(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数組の正極板と負極板とをセパレータを介して積層してなる電池用積層電極の各極板の芯板にリード接続部を延出形成し、一部に絶縁フィルムが被覆された正極側リードおよび負極側リードを対応する極の前記リード接続部に接続する方法であって、同一極側に複数の芯板が存在する場合の各芯板のリード接続部を必要に応じてその途中部分を電池用積層電極の端面に沿って折り曲げ、各リード接続部の水平先端部を重ね合わせて接続することを特徴とする電池用積層電極の接続方法。
【請求項２】
各リード接続部の水平端部を重ね合わせ、この重ね合わせ部にリードを同時に接続する請求項１記載の電池用積層電極の接続方法。
【請求項３】
超音波溶接により接続する請求項１又は２記載の電池用積層電極の接続方法。
【請求項４】
リード接続部の水平先端部が２〜４ｍｍ長である請求項１〜３のいずれかに記載の電池用積層電極の接続方法。
【請求項５】
芯板がラス金属プレートである請求項２〜４のいずれかに記載の電池用積層電極の接続方法。
【請求項６】
各リード接続部の水平先端部の重ね合わせ位置が、電池用積層電極の頂部又は底部の高さ位置にほぼ一致するように偏位している請求項１〜５のいずれかに記載の電池用積層電極の接続方法。
【請求項７】
請求項６記載の方法で接続された電池用積層電極が、平板状のラミネートシートと前記電池用積層電極を収容する電極収容凹部を有するラミネートシートとからなる外装ケース内に収容され、これら一対のラミネートの周囲がシールされ、かつこのシール部に前記絶縁フィルムが接合されることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は袋状ラミネートシートを外装ケースとし、積層電極が内装されるリチウムポリマー二次電池等に適用される積層電極の接続方法と、この接続方法によって接続された積層電極を内部に備えた電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図８は従来のこの種積層電極の接続方法を示している。図８に示すリチウムポリマー二次電池用の積層電極１４は、４組の正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して積層してなり、正極板１はアルミニウム芯板１ａの片面にコバルト酸リチウムを含む正極合剤１ｂを塗布乾燥してなり、負極板２、２は銅芯板２ａの両面に球状黒鉛を含む負極合剤２ｂ、２ｂを塗布乾燥してなり、セパレータ３はポリマー電解質シートからなる。そして、これら正極板１、セパレータ３、負極板２を図８に示すように重ね合わせ熱接合により一体化して積層電極１４を構成している。アルミニウム芯板１ａおよび銅芯板２ａはラス金属プレート、すなわち金属プレートに切目を入れたものをエキスパンドすることにより多数の網目空間が形成される金属プレートにより構成されている。
【０００３】
正極板１の各アルミニウム芯板１ａのそれぞれには、積層電極１４の幅方向の一方に偏位した位置に正極側のリード接続部１ｃが延出形成され、他方に偏位した位置に、負極板２の銅芯板２ａのそれぞれから負極側のリード接続部（図示省略）が延出形成されている。
【０００４】
前記複数の正極側のリード接続部１ｃは、その上下高さ中央部に位置するものはほぼ水平に延び、上側に位置するものは、その途中部分１ｄが斜下方に曲げられ、下側に位置するものは、その途中部分１ｄが斜上方に曲げられ、これらリード接続部１ｃの水平先端部１ｅが積層電極１４の上下高さ中央部において重なり合うように配置される。
【０００５】
そして、これらリード接続部１ｃの水平先端部１ｅが重ね合わされた部分に、アルミニウム板からなる正極側リード８を重ね合わせ、抵抗溶接Ｒによりすべてのリード接続部１ｃと正極側リード８とを一挙に接続している。
【０００６】
図８には表示していないが、複数の銅芯板２ａのそれぞれに延出形成された負極側のリード接続部も、上記と同様に、水平先端部が重ね合わされて、その重ね合わせ部に、抵抗溶接により、負極側リードが接続されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来例のように、リード接続部を単に斜下方あるいは斜上方に曲げて水平先端部を重ね合わせるように配置した場合には、積層電極の端面側方に無駄な空間が生じる。
【０００８】
上記従来例における抵抗溶接を用いたリード接続方法によると、前記水平先端部１ｅの長さＬが５ｍｍ以上ないと作業性が悪く、このため前記長さＬを５ｍｍ以上としていた。このため電池の全長を短縮し、電池のコンパクト化を図る上で支障となっていた。
【０００９】
又抵抗溶接によりリードをリード接続部に接続する際に、リード接続部に破損が生じ易く、特に芯板がラス金属プレートからなる場合にそのリード接続部における網目構成部が切断し易いという問題があった。
【００１０】
さらに、前記積層電極１４は図８に示すように、上下１対の平板状ラミネートシート１５、１６からなる外装ケース１７内に収容され、その周囲Ｐをシールされて電池を構成しているが、シール部とその内部に収容される積層電極１４との間に三角形状の空間Ｑが形成され、この空間Ｑが無駄な空間となって、電池の縦横寸法が大きくなって、電池のコンパクト化を困難にするという問題があった。
【００１１】
なお、図８に示すように、リード接続部１ｃの水平先端部１ｅを積層電極１４の上下高さ中央部において重なり合うようにして、この重ね合わせ部にリード８を接続しているのは、１対の平板状ラミネートシート１５、１６を溶着して外装ケース１７を構成する場合に適しているからである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用積層電極の接続方法は、上記問題点を解消するため、複数組の正極板と負極板とをセパレータを介して積層してなる電池用積層電極の各極板の芯板にリード接続部を延出形成し、一部に絶縁フィルムが被覆された正極側リードおよび負極側リードを対応する極の前記リード接続部に接続する方法であって、同一極側に複数の芯板が存在する場合の各芯板のリード接続部を必要に応じてその途中部分を電池用積層電極の端面に沿って折り曲げ、各リード接続部の水平先端部を重ね合わせて接続することを特徴とする。
【００１３】
本発明は上記構成を有することにより、リード接続部の途中部分が積層電極の端面に沿って折り曲げられるため、積層電極の側方に無駄な空間が生ずることを極力避けることができ、電池のコンパクト化を図ることができる。
【００１４】
上記発明において、リードを前記重ね合わせ部に同時に接続すれば接続作業の合理化を図ることができる。又上記発明において超音波溶接による接続方法を採用すれば、芯板のリード接続部の水平先端部の長さを２〜４ｍｍ、好ましくは３ｍｍ以下にしても、作業性よくリードを前記水平先端部に接続することができる結果、電池の全長を短縮し、電池のコンパクト化を図ることができる。又超音波溶接による接続方法によれば、従来例のようにリード接続部に破損が生ずるのを防止でき、特に芯板がラス金属プレートからなる場合においても、リード接続部における網目構成部が切断するのを防止できる。
【００１５】
本発明の電池は上記問題点を解消するため、上記発明の方法を用いて、各リード接続部の水平先端部の重ね合わせ位置が、電池用積層電極の頂部又は底部の高さ位置にほぼ一致するように偏位するようにして接続された電池用積層電極を、平板状のラミネートシートと前記電池用積層電極を収容する電極収容凹部を有するラミネートシートからなる外装ケース内に収容し、これら一対のラミネートシートの周囲をシールし、かつこのシール部に前記絶縁フィルムを接合することによって、電池を構成することを特徴とする。
【００１６】
上記発明によれば、電極収容凹部と積層電極との間に無駄な空間が存在しない、縦横寸法を小さくしてコンパクト化が図れる電池を提供することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明をリチウムポリマー二次電池に適用した実施形態を、図１〜図７を参照しつつ説明する。
【００１８】
２組の正極板１と負極板２とをセパレータ３を介して積層してなる積層電極４は、図１、図４、図５に示すように構成される。詳しくは、正極板１はアルミニウム芯板１ａの片面にコバルト酸リチウムを含む正極合剤１ｂを塗布乾燥してなり、負極板２は銅芯板２ａの両面に球状黒鉛を含む負極合剤２ｂを塗布乾燥してなり、セパレータ３はポリマー電解質シートからなる。そして図１に示すように、負極板２の上側の負極合剤２ｂをセパレータ３を介してその上方の正極板１の正極合剤１ｂに対向させると共に、負極板２の下側の負極合剤２ｂをセパレータ３を介してその下方の正極板１の正極合剤１ｂに対向させた状態で、これらを積層状態にして熱接合により一体化して、積層電極４を構成している。上記アルミニウム芯板１ａ及び銅芯板２ａはラス金属プレート、すなわち金属プレートに切目を入れたものをエキスパンドすることにより網目空間が形成される金属プレートにより構成されている。
【００１９】
前記２枚のアルミニウム芯板１ａのそれぞれには、図３に示すように、左右方向（図３の上下方向）の一方に偏位した位置に正極側のリード接続部１ｃが延出形成されている。この２枚のリード接続部１ｃの内、図１の下側のリード接続部１ｃはほぼ水平に延び、上側のリード接続部１ｃはその途中部分１ｄが積層電極４の端面に沿うように直角に近い角度で下方に折り曲げられ、両リード接続部１ｃの水平先端部１ｅが積層電極４の底部の高さ位置にほぼ一致するように重ね合わされている。このリード接続部１ｃの水平先端部１ｅが重ね合わされた部分に、アルミニウム板からなる正極側リード８を重ね合わせ、超音波溶接Ｓにより、両リード接続部１ｃと正極側リード８とを一挙に接続している。前記水平先端部１ｅの長さＬは３ｍｍとして、従来例の抵抗溶接による場合の長さに較べ短かくしているが、超音波溶接Ｓによる接続作業は支障なく行うことができる。前記水平先端部１ｅの長さＬは２〜４ｍｍの範囲とすることができる。
【００２０】
前記銅芯板２ａには、図３に示すように、左右方向（図３の上下方向）の他方に偏位した位置に負極側のリード接続部２ｃが延出形成されている。このリード接続部２ｃは、その途中部分２ｄが積層電極４の端面に沿うように直角に近い角度で下方に折り曲げられ、リード接続部２ｃの水平先端部２ｅが積層電極４の底部の高さ位置にほぼ一致するように構成される。この水平先端部２ｅに、銅板からなる負極側リード９を重ね合わせ、超音波溶接Ｓにより、リード接続部２ｃと負極側リード９とを接続している。前記水平先端部２ｅの長さＬも、正極側の場合と同様に３ｍｍとしているが、超音波溶接Ｓを支障なく行うことができる。この水平先端部２ｅの長さＬは、正極側の場合と同様に２〜４ｍｍの範囲とすることができる。
【００２１】
前記アルミニウム芯板１ａおよび銅芯板２ａは、共に厚さ約５０μｍの薄いラス金属プレートで構成されているが、そのリード接続部１ｃ、２ｃは超音波溶接Ｓによるリード接続時に、ほとんど損傷されることがなかった。なお、重ね合わせ部の接続には超音波溶接Ｓが上記理由から最も好ましいが、ラス金属プレートを用いない場合にはレーザー溶接でも可能である。
【００２２】
本実施形態は、２組の正極板１と負極板２とをセパレータ３を介してなる積層電極４におけるリード接続方法に関するものであるが、例えば図８に示すような、より多数組の正極板１、負極板２、セパレータ３を積層してなる積層電極４における接続方法に本発明を適用することができることは勿論である。この場合は、正極側、負極側のいずれにおいても、各芯板１ａ、２ａのリード接続部１ｃ、２ｃを必要に応じてその途中部分１ｄ、２ｄを積層電極４の端面に沿って直角に近い角度で折り曲げ、各リード接続部１ｃ、２ｃの水平先端部１ｅ、２ｅを、積層電極４の頂部又は底部の高さ位置にほぼ一致する位置において重ね合わせ、この重ね合わせ部にリード８、９を超音波溶接Ｓにより接続すると、好適である。
【００２３】
外装ケース７は、後述のように積層電極４の挿入や電解液の注入等の工程を途中に挟むが結果的には、図６、図７に示す１枚のラミネートシート１０を中央折曲げ線Ｔで折返し、中央折曲げ線Ｔの左右に位置する第１ラミネートシート部５と第２ラミネートシート部６とを重ね合わせ、図３に示すように、その周辺部３箇所Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 を熱接合によりシールしてなる。第１ラミネートシート部５は平板状に形成され、第２ラミネートシート部６は前記積層電極４を収容する電極収容凹部１１を有している。この電極収容凹部１１は積層電極４の外形より若干大のほぼ矩形状で、積層電極４の厚みとほぼ同一の深さを有するように形成されている。
【００２４】
ラミネートシート１０は、アルミニウムシートの一面にＰＥＴフィルムを、他面にポリエチレンフィルムをそれぞれ接合してなるものである。そして１枚の矩形状の平板ラミネートシートに、２段階の深絞り加工を施すことにより、前記電極収容凹部８を成形して、前記ラミネートシート１０を得ている。
【００２５】
なお、図２、図３、図５において、１２はリード８、９と第１、第２ラミネートシート部５、６のアルミニウムシート端面との間の絶縁を図るために、リード８、９の一部に被覆されたポリエチレン製の絶縁フィルムである。
【００２６】
前記外装ケース７内には、６フッ化リン酸リチウムを炭酸エチレンと炭酸エチルメチルの等体積混合物に溶解してなる電解液が注入されている。
【００２７】
次に本実施形態の電池の組付け方法について説明する。
【００２８】
上述のように正極側リード８及び負極側リード９が溶接され、両リード８、９に絶縁フィルム１２が熱溶着によって取付けられた積層電極４は、ラミネートシート１０の第２のラミネートシート部６に形成された電極収容凹部１１に収容される。その際電極収容凹部１１と積層電極４との間には従来例におけるような無駄な空間Ｑがほとんど生じないようにすることができる。次いでラミネートシート１０の第１のラミネートシート部６が中央折曲げ線Ｔで折返され、第２のラミネートシート部５に重ね合わされる。次いで両ラミネートシート部５、６の両側辺部Ｐ1 、Ｐ3 が熱接合によりシールされる。その後、電解液を注入し、次いで両ラミネートシート部５、６の端辺部Ｐ2 が熱接合によりシールされる。その際リード８、９の一部を被覆する絶縁フィルム１２も同時に外装ケース７に熱接合され、１対のリード８、９のみが外装ケース７より突出する。
【００２９】
本発明の電池用積層電極の接続方法は、図８に示すようにリード接続部の水平先端部が積層電極の上下高さ中央部において重なり合うものに適用することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
本発明によれば、芯板のリード接続部により形成される無駄な空間を縮小でき、さらに重ね合わせ部における水平先端部を短かくしてもリードの接続を作業性よく行うことができる結果、電池のコンパクト化を図ることができ、又前記水平先端部のリード接続時における破損を防ぐことができる電池用積層電極のリード接続方法を提供することができる。
【００３１】
又本発明によれば、前記無駄な空間を縮小でき、かつ前記水平先端部を短かくすることができるのみならず、積層電極を無駄な空間を有さずに収容できる結果、従来例に比較して大幅なコンパクト化を図ることができる電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の積層電極とリードとの接続方法を示す縦断面図。
【図２】本発明の一実施形態の電池を示す正面図。
【図３】その底面部。
【図４】その中央横断面図。
【図５】その要部の拡大縦断面図。
【図６】ラミネートシートの平面図。
【図７】その縦断面図。
【図８】従来例の積層電極とリードとの接続方法を示す縦断面図。
【符号の説明】
１        正極板
１ａ      芯板
１ｃ      リード接続部
１ｄ      途中部分
１ｅ      水平先端部
２        負極板
２ａ      芯板
２ｃ      リード接続部
２ｄ      途中部分
２ｅ      水平先端部
３        セパレータ
４        積層電極
５、６    ラミネートシート
７        外装ケース
８        正極側リード
９        負極側リード
１１      電極収容凹部
Ｓ        超音波溶接
【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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