(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板積層型リチウム二次電池の正極及び負極にそれぞれ電気的に接続され該正極及び該負極とともにハウジング内に収容される一対のタブと、該ハウジング外の外部機器に電気的に接続され該ハウジング外に置かれる一対の接続部とを、それぞれ一対の、ハウジング内部に平板積層された電池とハウジング外部にある外部機器とを接続するために設けられたリードにより接続する電池用リードの取り付け構造において、該一対のリードのうち少なくとも１つのリードが、該リードに接続される該タブと同じ材質の第１の層と、該第１の層とは異なる材質の第２の層とからなる多層構造のリードとして構成され、該多層構造のリードにおける第１の層が該タブに接合されるとともに、該多層構造のリードにおける第２の層が該外部機器側の対応する接続部に接合されていることを特徴とする、平板積層型リチウム二次電池用リードの取り付け構造。
【請求項２】
該平板積層型リチウム二次電池が、リチウムイオンを起電力物質として用いるリチウム電池で構成されるとともに、該正極に電気的に接続される該タブがアルミニウム材で構成され、さらに、該正極側のタブに接合される該多層構造のリードにおける該第１の層が、アルミニウム材で構成されていることを特徴とする、請求項１記載の平板積層型リチウム二次電池用リードの取り付け構造。
【請求項３】
該正極側のタブに接合される該多層構造のリードにおける該第２の層が、接合加工容易な材質により構成されていることを特徴とする、請求項２記載の平板積層型リチウム二次電池用リードの取り付け構造。
【請求項４】
該接合加工容易な材質が、ニッケル材により構成されていることを特徴とする、請求項３記載の平板積層型リチウム二次電池用リードの取り付け構造。
【請求項５】
平板積層型リチウム二次電池の正極及び負極を収容するハウジング内において、一端を、該正極及び該負極の一方の極に電気的に接続されたタブに接合されるとともに、他端を、該ハウジング外に露出され、外部機器に電気的に接続される接続部に接合されるリードにおいて、該ハウジング内部に平板積層された電池とハウジング外部にある外部機器とを接続するために設けられたリードが、互いに異なる材質からなる多層構造により構成されていることを特徴とする、平板積層型リチウム二次電池用リード。
【請求項６】
該平板積層型リチウム二次電池が、リチウムイオンを起電力物質として用いるリチウム電池で構成され、該タブが該正極に接続されるとともにアルミニウム材で構成され、さらに、該リードを構成する互いに異なる材質が、アルミニウムとニッケルであることを特徴とする、請求項５記載の平板積層型リチウム二次電池用リード。
【請求項７】
該互いに異なる材質において、該タブに接合される側の材質が、該タブと接合されても実質的に電食を引き起こさない材質により構成されるとともに、該外部機器の接続部に接合される側の材質が、接合加工容易な材質により構成されていることを特徴とする、請求項５記載の平板積層型リチウム二次電池用リード。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正極及び負極にそれぞれ電気的に接続されるタブと外部機器の接続部とを繋ぐための、電池用リード及び電池用リードの取り付け構造に関し、特に平板積層型リチウム二次電池に用いて好適な、電池用リード及び電池用リードの取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、携帯電話や携帯端末等の携帯機器において小型化の要求が高まっているが、携帯機器において、寸法的にも重量的にも電池の占める割合は大きく、携帯機器の小型化は、即ち、電池の小型化とも言える。このような背景において、最近、高エネルギー密度を有して軽量性に優れる薄膜型の電池が注目を集めており、このような薄膜型の電池としては、例えば、リチウム電池がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような電池は、一組の正極と負極とからなる単位電池要素が、ハウジング内に単数又は複数収容されることにより構成される。これらの正極及び負極には、それぞれ、電気を取り出すための金属製のタブがそなえられている。そして、正極のタブ及び負極のタブは、それぞれ、ハウジング内において金属製のリードの一端に接続されており、これらのリードの他端は、それぞれハウジング外部に露出されて、溶接やはんだ付けにより携帯機器等の接続部に接合される。
【０００４】
リチウム電池では、一般的に、正極のタブにはアルミニウム（Ａｌ）が用いられ、負極のタブには銅（Ｃｕ）が用いられる。そして、これらのタブにハウジング内で接続されるリードには、電食を起こさないように、タブと同一金属が使用される。つまり、正極のタブに接続されるリードにはアルミニウムが用いられ、負極のタブに接続されるリードには銅が用いられるのである。
【０００５】
しかしながら、正極側のリードに用いられるアルミニウムは溶接やはんだ付けが困難であるため、正極側のリードと携帯機器の接続部とを接合するのに手間が掛かってしまい、電池の生産性が比較的悪いものとなってしまうという課題がある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、リードとタブとの接合部における電食をより有効に抑制でき、且つ、リードと外部機器側の接続部との接合を容易にして電池の生産性を向上させることができるようにした、電池用リード及び電池用リードの取り付け構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の平板積層型リチウム二次電池用リードの取り付け構造（請求項１）は、電池の正極及び負極にそれぞれ電気的に接続され該正極及び該負極とともにハウジング内に収容される一対のタブと、該ハウジング外の外部機器に電気的に接続され該ハウジング外に置かれる一対の接続部とを、それぞれ一対のリードにより接続する電池用リードの取り付け構造において、該一対の、ハウジング内部に平板積層された電池とハウジング外部にある外部機器とを接続するために設けられたリードのうち少なくとも１つのリードが、該リードに接続される該タブと同じ材質の第１の層と、該第１の層とは異なる材質の第２の層とからなる多層構造のリードとして構成され、該多層構造のリードにおける第１の層が該タブに接合されるとともに、該多層構造のリードにおける第２の層が該外部機器側の対応する接続部に接合されていることを特徴としている。
【０００７】
該電池は、リチウムイオンを起電力物質として用いるリチウム電池で構成されるとともに、該正極に電気的に接続される該タブがアルミニウム材で構成され、さらに、該正極側のタブに接合される該多層構造のリードにおける該第１の層が、アルミニウム材で構成されていることが好ましい（請求項２）。
また、該正極側のタブに接合される該多層構造のリードにおける該第２の層が、接合加工容易な材質により構成されていることが好ましい（請求項３）。
【０００８】
さらに、該接合加工容易な材質が、ニッケル材により構成されていることが好ましい（請求項４）。本発明の平板積層型リチウム二次電池用リード（請求項５）は、電池の正極及び負極を収容するハウジング内において、一端を、該正極及び該負極の一方の極に電気的に接続されたタブに接合されるとともに、他端を、該ハウジング外に露出され、外部機器に電気的に接続される接続部に接合されるリードにおいて、該ハウジング内部に平板積層された電池とハウジング外部にある外部機器とを接続するために設けられたリードが、互いに異なる材質からなる多層構造により構成されていることを特徴としている。
【０００９】
該電池が、リチウムイオンを起電力物質として用いるリチウム電池で構成され、該タブが該正極に接続されるとともにアルミニウム材で構成され、さらに、該リードを構成する互いに異なる材質が、アルミニウムとニッケルであることが好ましい（請求項６）。
該互いに異なる材質において、該タブに接合される側の材質が、該タブと接合されても実質的に電食を引き起こさない材質により構成されるとともに、該外部機器の接続部に接合される側の材質が、接合加工容易な材質により構成されていることが好ましい（請求項７）。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１〜図６は本発明の一実施形態としての電池用リード及び電池用リードの取り付け構造について示す図である。なお、本実施形態としては、本発明の電池用リード及び電池用リードの取り付け構造を、平板積層型リチウム二次電池に適用した例を説明する。
【００１１】
本発明にかかる平板積層型リチウム二次電池（以下、単に電池という）は、図４に示すような可撓性のハウジング２の内部に、電池要素１（図１参照）が収容されて構成されており、ハウジング２は、電池要素１を収容後、外縁部２１，２１を封止することによって形成される。また、ハウジング２の外部にはリード３Ａ，３Ｂが露出されている。リード３Ａ，３Ｂは、一端を、ハウジング２の内部で電池要素１に電気的に接続されるとともに、他端を、ハウジング２の外部で外部機器に電気的に接続された接続部に接合されるようになっている。
【００１２】
電池要素１は、電池の高容量化を図るべく、図１に示すように平板状の単位電池要素１０を複数（ここでは３個）積層して構成される。各単位電池要素１０は、正極１０Ａ，負極１０Ｂ及び正極１０Ａと負極１０Ｂとの間に介装される電解質層１０Ｃとをそなえて構成される。また、単位電池要素１０には、図１において、正極１０Ａを上側とし負極１０Ｂを下側とした順姿勢のものと、これとは逆に、正極１０Ａを下側とし負極１０Ｂを上側とした逆姿勢のものとがある。
【００１３】
そして、電池要素１は、これらを交互に積層することにより、積層方向に隣り合う単位電池要素１０，１０が、互いに同極（即ち、正極１０Ａと正極１０Ａ、又は負極１０Ｂと負極１０Ｂ）で接するように構成されている。
なお、後述するように、正極１０Ａにはアルミニウム製のタブ１３Ａが、負極１０Ｂには銅製のタブ１３Ｂがそれぞれ設けられている。後述するように、タブ１３Ａは、正極１０Ａを構成する集電体１２Ａを延設して形成され、タブ１３Ｂは、負極１０Ｂを構成する集電体１２Ｂを延設して形成されており、集電体１２Ａ，１２Ｂ、ひいてはタブ１３Ａ，１３Ｂの材質は、後述する正極活物質１１Ａ及び負極活物質１１Ｂとの相性からそれぞれ決定される。
【００１４】
そして、電池は、ここでは、複数積層された単位電池要素１０を並列に接続する構成になっており、このため、図１に示すように積層された各単位電池要素１０の正極側のタブ１３Ａをそれぞれ重合して結束し易いように、同様に、積層された各単位電池要素１０の負極側のタブ１３Ｂをそれぞれ重合して結束し易いように、ここでは、何れの単位電池要素１０においても、図２に示す上面視で、各正極用タブ１３Ａが図中で下側に、各負極用タブ１３Ｂが図中で上側になるように、各単位電池要素１０は形成されている。
【００１５】
このため、上述したように単位電池要素１０には順姿勢で積層されるものと逆姿勢で積層されるものとがあるが、順姿勢で積層されるものは、正極１０Ａを上に且つ負極１０Ｂを下にした姿勢で、上面視でタブ１３Ａ，１３Ｂを上にして見ると正極側タブ１３Ａが右側になるように形成され〔したがって、この単位電池要素１０をライトタイプ（以下、略してＲタイプという）又はＲタイプの単位電池要素１０と呼ぶ〕、一方、逆姿勢で積層されるものは、正極１０Ａを上に且つ負極１０Ｂを下にした姿勢で、上面視でタブ１３Ａ，１３Ｂを上にして見ると正極側タブが左側になるように形成される〔したがって、この単位電池要素１０をレフトタイプ（以下、略してＬタイプという）又はＬタイプの単位電池要素１０と呼ぶ〕。このようなＲタイプとＬタイプとでは、正極用タブ１３Ａと負極用タブ１３Ｂとの配置が、当然であるが、中心線ＣLに対し対称の構造となっており、これをミラー構造という。
【００１６】
つまり、このようなミラー構造にすることにより、上述したように、これらの単位電池要素１０を互いに上下（厚み方向に対して）反対にして積層したときに（即ち、Ｒタイプでは正極を上とし、Ｌタイプでは負極を上とするか、或いは、Ｒタイプでは負極を上とし、Ｌタイプでは正極を上としたときに）、正極用タブ１３Ａと負極用タブ１３Ｂとをそれぞれ片側に集中させて重合させやすい構造としているのである。
【００１７】
ここで、本発明の特徴であるリード３Ａ，３Ｂについて説明する。図１に示すように、電池要素１の各正極用タブ１３Ａは超音波溶着等により互いに重合されてリード結合端子を形成し、このリード結合端子がハウジング２内部で、スポット溶接等の抵抗溶接，超音波溶着又はレーザ溶接等により、リード３Ａと接合されている。同様に、図示しないが、電池要素１の各負極用タブ１３Ｂは、互いに重合されてリード結合端子を形成し、ハウジング２内部でリード３Ｂと電気的に接合されている。そして、リード３Ａ，３Ｂは、タブ１３Ａ，１３Ｂと接合されていない側の端部を、携帯電話等の外部機器９に電気的に接続された保護回路の接続部８に接合されている。
【００１８】
さて、正極側タブ１３Ａに注目してみると、正極側タブ１３Ａは上述したようにアルミニウム製である。一般的に、正極及び負極を収容するハウジング内においてタブに接続されるリードには、電食を起こさないように、タブと同一金属が用いられ、したがって、従来のリチウム電池では、正極側のタブにはアルミニウム材が使用されていたが、上述したように、アルミニウムは、溶接やはんだ付け等の接合加工が難しく、このアルミニウム製の正極側タブと接続部との接合に手間が掛かっていた。
【００１９】
そこで、本実施形態では、正極側タブ１３Ａと同材質のアルミニウムを地金としてこの地金に接合加工しやすいニッケル（Ｎｉ）を被覆したクラッド材を、正極側のリード３Ａに用いている。そして、ハウジング２の内部において、このリード３Ａの一端を、アルミニウム層（第１の層）３１側で、アルミニウム製の各タブ１３Ａが重合されて形成されるアルミニウム製のリード結合端子に接合し、ハウジング２の外部において、リード３Ａの他端を、ニッケル層（第２の層）３２側で、接続部８と接合している。なお、負極側のリード３Ｂは、負極側タブ１３Ｂと同じく銅製であるが、銅は接合加工しやすいので、正極側のリード３Ａとは異なり、従来と同様に単一金属材により構成されている。また、リード３Ａ，３Ｂには、焼鈍された金属を用いることが好ましい。
【００２０】
さて、以下、ハウジング２，正極１０Ａ，負極１０Ｂ及び電解質層１０Ｃについて説明する。
先ず、ハウジング２について説明すると、ハウジング２の構造は、機械的強度を有するとともに密封性を有するものであればいかなる構造であってもよいが、上述した図４に示す構成の他、例えば、図５に示すようなハウジング４を使用しても良い。ハウジング４では、シート状ハウジング部材の一部に絞り加工が施されて電池要素１を収容する収容部４１が形成され、この収容部４１に電池要素１が収容された後、ハウジング部材を折り返して重ね合わせて封止される。
【００２１】
図４及び図５に示すように、重ね合わされたハウジング２，４を封止する構成とするのが、製造の容易さや電池容量等の電池性能の点で好ましい。この場合、リード３Ａ，３Ｂを、容易に、ハウジング２，４の封止部から外部に露出させることができる。リードをハウジングの封止部から露出させることは、内部に収納される電池要素１との電気的接続が容易であり、その結果、電池の歩留まりや安全性を高める上で好ましい態様である。
【００２２】
また、ハウジング２，４は、電池の形状を様々に変更することが容易になるので、形状可変性を有するのが好ましい。また、電池要素１をハウジング２，４に収容してハウジング２，４の外縁部を封止する際、かかる封止前にハウジング２，４内部を真空状態とすることが好ましい。これにより、電池要素１に押付力を付与することができ、サイクル特性等の電池特性を向上させることができる。
【００２３】
また、ハウジング２，４の材料としては、アルミニウム，ニッケルメッキをした鉄，銅等の金属又は合成樹脂等を用いることができるが、軽量で防湿性が高く且つ加工が容易なので、金属と合成樹脂が積層された可撓性フィルム状の複合材〔例えば、ラミネート状の複合材（ラミネートフィルム）〕を用いるのが好ましい。ラミネート状の複合材を用いることにより、ハウジング２，４を構成する部材の薄膜化・軽量化が可能となり、電池全体としての容量を向上させることができる。
【００２４】
ラミネート状の複合材としては、図６（Ａ）に示すように、金属層５と合成樹脂層６が積層されたものを使用することができる。この金属層５は、水分の浸入の防止あるいは形状保持性を維持させるもので、アルミニウム，鉄，銅，ニッケル，チタン，モリブデン及び金等の単体金属や、ステンレス，ハステロイ等の合金、又は酸化アルミニウム等の金属酸化物でもよいが、特に、加工性の優れたアルミニウムが好ましい。金属層５は、金属箔，金属蒸着膜，金属スパッター等により形成することができる。
【００２５】
合成樹脂６は、金属層５と電池要素１等との接触の防止したり、あるいは金属層５の保護のために用いられるものであって、弾性率，引張り伸び率については特に制限されず、一般にエラストマーと称されるものも含む。そして、合成樹脂６は、熱可塑性プラスチック，熱可塑性エラストマー類，熱硬化性樹脂及びプラスチックアロイが使われる。これらの樹脂にはフィラー等の充填材が混合されているものも含んでいる。
【００２６】
また、ラミネート状複合材は、図６（Ｂ）に示すように金属層５の外側面に外側保護層として機能する合成樹脂層６Ａと、内側面に電解質による腐蝕や金属層５と電池要素１との接触を防止したり、金属層５を保護するための内側保護層として機能する合成樹脂層６Ｂとを積層した三層構造体とすることもできる。
この場合、外側保護層に使用する樹脂６Ａには、ポリエチレン，ポリプロピレン，変性ポリオレフィン，アイオノマー，非晶性ポリオレフィン，ポリエチレンテレフタレート，ポリアミド等の耐薬品性や機械的強度に優れた樹脂を使用するのが望ましい。一方、内側保護層に使用する樹脂６Ｂには、耐薬品性の合成樹脂が用いられ、例えばポリエチレン，ポリプロピレン，変性ポリオレフィン，アイオノマー，エチレン−酢酸ビニル共重合体等を用いることができる。
【００２７】
また、ラミネート状複合材は、図６（Ｃ）に示すように金属層５と、保護層形成用合成樹脂６Ａと、内側保護層用合成樹脂層６Ｂとの各相互間に、それぞれ接着剤７を介装してもよい。さらにまた、ハウジング部材の接続部（封止部）を接着するために、複合材の最内面に、溶着可能なポリエチレン，ポリプロピレン等の樹脂からなる接着層を設けることもできる。
【００２８】
また、ハウジング２，４の成形は、フィルム状体の周囲を融着して形成してもよく、シート状体を真空成形、圧空成形、プレス成形等によって絞り成形してもよい。また、合成樹脂を射出成形することによって成形することもできる。射出成形によるときは、金属層はスパッタソリング等によって形成されるのが通常である。
【００２９】
次に、正極１０Ａ及び負極１０Ｂについて図３を参照しながら説明すると、正極１０Ａは、正極集電体１２Ａを芯材としてこの正極集電体１２Ａの片面に正極活物質１１Ａをコーティングして構成され、同様に、負極１０Ｂは、負極集電体１２Ｂを芯材としてこの負極集電体１２Ｂの片面に負極活物質１１Ｂをコーティングして構成される。また、各正極集電体１２Ａからは、正極タブ１３Ａが延設され、同様に、各負極集電体１２Ｂからは、負極タブ１３Ｂが延設されている。なお、集電体１２Ａ，１２Ｂの両面に、活物質１１Ａ，１１Ｂをそれぞれコーティングするように構成してもよい。
【００３０】
集電体１２Ａ，１２Ｂとしては、一般的に金属からなる箔が用いられ、ここでは、活物質１１Ａ，１１Ｂとの相性から、正極集電体１２Ａ（タブ１３Ａも含む）としてアルミニウムが、負極集電体１２Ｂ（タブ１３Ｂも含む）として銅がそれぞれ用いられている。集電体１２Ａ，１２Ｂの厚みは、適宜選択されるものであるが、薄すぎると機械的強度が弱くなるため加工が困難なものになって生産性の低下を招き、一方、厚すぎると電池全体としてのエネルギ密度の低下を招く虞があるので、１〜３０μｍの範囲にあることが好ましい。
【００３１】
なお、集電体１２Ａ，１２Ｂと活物質１１Ａ，１１Ｂとの接着強度を高めるべく、活物質１１Ａ，１１Ｂをコーティングする前に、集電体１２Ａ，１２Ｂの表面を予め粗面化処理することが好ましく、このような表面の粗面化方法としては、例えば、機械的研磨法，電解研磨法，化学研磨法等がある。機械的研磨法としては、例えば、研磨剤粒子を固着した研磨布紙，砥石，エメリバフ，鋼線等を備えたワイヤーブラシで、集電体表面を研磨する方法が挙げられる。また、各集電体１２Ａ，１２Ｂは、板状部材や網状部材や或いはパンチングメタル等により構成される。
【００３２】
正極活物質１１Ａとしては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能であれば無機化合物でも有機化合物でも使用できる。無機化合物として、遷移金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等のカルコゲン化合物等が挙げられる。ここで遷移金属としてはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ等が用いられる。具体的には、ＭｎＯ，Ｖ2Ｏ5、Ｖ6０13。、ＴｉＯ2等の遷移金属酸化物、ニッケル酸リチウム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウムなどのリチウムと遷移金属との複合酸化物、ＴｉＳ2、ＦｅＳ，ＭｏＳ2などの遷移金属硫化物等が挙げられる。これらの化合物はその特性を向上させるために部分的に元素置換したものであってもよい。有機化合物としては、例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリアセン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合物等が挙げられる。正極活物質１１Ａとして、これらの無機化合物、有機化合物を混合して用いてもよい。好ましくは、コバルト、ニッケル及びマンガンからなる群から選ばれる少なくとも１種の遷移金属とリチウムとの複合酸化物である。
【００３３】
また、正極活物質１１Ａの粒径は、それぞれ電池の他の構成要素とのかねあいで適宜選択すればよいが、通常１〜１００μｍ、特に２〜６０μｍとするのが初期効率、サイクル特性等の電池特性が向上するので好ましい。
負極活物質１１Ｂとしては、リチウムイオンを吸蔵・放出可能なものとして、通常、グラファイトやコークス等の炭素系物質が挙げられる。斯かる炭素系物質は、金属、金属塩、酸化物などとの混合体や被覆体の形態で利用することもできる。また、負極材としては、ケイ素、錫、亜鉛、マンガン、鉄、ニッケル等の酸化物や硫酸塩、金属リチウム、Ｌｉ−Ａ１，Ｌｉ−Ｂｉ−Ｃｄ，Ｌｉ−Ｓｎ−Ｃｄ等のリチウム合金、リチウム遷移金属窒化物、シリコン等も使用できる。好ましくは、容量の面からグラファイトまたはコークスである。
【００３４】
負極活物質１１Ｂの粒径が大きすぎると電子伝導性が悪化し、初期効率，レイト特性，サイクル特性等の電池特性の向上の観点から、負極活物質１１Ｂの平均粒径は、上限については、通常１２μｍ以下、好ましくは１０μｍ以下であり、下限については、通常は０．５μｍ以上、好ましくは７μｍ以上である。
これらの正極活物質１１Ａ及び負極活物質１１Ｂは、それぞれ集電体１２Ａ，１２Ｂ上に結着するため、正極活物質１１Ａ及び負極活物質１１Ｂにはバインダを混合することが好ましい。バインダとしてはシリケート、ガラスのような無機化合物や、主として高分子からなる各種の樹脂が使用できる。樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−１，１−ジメチルエチレンなどのアルカン系ポリマー；ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの不飽和系ポリマー；ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリビニルピリジン、ポリ−Ｎ−ビニルピロリドンなどの環を有するポリマー；ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアクリル系ポリマー；ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂；ポリアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニドなどのＣＮ基含有ポリマー；ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコールなどのポリビニルアルコール系ポリマー；ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲン含有ポリマー；ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが使用できる。また上記のポリマーなどの混合物、変性体、誘導体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、ブロック共重合体などであっても使用できる。
【００３５】
なお、バインダの量が少なすきると電極の強度が低下する虞があり、一方、バインダの量が多すぎると容量が低下したり、レイト特性が低下する虞があるため、活物質１００重量部に対するバインダの配合量は、０．１〜３０重量部とするのが好ましく、１〜１５重量部とするのが一層好ましい。
また、活物質１１Ａ，１１Ｂ中に、必要に応じて導電材料，補強材等の各種の機能を発現させる添加剤，粉体又は充填材等を含有させててもよい。導電材料としては、活物質１１Ａ，１１Ｂに適量混合して導電性を付与できるものであれぱ特に制限は無いが、通常、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のファイバー、箔などが挙げられる。添加剤としてはトリプルオロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、１，６−Ｄｉｏｘａｓｐｉｒｏ〔４，４〕ｎｏｎａｎｅ−２，７−ｄｉｏｎｅ、１２−クラウン−４−エーテルなどが電池の安定性、寿命を高めるために使用することができる。補強材としては各種の無機、有機の球状、繊維状フィラーなどが使用できる。
【００３６】
活物質１１Ａ，１１Ｂを集電体１２Ａ，１２Ｂ上に形成する手法としては、例えば、粉体状の活物質１１Ａ，１１Ｂをバインダとともに溶剤と混合し、これを、ボールミルやサンドミルや二軸混練機等を用いて分散塗料化したものを、集電体１２Ａ，１２Ｂ上に塗布して乾燥する方法がある。この場合、用いられる溶剤の種類は、活物質１１Ａ，１１Ｂに対して不活性であり且つバインダを溶解しうるものであれば特に制限されず、例えばＮ−メチルピロリドン等の一般的に使用される無機溶剤又は有機溶剤のいずれも使用できる。
【００３７】
また、活物質１１Ａ，１１Ｂをバインダと混合し加熱することにより軟化させた状態で、集電体１２Ａ，１２Ｂ上に圧着、あるいは吹き付けることにより、集電体１２Ａ，１２Ｂ上に活物質１１Ａ，１１Ｂの層を形成することもできる。或いは、バインダを混合させずに、活物質１１Ａ，１１Ｂを単独で集電体１２Ａ，１２Ｂ上に焼成することによって、集電体１２Ａ，１２Ｂ上に活物質１１Ａ，１１Ｂの層を形成することもできる。
【００３８】
また、活物質１１Ａ，１１Ｂには、活物質１１Ａ，１１Ｂ内でのイオンの移動を容易にすべく、後述する電解質層１０Ｃの材料と同様のもの（電解物質）が混合されている。混合される電解物質が多いほど、活物質１１Ａ，１１Ｂ中においてイオンの移動が容易になるのでレイト特性上は好ましいが、その一方、電解物質が少ないほどエネルギ密度は高くなる。このため、活物質１１Ａ，１１Ｂに対する電解物質の混合比は、１０〜５０体積％とすることが好ましい。
【００３９】
また、各活物質１１Ａ，１１Ｂの膜厚は、容量的には厚い方が好まし一方、レイト特性上は薄い方が好ましい。このため、各活物質１１Ａ，１１Ｂの膜厚は、下限としては、通常２０μｍ以上、好ましくは３０μｍ以上、さらに好ましくは５０μｍ以上、最も好ましくは８０μｍ以上であり、一方、上限としては、通常２００μｍ以下、好ましくは１５０μｍ以下である。
【００４０】
さて、次に電解質層１０Ｃについて説明すると、電解質層１０Ｃは、上述したように、正極１０Ａと負極１０Ｂとの間に介装されており、例えば、多孔性シートに後述する電解質を含浸させて構成され、電解質層１０Ｃの厚みは、通常１〜２００μｍ、好ましくは５〜５０μｍである。
多孔性シートとしては、通常、空隙率が１０〜９５％のものが使用されるが、空隙率が３０〜８５％程度のものを使用するのが好ましい。また、多孔性シートの材質としては、ポリオレフィン又は水素原子の一部もしくは全部がフッ素置換されたポリオレフィン（具体的には、ポリオレフィン等の合成樹脂を用いて形成した微多孔性膜）や、不織布や織布等が使用される。また、多孔性シートの厚さについては、通常は１〜２００μｍ、好ましくは５μｍ〜５０μｍのものが使用される。
【００４１】
また、多孔性シートに含浸される電解質としては、流動性電解質（以下、電解液という）や、ゲル状電解質や完全固体型電解質等の非流動性電解質等の各種の電解質が使用される。電池の特性上は、電解液又はゲル状電解質を使用するが好ましく、また、安全上は、非流動性電解質を使用するのが好ましい。特に、非流動性電解質を使用した場合、従来の電解液を使用する電池に対してより有効に液漏れが防止できるので、上述したように、電解質層１０Ｃを含む電池要素１を収容するハウジング２の材質として、強度は低いものの、薄膜且つ形状可変の例えばラミネートフィルムのような材質を用いることが可能となる。また、非流動性電解質を用いることによって、電食をさらに有効に抑制できる。
【００４２】
このような電解液，ゲル状電解質及び完全固体型電解質について説明する。
先ず、電解質層１０Ｃに適用可能な電解液について説明すると、電解液は、通常、支持電解質を非水系溶媒に溶解させて生成される。支持電解質としては、電解質として正極活物質１１Ａ及び負極活物質１１Ｂに対して安定であり、且つ、リチウムイオンが正極活物質１１Ａ又は負極活物質１１Ｂと電気化学反応をするための移動をおこない得る非水物質であればいずれのものでも使用することができる。具体的にはＬｉＰＦ6、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＣ1Ｏ4、ＬｉＩ，ＬｉＢｒ，ＬｉＣ１，ＬｉＡｌＣ１，ＬｉＨＦ2，ＬｉＳＣＮ，ＬｉＳ０3ＣＦ2等のリチウム塩を使用することができる。これらのうちでは特にＬｉＰＦ6、ＬｉＣ1Ｏ4を使用するのが好ましい。
【００４３】
これらの支持電解質に対し非水系溶媒を溶剤としている場合、濃度は、一般的に０．５〜２．５ｍｏｌ／Ｌの濃度の電解液が使用される。また、これら支持電解質を溶解する非水系溶媒は特に限定されないが、比較的高誘電率の溶媒を用いるのが好ましい。具体的には、エチレンカーボネート，プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，エチルメチルカーボネート等の非環状カーボネート類、テトラヒドロフラン，２一メチルテトラヒドロフラン，ジメトキシエタン等のグライム類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、スルフォラン等の硫黄化合物、アセトニトリル等のニトリル類等が使用される。これらの溶媒は、単体で使用することも可能であり、或いは２種以上混合して使用することも可能である。
【００４４】
特に、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネートなどの非環状カーボネート類の内の何れか１種類を使用するか、又は、この内の何れか２種以上を混合して使用することが好ましい。また、これらの溶媒の分子中の水素原子の一部をハロゲンなどに置換したものも使用可能である。
【００４５】
また、これらの溶媒に、添加剤などを加えてもよい。添加剤としては、例えば、トリフルオロプロピレンカーボネート、ビニレンカーボネート、１，６−Ｄｉｏｘａｓｐｉｒｏ〔４，４〕ｎｏｎａｎｅ−２，７−ｄｉｏｎｅ，１２−クラウン−４−エーテルなどが、電池の安定性や性能や寿命を高める目的で使用できる。
【００４６】
次に、電解質層１０Ｃに適用可能なゲル状電解質について説明すると、ゲル状電解質は、通常、上記電解液を高分子によって保持させることにより生成される。即ち、ゲル状電解質とは、通常、電解液が高分子のネットワーク中に保持されて全体としての流動性が著しく低下したものである。このようなゲル状電解質では、イオン伝導性等の特性については、上記電解液に近い特性を有しながらも、流動性や揮発性等については著しく抑制されて安全性が高められている。ゲル状電解質中の高分子の比率は、低すぎると電解液を保持できず液漏れが発生する虞があり、一方、高すぎるとイオン伝導度が低下して電池特性が悪くなる傾向にあるので、１〜５０重量％の範囲にあることが好ましい。
【００４７】
ゲル状電解質に使用される高分子としては、電解液と共にゲルを構成しうる高分子であれば特に制限はなく、ポリエステル，ポリアミド，ポリカーボネート，ポリイミド等の重縮合によって生成されるものや、ポリウレタン，ポリウレア等のように重付加によって生成されるものや、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル誘導体系ポリマーや、ポリ酢酸ビニル，ポリ塩化ビニル，ポリフッ化ビニリデン等のポリビニル系等の付加重合で生成されるもの等がある。
【００４８】
好ましい高分子としては、ポリアクリロニトリル，ポリフッ化ビニリデンを挙げることができる。ここで、ポリフッ化ビニリデンとは、フッ化ビニリデンの単独重合体のみならず、ヘキサフルオロプロピレン等他のモノマー成分との共重合体をも包含する。また、アクリル酸，アクリル酸メチル，アクリル酸エチル，エトキシエチルアクリレート，メトキシエチルアクリレート，エトキシエトキシエチルアクリレート，ポリエチレングリコールモノアクリレート，エトキシエチルメタクリレート，メトキシエチルメタクリレート，エトキシエトキシエチルメタクリレート，ポリエチレングリコールモノメタクリレート，Ｎ，Ｎ−ジエチルアミノエチルアクリレート，Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート，グリシジルアクリレート，アリルアクリレート，アクリロニトリル，Ｎ−ビニルピロリドン，ジエチレングリコールジアクリレート，トリエチレングリコールジアクリレート，テトラエチレングリコールジアクリレート，ポリエチレングリコールジアクリレート，ジエチレングリコールジメタクリレート，トリエチレングリコールジメタクリレート，テトラエチレングリコールジメタクリレート，ポリエチレングリコールジメタクリレート等のアクリル誘導体を重合して得られるアクリル系ポリマーを使用することも好ましい。
【００４９】
高分子の重量平均分子量／高分子の電解液に対する濃度は、低すぎると、電解液の保持性が低下して（ゲルを形成しにくくなって）電解質が流動してハウジング２から外部に洩れる（液漏れする）虞があり、一方、高すぎると、粘度が過剰に高くなって製作工程上困難を生じ、或いは、電解液の割合が低いためイオン伝導度も低く電池特性（例えばレイト特性）が低下する虞がある。このため、重量平均分子量については、通常、10,000〜5,000,000の範囲の高分子を使用することが好ましく、また、高分子の電解液に対する濃度は、０．１重量％〜３０重量％の範囲とすることが好ましい。
【００５０】
次に、電解質層１０Ｃに適用可能な完全固体状電解質について説明すると、完全固体状電解質としては、これまで知られている種々の固体電解質を用いることができる。例えば、上述のゲル状電解質で用いられる高分子と支持電解質塩を適度な比で混合して形成することができる。この場合、伝導度を高めるため、高分子は極性が高いものを使用し、側鎖を多数有するような骨格にすることが好ましい。
【００５１】
本発明の一実施形態としての電池用リードの取り付け構造及び電池用リードは上述のように構成されているので、以下のような利点がある。
つまり、正極側のリード３Ａにおいて、ハウジング２内では、アルミニウム層３１が、同じくアルミニウム製のタブ１３Ａに接合されるので、リード３Ａとタブ１３Ａとの接合部分において生じやすい電食の発生が抑制され、且つ、ハウジング２外では、接合加工容易なニッケル層３２が接続部８と接合されるので、ニッケル層３２と接続部８との接続、即ち、リード３Ａと接続部８との接合を、溶接やはんだ付けにより容易に行なうことができ、電池の生産性を向上させることができるという利点がある。
【００５２】
なお、本発明の電池用リードの取り付け構造及び電池用リードは、上述の実施形態のものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
例えば、上述の実施形態では、各単位電池要素１０は、四角形状に形成されているが、単位電池要素１０の形状は設計条件に応じて適宜設定されるもので、例えば、四角形以外の多角形は勿論、円形であってもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、正極側リード３Ａをクラッド材により構成するとともに、接続部８に接合される第２の層をニッケルとしたが、第２の層は、溶接やハンダ付け等の接合が容易な接合適応材であればよく、例えば、ＳＵＳや、銅でも良い。また、正極側リード３Ａを、はんだメッキにより、地金（アルミニウム）にニッケルやスズ（Ｓｎ）を付着させた構成としても良い。
【００５４】
また、上述の実施形態では、正極側リード３Ａにおいて、正極側タブ１３Ａに接合される層３１は、アルミニウム材により構成されているが、この層３１は、アルミニウム製の正極側タブ１３Ａに接合されても実質的に電食を引き起こさないものであれば（電食がごく僅かなものであれば）他の材質で構成しても良い。
また、上述の実施形態では、本発明の電池用リードの取り付け構造及び電池用リードを、本発明の効果が特に大きい、平板形状の単位電池要素を厚さ方向に積層して形成される平板積層型の電池に適用した例を示したが、電池要素を巻回して形成される巻回型の電池に適用することもできる。また、リチウムイオンを起電力物質としたリチウム電池だけでなく、この他の物質を起電力物質とした各種電池に適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の電池用リードの取り付け構造（請求項１）によれば、一対のリードのうち少なくとも１つのリードが、このリードに接続されるタブと同じ材質の第１の層と、この第１の層とは異なる材質の第２の層とからなる多層構造のリードとして構成される。そして、この多層構造のリードにおいて、第１の層がハウジング内でタブに接合されるが、この第１の層はタブと同材質なので、リードとタブとの接合部における電食をより有効に抑制でき、且つ、第１の層とは異なる材質の第２の層が外部機器側の対応する接続部に接合されるので、第２の層の材質を選択することにより、第２の層と外部機器側の接続部、即ち、リードと外部機器側の接続部との接合を容易にして電池の生産性を向上させることが可能になるという利点がある。
【００５６】
また、正極に接続されるタブ、及び、この正極側のタブに接合される多層構造のリードにおける第１の層をアルミニウム材で構成することにより、リチウム電池において、上記利点を確実に得ることができるという利点がある（請求項２）。
また、正極側の多層構造のリードにおける第２の層を、接合加工容易な材質により構成することにより、確実に、リードと外部機器側の接続部との接合を容易にして電池の生産性を向上させることができるという利点がある（請求項３）。
【００５７】
また、接合加工容易な材質をニッケル材により構成することにより、リードと外部機器側の接続部との接合を確実に容易にすることができるという利点がある（請求項４）。
本発明の電池用リード（請求項５）によれば、タブと外部機器の接続部とを繋ぐリードが、互いに異なる材質からなる多層構造により構成されているので、ハウジング内でタブと接続される側については、タブと接合されても実質的に電食を引き起こさない材質を選択し、外部機器の接続部と接続される側については、接合加工しやすい材質を選択することができようになり、したがって、リードとタブとの接続部における電食をより有効に抑制でき、且つ、リードと外部機器との接合を容易にして電池の生産性を向上させることができるという利点がある。
【００５８】
また、タブを正極に接続するとともにアルミニウム材で構成し、さらに、リードを構成する互いに異なる材質を、アルミニウムとニッケルとにより構成することで、リチウム電池において、上記利点を確実に得ることができるという利点がある（請求項６）。
また、リードを構成する互いに異なる材質において、タブに接合される側の材質を、タブと接合されても実質的に電食を引き起こさない材質により構成するとともに、外部機器の接続部に接合される側の材質を、接合加工容易な材質により構成することにより、リードとタブとの接続部における電食をより有効に抑制ができ、且つ、電池の生産性を向上させることができるという利点がある（請求項７）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての電池用リードの構造及びその取付構造を拡大して示す模式的な要部断面図（図２のＡ１−Ａ１断面図に対応する図）である。
【図２】本発明の一実施形態としての電池用リードが取り付けられる単位電池要素の構成を示す模式的な平面図である。
【図３】本発明の一実施形態としての電池用リードにかかる単位電池要素の構造を拡大して示す模式的な要部断面図（図２のＡ１−Ａ１矢視断面図）である。
【図４】本発明の一実施形態としての電池用リードが取り付けられる電池の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態としての電池用リードにかかるハウジングの成形加工例の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施形態としての電池用リードにかかるハウジングの構成部材の構成を拡大して示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１  電池要素
２，４  ハウジング
３Ａ  正極側リード
３Ｂ  負極側リード
５  金属層
６，６Ａ，６Ｂ  合成樹脂層
７  接着材
８  外部機器の接続部
１０  単位電池要素
９  外部機器
１０Ａ  正極
１０Ｂ  負極
１０Ｃ  電解質層
１１Ａ  正極活物質
１１Ｂ  負極活物質
１２Ａ，１２Ｂ  集電体
１３Ａ  正極側タブ
１３Ｂ  負極側タブ
３１  アルミニウム層（第１の層）
３２  ニッケル層（第２の層）
４１  収容部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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