(57)【要約】【課題】正極及び負極の各々の電位、及び二次電池の内部の温度を高精度に測定でき、しかも、簡素な構成で容器の液密性を良好に維持できる。【解決手段】二次電池１０は、樹脂フィルム１４と、参照電極７６ａ、７６ｂと、温度センサ７８ａ〜７８ｃと、互いに絶縁される参照電極用配線８０ａ、８０ｂ及び温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃと、絶縁性の樹脂カバー層８４とを有する。樹脂フィルム１４では、検知部７０と端子部７２とを接続する接続部７４がシール部材１０６を介して容器１６の内部から外部に延在する。参照電極用配線８０ａ、８０ｂ及び温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃのそれぞれは、接続部７４を通って端子部７２まで延在する。樹脂カバー層８４は、検知部７０及び接続部７４に設けられ、温度センサ７８ａ〜７８ｃ、参照電極用配線８０ａ、８０ｂ、温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃを被覆し、参照電極７６ａ、７６ｂを露出させる。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介して対向する正極及び負極を有する電極体が電解液とともに容器に収容された二次電池であって、
前記容器の内部に設けられる検知部と、前記容器の外部に設けられる端子部と、シール部材を介して前記容器の内部から外部に延在し、前記検知部及び前記端子部を接続する接続部と、を有する樹脂フィルムと、
前記検知部に設けられる少なくとも１つの参照電極及び少なくとも１つの温度センサと、
一端側が前記参照電極に電気的に接続され、他端側が前記接続部を通って前記端子部まで延在するフィルム状の参照電極用配線と、
一端側が前記温度センサに電気的に接続され、他端側が前記接続部を通って前記端子部まで延在し、且つ前記参照電極用配線と電気的に絶縁されたフィルム状の温度センサ用配線と、
前記温度センサ、前記参照電極用配線、前記温度センサ用配線を被覆し、且つ前記参照電極を露出させるように前記検知部及び前記接続部に設けられる絶縁性の樹脂カバー層と、
を備えることを特徴とする二次電池。
【請求項２】
請求項１記載の二次電池において、
前記電極体は、前記正極と前記負極と前記セパレータとが複数積層された部位を有し、
前記検知部は、一方の面が前記セパレータに臨む本体部と、前記本体部から延在して、前記本体部とは異なる層の前記セパレータに一方の面が臨むように前記電極体の層間に介在する少なくとも１つの延在部と、を有し、
前記延在部に前記参照電極及び前記温度センサの少なくとも何れか一方が配置されることを特徴とする二次電池。
【請求項３】
請求項１又は２記載の二次電池において、
前記接続部は、前記容器に設けられたスリットを介して、前記容器の内部から外部へと延在し、
前記シール部材は、前記スリットの内面と前記接続部との間に圧入される弾性材料からなり、
前記スリット内の前記シール部材を覆う押さえ板が前記容器に固定されていることを特徴とする二次電池。
【請求項４】
請求項１又は２記載の二次電池において、
前記容器は、ラミネートフィルムからなり、
前記シール部材は、前記容器の外周縁部の内面と、前記接続部とを接着する樹脂からなることを特徴とする二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、参照電極及び温度センサを備える二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン二次電池等の二次電池の長寿命化を図るためには、正極及び負極の各々の電位や二次電池の内部の温度に基づいて、運転条件を適切に制御することが求められる。そこで、特許文献１には、温度センサとしての機能と参照電極としての機能とを有する温度計機能付き参照極を備える二次電池が提案されている。この温度計機能付き参照極は、金属線に対して、参照電極及び温度センサを直列に接続することによって、又は金属線に接続された温度センサに参照電極を接着することによって構成される。
【０００３】
また、温度計機能付き参照電極は、正極、セパレータ、負極、セパレータをこの順に複数積層してなる電極体を電解液とともに収容する容器の内部に、正極及び負極と電気的に絶縁された状態で設けられる。具体的には、正極と負極の間にさらにセパレータを介在させ、互いに対向する二枚のセパレータ同士の間に温度計機能付き参照電極が挿入されるか、又は正極及び負極の互いに対向する部位を避けて温度計機能付き参照極が配設される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１５／０４０６８４号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
参照電極及び温度センサが直列に接続された温度計機能付き参照電極、及び温度センサに参照電極が直接接着された温度機能付き参照電極では、参照電極及び温度センサの測定結果が共通の金属線を介して検出される。このように、参照電極及び温度センサの各々の測定結果を独立して検出することができない場合、温度計機能付き参照電極の検出値に電気的なノイズが含まれ易くなるため、正極及び負極の電位や、二次電池の内部の温度を正確に測定することが困難になる。
【０００６】
また、上記のように、温度計機能付き参照電極と正極及び負極とを電気的に絶縁するべく、正極と負極の間に余分にセパレータを配置した場合、該セパレータの分、正極と負極との距離が増大して過電圧が大きくなる。一方、正極及び負極の互いに対向する部位を避けて温度計機能付き参照極を配置した場合、正極及び負極の各々と参照電極との距離が増大して過電圧が大きくなったり、二次電池内の温度変化が生じやすい部位から温度センサが大きく離間してしまったりする。従って、これらによっても、前記電位や前記温度を正確に測定することが困難になる。
【０００７】
さらに、正極と負極の間に配置した２枚のセパレータ同士の間に温度計機能付き参照電極を挿入した場合、金属線とセパレータとが線接触することになる。このため、金属線からセパレータに付与される荷重が大きくなり易く、該荷重により、例えば、セパレータが損傷すると、結局、温度計機能付き参照電極と正極又は負極とが短絡して、前記電位や前記温度を測定できなくなる懸念がある。
【０００８】
さらにまた、上記の温度計機能付き参照極では、参照電極及び温度センサの測定結果を検出するべく、一組の参照電極及び温度センサにつき２本の金属線が、容器の内部から外部へ取り出されることになる。これらの金属線の取り出し口には、容器内を液密に維持するべく、金属線と容器との間をシールするシール部材を設ける必要がある。しかしながら、略円柱形状の金属線と容器との間をシールすることは容易ではなく、容器の液密性を維持することが困難となる懸念がある。
【０００９】
ところで、容器内の温度計機能付き参照電極の個数を増やして、測定箇所を増やすほど、二次電池の前記電位及び前記温度を高精度に測定することが可能になる。しかしながら、温度計機能付き参照電極の個数を増やすと、取り出し口及びシール部材の個数も多くなるため、容器の液密性を維持することが一層困難になったり、二次電池の構成が複雑となる分、二次電池の生産効率が低下したりする懸念がある。
【００１０】
本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、正極及び負極の各々の電位、及び二次電池の内部の温度を高精度に測定でき、しかも、簡素な構成で容器の液密性を良好に維持できる二次電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記の目的を達成するために、本発明は、セパレータを介して対向する正極及び負極を有する電極体が電解液とともに容器に収容された二次電池であって、前記容器の内部に設けられる検知部と、前記容器の外部に設けられる端子部と、シール部材を介して前記容器の内部から外部に延在し、前記検知部及び前記端子部を接続する接続部と、を有する樹脂フィルムと、前記検知部に設けられる少なくとも１つの参照電極及び少なくとも１つの温度センサと、一端側が前記参照電極に電気的に接続され、他端側が前記接続部を通って前記端子部まで延在するフィルム状の参照電極用配線と、一端側が前記温度センサに電気的に接続され、他端側が前記接続部を通って前記端子部まで延在し、且つ前記参照電極用配線と電気的に絶縁されたフィルム状の温度センサ用配線と、前記温度センサ、前記参照電極用配線、前記温度センサ用配線を被覆し、且つ前記参照電極を露出させるように前記検知部及び前記接続部に設けられる絶縁性の樹脂カバー層とを備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る二次電池では、上記の通り、参照電極に接続されたフィルム状の参照電極用配線と、温度センサに接続されたフィルム状の温度センサ用配線とが、絶縁性の樹脂フィルムに設けられる。このため、参照電極用配線と温度センサ用配線とを電気的に絶縁した状態で容易に配設することができる。これによって、参照電極及び温度センサによる測定結果を、互いに干渉させることなく、それぞれ独立して検出することができる。すなわち、参照電極と正極又は負極との電位差を、参照電極用配線を用いて電気的なノイズを含まない状態で検出することができる。同様に、温度センサで測定される二次電池の内部の温度を、温度センサ用配線を用いて電気的なノイズを含まない状態で検出することができる。
【００１３】
上記の通り、樹脂フィルムの検知部及び接続部には、温度センサ、参照電極用配線、及び温度センサ用配線を被覆し、参照電極を露出させる絶縁性の樹脂カバー層が設けられる。このため、セパレータに対して参照電極を露出させた側の一方の面が臨むように検知部を配置するのみで参照電極や温度センサ等を、正極及び負極と電気的に絶縁した状態で容器に容易に配設することができる。
【００１４】
従って、例えば、正極と負極の間に余分に配置したセパレータ同士の間に参照電極や温度センサ等を配置する場合とは異なり、正極と負極の距離が増大して過電圧が大きくなることを抑制できる。また、例えば、正極及び負極の互いに対向する部位を避けて参照電極及び温度センサ等を配置する場合とは異なり、正極又は負極と参照電極との距離が増大して過電圧が大きくなったり、二次電池内部の温度変化が生じやすい部位と温度センサとの距離が増大したりすることを抑制できる。
【００１５】
上記の通り、樹脂フィルムに設けられる参照電極用配線及び温度センサ用配線はフィルム状であり、且つ樹脂カバー層で覆われている。このような、参照電極用配線や温度センサ用配線等は、正極又は負極やセパレータに対して樹脂カバー層を介して面接触する。従って、例えば、金属線からなり、正極又は負極やセパレータに対して線接触する配線とは異なり、正極、負極、セパレータに過度な荷重が付与されることを回避できる。これによって、正極、負極、セパレータ等が損傷することを抑制できるため、参照電極用配線や温度センサ用配線等と、正極や負極とが短絡して、前記電位や前記温度の測定が困難となる懸念がない。
【００１６】
上記の通り、フィルム状の参照電極用配線及び温度センサ用配線と、これらを覆う樹脂カバー層とが設けられたフィルム状の接続部では、該接続部を容器の内部から外部に取り出すための取り出し口に臨む部位が略平面状となる。また、測定精度を向上させるべく、参照電極や温度センサの個数を増やすと、接続部に設けられる参照電極用配線や温度センサ用配線の個数も増える。この場合であっても、接続部自体の個数は変わらないため、取り出し口の個数を増やす必要がない。しかも、接続部が取り出し口に臨む部位も略平面状のままである。このため、参照電極や温度センサの個数に関わらず、接続部と容器との間を容易にシールして、容器の内部を良好に液密に維持することができる。
【００１７】
以上から、この二次電池によれば、正極及び負極の電位、及び二次電池の内部の温度を高精度に測定することができ、しかも、簡素な構成で容器の液密性を良好に維持することができる。
【００１８】
上記の二次電池において、前記電極体は、前記正極と前記負極と前記セパレータとが複数積層された部位を有し、前記検知部は、一方の面が前記セパレータに臨む本体部と、前記本体部から延在して、前記本体部とは異なる層の前記セパレータに一方の面が臨むように前記電極体の層間に介在する少なくとも１つの延在部と、を有し、前記延在部に前記参照電極及び前記温度センサの少なくとも何れか一方が配置されることが好ましい。この場合、電極体内の所望の箇所に延在部を容易に配設することができる。このため、延在部や本体部の適切な箇所に適切な個数の参照電極や温度センサを配設することによって、前記電位及び前記温度の測定精度を容易に向上させることができる。
【００１９】
上記の二次電池において、前記接続部は、前記容器に設けられたスリットを介して、前記容器の内部から外部へと延在し、前記シール部材は、前記スリットの内面と前記接続部との間に圧入される弾性材料からなり、前記スリット内の前記シール部材を覆う押さえ板が前記容器に固定されていてもよい。この場合、容器に設けられたスリットが、該容器の内部から外部へ接続部を取り出すための取り出し口となる。このスリットの内面に臨む接続部の部位は、上記の通り略平面状であるため、該内面と接続部との間に弾性材料からなるシール部材を圧入することにより、容器の液密性を容易且つ良好に維持できる。また、スリット内に圧入されたシール部材が押さえ板によって覆われるため、容器のシールの信頼性を一層向上させることができる。
【００２０】
上記の二次電池において、前記容器は、ラミネートフィルムからなり、前記シール部材は、前記容器の外周縁部の内面と、前記接続部とを接着する樹脂からなってもよい。この場合、ラミネートフィルムからなる容器の外周縁部同士の間に、略平面状の接続部を介在させて、該縁部と接続部とを積層し、互いの間を樹脂からなるシール部材で接着するのみで、容器の液密性を容易且つ良好に維持できる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る二次電池では、参照電極に接続された参照電極用配線と、温度センサに接続された温度センサ用配線とが互いに電気的に絶縁された状態で樹脂フィルムに設けられる。これによって、参照電極及び温度センサによる測定結果を、互いに干渉させることなく、それぞれ独立して検出することができる。
【００２２】
また、参照電極を樹脂カバー層から露出させた側の一方の面がセパレータに臨むように検知部を配置するのみで参照電極や温度センサ等を、正極及び負極と電気的に絶縁した状態で容器内に容易に設けることができる。このため、正極と負極の距離や、正極又は負極と参照電極との距離が増大して過電圧が大きくなったり、二次電池内部の温度変化が生じやすい部位と温度センサとの距離が増大したりすることを抑制できる。
【００２３】
さらに、参照電極用配線や温度センサ用配線等は、正極又は負極やセパレータに対して樹脂カバー層を介して面接触するため、正極、負極、セパレータに過度な荷重が付与されることを回避できる。これによって、正極、負極、セパレータ等が損傷することを抑制できるため、参照電極用配線や温度センサ用配線等と、正極や負極とが短絡して、前記電位や前記温度の測定が困難となる懸念がない。
【００２４】
さらにまた、フィルム状の参照電極用配線及び温度センサ用配線と、これらを覆う樹脂カバー層とが設けられたフィルム状の接続部では、該接続部を容器の内部から外部に取り出すための取り出し口に臨む部位が略平面状となる。また、接続部に設けられる参照電極用配線や温度センサ用配線の個数を増やしても、取り出し口の個数を増やす必要がなく、接続部が取り出し口に臨む部位も略平面状のままである。このため、接続部と容器との間をシールすることが容易であり、容器の内部を良好に液密に維持することができる。
【００２５】
以上から、この二次電池によれば、正極及び負極の電位、及び二次電池の内部の温度を高精度に測定することができ、しかも、簡素な構成で容器の液密性を良好に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施形態に係る二次電池の外観斜視図である。
【図２】積層体から電極体を作製する過程を説明する概略図である。
【図３】電極体の外観斜視図である。
【図４】図３の電極体に正極集電板及び負極集電板と、正極端子及び負極端子と、封口体とを設けた斜視図である。
【図５】図４の電極体と、樹脂フィルムと、取り出し部との分解斜視図である。
【図６】樹脂フィルムの一方の面の図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視断面図である。
【図８】図５の電極体及び取り出し部に樹脂フィルムを装着した図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線矢視断面図である。
【図１０】図８の電極体を外装缶に収容する途中の図である。
【図１１】他の実施形態に係る樹脂フィルムの一方の面の図である。
【図１２】また他の実施形態に係る樹脂フィルムの一方の面の図である。
【図１３】他の実施形態に係る二次電池の外観斜視図である。
【図１４】図１３の二次電池の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る二次電池につき好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
この二次電池を構成可能な電池の種類としては、例えば、リチウム、ナトリウム等の金属イオン二次電池、ニッケル・水素電池、アルカリ・マンガン電池、及び金属イオン空気電池、金属イオン全固体電池等、又は固体高分子型等の燃料電池等が挙げられる。以下では、図１〜図１０を参照しつつ、本実施形態に係る二次電池１０がリチウムイオン二次電池である例について説明する。
【００２９】
図１及び図１０に示すように、二次電池１０は、電極体１２が、電解液（不図示）及び樹脂フィルム１４の一部とともに容器１６に収容された構成を有する。図２及び図３に示すように、電極体１２は、それぞれ長尺帯状のセパレータ１８と、負極２０と、セパレータ２２、正極２４とをこの順で積層して得られる積層体２６から形成される。
【００３０】
具体的には、図２及び図９に示すように、正極２４は、長尺帯状のアルミニウム等からなる正極集電体フィルム３０と、該正極集電体フィルム３０の両面に設けられる正極合剤層３２とを有する。正極合剤層３２は、幅が正極集電体フィルム３０より小さく、長さが正極集電体フィルム３０と略同じである。つまり、正極合剤層３２は、正極集電体フィルム３０の幅方向の一端側（図２の矢印Ａ側）を、長さ方向の全体に渡って露出させる。
【００３１】
また、正極合剤層３２は、正極活物質、導電助剤、バインダ（何れも不図示）をそれぞれ適切な割合で含む。正極活物質の材料としては、ＬｉＣｏ1/3Ｎｉ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2、ＬｉＣｏＯ2、ＬｉＭｎＯ2、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＦｅＰＯ4、Ｌｉ2ＦｅＰＯ4Ｆ、Ｌｉ（ＬｉαＮｉxＭｎyＣｏz）Ｏ2等が挙げられる。導電助剤の材料としては、カーボンブラック等が挙げられ、バインダの材料としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等が挙げられる。
【００３２】
負極２０は、長尺帯状の銅等からなる負極集電体フィルム３４と、該負極集電体フィルム３４の両面に設けられる負極合剤層３６とを有する。負極集電体フィルム３４は、正極集電体フィルム３０より厚さが小さく、幅が同じであり、長さが大きい。負極合剤層３６は、幅が負極集電体フィルム３４より小さく、長さが負極集電体フィルム３４と略同じである。このため、負極合剤層３６は、負極集電体フィルム３４の幅方向の他端側（矢印Ｂ側）を、長さ方向の全体に渡って露出させる。
【００３３】
また、負極合剤層３６は、負極活物質、バインダ（何れも不図示）をそれぞれ適切な割合で含む。負極活物質の材料としては、カーボン（Ｃ）、Ｌｉ及びＬｉ合金、Ｌｉ4Ｔｉ5Ｏ12、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ及びＳｎ合金、Ａｌ及びＡｌ合金、Ｓｉ酸化物、Ｓｎ酸化物、Ａｌ酸化物、等が挙げられる。バインダは、正極合剤層３２に含まれるバインダと同種のものを用いることができる。
【００３４】
セパレータ１８、２２のそれぞれは、例えば、微多孔性ポリエチレン等からなり、幅が正極集電体フィルム３０及び負極集電体フィルム３４よりも小さく、長さが負極集電体フィルム３４よりも大きい。このため、図２に示すように、積層体２６では、セパレータ１８、２２が正極集電体フィルム３０及び負極集電体フィルム３４より長さ方向の両端側（矢印Ｃ、Ｄ側）に延在し、且つ負極集電体フィルム３４が正極集電体フィルム３０より長さ方向の両端側（矢印Ｃ、Ｄ側）に延在する。
【００３５】
この積層体２６を長さ方向の一端側（矢印Ｃ側）から、図２の矢印Ｘ方向に、芯材３８を中心として扁平状に巻回して巻回体とする。そして、図２及び図３に示すように、積層体２６の長さ方向の他端側（矢印Ｄ側）のセパレータ１８の端部を、巻回体の外周面を形成する該セパレータ１８の面に対し、例えば、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）からなるテープ４０で固定する。これによって、正極２４と負極２０とセパレータ１８、２２とが複数積層された部位を有する電極体１２が形成される。
【００３６】
このようにして得られる電極体１２では、図３に示すように、幅方向の一端側（矢印Ａ側）にセパレータ１８、２２から露出する正極集電体フィルム３０の積層部３０ａが設けられ、幅方向の他端側（矢印Ｂ側）にセパレータ１８、２２から露出する負極集電体フィルム３４の積層部３４ａが設けられる。
【００３７】
図４に示すように、負極集電体フィルム３４の積層部３４ａには、負極集電板４２が電気的に接続される。負極集電板４２は、板状部４４と、筒状凸部４６と、突片４８とから一体に形成される。板状部４４は、積層部３４ａの端面に沿って延在する。筒状凸部４６は、板状部４４から突出して積層部３４ａの積層面同士の間に挿入される。突片４８は、板状部４４から筒状凸部４６と同方向に突出して、電極体１２の短径側の外周面の一部に沿う。
【００３８】
積層部３４ａでは、積層面同士の間に筒状凸部４６を介在させた部位に対して、例えば、超音波溶接等が施されることで、負極集電体フィルム３４と筒状凸部４６とが接合される。これによって、負極集電板４２が電極体１２に固定される。また、突片４８に対しては、負極端子５０と、後述するように容器１６を構成する板状の封口体５２とがナット５４を用いたボルト止め等によって固定される。これによって、電極体１２の負極２０は、負極集電板４２を介して、負極端子５０と電気的に接続される。負極端子５０は、封口体５２に形成された貫通孔に挿通されることで、封口体５２の主面から突出する。この負極端子５０の突出部がナット５４に挿通され、該ナット５４と封口体５２の主面との間に介在するシールリング５６ａ等により、貫通孔と負極端子５０との間がシールされる。
【００３９】
上記のように、負極２０が負極集電板４２を介して負極端子５０と電気的に接続される構成と同様に、正極集電体フィルム３０の積層部３０ａに電気的に接続される正極集電板６０を介して、正極２４が正極端子６２と電気的に接続される。すなわち、正極集電板６０は、板状部６４と、筒状凸部（不図示）と、突片６６とから一体に形成され、該筒状凸部が正極集電体フィルム３０と接着されることで電極体１２に固定される。また、突片６６に、正極端子６２と封口体５２とがナット６８を用いたボルト止め等によって固定される。この際、正極端子６２は、封口体５２に形成された貫通孔に挿通され、該貫通孔と正極端子６２との間がシールリング５６ｂ等によってシールされる。
【００４０】
電解液としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、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）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）等に１Ｍ程度のヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）等の支持塩を加えたものを好適に用いることができる。
【００４１】
図５及び図８に示すように、扁平状の巻回体からなる電極体１２の長径側の外周面の一部に沿って、樹脂フィルム１４が設けられる。樹脂フィルム１４は、例えば、ポリイミドや、ポリプロピレン（ＰＰ）等の絶縁性及び耐熱性を備える樹脂からなる。
【００４２】
また、樹脂フィルム１４は、容器１６の内部に設けられる検知部７０と、容器１６の外部に設けられる端子部７２と、容器１６の内部から外部に延在し、検知部７０及び端子部７２を接続する接続部７４とを有する。また、図６に示すように、樹脂フィルム１４には、例えば２つの参照電極７６ａ、７６ｂと、例えば３つの温度センサ７８ａ、７８ｂ、７８ｃと、参照電極７６ａ、７６ｂのそれぞれに電気的に接続されるフィルム状の参照電極用配線８０ａ、８０ｂと、温度センサ７８ａ〜７８ｃのそれぞれに電気的に接続されるフィルム状の温度センサ用配線８２ａ、８２ｂ、８２ｃと、樹脂カバー層８４とが設けられている。
【００４３】
検知部７０は、本体部９０と延在部９２とを有する。本体部９０は、電極体１２の形状に応じた矩形状からなり、電極体１２の最外層を形成するセパレータ１８及びテープ４０に対して、一方の面が臨む。図５、図８、図９に示すように、延在部９２は、本体部９０から延在して、該本体部９０とは異なる層の、例えば、セパレータ２２に一方の面が臨むように電極体１２の層間に介在する。
【００４４】
図６に示すように、本実施形態では、検知部７０は、矩形状の本体部９０のうち、矢印Ｆ側の長辺に沿って、矢印Ｂ側の短辺から突出するように１つの延在部９２が設けられている。また、本体部９０の前記一方の面には、１つの参照電極７６ａと、２つの温度センサ７８ａ、７８ｂとが設けられている。また、延在部９２の前記一方の面には、参照電極７６ｂ及び温度センサ７８ｃがそれぞれ１つずつ設けられている。すなわち、図９に示すように、延在部９２に設けられた参照電極７６ｂ及び温度センサ７８ｃは、例えば、電極体１２の正極２４とセパレータ２２との間に配設される。
【００４５】
参照電極７６ａ、７６ｂは、例えば、チタン酸リチウム（ＬＴＯ）等からなり、例えば、銅やニッケル等からなる参照電極用配線８０ａ、８０ｂ上にそれぞれ積層されている。温度センサ７８ａ〜７８ｃとしては、例えば、熱電対やサーミスタ等を用いることができる。なお、温度センサ７８ａ〜７８ｃが熱電対からなる場合、温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃとしては、補償導線等が好適に用いられる。
【００４６】
図８及び図１０に示すように、接続部７４は、検知部７０の本体部９０から封口体５２に向かって延在し、その一部が、後述するように封口体５２に設けられた取り出し部９４を介して容器１６の外部に露出する。
【００４７】
参照電極用配線８０ａ、８０ｂは、検知部７０の参照電極７６ａ、７６ｂのそれぞれから接続部７４を通って端子部７２まで延在する。また、温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃは、検知部７０の温度センサ７８ａ〜７８ｃのそれぞれから接続部７４を通って端子部７２まで延在する。この際、参照電極用配線８０ａ、８０ｂと温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃとは互いに電気的に絶縁されるように配設される。
【００４８】
樹脂カバー層８４は、樹脂フィルム１４と同様に、例えば、ポリイミドやポリプロピレン等の絶縁性及び耐熱性を備える樹脂からなる。また、図６及び図７に示すように、樹脂カバー層８４は、温度センサ７８ａ〜７８ｃ、参照電極用配線８０ａ、８０ｂ、温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃを被覆し、且つ参照電極７６ａ、７６ｂを露出させるように検知部７０及び接続部７４に設けられる。
【００４９】
このように、検知部７０の、樹脂カバー層８４で被覆された部位は、容器１６内において、電極体１２等と電気的に絶縁される。この際、参照電極７６ａ、７６ｂは、樹脂カバー層８４から露出するため、該参照電極７６ａ、７６ｂと正極２４又は負極２０との間の電位差を測定可能となっている。
【００５０】
また、樹脂カバー層８４は、端子部７２には設けられないため、参照電極用配線８０ａ、８０ｂ及び温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃのうち、端子部７２に設けられる部位は樹脂カバー層８４から露出する。従って、端子部７２に外部計測機器（不図示）等が接続されることによって、参照電極７６ａ、７６ｂ及び温度センサ７８ａ〜７８ｃで得られた測定結果を検出することが可能となっている。
【００５１】
図１及び図１０に示すように、容器１６は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等からなり、開口を有する矩形状の筐体である外装缶１００と、該外装缶１００の開口を封口する封口体５２とから構成される。図５及び図１０に示すように、封口体５２には、樹脂フィルム１４の接続部７４を容器１６の内部から外部に取り出すための取り出し口としてスリット１０２が形成され、該スリット１０２の近傍に、例えばボルト止め等によって取り出し部９４が固定されている。
【００５２】
図８及び図１０に示すように、取り出し部９４は、厚板部材１０４と、シール部材１０６と、押さえ板１０８とを有する。厚板部材１０４は、封口体５２のスリット１０２と略同じ大きさのスリット１１０が形成され、これらのスリット１０２、１１０同士が連通するように封口体５２と厚板部材１０４とが重ね合わされる。シール部材１０６は、スリット１０２、１１０に挿通された接続部７４と、スリット１０２、１１０の内面との間に圧入される弾性材料からなる。つまり、シール部材１０６にも、該シール部材１０６と接続部７４とが密着した状態で、該接続部７４を挿通させることが可能な大きさのスリット１１２が形成されている。
【００５３】
押さえ板１０８は、接続部７４を挿通させることが可能な大きさのスリット１１４が形成されている。また、スリット１０２、１１０内に圧入されたシール部材１０６を覆うように、厚板部材１０４に重ね合わされる。このようにして形成された封口体５２と厚板部材１０４と押さえ板１０８とからなる積層体の長手方向の両端側に挿通されたボルト１１６の各々にナット１１８が締結されることで、取り出し部９４が封口体５２に固定される。
【００５４】
上記のようにして樹脂フィルム１４及び封口体５２が設けられた電極体１２が、電解液とともに、外装缶１００に収容されると、該外装缶１００の開口が封口体５２により閉塞される。この状態で、外装缶１００と封口体５２とが液密に接着される。また、封口体５２のスリット１０２と接続部７４との間も、シール部材１０６等によってシールされている。従って、容器１６の内部を液密に維持することができる。なお、封口体５２には、容器１６の内圧が所定の値に達すると開放するように調整された安全弁（不図示）等がさらに設けられてもよい。
【００５５】
基本的には以上のように構成される二次電池１０では、正極端子６２及び負極端子５０を外部負荷（不図示）と接続することによって放電が行われ、正極端子６２及び負極端子５０を外部電源（不図示）と接続することによって充電が行われる。また、端子部７２に設けられた参照電極用配線８０ａ、８０ｂを介して参照電極７６ａ、７６ｂと正極端子６２又は負極端子５０とを接続することができるため、正極２４及び負極２０の各々の電位を測定することができる。さらに、容器１６の内部の温度センサ７８ａ〜７８ｃが設けられた複数箇所の温度を端子部７２に設けられた温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃを介して検出することができる。
【００５６】
この二次電池１０では、上記の通り、フィルム状の参照電極用配線８０ａ、８０ｂと、フィルム状の温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃとが、絶縁性の樹脂フィルム１４に設けられる。このため、参照電極用配線８０ａ、８０ｂと温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃとを電気的に絶縁した状態で容易に配設することができる。これによって、参照電極７６ａ、７６ｂ及び温度センサ７８ａ〜７８ｃによる測定結果を、互いに干渉させることなく、それぞれ独立して検出することができる。すなわち、参照電極７６ａ、７６ｂと正極２４又は負極２０との電位差を、参照電極用配線８０ａ、８０ｂを用いて電気的なノイズを含まない状態で検出することができる。同様に、温度センサ７８ａ〜７８ｃで測定される容器１６の内部の温度を、温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃを用いて電気的なノイズを含まない状態で検出することができる。
【００５７】
また、樹脂カバー層８４から参照電極７６ａ、７６ｂを露出させた一方の面がセパレータ１８又はセパレータ２２に臨むように検知部７０を配置するのみで参照電極７６ａ、７６ｂや温度センサ７８ａ〜７８ｃ等を、正極２４及び負極２０と電気的に絶縁した状態で容器１６内に容易に配設できる。
【００５８】
従って、例えば、正極２４と負極２０の間に余分に配置したセパレータ（不図示）同士の間に参照電極７６ａ、７６ｂや温度センサ７８ａ〜７８ｃ等を配置する場合とは異なり、正極２４と負極２０の距離が増大して過電圧が大きくなることを抑制できる。また、例えば、正極２４及び負極２０の互いに対向する部位を避けて参照電極７６ａ、７６ｂ及び温度センサ７８ａ〜７８ｃ等を配置する場合とは異なり、正極２４又は負極２０と参照電極７６ａ、７６ｂとの距離が増大して過電圧が大きくなったり、容器１６内部の温度変化が生じやすい部位と温度センサ７８ａ〜７８ｃとの距離が増大したりすることを抑制できる。
【００５９】
さらに、樹脂フィルム１４に設けられる参照電極用配線８０ａ、８０ｂ及び温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃはフィルム状であり、且つ樹脂カバー層８４で覆われている。このような参照電極用配線８０ａ、８０ｂや温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃ等は、正極２４又は負極２０やセパレータ１８、２２に対して樹脂カバー層８４を介して面接触する。従って、例えば、金属線（不図示）からなり、正極２４又は負極２０やセパレータ１８、２２に対して線接触する配線とは異なり、正極２４、負極２０、セパレータ１８、２２に過度な荷重が付与されることを回避できる。これによって、正極２４、負極２０、セパレータ１８、２２等が損傷することを抑制できるため、参照電極用配線８０ａ、８０ｂや温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃ等と、正極２４や負極２０とが短絡して、前記電位や前記温度の測定が困難となる懸念がない。
【００６０】
さらにまた、フィルム状の参照電極用配線８０ａ、８０ｂ及び温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃと、これらを覆う樹脂カバー層８４とが設けられたフィルム状の接続部７４では、該接続部７４を容器１６の内部から外部に取り出すためのスリット１０２の内面等に臨む部位が略平面状となる。
【００６１】
また、測定精度を向上させるべく、参照電極７６ａ、７６ｂや温度センサ７８ａ〜７８ｃの個数を増やすと、接続部７４に設けられる参照電極用配線８０ａ、８０ｂや温度センサ用配線８２ａ〜８２ｃの個数も増える。この場合であっても、接続部７４自体の個数は変わらないため、スリット１０２や取り出し部９４の個数を増やす必要がない。しかも、接続部７４がスリット１０２の内面等に臨む部位も略平面状のままである。このため、参照電極７６ａ、７６ｂや温度センサ７８ａ〜７８ｃの個数に関わらず、接続部７４と容器１６との間を容易にシールして、容器１６の内部を良好に液密に維持することができる。
【００６２】
以上から、二次電池１０によれば、正極２４及び負極２０の電位、及び容器１６の内部の温度を高精度に測定することができ、しかも、簡素な構成で容器１６の液密性を良好に維持することができる。
【００６３】
また、この二次電池１０では、電極体１２内の所望の箇所に延在部９２を容易に配設することができる。このため、延在部９２や本体部９０の適切な箇所に適切な個数の参照電極７６ａ、７６ｂや温度センサ７８ａ〜７８ｃを配設することによって、前記電位及び前記温度の測定精度を容易に向上させることができる。
【００６４】
さらに、この二次電池１０では、封口体５２に設けられたスリット１０２と、スリット１０２内等に圧入されるシール部材１０６と、押さえ板１０８という簡単な構成によって、容易に容器１６内を液密に維持することができる。この際、スリット１０２内等に圧入されたシール部材１０６を押さえ板１０８によって覆うことで、容器１６のシールの信頼性を一層向上させることができる。
【００６５】
本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６６】
上記の実施形態における検知部７０では、図６に示すように、矩形状の本体部９０を構成する矢印Ｆ側の長辺に沿って、矢印Ｂ側の短辺から突出する１つの延在部９２が設けられることとした。また、検知部７０では、本体部９０及び延在部９２にそれぞれ１個ずつ合計２個の参照電極７６ａ、７６ｂが設けられることとした。また、本体部９０に２個の温度センサ７８ａ、７８ｂが設けられ、延在部９２に１個の温度センサ７８ｃが設けられることとした。
【００６７】
しかしながら、検知部７０に設けられる延在部９２の個数及び箇所や、参照電極７６ａ、７６ｂ、温度センサ７８ａ〜７８ｃの個数及び箇所は、特にこれらに限定されるものではない。
【００６８】
例えば、図１１に示す検知部１２０のように、矩形状の本体部９０を構成する矢印Ｅ側の長辺に沿って、矢印Ｂ側の短辺から突出する１つの延在部９２が設けられるようにしてもよい。なお、図１１と、後述する図１２及び図１３に示す構成要素のうち、図１〜図１０に示す構成要素と同一又は同様の機能及び効果を奏するものに対しては同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６９】
また、図１２に示す検知部１２２のように、矩形状の本体部９０を構成する矢印Ｅ側及び矢印Ｆ側の両方の長辺に沿って、矢印Ｂ側の短辺からそれぞれ突出する２つの延在部９２、１２４が設けられてもよい。図１２に示す検知部１２２では、２つの延在部９２、１２４のそれぞれに対して、参照電極７６ｂ、７６ｃ及び温度センサ７８ｃ、７８ｄが設けられている。つまり、検知部１２２には、合計３つの参照電極７６ａ〜７６ｃと、合計４つの温度センサ７８ａ〜７８ｄが設けられている。この場合、樹脂フィルム１４には、参照電極７６ａ〜７６ｃ及び温度センサ７８ａ〜７８ｄに応じた個数の参照電極用配線８０ａ、８０ｂ、８０ｃ及び温度センサ用配線８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄがそれぞれ設けられることとなる。
【００７０】
上記の実施形態に係る二次電池１０は、扁平状の巻回体からなる電極体１２と、該電極体１２を収容可能な形状の外装缶１００及び封口体５２からなる容器１６とを備えることとしたが、特にこれに限定されるものではない。例えば、図１３及び図１４に示す二次電池１３０のように、それぞれ矩形状の正極及び負極（何れも不図示）とセパレータ１３２とが複数積層された積層型の電極体１３４と、該電極体１３４を挟んで配置されたラミネートフィルム１３６、１３８からなる容器１４０とを備えてもよい。この二次電池１３０であっても、上記の二次電池１０と同様の作用効果を奏することができる。
【００７１】
具体的には、二次電池１３０の電極体１３４に対しても、上記の電極体１２と同様に、積層方向の一端側のセパレータ１３２に、一方の面が沿うように樹脂フィルム１４が設けられる。樹脂フィルム１４の接続部７４は、ラミネートフィルム１３６、１３８の外周縁部同士の間に設けられた熱溶着樹脂からなるシール部材１４２を介して、容器１４０の内部から外部に延在する。
【００７２】
また、電極体１３４の正極は、正極集電板１４４を介して、フィルム状の正極端子１４６と電気的に接続される。また電極体１３４の負極は、負極集電板１４８を介して、フィルム状の負極端子１５０と電気的に接続される。これらの正極端子１４６及び負極端子１５０も、ラミネートフィルム１３６、１３８の外周縁部同士の間に設けられた熱溶着樹脂からなるシール部材１５２を介して、容器１４０の内部から外部に延在する。
【００７３】
つまり、例えば、樹脂フィルム１４と、電極体１３４と、電解液とを挟んで配置された２枚のラミネートフィルム１３６、１３８の外周縁部同士をヒートシールして容器１４０を形成するのみで、該外周縁部の内面と接続部７４との間をシール部材１４２により容易にシールすることができる。同時に、外周縁部の内面と、正極端子１４６及び負極端子１５０の各々との間もシール部材１５２により容易にシールすることができる。その結果、容器１４０の液密性を容易且つ良好に維持することが可能となる。
【実施例】
【００７４】
実施例に係る二次電池１０の試験体を作製した。具体的には、正極集電体フィルム３０は、アルミニウムとし、厚さを０．０１５ｍｍ、幅を１００ｍｍ、長さを４０００ｍｍとした。正極合剤層３２は、正極活物質と導電助剤とバインダとを９０：５：５の比となるように混合したものとし、幅を８０ｍｍ、長さを４２００ｍｍとした。正極活物質、導電助剤、バインダとしては、それぞれ、ＬｉＣｏ1/3Ｎｉ1/3Ｍｎ1/3Ｏ2、アセチレンブラック、ポリフッ化ビニリデンを選定した。
【００７５】
負極集電体フィルム３４は、銅とし、厚さを０．０１０ｍｍ、幅を１１０ｍｍ、長さを４５００ｍｍとした。負極合剤層３６は、負極活物質とバインダとを９０：１０の比となるように混合したものとし、幅を９０ｍｍ、長さを４５００ｍｍとした。負極活物質、バインダとしては、それぞれ、黒鉛、ポリフッ化ビニリデンを選定した。
【００７６】
セパレータ１８、２２は、微多孔性ポリエチレンとし、幅を１００ｍｍ、長さを４８００ｍｍとした。電解液としては、１Ｍのヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）支持塩を加えたＤＭＣ：ＥＭＣ：ＰＣの１：１：１で混合した電解液を用いた。樹脂フィルム１４は、ポリイミドとし、厚さを５０．０μｍとした。樹脂フィルム１４には、１つの参照電極７６ｂのみを設けた。参照電極７６ｂは、チタン酸リチウムとした。なお、参照電極７６ｂについては、リチウム（Ｌｉ）を対極とする電池（不図示）を別途作成し、該電池を用いて充放電を行うことで、電池容量に対する充電量の比率（ＳＯＣ）が５０％となるように予め調整した後、試験体に組み込んだ。このため、Ｌｉ電極に対する参照電極７６ｂの電位（以下、Ｖｒｅｆともいう）は１．５６Ｖでプラトーを示す。
【００７７】
参照電極用配線８０ｂは、ニッケルとし、厚さを０．３μｍとした。温度センサ７８ａ〜７８ｃとしては、クロメル線及びアルメル線からなる熱電対を用い、該クロメル線及びアルメル線の厚さをそれぞれ１．０μｍとした。
【００７８】
以上の構成要素からなる二次電池１０の試験体について、充放電試験を行った。この際、所定の放電容量ごとに、正極２４と参照電極７６ｂとの電位差（以下、Ｖｃａｔ  ｖｓ  ｒｅｆともいう）、及び正極２４と負極２０の間の電位差（以下、Ｖｃａｔ  ｖｓ  ａｎｏともいう）を測定した。
【００７９】
ここで、Ｌｉ電極に対する正極２４の電位をＶｃａｔとし、Ｌｉ電極に対する負極２０の電位をＶａｎｏとするとき、Ｖｃａｔ  ｖｓ  ａｎｏ＝Ｖｃａｔ−Ｖａｎｏ、及び、Ｖｃａｔ  ｖｓ  ｒｅｆ＝Ｖｃａｔ−Ｖｒｅｆの関係が成り立つ。
【００８０】
すなわち、Ｖｃａｔ＝Ｖｃａｔ  ｖｓ  ｒｅｆ＋Ｖｒｅｆ、及び、Ｖａｎｏ＝Ｖｃａｔ−Ｖｃａｔ  ｖｓ  ａｎｏの関係が成り立つ。
【００８１】
上記の通り、Ｖｒｅｆは１．５６Ｖである。このため、二次電池１０では、参照電極７６ｂ及び正極端子６２を用いてＶｃａｔ  ｖｓ  ｒｅｆを測定し、正極端子６２及び負極端子５０を用いてＶｃａｔ  ｖｓ  ａｎｏを測定することによって、放電容量ごとの正極２４及び負極２０の各々の電位（ｖｓＬｉ）をそれぞれ求めることができた。
【００８２】
また、充放電試験の際、充電及び放電に応じた二次電池１０の温度変化を、全ての温度センサ７８ａ〜７８ｃにおいて良好に測定可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００８３】
１０、１３０…二次電池                １２、１３４…電極体
１４…樹脂フィルム                    １６、１４０…容器
１８、２２、１３２…セパレータ        ２０…負極
２４…正極                            ３０ａ、３４ａ…積層部
７０、１２０、１２２…検知部          ７２…端子部
７４…接続部                          ７６ａ、７６ｂ、７６ｃ…参照電極
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ、７８ｄ…温度センサ
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ…参照電極用配線
８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ…温度センサ用配線
８４…樹脂カバー層                    ９０…本体部
９２、１２４…延在部                  １０２…スリット
１０６、１４２…シール部材            １３６、１３８…ラミネートフィルム
【図１】
2018088311.tif 000003
【図２】
2018088311.tif 000004
【図３】
2018088311.tif 000005
【図４】
2018088311.tif 000006
【図５】
2018088311.tif 000007
【図６】
2018088311.tif 000008
【図７】
2018088311.tif 000009
【図８】
2018088311.tif 000010
【図９】
2018088311.tif 000011
【図１０】
2018088311.tif 000012
【図１１】
2018088311.tif 000013
【図１２】
2018088311.tif 000014
【図１３】
2018088311.tif 000015
【図１４】
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