのを防止できる。

（２）上記実施例では、スペーサ３０はセラミック製の焼結多孔体から構成され、スペーサ３０全体で電解液を保持することができる構造であるが、このような構造に限定するものではなく、図１４及び図１５に示すように、外殻部４６とこの外殻部４６の内部に配置された電解液貯留部（図示せず）とを有し、上記外殻部４６は耐電解液性を有する素材から成る一方、電解液貯留部は耐電解液性を有すると共に上記電解液を貯留することができる素材から成るような構造であっても良い。尚、図１４及び図１５において、符号４４及び４５は積層電極体１０方向に開口する電解液供給口であり、上記電解液貯留部と連通されている。このような構造であれば、電解液貯留部に貯留された電解液を積層電極体１０に供給することができる。尚、電解液供給口４４、４５が積層電極体１０方向に向けて設けられているのは、電解液を積層電極体１０により円滑に供給するためである。

（３）上記実施例では、スペーサ３０にＲ部３４が形成されているが、このような構造に限定するものではなく、図１６に示すように、スペーサ３０にＲ部３４が形成されていないような構造（少なくとも、上記溶着部３６を加圧する構造）であれば足る。

（４）上記実施例では２枚のラミネートフィルム２８の両者に収納空間１８を構成する収納凹部を設けているが、このような構造に限定するものではなく、図１７に示すように、一方のラミネートフィルム２８ａにのみ収納空間１８を構成する収納凹部を設け、他方のラミネートフィルム２８ｂには収納空間１８を構成する収納凹部を設けないような構造であっても良い。この場合には、両集電タブ１１、１２と両集電端子１５、１６との各溶着部３６は両集電端子１５、１６の一方の面にのみ形成されるので、図１８に示すように、スペーサ３０としては高さが大きなものを１つだけ用いれば良い。尚、図１７における符号３９は樹脂製のシートである。
また、必ずしも２枚のラミネートフィルム２８を用いる必要はなく、１枚のラミネートフィルム２８を折り返してラミネート外装体２５を構成しても良い。

（５）上記実施例では正極板１を５０枚、負極板２を５１枚用いたがこのような構造の電池に限定するものではない。但し、正極板１と上記負極板２との枚数が各３０枚以上であれば、積層ずれが発生し易いため、当該場合に本発明は極めて有効である。

（６）正極活物質としては、上記ＬｉＣｏＯ₂に限定するものではなく、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎＯ₄或いはこれらの複合体等であっても良く、負極活物質としては上記天然黒鉛に限定するものではなく、人造黒鉛等であっても良い。

（７）上記実施例では、全ての負極板２につき、負極用導電性芯体の両面に負極活物質層２ａを形成したが、正極板と対向していない部位の負極活物質層（具体的には、最外に配置された負極板の外側に存在する負極活物質層）はなくても良い。そして、このような構造とすれば、積層電極体１０の厚みが小さくなるので、電池の高容量密度化を達成できる。

本発明は、例えば、ロボット、電気自動車およびバックアップ電源等に用いる電池に適用することができる。

本発明の積層式電池に用いる積層電極体の分解斜視図である。 本発明の積層式電池の斜視図である。 本発明の積層式電池の一部を示す図であって、同図（ａ）は正極の平面図、同図（ｂ）はセパレータの斜視図、同図（ｃ）は正極が内部に配置された袋状セパレータを示す平面図である。 本発明の積層式電池に用いる負極の平面図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体の斜視図である。 本発明の積層式電池を正面から視たときの説明図である。 図２のＡ‐Ａ線矢視断面図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの斜視図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサを示す図であって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は側面図である。 本発明の積層式電池において、ラミネート外装体を除いた状態を示す斜視図である。 本発明の積層式電池において、ラミネート外装体を除いた状態を示す分解斜視図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池の変形例を示す断面図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１：正極板
２：負極板
３：セパレータ
１０：積層電極体
１１：正極集電タブ
１２：負極集電タブ
１５：正極集電端子
１６：負極集電端子
２５：ラミネート外装体
２８：ラミネートフィルム
３０：スペーサ

Claims (12)

1. 各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された積層電極体を有し、且つ、この積層電極体が電解液と共に、金属層と樹脂層とを備えたラミネートフィルムの周縁同士を溶着することにより形成されたラミネート外装体の収納空間内に配置され、しかも、上記正極集電タブは重畳状態で正極集電端子に接合され、上記負極集電タブは重畳状態で負極集電端子に接合され、これら両集電端子がラミネート外装体から突出する積層式電池において、
   上記両集電端子が突出する部位に存在するラミネート外装体の内側面と上記積層電極体との間に存在する空間内には、少なくとも上記両集電タブと両集電端子との接合部位を加圧する絶縁性のスペーサが配置され、
   上記スペーサは、上記両集電タブの重畳部位を除いた上記空間を埋めるような形状を成し、
   上記スペーサは、基部と、この基部の両側に設けられた、前記正極集電タブおよび前記負極集電タブにそれぞれ沿って当接する集電タブ当接部とから構成され、かつ、前記基部が前記集電タブ当接部よりも高さ方向に突出するよう段差が設けられていることを特徴とする積層式電池。
2. 上記スペーサは、耐電解液性を有すると共に上記電解液を貯留することができる素材から成る、請求項１に記載の積層式電池。
3. 上記スペーサは外殻部とこの外殻部の内部に配置された電解液貯留部とを有し、上記外殻部は耐電解液性を有する素材から成る一方、電解液貯留部は耐電解液性を有すると共に上記電解液を貯留することができる素材から成り、且つ、上記外殻部には電解液貯留部に貯留された電解液を上記積層電極体に供給する電解液供給口が形成されている、請求項１に記載の積層式電池。
4. 上記電解液供給口が上記積層電極体方向に向けて設けられている、請求項３に記載の積層式電池。
5. 上記ラミネートフィルムが２枚用いられ、且つ、これらラミネートフィルムには上記収納空間を構成する収納凹部が共に設けており、上記正極集電端子の両面に上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の両面に上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子の両面に上記スペーサがそれぞれ配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層式電池。
6. 上記スペーサのうち一方のスペーサには位置合わせ用突起が設けられる一方、上記スペーサのうち他方のスペーサには位置合わせ用孔が設けられる、請求項５に記載の積層式電池。
7. 上記ラミネートフィルムが２枚用いられ、且つ、これらラミネートフィルムのうち一方のラミネートフィルムにのみ上記収納空間を構成する収納凹部が設けており、上記正極集電端子の一方の面にのみ上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の一方の面にのみ上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子における接合部位が存在する面にのみ上記スペーサが配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層式電池。
8. 上記積層電極体の積層方向の厚みが５ｍｍ以上である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層式電池。
9. 上記正極板に用いられる正極活物質と、上記負極板に用いられる負極活物質とが、リチウムを吸蔵放出できる材料から構成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層式電池。
10. 各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して板状の積層電極体を作製する積層電極体作製ステップと、
    上記正極集電タブを重ねた状態で正極集電端子の表面に配置して両者を接合すると共に、上記負極集電タブは重ねた状態で負極集電端子の表面に配置して両者を接合する接合ステップと、
    ラミネートフィルムの収納凹部内に、上記積層電極体と、上記両集電タブと両集電端子との接合部位を加圧するための絶縁性のスペーサと、を配置する積層電極体配置ステップと、
    一部を残して上記ラミネートフィルムの周縁同士を溶着する溶着ステップと、
    上記ラミネートフィルムで構成されたラミネート外装体の開口部から電解液を注液する注液ステップと、
    上記ラミネート外装体の内部の減圧状態を維持しつつ、ラミネート外装体の開口部を封止する封止ステップと、
    を有し、
    上記スペーサは、上記両集電タブの重畳部位を除いた上記空間を埋めるような形状を成し、
    上記スペーサは、基部と、この基部の両側に設けられた、前記正極集電タブおよび前記負極集電タブにそれぞれ沿って当接する集電タブ当接部とから構成され、かつ、前記基部が前記集電タブ当接部よりも高さ方向に突出するよう段差が設けられていることを特徴とする積層式電池の製造方法。
11. 上記封止ステップにおいて、ラミネート外装体の内部圧力を３０ｔｏｒｒ以下に規制する、請求項１０に記載の積層式電池の製造方法。
12. 上記ラミネートフィルムの収納凹部の深さの和が、上記積層電極体の厚みよりも小さい、請求項１０又は１１に記載の積層式電池の製造方法。

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