(57)【要約】【課題】電池の内部抵抗を上げることなく内部短絡等で異常電流が流れた場合の電池の安全性を確保することが可能な積層式電池を提供すること。【解決手段】複数枚の正極板１と負極板とがセパレータを介して交互に積層され、各極板から延出した正極タブ１１および負極タブが正極集電端子および負極集電端子にそれぞれ複数枚積層して接合された積層式電池において、正極タブ１１および負極タブのうちの少なくとも一つのタブに、電流方向Ｙ１に対し直角でない方向に延びる切れ込み３５を形成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層され、各極板から延出した正極タブおよび負極タブが正極集電端子および負極集電端子にそれぞれ複数枚積層して接合された積層式電池であって、
上記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも一つのタブに、電流方向に対し直角でない方向に延びる切れ込みが形成されていることを特徴とする積層式電池。
【請求項２】
上記切れ込みが、電流方向に対し斜め方向に延びるものであることを特徴とする、請求項１に記載の積層式電池。
【請求項３】
上記切れ込みが、電流方向に対し０〜８０°の角度をなす方向に延びるものであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の積層式電池。
【請求項４】
上記正極タブないし負極タブの側端縁と切れ込みとの間に、該正極タブないし負極タブの幅の１０〜３０％の幅を有する狭窄部が形成されていることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の積層式電池。
【請求項５】
複数の電池が並列に接続されてなる組電池であって、
上記各電池間で正極同士を電気的に接続する導体および負極同士を電気的に接続する導体のうちの少なくとも一つの導体に、電流方向に対し直角でない方向に延びる切れ込みが形成されていることを特徴とする組電池。
【請求項６】
上記切れ込みが、電流方向に対し斜め方向に延びるものであることを特徴とする、請求項５に記載の組電池。
【請求項７】
上記切れ込みが、電流方向に対し０〜８０°の角度をなす方向に延びるものであることを特徴とする、請求項５又は６に記載の組電池。
【請求項８】
上記導体の側端縁と切れ込みとの間に、該導体の幅の１０〜３０％の幅を有する狭窄部が形成されていることを特徴とする、請求項５から７のいずれかに記載の組電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層式電池に関し、特に、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大容量でハイレート特性を有する積層式電池に関する。
特に、軽量で安全性を重視した電池であって高負荷特性に優れ、高い信頼性が要求されるリチウムイオン電池に関する。
【０００２】
また、本発明は、複数の電池よりなる組電池に関し、特に軽量かつ安全であって高負荷特性に優れ、信頼性の高い組電池に関する。
【背景技術】
【０００３】
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。
【０００４】
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、渦巻状の電極体を外装体に封入した渦巻式のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を外装体または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。
【０００５】
これらリチウムイオン電池のうち、積層電極体をラミネート外装体に封入した積層式電池の積層電極体の具体的な構成は、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するような構成である。
【０００６】
ここで、上述の如く、リチウムイオン電池は高容量、高出力のために、積層電極内の一部で内部短絡が起きると短絡部へ積層電極から大電流が流れ込むおそれがあり、この大電流が流れ込んだときは、このリチウムイオン電池自体が損傷する等の不良が生ずると共にこのリチウムイオン電池自体に発熱が起こり、多量の熱を周囲に放出する不都合があった。
【０００７】
そこで、電極本体およびタブ部の少なくとも一方に、電流経路を制限する幅狭のヒューズ部（抵抗部）を設け、短絡時に該ヒューズ部が溶解して短絡部分が電気的に隔離されることにより、短絡電流の局所集中を抑えるようにすることが提案されている（下記特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１４９７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１に記載された構成では、ヒューズ部（抵抗部）で電極本体ないしタブ部の断面積を減少させているため、それだけ電池の内部抵抗が上昇し、ハイレート放電などのレート特性が低下することとなってしまう。
【００１０】
本発明は、このようなことを考慮してなされたものであって、電池の内部抵抗を上げることなく内部短絡等で異常電流が流れた場合の電池の安全性を確保することが可能な積層式電池を提供することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は、電池の抵抗を上げることなく内部短絡等で異常電流が流れた場合の電池の安全性を確保することが可能な組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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の積層式電池は、
複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層され、各極板から延出した正極タブおよび負極タブが正極集電端子および負極集電端子にそれぞれ複数枚積層して接合された積層式電池であって、
上記正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも一つのタブに、電流方向に対し直角でない方向に延びる切れ込みが形成されていることを特徴とする。
ここで、電流方向とは電極活物質塗布部とタブとの境界部から集電端子までを最短距離で結んだ方向を指す。
【００１３】
上記構成によれば、切れ込みが形成された正極タブないし負極タブの側端縁と該切れ込みとの間に、該正極タブないし負極タブよりも幅狭の狭窄部が形成され、この狭窄部に集中して電流が流れるようになる。これにより、短絡時等で異常な大電流が流れると、この狭窄部で局所的に発熱して該正極タブないし負極タブが溶断することとなり、タブが溶断することにより短絡等の異常が起こった電極が電気的に遮断されるため異常発熱が抑制される。このとき、切れ込みは電流方向に対し直角でない方向に延びるものとなっているので、これを形成しても正極タブないし負極タブの断面積は実質的に減少しない。したがって、電池の内部抵抗を上昇させることなく、内部短絡等で異常電流が流れた場合の電池の安全性を確保することが可能となる。またこのとき、正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも一つのタブに切れ込みを形成するだけであるため、簡潔な構成で容易に電池の安全性を確保することができる。
【００１４】
上記切れ込みが、電流方向に対し斜め方向に延びるものであることが望ましい。
【００１５】
切れ込みは、電流方向に沿って延びるものとしてもよく、この場合、該切れ込みの両側に、電流方向に沿って一定幅で延びる狭窄部が形成されることとなり、これによっても、断面積を実質的に減少させることなく正極タブないし負極タブを短絡時に溶断し得る構成とすることができるが、電流方向に対し斜め方向に延びる切れ込みとすると、該切れ込みの端部に、局所的に幅狭となった狭窄部が形成されることとなり、したがって短絡時に電流がより集中的に流れて局所的な発熱がより生じやすくなり、その結果正極タブないし負極タブがより容易かつ確実に溶断し得るようになる。
【００１６】
上記切れ込みが、電流方向に対し０〜８０°の角度をなす方向に延びるものであることが望ましい。
【００１７】
切れ込みは、前述の通り、電流方向に対し直角でない方向に延びるものとなっていれば、これを形成しても正極タブないし負極タブの断面積は実質的に減少しないが、切れ込みの方向が電流方向に対し直角ではなくとも、電流方向に対し直角な方向に近くなると、これにともなって抵抗も上昇すると考えられる。なぜならば、切れ込みの方向が電流方向に対し直角な方向に近くなると、断面積の小さなタブと同じことになるからである。したがって、上記のように切れ込みが電流方向に対してなす角度が８０°以下であれば、切れ込みの方向が電流方向に対し直角な方向から十分に離隔して抵抗の上昇が抑えられる。
【００１８】
上記正極タブないし負極タブの側端縁と切れ込みとの間に、該正極タブないし負極タブの幅の１０〜３０％の幅を有する狭窄部が形成されていることが望ましい。
【００１９】
正極タブないし負極タブの側端縁と切れ込みとの間に形成される狭窄部の幅が狭すぎると抵抗も上昇すると考えられるが、上記のように狭窄部の幅が正極タブないし負極タブの幅の１０％以上であれば、狭窄部の幅が狭すぎず抵抗が上昇することもない。一方、溶断しやすさの点では狭窄部の幅は狭いほうが有利であるため、上記のように狭窄部の幅が正極タブないし負極タブの幅の３０％以下であることが望ましい。
【００２０】
また、本発明の組電池は、
複数の電池が並列に接続されてなる組電池であって、
上記各電池間で正極同士を電気的に接続する導体および負極同士を電気的に接続する導体のうちの少なくとも一つの導体に、電流方向に対し直角でない方向に延びる切れ込みが形成されていることを特徴とする。
【００２１】
なお本発明の組電池において、「正極同士を電気的に接続する導体」および「負極同士を電気的に接続する導体」とは、組電池を構成する電池（素電池または単電池）における正負極集電タブ、正負極集電リード、正負極集電端子等や素電池（単電池）同士を接続する導体等のように、各素電池（単電池）間で、発電要素である正極同士および負極同士をそれぞれ電気的に接続する導通部分であればいずれも含意する。
また、組電池を構成する電池（素電池または単電池）には、各電池内で複数の正極と複数の負極とが並列に接続された構成を有するものと、これ以外の構成を有するものとがいずれも含まれる。
【００２２】
複数の電池が並列に接続されてなる組電池の場合には、積層式電池の場合と同様に内部短絡等で異常電流が流れるので、この組電池を構成する各電池（素電池）間で正極同士を電気的に接続する導体および負極同士を電気的に接続する導体のうちの少なくとも一つの導体に、電流方向に対し直角でない方向に延びる切れ込みを形成しておくようにすると、上記積層式電池の場合と同様に、簡潔な構成により、抵抗を上昇させることなく、短絡により異常電流が生じた際に効果的に電流を遮断し得る機構を構成することができる。
【００２３】
上記本発明の組電池において、上記切れ込みが、電流方向に対し斜め方向に延びるものであることが望ましい。
【００２４】
切れ込みは、電流方向に沿って延びるものとしてもよく、この場合、該切れ込みの両側に、電流方向に沿って一定幅で延びる狭窄部が形成されることとなり、これによっても、断面積を実質的に減少させることなく導通部分を短絡時に溶断し得る構成とすることができるが、電流方向に対し斜め方向に延びる切れ込みとすると、該切れ込みの端部に、局所的に幅狭となった狭窄部が形成されることとなり、したがって短絡時に電流がより集中的に流れて局所的な発熱がより生じやすくなり、その結果導通部分がより容易かつ確実に溶断し得るようになる。
【００２５】
上記本発明の組電池において、上記切れ込みが、電流方向に対し０〜８０°の角度をなす方向に延びるものであることが望ましい。
【００２６】
切れ込みは、前述の通り、電流方向に対し直角でない方向に延びるものとなっていれば、これを形成しても導通部分の断面積は実質的に減少しないが、切れ込みの方向が電流方向に対し直角ではなくとも、電流方向に対し直角な方向に近くなると、これにともなって抵抗も上昇すると考えられる。したがって、上記のように切れ込みが電流方向に対してなす角度が８０°以下であれば、切れ込みの方向が電流方向に対し直角な方向から十分に離隔して抵抗の上昇が抑えられる。
【００２７】
上記本発明の組電池において、上記導体の側端縁と切れ込みとの間に、該導体の幅の１０〜３０％の幅を有する狭窄部が形成されていることが望ましい。
【００２８】
導体の側端縁と切れ込みとの間に形成される狭窄部の幅が狭すぎると抵抗も上昇すると考えられるが、上記のように狭窄部の幅が導体の幅の１０％以上であれば、狭窄部の幅が狭すぎず抵抗が上昇することもない。一方、溶断しやすさの点では狭窄部の幅は狭いほうが有利であるため、上記のように狭窄部の幅が導体の幅の３０％以下であることが望ましい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、正極タブおよび負極タブのうちの少なくとも一つのタブに切れ込みを形成するだけの簡潔な構成により、電池の内部抵抗を上昇させることなく、内部短絡等で異常電流が流れた場合の電池の安全性を容易に確保することができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明に係る積層式電池を以下に説明する。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。
【００３１】
〔正極の作製〕
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用スラリーを調製した後、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、ローラーで厚み０.１ｍｍにまで圧縮した後、図１（ａ）に示すように、幅Ｌ１＝９５ｍｍ、高さＬ２＝９５ｍｍになるように切断して、両面に正極活物質層１ａを有する正極板１を作製した。この際、正極板１における幅方向に延びる一辺の一方端部（図上では左端部）から幅Ｌ３＝３０ｍｍ、高さＬ４＝２０ｍｍの活物質未塗布部を延出させて正極タブ１１とした。
【００３２】
〔正極板が内部に配置された袋状セパレータの作製〕
図１（ｂ）に示すように、２枚の方形状のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ３ａ(幅Ｌ５＝１００ｍｍ、高さＬ６＝１００ｍｍ、厚み３０μｍ）の間に正極板１を配置した後、図１（ｃ）に示すように、セパレータ３ａの周辺部を融着部４で熱溶着して、正極板１が内部に収納・配置された袋状セパレータ３を作製した。
【００３３】
〔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ピニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合して負極用スラリーを調製した後、この負極用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、図２に示すように、幅Ｌ７＝１００ｍｍ、高さＬ８＝１００ｍｍになるように切断して、両面に負極活物質層２ａを有する負極板２を作製した。この際、負極板２の幅方向に延びる一辺において上記正極板１の正極タブ１１形成側端部と反対側となる端部（図上では右端部）から幅Ｌ９＝３０ｍｍ、高さＬ１０＝２０ｍｍの活物質未塗布部を延出させて負極タブ１２とした。
【００３４】
〔切れ込みの形成〕
上記正極板１の正極タブ１１には、図１に示すように、切れ込み３５を形成しておくようにした。具体的には、図３に示すように、正極タブ１１における正極板１側端縁から距離Ｌ１１＝４ｍｍ、該正極タブ１１における外側端縁（正極板１の高さ方向に延びる一端縁に連続する側端縁；図上では左側端縁）から距離Ｌ１２＝５ｍｍの位置Ｅ１と、正極タブ１１における正極板１側端縁から距離Ｌ１３＝１２ｍｍ、該正極タブ１１における内側端縁（図上では右側端縁）から距離Ｌ１４＝５ｍｍの位置Ｅ２とを結ぶようにして直線状の切れ込み３５を入れた。この切れ込み３５の長さＬ１５は２１．５４ｍｍ、図３中の矢印Ｙ１で示す電流方向に対してなす角度θ１は約６８°である。
【００３５】
〔積層電極体の作製〕
上記正極板１が内部に配置された袋状セパレータ３を５０枚、負極板２を５１枚調製し、図４に示すように、該袋状セパレータ３と負極板２とを交互に積層した。その際、両端面部に負極板２が位置するようにした。ついで、図５に示すように、この積層体の両端面を形状保持のための絶縁テープ２６で接続して、積層電極体１０を得た。
【００３６】
〔集電端子の溶接〕
図６に示すように、積層された正極タブ１１および負極タブ１２のそれぞれの延出端部に、厚み０．５ｍｍのアルミニウム板よりなる正極集電端子１５ならびに厚み０．５ｍｍの銅板よりなる負極集電端子１６を、それぞれ超音波溶接法により溶接点３１Ｗ、３２Ｗで接合した。
【００３７】
〔外装体への封入〕
図７に示すように、あらかじめ電極体が設置できるように成形した２枚のラミネートフィルム２８で構成した外装体２５に、上記積層電極体１０を挿入し、正極集電端子１５および負極集電端子１６のみが外装体２５より外部に突出するよう正極集電端子１５および負極集電端子１６がある辺を熱融著するとともに、残りの３辺の内、２辺を熱融着した。
【００３８】
〔電解液の封入、密封化〕
上記外装体２５の熱溶着していない１辺から、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電池を作製した。
【００３９】
＜本発明電池の効果＞
１．上記発明を実施するための最良の形態で説明した電池（以下、本発明電池Ａと称する）は、５０枚の正極板１と５１枚の負極板２とがセパレータ３ａを介して交互に積層され、各極板１、２から延出した正極タブ１１および負極タブ１２が正極集電端子１５および負極集電端子１６にそれぞれ積層して接合された積層式電池であって、図３に示すように、上記正極タブ１１に、電流方向Ｙ１に対し直角でない方向に延びる切れ込み３５が形成されているので、切れ込み３５が形成された正極タブ１１の内外両側端縁と該切れ込み３５の両端Ｅ１、Ｅ２との間に、該正極タブ１１（幅Ｌ３＝３０ｍｍ）よりも幅狭（Ｌ１２＝５ｍｍ、Ｌ１４＝５ｍｍ）の狭窄部Ｄ１、Ｄ２がそれぞれ形成され、この狭窄部Ｄ１、Ｄ２に集中して電流が流れるようになる。これにより、短絡時にこの狭窄部Ｄ１、Ｄ２で局所的に発熱して該正極タブ１１が溶断することとなる。このとき、切れ込み３５は電流方向Ｙ１に対し直角でない方向に延びるものとなっているので、これが形成されていても正極タブ１１の断面積は実質的に減少していない。したがって、本発明電池Ａの内部抵抗を上昇させることなく、内部短絡等で異常電流が流れた場合の本発明電池Ａの安全性が確保されている。またこのとき、正極タブ１１に切れ込み３５を形成するだけであるため、簡潔な構成で容易に本発明電池Ａの安全性が確保されている。
【００４０】
図８は、本発明電池Ａと同様の積層式電池の正極タブが溶断する原理を示す概略回路図である。同図に示す積層式電池においては、多数枚の正極板Ｐ１、Ｐ２、・・・、Ｐｎが全て接続されるとともに、多数枚の負極板Ｎ１、Ｎ２、・・・、Ｎｎが全て接続された並列接続となっている。ここで、仮に、これらのうちの１対である正極板Ｐ２と負極板Ｎ２とが図中の×印で示す箇所Ｓ１で短絡したとすると、他の全ての正極板Ｐ１、Ｐ３、・・・、Ｐｎと負極板Ｎ１、Ｎ３、・・・、Ｎｎとの間でも、この短絡箇所Ｓ１で短絡して環状に閉じたショート回路がそれぞれ形成され、その結果、これら他の全ての正極板Ｐ１、Ｐ３、・・・、Ｐｎから電流Ｃ１、Ｃ３、・・・Ｃｎが一斉に集中し大電流となって短絡箇所Ｓ１を流れること（回り込み電流）となり、これにより、はじめに短絡した正極板Ｐ２の正極タブＰＴ２が切れ込みにより溶断して（図中の●印）、この短絡箇所Ｓ１における電流が遮断される。
【００４１】
２．また、例えば仮に、切れ込みが電流方向に沿って延びるものであるとした場合、該切れ込みの両側に、電流方向に沿って一定幅で延びる狭窄部が形成されることとなり、これによっても、断面積を実質的に減少させることなく正極タブないし負極タブを短絡時に溶断し得る構成とすることができるが、これに対し、本発明電池Ａにおいては、切れ込み３５が、電流方向Ｙ１に対し斜め方向に延びるものとなっているので、該切れ込み３５の端部に、局所的に幅狭となった狭窄部Ｄ１、Ｄ２が形成されており、したがって短絡時に電流がより集中的に流れて局所的な発熱がより生じやすく、この結果正極タブ１１がより容易かつ確実に溶断し得るようになっている。
【００４２】
３．また、例えば仮に、切れ込みの方向が電流方向に対し直角ではなくとも、電流方向に対し直角な方向に近くなっているとした場合、これにともなって抵抗も上昇すると考えられるが、これに対し、本発明電池Ａにおいては、切れ込み３５が、電流方向Ｙ１に対しθ１≒６８°の角度をなす方向に延びるものとなっているので、切れ込み３５の方向が電流方向Ｙ１に対し直角な方向から十分に離隔していて抵抗の上昇が抑えられるものとなっている。
【００４３】
４．また、例えば仮に、正極タブないし負極タブの側端縁と切れ込みとの間に形成される狭窄部の幅が狭すぎると抵抗も上昇すると考えられ、一方、狭窄部の幅が広すぎると溶断しやすさの点で劣ることとなるが、これに対し、本発明電池Ａにおいては、正極タブ１１の内外両側端縁と切れ込み３５の両端Ｅ１、Ｅ２との間に、該正極タブ１１の幅Ｌ３＝３０ｍｍの約１６．７％の幅Ｌ１２＝５ｍｍ、Ｌ１４＝５ｍｍを有する狭窄部Ｄ１、Ｄ２がそれぞれ形成されているので、狭窄部の幅が狭すぎず抵抗が上昇することもなく、かつ、溶断しやすさも十分なものとなっている。
【００４４】
＜アルミニウム箔の通電試験＞
電池の正極タブないし負極タブに大電流が流れることを模擬し、アルミニウム箔よりなる試験片に電流を流してアルミニウム箔の溶断しやすさを以下のようにして調べた。
【００４５】
［試験片の調製］
図９（ａ）〜（ｄ）に示すように、４種類のアルミニウム箔よりなる試験片Ｆ１〜Ｆ４を調製した。
試験片Ｆ１：図９（ａ）の試験片Ｆ１は、幅Ｌ１６＝３０ｍｍ、長さＬ１７＝１５０ｍｍの短冊形（長方形）状であり、切れ込みは形成していない。
試験片Ｆ２：図９（ｂ）の試験片Ｆ２は、上記試験片Ｆ１と同じく幅Ｌ１６＝３０ｍｍ、長さＬ１７＝１５０ｍｍの短冊形（長方形）状であるが、一方端から距離Ｌ１８＝２５ｍｍ、一方長辺から距離Ｌ１９＝１０ｍｍの位置Ｅ３から、他方端から距離Ｌ２０＝２５ｍｍ、上記長辺から距離Ｌ２１＝１０ｍｍの位置Ｅ４まで、試験片Ｆ２の長さＬ１７方向に沿って直線状に延びる長さＬ２２＝１００ｍｍの切れ込みＭ２を入れた。
試験片Ｆ３：図９（ｃ）の試験片Ｆ３は、上記試験片Ｆ１と同じく幅Ｌ１６＝３０ｍｍ、長さＬ１７＝１５０ｍｍの短冊形（長方形）状であるが、一方端から距離Ｌ２３＝２６ｍｍ、一方長辺から距離Ｌ２４＝５ｍｍの位置Ｅ５から、他方端から距離Ｌ２５＝２６ｍｍ、他方長辺から距離Ｌ２６＝５ｍｍの位置Ｅ６まで、試験片Ｆ３の長さＬ１７方向に対して角度θ２≒１２°で傾斜しながら直線状に延びる長さＬ２７＝１００ｍｍの切れ込みＭ３を入れた。
試験片Ｆ４：図９（ｄ）の試験片Ｆ４は、幅Ｌ２８＝５ｍｍ、長さＬ２９＝１５０ｍｍの帯形（長方形）状であり、切れ込みは形成していない。
【００４６】
［通電試験］
上記４種類の試験片Ｆ１〜Ｆ４のそれぞれにおける両端の幅方向中央に端子を接続し、電流値を３０Ａ、５０Ａ、８０Ａ、１００Ａと段階的に上げていきながら通電した。また、これらの試験片Ｆ１〜Ｆ４の両端での１ｋＨｚの抵抗値を測定した。結果を表１に示す。
【００４７】
【表１】
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【００４８】
表１に示す通り、短冊形状で切れ込みを形成していない試験片Ｆ１は、抵抗値は１８．５ｍΩと最も低いが、溶断する電流値も１００Ａと最も高い。切れ込みＭ２、Ｍ３をそれぞれ入れた試験片Ｆ２、Ｆ３は、抵抗値はそれぞれ１９．２ｍΩ、１９．５ｍΩと、上記試験片Ｆ１とあまり変わらないが、溶断する電流値はそれぞれ８０Ａ、５０Ａと、上記試験片Ｆ１よりも低い。特に、斜めに切り込みＭ３を入れた試験片Ｆ３は５０Ａと低い電流値でも溶断した。帯形状で切れ込みを形成していない試験片Ｆ４は、３０Ａと最も低い電流値で溶断したが、抵抗値は１１１．０ｍΩと著しく高い。
【００４９】
［考察］
試験片Ｆ２、Ｆ３のように、電流方向（図９中の矢印Ｙ２で示す方向）に対し直角でない方向に延びる切れ込みＭ２、Ｍ３をアルミニウム箔に入れることで、抵抗値はほとんど同じでありながら、比較的低い電流値でも溶断することが確認できた。これは、以下に示す理由によるものと考えられる。
【００５０】
電流方向Ｙ２に沿って延びる切れ込みＭ２を入れた試験片Ｆ２では、該切れ込みＭ２の両側に、該試験片Ｆ２（幅Ｌ１６＝３０ｍｍ）よりも狭い一定幅Ｌ１９＝１０ｍｍ、Ｌ３０＝２０ｍｍで電流方向Ｙ２に沿って延びる狭窄部Ｄ３、Ｄ４がそれぞれ形成されており、これにより、試験片Ｆ２が断面積を実質的に減少させることなく容易に溶断し得るものとなっている。このように電流方向Ｙ２に沿って延びる切れ込みＭ２を入れることによって溶断しやすくなる理由は正確には不明であるが、該試験片Ｆ２よりも幅狭の狭窄部Ｄ３、Ｄ４が形成されることで、各狭窄部Ｄ３、Ｄ４で幅方向に収縮しやすくなって容易に溶断するに至るものと考えられる。特に、これら両狭窄部Ｄ３、Ｄ４のうち、相対的に幅狭の狭窄部Ｄ３（幅Ｌ１９＝１０ｍｍ）のほうが優先的に溶断し、この後はもう一方の相対的に幅広の狭窄部Ｄ４（幅Ｌ３０＝２０ｍｍ）に集中して電流が流れることにより容易に溶断するようになると考えられる。
【００５１】
一方、電流方向Ｙ２に対し斜め方向（電流方向Ｙ２に対してなす角度θ２≒１２°）に延びる切れ込みＭ３を入れた試験片Ｆ３では、切れ込みＭ３が形成された試験片Ｆ３の両長辺と該切れ込みＭ３の両端Ｅ５、Ｅ６との間に、該試験片Ｆ３（幅Ｌ１６＝３０ｍｍ）よりも幅狭（Ｌ２４＝５ｍｍ、Ｌ２６＝５ｍｍ）の狭窄部Ｄ５、Ｄ６がそれぞれ形成されており、この狭窄部Ｄ５、Ｄ６に集中して電流が流れることにより、この狭窄部Ｄ５、Ｄ６で局所的に発熱して溶断しやすくなるものと考えられる。このとき、切れ込みＭ３は電流方向Ｙ２に対し直角でない方向に延びるものとなっているので、試験片Ｆ３の断面積は実質的に減少していない。
【００５２】
（その他の事項）
（１）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）では、電流方向Ｙ１に対し斜め方向に延びる切れ込み３５、同じく電流方向Ｙ２に対し斜め方向に延びる切れ込みＭ３ならびに電流方向Ｙ２に沿って延びる切れ込みＭ２がアルミニウム箔よりなる正極タブ１１および試験片Ｆ３、Ｆ２にそれぞれ形成された構成となっているが、切れ込みとしては、電流方向に対し直角でない方向に延びるものであれば任意の形状のものが可能であり、また複数の切れ込みを形成するようにしてもよい。
【００５３】
図１０は切れ込みの他の例を示す模式図である。図１０（ａ）に示す例では、電流方向Ｙ３に対し斜め方向に延びる複数（３本）の切れ込み３６が、互いに平行となるようにタブＴ１に入れられている。図１０（ｂ）に示す例では、電流方向Ｙ３に対し斜め方向に延びる複数（３本）の切れ込み３７が、隣接するもの同士で互いに左右対称をなして全体としてジグザグ状となるようにタブＴ２に配置されている。前記図１０（ａ）に示すように互いに平行とした切れ込み３６では、各切れ込み３６の間に一定幅で延びる狭窄部Ｄ７が形成されるのに対し、図１０（ｂ）に示すようにジグザグ状とした切れ込み３７では、各切れ込み３７の端部同士の間に、局所的に幅狭の狭窄部Ｄ８が形成されるため、溶断しやすさの点でより望ましい。
【００５４】
図１０（ｃ）に示す例では、電流方向Ｙ３に沿って波状に延びる複数（４本）の切れ込み３８が、向きを揃えるようにしてタブＴ３に入れられている。図１０（ｄ）に示す例では、電流方向Ｙ３に沿って波状に延びる複数（４本）の切れ込み３９が、隣接するもの同士の向きが反対（左右対称）になるようにしてタブＴ４に入れられている。この場合にも、前記図１０（ｃ）に示すように向きを揃えた切れ込み３８では、各切れ込み３８の間に一定幅で延びる狭窄部Ｄ９が形成されるのに対し、図１０（ｄ）に示すように互いに向きが反対とした切れ込み３９では、各切れ込み３９の端部同士あるいは湾曲部同士の間に、局所的に幅狭の狭窄部Ｄ１０が形成されるため、溶断しやすさの点でより望ましい。
【００５５】
なお、前述の通り、切れ込みとしては電流方向に対し直角でない方向に延びるものであれば任意の形状のものが可能であるが、例えば図１０（ｅ）に示すように、全体としては電流方向Ｙ３に対し直角でない方向に延びるものであっても、一部に電流方向Ｙ３に対し直角となる方向に延びる部分が形成されていると、この部分で断面積が減少するため望ましくない。同図（ｅ）に示す例では、全体としては電流方向Ｙ３に対し斜め方向に延びる切れ込み４０の中間部に、電流方向Ｙ３に対し直角となる方向に延びる屈曲部４０Ｍが形成されており、この屈曲部４０Ｍに沿ってタブＴ５の断面をとると、断面積はこれ以外の部位よりも該屈曲部４０Ｍのぶんだけ減少している。
【００５６】
（２）上記最良の形態の本発明電池Ａでは、正極タブ１１のみに切れ込み３５が形成されているが、切れ込みは負極タブのみに形成するようにしても、あるいは正極タブおよび負極タブの両方に形成するようにしてもよい。ただし、正極タブおよび負極タブの材質や厚みにより溶断しやすさに相違がある場合には、より溶断しやすいタブのみに切れ込みを入れるのが好ましい。
【００５７】
（３）上記最良の形態の本発明電池Ａは、複数（５０枚）の正極板１および複数（５１枚）の負極板２が電池内で並列に接続された積層式電池となっており、この積層式電池では、前記図８の概略回路図を参照して説明した通り、いずれか１箇所で正極板１と負極板２との間に短絡が生じると回り込み電流が生じるため、正極タブ１１に切れ込み３５を形成しておくことによって効果的に電池の安全性が確保されるようになっている。これに対し、例えば渦巻状の電極体を有底筒状の外装体に封入した渦巻式の電池等の場合には、正極と負極が電池内で並列に接続された構成とはなっていないため、回り込み電流が生じることはない。しかしながら、このように正極と負極が電池内で並列に接続された構成とはなっていない電池であっても、この電池を複数個並列に接続して構成された組電池の場合には、積層式電池の場合と同様に回り込み電流が生じ得るので、この組電池を構成する素電池（単電池）における正負極集電タブ、正負極集電リード、正負極集電端子等や素電池（単電池）同士を接続する導体等のうちの少なくとも１箇所、即ち、各素電池（単電池）間で正極同士を電気的に接続する導体および負極同士を電気的に接続する導体のうちの少なくとも一つの導体に、電流方向に対し直角でない方向に延びる切れ込みを形成しておくようにすると、１個の積層式電池の場合と同様に、簡潔な構成により、抵抗を上昇させることなく、短絡により回り込み電流が生じた際に効果的に電流を遮断し得る機構を構成することができる。
【００５８】
組電池の場合、切れ込みは、上記積層式電池の場合と同様にして導体に形成すればよい。この場合、例えば、導体の適宜な箇所にアルミニウム箔等の金属箔よりなる薄層部を設け、この薄層部に切れ込みを入れるようにしてもよい。
【００５９】
図１１は、組電池の一例を示す斜視図である。同図に示す組電池Ａ１は、素電池（単電池）である複数（５個）の積層式電池Ａ１１が並列に接続された構成となっている。上記複数（５個）の積層式電池Ａ１１の正極集電体は正極導体４１により電気的に接続され、負極集電体は負極導体４２により電気的に接続されている。なお、図中の４３は、各積層式電池Ａ１１の間に介装されたスペーサである。
【００６０】
上記正極導体４１には、切れ込み４４が形成されている。該切れ込み４４は、図１２に示すように、幅Ｌ３１＝３０ｍｍ、長さＬ３２＝８０ｍｍの短冊形（長方形）状のアルミニウム箔よりなる正極導体４１の一方端から距離Ｌ３３＝４ｍｍ、一方長辺から距離Ｌ３４＝５ｍｍの位置Ｅ７から、他方端から距離Ｌ３５＝４ｍｍ、他方長辺から距離Ｌ３６＝５ｍｍの位置Ｅ８まで直線状に延びるものとなっている。該切れ込み４４は、正極導体４１の長さＬ３２方向（即ち電流方向）に対して角度θ３≒１６°で傾斜し、長さＬ３７は約７４．７ｍｍとなっている。
【００６１】
（４）正極活物質としては、上記ＬｉＣｏＯ2に限定するものではなく、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4或いはこれらの複合体等であっても良い。また、負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等が好適に用いられる。
【００６２】
（５）上記実施例では、全ての負極板２につき、負極集電体の両面に負極活物質層を形成したが、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。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、電池をより高容量密度化できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
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好適に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】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。
【図２】本発明の積層式電池に用いる負極板の平面図である。
【図３】本発明の積層式電池に用いる正極板の正極タブを示す拡大図である。
【図４】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。
【図５】本発明の積層式電池に用いる積層電極体の平面図である。
【図６】正負極タブと正負極集電端子とを溶着した状態を示す平面図である。
【図７】本発明の積層式電池の斜視図である。
【図８】積層式電池の正極タブが溶断する原理を示す概略回路図である。
【図９】アルミニウム箔の通電試験に用いた試験片を示す平面図である。
【図１０】切れ込みの他の例を示す模式平面図である。
【図１１】本発明の組電池の斜視図である。
【図１２】本発明の組電池に用いる正極導体の平面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１：正極板
１１：正極タブ
３５：切れ込み
Ｙ１：電流方向
【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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【図１１】
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【図１２】
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