專利名稱：薄片狀二次電池及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄片狀二次電池及其制造方法，雖然沒有特別限定，
但例如涉及適合用于電動汽車、UPS(不間斷電源裝置)、負荷均衡
等的用途的大容量的薄片狀二次電池及其制造方法。
背景技術(shù)：
[專利文獻l特開20(B-331816號公才艮 [專利文獻2特開2004-178860號公報
近年，針對各種電子設(shè)備的小型、輕量化的期望非常強烈，因此 要求作為動力源的二次電池的性能提高，各種電池的開發(fā)和改進得到 發(fā)展。在期待電池的特性提高方面有高電壓化、高能量密度化、耐 高負荷化、形狀的任意化、安全性的確保等。在這種需求下，鋰離子 二次電池是在現(xiàn)有的電池中最能夠?qū)崿F(xiàn)高電壓、高能量密度、耐高負 荷化的二次電池，當前其改良也正在不斷進行。
該鋰離子二次電池一般由以下部分構(gòu)成通過隔著隔離物疊層用 薄片狀的正極集電體和涂敷在其表面上的正極活性物質(zhì)構(gòu)成的薄片狀 的正電極，和用薄片狀的負極集電體和涂敷在其表面上的負極活性物 質(zhì)構(gòu)成的薄片狀的負電極來形成的薄片狀的內(nèi)部電極對；以密封狀態(tài)
覆蓋該內(nèi)部電極對并且在內(nèi)部收容電解液的電池殼；從該電池殼內(nèi)的 內(nèi)部電極對的各正電極以及各負電極分別連接到設(shè)置在電池殼上的正 極端子以及負極端子上的正電極引線和負電極引線，在充電時鋰從正 電極的正極活性物質(zhì)抽出到電解液中作為鋰離子，進入到負電極的負 極活性物質(zhì)中，在放電時將進入到該負極活性物質(zhì)中的鋰離子釋放到 電解液中，再次回到正電極的正極活性物質(zhì)中，由此進行充放電。有 關(guān)這種鋰離子二次電池，因為能夠?qū)崿F(xiàn)其高能量密度，所以例如能夠
期待作為電動汽車和混合動力汽車等的領(lǐng)域中使用的大容量二次電 池，已經(jīng)進行了很多開發(fā)并提出了方案。
例如，作為這種鋰離子二次電池提出了質(zhì)量輕、薄型且具有撓性 的薄片狀鋰離子二次電池，該鋰離子二次電池使用三層構(gòu)造的層疊膜 形成具有撓性的袋狀外包體，在該袋狀外包體中封入薄片狀的內(nèi)部電
極對和電解液而形成(例如，參照專利文獻l、 2)。
在該專利文獻中公開的薄片狀二次電池中，作為其電池殼使用在 內(nèi)面?zhèn)壬暇哂欣缇垡蚁?、聚丙烯等的耐電解液性以及熱密封性方?優(yōu)異的熱可塑性樹脂制的內(nèi)面層，在中間具有例如鋁箔等的具有撓性 以及在強度方面優(yōu)異的金屬箔制的中間層，并且在外面?zhèn)壬暇哂欣?聚酰胺類樹脂等在電氣絕緣性方面優(yōu)異的絕緣樹脂制的外面層的三層 構(gòu)造的層疊膜，在其內(nèi)部封入薄片狀的內(nèi)部電極對和電解液而形成， 進而，設(shè)置分別個別連結(jié)構(gòu)成內(nèi)部電極對的多個正電極以及負電極的 一對正電極引線以及負電極引線，將這些一對的正電極引線以及負電 極引線氣密地貫通層疊膜向外部突出的部分作為電極端子或者外部引 線使用。
可是，近年，針對二次電池的進一步小型化、大容量化、高效化 或者長壽命化的要求高漲，即使在薄片狀二次電池中，也希望通過采 用薄片狀電極的進一步的多疊層化和剖面積大的(厚度厚)電極端子 (以下，還稱為電極引線)來實現(xiàn)大容量化以及降低電阻，從而得到 高效率化、電池壽命的增大等。
對于這種要求，在上述專利文獻的薄片狀二次電池中，在薄片狀 電極和電極引線的連接中，使用與電阻熔接或激光熔接等相比，從連 接電阻的降低、低成本化或者耐振動性的提高的觀點出發(fā)有利的超聲 波熔接，但在這種熔接連接方式中，產(chǎn)生由于電極引線的厚度和薄片 狀電極的疊層厚度，還有各種材質(zhì)的原因，熔接條件有大的變化的問 題。即，產(chǎn)生根據(jù)作為工件的電極引線和薄片狀電極的厚度和硬度， 設(shè)定適宜的熔接條件困難的問題。
例如，如果為了得到充分的熔接強度賦予過大的熔接能量，則發(fā)
生在薄片狀電極上產(chǎn)生龜裂和裂縫等的問題。而后，對于這種薄片狀 電極的龜裂和裂紋等的損傷將成為因振動等而出現(xiàn)電極剝離和短路這 種故障的主要原因。另一方面，當熔接能量不足的情況下，不能得到 充分的熔接強度，發(fā)生由于接觸不良引起的電池電阻增加等的問題。
而后，這種問題作為工件的厚度越厚，即電極引線以及/或者薄 片狀電極的疊層厚度越厚越顯著的問題而發(fā)生。
即，在以密封狀態(tài)收容內(nèi)部電極對的上述的專利文獻中公開的薄 片狀二次電池中，在對為了實現(xiàn)高輸出化、高容量化以及低電阻化而 使剖面積(厚度)大的電池引線和被疊層的金屬箔形的薄片狀電極進 行超聲波熔接時，產(chǎn)生難以不破壞兩者，特別地不對薄的薄片狀電極 帶來損傷等的損害，并且得到充分的連接強度的問題。此外，由此在 預(yù)定的熔接條件下，能夠與電極引線端子適宜接合的薄片狀電極的疊 層個數(shù)受到限制，產(chǎn)生薄片狀二次電池的大容量化受到阻礙的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述那樣的現(xiàn)有技術(shù)的問題而提出的，其目的在 于提供一種薄片狀二次電池及其制造方法，其中抑制相互連接構(gòu)成正 負各自的薄片狀電極的集電箔、正負各自的電極引線時的對薄片狀電 極的損傷，并容易設(shè)定適宜的熔接條件，而且可以進行任意個數(shù)的薄 片狀電極的疊層形成，容易實現(xiàn)大容量化。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的薄片狀二次電池，其特征在于，具
備將多個薄片狀的正電極和多個薄片狀的負電極隔著隔離物交替疊 層而形成的薄片狀的內(nèi)部電極對；將該內(nèi)部電極對和電解液以密封狀 態(tài)收容在內(nèi)部的撓性的袋狀外包體；以及在該袋狀外包體的內(nèi)部與上 述內(nèi)部電極對的各薄片狀的正電極以及負電極連接的正電極引線以及 負電極引線，在上述正電極引線以及負電極引線和上述薄片狀的正電 極以及負電極的各連接部上，在正電極引線以及負電極引線上分別疊 層連接對應(yīng)的上述多個薄片狀的正電極以及負電極，并且在中間部形 成導(dǎo)電性的連接保護層。
一般，為了實現(xiàn)薄片狀二次電池的大容量化、低電阻化等，要求 厚度厚的(剖面積大)電極引線以及多層的薄片狀電極，但熔接連接 的電極引線和薄片狀電極的厚度越大，適宜的熔接強度的設(shè)定越困難， 通過本發(fā)明人們的研究判明了由于不充分的熔接強度引起的連接不良 和由于過度熔接能量引起的薄片狀電極的裂紋這些問題明顯發(fā)生。
因而，如果采用上述那樣構(gòu)成的本發(fā)明的薄片狀二次電池，則在
上，在正電極引線以及負電極引線上，分別疊層對應(yīng)的多個薄片狀的 正電極以及負電極進行連接，并且因為在疊層方向中間部上形成導(dǎo)電
性的連接保護層，所以能夠抑制對連接時的薄片狀電極的損傷，并JL 容易進行適宜的熔接條件的設(shè)定，還可以形成任意個數(shù)的薄片狀電極 的疊層，能夠?qū)崿F(xiàn)大容量化容易的薄片狀二次電池。
此外，也可以是來自上述多個薄片狀正電極的集電箔以及來自負 電極的集電箔、與各個相對應(yīng)的正電極引線以及負電極引線在將上述 連接保護層插入到疊層方向中間部的狀態(tài)下進行超聲波熔接。
當這樣構(gòu)成的情況下，能夠抑制在超聲波熔接時特別成問題的連 接時對薄片狀電極的損傷。
此外，也可以是上述連接保護層每隔上述薄片狀電極的預(yù)定的疊 層個數(shù)而形成。
當這樣構(gòu)成的情況下，因為連接保護層每隔薄片狀電極的預(yù)定的 疊層個數(shù)形成，所以不會對薄片狀的各正電極以及各負電極給予損傷， 可以根據(jù)熔接條件進行更適宜的連接。
進而，上述疊層個數(shù)也可以根據(jù)熔接強度設(shè)定。 當這樣構(gòu)成的情況下，能夠容易進行適宜的熔接強度的設(shè)定。 此外，也可以是在上述薄片狀電極的疊層方向上，上述連接保護 層進一步形成在與電極引線相反一側(cè)的端部上。
當這樣構(gòu)成的情況下，因為連接保護層還形成在薄片狀電極的疊 層方向端部，所以在將薄片狀的各正電極或者負電極疊層連接在各電 極引線上時，能夠有效地保護最容易受損傷的薄片狀電極的疊層方向
端部。
此外，上述連接保護層也可以用與上述薄片狀電極不屬于同一個 體(別體)的導(dǎo)電性部件形成。
此外，上述連接保護層也可以通過在上述連接部上使上述薄片狀 電極折返來形成。
當這樣形成的情況下，因為連接保護層通過在連接部上使薄片狀 電極折返來形成，所以能夠容易實現(xiàn)該連接保護層。
進而，上述連接保護層也可以分別用與對應(yīng)的上述薄片狀正電極 或者負電極相同材質(zhì)的部件形成。
當這樣構(gòu)成的情況下，因為連接保護層分別用與對應(yīng)的正電極或 者負電極相同材質(zhì)的部件形成，所以與不同種部件間的連接相比，能 夠降低連接部分的接觸電阻。
在以上說明中，本發(fā)明的薄片狀二次電池適合用于正極引線以及
負極引線各自的厚度是大于等于0.3mm小于等于5.0mm那樣的期待 得到大電流的薄片狀二次電池，此外，適合用于薄片狀正電極以及負 電極的各自的厚度大于等于5nm小于等于30nm，各薄片狀電極的疊 層個數(shù)大于等于20個那樣的，疊層了連接時可能有損傷等的薄的薄片 狀電極的薄片狀二次電池。
在此，所謂薄片狀電極的厚度假設(shè)為不包含疊層在薄片狀集電體 的兩面上的活性物質(zhì)的厚度的、薄片狀集電體自身的厚度。
此外，本發(fā)明的薄片狀二次電池的制造方法，其特征在于包括如 下步驟準備將多個薄片狀的正電極和多個薄片狀的負電極隔著隔
離物交替疊層而形成的薄片狀的內(nèi)部電極對；與上述內(nèi)部電極對的各 薄片狀的正電極以及負電極相連接的正電極引線以及負電極引線；以 及將它們和電解液一同收容的袋狀外包體，對上述多個薄片狀電極進 行集中，形成多個薄片狀電極束，將該薄片狀電極束中的一個放置在 上述電極引線上，在該一個薄片狀電極束的上部放置與上述薄片狀電 極同樣材質(zhì)的金屬箔，對它們一并進行超聲波熔接，進而，在熔接后 的上述一個薄片狀電極束以及金屬箔上放置其它薄片狀電極束，在該
其它薄片狀電極束上放置與上述薄片狀電極同樣材質(zhì)的金屬箔并進行
超聲波熔接，重復(fù)同樣的工序，疊層形成隔著金屬箔的所希望個數(shù)的
薄片狀電極層，將上述內(nèi)部電極對以及與該內(nèi)部電極對的薄片狀電極
層一體連接的電極引線在密封狀態(tài)下與電解液一同收容在上述袋狀外 包體的內(nèi)部。
如果釆用這種本發(fā)明的薄片狀二次電池的制造方法，則因為，對 多個薄片狀電極進行集中，形成多個薄片狀電極束，將該薄片狀電極 束中的一個放置在上述電極引線上，在該一個薄片狀電極束的上部放 置與上述薄片狀電極同樣材質(zhì)的金屬箔，對它們一并進行超聲波熔接， 進而，在熔接后的一個薄片狀電極束以及金屬箔上放置其它薄片狀電 極束，在該其它薄片狀電極束上放置與薄片狀電極同樣材質(zhì)的金屬箔 并進行超聲波熔接，重復(fù)同樣的工序，疊層形成隔著金屬箔的所希望 個數(shù)的薄片狀電極層，所以，能夠提供一種薄片狀二次電池的制造方 法，能夠抑制連接時對薄片狀電極的損傷，并且可以形成任意個數(shù)的 薄片狀電極的疊層，容易進行大容量化。
此外，上述薄片狀電極束也可以分割成大于等于2束。 這種情況下，因為薄片狀電極束分割成大于等于2束，所以能夠
提供適合于根據(jù)重復(fù)熔接的疊層熔接的薄片狀二次電池的制造方法。 此外，在上述薄片狀電極束中，也可以使構(gòu)成其上端部的薄片狀
電極折返。
當這樣構(gòu)成的情況下，容易設(shè)定適宜的熔接條件，并且能夠容易 實現(xiàn)抑制連接時的損傷的連接保護層。
進而，也可以是，上述電極引線的厚度大于等于0.3mm且小于 等于5.0mm,上述金屬箔的總厚度大于等于10nm且小于等于100nm， 以覆蓋預(yù)定的超聲波熔接區(qū)域的方式進行超聲波熔接。
在此，所謂總厚度是當使用l個金屬箔的情況下，指其厚度，當 疊層多個金屬箔使用的情況下，指其疊層厚度。
這種情況下，電極引線的厚度大于等于0.3mm小于等于5.0min， 金屬箔的總厚度大于等于l(Him小于等于lOOfim，因為進行超聲波熔
接以覆蓋預(yù)定的超聲波熔接區(qū)域，所以能夠提供確保必要的連接強度 的同時，適合于大容量的電池的薄片狀二次電池的制造方法。
進而，也可以是，上述一個薄片狀電極束的熔接區(qū)域和其它薄片 狀電極束的熔接區(qū)域隔著上述金屬箔進行熔接。
這種情況下， 一個薄片狀電極束的熔接區(qū)域與其他的薄片狀電極 束的熔接區(qū)域因為隔著金屬箔熔接，所以能夠可靠地確保預(yù)定的電流 容量。
如果采用本發(fā)明，則能夠提供抑制連接時對薄片狀電極的損傷，
并且可以形成任意個數(shù)的薄片狀電極的疊層，能夠容易實現(xiàn)大容量化 的薄片狀二次電池及其制造方法。


圖l是示意表示本發(fā)明的薄片狀二次電池的立體圖。
圖2是圖1的薄片狀二次電池的左視圖。
圖3是圖1的薄片狀二次電池的A-A線剖面圖，是用圖2中的 圓A，包圍的部分的放大圖。
圖4是用于說明圖1中的內(nèi)部電極對的示意放大圖。 圖5是表示薄片狀集電箔和電極引線的連接部的構(gòu)成的示意放大圖。
圖6是用于說明適合于本發(fā)明的超聲波熔接的概要的示意圖。 圖7是說明本發(fā)明的薄片狀二次電池的制造方法的示意圖。 圖8是說明本發(fā)明的薄片狀二次電池的制造方法的示意圖。 圖9是說明本發(fā)明的薄片狀二次電池的制造方法的示意圖。 圖IO是說明本發(fā)明的薄片狀二次電池的連接方法的示意圖。
具體實施例方式
以下，參照圖1~圖4說明本發(fā)明的一種實施方式。在此，圖1 是示意表示本發(fā)明的薄片狀二次電池一例的立體圖，圖2是圖1的左 視圖。此外，圖3是圖1的A-A剖面圖，是放大表示用圖2中的圓A，
包圍的部分的圖，圖4是用于說明內(nèi)部電極對的示意圖。
在圖1~圖3中，IO是薄片狀鋰離子二次電池(薄片狀二次電池)， 用撓性的袋狀外包體2將內(nèi)部電極對1以及電解液5以密封狀態(tài)收容 在內(nèi)部。內(nèi)部電極對l如圖3所示，將多個薄片狀的正電極la和多個 薄片狀的負電極lb隔著隔離物lc交替疊層形成為薄片狀，與該內(nèi)部 電極對1中的正電極la分別個別連結(jié)的薄片狀的正電極引線3a氣密 地貫通袋狀外包體2的熱密封部4并且固定在該熱密封部4上，向袋 狀外包體2的外部突出。此外，雖然省略圖示，但在負電極lb上也分 別個別連結(jié)負電極引線3b,該負電極引線3b如圖l所示那樣夾著袋 狀外包體2，從與正電極引線3a相反一側(cè)的端部(在本例子中，是圖 中的下端部)，與正電極引線3a —樣貫通熱密封部4以氣密狀態(tài)向外 部突出而形成。
在本發(fā)明中，對于將內(nèi)部電極對1和電解液5以密封狀態(tài)收容在 內(nèi)部的撓性的袋狀外包體2，只要具有可以作為薄片狀二次電池IO的 電池殼使用的強度，并且具有針對收容的電解液5來說優(yōu)異的耐電解 液性，則沒有特別限制，具體地說可以例示利用三層構(gòu)造的層疊膜形 成的撓性的袋狀外包體(參照再表98/042， 036號)，所述三層構(gòu)造 的層疊膜在內(nèi)面?zhèn)壬侠缇哂芯垡蚁⒕郾?、聚酰胺、離子交聯(lián)聚 合物(ionomer)等的在耐電解液性以及熱密封性方面優(yōu)異的熱可塑性 樹脂制的內(nèi)面層，在中間例如具有鋁箔、不銹鋼箔等的在撓性以及強 度方面優(yōu)異的金屬箔制的中間層，而且在外面?zhèn)壬侠缇哂芯埘０奉?樹脂、聚酯類樹脂等的在電氣絕緣性方面優(yōu)異的絕緣樹脂制的外面層。
在本實施方式中，上述袋狀外包體2利用在內(nèi)面?zhèn)壬暇哂芯垡蚁?制的內(nèi)面層2a，在中間具有鋁箔制的中間層2b，而且在外面?zhèn)壬暇哂?尼龍制的外面層2c的三層構(gòu)造的層疊膜形成。
隔離物lc只要是多孔質(zhì)膜、無紡布、網(wǎng)等具有電氣絕緣性，并 且對與正電極la和負電極lb的密接具有充分強度的材料，則可以使 用任何材料。材質(zhì)并沒有特別限定，但從粘接性以及安全性的觀點出 發(fā)理想的是聚乙烯、聚丙烯的單層多孔質(zhì)膜以及它們的多層化的多孔
質(zhì)膜。
此外，作為提供于用作離子傳導(dǎo)體的電解液5的溶劑以及電解質(zhì) 鹽，可以使用在現(xiàn)有的電池中使用的非水系的溶劑以及含有鋰的電解 質(zhì)鹽。具體地說，作為溶劑可以使用碳酸乙烯、碳酸丙烯、碳酸二曱 酯、碳酸二乙酯、碳酸甲基-乙基等的酯類溶劑，乙二醇二甲醚 (dimethoxyethane )、乙二醇二乙醚、二乙醚、二曱醚等的醚類溶劑 的單獨液，以及由上述的同一系統(tǒng)的溶劑之間或者不同系統(tǒng)的溶劑構(gòu) 成的2種的混合液。此外，電解質(zhì)鹽可以^使用LiPF6、 LiAsF6、 LiC104、 LiBF4、 LiCF3S03、 LiN ( CF3S02) 2、 LiC ( CF3S02) 3、 LiN ( C2F5S02)2等。
在本實施方式中，內(nèi)部電極對1如圖4所示，各正電極la在鋁 制的正極集電體11的兩面上疊層正極活性物質(zhì)12而形成，同樣，各 負電極lb在銅制的負極集電體13的兩面上疊層負極活性物質(zhì)14而形 成。更具體地說，在本實施方式中，構(gòu)成薄片狀的各正電極la的正極 集電體11用其厚度是5 30nm左右的極薄的鋁箔形成，并且構(gòu)成薄片 狀的各負電極lb的負極集電體13用其厚度是5 30jim左右的極薄的 銅箔形成，將與這些正極集電體11或者負極集電體13對應(yīng)的金屬箔 隔著隔離物lc各交替疊層例如40個來構(gòu)成內(nèi)部電極對1。進而，正 電極引線3a是與上述正極集電體11相同的鋁制，負電極引線3b是與 上述負極集電體13 —樣的銅制或者鎳制。但是，作為其材質(zhì)并沒有特 別限定，優(yōu)選使用電化學(xué)上穩(wěn)定的金屬材料。其中可以例示作為正電 極引線3a理想的是鋁、鋁合金等，作為負電極引線3b理想的是銅、 不銹鋼、鎳等。此外，對于正電極引線3a特別理想的是使用與形成正 極集電體的材質(zhì)相同的材質(zhì)，例如使用鋁，對于負電極引線3b特別理 想的是使用銅及/或者鎳。
在本實施方式中，正電極引線3a以及負電極引線3b的厚度都是 0.3mm，其寬度都是30mm。而且，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)成的薄片狀二次電 池10適合用于例如電動汽車等期待得到大電流的裝置，在本發(fā)明中， 作為正電極引線3a以及負電極引線3b的厚度，從可以進行超聲波熔
接的引線厚度的觀點出發(fā)，理想的是例如使用大于等于0.3mm小于等 于5.0mm的板狀的端子。
以下，參照圖5進一步說明正電極引線3a或者負電極引線3b與 內(nèi)部電極對l的連接部。圖5是示意表示各引線部和內(nèi)部電極對的連 接部的放大圖。而且，因為正極側(cè)連接部和負極側(cè)連接部是相同構(gòu)成， 所以下面以正極側(cè)連接部為例子說明。
如圖5所示，在本實施方式中，構(gòu)成薄片狀的正電極的、例如鋁 制的多個薄片狀正極集電體(以下，還稱為正極集電箔)11-1-11-40 在隔著保護箔11P-1-11P-4疊層在正電極引線3a上的狀態(tài)下，用超聲 波熔接一體地連接。具體地說，正極集電箔11-1~11-20、 11-21~11-40 在插入了由與正極集電箔ll相同的金屬(在本例子中是鋁)形成的、 與正極集電箔11不屬于同一個體(別體)的保護箔llP-l、 11P-2的 狀態(tài)下疊層形成(連接)，并且在最上部的正極集電箔11-40上也以 插入了同樣材質(zhì)的另外(別體)的保護箔11P-3、 11P-4的狀態(tài)疊層形 成(連接)。而后，用保護箔11P-1、 11P-2形成正極集電箔的疊層方 向中間部的連接保護層(以下，還稱為中間部連接保護層11Pm), 并且用11P-3、 11P-4形成疊層方向端部(與正電極引線3a相反一側(cè) 的端部)的連接保護層(以下，還稱為端部連接保護層11Pe)。此外， 對于負極側(cè)連接部也具有與正極側(cè)連接部一樣的構(gòu)成，形成與薄片狀 負極集電體(以下，還稱為負極集電箔)13—樣的材質(zhì)(例如，銅) 的連接保護層13Pm、 13Pe。而且，在各連接部中的薄片狀集電體中 未涂敷活性物質(zhì)。
在此，在本發(fā)明的薄片狀二次電池IO中的集電箔11、 13以及保 護箔IIP的個數(shù)可以任意設(shè)定，但從降低連接時的針對各集電箔11、 13的損傷等的損害的觀點看，理想的是疊層的各集電箔11-1、 11-2…、 13-1、 13-2...的疊層厚度每次成為預(yù)定的厚度(在本例子中例如是大 于等于0.3mm)就形成連接保護層11P。
在這樣構(gòu)成的本發(fā)明的薄片狀二次電池10中，在薄片狀集電體 11 (13)和電極引線3a (3b)的連接部中，因為在疊層的薄片狀集電
箔11 (13)的疊層方向中間部上形成連接保護層11Pm (13Pm)，所 以在用以后說明的制造方法制造薄片狀二次電池IO時，不會給各集電 箔11 (13)帶來損傷，預(yù)先防止由于在連接各集電箔11 (13)時的加 壓導(dǎo)致的下沉而產(chǎn)生龜裂，并且可以形成任意個數(shù)的集電箔的疊層， 可以容易實現(xiàn)小型且大容量的薄片狀二次電池IO。進而，因為還在疊 層方向端部形成連接保護層llPe(13Pe)，所以能夠有效地保護容易 因連接時的加壓而受損的薄片狀集電箔端部。
以下，參照

本發(fā)明的薄片狀二次電池10的制造方法。 首先，參照圖6說明適用于本制造方法中的超聲波熔接。圖6是用于 說明超聲波熔接的概要的超聲波熔接裝置的示意構(gòu)成圖。
如圖6所示，超聲波熔接裝置由喇叭形(水一7 ) 131;安裝在 其前端上的焊嘴(f 、7 :f )132與焊嘴132對置配置的砧座133構(gòu)成。 而后，在焊嘴132和砧座133之間重疊配置成為接合對象的2個部件 (喇叭形側(cè)部件134以及砧座側(cè)部件135)，用焊嘴132和砧座133 夾著加壓，對喇叭形131給予超聲波振動時，焊嘴132相對砧座133 的加工面大致并行地振動。于是，該超聲波振動經(jīng)由焊嘴132傳遞到 喇，，八形側(cè)部件134以及砧座側(cè)部件135，由于接觸面效應(yīng)、工作效應(yīng) 以及熱效應(yīng)而使兩者連接。
這樣的超聲波熔接具有這樣的特征，能夠不使熔接界面熔融，或 者能夠只使極其有限的薄層熔融，并且能夠期待由在熔接界面中的氧 化膜等雜質(zhì)的摩擦引起的清理效果，由此，降低連接電阻，并且不會 對成為接合對象的部件造成大的損傷，可以以低成本、穩(wěn)定并且以寬 大的面積可靠地連接兩者。
在本實施方式中，作為喇叭形側(cè)部件134配置疊層的集電箔11 (13)，作為砧座側(cè)部件135配置電極引線3a (3b)，由此對兩者進 行超聲波熔接。
可是，當使用這種超聲波熔接，疊層厚度是5 3(Him左右的薄的 金屬箔形的集電箔11 (13)與電極引線3a (3b)連接的情況下，適宜 的熔接條件也根據(jù)電極引線3a (3b)的厚度、薄片狀集電箔ll (13)
的個數(shù)以及疊層厚度，以及各自的材質(zhì)變化。
特別是在期待實現(xiàn)大容量化的剖面積(厚度)大的電極引線3a (3b)上疊層連接薄的集電箔11 (13)時，箔龜裂等的熔接不良容易 發(fā)生，在預(yù)定的熔接條件下，可以適宜疊層連接的集電箔11 (13)的 個數(shù)有限制，由此，電池的大容量化受到阻礙。與此相反，當對少數(shù) 的集電箔ll (13)的每個進行熔接的情況下，熔接次數(shù)變多，作業(yè)工 數(shù)增大，生產(chǎn)性大幅度降低。
具體地說，本發(fā)明人們通過研究判明，當使用以大電流輸出、低 電阻化為目的的，厚度大于等于0.3mm的電極引線3a ( 3b )端子， 對該電極引線3a (3b)和疊層厚度(總厚度)T=t*x (在此，t:集電 箔的厚度，x:集電箔的疊層個數(shù)；5S^3(Him， x^20個)為大于等于 0.3mm的多疊層的薄片狀集電箔11 (13)進行超聲波熔接的情況下， 因為該工件的厚度的原因，薄片狀集電箔11 (13)的破壞或者熔接強 度的不足這樣的問題容易發(fā)生，決定適宜的熔接條件變得困難。此外， 在實際疊層薄片狀集電箔11(13)的狀態(tài)中，因為在同極的集電箔(例 如，正極集電箔11)之間介入對極的集電箔(例如，負極集電箔13) 以及隔離物lc，所以在與進行超聲波熔接的電極引線3a(3b)的連接 部分上，同極的集電箔之間的間隔處于隔開50 200jim左右的狀態(tài)。 因此，通過本發(fā)明人們的研究判明，當集電箔的疊層厚度大于等于 0.3mm的情況下，與單純疊層同樣厚度、個數(shù)的集電箔進行超聲波熔 接的情況相比，在上述連接部分中的集電箔的下沉變大，其結(jié)果，沿 著熔接部分(預(yù)定的熔接區(qū)域的邊界邊緣附近)容易發(fā)生箔龜裂，特 別在熔接連接時的疊層方向端部(與電極引線相反一側(cè)的端部)的集 電箔容易發(fā)生箔龜裂。
因而，在本發(fā)明的薄片狀二次電池10的制造方法中，通過如以 下那樣隔著各連接保護層IIP (13P)連接電極引線3a (3b)和各薄 片狀集電箔11 (13)，可以在抑制對連接時的薄片狀集電箔11 (13) 的損傷的同時，疊層任意個數(shù)的薄片狀集電箔11 (13)。以下，對于 本發(fā)明的薄片狀二次電池10的制造方法，以正極側(cè)為例子參照圖7
圖9進行說明。
首先，如圖7所示，將各自厚度是5 30jim的例如40個薄片狀 集電箔11-1-11-40的每幾個集中，形成集電箔束。在本實施方式中， 例如是分割為各20個，形成集電箔束11A、 IIB。
然后，準備其厚度大于等于0.3mm的電極引線3a，如圖8所示， 在超聲波喇叭形131和砧座133之間設(shè)置電極引線3a、集電箔束IIA、 形成中間部連接保護層11Pm的金屬箔11P-l、 11P-2,對這些電極引 線3a、集電箔束11A層以及中間部連接保護層11Pm —并進行超聲波 熔接。具體地說，將電極引線3a放置在砧座133上，在電極引線3a 之上疊層集電箔束IIA，進而，在其上放置集電箔保護用的金屬箔 11P-l、 11P-2，將超聲波喇叭形131壓接在該保護用金屬箔11P-l、 11P-2上進行超聲波熔接。
以下，如圖9所示，在與電極引線3a成為一體而熔接的集電箔 束11A層以及中間部連接保護層11Pm上重疊剩下的集電箔束11B, 進而，在其上放置形成端部連接保護層11Pe的金屬箔11P-3、 11P-4， 將超聲波喇叭形131壓接在該保護用金屬箔11P-3、 11P-4上同樣進行 超聲波熔接。
通過重復(fù)以上那樣的工序，可以將任意個數(shù)的集電箔11隔著保 護層11P疊層熔接(連接)在電極引線3a上。
其后，將用任意個數(shù)的集電箔11 (13)構(gòu)成的內(nèi)部電極對1以及 疊層連接了集電箔11 (13)的電極引線3a (3b)收容在袋狀外包體2 內(nèi)部，并且填充電解液，通過對袋狀外包體2的開口部利用熱密封進 行密封，使得該電極引線3a (3b)氣密貫通袋狀外包體2，能夠容易 實現(xiàn)可以大容量化的薄片狀二次電池10。
在此，作為形成連接保護層IIP (13P)的例如金屬箔的大小， 從得到充分的連接強度的觀點出發(fā)，理想的是覆蓋由超聲波喇叭形 131上的焊嘴132的大小所規(guī)定的預(yù)定的熔接區(qū)域那樣的大小。
此外，作為保護層IIP (13P)的厚度，為了不需要過大的熔接 能量就可以與已疊層的薄片狀集電箔11 (13)熔接為一體，理想的是
大于等于IOji小于等于100nm。
進而，在熔接各集電箔束(在本例子中是11A、 11B)進行疊層 連接時，通過進行熔接連接，使得各個集電箔束11A、 11B的熔接區(qū) 域(面積)隔著中間部連接保護層11Pm至少重疊二分之一或者以上， 這從確保預(yù)定的電流容量的觀點看是理想的。
這樣分割多疊層集電箔11-1、 11-2…形成集電箔束llA、 IIB...， 通過將該集電箔束IIA、 IIB...隔著中間部連接保護層11Pm順序熔 接，與一次熔接全部薄片狀集電箔11-1、 11-2...的情況相比，可以適 宜地設(shè)定熔接強度(設(shè)定成不會給各集電箔11-1、 11-2...帶來損傷那 樣的熔接強度)，并且能夠緩和在與電極引線3a (3b)的熔接部分中 的熔接連接時的多層集電箔11-1、 11-2...的下沉。由此，能夠預(yù)先防 止由連接時的集電箔11-1、 11-2...的龜裂的發(fā)生等引起的連接不良， 并且可以疊層任意個數(shù)的集電箔11-1、 11-2...，能夠容易實現(xiàn)薄片狀 二次電池的高輸出化、高容量化。此外，與順序熔接少數(shù)集電箔的情 況相比，能夠保護疊層的集電箔(特別是可靠保護容易受到損傷的疊 層方向端部的集電箔)，并且可以降低作業(yè)工數(shù)，還可以謀求生產(chǎn)性 的提高。
進而，通過例如重疊多個金屬箔形成這種連接保護層IIP，即使 萬一在保護層IIP中發(fā)生龜裂等的箔破壞，也能夠不波及到薄片狀集 電箔11-1、 11-2...本體而進行熔接連接，能夠預(yù)先防止電極剝離和短 路這種不良情況，并且能夠有助于電池輸出的穩(wěn)定化、高容量化。而 且，對于端部連接保護層11Pe，在熔接最后重疊的集電箔束時，可以 不引起箔破壞而進行熔接的情況(能夠設(shè)定適度的熔接條件的情況) 下可以省略。
此外，在本實施方式中，例如用金屬箔11P-l llP-4形成了連接 保護層IIP，但本發(fā)明并不限于這種形態(tài)的連接保護層，也可以例如 通過如圖10所示那樣使一部分薄片狀電極在連接部中折返來形成連 接保護層。以下，對于這種連接保護層的變形例IIP，參照圖10進行 說明。而且，在圖10中，對于具有與前面的實施方式相同的功能的部
件附加相同的符號并省略其說明。此外，因為正極側(cè)連接部和負極側(cè) 連接部是同樣的構(gòu)成，所以以正極側(cè)為例子說明。
在本變形例中的內(nèi)部電極對1如圖10所示，例如由42個正極集 電箔11-1-11-42構(gòu)成。此外，各自的正極集電箔的厚度以及電極引線 的厚度與前面的實施方式一樣，分別是5 30nm以及0.3 5.0mm。
在本變形例中，根據(jù)預(yù)定的熔接能量，每隔對隔著保護層11P可 以進行適宜的疊層熔接的集電箔11的個數(shù)(例如，在本例子中，是 11-1~11-20， 11-22-11-41的各20個)，將疊層在其上的集電箔(在 本例子中，是11-21， 11-42 )預(yù)先形成得比其他的集電箔(11-1 11-20， 11-22 11-41)還長，通過在連接部中使該集電箔11-21、 11-42彎曲， 形成連接保護層11P，。
具體地說，以與前面的實施方式一樣的工序，首先，在電極引線 3a上疊層集電箔11-1 11-20束，并且使其上的形成中間部連接保護層 11P，m的集電箔11-21彎曲(折返)，對它們一并進行超聲波熔接， 其后，對直至集電箔11-22-11-41的20個以及形成疊層在其上的端部 連接保護層11P，e的集電箔11-42進行彎曲形成，放置在前面熔接的 集電箔11-1~11-20束以及中間部連接保護層11P，m上，通過同樣地進 行超聲波熔接，可以疊層連接任意個數(shù)的集電箔11和電極引線3a。
在此，在將形成連接保護層IIP的集電箔11-21、 11-42折返時， 將其折返為使被折返的集電箔部分覆蓋由超聲波喇叭形131上的焊嘴 132的大小規(guī)定的預(yù)定的熔接區(qū)域，這從得到充分的連接強度的觀點 看是理想的。
此外，從確保預(yù)定的電流容量的觀點來看，理想的是，在對各集 電箔束11-1 11-20、 11-22 11-41進行熔接而疊層連接時，通過熔接連 接，使得各個集電箔束11-1~11-20、 11-22-11-41的熔接區(qū)域(面積) 隔著彎曲形成的集電箔(在本例子中是11-21)至少重疊二分之一或 者以上。
在這樣構(gòu)成的本變形例的連接保護層IIP，中，能夠得到與用金屬 蕩IIP形成連接保護層IIP的前面的實施方式一樣的效果，并且不需
要另外設(shè)置作為連接保護層的金屬箔，能夠容易形成連接保護層 11P，。
而且，在本發(fā)明的薄片狀二次電池10及其制造方法中，疊層的 集電箔11 (13)的各厚度以及個數(shù)、形成保護層的保護箔(在本例子 中，是11P-l llP-4)或者集電箔(在本例子中，是11-21， 11-42) 的各厚度和個數(shù)可以根據(jù)預(yù)定的熔接條件(熔接強度)適宜設(shè)定。此
外，本發(fā)明并不限于上述的實施方式，在熔接連接時，只要將抑制對 薄片狀電極(集電箔)的損傷等的損害那樣的導(dǎo)電性層形成在連接部 中的疊層方向中間部上即可。
權(quán)利要求
1.一種薄片狀二次電池，其特征在于，具備將多個薄片狀的正電極和多個薄片狀的負電極隔著隔離物交替疊層而形成的薄片狀的內(nèi)部電極對；將該內(nèi)部電極對和電解液以密封狀態(tài)收容在內(nèi)部的撓性的袋狀外包體；以及在該袋狀外包體的內(nèi)部與上述內(nèi)部電極對的各薄片狀的正電極以及負電極連接的正電極引線以及負電極引線，在上述正電極引線以及負電極引線和上述薄片狀的正電極以及負電極的各連接部上，在正電極引線以及負電極引線上分別疊層連接對應(yīng)的上述多個薄片狀的正電極以及負電極，并且在中間部形成導(dǎo)電性的連接保護層。
2. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 來自上述多個薄片狀正電極的集電箔以及來自負電極的集電箔、與各個相對應(yīng)的正電極引線以及負電極引線在將上述連接保護層插入 到疊層方向中間部的狀態(tài)下進行超聲波熔接。
3. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述連接保護層每隔上述薄片狀電極的預(yù)定的疊層個數(shù)而形成。
4. 如權(quán)利要求3所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述疊層個數(shù)根據(jù)熔接強度設(shè)定。
5. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 在上述薄片狀電極的疊層方向上，上述連接保護層進一步形成在與電極引線相反一側(cè)的端部上。
6. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述連接保護層用與上述薄片狀電極不屬于同一個體的導(dǎo)電性部件形成。
7. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述連接保護層通過在上述連接部上折返上述薄片狀電極來形 成。
8. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述連接保護層分別用與相對應(yīng)的上述薄片狀正電極或者負電極同樣材質(zhì)的部件形成。
9. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述正電極引線以及負電極引線的各自的厚度大于等于0.3mm且小于等于5.0mm。
10. 如權(quán)利要求l所述的薄片狀二次電池，其特征在于 上述薄片狀正電極以及負電極的各自的厚度大于等于5jim且小于等于30fim，各薄片狀電極的疊層個數(shù)大于等于20個。
11. 一種薄片狀二次電池的制造方法，其特征在于包括如下步驟 準備將多個薄片狀的正電極和多個薄片狀的負電極隔著隔離物交替疊層而形成的薄片狀的內(nèi)部電極對；與上述內(nèi)部電極對的各薄片 狀的正電極以及負電極相連接的正電極引線以及負電極引線；以及將 它們和電解液一同收容的袋狀外包體，對上述多個薄片狀電極進行集中，形成多個薄片狀電極束，將該 薄片狀電極束中的一個放置在上述電極引線上，在該一個薄片狀電極 束的上部放置與上述薄片狀電極同樣材質(zhì)的金屬箔，對它們一并進行 超聲波熔接，進而，在熔接后的上述一個薄片狀電極束以及金屬箔上放置其它 薄片狀電極束，在該其它薄片狀電極束上放置與上述薄片狀電極同樣 材質(zhì)的金屬箔并進行超聲波熔接，重復(fù)同樣的工序，疊層形成隔著金 屬箔的所希望個數(shù)的薄片狀電極層，將上述內(nèi)部電極對以及與該內(nèi)部 電極對的薄片狀電極層一體連接的電極引線在密封狀態(tài)下與電解液一 同收容在上述袋狀外包體的內(nèi)部。
12. 如權(quán)利要求11所述的薄片狀二次電池的制造方法，其特征在于-.將上述薄片狀電極束分割成大于等于2束。
13. 如權(quán)利要求11所述的薄片狀二次電池的制造方法，其特征 在于在上述薄片狀電極束中，折返構(gòu)成其上端部的薄片狀電極。
14. 如權(quán)利要求11所述的薄片狀二次電池的制造方法，其特征在于上述電極引線的厚度大于等于0.3mm且小于等于5.0mm，上述 金屬箔的總厚度大于等于l(Him且小于等于100nm，以覆蓋預(yù)定的超 聲波熔接區(qū)域的方式進行超聲波熔接。
15. 如權(quán)利要求11所述的薄片狀二次電池的制造方法，其特征在于上述一個薄片狀電極束的熔接區(qū)域和其它薄片狀電極束的熔接 區(qū)域隔著上述金屬箔進行熔接。
全文摘要
本發(fā)明提供一種抑制對連接時的薄片狀電極的損傷并且可以形成任意個數(shù)的薄片狀電極的疊層，能夠容易實現(xiàn)大容量化的薄片狀二次電池及其制造方法。其特征在于在正電極引線(3a)以及負電極引線(3b)和薄片狀的正電極(11)以及負電極(13)的各連接部上，在正電極引線(11)以及負電極引線(13)上，分別疊層并連接對應(yīng)的多個薄片狀的正電極(11)以及負電極(13)，并且在中間部上形成導(dǎo)電性的連接保護層(11P(13P))。
文檔編號H01M2/20GK101101982SQ200710128000
公開日2008年1月9日 申請日期2007年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月6日
發(fā)明者小澤和典, 阿部圣子, 高橋一博 申請人:英耐時有限公司