WO2012026443A1

WO2012026443A1 - 積層型電池

Info

Publication number: WO2012026443A1
Application number: PCT/JP2011/068922
Authority: WO
Inventors: 末次金井; 和弘藤川
Original assignee: 日立マクセルエナジー株式会社
Priority date: 2010-08-26
Filing date: 2011-08-23
Publication date: 2012-03-01
Also published as: US20130157110A1; JP5618706B2; EP2610945A1; EP2610945A4; KR20130041271A; CN103069615B; US9017856B2; CN103069615A; JP2012048989A; EP2610945B1; KR101318824B1

Abstract

積層型電池において、衝撃が加わって電極の接続部が破断した場合でも、その破断部分で短絡が発生するのを防止可能な構成を得る。積層型電池は、負極（４６）と正極（４１）とを備える。負極（４６）は、負極本体部（５０）と負極リード（５２）とを有する。一方、正極（４１）は、正極本体部（４５）と正極リード（５１）とを有する。負極（４６）及び正極（４１）は、平面視で負極リード（５２）及び正極リード（５１）が異なる方向に延びるように、負極本体部（５０）及び正極本体部（４５）が厚み方向に積層される。正極リード（５１）は、正極缶に固定される。正極リード（５１）には、負極（４６）及び正極（４１）を重ね合わせた状態で、平面視で負極本体部（５０）の外方の位置に、負極（４６）及び正極（４１）に衝撃が加わった際に破断する破断箇所（Ｘ）が設けられる。

Description

積層型電池

　本発明は、第１の電極と第２の電極とが積層された積層型電池に関する。

　従来より、第１の電極と第２の電極とが積層された積層型電池が知られている。このような積層型電池では、例えば特開２００９－１８１８９８号公報に開示されるように、正極板と負極板とが交互に積層されている。また、積層型電池は、正極板及び負極板からそれぞれ突出する集電タブによって電池外部と接続されている。さらに、前記特開２００９－１８１８９８号公報に開示されるように、上述のような積層型電池では、正極板と負極板との間にセパレータと呼ばれる絶縁材が配置されている。上述の積層型電池では、このセパレータによって、正極板と負極板との間の短絡の発生が防止される。

　ところで、上述のように、複数の電極が積層された積層型電池の場合には、落下等の衝撃が加わると、電極の重さの影響を受けて集電タブ（接続部）に大きな力が加わる。そのため、接続部で破断が生じる可能性が高い。接続部が破断すると、その破断部分が他の電極に接触して短絡を生じる可能性がある。

　本発明の目的は、積層型電池において、衝撃が加わって電極の接続部が破断した場合でも、該接続部の破断部分での短絡発生を防止する構成を得ることにある。

　本発明の一実施形態にかかる積層型電池は、平板状の第１の電極と、該第１の電極とは極性が異なる平板状の第２の電極とを備え、前記第１及び第２の電極は、それぞれ、本体部と、平面視で該本体部から外方へ延びる接続部とを有し、該接続部が異なる方向に延びるように前記第１及び第２の電極の本体部同士が厚み方向に積層されていて、前記第１の電極の接続部は、固定部材に固定されており、前記第１の電極の接続部には、前記第１及び第２の電極を重ね合わせた状態で、平面視で該第２の電極の本体部外方の位置に、該第１及び第２の電極に衝撃が加わった際に破断する破断部が設けられている（第１の構成）。

　以上の構成において、第１及び第２の電極に対して衝撃が加わって、該第１の電極の接続部が破断部で破断した場合でも、破断した部分が第２の電極に接触して短絡を生じるのを防止できる。すなわち、前記第１の電極は、その接続部の破断部が平面視で前記第２の電極よりも外方に位置するように設けられているため、接続部が該破断部で破断した場合でも、その破断部分が第２の電極に接触するのを防止できる。

　前記第１の構成において、前記破断部は、前記第１の電極の接続部における本体部との接続部分のうち、最も幅の狭い部分であるのが好ましい（第２の構成）。これにより、第１の電極の接続部における本体部との接続部分において、破断部の断面が最も小さくなる。よって、積層型電池に衝撃が加わった場合に、接続部分を破断部で破断させることができる。

　前記第２の構成において、前記接続部分には、前記本体部から前記破断部に向かって徐々に幅が狭くなるようにＲ部が形成されているのが好ましい（第３の構成）。これにより、接続部における本体部との接続部分において、応力集中によって破断部以外の部分に大きな応力が発生して破断するのを防止できる。

　前記第１の構成において、前記破断部は、前記第１の電極の接続部に設けられた切り欠き部であるのが好ましい（第４の構成）。こうすることで、接続部を破断部でより確実に破断することができる。よって、破断した部分と第２の電極との間で短絡が発生するのをより確実に防止できる。

　前記第１から第４の構成のうちいずれか一つの構成において、前記第２の電極の本体部は、その外形が平面視で前記第１の電極の本体部の外形よりも大きくてもよい（第５の構成）。このような構成の場合にも、第１の電極の接続部における破断部を、平面視で第２の電極の本体部の外方に位置付けることにより、第１の電極の破断部分が第２の電極に接触するのを防止できる。すなわち、上述のように、第１の電極の接続部が破断した場合に破断部分が第２の電極と接触して短絡を生じやすいような構成においても、上述の第１から第４の構成を適用することにより、電極同士の間で短絡が発生するのを防止できる。

　前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、前記第１及び第２の電極を積層してなる積層体を収納するためのケース部材を備え、前記固定部材は、前記ケース部材であるのが好ましい（第６の構成）。また、前記第１から第５の構成のうちいずれか一つの構成において、前記第１及び第２の電極を積層してなる積層体を覆うためのシート部材を備え、前記第１及び第２の電極の接続部のうち少なくとも一方は、外部端子を介して前記固定部材に固定されているのが好ましい（第７の構成）。

　前記第１から第７の構成のうちいずれか一つの構成において、前記第１の電極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極材を有し、前記第２の電極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極材を有するのが好ましい（第８の構成）。

　このようなリチウムを用いた電池では、リチウムが析出しないように、通常、正極側の電極の外形よりも負極側の電極の外形を大きく形成する。このような構成の場合に、平面視で、正極側の電極の接続部における破断部分が負極側の電極の本体部の内方に位置していると、該正極側の電極の破断部分と負極側の電極との間で短絡が発生する。これに対し、上述の第１から第７の構成を適用することで、正極板の接続部が破断した場合でも、電池内での短絡発生を防止できる。

　本発明の一実施形態にかかる積層型電池によれば、第１の電極の接続部に、平面視で第２の電極の外方に位置するように、破断部を設けた。これにより、積層型電池に衝撃が加わって第１の電極の接続部が破断部で破断した場合でも、該破断部と第２の電極との間で短絡が発生するのを防止できる。

　また、前記破断部を、前記第１の電極の接続部における本体部との接続部分で最も幅の狭い部分にしたり、該接続部に設けた切り欠き部によって構成したりすることで、該破断部でより確実に破断させることができる。これにより、電池内部での短絡発生をより確実に防止できる。

図１は、本発明の実施形態１にかかる扁平形電池の概略構成を示す断面図である。図２は、扁平形電池内の電極体の構造を断面で拡大して示す部分拡大断面図である。図３は、正極と負極とを重ね合わせた状態の平面図である。図４は、セパレータによって覆われた正極の構成を示す平面図である。図５は、負極の構成を示す平面図である。図６は、正極と負極との位置関係を示す図である。図７は、実施形態２にかかるラミネート外装型電池の概略構成を示す斜視図である。図８は、図７におけるＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ線断面図である。図９は、正極と負極との位置関係を示す図である。

　以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。

　［実施形態１］
　（全体構成）
　図１は、本発明の実施形態１にかかる積層型電池としての扁平形電池１の概略構成を示す断面図である。この扁平形電池１は、有底円筒状の外装缶としての負極缶１０と、該負極缶１０の開口を覆う封口缶としての正極缶２０と、負極缶１０の外周側と正極缶２０の外周側との間に配置されるガスケット３０と、負極缶１０及び正極缶２０の間に形成される空間内に収納される電極体４０（積層体）とを備えている。したがって、扁平形電池１は、負極缶１０と正極缶２０とを合わせることによって、全体が扁平なコイン状となる。負極缶１０及び正極缶２０の間に形成される空間内には、電極体４０以外に、非水電解液（図示省略）も封入されている。

　負極缶１０は、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。負極缶１０は、円形状の底部１１と、その外周に該底部１１と連続して形成される円筒状の周壁部１２とを備えている。この周壁部１２は、縦断面視（図１に図示した状態）で、底部１１の外周端からほぼ垂直に延びるように設けられている。負極缶１０は、正極缶２０との間にガスケット３０を挟んだ状態で、周壁部１２の開口端側が内側に折り曲げられることで、該正極缶２０に対してかしめられている。なお、負極缶１０には、プレス成形によって折り曲げられた部分（例えば、底部１１と周壁部１２との間の部分など）に、それぞれ、曲面を有するＲ部分が形成されている。

　正極缶２０も、負極缶１０と同様、ステンレスなどの金属材料からなり、プレス成形によって有底円筒状に形成されている。正極缶２０は、負極缶１０の周壁部１２よりも外形が小さい円筒状の周壁部２２と、その一方の開口を塞ぐ円形状の平面部２１と、を有している。この周壁部２２も、負極缶１０と同様、縦断面視で、平面部２１に対してほぼ垂直に延びるように設けられている。周壁部２２には、平面部２１側の基端部２２ａに比べて径が段状に大きくなる拡径部２２ｂが形成されている。すなわち、周壁部２２には、基端部２２ａと拡径部２２ｂとの間に段部２２ｃが形成されている。図１に示すように、この段部２２ｃに対して、負極缶１０の周壁部１２の開口端側が折り曲げられてかしめられている。すなわち、負極缶１０は、その周壁部１２の開口端側が正極缶２０の段部２２ｃに嵌合されている。なお、この正極缶２０も、プレス成形によって折り曲げられている部分（例えば、平面部２１と周壁部２２との間の部分や、段部２２ｃなど）には、それぞれ、曲面を有するＲ部分が形成されている。

　ガスケット３０は、ポリプロピレン（ＰＰ）からなる。ガスケット３０は、負極缶１０の周壁部１２と正極缶２０の周壁部２２との間に挟みこまれるように、該正極缶２０の周壁部２２にモールド成形されている。なお、ガスケット３０の材料としては、ＰＰに限らず、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）にオレフィン系エラストマーを含有した樹脂組成物や、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＦＡ）、ポリアミド系樹脂などを用いてもよい。

　電極体４０は、図２にも示すように、袋状のセパレータ４４（図２のみに図示）内に収容された概略円板状の正極４１（第１の電極）と、概略円板状の負極４６（第２の電極）と、を厚み方向に交互に複数、積層してなる。これにより、電極体４０は、全体として概略円柱状の形状を有している。また、電極体４０は、両端面が負極になるように、複数の正極４１及び負極４６が積層されている。なお、図１では、電極体４０を断面図ではなく、側面図として示している。

　正極４１は、アルミニウム等の金属箔製の正極集電体４３と、正極活物質を含有していて、該正極集電体４３の両面に設けられる正極活物質層４２（正極材）とを有する。詳しくは、正極４１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤を、アルミニウム箔などからなる正極集電体４３上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。正極活物質は、上述の物質に限らない。

　負極４６は、銅等の金属箔製の負極集電体４８と、負極活物質を含有していて、該負極集電体４８の両面に設けられる負極活物質層４７（負極材）とを有する。詳しくは、負極４６は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤を、銅箔などからなる負極集電体４８上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。負極活物質は、上述の物質に限らない。

　なお、略円柱状の電極体４０の軸方向両端に位置する負極は、それぞれ、負極集電体４８，４８が電極体４０の軸方向端部に位置するように、負極集電体４８の一面側のみに負極活物質層４７を有している。すなわち、略円柱状の電極体４０は、その両端に負極集電体４８，４８が露出している。これらの負極集電体４８，４８のうち一方の負極集電体４８は、該電極体４０が負極缶１０と正極缶２０との間に配置された状態で、該負極缶１０の底部１１に当接する。他方の負極集電体４８は、絶縁シート４９を介して正極缶２０の平面部２１上に位置づけられる。

　セパレータ４４は、平面視で円形状に形成された袋状の部材であり、略円板状の正極４１を収納可能な大きさに形成されている。セパレータ４４は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜によって構成されている。このように、セパレータ４４を微多孔性薄膜によって構成することで、リチウムイオンが該セパレータ４４を透過することができる。なお、セパレータ４４は、一枚の長方形状の微多孔性薄膜のシート材によって正極４１を包み込んだ状態で、該シート材同士が重なっている部分を熱溶着等によって接着することにより形成される。

　正極４１の正極集電体４３には、平面視で該正極集電体４３の外方に向かって延びる導電性の正極リード５１が一体形成されている。この正極リード５１の正極集電体４３側も、セパレータ４４によって覆われている（図２～図４参照）。

　負極４６の負極集電体４８には、平面視で該負極集電体４８の外方に向かって延びる導電性の負極リード５２が一体形成されている（図１及び図５参照）。

　図１に示すように、正極４１及び負極４６は、各正極４１の正極リード５１が一側に位置し、且つ、各負極４６の負極リード５２が該正極リード５１とは反対側に位置するように、積層される。これらの正極４１及び負極４６の各構成等について、詳しくは後述する。

　上述のように複数の正極４１及び負極４６を厚み方向に積層した状態で、複数の正極リード５１は、厚み方向に重ね合わされた先端側が、超音波溶接等によって正極缶２０（固定部材、ケース部材）の平面部２１に接続される。これにより、複数の正極リード５１を介して複数の正極４１と正極缶２０の平面部２１とが電気的に接続される。一方、複数の負極リード５２も、先端側を厚み方向に重ね合わされた状態で超音波溶接等によって互いに接続される。これにより、複数の負極リード５２を介して複数の負極４６が互いに電気的に接続される。

　上述のような構成の電極体４０では、正極４１と負極缶１０との接触、または、負極４６と正極缶２０との接触が生じる可能性がある。これに対し、本実施形態では、負極缶１０の周壁部１２よりも内方に位置付けられる正極缶２０の周壁部２２の内面に上述のガスケット３０が設けられている。このガスケット３０によって、電極体４０と負極缶１０との短絡の発生、及び、電極体４０と正極缶２０との短絡の発生がそれぞれ防止される。

　（正極及び負極の構成）
　図３から図６に正極４１及び負極４６の構成を示す。図３は、負極４６上に、セパレータ４４で覆われた正極４１を重ね合わせた状態を示す上面図である。図４は、セパレータ４４によって覆われた正極４１の平面図であり、図５は負極４６の平面図である。また、図６は、負極４６と正極５１との配置関係を示す図である。

　図４に示すように、正極４１は、円盤の一部を切り欠いた形状の正極本体部４５（本体部）と、該正極本体部４５から外方に向かって延びる正極リード５１（接続部）とを備えている。正極本体部４５は、正極集電体４３上に正極活物質層４２が設けられたものである。この正極集電体４３に正極リード５１が一体形成されている。さらに、正極本体部４５及び正極リード５１の一部は、既述のとおり、セパレータ４４によって覆われている。

　正極リード５１における正極本体部４５との接続部分には、Ｒ部４３ａが形成されている。このＲ部４３ａを設けることによって、正極リード５１における正極本体部４５との接続部分の応力集中を緩和することができる。さらに、詳しくは後述するが、図６に示すように、正極４１のＲ部４３ａは、正極４１と負極４６とを重ね合わせた状態で、Ｒ部４３ａにおける正極リード５１側の端が平面視で負極４６の外方に位置するように、形成されている。

　図５に示すように、負極４６は、上述の正極４１と同様、円盤の一部を切り欠いた形状の負極本体部５０（本体部）と、該負極本体部５０から外方に向かって延びる負極リード５２（接続部）とを備えている。この負極本体部５０も、上述の正極本体部４５と同様、負極集電体４８上に負極活物質層４７が設けられたものである。負極リード５２は、負極集電体４８に一体形成されている。

　負極本体部５０は、上述のようにセパレータ４４によって覆われた状態の正極本体部４５とほぼ同じ大きさに形成されている。すなわち、負極本体部５０は、正極本体部４５よりも大きい外形を有している。なお、図５及び図６において、負極本体部５０と負極リード５２との間に記載されているラインは、負極集電体４８上に形成された負極活物質層４７の外周の一部である。同様に、図６において、正極本体部４５と正極リード５１との間に記載されているラインは、正極集電体４３上に形成された正極活物質層４２の外周の一部である。

　図３に示すように、正極４１及び負極４６は、正極リード５１と負極リード５２とが逆方向に延びるように、正極本体部４５及び負極本体部５０が厚み方向に積層されている。これにより、概略円柱状の電極体４０と、該電極体４０からそれぞれ逆方向に延びるリード群６１，６２とが形成される（図１～図３参照）。リード群６１，６２のうち、正極リード５１からなるリード群６１は、超音波溶接等によって、互いに接続されるとともに正極缶２０に接続される。一方、負極リード５２からなるリード群６２は、超音波溶接等によって互いに接続される。これにより、電極体４０は、負極４６同士が電気的に接続されるとともに、正極４１も正極リード５１を介して正極缶２０に電気的に接続される。

　上述の構成により、扁平形電池１内での正極４１と負極４６との間のリチウムイオンの移動によって、該扁平形電池１内で充放電を行うことができる。しかも、上述のように、平面視で負極本体部５０の外形を正極本体部４５の外形よりも大きくすることで、負極４６にリチウムイオンを吸収しやすくすることができる。これにより、負極４６上にリチウムが析出するのを防止することができ、リチウムの析出による正極４１と負極４６との短絡発生を防止できる。

　ところで、本実施形態のように正極４１の正極リード５１が正極缶２０に接続された構成において、落下等によって扁平形電池１全体に大きな衝撃が加わると、正極リード５１が大きな力を受けて破断する場合がある。このとき、上述のとおり、正極リード５１の正極本体部４５との接続部分にはＲ部分が設けられているため、該接続部分で最も応力が大きくなる部分は、幅が最も狭くなるＲ部分の正極リード５１側の端になる。

　ここで、上述のように、平面視で、負極本体部５０の外形が正極本体部４５の外形よりも大きい構成の場合、正極リード５１は負極本体部５０の内方から外方に向かって突出する。この構成において、前記接続部分で最も応力が大きい部分（Ｒ部４３ａの正極リード５１側の端）が平面視で負極本体部５０の内方に位置している場合、上述のような正極リード５１の破断が生じると、破断部分が負極４６に接触する可能性がある。すなわち、上述のとおり、正極４１はセパレータ４４によって覆われているが、正極リード５１が破断すると、その破断した部分がセパレータ４４を突き抜けて負極４６に接触し、該負極４６との間で短絡を生じる可能性がある。

　これに対し、本実施形態では、図６に示すように、正極４１と負極４６とを重ね合わせた状態で、正極リード５１の破断箇所Ｘ（破断部、正極リード５１の正極本体部４５との接続部分において幅が最も狭くなる部分）が平面視で負極本体部５０の外方に位置するように、正極４１のＲ部４３ａを形成する。なお、本実施形態の場合、破断箇所Ｘは、Ｒ部４３ａにおいて応力が最も大きくなる正極リード５１側の端、すなわち、Ｒ部４３ａの曲線から直線に変わる部分である。

　上述のように、正極リード５１の破断箇所Ｘを負極本体部５０の外方に位置付けることにより、該正極リード５１が破断箇所Ｘで破断した場合でも、その破断部分が負極４６に接触するのを防止できる。これにより、正極リード５１の破断によって、扁平形電池１の内部で短絡が生じるのを防止できる。

　（検証試験）
　上述のような構成を有する扁平形電池において、衝撃を加えた場合でも正極及び負極の間で短絡が発生しないことを検証試験によって確認した。以下でその検証試験の概要及び試験結果について説明する。

　検証試験では、上述のような構成を有する扁平形電池を、１．９ｍの高さから１０回、落下させた後、扁平形電池に発熱が生じたかどうかを確認した。この検証試験で用いる扁平形電池は、総重量が約３ｇで、正極集電体の直径が約１５ｍｍの電池である。また、扁平形電池の正極リードと正極本体部との間に形成されるＲ部の曲率半径は、Ｒ＝１．５ｍｍである。この曲率半径は、本検証試験で用いた扁平形電池において、破断箇所Ｘと負極とのクリアランスを最大限、確保できる曲率半径であり、且つ、正極リードをリード群として正極缶に溶接する際に該正極リードを容易に曲げ加工可能な曲率半径である。

　なお、この検証試験では、扁平形電池１をプラスチックタイル上に落下させる。このとき、扁平形電池１が受ける衝撃荷重は、約１７Ｎである。

　１００個以上の扁平形電池を用いて上述の検証試験を行ったが、いずれの扁平形電池でも温度が４０度以上になるような発熱は生じなかった。これらの扁平形電池を分解してみると、いずれも正極リードが破断していた。これらのことから、上述の構成の扁平形電池に衝撃を加えて正極リードが破断した場合でも、正極と負極との間で短絡が発生していないことが分かる。

　なお、比較のために、正極リードの破断箇所が平面視で負極本体部の内方に位置している構成についても、上述の検証試験と同様の試験を行った。このような構成の扁平形電池では、衝撃を加えた後に温度が４０度以上になる発熱が生じた。これにより、正極リードの破断箇所が平面視で負極本体部の内方に位置している構成では、扁平形電池が衝撃を受けた際に、電池内部で短絡が生じていることが分かる。この比較例において、正極リードと正極本体部との間に形成されるＲ部の曲率半径は、Ｒ＝０．５ｍｍである。なお、本検証試験で用いた扁平形電池の場合、正極リードの破断箇所が平面視で負極の外方に位置するようなＲ部の曲率半径は、Ｒ＝０．７ｍｍ以上である。

　（実施形態１の効果）
　以上より、この実施形態では、正極４１と負極４６とを交互に重ね合わせた構成において、正極リード５１の切断箇所Ｘが平面視で負極本体部５０の外方に位置するように、該正極リード５１における正極本体部４５との接続部分にＲ部４３ａを形成した。これにより、扁平形電池１に衝撃が加わって正極リード５１が破断箇所Ｘで破断した場合でも、その破断部分が負極４６に接触しないため、正極４１と負極４６との間で短絡が発生するのを防止できる。

　［実施形態２］
　図７に、実施形態２にかかる積層型電池としてのラミネート外装型電池１００の概略構成を示す。図８は、ラミネート外装型電池１００の概略構成を示す断面図である。このラミネート外装型電池１００は、発電体として機能する平板状の積層体１１０がラミネートフィルム外装体１２０（シート部材）によって覆われた略平板状の二次電池である。なお、本実施形態にかかるラミネート外装型電池１００は、例えば、厚み方向に複数、並べられて互いに電気的に接続されることにより、図示しない電池モジュールを構成する。

　図７及び図８に示すように、ラミネート外装型電池１００は、シート状の正極１１１（第１の電極）及び負極１１２（第２の電極）がセパレータ１１３を間に挟んで交互に積層された積層体１１０と、該積層体１１０を覆うラミネートフィルム外装体１２０と、を備えている。また、ラミネート外装型電池１００は、積層体１１０の正極１１１及び負極１１２にそれぞれ接続される正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２（外部端子）も備えている。なお、ラミネート外装型電池１００の内部には、非水電解質が封入されている。

　正極１１１は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なリチウム含有酸化物である正極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む正極合剤（正極材）を、アルミニウム箔などからなる正極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。正極活物質であるリチウム含有酸化物としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物やＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物等のリチウム複合酸化物を用いるのが好ましい。なお、正極活物質として、１種類の物質のみを用いてもよいし、２種類以上の物質を用いてもよい。また、正極活物質は、上述の物質に限らない。

　正極１１１は、正極本体部１１５（本体部）と、該正極本体部１１５を外部端子１３１に接続するための正極リード１３３（接続部）とを備えている（図８及び図９参照）。

　負極１１２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質、導電助剤及びバインダなどを含む負極合剤（負極材）を、銅箔などからなる負極集電体上に塗布して乾燥させることによって形成される。負極活物質としては、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素材料（黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類など）を用いるのが好ましい。なお、負極活物質は、上述の物質に限らない。

　負極１１２は、負極本体部１１６（本体部）と、該負極本体部１１６を負極外部端子１３２に接続するための負極リード１３４とを備えている（図９参照）。

　正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２は、その一端側が、ラミネートフィルム外装体１２０によって挟み込まれて該ラミネートフィルム外装体１２０と一体化される一方、他端側がラミネートフィルム外装体１２０の外方に向かって突出している。すなわち、図７に示すように、これらの正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２は、互いに離間した位置で、ラミネートフィルム外装体１２０の外方へ同じ方向に向かって突出している。特に図示しないが、例えば、正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２は、それぞれ、外部の接続端子（固定部材）に接続固定されている。

　セパレータ１１３は、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとの融合体、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンテレフタレートなどによって構成された多孔質フィルム、または、セルロースなどからなる不織布によって形成される。このセパレータ１１３は、正極１１１の両面を挟み込んだ状態で、外周側が溶着されている。すなわち、セパレータ１１３は、正極１１１を包み込むように形成されている。

　ラミネートフィルム外装体１２０は、アルミニウム製の金属箔の一面側がナイロンで覆われ、且つ、他面側がポリプロピレンで覆われた材料からなる。すなわち、ラミネートフィルム外装体１２０は、アルミニウムをナイロン及びポリプロピレンでラミネートした材料からなる。ラミネートフィルム外装体１２０は、ラミネートフィルム外装体１２０同士を重ね合わせた状態で加熱しながら圧力を加えることによって、互いに接着される。

　図７に示すように、本実施形態のラミネートフィルム外装体１２０は、略長方形状に形成されている。このラミネートフィルム外装体１２０によって積層体１１０を包み込んだ状態で、該ラミネートフィルム外装体１２０の外周側同士を接着することにより、膨出部１００ａ及びシール部１００ｂが形成される。すなわち、図８に示すように、ラミネートフィルム外装体１２０が積層体１１０を覆うことにより膨出部１００ａが形成される。また、膨出部１００ａの三方でラミネートフィルム外装体１２０同士を接着することにより該膨出部１００ａを囲むようにシール部１００ｂが形成される。

　ここで、ラミネートフィルム外装体１２０と、その外方に一部が突出する正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２との間には、それぞれ、接着層１３１ａ，１３２ａが設けられている。これらの接着層１３１ａ，１３２ａを設けることにより、ラミネートフィルム外装体１２０と正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２とをそれぞれ強固に接着することができる。

　（リードの接続構造）
　図９に、正極１１１と負極１１２との配置関係を示す。この図９において、一点鎖線は、ラミネートフィルム外装体１２０の外形を示していて、破線は、正極１１１の正極本体部１１５の外形を示している。

　セパレータ１１３によって覆われた正極１１１の正極本体部１１５と、負極本体部１１６とは、平面視で略同一の大きさに形成されている。すなわち、図９において、セパレータ１１３の外形と負極本体部１１６の外形とはほぼ同じ大きさである。したがって、平面視で、正極本体部１１５の外形は、負極本体部１１６の外形よりも小さい。これにより、実施形態１の構成と同様、負極１１２側でリチウムが析出するのを防止することができ、該負極１１２と正極１１１との間で短絡が発生するのを防止できる。

　正極リード１３３は、既述のように外部の接続部材に接続される正極外部端子１３１に対して、一端側で接続される。そのため、正極リード１３３は、該一端側が固定された状態になる。負極リード１３４も、既述のように外部の接続部材に接続される負極外部端子１３２に対して、一端側で接続される。なお、図９は、正極リード１３３及び負極リード１３４を、それぞれ正極外部端子１３１及び負極外部端子１３２に接続する前の状態を示している。

　この実施形態２においても、上述の実施形態１と同様、正極リード１３３の正極本体部１１５との接続部分に、応力集中を緩和するためのＲ部１１１ａが設けられている。なお、このＲ部１１１ａは、ラミネート外装型電池１００に衝撃が加わった際の破断箇所Ｘ（破断部）が、平面視で負極本体部１１６の外方に位置するように形成されている。この破断箇所Ｘは、実施形態１と同様、Ｒ部１１１ａの正極リード１３３側の端、すなわち、正極リード１３３の正極本体部１１５との接続部分で最も幅が狭くなる部分（Ｒ部１１１ａの曲線から直線になる部分）である。また、この破断箇所Ｘは、ラミネート外装型電池１００に衝撃が加わった場合に、正極リード１３３で最も応力が大きくなる部分である。

　これにより、実施形態１と同様、正極リード１３３が破断箇所Ｘで破断した場合に、その破断部分が負極１１２に接触して短絡を生じるのを防止できる。

　なお、負極リード１３４の負極本体部１１６との接続部分にも、応力集中を緩和するためのＲ部１１２ａが設けられている（図９参照）。

　（実施形態２の効果）
　以上より、この実施形態によれば、ラミネート外装型電池１００において、正極リード１３３における正極本体部１１５との接続部分に、該正極リード１３３の破断箇所Ｘが平面視で負極１１２の外方に位置するように、Ｒ部１１１ａを設けた。これにより、ラミネート外装型電池１００に衝撃が加わって正極リード１３３が破断箇所Ｘで破断した場合でも、その破断部分が負極１１２に接触するのを防止することができる。これにより、正極リード１３３の破断によって正極１１１と負極１１２との間で短絡が発生するのを防止できる。

　（その他の実施形態）
　以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

　前記各実施形態では、正極リード５１，１３３の破断箇所Ｘを、該正極リード５１，１３３における正極４１，１１１との接続部分で最も幅の狭い部分としている。しかしながら、正極リードの破断箇所に、例えば切り欠き部や空洞部を設けて、該破断箇所で破断しやすいようにしてもよい。切り欠き部を設ける場合には、例えば、正極リードの幅方向端部の一方または両方に切り欠き部を設ければよい。また、空洞部を設ける場合には、例えば、破断箇所の正極リード内方に空洞を設ければよい。

　前記各実施形態では、各電池をリチウムイオン電池として構成している。しかしながら、各電池は、リチウムイオン電池以外の電池であってもよい。この場合には、負極の外形を正極よりも大きくする必要がないため、負極と正極とを同じ大きさの外形にすればよい。また、このようにリチウムイオン電池以外の電池の場合には、負極リードを固定側として、該負極リードに前記各実施形態の構成を適用してもよい。

　前記各実施形態では、正極リード５１，１３３における正極本体部４５，１１５との接続部分にＲ部４３ａ，１１１ａを設けている。しかしながら、接続部分の応力集中を緩和できるように、正極リード５１，１３３側に向かって該接続部分の幅が徐々に狭くなるような形状であれば、他の形状であってもよい。

　前記各実施形態では、正極４１，１１１の正極集電体の材質をアルミとし、負極４６，１１２の正極集電体の材質を銅としている。しかしながら、正極集電体及び負極集電体を他の材料によって構成してもよい。

　前記各実施形態では、破断箇所Ｘを有する正極リード５１，１３３を平面視で矩形状に形成している。しかしながら、正極リードが破断箇所Ｘで破断した場合に、その破断部分が負極と接触しないような形状であれば、正極リードの形状を他の形状にしてもよい。

　前記実施形態１では、負極缶１０を外装缶とし、正極缶２０を封口缶としている。しかしながら、負極缶を封口缶とし、正極缶を外装缶としてもよい。

　前記実施形態１では、負極缶１０及び正極缶２０を、それぞれ有底円筒状に形成して、扁平形電池１をコイン状に形成したが、この限りではなく、扁平形電池を、多角柱状など、円柱状以外の形状に形成してもよい。また、前記実施形態２においても、ラミネート外装型電池１００を平面視で矩形状に形成しているが、この限りではなく、他の形状であってもよい。

　本発明による積層型電池は、衝撃が加わった際に正極リード及び負極リードの少なくとも一方が破断する積層型電池に利用可能である。

Claims

　平板状の第１の電極と、
　前記第１の電極とは極性が異なる平板状の第２の電極とを備え、
　前記第１及び第２の電極は、それぞれ、本体部と、平面視で該本体部から外方へ延びる接続部とを有し、該接続部が異なる方向に延びるように前記第１及び第２の電極の本体部同士が厚み方向に積層されていて、
　前記第１の電極の接続部は、固定部材に固定されており、
　前記第１の電極の接続部には、前記第１及び第２の電極を重ね合わせた状態で、平面視で該第２の電極の本体部外方の位置に、該第１及び第２の電極に衝撃が加わった際に破断する破断部が設けられている、積層型電池。
　請求項１に記載の積層型電池において、
　前記破断部は、前記第１の電極の接続部における本体部との接続部分のうち、最も幅の狭い部分である、積層型電池。
　請求項２に記載の積層型電池において、
　前記接続部分には、前記本体部から前記破断部に向かって徐々に幅が狭くなるようにＲ部が形成されている、積層型電池。
　請求項１に記載の積層型電池において、
　前記破断部は、前記第１の電極の接続部に設けられた切り欠き部である、積層型電池。
　請求項１から４のいずれか一つに記載の積層型電池において、
　前記第２の電極の本体部は、その外形が平面視で前記第１の電極の本体部の外形よりも大きい、積層型電池。
　請求項１から５のいずれか一つに記載の積層型電池において、
　前記第１及び第２の電極を積層してなる積層体を収納するためのケース部材を備え、
　前記固定部材は、前記ケース部材である、積層型電池。
　請求項１から５のいずれか一つに記載の積層型電池において、
　前記第１及び第２の電極を積層してなる積層体を覆うためのシート部材を備え、
　前記第１及び第２の電極の接続部のうち少なくとも一方は、外部端子を介して前記固定部材に固定されている、積層型電池。
　請求項１から７のいずれか一つに記載の積層型電池において、
　前記第１の電極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な正極材を有し、
　前記第２の電極は、リチウムイオンを吸蔵及び放出可能な負極材を有する、積層型電池。