(57)【要約】【課題】製造コストを低減することができるとともに、性能および信頼性に優れた積層型電池および積層型電池の製造方法を提供する。【解決手段】積層型電池１は、第１電極１０と、第２電極２０と、金属層７１ａおよびシーラント層７１ｂを含む外装材７１を用いて形成された外装体７と、第１電極１０と電気的に接続する第１タブ６ａと、を備えている。第１電極１０は、積層方向ｄ１において第１タブ６ａの端面６ｃと外装体７との間に介在するとともに第１タブ６ａの積層方向ｄ１における一側に位置し、外装体７に接触する第１群の第１電極１０ａを含んでいる。第１群の第１電極１０ａの厚みとシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みは、第１タブ６ａの厚みの半分以上である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１電極と、
前記第１電極と積層方向に交互に積層された複数の第２電極と、
金属層および前記金属層に積層されたシーラント層を含む外装材を用いて形成され、前記第１電極および前記第２電極を収容する外装体と、
前記第１電極と電気的に接続するとともに、前記外装体の内部から外部へと延び出す第１タブと、
前記第２電極と電気的に接続するとともに、前記外装体の内部から外部へと延び出す第２タブと、を備え、
複数の前記第１電極は、前記積層方向において前記第１タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに前記第１タブの前記積層方向における一側に位置し、前記外装体に接触する第１群の第１電極を含み、
前記第１群の第１電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みは、前記第１タブの厚みの半分以上である、積層型電池。
【請求項２】
複数の前記第１電極は、前記第１タブの前記積層方向における他側に位置する第２群の第１電極を更に含んでいる、請求項１に記載の積層型電池。
【請求項３】
前記第１群の第１電極は、３つ以上６つ以下の前記第１電極を含む、請求項１または２に記載の積層型電池。
【請求項４】
複数の前記第２電極は、前記積層方向において前記第２タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに前記第２タブの前記積層方向における一側に位置し、前記外装体に接触する第１群の第２電極を含み、
前記第１群の第２電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みは、前記第２タブの厚みの半分以上である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の積層型電池。
【請求項５】
複数の前記第２電極は、前記第２タブの前記積層方向における他側に位置する第２群の第２電極を更に含んでいる、請求項４に記載の積層型電池。
【請求項６】
前記第１群の第２電極は、４つ以上９つ以下の前記第２電極を含む、請求項４または５に記載の積層型電池。
【請求項７】
前記第１電極および前記第２電極を、それぞれ、１０以上含む、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の積層型電池。
【請求項８】
複数の第１電極と、複数の第２電極とを積層方向に交互に積層する工程と、
複数の前記第１電極を第１タブ上に重ねて配置する工程と、
複数の前記第１電極を前記第１タブに接合する工程と、
複数の前記第１電極および複数の前記第２電極を、金属層および前記金属層に積層されたシーラント層を含む外装材を用いて形成された外装体内に収容する工程と、を備え、
前記複数の前記第１電極を第１タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第１電極のうちの第１群の第１電極を、前記第１群の第１電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みが、前記第１タブの厚みの半分以上となるように、前記第１タブの前記積層方向における一側に配置し、
前記第１群の第１電極は、前記積層方向において前記第１タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに、前記外装体に接触する、積層型電池の製造方法。
【請求項９】
前記複数の前記第１電極を第１タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第１電極のうちの第２群の第１電極を、前記第１タブの前記積層方向における他側に配置する、請求項８に記載の積層型電池の製造方法。
【請求項１０】
複数の前記第２電極を第２タブ上に重ねて配置する工程と、
複数の前記第２電極を前記第２タブに接合する工程と、を更に備え、
前記複数の前記第２電極を第２タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第２電極のうちの第１群の第２電極を、前記第１群の第２電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みが、前記第２タブの厚みの半分以上となるように、前記第２タブの前記積層方向における一側に配置し、
前記第１群の第２電極は、前記積層方向において前記第２タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに、前記外装体に接触する、請求項８または９に記載の積層型電池の製造方法。
【請求項１１】
前記複数の前記第２電極を第２タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第２電極のうちの第２群の第２電極を、前記第２タブの前記積層方向における他側に配置する、請求項１０に記載の積層型電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電池および積層型電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蓄電素子として、例えば特許文献１で提案されているように、正極と負極とを交互に積層してなる積層型電池や巻回型電池が広く普及している。このような積層型電池の一例として、リチウムイオン二次電池が挙げられる。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】
リチウムイオン二次電池に代表される積層型電池では、正極と負極とが積層方向に交互に積層された電極体が外装体内に収容されている。また、電極体を収容する外装体は、一般的に、金属層とシーラント層とを含む包装材から作製されている。そして、電極体から電力を取り出すため、正極および負極のうち電極活物質層が設けられていない領域において正極および負極がそれぞれ別個に集電しており、集電されたそれぞれの電極の電極集電体にタブが取り付けられている。
【０００４】
ところで、積層型電池に用いられるタブは、切削加工等の機械加工により作製されることが一般的であり、タブの端面にバリが発生する場合がある。この場合、外装体がタブと接触した際に、バリが外装体のシーラント層を貫通して金属層まで到達してしまう可能性がある。そして、バリが金属層と接触して短絡すると、析出等の深刻な不具合が生じるおそれがある。
【０００５】
このため、外装体を構成する包装材に、シーラント層を保護するための保護テープを設ける場合がある。しかしながら、この場合、積層型電池の製造工程が増加し、コスト面での損失が大きくなることが懸念される。また、タブからバリを除去する場合においても、タブの製造コストが増加し、コスト面での損失が大きくなることが懸念される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−１０８６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、製造コストを低減することができるとともに、性能および信頼性に優れた積層型電池および積層型電池の製造方法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】
【０００８】
本発明の積層型電池は、
複数の第１電極と、
前記第１電極と積層方向に交互に積層された複数の第２電極と、
金属層および前記金属層に積層されたシーラント層を含む外装材を用いて形成され、前記第１電極および前記第２電極を収容する外装体と、
前記第１電極と電気的に接続するとともに、前記外装体の内部から外部へと延び出す第１タブと、
前記第２電極と電気的に接続するとともに、前記外装体の内部から外部へと延び出す第２タブと、を備え、
複数の前記第１電極は、前記積層方向において前記第１タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに前記第１タブの前記積層方向における一側に位置し、前記外装体に接触する第１群の第１電極を含み、
前記第１群の第１電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みは、前記第１タブの厚みの半分以上である、積層型電池である。
【０００９】
本発明の積層型電池において、
複数の前記第１電極は、前記第１タブの前記積層方向における他側に位置する第２群の第１電極を更に含んでいてもよい。
【００１０】
本発明の積層型電池において、
前記第１群の第１電極は、３つ以上６つ以下の前記第１電極を含んでいてもよい。
【００１１】
本発明の積層型電池において、
複数の前記第２電極は、前記積層方向において前記第２タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに前記第２タブの前記積層方向における一側に位置し、前記外装体に接触する第１群の第２電極を含み、
前記第１群の第２電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みは、前記第２タブの厚みの半分以上であってもよい。
【００１２】
本発明の積層型電池において、
複数の前記第２電極は、前記第２タブの前記積層方向における他側に位置する第２群の第２電極を更に含んでいてもよい。
【００１３】
本発明の積層型電池において、
前記第１群の第２電極は、４つ以上９つ以下の前記第２電極を含んでいてもよい。
【００１４】
本発明の積層型電池において、
前記第１電極および前記第２電極を、それぞれ、１０以上含んでいてもよい。
【００１５】
本発明の積層型電池の製造方法は、
複数の第１電極と、複数の第２電極とを積層方向に交互に積層する工程と、
複数の前記第１電極を第１タブ上に重ねて配置する工程と、
複数の前記第１電極を前記第１タブに接合する工程と、
複数の前記第１電極および複数の前記第２電極を、金属層および前記金属層に積層されたシーラント層を含む外装材を用いて形成された外装体内に収容する工程と、を備え、
前記複数の前記第１電極を第１タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第１電極のうちの第１群の第１電極を、前記第１群の第１電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みが、前記第１タブの厚みの半分以上となるように、前記第１タブの前記積層方向における一側に配置し、
前記第１群の第１電極は、前記積層方向において前記第１タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに、前記外装体に接触する、積層型電池の製造方法である。
【００１６】
本発明の積層型電池の製造方法において、
前記複数の前記第１電極を第１タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第１電極のうちの第２群の第１電極を、前記第１タブの前記積層方向における他側に配置してもよい。
【００１７】
本発明の積層型電池の製造方法において、
複数の前記第２電極を第２タブ上に重ねて配置する工程と、
複数の前記第２電極を前記第２タブに接合する工程と、を更に備え、
前記複数の前記第２電極を第２タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第２電極のうちの第１群の第２電極を、前記第１群の第２電極の厚みと前記シーラント層の厚みとを合計した厚みが、前記第２タブの厚みの半分以上となるように、前記第２タブの前記積層方向における一側に配置し、
前記第１群の第２電極は、前記積層方向において前記第２タブの端面と前記外装体との間に介在するとともに、前記外装体に接触してもよい。
【００１８】
本発明の積層型電池の製造方法において、
前記複数の前記第２電極を第２タブ上に重ねて配置する工程において、複数の前記第２電極のうちの第２群の第２電極を、前記第２タブの前記積層方向における他側に配置してもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、積層型電池の製造コストを低減することができるとともに、性能および信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【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の積層型電池の内部を外装体や絶縁シート等を除去して示す斜視図である。
【図３】図３は、図１の積層型電池を示す平面図である。
【図４】図４は、図３のIV-IV線に沿った断面を示す断面図である。
【図５】図５は、図４のV部に対応する拡大断面図である。
【図６】図６は、図４のVI部に対応する拡大断面図である。
【図７】図７は、図４に対応する図であって、積層型電池の製造方法の一具体例を説明するための断面図である。
【図８】図８は、図４に対応する図であって、積層型電池の製造方法の一具体例を説明するための断面図である。
【図９】図９は、図４に対応する図であって、積層型電池の製造方法の一具体例を説明するための断面図である。
【図１０】図１０は、図４に対応する図であって、積層型電池の製造方法の一具体例を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
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。
【００２２】
なお、本明細書において、「板」、「シート」、「フィルム」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。
【００２３】
また、本明細書において用いる、形状や幾何学的条件ならびにそれらの程度を特定する、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
【００２４】
図１乃至図１０は、本発明による積層型電池およびその製造方法の一実施の形態を説明するための図である。
【００２５】
以下に説明する一実施の形態において、積層型電池１は、外装体７と、外装体７によって形成された収容空間７ａ内に収容された電極体５と、電極体５に接続されて外装体７の内部から外部へと延び出したタブ６ａ、６ｂと、を備えている。このうち電極体５は、第１電極１０と、第１電極１０と第１方向（積層方向）ｄ１に交互に積層された第２電極２０とを備えている。電極体５は、第１電極１０および第２電極２０を、それぞれ複数備えている。図１に示された例において、積層型電池１は、全体的に厚さ方向である第１方向ｄ１が薄い偏平形状を有しており、長手方向となる第２方向ｄ２と短手方向（幅方向）となる第３方向ｄ３とに広がっている。第１方向ｄ１、第２方向ｄ２および第３方向ｄ３は、互いに非平行であり、図示された例では、第１方向ｄ１、第２方向ｄ２および第３方向ｄ３は、互いに直交している。
【００２６】
以下において、積層型電池１がリチウムイオン二次電池である例について説明する。この例において、第１電極１０は正極１０Ｘを構成し、第２電極２０は負極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１０および第２電極２０を第１方向ｄ１に交互に積層してなる積層型電池に広く適用され得る。
【００２７】
以下、積層型電池１の各構成要素について説明する。
【００２８】
まず、電極体５について説明する。図２乃至図４に示すように、電極体５は、正極１０Ｘ（第１電極１０）と、負極２０Ｙ（第２電極２０）と、第１方向ｄ１に隣り合う正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの間に配置された絶縁シート３０（図３および図４参照）と、を備えている。図２に示すように、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙは、第１方向ｄ１に沿って交互に積層されている。電極体５は、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙを、それぞれ１０以上含んでいる。電極体５の厚さ、すなわち第１方向ｄ１に沿った長さは、例えば４ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。
【００２９】
図２および図３に示す非限定的な例において、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙは、略長方形形状の外輪郭を有している板状の電極である。第１方向ｄ１に非平行な第２方向ｄ２が、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの長手方向であり、第１方向ｄ１および第２方向ｄ２の両方向に非平行な第３方向ｄ３が、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの短手方向（幅方向）である。正極１０Ｘおよび負極２０Ｙは、第２方向ｄ２にずらして配置されている。より具体的には、複数の正極１０Ｘは、第２方向ｄ２における一側に寄って配置され、複数の負極２０Ｙは、第２方向ｄ２における他側に寄って配置されている。正極１０Ｘおよび負極２０Ｙは、第２方向ｄ２における中央において、第１方向ｄ１に重なり合っている。
【００３０】
図２および図３に示すように、負極２０Ｙ（第２電極２０）の第３方向ｄ３に沿った長さは、正極１０Ｘ（第１電極１０）の第３方向ｄ３に沿った長さよりも長くなっている。図示された例では、負極２０Ｙは、正極１０Ｘより、第３方向ｄ３の一側および他側に延び出ている。正極１０Ｘの厚さ、すなわち第１方向ｄ１の長さは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下であり、一例として１５μｍであってもよい。また、負極２０Ｙの厚さ、すなわち第１方向ｄ１の長さは、例えば５μｍ以上５０μｍ以下であり、一例として１０μｍであってもよい。さらに、長手方向、すなわち第２方向ｄ２に沿った長さは、例えば２００ｍｍ以上９５０ｍｍ以下であってもよく、短手方向、すなわち第３方向ｄ３に沿った長さ（幅）は、例えば７０ｍｍ以上３５０ｍｍ以下であってもよい。
【００３１】
図４に示すように、正極１０Ｘ（第１電極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。
【００３２】
正極集電体１１Ｘは、互いに対向する第１面１１ａおよび第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および第２面１１ｂの少なくとも一方の面に積層されている。具体的には、正極集電体１１Ｘの第１面１１ａまたは第２面１１ｂが、電極体５のうちの第１方向ｄ１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、電極体５の複数の正極１０Ｘは、正極集電体１１Ｘの両側に設けられた一対の正極活物質層１２Ｘを有し、互いに同一に構成され得る。
【００３３】
正極集電体１１Ｘおよび正極活物質層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、導電助剤およ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および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。
【００３４】
図２乃至図４に示すように、正極集電体１１Ｘ（第１電極集電体１１）は、第１端部領域ａ１（接続領域）および第１電極領域ｂ１（有効領域）を有している。図４に示すように、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電極領域ｂ１のみに積層されている。第１端部領域ａ１および第１電極領域ｂ１は、第２方向ｄ２に沿って互いに隣接するように配列されている。第１端部領域ａ１は、第１電極領域ｂ１よりも第２方向ｄ２における一側に位置している。複数の正極集電体１１Ｘは、第１端部領域ａ１において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によってタブ（第１タブ）６ａに接合されている。図示された例では、複数の正極１０Ｘの第１端部領域ａ１が、タブ６ａ上に重ねられて、互いに電気的に接続している。一方、第１電極領域ｂ１は、負極２０Ｙの後述する負極活物質層２２Ｙに対面する領域内に広がっている。このような第１電極領域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。
【００３５】
また、図４および図５に示すように、複数の正極１０Ｘ（第１電極１０）は、第１方向（積層方向）ｄ１においてタブ（第１タブ）６ａの端面６ｃ（図５参照）と外装体７との間に介在するとともにタブ６ａの第１方向ｄ１における一側に位置する第１群の正極１０Ｘａ（第１群の第１電極１０ａ）を含んでいる。また、複数の正極１０Ｘ（第１電極１０）は、タブ（第１タブ）６ａの第１方向（積層方向）ｄ１における他側に位置する第２群の正極１０Ｘｂ（第２群の第１電極１０ｂ）を含んでいる。このうち第１群の正極１０Ｘａは、外装体７に接触している。具体的には、第１群の正極１０Ｘａの正極１０Ｘのうち、第１方向ｄ１において最も一側に位置する正極１０Ｘが、外装体７に接触している。
【００３６】
また、第１群の正極１０Ｘａの厚み（すなわち、第１方向ｄ１の長さ）と、後述する第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みは、タブ６ａの厚みの半分以上になっている。これにより、図５に示すように、タブ６ａの端面６ｃにバリＢ１が発生していた場合であっても、バリＢ１が後述する第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。ここで、バリＢ１の厚み（すなわち、第１方向ｄ１の長さ）は、タブ６ａの厚みの半分程度の厚みとなる場合がある。このため、第１群の正極１０Ｘａの厚みと、後述する第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みが、タブ６ａの厚みの半分以上になっていることにより、バリＢ１が後述する第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。この場合、第１群の正極１０Ｘａの厚みと、後述する第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みは、例えば１２０μｍ以上であることが好ましい。
【００３７】
さらに、第１群の正極１０Ｘａは、３つ以上６つ以下の正極１０Ｘを含んでいてもよい。第１群の正極１０Ｘａの正極１０Ｘが、３つ以上であることにより、第１群の正極１０Ｘａの厚みを厚くすることができ、タブ６ａの端面６ｃにバリＢ１が発生していた場合であっても、バリＢ１が後述する第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。また、第１群の正極１０Ｘａの正極１０Ｘが６つ以下であることにより、第１群の正極１０Ｘａを超音波接合によりタブ６ａに接合する際に、超音波接合に用いられるホーンの振動エネルギーを第１群の正極１０Ｘａの正極１０Ｘの全体に効率良く伝達することができ、正極１０Ｘとタブ６ａとの間の接合不良の発生を抑制することができる。
【００３８】
なお、図示された例では、第２群の正極１０Ｘｂが２つの正極１０Ｘを含んでいるが、これに限られるものではない。第２群の正極１０Ｘｂの正極１０Ｘの数は任意とすることができる。
【００３９】
次に、負極２０Ｙ（第２電極２０）について説明する。負極２０Ｙ（第２電極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。
【００４０】
負極集電体２１Ｙは、互いに対向する第１面２１ａおよび第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および第２面２１ｂの少なくとも一方の面に積層されている。電極体５の複数の負極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を有し、互いに同一に構成され得る。
【００４１】
負極集電体２１Ｙおよび負極活物質層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、および、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。
【００４２】
図２乃至図４に示すように、負極集電体２１Ｙ（第２電極集電体２１）は、第２端部領域ａ２（接続領域）および第２電極領域ｂ２（有効領域）を有している。図４に示すように、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電極領域ｂ２のみに積層されている。第２端部領域ａ２および第２電極領域ｂ２は、第２方向ｄ２に沿って互いに隣接するように配列されている。第２端部領域ａ２は、第２電極領域ｂ２よりも第２方向ｄ２における他側に位置している。複数の負極集電体２１Ｙは、第２端部領域ａ２において、抵抗溶接や超音波溶接、テープによる貼着、融着等によってタブ（第２タブ）６ｂに接合されている。図示された例では、複数の負極２０Ｙの第２端部領域ａ２が、正極集電体１１Ｘが接合されたタブ６ａとは別のタブ６ｂ上に重ねられて、互いに電気的に接続している。一方、第２電極領域ｂ２は、正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘに対面する領域に広がっている。
【００４３】
また、図４および図６に示すように、複数の負極２０Ｙ（第２電極２０）は、第１方向（積層方向）ｄ１においてタブ（第２タブ）６ｂの端面６ｄ（図６参照）と外装体７との間に介在するとともにタブ６ｂの第１方向ｄ１における一側に位置する第１群の負極２０Ｙａ（第１群の第２電極２０ａ）を含んでいる。また、複数の負極２０Ｙ（第２電極２０）は、タブ（第２タブ）６ｂの第１方向（積層方向）ｄ１における他側に位置する第２群の負極２０Ｙｂ（第２群の第２電極２０ｂ）を含んでいる。このうち第１群の負極２０Ｙａは、外装体７に接触している。具体的には、第１群の負極２０Ｙａの負極２０Ｙのうち、第１方向ｄ１において最も一側に位置する負極２０Ｙが、外装体７に接触している。
【００４４】
また、第１群の負極２０Ｙａの厚み（すなわち、第１方向ｄ１の長さ）と、後述する第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みは、タブ６ｂの厚みの半分以上になっている。これにより、図６に示すように、タブ６ｂの端面６ｄにバリＢ２が発生していた場合であっても、バリＢ２が後述する第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。ここで、バリＢ２の厚み（すなわち、第１方向ｄ１の長さ）は、タブ６ｂの厚みの半分程度の厚みとなる場合がある。このため、第１群の負極２０Ｙａの厚みと、後述する第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みが、タブ６ｂの厚みの半分以上になっていることにより、バリＢ２が後述する第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。この場合、第１群の負極２０Ｙａの厚みと、後述する第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みは、例えば１２０μｍ以上であることが好ましい。
【００４５】
さらに、第１群の負極２０Ｙａは、４つ以上９つ以下の負極２０Ｙを含んでいてもよい。第１群の負極２０Ｙａの負極２０Ｙが、４つ以上であることにより、第１群の負極２０Ｙａの厚みを厚くすることができ、タブ６ｂの端面６ｄにバリＢ２が発生していた場合であっても、バリＢ２が後述する第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。また、第１群の負極２０Ｙａの負極２０Ｙが９つ以下であることにより、第１群の負極２０Ｙａを超音波接合によりタブ６ｂに接合する際に、超音波接合に用いられるホーンの振動エネルギーを第１群の負極２０Ｙａの負極２０Ｙの全体に効率良く伝達することができ、負極２０Ｙとタブ６ｂとの間の接合不良の発生を抑制することができる。
【００４６】
なお、図示された例では、第２群の負極２０Ｙｂが２つの負極２０Ｙを含んでいるが、これに限られるものではない。第２群の負極２０Ｙｂの負極２０Ｙの数は任意とすることができる。
【００４７】
次に、絶縁シート３０について説明する。図４に示すように、絶縁シート３０は、正極１０Ｘ（第１電極１０）および負極２０Ｙ（第２電極２０）の間に位置し、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙが接触しないように、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙを互いに離間させている。本実施の形態では、積層型電池１は、絶縁シート３０を複数備えている。絶縁シート３０は、絶縁性を有しており、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの接触による短絡を防止する。
【００４８】
また、絶縁シート３０は、大きなイオン透過度(透気度)、所定の機械的強度、および、電解液、正極活物質、負極活物質等に対する耐久性を有していることが好ましい。このような絶縁シート３０として、例えば、絶縁性の材料によって形成された多孔質体や不織布等を用いることができる。より具体的には、絶縁シート３０として、融点が８０〜１４０℃程度の熱可塑性樹脂からなる多孔フィルムを用いることができる。熱可塑性樹脂として、ポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマーを採用することができる。外装体７の収容空間７ａには、電極体５とともに電解液が封入される。電解液が、多孔質体や不織布からなる絶縁シート３０に含浸することで、電極１０，２０の電極活物質層１２，２２に電解液が接触した状態に維持される。
【００４９】
また、絶縁シート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形成されてもよい。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。この場合、絶縁シート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。
【００５０】
絶縁シート３０は、例えば第１方向ｄ１に隣り合う任意の二つの電極１０，２０の間に位置している。また、絶縁シート３０は、平面視において、正極１０Ｘの正極活物質層１２Ｘの全領域を覆うように広がっている（図３参照）。同様に、絶縁シート３０は、平面視において、負極２０Ｙの負極活物質層２２Ｙの全領域を覆うように広がっている。このため、絶縁シート３０は、負極２０Ｙの負極活物質層２２Ｙの延在領域２５を覆っている。さらに、図３に示すように、絶縁シート３０は、第３方向ｄ３に沿った幅が、正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの第３方向ｄ３に沿った幅よりも広くなっている。
【００５１】
次に、タブ６ａ、６ｂについて説明する。タブ６ａ、６ｂは、積層型電池１における端子として機能する。図２乃至図４に示すように、電極体５の正極１０Ｘに一方のタブ６ａが電気的に接続されている。同様に、電極体５の負極２０Ｙに他方のタブ６ｂが電気的に接続されている。図４に示すように、一対のタブ６ａ、６ｂは、外装体７の内部である収容空間７ａから、外装体７の外部へと延び出している。タブ６ａ、６ｂの外装体７の外部に延びている長さは、例えば１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下である。なお、外装体７とタブ６ａ、６ｂとの間は、タブ６ａ、６ｂが延び出す領域において、図示しないシール部材を介して封止されている。
【００５２】
タブ６ａ、６ｂは、アルミニウム、銅、ニッケル、ニッケルメッキ銅等を用いて形成され得る。タブ６ａ、６ｂの厚みは、例えば１００μｍ以上１０００μｍ以下であってもよく、一例として、２００μｍであってもよい。
【００５３】
次に、外装体７について説明する。外装体７は、電極体５を封止するための包装材である。図４に示すように、外装体７は、第１外装材７１と第２外装材７２とを有している。各外装材７１，７２は、それぞれ金属層７１ａ，７２ａと、金属層７１ａ，７２ａに積層されたシーラント層７１ｂ，７２ｂと、を有している。金属層７１ａ，７２ａは、高いガスバリア性と成形加工性を有することが好ましい。
【００５４】
金属層７１ａ，７２ａをなす材料としては、外部からの水分の侵入を防ぎつつ積層型電池１の強度を向上させるものであれば特に限定されないが、水分遮断性と重量ならびにコストの面から公知の金属、金属酸化物、金属窒化物及びこれらの合金を用いることができ、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等が好ましく、アルミニウムを特に好ましく用いることができる。積層型電池１全体の強度が確保できるのであれば、金属箔の代わりに蒸着やスパッタリングなどにより金属層を設けても良い。
【００５５】
シーラント層７１ｂ，７２ｂは、絶縁性を有しており、外装体７内に収容する電極体５と金属層７１ａ，７２ａとの短絡を防止する。また、シーラント層７１ｂ，７２ｂは、絶縁性に加えて、熱可塑性（接着性）を有している。第１外装材７１および第２外装材７２は、シーラント層７１ｂ，７２ｂが互いに対面するようにして積層され、その周縁を互いに溶着されている。さらに、第１外装材７１および第２外装材７２の間に、電極体５の収容空間７ａが形成される。シーラント層７１ｂ，７２ｂの厚みは、それぞれ３０μｍ以上２００μｍ以下程度であってもよく、一例として、７５μｍであってもよい。
【００５６】
外装体７は、電極体５および電解液をその内部に密閉する。シーラント層７１ｂ，７２ｂは、電解液にも接触することから、耐薬品性を有していることが好ましい。このようなシーラント層７１ｂ，７２ｂの材料として、ポリオレフィン系樹脂、具体的には、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・酢酸ビニルを用いることができる。
【００５７】
図示された例において、第１外装材７１および第２外装材７２は、カップ状に形成されている。図４に示すように、第１外装材７１および第２外装材７２は、それぞれカップ状の膨出部７３ａ、７３ｂと、膨出部７３ａ、７３ｂに接続した鍔部７４ａ、７４ｂと、を有している。鍔部７４ａ、７４ｂは、膨出部７３ａ、７３ｂを周状に取り囲み、膨出部７３ａ、７３ｂの周縁と接続している。鍔部７４ａ、７４ｂは、第１外装材７１と第２外装材７２との間の収容空間７ａを密閉するように、互いに接着している。膨出部７３ａ、７３ｂは、例えば絞り加工によって製造される。
【００５８】
ただし、以上の例に限られず、外装体７は、一枚の外装材を折り返すことによって、形成されるようにしてもよい。この例において、外装体７は、折り返し部以外の縁部において、互いに対向する外装材を接着してなる接着領域を有することになる。また、第１外装材７１が板状の部材として形成されていてもよい。
【００５９】
次に、本実施の形態の積層型電池１の製造方法の一例について、説明する。
【００６０】
まず、正極１０Ｘ、負極２０Ｙおよび絶縁シート３０を作製する。正極１０Ｘ、負極２０Ｙおよび絶縁シート３０は、上述した材料および製造方法により作製することができる。次に、図７に示すように、複数の正極１０Ｘと、複数の負極２０Ｙとを第１方向ｄ１に交互に積層する。この際、作製された正極１０Ｘと、負極２０Ｙと、絶縁シート３０とを、絶縁シート３０が、第１方向ｄ１に隣り合う正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの間に配置されるように積層する。この場合、複数の絶縁シート３０の各々が第１方向ｄ１に隣り合う正極１０Ｘおよび負極２０Ｙの間に配置されるように積層される。このようにして、電極体５が得られる。
【００６１】
次に、図８に示すように、複数の正極１０Ｘをタブ（第１タブ）６ａ上に重ねて配置する。この場合、複数の正極１０Ｘの正極集電体１１Ｘをタブ６ａ上に重ねて配置する。また、この際、複数の正極１０Ｘのうちの第１群の正極１０Ｘａ（第１群の第１電極１０ａ）を、第１群の正極１０Ｘａの厚みと第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みが、タブ６ａの厚みの半分以上となるように、タブ６ａの第１方向ｄ１における一側に配置する。さらに、複数の正極１０Ｘのうちの第２群の正極１０Ｘｂ（第２群の第１電極１０ｂ）を、タブ６ａの第１方向ｄ１における他側に配置する。
【００６２】
次いで、複数の正極１０Ｘをタブ６ａに接合する。この場合、例えば、正極１０Ｘの正極集電体１１Ｘをタブ６ａ上で超音波接合する。超音波接合では、例えば正極１０Ｘの正極集電体１１Ｘを加圧しながら接合する。この加圧は、例えば０．２ＭＰａ以上０．４ＭＰａ以下に加圧した状態を、０．５秒以上１秒以下維持することで行われる。このようにして、複数の正極１０Ｘの正極集電体１１Ｘを互いに電気的に接続するとともに、さらにタブ６ａとも電気的に接続する。
【００６３】
また、図９に示すように、複数の負極２０Ｙをタブ（第２タブ）６ｂ上に重ねて配置する。この場合、複数の負極２０Ｙの負極集電体２１Ｙをタブ６ｂ上に重ねて配置する。また、この際、複数の負極２０Ｙのうちの第１群の負極２０Ｙａ（第１群の第２電極２０ａ）を、第１群の負極２０Ｙａの厚みと第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みが、タブ６ｂの厚みの半分以上となるように、タブ６ｂの第１方向ｄ１における一側に配置する。さらに、複数の負極２０Ｙのうちの第２群の負極２０Ｙｂ（第２群の第２電極２０ｂ）を、タブ６ｂの第１方向ｄ１における他側に配置する。
【００６４】
次いで、複数の負極２０Ｙをタブ６ｂに接合する。この場合、例えば、負極２０Ｙの負極集電体２１Ｙをタブ６ｂ上で超音波接合する。超音波接合では、例えば負極２０Ｙの負極集電体２１Ｙを加圧しながら接合する。この加圧は、例えば０．３ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下に加圧した状態を、０．５秒以上１秒以下維持することで行われる。このようにして、複数の負極２０Ｙの負極集電体２１Ｙを互いに電気的に接続するとともに、さらにタブ６ｂとも電気的に接続する。
【００６５】
また、金属層７１ａ、７２ａおよび金属層７１ａ、７２ａに積層されたシーラント層７１ｂ、７２ｂを含み、外装体７を構成する第１外装材７１および第２外装材７２を準備する。第１外装材７１および第２外装材７２には、例えば絞り加工によって、膨出部７３ａ、７３ｂを形成する。
【００６６】
次に、複数の正極１０Ｘおよび複数の負極２０Ｙを、外装体７内に収容する。この際、例えば、第２外装材７２の膨出部７３ｂ内に電極体５を収容し、さらに第２外装材７２上に第１外装材７１を積層する。このとき、第２外装材７２のシーラント層７２ｂと第１外装材７１のシーラント層７１ｂとを対面させる。また、各タブ６ａ、６ｂが第１外装材７１と第２外装材７２との間から延び出すようにする。
【００６７】
その後、第１外装材７１の鍔部７４ａと第２外装材７２の鍔部７４ｂとを接合する。第１外装材７１と第２外装材７２との接合は、例えば第１外装材７１および第２外装材７２を加熱・加圧することで溶着により接合する。この加熱・加圧は、例えば第１外装材７１および第２外装材７２を１２０℃以上２００℃以下に加熱しながら、０．２ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下に加圧した状態を、１秒以上８秒以下維持することで行われる。
【００６８】
以上の工程により、図１０に示すように、積層型電池１が製造される。この際、第１群の正極１０Ｘａは、第１方向ｄ１においてタブ６ａの端面６ｃ（図５参照）と外装体７との間に介在するとともに、外装体７に接触する。また、第１群の負極２０Ｙａは、第１方向ｄ１においてタブ６ｂの端面６ｄ（図６参照）と外装体７との間に介在するとともに、外装体７に接触する。
【００６９】
以上のように、本実施の形態によれば、複数の正極１０Ｘが、第１方向ｄ１においてタブ６ａの端面６ｃと外装体７との間に介在するとともにタブ６ａの第１方向ｄ１における一側に位置し、外装体７に接触する第１群の正極１０Ｘａを含んでいる。また、第１群の正極１０Ｘａの厚みと、第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みが、タブ６ａの厚みの半分以上になっている。これにより、タブ６ａの端面６ｃにバリＢ１が発生していた場合であっても、バリＢ１が第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。また、複数の正極１０Ｘが第１群の正極１０Ｘａを含んでいることにより、第１外装材７１に、シーラント層７１ｂを保護するための、例えば保護テープを設けなくてもよい。このため、積層型電池１の製造工程が増加することを抑制することができ、積層型電池１の製造コストを低減することができる。さらに、複数の正極１０Ｘが第１群の正極１０Ｘａを含んでいることにより、バリＢ１が第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができるため、タブ６ａからバリＢ１が除去されていなくてもよい。このため、タブ６ａの製造コストを低減することができ。積層型電池１の製造コストを低減することができる。
【００７０】
また、本実施の形態によれば、複数の負極２０Ｙが、第１方向ｄ１においてタブ６ｂの端面６ｄと外装体７との間に介在するとともにタブ６ｂの第１方向ｄ１における一側に位置し、外装体７に接触する第１群の負極２０Ｙａを含んでいる。また、第１群の負極２０Ｙａの厚みと、第１外装材７１のシーラント層７１ｂの厚みとを合計した厚みが、タブ６ｂの厚みの半分以上になっている。これにより、タブ６ｂの端面６ｄにバリＢ２が発生していた場合であっても、バリＢ２が第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができる。また、複数の負極２０Ｙが第１群の負極２０Ｙａを含んでいることにより、第１外装材７１に、シーラント層７１ｂを保護するための、例えば保護テープを設けなくてもよい。このため、積層型電池１の製造工程が増加することを抑制することができ、積層型電池１の製造コストを低減することができる。さらに、複数の負極２０Ｙが第１群の負極２０Ｙａを含んでいることにより、バリＢ２が第１外装材７１の金属層７１ａと接触してしまう不具合を抑制することができるため、タブ６ｂからバリＢ２が除去されていなくてもよい。このため、タブ６ｂの製造コストを低減することができ。積層型電池１の製造コストを低減することができる。
【００７１】
なお、上記において、複数の正極１０Ｘが、第２群の正極１０Ｘｂを含んでいる場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。例えば、図示はしないが、複数の正極１０Ｘが、第２群の正極１０Ｘｂを含んでいなくてもよい。
【００７２】
また、上記において、複数の負極２０Ｙが、第２群の負極２０Ｙｂを含んでいる場合を例にとって説明したが、これに限られるものではない。例えば、図示はしないが、複数の負極２０Ｙが、第２群の負極２０Ｙｂを含んでいなくてもよい。
【００７３】
本発明の態様は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。
【００７４】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【００７５】
１        積層型電池
６ａ      第１タブ
６ｂ      第２タブ
６ｃ      端面
６ｄ      端面
７        外装体
１０      第１電極
１０ａ    第１群の第１電極
１０ｂ    第２群の第１電極
１０Ｘ    正極
１０Ｘａ  第１群の正極
１０Ｘｂ  第２群の正極
２０      第２電極
２０ａ    第１群の第２電極
２０ｂ    第２群の第２電極
２０Ｙ    負極
２０Ｙａ  第１群の負極
２０Ｙｂ  第２群の負極
７１      第１外装材
７１ａ    金属層
７１ｂ    シーラント層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【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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