WO2017038042A1 - 積層型電池 - Google Patents

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WO2017038042A1
WO2017038042A1 PCT/JP2016/003815 JP2016003815W WO2017038042A1 WO 2017038042 A1 WO2017038042 A1 WO 2017038042A1 JP 2016003815 W JP2016003815 W JP 2016003815W WO 2017038042 A1 WO2017038042 A1 WO 2017038042A1
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terminal
electrode
laminated
positive electrode
electrode body
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昌孝 新屋敷
仁史 前田
武田　勝利
伊藤　大介
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パナソニックＩｐマネジメント株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to a stacked battery.
  • a laminated battery including a laminated electrode body constituted by laminating a plurality of single plate cells in which a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator is known.
  • a laminated battery As the capacity of the battery increases, the number of single plate cells constituting the laminated electrode body increases, and the leads extending from each single plate cell are connected to the terminals in one place. It has become difficult to do.
  • Patent Document 1 in a stacked battery, leads extending from each single plate cell are divided, and a plurality of divided leads are overlapped, and at different positions on the surface of the flat terminal. It is described that the number of leads connected to one place is limited by shifting and connecting.
  • the position where the terminal extends is a single plate cell. Since it is limited to the vicinity of the center of the battery thickness direction along the stacking direction, if a large number of leads are connected to the surface of the flat terminal in the battery, the volume loss in the battery near the connection portion near the center is large. Become.
  • the terminals extending from the laminated electrode body are external terminals in the metal case. Connected to.
  • the connection position is preferably in the vicinity of the center of the battery case (or laminated electrode body) in the thickness direction so as not to short-circuit in contact with the metal case.
  • a multilayer battery includes an exterior body, a multilayer electrode body configured by laminating a plurality of single-plate cells that are accommodated inside the exterior body, and a positive electrode and a negative electrode are overlapped via a separator, A positive electrode terminal connected to a positive electrode lead extending from the positive electrode of each single plate cell constituting the electrode body, and a negative electrode connected to a negative electrode lead extending from the negative electrode of each single plate cell constituting the laminated electrode body A terminal.
  • the laminated electrode body is divided into a first electrode body block and a second electrode body block in the laminating direction, and at least one of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is a first inner terminal portion to which a lead of the first electrode body block is connected.
  • first and second inner terminal portions and the outer terminal portion have a T-shaped side surface shape.
  • the volume loss in the battery at the connection portion between the lead and the terminal can be minimized, and the battery can be downsized and the energy density can be improved.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stacked battery according to an embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view
  • (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • (b) is a cross-sectional view similar to (a) in the laminated battery of the comparative example.
  • FIG. 3 is a plan view of a laminated electrode body with leads connected to terminals.
  • FIG. 4 is a perspective view of the terminal.
  • FIG. 5 is a diagram showing a state in which the leads of the electrode laminate are joined to the terminals.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the cover member.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stacked battery according to an embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view
  • (a) is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • (b) is a cross-sectional view similar to (a) in the laminated battery of the comparative example.
  • FIG. 3 is
  • FIG. 7 is a side view of the terminal, (a) is a side view of the terminal in the present embodiment, and (b), (c) are side views showing modifications of the terminal, respectively.
  • FIG. 8 is a perspective view showing still another modified example of the terminal.
  • FIG. 9 is a perspective view showing a stacked battery according to another embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view of a stacked battery 10 according to an embodiment.
  • 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view similar to (a) in the stacked battery of the comparative example. 1 and 2 (a) and 2 (b) (the same applies to FIG. 3 and the like)
  • the width direction of the stacked battery is indicated by an arrow X
  • the length direction orthogonal to the width direction is indicated by an arrow Y.
  • a height direction or a thickness direction orthogonal to the direction and the length direction is indicated by an arrow Z.
  • the arrow Z direction coincides with the stacking direction of the single plate cells constituting the stacked battery 10.
  • the stacked battery 10 includes an exterior body 12 having a flat rectangular parallelepiped shape, for example.
  • the exterior body 12 is composed of two exterior materials 12a and 12b each molded into a cup shape.
  • Each exterior material 12a, 12b is suitably formed by a laminate film, for example.
  • this laminate film it is preferable to use a film in which a resin layer is formed on both surfaces of a metal layer. As a result, the laminate film can be heat-sealed at the periphery.
  • the metal layer is, for example, an aluminum thin film layer and has a function of preventing permeation of moisture and the like.
  • each of the exterior members 12a and 12b may be formed in the same shape. That is, each of the exterior members 12a and 12b includes a main body portion 15 formed by, for example, drawing and having a flat rectangular parallelepiped housing space 14, and a seal portion 16 projecting around the main body portion.
  • the main body 15 of each of the exterior materials 12a and 12b is drawn so as to be convex in opposite directions. Further, the sealing portions 16 of the exterior materials 12a and 12b are joined together by heat sealing the resin layer.
  • a bottomed rectangular parallelepiped metal case can also be used as the outer package of the stacked battery.
  • the metal case is sealed using a method such as laser welding using a metal lid.
  • Aluminum, an alloy thereof, stainless steel, or the like can be used for the metal case and the lid.
  • the laminated electrode body 20 and the nonaqueous electrolyte are accommodated in the exterior body 12.
  • the laminated electrode body 20 is configured in a state in which a plurality of single plate cells 21 are laminated.
  • Each single plate cell 21 is a battery unit configured such that the positive electrode 22 and the negative electrode 23 are overlapped via a separator (not shown).
  • a tape is stretched across both ends of the multilayer electrode body 20 in the stacking direction Z. It is preferable to stick.
  • the positive electrode 22 is composed of, for example, a positive electrode current collector and a positive electrode mixture layer formed on the current collector.
  • a positive electrode current collector a metal foil that is stable in the potential range of the positive electrode 22 such as aluminum, a film in which the metal is disposed on the surface layer, or the like can be used.
  • the positive electrode mixture layer preferably includes a conductive material and a binder in addition to the positive electrode active material, and is formed on both surfaces of the current collector.
  • the positive electrode 22 is formed by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a binder, and the like onto a positive electrode current collector, drying the coating film, and rolling the positive electrode mixture layer on both sides of the current collector. It can produce by forming to.
  • suitable composite oxides include lithium-containing composite oxides containing Ni, Co, and Mn, and lithium-containing composite oxides containing Ni, Co, and Al.
  • the negative electrode 23 is composed of, for example, a negative electrode current collector and a negative electrode mixture layer formed on the current collector.
  • a metal foil that is stable in the potential range of the negative electrode 23 such as copper, a film in which the metal is disposed on the surface layer, or the like can be used.
  • the negative electrode mixture layer preferably includes a binder in addition to the negative electrode active material.
  • the negative electrode 23 is formed by applying a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, and the like onto a negative electrode current collector, drying the coating film, and rolling the negative electrode mixture layer on both sides of the current collector. It can produce by forming to.
  • the negative electrode active material may be any material that can occlude and release lithium ions, and graphite is generally used.
  • silicon, a silicon compound, or a mixture thereof may be used, and a silicon compound or the like and a carbon material such as graphite may be used in combination.
  • a suitable example of the silicon compound is a silicon oxide represented by SiO x (0.5 ⁇ x ⁇ 1.5).
  • the non-aqueous electrolyte contains a non-aqueous solvent and an electrolyte salt dissolved in the non-aqueous solvent.
  • the nonaqueous electrolyte is not limited to a liquid electrolyte, and may be a solid electrolyte using a gel polymer or the like.
  • the non-aqueous solvent for example, esters, ethers, nitriles, amides, and a mixed solvent of two or more thereof can be used.
  • the non-aqueous solvent may contain a halogen-substituted product in which at least a part of hydrogen in these solvents is substituted with a halogen atom such as fluorine.
  • the electrolyte salt is preferably a lithium salt.
  • the laminated electrode body 20 includes a first electrode body block 20a and a second electrode body block 20b.
  • FIG. 2A shows that there is a gap between the first and second electrode body blocks 20a and 20b, but only a separator (not shown) for electrical insulation exists between them.
  • FIG. 2 (a) shows an example in which each of the electrode body blocks 20a and 20b is configured by stacking five single plate cells 21.
  • the present invention is not limited to this, and the number of the single plate cells 21 constituting each of the electrode body blocks 20a and 20b depends on the capacity of the laminated battery 10 and the thickness direction Z of the accommodating space 14 of each of the exterior members 12a and 12b. It is set appropriately according to the depth of the.
  • the present invention is not limited to this, and each electrode body block 20a and 20b.
  • the number of the single plate cells 21 constituting each of them may be different.
  • FIG. 3 is a plan view of a laminated electrode body with leads connected to terminals.
  • the laminated electrode body 20 has a rectangular shape when viewed from the arrow Z direction. That is, the positive electrode 22 and the negative electrode 23 constituting each single plate cell 21 included in the laminated electrode body 20 have such a rectangular shape.
  • positive electrode leads 24 a and 24 b extend from the positive electrode 22 in each single plate cell 21 constituting the laminated electrode body 20.
  • the positive electrode leads 24 a and 24 b are portions formed by protruding part of the positive electrode current collector constituting the positive electrode 22.
  • negative electrode leads 26 a and 26 b extend from the negative electrode 23 in each single plate cell 21 constituting the laminated electrode body 20 in each single plate cell 21 constituting the laminated electrode body 20.
  • negative electrode leads 26 a and 26 b extend from the negative electrode 23.
  • the negative electrode leads 26 a and 26 b are portions formed by protruding a part of the negative electrode current collector constituting the negative electrode 23.
  • Each lead 24a, 24b, 26a, 26b is formed in, for example, an elongated rectangular shape.
  • each lead 24a, 24b, 26a, 26b extends in the same direction from one end portion in the length direction in the laminated electrode body 20.
  • the positive leads 24 a and 24 b extend from one end of the laminated electrode body 20 in the width direction
  • the negative leads 26 a and 26 b extend from the other end of the laminated electrode body 20 in the width direction.
  • a positive electrode lead (hereinafter referred to as “first positive electrode lead”) 24 a extending from the positive electrode 22 of the single plate cell 21 included in the first electrode body block 20 a constituting the stacked electrode body 20, and the stacked electrode body 20
  • the positive electrode lead (hereinafter referred to as “second positive electrode lead” as appropriate) 24 b extending from the positive electrode 22 of the single plate cell 21 included in the second electrode body block 20 b to be configured is provided by shifting the position in the width direction. ing.
  • the ends of the first and second positive leads 24a and 24b are connected to the positive terminal 30p by a welding method such as ultrasonic welding.
  • the negative electrode leads 26 a and 26 b extending from the single plate cell 21 constituting the laminated electrode body 20. That is, the negative electrode lead 26a extending from the negative electrode 23 of the single plate cell 21 included in the first electrode body block 20a constituting the laminated electrode body 20 and the second electrode body block 20b constituting the laminated electrode body 20 are included. The position of the laminated electrode body 20 in the width direction is shifted from the negative electrode lead 26 b extending from the negative electrode 23 of the single plate cell 21. The ends of the first and second negative leads 26a and 26b are connected to the negative terminal 30n by a welding method such as ultrasonic welding.
  • a welding method such as ultrasonic welding.
  • connection configuration between the positive leads 24a and 24b and the positive terminal 30p and the connection configuration between the negative leads 26a and 26b and the negative terminal 30n are the same. Therefore, in the following, a connection configuration between the positive leads 24a and 24b and the positive terminal 30p will be described as an example.
  • the positive leads 24a and 24b and the negative leads 26a and 26b are not particularly distinguished, they may be simply referred to as leads 24 and 26. Further, when there is no particular distinction between the positive terminal 30p and the negative terminal 30n, the terminal 30 may be simply referred to.
  • FIG. 4 is a perspective view of the positive terminal 30p.
  • the positive terminal 30p includes an outer terminal portion 32, a first inner terminal portion 34, and a second inner terminal portion 36.
  • the positive electrode terminal 30p is formed by forming cuts 35 in one rectangular metal flat plate and bending both side portions of the cuts 35 in the opposite direction by about 90 degrees.
  • about 90 degrees means that it includes an angle (for example, 80 degrees to 100 degrees) that can be regarded as being substantially (substantially) vertical, except in the case of being coincident with 90 degrees.
  • the positive electrode terminal 30p formed in this way is formed with a proximal end portion of the first and second inner terminal portions 34, 36 and one end portion of the outer terminal portion 32, and is T-shaped when viewed from the width direction X. It has a side shape.
  • the width w of the notch 35 in the positive electrode terminal 30p is preferably set equal to the distance d between the first positive electrode lead 24a and the second positive electrode lead 24b of the laminated electrode body 20, as shown in FIG.
  • the positive electrode leads 24a and 24b are twisted. It is possible to avoid the occurrence of a state of being injured and to suppress the use of unnecessary stress.
  • each end of the first positive electrode lead 24a extending from each single plate cell 21 included in the first electrode body block 20a of the laminated electrode body 20 is in a state of overlapping each other in the positive electrode terminal 30p.
  • the first inner terminal portion 34 is joined to the surface facing the laminated electrode body by ultrasonic welding or the like.
  • each end of the second positive electrode lead 24b extending from each single plate cell 21 included in the second electrode body block 20b of the laminated electrode body 20 is overlapped with each other in the second of the positive electrode terminal 30p.
  • the inner terminal portion 36 is joined to the surface facing the laminated electrode body by ultrasonic welding or the like.
  • the first positive electrode lead 24a extending from the first electrode body block 20a of the laminated electrode body 20 is convex on one side in the thickness direction Z (upper side in FIG. 2A).
  • the second positive electrode lead 24b extending from the second electrode body block 20b of the laminated electrode body 20 is convex to the other side in the thickness direction Z (the lower side in FIG. 2A). It has a substantially U-shape.
  • each positive lead 24a, 24b on the first electrode body block 20a side there is a gap between the base end of each positive lead 24a, 24b on the first electrode body block 20a side and the tip connected to the positive terminal 30p.
  • the first and second positive leads 24a and 24b may be joined to the positive terminal 30p in a substantially U shape that is convex in the opposite direction.
  • at least one of the first and second positive leads 24a and 24b may be bonded to the surface of the first and second inner terminal portions 34 and 36 on the opposite side to the laminated electrode body 20.
  • the outer terminal portion 32 of the positive electrode terminal 30p is drawn out of the battery from the inside of the exterior body 12 through the seal portion 16.
  • a fusion tape 17 is attached in advance to both side surfaces of the outer terminal portion 32 at a portion penetrating the seal portion 16.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a state in which the positive leads 24a and 24b of the laminated electrode body 20 are joined to the positive terminal 30p.
  • the first electrode body block 20a is arranged so as to be parallel to the first inner terminal portion 34 of the positive terminal 30p, and the second inner terminal portion 36 of the positive terminal 30p is second. It arrange
  • a plurality of first positive leads 24a extending from the first electrode body block 20a are overlapped and welded on the first inner terminal portion 34, and a plurality of second positive electrodes extending from the second electrode body block 20b are welded.
  • Two positive leads 24b are overlapped on the second inner terminal portion 36 and welded.
  • each electrode body block 20a, 20b is bent by about 90 degrees in a direction approaching each other.
  • the laminated electrode body 20 is obtained in which the positive electrode leads 24a and 24b and the negative electrode leads 26a and 26b are joined to the positive electrode terminal 30p and the negative electrode terminal 30n, respectively.
  • a cover member 40 is provided around the joint portion between the leads 24 and 26 of the laminated electrode body 20 and the terminal 30.
  • the cover member 40 is preferably configured by, for example, a resin molded part.
  • the cover member 40 has a rectangular parallelepiped shape, and a surface facing the laminated electrode body 20 is opened in a rectangular shape.
  • two slots 44p and 44n are formed on the side wall 42 facing the opening.
  • the slot 44p is a through hole through which the outer terminal portion 32 of the positive electrode terminal 30p is inserted
  • the slot 44n is a through hole through which the outer terminal portion 32 of the negative electrode terminal 30n is inserted.
  • FIG. 2 (b) is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2 (a) in the stacked battery 11 in the case where conventionally known flat terminals are used as the positive electrode terminal and the negative electrode terminal.
  • the positive electrode terminal 31 p (and the negative electrode terminal 31 n) has a flat plate shape
  • the inner terminal portion 38 located inside the exterior body 12 has a flat plate shape similar to the outer terminal portion 32.
  • the plurality of first positive leads 24a extending from the first electrode body block 20a are joined to the surface of the inner terminal portion 38 by ultrasonic welding or the like in a state of extending in a substantially linear shape or a gentle curved shape.
  • the plurality of second positive leads 24b extending from the second electrode body block 20b are joined to the back surface of the inner terminal portion 38 by ultrasonic welding or the like in a state of extending in a substantially linear shape or a gentle curved shape.
  • the laminated electrode body 20 formed by laminating a large number of single plate cells 21 is accommodated in the exterior body 12 formed by laminating exterior materials 12a and 12b each having a cup shape. Since it is a structure, in the position where the positive electrode terminal 31p and the negative electrode terminal extend, it is restricted to the center vicinity of the battery thickness direction Z along the single plate cell lamination direction. Therefore, if a large number of leads 24 and 26 are to be connected to the front and back surfaces of the plate-like positive electrode terminal 31p and negative electrode terminal 31n in the battery, the volume loss in the battery near the connection portion near the center increases. As a result, the distance L2 between the laminated electrode body 20 and the side wall surface of the exterior body 12 becomes longer, and the dimension in the length direction of the cover member 40A needs to be increased accordingly.
  • the first and second inner terminal portions 34 and 36 and the outer terminal portion 32 use the terminal 30 having a T-shaped side surface shape, thereby
  • the first and second positive electrode leads 24a and 24b and the first and second negative electrode leads 26a and 26b can be connected to the positive electrode terminal 30p and the negative electrode terminal 30n in a state of being bent in a substantially U shape.
  • useless space in the battery at the connection portion between the lead and the inner terminal portion can be reduced. Therefore, the dimension L1 between the end surface of the laminated electrode body 20 from which the leads 24 and 26 extend and the side wall surface of the exterior body 12 can be made relatively small. As a result, the size and energy of the laminated battery 10 can be reduced. The density can be improved.
  • FIG. 7A is a side view of the terminal 30 in the present embodiment
  • FIGS. 7B and 7C are side views respectively showing modifications of the terminal.
  • the base end portions of the first and second inner terminal portions 34 and 36 are bent at a right angle with respect to the outer terminal portion 32 to form a T-shape.
  • the present invention is not limited to this.
  • the base end portions of the first and second inner terminal portions 34, 36 are bent into an arc shape having a predetermined radius of curvature and have a T-shaped side shape.
  • the base end portions of the first and second inner terminal portions 34 and 36 are bent through an inclined portion having a predetermined inclination angle, and are T-shaped. It may have a side shape.
  • FIG. 8 is a perspective view showing another modified terminal 30c.
  • This terminal 30c is common to the terminal 30 of this embodiment in that it has a T-shaped side surface shape, but the length from the bending point of the inner terminal portion to which the lead is connected changes in a plurality of stages. It is different in point.
  • the first inner terminal portion 34 to which the first positive electrode lead 24a is connected has a portion 34a and a short portion 34b that are long from the bent portion, and the second positive electrode lead 24b is connected thereto.
  • the 2nd inner side terminal part 36 has the part 36a with a long length from a bending part, and the short part 36b. In this way, by varying the length of the inner terminal part and distributing the connection points of the leads, the number of lead connections at one point is suppressed, and the connection state by welding is made more secure and the connection resistance varies. Reduction and the like can be achieved.
  • the present invention is not limited to this, and as shown in FIG.
  • the laminated battery 10 ⁇ / b> A in which the terminal 30 p and the negative electrode terminal 30 n are drawn out in the opposite directions with respect to the exterior body 12 may be used.
  • the positive electrode lead and the negative electrode lead are also formed to extend from both ends in the length direction of the laminated electrode body.
  • only one of the positive electrode terminal 30p and the negative electrode terminal 30n may be a terminal having a T-shaped side surface, and the other may be a flat terminal as shown in FIG. The size can be reduced by reducing the volume loss at one end portion in the length direction.
  • the present invention can be used for a stacked battery.

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Abstract

積層型電池は、外装体と、外装体の内部に収容される積層電極体と、積層電極体の各単板セルからそれぞれ延出するリードが接続された端子とを備える。積層電極体は、積層方向において第１電極体ブロックと第２電極体ブロックに分けられる。端子は、第１電極体ブロックのリードが接続される第１内側端子部と、第２電極体ブロックのリードが接続される第２内側端子部と、第１および第２内側端子部の各基端部に連なって外装体の外部に延出する外側端子部とを有し、Ｔ字状の側面形状をなしている。

Description

積層型電池
　本開示は、積層型電池に関する。
　従来、正極及び負極がセパレータを介して重ね合わせてなる単板セルを複数積層して構成される積層電極体を備えた積層型電池が知られている。このような積層型電池では、電池の大容量化に伴い、積層電極体を構成する単板セルの数が増加し、各単板セルからそれぞれ延出するリードを端子に一箇所にまとめて接続するのが困難になってきている。
　例えば、特許文献１では、積層型電池において、各単板セルからそれぞれ延出するリードを分割し、分割された複数枚のリードを重ねた状態で、平板状をなす端子の表面において異なる位置にずらして接続することで、一箇所に接続されるリード枚数を制限することが記載されている。
特開２００８－６６１７０号公報
　上記特許文献１に記載される積層型電池のように、平板状をなす端子の異なる位置に複数に分割されたリードをずらして接続すると、そのようにずらすことでリードと端子との接続部分に必要になる空間が広くなって電池内体積ロスが大きくなり、その結果、積層型電池の体格が大型化するという問題がある。
　例えば、それぞれカップ形状をなす外装材を張り合わせてなる外装体内に多数の単板セルを積層してなる積層電極体を収容した構成の積層型電池の場合、端子が延出する位置は単板セル積層方向に沿った電池厚み方向の中央付近に限られるため、電池内で平板状の端子の表面に多数のリードを接続しようとすると、上記中央付近における接続部分近傍での電池内体積ロスが大きくなる。
　また、積層電極体を金属ケースに収容し、外部端子を備える蓋体を用いて金属ケースを密封する構造の積層型電池の場合、積層電極体から延出される端子は金属ケースの中で外部端子に接続される。その接続位置は、金属ケースと接触して短絡しないように、電池ケース（あるいは積層電極体）の厚み方向の中央付近にとすることが好ましいが、電池内で平板状の端子の表面に多数のリードを接続しようとすると、上記中央付近における接続部分近傍での電池内体積ロスが大きくなる。
　本開示に係る積層型電池は、外装体と、外装体の内部に収容され、正極および負極がセパレータを介して重ね合された単板セルを複数積層して構成される積層電極体と、積層電極体を構成する各単板セルの正極からそれぞれ延出する正極リードが接続された正極端子と、積層電極体を構成する各単板セルの負極からそれぞれ延出する負極リードが接続された負極端子と、を備える。積層電極体は、積層方向において第１電極体ブロックと第２電極体ブロックに分けられ、正極端子および負極端子の少なくとも一方は、第１電極体ブロックのリードが接続される第１内側端子部と、第２電極体ブロックのリードが接続される第２内側端子部と、第１および第２内側端子部の各基端部に連なって前記外装体の外部に延出する外側端子部とを有する。第１および第２内側端子部と前記外側端子部とでＴ字状の側面形状をなしている。
　本開示に係る積層型電池によれば、リードと端子との接続部分における電池内体積ロスを最小限に抑えることができ、電池の小型化およびエネルギー密度の向上を図れる。
図１は、一実施形態である積層型電池を示す斜視図である。 図２は、断面図であり、（ａ）は図１中のＡ－Ａ断面図であり、（ｂ）は比較例の積層型電池における（ａ）と同様の断面図である。 図３は、端子にリードが接続された積層電極体の平面図である。 図４は、端子の斜視図である。 図５は、電極積層体のリードを端子に接合する様子を示す図である。 図６は、カバー部材を示す斜視図である。 図７は、端子の側面図であり、（ａ）は本実施形態における端子の側面図であり、（ｂ），（ｃ）は端子の変形例をそれぞれ示す側面図である。 図８は、端子のさらに別の変形例を示す斜視図である。 図９は、別実施形態である積層型電池を示す斜視図である。
　以下に、実施形態の一例について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。
　図１は、一実施形態である積層型電池１０の斜視図である。図２（ａ）は図１中のＡ－Ａ断面図であり、図２（ｂ）は比較例の積層型電池における（ａ）と同様の断面図である。図１および図２（ａ），（ｂ）（図３等でも同様）において、積層型電池の幅方向が矢印Ｘで示され、幅方向に直交する長さ方向が矢印Ｙで示され、幅方向および長さ方向にそれぞれ直交する高さ方向又は厚さ方向が矢印Ｚで示される。ここで、矢印Ｚ方向は、積層型電池１０を構成する単板セルの積層方向に一致する。
　図１および図２（ａ）に示すように、積層型電池１０は、例えば扁平直方体状をなす外装体１２を備える。外装体１２は、それぞれカップ形状に成型された２つの外装材１２ａ，１２ｂによって構成される。各外装材１２ａ，１２ｂは、例えば、ラミネートフィルムによって好適に形成される。このラミネートフィルムには、金属層の両面に樹脂層が形成されたフィルムを用いることが好ましい。これにより、ラミネートフィルムは、その周辺部においてヒートシールが可能になっている。また、金属層は、例えばアルミニウムの薄膜層であり、水分等の透過を防ぐ機能を有する。
　本実施形態では、各外装材１２ａ，１２ｂは同じ形状に形成されてもよい。すなわち、各外装材１２ａ，１２ｂは、例えば絞り加工によって形成されて扁平直方体状の収容空間１４を有する本体部１５と、この本体部の周囲に張り出したシール部１６とを有する。各外装材１２ａ，１２ｂの本体部１５は、互いに反対方向に凸状になるように絞り加工されている。また、各外装材１２ａ，１２ｂのシール部１６同士は、上記樹脂層がヒートシールされることによって接合される。
　積層型電池の外装体として、有底直方体形状の金属ケースを用いることもできる。金属ケースは、金属製の蓋体を用いてレーザー溶接等の方法を用いて密封される。金属ケースと蓋体にはアルミニウムやその合金、ステンレス等を用いることができる。
　積層型電池１０において外装体１２の内部には、積層電極体２０と、非水電解質とが収容されている。積層電極体２０は、複数の単板セル２１が積層された状態で構成される。各単板セル２１は、正極２２及び負極２３がセパレータ（図示せず）を介して重ね合された状態で構成される電池単位である。積層電極体２０の四方周囲の複数個所に、単板セル２１の幅方向Ｘおよび長さ方向Ｙの積層ずれを防止するために、積層電極体２０の積層方向Ｚの両端部に跨ってテープが貼着されるのが好ましい。
　正極２２は、例えば正極集電体と、当該集電体上に形成された正極合材層とで構成される。正極集電体には、アルミニウムなどの正極２２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合材層は、正極活物質の他に、導電材及び結着材を含み、集電体の両面に形成されていることが好適である。正極２２は、例えば正極集電体上に正極活物質、結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して正極合材層を集電体の両面に形成することにより作製できる。
　正極活物質には、例えばリチウム含有複合酸化物が用いられる。リチウム含有複合酸化物は、特に限定されないが、一般式Ｌｉ1+xＭaＯ2+b（式中、ｘ＋ａ＝１、－０．２＜ｘ≦０．２、－０．１≦ｂ≦０．１、Ｍは少なくともＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌのいずれかを含む）で表される複合酸化物であることが好ましい。好適な複合酸化物の一例としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎを含むリチウム含有複合酸化物や、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌを含むリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
　負極２３は、例えば負極集電体と、当該集電体上に形成された負極合材層とで構成される。負極集電体には、銅などの負極２３の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合材層は、負極活物質の他に、結着材を含むことが好適である。負極２３は、例えば負極集電体上に負極活物質、結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極合材層を集電体の両面に形成することにより作製できる。
　負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な材料であればよく、一般的には黒鉛が用いられる。負極活物質には、ケイ素、ケイ素化合物、又はこれらの混合物を用いてもよく、ケイ素化合物等と黒鉛等の炭素材料を併用してもよい。ケイ素化合物の好適な一例は、ＳｉＯx（０．５≦ｘ≦１．５）で表されるケイ素酸化物である。
　非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水電解質は、液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含んでいてもよい。電解質塩は、リチウム塩であることが好ましい。
　本実施形態では、積層電極体２０は、第１電極体ブロック２０ａと第２電極体ブロック２０ｂとにより構成される。図２（ａ）では第１および第２電極体ブロック２０ａ，２０ｂの間に隙間があるように示されるが、その間は電気絶縁のためのセパレータ（図示せず）が存在するだけである。
　図２（ａ）では各電極体ブロック２０ａ，２０ｂがそれぞれ５つの単板セル２１が積層されて構成される例が示される。ただし、これに限定されるものではなく、各電極体ブロック２０ａ，２０ｂを構成する単板セル２１の数は、積層型電池１０の容量、各外装材１２ａ，１２ｂの収容空間１４の厚み方向Ｚの深さ等に応じて適宜に設定される。
　なお、本実施形態では、第１および第２電極体ブロック２０ａ，２０ｂを構成する単板セル２１の数が同一である場合について説明するが、これに限定されず、各電極体ブロック２０ａ，２０ｂを構成する単板セル２１の数が異なってもよい。
　図３は、端子にリードが接続された積層電極体の平面図である。図３に示すように、積層電極体２０は、矢印Ｚ方向から見ると長方形状をなしている。すなわち、積層電極体２０に含まれる各単板セル２１を構成する正極２２および負極２３がこのような長方形状をなしている。
　図２（ａ）に示すように、積層電極体２０を構成する各単板セル２１において、正極２２からは正極リード２４ａ，２４ｂが延出している。正極リード２４ａ，２４ｂは、正極２２を構成する正極集電体の一部を突出させて形成された部分である。また、図示しないが、積層電極体２０を構成する各単板セル２１において、負極２３からは負極リード２６ａ，２６ｂが延出している。負極リード２６ａ，２６ｂは、負極２３を構成する負極集電体の一部を突出させて形成された部分である。各リード２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂは、それぞれ、例えば細長い長方形状に形成されている。
　図３に示すように、本実施形態では、各リード２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂは、積層電極体２０において長さ方向の一方側端部から同じ方向に延出している。また、正極リード２４ａ，２４ｂは積層電極体２０の幅方向一方側端部から延出し、負極リード２６ａ，２６ｂは積層電極体２０の幅方向他方側端部から延出している。
　積層電極体２０を構成する第１電極体ブロック２０ａに含まれる単板セル２１の正極２２から延出する正極リード（以下、適宜に「第１正極リード」という）２４ａと、積層電極体２０を構成する第２電極体ブロック２０ｂに含まれる単板セル２１の正極２２から延出する正極リード（以下、適宜に「第２正極リード」という）２４ｂとは、幅方向の位置をずらして設けられている。そして、第１および第２正極リード２４ａ，２４ｂの端部は正極端子３０ｐに例えば超音波溶接等の溶接法によって接続されている。
　積層電極体２０を構成する単板セル２１から延出する負極リード２６ａ，２６ｂについても同様である。すなわち、積層電極体２０を構成する第１電極体ブロック２０ａに含まれる単板セル２１の負極２３から延出する負極リード２６ａと、積層電極体２０を構成する第２電極体ブロック２０ｂに含まれる単板セル２１の負極２３から延出する負極リード２６ｂとは、積層電極体２０における幅方向の位置をずらして設けられている。そして、第１および第２負極リード２６ａ，２６ｂの端部は負極端子３０ｎに例えば超音波溶接等の溶接法によって接続されている。
　上述した正極リード２４ａ，２４ｂと正極端子３０ｐとの接続構成と、負極リード２６ａ，２６ｂと負極端子３０ｎとの接続構成は、同じである。したがって、以下においては、正極リード２４ａ，２４ｂと正極端子３０ｐとの接続構成を例に説明する。なお、正極リード２４ａ，２４ｂと負極リード２６ａ，２６ｂとを特に区別しないとき、単にリード２４，２６ということがある。また、正極端子３０ｐと負極端子３０ｎとを特に区別しないとき、単に端子３０ということがある。
　図４は、正極端子３０ｐの斜視図である。正極端子３０ｐは、外側端子部３２と、第１内側端子部３４と、第２内側端子部３６とを備える。正極端子３０ｐは、一枚の長方形状の金属平板に切り込み３５を形成し、この切りこみ３５の両側部分を反対方向に約９０度それぞれ折り曲げることによって形成されている。ここで、約９０度とは、９０度に一致する場合以外に、略（実質的に）垂直とみなせる程度の角度（例えば８０度～１００度）を含むことを意味する。このように形成された正極端子３０ｐは、第１および第２内側端子部３４，３６の基端部が外側端子部３２の一端部が連なって形成され、幅方向Ｘから見た状態でＴ字状の側面形状をなしている。
　正極端子３０ｐにおける切り込み３５の幅ｗは、図３に示すように積層電極体２０の第１正極リード２４ａと第２正極リード２４ｂとの間の距離ｄに等しく設定されるのが好ましい。これにより、後述するように第１および第２内側端子部３４，３６に第１および第２正極リード２４ａ，２４ｂがそれぞれ接合されて電池内に収容されたとき、各正極リード２４ａ，２４ｂが捻った状態になるのを回避でき、無用なストレスが作用するのを抑制できる。
　図２に示すように、積層電極体２０の第１電極体ブロック２０ａに含まれる各単板セル２１からそれぞれ延出する第１正極リード２４ａの各端部は、互いに重なった状態で正極端子３０ｐの第１内側端子部３４の積層電極体対向面に超音波溶接等によって接合されている。これに対し、積層電極体２０の第２電極体ブロック２０ｂに含まれる各単板セル２１からそれぞれ延出する第２正極リード２４ｂの各端部は、互いに重なった状態で正極端子３０ｐの第２内側端子部３６の積層電極体対向面に超音波溶接等によって接合されている。
　このように接合されることによって、積層電極体２０の第１電極体ブロック２０ａから延出する第１正極リード２４ａは厚み方向Ｚの一方側（図２（ａ）中の上側）に凸となる略Ｕ字状をなし、他方、積層電極体２０の第２電極体ブロック２０ｂから延出する第２正極リード２４ｂは厚み方向Ｚの他方側（図２（ａ）中の下側）に凸となる略Ｕ字状をなしている。
　なお、図２（ａ）においては、各正極リード２４ａ，２４ｂの第１電極体ブロック２０ａ側の基端部と、正極端子３０ｐに接続された先端部との間に隙間があるように示されるが、実際にはその間は略隙間なく接触した状態にすることができる。また、第１および第２正極リード２４ａ，２４ｂは、逆方向に凸となる略Ｕ字状をなして正極端子３０ｐに接合されてもよい。さらに、第１および第２正極リード２４ａ，２４ｂの少なくとも一方が第１および第２内側端子部３４，３６の積層電極体２０とは反対側の表面に接合されてもよい。
　図２（ａ）に示すように、正極端子３０ｐの外側端子部３２は、外装体１２の内部からシール部１６を介して電池外部に引き出されている。シール部１６を貫通する部分での外側端子部３２の両側面には融着テープ１７が予め貼着されている。これにより、正極端子３０ｐの外側端子部３２が貫通した状態で２つの外装材１２ａ，１２ｂのシール部１６同士がヒートシールされるとき、融着テープ１７がシール部１６内面に融着することによって正極端子３０ｐの設置部分でシール部１６に隙間が生じない。したがって、正極端子３０ｐの設置部分においてシール部１６からの液漏れが確実に防止される。
　図５は、積層電極体２０の正極リード２４ａ，２４ｂを正極端子３０ｐに接合する様子を示す図である。図５に示すように、正極端子３０ｐの第１内側端子部３４に対して第１電極体ブロック２０ａが平行となるように配置し、正極端子３０ｐの第２内側端子部３６に対して第２電極体ブロック２０ｂが平行となるように配置する。そして、この状態で、第１電極体ブロック２０ａから延出する複数の第１正極リード２４ａを第１内側端子部３４上で重ねて溶接し、第２電極体ブロック２０ｂから延出する複数の第２正極リード２４ｂを第２内側端子部３６上で重ねて溶接する。これと同じようにして、第１および第２電極体ブロック２０ａ，２０ｂから延出する負極リード２６ａ，２６ｂについても負極端子３０ｎに溶接されて接合される。その後、各電極体ブロック２０ａ，２０ｂを互いに接近する方向に約９０度それぞれ折り曲げる。その結果、正極端子３０ｐおよび負極端子３０ｎに正極リード２４ａ，２４ｂおよび負極リード２６ａ，２６ｂがそれぞれ接合された積層電極体２０が得られる。
　再び図２（ａ）を参照すると、積層電極体２０のリード２４，２６と端子３０との接合部分の周囲には、カバー部材４０が設けられている。カバー部材４０は、例えば樹脂成形部品によって好適に構成される。カバー部材４０は、図６に示すように、直方体状をなし、積層電極体２０に対向する面が矩形状に開口している。これに対し、カバー部材４０において上記開口に対向する側壁４２には、２つのスロット４４ｐ，４４ｎが形成されている。スロット４４ｐは正極端子３０ｐの外側端子部３２が挿通される貫通孔であり、スロット４４ｎは負極端子３０ｎの外側端子部３２が挿通される貫通孔である。このようにカバー部材４０によってリード２４，２６と端子３０との接合部分の周囲を覆うことで、外装体１２の周辺部をヒートシールすることによってシール部１６を形成する際、上記接合部分に外部からストレスが作用して破断等するのを効果的に回避することができる。
　図２（ｂ）は、正極端子および負極端子として従来公知の平板状の端子を用いた場合の積層型電池１１における図２（ａ）に対応する断面図である。この積層型電池１１は、正極端子３１ｐ（および負極端子３１ｎ）が平板状をなしており、外装体１２の内部に位置する内側端子部３８も外側端子部３２と同様の平板状をなしている。そして、第１電極体ブロック２０ａから延出する複数の第１正極リード２４ａは、略直線状か或いは緩やかな曲線状をなして延伸した状態で内側端子部３８の表面に超音波溶接等によって接合されている。また、第２電極体ブロック２０ｂから延出する複数の第２正極リード２４ｂは、略直線状か或いは緩やかな曲線状をなして延伸した状態で内側端子部３８の裏面に超音波溶接等によって接合されている。
　図２（ｂ）に示す積層型電池１１では、それぞれカップ形状をなす外装材１２ａ，１２ｂを張り合わせてなる外装体１２内に多数の単板セル２１を積層してなる積層電極体２０を収容した構成であるため、正極端子３１ｐおよび負極端子が延出する位置において単板セル積層方向に沿った電池厚み方向Ｚの中央付近に限られる。そのため、電池内で平板状の正極端子３１ｐおよび負極端子３１ｎの表裏面に多数のリード２４，２６を接続しようとすると、上記中央付近における接続部分近傍での電池内体積ロスが大きくなる。その結果、積層電極体２０と外装体１２の側壁面までの距離Ｌ２が長くなり、その分、カバー部材４０Ａの長さ方向の寸法も大きく形成する必要がある。
　これに対し、本実施形態の積層型電池１０によれば、第１および第２内側端子部３４，３６と外側端子部３２とでＴ字状の側面形状を有する端子３０を用いることによって、第１および第２正極リード２４ａ，２４ｂと第１および第２負極リード２６ａ，２６ｂを略Ｕ字状に折り曲げた状態で正極端子３０ｐおよび負極端子３０ｎに接続することができる。これにより、リードおよび内側端子部との接続部分における電池内スペースの無駄を低減することができる。したがって、リード２４，２６が延出する積層電極体２０の端面と外装体１２の側壁面との間の寸法Ｌ１を比較的小さくすることができ、その結果、積層型電池１０の小型化およびエネルギー密度の向上を図れる。
　図７（ａ）は本実施形態における端子３０の側面図であり、（ｂ），（ｃ）は端子の変形例をそれぞれ示す側面図である。図７（ａ）に示すように、本実施形態では端子３０では、第１および第２内側端子部３４，３６の基端部が外側端子部３２に対して直角に折り曲げられてＴ字状の側面形状をなす場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図７（ｂ）に示す端子３０ａのように第１および第２内側端子部３４，３６の基端部が所定の曲率半径の円弧状に曲げられてＴ字状の側面形状を有してもよいし、図７（ｃ）に示す端子３０ｂのように第１および第２内側端子部３４，３６の基端部が所定の傾斜角を有する傾斜部を介して曲げられてＴ字状の側面形状を有してもよい。
　図８は、さらに別の変形例の端子３０ｃを示す斜視図である。この端子３０ｃは、Ｔ字状の側面形状を有する点で本実施形態の端子３０と共通するが、リードが接続される内側端子部の折曲点からの長さが複数段階に変化している点で相違する。具体的には、第１正極リード２４ａが接続される第１内側端子部３４は折曲部からの長さが長い部分３４ａと短い部分３４ｂとを有し、第２正極リード２４ｂが接続される第２内側端子部３６は折曲部からの長さが長い部分３６ａと短い部分３６ｂとを有する。このように内側端子部の長さを異ならせ、リードの接続個所を分散することによって、一箇所でのリード接続枚数を抑制して溶接による接続状態をより確実なものにするとともに接続抵抗のばらつき低減等を図ることができる。
　なお、本発明は、上記実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本願の請求の範囲に記載された事項およびその均等な範囲において種々の改良や変更が可能である。
　例えば、上記においては正極端子３０ｐおよび負極端子３０ｎが長さ方向Ｙの同一方向に引き出された積層型電池１０について説明したが、これに限定されるものではなく、図９に示すように、正極端子３０ｐおよび負極端子３０ｎが外装体１２に対して反対方向にそれぞれ引き出された積層型電池１０Ａであってもよい。この場合、正極リードおよび負極リードもまた積層電極体の長さ方向両端から延出して形成される。また、この場合、正極端子３０ｐおよび負極端子３０ｎの一方だけをＴ字状の側面形状をなす端子とし、他方を図２（ｂ）に示すような平板状の端子としてもよく、積層型電池１０Ａの長さ方向一方側端部における体積ロスの低減による小型化を図ることができる。
　本発明は、積層型電池に利用できる。
１０，１０Ａ　積層型電池
１２　外装体
１２ａ，１２ｂ　外装材
１４　収容空間
１５　本体部
１６　シール部
１７　融着テープ
２０　積層電極体
２０ａ　第１電極体ブロック
２０ｂ　第２電極体ブロック
２１　単板セル
２２　正極
２３　負極
２４，２６　リード
２４ａ　第１正極リード
２４ｂ　第２正極リード
２６ａ，２６ｂ　負極リード
３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ　端子
３０ｐ　正極端子
３０ｎ　負極端子
３２　外側端子部
３４　第１内側端子部
３６　第２内側端子部
４０，４０Ａ　カバー部材
４２　側壁
４４ｐ，４４ｎ　スロット

Claims (3)

  1. 　外装体と、
    　前記外装体の内部に収容され、正極および負極がセパレータを介して重ね合された単板セルを複数積層して構成される積層電極体と、
    　前記積層電極体を構成する各単板セルの正極からそれぞれ延出する正極リードが接続された正極端子と、
    　前記積層電極体を構成する各単板セルの負極からそれぞれ延出する負極リードが接続された負極端子と、を備え、
    　前記積層電極体は、積層方向において第１電極体ブロックと第２電極体ブロックに分けられ、
    　前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方は、前記第１電極体ブロックのリードが接続される第１内側端子部と、前記第２電極体ブロックのリードが接続される第２内側端子部と、前記第１および第２内側端子部の各基端部に連なって前記外装体の外部に延出する外側端子部とを有し、前記第１および第２内側端子部と前記外側端子部とでＴ字状の側面形状をなす、
    　積層型電池。
  2. 　請求項１に記載の積層型電池において、
    　前記Ｔ字状の側面形状をなす前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方は、金属板に形成された切り欠きの両側部分を反対方向に実質的に９０度それぞれ折り曲げて前記第１および第２内側端子部が形成されている、積層型電池。
  3. 　請求項１または２に記載の積層型電池において、
    　前記Ｔ字状の側面形状をなす前記正極端子および前記負極端子の少なくとも一方と、前記積層電極体から延出するリードとの接続領域の周囲を覆うカバー部材が設けられ、前記カバー部材には前記外側端子部が挿通される貫通孔が形成されている、積層型電池。
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