(57)【要約】  積層型非水電解質二次電池は、外装体に収容される複数の積層電極群及び中間正極板を備える。積層電極群は、複数の正極及び複数の負極と、正極及び負極の間と積層電極群の両端とに配置された複数のセパレータとが積層される。正極は、正極合材層が形成された矩形状の正極板本体と、正極板本体から延出された正極タブを備える。中間正極板は、正極合材層が形成された矩形状の中間正極板本体と、中間正極板本体から延出された中間正極タブを備える。中間正極板本体は、積層電極群のそれぞれの正極板本体よりも厚み方向側面の面積が小さい。
2017149990.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装体に収容される電極体を備え、
前記電極体は複数の積層電極群及び中間正極板を備え、
前記積層電極群は、複数の正極及び複数の負極と、前記正極及び前記負極の間と前記積層電極群の両端とに配置された複数のセパレータとが積層され、
前記正極は、正極合材層が形成された矩形状の正極板本体と、前記正極板本体から延出される正極タブを備え、
前記中間正極板は、正極合材層が形成された矩形状の中間正極板本体と、前記中間正極板本体から延出される中間正極タブを備えており、かつ、２つの前記積層電極群において、１つの前記積層電極群は前記中間正極板の一方の面と前記セパレータを介して前記積層電極群の前記負極に隣接するように配置されており、残りの前記積層電極群は前記中間正極板の他方の面と前記セパレータを介して前記積層電極群の前記負極に隣接するように配置されており、
前記中間正極板本体は、前記積層電極群のそれぞれの前記正極板本体よりも厚み方向側面の面積が小さい、積層型非水電解質二次電池。
【請求項２】
請求項１に記載の積層型非水電解質二次電池において、
前記複数の積層電極群のうち、少なくとも２つの前記積層電極群の前記正極の端部から延出する前記正極タブ、及び前記２つの積層電極群の間の前記中間正極板の端部から延出する前記中間正極タブは、正極端子に電気的に接続される正極集電体の一方面に集合されて溶接されている、積層型非水電解質二次電池。
【請求項３】
請求項１に記載の積層型非水電解質二次電池において、
前記複数の積層電極群のうち、少なくとも２つの前記積層電極群の一方の前記積層電極群の前記正極の端部から延出する前記正極タブ、及び前記２つの積層電極群の間の前記中間正極板の端部から延出する前記中間正極タブは、正極端子に電気的に接続される正極集電体の一方面に集合されて溶接され、
前記２つの積層電極群の他方の前記積層電極群の前記正極の端部から延出する前記正極タブは、前記正極集電体の他方面に集合されて溶接されている、積層型非水電解質二次電池。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の積層型非水電解質二次電池において、
前記複数の積層電極群及び前記中間正極板が積層されてなる前記電極体において、前記積層電極群の積層方向の両端に配置された前記セパレータのそれぞれに隣接する最外層電極が前記負極である、積層型非水電解質二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、積層型非水電解質二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
一対の電極が複数積層されてなる積層電極群を備えた積層型非水電解質二次電池が知られている。かかる二次電池の一例としては、正極、負極、及びセパレータを複数有し、正極及び負極がセパレータを介して交互に積層されたリチウムイオン電池が挙げられる。リチウムイオン電池において積層型の電極構造を採用することによって、充放電に伴う電極の膨張収縮による応力が電極積層方向に均一に発生し易く、例えば巻回型の電極構造と比べて電極体の歪みを小さくでき、電池反応の均質化、電池の長寿命化等を実現し易い。【０００３】
また、積層型の電極構造を採用することにより、大型化、高容量、及び高エネルギー密度が望まれるリチウムイオン電池において、外装体の内部における余剰空間を有効活用しやすい。【０００４】
特許文献１には、複数の積層電極群を有する二次電池において、それぞれの一端が開口され正極を覆うセパレータを備える構成が記載されている。これにより、液状の非水電解質である電解液の対流が容易に起き、電池の劣化を抑制することができると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２５６６１０号公報
【発明の概要】
【０００６】
積層型の電極構造を有する二次電池では、内部における余剰空間が減少するので内部での電解液などの非水電解質の量が減少する問題がある。特許文献１に記載された技術では、電解液の対流性を向上できる可能性はある。しかしながら、この技術では、長期の充放電サイクルである長期サイクルによる電極と電解液との間の反応について効果がないか、または低く、長期サイクルに伴う電解液の消費を抑制するものではない。これにより、非水電解質の保持容量を大きくして長期サイクルにおける性能を向上させる面から改良の余地がある。また、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して積層されてなる電極群が複数並べて配置された構成で、隣り合う電極群の負極がセパレータを介して対向している構成では、エネルギー密度を向上させる面から改良の余地がある。
【０００７】
本開示の一態様である積層型非水電解質二次電池は、外装体に収容される電極体を備え、電極体は複数の積層電極群及び中間正極板を備える。積層電極群は、複数の正極及び複数の負極と、正極及び負極の間と積層電極群の両端とに配置された複数のセパレータとが積層され、正極は、正極合材層が形成された矩形状の正極板本体と、正極板本体から延出される正極タブを備える。中間正極板は、正極合材層が形成された矩形状の中間正極板本体と、中間正極板本体から延出される中間正極タブを備えており、かつ、２つの積層電極群において、１つの積層電極群は中間正極板の一方の面とセパレータを介して積層電極群の負極に隣接するように配置されており、残りの積層電極群は中間正極板の他方の面とセパレータを介して積層電極群の負極に隣接するように配置されており、中間正極板本体は、積層電極群のそれぞれの正極板本体よりも厚み方向側面の面積が小さい。
【０００８】
本開示の一態様によれば、非水電解質の保持容量を大きくして長期サイクルにおける性能を向上でき、かつ、エネルギー密度を向上できる積層型非水電解質二次電池を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の１例である積層型非水電解質二次電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面を概略的に示す図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を概略的に示す図である。
【図４】二次電池における正極、負極、セパレータ及び中間正極板の大きさの関係の１例を示す図である。
【図５Ａ】図３において、正極及び負極の積層数を多くして示している図３のＣ部拡大相当図である。
【図５Ｂ】二次電池の長手方向において正極端子と同じ位置における図５Ａに相当する図である。
【図６】実施形態の別例において、２つの電極群と中間正極板との積層構造である電極体を示す模式図である。
【図７】図６において、２つの電極群と中間正極板とが分離された状態で、正極及び中間正極板と正極集電体との接続構造を示す模式図である。
【図８】図６において、２つの電極群と中間正極板とが分離された状態で、負極と負極集電体との接続構造を示す模式図である。
【図９】実施形態の別例において、図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態の１例である積層型非水電解質二次電池について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。本明細書において「略〜」との記載は、略同一を例に挙げて説明すると、完全に同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。また、「端部」の用語は対象物の端及びその近傍を意味するものとする。また、以下で説明する形状、材料、個数などは説明のための例示であって、二次電池の仕様により変更が可能である。以下では同様の構成には同一の符号を付して説明する。
【００１１】
以下で説明する積層型非水電解質二次電池は、例えば電気自動車またはハイブリッド車の駆動電源、または系統電力のピークシフト用の定置用蓄電システムに利用される。定置用蓄電システムは、例えば太陽光発電、風力発電等の出力変動を抑制するための用途や夜間に電力を蓄電して昼間に利用される。
【００１２】
以下、図１〜図５Ｂを用いて、実施形態の一例である積層型非水電解質二次電池１０について詳説する。以下では、積層型非水電解質二次電池１０は二次電池１０と記載する。図１は、二次電池１０の外観を示す斜視図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面を概略的に示す図である。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面を概略的に示す図である。以下では、説明の便宜上、ケース１２の蓋板１４側を上、蓋板１４と反対側を下として説明する。
【００１３】
二次電池１０は、外装体としてのケース１２と、ケース１２の内部に収容された発電要素としての電極体３０とを備える。ケース１２の内部には、後述する非水電解質に相当する電解液が収納されている。ケース１２の上端部において、長手方向一端部（図１の右端部）から負極端子１６が突出し、長手方向他端部（図１の左端部）から正極端子１７が突出する。
【００１４】
電極体３０は、複数の積層電極群としての２つの積層電極群３１，３２と、２つの積層電極群３１，３２の間に配置された中間正極板５０とが積層されてなる。２つの積層電極群３１，３２は、電気的に並列接続されており、上記の電解液に浸された状態でケース１２の内部に配置される。
【００１５】
具体的には、各積層電極群３１，３２は、複数の正極３３及び複数の負極３６と、正極３３及び負極３６の間と各積層電極群３１，３２の両端とに配置された複数のセパレータ４０が積層されることによって形成された所謂積層型の電極構造を有する。図２では、正極３３は斜格子を付した四角形で示し、負極３６を黒の四角形で示し、セパレータ４０を無地の四角形で示している。また、後述する中間正極板５０は斜線を付した四角形で示している。
【００１６】
各セパレータ４０には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。二次電池１０の好適な一例は、リチウムイオン電池である。
【００１７】
図１に示すように、ケース１２は、略箱形状のケース本体１３の上端開口部を蓋板１４で塞ぐことにより形成される。ケース本体１３及び蓋板１４は、例えばアルミニウムを主成分とする金属から形成される。また、ケース本体１３と蓋板１４とは、溶接によって結合される。
【００１８】
また、二次電池１０では、ケース１２が正極３３及び負極３６から絶縁されており、電気的に中性極の状態となっている。例えば、図２、図３及び後述の図４に示すように、電極体３０及び電解液は絶縁材製のホルダ１５に収容される。ホルダ１５は、例えば樹脂により形成されて、直方体の上端が開口した箱形状である。
【００１９】
電極体３０の各積層電極群３１，３２を構成する正極３３、負極３６、及びセパレータ４０は、例えばいずれも平面視略矩形形状を有し、それらが積層されてなる積層電極群３１，３２は、それぞれ略直方体形状を有する。後述の図４に示すように、各正極３３の長手方向（図４の左右方向）における他端部（図４の左端部）には正極タブ３４ｂが設けられ、各負極３６の長手方向一端部（図４の右端部）には負極タブ３７ｂが設けられる。実施形態では、略直方体形状を有する積層電極群３１，３２の長手方向に直交する幅方向（図４の上下方向）における一端（図４の上端）から正極タブ３４ｂ及び負極タブ３７ｂが延出している。
【００２０】
正極３３は、例えば正極芯材３３ａ（図４、図５Ａ、図５Ｂ）と、当該芯材３３ａ上に形成された正極合材層３３ｂ（図５Ａ、図５Ｂ）とで構成される。正極芯材３３ａには、アルミニウムなどの正極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。また、正極芯材３３ａは、矩形状であって正極合材層３３ｂが形成されることで正極板本体３４ａとなる部分と、そこから延出される正極タブ３４ｂとにより形成される。正極タブ３４ｂは、例えば正極芯材３３ａの一部を突出させて形成されており、正極板本体３４ａとなる部分と一体化している。正極合材層３３ｂは、正極活物質の他に、導電材及び結着材を含み、正極板本体３４ａの両面に形成されていることが好適である。正極３３は、例えば正極芯材３３ａ上に正極活物質、結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して正極合材層３３ｂを正極芯材３３ａの両面に形成することにより作製できる。
【００２１】
正極活物質には、例えばリチウム含有複合酸化物が用いられる。リチウム含有複合酸化物は、特に限定されないが、一般式Ｌｉ1+xＭaＯ2+b（式中、ｘ＋ａ＝１、−０．２＜ｘ≦０．２、−０．１≦ｂ≦０．１、Ｍは少なくともＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＡｌのいずれかを含む）で表される複合酸化物であることが好ましい。好適な複合酸化物の一例としては、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ系、Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ系のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
【００２２】
負極３６は、例えば負極芯材３６ａ（図４、図５Ａ、図５Ｂ）と、当該芯材３６ａ上に形成された負極合材層３６ｂ（図５Ａ、図５Ｂ）とで構成される。負極芯材３６ａには、銅などの負極の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。また、負極芯材３６ａは、矩形状であって負極合材層が形成されることで負極板本体３７ａとなる部分と、そこからから延出される負極タブ３７ｂとにより形成される。負極タブ３７ｂは、例えば負極芯材３６ａの一部を突出させて形成されており、負極板本体３７ａとなる部分と一体化している。負極合材層３６ｂは、負極活物質の他に、結着材を含むことが好適である。負極３６は、例えば負極板芯材３６ａ上に負極活物質、結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極合材層３６ｂを負極芯材３６ａの両面に形成することにより作製できる。
【００２３】
負極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵放出可能な材料であればよく、一般的には黒鉛が用いられる。負極活物質には、ケイ素、ケイ素化合物、又はこれらの混合物を用いてもよく、ケイ素化合物等と黒鉛等の炭素材料を併用してもよい。ケイ素化合物等は、黒鉛等の炭素材料と比べてより多くのリチウムイオンを吸蔵できることから、負極活物質にこれらを適用することで電池の高エネルギー密度化を図ることができる。ケイ素化合物の好適な一例は、ＳｉＯx（０．５≦ｘ≦１．５）で表されるケイ素酸化物である。また、ＳｉＯxは粒子表面が非晶質炭素等の導電被膜で覆われていることが好ましい。
【００２４】
電解液は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む液状電解質である。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含んでいてもよい。電解質塩は、リチウム塩であることが好ましい。
【００２５】
また、中間正極板５０は、各積層電極群３１，３２を構成する正極３３と同様に、例えば中間正極芯材５０ａ（図４）と、当該芯材５０ａ上に形成された中間正極合材層５０ｂ（図５Ａ、図５Ｂ）とで構成される。図４では、中間正極合材層の図示を省略する。また、中間正極芯材５０ａは、矩形状であって中間正極合材層５０ｂが形成されて中間正極板本体５１ａとなる部分と、そこから延出される中間正極タブ５１ｂとにより形成される。中間正極合材層５０ｂは、中間正極活物質の他に、導電材及び結着材を含み、中間正極板本体５１ａの両面に形成されていることが好適である。中間正極芯材５０ａ及び中間正極合材層５０ｂの具体例は、正極芯材３３ａ及び正極合材層３３ｂの場合とそれぞれ同様である。
【００２６】
また、中間正極板本体５１ａは、各積層電極群３１，３２を構成する正極３３の正極板本体３４ａよりも厚み方向側面（図４の紙面の表側、裏側の各面）の面積が小さい。
【００２７】
図４は、二次電池１０における正極３３、負極３６、セパレータ４０及び中間正極板５０の大きさの関係の１例を示す図である。図４に示すように、負極３６を構成する矩形状の負極板本体３７ａは、正極３３を構成する矩形状の正極板本体３４ａより大きくすることが好ましい。また、正極芯材３３ａにおける正極活物質層の塗布部は、負極芯材３６ａにおける負極活物質層の塗布部に対し完全に覆われる大きさとすることが好ましい。セパレータ４０は、負極板本体３７ａの厚み方向から見た矩形形状と略同一の形状及び面積の矩形形状である。
【００２８】
一方、中間正極板本体５１ａの厚み方向側面である矩形状部分の面積は、正極３３の正極板本体３４ａの厚み方向側面である矩形状部分の面積より小さい。このとき、中間正極板本体５１ａの矩形状部分は、長手方向長さ（図４の左右方向）及び幅方向長さ（図４の上下方向）の両方において、正極板本体３４ａの矩形状部分より小さくしている。図２、図４の例では、負極板本体３７ａの長手方向長さ、正極板本体３４ａの長手方向長さ、中間正極板本体５１ａの長手方向長さをそれぞれｄ１、ｄ２、ｄ３とした場合に、ｄ３、ｄ２、ｄ１の順に小さい（ｄ３＜ｄ２＜ｄ１）。
【００２９】
このような中間正極板５０は、図２、図３に示すように、２つの積層電極群３１，３２において、セパレータ４０を介して積層電極群３１，３２の負極３６に隣接するように配置される。そして、この状態で、中間正極板５０、及び２つの積層電極群３１，３２が積層されて電極体３０が形成される。本明細書では、中間正極板５０を介して両側（中間電極体の一方の面および他方の面）に隣り合う積層電極群を、異なる積層電極群として定義する。
【００３０】
図５Ａは、図３において、正極３３及び負極３６の積層数を多くして示している図３のＣ部拡大相当図である。図３、図５Ａに示すように、各積層電極群３１，３２において、負極３６側の負極タブ３７ｂは、各負極３６の長手方向一端部（図３、図５Ａの紙面の手前側端部、図４の右端部）において、幅方向（短辺方向）一端（図３、図５Ａの上端）から延出される。そして負極タブ３７ｂは、電極積層方向Ｘに積み重なって集合され、タブ積層体３８を形成する。そして、タブ積層体３８は、負極集電体４１の厚み方向一方面（図３、図５Ａの左側面）に重なって溶接により接合される。
【００３１】
なお、電極体３０は、正極３３、セパレータ４０、負極３６を順次積層していく途中で中間正極板５０を積層して構成することができる。あるいは、接着剤や粘着テープなどで固定された積層電極群を複数用意し、複数の積層電極群の間に中間正極板５０を挟んで電極体３０を構成することができる。
【００３２】
図３に示すように、負極集電体４１は、金属製の板材により形成され、ケース１２の蓋板１４と略平行な上端板部４２と、上端板部４２から略直角に折れ曲がって連続する下側板部４３とを含む断面Ｌ字形である。このとき、タブ積層体３８は、例えば超音波溶接等により、負極集電体４１の下側板部４３の下端部（図３、図５Ａの下端部）において、電極積層方向Ｘである厚み方向一方側面（図３、図５Ａの左側面）に溶接で接合される。これにより、複数の負極３６の端部から延出する負極タブ３７ｂが負極集電体４１上に集合されて溶接されて、タブ積層体３８は負極集電体４１に電気的に接続される。後述するように、負極集電体４１は、負極端子１６に電気的に接続される。
【００３３】
図５Ｂは、二次電池１０の長手方向において正極端子１７（図１）と同じ位置における図５Ａに相当する図である。各積層電極群３１，３２における正極３３側のタブである正極タブ３４ｂは、各正極３３の長手方向他端部（図３、図５Ｂの紙面の裏側側端部、図４の左端部）において、幅方向（短辺方向）一端（図３、図４、図５Ｂの上端）から延出される。さらに、中間正極板５０における中間正極タブ５１ｂは、中間正極板５０の長手方向他端部（図３、図５Ｂの紙面の裏側側端部、図４の左端部）において、幅方向（短辺方向）一端（図３、図４、図５Ｂの上端）から延出される。そして、各正極３３の複数の正極タブ３４ｂ及び中間正極板５０の中間正極タブ５１ｂは、電極積層方向Ｘに積み重なって集合され、タブ積層体３５を形成する。タブ積層体３５は、正極集電体４４の厚み方向一方面（図５Ｂの左側面）に重なって溶接により接合される。
【００３４】
正極集電体４４も、負極集電体４１（図３）と同様に、断面Ｌ字形に形成される。このとき、正極３３が接続されるタブ積層体３５は、例えば超音波溶接等により、正極集電体４４の下端部において、電極積層方向Ｘである厚み方向一方側面（図５Ｂの左側面）に溶接される。これにより、複数の正極３３と、中間正極板５０とが正極集電体４４に電気的に接続される。また、後述するように正極集電体４４は、正極端子１７（図１）に電気的に接続される。
【００３５】
図３に戻って、ケース１２の上端部に設けられる蓋板１４の両端部には、負極端子１６及び正極端子１７（図１）をそれぞれ挿入する貫通孔１４ａが形成される。負極端子１６及び正極端子１７は、蓋板１４の貫通孔１４ａにそれぞれ挿入された状態で、中間部材１８ａ、１８ｂを介して蓋板１４に固定される。負極端子１６及び正極端子１７において、蓋板１４より上側に突出した部分には上側結合部材１９がネジ結合等により固定される。上側結合部材１９と蓋板１４との間には中間部材１８ａが挟まれる。中間部材１８ａ、１８ｂは、ガスケットとすることができる。負極端子１６と蓋板１４との間はガスケットとしての中間部材により絶縁される。
【００３６】
また、負極端子１６の下端部は、負極集電体４１の上端板部４２に電気的に接続される。一方、この上端板部４２と蓋板１４との間には、絶縁材料製の絶縁部材２０が配置される。また、正極端子１７と蓋板１４との間も中間部材により絶縁される。正極端子１７の下端部は、正極集電体４４（図５Ｂ）の上端部に電気的に接続される。正極集電体４４と蓋板１４との間にも、負極集電体４１と同様に絶縁部材が配置される。これにより、ケース１２は、正極３３及び負極３６から絶縁される。
【００３７】
負極端子１６側、または正極端子１７側、またはそれらの両側には電流遮断機構が形成されてもよい。電流遮断機構としては、例えば電池内の内圧が上昇した際に電流を遮断する感圧式の電流遮断機構を用いることができ、例えば正極集電体と正極端子の接続経路に設置することができる。電流遮断機構としては、感圧式の電流遮断機構の他にヒューズ等を用いてもよい。
【００３８】
また、上記のように負極集電体４１には、負極タブ３７ｂのタブ積層体３８が溶接によって電気的に接続される。これにより、負極３６及び負極端子１６は、負極集電体４１によって電気的に接続される。
【００３９】
また、正極集電体４４（図５Ｂ）には、正極タブ３４ｂ及び中間正極タブ５１ｂのタブ積層体３５が溶接によって電気的に接続される。また、正極集電体４４は、正極端子１７（図１）に電気的に接続される。これにより、正極３３及び中間正極板５０と正極端子１７とは、正極集電体４４によって電気的に接続される。
【００４０】
電極体３０が上記のように構成されるので、電極体３０において、電極積層方向Ｘの両端に配置された２つのセパレータ４０のそれぞれに隣接し、図２の上下方向両端、図３の左右方向両端に位置する最外層電極は、負極３６である。これにより、最外層電極に配置される負極３６は、他の位置に配置される負極３６と同様に、負極芯材３６ａの両面に負極合材層が形成されたものを用いることができる。このため、部品の共用化によるコスト低減を図れる。一方、別例として、最外層電極に正極３３を配置することもできるが、その場合には、この正極３３において、ケース１２側に向く外側面に正極合材層を設けることができない。これにより、最外層に配置される正極３３と、他の位置に配置され、正極芯材の両面に正極合材層が形成された正極３３との部品の共用化を図りにくい。
【００４１】
また、図２に戻って示すように、ケース１２の内側に配置されるホルダ１５の内部には、電解液が収容されている。また、２つの積層電極群３１，３２のそれぞれにおいて、中間正極板５０側の端のセパレータ４０の対向部分である図２の砂地で示す部分には電解液を保持するセパレータ間保持領域αが形成される。セパレータ間保持領域αは、図４に砂地部分で示すように、セパレータ４０の厚み方向一方側から見た場合に、セパレータ４０の形状である矩形の内側部分から中間正極板本体５１ａ及び中間正極タブ５１ｂが重なる部分を除いた領域である。セパレータ間保持領域αは、２つの積層電極群３１，３２間の余剰スペースにおいて、中間正極板本体５１ａ及び中間正極タブ５１ｂの配置空間を除いた部分に相当する。実施形態では、中間正極板本体５１ａの厚み方向側面の面積が、各積層電極群３１，３２の正極３３の正極板本体３４ａの厚み方向側面の面積より小さいので、セパレータ間保持領域αを大きくできる。これにより、非水電解質としての電解液の保持容量を大きくして、長期サイクルに伴ってそれぞれの積層電極群３１，３２で電解液が消費される場合に、セパレータ間保持領域α内での電解液をその消費の補充に用いることができる。これにより長期サイクルにおける性能を向上できる。
【００４２】
さらに、比較例として、複数の正極及び複数の負極がセパレータを介して積層されてなる２つの積層電極群が並べて配置された構成で、隣り合う積層電極群の負極がセパレータを介して対向している構成が考えられる。この比較例では、２つの積層電極群の間には中間正極板が配置されない。実施形態では、この比較例に比べて、２つの積層電極群３１，３２間の余剰スペースに中間正極板５０により電池容量を持たせることができる。具体的には、比較例に比べて、中間正極板５０とその両側の負極３６とによる充放電を利用できる。また、通常、上記の比較例の構成では、２つの積層電極群の間には、ある程度の大きさの隙間が設けられる。これにより、実施形態では、比較例に対して、２つの積層電極群３１，３２の間に中間正極板５０が配置されるが、二次電池全体の積層方向の厚みが中間正極板５０の厚み以上に大きくなることを抑制しやすい。これにより、中間正極板５０の追加による充放電性能の向上によって、エネルギー密度を向上させることができる。
【００４３】
なお、中間正極板本体５１ａは、長手方向及び幅方向の一方のみにおいて、正極３３の正極板本体３４ａより小さくしてもよい。例えば中間正極板本体５１ａ及び正極板本体３４ａの長手方向の長さを同じとし、中間正極板本体５１ａの幅方向長さを、正極板本体３４ａの幅方向長さより小さくしてもよい。また、中間正極板本体５１ａ及び正極板本体３４ａの幅方向の長さを同じとし、中間正極板本体５１ａの長手方向長さを、正極板本体３４ａの長手方向長さより小さくしてもよい。このとき、図４の構成に対して、セパレータ間保持領域αが長手方向または幅方向で小さくなるが、この場合でも中間正極板として正極と同じ寸法の構成を用いる場合に比べてセパレータ間保持領域を大きくできる。
【００４４】
図６は、実施形態の別例において、２つの積層電極群３１，３２と中間正極板５０との積層構造である電極体３０を示す模式図である。図７は、図６において、２つの積層電極群３１，３２と中間正極板５０とが分離された状態で、正極３３及び中間正極板５０と正極集電体４４ａとの接続構造を示す模式図である。図８は、図６において、２つの積層電極群３１，３２と中間正極板５０とが分離された状態で、負極３６と負極集電体４１ａとの接続構造を示す模式図である。
【００４５】
図６〜８に示すように、複数の積層電極群３１、３２を予め組み立てて構成しておき、それらの間に中間正極板５０を挟んで電極体を組み立てることもできる。つまり、個々の積層電極群は、正極３３、負極３６、セパレータ４０同士を接着したり、あるいは積層電極群の外周をセパレータや粘着テープを用いて固定して構成する。そして、そのように構成した複数の積層電極群３１、３２の間に中間正極板５０を挟んで電極体３０を構成する。
【００４６】
図１から図５Ｂの構成では、正極集電体４４の電極積層方向Ｘの一方面に、すべての正極タブ及び中間正極タブが集合して積層されて接合されていた。また、この構成では、負極集電体４１の電極積層方向Ｘの一方面に、すべての負極タブが集合して積層されて接合されていた。
【００４７】
一方、図６から図８の別例の構成では、正極集電体４４ａの電極積層方向Ｘの両側面に、２つの積層電極群３１，３２の正極タブ３４ｂが分かれて接合されている。図６から図８では、正極集電体４４ａ及び負極集電体４１ａを模式化して矩形の断面部分で示している。また、図７、図８では、正極集電体４４ａ及び負極集電体４１ａの電極積層方向Ｘの長さを大きくして示しているが、実際には、図６に示すように正極集電体４４ａ及び負極集電体の電極積層方向Ｘの長さは小さい。また、正極集電体及び負極集電体は、図３に示した構成と同様に断面Ｌ字形の金属板により形成されてもよい。
【００４８】
図６に示すように、２つの積層電極群３１，３２の間には中間正極板５０が挟まれて積層される。２つの積層電極群３１，３２の一方（図６、図７の右方）の積層電極群３１の正極タブ３４ｂと、中間正極板５０の中間正極タブ５１ｂとは、正極集電体４４ａの電極積層方向Ｘ一方面（図６、図７の右側面）に集合され積層されて溶接される。また、２つの積層電極群３１，３２のうち、他方（図６、図７の左方）の積層電極群３２の正極タブ３４ｂは、正極集電体４４ａの電極積層方向Ｘの他方面（図６、図７の左側面）に集合され積層されて溶接される。
【００４９】
また、図８に示すように、２つの積層電極群３１，３２の負極タブ３７ｂは、両側の積層電極群３１，３２で、負極集電体４１ａの電極積層方向Ｘの両側面にそれぞれ分かれて、積層されて溶接される。
【００５０】
上記の構成によれば、各積層電極群３１，３２の正極側及び負極側のそれぞれで、タブの積層部分の厚みが小さくなるので、溶接性が向上し、タブの接合部での電気抵抗が増大することを防止しやすい。また、各タブを通じての通電特性を均一に近づけることができる。その他の構成及び作用は、図１から図５Ｂの構成と同様である。
【００５１】
図９は、実施形態の別例において、図２に対応する図である。図９の構成では、電極体３０の左右方向両側に、正極集電体４４ａと正極タブ３４ｂ及び中間正極タブ５１ｂとの接続部、及び、負極集電体４１ａと負極タブ３７ｂとの接続部を模式的に示している。図９では、電極体３０の左右方向外側に正極集電体４４ａ及び負極集電体４１ａを示しているが、実際には、正極集電体４４ａ及び負極集電体４１ａは、電極体３０の上側（図９の紙面の表側）において、図９の左右方向に分かれて配置される。
【００５２】
図９の構成では、図１から図５Ｂの構成において、３つの積層電極群が、中間正極板５０を介して積層されている。以下では、便宜上、３つの積層電極群を第１積層電極群４５、第２積層電極群４６、第３積層電極群４７として説明する。そして、第１積層電極群４５及び第２積層電極群４６の正極タブ３４ｂ及びその間の中間正極板５０の中間正極タブ５１ｂが、正極集電体４４ａの電極積層方向Ｘ一方面（図９の上側面）に集合され積層されて溶接される。このとき、第１積層電極群４５の正極タブ３４ｂと、第２積層電極群４６の正極タブ３４ｂとは、図９の左右方向に離れて、それぞれで積層されて正極集電体４４ａに溶接されてもよい。中間正極タブ５１ｂは、第１積層電極群４５の正極タブ３４ｂ、または第２積層電極群４６の正極タブ３４ｂに積層されて溶接されてもよい。中間正極タブ５１ｂは、第１積層電極群４５及び第２積層電極群４６の正極タブ３４ｂと、図９の左右方向に離れて正極集電体４４ａに溶接されてもよい。
【００５３】
また、第３積層電極群４７の正極タブ３４ｂと、第２積層電極群４６及び第３積層電極群４７の間の中間正極板５０の中間正極タブ５１ｂとが、正極集電体４４ａの電極積層方向Ｘ他方面（図９の下側面）に集合され積層されて溶接される。この場合も、正極タブ３４ｂ及び中間正極タブ５１ｂは、図９の左右方向に分かれて正極集電体４４ａに溶接されてもよい。
【００５４】
一方、第１積層電極群４５及び第２積層電極群４６の負極タブ３７ｂは、負極集電体４１ａの電極積層方向Ｘ一方面（図９の上側面）に集合され積層されて溶接される。第３積層電極群４７の負極タブ３７ｂは、負極集電体４１ａの電極積層方向Ｘ他方面（図９の下側面）に集合され積層されて溶接される。この場合も、第１積層電極群４５及び第２積層電極群４６の負極タブ３７ｂは、第１積層電極群４５及び第２積層電極群４６の正極タブ３４ｂと同様に、図９の左右方向に分かれて負極集電体４１ａに溶接されてもよい。
【００５５】
図９の構成では、中間正極板５０が電極積層方向Ｘに分かれて２つの位置に配置される。これにより、大型で容量が大きい二次電池において、セパレータ間保持領域αも、電極積層方向Ｘに分かれて２つの位置に形成できる。このため、長期サイクルにおける性能を向上でき、かつ、エネルギー密度を向上できる。その他の構成及び作用は、図１から図５Ｂの構成または図６から図８の構成と同様である。なお、二次電池において、積層電極群の数を３つ以上とすることもできる。
【００５６】
また、上記の各実施形態では、非水電解質が液状の電解液である場合を説明したが、非水電解質は、ゲル状ポリマー等に非水電解質を保持したものであってもよい。この場合でも、非水電解質の保持容量を大きくして長期サイクルにおける性能を向上できる。
【００５７】
また、上記の実施形態では、外装体が金属製のケースである場合を説明したが、外装体として、２枚のラミネートフィルムの周縁部を接合してなるフィルム外装体を用いて、二次電池を形成する、いわゆるパウチ型としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、積層型非水電解質二次電池に利用できる。
【符号の説明】
【００５９】
１０  積層型非水電解質型二次電池（二次電池）
１２  ケース
１３  ケース本体
１４  蓋板
１４ａ  貫通孔
１５  ホルダ
１６  負極端子
１７  正極端子
１８ａ，１８ｂ  中間部材
１９  上側結合部材
２０  絶縁部材
３０  電極体
３１，３２  積層電極群
３３  正極
３３ａ  正極芯材
３３ｂ  正極合材層
３４ａ  正極板本体
３４ｂ  正極タブ
３５  タブ積層体
３６  負極
３６ａ  負極芯材
３６ｂ  負極合材層
３７ａ  負極板本体
３７ｂ  負極タブ
３８  タブ積層体
４０  セパレータ
４１，４１ａ  負極集電体
４２  上端板部
４３  下側板部
４４，４４ａ  正極集電体
４５  第１積層電極群
４６  第２積層電極群
４７  第３積層電極群
５０  中間正極板
５０ａ  中間正極芯材
５０ｂ  中間正極合材層
５１ａ  中間正極板本体
５１ｂ  中間正極タブ
【図１】
2017149990.tif 000003
【図２】
2017149990.tif 000004
【図３】
2017149990.tif 000005
【図４】
2017149990.tif 000006
【図５Ａ】
2017149990.tif 000007
【図５Ｂ】
2017149990.tif 000008
【図６】
2017149990.tif 000009
【図７】
2017149990.tif 000010
【図８】
2017149990.tif 000011
【図９】
2017149990.tif 000012
【国際調査報告】
2017149990.tif 000013
2017149990.tif 000014
2017149990.tif 000015
2017149990.tif 000016