(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池の極端子と、
該極端子に一端部を電気的に接続されて該電池の外部へ延在する導線とをそなえ、
該導線の該一端部に、両端部にそれぞれ第１平板状接続部及び第２平板状接続部を有する温度ヒューズと平板状中間接続部材とから成る平板状接続部材が取り付けられて、
該極端子と該温度ヒューズの該第１平板状接続部とがリベットにより電気的に接続され、該リベットの回転が防止されるとともに、該温度ヒューズの該第２平板状接続部と該平板状中間接続部材とがリベットにより電気的に接続され、該リベットの回転が防止されている
ことを特徴とする、電池接続構造。
【請求項２】
複数の該リベットにより接続するよう構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の電池接続構造。
【請求項３】
該リベットが、軸部と、裏面に突起部を設けられたヘッド部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電池接続構造。
【請求項４】
該リベットが、軸部と、裏面に溝部を設けられたヘッド部とを備えることを特徴とする、請求項１に記載の電池接続構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池の極端子と電池外部への延在用導線とを接続する、電池接続構造に関する。
【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、リチウム電池等の二次電池が実用化されている。
【０００３】
このようなリチウム電池では、所定の電池電圧以上に過充電すると、負極上でのリチウム金属の析出や正極活物質の分解や有機電解液の分解等が起こり、正負極の短絡や電池性能の劣化等を招く虞がある。逆に、リチウム電池を所定の電池電圧以下に過放電すると、負極集電体の金属がイオン化して有機電解液中に溶出し、集電機能の劣化や負極活物質の脱落による容量低下を招く虞がある。
【０００４】
そこで、このようなリチウム電池の過充電及び過放電を防止するために、電池パックには、保護回路を実装したプリント導線基板が組み込まれている。このような電池パックとしては、例えば、保護回路及び二次電池を樹脂等からなるモールドハウジングに収納した電池パック(バッテリパック)が知られている。この電池パックでは、保護回路が実装されたプリント基板を二次電池の側部に配置してモールドハウジング内に収納すると共に、放電端子，充電端子及び共通端子をモールドハウジング内に設け、二次電池の正極端子及び負極端子，プリント基板上の保護回路，放電端子，充電端子及び共通端子を複数のタブを用いてハンダ付けや超音波溶着により接続している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ハンダ付けや超音波溶着による接合は比較的接合強度が低く、このため、上述した技術では、電池パックに衝撃（例えば電池パックが取り付けられた携帯機器の落下による衝撃）が加えられたときに、接合が外れてしまい、電池側と保護回路側との接続が外れ易いという課題がある。
【０００６】
また、ハンダ付けの際には、電池側に熱影響を及ぼし電池性能の低下を招く虞もある。
本発明は、このような課題に鑑み創案されたもので、導線と電池との接続部における耐衝撃性を向上させるとともに、電池に熱影響を与えることなく導線と電池とを接続できるようにした、電池接続構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このため、電池接続構造は、電池の極端子と、該極端子に一端部を電気的に接続されて該電池の外部へ延在する導線とをそなえ、該導線の該一端部に平板状接続部材が取り付けられて、該平板状接続部材と該極端子とがリベットにより電気的に接続され、該リベットの回転が防止されていることが好ましい。
【０００８】
該平板状接続部材を、該リベットを挿入するための貫通孔を有するメガネ圧着端子により構成してもよい。
或いは、該平板状接続部材を、温度ヒューズと該平板状中間接続部材とをそなえて構成してもよい。この場合、該温度ヒューズと該平板状中間接続部材とがリベットにより接続されていることが好ましい。
【０００９】
電池接続構造は、電池の極端子と、該極端子に一端部を電気的に接続されて該電池の外部へ延在する導線とをそなえ、該導線の該一端部に、リベットを挿入するための貫通孔を有するメガネ圧着端子が取り付けられて、該メガネ圧着端子と該極端子とが該リベットにより電気的に接続され、該リベットの回転が防止されていることが好ましい。
【００１０】
本発明の電池接続構造（請求項１）は、電池の極端子と、該極端子に一端部を電気的に接続されて該電池の外部へ延在する導線とをそなえ、該導線の該一端部に、両端部にそれぞれ第１平板状接続部及び第２平板状接続部を有する温度ヒューズと平板状中間接続部材とから成る平板状接続部材が取り付けられて、該極端子と該温度ヒューズの第１平板状接続部とがリベットにより電気的に接続され、該リベットの回転が防止されるとともに、該温度ヒューズの第２平板状接続部と該平板状中間接続部材とがリベットにより電気的に接続され、該リベットの回転が防止されていることを特徴としている。
また、本発明の電池接続構造（請求項２）は、複数の該リベットにより接続するよう構成されていることが好ましい。さらに、本発明の電池接続構造（請求項３）は、該リベットが、軸部と、裏面に突起部を設けられたヘッド部とを備えることも好ましい。また、本発明の電池接続構造（請求項４）は、該リベットが、軸部と、裏面に溝部を設けられたヘッド部とを備えることも好ましい。
【００１１】
【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１４は本発明の一実施形態としての電池接続構造について示す図である。なお、本実施形態としては、本発明の電池接続構造を、平板積層型リチウム二次電池の電池パックに適用した例を説明する。
【００１２】
本発明にかかる電池パックでは、図１に示すように、複数個（図示では５個）の平板積層型のリチウム電池単体５０が厚さ方向に積層されており、この電池単体５０の積層体の一端面に沿うようにプリント導線基板６０が配置される。このプリント導線基板６０には二次電池用保護回路が実装されている。各電池単体５０は、後述するように電池要素１を外装材（ハウジング）２で被包したものであり、電池要素１に接続される正極リード（極端子）３Ａ及び負極リード（極端子）３Ｂがハウジング２から露出されている。なお、正極リード３Ａと負極リード３Ｂとを特に区別しない場合には、以下、単にリード３という。
【００１３】
各リード３は図１に示すように導線７０や、コネクタ９０を介してプリント導線基板６０に接続されている。図１では省略しているが、リード３と導線７０との接続は、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、平板状接続部材８０を介して行なわれる。平板状接続部材８０としては、ここではメガネ圧着端子（以下、単にメガネ端子という）が使用される。各メガネ端子８０は一端側の円筒部８１に導線７０が差し込まれ、この円筒部８１をカシメることにより導線７０とメガネ端子８０とが固着される。
【００１４】
図２（Ａ）に示すように、メガネ端子８０の他端側にはリベット８４を挿入するための貫通孔（以下、単に孔という）８２がそなえられ、また、同様に、リード３には孔３１が予め設けられており、これらの孔８２，３１を合わせるようにして、メガネ端子８０とリード３とを重合させてから、これらの孔８２，３１にリベット８４が挿入され、図２（Ｂ）に示すように、このリベット８４の軸部８４Ｂの先端をカシメることにより、メガネ端子８０を介して導線７０とリード３とが接続される。なお、ここでは、リベット８４としては、丸形のヘッド部８４Ａと、中空形状の軸部８４Ｂとをそなえたものを使用しているが、リベットの形状はこれに限定されず、例えば、図３に示すような、フラット形状のヘッド８４Ａ′をそなえたものでも良いし、中実形状の軸部８４Ｂ′をそなえたものでも良い。
【００１５】
リベット８４の材質としては、ニッケル（Ｎｉ），銅（Ｃｕ），アルミニウム（Ａｌ），黄銅，りん青銅，亜鉛（Ｚｎ）メッキ又はチタン（Ｔｉ）メッキを施した鉄等が使用される。
さて、図１に示すように、導線７０の先端側はプリント導線基板６０に対しコネクタ９０を介して接続される。このコネクタ９０は、互いに接続し合う一対の結合部９１，９２とからなり、結合部９１はプリント導線基板６０に固着され、結合部９２は導線７０の先端に固着される。これらの結合部９１，９２は、金具と、これらの金具をモールドしたそれぞれ合成樹脂製の樹脂成形体とからなる。当然であるが、結合部９１，９２を構成する金具は、一方が雄型金具であり、他方が雌型金具である。
【００１６】
結合部９１の金具は、例えば、ハンダ付け等によりプリント導線基板６０上のプリント導線に電気的に接続され、且つ、物理的にも堅固に固着されている。ただし、さらにこの結合部９１はポッティング等の樹脂モールドにより基板６０に固着されていてもよい。また、導線７０は結合部９２の金具に対しハンダ付け等により電気的に接続され、この接続部分を覆うように樹脂成形体中がモールドされている。
【００１７】
このように、導線７０はリベット８４によりメガネ端子８０を介してリード３に堅固に接続されると共に、コネクタ９０を介してプリント導線基板６０に堅固に接続されるので、この電池単体５０，プリント導線基板６０，導線７０及びコネクタ９０を例えば合成樹脂フィルム等によって被包して構成される電池パックの耐衝撃性をきわめて高いものとすることができるようになっている。
【００１８】
なお、電池パックは、合成樹脂フィルムによって被包されていてもよく、また合成樹脂ハウジングに納められても良く、さらには合成樹脂モールドされてもよい。
また、平板状接続部材を、上記では、メガネ端子８０だけで構成していたが、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、温度ヒューズ８５とメガネ端子（平板状中間接続部材）８０とから構成しても良い。すなわち、電池側の過昇温を防止すべくリード３とメガネ端子８０との間に温度ヒューズ８５を介装しても良い。
【００１９】
温度ヒューズ８５は、例えば、ニッケル板８６，８７を縦列に並べ、これらのニッケル板８６，８７に設けられた突起部８６Ａ，８７Ａの間にハンダ線８８を掛け渡すとともに、このハンダ線８８を樹脂８９で固めて構成される。このような構成により、温度が所定温度以上になると、樹脂８９が溶解して、ハンダ線８８が突起部８６Ａ，８７Ａから外れて、ニッケル板８６，８７が断切状態とされるのである。
【００２０】
ここでは、リード３と温度ヒューズ８５のニッケル板（第１平板状接続部）８７との接続、及び、温度ヒューズ８５のニッケル板（第２平板状接続部）８６とメガネ端子（平板状中間接続部材）８０との接続は、それぞれ、リベット８４により行なわれている。温度ヒューズ８５は温度が一定以上になると断切するので溶着による接続が困難であるが、リベット８４，８４を使用すれば、加熱することなしに温度ヒューズ８５を前後のリード３及びメガネ端子８０に対し強固に接続することができる。
【００２１】
さて、上記では、リード３とメガネ端子８０との接続や、リード３と温度ヒューズ８５との接続や、温度ヒューズ８５とメガネ端子８０との接続を、それぞれ１つのリベットにより行なっているが、これらの接続を、それぞれ複数のリベットにより行なうように構成しても良い。これにより、リベットがリード３やメガネ端子８０や温度ヒューズ８５に対して回転しないようになるので、リベットと、リード３，メガネ端子８０，温度ヒューズ８５との接触が安定して、これらの接続部における導通抵抗を減少させることができる。
【００２２】
または、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、リベット８４のヘッド部８４Ａの裏面（リード３やメガネ端子８０や温度ヒューズ８５に接触する面）に突起部８４Ｃを単数または複数（ここでは３つ）設けて、リベットが回転しないようにしても良い。つまり、リベット８４によりリード３，メガネ端子８０，温度ヒューズ８５を接続する際に、突起部８４Ｃがリード３，メガネ端子８０又は温度ヒューズ８５に食い込み、これによりリベット８４の回転が防止される。
【００２３】
或いは、図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、ヘッド部８４Ａの裏面に溝部８４Ｄ，８４Ｅを設けることによりリベットが回転してしまわないように構成しても良い。図６（Ａ）では、軸部８４Ｂと同心円状に形成された環状溝部８４Ｄが設けられ、図６（Ｂ）では、軸部８４Ｂの軸心を中心に十字形状に溝部８４Ｅが設けられている。このような溝部８４Ｄ，８４Ｅを設けることによりヘッド部８４Ａと、リード３やメガネ端子８０や温度ヒューズ８５との接触面積を減少させ、これにより、ヘッド部８４Ａと、リード３やメガネ端子８０や温度ヒューズ８５との接圧が強化されて、リベット８４がリード３やメガネ端子８０や温度ヒューズ８５に対して回転しないようにすることができる。
【００２４】
また、図１では、１個の電池単体５０に対し１個のコネクタ９０を接続しているが、図７に示すように複数の電池単体５０に対し共用の結合部９４を接続し、これをプリント導線基板６０側の共用の結合部９３に接続するように構成しても良い。これにより、図１に示す構成に比べ、コネクタの数を減らすことができ、製造の手間及び製造コストを低減することができる。
【００２５】
また、図１においては、１つの電池単体５０において正極リード３Ａ及び負極リード３Ｂに対し共用のコネクタ９１が設けられているが、本発明においては、図８に示すように、複数の電池単体５０において、各電池単体５０の正極リード３Ａに対し、結合部９１，９２からなる共用のコネクタ９０Ａを設け、同様に、各電池単体５０の負極リード３Ｂに対し、結合部９１，９２からなる共用のコネクタ９１Ｂを設けるように構成しても良い。これにより、衝撃等によってコネクタで正極の導線と負極の導線とが接触して短絡することを有効に防止できる。また、複数の電池単体５０に対し、コネクタを共用化しているので、図１に示す構成に比べ、コネクタの数を減らすことが可能となり、製造の手間及び製造コストを低減することができる。
【００２６】
なお、上記の電池単体５０は直列に接続されても良く、並列に接続されても良いが、電池容量を増大させるために並列に接続されることが多い。
以降、電池単体５０について説明する。
電池単体５０は、図１１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９参照）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を封止して形成される。また、ハウジング２からは平板状のリード３Ａ，３Ｂが露出されている。図９では負極側のリード３Ｂ及びタブ１３Ｂは図示されないが、各リード３Ａ，３Ｂは、一端を、ハウジング２の内部で、タブ１３Ａ，１３Ｂ（タブ１３Ａ，１３Ｂについては後述する）が結束されて構成される結合端子にそれぞれ接合されるとともに、他端を、ハウジング２の外部で上述したようにプリント導線基板６０に電気的に接続されるようになっている。なお、各リード３Ａ，３Ｂは、電食を引き起こさないようにタブ１３Ａ，１３Ｂとそれぞれ同材で構成されており、ここでは、正極側のリード３Ａ及びタブ１３Ａはアルミニウム材で構成され、負極側のリード３Ｂ及びタブ１３Ｂは銅材で構成されている。
【００２７】
電池要素１は、電池の高容量化を図るべく、図９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，正極１０Ａと負極１０Ｂとの間に介装される電解質層１０Ｃをそなえて構成される。また、単位電池要素１０には、図９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、負極１０Ｂを上側とし正極１０Ａを下側とした逆姿勢のものとがある。
【００２８】
そして、電池要素１は、これらの異なる姿勢の単位電池要素１０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。
【００２９】
また、上述したように、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。タブ１３Ａは、図１４を用いて後述するように正極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。
【００３０】
そして、電池単体５０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９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１０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。
【００３１】
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を上方に且つ負極１０Ｂを下方にした姿勢で、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を上方に且つ負極１０Ｂを下方にした姿勢で、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、中心線ＣLに対し対称の構造となっている。
【００３２】
このような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結束させやすいようにしているのである。
【００３３】
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１１に示す構成の他、例えば、図１２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、ハウジング部材が折り返され重ね合わされて封止される。
【００３４】
図１１及び図１２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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
ラミネート状の複合材としては、図１３（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。
【００３８】
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。
【００３９】
また、ラミネート状複合材は、図１３（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。
【００４０】
また、ラミネート状複合材は、図１３（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。
【００４１】
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、金属層はスパッタリング等によって形成されるのが通常である。
【００４２】
次に、正極１０Ａ及び負極１０Ｂについて図１４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。
【００４３】
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。
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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上に結着するために、及び、極活物質同士を結着するために、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。
【００４８】
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、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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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）を用いた多孔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。
【００５４】
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。
【００５５】
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、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＩ，ＬｉＢｒ，ＬｉＣｌ，ＬｉＡｌＣｌ，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、ＬｉＣｌＯ4を使用するのが好ましい。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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系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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
本発明の一実施形態としての電池接続構造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、導線７０はリベット８４によりメガネ端子８０を介してリード３に堅固に接続されるとともに、コネクタ９０を介してプリント導線基板６０に堅固に接続されるので、電池パックの耐衝撃性を向上させることができるという利点がある。
【００６５】
また、リベット加工では、熱が使用されないので、熱影響による電池単体５０の劣化やプリント導線基板６０の劣化を防止することができるという利点もある。
また、リベット加工は、リベット８４を、リード３やメガネ端子８０に取り付けてリベット８４の先端をカシメるだけの容易な作業なので、電池単体５０とプリント導線基板６０とを電気的に接続する作業を簡略化して、電池パックの生産性を向上させることができるという利点もある。
【００６６】
なお、本発明の電池接続構造は、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。
【００６７】
また、上述の実施形態では、本発明の電池接続構造を、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、本発明の電池接続構造は、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。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の電池接続構造によれば、導線は、リベットにより極端子に堅固に接続されるので、導線と電池との接続部における耐衝撃性を向上させることができるという利点がある。また、リベットにより、電池に熱影響を与えることなく導線と電池との接続を行なうことができるという利点がある。さらに、リベットの回転を防止することにより、接続部における導通抵抗を減少させることができる。
【００６９】
また、入手容易なメガネ圧着端子を用いて極端子と導線とを接続することにより、簡素な構成で上記効果を得ることができるようになる。
また、平板状接続部材を、温度ヒューズと平板状中間接続部材とをそなえて構成することにより、電池の過剰な昇温を防いで電池機能の劣化を防止することができるという利点がある。また、このように、平板状接続部材に温度ヒューズがそなえられている場合には、温度ヒューズに熱影響を与えてしまうので平板状接続部材と極端子とを溶接等の熱を使用した加工により接続することが難しくなるが、リベットによる接続は熱を使用しないのでかかる接続を容易に行なうことができるという利点がある。
【００７０】
さらに、温度ヒューズと平板状中間接続部材とをリベットで接続することにより、温度ヒューズと平板状中間接続部材との接続、ひいては極端子と平板状接続部材との接続を容易に行なうことができ、且つ、かかる接続を堅個なものとして、導線と電池との接続部における耐衝撃性を向上させることができるという利点がある（請求項１）。さらに、リベットの回転を防止することにより、接続部における導通抵抗を減少させることができる。
また、複数のリベットにより上記の接続を行なうようにしたり（請求項２）、リベットが軸部と裏面に突起部を設けられたヘッド部とを備えるようにしたり（請求項３）、リベットが軸部と裏面に溝部を設けられたヘッド部とを備えるようにしたり（請求項４）することにより、上記のリベットの回転を防止することが可能となる。
【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接続構造にかかる電池パックの構造を示す模式的な斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態としての電池接続構造を示す図であり、（Ａ）はリベット，メガネ圧着端子及び極端子（タブ）の構造を拡大して示す模式的な斜視図、（Ｂ）はリベット，メガネ圧着端子及び極端子（タブ）の構造を拡大して示す模式的な側面図である。
【図３】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかるリベットの変形例について示す図であって、フラット型のヘッド部及び中実型の軸部を有するリベットの構造を拡大して示す模式的な側面図である。
【図４】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかる温度ヒューズの構造を示す図であって、（Ａ）は拡大して示す模式的な側面図、（Ｂ）は拡大して示す模式的な平面図である。
【図５】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかるリベットのヘッド部の変形例の構造を示す図であって、（Ａ）は拡大して示す模式的な側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ２−Ａ２矢視断面図である。
【図６】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかるリベットのヘッド部の変形例の構造を示す模式的な拡大図であって、（Ａ），（Ｂ）は何れも図５（Ｂ）に対応する図である。
【図７】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかる電池パックの変形例の構造を示す模式的な斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかる電池パックの変形例の構造を示す模式的な斜視図である。
【図９】本発明の一実施形態としての電池接続構造が適用される電池単体の端子結束構造を拡大して示す模式的な要部断面図（図１０のＡ１−Ａ１断面図）である。
【図１０】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかる電池要素の構成を示す模式的な平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態としての電池接続構造が適用される電池単体の全体構成を示す模式的な斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態としての電池接続構造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１３】本発明の一実施形態としての電池接続構造にかかるハウジング部材の構造を拡大して示す模式的な断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態としての電池接続構造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１０のＡ１−Ａ１矢視断面図に対応する図）である。
【符号の説明】
１  電池要素
２，４  ハウジング
３，３Ａ，３Ｂ  リード（極端子）
５  金属層
６，６Ａ，６Ｂ  合成樹脂層
７  接着材
１０  単位電池要素
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
３１，３１Ａ，３１Ｂ  リードの孔部
４１  収容部
５０  電池単体（電池）
６０  プリント導線基板
７０  導線
８０  メガネ端子（平板状接続部材，平板状中間接続部材）
８１  円筒部
８２  貫通孔
８４  リベット
８４Ａ，８４Ａ′  リベットのヘッド部
８４Ｂ，８４Ｂ′  リベットの軸部
８４Ｃ  突起部
８４Ｄ  環状溝部
８４Ｅ  十字形状の溝部
８５  温度ヒューズ
８６  ニッケル板（第２平板状接続部）
８７  ニッケル板（第１平板状接続部）
８６Ａ，８７Ａ  突起部
８８  ハンダ線
８９  樹脂
９０，９０Ａ，９０Ｂ  コネクタ
９１，９２，９３，９４  結合部
【図１】
0004365991.tif 000002
【図２】
0004365991.tif 000003
【図３】
0004365991.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004365991.tif 000006
【図６】
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【図７】
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【図８】
0004365991.tif 000009
【図９】
0004365991.tif 000010
【図１０】
0004365991.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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