(57)【要約】      （修正有）【課題】外装体にダメージが与えられることが抑制された積層型電池を提供する。【解決手段】積層型電池は、積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、膜電極接合体を収容した外装体３と、少なくとも一つの電極板に電気的に接続され、外装体の内部に位置する内側部分１６１と、外装体の外部まで延びる外側部分１６２と、を有するタブ１６と、を備える。タブの内側部分は、丸みがつけられている隅部１６１ａを含む。【選択図】図６
2020170639.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、
前記膜電極接合体を収容した外装体と、
少なくとも一つの前記電極板に電気的に接続され、前記外装体の内部に位置する内側部分と、前記外装体の外部まで延びる外側部分と、を有するタブと、を備え、
前記タブの前記内側部分は、丸みがつけられている隅部を含む、積層型電池。
【請求項２】
前記隅部は、２ｍｍ以上の曲率半径を有する、請求項１に記載の積層型電池。
【請求項３】
前記タブの前記内側部分は、少なくとも一つの前記電極板に溶接されている溶接部を含み、
前記溶接部は、前記電極板側へ凹んでいる溶接痕を含み、
前記積層型電池は、前記溶接痕を覆うように、前記タブの前記内側部分上に設けられており、絶縁性を有する被覆部材をさらに備える、請求項１又は２に記載の積層型電池。
【請求項４】
前記被覆部材は、前記隅部を覆うように設けられている、請求項３に記載の積層型電池。
【請求項５】
前記被覆部材は、前記タブの前記内側部分上に設けられている粘着層と、前記粘着層上に設けられている絶縁性基材層と、を含む、請求項３又は４に記載の積層型電池。
【請求項６】
前記被覆部材は、前記絶縁性基材層上に設けられている絶縁性固形物含有層をさらに含む、請求項５に記載の積層型電池。
【請求項７】
前記被覆部材は、前記タブの前記内側部分上に設けられている絶縁性固形物含有層を含む、請求項３又は４に記載の積層型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１で提案されているように、正極板と負極板とを交互に積層してなる積層型電池が広く普及している。積層型電池の一例として、リチウムイオン二次電池が例示され得る。リチウムイオン二次電池は、他の形式の積層型電池と比較して大容量であることを特徴の一つとしている。このような特徴を有するリチウムイオン二次電池は、今般、車載用途や定置住宅用途等の種々の用途での更なる普及を期待されている。
【０００３】
このような積層型電池は、複数の電極板を有する膜電極接合体と、電極体を収容した外装体と、を備える。積層型電池においては、電極板から電気を取り出すため、電極板に、外装体の内部から部分的に外部へと延びるタブが取り付けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−３３４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば積層型電池上に他の物体が置かれることによって、積層型電池に他の物体の重さなどの負荷がかかった場合に、外装体の内部に位置するタブが外装体に押し当てられ、タブが外装体にダメージを与えるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、このような課題を効果的に解決し得る積層型電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による積層型電池は、積層された複数の電極板を有する膜電極接合体と、膜電極接合体を収容した外装体と、少なくとも一つの電極板に電気的に接続され、外装体の内部に位置する内側部分と、外装体の外部まで延びる外側部分と、を有するタブと、を備え、タブの内側部分は、丸みがつけられている隅部を含む。
【０００８】
本発明による積層型電池において、前記隅部は、２ｍｍ以上の曲率半径を有してもよい。
【０００９】
本発明による積層型電池において、前記タブの前記内側部分は、少なくとも一つの前記電極板に溶接されている溶接部を含み、前記溶接部は、前記電極板側へ凹んでいる溶接痕を含み、前記積層型電池は、前記溶接痕を覆うように、前記タブの前記内側部分上に設けられており、絶縁性を有する被覆部材をさらに備えてもよい。
【００１０】
本発明による積層型電池において、前記被覆部材は、前記隅部を覆うように設けられていてもよい。
【００１１】
本発明による積層型電池において、前記被覆部材は、前記タブの前記内側部分上に設けられている粘着層と、前記粘着層上に設けられている絶縁性基材層と、を含んでもよい。
【００１２】
本発明による積層型電池において、前記被覆部材は、前記絶縁性基材層上に設けられている絶縁性固形物含有層をさらに含んでもよい。
【００１３】
本発明による積層型電池において、前記被覆部材は、前記タブの前記内側部分上に設けられている絶縁性固形物含有層を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の積層型電池によれば、外装体にダメージが与えられることを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、積層型電池を示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の積層型電池に含まれる膜電極接合体を示す斜視図である。
【図３】図３は、図１の積層型電池に含まれる膜電極接合体を示す平面図である。
【図４】図４は、図１の積層型電池に含まれる膜電極接合体を示す断面図である。
【図５】図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を示す断面図である。
【図６】図６は、図３において符号ＶＩが付された一点鎖線で囲まれた部分を拡大し、正極板の第１タブが取り付けられる側からみた場合を示す平面図である。
【図７】図７は、比較例に係る積層型電池の第１タブ１６の周辺の部分を示す平面図である。
【図８】図８は、積層型電池の変形例を示す図である。
【図９】図９は、積層型電池の変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、積層型電池の変形例を示す図である。
【図１１】図１１は、被覆部材の第２の変形例を示す図である。
【図１２】図１２は、被覆部材の第２の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００１７】
まず、本発明による積層型電池の一実施の形態について説明する。図１〜図６は、本発明による積層型電池の一実施の形態を説明するための図である。図１は、積層型電池の一具体例を示す斜視図である。積層型電池１は、膜電極接合体２と、膜電極接合体２を収容する外装体３と、膜電極接合体２に取り付けられたタブ１６，２６と、タブ１６，２６に取り付けられたシーラント１８，２８と、を備える。タブ１６，２６及びシーラント１８，２８は、外装体３の内部から部分的に外部へと延び出している。
【００１８】
図２は、図１において外装体３に収容されている膜電極接合体２を示す斜視図であり、外装体３が二点鎖線で示されている。図３は、積層型電池１を示す平面図である。以下、積層型電池１の各構成要素について説明する。
【００１９】
（膜電極接合体）
膜電極接合体２は、積層された複数の電極板を有する。図２に示す例において、膜電極接合体２は、交互に積層された第１電極板１０及び第２電極板２０を有する。本実施の形態においては、膜電極接合体２がリチウムイオン二次電池を構成する例について説明する。この例において、第１電極板１０は正極板１０Ｘを構成し、第２電極板２０は負極板２０Ｙを構成するものとする。ただし、以下に説明する作用効果の記載からも理解され得るように、ここで説明する一実施の形態は、リチウムイオン二次電池に限定されることなく、第１電極板１０及び第２電極板２０を交互に積層してなる膜電極接合体２に広く適用され得る。
【００２０】
図４は、膜電極接合体２を示す断面図である。図２〜図４に示すように、膜電極接合体２は、複数の正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）を有している。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、積層方向ｄＬ（図４参照）に沿って交互に配列されている。膜電極接合体２及び積層型電池１は、全体的に偏平形状を有し、積層方向ｄＬへの厚さが薄く、積層方向ｄＬに直交する方向ｄ１，ｄ２に広がっている。
【００２１】
図示された非限定的な例において、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、長方形形状の外輪郭を有している。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、積層方向ｄＬに直交するとともにタブ１６，２６が延びる方向である第１方向ｄ１に長手方向を有し、積層方向ｄＬ及び第１方向ｄ１の両方に直交する第２方向ｄ２に短手方向を有する。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極板１０Ｘは、第１方向ｄ１における一側（図２の右上側）に寄って配置され、複数の負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１における他側（図２の左下側）に寄って配置されている。正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙは、第１方向ｄ１における中央において、積層方向ｄＬに重なり合っている。
【００２２】
正極板１０Ｘ（第１電極板１０）は、図示するように、シート状の外形状を有している。正極板１０Ｘ（第１電極板１０）は、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）と、正極集電体１１Ｘ上に設けられた正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、正極板１０Ｘは、放電時にリチウムイオンを放出し、充電時にリチウムイオンを吸蔵する。
【００２３】
正極集電体１１Ｘは、互いに対向する第１面１１ａ及び第２面１１ｂを主面として有している。正極活物質層１２Ｘは、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ及び第２面１１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。具体的には、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａ又は第２面１１ｂが、膜電極接合体２のうちの積層方向ｄＬにおける最外面を形成する場合、正極集電体１１Ｘの当該面には正極活物質層１２Ｘが設けられない。この正極集電体１１Ｘの配置に関連した構成を除き、積層型電池１に含まれる複数の正極板１０Ｘは、正極集電体１１Ｘの両側に正極活物質層１２Ｘを有し、互いに同一に構成され得る。
【００２４】
正極集電体１１Ｘ及び正極活物質層１２Ｘは、積層型電池１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、正極集電体１１Ｘは、アルミニウム箔によって形成され得る。正極活物質層１２Ｘは、例えば、正極活物質、導電助剤、バインダーとなる結着剤を含んでいる。正極活物質層１２Ｘは、正極活物質、導電助剤及び結着剤を溶媒に分散させてなる正極用スラリーを、正極集電体１１Ｘをなす材料上に塗工して固化させることで、作製され得る。正極活物質として、例えば、一般式ＬｉＭｘＯｙ（ただし、Ｍは金属であり、ｘ及びｙは金属Ｍと酸素Ｏの組成比である）で表される金属酸リチウム化合物が用いられる。金属酸リチウム化合物の具体例として、コバルト酸リチウム、ニッケル酸リチウム、マンガン酸リチウム等が例示され得る。導電助剤としては、アセチレンブラック等が用いられ得る。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン等が用いられ得る。
【００２５】
図２に示すように、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）は、第１接続領域ａ１及び第１接続領域ａ１に隣接する第１有効領域ｂ１を有している。正極活物質層１２Ｘ（第１電極活物質層１２）は、正極集電体１１Ｘの第１有効領域ｂ１のみに配置されている。第１接続領域ａ１及び第１有効領域ｂ１は、正極板１０Ｘの長手方向に配列されている。第１接続領域ａ１は、第１有効領域ｂ１よりも正極板１０Ｘの長手方向における外側（図２における右上側）に位置している。複数の正極集電体１１Ｘは、第１接続領域ａ１において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。一方、第１有効領域ｂ１は、負極板２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対面する領域内に位置している。このような第１有効領域ｂ１の配置により、正極活物質層１２Ｘからのリチウムの析出を防止することができる。
【００２６】
次に、負極板２０Ｙ（第２電極板２０）について説明する。負極板２０Ｙも、正極板１０Ｘと同様に、シート状の外形状を有している。負極板２０Ｙ（第２電極板２０）は、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）と、負極集電体２１Ｙ上に設けられた負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）と、を有している。リチウムイオン二次電池において、負極板２０Ｙは、放電時にリチウムイオンを吸蔵し、充電時にリチウムイオンを放出する。
【００２７】
負極集電体２１Ｙは、互いに対向する第１面２１ａ及び第２面２１ｂを主面として有している。負極活物質層２２Ｙは、負極集電体２１Ｙの第１面２１ａ及び第２面２１ｂの少なくとも一方の面上に形成される。積層型電池１に含まれる複数の負極板２０Ｙは、負極集電体２１Ｙの両側に設けられた一対の負極活物質層２２Ｙを有するものとして、互いに同一に構成され得る。
【００２８】
負極集電体２１Ｙ及び負極活物質層２２Ｙは、積層型電池１（リチウムイオン二次電池）に適用され得る種々の材料を用いて種々の製法により、作製され得る。一例として、負極集電体２１Ｙは、例えば銅箔によって形成される。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素材料からなる負極活物質、及び、バインダーとして機能する結着剤を含んでいる。負極活物質層２２Ｙは、例えば、炭素粉末や黒鉛粉末等からなる負極活物質とポリフッ化ビニリデンのような結着剤とを溶媒に分散させてなる負極用スラリーを、負極集電体２１Ｙをなす材料上に塗工して固化することで、作製され得る。
【００２９】
図２に示すように、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）は、第２接続領域ａ２及び第２接続領域ａ２に隣接する第２有効領域ｂ２を有している。負極活物質層２２Ｙ（第２電極活物質層２２）は、負極集電体２１Ｙの第２有効領域ｂ２に配置されている。第２接続領域ａ２及び第２有効領域ｂ２は、負極板２０Ｙの長手方向に配列されている。第２接続領域ａ２は、第２有効領域ｂ２よりも負極板２０Ｙの長手方向における外側（図２における左下側）に位置している。複数の負極集電体２１Ｙは、第２接続領域ａ２において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によって接合され、電気的に接続している。一方、第２有効領域ｂ２は、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対面する領域に広がっている。
【００３０】
図４に示すように、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）の少なくとも一方が、絶縁体（絶縁層）３０を有していてもよい。絶縁体３０は、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）及び負極板２０Ｙ（第２電極板２０）の短絡を防止する。
図示された例においては、負極板２０Ｙが絶縁体３０を有している。絶縁体３０は、各負極板２０Ｙに含まれる一対の負極活物質層２２Ｙを覆うようにして、設けられている。そして、負極板２０Ｙは、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘと積層方向ｄＬに対面する面を、絶縁体３０によって形成されている。ただし、図示された絶縁体３０に代えて或いは図示された絶縁体３０に加えて、各正極板１０Ｘに含まれる一対の正極活物質層１２Ｘを覆う絶縁体３０を設置することも可能である。
【００３１】
図示された例において、絶縁体３０は、電解質層３０Ａとしても機能する。電解質層３０Ａ（絶縁体３０）は、活物質層２２Ｙ，１２Ｘ上に塗工した電解液を活物質層２２Ｙ，１２Ｘ上で固化又はゲル化させてなる層である。電解液として、例えば、高分子マトリックス及び非水電解質液（すなわち、非水溶媒及び電解質塩）からなり、ゲル化されて表面に粘着性を生じるもの、或いは、高分子マトリックス及び非水溶媒からなり、固体電解質となるものを用いることができる。電解質層３０Ａ（絶縁体３０）を作製するための具体的な材料は、特に制限はなく、これらを構成するために用いられている種々の材料（例えば、特開２０１２−１９０５６７号公報に開示された材料）を用いることができる。
【００３２】
（タブ）
タブ１６，２６は、複数の電極板のうち少なくとも一つの電極板に電気的に接続されている。図２に示す例において、タブ１６，２６は、正極板１０Ｘと電気的に接続した第１タブ１６と、負極板２０Ｙと電気的に接続した第２タブ２６と、を有する。図２に示すように、第１タブ１６は、正極集電体１１Ｘに電気的に接続されている。また、図２に示すように、第２タブ２６は、負極集電体２１Ｙに電気的に接続されている。
【００３３】
タブ１６，２６は、外装体３の内部に位置する内側部分１６１，２６１と、外装体３の外部まで延びる外側部分１６２，２６２と、を有する。図５は、図３のＶ−Ｖ線に沿った断面を示す断面図である。また、図６は、図３において符号ＶＩが付された一点鎖線で囲まれた部分を、正極板１０Ｘの第１タブ１６が取り付けられる側からみた場合を示す平面図である。なお、図６においては、外装体３が二点鎖線で表されている。図２、図５及び図６に示すように、第１タブ１６は、外装体３の第１部材４及び第２部材５の間を通って外装体３の内部から外部へと第１方向ｄ１に延び出している。言い換えれば、第１タブ１６は、外装体３の内部に位置する内側部分１６１と、外装体３の外部まで延びる外側部分１６２とを有する。また、図２に示すように、第２タブ２６は、外装体３の第１部材４及び第２部材５の間を通るように、外装体３の内部から外部へと第１方向ｄ１に延び出している。言い換えれば、第２タブ２６は、外装体３の内部に位置する内側部分２６１と、外装体３の外部まで延びる外側部分２６２とを有する。第１タブ１６は、積層型電池１における正極端子として機能し、第２タブ２６は、積層型電池１における負極端子として機能する。
【００３４】
タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１は、複数の電極板のうち少なくとも一つの電極板に溶接されている溶接部を含む。図５及び図６に示す例において、第１タブ１６の内側部分１６１は、正極板１０Ｘのうち正極集電体１１Ｘに溶接されている溶接部４０を含む。これによって、第１タブ１６は、正極板１０Ｘに電気的に接続されている。また、図示はしないが、第２タブ２６の内側部分２６１は、負極板２０Ｙのうち負極集電体２１Ｙに溶接されている溶接部４０を含む。これによって、第２タブ２６は、負極板２０Ｙに電気的に接続されている。
【００３５】
図５及び図６に示す例において、第１タブ１６は、第１接続領域ａ１において最も第２部材５側に位置する正極板１０Ｘの第２面１１ｂ（下面）に溶接されている。図示はしないが、第２タブ２６も、第２接続領域ａ２において最も第２部材５側に位置する負極板２０Ｙの第２面２１ｂ（下面）に溶接されている。
【００３６】
第１タブ１６及び第２タブ２６は、例えばアルミニウム、ニッケル、銅合金又はニッケルメッキ銅等を用いて形成され得る。例えば、正極集電体１１Ｘがアルミニウム箔によって形成され、負極集電体２１Ｙが銅箔によって形成される場合には、アルミニウムを用いて第１タブ１６を形成し、銅合金を用いて第２タブ２６を形成することができる。第１タブ１６及び第２タブ２６の厚みは、例えば０．２ｍｍ以上であり、２．０ｍｍ以下であってもよい。
【００３７】
タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１は、丸みがつけられている隅部を有していてもよい。図６に示す例において、第１タブ１６は、第１方向ｄ１に延び、互いに対向する第１辺１６ｂ及び第２辺１６ｃと、第２方向ｄ２に延び、互いに対向する第３辺１６ｄ及び第４辺１６ｅとを含む略矩形の形状を有する。第３辺１６ｄが、第１タブ１６の内側部分１６１側の端部を構成し、第４辺１６ｅが、第１タブ１６の外側部分１６２側の端部を構成する。そして、図６に示す例において、第１タブ１６は、内側部分１６１のうち、第１辺１６ｂと第３辺１６ｄとの間、及び第２辺１６ｃと第３辺１６ｄとの間に、丸みがつけられている隅部１６１ａを有する。また、図示はしないが、本実施の形態に係る第２タブ２６の内側部分２６１は、図６に示す第１タブ１６と同様に、丸みがつけられている隅部を有する。隅部に丸みをつけることによって、後述するように、積層型電池１に負荷がかかることなどに起因して外装体３がタブ１６，２６側へ押圧された場合に、外装体３がダメージを受けることを抑制することができる。
【００３８】
図６に示す第１タブ１６の隅部１６１ａの曲率半径Ｒ、及び第２タブ２６の隅部の曲率半径は、例えば２ｍｍ以上である。タブ１６，２６の隅部の曲率半径は、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることがより好ましく、３ｍｍ以上５ｍｍ以下であることがさらに好ましい。これによって、外装体３がタブ１６，２６側へ押圧された場合に、外装体３がダメージを受けることを十分に抑制することができる。
【００３９】
（シーラント）
シーラント１８，２８は、外装体３と溶着可能な材料から構成された部材である。シーラント１８，２８の材料としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。シーラント１８，２８の厚みは、例えば０．０５ｍｍ以上であり、０．４ｍｍ以下であってもよい。
【００４０】
シーラント１８，２８は、第１タブ１６と外装体３との間に位置する第１シーラント１８と、第２タブ２６と外装体３との間に位置する第２シーラント２８と、を有する。図５に示すように、封止領域７において、外装体３と第１タブ１６との間には第１シーラント１８が介在している。また、図示はしないが、外装体３と第２タブ２６との間には第２シーラント２８が介在している。これにより、タブ１６，２６の周囲において外装体３をより強固に封止することができる。また、外装体３に含まれているアルミニウム箔やステンレス箔などの金属箔とタブ１６，２６とが短絡してしまうことを抑制することができる。
【００４１】
（外装体）
外装体３は、膜電極接合体２を外部から封止するための包装材である。外装体３は、図１に示すように、膜電極接合体２の上側に位置するシート状の第１部材４と、膜電極接合体２の下側に位置するシート状の第２部材５と、を有する。第１部材４及び第２部材５は、平面視において膜電極接合体２を囲むように外縁に沿って互いに接合されている。
【００４２】
以下の説明において、外装体３のうち、第１部材４と第２部材５との間に膜電極接合体２を収容する収容空間６ａを画成している領域のことを、収容領域６とも称する。また、外装体３のうち、収容領域６の外周に位置し、第１部材４と第２部材５とが接合されている領域のことを、封止領域７とも称する。図３においては、封止領域７がハッチングで表されている。
【００４３】
外装体３の第１部材４及び第２部材５について説明する。図５に示すように、第１部材４は、基材４ａと基材４ａよりも収容空間６ａ側に位置する熱可塑性樹脂層４ｂと、を含む。同様に、第２部材５は、基材５ａと、基材５ａよりも収容空間６ａ側に位置する熱可塑性樹脂層５ｂと、を含む。
【００４４】
基材４ａ，５ａは、ナイロン、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの、剛性を有するプラスチックフィルムを備える。基材４ａ，５ａは、プラスチックフィルムよりも収容空間６ａ側に位置する金属箔を更に備えていてもよい。金属箔の例としては、アルミニウム箔、ステンレス箔等を挙げることができる。
【００４５】
熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂは、熱可塑性樹脂を含む層である。図５に示すように、封止領域７のうち、シーラント１８が位置する領域の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂは、加熱されることにより溶融して、シーラント１８と外装体３とを接合する接合部８を形成している。また、図示はしないが、封止領域７のうち、シーラント２８が位置する領域の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂは、加熱されることにより溶融して、外装体３とシーラント２８とを接合する接合部を形成している。また、図示はしないが、封止領域７のうち、シーラント１８，２８が位置しない領域の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂは、加熱されることにより溶融して、第１部材４と第２部材５とを接合する接合部を形成している。熱可塑性樹脂の例としては、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、低密度ポリプロピレン、アイオノマー、エチレン・酢酸ビニル等を挙げることができる。
【００４６】
次に、リチウムイオン二次電池として構成された本実施の形態に係る積層型電池１の製造方法について説明する。以下に説明する積層型電池の製造方法は、膜電極接合体２を準備する膜電極接合体準備工程と、第１タブ１６及び第２タブ２６を正極集電体１１Ｘの第１接続領域ａ１及び負極集電体２１Ｙの第２接続領域ａ２に取り付けるタブ取付工程と、膜電極接合体２を外装体３の内部に収容する収容工程と、を備える。以下、各工程について説明する。
【００４７】
（膜電極接合体準備工程）
膜電極接合体準備工程においては、交互に積層された第１電極板１０及び第２電極板２０を有する膜電極接合体２を準備する。膜電極接合体準備工程は、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）および負極板２０Ｙ（第２電極板２０）をそれぞれ作製する工程と、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）および負極板２０Ｙ（第２電極板２０）を交互に積層する工程と、を含んでいる。
【００４８】
まず、正極板１０Ｘ（第１電極板１０）および負極板２０Ｙ（第２電極板２０）をそれぞれ作製する工程について説明する。正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、別々の工程により別々のタイミングで作製されてもよい。また、正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙは、並行して同時に作製され、作製された正極板１０Ｘおよび負極板２０Ｙが、順次、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙを交互に積層する工程に供給されるようにしてもよい。
【００４９】
正極板１０Ｘは、例えば、正極集電体１１Ｘを構成するようになる長尺のアルミニウム箔上に、正極活物質層１２Ｘを構成するようになる組成物（スラリー）を塗工して固化し、次に、所望の大きさに断裁していくことで作製され得る。同様に、負極板２０Ｙは、例えば、負極集電体２１Ｙを構成するようになる長尺の銅箔上に、負極活物質層２２Ｙを構成するようになる組成物（スラリー）を塗工して固化し、次に、所望の大きさに断裁していくことで作製され得る。なお、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙの少なくとも一方に電解質層３０Ａとして機能する絶縁体３０を付与する場合には、電極板１０，２０をなすようになる断裁前の長尺材上又は断裁後の枚葉材上に電解液を塗布して固化又はゲル化させることで絶縁体３０を作製することができる。
【００５０】
次に、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙを交互に積層する工程を実施する。この工程では、正極板１０Ｘの正極活物質層１２Ｘと負極板２０Ｙの負極活物質層２２Ｙとが正対するようにして、正極板１０Ｘ及び負極板２０Ｙを積層していく。次に、複数の正極集電体１１Ｘの第１接続領域ａ１を、抵抗溶接や超音波溶接などによって互いに接合する。複数の負極集電体２１Ｙについても同様である。このようにして、複数の正極板１０Ｘ及び複数の負極板２０Ｙが交互に積層された膜電極接合体２を得ることができる。
【００５１】
（タブ取付工程）
タブ取付工程においては、まず、第１シーラント１８及び第２シーラント２８が設けられた第１タブ１６及び第２タブ２６を準備する。続いて、第１シーラント１８が第１方向ｄ１において正極集電体１１Ｘの第１接続領域ａ１と対向するよう、第１タブ１６に対する膜電極接合体２の位置合わせを行う。位置合わせの後、抵抗溶接や超音波溶接などによって第１タブ１６を溶接部４０において正極集電体１１Ｘの第１接続領域ａ１に取り付ける。これによって、第１タブ１６を正極集電体１１Ｘに電気的に接続させることができる。同様にして、第２タブ２６を溶接部４０において負極集電体２１Ｙの第２接続領域ａ２に取り付けて、第２タブ２６を負極集電体２１Ｙに電気的に接続させる。
【００５２】
（収容工程）
収容工程においては、まず、第１タブ１６及び第２タブ２６が取り付けられた膜電極接合体２を第１部材４と第２部材５との間に配置する。続いて、第１タブ１６及び第２タブ２６を外部に延び出させた状態で、第１部材４及び第２部材５の周縁に沿って、第１部材４の内面と第２部材５の内面とを熱溶着などによって接合し、封止領域７を形成する。これによって、図１に示すように、膜電極接合体２を外装体３の内部に収容することができる。また、外装体３の内部に電解液を供給する。外装体３の内部への電解液の供給は、例えば以下のように行う。まず、第１部材４及び第２部材５の周縁に沿って第１部材４の内面と第２部材５の内面とを接合する際に、第１部材４及び第２部材５の周縁の一部に、第１部材４の内面と第２部材５の内面とが接合されていない開口を残す。次に、開口を通じて、第１部材４と第２部材５との間に電解液を供給する。最後に、開口において第１部材４の内面と第２部材５の内面とを接合する。以上の方法によって、外装体３の内部への膜電極接合体２の収容及び電解液の供給を行った上で、外装体３を封止することができる。
【００５３】
本実施の形態に係る積層型電池１によってもたらされる作用効果について、比較例と比較することによって具体的に説明する。
【００５４】
例えば積層型電池上に他の物体が置かれることによって、積層型電池に他の物体の重さなどの負荷がかかると、外装体３がタブ１６，２６側へ押圧される。例えば、図５に示す積層型電池に、電極板の積層方向ｄＬにおいて負荷がかかると、図５において第２部材５側に位置する外装体３がタブ１６側へ相対的に押圧される。このため、タブ１６，２６のうち平面視においてタブ１６，２６と重なる部分は、タブ１６，２６のうち平面視においてタブ１６，２６と重ならない部分に比べて大きな応力を受ける。外装体３が受ける応力は、外装体３のうちタブ１６，２６の外縁に重なる部分において特に大きくなり易い。
【００５５】
〔比較例〕
上記の前提のもと、比較例として、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の隅部に丸みがつけられていない場合について考える。図７は、比較例に係る積層型電池の第１タブ１６の周辺の部分を、正極板１０Ｘの第１タブ１６が取り付けられる側からみた場合を示す平面図である。なお、図７においては、外装体３が二点鎖線で表されている。図７に示す例において、第１辺１６ｂと第３辺１６ｄとの間、及び第２辺１６ｃと第３辺１６ｄとの間に位置する隅部１６１ａは、丸みがつけられておらず、角ばっている。この場合、外装体３のうち平面視に置いて隅部１６１ａの角ばった部分に重なる部分に大きな応力が加わり、ダメージを受けるおそれがあった。この結果、タブ１６の隅部１６１ａが、第２部材５の熱可塑性樹脂層５ｂを破ってしまうおそれがあった。このように、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の隅部に丸みがつけられていない場合には、タブ１６，２６が外装体３にダメージを与え、外装体３の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂを破ってしまうおそれがあった。この場合、収容空間６ａ内の成分と外装体３の基材４ａ，５ａを形成する成分とが反応してしまう可能性があった。一例として、積層型電池がリチウムイオン二次電池であり、外装体３の基材４ａ，５ａを形成する金属がアルミニウムである場合には、収容空間６ａ内のリチウムを含む電解液が支持基材のアルミニウムに液絡して、アルミニウムとリチウムとが合金化する可能性があった。
【００５６】
これに対して、本実施の形態に係るタブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の隅部には、丸みがつけられている。これによって、積層型電池１に負荷がかかった場合に、タブ１６，２６が外装体３にダメージを与えることを抑制することができる。特に、タブ１６，２６と重なる部分において外装体３の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂが破れてしまうことを抑制することができる。このため、収容空間６ａ内の成分と外装体３の基材４ａ，５ａを形成する成分とが反応すること、例えば電解液のリチウムと外装体３の基材４ａ，５ａに含まれるアルミニウムとが反応することを抑制することができる。これによって、収容空間６ａ内の成分と外装体３の基材４ａ，５ａを形成する成分との反応によって積層型電池１の封止信頼性や特性に対する悪影響が生じることを抑制することができる。
【００５７】
以上において、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【００５８】
以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した具体例と同様に構成され得る部分について、上述の具体例における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いるとともに、重複する説明を省略する。
【００５９】
（積層型電池の変形例）
積層型電池１は、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１上に設けられており、絶縁性を有する被覆部材をさらに備えてもよい。図８は、本変形例に係る被覆部材を備える積層型電池１について、第１タブ１６の内側部分１６１の周辺の部分を示す断面図である。図９は、本変形例に係る被覆部材を備える積層型電池１について、第１タブ１６の周辺の部分を、正極板１０Ｘの第１タブ１６が取り付けられる側からみた場合を示す平面図である。なお、図９においては、外装体３が二点鎖線で表されている。また、図９においては、後述する第１被覆部材５１に覆われている構成要素が破線で表されている。また、図９においては、後述する溶接痕４１について具体的な形状は図示されず、溶接痕４１が分布する範囲がハッチングで表されている。図８及び図９に示す例においては、第１タブ１６の内側部分１６１の溶接部４０が溶接痕４１を含み、第１被覆部材５１が、隅部１６１ａ及び溶接痕４１を覆うように設けられている。
【００６０】
まず、溶接痕４１について説明する。例えば、タブ１６，２６の正極集電体１１Ｘ又は負極集電体２１Ｙへの取り付けを超音波溶接によって行う場合に、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の溶接部４０には、電極板１０，２０側へ凹んでいる溶接痕４１が形成される場合がある。図８及び図９に示す例において、第１タブ１６の内側部分１６１の溶接部４０は、正極板１０Ｘ側へ凹んでいる溶接痕４１を含む。また、図示はしないが、本変形例に係る第２タブ２６の内側部分２６１の溶接部４０は、負極板２０Ｙ側へ凹んでいる溶接痕４１を含む。溶接痕４１の形状は、溶接部４０を電極板に溶接することができる限り、特に限定されない。図８に示す例において、溶接痕４１は、溶接部４０の正極板１０Ｘと溶接される面とは反対側の面に形成された複数の凹部を有する。図８には、３つの凹部が示されている。
【００６１】
被覆部材について説明する。被覆部材は、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１上に設けられる、絶縁性を有する構成要素である。本変形例に係る被覆部材は、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の隅部を覆うように設けられる。また、本変形例に係る被覆部材５０は、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の溶接部４０の溶接痕４１を覆うように設けられる。本変形例に係る積層型電池１は、図８及び図９に示すように、第１タブ１６の内側部分１６１の隅部１６１ａ、及び第１タブ１６の内側部分１６１の溶接部４０の溶接痕４１を覆う第１被覆部材５１を備える。図９に示す例において、第１被覆部材５１は、第１タブ１６の内側部分１６１の、２つの隅部１６１ａ及び溶接痕４１を含む範囲を覆うとともに、第１接続領域ａ１において正極集電体１１Ｘを覆っている。また、本変形例に係る積層型電池１は、図示はしないが、第２タブ２６の内側部分２６１の隅部、及び第２タブ２６の内側部分２６１の溶接部４０の溶接痕４１を覆う第２被覆部材を備える。図示はしないが、第２被覆部材は、第２タブ２６の内側部分２６１の、２つの隅部及び溶接痕を含む範囲を覆うとともに、第２接続領域ａ２において負極集電体２１Ｙを覆っている。
【００６２】
被覆部材の構造について説明する。本変形例に係る被覆部材は、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１上に設けられている粘着層５３と、粘着層５３上に設けられている絶縁性基材層５４と、を含む。また、被覆部材５０は、絶縁性基材層５４上に設けられている絶縁性固形物含有層５５をさらに含む。図１０は、図８において符号Ｘが付された一点鎖線で囲まれた部分における第１タブ１６と第１被覆部材５１とを拡大するとともに、図８においては省略していた第１被覆部材５１の構造を示した断面図である。本変形例に係る第１被覆部材５１は、図１０に示すように、第１タブ１６の内側部分１６１上に設けられている粘着層５３と、粘着層５３上に設けられている絶縁性基材層５４と、絶縁性基材層５４上に設けられている絶縁性固形物含有層５５と、を含む。また、本変形例に係る第２被覆部材５２は、図示はしないが、上述した第１被覆部材５１と同様の構造を含む。
【００６３】
粘着層５３及び絶縁性基材層５４は、例えば、粘着層５３及び絶縁性基材層５４を含み、粘着層５３の粘着性によって絶縁性基材層５４を対象物に固定する絶縁性のテープを、内側部分１６１，２６１及び集電体１１Ｘ，２１Ｙに貼ることによって、内側部分１６１，２６１上に設けられる。この場合、絶縁性基材層５４は、例えば絶縁性を有する樹脂を含む。絶縁性基材層５４に含まれる樹脂は、例えばポリイミド、ポリエステル又はポリエチレンなどである。
【００６４】
絶縁性固形物含有層５５は、例えば絶縁性固形物と溶剤とを含む流動性の材料を絶縁性基材層５４上に塗布した後、溶剤を蒸発させることによって、絶縁性基材層５４上に設けられる。この場合、絶縁性固形物含有層５５は、絶縁性固形物として例えば酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム又は酸化チタンを含む。
【００６５】
本変形例に係る被覆部材を備える積層型電池１によってもたらされる作用効果について説明する。本変形例において、タブ１６，２６の溶接部４０は、電極板１０，２０側へ凹んでいる溶接痕４１を有する。この場合、積層型電池１に負荷がかかることによって外装体３が溶接痕４１に接触する際に、溶接痕４１の形状によっては、溶接痕４１が外装体３にダメージを与えるおそれがある。例えば溶接痕４１の凹部の周縁に、溶接によってバリが生じている可能性がある。バリは、例えば電極板１０，２０側とは反対側に突き出ている。この場合、積層型電池１に負荷がかかることによって外装体３が溶接痕４１のバリに接触すると、溶接痕４１のバリが外装体３にダメージを与えるおそれがある。特に、溶接痕４１のバリが、外装体３の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂを破ってしまうおそれがある。本変形例においては、被覆部材が溶接痕４１を覆っていることによって、外装体３が溶接痕４１に接触することが抑制される。このため、溶接痕４１が外装体３にダメージを与えることを抑制することができる。特に、溶接痕４１が外装体３の熱可塑性樹脂層４ｂ，５ｂを破ることを抑制することができる。
【００６６】
また、本変形例において、被覆部材は、タブ１６，２６の内側部分１６１，２６１の隅部を覆っている。これによって、積層型電池１に負荷がかかった場合に、外装体３がタブ１６，２６の隅部に接触することが抑制される。このため、隅部が外装体３にダメージを与えることを、さらに効果的に抑制することができる。
【００６７】
（被覆部材の第１の変形例）
上述の変形例においては、被覆部材が、タブ１６，２６の溶接痕４１及び隅部を覆うように設けられる例について説明した。しかしながら、被覆部材の形態は、これに限られない。例えば、被覆部材５０は、溶接痕４１を覆い、隅部は覆っていなくてもよい。また、被覆部材は、隅部を覆い、溶接痕４１は覆っていなくてもよい。
【００６８】
（被覆部材の第２の変形例）
上述の各変形例においては、被覆部材が、粘着層５３と、絶縁性基材層５４と絶縁性固形物含有層５５とを含む例について説明した。しかしながら、被覆部材の構成は、これに限られない。例えば図１１に示すように、第１被覆部材５１は、第１タブ１６の内側部分１６１上に設けられている粘着層５３と、粘着層５３上に設けられている絶縁性基材層５４と、を含み、絶縁性固形物含有層を含まなくてもよい。また、第２被覆部材は、図１１に示す第１被覆部材５１と同様の構造を有してもよい。
【００６９】
また、図１２に示すように、第１被覆部材５１は、第１タブ１６の内側部分１６１上に設けられている絶縁性固形物含有層５５を含み、粘着層５３及び絶縁性基材層５４を含まなくてもよい。この場合、図１２に示すように、絶縁性固形物含有層５５は、溶接痕４１の凹部内に少なくとも部分的に位置していてもよい。図１２に示す例において、絶縁性固形物含有層５５は、溶接痕４１の凹部内を充填している。また、第２被覆部材は、図１２に示す第１被覆部材５１と同様の構造を有してもよい。
【００７０】
以上において、具体例を参照しながら一実施の形態を説明してきたが、上述した具体例が一実施の形態を限定することを意図していない。上述した一実施の形態は、その他の様々な具体例で実施されることが可能であり、その要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。
【符号の説明】
【００７１】
１      積層型電池
２      膜電極接合体
３      外装体
４      第１部材
４ａ    基材
４ｂ    熱可塑性樹脂層
５      第２部材
５ａ    基材
５ｂ    熱可塑性樹脂層
６      収容領域
６ａ    収容空間
７      封止領域
８      接合部
１０    第１電極板
１０Ｘ  正極板
１１    第１電極集電体
１１Ｘ  正極集電体
１１ａ  第１面
１１ｂ  第２面
１２    第１電極活物質層
１２Ｘ  正極活物質層
１６    第１タブ
１６１  内側部分
１６１ａ  隅部
１６２  外側部分
１８    第１シーラント
２０    第２電極板
２０Ｙ  負極板
２１    第２電極集電体
２１Ｙ  負極集電体
２１ａ  第１面
２１ｂ  第２面
２２    第２電極活物質層
２２Ｙ  負極活物質層
２６    第２タブ
２６１  内側部分
２６２  外側部分
２８    第２シーラント
３０    絶縁体
４０    溶接部
４１    溶接痕
５１    第１被覆部材
５３    粘着層
５４    絶縁性基材層
５５    絶縁性固形物含有層
【図１】
2020170639.tif 000003
【図２】
2020170639.tif 000004
【図３】
2020170639.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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