JP2008091099A - 積層式リチウムイオン電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電極間の積層ずれを抑制して精度良く作製することにより、サイクル特性の向上等を図ることができる積層式リチウムイオン電池を提供することである。
【解決手段】正極１と、この正極１より四辺寸法が大きな負極２と、正極１が内部に配置された袋状セパレータ３とを有し、袋状セパレータ３と負極２とが交互に積層された積層電極体１０を構成し、この積層電極体１０が外装体内に配置された積層式リチウムイオン電池において、上記積層電極体１０における積層方向の両端面にはそれぞれ補助シート６が配置され、これら補助シート６には、上記積層電極体１０を跨ぐように、６枚のずれ防止用テープ７が貼着されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、ロボット、電気自動車、バックアップ電源等に使用される積層式リチウムイオン電池に関し、特に、積層ずれが抑制されて精度良く作製することができる積層式リチウムイオン電池に関する。

近年、電池は、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末の電源のみならず、ロボット、電気自動車、バックアップ電源などに使用されるようになってきており、さらなる高容量化が要求されるようになってきている。このような要求に対し、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような駆動電源として広く利用されている。

このようなリチウムイオン二次電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を有底円筒状の外装体に封入した円筒型のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を２枚のラミネートフィルムを溶着することにより作製した外装体に封入した積層型のものとがある。

これらリチウムイオン二次電池のうち後者の電池の積層電極体の具体的な構成は、正極タブを有するシート状の正極と、負極タブを有するシート状の負極とを、負極と実質的に同形状の方形状のセパレータを介して必要な数だけ積層した構造となっている。この場合、充放電が円滑に行なわれるように、正極の寸法が負極の寸法よりも小さくなるような構造となっている。

しかしながら、上記従来の構造の電池では、正極と負極とをセパレータを介して積層する場合、積層ずれが生じやすくなる。これは、リチウムイオン電池の電極は、正負両極とも数１０〜数１００μｍの厚みであり、且つ、上記セパレータも数１０μｍの厚みであるため、いずれも紙のようにこしがなく、積層時に滑りが生じたりしわが生じたりすることに起因するものと考えられる。そして、このように積層ずれが生じると、充放電の繰り返しによる電極端部へのリチウム析出によりサイクル特性が低下したり、あるいは正極と負極とが接触することにより電池内でのショートの発生等が生じやすくなるという課題を有していた。

そこで、互いに隣接する少なくとも２つの辺部のそれぞれに、少なくとも一つの融着部を形成することにより、隣接する２枚のセパレータを袋状とし、その袋状セパレータ中で正極を位置決めするような提案がなされている（下記特許文献１参照）。このような構成であれば、袋状セパレータ中に正極が配置されているので、正負極が直接接触するのが抑制され、上述した問題をある程度抑えることができる。

特開平７−３０２６１６号公報

しかしながら、セパレータの材質はポリエチレン製やポリプロピレン製であることから、熱融着により袋状にセパレータを加工すると、セパレータに波打ちや反りが起こりやすくなる。このようにセパレータの波打ちや反りが生じると、正極と負極との積層ずれが生じるため、精度よい電池を作製することができず、サイクル特性の向上等を図れないという課題を有していた。

本発明は上記課題を考慮したものであって、電極間の積層ずれを抑制して精度良く作製することにより、サイクル特性の向上等を図ることができる積層式リチウムイオン電池を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、方形状のシートから成る正極用導電性芯体の少なくとも一方の面に正極活物質層が形成された正極と、方形状のシートから成る負極用導電性芯体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成され且つ上記正極より四辺寸法が大きな負極と、２枚の方形状のセパレータの周辺部同士が融着された融着部を備え且つ上記正極が内部に配置された袋状セパレータとを有すると共に、この袋状セパレータと上記負極とが交互に積層され且つ積層方向の両端には共に負極が存在する積層電極体を構成し、この積層電極体が外装体内に配置された積層式リチウムイオン電池において、上記積層電極体における積層方向の両端面にはそれぞれ補助シートが配置され、且つ、これら補助シートには、上記積層電極体を跨ぐように、少なくとも２つのずれ防止用テープが貼着され、しかも、これらずれ防止用テープのうち少なくとも２つのずれ防止用テープは上記積層電極体の対向する辺に位置していることを特徴とする。

上記構成の如く、積層電極体を跨ぐように、少なくとも２つのずれ防止用テープが補助シートに貼着され、しかも、これらずれ防止用テープのうち少なくとも２つのずれ防止用テープが上記積層電極体の対向する辺に位置していれば、ずれ防止用テープが配置された辺と垂直方向に袋状セパレータや負極が移動しようとした場合には、ずれ防止用テープの存在によりその移動が阻止されることになる。したがって、電極間の積層ずれを抑制して積層電極体を精度良く作製することができるので、充放電の繰り返しによる電極端部へのリチウム析出によるサイクル特性の低下、あるいは正負極が直接接触することによる電池内でのショートの発生等を抑制することができる。

また、積層電極体における積層方向の両端面（即ち、最外に存在する負極の外側面）にそれぞれ補助シートを配置するのは、当該補助シートがない場合（電極にずれ防止用テープを直接張る場合）には、電極にずれ防止用テープによる引っ張り応力が加わるため、電極破れや電極ずれが発生するという理由によるものである。

尚、特開平９−９２３３６号公報や特開平９−９２３３７号公報には、正極および負極が対向していない界面を設け、この界面に耐熱層或いは蓄熱層を設けるような提案がなされており、この耐熱層や蓄熱層が補助シートとしての役割を有するのではないか、とも考えられる。しかし、本発明は上述の如く、ずれ防止用テープが存在することにより発揮されるのであって、補助シート（耐熱層、蓄熱層）が存在するだけで発揮されるものではない。したがって、これらの発明により電極間での積層ずれを抑制することはできないことを付言しておく。

上記補助シートの対向する辺には、それぞれ２以上のずれ防止用テープが間隔をあけて位置していることが望ましい。
対向する辺に１枚のずれ防止用テープしか位置していなければ、正極と負極との積層ずれが各辺と角度をなしてずれる（回転方向にずれる）ことを抑制することが困難となる場合がある。したがって、回転方向のずれを抑制するには、２以上のずれ防止用テープを間隔をあけて配置するのが好ましい。尚、幅広のずれ防止用テープを配置すれば上記不都合を解消できるが、このような構成とすると電池のコスト上昇を招くので好ましくない。

尚、積層電極体を跨ぐよう防止用テープが補助シートに貼着されていれば、積層電極体にはある程度の圧力が加わるため、セパレータと正負両極間との間に発生する摩擦力によりずれを防止できるとも考えられる。しかし、補助シートとして、こしのない薄いものを用いた場合には、積層電極体に加わる圧力は小さくなって摩擦力も十分に発生しない。そこで、上記構成とすることにより、回転方向のずれを抑制せんとしている。

上記補助シートの各辺に、それぞれずれ防止用テープが位置していることが望ましい。
補助シートの対向する辺に、それぞれ２以上のずれ防止用テープを設けた場合には回転方向のずれは抑制できるが、これらの辺と平行方向のずれを抑制することが困難となる場合がある。したがって、上記辺と平行方向のずれを抑制するには、補助シートの各辺に、それぞれずれ防止用テープが位置していることが望ましい。

上記負極の外形寸法と上記セパレータの外形寸法とが同一であることが望ましい。
負極の外形寸法とセパレータの外形寸法とが同一であれば積層ずれを抑制でき、積層ずれが生じた場合であっても、当該ずれを確認し易く容易に修正できるからである。

上記補助シートの外形寸法と上記負極の外形寸法と上記セパレータの外形寸法とが同一であることが望ましい。
補助シートが負極やセパレータの外形寸法より小さい場合には、両端面に存在する負極等にもずれ防止用テープが貼着されることがあるため、電極破れや積層ずれが発生するおそれがあるからである。

上記積層電極体は、５枚以上の正極及びこの正極より１枚多い負極を有することが望ましい。
正極および負極を合計で１１枚以上積層すると積層ずれが生じ易いため、このような構造の積層電極体に適用するのが望ましい。

前記積層電極体が複数個積層されている積層電極体群を更に有し、この積層電極体群における積層方向の両端面にはそれぞれ加圧シートが配置されると共に、これら加圧シートには、上記積層電極体群を跨ぐように、少なくとも２つの加圧用テープが貼着され、しかも、これら加圧用テープのうち少なくとも２つの加圧用テープは上記積層電極体群の対向する辺に位置していることが望ましい。

上記構成の如く、積層電極体群を跨ぐように、少なくとも２つの加圧用テープが貼着され、しかも、これら加圧用テープのうち少なくとも２つの加圧用テープは上記積層電極体群の対向する辺に位置していれば、積層電極体群（各積層電極体）に大きな圧力が加わるので、各積層電極体同士のずれが抑制されると共に、正負両極とセパレータとの摩擦力も大きくなって、これらの間のずれ防止機能がより発揮されることになる。

更に、多数の正負両極とセパレータとを積層することができるので、電池の高容量化を図ることができ、しかも、充放電を繰り返し行なった場合であっても加圧力により、電池に反りや歪みが発生することも抑制できるので、サイクル特性を一層向上させることができる。

加えて、加圧シートによって、積層電極体群（各積層電極体）が積層方向に加圧されると、電極間の距離のばらつきを縮小させることができるので、各電極の全面で均一な充放電反応が起こる。したがって、ハイレート特性を向上させることができるといった効果も発揮される。

尚、特開平９−２０４９３５号公報では、積層電極体の両端面に加圧板が設置されて積層体が積層方向に加圧されるよう電池が提案されているが、当該発明では、加圧板に、積層電極体群を跨ぐ加圧用テープが貼着されるような構造ではないので（可撓性を有していない外装缶〔加圧に耐えられる外装缶〕と積層電極体との間に加圧板を配置しているだけの構造であるので）、可撓性を有する外装体を用いた電池に適用することができない。これに対して、本発明では、加圧板に、積層電極体群を跨ぐ加圧用テープが貼着されるような構造であり、積層電極体及び／又は加圧用テープの弾性力を利用して加圧する構成であるので、可撓性を有していない外装缶を用いた電池のみならず、可撓性を有する外装体を用いた電池にも適用できる。

上記加圧シートは、積層電極体群における積層方向の両端に存在する面と略同形状を成すことが望ましい。
積層電極体群における積層方向の両端に存在する面より小さければ、積層電極体群（各積層電極体）に均一な圧力を加えられないことがある一方、積層電極体群における積層方向の両端に存在する面より大きければ、電池が大型化するからである。

上記積層電極体群の対向する辺には、それぞれ２以上の加圧用テープが位置している、または、上記積層電極体群の各辺に、それぞれ加圧用テープが位置していることが望ましい。
このような構成であれば、加圧シートが若干変形するような場合であっても、より大きな圧力を均一に積層電極体群（各積層電極体）に加えることができるからである。

上記補助シートが加圧シートとしての機能を兼ね備えていることが望ましい。
上述のように、積層電極体群における積層方向の両端面にそれぞれ加圧シートを配置しても良いが、補助シートが加圧シートとしての機能を兼ね備えていても上記と同様の効果を発揮できる。また、積層電極体は積層電極体群よりも正負両極とセパレータとの枚数が少ないので、補助シートが加圧シートとしての機能を兼ね備えている場合の方が、より大きな圧力を均一に各積層電極体に加えることができる。但し、補助シートが加圧シートとしての機能を兼ね備えている場合には、補助シートの厚みを大きくする必要があるので、電池の大型化を招来する。したがって、電池の大型化を招来しないためには、積層電極体群における積層方向の両端面にそれぞれ加圧シートを配置するのが好ましい。

上記正極用導電性芯体と一体形成され且つ上記積層電極体から突出する複数の正極集電タブ同士が、上記積層電極体毎に溶着されると共に、各積層電極体の正極集電タブのうち他の正極集電タブよりも長尺である少なくとも１つの正極集電タブが、当該正極集電タブよりも単位面積あたりの抵抗が小さな正極集電体と溶着される一方、上記負極用導電性芯体と一体形成され且つ上記積層電極体から突出する複数の負極集電タブ同士が、上記積層電極体毎に溶着されると共に、各積層電極体の負極集電タブのうち他の負極集電タブよりも長尺である少なくとも１つの負極集電タブが、当該負極集電タブよりも単位面積あたりの抵抗が小さな負極集電体と溶着され、且つ、上記正極集電体と上記負極集電体とが上記外装体から突出していることが望ましい。

両集電タブが、両集電タブよりも単位面積あたりの抵抗が小さな両集電体とそれぞれ溶着されていれば、発電要素と電池エネルギーを取り出す部分（端子部）との抵抗が小さくなる（電池の内部抵抗が小さくなる）。したがって、ハイレート特性を向上させることができるといった効果が発揮される。

上記積層電極体群は可撓性を有する外装体内に収納されていることが望ましい。
可撓性を有する外装体は可撓性を有しない外装体に比べて薄型化が可能であるので、可撓性を有する外装体を用いた場合には、発電に直接関与しない部材の占有堆積が小さくなり、体積当りの容量を増大させることができる。尚、可撓性を有する外装体としてはラミネートフィルムが例示される。

積層電極体群の積層方向の外側位置する外装体には、２枚の加圧板と、これら２枚の加圧板に圧力を与えるための緊締具とから成る加圧部材が配置されていることが望ましい。

上述の如く、加圧シート、加圧用テープにより、積層電極体群（各積層電極体）に大きな圧力が加わるとはいうものの、この構成では圧力が不十分な場合も生じうる。そこで、積層電極体群の積層方向の外側位置する外装体に、２枚の加圧板と、これら２枚の加圧板に圧力を与えるための緊締具とから成る加圧部材を配置すれば、積層電極体群（各積層電極体）に一層大きな圧力が加わるので、上述した効果が一層発揮される。

本発明によれば、こしの無い薄い電極やセパレータを多数用いた場合であっても積層ずれが発生するのを抑制でき、且つ、充放電を繰り返した場合であっても反りや歪みが発生するのを抑制できるので、電池のサイクル特性の向上や電池の高容量化が図れ、且つ、電池内での集電抵抗を小さくすることができるので、ハイレート特性を向上させることができるといった優れた効果を奏する。

以下、本発明を図１〜図７を参照して更に詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。

（積層式リチウムイオン電池の構造）
図１及び図２に示すように、積層式リチウムイオン電池の内部に配置された積層電極体群２１は積層された複数の積層電極体１０を有しており、その積層方向の両端には、積層電極体群２１と略同形状を成すポリテトラフルオロエチレン製の加圧シート２３（厚み：０．５ｍｍ、曲げ弾性率：５００ＭＰａ）が配置されている。この加圧シート２３には、上記積層電極体群２１を跨ぐように、ポリイミドから成る６つの加圧用テープ２４が貼着されており、且つ、加圧用テープ２４は上記積層電極体群２１の４辺に配置されている。このように上記積層電極体群２１の４辺に加圧用テープ２４が配置されることにより、加圧シート２３から積層電極体群２１に均一な圧力が加わるので、各積層電極体１０同士のずれが抑制されると共に、後述する正負両極とセパレータとの間のずれ防止機能も発揮される。上記積層電極体１０からは複数の正極集電タブ１１が突出しており、この正極集電タブ１１は、図３に示すように、上記積層電極体１０毎に溶着されている。

また、積層電極体１０から突出する複数の正極集電タブ１１のうち１つの正極集電タブ１１ａは他の正極集電タブ１１ｂよりも長尺であり、この長尺の正極集電タブ１１ａは、正極集電タブ１１よりも単位面積あたりの抵抗が小さな正極集電体２５と溶着されている。一方、負極側においても、負極集電タブ１２のうち１つの負極集電タブ１２ａは他の負極集電タブ１２ｂよりも長尺であり、この長尺の負極集電タブ１２ａは、負極集電タブ１２１よりも単位面積あたりの抵抗が小さな負極集電体２６と溶着されている。このように正極集電体２５と負極集電体２６とが存在することにより、電池の内部抵抗を小さくすることができる。尚、図２において、１３は溶着部である。また、図示しないが、上記積層電極体群２１はラミネートフィルムから成る外装体内に収納されており、この外装体からは上記正極集電体２５と負極集電体２６とが突出している。更に、上記外装体内には電解液が注入されている。

上記積層電極体１０は、図５に示すように、２枚のセパレータから成り内部に正極１が配置された１０枚の袋状セパレータ３と、１１枚の負極２とが交互に配置される構造であり、最外位置には負極２が配置されている。また、上記積層電極体１０における積層方向の両端面（最外に存在する負極２の外側）には、負極２と外形寸法が略同一のポリプロピレン製の補助シート６（厚み：４０μｍ）が各々配置されている。これら補助シート６には、図３及び図４に示すように、上記積層電極体１０を跨ぐように、ポリイミドから成る６つのずれ防止用テープ７が貼着され、且つ、ずれ防止用テープ７は上記積層電極体１０の４辺に配置されている。このようにずれ防止用テープ７が配置されることにより、袋状セパレータや負極が移動するのを抑制することができ、電極間の積層ずれが抑えられることになる。

上記正極１は、図６（ａ）に示すように、図示しない方形状のアルミニウム箔から成る正極用導電性芯体の両面の全面に、ＬｉＣｏＯ_２から成る正極活物質と、カーボンブラックから成る導電剤と、ポリフッ化ビニリデンから成る結着剤とから構成される正極活物質層１ａが設けられる構造となっている。上記正極１の幅Ｌ１は９０ｍｍ、高さＬ２は８５ｍｍとなっており、また、正極１の一辺からは、上記正極用導電性芯体と一体形成された正極集電タブ１１が設けられ、この正極集電タブ１１は上記積層電極体１０から突出する構造となっている。

上記袋状セパレータ３は、図６（ｃ）に示すように、２枚のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ３ａを重ね合わせ、これらセパレータ３ａの周辺部の一部（上記正極集電タブ１１が突出する周辺部は除く）にセパレータ３ａ同士を融着する融着部４を設けるような構成である。また、上記セパレータ３ａは、図６（ｂ）に示すように、幅Ｌ３は９５ｍｍ、高さＬ４は９０ｍｍの方形状を成している。

上記負極２は、図７に示すように、図示しない方形状の負極導電性芯体の両面の前面に、黒鉛から成る負極活物質と、ポリフッ化ビニリデンから成る結着剤とから構成される負極活物質層２ａが設けられる構造となっている。上記負極２の幅Ｌ８は９５ｍｍ、高さＬ９は９０ｍｍであり、セパレータ３ａと同様の大きさとなっており、また、負極２の一辺からは、上記負極用導電性芯体と一体形成された負極集電タブ１２が設けられ、この負極集電タブ１２は上記積層電極体１０から突出する構造となっている。

（積層式リチウムイオン電池の作製方法）
〔正極の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ_２を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極用スラリーを調製した。次に、この正極用スラリーを、正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み:１５μｍ）の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで所定の厚みにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ１及び高さＬ２になり且つ正極集電タブが突出するように切断して正極を作製した。

〔正極が内部に配置された袋状セパレータの作製〕
ポリプロピレン（ＰＰ）製セパレータを２枚用意し、当該セパレータ間に正極を配置した後、セパレータ周辺部を熱溶着して、正極が内部に配置された袋状セパレータを作製した。

〔負極の作製〕
負極活物質としての黒鉛粉末を９５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合してスラリーを調製した後、このスラリーを負極集電体としての銅箔（厚み：１０μｍ）の両面に塗布した。その後、溶剤を乾燥し、ローラーで所定の厚みにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ８及び高さＬ９になり且つ負極集電タブが突出するように切断して負極を作製した。

〔積層電極体の作製〕
セパレータに挿入された正極１０枚と、負極１１枚とを、両端の電極が負極となるように交互に積層して積層電極体を作製すると共に、この積層電極体における積層方向の両端面（最外に存在する負極の外側）に、補助シートを配置した。次に、積層電極体の４辺に、積層電極体を跨ぐようにして、６つのずれ防止用テープを貼着した。次いで、積層電極体から突出した複数の正極集電タブ同士と、積層電極体から突出した複数の負極集電タブ同士とを、それぞれ超音波溶着法にて溶着した。この後、１枚の正極集電タブを長尺状態で残す一方、その他の正極集電タブに関しては溶着部より先端側の部分を切断した。同様に、１枚の負極集電タブを長尺状態で残す一方、その他の負極集電タブに関しては溶着部より先端側の部分を切断した。尚、このような構造とするのは、多数の正極集電タブや多数の負極集電タブを正極集電体や負極集電体に溶着する際の困難性（大きな出力で溶着する必要がある）ということを考慮したものである。但し、突出状態の両集電タブ（切断していない正極集電タブ）は１枚に限定するものではない。

〔積層電極体群の作製〕
このようにして作製した積層電極体を５つ積層して積層電極体群を作製すると共に、この積層電極体における積層方向の両端面に加圧シートを配置した。次に、積層電極体群の４辺に、積層電極体群を跨ぐようにして、６つのずれ加圧用テープを貼着した。

〔集電リードの溶着〕
上記長尺の正極集電タブと正極集電リードとを超音波溶着法にて溶着すると共に、上記長尺の負極集電タブと負極集電リードとを超音波溶着法にて溶着した。

〔外装体への挿入〕
積層集電体群が設置できるように予め形成された２枚のラミネートフィルムから成る外装体の収納空間内に、両集電リードが溶着された積層電極体群を配置した後、両集電リードが外装体より外部に突出する辺のラミネートフィルム同士を熱融着すると共に、残りの３辺のうち２辺を熱融着した。

〔電解液の注入および外装体の密封化〕
上記の熱溶着していない１辺から収納空間内に、混合溶媒〔ＥＣ（エチレンカーボネート）とＭＥＣ（メチルエチルカーボネート）〕とが体積比で３０：７０の割合で混合された溶媒）にＬｉＰＦ_６が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解された電解液を注入し、最後に熱溶着していない１辺を熱溶着することにより積層式リチウムイオン電池を作製した。

（実施例１）
実施例１の電池としては、上記発明を実施するための最良の形態（以下、最良の形態と称する）で説明した電池と同様に作製したものを用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ１と称する。

（実施例２）
図８に示すように、上記最良の形態で説明した電池と同様の電池を用い、この電池４０における積層方向の外側位置に２枚の加圧板３０を配置し、これら２枚の加圧板３０に圧力を与えるための緊締具（ボルト３１とナット３２とから成る）が配置されている他は、上記実施例１と同様にして電池を作製した。尚、上記加圧板３０による構成圧は、ネジの締め付けトルクによって規定されるが、本実施例２では１０ｋｇｆ・ｃｍとした。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ２と称する。

（比較例１）
補助シートとずれ防止用テープとを設けない他は、上記実施例１と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Ｚ１と称する。

（比較例２）
補助シートを設けない（即ち、最外に存在する負極にずれ防止用テープを直接貼着する）他は、上記実施例１と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Ｚ２と称する。

（実験１）
本発明電池Ａ１と比較電池Ｚ１、Ｚ２との積層状態を調べた。
その結果、比較電池Ｚ１では積層電極体において電極ずれが容易に発生し、精度良い電極が作製できず、また、比較電池Ｚ２では、ずれ防止用テープによる引っ張り応力が負極に加わるため、負極破れが発生し、しかも電極ずれが生じていた。また、比較電池Ｚ１、Ｚ２における電極ずれ（積層誤差）は±１ｍｍ以上であった。これに対して、本発明電池Ａ１では積層誤差は±０．５ｍｍ以下であって、精度良い積層電極体を作製できた。
尚、本発明電池Ａ１の１ｋＨｚにおける内部抵抗を測定したところ、内部抵抗は３ｍΩ以下であり、直流抵抗が小さいことが認められた。

（実験２）
上記本発明電池Ａ１、Ａ２を下記条件で充放電し、各電池の初期特性を調べた。
〔充放電条件〕
・充電条件
１．０Ｉｔの電流で電池電圧４．２Ｖまで充電した後、４．２Ｖの電圧で電流値が１０００ｍＡとなるまで充電するという条件。
・１．０Ｉｔ、６．０Ｉｔ又は８．０Ｉｔの電流で電池電圧が２．５Ｖとなるまで放電するという条件。

本発明電池Ａ１では、８．０Ｉｔの電流で放電したときの電池容量は、１．０Ｉｔの電流で放電したときの電池容量の約５０％しかなかったのに対して、本発明電池Ａ２では、８．０Ｉｔの電流で放電したときの電池容量は、１．０Ｉｔの電流で放電したときの電池容量の約７０％もあり、しかも、６．０Ｉｔの電流で放電したときの電池容量は、１．０Ｉｔの電流で放電したときの電池容量の約９０％もあるということが認められた。

（その他の事項）
（１）補助シート６に貼着されるずれ防止用テープ７としては、上記最良の形態に示した如く、６枚に限定するものではなく、図９に示すように、補助シート６の対向する２辺に１枚ずつ配置しても良く、また、図１０に示すように、補助シート６の対向する２辺に２枚ずつ配置しても良い。但し、図９に示すような構造の場合には、防止用テープ７が貼着された補助シート６の辺と垂直方向（図中、Ｃ方向）のずれに対しては十分対応することができるが、回転方向（図中、Ｂ方向）、及びずれ防止用テープ７が貼着された補助シート６の辺と平行方向（図中、Ａ方向）のずれに対しては十分対応することができないことがある。また、図１０に示すような構造の場合には、防止用テープ７が貼着された補助シート６の辺と垂直方向（図中、Ａ方向）及び回転方向（図中、Ｂ方向）のずれに対しては十分対応することができるが、ずれ防止用テープ７が貼着された補助シート６の辺と平行方向（図中、Ａ方向）のずれに対しては十分対応することができないことがある。したがって、上記最良の形態に示した構造とするのが望ましい。

（２）加圧シート２３に貼着されるずれ加圧用テープ２４としては、上記最良の形態に示した如く、６枚に限定するものではなく、図１１に示すように、加圧シート２３の対向する２辺に１枚ずつ配置しても良く、また、図１２に示すように、加圧シート２３の対向する２辺に２枚ずつ配置しても良い。但し、図１１及び図１２に示す構造とした場合には、十分な加圧力を得ることができない場合があるので、上記最良の形態に示した構造とするのが望ましい。
また、加圧シート２３はずれ防止機能をも兼ねているので、上記（１）で述べた理由と同様の理由により、図１１に示すような構造の場合には、Ａ方向、Ｂ方向のずれに対しては十分対応することができないことがあり、図１２に示すような構造の場合には、Ａ方向のずれに対しては十分対応することができないことがある。したがって、このような点からも、上記最良の形態に示した構造とするのが望ましい。

（３）補助シート６としては、上記最良の形態に示したポリプロピレン製のものに限定するものではなく、電解液と反応しないような材質のもの、例えば、ポリエチレン製またはポリテトラフルオロエチレン製のものであって良い。また、補助シート６の厚みは、２０〜５０μｍの範囲であることが望ましい。なぜなら、２０μｍ未満であると、ずれ防止用テープ７の引っ張り力に耐えることができない場合がある一方、５０μｍを超えると電池の厚みが大きくなるという不都合が生じるからである。但し、補助シートが加圧シートとしての機能を兼ね備えるような構成とする場合にはこの限りではない。

（４）加圧シート２３としては、上記最良の形態に示したポリテトラフルオロエチレン製のものに限定するものではなく、ポリプロピレン（曲げ弾性率：１５００ＭＰａ）、ポリエチレン（曲げ弾性率：１２００ＭＰａ）等電解液と反応しないような材質のものであれば良い。また、加圧シート２３の曲げ弾性率は４００ＭＰａ〜２０００ＭＰａであることが好ましく、また、その厚みは０．２〜０．８ｍｍであることが望ましい。なぜなら、加圧シート２３の曲げ弾性率が約２０００ＭＰａを超えていたり、厚みが０．２ｍｍ未満の場合には、強度が不十分となる場合があり、曲げ弾性率が４００ＭＰａ未満であったり、厚みが０．５ｍｍを超えている場合には、電池の厚みが大きくなるという不都合が生じるからである。

（５）上記実施例２で示した加圧板３０による構成圧は、１０ｋｇｆ・ｃｍに限定するものではないが、５〜１５ｋｇｆ・ｃｍであることが望ましい。
（６）正極活物質としては、上記ＬｉＣｏＯ_２に限定するものではなく、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎＯ_４或いはこれらの複合体等であっても良く、負極活物質としては上記天然黒鉛に限定するものではなく、人造黒鉛等であっても良い。

（７）上記実施例では、全ての負極２につき、負極用導電性芯体の両面に負極活物質層を形成したが、正極と対向していない部位の負極活物質層（具体的には、最外に配置された負極の外側に存在する負極活物質層）はなくても良い。そして、このような構造とすれば、積層電極体の厚みが小さくなるので、電池の高容量密度化を達成できる。

本発明は、例えば、ロボット、電気自動車およびバックアップ電源等に用いる電池に適用することができる。

本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体群の側面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体群の平面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体の側面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体の平面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体の分解斜視図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池の一部を示す図であって、同図（ａ）は正極の平面図、同図（ｂ）はセパレータの斜視図、同図（ｃ）は正極が内部に配置された袋状セパレータを示す平面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる負極の平面図である。 加圧部材を備えた本発明の積層式リチウムイオン電池の斜視図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体の変形例を示す平面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体の他の変形例を示す平面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体群の変形例を示す平面図である。 本発明の積層式リチウムイオン電池に用いる積層電極体群の他の変形例を示す平面図である。

符号の説明

１：正極
１ａ：正極活物質層
２：負極
２ａ：負極活物質層
３：袋状セパレータ
６：補助シート
７：ずれ防止用テープ
１０：積層電極体
２１：積層電極体群
２３：加圧シート
２４：加圧用テープ

Claims (14)

1. 方形状のシートから成る正極用導電性芯体の少なくとも一方の面に正極活物質層が形成された正極と、方形状のシートから成る負極用導電性芯体の少なくとも一方の面に負極活物質層が形成され且つ上記正極より四辺寸法が大きな負極と、２枚の方形状のセパレータの周辺部同士が融着された融着部を備え且つ上記正極が内部に配置された袋状セパレータとを有すると共に、この袋状セパレータと上記負極とが交互に積層され且つ積層方向の両端には共に負極が存在する積層電極体を構成し、この積層電極体が外装体内に配置された積層式リチウムイオン電池において、
   上記積層電極体における積層方向の両端面にはそれぞれ補助シートが配置され、且つ、これら補助シートには、上記積層電極体を跨ぐように、少なくとも２つのずれ防止用テープが貼着され、しかも、これらずれ防止用テープのうち少なくとも２つのずれ防止用テープは上記積層電極体の対向する辺に位置していることを特徴とする積層式リチウムイオン電池。
2. 上記補助シートの対向する辺には、それぞれ２以上のずれ防止用テープが間隔をあけて位置している、請求項１に記載の積層式リチウムイオン電池。
3. 上記補助シートの各辺に、それぞれずれ防止用テープが位置している、請求項１に記載の積層式リチウムイオン電池。
4. 上記負極の外形寸法と上記セパレータの外形寸法とが同一である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
5. 上記補助シートの外形寸法と上記負極の外形寸法と上記セパレータの外形寸法とが同一である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
6. 上記積層電極体は、５枚以上の正極及びこの正極より１枚多い負極を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
7. 前記積層電極体が複数個積層されている積層電極体群を更に有し、この積層電極体群における積層方向の両端面にはそれぞれ加圧シートが配置されると共に、これら加圧シートには、上記積層電極体群を跨ぐように、少なくとも２つの加圧用テープが貼着され、しかも、これら加圧用テープのうち少なくとも２つの加圧用テープは上記積層電極体群の対向する辺に位置している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
8. 上記加圧シートは、積層電極体群における積層方向の両端に存在する面と略同形状を成す、請求項７に記載の積層式リチウムイオン電池。
9. 上記積層電極体群の対向する辺には、それぞれ２以上の加圧用テープが位置している、請求項７又は８に記載の積層式リチウムイオン電池。
10. 上記積層電極体群の各辺に、それぞれ加圧用テープが位置している、請求項７又は８に記載の積層式リチウムイオン電池。
11. 上記補助シートが加圧シートとしての機能を兼ね備えている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
12. 上記正極用導電性芯体と一体形成され且つ上記積層電極体から突出する複数の正極集電タブ同士が、上記積層電極体毎に溶着されると共に、各積層電極体の正極集電タブのうち他の正極集電タブよりも長尺である少なくとも１つの正極集電タブが、当該正極集電タブよりも単位面積あたりの抵抗が小さな正極集電体と溶着される一方、上記負極用導電性芯体と一体形成され且つ上記積層電極体から突出する複数の負極集電タブ同士が、上記積層電極体毎に溶着されると共に、各積層電極体の負極集電タブのうち他の負極集電タブよりも長尺である少なくとも１つの負極集電タブが、当該負極集電タブよりも単位面積あたりの抵抗が小さな負極集電体と溶着され、且つ、上記正極集電体と上記負極集電体とが上記外装体から突出している、請求項７〜１１のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
13. 上記積層電極体群は可撓性を有する外装体内に収納されている、請求項７〜１２のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。
14. 積層電極体群の積層方向の外側位置する外装体には、２枚の加圧板と、これら２枚の加圧板に圧力を与えるための緊締具とから成る加圧部材が配置されている、請求項７〜１３のいずれか１項に記載の積層式リチウムイオン電池。