リチウムイオン二次電池
【課題】電池構造の複雑化および電池の機械的強度の低下を伴うことなく、リチウムイオン二次電池の内部で発生する熱を効率良く外部に放散させ、リチウムイオン二次電池の安全性をさらに高める。
【解決手段】正極３、負極４、セパレータ５、ガスケット６、外装ケース７および図示しない非水電解質を含み、正極３、セパレータ５および負極４を厚み方向に積層することにより平板状の電極群２が構成されるリチウムイオン二次電池１において、正極３および負極４が、集電体１０、１２および活物質層１１、１３を有する。集電体１０、１２は、ほぼ矩形状の集電体本体１０ａ、１２ａ、放熱部１０ｂ、１２ｂおよびリード部１０ｃ、１２ｃを有し、放熱部１０ｂ、１２ｂが厚み方向において重ならないように、電極群２の外方に突出している。
【解決手段】正極３、負極４、セパレータ５、ガスケット６、外装ケース７および図示しない非水電解質を含み、正極３、セパレータ５および負極４を厚み方向に積層することにより平板状の電極群２が構成されるリチウムイオン二次電池１において、正極３および負極４が、集電体１０、１２および活物質層１１、１３を有する。集電体１０、１２は、ほぼ矩形状の集電体本体１０ａ、１２ａ、放熱部１０ｂ、１２ｂおよびリード部１０ｃ、１２ｃを有し、放熱部１０ｂ、１２ｂが厚み方向において重ならないように、電極群２の外方に突出している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。さらに詳しくは、本発明は、主に、集電体の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、高容量および高エネルギー密度を有し、小型化および軽量化が容易なことから、たとえば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯ゲーム機などの携帯用小型電子機器の電源として汎用されている。代表的なリチウムイオン二次電池では、正極活物質としてリチウムコバルト化合物を含有する正極、負極活物質として炭素材料を含有する負極およびポリオレフィン製多孔質膜であるセパレータがそれぞれ使用されている。このリチウムイオン二次電池は、容量および出力が高く、充放電サイクル特性が良好で、耐用寿命も比較的長い。しかしながら、携帯用小型電子機器の多機能化が進められ、連続使用可能時間の延長が求められている現状では、リチウムイオン二次電池のさらなる高容量化が必要になっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池のさらなる高容量化のために、たとえば、高容量の負極活物質の開発が進められている。高容量の負極活物質としては、リチウムとの合金化が可能で、充電の際にリチウムを吸蔵する合金系負極活物質が注目を集めている。合金系負極活物質としては、たとえば、珪素、錫、これらの酸化物、これらの窒化物、これらを含有する化合物、合金などが知られている。合金系負極活物質は高い放電容量を有している。たとえば、珪素の理論放電容量は約４１９９ｍＡｈ／ｇであり、従来から負極活物質として用いられる黒鉛の理論放電容量の約１１倍である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
合金系負極活物質は、リチウムイオン二次電池の高容量化を図る上では有効である。しかしながら、合金系負極活物質を含有するリチウムイオン二次電池を実用化するには、いくつかの解決すべき課題がある。たとえば、合金系負極活物質を含有するリチウムイオン二次電池の安全性を確保することは、非常に重要である。リチウムイオン二次電池に限らず、二次電池では、過充電、内部短絡、異物混入その他の原因によって、極めて稀であるが発熱が起こることがある。合金系負極活物質を含有するリチウムイオン二次電池では、合金系負極活物質が高容量であるが故に、発熱量が多くなるおそれがある。したがって、安全性の条件の一つとして、万が一発熱が起こっても、速やかに放熱が行われ、電池の高熱化に至らないことが求められている。
【０００５】
たとえば、放熱フィンを有する電池が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２の電池は、矩形状の正極、固体電解質および矩形状の負極を重ね合わせて積層体とし、得られる積層体の一方の短辺を中心にして渦巻き状に捲いた捲回型電極群を含んでいる。正極は、その長辺端部に放熱フィンが設けられた矩形状の正極集電体と、正極集電体の放熱フィン以外の表面に形成される正極活物質層とを含む。負極は、その長辺端部に放熱フィンが設けられた矩形状の負極集電体と、負極集電体の放熱フィン以外の表面に形成される負極活物質層とを含む。正極集電体の放熱フィンは、厚み方向の貫通孔が形成されるかまたは切り欠き部が設けられたものであり、捲回型電極群の一方の端部から渦巻き状の形態で外方に突出している。また、負極集電体の放熱フィンも、厚み方向の貫通孔が形成されるかまたは切り欠き部が設けられたものであり、捲回型電極群の他方の端部から渦巻き状の形態で外方に突出している。
【０００６】
上記したように、特許文献２の放熱フィンは渦巻き状の形態を有し、放熱フィン全体が近接した位置にあるので、放熱効率が不十分である。特に、正極集電体および負極集電体
の放熱フィンが設けられていない長辺側では、放熱効率は低下する。たとえば、正極集電体の放熱フィンが設けられてない長辺側には、負極集電体の放熱フィンが存在する。しかしながら、正極と負極との間には、良好な熱伝導体ではない固体電解質が存在するので、正負極間の熱伝導効率は十分ではない。したがって、正極集電体の放熱フィンが設けられてない長辺側における熱を、負極集電体の放熱フィンによって外部に放散させることは困難である。このように、渦巻き状の放熱フィンを設けるだけでは、電池全体の熱をほぼ均一に放散させることは困難である。
【０００７】
このため、特許文献２の技術では、放熱フィンの突出する先端部に電気的良導体を接続している。しかしながら、このような方策を講じても、放熱フィンが設けられていない長辺側における放熱効率は十分に向上しない。また、電池にとって余分な部品である電気良導体の使用は、電池の構造を複雑化させ、製造工程における不良品率の増加および製造コストの上昇をもたらすおそれがある。また、取り付けの不具合などによって、新たな発熱の原因になるおそれもある。
また、特許文献２では、特許文献２に係る電池を積層薄形電池と記載しているが、実際には捲回型電極群を作製しているので、積層型の電池ではない。
【０００８】
また、平板矩形状の電極群と、電極群の一つの辺から電極群の外方に突出する放熱フィン（冷却フィン）とを含む固体電解質電池が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。この電池においても、放熱フィンは、集電体の延長部分として設けられている。また、集電体が少なくとも片側に突出すると記載されていることから、１つの集電体に複数の放熱フィンを設けることが示唆されている。しかしながら、特許文献３では、複数の電極群装着用孔が形成された枠体に、複数の電極群を装着する構成を採っている。複数の放熱フィンを設けるには、枠体に放熱フィンを貫通させる穴を数多く開ける必要が生じ、枠体の機械的強度、電極群保持能力などが低下する。したがって、１つの集電体に複数の放熱フィンを設けるのは技術的に困難であり、特許文献３において具体的に開示されるのは、１つの集電体に１つの放熱フィンが設けられた構成のみである。
【０００９】
このように、放熱フィンが１つ設けられるだけでは、放熱効率が悪い。しかも、特許文献３では、各電極群の放熱フィンを近接配置しているので、放熱効率がさらに低下する。このため、各電極群の放熱フィンを近接配置するとともに、電気的に接続しているが、その放熱効果は不十分である。
【特許文献１】特開２００２−８３５９４号公報
【特許文献２】特開平５−１６６５００号公報
【特許文献３】特開平９−１３４７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、電池構造の複雑化および電池の機械的強度の低下を伴わない構成により、電池内部で発生する熱を外部に効率良く放散でき、安全性がさらに向上したリチウムイオン二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、正極、セパレータおよび負極を厚み方向に積層してなる平板状の電極群と、非水電解質とを含むリチウムイオン二次電池であって、
正極および負極が、それぞれ、リチウムを吸蔵および放出可能な活物質層、ならびに、平板状の電極群内に存在し、表面に活物質層が形成されるほぼ矩形状の集電体本体と、集電体本体の隣り合う少なくとも２つの辺の一部または全部から平板状の電極群の外方に突出する放熱部とを有する集電体を含むリチウムイオン二次電池に係る。
放熱部は、集電体本体の対向する２つの辺から平板状の電極群の外方に突出するように形成されてもよい。
【００１２】
放熱部は一体化されていることが好ましい。
放熱部の面積Ｓと集電体本体の面積Ｓ0との比（Ｓ／Ｓ0）が０．０３〜１．５であることが好ましい。
集電体本体と放熱部との境界線の長さＬと、集電体本体の外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。
正極集電体の放熱部の投影面と負極集電体の放熱部の投影面とが重ならないことが好ましい。
【００１３】
負極活物質層は、リチウムを吸蔵放出可能な合金系負極活物質を含有することが好ましい。
合金系負極活物質は、珪素または錫を含有することが好ましい。
合金系負極活物質は、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素含有合金、珪素含有化合物、錫、錫酸化物、錫窒化物、錫含有合金および錫含有化合物から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のリチウムイオン二次電池は、過充電、内部短絡、異物混入その他の原因による発熱が万が一起こっても、電池内部の熱が、電池外部に効率良く放散されるので、高温化に至ることがない。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、極めて簡易な放熱機構を有しているので、電池構造が複雑化して不良品率を上げることがなく、電池の機械的強度を低下させることもない。したがって、本発明のリチウムイオン二次電池は、安全性が高く、高い耐用性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の第１形態であるリチウムイオン二次電池１の構成を模式的に示す縦断面図である。図２は、図１に示すリチウムイオン二次電池１の要部の構成を拡大して示す上面図である。なお、図２では、正極活物質層１１、負極活物質層１３およびセパレータ５の図示を省略する。
【００１６】
リチウムイオン二次電池１は、正極３、負極４、セパレータ５、ガスケット６および外装ケース７を含む。リチウムイオン二次電池１は、正極３、セパレータ５および負極４を重ね合わせて積層してなる平板状の電極群（以下単に「電極群」とする）２を含む積層型電池である。電極群２は、厚み方向の表面がほぼ矩形状の形状を有している。
【００１７】
電極群２は、正極３および負極４にそれぞれ後述する放熱部１０ｂ、１２ｂが設けられることから、正極３である電極板と負極４である電極板とを、セパレータ５を介して、かつ、厚み方向において重なり合う部分と重なり合わない部分とが出来るように積層することにより形成される。重なり合う部分は、集電体本体１０ａ、１２ａであり、重なり合わない部分は放熱部１０ｂ、１２ｂおよびリード部１０ｃ、１２ｃである。
【００１８】
正極３は、正極集電体１０および正極活物質層１１を含む。
正極集電体１０は、集電体本体１０ａ、放熱部１０ｂおよびリード部１０ｃを含む。正極集電体１０は、矩形状部分である集電体本体１０ａと、集電体本体１０ａに接続される放熱部１０ｂと、放熱部１０ｂに接続されるリード部１０ｃとを含む。集電体本体１０ａ、放熱部１０ｂおよびリード部１０ｃは一体成形されても良い。また、集電体本体１０ａと放熱部１０ｂとを一体成形し、放熱部１０ｂにリード部１０ｃを接続しても良い。
集電体本体１０ａは電極群２の内部に存在し、厚み方向の表面形状がほぼ矩形状の部分である。集電体本体１０ａの厚み方向の表面には、正極活物質層１１が形成される。
【００１９】
放熱部１０ｂは、集電体本体１０ａに続くように形成されている鉤状部分である。より具体的には、放熱部１０ｂは、集電体本体１０ａの隣り合う２つの辺の一部から、電極群２の外方に突出するように設けられている。言い換えれば、放熱部１０ｂは、集電体本体１０ａの隣り合う２つの辺の一部から、一体的に形成されている。電極群２の厚み方向において、放熱部１０ｂの表面は、電極群２の表面に対してほぼ平行に設けられている。
【００２０】
このように放熱部１０ｂを設けることによって、放熱効率が向上し、リチウムイオン二次電池１内に異常発熱が起こっても速やかな排熱が行われ、リチウムイオン二次電池１の高温化には至らない。本明細書において、隣り合う２つの辺とは、ほぼ矩形状の集電体本体１０ａにおける１つの頂角を介して繋がる２つの辺である。また本明細書において、２つの辺の一部とは、２つの辺のそれぞれ一部と頂角部分をも含めた連続した部分である。
【００２１】
放熱部１０ｂは一体化され、厚み方向から見た形状は鉤型である。放熱部１０ｂを複数に分割せず、一体化することによって、放熱部１０ｂの放熱面積を増加させ、放熱効率をさらに向上させることができる。また、放熱部１０ｂひいてはリチウムイオン二次電池１の機械的強度を向上させるとともに、リチウムイオン二次電池１の全体的な重量バランスを均質化できるので、リチウムイオン二次電池１の長期耐用性を高めることができる。
【００２２】
また、放熱部１０ｂは、図２に示すように、正極３が底面になるように電極群２を水平面に載置した場合の平面図において、後記する負極４側の放熱部１２ｂと重なる部分がないように設けられている。これによって、放熱効率がさらに向上する。
【００２３】
また、放熱部１０ｂの表面積Ｓ（以下「正極放熱部面積Ｓ」とする）と、集電体本体１０ａの表面積Ｓ0（以下「正極集電体面積Ｓ0」とする）との面積比（Ｓ／Ｓ0）は特に制限されないが、好ましくは０．０３〜１．５である。面積比が０．０３未満では、放熱効率が低下し、異常発熱時の排熱が不十分になるおそれがある。また、面積比が１．５を超えると、放熱部１０ｂひいてはリチウムイオン二次電池１の機械的強度が低下し、リチウムイオン二次電池１の長期耐用性が不十分になるおそれがある。
【００２４】
なお、正極放熱部面積Ｓとは、電極群２の厚み方向における、放熱部１０ｂの一方の表面の面積である。同様に、正極集電体面積Ｓ0とは、電極群２の厚み方向における、集電体本体１０ａの一方の表面の面積である。
【００２５】
また、集電体本体１０ａと放熱部１０ｂとの境界線の長さＬと、集電体本体１０ａの外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上であることが好ましい。ここで、集電体本体１０ａと放熱部１０ｂとの境界線は、図２において点線で示される部分であり、この点線部分の全長が長さＬである。また、Ｌ0は集電体本体１０ａの外周長さ、すなわち矩形状
部分である集電体本体１０ａの４辺の長さの和である。比（Ｌ／Ｌ0）を０．２５以上にすることによって、放熱部１０ｂによる放熱効率がより一層向上する。なお、比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５未満であっても、従来技術に比べて放熱効率が向上しているのは言うまでもないことである。
【００２６】
また、放熱部１０ｂの厚みを、集電体本体１０ａの厚みよりも小さくしてもよい。これによって、放熱効率を一層高めることができる。このとき、放熱部１０ｂの厚みは、集電体本体１０ａの厚みに応じて適宜選択でき、機械的強度の顕著な低下が起こらない範囲を選択するのが好ましい。放熱部１０ｂの厚みを小さくするには、たとえば、プレス加工などが利用できる。
【００２７】
さらに、放熱部１０ｂには、その機械的強度を損なわない範囲で、複数の厚み方向の貫通孔、切り欠き部などを形成してもよい。また、放熱部１０ｂの厚み方向の表面は、たとえば、図示しない熱可塑性樹脂層などで絶縁されている。熱可塑性樹脂層には、たとえば、変性ポリプロピレンなどが用いられる。
【００２８】
リード部１０ｃは、放熱部１０ｂに続くように形成されている鉤状部分である。より具体的には、リード部１０ｃは、放熱部１０ｂの隣り合う２つの辺の一部から、電極群２の外方に突出するように設けられている。また、リード部１０ｃは、一端が放熱部１０ｂに接続され、他端が外装ケース７の開口部７ａからリチウムイオン二次電池１の外部に導出されている。
【００２９】
リード部１０ｃを前記のような構成で設けることにより、リード部１０ｃがリチウムイオン二次電池１の外部に電力を供給するだけでなく、放熱部１０ｂの延長として放熱機能を示すので、放熱効果がより一層高くなる。特にリード部１０ｃの他端は、リチウムイオン二次電池１の外部に導出されていることから、リチウムイオン二次電池１の外部でリード部１０ｃによる放熱が行われ、放熱効果が高まる。
【００３０】
リード部１０ｃは、リード部１０ｃは、集電体本体１０ａおよび放熱部１０ｂと同じ材質で形成してもよく、リチウムイオン二次電池の分野で常用される他の材質で形成してもよい。なお、リード部１０ｃは鉤状形状に限定されず、従来のように、細線状のリードとして設けてもよい。
【００３１】
正極集電体１０には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウムとステンレス鋼とのクラッド材などの金属材料または導電性樹脂からなる多孔性または無孔の導電性基板が挙げられる。多孔性導電性基板としては、たとえば、メッシュ体、ネット体、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群成形体（不織布など）などが挙げられる。無孔の導電性基板としては、たとえば、箔、シート、フィルムなどが挙げられる。多孔性または無孔の導電性基板の厚みは特に制限されないが、通常は１〜５００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜４０μｍ、特に好ましくは１０〜３０μｍである。たとえば、これらの導電性基板を所定の形状に打ち抜き加工することによって、正極集電体１０が得られる。
【００３２】
正極活物質層１１は、正極集電体１０における集電体本体１０ａの厚み方向の片方または両方の表面に設けられ、正極活物質を含む。さらに正極活物質層１１は正極活物質とともに、導電剤、結着剤などを含んでもよい。
【００３３】
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出することができる物質であれば特に制限されないが、リチウム含有複合金属酸化物、オリビン型リン酸リチウムなどを好ましく使用できる。リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物または該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。ここで、異種元素としては、たとえば、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂなどが挙げられる。これらの中でも、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇなどが好ましい。異種元素は１種でもよくまたは２種以上でもよい。
【００３４】
リチウム含有複合金属酸化物の具体例としては、たとえば、ＬｉlＣｏＯ2、ＬｉlＮｉＯ2、ＬｉlＭｎＯ2、ＬｉlＣｏmＮｉ1-mＯ2、ＬｉlＣｏmＭ1-mＯn、ＬｉlＮｉ1-mＭmＯn、ＬｉlＭｎ2Ｏ4、ＬｉlＭｎ2-mＭmＯ4、ＬｉＭＰＯ4、Ｌｉ2ＭＰＯ4Ｆ（式中、ＭはＮａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を示す。ｌ＝０〜１．２、ｍ＝０〜０．９、ｍ＝２．０〜２．３である。）などが挙げられる。
【００３５】
ここで、リチウムのモル比を示すｍ値は正極活物質作製直後の値であり、充放電により増減する。これらの中でも、一般式ＬｉlＣｏmＭ1-mＯn（式中、Ｍ、ｌ、ｍおよびｎは上記に同じ。）で表されるリチウム含有複合金属酸化物が好ましい。
【００３６】
リチウム含有複合金属酸化物は、公知の方法に従って製造できる。たとえば、リチウム以外の金属を含む複合金属水酸化物を、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤を用いる共沈法によって調製し、この複合金属水酸化物に熱処理を施して複合金属酸化物を得、これに水酸化リチウムなどのリチウム化合物を加えてさらに熱処理を施すことにより、リチウム含有複合金属酸化物が得られる。
【００３７】
オリビン型リン酸リチウムの具体例としては、たとえば、ＬｉＸＰＯ4（式中、ＸはＣｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅよりなる群から選ばれる少なくとも１つである）などが挙げられる。
正極活物質は１種を単独で使用できまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３８】
導電剤としては、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用でき、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウムなどの金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、フェニレン誘導体などの有機導電性材料などが挙げられる。導電剤は１種を単独で使用できまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３９】
結着剤としても、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ヘキシル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、変性アクリルゴム、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。
【００４０】
また、２つ以上のモノマー化合物を含む共重合体を結着剤として使用してもよい。モノマー化合物としては、たとえば、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエンなどが挙げられる。結着剤は１種を単独で使用できまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて使用できる。
【００４１】
正極活物質層１１は、たとえば、正極合剤スラリーを正極集電体１０（集電体本体１０ａ）表面に塗布し、乾燥し、圧延することにより形成できる。正極合剤スラリーは、正極活物質および必要に応じて導電剤、結着剤などを有機溶媒に溶解または分散させることにより調製できる。有機溶媒としては、たとえば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアミン、アセトン、シクロヘキサノンなどを使用できる。正極合剤スラリーの調製には、粉末と液体とを混合させる一般的な混合機、分散機などをいずれも使用できる。
【００４２】
正極合剤スラリーが正極活物質、導電剤および結着剤を含む場合、これらの３成分の使用割合は特に制限されないが、好ましくは、これら３成分の使用合計量に対して、正極活物質８０〜９８重量％、導電剤１〜１０重量％および結着剤１〜１０重量％の範囲から適宜選択し、合計量が１００重量％になるように使用すればよい。
【００４３】
正極活物質層１１の厚みは、得られるリチウムイオン二次電池１の設計性能、用途などの各種条件に応じて適宜選択されるが、たとえば、正極活物質層１１を正極集電体１０の両面に設ける場合は、正極活物質層１１の合計厚みは５０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００４４】
負極４は、負極集電体１２および負極活物質層１３を含む。
負極集電体１２は、集電体本体１２ａ、放熱部１２ｂおよびリード部１２ｃを含む。負極集電体１２は、正極集電体１０と同じ形状を有する。正極集電体１０と負極集電体１２とは、それぞれの集電体本体１０ａ、１２ａ部分の対角線の交点が厚み方向で同じ位置にあり、かつ前記交点を中心にしてそれぞれが対称になるように配置されている。
集電体本体１２ａは電極群２の内部に存在し、電極群２の厚み方向において、正極集電体１０の集電体本体１０ａとほぼ同じ位置にあり、ほぼ同じ矩形状の形状を有している。集電体本体１２ａの厚み方向における一方または両方の表面には、負極活物質層１３が形成される。
【００４５】
放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａに続くように形成されている。より具体的には、放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａの隣り合う２つの辺の一部から、正極集電体１０の放熱部１０ｂとは反対側の、電極群２の外方に突出するように設けられている。放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａの隣り合う２つの辺の一部から、一体的に形成されている。電極群２の厚み方向において、放熱部１２ｂの表面は、電極群２の表面に対してほぼ平行に設けられている。放熱部１２ｂを設ける効果は、放熱部１０ｂを設ける効果と同様である。
【００４６】
放熱部１２ｂは一体化され、厚み方向から見た形状は鉤型である。放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａの対角線の交点を中心にして、放熱部１０ｂとの対称の関係にある。放熱部１２ｂを複数に分割せず、一体化する効果も、放熱部１０ｂの一体化効果と同様である。
【００４７】
また、放熱部１２ｂは、図２に示すように、正極３が底面になるように電極群２を水平面に載置した場合に、電極群２を鉛直方向上方から見た時の投影面（以下単に「投影面」とする）が、負極５側の放熱部１０ｂの投影面と重なる部分がないように設けられている。これによって、放熱効率が低下するおそれがない。
【００４８】
また、放熱部１２ｂの表面積Ｓ（以下「負極放熱部面積Ｓ」とする）と、集電体本体１２ａの表面積Ｓ0（以下「負極集電体面積Ｓ0」とする）との面積比（Ｓ／Ｓ0）は特に制
限されないが、好ましくは０．０３〜１．５である。面積比が０．０３未満では、放熱効率が低下し、異常発熱時の排熱が不十分になるおそれがある。また、面積比が１．５を超えると、放熱部１２ｂひいてはリチウムイオン二次電池１の機械的強度が低下し、リチウムイオン二次電池１の長期耐用性が不十分になるおそれがある。
【００４９】
なお、負極放熱部面積Ｓとは、電極群２の厚み方向における、放熱部１２ｂの一方の表面の面積である。同様に、負極集電体面積Ｓ0とは、電極群２の厚み方向における、集電体本体１２ａの一方の表面の面積である。
【００５０】
また、集電体本体１２ａと放熱部１２ｂとの境界線の長さＬと、集電体本体１２ａの外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上であることが好ましい。ここで、集電体本体１２ａと放熱部１２ｂとの境界線は、図２において示される正極集電体１０の点線部分に対応する部分である。
【００５１】
本実施の形態では、負極集電体１２と正極集電体１０とは同じ形状を有し、集電体本体１０ａ、１２ａも同じ形状を有しているので、集電体本体１２ａと放熱部１２ｂとの境界線は、正極集電体１０の点線部分と同じ長さである。この点線部分の全長が長さＬである。また、Ｌ0は集電体本体１２ａの外周長さ、すなわち矩形状部分である集電体本体１２ａの４辺の長さの和である。比（Ｌ／Ｌ0）を０．２５以上にすることによって、放熱部１２ｂによる放熱効率がより一層向上する。なお、比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５未満であっても、従来技術に比べて放熱効率が向上しているのは言うまでもないことである。
【００５２】
また、放熱部１２ｂの厚みを、集電体本体１２ａの厚みよりも小さくしてもよい。この効果も、放熱部１０ｂの厚みを集電体１０ａの厚みより小さくする効果と同様である。このとき、放熱部１２ｂの厚みは、集電体本体１２ａの厚みに応じて適宜選択でき、機械的強度の顕著な低下が起こらない範囲を選択するのが好ましい。放熱部１２ｂの厚みを小さくするには、たとえば、プレス加工などが利用できる。
【００５３】
さらに、放熱部１２ｂには、その機械的強度を損なわない範囲で、複数の厚み方向の貫通孔、切り欠き部などを形成してもよい。また、放熱部１２ｂの厚み方向の表面は、たとえば、図示しない熱可塑性樹脂層などで絶縁されている。熱可塑性樹脂層は、たとえば、変性ポリプロピリンなどの熱可塑性樹脂を用いて形成される。
【００５４】
リード部１２ｃは、放熱部１２ｂに続くように形成されている鉤状部分である。より具体的には、リード部１２ｃは、放熱部１２ｂの隣り合う２つの辺の一部から、電極群２の外方に突出するように設けられている。また、リード部１２ｃは、一端が放熱部１２ｂに接続され、他端が外装ケース７の開口部７ａからリチウムイオン二次電池１の外部に導出されている。
【００５５】
リード部１２ｃを前記のような構成で設けることにより、リード部１２ｃがリチウムイオン二次電池１の外部に電力を供給するだけでなく、放熱部１２ｂの延長として放熱機能を示す。特にリード部１２ｃの他端は、リチウムイオン二次電池１の外部に導出されていることから、リチウムイオン二次電池１の外部でリード部１２ｃによる放熱が行われる。したがって、放熱効果がより一層高くなる。リード部１２ｃは、集電体本体１２ａおよび放熱部１２ｂと同じ材質で形成してもよく、リチウムイオン二次電池の分野で常用される他の材質で形成してもよい。なお、リード部１２ｃは鉤状形状に限定されず、従来のように、細線状のリードとして設けてもよい。
【００５６】
負極集電体１２には、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、銅合金、銅とニッケルとのクラッド材、銅にニッケルメッキを施したものなどの金属材料または導電性樹脂からなる多孔性または無孔の導電性基板が挙げられる。多孔性導電性基板としては、たとえば、メッシュ体、ネット体、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群成形体（不織布など）などが挙げられる。無孔の導電性基板としては、たとえば、箔、シート、フィルムなどが挙げられる。多孔性または無孔の導電性基板の厚みは特に制限されないが、通常は１〜５００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜４０μｍ、特に好ましくは１０〜３０μｍである。たとえば、これらの導電性基板を所定の形状に打ち抜き加工することによって、負極集電体１２が得られる。
【００５７】
負極活物質層１３は合金系負極活物質を含有し、集電体本体１２ａの厚み方向の片面または両面に、薄膜状に形成される。また、負極活物質層１３は、たとえば、合金系負極活物質と、ごく微量含まれる不可避的な不純物とからなっていてもよい。また、負極活物質層１３は、合金系負極活物質とともに、その特性を損なわない範囲で、公知の負極活物質、添加物などを含んでいてもよい。さらに、負極活物質層１３は、合金系負極活物質を含有しかつ膜厚が３〜５０μｍである非晶質または低結晶性の薄膜であることが好ましい。
【００５８】
合金系負極活物質は、負極電位下で、充電時にリチウムと合金化することによりリチウムを吸蔵し、かつ放電時にリチウムを放出する負極活物質である。合金系負極活物質としては特に制限されず、公知のものを使用できるが、たとえば、珪素含有化合物、錫含有化合物などが挙げられる。
【００５９】
珪素含有化合物としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素含有合金、珪素化合物とその固溶体などが挙げられる。珪素酸化物としては、たとえば、組成式：ＳｉＯα（０．０５＜α＜１．９５）で表される酸化珪素が挙げられる。珪素炭化物としては、たとえば、組成式：ＳｉＣβ（０＜β＜１）で表される炭化珪素が挙げられる。珪素窒化物としては、たとえば、組成式：ＳｉＮγ（０＜γ＜４／３）で表される窒化珪素が挙げられる。
【００６０】
珪素含有合金としては、たとえば、珪素とＦｅ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、ＳｎおよびＴｉよりなる群から選ばれる１または２以上の元素を含む合金が挙げられる。珪素化合物としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物または珪素含有合金に含まれる珪素の一部がＢ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、ＮおよびＳｎよりなる群から選ばれる１または２以上の元素で置換された化合物が挙げられる。これらの中でも、珪素および珪素酸化物が特に好ましい。
【００６１】
錫含有化合物としては、たとえば、錫、錫酸化物、錫窒化物、錫含有合金、錫化合物とその固溶体などが挙げられる。錫含有化合物としては、たとえば、錫、ＳｎＯδ（０＜δ＜２）、ＳｎＯ2などの錫酸化物、Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｍｇ−Ｓｎ合金、Ｆｅ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｔｉ−Ｓｎ合金などの錫含有合金、ＳｎＳｉＯ3、Ｎｉ2Ｓｎ4、Ｍｇ2Ｓｎなどの錫化合物などを好ましく使用できる。これらの中でも、錫、およびＳｎＯβ（０＜β＜２）、ＳｎＯ2などの錫酸化物が特に好ましい。珪素含有化合物および錫含有化合物は、それぞれ、１種を単独で使用できまたは２種以上を組み合わせて使用できる。
【００６２】
負極活物質層１３は、たとえば、公知の薄膜形成法に従って、負極集電体１２表面に形成できる。薄膜形成法としては、たとえば、スパッタリング法、蒸着法、化学的気相成長（ＣＶＤ）法などが挙げられる。これらの中でも、蒸着法が好ましい。
【００６３】
セパレータ５は、正極３と負極４との間に設けられる。セパレータ５には、所定のイオン透過度、機械的強度、絶縁性などを併せ持つシート状物またはフィルム状物が用いられる。セパレータ５の具体例としては、たとえば、微多孔膜、織布、不織布などの、多孔性のシート状物またはフィルム状物が挙げられる。微多孔膜は単層膜および多層膜（複合膜）のいずれでもよい。単層膜は１種の材料からなる。多層膜（複合膜）は１種の材料からなる単層膜の積層体または異なる材料からなる単層膜の積層体である。
【００６４】
セパレータ５の材料には各種樹脂材料を使用できるが、耐久性、シャットダウン機能、電池の安全性などを考慮すると、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましい。なお、シャットダウン機能とは、電池の異常発熱時に貫通孔が閉塞し、それによりイオンの透過を抑制し、電池反応を遮断する機能である。必要に応じて、微多孔膜、織布、不織布などを２層以上積層してセパレータ５を構成してもよい。
【００６５】
セパレータ５の厚さは一般的には１０〜３００μｍであるが、好ましくは１０〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ、さらに好ましくは１０〜２５μｍである。また、セパレータ５の空孔率は好ましくは３０〜７０％、より好ましくは３５〜６０％である。ここで空孔率とは、セパレータ５の体積に占める、セパレータ５中に存在する細孔の総容積の比である。
【００６６】
セパレータ５には、リチウムイオン伝導性を有する電解質が含浸される。リチウムイオン伝導性を有する電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する非水電解質が好ましい。非水電解質としては、たとえば、液状非水電解質、ゲル状非水電解質、固体状電解質（たとえば高分子固体電解質）などが挙げられる。
液状非水電解質は、溶質（支持塩）と非水溶媒とを含み、さらに必要に応じて各種添加剤を含む。溶質は通常非水溶媒中に溶解する。液状非水電解質は、たとえば、セパレータに含浸される。
【００６７】
溶質としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢＣｌ4、ホウ酸塩類、イミド塩類などが挙げられる。
【００６８】
ホウ酸塩類としては、ビス（１，２−ベンゼンジオレート（２−）−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウム、ビス（２，３−ナフタレンジオレート（２−）−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウム、ビス（２，２’−ビフェニルジオレート（２−）−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウム、ビス（５−フルオロ−２−オレート−１−ベンゼンスルホン酸−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウムなどが挙げられる。
【００６９】
イミド塩類としては、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム（（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ）、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム（（ＣＦ3ＳＯ2）（Ｃ4Ｆ9ＳＯ2）ＮＬｉ）、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム（（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2ＮＬｉ）などが挙げられる。溶質は１種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。溶質の非水溶媒に対する溶解量は、０．５〜２モル／Ｌの範囲内とすることが望ましい。
【００７０】
非水溶媒としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。環状炭酸エステルとしては、たとえば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）などが挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、たとえば、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などが挙げられる。環状カルボン酸エステルとしては、たとえば、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、γ−バレロラクトン（ＧＶＬ）などが挙げられる。非水溶媒は１種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７１】
添加剤としては、たとえば、充放電効率を向上させる材料、電池を不活性化させる材料
などが挙げられる。充放電効率を向上させる材料は、たとえば、負極上で分解してリチウムイオン伝導性の高い被膜を形成し、充放電効率を向上させる。このような材料の具体例としては、たとえば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、４−メチルビニレンカーボネート、４，５−ジメチルビニレンカーボネート、４−エチルビニレンカーボネート、４，５−ジエチルビニレンカーボネート、４−プロピルビニレンカーボネート、４，５−ジプロピルビニレンカーボネート、４−フェニルビニレンカーボネート、４，５−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、ジビニルエチレンカーボネート等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートおよびジビニルエチレンカーボネートから選ばれる少なくとも１種が好ましい。なお、上記化合物は、その水素原子の一部がフッ素原子で置換されていてもよい。
【００７２】
電池を不活性化させる材料は、たとえば、電池の過充電時に分解して電極表面に被膜を形成することによって電池を不活性化する。このような材料としては、たとえば、ベンゼン誘導体が挙げられる。ベンゼン誘導体としては、フェニル基と、フェニル基に隣接する環状化合物基とを含むベンゼン化合物が挙げられる。環状化合物基としては、たとえば、フェニル基、環状エーテル基、環状エステル基、シクロアルキル基、フェノキシ基などが好ましい。ベンゼン誘導体の具体例としては、たとえば、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、ジフェニルエーテルなどが挙げられる。ベンゼン誘導体は１種を単独で使用できまたは２種以上を組み合わせて使用できる。ただし、ベンゼン誘導体の液状非水電解質における含有量は、非水溶媒１００体積部に対して１０体積部以下であることが好ましい。
【００７３】
ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と液状非水電解質を保持する高分子材料とを含むものである。ここで用いる高分子材料は液状物をゲル化させ得るものである。高分子材料としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリビニリデンフルオライドなどが挙げられる。
【００７４】
固体状電解質は、たとえば、溶質（支持塩）と高分子材料とを含む。溶質は前記で例示したものと同様のものを使用できる。高分子材料としては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体などが挙げられる。
【００７５】
ガスケット６は、外装ケース７の開口部７ａ、７ｂを封止するために用いられる。ガスケット６には、たとえば、各種樹脂材料、各種ゴム材料などを使用できる。外装ケース７についても、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものをいずれも使用できる。なお、ガスケット６を使用せずに、外装ケース７の開口部７ａ、７ｂを溶着などによって直接封止してもよい。
【００７６】
リチウムイオン二次電池１は、たとえば、次のようにして製造できる。まず、正極３と負極４とをセパレータ５を介して積層し、電極群２を作製する。このとき、正極活物質層１１と負極活物質層１３とが対向するように、正極３および負極４を配置する。この電極群２を外装ケース７内に挿入し、正極リード部１０ｃおよび負極リード部１２ｃの遊端部を開口部７ａ、７ｂからの外装ケース７の外部に導出させる。次に、外装ケース７内に非水電解質を注入し、外装ケース７の内部を真空減圧しながら、開口部７ａ、７ｂをガスケット６を介して溶着させる。これにより、リチウムイオン二次電池１が得られる。
【００７７】
図３は、本発明の実施の第２形態であるリチウムイオン二次電池１５の要部（電極群１５ａ）の構成を模式的に示す平面図である。図３は、電極群１５ａを、正極１６側が水平面に接するように水平面に載置し、該水平面の鉛直方向上方から見た平面図である。リチウムイオン二次電池１５は、リチウムイオン二次電池１に類似し、対応する部分については図示および説明を省略する。リチウムイオン二次電池１５は、電極群２に代えて電極群１５ａを含む以外は、リチウムイオン二次電池１と同様の構成を有している。
電極群１５ａは、正極１６、図示しないセパレータおよび負極１７を積層した平板状の電極群である。
【００７８】
正極１６は、正極集電体１８および図示しない正極活物質層を含む。
正極集電体１８は、集電体本体１８ａ、放熱部１８ｂおよびリード部１８ｃを含む。集電体本体１８ａは、集電体本体１０ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。放熱部１８ｂは集電体本体１８ａと連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部１８ｂは、コの字型の形状を有している以外は、放熱部１０ｂと同じ構成を有している。放熱部１８ｂの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。
【００７９】
放熱部１８ｂは、集電体本体１８ａの１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。すなわち、放熱部１８ｂは、集電体本体１８ａの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。この構成を採ることによって、放熱部１８ｂの放熱効率は、放熱部１０ｂの放熱効率よりもさらに高くなる。
【００８０】
リード部１８ｃは放熱部１８ｂに連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部１８ｃは、コの字型の形状を有している以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。リード部１８ｃの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。リード部１８ｃは、放熱部１８ｂの外周における１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。
【００８１】
すなわち、リード部１８ｃは、放熱部１８ｂの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。リード部１８ｃは、形状的な構成以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。この構成を採ることによって、放熱部１８ｂによる放熱効果をさらに向上させることができる。
正極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における正極活物質層１１と同じ構成を有している。
【００８２】
負極１７は、負極集電体１９および図示しない負極活物質層を含む。
負極集電体１９は、集電体本体１９ａ、放熱部１９ｂおよびリード部１９ｃを含み、正極集電体１８と同じ形状を有している。集電体本体１９ａは、集電体本体１２ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。放熱部１９ｂは集電体本体１９ａと連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部１９ｂは、逆コの字型の形状を有している以外は、放熱部１２ｂと同じ構成を有している。放熱部１９ｂの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。
【００８３】
放熱部１９ｂは、集電体本体１９ａの１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。すなわち、放熱部１９ｂは、集電体本体１９ａの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。この構成を採ることによって、放熱部１９ｂの放熱効率は、放熱部１２ｂの放熱効率よりもさらに高くなる。
【００８４】
リード部１９ｃは放熱部１９ｂに連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部１９ｃは、逆コの字型の形状を有し、リード部１８ｃと同じ構成を有している。リード部１９ｃの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。リード部１９ｃは、放熱部１９ｂの外周における１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。すなわち、リード部１９ｃは、放熱部１９ｂの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。この構成を採ることによって、放熱部１９ｂによる放熱効果をさらに向上させることができる。
負極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における負極活物質層１３と同じ構成を有している。
【００８５】
図３に示すように、リチウムイオン二次電池１５においても、正極集電体１８と負極集電体１９とは、それぞれの集電体本体１８ａ、１９ａの対角線の交点が厚み方向において同じ位置に重なるように配置される。すなわち、厚み方向において、集電体本体１８ａ、１９ａが、正極活物質層、セパレータおよび負極活物質層を介して重なっている。また、正極集電体１８と負極集電体１９とは、集電体本体１８ａ、１９ａの対角線の交点を中心にして対称配置されており、放熱部１８ｂ、１９ｂの投影面が厚み方向に重ならないように配置されている。
【００８６】
リチウムイオン二次電池１５は、上記のような放熱部１８ｂ、１９ｂを有する電極群１５ａを含むことによって、放熱効率が一層向上するとともに、機械的強度が向上し、特に歪み変形などに対する耐用性が一層高くなる。
【００８７】
図４は、本発明の実施の第３形態であるリチウムイオン二次電池２０の要部（電極群２０ａ）の構成を模式的に示す平面図である。図４は、電極群２０ａを、正極２３が水平面に接するように水平面に載置し、該水平面の鉛直方向上方から見た平面図である。リチウムイオン二次電池２０は、リチウムイオン二次電池１に類似し、対応する部分については図示および説明を省略する。リチウムイオン二次電池２０は、電極群２に代えて電極群２０ａを含む以外は、リチウムイオン二次電池１と同様の構成を有している。
電極群２０ａは、正極２１、図示しないセパレータおよび負極２２を積層した平板状の電極群である。
【００８８】
正極２１は、正極集電体２３および図示しない正極活物質層を含む。
正極集電体２３は、集電体本体２３ａ、放熱部２３ｂおよびリード部２３ｃを含む。
集電体本体２３ａは、集電体本体１０ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。
【００８９】
放熱部２３ｂは集電体本体２３ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部２３ｂは、集電体本体２３ａの対向する２つの辺からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方に延びるように形成される以外は、放熱部１０ｂと同じ構成を有している。ここで、集電体本体２３ａの２つの辺とは、１つの任意の辺および該辺に対向する辺である。この構成を採ることによって、放熱部２３ｂの放熱効率は、放熱部１０ｂの放熱効率と同等またはそれよりもさらに高くなる。
【００９０】
リード部２３ｃは、放熱部２３ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部２３ｂは、２つの放熱部２３ｂの外周からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方の反対方向に延びるように形成される以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。この構成を採ることによって、放熱部２３ｂによる方熱効果をより一層向上させることができる。
正極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における正極活物質層１１と同じ構成を有している。
【００９１】
負極２２は、負極集電体２４および図示しない負極活物質層を含む。
負極集電体２４は、集電体本体２４ａ、放熱部２４ｂおよびリード部２４ｃを含み、正極集電体２３と同じ形状を有している。集電体本体２４ａは、集電体本体１２ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。
【００９２】
放熱部２４ｂは集電体本体２４ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部２４ｂは、集電体本体２４ａの２つの辺からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方に延びるように形成される以外は、放熱部１２ｂと同じ構成を有している。ここで、集電体２４ａの２つの辺とは、１つの任意の辺および該辺に対向する辺である。この構成を採ることによって、放熱部２４ｂの放熱効率は、放熱部１２ｂの放熱効率と同等またはそれよりもさらに高くなる。
【００９３】
リード部２４ｃは、放熱部２４ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部２４ｂは、２つの放熱部２４ｂの外周からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方の反対方向に延びるように形成される以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。この構成を採ることによって、放熱部２４ｂによる方熱効果をより一層向上させることができる。
負極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における負極活物質層１３と同じ構成を有している。
【００９４】
図４に示すように、リチウムイオン二次電池２０においても、正極集電体２３と負極集電体２４とは、それぞれの集電体本体２３ａ、２４ａの対角線の交点が厚み方向において同じ位置に重なるように配置される。すなわち、厚み方向において、集電体本体２３ａ、２４ａが、正極活物質層、セパレータおよび負極活物質層を介して重なっている。また、正極集電体２３と負極集電体２４とは、集電体本体２３ａ、２４ａの対角線の交点を中心にして対称配置されており、放熱部２３ｂ、２４ｂの投影面が厚み方向に重ならないように配置されている。
【００９５】
リチウムイオン二次電池２０は、上記のような放熱部２３ｂ、２３ｂを有する電極群２０ａを含むことによって、放熱効率が一層向上するとともに、機械的強度ひいては耐用性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明のリチウムイオン二次電池は、従来のリチウムイオン二次電池と同様の用途に使用でき、特に、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯用ゲーム機器、ビデオカメラなどの携帯用電子機器の電源として有用である。また、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車などにおいて電気モーターを補助する二次電池、電動工具、掃除機、ロボットなどの駆動用電源、プラグインＨＥＶの動力源などとしての利用も期待される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の第１形態であるリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示すリチウムイオン二次電池の要部の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施の第２形態であるリチウムイオン二次電池の要部の構成を模式式に示す平面図である。
【図４】本発明の実施の第３形態であるリチウムイオン二次電池の要部の構成を模式式に示す平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１、１５、２０ リチウムイオン二次電池
２、１５ａ、２０ａ 電極群
３、１６、２１ 正極
４、１７、２２、２６ 負極
５ セパレータ
６ 正極リード
７ 負極リード
８ ガスケット
９ 外装ケース
１０、１８、２３ 正極集電体
１０ａ、１８ａ、２３ａ 正極集電体本体
１０ｂ、１８ｂ、２３ｂ 正極放熱部
１０ｃ、１８ｃ、２３ｃ 正極リード部
１１ 正極活物質層
１２、１７、２４ 負極集電体
１２ａ、１９ａ、２４ａ 負極集電体本体
１２ｂ、１９ｂ、２４ｂ 負極放熱部
１２ｃ、１９ｃ、２４ｃ 負極リード部
１３ 負極活物質層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池に関する。さらに詳しくは、本発明は、主に、集電体の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池は、高容量および高エネルギー密度を有し、小型化および軽量化が容易なことから、たとえば、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ノート型パーソナルコンピュータ、ビデオカメラ、携帯ゲーム機などの携帯用小型電子機器の電源として汎用されている。代表的なリチウムイオン二次電池では、正極活物質としてリチウムコバルト化合物を含有する正極、負極活物質として炭素材料を含有する負極およびポリオレフィン製多孔質膜であるセパレータがそれぞれ使用されている。このリチウムイオン二次電池は、容量および出力が高く、充放電サイクル特性が良好で、耐用寿命も比較的長い。しかしながら、携帯用小型電子機器の多機能化が進められ、連続使用可能時間の延長が求められている現状では、リチウムイオン二次電池のさらなる高容量化が必要になっている。
【０００３】
リチウムイオン二次電池のさらなる高容量化のために、たとえば、高容量の負極活物質の開発が進められている。高容量の負極活物質としては、リチウムとの合金化が可能で、充電の際にリチウムを吸蔵する合金系負極活物質が注目を集めている。合金系負極活物質としては、たとえば、珪素、錫、これらの酸化物、これらの窒化物、これらを含有する化合物、合金などが知られている。合金系負極活物質は高い放電容量を有している。たとえば、珪素の理論放電容量は約４１９９ｍＡｈ／ｇであり、従来から負極活物質として用いられる黒鉛の理論放電容量の約１１倍である（たとえば、特許文献１参照）。
【０００４】
合金系負極活物質は、リチウムイオン二次電池の高容量化を図る上では有効である。しかしながら、合金系負極活物質を含有するリチウムイオン二次電池を実用化するには、いくつかの解決すべき課題がある。たとえば、合金系負極活物質を含有するリチウムイオン二次電池の安全性を確保することは、非常に重要である。リチウムイオン二次電池に限らず、二次電池では、過充電、内部短絡、異物混入その他の原因によって、極めて稀であるが発熱が起こることがある。合金系負極活物質を含有するリチウムイオン二次電池では、合金系負極活物質が高容量であるが故に、発熱量が多くなるおそれがある。したがって、安全性の条件の一つとして、万が一発熱が起こっても、速やかに放熱が行われ、電池の高熱化に至らないことが求められている。
【０００５】
たとえば、放熱フィンを有する電池が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２の電池は、矩形状の正極、固体電解質および矩形状の負極を重ね合わせて積層体とし、得られる積層体の一方の短辺を中心にして渦巻き状に捲いた捲回型電極群を含んでいる。正極は、その長辺端部に放熱フィンが設けられた矩形状の正極集電体と、正極集電体の放熱フィン以外の表面に形成される正極活物質層とを含む。負極は、その長辺端部に放熱フィンが設けられた矩形状の負極集電体と、負極集電体の放熱フィン以外の表面に形成される負極活物質層とを含む。正極集電体の放熱フィンは、厚み方向の貫通孔が形成されるかまたは切り欠き部が設けられたものであり、捲回型電極群の一方の端部から渦巻き状の形態で外方に突出している。また、負極集電体の放熱フィンも、厚み方向の貫通孔が形成されるかまたは切り欠き部が設けられたものであり、捲回型電極群の他方の端部から渦巻き状の形態で外方に突出している。
【０００６】
上記したように、特許文献２の放熱フィンは渦巻き状の形態を有し、放熱フィン全体が近接した位置にあるので、放熱効率が不十分である。特に、正極集電体および負極集電体
の放熱フィンが設けられていない長辺側では、放熱効率は低下する。たとえば、正極集電体の放熱フィンが設けられてない長辺側には、負極集電体の放熱フィンが存在する。しかしながら、正極と負極との間には、良好な熱伝導体ではない固体電解質が存在するので、正負極間の熱伝導効率は十分ではない。したがって、正極集電体の放熱フィンが設けられてない長辺側における熱を、負極集電体の放熱フィンによって外部に放散させることは困難である。このように、渦巻き状の放熱フィンを設けるだけでは、電池全体の熱をほぼ均一に放散させることは困難である。
【０００７】
このため、特許文献２の技術では、放熱フィンの突出する先端部に電気的良導体を接続している。しかしながら、このような方策を講じても、放熱フィンが設けられていない長辺側における放熱効率は十分に向上しない。また、電池にとって余分な部品である電気良導体の使用は、電池の構造を複雑化させ、製造工程における不良品率の増加および製造コストの上昇をもたらすおそれがある。また、取り付けの不具合などによって、新たな発熱の原因になるおそれもある。
また、特許文献２では、特許文献２に係る電池を積層薄形電池と記載しているが、実際には捲回型電極群を作製しているので、積層型の電池ではない。
【０００８】
また、平板矩形状の電極群と、電極群の一つの辺から電極群の外方に突出する放熱フィン（冷却フィン）とを含む固体電解質電池が提案されている（たとえば、特許文献３参照）。この電池においても、放熱フィンは、集電体の延長部分として設けられている。また、集電体が少なくとも片側に突出すると記載されていることから、１つの集電体に複数の放熱フィンを設けることが示唆されている。しかしながら、特許文献３では、複数の電極群装着用孔が形成された枠体に、複数の電極群を装着する構成を採っている。複数の放熱フィンを設けるには、枠体に放熱フィンを貫通させる穴を数多く開ける必要が生じ、枠体の機械的強度、電極群保持能力などが低下する。したがって、１つの集電体に複数の放熱フィンを設けるのは技術的に困難であり、特許文献３において具体的に開示されるのは、１つの集電体に１つの放熱フィンが設けられた構成のみである。
【０００９】
このように、放熱フィンが１つ設けられるだけでは、放熱効率が悪い。しかも、特許文献３では、各電極群の放熱フィンを近接配置しているので、放熱効率がさらに低下する。このため、各電極群の放熱フィンを近接配置するとともに、電気的に接続しているが、その放熱効果は不十分である。
【特許文献１】特開２００２−８３５９４号公報
【特許文献２】特開平５−１６６５００号公報
【特許文献３】特開平９−１３４７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、電池構造の複雑化および電池の機械的強度の低下を伴わない構成により、電池内部で発生する熱を外部に効率良く放散でき、安全性がさらに向上したリチウムイオン二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、正極、セパレータおよび負極を厚み方向に積層してなる平板状の電極群と、非水電解質とを含むリチウムイオン二次電池であって、
正極および負極が、それぞれ、リチウムを吸蔵および放出可能な活物質層、ならびに、平板状の電極群内に存在し、表面に活物質層が形成されるほぼ矩形状の集電体本体と、集電体本体の隣り合う少なくとも２つの辺の一部または全部から平板状の電極群の外方に突出する放熱部とを有する集電体を含むリチウムイオン二次電池に係る。
放熱部は、集電体本体の対向する２つの辺から平板状の電極群の外方に突出するように形成されてもよい。
【００１２】
放熱部は一体化されていることが好ましい。
放熱部の面積Ｓと集電体本体の面積Ｓ0との比（Ｓ／Ｓ0）が０．０３〜１．５であることが好ましい。
集電体本体と放熱部との境界線の長さＬと、集電体本体の外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。
正極集電体の放熱部の投影面と負極集電体の放熱部の投影面とが重ならないことが好ましい。
【００１３】
負極活物質層は、リチウムを吸蔵放出可能な合金系負極活物質を含有することが好ましい。
合金系負極活物質は、珪素または錫を含有することが好ましい。
合金系負極活物質は、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素含有合金、珪素含有化合物、錫、錫酸化物、錫窒化物、錫含有合金および錫含有化合物から選ばれる少なくとも１つであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のリチウムイオン二次電池は、過充電、内部短絡、異物混入その他の原因による発熱が万が一起こっても、電池内部の熱が、電池外部に効率良く放散されるので、高温化に至ることがない。また、本発明のリチウムイオン二次電池は、極めて簡易な放熱機構を有しているので、電池構造が複雑化して不良品率を上げることがなく、電池の機械的強度を低下させることもない。したがって、本発明のリチウムイオン二次電池は、安全性が高く、高い耐用性を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、本発明の実施の第１形態であるリチウムイオン二次電池１の構成を模式的に示す縦断面図である。図２は、図１に示すリチウムイオン二次電池１の要部の構成を拡大して示す上面図である。なお、図２では、正極活物質層１１、負極活物質層１３およびセパレータ５の図示を省略する。
【００１６】
リチウムイオン二次電池１は、正極３、負極４、セパレータ５、ガスケット６および外装ケース７を含む。リチウムイオン二次電池１は、正極３、セパレータ５および負極４を重ね合わせて積層してなる平板状の電極群（以下単に「電極群」とする）２を含む積層型電池である。電極群２は、厚み方向の表面がほぼ矩形状の形状を有している。
【００１７】
電極群２は、正極３および負極４にそれぞれ後述する放熱部１０ｂ、１２ｂが設けられることから、正極３である電極板と負極４である電極板とを、セパレータ５を介して、かつ、厚み方向において重なり合う部分と重なり合わない部分とが出来るように積層することにより形成される。重なり合う部分は、集電体本体１０ａ、１２ａであり、重なり合わない部分は放熱部１０ｂ、１２ｂおよびリード部１０ｃ、１２ｃである。
【００１８】
正極３は、正極集電体１０および正極活物質層１１を含む。
正極集電体１０は、集電体本体１０ａ、放熱部１０ｂおよびリード部１０ｃを含む。正極集電体１０は、矩形状部分である集電体本体１０ａと、集電体本体１０ａに接続される放熱部１０ｂと、放熱部１０ｂに接続されるリード部１０ｃとを含む。集電体本体１０ａ、放熱部１０ｂおよびリード部１０ｃは一体成形されても良い。また、集電体本体１０ａと放熱部１０ｂとを一体成形し、放熱部１０ｂにリード部１０ｃを接続しても良い。
集電体本体１０ａは電極群２の内部に存在し、厚み方向の表面形状がほぼ矩形状の部分である。集電体本体１０ａの厚み方向の表面には、正極活物質層１１が形成される。
【００１９】
放熱部１０ｂは、集電体本体１０ａに続くように形成されている鉤状部分である。より具体的には、放熱部１０ｂは、集電体本体１０ａの隣り合う２つの辺の一部から、電極群２の外方に突出するように設けられている。言い換えれば、放熱部１０ｂは、集電体本体１０ａの隣り合う２つの辺の一部から、一体的に形成されている。電極群２の厚み方向において、放熱部１０ｂの表面は、電極群２の表面に対してほぼ平行に設けられている。
【００２０】
このように放熱部１０ｂを設けることによって、放熱効率が向上し、リチウムイオン二次電池１内に異常発熱が起こっても速やかな排熱が行われ、リチウムイオン二次電池１の高温化には至らない。本明細書において、隣り合う２つの辺とは、ほぼ矩形状の集電体本体１０ａにおける１つの頂角を介して繋がる２つの辺である。また本明細書において、２つの辺の一部とは、２つの辺のそれぞれ一部と頂角部分をも含めた連続した部分である。
【００２１】
放熱部１０ｂは一体化され、厚み方向から見た形状は鉤型である。放熱部１０ｂを複数に分割せず、一体化することによって、放熱部１０ｂの放熱面積を増加させ、放熱効率をさらに向上させることができる。また、放熱部１０ｂひいてはリチウムイオン二次電池１の機械的強度を向上させるとともに、リチウムイオン二次電池１の全体的な重量バランスを均質化できるので、リチウムイオン二次電池１の長期耐用性を高めることができる。
【００２２】
また、放熱部１０ｂは、図２に示すように、正極３が底面になるように電極群２を水平面に載置した場合の平面図において、後記する負極４側の放熱部１２ｂと重なる部分がないように設けられている。これによって、放熱効率がさらに向上する。
【００２３】
また、放熱部１０ｂの表面積Ｓ（以下「正極放熱部面積Ｓ」とする）と、集電体本体１０ａの表面積Ｓ0（以下「正極集電体面積Ｓ0」とする）との面積比（Ｓ／Ｓ0）は特に制限されないが、好ましくは０．０３〜１．５である。面積比が０．０３未満では、放熱効率が低下し、異常発熱時の排熱が不十分になるおそれがある。また、面積比が１．５を超えると、放熱部１０ｂひいてはリチウムイオン二次電池１の機械的強度が低下し、リチウムイオン二次電池１の長期耐用性が不十分になるおそれがある。
【００２４】
なお、正極放熱部面積Ｓとは、電極群２の厚み方向における、放熱部１０ｂの一方の表面の面積である。同様に、正極集電体面積Ｓ0とは、電極群２の厚み方向における、集電体本体１０ａの一方の表面の面積である。
【００２５】
また、集電体本体１０ａと放熱部１０ｂとの境界線の長さＬと、集電体本体１０ａの外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上であることが好ましい。ここで、集電体本体１０ａと放熱部１０ｂとの境界線は、図２において点線で示される部分であり、この点線部分の全長が長さＬである。また、Ｌ0は集電体本体１０ａの外周長さ、すなわち矩形状
部分である集電体本体１０ａの４辺の長さの和である。比（Ｌ／Ｌ0）を０．２５以上にすることによって、放熱部１０ｂによる放熱効率がより一層向上する。なお、比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５未満であっても、従来技術に比べて放熱効率が向上しているのは言うまでもないことである。
【００２６】
また、放熱部１０ｂの厚みを、集電体本体１０ａの厚みよりも小さくしてもよい。これによって、放熱効率を一層高めることができる。このとき、放熱部１０ｂの厚みは、集電体本体１０ａの厚みに応じて適宜選択でき、機械的強度の顕著な低下が起こらない範囲を選択するのが好ましい。放熱部１０ｂの厚みを小さくするには、たとえば、プレス加工などが利用できる。
【００２７】
さらに、放熱部１０ｂには、その機械的強度を損なわない範囲で、複数の厚み方向の貫通孔、切り欠き部などを形成してもよい。また、放熱部１０ｂの厚み方向の表面は、たとえば、図示しない熱可塑性樹脂層などで絶縁されている。熱可塑性樹脂層には、たとえば、変性ポリプロピレンなどが用いられる。
【００２８】
リード部１０ｃは、放熱部１０ｂに続くように形成されている鉤状部分である。より具体的には、リード部１０ｃは、放熱部１０ｂの隣り合う２つの辺の一部から、電極群２の外方に突出するように設けられている。また、リード部１０ｃは、一端が放熱部１０ｂに接続され、他端が外装ケース７の開口部７ａからリチウムイオン二次電池１の外部に導出されている。
【００２９】
リード部１０ｃを前記のような構成で設けることにより、リード部１０ｃがリチウムイオン二次電池１の外部に電力を供給するだけでなく、放熱部１０ｂの延長として放熱機能を示すので、放熱効果がより一層高くなる。特にリード部１０ｃの他端は、リチウムイオン二次電池１の外部に導出されていることから、リチウムイオン二次電池１の外部でリード部１０ｃによる放熱が行われ、放熱効果が高まる。
【００３０】
リード部１０ｃは、リード部１０ｃは、集電体本体１０ａおよび放熱部１０ｂと同じ材質で形成してもよく、リチウムイオン二次電池の分野で常用される他の材質で形成してもよい。なお、リード部１０ｃは鉤状形状に限定されず、従来のように、細線状のリードとして設けてもよい。
【００３１】
正極集電体１０には、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金、アルミニウムとステンレス鋼とのクラッド材などの金属材料または導電性樹脂からなる多孔性または無孔の導電性基板が挙げられる。多孔性導電性基板としては、たとえば、メッシュ体、ネット体、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群成形体（不織布など）などが挙げられる。無孔の導電性基板としては、たとえば、箔、シート、フィルムなどが挙げられる。多孔性または無孔の導電性基板の厚みは特に制限されないが、通常は１〜５００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜４０μｍ、特に好ましくは１０〜３０μｍである。たとえば、これらの導電性基板を所定の形状に打ち抜き加工することによって、正極集電体１０が得られる。
【００３２】
正極活物質層１１は、正極集電体１０における集電体本体１０ａの厚み方向の片方または両方の表面に設けられ、正極活物質を含む。さらに正極活物質層１１は正極活物質とともに、導電剤、結着剤などを含んでもよい。
【００３３】
正極活物質としては、リチウムイオンを吸蔵および放出することができる物質であれば特に制限されないが、リチウム含有複合金属酸化物、オリビン型リン酸リチウムなどを好ましく使用できる。リチウム含有複合金属酸化物は、リチウムと遷移金属とを含む金属酸化物または該金属酸化物中の遷移金属の一部が異種元素によって置換された金属酸化物である。ここで、異種元素としては、たとえば、Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、Ｓｂ、Ｂなどが挙げられる。これらの中でも、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｇなどが好ましい。異種元素は１種でもよくまたは２種以上でもよい。
【００３４】
リチウム含有複合金属酸化物の具体例としては、たとえば、ＬｉlＣｏＯ2、ＬｉlＮｉＯ2、ＬｉlＭｎＯ2、ＬｉlＣｏmＮｉ1-mＯ2、ＬｉlＣｏmＭ1-mＯn、ＬｉlＮｉ1-mＭmＯn、ＬｉlＭｎ2Ｏ4、ＬｉlＭｎ2-mＭmＯ4、ＬｉＭＰＯ4、Ｌｉ2ＭＰＯ4Ｆ（式中、ＭはＮａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢよりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を示す。ｌ＝０〜１．２、ｍ＝０〜０．９、ｍ＝２．０〜２．３である。）などが挙げられる。
【００３５】
ここで、リチウムのモル比を示すｍ値は正極活物質作製直後の値であり、充放電により増減する。これらの中でも、一般式ＬｉlＣｏmＭ1-mＯn（式中、Ｍ、ｌ、ｍおよびｎは上記に同じ。）で表されるリチウム含有複合金属酸化物が好ましい。
【００３６】
リチウム含有複合金属酸化物は、公知の方法に従って製造できる。たとえば、リチウム以外の金属を含む複合金属水酸化物を、水酸化ナトリウムなどのアルカリ剤を用いる共沈法によって調製し、この複合金属水酸化物に熱処理を施して複合金属酸化物を得、これに水酸化リチウムなどのリチウム化合物を加えてさらに熱処理を施すことにより、リチウム含有複合金属酸化物が得られる。
【００３７】
オリビン型リン酸リチウムの具体例としては、たとえば、ＬｉＸＰＯ4（式中、ＸはＣｏ、Ｎｉ、ＭｎおよびＦｅよりなる群から選ばれる少なくとも１つである）などが挙げられる。
正極活物質は１種を単独で使用できまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３８】
導電剤としては、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用でき、たとえば、天然黒鉛、人造黒鉛などのグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、フッ化カーボン、アルミニウムなどの金属粉末類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化チタンなどの導電性金属酸化物、フェニレン誘導体などの有機導電性材料などが挙げられる。導電剤は１種を単独で使用できまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて使用できる。
【００３９】
結着剤としても、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリアクリルニトリル、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸ヘキシル、ポリメタクリル酸、ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸ヘキシル、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリエーテル、ポリエーテルサルフォン、ヘキサフルオロポリプロピレン、スチレンブタジエンゴム、変性アクリルゴム、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。
【００４０】
また、２つ以上のモノマー化合物を含む共重合体を結着剤として使用してもよい。モノマー化合物としては、たとえば、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、エチレン、プロピレン、ペンタフルオロプロピレン、フルオロメチルビニルエーテル、アクリル酸、ヘキサジエンなどが挙げられる。結着剤は１種を単独で使用できまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて使用できる。
【００４１】
正極活物質層１１は、たとえば、正極合剤スラリーを正極集電体１０（集電体本体１０ａ）表面に塗布し、乾燥し、圧延することにより形成できる。正極合剤スラリーは、正極活物質および必要に応じて導電剤、結着剤などを有機溶媒に溶解または分散させることにより調製できる。有機溶媒としては、たとえば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルホルムアミド、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルアミン、アセトン、シクロヘキサノンなどを使用できる。正極合剤スラリーの調製には、粉末と液体とを混合させる一般的な混合機、分散機などをいずれも使用できる。
【００４２】
正極合剤スラリーが正極活物質、導電剤および結着剤を含む場合、これらの３成分の使用割合は特に制限されないが、好ましくは、これら３成分の使用合計量に対して、正極活物質８０〜９８重量％、導電剤１〜１０重量％および結着剤１〜１０重量％の範囲から適宜選択し、合計量が１００重量％になるように使用すればよい。
【００４３】
正極活物質層１１の厚みは、得られるリチウムイオン二次電池１の設計性能、用途などの各種条件に応じて適宜選択されるが、たとえば、正極活物質層１１を正極集電体１０の両面に設ける場合は、正極活物質層１１の合計厚みは５０〜１００μｍ程度が好ましい。
【００４４】
負極４は、負極集電体１２および負極活物質層１３を含む。
負極集電体１２は、集電体本体１２ａ、放熱部１２ｂおよびリード部１２ｃを含む。負極集電体１２は、正極集電体１０と同じ形状を有する。正極集電体１０と負極集電体１２とは、それぞれの集電体本体１０ａ、１２ａ部分の対角線の交点が厚み方向で同じ位置にあり、かつ前記交点を中心にしてそれぞれが対称になるように配置されている。
集電体本体１２ａは電極群２の内部に存在し、電極群２の厚み方向において、正極集電体１０の集電体本体１０ａとほぼ同じ位置にあり、ほぼ同じ矩形状の形状を有している。集電体本体１２ａの厚み方向における一方または両方の表面には、負極活物質層１３が形成される。
【００４５】
放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａに続くように形成されている。より具体的には、放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａの隣り合う２つの辺の一部から、正極集電体１０の放熱部１０ｂとは反対側の、電極群２の外方に突出するように設けられている。放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａの隣り合う２つの辺の一部から、一体的に形成されている。電極群２の厚み方向において、放熱部１２ｂの表面は、電極群２の表面に対してほぼ平行に設けられている。放熱部１２ｂを設ける効果は、放熱部１０ｂを設ける効果と同様である。
【００４６】
放熱部１２ｂは一体化され、厚み方向から見た形状は鉤型である。放熱部１２ｂは、集電体本体１２ａの対角線の交点を中心にして、放熱部１０ｂとの対称の関係にある。放熱部１２ｂを複数に分割せず、一体化する効果も、放熱部１０ｂの一体化効果と同様である。
【００４７】
また、放熱部１２ｂは、図２に示すように、正極３が底面になるように電極群２を水平面に載置した場合に、電極群２を鉛直方向上方から見た時の投影面（以下単に「投影面」とする）が、負極５側の放熱部１０ｂの投影面と重なる部分がないように設けられている。これによって、放熱効率が低下するおそれがない。
【００４８】
また、放熱部１２ｂの表面積Ｓ（以下「負極放熱部面積Ｓ」とする）と、集電体本体１２ａの表面積Ｓ0（以下「負極集電体面積Ｓ0」とする）との面積比（Ｓ／Ｓ0）は特に制
限されないが、好ましくは０．０３〜１．５である。面積比が０．０３未満では、放熱効率が低下し、異常発熱時の排熱が不十分になるおそれがある。また、面積比が１．５を超えると、放熱部１２ｂひいてはリチウムイオン二次電池１の機械的強度が低下し、リチウムイオン二次電池１の長期耐用性が不十分になるおそれがある。
【００４９】
なお、負極放熱部面積Ｓとは、電極群２の厚み方向における、放熱部１２ｂの一方の表面の面積である。同様に、負極集電体面積Ｓ0とは、電極群２の厚み方向における、集電体本体１２ａの一方の表面の面積である。
【００５０】
また、集電体本体１２ａと放熱部１２ｂとの境界線の長さＬと、集電体本体１２ａの外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上であることが好ましい。ここで、集電体本体１２ａと放熱部１２ｂとの境界線は、図２において示される正極集電体１０の点線部分に対応する部分である。
【００５１】
本実施の形態では、負極集電体１２と正極集電体１０とは同じ形状を有し、集電体本体１０ａ、１２ａも同じ形状を有しているので、集電体本体１２ａと放熱部１２ｂとの境界線は、正極集電体１０の点線部分と同じ長さである。この点線部分の全長が長さＬである。また、Ｌ0は集電体本体１２ａの外周長さ、すなわち矩形状部分である集電体本体１２ａの４辺の長さの和である。比（Ｌ／Ｌ0）を０．２５以上にすることによって、放熱部１２ｂによる放熱効率がより一層向上する。なお、比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５未満であっても、従来技術に比べて放熱効率が向上しているのは言うまでもないことである。
【００５２】
また、放熱部１２ｂの厚みを、集電体本体１２ａの厚みよりも小さくしてもよい。この効果も、放熱部１０ｂの厚みを集電体１０ａの厚みより小さくする効果と同様である。このとき、放熱部１２ｂの厚みは、集電体本体１２ａの厚みに応じて適宜選択でき、機械的強度の顕著な低下が起こらない範囲を選択するのが好ましい。放熱部１２ｂの厚みを小さくするには、たとえば、プレス加工などが利用できる。
【００５３】
さらに、放熱部１２ｂには、その機械的強度を損なわない範囲で、複数の厚み方向の貫通孔、切り欠き部などを形成してもよい。また、放熱部１２ｂの厚み方向の表面は、たとえば、図示しない熱可塑性樹脂層などで絶縁されている。熱可塑性樹脂層は、たとえば、変性ポリプロピリンなどの熱可塑性樹脂を用いて形成される。
【００５４】
リード部１２ｃは、放熱部１２ｂに続くように形成されている鉤状部分である。より具体的には、リード部１２ｃは、放熱部１２ｂの隣り合う２つの辺の一部から、電極群２の外方に突出するように設けられている。また、リード部１２ｃは、一端が放熱部１２ｂに接続され、他端が外装ケース７の開口部７ａからリチウムイオン二次電池１の外部に導出されている。
【００５５】
リード部１２ｃを前記のような構成で設けることにより、リード部１２ｃがリチウムイオン二次電池１の外部に電力を供給するだけでなく、放熱部１２ｂの延長として放熱機能を示す。特にリード部１２ｃの他端は、リチウムイオン二次電池１の外部に導出されていることから、リチウムイオン二次電池１の外部でリード部１２ｃによる放熱が行われる。したがって、放熱効果がより一層高くなる。リード部１２ｃは、集電体本体１２ａおよび放熱部１２ｂと同じ材質で形成してもよく、リチウムイオン二次電池の分野で常用される他の材質で形成してもよい。なお、リード部１２ｃは鉤状形状に限定されず、従来のように、細線状のリードとして設けてもよい。
【００５６】
負極集電体１２には、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ステンレス鋼、チタン、ニッケル、アルミニウム、銅、銅合金、銅とニッケルとのクラッド材、銅にニッケルメッキを施したものなどの金属材料または導電性樹脂からなる多孔性または無孔の導電性基板が挙げられる。多孔性導電性基板としては、たとえば、メッシュ体、ネット体、パンチングシート、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群成形体（不織布など）などが挙げられる。無孔の導電性基板としては、たとえば、箔、シート、フィルムなどが挙げられる。多孔性または無孔の導電性基板の厚みは特に制限されないが、通常は１〜５００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは１０〜４０μｍ、特に好ましくは１０〜３０μｍである。たとえば、これらの導電性基板を所定の形状に打ち抜き加工することによって、負極集電体１２が得られる。
【００５７】
負極活物質層１３は合金系負極活物質を含有し、集電体本体１２ａの厚み方向の片面または両面に、薄膜状に形成される。また、負極活物質層１３は、たとえば、合金系負極活物質と、ごく微量含まれる不可避的な不純物とからなっていてもよい。また、負極活物質層１３は、合金系負極活物質とともに、その特性を損なわない範囲で、公知の負極活物質、添加物などを含んでいてもよい。さらに、負極活物質層１３は、合金系負極活物質を含有しかつ膜厚が３〜５０μｍである非晶質または低結晶性の薄膜であることが好ましい。
【００５８】
合金系負極活物質は、負極電位下で、充電時にリチウムと合金化することによりリチウムを吸蔵し、かつ放電時にリチウムを放出する負極活物質である。合金系負極活物質としては特に制限されず、公知のものを使用できるが、たとえば、珪素含有化合物、錫含有化合物などが挙げられる。
【００５９】
珪素含有化合物としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素含有合金、珪素化合物とその固溶体などが挙げられる。珪素酸化物としては、たとえば、組成式：ＳｉＯα（０．０５＜α＜１．９５）で表される酸化珪素が挙げられる。珪素炭化物としては、たとえば、組成式：ＳｉＣβ（０＜β＜１）で表される炭化珪素が挙げられる。珪素窒化物としては、たとえば、組成式：ＳｉＮγ（０＜γ＜４／３）で表される窒化珪素が挙げられる。
【００６０】
珪素含有合金としては、たとえば、珪素とＦｅ、Ｃｏ、Ｓｂ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ、Ｉｎ、ＳｎおよびＴｉよりなる群から選ばれる１または２以上の元素を含む合金が挙げられる。珪素化合物としては、たとえば、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物または珪素含有合金に含まれる珪素の一部がＢ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｃａ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｖ、Ｗ、Ｚｎ、Ｃ、ＮおよびＳｎよりなる群から選ばれる１または２以上の元素で置換された化合物が挙げられる。これらの中でも、珪素および珪素酸化物が特に好ましい。
【００６１】
錫含有化合物としては、たとえば、錫、錫酸化物、錫窒化物、錫含有合金、錫化合物とその固溶体などが挙げられる。錫含有化合物としては、たとえば、錫、ＳｎＯδ（０＜δ＜２）、ＳｎＯ2などの錫酸化物、Ｎｉ−Ｓｎ合金、Ｍｇ−Ｓｎ合金、Ｆｅ−Ｓｎ合金、Ｃｕ−Ｓｎ合金、Ｔｉ−Ｓｎ合金などの錫含有合金、ＳｎＳｉＯ3、Ｎｉ2Ｓｎ4、Ｍｇ2Ｓｎなどの錫化合物などを好ましく使用できる。これらの中でも、錫、およびＳｎＯβ（０＜β＜２）、ＳｎＯ2などの錫酸化物が特に好ましい。珪素含有化合物および錫含有化合物は、それぞれ、１種を単独で使用できまたは２種以上を組み合わせて使用できる。
【００６２】
負極活物質層１３は、たとえば、公知の薄膜形成法に従って、負極集電体１２表面に形成できる。薄膜形成法としては、たとえば、スパッタリング法、蒸着法、化学的気相成長（ＣＶＤ）法などが挙げられる。これらの中でも、蒸着法が好ましい。
【００６３】
セパレータ５は、正極３と負極４との間に設けられる。セパレータ５には、所定のイオン透過度、機械的強度、絶縁性などを併せ持つシート状物またはフィルム状物が用いられる。セパレータ５の具体例としては、たとえば、微多孔膜、織布、不織布などの、多孔性のシート状物またはフィルム状物が挙げられる。微多孔膜は単層膜および多層膜（複合膜）のいずれでもよい。単層膜は１種の材料からなる。多層膜（複合膜）は１種の材料からなる単層膜の積層体または異なる材料からなる単層膜の積層体である。
【００６４】
セパレータ５の材料には各種樹脂材料を使用できるが、耐久性、シャットダウン機能、電池の安全性などを考慮すると、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィンが好ましい。なお、シャットダウン機能とは、電池の異常発熱時に貫通孔が閉塞し、それによりイオンの透過を抑制し、電池反応を遮断する機能である。必要に応じて、微多孔膜、織布、不織布などを２層以上積層してセパレータ５を構成してもよい。
【００６５】
セパレータ５の厚さは一般的には１０〜３００μｍであるが、好ましくは１０〜４０μｍ、より好ましくは１０〜３０μｍ、さらに好ましくは１０〜２５μｍである。また、セパレータ５の空孔率は好ましくは３０〜７０％、より好ましくは３５〜６０％である。ここで空孔率とは、セパレータ５の体積に占める、セパレータ５中に存在する細孔の総容積の比である。
【００６６】
セパレータ５には、リチウムイオン伝導性を有する電解質が含浸される。リチウムイオン伝導性を有する電解質としては、リチウムイオン伝導性を有する非水電解質が好ましい。非水電解質としては、たとえば、液状非水電解質、ゲル状非水電解質、固体状電解質（たとえば高分子固体電解質）などが挙げられる。
液状非水電解質は、溶質（支持塩）と非水溶媒とを含み、さらに必要に応じて各種添加剤を含む。溶質は通常非水溶媒中に溶解する。液状非水電解質は、たとえば、セパレータに含浸される。
【００６７】
溶質としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ＬｉＣｌＯ4、ＬｉＢＦ4、ＬｉＰＦ6、ＬｉＡｌＣｌ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣＦ3ＳＯ3、ＬｉＣＦ3ＣＯ2、ＬｉＡｓＦ6、ＬｉＢ10Ｃｌ10、低級脂肪族カルボン酸リチウム、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢＣｌ4、ホウ酸塩類、イミド塩類などが挙げられる。
【００６８】
ホウ酸塩類としては、ビス（１，２−ベンゼンジオレート（２−）−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウム、ビス（２，３−ナフタレンジオレート（２−）−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウム、ビス（２，２’−ビフェニルジオレート（２−）−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウム、ビス（５−フルオロ−２−オレート−１−ベンゼンスルホン酸−Ｏ，Ｏ’）ホウ酸リチウムなどが挙げられる。
【００６９】
イミド塩類としては、ビストリフルオロメタンスルホン酸イミドリチウム（（ＣＦ3ＳＯ2）2ＮＬｉ）、トリフルオロメタンスルホン酸ノナフルオロブタンスルホン酸イミドリチウム（（ＣＦ3ＳＯ2）（Ｃ4Ｆ9ＳＯ2）ＮＬｉ）、ビスペンタフルオロエタンスルホン酸イミドリチウム（（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2ＮＬｉ）などが挙げられる。溶質は１種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。溶質の非水溶媒に対する溶解量は、０．５〜２モル／Ｌの範囲内とすることが望ましい。
【００７０】
非水溶媒としては、この分野で常用されるものを使用でき、たとえば、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル、環状カルボン酸エステルなどが挙げられる。環状炭酸エステルとしては、たとえば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）などが挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、たとえば、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）などが挙げられる。環状カルボン酸エステルとしては、たとえば、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、γ−バレロラクトン（ＧＶＬ）などが挙げられる。非水溶媒は１種を単独で用いてもよくまたは必要に応じて２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００７１】
添加剤としては、たとえば、充放電効率を向上させる材料、電池を不活性化させる材料
などが挙げられる。充放電効率を向上させる材料は、たとえば、負極上で分解してリチウムイオン伝導性の高い被膜を形成し、充放電効率を向上させる。このような材料の具体例としては、たとえば、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、４−メチルビニレンカーボネート、４，５−ジメチルビニレンカーボネート、４−エチルビニレンカーボネート、４，５−ジエチルビニレンカーボネート、４−プロピルビニレンカーボネート、４，５−ジプロピルビニレンカーボネート、４−フェニルビニレンカーボネート、４，５−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、ジビニルエチレンカーボネート等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネートおよびジビニルエチレンカーボネートから選ばれる少なくとも１種が好ましい。なお、上記化合物は、その水素原子の一部がフッ素原子で置換されていてもよい。
【００７２】
電池を不活性化させる材料は、たとえば、電池の過充電時に分解して電極表面に被膜を形成することによって電池を不活性化する。このような材料としては、たとえば、ベンゼン誘導体が挙げられる。ベンゼン誘導体としては、フェニル基と、フェニル基に隣接する環状化合物基とを含むベンゼン化合物が挙げられる。環状化合物基としては、たとえば、フェニル基、環状エーテル基、環状エステル基、シクロアルキル基、フェノキシ基などが好ましい。ベンゼン誘導体の具体例としては、たとえば、シクロヘキシルベンゼン、ビフェニル、ジフェニルエーテルなどが挙げられる。ベンゼン誘導体は１種を単独で使用できまたは２種以上を組み合わせて使用できる。ただし、ベンゼン誘導体の液状非水電解質における含有量は、非水溶媒１００体積部に対して１０体積部以下であることが好ましい。
【００７３】
ゲル状非水電解質は、液状非水電解質と液状非水電解質を保持する高分子材料とを含むものである。ここで用いる高分子材料は液状物をゲル化させ得るものである。高分子材料としてはこの分野で常用されるものを使用でき、たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキサイド、ポリ塩化ビニル、ポリアクリレート、ポリビニリデンフルオライドなどが挙げられる。
【００７４】
固体状電解質は、たとえば、溶質（支持塩）と高分子材料とを含む。溶質は前記で例示したものと同様のものを使用できる。高分子材料としては、たとえば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、エチレンオキシドとプロピレンオキシドとの共重合体などが挙げられる。
【００７５】
ガスケット６は、外装ケース７の開口部７ａ、７ｂを封止するために用いられる。ガスケット６には、たとえば、各種樹脂材料、各種ゴム材料などを使用できる。外装ケース７についても、リチウムイオン二次電池の分野で常用されるものをいずれも使用できる。なお、ガスケット６を使用せずに、外装ケース７の開口部７ａ、７ｂを溶着などによって直接封止してもよい。
【００７６】
リチウムイオン二次電池１は、たとえば、次のようにして製造できる。まず、正極３と負極４とをセパレータ５を介して積層し、電極群２を作製する。このとき、正極活物質層１１と負極活物質層１３とが対向するように、正極３および負極４を配置する。この電極群２を外装ケース７内に挿入し、正極リード部１０ｃおよび負極リード部１２ｃの遊端部を開口部７ａ、７ｂからの外装ケース７の外部に導出させる。次に、外装ケース７内に非水電解質を注入し、外装ケース７の内部を真空減圧しながら、開口部７ａ、７ｂをガスケット６を介して溶着させる。これにより、リチウムイオン二次電池１が得られる。
【００７７】
図３は、本発明の実施の第２形態であるリチウムイオン二次電池１５の要部（電極群１５ａ）の構成を模式的に示す平面図である。図３は、電極群１５ａを、正極１６側が水平面に接するように水平面に載置し、該水平面の鉛直方向上方から見た平面図である。リチウムイオン二次電池１５は、リチウムイオン二次電池１に類似し、対応する部分については図示および説明を省略する。リチウムイオン二次電池１５は、電極群２に代えて電極群１５ａを含む以外は、リチウムイオン二次電池１と同様の構成を有している。
電極群１５ａは、正極１６、図示しないセパレータおよび負極１７を積層した平板状の電極群である。
【００７８】
正極１６は、正極集電体１８および図示しない正極活物質層を含む。
正極集電体１８は、集電体本体１８ａ、放熱部１８ｂおよびリード部１８ｃを含む。集電体本体１８ａは、集電体本体１０ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。放熱部１８ｂは集電体本体１８ａと連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部１８ｂは、コの字型の形状を有している以外は、放熱部１０ｂと同じ構成を有している。放熱部１８ｂの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。
【００７９】
放熱部１８ｂは、集電体本体１８ａの１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。すなわち、放熱部１８ｂは、集電体本体１８ａの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。この構成を採ることによって、放熱部１８ｂの放熱効率は、放熱部１０ｂの放熱効率よりもさらに高くなる。
【００８０】
リード部１８ｃは放熱部１８ｂに連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部１８ｃは、コの字型の形状を有している以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。リード部１８ｃの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。リード部１８ｃは、放熱部１８ｂの外周における１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。
【００８１】
すなわち、リード部１８ｃは、放熱部１８ｂの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。リード部１８ｃは、形状的な構成以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。この構成を採ることによって、放熱部１８ｂによる放熱効果をさらに向上させることができる。
正極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における正極活物質層１１と同じ構成を有している。
【００８２】
負極１７は、負極集電体１９および図示しない負極活物質層を含む。
負極集電体１９は、集電体本体１９ａ、放熱部１９ｂおよびリード部１９ｃを含み、正極集電体１８と同じ形状を有している。集電体本体１９ａは、集電体本体１２ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。放熱部１９ｂは集電体本体１９ａと連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部１９ｂは、逆コの字型の形状を有している以外は、放熱部１２ｂと同じ構成を有している。放熱部１９ｂの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。
【００８３】
放熱部１９ｂは、集電体本体１９ａの１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。すなわち、放熱部１９ｂは、集電体本体１９ａの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。この構成を採ることによって、放熱部１９ｂの放熱効率は、放熱部１２ｂの放熱効率よりもさらに高くなる。
【００８４】
リード部１９ｃは放熱部１９ｂに連続し、かつ電極群１５ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部１９ｃは、逆コの字型の形状を有し、リード部１８ｃと同じ構成を有している。リード部１９ｃの形状は、電極群１５ａの厚み方向における表面の形状である。リード部１９ｃは、放熱部１９ｂの外周における１つの辺および前記辺と頂角を共有して隣接する他の２つの辺の一部から、電極群１５ａの外方に向けて延びかつ一体的に形成されている。すなわち、リード部１９ｃは、放熱部１９ｂの３つの辺から電極群１５ａの外方に延びるように設けられている。この構成を採ることによって、放熱部１９ｂによる放熱効果をさらに向上させることができる。
負極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における負極活物質層１３と同じ構成を有している。
【００８５】
図３に示すように、リチウムイオン二次電池１５においても、正極集電体１８と負極集電体１９とは、それぞれの集電体本体１８ａ、１９ａの対角線の交点が厚み方向において同じ位置に重なるように配置される。すなわち、厚み方向において、集電体本体１８ａ、１９ａが、正極活物質層、セパレータおよび負極活物質層を介して重なっている。また、正極集電体１８と負極集電体１９とは、集電体本体１８ａ、１９ａの対角線の交点を中心にして対称配置されており、放熱部１８ｂ、１９ｂの投影面が厚み方向に重ならないように配置されている。
【００８６】
リチウムイオン二次電池１５は、上記のような放熱部１８ｂ、１９ｂを有する電極群１５ａを含むことによって、放熱効率が一層向上するとともに、機械的強度が向上し、特に歪み変形などに対する耐用性が一層高くなる。
【００８７】
図４は、本発明の実施の第３形態であるリチウムイオン二次電池２０の要部（電極群２０ａ）の構成を模式的に示す平面図である。図４は、電極群２０ａを、正極２３が水平面に接するように水平面に載置し、該水平面の鉛直方向上方から見た平面図である。リチウムイオン二次電池２０は、リチウムイオン二次電池１に類似し、対応する部分については図示および説明を省略する。リチウムイオン二次電池２０は、電極群２に代えて電極群２０ａを含む以外は、リチウムイオン二次電池１と同様の構成を有している。
電極群２０ａは、正極２１、図示しないセパレータおよび負極２２を積層した平板状の電極群である。
【００８８】
正極２１は、正極集電体２３および図示しない正極活物質層を含む。
正極集電体２３は、集電体本体２３ａ、放熱部２３ｂおよびリード部２３ｃを含む。
集電体本体２３ａは、集電体本体１０ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。
【００８９】
放熱部２３ｂは集電体本体２３ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部２３ｂは、集電体本体２３ａの対向する２つの辺からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方に延びるように形成される以外は、放熱部１０ｂと同じ構成を有している。ここで、集電体本体２３ａの２つの辺とは、１つの任意の辺および該辺に対向する辺である。この構成を採ることによって、放熱部２３ｂの放熱効率は、放熱部１０ｂの放熱効率と同等またはそれよりもさらに高くなる。
【００９０】
リード部２３ｃは、放熱部２３ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部２３ｂは、２つの放熱部２３ｂの外周からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方の反対方向に延びるように形成される以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。この構成を採ることによって、放熱部２３ｂによる方熱効果をより一層向上させることができる。
正極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における正極活物質層１１と同じ構成を有している。
【００９１】
負極２２は、負極集電体２４および図示しない負極活物質層を含む。
負極集電体２４は、集電体本体２４ａ、放熱部２４ｂおよびリード部２４ｃを含み、正極集電体２３と同じ形状を有している。集電体本体２４ａは、集電体本体１２ａと同様の構成であり、ほぼ矩形状の形状を有している。
【００９２】
放熱部２４ｂは集電体本体２４ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられている。放熱部２４ｂは、集電体本体２４ａの２つの辺からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方に延びるように形成される以外は、放熱部１２ｂと同じ構成を有している。ここで、集電体２４ａの２つの辺とは、１つの任意の辺および該辺に対向する辺である。この構成を採ることによって、放熱部２４ｂの放熱効率は、放熱部１２ｂの放熱効率と同等またはそれよりもさらに高くなる。
【００９３】
リード部２４ｃは、放熱部２４ａに連続し、かつ電極群２０ａの厚み方向の表面にほぼ平行になるように設けられてもよい。リード部２４ｂは、２つの放熱部２４ｂの外周からそれぞれ独立して電極群２０ａの外方の反対方向に延びるように形成される以外は、リード部１０ｃと同じ構成を有している。この構成を採ることによって、放熱部２４ｂによる方熱効果をより一層向上させることができる。
負極活物質層は、リチウムイオン二次電池１における負極活物質層１３と同じ構成を有している。
【００９４】
図４に示すように、リチウムイオン二次電池２０においても、正極集電体２３と負極集電体２４とは、それぞれの集電体本体２３ａ、２４ａの対角線の交点が厚み方向において同じ位置に重なるように配置される。すなわち、厚み方向において、集電体本体２３ａ、２４ａが、正極活物質層、セパレータおよび負極活物質層を介して重なっている。また、正極集電体２３と負極集電体２４とは、集電体本体２３ａ、２４ａの対角線の交点を中心にして対称配置されており、放熱部２３ｂ、２４ｂの投影面が厚み方向に重ならないように配置されている。
【００９５】
リチウムイオン二次電池２０は、上記のような放熱部２３ｂ、２３ｂを有する電極群２０ａを含むことによって、放熱効率が一層向上するとともに、機械的強度ひいては耐用性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明のリチウムイオン二次電池は、従来のリチウムイオン二次電池と同様の用途に使用でき、特に、パーソナルコンピュータ、携帯電話、モバイル機器、携帯情報端末（ＰＤＡ）、携帯用ゲーム機器、ビデオカメラなどの携帯用電子機器の電源として有用である。また、ハイブリッド電気自動車、燃料電池自動車などにおいて電気モーターを補助する二次電池、電動工具、掃除機、ロボットなどの駆動用電源、プラグインＨＥＶの動力源などとしての利用も期待される。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の実施の第１形態であるリチウムイオン二次電池の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示すリチウムイオン二次電池の要部の構成を模式的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施の第２形態であるリチウムイオン二次電池の要部の構成を模式式に示す平面図である。
【図４】本発明の実施の第３形態であるリチウムイオン二次電池の要部の構成を模式式に示す平面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１、１５、２０ リチウムイオン二次電池
２、１５ａ、２０ａ 電極群
３、１６、２１ 正極
４、１７、２２、２６ 負極
５ セパレータ
６ 正極リード
７ 負極リード
８ ガスケット
９ 外装ケース
１０、１８、２３ 正極集電体
１０ａ、１８ａ、２３ａ 正極集電体本体
１０ｂ、１８ｂ、２３ｂ 正極放熱部
１０ｃ、１８ｃ、２３ｃ 正極リード部
１１ 正極活物質層
１２、１７、２４ 負極集電体
１２ａ、１９ａ、２４ａ 負極集電体本体
１２ｂ、１９ｂ、２４ｂ 負極放熱部
１２ｃ、１９ｃ、２４ｃ 負極リード部
１３ 負極活物質層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極、セパレータおよび負極を厚み方向に積層してなる平板状の電極群と、非水電解質とを含むリチウムイオン二次電池であって、
正極および負極が、それぞれ、リチウムを吸蔵および放出可能な活物質層、ならびに、平板状の電極群内に存在し、表面に活物質層が形成されるほぼ矩形状の集電体本体と、集電体本体の隣り合う少なくとも２つの辺の一部または全部から平板状の電極群の外方に突出する放熱部とを有する集電体を含むリチウムイオン二次電池。
【請求項２】
放熱部が一体化されている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
放熱部の面積Ｓと集電体本体の面積Ｓ0との比（Ｓ／Ｓ0）が０．０３〜１．５である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項４】
集電体本体と放熱部との境界線の長さＬと、集電体本体の外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上である請求項１〜３のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項５】
正極集電体の放熱部の投影面と負極集電体の放熱部の投影面とが重ならない請求項１〜４のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項６】
負極活物質層が、リチウムを吸蔵放出可能な合金系負極活物質を含有する請求項１〜５のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項７】
合金系負極活物質が、珪素または錫を含有する請求項６に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項８】
合金系負極活物質が、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素含有合金、珪素含有化合物、錫、錫酸化物、錫窒化物、錫含有合金および錫含有化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項６または７に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項１】
正極、セパレータおよび負極を厚み方向に積層してなる平板状の電極群と、非水電解質とを含むリチウムイオン二次電池であって、
正極および負極が、それぞれ、リチウムを吸蔵および放出可能な活物質層、ならびに、平板状の電極群内に存在し、表面に活物質層が形成されるほぼ矩形状の集電体本体と、集電体本体の隣り合う少なくとも２つの辺の一部または全部から平板状の電極群の外方に突出する放熱部とを有する集電体を含むリチウムイオン二次電池。
【請求項２】
放熱部が一体化されている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
放熱部の面積Ｓと集電体本体の面積Ｓ0との比（Ｓ／Ｓ0）が０．０３〜１．５である請求項１または２に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項４】
集電体本体と放熱部との境界線の長さＬと、集電体本体の外周長さＬ0との比（Ｌ／Ｌ0）が０．２５以上である請求項１〜３のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項５】
正極集電体の放熱部の投影面と負極集電体の放熱部の投影面とが重ならない請求項１〜４のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項６】
負極活物質層が、リチウムを吸蔵放出可能な合金系負極活物質を含有する請求項１〜５のいずれか１つに記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項７】
合金系負極活物質が、珪素または錫を含有する請求項６に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項８】
合金系負極活物質が、珪素、珪素酸化物、珪素窒化物、珪素含有合金、珪素含有化合物、錫、錫酸化物、錫窒化物、錫含有合金および錫含有化合物から選ばれる少なくとも１つである請求項６または７に記載のリチウムイオン二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１１０９３６（Ｐ２００９−１１０９３６Ａ）
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３０８２７（Ｐ２００８−２３０８２７）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２１日（２００９．５．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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