(57)【要約】【課題】  電極を覆うセパレータが破断し、内部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。【解決手段】  正極電極１と負極電極とをセパレータ３を介して対向して積層した積層型二次電池において正極電極１または負極電極の少なくともいずれか一方は、両面がセパレータ３で覆われるとともにセパレータ３の正極電極１または負極電極の周縁部に対向する部分において空孔閉塞部６を有する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向して積層した積層型二次電池において、正極電極または負極電極の少なくとも一方は、両面がセパレータで覆われるとともに前記セパレータの前記正極電極または前記負極電極の周縁部に対向する部分に空孔閉塞部を有することを特徴とする積層型二次電池。
【請求項２】
前記セパレータは前記正極電極または負極電極の周囲に形成した融着接合部によって接合されていることを特徴とする請求項１記載の積層型二次電池。
【請求項３】
前記正極電極または負極電極の周縁部から内側に０．５〜３ｍｍの範囲が前記空孔閉塞部で覆われていることを特徴とする請求項１または請求項２に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、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、メモリー効果の無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の従来の積層型二次電池の積層した電極を示す斜視図のように、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電極１と負極電極２を袋詰めし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、図４あるいは図５の従来の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す正面図のようなしわを無くす融着接合部５の構造についても提案されている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
更に、図６の従来の積層型二次電池の積層した斜視図に示すように、電極の周縁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ことを解決する構造についても提案されている（特許文献３参照）。
【０００５】
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構造上の問題を有しないため、大容量大電流充放電にて使用する用途で優れている。しかしながら、巻回型電池にくらべて、電極を積み重ねる構造のため、総電極外周長が巻回形二次電池に比べて長くなる。このため、積層型二次電池は巻回型二次電池に比べて電極外周部にて活物質が剥がれ落ちる度合も高い。また、上述の積層型二次電池における袋状セパレータの構造は、製造上、袋状セパレータに電極を挿入する作業において、電極周縁部にて活物質の脱落、電極自体の折れ曲がりが生じやすい。脱落した電極活物質および電極自体の折れ曲がりにより、袋状セパレータ内側の接合部近傍に凹凸ができる。大電流の充放電を繰り返すうちに、凹凸部にて電流の集中がおこり、膨張、発熱するため、セパレータが劣化し絶縁破壊することにより、内部短絡が起き易いという問題があった。
【０００６】
また、電極は打ち抜き、切断、裁断等の加工により作製されるが、その際、電極の周縁部にてバリが発生しやすく、セパレータの損傷、内部短絡が起きるという問題があった。
【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】
本発明の課題は電極を覆うセパレータの劣化による内部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、正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向して積層した積層型二次電池において、正極電極または負極電極の少なくとも一方は、両面がセパレータで覆われるとともに前記セパレータの前記正極電極または負極電極の周縁部に対向する部分に空孔閉塞部を有することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の積層型二次電池は、前記セパレータが前記正極電極または負極電極の周囲に形成した融着接合部によって接合されていることが好ましい。また、前記正極電極または負極電極の周縁部から内側に０．５〜３ｍｍの範囲が前記空孔閉塞部で覆われると良い。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の積層型二次電池によれば、電極の周縁部にて脱落した活物質および電極自体の折れ曲がりのため、セパレータの接合部近傍に凹凸が生じ、充放電を繰り返すうちに、電流集中による発熱、膨張から、セパレータの劣化による絶縁破壊が生じ、内部短絡を引き起こす、あるいは、電極の加工により生じたバリによりセパレータが破断するという問題を、正極電極または負極電極の周縁部に対向する部分のセパレータ空孔を閉塞することで、電極の周縁部における充放電によるイオン移動反応をなくし、セパレータの劣化による内部短絡のない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】
【００１２】
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。
【００１３】
図１は、本発明の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す正面図であり、図２は、本発明の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す断面図である。
【００１４】
図１、図２において、１は正極電極、５は融着接合部、６は空孔閉塞部である。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空孔率３０〜６０％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、気孔の縮小、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周縁部に対応する部分を加熱することにより空孔を縮小、消失させて閉塞させた。加熱の際には帯状のヒータにより、加圧しながら加熱することにより、セパレータの収縮を抑制し、しわの発生を防止して空孔の閉塞をおこなった。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。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でしわの発生を防ぐことができる。次いで袋状セパレータ内に電極を挿入した。或いは、２枚のセパレータの間に電極を配置した後に熱融着接合し袋状セパレータ内に電極を収容しても良い。その後電極を積層し、外装して積層型二次電池を作製した。
【００１５】
図２で示すように、セパレータの空孔閉塞部６がセパレータの袋に挿入される電極の周縁部を覆う構造をとることで、電極の周縁部にて脱落した電極活物質が対向する反対電極との間で充放電時のリチウムイオン移動反応に寄与しないことになる。脱落した電極活物質を起因としたセパレータの劣化による内部短絡の発生を無くすことが可能となる。また、熱融着により気孔を閉塞させた部分は硬化し、機械的強度が増加するため、電極のバリによるセパレータ損傷に対しても有効である。この時、電極の周縁部から内側に０．５〜３ｍｍの範囲がセパレータの空孔閉塞部６で覆われると良い。電極周縁部で生じた凹凸を覆おうためには０．５ｍｍ以上必要であり、また、空孔閉塞部作製時のしわ発生防止のため３ｍｍ以内とするのが好適である。
【００１６】
このように、本発明の積層型二次電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して対向し、正極板または負極板のいずれか一方が袋状のセパレータで覆われるとともに、セパレータは電極の周縁部に対向する部分に形成した空孔閉塞部によって結合されており、構造上、製造上生じる電極の周縁部にて脱落した活物質が袋状セパレータ内側の接合部近傍に留まる。そのため、充放電を繰り返すうちに、膨張、発熱を繰り返し、セパレータを劣化させ、内部短絡を引き起こすという問題を、袋状セパレータにおいて融着接合部の内側に電極の周縁部を覆う空孔閉塞部を設けることで、セパレータ内の孔の閉塞により、充放電時にリチウムイオンが移動できなくなり、セパレータが劣化しなくなり、内部短絡の可能性を解消した積層型二次電池を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す正面図。
【図２】本発明の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す断面図。
【図３】従来の積層型二次電池の積層した電極を示す斜視図。
【図４】従来の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す正面図。
【図５】従来の積層型二次電池のセパレータで被覆した電極を示す正面図。
【図６】従来の積層型二次電池の積層した電極を示す斜視図。
【符号の説明】
【００１８】
１    正極電極
２    負極電極
３    セパレータ
４    集電体
５    融着接合部
６    空孔閉塞部
【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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