リチウムイオン電池
【課題】高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができるリチウムイオン電池の提供を目的とする。
【解決手段】リチウムイオン電池１は、正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４及び負極集電体層２５の積層された電池素子２ａと、電池素子２ａを真空密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルム３と、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ個の電池素子２ａを収納するパッケージ４を備え、パッケージ４が、電池素子２ａを積層方向に加圧する押圧手段５を有している。
【解決手段】リチウムイオン電池１は、正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４及び負極集電体層２５の積層された電池素子２ａと、電池素子２ａを真空密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルム３と、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ個の電池素子２ａを収納するパッケージ４を備え、パッケージ４が、電池素子２ａを積層方向に加圧する押圧手段５を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池に関し、特に、ラミネートフィルムに密封されたリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いられる高性能リチウム電池等の二次電池の需要が増加している。使用される用途が広がるのに伴い、二次電池の更なる安全性の向上及び高性能化が要求されている。
また、無機固体電解質は、その性質上一般に不燃で、通常使用される有機溶媒電解質と比較し安全性の高い材料である。そのため、該電解質を用いた高い安全性を備えたリチウム電池の開発が望まれている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、所定の化合物を含有する正極と、負極と、固体電解質とを備え、上記正極および上記負極が上記固体電解質を介して積層されてなる電極体が、ラミネートフィルムで外装されていることを特徴とする固体電解質電池の技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、正極と負極の間に固体電解質を介在させてなる全固体電池素子を外装体で被覆した全固体電池であって、外装体内部で全固体電池素子に圧力が印加されており、全固体電池素子と外装体の間が密着している全固体電池の技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、正極と、正極と対向して配される負極と、正極及び負極の少なくとも一方の面に形成された固体電解質層とを備え、正極と負極とは、固体電解質層が形成された側が対向するように積層された状態で長手方向に巻回され、絶縁材料からなる外装フィルムで挟み、該外装フィルムの周辺部を減圧下で熱融着することによって封口されている。そして、正極は負極よりも小となされており、当該負極よりも小さい正極上に形成された固体電解質層は、正極よりも大きくなるように形成される固体電解質電池の製造方法の技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、正極、負極が固体電解質を介して電槽に内蔵された全固体電池において、該電池の正極端子あるいは負極端子の少なくとも一方と当該端子と接続される電極との間にＰＴＣ素子および低融点合金からなるヒューズを電槽内で直列に接続したことを特徴とする全固体電池の技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献５には、所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、素子本体の表裏面に接合された一対の第１および第２電極板と、を有するＰＴＣ素子であって、電極板のうち少なくとも一方の第１電極板が、素子本体に対して接合する第１素子接合片と、第１素子接合片に対して一体に成形してあり、第１素子接合片から素子本体の外側に向かって延出する第１端子接合片と、を有し、第１端子接合片が、二種類以上の材質の板材が積層してあるクラッド板からなる端子板に接合されているＰＴＣ素子の技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献６には、金属層の内面側に樹脂層が設けられた外装体内に、正極と負極との間にセパレータを介在させて巻き取った電極体と電解質とを収容させ、正極端子及び負極端子を外装体の封止部分を通して外部に延出させた薄型電池において、折り返した外装体の折り返し部の両側において対向する２辺に、巻き取った電極体のセパレータの各側部が近接するようにして電極体を外装体内に収容させ、折り返し部の両側において対向する２辺及び折り返し部と対向する部分の内面側における樹脂層相互を接着させて外装体を封止させた薄型電池の技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１１７８４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６１５４号公報
【特許文献３】特開２００７−１８００３９号公報
【特許文献４】特開平１１−１４４７０４号公報
【特許文献５】特開２００８−９１５０５号公報
【特許文献６】特開２０００−２７７０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１〜６に記載された技術は、たとえば、一つの電池素子に対して、安全性や取扱い性などを向上させることができるものの、作動電圧の高められたリチウムイオン電池において、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができないといった問題があった。
【００１１】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができるリチウムイオン電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のリチウムイオン電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質層、及び、負極集電体層の積層された電池素子と、前記電池素子を密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルムとを備えた構成としてある。
このようにすると、電池素子が外気から遮断されるので、固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子が絶縁性のラミネートフィルムに収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記ラミネートフィルムによって、前記電池素子を真空密封するとよい。
このようにすると、電池素子にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子の各接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記固体電解質層の材料が、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラス、又は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラスセラミックであるとよい。
このようにすると、固体電解質層が硫化物を含有しているので、電流密度を向上させることができる。
【００１５】
また、好ましくは、一又は二以上の、前記ラミネートフィルムに密封された前記電池素子を収納するパッケージを備え、前記パッケージが、前記電池素子を積層方向に加圧するとよい。
このようにすると、電池素子の各接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記正極集電体層と接続された正極端子、及び、前記負極集電体層と接続された負極端子を備え、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一つが、ＰＴＣ素子と接続されているとよい。
このようにすると、電池素子が過熱したとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
なお、ＰＴＣ素子は、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ素子である。
【００１７】
また、好ましくは、前記正極集電体層と接続された正極端子、及び、前記負極集電体層と接続された負極端子を備え、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一つが、ヒューズと接続されているとよい。
このようにすると、電池素子に過電流が流れたとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明におけるリチウムイオン電池によれば、高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［リチウムイオン電池の第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
図１において、リチウムイオン電池１は、電池素子２及びラミネートフィルム３を備えている。
また、電池素子２は、正極端子２１１を有する正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４、及び、負極端子２５１を有する負極集電体層２５が、この順に積層された構造としてある。
さらに、本実施形態のリチウムイオン電池１は、通常、リチウム二次電池であるが、リチウム一次電池をも含むものとする。
【００２０】
（固体電解質層）
固体電解質層２３は、リチウムイオン伝導性固体電解質の薄膜である。本実施形態の固体電解質層２３の材料は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラス、又は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラスセラミックである。このようにすると、固体電解質層２３が硫化物を含有しているので、リチウムイオン電池１の電流密度を向上させることができる。
この固体電解質層２３の作成方法としては、塗布法、プレス法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、蒸着法などを用いることができる。また、形状維持のために、メッシュなどを内部に有する構成としてもよい。
【００２１】
また、固体電解質層２３は、ほぼ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が正極活物質層２２と当接し、上面が負極活物質層２４と当接する。
なお、固体電解質層２３の形状や大きさは、特に限定されるものではない。また、本発明の固体電解質層２３の材料は、上記の材料に限定されるものではなく、たとえば、有機化合物、無機化合物、又は、有機・無機両化合物からなる材料を用いることができ、リチウムイオン電池分野において、公知のものを使用することができる。
【００２２】
（正極活物質層）
正極活物質層２２を構成する物質としては、電池分野において正極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、硫化物系では、硫化チタン（ＴｉＳ２）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ２）、硫化銅（ＣｕＳ）及び硫化ニッケル（Ｎｉ３Ｓ２）等が使用される。好ましくは、ＴｉＳ２が使用される。
また、酸化物系では、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、鉛酸ビスマス（Ｂｉ２Ｐｂ２Ｏ５）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化バナジウム（Ｖ６Ｏ１３）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）等が使用される。なお、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用される。
【００２３】
また、正極活物質層２２は、固体電解質層２３とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が正極集電体層２１と当接し、上面が固体電解質層２３と当接する。
なお、正極活物質層２２を構成する物質としては、上記の他に、セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ３）が使用される。また、図示してないが、正極活物質層２２を構成する物質に、導電助剤として、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質を適宜添加してもよい。上記の電気的に導電性を有する物質は、特に限定されるものではなく、たとえば、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質又はポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独又は混合して用いることができる。
【００２４】
（正極集電体層）
正極集電体層２１の材料は、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。
この正極集電体層２１は、正極活物質層２２とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面がラミネートフィルム３と当接し、上面が正極活物質層２２と当接する。
また、本実施形態の正極集電体層２１は、矩形の一辺における一方の角部から突出した、細長い薄板状の正極端子２１１を有している。この正極端子２１１は、通常、正極集電体層２１と一体的にプレス成形される。
【００２５】
（負極活物質層）
負極活物質層２４を構成する物質としては、電池分野において、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素や、これらの金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、負極活物質層２４の材料として用いることができる。
さらに、負極活物質層２４に、固体電解質層２３で使用する固体電解物質を混合して使用してもよい。
また、負極活物質層２４は、固体電解質層２３とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が固体電解質層２３と当接し、上面が負極集電体層２５と当接する。
【００２６】
（負極集電体層）
負極集電体層２５の材料は、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。
この負極集電体層２５は、負極活物質層２４とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が負極活物質層２４と当接し、上面がラミネートフィルム３と当接する。
また、本実施形態の負極集電体層２５は、矩形の一辺における他方の角部（正極端子２１１と対向する方の角部）から突出した、細長い薄板状の負極端子２５１を有している。この負極端子２５１は、通常、負極集電体層２５と一体的にプレス成形される。
【００２７】
（ラミネートフィルム）
ラミネートフィルム３は、絶縁性及び可撓性を有しており、電池素子２を密封状態で収納する。
本実施形態のラミネートフィルム３は、電池素子２を収納するほぼ矩形の袋としてある。すなわち、ラミネートフィルム３は、矩形の三辺があらかじめ溶着部３３によって加熱溶着されることにより、袋状としてあり、矩形の残り一辺が開口端部３１となっている。この開口端部３１から、電池素子２を収納し、続いて、正極端子２１１及び負極端子２５１を挟むようにして、開口端部３１が加熱溶着される。この溶着により、ラミネートフィルム３どうしが溶着され、さらに、正極端子２１１及び負極端子２５１と当接するラミネートフィルム３は、溶着部３２によって、正極端子２１１及び負極端子２５１に密着する。このようにして、ラミネートフィルム３は、電池素子２を密封状態で収納する。
このようにすると、電池素子２が外気から遮断されるので、固体電解質層２３における固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子２が絶縁性のラミネートフィルム３によって収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態のラミネートフィルム３は、開口端部３１を溶着する前に、ラミネートフィルム３の内部に対して、真空引きを行い、電池素子２を真空密封している。この真空引きは、通常、数百〜数十Ｐａまで真空引きされるが、特に限定されるものではない。
このようにすると、電池素子２にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子２における、正極集電体層２１と正極活物質層２２との接触面圧、正極活物質層２２と固体電解質層２３との接触面圧、固体電解質層２３と負極活物質層２４との接触面圧、及び、負極活物質層２４と負極集電体層２５との接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質層２３における固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。さらに、正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４及び負極集電体層２５の側面に、絶縁性を有するラミネートフィルム３が密着するので、たとえば、正極活物質層２２と負極活物質層２４がショートするといった心配を排除することができる。
【００２９】
なお、ラミネートフィルム３の構造（たとえば、積層されたフィルムの種類や数量）は、特に限定されるものではなく、通常、絶縁性、可撓性、耐熱性、溶着性、強度などに優れた構造のものが用いられる。
たとえば、ラミネートフィルム３として、アルミラミネートフィルムなどが好適に用いられる。
また、正極端子２１１及び負極端子２５１とラミネートフィルム３との密着性を向上させるために、プライマーや接着材などを用いてもよい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン電池１によれば、電池素子２が外気から遮断されるので、固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子２が絶縁性のラミネートフィルム３に収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
さらに、電池素子２にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子２の各接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。
また、固体電解質層２３が硫化物を含有しているので、電流密度を向上させることができる。
【００３１】
［リチウムイオン電池の第二実施形態］
図２は、本発明の第二実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略正面図を示している。
また、図３は、図２における概略Ｂ−Ｂ断面図を示している。
図２、３において、リチウムイオン電池１ａは、上述した第一実施形態のリチウムイオン電池１と比べると、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ（ｎは４以上の自然数）個の電池素子２ａを、積層した状態でパッケージ４に収納している点などが相違する。他の構成はリチウムイオン電池１とほぼ同様としてある。なお、本実施形態では、ｎを４以上の自然数としてあるが、本発明においては、ｎを自然数としてもよい。
したがって、図２、３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、リチウムイオン電池１ａは、通常、リチウム二次電池であるが、リチウム一次電池をも含むものとする。
【００３２】
（電池素子）
本実施形態の電池素子２ａは、第一実施形態の電池素子２と比べると、正極端子２１１に差込み型ピン端子（オス）２１２が接続され、負極端子２５１に差込み型ピン端子（メス）２５２が接続され、さらに、差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の付根の部分が、ラミネートフィルム３によって真空密封されている点が相違する。
なお、電池素子２ａのその他の構成は、ほぼ電池素子２と同様としてある。
【００３３】
差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２は、ワンタッチ式のコネクタである。
図２、３においては、煩雑とならないように図示してないが、押圧手段５から最も離れたｎ番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（オス）２１２は、両端に差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の接続された配線によって、上蓋４２に設けられた外部接続端子（正極）４２１と接続される。
また、ｎ番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２は、両端に差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の接続された配線によって、ｎ−１番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（オス）２１２と接続される。このようにして、ｎ個の電池素子２ａは、直列に接続され、押圧手段５に最も近い１番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２は、両端に差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の接続された配線によって、上蓋４２に設けられた外部接続端子（負極）４２２と接続される。
このように、本実施形態の電池素子２ａは、ワンタッチ式のコネクタを備えることにより、取扱い性を大幅に向上させることができる。また、差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２は、電極が露出しないので、安全性をも大幅に向上させることができる。
【００３４】
ここで、好ましくは、隣接する電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２と差込み型ピン端子（オス）２１２とを接続する、上記配線に、ＰＴＣ素子（図示せず）が直列に接続されているとよい。
このようにすると、電池素子２ａが過熱したとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池１ａの安全性を向上させることができる。
【００３５】
また、好ましくは、１番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２と外部接続端子（負極）４２２とを接続する、上記の配線に、ヒューズ（図示せず）が直列に接続されているとよい。
このようにすると、電池素子２ａに過電流が流れたとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池１ａの安全性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、上述した配線を用いているが、さらに、上蓋４２に取り付けられた端子台（図示せず）を用いてもよい。
【００３６】
（パッケージ）
パッケージ４は、上部にフランジを有するほぼ直方体状の箱体４１と、このフランジを閉止するほぼ矩形状の上蓋４２とを有している。本実施形態の箱体４１及び上蓋４２は、金属製としてある。ただし、金属製に限定されるものではなく、たとえば、樹脂製としてもよい。
箱体４１は、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ個の電池素子２ａを、積層した状態で収納する。
また、上蓋４２は、外部接続端子（正極）４２１及び外部接続端子（負極）４２２が設けられており、箱体４１のフランジに螺着される。
【００３７】
ここで、好ましくは、パッケージ４は、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ個の電池素子２ａを、積層方向に加圧するための押圧手段５を有するとよい。
この押圧手段５は、ゴム製又は樹脂製の弾性体５２の埋設された、ほぼ矩形平板状の押圧板５１と、箱体４１の正面板に形成された雌ねじに締め込まれ、弾性体５２を押圧方向に押し付けるボルト５３とを有する構成としてある。また、押圧板５１は、四本のボルト５３によって押し付けられるので、電池素子２ａをほぼ均一に押圧することができる。
このようにすると、積層するように収納されたｎ個の電池素子２ａの各接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。また、ボルト５３を緩めることにより、電池素子２ａを容易に交換することができる。すなわち、電池の性能や取扱い性などを向上させることができる。
【００３８】
なお、電池素子２ａを加圧する手段は、上記の押圧手段５に限定されるものではない。たとえば、図示してないが、上記の弾性体５２の代わりに、金属製のばねを利用してもよい。また、電池素子２ａが一個又は数個の場合には、電池素子２ａを押圧方向に加圧した状態で、樹脂モールドしてもよい。さらに、電池素子２ａを、金属板や樹脂板で挟むことにより、ラミネートフィルム３に密封された電池素子２ａを積層方向に加圧してもよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン電池１ａによれば、パッケージ４内において、ｎ個の電池素子２ａを直列に接続することができるので、作動電圧を高くすることができ、また、電池素子２ａが固体であることによって安全性を向上させることができる。
また、多数の電池素子２ａを使用する場合であっても、押圧手段５によって、各電池素子２ａにおける、正極集電体層２１と正極活物質層２２との接触面圧、正極活物質層２２と固体電解質層２３との接触面圧、固体電解質層２３と負極活物質層２４との接触面圧、及び、負極活物質層２４と負極集電体層２５との接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。
さらに、電池素子２ａは、ワンタッチ式のコネクタ（差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２）を備えることにより、取扱い性を大幅に向上させることができる。また、差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２は、電極が露出しないので、安全性をも大幅に向上させることができる。
【００４０】
以上、本発明のリチウムイオン電池について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るリチウムイオン電池は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、図示してないが、リチウムイオン電池１ａは、上蓋４２の下面に、端子台及び電流制御手段（たとえば、各電池素子２ａの電圧や電流を検出し、この検出信号にもとづいて、パワートランジスタなどを制御するシーケンサ）を設け、電池素子２ａに、過電流が流れたときに、自動的に電流量を制御してもよい。このようにすると、リチウムイオン電池１ａの安全性及び付加価値を向上させることができる。
【００４１】
また、リチウムイオン電池１ａは、パッケージ４を密閉可能な構造とし、内部に硫化水素を吸着する吸収剤を収納してもよい。このようにすると、事故などによりラミネートフィルム３や電池素子２ａが破壊され、硫化水素が発生した場合であっても、パッケージ４の外部への硫化水素の流出を防止することができる。
さらに、パッケージ４を密閉容器とする場合には、内部の圧力上昇を抑制するための安全弁を設けてもよい。
【００４２】
また、第一実施形態のリチウムイオン電池１は、第二実施形態におけるＰＴＣ素子やヒューズを、ラミネートフィルム３内に収納した状態で設けた構成としてもよい。このようにすると、リチウムイオン電池１の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略正面図を示している。
【図３】図３は、図２における概略Ｂ−Ｂ断面図を示している。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ リチウムイオン電池
２、２ａ 電池素子
３ ラミネートフィルム
４ パッケージ
５ 押圧手段
２１ 正極集電体層
２２ 正極活物質層
２３ 固体電解質層
２４ 負極活物質層
２５ 負極集電体層
３１ 開口端部
３２ 溶着部
３３ 溶着部
４１ 箱体
４２ 上蓋
５１ 押圧板
５２ 弾性体
５３ ボルト
２１１ 正極端子
２１２ 差込み型ピン端子（オス）
２５１ 負極端子
２５２ 差込み型ピン端子（メス）
４２１ 外部接続端子（正極）
４２２ 外部接続端子（負極）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン電池に関し、特に、ラミネートフィルムに密封されたリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯情報端末、携帯電子機器、家庭用小型電力貯蔵装置、モーターを動力源とする自動二輪車、電気自動車、ハイブリッド電気自動車等に用いられる高性能リチウム電池等の二次電池の需要が増加している。使用される用途が広がるのに伴い、二次電池の更なる安全性の向上及び高性能化が要求されている。
また、無機固体電解質は、その性質上一般に不燃で、通常使用される有機溶媒電解質と比較し安全性の高い材料である。そのため、該電解質を用いた高い安全性を備えたリチウム電池の開発が望まれている。
【０００３】
たとえば、特許文献１には、所定の化合物を含有する正極と、負極と、固体電解質とを備え、上記正極および上記負極が上記固体電解質を介して積層されてなる電極体が、ラミネートフィルムで外装されていることを特徴とする固体電解質電池の技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、正極と負極の間に固体電解質を介在させてなる全固体電池素子を外装体で被覆した全固体電池であって、外装体内部で全固体電池素子に圧力が印加されており、全固体電池素子と外装体の間が密着している全固体電池の技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、正極と、正極と対向して配される負極と、正極及び負極の少なくとも一方の面に形成された固体電解質層とを備え、正極と負極とは、固体電解質層が形成された側が対向するように積層された状態で長手方向に巻回され、絶縁材料からなる外装フィルムで挟み、該外装フィルムの周辺部を減圧下で熱融着することによって封口されている。そして、正極は負極よりも小となされており、当該負極よりも小さい正極上に形成された固体電解質層は、正極よりも大きくなるように形成される固体電解質電池の製造方法の技術が開示されている。
【０００６】
また、特許文献４には、正極、負極が固体電解質を介して電槽に内蔵された全固体電池において、該電池の正極端子あるいは負極端子の少なくとも一方と当該端子と接続される電極との間にＰＴＣ素子および低融点合金からなるヒューズを電槽内で直列に接続したことを特徴とする全固体電池の技術が開示されている。
【０００７】
また、特許文献５には、所定の温度領域において温度上昇に伴い抵抗値が増加する素子本体と、素子本体の表裏面に接合された一対の第１および第２電極板と、を有するＰＴＣ素子であって、電極板のうち少なくとも一方の第１電極板が、素子本体に対して接合する第１素子接合片と、第１素子接合片に対して一体に成形してあり、第１素子接合片から素子本体の外側に向かって延出する第１端子接合片と、を有し、第１端子接合片が、二種類以上の材質の板材が積層してあるクラッド板からなる端子板に接合されているＰＴＣ素子の技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献６には、金属層の内面側に樹脂層が設けられた外装体内に、正極と負極との間にセパレータを介在させて巻き取った電極体と電解質とを収容させ、正極端子及び負極端子を外装体の封止部分を通して外部に延出させた薄型電池において、折り返した外装体の折り返し部の両側において対向する２辺に、巻き取った電極体のセパレータの各側部が近接するようにして電極体を外装体内に収容させ、折り返し部の両側において対向する２辺及び折り返し部と対向する部分の内面側における樹脂層相互を接着させて外装体を封止させた薄型電池の技術が開示されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−１１７８４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１０６１５４号公報
【特許文献３】特開２００７−１８００３９号公報
【特許文献４】特開平１１−１４４７０４号公報
【特許文献５】特開２００８−９１５０５号公報
【特許文献６】特開２０００−２７７０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上記特許文献１〜６に記載された技術は、たとえば、一つの電池素子に対して、安全性や取扱い性などを向上させることができるものの、作動電圧の高められたリチウムイオン電池において、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができないといった問題があった。
【００１１】
本発明は、係る課題に鑑みなされたものであり、高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができるリチウムイオン電池の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明のリチウムイオン電池は、正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質層、及び、負極集電体層の積層された電池素子と、前記電池素子を密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルムとを備えた構成としてある。
このようにすると、電池素子が外気から遮断されるので、固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子が絶縁性のラミネートフィルムに収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
【００１３】
また、好ましくは、前記ラミネートフィルムによって、前記電池素子を真空密封するとよい。
このようにすると、電池素子にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子の各接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。
【００１４】
また、好ましくは、前記固体電解質層の材料が、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラス、又は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラスセラミックであるとよい。
このようにすると、固体電解質層が硫化物を含有しているので、電流密度を向上させることができる。
【００１５】
また、好ましくは、一又は二以上の、前記ラミネートフィルムに密封された前記電池素子を収納するパッケージを備え、前記パッケージが、前記電池素子を積層方向に加圧するとよい。
このようにすると、電池素子の各接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。
【００１６】
また、好ましくは、前記正極集電体層と接続された正極端子、及び、前記負極集電体層と接続された負極端子を備え、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一つが、ＰＴＣ素子と接続されているとよい。
このようにすると、電池素子が過熱したとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
なお、ＰＴＣ素子は、Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ素子である。
【００１７】
また、好ましくは、前記正極集電体層と接続された正極端子、及び、前記負極集電体層と接続された負極端子を備え、前記正極端子及び前記負極端子の少なくとも一つが、ヒューズと接続されているとよい。
このようにすると、電池素子に過電流が流れたとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池の安全性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明におけるリチウムイオン電池によれば、高い作動電圧及び高い電流密度を得ることができ、かつ、安全性、電池の性能、取扱い性などを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［リチウムイオン電池の第一実施形態］
図１は、本発明の第一実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
図１において、リチウムイオン電池１は、電池素子２及びラミネートフィルム３を備えている。
また、電池素子２は、正極端子２１１を有する正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４、及び、負極端子２５１を有する負極集電体層２５が、この順に積層された構造としてある。
さらに、本実施形態のリチウムイオン電池１は、通常、リチウム二次電池であるが、リチウム一次電池をも含むものとする。
【００２０】
（固体電解質層）
固体電解質層２３は、リチウムイオン伝導性固体電解質の薄膜である。本実施形態の固体電解質層２３の材料は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラス、又は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラスセラミックである。このようにすると、固体電解質層２３が硫化物を含有しているので、リチウムイオン電池１の電流密度を向上させることができる。
この固体電解質層２３の作成方法としては、塗布法、プレス法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、蒸着法などを用いることができる。また、形状維持のために、メッシュなどを内部に有する構成としてもよい。
【００２１】
また、固体電解質層２３は、ほぼ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が正極活物質層２２と当接し、上面が負極活物質層２４と当接する。
なお、固体電解質層２３の形状や大きさは、特に限定されるものではない。また、本発明の固体電解質層２３の材料は、上記の材料に限定されるものではなく、たとえば、有機化合物、無機化合物、又は、有機・無機両化合物からなる材料を用いることができ、リチウムイオン電池分野において、公知のものを使用することができる。
【００２２】
（正極活物質層）
正極活物質層２２を構成する物質としては、電池分野において正極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、硫化物系では、硫化チタン（ＴｉＳ２）、硫化モリブデン（ＭｏＳ２）、硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ２）、硫化銅（ＣｕＳ）及び硫化ニッケル（Ｎｉ３Ｓ２）等が使用される。好ましくは、ＴｉＳ２が使用される。
また、酸化物系では、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、鉛酸ビスマス（Ｂｉ２Ｐｂ２Ｏ５）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化バナジウム（Ｖ６Ｏ１３）、コバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎＯ２）等が使用される。なお、これらを混合して用いることも可能である。好ましくは、コバルト酸リチウムが使用される。
【００２３】
また、正極活物質層２２は、固体電解質層２３とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が正極集電体層２１と当接し、上面が固体電解質層２３と当接する。
なお、正極活物質層２２を構成する物質としては、上記の他に、セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ３）が使用される。また、図示してないが、正極活物質層２２を構成する物質に、導電助剤として、電子が正極活物質内で円滑に移動するようにするための電気的に導電性を有す物質を適宜添加してもよい。上記の電気的に導電性を有する物質は、特に限定されるものではなく、たとえば、アセチレンブラック、カーボンブラック、カーボンナノチューブのような導電性物質又はポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロールのような導電性高分子を単独又は混合して用いることができる。
【００２４】
（正極集電体層）
正極集電体層２１の材料は、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。
この正極集電体層２１は、正極活物質層２２とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面がラミネートフィルム３と当接し、上面が正極活物質層２２と当接する。
また、本実施形態の正極集電体層２１は、矩形の一辺における一方の角部から突出した、細長い薄板状の正極端子２１１を有している。この正極端子２１１は、通常、正極集電体層２１と一体的にプレス成形される。
【００２５】
（負極活物質層）
負極活物質層２４を構成する物質としては、電池分野において、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質として使用されているものを使用することができる。たとえば、炭素材料、具体的には、人造黒鉛、黒鉛炭素繊維、樹脂焼成炭素、熱分解気相成長炭素、コークス、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、フルフリルアルコール樹脂焼成炭素、ポリアセン、ピッチ系炭素繊維、気相成長炭素繊維、天然黒鉛及び難黒鉛化性炭素が挙げられる。又はその混合物でもよい。好ましくは、人造黒鉛である。
また、金属リチウム、金属インジウム、金属アルミ、金属ケイ素や、これらの金属自体や他の元素、化合物と組み合わせた合金を、負極活物質層２４の材料として用いることができる。
さらに、負極活物質層２４に、固体電解質層２３で使用する固体電解物質を混合して使用してもよい。
また、負極活物質層２４は、固体電解質層２３とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が固体電解質層２３と当接し、上面が負極集電体層２５と当接する。
【００２６】
（負極集電体層）
負極集電体層２５の材料は、銅、マグネシウム、ステンレス鋼、チタン、鉄、コバルト、ニッケル、亜鉛、アルミニウム、ゲルマニウム、インジウム、リチウム、又は、これらの合金等である。
この負極集電体層２５は、負極活物質層２４とほぼ同じ矩形の薄板状の形状としてあり、下面が負極活物質層２４と当接し、上面がラミネートフィルム３と当接する。
また、本実施形態の負極集電体層２５は、矩形の一辺における他方の角部（正極端子２１１と対向する方の角部）から突出した、細長い薄板状の負極端子２５１を有している。この負極端子２５１は、通常、負極集電体層２５と一体的にプレス成形される。
【００２７】
（ラミネートフィルム）
ラミネートフィルム３は、絶縁性及び可撓性を有しており、電池素子２を密封状態で収納する。
本実施形態のラミネートフィルム３は、電池素子２を収納するほぼ矩形の袋としてある。すなわち、ラミネートフィルム３は、矩形の三辺があらかじめ溶着部３３によって加熱溶着されることにより、袋状としてあり、矩形の残り一辺が開口端部３１となっている。この開口端部３１から、電池素子２を収納し、続いて、正極端子２１１及び負極端子２５１を挟むようにして、開口端部３１が加熱溶着される。この溶着により、ラミネートフィルム３どうしが溶着され、さらに、正極端子２１１及び負極端子２５１と当接するラミネートフィルム３は、溶着部３２によって、正極端子２１１及び負極端子２５１に密着する。このようにして、ラミネートフィルム３は、電池素子２を密封状態で収納する。
このようにすると、電池素子２が外気から遮断されるので、固体電解質層２３における固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子２が絶縁性のラミネートフィルム３によって収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
【００２８】
また、本実施形態のラミネートフィルム３は、開口端部３１を溶着する前に、ラミネートフィルム３の内部に対して、真空引きを行い、電池素子２を真空密封している。この真空引きは、通常、数百〜数十Ｐａまで真空引きされるが、特に限定されるものではない。
このようにすると、電池素子２にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子２における、正極集電体層２１と正極活物質層２２との接触面圧、正極活物質層２２と固体電解質層２３との接触面圧、固体電解質層２３と負極活物質層２４との接触面圧、及び、負極活物質層２４と負極集電体層２５との接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質層２３における固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。さらに、正極集電体層２１、正極活物質層２２、固体電解質層２３、負極活物質層２４及び負極集電体層２５の側面に、絶縁性を有するラミネートフィルム３が密着するので、たとえば、正極活物質層２２と負極活物質層２４がショートするといった心配を排除することができる。
【００２９】
なお、ラミネートフィルム３の構造（たとえば、積層されたフィルムの種類や数量）は、特に限定されるものではなく、通常、絶縁性、可撓性、耐熱性、溶着性、強度などに優れた構造のものが用いられる。
たとえば、ラミネートフィルム３として、アルミラミネートフィルムなどが好適に用いられる。
また、正極端子２１１及び負極端子２５１とラミネートフィルム３との密着性を向上させるために、プライマーや接着材などを用いてもよい。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン電池１によれば、電池素子２が外気から遮断されるので、固体電解質の分解を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。また、電池素子２が絶縁性のラミネートフィルム３に収納されるので、取扱い性及び安全性を向上させることができる。
さらに、電池素子２にほぼ大気圧と同じ圧力が作用するので、電池素子２の各接触面圧を高めることができ、電流密度の低下を抑制することができる。また、固体電解質の劣化を抑制でき、電池性能の低下を防止することができる。
また、固体電解質層２３が硫化物を含有しているので、電流密度を向上させることができる。
【００３１】
［リチウムイオン電池の第二実施形態］
図２は、本発明の第二実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略正面図を示している。
また、図３は、図２における概略Ｂ−Ｂ断面図を示している。
図２、３において、リチウムイオン電池１ａは、上述した第一実施形態のリチウムイオン電池１と比べると、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ（ｎは４以上の自然数）個の電池素子２ａを、積層した状態でパッケージ４に収納している点などが相違する。他の構成はリチウムイオン電池１とほぼ同様としてある。なお、本実施形態では、ｎを４以上の自然数としてあるが、本発明においては、ｎを自然数としてもよい。
したがって、図２、３において、図１と同様の構成部分については同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
また、リチウムイオン電池１ａは、通常、リチウム二次電池であるが、リチウム一次電池をも含むものとする。
【００３２】
（電池素子）
本実施形態の電池素子２ａは、第一実施形態の電池素子２と比べると、正極端子２１１に差込み型ピン端子（オス）２１２が接続され、負極端子２５１に差込み型ピン端子（メス）２５２が接続され、さらに、差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の付根の部分が、ラミネートフィルム３によって真空密封されている点が相違する。
なお、電池素子２ａのその他の構成は、ほぼ電池素子２と同様としてある。
【００３３】
差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２は、ワンタッチ式のコネクタである。
図２、３においては、煩雑とならないように図示してないが、押圧手段５から最も離れたｎ番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（オス）２１２は、両端に差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の接続された配線によって、上蓋４２に設けられた外部接続端子（正極）４２１と接続される。
また、ｎ番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２は、両端に差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の接続された配線によって、ｎ−１番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（オス）２１２と接続される。このようにして、ｎ個の電池素子２ａは、直列に接続され、押圧手段５に最も近い１番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２は、両端に差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２の接続された配線によって、上蓋４２に設けられた外部接続端子（負極）４２２と接続される。
このように、本実施形態の電池素子２ａは、ワンタッチ式のコネクタを備えることにより、取扱い性を大幅に向上させることができる。また、差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２は、電極が露出しないので、安全性をも大幅に向上させることができる。
【００３４】
ここで、好ましくは、隣接する電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２と差込み型ピン端子（オス）２１２とを接続する、上記配線に、ＰＴＣ素子（図示せず）が直列に接続されているとよい。
このようにすると、電池素子２ａが過熱したとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池１ａの安全性を向上させることができる。
【００３５】
また、好ましくは、１番目の電池素子２ａの差込み型ピン端子（メス）２５２と外部接続端子（負極）４２２とを接続する、上記の配線に、ヒューズ（図示せず）が直列に接続されているとよい。
このようにすると、電池素子２ａに過電流が流れたとき、自動的に電流を遮断することができるので、リチウムイオン電池１ａの安全性を向上させることができる。
なお、本実施形態では、上述した配線を用いているが、さらに、上蓋４２に取り付けられた端子台（図示せず）を用いてもよい。
【００３６】
（パッケージ）
パッケージ４は、上部にフランジを有するほぼ直方体状の箱体４１と、このフランジを閉止するほぼ矩形状の上蓋４２とを有している。本実施形態の箱体４１及び上蓋４２は、金属製としてある。ただし、金属製に限定されるものではなく、たとえば、樹脂製としてもよい。
箱体４１は、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ個の電池素子２ａを、積層した状態で収納する。
また、上蓋４２は、外部接続端子（正極）４２１及び外部接続端子（負極）４２２が設けられており、箱体４１のフランジに螺着される。
【００３７】
ここで、好ましくは、パッケージ４は、ラミネートフィルム３に真空密封されたｎ個の電池素子２ａを、積層方向に加圧するための押圧手段５を有するとよい。
この押圧手段５は、ゴム製又は樹脂製の弾性体５２の埋設された、ほぼ矩形平板状の押圧板５１と、箱体４１の正面板に形成された雌ねじに締め込まれ、弾性体５２を押圧方向に押し付けるボルト５３とを有する構成としてある。また、押圧板５１は、四本のボルト５３によって押し付けられるので、電池素子２ａをほぼ均一に押圧することができる。
このようにすると、積層するように収納されたｎ個の電池素子２ａの各接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。また、ボルト５３を緩めることにより、電池素子２ａを容易に交換することができる。すなわち、電池の性能や取扱い性などを向上させることができる。
【００３８】
なお、電池素子２ａを加圧する手段は、上記の押圧手段５に限定されるものではない。たとえば、図示してないが、上記の弾性体５２の代わりに、金属製のばねを利用してもよい。また、電池素子２ａが一個又は数個の場合には、電池素子２ａを押圧方向に加圧した状態で、樹脂モールドしてもよい。さらに、電池素子２ａを、金属板や樹脂板で挟むことにより、ラミネートフィルム３に密封された電池素子２ａを積層方向に加圧してもよい。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態のリチウムイオン電池１ａによれば、パッケージ４内において、ｎ個の電池素子２ａを直列に接続することができるので、作動電圧を高くすることができ、また、電池素子２ａが固体であることによって安全性を向上させることができる。
また、多数の電池素子２ａを使用する場合であっても、押圧手段５によって、各電池素子２ａにおける、正極集電体層２１と正極活物質層２２との接触面圧、正極活物質層２２と固体電解質層２３との接触面圧、固体電解質層２３と負極活物質層２４との接触面圧、及び、負極活物質層２４と負極集電体層２５との接触面圧をさらに高めることができ、電流密度の低下をさらに抑制することができる。
さらに、電池素子２ａは、ワンタッチ式のコネクタ（差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２）を備えることにより、取扱い性を大幅に向上させることができる。また、差込み型ピン端子（オス）２１２及び差込み型ピン端子（メス）２５２は、電極が露出しないので、安全性をも大幅に向上させることができる。
【００４０】
以上、本発明のリチウムイオン電池について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係るリチウムイオン電池は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
たとえば、図示してないが、リチウムイオン電池１ａは、上蓋４２の下面に、端子台及び電流制御手段（たとえば、各電池素子２ａの電圧や電流を検出し、この検出信号にもとづいて、パワートランジスタなどを制御するシーケンサ）を設け、電池素子２ａに、過電流が流れたときに、自動的に電流量を制御してもよい。このようにすると、リチウムイオン電池１ａの安全性及び付加価値を向上させることができる。
【００４１】
また、リチウムイオン電池１ａは、パッケージ４を密閉可能な構造とし、内部に硫化水素を吸着する吸収剤を収納してもよい。このようにすると、事故などによりラミネートフィルム３や電池素子２ａが破壊され、硫化水素が発生した場合であっても、パッケージ４の外部への硫化水素の流出を防止することができる。
さらに、パッケージ４を密閉容器とする場合には、内部の圧力上昇を抑制するための安全弁を設けてもよい。
【００４２】
また、第一実施形態のリチウムイオン電池１は、第二実施形態におけるＰＴＣ素子やヒューズを、ラミネートフィルム３内に収納した状態で設けた構成としてもよい。このようにすると、リチウムイオン電池１の安全性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の第一実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略図であり、（ａ）は平面図を示しており、（ｂ）はＡ−Ａ断面図を示している。
【図２】図２は、本発明の第二実施形態にかかるリチウムイオン電池の概略正面図を示している。
【図３】図３は、図２における概略Ｂ−Ｂ断面図を示している。
【符号の説明】
【００４４】
１、１ａ リチウムイオン電池
２、２ａ 電池素子
３ ラミネートフィルム
４ パッケージ
５ 押圧手段
２１ 正極集電体層
２２ 正極活物質層
２３ 固体電解質層
２４ 負極活物質層
２５ 負極集電体層
３１ 開口端部
３２ 溶着部
３３ 溶着部
４１ 箱体
４２ 上蓋
５１ 押圧板
５２ 弾性体
５３ ボルト
２１１ 正極端子
２１２ 差込み型ピン端子（オス）
２５１ 負極端子
２５２ 差込み型ピン端子（メス）
４２１ 外部接続端子（正極）
４２２ 外部接続端子（負極）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質層、及び、負極集電体層の積層された電池素子と、
前記電池素子を密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルムと
を備えたことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
前記ラミネートフィルムによって、前記電池素子を真空密封することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
前記固体電解質層の材料が、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラス、又は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラスセラミックであることを特徴とする請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
一又は二以上の、前記ラミネートフィルムに密封された前記電池素子を収納するパッケージを備え、前記パッケージが、前記電池素子を積層方向に加圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
【請求項１】
正極集電体層、正極活物質層、固体電解質層、リチウムイオンを吸蔵放出可能な負極活物質層、及び、負極集電体層の積層された電池素子と、
前記電池素子を密封状態で収納する絶縁性のラミネートフィルムと
を備えたことを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項２】
前記ラミネートフィルムによって、前記電池素子を真空密封することを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン電池。
【請求項３】
前記固体電解質層の材料が、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラス、又は、Ｌｉ、Ｓ及びＰを有する硫化物系ガラスセラミックであることを特徴とする請求項１又は２に記載のリチウムイオン電池。
【請求項４】
一又は二以上の、前記ラミネートフィルムに密封された前記電池素子を収納するパッケージを備え、前記パッケージが、前記電池素子を積層方向に加圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のリチウムイオン電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−３３９３７（Ｐ２０１０−３３９３７Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９６０８０（Ｐ２００８−１９６０８０）
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月３０日（２００８．７．３０）
【出願人】（０００１８３６４６）出光興産株式会社 (2,069)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]