JP2000235853A - 発電要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電極材料の歩留まりが良好であり、また電極群
及び集電端子間の接合強度の向上並びに放電容量の増大
に有利な発電要素を提供する。 【解決手段】正電極１と負電極２とがセパレータ３を介
して捲回されてなる電極群４と、電極群４の幅方向端部
で正電極１に接合された正極集電端子５と、電極群４の
幅方向端部で負電極２に接合された負極集電端子６とを
備えている。電極群４の幅方向一端部で隣接する正電極
１同士の対向面間に、該対向面間の間隔を略一定に保ち
つつ該正電極１同士を接合する導電性の介在部材７を介
在させた状態で、正電極１と正極集電端子５とが接合さ
れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−カドミ
ウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二
次電池等の蓄電池又は電気二重層キャパシタ（コンデン
サ）等に用いられる発電要素に関し、詳しくは正電極と
負電極とをセパレータを介して捲回又は積層してなる電
極群と集電端子との接合手段を改良した発電要素に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、蓄電池やコンデンサ等に用いられ
る発電要素として、帯状の正電極及び負電極をセパレー
タを介して捲回したり、あるいは方形状の正電極及び負
電極をセパレータを介して積層したりして捲回又は積層
型の電極群を構成し、この電極群の幅方向端部に集電端
子を接合したものが知られている。かかる捲回又は積層
型の電極群を備えた発電要素は、エネルギー体積密度が
高く、大容量かつ小型の蓄電池等を提供するのに有利と
なる。

【０００３】例えば、特開平９−５５２１３号公報に
は、アルミニウム箔よりなる帯状の正極集電体及び該正
極集電体の表面に幅方向一端部を所定幅だけ避けて形成
された正極活物質層よりなる正電極と、銅箔よりなる帯
状の負極集電体及び該負極集電体の表面に幅方向他端部
を所定幅だけ避けて形成された負極活物質層よりなる負
電極とを、セパレータを介して捲回して電極群を構成
し、この電極群の幅方向一端部で正極活物質層が形成さ
れていない正極集電体の正極未塗工部を正極集電端子に
接合するとともに、この電極群の幅方向他端部で負極活
物質層が形成されていない負極集電体の負極未塗工部を
負極集電端子に接合した発電要素が開示されている。

【０００４】ここで、上記従来の発電要素では、正極集
電端子として機能する第１円筒部材と負極集電端子とし
て機能する第２円筒部材とを絶縁部材を介して同軸に連
結して内管を形成し、この内管の回りに正電極、セパレ
ータ及び負電極を捲回して電極群を構成している。そし
て、正極集電体の正極未塗工部を内管の第１円筒部材に
向かって求心方向に寄せ集めるとともに抵抗溶接等によ
り該第１円筒部材に電気的及び物理的に接続する一方、
負極集電体の負極未塗工部を内管の第２円筒部材に向か
って求心方向に寄せ集めるとともに抵抗溶接等により該
第２円筒部材に電気的及び物理的に接続することによ
り、電流を取り出すようにしている。

【０００５】また、特開平２−６００７２号公報には、
集電体及び活物質よりなる正・負電極をセパレータを介
して捲回して電極群を構成し、この電極群の幅方向端部
で活物質層が形成されていない集電体の未塗工部端面を
直接集電端子に溶接により接合したり、あるいは該未塗
工部端面に金属テープを溶接により接合し、この金属テ
ープを集電端子に溶接により接合した発電要素が開示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平９−５５２１３号公報に開示された発電要素では、
集電体の未塗工部を中心軸側に寄せ集めて集電端子に接
合しているため、中心軸から遠い周縁部における集電体
の未塗工部を長くする必要があり、その分余計な材料が
必要となり集電体の材料歩留まりが悪くなるという問題
がある。この問題は捲回数が多くて放電容量の大きい大
型電池において特に顕著となる。

【０００７】一方、上記特開平２−６００７２号公報に
開示された発電要素では、集電体の未塗工部を寄せ集め
る必要がないため集電体の材料歩留まりの点では問題な
いが、集電体の未塗工部端面を直接又は金属テーパを介
して集電端子に接合しているため、接合部位が線接触に
近いものとなり接触面積が小さいことから、接合部位で
の内部抵抗の増大により放電容量が低下したり、また接
合強度も低くなるという問題がある。これらの問題は集
電体が薄い場合に特に顕著となる。

【０００８】本発明は上記実情に鑑みてなされたもので
あり、電極材料の歩留まりが良好であり、また電極群及
び集電端子間の接合強度の向上並びに放電容量の増大に
有利な発電要素を提供することを解決すべき技術課題と
するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】（１）請求項１記載の発
電要素は、正電極と負電極とがセパレータを介して捲回
又は積層されてなる電極群と、該電極群の幅方向端部で
該正電極に接合された正極集電端子と、該電極群の幅方
向端部で該負電極に接合された負極集電端子とを備えた
発電要素において、上記正電極及び上記負電極のうちの
少なくとも一方は、上記電極群の幅方向一端部で隣接す
る同種電極同士の対向面間に、該対向面間の間隔を略一
定に保ちつつ該同種電極同士を接合する導電性の介在部
材を介在させた状態で、上記集電端子に接合されている
ことを特徴とする。

【００１０】この発電要素では、各同種電極が介在部材
により電気的に接続された状態で、電極群の幅方向端部
に集電端子が接合されるため、各電極を集電端子に接合
するために寄せ集める必要がなく、電極材料の歩留まり
が良好となる。また、同種電極同士の対向面間に導電性
の介在部材を介在させて、該介在部材と各電極及び集電
端子とが接合されているため、接合部位が面接触となっ
て接合部位における接触面積が増大する。したがって、
接合部位での内部抵抗が減少して放電容量が増大すると
ともに、接合強度も高くなる。 （２）請求項２記載の発電要素は、請求項１記載の発電
要素において、前記介在部材は、粉末状、液状又はペー
スト状の導電材料を捲回又は積層された前記電極群の前
記同種電極同士の間に浸入させた後、固化させて形成さ
れたものであることを特徴とする。

【００１１】この発電要素では、例えば、液状等の導電
材料中に電極群の幅方向端部を浸漬させて電極群の同種
電極同士の間に液状等の導電材料を浸入させた後、該導
電材料を固化させるという簡単な方法により、電極間に
介在部材を介在させるとともに該介在部材と電極とを接
合させることができる。また、電極群の所定部位に集電
端子を配置した状態で上記操作を行えば、電極群に対す
る集電端子の接合も同時に行うことができる。 （３）請求項３記載の発電要素は、請求項１記載の発電
要素において、前記介在部材は、前記正電極及び前記負
電極を前記セパレータを介して捲回若しくは積層する際
又は捲回若しくは積層した後に前記同種電極同士の間に
挟み込まれたものであることを特徴とする。

【００１２】この発電要素では、例えば、正電極及び負
電極をセパレータを介して捲回若しくは積層する際に同
種電極同士の間に介在部材を挟み込みながら捲回若しく
は積層したり、あるいは正電極及び負電極をセパレータ
を介して捲回若しくは積層した後に同種電極同士の間に
介在部材を挟み込んだりすることにより、幅方向端部で
同種電極同士の間に介在部材が挟み込まれた電極群を形
成し、その後溶接又は圧着等するという簡単な方法によ
り、電極間に介在部材を介在させるとともに該介在部材
と電極とを接合させることができる。また、介在部材と
電極とを溶接又は圧着等により接合する際に、電極群に
対する集電端子の接合を同時に行うことも可能である。 （４）請求項４記載の発電要素は、請求項３記載の発電
要素において、前記介在部材は細帯状の低融点金属より
なり、積層又は捲回後に該介在部材を加熱溶融させるこ
とにより同種の前記電極及び前記集電端子が接合されて
いることを特徴とする。

【００１３】この発電要素では、例えば、正電極及び負
電極をセパレータを介して捲回若しくは積層する際に、
同種電極同士の間に細帯状の低融点金属よりなる介在部
材を挟み込みながら捲回若しくは積層したり、あるいは
正電極及び負電極をセパレータを介して捲回若しくは積
層した後に同種電極同士の間に細帯状の低融点合金より
なる介在部材を挟み込んだりすることにより、幅方向端
部で同種電極同士の間に細帯状の介在部材が挟み込まれ
た電極群を形成する。そして、介在部材が挟み込まれた
電極群の幅方向端部に集電端子を当てながら低融点合金
よりなる介在部材を加熱溶融させるという簡単な方法に
より、各同種電極同士及び該電極と同種の集電端子とを
介在部材を介して接合させることができる。 （５）請求項５記載の発電要素は、請求項１記載の発電
要素において、前記介在部材は、前記集電端子に設けら
れた複数の突起物であり、捲回又は積層された前記電極
群の前記同種電極同士の間に挟み込まれたものであるこ
とを特徴とする。

【００１４】この発電要素では、捲回又は積層された電
極群の同種電極同士の間に集電端子から突出する介在部
材としての突起物を挿入し、その後溶接又は圧着等する
という簡単な方法により、電極間に介在部材を介在させ
ることができ、また該介在部材と電極との接合及び電極
群に対する集電端子の接合を同時に行うことができる。 （６）請求項６記載の発電要素は、請求項１、２、３、
４又は５記載の発電要素において、前記正電極及び前記
負電極のうちの少なくとも一方は、集電体及び該集電体
の表面に形成された活物質層よりなり、該集電体の幅方
向端部に該活物質層が形成されていない所定幅の未塗工
部をもち、同種電極の上記未塗工部同士の対向面間に前
記介在部材を介在させた状態で、該未塗工部が前記集電
端子に接合されていることを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の発電要素は、正電極と負
電極とがセパレータを介して捲回又は積層されてなる電
極群と、この電極群の幅方向端部に接合された正・負極
集電端子とを備えている。そして、正電極及び負電極の
うちの少なくとも一方は、電極群の幅方向一端部で隣接
する同種電極同士の対向面間に、該対向面間の間隔を略
一定に保ちつつ該同種電極同士を接合する導電性の介在
部材を介在させた状態で、集電端子に接合されている。

【００１６】この発電要素は、ニッケル−カドミウム蓄
電池、ニッケル−水素蓄電池やリチウムイオン二次電池
等の蓄電池又は電気二重層キャパシタ（コンデンサ）等
に用いることができる。なお、以下の説明においては便
宜上、本発明の発電要素を蓄電池に適用する場合につい
て説明するが、本発明の発電要素は蓄電池用のものに限
定されるものではなく、本発明の発電要素をキャパシタ
に適用することも可能である。この場合、正・負電極、
セパレータ及び正・負集電端子等の材料や構造等をキャ
パシタ用に適宜選択、設定することができる。

【００１７】本発明の発電要素を蓄電池に適用する場
合、上記正電極及び上記負電極のうちの少なくとも一方
は、集電体及び該集電体の表面に形成された活物質層よ
りなり、該集電体の幅方向端部に該活物質層が形成され
ていない所定幅の未塗工部をもっている構成とすること
ができる。上記正極集電体としては、厚さ５〜１００μ
ｍ程度の金属箔（アルミニウム箔、ニッケル箔等）を用
いることができる。正極集電体の幅及び長さは、電池の
容量等に応じて任意のものとすることができる。

【００１８】上記正極活物質層は、例えばリチウム酸化
物粉末等の正極活物質、炭素粉末等の導電剤及びポリフ
ッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤を混合し適量の
溶媒（Ｎ−メチルピロリドン等）を加えてペースト状に
したものを、正極集電体の表面に塗布し、その後乾燥し
て形成することができる。この正極活物質層は、集電体
の両面又は片面に２０〜５００μｍ程度の厚さで形成す
ることができる。

【００１９】上記負極集電体としては、厚さ５〜１００
μｍ程度の金属箔（銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔
等）を用いることができる。負極集電体の幅及び長さ
は、電池の容量等に応じて任意のものとすることができ
る。上記負極活物質層は、例えば炭素粉末等の負極活物
質及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等の結着剤を
混合し適量の溶媒（Ｎ−メチルピロリドン等）を加えて
ペースト状にしたものを、正極集電体の表面に塗布し、
その後乾燥して形成することができる。この負極活物質
層は、集電体の両面又は片面に２０〜５００μｍ程度の
厚さで形成することができる。

【００２０】かかる構成の正電極及び負電極はセパレー
タを介して捲回又は積層されて電極群を構成する。な
お、正極集電体及び負極集電体の形状は、正電極及び負
電極を渦巻き状に捲回して捲回型の電極群を構成する場
合は帯状とすることができ、一方正電極及び負電極を積
層して積層型の電極群を構成する場合は方形状とするこ
とができる。

【００２１】上記セパレータとしては、厚さ１０〜３０
０μｍ程度のポリプロピレンやポリエチレンセルロース
等よりなる微多孔質の薄膜を用いることができる。捲回
又は積層された電極群の同種電極の上記未塗工部同士の
対向面間には、該対向面間の間隔を略一定に保ちつつ該
同種電極同士を接合する導電性の介在部材が介在されて
いる。そして、このように同種電極の未塗工部同士の対
向面間に介在部材を介在させた状態で、該未塗工部が集
電端子に接合されている。

【００２２】同種電極の未塗工部同士の間に介在部材を
介在させる方法や、電極及び集電端子と介在部材との接
合方法は種々の態様を採用することが可能である。また
介在部材の材質としては、導電性を有し、かつ、集電体
の未塗工部及び集電端子と接合可能なものであれば特に
限定されず、介在部材の介在のさせ方や接合方法等に応
じて適宜選択可能である。

【００２３】例えば、粉末状、液状又はペースト状の導
電材料を捲回又は積層された電極群の同種電極同士の間
に浸入させた後、固化させることにより介在部材を形成
して、該同種電極同士の間に介在部材を介在させるとと
もに該電極と介在部材とを接合することができる。そし
てこの場合は、粉末状の導電材料としてアルミニウム、
ニッケル、銅、黒鉛やカーボン等を、液状又はペースト
状の導電材料としてはんだ等の低融点合金導電材や導電
性樹脂を溶融させたものを採用することができる。また
この場合、介在部材の形成により介在部材と電極とを接
合すると同時に電極群の幅方向端部に集電端子を接合し
てもよいし、あるいは介在部材の形成により介在部材と
電極とを接合した後に電極群の幅方向端部に集電端子を
接合してもよい。介在部材の形成と同時に集電端子を接
合する場合は、集電端子を所定位置に配置した状態で、
電極群の同種電極同士の間に液状等の導電材料を浸入さ
せ、該液状等の導電材料を固化させることにより、介在
部材を介して集電端子を電極に接合することができる。

【００２４】また、正電極及び負電極をセパレータを介
して捲回若しくは積層する際又は捲回若しくは積層した
後に、小片状や細帯状等の介在部材を挟み込み、その後
溶接又は圧着をしたり、あるいは介在部材を加熱溶融さ
せたりすること等により電極と介在部材とを接合するこ
ともできる。そしてこの場合は、電極と介在部材との接
合性の向上や局部電池化等による腐食の防止の観点か
ら、介在部材の材質を電極の集電体と同一の金属とする
ことが好ましい。また振動吸収性等を考慮して、導電性
ゴムや導電性樹脂とすることもできる。またこの場合、
介在部材を電極に接合させると同時に、あるいは介在部
材を電極に接合させた後に、集電端子と介在部材及び電
極とを溶接又は圧着等により接合することができる。

【００２５】さらに、正電極及び負電極をセパレータを
介して捲回若しくは積層する際又は捲回若しくは積層し
た後に、同種電極同士の間に細帯状の低融点金属よりな
る介在部材を挟み込む場合は、その後にこの低融点金属
よりなる介在部材を加熱溶融させることにより、介在部
材と電極とを溶着により接合することができる。またこ
のように細帯状の低融点金属よりなる介在部材が挟み込
まれた電極群を形成した場合は、この電極群の幅方向端
部に集電端子を当てながら低融点合金よりなる介在部材
を加熱溶融させることにより、介在部材と電極及び集電
端子とを溶着により接合することがことができる。な
お、この場合介在部材を介する電極と集電端子とをより
確実に接合すべく、細帯状の介在部材の幅方向端部を電
極群の幅方向端部から少し（１〜２ｍｍ程度）はみ出さ
せることが好ましい。こうすれば、電極群からはみ出た
部分の介在部材と集電端子とを確実に溶着させることが
できる。

【００２６】さらに、介在部材を集電端子に設けられた
複数の突起物として構成し、集電端子を捲回又は積層さ
れた電極群の幅方向端部に接合する際に、該集電端子か
ら突出する突起物としての介在部材を同種電極同士の対
向面間に挿入して挟み込み、その後溶接や圧着等により
電極と介在部材（集電端子）とを接合することができ
る。この場合、突起物としての介在部材は、集電端子と
同一材料にて一体的に設けられたものであってもよい
し、あるいは集電端子と異なる材料にて別部材として集
電端子に固着されたものであってもよい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の発電要素の具体的な実施例に
ついて、図面を参照しつつ説明する。 （実施例１）図１及び図２に示す本実施例の発電要素
は、請求項１、２又は６記載の発電要素を具現化したも
のであって、リチウムイオン二次電池用に供するもので
ある。

【００２８】すなわちこの発電要素は、正電極１と負電
極２とがセパレータ３を介して捲回されてなる電極群４
と、この電極群４の幅方向一端部（図１及び図２の上端
部。以下、同様）に接合された正極集電端子５と、この
電極群４の幅方向他端部（図１及び図２の下端部。以
下、同様）に接合された負極集電端子６とを備えてい
る。

【００２９】上記正電極１は、正極集電体１１と、この
正極集電体１１の両面に形成された正極活物質層１２と
からなり、正極集電体１１の幅方向一端部に正極活物質
層１２が形成されていない所定幅（図２において上下方
向の幅であり、本実施例では１０ｍｍ）の正極未塗工部
１３をもっている。上記正極集電体１１は、厚さ２０μ
ｍの帯状の金属箔（アルミニウム箔）であり、その幅は
１００ｍｍ、長さは５ｍである。

【００３０】上記正極活物質層１２は、正極活物質とし
てのＬｉＣｏＯ₂ 粉末、導電剤としてのグラファイト及
び結合剤としてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を
混合し、これをＮ−メチルピロリドンに分散させてペー
スト状にしたものを、正極集電体１１の両面に幅方向一
端部を所定幅だけ避けて均一に塗布し、その後乾燥して
形成した。この正極活物質層１２の厚さは５５μｍであ
る。

【００３１】上記負電極２は、負極集電体２１と、この
負極集電体２１の両面に形成された負極活物質層２２と
からなり、負極集電体２１の幅方向他端部に負極活物質
層２２が形成されていない所定幅（正極未塗工部１３と
同一幅）の負極未塗工部２３をもっている。上記負極集
電体２１は、厚さ２０μｍの帯状の金属箔（銅箔）であ
り、その幅は正極集電体１１と同一幅であり、長さは５
ｍである。

【００３２】上記負極活物質層２２は、負極活物質とし
ての炭素材料（ピッチコークス）粉末及び結合剤として
のポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を混合し、これを
Ｎ−メチルピロリドンに分散させてペースト状にしたも
のを、負極集電体２１の両面に幅方向他端部を所定幅だ
け避けて均一に塗布し、その後乾燥して形成した。この
負極活物質層２２の厚さは３５μｍであり、負極活物質
層２２の幅は正極活物質層１２と同一幅である。

【００３３】かかる構成の正電極１及び負電極２はセパ
レータ３を介して絶縁され、かつ重ね合わせた状態に捲
回することにより電極群４を構成している。なお、正電
極１と負電極２とは、正極活物質層１２と負極活物質層
２２とが幅方向に揃っている。すなわち、正電極１の幅
方向他端部は面一状に揃い、この揃い面から負電極２の
負極未塗工部２３が所定幅で幅方向他端部側に突出して
おり、また負電極２の幅方向一端部は面一状に揃い、こ
の揃い面から正電極１の正極未塗工部１３が所定幅で幅
方向一端部側に突出している。したがって、電極群４の
幅方向一端部において、正極未塗工部１３は負電極２と
捲回方向に重なり合うことがなく、正極未塗工部１３同
士が対向している。また、電極群４の幅方向他端部にお
いて、負極未塗工部２３は正電極１と捲回方向に重なり
合うことがなく、負極未塗工部２３同士が対向してい
る。

【００３４】上記セパレータ３は、厚さ２５μｍの帯状
の微多孔性ポリプロピレンフィルムであり、その幅は１
０５ｍｍ、長さは５．５ｍである。上記のように構成さ
れた電極群４は、軸方向一端部において、正電極１の正
極未塗工部１３同士の対向面間に、該対向面間の間隔を
略一定に保ちつつ正電極１の正極未塗工部１３同士を接
合する導電性の介在部材７が介在されており、また軸方
向他端部において、負電極２の負極未塗工部２３同士の
対向面間に、該対向面間の間隔を略一定に保ちつつ負電
極２の負極未塗工部２３同士を接合する導電性の介在部
材７が介在されている。この介在部材７の幅（図２の上
下方向の幅）は５ｍｍ程度である。

【００３５】そして、このように正電極１の正極未塗工
部１３同士の対向面間に介在部材７を介在させた状態
で、電極群４の幅方向一端部に正極集電端子５が接合さ
れている。なお、正極集電端子５は、電極群４の幅方向
一端側の側面に沿って延びる側面部５１と、この側面部
５１から電極群４の幅方向一端部で直角に屈曲して電極
群４の幅方向一端面に沿って捲回方向に延び、正極未塗
工部１３の幅方向端面に接触されるとともに介在部材７
の幅方向端面に接合された端面部５２と、この端面部５
２から直角に屈曲して正極未塗工部１３同士の間に進入
し、介在部材７に接合された先端屈曲部５３とを有して
いる。

【００３６】また負電極２の負極未塗工部２３同士の対
向面間に介在部材７を介在させた状態で、電極群４の幅
方向他端部に負極集電端子６が接合されている。なお、
負極集電端子６は、電極群４の幅方向他端側の側面に沿
って延びる側面部６１と、この側面部６１から電極群４
の幅方向他端部で直角に屈曲して電極群４の幅方向他端
面に沿って捲回方向に延び、負極未塗工部２３の幅方向
端面に接触されるとともに介在部材７の幅方向端面に接
合された端面部６２と、この端面部６２から直角に屈曲
して負極未塗工部２３同士の間に進入し、介在部材７に
接合された先端屈曲部６３とを有している。

【００３７】介在部材７の形成並びに正極及び負極集電
端子５及び６の電極群４に対する接合は、以下の方法で
行った。すなわち、液状の導電材料としてはんだ（スズ
−鉛合金）を溶融させたものを準備し、電極群４の幅方
向一端部の所定位置に正極集電端子５を配置した状態
で、該電極群４の幅方向一端部を所定幅だけ上記溶融は
んだ中に浸漬させることにより、溶融はんだを正極未塗
工部１３同士の対向面間に浸入させ、冷却により溶融は
んだを固化させて介在部材７を形成した。これにより、
介在部材７の側面を正極未塗工部１３同士の対向面間に
接合するとともに、介在部材７の幅方向端面を正極集電
端子５の端面部５２に接合した。

【００３８】上記構成を有する本実施例の発電要素は、
正電極１の正極未塗工部１３同士及び負電極２の負極未
塗工部２３同士が介在部材７により電気的に接続された
状態で、電極群４の幅方向端部に正極及び負極集電端子
５及び６が接合されるため、正極未塗工部１３、負極未
塗工部２３をそれぞれ正極集電端子５、負極集電端子６
に接合するために寄せ集める必要がなく、電極材料たる
正極集電体１１及び負極集電体２１の材料歩留まりが良
好となる。また、正極未塗工部１３及び負極未塗工部２
３の短小化、すなわち集電処理スペースの縮小化によ
り、電池のエネルギー容積効率の向上を図ることができ
る。

【００３９】また、正極未塗工部１３同士及び負極未塗
工部２３同士の対向面間に導電性の介在部材７を介在さ
せて、該介在部材７と正極未塗工部１３及び正極集電端
子５とが接合されるとともに、該介在部材７と負極未塗
工部２３及び負極集電端子６とが接合されているため、
電極群４に対する正極集電端子５及び負極集電端子６の
接合部位（正極未塗工部１３及び介在部材７の幅方向端
面と正極集電端子５の端面部５２との接合部位や、負極
未塗工部２３及び介在部材７の幅方向端面と負極集電端
子６の端面部６２との接合部位）が面接触となって接合
部位における接触面積が増大する。したがって、接合部
位での内部抵抗が減少して放電容量が増大するととも
に、接合強度も高くなる。また正極未塗工部１３同士及
び負極未塗工部２３同士の間に介在部材７が介在してい
るため、振動等により電極間距離が変動しにくく、耐久
性の向上に寄与する。

【００４０】さらに、この発電要素では、所定部位に正
極集電端子５（又は負極集電端子６）を配置した電極群
４を溶融はんだ中に浸漬させて正極未塗工部１３（又は
負極未塗工部２３）同士の間に溶融はんだを浸入させた
後、該溶融はんだを固化させるという簡単な方法によ
り、正極未塗工部１３（又は負極未塗工部２３）同士の
間に介在部材７を介在させるとともに該介在部材７と正
極未塗工部１３（又は負極未塗工部２３）及び正極集電
端子５（又は負極集電端子６）とを接合させることがで
きる。したがって、製造工程の短縮化を図ることができ
る。

【００４１】また、電極群４の幅方向端面の全面で正極
未塗工部１３（又は負極未塗工部２３）同士が介在部材
７により電気的に接続されているため、活物質から集電
タブまでの距離が短く、内部抵抗を小さくすることがで
きるという効果も期待できる。なお、本実施例の発電要
素は、所定形状の電槽内に該発電要素を収容するととも
に該電槽内に所定の電解液を充填することによりリチウ
ムイオン二次電池として使用に供することができる。

【００４２】この際、発電要素内への電解液の注入性を
向上させるべく、電極群４の幅方向両端部のうちの少な
くとも一方の端部において、電解液注入部を設けること
が好ましい。このような電解液注入部は、集電端子が取
り付けられていない部位において、未塗工部同士の間に
介在部材７が存在しない部位を部分的に設けることによ
り形成することができる。

【００４３】例えば図３に示すように、本実施例の発電
要素の幅方向一端部において、正極未塗工部１３の幅方
向端部を部分的に凹設して介在部材７が存在しない部位
を部分的に設けることにより、電極群４の幅方向端面に
電解注入部としての凹設部１３ａを形成することができ
る。また、正極未塗工部１３の幅方向一端部に複数の切
欠が予め設けられた正電極１を用いること以外は上記実
施例と同様に電極群４を構成し、電極群４の幅方向一端
部を溶融はんだに浸漬する際に、上記切欠が完全には溶
融はんだ中に浸されないようにして、上記切欠の底部に
介在部材７が存在しない部分を設けることにより、この
介在部材７が存在しない切欠の底部を電解注入部として
形成することができる。

【００４４】（実施例２）図４に示す本実施例の発電要
素は、請求項１、３又は６記載の発電要素を具現化した
ものであって、リチウムイオン二次電池用に供するもの
である。上記実施例１と同様の構成の電極群４を準備
し、この電極群４の幅方向一端部（図４の上端部。以
下、同様）において介在部材としての複数の金属製小片
８を正極未塗工部１３同士の対向面間に挟み込むととも
に、電極群４の幅方向他端部（図４の下端部。以下、同
様）において介在部材としての複数の金属製小片９を負
極未塗工部２３同士の対向面間に挟み込んだ。なお、小
片８、９は電極群４の幅方向端面において一直線上に並
ぶように配置した。また、正極未塗工部１３同士の間に
挟み込んだ小片８は正極集電体１１と同様にアルミニウ
ム製とし、負極未塗工部２３同士の間に挟み込んだ小片
９は負極集電体２１と同様に銅製とした。

【００４５】そして、電極群４の幅方向一端部に断面コ
の字状の正極集電端子３０を小片８と対応する位置に配
置し、抵抗溶接により、小片８と正極未塗工部１３及び
正極集電端子３０とを接合するとともに、正極集電端子
３０と正極未塗工部１３とを接合した。また、電極群４
の幅方向他端部に断面コの字状の負極集電端子３１を小
片９と対応する位置に配置し、抵抗溶接により、小片９
と負極未塗工部２３及び負極集電端子３１とを接合する
とともに、負極集電端子３１と負極未塗工部２３とを接
合した。

【００４６】この実施例の発電要素では、上記実施例１
の発電要素と同様、電極材料たる正極集電体１１及び負
極集電体２１の材料歩留まりが良好となり、エネルギー
容積効率の向上を図ることができる。また、接合部位で
の内部抵抗が減少して放電容量が増大するとともに、接
合強度も高くなる。さらに、振動等により電極間距離が
変動しにくく、耐久性の向上に寄与する。

【００４７】また、抵抗溶接により、介在部材としての
小片８、９と正、負極未塗工部１３、２３及び正、負集
電端子３０、３１との接合、並びに正、負極集電端子３
０、３１と正、負極未塗工部１３、２３との接合を同時
に行うことができ、製造工程の短縮化を図ることができ
る。なお、上記実施例では、電極群４を形成した後に小
片８、９を取り付ける例について説明したが、捲回する
前の正極未塗工部１３及び負極未塗工部２３の所定位置
に予め小片８、９を取り付けておくことも可能である。
この場合、捲回した後に得られる電極群４の幅方向端面
において小片８、９が一直線上に配置されるように、計
算により求めた所定位置に小片８、９を取り付けておく
ことが望ましい。

【００４８】（実施例３）図５〜図７に示す本実施例の
発電要素は、請求項１、３、４又は６記載の発電要素を
具現化したものであって、リチウムイオン二次電池用に
供するものである。上記実施例１と同様の正電極１、負
電極２、セパレータ３を準備するとともに、細帯状の低
融点金属よりなる介在部材としての細帯体３２、３３を
準備した。この細帯体３２、３３は、幅５ｍｍ、長さ５
ｍ、厚さ約１５０μｍのはんだ（スズ−鉛合金）よりな
る。

【００４９】そして、正電極１と負電極２とをセパレー
タ３を介して捲回する際に、正電極１の正極未塗工部１
３の幅方向一端部（図５の上端部。以下、同様）に上記
細帯体３２を一緒に巻き込むとともに、負電極２の負極
未塗工部２３の幅方向他端部（図５の下端部。以下、同
様）に上記細帯体３３を一緒に巻き込んだ。この際、各
細帯体３２、３３の幅方向端部が正極未塗工部１３、負
極未塗工部２３の幅方向端部から所定幅（本実施例では
２ｍｍ）だけはみ出るようにした。

【００５０】こうして形成された電極群４は、幅方向一
端部において、正電極１の正極未塗工部１３同士の間に
介在部材としての細帯体３２が挟み込まれるとともに、
幅方向他端部において、負電極２の負極未塗工部２３同
士の間に介在部材としての細帯体３３が挟み込まれてい
る。そして、図６に示すように、電極群４の外径よりも
長さの長い板状の正極集電端子３４をその一端側を突出
させながら電極群４の幅方向一端部に圧接するととも
に、同一形状の負極集電端子３５を同じくその一端側を
突出させながら電極群４の幅方向他端部に圧接した。こ
のとき、正、負極集電端子３４、３５は、細帯体３２を
構成する低融点金属（はんだ）が溶ける温度（本実施例
では２３０℃程度）まで加熱しておいた。こうして細帯
体３２、３３を加熱溶融させることにより、正電極１の
正極未塗工部１３及び正極集電端子３４と細帯体３２と
を溶着により接合するとともに、負電極２の負極未塗工
部２３及び負極集電端子３５と細帯体３３とを溶着荷よ
り接合した。このとき、電極群４から少しはみ出た部分
の細帯体３２、３３と正、負極集電端子３４、３５とを
確実に溶着させることができた。

【００５１】その後、図７に示すように、正極集電端子
３４の突出端部を電極群４の幅方向他端部側に直角に折
り曲げて屈曲部３４ａとするとともに、負極集電端子３
５の突出端部を電極群４の幅方向一端部側に直角に折り
曲げて屈曲部３５ａとした。こうして得られた発電要素
を所定形状の電槽３６内に収容するとともに、上記正極
集電端子３４及び負極集電端子３５の屈曲部３４ａ及び
３５ａを電槽３６の蓋部材３７に溶着した。最後に、蓋
部材３７の注入口３７ａから所定の電解液を電槽３６内
に充填することによりリチウムイオン二次電池を完成し
た。

【００５２】この実施例の発電要素では、上記実施例１
の発電要素と同様、電極材料たる正極集電体１１及び負
極集電体２１の材料歩留まりが良好となり、エネルギー
容積効率の向上を図ることができる。また、接合部位で
の内部抵抗が減少して放電容量が増大するとともに、接
合強度も高くなる。さらに、振動等により電極間距離が
変動しにくく、耐久性の向上に寄与する。

【００５３】また、正電極１及び負電極２等を捲回する
際に細帯体３２、３３を一緒に挟み込むとともに、加熱
した正、負極集電端子３４、３５を電極群４に圧接する
という簡単な操作により、細帯体３２、３３を介して
正、負極未塗工部１３、２３同士の接合及び正、負極集
電端子３０、３１と正、負極未塗工部１３、２３との接
合を同時に行うことができ、製造工程の短縮化を図るこ
とができる。

【００５４】（実施例４）図８に示す本実施例の発電要
素は、請求項１、５又は６記載の発電要素を具現化した
ものであって、リチウムイオン二次電池用に供するもの
である。上記実施例１と同様の構成の電極群４を準備す
る一方、介在部材としての複数のくし歯状の突起物３８
ａが一体的に設けられた正極集電端子３８と、同じく介
在部材としての複数のくし歯状の突起物３９ａが一体的
に設けられた負極集電端子３９を準備した。

【００５５】そして、電極群４の幅方向一端部（図８の
上端部。以下、同様）において正極未塗工部１３同士の
対向面間に介在部材としての突起物３８ａを挿入し、各
突起物３８ａ間に正極未塗工部１３を一又は二以上挟み
込んだ状態で抵抗溶接した。これにより、正極未塗工部
１３と介在部材としての突起物３８ａ及び正極集電端子
３８とを接合した。また、電極群４の幅方向他端部（図
８の下端部。以下、同様）において負極未塗工部２３同
士の対向面間に介在部材としての突起物３９ａを挿入
し、各突起物３９ａ間に負極未塗工部２３を一又は二以
上挟み込んだ状態で抵抗溶接した。これにより、負極未
塗工部２３と介在部材としての突起物３９ａ及び負極集
電端子３９とを接合した。

【００５６】この実施例の発電要素では、上記実施例１
の発電要素と同様、電極材料たる正極集電体１１及び負
極集電体２１の材料歩留まりが良好となり、エネルギー
容積効率の向上を図ることができる。また、接合部位で
の内部抵抗が減少して放電容量が増大するとともに、接
合強度も高くなる。さらに、振動等により電極間距離が
変動しにくく、耐久性の向上に寄与する。

【００５７】また、抵抗溶接により、正、負極未塗工部
１３、２３と介在部材としての突起物３８ａ、３９ａ及
び正、負極集電端子３８、３９とを同時に接合すること
ができるので、製造工程の短縮化を図ることができる。
なお、上記実施例では、正電極１及び負電極２の双方に
ついて、介在部材を介在させた状態で集電端子を接合す
る構成について説明したが、いずれか一方のみにこの構
成を採用することもできる。また、上記実施例では、正
電極１及び負電極２の双方を、集電体及び活物質層から
なる構成としたが、いずれか一方を集電体のみからなる
構成とすることもできる。さらに、上記実施例では、捲
回型の電極群を採用したが、積層型の電極群であっても
同様に本発明を適用することが可能である。

【００５８】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の発電要素
は、同種電極同士の対向面間に介在部材を介在させた状
態で集電端子を接合するという構成の採用により、電極
材料の歩留まりの向上、放電容量及びエネルギー容積効
率の向上、並びに耐久性の向上を図ることが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例１の発電要素に係り、電極群
の斜視図である。

【図２】 本発明の実施例１の発電要素の断面図であ
る。

【図３】 本発明の実施例１の発電要素に係り、他の態
様を示す斜視図である。

【図４】 本発明の実施例２の発電要素の断面図であ
る。

【図５】 本発明の実施例３の発電要素に係り、電極群
を捲回する様子を示す斜視図である。

【図６】 本発明の実施例３の発電要素に係り、電極群
に集電端子を接合する様子を示す側面図である。

【図７】 本発明の実施例３の発電要素に係り、リチウ
ムイオン二次電池を製造する様子を示す斜視図である。

【図８】 本発明の実施例４の発電要素の断面図であ
る。

【符号の説明】

１：正電極 １１：正極集電体 １２：正極活物質層 １３：正
極未塗工部 ２：負電極 ２１：負極集電体 ２２：負極活物質層 ２３：負
極未塗工部 ３：セパレータ ４：電極群 ５、３０、３４：正極集電端子 ６、３１、３５：負極集電端子 ７、８、９、３２、３３、３８ａ、３９ａ：介在部材
（８、９：金属製小片、３２、３３：細帯体、３８ａ、
３９ａ：突起物）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 浩之 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 5H022 AA04 AA09 AA18 BB12 CC08 CC12 CC19 CC22

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正電極と負電極とがセパレータを介して
   捲回又は積層されてなる電極群と、該電極群の幅方向端
   部で該正電極に接合された正極集電端子と、該電極群の
   幅方向端部で該負電極に接合された負極集電端子とを備
   えた発電要素において、 上記正電極及び上記負電極のうちの少なくとも一方は、
   上記電極群の幅方向一端部で隣接する同種電極同士の対
   向面間に、該対向面間の間隔を略一定に保ちつつ該同種
   電極同士を接合する導電性の介在部材を介在させた状態
   で、上記集電端子に接合されていることを特徴とする発
   電要素。
2. 【請求項２】 前記介在部材は、粉末状、液状又はペー
   スト状の導電材料を捲回又は積層された前記電極群の前
   記同種電極同士の間に浸入させた後、固化させて形成さ
   れたものであることを特徴とする請求項１記載の発電要
   素。
3. 【請求項３】 前記介在部材は、前記正電極及び前記負
   電極を前記セパレータを介して捲回若しくは積層する際
   又は捲回若しくは積層した後に前記同種電極同士の間に
   挟み込まれたものであることを特徴とする請求項１記載
   の発電要素。
4. 【請求項４】 前記介在部材は細帯状の低融点金属より
   なり、積層又は捲回後に該介在部材を加熱溶融させるこ
   とにより同種の前記電極及び前記集電端子が接合されて
   いることを特徴とする請求項３記載の発電要素。
5. 【請求項５】 前記介在部材は、前記集電端子に設けら
   れた複数の突起物であり、捲回又は積層された前記電極
   群の前記同種電極同士の間に挟み込まれたものであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の発電要素。
6. 【請求項６】 前記正電極及び前記負電極のうちの少な
   くとも一方は、集電体及び該集電体の表面に形成された
   活物質層よりなり、該集電体の幅方向端部に該活物質層
   が形成されていない所定幅の未塗工部をもち、 同種電極の上記未塗工部同士の対向面間に前記介在部材
   を介在させた状態で、該未塗工部が前記集電端子に接合
   されていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は
   ５記載の発電要素。