WO2014141640A1 - ラミネート外装電池 - Google Patents

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separator
positive electrode
laminated
current collecting
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仁史 前田
伸夫 原
忠継 小川
昌孝 新屋敷
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三洋電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a laminated battery.
  • Laminate exterior batteries are widely used as relatively large-capacity storage batteries in mobile devices such as mobile phones, as well as in vehicles such as hybrid electric vehicles (HEV) and electric vehicles (PEV), robots, and homes and stores. It has been.
  • a laminate-clad battery is configured by sealing a rectangular parallelepiped electrode body inside a laminate-clad body.
  • the electrode body is formed by repeatedly laminating a rectangular positive electrode plate and a negative electrode plate through a separator and impregnating with an electrolytic solution.
  • the separator is, for example, a bag shape formed by joining a pair of resin sheets at each peripheral edge, and the positive electrode plate is insulated from the negative electrode plate by being housed in the separator.
  • a current collecting tab is extended on each of the positive electrode plate and the negative electrode plate.
  • the positive electrode tab is electrically connected to the positive electrode terminal
  • the negative electrode tab is electrically connected to the negative electrode terminal.
  • the positive electrode terminal and the negative electrode terminal are exposed to the outside from the laminate outer package and used for charging and discharging.
  • any of the separators that house the positive electrode plate in the electrode body and the negative electrode plate may be relatively displaced (lamination misalignment).
  • the positive electrode tab is extended from the separator, and it is difficult to join the positive electrode tab and the separator due to the structure. For this reason, when the frictional force accompanying the said position shift reaches a separator and the separator part which coat
  • the present invention has been made in view of the above problems, and in an exterior laminated battery having an electrode body in which a part of a current collecting tab extended from an electrode plate is covered with a separator, a separator in the vicinity of the current collecting tab
  • An object of the present invention is to provide a laminated battery that can appropriately prevent the occurrence of a short circuit due to turning.
  • one aspect of the present invention is a laminated exterior battery including an electrode body and a laminated exterior body that houses the electrode body, and the electrode body includes a rectangular first electrode plate and A strip-shaped current collecting tab extended from one side of the first electrode plate, a sheet-shaped separator having a larger area than the first electrode plate, and covering both surfaces of the first electrode plate; A second electrode plate having a rectangular shape opposite to that of the first electrode plate, the separator being disposed on both sides of the first electrode plate;
  • the electrode body has a peripheral portion protruding from at least one side of the electrode plate, and the protruding opposing portions are overlapped with each other, and a connecting portion in which the protruding opposing portions are bonded to each other is formed on the peripheral portion.
  • the current collecting tab is the separator at the peripheral edge.
  • the joint is exposed from an end side, and the joint portion is closer to the current collecting tab than the center of the remaining area excluding a portion overlapping the current collecting tab at the peripheral edge portion along the one side, and It is set as the structure which exists in the position close
  • the joining portion may be configured to exist in a linear shape or a dot shape along the current collecting tab.
  • a plurality of the joint portions may be present in the peripheral portion along the longitudinal direction.
  • the peripheral portion protrudes from four sides around the first electrode plate, and the peripheral portion protrudes from the one side of the first electrode plate. Can be configured to be wider than any width of the peripheral edge protruding from the remaining three sides excluding the one side.
  • each of the joints may have a linear shape or a dot shape that is parallel or inclined with respect to any side of the first electrode plate that is adjacent thereto.
  • the joining portion may be a heat welding portion.
  • the area of the first electrode plate is smaller than the area of the second electrode plate, and the area of the separator is larger than the area of the second electrode plate. It can also be configured.
  • a current collecting tab extending from the positive electrode plate is located at one end of the one side, It can also be set as the structure where the current collection tab extended from the said negative electrode plate is located in the other edge part of edge
  • the both surfaces of the first electrode plate are covered with the separator, and the joint portion that joins the opposing portions at the peripheral edge portion of the separator that protrudes from one side of the first electrode plate Is formed.
  • the junction is at least at the peripheral edge along one side of the first electrode plate, at a position closer to the current collecting tab than the center of the remaining area excluding the portion overlapping the current collecting tab, and one side of the first electrode plate It exists in a position closer to the end side of the separator than the center of the width of the perpendicular peripheral edge.
  • the separator joint is provided at a position close to at least both the current collecting tab and the end of the separator. Therefore, even when the positive electrode plate and the negative electrode plate are misaligned in the manufacturing process and a frictional force is exerted on the separator portion that overlaps the current collecting tab, the joint near the current collecting tab suppresses the movement of the separator. Therefore, the portion of the separator that overlaps the current collecting tab does not easily turn over. Therefore, it is possible to prevent the first electrode plate housed in the separator from being short-circuited with the second electrode plate by turning over the separator and exposing the current collecting tab.
  • FIG. 1 is an external view of a laminated battery 1 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is an exploded view of the laminated battery 1.
  • FIG. 3 is an exploded view of the laminated electrode body 3X.
  • FIG. 4 is a front view of the positive electrode plate 31 and the separator 32.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the positive electrode plate 31 and the separator 32 around the positive electrode tab 7B.
  • FIG. 6 is a diagram for explaining the effect of the joint portion 330A.
  • FIG. 7 is a partially enlarged view of the positive electrode plate 31 and the separator 32 around the positive electrode tab 7B according to the second to fifth embodiments.
  • FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the positive electrode plate 31 and the separator 32C according to the sixth embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram showing the configuration of the positive electrode plate 31 and the separator 32D according to the seventh embodiment.
  • the laminate outer battery 1 is a lithium ion secondary battery, and includes a laminate outer body 2, an electrode body 3, a spacer 4, welding resins 5A and 5B, a negative electrode terminal 6A, and a positive electrode terminal 6B. .
  • the laminate-clad battery 1 has an external configuration in which the negative electrode terminal 6A and the positive electrode terminal 6B are externally exposed from one side of the flat rectangular laminate outer package 2 via the welding resins 5A and 5B.
  • the laminate outer package 2 includes a pair of rectangular laminate sheets 2A and 2B.
  • Laminate sheets 2A and 2B are both metal laminates, and are formed by laminating a polypropylene film on the weld surface of an aluminum sheet as an example.
  • the laminate sheet 2 ⁇ / b> A has a rectangular parallelepiped cup portion 20 ⁇ / b> A for housing the electrode body 3.
  • the four peripheral edge portions 21a 1 to 21d 1 surrounding the cup portion 20A are thermally welded to the peripheral edge portions 21a 2 to 21d 2 of the laminate sheet 2B.
  • the laminate outer package 2 has the sealing portions 21a to 21d, and the inside of the cup portion 20A is sealed.
  • the electrode body 3 is a main component of the laminated battery 1 and has a flat rectangular parallelepiped shape.
  • the electrode body 3 includes a laminated electrode body 3X and an electrolytic solution (not shown) impregnated in the laminated electrode body 3X.
  • the laminated electrode body 3 ⁇ / b> X includes a plurality of negative plates 30, a plurality of positive plates 31, a plurality of separators 32, a pair of insulating sheets 33, and an insulating tape 34.
  • the laminated electrode body 3X a plurality of positive electrode plates 31 that are first electrode plates are alternately stacked over a plurality of negative electrode plates 30 that are second electrode plates in a state where both surfaces thereof are covered with separators 32.
  • the insulating tape 34 is not shown in FIG. 3, and the number of laminated negative electrode plates 30 and positive electrode plates 31 is smaller than the actual number.
  • the negative electrode plate 30 is a rectangular electrode plate, and is formed by applying a negative electrode material containing natural graphite, artificial graphite or the like to both surfaces of a core made of copper foil.
  • the size of the negative electrode plate 30 is, for example, a height (Y direction length) of 90 mm, a width (X direction length) of 90 mm, and a thickness (Z direction thickness) of 80 ⁇ m.
  • the negative electrode plate 30 has a strip-like current collecting tab (negative electrode tab 7A) extending on one side of the negative electrode plate by cutting off a part of the core.
  • the positive electrode plate 31 is a rectangular electrode plate similar to the negative electrode plate 30, and is formed by applying a positive electrode material containing lithium cobalt oxide (LiCoO 2 ) to both surfaces of a core made of aluminum foil.
  • the area of the positive electrode plate 31 in plan view is slightly narrower than the area of the negative electrode plate 30, and as an example, the height (Y direction length) is 85 mm, the width (X direction length) is 85 mm, and the thickness (Z direction thickness) is 100 ⁇ m.
  • the positive electrode plate 31 has a strip-like current collecting tab (positive electrode tab 7 ⁇ / b> B) extending on one side of the positive electrode plate 31 by cutting off a part of the core body.
  • the separator 32 is a bag that has a rectangular shape when viewed from above.
  • the separator 32 is made of an insulating material having a low heat shrinkage rate, for example, one of polyethylene (PE), polypropylene (PP), and polyamide (PA).
  • the area of the separator 32 when viewed in plan is larger than the area of the negative electrode plate 30, and as an example, the height (Y direction length) is 94 mm, the width (X direction length) is 90 mm, and the total thickness (Z direction thickness) is 30 ⁇ m.
  • the separator 32 is formed by joining a pair of resin sheets 32A and 32B. As shown in FIG. 4, the resin sheets 32 ⁇ / b> A and 32 ⁇ / b> B expose the positive electrode tab 7 ⁇ / b> B extending from the positive electrode plate 31 from the end side 320 ⁇ / b> A, and at least one side (here, the upper side 320 ⁇ / b> A) of the positive electrode plate 31 from both sides of the positive electrode plate 31.
  • the separator 32 the resin sheet 32A that protrudes from the upper side 320A, having a peripheral edge portion 320a formed by overlapping the opposing portion 32A 1, 32B 1 of 32B.
  • peripheral portions 320b to 320d are formed by overlapping the opposing portions 32A 2 to 32A 4 and 32B 2 to 32B 4 of the resin sheets 32A and 32B protruding from the sides 32B to 32D.
  • a plurality of joining portions (thermal welding portions) 330 for joining the portions of the resin sheets 32A and 32B are formed on the peripheral edge portions 320a to 320d. Further, a joining portion 330A is formed at the peripheral edge portion 320a.
  • Each joint portion 330 is formed in an intermittent line shape along each longitudinal direction of the peripheral edge portions 320a to 320d.
  • the joining portion 330 ⁇ / b> A is formed at a position close to the positive electrode tab 7 ⁇ / b> B and the end side 320 ⁇ / b> A of the separator 32. Specifically, it is formed so as to exist in an area A (shaded area in the drawing) satisfying at least (Condition 1) and (Condition 2) shown below.
  • the positive electrode tab 7B is located along the one side (here, the upper side 310A) of the positive electrode plate 31 except for the portion overlapping the positive electrode tab 7B than the center (point P 0 in the figure) of the remaining region L of the peripheral edge 320a. Must be in close proximity.
  • the position is closer to the end 320A of the separator 32 than the center (point P 1 in the figure) of the width D (peripheral width) of the peripheral portion 320a orthogonal to the upper side 310A.
  • the separator 32 seems to be able to appropriately cover the base of the positive electrode tab 7B starting from the joint 330A.
  • the critical point of the range Usually, the width of the positive electrode tab 7B occupies a certain length with respect to the length of the end side 320A of the separator 32. In the example of FIG. 5, the length of the remaining region L is 2 times the width of the positive electrode tab 7B. Shorter than twice.
  • the joining portion 330A is closer to the positive electrode tab 7B side than the point P 0 , the positional deviation of the separator 32 on the positive electrode tab 7B can be effectively prevented by the joining portion 330A. Also if the joint 330A is in close proximity to the end side 320A of the separator 32 from the point P 1, it can be prevented curling of the separator 32 in the vicinity of the joint 330A in the vicinity of the end side 320A.
  • the joint portion 330A is formed so as to overlap with a position 2 mm away from the positive electrode tab 7B and 1 mm away from the end side 320A.
  • the width D of the peripheral portion 320a is set wider than the widths (peripheral widths) of the peripheral portions 320b to 320d protruding from the remaining three sides 310B to 310D excluding the upper side 310A. This is a device for setting the width D of the peripheral edge portion 320a to be relatively wide so that the upper side 310A is not easily exposed when the separator 32 is turned over.
  • the region A is a region where the position of the joint portion 330A for obtaining a good short-circuit prevention effect is defined by the relationship between the positive electrode tab 7B and the end side 320A, and the short-circuit prevention effect by the joint portion 330A is further improved. Therefore, the position of the joint portion 330A in the region A is set as close as possible to both the positive electrode tab 7B and the end side 320A, and the separator 32 is prevented from being turned up near the end side 320A. It is desirable to do. Thereby, even if a frictional force is applied to the separator 32 at a position overlapping the positive electrode tab 7B, the root of the positive electrode tab 7B covered with the separator 32 is not easily exposed.
  • the separator 32 when the separator 32 is constituted by a pair of resin sheets 32A and 32B, the bonding portion 330A is formed in the region A in the remaining region L, and the remaining region M on the opposite side of the remaining region L with the positive electrode tab 7B interposed therebetween.
  • the joint 330 In the (region of the peripheral edge 320a on the left side of the paper), it is desirable to form the joint 330 at a position symmetrical to the joint 330A.
  • the separator 32 can be prevented from turning over from both sides in the width (X) direction of the positive electrode tab 7B, and a short circuit that can occur at the base of the positive electrode tab 7B can be effectively prevented.
  • the insulating sheet 33 is made of the same insulating material as that of the separator 32 and reliably insulates the electrode body 3 from the laminate outer body 2.
  • the 35 positive electrode plates 31 are alternately stacked with the 36 negative electrode plates 30 through the separator 32 in a state where the positive electrode plate 31 is housed in the separator 32, thereby forming a stacked electrode body 3 ⁇ / b> X.
  • the pair of insulating sheets 33 are disposed so as to cover the uppermost and lowermost electrode plates (here, the negative electrode plate 30) in the laminated electrode body 3X.
  • (V) Insulating tape 34 The insulating tape 34 is attached to a plurality of locations of the pair of insulating sheets 33 and holds the laminated structure of the electrode body 3.
  • (Vi) Electrolytic Solution The electrolytic solution is obtained by dissolving lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) in a mixed solvent containing, for example, ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC).
  • the spacer 4 is a sheet-like member bent in an L-shaped cross section, and is provided across the one end surface 3A of the electrode body 3 in which the negative electrode tab 7A and the positive electrode tab 7B are extended and the inside of the cup portion 20A. Thereby, the positioning of the electrode body 3 in the cup portion 20A and the insulation between the electrode body 3 and the laminate outer body 2 are ensured.
  • the spacer 4 is made of, for example, a resin sheet.
  • the welding resins (tab resins) 5A and 5B seal between the negative electrode terminal 6A and the positive electrode terminal 6B and the laminate outer package 2. Thereby, the sealing strength of the negative electrode terminal 6A and the positive electrode terminal 6B and the laminate outer package 2 is improved, and the sealing performance of the laminate outer package 2 around the negative electrode terminal 6A and the positive electrode terminal 6B is secured.
  • the welding resins 5A and 5B are made of a welding resin material such as polypropylene (PP).
  • the negative electrode terminal 6A is formed of a copper plate having a thickness of 0.4 mm.
  • the positive electrode terminal 6B is formed of an aluminum plate having a thickness of 0.4 mm.
  • the negative electrode terminal 6 ⁇ / b> A is electrically connected to each negative electrode tab 7 ⁇ / b> A in the electrode body 3.
  • the positive terminal 6 ⁇ / b> B is electrically connected to each positive tab 7 ⁇ / b> B in the electrode body 3.
  • the negative electrode terminal 6A and the positive electrode terminal 6B are arranged so as to be exposed to the outside.
  • the positive electrode plate 31 and the negative electrode plate 30 are misaligned, and, for example, as shown in FIG. 6A, the center of the positive electrode plate 31 with respect to the separator 32 near the positive electrode tab 7B. Even if a frictional force is exerted in the direction, the joint portion 330A of the separator 32 appropriately prevents the separator 32 from moving. Therefore, for example, as shown in FIG. 6B, the separator 32 is not easily turned over when the frictional force is exerted in the central direction of the positive electrode plate 31 when the joining portion 330 ⁇ / b> A does not exist.
  • a typical turning method of the separator 32 is a V-shaped turning as shown in FIG. Therefore, even if the largest V-shaped turn-up occurs in the remaining region L of the end side 320A, the joining portion 330A is formed in the region A located on the positive electrode tab 7B side from the point P 0 at the longitudinal center of the remaining region L. If formed, the separator 32 overlapping the positive electrode tab 7B can be prevented from being turned over.
  • 6A and 6B indicate the position of the upper side 300A of the negative electrode plate 30 overlaid on the separator 32 and the positive electrode plate 31 in the electrode body 3.
  • the separator 32 is turned to a position exceeding the upper side 300 ⁇ / b> A
  • the base of the positive electrode tab 7 ⁇ / b> B comes into contact with the negative electrode plate 30.
  • the laminated battery 1 since the joining portion 330 ⁇ / b> A is provided, it is possible to appropriately prevent a short circuit that occurs when the base of the positive electrode tab 7 ⁇ / b> B exposed by turning over the separator 32 comes into contact with the negative electrode plate 30.
  • the separator 32 is formed along the joint portion 330A formed in the proximity of both the positive electrode tab 7B and the end side 320A and the four sides 310A to 32D around the positive electrode plate 31.
  • the respective joint portions 330 it is possible to eliminate the extra space inside the separator 32 and appropriately position the positive electrode plate 31. Therefore, even if vibration is applied to the separator 32 and the positive electrode plate 31 during the manufacture of the laminate-coated battery 1, the positive electrode plate 31 can be prevented from being biased or displaced with respect to the separator 32, and the shape of the electrode body 3 can be appropriately set. Can be held.
  • the separator 32 can be prevented from being turned over as described above. Therefore, even if a large number of positive plates 31 and negative plates 30 are stacked, such a problem is avoided. Can do. ⁇ Method for Manufacturing Laminated Battery 1> Hereinafter, the manufacturing method of the laminate-cased battery 1 will be exemplified.
  • Step of forming negative electrode plate 30 Graphite powder as a negative electrode active material is mixed by weight of 95% by weight, SBR (styrene butadiene rubber) as a binder is mixed by 5% by weight, and pure water as a solvent is mixed. Adjust the slurry. This negative electrode slurry is applied to both sides of the copper foil (thickness 10 ⁇ m) of the negative electrode core leaving a part. Thereafter, the negative electrode slurry is dried and compressed to a thickness of about 0.08 mm with a roller.
  • SBR styrene butadiene rubber
  • An uncoated portion of the negative electrode slurry having a width of 30 mm and a length of 20 mm is used as the negative electrode tab 7A, and the core is cut into a rectangular shape having a width of 90 mm and a height of 90 mm, thereby forming the negative electrode plate 30 with the negative electrode tab 7A.
  • a total of 36 negative electrode plates 30 are manufactured.
  • An uncoated portion of the positive electrode slurry having a width of 30 mm and a length of 20 mm is used as a positive electrode tab 7B, and the core body is cut into a rectangular shape having a width of 85 mm and a height of 85 mm to obtain a positive electrode plate 31 with the positive electrode tab 7B.
  • LiCoO 2 for example, LiNiO 2 , LiMn 2 O 4 , or a composite thereof is suitably used as the positive electrode active material.
  • a total of 35 positive electrode plates 31 are manufactured.
  • Resin sheets 32A and 32B (height 94 mm ⁇ width 90 mm, thickness 30 ⁇ m) made of polypropylene are prepared in the same number as the positive electrode plate 31 (total of 35 sheets).
  • the positive electrode plate 31 is sandwiched between the pair of resin sheets 32A and 32B. At this time, the width D (see FIG.
  • Step of forming laminated electrode body 3X A total of 36 negative electrode plates 30 and a total of 35 positive electrode plates 31 individually housed in separators 32 are alternately laminated to form laminated electrode body 3X (FIG. 3). See). Each negative electrode plate 30 positioned at the uppermost and lowermost positions is sandwiched between a pair of insulating sheets 33, and these are fixed with insulating tape 34.
  • the separator 32 is prevented from being turned around in the vicinity of the positive electrode tab 7B by the formation of the joint portion 330A as described above, the occurrence of a short circuit in the vicinity of the positive electrode tab 7B is prevented and the laminated electrode body 3X is manufactured satisfactorily. be able to.
  • (V) Step of forming negative electrode terminal 6A and positive electrode terminal 6B A copper plate having a thickness of 0.4 mm is electrically connected to each negative electrode tab 7A of laminated electrode body 3X by ultrasonic welding to form negative electrode terminal 6A. Similarly, an aluminum plate having a thickness of 0.4 mm is collectively connected to each positive electrode tab 7B of the laminated electrode body 3X by an ultrasonic welding method to form a positive electrode terminal 6B.
  • Electrolyte injection process and sealing process A laminate sheet 2A having a cup portion 20A is prepared.
  • the laminated electrode body 3X is accommodated in the cup portion 20A through the spacer 4 in the vicinity of the negative electrode tab 7A and the positive electrode tab 7B (see FIG. 2).
  • the welding resins 5A and 5B are inserted through the negative electrode terminal 6A and the positive electrode terminal 6B, and the welding resins 5A and 5B are placed on the periphery of the cup portion 20A.
  • the laminate sheet 2B is overlaid on the laminate sheet 2A.
  • the peripheral edge portions 21b 1 to 21d 1 of the laminate sheet 2A are thermally welded to the peripheral edge portions 21b 2 to 21d 2 of the laminate sheet 2B to form the sealing portions 21b to 21d.
  • LiPF 6 lithium hexafluorophosphate
  • EC ethylene carbonate
  • DEC diethyl carbonate
  • An electrolytic solution that is dissolved at a ratio is adjusted.
  • the adjusted electrolyte solution is injected into the cup portion 20A through the gap between the laminate sheets 2A and 2B, and impregnated into the laminated electrode body to constitute the electrode body 3.
  • the periphery of the cup portion 20A on which the welding resins 5A and 5B are placed is thermocompression bonded to form the sealing portion 21a.
  • the electrode body 3 inside the cup portion 20A is internally sealed.
  • the laminated battery 1 is obtained.
  • the performance confirmation test about the laminate-clad battery of the present invention was performed by the following procedure.
  • the negative electrode plate 30, the positive electrode plate 31, and the separator 32 were produced based on the manufacturing method described in the first embodiment.
  • a total of 36 negative electrode plates 30 were alternately stacked on a total of 35 positive electrode plates 31 individually stored in a bag-like separator 32 to obtain a stacked electrode body in which the insulating sheet 33 and the insulating tape 34 were omitted.
  • a laminated electrode body having the same configuration as that of the example was obtained except that the bonding portion 330A was not formed on the separator 32.
  • each laminated electrode body of an Example and a comparative example was released, and the presence or absence of the turning of each separator 32 was confirmed visually.
  • the procedure of the manufacture and confirmation test of this example and comparative example was repeated three times for each of the example and comparative example. The test results at this time are shown in Table 1.
  • the separator was not turned over as in the comparative example.
  • the reason for this is that by providing the joint portion 330A in the proximity of both the positive electrode tab 7B and the end side 320A, even if a frictional force is exerted on the separator 32 overlapping the positive electrode tab 7B, it is difficult to turn over easily. It is conceivable that the separator 32 can maintain a good shape.
  • FIG. 7A is a diagram showing a configuration around the separator 32 according to the second embodiment and the positive electrode tab 7B of the positive electrode plate 31 housed therein.
  • the positive electrode tab 7 ⁇ / b> B extends from the vicinity of the center of the upper side 310 ⁇ / b> A of the positive electrode plate 31. Accordingly, since the remaining regions L 1 and L 2 of the peripheral edge portion 320a excluding the portion overlapping the positive electrode tab 7B exist on both sides of the positive electrode tab 7B along the upper side 310A, the joint portion 330A is in the remaining regions L 1 and L 2 .
  • the region A 1 is a peripheral portion excluding a portion overlapping with the positive electrode tab 7B at least along the upper side 310A of the positive electrode plate 31 in the same manner as the region A of the first embodiment (see FIG. 5).
  • the edge of the separator 32 is closer to the positive electrode tab 7B side than the center point P 2 (P 3 ) of the remaining area L 1 (L 2 ) of 320a and more than the center point P 4 of the width D of the peripheral edge 320a. This is an area close to the 320A side.
  • FIG. 7B is a diagram showing a configuration around the separator 32 according to the third embodiment and the positive electrode tab 7B of the positive electrode plate 31 accommodated therein.
  • At least the joint 330A 1 formed so as to overlap with the region A and the joint 330B formed on the other peripheral edge 320a are formed so as to be inclined with respect to the extending (Y) direction of the positive electrode tab 7B. . Even if the joint portions 330A 1 and 330B having such a configuration are used, the same effect as in the first embodiment can be expected. Further, since each of the joint portions 330A 1 and 330B has a certain length along each of the XY directions, each of the joint portions 330A 1 or 330B has the separator 32 along either of the XY directions. It can be expected to prevent curling.
  • FIG. 7C is a diagram showing a configuration around the separator 32 according to the fourth embodiment and the positive electrode tab 7B of the positive electrode plate 31 accommodated therein.
  • the joint 330A 2 formed so as to overlap the region A and the joint 330C formed at other positions are both formed in a dot shape. Furthermore, along the width direction (Y) of the peripheral portion 320a, and each of junction 330A 2, formed such that two rows as a whole and 330C.
  • FIG. 7D is a diagram illustrating a configuration around the separator 32 according to the fifth embodiment and the positive electrode tab 7B of the positive electrode plate 31 accommodated therein.
  • the basic structure is the same as in the fourth embodiment, and the joint 330A 3 provided to overlap the region A and the joint 330D formed at other positions are formed along the upper side 310A as in the first embodiment. It has a linear shape. According to the fifth embodiment, since the linear joint portions 330A 3 and 330D are formed in two rows as a whole along the extending (Y) direction of the positive electrode tab 7B, the first embodiment Compared to the above, it is possible to further prevent the separator 32 from being turned up.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating a configuration of the separator 32C and the positive electrode plate 31 according to the sixth embodiment.
  • the separator 32 ⁇ / b> C is disposed so as to wrap a strip-shaped laminate sheet having the Y direction as a longitudinal direction so as to cover both surfaces of the positive electrode plate 31.
  • the peripheral edge portions 320a 1 and 320a 2 , 320b 1 and 320b 2 , 320c 1 and 320c 2 facing each other of the laminate sheet are joined to each other on the outer periphery of the three sides including the upper side 310A of the positive electrode plate 31 by thermal welding.
  • Peripheral portions 320a to 320c are formed (see FIG. 4).
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of the separator 32D and the positive electrode plate 31 according to the seventh embodiment.
  • the separator 32 ⁇ / b> D is arranged so as to cover the both surfaces of the negative electrode plate 30 and the positive electrode plate 31 by folding a belt-like laminate sheet having the X direction as its length. Thereafter, peripheral edge portions 320a 1 to 320a 2 , 320c 1 to 320c 2 , 320d 1 to 320d 2 facing each other are joined by thermal welding on the outer periphery of three sides including the upper side 310A of the positive electrode plate 31, respectively. 320a, 320b, and 320d are made (see FIG. 4).
  • peripheral edge portions 320a 2 to 320a 3 , 320b 2 to 320b 3 , 320d 2 to 320d 3 facing each other on the outer periphery of the three sides including the upper side 300A of the negative electrode plate 30 are joined by thermal welding, respectively. , 320b, 320d.
  • the same effect as in the first and sixth embodiments can be expected. Since a plurality of positive electrode plates 31 can be accommodated in the separator 32D configured by a single laminate sheet, further improvement in manufacturing efficiency can be expected compared to the sixth embodiment. ⁇ Other matters>
  • the first electrode plate is a positive electrode plate and the second electrode plate is a negative electrode plate.
  • the first electrode plate may be a negative electrode plate and the second electrode plate may be a positive electrode plate. it can.
  • the joining portions 330A and 330 are not limited to a method of forming by a thermal welding method, and may be formed by an ultrasonic welding method or the like. Alternatively, the bonding portions 330A and 330 may be formed using any one of an adhesive, a bonding agent, and a stapleless stapler. In addition to the sheet-like separators shown in the above embodiments, the separator 32 can be formed by using a bag-like one having only the end 320A opened when viewed in plan.
  • the present invention can be used as a power source for mobile devices such as mobile phones, power storage in homes, or vehicles, and is useful for realizing a battery with high productivity.

Abstract

　ラミネート外装電池において、矩形状の正極板（３１）と、正極板（３１）の両面を被覆するセパレータ（３２）と、矩形状の負極板とを積層して電極体を得る。正極タブ（７Ｂ）はセパレータ（３２）の端辺（３２０Ａ）から露出される。セパレータ（３２）は正極板（３１）の両面から正極板（３１）の４辺（３１０Ａ）～（３１０Ｄ）より突出した接合部（３３０Ａ）、（３３０）を有する。接合部（３３０）は、正極板（３１）の上辺（３１０Ａ）に沿ったセパレータ（３２）の周縁部（３２０ａ）の長手方向中央より正極タブ（７Ｂ）側に近接し且つ、周縁部（３２０ａ）の幅の中央よりもセパレータ（３２）の端辺（３２０Ａ）側に近接する位置に存在する。

Description

ラミネート外装電池
　本発明は、ラミネート外装電池に関する。
　ラミネート外装電池は、携帯電話機などのモバイル機器にはもとより、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＰＥＶ）などの車両、ロボット、さらには家庭や店舗等において、比較的大容量の蓄電池として広く用いられている。
　ラミネート外装電池は、一例として、直方体状の電極体をラミネート外装体の内部に封止して構成される。電極体は、矩形状の正極板と、負極板とを、セパレータを介して複数にわたり繰り返し積層し、電解液を含浸してなる。セパレータは、例えば一対の樹脂シートを各周縁で接合してなる袋状であり、正極板はセパレータの中に収納されることで負極板と絶縁される。
　正極板と負極板の各々には、それぞれ集電用のタブが延設される。このうち正極タブが正極端子、負極タブが負極端子に電気接続される。正極端子と負極端子とは、ラミネート外装体から外部露出され、充放電に供される。
特開２０１２－５４０２９号公報 国際公開ＷＯ００／５９０６３号公報
　ラミネート外装電池の製造工程では、電極体に振動等の外力が加わり、電極体内の正極板を収納したいずれかのセパレータと負極板とが相対的に位置ずれ（積層ずれ）を生じることがある。正極タブはセパレータより延設されており、構造上、正極タブとセパレータとは接合するのが困難である。このため、上記位置ずれに伴う摩擦力がセパレータに及び、正極タブを被覆するセパレータ部分がめくれると、負極板と対向する正極タブの根元が露出し易い。これにより、正極タブを介して正極板と負極板とが短絡を生じるおそれがある。
　この対策として、大型のセパレータで正極タブをさらに被覆しようとすれば、セパレータ内の余分なスペースが増え、セパレータと正極板とが相対的に位置ずれを生じうる。また、電極体の周囲よりセパレータがはみ出てめくれ易くなるほか、ラミネート外装電池のエネルギー密度が低下しうる懸念もある。
　本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、電極板から延設された集電タブの一部をセパレータで覆った電極体を有する外装ラミネート外装電池において、集電タブ付近のセパレータのめくれによる短絡の発生を適切に防止することが可能なラミネート外装電池の提供を目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一態様は、電極体と、前記電極体を収納するラミネート外装体とを備えるラミネート外装電池であって、前記電極体は、矩形状の第１極板と、前記第１極板の一辺より延設された短冊状の集電タブと、前記第１極板よりも広い面積を有し、前記第１極板の両面を被覆するシート状のセパレータと、前記セパレータを介して前記第１極板に積層され、前記第１極板と逆極性で矩形状の第２極板と、を有し、前記セパレータは前記第１極板の両面から前記第１極板の少なくとも前記一辺より突出され、前記突出した対向部同士が重ねられた周縁部を有し、前記周縁部には前記突出した対向部同士が接合された接合部が形成され、前記電極体を平面視する際、前記集電タブは前記周縁部における前記セパレータの端辺から露出され、前記接合部は、前記一辺に沿った前記周縁部において、前記集電タブと重なる部分を除いた残余領域の中央よりも前記集電タブに近接する位置で、且つ、前記一辺と直交する前記周縁部の幅の中央よりも前記セパレータの前記端辺に近接する位置に存在する構成とする。
　本発明の別の態様では、前記接合部は、前記集電タブに沿って線状またはドット状で存在している構成とすることもできる。
　本発明の別の態様では、前記接合部は、前記長手方向に沿って前記周縁部に複数存在している構成とすることもできる。
　本発明の別の態様では、前記電極体を平面視する際、前記周縁部は、前記第１極板の周囲４辺より突出しており、前記第１極板の前記一辺より突出した前記周縁部の幅が、前記一辺を除く残余の３辺より突出した前記周縁部のいずれの幅よりも広い構成とすることもできる。
　本発明の別の態様では、前記各接合部は、その各々が近接する前記第１極板のいずれかの辺に対して平行若しくは傾斜した線状、またはドット状である構成とすることもできる。
　本発明の別の態様では、前記接合部は熱溶着部である構成とすることもできる。
　本発明の別の態様では、前記電極体を平面視する際、前記第１極板の面積は前記第２極板の面積よりも小さく、前記セパレータの面積は第２極板の面積よりも大きい構成とすることもできる。
　本発明の別の態様では、前記電極体を平面視する際、前記電極体の一辺において、前記一辺の一方の端部に前記正極板から延設された集電タブが位置し、前記一方の辺の他方の端部に前記負極板から延設された集電タブが位置する構成とすることもできる。
　本発明の一態様におけるラミネート外装電池は、第１極板の両面がセパレータに覆われ、第１極板の両面よりその一辺から突出したセパレータの周縁部において、その対向部同士を接合する接合部が形成されている。接合部は少なくとも、第１極板の一辺に沿った周縁部において、集電タブと重なる部分を除く残余領域の中央よりも集電タブに近接する位置で、且つ、第１極板の一辺と直交する周縁部の幅の中央よりもセパレータの端辺に近接する位置に存在する。
　これによりセパレータの接合部は、少なくとも集電タブとセパレータの端辺の両方に近接する位置に設けられる。したがって、製造工程において正極板と負極板とが積層ずれを生じ、集電タブに重なるセパレータ部分に摩擦力が及んでも、集電タブに近接する接合部がセパレータの移動を抑制する。よって、集電タブに重なるセパレータの部分が容易にめくれることがない。従って、セパレータがめくれて集電タブが露出することにより、セパレータ内に収納された第１極板が第２極板と短絡するのを防止できる。
　結果として、製造工程におけるセパレータのめくれによる短絡を適切に防止することが可能なラミネート外装電池を提供できる。
図１は実施の形態１に係るラミネート外装電池１の外観図である。 図２はラミネート外装電池１の分解図である。 図３は積層電極体３Ｘの分解図である。 図４は正極板３１及びセパレータ３２の正面図である。 図５は正極タブ７Ｂ周辺の正極板３１及びセパレータ３２の部分拡大図である。 図６は接合部３３０Ａによる効果を説明するための図である。 図７は実施の形態２～５に係る、正極タブ７Ｂ周辺の正極板３１及びセパレータ３２の部分拡大図である。 図８は実施の形態６に係る、正極板３１及びセパレータ３２Ｃの構成を示す図である。 図９は実施の形態７に係る、正極板３１及びセパレータ３２Ｄの構成を示す図である。
　＜実施の形態１＞
　本発明の実施の形態１に係るラミネート外装電池１を図１及び図２に示す。
　ラミネート外装電池１はリチウムイオン二次電池であって、ラミネート外装体２と、電極体３と、スペーサ４と、溶着樹脂５Ａ、５Ｂと、負極端子６Ａと、正極端子６Ｂとを有してなる。ラミネート外装電池１は、扁平角型のラミネート外装体２の一辺より溶着樹脂５Ａ、５Ｂを介して負極端子６Ａ、正極端子６Ｂが外部露出した外観構成を有する。
　［ラミネート外装体２］
　ラミネート外装体２は、一対の矩形状のラミネートシート２Ａ、２Ｂを有してなる。ラミネートシート２Ａ、２Ｂは、いずれも金属ラミネートであって、一例としてアルミニウムシートの溶着面にポリプロピレン被膜をラミネートしてなる。ラミネートシート２Ａは、電極体３を収納するための直方体状のカップ部２０Ａを有する。ラミネートシート２Ａは、カップ部２０Ａを囲む４辺の周縁端部２１ａ1～２１ｄ1を、ラミネートシート２Ｂの周縁端部２１ａ2～２１ｄ2と熱溶着されている。これによりラミネート外装体２は封止部２１ａ～２１ｄを有し、カップ部２０Ａの内部が封止されている。
　［電極体３］
　電極体３はラミネート外装電池１の主要な構成要素であり、扁平な直方体状の形状を有する。電極体３は積層電極体３Ｘと、積層電極体３Ｘに含浸された電解液（不図示）とを有する。積層電極体３Ｘは図３に示すように、複数の負極板３０と、複数の正極板３１と、複数のセパレータ３２と、一対の絶縁シート３３と、絶縁テープ３４とを有する。積層電極体３Ｘでは、第１極板である正極板３１がその両面をセパレータ３２に覆われた状態で、第２極板である負極板３０と、複数にわたり交互に積層される。積層電極体３Ｘの内部構成の説明のため、図３では絶縁テープ３４の図示を省略し、負極板３０と正極板３１の積層枚数を実際より少なく図示している。
　（ｉ）負極板３０
　負極板３０は矩形状の電極板であり、天然黒鉛、人造黒鉛等を含む負極材料を銅箔からなる芯体の両面に塗布してなる。負極板３０のサイズは、一例として高さ（Ｙ方向長）９０ｍｍ、幅（Ｘ方向長）９０ｍｍ、厚み（Ｚ方向厚）８０μｍである。負極板３０はその一辺において、芯体の一部を切り残して延設された短冊状の集電タブ（負極タブ７Ａ）を有する。
　（ｉｉ）正極板３１
　正極板３１は、負極板３０と同様の矩形状の電極板であり、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ2）を含む正極材料をアルミニウム箔からなる芯体の両面に塗布してなる。平面視した際の正極板３１の面積は負極板３０の面積よりも若干狭く、一例として高さ（Ｙ方向長）８５ｍｍ、幅（Ｘ方向長）８５ｍｍ、厚み（Ｚ方向厚）１００μｍである。正極板３１はその一辺において、芯体の一部を切り残して延設された短冊状の集電タブ（正極タブ７Ｂ）を有する。
　尚、負極タブ７Ａと正極タブ７Ｂとは、図３に示すように、電極体３において同じ方向に揃う負極板３０の上辺３００Ａと正極板３１の上辺３１０Ａとから、互いに重ならない位置より延設される。
　（ｉｉｉ）セパレータ３２
　セパレータ３２は平面視した際に矩形状となる袋である。セパレータ３２は熱収縮率の低い絶縁性材料、一例としてポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアミド（ＰＡ）のいずれかで構成される。平面視した際のセパレータ３２の面積は負極板３０の面積よりも広く、一例として高さ（Ｙ方向長）９４ｍｍ、幅（Ｘ方向長）９０ｍｍ、総厚み（Ｚ方向厚）３０μｍである。セパレータ３２は一対の樹脂シート３２Ａ、３２Ｂを接合してなる。樹脂シート３２Ａ、３２Ｂは、図４に示すように、正極板３１から延設された正極タブ７Ｂを端辺３２０Ａより露出させ、正極板３１の両面から正極板３１の少なくとも一辺（ここでは上辺３２０Ａを含む、４辺３２０Ａ～３２０Ｄ）より樹脂シート３２Ａ、３２Ｂの周縁を突出させた状態で重ねられる。これによりセパレータ３２は、上辺３２０Ａより突出した樹脂シート３２Ａ、３２Ｂの対向部３２Ａ1、３２Ｂ1を重ねてなる周縁部３２０ａを有する。また同様に、各辺３２Ｂ～３２Ｄより突出した樹脂シート３２Ａ、３２Ｂの対向部３２Ａ2～３２Ａ4、３２Ｂ2～３２Ｂ4を重ねてなる周縁部３２０ｂ～３２０ｄを有する。周縁部３２０ａ～３２０ｄには、樹脂シート３２Ａ、３２Ｂの部分同士を接合するための複数の接合部（熱溶着部）３３０が形成される。さらに周縁部３２０ａには、接合部３３０Ａが形成される。
　各接合部３３０は、周縁部３２０ａ～３２０ｄの各長手方向に沿って、断続的な線状に形成される。
　一方、接合部３３０Ａは図５に示すように、正極タブ７Ｂ及びセパレータ３２の端辺３２０Ａの近接位置に形成される。具体的には、少なくとも以下に示す（条件１）及び（条件２）をともに満たす領域Ａ（図中の網掛け領域）に存在するように形成される。
　（条件１）正極板３１の一辺（ここでは上辺３１０Ａ）に沿って、正極タブ７Ｂと重なる部分を除く、周縁部３２０ａの残余領域Ｌの中央（図中の点Ｐ0）よりも正極タブ７Ｂの近接位置であること。
　（条件２）上辺３１０Ａと直交する周縁部３２０ａの幅Ｄ（周縁幅）の中央（図中の点Ｐ1）よりもセパレータ３２の端辺３２０Ａの近接位置であること。
　点Ｐ0、Ｐ1は、セパレータ３２に対して正極板３１の中央方向に摩擦力が及んだ場合、セパレータ３２が接合部３３０Ａを起点として正極タブ７Ｂの根元を適切に被覆可能と思われる範囲の臨界点である。通常、正極タブ７Ｂの幅は、セパレータ３２の端辺３２０Ａの長さに対して一定の長さを占めており、図５の例では、残余領域Ｌの長さが正極タブ７Ｂの幅の２倍よりも短い。このため、接合部３３０Ａが点Ｐ0よりも正極タブ７Ｂ側に近接していれば、正極タブ７Ｂ上のセパレータ３２の位置ずれを接合部３３０Ａで効果的に防止できる。また接合部３３０Ａが点Ｐ1よりセパレータ３２の端辺３２０Ａに近接していれば、接合部３３０Ａ付近のセパレータ３２のめくれを端辺３２０Ａ付近で阻止できる。
　ここでは一例として、領域Ａ内において、正極タブ７Ｂから２ｍｍ離間し、端辺３２０Ａより１ｍｍ離間した位置に一部が重なるように接合部３３０Ａを形成する。
　尚、周縁部３２０ａの幅Ｄは、上辺３１０Ａを除く残余の３辺３１０Ｂ～３１０Ｄより突出した周縁部３２０ｂ～３２０ｄの各幅（周縁幅）よりも広く設定される。これは周縁部３２０ａの幅Ｄを比較的広く設定することで、セパレータ３２がめくれた際に上辺３１０Ａが容易に露出しないようにするための工夫である。
　また、領域Ａは、短絡防止効果を良好に得るための接合部３３０Ａの位置を、正極タブ７Ｂと端辺３２０Ａとの関係で規定した領域であるが、接合部３３０Ａによる短絡防止効果をさらに良好に得るためには、領域Ａ内における接合部３３０Ａの位置を、可能な限り、正極タブ７Ｂと端辺３２０Ａとの両方の近接位置とし、端辺３２０Ａ付近においてセパレータ３２のめくれを最小限に防止することが望ましい。これにより、正極タブ７Ｂと重なる位置のセパレータ３２に摩擦力が加わっても、セパレータ３２で覆われた正極タブ７Ｂの根元が容易に露出することがない。
　また、セパレータ３２を一対の樹脂シート３２Ａ、３２Ｂで構成する場合、残余領域Ｌ中の領域Ａに接合部３３０Ａを形成するとともに、正極タブ７Ｂを挟んで残余領域Ｌと反対側にある残余領域Ｍ（紙面左側の周縁部３２０ａの領域）中において、接合部３３０Ａと対称的な位置に接合部３３０を形成することが望ましい。これにより、正極タブ７Ｂの幅（Ｘ）方向両側付近からのセパレータ３２のめくれを防止でき、一層、正極タブ７Ｂの根元で発生しうる短絡を効果的に防止できる。
　（ｉｖ）絶縁シート３３
　絶縁シート３３はセパレータ３２と同じ絶縁性材料で構成され、電極体３をラミネート外装体２と確実に絶縁する。
　電極体３では、セパレータ３２に正極板３１を収納した状態で、３５枚の正極板３１がセパレータ３２を介し、３６枚の負極板３０と交互に積層され、積層電極体３Ｘが形成される。一対の絶縁シート３３は、積層電極体３Ｘ中の最も上位及び最も下位の各電極板（ここではともに負極板３０）とを覆うように配される。
　（ｖ）絶縁テープ３４
　絶縁テープ３４は、一対の絶縁シート３３の複数個所に貼着され、電極体３の積層構造を保持する。
　（ｖｉ）電解液
　電解液は、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）を含む混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を溶解してなる。
　［スペーサ４］
　スペーサ４はＬ字断面状に折り曲げられたシート状部材であり、負極タブ７Ａ及び正極タブ７Ｂが延設された電極体３の一端面３Ａとカップ部２０Ａの内部にわたって設けられる。これによりカップ部２０Ａの内部における電極体３の位置決めと、電極体３及びラミネート外装体２との絶縁確保を行う。スペーサ４は、例えば樹脂シートで構成される。
　［溶着樹脂５Ａ、５Ｂ］
　溶着樹脂（タブ樹脂）５Ａ、５Ｂは負極端子６Ａ、正極端子６Ｂとラミネート外装体２との間を封止する。これにより負極端子６Ａ、正極端子６Ｂとラミネート外装体２との封止強度を向上させ、負極端子６Ａ、正極端子６Ｂ周辺におけるラミネート外装体２の封止性を確保する。溶着樹脂５Ａ、５Ｂは溶着性の樹脂材料、例えばポリプロピレン（ＰＰ）で構成される。
　［負極端子６Ａ、正極端子６Ｂ］
　負極端子６Ａは一例として厚み０．４ｍｍの銅板で構成される。正極端子６Ｂは一例として厚み０．４ｍｍのアルミニウム板で構成される。負極端子６Ａは、電極体３における各負極タブ７Ａと電気接続される。正極端子６Ｂは、電極体３における各正極タブ７Ｂと電気接続される。ラミネート外装電池１を充放電するため、負極端子６Ａ、正極端子６Ｂは外部露出するように配される。
　（ラミネート外装電池１の効果について）
　ラミネート外装電池１では、以下の諸効果を期待できる。
　（ｉ）短絡防止効果
　正極板３１は、その両面がセパレータ３２に覆われ、正極板３１の両面より上辺３１０Ａから突出したセパレータ３２の周縁部３２０ａに複数の接合部３３０Ａ、３３０が形成されている。このうち接合部３３０Ａは、図５の領域Ａに重なるように、正極タブ７Ｂとセパレータ３２の端辺との両方の近接位置に存在する。従ってラミネート外装電池１の製造工程において、正極板３１と負極板３０とが積層ずれを生じ、例えば図６（ａ）に示すように、正極タブ７Ｂ付近のセパレータ３２に対して正極板３１の中央方向に摩擦力が及んでも、セパレータ３２の接合部３３０Ａがセパレータ３２の移動を適切に防止する。よって、例えば図６（ｂ）のように接合部３３０Ａが存在しない場合に正極板３１の中央方向に摩擦力が及んだときに比べ、セパレータ３２が容易にめくれることがない。
　ここで、セパレータ３２の典型的なめくれ方は、図６（ｂ）に示すようにＶ字型のめくれであると推測される。従って仮に、端辺３２０Ａの残余領域Ｌにおいて最大のＶ字型めくれが発生しても、残余領域Ｌの長手中央の点Ｐ0よりも正極タブ７Ｂ側に位置する領域Ａ内に接合部３３０Ａを形成しておけば、正極タブ７Ｂに重なるセパレータ３２部分がめくれるのを防止できる。
　また、図６（ａ）、図６（ｂ）に示す二点鎖線は、電極体３において、セパレータ３２及び正極板３１に重ねられた負極板３０の上辺３００Ａの位置を示す。図６（ｂ）のように、セパレータ３２が上辺３００Ａを超える位置までめくれると、正極タブ７Ｂの根元が負極板３０と接触してしまう。これに対してラミネート外装電池１では、接合部３３０Ａが設けられているため、セパレータ３２がめくれて露出した正極タブ７Ｂの根元が負極板３０と接触して生じる短絡を適切に防止できる。結果として、製造工程におけるセパレータ３２のめくれによる短絡を適切に防止することが可能なラミネート外装電池１を提供できる。
　（ｉｉ）正極板３１の位置決め効果
　セパレータ３２は、正極タブ７Ｂと端辺３２０Ａとの両方の近接位置に形成された接合部３３０Ａと、正極板３１の周囲４辺３１０Ａ～３２Ｄに沿って形成された各接合部３３０とを有することで、セパレータ３２内部の余分なスペースを排除し、正極板３１を適切に位置決めできる。従って、ラミネート外装電池１の製造中にセパレータ３２や正極板３１に振動が加わっても、セパレータ３２に対して正極板３１が偏ったりずれたりするのを防止でき、電極体３の形態を適切に保持することができる。
　（ｉｉｉ）セパレータ３２の厚み増大に伴う問題の防止効果
　図６（ｂ）に示すように、セパレータ３２にめくれが発生すると、めくれた部分でセパレータ３２が幾重にも重なって局所的に厚みを増す。このため、電極体３中の正極板３１と負極板３０との極板間距離がばらついてしまう。これにより電極体３の厚みが増すと、ラミネート外装電池１の厚みが不均一になったり、極板間距離がばらつくため充放電反応が不均一になり、Ｌｉ析出の恐れが生じうる。特に、多数の正極板３１及び負極板３０を積層する電極体３を用いる場合、このような問題は顕著になるおそれがある。
　これに対して本実施の形態１では、セパレータ３２のめくれを上記のように適切に防止できるため、たとえ多数の正極板３１及び負極板３０を積層しても、このような問題を回避することができる。
　＜ラミネート外装電池１の製造方法＞
　以下、ラミネート外装電池１の製造方法を例示する。
　（ｉ）負極板３０の形成工程
　負極活物質としての黒鉛粉末を９５重量％と、結着剤としてのＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）を５重量％と、溶媒としての純水とを混合し、負極用スラリーを調整する。この負極用スラリーを負極芯体の銅箔（厚み１０μｍ）の両面に対し、一部を残して塗布する。その後、負極用スラリーを乾燥させ、ローラで厚み０．０８ｍｍ程度まで圧縮する。幅３０ｍｍ、長さ２０ｍｍの負極用スラリーの未塗布部を負極タブ７Ａとし、幅９０ｍｍ、高さ９０ｍｍの矩形状に芯体を切断し、負極タブ７Ａ付の負極板３０とする。負極板３０は合計３６枚製造する。
　（ｉｉ）正極板３１の形成工程
　正極活物質としてのＬｉＣｏＯ2を９０重量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５重量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５重量％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、正極用スラリーを調整する。この正極用スラリーを正極芯体のアルミニウム箔（厚み１５μｍ）の両面に対し、一部を残して塗布する。その後、正極用スラリーを乾燥させ、ローラで厚み０．１ｍｍまで圧縮する。幅３０ｍｍ、長さ２０ｍｍの正極用スラリーの未塗布部を正極タブ７Ｂとし、幅８５ｍｍ、高さ８５ｍｍの矩形状に芯体を切断し、正極タブ７Ｂ付の正極板３１とする。
　尚、正極活物質としては、ＬｉＣｏＯ2の他、例えばＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、或いはこれらの複合体等が好適に用いられる。正極板３１は合計３５枚製造する。
　（ｉｉｉ）セパレータ３２の形成工程
　ポリプロピレン製の樹脂シート３２Ａ、３２Ｂ（高さ９４ｍｍ×幅９０ｍｍ、厚み３０μｍ）を、それぞれ正極板３１と同数（それぞれ合計３５枚）用意する。一対の樹脂シート３２Ａ、３２Ｂで正極板３１を挟む。このとき、正極板３１の上辺３１０Ａから突出する周縁部３２０ａの幅Ｄ（図５参照）を、周縁部３２０ｂ～３２０ｄの各幅よりも広くする（一例として幅Ｄ＝６．５ｍｍ、その他の幅＝２．５ｍｍ）。正極板３１の４辺３１０Ａ～３１０Ｄよりも突出した周縁部３２０ａ～３２０ｄにおいて、熱溶着機を用いて接合部３３０、３３０Ａを形成する。このとき、正極タブ７Ｂに近接する周縁部３２０ａにおいては、図５で示す領域Ａに接合部３３０Ａを形成する（図４を参照）。これにより袋状のセパレータ３２を得る。
　（ｉｖ）積層電極体３Ｘの形成工程
　合計３６枚の負極板３０と、それぞれ個別にセパレータ３２に収納した合計３５枚の正極板３１とを交互に積層し、積層電極体３Ｘとする（図３を参照）。最上位と最下位に位置する各負極板３０を、一対の絶縁シート３３で挟んだ状態とし、これらを絶縁テープ３４で固定する。ここで、セパレータ３２は上記のように接合部３３０Ａの形成によって正極タブ７Ｂ付近でのめくれが防止されているため、正極タブ７Ｂ付近における短絡の発生を防いで良好に積層電極体３Ｘを製造することができる。
　（ｖ）負極端子６Ａ、正極端子６Ｂの形成工程
　積層電極体３Ｘの各負極タブ７Ａに、超音波溶着法により、厚み０．４ｍｍの銅板を一括して電気接続し、負極端子６Ａとする。同様に、積層電極体３Ｘの各正極タブ７Ｂに、超音波溶着法により、厚み０．４ｍｍのアルミニウム板を一括して電気接続し、正極端子６Ｂとする。
　（ｖｉ）電解液注液工程と封止工程
　カップ部２０Ａを有するラミネートシート２Ａを用意する。負極タブ７Ａ、正極タブ７Ｂ付近にスペーサ４を介しながら積層電極体３Ｘをカップ部２０Ａに収納する（図２を参照）。負極端子６Ａ、正極端子６Ｂに溶着樹脂５Ａ、５Ｂを挿通させ、溶着樹脂５Ａ、５Ｂをカップ部２０Ａの周縁に載置する。この状態で、ラミネートシート２Ａにラミネートシート２Ｂを重ね合わせる。ラミネートシート２Ａの周縁端部２１ｂ1～２１ｄ1を、ラミネートシート２Ｂの周縁端部２１ｂ2～２１ｄ2と熱溶着し、封止部２１ｂ～２１ｄを形成する。
　次に、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とを体積比で３０：７０の割合で混合してなる混合溶媒に、ヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）を１Ｍ（ｍｏｌ／Ｌ）の割合で溶解してなる電解液を調整する。ラミネートシート２Ａ、２Ｂの隙間よりカップ部２０Ａの内部に調整した電解液を注入し、積層電極体に含浸させて電極体３を構成する。その後、溶着樹脂５Ａ、５Ｂを載置したカップ部２０Ａの周縁を熱圧着し、封止部２１ａを形成する。これによりカップ部２０Ａ内部の電極体３を内部封止する。以上でラミネート外装電池１を得る。
　＜性能確認試験＞
　以下の手順で本発明のラミネート外装電池についての性能確認試験を行った。
　実施例として、実施の形態１に記載した製造方法に基づき、負極板３０、正極板３１、セパレータ３２を作製した。個別に袋状のセパレータ３２に収納した合計３５枚の正極板３１に、合計３６枚の負極板３０を交互に積層し、絶縁シート３３及び絶縁テープ３４を省略した積層電極体を得た。一方、比較例として、セパレータ３２に接合部３３０Ａを形成しない点以外は実施例と同じ構成の積層電極体を得た。その後、実施例と比較例の各積層電極体をばらし、各セパレータ３２のめくれの有無を目視で確認した。この一例の実施例と比較例の製造と確認試験の手順を、実施例、比較例についてそれぞれ３回繰り返した。このときの試験結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 　表１に示すように、比較例ではいずれの試験結果においても、正極タブと重なるセパレータの部分にめくれが発生しているのが目視で確認された。この理由として、比較例の積層電極体では、セパレータが接合部３３０Ａを有さないため、正極タブと重なるセパレータの部分に摩擦力が及ぶと比較的容易にめくれを生じやすいことが考えられる。
　一方、実施例ではいずれの試験結果においても、比較例のようなセパレータのめくれは確認されなかった。この理由としては、正極タブ７Ｂと端辺３２０Ａとの両方の近接位置に接合部３３０Ａを設けたことにより、正極タブ７Ｂと重なるセパレータ３２に摩擦力が及んでも、容易にめくれを生じにくくなり、セパレータ３２が良好な形態を保てたことが考えられる。
　以下、本発明の実施の形態２～７について、実施の形態１との差異を中心に説明する。
　＜実施の形態２＞
　図７（ａ）は、実施の形態２に係るセパレータ３２と、これに収納された正極板３１の正極タブ７Ｂ周辺の構成を示す図である。
　実施の形態２では、正極タブ７Ｂは正極板３１の上辺３１０Ａの中央付近から延設されている。従って、上辺３１０Ａに沿った正極タブ７Ｂの両側に、正極タブ７Ｂと重なる部分を除く周縁部３２０ａの残余領域Ｌ1、Ｌ2が存在するので、接合部３３０Ａは残余領域Ｌ1、Ｌ2中に存在する領域Ａ1、Ａ2に重ねて形成することができる。具体的に領域Ａ1（領域Ａ2）は、実施の形態１の領域Ａ（図５参照）と同様に、少なくとも正極板３１の上辺３１０Ａに沿って、正極タブ７Ｂと重なる部分を除く周縁部３２０ａの残余領域Ｌ1（Ｌ2）の中央の点Ｐ2（Ｐ3）より正極タブ７Ｂ側に近接し、且つ、周縁部３２０ａの幅Ｄの中央の点Ｐ4よりもセパレータ３２の端辺３２０Ａ側に近接する領域である。
　以上の構成を有する実施の形態２のラミネート外装電池においても、実施の形態１と同様の効果を期待できる。実施の形態２では、上辺３１０Ａに沿った正極タブ７Ｂの両側に接合部３３０Ａが設けられているので、その分、正極タブ７Ｂの根元がセパレータ３２より露出しにくくなっている。
　＜実施の形態３＞
　図７（ｂ）は、実施の形態３に係るセパレータ３２と、これに収納された正極板３１の正極タブ７Ｂ周辺の構成を示す図である。
　実施の形態３では、少なくとも領域Ａに重ねて形成する接合部３３０Ａ1と、その他の周縁部３２０ａに形成する接合部３３０Ｂとを、正極タブ７Ｂの延設（Ｙ）方向と傾斜させて形成する。このような構成の接合部３３０Ａ1、３３０Ｂを用いても、実施の形態１と同様の効果を期待できる。また、各接合部３３０Ａ1、３３０Ｂは、それぞれＸＹ各方向に沿って一定の長さを有しているので、接合部３３０Ａ1または３３０Ｂの各々において、ＸＹいずれかの方向に沿ってセパレータ３２のめくれを一層防止する効果を期待できる。
　＜実施の形態４＞
　図７（ｃ）は、実施の形態４に係るセパレータ３２と、これに収納された正極板３１の正極タブ７Ｂ周辺の構成を示す図である。
　実施の形態４では、領域Ａに重ねて形成する接合部３３０Ａ2と、それ以外の位置に形成する接合部３３０Ｃとを、いずれもドット状とする。さらに、周縁部３２０ａの幅（Ｙ）方向に沿って、各接合部３３０Ａ2と、３３０Ｃとを全体として２列となるように形成する。
　このような構成の接合部３３０Ａ2、３３０Ｃを用いても、実施の形態１と同様の効果を期待できる。また、ドット状の接合部３３０Ａ2、３３０Ｃのピッチを適宜調節したり、各接合部３３０Ａ2、３３０Ｃの配列を３列以上に設定することにより、周縁部３２０ａにおける接合強度を細かく調整することが可能である。
　＜実施の形態５＞
　図７（ｄ）は、実施の形態５に係るセパレータ３２と、これに収納された正極板３１の正極タブ７Ｂ周辺の構成を示す図である。
　実施の形態５は、実施の形態４を基本構造とし、領域Ａに重ねて設ける接合部３３０Ａ3とそれ以外の位置に形成する接合部３３０Ｄとを、実施の形態１と同様に上辺３１０Ａに沿った線状としている。
　このような実施の形態５によれば、正極タブ７Ｂの延設（Ｙ）方向に沿って、線状の接合部３３０Ａ3、３３０Ｄが全体として２列に形成されているので、実施の形態１に比べ、一層、セパレータ３２のめくれを防止することができる。
　＜実施の形態６＞
　図８は、実施の形態６に係るセパレータ３２Ｃと正極板３１との構成を示す図である。
　セパレータ３２Ｃは、Ｙ方向を長手とする帯状のラミネートシートを折り返して正極板３１の両面を被覆するように配される。その後、正極板３１の上辺３１０Ａを含む３辺の外周において、ラミネートシートの互いに対向する周縁端部３２０ａ1と３２０ａ2、３２０ｂ1と３２０ｂ2、３２０ｃ1と３２０ｃ2をそれぞれ熱溶着にて接合し、周縁部３２０ａ～３２０ｃを形成する（図４参照）。
　以上の構成を有する実施の形態６においても、実施の形態１と同様の効果を期待できる。さらにセパレータ３２Ｃを、折り返した１枚のラミネートシートで構成でき、折り返し部では接合部が不要となるため、製造効率の向上を期待できる。
　＜実施の形態７＞
　図９は、実施の形態７に係るセパレータ３２Ｄと正極板３１との構成を示す図である。
　セパレータ３２Ｄは、Ｘ方向を長手とする帯状のラミネートシートをつづら折りし、負極板３０、正極板３１の両面をそれぞれ被覆するように配される。その後、正極板３１の上辺３１０Ａを含む３辺の外周において、互いに対向する周縁端部３２０ａ1～３２０ａ2、３２０ｃ1～３２０ｃ2、３２０ｄ1～３２０ｄ2をそれぞれ熱溶着にて接合し、周縁部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｄを作る（図４参照）。さらに負極板３０の上辺３００Ａを含む３辺の外周において、互いに対向する周縁端部３２０ａ2～３２０ａ3、３２０ｂ2～３２０ｂ3、３２０ｄ2～３２０ｄ3をそれぞれ熱溶着にて接合し、周縁部３２０ａ、３２０ｂ、３２０ｄを作る。
　以上の構成を有する実施の形態７においても、実施の形態１及び実施の形態６と同様の効果を期待できる。１枚のラミネートシートで構成したセパレータ３２Ｄの内部に、複数の正極板３１を収納できるため、実施の形態６よりもさらに製造効率の向上を期待できる。
　＜その他の事項＞
　上記各実施の形態では、第１極板を正極板、第２極板を負極板としたが、これとは逆に
第１極板を負極板、第２極板を正極板とすることもできる。
　接合部３３０Ａ、３３０は熱溶着法で形成する方法に限定されず、超音波溶着法等で形成してもよい。或いは、接着剤や接合剤、針無しステープラのいずれかを用いて接合部３３０Ａ、３３０を形成してもよい。
　セパレータ３２は、上記各実施の形態で示したシート状のものの他、平面視した際に端辺３２０Ａのみが開口された袋状のものを成形して用いることもできる。
　本発明は、携帯電話機などのモバイル機器や家庭での蓄電用、あるいは車両用の電源として用いることができ、高い生産性を有する電池を実現するのに有用である。
　１　　ラミネート外装電池
　２　　ラミネート外装体
　２Ａ、２Ｂ　　ラミネートシート
　３　　電極体
　３Ｘ　　積層電極体
　４　　スペーサ
　５Ａ、５Ｂ　　溶着樹脂
　６Ａ　　負極端子
　６Ｂ　　正極端子
　７Ａ　　負極タブ
　７Ｂ　　正極タブ
　３０　　負極板
　３１　　正極板
　３２、３２Ｃ、３２Ｄ　　セパレータ
　３２Ａ、３２Ｂ　　樹脂シート
　３２Ａ1～３２Ａ4、３２Ｂ1～３２Ｂ4　　樹脂シートの対向部
　３００Ａ　　負極板の上辺
　３１０Ａ　　正極板の上辺
　３２０Ａ～３２０Ｄ　　セパレータの端辺
　３２０ａ～３２０ｄ　　周縁部
　３３０、３３０Ａ～３３０Ｄ、３３０Ａ1～３３０Ａ3　　接合部

Claims (9)

  1. 　電極体と、前記電極体を収納するラミネート外装体とを備えるラミネート外装電池であって、
    　前記電極体は、矩形状の第１極板と、前記第１極板の一辺より延設された短冊状の集電タブと、前記第１極板よりも広い面積を有し、前記第１極板の両面を被覆するシート状のセパレータと、前記セパレータを介して前記第１極板に積層され、前記第１極板と逆極性で矩形状の第２極板と、を有し、
    　前記セパレータは前記第１極板の両面から前記第１極板の少なくとも前記一辺より突出され、前記突出した対向部同士が重ねられた周縁部を有し、
    　前記周縁部には前記突出した対向部同士が接合された接合部が形成され、
    　前記電極体を平面視する際、
    　前記集電タブは前記周縁部における前記セパレータの端辺から露出され、
    　前記接合部は、前記一辺に沿った前記周縁部において、前記集電タブと重なる部分を除いた残余領域の中央よりも前記集電タブに近接する位置で、且つ、前記一辺と直交する前記周縁部の幅の中央よりも前記セパレータの前記端辺に近接する位置に存在する
    　ラミネート外装電池。
  2. 　前記接合部は、前記集電タブに沿って線状またはドット状で存在している
    　請求項１に記載のラミネート外装電池。
  3. 　前記セパレータの前記周縁部は前記第１極板の４辺よりも外周に存在し、
    　前記接合部は前記第１極板の前記４辺に沿って複数存在している
    　請求項１に記載のラミネート外装電池。
  4. 　前記各接合部は、その各々が近接する前記第１極板のいずれかの辺に対して平行若しくは傾斜した線状、またはドット状である
    　請求項３に記載のラミネート外装電池。
  5. 　前記第１極板の前記一辺の外周における前記周縁部の幅が、前記一辺を除く残余の３辺における前記周縁部のいずれの幅よりも広い
    　請求項３または４に記載のラミネート外装電池。
  6. 　前記一辺に沿った方向において、前記残余領域の長さが前記集電タブの幅の２倍よりも短い
    　請求項１～５のいずれかに記載のラミネート外装電池。
  7. 　前記電極体を平面視する際、
    　前記第１極板の面積は前記第２極板の面積よりも小さく、
    　前記セパレータの面積は第２極板の面積よりも大きい
    　請求項１～６のいずれかに記載のラミネート外装電池。
  8. 　前記接合部は熱溶着部である
    　請求項１～７のいずれかに記載のラミネート外装電池。
  9. 　前記電極体を平面視する際、前記電極体の一辺において、
    　前記一辺の一方の端部に前記正極板から延設された集電タブが位置し、
    　前記一方の辺の他方の端部に前記負極板から延設された集電タブが位置する
    　請求項１～８のいずれかに記載のラミネート外装電池。
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