(57)【要約】【課題】正極缶の内面とこれに対向位置するように配置された銅箔製の負極集電体との間に設けられる絶縁シートが非水電解液中において剥離してしまわないようにする。【解決手段】正極缶に対向位置させた一方の負極集電体と絶縁シートとの接着手段として、ＥＥＡ樹脂等のアクリル系のホットメルト接着剤を使用する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装缶の開口部にガスケットを介して封口缶を装着して当該開口部の周縁部をかしめることにより封口された電池容器を有し、
電池容器内には、正極集電体の両面に正極活物質層を形成してなる正極と銅箔製の負極集電体に負極活物質層を形成してなる負極とをセパレータを介して交互に複数段積層してなる積層型の電極体と、エチレンカーボネートおよびメチルエチルカーボネートを含有した非水電解液とが収容されており、
前記電極体における正極が外装缶または封口缶のうちの一方の缶と電気的に接続されているとともに、
前記電極体の積層方向における両端部には前記銅箔製の負極集電体がそれぞれ配置されて、そのうちの一方の負極集電体が絶縁シートを介して外装缶または封口缶のうちの前記一方の缶（正極缶）と対向位置し、他方の負極集電体が他方の缶（負極缶）と接触状態で対向位置しており、
前記一方の負極集電体と絶縁シートとがアクリル系のホットメルト接着剤を介して接着されていることを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項２】
アクリル系のホットメルト接着剤として、エチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）、エチレン−アクリル酸ブチル共重合体（ＥＢＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）のいずれかが使用されている請求項１記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】
絶縁シートは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のいずれかで構成されている請求項１または２記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池容器内に積層型の電極体と非水電解液とを収容した非水電解液二次電池に関し、リチイムイオン二次電池などに適用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来においては、例えば特許文献１に記載されたような非水電解液二次電池が知られている。これは、電池缶（外装缶）の開口部にガスケットを介して封口板（封口缶）を装着して当該開口部の周縁部をかしめることにより封口された電池容器内に、積層構造の電極体および非水電解液を収容して、コイン形の外観を呈する非水電解液二次電池としたものである。この電池における積層構造の電極体は、アルミニウム箔によって形成された正極集電体の両面にコバルト酸リチウム等の正極材料を塗着させてなる正極と、銅箔によって形成された負極集電体にコークス焼成品等の負極材料を塗着させてなる負極とを、セパレータを介して交互に積層した構成で、正極が電池缶に、負極が封口板に、それぞれ電気的に接続される。
【０００３】
このような電池においては、正極缶（特許文献１では有底ケース、具体的には電池缶）の近傍に位置する正極から放出される電解質（リチイムイオン二次電池ではリチウム）の析出による微小短絡を防止する観点から、電極体の積層方向における両端部に前記銅箔製の負極集電体（特許文献１では、負極集電体から延出された負極リード）をそれぞれ配置し、そのうちの一方の負極集電体を正極缶と対向位置させ、他方の負極集電体を負極缶（特許文献１では封口ケース、具体的には封口板）と対向位置させた構成が採用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３１０５７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
積層構造の電極体の積層方向の両端部に負極集電体（負極リートの場合を含む）を配置した上記のような非水電解液二次電池においては、負極缶に対向位置する負極集電体は、これを負極缶の内面に接触させることで当該負極缶と電気的に接続された状態にセットされるが、正極缶に対向位置する負極集電体は、両者の接触による短絡を防止するために正極缶との間に電気絶縁性を有するプラスチック（例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ））からなる絶縁シートを介在させた状態で当該正極缶の内面に対向位置するようにセットされる。その場合、作業性を考慮して銅箔製の負極集電体と絶縁シートとは予め接着されるが、そのときの接着手段として従来においては例えばエチレン−酢酸ビニル樹脂（ＥＶＡ）からなるホットメルト接着剤が使用されていた。
【０００６】
ところが、リチウムイオン二次電池などで一般的に使用されているエチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを含有した非水電解液を電池容器内に収容した非水電解液二次電池において、上記のようなＥＶＡ系のホットメルト接着剤を銅箔製の負極集電体と絶縁シートとの接着手段として使用したものでは、電解液中で絶縁シートが接着相手側の負極集電体から剥離してしまうという問題があった。
【０００７】
なお、上記のような正極缶と負極集電体との間の絶縁を保持するために例えばポリイミド製のテープ基材の表面に粘着剤層を設けてなる粘着テープなどを使用することも考えられる。しかし、この種の粘着テープを使用すると、例えば空気中に浮遊している導電性の異物（例えば黒鉛）などがテープ端部の粘着剤層部分に付着しやすく、その部分で短絡を生じる可能性がある。これに対して、ホットメルト接着剤の場合は所定の使用温度以上まで加熱された状態となっているときにしか接着性を有していないので、短絡の原因となる異物の付着が起きにくい。正極缶と負極集電体との間の絶縁部分にホットメルト接着剤が使用されるのは、上記のような理由による。
【０００８】
本発明は、このような問題に対処するもので、正極缶の内面とこれに対向位置するように配置された銅箔製の負極集電体との間に絶縁シートが設けられ、かつ、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）を含有した非水電解液が使用される非水電解液二次電池において、前記絶縁シートが電解液中で接着相手側の負極集電体から剥離しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するため、本発明は、以下のように構成したものである。すなわち、本発明の非水電解液二次電池は、外装缶の開口部にガスケットを介して封口缶を装着して当該開口部の周縁部をかしめることにより封口された電池容器を有する。この電池容器内には、正極集電体の両面に正極活物質層を形成してなる正極と銅箔製の負極集電体に負極活物質層を形成してなる負極とをセパレータを介して交互に複数段積層してなる積層型の電極体と、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）を含有した非水電解液とを収容する。電極体における正極は外装缶または封口缶のうちの一方の缶と電気的に接続する。電極体の積層方向における両端部には前記銅箔製の負極集電体をそれぞれ配置し、そのうちの一方の負極集電体を絶縁シートを介して外装缶または封口缶のうちの前記一方の缶（正極缶）と対向位置させ、他方の負極集電体を他方の缶（負極缶）と接触状態で対向位置させる。そして、前記正極缶に対向位置させた一方の負極集電体と絶縁シートとの接着にアクリル系のホットメルト接着剤を使用し、このアクリル系のホットメルト接着剤を介して当該負極集電体と絶縁シートとが接着された構成とする。
【００１０】
アクリル系のホットメルト接着剤としては、例えばエチレン−アクリル酸エチル共重合体（ＥＥＡ）を使用するが、これに限らず例えばエチレン−アクリル酸ブチル共重合体（ＥＢＡ）、エチレン−アクリル酸メチル共重合体（ＥＭＡ）、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体（ＥＭＭＡ）などを使用することができる。
【００１１】
絶縁シートには、電気絶縁性を有するプラスチックを使用するが、正極缶の外面には端子部材等を溶接する場合があり、そのときの溶接熱の影響を考慮して或る程度の耐熱性を有しているものが好ましく、さらには電解液の影響を受けにくいものが好ましい。代表例としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を挙げることができるが、これに限らず、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）のいずれかで構成されたものを使用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の非水電解液二次電池においては、正極缶に対向位置させた一方の負極集電体と絶縁シートとの接着にアクリル系のホットメルト接着剤を使用した。このようなアクリル系ホットメルト接着剤を負極集電体と絶縁シートとの接着手段として使用すると、エチレンカーボネート（ＥＣ）およびメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）を含有した非水電解液中においても、絶縁シートが負極集電体から剥離しにくくなる。剥離しにくくなる理由は現時点では不明であるが、アクリル系のホットメルト接着剤は、従来使用されていたＥＶＡ系のホットメルト接着剤に比べて、非水電解液の成分であるエチレンカーボネート（ＥＣ）やメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）の影響を受けにくく、当該電界液中で劣化や変性が起きにくいからであるとも考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の非水電解液二次電池の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の非水電解液二次電池の断面構造を示す縦断面図である。
【図３】非水電解液二次電池の組み立て前の状態を示す分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１〜図３に、本発明をコイン型のリチウムイオン電池に適用した一実施形態例に係る非水電解液二次電池を示す。この非水電解液二次電池１は、図１および図２に示すように、電池容器２内に積層型の電極体３と非水電解液（図示せず）とを収容した構成である。非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを体積比で１：２の割合で混合した溶媒にＬｉＰＦ6 を溶解させたものが用いられている。
【００１５】
電池容器２は、外装缶４の開口部にガスケット５を介して封口缶６を装着して当該開口部の周縁部をかしめることにより封口されている。すなわち、電池容器２は、周縁部４ａを図１中の上向きに曲げた扁平丸皿形状の外装缶４と、周縁部６ａを図１中の下向きに曲げた扁平丸皿形状の封口缶６とからなり、これら外装缶４と封口缶６とが、両者の周縁部４ａ・６ａ間に配置したガスケット５を介してカシメ封口された構成とされている。封口缶６の周縁部６ａの最外周部分（下部側の部分）は、内外二重のはぜ折りに加工してある。外装缶４および封口缶６はステンレス鋼で構成されている。ガスケット５は、絶縁体である合成樹脂で形成されている。この例における扁平形電池１は、全高寸法が３．５ｍｍ、外径寸法が２０ｍｍである。
【００１６】
電極体３は、略円形の正極７と略円形の負極８とを袋状のセパレータ９を介して上下方向に交互に複数段積層した構成である。各セパレータ９は、絶縁性に優れたポリエチレン製の微多孔性薄膜で構成されており、リチウムイオンが透過可能とされている。なお、図示例では正極７および負極８の積層段数は簡略化のため３段しか描いていないが、実際には上述したサイズの扁平形電池において７段程度の積層段数を採用する。ただし、このような段数に限られないことは勿論である。
【００１７】
各正極７は、略円形の扁平袋状のセパレータ９内にそれぞれ収容されている。各正極７は、図２に拡大して示すように、それぞれ、アルミニウム箔で構成された正極集電体７１の両面に、コバルト酸リチウム等の正極活物質を含有する正極活物質層７２を設けた構成である。各正極集電体７１からはこれと一体のアルミニウム箔製の正極リード７１ａが電極体３の他側方（前記負極リード８１ａの導出方向とは反対側の図１・図２中の左方）に向けてそれぞれ導出されている。これらの正極リード７１ａは、図示例の非水電解液二次電池では外装缶４の内底面に電気的に接続されており、当該外装缶４が正極缶となっている。
【００１８】
すなわち、正極リード７１ａと外装缶４との電気的接続部となる缶内面部分、具体的には正極リード７１ａが導出されている側の電極体３の側方に位置する外装缶４の内底面部分（図示例では正極リード７１ａが導出されている側の電極体３の側面とガスケット５との間に位置する外装缶４の内底面部分）４ｃに、正極集電体７１から延びる正極リード７１ａと同種のアルミニウム箔で構成された矩形のアルミニウム箔片（図示例の場合、アルミニウム箔片の厚さは約１５μｍ）１１が超音波溶接されている。そして、このアルミニウム箔片に各正極リード７１ａの先端部が重ねられた状態で超音波溶接されている。
【００１９】
電極体３の積層方向における両端（図１中の上下両端）には負極８Ａ・８Ｂがそれぞれ配置されている。この上下両端に位置する負極８Ａ・８Ｂを除いて、負極８は、銅箔製の負極集電体８１の両面に、黒鉛等の負極活物質を含有する負極活物質層８２を設けた構成である。図１の状態で電極体３の上端に位置する負極８Ａにおいては、図２に拡大して示すように、負極集電体８１の下面側にのみ負極活物質層８２が設けられ、反対側の上面が露出状態で封口缶６の内面に接触している。同じく、電極体３の下端に位置する負極８Ｂにおいては、負極集電体８１の上面側にのみ負極活物質層８２が設けられている。
【００２０】
各負極８・８Ａ・８Ｂの負極集電体８１からは、これと一体の負極リード８１ａが電極体３の一側方（図１中の右方）に向けて導出されている。これらの負極リード８１ａは、その先端どうしが一まとめにされた状態で超音波溶接等で互いに接続されている。前述のように電極体３の上端に位置する負極８Ａの負極集電体８１は封口缶６の内面に接触しており、したがって各負極８・８Ａ・８Ｂは封口缶６に導通している。すなわち、封口缶６が負極缶となっている。
【００２１】
電極体３の下端に位置する負極８Ｂの負極集電体８１と外装缶４の内底面４ｂとの間には、短絡防止用の絶縁シート１０が配置されている。絶縁シート１０は、図示例の電池ではポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で構成されており、負極８Ｂの負極集電体８１の周辺部における短絡をも確実に防止すべく当該負極集電体８１よりも所定量だけ面積が大きめのものが使用されている。
【００２２】
絶縁シート１０の外装缶内底面４ｂ側の面は当該内底面４ｂに単に接触しているだけであるが、負極８Ｂの負極集電体８１側の面は負極集電体８１に接着されている。そして、この負極集電体８１への絶縁シート１０の接着手段として、本例の電池では、アクリル系のホットメルト接着剤であるＥＥＡ樹脂（エチレン−アクリル酸エチル共重合体）からなるホットメルト接着剤が使用されており、このＥＥＡ樹脂からなるホットメルト接着剤の層（以下、単にホットメルト層ともいう。）１２が前記負極集電体８１と絶縁シート１０との間に介在した構成とされている。なお、本例の電池では、上述のＰＥＴ製の絶縁シート１０とＥＥＡ樹脂製のホットメルト層１２との接着性を向上させる目的で、これらの間にさらにポリエチレン（ＰＥ）からなる層（以下、単にＰＥ層ともいう。）１３を介在させている。この場合の各層の厚みを例示すると、絶縁シート１０が５０μｍ、ＰＥ層１３が２５μｍ、ホットメルト層１２が２５μｍである。
【００２３】
このような構成によれば、正極缶となる外装缶４とこれに対向位置する負極集電体８１との間に絶縁シート１０が存在している限り、当該絶縁シート１０によって両者間の短絡を防止することができるが、負極集電体８に接着されている絶縁シート１０が剥離してしまうと負極集電体８１と絶縁シート１０との間に位置ずれが生じ、その結果、当該負極集電体８１が外装缶４と接触することによって短絡が生じてしまう。しかし、本例の電池においては、上述したように絶縁シート１０と負極集電体８１との接着手段としてＥＥＡ樹脂からなるホットメルト接着剤が使用され、それらが当該ホットメルト層１２およびこれと絶縁シート１０との接着性を向上させる目的で使用されているＰＣ層１３を介して接着されているから、ＥＶＡ系のホットメルト接着剤を使用していた従来のものに比べると、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを含む非水電解液中において絶縁シート１０が剥離しにくくなる。したがって、正極缶となる外装缶４とこれに対向位置する負極集電体８１との接触による短絡を確実に防止することができる。
【００２４】
なお、エチレンカーボネート（ＥＣ）とメチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）とを含む非水電解液中で使用した場合の接着効果を調べるために、上記のＥＥＡ樹脂からなるホットメルト接着剤と従来のＥＶＡ系のホットメルト接着剤とについて、次のような試験を行なった。すなわち、これらの接着剤を使用して上述のＰＥＴ製の絶縁シートを端部の銅箔製の負極集電体８１に接着した電極体サンプルを作製し、これらを常温（２５℃）で２４時間、電解液に浸漬した後、取り出して接着状態の変化を調べた。その結果、ＥＶＡ系のホットメルト接着剤を使用したものでは、取り出しの際に絶縁シート（ＰＥＴ層）が剥離してしまうものがあったが、ＥＥＡ樹脂からなるホットメルト接着剤を使用したものではそのような剥離を生じるものは存在しなかった。
【００２５】
最後に、上記の非水電解液二次電池１の組み立てについて説明する。非水電解液二次電池１を組み立てる場合には、図１の状態とは逆に扁平丸皿形状の封口缶６を下側にして（言い換えると、封口缶６の開口部を上向きにして）、これに、ガスケット５の装着→図示しない非水電解液の注入→あらかじめ電極体３を所定の状態に取り付けた外装缶４の組み付け→カシメ封口という順序で行なう。具体的には、以下のようにして行なう。
【００２６】
まず封口缶６の開口部を上にした状態で、その周縁部６ａにガスケット５を装着する。一方、外装缶４については、その内底面４ｂの周縁部４ａ寄りの所定位置にあらかじめアルミニウム箔片１１を超音波溶接しておく。また、電極体３の最外層に位置する負極８Ｂにおける負極集電体８１の表面にホットメルト層１２およびＰＥ層１３を介して絶縁シート１０を接着しておく。そして、前記のアルミニウム箔片１１に電極体３の正極リード７１ａの先端側を重ねた状態で超音波溶接することで、電極体３の正極リード７１ａと外装缶４とを電気的に接続する。
【００２７】
次いで、上記のガスケット５を装着した封口缶６に非水電解液を注入したうえで、当該ガスケット５の外側に、開口部を下向きにして且つ内底面４ｂに前記負極８Ｂにおける負極集電体８１の絶縁シート１０側を対向させた状態にして外装缶４を嵌め込んだ後、外装缶４の周縁部４ａを内方に向けてカシメ加工する。このカシメ加工に伴なってガスケット１１が圧縮され、そのガスケット１１によって外装缶４と封口缶６との間が封止される。こうして、外装缶４と封口缶６とがガスケット１１を介在させた状態でカシメ封口されて、図１に示したような非水電解液電池１が得られる。
【００２８】
なお、図示例の非水電解液二次電池１においてはステンレス鋼製の外装缶４を使用したが、鉄製の外装缶を使用する場合にも同様の構成で実施できる。また、図示例の非水電解液二次電池１は外装缶４が正極側となる場合のものであるが、封口缶６が正極側となる場合、つまり正極リード７１ａがステンレス鋼製または鉄製の封口缶に電気的に接続される二次電池にも本発明が適用できることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
１  非水電解液二次電池
２  電池容器
３  積層型の電極体
４  外装缶
４ａ  外装缶の周縁部
４ｃ  外装缶の内底面部分（缶内底面部分）
５  ガスケット
６  封口缶
７  正極
７１  正極集電体
７２  正極活物質層
７１ａ  正極リード
８  負極
８１  銅箔製の負極集電体
８２  負極活物質層
９  セパレータ
１０  絶縁シート
１１  アルミニウム箔片
１２  ホットメルト接着剤の層
【図１】
2011014362.tif 000003
【図２】
2011014362.tif 000004
【図３】
2011014362.tif 000005