(57)【要約】【課題】外装体に連通する場所が生じてしまった際にも、この外装体内部の圧力上昇を抑えた状態で特性低下を抑制する。【解決手段】正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体が順に積層されてなり、電解液を含む発電素子を外装材に収納してなるリチウムイオン電池において、外装材が一対のラミネートフィルムを備え、これら一対のラミネートフィルムは、その外周部においてシール部が設けられることでこれらラミネートフィルムにより前記発電素子が封止され、シール部には、電解液を吸収して少なくともその一部を保持する電解液吸収体が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体が順に積層されてなり、電解液を含む発電素子を外装材に収納してなるリチウムイオン電池であって、
前記外装材は一対のラミネートフィルムを備え、
これら一対のラミネートフィルムは、その外周部においてシール部が設けられることでこれらラミネートフィルムにより前記発電素子が封止され、
前記シール部には、前記電解液を吸収して少なくともその一部を保持する電解液吸収体が設けられているリチウムイオン電池。
【請求項２】
請求項１記載のリチウムイオン電池において、
前記シール部は、前記ラミネートフィルムの外周部全体にわたって延在し、
前記電解液吸収体は、このシール部に無端環状に設けられているリチウムイオン電池。
【請求項３】
請求項２記載のリチウムイオン電池において、
前記シール部は無端環状に形成された溝部を備え、前記電解液吸収体はこの溝部に設けられているリチウムイオン電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体が順に積層されてなるリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン（二次）電池は、高容量で小型軽量な二次電池として、近年様々な用途に多用されている。このうち、小型で薄型のリチウムイオン電池として、正極活物質及び電解液を含む正極電極組成物層を正極集電体の表面に形成した正極と、同様に負極活物質及び電解液を含む負極電極組成物層を負極集電体の表面に形成した負極とがセパレータを挾んで積層されてなる単電池が外装体たるラミネート容器等のフィルム状の外装体に収納されて構成された電池が知られている。
【０００３】
このような小型薄型のリチウムイオン電池において、フィルム状外装材のシール部分は２枚の外装材を貼り合わせて構成されるため、シールが不完全であった場合等に隙間ができて容器と外部との間に連通する場所が生じ、容器内部の電解液が外部に漏洩してしまう可能性がある。仮に、電解液が外部に漏洩してしまった場合、リチウムイオン電池の特性低下を招くおそれがあった。
【０００４】
フィルム状の外装体において、電解液の漏洩を防ぐ方法として、正極及び負極がセパレータを挾んで積層されかつ内部に電解液が注入された電極体とフィルム状外装体との間の空間部、いわゆるデッドスペースに、保液性を有するポリマーを配した二次電池とする方法が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２８００７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の方法では、電極体と外装体との間に空間部を有する二次電池にしか適用できないため、見かけの二次電池の体積当たりの電池容量が小さくなり、保液性ポリマーが電極体の電解液を吸液することで体積が膨張し、この結果、外装体内部の圧力上昇が生じ、保液性ポリマーの電解液吸収力の低下や外装体の破損を招く可能性があった。
【０００７】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、外装体のシール部に内部から外部に連通する場所が生じてしまった際にも、この外装体内部の圧力上昇を抑えた状態で電解液の漏洩を抑制することの可能なリチウムイオン電池の提供を、その目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体が順に積層されてなり、電解液を含む発電素子を外装材に収納してなるリチウムイオン電池に適用される。そして、外装材が一対のラミネートフィルムを備え、これら一対のラミネートフィルムは、その外周部においてシール部が設けられることでこれらラミネートフィルムにより発電素子が封止され、シール部に、電解液を吸収して少なくともその一部を保持する電解液吸収体が設けられることにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。
【０００９】
本発明のリチウムイオン電池において、外装体のシール部に外部との間で連通する場所が生じて、この連通した場所から電解液が漏洩しようとした場合、シール部に設けられた電解液吸収体によりこの電解液が吸液されて外部への漏洩が防止される。
【００１０】
ここで、シール部は、ラミネートフィルムの外周部全体にわたって延在し、電解液吸収体は、このシール部に無端環状に設けられていることが好ましい。さらに、シール部は無端環状に形成された溝部を備え、電解液吸収体はこの溝部に設けられることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、外装体に連通する場所が生じてしまった際にも、この外装体内部の圧力上昇を抑えた状態で特性低下を抑制することの可能なリチウムイオン電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態であるリチウムイオン電池を示す図であり、図５のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図２】第１実施形態であるリチウムイオン電池のシール部を示す断面図である。
【図３】第１実施形態であるリチウムイオン電池のシール部において、電解液吸収体が電解液を吸液した状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態であるリチウムイオン電池のシール部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１実施形態であるリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（第１実施形態）
図１、図２及び図５を参照して、本発明の第１実施形態であるリチウムイオン電池について詳細を説明する。図１は本発明の第１実施形態であるリチウムイオン電池を示す断面図、図２は第１実施形態であるリチウムイオン電池のシール部を示す断面図、図５は本発明の第１実施形態であるリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【００１４】
これら図において、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌの外装体であるラミネート容器２０（以下、単に容器２０と称することがある）は、図１に詳細を示すように、一対のシート状のラミネートフィルムをそれぞれ所定形状に形成してなる上容器２０ａ及び下容器２０ｂに分割されて構成されている。上容器２０ａ及び下容器２０ｂは略同一の形状に形成されており、上面が開口した上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄと、これら上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄの図１において左右の端部から側方に突出する、容器２０の外周部である一対の上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆとを備える。そして、これら上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄにより、中空の収容部２１が形成されている。
【００１５】
収容部２１には、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌを構成する発電素子が収納されている。より詳細には、収容部２１には略平板状のセパレータ４が配置され、この収容部２１を正極室及び負極室に区分している。収容部２１内には、容器２０の上下の内面に沿って、平板状の正極集電体７及び負極集電体８が相対向した状態で、正極室及び負極室内にそれぞれ配置されている。
【００１６】
正極室及び負極室には正極活物質層５及び負極活物質層６がそれぞれ充填され、これにより、正極集電体７及び正極活物質層５からなる正極２、セパレータ４、負極活物質層６及び負極集電体８からなる負極３が順に積層されてなり、電解液を含む本実施形態の発電素子が構成されている。そして、セパレータ４の端部が容器２０の上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆの間に配置された状態で、これら上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆの間が不図示のシール部材により封止されることで、ラミネートフィルムからなる容器２０により発電素子が封止され、これにより本実施形態のリチウムイオン電池Ｌが形成されている。
【００１７】
ここで、容器２０の上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆが本実施形態のリチウムイオン電池Ｌのシール部２０ｇを構成している。
【００１８】
リチウムイオン電池Ｌのシール部２０ｇを構成する容器２０の上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆとの間には、図２に詳細を示すように、電解液を吸収して少なくともその一部を保持する電解液吸収体２２が設けられている。
【００１９】
より詳細には、図５に詳細を示すように、リチウムイオン電池Ｌのシール部２０ｇである容器２０の上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆは、ラミネートフィルムである上容器２０ａ及び下容器２０ｂの外周部全体にわたって延在し、電解液吸収体２２は、このシール部２０ｇに無端環状に設けられている。さらに、シール部２０ｇを構成する上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆは、図２に詳細に示すように、無端環状に形成された溝部２０ｈを備え、電解液吸収体２２はこれら上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆの溝部２０ｈの間に形成される中空部を満たすように設けられている。
【００２０】
本発明において、正極活物質層５及び負極活物質層６は、それぞれ活物質粒子（正極活物質粒子又は負極活物質粒子）を電解液と混合して得られる正極電極組成物又は負極電極組成物をシート状に成形して得られる。粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子をシート状に成形した後、電解液を添加する方法、及び活物質粒子を溶媒と混合して得られる正極電極スラリー又は負極電極スラリーをシート状に成形した後、電解液を添加する方法等で得ることができる。
【００２１】
シート状の正極活物質層５及び負極活物質層６を成形する場合、電極組成物又は電極活物質スラリーにバインダ（結着剤ともいう）を用いても良い。結着剤としては、ポリフッ化ビニリデン及びスチレンブタジエン樹脂等の公知のバインダを用いることができる。
【００２２】
本発明において、正極活物質層５及び負極活物質層６は、前記の電極組成物を正極室及び負極室にそれぞれ直接充填しても得ることができる。
【００２３】
ここで、本明細書において、「充填された」とは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子が正極室及び負極室にそれぞれ収納されている状態を意味し、好ましくは、この正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが正極室及び負極室にそれぞれ収納されている状態を意味する。さらに好ましくは、正極活物質粒子及び負極活物質粒子と電解質とが混合された状態を意味する。
【００２４】
本発明において正極室及び負極室に正極活物質層５及び負極活物質層６が充填された状態にするには、粉体状の正極活物質粒子及び負極活物質粒子を直接正極室及び負極室にそれぞれに入れてもよく、正極活物質又は負極活物質粒子と電解液とを含むスラリー状の正極電極組成物及び負極電極組成を正極室及び負極室にそれぞれ入れることで行ってもよい。粉体状の正極活物質及び負極活物質粒子を直接正極室及び負極室に入れた場合、その後電解液を入れることで正極室及び負極室のそれぞれに正極活物質層５及び負極活物質層６が充填される。
【００２５】
正極、負極活物質粒子を正極室及び負極室に充填する際には、容器２０に振動、衝撃を与えることで、正極、負極活物質粒子を正極室及び負極室に均一に充填することが好ましい。
【００２６】
正極電極組成物は正極活物質粒子を含んでなり、正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4及びＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ2及びＶ2Ｏ5）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ2及びＴｉＳ2）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン及びポリカルバゾール）等が挙げられる。正極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から０．１〜１００μｍが好ましく、１〜５０μｍであることがより好ましく、２〜２０μｍであることが更に好ましい。
【００２７】
正極活物質の体積平均粒子径は、レーザー回折・散乱法（マイクロトラック法ともいう）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。レーザー回折・散乱法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法であり、体積平均粒子径の測定には、日機装株式会社製のマイクロトラック等を用いることができる。
【００２８】
また、負極電極組成物は負極活物質粒子を含んでなり、負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）、炭素繊維、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリキノリン等）、スズ、シリコン、及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12等）等が挙げられる。負極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１〜１００μｍが好ましく、０．１〜２０μｍであることがより好ましく、２〜１０μｍであることが更に好ましい。
【００２９】
負極活物質の体積平均粒子径は、正極活物質と同様に求めることができる。
【００３０】
正極活物質粒子及び負極活物質粒子は、表面の少なくとも一部が被覆用樹脂を含む被覆剤からなる被覆層で被覆されてなる被覆活物質粒子であることが好ましい。被覆活物質粒子であると正極活物質層５及び負極活物質層６の柔軟性と導電性とがそれぞれ更に良好となり、充放電時に発生する電解液と活物質との電気化学反応を抑制できて電解液の劣化を抑制できてサイクル特性が良好となると考えられる。
【００３１】
本発明において被覆とは、活物質粒子の表面の少なくとも一部に被覆剤が付着している状態を意味し、活物質粒子表面に被覆剤が点在している状態も含む。活物質粒子の表面に被覆剤が付着している状態は、走査型電子顕微鏡等を用いて得られた被覆活物質粒子の拡大観察画像を観察することで確認することができる。
【００３２】
被覆用樹脂としては、電解液を吸収して膨潤する樹脂を用いることができ、具体的な例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂が好ましく、（メタ）アクリル酸、及び炭素数４〜３６のモノアルコールと（メタ）アクリル酸とのエステルとを必須構成単量体とする共重合体がより好ましい。
【００３３】
被覆剤は更に導電助剤を含んでも良く、導電助剤としては、導電性を有する材料から選択して用いることができる。
【００３４】
導電性を有する材料としては、金属［アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅及びチタン等］、導電性カーボン［グラファイト、カーボンブラック、アセチレンブラック、バルカン（登録商標）、ケッチェンブラック（登録商標）、ブラックパール（登録商標）、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック、カーボンナノチューブ（単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等）、カーボンナノホーン、カーボンナノバルーン、ハードカーボン及びフラーレン等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００３５】
これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、更に好ましくはカーボンである。また導電助剤としては、粒子系セラミック材料、樹脂材料等の非導電性材料の周りに導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をメッキ等でコーティングしたもの及び非導電性材料と導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）とを混合したものも用いることができる。
【００３６】
導電助剤の形状に特に制限はなく、球状、不定形状、繊維状、単一粒子状、凝集体及びこれらの組み合わせ等の形状を有するものを用いることができ、なかでも、導電性等の観点から、一次粒子径が５〜５０ｎｍの微粒子の凝集体であることが好ましい。導電助剤の形状は、走査型電子顕微鏡等を用いて得られた導電助剤の拡大観察画像を観察し視野にある粒子を計測することで得ることができる。
【００３７】
被覆剤が被覆用樹脂と導電助剤とを含む場合、被覆剤に含まれる被覆用樹脂と導電助剤との重量比は、被覆用樹脂：導電助剤＝１００：１〜１００：２００が好ましく、更に好ましくは１００：５〜１００：１００である。この範囲にあると正極活物質層５及び負極活物質層６の導電性が良好となる。
【００３８】
被覆活物質粒子は、例えば、正極活物質粒子又は負極活物質粒子を万能混合機に入れて３０〜５００ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂及び必要により用いる導電助剤を有機溶剤に混合した樹脂溶液を１〜９０分かけて滴下混合し、更に必要により用いる導電助剤を混合し、撹拌したまま５０〜２００℃に昇温し、０．００７〜０．０４ＭＰａまで減圧した後に１０〜１５０分保持することにより得ることができる。
【００３９】
樹脂溶液に含まれる被覆用樹脂の割合は、樹脂溶液の重量に基づいて１０〜５０重量％が好ましい。樹脂溶液に用いる有機溶剤としては被覆用樹脂を溶解可能な有機溶剤を選択することができる。
【００４０】
被覆活物質粒子が得られたことは、走査型電子顕微鏡等を用いて得られた被覆活物質粒子の拡大観察画像を観察することで確認することができる。
【００４１】
正極電極組成物及び負極電極組成物をそれぞれ形成する場合、正極電極組成物及び負極電極組成物としては、正極活物質粒子及び負極活物質粒子のそれぞれをそれぞれ電解液又は非水溶媒と混合して得られる混合物であることが好ましく、スラリー状の混合物であることがより好ましい。この場合、正極電極組成物及び負極電極組成物にそれぞれ含まれる正極活物質粒子及び負極活物質粒子の重量は、電解液又は非水溶媒の重量に基づいて１０〜６０重量％であることが好ましい。
【００４２】
電解液としては、公知のリチウムイオン電池の製造に用いられる電解質及び非水溶媒を混合して得られる公知の電解液を使用することができる。
【００４３】
電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、無機酸のリチウム塩（ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6及びＬｉＣｌＯ4等）及び有機酸のリチウム塩［ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2及びＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3等］等が挙げられ、これらの電解質は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。これらのなかでも電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはＬｉＰＦ6である。
【００４４】
非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、ラクトン、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物等を用いることができる。これらの非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００４５】
非水溶媒のなかでも電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、更に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(ＰＣ)、又はエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。
【００４６】
電解液に含まれる電解質の濃度は、電解液の容量に基づいて０．１〜３ｍｏｌ／Ｌが好ましく、０．５〜２ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。
【００４７】
本発明において正極活物質層５及び負極活物質層６は、イオン抵抗を低減できる等の観点からそれぞれ前記の被覆活物質粒子とともに繊維状導電性フィラーを含むことが好ましい。繊維状導電性フィラーとしては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維のなかでも炭素繊維が好ましい。
【００４８】
繊維状導電性フィラーは、イオン抵抗及び活物質層の強度等の観点から、平均繊維長が１００〜１０００μｍが好ましく、１１０μｍ〜６００μｍが更に好ましく、１５０μｍ〜５００μｍが特に好ましい。平均繊維径は、０．１〜１００μｍであることが好ましく、０．５〜２．０μｍであることが更に好ましい。
【００４９】
正極活物質層５及び負極活物質層６に繊維状導電性フィラーを含む場合、繊維状導電性フィラーの割合は、被覆活物質粒子の重量に基づいて０．５〜５重量％であることが好ましい。
【００５０】
正極活物質層５及び負極活物質層６に繊維状導電性フィラーを含む場合、正極２及び負極３のそれぞれに、正極活物質粒子と繊維状導電性フィラーと電解液とを含む正極電極組成物及び負極活物質粒子と繊維状導電性フィラーと電解液とを含む負極電極組成物をそれぞれ充填して正極活物質層５及び負極活物質層６を形成することが好ましい。
【００５１】
正極活物質層５及び負極活物質層６の厚さは、２００μｍ以上であることが好ましい。より好ましくは５００μｍ以上、更に好ましくは１０００μｍ以上である。この厚さ以上であると、単位体積あたりの活物質量が多くなり、蓄電容量が大きい電池とできる。
【００５２】
セパレータ４としては、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）等の炭化水素系樹脂及びポリオレフィン（ポリエチレン及びポリプロピレン等）製の多孔性フィルム、多孔性フィルムの多層フィルム（例えば、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの３層構造をした積層体等）、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）及びガラス繊維等からなる不織布並びにこれらの表面にシリカ、アルミナ及びチタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用セパレータ等を用いることができる。
【００５３】
セパレータ４の厚みは、リチウムイオン電池の用途により調整することができるが、携帯機器等の電子機器等の用途においては、単層あるいは多層で好ましくは５〜１００μｍであり、更に好ましくは１０〜５０μｍである。
【００５４】
前記多孔性フィルム又はその多層フィルムからなるセパレータ４の細孔径は、最大で１μｍ以下（通常、数十ｎｍ程度の孔径である）であることが好ましい。不織布を用いる場合、セパレータ４の厚さは、好ましくは５〜２００μｍであり、特に好ましくは１０〜１００μｍである。
【００５５】
正極集電体７及び負極集電体８は金属集電体又は樹脂集電体であり、それぞれ公知の金属集電体並びに日本国特許公開第２０１２−１５０９０５号公報及び国際公開第ＷＯ２０１５／００５１１６号等に記載の公知の樹脂集電体等を用いることができる。
【００５６】
金属集電体としては、リチウムイオン電池に一般に使用する金属集電体を用いることができ、銅、アルミニウム、チタン、ニッケル、タンタル、ニオブ、ハフニウム、ジルコニウム、亜鉛、タングステン、ビスマス、アンチモン及びこれらの一種以上を含む合金並びにステンレス合金からなる群から選択される一種以上の金属からなる集電体等が挙げられる。
【００５７】
金属集電体の基材の形態は、薄板状、金属箔状及びメッシュ状のいずれであってもよく、金属集電体の基材の表面にスパッタリング、電着及び塗布等の手法により金属層を形成してもよい。
【００５８】
樹脂集電体とは、導電性高分子材料又は非導電性高分子材料に導電性を付与した高分子から形成された集電体である。
【００５９】
導電性高分子材料としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、ポリアクリロニトリル及びポリオキサジアゾール等が挙げられる。なお、導電性の高分子材料を含む樹脂集電体の導電性を向上させる目的から、更に後述する導電性フィラーを含んでいることが好ましい。
【００６０】
非導電性高分子材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂及びこれらの混合物等が挙げられる。
【００６１】
非導電性高分子材料としては、電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、より好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
【００６２】
非導電性高分子材料に導電性を付与した高分子は、非導電性高分子材料と導電性フィラーとを混合することで得ることができ、導電性フィラーは、導電性を有する材料から得られるフィラーから選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料から得られるフィラーからを用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケル及びステンレス（ＳＵＳ）等の合金材等から得られるフィラーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。なかでも耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料又はニッケルから得られるフィラー、より好ましくはカーボン材料から得られるフィラーである。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。なお、導電性フィラーとしては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものを用いることもできる。
【００６３】
導電性フィラーの形状は粒子状、繊維状及びこれらの凝集体のいずれの形状であってもよい。
【００６４】
樹脂集電体は、日本国特許公開第２０１２−１５０９０５号公報及び国際公開第ＷＯ２０１５／００５１１６号等に記載の公知の方法で得ることができ、具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを５〜２０部分散させた後、熱プレス機で圧延したもの等が挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。
【００６５】
正極集電体７及び負極集電体８は、金属集電体又は樹脂集電体をそのまま用いても、その表面に後述する導電層を形成したものを用いてもよく、電池特性等の観点から、導電層を形成した金属集電体又は樹脂集電体であることが好ましい。
【００６６】
シール部材を構成する材料としては、容器２０を形成するラミネートフィルムと接着性を有し、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
【００６７】
シール部材は、好ましくは両面テープ状に、すなわち、平面状の基材の両面に上述の熱硬化性樹脂等を塗布して形成する方法、及び公知のシールフィルム等を用いたものが好ましい。シールフィルムとしては、三層構造のシールフィルム（ポリエチレンナフタレートフィルムの上下に変性ポリプロピレンフィルムを積層したフィルム等）等を用いることができる。シールフィルムはインパルスシーラー等の公知のシール装置を用いて加熱圧着することでシールすることができる。
【００６８】
容器２０としては、この容器２０内に正極活物質層５及び負極活物質層６を安定に収納しうるものであり、特に、可撓性を有することが好ましいという観点から選定されている。加えて容器２０は、電極組成物と容器２０とが接触する可能性を考慮して、絶縁性を有する材料で構成されたることが好ましく、正極集電体７、正極活物質層５、セパレータ４、負極活物質層６及び負極集電体８を順に積層してなる発電素子を内部に収納した状態で封止（好ましくは減圧封止）することを考慮して、気密性を有する材料で構成されることが好ましい。
【００６９】
容器２０は、ラミネートフィルムからなる容器である。ラミネートフィルムとしては、耐熱性樹脂フィルムを含む外層と熱可塑性樹脂フィルムを含む内層との間に金属層を介在した複合フィルムを用いることができ、耐熱性樹脂フィルムとしてはポリアミド樹脂又はポリエステル樹脂の延伸フィルム等を好ましく用いることができ、熱可塑性樹脂フィルムとしては未延伸ポリオレフィンフィルム等を好ましく用いることができる。
【００７０】
金属層としては、アルミニウム箔、ステンレス箔及び銅箔等による層を用いることができる。なお、耐熱性樹脂フィルムとは、樹脂フィルムの融点が内層となる熱可塑性樹脂フィルムの融点よりも高い樹脂フィルムであることを意味し、耐熱性樹脂フィルムを外層に用いると、内層となる熱可塑性樹脂フィルムだけを十分に加熱溶融することができ、電池外装容器のヒートシールを確実に行うことが可能になる。
【００７１】
ラミネートフィルムの一例としては、アルミニウム又はニッケル等の金属層の面のうち、容器２０の外面となる第一面に耐熱性樹脂（ポリアミド樹脂及びポリエステル樹脂等）をコーティングし、容器２０の内面となる第二面に熱可塑性樹脂（ポリエチレン及びポリプロピレン等）をコーティングしたフィルムが上げられる。
【００７２】
電解液吸収体２２としては、正極活物質層５及び負極活物質層６に含まれる電解液を吸収可能な材料であれば制限無く使用できるが、好ましい材料としては国際公開第２０１５／００５１１７号に記載のリチウムイオン電池活物質被覆用樹脂として記載された高分子化合物等を用いることができ、なかでもビニル樹脂及びウレタン樹脂が好ましく、（メタ）アクリル酸、及び炭素数４〜３６のモノアルコールと（メタ）アクリル酸とのエステルとを必須構成単量体とする共重合体がより好ましい。
これらの高分子化合物は電解液を吸収することで固体状態から膨潤状態になることができ、電解液吸収体として好ましい。
【００７３】
また、溝部２０ｈは、ラミネートフィルムの外周部を無端環状に型押しすること等の方法で成形することで設けることが出来る。
【００７４】
次に、本実施形態のリチウムイオン電池の製造方法について説明する。
【００７５】
まず、所定形状に形成され、上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆにそれぞれ溝部２０ｈが形成された上容器２０ａ及び下容器２０ｂの上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄの凹部に正極活物質層５及び負極活物質層６をそれぞれ充填する。正極活物質層５及び負極活物質層６を上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄの凹部に充填する手法に限定はなく、一例として、正極活物質層５及び負極活物質層６が格納されたタンクからノズルを介して充填する手法や、インクジェット装置により上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄの凹部に正極活物質層５及び負極活物質層６を充填する手法、周知の手法が好適に適用される。
【００７６】
なお、上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄの凹部に正極活物質層５及び負極活物質層６を充填する量は、少なくとも凹部がこれら正極活物質層５及び負極活物質層６により充満される程度の量であり、好ましくは、正極活物質層５及び負極活物質層６が、上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆから若干盛り上がる程度の量であることが好ましい。
【００７７】
次いで、上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄのいずれか一方の上面に平板状のセパレータ４を配置することで、正極活物質層５及び負極活物質層６のいずれか一方の上面をセパレータ４で覆う。この際、上述のように正極または負極活物質層５、６を上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆから盛り上がる程度の量だけ上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄの凹部に充填した場合、セパレータ４の上面をローラで押さえながらこのセパレータ４を配置することで、正極または負極活物質層５、６を均すことが好ましい。
【００７８】
次いで、上容器本体２０ｃ及び下容器本体２０ｄのいずれかを上下逆転させて、上容器２０ａ及び下容器２０ｂを、それぞれの上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆが相対向するように配置する。この状態で、上容器２０ａ及び下容器２０ｂにより形成される収容部２１内を脱気し、上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆの溝部２０ｈの間に形成される中空部に電解液吸収体２２を充填してから、これら上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆをシール部材により封止することで、図１及び図５に示すようなリチウムイオン電池Ｌを得ることができる。
【００７９】
以上のような構成の本実施形態のリチウムイオン電池Ｌにおいて、シール部２０ｇのシール効果が緩む、あるいは収容部２１内の内圧が上昇する等の理由で、このシール部２０ｇの一部に間隙ができて、図３に示すように、正極活物質層５及び負極活物質層６を構成する電解液がこのシール部２０ｇに漏洩してしまった場合、この電解液吸収体２２が電解液を吸収し、膨潤体としてこのシール部２０ｇを塞ぐとともに電解液吸収体１０が電解液を保持する。結果として、電解液がこのシール部２０ｇから漏洩することが極力抑制される。
【００８０】
従って、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌによれば、容器２０のシール部２０ｇに連通する場所が生じてしまった際にも特性低下を抑制することの可能なリチウムイオン電池を実現することができる。しかも、電解液吸収体２２が容器２０のシール部２０ｇに設けられているので、電解液吸収体２２が電解液を吸収したとしても、リチウムイオン電池Ｌの収容部２１の内圧に影響を与える可能性は非常に低い。
【００８１】
従って、本実施形態によれば、外装体に連通する場所が生じてしまった際にも、この外装体内部の圧力上昇を抑えた状態で特性低下を抑制することの可能なリチウムイオン電池を実現することができる。
【００８２】
（第２実施形態）
次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態であるリチウムイオン電池について詳細を説明する。図４は本発明の第２実施形態であるリチウムイオン電池のシール部を示す断面図である。
【００８３】
第１実施形態のリチウムイオン電池と本実施形態のリチウムイオン電池との相違点は、シール部２０ｇに設けられた溝部２０ｈが、シール部２０ｇを構成する上容器縁部２０ｅ及び下容器縁部２０ｆの一方、より詳細には、図４に示すように、下容器縁部２０ｆにのみ設けられ、この溝部２０ｈに電解液吸収体２２が設けられている点である。それ以外の構成要素については上述の第１実施形態と同様であるので、同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を簡略化する。
【００８４】
本実施形態のリチウムイオン電池Ｌにおいても、シール部２０ｇのシール効果が緩む、あるいは収容部２１内の内圧が上昇する等の理由で、このシール部２０ｇの一部に間隙ができて、正極活物質層５及び負極活物質層６を構成する電解液がこのシール部２０ｇに漏洩してしまった場合、この電解液吸収体２２が電解液を吸収し、膨潤体としてこのシール部２０ｇを塞ぐとともに電解液吸収体１０が電解液を保持する。結果として、電解液がこのシール部２０ｇから漏洩することが極力抑制される。
【００８５】
従って、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌによっても、上述の第１実施形態のリチウムイオン電池Ｌと同様の効果を得ることができる。
【００８６】
加えて、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌによれば、下容器縁部２０ｆのみに溝部２０ｈが形成され、この溝部２０ｈに電解液吸収体２２が設けられているので、上容器２０ａと下容器２０ｂとの組立に先立って溝部２０ｈに電解液吸収体２２を収納し、この状態で上容器縁部２０ｅと下容器縁部２０ｆとをシールすれば、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌを製造することができるので、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００８７】
（変形例）
なお、本発明のリチウムイオン電池は、その細部が上述の各実施形態に限定されず、種々の変形例が可能である。一例として、本発明のリチウムイオン電池の外形は図５に示すようなリチウムイオン電池のそれに限定されず、種々の外形が採用可能である。
【符号の説明】
【００８８】
Ｌ    リチウムイオン電池
２    正極
３    負極
４    セパレータ
５    正極活物質層
６    負極活物質層
７    正極集電体
８    負極集電体
２０    容器
２０ｇ  シール部
２０ｈ  溝部
２２    電解液吸収体
【図１】
2018125212.tif 000003
【図２】
2018125212.tif 000004
【図３】
2018125212.tif 000005
【図４】
2018125212.tif 000006
【図５】
2018125212.tif 000007