(57)【要約】【課題】極板と集電端子との間の接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑制することにより、ハイレートでの充放電を行った場合であっても電池のサイクル寿命が低下するのを抑制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極板タブが正負極の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、少なくとも一つの極板タブ１１に貫通部３１Ａが形成され、複数の極板タブ１１同士が貫通部３１Ａを介して接合されている構成とする。【選択図】  図１０
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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極板タブが正負極の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、
少なくとも一つの極板タブに貫通部が形成され、複数の極板タブ同士が貫通部を介して接合されていることを特徴とする積層式電池。
【請求項２】
上記極板タブが集電端子に接合される接合部と上記極板との間に上記貫通部が形成され、該貫通部で上記積層された複数枚の極板タブのみが接合され一体化されてい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】
上記接合が超音波溶接によりなされたものである、請求項１又は２に記載の積層式電池。
【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、積層枚数が多く、多数の極板タブを集電端子に接続することを必要とする積層式電池において、各極板との接続抵抗が均一化された大容量のリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、リチウムイオン二次電池は、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。
【０００３】
このようなリチウムイオン二次電池の電池形態としては、大別して、正負極板をセパレータを介して巻回した電極体を外装体に封入した渦巻型のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を外装体に封入した積層型のものとがある。
【０００４】
これらリチウムイオン二次電池のうち後者の電池の積層電極体の具体的な構成は、正極リードを有するシート状の正極と、負極リードを有するシート状の負極とを、負極と実質的に同形状の方形状のセパレータを介して必要な数だけ積層した構造となっている。また、各極板から延出した極板タブが複数枚積層し重ねるようにして正負極の集電端子にそれぞれ超音波溶接により接合される構造となっている（下記特許文献１、２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−６６１７０号公報
【特許文献２】特開２００８−９１２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、リチウムイオン二次電池においては、上述のように近年大容量化が進行しており、これにともない、正負極の極板の積層枚数が多くなる傾向にあり、また、電池がハイレートで充放電されることを考慮して、正負極の集電端子の厚みが増大する傾向にある。このため、厚肉の集電端子に極板タブを多数枚積層した状態で超音波溶接する必要が生じるが、集電端子と極板タブとの厚みの相違や、極板タブが同時に多数枚接合されることから、溶接部の溶着性が悪化してきている。このため、極板と集電端子との間の接続抵抗値にバラツキが生じており、特に、ハイレートでの充放電を行った際に、各極板に流れる電流値が不均一となる。即ち、極板と集電端子との間の接続抵抗値が小さい部位では大きな電流が流れ、一方、極板と集電端子との間の接続抵抗値が大きい部位では小さな電流が流れる。これにより、電池内で充放電状態の偏在が生じ、その結果、部分的に過放電や過充電となって、電池のサイクル寿命が低下するという問題があった。
【０００７】
そこで、例えば超音波溶接により印加するエネルギー量を増大させて接合強度を高めることで、上記のように極板の積層枚数が多くなったり集電端子の厚みが増大した場合にも溶接部の溶着性を良好とし、これにより極板と集電端子との間の接続抵抗値を均一とすることも考えられる。しかしながら、このように超音波溶接により印加するエネルギー量を増大させる方法には、特に最表層の極板タブが破断しやすくなるという難点が伴う。
【０００８】
また、極板タブが集電端子に接合される接合部（以下、「端子接合部」とも称す）と上記極板との間の位置（以下、「中位置」とも称す）で上記積層された複数枚の極板タブのみが接合され一体化することでも接続抵抗値の均一性を向上する事が出来るが、この方法でも極板タブの枚数が増加すると、極板タブのみの溶接部での溶接均一性が低下する。
【０００９】
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、極板と集電端子との間の接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑制することにより、ハイレートでの充放電を行った場合であっても電池のサイクル寿命が低下するのを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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極板タブが正負極の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、
少なくとも一つの極板タブに貫通部が形成され、複数の極板タブ同士が貫通部を介して接合されていることを特徴とする
【００１１】
上記構成によれば、極板の積層枚数が多くなったり集電端子の厚みが増大した場合でも、極板タブの接合部分においては、貫通部が形成され、複数の極板タブ同士が貫通部を介して接合されるため、そのぶん接合される極板タブの枚数が少なくなる。したがって、十分に接合強度を確保して極板と集電端子との間の接続抵抗値を均一とすることができ、また、例えば超音波溶接により印加するエネルギー量を増大させたりすることも不要であるため、極板タブの破断といった事態を招くこともない。
【００１２】
上記極板タブが集電端子に接合される接合部（端子接合部）と上記極板との間の位置（中位置）に上記貫通部が形成され、該貫通部で上記積層された複数枚の極板タブのみが接合され一体化されていることが望ましい。
【００１３】
貫通部は、端子接合部に形成するようにしても、この端子接合部における接合強度を確保して極板と集電端子との間の接続抵抗値を均一とすることができるが、中位置においては１枚あたりの厚さ数μｍ〜数十μｍ程度の薄肉の極板タブのみが積層した状態にあるため、この中位置（なかでも特に望ましくは端子接合部と極板との間における中央の位置）に貫通部を形成して該貫通部を介して積層された複数枚の極板タブのみを接合し一体化するようにすると、より容易かつ確実に極板タブ同士を接合一体化することができて極板と集電端子との間の接続抵抗値を均一とすることができる。また、極板タブ同士が端子接合部だけでなく中位置においても接合されるため、そのぶんより確実に極板タブ同士を電気的に接続することができる。
【００１４】
上記接合が超音波溶接によりなされたものであることが望ましい。
上記接合は、例えば、接合対象部材を変形させるグサリ、カシメ等やネジ止め等のように、接合対象部材を機械的に接合する方法によって行うようにしても、上記本発明の効果は発揮され、また簡易な設備で接合作業を行うことができてそのぶん電池の製造を容易かつ安価に行うことができるという利点もあるが、溶接によるほうが抵抗を均一化できるため望ましい。
また、溶接方法としては、例えば抵抗溶接法やレーザー溶接法等も可能であるが、溶接強度等の点で超音波溶接が特に望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、極板の積層枚数が多くなったり集電端子の厚みが増大した場合でも、十分に接合強度を確保して極板と集電端子との間の接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑制することができ、これにより、ハイレートでの充放電を行った際にも電池のサイクル寿命が低下するのを抑制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】
【００１６】
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。
【００１７】
〔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に示すように、幅Ｌ１＝９５ｍｍ、高さＬ２＝１１５ｍｍ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における一短辺の一方端部（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。
【００１８】
〔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＝１２０ｍｍ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の一短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。
【００１９】
〔正負極タブの穿孔〕
図４（ａ）に示すように、上記正極板１の正極タブ１１における中位置に、幅方向に間隔を置いて２箇所にそれぞれ貫通部３１Ａ、３１Ａを穿設した。より具体的には、各貫通部３１Ａ、３１Ａは、幅５ｍｍ、高さ５ｍｍの正方形状であり、貫通部３１Ａの左辺が正極タブ１１における正極板１側端縁からいずれも数ｍｍ、該正極タブ１１における外側端縁（正極板１の一方長縁に連続する側端縁；図上では左側端縁）からそれぞれ０ｍｍ、１５ｍｍの位置に形成されている。このようにして貫通部３１Ａ、３１Ａを穿設した正極板１を、以下、「Ａタイプ正極板１Ａ」とも称す。
また、図４（ｂ）に示すように、別の正極板１の正極タブ１１における中位置に、上記Ａタイプ正極板１Ａの両貫通部３１Ａ、３１Ａを幅方向内側（図上では右側）へ５ｍｍだけずらすようにして、即ち、正極タブ１１における外側端縁（図上では左側端縁）から５ｍｍ、２０ｍｍの位置に、該貫通部３１Ａ、３１Ａと同寸法および同形状を有する貫通部３１Ｂ、３１Ｂをそれぞれ穿設した。このようにして貫通部３１Ｂ、３１Ｂを穿設した正極板１を、以下、「Ｂタイプ正極板１Ｂ」とも称す。
また、図４（ｃ）に示すように、さらに別の正極板１の正極タブ１１における中位置に、上記Ｂタイプ正極板１Ｂの両貫通部３１Ｂ、３１Ｂを幅方向内側（図上では右側）へ５ｍｍだけずらすようにして、即ち、正極タブ１１における外側端縁（図上では左側端縁）から１０ｍｍ、２５ｍｍの位置に、該貫通部３１Ｂ、３１Ｂと同寸法および同形状を有する貫通部３１Ｃ、３１Ｃをそれぞれ穿設した。このようにして貫通部３１Ｃ、３１Ｃを穿設した正極板１を、以下、「Ｃタイプ正極板１Ｃ」とも称す。
【００２０】
一方、図５（ａ）に示すように、上記負極板２における負極タブ１２の中位置において、上記Ａタイプ正極板１Ａの両貫通部３１Ａ、３１Ａと左右対称となる位置、即ち、負極タブ１２における外側端縁（負極板２の一方長縁に連続する側端縁；図上では右側端縁）からそれぞれ０ｍｍ、１５ｍｍの位置に、該貫通部３１Ａ、３１Ａと同寸法および同形状を有する貫通部３２Ａ、３２Ａをそれぞれ穿設した。このようにして貫通部３２Ａ、３２Ａを穿設した負極板２を、以下、「Ａタイプ負極板２Ａ」とも称す。
また、図５（ｂ）に示すように、別の負極板２の負極タブ１２における中位置に、上記Ａタイプ負極板２Ａの両貫通部３２Ａ、３２Ａを幅方向内側（図上では左側）へ５ｍｍだけずらすようにして、即ち、負極タブ１２における外側端縁（図上では右側端縁）から５ｍｍ、２０ｍｍの位置に、該貫通部３２Ａ、３２Ａと同寸法および同形状を有する貫通部３２Ｂ、３２Ｂをそれぞれ穿設した。このようにして貫通部３２Ｂ、３２Ｂを穿設した負極板２を、以下、「Ｂタイプ負極板２Ｂ」とも称す。
また、図５（ｃ）に示すように、さらに別の負極板２の負極タブ１２における中位置に、上記Ｂタイプ負極板２Ｂの両貫通部３２Ｂ、３２Ｂを幅方向内側（図上では左側）へ５ｍｍだけずらすようにして、即ち、負極タブ１２における外側端縁（図上では右側端縁）から１０ｍｍ、２５ｍｍの位置に、該貫通部３２Ｂ、３２Ｂと同寸法および同形状を有する貫通部３２Ｃ、３２Ｃをそれぞれ穿設した。このようにして貫通部３２Ｃ、３２Ｃを穿設した負極板２を、以下、「Ｃタイプ負極板２Ｃ」とも称す。
【００２１】
上記のように２箇所ずつ計１２箇所にそれぞれ形成された貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃのうち、Ａタイプ正極板１Ａ、Ｃタイプ正極板１Ｃ、Ａタイプ負極板２ＡならびにＣタイプ負極板２Ｃにおける正極タブ１１ないし負極タブ１２の一方側端縁に接する４箇所にそれぞれ形成された貫通部３１Ａ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｃは、当該側端縁から内側へ正方形状に陥入する切欠となっており、それ以外の、正極タブ１１ないし負極タブ１２の端縁に接することなく内側に位置する８箇所にそれぞれ形成された貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃは、正方形状の貫通孔となっている。
【００２２】
〔積層電極体の作製〕
上記正極板１を計８０枚（Ａタイプ正極板１Ａ×２７枚＋Ｂタイプ正極板１Ｂ×２７枚＋Ｃタイプ正極板１Ｃ×２６枚）、負極板２を計８１枚（Ａタイプ負極板２Ａ×２７枚＋Ｂタイプ負極板２Ｂ×２７枚＋Ｃタイプ負極板２Ｃ×２７枚）調製するとともに、図３（ｂ）に示すポリプロピレンよるなる方形状のセパレータ３ａ(幅Ｌ５＝１００ｍｍ、高さＬ６＝１２０ｍｍ、厚み３０μｍ）を１６２枚調製し、図６に示すように、正極板１と負極板２とをセパレータ３ａを介して交互に積層した。このとき、正極１の両面のセパレータ３ａは、図３（ｃ）に示すように周縁部を融着部４で熱溶着して袋状に形成し、正極１を袋状セパレータ３で内包する構造とした。その際、正負極板１、２のタイプがＡ→Ｂ→Ｃ→Ａ→・・・の順番となり、かつ両端面部に負極板２が位置するように、即ち、一方端面から他方端面まで１点ずつ順に並べると、セパレータ３ａ、Ａタイプ負極板２Ａ、セパレータ３ａ、Ａタイプ正極板１Ａ、セパレータ３ａ、Ｂタイプ負極板２Ｂ、セパレータ３ａ、Ｂタイプ正極板１Ｂ、セパレータ３ａ、Ｃタイプ負極板２Ｃ、セパレータ３ａ、Ｃタイプ正極板１Ｃ、セパレータ３ａ、Ａタイプ負極板２Ａ、セパレータ３ａ、Ａタイプ正極板１Ａ、セパレータ３ａ、・・・（中略）・・・Ｃタイプ負極板２Ｃ、セパレータ３ａとなるように積層した。ついで、この積層体の両端面を形状保持のための絶縁テープ２６（図７参照）で接続して、積層電極体１０を得た。
【００２３】
〔集電端子の溶接〕
図７ないし図９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（即ち端子接合部）１１Ｃ、１２Ｃ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、それぞれ下記表１に示す条件で、超音波溶接法にて接合した。
【００２４】
〔正負極タブの溶接〕
図７および図８に示すように、正極集電端子１５と正極板１を接続する８０枚の正極タブ１１の中位置１１Ｍにおける貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ形成位置で、正極タブ１１のみ５３枚または５４枚を下記表１に示す条件で超音波溶接した。このとき、各貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの位置ではこの貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが形成された正極タブ１１が溶接されない、即ち、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの形成箇所をとばすようにして（貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを介して）正極タブ１１同士が溶接されるようになっている。このとき、形成位置が３通りに異なる貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃが、上下に重なる正極タブ１１に比して１つずつ横に（幅方向に）ずらしていくようにして配置されているので、各貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの位置では、積層された正極タブ１１の３枚毎に、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃのうちの１つが介在することとなり、したがって、各貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃの位置で溶接される正極タブ１１の枚数は、積層された全正極タブ１１の枚数の２／３となる。本実施形態の場合、全８０枚の正極板１のうち、Ａタイプ正極板１ＡおよびＢタイプ正極板１Ｂが各２７枚、Ｃタイプ正極板１Ｃが２６枚となっているので、Ａタイプ正極板１Ａの貫通部３１Ａ、３１ＡないしＢタイプ正極板１Ｂの貫通部３１Ｂ、３１Ｂの位置では、当該２７枚のＡタイプ正極板１ＡないしＢタイプ正極板１Ｂの正極タブ１１を除く５３枚の正極タブ１１が溶接され、Ｃタイプ正極板１Ｃの貫通部３１Ｃ、３１Ｃの位置では、当該２６枚のＣタイプ正極板１Ｃの正極タブ１１を除く５４枚の正極タブ１１が溶接されることとなる。
【００２５】
また、図７および図９に示すように、負極集電端子１６と負極板２を接続する８１枚の負極タブ１２の中位置１２Ｍにおける貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ形成箇所で、負極タブ１２のみ５４枚を下記表１に示す条件で超音波溶接した。このとき、全８１枚の負極板２のうち、Ａタイプ負極板２Ａ、Ｂタイプ負極板２ＢおよびＣタイプ負極板２Ｃは均等に２７枚ずつとなっているので、各貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの位置では、いずれも５４枚の負極タブ１２が溶接されることとなる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
上記超音波溶接は、図１２に示すように、溶接治具である超音波溶接機のチップ３３を正極タブ１１および負極タブ１２のそれぞれに押し当てて行うが、このとき、チップ３３は６本が横方向に一直線に並ぶように構成され、接合対象部材である正極タブ１１ないし負極タブ１２を挟んで反対側からも同じく６本で構成されたチップ３３が押し当てられるように構成されており（反対側のチップ３３は図示省略）、これにより、図８ないし図９に示すように、正極タブ１１ないし負極タブ１２の延出方向と垂直な方向（幅方向）に沿って一直線に並ぶ６箇所の略円形（直径５ｍｍ）の溶接点３１Ｗ、３２Ｗで、正極タブ１１ないし負極タブ１２の端子接合部１１Ｃ、１２Ｃおよび中位置１１Ｍ、１２Ｍのそれぞれが溶接される。
【００２８】
ここで、上記６箇所の溶接点３１Ｗ、３２Ｗに対応する位置には、それぞれ貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ（ないし貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）が形成されているので、各溶接点３１Ｗ、３２Ｗの位置ではこの貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ（ないし貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）が形成された正極タブ１１（ないし負極タブ１２）が溶接されない、即ち、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ（ないし貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）形成箇所をとばすようにして正極タブ１１（ないし負極タブ１２）が溶接されるようになっている。このとき、形成位置が３通りに異なる貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ（ないし貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）が、上下に重なる正極タブ１１（ないし負極タブ１２）に比して１つずつ横に（幅方向に）ずらしていくようにして配置されているので、各溶接点３１Ｗ、３２Ｗの位置では、積層された正極タブ１１（ないし負極タブ１２）の３枚毎に、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ（ないし貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）のうちの１つが介在することとなり、したがって、各溶接点３１Ｗ、３２Ｗで溶接される正極タブ１１（ないし負極タブ１２）の枚数は、積層された全正極タブ１１（ないし全負極タブ１２）の枚数の２／３となる。本実施形態の場合、全８０枚の正極板１のうち、Ａタイプ正極板１ＡおよびＢタイプ正極板１Ｂが各２７枚、Ｃタイプ正極板１Ｃが２６枚となっているので、Ａタイプ正極板１Ａの貫通部３１Ａ、３１ＡないしＢタイプ正極板１Ｂの貫通部３１Ｂ、３１Ｂの位置では、当該２７枚のＡタイプ正極板１ＡないしＢタイプ正極板１Ｂの正極タブ１１を除く５３枚の正極タブ１１が溶接され、Ｃタイプ正極板１Ｃの貫通部３１Ｃ、３１Ｃの位置では、当該２６枚のＣタイプ正極板１Ｃの正極タブ１１を除く５４枚の正極タブ１１が溶接されることとなる。また、全８１枚の負極板２のうち、Ａタイプ負極板２Ａ、Ｂタイプ負極板２ＢおよびＣタイプ負極板２Ｃは均等に２７枚ずつとなっているので、各貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの位置では、いずれも５４枚の負極タブ１２が溶接されることとなる。
【００２９】
積層された正極タブ１１（ないし負極タブ１２）は、図１１（ａ）に示すように、上下から超音波溶接機のチップ３４を押し当てるようにして溶接され、これにより、図１１（ｂ）に示すように、溶接点３１Ｗで正極タブ１１（ないし負極タブ１２）が接合され一体化される。このとき、前述の通り、溶接点３１Ｗで溶接される正極タブ１１（ないし負極タブ１２）の枚数は積層された全正極タブ１１（ないし全負極タブ１２）の枚数の２／３となっているので、接合不良を生じることもなく確実に接合一体化される。
なお、図１０および図１１には、正極タブ１１を溶接する状況が示され、図１０ではＡタイプ正極板１Ａの正極タブ１１の側から視た状況が示されている。図１０および図１１においては、明確化のため、Ａタイプ正極板１Ａ、Ｂタイプ正極板１ＢおよびＣタイプ正極板１Ｃのそれぞれの正極タブ１１（以下、それぞれＡタイプ正極タブ１１Ａ、Ｂタイプ正極タブ１１ＢおよびＣタイプ正極タブ１１Ｃとも称す）の各２枚ずつ、計６枚のみが示されている。また、溶接治具として前記した片側６本のチップ３３を備える超音波溶接機を用いて６箇所の溶接点３１Ｗで一斉に溶接するのにかえて、ここでは、片側１本の１対のチップ３４を備える超音波溶接機を用いて６箇所の溶接点３１Ｗを一方端から１箇所ずつ溶接していくようにしている。
【００３０】
上記正極タブ１１の溶接点３１Ｗの状況を図１３に模式的に断面で示す。同図においては、明確化のため、積層電極体１０の積層方向中央に位置するＡタイプ正極タブ１１Ａ、Ｂタイプ正極タブ１１ＢおよびＣタイプ正極タブ１１Ｃの３枚の正極タブ１１のみが示されている。同図においては、Ｂタイプ正極タブ１１Ｂの貫通部３１Ｂに、Ａタイプ正極タブ１１ＡおよびＣタイプ正極タブ１１Ｃが両側から入り込み、該貫通部３１Ｂ内で互いに重なり合って接合一体化されている。即ち、貫通部３１Ｂによって形成されていたＢタイプ正極タブ１１Ｂの厚みぶんの空隙を詰めるようにして、Ａタイプ正極タブ１１ＡおよびＣタイプ正極タブ１１Ｃが互いに密に重なり合って接合一体化されている。
【００３１】
このようにして、正極タブ１１の溶接点３１Ｗでは、積層された正極タブ１１がそれぞれ各貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ内に入り込み、当該貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃを挟んで上下に位置する正極タブ１１同士が重なり合って接合一体化され、全体として積層方向中央にむかって上下から寄り合うようにして接合一体化される。即ち、溶接点３１Ｗにおいては、各貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃによって形成されていた正極タブ１１の厚みぶんの空隙を詰めるようにして、５３枚または５４枚の正極タブ１１が密に重なり合って接合一体化される。
【００３２】
〔外装体への封入〕
図１４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がある辺を熱融着するとともに、残りの３辺の内、２辺を熱融着した。
【００３３】
〔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。
【実施例１】
【００３４】
（実施例)
実施例の積層式電池としては、上記発明を実施するための最良の形態で説明した電池と同様に作製したものを用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａと称する。
【００３５】
（比較例）
上記正極タブ１１および負極タブ１２に貫通部を穿設せずに中位置で溶接するようにした以外は、上記実施例と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Ｚと称する。
【００３６】
〔本発明電池と比較電池との比較〕
上記本発明電池Ａおよび比較電池Ｚにおける正極タブ１１および負極タブ１２の中位置を比較したところ、本発明電池Ａ１では確実に溶接され良好な接合状態となっていたのに対し、比較電池Ｚでは接合不良を生じているのが確認された。
【００３７】
〔本発明電池の利点〕
上記本発明電池Ａおよび比較電池Ｚにおいては、正極タブ１１が８０枚、負極タブ１２が８１枚と積層枚数が多くなっているが、本発明電池Ａにおける正極タブ１１および負極タブ１２の中位置１１Ｍ、１２Ｍにおける接合部分すなわち溶接点３１Ｗ、３２Ｗにおいては、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが形成されているため、そのぶん接合される枚数が、正極タブ１１が５３枚または５４枚、負極タブ１２が５４枚と、全積層枚数の２／３にまで低減されており、これにより、確実に溶接がなされて十分に溶着性が確保されている。したがって、正負極板１、２と正負極集電端子１５、１６との間の接続抵抗値にバラツキが生じることもなく、また、例えば超音波溶接により印加するエネルギー量を増大させたりすることも不要であるため、正極タブ１１ないし負極タブ１２の破断といった事態を招くこともない。
【００３８】
これに対し、比較電池Ｚにおいては、接合される正極タブ１１ないし負極タブ１２の枚数が８０枚ないし８１枚と多くなっているので、確実に溶接することが困難で溶着性が不十分となっており、したがって接続抵抗値にバラツキが生じることとなり、また確実に溶接すべく超音波溶接により印加するエネルギー量を増大させたりすると、正極タブ１１ないし負極タブ１２が破断しやすくなる。
【００３９】
（その他の事項）
（１）上記実施例では、位置が３通りに異なる貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ（ないし貫通部３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ）がそれぞれ形成されたＡタイプ正極板１Ａ、Ｂタイプ正極板１ＢおよびＣタイプ正極板（ないしＡタイプ負極板２Ａ、Ｂタイプ負極板およびＣタイプ負極板２Ｃ）がこの順に積層された構成となっているが、これ以外にも、貫通部の位置を例えば２通りや４通りに異なるように形成するようにしてもよい。図１５は貫通部の位置を４通りに異なるように形成した例を示す模式図である。同図に示す４枚のうちの１枚である正極板１Ｄにおいては、正極タブ１１の中位置であって、該正極タブ１１における外側端縁（図上では左側端縁）から０ｍｍの位置に、前記実施例における貫通部３１Ａと同寸法および同形状を有する貫通部３１Ｄが穿設されており、これ以外の３枚である正極板１Ｅ、１Ｆ、１Ｇにおいては、上記正極板１Ｄの貫通部３１Ｄの位置から、正極タブ１１における内側端縁（図上では右側端縁）まで、等間隔にずらしていくようにして貫通部３１Ｅ、３１Ｆ、３１Ｇがそれぞれ形成されている。これら４枚の正極板１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ、１Ｇはこの順に積層され、各貫通部３１Ｄ、３１Ｅ、３１Ｆ、３１Ｇの位置にそれぞれ対応する４箇所の溶接点で正極タブ１１が溶接される。この構成によれば、各溶接点で溶接される正極タブ１１の枚数は、積層された全正極タブ１１の枚数の３／４となる。
【００４０】
（２）上記実施例では、正極タブ１１ないし負極タブ１２の中位置１１Ｍ、１２Ｍに貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃが形成され、該貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの位置で５３枚ないし５４枚の正極タブ１１ないし負極タブ１２が接合され一体化される構成となっているが、貫通部は、正極タブ１１ないし負極タブ１２の端子接合部１１Ｃ、１２Ｃに形成するようにしてもよく、この場合、端子接合部１１Ｃ、１２Ｃにおける接合強度を確保して正極板１ないし負極板２と正極集電端子１５ないし負極集電端子１６との間の接続抵抗値を均一とすることができ、また、中位置１１Ｍ、１２Ｍでの接合を不要とすることもできる。
ただし、中位置１１Ｍ、１２Ｍにおいては１枚あたりの厚さ１０μｍないし１５μｍの薄肉の正極タブ１１ないし負極タブ１２のみが積層した状態にあるため、上記実施例のようにこの中位置１１Ｍ、１２Ｍに貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃを形成して該貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃで積層された複数枚の正極タブ１１ないし負極タブ１２のみを接合し一体化するようにすると、より容易かつ確実に正極タブ１１ないし負極タブ１２同士を接合一体化することができて正負極板１、２と正負極集電端子１５、１６との間の接続抵抗値を均一とすることができる。また、正極タブ１１ないし負極タブ１２同士が端子接合部１１Ｃ、１２Ｃだけでなく中位置１１Ｍ、１２Ｍにおいても接合されるため、そのぶんより確実に正極タブ１１ないし負極タブ１２同士を電気的に接続することができる。
なお、正極タブ１１ないし負極タブ１２の中位置１１Ｍ、１２Ｍおよび端子接合部１１Ｃ、１２Ｃのいずれにも貫通部を形成するようにして、これら両部位における接合がより確実になされる構成としてもよい。
【００４１】
（３）上記実施例では、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの位置における正極タブ１１および負極タブ１２の接合を超音波溶接により行うようにしているが、接合方法としては、例えば、接合対象部材を変形させるグサリ、カシメ等やネジ止め等のように、接合対象部材を機械的に接合する方法によって行うようにしても、上記貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃにより接合状態をより良好とすることができ、また簡易な設備で接合作業を行うことができてそのぶん電池の製造を容易かつ安価に行うことができるという利点もある。ただし、溶接によるほうが抵抗を均一化できるため望ましい。
また、溶接方法としては、例えば抵抗溶接法やレーザー溶接法等も可能であるが、溶接強度等の点で超音波溶接が特に望ましい。
【００４２】
（４）上記実施例では、貫通部３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃの位置で溶接される正極タブ１１ないし負極タブ１２の枚数が５３枚ないし５４枚となっているが、溶接される正極タブないし負極タブの枚数としては、上記実施例と同一条件であれば、６０枚以下であることが望ましい。正極タブないし負極タブの溶接枚数が６０枚以下であれば、確実に溶接がなされて十分に接合強度が確保される。
換言すれば、正極タブないし負極タブの全積層枚数が６０枚を超えて（例えば上記実施例のように８０枚程度以上に）多数となるほど、確実に溶接することが難しく接合強度の確保も困難となるので、正極タブないし負極タブの全積層枚数が６０枚を超えていて、かつ貫通部の形成により正極タブないし負極タブの溶接枚数を６０枚以下まで低減できれば、本発明の構成が特に有用となる。
【００４３】
（５）上記実施例では正極タブ１１ないし負極タブ１２の中位置１１Ｍ、１２Ｍにおいて６箇所の溶接点３１Ｗ、３２Ｗで溶接されているが、貫通部の位置は前述の通り２通りとしてもよいため、溶接点は２箇所以上とすれば、本発明の目的は達成できる。但し、溶着強度を確保するには、４箇所ないし６箇所のように多数の溶接点とするのが好ましい。
【００４４】
（６）上記実施例では正極タブ１１ないし負極タブ１２の中位置１１Ｍ、１２Ｍにおいて幅方向に１列に配列された６箇所の溶接点３１Ｗ、３２Ｗで溶接されているが、例えば図１６に示すように、２列以上の溶接点４１Ｗで溶接される構成としても良い。
【００４５】
（７）上記実施例では、正極集電端子１５をアルミニウム板、負極集電端子１６を銅板でそれぞれ構成しているが、これらをニッケル板で構成しても良い。このように両集電端子に同一素材のものを用いれば、電池の生産コストが低減できる。但し、このような構成とした場合には異種金属同士（なぜなら、正極タブ１１はアルミニウム、負極タブ１２は銅から構成されている）の溶接となるため、溶接部の溶着性が悪くなり、正負極板と正負極集電端子との間の接続抵抗値にバラツキを生じるという問題が一層顕在化する。そこで、上記本発明のような構成とすれば、このような問題を抑制できるので、特に有用である。
【００４６】
（８）正負極板と正負極集電端子との間の接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑制するためには、例えば図１７ないし図１９に示すように、積層される複数枚の正極タブないし負極タブを幅方向に並べて配置するようにしてもよい。この例では、図１７に示す幅狭の正極タブ１１Ｌを一短辺の一方端部（図上では左端部）に形成した正極板（以下、第１正極板とも称す）１Ｌと、図１８に示す幅狭の正極タブ１１Ｒを一短辺の一方端（図上では左端）から上記第１正極板１Ｌの正極タブ１１Ｌの幅だけずらした位置に形成した正極板（以下、第２正極板とも称す）１Ｒとを作製する。尚、この際、第１正極板１Ｌと第２正極板１Ｒとを積層枚数の半分ずつ作製する（上記実施例の如く正極板１が８０枚なら４０枚ずつ）。またこのとき、上記実施例の場合と同様にして、各正極タブ１１Ｌ、１１Ｒに、１枚毎に幅方向にずらすようにして位置を３通りに変えた貫通部３１Ｌ、３１Ｒをそれぞれ穿設しておくようにする。そして、図１９に示すように、第１正極板１Ｌの正極タブ１１Ｌと第２正極板１Ｒの正極タブ１１Ｒとが重ならない状態で、各正極タブ１１Ｌ、１１Ｒを端子接続部１１Ｃおよび中位置１１Ｍでそれぞれ溶着する。この構成によれば、溶接枚数がさらに半減されるので、正極板１と正極端子１５との間の接続抵抗値にバラツキが生じるのをさらに効果的に抑制することができる。また、負極板２についても、同様の構成とすれば、同様の効果を発揮できる。但し、上記実施例に示したものと比べると、第１正極板１Ｌの正極タブ１１Ｌおよび第２正極板１Ｒの正極タブ１１Ｒのそれぞれの幅が狭くなるので、若干抵抗が上昇する。したがって、上記実施例に示した構造とする方が望ましい。
【００４７】
（９）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。
【００４８】
（１０）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】
【００４９】
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】
【００５０】
【図１】本発明の積層式電池に用いる正極板の平面図である。
【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４】本発明の積層式電池に用いる正極板の正極タブに貫通部を穿設した状況を示す平面図である。
【図５】本発明の積層式電池に用いる負極板の負極タブに貫通部を穿設した状況を示す平面図である。
【図６】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７】本発明の積層式電池に用いる積層電極体の側面図である。
【図８】正極タブ同士（中位置）、ならびに、正極タブと正極集電端子と（端子接合部）を溶着した状態を示す平面図である。
【図９】負極タブ同士（中位置）、ならびに、負極タブと負極集電端子と（端子接合部）を溶着した状態を示す平面図である。
【図１０】中位置における正極タブ同士の接合部分の状況を示す部分平面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ａ線部における（ａ）溶接前および（ｂ）溶接中の状況を示す断面図である。
【図１２】極板タブの溶接状況を示す分解斜視図である。
【図１３】正極タブの溶接点の状況を模式的に示す断面図である。
【図１４】本発明の積層式電池の斜視図である。
【図１５】本発明の積層式電池に用いる正極板の正極タブに変形例に係る貫通部を穿設した状況を示す平面図である。
【図１６】中位置における正極タブ同士の接合部分の変形例を示す部分平面図である。
【図１７】本発明の積層式電池に用いる正極板の変形例を示す平面図である。
【図１８】本発明の積層式電池に用いる正極板の変形例を示す平面図である。
【図１９】本発明の積層式電池に用いる積層電極体の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１：正極タブ（極板タブ）
３１Ａ：貫通部
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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