(57)【要約】【課題】電極体の巻回状態が保持されて緩まないうえに、その緩み止めに用いるテープを電極体に配するために正極の端部や負極の端部にスリット等を形成しなくても済む扁平型電池を得る。【解決手段】帯状の正極１２と帯状の負極１３との間に帯状のセパレータ１５を介在させた状態で扁平状に巻回した電極体１と、電極体１を収容する扁平状の電池缶２とを備える。電池缶２は、巻回状態の正極１２の最外周側の端部１２ａを内面に接続する正極缶６と、巻回状態の負極１３の最外周側の端部１３ａを内面に接続する負極缶１０と、正極缶６と負極缶１０との周縁間に配されて正極缶６と負極缶１０との間を封止するガスケット１１とを備える。電極体１の巻回方向とは直交する方向に沿う姿勢で、電極体１の最外周に形成される一対の扁平面１ａ・１ｂ間にわたって、巻回形状保持用の巻止テープ２２が取り付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の正極と帯状の負極との間に帯状のセパレータを介在させた状態で扁平状に巻回した電極体と、該電極体を収容する扁平状の電池缶とを備え、該電池缶が、前記巻回状態の前記正極の最外周側の端部を内面に接続する正極缶と、前記巻回状態の前記負極の最外周側の端部を内面に接続する負極缶と、前記正極缶と前記負極缶との周縁間に配されて前記正極缶と前記負極缶との間を封止するガスケットとを備えた扁平型電池であって、
前記電極体の巻回方向とは直交する方向に沿う姿勢で、前記電極体の最外周に形成される一対の扁平面間にわたって、巻回形状保持用のテープが取り付けられることを特徴とする扁平型電池。
【請求項２】
前記テープは、難伸性の材料で形成されていて、少なくとも前記テープの両端部が前記電極体の両扁平面にそれぞれ固着することで、前記電極体に取り付けられている請求項１記載の扁平型電池。
【請求項３】
前記テープは、前記電極体の巻回方向とは直交する方向に沿って前記電極体に周回状に巻き付けることで、前記電極体に取り付けられている請求項１記載の扁平型電池。
【請求項４】
前記テープが、前記扁平面において前記電極体の巻回方向の端部に配されている請求項１ないし３のいずれかに記載の扁平型電池。
【請求項５】
前記セパレータは、前記正極の外側を覆うように巻回された第１セパレータと、前記負極の外側を覆うように巻回された第２セパレータとを備え、
前記正極の最外周側の端部は、前記第１セパレータの巻回方向の最外周側の端よりも巻回方向の外側に突出するとともに、前記第１セパレータの巻回方向の最外周側の端が固着され、前記負極の最外周側の端部は、前記第２セパレータの巻回方向の最外周側の端よりも巻回方向の外側に突出するとともに、前記第２セパレータの巻回方向の最外周側の端が固着される請求項１ないし４のいずれかに記載の扁平型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池缶内に発電要素としての電極体を収容するリチウムイオン二次電池等の扁平型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の扁平型電池の公知例としては、例えば特許文献１を挙げることができる。この扁平型電池では、帯状の正極と帯状の負極との間に帯状のセパレータを介在させた状態で渦巻状に巻回して電極体を形成し、この電極体を正極缶と負極缶とガスケットとからなる電池缶内に収容する。このうえで、電極体の外周面において、テープを電極体の巻回方向に巻き付けることによって、電極体の巻回状態を保持して電極体が緩まないようにしている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３２６７１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし特許文献１では、電極体の巻回方向にテープを巻き付けるために、正極缶の内面に溶接する正極の端部や、負極缶の内面に溶接する負極の端部に巻回方向に延びるスリットをそれぞれ切り欠き形成する必要がある。このため、正極の端部や負極の端部を幅方向に二つに分割する必要があり（特許文献１の図１参照）、二つに分割された正極の端部毎および負極の端部毎に正極缶および負極缶にそれぞれ別個に溶接する手間等が生じ、その分だけ電池の組立が複雑になる。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたものであり、電極体の巻回状態が保持されて緩まないうえに、その緩み止めに用いるテープを電極体に配するために正極の端部や負極の端部にスリット等を形成しなくても済む扁平型電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る扁平型電池は、図１および図２に示すように、帯状の正極１２と帯状の負極１３との間に帯状のセパレータ１５を介在させた状態で扁平状に巻回した電極体１と、電極体１を収容する扁平状の電池缶２とを備え、電池缶２が、巻回状態の正極１２の最外周側の端部１２ａを内面に接続する正極缶６と、巻回状態の負極１３の最外周側の端部１３ａを内面に接続する負極缶１０と、正極缶６と負極缶１０との周縁間に配されて正極缶６と負極缶１０との間を封止するガスケット１１とを備えた扁平型電池であって、電極体１の巻回方向とは直交する方向に沿う姿勢で、電極体１の最外周に形成される一対の扁平面１ａ・１ｂ間にわたって、巻回形状保持用のテープ２２が取り付けられることを特徴とする。ここでのテープ２２は、絶縁性や耐薬品性等に優れたものが好ましく、イオンが透過可能なものおよび透過不能なものが含まれる。テープ２２の電極体１の巻回方向の幅寸法は小さいほうが好ましく、その幅寸法はテープ２２の強度等に応じて決定される。
【０００７】
具体的には、テープ２２は、伸び難い難伸性の材料で形成されていて、図１に示すように、少なくともテープ２２の両端部２２ａ・２２ｂが電極体１の両扁平面１ａ・１ｂにそれぞれ粘着等によって固着して、電極体１に取り付けられている。このテープ２２は、接着テープ（粘着テープ）等であってもよく、またテープ２２の一部を電極体１の側面に固着させてもよい。
【０００８】
また、テープ２２は、図６に示すように、電極体１の巻回方向とは直交する方向に沿って電極体１に周回状に巻き付けることで、電極体１に取り付けられるものとすることができる。ここでのテープ２２は、伸縮可能な合成ゴム等を環状に形成したものであってもよい。この場合には、テープ２２を伸ばした状態で電極体１に外嵌したのち、テープ２２の収縮によってテープ２２が電極体１に取り付けられる。このテープ２２は、一部又は全部が電極体１に固着するものであってもよい。ここでのテープ２２は、難伸性の材料で形成されていてもよい。
【０００９】
テープ２２は、図１および図６に示すように、電極体１の扁平面１ａ・１ｂにおいて電極体１の巻回方向の端部に配することが好ましい。
【００１０】
セパレータ１５が、正極１２の外側を覆うように巻回された第１セパレータ１５ａと、負極１３の外側を覆うように巻回された第２セパレータ１５ｂとを備え、正極１２の最外周側の端部１２ａは、第１セパレータ１５ａの巻回方向の最外周側の端よりも巻回方向の外側に突出するとともに、第１セパレータ１５ａの巻回方向の最外周側の端が固着され、負極１３の最外周側の端部１３ａは、第２セパレータ１５ｂの巻回方向の最外周側の端よりも巻回方向の外側に突出するとともに、第２セパレータ１５ｂの巻回方向の最外周側の端が固着されるものとすることができる。第１セパレータ１５ａの巻回方向の内周端と第２セパレータ１５ｂの巻回方向の内周端とが繋がって第１セパレータ１５ａと第２セパレータ１５ｂとが一体になっていてもよく、第１セパレータ１５ａと第２セパレータ１５ｂとが別体であってもよい。第１セパレータ１５ａと正極１２の端部１２ａと、および第２セパレータ１５ｂと正極１２の端部１２ａとは、粘着テープや接着剤等によって固着される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の扁平型電池においては、巻回形状保持用のテープ２２を電極体１の巻回方向とは直交する方向（以下、直交方向と記す。）に沿う姿勢で電極体１の両扁平面１ａ・１ｂ間にわたって取り付けたので、テープ２２によって電極体１の両扁平面１ａ・１ｂ間が広がるように膨れて電極体１が緩もうとすることや、電極体１の両扁平面１ａ・１ｂ間が電極体１の巻回方向にずれ動いて緩もうとすることが抑えられ、電極体１の適正な巻回状態を確実に保持することができる。加えて、直交方向にテープ２２を取り付けると、特許文献１では必要な正極１２の端部１２ａや負極１３の端部１３ａにテープを通すためのスリットが不要となり、したがってスリットによって分割された正極１２の端部１２ａ毎および負極１３の端部１３ａ毎にそれぞれ正極缶６および負極缶１０に溶接する手間等を省くことができる。これにより、組立作業が複雑化することを防いで、電池の製造コストの低減化に貢献できる。
【００１２】
また、直交方向にテープ２２を取り付けると、該テープ２２の幅寸法（電極体１の巻回方向の幅寸法）を小さくした場合でも、電極体１の巻回状態を確実に保持することができる。このことは、正極１２の内面や外面に形成した正極活物質層１６と、負極１３の内面や外面に形成した負極活物質層１９との間に介在しうるテープ２２の面積を最小限化できることを意味し、したがって、活物質層１６・１９の有効利用を図って、電池特性（高容量化や高出力化）の向上に貢献できる。
【００１３】
テープ２２を難伸性の材料で形成して、その両端部２２ａ・２２ｂを電極体１の両扁平面１ａ・１ｂに固着してあると、電極体１が膨れて電極体１が緩もうとすることを抑えて、電極体１の適正な巻回状態を確実に保持することができる。しかも、電極体１の巻回方向とは直交する方向に沿って電極体１に周回状に巻き付ける場合よりもテープ２２の長さを短くでき、テープ２２の使用量を抑えることができる。
【００１４】
テープ２２が、電極体１の巻回方向とは直交する方向に沿って電極体１に周回状に巻き付けてあると、巻止テープ２２が電極体１により確りと取り付けられて、巻止テープ２２によって巻回状態の電極体１が緩むことがより確実に防止される。しかも、テープ２２を電極体１に固着しなくても該テープ２２を電極体１に取り付けることができ、この分だけ電池の組立の手間を低減することができる。
【００１５】
テープ２２を扁平面１ａ・１ｂにおいて電極体１の巻回方向の端部に配すると、正極１２や負極１３の活物質層１６・１９を、扁平面１ａ・１ｂにおいて電極体１の巻回方向の端部近くまで延ばすことができ、この分だけ電池の容量を増やすことができる。
【００１６】
正極１２の端部１２ａに第１セパレータ１５ａの巻回方向の端が固着され、負極１３の端部１３ａに第２セパレータ１５ｂの巻回方向の端が固着されると、第１セパレータ１５ａが正極１２から離れることや、第２セパレータ１５ｂが負極１３から離れることが防止される。これにより、正極１２と負極１３との間に介在するセパレータ１５ａ・１５ｂがずれ動いて、正極１２と負極１３とが接触することが確実に防止され、正極１２と負極１３とが短絡することが確実に防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）  図１ないし図５に、本発明に係る扁平型電池の第１実施形態を示す。この扁平型電池は、発電要素としての電極体１および非水電解液を電池缶２内に収容する。電池缶２は、図３および図４に示すように、正方形の底壁３の周縁から周壁５を上方へ向けて垂直に曲げたステンレス製の正極缶６と、正方形の上壁７の周縁から周壁９を下方へ向けて垂直に曲げたステンレス製の負極缶１０と、正極缶６と負極缶１０との周縁間に配されて正極缶６と負極缶１０との間を封止するガスケット１１とを備える。負極缶１０の周壁９の下部は、内外二重のはぜ折りに加工してある。
【００１８】
そして、負極缶１０とガスケット１１とを正極缶６内に嵌め込み、正極缶６の周壁５の上端部を内方に向けてかしめ加工することで、正極缶３と負極缶１０とがガスケット１１を介在させた状態で密封固定される。
【００１９】
電極体１は、図１および図２に示すように、帯状の正極１２と帯状の負極１３との間に帯状のセパレータ１５を介在させた状態で渦巻状に巻回し、且つ上下方向の厚さ寸法が前後左右の寸法よりも小さくなる扁平状に作製する。セパレータ１５は、正極１２の外側を覆うように巻回された第１セパレータ１５ａと、負極１３の外側を覆うように巻回された第２セパレータ１５ｂとを備え、電極体１の最外周に位置するように巻回してある。第１セパレータ１５ａの巻回方向の内周端と、第２セパレータ１５ｂの巻回方向の内周端とは繋がっていて、第１セパレータ１５ａと第２セパレータ１５ｂとが一体になっている。なお、第１セパレータ１５ａと第２セパレータ１５ｂとは別体であってもよい。
【００２０】
正極１２は、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層１６をアルミニウム箔製の帯状の正極集電体１７の内外両面に形成する。正極１２における巻回方向の最外周側の端部１２ａにあっては、正極集電体１７の内外両面に正極活物質層１６を形成しておらず、正極集電体１７が露出する。正極１２の最外周側の端部１２ａの先端側は、第１セパレータ１５ａの巻回方向の最外周側の端よりも巻回方向の外側に突出する。この正極１２の端部１２ａの正極集電体１７が、正極缶６の底壁３の内面に超音波等で溶接（接続）される。なお、前記端部１２ａの正極集電体１７は、正極缶６の底壁３の内面に接触させて接続してもよい。
【００２１】
負極１３は、黒鉛等の負極活物質を含有する負極活物質層１９を銅箔製の帯状の負極集電体２０の内外両面に形成する。負極１３における巻回の最外周側の端部１３ａにあっては、負極集電体２０の内外両面に負極活物質層１９を形成しておらず、負極集電体２０が露出する。負極１３の最外周側の端部１３ａの先端側は、第２セパレータ１５ｂの巻回方向の最外周側の端よりも巻回方向の外側に突出する。この負極１３の端部１３ａの負極集電体２０が、負極缶１０の上壁７の内面に超音波等で溶接（接続）される。なお、前記端部１３ａの負極集電体２０は、負極缶１０の上壁７の内面に接触させて接続してもよい。負極活物質層１９が正極活物質層１６に確実に対峙するように、負極活物質層１９の幅寸法が正極活物質層１６の幅寸法よりも大きくなっており、また最外周側の負極１３の内外両面の負極活物質層１９・１９が、図２に示すように、それぞれ対峙する正極活物質層１６・１６よりも外周側に延びている。
【００２２】
セパレータ１５は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜フィルム等で構成し、リチウムイオン等が透過可能になっている。セパレータ１５の幅寸法は、正極活物質層１６および負極活物質層１９の幅寸法よりも大きくなっている。正極１２の最外周側の端部１２ａの外面には、第１セパレータ１５ａの巻回方向の最外周側の端が、絶縁性や耐薬品性に優れたポリプロピレンやポリイミド等からなる固定テープ２１で貼り付けられて固着される。同様に、負極１３の最外周側の端部１３ａの外面には、第２セパレータ１５ｂの巻回方向の最外周側の端が、固定テープ２１で貼り付けられて固着される。非水電解液は、例えば、エチレンカーボネートとメチルエチルカーボネートとを混合した溶媒にＬｉＰＦ6 を溶解させて作製した。
【００２３】
図１に示すように、電極体１の最外周の上下に形成される一対の扁平面１ａ・１ｂにおいて、電極体１の巻回方向の一端部には、電極体１の巻回方向とは直交する方向（図２では上下方向）に沿う姿勢で、電極体１の両扁平面１ａ・１ｂ間にわたって、巻回形状保持用の巻止テープ２２が取り付けられる。つまり、巻止テープ２２は、正極１２の端部１２ａから遠くなる側の端部に配される。なお、両扁平面１ａ・１ｂには、セパレータ１５ａ・１５ｂが配されている。巻止テープ２２は、その上下の両端部２２ａ・２２ｂがそれぞれ電極体１側に折り曲げられて、両端部２２ａ・２２ｂが電極体１の両扁平面１ａ・１ｂにそれぞれ貼り付けられて固着される。巻止テープ２２は、絶縁性や耐薬品性等に優れるとともに難伸性の材料であるポリプロピレンやポリイミド等からなる。巻止テープ２２は、扁平面１ａ・１ｂおよび電極体１の側面に固着されていてもよく、扁平面１ａ・１ｂのみに固着されていてもよい。
【００２４】
電池の組み立てを図５を参照して説明する。まず巻回状態の電極体１に対して、その最外周の両扁平面１ａ・１ｂに巻止テープ２２を取り付ける。そして、開口端部にガスケット１１を装着した負極缶１０に対して、その負極缶１０の上壁７の内面に電極体１の負極１３の端部１３ａを超音波等で溶接する。次いで、正極缶６を垂直姿勢にした状態で、正極缶６の底壁３の内面に電極体１の正極１２の端部１２ａを超音波等で溶接する。次に、負極缶１０の上壁７を下側にし、それに合わせて正極缶６を垂直姿勢に起こした状態で負極缶１０内に非水電解液を注入する。この後、正極缶６を負極缶６に被せて負極缶６とガスケット１１とを正極缶６内に嵌め込み、正極缶６の周壁５の開口端部を内方に向けてかしめ加工する。これによって正極缶６と負極缶１０とが、ガスケット１１を介在させた状態でかしめ固定されて電池の組み立てが完了する。
【００２５】
このように、巻止テープ２２の両端部２２ａ・２２ｂが電極体１の両端部２２ａ・２２ｂにそれぞれ固着されるので、巻止テープ２２によって巻回状態の電極体１が緩むことが防止される。電池容量の点から活物質層１６・１９は、負極１３および正極１２の外周側の端近くまで形成することが好ましい一方で、巻止テープ２２の上下端部２２ａ・２２ｂが正極１２の正極活物質層１６と、その正極活物質層１６に臨む負極１３の負極活物質層１９との間に入り込むと、負極１３と正極１２との間でのリチウムイオン等の移動の妨げになるために、巻止テープ２２は、前述のように電極体１において正極１２の端部１２ａから遠くなる側の端部に配置することが好ましい。
【００２６】
（第２実施形態）  図６に、本発明に係る扁平型電池の第２実施形態を示す。第２実施形態では、巻回形状保持用の巻止テープ２２は、電極体１の扁平面１ａ・１ｂにおいて、正極１２の端部１２ａから電極体１の巻回方向に遠くなる側の一端部に配置されるとともに、その電極体１の端部に対して、電極体１の巻回方向とは直交する方向に沿って電極体１に周回状に巻き付けて、電極体１に貼り付けられる（取り付ける）。その他の点は、第１実施形態と同じであるので説明を省略する。
【００２７】
第２実施形態では、巻止テープ２２が電極体１により確りと取り付けられて、巻止テープ２２によって巻回状態の電極体１が緩むことがより確実に防止される。第２実施形態の巻止テープ２２は、伸縮可能な合成ゴムを環状に形成したものであってもよい。この場合には、巻止テープ２２を伸ばした状態で電極体１に外嵌したのち、巻止テープ２２の収縮によって巻止テープ２２が電極体１に取り付けられる。つまり、巻止テープ２２を電極体１に貼り付けなくても済み、この分だけ電池の組み立ての際の手間が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る扁平型電池の第１実施形態の斜視図である。
【図２】本発明に係る電極体の縦断面図である。
【図３】扁平型電池の平面図である。
【図４】扁平型電池の平面図である。
【図５】扁平型電池の組み立てを説明するための縦断面図である。
【図６】本発明に係る扁平型電池の第２実施形態の斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  電極体
１ａ・１ｂ  扁平面
２  電池缶
６  正極缶
１０  負極缶
１１  ガスケット
１２  正極
１２ａ  端部
１３  負極
１３ａ  端部
１５  セパレータ
１５ａ  第１セパレータ
１５ｂ  第１セパレータ
２２  巻止テープ
【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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