(57)【要約】【課題】電池容量が数Ａｈ以上の大型電池において短絡が生じたとしても、安価でかつ確実に熱暴走を抑制することができる２次電池を提供する。【解決手段】正極と、負極と、セパレータと、メッシュ部材と、非水電解液とを備え、正極と負極との間にセパレータを配置し、セパレータと正極との間、および、セパレータと負極との間の少なくとも一方にメッシュ部材を配置した、２次電池に関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、セパレータと、メッシュ部材と、非水電解液とを備え、
前記正極と前記負極との間に前記セパレータを配置し、
前記セパレータと前記正極との間、および、前記セパレータと前記負極との間の少なくとも一方に前記メッシュ部材を配置した２次電池。
【請求項２】
前記メッシュ部材の貫通孔は、平均開口径が５μｍ以上１ｍｍ以下である請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記メッシュ部材の材料は、１６０℃以上の融点を有する請求項１または２に記載の２次電池。
【請求項４】
前記２次電池の容量は、５Ａｈ以上である請求項１〜３のいずれかに記載の２次電池。
【請求項５】
前記２次電池は、リチウムイオン２次電池である請求項１〜４のいずれかに記載の２次電池。
【請求項６】
正極と、負極と、セパレータと、メッシュ部材とを備え、
前記正極と前記負極との間に前記セパレータを配置し、
前記セパレータと前記正極との間、および、前記セパレータと前記負極との間の少なくとも一方に前記メッシュ部材を配置した２次電池の電極部。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高容量を有する２次電池に関し、低コストで高い安全性を有する２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン２次電池をはじめとする２次電池は、高容量・高エネルギー密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性に優れる為、広く民生機器に利用されている。一方で、２次電池は、リチウム金属および非水電解液を使用することから、安全性に対する十分な対応策が必要になる。
【０００３】
たとえば、２次電池の正極と負極との間に何らかの原因によって短絡が生じた場合、エネルギー密度の高い電池では過大な短絡電流が流れ、内部抵抗によってジュール熱が発生して電池は温度上昇する。このため、リチウムイオン２次電池をはじめとする非水電解液を使用している２次電池では、電池が異常状態に陥ることを防止する機能が設けられる。
【０００４】
ここで、図４は従来技術の２次電池を説明するための模式的な断面図である。以下、図４を参照して説明する。
【０００５】
図４を参照して説明する２次電池は、正極１０２、セパレータ１０３、および負極１０５を含む電極部１０１を備える。セパレータ１０３は、正極１０２と負極１０５との間に設けられており、９０〜１６０℃の融点を有するポリオレフィン系微多孔膜である。該セパレータ１０３は、２次電池の異常発熱時には軟化して微多孔が閉塞される。すると、セパレータ１０３のイオン伝導性が低下し、これにより電池反応を遮断するシャットダウン機能を有している。しかし、該シャットダウン機能が生じてからさらに、温度が上昇すると、該セパレータ１０３が溶融、流動化する。そして、結果としてセパレータ１０３に穴が生じ、正極１０２と負極１０５との間が短絡することにより、熱暴走を生じるおそれがある。
【０００６】
ここで、図５は従来の別の２次電池を説明するための模式的な断面図である。以下、図５を参照して説明する。
【０００７】
電極間の直接接触を抑制するために、たとえば、特開２００６−３５１３８６号公報（特許文献１）に記載の２次電池が開発されている。図５は、その一部を示すものである。特許文献１に記載の２次電池は、セパレータ１０３と正極１０２および負極１０５との間の少なくとも一方に、イオン伝導性を有し、且つ１６０℃より高い耐熱性を有する多孔質絶縁層１０４を配設している。このような構成によって、該２次電池は、異常温度時にセパレータ１０３のシャットダウン機能によって電池反応を遮断することができるとともに、セパレータ１０３を構成する樹脂の融点よりもさらに温度が上昇して樹脂が融解、流動化しても、正極と負極間の短絡箇所が拡大することを抑制できる。したがって、該２次電池の熱暴走による温度上昇を防止することができる。
【０００８】
該多孔質絶縁層１０４を有する２次電池の製造方法としては、絶縁性粒子および結着剤を含む多孔質絶縁層ペーストを正極１０２あるいは負極１０５の電極材上に塗布して形成される。この時、多孔質絶縁膜１０４は絶縁粒子と結着剤とを分散または溶解させたペーストを用いており、たとえばスクリーン印刷法などの方法により正極１０２あるいは負極１０５の電極材上に塗布されている。また、該ペーストは、正極１０２あるいは負極１０５の電極材上に５μｍ〜３０μｍの厚さで塗布され、０．０３μｍ以下の平均空孔径の多孔質絶縁膜を形成することができる。
【０００９】
その他の技術としては、特開平１１−７９３５号公報（特許文献２）に記載の発明のように、セパレータの構造として材料の融点が異なる複数個の多孔質フィルムを積層した後、熱を加え、延伸させて複数の材料を一体化させる発明が挙げられる。特許文献２においては、複数の機能を有するセパレータを完成させている。すなわち、該セパレータは、低温で電流遮断する機能を発現し、高温まで形状を保持する機能をひとつの材料で機能している。
【特許文献１】特開２００６−３５１３８６号公報
【特許文献２】特開平１１−７９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１に代表されるように、従来の２次電池の電極は、集電体上に塗布された電極材上に、さらに多孔質絶縁層１０４を塗布工程にて形成するため、それを実現する上で、工程管理や品質、コストの問題が存在する。
【００１１】
工程管理の問題としては、塗布されるペーストには溶媒が含有されているために、長時間塗布を続けていると、ペーストの溶剤成分が揮発してしまい、粘度変化が生じ、塗布形状に大きく影響を及ぼしてしまう。そこで、ペースト材の管理を十分行わなければならない。
【００１２】
また該ペーストの塗布後、ペースト中の溶媒を飛ばす為の乾燥工程が必要であり、溶剤の沸点以下の温度でゆっくりと乾燥させても、ペースト組成や膜厚条件によっては、塗布表面にひび割れが生じたりする可能性があり工程管理が非常に大変である。
【００１３】
また２次電池の品質の問題としては、特に近年の電力貯蔵用との需要増大とともに、２次電池の容量も増大し、電極サイズは大型化され、一面に均一な膜厚で塗布するのは非常に難しくなっている。上記２次電池構造においては、電極材と多孔質絶縁層を２層重ねて塗布されており、膜厚のばらつきが重ね合わされ、ばらつきが非常に大きくなってしまい、寸法が安定しないという問題がある。また、組み込み時に予期せぬ外力が加わった場合、層間で剥離しやすいという問題がある。
【００１４】
また２次電池の構造が捲回型の場合、電極部１０１は柔軟性を有することが要求されるが、ペースト材は結着材を含有しており、柔軟性に乏しくなる傾向があり、捲回型への適用は細心の注意を払う必要があった。
【００１５】
さらに、正極１０２と負極１０５との直接接触を抑制するための多孔質絶縁層は０．０３μｍ以下の空孔径が望ましいとしている。しかし、負極と正極との直接接触して熱暴走を発生する可能性のある接触面積は、接触抵抗によっても異なってくるが、本発明者らの検討の結果、数μｍオーダ以上の広い面積で接触した場合に発生することが明らかとなった。したがって、上記多孔質絶縁層の作製に当って、空孔径は過剰に管理されており、コストが高くなってしまうという欠点を有する。
【００１６】
また、特許文献２においては、上記積層時の課題と同様に、異種材料間の層で剥離しやすいという問題を有するとともに、複数の材料を積層した後、一括して延伸させるため、空孔径の管理が難しいという課題を有している。
【００１７】
本発明は、上記課題を解決しようとするものであり、たとえば、電池容量が数Ａｈ以上の大型電池において短絡が生じたとしても、安価でかつ確実に熱暴走を抑制することができる２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】
【００１８】
本発明は、正極と、負極と、セパレータと、メッシュ部材と、非水電解液とを備え、正極と負極との間にセパレータを配置し、セパレータと正極との間、および、セパレータと負極との間の少なくとも一方にメッシュ部材を配置した２次電池に関する。
【００１９】
本発明の２次電池において、メッシュ部材の貫通孔は、平均開口径が５μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。
【００２０】
本発明の２次電池において、メッシュ部材の材料は、１６０℃以上の融点を有することが好ましい。
【００２１】
本発明の２次電池において、２次電池の容量は、５Ａｈ以上であることが好ましい。
本発明の２次電池において、２次電池は、リチウムイオン２次電池であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、正極と、負極と、セパレータと、メッシュ部材とを備え、正極と負極との間にセパレータを配置し、セパレータと正極との間、および、セパレータと負極との間の少なくとも一方にメッシュ部材を配置した電極部に関する。
【発明の効果】
【００２３】
この発明の２次電池は、正極と負極との間にセパレータを配置し、セパレータと正極との間、および、セパレータと負極との間の少なくとも一方にメッシュ部材を配置する電極部を備えることで、簡単な構造で、熱暴走に至らないようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には、同一の参照符号を付し、その説明は繰り返さない。また、図面における長さ、大きさ、幅などの寸法関係は、図面の明瞭化と簡略化のために適宜に変更されており、実際の寸法を表してはいない。
【００２５】
［第１の実施形態］
図１（ａ）は、本発明の２次電池の一実施形態を示す模式的な斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ部を拡大した模式図である。以下、図１（ａ）および図１（ｂ）に基づいて説明する。
【００２６】
本実施形態の２次電池１０は、電極部１と、外装材１１と、非水電解液（図示せず）とを備える。該２次電池１０は、外装材１１で捲回型に成形された電極部１と非水電解液とを封止した構造を有する。本実施形態において、電極部１は、正極２と負極５とセパレータ３とメッシュ部材４とを備える。そして、電極部１は、正極２と負極５との間にセパレータ３が配置されている。そして、さらに、電極部１において、セパレータ３と正極２との間、および、セパレータ３と負極５との間の少なくとも一方にメッシュ部材４が配置されている。そして、２次電池１０内は、非水電解液で満たされており、各構成部材は、該非水電解液で満たされている。なお、該２次電池は、適宜リード等を設置し、外部に電気を取り出すことができ、かつ、充電することができるものであることは、いうまでもない。
【００２７】
次に、本実施形態の２次電池１０の製造方法について説明する。
まず、電極部１を準備する。集電体材料上に電極材を塗布することで正極２を作製し、該正極２の両全表面をセパレータ３で被覆する。次に、集電体上に電極材が塗布されてなる負極５を作製し、該負極５の両全表面にメッシュ部材４を配置し、次に、セパレータ３で被覆された正極２と、メッシュ部材４を介在させた状態で負極５とを積層して、電極部１を製造する。ただし、メッシュ部材４およびセパレータ３の配置は、上述の電極部１の構成の範囲で適宜選択することができる。
【００２８】
そして、２次電池１０の所望の容量に応じて、電極部１を所定量捲回し、外装材１１に装入する。次に、外装材１１に非水電解液を注入する。最後に、電極部１および非水電解液を外装材１１で封止することによって２次電池１０を製造することができる。
【００２９】
以下、各部材の材料および形状について具体的に説明する。
＜電極部＞
図２は、本発明の一実施形態における電極部を示す模式的な断面図である。以下、図２に基づいて説明する。
【００３０】
電極部１は、上述のとおり正極２と、負極５と、セパレータ３と、メッシュ部材４とを備える。本実施形態においては、電極部１は、正極２と負極５との間に低温領域に融点を持つセパレータ３の他に、セパレータ３より融点が高いメッシュ部材４を配置する構成を有する。電極部１の構成によって、２次電池１０が、異物や内部短絡に起因するジュール発熱が生じ、セパレータ３が融解、流動化し穴が拡大した場合であっても、メッシュ部材４によって正極２と負極５との間の短絡が拡大することを抑制できる。そして、２次電池１０の熱暴走による温度上昇を防止することができる。
【００３１】
また、特にメッシュ部材４を別部材として準備することにより、電極部１の製造時にはメッシュ部材４を正極２あるいは負極５に部品として、積層するだけでよい。したがって、今回の発明によって、たとえばペーストを塗布し、かつ該材料を硬化させる等の工程を追加する必要がないため、工程管理を厳しくする必要が無い。
【００３２】
また、形状の管理の観点からも、たとえばペーストを塗布し、かつ該材料を硬化させる等の工程を備える場合と比較して、本実施形態においては、厚み管理をしやすく安定した形状の電極部１を得ることができる。
【００３３】
また、メッシュ部材４は、結着材が含有されて微粒子と混合してなる多孔質材と比較して、積層された際に柔軟性を有し、表面のひび割れなどの心配が無い。
【００３４】
≪メッシュ部材≫
メッシュ部材４は、材料は電気絶縁性である必要がある。そして、メッシュ部材４は、１６０℃以上、より好ましくは２００℃以上の融点を持つものが好ましい。これは、セパレータ３が流動化を起こした場合においても、メッシュ部材４は融点が高く、溶けにくいため、正極２と負極５が直接接触することを抑制することができるためである。
【００３５】
具体的な該材料としては、ポリスチレン、ポリアクリロニトリル、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エステル、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ樹脂、アセタール樹脂およびＡＢＳ樹脂などが挙げられる。
【００３６】
ここで、本発明において、メッシュ部材４はナイロン製の略格子形状の貫通孔を有する網部材を用いることが特に好ましい。これは、一般に市販されている網部材を用いることができ、安価で材料を入手することができるためである。ただし、メッシュ部材４に市販されている網部材を用いる場合、該網部材の厚さが５０μｍを超過する場合には、該網部材を熱プレスすることが好ましい。これは、メッシュ部材４の厚さが５０μｍを超過する場合には、電極部１において正極２および負極５との間でのイオン伝導性に影響を及ぼすおそれがあるからである。なお、メッシュ部材４に網を用いる場合には、網部材における穴が貫通孔となる。
【００３７】
そして、該メッシュ部材４の厚さは、イオン伝導性を確保できれば特に限定されないが、５０μｍ以下が好ましく、５μｍ〜３０μｍが特に好ましい。
【００３８】
また、該貫通孔は開口率が３０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。該開口率が３０％未満である場合には、イオンの出入りが不十分となる可能性があり、電池容量が低下するおそれがあるからである。なお、本発明において「貫通孔」とは、メッシュ部材４における穴をいう。
【００３９】
また、該貫通孔は、平均開口径が５μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。これは、メッシュ部材４の平均開口径を５μｍ以上にすることで電極間に熱暴走が生じるほどの直接接触が発生することが無く、また材料費の低減を図ることができると共に、適度に開口があるため、柔軟性を有するためである。一方、メッシュ部材４の平均開口径を１ｍｍ以下にすることで、捲回型電池のように曲率を持った状態に電極がなる場合においても、正極と負極とが接触することなく、たとえば缶内に収納することができるという利点があるためである。
【００４０】
なお、該開口率および該平均開口径は、たとえば、顕微鏡等で観察することで確認することができる。また、貫通孔の開口が楕円形等である場合には、該平均開口径は楕円の面積と等価な真円に置き換え、そのときの径の値を採用することができる。
【００４１】
また、貫通孔の形状は、特に限定されず、電池の形状に対応させて種々の形状を採用できる。たとえば、三角形、四角形、五角形、六角形等の多角形、円、楕円、不定形等が挙げられる。この場合の平均開口径に関しても、上記のように面積が等価な真円に置き換え、そのときの径を採用することができる。メッシュ部材に複数存在する貫通孔は、全て同一の形状であっても、異なる形状であってもよい。メッシュ部材の強度のばらつきがより少ない観点で、貫通孔が全て同一の形状を有していることが好ましい。さらに同じ観点で、貫通孔が規則的に並んでいることが好ましい。
【００４２】
≪正極≫
正極２は正極活物質、導電剤、結着剤、有機溶剤とを含有するペーストを集電体上に塗布、乾燥、加圧することにより作製することができる。
【００４３】
正極活物質には、リチウムイオンを吸着、放出できる材質として、たとえば、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4等、ＬｉＦｅＯ2およびこれらのリチウム複合酸化物、およびその一部を他元素で置換した化合物を用いることができる。
【００４４】
導電剤としては、たとえばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素質材料を添加したり、公知の添加剤などを添加したりすることができる。
【００４５】
また、結着剤としては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジンや、ポリテトラフルオロエチレン等を用いることができる。
【００４６】
有機溶剤としては、Ｎ−メチルー２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などを用いることができる。
【００４７】
集電体としては、たとえばアルミニウム等の導電性金属箔や薄板など、周知のものを適宜を用いることができる。
【００４８】
≪セパレータ≫
正極２の両表面を被覆するセパレータ３は、たとえば、多孔質フィルムよりなる。該セパレータ３は、耐溶剤性や耐酸化還元性を考慮すると、たとえば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂からなる多孔質フィルムが好適である。そして、電極部１における内部短絡により２次電池１０に発熱が生じた際に、セパレータ３の目がふさがりイオン伝導をさえぎれるように、該セパレータ３は、１６０℃以下に融点を持つことが好ましい。
【００４９】
≪負極≫
負極５は、負極活物質、導電材、結着剤、有機溶剤や純水を含有するペーストを集電体上に塗布、乾燥、加圧することにより作製することができる。
【００５０】
負極活物質には、リチウムイオンを挿入、離脱できる材質として、たとえば、熱分解炭素類、コークス類、黒鉛類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼結体、炭素繊維、活性炭等を用いることができる。
【００５１】
導電剤としては、たとえば、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等の炭素質材料を添加したり、公知の添加剤などを添加したりすることができる。
【００５２】
結着剤としては、たとえば、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンやスチレンブタジエンゴム等を用いることができる。
【００５３】
有機溶剤としては、Ｎ-メチル-２-ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ-ジメチルホルムアミ
ド（ＤＭＦ）等を用いることができる。
【００５４】
負極集電体としては、銅、ニッケル等の金属箔など、周知のものを適宜用いることができる。
【００５５】
＜非水電解液＞
本実施形態の２次電池１０において、非水電解液とは、電解質塩を有機溶剤に溶解してなる溶液を挙げることができる。
【００５６】
該電解質塩としては、リチウムイオン２次電池を使用する場合、たとえば、リチウムをカチオン成分とするものが好ましく、ホウフッ化リチウム、六フッ化リン酸リチウム、過塩素酸リチウム、フッ素置換有機スルホン酸等の有機酸をアニオン成分とするリチウム塩を用いることを例示することができる。キャパシタを使用する場合、たとえば、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＢＦ4、（Ｃ2Ｈ5）4ＮＰＦ6、（Ｃ4Ｈ9）4ＮＢＦ4、（Ｃ4Ｈ9）4ＮＰＦ6のようなアルキルアンモニウム塩を例示することができる。
【００５７】
該有機溶媒は、上記電解質塩を溶解するものであれば、どのようなものでも用いることができるが、たとえば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート等の環状炭酸エステル類、γ―ブチロラクトン等の環状エステル類、テトラヒドロフラン、ジメトキシエタン等のエーテル類、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート等の鎖状炭酸エステル類等を例示することができる。これらの有機溶剤は、単独で、または２種類以上の混合物として用いられる。
【００５８】
＜外装材＞
本発明で使用される外装材１１には、金属製の缶、すなわち鉄にニッケルメッキが施された材料を用いるのが好ましい。これは、外装材１１としての強度を保つのに、安価で達成できるからである。その他の材料としては、たとえば、ステンレススチール、アルミニウム等からなる缶でも良い。また、外装材１１の形状は薄い扁平筒型、円筒型、角筒型等いずれでもよいが、大型リチウム２次電池の場合は組電池として使用することが多いため薄い扁平型または角型であるのが好ましい。
【００５９】
本発明において、上記記載の各材質は一例であり、上記例示に限定されるものではなく、２次電池において知られているものであれば、いずれでも用いることができる。
【００６０】
［第２の実施形態］
図３は、本発明の２次電池の別の一実施形態を説明するための模式的な断面図である。以下、図３に基づいて説明する。
【００６１】
本実施形態においては、メッシュ部材４、負極５、メッシュ部材４を積層した後、
（ａ）セパレータ３で両表面が被覆された正極２、
（ｂ）メッシュ部材４
（ｃ）負極５
（ｄ）メッシュ部材４の順で積層していき、（ａ）〜（ｄ）を複数回繰り返して積層してなる積層体を形成する。つまり、上述した電極部１が複数個積層してなる。該積層体は、非水電解液（図示せず）とともに外装体６で封止されている。
【００６２】
このときの外装体６は、アルミニウム製のシートをポリプロピレンならびナイロン樹脂でラミネートしてなるフィルムを使用することが好ましい。これは、捲回型と異なり、複数材料が積層してなるため、これらの積層体を封止するのに取り扱いが容易であるためである。
【００６３】
上記（ａ）〜（ｄ）の繰り返す回数は、完成する２次電池の電池容量によって決定されるものであり、さらに高容量の２次電池を作製する場合には、さらに増加するものである。
【００６４】
なお、該２次電池は、適宜リード等を設置し、外部に電気を取り出すことができ、かつ、充電することができるものであることは、いうまでもない。
【００６５】
本実施形態によると、セパレータで被覆された正極、メッシュ部材、負極を複数枚重ねていくので、捲回型のように長い電極を巻く場合に比較して、１つの部品のサイズを小さくでき、材料の取り扱いが容易であるという効果を得ることができる。
【００６６】
ここで、上述した本発明の２次電池の構成は、容量が５Ａｈ以上の２次電池に採用することで、有効に活用できる。たとえば該２次電池が、積層型では５Ａｈ以上の２次電池を得るのに、６９０ｃｍ2（＝横２３ｃｍ×縦３０ｃｍ）の電極を２層必要とし、捲回型では１３８０ｃｍ2の電極を捲回する必要がある。さらに該２次電池の容量が増大する場合には、積層型ではさらに積層枚数を増やすか、捲回型ではさらに面積を広くする必要があり、電極の寸法管理が難しくなるとともに、工程上で異物混入の確率が高くなり、内部短絡が発生しやすい状況になるため、本発明が有効である。なお、本発明において、Ａｈ（アンペアアワー）とは、１アンペアの電流を１時間積算したものを言うこととする。
【００６７】
さらに、本発明の２次電池は、リチウムイオン２次電池を採用することで、組立時の工程管理が不十分であると負極側からリチウム成分のデンドライトが結晶成長して、電極間で短絡が発生しやすくなるため、本発明が有効である。
【００６８】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【実施例】
【００６９】
以下の実施例および比較例の結果は、表１にまとめられている。
［実施例１］
以下、図２および図３を参照して説明する。
【００７０】
本実施例においては、まず、図２に示す構造を有する電極部１を作製した。メッシュ部材４にはナイロン製の略格子状の貫通孔が形成されている網部材（融点：２６０℃、相互理化学硝子製作所  製品番：７６８２−１４）を用いた。このメッシュ部材４は、一般に市販されている網は厚さが厚いため、熱プレスして薄型化して厚さ２５μｍとした。それに伴い、該貫通孔における略格子形状の平均開口径は、約６０μｍであった。
【００７１】
セパレータ３には、ポリオレフィン製で、平均開口径１μｍ、厚み２０μｍの部材を用いた。
【００７２】
負極５には、厚さ１２μｍの銅箔上に天然黒鉛を負極活物質とする負極材（活物質：ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）＝９０：１０（質量比））を片面厚さ７０μｍで塗布した部材を用いた。負極５のサイズは、２３ｃｍ×３０ｃｍとした。
【００７３】
また、正極２には、厚さ２０μｍのアルミニウム箔上に、スピネル構造ＬｉＭｎ2Ｏ4を正極活物質とする正極材（活物質：アセチレンブラック：ＰＶＤＦ＝９０：５：５（質量比））を片面厚さ８０μｍで塗布した。正極２のサイズは、負極５のサイズより若干小さい２２ｃｍ×２９ｃｍとした。
【００７４】
また、上記正極を上記セパレータにより周囲を被覆したものとした。
これらの部材を図３に示すように、メッシュ部材４、負極５、メッシュ部材４を積層した後、
（ａ）セパレータ３で両表面が被覆された正極２、
（ｂ）メッシュ部材４
（ｃ）負極５
（ｄ）メッシュ部材４の順で積層していき、（ａ）〜（ｄ）を５回繰り返して積層してなる積層体を形成した。
【００７５】
積層後、積層体がずれないようにカプトン（登録商標）テープで固定して発電要素を得た。
【００７６】
その後、積層された複数枚の負極５における負極材を塗布していない部分を超音波溶接により一体化し、電流を外部回路へ取り出すためのニッケル製の負極リード（図示せず）を溶着により取り付けた。また、正極２も同様にして複数枚の正極材を塗布していない部分を超音波溶接により一体化し、アルミニウム製の正極リード(図示せず)を取り付けた。
【００７７】
このようにして得られた積層体を、外装材６としてアルミニウム箔の両面を樹脂フィルムでラミネートしたアルミラミネートフィルムに入れ、ＥＣ（エチレンカーボネート）とＤＭＣ（ジメチルカードネート）との混合溶媒（ＥＣ：ＤＭＣ＝３０：７０（体積比））にＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌになるように溶かした電解液５０ｍｌ注入し、封止してリチウムイオン２次電池を得た。外装材６の封止は、熱シーラで四方を熱融着することで行なった。電池のサイズは４００×２５０ｍｍ、厚さ２．５ｍｍで、２次電池の容量は１８Ａｈであった。
【００７８】
［比較例１］
実施例１におけるメッシュ部材４を設けない以外は、全て実施例１と同様の工程で２次電池を製造した。
【００７９】
＜性能検討＞
実施例１および比較例１で製造された２次電池に対して、満充電状態でそれぞれ釘刺し試験を行なった。なお、該釘刺し試験においては、釘径φ３ｍｍの釘を釘刺し速度１ｍｍ/ｓの条件にて２次電池に貫通させた。
【００８０】
その結果、サンプル数５個に対して試験をした結果、比較例１で製造された２次電池は、３個が発火に到ったのに対して、実施例１で製造された２次電池に関しては、５サンプルのうち１サンプルのみ表面温度が６０℃まで上昇するサンプルがあったが、その後徐々に温度が低下し室温まで下がり発火・発煙ともに見られなかった。
【００８１】
以上の結果より、メッシュ部材を介在させて積層したリチウムイオン２次電池は、特別な工程を増やすことなく、安全性にも優れた性能を有することが分かった。
【００８２】
［実施例２］
図１を参照して説明する。
【００８３】
実施例１と同内容に関して、説明は繰り返さない。
まず、メッシュ部材４を介在してなる電極部１を捲回し、断面が略円状ないし、略矩形状の電極部１を形成する。この捲回体の上下に絶縁体を配置した状態で、外装材１１としてのニッケルメッキが施された鉄系材料で構成される缶に収納した後、非水電解液を注入し外装材１１としてのガスケット部材を介して、該缶をかしめることにより２次電池を製造した。
【００８４】
本実施例においては、１８Ａｈの容量の電池を得るのに、電極幅が１８ｃｍ、長さ１９０ｃｍの帯状の電池部１を捲回した。なお２次電池の仕上がり外形は、φ６ｃｍ、長さ２０ｃｍであった。
【００８５】
このような構造の電池においても実施例１と同様の釘刺し試験を実施したが、発火せず、安全性が高いことを確認できた。
【００８６】
［実施例３〜６］
実施例３〜６においては、表１に示すように、正極２、負極５、２次電池の容量、形状およびメッシュ部材の有無等を適宜選択して、２次電池を製造した。実施例３〜６においては、実施例１で説明した正極活物質としてオリビン型ＬｉＦｅＯ2を、実施例１で説明した負極活性物質として人造黒鉛を用いた（表１参照）。
【００８７】
なお、信頼性評価基準（釘刺し試験）として発煙、発火しなかったものを良好（表中の丸印）としている。
【００８８】
【表１】
2010003552.tif 000003
【００８９】
以上の結果から、本発明のセパレータと正極間もしくは負極間の少なくとも一方にメッシュ部材を配置することにより、正極と負極間に短絡が発生した場合においても、熱暴走が生じることなく、安全性を向上することができた。
【００９０】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】（ａ）は、本発明の２次電池の一実施形態を示す模式的な斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ部を拡大した模式図である。
【図２】本発明の一実施形態における電極部を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の２次電池の別の一実施形態を説明するための模式的な断面図である。
【図４】従来技術の２次電池を説明するための模式的な断面図である。
【図５】従来技術の別の２次電池を説明するための模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１，１０１  電極部、２，１０２  正極、３，１０３  セパレータ、４，１０４  メッシュ部材、５，１０５  負極、６，１１  外装材、１０  ２次電池。
【図１】
2010003552.tif 000004
【図２】
2010003552.tif 000005
【図３】
2010003552.tif 000006
【図４】
2010003552.tif 000007
【図５】
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