(57)【要約】【課題】振動や衝撃を受けても内部短絡に起因する故障が生じ難い扁平型二次電池およびその製造方法を提供すること。【解決手段】正極集電シート１１の一面または両面の一部に正極活物質層１２を有してなる正極板１０と、負極集電シート２１の一面または両面の一部に正極活物質層１２よりも大きいサイズの負極活物質層２２を有してなる負極板２０と、電解液と、相互に対向する正極板１０と負極板２０の間に配置された電解液を透過可能なセパレータ３０と、内部を密封する外装材とを備え、負極活物質層２２の領域に正極活物質層１２の領域全体が重なった状態を維持するように、セパレータ３０はその外側部分の一面と他面が、正極集電シート１１の外側部分および負極集電シート２１の外側部分と接合されたことを特徴とする扁平型二次電池。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電シートの一面または両面の一部に正極活物質層を有してなる正極板と、負極集電シートの一面または両面の一部に前記正極活物質層よりも大きいサイズの負極活物質層を有してなる負極板と、電解液と、相互に対向する前記正極板と負極板の間に配置された前記電解液を透過可能なセパレータと、内部を密封する外装材とを備え、
前記負極活物質層の領域に前記正極活物質層の領域全体が重なった状態を維持するように、前記セパレータはその外側部分の一面と他面が、前記正極集電シートの外側部分および負極集電シートの外側部分と接合されたことを特徴とする扁平型二次電池。
【請求項２】
前記正極集電シートとセパレータとの接合箇所および前記負極集電シートとセパレータとの接合箇所がそれぞれ複数箇所である請求項１に記載の扁平型二次電池。
【請求項３】
前記正極集電シート、負極集電シートおよびセパレータが四角形であり、正極集電シートとセパレータとはそれぞれの外側部分の一辺、対向する二辺、隣接する二辺以上、対向する２つの隅部付近または３つ以上の隅部付近が相互に接合し、負極集電シートとセパレータとはそれぞれの外側部分の一辺、対向する二辺、隣接する二辺以上、対向する２つの隅部付近または３つ以上の隅部付近が相互に接合した請求項１に記載の扁平型二次電池。
【請求項４】
前記負極集電シートは正極集電シートよりも大きいサイズに形成され、かつセパレータは負極集電シートと同等のサイズに形成されている請求項３に記載の扁平型二次電池。
【請求項５】
前記正極集電シートおよび負極集電シートは、少なくとも表面が金属の導電性シートからなり、セパレータが樹脂材料からなり、セパレータが正極集電シートおよび負極集電シートに超音波溶着、熱融着または熱圧着により接合している請求項１〜４のいずれか１つに記載の扁平型二次電池。
【請求項６】
前記正極集電シートおよび負極集電シートが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリイミドのうち少なくとも１種類の樹脂材料から構成される樹脂フィルムの表面に、蒸着、鍍金、スパッタリングのうちいずれか一つを含む手法によって金属膜を形成してなり、
正極集電シートおよび負極集電シートは、それぞれの前記樹脂フィルムがセパレータと接合している請求項５に記載の扁平型二次電池。
【請求項７】
前記セパレータが、正極集電シートおよび負極集電シートに接合する第１セパレータと、第１セパレータの一面の外側部分と接合する第２セパレータとを有する袋状に形成されてなり、
正極集電シートが袋内部の第１セパレータの前記一面と接合し、負極集電シートが第１セパレータの他面と接合している請求項４〜６のいずれか１つに記載の扁平型二次電池。
【請求項８】
前記袋状セパレータにおける袋内部の第１セパレータの一面に、両面に正極活物質層を有する正極集電シートが接合し、かつ第１セパレータの他面に、両面に負極活物質層を有する負極集電シートが接合してなる電池構成体が、外装材内に複数個積層された請求項７に記載の扁平型二次電池。
【請求項９】
前記正極板および負極板がセパレータに接合されてなる電池構成体が複数個積層して外装材内に封入されている請求項１〜８のいずれか１つに記載の扁平型二次電池。
【請求項１０】
正極集電シートの一面または両面の一部に正極活物質層を形成して正極板を作製し、かつ正極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ａ）と、
負極集電シートの一面または両面の一部に負極活物質層を形成して負極板を作製し、かつ負極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ｂ）と、
セパレータの外側部分の一面と他面に、前記正極板の正極集電シートの外側部分および前記負極板の負極集電シートの外側部分を接合して電池構成体を作製する工程（Ｃ）と、
前記リード板の先端を外部に露出させた状態で前記電池構成体を外装材内に封入し、外装材の電解液注入口から内部に電解液を注入し、電解液注入口を封止する工程（Ｄ）とを含むことを特徴とする扁平型二次電池の製造方法。
【請求項１１】
前記工程（Ｃ）において、両面に正極活物質層を有する正極集電シートを第１セパレータの一面の外側部分に接合し、この正極板を覆うように第２セパレータを前記第１セパレータの外側部分に接合し、かつ両面に負極活物質層を有する負極集電シートを第１セパレータの他面の外側部分に接合することにより作製される前記電池構成体が、複数個作製され、
前記工程（Ｄ）において、複数個の電池構成体を積層した状態で外装材内に封入する請求項１０に記載の扁平型二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（Ｃ）において、セパレータを正極集電シートおよび負極集電シートに超音波溶着、熱融着または熱圧着により接合させる請求項１０または１１に記載の扁平型二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平型二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二次電池として円筒型と扁平型の二次電池がある。
円筒型二次電池は、通常、１枚の帯形正極板と１枚の帯形負極板とを帯形セパレータを介して重ね合わせ、それを渦巻状に巻回して電極群が形成される。この場合、電極群の角部は、正極板の角部４箇所と負極板の角部４箇所の合計８箇所である。
一方、角型やラミネート封口型である扁平型二次電池としては、短冊形の正極板または負極板を袋状セパレータに収容した状態で、正極板と負極板を交互に複数枚積層して電池群が形成されたもの（従来技術１）がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このような二次電池では、正極板が有する正極活物質層の領域全体が、対向する負極板の負極活物質層の領域と重なるよう、負極活物質層を正極活物質層よりも幾分大きく形成している。つまりこれは、正極活物質層が負極活物質層と対向する部分を有していると、例えばリチウムイオン二次電池の充放電時に、正極活物質層から放出された一部のＬｉイオンが負極活物質層に収蔵されずに負極集電体上に金属析出するため、容量減少を招く金属析出が生じないようにしている。
【０００４】
ところで、従来技術１の扁平型二次電池は、円筒型二次電池に比べて、内部に収納される電極の枚数が必然的に多くなり、それに伴って電極の角部の数も多くなるため、二次電池が外部からの振動や衝撃を受けると、角部によって袋状セパレータが破断し、それによって内部短絡が発生する危険性が高くなるという問題を有している。例えば、正極板と負極板を１０枚ずつ有する積層扁平型二次電池の場合、電極の角部の総数は合計８０箇所にもなるため、円筒型二次電池に比べて、セパレータの破断発生率およびそれに伴う内部短絡発生率は１０倍となることが容易に推察される。
【０００５】
このような電極角部での袋状セパレータの破断および内部短絡を防止するために、正極板の外周部の両面に２枚のセパレータの外周部を融着または接着した扁平型二次電池（従来技術２）が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４６７６５号公報
【特許文献２】特開平６−３６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者が、従来技術１および２のリチウムイオン二次電池について、落下試験および充放電サイクル試験を行ったところ、破裂発火や異常発熱を生じる場合があった。これらの現象の発生原因について調べたところ、従来技術１の扁平型二次電池では、上述のように正極板の角部がセパレータを突き破ってしまい、正極板が負極板と直接接触することによって内部短絡が発生したことが原因であることを確認した。
さらに、本発明者は、従来技術１および２の扁平型二次電池の共通した前記発生原因として、電池内部にデンドライトが発生し、このデンドライトがセパレータを突き破ることによって内部短絡が発生する場合があることを突き止めた。本発明者がこの原因を調べたところ、電池が落下により受けた衝撃および振動によって、正極活物質層と負極活物質層が相対的に位置ずれし、それによって正極活物質層がリチウムイオンの受容体である負極活物質層と重ならない部分を有してしまい、その結果、負極集電体上にリチウム金属が析出したことが確認された。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、振動や衝撃を受けても内部短絡に起因する故障が生じ難い扁平型二次電池およびその製造方法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】
【０００８】
かくして、本発明によれば、正極集電シートの一面または両面の一部に正極活物質層を有してなる正極板と、負極集電シートの一面または両面の一部に前記正極活物質層よりも大きいサイズの負極活物質層を有してなる負極板と、電解液と、相互に対向する前記正極板と負極板の間に配置された前記電解液を透過可能なセパレータと、内部を密封する外装材とを備え、前記負極活物質層の領域に前記正極活物質層の領域全体が重なった状態を維持するように、前記セパレータはその外側部分の一面と他面が、前記正極集電シートの外側部分および負極集電シートの外側部分と接合された扁平型二次電池が提供される。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、正極集電シートの一面または両面の一部に正極活物質層を形成して正極板を作製し、かつ正極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ａ）と、負極集電シートの一面または両面の一部に負極活物質層を形成して負極板を作製し、かつ負極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ｂ）と、セパレータの外側部分の一面と他面に、前記正極板の正極集電シートの外側部分および前記負極板の負極集電シートの外側部分を接合して電池構成体を作製する工程（Ｃ）と、前記リード板の先端を外部に露出させた状態で前記電池構成体を外装材内に封入し、外装材の電解液注入口から内部に電解液を注入し、電解液注入口を封止する工程（Ｄ）とを含む扁平型二次電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流通過程および使用環境での振動および衝撃等によっても、電極積層構造の乱れおよび電極角部でのセパレータの破断に起因する内部短絡を発生しない、耐衝撃性に優れた扁平型二次電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の扁平型二次電池は、正極集電シートの一面または両面の一部に正極活物質層を有してなる正極板と、負極集電シートの一面または両面の一部に前記正極活物質層よりも大きいサイズの負極活物質層を有してなる負極板と、電解液と、相互に対向する前記正極板と負極板の間に配置された前記電解液を透過可能なセパレータと、内部を密封する外装材とを備え、前記負極活物質層の領域に前記正極活物質層の領域全体が重なった状態を維持するように、前記セパレータはその外側部分の一面と他面が、前記正極集電シートの外側部分および負極集電シートの外側部分と接合されたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の扁平型二次電池は、角型二次電池またはラミネート封口型二次電池と称されるものであり、上述のようにセパレータを介して正極板と負極板が交互に配置された状態で外装材にて密封された基本構造を有するものであるため、前記基本構造を有するリチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の扁平型二次電池に適用可能である。また、本発明の扁平型二次電池は、正極板と負極板の間にセパレータが介在してなる電池構成体が１つまたは複数積層された構造に適用可能である。
以下、本発明の扁平型二次電池の構造および各構成要素について説明する。
【００１３】
（正極板および負極板）
正極板および負極板は、上述のように、各極の集電シートの一面または両面の一部に正極活物質層を有してなる構造であり、各極に適した構成材料を用いることができる。
【００１４】
＜集電シート＞
集電シートは、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の作製しようとする扁平型二次電池において化学変化を生じないものであれば特に限定されない。
以下、本発明の扁平型二次電池の代表的な例としてリチウムイオン二次電池の集電シートについて具体的に説明する。
【００１５】
正極集電シートの材料としては、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素などの他に、アルミニウムやステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたものが用いられる。特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。さらには、これらの材料の表面が酸化したものを用いてもよい。あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリイミドのうち少なくとも１種類の樹脂材料から構成されるフィルムの表面に、蒸着、鍍金、スパッタリングのうちいずれか一つを含む手法によって前記金属膜（例えばＡｌ膜）を形成してなるものであってもよい。
【００１６】
負極集電シートの材料としては、例えば銅、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、アルミニウム、炭素などの他に、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀を処理させたもの、Ａｌ−Ｃｄ合金などが用いられる。特に、銅あるいは銅合金が好ましい。さらには、これらの材料の表面が酸化したものを用いてもよい。あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリイミドのうち少なくとも１種類の樹脂材料から構成されるフィルムの表面に、蒸着、鍍金、スパッタリングのうちいずれか一つを含む手法によって前記金属膜（例えばＣｕ膜）を形成してなるものであってもよい。
各極の集電シートの厚さとしては、電池特性における抵抗の面から0.5〜10μｍが好ましく、2〜5μｍ程度がさらに好ましい。
【００１７】
＜活物質層＞
活物質層は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の作製しようとする積層型二次電池に応じた公知の材料が用いられる。
以下、本発明の扁平型二次電池の代表的な例としてリチウムイオン二次電池の活物質層について具体的に説明する。
【００１８】
リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質としては、リチウムを含有した酸化物を用いることができる。例えばチタン、モリブデン、銅、ニオブ、バナジウム、マンガン、クロム、ニッケル、鉄、コバルトもしくはリン等とリチウムの複合酸化物、硫化物またはセレン化物などが好ましく、具体的には、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2、LiCrO2、LiFeO2、LiVO2およびLiMPO4（MはCo、Ni、Mn、Feから選ばれる少なくとも１種以上の元素）のうちの１つ以上を単独または複数種組み合わせて用いることができる。
また、負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、高結晶黒鉛等の黒鉛系物質、非晶質炭素系物質、Nb2O5およびLiTiO4等の金属酸化物うちの少なくとも１つ以上を単独または複数種組み合わせて用いることができる。
【００１９】
さらに、正負各極の活物質層には、後述の導電剤、結着剤、フィラー、分散剤、イオン導電剤、圧力増強剤およびその他の各種添加剤を用いることができ、活物質および各種添加剤の混合物を集電シートの一面または両面の活物質層形成領域に塗布し、集電シートの変形または溶融が生じない温度（例えば１００℃程度以下）で乾燥させ、ロールプレス機によって圧縮成型することにより活物質層を形成することができる。
正負各極の活物質層の厚みとしては20〜150μｍ程度が適当であり、50〜100μｍ程度が好ましい。
【００２０】
導電剤としては、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ構成された電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば天然黒鉛（鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など）、人工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、サーマルブラック等のカーボンブラック類、気相成長黒鉛繊維（ＶＧＣＦ）、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉類、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あるいはポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料などを単独またはこれらの混合物として用いることができる。これらの導電剤のなかで、アセチレンブラック、ＶＧＣＦ、グラファイトとアセチレンブラックの併用が特に好ましい。
【００２１】
結着剤としては、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ多糖類、熱可塑性樹脂およびゴム弾性を有するポリマーのうちの一種またはこれらの混合物として用いることができる。好ましい例としては、でんぷん、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴムおよびポリエチレンオキシドを挙げることができる。
【００２２】
フィラーは、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ構成されたリチウム二次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば特に限定されず、例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維を用いることができる。
イオン導電剤は、無機および有機の固体電解質として一般的に知られている、例えばポリエチレンオキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導体、該誘導体を含むポリマー、リン酸エステルポリマー等を用いることができる。
圧力増強剤は、電池の内圧を上げる化合物であり、炭酸塩を代表例に挙げることができる。
【００２３】
（リード板）
リード板は、正負各極の集電シートと電極端子とを接続するものであり、その材料としては導電性を有していれば特に限定されず、集電シートの形成材料を用いることができ、特に、正極リード板には正極集電シートと同じ材料を用い、負極リード板には負極集電シートと同じ材料を用いることが好ましい。
正負各極用のリード板の厚みとしては50〜300μｍ程度が適当であり、80〜200μｍ程度が好ましい。
【００２４】
（セパレータ）
本発明において、セパレータは、正極板と負極板の物理的接触および電気的接触を防止する機能と、正極板と負極板の相対的な位置ずれを防止する機能を有する。
位置ずれ防止機能は、上述のように、セパレータの外側部分の一面と他面が、正極集電シートの外側部分および負極集電シートの外側部分と接合されることにより発現される。この際、位置ずれ防止効果および強度を高める上で、正極集電シートとセパレータとの接合箇所および負極集電シートとセパレータとの接合箇所がそれぞれ複数箇所であることが好ましい。
ここで、正負各極の集電シートの外側部分とは、集電シートが四角形である場合、集電シートの四辺の各辺付近を意味する。また、接合箇所が１箇所の場合、集電シートの一辺の全体乃至一部が接合箇所であり、接合箇所が複数箇所の場合、集電シートの二辺以上の全体乃至一部が接合箇所であることを意味する。
なお、セパレータと正負各極の集電シートとの接合形態について、詳しくは後述する。
【００２５】
本発明で使用されるセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等のオレフィン系樹脂からなる合成樹脂製の微多孔フィルムを単一あるいは複合して用いることができ、必要に応じて不織布などの安価なセパレータを用いることも可能である。また、例えばアラミド樹脂からなる耐熱性に優れたセパレータを使用すれば、安全性が向上して好ましい。
【００２６】
セパレータの厚みは５〜１００μｍ程度が適当であり、１０〜３０μｍ程度が好ましく、セパレータの空隙率は３０〜９０％程度が適当であり、４０〜８０％程度が好ましい。なお、厚みが５μｍより薄くなるとセパレータの機械的強度が不足し、電池の内部短絡の原因となるので好ましくなく、１００μｍより厚くなると正極負極間の距離が長くなり、電池の内部抵抗が高くなるので好ましくない。また、空隙率が３０％より低いと、電解液の含有量が減り電池の内部抵抗が高くなるので好ましくなく、９０％より高いと、正極と負極が物理的な接触を起こしてしまい、電池の内部短絡の原因となるので好ましくない。ここで、セパレータの厚みおよび空隙率は、マイクロメーターで厚さを、電子天秤で重量を測定して、セパレータの密度を算出し、その樹脂の真密度との比率から測定した値を意味する。
【００２７】
（電解液）
電解液は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の作製しようとする積層型二次電池に応じた公知の材料が用いられる。
以下、本発明の積層型二次電池の代表的な例としてリチウムイオン二次電池の電解液について具体的に説明する。
【００２８】
電解液にはリチウム塩を含む非水電解液が用いられる。
リチウムイオン二次電池で使用されるリチウム塩としては、ホウフッ化リチウム（LiBF4）、六フッ化リン酸リチウム（LiPF6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（LiCF3SO3）、トリフルオロ酢酸リチウム(LiCF3COO)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド（LiN(CF3SO2)2）等のリチウム塩が挙げられ、これら単独もしくは、これらの２種以上を混合して用いることができる。非水電解質の塩濃度は、０．５〜３ｍｏｌ／Ｌが好適である。
【００２９】
また、非水電解液の代わりに前記電解液をポリマーマトリックス中に保持したゲル電解質なども用いることが可能である。ポリマーマトリックスとしては、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体を基本構造とし、末端に多官能アクリレートを有する化合物を架橋したものが好適である。これは、物理架橋ゲルに比べて強固な架橋構造を有するため、ゲルからの非水電解液の染み出し等が少なく、電池の信頼性が高くなるからである。
【００３０】
非水電解液用溶媒としては、本発明で使用される非水電解質用溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン（以下、ＧＢＬと略称することがある）、γ−バレロラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等のフラン類、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチル等が挙げられ、これら単独もしくは、これらの２種以上を混合して用いることができる。特に、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）が含まれているのが好ましい。
また、安全性向上のためにイオン性液体を用いることも可能である。さらに、電極上に良好な皮膜を形成させるためや、充放電の安定性向上のために、ビニレンカーボネート（ＶＣ）やシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）を添加することも可能である。
【００３１】
（外装材）
本発明で使用される外装材（電池ケース）は、金属製の缶、例えば鉄、ステンレススチール、アルミニウム、アルミニウム箔を樹脂でラミネートしたフィルムにて角筒型または薄い扁平筒型に形成することができる。
【００３２】
以下、図面を参照しながら本発明の扁平型二次電池の各種実施形態を具体的に説明する。なお、扁平型二次電池を構成する各構成要素については上述したので詳細説明は省略し、主として電池構成体の構造および組立について具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の扁平型二次電池の実施形態１を示す斜視図であり、図２は実施形態１の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図であり、図３は実施形態１の扁平型二次電池の製造工程の一部を示す工程説明図である。
この積層型二次電池は、１枚の正極板１０と、１枚の負極板２０と、正極板１０と負極板２０との物理的および電気的接触を防止する袋状セパレータ３０と、正極板１０と電気的に接続される正極リード板４０および正極リード板４０と接合された正極端子板４１と、負極板２０と電気的に接続される負極リード板５０および負極リード板５０と接合された負極端子板５１と、外装材６０と、外装材６０の内部に注入されている図示しない電解液とを備えている。
【００３３】
正極板１０は、長方形の正極集電シート１１と、正極集電シート１１の両面の活物質形成領域に長方形に形成された正極活物質層１２とを有する。実施形態１の場合、正極活物質層１２は、正極集電シート１１の両面における外周部を除く領域に形成されている。
正極集電シート１１における正極活物質層１２が形成されていない四角枠形の外周部１１ａ（以下、正極無塗工部１１ａと称する場合がある）の幅は特に限定されないが、幅を広くすると電池の外形に比べ活物質量が相対的に少なくなり、単位体積当りに蓄えることができるエネルギー量が小さくなるため、例えば２〜１０ｍｍ程度とされる。
【００３４】
負極板２０は、正極集電シート１１よりも大きい長方形の負極集電シート２１と、負極集電シート２１の両面の活物質形成領域に長方形に形成された負極活物質層２２とを有する。実施形態１の場合、負極活物質層２２は、負極集電シート２１の両面における対向する２つの短辺を除く領域に、かつ正極活物質層１２よりも大きいサイズで形成されている。
負極集電シート２１における負極活物質層２２が形成されていないライン形の外側部分２１ａ（以下、負極無塗工部２１ａと称する場合がある）の幅は特に限定されないが、正極の場合と同様に幅を広くすると電池の外形に比べ活物質量が相対的に少なくなり、単位体積当りに蓄えることが出来るエネルギー量が小さくなるため、例えば２〜１０ｍｍ程度とされる。
【００３５】
正極リード板４０は、正極集電シート１１と同様の材料からなる金属帯板であり、例えば、二つ折りにした金属帯板の両端が正極集電シート１１の一方の短辺を挟み込むようにして接合される（図９参照）。
負極リード板５０は、負極集電シート２１と同様の材料からなる金属帯板であり、例えば、二つ折りにした金属帯板の両端が負極集電シート２１の一方の短辺を挟みこむようにして接合される。
実施形態１では、正極リード板４０と負極リード板５０は、同じ辺側でかつ異なる位置に配置されているが、例えば、対向する二辺側に配置してもよい。
【００３６】
正極端子板４１は、正極リード板４０と同様の材料の２枚の金属板からなり、２枚の金属板にて正極リード板４０を挟み込んで接合することができる。
負極端子板５１は、負極リード板５０と同様の材料の２枚の金属板からなり、２枚の金属板にて負極リード板５０を挟み込んで接合することができる。
なお、各極リード板４０、５０の各極集電体シート１１、２１への接合、および各極端子板４１、５１の各極リード板４０、５０への接合は、例えば、冷間圧接（カシメを含む）、リベット止め、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等によって行うことができる。
【００３７】
セパレータ３０は、負極集電シート２１と同等かそれよりも大きいサイズで長方形に形成された第１セパレータ３１と、第１セパレータと同等のサイズで長方形に形成された第２セパレータ３２とを有してなる。
第１セパレータ３１は、その両面に正極板１０と負極板２０が接合されることにより、負極活物質層２２の領域に正極活物質層１２の領域全体が重なった状態を維持し、かつこれらの物理的および電気的な接触を防止する機能を有する。
【００３８】
第２セパレータ３２は、第１セパレータ３１の両面に正極板１０および負極板２０が接合されてなる電池構成体Ｓ１が、外装材６０内に複数個積層される場合に、一の電池構成体の正極板と隣接する他の電池構成体の負極板との物理的および電気的な接触を防止し、かつ正極板１０を収容し押える機能を有する。
よって、実施形態１のように電池構成体Ｓ１が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００３９】
次に、実施形態１の扁平形二次電池の製造方法を説明することにより、前記接合形態をより具体的に説明する。
この扁平形二次電池は、正極集電シート１１の一面または両面の一部に正極活物質層１２を形成して正極板１０を作製し、かつ正極集電シート１１に正極リード板４０を取り付ける工程（Ａ）と、負極集電シート２１の一面または両面の一部に負極活物質層２２を形成して負極板２０を作製し、かつ負極集電シート２１に負極リード板５０を取り付ける工程（Ｂ）と、セパレータ（第１セパレータ３１）の外側部分の一面と他面に、正極板１０の正極集電シート２１の外側部分および負極板２０の負極集電シート２１の外側部分を接合して電池構成体を作製する工程（Ｃ）と、リード板４０、５０の先端を外部に露出させた状態で電池構成体を外装材６０の内部に封入し、外装材６０の電解液注入口から内部に電解液を注入し、電解液注入口を封止する工程（Ｄ）とを含む製造方法により製造することができる。
【００４０】
図３は、前記工程(Ｃ)において電池構成体の作製工程を示している。
実施形態１の場合、前記工程（Ｃ）では、まず図３（Ａ）に示すように、両面に正極活物質層１２を有する正極集電シート２１の一面の正極無塗工部１１ａを、第１セパレータ３１の一面の外側部分（外周部３１ａ）に接合する。この際、上述のように、正極集電シート１１は金属シートあるいは樹脂フィルム表面に金属膜を有する導電性複合シートからなり、セパレータ３０は合成樹脂からなるため、これらの接合方法は、超音波溶着、熱融着または熱圧着を用いることができる。好ましくは、導電性複合シートの正極無塗工部１１ａの金属膜を剥がして樹脂フィルムを露出させるか、あるいは導電性複合シートの作製時に金属膜を形成しない樹脂フィルムの露出部分を残しておき、樹脂フィルムと第１セパレータ３１とを接合して接合部を形成し、樹脂同士を接合させて接合強度を高める。なお、図２において、符号Ｄ１は正極集電シート１１と第１セパレータ３１との接合部を表している。
【００４１】
正極板１０は第１セパレータ３１よりも小さいため、第１セパレータ３１の一面には正極板１０と重なっていない外周部３１ａが露出する。
次に、図３(Ｂ)に示すように、正極板１０を覆うように第２セパレータ３２の外周部を第１セパレータ３１の外周部３１ａに接合する。この際も、超音波溶着、熱融着または熱圧着を用いることができる。なお、図２において、符号Ｄ２は第１セパレータ３１と第２セパレータ３２との接合部を表している。
このようにすることにより、第１および第２セパレータ２１、３２にて袋状のセパレータ３０が形成されると共に、袋状セパレータ３０内に正極板１０が移動しないよう収容された状態となる。
【００４２】
次に、図３（Ｃ）〜図３(Ｅ)に示すように、両面に負極活物質層２２を有する負極集電シート２１の一面の２つの無塗工部２１ａを第１セパレータ３１の他面の外側部分に接合することにより、電池構成体Ｓ１が完成する。この際、上述のように、負極集電シート２１は金属シートあるいは樹脂フィルム表面に金属膜を有する複合シートからなり、セパレータ３０は合成樹脂からなるため、これらの接合方法は、超音波溶着、熱融着または熱圧着を用いることができる。好ましくは、複合シートの負極無塗工部２１ａの金属膜を剥がして樹脂フィルムを露出させ、樹脂フィルムと第１セパレータ３１とを接合することであり、樹脂同士の接合であるため接合強度を高めることができる。なお、図２において、符号Ｄ３は負極集電シート２１と第１セパレータ３１との接合部を表している。
その後は、前記工程（Ｄ）において、作製した電池構成体Ｓ１を正負各極のリード板４０、５０の先端を外部に露出させた状態で外装材６０の内部に封入し、正極リード板４０と負極リード板５０に正極端子板４１および負極端子板５１を取り付け、内部に電解液を注入し密封して扁平型二次電池を完成させる。
【００４３】
このように作製された扁平型二次電池は、正極板１０の正極集電シート１１の外周部１１ａおよび負極板２０の負極集電シート２１の外側二辺が第１セパレータ３１と接合され、かつ、第１セパレータ３１を介して正極板１０の正極活物質層１２の領域全体が負極板２０の負極活物質層２２の領域に重なった状態に保持されている。
したがって、扁平型二次電池が外部から振動および衝撃を受けても、正極集電シート１１の角部によって袋状セパレータ３０が破断し、正極板１０と負極板２０とが接触して生じる内部短絡が防止される。さらに、対向する正極活物質層１２と負極活物質層２２第１セパレータ３１に対して移動できないため、正極活物質層１２の領域が一部でも負極活物質層２２の領域内からはみ出ることはない。よって、負極集電シートに金属析出によるデンドライトが形成されることにより生じる容量低下、さらにはデンドライトによってセパレータが破断することにより生じる内部短絡が防止される。
【００４４】
なお、電池構成体Ｓ１の作製工程は図６（Ａ）〜（Ｅ）の順番に限定されず、例えば、第１セパレータ３１と負極板２０とを接合した後、第１セパレータ３１と正極板１０を接合してもよい。また、第２セパレータ３２を第１セパレータ３１に接合する前に、負極板２０を第１セパレータ３１に接合してもよい。
【００４５】
（実施形態２）
図４は本発明の扁平型二次電池の実施形態２の製造工程の一部を示す工程説明図である。
実施形態２は、図２および図３で示した実施形態１の電池構成体Ｓ１が複数個（例えば５個）備えられた扁平型二次電池である。なお、図４において、図２および図３で示した実施形態１の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。以下、実施形態２における実施形態１とは異なる構成を主として説明する。
【００４６】
実施形態２の場合、前記工程（Ｃ）において、１個の扁平型二次電池用に複数個の電池構成体Ｓ１が作製される。また、複数個の電池構成体Ｓ１を相互に重ね合わせた状態において、各極の複数のリード板は、相互に重ねられ各極端子板にて挟み込まれて接合される。このとき、一の電池構成体Ｓ１の第２セパレータ３２と、隣接する他の電池構成体Ｓ１の外側の負極活物質層２２とが接するように、複数個の電池構成体Ｓ１を重ね合わせる。
また、前記工程（Ｄ）において、複数個の電池構成体Ｓ１を積層した状態で外装材６０（図１参照）の内部に封入し、内部に電解液を注入し密封して扁平型二次電池（積層型二次電池）を完成させる。
【００４７】
このように作製された扁平型二次電池は、実施形態１と同様に、各電池構成体Ｓ１は、正極板１０の正極集電シート１１の外周部１１ａおよび負極板２０の負極集電シート２１の外側二辺が第１セパレータ３１と接合され、かつ、第１セパレータ３１を介して正極板１０の正極活物質層１２の領域全体が負極板２０の負極活物質層２２の領域に重なった状態に保持されている。
また、複数個の電池構成体Ｓ１は、正極端子板および負極端子板によって連結されて一体化されている。
【００４８】
したがって、各電池構成体Ｓ１においては、実施形態１と同様に、扁平型二次電池が外部から振動および衝撃を受けても、正極集電シート１１の角部によって袋状セパレータ３０が破断し、正極板１０と負極板２０とが接触して生じる内部短絡が防止される。さらに、対向する正極活物質層１２と負極活物質層２２第１セパレータ３１に対して移動できないため、正極活物質層１２の領域が一部でも負極活物質層２２の領域内からはみ出ることはない。よって、負極集電シートに金属析出によるデンドライトが形成されることにより生じる容量低下、さらにはデンドライトによってセパレータが破断することにより生じる内部短絡が防止される。
さらに、複数個の電池構成体Ｓ１は一体化されているため、隣接する電池構成体Ｓ１の相対的な移動および位置ずれが防止され、電池構成体Ｓ１間での位置ずれによるデンドライトの析出およびそれに伴う内部短絡も防止される。
【００４９】
（実施形態３）
図５は本発明の扁平型二次電池の実施形態３の製造工程の一部を示す工程説明図である。
実施形態３は、電池構成体Ｓ２において、正極板１１０および負極板１２０の接合部の形態がそれぞれ実施形態１と異なる以外は、実施形態１と同様の構成である。なお、図５において、図２および図３で示した実施形態１の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。以下、実施形態３における実施形態１とは異なる構成を主として説明する。
【００５０】
実施形態３の電池構成体Ｓ２の場合、図５（Ａ）に示すように、正極板１１０は、正極集電シート１１の一方の短辺側の両面に正極無塗工部１１１ａを有し、正極集電シート１１の両面における正極無塗工部１１１ａを除く領域全てに正極活物質層１２が形成されている。図５(Ａ)では、正極集電シート１１における正極リード板４０が取り付けられた短辺側に正極無塗工部１１１ａが配置された場合を例示しているが、正極リード板４０がない短辺側あるいは一方の長辺側に正極無塗工部１１１ａが配置されてもよい。
また、図５(Ｃ)に示すように、正極活物質層１２よりも大きいサイズに形成された負極板１２０は、負極集電シート２１の外周部の両面に負極無塗工部１２１ａを有し、負極集電シート２１の両面における負極無塗工部１２１ａを除く領域全てに負極活物質層２２が形成されている。
この場合、正極無塗工部１１１ａの幅としては５〜１０ｍｍ程度が適当であり、負極無塗工部１２１ａの幅としては１〜８ｍｍ程度が適当である。
【００５１】
実施形態３の電池構成体Ｓ２の作製では、まず、図５（Ａ）に示すように、正極集電シート１１の一面側の正極無塗工部１１１ａを第１セパレータ３１に接合する。この際、第１セパレータ３１の正極板１１０と重ならない外周部３１ａが露出する。
次に、図５（Ｂ）に示すように、実施形態１と同様に第２セパレータ３２の外周部を第１セパレータ３１の外周部３１ａに接合して、袋状のセパレータ３０を形成する。
次に、図５（Ｃ）〜図５（Ｅ）に示すように、内部に正極板１１０を収容したセパレータ３０の第１セパレータ３１の外周部と負極板１２０の負極無塗工部１２１ａとを接合して、実施形態３の電池構成体Ｓ２が完成する。
【００５２】
実施形態３の扁平型二次電池において、正極板１１０の接合部は一箇所であるが、正極板１１０全体が袋状セパレータ３０内に収容され、第１および第２セパレータ３１、３２にて挟みこまれているため、袋状セパレータ３０内で正極板１１０が負極板１２０に対してずれ動くことはない。
なお、実施形態３も実施形態１と同様に、電池構成体Ｓ２が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００５３】
（実施形態４）
図示しない実施形態４の扁平型二次電池は、図５で説明した実施形態３の電池Ｓ２が複数個備えられたものである。なお、実施形態４において、電池構成体の作製後の工程は、実施形態３に準じて行うことができる。
【００５４】
（実施形態５）
図６は本発明の扁平型二次電池の実施形態５の製造工程の一部を示す工程説明図である。
実施形態５は、電池構成体Ｓ３において、正極板１１０の接合部の形態が実施形態３と同じであり、負極板２２０の接合部の形態が実施形態１と同じであり、セパレータ３０が袋状である点は実施形態１および３と同じである。なお、図６において、図３および図５で示した実施形態１および３の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。
【００５５】
実施形態５の電池構成体Ｓ３の作製において、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す工程は実施形態３（図５（Ａ）および図５(Ｂ)）と同様であり、図６（Ｃ）〜図６（Ｅ）に示す工程は実施形態１（図３（Ｃ）〜図６（Ｅ））と同様である。
実施形態５も実施形態１と同様に、電池構成体Ｓ３が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００５６】
（実施形態６）
図示しない実施形態６の扁平型二次電池は、図６で説明した実施形態５の電池Ｓ３が複数個備えられたものである。なお、実施形態６において、電池構成体の作製後の工程は、実施形態３に準じて行うことができる。
【００５７】
（実施形態７）
図７は本発明の扁平型二次電池の実施形態７の製造工程の一部を示す工程説明図である。なお、図６において、図３、図５および図６で示した実施形態１、３および５の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。
実施形態７は、電池構成体Ｓ４において、正極板１１０の接合部の形態が実施形態３および５と同じであり、正極板１１０は一方の短辺側（正極リード板４０側）の両面に正極無塗工部１１０ａを有し、それ以外の全領域に正極活物質１２を有している。
一方、負極板２２０も正極板１１０と同様に、一方の短辺側（負極リード板５０側）の両面に負極無塗工部２２１ａを有し、それ以外の全領域に負極活物質２２を有している。この場合も、負極活物質層２２は正極活物質層１２よりも大きいサイズで形成され、負極無塗工部２２１ａの幅としては２〜８ｍｍ程度が適当である。
なお、実施形態７において、セパレータ３０が袋状である点は実施形態１、３および５と同じである。
【００５８】
実施形態７の電池構成体Ｓ４の作製において、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す工程は実施形態３（図５（Ａ）および図５(Ｂ)）と同様である。図７（Ｃ）〜図７（Ｅ）に示す工程では、負極板２２０の負極無塗工部２２１ａを第１セパレータ３１の短辺側に接合する。
実施形態７も実施形態１と同様に、電池構成体Ｓ４が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００５９】
（実施形態８）
図示しない実施形態８の扁平型二次電池は、図７で説明した実施形態７の電池Ｓ４が複数個備えられたものである。なお、実施形態８において、電池構成体の作製後の工程は、実施形態３に準じて行うことができる。
【００６０】
（実施形態９）
図８は実施形態９の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図であり、図９は実施形態８の扁平型二次電池の製造工程の一部を示す工程説明図である。
この積層型二次電池は、実施形態１〜８における第２セパレータ３２が省略され、第１セパレータ３１のみによってセパレータが構成されたこと以外は、実施形態１と同様に構成されている。なお、図８および図９において、図２および図３で示された要素と同一の要素には、同一の符号を付している。
【００６１】
この扁平型二次電池の電池構成体Ｓ５の作製では、図９（Ａ）に示すように正極板１０の四角枠形の正極無塗工部１１ａをセパレータ１３０の一面の外周部１３１ａに接合し、図９（Ｂ）および図９(Ｃ)に示すように正極板１０と接合したセパレータ１３０の他面の外周部１３１ａに負極板２０の２つの短辺側の負極無塗工部２１ａを接合して、電池構成体Ｓ５が完成する。
なお、図８では、正極集電シート１１における一方の短辺側の正極無塗工部１１ａに正極リード板４０が接合され、かつ負極集電シート２１における一方の短辺側の負極無塗工部２１ａに負極リード板５０が接合された状態を示しているが、各リード板４０、５０が接合された正極無塗工部１１ａおよび負極無塗工部２１ａも図８の左側部分で示すようにセパレータ１３０の外周部１３０ａと接合している。
【００６２】
実施形態９の扁平型二次電池の場合、セパレータ１３０が実施形態１のような袋状ではないが、実施形態１と同等の作用効果を奏する。
実施形態９も実施形態１と同様に、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００６３】
（実施形態１０）
図示しない実施形態１０の扁平型二次電池は、図８および図９で説明した実施形態９の電池Ｓ５が複数個備えられたものである。
この実施形態１０において、電池構成体Ｓ５を作製し、正負極リード板４０、５０に正負極端子板を取り付けた後の工程は、電池構成体Ｓ５の作製で使用したセパレータ１３０と同じセパレータを介して複数個の電池構成体Ｓ５を重ね合わせ、それを外装材の内部に封入し、外装材の内部に電解液を注入し密封する。
このように作製された実施形態１０の扁平型（積層型）二次電池において、電池構成体Ｓ５間に配置されたセパレータは、隣接する電池構成体Ｓ５のセパレータ１３０と接合されておらず自由な状態であるが、一つの電池構成体Ｓ５の正極板１０と隣接する他の電池構成体Ｓ５の負極板２０とが接触しないよう十分に大きいサイズで形成していれば問題はない。
【００６４】
（他の実施形態）
実施形態１〜１０では、正極板のセパレータとの接合部分が外周部分および一短辺部分の場合を例示し、正極板のセパレータとの接合部分が両短辺部分、外周部分および一短辺部分の場合を例示したが、正極板および負極板のセパレータとの接合部分はこれら以外でもよく、例えば、一長辺部分、一長辺部分と一短辺部分、両長辺部分、隣接する２つの隅部付近、対向する２つの隅部付近、３つの隅部付近あるいは４つの隅部付近でもよい。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
図６に示した構造の電池構成体を次のようにして作製した。
正極活物質の主成分としてのコバルト酸リチウムと、カーボン系導電材および結着剤としてのポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練したものを、短辺１５ｃｍ、長辺２０ｃｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、１４０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが１００μｍの正極板を作製した。この際、正極板の一方の短辺側に幅１ｃｍの正極無塗工部が形成された。
【００６６】
負極活物質としての天然黒鉛と、ポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練したものを、短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍの銅箔の両面に塗布し、１３０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが６０μｍの負極板を作製した。この際、負極板の両方の短辺側にそれぞれ幅０．５ｃｍの負極無塗工部が形成された。
【００６７】
短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍのポリエチレン微多孔膜からなる第１セパレータの一面の短辺側に、正極板の正極無塗工部を熱的な手法により溶着し、正極板を被覆するように第１セパレータの外周部に第２セパレータの外周部を幅１ｃｍで熱的な手法により溶着して、袋状セパレータを形成した。また、第１セパレータの他面の２つの短辺側に、負極板の２つの負極無塗工部を熱的な手法により溶着して、電池構成体を作製した。
この電池構成体を５組作製し、それらを重ね合わせた状態で電池容器（外装材）に封入し、各電池構成体の正極リード板に正極端子板を取り付け、かつ負極リード板に負極端子板を取り付け、電池容器内に電解液を注液し密封して実施例１の封口試験電池を作製した。
【００６８】
実施例１の電池を２０個作製し、「Liイオン電池の国連輸送規定」に基づく振動試験を行った。この試験の前後で、電池の内部抵抗を測定し、セパレータを突き破ることによる内部短絡の有無を確認した。今回、充電後の電池による試験はしていないが、これは万が一の内部短絡した際、大電流が流れることによる発熱や発火といった現象の発生を防止するための措置である。したがって、試験の前後での内部抵抗が１ｍΩ以下となった場合を内部短絡発生品として不良と判定した。この結果を表１に示した。
なお、前記「Liイオン電池の国連輸送規定」に基づく振動試験は、具体的には、
（１）ｘ、ｙ、ｚ軸方向に各３時間（計９時間）
（２）５Ｈｚから２００Ｈｚまでの正弦波を掃引
（３）加速度は１Ｇから８Ｇの変動幅とし１セット１５分
という条件で行った。
【００６９】
（実施例２）
図５に示した構造の電池構成体であって、負極板は外周部に幅０．５ｃｍの負極無塗工部を有する形状であり、負極無塗工部全体が第１セパレータと接合していること以外は、実施例１と同様にして、実施例２の電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行った。その試験結果を表１に示した。
【００７０】
（実施例３）
図５に示した構造の電池構成体であって、負極板における外周部の負極無塗工部の四隅が第１セパレータと接合されていること以外は、実施例２と同様にして実施例３の電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行った。その試験結果を表１に示した。
【００７１】
(実施例４)
実施例４としての実施形態１０の扁平型二次電池を、実施例１と同様の手順によって作製した。
正極活物質の主成分としてのコバルト酸リチウムと、カーボン系導電材および結着剤としてのポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練したものを、短辺１５ｃｍ、長辺２０ｃｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、１４０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが１００μｍの正極板を作製した。この際、正極板の一方の短辺側に幅１ｃｍの正極無塗工部が形成された。
【００７２】
負極活物質としての天然黒鉛と、ポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練したものを、短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍの銅箔の両面に塗布し、１３０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが６０μｍの負極板を作製した。この際、負極板の両方の短辺側にそれぞれ幅０．５ｃｍの負極無塗工部が形成された。
【００７３】
短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍのポリエチレン微多孔膜からなる第１セパレータの一面の短辺側に、正極板の正極無塗工部を熱的な手法により溶着し、第１セパレータの他面の２つの短辺側に、負極板の２つの負極無塗工部を熱的な手法により溶着して、電池構成体を作製した（図８）。
この電池構成体を５組作製し、正極と負極との間に、第１セパレータより外形の大きい第２セパレータが配置されるようにして、それらを重ね合わせた状態で電池容器（外装材）に封入し、各電池構成体の正極リード板に正極端子板を取り付け、かつ負極リード板に負極端子板を取り付け、電池容器内に電解液を注液し密封して実施例４の封口試験電池を２０個作製し、実施例１と同様に「Liイオン電池の国連輸送規定」に基づく振動試験を行った。この試験の前後で、電池の内部抵抗を測定し、内部短絡の有無を確認した。したがって、試験の前後での内部抵抗が１ｍΩ以下となった場合を内部短絡発生品として不良と判定した。この結果を表１に示した。
【００７４】
（比較例１）
図５に示した構造の電池構成体において、正極板を袋詰したセパレータに負極板を接合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行った。その試験結果を表１に示した。
また、試験後の比較例１の電池内部の電極の位置がどのように変化しているかについて分解解析し、その概略図を図１０（Ａ）の斜視図、図１０(Ｂ)の上面透視図および図１０（Ｃ）の側面図にて示した。
【００７５】
【表１】
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【００７６】
表１から、比較例１に比べて、実施例１〜３は短絡発生がなく、この問題が解消されたことが確認できた。また、実施例４の場合、第２のセパレータの外形が第１個セパレータの外形に比べ充分に大きいため、電池の外形に比べ活物質量が相対的に少なくなり、単位体積当たりに蓄えることができるエネルギーの量は小さくなるが、電池構成体が電池容器内で移動して短絡を起こしていないことが確認できた。一方、比較例１の場合、図１０に示すように、正極板１０が袋状のセパレータ３０を伴って電池容器内部で移動し、セパレータ３０が容器の内壁に沿ってずり上がり、正極板１０の角が容器や負極板２０と擦れるほどまでずれることにより、正極板１０がセパレータ３０を破断させ、短絡の原因となっていることがわかった。
なお、図７に示した構造の電池構成体であって、負極板における一短辺側の負極無塗工部が第１セパレータと接合されていること以外は、実施例２と同様にして電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行ったところ、短絡発生が生じたものの比較例１よりは抑制されていたことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の扁平型二次電池の実施形態１を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態１の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態１の扁平型二次電池の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図４】本発明の扁平型二次電池の実施形態２の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図５】本発明の扁平型二次電池の実施形態３の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図６】本発明の扁平型二次電池の実施形態５の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図７】本発明の扁平型二次電池の実施形態７の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図８】本発明の実施形態９の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図である。
【図９】本発明の扁平型二次電池の実施形態９の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図１０】試験後の比較例１の電池内部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１１０  正極板
１１  正極集電シート
１１ａ、１１１ａ  正極無塗工部
１２  正極活物質層
２０、１２０、２２０  負極板
２１  負極集電シート
２１ａ、１２１ａ、２２１ａ  負極無塗工部
２２  負極活物質層
３０、１３０  セパレータ
３１ａ、１３１ａ  外周部
３１  第１セパレータ
３２  第２セパレータ
４０  正極リード板
４１  正極端子板
５０  負極リード板
５１  負極端子板
６０  外装材（電池容器）
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  接合部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５  電池構成体
【図１】
2010020974.tif 000004
【図２】
2010020974.tif 000005
【図３】
2010020974.tif 000006
【図４】
2010020974.tif 000007
【図５】
2010020974.tif 000008
【図６】
2010020974.tif 000009
【図７】
2010020974.tif 000010
【図８】
2010020974.tif 000011
【図９】
2010020974.tif 000012
【図１０】
2010020974.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年7月2日(2009.7.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と、正極板と対向する負極板と、これら両極板間に存在する電解液と、両極板間に介在するセパレータと、電解液を密封するための外装材とを備え、
正極板は、セパレータの周辺領域と接合する接合領域を周辺領域に有する正極集電シートと、正極集電シートの片面または両面の非接合領域に積層された正極活物質層とを有してなり、
負極板は、セパレータの周辺領域と接合する接合領域を周辺領域に有する負極集電シートと、負極集電シートの片面または両面の非接合領域に積層された正極活物質層を覆うに足りるサイズの負極活物質層とを有してなり、
前記負極活物質層の領域に前記正極活物質層の領域全体が重なった状態を維持するように、前記セパレータの両面の周辺領域が、正極集電シートおよび負極集電シートの接合領域と接合され、それによって電池構成体が形成されたことを特徴とする扁平型二次電池。
【請求項２】
前記正極集電シートおよび前記負極集電シートの接合領域が複数箇所である請求項１に記載の扁平型二次電池。
【請求項３】
正極集電シート、負極集電シートおよびセパレータが四角形であり、
正極集電シートとセパレータとはそれぞれの周辺領域の一辺、対向する二辺、隣接する二辺以上、対向する２つの隅部付近または３つ以上の隅部付近が相互に接合し、
負極集電シートとセパレータとはそれぞれの周辺領域の一辺、対向する二辺、隣接する二辺以上、対向する２つの隅部付近または３つ以上の隅部付近が相互に接合した請求項１に記載の扁平型二次電池。
【請求項４】
前記負極集電シートは、正極集電シートよりも大きいサイズに形成され、
セパレータは、負極集電シートと同等のサイズに形成されている請求項３に記載の扁平型二次電池。
【請求項５】
前記正極集電シートおよび負極集電シートは、少なくとも表面が金属の導電性シートからなり、
セパレータが樹脂材料からなり、
セパレータが正極集電シートおよび負極集電シートに超音波溶着、熱融着または熱圧着により接合している請求項１〜４のいずれか１つに記載の扁平型二次電池。
【請求項６】
前記正極集電シートおよび負極集電シートが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミドおよびポリイミドのうち少なくとも１種類の樹脂材料から形成された樹脂フィルムと、樹脂フィルムの表面に積層された金属膜とを有し、
正極集電シートおよび負極集電シートの樹脂フィルムがセパレータと接合している請求項５に記載の扁平型二次電池。
【請求項７】
前記セパレータが、正極集電シートおよび負極集電シートに接合する第１セパレータと、第１セパレータの一面の周辺領域と接合する第２セパレータとを有する袋状に形成されてなり、
正極集電シートが、袋状セパレータの内部に配置された第１セパレータの前記一面と接合し、
負極集電シートが、第１セパレータの他面と接合している請求項４〜６のいずれか１つに記載の扁平型二次電池。
【請求項８】
正極板が正極集電シートの両面に正極活物質層を有すると共に、負極板が負極集電シートの両面に負極活物質層を有し、
電池構成体は、正極板の正極集電シートが袋状セパレータの内部に配置された第１セパレータの一面に接合し、かつ負極板の負極集電シートが第１セパレータの他面に接合することにより形成され、
電池構成体が、外装材内に複数個重ねられている請求項７に記載の扁平型二次電池。
【請求項９】
電池構成体が、外装材内に複数個重ねられている請求項１〜６のいずれか１つに記載の扁平型二次電池。
【請求項１０】
正極集電シートの片面または両面のセパレータと接合しない非接合領域に正極活物質層を積層して正極板を形成し、かつ正極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ａ）と、
負極集電シートの片面または両面のセパレータと接合しない非接合領域に負極活物質層を積層して負極板を形成し、かつ負極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ｂ）と、
セパレータの両面の周辺領域に、正極集電シートおよび負極集電シートの周辺領域に配置された接合領域を接合して電池構成体を形成する工程（Ｃ）と、
各リード板の先端を外部に露出させた状態で前記電池構成体を、電解液注入口を有する外装材内に封入し、電解液注入口から外装材の内部に電解液を注入し、電解液注入口を封止する工程（Ｄ）とを含むことを特徴とする扁平型二次電池の製造方法。
【請求項１１】
工程（Ａ）において、正極集電シートの両面の非接合領域に正極活物質層を積層して正極板を形成し、
工程（Ｂ）において、負極集電シートの両面の非接合領域に負極活物質層を積層して負極板を形成し、
工程（Ｃ）が、正極集電シートを第１セパレータの一面の周辺領域に接合し、正極板を覆うように第２セパレータを第１セパレータの周辺領域に接合する工程と、負極集電シートを第１セパレータの他面の周辺領域に接合する工程とを含み、電池構成体を複数個形成し、
工程（Ｄ）において、複数個の電池構成体を重ねた状態で外装材内に封入する請求項１０に記載の扁平型二次電池の製造方法。
【請求項１２】
前記工程（Ｃ）において、超音波溶着、熱融着または熱圧着によって、セパレータを正極集電シートおよび負極集電シートに接合する請求項１０または１１に記載の扁平型二次電池の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、扁平型二次電池およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の二次電池として円筒型と扁平型の二次電池がある。
円筒型二次電池は、通常、１枚の帯形正極板と１枚の帯形負極板とを帯形セパレータを介して重ね合わせ、それを渦巻状に巻回して電極群が形成される。この場合、電極群の角部は、正極板の角部４箇所と負極板の角部４箇所の合計８箇所である。
一方、角型やラミネート封口型である扁平型二次電池としては、短冊形の正極板または負極板を袋状セパレータに収容した状態で、正極板と負極板を交互に複数枚積層して電池群が形成された従来技術１が公知である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
これらの二次電池は、正極板が正極活物質層を有すると共に、負極板が負極活物質層を有し、正極活物質層の領域全体が対向する負極活物質層の領域と重なるように、負極活物質層が正極活物質層よりも幾分大きく形成されている。
例えばリチウムイオン二次電池の充放電時において、正極活物質層が負極活物質層と重ならない領域を有している場合、正極活物質層から放出された一部のＬｉイオンが負極活物質層に収蔵されずに負極集電体上に金属析出し、この結果、容量減少を招く金属析出が生じてしまう。このような問題が生じないように、前記のように正極活物質層の領域全体が対向する負極活物質層の領域と重なるようにしている。
【０００４】
ところで、従来技術１の扁平型二次電池は、円筒型二次電池に比べて、内部に収納される電極の枚数が必然的に多くなり、それに伴って電極の角部の数も多くなる。そのため、扁平型二次電池は、外部からの振動や衝撃を受けると、角部によって袋状セパレータが損傷し、それによって内部短絡が発生する危険性が高くなるという問題を有している。
例えば、正極板と負極板を１０枚ずつ有する積層扁平型二次電池の場合、電極の角部の総数は合計８０箇所にもなるため、円筒型二次電池に比べて、セパレータの損傷発生率およびそれに伴う内部短絡発生率は１０倍となることが容易に推察される。
【０００５】
前記のような電極角部での袋状セパレータの損傷および内部短絡を防止するために、正極板の外周部の両面に２枚のセパレータの外周部を融着または接着した従来技術２の扁平型二次電池が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４６７６５号公報
【特許文献２】特開平６−３６８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者が、従来技術１および２の扁平型リチウムイオン二次電池について、落下試験および充放電サイクル試験を行ったところ、破裂発火や異常発熱を生じる場合があった。
これらの現象の発生原因について調べたところ、従来技術１の扁平型二次電池では、上述のように正極板の角部がセパレータを突き破ってしまい、正極板が負極板と直接接触することによって内部短絡が発生したことが原因であることを確認した。
さらに、本発明者は、従来技術１および２の扁平型リチウムイオン二次電池の共通した前記発生原因として、電池内部にデンドライトが発生し、このデンドライトがセパレータを突き破ることによって内部短絡が発生する場合があることを突き止めた。
本発明者がこの原因を調べたところ、電池が落下により受けた衝撃および振動によって、正極活物質層と負極活物質層が相対的に位置ずれし、それによって正極活物質層がリチウムイオンの受容体である負極活物質層と重ならない部分を有してしまい、その結果、負極集電体上にリチウム金属が析出したことが確認された。
【０００７】
本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、振動や衝撃を受けても内部短絡に起因する故障が生じ難い扁平型二次電池およびその製造方法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】
【０００８】
かくして、本発明によれば、正極板と、正極板と対向する負極板と、これら両極板間に存在する電解液と、両極板間に介在するセパレータと、電解液を密封するための外装材とを備え、正極板は、セパレータの周辺領域と接合する接合領域を周辺領域に有する正極集電シートと、正極集電シートの片面または両面の非接合領域に積層された正極活物質層とを有してなり、負極板は、セパレータの周辺領域と接合する接合領域を周辺領域に有する負極集電シートと、負極集電シートの片面または両面の非接合領域に積層された正極活物質層を覆うに足りるサイズの負極活物質層とを有してなり、負極活物質層の領域に正極活物質層の領域全体が重なった状態を維持するように、セパレータの両面の周辺領域が、正極集電シートおよび負極集電シートの接合領域と接合され、それによって電池構成体が形成された扁平型二次電池が提供される。
【０００９】
また、本発明の別の観点によれば、正極集電シートの片面または両面のセパレータと接合しない非接合領域に正極活物質層を積層して正極板を形成し、かつ正極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ａ）と、負極集電シートの片面または両面のセパレータと接合しない非接合領域に負極活物質層を積層して負極板を形成し、かつ負極集電シートにリード板を取り付ける工程（Ｂ）と、セパレータの両面の周辺領域に、正極集電シートおよび負極集電シートの周辺領域に配置された接合領域を接合して電池構成体を形成する工程（Ｃ）と、各リード板の先端を外部に露出させた状態で電池構成体を、電解液注入口を有する外装材内に封入し、電解液注入口から外装材の内部に電解液を注入し、電解液注入口を封止する工程（Ｄ）とを含む扁平型二次電池の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、流通過程および使用環境での振動および衝撃等によっても、電極積層構造の乱れおよび電極角部でのセパレータの損傷に起因する内部短絡を発生しない、耐衝撃性に優れた扁平型二次電池を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の扁平型二次電池は、正極板と、正極板と対向する負極板と、これら両極板間に存在する電解液と、両極板間に介在するセパレータと、電解液を密封するための外装材とを備え、正極板は、セパレータの周辺領域と接合する接合領域を周辺領域に有する正極集電シートと、正極集電シートの片面または両面の非接合領域に積層された正極活物質層とを有してなり、負極板は、セパレータの周辺領域と接合する接合領域を周辺領域に有する負極集電シートと、負極集電シートの片面または両面の非接合領域に積層された正極活物質層を覆うに足りるサイズの負極活物質層とを有してなり、負極活物質層の領域に正極活物質層の領域全体が重なった状態を維持するように、セパレータの両面の周辺領域が、正極集電シートおよび負極集電シートの接合領域と接合され、それによって電池構成体が形成されたものである。
【００１２】
この扁平型二次電池は、角型二次電池またはラミネート封口型二次電池と称されるものであり、上述のようにセパレータを介して正極板と負極板が交互に配置され、かつ両極板間に電解液が存在する状態で外装材にて密封された基本構造を有する。そのため、前記基本構造を有するリチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の扁平型二次電池に適用可能である。
また、この扁平型二次電池は、正極板と負極板の間にセパレータが介在してなる電池構成体が１つまたは複数積層された構造に適用可能である。
以下、本発明の扁平型二次電池の構造および各構成要素について説明する。
【００１３】
（正極板および負極板）
正極板および負極板は、上述のように、各極の集電シートの片面または両面の非接合領域（活物質形成領域）に各極の活物質層を有してなる構造であり、各極に適した構成材料を用いることができる。
【００１４】
＜集電シート＞
集電シートは、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の作製しようとする扁平型二次電池において化学変化を生じないものであれば特に限定されない。
以下、本発明の扁平型二次電池の代表的な例としてリチウムイオン二次電池の集電シートについて具体的に説明する。
【００１５】
正極集電シートの材料としては、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、炭素などが挙げられ、さらに、アルミニウムまたはステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀で処理したものが用いられる。特に、アルミニウムあるいはアルミニウム合金が好ましい。さらには、これらの材料の表面が酸化したものを用いてもよい。あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミドおよびポリイミドのうち少なくとも１種類の樹脂材料から構成されるフィルムの表面に、蒸着、鍍金、スパッタリングのうちいずれか一つを含む手法によって前記金属膜（例えばＡｌ膜）を形成してなる正極集電シートを用いてもよい。
【００１６】
負極集電シートの材料としては、例えば銅、銅合金、ステンレス鋼、ニッケル、チタン、アルミニウム、炭素などが挙げられ、さらに、銅やステンレス鋼の表面にカーボン、ニッケル、チタンあるいは銀で処理したもの、Ａｌ合金などが用いられる。特に、銅あるいは銅合金が好ましい。さらには、これらの材料の表面が酸化したものを用いてもよい。あるいは、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミドおよびポリイミドのうち少なくとも１種類の樹脂材料から構成されるフィルムの表面に、蒸着、鍍金、スパッタリングのうちいずれか一つを含む手法によって前記金属膜（例えばＣｕ膜）を形成してなる負極集電シートを用いてもよい。
各極の集電シートの厚さとしては、電池特性における抵抗の面から0.5〜10μｍが好ましく、2〜5μｍ程度がさらに好ましい。
【００１７】
＜活物質層＞
活物質層は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の作製しようとする積層型二次電池に応じた公知の材料が用いられる。
以下、本発明の扁平型二次電池の代表的な例としてリチウムイオン二次電池の活物質層について具体的に説明する。
【００１８】
リチウムイオン二次電池の場合、正極活物質としては、リチウムを含有した酸化物を用いることができる。例えばチタン、モリブデン、銅、ニオブ、バナジウム、マンガン、クロム、ニッケル、鉄、コバルトまたはリンとリチウムの複合酸化物、硫化物またはセレン化物などが好ましい。具体的には、LiMnO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiCoO2、LiCrO2、LiFeO2、LiVO2およびLiMPO4（MはCo、Ni、Mn、Feから選ばれる少なくとも１種以上の元素）のうちの１つ以上を単独または複数種組み合わせて用いることができる。
また、負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、高結晶黒鉛等の黒鉛系物質、非晶質炭素系物質、Nb2O5およびLiTiO4等の金属酸化物うちの少なくとも１つ以上を単独または複数種組み合わせて用いることができる。
【００１９】
さらに、正負各極の活物質層には、後述の導電剤、結着剤、フィラー、分散剤、イオン導電剤、圧力増強剤およびその他の各種添加剤を用いることができる。
活物質層は、例えば、活物質および各種添加剤の混合物を集電シートの片面または両面の活物質層形成領域に塗布し、集電シートの変形または溶融が生じない温度（例えば１００℃程度以下）で乾燥させ、ロールプレス機によって圧縮成型することにより形成することができる。
正負各極の活物質層の厚みとしては20〜150μｍ程度が適当であり、50〜100μｍ程度が好ましい。
【００２０】
導電剤としては、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ構成された電池において、化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば特に限定されない。例えば、天然黒鉛（鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛など）、人工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、サーマルブラック等のカーボンブラック類、気相成長黒鉛繊維（ＶＧＣＦ）、炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀などの金属粉類、酸化亜鉛、チタン酸カリウムなどの導電性ウィスカー類、酸化チタンといった導電性金属酸化物あるいはポリフェニレン誘導体といった有機導電性材料を、単独またはこれらの混合物として用いることができる。これらの導電剤のなかで、アセチレンブラック、ＶＧＣＦ、グラファイトとアセチレンブラックの併用が特に好ましい。
【００２１】
結着剤としては、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ多糖類、熱可塑性樹脂およびゴム弾性を有するポリマーのうちの一種またはこれらの混合物として用いることができる。好ましい例としては、でんぷん、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴムおよびポリエチレンオキシドを挙げることができる。
【００２２】
フィラーは、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ構成されたリチウム二次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば特に限定されず、例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素などの繊維を用いることができる。
イオン導電剤は、無機および有機の固体電解質として一般的に知られている、例えばポリエチレンオキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導体、ポリプロピレンオキサイド誘導体を含むポリマー、リン酸エステルポリマー等を用いることができる。
圧力増強剤は、電池の内圧を上げる化合物であり、炭酸塩を代表例に挙げることができる。
【００２３】
（リード板）
リード板は、正負各極の集電シートと電極端子とを接続するものであり、その材料としては導電性を有していれば特に限定されず、集電シートの形成材料を用いることができ、特に、正極リード板には正極集電シートと同じ材料を用い、負極リード板には負極集電シートと同じ材料を用いることが好ましい。
正負各極用のリード板の厚みとしては50〜300μｍ程度が適当であり、80〜200μｍ程度が好ましい。
【００２４】
（セパレータ）
本発明において、セパレータは、正極板と負極板の物理的接触および電気的接触を防止する機能と、正極板と負極板の相対的な位置ずれを防止する機能を有する。
位置ずれ防止機能は、上述のように、セパレータの両面（一面と他面）の周辺領域が、正極集電シートおよび負極集電シートの周辺領域にある接合領域と接合されることにより発現される。この際、位置ずれ防止効果および強度を高める上で、正極集電シートとセパレータとの接合箇所（接合領域）および負極集電シートとセパレータとの接合箇所（接合領域）がそれぞれ複数箇所であることが好ましい。
ここで、正負各極の集電シートの周辺領域とは、集電シートが四角形である場合、集電シートの四辺の各辺付近を意味する。また、接合箇所が１箇所の場合、集電シートの一辺の全体乃至一部が接合領域であり、接合箇所が複数箇所の場合、集電シートの二辺以上の全体乃至一部が接合領域であることを意味する。
なお、セパレータと正負各極の集電シートとの接合形態について、詳しくは後述する。
【００２５】
本発明で使用されるセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等のオレフィン系樹脂からなる合成樹脂製の微多孔フィルムを単一あるいは複合して用いることができ、必要に応じて不織布などの安価なセパレータを用いることも可能である。また、例えばアラミド樹脂からなる耐熱性に優れたセパレータを使用すれば、安全性が向上して好ましい。
【００２６】
セパレータの厚みは５〜１００μｍ程度が適当であり、１０〜３０μｍ程度が好ましい。セパレータの空隙率は３０〜９０％程度が適当であり、４０〜８０％程度が好ましい。
なお、セパレータの厚みが５μｍより薄くなると、セパレータの機械的強度が不足し、電池の内部短絡の原因となるので好ましくなく、１００μｍより厚くなると正極負極間の距離が長くなり、電池の内部抵抗が高くなるので好ましくない。
また、セパレータの空隙率が３０％より低いと、電解液の含有量が減り電池の内部抵抗が高くなるので好ましくなく、９０％より高いと、正極と負極が物理的な接触を起こしてしまい、電池の内部短絡の原因となるので好ましくない。
ここで、セパレータの厚みおよび空隙率は、マイクロメーターで厚さを、電子天秤で重量を測定して、セパレータの密度を算出し、その樹脂の真密度との比率から測定した値を意味する。
【００２７】
（電解液）
電解液は、リチウムイオン二次電池、ニッケル・水素蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池等の作製しようとする積層型二次電池に応じた公知の材料が用いられる。
以下、本発明の積層型二次電池の代表的な例としてリチウムイオン二次電池の電解液について具体的に説明する。
【００２８】
電解液にはリチウム塩を含む非水電解液が用いられる。
リチウムイオン二次電池で使用されるリチウム塩としては、ホウフッ化リチウム（LiBF4）、六フッ化リン酸リチウム（LiPF6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（LiCF3SO3）、トリフルオロ酢酸リチウム(LiCF3COO)、リチウムビス(トリフルオロメタンスルホン)イミド（LiN(CF3SO2)2）等のリチウム塩が挙げられ、これらの単独もしくは２種以上を混合して用いることができる。非水電解質の塩濃度は、０．５〜３ｍｏｌ／Ｌが好適である。
【００２９】
また、非水電解液の代わりに、前記電解液をポリマーマトリックス中に保持したゲル電解質なども用いることが可能である。ポリマーマトリックスとしては、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体を基本構造とし、末端に多官能アクリレートを有する化合物を架橋したものが好適である。ゲル電解質を用いることにより、物理架橋ゲルに比べて強固な架橋構造を有するため、ゲルからの非水電解液の染み出しといった問題が少なく、電池の信頼性が高くなる。
【００３０】
本発明で使用される非水電解質用溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン（以下、ＧＢＬと略称することがある）、γ−バレロラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等のフラン類、ジエチルエーテル、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタン、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチル等が挙げられ、これらの単独もしくは２種以上を混合して用いることができる。特に、γ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）が含まれているのが好ましい。
また、安全性向上のためにイオン性液体を用いることも可能である。さらに、電極上に良好な皮膜を形成させるためや、充放電の安定性向上のために、ビニレンカーボネート（ＶＣ）やシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）を添加してもよい。
【００３１】
（外装材）
本発明で使用される外装材（電池ケース）としては、例えば鉄、ステンレススチール、アルミニウムあるいはアルミニウム箔を樹脂でラミネートしたフィルムにて、角筒型または薄い扁平筒型に形成することができる。
【００３２】
以下、図面を参照しながら本発明の扁平型二次電池の各種実施形態を具体的に説明する。なお、扁平型二次電池を構成する各構成要素については上述したので詳細説明は省略し、主として電池構成体の構造および組立について具体的に説明する。
（実施形態１）
図１は本発明の扁平型二次電池の実施形態１を示す斜視図である。図２は実施形態１の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図である。図３（Ａ）〜（Ｅ）は実施形態１の扁平型二次電池の製造工程の一部を示す工程説明図である。
この積層型二次電池は、１枚の正極板１０と、１枚の負極板２０と、正極板１０と負極板２０との物理的および電気的接触を防止する袋状セパレータ３０と、正極板１０と電気的に接続される正極リード板４０と、正極リード板４０と接合された正極端子板４１と、負極板２０と電気的に接続される負極リード板５０と、負極リード板５０と接合された負極端子板５１と、外装材６０と、外装材６０の内部に注入されている図示しない電解液とを備えている。
【００３３】
正極板１０は、長方形の正極集電シート１１と、正極集電シート１１の両面の活物質形成領域に長方形に積層された正極活物質層１２とを有する。
実施形態１の場合、正極活物質層１２は、正極集電シート１１の両面における外周部を除く領域に形成されている。したがって、正極集電シート１１は、正極活物質層１２が形成されていない四角枠形の周辺領域１１ａ（以下、正極無塗工部１１ａと称する場合がある）を有している。
正極無塗工部１１ａの幅は特に限定されないが、幅を広くすると電池の外形に比べ活物質量が相対的に少なくなり、単位体積当りに蓄えることができるエネルギー量が小さくなるため、例えば２〜１０ｍｍ程度とされる。
【００３４】
負極板２０は、正極集電シート１１よりも大きい長方形の負極集電シート２１と、負極集電シート２１の両面の活物質形成領域に長方形に積層された負極活物質層２２とを有する。
実施形態１の場合、負極活物質層２２は、負極集電シート２１の両面における対向する２つの短辺を除く周辺領域に、かつ正極活物質層１２よりも大きいサイズで形成されている。したがって、負極集電シート２１は、負極活物質層２２が形成されていないライン形の周辺領域２１ａ（以下、負極無塗工部２１ａと称する場合がある）を有している。
負極無塗工部２１ａの幅は特に限定されないが、正極の場合と同様に幅を広くすると電池の外形に比べ活物質量が相対的に少なくなり、単位体積当りに蓄えることができるエネルギー量が小さくなるため、例えば２〜１０ｍｍ程度とされる。
【００３５】
正極リード板４０は、正極集電シート１１と同様の材料からなる金属帯板であり、例えば、二つ折りにした金属帯板の両端が正極集電シート１１の一方の短辺を挟み込むようにして接合される（図８参照）。
負極リード板５０は、負極集電シート２１と同様の材料からなる金属帯板であり、例えば、二つ折りにした金属帯板の両端が負極集電シート２１の一方の短辺を挟みこむようにして接合される（図８参照）。
実施形態１では、正極リード板４０と負極リード板５０は、長方形の同じ辺側でかつ異なる位置に配置されているが、例えば、対向する二辺側に配置されてもよい。
【００３６】
正極端子板４１は、正極リード板４０と同様の材料からなる２枚の金属板にて構成されており、２枚の金属板にて正極リード板４０を挟み込んで接合することができる。
負極端子板５１は、負極リード板５０と同様の材料からなる２枚の金属板にて構成されており、２枚の金属板にて負極リード板５０を挟み込んで接合することができる。
なお、各極におけるリード板４０、５０の集電体シート１１、２１への接合、および各極における端子板４１、５１のリード板４０、５０への接合は、例えば、冷間圧接（カシメを含む）、リベット止め、超音波溶接、抵抗溶接、レーザー溶接等によって行うことができる。
【００３７】
セパレータ３０は、負極集電シート２１と同等かそれよりも大きいサイズで長方形に形成されたシート状第１セパレータ３１と、第１セパレータと同等のサイズで長方形に形成されたシート状第２セパレータ３２とを有している。
第１セパレータ３１は、その両面の周辺領域に正極板１０と負極板２０が接合されることにより、負極活物質層２２の領域に正極活物質層１２の領域全体が重なった状態を維持し、かつ正極板１０と負極板２０との物理的および電気的な接触を防止する機能を有する。
【００３８】
第１セパレータ３１の両面に正極板１０および負極板２０が接合されてなる電池構成体Ｓ１が、外装材６０内に複数個重ねられる場合、第２セパレータ３２は、一の電池構成体の正極板と隣接する他の電池構成体の負極板との物理的および電気的な接触を防止し、かつ正極板１０を収容し押える機能を有する。
よって、実施形態１のように電池構成体Ｓ１が１個の場合、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００３９】
次に、実施形態１の扁平形二次電池の製造方法を説明することにより、前記接合形態をより具体的に説明する。
この扁平形二次電池は、正極集電シート１１の片面または両面のセパレータと接合しない非接合領域に正極活物質層１２を積層して正極板１０を形成し、かつ正極集電シート１１に正極リード板４０を取り付ける工程（Ａ）と、負極集電シート２１の片面または両面のセパレータと接合しない非接合領域に負極活物質層２２を積層して負極板２０を形成し、かつ負極集電シート２１に負極リード板５０を取り付ける工程（Ｂ）と、セパレータ（第１セパレータ３１）の両面の周辺領域に、正極集電シート２１および負極集電シート２１の周辺領域に配置された接合領域を接合して電池構成体を形成する工程（Ｃ）と、リード板４０、５０の先端を外部に露出させた状態で電池構成体を、電解液注入口を有する外装材６０の内部に封入し、電解液注入口から外装材６０の内部に電解液を注入し、電解液注入口を封止する工程（Ｄ）とを含む製造方法により製造することができる。
【００４０】
図３（Ａ）〜（Ｅ）は、前記工程(Ｃ)において電池構成体の形成工程を示している。
実施形態１の場合、前記工程（Ｃ）では、まず図３（Ａ）に示すように、両面に正極活物質層１２を有する正極集電シート２１の一面の正極無塗工部１１ａを、第１セパレータ３１の一面の周辺領域３１ａに接合する。
この際、上述のように、正極集電シート１１は金属シートあるいは樹脂フィルム表面に金属膜を有する導電性複合シートからなり、セパレータ３０は合成樹脂からなるため、これらの接合方法は、超音波溶着、熱融着または熱圧着を用いることができる。好ましくは、導電性複合シートの正極無塗工部１１ａの金属膜を剥がして樹脂フィルムを露出させるか、あるいは導電性複合シートの作製時に金属膜を形成しない樹脂フィルムの露出部分を残しておき、樹脂フィルムと第１セパレータ３１とを接合して接合部を形成し、樹脂同士を接合させて接合強度を高める。
なお、図２において、符号Ｄ１は正極集電シート１１と第１セパレータ３１との接合部を表している。
【００４１】
正極板１０は第１セパレータ３１よりも小さいため、第１セパレータ３１の一面には正極板１０と重なっていない周辺領域３１ａが露出する。
次に、図３(Ｂ)に示すように、正極板１０を覆うように第２セパレータ３２の周辺領域を第１セパレータ３１の周辺領域３１ａに接合する。この際も、超音波溶着、熱融着または熱圧着を用いることができる。なお、図２において、符号Ｄ２は第１セパレータ３１と第２セパレータ３２との接合部を表している。
このようにすることにより、第１および第２セパレータ２１、３２にて袋状のセパレータ３０が形成されると共に、袋状セパレータ３０内に正極板１０が移動しないよう収容された状態となる。
【００４２】
次に、図３（Ｃ）〜図３(Ｅ)に示すように、両面に負極活物質層２２を有する負極集電シート２１の一面の２つの無塗工部２１ａを第１セパレータ３１の他面の周辺領域に接合することにより、電池構成体Ｓ１が完成する。
この際、上述のように、負極集電シート２１は金属シートあるいは樹脂フィルム表面に金属膜を有する複合シートからなり、セパレータ３０は合成樹脂からなるため、これらの接合方法は、超音波溶着、熱融着または熱圧着を用いることができる。好ましくは、複合シートの負極無塗工部２１ａの金属膜を剥がして樹脂フィルムを露出させ、樹脂フィルムと第１セパレータ３１とを接合することであり、樹脂同士の接合であるため接合強度を高めることができる。なお、図２において、符号Ｄ３は負極集電シート２１と第１セパレータ３１との接合部を表している。
その後は、前記工程（Ｄ）において、形成した電池構成体Ｓ１を正負各極のリード板４０、５０の先端を外部に露出させた状態で外装材６０の内部に封入し、正極リード板４０と負極リード板５０に正極端子板４１および負極端子板５１を取り付け、内部に電解液を注入し密封して扁平型二次電池を完成させる。
【００４３】
このように製造された扁平型二次電池は、正極集電シート１１の外周部１１ａおよび負極集電シート２１の周辺領域の二辺が第１セパレータ３１と接合され、かつ、第１セパレータ３１を介して正極活物質層１２の領域全体が負極活物質層２２の領域に重なった状態に保持されている。
したがって、扁平型二次電池が外部から振動および衝撃を受けても、正極集電シート１１の角部によって袋状セパレータ３０が損傷し、正極板１０と負極板２０とが接触して生じる内部短絡が防止される。さらに、対向する正極活物質層１２と負極活物質層２２第１セパレータ３１に対して移動できないため、正極活物質層１２の領域が一部でも負極活物質層２２の領域内からはみ出ることはない。よって、負極集電シートに金属析出によるデンドライトが形成され、それによって生じる容量低下が防止され、さらにはデンドライトによってセパレータが損傷することにより生じる内部短絡が防止される。
【００４４】
なお、電池構成体Ｓ１の形成工程は図３（Ａ）〜（Ｅ）の順番に限定されず、例えば、第１セパレータ３１と負極板２０とを接合した後、第１セパレータ３１と正極板１０を接合してもよい。また、第２セパレータ３２を第１セパレータ３１に接合する前に、負極板２０を第１セパレータ３１に接合してもよい。
【００４５】
（実施形態２）
図４（Ａ）および（Ｂ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態２の製造工程の一部を示す工程説明図である。
実施形態２は、図２および図３で示した実施形態１の電池構成体Ｓ１が複数個（例えば５個）備えられた扁平型二次電池である。なお、図４において、図２および図３で示した実施形態１の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。以下、実施形態２における実施形態１とは異なる構成を主として説明する。
【００４６】
実施形態２の場合、前記工程（Ｃ）において、図４（Ａ）に示すように、１個の扁平型二次電池用に複数個の電池構成体Ｓ１が形成される。また、図４（Ｂ）に示すように、複数個の電池構成体Ｓ１を相互に重ね合わせた状態において、正極の複数のリード板は相互に重ねられて正極端子板にて挟み込まれて接合され、負極の複数のリード板は相互に重ねられ負極端子板にて挟み込まれて接合される。
このとき、一の電池構成体Ｓ１の第２セパレータ３２と、隣接する他の電池構成体Ｓ１の外側の負極活物質層２２とが接するように、複数個の電池構成体Ｓ１を重ね合わせる。
また、前記工程（Ｄ）において、複数個の電池構成体Ｓ１を重ねた状態で外装材６０（図１参照）の内部に封入し、内部に電解液を注入し密封して扁平型二次電池（積層型二次電池）を完成させる。
【００４７】
このように作製された扁平型二次電池は、実施形態１と同様に、各電池構成体Ｓ１は、正極板１０の正極集電シート１１の周辺領域１１ａおよび負極板２０の負極集電シート２１の周辺領域の二辺が第１セパレータ３１と接合され、かつ、第１セパレータ３１を介して正極板１０の正極活物質層１２の領域全体が負極板２０の負極活物質層２２の領域に重なった状態に保持されている。
また、複数個の電池構成体Ｓ１は、正極端子板および負極端子板によって連結されて一体化されている。
【００４８】
したがって、各電池構成体Ｓ１においては、実施形態１と同様に、扁平型二次電池が外部から振動および衝撃を受けても、正極集電シート１１の角部によって袋状セパレータ３０が損傷し、正極板１０と負極板２０とが接触して生じる内部短絡が防止される。さらに、対向する正極活物質層１２と負極活物質層２２が第１セパレータ３１に対して移動できないため、正極活物質層１２の領域が一部でも負極活物質層２２の領域内からはみ出ることはない。よって、負極集電シートに金属析出によるデンドライトが形成され、それによって生じる容量低下が防止され、さらにはデンドライトによってセパレータが損傷することにより生じる内部短絡が防止される。
さらに、複数個の電池構成体Ｓ１は一体化されているため、隣接する電池構成体Ｓ１の相対的な移動および位置ずれが防止され、隣接する２つの電池構成体Ｓ１、Ｓ１間での位置ずれによるデンドライトの析出およびそれに伴う内部短絡も防止される。
【００４９】
（実施形態３）
図５（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態３の製造工程の一部を示す工程説明図である。
実施形態３は、電池構成体Ｓ２において、正極板１１０および負極板１２０の接合部の形態がそれぞれ実施形態１と異なる以外は、実施形態１と同様の構成である。なお、図５において、図２および図３で示した実施形態１の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。以下、実施形態３における実施形態１とは異なる構成を主として説明する。
【００５０】
実施形態３の電池構成体Ｓ２の場合、図５（Ａ）に示すように、正極板１１０は、正極集電シート１１の一方の短辺側の両面に正極無塗工部１１１ａを有し、正極集電シート１１の両面における正極無塗工部１１１ａを除く領域全てに正極活物質層１２が形成されている。図５(Ａ)では、正極集電シート１１における正極リード板４０が取り付けられた短辺側に正極無塗工部１１１ａが配置された場合を例示しているが、正極リード板４０がない短辺側あるいは一方の長辺側に正極無塗工部１１１ａが配置されてもよい。
また、図５(Ｃ)に示すように、正極活物質層１２よりも大きいサイズに形成された負極板１２０は、負極集電シート２１の周辺領域の両面に負極無塗工部１２１ａを有する。負極活物質層２２は、負極集電シート２１の両面における負極無塗工部１２１ａを除く領域全てに、正極活物質層１２よりも大きい面積で形成されている。
この場合、正極無塗工部１１１ａの幅としては５〜１０ｍｍ程度が適当であり、負極無塗工部１２１ａの幅としては１〜８ｍｍ程度が適当である。
【００５１】
実施形態３の電池構成体Ｓ２は次のように形成することができる。
まず、図５（Ａ）に示すように、正極集電シート１１の一面側の正極無塗工部１１１ａを第１セパレータ３１に接合する。この際、第１セパレータ３１の正極板１１０と重ならない周辺領域３１ａが露出する。
次に、図５（Ｂ）に示すように、実施形態１と同様に、第２セパレータ３２の周辺領域を第１セパレータ３１の周辺領域３１ａに接合して、袋状のセパレータ３０を形成する。
次に、図５（Ｃ）〜図５（Ｅ）に示すように、内部に正極板１１０を収容したセパレータ３０の第１セパレータ３１の周辺領域と負極板１２０の負極無塗工部１２１ａとを接合して、実施形態３の電池構成体Ｓ２が完成する。
【００５２】
実施形態３の扁平型二次電池において、正極板１１０の接合部は一箇所であるが、正極板１１０全体が袋状セパレータ３０内に収容され、第１および第２セパレータ３１、３２にて挟みこまれているため、袋状セパレータ３０内で正極板１１０が負極板１２０に対してずれ動くことはない。
なお、実施形態３も実施形態１と同様に、電池構成体Ｓ２が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００５３】
（実施形態４）
図示しない実施形態４の扁平型二次電池は、図５で説明した実施形態３の電池Ｓ２が複数個重ねられて備えられたものである。なお、実施形態４において、電池構成体の作製後の工程は、実施形態３に準じて行うことができる。
【００５４】
（実施形態５）
図６（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態５の製造工程の一部を示す工程説明図である。
実施形態５は、電池構成体Ｓ３において、正極板１１０の接合部の形態が実施形態３と同じであり、負極板２２０の接合部の形態が実施形態１と同じであり、セパレータ３０が袋状である点は実施形態１および３と同じである。なお、図６において、図３および図５で示した実施形態１および３の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。
【００５５】
実施形態５の電池構成体Ｓ３の形成において、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す工程は実施形態３（図５（Ａ）および図５(Ｂ)）と同様であり、図６（Ｃ）〜図６（Ｅ）に示す工程は実施形態１（図３（Ｃ）〜図６（Ｅ））と同様である。
実施形態５も実施形態１と同様に、電池構成体Ｓ３が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００５６】
（実施形態６）
図示しない実施形態６の扁平型二次電池は、図６で説明した実施形態５の電池Ｓ３が複数個重ねられて備えられたものである。なお、実施形態６において、電池構成体の作製後の工程は、実施形態３に準じて行うことができる。
【００５７】
（実施形態７）
図７（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態７の製造工程の一部を示す工程説明図である。なお、図７において、図３、図５および図６で示した実施形態１、３および５の要素と同一の要素には、同一の符号を付している。
実施形態７は、電池構成体Ｓ４において、正極板１１０の接合部の形態が実施形態３および５と同じであり、正極板１１０は一方の短辺側（正極リード板４０側）の両面に正極無塗工部１１０ａを有し、それ以外の全領域に正極活物質１２を有している。
一方、負極板２２０も正極板１１０と同様に、一方の短辺側（負極リード板５０側）の両面に負極無塗工部２２１ａを有し、それ以外の全領域に負極活物質２２を有している。
この場合も、負極活物質層２２は正極活物質層１２よりも大きいサイズで形成され、負極無塗工部２２１ａの幅としては２〜８ｍｍ程度が適当である。
なお、実施形態７において、セパレータ３０が袋状である点は実施形態１、３および５と同じである。
【００５８】
実施形態７の電池構成体Ｓ４の形成において、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示す工程は実施形態３（図５（Ａ）および図５(Ｂ)）と同様である。図７（Ｃ）〜図７（Ｅ）に示す工程では、負極板２２０の負極無塗工部２２１ａを第１セパレータ３１の短辺側に接合する。
実施形態７も実施形態１と同様に、電池構成体Ｓ４が１個であるため、第２セパレータ３２を省略することができ（図８および図９参照）、さらに、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００５９】
（実施形態８）
図示しない実施形態８の扁平型二次電池は、図７で説明した実施形態７の電池Ｓ４が複数個重ねられて備えられたものである。なお、実施形態８において、電池構成体の作製後の工程は、実施形態３に準じて行うことができる。
【００６０】
（実施形態９）
図８は実施形態９の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図である。図９（Ａ）〜（Ｃ）は実施形態８の扁平型二次電池の製造工程の一部を示す工程説明図である。
この積層型二次電池は、実施形態１〜８における第２セパレータ３２が省略され、第１セパレータ３１のみによってセパレータが構成されたこと以外は、実施形態１と同様に構成されている。なお、図８および図９において、図２および図３で示された要素と同一の要素には、同一の符号を付している。
【００６１】
この扁平型二次電池の電池構成体Ｓ５の形成では、図９（Ａ）に示すように正極板１０の四角枠形の正極無塗工部１１ａをセパレータ１３０の一面の周辺領域１３１ａに接合し、図９（Ｂ）および図９(Ｃ)に示すように正極板１０と接合したセパレータ１３０の他面の周辺領域１３１ａに負極板２０の２つの短辺側の負極無塗工部２１ａを接合して、電池構成体Ｓ５が完成する。
なお、図８では、正極集電シート１１における一方の短辺側の正極無塗工部１１ａに正極リード板４０が接合され、かつ負極集電シート２１における一方の短辺側の負極無塗工部２１ａに負極リード板５０が接合された状態を示しているが、各リード板４０、５０が接合された正極無塗工部１１ａおよび負極無塗工部２１ａの各リード板４０、５０と接合していない部分は、図８の左側部分で示すようにセパレータ１３０の外周部１３０ａと接合している。
【００６２】
実施形態９の扁平型二次電池の場合、セパレータ１３０が実施形態１のような袋状ではないが、実施形態１と同等の作用効果を奏する。
実施形態９も実施形態１と同様に、外側の正極活物質層１２および外側の負極活物質層２２は発電に寄与しないためこれらも省略することができる。
【００６３】
（実施形態１０）
図示しない実施形態１０の扁平型二次電池は、図８および図９で説明した実施形態９の電池Ｓ５が複数個重ねられて備えられたものである。
この実施形態１０において、電池構成体Ｓ５を形成し、正負極リード板４０、５０に正負極端子板を取り付けた後の工程は、電池構成体Ｓ５の形成で使用したセパレータ１３０と同じセパレータを介して複数個の電池構成体Ｓ５を重ね合わせ、それを外装材の内部に封入し、外装材の内部に電解液を注入し密封する。
このように形成された実施形態１０の扁平型（積層型）二次電池において、電池構成体Ｓ５間に配置されたセパレータは、隣接する電池構成体Ｓ５のセパレータ１３０と接合されておらず自由な状態である。しかしながら、一つの電池構成体Ｓ５の正極板１０と隣接する他の電池構成体Ｓ５の負極板２０とが接触しないよう、電池構成体Ｓ５間のセパレータを十分に大きいサイズで形成していれば問題はない。
【００６４】
（他の実施形態）
実施形態１〜１０では、正極板のセパレータとの接合部分が周辺領域のほぼ全周および一短辺部分の場合を例示し、負極板のセパレータとの接合部分が周辺領域の両短辺部分、ほぼ全周および一短辺部分の場合を例示したが、正極板および負極板のセパレータとの接合部分はこれら以外でもよく、例えば、一長辺部分、一長辺部分と一短辺部分、両長辺部分、隣接する２つの隅部付近、対向する２つの隅部付近、３つの隅部付近あるいは４つの隅部付近でもよい。
【実施例】
【００６５】
（実施例１）
図６に示した構造の電池構成体を次のようにして作製した。
正極活物質の主成分としてのコバルト酸リチウムと、カーボン系導電材および結着剤としてのポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練し、混練物を得た。その混練物を、短辺１５ｃｍ、長辺２０ｃｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、１４０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが１００μｍの正極板を形成した。この際、正極板の一方の短辺側に幅１ｃｍの正極無塗工部が形成された。
【００６６】
負極活物質としての天然黒鉛と、ポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練し、混練物を得た。その混練物を、短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍの銅箔の両面に塗布し、１３０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが６０μｍの負極板を形成した。この際、負極板の両方の短辺側にそれぞれ幅０．５ｃｍの負極無塗工部が形成された。
【００６７】
短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍのポリエチレン微多孔膜からなる第１セパレータの一面の短辺側に、正極板の正極無塗工部を熱的な手法により溶着し、正極板を被覆するように第１セパレータの周辺領域に第２セパレータの周辺領域を幅１ｃｍで熱的な手法により溶着して、袋状セパレータを形成した。また、第１セパレータの他面の２つの短辺側に、負極板の２つの負極無塗工部を熱的な手法により溶着して、電池構成体を作製した。
この電池構成体を５組形成し、それらを重ね合わせた状態で電池容器（外装材）に封入し、各電池構成体の正極リード板に正極端子板を取り付け、かつ負極リード板に負極端子板を取り付け、電池容器内に電解液を注液し密封して実施例１の封口試験電池を作製した。
【００６８】
実施例１の電池を２０個作製し、「Liイオン電池の国連輸送規定」に基づく振動試験を行った。この試験の前後で、電池の内部抵抗を測定し、セパレータを突き破ることによる内部短絡の有無を確認した。今回、充電後の電池による試験はしていないが、これは万が一の内部短絡した際、大電流が流れることによる発熱や発火といった現象の発生を防止するための措置である。したがって、試験の前後での内部抵抗が１ｍΩ以下となった場合を内部短絡発生品として不良と判定した。この結果を表１に示した。
なお、前記「Liイオン電池の国連輸送規定」に基づく振動試験は、具体的には、
（１）ｘ、ｙ、ｚ軸方向に各３時間（計９時間）振動させる
（２）５Ｈｚから２００Ｈｚまでの正弦波を掃引する
（３）加速度は１Ｇから８Ｇの変動幅とし１セット１５分に設定する
という条件で行った。
【００６９】
（実施例２）
図５に示した構造の電池構成体であって、負極板は外周部に幅０．５ｃｍの負極無塗工部を有する形状であり、負極無塗工部全体が第１セパレータと接合していること以外は、実施例１と同様にして、実施例２の電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行った。その試験結果を表１に示した。
【００７０】
（実施例３）
図５に示した構造の電池構成体であって、負極板における周辺領域の負極無塗工部の四隅が第１セパレータと接合されていること以外は、実施例２と同様にして実施例３の電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行った。その試験結果を表１に示した。
【００７１】
(実施例４)
実施例４としての実施形態１０の扁平型二次電池を、実施例１と同様の手順によって作製した。
正極活物質の主成分としてのコバルト酸リチウムと、カーボン系導電材および結着剤としてのポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドンとを混合してペースト状に混練し、混練物を得た。その混練物を、短辺１５ｃｍ、長辺２０ｃｍ、厚さ２０μｍのアルミニウム箔の両面に塗布し、１４０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが１００μｍの正極板を形成した。この際、正極板の一方の短辺側に幅１ｃｍの正極無塗工部が形成された。
【００７２】
負極活物質としての天然黒鉛と、ポリビニリデンフルオリドと、Ｎ-メチルピロリドン
とを混合してペースト状に混練し、混練物を得た。その混練物を、短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍの銅箔の両面に塗布し、１３０℃で２０分間加熱乾燥した後、ロールプレス機によって圧縮し成型することにより、全体の厚さが６０μｍの負極板を形成した。この際、負極板の両方の短辺側にそれぞれ幅０．５ｃｍの負極無塗工部が形成された。
【００７３】
短辺１７ｃｍ、長辺２２ｃｍ、厚さ２０μｍのポリエチレン微多孔膜からなる第１セパレータの一面の短辺側に、正極板の正極無塗工部を熱的な手法により溶着し、第１セパレータの他面の２つの短辺側に、負極板の２つの負極無塗工部を熱的な手法により溶着して、電池構成体を作製した（図８）。
この電池構成体を５組作製し、正極と負極との間に、第１セパレータより外形の大きい第２セパレータが配置されるようにして、それらを重ね合わせた状態で電池容器（外装材）に封入し、各電池構成体の正極リード板に正極端子板を取り付け、かつ負極リード板に負極端子板を取り付け、電池容器内に電解液を注液し密封して実施例４の封口試験電池を形成した。実施例４の封口試験電池を２０個形成し、実施例１と同様に「Liイオン電池の国連輸送規定」に基づく振動試験を行った。この試験の前後で、電池の内部抵抗を測定し、内部短絡の有無を確認した。したがって、試験の前後での内部抵抗が１ｍΩ以下となった場合を内部短絡発生品として不良と判定した。この結果を表１に示した。
【００７４】
（比較例１）
図５に示した構造の電池構成体において、正極板を袋詰したセパレータに負極板を接合しなかったこと以外は、実施例１と同様にして比較例１の電池を２０個形成し、実施例１と同様の振動試験を行った。その試験結果を表１に示した。
また、試験後の比較例１の電池内部の電極の位置がどのように変化しているかについて分解解析し、その概略図を図１０（Ａ）の斜視図、図１０(Ｂ)の上面透視図および図１０（Ｃ）の側面図にて示した。
【００７５】
【表１】
2010020974.tif 000014
【００７６】
表１から、比較例１に比べて、実施例１〜３は短絡発生がなく、この問題が解消されたことが確認できた。また、実施例４の場合、第２のセパレータの外形が第１個セパレータの外形に比べ充分に大きいため、電池の外形に比べ活物質量が相対的に少なくなり、単位体積当たりに蓄えることができるエネルギーの量は小さくなるが、電池構成体が電池容器内で移動して短絡を起こしていないことが確認できた。一方、比較例１の場合、図１０に示すように、正極板１０が袋状のセパレータ３０を伴って電池容器内部で移動し、セパレータ３０が容器の内壁に沿ってずり上がり、正極板１０の角が容器や負極板２０と擦れるほどまでずれることにより、正極板１０がセパレータ３０を損傷させ、短絡の原因となっていることがわかった。
なお、図７に示した構造の電池構成体であって、負極板における一短辺側の負極無塗工部が第１セパレータと接合されていること以外は、実施例２と同様にして電池を２０個作製し、実施例１と同様の振動試験を行ったところ、短絡発生が生じたものの比較例１よりは抑制されていたことを確認した。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は本発明の扁平型二次電池の実施形態１を示す斜視図である。
【図２】図２は本発明の実施形態１の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図である。
【図３】図３（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の実施形態１の扁平型二次電池の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図４】図４（Ａ）および（Ｂ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態２の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図５】図５（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態３の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図６】図６（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態５の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図７】図７（Ａ）〜（Ｅ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態７の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図８】図８は本発明の実施形態９の扁平型二次電池における内部積層構造を示す概略断面図である。
【図９】図９（Ａ）〜（Ｃ）は本発明の扁平型二次電池の実施形態９の製造工程の一部を示す工程説明図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜（Ｃ）は試験後の比較例１の電池内部を示す概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１０、１１０  正極板
１１  正極集電シート
１１ａ、１１１ａ  正極無塗工部
１２  正極活物質層
２０、１２０、２２０  負極板
２１  負極集電シート
２１ａ、１２１ａ、２２１ａ  負極無塗工部
２２  負極活物質層
３０、１３０  セパレータ
３１ａ、１３１ａ  周辺領域
３１  第１セパレータ
３２  第２セパレータ
４０  正極リード板
４１  正極端子板
５０  負極リード板
５１  負極端子板
６０  外装材（電池容器）
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３  接合部
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４、Ｓ５  電池構成体