(57)【要約】      （修正有）【課題】組電池化に際して精度良く配置することが可能な二次電池を提供する。【解決手段】二次電池１０は、セパレータを介して交互に積層された正極板及び負極板を有する電極積層体１０１と、当該電極積層体に接続された電極端子１０５、１０６と、内部に形成された空間に電極積層体１０１及び電極端子を収容して外周縁を封止すると共に電極端子一部が外周縁から導出した外装部材１０７、１０８とを備えており、電極端子は電極積層体１０１の幅Ｗ１と実質的に同一の幅Ｗを持つ第１の部分１０５ａ、１０６ａと、これより狭い幅を持つ第２の部分１０５ｂ、１０６ｂと、を有しており、電極端子の第１の部分は、外装部材の内部に形成された空間に位置して、電極積層体が接続され、電極端子の第２の部分は、外装部材の外周縁に位置して外装部材１に熱融着され、更に外装部材の外周縁から導出している。【選択図】図１
2005149783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して交互に積層された正極板及び負極板を有する電極積層体と、
前記電極積層体に接続された電極端子と、
内部に形成された空間に前記電極積層体及び前記電極端子を収容して外周縁を封止すると共に、前記電極端子の一部が前記外周縁から導出した封止手段と、を備えた二次電池であって、
前記電極端子は、
前記電極積層体と実質的に同一の幅を持つ第１の部分と、
前記第１の部分より狭い幅を持つ第２の部分と、を有しており、
前記電極端子の第１の部分は、前記封止手段の内部に形成された空間に位置して、前記電極積層体が接続され、
前記電極端子の第２の部分は、前記封止手段の外周縁に位置して前記封止手段に封止され、さらに前記封止手段の外周縁から導出している二次電池。
【請求項２】
前記電極端子の第１の部分は、前記第２の部分より薄く形成されている請求項１記載の二次電池。
【請求項３】
前記電極端子の第１の部分と第２の部分とは、実質的に同一の断面積を有する請求項１又は２記載の二次電池。
【請求項４】
前記電極端子は、アルミニウム、鉄、銅、及び、ニッケルから成る群より選ばれる１又はそれ以上の成分を含む請求項１〜３の何れかに記載の二次電池。
【請求項５】
前記封止手段は、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、ポリエチレン、変性ポリエチレン、及び、アイオノマーから成る群より選ばれる１又はそれ以上の成分を含む請求項１〜４の何れかに記載の二次電池。
【請求項６】
前記電極積層体の正極板は、リチウム−マンガン系複合酸化物、リチウム−ニッケル系複合酸化物、又は、リチウム−コバルト系複合酸化物から成る正極活物質を有する請求項１〜５の何れかに記載の二次電池。
【請求項７】
前記電極積層体の負極板は、結晶性炭素材、又は、非結晶性炭素材から成る負極活物質を有する請求項１〜６の何れかに記載の二次電池。
【請求項８】
請求項１〜７の何れかに記載の二次電池を複数有する組電池であって、
一の前記二次電池の電極端子と、他の前記二次電池の同極端子とが、実質的に同一方向となるように、前記一の二次電池の上に前記他の二次電池を積層し、
前記一の二次電池と前記他の二次電池の同極端子同士を電気的に接続した少なくとも２以上の前記二次電池を含む組電池。
【請求項９】
請求項１〜７の何れかに記載の二次電池を複数有する組電池であって、
一の前記二次電池の電極端子と、他の前記二次電池の同極端子とが、実質的に同一方向となるように、前記一の二次電池の側方に前記他の二次電池を並置し、
接続手段を介して、前記一の二次電池と前記他の二次電池の同極端子同士を電気的に接続した少なくとも２以上の前記二次電池を含む組電池。
【請求項１０】
請求項８又は９記載の組電池を複数有する複合組電池であって、
一の前記組電池と、他の前記組電池とを電気的に並列及び／又は直列に接続した少なくとも２以上の前記組電池を含む複合組電池。
【請求項１１】
請求項８又は９記載の組電池、或いは、請求項１０記載の複合組電池を搭載した車輌。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セパレータを介して電極板を積層して外装部材に収容して封止すると共に、電極端子が外装部材の外周縁から導出した二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、セパレータを介して電極板を積層した電極積層体に、当該電極積層体より狭い幅を有する電極端子を接続し、この電極積層体及び電極端子を合成樹脂材料等から構成された外装部材に収容して封止すると共に、電極端子の一部が外装部材の外周縁から導出した二次電池が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような二次電池を用いて組電池を構成（組電池化）する場合、二次電池の何れかの外形部位を基準として位置決めを行いながら二次電池を配置する必要がある。
【０００４】
この位置決めに際し、二次電池の外装部材を基準とする場合には、当該外装部材が合成樹脂材料等で構成されており柔軟であるため、組電池化に際して二次電池を精度良く配置することが出来ない。
【０００５】
これに対し、外装部材から導出した電極端子を基準として位置決めを行うことが考えられるが、上述のように電極端子の幅は電極積層体の幅より狭くなっているので、この電極端子は電極積層体に対して高精度に接続されておらず、電極端子に対する電極積層体の相対的位置関係にバラツキがあるため、組電池化に際して二次電池を精度良く配置することが出来ない場合がある。
【特許文献１】特開２００３−１８７８５７号公報
【発明の開示】
【０００６】
本発明は、組電池化に際して精度良く配置することが可能な二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明によれば、セパレータを介して交互に積層された正極板及び負極板を有する電極積層体と、前記電極積層体に接続された電極端子と、内部に形成された空間に前記電極積層体及び前記電極端子を収容して外周縁を封止すると共に、前記電極端子の一部が前記外周縁から導出した封止手段と、を備えた二次電池であって、前記電極端子は、前記電極積層体と実質的に同一の幅を持つ第１の部分と、前記第１の部分より狭い幅を持つ第２の部分と、を有しており、前記電極端子の第１の部分は、前記封止手段の内部に形成された空間に位置して、前記電極積層体が接続され、前記電極端子の第２の部分は、前記封止手段の外周縁に位置して前記封止手段に封止され、さらに前記封止手段の外周縁から導出している二次電池が提供される。
【０００７】
本発明では、二次電池の電極端子に、電極積層体と実質的に同一の幅を持つ第１の部分と、当該第１の部分より狭い幅を持つ第２の部分とを具備させる。そして、この第１の部分を封止手段の内部に形成された空間に位置させて電極積層体に接続すると共に、第２の部分を封止手段の外周縁に位置させて封止手段により封止し、さらに当該第２の部分を封止手段の外周縁から導出させる。
【０００８】
先ず、電極端子の第１の部分の幅を電極積層体の幅と実質的に同一とし、当該第１の部分を電極積層体に接続することにより、電極端子と電極積層体とを幅方向に重ね合わせるだけで、電極端子と電極積層体との幅方向の位置関係が規制されるので、電極端子に対する電極積層体の相対的位置関係のバラツキをなくすことが可能となり、組電池化に際して二次電池を精度良く配置することが可能となる。
【０００９】
また、単に電極端子の幅を広げると、大電流充放電時等に生じる発熱が抑制される一方で、封止手段による封止部分が増加し、封止手段の封止性、絶縁性が低下する場合がある。これに対し、本発明では、電極端子の幅広な第１の部分を封止手段の内部に形成された空間に位置させると共に、当該電極端子に幅狭な第２の部分を具備させ、当該第２の部分を封止手段の外周縁に位置させて封止手段により封止し、さらにこの第２の部分を当該封止手段の外周縁から導出させることにより、封止手段による封止性、絶縁性を維持すると共に、発熱を抑制するために必要な電極端子の断面積を確保することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態に係る二次電池の全体の平面図、図２は図１のII-II線に沿った断面図、図３は図２のIII部の拡大断面図、図４は図１に示す二次電池の電極端子の一例を示す平面図である。図１及び図２は一つの二次電池（単位電池）を示し、この二次電池１０を複数積層して接続することにより所望の電圧、容量の組電池が構成される。
【００１２】
先ず、本発明の実施形態に係る二次電池１０について説明すると、この二次電池１０は、リチウム系の薄型の二次電池であり、図１及び図２に示すように、３枚の正極板１０２、７枚のセパレータ１０３、３枚の負極板１０４を有する電極積層体１０１と、当該電極積層体１０１にそれぞれ接続された正極端子１０５及び負極端子１０６と、これら電極積層体１０１及び電極端子１０５、１０６を収容して封止している上部外装部材１０７及び下部外装部材１０８と、特に図示しない電解質とから構成されている。
【００１３】
電極積層体１０１を構成する３枚の正極板１０２は、図３に示すように、正極端子１０５まで伸びている正極側集電体１０２ａと、この正極側集電体１０２ａの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層１０２ｂとを有している。なお、正極板１０２の正極層１０２ｂは、正極側集電体１０２ａの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図３に示すように、電極積層体１０１を構成した際に、正極板１０２においてセパレータ１０３が実質的に重なる部分のみに形成されている。
【００１４】
この正極板１０２の正極側集電体１０２ａは、例えば、厚さ２０μｍ程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
【００１５】
また、この正極板１０２の正極層１０２ｂは、金属酸化物等の正極活物質と、カーボンブラック等の導電剤と、ポリ四フッ化エチレンの水性ディスパージョン等の接着剤とを混合したものを、正極側集電体１０２ａの一部の主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。正極活物質としては、例えば、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）、又は、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）等のリチウム複合酸化物や、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）化物等を挙げることが出来る。これらの材質は、二次電池内部の発熱を比較的放散し易く、二次電池において発熱による膨張に伴う応力を抑制することが出来るので、特に本実施形態のような薄型の二次電池には特に有効である。
【００１６】
電極積層体１０１を構成する負極板１０４は、負極端子１０６まで伸びている負極側集電体１０４ａと、当該負極側集電体１０４ａの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１０４ｂとを有している。なお、負極板１０４の負極層１０４ｂは、負極側集電体１０４ａの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、上述の正極層１０２ｂと同様に、電極積層体１０１を構成した際に、負極板１０４においてセパレータ１０３が実質的に重なる部分のみに形成されている。
【００１７】
この負極板１０４の負極側集電体１０４ａは、例えば、厚さ１０μｍ程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等の電気化学的に安定した金属箔である。
【００１８】
また、この負極板１０４の負極層１０４ｂは、例えば、非晶質炭素、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素、又は、黒鉛等のような上記の正極活物質のリチウムイオンを吸蔵及び放出する負極活物質に、有機物焼成体の前駆体材料としてのスチレンブタジエンゴム樹脂粉末の水性ディスパージョンを混合し、乾燥させた後に粉砕することで、炭素粒子表面に炭化したスチレンブタジエンゴムを担持させたものを主材料とし、これにアクリル樹脂エマルジョン等の結着剤をさらに混合し、この混合物を負極側集電体１０４ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延することにより形成されている。
【００１９】
特に、負極活物質として非晶質炭素や難黒鉛化炭素を用いると、充放電時における電位の平坦特性に乏しく、放電量に伴って出力電圧も低下するので、通信機器や事務機器の電源には不向きであるが、電気自動車の電源として用いると急激な出力低下がないので有利である。
【００２０】
電極積層体１０１のセパレータ１０３は、上述した正極板１０２と負極板１０４との短絡を防止するもので、電解質を保持する機能を備えても良い。このセパレータ１０３は、例えば、厚さ２５μｍ程度のポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン等から構成される微多孔性膜であり、過電流が流れると、その発熱によって、層の空孔が閉塞され、電流を遮断する機能をも有する。
【００２１】
なお、本発明のセパレータは、ポリオレフィン等の単層膜のみに限られず、ポリプロピレン膜をポリエチレン膜でサンドイッチした三層構造や、ポリオレフィン微多孔膜と有機不織布等を積層したものを用いることも出来る。セパレータを複層化することで、過電流の防止機能、電解質保持機能及びセパレータの形状維持（剛性向上）機能などの諸機能を付与することが出来る。
【００２２】
以上の電極積層体１０１は、図２及び図３に示すように、セパレータ１０３を介して、正極板１０２と負極板１０４とが交互に積層され、さらに、その最上層及び最下層にセパレータ１０３がそれぞれ積層されており、図１に示すように、全体として幅Ｗ１を有している。そして、３枚の正極板１０２は、正極側集電体１０２ａを介して、金属箔製の正極端子１０５にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板１０４は、負極側集電体１０４ａを介して、同じく金属箔製の負極端子１０６にそれぞれ接続されている。
【００２３】
なお、電極積層体１０１の正極板１０２、セパレータ１０３、及び、負極板１０４は、本発明では上記の枚数に何ら限定されず、例えば、１枚の正極板１０２、３枚のセパレータ１０３、及び、１枚の負極板１０４でも当該電極積層体１０１を構成することが出来、必要に応じて正極板、セパレータ及び負極板の枚数を選択して構成することが出来る。また、電極積層体１０１の幅Ｗ１は、二次電池に要求される容量やこの正極板、セパレータ及び負極板の枚数等に応じて設定される。
【００２４】
正極端子１０５も負極端子１０６も電気化学的に安定した金属箔であれば特に限定されないが、正極端子１０５としては、例えば、厚さ０．２ｍｍ程度のアルミニウム箔、アルミニウム合金箔、銅箔、又は、ニッケル箔等を挙げることが出来る。また、負極端子１０６としては、例えば、厚さ０．２ｍｍ程度のニッケル箔、銅箔、ステンレス箔、又は、鉄箔等を挙げることが出来る。これらの金属は、金属の抵抗値、線膨張係数、抵抗率において、二次電池の構成要素として適当であり、二次電池において発熱による膨張に伴う応力を適切に抑制することが出来るので、特に本実施形態のような薄型の二次電池には特に有効である。
【００２５】
さらに、本実施形態に係る二次電池１０の正極端子１０５は、図４に示すように、幅Ｗ２の第１の部分１０５ａと、当該幅Ｗ２より狭い幅Ｗ３の第２の部分１０５ｂとを有しており（Ｗ２＞Ｗ３）、全体として凸状の外形形状を有している。この正極端子１０５の第１の部分１０５ａの幅Ｗ２は、図１に示すように、電極積層体１０１の幅Ｗ１と実質的に同一の幅となっている（Ｗ２＝Ｗ１）。また、この正極端子１０５の第１の部分１０５ａは、図３に示すように、正極端子１０５が外装部材１０７、１０８に封止された際に、当該外装部材１０７、１０８により形成された空間に位置し、電極積層体１０１から伸びている正極側集電体１０２ａが接続されている。これに対し、第２の部分１０５ｂは、第１の部分１０５ａ以外の部分であり、外装部材１０７、１０８に熱融着され、さらに当該外装部材１０７、１０８から導出している。
【００２６】
同様に、本実施形態に係る二次電池１０の負極端子１０６も、図４に示すように、幅Ｗ２の第１の部分１０６ａと、当該幅Ｗ２より狭い幅Ｗ３の第２の部分１０６ｂとを有しており（Ｗ２＞Ｗ３）、全体として凸状の外形形状を有している。この負極端子１０６の第１の部分１０６ａの幅Ｗ２は、図１に示すように、電極積層体１０１の幅Ｗ１と実質的に同一の幅となっている（Ｗ２＝Ｗ１）。また、この負極端子１０６の第１の部分１０６ａは、負極端子１０６が外装部材１０７、１０８に封止された際に、当該外装部材１０７、１０８により形成された空間に位置し、電極積層体１０１から伸びている負極側集電体１０４ａが接続されている。これに対し、第２の部分１０６ｂは、第１の部分１０６ａ以外の部分であり、外装部材１０７、１０８に熱融着され、さらに当該外装部材１０７、１０８から導出している。
【００２７】
このように、本実施形態では、電極端子１０５、１０６に、電極積層体１０１の幅Ｗ１と実質的に同一の幅Ｗ２を持つ第１の部分１０５ａ、１０５ｂを具備させて、当該第１の部分１０５ａ、１０６ａに電極積層体１０１の集電体１０２ａ、１０４ａを接続することにより、第１の部分１０５ａ、１０６ａと集電体１０２ａ、１０４ａとを幅方向に重ね合わせるだけで、電極端子１０５、１０６と電極積層体１０１との幅方向の位置関係が規制されるので、電極端子１０５、１０６に対する電極積層体１０１の相対的位置関係のバラツキをなくすことが可能となり、組電池化に際して二次電池１０を精度良く配置することが可能となる。
【００２８】
また、単に電極端子１０５、１０６の幅を広げると、大電流充放電時等に生じる発熱が抑制される一方で、外装部材１０７、１０８による封止部分が増加し、外装部材１０７、１０８の封止性、絶縁性が低下する場合がある。これに対し、本実施形態では、電極端子１０５、１０６の第１の部分１０５ａ、１０６ａを外装部材１０７、１０８の内部に形成された空間に位置させると共に、当該電極端子１０５、１０６に第１の部分１０５ａ、１０６ａの幅Ｗ２より狭い幅Ｗ３を持つ第２の部分１０５ｂ、１０６ｂを具備させ、当該第２の部分１０５ｂ、１０６ｂを外装部材１０７、１０８の外周縁に位置させて外装部材１０７、１０８を熱融着し、さらに、この第２の部分１０５ｂ、１０６ｂを外装部材１０７、１０８の外周縁から導出させることにより、外装部材１０７、１０８による封止性、絶縁性を維持すると共に、発熱を抑制するために必要な電極端子１０５、１０６の断面積を確保することが可能となる。
【００２９】
なお、本実施形態では、電極板１０２、１０４の集電体１０２ａ、１０４ａを構成する金属箔自体を電極端子１０５、１０６まで延長することにより、電極板１０２、１０４を電極端子１０５、１０６に直接接続しているが、電極板１０２、１０４の集電体１０２ａ、１０４ａと、電極端子１０５、１０６とを、集電体１０２ａ、１０４ａを構成する金属箔とは別の材料や部品により接続しても良い。
【００３０】
図５（Ａ）は図１に示す二次電池の電極端子の他の例を示す平面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のVB-VB線に沿った断面図、図６は図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す正極端子を用いた二次電池の図１のIII-III部に相当する拡大断面図である。
【００３１】
本実施形態に係る二次電池に用いられる正極端子の他の例として、正極端子１０５’に、上述のような電極積層体１０１の幅Ｗ１と実質的に同一の幅Ｗ２を有する第１の部分１０５ａ’と、当該幅Ｗ２より狭い幅Ｗ３を持つ第２の部分１０５ｂ’とを具備させることに加えて、さらに、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の部分１０５ａ’の断面積と第２の部分１０５ｂ’の断面積とが実質的に同一となるように、第１の部分１０５ａ’の厚さＴ１を第２の部分１０５ｂ’の厚さＴ２より薄くしても良い（Ｔ１＜Ｔ２）。
【００３２】
同様に、負極端子においても、負極端子１０６’に、上述のような電極積層体１０１の幅Ｗ１と実質的に同一の幅Ｗ２を有する第１の部分１０６ａ’と、当該幅Ｗ２より狭い幅Ｗ３を持つ第２の部分１０６ｂ’とを具備させることに加えて、さらに、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１の部分１０６ａ’の断面積と第２の部分１０６ｂ’の断面積とが実質的に同一となるように、第１の部分１０６ａ’の厚さＴ１を第２の部分１０６ｂ’の厚さＴ２より薄くしても良い（Ｔ１＜Ｔ２）。
【００３３】
このように、電極端子１０５’、１０６’において、第１の部分１０５ａ’、１０６ａ’の厚さＴ１を第２の部分１０５ｂ’、１０６ｂ’の厚さＴ２より薄くして（Ｔ１＜Ｔ２）、第１の部分１０５ａ’、１０６ａ’と第２の部分１０５ｂ’、１０６ｂ’との間に段差部を設けることにより、図６に示すように、電極端子１０５’、１０６’と集電体１０２ａ、１０４ａとを接続する際に、段差部に対して集電体１０２ａ、１０４ａの端部を合わせるだけで、電極端子１０５’、１０６’と電極積層体１０１との長さ方向の位置関係を規制することが出来るので、電極端子１０５’、１０６’に対する電極積層体１０１の相対的位置関係のバラツキをなくすことが可能となり、組電池化に際して二次電池１０を精度良く配置することが可能となる。
【００３４】
また、電極端子１０５’、１０６’において、幅Ｗ２を持つ第１の部分１０５ａ’、１０６ａ’の厚さＴ１を、幅Ｗ２より狭い幅Ｗ３を持つ第２の部分１０５ｂ’、１０６ｂ’の厚さＴ２より薄くして、第１の部分１０５ａ’、１０６ａ’の断面積と、第２の部分１０５ｂ’、１０６ｂ’の断面積とを実質的に同一にすることにより、この電極端子１０５’、１０６’における抵抗が実質的に均一となり、当該電極端子１０５’、１０６’に電流が流れた場合の発熱を抑制することが可能となる。
【００３５】
以上のように構成されている電極積層体１０１は、上部外装部材１０７及び下部外装部材１０８（封止手段）に収容されて封止されている。本実施形態における上部外装部材１０７は、図１に示すように、その外形が電極積層体１０１を収容する凸部を設けたカップ形状となっており、図３に示すように、二次電池１０の内側から外側に向かって、第１の樹脂層１０７ａ、金属層１０７ｂ、及び、第３の樹脂層１０７ｃの順で３つの層１０７ａ〜１０７ｃが積層されている。この３つの層１０７ａ〜１０７ｃは何れも、上部外装部材１０７の全面に亘って積層されている。
【００３６】
この上部外装部材１０７の第１の樹脂層１０７ａは、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムである。上部外装部材１０７の金属層１０７ｂは、例えば、アルミニウム箔等の金属箔である。また、上部外装部材１０７の第２の樹脂層１０７ｃは、例えば、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムである。従って、この上部外装部材１０７は、金属箔の一方の面（二次電池の内側面）を耐電解液性及び熱融着性に優れた材料でラミネートし、他方の面（二次電池の外側面）を電気絶縁性に優れた材料でラミネートした、例えば、厚さ１２５μｍ程度の可撓性を有する樹脂−金属薄膜ラミネート材で構成されている。
【００３７】
下部外装部材１０８は、図２に示すように、その外形が平板形状となっており、上部外装部材１０７と同様の層構造のものが用いられ、図３に示すように、二次電池１０の内側から外側に向かって、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた樹脂フィルムから構成されている第１の樹脂層１０８ａと、アルミニウム箔等の金属箔から構成されている金属層１０８ｂと、例えば、ポリアミド系樹脂又はポリエステル系樹脂等の電気絶縁性に優れた樹脂フィルムで構成されている第２の樹脂層１０８ｃと、の三層構造となっている。従って、この下部外装部材１０８は、金属箔の一方の面（二次電池の内側面）を耐電解液性及び熱融着性に優れた材料でラミネートし、他方の面（二次電池の外側面）を電気絶縁性に優れた材料でラミネートした、例えば、厚さ１２５μｍ程度の可撓性を有する樹脂−金属薄膜ラミネート材で構成されている。
【００３８】
さらに、実施形態では、二次電池１０内の封止性を維持するために、当該正極端子１０５と外装部材１０７、１０８とが接触する部分に、シールフィルム１０９（封止手段）が介在されている。同様に、外装部材１０７、１０８の他方の端部からは、負極端子１０６が導出するが、ここにも正極端子１０５側と同様に、当該負極端子１０６と外装部材１０７、１０８とが接触する部分にシールフィルム１０９が介在している。このシールフィルム１０９を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の耐電解液性及び熱融着性に優れた合成樹脂材料を挙げることが出来、外装部材１０７、１０８の第１の樹脂層１０７ａ、１０８ａと同系統の材料で構成することが好ましい。
【００３９】
このように、外装部材１０７、１０８の第１の樹脂層１０７ａ、１０８ａ、及び、シールフィルム１０９を、例えば、ポリエチレン、変性ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリプロピレン、又は、アイオノマー等の合成樹脂材料で構成することにより、金属製の電極端子との良好な融着性を確保することが可能となる。また、外装部材が樹脂層に加えて金属層を具備することにより、外装部材自体の強度向上を図ることが可能となる。
【００４０】
また、本実施形態のように、外装部材１０７、１０７と電極端子１０５、１０６との接触部分にシールフィルム１０９が介在している場合に、単に電極端子１０５、１０６の幅を大きくすると、シールフィルム１０９の端面の露出面積が多くなり、当該端面から二次電池１０内部への水分の進入や当該二次電池１０の内部からの電解液の揮発成分の散逸等の傾向が多くなる。これに対し、本実施形態では、電極端子１０５、１０６において幅狭な第２の部分１０５ｂ、１０６を外装部材１０７、１０８の外周縁に位置させて外装部材１０７、１０８を熱融着し、さらに当該第２の部分１０５ｂ、１０６ｂを外装部材１０７、１０８から導出させているので、シールフィルム１０９の端面の露出面積が小さくなり、水分の進入や電解液の揮発成分の散逸等を防止することが可能となっている。
【００４１】
なお、外装部材を構成する層数は上記に限定されず、必要とされる層数を適宜設定することが可能である。また、本実施形態では、外装部材として、凸形状に予め成形した上部外装部材１０６と、平板状の下部外装部材１０７とを用いたが、本発明では特にこれに限定されず、例えば、予め凸形状に成形したものを上部外装部材及び下部外装部材に用いても良い。さらに、本実施形態では、外装部材１０７、１０８と電極端子１０５、１０６との間にシールフィルムを介在させたが、本発明では特にこれに限定されず、例えば、シールフィルムを介在させずに、外装部材の第１の樹脂層を電極端子に熱融着して直接的に電極端子を封止しても良く、或いは、シールフィルムが外装部材に予め含めても良い。さらに、本実施形態では、図１に示すように、二次電池１０の外装部材１０７、１０８の対向する短辺から正極端子１０５及び負極端子１０６がそれぞれ導出しているが、本発明では特にこれに限定されず、例えば、当該外装部材１０７、１０８の同一の短辺から正極端子及び負極端子が同方向に向かって導出するように構成しても良い。
【００４２】
これらの外装部材１０７、１０８によって、上述した電極積層体１０１と、電極端子１０５、１０６の一部とを包み込み、当該外装部材１０７、１０８により形成される空間に、液体電解質を注入しながら、前記空間内を吸引して真空状態とした後に、図１に示すように、外装部材１０７、１０８を熱融着して封止する。液体電解質の溶質としては、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）等のリチウム塩を挙げることが出来る。また、この液体電解質の有機液体溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）等のエステル系溶媒を挙げることが出来るが、本発明の有機液体溶媒は特にこれに限定されることなく、エステル系溶媒に、γ−ブチラクトン（γ−ＢＬ）、ジエトシキエタン（ＤＥＥ）等のエーテル系溶媒その他を混合、調合した有機液体溶媒を用いることも出来る。
【００４３】
以下に、上述の実施形態に係る二次電池を複数組み合わせることにより構成される組電池、及び、当該組電池を複数組み合わせることにより構成される複合組電池について説明する。
【００４４】
図７（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る複数の二次電池の接続構造を示す平面図であり、図７（Ａ）は並列接続を示し、図７（Ｂ）は比較のための直列接続を示す図、図８（Ａ）及び（Ｂ）は本発明の実施形態に係る複数の二次電池の他の接続構造を示す図であり、図８（Ａ）は並列接続を示し、図８（Ｂ）は比較のための直列接続を示す図、図９（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の実施形態に係る複数の二次電池により構成される組電池を示す図であり、図９（Ａ）はその平面図、図９（Ｂ）はその正面図、図９（Ｃ）はその側面図、図１０は本発明の実施形態に係る複数の組電池により構成される複合組電池の斜視図、図１１（Ａ）は図１０に示す複合組電池の平面図、図１１（Ｂ）はその正面図、図１１（Ｃ）はその側面図、図１２は図１０に示す複合組電池を搭載した車輌の模式図である。
【００４５】
先ず、２つの二次電池１０を電気的に接続した際に、外部からの振動等により印可される外力に対して強い構造を付与する２通りの接続構造について説明する。
【００４６】
外力に対して強い構造を付与する一つ目の接続構造は、図７（Ａ）に示すように、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と、第２の二次電池１０ｂの正極端子１０５とが同一方向に導出するような方向で、第１の二次電池１０ａと第２の二次電池１０ｂとを実質的に同一平面上に並置させる。そして、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と、第２の二次電池１０ｂの正極端子１０５とを、第１のバスバー２１ａにより電気的に接続する。また、第１の二次電池１０ａの負極端子１０６と、第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６とを、第２のバスバー２１ｂにより電気的に接続する。このように、２つの二次電池の同極端子同士をバスバーにより接続してリンク構造とすることにより、外部からの振動等による外力が各二次電池に同位相で印可されるため、各二次電池に生じる捻れに対して強い構造となっている。
【００４７】
これに対し、図７（Ｂ）に示すように、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６とが同一方向に導出するような方向で、第１の二次電池１０ａと第２の二次電池１０ｂを実質的に同一平面上に並置し、当該第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と、第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６とを電気的に接続せずに、第１の二次電池１０ａの負極端子１０６と第２の二次電池１０ｂの正極端子１０５とを第２のバスバー２１ｂにより電気的に接続して、第１及び第２の二次電池１０ａ、１０ｂを直列接続とした場合には、非リンク構造であるため、外部からの振動等による外力が各二次電池に独立して印可され、上記の並列接続の場合と比較して捻れに弱い構造となっている。
【００４８】
二つ目の接続構造は、図８（Ａ）に示すように、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と、第２の二次電池１０ｂの正極端子とが同一方向に導出するような方向で、第１の二次電池１０ａの上に第２の二次電池１０ｂを積層する。そして、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と第２の二次電池１０ｂの正極端子１０５とを溶着して電気的に接続し、同様に、第１の二次電池１０ａの負極端子１０６と第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６とを溶着して電気的に接続する。このように、２つの二次電池の同極端子同士を接続してリンク構造とすることにより、外部からの振動等による外力が各二次電池に同位相で印可されるため、各二次電池に生じる捻れに対して強い構造となっている。
【００４９】
これに対し、図８（Ｂ）に示すように、第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６とが同一方向に導出するような方向で、第１の二次電池１０ａの上に第２の二次電池１０ｂを積層し、当該第１の二次電池１０ａの正極端子１０５と第２の二次電池１０ｂの負極端子１０６とを電気的に接続せずに、第１の二次電池１０ａの負極端子１０６と第２の二次電池１０ｂの正極端子１０５とを溶着して電気的に接続した場合には、非リンク構造であるため、外部からの振動等による外力が各二次電池に独立して印可され、上記の並列接続の場合と比較して捻れに弱い構造となっている。
【００５０】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、例えば、上述の２通りの接続構造を用いて並列接続された２４個の二次電池１０から構成される組電池２０を示す。この組電池２０は、２４個の二次電池１０と、組電池用端子２２、２３と、組電池用カバー２５とから構成されている。特に図示しないが、各二次電池１０の各電極端子１０５、１０６の間は、上述の接続構造に従って、バスバー２１ａ、２１ｂにより並列接続されており、さらに、各正極端子１０５を接続する第１のバスバー２１ａは、組電池用カバー２５から導出している組電池用端子２２に接続されている。同様に、各負極端子１０６を接続する第２のバスバー２１ｂは、組電池用カバー２５から導出している組電池用端子２３に接続されている。このように接続された２４個の二次電池１０が組電池用カバー２５の内部に収容されており、組電池２０のカバー２５と当該組電池２０の他の構成要素との間に形成されている空間には充填剤２４が充填されて封止されている。さらに、後述する複合組電池として組電池２０が積層された際に、当該組電池２０同士の振動の伝達を極力低減させるために、組電池用カバー２５の下面四隅に外部弾性体２６が取り付けられている。
【００５１】
図１０及び図１１（Ａ）〜（Ｃ）は、図９（Ａ）〜（Ｃ）に示す組電池２０を電気的に接続した６個の組電池２０から構成される複合組電池３０を示す。図１０及び図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、この複合組電池３０は、組電池の端子２２、２３がそれぞれ同一方向に向くように積層されている。即ち、ｍ段目に位置する組電池２０の端子２２、２３と、ｍ＋１段目に位置する組電池２０の端子２２、２３とが同一方向に向くように、ｍ段目の組電池２０の上に、ｍ＋１段目の組電池２０が積層されている（ｍ：自然数）。そして、同一方向に向いた全ての組電池２０の組電池用正極端子２２が、当該複合組電池３０と外部とを接続する外部接続用正極端子３１に電気的に接続されている。同様に、同一方向を向いた全ての組電池２０の組電池用負極端子２３が外部接続用負極端子３２に電気的に接続されている。同図に示すように、外部接続用正極端子３１は、略矩形の平板形状を有しており、組電池用正極端子２２を挿入或いは圧入可能な直径を有する複数の端子接続用孔が加工されている。当該端子接続用孔は、積層された組電池２０の組電池用正極端子２２同士のピッチに実質的に等しいピッチで加工されており、外部接続用負極端子３２にも同様の端子接続用孔が加工されている。そして、上述のように積層された６個の組電池２０は、その両側側面部に平板状の連結部材３４で連結され、さらに固定ネジ３５により締結されている。
【００５２】
以上のように、所定の数の二次電池を単位として組電池を構成し、さらに当該組電池を単位として複合組電池を構成することにより、要求される容量、電圧等に適当な複合組電池を容易に得ることが可能となる。
【００５３】
また、複雑な接続を伴うことなく複合組電池を構成することが出来るので、接続不良等による複合組電池の故障率を低減させることが可能となる。
【００５４】
さらに、複合組電池を構成する一部の二次電池が故障或いは劣化し、当該二次電池の交換を必要とする場合、当該故障等した二次電池が組み込まれた組電池のみを交換することにより、複合組電池を容易に修復することが可能となる。
【００５５】
図１２は、例えば、電気自動車等の車輌１のフロア下に上述の複合組電池３０を搭載した例を示す模式図である。振動等が外部から比較的多く印可される電気自動車等の車輌に、上述のように故障率が低く、交換容易性に優れた組電池や複合組電池を用いることは特に有効である。
【００５６】
以上のように、本実施形態では、二次電池の電極端子に、電極積層体と実質的に同一の幅を持つ第１の部分を具備させて、当該第１の部分を電極積層体に接続することにより、第１の部分と電極積層体とを幅方向に重ね合わせるだけで、電極端子と電極積層体との幅方向の位置関係が規制されるので、電極端子に対する電極積層体の相対的位置関係のバラツキをなくすことが可能となり、組電池化に際して二次電池を精度良く配置することが可能となる。
【００５７】
また、単に電極端子の幅を広げると、大電流充放電時等に生じる発熱が抑制される一方で、外装部材による封止部分が増加し、外装部材の封止性、絶縁性が低下する場合があるが、電極端子の第１の部分を外装部材の内部に形成された空間に位置させると共に、当該電極端子に第１の部分より狭い幅を持つ第２の部分を具備させ、当該第２の部分を外装部材の外周縁に位置させて外装部材を封止し、さらにこの第２の部分を当該外装部材の外周縁から導出させることにより、外装部材による封止性、絶縁性を維持すると共に、発熱を抑制するために必要な電極端子の断面積を確保することが可能となる。
【００５８】
さらに、外装部材と電極端子との接触部分にシールフィルムが介在している場合に、単に電極端子の幅を大きくすると、シールフィルムの端面の露出面積が多くなり、当該端面から二次電池内部への水分の進入や当該二次電池の内部からの電解液の揮発成分の散逸等の傾向が多くなるが、本実施形態では、電極端子において幅狭な第２の部分を外装部材の外周縁に位置させて外装部材を封止し、さらに当該第２の部分を外装部材から導出させているので、シールフィルムの端面の露出面積が小さくなり、水分の進入や電解液の揮発成分の散逸等を防止することが可能となっている。
【００５９】
また、本実施形態では、電極端子において、第１の部分の厚さを第２の部分の厚さより薄くして、当該第１の部分と第２の部分との間に段差部を設けることにより、電極端子と電極積層体とを接続する際に、段差部に対して電極積層体の端部を合わせるだけで、電極端子と電極積層体との長さ方向の位置関係を規制することが出来るので、電極端子に対する電極積層体の相対的位置関係のバラツキをなくすことが可能となり、組電池化に際して二次電池を精度良く配置することが可能となる。
【００６０】
さらに、本実施形態では電極端子において、第１の部分の厚さを、当該第１の部分の幅より狭い幅を持つ第２の部分の厚さより薄くして、第１の部分の断面積と、第２の部分の断面積とを実質的に同一にすることにより、この電極端子における抵抗が実質的に均一となり、当該電極端子に電流が流れた場合の発熱を抑制することが可能となる。
【００６１】
なお、以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであ
って、本発明を限定するために記載されたものではない。したがって、上記の実施形態に
開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨
である。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る二次電池の全体の平面図である。
【図２】図２は、図１のII-II線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図２のIII部の拡大断面図である。
【図４】図４は、図１に示す二次電池の電極端子の一例を示す平面図である。
【図５】図５（Ａ）は、図１に示す二次電池の電極端子の他の例を示す平面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のVB-VB線に沿った断面図である。
【図６】図６は、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示す正極端子を用いた二次電池の図１のIII部に相当する拡大断面図である。
【図７】図７（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る複数の二次電池の接続構造を示す平面図であり、図７（Ａ）は並列接続を示し、図７（Ｂ）は比較のための直列接続を示す図である。
【図８】図８（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る複数の二次電池の他の接続構造を示す図であり、図８（Ａ）は並列接続を示し、図８（Ｂ）は比較のための直列接続を示す図である。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の実施形態に係る複数の二次電池により構成される組電池を示す図であり、図９（Ａ）はその平面図であり、図９（Ｂ）はその正面図であり、図９（Ｃ）はその側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る複数の組電池により構成される複合組電池の斜視図である。
【図１１】図１１（Ａ）は、図１０に示す複合組電池の平面図であり、図１１（Ｂ）はその正面図であり、図１１（Ｃ）はその側面図である。
【図１２】図１２は、図１０に示す複合組電池を搭載した車輌の模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…車輌
１０…二次電池
１０１…電極積層体
１０２…正極板
１０２ａ…正極側集電体
１０２ｂ…正極層
１０３…セパレータ
１０４…負極板
１０４ａ…負極側集電体
１０４ｂ…負極層
１０５…正極端子
１０５ａ…第１の部分
１０５ｂ…第２の部分
１０６…負極端子
１０６ａ…第１の部分
１０６ｂ…第２の部分
１０７…上部外装部材
１０８…下部外装部材
１０９…シールフィルム
２０…組電池
３０…複合組電池
Ｗ１…電極積層体の幅
Ｗ２…第１の部分の幅
Ｗ３…第２の部分の幅
【図１】
2005149783.tif 000003
【図２】
2005149783.tif 000004
【図３】
2005149783.tif 000005
【図４】
2005149783.tif 000006
【図５】
2005149783.tif 000007
【図６】
2005149783.tif 000008
【図７】
2005149783.tif 000009
【図８】
2005149783.tif 000010
【図９】
2005149783.tif 000011
【図１０】
2005149783.tif 000012
【図１１】
2005149783.tif 000013
【図１２】
2005149783.tif 000014