(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とをセパレータを介して対向させ積層した矩形板状の積層型二次電池において、２枚の矩形状セパレータ片を接合してなる袋状セパレータの内側に正極または負極のうちの一方の電極が配置され、前記袋状セパレータの開口部からは前記一方の電極の電極リード部が引き出され、前記袋状セパレータの開口部の両端に位置する角部のうち少なくとも１つに四角形状の切除部が形成されており、
前記切除部での切除された四角形状の一辺は、前記袋状セパレータの外側に配設された電極での電極リード部が引き出された縁辺部の一端に重ね合わされたことを特徴とする積層型二次電池。
【請求項２】
前記袋状セパレータの角部のうち前記一方の電極から引き出された電極リード部に近接する角部に四角形状の切除部が形成されたことを特徴とする請求項１記載の積層型二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、リチウムイオン二次電池等の複数の電極板を積み重ねた積層型二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気自動車やハイブリット自動車の電源として、高エネルギー密度で、メモリー効果のないリチウムイオン二次電池が検討されている。携帯電話やモバイル機器の電源には、主流として帯状の電極とセパレータを巻回した巻回型リチウムイオン二次電池が用いられている。しかしながら、大容量大電流の充放電にて使用する場合、電極面積を広くする必要があるため、巻回型電池では巻回時に折り曲げられたり、曲率半径が小さくなる部分にて、電極活物質の厚みが厚くなったり、あるいは電流が集中する部分が生じる等の問題が顕在化する。自動車用電源等の高い出力が必要な用途に用いるためには、構造上、セパレータを介して複数の平板状電極を積み重ねた積層型二次電池の方が好適である。
【０００３】
従来の複数の平板状電極を積み重ねた積層型二次電池には、図３に斜視図で示すように、ポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子化合物製の微多孔性フィルムを、電極周囲を熱溶着して袋状に加工したセパレータにて正極１と負極２をそれぞれ袋に入れて積み重ねたものがある。また、図３のように電極周囲を熱溶着した袋状セパレータでは、熱によりセパレータにしわが発生するため、特許文献１および特許文献２では、それぞれ図４および図５に平面図で示すような、しわを無くする融着接合部５の構造について提案されている。これらの図で、１は正極、２は負極、３はセパレータ、４は集電体、５６は電極板リード部、５７は電極板活部である。
【０００４】
さらに、特許文献３では、図６に斜視図で示すように、電極端部にて活物質が集電部から剥がれ落ちた場合に、袋状セパレータの外部へ流出した活物質が対極電極に付着し自己放電不良が起こる問題点を解決するために、融着接合部５に加えて融着封止部９を設ける構造についても提案されている。
【０００５】
ところで、複数の電極板を積み重ねた積層型二次電池は、帯状の電極およびセパレータを巻回した巻回型二次電池が巻回時に折り曲げられたり、曲率半径が小さくなる部分で電極活物質の厚みが厚くなったり、あるいは電流が集中する部分が生じる等の構造上の問題を有しないため、大容量大電流の充放電で使用する用途において優れている。また、袋状セパレータで覆われた電極を積み重ねた積層型二次電池は、正負極の短絡が生じにくい。
【０００６】
しかし、積層型二次電池は複数個の平板状の正極と負極にセパレータを介在させて積層するためには個々の極板が位置ずれを生じないように正確に位置決めを行った状態で積層して組み立てる必要がある。位置ずれが生じた場合、電極より引き出される端子部位と対向する電極間にて短絡が生じる。また、充放電の繰り返しによる金属リチウムの析出を生じる危険性がある。したがって、正極および、負極を正確に位置決めして積層することは極めて重要である。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２７２７６１号公報
【特許文献２】特開平１０−１８８９３８号公報
【特許文献３】特開２００３−１７１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記の状況にあって、本発明の課題は、セパレータを介して対向する正極と負極の位置決めを精確に行うことを可能とし、正極−負極間での短絡の生じることのない信頼性に優れた積層型二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するため、本発明の積層型二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して対向させ積層した矩形板状の積層型二次電池において、２枚の矩形状セパレータ片を接合してなる袋状セパレータの内側に正極または負極のうちの一方の電極が配置され、前記袋状セパレータの開口部からは前記一方の電極の電極リード部が引き出され、前記袋状セパレータの開口部の両端に位置する角部のうち少なくとも１つに四角形状の切除部が形成されており、前記切除部での切除された四角形状の一辺は、前記袋状セパレータの外側に配設された電極での電極リード部が引き出された縁辺部の一端に重ね合わされたことを特徴とする。
【００１０】
また、前記袋状セパレータの角部のうち前記一方の電極から引き出された電極リード部に近接する角部に四角形状の切除部が形成されるとよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の積層型二次電池によれば、正極または負極の一方は、電極の周囲に形成した融着接合部によって接合された袋状セパレータで覆われるとともに、正極リード部または負極リード部の近接するセパレータの角部に切除部を設けることにより、セパレータを介して対向する正極と負極の位置決めを精確に行うことが可能となり、正極−負極間での短絡の生じることのない信頼性に優れた積層型二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は本発明の積層型二次電池の袋状セパレータで被覆した正極および対向する負極を示し、図１（ａ）は負極２の正面図、図１（ｂ）は袋状セパレータで被覆された正極１の正面図である。また、図２は本発明の積層型二次電池での電極積層体の正面図である。
【００１５】
図１、図２において、３は空孔閉塞部および融着接合部を有する袋状のセパレータである。ところで、このセパレータ３はポリエチレン、ポリプロピレン等の高分子化合物製の微多孔性フィルムである。このため、熱を加えることにより、容易に収縮、溶融し、空孔の縮小、消失および、セパレータ間融着接合が行える。袋状セパレータの作製の前に、あらかじめ挿入される電極の端部に対応する部分を加熱することにより空孔を閉塞させた。その後、２枚のセパレータを融着接合することにより袋状セパレータを作製した。また、２枚のセパレータを融着接合する際には間欠的に溶着接合することにより、しわの発生を防ぐことが可能である。なお、袋状セパレータの開口部、すなわち、図１（ｂ）のセパレータ３の上端部については空孔閉塞部としている。そのように作製したセパレータ３の空孔閉塞部と融着接合部を形成した部分にはドットを付けて表示した。
【００１６】
次いで袋状セパレータ内に電極を挿入するが、あるいは、２枚のセパレータ間に電極を配置した後に融着接合することで袋状セパレータ内に電極を収容してもよい。その後、セパレータのコーナー部（角部）を、重ね合わせたとき対向する負極２の上端辺１２と一致する位置まで熱溶断することにより四角形状の切除部（切欠部）１１を形成した。
【００１７】
袋状のセパレータ３に覆われた正極１と、負極２との位置関係を袋状のセパレータ３の４隅を位置決めしながら交互に積層することにより、所定の位置にて精確に対向させて積層することができる。図１を参照してさらに説明する。図１のように、負極２の底辺から負極リード部４２が引き出された上端辺への高さｈは、正極１を覆う袋状のセパレータ３の底辺から、袋状のセパレータ３の左上角部に形成された四角形状の切除部１１の底辺までの高さｈと等しくなっている。
【００１８】
このような切除部１１を有する袋状のセパレータ３を用いることで、正極１を挿入したセパレータ３での正極リード部４１に近接する角部に設けられた切除部１１内の一端と、対向する負極２の角部の上端とを一致させるように重ね合わせることで位置合わせが精確かつ容易になる。
【００１９】
例えば、同一寸法の矩形板を重ねるには、１つの角部（コーナー部）を基点にする２辺を位置決めすることによって、位置合わせは可能であるが、本実施の形態での負極は袋状セパレータに比べて僅かに小さく、角部に切除部のない袋状セパレータと、負極とを重ね合わせようとすると、負極の４つの角はセパレータの４つの角の内側にあるので、この差異を精確に設定できる位置合わせを行わなければならず、工程時間が長くなる。しかし、本発明のように、角部において、袋状セパレータと負極に互いに合致する縁辺があると、その分だけ位置合わせが容易になる。
【００２０】
ところで袋状セパレータの４つの角部のうち、その袋内に挿入された正極から引き出された正極リード部に近接する角部に四角形状の切除部を設けると、正極リード部の近くに位置合わせ用の切除部が存在することから、電極積層工程において正極リードの位置をより精確に定めることができる。
【００２１】
次に本実施の形態に基づいて作製した一例を説明する。このとき袋状セパレータ３の全体寸法は幅１２０×高さ２２０ｍｍであり、四角形状の切除部１１の寸法は幅９×高さ４ｍｍである。この袋状セパレータに挿入した正極４枚と負極５枚とを位置合わせしながら積層する工程では、切除部を持たない袋状セパレータを用いる従来例と比較して３０％の工程時間を短縮することができた。また、電解液を含浸させた電極積層体をアルミラミネート材で外装し得られた積層型二次電池の外形寸法は電極端子部を除いて１４０×２５０×４ｍｍであった。
【００２２】
このように、本発明の積層型二次電池は、正極または負極の一方は、両面が電極の周囲に形成した融着接合部によって接合された袋状セパレータで覆われるとともに、正極リード部または負極リード部に近接するセパレータの角部に切除部を設けることにより、セパレータを介して対向する正極と負極の位置決めを精確に行うことが可能となり、正極−負極間での位置ずれによる短絡の生じることのない信頼性に優れた積層型二次電池を提供することができる。
【００２３】
ところで、リチウムイオンの電極への挿入・離脱を利用した積層型二次電池では、袋状セパレータ内部に正極を挿入するが、本発明で用いたような角部に切除部を有する袋状セパレータを使用することは、正極と負極とをセパレータを介して対向させ積層する矩形板状の積層型二次電池での電極積層工程において工程時間の短縮に寄与できる。
【００２４】
また、袋状セパレータの開口部の両端に位置する角部のうち、両方に四角形状の切除部を形成してもよく、さらに、図１（ｂ）の図面内でのセパレータ３上端にある開口部右側の角部にのみ四角形状の切除部を形成してもよく、いずれの場合にも電極積層工程での位置合わせが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の積層型二次電池での袋状セパレータで被覆した正極および対向する負極を示し、図１（ａ）は負極の正面図、図１（ｂ）は袋状セパレータで被覆された負極の正面図。
【図２】本発明の積層型二次電池での電極積層体の正面図。
【図３】従来の積層型二次電池の積層した電極の一例を示す斜視図。
【図４】従来の積層型二次電池でのセパレータで被覆した電極の他の例を示す平面図。
【図５】従来の積層型二次電池でのセパレータで被覆した電極のさらに他の例を示す平面図。
【図６】従来の積層型二次電池での積層した電極の他の例を示す斜視図。
【符号の説明】
【００２６】
１  正極
２  負極
３  セパレータ
４  集電体
５  融着接合部
１１  切除部
１２  上端辺
４１  正極リード部
４２  負極リード部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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