(57)【要約】【課題】両極と両端子との間の接続抵抗値を小さくし、且つ、接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑えることにより、ハイレートでの充放電を行った場合であっても電池のサイクル特性が低下するのを抑制できる積層式電池を提供することである。【解決手段】正極側押さえ板３４の対向面３４ｂに凸部３４１が延設され、内部端子３１の対向面３１ｂに上記凸部３４１が遊嵌状態で配置される凹部３１１が延設され、これら凹凸部３１１，３４１の間に正極集電タブ１１が配置されていることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の正極と複数の負極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有すると共に、上記正極からは金属箔から成る正極集電タブが、上記負極からは金属箔から成る負極集電タブが各々延出され、且つ、上記正極集電タブは重ねられた状態で、正極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の正極側押さえ板とで挟持されることにより、上記正極と上記正極端子とが正極集電タブを介して電気的に接続される一方、上記負極集電タブは重ねられた状態で、負極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の負極側押さえ板とで挟持されることにより、上記負極と上記負極端子とが負極集電タブを介して電気的に接続される構造の積層式電池であって、
上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には、上記正極集電タブの幅方向に延びる凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に正極集電タブが配置される構造、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には、上記負極集電タブの幅方向に延びる凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に負極集電タブが配置される構造を備えることを特徴とする積層式電池。
【請求項２】
上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板とはネジ固定され、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板とはネジ固定されている、請求項１に記載の積層式電池。
【請求項３】
上記ネジ固定されている部位が、各集電タブの幅方向に複数個所設けられている、請求項２に記載の積層式電池。
【請求項４】
複数の正極と複数の負極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有すると共に、上記正極からは金属箔から成る正極集電タブが、上記負極からは金属箔から成る負極集電タブが各々延出され、且つ、上記正極集電タブは重ねられた状態で、正極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の正極側押さえ板とで挟持されることにより、上記正極と上記正極端子とが正極集電タブを介して電気的に接続される一方、上記負極集電タブは重ねられた状態で、負極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の負極側押さえ板とで挟持されることにより、上記負極と上記負極端子とが負極集電タブを介して電気的に接続される構造の積層式電池であって、
上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板との対向面のうち少なくとも一方の対向面には凸部が設けられ、両対向面に凸部が設けられている場合には凸部同士間に正極集電タブが配置され、一方の対向面にのみ凸部が設けられている場合には凸部と対向面との間に正極集電タブが配置される構造、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板との対向面のうち少なくとも一方の対向面には凸部が設けられ、両対向面に凸部が設けられている場合には凸部同士間に負極集電タブが配置され、一方の対向面にのみ凸部が設けられている場合には凸部と対向面との間に負極集電タブが配置される構造を備えることを特徴とする積層式電池。
【請求項５】
上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板とはネジ固定され、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板とはネジ固定されている、請求項４に記載の積層式電池。
【請求項６】
上記ネジ固定されている部位が、各集電タブの幅方向に複数個所設けられている、請求項５に記載の積層式電池。
【請求項７】
上記凸部に対応する位置でネジ固定されている、請求項５又は６に記載の積層式電池。
【請求項８】
上記積層電極体が、長方形筒状の外装体とこの外装体の開口端に固定された長方形板状の蓋体とから成る空間内に収納され、且つ、上記両正負極端子が、上記内部端子と、上記蓋体に形成された孔から外部に突出して外部機器と接続される柱状の外部端子と、上記内部端子が電池内部側の面に固定される一方、上記外部端子が電池外部側の面に固定される接続板とから成り、この接続板と上記蓋体との間には柱状の絶縁体が介在されると共に、上記絶縁体と上記蓋体とのうち一方の部材には第１嵌合部が設けられる一方、他方の部材には第１被嵌合部が設けられ、更に上記絶縁体と上記接続板のうち一方の部材には第２嵌合部が設けられる一方、他方の部材には第２被嵌合部が設けられ、しかも、上記内部端子が蓋体の長手方向に延設され、且つ、上記第１被嵌合部、上記第１嵌合部、上記第２被嵌合部、及び上記第２嵌合部の平面視形状が略方形状を成す、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層式電池。
【請求項９】
上記外部端子が上記蓋体の幅方向の略中央部から突出している場合に、外部端子は上記接続板の略中央部に固定されている一方、上記内部端子は接続板の端部に固定されている、請求項８に記載の積層式電池。
【請求項１０】
上記正極に用いられる正極活物質と、上記負極に用いられる負極活物質とが、リチウムを吸蔵放出できる材料から構成されている、請求項１〜９のいずれか１項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、例えば、ロボット、電気自動車、バックアップ電源等に使用される積層式電池に関し、特に、簡単な構造で蓋体と端子とを絶縁することができる積層式リチウムイオン電池に関する。
【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、リチウムイオン二次電池は、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二次電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を有底筒状の外装体に配置した筒型のものと、方形状電極を複数積層した積層電極体を外装体に配置した積層型のものとがある。これらリチウムイオン二次電池のうち後者の電池の積層電極体の具体的な構成は、正極集電タブを有するシート状の正極と、負極集電タブを有するシート状の負極とを、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り、上記正極集電タブは複数枚重ねられた状態で正極端子と電気的に接続させる一方、上記負極集電タブは複数枚重ねられた状態で負極端子と電気的に接続される構造である。
【０００４】
ここで、両集電タブと両端子との接続方法（接続構造）としては、下記に示すものが提案されている。
（１）集電タブを一緒に包み込んでかしめ、集電タブを結束する結束部品（或いは、突片）を備え、この結束部品を介して両集電端子に溶着させて一体化するような方法（下記特許文献１，２参照）。
（２）集電タブが、集電ブロックに設けられた少なくとも１箇所のスリットに挿入された状態でかしめ加工するような方法（下記特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６７４０７号公報
【特許文献２】特開平８−１６７４０８号公報
【特許文献３】特開２００５−１２２９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、近年、上述の如くリチウムイオン二次電池の大容量化が進行しており、これに伴って正極や負極の積層枚数が多くなる傾向にあるので、各集電タブと両極、又は、各集電タブ同士の接触状態が良好とならない部位が生じることがある。このため、両極と両端子との間の接続抵抗値が全体的に大きくなったり、各極板と端子との間の接続抵抗値にバラツキが生じ易くなる。このため、特に、ハイレートでの充放電を行った際には、接続抵抗値が全体的に大きくなると十分な出力を得ることができず、また、接続抵抗値にバラツキが生じると、各極に流れる電流値が不均一となり（具体的には、両極と両端子との間の接続抵抗値が小さい部位では大きな電流が流れる一方、両極と両端子との間の接続抵抗値が大きな部位では小さな電流が流れる）、電池内で充放電状態の偏在が生じる結果、部分的に過放電や過充電となる。このようなことから、ハイレートでの充放電を行った際のサイクル特性が低下する。したがって、正極や負極の積層枚数が多くなった場合であっても、接続抵抗値が全体的に大きくなったり、接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑制する必要がある。
【０００７】
しかしながら、上記（１）の電池では、集電タブを結束する結束部品等の表面（集電タブと当接する面）が平面状であるため、かしめ固定した場合に、集電タブの極めて限られた部位（通常は集電タブの端部）には大きな加圧力が加わる一方、その他の部位には大きな加圧力が加わらない。したがって、各集電タブ同士の接触面積が全体的に小さくなり、しかも各集電タブ同士の接触面積が各部位毎に大きく異なり、両極と両端子との間の接続抵抗値が大きくなって、しかも接続抵抗値にバラツキが生じるという課題を有している。
また、上記（２）の電池でも、集電タブが挿入されたスリットの表面（集電タブと当接する面）が平面状であるため、かしめ固定した場合には、やはり上述した課題と同様の課題を有している。
【０００８】
本発明は上記課題を考慮したものであって、両極と両端子との間の接続抵抗値を小さくし、且つ、接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑えることにより、ハイレートでの充放電を行った場合であっても電池のサイクル特性が低下するのを抑制できる積層式電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために本発明は、複数の正極と複数の負極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有すると共に、上記正極からは金属箔から成る正極集電タブが、上記負極からは金属箔から成る負極集電タブが各々延出され、且つ、上記正極集電タブは重ねられた状態で、正極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の正極側押さえ板とで挟持されることにより、上記正極と上記正極端子とが正極集電タブを介して電気的に接続される一方、上記負極集電タブは重ねられた状態で、負極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の負極側押さえ板とで挟持されることにより、上記負極と上記負極端子とが負極集電タブを介して電気的に接続される構造の積層式電池であって、上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には、上記正極集電タブの幅方向に延びる凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に正極集電タブが配置される構造、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には、上記負極集電タブの幅方向に延びる凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に負極集電タブが配置される構造を備えることを特徴とする。
【００１０】
上記構成であれば、下記の作用効果を奏する。尚、正極側の構造と負極側の構造とは同一の構造であるので、以下の作用効果の説明では、正極側を例にとって説明する。
上記構成の如く、正極端子の一部を成す板状の内部端子と正極側押さえ板との対向面のうち一方の対向面には凸部が設けられる一方、他方の対向面には上記凸部が遊嵌状態で配置される凹部が延設され、これら凹凸部の間に正極集電タブが配置されていれば、内部端子と正極側押さえ板との対向面の面積が増大するので、内部端子と正極集電タブとの接触面積が増大し、正極と正極端子との間の接続抵抗値が全体的に小さくなる。加えて、凹凸部の間に正極集電タブが配置される構造であれば、上記凸部や上記凹部の角部では、正極集電タブと内部端子とが必ず当接し、しかも当該部分で正極集電タブには大きな加圧力が加わるので、正極集電タブ同士が接触する確率が高くなる。したがって、正極と正極端子との間の接続抵抗値が全体的に小さくなるのみならず、各正極と正極端子との接続抵抗も均一化される。
【００１１】
上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板とはネジ固定され、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板とはネジ固定されていることが望ましい。
正極端子の内部端子と正極側押さえ板とはクリップ等で固定することも可能であるが、当該構成では、電池を長期間使用したときに正極集電タブに加わる加圧力が小さくなって、接続抵抗値が大きくなるおそれがある。これに対して、両者をネジ固定した場合には、このような不都合を解消できる。
【００１２】
上記ネジ固定されている部位が、各集電タブの幅方向に複数個所設けられていることが望ましい。
ネジ固定が複数個所で行なわれていれば、正極集電タブに加わる加圧力が大きくなり、しかも正極集電タブに均等に加圧力が加わるので、上記作用効果が一層発揮される。
【００１３】
複数の正極と複数の負極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有すると共に、上記正極からは金属箔から成る正極集電タブが、上記負極からは金属箔から成る負極集電タブが各々延出され、且つ、上記正極集電タブは重ねられた状態で、正極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の正極側押さえ板とで挟持されることにより、上記正極と上記正極端子とが正極集電タブを介して電気的に接続される一方、上記負極集電タブは重ねられた状態で、負極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の負極側押さえ板とで挟持されることにより、上記負極と上記負極端子とが負極集電タブを介して電気的に接続される構造の積層式電池であって、上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板との対向面のうち少なくとも一方の対向面には凸部が設けられ、両対向面に凸部が設けられている場合には凸部同士間に正極集電タブが配置され、一方の対向面にのみ凸部が設けられている場合には凸部と対向面との間に正極集電タブが配置される構造、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板との対向面のうち少なくとも一方の対向面には凸部が設けられ、両対向面に凸部が設けられている場合には凸部同士間に負極集電タブが配置され、一方の対向面にのみ凸部が設けられている場合には凸部と対向面との間に負極集電タブが配置される構造を備えることを特徴とする。
【００１４】
上記構成であれば、凸部同士間又は凸部と対向面との間でしか正極集電タブが挟持されていないので、正極端子と正極集電タブ、及び、正極集電タブ同士の接触面積が小さくなるとも考えられる。しかしながら、微視的にみると、正極端子や正極集電タブの表面は完全な鏡面状態ではなく、微少な凹凸が存在する。したがって、正極端子の一部を成す板状の内部端子と板状の負極側押さえ板との対向面に共に凸部が形成されていない場合には、対向面の全面で正極集電タブが挟持されることになる。このため、正極集電タブに加わる加圧力が分散されることとなって、正極集電タブが余り変形しないので、正極端子と正極集電タブ、及び、正極集電タブ同士の接触面積は極めて小さくなる。これに対して、凸部同士間又は凸部と対向面との間でのみ正極集電タブを挟持する構成であれば、正極集電タブに加わる加圧力が分散されず、正極集電タブを挟持している部位に集中的に加わるので、挟持部位に存在する正極集電タブが変形し易くなり、その結果、正極端子と正極集電タブ、及び、正極集電タブ同士の接触面積が大きくなる。
【００１５】
尚、上記従来の技術に示したかしめ固定では、集電タブの極めて限られた部位にのみ大きな加圧力が加わるため、当該部位での接触は良好になるが、正極集電タブ同士の接触面積の増大を図ることはできない。これに対して、上記構成であれば、凸部同士間又は凸部と対向面との間というある程度の面積で大きな加圧力が加わることになるので、正極集電タブ同士等の接触面積の増大を図ることができる。このようなことを考慮すれば、内部端子と負極側押さえ板とで正極集電タブを挟持する力にもよるが、当接面の全面積に対する凸部の面積比は余り小さくすることは好ましくなく、一般的には、当該面積比は６０％〜８０％の範囲で最も有効である。
【００１６】
上記正極端子の内部端子と正極側押さえ板とはネジ固定され、及び／又は、上記負極端子の内部端子と負極側押さえ板とはネジ固定されていることが望ましく、また、上記ネジ固定されている部位が、各集電タブの幅方向に複数個所設けられていることが望ましい。
これは、上述した理由と同様の理由である。
【００１７】
上記凸部に対応する位置でネジ固定されていることが望ましい。
上記構成の如く、凸部に対応する位置でネジ固定されていであれば、凸部同士間又は凸部と対向面との間に正極集電タブに大きな加圧力が確実に加わることになる。
【００１８】
上記積層電極体が、長方形筒状の外装体とこの外装体の開口端に固定された長方形板状の蓋体とから成る空間内に収納され、且つ、上記両正負極端子が、上記内部端子と、上記蓋体に形成された孔から外部に突出して外部機器と接続される柱状の外部端子と、上記内部端子が電池内部側の面に固定される一方、上記外部端子が電池外部側の面に固定される接続板とから成り、この接続板と上記蓋体との間には柱状の絶縁体が介在されると共に、上記絶縁体と上記蓋体とのうち一方の部材には第１嵌合部が設けられる一方、他方の部材には第１被嵌合部が設けられ、更に上記絶縁体と上記接続板のうち一方の部材には第２嵌合部が設けられる一方、他方の部材には第２被嵌合部が設けられ、しかも、上記内部端子が蓋体の長手方向に延設され、且つ、上記第１被嵌合部、上記第１嵌合部、上記第２被嵌合部、及び上記第２嵌合部の平面視形状が略方形状を成すことが望ましい。
【００１９】
上記構成の如く、絶縁体と蓋体とのうち一方の部材には第１嵌合部が設けられる一方、他方の部材には第１被嵌合部が設けられていれば、第１嵌合部と第１被嵌合部とを嵌め合わせることにより絶縁体と蓋体との位置合わせが行なわれ、且つ、絶縁体と接続板のうち一方の部材には第２嵌合部が設けられる一方、他方の部材には第２被嵌合部が設けられていれば、第２嵌合部と第２被嵌合部とを嵌め合わせることにより絶縁体と接続板との位置合わせが行なわれる。これらのことから、絶縁体を介して蓋体と接続板との位置合わせが行なわれることになるので、蓋体に形成された孔と接続板に固定された外部端子との間の位置合わせも行なわれることになる。したがって、蓋体に形成された孔において、蓋体と外部端子とが接触するのを防止できるので、簡単な構成で、蓋体に形成された孔と外部端子との間の位置合わせをすることができ、この結果、製造工程が複雑化するのが抑えられて、製造コストの低減を図ることができる。
【００２０】
この場合、上記第１被嵌合部、上記第１嵌合部、上記第２被嵌合部、及び上記第２嵌合部の平面視形状は円形状であっても良いが、内部端子が板状である場合にこれらを円形状とすると、内部端子の延設方向が所望の方向（一般的には、正負極に固定された両集電タブの幅方向と平行になる方向）とはならず、両極や両集電タブを曲げようとする外力が働くことになる。そこで、上記第１被嵌合部、上記第１嵌合部、上記第２被嵌合部、及び上記第２嵌合部が方形状であれば、内部端子の延設方向を所望の方向に規制することができ、且つ、この状態が維持されるので、上記外力が働くのを抑止することができる。
【００２１】
上記外部端子が上記蓋体の幅方向の略中央部から突出している場合に、外部端子は上記接続板の略中央部に固定されている一方、上記内部端子は接続板の端部に固定されていることが望ましい。
このように外部端子が上記蓋体の幅方向の略中央部から突出する構造であれば、電池を外部機器に接続する際の利便性を確保しつつ、内部端子は外装体の長手方向の内側面に近接して配置されるので、外装体内の空間を内部接続効率の改善に有効的に利用することができる。
【００２２】
上記正極に用いられる正極活物質と、上記負極に用いられる負極活物質とが、リチウムを吸蔵放出できる材料から構成されていることが望ましい。
正極活物質と負極活物質とがリチウムを吸蔵放出できる材料から構成されるリチウムイオン電池に適用すれば、当該電池において正負極板の積層枚数を多くして大容量化を図った場合に、ハイレートでのサイクル特性を格段に向上させることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、両極と両端子との間の接続抵抗値を小さくし、且つ、接続抵抗値にバラツキが生じるのを抑えることができるので、ハイレートでの充放電を行った場合であっても電池のサイクル特性が低下するのを抑制できるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の一例に係る積層式リチウムイオン電池を、図１〜図２２に基づいて説明する。なお、本発明における積層式電池は、下記の形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２５】
（積層式リチウムイオン電池の構造）
図３及び図４に示すように、積層式リチウムイオン電池は、２枚のセパレータから成り内部に正極１が配置された袋状セパレータ３と負極２とが交互に配置され、且つ、最外位置には負極２が配置される構造の積層電極体１０を有している。この積層電極体１０は、最外位置には負極２が配置されることから、負極２の枚数が正極１の枚数より１枚多くなるように構成されている（具体的には、正極１は５０枚、負極２は５１枚で構成されている）。尚、上記図３における符号１４は、積層電極体１０において正極１や負極２がずれるのを抑制するためのずれ防止用テープであり、積層電極体１０を跨いで、最外部に存在する負極２にその両端が貼着されている。
【００２６】
また、上記積層電極体１０は、図１に示すようなアルミニウムから成る外装缶２１の内部に電解液と共に封入されており、上記外装缶２１の開口端にはアルミニウムから成る蓋体２０が溶接固定されている。上記蓋体２０からは、後述する正極端子３０の一部を成しネジ山が形成された外部端子３３と、後述する負極端子４０の一部を成しネジ山が形成された外部端子４３とが突出しており、上記外部端子３３はリング状の絶縁部材２２ａとワッシャ２３ａとを介してナット２４ａで上記蓋体２０に固定され、上記外部端子４３はリング状の絶縁部材２２ｂとワッシャ２３ｂとを介してナット２４ｂで上記蓋体２０に固定されている。
【００２７】
上記正極１は、図５（ａ）に示すように、正方形状のアルミニウム箔（厚さ：１５μｍ）から成る正極用導電性芯体の両面の全面に、ＬｉＣｏＯ2から成る正極活物質と、カーボンブラックから成る導電剤と、ポリフッ化ビニリデンから成る結着剤とから構成される正極活物質層１ａが設けられる構造となっている。上記正極１の幅Ｌ１は９５ｍｍ、高さＬ２は１１５ｍｍとなっており、また、正極１の一辺からは、上記正極用導電性芯体と一体形成されると共に上記正極活物質層１ａが設けられていない正極集電タブ１１（幅Ｌ３は３０ｍｍ、高さＬ４は２０ｍｍ）が突出する構造となっている。
【００２８】
上記袋状セパレータ３は、図５（ｃ）に示すように、２枚のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ３ａを重ね合わせ、これらセパレータ３ａの周辺部にセパレータ３ａ同士を融着する融着部（幅：２ｍｍ）４を設けるような構成である。このような構成とすることにより、上記正極１を袋状セパレータ３内に収納できる。尚、上記セパレータ３ａは、図５（ｂ）に示すように、幅Ｌ５は１００ｍｍ、高さＬ６は１２０ｍｍの方形状を成しており、また、その厚さは３０μｍとなっている。
【００２９】
上記負極２は、図６に示すように、方形状の負極導電性芯体の両面の全面に、天然黒鉛から成る負極活物質と、ポリフッ化ビニリデンから成る結着剤とから構成される負極活物質層２ａが設けられる構造となっている。上記負極２の幅Ｌ７は１００ｍｍ、高さＬ８は１２０ｍｍであり、セパレータ３ａと同様の大きさとなっている。また、負極２の一辺からは、上記負極用導電性芯体と一体形成されると共に上記負極活物質層２ａが設けられていない負極集電タブ１２（幅Ｌ９は３０ｍｍ、高さＬ１０は２０ｍｍ）が突出する構造となっている。
【００３０】
ここで、上記積層電極体１０からの電源取り出し構造を、正極側を例にとって説明する。
図２に示すように、積層電極体１０からの電源取り出しを行なう場合には、正極端子３０、正極側押さえ板３４、３本のねじ３５、ゴム製のパッキング２５（第２環状パッキング）、絶縁体２６、ゴム製のパッキング２７（第１環状パッキング）、蓋体２０、上記絶縁部材２２ａ、上記ワッシャ２３ａ、及び上記ナット２４ａ等を用いて行なう。
【００３１】
上記正極端子３０はアルミニウムから成り、図８及び図９に示すように、上記正極１と接続される板状の内部端子３１と、上記蓋体２０から外部に突出して外部機器と接続される円柱状の外部端子３３と、上記内部端子３１が電池内部側の端面に固定される一方、上記外部端子３３が電池外部側の略中央部に固定された接続板３２とを有している。この接続板３２は、平面視形状が略方形状となっている。尚、上記内部端子３１と上記外部端子３３と上記接続板３２とは一体成型されているが、各部材を別途作製し、これらを溶接等により固定する構造であっても良い。
【００３２】
上記内部端子３１と正極側押さえ板３４との間に上記正極集電タブ１１を挟持するには、下記に示す構造の内部端子３１と正極側押さえ板３４とを用いて行なう。
図１０及び図１１に示すように、上記正極側押さえ板３４における上記内部端子３１との対向面３４ｂには、正極集電タブ１１の幅方向（図３のＤ方向）に延びる２つの凸部３４１が設けられており、この凸部３４１の先端にはＲ部３４１ａが形成されている。また、正極側押さえ板３４の幅方向中央部には、上記３本のねじ３５と螺合するねじ穴３４ａが形成されている。このように３本のねじ３５を用いるのは、ネジ固定を複数個所で行なうと、正極集電タブ１１に加わる加圧力が大きくなり、しかも正極集電タブ１１に均等に加圧力が加わるからである。
尚、上記ねじ穴３４ａのうち両端に位置するねじ穴３４ａと正極側押さえ板３４の端部との距離Ｌ１８は５ｍｍであり、ねじ穴３４ａ間の距離Ｌ１７は１０ｍｍとなっている。また、上記正極側押さえ板３４の幅Ｌ１４は３０ｍｍ、高さＬ１５は１０ｍｍ、厚さＬ１９は３ｍｍであり、上記凸部３４１の幅Ｌ１６は２ｍｍ、高さＬ２０は１ｍｍとなっている。
【００３３】
一方、図８及び図９に示すように、上記内部端子３１の対向面３１ｂには、正極集電タブ１１の幅方向（図３のＤ方向）に延びる２つの凹部３１１が設けられており、この凹部３１１の先端にはＲ部３１１ａが形成されている。また、内部端子３１の幅方向中央部には、上記３本のねじ３５を挿通するためのねじ穴３１ａが形成されている。
尚、上記正極側押さえ板３４の厚さＬ１１は３ｍｍであり、上記凹部３１１の幅Ｌ１３は２ｍｍ、深さＬ１２は１ｍｍとなるように構成されている。
【００３４】
ここで、上記内部端子３１と正極側押さえ板３４との間に上記正極集電タブ１１を挟持する際には、図２及び図７（図７ではねじ３５を省略している）に示すように、正極側押さえ板３４の対向面３４ｂと上記内部端子３１の対向面３１ｂとの間に正極集電タブ１１を配置した状態で、内部端子３１と正極側押さえ板３４とがねじ固定される。この場合、図１２に示すように、凸部３４１の先端にはＲ部３４１ａが形成され、且つ、凹部３１１の先端にはＲ部３１１ａが形成されているので、凸部３４１の先端は先細り状となる一方、凹部３１１の先端は開口が大きくなっている。したがって、凸部３４１の幅Ｌ１６と凹部３１１の幅Ｌ１３とは共に２ｍｍで同一にも関わらず、正極集電タブ１１が挟持された状態で、凸部３４１の先端が凹部３１１に遊嵌されることになる。
【００３５】
このように凸部３４１の先端のみが凹部３１１に遊嵌される構造であっても良いのは、凸部３４１の高さＬ２０と凹部３１１の深さＬ１２とは共に１ｍｍである一方、正極集電タブ１１の１枚の厚さは１５μｍであって５０枚重ねても最大７５０μｍ（０．７５ｍｍ）であるため、凸部３４１の高さＬ２０や凹部３１１の深さＬ１２と、重ねた正極集電タブ１１を重ねた厚さとが略同等となるからである。このようなことを考慮すれば、凸部３４１の高さＬ２０と凹部３１１の深さＬ１２とが上述した値よりも大きな値である場合には、凸部３４１の幅Ｌ１６を凹部３１１の幅Ｌ１３より狭くすることが望ましい（例えば、重ねた正極集電タブ１１の厚さが０．７５ｍｍである場合には、凸部３４１の幅Ｌ１６を凹部３１１の幅Ｌ１３より１．５ｍｍ〔０．７５×２〕以上狭くすることが望ましい）。このような構造とすれば、凸部３４１の高さＬ２０と凹部３１１の深さＬ１２とが上述した値よりも大きな値であっても、正極集電タブ１１を挟んだ状態で、凸部３４１が凹部３１１に遊嵌されるからである。
【００３６】
尚、凸部３４１の先端と凹部３１１の先端にＲ部３４１ａ、３１１ａが形成されているのは、上述した理由の他、先端が角張っていることによる正極集電タブ１１へのダメージを軽減するためである。
また、負極端子４０の内部端子４１と上記負極集電タブ１２との固定は、図１９に示すように、上記正極端子３０の内部端子３１と同様の構造の負極端子４０の内部端子４１、上記正極側押さえ板３４と同様の構造の負極側押さえ板４４、及びねじ３５を用いて行なう。但し、正極端子３０の内部端子３１と負極端子４０の内部端子４１とを逆向きに配置する（１８０°回転させた状態で配置する）点が異なっている。尚、図１９において、４１１は凹部、４４１は凸部である。
【００３７】
上記絶縁体２６は略角柱状（平面視形状が略方形状）を成し、耐薬品性、絶縁性、及び加工性に優れ、高強度でしかも入手が容易なＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）から成る。また、上記絶縁体２６の内側面（電池内部方向の面）には、図１４及び図１５に示すように、上記接続板３２の外形と同一形状を成す凹状の第２被嵌合部２６ａが形成されており、この第２被嵌合部２６ａに正極端子３０の接続板（第２嵌合部）３２が嵌め合わされて、絶縁体２６に正極端子３０が固定される。上記絶縁体２６における当接面２６ｂ（接続板３２と当接する面）には環状の溝２６ｃが形成される一方、上記接続板３２の当接面（絶縁体２６と当接する面）３２ａにおける上記溝２６ｃと対応する位置には、図８及び図９等に示すように、上記溝２６ｃと同形状の環状の溝３２ｂが形成されている。そして、接続板３２が第２被嵌合部２６ａに嵌め合わされた際に、２つの溝２６ｃ、３２ｂにより形成される空間内に前記パッキング２５が配置されることにより電池を封止することができる。また、絶縁体２６の裏面中央部に形成された突起２６ｄには、上記外部端子３３が挿通するための挿通孔２６ｅが形成されている。一方、上記絶縁体２６の外側面（電池外部方向の面）には、図１３及び図１５に示すように、上記溝２６ｃと同形状の環状の溝２６ｆが形成されている。
【００３８】
上記蓋体２０には、図１６〜図１８に示すように、正極端子３０の外部端子３３より大径の孔２０ａが形成されており、この孔２０ａの外側であって蓋体２０の内側面（電池内部方向の面）には、上記絶縁体２６の外形と同一形状を成す凹状の第１被嵌合部２０ｄが形成されている。この第１被嵌合部２０ｄに絶縁体（第１嵌合部）２６が嵌め合わされて、蓋体２０に絶縁体２６が固定される。また、上記蓋体２０における当接面２０ｅ（絶縁体２６と当接する面）には、上記絶縁体２６の溝２６ｆと対応する環状のへこみ部２０ｆが形成されており、絶縁体２６が第１被嵌合部２０ｄに嵌め合わされた際に、溝２６ｆとへこみ部２０ｆとにより形成される空間内に前記パッキング２７が配置されることにより電池を封止することができる。尚、上記両パッキング２５、２７には、圧縮永久ひずみ率が小さく（シール性に優れ）、且つ、耐薬品性や耐熱性に優れたゴム（デュポン社製、商品名：Ｋａｌｒｅｚ）を用いた。
【００３９】
また、上記蓋体２０には電解液注入口２０ｃが形成されており、この電解液注入口２０ｃは図示しない封口板によって封止されている。尚、上記蓋体２０における負極端子４０の取り付け構造は、上記正極端子３０の取り付け構造と略同様の構造であり、その相違点は、図２に示すように、電池内において負極端子４０の内部端子４１が正極端子３０の内部端子３１と対向するように配置されているということ、及び、負極端子４０（内部端子４１、接続板４２、及び外部端子４３）として、表面にニッケルメッキされた銅が用いられているという点である。
【００４０】
上記構成の如く、正極側押さえ板３４の対向面３４ｂに凸部３４１が延設される一方、内部端子３１の対向面３１ｂには、上記凸部３４１が遊嵌状態で配置される凹部３１１が延設され、これら凹凸部３１１，３４１の間に正極集電タブ１１が配置されていれば、内部端子３１と正極側押さえ板３４との対向面の面積が増大するので、内部端子３１と正極集電タブ３４との接触面積が増大し、正極１と正極端子３０との間の接続抵抗値が全体的に小さくなる。加えて、凹凸部３１１，３４１の間に正極集電タブ１１が配置される構造であれば、上記凸部３４１や上記凹部３１１の角部では、正極集電タブ１１と内部端子３１とが必ず当接し、しかも当該部分で正極集電タブ１１には大きな加圧力が加わるので、正極集電タブ１１同士が接触する確率が高くなる。したがって、正極１と正極端子３０との間の接続抵抗値が全体的に小さくなるのみならず、各正極１と正極端子３０との接続抵抗も均一化される。
【００４１】
また、蓋体２０の内側面（電池内部方向の面）に、絶縁体２６の外形と同一形状を成す第１被嵌合部２０ｄが形成されていれば、この第１被嵌合部２０ｄに絶縁体（第１嵌合部）２６を嵌め合わすことにより、蓋体２０に絶縁体２６が固定されて、絶縁体２６と蓋体２０との位置合わせが行なわれることになる。更に、上記絶縁体２６の内側面（電池内部方向の面）に、上記接続板３２の外形と同一形状を成す第２被嵌合部２６ａが形成されていれば、この第２被嵌合部２６ａに正極端子３０の接続板（第２嵌合部）３２が嵌め合わすことにより、絶縁体２６に正極端子３０が固定されて、絶縁体２６と正極端子３０との位置合わせが行なわれることになる。これらのことから、絶縁体２６を介して蓋体２０と正極端子３０との位置合わせが行なわれることになるので、蓋体２０に形成された孔２０ａと正極端子３０の外部端子３３との間の位置合わせも行なわれることになる。この結果、蓋体２０に形成された孔２０ａにおいて、蓋体２０と外部端子３３とが接触するのを防止できる。
【００４２】
更に、第１被嵌合部２０ｄ、絶縁体２６、第２被嵌合部２６ａ、及び、接続板３２は、全て平面視形状が略方形状を成しているので、蓋体２０に対して正極端子３０が回動するのを防止すことができるので、内部端子３１の延設方向（図２のＣ方向）と、正極集電タブ１１の幅方向（図３のＤ方向）との平行状態が維持される。したがって、正極１や正極集電タブ１１を曲げようとする外力が働くのを抑止することができる。
尚、これらのことは、負極側についても同様である。
【００４３】
（積層式リチウムイオン電池の作製方法）
〔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スラリーを調製した。次に、この正極スラリーを、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、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み０．１ｍｍにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ１及び高さＬ２になり且つ正極集電タブが突出するように切断して正極を作製した。
【００４４】
〔正極が内部に配置された袋状セパレータの作製〕
ＰＰ製セパレータを２枚用意し、当該セパレータ間に正極を配置した後、セパレータ周辺部を熱溶着して、正極が内部に配置された袋状セパレータを作製した。尚、融着部の幅は２ｍｍとした。
【００４５】
〔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ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮＭＰ溶液とを混合してスラリーを調製した後、この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、溶剤を乾燥し、ローラーで厚み０．０８ｍｍにまで圧縮した後、上述した幅Ｌ７及び高さＬ８になり且つ負極集電タブが突出するように切断して負極を作製した。
【００４６】
〔電池の作製〕
上述のようにして得られた負極２（５１枚）と、正極１が内部に配置された袋状セパレータ３（５０枚）とを交互に積層して、図３に示すような積層電極体１０を作製した。尚、この積層電極体１０における積層方向の端部には負極２を配置した。次に、積層電極体１０の４辺に、積層電極体１０を跨ぐようにして、ずれ防止用テープ１４を貼着した。
【００４７】
次いで、図１９に示すように、内部端子３１と正極側押さえ板３４との間に、積層電極体１０から突出した５０枚の正極集電タブ１１とを重ねた状態で配置した後、ねじ３５のネジ部を挿通孔３４ａと上記正極集電タブ１１とに挿通させ、ねじ３５とネジ孔３１ａとを螺着させた。これにより、図７に示すように、内部端子３１と正極側押さえ板３４との間に正極集電タブと１１が挟持される。この後、図２０（同図においては、理解の容易のため、パッキング２５、２７のみ斜視図とした）に示すように、蓋体２０と正極端子３０の接続板３２との間に、接続板３２側から順にパッキング２５、絶縁体２６、及びパッキング２７を配置し、更に、図２１に示すように、蓋体２０に絶縁体２６を、絶縁体２６に接続板３２を嵌め合わせて、それぞれ固定した。最後に、図２２に示すように、絶縁部材２２ａとワッシャ２３ａとを介して、ナット２４ａを外部端子３３に螺着した。尚、上記説明では正極側について説明したが、負極側についても同様の処理を行った。最後に蓋体２０を外装体２１に溶接することにより電池を完成した。
【００４８】
（その他の事項）
（１）上記実施例では、正極側押さえ板３４の対向面３４ｂに凸部３４１が設けられ、内部端子３１の対向面３１ｂに凹部３１１が設けられていたが、このような構造に限定するものではなく、図２３に示すように、正極側押さえ板３４の対向面に凹部３４２が設けられ、内部端子３１の対向面３１ｂに凸部３１２が設けられるような構造であっても良い。
【００４９】
（２）上記実施例では、凸部３４１が凹部３１１に遊嵌される構造であったが、図２４及び図２５に示したような、凸部３４３、３４４が対向面３４ｂ形成された正極側押さえ板３４を用い、図２６に示すように、凸部３４３、３４４、３１２同士で正極集電タブ１１を挟持する構造、又は、図２７に示すように、内部端子３１の対向面３１ｂに凹凸部を形成せず、正極側押さえ板３４の凸部３４３、３４４と内部端子３１の対向面３１ｂとで正極集電タブ１１を挟持する構造であっても良い。
【００５０】
このような構成であれば、以下の作用効果がある。
図２８及び図２９に示すように、内部端子３１の表面は完全な鏡面状態ではなく、微少な突起３１eが存在する（正極集電タブ１１も同様ではあるが、理解の容易のため、図２８及び図２９では内部端子３１の表面のみに突起３１eを形成している）。したがって、内部端子３１と正極側押さえ板３４との対向面に共に凹凸部が形成されておらず、対向面の全面で正極集電タブ１１が挟持されると、正極集電タブ１１に加わる加圧力が分散されることとなって、図２８に示すように、正極集電タブが余り変形しない。したがって、内部端子３１と正極集電タブ１１、及び、正極集電タブ１１同士の接触面積は極めて小さくなる。
【００５１】
これに対して、上述の如く凸部３４３、３４４、３１２同士間又は凸部３４３、３４４と対向面３１ｂとの間でのみ正極集電タブ１１を挟持する構成であれば、正極集電タブ１１に加わる加圧力が分散されず、挟持されている部位に集中的に加わるので、図２９に示すように、挟持部位に存在する正極集電タブ１１が変形し易くなる。したがって、内部端子３１と正極集電タブ１１、及び、正極集電タブ１１同士の接触面積が大きくなる。
【００５２】
尚、凸部３４３、３４４、３１２同士、又は、凸部３４３、３４４と内部端子３１の対向面３１ｂとで正極集電タブ１１を挟持する場合には、凸部３４３の延設方向は正極集電タブ１１の幅方向（図３のＤ方向）に限定するものではなく、図３０及び図３１に示すように、正極集電タブ１１の幅方向と垂直な方向であってもよく、また、平面視形状が方形状又は円形状等の凸部を内部端子３１の対向面３１ｂ、又は、正極側押さえ板３４の対向面３４ｂに設けるような構成でも良い。
【００５３】
（３）正極活物質としては、上記ＬｉＣｏＯ2に限定するものではなく、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎＯ4或いはこれらの複合体等であっても良く、負極活物質としては上記天然黒鉛に限定するものではなく、人造黒鉛等であっても良い。
【００５４】
（４）上記実施例では、全ての負極２につき、負極用導電性芯体の両面に負極活物質層を形成したが、正極と対向していない部位の負極活物質層（具体的には、最外に配置された負極の外側に存在する負極活物質層）はなくても良い。そして、このような構造とすれば、積層電極体の厚みが小さくなるので、電池の高容量密度化を達成できる。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、例えば、ロボット、電気自動車およびバックアップ電源等に用いる電池に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の積層式電池の斜視図である。
【図２】本発明の積層式電池における正極端子の取り付け構造を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の積層式電池に用いる積層電極体の斜視図である。
【図４】本発明の積層式電池に用いる積層電極体の分解斜視図である。
【図５】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６】本発明の積層式電池に用いる負極の平面図である。
【図７】正極端子の内部端子と正極側押さえ板との間に正極集電タブが配置された状態を示す側面図である。
【図８】本発明の積層式電池に用いる正極端子の側面図である。
【図９】本発明の積層式電池に用いる正極端子の正面図である。
【図１０】本発明の積層式電池に用いる正極側押さえ板の正面図である。
【図１１】本発明の積層式電池に用いる正極側押さえ板の側面図である。
【図１２】正極端子の内部端子及び正極側押さえ板と正極集電タブとの接触状態を示す説明図である。
【図１３】本発明の積層式電池に用いる絶縁体を上側から視た斜視図である。
【図１４】本発明の積層式電池に用いる絶縁体を下側から視た斜視図である。
【図１５】図１３のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図１６】本発明の積層式電池に用いる蓋体の上面図である。
【図１７】本発明の積層式電池に用いる蓋体の下面図である。
【図１８】図１６のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図１９】本発明の積層式電池の製造方法を示す斜視図である。
【図２０】本発明の積層式電池の製造方法を示す説明図である。
【図２１】本発明の積層式電池の製造方法を示す断面図である。
【図２２】本発明の積層式電池の製造方法を示す断面図である。
【図２３】内部端子と正極側押さえ板との間に正極集電タブが配置された状態の変形例を示す側面図である。
【図２４】本発明の積層式電池に用いる正極側押さえ板の変形例を示す正面図である。
【図２５】本発明の積層式電池に用いる正極側押さえ板の変形例を示す側面図である。
【図２６】内部端子と正極側押さえ板との間に正極集電タブが配置された状態の他の変形例を示す側面図である。
【図２７】内部端子と正極側押さえ板との間に正極集電タブが配置された状態の更に他の変形例を示す側面図である。
【図２８】内部端子の表面における正極集電タブの状態を示す説明図である。
【図２９】内部端子の表面における正極集電タブの状態を示す説明図である。
【図３０】本発明の積層式電池に用いる正極側押さえ板の他の変形例を示す正面図である。
【図３１】本発明の積層式電池に用いる正極側押さえ板の他の変形例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：正極
２：負極
３：袋状セパレータ
１０：積層電極体
１１：正極集電タブ
１２：負極集電タブ
２０：蓋体
２０ｄ：第１被嵌合部
２６：絶縁体
２６ａ：第２被嵌合部
２６ｅ：挿通孔
３０：正極端子
３１：内部端子
３１ｂ：対向面
３１１：凹部
３２：接続板
３３：外部端子
３４：正極側押さえ板
３４ｂ：対向面
３４１：凸部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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