(57)【要約】  実施形態の一例である非水電解質二次電池は、電極体及び非水電解質を収容する角形の電池ケースを備え、質量エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ以上の二次電池である。非水電解質二次電池は、電極体と電池ケースとの間に介在する非発泡型の弾性シートを備える。ＳＯＣ０％における弾性シートの厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における弾性シートの厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）は０．０５〜０．３である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、セパレータとを有し、前記正極と前記負極とが前記セパレータを介して積層されてなる電極体と、
非水電解質と、
前記電極体及び前記非水電解質を収容する角形の電池ケースと、
を備え、質量エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ以上の非水電解質二次電池であって、
前記電極体と前記電池ケースとの間に介在する非発泡型の弾性シートをさらに備え、
ＳＯＣ０％における前記弾性シートの厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における前記弾性シートの厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．０５〜０．３である、非水電解質二次電池。
【請求項２】
前記電池ケースは、前記正極及び前記負極の積層方向の両側から押圧される、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
【請求項３】
前記弾性シートは、前記正極及び前記負極の積層方向の両側から前記電極体を挟持するように配置される、請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。
【請求項４】
前記弾性シートの弾性率が０．９ＭＰａ〜１．５ＭＰａである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項５】
前記正極及び前記負極の積層方向に沿った前記電池ケースの内寸（Ｙ）に対する、前記弾性シートの厚み（Ｘ）の比率（Ｘ／Ｙ）が０．０３〜０．０７である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項６】
前記弾性シートは、前記非水電解質を構成する溶媒の吸液率が当該シート質量の５％未満である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項７】
前記電極体は、前記正極及び前記負極をそれぞれ複数有し、前記正極と前記負極とが前記セパレータを介して交互に積層された構造を有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池を前記正極及び前記負極の積層方向に複数並べて構成された電池群と、
隣り合う前記非水電解質二次電池の間にそれぞれ介在する複数のスペーサと、
前記電池群を前記正極及び前記負極の積層方向の両側から押圧する一対のエンドプレートと、
を備えた、電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、非水電解質二次電池及び電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン電池等の非水電解質二次電池では、充放電に伴って電極体が膨張、収縮する。特に、高容量の電池では、電極体の膨張、収縮の程度が大きくなる。例えば、特許文献１には、電極体の膨張を許容するために、電極体の外周部と電池ケースとの間に発泡体からなるスペーサを配置して空隙を形成した円筒形電池が開示されている。特許文献１には、当該空隙を設けることで、高容量、高出力でありながら、安全性及び信頼性の高い電池が得られる、と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１４３７５９号公報
【発明の概要】
【０００４】
ところで、角形の電池ケースを備えた角形電池では、円筒形電池と比べて電極体の拘束力が弱いため、例えば電極体を構成する電極の積層方向両側から電池ケースを所定の力で押圧して電極間距離を一定に維持する必要がある。この場合、充電に伴う電極体の膨化により電池ケースを外側に押し広げようとする応力及びこれに対抗する反力が発生する。
【０００５】
良好な電池性能を維持するためには、この反力を適切な範囲に調整することが重要である。しかし、高容量の電池では、充放電に伴う電極体の体積変化が大きくなるため、反力を適切な範囲に調整することは容易ではない。例えば、反力が大きくなり過ぎると、電解液が電極間に入り込み難くなり、電池反応が阻害される場合がある。また、内部短絡が発生し易くなることも想定される。一方、反力が小さくなり過ぎると、電池反応が不均一となり、容量や出力の低下、サイクル寿命の低下等を招く場合がある。
【０００６】
本開示の目的は、角形の電池ケースを備えた質量エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ以上の非水電解質二次電池において、電極体に作用する反力を適切な範囲に維持し、電池性能の低下を抑制することである。
【０００７】
本開示の一態様である非水電解質二次電池は、正極と、負極と、セパレータとを有し、前記正極と前記負極とが前記セパレータを介して積層されてなる電極体と、非水電解質と、前記電極体及び前記非水電解質を収容する角形の電池ケースとを備え、質量エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ以上の非水電解質二次電池である。前記非水電解質二次電池は、前記電極体と前記電池ケースとの間に介在する非発泡型の弾性シートをさらに備え、ＳＯＣ０％における前記弾性シートの厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における前記弾性シートの厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．０５〜０．３であることを特徴とする。
【０００８】
本開示の一態様である電池モジュールは、上記非水電解質二次電池を前記正極及び前記負極の積層方向に複数並べて構成された電池群と、隣り合う前記非水電解質二次電池の間にそれぞれ介在する複数のスペーサと、前記電池群を前記正極及び前記負極の積層方向の両側から押圧する一対のエンドプレートとを備えることを特徴とする。
【０００９】
本開示の一態様によれば、角形の電池ケースを備えた質量エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ以上の非水電解質二次電池において、電極体に作用する反力を適切な範囲に維持でき、良好な電池性能を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の一例である非水電解質二次電池の外観を示す斜視図である。
【図２】図１中のＡＡ線断面図であって、ＳＯＣが０％の状態を示す図である。
【図３】図１中のＡＡ線断面図であって、ＳＯＣが１００％の状態を示す図である。
【図４】実施形態の一例である電池モジュールを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上述のように、質量エネルギー密度が２００Ｗｈ／ｋｇ以上のような高容量の角形電池において、電極体に作用する反力を適切な範囲に維持することは容易ではない。本発明者らは、かかる課題を解決すべく鋭意検討した結果、電極体と電池ケースとの間に、電池のＳＯＣ（State Of Charge：充電率）に応じて特定の厚み範囲で変形する非発泡型の弾性シートを設けることによって、高容量の角形電池においても反力を適切な範囲に維持することに成功した。弾性シートを設けることで、電極体の膨化により発生した応力に応じて弾性シートが押し潰されて弾性変形し、当該応力を適度に緩和することができる。
【００１２】
本開示に係る非水電解質二次電池では、ＳＯＣ０％における弾性シートの厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における弾性シートの厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．０５〜０．３に制御され、これにより電極体に作用する反力が適切な範囲に維持される。例えば、満放電時においても０．２ＭＰａ以上の反力を確保できるので、電極間距離が不均一になる、振動により電極のズレが発生するといった不具合を防止できる。また、満充電状態においても反力を２．０ＭＰａ以下に抑えることができるので、電池反応が阻害される、内部短絡が発生するといった不具合を防止できる。
【００１３】
弾性シートには、電解液を吸収し難い、又は実質的に吸収しない非発泡型のシートが用いられる。弾性シートが多孔質の発泡体であると、電解液が出入りするため、特に高粘度の電解液を用いた場合に弾性シートの変形のレスポンスが悪くなり、反力を適切な範囲に維持することが難しくなる。
【００１４】
以下、本開示に係る非水電解質二次電池及び電池モジュールの実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
【００１５】
図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池１０を示す斜視図である。図２及び図３は、図１中のＡＡ線断面図であって、それぞれ、電池のＳＯＣが０％の状態と、電池のＳＯＣが１００％の状態とを示している。図１〜図３に例示するように、非水電解質二次電池１０は、電極体１１と、非水電解質（図示せず）とを備える。電極体１１は、正極２０と、負極２１と、セパレータ２２とを有し、正極２０と負極２１とがセパレータ２２を介して積層された構造を有する。
【００１６】
本実施形態では、電極体１１が、正極２０、負極２１、及びセパレータ２２をそれぞれ複数含み、正極２０と負極２１がセパレータ２２を介して交互に積層された積層構造を有するが、つづら折りされた１枚のセパレータ２２を用いて積層構造が構成されてもよい。また、電極体１１は、正極２０と負極２１とがセパレータ２２を介して渦巻状に巻回されてなる巻回構造を有していてもよい。
【００１７】
非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエチレンカーボネート（ＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等のエステル類、１，３−ジオキソラン等のエーテル類、アセトニトリル等のニトリル類、ジメチルホルムアミド等のアミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等を用いることができる。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体、例えばフルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、フルオロプロピオン酸メチル（ＦＭＰ）等を含有していてもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ6等のリチウム塩が用いられる。
【００１８】
非水電解質二次電池１０は、例えばリチウムイオン電池であって、２００Ｗｈ／ｋｇ以上の質量エネルギー密度を有する。非水電解質二次電池１０の質量エネルギー密度の一例は、２００Ｗｈ／ｋｇ〜４００Ｗｈ／ｋｇである。非水電解質二次電池１０の質量エネルギー密度は、例えば、０．２Ｃの電流で放電したときの平均電圧と、電流容量値を掛け合わせたエネルギーを電池の質量で割った値である。
【００１９】
非水電解質二次電池１０は、電極体１１及び非水電解質を収容する角形の電池ケース１４を備える。電池ケース１４は、正極２０及び負極２１の積層方向α（以下、単に「積層方向α」という場合がある）の両側から所定の力で押圧され、これにより電極間距離が一定に維持される。本実施形態では、非水電解質二次電池１０がモジュール化されることで、積層方向αの両側から押圧されている（後述の図４参照）。なお、充電に伴う電極体１１の膨化により電池ケース１４を外側に押し広げようとする応力が発生し、当該応力に対抗する反力が発生する。
【００２０】
さらに、非水電解質二次電池１０は、電極体１１と電池ケース１４との間に介在する非発泡型の弾性シート２５を備える。弾性シート２５は、電極体１１の体積変化に伴って弾性変形し、電極体１１の膨化により発生する応力を適度に緩和することで、当該応力に対抗する反力を適切な範囲に維持する。詳しくは後述するが、弾性シート２５は、ＳＯＣ０％における厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．０５〜０．３である。
【００２１】
ここで、ＳＯＣ１００％及び０％の状態は、電池の種類等によっても異なるが、本実施形態では、電池電圧が４．３０Ｖの充電状態をＳＯＣ１００％（満充電状態）、電池電圧が２．５Ｖの放電状態をＳＯＣ０％（満放電状態）とする。
【００２２】
電池ケース１４は、略箱形状のケース本体１５と、ケース本体１５の開口を塞ぐ封口体１６とによって構成される角型の金属製ケースである。封口体１６上には、各正極２０と電気的に接続された正極端子１２と、各負極２１と電気的に接続された負極端子１３とが設けられている。正極端子１２には、正極のリード部が直接、又は他の導電部材を介して接続される。負極端子１３には、負極のリード部が直接、又は他の導電部材を介して接続される。以下では、説明の便宜上、正極端子１２と負極端子１３が並ぶ方向を電池ケース１４等の「横方向」、積層方向α及び横方向に直交する方向を「上下方向」とする。
【００２３】
ケース本体１５は、積層方向αよりも横方向及び上下方向に長い扁平な形状を有する。ケース本体１５及び封口体１６は、例えばアルミニウムを主成分とする金属材料から構成され、その内面には絶縁性を確保するために電極体ホルダが装着されていてもよい。電極体ホルダは、例えばポリプロピレン等の樹脂で成形された厚み０．０５ｍｍ〜０．５ｍｍの板である。封口体１６は、例えば横方向に長い略長方形状を有し、その周縁部がケース本体１５の開口の周縁部に溶接されている。
【００２４】
封口体１６の横方向両側には、図示しない貫通孔がそれぞれ形成されており、正極端子１２及び負極端子１３は当該各貫通孔から電池ケース１４内に挿入される。正極端子１２及び負極端子１３は、例えば貫通孔に設置される絶縁部材１７を介して封口体１６にそれぞれ固定される。なお、一般的に封口体１６にはガス排出機構（図示せず）が設けられている。
【００２５】
図４は、複数の非水電解質二次電池１０を用いて構成された電池モジュール３０の斜視図である。図４に例示するように、電池モジュール３０は、非水電解質二次電池１０を積層方向αに複数並べて構成された電池群３１と、複数のスペーサ３２と、一対のエンドプレート３３とを備える。スペーサ３２は、隣り合う非水電解質二次電池１０の間にそれぞれ介在する絶縁性の部材である。エンドプレート３３は、電極群３１を積層方向αの両側から所定の力で押圧する部材である。エンドプレート３３による押圧力（所定の力）は、例えば０．１ＭＰａ〜１０ＭＰａである。
【００２６】
電池モジュール３０は、積層方向α（複数の非水電解質二次電池１０が並ぶ方向）の両側から電池群３１を挟む一対のエンドプレート３３に固定され、電池群３１を構成する各電池を結束するためのバインドバー３５，３６を備える。バインドバー３５，３６は、エンドプレート３３と共に各電池の結束状態を維持し、各電池を保持する機能を有する。バインドバー３５は積層方向αに沿って電池群３１の横方向一方側に、バインドバー３６は積層方向αに沿って電池群３１の横方向他方側にそれぞれ取り付けられている。
【００２７】
本実施形態では、同じ非水電解質二次電池１０の向きを変えて配置しており、隣り合う電池同士は、正負端子の横方向の位置が互いに逆となるように配置されている。この場合、積層方向αに沿って正極端子１２と負極端子１３が交互に並んだ状態となる。電池モジュール３０は、隣り合う非水電解質二次電池１０同士を電気的に接続するバスバー３４を備える。図１に示す例では、バスバー３４により各非水電解質二次電池１０が直列に接続されているが、各電池の接続形態はこれに限定されない。
【００２８】
電池モジュール３０では、一対のエンドプレート３３にバインドバー３５，３６を固定して各エンドプレート３３を電池群３１に押し付けることで、電池群３１を構成する各非水電解質二次電池１０を結束し押圧している。エンドプレート３３は、例えば樹脂製の板状体であって、非水電解質二次電池１０よりも一回り大きく形成される。エンドプレート３３には、例えばバインドバー３５，３６を締結するためのボルト孔が形成されている。
【００２９】
なお、電池モジュール３０では、隣り合う非水電解質二次電池１０の間に介在するスペーサ３２によって、各電池の充放電に伴う電池ケース１４の体積変化をある程度吸収できるが、スペーサ３２のみで上記反力を適切な範囲に調整することは困難である。例えば、弾性シート２５のように大きく弾性変形するスペーサ３２を用いた場合は、各電池の間で電極端子同士の距離が大きく変化し、バスバー３４による電気的接続に不具合を生じさせる可能性がある。
【００３０】
以下、電極体１１及び弾性シート２５の構成について、さらに詳説する。
【００３１】
［正極］
正極２０は、正極集電体と、当該集電体上に形成された正極合剤層とを備える。正極集電体には、アルミニウムなどの正極２０の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合剤層は、正極活物質と、導電材と、結着材とで構成される。正極合剤層は、一般的に正極集電体の両面に形成される。正極２０は、例えば正極集電体上に正極活物質、導電材、及び結着材等を含む正極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して正極合剤層を集電体の両面に形成することにより作製できる。
【００３２】
正極活物質には、リチウム含有遷移金属酸化物を用いることが好ましい。リチウム含有遷移金属酸化物を構成する金属元素は、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、カルシウム（Ｃａ）、スカンジウム（Ｓｃ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、イットリウム（Ｙ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、錫（Ｓｎ）、アンチモン（Ｓｂ）、タングステン（Ｗ）、鉛（Ｐｂ）、およびビスマス（Ｂｉ）から選択される少なくとも１種である。中でも、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌから選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。
【００３３】
導電材の例としては、カーボンブラック（ＣＢ）、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料などが挙げられる。また、結着材の例としては、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）等のフッ素系樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂などが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３４】
［負極］
負極２１は、負極集電体と、当該集電体上に形成された負極合剤層とを備える。負極集電体には、銅などの負極２１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合剤層は、負極活物質と、結着材とで構成される。負極合剤層は、一般的に負極集電体の両面に形成される。負極２１は、例えば負極集電体上に負極活物質、結着材等を含む負極合剤スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極合剤層を集電体の両面に形成することにより作製できる。
【００３５】
負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、ケイ素（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）等のリチウムと合金化する金属、又はＳｉ、Ｓｎ等の金属元素を含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極活物質は、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
【００３６】
負極合剤層に含まれる結着材としては、正極２０の場合と同様にフッ素系樹脂、ＰＡＮ、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂等を用いることができる。水系溶媒を用いて負極合剤スラリーを調製する場合は、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等を用いてもよい。
【００３７】
［セパレータ］
セパレータ２２には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ２２の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン及びプロピレンの少なくとも一方を含む共重合体等のオレフィン系樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータ２２は、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよい。また、ポリエチレン層及びポリプロピレン層を含む多層セパレータであってもよく、セパレータ２２の表面にアラミド系樹脂等が塗布されたものを用いてもよい。また、セパレータ２２と正極２０及び負極２１の少なくとも一方との界面には、無機化合物のフィラーを含む耐熱層が形成されていてもよい。
【００３８】
［弾性シート］
図２及び図３に示すように、弾性シート２５は、積層方向αの両側から電極体１１を挟持するようにケース本体１５内に配置されることが好ましい。弾性シート２５によって積層方向αの両側から電極体１１を挟むことで、電極体１１の膨化により発生する応力を効率良く吸収できる。電極体１１は、電池の充放電により体積変化し、主に厚みが増減するが、弾性シート２５は電極体１１の厚みの変化に追従して弾性変形し、発生する応力を適度に緩和する。弾性シート２５は、電極体１１を挟むように１枚のシートを折り曲げて構成されてもよいが、好ましくは電極体１１の積層方向αの両側に１枚ずつ配置される。２枚の弾性シート２５には、同じシートを用いることが好適である。
【００３９】
なお、非水電解質二次電池１０の製造時において、ケース本体１５内に注入される電解液により電極体１１が膨潤し、弾性シート２５を押圧する応力が発生する。電極体１１が膨潤する前において、２枚の弾性シート２５の厚みと、電極体１１の厚み（積層方向αに沿った長さ）との合計は、積層方向αに沿ったケース本体１５の内寸（Ｙ）よりも薄く設定される。これにより、２枚の弾性シート２５で挟持された電極体１１を、電池ケース１４内に挿入することができる。以下、特に断らない限り、電池ケース１４（ケース本体１５）の内寸とは、積層方向αに沿った内寸を意味する。なお、電池ケース１４に電極体ホルダが装着されている場合は、積層方向αに沿った電極体ホルダの間の内寸を、電池ケース１４の内寸とする。電極体ホルダは、弾性シート２５を兼ねていてもよい。
【００４０】
弾性シート２５は、電池ケース１４（ケース本体１５）の内寸（Ｙ）に対する、当該シートの厚み（Ｘ）の比率（Ｘ／Ｙ）が０．０３〜０．０７であることが好ましい。弾性シート２５の厚み（Ｘ）は、初期状態の厚みを意味し、当該シートを電池ケース１４から取り出して元の形状に復元したときの厚みと略等しい。また、電極体１１の積層方向αの両側に弾性シート２５が配置される場合は、当該両側の厚みの合計が厚み（Ｘ）である。比率（Ｘ／Ｙ）が当該範囲内であれば、高い容量と良好な反力調整機能とを両立し易くなる。弾性シート２５の１枚の厚みは、例えば０．４ｍｍ〜０．８ｍｍである。
【００４１】
弾性シート２５は、電極体１１を構成する正極２０及び負極２１よりも一回り大きく形成される。そして、積層方向αに正極２０及び負極２１と重なる範囲には、必ず弾性シート２５が存在することが好ましい。即ち、正極２０及び負極２１は、弾性シート２５の上下、左右の端から外側にはみ出さない。この場合、電極体１１に歪みや、損傷等を発生させることなく、発生した応力を効率良く吸収できる。
【００４２】
弾性シート２５は、ＳＯＣ０％における厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）が０．０５〜０．３である。即ち、非水電解質二次電池１０のＳＯＣが０％から１００％となったときに、弾性シート２５の厚みは少なくとも７０％以上減少し、最大で９５％減少する。厚み比（Ａ／Ｂ）は、例えば０．０５〜０．２９、又は０．０５〜０．２８であってもよい。厚み比（Ａ／Ｂ）の好適な一例は、０．１５〜０．３０である。
【００４３】
ＳＯＣに応じた弾性シート２５の厚みの変化量を上記範囲内に制御することで、満充電状態及び満放電状態のいずれにおいても、電極体１１に作用する反力を適切な範囲に維持できる。これにより、反力の過大、過小による不具合の発生を抑制し、良好な電池性能を確保できる。なお、反力の適切な範囲は、例えば０．２ＭＰａ〜２．０ＭＰａであり、好ましくは０．４ＭＰａ〜１．８ＭＰａである。弾性シート２５の厚み（Ａ，Ｂ）は、例えばレーザー変位計を用いて計測でき、又は万能試験機による測定に基づいて算出される。
【００４４】
弾性シート２５の弾性率は、０．５ＭＰａ〜２．０ＭＰａであることが好ましく、０．７ＭＰａ〜１．７ＭＰａがより好ましく、０．９ＭＰａ〜１．５ＭＰａが特に好ましい。弾性シート２５の弾性率が当該範囲内であれば、反力を適切な範囲に維持することが容易になる。本明細書における弾性率は、圧縮弾性率を意味する。弾性シート２５の弾性率は、ＪＩＳ  Ｋ６２７２に準拠する方法で測定される。
【００４５】
弾性シート２５の材質は特に限定されないが、弾性シート２５は、上記弾性率を有し、電極体１１の厚みの増減に追従して弾性変形すると共に、耐電解液性に優れる樹脂で構成されることが好ましい。弾性シート２５を構成する樹脂としては、クロロプレンゴム、シリコンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴムなどの純ゴム、あるいはこれらの配合ゴムなどが例示できる。
【００４６】
弾性シート２５は、上述の通ように、非発泡体であって実質的に電解液を吸収しないことが好ましい。弾性シート２５は、例えば１０μｍ以上の孔を有さない非多孔性シートである。弾性シート２５は、非水電解質を構成する溶媒の吸液率が当該シート質量の５％未満であることが好適であり、１％未満が特に好適である。電解液を吸収しない弾性シート２５を用いることで、高粘度の電解液を用いた場合であっても弾性シート２５の変形のレスポンスが良好になり、反力を適切な範囲に維持することが容易になる。弾性シート２５の電解液の吸液率は、弾性シート試験片を一定時間電解液に浸漬した後の質量変化を計測することにより測定される。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例により本開示をさらに詳説するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。【００４８】
＜実施例１＞
［正極の作製］
正極活物質としてＬｉＮｉ0.55Ｃｏ0.20Ｍｎ0.25Ｏ2で表されるリチウム遷移金属酸化物を９７質量部と、アセチレンブラック（ＡＢ）を２質量部と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を１質量部とを混合し、さらにＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合剤スラリーを調製した。次に、当該正極合剤スラリーをアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。ローラーを用いて塗膜を圧延した後、所定の電極サイズに切断し、正極集電体の両面に正極合剤層が順に形成された正極を作製した。【００４９】
［負極の作製］
黒鉛粉末を９８．７質量部と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を０．７質量部と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を０．６質量部とを混合し、さらに水を適量加えて、負極合剤スラリーを調製した。次に、当該負極合剤スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。ローラーを用いて塗膜を圧延した後、所定の電極サイズに切断し、負極集電体の両面に負極合剤層が形成された負極を作製した。【００５０】
［非水電解液の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を、３：３：４の体積比で混合した。当該混合溶媒に、ＬｉＰＦ6を１．２ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させて非水電解液を調製した。【００５１】
［試験セル及び試験モジュールの作製］
上記正極と上記負極をポリエチレン製のセパレータを介して交互に積層することにより、積層型の電極体を作製した。なお、電極体の厚み（積層方向長さ）は２２．８ｍｍ、電極体が収容される電池ケース（ケース本体）の内寸は２４．８ｍｍであり、電極体ホルダ間は２４．５ｍｍである。次に、電極体を積層方向αの両側から、厚みが０．４７ｍｍ、弾性率が１．５ＭＰａの２枚の弾性シートＳ１で挟んだ状態として略箱形状のケース本体に収容した後、ケース本体に上記非水電解液を注入した。なお、非水電解液の注入は、積層方向の両側からセルを押圧した状態で、非水環境下で行った。このとき、電極体が電解液を吸収して膨潤し、弾性シートがケース本体の内壁に接触して応力及び反力が発生した。次に、各電極のリード部を封口体に設けられた正極端子及び負極端子にそれぞれ接続し、封口体によりケース本体の開口部を塞ぎ、角形の試験セル及び試験モジュールを作製した。試験セルの質量エネルギー密度は、２７３Ｗｈ／ｋｇである。【００５２】
電池ケース内に収容された弾性シートＳ１は、クロロプレンゴムを主成分として構成される非発泡型の樹脂製シートであって、上述の吸液率測定方法により測定された電解液の吸液率は１％未満である。ケース本体の積層方向αの内寸に対する、弾性シートＳ１の２枚分の厚みの比率は０．０３８であった。【００５３】
＜実施例２〜４及び比較例１〜４＞
弾性シートＳ１の代わりに、表１に示す厚み及び弾性率を有する弾性シートを用いたこと以外は、実施例１と同様にして角形電池を作製した。【００５４】
実施例及び比較例の各試験セルについて、ＳＯＣ０％における反力（最低反力）及びＳＯＣ１００％における反力（最大反力）を下記の方法で測定し、弾性シートの厚み及び弾性率と共に、測定結果を表１に示した。なお、最低反力が０．２ＭＰａ以上、最大反力が２．０ＭＰａ以下である場合に、良好な電池性能が得られる。【００５５】
［反力の測定］
上記試験セルを２枚のＳＵＳ板（１４０×７５ｍｍ）で挟持し、万能試験機ＡＧ−Ｘｐｌｕｓ（ＳＨＩＭＡＤＺＵ）を用いて荷重変位曲線を取得し、厚みがケース本体の厚み（２６．５ｍｍ）の際の荷重を反力とした。初期の容量確認後の試験セルを放電状態にし、反力の測定を行った。次に、同試験セルをＳＯＣ１００％まで充電し、同様に加重変位曲線を取得した。【００５６】
なお、充放電条件は下記の通りである。
・１／３Ｉｔ（２１．５Ａ）で４．２５Ｖまで定電流充電、３Ａになるまで低電圧充電。
・１／３Ｉｔ（２１．５Ａ）で２．５Ｖまで定電流放電。【００５７】
【表１】
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【００５８】
表１に示すように、実施例の試験セルはいずれも、最低反力が０．２ＭＰａ以上であり、最大反力が２．０ＭＰａ以下であった。一方、比較例１〜４の試験セルでは、０．２ＭＰａ以上の最低反力を確保できるものの、最大反力が２．０ＭＰａを超える値となった。【００５９】
また、比較例５の試験セルでは、最大反力を２．０ＭＰａ以下に抑えることができたものの、最低反力が０．２ＭＰａを下回る値であった。つまり、ＳＯＣ０％における弾性シートの厚み（Ｂ）に対する、ＳＯＣ１００％における弾性シートの厚み（Ａ）の比率（Ａ／Ｂ）を０．０５〜０．３とした場合にのみ、反力を適切な範囲に維持することができる。
【符号の説明】
【００６０】
１０  非水電解質二次電池
１１  電極体
１２  正極端子
１３  負極端子
１４  電池ケース
１５  ケース本体
１６  封口体
１７  絶縁部材
２０  正極
２１  負極
２２  セパレータ
２５  弾性シート
３０  電池モジュール
３１  電池群
３２  スペーサ
３３  エンドプレート
３４  バスバー
３５，３６  バインドバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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