(57)【要約】【課題】封口性を犠牲にすることなく短絡発生率を改善することが可能な非水電解質電池を提供する。【解決手段】周縁の少なくとも一端部に熱融着部が形成された外装部材１と、前記外装部材１内に収納され、正極及び負極を含む扁平形状の電極群と、前記電極群の前記正極に電気的に接続され、その先端部が前記外装部材の熱融着部を通して外部に引き出された正極端子２と、前記電極群の前記負極に電気的に接続され、その先端部が前記外装部材の熱融着部を通して外部に引き出された負極端子３とを具備する非水電解質電池であって、前記熱融着部は、前記正極端子または前記負極端子の一方の端子が介在されている部分が、他方の端子が介在されている部分に対して突出するように、凸形状を有することを特徴とする非水電解質電池。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
周縁の少なくとも一端部に熱融着部が形成された外装部材と、
前記外装部材内に収納され、正極及び負極を含む扁平形状の電極群と、
前記電極群の前記正極に電気的に接続され、その先端部が前記外装部材の熱融着部を通して外部に引き出された正極端子と、
前記電極群の前記負極に電気的に接続され、その先端部が前記外装部材の熱融着部を通して外部に引き出された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記熱融着部は、前記正極端子または前記負極端子の一方の端子が介在されている部分が、他方の端子が介在されている部分に対して突出するように、凸形状を有することを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
前記正極端子の先端部もしくは前記負極端子の先端部が絶縁材料で被覆されていることを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項３】
前記正極端子の先端部が引き出されている熱融着部は、前記負極端子の先端部が引き出されている熱融着部に対して反対側に位置することを特徴とする請求項１または２記載の非水電解質電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発展にともない、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要望されている。このような二次電池としてはリチウムまたはリチウム合金を活物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物の活物質を含む懸濁液が塗布された集電体からなる正極と、非水電解液とを具備した非水電解質二次電池が知られている。
【０００３】
また、負極に例えばコークス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を含む懸濁液が塗布された集電体を用いた非水電解質二次電池が提案されている。前記二次電池は、デンドライト析出による負極特性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全性を向上することができる。
【０００４】
一方、これら正極及び負極が収容される外装部材には、従来の金属缶の代わりに、より一層の薄形化を目的として例えばナイロンフィルムに代表される外部衝撃保護フィルムを最外層とし、アルミニウム箔に代表される防湿、遮光を目的とした金属層を中間に配し、最内層に電極群並びに電解液を封止するための熱融着性樹脂フィルム配した複合フィルムをフィルム材として用いることが進んでいる。
【０００５】
このようなフィルム材から形成された外装部材としては、深絞り加工により製作された矩形状凹部（矩形状カップ部）、このカップ部の４辺に水平方向に延出された縁部およびこれら縁部の一つに繋がった平板部を有する外装部材が知られている。リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極、負極およびこれら正負極間に介在されたセパレータもしくはリチウムイオン伝導性固体電解質層を備えた電極群は、前記外装部材のカップ部に収納される。この電極群の正負極にそれぞれ接続された正負極端子は、前記外装部材の平板部と繋がる縁部を除く１つまたは２つの縁部を通して外部に延出される。また、前記外装部材においては、平板部を１８０°折り曲げた際、カップ側と平板部の熱融着性樹脂フィルム同士が対向するようになっている。端子が延出する部分における熱融着性樹脂フィルムの両側に金属接着性を有する熱融着性絶縁フィルムが配される。もしくは、端子の熱融着部分にあらかじめ金属接着性を有する熱融着性絶縁フィルムが配される。このような外装部材の平板部を１８０°折り曲げ、前記平板部と繋がる縁部を除く３つの縁部を熱融着することにより、前記外装部材内に前記電極群が気密に収納される。
【０００６】
このようなフィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質二次電池は、従来の金属缶を用いたものと比較して、正負極端子の位置を比較的簡単に、かつ安価に変更することができ、組み込まれる種々の電子機器に対応する上で非常に有利な面を持つ。
【０００７】
しかしながら、正負極端子が延出される前記外装部材の縁部は平面状であるため、延出された正負極端子は同一平面上に存在することから、電子機器に組み込む際に金属部材との接触で短絡しやすいという問題がある。短絡は瞬時に発生、終了するものと継続するものがあり前者は電圧低下を招くだけで済むが、後者は電池の発熱を伴い電池自体の発火を引き起こす可能性がある。
【０００８】
特許文献１の図８には、２枚のシート状外装体の間をヒートシール性樹脂製の枠体で封止した外装部材を用いた薄型電池であって、一方の外装体と枠体の間から正極端子が引き出され、かつ反対側の外装体と枠体の間から負極端子が引き出された構成を有する薄型電池が開示されている。
【０００９】
しかしながら、この特許文献１に記載の薄型電池には、封口性が劣るという問題点がある。
【特許文献１】特開２００３−２２９１３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、封口性を犠牲にすることなく短絡発生率を改善することが可能な非水電解質電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る非水電解質電池は、周縁の少なくとも一端部に熱融着部が形成された外装部材と、
前記外装部材内に収納され、正極及び負極を含む扁平形状の電極群と、
前記電極群の前記正極に電気的に接続され、その先端部が前記外装部材の熱融着部を通して外部に引き出された正極端子と、
前記電極群の前記負極に電気的に接続され、その先端部が前記外装部材の熱融着部を通して外部に引き出された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記熱融着部は、前記正極端子または前記負極端子の一方の端子が介在されている部分が、他方の端子が介在されている部分に対して突出するように、凸形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明によれば、封口性を犠牲にすることなく短絡発生率を改善することが可能な非水電解質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】
本発明者らは、外装部材の熱融着部を凸形状に加工して正極端子と負極端子が同一平面上に存在しないようにすることによって、封口性を維持しつつ、短絡を減少させることに成功した。凸形状は、ヒートシールの際のシールバーを用いて形成することも可能であるが、予め外装部材に形成しておくことが望ましい。具体的には、外装部材の容器の開口端の縁部に凹部を形成し、この凹部と対応する凸部を蓋板に設けることが望ましい。なお、凹部は容器を深絞り加工により製作する際にあらかじめ同一金型で同時に作製することが工程数削減のためにも都合がよい。
【００１４】
ここで凹部の深さ、および凸部の高さは、正極端子及び負極端子の厚さや、非水電解質電池の高さ（外装部材の一方の平面部から反対側の平面部までの距離）の他に、正極端子または負極端子の一部を金属接着性樹脂フィルムで被覆する場合には金属接着性樹脂フィルムの厚さ等を考慮して決定することが望ましい。
【００１５】
前記凹部の深さをＡとし、前記凸部の高さをＢとすると、端子および金属接着性樹脂フィルムが占める空間の幅はＸ＝Ａ−Ｂで示される。このＸ分は今回凸形状に加工しないもう一方の端子にも設ける必要がある。これは熱融着時に、外装部材を構成する熱融着性樹脂フィルムと金属接着性樹脂フィルムが、端子の厚さ分だけ溶融して熱融着部の周囲に逃げることを想定し、端子と金属接着性樹脂フィルムとの接着力低下の防止や、端子と外装部材との接触を防止することを目的とするものである。この凹部はあらかじめ外装部材に形成してもよいが、封口時の熱融着機に凹加工してあるシールバーを用いることでも容易に形成できる。
【００１６】
このようにしてできた外装部材を備えた非水電解質電池を、充電後から外部機器接続のまでの間に、金属部材との接触により短絡する可能性を想定して金属板上への落下試験を試みた結果、端子が延出する熱融着部に凹凸部を設け、正極端子と負極端子とを同一平面上に設けないようにした非水電解質電池が、凹凸を設けない電池と比較して短絡発生数が少なくなることが確認された。また、前記非水電解質電池のうち、正極端子と負極端子が同じ辺から延出している電池においては、落下方向により、発熱に至らないまでも瞬間的に短絡を発生することがある。この点を回避するには、少なくとも正極、負極どちらか一方の端子の先端部に絶縁性のテープを貼る、絶縁性樹脂を塗布する、あらかじめ先端部に導電性の低い酸化皮膜を形成する、等の絶縁処理を施すことが好ましく、実際に絶縁処理を行った結果、落下時の瞬間的短絡を防止でき、さらに外部短絡防止に効果のある非水電解質電池を提供することができた。
【００１７】
（第１の実施の形態）
第１の実施の形態に係る非水電解質電池を図１〜図７を参照して説明する。図１は第１の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図で、図２は図１の非水電解質電池の熱融着部付近の縦断面図、図３は図１の非水電解質電池の熱融着部の横断面図、図４は図１の非水電解質電池に用いられる外装部材の斜視図、図５は図１の非水電解質電池に用いられる電極群の斜視図、図６は図１の非水電解質電池を作製する際に用いられるシールバーの概略図、図７は第１の実施形態に係る別な非水電解質電池を模式的に示した斜視図をそれぞれ示している。
【００１８】
図１に示すように、外装部材１は、長手方向の二辺と短手方向の一辺とに熱融着部が形成されている。長手方向の熱融着部１ａ，１ｂは、非水電解質電池のエネルギー密度を向上させるため、折り返されている。また、短手方向の熱融着部１ｃからは、正極端子２と負極端子３の先端部が引き出されている。正極端子２は、外装部材１内に収納された電極群の正極と電気的に接続されている。一方、負極端子３は、外装部材１内に収納された電極群の負極と電気的に接続されている。正極端子２は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル等から形成される。また、負極端子３は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、銅等及びこれらの中で組み合わせたクラッド材から形成される。
【００１９】
電極群４は、図２に示すように、正極５と、負極６と、正極５及び負極６の間に配置されたセパレータ７とを備えており、図５に示すように、正極５と負極６がセパレータ７を介して扁平の渦巻状に捲回された構造を有する。正極５は、正極集電体５ａと、正極集電体５ａの両面に形成された正極合剤層５ｂとを備える。前述した正極端子２は、正極集電体５ａの合剤層非形成部から引き出されている。負極６は、負極集電体６ａと、負極集電体６ａの両面に形成された負極合剤層６ｂとを備える。前述した負極端子３は、負極集電体６ａの合剤層非形成部から引き出されている。非水電解質（図示せず）は、主に電極群４に含浸されている。
【００２０】
外装部材１には、図４に示すように、容器と蓋板とが一体になっているものが使用される。この外装部材１には、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部８（容器）が形成されている。カップ部８の開口端からは、周縁部が水平方向に延出している。カップ部８の長手方向側に形成された周縁部は、封止部８ａ，８ｂとして機能する。封止部８ａ，８ｂに繋がっている平板部は、蓋板８ｄとして機能する。一方、蓋板８ｄの反対側に位置する周縁部は、封止部８ｃである。封止部８ｃのうち負極端子３と対向する箇所に凹部８ｅが形成されている。蓋板８ｄの凹部８ｅと対向する箇所には、凹部８ｅ側に張り出した凸部８ｆが形成されている。凸部８ｆは、外装部材１の蓋板８ｄをカップ部８側に１８０°折り返した際に凹部８ｅと対向する部分に作製すると、折り返し時の凹凸の位置ずれを低減できる。なお、図４に示す外装部材の上下は、図１に示す場合と逆の関係になっている。
【００２１】
外装部材を形成するフィルム材９は、例えば図２に示すように、金属層１０と、金属層１０の一方の面に形成された保護層１１と、金属層１０の反対側の面に形成された熱可塑性樹脂層１２とを含むラミネートフィルムから形成される。熱可塑性樹脂層１２は、外装部材１の内面に配されている。
【００２２】
電極群４は、外装部材１のカップ部８内に収納される。この際、図３に示すように、金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１３は、外装部材１の封止部８ｃ上に配置され、負極端子３は、封止部８ｃの凹部８ｅ内にフィルム１３を介して収納される。また、正極端子２は、封止部８ｃの平面部にフィルム１３を介して配置される。次に、外装部材１の蓋板８ｄは、カップ部８の開口部を覆うように１８０°折り返されることにより、蓋板８ｄの内面と封止部８ｃとの間にも、金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１３が配置される。つまり、正負極端子２，３は、それぞれの両側がフィルム１３で被覆された状態で封止部８ｃと蓋板８ｄの間に挟まれている。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１３には、無水マレイン酸等の極性官能基を分子構造に持つポリオレフィンフィルムを使用することができる。例えば、酸変性ポリエチレンフィルムを使用することにより、正負極端子２，３と外装部材１との密着性を高めることができる。
【００２３】
封止部８ａ，８ｂ，８ｃと蓋板８ｄとは、熱融着により貼り合わされ、図１に示す熱融着部１ａ，１ｂ，１ｃが得られる。これにより、熱融着部１ｃのうち負極端子３が介在されている部分を凸形状にして正極端子２と負極端子３を同一平面上にない構成にすることができるため、封止性を損なうことなく外部短絡を防止することができる。
【００２４】
封止部８ｃと蓋板８ｄとの熱融着には、図６に示す上側シールバー１４と下側シールバー１５とを使用することが望ましい。なお、予め凹凸が設けられた外装部材を使用することにより、ヒートシールの際にフィルム材に加わるストレスを軽減することができ、フィルム材に皺が寄るのを抑えることができる。
【００２５】
正極端子２及び負極端子３の少なくとも一方の端子の先端部を絶縁材料で被覆することが望ましい。この例を図７に示す。図７は、負極端子３の先端部が絶縁フィルム１６で被覆されている。正極端子２及び負極端子３の少なくとも一方の端子の先端部を絶縁材料で被覆することによって、端子の方から落下した際の短絡を防止することが可能である。なお、絶縁材料としては、例えば、ポリイミドを使用することができる。
【００２６】
以下、外装部材のフィルム材、電極群、非水電解質について説明する。
【００２７】
１）外装部材
外装部材を形成するフィルム材は、前述した図２に示す構成のラミネートフィルムに限らず、少なくとも樹脂フィルムを含有するものであれば使用可能である。使用する樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレンやポリプロピレン等）などの熱可塑性樹脂等を挙げることができる。
【００２８】
ラミネートフィルムの金属層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金から形成することができる。保護層は、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエテレンテレフタレートから形成することができる。
【００２９】
また、ラミネートフィルムにおいては、保護層、金属層及び熱可塑性樹脂層の各層の間に接着剤層やガスバリアー層などを設けても良い。
【００３０】
２）電極群
電極群には、扁平形状を有するものを使用することができる。扁平形状の電極群は、例えば、前述した図４に示すように正極と負極とをセパレータを介して扁平渦巻状に捲回するか、あるいは正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより作製される。
【００３１】
正極合剤層に含まれる正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。なお、使用する正極活物質の種類は、１種類もしくは２種類以上にすることができる。
【００３２】
正極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００３３】
負極合剤層に含まれる負極活物質には、リチウムイオンもしくはリチウムを吸蔵放出するものを使用することができ、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
【００３４】
負極集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００３５】
セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。
【００３６】
３）非水電解質
非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質（例えば、リチウム塩）とを含むものである。この非水電解質の形態は、液体状（非水電解液）やゲル状あるいは固体状にすることができる。
【００３７】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、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）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。
【００３８】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／Ｌ〜３ｍｏｌ／Ｌとすることが望ましい。
【００３９】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図８〜図１３を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００４０】
図８は第２の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図で、図９は図８の非水電解質電池の熱融着部の横断面図、図１０は図８の非水電解質電池に用いられる外装部材の斜視図、図１１は図８の非水電解質電池に用いられる電極群の斜視図、図１２，１３は図８の非水電解質電池を作製する際に用いられるシールバーの概略図。
【００４１】
図１に示すように、外装部材１は、短辺方向の２辺に熱融着部２１ａ，２１ｂが、長手方向の一辺に熱融着部２１ｃが形成されている。熱融着部２１ｃは、容器側に折り返されている。熱融着部２１ａからは、正極端子２の先端部が引き出されている。熱融着部２１ａの反対側に位置する熱融着部２１ｂからは、負極端子３の先端部が引き出されている。
【００４２】
外装部材１には、図１０に示すように、容器と蓋板とが一体になっているものが使用される。この外装部材１には、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部２２（容器）が形成されている。カップ部２２の開口端からは、周縁部が水平方向に延出している。カップ部２２の短辺方向側に形成された周縁部は、封止部２２ａ，２２ｂとして機能する。封止部２２ａ，２２ｂに繋がっている平板部は、蓋板２２ｄとして機能する。一方、蓋板２２ｄの反対側に位置する周縁部は、封止部２２ｃである。封止部２２ｂのうち負極端子３と対向する箇所に凹部２３が形成されている。蓋板２２ｄの凹部２３と対向する箇所には、凹部２３側に張り出した凸部２４が形成されている。凸部２４は、外装部材１の蓋板２２ｄをカップ部２２側に１８０°折り返した際に凹部２３と対向する部分に作製すると、折り返し時の凹凸の位置ずれを低減できる。なお、図１０に示す外装部材の上下は、図８に示す場合と逆の関係になっている。
【００４３】
電極群４は、外装部材１のカップ部２２内に収納される。この際、図９に示すように、金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１３は、外装部材１の封止部２２ａ，２２ｂ上に配置されている。負極端子３は、封止部２２ｂの凹部２３内にフィルム１３を介して収納される。一方、正極端子２は、封止部２２ａにフィルム１３を介して配置される。外装部材１の蓋板２２ｄは、カップ部２２の開口部を覆うように１８０°折り返されている。蓋板２２ｄの内面と封止部２２ａとの間、および、蓋板２２ｄの内面と封止部２２ｂとの間にも、金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１３が配置されている。
【００４４】
封止部２２ａ，２２ｂ，２２ｃと蓋板２２ｄとは、熱融着により貼り合わされ、図８に示す熱融着部２１ａ，２１ｂ，２１ｃが得られる。これにより、負極端子３が介在されている熱融着部２１ｂを凸形状にして正極端子２と負極端子３を同一平面状にない構成にすることができるため、封止性を損なうことなく外部短絡を防止することができる。
【００４５】
なお、封止部２２ａ，２２ｂと蓋板２２ｄとの熱融着には、図１２，１３に示すシールバーを使用することが望ましい。なお、予め凹部が設けられた外装部材を使用することにより、ヒートシールの際にフィルム材に加わるストレスを軽減することができ、フィルム材に皺が寄るのを抑えることができる。
【００４６】
前述した第１、第２の実施の形態では、容器に蓋板が一体化された外装部材を使用したが、容器とは別に蓋板が存在する場合でも同様に適用することができる。
【００４７】
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
【００４８】
（実施例１）
＜外装フィルム（フィルム材）の形成＞
厚さ０．０２５ｍｍのナイロンフィルム１１／厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔１０／厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルム１２で構成される総厚さ０．０９５ｍｍの外装フィルム９に深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ５４ｍｍ、幅３４ｍｍの矩形状カップ部８と、カップ部８を介して平板部８ｄに対向する位置にあるカップ縁部の右側に、幅８ｍｍ、深さ３ｍｍの凹部８ｅと、前記平板部８ｄとカップ部８の接続する部分で１８０°折り返した際、前記凹部８ｅに対向する位置に幅６ｍｍ、高さ１ｍｍの凸部８ｆを設けた図４に示す外装部材１を形成した。
【００４９】
＜電極群の作製＞
まず活物質としてのＬｉＣｏＯ2粉末８９重量部に導電性フィラーとしてのグラファイト粉末８重量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に混合してペーストを調製した。
【００５０】
このペーストを集電体である外形寸法５０ｍｍ×３７０ｍｍ、厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔正極集電体５ａの両面に片側５０ｍｍ×７０ｍｍのエッジ部が未塗布部分として残るように塗布し、乾燥した後、圧延し、正極合剤層５ｂとした。
【００５１】
次いで、前記未塗布部分に長さ８ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１３を両側に熱融着した厚さ０．１ｍｍ幅４ｍｍのアルミニウム製正極端子２を集電体エッジと酸変性ポリエチレンフィルムの間隔が４ｍｍになるよう溶接することにより正極５を作製した。
【００５２】
次いで、メソフェーズピッチ系炭素繊維を粉砕した後、熱処理した炭素繊維粉末１００重量部をカルボキシメチルセルロースおよびスチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス粒子２重量部を含む水溶液に混合してペーストを調製した。
【００５３】
このペーストを負極集電体６ａである外形寸法５１．５ｍｍ×３８０ｍｍ、厚さ０．０１５ｍｍの銅箔の両面に片側５１．５ｍｍ×６０ｍｍのエッジ部が未塗布部分として残るように塗布し、乾燥した後、圧延し負極合剤層６ａとした。
【００５４】
次いで前記未塗布部分に長さ８ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１３を両側に熱融着した厚さ０．１ｍｍ幅４ｍｍのニッケル製負極端子３を集電体エッジと酸変性ポリエチレンフィルムの間隔が４ｍｍになるよう溶接することにより負極６を作製した。
【００５５】
次いで、正極５と負極６の間および正極側に５３ｍｍ×４５０ｍｍのポリエチレン製微多孔膜のセパレータ７を配置した後、捲回機により前記負極の集電体で最外周が覆われるように渦巻き状に捲回して１００個の円筒状物を作製した。
【００５６】
つづいて、この円筒状物を室温で圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ2の条件の下で加熱加圧成形して扁平状にした後、正負極端子２，３をこの扁平状電極群の片面と同一平面上になるように折り曲げ、最終的に図５に示す厚さ約３ｍｍの１００個の扁平状電極群４を作製した。
【００５７】
＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比で１：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解させて非水電解液を調製した。
【００５８】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材１のカップ部８に、扁平状電極群４を負極端子３に熱融着されたフィルム１３が凹部８ｅに配置されるように収納した。
【００５９】
つづいて、平板部８ｄを平板部とカップ部が接続する部分で１８０°折り返して端子延出部を覆った後、カップ部８が上面に位置するように外装部材全体を反転させた。
【００６０】
つづいて図６に示す上側シールバー１４と下側シールバー１５とを備えた熱融着機を用いてヒートシールを行った。この熱融着機は上側シールバー１４の右側の深い凹部１４ａが負極端子を封口するために使用されるが、ここでは、凹部１４ａの幅を８ｍｍ、深さを３．５ｍｍとした。また、上側シールバー１４の左側の浅い凹部１４ｂが正極端子を封口するために使用されるが、ここでは、凹部１４ｂの幅を６ｍｍ、深さを１ｍｍとした。
【００６１】
一方、下側シールバー１５には、凹部１４ａと対向する箇所に幅６ｍｍ、高さ１．５ｍｍの凸部１５ａが形成されている。また、下側シールバー１５には、凹部１４ｂと対向する箇所に幅６ｍｍ、深さ１ｍｍの凹部１５ｂが加工されている。正・負極端子の封口は、上側シールバー１４の凹部１４ａと下側シールバー１５の凸部１５ａとの間に、封止部８ｃと負極端子３と蓋板８ｄとを配置し、同時に、上側シールバー１４の凹部１４ｂと下側シールバー１５の凹部１５ｂとの間に、封止部８ｃと正極端子２と蓋板８ｄとを配置して、温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で行った。
【００６２】
つづいて残りの２つの未融着の縁部のうち右側の縁を凹凸のないシールバーを持つ熱融着機で温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて融着した。この後、非水電解液を未融着の左側の縁部よりカップ部８内に注入して扁平状電極群４に含浸させた後、未融着の左側縁部を温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて融着し、扁平状電極群を密閉した。
【００６３】
最後に左側縁部および右側縁部を融着部分が幅２．５ｍｍ残るように裁断し、これら残存縁部をカップ部８側に向けて折り曲げることにより、図１に示す構成を有し、正負極端子部分を除いた外形寸法が厚さ４ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ６０ｍｍで、容量６００ｍＡｈの１００個の非水電解質電池を作製した。
【００６４】
（実施例２）
負極端子３の長さを正極端子２より５ｍｍ延長し、この延長部分を厚さ０．０５ｍｍのポリイミドテープ１６で完全に覆ったこと以外は、実施例１と同じ方法で、図７に示す構成を有し、正負極端子部分を除いた外形寸法が厚さ４ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ６０ｍｍで、容量６００ｍＡｈの１００個の非水電解質電池を作製した。なお、負極端子３の長さを正極端子２より５ｍｍ延長したのは、溶接面積を正極端子と負極端子で等しくするためである。
【００６５】
（実施例３）
＜外装フィルムの形成＞
厚さ０．０２５ｍｍのナイロンフィルム１１／厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔１０／厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルム１２で構成される総厚さ０．０９５ｍｍの外装フィルムを深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ３４ｍｍ、幅５４ｍｍの矩形状カップ部２２を形成した。この深絞り加工の際、カップ部２２に接続した平板部２２ｄに対して左の位置にある縁部に幅２２ｍｍ、深さ３ｍｍの凹部２３を形成すると共に、平板部２２ｄがカップ部２２との接続部分で１８０°折り返した際に凹部２３に対向する位置に幅２２ｍｍ、高さ１ｍｍの凸部２４を設けた図１０に示す外装部材１を形成した。
【００６６】
＜電極群の作製＞
厚さ０．１ｍｍ、幅２０ｍｍのアルミニウム製正極端子２の両面に、長さ８ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１３を熱融着した。また、厚さ０．１ｍｍ、幅２０ｍｍのニッケル製負極端子３の両面に、長さ８ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１３を熱融着した。そして、正・負極端子が互い逆方向に延出するように、集電体エッジと酸変性ポリエチレンフィルムの間隔が４ｍｍになるよう溶接する以外は、実施例１と同じ方法で図１１に示す１００個の扁平状電極群４を作製した。
【００６７】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【００６８】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材１のカップ部２２に、扁平状電極群４を負極端子３に熱融着されたフィルム１３が凹部２３内に配置されるように収納した。
【００６９】
つづいて、平板部２２ｄを平板部とカップ部が接続する部分で１８０°折り返して端子延出部を覆った後、カップ部２２が上面にくるように外装部材全体を反転させた。つづいて、図１２に示す上側シールバー２５と下側シールバー２６とを備えた熱融着機により、負極端子３が引き出されている封止部２２ｂと蓋板２２ｄとを熱融着させた。上側シールバー２５には、幅２４ｍｍ、深さ３．５ｍｍの凹部２５ａが加工されている。下側シールバー２６には、凹部２５ａと対向する箇所に幅２２ｍｍ、高さ１．５ｍｍの凸部２６ａが加工されている。上側シールバー２５の凹部２５ａと下側シールバー２６の凸部２６ａとの間に、封止部２２ｂと負極端子３と蓋板２２ｄとを挟み、温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて負極端子を封口した。さらに、図１３に示す上側シールバー２７と下側シールバー２８とを備えた熱融着機により、正極端子２が引き出されている封止部２２ａと蓋板２２ｄとを熱融着させた。上側シールバー２７には、幅２２ｍｍ、深さ１ｍｍの凹部２７ａが加工されている。下側シールバー２８には、凹部２７ａと対向する箇所に幅２２ｍｍ、深さ１ｍｍの凹部２７ａが加工されている。上側シールバー２７の凹部２７ａと下側シールバー２８の凹部２８ａとの間に、封止部２２ａと正極端子２と蓋板２２ｄとを挟み、温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて正極端子を封口した。
【００７０】
この後、非水電解液を残りの未融着の縁部よりカップ部２２内に注入して扁平状電極群４に含浸させた後、未融着の左側縁部を温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件にて融着し、扁平状電極群４を密閉した。最後に端子封口部を除いた縁部を融着部分が幅２．５ｍｍ残るように裁断し、これら残存縁部をカップ部２２側に向けて折り曲げることにより、図８に示す端子部分を除いた外形寸法が厚さ４．５ｍｍ、幅６６ｍｍ、長さ３５ｍｍで、容量６００ｍＡｈの１００個の非水電解質電池を作製した。
【００７１】
（比較例１）
図１４，１５に示すような、負極端子３と正極端子２が同一平面上に位置する非水電解質電池を以下に説明する方法で製造した。
【００７２】
＜外装フィルムの形成＞
厚さ０．０２５ｍｍのナイロンフィルム１１／厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔１０／厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルム１２で構成される総厚さ０．０９５ｍｍの外装フィルムに深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ５４ｍｍ、幅３４ｍｍの矩形状カップ部８を設け、図１６に示す構造を有する外装部材１を形成した。
【００７３】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ方法で図１７に示す１００個の扁平状電極群４を作製した。
【００７４】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【００７５】
＜非水電解質電池の作製＞
図１８に示す上側シールバー３１および下側シールバー３２を用いること以外は、実施例１と同じ方法で、図１４，１５に示す構造を有し、端子部分を除いた外形寸法が厚さ４ｍｍ、幅３５ｍｍ、長さ６０ｍｍで、容量６００ｍＡｈの１００個の非水電解質電池を作製した。上側シールバー３１の左側に位置する凹部３１ａと下側シールバー３２の左側に位置する凹部３２ａは、正極端子を封口するために使用するもので、幅６ｍｍ、深さ１ｍｍの寸法を有する。また、上側シールバー３１の右側に位置する凹部３１ｂと下側シールバー３２の右側に位置する凹部３２ｂは、負極端子を封口するために使用するもので、幅６ｍｍ、深さ１ｍｍの寸法を有する。
【００７６】
（比較例２）
実施例１で説明したのと同様な方法で作製した電極群を、ヒートシール性樹脂製枠体で固着された外装体内に収納し、一方の外装体と枠体の間から正極端子を引き出し、かつ他方の外装体と枠体の間から負極端子を引き出し、正極端子と負極端子が同一平面状にない非水電解質電池を得た。
【００７７】
これら作製した電池を各５０個充電し、充電後から外部機器接続までの間に、金属部材との接触により短絡する可能性を想定して３０ｃｍの高さからランダムに金属板上へ１０回の落下試験を試みた結果を表１に示す。
【００７８】
また、これら作製した電池を各５０個充電し、温度６０℃、湿度９０％の環境下で１００日間貯蔵したとき、電池厚さが貯蔵前より１０％以上膨らんだ数を表２に示す。
【表１】
2007200824.tif 000003
【００７９】
【表２】
2007200824.tif 000004
【００８０】
表１の結果より、電極端子が延出する熱融着部を凹凸形状にし、正極端子と負極端子を同一平面上に設けないようにした非水電解質電池が、凹凸を設けない電池と比較して短絡しにくいものであり、また６０℃以上に発熱した電池がなく、短絡を生じた場合でもごく瞬間的な短絡で済んでいることが明らかになった。
【００８１】
また、さらに正極端子と負極端子が同じ熱融着部から延出している場合に、この熱融着部を凹凸形状にして正負極端子を同一平面上に設けないことに加え、一方の電極端子の先端部を絶縁物で覆った実施例２の電池については全く短絡が起きておらず、さらに短絡しにくい電池を提供できることが確認された。
【００８２】
一方、表２の結果に示すように、前述した特許文献１のようにヒートシール性の枠体を使用した比較例２によると、高温多湿環境下で貯蔵した際の膨れが大きくなり、実施例１〜３に比べて封口性が劣ったものになった。
【００８３】
また、前述した実施例では非水電解液を用いた電池を例えに説明したが、電解液の代わりに固体電解質やポリマー電解質を用いた電池についても当然適応可能である。さらに正負極活物質に関してもこの限りでなく、他の活物質を用いることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】第１の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２】図２は図１の非水電解質電池の熱融着部付近の縦断面図。
【図３】図１の非水電解質電池の熱融着部の横断面図。
【図４】図１の非水電解質電池に用いられる外装部材の斜視図。
【図５】図１の非水電解質電池に用いられる電極群の斜視図。
【図６】図１の非水電解質電池を作製する際に用いられるシールバーの概略図。
【図７】第１の実施形態に係る別な非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図８】第２の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図９】図８の非水電解質電池の熱融着部の横断面図。
【図１０】図８の非水電解質電池に用いられる外装部材の斜視図。
【図１１】図８の非水電解質電池に用いられる電極群の斜視図。
【図１２】図８の非水電解質電池を作製する際に用いられる負極端子封口用シールバーの概略図。
【図１３】図８の非水電解質電池を作製する際に用いられる正極端子封口用シールバーの概略図。
【図１４】比較例の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１５】図１４の非水電解質電池の熱融着部の横断面図。
【図１６】図１４の非水電解質電池に用いられる外装部材の斜視図。
【図１７】図１４の非水電解質電池に用いられる電極群の斜視図。
【図１８】図１４の非水電解質電池を作製する際に用いられるシールバーの概略図。
【符号の説明】
【００８６】
１…外装部材、１ａ〜１ｃ，２１ａ〜２１ｃ…熱融着部、２…正極端子、３…負極端子、４…電極群、５…正極、５ａ…正極集電体、５ｂ…正極合剤層、６…負極、６ａ…負極集電体、６ｂ…負極合剤層、７…セパレータ、８，２２…カップ部、８ａ〜８ｃ，２２ａ〜２２ｃ…封止部、８ｄ，２２ｄ…蓋板、１０…金属層、１１…保護層、１２…熱可塑性樹脂層、１３…金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム、８ｅ，２３…凹部、８ｆ，２４…凸部。
【図１】
2007200824.tif 000005
【図２】
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【図３】
2007200824.tif 000007
【図４】
2007200824.tif 000008
【図５】
2007200824.tif 000009
【図６】
2007200824.tif 000010
【図７】
2007200824.tif 000011
【図８】
2007200824.tif 000012
【図９】
2007200824.tif 000013
【図１０】
2007200824.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
2007200824.tif 000016
【図１３】
2007200824.tif 000017
【図１４】
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【図１５】
2007200824.tif 000019
【図１６】
2007200824.tif 000020
【図１７】
2007200824.tif 000021
【図１８】
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