JP2011210662A - 積層式電池 - Google Patents

Abstract

【課題】可撓性を有する外装体を用いて構成される場合に、減圧封止時に外装体に皺や歪みが発生するのを効果的に抑制することが可能な積層式電池を提供すること。
【解決手段】積層式電池において、正負極集電端子１５、１６と正負極板との間の位置で、積層された正負極リードタブ１１、１２同士を接合し、正負極リードタブ１１、１２を正負極板から途上で折り畳みながら延出させ、積層電極体１０を可撓性を有する外装体１８に収容し、正負極リードタブ１１、１２において折り畳まれることにより形成された拡開側端部と外装体１８との間に、第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２）を配置する。
【選択図】 図１１

Description

本発明は、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積層式電池に関し、特に、電池要素をコンパクトに収容することができ、かつ、減圧封止時に外装体に皺や歪みが発生するのを抑制することができる積層式電池に関する。

可撓性を有するラミネート製の外装体に積層電極体を収容して構成される積層式電池においては、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）することが従来よりなされている。この際に、電極体と外装体との間、特に集電取出部分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、特許文献１から３に開示されているように、上記皺や歪みの防止その他の目的で、電極体と外装体との間における隙間の形成部分にスペーサを配置することがなされている。

ところで、積層式電池においては、各極板から延出した極板リード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リード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。

そこで、特許文献４に開示されているように、極板リードタブを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、即ち極板リードタブのみが存在する位置で、積層された極板リード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）。

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極板リード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極板リードタブが長くならざるを得ず、そのままでは極板リード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、極板リードタブを側面視鉤形状となるように折り曲げて延出方向に対しほぼ直角方向に（即ち厚み方向に）延出させ、さらにその延出端で折返し、最初の折り曲げ位置で再度直角方向に折り曲げて再度もとの延出方向に沿って延出させるようにし、これにより極板リード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、極板リードタブの占有スペースの増大を抑制するようにしている（本明細書においては、このような極板リードタブの折り曲げ構造を「折り畳み構造」とも称す）。

特開２００５−３１７３１２号公報 特開２００８−２６２７８８号公報 特開２０００−３１１６６５号公報 特開２００９−８７６１１号公報

さて、本発明者等は、上記２段階接続構造としてこれにともない極板リードタブを折り畳み構造とした場合、前述のように外装体を減圧封止すると、折り畳まれた極板リードタブをおしひろげるようにしながらその間にラミネート製の外装体が入り込んできて、その結果この部分で外装体が内側に凹むようにして皺が形成されることを新たに知見するに至った。つまり、上記のように極板リードタブを折り畳み構造とする場合、極板リードタブを隙間なく密着するように折り畳んでおいたとしても、この折り畳み部が側面視Ｖ字形状に拡開し得るようになっているため、外装体が減圧によりこの極板リードタブの拡開可能な部分をおしひろげながらその間に入り込んできて内側へ凹むこととなる。即ち、もともと隙間のなかった極板リードタブの折り畳み位置に、外装体が減圧により食い込んできて隙間を形成し、これによりこの部分で外装体に皺が発生するのである。

本発明は、可撓性を有する外装体を用いて構成される場合に、減圧封止時に外装体に皺や歪みが発生するのを効果的に抑制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。

上記目的を達成する為に、本発明に係る積層式電池は、
複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて積層電極体が構成され、
前記各極板から延出した極板リード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接合され、
前記集電端子と極板との間の位置で、積層された前記極板リードタブ同士が接合され、
前記極板リードタブが前記各極板から途上で折り畳まれながら延出し、
前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容された積層式電池であって、
前記極板リードタブにおいて少なくとも１回二つ折り式に折り畳まれることにより形成された、折り目側と反対側の拡開側の端部と前記外装体との間に、第１スペーサが配置されていることを特徴とする。

本発明において、極板リードタブを延出途上で折り畳む方式としては、少なくとも１回二つ折り式に折り曲げることにより折り目側とその反対側の拡開側とが形成される構造を含むものであれば任意のものが可能であり、例えば前述のように、極板リードタブを折り曲げて延出方向に対しほぼ直角方向に（即ち厚み方向に）延出させ、さらにその延出端で折返し、最初の折り曲げ位置で再度直角方向に折り曲げて再度もとの延出方向に沿って延出させるようにするものや、あるいは、これと同様の折り畳みを２回以上繰り返してジグザグ状に折り畳むようにするもの等がいずれも含まれる。
また、「スペーサ」としては、外装体を減圧封止する際の内圧変化によっても形状を保持し得るものであれば、例えば、ゴムや、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）などの樹脂の材質を使用する。なおまた、本発明において「スペーサ」とは、間隔や隙間を一定に維持するもの、間隔や隙間を充填する（埋める）もの、間隔や隙間が形成されるものを予め防止するもの、等のいずれも含意するものとする。

上記本発明の構成によれば、外装体を減圧封止する際に、極板リードタブにおいて少なくとも１回二つ折り式に折り畳まれることにより形成された拡開側の端部に外装体が減圧により食い込もうとしても、この極板リードタブの拡開側端部と外装体との間に配置された第１スペーサにより阻止されて食い込んでいくことができず、したがって外装体がこの部分で内側へ凹むことができないため、皺や歪みが発生するのが抑制される。

またこのとき、電池構成をあまり複雑化させることなく、極板リードタブの拡開側端部と外装体との間に第１スペーサを配置するという簡略な構成により、外装体に皺や歪みが発生するのを効果的に抑制することができる。

前記第１スペーサが、前記極板リードタブにおいて拡開側端部の間に予め挿入するようにして配置されていることが望ましい。

極板リードタブにおいて少なくとも１回二つ折り式に折り畳まれることにより形成された拡開側端部は、前述の通りおしひろげられると容易に隙間が形成されるが、上記構成によれば、この拡開側端部に第１スペーサが予め挿入されていることにより、この部分に隙間が形成されることがより効果的に抑制される。換言すれば、そのままであれば極板リードタブにおいて拡開側端部に形成され得るところであった隙間が、第１スペーサにより予め埋められる（充填される）こととなり、これにより隙間の形成がより効果的に抑制される。

前記極板リードタブを間に挟んで前記第１スペーサが配置された側と反対側に、別のスペーサである第２スペーサが配置されていることが望ましい。

極板リードタブを間に挟んで第１スペーサが配置された側とは反対側の位置は、集電取出部分となる位置であり、前述の通り隙間が形成されやすい位置であるから、この位置に第２スペーサを配置することにより、外装体に皺や歪みが発生するのをより効果的に抑制することができる。

また、極板リードタブの拡開が、第１スペーサによってのみならず、反対側から第２スペーサによっても阻止されることとなり、これにより外装体の皺や歪みがさらに効果的に抑制される。換言すれば、極板リードタブの拡開が主として第１スペーサによって抑止されるのに加えて、補助的に第２スペーサによっても抑止されることとなる。

前記第２スペーサが、前記積層電極体の周縁部に重複して厚みを補填し得る重複部を有することが望ましい。

積層電極体においては、正極板が負極板よりも一回り小さく成形されていることから、その周縁部には正極板が存在せず、したがって積層電極体の周縁部はこれより中央側部に比して正極板の分だけ薄くなっている。このため、外装体を減圧封止すると、この積層電極体の周縁部においても外装体が減圧により内側に凹むように（段差をなすように）変形して皺や歪みが発生しやすい。そこで、上記のように第２スペーサに重複部を設けておくことにより、積層電極体の周縁部における厚みの不足が補填され、これにより外装体が内側に凹むように変形することが抑制される。

前記第１スペーサと第２スペーサとが一体となっていることが望ましい。

本発明において、「第１スペーサと第２スペーサとが一体となっている」とは、第１スペーサと第２スペーサとが一体成形により一体的に形成された態様と、個別に成形された第１スペーサと第２スペーサとが溶着、接着、ネジ止め等の適宜な方法により接合されて一体化した態様とのいずれも含意する。

第１スペーサと第２スペーサとが別体となっていて個別に配置されていると、減圧封止による内圧変化や落下等による衝撃等によってこれら第１スペーサないし第２スペーサの位置がズレやすく、この位置ズレが外装体の皺や歪みの原因となりやすい。これに対し、上記構成のように第１スペーサと第２スペーサとを一体とすることにより、このような位置ズレが生じ難い構成とすることができる。

前記スペーサ（第１スペーサないし第２スペーサ）が絶縁性を有するものであることが望ましい。

スペーサとしては、前述の通り、ゴムや樹脂のような絶縁性を有するものが望ましい。ゴムや樹脂はスペーサを所望の硬さに成形しやすく、加工が容易で、さらにこれら両極に対応するスペーサを一体的に構成することもできる。

前記スペーサのビッカース硬さが、１００ＨＶ以上２００ＨＶ未満であることが望ましい。

スペーサとしては、形状や厚さにもよるが、１００ＨＶ以上のビッカース硬さを有するものであれば、スペーサとしての形状保持性を十分とすることができ、一方、ビッカース硬さが２００ＨＶ未満であれば、減圧封止の際にスペーサが硬すぎて角部等で外装体を損傷するということが生じ難く、また、適度に変形することができて取付や設置が容易であり、特に前記のように第１スペーサと第２スペーサとが一体となっている場合にはスペーサの変形性が不十分であると取付や設置が困難となりやすいことから、２００ＨＶ未満の硬さとすることがとりわけ有効である。

また、上記目的を達成する為に、本願の第２発明に係る積層式電池は、
複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて積層電極体が構成され、
前記各極板から延出した極板リード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接合され、
前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容された積層式電池であって、
前記極板リードタブと前記外装体との間にスペーサが配置され、
前記スペーサが、前記積層電極体の周縁部に重複して厚みを補填し得る重複部を有することを特徴とする。

上記本願の第２発明の構成によれば、極板リードタブと外装体との間にスペーサが配置されることにより、外装体が内側へ凹むことが阻止されて皺や歪みが発生するのが抑制されるが、さらに、スペーサが重複部を有することにより、積層電極体の周縁部において外装体に皺や歪みが発生するのが抑制される。

即ち、積層電極体においては、正極板が負極板よりも一回り小さく成形されていることから、その周縁部には正極板が存在せず、したがって積層電極体の周縁部はこれより中央側部に比して正極板の分だけ薄くなっている。このため、外装体を減圧封止すると、この積層電極体の周縁部においても外装体が減圧により内側に凹むように（段差をなすように）変形して皺や歪みが発生しやすい。そこで、上記本願の第２発明のようにスペーサに重複部を設けておくことにより、積層電極体の周縁部における厚みの不足が補填され、これにより外装体が内側に凹むように変形することが抑制される。

本願の第２発明において、前記スペーサが絶縁性を有するものであることが望ましい。

スペーサとしては、前述の通り、ゴムや樹脂のような絶縁性を有するものが望ましい。ゴムや樹脂はスペーサを所望の硬さに成形しやすく、加工が容易で、さらにこれら両極に対応するスペーサを一体的に構成することもできる。

本願の第２発明において、前記スペーサのビッカース硬さが、１００ＨＶ以上２００ＨＶ未満であることが望ましい。

スペーサとしては、形状や厚さにもよるが、１００ＨＶ以上のビッカース硬さを有するものであれば、スペーサとしての形状保持性を十分とすることができ、一方、ビッカース硬さが２００ＨＶ未満であれば、減圧封止の際にスペーサが硬すぎて角部等で外装体を損傷するということが生じ難く、また、適度に変形することができて取り付けや設置が容易である。

本発明によれば、可撓性を有する外装体を用いて構成される積層式電池において、減圧封止時に外装体に皺や歪みが発生するのを効果的に抑制することが可能となる。

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。 本発明の積層式電池に用いる負極板の平面図である。 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。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体の平面図である。 正負極リードタブと正負極集電端子とを溶着した状態を示す斜視図である。 正負極リードタブを折り曲げた状態を示す側面図である。 本発明の積層式電池に用いるスペーサの斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体にスペーサを配置した状況を示す斜視図である。 本発明の積層式電池に用いる積層電極体にスペーサを配置した状況を示す側面図である。 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。 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模式断面図である。 他の実施形態に係る積層式電池に用いる第１スペーサおよび第２スペーサの斜視図である。 他の実施形態に係る積層電極体を外装体に挿入した状態の一部切欠模式側面図である。 他の実施形態に係る一体型スペーサを積層電極体に配置した積層式電池の模式部分断面図である。

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。

〔正極の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ_２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、溶剤を乾燥し、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＝９５ｍｍ、高さＬ２＝１１５ｍｍ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リードタブ１１とした。

〔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、溶剤を乾燥し、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＝１００ｍｍ、高さＬ８＝１２０ｍｍ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の正極リードタブ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リードタブ１２とした。

〔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＝１００ｍｍおよび高さＬ６＝１２０ｍｍ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の周辺部を融着部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。

〔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５０枚、負極板２を５１枚調製し、図３に示すように、該袋状セパレータ３と負極板２とを交互に積層した。その際、両端面部に負極板２が位置するようにした。ついで、図４に示すように、この積層体の両端面を形状保持のための絶縁テープ２６で接続して、積層電極体１０を得た。

〔集電端子の溶接〕
図５に示すように、正極リードタブ１１および負極リードタブ１２のそれぞれの延出端部に、幅３０ｍｍ、厚み０．５ｍｍ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０．５ｍｍ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。

なお、図５およびその他の図面に示す参照符号Ｓ１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。

〔極板リードタブの溶接〕
正負極集電端子１５、１６と正負極板１、２との間の位置（図５に示す位置Ｐ１１、Ｐ１２）、即ち正負極リードタブ１１、１２のみが存在する位置で、積層された正極リードタブ１１同士および負極リードタブ１２同士を、それぞれ超音波溶接法により接合した。

〔集電部の整形〕
図６に示すように、正負極リードタブ１１、１２を、各極板（正負極板１、２）から途上で折り畳まれながら延出する構成となるように折り曲げた。より具体的には以下のようにした。積層された正負極リードタブ１１、１２を、各極板（正負極板１、２）から延出する位置でまず積層方向における一端部（図６では上端部）に寄せる（集積する）ようにそれぞれ折り曲げた。即ち、積層された正負極リードタブ１１、１２の全体を、各極板（正負極板１、２）から延出する位置でまず側面視概略鉤形状となるように一方側（図６では上方側）へ折り曲げて、延出方向に対しほぼ直角方向に（即ち厚み方向に）延出するようにした。ついで、その延出端（図６では上端）で１８０°（図６では下方へ）折返した。ついで、最初の折り曲げ位置（図６では下端）で、接合されている正負極集電端子１５、１６ごと、再度直角方向に折り曲げて再度もとの延出方向（図６では左方向）に沿って延出させるようにした。これにより、正負極リードタブ１１、１２を全体として延出途上で折り畳み、延出方向に短縮して、折り畳み構造となるようにした。この折り畳み構造においては、正負極リードタブ１１、１２が各極板（正負極板１、２）から延出する位置でまず積層方向における一端部（図６では上端部）に寄せる（集積する）ようにそれぞれ折り曲げられ、その延出端（図６では上端）で１８０°（図６では下方へ）折返されているが、その一端部（図６では上端部）の側が折り目側に相当し、一方、この折り目側と反対側で、正負極リードタブ１１、１２が再度直角方向に折り曲げられて再度もとの延出方向（図６では左方向）に沿って延出しているが、その折り目側と反対側の位置（最初の折り曲げ位置；図６では下端）の側が、拡開側に相当する。

〔スペーサの作製〕
ＪＩＳ Ｋ ７１７１に規定されたプラスチック−曲げ特性の試験方法による曲げ強度３５〜５５ＭＰａ、曲げ弾性率８９７〜１７００ＭＰａのポリプロピレンを成形して、図７に示す一体型スペーサ５を作製した。一体型スペーサ５は、同図に示すように、概略帯状で長く延びる第１被覆部５２と、該第１被覆部５２と等長で断面鉤形状（Ｌ字形状）に延びる第２被覆部５１とを有し、第１被覆部５２と第２被覆部５１の一方片（図７では水平片）とが、間隔をおいて平行に対向配置され、中央部で矩形状の連結片５３により上下に連結された縦Ｌ１１＝１５．０ｍｍ、横Ｌ１２＝１００．０ｍｍ、高さＬ１３＝１３．０ｍｍの断面略コ字形状となるように全体として一体的に成形された部材となっている。連結片５３の幅は正極集電端子１５と負極集電端子１６との間隔より僅かに小さい程度となっており、連結片５３の両側において、第２被覆部５１の他方片（図７では垂直片）の先端縁と第１被覆部５２との間には隙間が形成され、これにより連結片５３の両側に、正極集電端子１５および負極集電端子１６をそれぞれ挿通するための正極側スリット５４Ｐおよび負極側スリット５４Ｎが形成されている。第２被覆部５１の一方片（図７では水平片）はさらに延出して重複片５１Ｅが形成されている。該重複片５１Ｅは、積層電極体１０の集電側端縁において正極板１が存在しない幅約２．５ｍｍの部分に十分に重なる程度まで延出し、また第１被覆部５２も該重複片５１Ｅの延出端とほぼ等しい位置まで延出している。第１被覆部５２の先端部の内側には、中実の半円柱状で横Ｌ１２方向に延びる第１充填部５２Ｓが一体的に形成されている。第２被覆部５１の内側には、両片（図７では水平片および垂直片）に一体的に連続するように、中実の角柱状で横Ｌ１２方向に延びる第２充填部５１Ｓが形成されている（図９参照；図７では図示せず）。得られた一体型スペーサ５のビッカース硬さを測定したところ、１００ＨＶであった。

〔スペーサの配置〕
図８および図９に示すように、上記一体型スペーサ５を積層電極体１０の集電側端に嵌着した。このとき、正極集電端子１５と負極集電端子１６を正極側スリット５４Ｐおよび負極側スリット５４Ｎにそれぞれ挿通するようにし、積層電極体１０の集電側端縁において正極板１が存在しない部分に重複片５１Ｅを上から重ねるようにし、正負極リードタブ１１、１２の折り畳み部に第１充填部５２Ｓが下から食い込むようにして、積層電極体１０の集電側端部および正負極リードタブ１１、１２を一体型スペーサ５が覆うようにし、正極集電端子１５および負極集電端子１６における樹脂封止材Ｓ１付着部およびこれより先端側部のみが一体型スペーサ５から外部に突出するようにした。

〔外装体への封入〕
図１０および図１１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正極集電端子１５および負極集電端子１６がある辺を熱融着するとともに、残りの３辺の内、２辺を熱融着した。

〔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、ＬｉＰＦ_６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。

上記電解液の封入・密封工程において、外装体１８を減圧封止しても、正負極リードタブ１１、１２より先端側部（集電側端部）や、積層電極体１０の集電側端縁部、正負極リードタブ１１、１２の折り畳み部等で外装体１８に皺や歪みが発生することもなく、また一体型スペーサ５に位置ズレが生じることもなかった。

（実施例１）
実施例の積層式電池としては、上記発明を実施する為の形態で説明した積層式電池と同様に作製したものを用いた。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ１と称す。

なお、以下の記述および図面において、上記発明を実施する為の形態（実施例１）ならびに図１ないし図１１における部材ないし部位と同様の部材ないし部位には同一の符号を付し、不要な場合にはその説明を基本的に省略する。

（実施例２）
図１２に示すように、本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５における第１被覆部５２および第２被覆部５１とそれぞれ同一の構成を有する第１スペーサ５６および第２スペーサ５５を個別に成形した。第１スペーサ５６および第２スペーサ５５はそれぞれ、同一の断面形状を有して一端から他端まで延びる横長の部材となっており、言うまでもなく第１スペーサ５６および第２スペーサ５５のいずれにも、本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５における連結片５３に相当する部位は形成されていない。本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５における第１被覆部５２および第２被覆部５１の配置位置に第１スペーサ５６および第２スペーサ５５を個別に配置するようにした点以外は、前記本発明電池Ａ１の場合と全て同様にして積層式電池を構成した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ２と称す。

上記本発明電池Ａ２においては、電解液の封入・密封工程において、外装体１８を減圧封止すると、第１スペーサ５６および第２スペーサ５５に位置ズレが生じ、これに起因して外装体１８に多少の皺や歪みが発生したのが認められたものの、正負極リードタブ１１、１２より先端側部（集電側端部）や、積層電極体１０の集電側端縁部、正負極リードタブ１１、１２の折り畳み部等のそれぞれにおいては、外装体１８が食い込んで凹んだりすることは第１スペーサ５６および第２スペーサ５５により阻止され、したがって実質的な皺や歪みが発生することはなかった。

（比較例１）
第１スペーサを配置しないようにした点以外は前記本発明電池Ａ２の場合と全て同様にして積層式電池を構成した。
このようにして作製した電池を、以下、比較電池Ｚ１と称す。

上記比較電池Ｚ１においては、電解液の封入・密封工程において、外装体１８を減圧封止すると、正負極リードタブ１１、１２の拡開側端部に外装体１８が食い込んで凹み、これにより外装体１８に実質的な皺が発生した。また、第２スペーサ５５に位置ズレが生じ、これによっても外装体１８に皺が発生しているのが認められた。

〔本発明電池Ａ１、Ａ２の効果〕
上記本発明電池Ａ１、Ａ２は、５０枚の正極板１と５１枚の負極板２とが袋状セパレータ３を介して交互に積層されて積層電極体１０が構成され、上記各極板１、２から延出した正負極リードタブ１１、１２がそれぞれ複数枚積層し重ねるようにして正負極の集電端子１５、１６にそれぞれ接合され、上記正負極集電端子１５、１６と正負極板１、２との間の位置で、積層された上記正極リードタブ１１同士および上記負極リードタブ１２同士がそれぞれ接合され、上記正負極リードタブ１１、１２が上記各極板１、２から途上で折り畳まれながら延出し、上記積層電極体１０が可撓性を有する外装体１８に収容された積層式電池であって、上記正負極リードタブ１１、１２において折り畳まれることにより形成された、折り目側と反対側の拡開側の端部と上記外装体１８との間に、第１スペーサとして、一体型スペーサ５の第１被覆部５２（本発明電池Ａ１）ないし第１スペーサ５６（本発明電池Ａ２）が配置された構成となっている。

上記本発明電池Ａ１、Ａ２の構成によれば、外装体１８を減圧封止する際に、正負極リードタブ１１、１２において折り畳まれることにより形成された拡開側の端部に外装体１８が減圧により食い込もうとしても、この正負極リードタブ１１、１２の拡開側端部と外装体１８との間に配置された第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）により阻止されて食い込んでいくことができず、したがって外装体１８がこの部分で内側へ凹むことができないため、皺や歪みが発生するのが抑制されるようになっている。

またこのとき、電池構成をあまり複雑化させることなく、正負極リードタブ１１、１２の拡開側端部と外装体１８との間に第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）を配置するという簡略な構成により、外装体１８に皺や歪みが発生するのが効果的に抑制されるようになっている。

また、第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）が、正負極リードタブ１１、１２において折り畳まれることにより形成された拡開側の端部の間に予め挿入するようにして配置されている。正負極リードタブ１１、１２の拡開側端部は、おしひろげられると容易に隙間が形成されるが、上記構成によれば、この拡開側端部に、一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６が、より具体的には第１充填部５２Ｓが、予め挿入されていることにより、この折り畳み部に隙間が形成されることがより効果的に抑制されるようになっている。換言すれば、そのままであれば正負極リードタブ１１、１２において拡開側端部に形成され得るところであった隙間が、一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６（第１充填部５２Ｓ）により予め埋められ（充填され）ており、これにより隙間の形成がより効果的に抑制されるようになっている。

また、正負極リードタブ１１、１２を間に挟んで第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）が配置された側と反対側に、別のスペーサである第２スペーサとして、一体型スペーサ５の第２被覆部５１ないし第２スペーサ５５が配置されている。正負極リードタブ１１、１２を間に挟んで第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）が配置された側と反対側の位置は、集電取出部分となる位置であり、特に隙間が形成されやすい位置であるから、この位置に第２スペーサ（一体型スペーサ５の第２被覆部５１ないし第２スペーサ５５）を配置することにより、外装体１８に皺や歪みが発生するのがより効果的に抑制されるようになっている。

また、正負極リードタブ１１、１２の拡開が、第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）によってのみならず、反対側から第２スペーサ（一体型スペーサ５の第２被覆部５１ないし第２スペーサ５５）によっても阻止されることとなっており、これにより外装体１８の皺や歪みがさらに効果的に抑制されるようになっている。例えば図１１に示すように、正負極リードタブ１１、１２が、第１スペーサである第１被覆部５２の第１充填部５２Ｓと、第２スペーサである第２被覆部５１の第２充填部５１Ｓとの間に挟まれるような体勢となっており、正負極リードタブ１１、１２が拡開していこうとしても、その拡開方向に第２被覆部５１の第２充填部５１Ｓが配置されていて実質的に拡開していく余地がなく、このため拡開が困難となっている。換言すれば、正負極リードタブ１１、１２の拡開が主として第１スペーサによって抑止されるのに加えて、補助的に第２スペーサによっても抑止されるようになっている。

また、第２スペーサ（一体型スペーサ５の第２被覆部５１ないし第２スペーサ５５）が、積層電極体１０の周縁部に重複して厚みを補填し得る重複部５１Ｅを有するものとなっている。積層電極体１０においては、正極板１（９５ｍｍ×１１５ｍｍ）が負極板２（１００ｍｍ×１２０ｍｍ）よりも一回り小さく成形されていることから、その周縁部には正極板１が存在せず、したがって積層電極体１０の周縁部はこれより中央側部に比して正極板１の分だけ薄くなっている。このため、このまま外装体１８を減圧封止すると、この積層電極体１０の周縁部においても外装体１８が減圧により内側に凹むように（段差をなすように）変形して皺や歪みが発生しやすい。そこで、上記のように第２スペーサ（一体型スペーサ５の第２被覆部５１ないし第２スペーサ５５）に重複部５１Ｅを設けておくことにより、積層電極体１０の周縁部における厚みの不足が補填され、これにより外装体１８が内側に凹むように変形することが抑制されるようになっている。

また、上記本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５が、第１スペーサに相当する第１被覆部５２と第２スペーサに相当する第２被覆部５１とが一体となった構成となっている。第１スペーサと第２スペーサとが別体となっていて個別に配置されていると、減圧封止による内圧変化や落下等による衝撃等によってこれら第１スペーサないし第２スペーサの位置がズレやすく、この位置ズレが外装体の皺や歪みの原因となりやすい。これに対し、上記本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５の構成においては第１スペーサ（第１被覆部５２）と第２スペーサ（第２被覆部５１）とが一体となっているので、このような位置ズレが生じ難い構成となっている。

また、上記本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５ならびに上記本発明電池Ａ２の第２スペーサ５５および第１スペーサ５６がいずれもポリプロピレン製で絶縁性を有するものとなっている。スペーサとしては、必要な形状保持性を有するものであれば、絶縁体であると導体であるとを問わず任意の材質よりなるものを用いることができるが、上記一体型スペーサ５、第２スペーサ５５および第１スペーサ５６は絶縁性を有するものとなっているので、正極に対応する位置のスペーサと負極に対応する位置のスペーサとを絶縁する必要がなく、その分構成が簡略となっており、さらにはこれら両極に対応するスペーサが一体的となった構成となっている。また、ポリプロピレン樹脂が用いられているので、上記一体型スペーサ５、第２スペーサ５５および第１スペーサ５６に容易に所望の硬さが付与されるようになっている。

また、上記本発明電池Ａ１の一体型スペーサ５ならびに上記本発明電池Ａ２の第２スペーサ５５および第１スペーサ５６のビッカース硬さが１００ＨＶとなっているので、スペーサとしての形状保持性が十分となっているとともに、減圧封止の際にスペーサが硬すぎて角部等で外装体１８を損傷するということが生じ難くなっている。また、適度に変形することができて取付や設置が容易となっており、特に一体型スペーサ５では第１スペーサと第２スペーサとが一体となっているので、正負極集電端子１５、１６を正負極側スリット５４Ｐ、５４Ｎにそれぞれ挿通しながら積層電極体１０の終電側端に上下から挟み込むようにして嵌着する必要があり、このとき一体型スペーサ５の変形性が不十分であると取付や設置が困難となりやすいことから、ビッカース硬さが１００ＨＶであることがとりわけ有効となっている。

（実施例３）
図１３に示すように、正負極リードタブ５７、５８を２段階接続構造とせず、したがって折り曲げずに正負極集電端子５９、６０に接続し、第１スペーサを配置しないようにした点以外は前記本発明電池Ａ２の場合と全て同様にして積層式電池を構成した。
このようにして作製した電池を、以下、本発明電池Ａ３と称す。

上記本発明電池Ａ３においては、電解液の封入・密封工程において、外装体１８を減圧封止すると、第２スペーサ５５に位置ズレが生じ、これに起因して外装体１８に多少の皺や歪みが発生したのが認められたものの、正負極リードタブ５７、５８より先端側部（集電側端部）や、積層電極体１００の集電側端縁部等のそれぞれにおいては、外装体１８が食い込んで凹んだりすることは第２スペーサ５５により阻止され、したがって実質的な皺や歪みが発生することはなかった。なお言うまでもなく、本発明電池Ａ３においては、正負極リードタブ５７、５８には折り畳み部が存在しないため、本来的にこの部分で外装体１８が食い込んでくるようなことはない。

〔本発明電池Ａ３の効果〕
上記本発明電池Ａ３は、５０枚の正極板と５１枚の負極板とが袋状セパレータを介して交互に積層されて積層電極体１００が構成され、上記各極板から延出した正負極リードタブ５７、５８がそれぞれ複数枚積層し重ねるようにして正負極の集電端子５９、６０にそれぞれ接合され、上記積層電極体１００が可撓性を有する外装体１８に収容された積層式電池であって、上記正負極リードタブ５７、５８と上記外装体１８との間に第２スペーサ５５が配置され、上記第２スペーサ５５が、上記積層電極体１００の周縁部に重複して厚みを補填し得る重複部５５Ｅを有する構成となっている。

上記本発明電池Ａ３の構成によれば、正負極リードタブ５７、５８と外装体１８との間に第２スペーサ５５が配置されることにより、外装体１８が内側へ凹むことが阻止されて皺や歪みが発生するのが抑制されるようになっているが、さらに、第２スペーサ５５が重複部５５Ｅを有することにより、積層電極体１００の周縁部において外装体１８に皺や歪みが発生するのが抑制されるようになっている。

即ち、積層電極体１００においては、正極板（９５ｍｍ×１１５ｍｍ）が負極板（１００ｍｍ×１２０ｍｍ）よりも一回り小さく成形されていることから、その周縁部には正極板が存在せず、したがって積層電極体１００の周縁部はこれより中央側部に比して正極板の分だけ薄くなっている。このため、このまま外装体１８を減圧封止すると、この積層電極体１００の周縁部においても外装体１８が減圧により内側に凹むように（段差をなすように）変形して皺や歪みが発生しやすい。ここで、上記本発明電池Ａ３においては、第２スペーサ５５に重複部５５Ｅが設けられているので、積層電極体１００の周縁部における厚みの不足が補填され、これにより外装体１８が内側に凹むように変形することが抑制されるようになっている。

また、上記本発明電池Ａ３においては、上記第２スペーサ５５がポリプロピレン製で絶縁性を有するものとなっている。また、ポリプロピレン樹脂が用いられているので、上記第２スペーサ５５に容易に所望の硬さが付与されるようになっている。

また、上記本発明電池Ａ３においては、上記第２スペーサ５５のビッカース硬さが１００ＨＶとなっているので、スペーサとしての形状保持性が十分となっているとともに、減圧封止の際にスペーサが硬すぎて角部等で外装体１８を損傷するということが生じ難くなっている。また、適度に変形することができて取り付けや設置が容易となっている。

〔その他の事項〕
（１）上記本発明電池Ａ１、Ａ２においては、第１スペーサ（一体型スペーサ５の第１被覆部５２ないし第１スペーサ５６）が、より具体的には第１充填部５２Ｓが、正負極リードタブ１１、１２において折り畳まれることにより形成された拡開側の端部の間に予め挿入するようにして配置されているが、第１スペーサは、極板リードタブの拡開側端部と外装体の間に配置されていればよく、例えば図１４に示すように、正負極リードタブ６１、６２の拡開側端部の間に挿入することなく、拡開側端部を外側から覆う構成とするようにしてもよい。同図に示す例では、形状保持性を有する平板状の第１被覆部７２が、正負極リードタブ６１、６２の拡開側端部と外装体１８との間に、当該拡開側端部を外側から覆うようにして配置され、前記本発明電池Ａ１における一体型スペーサ５の第２被覆部５１と同一構成を有する第２被覆部７１と一体的に成形されて、全体として一体型スペーサ７０が構成されている。この構成においては、平板状の第１被覆部７２に覆われることにより、正負極リードタブ６１、６２の拡開側端部が閉塞され、これにより外装体１８が食い込んでくることが阻止される。また、平板状の第１被覆部７２が、第２被覆部７１の重複部７１Ｅと同様に、積層電極体１１０の周縁部に重複する位置まで延びており、これにより、第２被覆部７１の重複部７１Ｅとともに上下から積層電極体１１０の周縁部を挟むようにして、この周縁部における正極板の不在による厚みの不足を補填し得るようになっている。

（２）上記本発明電池Ａ１においては、一体型スペーサ５が、第１スペーサに相当する第１被覆部５２と第２スペーサに相当する第２被覆部５１とが一体成形により一体的に形成された構成となっているが、これにかえて、例えば第１被覆部と第２被覆部とを個別に成形し、これらを溶着、接着、ネジ止め等の適宜な方法により接合して一体化するようにしてもよい。この構成の場合、第１被覆部と第２被覆部とを積層電極体に個別に配置した後にこれらを一体化するようにすることもでき、これによれば、特にスペーサの硬さを大とした場合でも配置はより容易とすることができる。さらにまた、第２充填部や第１充填部等のようなスペーサの一部を個別に成形し、これを適宜な方法により本体部に接合して一体化するようにしてもよい。

（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。

（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。

（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ＬｉＢＦ_４、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２,ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２，ＬｉＰＦ_６―ｘ（Ｃ_ｎＦ_２ｎ＋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。

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。

１：正極板
１ａ：正極活物質層
２：負極板
２ａ：負極活物質層
３：袋状セパレータ
３ａ：セパレータ
４：融着部
５：一体型スペーサ
５１：第２被覆部（第２スペーサ）
５１Ｓ：第２充填部
５１Ｅ：重複片
５２：第１被覆部（第１スペーサ）
５２Ｓ：第１充填部
５３：連結片
５４Ｐ：正極側スリット
５４Ｎ：負極側スリット
１０：積層電極体
１１：正極リードタブ
１２：負極リードタブ
１５：正極集電端子
１６：負極集電端子
１７：ラミネートフィルム
１８：外装体
２６：絶縁テープ
５５：第２スペーサ
５５Ｅ：重複部
５６：第１スペーサ
５７：正極リードタブ
５８：負極リードタブ
５９：正極集電端子
６０：負極集電端子
６１：正極リードタブ
６２：負極リードタブ
７０：一体型スペーサ
７１：第２被覆部（第２スペーサ）
７１Ｅ：重複部
７２：第１被覆部（第１スペーサ）
１００、１１０：積層電極体
Ｓ１：樹脂封止材（糊材）

Claims (10)

1. 複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて積層電極体が構成され、
   前記各極板から延出した極板リード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接合され、
   前記集電端子と極板との間の位置で、積層された前記極板リードタブ同士が接合され、
   前記極板リードタブが前記各極板から途上で折り畳まれながら延出し、
   前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容された積層式電池であって、
   前記極板リードタブにおいて少なくとも１回二つ折り式に折り畳まれることにより形成された、折り目側と反対側の拡開側の端部と前記外装体との間に、第１スペーサが配置されていることを特徴とする積層式電池。
2. 前記第１スペーサが、前記極板リードタブにおいて拡開側端部の間に予め挿入するようにして配置されている、請求項１に記載の積層式電池。
3. 前記極板リードタブを間に挟んで前記第１スペーサが配置された側と反対側に、別のスペーサである第２スペーサが配置されている、請求項１または請求項２に記載の積層式電池。
4. 前記第２スペーサが、前記積層電極体の周縁部に重複して厚みを補填し得る重複部を有する、請求項３に記載の積層式電池。
5. 前記第１スペーサと第２スペーサとが一体となっている、請求項３または請求項４に記載の積層式電池。
6. 前記第１スペーサないし第２スペーサが絶縁性を有するものである、請求項１から請求項５のいずれかに記載の積層式電池。
7. 前記スペーサのビッカース硬さが、１００ＨＶ以上２００ＨＶ未満である、請求項１から請求項６のいずれかに記載の積層式電池。
8. 複数枚の正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて積層電極体が構成され、
   前記各極板から延出した極板リード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接合され、
   前記積層電極体が可撓性を有する外装体に収容された積層式電池であって、
   前記極板リードタブと前記外装体との間にスペーサが配置され、
   前記スペーサが、前記積層電極体の周縁部に重複して厚みを補填し得る重複部を有することを特徴とする積層式電池。
9. 前記スペーサが絶縁性を有するものである、請求項８に記載の積層式電池。
10. 前記スペーサのビッカース硬さが、１００ＨＶ以上２００ＨＶ未満である、請求項８または請求項９に記載の積層式電池。

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