(57)【要約】 【課題】  多孔質プラスチックフィルム内に電解液を保液でき、また、テープの貼付がなく、積層構造体角部からの電極めくれもない、テープ貼付端面からの電極破れが発生しない積層型リチウムイオン二次電池を提供する。【解決手段】  複数枚の矩形状の正極電極１と矩形状の負極電極２がセパレータ３を介して対向して積層配置され、前記正極電極１から引き出されたアルミニウム箔の正極端子７と、前記負極電極２から引き出された銅箔の負極端子８とを同一方向に引き出した積層構造体により構成される積層型リチウムイオン二次電池であり、前記積層構造体４の全面を多孔質プラスチックフィルム５で覆い熱収縮により封して構成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の矩形状の正極電極と矩形状の負極電極がセパレータを介して対向して積層配置され、前記正極電極から引き出されたアルミニウム箔の正極端子と、前記負極電極から引き出された銅箔の負極端子とを同一方向に引き出した積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆ったことを特徴とする積層型リチウムイオン二次電池。
【請求項２】
前記積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆い、前記多孔質プラスチックフィルムの熱収縮により封したことを特徴とする、請求項１記載の積層型リチウムイオン二次電池。
【請求項３】
前記多孔質プラスチックフィルムは、空孔率が２０％〜６０％、厚さが２０μｍ〜１００μｍからなることを特徴とする請求項１または２記載の積層型リチウムイオン二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆った、積層型リチウムイオン二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やデジタルスチールカメラなどの携帯機器用の電源として高容量化、小型化の要求により、リチウムイオン二次電池が用いられている。また、電動アシスト自転車や電動工具の電源としても、高エネルギー密度で、メモリー効果のないリチウムイオン二次電池が用いられている。これらの携帯機器あるいは電源においては、小型化が要求され、それに伴いリチウムイオン二次電池も小型化、薄型化の設計が要求されてきている。
【０００３】
近年、複数の平板状の正極電極および負極電極をセパレータを介して積層し、それぞれに接続した電極端子を並列に接続し、電池のエネルギー密度からも有利であるラミネート外装材を用いた積層型リチウムイオン二次電池が使用されるようになってきている。
【０００４】
積層型リチウムイオン二次電池は複数枚の正極電極と負極電極がセパレータを介して対向して積層配置されており、正極電極および負極電極のそれぞれに接続した正極端子および負極端子をそれぞれ接触しないよう離間させて、正極端子および負極端子を並列に接続し、電解液を保持するようにラミネートフィルムを用いて外装されている。
【０００５】
図６は、従来の積層型リチウムイオン二次電池の積層構造体形成後の図を示す。複数枚の袋状のセパレータ３に収納された正極電極１と負極電極２が対向して積層配置された積層構造体２０は、４辺の各辺中央部付近にて幅２０ｍｍ程度のポリプロピレンテープ２１などで４ヶ所結束固定されている。
【０００６】
ポリプロピレンテープで積層構造体を巻きつけてしまうものとして、特許文献１には、積層構造体側面にテープが貼りつかないように保護板をつけて、積層構造体を巻きつけてしまう構造が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１９８０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の積層型リチウムイオン二次電池において、サイクル特性と電解液量は比例関係にあり、電解液量が少ない場合に容量維持率が低下するという問題がある。
【０００９】
また、積層構造体は４辺の各辺中央部付近にて幅20ｍｍ程度のポリプロピレンテープなどで４ヶ所結束固定されており、積層構造体の角部から電極がめくれた場合、テープの貼付端に沿って最外層の電極が破れてしまう可能性が高くなるという問題がある。
【００１０】
また特許文献１では、積層構造体と保護板の間に隙間を形成するため、エネルギー密度が下がり、また電極端子の引出し方向に対して固定されていないため、外的衝撃に対しての電極のずれが懸念される。
【００１１】
本発明の技術的課題は、積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆い熱収縮により封したことで、多孔質プラスチックフィルム内に電解液を保持し、充放電を繰り返すサイクル特性を改善することができ、また、ポリプロピレンテープの貼付がなくなり、積層構造体において角部からの電極めくれもなくなるため、テープ貼付端面からの電極破れが発生しない積層型リチウムイオン二次電池を提供することにある。 
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、複数枚の矩形状正極電極と矩形状負極電極がセパレータを介して対向して積層配置され、前記正極電極から引き出されたアルミニウム箔の正極端子と、前記負極電極から引き出された銅箔の負極端子とを同一方向に引き出した積層型電池であって、積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆う構造を持つ、積層型リチウムイオン二次電池を構成する。
【００１３】
なお、多孔質プラスチックフィルムで覆った後、強固とするために、熱収縮により密封するように構成するのが構造上好ましい。
【００１４】
本発明によれば、複数枚の矩形状の正極電極と矩形状の負極電極がセパレータを介して対向して積層配置され、前記正極電極から引き出されたアルミニウム箔の正極端子と、前記負極電極から引き出された銅箔の負極端子とを同一方向に引き出した積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆ったことを特徴とする積層型リチウムイオン二次電池が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆い、前記多孔質プラスチックフィルムの熱収縮により封したことを特徴とする積層型リチウムイオン二次電池が得られる。
【００１６】
本発明によれば、前記前記多孔質プラスチックフィルムは、空孔率が２０％〜６０％、厚さが２０μｍ〜１００μｍからなることを特徴とする積層型リチウムイオン二次電池が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆い熱収縮により封したため、多孔質プラスチックフィルム内に電解液を保持し、サイクル特性を改善することができる。また電解液を多孔質プラスチックフィルム内に保持できるため、製造過程において、電池内部を真空にして封止する際の電解液の噴出しも減少される。また積層構造体を固定するためのポリプロピレン等のテープ貼り付けがなくなる。また、多孔質プラスチックフィルムで積層構造体全体を収納するため、積層構造体角部からの電極めくれもなくなり、テープ貼付端面からの電極破れが発生しなくなる積層型リチウムイオン二次電池の提供が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の積層型リチウムイオン二次電池は、複数枚の矩形状正極電極と矩形状負極電極がセパレータを介して対向して積層配置され、前記正極電極から引き出されたアルミニウム箔の正極端子と、前記負極電極から引き出された銅箔の負極端子とを同一方向に引き出した積層型リチウムイオン二次電池であって、積層構造体の全面を多孔質プラスチックフィルムで覆い熱収縮により封している。
【００１９】
以下に、実施例を用いて、本発明の実施の形態を詳述する。
【００２０】
図１は、本発明の積層型リチウムイオン二次電池の積層構造体形成後の図、図２は、本発明の積層型リチウムイオン二次電池の袋状の多孔質プラスチックフィルムの図、図３は、本発明の積層型リチウムイオン二次電池の袋状の多孔質プラスチックフィルムに積層構造体を収納した図、図４は、本発明の積層型リチウムイオン二次電池の多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体に端子を接続した図、図５は、本発明の積層型リチウムイオン二次電池の多孔質プラスチックフィルムに収納した積層構造体をラミネートフィルムに収納した積層型リチウムイオン二次電池の図である。
【００２１】
本実施の形態での積層型リチウムイオン二次電池の製造方法について説明する。まず、アルミニウム箔上に、リチウムイオンを吸蔵、放出するＬｉＭｎ2Ｏ4等の正極活物質を塗布して正極電極１を形成する。また、銅箔上にリチウムイオンを吸蔵、放出するグラファイト等の負極活物質を塗布して負極電極２を形成する。正極電極１あるいは負極電極２をそれぞれ並列に接続し、さらに外部に接続しやすくなるように正極電極１と負極電極２を超音波接続などにより、外部電極端子となる正極端子７と負極端子８と接続する。  
【００２２】
正極電極１と負極電極２とをポリプロピレン、ポリエチレンのみ若しくはポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンの三層構造多孔質膜のセパレータを介して対向させつつ積層して電池要素となる積層構造体４を組み立てる。今回は、正極電極１を収納した袋状のセパレータ３と負極電極２を交互に積層して電池要素となる積層構造体４を図１のように組立てる。多孔質プラスチックフィルム５の材質としては、セパレータ３と同様のポリプロピレン、ポリエチレンのみ若しくはポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンの三層構造多孔質膜、あるいは同等の特性を持つフィルムが使用される。この積層構造体４を、図２の袋状の多孔質プラスチックフィルム５で、図３のように積層構造体４を収納して電解液を含浸させて、袋状の多孔質プラスチックフィルムの口を熱収縮することにより多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体６が構成される。図４のように多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体６に正極端子７と負極端子８を接続し、図５のようにラミネートフィルム９に多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体６を収納して、熱圧縮によりラミネートセル１０タイプの積層型リチウムイオン二次電池を作製する。なお、多孔質プラスチックフィルム５は、袋状に限らず、構成時に全面を覆い多孔質プラスチックフィルム５の熱収縮により成形しても良い。
【実施例】
【００２３】
（実施例１）
正極電極１を収納した袋状のポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンの三層構造多孔質膜のセパレータ３と負極電極２を交互に積層させた、幅７０ｍｍ、長さ１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの積層構造体４を作製し、空孔率４０％のポリプロピレン／ポリエチレン／ポリプロピレンの三層構造多孔質膜で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用して積層構造体４を収納し電解液を含浸させてから密封し、それをラミネートフィルム９に収納して、積層構造体４が入っている以外の部分でラミネートフィルム同士を重ね合わせて、圧力０．４ＭＰａをかけ１６０℃以上の熱をかけて密封することにより、ラミネートセル１０タイプの積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００２４】
（比較例１）
正極電極１を収納した袋状のセパレータ３と負極電極２を交互に積層させた、幅７０ｍｍ、長さ１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの積層構造体４を作製し、４辺の各辺中央部付近にて幅２０ｍｍ程度のポリプロピレンテープ２１などで４ヶ所結束固定し、それをラミネートフィルム９に収納し電解液を含浸させて、積層構造体４が入っている以外の部分でラミネートフィルム同士を重ね合わせて、圧力０．４ＭＰａをかけ１６０℃以上の熱をかけて密封することにより、ラミネートセル１０タイプの積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００２５】
これらの条件で作製したラミネートセルを、４５℃環境下で、１Ｃ（相対的な電流量を示す単位：１Ｃとは公称容量値の容量を有するセルを定電流放電して、ちょうど１時間で放電終了となる電流値のこと）電流値にて４．２Ｖまで２．５時間の定電流定電圧充電、１Ｃの電流値にて３.０Ｖまで定電流放電を繰り返すサイクル特性評価を行った。その結果を表１にまとめる。
【００２６】
【表１】
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【００２７】
これらの結果から、より電解液を供給しやすい多孔質プラスチックフィルム５に積層構造体４を収納したほうが、同量の電解液で作製したラミネートセル１０タイプの積層型リチウムイオン二次電池でもサイクル特性が良好であった。
【００２８】
また実施例１で作製した積層型リチウムイオン二次電池は、積層構造体４を三層構造多孔質膜の袋状の多孔質プラスチックフィルム５に収納しているため、凹凸のない平面をもっていた。
【００２９】
また実施例１と比較例１で作製した積層型リチウムイオン二次電池を比較したところ、ポリプロピレンテープ２１で結束固定した積層構造体は、最外層の負極電極がポリプロピレンテープ貼付端面から破れてしまっているものが５．２％発生していたが、本発明の袋状の多孔質プラスチックフィルム５に収納した多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体６は、電極の破れは発生していなかった。
【００３０】
また実施例１では、電池を作製する際に、真空にして外装用のラミネートフィルム９を封止するときの電解液の吹き出しが発生しなくなった。
【００３１】
（実施例２）
正極電極１を収納した袋状のセパレータ３と負極電極２を交互に積層させた、幅７０ｍｍ、長さ１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの積層構造体を作製し、厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５として正極電極１を収納したセパレータ３と同じ材料を使用して積層構造体４を収納し、そこに積層厚さ方向から３Ｍｐａの圧力と８５℃の熱を加えることにより熱収縮させ密封したあと、常温に戻し、それをラミネートフィルム９に収納し電解液を含浸させて、積層構造体４が入っている以外の部分でラミネートフィルム同士を重ね合わせて、圧力０．４ＭＰａをかけ１６０℃以上の熱をかけて密封することにより、ラミネートセルタイプの積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００３２】
この条件で作製したラミネートセルを、４５℃環境下で、１Ｃの電流値にて４．２Ｖまで２．５時間の定電流定電圧充電、１Ｃの電流値にて３．０Ｖまで定電流放電を繰り返すサイクル特性評価を行った。その結果を表２にまとめる。
【００３３】
【表２】
2010097891.tif 000004
【００３４】
この結果から、熱を加え収縮した多孔質プラスチックフィルム５でもサイクル特性は良好であり、また積層構造体４をより密接に収納できた。
【００３５】
（実施例３）
正極電極１を収納したセパレータ３と負極電極２を交互に積層させた、幅７０ｍｍ、長さ１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの積層構造体を作製し、空孔率が２０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５に積層構造体４をそれぞれ収納し、それをラミネートフィルム９に収納し電解液を含浸させて、積層構造体４が入っている以外の部分でラミネートフィルム同士を重ね合わせて、圧力０．４ＭＰａをかけ１６０℃以上の熱をかけて密封することにより、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００３６】
（実施例４）
同様に空孔率が３０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００３７】
（実施例５）
同様に空孔率が４０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００３８】
（実施例６）
同様に空孔率が５０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００３９】
（実施例７）
同様に空孔率が６０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４０】
（比較例２）
同様に空孔率が１０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４１】
（比較例３）
同様に空孔率が７０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４２】
（比較例４）
同様に空孔率が８０％で厚さ３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４３】
これらの条件で作製したラミネートセルを、４５℃環境下で、１Ｃの電流値にて４．２Ｖまで２．５時間の定電流定電圧充電、１Ｃの電流値にて３．０Ｖまで定電流放電を繰り返すサイクル特性評価を行った。その結果を表３にまとめる。
【００４４】
【表３】
2010097891.tif 000005
【００４５】
これらの結果から、多孔質プラスチックフィルム５の空孔率は２０〜６０％の範囲でサイクル特性が良好であった。
【００４６】
（実施例８）
正極電極１を収納したセパレータ３と負極電極２を交互に積層させた、幅７０ｍｍ、長さ１２５ｍｍ、厚さ５ｍｍの積層構造体４を作製し、厚さが２０μｍの空孔率４０％の多孔質プラスチックフィルム５に積層構造体４をそれぞれ収納し電解液を含浸させて、それをラミネートフイルムケース９に収納し、積層構造体４が入っている以外の部分でラミネートフィルム同士を重ね合わせて、圧力０．４ＭＰａをかけ１６０℃以上の熱をかけて密封することにより、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４７】
（実施例９）
同様に厚さが３０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４８】
（実施例１０）
同様に厚さが５０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００４９】
（実施例１１）
同様に厚さが７０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００５０】
（実施例１２）
同様に厚さが１００μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００５１】
（比較例５）
同様に厚さが１０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００５２】
（比較例６）
同様に厚さが１５０μｍの多孔質プラスチックフィルム５を使用し、積層型リチウムイオン二次電池を作製した。
【００５３】
これらの条件で作製したラミネートセルを、４５℃環境下で、１Ｃの電流値にて４．２Ｖまで２．５時間の定電流定電圧充電、１Ｃの電流値にて３．０Ｖまで定電流放電を繰り返すサイクル特性評価を行った。その結果を表４にまとめる。
【００５４】
【表４】
2010097891.tif 000006
【００５５】
これらの結果から、多孔質プラスチックフィルム５の厚さは２０〜１００μｍの範囲でサイクル特性が良好であった。
【００５６】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当事者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、複数枚の正極電極と負極電極がセパレータを介して対向して積層配置された積層構造体を、多孔質プラスチックフィルムに収納することで、多孔質プラスチックフィルム内部への電解液染込みによる電池特性、特にサイクル特性を向上させ、さらにポリプロピレン等のテープ貼り付けがなくなることで、テープ貼付端面からの電極破れが発生しなくなる効果もあり、作製面での作業性も向上させたものである。  
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の積層型リチウムイオン二次電池の積層構造体形成後の図。
【図２】本発明の積層型リチウムイオン二次電池の袋状の多孔質プラスチックフィルムの図。
【図３】本発明の積層型リチウムイオン二次電池の袋状の多孔質プラスチックフィルムに積層構造体を収納した図。
【図４】本発明の積層型リチウムイオン二次電池の多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体に端子を接続した図。
【図５】本発明の積層型リチウムイオン二次電池の多孔質プラスチックフィルムに収納した積層構造体をラミネートフィルムに収納した積層型リチウムイオン二次電池の図。
【図６】従来の積層型リチウムイオン二次電池の積層構造体形成後の図を示す。
【符号の説明】
【００５９】
１    正極電極
２    負極電極
３    セパレータ
４    積層構造体
５    多孔質プラスチックフィルム
６    多孔質プラスチックフィルムに収納された積層構造体
７    正極端子
８    負極端子
９    ラミネートフィルム
１０    ラミネートセル
２０    積層構造体
２１    ポリプロピレンテープ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2010097891.tif 000009
【図４】
2010097891.tif 000010
【図５】
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【図６】
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