(57)【要約】【課題】複数の単電池の接続箇所における抵抗を低減して比較的高いエネルギー効率を有する平板状単電池の組電池を得る。【解決手段】組電池９は、複数の平板状の第１及び第２単電池を積層して構成される。単電池は、表面に正極活物質１３，２３，３３が塗布された正極集電体箔１２，２２，３２と表面に負極活物質１６，２６，３６が塗布された負極集電体箔１５，２５，３５とをポリマー電解質層１７を介して積層される。第１単電池の正極集電体箔の一方の端部１２ｂ，２２ｂが隣接する第２単電池の負極集電体箔の他方の端部２５ａ，３５ａに積層接続されて複数の平板状単電池が順次積層されかつ直列に接続される。端部に位置する正極集電体箔３２に正極端子３８が接続され、端部に位置する負極集電体箔１５に負極端子３９が接続される。それらの端子の他端を表出するように単一のパッケージ４１により密閉される。【選択図】  図１
2004303535.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の平板状の第１及び第２単電池（１０，２０，３０）を積層して構成された組電池（９）において、
複数の平板状の第１及び第２単電池（１０，２０，３０）のそれぞれが表面に正極活物質（１３，２３，３３）が塗布された正極集電体箔（１２，２２，３２）と表面に負極活物質（１６，２６，３６）が塗布された負極集電体箔（１５，２５，３５）とが前記正極活物質（１３，２３，３３）と前記負極活物質（１６，２６，３６）との間にポリマー電解質層（１７）を介して積層されて構成され、前記第１単電池（１０，２０）の前記負極集電体箔（１５，２５）の一方の端部（１５ｂ，２５ｂ）から突出する前記正極集電体箔（１２，２２）の一方の端部（１２ｂ，２２ｂ）が隣接する前記第２単電池（２０，３０）の前記正極集電体箔（２２，３２）の他方の端部（２２ａ，３２ａ）から突出する前記負極集電体箔（２５，３５）の他方の端部（２５ａ，３５ａ）に対向するように前記複数の平板状単電池（１０，２０，３０）が順次積層され、
前記第１単電池（１０，２０）の前記正極集電体箔（１２，２２）の一方の端部（１２ｂ，２２ｂ）が隣接する前記第２単電池（２０，３０）の前記負極集電体箔（２５，３５）の他方の端部（２５ａ，３５ａ）に積層接続されて前記複数の平板状単電池（１０，２０，３０）が直列に接続され、直列に接続された前記複数の平板状単電池（１０，２０，３０）の端部に位置する前記正極集電体箔（３２）の一方の端部（３２ｂ）に平板状の正極端子（３８）の一端が接続され、直列に接続された前記複数の平板状単電池（１０，２０，３０）の端部に位置する前記負極集電体箔（１５）の他方の端部（１５ａ）に平板状の負極端子（３９）の一端が接続され、積層された前記複数の平板状単電池（１０，２０，３０）が前記正極端子（３８）の他端及び前記負極端子（３９）の他端を表出するように単一のパッケージ（４１）により密閉された
ことを特徴とする平板状単電池の組電池。
【請求項２】
積層された第１単電池（１０，２０）の前記正極集電体箔（１２，２２）の一方の端部（１２ｂ，２２ｂ）と隣接する第２単電池（２０，３０）の前記負極集電体箔（２５，３５）の他方の端部（２５ａ，３５ａ）の積層外面に耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物（２８）が配置され、前記シート状物又はテープ状物（２８）を介して超音波溶接されて前記第１単電池（１０，２０）の前記正極集電体箔（１２，２２）の一方の端部（１２ｂ，２２ｂ）が隣接する第２単電池（２０，３０）の前記負極集電体箔（２５，３５）の他方の端部（２５ａ，３５ａ）に積層接続された請求項１記載の平板状単電池の組電池。
【請求項３】
正極端子（３８）及び負極端子（３９）がエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットによりそれぞれ形成された請求項１又は２記載の平板状単電池の組電池。
【請求項４】
複数の平板状単電池（１０，２０，３０）が方形状絶縁シート（４２）を介して順次積層された請求項１ないし３いずれか１項に記載の平板状単電池の組電池。
【請求項５】
積層された複数の平板状単電池（１０，２０，３０）の表面及び裏面を覆う一対の方形状パッケージシート（４１ａ，４１ｂ）の周囲を熱圧着することにより単一のパッケージ（４１）が作られ、方形状絶縁シート（４２）の３辺が前記一対の方形状パッケージシート（４１ａ，４１ｂ）の周囲に挟持されて熱圧着された請求項４記載の平板状単電池の組電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の平板状の単電池を積層して直列に接続する組電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、有機電解液を有する単電池が広く知られており、この電解液は所定の電圧を超えると分解してしまうため、比較的高い電圧を必要とする電動工具や電気自動車には、これらの単電池を複数個直列に接続した組電池が用いられる。従来の組電池における単電池の接続は、複数の単電池の端子を直接に又は連結体を介して接続することが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
一方、近年では、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平板状単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平板状単電池が作られる。従って、比較的薄くてかつ比較的高い電圧を得るために、複数の平板状単電池を用い、第１単電池におけるパッケージから引出された正極端子又は負極端子を隣接する第２単電池におけるパッケージから引出された正極端子又は負極端子に順次接続し、複数の平板状単電池を直列に接続して組電池を得ることが考えられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２８２８４１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、複数の平板状の単電池をパッケージから引出された端子同士を接続してそれらを直列に接続すると、第１単電池と第２単電池におけるそれぞれの集電体箔は、正極端子及びその正極端子に接続された負極端子を介して接続されることになる。そして、集電体箔と端子との接続箇所における抵抗及びその端子同士の接続箇所における抵抗が比較的高いため、その電池におけるエネルギー効率を低下させる不具合があった。
一方、平板状単電池において密閉性が破られる箇所はパッケージの正極端子又は負極端子が引き出される部分に比較的多いという経験的事実が存在する。このような状況において、パッケージにより予め独立して密閉された複数の平板状の単電池をそのパッケージから引出された端子同士を接続して組電池とすると、密閉性が破られる箇所が比較的多くなり、組電池全体の密閉性に対する信頼性が低下する不具合がある。また、このような組電池では、個々の単電池がそれぞれパッケージにより密封されていることから、そのパッケージが複数になり、組電池全体としてのエネルギー密度が低下する不具合もあった。
本発明の目的は、比較的高いエネルギー効率を有し、密閉性の信頼性が高く、かつエネルギー密度に優れた平板状単電池の組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、複数の平板状の第１及び第２単電池１０，２０，３０を積層して構成された組電池９の改良である。
その特徴ある構成は、複数の平板状の第１及び第２単電池１０，２０，３０のそれぞれが表面に正極活物質１３，２３，３３が塗布された正極集電体箔１２，２２，３２と表面に負極活物質１６，２６，３６が塗布された負極集電体箔１５，２５，３５とが正極活物質１３，２３，３３と負極活物質１６，２６，３６との間にポリマー電解質層１７を介して積層されて構成され、第１単電池１０，２０の負極集電体箔１５，２５の一方の端部１５ｂ，２５ｂから突出する正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂが隣接する第２単電池２０，３０の正極集電体箔２２，３２の他方の端部２２ａ，３２ａから突出する負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａに対向するように複数の平板状単電池１０，２０，３０が順次積層され、第１単電池１０，２０の正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂが隣接する第２単電池２０，３０の負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａに積層接続されて複数の平板状単電池１０，２０，３０が直列に接続され、直列に接続された複数の平板状単電池１０，２０，３０の端部に位置する正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂに平板状の正極端子３８の一端が接続され、直列に接続された複数の平板状単電池１０，２０，３０の端部に位置する負極集電体箔１５の他方の端部１５ａに平板状の負極端子３９の一端が接続され、積層された複数の平板状単電池１０，２０，３０が正極端子３８の他端及び負極端子３９の他端を表出するように単一のパッケージ４１により密閉されたところにある。
【０００６】
この請求項１に係る発明では、第１単電池と第２単電池におけるそれぞれの集電体箔を直接接続するので、正極端子及びその正極端子に接続された負極端子を介して接続する場合に比較してその接続箇所は減少し、その接続箇所における抵抗は低減される。この結果、比較的高いエネルギー効率を有する平板状単電池の組電池が得られる。
また、積層された複数の平板状単電池１０，２０，３０を単一のパッケージ４１により密閉するので、密閉性が破られる可能性の高いパッケージ４１の正極端子３８又は負極端子３９が引き出される部分の数及び組電池９におけるパッケージ４１の占める割合は、パッケージにより予め独立して密閉された複数の平板状の単電池の端子同士を接続する場合に比較して減少する。この結果、組電池全体の密閉性に対する信頼性及び組電池全体としてのエネルギー密度を従来より向上させることができる。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明であって、積層された第１単電池１０，２０の正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂと隣接する第２単電池２０，３０の負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａの積層外面に耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物２８が配置され、シート状物又はテープ状物２８を介して超音波溶接されて第１単電池１０，２０の正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂが隣接する第２単電池２０，３０の負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａに積層接続された平板状単電池の組電池である。
この請求項２に係る発明では、超音波溶接により積層接続することによりその作業性を向上させ、積層外面に耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物２８を配置することにより、正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂ及び負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａに加わる溶接時の振動負担を軽減し、溶接箇所における亀裂等の破損を防止することができる。
【０００８】
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、正極端子３８及び負極端子３９がエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットによりそれぞれ形成された平板状単電池の組電池である。
この請求項３に係る発明では、正極端子３８及び負極端子３９としてエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットを用いることにより、それぞれ端子３８，３９自体の可撓性を確保するとともに、パッケージ４１との密着性を向上させてそのパッケージ４１による密封性を確保することができる。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか１項に係る発明であって、複数の平板状単電池１０，２０，３０が方形状絶縁シート４２を介して順次積層された平板状単電池の組電池である。
この請求項４に係る発明では、方形状絶縁シート４２を介して積層された隣接する平板状単電池１０，２０，３０が短絡することをその方形状絶縁シート４２が防止する。また、外部からの圧力等により、電解液がポリマー電解質層１７から流出しても、その電解液に過剰な電位差が加わることを絶縁シート４２により防止することができる。この結果、組電池９の信頼性を向上させることができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項４に係る発明であって、積層された複数の平板状単電池１０，２０，３０の表面及び裏面を覆う一対の方形状パッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲を熱圧着することにより単一のパッケージ４１が作られ、方形状絶縁シート４２の３辺が一対の方形状パッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲に挟持されて熱圧着された平板状単電池の組電池である。
この請求項５に係る発明では、絶縁シート４２がパッケージ４１の内部で移動することを防止して、組電池９の信頼性を維持することができる。
【００１１】
【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３に示すように、組電池９は複数の平板状の第１及び第２単電池１０，２０，３０を積層して構成され、図３における組電池は３個の単電池１０，２０，３０が積層される場合を示す。３個の単電池１０，２０，３０はそれぞれ同一構造であり、最下段に設けられた単電池１０を代表して説明すると、図１及び図４に示すように、単電池１０は、表面に正極活物質１３が塗布された正極集電体箔１２と表面に負極活物質１６が塗布された負極集電体箔１５とが正極活物質１３と負極活物質１６との間にポリマー電解質層１７を介して積層されたものである。この単電池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。
【００１２】
図８（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８（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。
【００１３】
図４に戻って、単電池１０は、折畳まれた負極集電体箔１５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集電体箔１２が挟持される。挟持される正極集電体箔１２の表面には正極活物質１３が塗布され、その正極活物質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。
【００１４】
具体的な作製手順は、図７（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７（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７（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とともに負極集電体箔１５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を有するものが複数枚作られる。
【００１５】
次いで図６に示すように、ポリマー電解質層１７を間に介装して正極集電体箔１２及び負極集電体箔１５が積層される。この積層は熱圧着により行われる。即ち、負極集電体箔１５に折目の間隔に相応する所定のピッチで複数の正極集電体箔１２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集電体箔１２及び負極集電体箔１５を熱圧着する。複数の正極集電体箔１２の負極集電体箔１５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から突出するように、またそれぞれの正極集電体箔１２が負極集電体箔１５の折目に相当する部分をあけて配置される。
【００１６】
図５に示すように、このように正極集電体箔１２が積層された負極集電体箔１５を折畳むことにより単電池１０が形成される。この折畳みは、正極集電体箔１２が配置されていない負極集電体箔１５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、図４に示すように、このように折畳まれた負極集電体箔１５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集電体箔１２が挟持される。そして、図１に示すように、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から突出する。
【００１７】
図１及び図２に示すように、３個の単電池１０，２０，３０は上述したようにそれぞれ同一構造になるように構成され、この３個の平板状単電池１０，２０，３０は順次積層される。３個の平板状単電池１０，２０，３０の内、最下位の単電池を第１単電池１０とし、その第１単電池に隣接する中間の単電池を第２単電池２０と表すと、第１単電池１０の正極集電体箔１２の一方の端部１２ｂが隣接する第２単電池２０の負極集電体箔２５の他方の端部２５ａに対向するように第１及び第２単電池１０，２０が積層される。また、３個の平板状単電池１０，２０，３０の内、中間に位置する単電池を第１単電池２０とし、その第１単電池２０に隣接する最上位の単電池を第２単電池３０と表すと、第１単電池２０の正極集電体箔２２の一方の端部２２ｂが隣接する第２単電池３０の負極集電体箔３５の他方の端部３５ａに対向するように第１及び第２単電池２０，３０が積層される。
【００１８】
このように積層された３個の単電池１０，２０，３０は、第１単電池１０，２０の正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂは隣接する第２単電池２０，３０の負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａに積層接続されて３個の平板状単電池１０，２０，３０は直列に接続される。この実施の形態における積層接続は超音波溶接により行われる。具体的に説明すると、積層された第１単電池１０，２０の正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂと隣接する第２単電池２０，３０の負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａの積層外面に耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物２８が配置され、そのシート状物又はテープ状物２８を介して超音波溶接される。ここで、テープ状物２８を構成する耐熱性プラスチックはポリイミド、ポリエチレンテレフタレート又はポリテトラフルオロエチレンであり、テープ状物２８の厚さは５〜２５０μｍのものが使用される。この実施の形態におけるテープ状物２８には粘着層が形成され、この粘着層を介してテープ状物２８が配置される。このように配置されたテープ状物２８を介して超音波溶接がなされる。
【００１９】
直列に接続された複数の平板状単電池１０，２０，３０の端部に位置する正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂには平板状の正極端子３８の一端が接続される。図１及び図２に示すように、正極集電体箔３２の全ての一方の端部３２ｂは積層され、正極端子３８の一端は正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂの間に挿入される。そして、正極端子３８の一端が挿入された状態で超音波溶接がなされ、正極端子３８の一端は正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂに接続される。この超音波溶接に際して、正極端子３８の一端が挿入された正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂの積層外面には上述した耐熱性プラスチックから成るテープ状物２８が配置される。そして、このテープ状物２８を介して正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂは平板状の正極端子３８の一端が超音波溶接される。
【００２０】
一方、直列に接続された複数の平板状単電池１０，２０，３０の端部に位置する負極集電体箔１５の他方の端部１５ａには平板状の負極端子３９の一端が接続される。負極端子３９の一端は負極集電体箔１５の他方の端部１５ａの間に挿入され、負極端子３９の挿入状態で超音波溶接することにより負極端子３９の一端が負極集電体箔１５の他方の端部１５ａに接続される。この超音波溶接に際して、負極端子３８の一端が挿入された負極集電体箔１５の他方の端部１５ａの積層外面には耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物２８が配置される。そして、このテープ状物２８を介して他方の端部１５ａが超音波溶接される。ここで、テープ状物２８は正極端子３８を接続する際に用いたテープ状物２８と同一であり、粘着層を介して複数の負極集電体箔１５の他方の端部１５ａの積層外面に配置されたテープ状物２８を介して超音波溶接がなされる。
【００２１】
なお、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。超音波溶接の際に積層外面に配置されるテープ状物２８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３２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。なお、この実施の形態における正極端子３８及び負極端子３９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。
【００２２】
複数の単電池１０，２０，３０が直列に接続され、端部に位置する正極集電体箔３２の一方の端部３２ｂ及び負極集電体箔１５の他方の端部１５ａに正極端子３８及び負極端子３９が接続された図２に示す積層された複数の単電池１０，２０，３０は、図３に示すように、正極端子３８の他端及び負極端子３９の他端を表出するようにパッケージ４１で密封される。図１及び図４に示すように、この実施の形態におけるパッケージ４１は、積層された複数の単電池１０，２０，３０の表面及び裏面を覆う一対のパッケージシート４１ａ，４１ｂにより形成される。一対のパッケージシート４１ａ，４１ｂはそれぞれ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。一対のパッケージシート４１ａ，４１ｂで積層された複数の単電池１０，２０，３０を表面及び裏面から挟み、真空雰囲気中で一対のパッケージシート４１の重ね合わされた周囲を熱圧着することにより積層された複数の単電池１０，２０，３０は正極端子３８の他端及び負極端子３９の他端がそれぞれそ外部に表出するようにパッケージ４１により密閉される。
【００２３】
図１に示すように、一対のパッケージシート４１ａ，４１ｂで密封する際、一対のパッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲の間には正極端子３８及び負極端子３９がそれぞれ挟まれ、その状態で一対のパッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲は熱圧着され、正極端子３８及び負極端子３９を挟んだ部分におけるパッケージ４１は熱圧着後における端子取出口４１ｄが形成される。この実施の形態では、正極端子３８及び負極端子３９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４１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４１における端子取出口４１ｄと正極端子３８及び負極端子３９の密着性は確保され、そのパッケージ４１による積層された複数の単電池１０，２０，３０の密封が確実に行われる。
【００２４】
一方、密封の際、複数の平板状単電池１０，２０，３０の間には方形状絶縁シート４２が挿入され、この方形状絶縁シート４２を介して平板状単電池１０，２０，３０は順次積層される。この方形状絶縁シート４２ととしては、ポリエチレン又はポリプロピレンからなるフィルムが用いられる。そして、方形状絶縁シート４２の３辺は一対の方形状パッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲に挟持さ、その状態で一対の方形状パッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲とともに熱圧着される。
【００２５】
このように構成された組電池９では、単一のパッケージ４１の内部で、第１単電池と第２単電池におけるそれぞれの集電体箔を直接接続するので、正極端子及びその正極端子に接続された負極端子を介して接続する従来に比較して接続箇所は減少し、その接続箇所における抵抗を低減することができる。この結果、比較的高いエネルギー効率を有する平板状単電池の組電池が得られる。特に、積層された第１単電池１０，２０の正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂと隣接する第２単電池２０，３０の負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａとを超音波溶接しているので、その接続作業を比較的容易に行うことができる。
【００２６】
また、積層された複数の平板状単電池１０，２０，３０を単一のパッケージ４１により密閉するので、密閉性が破られる可能性の高いパッケージ４１の正極端子３８又は負極端子３９が引き出される部分の数及び組電池９におけるパッケージ４１の占める割合は、パッケージにより予め独立して密閉された複数の平板状の単電池の端子同士を接続する場合に比較して減少する。この結果、組電池全体の密閉性に対する信頼性及び組電池全体としてのエネルギー密度を従来より向上させることができる。
【００２７】
また、集電体箔の積層外面に耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物２８を配置し、このシート状物又はテープ状物２８を介して超音波溶接しているので、正極集電体箔１２，２２の一方の端部１２ｂ，２２ｂ及び負極集電体箔２５，３５の他方の端部２５ａ，３５ａに加わる溶接時の振動負担を軽減することができ、超音波振動に起因する溶接箇所における亀裂等の破損を有効に防止して、接続部分における抵抗が増大することを防止することができる。
【００２８】
また、正極端子３８及び負極端子３９をエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットによりそれぞれ形成するので、それぞれ端子３８，３９自体の可撓性を確保して、平板状電池の取り扱いを容易にするとともに、パッケージ４１との密着性を向上させてそのパッケージ４１による密封性を確保することができる。
【００２９】
更に、複数の平板状単電池１０，２０，３０が方形状絶縁シート４２を介して順次積層されるので、積層されて隣接する平板状単電池１０，２０，３０が短絡することをその方形状絶縁シート４２が防止する。また、外部からの圧力等により、電解液がポリマー電解質層１７から流出しても、その電解液に過剰な電位差が加わることを絶縁シート４２により防止することができる。この結果、電解液が分解することは回避され、組電池９の信頼性を向上させることができる。特に、方形状絶縁シート４２の３辺を一対の方形状パッケージシート４１ａ，４１ｂの周囲に挟持させてそのパッケージシート４１ａ，４１ｂとともに熱圧着するので、絶縁シート４２がパッケージ４１の内部で移動することは防止され、組電池９が有する信頼性を維持することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、第１単電池の正極集電体箔の一方の端部と第２単電池の負極集電体箔の他方の端部とを積層接続して、複数の平板状単電池を直列に接続し、直列に接続されて積層された複数の平板状単電池を単一のパッケージにより密閉しているので、正極端子及びその正極端子に接続された負極端子を介して接続する場合に比較してその接続箇所は減少し、その接続箇所における抵抗を低減することができる。この結果、比較的高いエネルギー効率を有する平板状単電池の組電池を得ることができる。
また、積層された複数の平板状単電池を単一のパッケージにより密閉するので、密閉性が破られる可能性の高いパッケージの正極端子又は負極端子が引き出される部分の数及び組電池におけるパッケージの占める割合は、パッケージにより予め独立して密閉された複数の平板状の単電池の端子同士を接続する場合に比較して減少する。この結果、組電池全体の密閉性に対する信頼性及び組電池全体としてのエネルギー密度を従来より向上させることができる。
【００３１】
また、超音波溶接により積層された集電体箔を接続することによりその作業を容易にすることができ、その積層外面に耐熱性プラスチックから成るシート状物又はテープ状物を配置すれば、正極集電体箔の一方の端部及び負極集電体箔の他方の端部に加わる溶接時の振動負担は軽減され、溶接箇所における亀裂等の破損を有効に防止することができる。
更に、正極端子及び負極端子がエキスパンデッドメタル、穿孔された金属シート又は金属ネットによりそれぞれ形成すれば、それぞれ端子における可撓性は確保され、パッケージとの密着性も向上してパッケージによる密封性を確保することができる。特に、複数の平板状単電池を方形状絶縁シートを介して順次積層すれば、積層されて隣接する平板状単電池が短絡することをその方形状絶縁シートが防止する。そして、外部からの圧力等により、電解液がポリマー電解質層から流出しても、その電解液に過剰な電位差が加わることを絶縁シートにより防止することができ、電解液の分解を防止して、組電池の信頼性を向上させることができる。また、その方形状絶縁シートの３辺を一対の方形状パッケージシートの周囲に挟持されて熱圧着すれば、絶縁シートがパッケージの内部で移動することは防止され、その信頼性を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組電池を示す図４のＢ−Ｂ線断面図。
【図２】その複数の単電池が積層され端子が接続された状態を示す斜視図。
【図３】その積層された複数の単電池がパッケージにより密封された本発明の組電池を示す斜視図。
【図４】その組電池を示す図１のＡ−Ａ線断面図。
【図５】その組電池の構成を示す分解斜視図。
【図６】その負極活物質が塗布された負極集電体箔に正極活物質が塗布された正極集電体箔が熱圧着される状態を示す斜視図。
【図７】その正極活物質が塗布された正極集電体箔の製造工程を示す図。
【図８】その負極活物質が塗布された負極集電体箔の製造工程を示す図。
【符号の説明】
９  組電池
１０，２０  第１単電池（単電池）
２０，３０  第２単電池（単電池）
１２，２２，３２  正極集電体箔
１２ａ，２２ａ，３２ａ  他方の端部
１２ｂ，２２ｂ，３２ｂ  一方の端部
１３，２３，３３  正極活物質
１５，２５，３５  負極集電体箔
１５ａ，２５ａ，３５ａ  他方の端部
１５ｂ，２５ｂ，３５ｂ  一方の端部
１６，２６，３６  負極活物質
１７  ポリマー電解質層
２８  シート状物又はテープ状物
３８  正極端子
３９  負極端子
４１  パッケージ
４１ａ，４１ｂ  方形状パッケージシート
４２  方形状絶縁シート
【図１】
2004303535.tif 000003
【図２】
2004303535.tif 000004
【図３】
2004303535.tif 000005
【図４】
2004303535.tif 000006
【図５】
2004303535.tif 000007
【図６】
2004303535.tif 000008
【図７】
2004303535.tif 000009
【図８】
2004303535.tif 000010