(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極集電体箔(12)の各表面に正極活物質(13)が塗布され、複数の負極集電体箔(15)の各表面に負極活物質(16)が塗布され、前記複数の正極集電体箔(12)と前記複数の負極集電体箔(15)とが前記正極活物質(13)と前記負極活物質(16)との間にそれぞれポリマー電解質層(17)を介して積層され、前記負極集電体箔(15)の一方の端部(15b)から突出する前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)にシート状の正極端子(23)の一端が接続され、前記正極集電体箔(12)の他方の端部(12a)から突出する前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(15a)にシート状の負極端子(21)の一端が接続され、前記正極端子(23)の他端及び前記負極端子(21)の他端を表出するように前記正極集電体箔(12)と前記負極集電体箔(15)との積層体がパッケージ(26)により密閉されたリチウムイオンポリマー二次電池において、
前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)及び前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(15a)がそれぞれ積層され、
前記正極端子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)の積層された全ての一方の端部(12b)の間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)をあけて複数個所超音波溶接することにより前記正極端子(23)の一端が前記複数の正極集電体箔(12)の全ての一方の端部(12b)に接続され、
前記負極端子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)の積層された全ての他方の端部(15a)の間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔(t)をあけて複数個所超音波溶接することにより前記負極端子(21)の一端が前記複数の負極集電体箔(15)の全ての他方の端部(15a)に接続された
ことを特徴とするリチウムイオンポリマー二次電池。
【請求項２】
正極端子(23)及び負極端子(21)がそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートである請求項１記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
【請求項３】
正極集電体箔(12)の材質又は負極集電体箔(15)の材質と同一材質であって０．０５〜０．５ｍｍの厚さを有しかつ１回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有する補強箔又は補強薄板(22,24)が正極集電体箔(12)又は負極集電体箔(15)のいずれか一方又は双方の端部の積層外面に配置され、前記補強箔又は補強薄板(22,24)を介して超音波溶接された請求項１又は２記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
【請求項４】
１回当たりの超音波溶接の面積が５〜２００ｍｍ2であり、超音波溶接の所定の間隔が１〜１０ｍｍである請求項１ないし３いずれか記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
【請求項５】
超音波溶接の周波数が１０〜６０ｋＨｚであり、超音波溶接の出力が０．２〜５０ｋＷである請求項１ないし４いずれか記載のリチウムイオンポリマー二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマー電解質層を介して正極活物質と負極活物質を積層したリチウムイオンポリマー二次電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ビデオカメラやノート型パソコン等のポータブル機器の普及によって薄くてある程度フレキシブルな電池に対する需要が高まっている。この薄型の電池として、正極シートと負極シートを積層して形成されたリチウムイオンポリマー二次電池が知られている。この正極シートは、正極集電体箔の表面に活物質を塗布することにより作られ、負極シートは負極集電体箔の表面に活物質を塗布することにより作られる。正極シートの活物質と負極シートの活物質の間にはポリマー電解質層が介装される。この電池では、それぞれの活物質における電位差を電流として取出すための正極端子及び負極端子が正極集電体箔及び負極集電体箔に設けられ、このように積層された積層体をパッケージで密閉することによりリチウムイオンポリマー二次電池が作成される。このリチウムイオンポリマー二次電池ではパッケージから引出された正極端子及び負極端子を電池の端子として使用することにより所望の電気が得られるようになっている。
【０００３】
また、近年ではリチウムイオンポリマー二次電池の放電容量を増大させる傾向にあり、複数枚の正極シート及び複数枚の負極シートを用いて積層し、その放電容量を増大させたり、単一の正極シート及び単一の負極シートの面積を拡大させ、拡大した正極シート及び負極シートを所望の大きさに折畳むことによりその放電容量を拡大している。一方、正極シート及び負極シートを複数枚用いるか或いは折り畳んで放電容量を拡大することに伴い、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔及び負極集電体箔の端部を互いに接続させて正極端子及び負極端子を接続することが必要である。この接続手段として、層状に引き出された複数枚の正極集電体箔及び負極集電体箔の端部を分離して束ね、端子を兼ねる導電体でこの束ねた端部を挟み、束ねられた端部と導電体を溶接してその導電体を通じて電気を取り出すようにした二次電池が提案されている（特開平７−２６３０２９）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、束ねられた正極集電体箔又は負極集電体箔の全ての端部と導電体とを溶接によって接合したときには、その接合部分における機械的強度が溶接により高まり、電池のフレキシブル性が失われる不具合がある。特に棒状の金属片からなる導電体を用いた場合にはその接合部分における可撓性か完全に失われる欠点がある。逆に、比較的可撓性を有する導電体で挟み、その導電体と束ねられた端部を部分的に溶接したときには、電池のフレキシブル性を保つことはできるけれども、電池を湾曲させることにより溶接された部分以外の端部と外側から挟んだ導電体との間に隙間が生じ、その部分における導電性が失われ、結果として抵抗値が増加して十分な電力を得られない問題がある。
本発明の目的は、フレキシブル性を確保しつつ端子接合部における抵抗を低減し得るリチウムイオンポリマー二次電池を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、図１及び図２に示すように、複数の正極集電体箔１２の各表面に正極活物質１３が塗布され、複数の負極集電体箔１５の各表面に負極活物質１６が塗布され、複数の正極集電体箔１２と複数の負極集電体箔１５とが正極活物質１３と負極活物質１６との間にそれぞれポリマー電解質層１７を介して積層され、負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂにシート状の正極端子２３の一端が接続され、正極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａにシート状の負極端子２１の一端が接続され、正極端子２３の他端及び負極端子２１の他端を表出するように正極集電体箔１２と負極集電体箔１５との積層体がパッケージ２６により密閉されたリチウムイオンポリマー二次電池の改良である。
【０００６】
その特徴ある構成は、複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂ及び複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａがそれぞれ積層され、正極端子２３の一端が複数の正極集電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接することにより正極端子２３の一端が複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続され、負極端子２１の一端が複数の負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入されかつ挿入状態で挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子２１の一端が複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａに接続されたところにある。
【０００７】
この請求項１に係る発明では、複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂ及び複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａをそれぞれ積層して、正極端子２３及び負極端子２１を接続するが、その接続は、所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接することにより行われるので、積層された端部１２ａ，１５ｂの全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池１０が従来から有するフレキシブル性を確保することができる。
また、積層された端部１２ａ，１５ｂの全ての部分を超音波溶接すると、正極及び負極集電体箔１２，１５に過剰な振動負担が加わり、正極及び負極集電体箔１２，１５がその振動負担により破損するおそれがあるが、所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接することによりその振動負担は分散して減少するので、正極及び負極集電体箔１２，１５が超音波溶接に伴う振動負担により破損することを防止することもできる。
【０００８】
更に、正極端子２３の一端は複数の正極集電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に挿入され、負極端子２１の一端は複数の負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入されるので、二次電池１０を繰り返し湾曲させても、正極端子２３とその正極端子２３を挟む正極集電体箔１２の間に、又は負極端子２１とその負極端子２１を挟む負極集電体箔１５の間に隙間が生じることはなく、その接触部分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に低減することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、正極端子２３及び負極端子２１がそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項２に係る発明では、端子２１，２３自体の可撓性が確保することによりシート状の二次電池１０のフレキシブル性を確実に確保するとともに、パッケージ２６との密着性を向上させてそのパッケージ２６による二次電池の密封性を確保することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明であって、正極集電体箔１２の材質又は負極集電体箔１５の材質と同一材質であって０．０５〜０．５ｍｍの厚さを有しかつ１回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有する補強箔又は補強薄板２２，２４が正極集電体箔１２又は負極集電体箔１５のいずれか一方又は双方の端部の積層外面に配置され、補強箔又は補強薄板２２，２４を介して超音波溶接されたリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項３に係る発明では、補強箔又は補強薄板２２，２４を配置することにより、二次電池１０を湾曲させた場合の、外側における正極集電体箔１２及び負極集電体箔１５の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電池１０の信頼性を向上させることができる。
【００１１】
補強箔又は補強薄板２２，２４は、正極集電体箔１２又は負極集電体箔１５のいずれか一方又は双方の端部の一方の積層外面にのみ配置しても良く、その端部の双方の積層外面に配置しても良い。但し、端部の一方の積層外面にのみ補強箔又は補強薄板２２，２４を配置する場合には、超音波溶接装置における振動子に接触する側の積層外面に配置する必要がある。振動子に接触して振動することに起因する正極集電体箔１２又は負極集電体箔１５における端部の破損を補強箔又は補強薄板２２，２４により防止できるからである。
ここで、補強薄板２２，２４の厚さが０．０５ｍｍ未満であると溶接時に補強薄板が破壊されるおそれがあり、その厚さが０．５ｍｍを越えると溶接不良が発生するおそれがある。なお、補強薄板２２，２４の更に好ましい厚さは０．１〜０．３ｍｍである。
【００１２】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれかに係る発明であって、１回当たりの超音波溶接の面積が５〜２００ｍｍ2であり、超音波溶接の所定の間隔ｔが１〜１０ｍｍであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項４に係る発明では、超音波溶接の面積を５〜２００ｍｍ2とすることにより溶接強度を確保するとともに、所定の間隔を１〜１０ｍｍとすることによりシート状の二次電池１０のフレキシブル性を確実に確保することができる。
ここで、超音波溶接の面積が５ｍｍ2未満であると十分な接合強度が得られず、その面積が２００ｍｍ2を越えると正極集電体箔１２又は負極集電体箔１５が破損するおそれがある。なお、超音波溶接の面積の更に好ましい面積は５０〜１００ｍｍ2である。
また、超音波溶接の所定の間隔ｔが１ｍｍ未満であると溶接時に既に溶接された隣接する溶接箇所が破損するおそれがあり、その間隔ｔが１０ｍｍを越えると溶接総面積の減少を来して溶接箇所における抵抗値を増加させる不具合がある。なお、この間隔ｔの更に好ましい範囲は３〜７ｍｍである。
【００１３】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４いずれかに係る発明であって、超音波溶接の周波数が１０〜６０ｋＨｚであり、超音波溶接の出力が０．２〜５０ｋＷであるリチウムイオンポリマー二次電池である。
この請求項５に係る発明では、積層された一方の端部１２ｂ及び積層された他方の端部１５ａに、最も適正な条件で正極端子２３及び負極端子２１を超音波溶着させることができ、リチウムイオンポリマー二次電池の製作を比較的容易にする。
ここで、超音波溶接の周波数が１０ｋＨｚ未満であるか又は超音波溶接の出力が０．２ｋＷ未満であるとであると溶接不良を生じさせる不具合があり、超音波溶接の周波数が６０ｋＨｚを越えるか又は超音波溶接の出力が５０ｋＷを越えると溶接装置における振動子を破損させる不具合がある。なお、超音波溶接の周波数の更に好ましい範囲は２０〜４０ｋＨｚであり、超音波溶接の出力の更に好ましい範囲は０．５〜３ｋＷである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図２及び図３に示すように、リチウムイオンポリマー二次電池１０は、正極シート１１と負極シート１４との間にポリマー電解質層１７を介装し、その正極シート１１及び負極シート１４を積層したものである。正極シート１１は正極集電体箔１２の表面に正極活物質１３が塗布されたものであり、負極シート１４は負極集電体箔１５の表面に負極活物質１６が塗布されたものである。また、ポリマー電解質層１７は正極集電体箔１２に塗布形成された正極活物質１３と負極集電体箔１５の表面に塗布形成された負極活物質１６との間に介装される。このリチウムイオンポリマー二次電池１０は、放電容量を拡大するために帯状の負極集電体箔１５を用い、その帯状の負極集電体箔１５は負極活物質１６の表面にポリマー電解質層１７を有した状態で折畳まれる。なお、この実施の形態における負極集電体箔１５はＣｕ箔であり、負極活物質１６にはグラファイト系の活物質が使用される。
【００１５】
図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、負極活物質１６の負極集電体箔１５の表面への具体的な形成手順は、活物質を溶液に分散混合して作製したスラリーを帯状の負極集電体箔１５の上面にドクターブレード法により塗布して乾燥することにより行われる。一方、負極活物質１６は他方の側部１５ｂを除いて表面である図における負極集電体箔１５の上面に形成され、ポリマー電解質層１７はその負極活物質１６の上面に電解質スラリーを塗布乾燥することにより作られる。ポリマー電解質層１７はこの負極活物質１６を被覆する面積を有するように形成される。具体的には、図７（ｃ）に示すように、電解質スラリーを負極活物質１６を覆うように塗布し、その後乾燥することにより負極活物質１６を被覆する面積に形成される。
【００１６】
図３に戻って、リチウムイオンポリマー二次電池１０は、折畳まれた負極シート１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間にそれぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート１１が挟持される。挟持される正極シート１１の正極活物質１３の表面にもポリマー電解質層１７が形成される、この実施の形態における正極集電体箔１２はＡｌ箔であり、正極活物質１３には例えばＬｉＣｏＯ2が使用される。
【００１７】
具体的な正極シート１１の作製手順は、図６（ａ）及び（ｂ）に示すように、活物質を溶液に分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗布して乾燥することにより後に正極集電体箔になる帯状のＡｌ箔１８の上面に先ず正極活物質１３を形成する。正極活物質１３はＡｌ箔１８の一方の側部を除いて形成され、ポリマー電解質層１７はこの正極活物質１３を被覆する面積を有するように形成される。具体的には、図６（ｃ）に示すように、電解質スラリーは正極活物質１３を覆うように塗布し、その後乾燥することにより正極活物質１３を被覆する面積に形成される。その後図６（ｄ）に示すように、正極活物質１３及びポリマー電解質層１７を有する帯状のＡｌ箔１８は、その正極活物質１３及びポリマー電解質層１７とともに負極シート１４の折畳み面積に相応した面積を有するように切断される。これにより、正極集電体箔１２の表面に正極活物質１３が形成され、その正極活物質１３表面にポリマー電解質層１７を有する所定の面積の正極シート１１が複数枚作られる。
【００１８】
次いで図５に示すように、ポリマー電解質層１７を間に介装して正極シート１１及び負極シート１４が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即ち、負極シート１４に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極シート１１を配置し、その状態で所定の温度に加熱された反対方向にそれぞれ回転する一対のローラ１９，１９間に図の実線矢印に示すように通過させ、ポリマー電解質層１７を介装した状態で正極シート１１及び負極シート１４を熱圧着する。複数の正極シート１１の負極シート１４上への配置は、複数の正極集電体箔１２の一方の端部１２ｂがその帯状の負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出し、帯状の負極集電体箔１５の他方の端部１５ａが複数の正極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出し、するように、またそれぞれの正極シート１１が負極シート１４の折目に相当する部分をあけて配置される。
【００１９】
図４に示すように、このように正極シート１１が積層された負極シート１４の折畳みは、正極シート１１が配置されていない負極シート１４の折目を交互に折曲げることにより行われる。このように折畳むと、複数の正極集電体箔１２の一方の端部１２ｂは帯状の負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出し、帯状の負極集電体箔１５の他方の端部１５ａは複数の正極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出した状態で積層される。図３に示すように、このように折畳まれた負極シート１４の折目を除くポリマー電解質層１７の間には、それぞれ折畳み面積に相応した面積を有する複数の正極シート１１が挟持される。そして、負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂにはシート状の正極端子２３の一端が接続され、正極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａにはシート状の負極端子２１の一端が接続される。この実施の形態における正極端子２３及び負極端子２１にはそれぞれ可撓性を有するエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートが用いられる。
【００２０】
図１、図２及び図４に示すように、複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂは積層され、正極端子２３の一端は複数の正極集電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に挿入される。そして、正極端子２３の一端が挿入された状態で、その挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔ（図１）をあけて複数個所超音波溶接がなされ、正極端子２３の一端は複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続される。この超音波溶接に際して正極集電体箔１２の材質と同一材質であるＡｌからなる厚さが０．０５〜０．５ｍｍの補強箔又は補強薄板２４が、正極集電体箔１２の積層された一方の端部１２ｂの積層外面にそれぞれ配置され、その補強箔又は補強薄板２４を介して超音波溶接がなされる。
【００２１】
一方、複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａは積層され、負極端子２１の一端が複数の負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入される。そして、負極端子２１の挿入状態でその挿入方向と交差する方向に所定の間隔ｔ（図１）をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子の一端が複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａに接続される。この超音波溶接に際して、負極集電体箔１５の材質と同一材質であるＣｕであって厚さが０．０５〜０．５ｍｍの補強箔又は補強薄板２２が負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部の積層外面にそれぞれ配置され、補強箔又は補強薄板２２を介して超音波溶接がなされる。
【００２２】
この実施の形態における超音波溶接は、その周波数が１０〜６０ｋＨｚの範囲内であり、超音波溶接の出力は０．２〜５０ｋＷの範囲内で行われ、１回当たりの超音波溶接の面積が５〜２００ｍｍ2になるように調整される。そして、超音波溶接の所定の間隔は１〜１０ｍｍの範囲内で調整される。超音波溶接の際に積層外面に配置される補強箔又は補強薄板２２，２４は、１回当たりの超音波溶接の面積より広い面積を有するように作られ、溶接時における正極集電体箔１２及び負極集電体箔１５のそれぞれに過剰な負荷が加わらないようにされる。
【００２３】
図２及び図３に示すように、このように折畳まれた帯状の負極シート１４は複数の正極シート１４とともにパッケージシート２６で密封される。この実施の形態におけるパッケージシート２６は変性ポリプロピレンがラミネートされたアルミニウム箔が用いられる。ラミネートされた変性ポリプロピレンを対向させるようにして一対のパッケージシート２６で折畳まれた帯状の負極シート１４を複数の正極シート１１とともに挟み、真空雰囲気中で重ね合わされたパッケージシート２６の周囲を熱圧着することにより変性ポリプロピレンが互いに熱融着して折畳まれた帯状の負極シート１４は複数の正極シート１４とともにパッケージシート２６で密封される。
【００２４】
密封の際、一対のパッケージシート２６は正極端子２３の他端及び負極端子２１の他端がそれぞれそのパッケージシート２６の外部に表出するようにその正極端子２３及び負極端子２１を挟み、その状態で一対のパッケージシート２６の周囲は熱圧着される。この実施の形態では、正極端子２３及び負極端子２１がそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートにより形成されているので、パッケージシート２６の周囲を熱圧着すると、アルミニウム箔にラミネートされた変性ポリプロピレンは熱融解してエキスパンデッドメタルの編み目又は金属シートの穿孔に侵入し、その後変性ポリプロピレンが硬化するのでパッケージ２６と正極端子２３及び負極端子２１の密着性は確保され、そのパッケージ２６による二次電池の密封を確実に行われる。
【００２５】
このように構成されたリチウムイオンポリマー二次電池１０では、パッケージシート２６から引出された正極及び負極端子２１，２３の他端を電池の端子として使用することにより所望の電気を得ることができる。ここで、複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂ及び複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａをそれぞれ積層して、正極端子２３及び負極端子２１を接続するが、その接続は、所定の間隔ｔをあけて複数個所超音波溶接することにより行われるので、積層された端部の全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池１０が従来から有するフレキシブル性を確保することができる。
【００２６】
また、正極端子２３の一端は複数の正極集電体箔１２の積層された全ての一方の端部１２ｂの間に挿入され、負極端子２１の一端は複数の負極集電体箔１５の積層された全ての他方の端部１５ａの間に挿入されるので、二次電池１０を繰り返し湾曲させても、正極端子２３とその正極端子２３を挟む正極集電体箔１２の間に、又は負極端子２１とその負極端子２１を挟む負極集電体箔１５の間に隙間が生じることはなく、その接触部分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に低減することができる。
【００２７】
更に、超音波溶接に際して、正極集電体箔１２の積層された一方の端部１２ｂの積層外面に補強箔又は補強薄板２４を配置し、負極集電体箔１５の積層された他方の端部１５ａの積層外面に補強箔又は補強薄板２２を配置したので、二次電池１０を湾曲させた場合の、外側における正極集電体箔１２及び負極集電体箔１５の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電池１０の信頼性を向上させることができる。
【００２８】
なお、上述した実施の形態では、所定のピッチで複数の正極シート１１が熱圧着された帯状の負極シート１４を、正極シート１１が配置されていない折目で交互に折曲げたが、正極シートと同形同大の複数の負極シートを正極シートと同じ数用意し、正極活物質と負極活物質との間にそれぞれポリマー電解質層を介在させ、それらのシートを構成する複数の正極集電体箔と複数の負極集電体箔とを積層したものであっても良い。
【００２９】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
＜実施例１＞
先ず複数枚の正極シート１１を作製した。即ち、ＬｉＣｏＯ2粉末７０ｇと黒鉛粉末（商品名；ケッチェンブラック）４ｇを、ポリフッ化ビニリデンのＮ−メチルピロリドン溶液に分散混合してスラリーを作製した。一方、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（エルフアトケム製、Ｋｙｎａｒ２８１０；ヘキサフルオロプロピレン１２ｗｔ％含有品）４０ｇをジメチルカーボネート２００ｇに６０℃で溶解し、更に電解液８０ｇを撹拌混合して電解質スラリーを作製した。次に、幅１０ｃｍ長さが１ｍのＡｌ箔の上面に、活物質を分散混合したスラリーをドクターブレード法により塗布及び乾燥し、更にその正極活物質１３を覆うように電解質スラリーを塗布及び乾燥した。乾燥して正極活物質１３及びポリマー電解質層１７が形成された帯状のＡｌ箔をその正極活物質１３及びポリマー電解質層１７とともに切断して幅が１０ｃｍ長さが１０ｃｍの１０枚の正極シート１１を得た。
【００３０】
次に帯状の負極シート１４を作製した。即ち、燐片状天然黒鉛粉末５０ｇを、ポリフッ化ビニリデンのＮ−メチルピロリドン溶液に分散混合したスラリーを幅１０ｃｍ長さが１ｍのＣｕ箔の上面にドクターブレード法により塗布及び乾燥した後、上述した電解質スラリーを更にその正極活物質１３を覆うように塗布及び乾燥して帯状の負極シート１４を作製した。この帯状の負極シート１４に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極シート１１を熱圧着して正極シート１１が配置されていない負極シート１４の折目を交互に折曲げ、幅１０ｃｍ長さ１０ｃｍの折畳み面積を有する帯状の負極シート１４のポリマー電解質層１７の間にそれぞれ幅１０ｃｍ長さ１０ｃｍの１０枚の正極シート１１が挟持された積層体を獲た。
【００３１】
この積層体の負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂを積層し、厚さ０．１ｍｍのニッケルめっきされた銅線により編まれたエキスパンデッドメタルからなるシート状の正極端子２３の一端をその積層された一方の端部１２ｂの間に挿入し、挿入状態で挿入方向と交差する方向に５ｍｍの間隔をあけて５個所超音波溶接することにより正極端子２３の一端を複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続した。また、積層体の正負極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａを積層し、厚さ０．１ｍｍのニッケルめっきされた銅線により編まれたエキスパンデッドメタルからなるシート状の負極端子２１の一端をその積層された他方の端部１５ａの間に挿入し、挿入状態で挿入方向と交差する方向に５ｍｍの間隔をあけて５個所超音波溶接することにより負極端子２１の一端を複数の負極集電体箔１５の全ての一方の端部１５ａに接続した。その後正極端子２３の他端及び負極端子２１の他端を表出するようにパッケージ２６で密閉してリチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を実施例１とした。
【００３２】
＜比較例１＞
実施例１と同一の手順で実施例１と同一の積層体を得た。この積層体の負極集電体箔１５の一方の端部１５ｂから突出する複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂを積層し、実施例１と同一のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対の正極端子によりその積層された一方の端部１２ｂを挟み、その状態で一対の正極端子とともに、５０ｍｍの間隔をあけて２個所超音波溶接することにより正極端子２３の一端を複数の正極集電体箔１２の全ての一方の端部１２ｂに接続した。また、積層体の正負極集電体箔１２の他方の端部１２ａから突出する複数の負極集電体箔１５の全ての他方の端部１５ａを積層し、実施例１と同一のエキスパンデッドメタルからなるシート状の一対の負極端子によりその積層された一方の端部１２ｂを挟み、その状態で一対の負極端子とともに、５０ｍｍの間隔をあけて２個所超音波溶接することにより負極端子２１の一端を複数の負極集電体箔１５の全ての一方の端部１５ａに接続した。その後正極端子２３の他端及び負極端子２１の他端が表出するようにパッケージ２６で密閉してリチウムイオンポリマー二次電池を得た。この電池を比較例１とした。
【００３３】
＜比較試験＞
実施例１及び比較例１のリチウムイオンポリマー二次電池を曲率半径１５ｃｍになるまで湾曲させ、その後逆方向に曲率半径１５ｃｍになるまで湾曲させ、これを１０回繰り返した後、それぞれ３Ａで放電させた。この時の０．５Ａ放電時の容量に対する比を測定した。その結果、実施例１では８０％の放電容量が確保されたが、比較例１では３０％であった。
【００３４】
＜評価＞
比較例１では実施例１に比較して放電容量が低下していることが判る。これは比較例１における端子が積層された正極集電体箔及び負極集電体箔の端部を挟むように配置され、溶接されているので、電池を湾曲させたことに起因して溶接された部分以外の集電体箔の端部と端子との間に隙間が生じ、その部分における導電性が失われたことに起因しているものと考えられる。一方、実施例１では比較例１に比較して放電容量が高いことが判る。これは実施例１における端子が積層された束ねられた正極集電体箔及び負極集電体箔の端部の間に挿入され、挿入状態で溶接されているので、電池を湾曲させても集電体箔の端部と端子との間に隙間が生じることはなく、集電体箔の端部と端子との間の導電性が十分に確保されていることに起因するものと考えられる。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、複数の正極集電体箔の全ての一方の端部及び複数の負極集電体箔の全ての他方の端部をそれぞれ積層し、所定の間隔をあけて複数個所超音波溶接することにより正極端子の一端を複数の正極集電体箔の端部に接続し、所定の間隔をあけて複数個所超音波溶接することにより負極端子の一端を複数の負極集電体箔の他方の端部に接続したので、積層された端部の全ての部分を接合する場合に比較して機械的強度の上昇を抑制することができ、シート状の二次電池が従来から有するフレキシブル性を確保することができる。また、正極端子の一端を複数の正極集電体箔の積層された全ての一方の端部の間に挿入し、負極端子の一端を複数の負極集電体箔の積層された全ての他方の端部の間に挿入したので、二次電池を繰り返し湾曲させても、正極端子とその正極端子を挟む正極集電体箔の間に、又は負極端子とその負極端子を挟む負極集電体箔の間に隙間が生じることはなく、その接触部分における導電性は確保され、端子接合部における抵抗を十分に低減することができる。
【００３６】
また、正極端子及び負極端子をしてそれぞれエキスパンデッドメタル又は穿孔された金属シートを用いれば、端子自体の可撓性を確保してシート状の二次電池のフレキシブル性を確実に確保することができ、正極集電体箔又は負極集電体箔のいずれか一方又は双方の全ての一方の端部の積層外面に補強箔又は補強薄板を配置すれば、二次電池を湾曲させた場合の、外側における正極集電体箔及び負極集電体箔の溶接箇所における亀裂等の破損を防止でき、二次電池の信頼性を向上させることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の二次電池を示す斜視図。
【図２】その二次電池を示す図３のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】その二次電池を示す図２のＡ−Ａ線断面図。
【図４】その二次電池の構成を示す分解斜視図。
【図５】その負極シートに正極シートが熱圧着される状態を示す斜視図。
【図６】その正極シートの製造工程を示す図。
【図７】その負極シートの製造工程を示す図。
【符号の説明】
１０  リチウムイオンポリマー二次電池
１２  正極集電体箔
１２ａ  他方の端部
１２ｂ  一方の端部
１３  正極活物質
１５  負極集電体箔
１５ａ  他方の端部
１５ｂ  一方の端部
１６  負極活物質
１７  ポリマー電解質層
２１  負極端子
２２  補強箔又は補強薄板
２３  正極端子
２４  補強箔又は補強薄板
ｔ    所定の間隔
【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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