(57)【要約】【課題】  電池内部への水分の浸入を防止するとともに、電池性能の維持が継続して図られる２次電池を提供する。【解決手段】  リチウムイオン２次電池は、正極シート、負極シートおよび電解質を有する電池素子２１と、接合部２６および２７を有し、接合部２６および２７が互いに接合されることによって、電池素子２１を収容する空間２４を形成するラミネート外装体２５と、接合部２６と接合部２７とを接合するシリコーンゴム３１とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極シート、負極シートおよび電解質を有する電池素子と、
第１および第２の接合部を有し、前記第１および第２の接合部が互いに接合されることによって、前記電池素子を収容する空間を形成するラミネート外装体と、
前記第１の接合部と前記第２の接合部とを接合するシリコーンゴムとを備える、２次電池。
【請求項２】
前記シリコーンゴムは、前記第１および第２の接合部の周縁を覆うとともに、前記第１および第２の接合部を挟持するように設けられている、請求項１に記載の２次電池。
【請求項３】
前記電解質は、非水電解質である、請求項１または２に記載の２次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一般的には、２次電池に関し、より特定的には、非水電解質２次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の２次電池に関して、たとえば、特開２００３−１８７７６２号公報には、サイズの大きさを抑えつつ、内部への水分浸入を防止することを目的とした非水電解質電池が開示されている（特許文献１）。特許文献１に開示された非水電解質電池では、ラミネート外装体の周囲に吸湿剤が配置されている。吸湿剤は、合成ゼオライト、シリカゲル、五酸化リン、酸化バリウムまたは酸化カルシウムから形成されている。
【０００３】
また、特開２００２−６３８７４号公報には、屈曲性および体積密度の向上を目的とした電池が開示されている（特許文献２）。特許文献２に開示された電池では、発電要素を収容するチューブ状の外装体が、シリコン樹脂などから形成されている。また、特開２０００−１８２５７９号公報には、軽量およびコンパクト化を図るほか、機械的強度の向上を目的とした板状ポリマー電解質電池が開示されている（特許文献３）。
【０００４】
また、特開２００４−２２８０４７号公報には、電池の温度上昇を抑制することを目的としたパック電池が開示されている（特許文献４）。また、特開２０００−１９５４７５号公報には、高い生産性と、優れた耐久性とを実現することを目的とした２次電池が開示されている（特許文献５）。また、特開平１１−６７２７８号公報には、軽量化および高容量化を実現するとともに、より安価に製作することを目的とした樹脂シールリチウムイオン２次電池が開示されている（特許文献６）。
【特許文献１】特開２００３−１８７７６２号公報
【特許文献２】特開２００２−６３８７４号公報
【特許文献３】特開２０００−１８２５７９号公報
【特許文献４】特開２００４−２２８０４７号公報
【特許文献５】特開２０００−１９５４７５号公報
【特許文献６】特開平１１−６７２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された非水電解質電池では、ラミネート外装体の内部に浸入しようとする水分を、吸湿剤により捕獲する。しかしながら、シリカゲルや五酸化リン、酸化バリウムなどからなる吸湿剤を用いると、吸湿剤に捕獲した水分が、その場に留まってしまう。このため、時間の経過とともに、吸湿剤中の水分が電解質に混入するおそれが生じる。この場合、一定量の水分が混じることで、電解質が適正な機能を発揮しなくなる。また、防湿剤が、水分を捕獲した後、化合物が電離して電荷を持つことも考えられる。この場合、電池内部で短絡が発生する懸念がある。また、吸湿剤が、電解質または電解質の揮発成分を吸収してしまう可能性もある。
【０００６】
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、電池内部への水分の浸入を防止するとともに、電池性能の維持が継続して図られる２次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に従った２次電池は、正極シート、負極シートおよび電解質を有する電池素子と、第１および第２の接合部を有し、第１および第２の接合部が互いに接合されることによって、電池素子を収容する空間を形成するラミネート外装体と、第１の接合部と第２の接合部とを接合するシリコーンゴムとを備える。
【０００８】
このように構成された２次電池によれば、第１の接合部と第２の接合部との接合に、シリコーンゴムが用いられている。シリコーンゴムは、空気中の水分と化学反応を起こすことによって硬化する。このため、硬化したシリコーンゴムによって、水分が第１の接合部と第２の接合部との間からラミネート外装体内の電池素子に到達することを確実に防止できる。また、シリコーンゴムは、硬化した後、撥水性の性質を示し、それ以上水分を吸収することがない。このため、シリコーンゴムに捕獲された水分が電池素子に向かって浸入という懸念が生じず、２次電池の電池性能を継続して維持することができる。また、シリコーンゴムは、高い電気絶縁性を有するため、ラミネート外装体内で内部短絡が発生することを防止できる。
【０００９】
また好ましくは、シリコーンゴムは、第１および第２の接合部の周縁を覆うとともに、第１および第２の接合部を挟持するように設けられている。このように構成された２次電池によれば、まず、水分がラミネート外装体内に浸入することを、第１および第２の接合部の周縁において硬化したシリコーンゴムによって防止することができる。また、第１および第２の接合部は、シリコーンゴムに挟持されることによって、互いに密着した状態となっている。このため、水分がラミネート外装体内に浸入することを、第１の接合部と第２の接合部との間でさらに防止することができる。
【００１０】
また、電解質は、非水電解質である。このように構成された２次電池では、電解質への水分の混入が２次電池の電池性能の低下に直結するため、上述の効果を奏する本発明をより有効に利用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、この発明に従えば、電池内部への水分の浸入を防止するとともに、電池性能の維持が継続して図られる２次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。
【００１３】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１におけるリチウムイオン２次電池を示す斜視図である。図中には、ハイブリッド自動車に搭載され、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の内燃機関とともに、ハイブリッド自動車の動力源となるリチウムイオン２次電池が示されている。図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったリチウムイオン２次電池の分解組立図である。図３は、図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったリチウムイオン２次電池の断面図である。
【００１４】
図１から図３を参照して、リチウムイオン２次電池１０は、電池素子２１と、電池素子２１を覆うように設けられたラミネート外装体２５とを備える。ラミネート外装体２５の周縁には、互いに向い合って重ねられた接合部２６および２７が形成されている。接合部２６と接合部２７との間には、これらの接合部を互いに接合するシリコーンゴム３１が配置されている。シリコーンゴム３１によって接合部２６と接合部２７との間が封止され、ラミネート外装体２５内に電池素子２１を収容する空間２４を形成している。
【００１５】
電池素子２１は、セパレータを介在させ、積層した状態で巻回された正極シートおよび負極シートと、その正極シートおよび負極シートとともに、空間２４に封入される電解質とから構成されている。電解質は、リチウム塩を有機溶媒に溶かした有機電解質であり、非水電解質である。
【００１６】
電池素子２１の正極シートおよび負極シートには、それぞれ、正極端子２２および負極端子２３が接続されている。正極端子２２および負極端子２３は、金属から形成されている。たとえば、正極端子２２は、銅（Ｃｕ）から形成されており、負極端子２３は、アルミニウム（Ａｌ）から形成されている。正極端子２２および負極端子２３は、板形状を有する。正極端子２２および負極端子２３は、空間２４から、接合部２６と接合部２７とに挟まれた位置を通り、さらにラミネート外装体２５の外側にまで延びて形成されている。正極端子２２および負極端子２３は、電池素子２１を中心に互いに反対方向に延びて形成されている。
【００１７】
ラミネート外装体２５は、たとえば、アルミニウム等の金属からなる基材にポリエチレンテレフタラート樹脂（ＰＥＴ：poly ethylene terephthalate）等の樹脂材料が被膜されて形成されている。ラミネート外装体２５は、１枚の基材が折られ、２枚重なった状態に形成されている。接合部２６および２７は、その２枚重なった状態で開口する略矩形形状の３辺に沿って、帯状に延びて形成されている。なお、筒状の基材を用いて、ラミネート外装体２５を形成しても良い。この場合、接合部２６および２７は、略矩形形状の向い合う対辺に形成される。
【００１８】
アルミニウム等の金属を基材として、ラミネート外装体２５を形成することによって、薄い厚みで高い強度を得ることができる。結果、ラミネート外装体２５によれば、樹脂から形成されたラミネート外装体で強度を確保する場合と比較して、電池重量の低減を図ることができる。ハイブリッド自動車に搭載されるリチウムイオン２次電池１０には、重量の低減に関して強い要求があるため、基材に金属を用いたラミネート外装体２５を特に有効に利用することができる。また加えて、ラミネート外装体２５によれば、樹脂から形成されたラミネート外装体と比較して、優れた放熱性を得ることができる。
【００１９】
接合部２６および２７は、それぞれ、互いに向い合う接合面２６ａおよび２７ａを有する。シリコーンゴム３１は、接合部２６および２７が帯状に延びる方向に沿って、接合面２６ａおよび２７ａに接触するように設けられている。シリコーンゴム３１は、さらに、正極端子２２および負極端子２３が接合部２６および２７に挟まれた位置で、正極端子２２および負極端子２３の周りを全体的に取り囲むように設けられている。シリコーンゴム３１は、正極端子２２および負極端子２３に接触するように設けられている。
【００２０】
正極端子２２および負極端子２３は、所定の厚みを有するため、これらの端子を挟んで接合部２６と接合部２７とを接合すると、端子の周りで隙間が形成されやすくなる。一方、シリコーンゴム３１は、金属に対して優れた接着性を示し、正極端子２２および負極端子２３に対しても優れた接着性を示す。本実施の形態では、正極端子２２および負極端子２３に接触するようにシリコーンゴム３１を設けることで、正極端子２２および負極端子２３の周りで隙間が形成されることを防止できる。
【００２１】
シリコーンゴム３１は、室温で空気中の水分と化学反応を起こして硬化する湿気硬化型のシリコーンゴムである。シリコーンゴム３１は、温度に対する耐久性に優れるため、リチウムイオン２次電池１０が発熱した場合であっても、接合部２６と接合部２７との間を封止した状態を維持することができる。また、シリコーンゴム３１は、電気絶縁性に優れる（体積抵抗率１０１４〜１５Ω／ｃｍ）。このため、シリコーンゴム３１が吸水して通電を起こすという懸念がなく、短絡の発生を防止することができる。また、シリコーンゴム３１は、硬化時に発熱するということがない。このため、安全性に優れており、リチウムイオン２次電池１０の製造時の取り扱いが容易になる。
【００２２】
また、シリコーンゴム３１は、硬化後において撥水性を示す。つまり、シリコーンゴム３１は、水分（湿気）を吸収し続けるのではなく、一度水分を吸収すれば硬化し、その後は水分をはじく（水分が透過しない）。このため、本実施の形態によれば、硬化したシリコーンゴム３１によって、ラミネート外装体２５の外部から空間２４に水分が浸入することを確実に防止できる。また、時間の経過とともに、水分がシリコーンゴム３１中から空間２４に浸入するという懸念もなくなる。
【００２３】
また、シリコーンゴム３１によって、ラミネート外装体２５の防水性が確保されるため、接合面２６ａおよび２７ａの長さ（図１中の寸法Ａに示す長さ）をより短く設定することができる。これにより、接合部２６および２７によって生じていたデッドスペースを小さくし、リチウムイオン２次電池１０の小型化を図ることができる。
【００２４】
また、接合部２６および２７は、折り曲げられることなく、互いに重ね合わされて接合されている。つまり、接合部２６および２７は、それぞれ、同一平面上に広がって形成されている。これにより、接合部２６および２７の強度が、折り曲げた位置で低下するということがなくなり、長期間の使用に際してもラミネート外装体２５の強度を維持し続けることができる。
【００２５】
この発明の実施の形態１における２次電池としてのリチウムイオン２次電池１０は、正極シート、負極シートおよび電解質を有する電池素子２１と、第１および第２の接合部としての接合部２６および２７を有し、接合部２６および２７が互いに接合されることによって、電池素子２１を収容する空間２４を形成するラミネート外装体２５と、接合部２６と接合部２７とを接合するシリコーンゴム３１とを備える。
【００２６】
リチウムイオン２次電池１０は、空間２４で電池素子２１に接続され、空間２４から、接合部２６と接合部２７との間を通ってラミネート外装体２５の外部に突出する端子としての正極端子２２および負極端子２３をさらに備える。シリコーンゴム３１は、接合部２６と接合部２７との間で、正極端子２２および負極端子２３に接触するとともに、正極端子２２および負極端子２３の周りを取り囲むように設けられている。
【００２７】
このように構成された、この発明の実施の形態１におけるリチウムイオン２次電池１０によれば、接合部２６および２７の接合にシリコーンゴム３１を用いることによって、ラミネート外装体２５の防水性を向上させることができる。これにより、ラミネート外装体２５内に封入された非水電解質に水分が混入することを防止し、リチウムイオン２次電池１０の電気性能の維持を図ることができる。
【００２８】
なお、シリコーンゴム３１は、接合部２６および２７が帯状に延びる範囲の一部に設けられていても良く、その範囲の残る部分が、接合部２６と接合部２７との熱溶着によって接合されていても良い。
【００２９】
また、ラミネート外装体２５に収容される２次電池は、リチウムイオン２次電池１０に限定されず、たとえば、ニッケル水素電池であっても良い。この場合、ニッケル水素電池を構成する電池素子は、互いに向い合うように配置された櫛の歯状の正極シートおよび負極シートが、セパレータを介して交互に噛み合った形状に形成される。また、ラミネート外装体２５に封入される電解質としては、苛性カリ水溶液が用いられる。本実施の形態によれば、水分がラミネート外装体２５内に浸入することを防止できるため、苛性カリ水溶液の濃度が変化したり、水分に含まれる不純物が水溶液中に混入したりすることを防止できる。このため、リチウムイオン２次電池１０の場合と同様に、ニッケル水素電池の電池性能の維持を図ることができる。
【００３０】
（実施の形態２）
図４は、この発明の実施の形態２におけるリチウムイオン２次電池を示す断面図である。本実施の形態におけるリチウムイオン２次電池は、実施の形態１におけるリチウムイオン２次電池１０と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、説明を繰り返さない。
【００３１】
図４を参照して、図中には、ラミネート外装体２５の接合部２６および２７が重ね合わされた位置が、拡大して示されている。接合部２６は、接合面２６ａとは反対側に面する表面２６ｂと、接合面２６ａおよび表面２６ｂの端部に位置する周縁面２６ｃとを有する。接合部２７は、接合面２７ａとは反対側に面する表面２７ｂと、接合面２７ａおよび表面２７ｂの端部に位置する周縁面２７ｃとを有する。接合部２６および２７は、周縁面２６ｃと周縁面２７ｃとが同一平面上で延在するように重ね合わされている。
【００３２】
本実施の形態では、実施の形態１におけるシリコーンゴム３１に替えて、シリコーンゴム３３が設けられている。シリコーンゴム３３は、表面２６ｂおよび２７ｂの端部と、周縁面２６ｃおよび２７ｃとを覆うように設けられている。このような構成により、接合面２６ａと接合面２７ａとの重ね合わせ目は、シリコーンゴム３３によって塞がれている。また、接合部２６と接合部２７とが、シリコーンゴム３３によって挟持されている。
【００３３】
このように構成された、この発明の実施の形態２におけるリチウムイオン２次電池によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果を得ることができる。加えて、本実施の形態では、ラミネート外装体２５の内部と外部との間が、接合面２６ａと接合面２７ａとの重ね合わせ目を覆うシリコーンゴム３３と、シリコーンゴム３３によって挟持された状態の接合部２６および２７との両方によって、遮断されている。このため、ラミネート外装体２５の防水性をさらに向上させることができる。
【００３４】
今回開示された実施の形態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】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態１におけるリチウムイオン２次電池を示す斜視図である。
【図２】図１中のＩＩ−ＩＩ線上に沿ったリチウムイオン２次電池の分解組立図である。
【図３】図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線上に沿ったリチウムイオン２次電池の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態２におけるリチウムイオン２次電池を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  リチウムイオン２次電池、２１  電池素子、２４  空間、２５  ラミネート外装体、２６，２７  接合部、３１，３３  シリコーンゴム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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