JP6305065B2

JP6305065B2 - 電池

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Publication number: JP6305065B2
Application number: JP2014000450A
Authority: JP
Inventors: 永記柏崎; 直哉畑山; 裕一小杉; 豊田　夏樹; 夏樹豊田; 俊文志水
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2014-01-06
Filing date: 2014-01-06
Publication date: 2018-04-04
Anticipated expiration: 2034-01-06
Also published as: JP2015130251A

Description

本発明の実施形態は、電池に関する。

リチウムイオン二次電池のような電池は、電解液とともに容器に収容され、正極、負極、及びセパレータを含む電極群を有する。電極群は、当該電極群から延びる複数のタブによって、容器に設けられた出力端子に電気的に接続される。

特開２０１１−７０９１８号公報

電極群と出力端子との間を電気的に接続する複数のタブは、容器の中で曲げられることがある。曲げられたそれぞれのタブの形状（軌跡）はそれぞれ異なるため、それぞれのタブに生じる応力が異なる。

本発明の解決すべき課題の一つは、一部のタブに生じる応力の増大を抑制できる電池を提供することである。

一つの実施の形態に係る電池は、筐体と、複数の電極と、端子と、リード部と、複数のタブと、を備える。前記筐体は、壁を有する。前記複数の電極は、前記筐体に収容され、前記壁に向く端面を形成する。前記端子は、前記壁に設けられる。前記リード部は、前記端子に電気的に接続される。前記複数のタブは、前記複数の電極に電気的に接続されて前記端面から延びるとともに、互いに重ねられて前記リード部に固定された固定部と、前記端面と前記固定部との間に位置するとともに複数個所で円弧状に曲げられた延部と、をそれぞれ有し、前記延部の長さがそれぞれ異なる。前記複数のタブは、前記延部の長さが前記複数のタブの中で最も短い第１のタブと、複数の第２のタブとを含む。前記延部は、前記複数の第２のタブが前記第１のタブに寄せられた状態で、前記複数個所で円弧状に曲げられる。前記第１のタブの前記延部の長さＬ１と、それぞれの前記複数の第２のタブの前記延部の長さＬ２と、前記端面における前記第１のタブ及びそれぞれの前記複数の第２のタブの間の距離Ｄとの間の関係は、（Ｌ１） ^２＋（Ｄ） ^２＜（Ｌ２） ^２である。

図１は、第１の実施の形態に係る電池の一部を示す断面図である。図２は、第１の実施形態の電極群を示す斜視図である。図３は、第１の実施形態の電池の変形例を示す断面図である。図４は、図１に示す第１の実施形態の電極群及びタブを示す図である。図５は、図３に示す第１の実施形態の電極群及びタブを示す図である。図６は、第２の実施の形態に係る電池の一部を示す断面図である。図７は、第２の実施形態の電極群及びタブを示す図である。

以下に、第１の実施の形態について、図１乃至図５を参照して説明する。なお、本明細書においては基本的に、ユーザから見て上方を上方向、ユーザから見て下方を下方向と定義する。また、実施形態に係る構成要素や、当該要素の説明について、複数の表現を併記することがある。当該構成要素及び説明について、記載されていない他の表現がされることは妨げられない。さらに、複数の表現が記載されない構成要素及び説明について、他の表現がされることは妨げられない。

図１は、電池１０の一部を示す断面図である。電池１０は、例えば、非水電解質二次電池であるリチウムイオン電池である。なお、電池１０はこれに限らず、他の種類の電池であっても良い。電池１０は、略直方体に形成されるが、他の形状に形成されても良い。

図面に示されるように、本明細書において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸が定義される。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは、互いに直交する。Ｘ軸は、電池１０の幅（長手方向の寸法）に沿う。Ｙ軸は、電池１０の厚さ（短手方向の寸法）に沿う。Ｚ軸は、電池１０の高さ（鉛直方向の寸法）に沿う。

図１に示すように、電池１０は、筐体２１と、二つの端子２３と、電極群２４と、複数のタブ２５と、二つのリード部２６と、スペーサ２７と、を有する。二つの端子２３及び二つのリード部２６は、Ｘ軸に沿う方向に並ぶ。このため、図１は、一つの端子２３及び一つのリード部２６を示す。さらに、図１は、複数のタブ２５を一塊として示す。

筐体２１は、例えば、容器、ケース、缶、又は部材とも称され得る。端子２３は、例えば、出力端子、電極、正極、負極、又は導電部とも称され得る。電極群２４は、複数の電極の一例であり、例えば、正極又は負極とも称され得る。タブ２５は、例えば、延部、接続部、又は導電部とも称され得る。リード部２６は、例えば、接続部又は導電部とも称され得る。

筐体２１は、例えば、アルミニウム合金によって、略直方体の箱状に形成される。なお、筐体２１は、例えば、ステンレスのような他の金属や、合成樹脂のような他の材料によって形成されても良い。さらに、筐体２１は、他の形状に形成されても良い。

筐体２１は、容器３１と、蓋体３２とを有する。容器３１は、例えば、缶、ケース、外装部、壁、又は部材とも称され得る。蓋体３２は、壁の一例であり、例えば、封止部、閉塞部、又は部材とも称され得る。

容器３１は、扁平な略直方体の箱型に形成される。容器３１は、底壁と、四つの側壁３４と、収容部３５とを有する。収容部３５は、例えば、穴、凹部、又は開口とも称され得る。

側壁３４は、略矩形（四角形）の前記底壁の縁から、それぞれ立ち上がる。収容部３５は、前記底壁と、四つの側壁３４とによって形成される。収容部３５は、容器３１の上端３１ａに開口する。容器３１の上端３１ａは、四つの側壁３４の上端であり、前記底壁の反対側に位置する。

蓋体３２は、略矩形の板状に形成される。蓋体３２は、容器３１の上端３１ａに取り付けられ、容器３１に溶接される。蓋体３２は、容器３１の上端３１ａに開口する収容部３５を液密に塞ぐ。

蓋体３２は、内面３２ａと、外面３２ｂとを有する。内面３２ａは、おおよそ平坦に形成され、収容部３５に向く。内面３２ａに、例えば板状の絶縁部材３８が取り付けられる。外面３２ｂは、内面３２ａの反対側に位置し、筐体２１の上面を形成する。

蓋体３２は、二つの挿通孔４１と、ガス排出弁と、注液口と、を有する。二つの挿通孔４１は、Ｘ軸に沿う方向に並ぶ。このため、図１は、二つのうち一つの挿通孔４１のみを示す。

挿通孔４１は、蓋体３２の内面３２ａから外面３２ｂに亘って設けられる孔である。前記ガス排出弁は、二つの挿通孔４１の間に位置する。前記ガス排出弁は、筐体２１の内部の圧力が閾値以上に上昇した場合に開放され、筐体２１の内部のガスを外部に排出する。前記注液口は、筐体２１の内部に非水電解液を注入するための孔である。

二つの端子２３は、電池１０の正極端子及び負極端子である。正極端子である端子２３は、例えば、アルミニウムによって形成される。負極端子である端子２３は、例えば、ニッケルによって形成される。

端子２３は、リベット状に形成され、軸部４３と、頭部４４とを有する。軸部４３は、挿通孔４１に嵌め込まれる。軸部４３の一方の端部は、蓋体３２の内面３２ａから、筐体２１の内部に突出する。言い換えると、蓋体３２の内面３２ａに、端子２３の一部が位置する。軸部４３の当該端部は、絶縁部材３８を貫通し、収容部３５の中に突き出る。

頭部４４は、軸部４３の他方の端部に設けられる。頭部４４は、軸部４３の径方向に張り出す。頭部４４は、蓋体３２の外面３２ｂに配置される。頭部４４は、例えば、電池１０を利用する機械のハーネスに電気的に接続され、又はバスバーによって他の電池の端子に電気的に接続される。

端子２３と挿通孔４１との間の隙間を、絶縁性のガスケット４６が塞ぐ。ガスケット４６は、例えば合成樹脂によって、略円筒形に形成される。挿通孔４１にガスケット４６が嵌め込まれ、当該ガスケット４６に端子２３が嵌め込まれる。挿通孔４１は、端子２３とガスケット４６とによって、液密に塞がれる。

図２は、電極群２４を示す斜視図である。図２に示すように、電極群２４は、複数の正極５１と、複数の負極５２と、複数のセパレータ５３とを有する。正極５１及び負極５２は、例えば、帯状の集電体と、当該集電体の少なくとも一面に形成された活物質の層とを有する。前記集電体は、例えば、アルミニウム箔のような金属箔によって形成される。セパレータ５３は、例えば、多孔質材料によって帯状に形成される。

正極５１、負極５２、及びセパレータ５３は、シート状に形成される。正極５１と負極５２とは、セパレータ５３を介して積層され、コイル状に巻回される。円筒形状に巻回された正極５１、負極５２、及びセパレータ５３は、扁平にプレスされる。なお、正極５１、負極５２、及びセパレータ５３は、巻回されずに積層されても良い。

帯状の正極５１、負極５２、及びセパレータ５３の幅方向（Ｚ軸に沿う方向）の一方の端部が、電極群２４の端面５５を形成する。端面５５は、積層された正極５１、負極５２、及びセパレータ５３によって、おおよそ平坦な楕円（長円）形状に形成される。

図１に示すように、電極群２４は、前記非水電解液とともに筐体２１の収容部３５に収容される。前記非水電解液は、例えば、非水溶媒にリチウム塩のような電解質を溶解させることにより調製される。収容部３５に収容された電極群２４の端面５５は、蓋体３２に向く。

タブ２５は、正極５１及び負極５２の、前記集電体の一部である。言い換えると、タブ２５は、対応する正極５１又は負極５２に、電気的に接続される。図２に示すように、タブ２５は、帯状の前記集電体の幅方向（Ｚ軸に沿う方向）の一方の端部から延びる、短冊状の部分である。正極５１及び負極５２のそれぞれの前記集電体に、複数のタブ２５が設けられる。

以下のタブ２５についての説明は、正極５１の複数のタブ２５について主に説明する。特段の記載がない限り、負極５２の複数のタブ２５は、正極５１の複数のタブ２５と同じものである。

複数のタブ２５は、正極５１、負極５２、及びセパレータ５３が巻回され、プレスされると、隙間を介して互いに重なるように配置される。複数のタブ２５は、Ｙ軸に沿う方向に重なる。

複数のタブ２５は、電極群２４の端面５５から延びる。タブ２５が延出する端面５５は、電極群２４の厚さ方向（Ｙ軸に沿う方向）において、第１の領域Ａ１と、第２の領域Ａ２とに分けられる。

第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２はそれぞれ、巻回された電極群２４の半周分の部分である。言い換えると、第１の領域Ａ１及び第２の領域Ａ２は、楕円形状に形成された電極群２４の端面５５の、長辺（Ｙ軸に沿う方向における端面５５の中央を通り、Ｘ軸に沿う方向に延びる仮想線）を境界とする半分の部分である。

複数のタブ２５は、端面５５の、第１の領域Ａ１から延出する。さらに、正極５１の複数のタブ２５と、負極５２の複数のタブ２５とは、電極群２４の幅方向（Ｘ軸に沿う方向）に隣り合う。

図１に示すように、複数のタブ２５は、固定部６１と、延部６２とをそれぞれ有する。固定部６１は、例えば、端部、積層部、又は溶接部とも称され得る。延部６２は、例えば、中間部又は湾曲部とも称され得る。

固定部６１は、端面５５から延びるタブ２５の端部である。固定部６１は、タブ２５の先端（縁）だけでなく、当該先端に隣接する部分を含む。なお、固定部６１はこれに限らず、例えば、端面５５とタブ２５の前記先端との間に位置する他の部分であっても良い。複数のタブ２５の固定部６１は、互いに重ねられる。このため、複数のタブ２５は、固定部６１において互いに接触する。

延部６２は、電極群２４の端面５５と、固定部６１と、の間に位置する。延部６２は、複数個所（例えば二箇所）で円弧状（Ｒ形状）に曲げられる。言い換えると、延部６２は、複数の湾曲部６２ａを有する。湾曲部６２ａは、円弧状に曲げられた延部６２の一部である。複数のタブ２５の延部６２は、互いに接触しても良いし、互いに離れても良い。複数のタブ２５の延部６２の長さは、それぞれ異なる。

リード部２６は、第１のリード６５と、第２のリード６６とを有する。第１のリード６５は、例えば、補助リード、バックアップリード、バンド、束ね部、又は導電部とも称され得る。第２のリード６６は、例えば、正極リード、負極リード、固定部、揺動部、又は導電部とも称され得る。

第１のリード６５は、例えば、電極群２４の前記集電体と同じくアルミニウム箔によって形成される。なお、第１のリード６５は、他の導電性の材料によって形成されても良い。第１のリード６５は、例えばＵ字状に折られる。第１のリード６５は、複数のタブ２５の、互いに重ねられた固定部６１を挟む。

複数のタブ２５の互いに重ねられた固定部６１と、当該固定部６１を挟む第１のリード６５は、例えば超音波溶接によって互いに固定される。すなわち、固定部６１は、第１のリード６５に固定される部分である。複数のタブ２５の固定部６１は、第１のリード６５に電気的に接続される。

第２のリード６６は、例えばアルミニウムによって板状に形成される。第２のリード６６は、Ｌ字状に曲げられる。すなわち、第２のリード６６は、第１の取付部７１と、第１の取付部７１に対して直交する方向に延びる第２の取付部７２とを有する。

第１の取付部７１は、絶縁部材３８に重ねられる。絶縁部材３８から突き出る端子２３の軸部４３は、第１の取付部７１を貫通する。端子２３の軸部４３は、第１の取付部７１に固定される。すなわち、第２のリード６６は、対応する端子２３に電気的に接続される。

第２の取付部７２は、第１の取付部７１のＹ軸に沿う方向における端部から、電極群２４に向かうようにＺ軸に沿って延びる。第２の取付部７２は、第１のリード６５に、例えば超音波溶接又はレーザ溶接によって固定される。このため、第２のリード６６は、第１のリード６５に電気的に接続される。

第２の取付部７２は、電極群２４の端面５５の第１の領域Ａ１の上方に位置する。複数のタブ２５の延部６２は、端面５５の第１の領域Ａ１から延び、端面５５の第２の領域Ａ２の上方で曲げられる。言い換えると、延部６２は、第２の領域Ａ２の上方で一つの湾曲部６２ａを形成する。延部６２の当該湾曲部６２ａから延びる部分は、第１の領域Ａ１の上方でさらに曲げられ、Ｚ軸に沿う方向に延びる。言い換えると、延部６２は、第１の領域Ａ１の上方でもう一つの湾曲部６２ａを形成する。延部６２の当該湾曲部６２ａから延びる部分は、固定部６１につながる。

リード部２６は、第３のリード（中間リード）をさらに有しても良い。当該第３のリードは、例えば、第１のリード６５と、第２のリード６６の第２の取付部７２との間に介在し、第１のリード６５と第２のリード６６とに溶接される。

スペーサ２７は、例えば、合成樹脂のような絶縁体によって形成される。スペーサ２７は、収容部３５に収容され、蓋体３２の内面３２ａと、電極群２４の端面５５との間に配置される。スペーサ２７は、蓋体３２と電極群２４との間の距離を一定に保つ。

スペーサ２７は、例えば、互いに組み合わされる二つの部材によって、筒状に形成される。スペーサ２７は、第１の底板７５と、第２の底板７６と、第１の開口７７と、第２の開口７８とを有する。

第１の底板７５は、例えば、前記二つの部材のうち一方に設けられる。第１の底板７５は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に設けられる。第１の底板７５は、電極群２４の端面５５の、第２の領域Ａ２に面する。

第２の底板７６は、例えば、前記二つの部材のうち他方に設けられる。第２の底板７６は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に設けられる。第２の底板７６は、電極群２４の端面５５の、第１の領域Ａ１に面する。第２の底板７６は、第１の底板７５よりも端面５５から離れる。このため、第２の底板７６と端面５５との間に隙間が形成される。

第１の開口７７は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に設けられる。第１の開口７７は、第１の底板７５と、第２の底板７６との間に形成される。第１の開口７７は、電極群２４の端面５５の、第２の領域Ａ２に面するように配置される。

複数のタブ２５は、電極群２４の端面５５から延び、第２の底板７６と電極群２４の端面５５との間の隙間を通る。複数のタブ２５は、第１の開口７７を通り、筒状のスペーサ２７の中に入る。

第２の開口７８は、第１の開口７７が設けられる端部の反対側の端部に設けられる。第２の開口７８は、蓋体３２の内面３２ａに面する。第２の開口７８に、例えば、絶縁部材３８が嵌り込む。

端子２３の軸部４３の一部と、複数のタブ２５と、リード部２６とが、筒状のスペーサ２７の中に配置される。スペーサ２７は、容器３１の側壁３４と、タブ２５及びリード部２６との間を絶縁する。

図３は、第１の実施形態の電池１０の変形例を示す断面図である。図３の電池１０において、スペーサ２７は、第１及び第２の底板７５，７６の代わりに、底板８１を有する。さらに、図３の電池１０において、第２のリード６６の第２の取付部７２は、電極群２４の端面５５の、第２の領域Ａ２の上方に位置する。

底板８１は、電極群２４に面するスペーサ２７の端部に形成され、第１の開口７７を部分的に塞ぐ。底板８１は、電極群２４の端面５５の、第２の領域Ａ２に面する。第１の開口７７は、端面５５の第１の領域Ａ１に対応する位置で開口する。

複数のタブ２５は、電極群２４の端面５５から延び、第１の開口７７を通ってスペーサ２７の中に入る。タブ２５の延部６２は、端面５５の第１の領域Ａ１の上方で曲げられる。言い換えると、延部６２は、第１の領域Ａ１の上方で一つの湾曲部６２ａを形成する。延部６２の当該湾曲部６２ａから延びる部分は、第２の領域Ａ２の上方でさらに曲げられ、Ｚ軸に沿う方向に延びる。言い換えると、延部６２は、第２の領域Ａ２の上方でもう一つの湾曲部６２ａを形成する。延部６２の当該湾曲部６２ａから延びる部分は、固定部６１につながる。

以下、図４及び図５を参照して、タブ２５について詳しく説明する。図４は、図１に示す電池１０における、電極群２４とタブ２５の延部６２とを概略的に示す図である。図４に示すように、複数のタブ２５は、第１のタブ９１と、複数の第２のタブ９２とを含む。

図４は、説明のため、複数のタブ２５のうち、第１のタブ９１と、一つの第２のタブ９２のみを示す。図４において、第１のタブ９１は、電極群２４の端面５５と直交する方向（Ｚ軸に沿う方向）に延びる。言い換えると、第１のタブ９１は、電極２４の端面５５に対して垂直に延びる。

第１のタブ９１と、第２のタブ９２とは、延部６２の長さのみが異なる。第１のタブ９１は、延部６２の長さが複数のタブ２５の中で最も短い。すなわち、第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１は、それぞれの第２のタブ９２の延部６２の長さよりも短い。

第１のタブ９１は、電極群２４の端面５５の、厚さ方向（Ｙ軸に沿う方向）における中央から延びる。言い換えると、第１のタブ９１の延部６２の基端６２ｂは、Ｙ軸に沿う方向における電極群２４の端２４ａから、電極群２４の厚さＴの半分の距離（Ｔ／２）に位置する。延部６２の基端６２ｂは、延部６２の、電極群２４に接続された端部である。

図４に示す第２のタブ９２は、電極群２４の端面５５の、厚さ方向における端から延びる。このため、第１のタブ９１の延部６２の基端６２ｂと、第２のタブ９２の延部６２の基端６２ｂとの間の距離は、電極群２４の厚さＴの半分の距離（Ｔ／２）に等しい。言い換えると、端面５５における第１のタブ９１と第２のタブ９２との間の距離Ｄは、電極群２４の厚さＴの半分の距離（Ｔ／２）に等しい。

第２のタブ９２は、例えばＬ字型に曲げられる。この場合、第２のタブ９２の延部６２は、第１の部分１０１と、第２の部分１０２とを含む。なお、第２のタブ９２は、他の形状を有しても良い。

第１の部分１０１は、電極群２４の端面５５から延びる部分である。第１の部分１０１は、端面５５に略沿って、第１のタブ９１に向かって延びる。すなわち、第１の部分１０１は、大よそＹ軸に沿って延びる。なお、第１の部分１０１は、Ｙ軸に対して斜めに延びても良い。

第２の部分１０２は、第１の部分１０１の端部から、第１のタブ９１に沿って延びる。なお、第２の部分１０２は、第１のタブ９１に対して斜めに延びても良い。第２の部分１０２は、第１の部分１０１と、第２のタブ９２の固定部６１との間に位置する。このため、第２の部分１０２は、第１の部分１０１の端部から固定部６１に向かって延びる。

図４に示すように、第１のタブ９１の延部６２が電極群２４の端面５５に対して垂直に延びた状態で、第１のタブ９１の延部６２の先端６２ｃと、第２のタブ９２の延部６２の先端６２ｃとが並ぶ（揃う）。延部６２の先端６２ｃは、端部の一例であり、基端６２ｂの反対側に位置するとともに固定部６１に接続される。第２のタブ９２の延部６２の先端６２ｃは、第２の部分１０２に含まれる。

上述の説明を言い換えると、図４に示す第２の部分１０２の長さは、第１のタブ９１の延部６２の長さ（Ｌ１）と大よそ等しい。さらに、第１の部分１０１の長さは、電極群２４の端面５５における、第１のタブ９１と第２のタブ９２との間の距離（Ｄ）と大よそ等しい。なお、第１及び第２の部分１０１，１０２の長さはこれに限らない。

上述のように、第２のタブ９２は、第１のタブ９１に寄せられるとともに、第１のタブ９１に沿って延びる。なお、図４に示される第２のタブ９２のみならず、他の複数の第２のタブ９２も同様に、第１のタブ９１に寄せられ、第１のタブ９１に沿って延びる。第２のタブ９２の延部６２は、第１のタブ９１に寄せられた後に、第１のタブ９１の延部６２とともに曲げられ、湾曲部６２ａを形成する。

複数の第２のタブ９２の延部６２のそれぞれの長さは、第１のタブ９１から離れるにしたがって長くなる。すなわち、一つの第２のタブ９２の延部６２の長さは、当該第２のタブ９２よりも第１のタブ９１に近い他の第２のタブ９２の延部６２の長さよりも長い。それぞれの第２のタブ９２の延部６２の長さは、第１のタブ９１を起点として徐々に長くなる。

第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、各第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、電極群２４の端面５５における第１のタブ９１と各第２のタブ９２との間の距離Ｄとの間の関係は、（Ｌ１）^２＋（Ｄ）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｄ）^２である。

長さＬ１，Ｌ２は、延部６２の基端６２ｂと先端６２ｃとの間の長さである。先端６２ｃは、当該先端６２ｃが接続される固定部６１の端と一致する。しかし、長さＬ１，Ｌ２は、基端６２ｂと、固定部６１が溶接される第１のリード６５の端部と、の間の長さとは限らない。すなわち、延部６２の一部が、第１のリード６５に挟まれることがある。

図４において、距離Ｄは、電極群２４の厚さＴの半分（Ｔ／２）と等しい。このため、長さＬ１，Ｌ２及び電極群２４の厚さＴの間の関係は、（Ｌ１）^２＋（Ｔ／２）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｔ／２）^２である。

図４において、（Ｌ２）^２＝（Ｌ１）^２＋（Ｔ／２）^２である場合の第２のタブ９２の軌跡が、二点鎖線で示される。すなわち、当該二点鎖線は、第１のタブ９１が電極群２４の端面５５に対して垂直に延びた場合における、第２のタブ９２の延部６２の基端６２ｂから、第１のタブ９１の延部６２の先端６２ｃへの最短経路を示す。第２のタブ９２の延部６２は、当該二点鎖線よりも長い。

さらに、図１に示す電極群２４及びタブ２５において、各第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、電極群２４の厚さＴとの間の関係は、Ｔ≦（Ｌ２）^２−（Ｌ１）^２−（Ｔ／２）^２≦１１Ｔである。

図５は、図３に示す電池１０における、電極群２４とタブ２５の延部６２とを概略的に示す図である。図５も、説明のため、複数のタブ２５のうち、第１のタブ９１と、一つの第２のタブ９２のみを示す。図５において、第１のタブ９１は、電極群２４の端面５５と直交する方向（Ｚ軸に沿う方向）に延びる。

図５に示す第１のタブ９１の延部６２の基端６２ｂは、電極群２４の端面５５の厚さ方向（Ｙ軸に沿う方向）における電極群２４の端２４ａから、電極群２４の厚さＴの四分の一の距離（Ｔ／４）に位置する。言い換えると、第１のタブ９１の延部６２の基端６２ｂは、端面５５の厚さ方向において、第１の領域Ａ１の中央に位置する。

図５に示す第２のタブ９２は、電極群２４の端面５５の、厚さ方向における端から延びる。このため、第１のタブ９１の延部６２の基端６２ｂと、第２のタブ９２の延部６２の基端６２ｂとの間の距離は、電極群２４の厚さＴの四分の一の距離（Ｔ／４）に等しい。言い換えると、端面５５における第１のタブ９１と第２のタブ９２との間の距離Ｄは、電極群２４の厚さＴの四分の一の距離（Ｔ／４）に等しい。

第２のタブ９２は、第１のタブ９１に寄せられるとともに、第１のタブ９１に沿って延びる。なお、図４に示される第２のタブ９２のみならず、他の複数の第２のタブ９２も同様に、第１のタブ９１に寄せられ、第１のタブ９１に沿って延びる。

複数の第２のタブ９２の延部６２のそれぞれの長さは、第１のタブ９１から離れるにしたがって長くなる。すなわち、それぞれの第２のタブ９２の延部６２の長さは、第１のタブ９１を起点として徐々に長くなる。このため、電極群２４の端面５５の端に位置する図５の第２のタブ９２と、端面５５の中央に位置する第２のタブ９２とが、複数の第２のタブ９２の中で最も長い。

第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、各第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、電極群２４の端面５５における第１のタブ９１と各第２のタブ９２との間の距離Ｄとの間の関係は、（Ｌ１）^２＋（Ｄ）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｄ）^２である。図５において、距離Ｄは、電極群２４の厚さＴの半分（Ｔ／４）と等しい。このため、長さＬ１，Ｌ２及び電極群２４の厚さＴの間の関係は、（Ｌ１）^２＋（Ｔ／４）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｔ／４）^２である。

図５において、（Ｌ２）^２＝（Ｌ１）^２＋（Ｔ／４）^２である場合の第２のタブ９２の軌跡が、二点鎖線で示される。すなわち、当該二点鎖線は、第１のタブ９１が電極群２４の端面５５に対して垂直に延びた場合の、第２のタブ９２の延部６２の基端６２ｂから、第１のタブ９１の延部６２の先端６２ｃへの最短経路を示す。第２のタブ９２の延部６２は、当該二点鎖線よりも長い。

さらに、図３に示す電極群２４及びタブ２５において、各第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、電極群２４の厚さＴとの間の関係は、Ｔ≦（Ｌ２）^２−（Ｌ１）^２−（Ｔ／４）^２≦５．５Ｔである。

第１の実施の形態に係る電池１０において、リード部２６に固定された固定部６１と、電極群２４の端面５５と、の間に位置する複数のタブ２５の延部６２は、それぞれ異なる長さを有する。このため、延部６２を複数個所で曲げることによって一部のタブ２５に生じる応力が増大することを抑制できる。

第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、各第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、端面５５における第１及び第２のタブ９１，９２の間の距離Ｄとの関係が、（Ｌ１）^２＋（Ｄ）^２＜（Ｌ２）^２である。すなわち、第１のタブ９１の延部６２が端面５５に対して直交する方向に延び、当該延部６２の先端６２ｃに向けて第２のタブ９２の延部６２が延びた際に、当該第２のタブ９２の延部６２が、張らずに撓む。これにより、延部６２を複数個所で曲げることによって一部のタブ２５に生じる応力が増大することを抑制できる。

さらに、第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、端面５５における第１及び第２のタブ９１，９２の間の距離Ｄとの関係が、（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｄ）^２である。これにより、一部のタブ２５が過剰に長いことによる電池１０の重量増加及び出力低下を抑制できる。

第２のタブ９２は、第１のタブ９１に向かって延びる第１の部分１０１と、第１のタブ９１に沿って延びる第２の部分１０２とを含む。言い換えると、第２のタブ９２は、第１のタブ９１に寄せられる。これにより、筐体２１の中において複数のタブ２５を容易に引き回す（配置する）ことができる。さらに、第２のタブ９２の長さが第１のタブ９１の長さよりも長くなり、延部６２を複数個所で曲げることによって一部のタブ２５に生じる応力が増大することを抑制できる。

第１のタブ９１の延部６２が端面５５に対して垂直に延びた状態で、第１のタブ９１の延部６２の先端６２ｃと、第２のタブ９２の第２の部分１０２の延部６２の先端６２ｃとが並ぶ。これにより、第１のタブ９１の延部６２と、第２のタブ９２の第２の部分１０２とを一体的に引き回すことができる。さらに、延部６２を複数個所で曲げることによって一部のタブ２５に生じる応力が増大することを抑制できる。

延部６２の長さが複数のタブ２５の中で最も短い第１のタブ９１から離れるにしたがって、他の第２のタブ９２の延部６２が長くなる。これにより、延部６２を複数個所で曲げることによって一部のタブ２５に生じる応力が増大することをさらに抑制できる。

以下に、第２の実施の形態について、図６及び図７を参照して説明する。なお、以下の実施形態の説明において、既に説明された構成要素と同様の機能を持つ構成要素は、当該既述の構成要素と同じ符号が付され、さらに説明が省略される場合がある。また、同じ符号が付された複数の構成要素は、全ての機能及び性質が共通するとは限らず、各実施形態に応じた異なる機能及び性質を有していても良い。

図６は、第２の実施の形態に係る電池１０の一部を示す断面図である。第２の実施形態において、電極群２４は、例えば、巻回されずに積層された複数の正極５１、複数の負極５２、及び複数のセパレータ５３を有する。図６に示すように、複数のタブ２５は、電極群２４の厚さ方向（Ｙ軸に沿う方向）における、端面５５の全域に設けられる。

第２のリード６６の第２の取付部７２は、一つの側壁３４に沿って延びる。言い換えると、第２の取付部７２は、対向する二つの側壁３４の一方の近くに配置される。電極群２４の端面５５から延びるタブ２５の延部６２は、第２の取付部７２に近い側壁３４の反対側に位置する側壁３４の近くで曲げられる。さらに、延部６２は、第２の取付部７２に近い側壁３４でもう一度曲げられ、固定部６１につながる。

図７、電極群２４とタブ２５の延部６２とを概略的に示す図である。図７は、説明のため、複数のタブ２５のうち、第１のタブ９１と、一つの第２のタブ９２のみを示す。図７において、第１のタブ９１は、電極群２４の端面５５と直交する方向（Ｚ軸に沿う方向）に延びる。

図７に示す第１のタブ９１の延部６２の基端６２ｂは、電極群２４の端面５５の厚さ方向（Ｙ軸に沿う方向）における一方の端に位置する。第２のタブ９２は、電極群２４の端面５５の、厚さ方向における他方の端から延びる。このため、端面５５における第１のタブ９１と第２のタブ９２との間の距離Ｄは、電極群２４の厚さＴに等しい。

第２のタブ９２は、第１のタブ９１に寄せられるとともに、第１のタブ９１に沿って延びる。なお、図７に示される第２のタブ９２のみならず、他の複数の第２のタブ９２も同様に、第１のタブ９１に寄せられ、第１のタブ９１に沿って延びる。

複数の第２のタブ９２の延部６２のそれぞれの長さは、第１のタブ９１から離れるにしたがって長くなる。すなわち、それぞれの第２のタブ９２の延部６２の長さは、第１のタブ９１を起点として徐々に長くなる。

第１のタブ９１の延部６２の長さＬ１と、各第２のタブ９２の延部６２の長さＬ２と、電極群２４の端面５５における第１のタブ９１と各第２のタブ９２との間の距離Ｄとの間の関係は、（Ｌ１）^２＋（Ｄ）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｄ）^２である。図７において、距離Ｄは、電極群２４の厚さＴと等しい。このため、長さＬ１，Ｌ２及び電極群２４の厚さＴの間の関係は、（Ｌ１）^２＋（Ｔ）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｔ）^２である。

図７において、（Ｌ２）^２＝（Ｌ１）^２＋（Ｔ）^２である場合の第２のタブ９２の軌跡が、二点鎖線で示される。すなわち、当該二点鎖線は、第１のタブ９１が電極群２４の端面５５に対して垂直に延びた場合の、第２のタブ９２の延部６２の基端６２ｂから、第１のタブ９１の延部６２の先端６２ｃへの最短経路を示す。第２のタブ９２の延部６２は、当該二点鎖線よりも長い。

上記複数の実施形態に係る電池は、単独あるいは複数のリチウムイオン二次電池を有した組電池の形態で、例えば、携帯電話や、パーソナルコンピュータ、携帯音楽プレーヤー等の比較的小型の装置等の電源として使用される他、電動自転車や、ハイブリッド電気自動車、電気自動車等の比較的大型の装置等の電源としても使用され得る。また、組電池は、例えば、自動車や自転車（移動体）等の電源等、移動型の電源としても使用される他、例えば、ＰＯＳ（ｐｏｉｎｔｏｆｓａｌｅｓ）システム用の電源等、定置型の電源としても使用される。また、種々の装置等には、複数の組電池を、直列あるいは並列に接続したセットとして搭載することができる。

リチウムイオン二次電池は、非水電解質二次電池の一種であり、電解質中のリチウムイオンが電気伝導を担う。正極材料としては、例えば、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、リチウムマンガンコバルト複合酸化物、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物等が用いられ、負極材料としては、例えば、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）等の酸化物系材料や、炭素質材料、シリコン系材料等が用いられる。また、電解質（一例としては電解液）としては、例えば、フッ素系錯塩（例えばＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６）等のリチウム塩が配合された、例えば、炭酸エチレンや炭酸プロピレン、炭酸ジエチル、炭酸エチルメチル、炭酸ジメチル等の有機溶媒等が単独であるいは複数混合されて用いられる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、電極の端面から延びる複数のタブは、リード部に接続される固定部と、前記端面と前記固定部との間に位置するとともに複数個所で円弧状に曲げられる延部とを有する。前記延部の長さは、それぞれ異なる。これにより、一部のタブに生じる応力が増大することを抑制できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

例えば、第１のタブ９１は、電極群２４の端面５５の厚さ方向におけるどの位置から延びても良い。延部６２は、二つ以上の箇所で曲げられても良い。さらに、第２のリード６６の第２の取付部７２は、Ｚ軸に対して斜めに延びても良い。
以下に、出願当初の特許請求の範囲の内容を付記する。
［１］
壁を有する筐体と、
前記筐体に収容され、前記壁に向く端面を形成する複数の電極と、
前記壁に設けられた端子と、
前記端子に電気的に接続されたリード部と、
前記複数の電極に電気的に接続されて前記端面から延びるとともに、互いに重ねられて前記リード部に固定された固定部と、前記端面と前記固定部との間に位置するとともに複数個所で円弧状に曲げられた延部と、をそれぞれ有し、前記延部の長さがそれぞれ異なる複数のタブと、
を具備する、電池。
［２］
前記複数のタブは、前記延部の長さが前記複数のタブの中で最も短い第１のタブと、第２のタブとを含み、
前記第１のタブの前記延部の長さＬ１と、前記第２のタブの前記延部の長さＬ２と、前記端面における前記第１のタブ及び前記第２のタブの間の距離Ｄとの間の関係が、
（Ｌ１） ^２＋（Ｄ） ^２＜（Ｌ２） ^２
である、［１］の電池。
［３］
前記第１のタブの前記延部の前記長さＬ１と、前記第２のタブの前記延部の前記長さＬ２と、前記距離Ｄとの間の関係が、
（Ｌ１） ^２＋（Ｄ） ^２＜（Ｌ２） ^２＜（Ｌ１＋Ｄ） ^２
である、［２］の電池。
［４］
前記複数のタブは、前記延部の長さが前記複数のタブの中で最も短い第１のタブと、複数の第２のタブとを含み、
前記複数の第２のタブの前記延部は、前記端面から前記第１のタブに向かって延びる第１の部分と、前記第１のタブの前記延部に沿って前記第１の部分から前記固定部に向かって延びる第２の部分と、を含む、
［１］の電池。
［５］
前記第１のタブの前記延部が前記端面に対して垂直に延びた状態で、前記第１のタブの前記延部の、前記固定部に接続される端部と、前記複数の第２のタブの前記延部の前記第２の部分の、前記固定部に接続される端部とが並ぶ、［４］の電池。
［６］
前記複数のタブは、前記延部の長さが前記複数のタブの中で最も短いタブから離れるにしたがって、他のタブの前記延部が長くなる、［１］乃至［５］のいずれか一つに記載の電池。

１０…電池、２１…筐体、２３…端子、２４…電極群、２５…タブ、２６…リード部、３２…蓋体、５５…端面、６１…固定部、６２…延部、６２ｃ…先端、９１…第１のタブ、９２…第２のタブ、１０１…第１の部分、１０２…第２の部分、Ｌ１…長さ、Ｔ…電極群の厚さ、Ｄ…電極群の端面における第１のタブと第２のタブとの間の距離。

Claims

壁を有する筐体と、
前記筐体に収容され、前記壁に向く端面を形成する複数の電極と、
前記壁に設けられた端子と、
前記端子に電気的に接続されたリード部と、
前記複数の電極に電気的に接続されて前記端面から延びるとともに、互いに重ねられて前記リード部に固定された固定部と、前記端面と前記固定部との間に位置するとともに複数個所で円弧状に曲げられた延部と、をそれぞれ有し、前記延部の長さがそれぞれ異なる複数のタブと、
を具備し、
前記複数のタブは、前記延部の長さが前記複数のタブの中で最も短い第１のタブと、複数の第２のタブとを含み、
前記延部は、前記複数の第２のタブが前記第１のタブに寄せられた状態で、前記複数個所で円弧状に曲げられ、
前記第１のタブの前記延部の長さＬ１と、それぞれの前記複数の第２のタブの前記延部の長さＬ２と、前記端面における前記第１のタブ及びそれぞれの前記複数の第２のタブの間の距離Ｄとの間の関係が、
（Ｌ１） ^２＋（Ｄ） ^２＜（Ｌ２） ^２
である、
電池。
前記第１のタブの前記延部の前記長さＬ１と、それぞれの前記複数の第２のタブの前記延部の前記長さＬ２と、前記距離Ｄとの間の関係が、
（Ｌ１）^２＋（Ｄ）^２＜（Ｌ２）^２＜（Ｌ１＋Ｄ）^２
である、請求項１の電池。
前記複数の第２のタブの前記延部は、前記端面から前記端面に沿って前記第１のタブに向かって延びる第１の部分と、前記第１のタブの前記延部に沿って前記第１の部分から前記固定部に向かって延びる第２の部分と、を含む、
請求項１又は請求項２の電池。
前記第１のタブの前記延部が前記端面に対して垂直に延びた状態で、前記第１のタブの前記延部の、前記固定部に接続される端部と、前記複数の第２のタブの前記延部の前記第２の部分の、前記固定部に接続される端部とが並ぶ、請求項３の電池。
前記複数のタブは、前記電極の厚さ方向に重なり、
前記第１のタブは、前記端面の、前記厚さ方向における中央から延びる、
請求項１乃至請求項４のいずれか一つの電池。
前記複数の第２のタブの前記延部のそれぞれの長さは、前記第１のタブから離れるにしたがって長くなる、請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の電池。