JP5408686B2 - 積層型電池 - Google Patents

Description

本発明は、フィルム状外装材によって封口した電池に関するものであって、所定の個数の平板状の正極および負極をセパレータとともに積層した電池要素をフィルム状外装材によって封口した積層型電池に関するものである。

携帯電話をはじめとした携帯型の電池使用機器には充放電容量が大きなリチウムイオン電池等が広く用いられている。また、電気自動車、電動自転車、電動工具、電力貯蔵等の用途においても、充放電容量が大きく、効率が優れた二次電池が求められている。

これらの高出力の電池においては、電池の容積あるいは質量当たりのエネルギー密度を大きくするために、電池の外装容器として、鉄系材料やアルミニウム製の材料に代えて、薄肉化が可能なフィルム状外装材を使用することが有効である。
フィルム状外装材としては、ポリプロピレンフィルムやポリエチレンフィルムのような、電解液に対して耐食性があって、熱融着性が良好なフィルムと、電解液、水分およびガスの透過を防止することが可能なアルミニウム箔などの金属箔、ナイロン、ポリプロピレンなどの強度が大きな保護フィルムとを貼り合わせて積層した積層フィルムが用いられている。

フィルム状外装材で被覆した積層型リチウムイオン電池においては、フィルム状外装材によって電解液の注液用の開口部等を残して周囲を熱融着した後に、内部の気体を吸引して減圧した状態で開口部を熱融着して封口している。
減圧状態で封口すると、大気圧によってフィルム状外装材は電池要素に押圧されて正極と負極はセパレータを介して密着されることとなる。すなわち、フィルム状外装材は大気圧によって０．１ＭＰａの大きな力で電池要素が押圧される。その結果、正極、セパレータ、負極は相互に密着されることとなるが、正極、負極、セパレータの層間の摩擦係数や、電池内部のガス発生状況によっては、大気圧による押圧力が有効に作用しないことも生じた。

また、積層型リチウムイオン電池等の積層型の電池においては、負極は正極よりも外形が大きなものが用いられており、正極の負極側への投影部はすべて負極面に存在するように配置されているが、正極と負極とが位置ずれを起こすと正極と負極との相対的な位置関係がずれることによって電池の特性が低下する等の問題が生じることがあった。

正極と負極の間にこのような位置関係を保持するために、正極と負極の両者をセパレータによって被覆して正極と負極の外形寸法を等しくして位置ずれが生じにくい形状とした積層型の電池が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、正極と負極間にセパレータが２枚配置される結果、極間距離が増加するとともに電極間の電気抵抗が増大するという問題点があった。

また、複数のセパレータが正極と負極の周縁部の一部又は全部において相互に固着することによって電極群を固定して位置ずれを防止した積層型電池が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
ところが、正極と負極との積層数が多い充放電容量が大きな電池では、セパレータの溶着部を周囲に大きくはみだすようにすることが必要となり、電池要素と外装材との間に空間が生じることとなり容積効率が低下するという問題点があった。
特開２０００−３１５４８９号公報 特開平１０−６４５０６号公報

本発明は、積層型リチウムイオン電池のように面積が異なる正極と負極とをセパレータを介在させて積層した電池要素をフィルム状外装材によって封口した積層型電池において、電池に過度の衝撃や振動が加わった場合にも電池内部で負極がずれて正極に負極と対向しない部分が生じることによって電池特性が悪化するという問題点を解決することを課題とするものであり、使用する部材の増加や容積効率の低下を引き起こさずに実現することを課題とする。また、電池要素の組み立て工程においては、正極および負極のいずれの電極の位置決めも精度良く実現することを可能とした積層型電池を提供することを課題とするものである。

本発明は、第一の電極板と、前記第一の電極板の少なくとも一端に有する第一電極端子と、前記電極板の両面を覆うセパレータと、を含む第一の電池要素を有し、前記セパレータは、前記第一の電極板の前記一端で、突き当り部により折り返され、前記突き当り部の少なくとも一部には開口が設けられ、前記第一電極端子が前記開口を介して前記セパレータから引き出されており、さらに前記セパレータは、前記第一の電池要素上に配置された第二の電極板の両面を覆うように、前記第二の電極板の一端で折り返される第二の突き当り部と、前記第二の電極板の他端に設けられた第二電極端子が引き出される方向に第三の突き当たり部とを設け、前記第一電極端子と前記第二電極端子とは、同一方向に引き出され、前記突き当り部と、第二の突き当り部は、前記セパレータの折り目であり、前記第三の突き当たり部は、前記セパレータ同士によって接合された接合部であり、前記セパレータの接合部は、溶着、接着剤、粘着テープのいずれかによる連続した線状もしくは断続したものである積層型電池である。

前記接合部は、前記第一電極端子が引き出されている開口部と対向する位置に設けられている前記の積層型電池である。
前記第一電極端子が引き出される方向に位置する前記セパレータの辺に隣接する２辺は、熱融着によって接合された接合部である前記の積層型電池である。

前記第一の電極板と前記セパレータと前記第二の電極板とは、それぞれ積層方向に繰り返し配置されており、前記セパレータは、少なくとも一方の端部が前記セパレータ同士の折り目で連続的に形成されたつづら折り形状である前記の積層型電池である。

最外層に位置する前記セパレータもしくは電極板は、電極端子が引き出される方向とは反対側に配置した固定テープと接合されている前記の積層型電池である。
前記第一電極端子が引き出される方向に位置する前記セパレータの辺に隣接する２辺は、熱融着によって接合された接合部である前記の積層型電池である。

本発明は、セパレータに正極、負極の位置決め手段を設けるとともに、すべてのセパレータがつながったものであるので、リチウムイオン電池等の積層型電池において、正極と負極との位置がいずれの方向の過度の衝撃や振動によってずれて電池特性が悪化することを防止することができるとともに、電池の製造時にも精度の高い位置決めを実現できるので、電池の生産性にも大きな効果を有している。

本発明は、フィルム状外装材によって封口した積層型のリチウムイオン電池等の積層型電池において、正極と負極との位置がずれて電池性能が低下する等の問題点を、正極と負極の間に位置するセパレータに正極、負極の移動を規制する閉塞部を形成することによって、正極と負極の相互の位置関係にずれが生じることはなく、また容積の増大がなく容積効率の良い積層型電池を提供することが可能であることを見出したものである。

また、角形の積層型電池の同一の辺に設けた封口部から正極引出端子および負極引出端子を取り出したものにあっては、多数の積層型電池を直並列に接続する場合には、積層型電池の配置の自由度が大きいという特徴を有している。
ところが、正極引出端子と負極引出端子を取り出す端子接続部引出面とは反対側に位置するフィルム状外装材との間には、フィルム状外装材に加わる大気圧によってフィルム状外装材が電池要素に密着するために極めて小さい空間が生じるのに対して、前記端子接続部引出面のフィルム状外装材との間の空間には、電池要素との間に正極端子接続部および負極端子接続部の接続のために比較的大きな空間が生じる。

一方、正極端子接続部および負極端子接続部は、いずれも厚みが薄い金属箔が用いられるために、外部から電池積層体に加わる力によっていずれの方向にも変形しやすいものと考えられていたが、電池積層体に加わる力による正極端子接続部および負極端子接続部の変形を検討したところ、正極端子接続部および負極端子接続部は圧縮方向に加わる力によって変形しやすいが、引張りの力には変形しにくいという特徴を有していることを見出した。これは、電極端子接続部が変形することで電極は端子引出方向へ移動する可能性があったが、その反対方向へは、電極端子接続部が引っ張り力を生じて抗力が働くために移動しにくいものと考えられる。

これらの点から、角形電池の正極引出端子および負極引出端子を端子接続部引出面からともに取り出した積層型電池においては、衝撃による電極の位置ずれは、端子接続部引出面に向かう方向へ生じ易いので、端子接続部引出面方向への位置ずれが主たるものである点に着目し、端子接続部引出面方向への位置ずれの防止をまず第一に行ったものである。

以下に図面を参照して本発明を説明する。
図１は本発明の積層型電池の一実施例を説明する図である。
図１（Ａ）は、本発明の積層型電池を説明する一部を切り欠いた斜視図であり、図１（Ｂ）はＡ−Ａ’線における電池要素の切断面を説明する図であり、図１（Ｃ）は、Ｂ−Ｂ’線における電池要素の切断面を説明する図である。
なお、図１（Ｂ）および（Ｃ）は、各積層部材相互の関係を明瞭とするために、図１（Ａ）とは縮尺が異なっている。
積層型電池１は、リチウムイオン電池を例に挙げて説明しており、積層型電池１は電池要素３がフィルム状外装材５によって封口されている。電池要素３は正極１０と負極２０がセパレータ３０を介して積層されている。正極１０はアルミニウム箔等からなる正極集電体１１上に正極活物質層１３が形成されている。また、正極１０よりも面積が大きな負極２０は銅箔等からなる負極集電体２１上には負極活物質層２３が形成されている。

正極集電体１１の上に正極活物質層が形成されていない領域を設け、前記領域から打ち抜き、切断等の方法によって帯状の正極端子接続部１５が形成されている。また、正極端子接続部１５は、正極引出端子１７に接続されている。同様に、負極集電体２１の上に負極活物質層が形成されていない領域を設け、前記領域から打ち抜き、切断等の方法によって帯状の負極端子接続部２５とし、負極端子接続部２５には負極引出端子２７に接続されている。なお、正負極端子接続部として別の部品を用意して集電体に溶接などで取り付けても良い。
また、正極引出端子１７および負極引出端子２７は、それぞれフィルム状外装材５の封口部７において熱融着等が行われて外部へ取り出されており、内部に電解液を注液した後に、減圧した状態で封口されている。

負極２０の端面はセパレータ３０の折り目３１ａ〜３１ｄから形成された突き当たり部３３ａ〜３３ｄに突き当たって負極引出端子側への移動が規制されている。また、正極１０の端面は隣接するセパレータ３０の対向面の熱融着によって接合した接合部３５ａ〜３５ｃからなる突き当たり部３７ａ〜３７ｃに突き当たって正極引出端子方向への移動が規制されている。
更に、正極は、正極引出端子方向とは反対側の端部には、セパレータの折り目３１ｅ〜３１ｇから形成される突き当たり部３３ｅ〜３３ｇに突き当たることによって正極引出端子方向とは反対方向への移動が規制されている。

なお、本発明において、突き当たり部によって移動が規制されるとは、その文字どおり、突き当たり部方向に平板状電極が移動しようとしても、平板状電極の端面が衝突して移動が規制される部分が存在していることを意味し、平板状電極の両面に配置された２枚のセパレータが、その電極領域の外側においてつながって折り目を形成しているか、あるいは前記平板状電極の移動が規制される程度の強度で相互に、熱融着、あるいは薬剤によって接合したり、粘着テープ、接着剤、糸、リベット、クリップなどによって接合、縫合、挟持等がされていることを意味する。
また、突き当たり部は、連続した線状に形成されているものに限らず、点状に形成されたものであっても良い。

また、図１に示した実施態様では、電池要素の最外層に位置する負極２０ａ、２０ｄの端部の突き当たり部３３ａ、３３ｄの外側に位置するセパレータは端部が開放されているため、突き当たり部３３ａ、３３ｄにおける規制作用は他の突き当たり部のものに比べて小さなものとなる。
しかしながら、電池外装材の内部が減圧した状態で封口されているので、最外層の電極の周縁部、この実施態様では負極周縁部はフィルム状外装体経由で大気圧を受けて電池内部方向へ湾曲する。そのために、負極周縁の湾曲部が積層面に平行な方向の移動に対する障害となり、最外層の負極は内側に位置するものよりも位置ずれが生じにくくなり、突き当たり部で保持されていない場合であっても問題は生じない。
また、最外層の負極の外側面に、セパレータを設置しない構成とすることもできる。そうした場合、最外層の負極の端部にはセパレータの折り目で形成される突き当たり部が存在しないことになるが、この場合でも、上述した理由で最外層の負極はずれが生じにいものとなるので問題は生じない。

図２は、電池要素の部分拡大図であり、図２（Ａ）は図１（Ｂ）におけるＡの部分の部分拡大図であり、図２（Ｂ）は、図１（Ｃ）におけるＢの部分の部分拡大図である。
負極２０ａはセパレータ３０の折り目３１ａ、３１ｂにより形成された突き当たり部３３ａ、３３ｂによって、負極引出端子側への移動が規制されており、正極１０は隣接するセパレータ３０の対向面の熱融着部３５ａによって形成された突き当たり部３７ａによって正極引出端子方向への移動が規制されている。各電極の端面は突き当たり部に接触していることが好ましいが正極と負極の相対位置が問題とならないようなわずかな間隔が生じていても良い。
更に、正極には、正極引出端子方向とは反対方向の端部は、セパレータの折り目３１ｅによる突き当たり部３３ｅが形成されているので、正極引出端子方向とは反対方向への移動が規制されている。また、図２（Ａ）に示すセパレータの断面形状から図２（Ｂ）に示すセパレータの断面形状へと変化している。

全層のセパレータが上記の例のようにつづら折り状に連結している場合には、全層の正極と負極が一枚のセパレータの折り目および、それよりも内側に位置する接合部に形成された突き当たり部によって位置決めされるので、正極、および負極の移動が規制されるとともに、全層の正極負極間の相対的な位置決め精度が向上する。
また、面積が大きな負極を位置決めする折り目よりも外側方向にセパレータがはみ出すことはなく、負極は端子接続部引出面およびその反対側の面の折り目によって突き当たり部を構成しているため、電池要素の外形は端子接続部を除き、突き当たり部の負極端とほぼ一致する大きさとすることができるので、１枚ずつセパレータを配置した場合に比べても、容積を小さくすることができ、容積エネルギー効率が大きな電池とすることができる。

図３は、積層型電池の他の実施形態を説明する図であり、図１（Ｂ）と同様の部分の切り口を説明する図である。
図１（Ｂ）で示した積層型電池では、電池要素の積層体の外面に位置するセパレータは、正極および負極の引出端子側とは反対側の端部は他の部材とは接合されていない。
これに対して、図３（Ａ）で示した積層型電池にあっては、最外層に位置するセパレータ３０ａおよび３０ｄは、負極引出端子側とは反対側の端部において固定テープ５０に接合されている。これによって、積層体の外面に位置する負極引出端子側のセパレータの折り目からなる閉塞部３３ａによって、電池要素の積層体の最外層に位置する負極の移動がより確実に規制されることとなる。

また、図３（Ｂ）で示した積層型電池にあっては、電池要素の積層体の外面にはセパレータが配置されておらず、最外層に位置する負極２０ａおよび２０ｄの負極引出端子側とは反対側の端部は、両面を結ぶ固定テープ５０に接合されて固定されている。
積層体の最外層の負極は固定テープの作用によって移動がより確実に規制されることとなる。

また、図３（Ｃ）で示した積層型電池にあっては、最外層の負極２０ａは、集電体２１の片面のみに負極活物質層２３が形成されている点が図３（Ｂ）で示したものと相違しており、最外層の集電体２１は、両面を結ぶ固定テープと接合して固定されている。
このように図３（Ｃ）で示した積層型電池は、外面の負極が片面のみに負極活物質層が形成されたものであるので両面に負極を形成したものに比べてわずかながら積層型電池の厚み、および質量を小さくすることができる半面、片面のみに負極活物質層を形成した負極を形成する工程を設けることが必要になるが、いずれのものも採用することができる。
また、図３（Ａ）で示した最外層にセパレータが存在するものについても、図３（Ｃ）と同様に最外層の負極は、集電体の片面のみに負極活物質層が形成されたものであっても良い。

なお、以上の説明では、積層型電池がリチウムイオン電池のような、負極の面積を対向する正極よりも大きくする電池を例に挙げて述べたものであるが、正極を負極の面積よりも大きくする場合には、可撓性外装材によって封口した積層体のずれを防止するという観点からは、正極が積層体の最外層に位置するように配置することが好ましい。

次に、本発明の積層型電池の製造方法を図面を参照して説明する。
図４は、本発明の積層型電池の製造方法の一実施態様を説明する図であり、図１と同様にリチウムイオン電池を例に挙げて説明する。
負極の幅と等しいか負極の幅よりも大きなつづら折り状セパレータ３０Ｗに、負極の大きさに相当する長さで折り目３１ａ、３１ｂ、３１ｃおよび３１ｅ、３１ｆを形成し、折り目３１ａ、３１ｂ、３１ｃには、開口部３２ａ、３２ｂ、３２ｃを形成する。前記開口部の長さは、正極端子接続部の幅にセパレータの幅方向の端部から正極の長さ方向に形成したセパレータの融着部までの長さを加えた大きさとすることができる。

次いで、セパレータ３０−４と３０−５の間に正極１０−２を、折り目３１ｆにおいて位置決めして、幅方向の中央に配置した後に、セパレータ３０−４をセパレータ３０−５に重ねた後に、両側部熱融着部３４および正極上部熱融着部３６において熱融着し、正極をセパレータによって位置決めして固定する。これらの熱融着は、電気ヒータ、超音波、レーザ、高周波等を利用した合成樹脂の熱融着手段を用いて行うことができる。また、熱融着部は、連続した線状に限らず、断続的に設けたり、点状に設けたものであってもよい。
また、各正極は、両側部融着部３４によって幅方向も位置決めされることとなり、正極と負極は横方向の相対的な位置決め精度も高いものとなる。

これらの操作を正極１０−１についても同様に行ってセパレータの所定の位置にすべての正極を位置決めして固定した後、セパレータ３０−１と３０−２の間の開口部３２ａに、負極２０−１の負極端子接続部１５ａを通過させて、セパレータの折り目３１ａにおいて負極２０−１を位置決めする。同様に、セパレータ３０−３と３０−４の間、３０−５と３０−６の間に負極２０−２および２０−３を配置する操作を順次行って電池要素を作製することができる。

また、一つの正極をつづら折り状のセパレータの隣接するセパレータで挟んで熱融着を行い、次に一つの負極を収納した後に、正極と負極とを一層ずつ順次、収納と熱融着を行うことによって製造することができる。あるいは、つづら折り状セパレータに、正極の幅方向の両側部熱融着部３４を左右両側あるいは片側を熱融着によって作製した後に、正極、負極を配置し、正極上部熱融着部３６を一つずつあるいは一括して形成してもよい。

次いで、得られた電池要素をフィルム状外装材によって被覆して、電解液注液口を残して封口し、電解液注液口から電解液を注液した後に、内部を減圧した状態で封口して電池を製造することができる。

図５は、本発明の積層型電池の製造方法の他の実施態様を説明する図である。
負極の幅と等しいか負極の幅よりも大きなセパレータで１枚の正極を袋状に被覆することができる長さの二つ折りセパレータ３０Ｂ１、３０Ｂ２を作製した後に、二つ折りセパレータ３０Ｂ２に正極１０−２を折れ目３１で位置決めするとともに、正極がセパレータの幅方向の中央部となるように配置して、両側部熱融着部３４および正極上部熱融着部３６において位置決めして固定する。正極上部熱融着部３６は、セパレータの幅から正極端子接続部の幅、およびセパレータの幅方向の端部から正極の長さ方向に形成したセパレータの融着部までの長さを加えた長さを減じたものと同等もしくは小さくすることができる。
これらの熱融着部の形成は、電気ヒータ、超音波、レーザ、高周波等を利用した合成樹脂の熱融着手段を用いて行うことができる。また、熱融着部は、連続した線状に限らず、断続的に設けたり、点状に設けたものであってもよい。

次いで、正極を被覆した二つ折りセパレータ３０Ｂ１のセパレータ３０−３上に負極電極２０−２を載置し、更に、正極を被覆していない二つ折りセパレータ３０Ｂ１を重ねて、負極を位置決めする負極突き当たり部３８に相当する部分において、セパレータ３０−２とセパレータ３０−３の接合部を形成する。接合は熱融着、接着剤、片面粘着テープ、両面粘着テープ等の接合手段によって行うことができる。また、２枚のセパレータを重ねて外面から粘着テープを貼り付けて接合した場合は、折り曲げ部によって突き当たり部を成型した場合と同様に、端子接続部を除く電池要素の外形を、突き当たり部の負極端面とほぼ一致する大きさとすることができる。

更に、二つ折りセパレータ３０Ｂ１に、正極１０−１を載置して、二つ折りセパレータセパレータ３０Ｂ２と同様にして、セパレータ３０−１と３０−２とを熱溶着して正極１０−１を被覆する。
以上の工程を繰り返し行って電池要素を作製し、得られた電池要素をフィルム状外装材によって被覆して電解液を注液口を残して封口を行い、電解液注液後、電池内部を減圧した後に、注液口を封口して積層型電池を得ることができる。

以上の説明では、正極を収納する袋状のセパレータは１枚のセパレータを二つ折りして、両側部融着部を形成したものを用いたが、正極を覆うことができる２枚のセパレータを、電極端子接続部を除き、三辺を連続的または間欠的に接合して袋状としたものを用いることもできる。
また、すべての負極突き当たり部３８とすべての両側部熱融着部３４を左右両側あるいは片側形成した後に、正極および負極を収納したあと、正極上部熱融着部３６を一つずつあるいは一括して形成してもよく、この方法において負極突き当たり部３８と正極上部熱融着部３６の形成の順番を逆にしてもよい。

また、隣接するセパレータ間における熱融着部の接合は、セパレータを順次密着して接合する方法に代えて、熱融着部を形成することなく積層体を作製した後に、正極端子接続部、負極端子接続部、正極端子接続部近傍の正極、および負極端子接続部近傍の負極のうち少なくともいずれかを、積層された電極端子接続部の上下面外側あるいは電池要素の上下面外側から、電気ヒータ、超音波印加手段等によって加熱するとともに、熱融着すべき個所に対応する箇所を電池要素の上下面外側から押圧するか、あるいは熱融着すべき箇所に対応する箇所を電池要素の上下面外側から直接、加熱あるいは加熱プレスすることによって、全層一括して熱融着部を形成することができる。

図６は、本発明の積層型電池の製造方法の他の実施態様を説明する図である。
図６（Ａ）に示すように、負極の幅と等しいか負極の幅よりも大きくした１枚の負極の両面を被覆する負極被覆セパレータ３０Ｃ１、３０Ｃ２を作製し、折り目３１には開口部３２を形成する。前記開口部の長さは負極端子接続部の幅とすることができる。
負極被覆セパレータ３０Ｃ１のセパレータ３０−２と、負極被覆セパレータ３０Ｃ２のセパレータ３０−３とを密着して、正極を位置決めする両側部熱融着部３４および正極上部熱融着部３６において両者を熱融着する。

次いで、図６（Ｂ）に示す様に負極被覆セパレータ３０Ｃ１には、負極２０−１を配置し、二つの負極被覆セパレータ３０Ｃ１と３０Ｃ２の間にの熱融着によって形成した空間には正極を配置する。同様にして、セパレータ３０−１には、他の負極被覆セパレータを密着して正極を位置決めする熱融着部を形成する。
これらの操作を正極と負極の枚数が所定の枚数となるまで、負極被覆セパレータの接合と、正極および負極の配置を繰り返し行って電池要素を作製し、得られた電池要素をフィルム状外装材によって被覆して電解液を注液口を残して封口を行い、電解液注液後、電池内部を減圧した後に、注液口を封口して積層型電池を得ることができる。

また、セパレータの接合すべき個所をすべて熱融着によって接合して、一体のセパレータを形成した後に、セパレータの所定の個所に正極および負極を挿入してもよい。この場合には、セパレータの熱融着による接合と、正極あるいは負極を所定の個所に挿入する操作を別に行うことができるので、製造工程上の自由度が高まり、複数個の正極あるいは負極を同時に挿入することも可能となる。

図７は、本発明の積層型電池の製造方法の他の実施態様を説明する図である。
図４で示したつづら折り状セパレータは、折り目には負極端子接続部が通過する開口部を設けるとともに、正極は、幅方向および高さ方向に熱融着部を形成して位置決めする閉塞部を設けて位置決めしたものであるのに対して、図７で説明するつづら折り状セパレータは、正極および負極ともにセパレータの折り目と直角方向に延びる熱融着部からなる閉塞部で位置決めしたものである。
すなわち、つづら折り状セパレータ３０は、折り目３１ａによって隣接するセパレータ３０−１とセパレータ３０−２を作製した後に、負極の電極端子接続部方向の位置決めをする折り目３１ａとは直角方向に延びる熱融着部３６ａを形成し、次いで、同様に隣接するセパレータ３０−２とセパレータ３０−３を、折り目３１ｂを形成し、折り目３１ｂとともに正極を位置決めする正極端子接続部方向の位置決めをする折り目３１ｂと直角方向に延びる熱融着部３６ｂを形成する操作を行って正極１０−１，１０−２と負極２０−１、２０−２を、つづら折り状のセパレータの所定の個所に配置して電池要素を作製するものである。

この方法では、電極端子引出方向については、熱融着部３６ａ、３６ｂの位置を調整することによって正極側と負極側では異なる位置に調整することが可能であるが、これと直角方向の位置については、折り目によって位置決めされる。
したがって、電極引出方向のみだけではなくその直角方向への移動は、折り目によって位置決めされて移動が規制されることとなる。
また、リチウムイオン電池のように正極に対向する負極の面積を大きなものとするためには、セパレータの電極端子引出方向とは直角方向の長さは、正極の長さに、負極の長さと正極の長さとの差の２分の１を加えた長さとすることが好ましい。
また、その際には、負極は正極との差の２分の１の長さがセパレータの端面からはみ出すものとなるが、正極との接触等は起こらないので電池特性に悪影響を及ぼすことはない。

また、この場合も図６の例と同様にセパレータの接合すべき個所をすべて熱融着によって接合して、一体のセパレータを形成した後に、セパレータの所定の個所に正極および負極を挿入してもよい。この場合には、セパレータの熱融着による接合と、正極あるいは負極を所定の個所に挿入する操作を別に行うことができるので、製造工程上の自由度が高まり、複数個の正極あるいは負極を同時に挿入することも可能となる。
以上のように作製した電池要素は、他の実施態様と同様にフィルム状外装材によって封口されて積層型電池とすることができる。

本発明の積層型電池は、積層型電池のセパレータに折り目、あるいは熱融着等によって電極端面の移動が制限される突き当たり部を形成することにより、正極、負極のいずれもの正確に位置決めすることを可能としたものであり、電池製造時の位置だしが容易であるとともに、電池に過度の衝撃や振動が加わった場合においても、正極と負極との相対位置がずれて電池の特性が劣化することを防止することができるので特性が良好な電池を提供することができる。

図１は本発明の積層型電池の一実施例を説明する図である。 図２は、電池要素の部分拡大図である。 図３は、本発明の積層型電池の他の実施形態を説明する図である。 図４は、本発明の積層型電池の製造方法の一実施態様を説明する図である。 図５は、本発明の積層型電池の製造方法の他の実施態様を説明する図である。 図６は、本発明の積層型電池の製造方法の他の実施態様を説明する図である。 図７は、本発明の積層型電池の製造方法の他の実施態様を説明する図である。

符号の説明

１…積層型電池、３…電池要素、５…フィルム状外装材、１０，１０−１，１０−２…正極、２０，２０−１，２０−２，２０ａ，２０ｄ…負極、１１…正極集電体、１３…正極活物質層、２１…負極集電体、２３…負極活物質層、１５…正極端子接続部、１７…正極引出端子、２５…負極端子接続部、２７…負極引出端子、７…封口部、３０，３０−１ないし３０−６、３０ａ，３０ｄ…セパレータ、３０Ｂ１，３０Ｂ２…二つ折りセパレータ、３０Ｃ１、３０Ｃ…負極被覆セパレータ、２３０Ｗ…つづら折り状セパレータ、３１ａ〜３１ｄ，３１ｅ〜３１ｇ…折り目、３３ａ〜３３ｄ，３３ｅ〜３３ｇ…突き当たり部、３４…両側部熱融着部、３５ａ〜３５ｃ…熱融着部、３６…正極上部熱融着部、３７ａ〜３７ｃ…突き当たり部、５０…固定テープ

Claims (5)

1. 第一の電極板と、前記第一の電極板の少なくとも一端に有する第一電極端子と、
   前記電極板の両面を覆うセパレータと、を含む第一の電池要素を有し、
   前記セパレータは、前記第一の電極板の前記一端で、突き当り部により折り返され、
   前記突き当り部の少なくとも一部には開口が設けられ、
   前記第一電極端子が前記開口を介して前記セパレータから引き出されており、
   さらに前記セパレータは、前記第一の電池要素上に配置された第二の電極板の両面を覆うように、前記第二の電極板の一端で折り返される第二の突き当り部と、
   前記第二の電極板の他端に設けられた第二電極端子が引き出される方向に第三の突き当たり部とを設け、
   前記第一電極端子と前記第二電極端子とは、同一方向に引き出され、
   前記突き当り部と、第二の突き当り部は、前記セパレータの折り目であり、
   前記第三の突き当たり部は、前記セパレータ同士によって接合された接合部であり、
   前記セパレータの接合部は、溶着、接着剤、粘着テープのいずれかによる連続した線状もしくは断続したものであることを特徴とする積層型電池。
2. 前記接合部は、前記第一電極端子が引き出されている開口部と対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の積層型電池。
3. 前記第一電極端子が引き出される方向に位置する前記セパレータの辺に隣接する２辺は、熱融着によって接合された接合部であることを特徴とする請求項１記載の積層型電池。
4. 前記第一の電極板と前記セパレータと前記第二の電極板とは、それぞれ積層方向に繰り返し配置されており、
   前記セパレータは、少なくとも一方の端部が前記セパレータ同士の折り目で連続的に形成されたつづら折り形状であることを特徴とする請求項１記載の積層型電池。
5. 最外層に位置する前記セパレータもしくは電極板は、電極端子が引き出される方向とは反対側に配置した固定テープと接合されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の積層型電池。

Images