专利名称：层叠电池的制作方法
技术领域：
本发明涉及层叠电池(Stacked battery)的制造方法,特别涉及适用于将多个正负电极集电接头并联连接的层叠锂电池的制造的层叠电池的制造方法。
背景技术：
近年来，作为便携式电话或者数字照相机等便携式机器的电源，要求其大容量和小型化，所以使用锂电池。此外，作为电动自行车或者电动工具的电源，也使用了具有较高的能量密度且没有记忆效应的锂电池。对于这些便携式机器或电源，要求其小型化。随之，对锂电池也提出小型化和薄型设计的要求。此外，也使用了层叠锂电池，经隔离片将多个平板状的正电极和负电极层叠在一起，并将分别与其连接后的集电接头并联连接，该层叠锂电池还使用对电池的能量密度有利的薄膜状外包装材料。图13A、13B是说明现有的层叠锂电池在利用薄膜外包装材料覆盖之前的状态的图。图13A是层叠体形成之后的斜视图，图13B是说明集电接头和引线端子焊接后的状态的图。层叠锂电池如图13A所示那样，多个正电极4和负电极6经隔离片5相对置，并呈平板状层叠配置，形成作为电池要素的层叠体2。此外，如图13B所示那样，正极集电接头7和负极集电接头8以及正极引线端子11和负极引线端子12分别在其接合部接合。并使用薄膜外包装材料(未图示)对其进行外包装。通常，正极集电接头4和负极集电接头6以及正极引线端子9和负极引线端子10的接合利用超声波焊接进行。超声波焊接利用铁钻(anvil)和焊接芯片将焊接件夹住，一边加压一边进行焊接。在集电接头和引线端子的连接中，超声波焊接的条件因集电接头的个数而异，当集电接头的个数变化时，有必要求出各焊接装置的最佳条件。若是层叠锂电池的情况，集电接头较薄，I个接头的厚度是几μ m到几十μ m，当通过增加集电接头的个数使焊接能量变大时，焊接时集电接头有可能断开，当将多个接头接合在一起时，存在集电接头容易断开的问题。此外，在JP-A-9-213299中提出了一种将多个引线连接在集电体中的电池。该电池在集电端子上至少形成3个连接引线的连接面，使电极板的引线与各连接面连接，由此，可以防止因引线被强行弯曲而导致电极板受到损害。在现有的层叠锂电池中，当将正负极引线集电接头焊接在引线端子上时，因对不同的焊接集电接头数存在最佳的焊接条件，故每当集电接头的个数变化时，有必要求出其最佳条件。此外，I个厚度是几ym到几十μ m的较薄的集电接头，其耐超声波焊接等焊接的强度有一个极限，随着集电接头个数的增加，焊接时，特别是最端部的集电接头很有可能断开。
发明内容
本发明的目的在于提供一种层叠锂电池的制造方法，能对集电接头稳定地进行焊接。S卩，即使增加层叠的集电接头的个数，也不必追求焊接的最佳条件，焊接时集电接头不会断开，即使增加集电接头的个数，也能够稳定地进行焊接。此外，提供一种层叠锂电池的制造方法，对于构成层叠体的正电极或负电极的层叠数不同的多种层叠电池，能够增加层叠体的层叠数，而不用改变较薄的带状正极集电接头或负极集电接头向引线端子的焊接条件。本发明的第I方面是一种层叠电池的制造方法，从使正电极和负电极经隔离片相对置而层叠形成的层叠体引出的多个正极集电接头和多个负极集电接头分别与正极引线端子和负极引线端子接合，其特征在于，包括如下工序:预先确定能够将多个正极集电接头和多个负极集电接头重叠并汇集(一括)后再进行接合的集电接头的个数和接合条件；形成一组通过将不超过上述能够接合的接头数的集电接头重叠在一起而同时进行接合的集电接头，使各组的正极集电接头和多个负极集电接头的接合位置沿着正极引线端子或负极引线端子面内的正极集电接头或负极集电接头的引出方向或与该方向垂直的方向相互错开，将上述每一组的正极集电接头或负极集电接头汇集在一起，按照上述接合条件进行接合。S卩，在本发明的第I方面的层叠电池的制造方法中，当从使正电极和负电极经隔离片相对置而层叠形成的层叠体引出的多个正极集电接头和多个负极集电接头分别与正极引线端子和负极引线端子连接时，将每一个能够按已确定的条件进行焊接的层叠数或每一个比可焊接的个数少的层叠数作为一组，在每一组中使集电接头的位置在纵向或横向错开，由此，即使与正极引线端子和负极引线端子连接的集电接头的个数增加，也可以按照和已确定的条件同样的条件按照各组进行连接。本发明的第2方面是一种层叠电池的制造方法，上述形成一组的正极集电接头或负极集电接头的层叠数根据各自的材质和形状，在正极集电接头和负极集电接头中进行个别确定。即，在本发明第2方面的层叠电池的制造方法中，将每一个能够按已确定的焊接条件焊接的层叠数或每一个比能够焊接的层叠数少的层叠数作为一组，在每一组中使集电接头的位置相互错开以形成层叠体，在这样形成层叠体的工序中，各组的集电接头的个数可以是2或2以上的任意数。此外，通过使各组的位置相互错开，可以在已确定的焊接能量等焊接条件下进行连接。此外，当正极集电接头和负极集电接头焊接时所必需的能量不同时、或者，当集电接头的厚度、宽度等不同、焊接条件不同时，可以在正极和负极中任意改变构成一组的集电接头的个数。本发明的第3方面是一种层叠电池的制造方法，从沿着层叠体的层叠方向每隔I个或多个取出的正极集电接头或负极集电接头中，形成一组正极集电接头或负极集电接头。S卩，在本发明第3方面的层叠电池的制造方法中，使用集电接头的层叠数比规定的层叠数少的层叠数形成正极集电接头和负极集电接头的组，不是从层叠体的相邻的正电极或负电极中依次取出正极集电接头或负极集电接头，再连续地进行层叠，而是将一个或多个集电接头作为一个组，在每一组中使集电接头的位置相互错开。结果，正极引线端子和负极引线端子难以相对于层叠体沿斜方向进行倾斜。本发明第4方面是一种层叠电池的制造方法，正极引线端子或负极引线端子的接合部配置在离开正极引线端子或负极引线端子面上的上述层叠体的距离不同的位置上，且不使形成各组的正极集电接头或负极集电接头的与引出方向垂直的方向的位置错开，从靠近上述层叠体一侧向远离层叠体一侧，按照与正极引线端子面或负极引线端子面靠近的正极集电接头组或负极集电接头组的顺序进行接合。即，在本发明第4方面的层叠电池的制造方法中，不使每组中的从层叠体引出的正极集电接头和负极集电接头的位置从层叠体的引出方向离开，改变集电接头的长度，从靠近层叠体一侧向远离层叠体一侧，按顺序将其连接在正极引线端子或负极引线端子的同一面的不同的位置上。本发明第5方面是一种层叠电池的制造方法，在正极引线端子或负极引线端子的两面上配置正极集电接头或负极集电接头的接合部，且不使形成各组的正极集电接头或负极集电接头的与引出方向垂直的方向的位置错开，向各接合部的正极引线端子面或负极引线端子面的投影部互不重叠，并从靠近上述层叠体一侧的接合部，表里交替地进行连接。S卩，在本发明第5方面的层叠电池的制造方法中，通过不使集电接头组的位置离开与接头的引出方向垂直的方向而使集电接头的长度发生变化，将集电接头组连接在纵向的不同位置上，在这样的连接工序中，为了使正极引线端子或负极引线端子的位置处于层叠体的高度方向的中心，在引线端子的表面和背面，从靠近层叠体一侧开始进行表里交替连接。本发明第6方面是一种层叠电池的制造方法，在与正极集电接头或负极集电接头的引出方向垂直的方向上形成了多个接合部，该接合部形成在正极引线端子或负极引线端子上，正极引线端子或负极引线端子的层叠体侧的宽度和电池外面的宽度相同。S卩，在本发明第6方面的层叠电池的制造方法中，在正极集电接头和负极集电接头分别与正极引线端子和负极引线端子连接的工序中，通过与焊接集电接头的宽度对应地扩展引线端子的宽度，可以得到能够流过更大的电流的引线端子截面积。本发明第7方面是一种层叠电池的制造方法，在与正极集电接头或负极集电接头的引出方向垂直的方向上形成了多个接合部，该接合部形成在正极引线端子或负极引线端子上，该接合部是正极引线端子或负极引线端子的层叠体侧的宽度和电池外面的宽度中使层叠体侧的宽度较大的T字形、非对称T字形或L字形。即，在本发明第7方面的层叠电池的制造方法中，在正极集电接头和负极集电接头分别与正极引线端子和负极引线端子连接的工序中，与焊接集电接头的宽度对应地扩展引线端子的宽度。当用于不需要流过大电流的情况时，通过减小引线端子的薄膜外封装材料的热熔融部的投影部的长度，可以提高封口部的可靠性。此外，与薄膜外封装材料的引线端子的引出位置对应，引线端子的形状可以是T字形或L字形、或者是从引线端子中心到外形宽度方向的长度左右不对称的形状等。本发明第8方面是一种层叠电池的制造方法，从使正电极和负电极经隔离片相对置而层叠形成的层叠体引出的多个正极集电接头和多个负极集电接头分别与正极引线端子和负极引线端子接合而连接，其特征在于，包括如下工序:预先确定能够将多个正极集电接头和多个负极集电接头分别重叠在一起再进行接合的最大重叠个数和接合条件；使从上述层叠体引出的正极集电接头或负极集电接头的位置错开，从而每一个或每多个上下集电接头的一部分相重叠，确定所错开的量，使上述集电接头重叠最多的部分的集电接头的个数不超过上述最大个数，按照每一个这样形成的至少一组正极集电接头或至少一组负极集电接头的重叠部的接合条件进行接合。即，在本发明第8方面的层叠电池的制造方法中，在使正极集电接头和负极集电接头的位置相互错开后再形成层叠体的工序中，一点一点地错动从层叠体引出的集电接头的位置，使每一个或每多个上下集电接头重叠，错动时，使集电接头的重叠部的个数最多的部分的层叠数在不超过可按预先设定的接合条件进行焊接的层叠数的范围之内。若按照本发明，可以稳定地将正极引线端子和负极引线端子焊接在一起，而与正极集电接头和负极集电接头的个数无关，可以增加层叠电池的层叠数，既不会损伤集电接头，也不会影响可靠性。
图1是表示本发明第I实施形态的层叠电池的图，是局部剖开后的斜视图。图2是说明本发明的层叠电池是锂电池的情况的剖面图。图3A是说明本发明第I实施形态的层叠电池的局部斜视图，图3B是说明集电接头和弓I线端子焊接后的状态的局部斜视图。图4是本发明第2实施形态的层叠电池的集电接头和引线端子焊接后的局部斜视图。图5是本发明第3实施形态的集电接头和引线端子焊接后的局部斜视图。图6A是说明本发明第4实施形态的层叠电池的局部斜视图，图6B是说明集电接头和弓I线端子焊接后的状态的局部斜视图。图7是说明本发明第5实施形态的集电接头和引线端子的连接结构的局部斜视图。图8是说明本发明第6实施形态的集电接头和引线端子的连接结构的局部斜视图。图9是说明本发明第7实施形态的集电接头和引线端子的连接结构的局部斜视图。图10是说明本发明一实施例的引线端子的形状的平面图。图11是说明本发明另一实施例的引线端子的形状的平面图，图1lA表示T字形、图1lB表示L字形、图1lC表示非对称的T字形的形状。图12A是说明本发明的另一实施例的层叠电池的平面图，图12B是侧视图。
图13A是层叠体形成后的斜视图，说明利用现有的层叠锂电池的薄膜外包装材料覆盖之前的状态，图13B是说明集电接头和引线端子焊接后的状态的斜视图。
具体实施例方式其次，参照
本发明的实施形态。图1是表示本发明第I实施形态的层叠电池的图，是局部剖开后的斜视图。层叠体的详细图如FIG.3B所示。层叠电池I是经隔离片将正电极4和负电极层叠后形成层叠体2后再利用薄膜状外包装材料3将层叠体2覆盖而形成的电池，与正电极4接合的正极集电接头7连接在正极引线端子9的接合部11。同样，与负电极6接合的负极集电接头8连接在负极引线端子10的焊接部12，利用薄膜状外包装材料3，在熔融状态下进行封口。说明本发明的层叠电池是层叠锂电池的情况。图2是在正极引出部将一例层叠锂电池剖开后的剖面图。首先，在由铝箔形成的正极集电体上，除了从正极集电体引出的正极集电接头之外，还涂敷吸收、放出锂离子的LiMn2O4等正极活性物质,形成引出正极集电接头的正电极4。此外，在由铜箔形成的负极集电体上，除了从负极集电体引出的负极集电接头之夕卜，还涂敷吸收、放出锂离子的石墨等负极活性物质并形成引出了负极集电接头8的负电极6。负电极6比正电极4的面积大，在通过正电极的隔离片的相反一侧的正电极的投影面上，经面积比负电极还大的隔离片5，层叠、配置规定个数的负电极6，形成层叠体2。隔离片可以使用多孔质的聚丙烯薄膜，也可以使用聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层结构的多孔质薄膜。其次，利用超声波焊接等焊接方法对正极集电接头7和负极集电接头8以及正极引线端子9和负极引线端子(未图示)进行接合，形成导电连接。图3A是说明本发明第I实施形态的层叠型电池的层叠体形成后的局部斜视图，图3B是集电接头和弓I线端子接合后的局部斜视图。再有，该图示出了正极集电接头和正极引线端子的连接结构，负极侧的端子连接结构也一样，所以，在下面说明的本发明实施形态中，只对正极侧进行说明。此外，为了容易理解，下面说明的实施形态中的正极、隔离片和负极都用同样的大小来表示。在本发明的层叠电池中，本实施形态将能够稳定、可靠地把集电接头焊接在引线端子上的多个集电接头作为一组，在各组中使集电接头的位置相互错开。S卩，正电极4在经隔离片5层叠后再形成层叠体2时设置了各自的正极集电接头，使正极集电接头7从沿着与正极集电接头的取出方向垂直的方向设置了间隔的位置开始分成第I组正极集电接头7A和第2组正极集电接头7B后再取出。接着，使第I组正极集电接头7A和第2组正极集电接头7B在正极引线端子9上形成各自的接合部11A、11B，再进行导电连接。这样，通过分离第I组正极集电接头和第2组正极集电接头，将2倍于能够用I个接合部接合的集电接头的层叠数的正电极和负电极层叠在一起，得到层叠电池。对制作出的层叠体5，使用将合成树脂薄膜层叠在铝箔等金属薄膜的两面上的薄膜外包装材料进行外包装，得到层叠电池。在第I组正极集电接头和正极引线端子的接合中，对于设定的焊接条件，与所施加的压力和焊接功率等一起，预先确定了能够可靠焊接的正极集电接头的最大个数，不改变焊接条件，进行2处焊接，所以，即使是2倍的层叠数，也可以在短时间内进行连续焊接，而不用设定新的焊接条件。图4是本发明第2实施形态的层叠电池的正极集电接头和正极引线端子焊接后的局部斜视图。正电极4在经隔离片5层叠后形成层叠体2时设置各自的正极集电接头，使正极集电接头7从沿着与正极集电接头的取出方向垂直的方向设置了间隔的位置开始分成第I组正极集电接头7A、第2组正极集电接头7B和第3组正极集电接头后再取出。接着，使第I组正极集电接头7A、第2组正极集电接头7B和第3组正极集电接头7C在正极引线端子9上形成各自的接合部11A、IIB和11C，再进行接合。在该例子中，示出了当合适的接合个数是3个时通过将其分成3组使层叠数是原来的3倍的情况。此外，即使合适的层叠数是4倍以上的层叠数，通过形成4个正极集电接头组和负极集电接头组，也可以制作。图5是本发明第3实施形态的集电接头和引线端子焊接后的局部斜视图。在第I实施形态中，从构成层叠体的正电极的层叠方向开始，按顺序对正极集电接头进行分组。与此相对，在第3实施形态中，构成第I集电接头的集电接头从层叠体的上部，每隔I个，对第2、第4和第6个正极集电接头7进行层叠，形成第I组正极集电接头7A，同样，对第1、第3和第5个正极集电接头7进行层叠，形成第2组正极集电接头7B。这一点和实施形态I不同。在该实施形态中，容易消除整个层叠体2的正极集电接头7的引出位置的偏离，同时，在组装时，容易使正极引线端子7与层叠体5平行。图6A是说明本发明第4实施形态的层叠电池的层叠体形成后的正极集电接头部分的局部斜视图，图6B是说明集电接头和引线端子接合后的状态的局部斜视图。使从层叠体2引出的正极集电接头7在与正极集电接头的引出方向垂直的位置上一点一点地错开，从而使集电接头部分重叠。图6A所示的例子是对每I个正极集电接头按顺序执行位置错动的例子，但也可以在同一位置上配置2个，并以此为单位，一点一点地进行位置错动。图6B示出使一点一点错位后的正极集电接头7和正极引线端子9在接合部11接合的例子。对接合部最好设定各正极集电接头的错动量，使正极集电接头的重叠个数最多的部分通过焊接而稳定接合。此外，可以不对全部接合部11同时进行接合，而分成正极集电接头7的重叠个数不同的区域进行接合。在图6B所示的接合部11中，因为将6个正极集电接头错开配置，故接合部11可以分成8个区域。此外，在这些区域中，正极集电接头7的重叠部的最大个数是3。可以使用规定的焊接条件对各区域进行接合。接合时，也可以使用能够同时焊接多个区域的复合焊接头。
在以上的说明中，说明了将6个正极集电接头7重叠的情况，但是，通过与重叠的正极集电接头的个数对应地改变正极集电接头7的错动量，可以利用规定的焊接条件进行接合，所以，能够对层叠数不同的层叠电池迅速改变工序。图7是说明本发明第5实施形态的正极集电接头和正极引线端子的连接结构的局部斜视图。第I至第4实施形态的层叠电池是使层叠电池的正极集电接头沿着与正极集电接头的引出方向垂直的方向相互错开进行配置，而在第5实施形态的层叠电池中，正极集电接头7从构成层叠体2的各正电极4中取出，而不在与正极集电接头7的取出方向垂直的方向上进行位置错动。接着，改变取出的正极集电接头7的长度，形成长度较短的第I组正极集电接头7A和长度比第I组正极集电接头长的第2组正极集电接头7B。接着，将第I组正极集电接头7A配置在层叠体的下层，将第2组正极集电接头7B配置在上层，在正极引线端子9的第I接合部IlA中对第I组正极集电接头7A进行接合，在从第I接合部IlA设有间隔而配置的第2接合部IlB中，对第2组正极集电接头7B进行接合。此外，在图7所示的例子中，第I组正极集电接头7A和第2组正极集电接头7B都由3个正极集电接头构成。图8是说明本发明第6实施形态的集电接头和引线端子的连接结构的局部斜视图。在第5实施形态中，第I组正极集电接头7A和第2组正极集电接头7B接合于在正极引线端子9的一个面上设有间隔而配置的接合部，而在第6实施形态中，则在正极引线端子9的两个面上分别配置接合部IIA和11B，再进行接合。向接合部IIA和IlB的正极引线端子面的投影部最好配置在相互不重叠的位置上。在图8所示的例子中，在正极引线端子9的一个面上，由3个正极集电接头7构成的第I组正极集电接头7A在接合部IIA接合后，由另外3个正极集电接头7构成的第2组正极集电接头7B在配置于和设置了接合部IlA的面相反的面上的接合部IlB处接合。接合部IlA和接合部IlB最好配置成向正极引线端子9的投影部相互不重叠。如以上所示那样不限于第I组正极集电接头和第2组正极集电接头，即使是具有更多的正极集电接头的更多的组的层叠体，通过将接合部表里交替配置，使向各接合部的正极引线端子部的投影部相互不重叠，也可以适用于具有很多层叠体的电池。此外，上面的实施形态示出了没有特别考虑从正电极取出的正极集电接头7的直到各接合部IlAUlB的长度的情况。与此相对，下面所示的第7实施形态考虑了正极集电接头的长度。图9是说明本发明第7实施形态的正极集电接头和正极引线端子的连接结构的局部斜视图。在该实施形态中，从正电极4取出的正极集电接头7A、7B和7C的长度相等，正极引线端子9在配置于距层叠体2的距离各不相同的位置上的、接合部IlAUlB和IlC中接合。在该实施形态中，正极集电接头中的阻抗均匀，可以使各正电极和各负电极的电气特性达到均衡。
其次，说明本发明的实施形态中使用的引线端子。图10是说明本发明一实施例的引线端子的形状的平面图，图11A-11C是说明其它实施形态的引线端子的形状的平面图，均利用正极引线端子来进行说明。本发明的第I至第3实施形态所使用的正极引线端子的形状如图10或图1lA-图1ic所示，可以是所希望的形状。图10示出与焊接集电接头的宽度对应，使2个接合部IlAUlB沿横向排列，对应地展宽正极引线端子9的宽度的情况。这样，正极引线端子的与引出方向垂直的方向上的宽度一定。由此，可以增大层叠电池的电流容量。此外，在图1lA-图1lC所示的正极引线端子9中，形成有集电接头的接合部11的部分宽，由薄膜外包装材料封口的部分15的宽度窄。因此，可以改善封口特性。图1lA示出形成T字形、图1lB示出形成L字形、图1lC示出形成非对称的T字形的例子，可以根据层叠电池的形状等进行采用。本发明的层叠电池在利用超声波焊接等使正极集电接头、负极集电接头分别与正极引线端子、负极引线端子接合时，设定适合于规定个数的正极集电接头或负极集电接头接合的接合条件，所以，当将多个集电接头接合时，可以改变集电接头的焊接位置，利用预先设定的接合条件形成可靠性高的接合部。此外，在以上的说明中，说明了将正极引线端子和负极引线端子配置在层叠体一侧的层叠电池，但是，对于如图12A的平面图和图12B的侧视图所示那样的从层叠电池I的相对的两个端面分别取出正极引线端子9和负极引线端子10的层叠电池，同样也可以适用。
权利要求
1.一种层叠电池，其特征在于:其包括:从使正电极和负电极经隔离片相对置而层叠形成的层叠体引出的、由多个正极集电接头重叠而成的正极集电接头组和由多个负极集电接头重叠而成的负极集电接头组；与所述正极集电接头组接合的正极引线端子和与所述负极集电接头组接合的负极引线端子，在所述正极引线端子形成将多个所述正极集电接头组的位置按各组错开的接合部，在所述负极引线端子形成将多个所述负极集电接头组的位置按各组错开的接合部，各组的正极集电接头或负极集电接头的接合位置沿着正极引线端子或负极引线端子面内的正极集电接头或负极集电接头的引出方向或与该方向垂直的方向相互错开，形成在正极引线端子或负极引线端子的接合部，在与正极集电接头或负极集电接头的引出方向相垂直的方向形成为多个，该接合部是正极引线端子或负极引线端子的层叠体侧的宽度和电池外面的宽度中使层叠体侧的宽度较大的T字型、非对称的T字型或L字型。
全文摘要
本发明涉及一种层叠电池的制造方法，预先确定能够将多个正极集电接头和多个负极集电接头重叠并汇集后再进行接合的集电接头的个数和接合条件；形成一组通过将不超过上述能够接合的接头数的集电接头重叠在一起并进行接合的集电接头，使各组的正极集电接头和多个负极集电接头的接合位置沿着正极引线端子或负极引线端子面内的正极集电接头或负极集电接头的引出方向或与该方向垂直的方向相互错开，将上述每一组的正极集电接头或负极集电接头汇集在一起，按照上述接合条件进行接合。
文档编号H01M10/0585GK103078078SQ201310011558
公开日2013年5月1日 申请日期2007年9月7日 优先权日2006年9月8日
发明者大道寺孝夫, 粂内友一, 座间浩一 申请人:Nec 能源元器件株式会社