(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体に正極活物質が被着された正電極板と、負極集電体に負極活物質が被着された負電極板とがセパレータを介して交互に相対向して複数枚重ねられて成る二次電池において、
上記正電極板は矩形状の集電体の両面にリチウムと遷移金属の複合酸化物を正極活物質として被着してなり、該矩形状正電極板の一辺側の所定幅の正極活物質が被着されていない集電体をリード部として有し、
上記負電極板は矩形状の集電体の両面にリチウムをドープ、脱ドープ可能なカーボンを負極活物質として被着してなり、該矩形状負電極板の一辺側の所定幅の負極活物質が被着されていない集電体をリード部として有し、
上記正極集電体同志と外部正極端子に一体構成の正極リード体とを該リード部の全長さに亘って溶接手段により溶接接続すると共に上記負極集電体同志と外部負極端子に一体構成の負極リード体とを該リード部の全長さに亘って溶接手段により溶接接続したことを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１記載の二次電池において、正極集電体と外部正極端子とが同種金属であると共に、負極集電体と外部負極端子とが同種金属であることを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の二次電池において、上記溶接手段が超音波溶接装置であることを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電気自動車等に使用される電源装置に使用して好適な二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電気自動車等で使用する高エネルギー密度の二次電池が要求されている。この高エネルギー密度が達成出来る二次電池として、リチウムあるいはリチウム合金を用いた非水電解液二次電池であるリチウムイオン二次電池が提案されている。
【０００３】
この従来のリチウムイオン二次電池につき図４及び図５を参照して説明する。図４において、１０は例えば厚さ３００μｍのステンレス板より成る横方向の長さが略３００ｍｍ、縦方向の長さが略１００ｍｍ、厚さが２５ｍｍの密閉型の単電池の偏平角型電池容器を示し、この偏平角型電池容器１０内に５１枚の正電極板２及び５２枚の負電極板３をセパレータ８を介して交互に積層した積層体を収納する。
【０００４】
この正電極板２としては図４、図５に示す如く矩形状の厚さが略２０μｍのアルミＡｌ箔より成る集電体５の両面にリチウムＬｉと遷移金属の複合酸化物例えばＬｉＣｏＯ２  を正極活物質４として被着したものである。
【０００５】
また負電極板３としては図４、図５に示す如く矩形状の厚さが略１０μｍの銅Ｃｕ箔（又はニッケルＮｉ箔）より成る集電体７の両面にリチウムＬｉをドープ、脱ドープ可能なカーボン例えばグラファイト構造を有する炭素や難黒鉛化炭素材料等の炭素Ｃを負極活物質６として被着したものである。
【０００６】
またセパレータ８としては矩形状の厚さ５０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等を使用する。この場合、正電極板２、負電極板３及びセパレータ８の形状としては、図４に示す如くセパレータ８の形状を最大とし、負電極板３及び正電極板２の形状を順次小さくする如くする。
【０００７】
またこの密閉型の偏平角型電池容器１０内にプロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートの混合溶媒の中にＬｉＰＦ６  を１モル／１の割合で溶解した有機電解液９を注入し、この正極活物質４及び負極活物質６間にこの有機電解液９を充填する如くする。このリチウムイオン二次電池の化学反応は化１に示す如くである。
【０００８】
【化１】
0003605851.tif 000002
【０００９】
また正電極板２及び負電極板３の夫々の上部にリード部としての舌片２ａ及び３ａを夫々設け、この正電極板２のリード部としての舌片２ａをこの偏平角型電池容器１０の内部でネジ止めにより互いに接続し、この接続点を偏平角型電池容器１０の外部上側壁に設けた外部正極端子１１に接続すると共に負電極板３のリード部としての舌片３ａをこの偏平角型電池容器１０の内部でネジ止めにより互いに接続し、この接続点をこの偏平角型電池容器１０の外部上側壁に設けた外部負極端子１２に接続する如くする。
【００１０】
図４において、１３はこの密閉型の偏平角型電池容器１０の内圧が所定値より高くなったときに、この内部の気体を抜く安全弁である。
【００１１】
斯るリチウムイオン二次電池によれば例えば平均電圧が３．５Ｖで５０Ａｈのものを得ることができる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、斯る従来の偏平角型のリチウムイオン二次電池においては、図４に示す如く５１枚の正電極板２のリード部としての舌片２ａ同志及び５２枚の負電極板３のリード部としての舌片３ａ同志を夫々ネジ止めにより互いに接続していたので、この正電極板２の舌片２ａ同志間及び負電極板３の舌片３ａ同志間に電解液が毛細管現象によりしみ込み、このリチウムイオン二次電池の内部抵抗の値が増大し、例えば１０ｍΩ〜２０ｍΩとなる不都合があると共にこの内部抵抗値がバラツク不都合があった。
【００１３】
従って、大電流を流したときにはこの内部抵抗により発熱が生じ、重負荷特性が悪く、放電容量も少なくなる不都合があった。またこのリチウムイオン二次電池の内部抵抗の値が比較的大きいため、０℃以下の低温特性が悪い不都合があった。
【００１４】
更に、このリチウムイオン二次電池において、この内部抵抗値が比較的大きいので充電時にも充電損失が大きく充電効率が低下する不都合があった。
【００１５】
本発明は斯る点に鑑み、上述の如き二次電池の内部抵抗値を小さくすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明二次電池は例えば図１、図２に示す如く正極集電体５に正極活物質４が被着された正電極板２と、負極集電体７に負極活物質６が被着された負電極板３とがセパレータ８ａを介して交互に相対向して複数枚重ねられて成る二次電池において、この正電極板２は矩形状の集電体５の両面にリチウムと遷移金属の複合酸化物を正極活物質４として被着してなり、この矩形状正電極板２の一辺側の所定幅の正極活物質４が被着されていない集電体５をリード部５ａとして有し、この負電極板３は矩形状の集電体７の両面にリチウムをドープ、脱ドープ可能なカーボンを負極活物質６として被着してなり、この矩形状負電極板３の一辺側の所定幅の負極活物質６が被着されていない集電体７をリード部７ａとして有し、この正極集電体５同志と外部正極端子１１に一体構成の正極リード体１１ａとをこのリード部５ａの全長さに亘って溶接手段により溶接接続すると共にこの負極集電体７同志と外部負極端子１２に一体構成の負極リード体１２ａとをこのリード部７ａの全長さに亘って溶接手段により溶接接続したものである。
【００１７】
本発明二次電池は例えば図１，図２に示す如く、上述において正極集電体５と外部正極端子１１とが同種金属であると共に、この負極集電体７と外部負極端子１２とが同種金属である。
【００１８】
また本発明二次電池は例えば図１，図２に示す如く上述において、この溶接手段２０が超音波溶接装置であるものである。
【００１９】
【作用】
本発明に依れば矩形状の正極集電体５同志の一辺及び矩形状の負極集電体７同志の一辺を夫々全長に亘って溶接接続しているので、この矩形状の正極集電体５同志の一辺及び矩形状の負極集電体７同志の一辺の夫々の全長に亘る溶接接続部には毛細管現象によっても電解液がしみ込むことがなく、内部抵抗値を比較的小さく且つ内部抵抗値のばらつきも小さくすることができる。
【００２０】
【実施例】
以下図面を参照して本発明二次電池の一実施例につき説明しよう。
【００２１】
図１、図２において、１０は例えば厚さ３００μｍのステンレス板より成る横方向の長さが略３００ｍｍ、縦方向の長さが略１００ｍｍ、厚さが略２５ｍｍの密閉型の単電池の偏平角型電池容器を示し、この偏平角型電池容器１０内に５１枚の正電極板２及び５２枚の負電極板３をセパレータ８ａを介して交互に積層した積層体１４を収納する如くする。
【００２２】
この正電極板２としては、図１、図３Ａ、図５に示す如く、この偏平角型電池容器１０の内部形状の矩形状略３００ｍｍ×１００ｍｍと略等しい矩形状の厚さが略２０μｍのアルミＡｌ箔より成る集電体５の両面にリチウムＬｉと遷移金属の複合酸化物例えばＬｉＣｏＯ２  を正極活物質４として被着したものである。
【００２３】
また負電極板３としては、図１、図３Ｂ、図５に示す如く、この偏平角型電池容器１０の内部形状の矩形状略３００ｍｍ×１００ｍｍと略等しい矩形状の厚さが略１０μｍの銅Ｃｕ箔（又はニッケルＮｉ箔）より成る集電体７の両面にリチウムＬｉをドープ、脱ドープ可能なカーボン例えばグラファイト構造を有する炭素や難黒鉛化炭素材料等の炭素Ｃを負極活物質６として被着したものである。
【００２４】
また本例においてはセパレータ８ａとして、正電極板２、負電極板３よりやや大きめの矩形状の厚さが２５μｍの微多孔性ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム等を２枚重ねた袋状にしたものを使用する。
【００２５】
本例においては、この正電極板２及び負電極板３を図３Ａ及びＢに示す如く袋状のセパレータ８ａに夫々挿入する。この場合矩形状正電極板２の一辺側の所定幅の正極活物質４が被着されていない集電体５をリード部５ａとしてこのセパレータ８ａより露出するようにすると共に矩形状負電極板３のこの正電極板２の一辺側に対向する辺側の所定幅の負極活物質６が被着されていない集電体７をリード部７ａとしてこのセパレータ８ａより露出する如くする。
【００２６】
本例においては、この袋状のセパレータ８ａに挿入した５１枚の正電極板２及び５２枚の負電極板３を交互に積層して、矩形状の積層体１４を形成する。本例においては、図１に示す如くこの矩形状の積層体１４の一辺側即ち正電極板２の集電体５の所定幅のリード部５ａを例えば純アルミＪＩＳ  Ａ１０５０のＯ材又はＨ１２，Ｈ１１２より成る、この正電極板２の縦方向の長さ略１００ｍｍの長さを有する正極リード体１１ａに全長さに亘って超音波発振器２０ａ及びホーン２０ｂより成る超音波溶接装置２０を使用して超音波溶接により溶着する如くする。この場合、正電極板２の集電体５の所定幅のリード部５ａはアルミであり、この正極リード体１１ａもアルミであるので、この５１枚の正極板２の集電体５のリード部５ａ同志とこの正極リード体１１ａとを超音波溶接装置２０により良好に溶着することができる。この超音波溶接装置２０の超音波発振器２０ａの発振周波数は２０ＫＨｚ〜４０ＫＨｚである。
【００２７】
また、この矩形状の積層体１４の一辺側に対向する辺側即ち負電極板３の集電体７の所定幅のリード部７ａを例えば純銅ＪＩＳ  Ｃ１１００のＯ材又は１／４Ｈ，１／２Ｈより成る、この負電極板３の縦方向の長さ略１００ｍｍの長さを有する負極リード体１２ａに全長さに亘って超音波溶接装置２０を使用して超音波溶接により溶着する如くする。この場合、負電極板３の集電体７の所定幅のリード部７ａは銅であり、この負極リード体１２ａも銅であるので、この５２枚の負電極板３の集電体７のリード部７ａ同志とこの負極リード体１２ａとを超音波溶接装置２０により良好に溶着することができる。この正極リード体１１ａ及び負極リード体１２ａが溶着された積層体１４を、この偏平角型電池容器１０に収納する如くする。
【００２８】
この場合、正極リード体１１ａ及び負極リード体１２ａとして超音波溶接装置２０により超音波溶接がしやすい電極材料を使用するを可とする。
【００２９】
また、この密閉型の偏平角型電池容器１０内にプロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートの混合溶媒の中にＬｉＰＦ６  を１モル／１の割合で溶解した有機電解液９を注入し、この正極活物質４及び負極活物質６間に、この有機電解液９を充填する如くする。このリチウムイオン二次電池の化学反応は前述化１に示す如くである。
【００３０】
また本例においては正極リード体１１ａ及び負極リード体１２ａを夫々外部正極端子１１及び外部負極端子１２に一体的に設ける如くする。その他は従来と同様に構成する。
【００３１】
斯る本例によるリチウムイオン二次電池によれば例えば平均電圧が３．５Ｖで５０Ａｈのものを得ることができる。
【００３２】
本例においては上述の如く５１枚の正電極板２の集電体５のリード部５ａ同志及び正極リード体１１ａを超音波溶接装置２０により溶接接続すると共に５２枚の負電極板３の集電体７のリード部７ａ同志及び負極リード体１２ａを超音波溶接装置２０により溶接接続しているので、この夫々の溶接接続部には毛細管現象によっても電解液９がしみ込むことがなく、本例による二次電池の内部抵抗の値が増大することがなく、この内部抵抗の値が約１．４ｍΩ〜３ｍΩと比較的小さく且つ、この内部抵抗値のバラツキも小さい利益がある。
【００３３】
また本例によれば、二次電池の内部抵抗の値が小さいので、放電容量が増大すると共に充電効率、重負荷特性、低温特性の良いものが得られる利益がある。
【００３４】
尚、上述実施例においては本発明をリチウムイオン二次電池に適用した例につき述べたが、本発明をその他の積層型の二次電池に適用できることは容易に理解できよう。
また、本発明は上述実施例に限らず本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得ることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば矩形状の正電極板の一辺に亘るリード部同志及び矩形状の負電極板の一辺に亘るリード部同志を夫々全長に亘って溶接接続しているので、この夫々の一辺に亘る溶接接続部に電解液がしみ込むことがなく、本発明による二次電池の内部抵抗の値を小さくできる利益があると共にこの内部抵抗値のバラツキが小さい利益がある。
【００３６】
また本発明によれば二次電池の内部抵抗の値が小さいので、放電容量が増大すると共に充電効率、重負荷特性、低温特性の良いものが得られる利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明二次電池の要部の例を示す斜視図である。
【図２】本発明二次電池の一実施例を示す断面図である。
【図３】正電極板及び負電極板の例を示す斜視図である。
【図４】従来の二次電池の例を示す断面図である。
【図５】リチウムイオン二次電池の説明に供する線図である。
【符号の説明】
２  正電極板
３  負電極板
４  正極活物質
５  正極集電体
５ａ  リード部
６  負極活物質
７  負極集電体
７ａ  リード部
８ａ  セパレータ
９  電解液
１０  偏平角型電池容器
１１  外部正極端子
１１ａ  正極リード体
１２  外部負極端子
１２ａ  負極リード体
２０  超音波溶接装置
【図１】
0003605851.tif 000003
【図２】
0003605851.tif 000004
【図３】
0003605851.tif 000005
【図４】
0003605851.tif 000006
【図５】
0003605851.tif 000007