JP2009245819A - 積層式電池、積層電極体群作製冶具及びその冶具を用いた積層式電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】多数の電池を用いて組電池化を行なう際、集電端子間の電気的な接続を円滑に行なうことができることにより、信頼性や生産性の向上を図ることができる積層式電池、積層電極体群作製冶具及びその冶具を用いた積層式電池の製造方法を提供することを目的としている。
【解決手段】両集電端子１５、１６が突出する部位に存在するラミネート外装体２５の内側面と積層電極体１０との間に存在する空間内には、積層電極体１０の幅と略同一の長さであって両端が積層電極体１０の両側面と略同位置に存在するスペーサ３０が配置されており、且つ、両集電端子１５、１６には位置合わせ用貫通孔１５ａ、１６ａが形成される一方、スペーサ３０における位置合わせ用貫通孔１５ａ、１６ａに対応する位置には、当該貫通孔１５ａ、１６ａに嵌る位置合わせ用突起３２ｃ、３３ｃが設けられていることを特徴とする。
【選択図】図８

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電池及びその製造方法に関し、特に、ハイレートでの充放電特性を向上させることができる積層式リチウムイオン電池及びその製造方法に関する。

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筒状の外装体に封入した筒型のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を有底角状の外装体または１枚又は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ラミネート外装体に封入した積層式のものとがある。

これらリチウムイオン電池のうち、ラミネート外装体に封入した積層式電池においては、正極集電タブを有するシート状の正極板と、負極集電タブを有するシート状の負極板とを、セパレータを介して必要な数だけ積層されるような積層電極体を有し、且つ、正極集電タブは重畳状態で正極集電端子に溶着される一方、上記負極集電タブは重畳状態で負極集電端子に溶着され、これら両集電端子がラミネート外装体から突出するような構造である。

上記構造の電池では、正極集電タブと正極集電端子との溶着時及び負極集電タブと負極集電端子との溶着時に、正極集電タブと正極集電端子との位置決め及び負極集電タブと負極集電端子との位置決めを目視により行なっていた。このため、正極集電タブと正極集電端子との相対的な位置及び負極集電タブと負極集電端子との相対的な位置が電池毎に異なり、ラミネート外装体から両集電端子が突出する位置や、両集電端子間の距離等が電池毎に異なっていた。この結果、多数の素電池を用いて組電池化を図る際、集電端子間の電気的な接続を円滑に行なうことができず、信頼性や生産性が低下するという課題を有していた。

また、積層されている集電タブの外側に突片を回して、複数の集電タブを同時に結束するとともに、突片を介して溶接電極を当て、各集電タブ間、及び集電タブと突片との間を溶接して一体化するような技術が提案されている（下記特許文献１参照）。しかし、この技術は、単に、集電タブを一体化する技術であり、集電タブと集電端子との位置決めを容易化する技術ではない。

特開平８−１６７４０８号公報

本発明は上記課題を考慮したものであって、多数の電池を用いて組電池化を行なう際、集電端子間の電気的な接続を円滑に行なうことができることにより、信頼性や生産性の向上を図ることができる積層式電池、積層電極体群作製冶具及びその冶具を用いた積層式電池の製造方法を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された積層電極体を有し、且つ、この積層電極体が電解液と共に、金属層と樹脂層とを備えたラミネートフィルムの周縁同士を溶着することにより形成されたラミネート外装体の収納空間内に配置され、しかも、上記正極集電タブは重畳状態で正極集電端子に接合され、上記負極集電タブは重畳状態で負極集電端子に接合され、これら両集電端子がラミネート外装体から突出する積層式電池であって、上記両集電端子が突出する部位に存在するラミネート外装体の内側面と上記積層電極体との間に存在する空間内には、上記積層電極体の幅と略同一の長さであって両端が上記積層電極体の両側面と略同位置に存在するスペーサが配置されており、且つ、上記両集電端子には位置合わせ用貫通孔が形成される一方、上記スペーサにおける上記位置合わせ用貫通孔に対応する位置には、当該貫通孔に嵌る位置合わせ用突起が設けられていることを特徴とする。

ラミネート外装体の内側面と上記積層電極体との間に存在する空間内に配置されているスペーサが、積層電極体の幅と略同一の長さであって両端が積層電極体の両側面と略同位置に存在していれば、積層電極体とスペーサとの相対位置が決定されるので、積層電極体の一部を構成する正極から延出された正極集電タブとスペーサとの相対位置、及び、積層電極体の一部を構成する負極から延出された負極集電タブとスペーサとの相対位置も決定されることになる。また、両集電端子には位置合わせ用貫通孔が形成される一方、スペーサにおける位置合わせ用貫通孔に対応する位置には、貫通孔に嵌る位置合わせ用突起が設けられているので、正極集電端子とスペーサとの相対位置、及び、負極集電端子とスペーサとの相対位置が決定される。これらのことから、スペーサを介して、正極集電タブと正極集電端子、及び、負極集電タブと負極集電端子との相対位置が決定されることになる。したがって、ラミネート外装体から両集電端子が突出する位置や、両集電端子間の距離等が各電池毎に異なるのを抑制することができるので、多数の電池を用いて組電池化を行なう際、集電端子間の電気的な接続を円滑に行なうことができ、組電池の信頼性や生産性が低下するのを抑制することができる。

上記スペーサにおける上記両集電端子間に対応する位置には、両集電端子の内向き移動を規制する内向き移動規制用突起が設けられていることが望ましい。
両集電端子に形成された位置合わせ用貫通孔と、スペーサに形成された位置合わせ用突起とにより、両集電端子の移動は抑制されるが、スペーサにおける両集電端子間に対応する位置に内向き移動規制用突起を形成すれば、より確実に両集電端子の内向き移動を抑制できる。また、内向き移動規制用突起が設けられていれば、位置合わせ用突起より位置合わせ用貫通孔を若干大きく形成しても、両集電端子の内向き移動を抑制できるので、組電池の信頼性や生産性が低下するのを抑制しつつ、位置合わせ用貫通孔に位置合わせ用突起を嵌め込む際の作業性が向上する。

上記スペーサにおける上記両集電端子との接触位置より外方側には、両集電端子の外向き移動を規制する外向き移動規制用突起が設けられていることが望ましい。
内向き移動規制用突起の場合と同様の理由により、より確実に両集電端子の移動を抑制できると共に、位置合わせ用貫通孔に位置合わせ用突起を嵌め込む際の作業性が向上する。

上記正極集電端子の両面に上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の両面に上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子の両面にスペーサがそれぞれ配置されており、しかも、一方のスペーサには上記位置合わせ用突起が設けられ、他方のスペーサには上記位置合わせ用突起が嵌る位置合わせ用孔が設けられていることが望ましい。
２つのスペーサで両集電端子を挟む構成であれば、両集電端子の固定が一層確実なものとなり、且つ、一方のスペーサには上記位置合わせ用突起が設けられ、他方のスペーサには位置合わせ用突起が嵌る位置合わせ用孔が設けられていれば、スペーサ同士に位置合わせも確実なものとなる。

上記正極集電端子の一方の面にのみ上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の一方の面にのみ上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子における接合部位が存在する面にのみ上記スペーサが配置されていることが望ましい。
上記構成であれば、スペーサは１つだけで良いので、電池の製造コストを低減できる。

各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された積層電極体、上記正極集電タブが重畳状態で接合される正極集電端子、上記負極集電タブが重畳状態で接合される負極集電端子、及び、両集電タブの接合部位近傍に配置される絶縁性のスペーサ、を一体化して積層電極体群を作製するための積層電極体群作製冶具であって、上記積層電極体の両集電タブが延出された部位に上記スペーサが配置された形状と略同形状を成す第１凹部と、上記正極集電端子及び上記負極集電端子と略同形状を成す２つの第２凹部とが形成され、且つ、上記正極集電タブと上記正極集電端子との接合部位及び上記負極集電タブと上記負極集電端子との接合部位にそれぞれ対応する部位には接合装置を挿入するための接合装置用貫通孔が形成されていることを特徴とする。

積層電極体の両集電タブが延出された部位にスペーサが配置された形状と略同形状を成す第１凹部が形成されていれば、積層電極体とスペーサとの相対位置が決定されるので、積層電極体の一部を構成する正負両極から各々延出された両集電タブとスペーサとの相対位置も決定されることになる。また、正極集電端子及び負極集電端子と略同形状を成す２つの第２凹部が形成されていれば、両集電端子とスペーサとの相対位置、及び、両集電端子と両集電タブとの相対位置が決定されることになる。したがって、ラミネート外装体から両集電端子が突出する位置や、両集電端子間の距離等が電池毎に異なるのを抑制することができるので、多数の電池を用いて組電池化を行なう際、集電端子間の電気的な接続を円滑に行なうことができ、組電池の信頼性や生産性が低下するのを抑制することができる。

上記積層電極体群作製冶具を用いた積層式電池の製造方法であって、正極集電タブが延出された複数の正極板と、負極集電タブが延出された複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して板状の積層電極体を作製する積層電極体作製ステップと、接合装置を挿入するための接合装置用貫通孔が形成されスペーサと上記積層電極体とを上記第１凹部に載置すると共に、正極集電端子と負極集電端子とをそれぞれ第２凹部に載置した後、上記積層電極体群作製冶具及び上記スペーサに形成された接合装置用貫通孔に接合装置を挿入することにより、重畳状態の上記正極集電タブと上記正極集電端子とを接合すると共に、重畳状態の上記負極集電タブと上記負極集電端子とを接合して、積層電極体群を作製する積層電極体群作製ステップと、ラミネートフィルムの収納凹部内に上記積層電極体群を配置した後、一部を残して上記ラミネートフィルムの周縁同士を溶着する溶着ステップと、上記ラミネートフィルムで構成されたラミネート外装体の開口部から電解液を注液する注液ステップと、上記ラミネート外装体の内部の減圧状態を維持しつつ、ラミネート外装体の開口部を封止する封止ステップと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、多数の電池を用いて組電池化を行なう際、集電端子間の電気的な接続を円滑に行なうことができることにより、信頼性や生産性の向上を図ることができるといった優れた効果を奏する。

以下、本発明の一例に係る積層式電池（角型リチウムイオン電池）を、図１〜図１９に基づいて説明する。なお、本発明における積層式電池は、下記の形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

（積層式電池の構造）
図１に示すように、積層式電池は積層電極体１０を有しており、この積層電極体１０は、２枚のセパレータから成り内部に正極板１が配置された袋状セパレータ３と負極板２とが多数積層され、且つ、最外位置には負極板２が配置される構造となっている。このように、最外位置に負極板２が配置されることから、負極板２の枚数が正極板１の枚数より１枚多くなるように構成されている（具体的には、正極板１は５０枚、負極板２は５１枚で構成されている）。

また、図５に示すように、積層電極体１０（積層電極体作製直後、即ち、ラミネート外装体の収納空間内に収納される前の厚さＬ１１は１２ｍｍ）の外周部には積層電極体１０を跨ぐように、各電極板１、２のずれを抑制するためのテープ５が貼着されている。更に、上記積層電極体１０は、図２に示すような２枚のラミネートフィルム２８を溶着することにより形成したラミネート外装体２５の収納空間の内部に、電解液と共に封入されており、上記ラミネート外装体２５からは、アルミニウム板（厚さ：０．５ｍｍ）から成る正極集電端子１５と、銅板（厚さ：０．５ｍｍ）から成る負極集電端子１６とが突出する構造となっている。そして、図１２に示すように、上記正極集電端子１５には、後述のスペーサ３０に形成された位置合わせ用突起３２ｃが挿通する位置合わせ用貫通孔１５ａが形成されており、上記負極集電端子１６には、後述のスペーサ３０に形成された位置合わせ用突起３３ｃが挿通する位置合わせ用貫通孔１６ａが形成されている。尚、上記ラミネートフィルム２８はアルミニウム箔の両面に樹脂層が形成される構造であり、また、図２及び後述する図６の符号２７は２枚のラミネートフィルム２８の溶着部である。

上記正極板１は、図３（ａ）に示すように、方形状のアルミニウム箔（厚さ：１５μｍ）から成る正極用導電性芯体の両面の全面に、ＬｉＣｏＯ₂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。上記正極板１の幅Ｌ１は９５ｍｍ、高さＬ２は９５ｍｍとなっており、また、正極板１の一辺からは、上記正極用導電性芯体と一体形成されると共に上記正極活物質層１ａが設けられていない正極集電タブ１１（幅Ｌ３は３０ｍｍ、高さＬ４は２０ｍｍ）が突出する構造となっている。この正極集電タブ１１は、上記正極集電端子１５（幅Ｌ１４は３０ｍｍ）の両面に重ねられた状態で（正極集電端子１５の各面に２５枚ずつ重ねられた状態で）、上記正極集電端子１５と溶着されている。

上記袋状セパレータ３は、図３（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の周辺部においてセパレータ３ａ同士を融着する融着部４を設けるような構成である。このような構成とすることにより、上記正極板１を袋状セパレータ３内に収納できる。尚、上記セパレータ３ａは、図３（ｂ）に示すように、高さＬ５は１００ｍｍ、幅Ｌ６は１００ｍｍの方形状を成しており、また、その厚さは３０μｍとなっている。

上記負極板２は、図４に示すように、方形状の銅箔（厚さ：１０μｍ）から成る負極用導電性芯体の両面の全面に、天然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。上記負極板２の幅Ｌ７は１００ｍｍ、高さＬ８は１００ｍｍであり、上記セパレータ３ａと同様の大きさとなっている。また、負極板２の一辺からは、上記負極用導電性芯体と一体形成されると共に上記負極活物質層２ａが設けられていない負極集電タブ１２（幅Ｌ９は３０ｍｍ、高さＬ１０は２０ｍｍ）が突出する構造となっている。この負極集電タブ１２は、上記負極集電端子１６（幅Ｌ１４は３０ｍｍ）の両面に重ねられた状態で（負極集電端子１６の一方の面に２５枚、他方の面に２６枚重ねられた状態で）、上記負極集電端子１６と溶着されている。

ここで、図６及び図７に示すように、上記２枚のラミネートフィルム２８から構成されるラミネート外装体２５の収納空間１８内には、上記積層電極体１０の他に、上記両集電タブ１１、１２と上記両集電端子１５、１６とを挟むように２つの絶縁性のスペーサ３０、４０が配置されている。より具体的には、当該スペーサ３０、４０は、上記両集電端子１５、１６が突出するラミネート外装体２５の内側面と上記積層電極体１０との間に存在する空間であって、上記両集電タブ１１、１２の重畳部位３５（尚、図７においては正極集電タブ１１の重畳部位３５のみ示したが、負極集電タブ１２も同様となっている）を除いた空間に配置されている。尚、図６における符号５０は、無延伸ポリオレフィン材料から成る樹脂部であり、上記ラミネート外装体の溶着位置に存在する両集電端子１５、１６を覆っている。この樹脂部５０の存在により、両集電端子１５、１６が存在するラミネートフィルムの溶着部を確実に封止することができる。

上記スペーサ３０、４０のうちスペーサ３０の具体的な構造は、図８及び図９（ａ）〜（ｃ）に示すように、長さＬ２０が９８ｍｍ、幅Ｌ２１が１７ｍｍ、高さＬ２２が６ｍｍとなっており、中央部に設けられた内向き移動規制用突起部３１と、この内向き移動規制用突起部３１の両側に設けられた集電タブ当接部３２、３３（長さＬ２４、Ｌ２５が共に３３ｍｍ）とから構成されている。上記内向き移動規制用突起部３１の長さＬ２３は３２ｍｍであり、上記両集電端子１５、１６間の距離と略同等なるように形成されている。これにより、両集電端子１５、１６が内向きに移動するのを抑制できる。また、上記集電タブ当接部３２、３３の端部には、それぞれ、外向き移動規制用突起部３２ａ、３３ａが形成されており、これにより、両集電端子１５、１６が外向きに移動するのを抑制できる。

また、本実施形態では、上記外向き移動規制用突起部３２ａ、３３ａの幅Ｌ２７、Ｌ２８は共に３ｍｍとなっているので、上記内向き移動規制用突起部３１と上記外向き移動規制用突起部３２ａとの距離Ｌ２９、及び、上記内向き移動規制用突起部３１と上記外向き移動規制用突起部３３ａとの距離Ｌ３０は共に３０ｍｍであり、両集電端子１５、１６の幅Ｌ１３、Ｌ１４（図６参照）と同じとなるように構成されているので、両集電端子１５、１６が内向き及び外向きに移動するのを確実に防止できる。尚、外向き移動規制用突起部３２ａ、３３ａの高さと、上記内向き移動規制用突起部３１と集電タブ当接部３２、３３との間の段差は同じであり、具体的にはＬ２６＝０．５ｍｍとなっている。

更に、上記集電タブ当接部３２、３３には、後述の超音波溶接装置（接合装置）のアンビルを挿入するための超音波溶接装置用貫通孔３２ｂ、３３ｂが、各々２個ずつ形成されており、２つの超音波溶接装置用貫通孔３２ｂ間には位置合わせ用突起３２ｃが形成され、２つの超音波溶接装置用貫通孔３３ｂ間には位置合わせ用突起３３ｃが形成されている。上記位置合わせ用突起３２ｃが上記正極集電端子１５に形成された位置合わせ用貫通孔１５ａを挿通し、上記位置合わせ用突起３３ｃが上記負極集電端子１６に形成された位置合わせ用貫通孔１６ａを挿通することにより、スペーサ３０（積層電極体１０）と両集電端子１５、１６との位置合わせが正確に行なわれることになる。また、積層電極体１０側の集電タブ当接部３２、３３には、各々Ｒ部３２ｄ、３３ｄが設けられており、これにより両集電タブ１１、１２に大きな負荷が加わるのを防止している。

一方、上記スペーサ４０は、図１０に示すように、移動規制用突起部４１と、この内向き移動規制用突起部４１の両側に設けられた集電タブ当接部４２、４３とから構成されている点、及び、集電タブ当接部４２、４３の端部には、それぞれ、外向き移動規制用突起部４２ａ、４３ａが形成されて点は上記スペーサ３０と同様の構成であり、また、各種寸法も上記スペーサ３０と同様である。但し、超音波溶接装置用貫通孔３２ｂ、３３ｂが形成されていない点、及び、位置合わせ用突起３２ｃ、３３ｃの代わりに、位置合わせ用貫通孔４２ｃ、４３ｃ（形成部位は位置合わせ用突起３２ｃ、３３ｃに対応する部位である）が形成されている点が異なっている。

尚、上記２枚のラミネートフィルム２８（溶着前のもの）の収納凹部の深さは共に５ｍｍであって、これら深さの和は、ラミネート外装体２５の収納空間１８内に収納される前の積層電極体１０の厚さＬ１１（１２ｍｍ）よりも小さくなっている。このような構成とすることにより、ラミネートフィルム２８同士を溶着してラミネート外装体２５を作製する際に、積層電極体１０の積層方向に大きな力が加わるので、積層電極体１０のずれを抑制できる。

また、上記構造の電池を作製する際に用いる積層電極体群作製冶具について、以下に説明する。
図１２に示すように、積層電極体群作製冶具６０には、上記積層電極体１０に上記スペーサ３０が配置された形状と略同形状を成す第１凹部６１と、上記正極集電端子１５及び上記負極集電端子１６と略同形状を成し上記第１凹部６１より浅底の第２凹部６２，６３とが形成されている。上記第１凹部６１の具体的な大きさは、幅Ｌ３５は積層電極体１０の幅（セパレータ３の幅Ｌ６や負極２の幅Ｌ７と同様の幅である）と略同様（約１００ｍｍ）であり、高さＬ３６は、積層電極体１０の高さ（セパレータ３の高さＬ５や負極２の高さＬ８と同様の高さである）に、スペーサ３０の幅Ｌ２１を加えた長さと略同様（約１１７ｍｍ）となっている。また、積層電極体群作製冶具６０における上記正極集電タブ１１と上記正極集電端子１５との溶接部位、及び上記負極集電タブ１２と上記負極集電端子１６との溶接部位に対応する部位には、超音波溶接装置（接合装置）のアンビルを挿入するための超音波溶接装置用貫通孔６４が形成されている。

（角型リチウムイオン電池の作製方法）
〔正極板が収納された袋状セパレータの作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ₂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スラリーを調製した。次に、この正極スラリーを、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、ローラーで厚み０．１ｍｍ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１１が突出するように切断して正極板１を作製した。最後に、２枚のセパレータ３ａ間に正極板１を配置した後、セパレータ３ａの周縁同士を溶着することにより、袋状セパレータ３を作製した。

〔負極板の作製〕
負極活物質としての天然黒鉛粉末を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、ローラーで厚み０．０８ｍｍにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ７及び高さＬ８になり且つ負極集電タブ１２が突出するように切断して負極板２を作製した。

〔電池の作製〕
上述のようにして得られた負極板２（５１枚）と、正極板１が収納された袋状セパレータ３（５０枚）とを交互に積層して積層電極体１０を作製した。尚、この積層電極体１０における積層方向の端部には負極板２を配置した。次に、積層電極体１０の４辺に、積層電極体１０を跨ぐようにして、ずれ防止用のテープ５を貼着した。

次いで、図１２及び図１３に示すように、積層電極体群作製冶具６０の第１凹部６１にスペーサ３０と積層電極体１０とを配置すると共に、位置合わせ用突起３２ｃ、３３ｃに各々位置合わせ用貫通孔１５ａ、１６ａを挿通しつつ、第２凹部６２、６３にそれぞれ正極集電端子１５と負極集電端子１６とを配置した。この際、正極集電タブ１１は、正極集電端子１５の表裏面に２５枚ずつ重ねた状態となるように配置し、負極集電タブ１２は、負極集電端子１６の表裏面に各２５枚又は２６枚重ねた状態となるように配置した。この後、超音波溶接装置（接合装置）のアンビルを、積層電極体群作製冶具６０の超音波溶接装置用貫通孔６４及びスペーサ３０の超音波溶接装置用貫通孔３２ｂ、３３ｂから挿入して、正極集電タブ１１を正極集電端子１５に、負極集電タブ１２を負極集電端子１６に各々押圧した状態で、両集電端子１５、１６の一方の面に両集電タブ１１，１２を超音波溶接した。しかる後、両集電端子１５、１６の他方の面に両集電タブ１１，１２を超音波溶接し、更に、移動規制用突起部３１と外向き移動規制用突起部３２ａ、３３ａとの上面に接着剤を塗布した後、位置合わせ用突起３２ｃ、３３ｃに各々位置合わせ用貫通孔４２ｃ、４３ｃを挿通し、図１１に示すように、スペーサ３０とスペーサ４０とを接着して積層電極体群７０を作製した。

この後、ラミネート外装体２５の収納空間内に積層電極体群７０を配置した後、正極集電端子１５と負極集電端子１６とがラミネートフィルム２８から突出した状態で、両集電端子１５、１６が存在する辺のラミネートフィルム２８同士を溶着した。その後、ラミネートフィルム２８の残り３辺のうち２辺を溶着することにより積層電極体群７０をラミネート外装体２５内に配置した。最後に、ラミネート外装体２５の開口部から非水電解液を注液した後、ラミネート外装体２５の内圧が３０ｔｏｒｒ以下となるように規制した状態で、ラミネート外装体２５の開口部（ラミネートフィルムの残りの１辺）を溶着することにより積層式電池を作製した。尚、上記非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とが体積比で３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解されたものを使用した。

（その他の事項）
（１）上記実施例では、スペーサ４０には超音波溶接装置用貫通孔を設けていないが、図１４に示すように、超音波溶接装置用貫通孔４２ｂ、４３ｂを設けるような構造であっても良い。このような構造であれば、両集電端子１５、１６の両面に両集電タブ１１、１２を１度で超音波溶接できるという効果がある。

（２）上記実施例では２枚のラミネートフィルム２８の両者に収納空間を構成する収納凹部を設けているが、このような構造に限定するものではなく、図１５に示すように、一方のラミネートフィルム２８ａにのみ収納空間を構成する収納凹部を設け、他方のラミネートフィルム２８ｂには収納空間を構成する収納凹部を設けないような構造であっても良い。この場合には、両集電タブ１１、１２と両集電端子１５、１６との各溶着部は両集電端子１５、１６の一方の面にのみ形成されるので、図１６に示すように、スペーサ３０としては高さが大きなものを１つだけ用いれば良い。また、この場合に用いる積層電極体群作製冶具６０は、図１７に示すように、第１凹部６１が深底形状（積層電極体１０の厚みと略同等）となっているのが望ましい。尚、図１５における符号３９は樹脂製のシートである。
また、必ずしも２枚のラミネートフィルム２８を用いる必要はなく、１枚のラミネートフィルム２８を折り返してラミネート外装体２５を構成しても良い。

（３）上記実施例では、スペーサ３０にＲ部３２ｄ、３３ｄが形成されているが、このような構造に限定するものではなく、図１８に示すように、スペーサ３０にＲ部３２ｄ、３３ｄが形成されていないような構造であっても良い。

（４）図１９に示すように、スペーサ３０の積層電極体１０方向に開口する電解液貯留孔８０を形成するような構成とすれば、電解液貯留孔８０に貯留された電解液を積層電極体１０に供給することができる。したがって、電池内の電解液量が不足するという問題が緩和されるので、ハイレートでの充放電を行なった場合であっても放電時における電池容量の低下とサイクル特性の低下とを抑制することができる。

（５）上記実施例ではスペーサ３０とスペーサ４０との固定を接着剤にて行なったが、このような構造に限定するものではなく、スペーサ４０の位置合わせ用貫通孔４２ｃ、４３ｃにスペーサ３０の位置合わせ用突起３２ｃ、３３ｃを嵌合することにより、スペーサ３０とスペーサ４０とを固定することも可能である。

（６）正極活物質としては、上記ＬｉＣｏＯ₂に限定するものではなく、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＭｎＯ₄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、Ｓｉ等であっても良い。

（７）上記実施例では、全ての負極板２につき、負極用導電性芯体の両面に負極活物質層２ａを形成したが、正極板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板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１０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。 本発明の積層式電池の斜視図である。 本発明の積層式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。 本発明の積層式電池に用いる負極の平面図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体の斜視図である。 本発明の積層式電池を正面から視たときの説明図である。 図２のＡ‐Ａ線矢視断面図である。 本発明の積層式電池に用いる一方のスペーサの斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる一方のスペーサを示す図であって、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は平面図、同図（ｃ）は側面図である。 本発明の積層式電池に用いる他方のスペーサの斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体群を示す斜視図である。 積層電極体群作製冶具を用いて本発明の積層式電池を製造する方法を示す説明図である。 積層電極体群作製冶具を用いて本発明の積層式電池を製造する方法を示す説明図である。 本発明の積層式電池に用いる他方のスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池の変形例を示す断面図である。 本発明の積層式電池に用いる一方のスペーサの変形例を示す斜視図である。 積層電極体群作製冶具を用いて本発明の変形例に係る積層式電池を製造する方法を示す説明図である。 本発明の積層式電池に用いる一方のスペーサの変形例を示す斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる一方のスペーサの変形例を示す斜視図である。

符号の説明

１：正極板
２：負極板
３：セパレータ
４：セパレータ溶着部
１０：積層電極体
１１：正極集電タブ
１２：負極集電タブ
１５：正極集電端子
１６：負極集電端子
１５ａ、１６ａ：位置合わせ用貫通孔
２５：ラミネート外装体
２７：ラミネート封止部
２８：ラミネートフィルム
３０：スペーサ
３１：移動規制用突起部
３２ａ、３３ａ：外向き移動規制用突起部
３２ｂ、３３ｂ：超音波溶接装置用貫通孔
３２ｃ、３３ｃ：位置合わせ用突起
４２ｃ、４３ｃ：位置合わせ用貫通孔
６０：積層電極体群作製冶具
６１：第１凹部
６２、６３：第２凹部
６４：超音波溶接装置用貫通孔

Claims (7)

1. 各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された積層電極体を有し、且つ、この積層電極体が電解液と共に、金属層と樹脂層とを備えたラミネートフィルムの周縁同士を溶着することにより形成されたラミネート外装体の収納空間内に配置され、しかも、上記正極集電タブは重畳状態で正極集電端子に接合され、上記負極集電タブは重畳状態で負極集電端子に接合され、これら両集電端子がラミネート外装体から突出する積層式電池であって、
   上記両集電端子が突出する部位に存在するラミネート外装体の内側面と上記積層電極体との間に存在する空間内には、上記積層電極体の幅と略同一の長さであって両端が上記積層電極体の両側面と略同位置に存在するスペーサが配置されており、且つ、上記両集電端子には位置合わせ用貫通孔が形成される一方、上記スペーサにおける上記位置合わせ用貫通孔に対応する位置には、当該貫通孔に嵌る位置合わせ用突起が設けられていることを特徴とする積層式電池。
2. 上記スペーサにおける上記両集電端子間に対応する位置には、両集電端子の内向き移動を規制する内向き移動規制用突起が設けられている、請求項１に記載の積層式電池。
3. 上記スペーサにおける上記両集電端子との接触位置より外方側には、両集電端子の外向き移動を規制する外向き移動規制用突起が設けられている、請求項１又は２に記載の積層式電池。
4. 上記正極集電端子の両面に上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の両面に上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子の両面にスペーサがそれぞれ配置されており、しかも、一方のスペーサには上記位置合わせ用突起が設けられ、他方のスペーサには上記位置合わせ用突起が嵌る位置合わせ用孔が設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層式電池。
5. 上記正極集電端子の一方の面にのみ上記正極集電タブが重ねられた状態で両者が接合される一方、上記負極集電端子の一方の面にのみ上記負極集電タブが重ねられた状態で両者が接合され、且つ、上記両集電端子における接合部位が存在する面にのみ上記スペーサが配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層式電池。
6. 各々正極集電タブが延出された複数の正極板と、各々負極集電タブが延出された複数の負極板とが、セパレータを介して交互に積層された積層電極体、上記正極集電タブが重畳状態で接合される正極集電端子、上記負極集電タブが重畳状態で接合される負極集電端子、及び、両集電タブの接合部位近傍に配置される絶縁性のスペーサ、を一体化して積層電極体群を作製するための積層電極体群作製冶具であって、
   上記積層電極体の両集電タブが延出された部位に上記スペーサが配置された形状と略同形状を成す第１凹部と、上記正極集電端子及び上記負極集電端子と略同形状を成す２つの第２凹部とが形成され、且つ、上記正極集電タブと上記正極集電端子との接合部位及び上記負極集電タブと上記負極集電端子との接合部位にそれぞれ対応する部位には、接合装置を挿入するための接合装置用貫通孔が形成されていることを特徴とする積層電極体群作製冶具。
7. 上記積層電極体群作製冶具を用いた積層式電池の製造方法であって、
   正極集電タブが延出された複数の正極板と、負極集電タブが延出された複数の負極板とを、セパレータを介して交互に積層して板状の積層電極体を作製する積層電極体作製ステップと、
   接合装置を挿入するための接合装置用貫通孔が形成されスペーサと上記積層電極体とを上記第１凹部に載置すると共に、正極集電端子と負極集電端子とをそれぞれ第２凹部に載置した後、上記積層電極体群作製冶具及び上記スペーサに形成された接合装置用貫通孔に接合装置を挿入することにより、重畳状態の上記正極集電タブと上記正極集電端子とを接合すると共に、重畳状態の上記負極集電タブと上記負極集電端子とを接合して、積層電極体群を作製する積層電極体群作製ステップと、
   ラミネートフィルムの収納凹部内に上記積層電極体群を配置した後、一部を残して上記ラミネートフィルムの周縁同士を溶着する溶着ステップと、
   上記ラミネートフィルムで構成されたラミネート外装体の開口部から電解液を注液する注液ステップと、
   上記ラミネート外装体の内部の減圧状態を維持しつつ、ラミネート外装体の開口部を封止する封止ステップと、
   を有することを特徴とする積層電極体群作製冶具を用いた積層式電池の製造方法。

Images