(57)【要約】【課題】正極および負極とセパレータとの相対位置が高精度に保持された電池を提供する。【解決手段】正極２１と負極２２とが、高分子化合物を含む高分子電解質２３およびセパレータ２４を介して対向配置されている。正極２１，負極２２は、集電体２１Ａ，２２Ａに活物質層２１Ｂ，２２Ｂが設けられている。集電体２１Ａ，２２Ａにおける活物質層２１Ｂ，２２Ｂが設けられていない露出領域２１Ｃ，２２Ｃと、セパレータ２３とは、高分子電解質２３を介して接着されている。これにより、高温環境下であっても、セパレータ２３の熱収縮を抑制することができ、短絡電流の発生に起因する発熱を抑制することができる。【選択図】図２
2007103342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状の外装部材の内部に、正極と負極とが、高分子化合物を含む高分子電解質およびセパレータを介して対向配置された電池であって、
前記正極および負極のうちの少なくとも一方は、集電体に活物質層が設けられており、
前記集電体における活物質層が設けられていない露出領域と、セパレータとは、少なくとも一部において前記高分子電解質を介して接着されている
ことを特徴とする電池。
【請求項２】
前記露出領域と、前記セパレータとを剥離した際の剥離強度は、５ｍＮ／ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項３】
前記高分子化合物は、フッ化ビニリデンを成分として含む重合体を含有することを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項４】
前記高分子電解質の厚みは、１μｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項５】
前記正極および負極が前記セパレータと共に巻回することにより巻回体を構成し、
前記集電体と前記セパレータとの接着領域は、前記巻回体における巻回中心側端部および巻回外周側端部に位置する
ことを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項６】
前記正極と前記負極とが前記セパレータを介して交互に積層されることにより積層体を構成し、
前記集電体と前記セパレータとの接着領域は、前記積層体で発生した起電力を外部へ導くリードとの接続部分に位置する
ことを特徴とする請求項１記載の電池。
【請求項７】
前記セパレータは、それぞれ、前記正極および負極の活物質層の形成領域よりも大きく、かつ、上下において外縁部同士が少なくとも一部において前記高分子電解質を介して接着されている
ことを特徴とする請求項６記載の電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分子化合物を含む高分子電解質を用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（videotape recorder）、携帯電話あるいは携帯用コンピューターなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。それに伴い、電子機器のポータブル電源として、電池、特に二次電池の開発が活発に進められている。中でも、リチウムイオン二次電池は、高いエネルギー密度を実現できるものとして注目されている。
【０００３】
このようなリチウムイオン二次電池では、外装部材としてアルミニウム（Ａｌ）あるいは鉄（Ｆｅ）などの金属製の電池缶が用いられている。最近では、金属製の電池缶の替わりに外装部材としてラミネートフィルムを使用することにより、電池のさらなる小型化，軽量化および薄型化が図られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開２００３−２１７６７４号公報
【特許文献２】特開平６−１５０９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ラミネートフィルムは、アルミニウムあるいは鉄などの金属製の外装部材に比べて剛性が弱く、電池内部の電池素子を押さえつける力が小さい。電池素子は、正極と負極とがセパレータを介して積層されたものである。このため、外装部材がラミネートフィルムからなる電池では、外力が加わることによって、電池素子における正極および負極とセパレータとの相対的な位置のずれが生じ、正極と負極とが短絡してしまうおそれがあった。なお、セパレータの面積を電極の面積よりも十分に大きくすることにより、相対位置のずれが生じても正極と負極との接触を防止することが可能であるが、その場合には余分なセパレータが増えてしまうので、電池内部に充填することができる活物質の量が減少し、エネルギー密度が低下してしまう。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、正極および負極とセパレータとの相対位置が高精度に保持された電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電池は、フィルム状の外装部材の内部に、正極と負極とが、高分子化合物を含む高分子電解質およびセパレータを介して対向配置されたものであって、正極および負極のうちの少なくとも一方は、集電体に活物質層が設けられており、集電体における活物質層が設けられていない露出領域と、セパレータとは、少なくとも一部において高分子電解質を介して接着されているものである。
【０００７】
本発明の電池では、セパレータの一部が、正極および負極のうちの少なくとも一方における集電体の露出領域と、高分子電解質によって接着されているので、セパレータと、正極および負極のうちの少なくとも一方との相対位置が固定される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電池によれば、集電体における露出領域と、セパレータとを、高分子化合物を含む高分子電解質を介して接着するようにしたので、正極および負極とセパレータとの相対位置を高精度に維持することができる。したがって、正極と負極との接触を防止し、短絡電流の発生に起因する発熱を抑制することができる。
【０００９】
特に、露出領域と、セパレータとを剥離した際の剥離強度を、５ｍＮ／ｍｍ以上とするようにすれば、接着性がより高くなるので、より高い効果を得ることができる。
【００１０】
また、高分子化合物にフッ化ビニリデンを成分として含む重合体を含有するようにすれば、より高い効果を得ることができる。
【００１１】
さらに、高分子電解質の厚みを、１μｍ以上とするようにしても、より高い効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１３】
［第１の実施の形態］
図１は、本発明における第１の実施の形態の二次電池１の構成を表している。二次電池１は、いわゆるラミネートフィルム型のうち特に巻回型といわれるものであり、正極端子１１および負極端子１２が取り付けられた巻回型の電池素子２０をフィルム状の外装部材３０の内部に収容したものである。
【００１４】
正極端子１１および負極端子１２は、それぞれ、外装部材３０の内部から外部に向かい例えば同一方向に導出されている。正極端子１１および負極端子１２は、例えば、アルミニウム，銅（Ｃｕ），ニッケル（Ｎｉ）あるいはステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成されており、それぞれ薄板状または網目状とされている。
【００１５】
外装部材３０は、例えば、ナイロンフィルム，アルミニウム箔およびポリエチレンフィルムをこの順に貼り合わせた矩形状のアルミラミネートフィルムにより構成されている。外装部材３０は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電池素子２０とが対向するように配設されており、各外縁部が融着あるいは接着剤により互いに密着されている。外装部材３０と正極端子１１および負極端子１２との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム３１が挿入されている。密着フィルム３１は、正極端子１１および負極端子１２に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，変性ポリエチレンあるいは変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成されている。
【００１６】
なお、外装部材３０は、上述したアルミラミネートフィルムに代えて、他の構造を有するラミネートフィルム，ポリプロピレンなどの高分子フィルムあるいは金属フィルムにより構成するようにしてもよい。
【００１７】
図２は、図１に示した電池素子２０のＩ−Ｉ線に沿った断面構造を表すものである。電池素子２０は、正極２１と負極２２とを高分子電解質２３およびセパレータ２４を介して対向配置し、巻回したものであり、最外周部は保護テープ２５により保護されている。
【００１８】
正極２１は、例えば、対向する一対の面を有する集電体２１Ａの両面あるいは片面に活物質層２１Ｂが設けられた構造を有している。集電体２１Ａは、活物質層２１Ｂが設けられることなく露出した露出領域２１Ｃを長手方向における端部に有している。露出領域２１Ｃには正極端子１１が取り付けられている。集電体２１Ａは、例えば、アルミニウム箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【００１９】
活物質層２１Ｂは、例えば、正極活物質として、電極反応物質であるリチウム（Ｌｉ）を吸蔵および放出することが可能な正極材料の１種または２種以上を含んでおり、必要に応じて導電剤および結着剤を含んでいる。
【００２０】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン（ＴｉＳ2 ），硫化モリブデン（ＭｏＳ２ ），セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ２）あるいは酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）などのリチウムを含有しないカルコゲン化物、またはリチウムを含有するリチウム含有化合物、またはポリアセチレンあるいはポリピロールなどの高分子化合物が挙げられる。
【００２１】
中でも、リチウム含有化合物は、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられ、特にコバルト（Ｃｏ），ニッケル，マンガン（Ｍｎ）および鉄のうちの少なくとも１種を含むものが好ましい。より高い電圧を得ることができるからである。その化学式は、例えば、ＬｉｘＭＩＯ２あるいはＬｉｙＭIIＰＯ４で表される。式中、ＭＩおよびＭIIは１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。
【００２２】
リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物（Ｌｉx ＣｏＯ２）、リチウムニッケル複合酸化物（ＬｉｘＮｉＯ２）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（ＬｉｘＮｉｚＣｏ１−ｚＯ２（０＜ｚ＜１））、あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが挙げられる。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ４）あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ１−ｖＭｎｖＰＯ４（ｖ＜１））が挙げられる。
【００２３】
負極２２は、例えば、正極２１と同様に、対向する一対の面を有する集電体２２Ａの両面あるいは片面に活物質層２２Ｂが設けられた構造を有している。集電体２２Ａは、活物質層２２Ｂが設けられることなく露出した露出領域２２Ｃを長手方向における端部に有しており、この露出領域２２Ｃに負極端子１２が取り付けられている。集電体２２Ａは、例えば、銅箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【００２４】
活物質層２２Ｂは、例えば、負極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料の１種または２種以上を含んでおり、必要に応じて導電剤および結着剤を含んでいる。
【００２５】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料，金属酸化物あるいは高分子化合物が挙げられる。炭素材料としては、難黒鉛化炭素材料あるいは黒鉛系材料などが挙げられ、より具体的には、熱分解炭素類，コークス類，黒鉛類，ガラス状炭素類，有機高分子化合物焼成体，炭素繊維あるいは活性炭などがある。このうち、コークス類にはピッチコークス，ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などの高分子材料を適当な温度で焼成して炭素化したものをいう。また、金属酸化物としては、酸化鉄，酸化ルテニウムあるいは酸化モリブテンなどが挙げられ、高分子化合物としてはポリアセチレンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００２６】
リチウムを吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、また、リチウムと合金を形成可能な金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む材料も挙げられる。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本発明において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体，共晶（共融混合物），金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。
【００２７】
このような金属元素あるいは半金属元素としては、例えば、スズ（Ｓｎ），鉛（Ｐｂ），アルミニウム，インジウム（Ｉｎ），ケイ素（Ｓｉ），亜鉛（Ｚｎ），アンチモン（Ｓｂ），ビスマス（Ｂｉ），ガリウム（Ｇａ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ヒ素（Ａｓ），銀（Ａｇ），ハフニウム（Ｈｆ），ジルコニウム（Ｚｒ）あるいはイットリウム（Ｙ）が挙げられる。中でも、長周期型周期表における１４族の金属元素あるいは半金属元素が好ましく、特に好ましいのはケイ素あるいはスズである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。
【００２８】
スズの合金としては、例えば、スズ以外の第２の構成元素として、ケイ素，ニッケル，銅，鉄，コバルト，マンガン，亜鉛，インジウム，銀，チタン（Ｔｉ），ゲルマニウム，ビスマス，アンチモンおよびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ，ニッケル，銅，鉄，コバルト，マンガン，亜鉛，インジウム，銀，チタン，ゲルマニウム，ビスマス，アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００２９】
スズの化合物あるいはケイ素の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【００３０】
高分子電解質２３は、電解液と、この電解液を保持する高分子化合物とを含み、いわゆるゲル状となった電解質により構成されている。電解液は、例えば、溶媒と、この溶媒に溶解された電解質塩とを含んでいる。なお、電解液のすべてが高分子電解質２３に保持されていなくてもよく、例えば、正極２１，負極２２あるいはセパレータ２４に含浸されていてもよい。
【００３１】
溶媒としては、例えば、γ−ブチロラクトン，γ−バレロラクトン，δ−バレロラクトンあるいはε−カプロラクトンなどのラクトン系溶媒、炭酸エチレン，炭酸プロピレン，炭酸ブチレン，炭酸ジメチル，炭酸エチルメチルあるいは炭酸ジエチルなどの炭酸エステル系溶媒、１，２−ジメトキシエタン，１−エトキシ−２−メトキシエタン，１，２−ジエトキシエタン，テトラヒドロフランあるいは２−メチルテトラヒドロフランなどのエーテル系溶媒、アセトニトリルなどのニトリル系溶媒、スルフォラン系溶媒、リン酸類、リン酸エステル溶媒、またはピロリドン類などの非水溶媒が挙げられる。溶媒は、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３２】
電解質塩は、溶媒に溶解してイオンを生ずるものであればいずれを用いてもよく、１種を単独で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。例えばリチウム塩であれば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６），四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４），六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６），過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４），トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３），ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミドリチウム（ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２），トリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチルリチウム（ＬｉＣ（ＳＯ２ＣＦ３）３），四塩化アルミン酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ４）あるいは六フッ化ケイ酸リチウム（ＬｉＳｉＦ６）などが挙げられる。中でも、六フッリン酸リチウムあるいは四フッ化ホウ酸リチウムは、酸化安定性の点から好ましい。
【００３３】
電解質塩の電解液における濃度は、溶媒１リットル（ｌ）に対して０．１ｍｏｌ以上３．０ｍｏｌ以下とすることが好ましく、より好ましくは０．５ｍｏｌ以上２．０ｍｏｌ以下である。この範囲内において良好なイオン伝導度を得ることができるからである。
【００３４】
高分子化合物としては、例えば、フッ化ビニリデンを成分として含む重合体が挙げられる。具体的には、ポリフッ化ビニリデンあるいはフッ化ビニリデンを成分とする共重合体が挙げられる。共重合体の具体例としては、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体，フッ化ビニリデン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、あるいはこれらに更に他のエチレン性不飽和モノマーを共重合したものなどが挙げられる。
【００３５】
高分子化合物としては、また、ポリアクリロニトリル，ポリエチレンオキシド，ポリメチルメタクリレート，ポリ塩化ビニルあるいはこれらの誘導体も挙げられる。高分子化合物には、いずれか１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３６】
セパレータ２４は、例えば、ポリプロピレンあるいはポリエチレンなどのポリオレフィン系の材料よりなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜など、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の薄膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造とされていてもよい。
【００３７】
セパレータ２４は、高分子電解質２３を介して、活物質層２１Ｂ，２２Ｂと接着している。また、セパレータ２４は、高分子電解質２３を介して、集電体２１Ａにおける露出領域２１Ｃ、あるいは集電体２２Ａにおける露出領域２２Ｃと、少なくとも一部において接着されている。これにより、外装部材３１の外側から何らかの外力が加わった場合であっても、正極２１および負極２２とセパレータ２４との相対位置を維持することができる。さらに、高温環境下であっても、セパレータ２４の熱収縮を抑制することができる。したがって、集電体２１Ａと集電体２２Ａとが接触して生じる短絡電流に起因した発熱を抑制することができるようになっている。特に、正極２１と負極２２とが、セパレータ２４を介して対向している領域においては、全面が高分子電解質２３により接着されていることが好ましい。より高い効果を得ることができるからである。また、高分子電解質２３を構成する高分子化合物として、フッ化ビニリデンを成分として含む重合体を用いるようにすれば好ましい。より高い効果を得ることができるからである。さらに、高分子電解質２３の厚みは、１μｍ以上とすることが好ましい。厚みが小さいと、接着性が低下してしまうからである。
【００３８】
高分子電解質２３を介して接着されている露出領域２１Ｃ、２２Ｃと、セパレータ２４とを剥離した際の剥離強度は、５ｍＮ／ｍｍ以上であれば好ましい。これらの接着性がより高くなっており、短絡電流の発生に起因した発熱をより抑制することができるからである。また、正極活物質層２１Ｂあるいは負極活物質層２２Ｂと、セパレータ２４とを剥離した際の剥離強度についても、同様の範囲とすることが好ましい。充放電に伴い、界面における抵抗の上昇を抑制することができるからである。
【００３９】
二次電池１は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００４０】
まず、集電体２１Ａに活物質層２１Ｂを形成し正極２１を作製する。活物質層２１Ｂは、正極活物質の粉末と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製したのち、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとし、この正極合剤スラリーを集電体２１Ａに塗布し乾燥させ、圧縮成型することにより形成する。また、正極２１と同様にして、集電体２２Ａに活物質層２２Ｂを形成し負極２２を作製する。
【００４１】
次いで、集電体２１Ａの露出領域２１Ｃに正極端子１１を取り付けると共に、集電体２２Ａの露出領域２２Ｃに負極端子１２を取り付け、正極２１と負極２２とをセパレータ２４を介して積層し、長手方向に巻回して、最外周部に保護テープ２５を接着し巻回電極体とする。その際、セパレータ２４には、例えば、高分子化合物をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に溶解した高分子溶液を塗布し、乾燥させて溶剤を除去することにより、高分子電解質２３の前駆層を形成したものを用いる。なお、高分子溶液は、セパレータ２４に塗布せずに正極２１あるいは負極２２に塗布するようにしてもよい。続いて、この巻回電極体を外装部材３０の間に挟み、外装部材３０の外周縁部を一辺を除いて熱融着し、電解液を注入したのち、残りの一辺を熱融着して封入する。そののち、必要に応じて加熱することにより、高分子化合物に電解液を保持させ、高分子電解質２３を形成し、図１および図２に示した二次電池１が完成する。その際、加熱条件などを適宜変更することにより、あるいは加圧することにより、露出領域２１Ｃあるいは露出領域２２Ｃと、セパレータ２４との接着強度を制御することができる。
【００４２】
二次電池１では、充電を行うと、例えば、正極２１からリチウムイオンが放出され、電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、放電を行うと、例えば、負極２２からリチウムイオンが放出され、電解液を介して正極２１に吸蔵される。ここで、集電体２１Ａにおける露出領域２１Ｃ、あるいは集電体２２Ａにおける露出領域２２Ｃと、セパレータ２４とが、高分子電解質２３を介して強固に接着されているので、何らかの外力が加わった場合であっても、正極２１および負極２２とセパレータ２４との相対位置のずれが生じにくいうえ、高温環境下であっても、セパレータ２４の熱収縮が抑制される。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、集電体２１Ａにおける露出領域２１Ｃ、あるいは集電体２２Ａにおける露出領域２２Ｃと、セパレータ２４とを、高分子化合物を含む高分子電解質２３を介して接着するようにしたので、セパレータ２４に対する外力の影響や熱的な負荷の影響を低減することができ、短絡電流の発生に起因する発熱を抑制することができる。この際、電池内部を占めるセパレータ２４の大きさを最小限度に抑えることができるので、活物質の総量を減らす必要がなく、高いエネルギー密度を確保するのに有利となる。
【００４４】
特に、露出領域２１Ｃ，２２Ｃと、セパレータ２４とを剥離した際の剥離強度を、５ｍＮ／ｍｍ以上とするようにすれば、接着性がより高くなるので、より高い効果を得ることができる。
【００４５】
また、高分子化合物にフッ化ビニリデンを成分として含む重合体を含有するようにすれば接着性が高まるので、より高い効果を得ることができる。
【００４６】
さらに、高分子電解質２３の厚みを１μｍ以上として接着性をいっそう高めることにより、より高い効果を得ることができる。
【００４７】
［第２の実施の形態］
図４は、本発明における第２の実施の形態としての二次電池２の構成を表している。二次電池２は、いわゆるラミネートフィルム型のうち特に積層型といわれるものであり、正極端子４１および負極端子４２が取り付けられた積層型の電池素子５０をフィルム状の外装部材６１の内部に収納した構成を有している。
【００４８】
正極端子４１および負極端子４２は、積層型の電池素子５０で発生した起電力を外部に取り出すためのものであり、それぞれ短冊状であり、外装部材６１の内部から外部に向かい例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極端子４１および負極端子４２は、図１に示した二次電池１の正極端子１１および負極端子１２と同様の構成である。外装部材６１と正極端子４１および負極端子４２との間には、外気の侵入を防止するための密着フィルム６１が挿入されている。外装部材６１および密着フィルム６２は、二次電池１の外装部材３０および密着フィルム３１と同様の構成である。
【００４９】
図５は、図４に示した電池素子５０の外観を表す上面図であり、図６は図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面構造を表すものである。積層型の電池素子５０は、正極５１と負極５２とがセパレータ５４を介して交互に積層されたものである。
【００５０】
図７は、積層方向から眺めた単体の正極５１の構成を表している。正極５１は、集電体５１Ａの両面に活物質層５１Ｂが設けられた矩形状の被覆領域５１Ｄを有している。被覆領域５１Ｄの一角からは、短冊片状の端子取付部となる露出領域５１Ｃが突き出ている。露出領域５１Ｃでは、活物質層５１Ｂが設けられることなく集電体５１Ａが露出した状態となっており、正極端子４１（図４参照。）が接合されている。なお、図５および図６では、正極端子４１が接合される前の状態を表している。
【００５１】
図８は、積層方向から眺めた単体の負極５２の構成を表している。負極５２は、正極５１と同様に、集電体５２Ａの両面に活物質層５２Ｂが設けられた矩形状の被覆領域５２Ｄの一角から、短冊片状の端子取付部となる露出領域５２Ｃが突き出した構成となっている。露出領域５２Ｃは、活物質層５２Ｂが設けられることなく集電体５２Ａが露出した状態となっており、負極端子４２（図４参照。）が接合されている。なお、図５および図６では、負極端子４２が接合される前の状態を表している。
【００５２】
図４および図５に示したように、露出領域５１Ｃと露出領域５２Ｃとは、電池素子５０の積層方向Ａ（図５の紙面と直交する方向）において互いに重ならない位置に設けられている。また、負極５２は正極５１よりも大きな寸法で形成されており、積層方向Ａから見て被覆領域５１Ｄが被覆領域５２Ｄの内側に収まるように、正極５１および負極５２の相対位置が調整されている。被覆領域５１Ｄが被覆領域５２Ｄの内側に収まらない場合、被覆領域５２Ｄの端部に、被覆領域５１Ｄと対向していない部分（被覆領域５１Ｄからはみ出した部分）が生じる。したがって、充電時において正極５１から放出されるリチウムイオンを受け取るべき負極５２の面積が不足し（すなわち負極５２端部の電流密度が上昇し）、デンドライト状（樹枝状）の金属リチウムが析出する可能性がある。このようなデンドライト状の金属リチウムが析出すると、容量ロスを招いたり、セパレータ５４の損傷による内部短絡を引き起こしたりするおそれがあるので、これを防止するため、本実施の形態では上記の構成としている。なお、活物質層５２Ｂの単位面積あたりのリチウム吸蔵能力は、活物質層５１Ｂの単位面積あたりのリチウム放出能力を超えることのないように設定されている。
【００５３】
セパレータ５４は、高分子電解質５３を介して、被覆領域５１Ｄ，５２Ｄを占める活物質層５１Ｂ，５２Ｂと接着されている（図６参照）。さらにセパレータ５４は、露出領域５１Ｃとの重複部分５１Ｅおよび露出領域５２Ｃとの重複部分５２Ｅにおいて、高分子電解質５３を介して、集電体５１Ａ，５２Ａと接着されている（図５，図６参照）。すなわち、重複部分５１Ｅ，５２Ｅが接着領域である。これにより、外装部材６１の外側から何らかの外力が加わった場合であっても、正極５１および負極５２とセパレータ５４との相対位置を維持することができる。
【００５４】
さらに、セパレータ５４は、正極５１および負極５２における活物質層５２Ａ，５２Ｂの形成領域、すなわち被覆領域５１Ｄ，５２Ｄよりも大きな面積を有しており、その外縁部５４Ｂ同士が被覆領域５１Ｄ，５２Ｄを取り囲むように高分子電解質５３を介して接着されている。したがって、セパレータ５４は、正極２１および正極２２の各々を包み込むように袋状となっている。これにより、高温環境下においても、セパレータ５４の熱収縮を抑制することができ、集電体５１Ａと集電体５２Ａとが接触して生じる短絡電流に起因した発熱を抑制することができるようになっている。
【００５５】
二次電池２は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５６】
まず、例えば、正極活物質と導電剤と結着剤とを混合して正極合剤を調製し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させて正極合剤スラリーとする。次いで、図９（Ａ）に示したように、正極合剤スラリーを、例えばアルミニウム箔などの帯状の金属箔５１ＡＺの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して活物質膜５１ＢＺを形成する。このとき活物質膜５１ＢＺを、金属箔５１ＡＺのうち、のちに被覆領域５１Ｄとなる被覆部５１ＤＺのみに形成し、のちに露出領域５１Ｃとなる露出部５１ＣＺには形成しないようにする。また、被覆部５１ＤＺの形成位置は、金属箔５１ＡＺの両面でほぼ同一となるようにする。
【００５７】
続いて、活物質膜５１ＢＺが形成された金属箔５１ＡＺを、図９（Ａ）に示した破線Ｘ１，Ｘ２および破線Ｙ１〜Ｙ３に沿って切り分けることにより、矩形状をなす４枚の電極板５１Ｚを作製する。なお、一度に作製する電極板５１Ｚの枚数は４枚に限定されるものではなく、適宜選択することが可能である。
【００５８】
さらに、図９（Ｂ）に示した破線５１Ｌに沿って切断することにより、図９（Ｃ）に示したように、所定形状をなす４枚の正極５１が完成する。
【００５９】
一方の負極５２についても、正極２１と同様にして作製すればよい。具体的には、まず負極活物質と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させて負極合剤スラリーとしたのち、これを銅箔などの帯状の金属箔５２ＡＺの両面に塗布し乾燥させ、圧縮成型して活物質膜５２ＢＺを形成する。このとき、正極５１と同様に、活物質膜５２ＢＺを、金属箔５２ＡＺのうち被覆領域５２Ｄとなる被覆部５２ＤＺのみに形成し、露出領域５２Ｃとなる露出部５２ＣＺには形成しないようにする。また、被覆部５２ＤＺの形成位置は、金属箔５２ＡＺの両面でほぼ同一となるようにする。すなわち、被覆部５２ＤＺの塗布端が両面においてほぼ同一線上となるようにする。
【００６０】
続いて、活物質膜５２ＢＺが形成された金属箔５２ＡＺを、図９（Ａ）に示した破線Ｘ１，Ｘ２および破線Ｙ１〜Ｙ３に沿って切り分け、さらに、図９（Ｂ）に示した破線５２Ｌに沿って切断することにより、図９（Ｃ）に示したように、所定形状をなす４枚の負極５２が完成する。
【００６１】
なお、活物質層５１Ｂおよび活物質層５２Ｂを形成する際には、負極合剤の重量あたりのリチウム吸蔵能力、および正極合剤の重量あたりのリチウム放出能力を予め測定しておき、活物質層５２Ｂの単位面積あたりのリチウム吸蔵能力が活物質層５１Ｂの単位面積あたりのリチウム放出能力を超えることのないようにする。
【００６２】
正極５１および負極５２を作製したのち、正極５１および負極５２における被覆領域５１Ｄ，５２Ｄよりも大きな面積を有するように矩形状に切断されたセパレータ５４を用意する。こののち、例えば３枚の正極５１と、４枚の負極５２と、６枚のセパレータ５４とを用いて、図６に示したように、負極５２、セパレータ５４、正極５１、セパレータ５４、負極５２、セパレータ５４、正極５１、セパレータ５４、負極５２、セパレータ５４、正極５１、セパレータ５４、負極５２の順となるように積層して積層型の電池素子５０を形成する。その際、正極５１と負極５２との相対位置を調整することにより、積層方向Ａから見て、被覆領域５１Ｄが被覆領域５２Ｄの内側に収まるようにしつつ、露出領域５１Ｃと露出領域５２Ｃとが互いに重ならないようにする。なお、セパレータ５４には、Ｎ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に高分子化合物を溶解した高分子溶液を塗布し、乾燥させて溶剤を除去することにより、予め高分子電解質５３の前駆層を形成しておいてもよい。あるいは、上記の高分子溶液を、セパレータ５４に塗布せずに正極５１あるいは負極５２に予め塗布しておいてもよい。
【００６３】
このようにして、活物質層５１Ｂ、セパレータ５４および活物質層５２Ｂを基本積層単位とする積層型の電池素子５０が作製され、その積層方向Ａの両端には活物質層５２Ｂが配置される。
【００６４】
電池素子５０を作製したのち、３枚の正極５１の露出領域５１Ｃを一括して正極端子４１と接合する（図４参照）。また、同様にして、４枚の負極５２の露出領域５２Ｃを一括して負極端子４２と接合する。これらの接合は、例えば超音波溶接によって行う。
【００６５】
正極端子４１および負極端子４２を接合したのち、電解液を積層型の電池素子５０に含浸させ、外装部材６１の間に積層型の電池素子５０を挟み込み、外装部材６１の外縁部同士を熱融着などにより密着させて封入する。その際、正極端子４１，負極端子４２と外装部材６１との間には密着フィルム６２を挿入する。そののち、必要に応じて加熱し、高分子化合物に電解液を保持させることで高分子電解質５３を形成する。その際、加熱条件などを適宜変更することにより、あるいは加圧することにより高分子電解質５３の接着強度を制御することができる。以上により、図４に示した二次電池２が完成する。
【００６６】
二次電池２では、集電体５１Ａにおける露出領域５１Ｃ、あるいは集電体５２Ａにおける露出領域５２Ｃと、セパレータ５４とが、高分子電解質５３を介して強固に接着されているので、何らかの外力が加わった場合であっても、正極５１および負極５２とセパレータ５４との相対位置のずれが生じにくい。そのうえ、セパレータ５４が、被覆領域５１Ｄ，５２Ｄの面積よりも大きく、かつ、外縁部５４Ｂ同士が接着されるようにしたので、高温環境下であっても、セパレータ５４の熱収縮が抑制される。したがって、二次電池２によれば、セパレータ５４に対する外力の影響や熱的な負荷の影響を低減することができ、短絡電流の発生に起因する発熱を抑制することができる。
【実施例】
【００６７】
さらに、本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００６８】
（実施例１−１〜１−３）
図１，２に示した二次電池１を作製した。
【００６９】
まず、炭酸リチウム０．５ｍｏｌと炭酸コバルト１ｍｏｌとを混合し、この混合物を空気中において９００℃で５時間焼成して正極活物質であるリチウムコバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２）を合成した。次いで、このリチウムコバルト複合酸化物粉末８５質量部と、導電剤として黒鉛粉末５質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１０質量部とを混合して正極合剤を調製したのち、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーを作製した。
【００７０】
続いて、この正極合剤スラリーを厚み２０μｍのアルミニウム箔よりなる集電体２１Ａの両面に、両端部が露出するように均一に塗布し乾燥させたのち、ロールプレス機で圧縮成型して活物質層２１Ｂと露出領域２１Ｃとを形成することにより帯状の正極２１を作製した。そののち、露出領域２１Ｃに正極端子１１を取り付けた。
【００７１】
また、粉砕した黒鉛粉末を負極活物質として用い、この黒鉛粉末９０質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１０質量部とを混合して負極合剤を調製したのち、溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーを作製した。
【００７２】
次いで、この負極合剤スラリーを厚み１５μｍの銅箔よりなる集電体２２Ａの両面に、両端部が露出するように均一に塗布し乾燥させたのち圧縮成型して活物質層２２Ｂと露出領域２２Ｃとを形成することにより帯状の負極２２を作製した。そののち、露出領域２２Ｃに負極端子１２を取り付けた。
【００７３】
続いて、高分子化合物としてポリフッ化ビニリデンを用意し、このポリフッ化ビニリデンを溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに溶解して高分子溶液を作製した。高分子溶液におけるポリフッ化ビニリデンの含有量は１５質量％とした。次いで、この高分子溶液を、厚み２０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ２４にコーティング装置を用いて塗布したのち、高分子溶液が塗布されたセパレータ２４を脱イオン水に含浸させ、続いて乾燥させることにより、高分子電解質２３の前駆層を形成した。高分子溶液は、実施例１−１，１−２では、セパレータ２４の片側の全面のみに塗布し、実施例１−３ではセパレータ２４の両側の全面に塗布した。
【００７４】
そののち、作製した正極２１および負極２２を、前駆層が形成されたセパレータ２４を介して密着させ、長手方向に巻回して巻回電極体を作製した。その際、実施例１−１では前駆層と負極２２とが対向するように密着させ、実施例１−２では、前駆層と正極２１とが対向するように密着させ、実施例１−３では、前駆層がそれぞれ正極２１および負極２２と対向するように密着させた。次いで、この巻回電極体を、防湿性のアルミラミネートフィルムよりなる外装部材３０に挟んだのち、外装部材３０の外周縁部を一辺を除いて熱融着により貼り合わせ、電解液を注入した。アルミラミネートフィルムには、厚み２５μｍのナイロンフィルムと、厚み４０μｍのアルミニウム箔と、厚み３０μｍのポリプロピレンフィルムとをこの順に積層して貼り合わせたものを用い、ポリプロピレンフィルム側が巻回電極体と対向するようにした。電解液には、炭酸エチレンと炭酸ジエチルとを３：７の質量比で混合した混合溶媒に電解質塩として１ｍｏｌ／ｌのＬｉＰＦ６を溶解させたものを用いた。そののち、外装部材３０の外縁部の残りの一辺を貼り合わせ、鉄板に挟み込み、７０℃で３分間加熱することにより、高分子化合物に電解液を保持させて高分子電解質２３を形成すると共に、露出領域２２Ｃ、または露出領域２１Ｃ、または露出領域２１Ｃおよび露出領域２２Ｃと、セパレータ２４とを、高分子電解質２３を介して接着させ、図１，２に示した二次電池１を作製した。高分子電解質２３の厚みは５μｍとした。
【００７５】
また、実施例１−１〜１−３に対する比較例１−１として、セパレータ２４に前駆層を形成しなかったことを除き、他は実施例１−１〜１−３と同様にして二次電池を作製した。
【００７６】
作製した実施例１−１〜１−３および比較例１−１の二次電池について、次のようにして加熱試験を行なった。まず、２３℃で５００ｍＡの定電流定電圧充電を上限４．２Ｖまで２時間行い、次に５００ｍＡの定電流放電を終止電圧２．５Ｖまで行った。続いて、２３℃で５００ｍＡの定電流定電圧充電を上限４．２Ｖまで行なったのち、２３℃の恒温槽に入れて、毎分５℃の割合で昇温し、１５０℃または１５５℃に到達したのち、それぞれの温度で１時間保持した。このとき、ガスの発生により外装部材３０が破けたか否かを調べた。結果を表１に示す。
【００７７】
また、実施例１−１〜１−３および比較例１−１の二次電池について、上述と同様の条件により、定電流定電圧充電を行なったのち、定電流放電を行った。これらの二次電池を解体して露出領域２１Ｃ，２２Ｃと、セパレータ２４とを、次のようにして剥離し、剥離強度を測定した。まず、露出領域２２Ｃ（または露出領域２１Ｃ）と、セパレータ２４とが対向配置している部分を、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切断してサンプルを作製した。得られたサンプルを、集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）が上部に位置するように、支持台上に配置し、図３に示したように集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）を１８０℃方向に引っ張り、セパレータ２４から集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）を剥離した。集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）を引っ張る速度は１０ｃｍ／分とした。剥離強度は、引っ張り始めてから、６秒から２５秒の間に、剥離するのに必要とされた力の平均値とした。結果を表１に示す。
【００７８】
【表１】
2007103342.tif 000003
【００７９】
表１から分かるように、露出領域２１Ｃあるいは露出領域２２Ｃと、セパレータ２４とを、高分子電解質２３により接着した実施例１−１〜１−３によれば、高温における外装部材３０の破れは観られなかったのに対し、これらを高分子電解質により接着していない比較例１−１では、高温において外装部材３０の破れが観られた。
【００８０】
すなわち、集電体２１Ａにおける露出領域２１Ｃおよび集電体２２Ａにおける露出領域２２Ｃにうちの少なくとも一方と、セパレータ２４とを、高分子化合物を含む高分子電解質２３を介して接着するようにすれば、高温環境下であっても、発熱を抑制することができることが分かった。
【００８１】
（実施例２−１〜２−３）
露出領域２２Ｃと、セパレータ２４とを、高分子電解質２３を介して接着する際の加熱温度を変化させたことを除き、他は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。加熱温度は、実施例２−１では７５℃とし、実施例２−２では６５℃とし、実施例２−３では６０℃とした。
【００８２】
作製した実施例２−１〜２−３の二次電池について、実施例１−１〜１−３と同様にして加熱試験を行なうと共に、露出領域２２Ｃと、セパレータ２４と剥離して剥離強度を測定した。結果を実施例１−１および比較例１−１の結果と共に表２に示す。
【００８３】
【表２】
2007103342.tif 000004
【００８４】
表２から分かるように、剥離強度を５ｍＮ／ｍｍ以上とした実施例１−１，２−１，２−２では、１５０℃および１５５℃のいずれの加熱試験においても、外装部材３０の破れは観られなかったが、剥離強度を５ｍＮ／ｍｍ未満とした実施例２−３では、１５５℃の加熱試験において、外装部材３０の破れが観られた。
【００８５】
すなわち、露出領域２１Ｃおよび露出領域２２Ｃのうちの少なくとも一方と、セパレータ２４とを剥離した際の剥離強度を、５ｍＮ／ｍｍ以上とするようにすれば、好ましいことが分かった。
【００８６】
（実施例３−１，３−２）
高分子化合物として、フッ化ビニリデン９１質量部と、ヘキサフルオロプロピレン４質量部と、クロロトリフルオロエチレン５質量部とを共重合させた共重合を用いたことを除き、またはポリメチルメタクリレートを用いたことを除き、他は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。
【００８７】
作製した実施例３−１，３−２の二次電池について、実施例１−１〜１−３と同様にして加熱試験を行なうと共に、露出領域２２Ｃと、セパレータ２４と剥離して剥離強度を測定した。結果を実施例１−１および比較例１−１の結果と共に表３に示す。
【００８８】
【表３】
2007103342.tif 000005
【００８９】
表３から分かるように、実施例１−１と同様に、フッ化ビニリデンの共重合またはポリメチルメタクリレートを用いた実施例３−１，３−２においても、１５０℃における外装部材３０の破れは観られなかった。一方、１５５℃の加熱試験では、フッ化ビニリデンの共重合を用いた実施例３−１によれば、外装部材３０の破れは観られなかったが、ポリメチルメタクリレートを用いた実施例３−２では、外装部材３０の破れは観られた。
【００９０】
すなわち、他の高分子化合物を用いても、集電体２１Ａにおける露出領域２１Ｃ、あるいは集電体２２Ａにおける露出領域２２Ｃと、セパレータ２４とを、高分子化合物を含む高分子電解質２３を介して接着するようにすれば、高温環境下であっても、発熱を抑制することができることが分かった。また、高分子化合物として、フッ化ビニリデンを成分として含む重合体を用いれば、好ましいことが分かった。
【００９１】
（実施例４−１〜４−３）
高分子溶液の塗布量を調整し、高分子電解質２３の厚みを変化させたことを除き、他は実施例１−１と同様にして二次電池を作製した。高分子電解質２３の厚みは、１０μｍ、１μｍまたは０．５μｍとした。
【００９２】
作製した実施例４−１〜４−３の二次電池について、実施例１−１〜１−３と同様にして加熱試験を行なうと共に、露出領域２２Ｃと、セパレータ２４と剥離して剥離強度を測定した。結果を実施例１−１および比較例１−１の結果と共に表４に示す。
【００９３】
【表４】
2007103342.tif 000006
【００９４】
表４から分かるように、高分子電解質２３の厚みを１μｍ以上とした実施例１−１，４−１，４−２では、１５０℃および１５５℃のいずれの加熱試験において、外装部材３０の破れは観られなかったが、高分子電解質２３の厚みを１μｍ未満とした実施例４−３では、１５５℃の加熱試験において、外装部材３０の破れが観られた。
【００９５】
すなわち、高分子電解質２３の厚みを１μｍ以上とするようにすれば、好ましいことが分かった。
【００９６】
（実施例５−１〜５−３）
次に、図５に示した二次電池２を、上記第２の実施の形態で説明した手順に従って作製した。
【００９７】
正極合剤スラリーおよび負極合剤スラリーには、実施例１−１〜１−３と同様のものを用いた。また、集電体５１Ａには厚みが２０μｍのアルミニウム箔を用い、集電体５２Ａには厚みが１５μｍの銅箔を用いた。
【００９８】
セパレータ５４に塗布する高分子溶液についても実施例１−１〜１−３と同様のものを用いた。ここでは厚み２０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムよりなるセパレータ５４にコーティング装置を用いて高分子溶液を塗布したのち、高分子溶液が塗布されたセパレータ５４を脱イオン水に含浸させ、さらに乾燥させることにより、高分子電解質５３の前駆層を形成した。その際、実施例５−１では負極５２と対向する側のみに全面に亘って前駆層を形成し、実施例５−２では、正極５１と対向する側のみに全面に亘って前駆層を形成し、実施例５−３では、正極５１と対向する側および負極５２と対向する側の双方に前駆層を形成した。
【００９９】
電解液についても実施例１−１〜１−３と同様のものを用いた。この電解液を電池素子５０に含浸させ、防湿性のアルミラミネートフィルムよりなる外装部材６１に挟んだのち、減圧下で開口部を熱融着することにより電池素子を封止した。その際正負極端子が熱融着部を介して外装材の外部に出るようにした。外装部材６１としてのアルミラミネートフィルムには、厚み２５μｍのナイロンフィルムと、厚み４０μｍのアルミニウム箔と、厚み３０μｍのポリプロピレンフィルムとをこの順に積層して貼り合わせたものを用い、ポリプロピレンフィルム側が電池素子５０と対向するようにした。そののち、鉄板に挟み込み、７０℃で３分間加熱することにより、高分子化合物に電解液を保持させて高分子電解質５３を形成すると共に、高分子電解質５３を介して、露出領域５２Ｃとセパレータ５４とを接着させ（実施例５−１）、または露出領域５１Ｃとセパレータ５４とを接着させ（実施例５−２）、または露出領域５１Ｃおよび露出領域５２Ｃの双方とセパレータ５４とを接着させ（実施例５−３）、図４に示した二次電池２を作製した。ここで高分子電解質５３の厚みは５μｍとした。
【０１００】
また、実施例５−１〜５−３に対する比較例５−１として、セパレータ５４に前駆層を形成しなかったことを除き、他は実施例５−１〜５−３と同様にして二次電池２を作製した。
【０１０１】
作製した実施例５−１〜５−３の二次電池２について、実施例１−１〜１−３と同様にして加熱試験を行うと共に、露出領域５１Ｃとセパレータ５４、あるいは露出領域５２Ｃとセパレータ５４を剥離して剥離強度を測定した。結果を表５に示す。
【０１０２】
【表５】
2007103342.tif 000007
【０１０３】
表５から分かるように、露出領域５１Ｃあるいは露出領域５２Ｃと、セパレータ５４とを、高分子電解質５３により接着した実施例５−１〜５−３によれば、高温における外装部材５１の破れは観られなかったのに対し、これらを高分子電解質により接着していない比較例５−１では、高温において外装部材６１の破れが観られた。外装部材６１の破れは、セパレータ５４の熱収縮に伴う正極５１および負極５２の短絡により発熱し、電池内部でガスが発生したことに起因すると考えられる。
【０１０４】
この結果、露出領域５１Ｃおよび露出領域５２Ｃにうちの少なくとも一方とセパレータ５４とを高分子電解質５３によって接着すると共に、セパレータ５４の外縁部５４Ｂ同士を高分子電解質５３によって接着するようにすれば、高温環境下であってもセパレータ５４の熱収縮を抑制することができ、その結果、正極および負極の間の短絡による発熱を防止することができることが分かった。
【０１０５】
以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウム（Ｎａ）あるいはカリウム（Ｋ）などの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウム（Ｃａ）などのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。
【０１０６】
また、上記実施の形態および実施例では、電解質として電解液を用いる場合および電解液を高分子化合物に保持させたゲル状電解質を用いる場合について説明したが、他の電解質を混合して用いるようにしてもよい。他の電解質としては、例えば、イオン伝導性を有する高分子化合物に電解質塩を溶解または分散させた有機固体電解質、イオン伝導性セラミックス，イオン伝導性ガラスあるいはイオン性結晶などのイオン伝導性無機化合物を含む無機固体電解質が挙げられる。
【０１０７】
さらに、上記実施の形態および実施例では、正極２１および負極２２を巻回する場合、正極５１と負極５２とを複数積層する場合について説明したが、正極と負極とを折り畳むようにしてもよい。また、本発明は、二次電池に限らず、一次電池などの他の電池についても同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。
【図２】図１に示した電池素子のＩ−Ｉ線に沿った構成を表す断面図である。
【図３】実施例における剥離強度の測定方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。
【図５】図４に示した電池素子の上面図である。
【図６】図６に示した電池素子のＶＩ−ＶＩ線に沿った構成を表す断面図である。
【図７】図４に示した電池素子に含まれる正極の平面図である。
【図８】図４に示した電池素子に含まれる負極の平面図である。
【図９】図５に示した二次電池の製造方法を説明するための一工程を表す説明図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１…二次電池、１１…正極端子、１２…負極端子、２０…電池素子、２１…正極、２１Ａ，２２Ａ…集電体、２１Ｂ，２２Ｂ…活物質層、２１Ｃ，２２Ｃ…露出領域、２２…負極、２３…高分子電解質、２４…セパレータ、３０…外装部材、３１…密着フィルム、２…二次電池、４１…正極端子、４２…負極端子、５０…電池素子、５１…正極、５１Ａ，５２Ａ…集電体、５１Ｂ，５２Ｂ…活物質層、５１Ｃ，５２Ｃ…露出領域、５１Ｄ，５２Ｄ…被覆領域、５２…負極、５３…高分子電解質、５４…セパレータ、６１…外装部材、６２…密着フィルム。
【図１】
2007103342.tif 000008
【図２】
2007103342.tif 000009
【図３】
2007103342.tif 000010
【図４】
2007103342.tif 000011
【図５】
2007103342.tif 000012
【図６】
2007103342.tif 000013
【図７】
2007103342.tif 000014
【図８】
2007103342.tif 000015
【図９】
2007103342.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成18年8月15日(2006.8.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
さらに、セパレータ５４は、正極５１および負極５２における活物質層５２Ａ，５２Ｂの形成領域、すなわち被覆領域５１Ｄ，５２Ｄよりも大きな面積を有しており、その外縁部５４Ｂ同士が被覆領域５１Ｄ，５２Ｄを取り囲むように高分子電解質５３を介して接着されている。したがって、セパレータ５４は、正極５１および負極５２の各々を包み込むように袋状となっている。これにより、高温環境下においても、セパレータ５４の熱収縮を抑制することができ、集電体５１Ａと集電体５２Ａとが接触して生じる短絡電流に起因した発熱を抑制することができるようになっている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
また、実施例１−１〜１−３および比較例１−１の二次電池について、上述と同様の条件により、定電流定電圧充電を行なったのち、定電流放電を行った。これらの二次電池を解体して露出領域２１Ｃ，２２Ｃと、セパレータ２４とを、次のようにして剥離し、剥離強度を測定した。まず、露出領域２２Ｃ（または露出領域２１Ｃ）と、セパレータ２４とが対向配置している部分を、幅２５ｍｍ、長さ５０ｍｍに切断してサンプルを作製した。得られたサンプルを、集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）が上部に位置するように、支持台上に配置し、図３に示したように集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）を１８０°方向に引っ張り、セパレータ２４から集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）を剥離した。集電体２２Ａ（または集電体２１Ａ）を引っ張る速度は１０ｃｍ／分とした。剥離強度は、引っ張り始めてから、６秒から２５秒の間に、剥離するのに必要とされた力の平均値とした。結果を表１に示す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。
【図２】図１に示した電池素子のＩ−Ｉ線に沿った構成を表す断面図である。
【図３】実施例における剥離強度の測定方法を説明するための説明図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る二次電池の構成を表す分解斜視図である。
【図５】図４に示した電池素子の上面図である。
【図６】図５に示した電池素子のＶＩ−ＶＩ線に沿った構成を表す断面図である。
【図７】図４に示した電池素子に含まれる正極の平面図である。
【図８】図４に示した電池素子に含まれる負極の平面図である。
【図９】図５に示した二次電池の製造方法を説明するための一工程を表す説明図である。