(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平形状をなし、封口板とカップ部が互いに対向する辺の縁部で熱融着により接合された熱融着部を有するフィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記外装部材の前記互いに対向する熱融着部から外部に引き出されており、
前記互いに対向する熱融着部と前記電極群との間に位置する空間内に絶縁性スペーサが配置され、
前記正極端子及び前記負極端子が前記絶縁性スペーサ上に位置し、
前記封口板のうちの前記絶縁性スペーサと対向している部分に前記カップ部に向かって突き出した凸部が形成され、前記絶縁スペーサが前記凸部と前記カップ部に熱融着により接合されていることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
扁平形状をなし、封口板とカップ部の一辺の縁部が熱融着により接合された熱融着部を有するフィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記外装部材の前記熱融着部から外部に引き出されており、
前記熱融着部と前記電極群との間に位置する空間内に絶縁性スペーサが配置され、
前記正極端子及び前記負極端子が前記絶縁性スペーサ上に位置し、
前記封口板のうちの前記絶縁性スペーサと対向している部分に前記カップ部に向かって突き出した凸部が形成され、前記絶縁スペーサが前記凸部と前記カップ部に熱融着により接合されていることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項３】
前記絶縁性スペーサと前記外装部材との接合面積は、前記カップ部の底部内面における、前記正極端子及び前記負極端子のうち少なくとも一方が引き出されている前記熱融着部と前記電極群との間に位置する領域の面積（片面）の１０％以上、６０％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記凸部は、テーパ形状を有することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の非水電解質電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発展にともない、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要望されている。このような二次電池としてはリチウムまたはリチウム合金を活物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物の活物質を含む懸濁液が塗布された集電体からなる正極と、非水電解液とを具備した非水電解質二次電池が知られている。
【０００３】
また、負極に例えばコークス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を含む懸濁液が塗布された集電体を用いた非水電解質二次電池が提案されている。前記二次電池は、デンドライト析出による負極特性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全性を向上することができる。
【０００４】
一方、外装部材は、従来の金属缶の代わりに、より一層の薄形化を目的として例えばナイロンフィルムに代表される外部衝撃保護フィルムを最外層とし、アルミニウム箔に代表される防湿、遮光を目的とした金属層を中間に配し、最内層に電極群並びに電解液を封止するための熱融着性樹脂フィルム配した複合フィルムから形成されたものを用いることが進んでいる。
【０００５】
このようなフィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質二次電池は、従来の金属缶を用いたものと比較して、多種多様な形状展開が比較的安価で可能であり、最近特に電池の高容量化、高出力化が要求される分野では外装部材にフィルム材を用いたものが主流になっている。
【０００６】
しかしながら、一方で電池の安全性を考慮した場合、金属缶と比較して一般的にフィルム材の強度は弱いため、過充電および過放電の発熱やガス発生による内部圧力上昇からの破裂等は起こりにくく有利である半面、振動や落下衝撃では容器内部の電極群の移動により容器自体に変形が生じ、端子の断線による内部抵抗の上昇や局部的短絡が起こりやすい。
【０００７】
この状態は通常に充放電を繰り返した場合でも不具合部分での発熱による電池自体の発火を引き起こす可能性がある。
【０００８】
落下衝撃時の電池信頼性の低下を防止するために、特許文献１では、電池コア４０が収納される第１の凹部１０ｈの第１の側面１０ｓに、電極端子６が延在する方向に沿って電池コア４０に近づくように第１の凹部１０ｈの内側に突出する第１の突出部１１ｔを形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−７７４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下が抑制された非水電解質電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明に係る非水電解質電池は、扁平形状をなし、封口板とカップ部が互いに対向する辺の縁部で熱融着により接合された熱融着部を有するフィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記外装部材の前記互いに対向する熱融着部から外部に引き出されており、
前記互いに対向する熱融着部と前記電極群との間に位置する空間内に絶縁性スペーサが配置され、
前記正極端子及び前記負極端子が前記絶縁性スペーサ上に位置し、
前記封口板のうちの前記絶縁性スペーサと対向している部分に前記カップ部に向かって突き出した凸部が形成され、前記絶縁スペーサが前記凸部と前記カップ部に熱融着により接合されていることを特徴とするものである。
また、本発明に係る非水電解質電池は、扁平形状をなし、封口板とカップ部の一辺の縁部が熱融着により接合された熱融着部を有するフィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記外装部材の前記熱融着部から外部に引き出されており、
前記熱融着部と前記電極群との間に位置する空間内に絶縁性スペーサが配置され、
前記正極端子及び前記負極端子が前記絶縁性スペーサ上に位置し、
前記封口板のうちの前記絶縁性スペーサと対向している部分に前記カップ部に向かって突き出した凸部が形成され、前記絶縁スペーサが前記凸部と前記カップ部に熱融着により接合されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本願発明によれば、非水電解質電池に振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１の非水電解質電池で用いられる外装部材の封口板を模式的に示す斜視図。
【図２】図１の外装部材の容器を模式的に示す斜視図。
【図３】実施例１の電極群を模式的に示した平面図。
【図４】実施例１の正極集電体の未塗布部分と正極タブとの接続状態を模式的に示した断面図。
【図５】図３の電極群を容器内に収納した状態を模式的に示した平面図。
【図６】実施例１の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図７】実施例２の非水電解質電池で用いられる外装部材の封口板を模式的に示す斜視図。
【図８】図７の外装部材の容器を模式的に示す斜視図。
【図９】実施例２の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１０】実施例３の非水電解質電池で用いられる外装部材の封口板を模式的に示す斜視図。
【図１１】図１１の外装部材の容器を模式的に示す斜視図。
【図１２】実施例３の電極群を模式的に示した平面図。
【図１３】図１２の電極群を容器内に収納した状態を模式的に示した平面図。
【図１４】実施例３の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１５】実施例４の非水電解質電池で用いられる外装部材の封口板を模式的に示す斜視図。
【図１６】図１５の外装部材の容器を模式的に示す斜視図。
【図１７】実施例４で使用する絶縁性スペーサを模式的に示した斜視図。
【図１８】図１７の絶縁性スペーサを図１５の容器内に収容した状態を模式的に示した斜視図。
【図１９】実施例４の電極群を模式的に示した平面図。
【図２０】図１９の電極群を容器内に収納した状態を模式的に示した平面図。
【図２１】実施例４の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２２】実施例５の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２３】実施例７の非水電解質電池の部分分解斜視図。
【図２４】実施例７の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２５】比較例１の非水電解質電池で用いられる外装部材の封口板を模式的に示す斜視図。
【図２６】図２５の外装部材の容器を模式的に示す斜視図。
【図２７】比較例１の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２８】比較例２の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２９】正負極集電体の未塗布部分と正負極タブとの別な接続方法を模式的に示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本願発明に係る非水電解質電池によれば、外部から衝撃が加わった際の外装部材内での電極群の移動を抑えることが可能であり、電極群及び外装部材に加わる衝撃を緩和することができる。ここでの外部衝撃は外からの力で外装部材が破れる、もしくは電池自体が変形するようなものではなく、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定している。
【００１６】
フィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質電池では、正極端子及び負極端子を外装部材から外部に引き出しているため、正極端子及び負極端子がフィルム材の間に挟まれて固定されているものの、電極群は外装部材と接触しているだけで固定されていない。このため、外装部材内部に存在する空隙の方向に衝撃が加わった場合、電極群は衝撃方向に容易に移動し、更に強い衝撃では電極群の衝突により外装部材を変形させることもある。
【００１７】
この衝撃により正負極端子と電極群との接続が外れるか、正負極端子もしくは電極群の破損により一時的に断線状態となり、更にその後の衝撃で断線部分が接触した状態になると、局部的に抵抗が高い部分を生ずることになり通常に充放電を繰り返した場合でもこの不具合部分での発熱による電池自体の発火を引き起こす可能性がある。また電極群自体の変形により、局部的短絡を生じ、発熱、発火を引き起こす可能性もある。
【００１８】
本願発明のように、正極端子及び負極端子のうち少なくとも一方が引き出されている熱融着部と電極群との間に位置する空間と対向する第１の面及び第２の面において、内面同士を接合するか、あるいは絶縁性スペーサを介在させることによって、外部衝撃が加わった際、電極群の移動を接合部あるいは絶縁スペーサで規制することができる。その結果、正負極端子の接続不良及び電極群の変形を抑制することができるため、外部衝撃が加わった際の内部短絡による電圧低下を抑制することができる。なお、接合部の形成や、外装部材への絶縁性スペーサの固定は、例えば、熱融着、電池性能に影響を及ぼさない接着剤やテープの使用等により行うことができるが、方法が簡単で、十分な接合強度が得られ、しかも副反応の恐れが少ないため、熱融着が望ましい。
【００１９】
まず、接合部について説明する。
【００２０】
接合部の面積は、正極端子及び負極端子のうち少なくとも一方が引き出されている熱融着部と電極群との間に位置する空間と対向する領域面積（片面）の１０％以上、６０％以下にすることが望ましい。これは以下に説明する理由によるものである。接合部の面積を  １０％未満にすると、電極群の衝突で接合部が剥離する恐れがある。一方、接合部の面積が６０％を超えると、電池内部の空間が減少することにより、電解液の保持スペ−スが減少する。このため、注液性が悪化して生産性が低下する恐れがある。また、出力特性・充放電サイクル特性などの電池特性が低下する可能性がある。
【００２１】
接合部は、例えば、第１の面または第２の面に凹部を形成し、凹部内面と他方の面の内面とを接合することにより形成することができる。凹部の形状は、特に限定されるものではないが、例えば、円柱形状、楕円柱形状、三角柱形状、四角柱形状、多角柱形状等の様々な形状にすることができる。加工しやすいのは円柱形で、接合強度がより向上されるのは四角柱形である。
【００２２】
また、凹部はテーパ形状を有していることが望ましい。これにより、フィルム材に凹部を形成する際の加工皺を少なくすることができる。さらに、電極群と凹部との衝突面積を大きくすることができるため、電極群の移動を規制する効果をより高くすることができる。
【００２３】
凹部内の空隙を埋めるための充填部材を備えることによって、接合部を外側から加圧して接合部の接合強度をより向上することができる。また、凹部内に異物が入るのを回避することができると共に、電池強度の補強も可能である。
【００２４】
充填部材には、正極端子及び前記負極端子のうち少なくとも一方が引き出されている熱融着部上に固定される平板部と、平板部に形成され、凹部内の空隙に充填される突起部とを具備するものを使用可能である。このような充填部材は、接合部の接合強度をより向上することができる。また、凹部内に異物が入るのを回避することができると共に、電池強度の補強も可能である。さらに、充填部材と外装部材の接合強度も向上することができる。
【００２５】
充填部材が衝撃吸収性を有することによって、落下時の耐衝撃性をより高くすることができる。衝撃吸収性を有する材料としては、例えば、シリコンゴム、ウレタン樹脂、二トリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などを挙げることができる。
【００２６】
次いで、絶縁性スペーサについて説明する。
【００２７】
絶縁性スペーサは、電池性能に影響を及ぼさない材料から形成されていれば特に限定されるものではないが、例えば、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレン）のような熱可塑性樹脂から形成することができる。
【００２８】
絶縁性スペーサと外装部材との接着面積（片面）は、接合部で説明したのと同様な理由により、領域面積（片面）の１０％以上、６０％以下にすることが望ましい。
【００２９】
特に、第１の面または第２の面に凹部を形成し、凹部が形成された面と他方の面との間に絶縁性スペーサを固定することによって、簡単な方法で、より高い衝撃吸収効果を得ることができる。
【００３０】
本願発明の非水電解質電池を、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定して、電池に直接外力が加わらないように電池表面部を保護し、コンクリート等の上に一定高さから数回落下させたときの電池電圧の変化を確認した結果、後述する実施例に示す通り、従来構造の電池と比較してその変化量を著しく小さくできることが確認でき、耐外部衝撃に効果のある非水電解質電池を実現することができた。
【００３１】
外装部材及び電極群について説明する。
【００３２】
１）外装部材
外装部材には、電極群が収納される凹部（カップ部）を備えたものを使用することができる。外装部材には、容器と封口板が一体化されたものを使用しても良いし、封口板と容器とが別々の構成になっているものを使用することも可能である。
【００３３】
外装部材を形成するフィルム材は、少なくとも樹脂フィルムを含有するものが好ましい。このようなフィルム材としては、例えば、樹脂製フィルム、樹脂及び金属を含有するラミネートフィルム等を挙げることができる。
【００３４】
使用する樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレンやポリプロピレン等）などの熱可塑性樹脂等を挙げることができる。
【００３５】
ラミネートフィルムとしては、例えば、金属層と、金属層の一方の面に形成された熱可塑性樹脂層と、金属層の反対側の面に形成された保護層とを含むものを使用することができる。金属層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金から形成することができる。保護層は、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエテレンテレフタレートから形成することができる。接合部は、ラミネートフィルムの熱可塑性樹脂層同士を熱融着させることにより形成することができる。
【００３６】
また、ラミネートフィルムにおいては、外部保護層、金属層及び熱可塑性樹脂層の各層の間に接着剤層やガスバリアー層などを設けても良い。
【００３７】
２）電極群
電極群には、扁平形状を有するものを使用することができる。扁平形状の電極群は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回するか、あるいは正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより作製される。
【００３８】
正極は、集電体と、集電体に担持された合剤層とを含む。
【００３９】
正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。なお、使用する正極活物質の種類は、１種類もしくは２種類以上にすることができる。
【００４０】
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００４１】
負極は、集電体と、集電体に担持される合剤層とを含む。
【００４２】
負極活物質には、リチウムイオンもしくはリチウムを吸蔵放出するものを使用することができ、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
【００４３】
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００４４】
セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。
【００４５】
電極群には、非水電解質が保持されている。非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質（例えば、リチウム塩）とを含むものである。この非水電解質の形態は、液体状（非水電解液）やゲル状あるいは固体状にすることができる。
【００４６】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、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）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。
【００４７】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜２ｍｏｌ／ｌとすることが望ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
【００４９】
（実施例１）
＜外装部材の形成＞
厚さ０．０２５ｍｍのナイロンフィルム／厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔／厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルムで構成される総厚さ０．０９５ｍｍの外装フィルムに絞り加工を施し、図１に示すように、短辺側の一端部の３箇所に深さ３．５ｍｍの円柱状の凹部１ａ〜１ｃを設け、外寸法１０５×７５ｍｍに切り出し、封口板２を得た。円柱状の凹部１ａ〜１ｃはナイロンフィルム側（保護層側）からポリエチレンフィルム側（熱可塑性樹脂層側）に突き出すように加工した。また、凹部１ａ〜１ｃには、突き出し側に向かって径が小さくなるようにテーパ３が設けられている。
【００５０】
同様な外装フィルムに深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部４と、カップ部４の短辺方向2箇所４ａ，４ｂと長辺方向2箇所４ｃ，４ｄに幅５ｍｍの縁部を設けた外形寸法１０５×７５ｍｍの容器５を作製した。カップ部４はナイロンフィルムが外側になるように加工した。
【００５１】
＜電極群の作製＞
まず、活物質としてのＬｉＣｏＯ2粉末８９重量部に導電性フィラーとしてのグラファイト粉末８重量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に混合して正極ペーストを調製した。この正極ペーストを集電体である厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔フープ材の両面へ両サイドに未塗布部分が残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して正極合剤層を形成した後、塗布部分の外形寸法が８０×６０ｍｍ、未塗布部分６の寸法が長辺部右端面より１０ｍｍ内側の位置で５×１０ｍｍになるように切り出して正極とした。
【００５２】
次いで、メソフェーズピッチ系炭素繊維を粉砕した後、熱処理した炭素繊維粉末１００重量部をカルボキシメチルセルロースおよびスチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス粒子２重量部を含む水溶液に混合して負極ペーストを調製した。この負極ペーストを集電体である厚さ０．０１５ｍｍの銅箔フープ材の両面へ両サイドに未塗布部分が残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して負極合剤層７を形成した後、塗布部分の外形寸法が８１×６１ｍｍ、未塗布部分８の寸法が長辺部左端面より１０ｍｍ内側の位置で５×１０ｍｍになるように切り出して負極とした。
【００５３】
次いで、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×６４ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺両サイド端９を幅１ｍｍで熱融着することにより袋部分を形成し、外形寸法８４×６４ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍの袋状セパレータを作製した。
【００５４】
次いで、セパレータの袋部分に正極を挿入して正極とセパレータを合わせた後、正極未塗布部分６が右側方向、負極未塗布部分８が左側方向に延出され、更に最下層より負極、セパレータ＋正極、負極、セパレータ＋正極の順で最上層に負極がくるように重ね、最終的に負極２１枚と正極＋セパレータ２０枚を積層させた後、積層電極の４つのコーナー部分を絶縁テープ１０で止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。
【００５５】
次に、正極未塗布部分６のアルミニウム箔２０枚を超音波溶接にて接合した後、その先端部分を、図４に示すように、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×１０ｍｍのアルミニウム板１１を二つに折り曲げたもので挟み、超音波溶接により固定した。アルミニウム板１１の先端を正極未塗布部分６とは反対側に引き出し、正極タブ１１（正極端子）とした。負極未塗布部分８の銅箔２１枚を超音波溶接にて接合した後、この先端部に、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×１０ｍｍの銅板からなる負極タブ１３（負極端子）を正極の場合と同様にして接合した。
【００５６】
金属接着性を有する熱可塑性樹脂フィルムとして、外形寸法７×２０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１２を用意し、正極タブ１１及び負極タブ１３の短辺側先端部より３ｍｍの位置の両面に熱融着し、図３に示す構造の電極群を得た。
【００５７】
＜電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比で１：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／ｌの濃度になるように溶解させて非水電解液を調製した。
【００５８】
＜非水電解質電池の作製＞
図５に示すように、容器５のカップ部４に、正極タブ１１および負極タブ１３が短辺側縁部４ａから外部に引き出され、酸変性ポリエチレンフィルム１２が容器５の短辺側縁部４ａに架かるように電極群を収納した。
【００５９】
次に、封口板２をポリエチレンフィルム側が内側になるように容器５に重ね合わせた。この重ね合わせの際、カップ部４内の電極群と短辺側縁部４ａとの間の空間部において、正極タブ１１の右側に凹部１ａを配置し、正極タブ１１と負極タブ１３の間に凹部１ｂを配置し、負極タブ１３の左側に凹部１ｃを配置した。次いで、カップ部４が上面に位置するように外装部材全体を反転させた。
【００６０】
続いて、短辺側縁部２箇所４ａ，４ｂを熱融着機にて、温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて熱融着した。この後、未融着の長辺側縁部の一方を熱融着機にて、温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて熱融着した。
【００６１】
続いて、封口板２（第１の面）の３箇所の凹部１ａ〜１ｃの内面と、それぞれの凹部に相対しているカップ部４の底部内面（第２の面）とを熱融着機にて、温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて熱融着した。凹部３箇所についての熱融着部の合計面積は、電極群と短辺側縁部４ａとの間に位置するカップ部４底部内面積の２１％であった。
【００６２】
続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部４内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で熱融着し、図６に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【００６３】
（実施例２）
＜外装部材の形成＞
実施例１で説明したのと同様な外装フィルムを絞り加工により、図７に示すように、短辺側端部の３箇所に深さ３．５ｍｍの直方体状の凹部１４ａ〜１４ｃを設け、外寸法１０５×７５ｍｍに切り出した封口板１５を作製した。直方体状の凹部１４ａ〜１４ｃはナイロンフィルム側（保護層側）からポリエチレンフィルム側（熱可塑性樹脂層側）に突き出すように加工した。また、凹部１４ａ〜１４ｃには、突き出し側に向かって面積が小さくなるようにテーパ１６が設けられている。一方、実施例１と同じ方法で図８に示す構造の容器５を作製した。
【００６４】
以上説明した外装部材を用いること以外は、実施例１と同じ方法で、図９に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【００６５】
すなわち、図９に示すように、正極タブ１１および負極タブ１３は、容器５の短辺側縁部４ａと封口板１５の短辺側端部との間から外部に引き出されている。カップ部４内の電極群と短辺側縁部４ａとの間の空間部において、正極タブ１１の右側に凹部１４ａが配置され、正極タブ１１と負極タブ１３の間に凹部１４ｂが配置され、負極タブ１３の左側に凹部１４ｃが配置されている。凹部１４ａ〜１４ｃの内面（第１の面）と、それぞれの凹部に相対しているカップ部４の底部内面（第２の面）とは、熱融着により接合されている。凹部３箇所についての熱融着部の合計面積は、電極群と短辺側縁部４ａとの間に位置するカップ部４底部内面積の２７％であった。
【００６６】
（実施例３）
＜外装部材の形成＞
実施例１で説明したのと同様な外装フィルムを絞り加工により、図１０に示すように、短辺側の両端部に深さ３．５ｍｍの直方体状の凹部１７ａ〜１７ｄを２箇所ずつ計４箇所設け、外寸法１１５×７５ｍｍに切り出した封口板１８を作製した。直方体状の凹部１７ａ〜１７ｄはナイロンフィルム側（保護層側）からポリエチレンフィルム側（熱可塑性樹脂層側）に突き出すように加工した。また、凹部１７ａ〜１７ｄには、突き出し側に向かって面積が小さくなるようにテーパ１９が設けられている。
【００６７】
実施例１と同じ外装フィルムを深絞り加工を施し、図１１に示すように、深さ４．０ｍｍ、長さ１０５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２０と、カップ部２０の短辺方向2箇所２０ａ，２０ｂと長辺方向2箇所２０ｃ，２０ｄに幅５ｍｍの縁部を設けた外形寸法１１５×７５ｍｍの容器２１を作製した。カップ部２０はナイロンフィルムが外側になるように加工した。
【００６８】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ方法で正極合剤層を形成した後、塗布部分の外形寸法が８０×６０ｍｍ、未塗布部分２２の寸法が５×２０ｍｍになるように切り出して正極とした。
【００６９】
さらに実施例１と同じ方法で負極合剤層７を形成した後、塗布部分の外形寸法が８１×６１ｍｍ、未塗布部分２３の寸法が５×２０ｍｍになるように切り出して負極とした。
【００７０】
また、実施例１と同じ方法で袋状セパレータを作製し、セパレータの袋部分に正極を挿入して正極とセパレータを合わせた後、最下層より負極、セパレータ＋正極、負極、セパレータ＋正極の順で最上層に負極が位置するように重ね、最終的に負極２１枚と正極＋セパレータ２０枚を積層させた後、前記積層電極を４つのコーナー部分を絶縁テープ１０で止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。正極未塗布部分２２は、積層電極の短辺側端部から突出させた。また、負極未塗布部分２３は、積層電極の反対側の短辺側端部から突出させた。
【００７１】
次に、正極未塗布部分２２のアルミニウム箔２０枚を超音波溶接にて接合した後、その先端部分を、前述した図４に示すように、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×２０ｍｍのアルミニウム板２４を二つに折り曲げたもので挟み、超音波溶接により固定した。アルミニウム板２４の先端を正極未塗布部分２２とは反対側に引き出し、正極タブ２４（正極端子）とした。負極未塗布部分２３の銅箔２１枚を超音波溶接にて接合した後、この先端部に、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×２０ｍｍの銅板からなる負極タブ２５（負極端子）を正極の場合と同様にして接合した。
【００７２】
金属接着性を有する熱可塑性樹脂フィルムとして、外形寸法７×３０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム２６を用意し、正極タブ２４及び負極タブ２５の短辺側先端部より３ｍｍの位置の両面に熱融着し、図１２に示す構造の電極群を得た。
【００７３】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で調製した。
【００７４】
＜非水電解質電池の作製＞
図１３に示すように、容器２１のカップ部２０に、正極タブ２４が短辺側縁部２０ａから外部に引き出され、負極タブ２５が短辺側縁部２０ｂから外部に引き出され、酸変性ポリエチレンフィルム２６が容器２１の短辺側縁部２０ａ、２０ｂに架かるように電極群を収納した。
【００７５】
次に、封口板１８をポリエチレンフィルム側が内側になるように容器２１に重ね合わせた。この重ね合わせの際、カップ部２０内の電極群と短辺側縁部２０ａとの間の空間部において、正極タブ２４の両側に凹部１７ａ，１７ｂを配置した。また、カップ部２０内の電極群と短辺側縁部２０ｂとの間の空間部において、負極タブ２５の両側に凹部１７ｃ、１７ｄを配置した。次いで、カップ部２０が上面に位置するように外装部材全体を反転させた。
【００７６】
続いて、短辺側縁部２箇所２０ａ，２０ｂを熱融着機にて、温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて熱融着した。この後、未融着の長辺側縁部の一方を熱融着機にて、温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて熱融着した。
【００７７】
続いて、封口板１８（第１の面）の４箇所の凹部１７ａ〜１７ｄの内面と、それぞれの凹部に相対しているカップ部２０の底部内面（第２の面）とを熱融着機にて、温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて熱融着した。凹部１７ａ，１７ｂの２箇所についての熱融着部の合計面積は、電極群と短辺側縁部２０ａとの間に位置するカップ部２０底部内面積の１８％であった。一方、凹部１７ｃ，１７ｄの２箇所についての熱融着部の合計面積は、電極群と短辺側縁部２０ｂとの間に位置するカップ部２０底部内面積の１８％であった。
【００７８】
続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部２０内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で熱融着し、図１４に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１１５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【００７９】
（実施例４）
＜外装部材の形成＞
実施例１で説明したのと同様な外装フィルムを絞り加工により、図１５に示すように、短辺側端部の３箇所に深さ０．５ｍｍの直方体状の凹部２７ａ〜２７ｃを設け、外寸法１０５×７５ｍｍに切り出した封口板２８を作製した。直方体状の凹部２７ａ〜２７ｃはナイロンフィルム側（保護層側）からポリエチレンフィルム側（熱可塑性樹脂層側）に突き出すように加工した。また、凹部２７ａ〜２７ｃには、突き出し側に向かって断面積が小さくなるようにテーパが設けられている。一方、実施例１と同じ方法で図１６に示す構造の容器５を作製した。
【００８０】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ方法で図１９に示す電極群を作製した。
【００８１】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で調製した。
【００８２】
＜非水電解質電池の作製＞
図１７に示すように、外寸法３．０ｍｍ×８．０ｍｍ×６０．０ｍｍとなる直方体のポリエチレン製絶縁体２９（絶縁性スペーサ）を作製した。図１８に示すように、絶縁体２９を容器５のカップ部４内の短辺４ａ側に配置した。
【００８３】
次いで、図２０に示すように、容器５のカップ部４に電極群を、正極タブ１１および負極タブ１３が絶縁体２９上を横切って短辺側縁部４ａから外部に引き出され、かつ酸変性ポリエチレンフィルム１２が短辺側縁部４ａに架かるように収納した。
【００８４】
次に、封口板２８をポリエチレンフィルム側を内側にして容器５に重ね合わせた。この重ね合わせの際、絶縁体２９上の正極未塗布部分６の右側に凹部２７ａを配置し、絶縁体２９上の負極未塗布部分８の左側に凹部２７ｃを配置し、絶縁体２９上の正極未塗布部分６と負極未塗布部分８の間に凹部２７ｃを配置した。次いで、カップ部４が上面になるように外装部材全体を反転させた。
【００８５】
続いて、実施例１と同じ方法で短辺側縁部２箇所と長辺側縁部の一方を熱融着した。
【００８６】
続いて、封口板２８（第１の面）の凹部２７ａ〜２７ｃの底部内面と、カップ部４の底部内面（第２の面）のうち凹部２７ａ〜２７ｃと相対している箇所とを、温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて加熱加圧し、凹部２７ａ〜２７ｃの底部内面と凹部２７ａ〜２７ｃと相対しているカップ部４底部内面との間に絶縁体２９を熱融着させた。封口板２８と絶縁体２９との熱融着面積およびカップ部４と絶縁体２９との熱融着面積は、それぞれ、電極群と短辺側縁部４ａとの間に位置するカップ部４底部内面積の２７％であった。
【００８７】
続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部４内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で熱融着し、図２１に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブの寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【００８８】
（実施例５）
図２２に示すように、凹部１４ａ〜１４ｃの空隙にシリコンゴムからなる充填部材３０を充填すること以外は、実施例２で説明したのと同様な方法で非水電解質電池を１００個作製した。
【００８９】
（実施例６）
凹部１４ａ〜１４ｃの空隙にウレタン樹脂からなる充填部材を充填すること以外は、実施例２で説明したのと同様な方法で非水電解質電池を１００個作製した。
【００９０】
（実施例７）
実施例２と同じ方法で、図２３（ｂ）に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を作製した。
【００９１】
また、図２３（ａ）に示すように、凹部１４ａ〜１４ｃに嵌合する形状の突起部３１ａ〜３１ｃを有するＮＢＲ製充填部材３２を作製した。充填部材３２の平板部３３は、端部が正負極タブが引き出されている熱融着部と重なるように、ここでは、面積外寸６５×３０ｍｍの矩形状とした。
【００９２】
充填部材３２の突起部３１ａ〜３１ｃを凹部１４ａ〜１４ｃに嵌めこみ、また、平板部３３が熱融着部にかかるように配置し、これらを接着剤で接合することにより、図２４に示す構造を有する非水電解質電池を１００個作製した。
【００９３】
（実施例８）
実施例３の非水電解質電池において、封口板とカップ部の内面を接合する代わりに、カップ部２０内の短辺側縁部２０ａ，２０ｂ側に外寸法３．０ｍｍ×８．０ｍｍ×６０．０ｍｍとなる直方体のポリエチレン製絶縁体（絶縁性スペーサ）を配置し、絶縁体と外装部材とを実施例４で説明したのと同様な条件で熱融着した。このような構成の非水電解質電池を１００個用意した。封口板と絶縁体との熱融着面積（片側）およびカップ部と絶縁体との熱融着面積（片側）は、それぞれ、電極群と短辺側縁部との間に位置するカップ部底部内面積（片側）の１８％であった。
【００９４】
（実施例９）
凹部１７ａ〜１７ｄの空隙にシリコンゴムからなる充填部材を充填すること以外は、実施例３で説明したのと同様な方法で非水電解質電池を１００個作製した。
【００９５】
（実施例１０）
実施例３と同じ方法で非水電解質電池を作製した。
【００９６】
また、４つの凹部に嵌合する形状の突起部を有するＮＢＲ製充填部材を作製した。充填部材の平板部は、端部が正負極タブが引き出されている熱融着部と重なるように、ここでは、面積外寸６５×３０ｍｍの矩形状とした。
【００９７】
充填部材の突起部を凹部に嵌めこみ、また、平板部が熱融着部にかかるように配置し、これらを接着剤で接合することにより、非水電解質電池を１００個作製した。
【００９８】
（比較例１）
＜外装部材の形成＞
実施例１と同じ種類の外装フィルムを絞り加工を行わずに図２５に示すように寸法１０５×７５ｍｍに切り出し、矩形板状の封口板３４を作製した。また、実施例１と同じ方法で図２６に示す構造の外形寸法１０５×７５ｍｍの容器５を作製した。
【００９９】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ方法で電極群を作製した。
【０１００】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で調製した。
【０１０１】
＜非水電解質電池の作製＞
正負極タブが外部に延出している熱融着部と電極群間の空間と対向するカップ部と封口板を電池内部にて熱融着しないこと以外は実施例１と同じ方法で、図２７に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【０１０２】
（比較例２）
＜外装部材の形成＞
実施例１と同じ種類の外装フィルムを絞り加工を行わずに寸法１１５×７５ｍｍに切り出し、矩形板状の封口板を作製した。また、実施例３と同じ方法で外形寸法１１５×７５ｍｍの容器を作製した。
【０１０３】
＜電極群の作製＞
実施例３と同じ方法で電極群を作製した。
【０１０４】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で調製した。
【０１０５】
＜非水電解質電池の作製＞
正負極タブが外部に延出している熱融着部と電極群間の空間と対向するカップ部と封口板を電池内部にて熱融着しないこと以外は実施例３と同じ方法で、図２８に示す構造を有し、厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１１５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【０１０６】
（実施例１１）
比較例１の非水電解質電池において、カップ部４の側面に内側に突出する突出部（面積外寸８．０×８．０ｍｍ）を、正極タブ１１と負極タブ１３の間に位置するように形成した。この突出部の内面は、封口板の内面に熱融着させた。熱融着部の面積は、電極群と短辺側縁部との間に位置するカップ部底部内面積の９％であった。
【０１０７】
これら作製した電池を充電し、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定して以下の衝撃試験を行った。
【０１０８】
まず、厚さ３ｍｍ、外寸２５０×１５０ｍｍの塩化ビニル板中央に正負極タブが延出する辺と塩化ビニル板短辺部が平行になるよう電池をテープで固定した後、更に塩化ビニル板と同寸法の塩化ビニル板を電池に被せ、対向する塩化ビニル板周辺部をテープで固定した。
【０１０９】
次に、実施例１、２、４〜７、比較例１、実施例１１においては正極・負極タブを下にした場合を＋方向、タブのない短辺側を下にした場合を−方向とし、実施例３、８〜１０及び比較例２においては正極タブを下にした場合を＋方向、負極タブを下にした場合を−方向として、塩化ビニル板に固定された電池をコンクリート平面上に１００ｃｍの高さから＋方向から１０回、−方向から１０回、落下させた。試験後に電池電圧が０．１ｍＶ以上変化した電池数を下記表１に示す。
【表１】
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【０１１０】
表１の結果から、正負極タブが外部に延出されている熱融着部と電極群間に位置する空間部と対応するカップ部と封口板を電池内部において接合した実施例１〜１１の非水電解質電池は、比較例１〜２の電池と比較して電池電圧の変化量が著しく小さいことが確認でき、耐外部衝撃に効果のあることが明らかになった。
【０１１１】
凹部の形状について検討する。実施例１，２を比較すると、電池電圧が０．１ｍＶ以上変化した電池数が実施例２の方が少なく、耐衝撃性を向上させるには凹部の形状を四角柱にすることが望ましいことがわかる。
【０１１２】
凹部の配置については、実施例２，３を比較すると、電池電圧が０．１ｍＶ以上変化した電池数が実施例３の方が少なくなっている。よって、耐衝撃性を向上させるには、正極タブと負極タブを１８０°対向させて配置し、正極タブが引き出されている熱融着部と電極群の間及び負極タブが引き出されている熱融着部と電極群の間それぞれに凹部を形成することが望ましい。
【０１１３】
凹部の形成と併せてスペーサあるいは充填部材を使用した実施例４〜７では、いずれも、電池電圧が０．１ｍＶ以上変化した電池数が皆無となっており、耐衝撃性が実施例１，２に比して改善されている。封口板（第１の面）とカップ部の底部内面（第２の面）との接合強度を比較すると、絶縁性スペーサを使用した実施例４が最も高かった。また、作製方法の簡便さの点からも実施例４が最も優れていた。さらに、電池厚さに影響を及ぼさない点では、実施例４〜６が優れていた。正極タブと負極タブが１８０°対向している実施例８〜１０においても、同様な傾向が得られた。
【０１１４】
これに対し、比較例１〜２の電池では、電極群及び正負極端子の変形で内部短絡を生じて電池電圧が低下した電池数が多かった。
【０１１５】
前述した実施例では、集電体の未塗布部分（合剤層非形成部）を二つ折りにしたタブで挟み、これらを溶接したが、集電体とタブの接続方法はこれに限らず、例えば図２９に示すように、正負極集電体の未塗布部分６，８を溶接により一つに接合し、接合部の先端を正負極タブ１１，１３の先端に溶接しても良い。
【０１１６】
本実施形態では、集電体の未塗布部分に電極タブを接続したものを電極端子として使用しているが、集電体の未塗布部分のうち一枚を長くし、これに残りの未塗布部分を溶接し、前述の長い未塗布部を外装部材の外部に引き出し、電極端子として使用することも可能である。
【０１１７】
なお、本発明は実施例で記した電極活物質に限定されるものではない。また、非水電解質に非水溶媒を用いた非水溶媒二次電池を用いて説明したが、ポリマー電解質を用いたポリマー電池や固体電解質を用いた固体電解質電池についても当然、適用可能であり、樹脂製セパレータの変わりにポリマー薄膜や固体電解質膜を用いることも可能である。また、外装部材にフィルムを用いた一次電池に適用することも可能である。
【０１１８】
以上説明したとおり、本発明によれば、従来の電池に対して耐外部衝撃が格段に優れたフィルム製外装部材を備えた非水電解質電池を提供することができる。よって、その工業的価値は非常に大きなものである。
【０１１９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１２０】
１ａ〜１ｃ，１４ａ〜１４ｃ，１７ａ〜１７ｄ，２７ａ〜２７ｃ…凹部、２，１５，１８，２８…封口板、３，１６，１９…テーパ部、４，２０…カップ部、４ａ〜４ｄ，２０ａ〜２０ｄ…縁部、５，２１…容器、６，２２…正極集電体の未塗布部分（正極合剤層非形成部）、８，２３…負極集電体の未塗布部分（負極合剤層非形成部）、１１，２４…正極タブ、１２，２６…金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム、１３，２５…負極タブ、２９…絶縁性スペーサ、３０，３２…充填部材、３１ａ〜３１ｃ…突起部、３３…平板部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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