WO2019077713A1 - 電池 - Google Patents

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市川　智之
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Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery.
  • non-aqueous electrolyte secondary batteries in particular, lithium ion secondary batteries have been developed.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery has a laminate including a plurality of positive electrodes, a plurality of negative electrodes, and a plurality of separators.
  • the plurality of positive electrodes and the plurality of negative electrodes are alternately stacked, and the plurality of separators separate the respective positive electrodes and the respective negative electrodes.
  • the laminate may swell under certain conditions.
  • Patent Document 1 describes that the laminate swells during overcharge.
  • Patent Document 1 describes that compression is applied between the positive electrode and the negative electrode during overcharge in order to suppress the swelling of the laminate.
  • the present inventor has found that the positive electrode and the negative electrode can short-circuit each other by the expansion of the laminate.
  • One object of the present invention is to suppress the possibility of a short circuit between the positive electrode and the negative electrode even if the laminate swells. Further objects of the present invention will become apparent from the following disclosure of the embodiments.
  • the plurality of first electrodes and the plurality of first electrodes have different polarities respectively, and the plurality of second electrodes alternately arranged with the plurality of first electrodes, the respective first electrodes and the respective second electrodes A laminate including a plurality of separators separated from each other; A plurality of first tabs protruding from the plurality of first electrodes and bundled together; Equipped with The plurality of first electrodes include a first first electrode, a second first electrode, and a third first electrode, and the first first electrode is a portion of the second first electrode.
  • the first tab of the first first electrode, the first tab of the second first electrode, and the first tab of the third first electrode are the second first electrode and the first tab.
  • the plurality of second electrodes include a first second electrode adjacent to the first first electrode,
  • the plurality of separators include a first separator separating the first first electrode and the first second electrode,
  • the laminate has a thickness T 0 from the second first electrode to the third first electrode,
  • the first position is separated by a distance L 0 from an end on the first position side of the first separator in a direction orthogonal to the thickness direction of the laminate.
  • the end on the first position side of the first separator is closer to the first position in the thickness of the laminate than the end on the first position side of the first second electrode It projects by a distance G in the direction orthogonal to the direction, Even if the laminate swells in the thickness direction of the laminate, the thickness of the laminate from the second first electrode to the third first electrode in the laminate is 4 ⁇ ⁇ (T 0 A battery is provided that is designed to be less than / 2) 2 + L 0 2- (L 0- G) 2 ⁇ 1/2 .
  • a plurality of laminates each including a plurality of first electrodes, a plurality of second electrodes, and a plurality of separators;
  • a plurality of packaging materials that respectively accommodate the plurality of laminates and are stacked on one another;
  • a plurality of spacers which separate adjacent packaging materials, A member for integrally fixing the plurality of stacks and the plurality of spacers;
  • the plurality of exterior materials include a first exterior material, a second exterior material, and a third exterior material in order,
  • the plurality of spacers include a first spacer separating the first exterior material and the second exterior material, and a second spacer separating the second exterior material and the third exterior material.
  • the first spacer includes a first portion overlapping the first exterior material and the second exterior material, and a second portion protruding from the first portion of the first spacer toward the second spacer.
  • the second spacer includes a first portion overlapping the second exterior material and the third exterior material, and a second portion protruding from the first portion of the second spacer toward the first spacer.
  • a battery is provided in which the second portion of the first spacer and the second portion of the second spacer face each other.
  • FIG.1 and FIG.2 is a figure for demonstrating the battery 10 which concerns on embodiment.
  • the upper view of each of FIGS. 1 and 2 is a side view of the battery 10, and the lower view of each of FIGS. 1 and 2 is a detailed view of the first electrode 110a of the battery 10 and the periphery thereof.
  • FIG. 1 and FIG.2 is a figure for demonstrating the battery 10 which concerns on embodiment.
  • the upper view of each of FIGS. 1 and 2 is a side view of the battery 10
  • the lower view of each of FIGS. 1 and 2 is a detailed view of the first electrode 110a of the battery 10 and the periphery thereof.
  • FIG. 1 and FIG.2 is a figure for demonstrating the battery 10 which concerns on embodiment.
  • the upper view of each of FIGS. 1 and 2 is a side view of the battery 10
  • the lower view of each of FIGS. 1 and 2 is a detailed view of the first electrode 110a of the battery 10 and the periphery thereof.
  • the battery 10 includes a stack 100 and a plurality of first tabs 112.
  • the laminate 100 includes a plurality of first electrodes 110, a plurality of second electrodes 120, and a plurality of separators 130.
  • the plurality of second electrodes 120 each have a polarity different from that of the plurality of first electrodes 110.
  • the plurality of second electrodes 120 are alternately arranged with the plurality of first electrodes 110.
  • the plurality of separators 130 separate the first electrodes 110 and the second electrodes 120, respectively.
  • the plurality of first tabs 112 respectively protrude from the plurality of first electrodes 110 and are bundled together.
  • the first electrode 110 is a positive electrode
  • the second electrode 120 is a negative electrode.
  • the length of the second electrode 120 is longer than the length of the first electrode 110
  • the end of the second electrode 120 on the first position P1 side is the portion of the first electrode 110.
  • the first position P1 is located closer to the first position P1 than the end on the first position P1 side.
  • the length of the negative electrode (second electrode 120) is longer than the length of the positive electrode (first electrode 110) because the negative electrode efficiently receives lithium ions from the positive electrode.
  • the area of the negative electrode (second electrode 120) is larger than the area of the positive electrode (first electrode 110).
  • the first electrode 110 and the second electrode 120 may be a negative electrode and a positive electrode, respectively.
  • the configuration according to the present embodiment is not limited to the example in which the first electrode 110 and the second electrode 120 are respectively a positive electrode and a negative electrode, but the first electrode 110 and the second electrode 120 It is applicable also to the example which is an anode and a cathode, respectively.
  • the plurality of first electrodes 110 includes a first electrode 110a (first first electrode), a first electrode 110b (second first electrode), and a first electrode 110c (third first electrode). .
  • the first electrode 110a is located between the first electrode 110b and the first electrode 110c.
  • the first electrode 110 b and the first electrode 110 c are respectively located at one and the other of both ends of the plurality of first electrodes 110.
  • the first tab 112 (first tab 112a) of the first electrode 110a, the first tab 112 (first tab 112b) of the first electrode 110b, and the first tab 112 (first tab 112c) of the first electrode 110c They are connected to each other at one position P1.
  • the first position P1 is equidistant from the first electrode 110b and the first electrode 110c.
  • the plurality of second electrodes 120 include a second electrode 120 a (first second electrode).
  • the second electrode 120a is adjacent to the first electrode 110a.
  • the plurality of separators 130 include separators 130 a (first separators).
  • the separator 130a separates the first electrode 110a and the second electrode 120a.
  • the laminate 100 is in an initial state. In the initial state, the laminate 100 does not swell in the thickness direction of the laminate 100. In one example, the laminate 100 is not charged and discharged, neither heated nor cooled, and the laminate 100 does not expand in the thickness direction of the laminate 100 when under the temperature of 25 ° C.
  • the battery 10 in the initial state, the battery 10 is in the following state.
  • the stacked body 100 has a thickness T 0 from the first electrode 110 b to the first electrode 110 c.
  • the first position P1 is separated by a distance L 0 from the end of the separator 130a on the first position P1 side in the direction orthogonal to the thickness direction of the laminate 100.
  • the end on the first position P1 side of the first tab 112a is orthogonal to the thickness direction of the laminate 100 toward the first position P1 than the end on the first position P1 side of the second electrode 120a.
  • the distance G projects in the direction.
  • Stack 100, stack 100 is also expanded in the thickness direction of the laminate 100, a thickness of 4 ⁇ from the first electrode 110b of the stack 100 toward the first electrode 110c ⁇ (T 0/2) 2 + L 0 2 - is designed so that (L 0 -G) 2 ⁇ less than 1/2.
  • the present inventors set the thickness from the first electrode 110b to the first electrode 110c in the laminate 100 within the above-described range, so that the space between the first electrode 110 and the second electrode 120, in particular, the first electrode 110a and the first electrode 110a. It has been found that the possibility of a short circuit between the second electrode 120a (that is, the first electrode 110a and the second electrode 120a located approximately at the center of the laminate 100) can be suppressed.
  • the laminate 100 bulges from a thickness T 0 (FIG. 1) to a thickness T 1 (FIG. 2).
  • the laminate 100 swells under certain conditions, such as overcharging of the laminate 100 or heating of the laminate 100.
  • the condition for suppressing the possibility of contact between the first tab 112a of the first electrode 110a and the second electrode 120a can be said to be the following equation (2).
  • L 0 -L 1 ⁇ G (2) Specifically, when the first position P1 moves toward the laminate 100, the first tab 112a of the first electrode 110a bends and contacts the second electrode 120a as shown in FIG. It can be said that the possibility of the contact between the first tab 112a and the second electrode 120a increases as the movement distance of the first position P1 (that is, L 0 -L 1 ) becomes larger than the distance G.
  • Equation (3) is, 4 ⁇ the thickness of the first electrode 110b toward the first electrode 110c of the laminate 100 ⁇ (T 0/2) 2 + L 0 2 - (L 0 -G) 2 ⁇ 1/2
  • Equation (3) is, 4 ⁇ the thickness of the first electrode 110b toward the first electrode 110c of the laminate 100 ⁇ (T 0/2) 2 + L 0 2 - (L 0 -G) 2 ⁇ 1/2
  • FIG. 3 is a view for explaining a first example of a method of limiting the swelling of the laminate 100.
  • the upper view in FIG. 3 is a side view of the stack 100
  • the lower left view in FIG. 3 is a front view of the stack 100
  • the lower right view in FIG. FIG. 2 is a plan view of a body 100.
  • the battery 10 includes a plurality of first tabs 112 and a plurality of second tabs 122.
  • the plurality of first tabs 112 respectively protrude from the plurality of first electrodes 110 (for example, FIG. 1 or 2) and are bundled together.
  • the plurality of first tabs 112 are connected to the leads 114.
  • the plurality of second tabs 122 respectively project from the plurality of second electrodes 120 (for example, FIG. 1 or 2) and are bundled together.
  • the plurality of second tabs 122 may be connected to the leads in the same manner as the plurality of first tabs 112.
  • the stacked body 100 has a first surface 102, a second surface 104, a third surface 106, and a fourth surface 108.
  • the first surface 102 and the second surface 104 are located opposite to each other in the thickness direction of the laminate 100.
  • the third surface 106 is between the first surface 102 and the second surface 104 and is closer to the plurality of first tabs 112 than the plurality of second tabs 122.
  • the fourth surface 108 is between the first surface 102 and the second surface 104 and is closer to the plurality of second tabs 122 than the plurality of first tabs 112.
  • the battery 10 is provided with a member 300.
  • the member 300 is attached to the laminate 100.
  • the member 300 is a tape.
  • the member 300 covers the plurality of first tabs 112 of the laminate 100.
  • the member 300 has a third surface 106, a region closer to the third surface 106 than the fourth surface 108, and a second surface in a region closer to the third surface 106 than the first surface 102 and the fourth surface 108. It covers 104.
  • the member 300 exposes the second surface 104 in a region closer to the fourth surface 108 than the first surface 102 and the third surface 106 in a region closer to the fourth surface 108 than the fourth surface 108 and the third surface 106. doing.
  • the bulge on the plurality of first tabs 112 of the stack 100 can be limited.
  • the member 300 exposes the plurality of second tabs 122 of the laminate 100, the number of the members 300 attached to the laminate 100 can be reduced.
  • the end of the second electrode 120 on the first position P1 side is more than the end of the first electrode 110 on the first position P1 side. It is located near the first position P1.
  • the possibility of the second tab 122 contacting the first electrode 110 is the first tab. It can be said that the possibility of contact 112 with the second electrode 120 is lower. Therefore, even if the member 300 does not cover the second tab 122 side of the laminate 100, the possibility that the second tab 122 contacts the first electrode 110 can be reduced to some extent.
  • FIG. 4 is a view for explaining a second example of the method of limiting the swelling of the laminate 100. As shown in FIG. The example shown in FIG. 4 is the same as the example shown in FIG. 3 except for the following points.
  • the member 300 covers the laminate 100 over the entire circumference including the first surface 102, the second surface 104, the third surface 106 and the fourth surface 108.
  • the bulge of the laminate 100 can be limited.
  • FIG. 5 is a view for explaining a third example of the method of limiting the swelling of the laminate 100. As shown in FIG. The view on the left in FIG. 5 is a front view of the battery 10, and the view on the right in FIG. 5 is a side view of the battery 10.
  • the battery 10 is provided with an exterior material 200.
  • the exterior material 200 accommodates the laminated body 100 (for example, FIG. 3).
  • the battery 10 is provided with a housing 400.
  • the housing 400 defines a space 402.
  • the housing 400 accommodates the exterior material 200 in the space 402.
  • the housing body 400 restricts the swelling of the laminate 100 (exterior material 200) in the thickness direction of the laminate 100 (exterior material 200). Specifically, the length of the space 402 in the thickness direction of the laminate 100 (exterior material 200) is the thickness of the laminate 100 even if the laminate 100 (exterior material 200) swells to the maximum in the space 402. It is designed to be within the above-mentioned range.
  • the length of the space 402 in the thickness direction of the laminate 100 is longer than the thickness of the sheathing material 200 when the laminate 100 is not swollen. That is, the stack 100 can be slightly expanded in the space 402. If the laminate 100 is not allowed to swell at all, when the laminate 100 tries to expand, a large force is applied to the laminate 100 and the container 400, and damage to the laminate 100 (the exterior material 200) or the container 400 is caused. May lead to In the example shown in FIG. 5, damage to the laminate 100 (the exterior material 200) or the container 400 is prevented by allowing only a slight expansion of the laminate 100.
  • FIG. 6 is a view for explaining a fourth example of the method of limiting the swelling of the laminate 100. As shown in FIG. The view on the left in FIG. 5 is a front view of the battery 10, and the view on the right in FIG. 5 is a side view of the battery 10.
  • the battery 10 includes a plurality of packaging materials 200, a plurality of spacers 510, a member 520, a cover 532 and a cover 534.
  • the plurality of packaging materials 200 respectively accommodate a plurality of laminates 100 (for example, FIG. 3).
  • the plurality of exterior materials 200 are stacked on one another.
  • the plurality of spacers 510 separate the adjacent exterior members 200 from each other.
  • the member 520 integrally fixes the plurality of exterior members 200 and the plurality of spacers 510.
  • the member 520 is a tape, and has a plurality of wrapping materials 200 and a plurality of spacers 510 wound thereon.
  • the cover 532 and the cover 534 are located on opposite sides of the plurality of sheathing materials 200 and the plurality of spacers 510 integrally fixed by the member 520.
  • the swelling of the laminated body 100 can be limited by integrally fixing the plurality of sheathing materials 200 by the member 520.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the details of the battery 10 shown in FIG.
  • the plurality of sheathing materials 200 include a first sheathing material 200a, a second sheathing material 200b, and a third sheathing material 200c.
  • the 1st exterior material 200a, the 2nd exterior material 200b, and the 3rd exterior material 200c are located in a line in order.
  • the plurality of spacers 510 includes a first spacer 510a and a second spacer 510b.
  • the first spacer 510a separates the first exterior material 200a and the second exterior material 200b.
  • the second spacer 510 b separates the second exterior material 200 b and the third exterior material 200 c.
  • the first spacer 510 a includes a first portion 512 and a second portion 514.
  • the first portion 512 of the first spacer 510a overlaps the first exterior material 200a and the second exterior material 200b.
  • the second portion 514 of the first spacer 510a protrudes from the first portion 512 of the first spacer 510a toward the second spacer 510b.
  • the first spacer 510 a includes the second portions 514 on both sides of the laminate 100.
  • the second spacer 510 b includes a first portion 512 and a second portion 514.
  • the first portion 512 of the second spacer 510 b overlaps the second exterior material 200 b and the third exterior material 200 c.
  • the second portion 514 of the second spacer 510b protrudes from the first portion 512 of the second spacer 510b toward the first spacer 510a.
  • the second spacer 510 b includes the second portions 514 on both sides of the stack 100.
  • the second portion 514 of the first spacer 510a and the second portion 514 of the second spacer 510b face each other.
  • the second exterior material 200 b is crushed when the first exterior material 200 a and the third exterior material 200 c expand in the stacking direction of the plurality of exterior materials 200 and the second exterior material 200 b does not expand. You can prevent that.
  • the second portion 514 of the first spacer 510a and the second portion 514 of the second spacer 510b face each other. Therefore, even if the first and second sheathing materials 200a and 200c expand, the length of the gap between the first spacer 510a and the second spacer 510b is the same as the second portion 514 of the first spacer 510a and the second spacer 510b.
  • the contact of the second portion 514 of the lower part does not make the length shorter than a certain length. Therefore, crushing of the second exterior material 200 b can be prevented.
  • the second portion 514 of the first spacer 510 a and the second portion 514 of the second spacer 510 b sandwich a gap. They face each other. That is, the first exterior material 200a and the third exterior material 200c can be slightly expanded.
  • the first exterior material 200a and the third exterior material 200c try to expand if the first exterior material 200a and the third exterior material 200c are not allowed to swell at all, the first exterior material 200a and the third exterior material 200c are A large force is applied, which may lead to damage to the first exterior material 200a and the third exterior material 200c.
  • damage to the first exterior material 200 a and the third exterior material 200 c is prevented by allowing only a slight expansion of the first exterior material 200 a and the third exterior material 200 c.
  • the sheathing material 200 can be positioned by the second portion 514 of the spacer 510.
  • the second exterior member 200b is left-handed in the figure by the left-hand second portion 514 in the figure of the first spacer 510a and the left-hand second portion 514 in the figure of the second spacer 510b.
  • the exterior material 200 (second exterior material 200b) can be positioned.
  • FIG. 8 is a view for explaining a fifth example of the method of limiting the swelling of the laminate 100. As shown in FIG. The example shown in FIG. 8 is the same as the example shown in FIG. 6 except for the following points.
  • the plurality of exterior members 200 and the plurality of spacers 510 are located between the cover 532 and the cover 534.
  • the member 520 has a plurality of sheaths 200 and a plurality of spacers 510 integrally fix the cover 532 and the cover 534.

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Abstract

初期状態において、電池（１０）は、次の状態となっている。積層体（１００）は、第１電極（１１０ｂ）から第１電極（１１０ｃ）にかけて厚みＴ０を有している。第１位置（Ｐ１）は、積層体（１００）の厚み方向に直交する方向において、セパレータ（１３０ａ）のうちの第１位置（Ｐ１）側の端部から距離Ｌ０だけ離れている。第１タブ（１１２ａ）のうちの第１位置（Ｐ１）側の端部は、第２電極（１２０ａ）うちの第１位置（Ｐ１）側の端部よりも、第１位置（Ｐ１）に向けて積層体（１００）の厚み方向に直交する方向において距離Ｇだけ突出している。積層体（１００）は、積層体（１００）が積層体（１００）の厚み方向に膨らんでも、積層体（１００）のうちの第１電極（１１０ｂ）から第１電極（１１０ｃ）にかけての厚みが４×｛（Ｔ０／２）２＋Ｌ０ ２－（Ｌ０－Ｇ）２｝１／２未満となるように設計されている。

Description

電池
　本発明は、電池に関する。
　近年、非水電解液二次電池、特に、リチウムイオン二次電池が開発されている。非水電解液二次電池は、複数の正極、複数の負極及び複数のセパレータを含む積層体を有している。複数の正極及び複数の負極は、交互に積層されており、複数のセパレータは、各正極と各負極をそれぞれ隔てている。
　積層体は、特定の条件において膨れることがある。特許文献１には、過充電時に積層体が膨れることについて記載されている。特許文献１には、積層体の膨れを抑えるため、過充電時に正極と負極の間に圧迫を加えることについて記載されている。
特開２００２－１１７９０４号公報
　本発明者は、積層体が膨れることによって、正極と負極が互いに短絡し得ることを見出した。本発明者は、積層体が膨れても、正極と短絡が互いに短絡することを防ぐための条件を検討した。
　本発明の一の目的は、積層体が膨れても、正極と負極の短絡の可能性を抑えることにある。本発明のさらなる目的は、実施形態の以下の開示から明らかになるであろう。
　本発明の一態様によれば、
　複数の第１電極と、前記複数の第１電極とは異なる極性をそれぞれ有し、前記複数の第１電極と交互に並ぶ複数の第２電極と、各第１電極と各第２電極をそれぞれ隔てる複数のセパレータと、を含む積層体と、
　前記複数の第１電極からそれぞれ突出しており、互いに束ねられた複数の第１タブと、
を備え、
　前記複数の第１電極は、第１の第１電極と、第２の第１電極と、第３の第１電極と、を含み、前記第１の第１電極は、前記第２の第１電極と前記第３の第１電極の間に位置しており、
　前記第１の第１電極の前記第１タブ、前記第２の第１電極の前記第１タブ及び前記第３の第１電極の前記第１タブは、前記第２の第１電極及び前記第３の第１電極から等距離にある第１位置において互いに接続しており、
　前記複数の第２電極は、前記第１の第１電極に隣接する第１の第２電極を含み、
　前記複数のセパレータは、前記第１の第１電極と前記第１の第２電極を隔てている第１セパレータを含み、
　前記積層体が前記積層体の厚み方向に膨らんでいない場合において、
　　前記積層体は、前記第２の第１電極から前記第３の第１電極にかけて厚みＴ０を有し、
　　前記第１位置は、前記積層体の厚み方向に直交する方向において、前記第１セパレータのうちの前記第１位置側の端部から距離Ｌ０だけ離れており、
　　前記第１セパレータのうちの前記第１位置側の端部は、前記第１の第２電極のうちの前記第１位置側の端部よりも、前記第１位置に向けて前記積層体の厚み方向に直交する方向において距離Ｇだけ突出しており、
　前記積層体は、前記積層体が前記積層体の厚み方向に膨らんでも、前記積層体のうちの前記第２の第１電極から前記第３の第１電極にかけての厚みが４×｛（Ｔ０／２）２＋Ｌ０ ２－（Ｌ０－Ｇ）２｝１／２未満となるように設計されている電池が提供される。
　本発明の他の態様によれば、
　複数の第１電極と、複数の第２電極と、複数のセパレータと、をそれぞれ含む複数の積層体と、
　前記複数の積層体をそれぞれ収容し、互いに積層された複数の外装材と、
　隣り合う外装材をそれぞれ隔てる複数のスペーサと、
　前記複数の積層体及び前記複数のスペーサを一体に固定する部材と、
を備え、
　前記複数の外装材は、第１外装材、第２外装材及び第３外装材を順に含み、
　前記複数のスペーサは、前記第１外装材と前記第２外装材を隔てる第１スペーサと、前記第２外装材と前記第３外装材を隔てる第２スペーサと、を含み、
　前記第１スペーサは、前記第１外装材及び前記第２外装材と重なる第１部分と、前記第１スペーサの前記第１部分から前記第２スペーサに向けて突出した第２部分と、を含み、
　前記第２スペーサは、前記第２外装材及び前記第３外装材と重なる第１部分と、前記第２スペーサの前記第１部分から前記第１スペーサに向けて突出した第２部分と、を含み、
　前記第１スペーサの前記第２部分と前記第２スペーサの前記第２部分は、互いに対向している電池が提供される。
　本発明の上述の一態様によれば、積層体が膨れても、正極と負極の短絡の可能性を抑えることができる。
　上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。
実施形態に係る電池を説明するための図である。 実施形態に係る電池を説明するための図である。 積層体の膨らみを制限する方法の第１例を説明するための図である。 積層体の膨らみを制限する方法の第２例を説明するための図である。 積層体の膨らみを制限する方法の第３例を説明するための図である。 積層体の膨らみを制限する方法の第４例を説明するための図である。 図６に示した電池１０の詳細を説明するための図である。 積層体の膨らみを制限する方法の第５例を説明するための図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
　図１及び図２は、実施形態に係る電池１０を説明するための図である。図１及び図２のそれぞれの上側の図は、電池１０の側面図であり、図１及び図２のそれぞれの下側の図は、電池１０のうちの第１電極１１０ａ及びその周辺を詳細に示した図である。
　図１を用いて、電池１０について説明する。電池１０は、積層体１００及び複数の第１タブ１１２を備えている。積層体１００は、複数の第１電極１１０、複数の第２電極１２０及び複数のセパレータ１３０を含んでいる。複数の第２電極１２０は、複数の第１電極１１０とは異なる極性をそれぞれ有している。複数の第２電極１２０は、複数の第１電極１１０と交互に並んでいる。複数のセパレータ１３０は、各第１電極１１０と各第２電極１２０をそれぞれ隔てている。複数の第１タブ１１２は、複数の第１電極１１０からそれぞれ突出しており、互いに束ねられている。
　本実施形態において、第１電極１１０は正極であり、第２電極１２０は負極である。図１に示す例において、第２電極１２０の長さは、第１電極１１０の長さよりも長く、第２電極１２０のうちの第１位置Ｐ１側の端部の方が第１電極１１０のうちの第１位置Ｐ１側の端部よりも第１位置Ｐ１の近くに位置している。特に電池１０がリチウムイオン二次電池であるとき、正極からのリチウムイオンを負極が効率的に受け取るため、負極（第２電極１２０）の長さが正極（第１電極１１０）の長さより長く、言い換えると、負極（第２電極１２０）の面積が正極（第１電極１１０）の面積より大きくなっている。
　他の例において、第１電極１１０及び第２電極１２０は、それぞれ、負極及び正極であってもよい。本実施形態の説明から明らかなように、本実施形態に係る構成は、第１電極１１０及び第２電極１２０がそれぞれ正極及び負極である例だけでなく、第１電極１１０及び第２電極１２０がそれぞれ負極及び正極である例にも適用可能である。
　複数の第１電極１１０は、第１電極１１０ａ（第１の第１電極）、第１電極１１０ｂ（第２の第１電極）及び第１電極１１０ｃ（第３の第１電極）を含んでいる。第１電極１１０ａは、第１電極１１０ｂと第１電極１１０ｃの間に位置している。図１及び図２に示す例では、第１電極１１０ｂ及び第１電極１１０ｃは、複数の第１電極１１０のうちの両端の一方及びもう一方にそれぞれ位置している。
　第１電極１１０ａの第１タブ１１２（第１タブ１１２ａ）、第１電極１１０ｂの第１タブ１１２（第１タブ１１２ｂ）及び第１電極１１０ｃの第１タブ１１２（第１タブ１１２ｃ）は、第１位置Ｐ１において互いに接続している。第１位置Ｐ１は、第１電極１１０ｂ及び第１電極１１０ｃから等距離にある。
　複数の第２電極１２０は、第２電極１２０ａ（第１の第２電極）を含んでいる。第２電極１２０ａは、第１電極１１０ａに隣接している。
　複数のセパレータ１３０は、セパレータ１３０ａ（第１セパレータ）を含んでいる。セパレータ１３０ａは、第１電極１１０ａと第２電極１２０ａを隔てている。
　図１において、積層体１００は、初期状態にある。初期状態において、積層体１００は、積層体１００の厚み方向に膨らんでいない。一例において、積層体１００は、充放電されておらず、加熱も冷却もされておらず、２５℃の温度下にあるとき、積層体１００は、積層体１００の厚み方向に膨らまない。
　図１に示すように、初期状態において、電池１０は、次の状態となっている。積層体１００は、第１電極１１０ｂから第１電極１１０ｃにかけて厚みＴ０を有している。第１位置Ｐ１は、積層体１００の厚み方向に直交する方向において、セパレータ１３０ａのうちの第１位置Ｐ１側の端部から距離Ｌ０だけ離れている。第１タブ１１２ａのうちの第１位置Ｐ１側の端部は、第２電極１２０ａうちの第１位置Ｐ１側の端部よりも、第１位置Ｐ１に向けて積層体１００の厚み方向に直交する方向において距離Ｇだけ突出している。
　積層体１００は、積層体１００が積層体１００の厚み方向に膨らんでも、積層体１００のうちの第１電極１１０ｂから第１電極１１０ｃにかけての厚みが４×｛（Ｔ０／２）２＋Ｌ０ ２－（Ｌ０－Ｇ）２｝１／２未満となるように設計されている。
　本発明者は、積層体１００のうちの第１電極１１０ｂから第１電極１１０ｃにかけての厚みを上述の範囲に抑えることで、第１電極１１０と第２電極１２０の間、特に第１電極１１０ａと第２電極１２０ａ（つまり、積層体１００のおおよそ中央に位置する第１電極１１０ａと第２電極１２０ａ）の間の短絡の可能性が抑えられることを見出した。
　図２を用いて、積層体１００の厚みを上述の範囲に抑えることで、第１電極１１０ａと第２電極１２０ａの間の短絡の可能性が抑えられる理由を説明する。
　積層体１００は、厚みＴ０（図１）から厚みＴ１（図２）に膨れている。積層体１００は、特定の条件、例えば、積層体１００の過充電又は積層体１００の加熱によって膨れる。
　ピタゴラスの定理に基づいて、以下の式（１）が成り立つ。
　　Δ２＝Ｌ０ ２＋（Ｔ０／２）２＝Ｌ１ ２＋（Ｔ１／２）２　　　（１）
具体的には、第１電極１１０ｂの端部と第１位置Ｐ１までの距離は、積層体１００の初期状態（図１）及び積層体１００が膨れた状態（図２）のいずれにおいても、一定（図中のΔ）である。これに対して、第１位置Ｐ１は、第１位置Ｐ１と第１電極１１０ｂの間の張力及び第１位置Ｐ１と第１電極１１０ｃの間の張力によって、積層体１００に近づく方向に移動する。したがって、第１位置Ｐ１と積層体１００の間の距離は、Ｌ０（図１）からＬ１（図２）に減少する（Ｌ０＞Ｌ１）。
　第１電極１１０ａの第１タブ１１２ａと第２電極１２０ａの接触の可能性を抑えるための条件は、以下の式（２）であるといえる。
　　Ｌ０－Ｌ１＜Ｇ　　　（２）
具体的には、第１位置Ｐ１が積層体１００に近づく方向に向けて移動すると、第１電極１１０ａの第１タブ１１２ａは、折れ曲がり、図２に示すように第２電極１２０ａに接触する。第１タブ１１２ａと第２電極１２０ａの接触の可能性は、第１位置Ｐ１の移動距離（つまり、Ｌ０－Ｌ１）が距離Ｇより大きくなると大きくなるといえる。言い換えると、第１位置Ｐ１の移動距離（つまり、Ｌ０－Ｌ１）が距離Ｇ未満である（つまり、式（２）が満たされる。）と、第１タブ１１２ａと第２電極１２０ａの接触の可能性を抑えることができるといえる。
　式（１）及び式（２）より、以下の式（３）が導かれる。
　　Ｔ１＜４×｛（Ｔ０／２）２＋Ｌ０ ２－（Ｌ０－Ｇ）２｝１／２　　　（３）
式（３）は、積層体１００のうちの第１電極１１０ｂから第１電極１１０ｃにかけての厚みを４×｛（Ｔ０／２）２＋Ｌ０ ２－（Ｌ０－Ｇ）２｝１／２未満に抑えることで、第１電極１１０ａと第２電極１２０ａの間の短絡の可能性が抑えられることを意味している。
　図３は、積層体１００の膨らみを制限する方法の第１例を説明するための図である。図３内の上側の図は、積層体１００の側面図であり、図３内の下側左側の図は、積層体１００の前面図であり、図３内の下側右側の図は、積層体１００の平面図である。
　電池１０は、複数の第１タブ１１２及び複数の第２タブ１２２を備えている。図１を用いて説明したように、複数の第１タブ１１２は、複数の第１電極１１０（例えば、図１又は図２）からそれぞれ突出しており、互いに束ねられている。図３に示す例において、複数の第１タブ１１２は、リード１１４に接続している。複数の第２タブ１２２は、複数の第１タブ１１２と同様にして、複数の第２電極１２０（例えば、図１又は図２）からそれぞれ突出しており、互いに束ねられている。複数の第２タブ１２２は、複数の第１タブ１１２と同様にして、リードに接続していてもよい。
　積層体１００は、第１面１０２、第２面１０４、第３面１０６及び第４面１０８を有している。第１面１０２及び第２面１０４は、積層体１００の厚み方向において互いに反対側に位置している。第３面１０６は、第１面１０２と第２面１０４の間にあって、複数の第２タブ１２２よりも複数の第１タブ１１２に近くにある。第４面１０８は、第１面１０２と第２面１０４の間にあって、複数の第１タブ１１２よりも複数の第２タブ１２２の近くにある。
　電池１０は、部材３００を備えている。部材３００は、積層体１００に取り付けられている。図３に示す例において、部材３００はテープである。部材３００は、積層体１００のうちの複数の第１タブ１１２側を覆っている。具体的には、部材３００は、第３面１０６、第４面１０８よりも第３面１０６に近い領域において第１面１０２及び第４面１０８よりも第３面１０６に近い領域において第２面１０４を覆っている。さらに、部材３００は、第４面１０８、第３面１０６よりも第４面１０８に近い領域において第１面１０２及び第３面１０６よりも第４面１０８に近い領域において第２面１０４を露出している。
　部材３００が積層体１００のうちの複数の第１タブ１１２側を覆うことによって、積層体１００のうちの複数の第１タブ１１２側の膨らみを制限することができる。
　さらに、部材３００が積層体１００のうちの複数の第２タブ１２２側を露出することによって、積層体１００に取り付けられる部材３００を少なくすることができる。具体的には、図１を用いて説明したように、第２電極１２０のうちの第１位置Ｐ１側の端部の方が第１電極１１０のうちの第１位置Ｐ１側の端部よりも第１位置Ｐ１の近くに位置している。このため、電池１０が膨らむことで第１タブ１１２及び第２タブ１２２が積層体１００に向けて移動したとき、第２タブ１２２が第１電極１１０に接触する可能性の方が、第１タブ１１２が第２電極１２０に接触する可能性よりも低いといえる。したがって、部材３００が積層体１００のうちの第２タブ１２２側を覆わなくとも、第２タブ１２２が第１電極１１０に接触する可能性はある程度低くすることができる。
　図４は、積層体１００の膨らみを制限する方法の第２例を説明するための図である。図４に示す例は、以下の点を除いて、図３に示した例と同様である。
　部材３００は、第１面１０２、第２面１０４、第３面１０６及び第４面１０８を含む全周に亘って積層体１００を覆っている。
　部材３００が全周に亘って積層体１００を覆うことによって、積層体１００の膨らみを制限することができる。
　図５は、積層体１００の膨らみを制限する方法の第３例を説明するための図である。図５内の左側の図は、電池１０の正面図であり、図５内の右側の図は、電池１０の側面図である。
　電池１０は、外装材２００を備えている。外装材２００は、積層体１００（例えば、図３）を収容している。
　電池１０は、収容体４００を備えている。収容体４００は、空間４０２を画定している。収容体４００は、空間４０２内に外装材２００を収容している。
　収容体４００は、積層体１００（外装材２００）の厚み方向における積層体１００（外装材２００）の膨らみを制限している。具体的には、積層体１００（外装材２００）の厚み方向における空間４０２の長さは、空間４０２内で積層体１００（外装材２００）が最大限に膨れても、積層体１００の厚みが上述の範囲に抑えられるように設計されている。
　図５に示す例では、積層体１００（外装材２００）の厚み方向における空間４０２の長さは、積層体１００が膨らんでいない場合における外装材２００の厚さよりも長くなっている。つまり、積層体１００は、空間４０２内で僅かだけ膨らむことが可能になっている。積層体１００の膨らみを全く許容しないと、積層体１００が膨らもうとするとき、積層体１００及び収容体４００に大きな力が加わり、積層体１００（外装材２００）又は収容体４００へのダメージに繋がるおそれがある。図５に示す例では、積層体１００の膨らみを僅かだけ許容することで、積層体１００（外装材２００）又は収容体４００へのダメージを防いでいる。
　図６は、積層体１００の膨らみを制限する方法の第４例を説明するための図である。図５内の左側の図は、電池１０の正面図であり、図５内の右側の図は、電池１０の側面図である。
　電池１０は、複数の外装材２００、複数のスペーサ５１０、部材５２０、カバー５３２及びカバー５３４を備えている。複数の外装材２００は、複数の積層体１００（例えば、図３）をそれぞれ収容している。複数の外装材２００は、互いに積層されている。複数のスペーサ５１０は、隣り合う外装材２００をそれぞれ隔てている。部材５２０は、複数の外装材２００及び複数のスペーサ５１０を一体に固定している。図６に示す例では、部材５２０は、テープであり、複数の外装材２００及び複数のスペーサ５１０を巻いている。カバー５３２及びカバー５３４は、部材５２０によって一体に固定された複数の外装材２００及び複数のスペーサ５１０を挟んで互いに反対側に位置している。
　図６に示す例では、部材５２０によって複数の外装材２００を一体に固定することによって、積層体１００（外装材２００）の膨らみを制限することができる。
　図７は、図６に示した電池１０の詳細を説明するための図である。
　複数の外装材２００は、第１外装材２００ａ、第２外装材２００ｂ及び第３外装材２００ｃを含んでいる。第１外装材２００ａ、第２外装材２００ｂ及び第３外装材２００ｃは、順に並んでいる。
　複数のスペーサ５１０は、第１スペーサ５１０ａ及び第２スペーサ５１０ｂを含んでいる。第１スペーサ５１０ａは、第１外装材２００ａと第２外装材２００ｂを隔てている。第２スペーサ５１０ｂは、第２外装材２００ｂと第３外装材２００ｃを隔てている。
　第１スペーサ５１０ａは、第１部分５１２及び第２部分５１４を含んでいる。第１スペーサ５１０ａの第１部分５１２は、第１外装材２００ａ及び第２外装材２００ｂと重なっている。第１スペーサ５１０ａの第２部分５１４は、第１スペーサ５１０ａの第１部分５１２から第２スペーサ５１０ｂに向けて突出している。図７に示す例では、第１スペーサ５１０ａは、積層体１００を挟んで両側のそれぞれに第２部分５１４を含んでいる。
　第２スペーサ５１０ｂは、第１部分５１２及び第２部分５１４を含んでいる。第２スペーサ５１０ｂの第１部分５１２は、第２外装材２００ｂ及び第３外装材２００ｃと重なっている。第２スペーサ５１０ｂの第２部分５１４は、第２スペーサ５１０ｂの第１部分５１２から第１スペーサ５１０ａに向けて突出している。図７に示す例では、第２スペーサ５１０ｂは、積層体１００を挟んで両側のそれぞれに第２部分５１４を含んでいる。
　第１スペーサ５１０ａの第２部分５１４と第２スペーサ５１０ｂの第２部分５１４は、互いに対向している。
　図７に示す例においては、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃが複数の外装材２００の積層方向に膨れて第２外装材２００ｂが膨れないときに、第２外装材２００ｂが押しつぶされることを防ぐことができる。具体的には、上述した構成においては、第１スペーサ５１０ａの第２部分５１４と第２スペーサ５１０ｂの第２部分５１４は、互いに対向している。したがって、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃが膨れても、第１スペーサ５１０ａと第２スペーサ５１０ｂの間の隙間の長さは、第１スペーサ５１０ａの第２部分５１４と第２スペーサ５１０ｂの第２部分５１４の接触によって、一定に長さより短くならない。したがって、第２外装材２００ｂが押しつぶされることを防ぐことができる。
　図７に示す例では、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃが膨らんでいない場合において、第１スペーサ５１０ａの第２部分５１４と第２スペーサ５１０ｂの第２部分５１４は、隙間を挟んで互いに対向している。つまり、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃは、僅かだけ膨らむことが可能になっている。第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃの膨らみを全く許容しないと、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃが膨らもうとするとき、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃに大きな力が加わり、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃへのダメージに繋がるおそれがある。図７に示す例では、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃの膨らみを僅かだけ許容することで、第１外装材２００ａ及び第３外装材２００ｃへのダメージを防いでいる。
　さらに、図７に示す例では、スペーサ５１０の第２部分５１４によって外装材２００の位置決めをすることができる。具体的には、第１スペーサ５１０ａのうちの図中の左側の第２部分５１４及び第２スペーサ５１０ｂのうちの図中の左側の第２部分５１４によって、第２外装材２００ｂが図中の左側にずれることを防ぐことができ、第１スペーサ５１０ａのうちの図中の右側の第２部分５１４及び第２スペーサ５１０ｂのうちの図中の右側の第２部分５１４によって、第２外装材２００ｂが図中の右側にずれることを防ぐことができる。このようにして、外装材２００（第２外装材２００ｂ）の位置決めをすることができる。
　図８は、積層体１００の膨らみを制限する方法の第５例を説明するための図である。図８に示す例は、以下の点を除いて、図６に示した例と同様である。
　図８に示す例では、複数の外装材２００及び複数のスペーサ５１０は、カバー５３２とカバー５３４の間に位置している。部材５２０は、複数の外装材２００、複数のスペーサ５１０は、カバー５３２及びカバー５３４を一体に固定している。
　図８に示す例においても、部材５２０によって複数の外装材２００を一体に固定することによって、積層体１００（外装材２００）の膨らみを制限することができる。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

Claims (8)

  1. 　複数の第１電極と、前記複数の第１電極とは異なる極性をそれぞれ有し、前記複数の第１電極と交互に並ぶ複数の第２電極と、各第１電極と各第２電極をそれぞれ隔てる複数のセパレータと、を含む積層体と、
    　前記複数の第１電極からそれぞれ突出しており、互いに束ねられた複数の第１タブと、
    を備え、
    　前記複数の第１電極は、第１の第１電極と、第２の第１電極と、第３の第１電極と、を含み、前記第１の第１電極は、前記第２の第１電極と前記第３の第１電極の間に位置しており、
    　前記第１の第１電極の前記第１タブ、前記第２の第１電極の前記第１タブ及び前記第３の第１電極の前記第１タブは、前記第２の第１電極及び前記第３の第１電極から等距離にある第１位置において互いに接続しており、
    　前記複数の第２電極は、前記第１の第１電極に隣接する第１の第２電極を含み、
    　前記複数のセパレータは、前記第１の第１電極と前記第１の第２電極を隔てている第１セパレータを含み、
    　前記積層体が前記積層体の厚み方向に膨らんでいない場合において、
    　　前記積層体は、前記第２の第１電極から前記第３の第１電極にかけて厚みＴ０を有し、
    　　前記第１位置は、前記積層体の厚み方向に直交する方向において、前記第１セパレータのうちの前記第１位置側の端部から距離Ｌ０だけ離れており、
    　　前記第１セパレータのうちの前記第１位置側の端部は、前記第１の第２電極のうちの前記第１位置側の端部よりも、前記第１位置に向けて前記積層体の厚み方向に直交する方向において距離Ｇだけ突出しており、
    　前記積層体は、前記積層体が前記積層体の厚み方向に膨らんでも、前記積層体のうちの前記第２の第１電極から前記第３の第１電極にかけての厚みが４×｛（Ｔ０／２）２＋Ｌ０ ２－（Ｌ０－Ｇ）２｝１／２未満となるように設計されている電池。
  2. 　請求項１に記載の電池において、
    　前記複数の第２電極から前記複数の第１タブと同じ方向にそれぞれ突出しており、互いに束ねられた複数の第２タブと、
    　前記積層体に取り付けられた部材と、
    を備え、
    　前記積層体は、前記積層体の厚み方向において互いに反対側に位置する第１面及び第２面と、前記第１面と前記第２面の間にあって、前記複数の第２タブよりも前記複数の第１タブに近い第３面と、前記第１面と前記第２面の間にあって、前記複数の第１タブよりも前記複数の第２タブに近い第４面と、を有し、
    　前記部材は、前記積層体の前記第３面と、前記第４面よりも前記第３面に近い領域において前記第１面と、前記第４面よりも前記第３面に近い領域において前記第２面と、を覆っている電池。
  3. 　請求項２に記載の電池において、
    　前記部材は、前記積層体の前記第４面と、前記第３面よりも前記第４面に近い領域において前記第１面と、前記第３面よりも前記第４面に近い領域において前記第２面と、を露出している電池。
  4. 　請求項２に記載の電池において、
    　前記部材は、前記第１面、前記第２面、前記第３面及び前記第４面を含む全周に亘って前記積層体を覆っている電池。
  5. 　請求項１に記載の電池において、
    　前記積層体を収容する外装材と、
    　前記外装材を収容する空間を画定する収容体と、
    を備え、
    　前記収容体は、前記積層体の厚み方向における前記積層体の膨らみを制限している電池。
  6. 　請求項１に記載の電池において、
    　複数の前記積層体と、
    　前記複数の積層体をそれぞれ収容し、互いに積層された複数の外装材と、
    　隣り合う外装材をそれぞれ隔てる複数のスペーサと、
    　前記複数の外装材及び前記複数のスペーサを一体に固定する部材と、
    を備える電池。
  7. 　請求項６に記載の電池において、
    　前記複数の外装材は、第１外装材、第２外装材及び第３外装材を順に含み、
    　前記複数のスペーサは、前記第１外装材と前記第２外装材を隔てる第１スペーサと、前記第２外装材と前記第３外装材を隔てる第２スペーサと、を含み、
    　前記第１スペーサは、前記第１外装材及び前記第２外装材と重なる第１部分と、前記第１スペーサの前記第１部分から前記第２スペーサに向けて突出した第２部分と、を含み、
    　前記第２スペーサは、前記第２外装材及び前記第３外装材と重なる第１部分と、前記第２スペーサの前記第１部分から前記第１スペーサに向けて突出した第２部分と、を含み、
    　前記第１スペーサの前記第２部分と前記第２スペーサの前記第２部分は、互いに対向している電池。
  8. 　複数の第１電極と、複数の第２電極と、複数のセパレータと、をそれぞれ含む複数の積層体と、
    　前記複数の積層体をそれぞれ収容し、互いに積層された複数の外装材と、
    　隣り合う外装材をそれぞれ隔てる複数のスペーサと、
    　前記複数の積層体及び前記複数のスペーサを一体に固定する部材と、
    を備え、
    　前記複数の外装材は、第１外装材、第２外装材及び第３外装材を順に含み、
    　前記複数のスペーサは、前記第１外装材と前記第２外装材を隔てる第１スペーサと、前記第２外装材と前記第３外装材を隔てる第２スペーサと、を含み、
    　前記第１スペーサは、前記第１外装材及び前記第２外装材と重なる第１部分と、前記第１スペーサの前記第１部分から前記第２スペーサに向けて突出した第２部分と、を含み、
    　前記第２スペーサは、前記第２外装材及び前記第３外装材と重なる第１部分と、前記第２スペーサの前記第１部分から前記第１スペーサに向けて突出した第２部分と、を含み、
    　前記第１スペーサの前記第２部分と前記第２スペーサの前記第２部分は、互いに対向している電池。
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