(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装部材と、前記外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池であって、
少なくとも前記正極または前記負極の一方は、第１の金属箔及び前記第１の金属箔の少なくとも一部に形成された活物質含有部を含む第１の電極部と、第２の金属箔及び前記第２の金属箔の少なくとも一部に形成された活物質含有部を含む第２の電極部とを有し、
前記第１の金属箔は、前記第２の金属箔よりも引張り強度が大きく、
前記第１の電極部の一部は、前記第２の電極部の一部よりも前記電極群のより外側に配置され、
前記第１の電極部の前記一部を構成する前記第１の金属箔は、前記活物質含有部が非形成の箇所に第１の集電タブを有し、
前記第２の電極部の前記一部を構成する前記第２の金属箔は、前記活物質含有部が非形成の箇所に第２の集電タブを有し、
前記第１の集電タブを前記第２の集電タブに接合することにより前記第１の電極部が前記第２の電極部と電気的に接続されることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
前記負極が前記第１の電極部及び前記第２の電極部を有し、前記負極の前記第１の電極部及び前記第２の電極部双方の前記活物質含有部は、リチウム吸蔵電位が０．４Ｖ以上（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）の負極活物質を含むことを特徴とする請求項１に記載の非水電解質電池。
【請求項３】
前記負極活物質は、リチウムチタン酸化物及びリチウムチタン複合酸化物のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項２に記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記負極の前記第１の電極部の前記第１の金属箔は銅またはアルミニウム合金を含み、かつ前記負極の前記第２の電極部の前記第２の金属箔はアルミニウムを含むことを特徴とする請求項２または３のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項５】
前記第１の金属箔及び前記第２の金属箔の厚さは１０μｍ以上５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項６】
前記電極群が少なくとも一以上前記外装部材内に収納されている請求項１乃至５のいずれか１項に記載の非水電解質電池。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の非水電解質電池を一以上備えることを特徴とする電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、非水電解質電池及び電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池のような電気自動車やハイブリッド電気自動車への適用が進むにつれ、更なる高エネルギー密度化が必要とされている。
【０００３】
一般的に非水電解質電池の正極及び負極は、アルミニウム、銅等の金属箔上に、活物質を含むスラリーを塗工することにより得られたものが用いられる。高エネルギー密度化のためには、上記金属箔を薄くし、電極の低体積化、軽量化する必要がある。しかしながら、上記金属箔を薄くすると、電極の強度が低下し、切れが生じやすくなるという問題がある。特に、電極群における集電タブ取り付け部となる最外層に位置する電極は、他の部分と比べて応力がかかりやすく、切れが生じて電池容量の低下や、内部抵抗の増大等が生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１１０１７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、集電体の切れが抑制され、エネルギー密度の向上を図ることが可能な非水電解質電池と、この非水電解質電池を備えた電池パック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】
【０００６】
実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。少なくとも正極または負極の一方は、第１の電極部と、第２の電極部とを有する。第１の電極部は、第１の金属箔と、第１の金属箔の少なくとも一部に形成された活物質含有部とを含む。第２の電極部は、第２の金属箔と、第２の金属箔の少なくとも一部に形成された活物質含有部とを含む。第１の金属箔は、第２の金属箔よりも引張り強度が大きい。第１の電極部の一部は、第２の電極部の一部よりも電極群のより外側に配置されている。第１の電極部の一部を構成する第１の金属箔は、活物質含有部が非形成の箇所に第１の集電タブを有する。第２の電極部の一部を構成する第２の金属箔は、活物質含有部が非形成の箇所に第２の集電タブを有する。第１の集電タブを第２の集電タブに接合することにより第１の電極部が第２の電極部と電気的に接続される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る非水電解質電池の断面図。
【図２】図１の非水電解質電池に用いられる正極を示す平面図。
【図３】図１の非水電解質電池に用いられる絶縁部材と正極端子を示す斜視図。
【図４】第１の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の断面図。
【図５】第２の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の断面図。
【図６】第３の実施形態に係る非水電解質電池の断面図。
【図７】第４の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の断面図。
【図８】第５の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の展開斜視図。
【図９】第５の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の斜視図。
【図１０】第５の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の要部を示す断面図。
【図１１】第５の実施形態に係る非水電解質電池の電極群の要部を示す断面図。
【図１２】第６の実施形態に係る非水電解質電池の断面図。
【図１３】図１２の非水電解質電池に用いられる端子を示す斜視図。
【図１４】第７の実施形態に係る電池パックの分解斜視図。
【図１５】第７の実施形態に係る電池パックの電気回路を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。電極群は、正極と負極とがその間にセパレータを介在させながら交互に積層された積層型電極群である。第１の電極部及び第２の電極部を有する電極が負極の実施形態である。
【００１０】
図１に示すように、外装部材１は、中空の略直方体形状をなし、例えば金属材料から形成されている。金属材料は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等を挙げることができる。電極群２は、外装部材１内に収容されている。電極群２は、正極３と負極４との間にセパレータ５を介在したものが順に積み重ねられた（スタックされた）ものである。電極群２の両方の最外層は、セパレータ５からなる。正極３は、正極集電体３ａと、正極集電体３ａの両側に保持された層状の正極活物質含有部３ｂとを含む。図２に示すように、正極集電体３ａは、正極３の一方の短辺から帯状に引き出され、引き出された部分は正極タブ６として機能する。
【００１１】
負極４は、第１の負極部４Ａと、第２の負極部４Ｂとを有する。第１の負極部４Ａは、最外層のセパレータ５と接している。第１の負極部４Ａは、第２の負極部４Ｂよりも電極群のより外側に配置されている。よって、第１の負極部４Ａは、第２の負極部４Ｂよりも外装部材の近くに配置されている。
【００１２】
第１の負極部４Ａは、集電体としての第１の金属基板４ｃと、第１の金属基板４ｃの両側に保持された層状の負極活物質含有部４ｂとを含む。第２の負極部４Ｂは、集電体としての第２の金属基板４ｄと、第２の金属基板４ｄの両側に保持された層状の負極活物質含有部４ｂとを含む。第１の金属基板４ｃ及び第２の金属基板４ｄは、それぞれ、負極４の一方の短辺から帯状に引き出され、引き出された部分は負極タブ７として機能する。正極タブ６は、電極群２の一方の短辺からそれぞれ引き出され、かつ負極タブ７は、電極群２の他方の短辺からそれぞれ引き出されている。第１の金属基板４ｃの引張り強度は、第２の金属基板４ｄの引張り強度よりも大きい。
【００１３】
外装部材１の互いに対向する両側面には、貫通孔が形成されている。２つの貫通孔それぞれに、絶縁部材８が配置されている。図３に示すように、絶縁部材８は、中央付近にスリット８ａを有する略直方体形状のブロックからなる。正極端子９は、矩形状の頭部９ａと、頭部９ａから延出した矩形柱状の軸部９ｂとを有する。正極端子９の頭部９ａは、外装部材１の外側に突出した絶縁部材８上に配置されている。また、正極端子９の軸部９ｂは、絶縁部材８のスリット８ａを貫通し、外装部材１の内側に突出している。一方、図１に示すように、負極端子１０は、矩形状の頭部１０ａと、頭部１０ａから延出した矩形柱状の軸部１０ｂとを有する。負極端子１０の頭部１０ａは、外装部材１の外側に突出した絶縁部材８上に配置されている。また、負極端子１０の軸部１０ｂは、絶縁部材８のスリット８ａを貫通し、外装部材１の内側に突出している。正極端子９及び負極端子１０は、導電性材料から形成することができる。導電性材料には、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等を挙げることができる。
【００１４】
複数枚ある正極タブ６は、積層され、積層されたものが正極端子９の軸部９ｂに溶接されている。また、複数枚ある負極タブ７についても、積層され、積層されたものが負極端子１０の軸部１０ｂに溶接されている。溶接は、例えば、抵抗溶接、超音波溶接等を挙げることができる。なお、非水電解質は、電極群２に保持されている。
【００１５】
なお、図１では、集電体の両側に活物質含有部が形成されているが、これに限定されるものではなく、集電体の金属基板の片側のみに活物質含有部が形成されていても良い。また、図１では、最外層のセパレータ５と接する負極のみを第１の負極部４Ａとしたが、これに限定されるものではない。例えば、図４に示されるように、第２の負極部４Ｂの一部を第１の負極部４Ａに変更することができる。
【００１６】
以下、非水電解質電池に含まれる各部材を説明する。
【００１７】
１）負極４
負極４は、第１の負極部４Ａと、第２の負極部４Ｂとを有する。
【００１８】
引張り強度は、ＪＩＳ  Ｂ７７２１（２００９年）の引張試験機を使用し、試験温度が２５℃で、試験片の幅が１０ｍｍで、上下固定部間の距離が５０ｍｍで、かつ引張速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ以下の条件で試験片が破断するまでの強さを測定することにより得られるものである。
【００１９】
第１の負極部４Ａの第１の金属基板４ｃの引張り強度を第２の負極部４Ｂの第２の金属基板４ｄよりも大きくする理由について説明する。積層型電極群２の端面から延出された複数枚の負極タブ７をまとめて一つの負極端子１０に溶接すると、電極群２の最外層付近の負極の負極タブ７に大きな引張力が加わる。第１の負極部４Ａの一部が第２の負極部４Ｂの一部よりも電極群のより外側に配置されていても、第１の金属基板の引張り強度４ｃが第２の金属基板４ｄの引張り強度以下であると、負極タブ７を負極端子１０に溶接する際に負極タブ７に加わる引張力で電極群２の最外層付近の金属基板が破断する。第１の金属基板４ｃの引張り強度を第２の金属基板４ｄの引張り強度よりも大きくすることによって、負極タブ７を負極端子１０に溶接する際の金属基板の破断を抑えることができる。
【００２０】
第１，第２の金属基板４ｃ，４ｄの引張強度は以下の（１）式の関係を満たすことが望ましい。
【００２１】
Ｘ2×１．５≦Ｘ1    （１）
但し、Ｘ1は第１の金属基板４ｃの引張強度（Ｎ／ｍｍ）で、Ｘ2は第２の金属基板４ｄの引張強度（Ｎ／ｍｍ）である。
【００２２】
第１，第２の金属基板４ｃ，４ｄの引張強度が（１）式の関係を満足することによって、金属基板の破断を抑制する効果を高めることができ、金属基板を２種類使用することによるプロセスコストアップを超えるメリットを得ることができる。
【００２３】
第１，第２の金属基板４ｃ，４ｄの引張強度は、金属基板に使用する材料を変更することによって調節することが好ましい。金属基板の引張強度は、例えば、金属基板の厚さあるいは開口率を変更することによっても調整可能である。しかしながら、金属基板を厚くすることにより引張強度を高めると、金属基板の厚い部分に形成される活物質含有部の厚さを薄くする必要があるため、高いエネルギー密度を得られない恐れがある。また、金属基板の開口率を高めることにより引張強度を低くすると、金属基板として金属箔を用いた場合に金属基板の強度が著しく低下し、負極の作製が困難になる。
【００２４】
第２の金属基板４ｄとしてアルミニウムを主成分とするものを使用した場合、第１の金属基板４ｃとしてアルミニウム合金もしくは銅を主成分として含むものを使用することができる。また、第２の金属基板４ｄとしてアルミニウム合金を主成分とするものを使用した場合、第１の金属基板４ｃとして銅を主成分として含むものを使用することができる。銅は、アルミニウムよりもせん断応力が強いため、第１の金属基板４ｃに用いるのに好適なものである。ここで、主成分とは、構成元素のうち９９質量パーセント以上含まれる元素をいう。
【００２５】
アルミニウムは、１０００番系アルミニウム（ＪＩＳ呼称１０００番台）であることが望ましい。アルミニウム合金には、例えば、ＪＩＳ呼称２０００番台、３０００番台、４０００番台、５０００番台、６０００番台、７０００番台の合金を使用することができる。アルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含むことが好ましい。
【００２６】
第１，第２金属基板４ｃ，４ｄの厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下にすることができる。より好ましい範囲は、２０μｍ以上５０μｍ以下である。第１，第２金属基板４ｃ，４ｄの厚さは、第１の金属基板の引張り強度が第２の金属基板の引張り強度よりも大きくなるように、金属基板に使用する材料の種類に応じて調整することができる。
【００２７】
負極タブ７は、第１，第２金属基板４ｃ，４ｄと同様な材料から形成される。
【００２８】
負極活物質含有部に含まれる負極活物質は、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物、合金などが挙げられる。負極活物質は、リチウム吸蔵放出電位が１．０Ｖ(vs. Li/Li+)以上貴であることが望ましい。金属基板がアルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む場合に、例えば、１．０Ｖ(vs. Li/Li+)よりも卑な電位でリチウムを吸蔵する炭素質物などを用いると、金属基板が電気化学的に不安定になる恐れがある。負極活物質のリチウム吸蔵放出電位は、電池電圧を高くするために３Ｖ(vs. Li/Li+)よりも卑であることが好ましい。
【００２９】
リチウム吸蔵放出電位が１．０Ｖ(vs. Li/Li+)以上貴な負極活物質は、チタン含有金属酸化物であることが好ましい。チタン含有金属酸化物は、１．５Ｖ(vs. Li/Li+)近傍でリチウムを吸蔵するため、アルミニウムもしくはアルミニウム合金を含む金属基板の溶解を回避することができる。
【００３０】
チタン含有金属酸化物の例には、例えば、立方晶系スピネル型Ｌｉ4+xＴｉ5Ｏ12（０≦ｘ≦３）及び斜方晶系ラムスデライト型Ｌｉ2+yＴｉ3Ｏ7（ｙは０≦ｙ≦３）のようなリチウムチタン酸化物、リチウムチタン酸化物の構成元素の一部を異種元素で置換したリチウムチタン複合酸化物が含まれる。充放電サイクル寿命の観点からは、リチウム吸蔵・放出による格子体積変化が小さい立方晶系スピネル型のリチウムチタン酸化物が好ましい。
【００３１】
負極活物質の他の例には、リチウム吸蔵放出電位が１〜２Ｖ(vs. Li/Li+)である、ＬｉｘＮｂ２Ｏ５（０≦ｘ≦２）及びＬｉｘＮｂＯ３（０≦ｘ≦１）のようなリチウムニオブ複合酸化物、リチウム吸蔵放出電位が２〜３Ｖ(vs. Li/Li+)であるＬｉｘＭｏＯ３（０≦ｘ≦１）のようなリチウムモリブデン複合酸化物、リチウム吸蔵放出電位が１．８Ｖ(vs. Li/Li+)であるＬｉｘＦｅＳ２（０≦ｘ≦４）のようなリチウム鉄複合硫化物等が含まれる。
【００３２】
また、負極活物質として、ＴｉＯ2のようなチタン酸化物、又は、ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有する金属複合酸化物を用いることもできる。これらの酸化物は、初回の充電時にリチウムを吸蔵してリチウムチタン複合酸化物となる。ＴｉＯ2は、単斜晶系β型（ブロンズ型、或いはＴｉＯ２（Ｂ）とも言われる）で熱処理温度が３００〜５００℃の低結晶性のものが好ましい。
【００３３】
ＴｉとＰ、Ｖ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含有する金属複合酸化物の例には、例えば、ＴｉＯ2−Ｐ2Ｏ5、ＴｉＯ2−Ｖ2Ｏ5、ＴｉＯ2−Ｐ2Ｏ5−ＳｎＯ2、ＴｉＯ2−Ｐ2Ｏ5−ＭｅＯ（ＭｅはＣｕ、Ｎｉ、Ｃｏ及びＦｅよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素）が含まれる。この金属複合酸化物は、結晶相とアモルファス相が共存もしくは、アモルファス相単独で存在したミクロ構造であることが好ましい。このようなミクロ構造であることによりサイクル性能が大幅に向上することができる。
【００３４】
負極活物質には、上記で挙げられた活物質を単独で用いてもよいが、混合して用いてもよい。
【００３５】
負極活物質含有部に含まれる他の成分は、結着剤、導電剤等が挙げられる。
【００３６】
導電剤は、活物質の集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑える。導電剤の例は、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛を含む。
【００３７】
結着剤は、活物質と導電剤を結着できる。結着剤の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴム、スチレンブタジエンゴムを含む。
【００３８】
負極活物質含有部中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ７０質量％以上９６質量％以下、２質量％以上２８質量％以下及び２質量％以上２８質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質含有部の集電性能を向上させ、非水電解質電池の大電流特性を向上させることができる。また、結着剤の量を２質量％以上とすることにより、負極活物質含有部と集電体の結着性を高め、サイクル特性を向上させることができる。一方、導電剤及び結着剤はそれぞれ２８質量％以下にすることが高容量化を図る上で好ましい。
【００３９】
負極の作製方法を説明する。活物質、導電剤及び結着剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製する。このスラリーを第１の金属基板に塗布し、乾燥し、その後、プレスを施すことにより第１の電極部を得る。また、このスラリーを第２の金属基板に塗布し、乾燥し、その後、プレスを施すことにより第２の電極部を得る。スラリーを調製する代わりに、活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成して負極活物質含有部とし、これを第１の金属基板、第２の金属基板それぞれに形成することにより、第１の電極部、第２の電極部を得てもよい。
【００４０】
２）正極
正極３は、正極集電体３ａと、正極集電体３ａに保持された正極活物質含有部３ｂとを含む。なお、図１では、正極集電体の両側に正極活物質含有部が形成されているが、これに限定されるものではなく、正極集電体の片側のみに正極活物質含有部が形成されていても良い。
【００４１】
正極活物質としては、酸化物、ポリマー等が挙げられる。
【００４２】
例えば、酸化物としては、Ｌｉを吸蔵した二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、酸化鉄、酸化銅、酸化ニッケル、及び、リチウムマンガン複合酸化物（例えばＬｉｘＭｎ２Ｏ４またはＬｉｘＭｎＯ２）、リチウムニッケル複合酸化物（例えばＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（例えばＬｉＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（例えばＬｉＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２−ｙＮｉｙＯ４）、オリビン構造を有するリチウムリン酸化物（ＬｉｘＦｅＰＯ４、ＬｉｘＦｅ１−ｙＭｎｙＰＯ４、ＬｉｘＣｏＰＯ４等）、硫酸鉄（Ｆｅ２（ＳＯ４）３）、バナジウム酸化物（例えばＶ２Ｏ５）等が挙げられる。
【００４３】
例えば、ポリマーとしては、ポリアニリンやポリピロール等の導電性ポリマー材料、ジスルフィド系ポリマー材料等が挙げられる。その他に、イオウ（Ｓ）、フッ化カーボン等も使用できる。
【００４４】
好ましい正極活物質としては、正極電圧が高いリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２Ｏ４）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムコバルト複合酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉｘＮｉ１−ｙＣｏｙＯ２）、スピネル型リチウムマンガンニッケル複合酸化物（ＬｉｘＭｎ２−ｙＮｉｙＯ４）、リチウムマンガンコバルト複合酸化物（ＬｉｘＭｎｙＣｏ１−ｙＯ２）、リチウムリン酸鉄（ＬｉｘＦｅＰＯ４）等が挙げられる。なお、上記組成式中のｘ、ｙは０〜１の範囲であることが好ましい。
【００４５】
正極活物質含有部に含み得る他の成分には、結着剤及び導電剤を挙げることができる。
【００４６】
導電剤は、活物質の集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑える。導電剤の例は、アセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などの炭素質物を含む。
【００４７】
結着剤は、活物質と導電剤を結着させる。結着剤の例は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、フッ素系ゴムを含む。
【００４８】
正極活物質含有部中の活物質、導電剤及び結着剤は、それぞれ８０質量％以上９５質量％以下、３質量％以上１８質量％以下及び２質量％以上１７質量％以下の割合で配合することが好ましい。導電剤は、３質量％以上の量にすることにより上述した効果（活物質の集電性能を高め、集電体との接触抵抗を抑える）を発揮することができる。導電剤は、１８質量％以下の量にすることにより高温保存下での導電剤表面での非水電解質の分解を低減することができる。結着剤は、２質量％以上の量にすることにより十分な正極強度が得られる。結着剤は、１７質量％以下の量にすることにより、正極中の絶縁材料である結着剤の配合量を減少させ、内部抵抗を減少できる。
【００４９】
正極集電体は、例えばアルミニウム箔、またはＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含むアルミニウム合金箔であることが好ましい。
【００５０】
正極タブ６は、正極集電体と同様な材料から形成される。
【００５１】
正極は、例えば活物質、導電剤及び結着剤を汎用されている溶媒に懸濁してスラリーを調製し、このスラリーを集電体に塗布し、乾燥し、その後、プレスを施すことにより作製される。正極は、また活物質、導電剤及び結着剤をペレット状に形成して正極活物質含有部とし、これを集電体上に形成することにより作製されてもよい。
【００５２】
３）セパレータ
セパレータは、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、セルロース、もしくはポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を含む多孔質フィルム、または合成樹脂製不織布を用いることができる。好ましい多孔質フィルムは、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含むものである。このような多孔質フィルムは、一定温度において溶融し、電流を遮断することが可能であるために安全性を向上できる。
【００５３】
４）非水電解質
非水電解質は、例えば電解質を有機溶媒に溶解することにより調製される液状非水電解質、または液状電解質と高分子材料を複合化したゲル状非水電解質を用いることができる。
【００５４】
液状非水電解質は、電解質を０．５Ｍ以上２．５Ｍ以下の濃度で有機溶媒に溶解したものであることが好ましい。
【００５５】
電解質の例は、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２］のリチウム塩、またはこれらの混合物を含む。電解質は、高電位でも酸化し難いものであることが好ましく、ＬｉＰＦ６が最も好ましい。
【００５６】
有機溶媒の例は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネートのような環状カーボネート；ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）のような鎖状カーボネート；テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２メチルテトラヒドロフラン（２ＭｅＴＨＦ）、ジオキソラン（ＤＯＸ）のような環状エーテル；ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、ジエトエタン（ＤＥＥ）のような鎖状エーテル；またはγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、スルホラン（ＳＬ）を含む。これらの有機溶媒は、単独または混合溶媒の形態で用いることができる。
【００５７】
高分子材料の例は、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）を含む。
【００５８】
好ましい有機溶媒は、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）からなる群のうち、少なくとも２つ以上を混合した混合溶媒、またはγ−ブチロラクトン（ＧＢＬ）を含む混合溶媒である。これらの混合溶媒を用いることにより、高温特性の優れた非水電解質二次電池を得ることができる。
【００５９】
５）外装部材
外装部材には、図１に示すような金属製容器を用いることができる。金属製容器の厚さは１．０ｍｍ以下にすることが好ましく、より好ましい範囲は０．５ｍｍ以下である。或いは、金属製容器の代りにラミネートフィルム製容器を用いることもできる。ラミネートフィルム製容器の厚さは、０．５ｍｍ以下にすることが望ましい。
【００６０】
外装部材の形状は、図１に示す角型に限定されるものではなく、例えば、扁平型（薄型）、円筒型、コイン型、及びボタン型等にすることができる。外装部材の例には、電池寸法に応じて、例えば携帯用電子機器等に積載される小型電池用外装部材、二輪乃至四輪の自動車等に積載される大型電池用外装部材などが含まれる。
【００６１】
ラミネートフィルムは、樹脂層間に金属層を介在した多層フィルムが用いられる。金属層は、軽量化のためにアルミニウム箔若しくはアルミニウム合金箔が好ましい。樹脂層は、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高分子材料を用いることができる。ラミネートフィルムは、熱融着によりシールを行って外装部材の形状に成形することができる。
【００６２】
金属製容器は、アルミニウムまたはアルミニウム合金等から作られる。アルミニウム合金は、マグネシウム、亜鉛、ケイ素等の元素を含む合金が好ましい。合金中に鉄、銅、ニッケル、クロム等の遷移金属が含まれる場合、その量は１００質量ｐｐｍ以下にすることが好ましい。
【００６３】
以上説明した第１の実施形態によれば、第１の負極部の一部が第２の負極部の一部よりも電極群のより外側に配置され、かつ第１の負極部の第１の金属基板の引張り強度が第２の負極部の第２の金属基板の引張り強度よりも大きいため、第１の金属基板及び第２の金属基板それぞれに設けられた負極タブを負極端子に溶接する際の金属基板の破断を抑制することができる。その結果、金属基板の厚さに拘らず、金属基板の破断に起因する電池容量の低下及び内部抵抗の増大を回避することができるため、高エネルギー密度を有する非水電解質電池を実現することができる。
【００６４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む積層型電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。第２の実施形態は、正極及び負極の双方が第１の電極部及び第２の電極部を有すること以外は、第１の実施形態と同様な構成を有する。
【００６５】
第２の実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、図５に示す電極群を備えること以外は、図１と同様な構造にすることができる。なお、図１〜図４と同様な部材については、
同符号を付して説明を省略する。
【００６６】
正極３は、第１の正極部３Ａと、第２の正極部３Ｂとを有する。第１の正極部３Ａは、第１の負極部４Ａとセパレータ５を介して対向している。第１の正極部３Ａは、第２の正極部３Ｂよりも外側に位置している。よって、第１の正極部３Ａは、第２の正極部３Ｂよりも外装部材の近くに配置されている。第１の正極部３Ａは、集電体としての第１の金属基板３ｃと、第１の金属基板３ｃの両側に保持された層状の正極活物質含有部３ｂとを含む。第２の正極部３Ｂは、集電体としての第２の金属基板３ｄと、第２の金属基板３ｄの両側に保持された層状の正極活物質含有部３ｂとを含む。第１の金属基板３ｃの引張り強度は、第２の金属基板３ｄの引張り強度よりも大きい。第１の金属基板３ｃ及び第２の金属基板３ｄは、それぞれ、正極３の一方の短辺から帯状に引き出され、引き出された部分は正極タブ６として機能する。
【００６７】
以下、正極の第１，第２の金属基板について説明する。
【００６８】
正極の第１，第２の金属基板の引張り強度は、第１の実施形態で説明したのと同様な方法で測定される。
【００６９】
第１の金属基板３ｃの引張り強度を第２の金属基板３ｄよりも大きくする理由について説明する。積層型電極群２の端面から延出された複数枚の正極タブ６をまとめて一つの正極端子９に溶接すると、電極群２の最外層に近い正極の正極タブに大きな引張力が加わる場合がある。このため、第１の正極部３Ａの一部を第２の正極部３Ｂの一部よりも外側に位置させ、かつ第１の金属基板３ｃの引張り強度を第２の金属基板３ｄの引張り強度よりも大きくすることによって、正極タブ６を正極端子９に溶接する際の金属基板の破断を抑えることができる。
【００７０】
第１，第２の金属基板３ｃ，３ｄの引張強度は以下の（２）式の関係を満たすことが望ましい。
【００７１】
Ｙ2×１．５≦Ｙ1    （２）
但し、Ｙ1は第１の金属基板３ｃの引張強度（Ｎ／ｍｍ）で、Ｙ2は第２の金属基板３ｄの引張強度（Ｎ／ｍｍ）である。
【００７２】
第１，第２の金属基板３ｃ，３ｄの引張強度が（２）式の関係を満足することによって、金属基板の破断を抑制する効果を高めることができ、金属基板を２種類使用することによるプロセスコストアップを超えるメリットを得ることができる。
【００７３】
第１，第２の金属基板３ｃ，３ｄの引張強度は、金属基板に使用する材料を変更することによって調節することが好ましい。金属基板の引張強度は、例えば、金属基板の厚さあるいは開口率を変更することによっても調整可能である。しかしながら、金属基板を厚くすることにより引張強度を高めると、金属基板の厚い部分に形成できる活物質含有部の厚さを薄くする必要があるため、高いエネルギー密度を得られない恐れがある。また、金属基板の開口率を高めることにより引張強度を低くすると、金属基板として金属箔を用いた場合に金属基板の強度が著しく低下し、正極の作製が困難になる。
【００７４】
第２の金属基板３ｄとしてアルミニウムを主成分とするものを使用した場合、第１の金属基板３ｃとしてアルミニウム合金を主成分として含むものを使用することができる。ここで、アルミニウムは、１０００番系アルミニウム（ＪＩＳ呼称１０００番台）であることが望ましい。アルミニウム合金には、例えば、ＪＩＳ呼称２０００番台、３０００番台、４０００番台、５０００番台、６０００番台、７０００番台の合金を使用することができる。アルミニウム合金は、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉよりなる群から選択される少なくとも１種類の元素を含むことが好ましい。
【００７５】
第１，第２金属基板３ｃ，３ｄの厚さは、１０μｍ以上５０μｍ以下にすることができる。より好ましい範囲は、２０μｍ以上５０μｍ以下である。第１，第２金属基板３ｃ，３ｄの厚さは、第１の金属基板の引張り強度が第２の金属基板の引張り強度よりも大きくなるように、金属基板に使用する材料の種類に応じて調整することができる。
【００７６】
以上説明した第２の実施形態によれば、第１の負極部４Ａの一部が第２の負極部４Ｂの一部よりも外側に配置され、かつ第１の正極部３Ａの一部が第２の正極部３Ｂの一部よりも外側に配置されている。第１の負極部４Ａ及び第１の正極部３Ａそれぞれの第１の金属基板の引張り強度が、第２の負極部４Ｂ及び第２の正極部３Ｂそれぞれの引張り強度よりも大きい。その結果、正極及び負極の双方において、第１の金属基板及び第２の金属基板それぞれに設けられたタブを端子に溶接する際の金属基板の破断を抑制することができる。その結果、金属基板の厚さに拘らず、金属基板の破断に起因する電池容量の低下及び内部抵抗の増大を確実に回避することができるため、高エネルギー密度を有する非水電解質電池を実現することができる。
【００７７】
（第３の実施形態）
第３の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む積層型電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。第３の実施形態では、第１の電極部及び第２の電極部を有する電極が正極である。
【００７８】
第３の実施形態に係る電池の一例を図６に示す。図６では、図１〜図５と同様な部材について同符号を付して説明を省略する。
【００７９】
正極３は、第１の正極部３Ａと、第２の正極部３Ｂとを有する。第１の正極部３Ａは、最外層のセパレータ５と接している。第１の正極部３Ａは、第２の正極部３Ｂよりも外側に位置している。よって、第１の正極部３Ａは、第２の正極部３Ｂよりも外装部材の近くに配置されている。また、第１の金属基板３ｃの引張り強度は、第２の金属基板３ｄの引張り強度よりも大きい。
【００８０】
負極４は、負極集電体４ａと、負極集電体４ａの両側に保持された層状の負極活物質含有部４ｂとを含む。負極集電体４ａは、負極４の一方の短辺から帯状に引き出され、引き出された部分は負極タブ７として機能する。負極集電体には、銅箔、アルミニウム箔またはＭｇ、Ｔｉ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｕ及びＳｉよりなる群から選択される１種類以上の元素を含むアルミニウム合金箔等を使用することができる。
【００８１】
なお、図６では、最外層のセパレータ５と接する正極のみを第１の正極部３Ａとしたが、これに限定されるものではなく、第２の正極部３Ｂの一部を第１の正極部３Ａに変更することが可能である。
【００８２】
以上説明した第３の実施形態によれば、第１の正極部の一部が第２の正極部の一部よりも電極群のより外側に配置され、かつ第１の金属基板の引張り強度が第２の金属基板の引張り強度よりも大きいため、第１の金属基板及び第２の金属基板それぞれに設けられた正極タブを正極端子に溶接する際の金属基板の破断を抑制することができる。その結果、金属基板の厚さに拘らず、金属基板の破断に起因する電池容量の低下及び内部抵抗の増大を回避することができるため、高エネルギー密度を有する非水電解質電池を実現することができる。
【００８３】
（第４の実施形態）
第４の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む積層型電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。第４の実施形態は、負極についても第１の電極部及び第２の電極部を有すること以外は、第３の実施形態と同様な構成を有する。
【００８４】
第４の実施形態に係る非水電解質電池は、例えば、図７に示す電極群を備えること以外は、図６と同様な構造にすることができる。なお、図１〜図６と同様な部材については、
同符号を付して説明を省略する。
【００８５】
正極３は、第１の正極部３Ａと、第２の正極部３Ｂとを有する。第１の正極部３Ａは、最外層のセパレータ５と接している。第１の正極部３Ａは、第２の正極部３Ｂよりも外側に位置している。よって、第１の正極部３Ａは、第２の正極部３Ｂよりも外装部材の近くに配置されている。また、第１の金属基板３ｃの引張り強度は、第２の金属基板３ｄの引張り強度よりも大きい。
【００８６】
負極４は、第１の負極部４Ａと、第２の負極部４Ｂとを有する。第１の負極部４Ａは、第１の正極部３Ａとセパレータ５を介して対向している。第１の負極部４Ａは、第２の負極部４Ｂよりも外側に位置している。よって、第１の負極部４Ａは、第２の負極部４Ｂよりも外装部材の近くに配置されている。第１の金属基板４ｃの引張り強度は、第２の金属基板４ｄの引張り強度よりも大きい。
【００８７】
以上説明した第４の実施形態によれば、第１の負極部４Ａの一部が第２の負極部４Ｂの一部よりも外側に配置され、かつ第１の正極部３Ａの一部が第２の正極部３Ｂの一部よりも外側に配置されている。第１の負極部４Ａ及び第１の正極部３Ａそれぞれの第１の金属基板の引張り強度が、第２の負極部４Ｂ及び第２の正極部３Ｂそれぞれの引張り強度よりも大きい。その結果、正極及び負極の双方において、第１の金属基板及び第２の金属基板それぞれに設けられたタブを端子に溶接する際の金属基板の破断を抑制することができる。従って、金属基板の厚さに拘らず、金属基板の破断に起因する電池容量の低下及び内部抵抗の増大を確実に回避することができるため、高エネルギー密度を有する非水電解質電池を実現することができる。
【００８８】
（第５の実施形態）
第５の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池が提供される。電極群は、正極と負極とセパレータとが扁平の渦巻状に捲回されたものである。正極及び負極のうち少なくとも一方は、第１の電極部と、第２の電極部とを有する。
【００８９】
第５の実施形態の一例を図８〜図１１を参照して説明する。図１〜図７と同様な部材は、同符号を付して説明を省略する。図８に示すように、捲回型電極群２は、正極３と負極４がその間にセパレータ５を介して偏平形状に捲回されたものである。正極３は、帯状の正極集電体３ａと、正極集電体３ａの長辺に平行な一端部からなる正極集電タブ１１と、少なくとも正極集電タブ１１を除いて正極集電体に形成された正極活物質含有部３ｂとを含む。一方、負極４は、帯状の負極集電体４ａと、負極集電体４ａの長辺に平行な一端部からなる負極集電タブ１２と、少なくとも負極集電タブ１２を除いて形成された負極活物質含有部４ｂとを含む。
【００９０】
正極３、セパレータ５及び負極４は、正極集電タブ１１が電極群の捲回軸方向にセパレータ５から突出し、かつ負極集電タブ１２がこれと反対方向にセパレータ５から突出するよう、正極３及び負極４の位置をずらして捲回されている。このような捲回により、電極群２は、図９に示すように、渦巻状に捲回された一方の端面から正極集電タブ１１が突出し、渦巻状に捲回された負極集電タブ１２が他方の端面から突出している。正極集電タブ１１同士は、例えば溶接によって電気的に接続されている。負極集電タブ１２同士についても、例えば溶接によって電気的に接続されている。電極群２の最外層に位置しているのは、セパレータ５である。
【００９１】
電極群２の最外層がセパレータ５の場合、最外層のセパレータ５と接する電極の最外周に第１の電極部を用いる。最外周以外の電極は、第２の電極部から形成しても、第１，第２の電極部の双方を用いても良い。例えば、最外層のセパレータ５と接する電極に第１の電極部、最外周よりも１周内側に第２の電極部、これよりも１周内側に第１の電極部というように、第１の電極部と第２の電極部を交互に配置することにより、第１の電極部の一部を第２の電極部の一部よりも外側に配置することができる。
【００９２】
ここで、電極の最外周は、電極の巻き終わり端部と、この端部よりも１周内側の周の前記端部と対応する部分とで規定された部分である。図１０は、最外層のセパレータ５と接する負極４の最外周の集電体に第１の金属基板４ｃを用いる例である。図１０では、説明の便宜上、最外層のセパレータ５を省略している。負極４の最外周は、負極４の巻き終わり端部と、この端部よりも１周内側の周の前記端部と対応する部分とで規定された部分で、図１０の矢印で示す部分である。負極４の最外周の負極集電体に第１の金属基板４ｃが用いられるため、最外周の負極４は第１の負極部４Ａとなる。最外周以外の負極４は、負極集電体に第２の金属基板４ｄが用いられ、第２の負極部４Ｂを構成している。正極３のうち、最外周の正極の正極集電体３ａに第１の金属基板３ｃを用い、最外周以外の正極の集電体３ａに第２の金属基板３ｄを用いても良い。
【００９３】
図１０では、最外層のセパレータ５と接する電極を負極にしたが、正極にすることもできる。この場合、正極の最外周に第１の正極部を用い、最外周以外の正極は、第２の正極部のみか、第１の正極部と第２の正極部にすることができる。この場合にさらに、負極のうち、最外周の負極の負極集電体に第１の金属基板を用い、最外周以外の負極の集電体に第２の金属基板を用いても良い。
【００９４】
捲回型電極群の正極及び負極の少なくとも一方の電極について、第１の電極部の一部を第２の電極部の一部よりも外側に配置した場合、捲回型電極群の電極の最内周を第１の電極部にすることができる。正負極及びセパレータを捲回する際、捲回の中心付近に位置する電極には応力がかかりやすい。電極の最内周に第１の電極部を用いることにより、捲回時に電極の集電体が破断するのを抑制することができる。ここで、電極の最内周とは、電極の巻き始め端部と、この端部よりも１周外側の周の前記端部と対応する部分とで規定された部分である。図１１は、負極４を正極３よりも先に捲回して作製した電極群の中心部分の横断面図である。正極３よりも負極４が電極群の中心に近いため、負極４の最内周の集電体に第１の金属基板を用いることが望ましい。負極４の最内周は、負極４の巻き始め端部と、この端部よりも１周外側の周の前記端部と対応する部分とで規定された部分であり、図１１において矢印で表示する部分である。負極４の最内周では、集電体に第１の金属基板４ｃが用いられ、第１の負極部４Ａを構成している。負極４の最外周が正極３の最外周よりも外側に位置する場合、負極４の最外周にも第１の負極部４Ａが用いられる。この場合、最内周及び最外周以外の負極の集電体に第２の金属基板４ｄを用い、第２の負極部４Ｂを構成することができる。一方、正極３の最外周が負極４の最外周よりも外側に位置する場合、最外周の正極３に第１の正極部３Ａを用いる。この場合、最外周の負極には第２の負極部を用いることができる。
【００９５】
図１１に示すように負極４の最内周に第１の負極部４Ａを用いる場合、正極３のうち最内周正極の正極集電体３ａに第１の金属基板３ｃを用いても良い。図１１では、正極よりも負極が電極群の中心に近い例を説明したが、正極の方を電極群の中心に近くすることもできる。この場合、正極の最内周を第１の正極部で構成することが望ましい。
【００９６】
図１０では、電極の最外周に第１の電極部を用いる例を説明したが、これに限定されず、電極の最外周より数周内側の周にも第１の電極部を用いることができる。また、図１１では、電極の最内周に第１の電極部を用いる例を説明したが、これに限定されず、電極の最内周より数周外側の周にも第１の電極部を用いることができる。
【００９７】
捲回型電極群は、例えば、第２の電極部と対向電極とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した後、得られた捲回物を巻き芯として用い、第１の電極部と対向電極とをその間にセパレータを介して巻き付け、次いでプレス成型することにより作製される。第１の電極部と第２の電極部の電気的接続は、集電タブ同士を電気的に接続することによって得られる。
【００９８】
第５の実施形態によれば、捲回型電極群において、第１の電極部の一部は第２の電極部の一部よりも外側に配置され、かつ第１の金属基板の引張り強度が第２の金属基板の引張り強度よりも大きい。その結果、第１の金属基板及び第２の金属基板それぞれに設けられたタブを端子に溶接する際の金属基板の破断を抑制することができる。従って、金属基板の厚さに拘らず、金属基板の破断に起因する電池容量の低下及び内部抵抗の増大を回避することができるため、高エネルギー密度を有する非水電解質電池を実現することができる。
【００９９】
（第６の実施形態）
第６の実施形態によれば、外装部材と、外装部材内に収容され、第１〜第５の実施形態の電極群を複数備えた非水電解質電池が提供される。
【０１００】
第６の実施形態に係る電池の一例を図１２に示す。図１２では、図１〜図１１と同様な部材について同符号を付して説明を省略する。
【０１０１】
外装部材１内には、積層型電極群２が複数収納されている。各電極群２の最外層がセパレータ５で構成されている。最外層のセパレータ５と接する負極４は、第１の負極部４Ａである。第１の負極部４Ａよりも内側に位置する負極は、第２の負極部４Ｂである。第１の負極部４Ａの第１の金属基板４ｃの引張り強度は、第２の負極部４Ｂの第２の金属基板４ｄの引張り強度よりも大きい。
【０１０２】
図１３に示すように、負極端子１３は、矩形状の頭部１３ａと、頭部１３ａから延出した矩形柱状の軸部１３ｂと、軸部１３ｂから二股に分岐したものからなる断面略コの字状の挟持部１３ｃとを有する。また、正極端子１４は、図１２に示すように、矩形状の頭部１４ａと、頭部１４ａから延出した矩形柱状の軸部１４ｂと、軸部１４ｂから二股に分岐したものからなる断面略コの字状の挟持部１４ｃとを有する。正極端子１４及び負極端子１３は、導電性材料から形成することができる。導電性材料には、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅等を挙げることができる。
【０１０３】
一方の電極群２の複数枚の負極タブ７が一つに積層され、負極端子１３の挟持部１３ｃに溶接されている。他方の電極群２の端面から突出した複数の負極タブ７も一つに積層され、負極端子１３の挟持部１３ｃに溶接されている。これにより、複数の電極群２の負極タブ７が一つにまとめられた状態で負極端子１３と電気的に接続される。
【０１０４】
また、一方の電極群２の複数枚の正極タブ６が一つに積層され、正極端子１４の挟持部１４ｃに溶接されている。他方の電極群２の端面から突出した複数の正極タブ６も一つに積層され、正極端子１４の挟持部１４ｃに溶接されている。これにより、複数の電極群２の正極タブ６が一つにまとめられた状態で正極端子１４と電気的に接続される。
【０１０５】
なお、第２の負極部４Ｂのうちのいずれかを第１の負極部４Ａに変更することにより、第１の負極部４Ａの一部を第２の負極部４Ｂの一部よりも外側に配置することができる。
【０１０６】
また、図１２では、第１の実施形態の電池の電極群を用いたが、電極群はこれに限らず、第２〜第５の実施形態の電池の電極群を用いることができる。
【０１０７】
第６の実施形態によれば、第１〜第５の実施形態の電極群を複数備えるため、電池のエネルギー密度をより向上することができる。
【０１０８】
（第７の実施形態）
第７の実施形態に係る電池パックを詳細に説明する。
【０１０９】
電池パックは、第１〜第６の実施形態に係る非水電解質電池（即ち、単電池）を一以上有する。電池パックに複数の単電池が含まれる場合、各単電池は、電気的に直列、並列、或いは、直列と並列に接続して配置される。
【０１１０】
図１４及び図１５を参照して電池パック２００を具体的に説明する。図１４に示す電池パック２００では、単電池２１として扁平型非水電解質電池を使用している。
【０１１１】
複数の単電池２１は、外部に延出した負極端子６及び正極端子７が同じ向きに揃えられるように積層され、粘着テープ２２で締結することにより組電池２３を構成している。これらの単電池２１は、図１５に示すように互いに電気的に直列に接続されている。
【０１１２】
プリント配線基板２４は、負極端子６及び正極端子７が延出する単電池２１側面と対向して配置されている。プリント配線基板２４には、図１５に示すようにサーミスタ２５、保護回路２６及び外部機器への通電用端子２７が搭載されている。なお、組電池２３と対向する保護回路基板２４の面には組電池２３の配線と不要な接続を回避するために絶縁板（図示せず）が取り付けられている。
【０１１３】
正極側リード２８は、組電池２３の最下層に位置する正極端子７に接続され、その先端はプリント配線基板２４の正極側コネクタ２９に挿入されて電気的に接続されている。負極側リード３０は、組電池２３の最上層に位置する負極端子６に接続され、その先端はプリント配線基板２４の負極側コネクタ３１に挿入されて電気的に接続されている。これらのコネクタ２９、３１は、プリント配線基板２４に形成された配線３２、３３を通して保護回路２６に接続されている。
【０１１４】
サーミスタ２５は、単電池２１の温度を検出するために用いられ、その検出信号は保護回路２６に送信される。保護回路２６は、所定の条件で保護回路２６と外部機器への通電用端子２７との間のプラス側配線３４ａ及びマイナス側配線３４ｂを遮断できる。所定の条件とは、例えばサーミスタ２５の検出温度が所定温度以上になったときである。また、所定の条件とは単電池２１の過充電、過放電、過電流等を検出したときである。この過充電等の検出は、個々の単電池２１もしくは単電池２１全体について行われる。個々の単電池２１を検出する場合、電池電圧を検出してもよいし、正極電位もしくは負極電位を検出してもよい。後者の場合、個々の単電池２１中に参照極として用いるリチウム電極が挿入される。図１４及び図１５の場合、単電池２１それぞれに電圧検出のための配線３５を接続し、これら配線３５を通して検出信号が保護回路２６に送信される。
【０１１５】
正極端子７及び負極端子６が突出する側面を除く組電池２３の三側面には、ゴムもしくは樹脂からなる保護シート３６がそれぞれ配置されている。
【０１１６】
組電池２３は、各保護シート３６及びプリント配線基板２４と共に収納容器３７内に収納される。すなわち、収納容器３７の長辺方向の両方の内側面と短辺方向の内側面それぞれに保護シート３６が配置され、短辺方向の反対側の内側面にプリント配線基板２４が配置される。組電池２３は、保護シート３６及びプリント配線基板２４で囲まれた空間内に位置する。蓋３８は、収納容器３７の上面に取り付けられている。
【０１１７】
なお、組電池２３の固定には粘着テープ２２に代えて、熱収縮テープを用いてもよい。この場合、組電池の両側面に保護シートを配置し、熱収縮テープを周回させた後、熱収縮テープを熱収縮させて組電池を結束させる。
【０１１８】
図１４、図１５では単電池２１を直列接続した形態を示したが、電池容量を増大させるためには並列に接続しても、または直列接続と並列接続を組み合わせてもよい。組み上がった電池パックをさらに直列、並列に接続することもできる。
【０１１９】
第７の実施形態によれば、金属基板の破断に起因する電池容量の低下及び内部抵抗の増大が回避され、かつエネルギー密度の高い第１〜第５の実施形態のいずれかの非水電解質電池を備えることにより、電池容量の低下及び内部抵抗の増大が回避され、かつエネルギー密度の高い電池パックを提供することができる。
【０１２０】
なお、電池パックの態様は用途により適宜変更される。電池パックの用途は、大電流を取り出したときに優れたサイクル特性を示すものが好ましい。具体的には、デジタルカメラの電源用や、二輪乃至四輪のハイブリッド電気自動車、二輪乃至四輪の電気自動車、アシスト自転車等の車載用が挙げられる。特に、高温特性の優れた非水電解質二次電池を用いた電池パックは車載用に好適に用いられる。
【実施例】
【０１２１】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【０１２２】
（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質として、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.1Ｍｎ0.1Ｏ2）粉末９０質量％を用いた。導電剤として、アセチレンブラック３質量％及びグラファイト３質量％を用いた。結着剤として、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４質量％を用いた。以上の成分をＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）に加えて混合し、スラリーを調製した。このスラリーを、表１に示す第２の金属基板Ｘからなる集電体の両面に長辺に平行な一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスすることにより、正極を得た。スラリーが未塗布で集電体が露出している一端部は、正極集電タブとして機能する。
【０１２３】
＜負極の作製＞
Ｌｉ吸蔵電位が１．５６Ｖ(vs. Li/Li+)である、スピネル構造を有するチタン酸リチウム（Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12）粉末を負極活物質として用意した。負極活物質を９０質量％、導電剤としてグラファイトを７質量％、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を３質量％用いた。これらの成分と、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）とを混合することによりスラリーを調製した。
【０１２４】
得られたスラリーを表１に示す第１の金属基板からなる集電体の両面に長辺に平行な一端部を除いて塗布し、乾燥した後、ロールプレスすることにより第１の負極部を得た。また、このスラリーを表１に示す第２の金属基板からなる集電体の両面に長辺に平行な一端部を除いて塗布し、乾燥した後、ロールプレスすることにより第２の負極部を得た。第１，第２の負極部において、スラリーが未塗布で集電体が露出している一端部は、負極集電タブとして機能する。
【０１２５】
得られた正極と第２の負極部とをその間に厚さ２０μｍのポリエチレン製のセパレータを介して渦巻状に捲回した。得られた捲回物に、正極と第１の負極部とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、正極が負極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。捲回数は第１の負極部と第２の負極部とを合わせて５０回とした。その後、プレス成形することにより図９に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第１の負極部であった。負極は、最外周が第１の負極部で、最外周以外が第２の負極部であった。
【０１２６】
正極集電タブに正極リードを溶接し、また、負極集電タブに負極リードを溶接した後、電極群を金属製外装部材に収納した。プロピレンカーボネート（ＰＣ）及びジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合溶媒（体積比率１：２）に、電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌ溶解した。得られた非水電解液を注入した後、外装部材を封止することにより、角型非水電解質電池を製造した。
【０１２７】
（実施例２）
＜正極の作製＞
実施例１で説明したのと同様なスラリーを、表１に示す第１の金属基板Ｘからなる集電体の両面に長辺に平行な一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスすることにより、第１の正極部を得た。スラリーが未塗布で集電体が露出している一端部は、正極集電タブとして機能する。
【０１２８】
また、第２の正極部として、実施例１で説明したのと同様な正極を用意した。
【０１２９】
得られた第１の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。得られた捲回物に、第２の正極部と第１の負極部とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、正極が負極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。捲回数は第１の負極部と第２の負極部とを合わせて５０回とした。その後、プレス成形することにより図９に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第１の負極部であった。負極は、最外周が第１の負極部で、最外周以外が第２の負極部であった。正極は、巻き始め端部から５周目までが第１の正極部で、それ以外が第２の正極部であった。
【０１３０】
得られた電極群から実施例１と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１３１】
（実施例３）
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。得られた捲回物に、第１の正極部と第２の負極部とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、負極が正極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。捲回数は第１の正極部と第２の正極部とを合わせて５０回とした。その後、プレス成形することにより図９に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第１の正極部であった。正極は、最外周が第１の正極部で、最外周以外が第２の正極部であった。負極には、巻き始め端部から巻き終わり端部まで第２の負極部を用いた。
【０１３２】
得られた電極群から実施例１と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１３３】
（実施例４）
第２の正極部と第１の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。得られた捲回物に、第１の正極部と第２の負極部とをその間にセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、負極が正極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。捲回数は第１の正極部と第２の正極部とを合わせて５０回とした。その後、プレス成形することにより図９に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第１の正極部であった。正極は、最外周が第１の正極部で、最外周以外が第２の正極部であった。負極には、巻き始め端部から５周目まで第１の負極部を用い、それ以外に第２の負極部を用いた。
【０１３４】
得られた電極群から実施例１と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１３５】
（比較例１）
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、正極が負極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。その後、プレス成形することにより図９に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第２の負極部であった。
【０１３６】
得られた電極群から実施例１と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１３７】
（比較例２）
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して渦巻状に捲回した。捲回の際、負極が正極よりも先行し、かつ正極集電タブが電極群の捲回軸方向に突出し、かつ負極集電タブがこれと反対方向に突出するよう、正極及び負極の位置をずらした。その後、プレス成形することにより図９に示す扁平型電極群を得た。得られた電極群では、最外層にセパレータが位置し、その最外層のセパレータと接するのが第２の正極部であった。
【０１３８】
得られた電極群から実施例１と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１３９】
実施例及び比較例の電池をそれぞれ１０個作製した際に、集電体に切れが生じた個数を下記表２に示す。
【表１】
0005622692.tif 000002
【０１４０】
【表２】
0005622692.tif 000003
【０１４１】
表２から明らかなように、比較例１及び２で作製した電極群と比べて、実施例１〜４で作製した電極群は集電体の切れが少ないことが分かる。すなわち、捲回型電極群において応力がかかり易い最外層付近に第２の電極部を偏在させることによって、集電体の切れが低減することが確認された。
【０１４２】
（実施例５）
＜正極の作製＞
実施例１で説明したのと同様なスラリーを、表１に示す第１の金属基板Ｘからなる集電体の両面に一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスし、裁断することにより、図２に示す構造の第１の正極部を得た。
【０１４３】
また、このスラリーを表１に示す第２の金属基板Ｘからなる集電体の両面に一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスし、裁断することにより、図２に示す構造の第２の正極部を得た。
【０１４４】
＜負極の作製＞
実施例１で説明したのと同様なスラリーを、表１に示す第１の金属基板からなる集電体の両面に一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスし、裁断することにより、第１の負極部を得た。
【０１４５】
また、このスラリーを表１に示す第２の金属基板からなる集電体の両面に一端部を除いて塗布し、乾燥し、プレスし、裁断することにより、第２の負極部を得た。
【０１４６】
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第２の負極部である積層物を得た。得られた積層物に第１の正極部をセパレータを介して積層した後、第１の正極部の上にセパレータを重ね、図６に示す構造の積層型電極群を製造した。積層数は１００とした。
【０１４７】
複数枚の正極集電タブを正極リードに溶接し、また、複数枚の負極集電タブを負極リードに溶接した後、電極群を金属製外装部材に収納した。実施例１で説明したのと同様な非水電解液を注入した後、外装部材を封止することにより、図６に示す構造の角型非水電解質電池を製造した。
【０１４８】
（実施例６）
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第２の正極部である積層物を得た。得られた積層物に第１の負極部をセパレータを介して積層した後、第１の負極部の上にセパレータを重ね、図１に示す構造の積層型電極群を製造した。積層数は１００とした。
【０１４９】
得られた積層型電極群から実施例５と同様にして図１に示す構造の角型非水電解質電池を製造した。
【０１５０】
（実施例７）
第１の正極部の集電体に表１に示す第１の金属基板Ｙを用い、第２の正極部の集電体に表１に示す第２の金属基板Ｙを用いること以外は、実施例５と同様にして図１に示す構造の角型非水電解質電池を製造した。
【０１５１】
（比較例３）
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第２の負極部である積層物を得た。得られた積層物に第２の正極部をセパレータを介して積層した後、第２の正極部の上にセパレータを重ね、積層型電極群を製造した。
【０１５２】
得られた積層型電極群から実施例５と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１５３】
（比較例４）
第２の正極部と第２の負極部とをその間に実施例１と同様なセパレータを介して交互に積層し、最外層が第２の正極部である積層物を得た。得られた積層物に第２の負極部をセパレータを介して積層した後、第２の負極部の上にセパレータを重ね、積層型電極群を製造した。
【０１５４】
得られた積層型電極群から実施例５と同様にして角型非水電解質電池を製造した。
【０１５５】
実施例及び比較例の電池をそれぞれ１０個作製した際に、集電体に切れが生じた個数を下記表３に示す。
【表３】
0005622692.tif 000004
【０１５６】
表３から明らかなように、比較例３及び４で作製した電極群と比べて、実施例５〜７で作製した電極群は集電体の切れが少ないことが分かる。すなわち、積層型電極群の最上層及び最下層に第２の電極部を偏在させることによって、集電体の切れが低減することが確認された。
【０１５７】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の非水電解質電池によれば、第１の電極部の一部が第２の電極部の一部よりも電極群のより外側に配置され、かつ第１の金属基板が第２の金属基板よりも引張り強度が大きいため、集電体の厚さに拘らず、集電体の破断を抑制することが可能となる。
【０１５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下、本願の出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[１]  外装部材と、前記外装部材内に収容され、正極及び負極を含む電極群とを備えた非水電解質電池であって、
少なくとも前記正極または前記負極の一方は、第１の金属基板及び前記第１の金属基板の少なくとも一部に形成された活物質含有部を含む第１の電極部と、第２の金属基板及び前記第２の金属基板の少なくとも一部に形成された活物質含有部を含む第２の電極部とを有し、
前記第１の金属基板は、前記第２の金属基板よりも引張り強度が大きく、
前記第１の電極部の一部は、前記第２の電極部の一部よりも前記電極群のより外側に配置されていることを特徴とする非水電解質電池。
[２]  前記負極が前記第１の電極部及び前記第２の電極部を有し、前記負極の前記第１の電極部及び前記第２の電極部双方の前記活物質含有部は、リチウム吸蔵電位が０．４Ｖ以上（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+）の負極活物質を含むことを特徴とする[１]に記載の非水電解質電池。
[３]  前記負極活物質は、リチウムチタン酸化物及びリチウムチタン複合酸化物のうちの少なくとも一方を含むことを特徴とする[２]に記載の非水電解質電池。
[４]  前記負極の前記第１の電極部の前記第１の金属基板は銅またはアルミニウム合金を含み、かつ前記負極の前記第２の電極部の前記第２の金属基板はアルミニウムを含むことを特徴とする[２]または[３]のいずれかに記載の非水電解質電池。
[５]  前記第１の電極部の前記一部を構成する前記第１の金属基板は、前記活物質含有部が非形成の箇所に第１の集電タブを有し、
前記第２の電極部の前記一部を構成する前記第２の金属基板は、前記活物質含有部が非形成の箇所に第２の集電タブを有し、
前記第１の集電タブを前記第２の集電タブに接合することにより前記第１の電極部が前記第２の電極部と電気的に接続されることを特徴とする[１]乃至[４]のいずれかに記載の非水電解質電池。
[６]  前記電極群が少なくとも一以上前記外装部材内に収納されている[１]乃至[５]のいずれかに記載の非水電解質電池。
[７]  [１]乃至[６]のいずれかに記載の非水電解質電池を一以上備えることを特徴とする電池パック。
【符号の説明】
【０１５９】
１…外装部材、２…電極群、３…正極、３Ａ…第１の正極部、３Ｂ…第２の正極部、４…負極、４Ａ…第１の負極部、４Ｂ…第２の負極部、３ｃ、４ｃ…第１の金属基板、３ｄ，４ｄ…第２の金属基板、５…セパレータ、６，１１…正極集電タブ、７，１２…負極集電タブ、８…絶縁部材、９…正極端子、１０…負極端子、２１…単電池、２４…プリント配線基板、２５…サーミスタ、２６…保護回路、３７…収納容器、２００…電池パック。
【図１】
0005622692.tif 000005
【図２】
0005622692.tif 000006
【図３】
0005622692.tif 000007
【図４】
0005622692.tif 000008
【図５】
0005622692.tif 000009
【図６】
0005622692.tif 000010
【図７】
0005622692.tif 000011
【図８】
0005622692.tif 000012
【図９】
0005622692.tif 000013
【図１０】
0005622692.tif 000014
【図１１】
0005622692.tif 000015
【図１２】
0005622692.tif 000016
【図１３】
0005622692.tif 000017
【図１４】
0005622692.tif 000018
【図１５】
0005622692.tif 000019