(57)【要約】【課題】集電部を容易かつ確実に位置決めすることができるとともに、積層電極体を容易にかつ精度よく作製することが可能な積層式電池を提供すること。【解決手段】積層された正極集電タブ１１および負極集電タブ１２をそれぞれ、積層電極体１０の積層方向における一方側（上端側）に寄せるようにして集束し、この集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体１０の積層方向における他方側（下端側）に向けて折り曲げ、積層電極体１０を、絶縁性を有する絶縁シート５で積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定し、絶縁シート５の一部（挿入片５５）を、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部と積層電極体１０との間に挿入するとともに、絶縁シート５の一部（外被片５１）で、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部を外側から覆う。【選択図】      図８
2012054029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電タブが延出する複数枚の正極板と負極集電タブが延出する複数枚の負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体を備える積層式電池であって、
積層された正極集電タブおよび負極集電タブがそれぞれ、前記積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げられており、
前記積層電極体が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定され、
前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入されるとともに、前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆うことを特徴とする積層式電池。
【請求項２】
前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入される前記絶縁シートの一部が、前記絶縁シートの他の部位よりも厚さが大となっている、請求項１に記載の積層式電池。
【請求項３】
前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆う前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも長く延出している、請求項１または請求項２に記載の積層式電池。
【請求項４】
前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも０．５〜１ｍｍ長く延出している、請求項３に記載の積層式電池。
【請求項５】
前記絶縁シートにおける継ぎ目部の少なくとも一部にフラップが形成され、該フラップを重ね合わせて接合することにより該継ぎ目部の少なくとも一部が接合される、請求項１から請求項４のいずれかに記載の積層式電池。
【請求項６】
前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容されている、請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層式電池。
【請求項７】
集電部に形成される空隙の少なくとも一部を充填するスペーサを備える、請求項６に記載の積層式電池。
【請求項８】
前記絶縁シートに通液口が形成されている、請求項１から請求項７のいずれかに記載の積層式電池。
【請求項９】
前記積層電極体が、絶縁シートで被覆して固定された後、該絶縁シートが熱収縮させることにより、圧力を掛けて固定されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の積層式電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層式電池に関し、特に、ロボット、電気自動車等の電源、バックアップ電源等として使用される大容量の積層式電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電池は、携帯電話、ノートパソコン、ＰＤＡ等の移動情報端末の電源のみならず、ロボット、電気自動車、バックアップ電源などに使用されるようになってきており、さらなる高容量化が要求されるようになってきている。このような要求に対し、リチウムイオン電池は、高いエネルギー密度を有し、高容量であるので、上記のような駆動電源として広く利用されている。
【０００３】
このようなリチウムイオン電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を外装体に封入した渦巻式のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を外装缶またはラミネートフィルムを溶着することにより作製したラミネート外装体に封入した積層式のもの（積層タイプの角型リチウムイオン電池）とがある。
【０００４】
これらリチウムイオン電池のうち、積層式電池の積層電極体の具体的な構成は、正極集電タブを延出させたシート状の正極板と、負極集電タブを延出させたシート状の負極板とを、セパレータを介して必要な数だけ積層するような構成である。
【０００５】
上記リチウムイオン電池においては、例えば特許文献１に開示されているように、電極体を絶縁材からなる上面開口の電極体カバーで被覆し、これにより、外装体である電池缶内に電極体を挿入しやすくしたり、電池缶内において電極タブを確実に絶縁することができるようにしたりすることがなされている。また、特許文献１には、電極体カバーの開口上面に電極タブの弛み部分を電極体の蓋体側の端面に沿わせるための案内片を形成し、これにより、電極タブの弛み部分が電池組立時に電極体の蓋体側の端面に沿って配設されて電池缶内で短絡することなく確実に絶縁されるようにすることも開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、ラミネート外装体の内側面と積層電極体との間の空間内にスペーサを配置し、これにより集電タブと集電端子との位置決めを行うようにすることが開示されている。
【０００７】
ところで、積層式電池においては、各極板から延出した正負極集電タブが複数枚積層し重ねるようにして正負極の集電端子にそれぞれ超音波溶接により接合される構造となっているが、大容量でハイレートでの充放電を必要とする積層式電池の場合、大容量化のために積層枚数が増加する傾向にあり、また、集電端子は大電流を流すためには厚くなる。したがって、厚い金属板よりなる集電端子に金属箔よりなる極板タブを多数超音波溶接することが必要となるが、この場合、厚みの相違により、金属箔同士の溶接部よりも金属箔と金属板との溶接部の溶着性が劣悪となりやすく、溶着性が劣悪となると、各極板と集電端子との接続抵抗値が不均一となり、特にハイレートでの使用時に各極板に流れ込む電流値にバラツキを生じて、電池内で充放電状態の偏在を生じてしまい、部分的に過放電や過充電となることで、サイクル特性が低下することとなる。
【０００８】
そこで、特許文献３に開示されているように、正負極集電タブを正負極集電端子に接合するのとは別に、集電端子と極板との間の位置、即ち集電タブのみが存在する位置で、積層された集電タブ同士を超音波溶接等により接合し、これにより極板と集電端子との接続抵抗値を均一化して各極板に流れ込む電流値にバラツキを生じるのを抑制することがなされている（本明細書においては、このような接続構造を「２段階接続構造」とも称す）。
【０００９】
ところが、積層式電池においては、特に大容量の充放電を必要とする場合、電池をできるだけ高エネルギー密度とするため、積層電極体を外装体になるべく効率よく収容する必要があるが、上記２段階接続構造とすると、集電端子と極板との間に集電タブのみの接合部を確保する必要があるため、必然的にその分だけ集電タブが長くならざるを得ず、そのままでは集電タブの占有スペースが増大して電池の体積エネルギー密度を低下させることとなってしまう。そこで、上記２段階接続構造とする場合、積層された正負極集電タブを、積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束し、この集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げるようにし、これにより集電タブを全体として延出途上で折り畳んで延出方向に短縮することによって、集電タブの占有スペースの増大を抑制するようにしている。また、たとえ上記２段階接続構造としない場合であっても、上記のように集電タブを折り曲げ構造とすることにより、集電タブの占有スペースを低減することができる。換言すれば、上記のような集電タブの折り曲げ構造は、集電タブの占有スペースをなるべく節減する上でいずれの場合にも有効なものであるが、必然的に集電タブの占有スペースが長さ方向に増大する２段階接続構造の場合に特に有効なものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平８−６４１９９号公報
【特許文献２】特開２００９−２４５８１９号公報
【特許文献３】特開２００９−８７６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上記のように集電タブを折り曲げ構造とした場合には特に、集電タブが折り曲げ部で不安定となってグラつきやすく、また折り曲げられた集電タブが元に戻ろうとする力が働くこともあって、集電部が容易に動いて所定の位置に定まり難く、これによって集電タブの位置がずれたり、封止性が劣悪となったり、あるいは端子部の破壊が生じたりしやすいという問題がある。従来はこの集電部をテープで固定するようにしているが、これによっては正確に位置決めすることも難しく、また作業も煩瑣となっている。
【００１２】
また、積層式電池における積層電極体は、正極板とセパレータと負極板とを交互に積層していき、最後に全体をテープで固定するようにして作製しているが、上述の集電部もあわせ、このテープによる固定作業が手間を要し、また、積層作業は機械により正確に位置決めしながら行ったとしても、テープによる固定作業で位置ズレが生じやすく、精度を確保するのが容易ではなかった。
【００１３】
特許文献１ないし２には、集電タブを折り曲げ構造とすることは開示されておらず、したがって上述の、特に折り曲げ構造にともなう集電部の位置決めにおける問題を解決するための方策も、なんら考慮されてはいない。
【００１４】
上記の点に鑑み、本発明は、集電部を容易かつ確実に位置決めすることができるとともに、積層電極体を容易にかつ精度よく作製することが可能な積層式電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成する為に、本発明に係る積層式電池は、
正極集電タブが延出する複数枚の正極板と負極集電タブが延出する複数枚の負極板とがセパレータを介して交互に積層された積層電極体を備える積層式電池であって、
積層された正極集電タブおよび負極集電タブがそれぞれ、前記積層電極体の積層方向における一方側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層電極体の積層方向における他方側に向けて折り曲げられており、
前記積層電極体が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定され、
前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入されるとともに、前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆うことを特徴とする。
【００１６】
本発明において、「積層電極体をその積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シートで被覆して固定する」とは、例えば積層電極体が六面体である場合、積層方向における両端面と、これ以外の４面のうちの対向する２面とにより構成される計４面を、一周するように筒状に包囲するようにして絶縁シートで被覆して固定することを意味し、残りの２面は開放するようにしても、あるいは少なくとも１面を閉塞するようにしてもよい。
【００１７】
上記本発明の構成によれば、正負極集電タブの折り曲げ部が内外から絶縁シートの一部によって挟持されるような体勢に保持されることとなり、これにより集電部が所定の位置に正確かつ確実に位置決めして保持され、集電部の体勢も所定の体勢に正確かつ確実に保持すなわち整形されることとなる。またこのとき、集電部の位置決めおよび整形が、積層電極体を積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆する絶縁シートの一部を用いてなされるので、集電部が安定して強固に支持されるとともに、絶縁シートで積層電極体を全体的に被覆するのと一体的にすなわち一時に集電部の位置決めおよび整形を行うことができ、例えばテープで局部的に固定する場合に比して、作業を容易かつ簡便に、しかも正確に行うことができる。
【００１８】
また、積層電極体が絶縁シートで積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定されるので、積層電極体の複数個所をテープで固定する場合とは異なって一度に全体を固定することができ、したがって作業が容易かつ簡便であり、また、テープで固定する場合のような位置ズレも生じ難く、したがって容易に精度を確保することができる。さらにまた、テープで固定する場合とは異なって、積層電極体の作製工程の全体を機械によって行うことも可能となる。
【００１９】
また、積層電極体が絶縁シートにより積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆されることにより、積層電極体の絶縁性を良好とすることができ、特に、集電部が内外から絶縁シートの一部で挟持されるような体勢に保持されることによって、集電部における絶縁性を良好とすることができる。
【００２０】
前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部と前記積層電極体との間に挿入される前記絶縁シートの一部が、前記絶縁シートの他の部位よりも厚さが大となっていることが望ましい。
【００２１】
上記構成によれば、正負極集電タブの折り曲げ部が、より厚みのある絶縁シートにより内側から支持されることとなり、したがって集電部の位置決めおよび整形をより容易かつ確実に行うことができる。
【００２２】
前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部を外側から覆う前記絶縁シートの一部が、前記正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも長く延出していることが望ましい。
【００２３】
上記構成によれば、集電部における金属部分をより確実に絶縁シートで覆うことができる。
【００２４】
上記絶縁シートの一部は、正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出端よりも０．５〜１ｍｍ程度長く延出していることが望ましい。上記絶縁シートの一部の延出長さと正極集電タブおよび負極集電タブの折り曲げ部の延出長さとの差が０．５ｍｍ以上であると、集電部における金属部分をより確実に絶縁シートで覆う効果を確保することができ、一方、１ｍｍ以下であると、例えば、絶縁シートの一部の延出長さが過大となってその延出端部がラミネート外装体のシール部に一緒に挟み込まれたりする、といった不具合も生じ難い。
【００２５】
前記絶縁シートにおける継ぎ目部の少なくとも一部にフラップが形成され、該フラップを重ね合わせて接合することにより該継ぎ目部の少なくとも一部が接合されることが望ましい。
【００２６】
上記構成によれば、絶縁シートにおける継ぎ目部の少なくとも一部を容易かつ確実に接合することができる。
【００２７】
前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容されていることが望ましい。
【００２８】
外装体としては、例えば電池缶や、ラミネートフィルムを溶着することにより作製したラミネート外装体等がいずれも使用できるが、電池缶の場合にはそれ自体が一定の形状保持性（剛性）を有しているため、この電池缶に対して正負極集電タブを固定して集電部を構成することにより、集電部の位置決めも整形もなされ、外力を受けたりしても集電部の位置や体勢がずれたりすることも生じ難いのに対し、ラミネート外装体等のような可撓性を有する外装体の場合には、それ自体に形状保持性（剛性）がないため、外装体以外で集電部の位置決めおよび整形を行う必要があるとともに、外力を受けたりすると集電部の位置や体勢がずれたりしやすく、したがって絶縁シートの一部で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明の構成が特に有効である。特に、電極体をラミネート外装体内に配置し、ラミネート外装体を集電端子を介した状態で熱溶着する際（即ち、ラミネート外装体を熱溶着封止する際）の電極端子及び集電構造の位置決めが重要であり、この点で、絶縁シートの一部で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明の構成が特に有効である。
【００２９】
また、ラミネートフィルムは、金属箔（アルミニウム箔）の両面を樹脂でコーティングした構造を有する絶縁体となっているため、ラミネート外装体を用いた場合には、通常は積層電極体との間の絶縁は不要となっている。ところが、ラミネート外装体は特に角部等で樹脂コーティングが剥離したりすることもあるため、完全な絶縁体とはなっていない場合がある。したがって、絶縁性を有する絶縁シートで積層電極体を実質的に全体的に被覆するようにした本発明の構成が絶縁性の確保の観点から特に有効である。
【００３０】
集電部に形成される空隙の少なくとも一部を充填するスペーサを備えることが望ましい。
【００３１】
可撓性を有する外装体に積層電極体が収容される構成においては、通常、電解液を電極体の内部まで十分に浸透させるために外装体の内部を真空引きしながら封止（減圧封止）することがなされている。この際に、電極体と外装体との間、特に集電部には隙間が形成されやすく、この隙間の形成部分で、真空引きにともなう内圧変化により外装体に皺や歪みが発生するという問題があった。そこで、上記のように、集電部に形成される空隙がスペーサによって充填されることにより、真空引きにともなう外装体の皺や歪みの発生を抑止することができる。
【００３２】
前記絶縁シートに通液口が形成されていることが望ましい。
【００３３】
上記構成によれば、絶縁シート内への電解液の進入をより容易とすることができる。
【００３４】
前記積層電極体が、絶縁シートで被覆して固定された後、該絶縁シートが熱収縮させることにより、圧力を掛けて固定されていることが望ましい。
【００３５】
上記構成によれば、積層電極体を絶縁シートで被覆して固定した後、該絶縁シートを加熱して熱収縮させることにより、積層電極体に圧力を掛けた状態で固定することが可能となり、したがって積層電極体をより強固に安定して固定することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、積層式電池において、集電部を容易かつ確実に位置決めすることができるとともに、積層電極体を容易にかつ精度よく作製することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の積層式電池の一部を示す図であって、同図（ａ）は正極の平面図、同図（ｂ）はセパレータの斜視図、同図（ｃ）は正極が内部に配置された袋状セパレータを示す平面図である。
【図２】本発明の積層式電池に用いる負極板の平面図である。
【図３】本発明の積層式電池に用いる絶縁シートの展開図である。
【図４】図３のＡ−Ａ部矢視断面図である。
【図５】袋状セパレータと負極板とを積層する状況を示す斜視図である。
【図６】積層された正負極集電タブを整形した状況を示す側面図である。
【図７】絶縁シートを折り曲げて組み立てる状況を示す斜視図である。
【図８】集電部を整形した積層電極体を示す側面図である。
【図９】正負極集電タブに正負極集電端子を接合した状況（絶縁シートなし）を示す斜視図である。
【図１０】正負極集電タブに正負極集電端子を接合した状況（絶縁シートあり）を示す斜視図である。
【図１１】完成した積層電極体を示す斜視図である。
【図１２】本発明の積層式電池に用いる外装体に積層電極体を挿入した状態の斜視図である。
【図１３】他の実施形態に係る積層式電池に用いる絶縁シートの展開図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明を図面を参照しながら更に詳細に説明するが、本発明は以下の最良の形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００３９】
〔正極の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ２を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極用スラリーを調製した後、この正極用スラリーを、正極集電体としてのアルミニウム箔（厚み：１５μｍ）の両面に塗布した。その後、加熱することにより溶剤を除去し、ローラーで厚み０.１ｍｍにまで圧縮した後、図１（ａ）に示すように、幅Ｌ１＝８５ｍｍ、高さＬ２＝８５ｍｍになるように切断して、両面に正極活物質層１ａを有する正極板１を作製した。この際、正極板１における幅Ｌ１方向に延びる一辺の一方端部（図１（ａ）では左端部）から幅Ｌ３＝３０ｍｍ、高さＬ４＝２０ｍｍの活物質未塗布部を延出させて正極集電タブ１１とした。
【００４０】
〔負極の作製〕
負極活物質としての黒鉛粉末を９５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ピニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合して負極用スラリーを調製した後、この負極用スラリーを負極集電体としての銅箔(厚み：１０μｍ)の両面に塗布した。その後、加熱することにより溶剤を除去し、ローラーで厚み０．０８ｍｍにまで圧縮した後、図２に示すように、幅Ｌ７＝９０ｍｍ、高さＬ８＝９０ｍｍになるように切断して、両面に負極活物質層２ａを有する負極板２を作製した。この際、負極板２の幅方向に延びる一辺において上記正極板１の正極集電タブ１１形成側端部と反対側となる端部（図２では右端部）から幅Ｌ９＝３０ｍｍ、高さＬ１０＝２０ｍｍの活物質未塗布部を延出させて負極集電タブ１２とした。
【００４１】
〔正極板が内部に配置された袋状セパレータの作製〕
図１（ｂ）に示すように、幅Ｌ５＝９０ｍｍおよび高さＬ６＝９４ｍｍを有する２枚の方形状のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ３ａ(厚み３０μｍ）の間に正極板１を配置した後、図１（ｃ）に示すように、セパレータ３ａの正極集電タブ１１が突出する辺以外の３辺を融着部４で熱溶着して、正極板１が内部に収納・配置された袋状セパレータ３を作製した。
【００４２】
〔絶縁シートの作製〕
厚さ０．２ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）製シートを用いて、図３に示す絶縁シート５を作製した。同図に示すように、絶縁シート５においては、縦Ｌ１１＝１１ｍｍ、横Ｌ１２＝９０ｍｍの外被片５１、縦Ｌ１３＝９４ｍｍ、横Ｌ１２＝９０ｍｍの上壁部５２、縦Ｌ１４＝１１ｍｍ、横Ｌ１２＝９０ｍｍの奥壁部５３、縦Ｌ１５＝Ｌ１３＝９４ｍｍ、横Ｌ１２＝９０ｍｍの下壁部５４および縦Ｌ１６＝１０．５ｍｍ、横Ｌ１２＝９０ｍｍの挿入片５５が縦にこの順に連続して形成されている。下壁部５４の両側縁からは横幅Ｌ１７＝Ｌ１４＝１１ｍｍの側壁片５６がそれぞれ延出し、さらに各側壁片５６における前側端縁（図３では下端縁）からは、縦Ｌ１６＝１０．５ｍｍ、横Ｌ１７＝Ｌ１４＝１１ｍｍで挿入片５５に対向する端縁が組み立てやすいように斜辺状とされた前側フラップ５７がそれぞれ延出し、奥側端縁（図３では上端縁）からは、縦Ｌ１４＝１１ｍｍ、横Ｌ１７＝Ｌ１４＝１１ｍｍで奥壁部５３に対向する端縁が組み立てやすいように斜辺状とされた奥側フラップ５８がそれぞれ延出している。外被片５１の外側端縁（図３では上端縁）における中央部には、横幅Ｌ１８＝３０ｍｍで台形状にやや先細りしながら外側へ延出する固定片５９が形成されている。該固定片５９には、両端距離Ｌ１９＝１２ｍｍで左右２箇所に、Ｕ字形状に切り込みを入れることにより小片を引き起こし得るように構成されたハトメ部５９Ｆが設けられており、該ハトメ部５９Ｆに対応して、下壁部５４の外側端縁（図３では下端縁）近傍における中央部に、スリット５４Ｆが設けられている。
【００４３】
図３および図４に示すように、挿入片５５の表面には、該挿入片５５と同寸法（縦Ｌ１６＝１０．５ｍｍ、横Ｌ１２＝９０ｍｍ、厚さｔ１＝０．２ｍｍ）の長方形状（帯状）でＰＰ製の増設片５５Ｄが揃えて接着剤により貼付、固定されており、これにより挿入片５５の厚さが倍化されている。さらに、増設片５５Ｄの表面における中央には、増設片５５Ｄの上端および下端からそれぞれ間隔Ｄ１＝０．７ｍｍ、Ｄ２＝０．２ｍｍをおいて、縦  ９．６ｍｍ（＝Ｌ１６−Ｄ１−Ｄ２）、横Ｌ２０＝３０ｍｍ、厚さｔ２＝１．２ｍｍで長方形の板状のポリテトラフルオロエチレンよりなるスペーサ５Ｓが、中心間距離Ｌ２１＝１２ｍｍの左右２点の溶接点Ｗ１で超音波溶接により固定され、これにより、両側のそれぞれ幅Ｌ２２＝３０ｍｍの正極集電タブ内挿入部５５１と負極集電タブ内挿入部５５２との間の中央部において挿入片５５と後述する積層電極体１０との間に形成される空隙が充填されるようになっている。
【００４４】
なお、上記絶縁シート５における上壁部５２、奥壁部５３、下壁部５４、側壁片５６といった各部の名称は、主として後述する積層電極体１０の作製工程や電解液注入工程等における絶縁シート５の体勢（配置）に基づいて仮に設定されたものであり、例えば実際の電池使用時における各部の位置とは必ずしも合致しない。
【００４５】
〔積層電極体の作製〕
上記正極板１が内部に配置された袋状セパレータ３を３５枚、負極板２を３６枚調製し、図５に示すように、展開状態の絶縁シート５における下壁部５４の上に、袋状セパレータ３と負極板２とを、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２がそれぞれ正極集電タブ内挿入部５５１および負極集電タブ内挿入部５５２から外側へ延出するようにして、交互に積層した。その際、積層電極体１０の両端面部に負極板２が位置するようにした。ついで、図６に示すように、積層された正極集電タブ１１および負極集電タブ１２をそれぞれ、積層電極体１０の積層方向（図６では上下方向）における一方側（図６では上端側）に寄せるようにして集束した。次に、積層された正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の先端部を切断し、積層された正極集電タブ１１および負極集電タブ１２のそれぞれの先端部を整えた。その後、正極集電タブ１１と正極集電端子１５、負極集電タブ１２と負極集電端子１６をそれぞれ溶接接続した。そして、絶縁シート５の挿入片５５を積層電極体１０に沿って上方側に折り曲げるとともに、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の集束部から先端側へ延びる部位を、積層電極体１０の積層方向における他方側（図６では下端側）に向けて折り曲げるようにして整形した。その後、図７に示すように、絶縁シート５における各部の境界に一致する折り曲げ線（図３の破線部）をそれぞれ内側へ谷折りし、積層した袋状セパレータ３および負極板２（図７では図示省略）の全体を絶縁シート５により六面で覆う（包装する）ようにして、積層電極体１０を固定した。
【００４６】
これにより図８に示すように、絶縁シート５の挿入片５５が、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部と積層電極体１０の間に挿入されるとともに、絶縁シート５の外被片５１が正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部を外側から覆う状態とした。
【００４７】
〔集電端子の溶接〕
正負極集電タブ１１、１２と正負極集電端子１５、１６との接続方法について詳細を説明する。図９および図１０に示すように、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２のそれぞれの延出端部に、幅３０ｍｍ、厚み０．４ｍｍのアルミニウム板よりなる正極集電端子１５ならびに幅３０ｍｍ、厚み０．４ｍｍの銅板よりなる負極集電端子１６を、それぞれ超音波溶接法により接合した。
【００４８】
このとき、同図に示すように、正極集電端子１５における一端縁部の中央に、矩形状に内側へ凹入するように切欠いて幅１０ｍｍ、深さ５ｍｍの貫通部１５Ｐを形成し、正極集電端子１５の貫通部１５Ｐ形成端縁部と正極集電タブ１１とを重ねた状態で、まず、貫通部１５Ｐ内に位置する溶接点（以下、中央溶接点と称す）で３５枚の正極集電タブ１１のみを超音波溶接法により接合し、ついで、上記中央溶接点に対し幅方向に沿って両側に隣り合う溶接点（以下、両側溶接点と称す）でそれぞれ、３５枚の正極集電タブ１１と正極集電端子１５とを超音波溶接法により接合するようにした。
【００４９】
一方、負極集電端子１６においても、上記正極集電端子１５の場合と全く同様にして、貫通部１６Ｐを形成し、中央溶接点で３６枚の負極集電タブ１２のみを超音波溶接法により接合し、ついで、両側溶接点でそれぞれ、３６枚の負極集電タブ１２と負極集電端子１６とを超音波溶接法により接合するようにした。
【００５０】
上記接合構造によれば、３５枚ないし３６枚の正負極集電タブ１１、１２のみが中央溶接点でそれぞれ接合されることで閉回路が形成されており、これにより接続抵抗が均一化される。したがって、ハイレートでの充放電時にも正負極板１、２の１枚毎に流れ込む電流値にバラツキが生じることもなく、良好なサイクル特性が得られるようになっている。
【００５１】
またこのとき、中央溶接点と両側溶接点とが、正負極集電タブ１１、１２の接続方向に対し垂直方向すなわち幅方向に沿って並ぶように配置されているので、中央溶接点および両側溶接点により構成される接合部の占有面積が、正負極集電タブ１１、１２の接続方向に沿って増大せずに最小限に収まり、したがって電池寸法も増大することなく体積エネルギー密度が良好なレベルに維持される。即ち、上記接合構造によれば、前述の２段階接続構造の場合と同様に、正負極集電タブ１１、１２のみが存在する位置で、積層された正負極集電タブ１１、１２同士を超音波溶接等により接合することにより、正負極板１、２と正負極集電端子１５、１６との接続抵抗値を均一化して各極板１、２に流れ込む電流値にバラツキを生じるのを抑制することができるようになっており、しかもその上、前述の２段階接続構造の場合に比して、接合部の占有面積の増大が抑制される構造となっている。
【００５２】
正負極集電端子１５、１６は、図９に示すように、貫通部１５Ｐ、１６Ｐ形成側端部を側面視鉤形状となるように上方へ折り曲げ、この折り曲げ部に、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部を重ね合わせて溶接するようにした。なお、図９およびその他の図面に示す参照符号３１は、後述する外装体１８を熱封止する際の密閉性を確保するために正負極集電端子１５、１６にそれぞれ幅方向に沿って帯状に固着するように成形された樹脂封止材（糊材）を指示する。
【００５３】
〔集電部の整形および固定〕
図８に示すように、絶縁シート５の外被片５１を下方に折り曲げるようにして、正負極集電端子１５、１６が接合された正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部を外側から覆うようにした。このとき、外被片５１は、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部の延出端よりも１ｍｍ程度長く延出するようになっている。同図に示すように、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部の延出端は、正負極集電端子１５、１６の折り曲げ位置に位置しており、したがって外被片５１の先端が正負極集電端子１５、１６の折り曲げ位置よりも１ｍｍ程度ぶんだけはみ出して、正負極集電端子１５、１６の折り曲げ片部（図８では垂直部）に対し鉤状に屈曲して延びる本体部（図８では水平部）にわずかにかかるような体勢となっている。これにより、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部および正負極集電端子１５、１６の折り曲げ片部が露出することなく確実に外被片５１に覆われるようになっている。またこのとき、前述の通り、絶縁シート５の挿入片５５は、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部と積層電極体１０との間に下から挿入された状態となっている。これにより、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部が、絶縁シート５の挿入片５５および外被片５１により内外から支持されるようにして、集電部が整形されている。この状態で、絶縁シート５における外被片５１の先端に形成された固定片５９のハトメ部５９Ｆを下壁部５４のスリット５４Ｆに挿入して固定した。さらに、図１１に示すように、絶縁シート５における前側フラップ５７を外被片５１に外側から重ね合わせて熱溶着により接合し、また奥側フラップ５８も同様にして奥壁部５３に接合して絶縁シート５により被覆し固定された積層電極体１０を完成した。さらにこの後、絶縁シート５の全体を加熱して熱収縮させ、これにより積層電極体１０に圧力を掛けた状態で固定することもできる。
【００５４】
〔外装体への封入〕
図１２に示すように、あらかじめ電極体が設置できるように成形したラミネートフィルム１７で構成した外装体１８に、上記積層電極体１０を挿入し、正極集電端子１５および負極集電端子１６のみが外装体１８より外部に突出するようにして、正極集電端子１５および負極集電端子１６がある辺を含む３辺を熱融着した。
【００５５】
〔電解液の封入、密封化〕
上記外装体１８の熱溶着していない１辺から、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とが体積比で３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ６が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解された電解液を注入し、最後に熱溶着していない１辺を熱溶着することにより電池を作製した。
【００５６】
〔実施形態の電池による効果〕
上記発明を実施する為の形態で説明した積層式電池（以下、本発明電池とも称す）は、正極集電タブ１１が延出する複数枚（３５枚）の正極板１と負極集電タブ１２が延出する複数枚（３６枚）の負極板２とがセパレータ３ａを介して交互に積層された積層電極体１０を備える構成において、積層された正極集電タブ１１および負極集電タブ１２がそれぞれ、上記積層電極体１０の積層方向における一方側（図６では上端側）に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、上記積層電極体１０の積層方向における他方側（図６では下端側）に向けて折り曲げられており、上記積層電極体１０が、その積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして絶縁性を有する絶縁シート５で被覆して固定され、上記絶縁シート５の一部である挿入片５５が、上記正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部と上記積層電極体１０との間に挿入されるとともに、上記絶縁シート５の一部である外被片５１が、上記正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部を外側から覆う構成となっている。
【００５７】
上記本発明電池の構成によれば、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部が内外から絶縁シートの一部である挿入片５５および外被片５１によって挟持されるような体勢に保持されており、これにより集電部が所定の位置に正確かつ確実に位置決めして保持され、集電部の体勢も所定の体勢に正確かつ確実に保持すなわち整形されている。またこのとき、集電部の位置決めおよび整形が、積層電極体１０を積層方向における両端面（最外側の両負極板２の露出側面）を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆する絶縁シート５の一部である挿入片５５および外被片５１を用いてなされるので、集電部が安定して強固に支持されるとともに、絶縁シート５で積層電極体１０を全体的に被覆するのと一体的にすなわち一時に集電部の位置決めおよび整形がなされており、例えばテープで局部的に固定する場合に比して、作業を容易かつ簡便に、しかも正確に行うことができるようになっている。
【００５８】
また、積層電極体１０が絶縁シート５で積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆して固定されているので、積層電極体の複数個所をテープで固定する場合とは異なって一度に全体を固定することができ、したがって作業が容易かつ簡便であり、また、テープで固定する場合のような位置ズレも生じ難く、したがって容易に精度を確保することができる。さらにまた、テープで固定する場合とは異なって、積層電極体１０の作製工程の全体を機械によって行うことも可能となっている。
【００５９】
また、積層電極体１０が絶縁シート５により積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆されることにより、積層電極体１０の絶縁性が良好となっており、特に、集電部が内外から絶縁シートの一部である挿入片５５および外被片５１で挟持されるような体勢に保持されることによって、集電部における絶縁性が良好となっている。
【００６０】
また、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部と積層電極体１０との間に挿入される絶縁シート５の一部すなわち挿入片５５が、増設片５５Ｄを貼付固定することにより、絶縁シート５の他の部位よりも厚さが大（２倍）となっているので、正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部が、より厚みのある絶縁シート５すなわち挿入片５５により内側から支持されることとなり、したがって集電部の位置決めおよび整形がより容易かつ確実になされている。
【００６１】
また、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部を外側から覆う絶縁シート５の一部すなわち外被片５１が、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部の延出端よりも長く延出しているので、集電部における金属部分すなわち正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部および正負極集電端子１５、１６（の折り曲げ片部）がより確実に絶縁シート５で覆われている。
【００６２】
また、絶縁シート５の一部すなわち外被片５１が、正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部の延出端よりも１ｍｍ程度長く延出しているので、該外被片５１の延出長さと正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部の延出長さとの差が過小となっておらず、したがって集電部における金属部分すなわち正負極集電タブ１１、１２の折り曲げ部および正負極集電端子１５、１６（の折り曲げ片部）をより確実に絶縁シート５で覆う効果が確保されており、かつ、該外被片５１の延出長さと正極集電タブ１１および負極集電タブ１２の折り曲げ部の延出長さとの差が過大となっておらず、したがって例えば、該外被片５１の延出端部がラミネート外装体１８のシール部に一緒に挟み込まれたりする、といった不具合も生じ難くなっている。
【００６３】
また、絶縁シート５における継ぎ目部の一部である側壁片５６の前側端縁および奥側端縁に前側フラップ５７および奥側フラップ５８が形成され、該前側フラップ５７および奥側フラップ５８を重ね合わせて接合することにより該継ぎ目部の一部が接合される構成となっているので、絶縁シート５における継ぎ目部の一部が容易かつ確実に接合されるようになっている。
【００６４】
また、積層電極体１０がラミネートフィルム１７で構成した可撓性を有する外装体１８に収容されている。外装体としては、例えば電池缶等も使用できるが、電池缶の場合にはそれ自体が一定の形状保持性（剛性）を有しているため、この電池缶に対して正負極集電タブを固定して集電部を構成することにより、集電部の位置決めも整形もなされ、外力を受けたりしても集電部の位置や体勢がずれたりすることも生じ難いのに対し、ラミネート外装体等のような可撓性を有する外装体の場合には、それ自体に形状保持性（剛性）がないため、外装体以外で集電部の位置決めおよび整形を行う必要があるとともに、外力を受けたりすると集電部の位置や体勢がずれたりしやすく、したがって絶縁シート５の一部である挿入片５５および外被片５１で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明電池の構成が特に有効となっている。特に、積層電極体をラミネート外装体内に配置し、ラミネート外装体を集電端子を介した状態で熱溶着する際（即ち、ラミネート外装体を熱溶着封止する際）の電極端子及び集電構造の位置決めが重要であり、この点で、絶縁シート５の一部である挿入片５５および外被片５１で集電部の位置決めおよび整形を行うようにした本発明電池の構成が特に有効となっている。
【００６５】
また、ラミネートフィルムは、金属箔（アルミニウム箔）の両面を樹脂でコーティングした構造を有する絶縁体となっているため、ラミネート外装体を用いた場合には、通常は積層電極体との間の絶縁は不要となっている。ところが、ラミネート外装体は特に角部等で樹脂コーティングが剥離したりすることもあるため、完全な絶縁体とはなっていない場合がある。したがって、絶縁性を有する絶縁シート５で積層電極体１０を実質的に全体的に被覆するようにした本発明電池の構成が絶縁性の確保の観点からも特に有効となっている。
【００６６】
また、集電部に形成される空隙の一部すなわち正極集電タブ１１と負極集電タブ１２との間の中央部において挿入片５５と積層電極体１０との間に形成される空隙を充填するスペーサ５Ｓを備える構成となっている。可撓性を有する外装体に積層電極体が収容される構成においては、外装体の内部を真空引きしながら封止（減圧封止）する際に、集電部に隙間が形成されていると、この隙間の形成部分で、真空引きにともなう内圧変化により外装体に皺や歪みが発生するという問題がある。これに対し、上記本発明電池の構成においては、正極集電タブ１１と負極集電タブ１２との間の中央部において挿入片５５と積層電極体１０との間に形成される空隙がスペーサ５Ｓによって充填されることにより、真空引きにともなう外装体の皺や歪みの発生が抑止されるようになっている。
【００６７】
また、積層電極体１０が、絶縁シート５で被覆して固定された後、該絶縁シート５を加熱して熱収縮させることにより、圧力を掛けて固定されるので、積層電極体１０がより強固に安定して固定される。
【００６８】
〔その他の事項〕
（１）上記本発明電池においては、積層電極体１０が、絶縁シート５でほぼ隙間なく被覆して固定され、これによりズレを生じることなく確実に固定されるとともに、６面で確実に絶縁されているが、前側フラップ５７および奥側フラップ５８による固定部を除き、継ぎ目部は接合されておらず、これによって電解液が内部に進入し得るようになっている。ここで、例えば図１３に示すように、絶縁シート６に、位置固定機能や絶縁性を損なわない程度の開口面積を有する通液口６０１Ｃ、６０２Ｃ等を形成し、これにより電解液の進入がより容易となるようにしてもよい。同図に示す絶縁シート６は、通液口６０１Ｃ、６０２Ｃが配設されている点以外は上記本発明電池における絶縁シート５と同様の構成を有し、外被片６１、挿入片６５およびスペーサ６Ｓに、組み立て後に連通して貫通するよう対応する位置に、間隔をおいて１列に複数（５個）の円形の通液口６０１Ｃが穿設され、奥壁部６３に、間隔をおいて１列に複数（１７個）の円形の通液口６０２Ｃが穿設されている。上記通液口６０１Ｃ、６０２Ｃにより、電解液が注入される側（集電側）およびその反対側において電解液がより容易に内部に進入し得るようになっている。
【００６９】
また、例えば、上記本発明電池における絶縁シート５において、両側の側壁片５６の少なくとも一方を形成せずに当該側面を開放するようにしてもよい。この構成によれば、
外被片５１、上壁部５２、奥壁部５３、下壁部５４および挿入片５５で積層電極体１０をその積層方向における両端面を覆いながら筒状に包囲するようにして被覆し固定することによって、積層電極体１０を結束して固定する機能を確保しながら、電解液の進入をさらに容易とすることができる。ただし、側面部における積層電極体１０の位置ズレの防止（固定状態の安定性）および絶縁性の観点からは、上記本発明電池におけるように両側の側壁片５６もあわせて形成することにより６面が閉塞される構成とするほうが望ましい。
【００７０】
（２）上記本発明電池においては、スペーサ５Ｓが、挿入片５５（の増設片５５Ｄ）に超音波溶接により固定されているが、例えば熱溶着、接着剤、粘着テープ等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて接合、固定するようにしてもよい。また、上記本発明電池においては、増設片５５Ｄが挿入片５５に接着剤により貼付、固定されているが、例えば超音波溶接、熱溶着等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて貼付、固定するようにしてもよい。また、上記本発明電池においては、前側フラップ５７および奥側フラップ５８が、それぞれ外被片５１および奥壁部５３に熱溶着により接合されているが、例えば接着剤、粘着テープ等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて接合するようにしてもよい。さらにまた、上記本発明電池においては、固定片５９が、ハトメ部５９Ｆを下壁部５４のスリット５４Ｆに挿入することにより固定されているが、例えば熱溶着、接着剤、粘着テープ等の他の方法にかえて、またはこれと合わせて固定するようにしてもよい。
【００７１】
（３）正極活物質としては、上記コバルト酸リチウムに限定されるものではなく、コバルト−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−コバルト等のコバルト、ニッケル或いはマンガンを含むリチウム複合酸化物や、スピネル型マンガン酸リチウム等でも構わない。
【００７２】
（４）負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛以外にも、グラファイト・コークス・酸化スズ・金属リチウム・珪素・及びそれらの混合物等、リチウムイオンを挿入脱離できうるものであれば構わない。
【００７３】
（５）電解液としても特に本実施例で示したものに限定されるものではなく、リチウム塩としては例えばＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＰＦ６―ｘ（ＣｎＦ２ｎ＋１）ｘ[但し、１＜ｘ＜６、ｎ＝１又は２]等が挙げられ、これらの１種もしくは２種以上を混合して使用できる。支持塩の濃度は特に限定されないが、電解液１リットル当り０．８〜１．８モルが望ましい。また、溶媒種としては上記ＥＣやＭＥＣ以外にも、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。
【００７４】
絶縁シートの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレンなどを用いることができる。絶縁シートの厚さは１０〜５００μｍ程度が好ましい。また、絶縁シートを熱収縮させる場合は、１００〜２００℃で数秒〜数分の熱処理を行うことにより熱収縮する材質の絶縁シートを用いることが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、例えばロボットや電気自動車等に搭載される動力、バックアップ電源などの高出力用途の電源に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１０：積層電極体
１１：正極集電タブ
１２：負極集電タブ
５：絶縁シート
５５：挿入片（絶縁シート５の一部）
５１：外被片（絶縁シート５の一部）
【図１】
2012054029.tif 000003
【図２】
2012054029.tif 000004
【図３】
2012054029.tif 000005
【図４】
2012054029.tif 000006
【図５】
2012054029.tif 000007
【図６】
2012054029.tif 000008
【図７】
2012054029.tif 000009
【図８】
2012054029.tif 000010
【図９】
2012054029.tif 000011
【図１０】
2012054029.tif 000012
【図１１】
2012054029.tif 000013
【図１２】
2012054029.tif 000014
【図１３】
2012054029.tif 000015