(57)【要約】【課題】他の二次電池の電極端子への接合時に、電極端子に変形や歪みが生じるのを防止した二次電池を提供する。【解決手段】二次電池１０は、セパレータ１０２を介して積層した電極板１０１、１０３を外装部材１０６、１０７に収容して封止すると共に、電極板１０１、１０３に接続された電極端子１０４、１０５が外装部材１０６、１０７の外周縁から導出しており、電極端子１０４、１０５は、外装部材１０６、１０７から導出している側の先端部分１０４ａ、１０５ａの厚さＴ１が、外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０４ｂ、１０５ｂの厚さＴ２に対して相対的に厚く（Ｔ１＞Ｔ２）形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して積層した電極板を外装部材に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記外装部材の外周縁から導出した二次電池であって、
前記電極端子は、前記外装部材から導出している側の先端部分の厚さが、前記外装部材に封止された封止部分の厚さに対して相対的に厚く形成されている二次電池。
【請求項２】
セパレータを介して積層した電極板を外装部材に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記外装部材の外周縁から導出した二次電池を複数備え、
前記各二次電池が有する前記電極端子同士を接合することにより前記複数の二次電池が電気的に接続された組電池であって、
前記各二次電池が有する電極端子は、他の前記二次電池が有する電極端子に接合される接合部分の厚さが、前記外装部材に封止された封止部分の厚さに対して相対的に厚く形成されている組電池。
【請求項３】
前記各二次電池が有する電極端子は、前記封止部分から前記接合部分に向かって、前記電極端子の厚さが不連続的に増加するように形成されている請求項２記載の組電池。
【請求項４】
前記各二次電池が有する電極端子は、前記封止部分から前記接合部分に向かって、前記電極端子の厚さが階段状に増加するように形成されている請求項３記載の組電池。
【請求項５】
前記各二次電池が有する電極端子は、前記封止部分から前記接合部分に向かって、前記電極端子の厚さが連続的に増加するように形成されている請求項２記載の組電池。
【請求項６】
前記各二次電池が有する電極端子は、前記封止部分から前記接合部分に向かって傾斜している斜面を有し、
隣接する前記二次電池同士を相互に裏返した状態で、前記電極端子が有する前記斜面同士を重ね合わせて接合することにより、前記複数の二次電池が電気的に接続されている請求項５記載の組電池。
【請求項７】
前記電極端子は、前記接合部分において、前記電極端子の両主面が実質的に平行となるように形成されている請求項２〜５の何れかに記載の組電池。
【請求項８】
前記電極端子における当該導出方向に対する断面積が、前記導出方向に亘って実質的に一定となるように、前記電極端子の幅は、前記封止部分から前記接合部分に向かって狭くなっている請求項２〜７の何れかに記載の組電池。
【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、前記電極板に接続された電極端子が前記外装部材から導出した二次電池及び当該二次電池を複数接続して構成される組電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
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し、前記電極板に接続された電極端子を外装部材から導出させた二次電池において、所望する容量や電圧を確保するために、各二次電池から導出する電極端子同士を直接接続することにより、複数の二次電池を組み合わせて組電池を構成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような組電池では、各二次電池同士を確実に接続するために、例えば超音波溶接等の手法により当該二次電池の電極端子同士が接合されているが、この電極端子はアルミニウム箔や銅箔等の金属薄膜で構成されているために溶接時に変形や歪みが発生し、各二次電池に振動等の外力が作用した際に当該溶接部位に剥がれが生じるおそれがあった。
【０００４】
これに対し、溶接時の変形や歪みを抑制するために電極端子を単に厚くすると、二次電池の外装部材の外周縁をシールする際に、金属製材料等から成るこの電極端子から放熱し易くなり、当該外装部材をシールし難くなる。
【特許文献１】特開平９−２５９８５９号公報
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、接合時に電極端子に変形や歪みが生じるのを防止した二次電池及び組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積層した電極板を外装部材に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記外装部材の外周縁から導出した二次電池であって、前記電極端子は、前記外装部材から導出している側の先端部分の厚さが、前記外装部材に封止された封止部分の厚さに対して相対的に厚く形成されている二次電池が提供される。
【０００６】
本発明では、二次電池の電極端子において、外装部材から導出した側の先端部分の厚さを、当該外装部材に封止される封止部分の厚さに対して相対的に厚くする。これにより、電極端子の先端部分に強い強度が付与されるので、複数の二次電池を用いて組電池を構成する際に、当該先端部分で電極端子同士を接合することにより、接合時に電極端子に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となる。
【０００７】
また、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積層した電極板を外装部材に収容して封止すると共に、前記電極板に接続された電極端子が前記外装部材の外周縁から導出した二次電池を複数備え、前記各二次電池が有する前記電極端子同士を接合することにより前記複数の二次電池が電気的に接続された組電池であって、前記各二次電池が有する電極端子は、他の前記二次電池が有する電極端子に接合される接合部分の厚さが、前記外装部材に封止された封止部分の厚さに対して相対的に厚く形成されている組電池が提供される。
【０００８】
本発明では、組電池を構成する各二次電池の電極端子において、他の二次電池の電極端子と接合される接合部分の厚さを、外装部材に封止される封止部分の厚さに対して相対的に厚くする。これにより、接合部分に強い強度が付与されるので、接合時に電極端子に変形や歪みが生じるのを防止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】
【０００９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１０】
［第１実施形態］
図１は本発明の第１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線に沿った二次電池の断面図である。
【００１１】
図１及び図２は一つの二次電池１０（単位電池）を示し、この二次電池１０を複数積層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】
本発明の第１実施形態に係る二次電池１０は、リチウム系の平板状の積層タイプの薄型二次電池であり、図１及び図２に示すように、３枚の正極板１０１と、５枚のセパレータ１０２と、３枚の負極板１０３と、正極端子１０４と、負極板１０５と、上部外装部材１０６と、下部外装部材１０７と、特に図示しない電解質とから構成されている。このうちの正極板１０１、セパレータ１０２、負極板１０３及び電解質を特に発電要素１０８と称する。
【００１３】
発電要素１０８を構成する正極板１０１は、正極端子１０４まで伸びている正極側集電体１０１ａと、正極側集電体１０１ａの一部の両主面にそれぞれ形成された正極層１０１ｂ、１０１ｃとを有している。なお、正極板１０１の正極層１０１ｂ、１０１ｃは、正極側集電体１０１ａの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図２に示すように、正極板１０１、セパレータ１０２及び負極板１０３を積層して発電要素１０８を構成する際に、正極板１０１においてセパレータ１０２に実質的に重なる部分のみに正極層１０１ｂ、１０１ｃが形成されている。
【００１４】
この正極板１０１の正極側集電体１０１ａは、例えば、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１０１の正極層１０１ｂ、１０１ｃ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１０１ａ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。
【００１６】
発電要素１０８を構成する負極板１０３は、負極端子１０５まで伸びている負極側集電体１０３ａと、当該負極側集電体１０３ａの一部の両主面にそれぞれ形成された負極層１０３ｂ、１０３ｃとを有している。なお、負極板１０３の負極層１０３ｂ、１０３ｃは、負極側集電体１０３ａの全体の両主面に亘って形成されているのではなく、図２に示すように、正極板１０１、セパレータ１０２及び負極板１０３を積層して発電要素１０８を構成する際に、負極板１０３においてセパレータ１０２に実質的に重なる部分のみに負極層１０３ｂ、１０３ｃが形成されている。
【００１７】
この負極板１０３の負極側集電体１０３ａは、例えば、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１０の負極層１０３ｂ、１０３ｃ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１０３ａの一部の両主面に塗布し、乾燥及び圧延させ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】
発電要素１０８のセパレータ１０２は、上述した正極板１０１と負極板１０３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１０２は、例えば、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にのみ限られず、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。このように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）機能等の諸機能を付与することが出来る。
【００２２】
以上の発電要素１０８は、セパレータ１０２を介して正極板１０１と負極板１０３とが交互に積層されている。そして、３枚の正極板１０１は、正極側集電体１０１ａを介して、金属箔製の正極端子１０４にそれぞれ接続される一方で、３枚の負極板１０３は、負極側集電体１０３ａを介して、同様に金属箔製の負極端子１０５にそれぞれ接続されている。
【００２３】
なお、発電要素１０８の正極板１０１、セパレータ１０２、及び、負極板１０３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１０１、３枚のセパレータ１０２、及び、１枚の負極板１０３でも発電要素１０８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。
【００２４】
正極端子１０４も負極端子１０５も電気化学的に安定した金属材料であれば特に限定されないが、正極端子１０４としては、上述の正極側集電体１０１ａと同様に、例えば、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１０５としては、上述の負極側集電体１０３ａと同様に、例えば、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。なお、本実施形態では、電極板１０１、１０３の集電体１０１ａ、１０３ａを構成する金属箔自体を電極端子１０４、１０５まで延長することにより、電極板１０１、１０３を電極端子１０４、１０５に直接接続しているが、電極板１０１、１０３の集電体１０１ａ、１０３ａと、電極端子１０４、１０５とを、集電体１０１ａ，１０３ａ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。
【００２５】
さらに、本実施形態に係る二次電池１０の正極端子１０４は、図２に示すように、外装部材１０６、１０７から導出している側の先端部分（接合部分）１０４ａの厚さＴ１が、当該外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０４ｂの厚さＴ２に対して相対的に厚く形成されており（Ｔ１＞Ｔ２）、封止部分１０４ｂから先端部分１０４ａに向かって正極端子１０４の厚さが階段状に増加するように形成されていると共に、先端部分１０４ａにおいて、当該正極端子１０４の両主面が実質的に平行となるように形成されている。
【００２６】
因みに、後述するように、複数の二次電池１０を直列接続或いは並列接続して組電池を構成する際には、この正極端子１０４の先端部分１０４ａで、他の二次電池１０の電極端子１０４、１０５が例えば超音波溶接やスポット溶接、冷間圧接等の手法により接合される。
【００２７】
また、この正極端子１０４は、図１に示すように、当該導出方向に対する正極端子１０４の断面積が前記導出方向に亘って実質的に一定となるように、正極端子１０４の厚さに対応して、封止部分１０４ｂから先端部分１０４ａに向かって正極端子１０４の幅が階段状に減少するように形成されており、例えば、先端部分１０４ａの幅Ｗ１が、封止部分１０４ｂの幅Ｗ２に対して相対的に狭く形成されており（Ｗ１＜Ｗ２）、先端部分１０４ａにおける断面積Ｓ１（＝Ｔ１×Ｗ１）と、封止部分１０４ｂにおける断面積Ｓ２（＝Ｔ２×Ｗ２）とが実質的に同一（Ｓ１＝Ｓ２）となっている。
【００２８】
同様に、本実施形態に係る二次電池１０の負極端子１０５は、図２に示すように、外装部材１０６、１０７から導出している側の先端部分（接合部分）１０５ａの厚さが、当該外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０５ｂの厚さに対して相対的に厚く形成されており、封止部分１０５ｂから先端部分１０５ａに向かって負極端子１０５の厚さが階段状に増加するように形成されていると共に、先端部分１０５ａにおいて、当該負極端子１０５の両主面が実質的に平行となるように形成されている。
【００２９】
因みに、後述するように、複数の二次電池１０を直列接続或いは並列接続して組電池を構成する際には、この負極端子１０５の先端部分１０５ａで、他の二次電池１０の電極端子１０４、１０５が例えば超音波溶接やスポット溶接、冷間圧接等の手法により接合される。
【００３０】
また、この負極端子１０５は、図１に示すように、先端部分１０５ａの幅が、封止部分１０５ｂの幅に対して相対的に狭く形成されており、当該導出方向に対する負極端子１０５の断面積が前記導出方向に亘って実質的に同一となるように、負極端子１０５の厚さに対応して、封止部分１０５ｂから先端部分１０５ａに向かって負極端子の幅が階段状に減少するように形成されている。
【００３１】
このように、電極端子１０４、１０５において先端部分１０４ａ、１０５ａの厚さを封止部分１０４ｂ、１０５ｂの厚さに対して相対的に厚くすることにより、先端部分１０４ａ、１０５ａに強い強度を付与することが出来、組電池を構成するために電極端子１０４、１０５同士を接合する際に、電極端子１０４、１０５の変形や歪みの発生を抑制することが可能となる。また、二次電池１０の電極端子１０４、１０５に変形や歪みがないことに伴って、組電池を構成する際に、二次電池１０の位置合わせが容易になる。
【００３２】
さらに、二次電池１０の電極端子１０４、１０５において、当該導出方向に対する断面積を前記導出方向に亘って実質的に同一とすることにより、電極端子１０４、１０５内の電流密度が一定となり、電圧降下やエネルギー損失を抑制することが出来る。
【００３３】
発電要素１０８は、上部外装部材１０６及び下部外装部材１０７（外装部材）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１０６及び下部外装部材１０７は何れも、特に図示しないが、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内側層と、例えば、アルミニウム等の金属箔から構成されている中間層と、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から構成されている外側層と、の三層構造となっている。
【００３４】
従って、上部外装部材１０６及び下部外装部材１０７は何れも、例えば、アルミニウム箔等の金属箔の一方の面（二次電池１０の内側面）をポリエチレン等でラミネートし、他方の面（二次電池１０の外側面）をポリアミド系樹脂等でラミネートした、樹脂−金属薄膜ラミネート材等の可撓性を有する材料で形成されている。
【００３５】
このように、外装部材が樹脂層に加えて金属層を具備していることにより、外装部材自体の強度向上を図ることが可能となる。また、外装部材の内側層を、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、アイオノマー等の樹脂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。
【００３６】
なお、図１及び図２に示すように、封止された外装部材１０６、１０７の一方の端部から正極端子１０４が導出し、当該他方の端部から負極端子１０５が導出するが、電極端子１０４、１０５の厚さ分だけ上部外装部材１０６と下部外装部材１０７との融着部に隙間が生じるので、二次電池１０内部の封止性を維持するために、電極端子１０４、１０５と外装部材１０６、１０７とが接触する部分に、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等から構成されるシールフィルムを介在させても良い。このシールフィルムは、正極端子１０４及び負極端子１０５の何れにおいても、外装部材１０６、１０７を構成する樹脂と同系統の樹脂で構成することが熱融着性の観点から好ましい。
【００３７】
これらの外装部材１０６、１０７によって、上述した発電要素１０８、正極端子１０４の一部及び負極端子１０５の一部を包み込み、当該外装部材１０６、１０７により形成される空間に、有機液体溶媒に過塩素酸リチウム、ホウフッ化リチウムや六フッ化リン酸リチウム等のリチウム塩を溶質とした液体電解質を注入しながら、外装部材１０６、１０７により形成される空間を吸引して真空状態とした後に、外装部材１０６、１０７の外周縁を熱プレスにより熱融着して封止する。
【００３８】
有機液体溶媒として、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）やメチルエチルカーボネート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。
【００３９】
図３は本発明の第１実施形態に係る二次電池を並列接続して構成した組電池の一例を示す側面図、図４は本発明の第１実施形態において二次電池の電極端子同士を接合する超音波溶接の模式図である。
【００４０】
図３に示す組電池２０は、２個の二次電池１０ａ、１０ｂを並列接続して構成した組電池であり、同極端子１０４同士が実質的に同一方向に導出するような姿勢で、且つ、下部外装部材１０７同士を密着して積層することにより構成されている。
【００４１】
この組電池２０の正極端子１０４同士は、図４に示すように、最も肉厚な接合部分（先端部分）１０４ａをホーンＨと受け治具Ｄとの間に挟んだ状態で、特に図示しない超音波振動子からホーンＨを介して当該正極端子１０４に振動を伝達することにより、正極端子１０４同士が超音波溶接されている。
【００４２】
同様に、この組電池２０の負極端子１０５同士も、特に図示しないが、最も肉厚な先端部分１０５ａをホーンＨと受け治具Ｄとの間に挟んだ状態で、超音波振動子からホーンＨを介して当該負極端子１０５に振動が伝達することにより、負極端子１０５同士が超音波溶接されている。
【００４３】
このように本実施形態では、複数の二次電池１０ａ、１０ｂを並列接続して構成される組電池２０において、各二次電池１０ａ、１０ｂの電極端子１０４、１０５同士を接合する接合部分１０４ａ、１０５ａの肉厚を厚くして強い強度を付与することにより、接合時に電極端子１０４、１０５に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となっている。
【００４４】
また、本実施形態に係る組電池２０では、電極端子１０４、１０５の接合部分１０４ａ、１０５ａにおいて、当該電極端子１０４、１０５の両主面が実質的に平行となるように形成されていることにより、超音波溶接の際に、ホーンＨの振動方向に対して、接合部分１０４ａ、１０５ａが実質的に平行となるので、強い接合強度を確保することが可能となっている。
【００４５】
図５は本発明の第１実施形態に係る二次電池を直列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【００４６】
図５に示す組電池３０は、３個の二次電池１０ａ〜１０ｃを直列に接続して構成した組電池である。この組電池３０は、隣接する二次電池１０ａ〜１０ｃ同士が相互に裏返した状態で並べられ、当該隣接する二次電池１０ａ〜１０ｃの異極端子１０５、１０４同士が電気的に接続されている。
【００４７】
この組電池３０の異極端子１０５、１０４同士は、特に図示しないが、最も肉厚な接合部分（先端部分）１０５ａ、１０４ａをホーンＨと受け治具Ｄとの間に挟んだ状態で、超音波振動子からホーンＨを介して当該異極端子１０５、１０４に振動を伝達することにより、図５に示すように、当該先端部分１０５ａ、１０４ａで超音波溶接されている。
【００４８】
このように本実施形態では、複数の二次電池１０ａ〜１０ｃを直列接続して構成される組電池３０において、各二次電池１０ａ〜１０ｃの電極端子１０４、１０５同士を接合する接合部分１０４ａ、１０５ａの肉厚を厚くして強い強度を付与することにより、接合時に電極端子１０４、１０５に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となっている。
【００４９】
また、本実施形態に係る組電池３０では、電極端子１０４、１０５の接合部分１０４ａ、１０５ａにおいて、当該電極端子１０４、１０５の両主面が実質的に平行となるように形成されていることにより、超音波溶接の際に、ホーンＨを介して伝達される振動の方向に対して、接合部分１０４ａ、１０５ａが実質的に平行となるので、強い接合強度を確保することが可能となっている。
【００５０】
［第２実施形態］
図６は本発明の第２実施形態に係る二次電池の端子導出部分の拡大平面図であり、図７は図６のVII-VII線に沿った断面図である。
【００５１】
本発明の第２実施形態に係る二次電池１０’は、電極端子１０４’、１０５’の形状が異なる点で上述の第１実施形態に係る二次電池１０と相違するが、その他の構成は第１実施形態に係る二次電池１０の構成と同一である。以下に、第２実施形態に係る二次電池１０’について、第１実施形態に係る二次電池との相違点のみを説明する。
【００５２】
本実施形態に係る二次電池１０’の正極端子１０４’は、図６及び図７に示すように、第１実施形態と同様に、外装部材１０６、１０７から導出している側の先端部分（接合部分）１０４ａ’の厚さＴ１’が、当該外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０４ｂ’の厚さＴ２’に対して相対的に厚く形成されている（Ｔ１’＞Ｔ２’）。
【００５３】
しかしながら、本実施形態における正極端子１０４’は、同図に示すように、第１実施形態と異なり、封止部分１０４ｂ’から先端部分１０４ａ’に向かって傾斜している平面状の斜面１０４ｃ’が形成されており、封止部分１０４ｂ’から先端部分１０４ａ’まで正極端子１０４’の厚さが連続的に増加するように形成されている。
【００５４】
また、この正極端子１０４’は、第１実施形態と同様に、図６に示すように、先端部分１０４ａ’の幅Ｗ１’が、封止部分１０４ｂ’の幅Ｗ２’に対して相対的に狭く形成されており（Ｗ１’＜Ｗ２’）、先端部分１０４ａ’における断面積Ｓ１’（＝Ｔ１’×Ｗ１’）と、封止部分１０４ｂ’における断面積Ｓ２’（＝Ｔ２’×Ｗ２’）とが実質的に同一となっている（Ｓ１’＝Ｓ２’）。
【００５５】
しかしながら、本実施形態における正極端子１０４’は、同図に示すように、第１実施形態とは異なり、正極端子１０４’における当該導出方向に対する断面積が前記導出方向に亘って実質的に一定となるように、正極端子１０４’の厚さに対応して、封止部分１０４ｂ’から先端部分１０４ａ’に向かって正極端子１０４’の幅が連続的に減少するように形成されている。
【００５６】
同様に、本実施形態に係る二次電池１０’の負極端子１０５’は、特に図示しないが、外装部材１０６、１０７から導出した側の先端部分１０５ａ’の厚さが、外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０５ｂ’の厚さに対して相対的に厚く形成されており、封止部分１０５ｂ’から先端部分１０５ａ’に向かって傾斜している斜面１０５ｃ’が形成されており、封止部分１０５ｂ’から先端部分１０５ａ’まで負極端子１０５’の厚さが連続的に増加するように形成されている。
【００５７】
また、この負極端子１０５’は、先端部分１０５ａ’の幅が、封止部分１０５ｂ’の幅に対して相対的に狭く形成されており、先端部分１０５ａ’における断面積と、封止部分１０５ｂ’における断面積とが実質的に同一となっており、負極端子１０５’における当該導出方向に対する断面積が前記導出方向に亘って実質的に一定となるように、負極端子１０５’の厚さに対応して、封止部分１０５ｂ’から先端部分１０５ａ’に向かって負極端子１０５’の幅が連続的に減少するように形成されている。
【００５８】
このように、電極端子１０４’、１０５’において先端部分１０４ａ’、１０５ａ’の厚さを封止部分１０４ｂ’、１０５ｂ’の厚さに対して相対的に厚くすることにより、先端部分１０４ａ’、１０５ａ’に強い強度を付与することが出来、組電池を構成するために電極端子１０４’、１０５’同士を接合する際に、電極端子１０４’、１０５’の変形や歪みの発生を抑制することが可能となる。また、二次電池１０’の電極端子１０４’、１０５’に変形や歪みがないことに伴って、組電池を構成する際に、二次電池１０’の位置合わせが容易となる。
【００５９】
さらに、各電極端子１０４’、１０５’において、当該導出方向に対する断面積を前記導出方向に亘って実質的に同一とすることにより、電極端子１０４’、１０５’内の電流密度が一定となり、電圧降下やエネルギー損失を抑制することが出来る。
【００６０】
また、本実施形態に係る二次電池１０’では、電極端子１０４’、１０５’の厚さを封止部分１０４ｂ’、１０５ｂ’から先端部分１０４ａ’、１０５ａ’に向かって連続的に減少させることにより、電極端子１０４’、１０５’において応力が集中する部位をなくすことが出来る。
【００６１】
図８は本発明の第２実施形態に係る二次電池を並列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【００６２】
図８に示す組電池２０’は、第１実施形態に係る組電池２０と同様に、２個の二次電池１０ａ’、１０ｂ’を並列接続して構成した組電池であり、同極端子１０４’同士が実質的に同一方向に導出するような姿勢で、且つ、下部電池外装部材１０７同士を密着して積層することにより構成されている。
【００６３】
この組電池２０’の正極端子１０４’同士は、特に図示しないが、第１実施形態と同様に、肉厚な接合部分（先端部分）１０４ａ’をホーンＨと受け治具Ｄとの間に挟んだ状態で超音波振動子からホーンＨを介して振動を伝達することにより、図８に示すように、当該接合部分１０４ａ’で超音波溶接されている。同様に、この組電池２０’の負極端子１０５’同士も、当該接合部分１０５ａ’で超音波溶接されている。
【００６４】
このように本実施形態では、複数の二次電池１０ａ’、１０ｂ’を並列接続して構成される組電池２０’において、各二次電池１０ａ’、１０ｂ’の電極端子１０４、１０５同士を接合する接合部分１０４ａ’、１０５ａ’の肉厚を厚くして強い強度を付与することにより、接合時に電極端子１０４’、１０５’に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となっている。
【００６５】
図９は本発明の第２実施形態に係る二次電池を直列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【００６６】
図９に示す組電池３０’は、第１実施形態に係る組電池３０と同様に、３個の二次電池１０ａ’〜１０ｃ’を直列接続して構成した組電池であり、隣接する二次電池１０ａ’〜１０ｃ’の異極端子１０５’、１０４’同士が電気的に接続されている。
【００６７】
本実施形態に係る組電池３０’は、図９に示すように、隣接する二次電池１０ａ’〜１０ｃ’を相互に裏返した状態で、電極端子１０５’、１０４’の有する斜面１０５ｃ’、１０４ｃ’同士を重ね合わせた状態で、当該接合部分１０５ａ’、１０４ａ’で超音波溶接されている。
【００６８】
より具体的には、図９に示すように、第１の二次電池１０ａ’と、当該第１の二次電池１０ａ’に隣接している二次電池１０ｂ’とを相互に裏返した状態で、第１の二次電池１０ａ’の負極端子１０５’が有する斜面１０５ｃ’と、第２の二次電池１０ｂ’の正極端子１０４’が有する斜面１０４ｃ’とを重ね合わせて、当該接合部分１０５ａ’、１０４ａ’で異極端子１０５’、１０４’同士が超音波溶接されている。
【００６９】
同様に、同図に示すように、第２の二次電池１０ｂ’と、当該第２の二次電池１０ｂ’に隣接している二次電池１０ｃ’とを相互に裏返した状態で、第２の二次電池１０ｂ’の負極端子１０５’が有する斜面１０５ｃ’と、第３の二次電池１０ｃ’の正極端子１０４’が有する斜面１０４ｃ’とを重ね合わせて、当該接合部分１０５ａ’、１０４ａ’で異極端子１０５’、１０４’同士が超音波溶接されている。
【００７０】
このように本実施形態では、複数の二次電池１０ａ’〜１０ｃ’を直列接続して構成される組電池３０’において、各二次電池１０ａ’〜１０ｃ’の電極端子１０４’、１０５’同士を接合する接合部分１０４ａ’、１０５ａ’の肉厚を厚くして強い強度を付与することにより、接合時に電極端子１０４’、１０５’に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となっている。
【００７１】
［第３実施形態］
図１０は本発明の第３実施形態に係る二次電池の端子導出部分の拡大平面図、図１１は図１０のXI-XI線に沿った断面図である。
【００７２】
本発明の第３実施形態に係る二次電池１０”は、電極端子１０４”、１０５”の形状が異なる点で上述の第１実施形態に係る二次電池１０と相違するが、その他の構成は第１実施形態に係る二次電池１０の構成と同一である。以下に第３実施形態に係る二次電池１０”について、第１実施形態に係る二次電池との相違点のみを説明する。
【００７３】
本実施形態に係る二次電池１０”の正極端子１０４”は、図１１に示すように、第１実施形態と同様に、外装部材１０６、１０７から導出している側の先端部分（接合部分）１０４ａ”の厚さＴ１”が、当該外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０４ｂ”の厚さＴ２”に対して相対的に厚く形成されている（Ｔ１”＞Ｔ２”）。
【００７４】
しかしながら、本実施形態における正極端子１０４”は、同図に示すように、第１実施形態と異なり、封止部分１０４ｂ”から先端部分１０４ａ”に向かって傾斜している平面状の斜面１０４ｃ”が形成され、封止部分１０４ｂ”から先端部分１０４ａ”まで正極端子１０４”の厚さが連続的に増加するように形成されていると共に、接合部分１０４ａ”において、当該正極端子１０４”の両主面が実質的に平行となるように形成されている。
【００７５】
また、この正極端子１０４”は、第１実施形態と同様に、図１０に示すように、先端部分１０４ａ”の幅Ｗ１”が、封止部分１０４ｂ”の幅Ｗ２”に対して相対的に狭く形成されており（Ｗ１”＜Ｗ２”）、先端部分１０４ａ”における断面積Ｓ１”（＝Ｔ１”×Ｗ１”）と、封止部分１０４ｂ”における断面積Ｓ２”（＝Ｔ２”×Ｗ２”）とが実質的に同一となっている（Ｓ１”＝Ｓ２”）。
【００７６】
しかしながら、本実施形態における正極端子１０４”は、同図に示すように、第１実施形態と異なり、正極端子１０４”における当該導出方向に対する正極端子１０４”の断面積が前記導出方向に亘って実質的に一定となるように、正極端子１０４”の厚さに対応して、封止部分１０４ｂ”から先端部分１０４ａ”に向かって正極端子１０４”の幅が連続的に減少していると共に、先端部分１０４ａ”に至ると、正極端子１０４”の厚さが一定となる先端部分１０４ａ”に対応して、当該正極端子１０４”の幅が一定となっている。
【００７７】
同様に、本実施形態に係る二次電池１０”の負極端子１０５”は、特に図示しないが、外装部材１０６、１０７から導出している側の先端部分１０５ａ”の厚さが、外装部材１０６、１０７に封止された封止部分１０５ｂ”の厚さに対して相対的に厚く形成されており、封止部分１０５ｂ”から先端部分１０５ａ”に向かって傾斜している平面状の斜面１０５ｃ”が形成され、封止部分１０５ｂ”から接合部分１０５ａ”まで負極端子１０５”の厚さが連続的に増加するように形成されていると共に、接合部分１０５ａ”において、当該負極端子１０５”の両主面が実質的に平行となるように形成されている。
【００７８】
また、この負極端子１０５”は、接合部分１０５ａ”の幅が、封止部分１０５ｂ”の幅に対して狭く形成されており、接合部分１０５ａ”における断面積と封止部分１０５ｂ”における断面積とが実質的に同一となっており、負極端子１０５”における当該導出方向に対する断面積が前記導出方向に亘って実質的に一定となるように、負極端子１０５”の厚さに対応して、封止部分１０５ｂ”から先端部分１０５ａ”に向かって負極端子１０５”の幅が連続的に減少していると共に、先端部分１０５ａ”に至ると、負極端子１０５”の厚さが一定となる接合部分１０５ａ”に対応して、当該負極端子１０５”の幅が一定となっている。
【００７９】
このように、電極端子１０４”、１０５”において先端部分１０４ａ”、１０５ａ”に厚さを封止部分１０４ｂ”、１０５ｂ”の厚さに対して相対的に厚くすることにより、先端部分１０４ａ”、１０５ａ”に強い強度を付与することが出来、組電池を構成するために電極端子１０４”、１０５”同士を接合する際に、電極端子１０４”、１０５”の変形や歪みの発生を抑制することが可能となる。また、二次電池１０”の電極端子１０４”、１０５”に変形や歪みがないことに伴って、組電池を構成する際に、二次電池１０”の位置合わせが容易となる。
【００８０】
さらに、各電極端子１０４”、１０５”において、当該導出方向に対する断面積を前記導出方向に亘って実質的に同一とすることにより、電極端子１０４”、１０５”内の電流密度が一定となり、電圧降下やエネルギー損失を抑制することが出来る。
【００８１】
図１２は本発明の第３実施形態に係る二次電池を並列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【００８２】
図１２に示す組電池２０”は、第１実施形態に係る組電池２０と同様に、２個の二次電池１０ａ”、１０ｂ”を並列接続して構成した組電池であり、同極端子１０４”同士が実質的に同一方向に導出するような姿勢で、且つ、下部電池外装部材１０７同士を密着して積層することにより構成されており、正極端子１０４”同士が当該接合部分１０４ａ”で超音波溶接されていると共に、負極端子１０５”同士が当該接合部分１０５ａ”で超音波溶接されている。
【００８３】
このように本実施形態では、複数の二次電池１０ａ”、１０ｂ”を並列接続して構成される組電池２０”において、各二次電池１０ａ”、１０ｂ”の電極端子１０４”、１０５”同士を接合する接合部分１０４ａ”、１０５ａ”の肉厚を厚くして強い強度を付与することにより、接合時に電極端子１０４”、１０５”に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となっている。
【００８４】
また、本実施形態に係る組電池２０”では、電極端子１０４”、１０５”の接合部分１０４ａ”、１０５ａ”において、当該電極端子１０４”、１０５”の両主面が実質的に平行となるように形成されていることにより、超音波溶接の際に、ホーンＨの振動方向に対して、接合部分１０４ａ”、１０５ａ”が実質的に平行となるので、強い接合強度を確保することが可能となっている。
【００８５】
図１３は本発明の第３実施形態に係る二次電池を直列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【００８６】
図１３に示す組電池３０”は、第１実施形態に係る組電池３０と同様に、３個の二次電池１０ａ”〜１０ｃ”を直列接続して構成した組電池であり、隣接する二次電池１０ａ”〜１０ｃ”同士の各異極端子１０５”、１０４”同士が、当該接合部分１０５ａ”、１０４ａ”で超音波溶接されることにより電気的に接続されている。
【００８７】
このように本実施形態では、複数の二次電池１０ａ”〜１０ｃ”を直列接続して構成される組電池３０”において、各二次電池１０ａ”、１０ｂ”の電極端子１０４”、１０５”同士を接合する接合部分１０４ａ”、１０５ａ”の肉厚を厚くして強い強度を付与することにより、接合時に電極端子１０４”、１０５”に変形や歪みが生じるのを防止することが可能となっている。
【００８８】
また、本実施形態に係る組電池３０”では、電極端子１０４”、１０５”の接合部分１０４ａ”、１０５ａ”において、当該電極端子１０４”、１０５”の両主面が実質的に平行となるように形成されていることにより、超音波溶接の際に、ホーンＨの振動方向に対して、接合部分１０４ａ”、１０５ａ”が実質的に平行となるので、強い接合強度を確保することが可能となっている。
【００８９】
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。
【００９０】
例えば、上述の実施形態では、２個の二次電池を並列接続した組電池、及び、３個の二次電池を直列接続した組電池を例にとって説明したが、本発明における組電池を構成する二次電池の数やそれらの接続方法は特にこれに限定されず、所望する電圧や容量に応じて任意に設定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】図１は、本発明の第１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線に沿った二次電池の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態に係る二次電池を並列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【図４】図４は、本発明の第１実施形態において二次電池の電極端子同士を接合する超音波溶接の模式図である。
【図５】図５は、本発明の第１実施形態に係る二次電池を直列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【図６】図６は、本発明の第２実施形態に係る二次電池の端子導出部分の拡大平面図である。
【図７】図７は、図６のVII-VII線に沿った断面図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係る二次電池を並列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【図９】図９は、本発明の第２実施形態に係る二次電池を直列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係る二次電池の端子導出部分の拡大平面図である。
【図１１】図１１は、図１０のXI-XI線に沿った断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の第３実施形態に係る二次電池を並列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【図１３】図１３は、本発明の第３実施形態に係る二次電池を直列接続して構成した組電池の一例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０…二次電池
１０１…正極板
１０１ａ…正極側集電体
１０１ｂ、１０１ｃ…正極層
１０２…セパレータ
１０３…負極板
１０３ａ…負極側集電体
１０３ｂ、１０３ｃ…負極層
１０４…正極端子
１０４ａ…先端部分（接合部分）
１０４ｂ…封止部分
１０４ｃ…斜面
１０５…負極端子
１０５ａ…先端部分（接合部分）
１０５ｂ…封止部分
１０５ｃ…斜面
１０６…上部外装部材
１０７…下部外装部材
１０８…発電要素
２０…組電池
３０…組電池
Ｈ…ホーン
Ｄ…受け治具
【図１】
2005340005.tif 000003
【図２】
2005340005.tif 000004
【図３】
2005340005.tif 000005
【図４】
2005340005.tif 000006
【図５】
2005340005.tif 000007
【図６】
2005340005.tif 000008
【図７】
2005340005.tif 000009
【図８】
2005340005.tif 000010
【図９】
2005340005.tif 000011
【図１０】
2005340005.tif 000012
【図１１】
2005340005.tif 000013
【図１２】
2005340005.tif 000014
【図１３】
2005340005.tif 000015