(57)【要約】      （修正有）【課題】過充電において電池内部に発生するガスを早期に放出して、電池の自己発熱を抑制する積層型電池を提供する。【解決手段】積層型電池１は、金属複合フィルム３ａ，３ｂが互いに溶着され、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素（電極積層体）が電解質とともに収納されている。この積層型電池１では、金属複合フィルム３ａ，３ｂが互いに溶着された溶着部において、正極板と電気的に接続する正極導電性部材８と、負極板と電気的に接続する負極導電性部材９とが位置的に対応して金属複合フィルム３ａ，３ｂの間に挟み込まれている。そして、過充電時には、これらの導電性部材８，９が短絡することにより、溶着部を溶融する。【選択図】図５
2006260989.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素を有する積層型電池において、
外装部材が互いに溶着され、前記発電要素とともに電解液を密封して収納する電池外装と、
前記外装部材が互いに溶着された溶着部において、一方の端部が前記外装部材の間に挟み込まれるとともに、他方の端部が前記正極板に接続された第１の導電性部材と、
前記溶着部において、一方の端部が前記第１の導電性部材と位置的に対応して前記外装部材の間に挟み込まれるとともに、他方の端部が前記負極板に接続された第２の導電性部材と、
前記溶着部において、前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材との間に介装され、自己の厚みに応じて前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材とを離間させるとともに、過充電による内部温度の上昇を条件として溶融する溶融部材と
を有することを特徴とする積層型電池。
【請求項２】
前記溶融部材は、前記外装部材よりも低い融点で溶融することを特徴とする請求項１に記載された積層型電池。
【請求項３】
前記溶融部材は、非導電性を有することを特徴とする請求項１または２に記載された積層型電池。
【請求項４】
前記溶融部材は、融点が９０から１６０℃であることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載された積層型電池。
【請求項５】
前記溶着部において、前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材との間に介装され、自己の厚みに応じて前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材とを離間させるとともに、過充電による正極電位の上昇を条件として電気的に分解する分解部材をさらに有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載された積層型電池。
【請求項６】
正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素を有する積層型電池において、
外装部材が互いに溶着され、前記発電要素とともに電解液を密封して収納する電池外装と、
前記外装部材が互いに溶着された溶着部において、一方の端部が前記外装部材の間に挟み込まれるとともに、他方の端部が前記正極板に接続された第１の導電性部材と、
前記溶着部において、一方の端部が前記第１の導電性部材と位置的に対応して前記外装部材の間に挟み込まれるとともに、他方の端部が前記負極板に接続された第２の導電性部材と、
前記溶着部において、前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材との間に介装され、自己の厚みに応じて前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材とを離間させるとともに、過充電による正極電位の上昇を条件として電気的に分解する分解部材と
を有することを特徴とする積層型電池。
【請求項７】
前記分解部材は、炭酸リチウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸鉛および蓚酸リチウムから選択される少なくとも一種類の物質で構成されることを特徴とする請求項５または６に記載された積層型電池。
【請求項８】
前記分解部材は、分解電位が４．５から５．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+の物質で構成されることを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載された積層型電池。
【請求項９】
外装部材が互いに溶着され、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素が電解質とともに収納された積層型電池において、
前記外装部材が互いに溶着された溶着部において、前記正極板と電気的に接続する第１の導電性部材と、前記負極板と電気的に接続する第２の導電性部材とが位置的に対応して前記外装部材の間に挟み込まれおり、過充電時には、前記第１の導電性部材と前記第２の導電性部材とが短絡することにより、前記溶着部を溶融することを特徴とする積層型電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素を有する積層型電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気を動力源とする電気自動車やエンジンとモータを組み合わせて走行するハイブリッドカーが注目を集めており、これらに搭載する高エネルギー密度、高出力密度となる高出力型電池の開発が産業上重要な位置を占めている。このような高出力型電池としては、例えば、リチウムイオン電池があり、なかでも平板状の正極板と負極板とをセパレータを介在しつつ積層した発電要素を、一対の外装部材の間に電解液とともに収納し、外装部材の周縁部を接合して密封した積層型電池がある。
【０００３】
この類の積層型電池では、過充電等において内部の温度が上昇すると、電解液が分解することにより、電池内部にガスが発生する。これにより、外装部材が膨張し、発電要素を変形させるという不都合が生じることがある。そのため、例えば、特許文献１には、正極板に接続されたアルミ箔を外装部材の溶着部分に挟み込み、電池内部温度の上昇時には、アルミ箔を介して外装部材を溶融し、発生したガスを放出する手法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−３４６７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された手法では、電池の内部温度が外装部材を溶融するような高温となる場合には、電池が自己発熱を起こすという問題がある。そのため、過充電時には、より早期に内部のガスを放出することが必要となる。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、過充電において電池内部に発生するガスを早期に放出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するために、本発明の積層型電池は、外装部材が互いに溶着され、正極板と負極板とがセパレータを介して交互に積層されて構成される発電要素が電解質とともに収納されている。この積層型電池では、外装部材が互いに溶着された溶着部において、正極板と電気的に接続する第１の導電性部材と、負極板と電気的に接続する第２の導電性部材とが位置的に対応して外装部材の間に挟み込まれ、過充電時には、これらの導電性部材が短絡することにより、溶着部を溶融する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、過充電時、正極に接続された第１の導電性部材と負極に接続された第２の導電性部材とを短絡させ、外装部材を溶融することにより、電池内部のガスを早期に放出することができるので、電池外装の膨張や破裂を抑制することができるとともに、電池の自己発熱を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係る積層型電池１の外観を示す平面図であり、図２は、この積層型電池１の外観を示す側面図である。
【０００９】
積層型電池１は、発電要素としての電極積層体２を備えており、この電極積層体２が、電池外装３を構成する１対の金属複合フィルム（外装部材）３ａ，３ｂの中央に配置されている。電極積層体２は、これら１対の金属複合フィルム３ａ，３ｂによって厚み方向に挟み込むようにして収納され、１対の金属複合フィルム３ａ，３ｂを外縁部の全周に亘って溶着することにより、電解質と共に密封される（以下、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが互いに溶着された部分を「溶着部４」という）。
【００１０】
図３は、図２に示す波線Ａによって囲まれる領域の断面図であり、図４は、図３に示す波線Ｂによって囲まれる領域（電極積層体２）の断面図である。電極積層体２は、複数枚の正極板２Ａと負極板２Ｂとがセパレータ２Ｃを介在しつつ順次積層されて構成されており、その平面形状は略矩形形状を有している。正極板２Ａは、シート状の正極集電体２１Ａの両面（或いは片面）に正極活物質２２Ａを塗布したものであり、負極板２Ｂは、シート状の負極集電体２１Ｂの両面（或いは片面）に負極活物質２２Ｂを塗布したものである。個々の正極板２Ａは、正極リード５を介して、一方の電極端子としての正極タブ６に接続されている。また、個々の負極板２Ｂは、負極リード（図示せず）を介して、他方の電極端子としての負極タブ７に接続されている。
【００１１】
正極リード５および図示しない負極リードはそれぞれ金属箔で形成されている。具体的には、正極リード５は、例えば、アルミニウム箔より形成され、負極リードは、例えば、銅箔より形成される。そして、各正極板２Ａより引き出されたそれぞれの正極リード５は、互いに層状に重ね合わされて、溶接等の手法により正極タブ６に接合される。また、各負極板２Ｂより引き出されたそれぞれの負極リードは、互いに層状に重ね合わされて、溶接等の手法により負極タブ７に接合されている。正極タブ６および負極タブ７はそれぞれ金属板で形成されている。具体的には、正極タブ６は、例えば、アルミニウム板より形成され、負極タブ７は、例えば、ニッケル板より形成される。
【００１２】
図５は、図１に示す波線Ｃによって囲まれる領域の断面図である。電極積層体２において、積層されたいずれか一つ（或いは、複数）の正極板２Ａには、正極導電性部材（第１の導電性部材）８が接合されている。この正極導電性部材８は、導電性を有しており、本実施形態では帯状のシート部材で構成されている。正極導電性部材８は、一端が正極板２Ａに接続されており、この正極板２Ａから延在した他方の端部が、溶着部４において金属複合フィルム３ａ，３ｂの間に挟み込まれている。また、積層されたいずれか一つ（或いは、複数の）の負極版２Ｂには、負極導電性部材（第２の導電性部材）９が接合されている。この負極導電性部材９は、正極導電性部材８と同様、導電性を有しており、本実施形態では帯状のシート部材で構成されている。負極導電性部材９は、一端が負極板２Ｂに接続されており、この負極板２Ｂから延在した他方の端部が、溶着部４において、正極導電性部材８と位置的に対応して、すなわち、正極導電性部材８と重なるようにして金属複合フィルム３ａ，３ｂの間に挟み込まれている。正極導電性部材８としては、正極電位で安定な、すなわち、電解液に溶けたり、発電要素や電解液と反応しない金属が好ましく、例えば、アルミニウム、金、白金、パラジウム等がこれに該当する。負極導電性部材９としては、負極電位で安定な、すなわち、電解液に溶けたり、発電要素や電解液と反応しない金属が好ましく、例えば、銅、ニッケル、ステンレス、鉄、チタン、タングステン、タンタル等がこれに該当する。
【００１３】
また、図５に示すように、溶着部４において、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間には、過充電による内部温度の上昇を条件として溶融する溶融部材１０が介装されている。両導電性部材８，９は、この溶融部材１０の厚みに応じて互いに離間させられている。溶融部材１０は、金属複合フィルム３ａ，３ｂよりも低い融点で溶融する部材であることが好ましく、たとえば、融点が９０〜１６０℃程度であることが好ましい。また、この溶融部材１０は、非導電性を有する、すなわち、導電性を有していないことが好ましい。したがって、溶融部材１０が溶融しない限り、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間には溶融部材１０が存在し、これにより、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間の電気的な繋がりは遮断され、導電性部材８，９が短絡することはない。このような要件を満たす溶融部材１０としては、たとえば、エチレンアクリル酸共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体、変形ポリプロピレン、変形ポリエチレン等が挙げられる。
【００１４】
図６は、図３に示す波線Ｄによって囲まれる領域の断面図である。電池外装３を構成する一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂは、例えば、アルミニウム等よりなる金属層１１を基材とし、この金属層１１の内側にＰＥ（ポリエチレン）またはＰＰ（ポリプロピレン）等よりなる高分子樹脂層１２がコーティングされている。また、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂは、この金属層１１の外側に接着層１３を介してナイロン等よりなる保護層１４が接着されている。さらに、溶着部４における正極タブ６および負極タブ７と位置的に対応する領域では、封止性の向上といった観点から、各タブ６，７の両面に、ポリプロピレンなどの樹脂フィルム１５が介装される。
【００１５】
一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂは、電極積層体２の形状に対応させて、この電極積層体２よりも若干大きめの長方形のシート状に成形されている。一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂのうち、一方の金属複合フィルム３ａは、その中央部に電極積層体２を収納する凹部が設けられたカップ形状を有しており、他方の金属複合フィルム３ｂは、その凹部を蓋するような平坦形状を有している。
【００１６】
そして、積層型電池１を作製する際には、一方の金属複合フィルム３ａに設けられた凹部内に電極積層体２を電解質と共に収納した状態で、この凹部を覆うように平坦状の他方の金属複合フィルム３ｂを配置して、これら一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの外縁部（溶着部４）を熱溶着する。これにより、電極積層体２が電解質と共に電池外装３によって密封された構造となる。この際、正極タブ６および負極タブ７は、電池外装３の互いに対向する短辺側の溶着部４よりそれぞれ外部に引き出され、正極端子および負極端子として機能する。また、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは互いの間に溶融部材１０を介装させた上で、溶着部４において一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの間に挟み込まれている。
【００１７】
このような構成を有する積層型電池１は、例えばリチウムイオン電池としての適用が可能である。この場合、電極積層体２の正極板２Ａは、正極活物質２２Ａとして、リチウムニッケル複合酸化物、具体的には一般式ＬｉＮｉ１−ｘＭｘＯ２（ただし、０．０１≦ｘ≦０．５であり、ＭはＦｅ，Ｃｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒの少なくとも一つである。）で表せる化合物を含有する。
【００１８】
また、正極活物質２２Ａは、リチウムニッケル複合酸化物以外にも、例えば、一般式ＬｉｙＭｎ２−ｚＭ’ｚＯ４（ただし、０．９≦ｙ≦１．２、０．０１≦ｚ≦０．５であり、Ｍ’はＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒの少なくとも一つである。）で表される化合物であるリチウムマンガン複合酸化物や、一般式ＬｉＣｏ１−ｘＭｘＯ２（ただし、０．０１≦ｘ≦０．５であり、ＭはＦｅ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｓｎ，Ｂ，Ｇａ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒの少なくとも一つである。）で表せる化合物であるリチウムコバルト複合酸化物等を含有することも可能である。
【００１９】
リチウムニッケル複合酸化物、リチウムマンガン複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物等は、例えば、リチウム、ニッケル、マンガン、コバルト等の炭酸塩を組成に応じて混合し、酸素存在雰囲気中において６００〔℃〕〜１０００〔℃〕の温度範囲で焼成することにより得られる。なお、出発原料は炭酸塩に限定されず、水酸化物、酸化物、硝酸塩、有機酸塩等からも同様に合成可能である。
【００２０】
なお、リチウムニッケル複合酸化物やリチウムマンガン複合酸化物等の正極活物質２２Ａの平均粒径は、３０μｍ以下であることが好ましい。
【００２１】
また、電極積層体２の負極板２Ｂを形成している負極活物質２２Ｂとしては、比表面積が０．０５〔ｍ2／ｇ〕以上、２〔ｍ2／ｇ〕以下の範囲であるものを使用する。負極活物質２２Ｂの比表面積が０．０５〔ｍ2／ｇ〕以上、２〔ｍ2／ｇ〕以下の範囲であることにより、負極表面上におけるＳＥＩ層の形成を十分に抑制することができる。
【００２２】
負極活物質２２Ｂの比表面積が０．０５〔ｍ2／ｇ〕未満である場合、リチウムの出入り可能な場所が小さすぎるため、充電時において負極活物質中にドープされたリチウムが放電時において負極活物質中から十分に脱ドープされず、充放電効率が低下する。一方、負極活物質の比表面積が２〔ｍ2／ｇ〕を越える場合、負極表面上におけるＳＥＩ層の形成を制御することが困難である。
【００２３】
具体的な負極活物質２２Ｂとしては、対リチウム電位が２．０Ｖ以下の範囲でリチウムをドープ・脱ドープすることが可能な材料であれば何れも使用可能であり、具体的には難黒鉛化性炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解黒鉛類、ピッチコークスやニードルコークスや石油コークス等のコークス類、グラファイト、ガラス状炭素類、フェノール樹脂やフラン樹脂等を適当な温度で焼成して炭化した有機高分子化合物焼成体、炭素繊維、活性炭、カーボンブラック等の炭素質材料を使用することが可能である。
【００２４】
また、リチウムと合金を形成可能な金属、およびその合金も使用可能であり、具体的には、酸化鉄、酸化ルテニウム、酸化モリブデン、酸化タングステン、酸化スズ等の比較的低電位でリチウムをドープ・脱ドープする酸化物やその窒化物、３Ｂ族典型元素の他、ＳｉやＳｎ等の元素、または例えばＭｘＳｉ、ＭｘＳｎ（ただし、式中ＭはＳｉまたはＳｎを除く１つ以上の金属元素を表す。）で表されるＳｉやＳｎの合金等を使用することができる。これらの中でも、特にＳｉまたはＳｉ合金を使用することが好ましい。
【００２５】
さらに、電解質としては、電解質塩を非水溶媒に溶解して調製される液状のいわゆる電解液であってもよいし、電解質塩を非水溶媒に溶解した溶液を高分子マトリクス中に保持させたポリマーゲル電解質であってもよいし、電解質塩を高分子中に溶解させたポリマー電解質であってもよい。
【００２６】
非水電解質としてポリマーゲル電解質を用いる場合、使用する高分子材料としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリアクリロニトリル等が挙げられる。また、ポリマー電解質を用いる場合は、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）系ポリマー等が挙げられる。
【００２７】
非水溶媒としては、この種の非水電解質積層型電池においてこれまで使用されている非水溶媒であれば何でも使用可能であり、例えばプロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、プロピオニトリル等が挙げられる。なお、これらの非水溶媒は、１種類を単独で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２８】
特に、非水溶媒は不飽和カーボネートを含有することが好ましく、具体的には、ビニレンカーボネート、エチレンエチリデンカーボネート、エチレンイソプロプロピリデンカーボネート、プロピリデンカーボネート等を含有することが好ましい。また、これらの中でも、ビニレンカーボネートを含有することが最も好ましい。非水溶媒として不飽和カーボネートを含有することにより、負極活物質に生成するＳＥＩ層の性状に起因する効果が得られ、耐過放電特性がより向上すると考えられる。
【００２９】
また、この不飽和カーボネートは電解質中に０．０５重量％以上、５重量％以下の割合で含有されることが好ましく、０．５重量％以上、３重量％以下の割合で含有されることが最も好ましい。不飽和カーボネートの含有量を上記範囲とすることで、初期放電容量が高く、エネルギー密度の高い非水積層型電池となる。
【００３０】
電解質塩としては、イオン伝導性を示すリチウム塩であれば特に限定されることはなく、例えばＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＢ（Ｃ６Ｈ５）４、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＣＨ３ＳＯ３Ｌｉ、ＣＦ３ＳＯ３Ｌｉ等が使用可能である。これらの電解質塩は、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を混合して用いることも可能である。
【実施例１】
【００３１】
このような積層型電池１を参照し、以下のような積層型電池Ａを作製した。
【００３２】
第１に、正極板２Ａの正極活物質２２Ａとして、スピネル型リチウムマンガン酸化物に、導電剤として黒鉛、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を混合した粉末を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させた。この正極活物質２２Ａを、正極集電体２１Ａである厚さ２０μｍのアルミ箔の両側に均一に塗布した上で乾燥させ、これをロールプレスにより所定の密度となるように圧縮した。そして、正極活物質２２Ａが塗布されたアルミ箔を、積層型電池１と形状的に対応したサイズに切断し、正極板２Ａを作製した。なお、この正極板２Ａには、正極リード５を接合するために、正極活物質２２Ａを塗布してない領域が一方の短辺に設けられている。
【００３３】
また、負極板２Ｂの負極活物質２２Ｂとして、難黒鉛化炭素に、導電剤として黒鉛、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）を混合した粉末を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）に分散させた。この負極活物質２２Ｂを、負極集電体２１Ｂである厚さ１０μｍの銅箔の両側に均一に塗布した上で乾燥させ、これをロールプレスにより所定の密度となるように圧縮した。そして、負極活物質２２Ｂが塗布された銅箔を、積層型電池１と形状的に対応した所定のサイズに切断し、負極板２Ｂを作製した。なお、この負極板２Ｂには、負極リードを接合するために、負極活物質２２Ｂを塗布してない領域が一方の短辺に設けられている。
【００３４】
第２に、負極板２Ｂが最外部となるように、負極板２Ｂと正極板２Ａとの間にセパレータ２Ｃを挟みながら、正極板２Ａと負極板２Ｂとを交互に積層して、電極積層体２を作製した。この際、正極板２Ａの正極活物質２２Ａが塗布されていない短辺を電極積層体２としての一方の短辺に揃え、また、負極板２Ｂの負極活物質２２Ｂが塗布されていない短辺を電極積層体２としての他方の短辺に揃えておく。各電極板２Ａ，２Ｂの積層数は、所定の電池容量（例えば、２Ａｈ）が得られるような値とする。セパレータ２Ｃとしては、厚さ２５μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムを用いた。
【００３５】
そして、各正極板２Ａの正極活物質２２Ａが塗布されていない短辺に正極リード５を接合した上で、各正極板２Ａに接合された正極リード群を厚さ１００μｍのアルミ製の正極タブ６に溶接した。また、各負極板２Ｂの負極活物質２２Ｂが塗布されていない短辺に負極リードを接合した上で、各負極板２Ｂに接合された負極リード群を厚さ１００μｍのニッケル製の負極タブ７に溶接した。
【００３６】
さらに、厚さ２０μｍのアルミ箔製の正極導電性部材８を正極板２Ａのいずれか一つに接続した。また、厚さ１０μｍの銅箔製の負極導電性部材９を負極板２Ｂのいずれか一つに接続した。なお、正極導電性部材８は、正極板２Ａの正極リード５側の短辺に接続され、負極導電性部材９は、負極板２Ｂの負極リード側とは反対側の短辺に接続される（それ故に、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは、電極積層体２において、同じ側の短辺にそれぞれ接続されている）。
【００３７】
第３に、このような電極積層体２を一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂに収容した後、フィルム周囲を短辺側二辺と、長辺側一辺との計三辺をヒートシールにより溶着した。この際、金属複合フィルム３ａ，３ｂの短辺の一方から正極タブ６を外部に導出させるとともに、その短辺の他方から負極タブ７を外部に導出させた。さらに、正極導電性部材８および負極導電性部材９との間に融点１１０℃のポリオレフィン系樹脂を介装させ、正極タブ６が導出する短辺側において、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの間に挟み込ませた。
【００３８】
第４に、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂの開口部（未溶着の長辺）より、電解液を注入した後、減圧した状態において、その開口部を溶着して積層型電池Ａを作製した。電解液としては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネートおよびジエチルカーボネートの混合溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ６を１モル／リットル溶解したものを使用した。
【００３９】
（比較例）
負極導電性部材９および溶融部材１０を設けず、正極導電性部材８のみを一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂによって挟み込み、これ以外については、上述した実施例１の積層型電池Ａと同様の構成の積層型電池Ｄを作製した。
【００４０】
実施例１の積層型電池Ａと、比較例の積層型電池Ｄとをそれぞれ１０セルづつ作製し、各電池について、７．５Ａの定電流で１時間の過充電試験を行った。また、実施例１の積層型電池Ａと、比較例の積層型電池Ｄとをそれぞれ５セルづつ作製し、各電池について、５℃／分の昇温速度で２００℃まで昇温させる加熱試験を恒温槽にて行った。
【００４１】
過充電試験については、実施例１の積層型電池Ａおよび比較例の積層型電池Ｄともに同程度の性能であったが、加熱試験については、比較例の積層型電池Ｄと比べ、実施例１の積層型電池Ａは２００℃まで加熱されても、電池の自己発熱が開始しなかった。
【００４２】
このように、本実施形態の積層型電池１によれば、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが互いに溶着された溶着部４において、これらのフィルム３ａ，３ｂの間に、正極板２Ａに接続された正極導電性部材８の端部と、負極板２Ｂに接続された負極導電性部材９とが位置的に対応して挟み込まれている。また、この溶着部４において、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間には、過充電による内部温度の上昇を条件として溶融する溶融部材１０が介装されており、この溶融部材１０の厚みに応じて、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは互いに離間している。そのため、過充電によって内部温度が上昇した場合には、溶融部材１０が溶融することにより、正極導電性部材８と負極導電性部材９とが接触し、短絡を起こす。これにより、電池自体のエネルギーが放出されるとともに、短絡に伴う発熱に起因して溶着部４が溶融する。この場合、短絡による電気的なエネルギーが作用するため、電池内部の温度上昇によって金属複合フィルム３ａ，３ｂを溶融するケースと比較して、溶着部４を素早く溶融することができる。これにより、電池内部のガスを早期に放出することができる。よって、電池外装の膨張や破裂を抑制することができるとともに、電池の温度の上昇が抑制されて、電池の自己発熱を抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、溶融部材１０は、金属複合フィルム３ａ，３ｂよりも低い融点で溶融する。これにより、内部の発熱により、金属複合フィルム３ａ，３ｂが溶融する以前に、溶融部材１０が溶融し、正極導電性部材８と負極導電性部材９との短絡が引き起こされるため、電池内部のガスを早期に放出することができる。また、溶融部材１９は、導電性を有していない。そのため、溶融部材１０が溶融しない限り、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間における電気的な繋がりが遮断されているため、通常時に、両導電性部材８，９が短絡するといった事態の発生を抑制することができる。また、溶融部材１０は、融点が９０から１６０℃である。これにより、上述した効果を奏することができる。
【００４４】
（第２の実施形態）
以下、第２の実施形態に係る積層型電池１について説明する。なお、第１の実施形態と同一の構成については、説明を省略し、以下、相違点について説明する。
【００４５】
図７は、第２の実施形態に係る積層型電池１の説明図であり、第１の実施形態における図５に相当する。第２の実施形態に係る積層型電池１が第１の実施形態のそれと相違する点は、溶着部４において、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間に、過充電による正極電位の上昇を条件として電気的に分解する分解部材１０ａが介装されている点にある。第１の実施形態と同様、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは、介装された分解部材１０ａの厚みによって離間している。
【００４６】
第２の実施形態において、分解部材１０ａとしては、炭酸リチウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸鉛および蓚酸リチウムのうちの少なくとも一種類から選択させる物質で構成される。しかしながら、通常時の正極電位が概ね４．３Ｖ以下であるとの知得に基づいて、分解部材１０ａは、分解電位が４．５〜５．５Ｖvs.Ｌｉ／Ｌｉ+程度の物質で構成すれば足りる。すなわち、分解部材１０ａを構成する電気分解物質が電気分解しない限り、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間には分解部材１０ａが存在するため、正極導電性部材８と負極導電性部材９との電気的な繋がりが遮断され、両導電性部材８，９が短絡することはない。
【実施例２】
【００４７】
第２の実施形態に係る積層型電池１を作成した。具体的には、この実施例２では、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間に、分解部材１０ａとして炭酸リチウムを塗布した点以外においては、上述した実施例１の積層型電池Ａと同様の構成の積層型電池Ｂを作製した。
【００４８】
実施例２の積層型電池Ｂと、上述した比較例の積層型電池Ｄとをそれぞれ１０セルづつ作製し、各電池について、７．５Ａの定電流で１時間の過充電試験を行った。また、実施例２の積層型電池Ｂと、比較例の積層型電池Ｄとをそれぞれ５セルづつ作製し、各電池について、５℃／分の昇温速度で２００℃まで昇温させる加熱試験を行った。
【００４９】
加熱試験については、実施例２の積層型電池Ｂおよび比較例の積層型電池Ｄともに同程度の性能であったが、過充電試験については、比較例の積層型電池Ｄと比べ、実施例２の積層型電池Ｂは発熱が低く抑えられた。
【００５０】
このように、本実施形態の積層型電池１によれば、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが互いに溶着された溶着部４において、これらのフィルム３ａ，３ｂの間に、正極板２Ａに接続された正極導電性部材８の端部と、負極板２Ｂに接続された負極導電性部材９とが位置的に対応して挟み込まれている。また、この溶着部４において、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間には、過充電による正極電位の上昇を条件として電気的に分解する分解部材１０ａが介装されており、この状態において、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは互いに離間している。そのため、過充電によって正極電位が上昇した場合には、分解部材１０ａが電気的に分解され、正極導電性部材８と負極導電性部材９とが接触することにより、短絡を起こす。これにより、電池自体のエネルギーが放出されるとともに、短絡時の発熱により、溶着部４が溶融する。この場合、短絡による電気的なエネルギーが作用するため、電池内部の温度上昇によって金属複合フィルム３ａ，３ｂを溶融するケースと比較して、溶着部４を素早く溶融することができる。これにより、電池内部のガスを早期に放出することができる。よって、電池外装の膨張や破裂を抑制することができるとともに、電池の温度の上昇が抑制されて、電池の自己発熱を抑制することができる。
【００５１】
また、本実施形態では、分解部材１０ａは、炭酸リチウム、炭酸亜鉛、炭酸ストロンチウム、炭酸鉛および蓚酸リチウムから選択される少なくとも一種類の物質で構成されている。これらの物質は、過充電による正極電位の上昇によってその分解電位に到達するため、上述した作用および効果を奏することができる。また、分解部材１０ａは、分解電位が４．５から５．５Ｖｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ+の物質で構成されることが好ましく、これにより、過充電時には、上述した作用および効果を奏することができる。
【００５２】
（第３の実施形態）
以下、第３の実施形態に係る積層型電池１について説明する。なお、第１または第２の実施形態と同一の構成については、説明を省略し、以下、相違点について説明する。
【００５３】
図８は、第３の実施形態に係る積層型電池１の説明図であり、第１の実施形態における図５に相当する。第３の実施形態に係る積層型電池１が第１または第２の実施形態のそれと相違する点は、溶着部４において、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間に、第１の実施形態に係る溶融部材１０と、第２の実施形態に係る分解部材１０ａとが介装されている点ある。第１の実施形態と同様、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは、介装された溶融部材１０および分解部材１０ａの厚みによって離間している。
【実施例３】
【００５４】
第３の実施形態に係る積層型電池１を作成した。具体的には、この実施例３では、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間に、溶融部材１０としてポリオレフィン系樹脂を溶着し、分解部材１０ａとして炭酸リチウムを塗布し、この点以外においては、上述した実施例１の積層型電池Ａと同様の構成の積層型電池Ｃを作製した。
【００５５】
実施例３の積層型電池Ｃと、上述した比較例の積層型電池Ｄとをそれぞれ１０セルづつ作製し、各電池について、７．５Ａの定電流で１時間の過充電試験を行った。また、実施例２の積層型電池Ｂと、比較例の積層型電池Ｄとをそれぞれ５セルづつ作製し、各電池について、５℃／分の昇温速度で２００℃まで昇温させる加熱試験を行った。
【００５６】
加熱試験については、比較例の積層型電池Ｄと比べ、実施例３の積層型電池Ｃは２００℃まで電池の自己発熱が開始しない点が実証された。また、過充電試験については、比較例の積層型電池Ｄと比べ、実施例３の積層型電池Ｃは発熱を低く抑える点が実証された。
【００５７】
このように、本実施形態の積層型電池１によれば、一対の金属複合フィルム３ａ，３ｂが互いに溶着された溶着部４において、これらのフィルム３ａ，３ｂの間に、正極板２Ａに接続された正極導電性部材８の端部と、負極板２Ｂに接続された負極導電性部材９とが位置的に対応して挟み込まれている。また、この溶着部４において、正極導電性部材８と負極導電性部材９との間には、過充電による内部温度の上昇を条件として溶融する分解部材１０ａと、過充電による正極電位の上昇を条件として電気的に分解する分解部材１０ａとが介装されており、この状態において、正極導電性部材８と負極導電性部材９とは互いに離間している。そのため、過充電によって、内部温度または正極電位が上昇した場合には、溶融部材１０が溶融する、または、分解部材１０ａが分解し、これにより、正極導電性部材８と負極導電性部材９とが接触することにより、短絡を起こす。これにより、電池自体のエネルギーが放出されるとともに、短絡時の発熱により、溶着部４が溶融する。この場合、短絡による電気的なエネルギーが作用するため、電池内部の温度上昇によって金属複合フィルム３ａ，３ｂを溶融するケースと比較して、溶着部４を素早く溶融することができる。これにより、電池内部のガスを早期に放出することができる。よって、電池外装の膨張や破裂を抑制することができるとともに、電池の温度の上昇が抑制されて、電池の自己発熱を抑制することができる。また、第１の実施形態と第２の実施形態とを組み合わせることにより、それぞれ同様の効果を奏するとともに、より一層、電池の温度の上昇が抑制され、電池の自己発熱の開始を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本実施形態に係る積層型電池１の外観を示す平面図である。
【図２】積層型電池１の外観を示す側面図である。
【図３】図２に示す波線Ａによって囲まれる領域の断面図である。
【図４】図３に示す波線Ｂによって囲まれる領域（電極積層体２）の断面図である。
【図５】図１に示す波線Ｃによって囲まれる領域の断面図である。
【図６】図３に示す波線Ｄによって囲まれる領域の断面図である。
【図７】第２の実施形態に係る積層型電池１の説明図である。
【図８】第３の実施形態に係る積層型電池１の説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      積層型電池
２      電極積層体
３      電池外装
３ａ    金属複合フィルム
３ｂ    金属複合フィルム
４      溶着部
５      正極リード
６      正極タブ
７      負極タブ
８      正極導電性部材
９      負極導電性部材
１０      溶融部材
１０ａ    分解部材
１１      金属層
１２      高分子樹脂層
１３      接着層
１４      保護層
１５      樹脂フィルム
【図１】
2006260989.tif 000003
【図２】
2006260989.tif 000004
【図３】
2006260989.tif 000005
【図４】
2006260989.tif 000006
【図５】
2006260989.tif 000007
【図６】
2006260989.tif 000008
【図７】
2006260989.tif 000009
【図８】
2006260989.tif 000010