(57)【要約】【課題】金属箔の露出部にリードが接合された集電体に合剤層を形成して成る電極と、熱により収縮するセパレータを有する電池において、リード付近で内部短絡が発生することで、電池特性が著しく低下する。【解決手段】セパレータのリード対向部に熱収縮防止層を配することにより、万一、微小短絡が生じ、更に微少短絡部に大電流が流れた場合にも、セパレータの熱収縮による短絡の拡大を防ぎ、電池特性が著しく低下することを防止する。【選択図】図２
2005063950.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
露出部を有し、金属からなる集電体と、前記露出部を除いて前記集電体上に形成された合剤層と、前記露出部に接合されたリードと、を有する第１電極と、
前記第１電極に対向して設けられ、前記第１電極と異なる極性の第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、熱により収縮するセパレータと、
前記セパレータの前記リードと対向する部分に設けられ、その部分の熱収縮を防止する熱収縮防止層と、
前記第１電極と前記第２電極と前記セパレータとの間を満たす電解液と、
を備えた電池。
【請求項２】
前記熱収縮防止層は、前記セパレータに貼付されたテープである、請求項１に記載の電池。
【請求項３】
前記テープは両面に接着部を有する、請求項２に記載の電池。
【請求項４】
前記熱収縮防止層は、前記セパレータ上に設けられた樹脂層である、請求項１に記載の電池。
【請求項５】
前記セパレータは、シャットダウン温度以上において前記第１電極と前記第２電極とを電気化学的に絶縁し、
前記熱収縮防止層は、前記シャットダウン温度より耐熱温度が高い、請求項１から４のいずれか１項に記載の電池。
【請求項６】
Ａ）金属からなる集電体上に、合剤層と前記集電体の露出した露出部とを形成して第１電極を形成するステップと、
Ｂ）前記露出部にリードを接合するステップと、
Ｃ）前記第１電極と前記第１電極と異なる極性の第２電極との間に、熱により収縮するセパレータを配するステップと、
Ｄ）前記セパレータの、前記リードと対向する部分に熱収縮防止層を形成するステップと、
Ｅ）前記第１電極と前記第２電極と前記セパレータとの間に電解液を満たすステップと、
を備えた電池の製造方法。
【請求項７】
前記Ｄステップにおいて、前記セパレータの、前記リードと対向する部分にテープを貼ることで前記熱収縮防止層を形成する、
請求項６に記載の電池の製造方法。
【請求項８】
前記Ｄステップにおいて、前記セパレータの、前記リードと対向する部分に樹脂を塗着するか、樹脂を含浸させるかのいずれかにより前記熱収縮防止層を形成する、
請求項６に記載の電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、露出部にリードが接合された集電体に合剤層を形成した電極と、熱により収縮するセパレータとを有する電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力を要求される電池は、金属箔からなる集電体と、その集電体上に形成され、活物質を含む合剤層と、集電体の金属箔の露出部に接合されたリードとからなる電極を有する。このような電極は、熱により収縮するセパレータを介して対向し、捲回される。このような電池において、内部短絡は、集電体とリードとを溶接等によって接合しているリード接合部に集中して発生しやすい。
【０００３】
この原因のひとつは、リード切断・加工時に切断面に生じるバリや、リードの溶接時に生じる凹凸（以下、リードバリと称する）である。リードバリは、電池構成時、輸送時、あるいは電池動作時にセパレータを突き破り、電気的なパスが生じる。このような電気的なパス（以下、微小短絡と称する）の状態は不安定ではあるが、通常、リードバリは対向電極と接触しておらず、リードバリと対向電極との間には数μＡ程度かそれ以下の微小電流しか流れないため、電池には不具合が生じない。そのため、電池の使用前に検出することが困難である。しかし、長期間電池を使用中に開回路電圧が若干低下したり、電池動作時に電圧にノイズを生じたりすることがある。
【０００４】
この対策として従来、種々の方法が提案されている。例えば、リードの側辺の角に面取りを施すことで、その原因であるリードバリを低減させる方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。また、リードが対極と対向する部分を２枚以上の絶縁シートを接着した多重層シート絶縁部材で被覆する方法が開示されている（例えば、特許文献２参照）。あるいは、リードと集電体との接合部、およびリードと電池用端子に接続するための金属部分との接合部を除いて、リードを絶縁テープで被覆する方法が開示されている（例えば、特許文献３参照）。別の例としては、セパレータの、リードと接触する部分に補強層を形成する方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６５７０３号公報
【特許文献２】実開平１−１１２５６２号公報
【特許文献３】特開平１０−３０２７５１号公報
【特許文献４】特開平１１−１３５０９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらのような従来技術では微小短絡の発生を低減することはできても、完全に防止するには至っていない。そして、このような対策を取っているにもかかわらず、リードバリが原因で微小短絡する電池がある。そのような電池では、輸送時、あるいは電池動作時、特に充放電時の極板の膨張収縮などによって、微小短絡部に数Ａ以上の短絡電流が流れる。そのため、微小短絡部近傍の温度が上昇し、微小短絡部周辺のセパレータが収縮することにより、微小短絡時よりも大きな穴があき、短絡の範囲を拡大させるものがある。短絡の範囲が拡大した場合、短時間で電池電圧が電池の作動電圧の範囲を越えて大きく低下したり、あるいは電池温度が上昇したりする等、電池特性が著しく低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記課題を解決するもので、露出部にリードが接合された集電体に合剤層を形成された電極と、熱により収縮するセパレータとを有する電池において、セパレータのリードと対向する部分に熱収縮防止層が設けられている。これにより、万一、リードバリが原因で微小短絡が生じ、かつ微小短絡部に数Ａ以上もの短絡電流が流れた場合にも、セパレータが熱収縮することに起因する短絡範囲の拡大を防止できる。そして、短絡による電池特性の著しい低下を極めて効果的に防止できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の構成によって、リードバリが存在することで微小短絡が生じ、さらに微小短絡部に大電流が流れた場合にも、セパレータの熱収縮を妨げることで短絡の拡大を防ぎ、短絡による電池特性の著しい低下を極めて効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、同様の構成を成すものには同じ符号を付けて説明し、詳細な説明を省略する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるリチウムイオン二次電池の模式図である。金属箔上に合剤を塗布されたシート状正極板１は、セパレータ２を介して金属箔上に合剤を塗布されたシート状負極板３と対向している。すなわち、正極板１は第１電極であり、負極板３は第１電極に対向して設けられ、第１電極と異なる極性の第２電極であり、セパレータ２は第１電極と第２電極との間に設けられている。正極板１、負極板３の空隙やその間は電解液で満たされている。これら全体はアルミラミネートパック（図示せず）中に収められ、密封されている。正極板１および負極板３には、それぞれの金属箔の露出部にリード４が接合されている。
【００１０】
図２は本発明の実施の形態１における正極板１のリード部分近傍の断面図である。図２において、正極板１は金属箔からなる正極集電体５上に正極合剤層６を有し、さらに正極集電体５の露出部９にリード４が接合されたものである。リード４の端面にはリード４の加工時に発生したリードバリ７があり、リードバリ先端部７Ａはセパレータ２側に向いている。リード４とリード４に対向するセパレータ２との間にはテープからなる熱収縮防止層８があり、セパレータ２に貼付けられて固定されている。
【００１１】
負極板３は、金属箔からなる負極集電体１０上に負極合剤層１１を有するものである。これら上記の正極板１とセパレータ２と負極板３とがその間を電解液で満たされることにより電池として機能する。
【００１２】
なお、セパレータ２は、微多孔性樹脂フィルムセパレータや樹脂製の不織布など、熱により収縮する電池用のセパレータである。この種のセパレータは、電池の外部短絡などの異常時に、電池の内部温度がセパレータのシャットダウン温度以上になると孔が目詰まりして、正極・負極間を電気化学的に絶縁する。熱収縮防止層８はセパレータ２のシャットダウン温度以上の耐熱性を有し、セパレータ２において熱収縮防止層８に対向する部分の熱収縮を防止する。また、熱収縮防止層８は耐電解液性を有する。
【００１３】
次に、微小短絡を生じている状態における上記構成の作用について説明する。リードバリ７は、熱収縮防止層８を貫通してセパレータ２に突き刺さり、リードバリ先端部７Ａが負極板３との境界付近にまで達しているために微小短絡が生じる。つまり、セパレータ２の微小短絡部２０には、リードバリ７によって微小な穴があけられたために、数μＡ程度かそれ以下の微小電流が流れる。
【００１４】
この微小短絡部２０に何らかの原因によって数Ａ以上の短絡電流が流れた場合には、発生した熱によりセパレータ２が収縮する。そのため、微小短絡部２０にあけられた微小な穴は、直径数ｍｍ程度にまで大きくなり、さらに微小短絡部２０近傍のセパレータ２も収縮しようとする。
【００１５】
しかし、微小短絡部２０近傍のセパレータ２には、テープからなる熱収縮防止層８が貼付により固定されている。そのため、微小短絡部２０近傍のセパレータ２の熱収縮が抑制されるので、微小短絡部２０の穴がリードバリ７の周囲に広がらない。また、数Ａ以上もの短絡電流がリードバリ先端部７Ａに集中するため、リードバリ先端部７Ａは短絡時に発生する熱により、短絡直後には溶断する。このため、セパレータ２に穴があいていても、短絡状態は維持されない。以上の作用により、短絡が拡大することが防止され、電池特性が著しく低下することはない。
【００１６】
なお、本実施の形態１では、熱収縮防止層８をセパレータ２のリード４と対向する面に貼付する構成としたが、その作用上、必ずしもリード４に対向する面に貼付する必要はない。図３のように、リード４と対向するセパレータ２の裏側に貼付する構成としても良い。また、いずれの場合も、熱収縮防止層８はリード４の対向箇所のセパレータ２だけではなく、リード４も覆うように貼付されても良い。この構成とすることで、セパレータ２が熱収縮防止層８によって固定される範囲が広くなるため、セパレータ２の固定がより確実なものとなり、短絡時の穴の拡大を防ぐ効果が向上する。
【００１７】
なお、本実施の形態１では正極のリードバリについて説明しているが、負極のリードバリに対して同様の構成としても同様の効果が得られる。
【００１８】
また、本発明の趣旨から大きく逸脱しない限り、上記の構成を満たすものであれば、電池の種類、熱収縮防止層８の材質等の詳細に拠らず、同様の効果を得ることができる。すなわち、金属箔の露出部にリードが接合された集電体に合剤層を形成した電極と、熱により収縮するセパレータを有する電池である場合には、同様の効果が得られる。例えば、ニッケル水素蓄電池でも、ニッケルカドミウム蓄電池でもよい。あるいは、負極にリチウム金属を用いた電池でもよい。その他、一次電池でもよい。また、各集電体５、１０は金属箔以外にエキスパンドメタルや金属網から成るものでもよい。
【００１９】
熱収縮防止層８は、その作用上、絶縁性を有する耐熱性のテープ、例えばポリイミド系テープに、耐熱性の粘着剤、例えばシリコーン系の粘着剤を使用したテープなどであってもよい。なお、ここでいう耐熱性とは、内部短絡時に電池全体が達する１２０℃程度の温度では融解せず、その熱収縮度合いが小さい材質または特性をいう。従って、電池の種類によって適宜選択することができる。
【００２０】
また、セパレータ２に熱収縮防止層８を有する別の方法としては、セパレータ２のリード４との接合部の表面に樹脂、例えばアラミド樹脂を塗着して形成してもよい。あるいは、セパレータ２がリード４と集電体５との接合部に対向する部分に、樹脂、例えばポリフッ化ビニリデンなどを含む溶剤を塗着、含浸させた後、乾燥させたり、メタクリレートなどの光硬化性樹脂に重合開始剤を加えて塗着、含浸させた後、重合させて形成してもよい。これらの樹脂はセパレータ２のシャットダウン温度以上の耐熱性と耐電解液性を有すればよく、樹脂の種類は限定されない。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施例について、具体的に説明する。なお、本実施例ではリチウムイオン二次電池の例で説明するが、金属箔の露出部にリードが接合された集電体に合剤層を形成して成る電極と、熱により収縮するセパレータを有する電池である場合には、同様の効果が得られる。
【００２２】
（実施例１）
負極板３は以下のように作製した。黒鉛９７質量％と結着剤のスチレンブタジエンラバー３質量％とを混合し、これらの混合物をカルボキシメチルセルロースの１％水溶液に分散させてスラリーを作製した。このスラリーを、銅箔からなる負極集電体１０の片面上に塗布して負極合剤層１１を設け、乾燥させた。さらに、ロールプレスによって加圧成形し、負極シートを作成した。なお、黒鉛はターボミルによる粉砕と粒度調整を行うことで、比表面積が２．４ｍ２／ｇ、湿式レーザ粒度計による粒径が１５〜２２μｍの範囲内にある粉末黒鉛を用いた。
【００２３】
得られた負極シートを６．５ｃｍ×６．５ｃｍに切断し、さらにその一方の辺から５ｍｍ幅分の負極合剤層１１をへらを用いて除去し、金属部を露出させた。この露出部にリードとなる長さ１０ｃｍ、幅５ｍｍ、厚さ５０μｍのニッケル箔をスポット溶接し、負極板３とした。
【００２４】
正極板１は以下のように作製した。コバルト酸リチウム粉末６３質量％と、導電剤である炭素粉末７．４質量％と、カルボキシメチルセルロースが１２．５質量％分散された１−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）溶液２９．６質量％とを混合、混練してスラリーを作製した。このスラリーを、厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体５の片面上に塗布、乾燥後、圧延して塗工合剤層厚１００μｍの正極シートを作製した。
【００２５】
得られた正極シートを５ｃｍ×５ｃｍに切断し、その一辺から１２ｍｍ幅分の正極合剤層６をへらを用いて除去し、露出部９を形成した。この露出部９に長さ１０ｃｍ、幅５ｍｍに裁断されたアルミニウム製リード４を正極板１からの突出寸法が５．５ｃｍとなるように配置した。さらに、リード４の幅方向の中心部に３ｍｍの幅で超音波溶着を行い、リード４を露出部９に接合した。以上のようにして正極板１が得られた。なお、予め正極集電体５にスラリーを塗布しない部分を設けて露出部９としてもよい。負極板３の露出部についても同様に設けることができる。
【００２６】
セパレータ２には、５ｃｍ×５ｃｍに切断した、厚さ２５μｍ、シャットダウン温度が１２０℃のポリエチレン製の微多孔性樹脂フィルムを用いた。
【００２７】
なお、リード４は、厚さ５０μｍのアルミニウム箔を構成刃先のギャップを０．０５ｍｍに調整した裁断機を用いて、長さ１０ｃｍ、幅５ｍｍに裁断して作製した。得られたリードには、リード幅の端面に最大で高さ０．０６ｍｍのバリがあることが、レーザ顕微鏡により観察された。
【００２８】
次いで、得られた正極板１を水平板上に配置し、セパレータ２のリード４に対向する部分の面に長さ７ｃｍ、幅７ｍｍの熱収縮防止層８を形成した。熱収縮防止層８としては、厚さ５０μｍ、耐熱温度４１０℃のポリイミドテープを用いた。この時、リード４がセパレータ２と直接接することが無いようにテープを貼付けた。なお、耐熱温度とはその温度では融解も熱収縮もせず、その温度を超えると融解または熱収縮する温度を意味する。
【００２９】
その後、負極板３をセパレータ２の上に重ね合わせて電極群を形成する。その際、正極板１の中心と負極板３の中心が一致し、双方のリード接続部が対面に位置し、合剤塗布面を対向するよう重ね合わせた。得られた電極群を、一辺が開口している高さ１０ｃｍ×幅８ｃｍの袋状に整形したアルミラミネートフィルム中に挿入した後、減圧下で有機電解液を注液し、開口部を熱溶着することにより、図１に示すようなリチウムイオン二次電池（サンプル１）を作製した。
【００３０】
なお、有機電解液には、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートの体積比１：１の混合溶媒にＬｉＰＦ６を１．５モル／リットル溶解したものを使用した。
【００３１】
（実施例２）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度１３０℃の塩化ビニルテープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル２）を作製した。
【００３２】
（実施例３）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度２８０℃のポリエーテルイミド樹脂テープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル３）を作製した。
【００３３】
（実施例４）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度２８５℃のポリフェニレンサルファイドテープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル４）を作製した。
【００３４】
（実施例５）
実施例１において、熱収縮防止層８としてセパレータのリードに対向する部分の面に長さ７ｃｍ、幅７ｍｍの面積でポリフッ化ビニリデンを１０質量％溶解させたＮＭＰ溶液を塗布した後、７０℃熱風にて乾燥し溶媒除去を行って作製したことを除いては実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル５）を作製した。なお、熱収縮防止層８の耐熱温度は１８０℃であった。
【００３５】
（実施例６）
実施例５において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍの面積でエポキシ樹脂をセパレータに含浸させた後、７０℃熱風にて乾燥し溶媒除去を行って作製したことを除いては実施例５と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル６）を作製した。なお、熱収縮防止層８の耐熱温度は２２０℃であった。
【００３６】
（実施例７）
実施例５において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍの面積で紫外線硬化シリコーン樹脂をセパレータに含浸させた後、紫外線照射にて硬化させて作製したことを除いては実施例５と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル７）を作製した。なお、熱収縮防止層８の耐熱温度は１８０℃であった。
【００３７】
（実施例８）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度２６５℃のポリエチレンナフタレートテープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル８）を作製した。
【００３８】
（実施例９）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度２２５℃のポリエーテルスルホンテープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル９）を作製した。
【００３９】
（実施例１０）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度３３４℃のポリエーテルケトンテープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル１０）を作製した。
【００４０】
（実施例１１）
実施例１において、熱収縮防止層８として長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度３２７℃のポリテトラフルオロエチレンテープを用いたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（サンプル１１）を作製した。
【００４１】
（比較例１）
実施例１において、熱収縮防止層８の代わりに長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度４１０℃のポリイミドテープをリード４上に直接貼り付けたことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（比較サンプル１）を作製した。
【００４２】
（比較例２）
実施例１において、熱収縮防止層８の代わりに長さ７ｃｍ、幅７ｍｍ、厚さ５０μｍ、耐熱温度４１０℃のポリイミドテープの糊成分を除去した基材のみを、同じ場所に設置したことを除いては、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池（比較サンプル２）を作製した。
【００４３】
（電池の評価）
以上のようにして得られるサンプル１〜１１および比較サンプル１、２の電池をそれぞれ１００セル作製し、以下のようにして評価した。
【００４４】
電池を負極が下、正極が上となるように水平面上に配置し、その上から重さ５０ｇの金属板を電極を覆うように載せて加圧した。この状態で、充放電サイクル試験を行い、その時の電池電圧と電池表面温度の変化を確認した。
【００４５】
充放電サイクル試験は、以下のようにして実施した。電池を２０℃の恒温槽の中で１０ｍＡの電流で４．２Ｖに達するまで充電し、次いで充電電圧４．２Ｖで電流が１ｍＡに達するまで充電を行った。その後、３０分の休止を挟んで１０ｍＡの電流で電圧が３．０Ｖとなるまで放電を行った。放電終了後、３０分の休止を挟んだ後、再び充電を行った。このような一連の充放電を２０回繰り返し、充放電サイクル試験中の電池電圧および電池表面温度を測定した。電池表面温度は、電池表面に設置した熱電対で測定した。充放電サイクル試験中に電池電圧が０．５Ｖ以下に低下した電池は短絡したとみなし、その後の試験を中止した。
【００４６】
また、充放電サイクル試験中に、電池電圧が数１０ｍｓという短時間だけ、通常の充放電中の電圧より０．５Ｖ以上低下した電池が確認された場合（以下、状態Ａという）には、試験を継続した。充放電サイクル試験中に短絡した電池と状態Ａになった電池の個数を（表１）に示す。
【００４７】
【表１】
2005063950.tif 000003
【００４８】
サンプル１〜１１の電池においては、上記充放電サイクル試験の結果、短絡して電池電圧が０．５Ｖ以下に低下した電池が発生しなかったが、比較サンプル１、２の電池では電池電圧が０．５Ｖ以下に低下し、急激に電池温度が上昇した電池が発生した。
【００４９】
状態Ａになった電池は、サンプル１〜１１の電池では確認されたが、比較サンプル１、２の電池では確認されなかった。
【００５０】
さらに、サンプル１〜１１、および比較サンプル１、２の電池のうち、短絡を起こさなかった電池、短絡を起こした電池、および状態Ａになった電池を充放電サイクル試験後に分解し、光学顕微鏡を用いて観察を行った。
【００５１】
その結果、サンプル１〜１１、および比較サンプル１、２の電池のうち、短絡を起こさなかった電池のセパレータ２に大きな変化は見られなかった。これはリード４にリードバリ７が生じていたものの、短絡が発生しなかった、または、微小短絡にとどまっていたためと思われる。
【００５２】
比較サンプル１、２の電池のうち、短絡を起こした電池のセパレータ２には、リード４と対向する部分に半径１．５ｃｍ以上の穴があいており、さらに穴を介して正極合剤層６と負極合剤層１１とが直接接する状態になっていた。穴の周りのセパレータ２も、短絡時の熱によって収縮状態が観察されるものがあった。また、リード４のリードバリ７の先端部７Ａは溶断していた。
【００５３】
以上から、短絡を起こした電池は、次のようなプロセスを経て電池電圧が０．５Ｖ以下になったと考えられる。すなわち、充放電サイクル試験時にリード４にあるリードバリ７がセパレータ２を突き破り、負極板３に到達し、電池が内部短絡する。その時流れる数Ａ以上の大電流がリードバリ７の先端部７Ａに集中するため、先端部７Ａが発熱する。局所的に温度はリードバリ７を融解するほどの高温にまで達するため、セパレータ２も熱の影響を受ける。セパレータ２にはリードバリ７によって穴があけられたため、熱により収縮しようとしたときに穴が大きくなる。リードバリ７の先端部７Ａは溶断してしまっているので、その部分での短絡は継続しないが、セパレータ２の穴が拡がり、正極板１の合剤層６が露出し、対向する負極板３と短絡するため、短絡状態を継続させることになる。従って、電池電圧が０．５Ｖ以下に低下する。
【００５４】
一方、サンプル１〜１１のうち、状態Ａになった電池のセパレータ２には、リード４と対向する部分に半径１．５ｍｍ程度の穴があいているか、あるいは半径１．５ｍｍ程度の範囲でセパレータ２が融解して透明になっているだけで、比較サンプル１、２の短絡した電池のように、セパレータに半径１．５ｃｍ以上の大きな穴があいているものは観察されなかった。半径１．５ｍｍ程度の穴があいているものについても、穴はリード４の周辺にとどまっており、穴を介して正極合剤層６と負極合剤層１１とが直接接する状態になっているものは観察されなかった。また、リードバリ７の先端部７Ａは溶断していた。
【００５５】
以上から、状態Ａになった電池は、次のようなプロセスを経て状態Ａになったと考えられる。すなわち、充放電サイクル試験時に、リードバリ７がセパレータ２を突き破り、負極板３に到達し、電池が内部短絡する。その時流れる数Ａ以上の大電流がリードバリ７の先端部７Ａに集中するため、先端部７Ａが発熱する。温度はリードバリ７を融解するほどの高温にまで達するため、セパレータ２も熱の影響を受ける。セパレータ２にはリードバリ７によって穴があけられており、熱により収縮しようとする。ここで、セパレータ２は熱収縮防止層８を有するため、半径１．５ｍｍ程度までの大きさの穴があくものの、それ以上拡がることはない。したがって、穴を介して正極板１と負極板３とが直接接することにより内部短絡することはない。また、リードバリ７の先端部７Ａは溶断してしまっているので、その部分での短絡も継続しない。従って、電池電圧が瞬間的に０．５Ｖ以上低下するものの、内部短絡がその一瞬にとどまるため、充放電サイクル試験を継続することができる。
【００５６】
以上のように、熱収縮防止層８は、リードバリ７による微小短絡部２０に数Ａ以上もの大電流が流れた場合にも、その周辺のセパレータ２の熱収縮を抑制し、電池が短絡に到ることを防ぐ。熱収縮防止層２は、セパレータ２のリード４と対向する面上に耐熱性テープを貼り付けること、あるいはセパレータ２に耐熱樹脂を含浸させることにより形成できる。
【００５７】
なお、サンプル１〜４やサンプル８〜１１のように耐熱性テープをセパレータに貼り付ける場合に、両面に接着部を有する耐熱性両面テープを用いることが好ましい。このようなテープを用いれば、リード４と熱収縮防止層８との位置決めが容易になる。
【００５８】
なお、上記説明では正極板１と負極板３とが平板状に形成されている電池構成を例に説明しているが、これに限定されない。正極板１と負極板３とがセパレータ２を介して捲回された構成に適用しても同様の効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る電池では、リードバリが存在することで微小短絡が生じ、さらに微小短絡部に大電流が流れた場合にも、セパレータの熱収縮が防止される。そのため、短絡の拡大が防止され、短絡による電池特性の著しい低下が極めて効果的に防止される。この構成は、リチウムイオン二次電池やリチウム一次電池など、熱により収縮するセパレータを使用した電池に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の実施の形態１におけるリチウムイオン二次電池の模式図
【図２】本発明の実施の形態１における電池の構成、およびリードバリによる微小短絡の模式図
【図３】本発明の実施の形態１における電池の別の構成、およびリードバリによる微小短絡の模式図
【符号の説明】
【００６１】
１    正極板
２    セパレータ
３    負極板
４    リード
５    正極集電体
６    正極合剤層
７    リードバリ
７Ａ    リードバリ先端部
８    熱収縮防止層
９    露出部
１０    負極集電体
１１    負極合剤層
２０    微小短絡部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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