積層型二次電池
【課題】正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間の短絡がより確実に防止された積層型二次電池を提供する。
【解決手段】正極集電リード４が延出する複数枚の正極極板２と、負極集電リードが延出する複数枚の負極極板とがセパレータ１１を介して交互に積層された積層型電極体を備える積層型二次電池であって、前記正極極板２の一方の面側に位置する第１のセパレータ１１ａにおいて、前記正極集電リード４と対向する領域に第１の絶縁性粘着テープ１４ａが貼り付けられ、前記正極極板２の他方の面側に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて、前記正極集電リード４と対向する領域に第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられている積層型二次電池。
【解決手段】正極集電リード４が延出する複数枚の正極極板２と、負極集電リードが延出する複数枚の負極極板とがセパレータ１１を介して交互に積層された積層型電極体を備える積層型二次電池であって、前記正極極板２の一方の面側に位置する第１のセパレータ１１ａにおいて、前記正極集電リード４と対向する領域に第１の絶縁性粘着テープ１４ａが貼り付けられ、前記正極極板２の他方の面側に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて、前記正極集電リード４と対向する領域に第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられている積層型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電極体を備えた積層型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型
電子機器の駆動電源として、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が
多く使用されている。更に、原油価格の高騰や環境保護運動の高まりを背景として、非水電解質二次電池を用いた電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、電動バイク等の電動車両の開発が活発に行われている。また、深夜電力や太陽光発電の電力を貯蔵することを目的とした大型蓄電システムに用いられる二次電池として中大型の非水電解質二次電池の開発が進められている。
【０００３】
このような非水電解質二次電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を外装体に封入した渦巻型のものと、方形状の極板を複数枚積層した積層型電極体を外装缶またはラミネートフィルムからなるラミネート外装体に封入した積層型のものとがある。
【０００４】
これら非水電解質二次電池のうち、積層型電極体の具体的な構成は、正極集電リードを延出させたシート状の正極極板と、負極集電リードを延出させたシート状の負極極板とを、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなるセパレータを介して必要な数だけ積層するような構成である。
【０００５】
このような積層型電極体においては、正極集電リードあるいは負極集電リードの端部にバリが存在した場合、このバリがセパレータを突き破り、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板とが接触し短絡する虞がある。また、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間に存在するセパレータが熱収縮し、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板とが接触し短絡する虞がある。
【０００６】
このような課題を解決するための技術として、下記特許文献１には、集電リードの根元部分に絶縁性樹脂よりなる短絡防止層を形成し、短絡の発生を防止することが開示されている。
【０００７】
また、下記特許文献２においては、シート型電池において、リード部を絶縁テープで保護することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４３６６７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９４９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び２に開示されている技術によれば、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板との間の短絡を防止するうえで一定の効果は得られると考えられるが、更なる技術の改良が望まれる。
【００１０】
本発明は、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間の短絡がより確実に防止された積層型二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の積層型二次電池は、正極集電リードが延出する複数枚の正極極板と、負極集電リードが延出する複数枚の負極極板とがセパレータを介して交互に積層された積層型電極体を備える積層型二次電池であって、前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータ及び前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータのうち少なくとも一方において、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域に第１のシート状絶縁部材が配置され、前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータにおいて、前記第１の集電リードと対向する領域に第２のシート状絶縁部材が配置されている形態とすることができる。
【００１３】
上記の構成によると、セパレータにおいて正極集電リード又は負極集電リードと対向する領域がシート状絶縁部材により覆われているため、正極集電リード又は負極集電リードのバリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード又は負極集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。ここで、シート状絶縁部材の厚みは１０〜８０μｍ程度とすることが好ましい。
【００１４】
特許文献１及び２に開示されている技術では、集電リード上に短絡防止層や保護層を設けるため、短絡防止層や保護層を設ける作業工程において、活物質層にダメージを与える可能性がある。これに対して、本発明によると、セパレータを極板の両面側に配置する前に、セパレータ上にあらかじめシート状絶縁部材を配置することにより、活物質層にダメージを与えることを防止できる。また、セパレータを極板の両面側に配置した状態で、セパレータ上にシート状絶縁部材を配置する場合であっても、極板の活物質層がセパレータで覆われた状態でシート状絶縁部材を配置する工程が行われるため、活物質層へのダメージを抑制できる。
【００１５】
本発明において第１の極板は、正極極板及び負極極板のいずれであってもよいが、正極極板とすることが好ましい。リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池においては、充電時に正極活物質から放出されたリチウムイオンを負極活物質に確実、且つスムーズに吸蔵させるために、負極極板の負極活物質層形成部は正極極板の正極活物質層形成部よりも大面積となるように形成することが好ましい。したがって、正極極板から延出する正極集電リードは、セパレータを介して負極活物質層と対向した構造となっているのが一般的である。このため、大きな積層ずれが生じると負極集電リードと正極活物質層が短絡する可能性があるものの、通常は正極集電リードと負極活物質層の間で短絡が生じる可能性が大きいため、本発明において第１の極板は、正極極板とすることが好ましい。
【００１６】
ここで、セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域とは、平面視でセパレータにおいて第１の集電リードと重なる領域である。したがって、シート状絶縁部材が配置される位置は、セパレータにおいて第１の極板と接する側の面でもよく、セパレータにおいて第１の極板と接する側の面とは反対側の面であってもよい。但し、本発明では、シート状絶縁部材が配置される位置は、セパレータにおいて第１の極板と接する側の面とは反対側の面とすることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータと第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータは、それぞれ別々の一枚のセパレータから構成されても良い。また、一枚のセパレータを中央で折り返し、折り返し部を境界として、一方の領域部分を第１のセパレータとし、他方の領域部分を第２のセパレータとすることもできる。
【００１８】
本発明において、正極極板は金属製の正極芯体の表面に正極活物質層を形成したものであることが好ましい。正極極板における一辺の端部には、正極活物質層が形成されていない正極芯体の一部が正極集電リードとして延出するようにすることが好ましい。また、正極芯体に、別部材を接続し正極集電リードとすることも可能である。負極極板は、金属製の負極芯体の表面に負極活物質層を形成したものであることが好ましい。負極極板における一辺の端部には、負極活物質層が形成されていない負極芯体の一部が負極リードとして延出するようにすることが好ましい。また、負極芯体に、別部材を接続し負極リードとすることも可能である。
【００１９】
本発明において、前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されている形態とすることができる。
【００２０】
シート状絶縁部材として、絶縁性粘着テープを用いることにより、正極集電リード又は負極集電リードの近傍に位置するセパレータに熱的なダメージを与えることなく、容易に正極集電リード又は負極集電リードと対極の極板との短絡を防止することが可能となる。
【００２１】
ここで、絶縁性基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のようなポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリ４フッ化エチレン等のフィルム、あるいはそれらの複合体等が挙げられる。なかでも、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドが好ましい。また、粘着層としては、電池性能に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤、アクリレート系接着剤等を用いることができる。なかでも、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤が好ましい。
【００２２】
本発明において、前記シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１のセパレータないし前記第２のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている形態とすることができる。
【００２３】
セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域から第１の集電リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられていることにより、セパレータが第１の集電リードに固定される。したがって、セパレータが捲れて、第１の集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。さらに、セパレータに対する第１の極板の位置ずれを防止することができる。したがって、第１の極板の位置ずれにより第１の集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。
【００２４】
ここで、前記第１のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて第１の絶縁性粘着テープが貼り付けられ、前記第２のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて第２の絶縁性粘着テープが貼り付けられている形態とすることが好ましい。
【００２５】
本発明において、前記シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、前記第１の集電リード及び前記第１の極板を介さずに互いに接着されている形態とすることができる。
【００２６】
第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互い接着されている部分を有することにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。この場合、平面視で第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域で、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接着されている形態とすることができる。また、平面視で第１の集電リードの左右両側の領域で、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接着されていることがより好ましい。
【００２７】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１の絶縁性粘着テープ及び前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ、対応するセパレータの幅の９０％以上の幅を有する形態とすることができる。
【００２８】
このように、絶縁性粘着テープの幅（第１の極板において第１の集電リードが形成された辺と平行な方向の長さ）を、対応するセパレータの幅（セパレータにおいて絶縁性粘着テープが貼り付けられた辺の長さ）の９０％以上とすることにより、セパレータにおいて、第１の集電リードと対極の集電リードと対向する領域が、第１の集電リードと対極の集電リードのバリにより破損した場合や、セパレータが熱収縮した場合でも、第１の集電リードと対極の集電リードと第１の極板が短絡することも防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接着されていれば、セパレータが捲れることにより第１の集電リードと対極の集電リードと第１の極板が短絡することも防止できる。
【００２９】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上あるいは前記第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている形態とすることができる。
【００３０】
これにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。この場合、平面視で第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域で、第１の絶縁性粘着テープが折り返されて、前記第２のセパレータ上あるいは前記第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられていればよい。
【００３１】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１のセパレータに接着された前記第１の絶縁性粘着テープと、前記第２のセパレータに接着された前記第２の絶縁性粘着テープは、平面視で前記第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域において、前記第１の集電リード及び前記第1の極板を介さずに互いに接続され、且つ前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ前記第１の集電リードに直接貼り付けられていない形態とすることができる。
【００３２】
これにより、セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域が絶縁性粘着テープにより覆われているため、第１の集電リードのバリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、第１の集電リードが対極の極板と短絡することを防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、平面視で第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域において、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接続されていることにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。この場合、平面視で第１の集電リードの左右両側の領域で、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接続されていることがより好ましい。これにより、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。
【００３３】
また、各正極極板から延出する複数枚の正極集電リードを一つに束ねて正極端子に接続する集電構造を有する積層型電池においては、第１の絶縁性粘着テープ及び第２の絶縁性粘着テープが、それぞれ第１の集電リードに直接貼り付けられていない形態とすることで、絶縁性粘着テープにより第１の集電リードが折り曲げ難くなることを避けることができ、複数枚の第１の集電リードを一つに束ね易くすることができるため好ましい。このような効果は、複数枚の正極集電リード及び複数枚の負極集電リードがそれぞれ、積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束されている集電構造を有する場合より大きくなる。また、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられている場合には、より急な角度で集電リードが折り曲げられる状態となり易いため、特に大きな効果が得られる。
【００３４】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、折り返された一枚の絶縁性粘着テープにおいて、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の絶縁性粘着テープを構成し、他方の領域が前記第２の絶縁性粘着テープを構成する形態とすることができる。
【００３５】
これにより、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとの位置ずれを防止できる。また、部品点数を削減できるため、製造コストを削減できる。
【００３６】
本発明において、前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着されることにより、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに接着されている形態とすることができる。
【００３７】
上記の構成によると、セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域が熱溶着性の絶縁部材により覆われているため、第１の集電リードのバリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、第１の集電リードが対極の極板と短絡することを防止できる。ここで、熱溶着性の絶縁部材としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリスチレンまたはポリエステル等を用いることができる。
【００３８】
本発明において、シート状絶縁部材が熱溶着性の絶縁部材の場合、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着により接着されている領域が、平面視で前記第１の集電リードの左右両側の領域である形態とすることが好ましい。
【００３９】
本発明において、シート状絶縁部材が熱溶着性の絶縁部材の場合、前記第１のセパレータと、前記第１のセパレータ上に配置された第１の熱溶着性の絶縁部材と、前記第２のセパレータと、前記第２のセパレータ上に配置された第２の熱溶着性の絶縁部材とが、前記第１の集電リード及び前記第１の極板と対向しない領域において、一体的に熱溶着されている形態とすることができる。
【００４０】
上記の構成によると、第１の熱溶着性の絶縁部材及び第２の熱溶着性の絶縁部材が、第１のセパレータ及び第２のセパレータと共に一体的に熱溶着されているため、セパレータが捲れて、第１の集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。
【００４１】
本発明において、シート状絶縁部材が熱溶着性の絶縁部材の場合、折り返された一枚の熱溶着性の絶縁部材において、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の熱溶着性の絶縁部材を構成し、他方の領域が前記第２の熱溶着性の絶縁部材を構成する形態とすることができる。
【００４２】
これにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。また部品点数が削減でき、製造コストを削減できる。
【００４３】
本発明において、複数枚の前記正極集電リード及び複数枚の前記負極集電リードがそれぞれ、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられており、前記第１の熱溶着性の絶縁部材と前記第２の熱溶着性の絶縁部材は、それぞれ前記第１の集電リードに直接接していない形態とすることができる。
【００４４】
上記の構成によると、第１の熱溶着性の絶縁部材及び第２の熱溶着性の絶縁部材が、それぞれ第１の集電リードに直接接していないため、熱溶着性の絶縁部材により第１の集電リードが折り曲げ難くなることを避けることができる。したがって、複数枚の正極集電リード及び複数枚の負極集電リードがそれぞれ、積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられている形態の集電部を製造し易くなる。
【００４５】
本発明においては、複数枚の前記正極集電リードが、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束されており、前記正極極板の正極活物質層形成部の面積が、前記負極極板の負極活物質層形成部の面積よりも小さく、第１の極板である正極極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記正極集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されており、前記第１のセパレータは、前記正極集電リードが集束される前記積層型電極体の積層方向における一方端側に位置する形態とすることができる。このような場合、前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１のセパレータにおいて前記正極集電リードと対向する領域から前記正極リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている形態とすることができる。また、
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上に貼り付けられている形態とすることができる。また、前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材は折り返されて、前記第２のセパレータ上に配置され、前記熱溶着性の絶縁部材、前記第１のセパレータ、及び前記第２のセパレータは一体的に熱溶着されている形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池の斜視図である。
【図２】図２Ａは、本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる正極極板の平面図であり、図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる負極極板の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面透視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる積層型電極体の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる積層型電極体の斜視図である。
【図６】図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図７】図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図７Ｂは、図７ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図８】図８Ａは、本発明の実施の形態３に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図８Ｂは、図８ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図８Ｃは、図８ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図９】図９Ａは、本発明の実施の形態４に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図９Ｂは、図９ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図９Ｃは、図９ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明の実施の形態５に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１０Ｂは、図１０ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１０Ｃは、図１０ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１０Ｄは、実施の形態５において用いる絶縁性粘着テープの平面図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の実施の形態６に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１１Ｃは、図１１ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明の実施の形態７に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１２Ｃは、図１２ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１２Ｄは、実施の形態７において用いる絶縁性粘着テープの平面図である。
【図１３】図１３Ａは、本発明の実施の形態８に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１３Ｃは、図１３ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１３Ｄは、実施の形態８において用いる絶縁性粘着テープの平面図である。
【図１４】図１４Ａは、本発明の実施の形態９に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１４Ｃは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１４Ｄは、実施の形態９において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１５】図１５Ａは、本発明の実施の形態１０に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１５Ｂは、図１５ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１５Ｃは、図１５ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１５Ｄは、実施の形態１０において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１６】図１６Ａは、本発明の実施の形態１１に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１６Ｂは、図１６ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１６Ｃは、図１６ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１６Ｄは、実施の形態１１において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１７】図１７Ａは、本発明の実施の形態１２に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１７Ｂは、図１７ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１７Ｃは、図１７ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１７Ｄは、実施の形態１２において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１８】図１８は、図５におけるＺ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の最良の形態を更に詳細に説明するが、本発明はこの最良の形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００４８】
まず、実施の形態に係る積層型二次電池の作製方法について説明する。
【００４９】
〔正極極板の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ２を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極合剤スラリーを調製する。この正極合剤スラリーを、正極芯体としてのアルミニウム箔（厚み：１５μｍ）の両面に塗布する。その後、加熱することにより溶剤を除去し、ローラーで厚み０.１８ｍｍにまで圧縮した後、図２Ａに示すように幅Ｌ１＝８５ｍｍ、高さＬ２＝８５ｍｍになるように切断して、両面に正極活物質層２ｂを有する正極極板２を作製する。この際、正極極板２の端部から幅Ｌ３＝３０ｍｍ、高さＬ４＝２０ｍｍの活物質未塗布部２aを延出させて正極集電リード４とする。
【００５０】
〔正極極板を内部に配置した袋状セパレータの作製〕
図３に示すように幅Ｌ９＝９０ｍｍ、高さＬ１０＝９４ｍｍを有する２枚の方形状のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ１１（厚み３０μｍ）の間に上記の方法で作製した正極極板２を配置した後、セパレータ１１において正極集電リード４が突出する辺以外の３辺を熱溶着して、正極極板２を内部に収納・配置した袋状セパレータ１２を作製する。図３に示すように袋状セパレータ１２において熱溶着されている部分には、熱溶着部１３が形成されている。
【００５１】
〔負極極板の作製〕
負極活物質としての黒鉛を９８質量％と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を１質量％と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を１質量％とを、溶剤としての水とを混合して負極合剤スラリーを得る。その後、この負極合剤スラリーをリバースコート方式で負極芯体としての銅箔（厚み：１０μｍ）の両面に塗工し、さらに６０℃で乾燥する。次いで、ローラーで厚み０．１４ｍｍまで圧延した後、図２Ｂに幅Ｌ５＝９０ｍｍ、高さＬ６＝９０ｍｍになるように切断して、両面に負極活物質層３ｂを有する負極極板３を作製する。この際、負極極板の端部から幅Ｌ７＝３０ｍｍ、高さＬ８＝２０ｍｍの活物質未塗布部３aを延出させて負極集電リード５とする。
【００５２】
〔積層型電極体の作製〕
上記の方法により正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２を３４枚、負極極板３を３５枚作製し、図４に示すように交互に積層する。その際、積層方向における両端部に負極極板３が位置するようにし、さらにその両外側に、セパレータと同寸法、同形状のポリプロピレン（ＰＰ）製の絶縁シート１０をそれぞれ配置するようにする。ついで、この積層体の両端面を形状保持のための絶縁テープ（図示省略）で固定して、積層型電極体１９を得る。
【００５３】
〔端子の溶接〕
各正極極板２から延出する正極集電リード４を一つに束ね、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み０．４ｍｍのアルミニウム板よりなる正極端子６に超音波溶接法により接合する。また、各負極極板３から延出する負極集電リード５を一つに束ね、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み０．４ｍｍの銅板よりなる負極端子７に超音波溶接法により接合する。ここで、正極端子６及び負極端子７にはそれぞれ正極集電リード樹脂８及び負極集電リード樹脂９が接着されている。正極集電リード樹脂８及び負極集電リード樹脂９は後述するように正極端子６及び負極端子７とラミネート外装体１の間にそれぞれ介在し、正極端子６及び負極端子７とラミネート外装体１の接着性を向上させることにより、ラミネート外装体１の封止性を向上させる。
【００５４】
積層型電極体１９において、図５に示すように、複数枚の正極集電リード４及び複数枚の負極集電リード５がそれぞれ、積層型電極体１９の積層方向における一方端側（図５においては上側）に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層電極体の積層方向における他方の他方端側（図５においては下側）に向けて折り曲げられている形態とすることが好ましい。このような構成とすることにより、集電リードと端子との接続面積を広く、且つ集電部を小さくすることが可能である。したがって、内部抵抗が小さく、且つエネルギー密度が高い電池となる。このような積層型電極体１９の集電構造は以下の手順で作製できる。
１）まず、各集電リードを積層型電極体１９における積層方向の一方端側に集束させる。
２）そして、集束した集電リードの先端部を切断し、集束した集電リードの先端部を揃える。
３）その後、集束した集電リードを端子に超音波溶接等により溶接接続する。
４）そして、集束した集電リードと端子との溶接部が積層型電極体１９の積層方向と略平行になるように折り曲げる。
５）最後に、端子において集束した集電リードが接続されていない側の端部領域が各極板と略平行になるように折り曲げる。
【００５５】
また、図５に示すように、正極端子６において正極集電リード４と対向する領域、及び負極端子７において負極集電リード８と対向する領域にそれぞれ切り欠き部１６を設け、この切り欠き部１６に対応する位置で、正極集電リード４同士のみ、負極集電リード８同士のみを超音波溶接等によりそれぞれ溶接接続しておくことが好ましい。これにより、各極板に流れ込む電流値にバラツキが生じることがなく、良好なサイクル特性を有した電池となる。
【００５６】
〔外装体への封入〕
あらかじめ電極体が収納できるようにカップ状に成形したラミネート外装体１に、上記の方法で作製した積層型電極体１９を挿入し、正極端子６及び負極端子７がラミネート外装体１より外部に突出するようにして、正極端子６及び負極端子７がある辺を除く３辺のうち１辺を残し、３辺を熱融着する。ここで、正極集電リード樹脂８及び負極集電リード樹脂９は、正極端子６及び負極端子７とラミネート外装体の間にそれぞれ介在する状態となる。
【００５７】
〔電解液の封入、密封〕
上記ラミネート外装体１の熱溶着していない１辺から、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とが体積比で３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ６が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解された電解液を注入した。最後にラミネート外装体１における熱溶着していない１辺を減圧状態で熱溶着して、図１に示す積層型二次電池２０とする。
【００５８】
次に、本発明の実施の形態１〜１０の積層型二次電池２０に用いる正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２の作製方法について説明する。以下の方法で作製された正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２を用いて、上記の方法により本発明の実施の形態１〜１０の積層型二次電池２０を製造することができる。
【００５９】
[実施の形態１]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図６Ａに示すように、正極極板２の両面側に位置するセパレータ１１において、正極集電リード４と対向する領域に、ポリプロピレンからなる基材の一方の表面にゴム系粘着剤からなる粘着層が形成された絶縁性粘着テープ１４をそれぞれ貼り付ける。図６Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図６Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域に、第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられた状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図６Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域に、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられた状態となる。
【００６０】
実施の形態１の形態とすることにより、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する部分が絶縁性粘着テープ１４により覆われているため、正極集電リード４にバリが存在し、バリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード４が対極の極板である負極極板３と短絡することを防止できる。さらに、絶縁性粘着テープ１４が存在することにより、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域において絶縁性粘着テープ１４の厚み分盛り上がる状態となるため、負極極板３が正極集電リード４側にずれることを抑制できる。
【００６１】
[実施の形態２]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図７Ａに示すように、正極極板２の両面側に位置するセパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて絶縁性粘着テープ１４が貼り付けられる。図７Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図７Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられた状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図７Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられた状態となる。
【００６２】
実施の形態２の形態とすることにより、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて絶縁性粘着テープ１４が貼り付けられていることにより、セパレータ１１が正極集電リード４に固定される。したがって、セパレータ１１が捲れて、正極集電リード４と対極の極板である負極極板３が短絡することを防止できる。さらに、セパレータ１１に対して正極極板が位置ずれすることを防止できる。したがって、正極極板２の位置ずれにより正極集電リード４と対極の極板である負極極板３が短絡することを防止できる。
【００６３】
[実施の形態３]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図８Ａに示すように、正極極板２の両面側に位置するセパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて絶縁性粘着テープ１４が貼り付けられる。図８Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図８Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられた状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図８Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられた状態となる。また、正極集電リード４の幅（図８Ａにおいて横方向の幅）よりも、幅の大きい絶縁性粘着テープ１４を用いる。これにより、図８Ｃに示すように、正極極板２の一方の面側に位置する第１のセパレータ１１ａに貼り付けられた第１の絶縁性粘着テープ１４ａと他方の面側に位置する第２のセパレータ１１ｂに貼り付けられた第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域で、互いに粘着層により直接接着された状態となる。
【００６４】
実施の形態３の形態とすることにより、実施の形態２と同様の効果が得られる。さらに、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに接着されていることにより、セパレータ１１が捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータ１１に対する正極極板２の位置ずれをより確実に防止することができる。
【００６５】
ここで、大型の積層型電極体においては、方形状のセパレータにおいて集電リードの近傍に位置する角部でセパレータの捲れが生じ易い。実施の形態３のように、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに接着されている領域をセパレータ１１の角部近傍とすることで、セパレータの角部の捲れを防止できる。したがって、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域で、互いに接着されている形態とする場合は、セパレータ１１の角部に近い側（図８においては左側）の領域で互いに接着されている形態とすることが好ましい。
【００６６】
[実施の形態４]
実施の形態４では、図９Ａ〜９Ｃに示すように、実施の形態３に示す形態において絶縁性粘着テープ１４の幅を、セパレータ１１において、正極集電リード４が突出する側の辺の幅と略同じ幅にする。
【００６７】
これにより、セパレータ１１における正極集電リード４が突出する側の辺の両端部をテープにより固定できるため、セパレータの捲れを容易に防止できる。つまり方形状のセパレータにおいて捲れ生じ易い二つの角部近傍において、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに直接接着されている領域をセパレータ１１の角部近傍とすることで、セパレータの角部の捲れを防止できる。
【００６８】
[実施の形態５]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図１０Ａ〜１０Ｃに示すような形態とする。図１０Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図１０Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられる状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図１０Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられる状態となる。実施の形態４では、図１０Ｄに示すような第１の絶縁性粘着テープ１４a、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂを用いる。第１の絶縁性粘着テープ１４aは、折り返し部１４ｃにおいて折り返され、図１０Ｃに示すように第１の絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄが、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂ上に貼り付けられた状態となる。
【００６９】
実施の形態５の構成によると、セパレータにおいて正極集電リード２と対向する領域が絶縁性粘着テープ１４により覆われているため、正極集電リード２のバリによりセパレータ１１が破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード２が対極の極板である負極極板３と短絡することを防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープが、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において折り返されて、第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられているため、セパレータが捲れることを防止できる。また、セパレータ１１に対する正極極板２の位置ずれを防止することができる。ここで、第１の絶縁性粘着テープが、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域において折り返されて、第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている形態の場合は、セパレータ１１の角部に近い側（図１０Ａにおいては左側）の領域で第１の絶縁性粘着テープが折り返されて、第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている形態とすることが好ましい。
【００７０】
さらに、第１の絶縁性粘着テープ及び第２の絶縁性粘着テープが、それぞれ正極集電リード２に接着されていない状態とすることで、複数枚の正極集電リード４が前記積層型電極体１９の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体１９の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられているような集電構造であっても、容易に正極集電リード４が折れ曲がり、製造し易くなる。
【００７１】
実施の形態５においては、第１の絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄが、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂ上に貼り付けられた形態を示したが、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂの幅を狭くし、第１の絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄが第２のセパレータ上に貼り付けられるようにしてもよい。
【００７２】
[実施の形態６]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図１１Ａ〜１１Ｃに示すような形態とする。図１１Ｂに示すように、第１の絶縁性粘着テープ１４a及び第２の絶縁性粘着テープ１４ｂは、それぞれセパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域には貼り付けられるものの、正極集電リード４には貼り付けられない状態とする。また、図１１Ｃに示すように、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域で、互いに粘着層により直接接着されることにより接続された状態となる。
【００７３】
実施の形態６の構成によると、セパレータにおいて正極集電リード２と対向する領域が絶縁性粘着テープ１４により覆われているため、正極集電リード２のバリによりセパレータ１１が破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード２が対極の極板である負極極板３と短絡することを防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに接続されていることにより、セパレータが捲れることを防止できる。また、セパレータ１１に対する正極極板２の位置ずれを防止することができる。ここで、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域で、互いに接続されている形態とする場合は、セパレータ１１の角部に近い側（図１１Ａにおいては左側）の領域で接続されている形態とすることが好ましい。
【００７４】
さらに、第１の絶縁性粘着テープ及び第２の絶縁性粘着テープが、それぞれ正極集電リード２に接着されていない状態とすることで、複数枚の正極集電リード４が前記積層型電極体１９の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体１９の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられているような集電構造であっても、容易に正極集電リード４が折れ曲がり、製造し易くなる。
【００７５】
[実施の形態７]
実施の形態７では、実施の形態６で用いた第１の絶縁性粘着テープ１４ａ及び第２の絶縁性粘着テープ１４ｂに換えて、図１２Ｄに示すような絶縁性粘着テープ１４を用いた。実施の形態７における絶縁性粘着テープ１４は、一枚の絶縁性粘着テープを折り返し部１４ｃで折り返し、折り返し部１４ｃを境界部として一方の領域部分を第１の絶縁性粘着テープ１４ａとし、他方の領域部分を第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとした。他の構成に関しては、実施の形態６と同様である。
【００７６】
これにより、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとの位置ずれを防止できる。また、部品点数を削減できるため、製造コストを削減できる。また、絶縁性粘着テープの剥がれをより確実に防止できる。
【００７７】
[実施の形態８]
実施の形態８では、実施の形態７で用いた第１の絶縁性粘着テープ１４に換えて、図１３Ｄに示すような絶縁性粘着テープ１４を用いる。これにより、図１３Ｃに示すように、第１の絶縁性粘着テープ１４ａを構成する領域と第２の絶縁性粘着テープ１４ｂを構成する領域が、折り返し部１４ｃにより接続されるのみであり、絶縁性粘着テープ１４ａを構成する領域と絶縁性粘着テープ１４ｂを構成するよう領域が粘着層により接着されない状態となる。他の構成に関しては、実施の形態７と同様である。
【００７８】
実施の形態７及び８では、絶縁性粘着テープ１４の折り返し部１４ｃが平面視で正極集電リード４の左右両側の領域に設けられているが、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域のみに折り返し部を有する絶縁性粘着テープを用いることができる。この場合、折り返し部は、セパレータ１１の角部に近い側（図１２Ａ、図１３Ａにおいては左側）の領域に設けることが好ましい。また、折り返し部を、袋状セパレータ１２において正極集電リード４が突出する辺と垂直な辺で且つ、正極集電リード４が突出する部分に近い側の辺と平行に設けることもできる。
【００７９】
[実施の形態９]
実施の形態９では、シート状絶縁部材として、熱溶着性の絶縁部材を用いる例を示す。ここで、熱溶着性の絶縁部材１５として、ポリプロピレンシートを用いることができる。図１４Ａに示すように、セパレータ１１において正極集電リード４に対向する領域に、正極集電リード４よりも幅の広い熱溶着性の絶縁部材１５を配置する。そして、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において熱溶着する。これにより、図１４Ｃに示すように、第１のセパレータ１１a、第１の熱溶着性の絶縁部材１５a、第２のセパレータ１１ｂ、及び第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂが、正極集電リード４及び正極極板２と対向しない領域において一体的に熱溶着され、熱溶着部１３が形成される。ここで、図１４Ｂに示すように、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する部分は熱溶着性の絶縁部材１５で覆われた状態となる。
【００８０】
これにより、容易に正極集電リード４と負極極板３の短絡を防止できる。
【００８１】
[実施の形態１０]
実施の形態１０では、実施の形態９で用いた第１の熱溶着性の絶縁部材１５ａ及び第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂに換えて、図１５Ｄに示すような熱溶着性の絶縁部材１５を用いる。実施の形態９における熱溶着性の絶縁部材１５は、一枚の熱溶着性の絶縁部材を折り返し部１５ｃで折り返し、折り返し部１５ｃを境界部として一方の領域部分を第１の熱溶着性の絶縁部材１５ａとし、他方の領域部分を第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂとする。他の構成に関しては、実施の形態１０と同様である。
【００８２】
これにより、第１の熱溶着性の絶縁部材１５ａと第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂとの位置ずれを防止できる。また、部品点数を削減できるため、製造コストを削減できる。また、熱溶着性の絶縁部材の剥がれをより確実に防止できる。
【００８３】
図１８は、図５におけるＺ部分の拡大図である。図１８に示すように、複数枚の正極集電リード４が積層型電極体１９の積層方向における一方端側（図５、図１８においては上側）に寄せるようにして集束される集電構造を有する場合、正極集電リード４が一方端側に引っ張られた状態となり易い。したがって、正極極板の正極活物質層形成部の面積が、前記負極極板の負極活物質層形成部の面積より小さい場合、正極集電リード４と、複数枚の正極集電リード４が集束される側に位置する負極極板３とが短絡する可能性が高くなる。このことから、複数枚の前記正極集電リードが、前記積層型電極体１９の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束された形態の集電構造を有する積層型二次電池においては、正極極板２の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータ１１において、正極集電リード４と対向する領域にシート状絶縁部材を配置することが好ましい。
【００８４】
このような場合、上記実施の形態１、２、９において、正極極板２の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータを第１のセパレータとし、第１のセパレータ側のみに絶縁性粘着テープあるいは熱溶着性の絶縁部材を配置するようにすることができる。
【００８５】
また、以下に示す実施の形態１１及び１２のような形態とすることも可能である。
[実施の形態１１]
図１６Ｄに示すような絶縁性粘着テープ１４ａを用い、図１６Ａ〜１６Ｃに示すような形態とすることができる。絶縁性粘着テープ１４ａを第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域に貼り付け、絶縁性粘着テープ１４ａを折り返し部１４ｃで折り返し、絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄを第２のセパレータ１１ｂに貼り付けるようにする。ここで、第１のセパレータ１１aは、正極極板２において複数枚の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータとする。
【００８６】
[実施の形態１２]
また、図１７Ｄに示すような熱溶着性の絶縁部材１５ａを用い、図１７Ａ〜１７Ｃに示すような形態とすることができる。熱溶着性の絶縁部材１５ａを第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域に配置し、熱溶着性の絶縁部材１５ａを折り返し部１５ｃで折り返し、熱溶着性の絶縁部材１５ａの一部１５ｄを第２のセパレータ１１ｂ上に配置する。そして、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において、熱溶着性の絶縁部材１５ａ、第１のセパレータ１１ａ、第２のセパレータ１１ｂ、及び熱溶着性の絶縁部材１５ａの一部１５ｄを一体的に熱溶着する。ここで、第１のセパレータ１１aは、正極極板２において複数枚の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータとする。
【００８７】
なお、実施の形態１〜１２で用いる正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２では、図３に示すようにセパレータ同士を熱溶着し袋状とするが、図６〜図１７においてはセパレータ同士の熱溶着部の図示を省略している。
【００８８】
以上のとおり、本発明によると、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間の短絡がより確実に防止された積層型二次電池となる。
【００８９】
なお、上記実施の形態においては、正極集電リード４が突出する辺以外の３辺を熱溶着し袋状に加工した袋状セパレータを用いる例を示したが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、接着部が形成されていない２枚のセパレータを用いることもできる。但し、極板の位置ずれを防止するためには、接着部を設けることが好ましい。また、上記実施の形態では、２枚のセパレータで正極極板２を挟みこむ例を示したが、一枚のセパレータを中央部で折り返し、正極極板２を挟みこむようにしても良い。この場合は、セパレータの折り返し部を、正極極板２において正極集電リード４が突出する側とは反対側に位置するように配置することが好ましい。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、本発明を正極極板側に適用する例を示したが、負極極板側に適用することも可能である。
【００９１】
本発明において正極活物質としては、上記コバルト酸リチウムに限定されるものではなく、コバルト−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−コバルト等のコバルト、ニッケル或いはマンガンを含むリチウム複合酸化物や、スピネル型マンガン酸リチウム等を用いることもできる。
【００９２】
本発明において負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛以外にも、グラファイト・コークス・酸化スズ・金属リチウム・珪素・及びそれらの混合物等を用いることができる。
【００９３】
本発明において、電解質としても特に本実施の形態で示したものに限定されるものではなく、支持塩としては例えばＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＰＦ６―ｘ（ＣｎＦ２ｎ＋１）ｘ[但し、１＜ｘ＜６、ｎ＝１又は２]等が挙げられ、これらの１種もしくは２種以上を混合して使用できる。支持塩の濃度は特に限定されないが、電解液１リットル当り０．８〜１．８モルが望ましい。また、溶媒種としては上記ＥＣやＭＥＣ以外にも、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。また、電解質はポリマー電解質であっても良い。
【００９４】
本発明において、外装体はラミネート外装体に限定されず、金属製の角形外装体であってもよい。ラミネート外装体としては、金属シートの表面に樹脂層が形成されたものを使用することができる、例えば、金属シートとしてアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等を、内層（電池内側）としてポリエチレン、ポリプロピレン等を、外層（電池外側）としてナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴ／ナイロンの積層膜等を、それぞれ用いて構成されるものが挙げられる。
【符号の説明】
【００９５】
１・・・ラミネート外装体、２・・・正極極板、３・・・負極極板、４・・・正極集電リード、５・・・負極集電リード、６・・・正極端子、７・・・負極端子、８・・・正極集電リード樹脂、９・・・負極集電リード樹脂、１０・・・絶縁シート、１１・・・セパレータ １２・・・袋状セパレータ、１３・・・溶着部 １４・・・絶縁性粘着テープ １５・・・熱溶着性の絶縁部材 １６・・・切り欠き部 １９・・・積層型電極体 ２０・・・積層型二次電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層型電極体を備えた積層型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機、携帯型パーソナルコンピュータ、携帯型音楽プレイヤー等の携帯型
電子機器の駆動電源として、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池が
多く使用されている。更に、原油価格の高騰や環境保護運動の高まりを背景として、非水電解質二次電池を用いた電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）、電動バイク等の電動車両の開発が活発に行われている。また、深夜電力や太陽光発電の電力を貯蔵することを目的とした大型蓄電システムに用いられる二次電池として中大型の非水電解質二次電池の開発が進められている。
【０００３】
このような非水電解質二次電池の電池形態としては、大別して、渦巻状の電極体を外装体に封入した渦巻型のものと、方形状の極板を複数枚積層した積層型電極体を外装缶またはラミネートフィルムからなるラミネート外装体に封入した積層型のものとがある。
【０００４】
これら非水電解質二次電池のうち、積層型電極体の具体的な構成は、正極集電リードを延出させたシート状の正極極板と、負極集電リードを延出させたシート状の負極極板とを、ポリエチレン、ポリプロピレン等からなるセパレータを介して必要な数だけ積層するような構成である。
【０００５】
このような積層型電極体においては、正極集電リードあるいは負極集電リードの端部にバリが存在した場合、このバリがセパレータを突き破り、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板とが接触し短絡する虞がある。また、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間に存在するセパレータが熱収縮し、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板とが接触し短絡する虞がある。
【０００６】
このような課題を解決するための技術として、下記特許文献１には、集電リードの根元部分に絶縁性樹脂よりなる短絡防止層を形成し、短絡の発生を防止することが開示されている。
【０００７】
また、下記特許文献２においては、シート型電池において、リード部を絶縁テープで保護することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４３６６７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−３２９４９３公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１及び２に開示されている技術によれば、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板との間の短絡を防止するうえで一定の効果は得られると考えられるが、更なる技術の改良が望まれる。
【００１０】
本発明は、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間の短絡がより確実に防止された積層型二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の積層型二次電池は、正極集電リードが延出する複数枚の正極極板と、負極集電リードが延出する複数枚の負極極板とがセパレータを介して交互に積層された積層型電極体を備える積層型二次電池であって、前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータ及び前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータのうち少なくとも一方において、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域に第１のシート状絶縁部材が配置され、前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータにおいて、前記第１の集電リードと対向する領域に第２のシート状絶縁部材が配置されている形態とすることができる。
【００１３】
上記の構成によると、セパレータにおいて正極集電リード又は負極集電リードと対向する領域がシート状絶縁部材により覆われているため、正極集電リード又は負極集電リードのバリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード又は負極集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。ここで、シート状絶縁部材の厚みは１０〜８０μｍ程度とすることが好ましい。
【００１４】
特許文献１及び２に開示されている技術では、集電リード上に短絡防止層や保護層を設けるため、短絡防止層や保護層を設ける作業工程において、活物質層にダメージを与える可能性がある。これに対して、本発明によると、セパレータを極板の両面側に配置する前に、セパレータ上にあらかじめシート状絶縁部材を配置することにより、活物質層にダメージを与えることを防止できる。また、セパレータを極板の両面側に配置した状態で、セパレータ上にシート状絶縁部材を配置する場合であっても、極板の活物質層がセパレータで覆われた状態でシート状絶縁部材を配置する工程が行われるため、活物質層へのダメージを抑制できる。
【００１５】
本発明において第１の極板は、正極極板及び負極極板のいずれであってもよいが、正極極板とすることが好ましい。リチウムイオン二次電池に代表される非水電解質二次電池においては、充電時に正極活物質から放出されたリチウムイオンを負極活物質に確実、且つスムーズに吸蔵させるために、負極極板の負極活物質層形成部は正極極板の正極活物質層形成部よりも大面積となるように形成することが好ましい。したがって、正極極板から延出する正極集電リードは、セパレータを介して負極活物質層と対向した構造となっているのが一般的である。このため、大きな積層ずれが生じると負極集電リードと正極活物質層が短絡する可能性があるものの、通常は正極集電リードと負極活物質層の間で短絡が生じる可能性が大きいため、本発明において第１の極板は、正極極板とすることが好ましい。
【００１６】
ここで、セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域とは、平面視でセパレータにおいて第１の集電リードと重なる領域である。したがって、シート状絶縁部材が配置される位置は、セパレータにおいて第１の極板と接する側の面でもよく、セパレータにおいて第１の極板と接する側の面とは反対側の面であってもよい。但し、本発明では、シート状絶縁部材が配置される位置は、セパレータにおいて第１の極板と接する側の面とは反対側の面とすることが好ましい。
【００１７】
本発明においては、第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータと第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータは、それぞれ別々の一枚のセパレータから構成されても良い。また、一枚のセパレータを中央で折り返し、折り返し部を境界として、一方の領域部分を第１のセパレータとし、他方の領域部分を第２のセパレータとすることもできる。
【００１８】
本発明において、正極極板は金属製の正極芯体の表面に正極活物質層を形成したものであることが好ましい。正極極板における一辺の端部には、正極活物質層が形成されていない正極芯体の一部が正極集電リードとして延出するようにすることが好ましい。また、正極芯体に、別部材を接続し正極集電リードとすることも可能である。負極極板は、金属製の負極芯体の表面に負極活物質層を形成したものであることが好ましい。負極極板における一辺の端部には、負極活物質層が形成されていない負極芯体の一部が負極リードとして延出するようにすることが好ましい。また、負極芯体に、別部材を接続し負極リードとすることも可能である。
【００１９】
本発明において、前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されている形態とすることができる。
【００２０】
シート状絶縁部材として、絶縁性粘着テープを用いることにより、正極集電リード又は負極集電リードの近傍に位置するセパレータに熱的なダメージを与えることなく、容易に正極集電リード又は負極集電リードと対極の極板との短絡を防止することが可能となる。
【００２１】
ここで、絶縁性基材としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のようなポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリ４フッ化エチレン等のフィルム、あるいはそれらの複合体等が挙げられる。なかでも、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドが好ましい。また、粘着層としては、電池性能に悪影響を及ぼさないものであれば特に限定されるものではなく、例えば、ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤、アクリル系粘着剤、アクリレート系接着剤等を用いることができる。なかでも、アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤が好ましい。
【００２２】
本発明において、前記シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１のセパレータないし前記第２のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている形態とすることができる。
【００２３】
セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域から第１の集電リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられていることにより、セパレータが第１の集電リードに固定される。したがって、セパレータが捲れて、第１の集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。さらに、セパレータに対する第１の極板の位置ずれを防止することができる。したがって、第１の極板の位置ずれにより第１の集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。
【００２４】
ここで、前記第１のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて第１の絶縁性粘着テープが貼り付けられ、前記第２のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて第２の絶縁性粘着テープが貼り付けられている形態とすることが好ましい。
【００２５】
本発明において、前記シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、前記第１の集電リード及び前記第１の極板を介さずに互いに接着されている形態とすることができる。
【００２６】
第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互い接着されている部分を有することにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。この場合、平面視で第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域で、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接着されている形態とすることができる。また、平面視で第１の集電リードの左右両側の領域で、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接着されていることがより好ましい。
【００２７】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１の絶縁性粘着テープ及び前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ、対応するセパレータの幅の９０％以上の幅を有する形態とすることができる。
【００２８】
このように、絶縁性粘着テープの幅（第１の極板において第１の集電リードが形成された辺と平行な方向の長さ）を、対応するセパレータの幅（セパレータにおいて絶縁性粘着テープが貼り付けられた辺の長さ）の９０％以上とすることにより、セパレータにおいて、第１の集電リードと対極の集電リードと対向する領域が、第１の集電リードと対極の集電リードのバリにより破損した場合や、セパレータが熱収縮した場合でも、第１の集電リードと対極の集電リードと第１の極板が短絡することも防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接着されていれば、セパレータが捲れることにより第１の集電リードと対極の集電リードと第１の極板が短絡することも防止できる。
【００２９】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上あるいは前記第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている形態とすることができる。
【００３０】
これにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。この場合、平面視で第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域で、第１の絶縁性粘着テープが折り返されて、前記第２のセパレータ上あるいは前記第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられていればよい。
【００３１】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、前記第１のセパレータに接着された前記第１の絶縁性粘着テープと、前記第２のセパレータに接着された前記第２の絶縁性粘着テープは、平面視で前記第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域において、前記第１の集電リード及び前記第1の極板を介さずに互いに接続され、且つ前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ前記第１の集電リードに直接貼り付けられていない形態とすることができる。
【００３２】
これにより、セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域が絶縁性粘着テープにより覆われているため、第１の集電リードのバリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、第１の集電リードが対極の極板と短絡することを防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、平面視で第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域において、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接続されていることにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。この場合、平面視で第１の集電リードの左右両側の領域で、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、第１の集電リード及び第１の極板を介さずに互いに接続されていることがより好ましい。これにより、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。
【００３３】
また、各正極極板から延出する複数枚の正極集電リードを一つに束ねて正極端子に接続する集電構造を有する積層型電池においては、第１の絶縁性粘着テープ及び第２の絶縁性粘着テープが、それぞれ第１の集電リードに直接貼り付けられていない形態とすることで、絶縁性粘着テープにより第１の集電リードが折り曲げ難くなることを避けることができ、複数枚の第１の集電リードを一つに束ね易くすることができるため好ましい。このような効果は、複数枚の正極集電リード及び複数枚の負極集電リードがそれぞれ、積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束されている集電構造を有する場合より大きくなる。また、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられている場合には、より急な角度で集電リードが折り曲げられる状態となり易いため、特に大きな効果が得られる。
【００３４】
本発明において、シート状絶縁部材が絶縁性粘着テープの場合、折り返された一枚の絶縁性粘着テープにおいて、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の絶縁性粘着テープを構成し、他方の領域が前記第２の絶縁性粘着テープを構成する形態とすることができる。
【００３５】
これにより、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとの位置ずれを防止できる。また、部品点数を削減できるため、製造コストを削減できる。
【００３６】
本発明において、前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着されることにより、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに接着されている形態とすることができる。
【００３７】
上記の構成によると、セパレータにおいて第１の集電リードと対向する領域が熱溶着性の絶縁部材により覆われているため、第１の集電リードのバリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、第１の集電リードが対極の極板と短絡することを防止できる。ここで、熱溶着性の絶縁部材としては、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリスチレンまたはポリエステル等を用いることができる。
【００３８】
本発明において、シート状絶縁部材が熱溶着性の絶縁部材の場合、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着により接着されている領域が、平面視で前記第１の集電リードの左右両側の領域である形態とすることが好ましい。
【００３９】
本発明において、シート状絶縁部材が熱溶着性の絶縁部材の場合、前記第１のセパレータと、前記第１のセパレータ上に配置された第１の熱溶着性の絶縁部材と、前記第２のセパレータと、前記第２のセパレータ上に配置された第２の熱溶着性の絶縁部材とが、前記第１の集電リード及び前記第１の極板と対向しない領域において、一体的に熱溶着されている形態とすることができる。
【００４０】
上記の構成によると、第１の熱溶着性の絶縁部材及び第２の熱溶着性の絶縁部材が、第１のセパレータ及び第２のセパレータと共に一体的に熱溶着されているため、セパレータが捲れて、第１の集電リードと対極の極板が短絡することを防止できる。
【００４１】
本発明において、シート状絶縁部材が熱溶着性の絶縁部材の場合、折り返された一枚の熱溶着性の絶縁部材において、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の熱溶着性の絶縁部材を構成し、他方の領域が前記第２の熱溶着性の絶縁部材を構成する形態とすることができる。
【００４２】
これにより、セパレータが捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータに対する第１の極板の位置ずれをより確実に防止することができる。また部品点数が削減でき、製造コストを削減できる。
【００４３】
本発明において、複数枚の前記正極集電リード及び複数枚の前記負極集電リードがそれぞれ、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられており、前記第１の熱溶着性の絶縁部材と前記第２の熱溶着性の絶縁部材は、それぞれ前記第１の集電リードに直接接していない形態とすることができる。
【００４４】
上記の構成によると、第１の熱溶着性の絶縁部材及び第２の熱溶着性の絶縁部材が、それぞれ第１の集電リードに直接接していないため、熱溶着性の絶縁部材により第１の集電リードが折り曲げ難くなることを避けることができる。したがって、複数枚の正極集電リード及び複数枚の負極集電リードがそれぞれ、積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられている形態の集電部を製造し易くなる。
【００４５】
本発明においては、複数枚の前記正極集電リードが、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束されており、前記正極極板の正極活物質層形成部の面積が、前記負極極板の負極活物質層形成部の面積よりも小さく、第１の極板である正極極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記正極集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されており、前記第１のセパレータは、前記正極集電リードが集束される前記積層型電極体の積層方向における一方端側に位置する形態とすることができる。このような場合、前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１のセパレータにおいて前記正極集電リードと対向する領域から前記正極リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている形態とすることができる。また、
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上に貼り付けられている形態とすることができる。また、前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材は折り返されて、前記第２のセパレータ上に配置され、前記熱溶着性の絶縁部材、前記第１のセパレータ、及び前記第２のセパレータは一体的に熱溶着されている形態とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池の斜視図である。
【図２】図２Ａは、本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる正極極板の平面図であり、図２Ｂは、本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる負極極板の平面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面透視図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる積層型電極体の製造方法を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る積層型二次電池に用いる積層型電極体の斜視図である。
【図６】図６Ａは、本発明の実施の形態１に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図７】図７Ａは、本発明の実施の形態２に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図７Ｂは、図７ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。
【図８】図８Ａは、本発明の実施の形態３に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図８Ｂは、図８ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図８Ｃは、図８ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図９】図９Ａは、本発明の実施の形態４に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図９Ｂは、図９ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図９Ｃは、図９ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明の実施の形態５に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１０Ｂは、図１０ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１０Ｃは、図１０ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１０Ｄは、実施の形態５において用いる絶縁性粘着テープの平面図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の実施の形態６に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１１Ｂは、図１１ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１１Ｃは、図１１ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明の実施の形態７に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１２Ｂは、図１２ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１２Ｃは、図１２ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１２Ｄは、実施の形態７において用いる絶縁性粘着テープの平面図である。
【図１３】図１３Ａは、本発明の実施の形態８に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１３Ｂは、図１３ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１３Ｃは、図１３ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１３Ｄは、実施の形態８において用いる絶縁性粘着テープの平面図である。
【図１４】図１４Ａは、本発明の実施の形態９に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１４Ｂは、図１４ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１４Ｃは、図１４ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１４Ｄは、実施の形態９において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１５】図１５Ａは、本発明の実施の形態１０に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１５Ｂは、図１５ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１５Ｃは、図１５ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１５Ｄは、実施の形態１０において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１６】図１６Ａは、本発明の実施の形態１１に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１６Ｂは、図１６ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１６Ｃは、図１６ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１６Ｄは、実施の形態１１において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１７】図１７Ａは、本発明の実施の形態１２に係る正極極板を内部に配置した袋状セパレータの平面図である。図１７Ｂは、図１７ＡにおけるＸ−Ｘ線に沿った断面図である。図１７Ｃは、図１７ＡにおけるＹ−Ｙ線に沿った断面図である。図１７Ｄは、実施の形態１２において用いる熱溶着性の絶縁部材の平面図である。
【図１８】図１８は、図５におけるＺ部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下、本発明の最良の形態を更に詳細に説明するが、本発明はこの最良の形態になんら限定されるものではなく、その趣旨を変更しない範囲において適宜変更して実施することが可能なものである。
【００４８】
まず、実施の形態に係る積層型二次電池の作製方法について説明する。
【００４９】
〔正極極板の作製〕
正極活物質としてのＬｉＣｏＯ２を９０質量％と、導電剤としてのカーボンブラックを５質量％と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンを５質量％と、溶剤としてのＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液とを混合して正極合剤スラリーを調製する。この正極合剤スラリーを、正極芯体としてのアルミニウム箔（厚み：１５μｍ）の両面に塗布する。その後、加熱することにより溶剤を除去し、ローラーで厚み０.１８ｍｍにまで圧縮した後、図２Ａに示すように幅Ｌ１＝８５ｍｍ、高さＬ２＝８５ｍｍになるように切断して、両面に正極活物質層２ｂを有する正極極板２を作製する。この際、正極極板２の端部から幅Ｌ３＝３０ｍｍ、高さＬ４＝２０ｍｍの活物質未塗布部２aを延出させて正極集電リード４とする。
【００５０】
〔正極極板を内部に配置した袋状セパレータの作製〕
図３に示すように幅Ｌ９＝９０ｍｍ、高さＬ１０＝９４ｍｍを有する２枚の方形状のポリプロピレン（ＰＰ）製のセパレータ１１（厚み３０μｍ）の間に上記の方法で作製した正極極板２を配置した後、セパレータ１１において正極集電リード４が突出する辺以外の３辺を熱溶着して、正極極板２を内部に収納・配置した袋状セパレータ１２を作製する。図３に示すように袋状セパレータ１２において熱溶着されている部分には、熱溶着部１３が形成されている。
【００５１】
〔負極極板の作製〕
負極活物質としての黒鉛を９８質量％と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を１質量％と、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）を１質量％とを、溶剤としての水とを混合して負極合剤スラリーを得る。その後、この負極合剤スラリーをリバースコート方式で負極芯体としての銅箔（厚み：１０μｍ）の両面に塗工し、さらに６０℃で乾燥する。次いで、ローラーで厚み０．１４ｍｍまで圧延した後、図２Ｂに幅Ｌ５＝９０ｍｍ、高さＬ６＝９０ｍｍになるように切断して、両面に負極活物質層３ｂを有する負極極板３を作製する。この際、負極極板の端部から幅Ｌ７＝３０ｍｍ、高さＬ８＝２０ｍｍの活物質未塗布部３aを延出させて負極集電リード５とする。
【００５２】
〔積層型電極体の作製〕
上記の方法により正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２を３４枚、負極極板３を３５枚作製し、図４に示すように交互に積層する。その際、積層方向における両端部に負極極板３が位置するようにし、さらにその両外側に、セパレータと同寸法、同形状のポリプロピレン（ＰＰ）製の絶縁シート１０をそれぞれ配置するようにする。ついで、この積層体の両端面を形状保持のための絶縁テープ（図示省略）で固定して、積層型電極体１９を得る。
【００５３】
〔端子の溶接〕
各正極極板２から延出する正極集電リード４を一つに束ね、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み０．４ｍｍのアルミニウム板よりなる正極端子６に超音波溶接法により接合する。また、各負極極板３から延出する負極集電リード５を一つに束ね、幅３０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み０．４ｍｍの銅板よりなる負極端子７に超音波溶接法により接合する。ここで、正極端子６及び負極端子７にはそれぞれ正極集電リード樹脂８及び負極集電リード樹脂９が接着されている。正極集電リード樹脂８及び負極集電リード樹脂９は後述するように正極端子６及び負極端子７とラミネート外装体１の間にそれぞれ介在し、正極端子６及び負極端子７とラミネート外装体１の接着性を向上させることにより、ラミネート外装体１の封止性を向上させる。
【００５４】
積層型電極体１９において、図５に示すように、複数枚の正極集電リード４及び複数枚の負極集電リード５がそれぞれ、積層型電極体１９の積層方向における一方端側（図５においては上側）に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層電極体の積層方向における他方の他方端側（図５においては下側）に向けて折り曲げられている形態とすることが好ましい。このような構成とすることにより、集電リードと端子との接続面積を広く、且つ集電部を小さくすることが可能である。したがって、内部抵抗が小さく、且つエネルギー密度が高い電池となる。このような積層型電極体１９の集電構造は以下の手順で作製できる。
１）まず、各集電リードを積層型電極体１９における積層方向の一方端側に集束させる。
２）そして、集束した集電リードの先端部を切断し、集束した集電リードの先端部を揃える。
３）その後、集束した集電リードを端子に超音波溶接等により溶接接続する。
４）そして、集束した集電リードと端子との溶接部が積層型電極体１９の積層方向と略平行になるように折り曲げる。
５）最後に、端子において集束した集電リードが接続されていない側の端部領域が各極板と略平行になるように折り曲げる。
【００５５】
また、図５に示すように、正極端子６において正極集電リード４と対向する領域、及び負極端子７において負極集電リード８と対向する領域にそれぞれ切り欠き部１６を設け、この切り欠き部１６に対応する位置で、正極集電リード４同士のみ、負極集電リード８同士のみを超音波溶接等によりそれぞれ溶接接続しておくことが好ましい。これにより、各極板に流れ込む電流値にバラツキが生じることがなく、良好なサイクル特性を有した電池となる。
【００５６】
〔外装体への封入〕
あらかじめ電極体が収納できるようにカップ状に成形したラミネート外装体１に、上記の方法で作製した積層型電極体１９を挿入し、正極端子６及び負極端子７がラミネート外装体１より外部に突出するようにして、正極端子６及び負極端子７がある辺を除く３辺のうち１辺を残し、３辺を熱融着する。ここで、正極集電リード樹脂８及び負極集電リード樹脂９は、正極端子６及び負極端子７とラミネート外装体の間にそれぞれ介在する状態となる。
【００５７】
〔電解液の封入、密封〕
上記ラミネート外装体１の熱溶着していない１辺から、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とが体積比で３０：７０の割合で混合された混合溶媒に、ＬｉＰＦ６が１Ｍ（モル／リットル）の割合で溶解された電解液を注入した。最後にラミネート外装体１における熱溶着していない１辺を減圧状態で熱溶着して、図１に示す積層型二次電池２０とする。
【００５８】
次に、本発明の実施の形態１〜１０の積層型二次電池２０に用いる正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２の作製方法について説明する。以下の方法で作製された正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２を用いて、上記の方法により本発明の実施の形態１〜１０の積層型二次電池２０を製造することができる。
【００５９】
[実施の形態１]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図６Ａに示すように、正極極板２の両面側に位置するセパレータ１１において、正極集電リード４と対向する領域に、ポリプロピレンからなる基材の一方の表面にゴム系粘着剤からなる粘着層が形成された絶縁性粘着テープ１４をそれぞれ貼り付ける。図６Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図６Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域に、第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられた状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図６Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域に、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられた状態となる。
【００６０】
実施の形態１の形態とすることにより、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する部分が絶縁性粘着テープ１４により覆われているため、正極集電リード４にバリが存在し、バリによりセパレータが破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード４が対極の極板である負極極板３と短絡することを防止できる。さらに、絶縁性粘着テープ１４が存在することにより、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域において絶縁性粘着テープ１４の厚み分盛り上がる状態となるため、負極極板３が正極集電リード４側にずれることを抑制できる。
【００６１】
[実施の形態２]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図７Ａに示すように、正極極板２の両面側に位置するセパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて絶縁性粘着テープ１４が貼り付けられる。図７Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図７Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられた状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図７Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられた状態となる。
【００６２】
実施の形態２の形態とすることにより、実施の形態１と同様の効果が得られると共に、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて絶縁性粘着テープ１４が貼り付けられていることにより、セパレータ１１が正極集電リード４に固定される。したがって、セパレータ１１が捲れて、正極集電リード４と対極の極板である負極極板３が短絡することを防止できる。さらに、セパレータ１１に対して正極極板が位置ずれすることを防止できる。したがって、正極極板２の位置ずれにより正極集電リード４と対極の極板である負極極板３が短絡することを防止できる。
【００６３】
[実施の形態３]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図８Ａに示すように、正極極板２の両面側に位置するセパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて絶縁性粘着テープ１４が貼り付けられる。図８Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図８Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられた状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図８Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられた状態となる。また、正極集電リード４の幅（図８Ａにおいて横方向の幅）よりも、幅の大きい絶縁性粘着テープ１４を用いる。これにより、図８Ｃに示すように、正極極板２の一方の面側に位置する第１のセパレータ１１ａに貼り付けられた第１の絶縁性粘着テープ１４ａと他方の面側に位置する第２のセパレータ１１ｂに貼り付けられた第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域で、互いに粘着層により直接接着された状態となる。
【００６４】
実施の形態３の形態とすることにより、実施の形態２と同様の効果が得られる。さらに、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに接着されていることにより、セパレータ１１が捲れることをより確実に防止できる。また、セパレータ１１に対する正極極板２の位置ずれをより確実に防止することができる。
【００６５】
ここで、大型の積層型電極体においては、方形状のセパレータにおいて集電リードの近傍に位置する角部でセパレータの捲れが生じ易い。実施の形態３のように、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに接着されている領域をセパレータ１１の角部近傍とすることで、セパレータの角部の捲れを防止できる。したがって、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域で、互いに接着されている形態とする場合は、セパレータ１１の角部に近い側（図８においては左側）の領域で互いに接着されている形態とすることが好ましい。
【００６６】
[実施の形態４]
実施の形態４では、図９Ａ〜９Ｃに示すように、実施の形態３に示す形態において絶縁性粘着テープ１４の幅を、セパレータ１１において、正極集電リード４が突出する側の辺の幅と略同じ幅にする。
【００６７】
これにより、セパレータ１１における正極集電リード４が突出する側の辺の両端部をテープにより固定できるため、セパレータの捲れを容易に防止できる。つまり方形状のセパレータにおいて捲れ生じ易い二つの角部近傍において、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに直接接着されている領域をセパレータ１１の角部近傍とすることで、セパレータの角部の捲れを防止できる。
【００６８】
[実施の形態５]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図１０Ａ〜１０Ｃに示すような形態とする。図１０Ｂに示すように、正極極板２の一方の面側（図１０Ｂにおいて上側）に位置する第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第１の絶縁性粘着テープ１４aが貼り付けられる状態となる。また、正極極板２の他方の面側（図１０Ｂにおいて下側）に位置する第２のセパレータ１１ｂにおいて正極集電リード４と対向する領域から正極集電リード４にかけて第２の絶縁性粘着テープ１４ｂが貼り付けられる状態となる。実施の形態４では、図１０Ｄに示すような第１の絶縁性粘着テープ１４a、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂを用いる。第１の絶縁性粘着テープ１４aは、折り返し部１４ｃにおいて折り返され、図１０Ｃに示すように第１の絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄが、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂ上に貼り付けられた状態となる。
【００６９】
実施の形態５の構成によると、セパレータにおいて正極集電リード２と対向する領域が絶縁性粘着テープ１４により覆われているため、正極集電リード２のバリによりセパレータ１１が破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード２が対極の極板である負極極板３と短絡することを防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープが、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において折り返されて、第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられているため、セパレータが捲れることを防止できる。また、セパレータ１１に対する正極極板２の位置ずれを防止することができる。ここで、第１の絶縁性粘着テープが、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域において折り返されて、第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている形態の場合は、セパレータ１１の角部に近い側（図１０Ａにおいては左側）の領域で第１の絶縁性粘着テープが折り返されて、第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている形態とすることが好ましい。
【００７０】
さらに、第１の絶縁性粘着テープ及び第２の絶縁性粘着テープが、それぞれ正極集電リード２に接着されていない状態とすることで、複数枚の正極集電リード４が前記積層型電極体１９の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体１９の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられているような集電構造であっても、容易に正極集電リード４が折れ曲がり、製造し易くなる。
【００７１】
実施の形態５においては、第１の絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄが、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂ上に貼り付けられた形態を示したが、第２の絶縁性粘着テープ１４ｂの幅を狭くし、第１の絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄが第２のセパレータ上に貼り付けられるようにしてもよい。
【００７２】
[実施の形態６]
上記の方法で作製した正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２において、図１１Ａ〜１１Ｃに示すような形態とする。図１１Ｂに示すように、第１の絶縁性粘着テープ１４a及び第２の絶縁性粘着テープ１４ｂは、それぞれセパレータ１１において正極集電リード４と対向する領域には貼り付けられるものの、正極集電リード４には貼り付けられない状態とする。また、図１１Ｃに示すように、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域で、互いに粘着層により直接接着されることにより接続された状態となる。
【００７３】
実施の形態６の構成によると、セパレータにおいて正極集電リード２と対向する領域が絶縁性粘着テープ１４により覆われているため、正極集電リード２のバリによりセパレータ１１が破損、或いはセパレータが熱収縮した場合であっても、正極集電リード２が対極の極板である負極極板３と短絡することを防止できる。また、第１の絶縁性粘着テープと第２の絶縁性粘着テープとが、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において、正極集電リード４及び正極極板２を介さずに互いに接続されていることにより、セパレータが捲れることを防止できる。また、セパレータ１１に対する正極極板２の位置ずれを防止することができる。ここで、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとが正極集電リード４及び正極極板２を介さずに、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域で、互いに接続されている形態とする場合は、セパレータ１１の角部に近い側（図１１Ａにおいては左側）の領域で接続されている形態とすることが好ましい。
【００７４】
さらに、第１の絶縁性粘着テープ及び第２の絶縁性粘着テープが、それぞれ正極集電リード２に接着されていない状態とすることで、複数枚の正極集電リード４が前記積層型電極体１９の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、積層型電極体１９の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられているような集電構造であっても、容易に正極集電リード４が折れ曲がり、製造し易くなる。
【００７５】
[実施の形態７]
実施の形態７では、実施の形態６で用いた第１の絶縁性粘着テープ１４ａ及び第２の絶縁性粘着テープ１４ｂに換えて、図１２Ｄに示すような絶縁性粘着テープ１４を用いた。実施の形態７における絶縁性粘着テープ１４は、一枚の絶縁性粘着テープを折り返し部１４ｃで折り返し、折り返し部１４ｃを境界部として一方の領域部分を第１の絶縁性粘着テープ１４ａとし、他方の領域部分を第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとした。他の構成に関しては、実施の形態６と同様である。
【００７６】
これにより、第１の絶縁性粘着テープ１４ａと第２の絶縁性粘着テープ１４ｂとの位置ずれを防止できる。また、部品点数を削減できるため、製造コストを削減できる。また、絶縁性粘着テープの剥がれをより確実に防止できる。
【００７７】
[実施の形態８]
実施の形態８では、実施の形態７で用いた第１の絶縁性粘着テープ１４に換えて、図１３Ｄに示すような絶縁性粘着テープ１４を用いる。これにより、図１３Ｃに示すように、第１の絶縁性粘着テープ１４ａを構成する領域と第２の絶縁性粘着テープ１４ｂを構成する領域が、折り返し部１４ｃにより接続されるのみであり、絶縁性粘着テープ１４ａを構成する領域と絶縁性粘着テープ１４ｂを構成するよう領域が粘着層により接着されない状態となる。他の構成に関しては、実施の形態７と同様である。
【００７８】
実施の形態７及び８では、絶縁性粘着テープ１４の折り返し部１４ｃが平面視で正極集電リード４の左右両側の領域に設けられているが、平面視で正極集電リード４の左右のいずれか一方側の領域のみに折り返し部を有する絶縁性粘着テープを用いることができる。この場合、折り返し部は、セパレータ１１の角部に近い側（図１２Ａ、図１３Ａにおいては左側）の領域に設けることが好ましい。また、折り返し部を、袋状セパレータ１２において正極集電リード４が突出する辺と垂直な辺で且つ、正極集電リード４が突出する部分に近い側の辺と平行に設けることもできる。
【００７９】
[実施の形態９]
実施の形態９では、シート状絶縁部材として、熱溶着性の絶縁部材を用いる例を示す。ここで、熱溶着性の絶縁部材１５として、ポリプロピレンシートを用いることができる。図１４Ａに示すように、セパレータ１１において正極集電リード４に対向する領域に、正極集電リード４よりも幅の広い熱溶着性の絶縁部材１５を配置する。そして、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において熱溶着する。これにより、図１４Ｃに示すように、第１のセパレータ１１a、第１の熱溶着性の絶縁部材１５a、第２のセパレータ１１ｂ、及び第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂが、正極集電リード４及び正極極板２と対向しない領域において一体的に熱溶着され、熱溶着部１３が形成される。ここで、図１４Ｂに示すように、セパレータ１１において正極集電リード４と対向する部分は熱溶着性の絶縁部材１５で覆われた状態となる。
【００８０】
これにより、容易に正極集電リード４と負極極板３の短絡を防止できる。
【００８１】
[実施の形態１０]
実施の形態１０では、実施の形態９で用いた第１の熱溶着性の絶縁部材１５ａ及び第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂに換えて、図１５Ｄに示すような熱溶着性の絶縁部材１５を用いる。実施の形態９における熱溶着性の絶縁部材１５は、一枚の熱溶着性の絶縁部材を折り返し部１５ｃで折り返し、折り返し部１５ｃを境界部として一方の領域部分を第１の熱溶着性の絶縁部材１５ａとし、他方の領域部分を第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂとする。他の構成に関しては、実施の形態１０と同様である。
【００８２】
これにより、第１の熱溶着性の絶縁部材１５ａと第２の熱溶着性の絶縁部材１５ｂとの位置ずれを防止できる。また、部品点数を削減できるため、製造コストを削減できる。また、熱溶着性の絶縁部材の剥がれをより確実に防止できる。
【００８３】
図１８は、図５におけるＺ部分の拡大図である。図１８に示すように、複数枚の正極集電リード４が積層型電極体１９の積層方向における一方端側（図５、図１８においては上側）に寄せるようにして集束される集電構造を有する場合、正極集電リード４が一方端側に引っ張られた状態となり易い。したがって、正極極板の正極活物質層形成部の面積が、前記負極極板の負極活物質層形成部の面積より小さい場合、正極集電リード４と、複数枚の正極集電リード４が集束される側に位置する負極極板３とが短絡する可能性が高くなる。このことから、複数枚の前記正極集電リードが、前記積層型電極体１９の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束された形態の集電構造を有する積層型二次電池においては、正極極板２の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータ１１において、正極集電リード４と対向する領域にシート状絶縁部材を配置することが好ましい。
【００８４】
このような場合、上記実施の形態１、２、９において、正極極板２の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータを第１のセパレータとし、第１のセパレータ側のみに絶縁性粘着テープあるいは熱溶着性の絶縁部材を配置するようにすることができる。
【００８５】
また、以下に示す実施の形態１１及び１２のような形態とすることも可能である。
[実施の形態１１]
図１６Ｄに示すような絶縁性粘着テープ１４ａを用い、図１６Ａ〜１６Ｃに示すような形態とすることができる。絶縁性粘着テープ１４ａを第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域に貼り付け、絶縁性粘着テープ１４ａを折り返し部１４ｃで折り返し、絶縁性粘着テープ１４aの一部１４ｄを第２のセパレータ１１ｂに貼り付けるようにする。ここで、第１のセパレータ１１aは、正極極板２において複数枚の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータとする。
【００８６】
[実施の形態１２]
また、図１７Ｄに示すような熱溶着性の絶縁部材１５ａを用い、図１７Ａ〜１７Ｃに示すような形態とすることができる。熱溶着性の絶縁部材１５ａを第１のセパレータ１１aにおいて正極集電リード４と対向する領域に配置し、熱溶着性の絶縁部材１５ａを折り返し部１５ｃで折り返し、熱溶着性の絶縁部材１５ａの一部１５ｄを第２のセパレータ１１ｂ上に配置する。そして、平面視で正極集電リード４の左右両側の領域において、熱溶着性の絶縁部材１５ａ、第１のセパレータ１１ａ、第２のセパレータ１１ｂ、及び熱溶着性の絶縁部材１５ａの一部１５ｄを一体的に熱溶着する。ここで、第１のセパレータ１１aは、正極極板２において複数枚の正極集電リード４が集束される側の面に位置するセパレータとする。
【００８７】
なお、実施の形態１〜１２で用いる正極極板２を内部に配置した袋状セパレータ１２では、図３に示すようにセパレータ同士を熱溶着し袋状とするが、図６〜図１７においてはセパレータ同士の熱溶着部の図示を省略している。
【００８８】
以上のとおり、本発明によると、正極集電リードあるいは負極集電リードと対極の極板の間の短絡がより確実に防止された積層型二次電池となる。
【００８９】
なお、上記実施の形態においては、正極集電リード４が突出する辺以外の３辺を熱溶着し袋状に加工した袋状セパレータを用いる例を示したが、本発明においてはこれに限定されない。例えば、接着部が形成されていない２枚のセパレータを用いることもできる。但し、極板の位置ずれを防止するためには、接着部を設けることが好ましい。また、上記実施の形態では、２枚のセパレータで正極極板２を挟みこむ例を示したが、一枚のセパレータを中央部で折り返し、正極極板２を挟みこむようにしても良い。この場合は、セパレータの折り返し部を、正極極板２において正極集電リード４が突出する側とは反対側に位置するように配置することが好ましい。
【００９０】
また、上記実施の形態においては、本発明を正極極板側に適用する例を示したが、負極極板側に適用することも可能である。
【００９１】
本発明において正極活物質としては、上記コバルト酸リチウムに限定されるものではなく、コバルト−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−マンガン、アルミニウム−ニッケル−コバルト等のコバルト、ニッケル或いはマンガンを含むリチウム複合酸化物や、スピネル型マンガン酸リチウム等を用いることもできる。
【００９２】
本発明において負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛以外にも、グラファイト・コークス・酸化スズ・金属リチウム・珪素・及びそれらの混合物等を用いることができる。
【００９３】
本発明において、電解質としても特に本実施の形態で示したものに限定されるものではなく、支持塩としては例えばＬｉＢＦ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＰＦ６―ｘ（ＣｎＦ２ｎ＋１）ｘ[但し、１＜ｘ＜６、ｎ＝１又は２]等が挙げられ、これらの１種もしくは２種以上を混合して使用できる。支持塩の濃度は特に限定されないが、電解液１リットル当り０．８〜１．８モルが望ましい。また、溶媒種としては上記ＥＣやＭＥＣ以外にも、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等のカーボネート系溶媒が好ましく、更に好ましくは環状カーボネートと鎖状カーボネートの組合せが望ましい。また、電解質はポリマー電解質であっても良い。
【００９４】
本発明において、外装体はラミネート外装体に限定されず、金属製の角形外装体であってもよい。ラミネート外装体としては、金属シートの表面に樹脂層が形成されたものを使用することができる、例えば、金属シートとしてアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス等を、内層（電池内側）としてポリエチレン、ポリプロピレン等を、外層（電池外側）としてナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ＰＥＴ／ナイロンの積層膜等を、それぞれ用いて構成されるものが挙げられる。
【符号の説明】
【００９５】
１・・・ラミネート外装体、２・・・正極極板、３・・・負極極板、４・・・正極集電リード、５・・・負極集電リード、６・・・正極端子、７・・・負極端子、８・・・正極集電リード樹脂、９・・・負極集電リード樹脂、１０・・・絶縁シート、１１・・・セパレータ １２・・・袋状セパレータ、１３・・・溶着部 １４・・・絶縁性粘着テープ １５・・・熱溶着性の絶縁部材 １６・・・切り欠き部 １９・・・積層型電極体 ２０・・・積層型二次電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電リードが延出する複数枚の正極極板と、負極集電リードが延出する複数枚の負極極板とがセパレータを介して交互に積層された積層型電極体を備える積層型二次電池であって、
前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータ及び前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータのうち少なくとも一方において、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されている積層型二次電池。
【請求項２】
前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域に第１のシート状絶縁部材が配置され、
前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータにおいて、前記第１の集電リードと対向する領域に第２のシート状絶縁部材が配置されている請求項１に記載の積層型二次電池。
【請求項３】
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されている請求項１又は２に記載の積層型二次電池。
【請求項４】
前記第１のセパレータないし前記第２のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている請求項３に記載の積層型二次電池。
【請求項５】
前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、前記第１の集電リード及び前記第１の極板を介さずに互いに接着されている請求項３又は４に記載の積層型二次電池。
【請求項６】
前記第１の絶縁性粘着テープ及び前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ対応するセパレータの幅の９０％以上の幅を有する請求項３〜５のいずれかに記載の積層型二次電池。
【請求項７】
前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上あるいは前記第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている請求項３に記載の積層型二次電池。
【請求項８】
前記第１の絶縁性粘着テープと、前記第２の絶縁性粘着テープは、平面視で前記第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域において、前記第１の集電リード及び前記第1の極板を介さずに互いに接続され、且つ前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ前記第１の集電リードに直接貼り付けられていない請求項３に記載の積層型二次電池。
【請求項９】
折り返された一枚の絶縁性粘着テープにおいて、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の絶縁性粘着テープを構成し、他方の領域が前記第２の絶縁性粘着テープを構成する請求項８に記載の積層型二次電池。
【請求項１０】
複数枚の前記正極集電リード及び複数枚の前記負極集電リードがそれぞれ、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられており、前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ前記第１の集電リードに直接貼り付けられていないことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の積層型二次電池。
【請求項１１】
前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着されることにより、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに接着されている請求項１又は２に記載の積層型二次電池。
【請求項１２】
前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着により接着されている領域が、平面視で前記第１の集電リードの左右両側の領域である請求項１１に記載の積層型二次電池。
【請求項１３】
前記第１のセパレータと、前記第１のセパレータ上に配置された第１の熱溶着性の絶縁部材と、前記第２のセパレータと、前記第２のセパレータ上に配置された第２の熱溶着性の絶縁部材とが、前記第１の集電リード及び第１の極板と対向しない領域において、一体的に熱溶着されている請求項１１又は１２に記載の積層型二次電池。
【請求項１４】
折り返された一枚の熱溶着性の絶縁部材において、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の熱溶着性の絶縁部材を構成し、他方の領域が前記第２の熱溶着性の絶縁部材を構成する請求項１１〜１３のいずれかに記載の積層型二次電池。
【請求項１５】
複数枚の前記正極集電リードが、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束されており、前記正極極板の正極活物質層形成部の面積が、前記負極極板の負極活物質層形成部の面積よりも小さく、第１の極板である正極極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記正極集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されており、前記第１のセパレータは、前記正極集電リードが集束される前記積層型電極体の積層方向における一方端側に位置する請求項１に記載の積層型二次電池。
【請求項１６】
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１のセパレータにおいて前記正極集電リードと対向する領域から前記正極リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている請求項１５に記載の積層型二次電池。
【請求項１７】
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上に貼り付けられている請求項１５に記載の積層型二次電池。
【請求項１８】
前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材は折り返されて、前記第２のセパレータ上に配置され、前記熱溶着性の絶縁部材、前記第１のセパレータ、及び前記第２のセパレータは一体的に熱溶着されている請求項１５に記載の積層型二次電池。
【請求項１】
正極集電リードが延出する複数枚の正極極板と、負極集電リードが延出する複数枚の負極極板とがセパレータを介して交互に積層された積層型電極体を備える積層型二次電池であって、
前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータ及び前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータのうち少なくとも一方において、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されている積層型二次電池。
【請求項２】
前記正極極板又は前記負極極板である第１の極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記第１の極板から延出する第１の集電リードと対向する領域に第１のシート状絶縁部材が配置され、
前記第１の極板の他方の面側に位置する第２のセパレータにおいて、前記第１の集電リードと対向する領域に第２のシート状絶縁部材が配置されている請求項１に記載の積層型二次電池。
【請求項３】
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されている請求項１又は２に記載の積層型二次電池。
【請求項４】
前記第１のセパレータないし前記第２のセパレータにおいて前記第１の集電リードと対向する領域から前記第１の集電リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている請求項３に記載の積層型二次電池。
【請求項５】
前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、前記第１の集電リード及び前記第１の極板を介さずに互いに接着されている請求項３又は４に記載の積層型二次電池。
【請求項６】
前記第１の絶縁性粘着テープ及び前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ対応するセパレータの幅の９０％以上の幅を有する請求項３〜５のいずれかに記載の積層型二次電池。
【請求項７】
前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上あるいは前記第２の絶縁性粘着テープ上に貼り付けられている請求項３に記載の積層型二次電池。
【請求項８】
前記第１の絶縁性粘着テープと、前記第２の絶縁性粘着テープは、平面視で前記第１の集電リードの左右の少なくともいずれか一方の領域において、前記第１の集電リード及び前記第1の極板を介さずに互いに接続され、且つ前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ前記第１の集電リードに直接貼り付けられていない請求項３に記載の積層型二次電池。
【請求項９】
折り返された一枚の絶縁性粘着テープにおいて、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の絶縁性粘着テープを構成し、他方の領域が前記第２の絶縁性粘着テープを構成する請求項８に記載の積層型二次電池。
【請求項１０】
複数枚の前記正極集電リード及び複数枚の前記負極集電リードがそれぞれ、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束され、この集束部から先端側へ延びる部位が、前記積層型電極体の積層方向における他方端側に向けて折り曲げられており、前記第１の絶縁性粘着テープと前記第２の絶縁性粘着テープは、それぞれ前記第１の集電リードに直接貼り付けられていないことを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の積層型二次電池。
【請求項１１】
前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着されることにより、前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに接着されている請求項１又は２に記載の積層型二次電池。
【請求項１２】
前記熱溶着性の絶縁部材が前記セパレータに熱溶着により接着されている領域が、平面視で前記第１の集電リードの左右両側の領域である請求項１１に記載の積層型二次電池。
【請求項１３】
前記第１のセパレータと、前記第１のセパレータ上に配置された第１の熱溶着性の絶縁部材と、前記第２のセパレータと、前記第２のセパレータ上に配置された第２の熱溶着性の絶縁部材とが、前記第１の集電リード及び第１の極板と対向しない領域において、一体的に熱溶着されている請求項１１又は１２に記載の積層型二次電池。
【請求項１４】
折り返された一枚の熱溶着性の絶縁部材において、折り返し部を境界として、一方の領域が前記第１の熱溶着性の絶縁部材を構成し、他方の領域が前記第２の熱溶着性の絶縁部材を構成する請求項１１〜１３のいずれかに記載の積層型二次電池。
【請求項１５】
複数枚の前記正極集電リードが、前記積層型電極体の積層方向における一方端側に寄せるようにして集束されており、前記正極極板の正極活物質層形成部の面積が、前記負極極板の負極活物質層形成部の面積よりも小さく、第１の極板である正極極板の一方の面側に位置する第１のセパレータにおいて、前記正極集電リードと対向する領域にシート状絶縁部材が配置されており、前記第１のセパレータは、前記正極集電リードが集束される前記積層型電極体の積層方向における一方端側に位置する請求項１に記載の積層型二次電池。
【請求項１６】
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１のセパレータにおいて前記正極集電リードと対向する領域から前記正極リードにかけて絶縁性粘着テープが貼り付けられている請求項１５に記載の積層型二次電池。
【請求項１７】
前記シート状絶縁部材は、絶縁性基材に粘着層が形成された絶縁性粘着テープであり、前記粘着層により前記絶縁性基材が前記セパレータに接着されており、前記第１の絶縁性粘着テープは折り返されて、前記第２のセパレータ上に貼り付けられている請求項１５に記載の積層型二次電池。
【請求項１８】
前記シート状絶縁部材は、熱溶着性の絶縁部材であり、前記熱溶着性の絶縁部材は折り返されて、前記第２のセパレータ上に配置され、前記熱溶着性の絶縁部材、前記第１のセパレータ、及び前記第２のセパレータは一体的に熱溶着されている請求項１５に記載の積層型二次電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１３−８０５６３（Ｐ２０１３−８０５６３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１８４７６（Ｐ２０１１−２１８４７６）
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月３０日（２０１１．９．３０）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【Ｆターム（参考）】
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