JPH11162443A

JPH11162443A - 組電池

Info

Publication number: JPH11162443A
Application number: JP9331777A
Authority: JP
Inventors: Norihito Kurisu; 憲仁栗栖
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1997-12-02
Filing date: 1997-12-02
Publication date: 1999-06-18
Anticipated expiration: 2017-12-02
Also published as: JP3964521B2

Abstract

(57)【要約】【課題】複数のシート形電池が直列に接続された組電
池であって、容積効率が向上された組電池を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】シート形電池１ａ〜１ｃを２個以上直列
接続してなる組電池であって、前記各シート形電池の正
極リード１３は一方の面に折り返され、かつ負極リード
は他方の面に折り返されており、前記２個以上のシート
形電池１ａ〜１ｃは一方のシート形電池の前記折り返さ
れた正極リード１３と前記一方のシート形電池に積層さ
れた他方のシート形電池の前記折り返された負極リード
が重なるように積層されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シート形電池を複
数直列接続してなる組電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の発達にともない、小型
で軽量、かつエネルギー密度が高く、更に繰り返し充放
電が可能な非水電解液二次電池の開発が要望されてい
る。このような二次電池としては、ニッケル水素二次電
池やリチウムイオン二次電池などが知られている。これ
らの二次電池の外装には、ステンレスや鉄などの金属ケ
ースを用いるのが一般的である。また、電池形状も円筒
形や角形がほとんどである。しかしながら、金属ケース
を外装に用いると、当然のことながら、外装金属ケース
が重いために電池の重量エネルギー密度が低下する。こ
のような電池の軽量化には、外装ケースの軽量化が必要
である。

【０００３】このようなことから、正極、負極及び電解
質層にポリマーを用いるポリマー電解質二次電池が提案
されている。ポリマー電解質二次電池は、集電体に活物
質、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む正極層を積層した正極と、集電体にリチウムイオンを
吸蔵・放出し得る活物質、非水電解液及びこの電解液を
保持するポリマーを含む負極層を積層した負極との間
に、非水電解液及びこの電解液を保持するポリマーを含
む固体電解質層が介在された構造を有する。このポリマ
ー電解質二次電池は、正極層、固体電解質層及び負極層
が一体化しているため、薄いシート状態で電池としての
機能が発揮できる。また、非水電解液がポリマー中に保
持されているため、漏液することがなく、外装を簡略化
することができる。このため、ラミネートフィルムなど
の多層フィルムを外装として用いることができ、シート
形で、軽量で、エネルギー密度が高い電池を実現するこ
とができる。

【０００４】ところで、電子機器に用いる場合、電子機
器によっては２個または３個以上を直列に接続して組電
池として使用することがある。シート形電池の場合、２
個以上のシート形電池を積層し、一方のシート形電池の
正極リードと他方のシート形電池の負極リードを溶接に
より接続することにより組電池を作製する。シート形電
池の正極リード及び負極リードは外装であるフィルムか
ら延出されているため、前記組電池はフィルム同士（シ
ート形電池本体同士）を積層した部分より外側で正負極
リードの接続を行うこととなる。その結果、前記組電池
は、正負極リードを接続するために必要なスペースによ
る容積ロスが大きいため、容積効率が低く、体積エネル
ギー密度が低下するという問題点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、複数のシー
ト形電池が直列に接続された組電池であって、容積効率
が向上された組電池を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る組電池は、
シート形電池を２個以上直列接続してなる組電池であっ
て、前記各シート形電池の正極リードは一方の面に折り
返され、かつ負極リードは他方の面に折り返されてお
り、前記２個以上のシート形電池は一方のシート形電池
の前記正極リードと前記一方のシート形電池に積層され
た他方のシート形電池の前記負極リードが重なるように
積層されていることを特徴とするものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るシート形電池
（例えば、シート形ポリマー電解質二次電池）の組電池
の一例を図１〜３を参照して説明する。図１は本発明に
係るシート形電池の組電池の一例を示す斜視図、図２は
図１の組電池を構成するシート形電池の一例を示す断面
図、図３は図１の組電池の組立途中の状態を説明するた
めの斜視図。

【０００８】図１に示すように、この組電池は、３つの
シート形電池の積層物から構成される。第１のシート形
電池１ａ、第２のシート形電池１ｂ及び第３のシート形
電池１ｃは、互いに直列に接続されている。

【０００９】まず、各シート形電池について図２を参照
して説明する。各電池の発電要素は、活物質を含む正極
層２が網状集電体３の両面に担持された構造を有する正
極４及び負極層５が網状集電体６の両面に担持された構
造を有する負極７を備える。固体電解質層８は、前記正
極４と前記負極７の間に介在されている。前記正極４の
集電体３は、この集電体と同じ材料から形成された帯状
の正極端子９を有する。図示しない帯状正極リードは、
前記正極端子９の先端に接続されている。この負極集電
体６と同じ材料から形成された帯状の負極端子１０は、
前記集電体６に前記正極端子９と対向しないように配置
されている。帯状負極リード１１は、前記負極端子１０
に接続されている。このような構成の発電要素は、内面
に熱融着性樹脂フィルムが配された多層フィルム１２
（外装材）で被覆されている。前記正極リード及び前記
負極リード１１は、前記フィルム１２の開口縁部から延
出されている。前記フィルム１２の３つの開口縁部は、
互いに対向する熱融着性樹脂フィルムを熱融着させるこ
とで封止されている。前記正極リード及び前記負極リー
ド１１が固定された熱融着部の厚さは、積層電極（前記
正極４，前記負極７及び前記電解質層８からなる）が存
在する部分（電池厚さ）に比べて薄くなっている。ま
た、長手方向に沿う２つの熱融着部は、前記電池の上面
に折り返されている。

【００１０】次いで、３つのシート形電池の接続方法に
ついて図３を参照して説明する。第１のシート形電池１
ａは、前記正極リード１３が上面に折り返され、かつ前
記負極リード１１が下面に折り返されている。この第１
のシート形電池１ａの正極リード１３は外部正極端子を
兼ねる。第２のシート形電池１ｂは、前記第１のシート
形電池１ａと上下面を逆さにした状態で前記正極リード
１３が上面に折り返され、かつ前記負極リード１１が下
面に折り返されている。第３のシート形電池１ｃは、前
記第１のシート形電池１ａと同様な方法で正負極リード
１３，１１が折り返されている。前記第１〜第３のシー
ト形電池１ａ〜１ｃにおいて、折り返された正負極リー
ドが存在する箇所の厚さは電池厚さと等しいか、もしく
は薄い。前記第１〜第３のシート形電池１ａ〜１ｃは、
前記第１のシート形電池１ａの折り返された負極リード
１１に前記第２のシート形電池１ｂの折り返された正極
リード１３が重なり、かつ前記第２のシート形電池１ｂ
の折り返された負極リード１１に前記第３のシート形電
池１ｃの折り返された正極リード１３が重なるように積
層されている。重なり合った正負極リード１３，１１
は、正極リード１３の折曲部とこの折曲部と接する負極
リード１１の折曲部とを例えば溶接等によって接着する
ことにより固定されている。前記第３のシート形電池１
ｃの負極リード１１には、前述した図１に示すように、
帯状の外部負極端子１４が接続されている。前記外部負
極端子１４は、前記第３のシート形電池１ｃの下面から
引き回され、先端が前記第１のシート形電池１ａの上面
に配置されている。絶縁シート１５は、前記第１〜３の
シート形電池の側面（正負極リードが延出している側
面）と前記外部負極端子１４の間に配置されている。こ
のように絶縁シート１５を配置することによって、外部
負極端子１４と各シート形電池の正負極リードとの短絡
が防止される。

【００１１】前記外装材は、シール面に熱融着性樹脂が
配され、中間にアルミニウム（Ａｌ）のような金属薄膜
を介在させた多層フィルムからなることが好ましい。具
体的には、シール面側から外面に向けて積層した酸変性
ポリエチレン（ＰＥ）／ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）／Ａｌ箔／ＰＥＴの多層フィルム；酸変性Ｐ
Ｅ／ナイロン／Ａｌ箔／ＰＥＴの多層フィルム；アイオ
ノマー／Ｎｉ箔／ＰＥ／ＰＥＴの多層フィルム；エチレ
ンビニルアセテート（ＥＶＡ）／ＰＥ／Ａｌ箔／ＰＥＴ
の多層フィルム；アイオノマー／ＰＥＴ／Ａｌ箔／ＰＥ
Ｔの多層フィルム等を用いることができる。ここで、シ
ール面側の酸変性ＰＥ、アイオノマー、ＥＶＡ以外のフ
ィルムは防湿性、耐通気性、耐薬品性を担っている。

【００１２】前記絶縁シートは、例えば、ＰＥＴ、ポリ
フェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド、ポリ
エステル、ガラスクロス、紙等から形成することができ
る。前記シート形電池の正極、負極及び電解質層として
は、例えば、以下に説明するものを用いることができ
る。

【００１３】（正極）この正極は、正極活物質、非水電
解液及びこの電解液を保持するためのポリマーを含む正
極層が集電体に担持されたものから形成される。

【００１４】前記正極活物質としては、種々の酸化物
（例えばＬｉＭｎ₂ Ｏ₄ などのリチウムマンガン複合酸
化物、二酸化マンガン、例えばＬｉＮｉＯ₂ などのリチ
ウム含有ニッケル酸化物、例えばＬｉＣｏＯ₂ などのリ
チウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバ
ルト酸化物、リチウムを含む非晶質五酸化バナジウムな
ど）や、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二
硫化モリブテンなど）等を挙げることができる。中で
も、リチウムマンガン複合酸化物、リチウム含有コバル
ト酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物を用いるのが好
ましい。

【００１５】前記非水電解液は、非水溶媒に電解質を溶
解することにより調製される。前記非水溶媒としては、
エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネー
ト（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチル
カーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチ
ロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリ
ル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプ
ロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨ
Ｆ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることが
できる。前記非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上
混合して使用しても良い。

【００１６】前記電解質としては、例えば、過塩素酸リ
チウム（ＬｉＣｌＯ₄ ）、六フッ化リン酸リチウム（Ｌ
ｉＰＦ₆ ）、ホウ四フッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄ ）、六
フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ₆ ）、トリフルオロメ
タンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ ＳＯ₃ ）、ビスト
リフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ
（ＣＦ₃ ＳＯ₃ ）₂ ］等のリチウム塩を挙げることがで
きる。

【００１７】前記電解質の前記非水溶媒に対する溶解量
は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／ｌとすることが望ま
しい。前記非水電解液を保持するためのポリマーとして
は、例えば、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリプロ
ピレンオキサイド誘導体、前記誘導体を含むポリマー、
ビニリデンフロライド（ＶｄＦ）とヘキサフルオロプロ
ピレン（ＨＦＰ）との共重合体等を用いることができ
る。前記ＨＦＰの共重合割合は、前記共重合体の合成方
法にも依存するが、通常、最大で２０重量％前後であ
る。

【００１８】前記正極の集電体及び端子は、例えば、ア
ルミニウム製エキスパンドメタル、アルミニウム製メッ
シュ、アルミニウム製パンチドメタル等から形成するこ
とができる。

【００１９】前記正極リードは、例えば、アルミニウ
ム、ニッケル等から形成することができる。前記正極
は、導電性を向上する観点から導電性材料を含んでいて
もよい。前記導電性材料としては、例えば、人造黒鉛、
カーボンブラック（例えばアセチレンブラックなど）、
ニッケル粉末等を挙げることができる。

【００２０】（負極）この負極は、負極活物質、非水電
解液及びこの電解液を保持するためのポリマーを含む負
極層が集電体に担持されたものから形成される。

【００２１】前記負極活物質としては、リチウムイオン
を吸蔵放出する炭素質材料を挙げることができる。かか
る炭素質材料としては、例えば、有機高分子化合物（例
えば、フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロ
ース等）を焼成することにより得られるもの、コークス
や、メソフェーズピッチを焼成することにより得られる
もの、人造グラファイト、天然グラファイト等に代表さ
れる炭素質材料を挙げることができる。中でも、５００
℃〜３０００℃の温度で、常圧または減圧下にて前記メ
ソフェーズピッチを焼成して得られる炭素質材料を用い
るのが好ましい。

【００２２】前記非水電解液及び前記ポリマーとして
は、前述した正極で説明したものと同様なものが用いら
れる。前記負極の集電体及び端子は、例えば、銅製エキ
スパンドメタル、銅製メッシュ、銅製パンチドメタル等
から形成することができる。

【００２３】前記負極リード及び前記外部負極端子は、
例えば、銅、ニッケル等から形成することができる。な
お、前記負極は、人造グラファイト、天然グラファイ
ト、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェ
ンブラック、ニッケル粉末、ポリフェニレン誘導体等の
導電性材料、オレフィン系ポリマーや炭素繊維等のフィ
ラーを含むことを許容する。

【００２４】（固体ポリマー電解質層）この電解質層
は、非水電解液及びこの電解液を保持するためのポリマ
ーを含む。

【００２５】前記非水電解液及び前記ポリマーとして
は、前述した正極で説明したものと同様なものが用いら
れる。前記電解質層は、強度を更に向上させる観点か
ら、酸化硅素粉末のような無機フィラーを添加しても良
い。

【００２６】次いで、本発明に係るシート形電池（例え
ば、シート形ポリマー電解質二次電池）の組電池の二つ
目の例を図４〜６を参照して説明する。図４は本発明に
係るシート形電池の組電池の二つ目の例を示す斜視図、
図５は図４の組電池を構成するシート形電池の一例を示
す断面図、図６は図４の組電池の組立途中の状態を説明
するための斜視図。

【００２７】図４に示すように、この組電池は、３つの
シート形電池の積層物から構成される。第１のシート形
電池２１ａ、第２のシート形電池２１ｂ及び第３のシー
ト形電池２１ｃは、直列に接続されている。

【００２８】まず、各シート形電池について図５を参照
して説明する。各電池の発電要素は、活物質を含む正極
層２２が網状集電体２３の両面に担持された構造を有す
る正極２４及び負極層２５が網状集電体２６の両面に担
持された構造を有する負極２７を備える。固体電解質層
２８は、前記正極２４と前記負極２７の間に介在されて
いる。正極集電体２３と同じ材料から形成された帯状の
正極端子２９は、前記正極集電体２３の右側端部に形成
されている。帯状正極リード３０は、前記正極端子２９
の先端に接続されている。負極集電体２６と同じ材料か
ら形成された帯状の負極端子３１は、前記負極集電体２
６の左側端部に形成されている。帯状負極リード３２
は、前記負極端子３１に接続されている。このような構
成の発電要素は、内面に熱融着性樹脂フィルムが配され
た多層フィルム３３（外装材）で被覆されている。前記
正極リード３０は、前記フィルム３３の右側の開口縁部
から延出されている。一方、前記負極リード３１は、前
記フィルム３３の左側の開口縁部から延出されている。
４つの開口縁部は、互いに対向する熱融着性樹脂フィル
ムを熱融着させることで封止されている。前記正極リー
ド３０が固定された熱融着部及び前記負極リード３２が
固定された熱融着部の厚さは、積層電極（前記正極２
４，前記負極２７及び前記電解質層２８からなる）が存
在する箇所の厚さ（電池厚さ）に比べて薄い。また、長
手方向に沿う２つの熱融着部は、前記電池の上面に折り
返されている。

【００２９】次いで、３つのシート形電池の接続方法に
ついて図６を参照して説明する。第１のシート形電池２
１ａは、前記正極リード３０が上面に折り返され、かつ
前記負極リード３２が下面に折り返されている。前記第
１のシート形電池２１ａの前記正極リード３０は、外部
正極端子を兼ねる。第２のシート形電池２１ｂは、正負
極リード３０，３２の向きが前記第１のシート形電池２
１ａと逆で、その状態で前記正極リード３０が上面に折
り返され、かつ前記負極リード３２が下面に折り返され
ている。第３のシート形電池２１ｃは、前記第１のシー
ト形電池２１ａと同様な方法で正負極リード３０，３２
が折り返されている。前記第１〜第３のシート形二次電
池２１ａ〜２１ｃにおいて、折り返された正負極リード
が存在する部分の厚さは、電池厚さと同等か、もしくは
それ以下である。正負極リード前記第１〜第３のシート
形二次電池２１ａ〜２１ｃは、前記第１のシート形電池
２１ａの折り返された負極リード３２と前記第２のシー
ト形電池２１ｂの折り返された正極リード３０とが重な
り、かつ前記第２のシート形電池２１ｂの折り返された
負極リード３２と前記第３のシート形電池２１ｃの折り
返された正極リード３０とが重なるように積層されてい
る。重なり合った正負極リード３０，３２は、正極リー
ド３０の折曲部とこの折曲部と接する負極リード３２の
折曲部とを例えば溶接などによって接着することにより
固定されている。前記第３のシート形電池２１ｃの負極
リード３２には、前述した図４に示すように、帯状の外
部負極端子３４が接続されている。前記外部負極端子３
４は、前記第３のシート形電池２１ｃの下面から引き回
され、先端が前記第１のシート形電池２１ａの上面に配
置されている。絶縁シート３５は、前記第１〜３のシー
ト形電池の側面（リードが延出している側面）と前記外
部負極端子３４の間に配置されている。このように絶縁
シートを配置することによって、外部負極端子３４と各
シート形電池の正負極リードとの短絡が防止される。

【００３０】前記外装材、前記絶縁シート、前記正極、
前記負極及び前記電解質としては、前述したのと同様な
ものを用いることができる。以上詳述したように本発明
に係る組電池は、シート状の発電要素が外装材内に正負
極リードが外部に延出するように収納されている構造を
有するシート形電池を２個以上直列接続してなる組電池
であって、前記各シート形電池の前記正極リードは一方
の面に折り返され、かつ前記負極リードは他方の面に折
り返されており、前記２個以上のシート形電池は一方の
シート形電池の前記正極リードと前記一方のシート形電
池に積層された他方のシート形電池の前記負極リードが
重なるように積層されていることを特徴とするものであ
る。このような組電池によれば、各シート形電池間に正
負極リードが存在し、かつ正負極リードの接着をシート
形電池が積層された部分から離れた箇所ではなく、この
積層部の側面において行うことができる。その結果、前
記組電池は、リードの接続に必要な空間を低減すること
ができるため、体積エネルギー密度を向上することがで
きる。

【００３１】また、前記各シート形電池において、前記
折り返された正負極リードが配置される部分の厚さを電
池厚さ（前記シート状の発電要素が存在する箇所の厚
さ）に比べて薄くすることによって、正負極リードが折
り返された際に、リードの厚さ分電池の厚さが増加する
のを抑えることができ、体積エネルギー密度がより向上
された組電池を提供することができる。

【００３２】なお、前述した２つの組電池においては、
第１のシート形電池の上面に正負極外部端子を配置する
例を説明したが、前記第３のシート形電池の負極リード
に外部負極リードを接続せず、第１のシート形電池の上
面に折り返された正極リードを外部正極端子とし、第３
のシート形電池の下面に折り返された負極リードを外部
負極端子とする構成にしても良い。また、このように上
面に外部正極端子を配置し、かつ下面に外部負極端子を
配置する構成にする場合、絶縁シートはなくても良い。

【００３３】

【実施例】以下、本発明に係わる実施例を図面を参照し
て詳細に説明する。（実施例１）＜正極の作製＞まず、活物質として組成式がＬｉＭｎ₂
Ｏ₄ で表されるリチウムマンガン複合酸化物と、カーボ
ンブラックと、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロ
プロピレン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体粉末と、可塑
剤としてフタル酸ジブチル（ＤＢＰ）をアセトン中で混
合し、ペーストを調製した。得られたペーストをポリエ
チレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に
塗布し、シート化し、非水電解液未含浸の正極シートを
作製した。アルミニウム製エキスパンドメタルからな
り、正極端子部を有する集電体の両面に、得られた正極
シートを熱ロールで加熱圧着することにより非水電解液
未含浸の正極を作製した。

【００３４】＜負極の作製＞活物質としてメソフェーズ
ピッチ炭素繊維と、ビニリデンフロライド−ヘキサフル
オロプロピレン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体粉末と、
可塑剤｛フタル酸ジブチル（ＤＢＰ）｝とをアセトン中
で混合し、ペーストを調製した。得られたペーストをポ
リエチレンテレフタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）
上に塗布し、シート化し、電解液未含浸の負極シートを
作製した。銅製エキスパンドメタルからなり、負極端子
部を有する集電体の両面に、得られた負極シートを熱ロ
ールで加熱圧着することにより電解液未含浸の負極を作
製した。

【００３５】＜固体ポリマー電解層の作製＞酸化硅素粉
末と、ビニリデンフロライド−ヘキサフルオロプロピレ
ン（ＶｄＦ−ＨＦＰ）の共重合体粉末と、可塑剤｛フタ
ル酸ジブチル（ＤＢＰ）｝とをアセトン中で混合し、ペ
ースト状にした。得られたペーストをポリエチレンテレ
フタレートフィルム（ＰＥＴフィルム）上に塗布し、シ
ート化し、電解液未含浸の電解質層を作製した。

【００３６】＜非水電解液の調製＞エチレンカーボネー
ト（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が混合さ
れた非水溶媒に電解質としてのＬｉＰＦ₆ を溶解させて
非水電解液を調製した。

【００３７】＜電池の組立＞前記正極を２枚と、前記負
極を１枚と、前記電解質層とを２枚用意した。前記正極
と前記負極とをその間に前記電解質層を介在させながら
交互に積層し、これらを加熱した剛性ロールにて加熱圧
着し、積層物を作製した。このような積層物を５つ作製
した。各積層物をメタノール中に浸漬し、前記積層物中
のＤＢＰをメタノールによって抽出し、除去した。これ
を乾燥し、積層電極を作製した。前記積層電極から延出
された１０本の正極端子部を１つに束ね、これらに正極
リードとして厚さが５０μｍで、幅が８ｍｍで、長さが
１５ｍｍの帯状アルミニウム箔を溶接した。また、前記
積層電極から延出された５本の負極端子部を１つに束
ね、これらに負極リードとして厚さが５０μｍで、幅が
８ｍｍで、長さが１５ｍｍの帯状銅箔を溶接した。

【００３８】次に、外装材としてＰＥＴ層、アルミニウ
ム箔層及びアイオノマー樹脂層がこの順番に積層された
複合フィルムを用意した。前記フィルムを前記アイオノ
マー樹脂層が内側に位置するように縦に二つ折りにし、
長手方向に沿う両端部を幅５ｍｍで熱融着することによ
り袋を形成した。この熱融着の際、一方の端部の１箇所
を熱融着させず、電解液の注液口を形成した。

【００３９】次いで、得られた袋内に前記積層電極を前
記正極リード及び前記負極リードの端部が外部に突出す
るように収納した。次いで、リードが延出された開口部
を加熱融着時の影響が積層電極に表れないように積層電
極寸法と加熱融着部分のマージンを持たせるようにして
融着幅５ｍｍで加熱融着した。注液口として形成した非
熱融着領域から前記非水電解液を注液し、前記積層電極
に含浸させた。次いで、前記非熱融着領域を融着幅５ｍ
ｍで加熱融着し、長手方向に沿う２つの融着部を上面に
折り曲げることにより、厚さが３．１ｍｍで、正負極リ
ードが延出された熱融着部の厚さが０．３ｍｍで、リー
ド部分を除く外径寸法が３６×１３４ｍｍのシート形ポ
リマー電解質二次電池を３個製造した。＜組電池の作製＞まず、１枚目のシート形ポリマー電解
質二次電池の正極リードを上面に折り曲げると共に、負
極リードを下面に折り曲げた。２枚目のシート形ポリマ
ー電解質二次電池の上下面を反転させ、正極リードを上
面に折り曲げ、負極リードを下面に折り曲げた。２枚目
の二次電池の上に１枚目の二次電池を２枚目の二次電池
の正極リードが１枚目の二次電池の負極リードと重なる
ように積層した。この正極リードの折曲部と負極リード
の折曲部とを超音波溶接機で接続した。３枚目のシート
形ポリマー電解質二次電池の正負極リードは、１枚目の
二次電池と同様に折り曲げた。得られた積層物を３枚目
の二次電池の上に、２枚目の二次電池の負極リードが３
枚目の二次電池の正極リードと重なるように積層した。
この正極リードの折曲部と負極リードの折曲部とを超音
波溶接機で接続し、前述した図３に示すような構造を有
し、３枚の二次電池が直列に接続されたものからなる積
層物を得た。

【００４０】３枚目の二次電池の負極リードに外部負極
端子として厚さが５０μｍで、幅が８ｍｍで、長さが２
５ｍｍの帯状銅箔を超音波溶接によって接続した。一
方、前記積層物の正負極リードが延出している側面に厚
さが５０μｍで、幅が７ｍｍで、長さが３６ｍｍの絶縁
テープ（日東電工株式会社製で、商品名がＰＰＳ粘着テ
ープＮｏ．３２０Ａ）を貼り付けた。前記外部負極端子
を前記積層物の絶縁テープが貼り付けられた側面と接す
るように折り曲げ、先端を前記積層物の上面に配置し、
前述した図１に示す構造を有し、厚さが９．３ｍｍで、
寸法が３６ｍｍ×１３４．２ｍｍである組電池を製造し
た。（比較例１）実施例１と同様なシート形ポリマー電解質
二次電池を３つ用意した。各二次電池の正負極リードを
折り畳まずに、図７に示すように積層し、直列に接続し
た。１枚目の二次電池４１ａの負極リード４３の先端と
２枚目の二次電池４１ｂの正極リード４２の先端とを超
音波溶接によって接続した。また、前記２枚目の二次電
池４１ｂの負極リード４３の先端と前記３枚目の二次電
池４１ｃの正極リード４２の先端とを超音波溶接によっ
て接続した。さらに、外側の２枚の接続されていない端
子（１枚目の二次電池４１ａの正極リード４２及び３枚
目の二次電池４１ｃの負極リード４３）に、直列に接続
された端子と接することによる短絡を防止する目的で、
前記１枚目の二次電池４１ａの正極リード４２の裏面及
び前記３枚目の二次電池４１ｃの負極リード４３の表面
に実施例１と同様な種類の絶縁テープを貼り付け、厚さ
が９．３ｍｍで、リード接続部を含む寸法が３６ｍｍ×
１４４ｍｍである組電池を製造した。

【００４１】得られた実施例１及び比較例１の組電池の
占有体積を算出し、得られた体積値を基に、それぞれの
組電池を収納することができる最小形状のパックケース
を作製した。実施例１の組電池が収納されるパックケー
スの容積は４４．２ｃｍ³ であった。これに対し、比較
例１の組電池が収納されるパックケースの容積は４８．
２ｃｍ³ と約９％大きかった。また、実施例１の組電池
を構成する各シート形電池は、折り返された正負極リー
ドが配置される個所の厚さが電池厚さに比べて薄く、前
記組電池は正負極リードが折り返されることによって生
じる電池厚さの増加を回避できた。従って、実施例１の
組電池は、比較例１の組電池に比較して専有体積を低減
することができ、体積エネルギー密度を向上することが
できる。（実施例２）実施例１と同様な正極を２枚と、実施例１
と同様な負極を１枚と、実施例１と同様な電解質層とを
２枚用意した。前記正極と前記負極とをその間に前記電
解質層を介在させながら交互に積層し、これらを加熱し
た剛性ロールにて加熱圧着し、積層物を作製した。な
お、得られた積層物において、正極端子が延出されてい
る側面と負極端子が延出されている側面は対向してい
る。このような積層物を５つ作製した。各積層物をメタ
ノール中に浸漬し、前記積層物中のＤＢＰをメタノール
によって抽出し、除去した。これを乾燥し、積層電極を
作製した。前記積層電極から延出された１０本の正極端
子部を１つに束ね、これらに正極リードとして厚さが５
０μｍで、幅が８ｍｍで、長さが１５ｍｍの帯状アルミ
ニウム箔を溶接した。また、前記積層電極から延出され
た５本の負極端子部を１つに束ね、これらに負極リード
として厚さが５０μｍで、幅が８ｍｍで、長さが１５ｍ
ｍの帯状銅箔を溶接した。

【００４２】次に、外装材として実施例１と同様な複合
フィルムを２枚用意した。前記２枚のフィルムを互いの
アイオノマー樹脂層が対向するように重ねた。長手方向
に沿う両端部を融着幅５ｍｍで熱融着することによりチ
ューブを形成した。この熱融着の際、一方の端部の１箇
所を熱融着させず、電解液の注液口を形成した。

【００４３】次いで、得られたチューブ内に前記積層電
極を前記正極リードが一方の開口部から延出し、かつ前
記負極リードが他方の開口部から延出するように収納し
た。次いで、リードが延出されている開口部を加熱融着
時の影響が積層電極に表れないように積層電極寸法と加
熱融着部分のマージンを持たせるようにして融着幅５ｍ
ｍでそれぞれ加熱融着した。注液口として形成した非熱
融着領域から前記非水電解液を注液し、前記積層電極に
含浸させた。次いで、前記非熱融着領域を融着幅５ｍｍ
で加熱融着し、長手方向に沿う２つの融着部を上面に折
り曲げることにより、厚さが３．１ｍｍで、正極リード
が延出している熱融着部及び負極リードが延出している
熱融着部の厚さが０．３ｍｍで、リード部分を除く外径
寸法が３６×１３４ｍｍのシート形ポリマー電解質二次
電池を３個製造した。＜組電池の作製＞まず、１枚目のシート形ポリマー電解
質二次電池の正極リードを上面に折り曲げると共に、負
極リードを下面に折り曲げた。２枚目及び３枚目のシー
ト形ポリマー電解質二次電池の正負極リードも１枚目の
場合と同様にして折り曲げた。２枚目の二次電池の上に
１枚目の二次電池を２枚目の二次電池の正極リードが１
枚目の二次電池の負極リードと重なるように積層した。
前記正極リードの折曲部及びこの折曲部と接触している
前記負極の折曲部とを超音波抵抗溶接によって接続し
た。得られた積層物を前記３枚目の二次電池の上に前記
２枚目の二次電池の負極リードが前記３枚目の二次電池
の正極リードと重なるように積層した。前記正極リード
の折曲部及びこの折曲部と接触している前記負極の折曲
部とを超音波抵抗溶接によって接続し、前述した図６に
示すような構造を有し、３枚の二次電池が直列に接続さ
れたものからなる積層物を得た。

【００４４】３枚目の二次電池の負極リードに外部負極
端子として厚さが５０μｍで、幅が８ｍｍで、長さが１
５０ｍｍの帯状銅箔を超音波溶接によって接続した。一
方、前記積層物の側面のうち、１枚目の二次電池の正極
リードが延出されている側面に実施例１と同様な絶縁テ
ープを貼り付けた。前記外部負極端子を前記積層物の絶
縁テープが貼り付けられた側面と接するように折り曲
げ、先端を前記積層物の上面に配置し、前述した図４に
示す構造を有し、厚さが９．４ｍｍで、寸法が３６ｍｍ
×１３４．２ｍｍである組電池を製造した。（比較例２）実施例２と同様なシート形ポリマー電解質
二次電池を３つ用意した。各二次電池の正負極リードを
折り畳まずに、図８に示すように積層し、直列に接続し
た。まず、１枚目の二次電池４４ａの下方に２枚目の二
次電池４４ｂを前記１枚目の二次電池４４ａの負極リー
ド４６と前記２枚目の二次電池４４ｂの正極リード４５
が対向するように配置し、前記１枚目の二次電池４４ａ
の負極リード４６の先端と前記２枚目の二次電池４４ｂ
の正極リード４５の先端を超音波溶接によって接続し
た。前記２枚目の二次電池４４ｂの下方に３枚目の二次
電池４４ｃを前記２枚目の二次電池４４ｂの負極リード
４６と前記３枚目の二次電池４４ｃの正極リード４５が
対向するように配置し、前記２枚目の二次電池４４ｂの
負極リード４６の先端と前記３枚目の二次電池４４ｃの
正極リード４５の先端を超音波溶接によって接続した。
さらに、外側の２枚の接続されていない端子（１枚目の
二次電池４４ａの正極リード４５及び３枚目の二次電池
４４ｃの負極リード４６）に、直列に接続された端子が
接することによる短絡を防止する目的で、前記１枚目の
二次電池４４ａの正極リード４５の裏面及び前記３枚目
の二次電池４４ｃの負極リード４６の表面に実施例１と
同様な種類の絶縁テープを貼り付け、厚さが９．３ｍｍ
で、リード接続部を含む寸法が３６ｍｍ×１５４ｍｍで
ある組電池を製造した。

【００４５】得られた実施例２及び比較例２の組電池の
占有体積を算出し、得られた体積値を基に、それぞれの
組電池を収納することができる最小形状のパックケース
を作製した。実施例２の組電池が収納されるパックケー
スの容積は４５．４ｃｍ³ であった。これに対し、比較
例２の組電池が収納されるパックケースの容積は５１．
６ｃｍ³ と実施例１に比べて約１４％大きかった。ま
た、実施例２の組電池を構成する各シート形電池は、折
り返された正負極リードが配置される個所の厚さが電池
厚さに比べて薄く、前記組電池は正負極リードが折り返
されることによって生じる電池厚さの増加を抑制でき
た。従って、実施例２の組電池は、比較例２の組電池に
比較して専有体積を低減することができ、体積エネルギ
ー密度を向上することができる。

【００４６】なお、前述した実施例においては、シート
形ポリマー電解質二次電池に適用した例を説明したが、
シート形の二次電池（例えば、リチウムイオン二次電
池、ニッケル水素二次電池、ニッケルカドミウム二次電
池）や、一次電池に同様に適用することができる。

【００４７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、複
数のシート形電池が直列に接続された組電池であって、
容積効率が向上された組電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るシート形電池の組電池の一例を示
す斜視図。

【図２】図１の組電池を構成するシート形電池の一例を
示す断面図。

【図３】図１の組電池の組立途中の状態を説明するため
の斜視図。

【図４】本発明に係るシート形電池の組電池の二つ目の
例を示す斜視図。

【図５】図４の組電池を構成するシート形電池の一例を
示す断面図。

【図６】図４の組電池の組立途中の状態を説明するため
の斜視図。

【図７】比較例１の組電池を示す斜視図。

【図８】比較例２の組電池を示す斜視図。

【符号の説明】

１ａ…シート形ポリマー電解質二次電池、１ｂ…シート形ポリマー電解質二次電池、１ｃ…シート形ポリマー電解質二次電池、１３…正極リード、１４…負極リード、１５…絶縁シート。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｈ０１Ｍ 10/40 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シート形電池を２個以上直列接続してな
る組電池であって、前記各シート形電池の正極リードは一方の面に折り返さ
れ、かつ負極リードは他方の面に折り返されており、前
記２個以上のシート形電池は一方のシート形電池の前記
正極リードと前記一方のシート形電池に積層された他方
のシート形電池の前記負極リードが重なるように積層さ
れていることを特徴とする組電池。
【請求項２】前記各シート形電池は、前記折り返され
た正負極リードが配置される部分の厚さが電池厚さに比
べて薄いことを特徴とする請求項１記載の組電池。