(57)【要約】【課題】ガスが電極間に溜まるのを抑制可能なリチウムイオン二次電池を提供する。【解決手段】リチウムイオン電池１０は、ラミネート形電池１と、平板部材２，３とを備える。ラミネート形電池１は、厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１の設置面ＰＰに平行になるように配置される。平板部材２，３の各々は、シート状正極１１およびシート状負極１２のうち、面積が大きい方のシート状負極１２よりも大きい面積を有する。平板部材２は、シート状正極１１およびシート状負極１２に対向するラミネート形電池１の一方の側面に接し、平板部材３は、シート状正極１１およびシート状負極１２に対向するラミネート形電池１の他方の側面に接する。そして、平板部材２，３は、ラミネート形電池１を厚み方向に押す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電要素をラミネート部材によってラミネートした構造からなるラミネート形電池と、
平板形状からなり、前記ラミネート形電池の厚み方向に前記ラミネート形電池を押す押圧部材とを備え、
前記ラミネート形電池は、前記ラミネート形電池の厚み方向が前記ラミネート形電池の設置面に平行になるように配置され、
前記押圧部材は、前記発電要素に含まれる正極および負極のうち、面積が大きい方の電極よりも大きい面積を有し、前記正極および前記負極に対向する前記ラミネート形電池の側面を押し、
前記ラミネート形電池のうち、前記押圧部材によって押されない第１の領域は、前記押圧部材によって押される第２の領域よりも上側に配置される、リチウムイオン二次電池。
【請求項２】
前記第２の領域は、前記ラミネート形電池の封止部によって囲まれた部分の面積の８０％以上９８％以下の面積を有する、請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項３】
前記押圧部材が前記ラミネート形電池を押す圧力は、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下である、請求項１または請求項２に記載のリチウムイオン二次電池。
【請求項４】
複数のラミネート形電池と、
隣接する２つのラミネート形電池の間および前記複数のラミネート形電池の両端側に配置され、前記ラミネート形電池の厚み方向に前記複数のラミネート形電池を押す複数の平板部材とを備え、
前記複数のラミネート形電池の各々は、前記ラミネート形電池の厚み方向が前記複数のラミネート形電池の設置面に平行になるように配置され、
前記複数のラミネート形電池および複数の平板部材は、前記設置面に沿って交互に配列され、
前記複数の平板部材の各々は、前記ラミネート形電池の正極および負極のうち、面積が大きい方の電極よりも大きい面積を有し、前記正極および前記負極に対向する前記ラミネート形電池の側面を押し、
前記複数のラミネート形電池の各々において、前記平板部材によって押されない第１の領域は、前記平板部材によって押される第２の領域よりも上側に配置される、電池パック。
【請求項５】
前記第２の領域は、前記ラミネート形電池の封止部によって囲まれた部分の面積の８０％以上９８％以下の面積を有する、請求項４に記載の電池パック。
【請求項６】
前記複数の平板部材が前記複数のラミネート形電池を押す圧力は、１つのラミネート形電池当たり、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下である、請求項４または請求項５に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、リチウムイオン二次電池およびそれを備えた電池パックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、厚み方向に押圧された角型またはラミネート形のリチウムイオン電池を内蔵した電子機器が知られている（特許文献１）。
【０００３】
この電子機器においては、リチウムイオン電池を押す押圧面積は、リチウムイオン電池の側面の面積よりも小さく、リチウムイオン電池の側面の面積の９５％以下、好ましくは８０％以下、より好ましくは５０％以下である。また、リチウムイオン電池を押すときの中心は、リチウムイオン電池の中央部である。
【０００４】
また、ラミネート形電池を上下方向に積層し、各ラミネート形電池間に変形防止板を挟み込み、更に、上下方向から押さえ板によってラミネート形電池を押さえた構造からなる電池パックが知られている（特許文献２）。
【０００５】
この電池パックにおいては、変形防止板の面積は、セパレータの面積以上であり、押さえ板は、ラミネート形電池および変形防止板よりも大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５６４１２号公報
【特許文献２】国際公開第ＷＯ２００７／０４３３９２パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示された電子機器では、リチウムイオン電池の押圧されない部分がリチウムイオン電池の側面の周端部全体に配置されるため、押圧されない部分（発生したガスが溜まる部分）のうち、下方にある部分に電解液が出てきて塞ぎ、ガスの一部が電極間に溜まるという問題がある。
【０００８】
また、特許文献２に開示された電池パックでは、押さえ板は、各ラミネート形電池の側面の全体を押さえるので、押圧されない部分がラミネート形電池の側面の端部全体に広がり、発生したガスの逃げ場がなくなる。その結果、ガスが電極間に溜まるという問題がある。
【０００９】
そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ガスが電極間に溜まるのを抑制可能なリチウムイオン二次電池を提供することである。
【００１０】
また、この発明の別の目的は、ガスが電極間に溜まるのを抑制可能なリチウムイオン二次電池を備えた電池パックを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明の実施の形態によれば、リチウムイオン二次電池は、ラミネート形電池と、押圧部材とを備える。ラミネート形電池は、発電要素をラミネート部材によってラミネートした構造からなる。押圧部材は、平板形状からなり、前記ラミネート形電池の厚み方向に前記ラミネート形電池を押す。そして、ラミネート形電池は、ラミネート形電池の厚み方向がラミネート形電池の設置面に平行になるように配置される。また、押圧部材は、発電要素に含まれる正極および負極のうち、面積が大きい方の電極よりも大きい面積を有し、正極および負極に対向するラミネート形電池の側面を押す。更に、ラミネート形電池のうち、押圧部材によって押されない第１の領域は、押圧部材によって押される第２の領域よりも上側に配置される。
【００１２】
また、この発明の実施の形態によれば、電池パックは、複数のラミネート形電池と、複数の平板部材とを備える。複数の平板部材は、隣接する２つのラミネート形電池の間および複数のラミネート形電池の両端側に配置され、ラミネート形電池の厚み方向に複数のラミネート形電池を押す。複数のラミネート形電池の各々は、ラミネート形電池の厚み方向が複数のラミネート形電池の設置面に平行になるように配置される。複数のラミネート形電池および複数の平板部材は、設置面に沿って交互に配列される。複数の平板部材の各々は、ラミネート形電池の正極および負極のうち、面積が大きい方の電極よりも大きい面積を有し、正極および負極に対向するラミネート形電池の側面を押す。複数のラミネート形電池の各々において、平板部材によって押されない第１の領域は、平板部材によって押される第２の領域よりも上側に配置される。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の実施の形態によるリチウムイオン二次電池においては、ラミネート形電池のうち、押圧部材によって押されない第１の領域が押圧部材によって押される第２の領域よりも上側に配置される。その結果、第１の領域の空間は、電解液によって塞がれず、ラミネート形電池内で発生したガスは、第１の領域の空間に溜まる。
【００１４】
従って、ガスが電極間に溜まるのを抑制できる。
【００１５】
また、この発明の実施の形態による電池パックは、上述したラミネート形電池を複数個備え、各ラミネート形電池間、および複数のラミネート形電池の両端に平板部材が配置される。そして、各ラミネート形電池において、平板部材によって押されない第１の領域が平板部材によって押される第２の領域よりも上側に配置される。その結果、第１の領域の空間は、電解液によって塞がれず、各ラミネート形電池内で発生したガスは、第１の領域の空間に溜まる。
【００１６】
従って、電池パックを構成する各ラミネート形電池において、ガスが電極間に溜まるのを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明の実施の形態によるリチウムイオン二次電池の構成を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示すラミネート形電池の平面図である。
【図３】図３は、平板部材によってラミネート形電池に圧力を印加する方法を説明するための図である。
【図４】図４は、平板部材によってラミネート形電池に圧力を印加する他の方法を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示すリチウムイオン二次電池の製造方法を示す工程図である。
【図６】図６は、この発明の実施の形態による電池パックの斜視図である。
【図７】図７は、図６に示す電池パックの製造方法を示す工程図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１９】
図１は、この発明の実施の形態によるリチウムイオン二次電池の構成を示す断面図である。また、図２は、図１に示すラミネート形電池１の平面図である。図１および図２を参照して、この発明の実施の形態によるリチウムイオン二次電池１０は、ラミネート形電池１と、平板部材２，３とを備える。
【００２０】
ラミネート形電池１は、シート状正極１１と、シート状負極１２と、セパレータ１３と、ラミネートフィルム１４と、正極タブ１５と、負極タブ１６とを含む。
【００２１】
シート状正極１１、シート状負極１２およびセパレータ１３は、ラミネート形電池１の面内方向ＤＲ１に垂直な厚み方向ＤＲ２に積層され、発電要素３０を構成する。シート状正極１１は、ラミネート形電池１の面内方向ＤＲ１において、シート状負極１２よりも小さいサイズを有する。また、シート状負極１２は、面内方向ＤＲ１において、セパレータ１３よりも小さいサイズを有する。
【００２２】
そして、シート状正極１１、シート状負極１２およびセパレータ１３は、面内方向ＤＲ１において、セパレータ１３の両端がシート状負極１２の両端よりも外側に位置し、シート状負極１２の両端がシート状正極１１の両端よりも外側に位置するように配置される。
【００２３】
なお、シート状正極１１は、サイズがシート状負極１２よりも小さくなくてもよい。
【００２４】
ラミネートフィルム１４は、略四角形の平面形状を有し、発電要素３０を収納する。そして、ラミネートフィルム１４は、その縁部がシールされている。即ち、ラミネート形電池１は、周縁部に封止部１４Ａを有する。
【００２５】
正極タブ１５は、平板状の形状を有し、その一方端がシート状正極１１に直接またはリード体１７を介して接続される。そして、正極タブ１５は、その他方端がラミネートフィルム１４を介して外部に引き出される。
【００２６】
負極タブ１６は、平板状の形状を有し、その一方端がシート状負極１２に直接またはリード体（図示せず）を介して接続される。そして、負極タブ１６は、その他方端がラミネートフィルム１４を介して外部に引き出される。
【００２７】
シート状正極１１は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダ等を含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を集電体の片面または両面に形成した構造からなる。
【００２８】
正極活物質は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質からなる。このような正極活物質は、例えば、Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｍｇ等）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ２Ｏ４、元素の一部を他の元素で置き換えたスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、およびＬｉＭＰＯ４（Ｍ：Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ，Ｆｅ等）で表されるオリビン型化合物等のいずれかからなる。
【００２９】
そして、層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物は、例えば、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３，０．０１≦ｙ≦０．２）、および少なくともＣｏ，ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２，ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２，ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２）のいずれかからなる。
【００３０】
正極の集電体は、例えば、アルミニウム箔、およびアルミニウム合金箔のいずれかからなる。そして、集電体の厚みは、電池の大きさおよび容量によって異なるが、例えば、０．０１〜０．０２ｍｍである。
【００３１】
シート状正極１１は、次の方法によって作製される。正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、および繊維状炭素等の導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のバインダとを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。そして、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極合剤層の厚みを調整する。これによって、シート状正極１１が作製される。
【００３２】
なお、この発明の実施の形態においては、上述した方法以外の方法を用いてシート状正極１１を作製してもよい。
【００３３】
シート状正極１１における正極合剤層の厚みは、片面当たり、１０〜１００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：８０〜９８重量％、導電助剤：１〜１０重量％、バインダ：１〜１０重量％とすることが好ましい。
【００３４】
正極タブ１５は、使用機器との接続の容易さ等の関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものが好ましい。
【００３５】
そして、正極タブ１５の厚みは、５０〜３００μｍとするのが好ましい。即ち、正極タブ１５の厚みを５０μｍ以上に設定することによって、正極タブ１５の溶接時において、正極タブ１５が切断されるのを防止できるとともに、正極タブ１５が引っ張りおよび折り曲げによって断裂するのを防止できる。また、正極タブ１５の厚みを３００μｍ以下に設定することによって、ラミネートフィルム１４の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止できる。
【００３６】
なお、ラミネートフィルム１４と正極タブ１５との接着強度を高めるために、正極タブ１５において熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め、樹脂製の接着層（例えば、ラミネートフィルム４を構成する金属ラミネートフィルムが有する熱融着樹脂層を構成する樹脂と同種の樹脂により構成された接着層）を設けてもよい。
【００３７】
シート状正極１１における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体１７と、正極タブ１５との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、および導電性接着剤による方法等、各種の方法を採用することができる。これらの中では、超音波溶接が特に適している。
【００３８】
シート状負極１２は、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質を含有するものからなる。このような負極活物質は、黒鉛、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物の焼成体、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、および炭素繊維等のリチウムイオンを吸蔵・放出可能な炭素系材料の１種または２種以上の混合物からなる。
【００３９】
また、前記以外の負極活物質は、例えば、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎ等の元素、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎの合金、リチウム含有窒化物、およびリチウム酸化物等のリチウム金属に近い低電圧で充放電できる化合物（Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等）、リチウム金属、およびリチウム／アルミニウム合金のいずれかからなる。
【００４０】
これらの負極活物質に導電助剤（正極の導電助剤と同じ材料からなる）と、バインダ（ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）のようなゴム系バインダとカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）との混合バインダ等）とを、適宜、添加した負極合剤を、集電体を芯材として成形体（負極合剤層）に仕上げたもの、または、上述した各種の合金、またはリチウム金属の箔を集電体の表面に積層したもの等がシート状負極１２として用いられる。
【００４１】
そして、シート状負極１２は、次の方法によって作製される。上述した負極活物質と、バインダと、必要に応じて、黒鉛、アセチレンブラック、およびカーボンブラック等の導電助剤等を含む負極合剤を、ＮＭＰ等の溶剤を用いて均一に分散させたペースト状またはスラリー状の組成物を調整する（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）。そして、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚みまたは密度を調整する。これによって、シート状負極１２が作製される。
【００４２】
なお、この発明の実施の形態においては、上述した方法以外の方法を用いてシート状負極１２を作製してもよい。
【００４３】
負極の集電体としては、アルミニウムまたは銅が好適である。そして、集電体の厚みは、電池の大きさまたは容量によるが、例えば、５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
【００４４】
シート状負極１２における負極合剤層の厚みは、片面当たり、１０〜１００μｍとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：８０〜９８重量％、バインダ：１〜１０重量％であることが好ましい。また、導電助剤を負極に用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜１０重量％であることが好ましい。
【００４５】
負極タブ１６は、アルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、およびニッケル−銅クラッド等の金属の箔またはリボンからなる。また、負極タブ１６の厚みは、正極タブ１５と同様に５０〜３００μｍであることが好ましい。
【００４６】
即ち、負極タブ１６の厚みを５０μｍ以上に設定することによって、負極タブ１６の溶接時において、負極タブ１６が切断されるのを防止できるとともに、負極タブ１６が引っ張りおよび折り曲げによって断裂するのを防止できる。また、負極タブ１６の厚みを３００μｍ以下に設定することによって、ラミネートフィルム１４の熱シール部に厚み方向の隙間が生じるのを防止できる。
【００４７】
なお、ラミネートフィルム１４と負極タブ１６との接着強度を高めるために、負極タブ１６において熱シール部に位置することが予定される箇所に、予め、樹脂製の接着層（例えば、ラミネートフィルム１４を構成する金属ラミネートフィルムが有する熱融着樹脂層を構成する樹脂と同種の樹脂により構成された接着層）を設けてもよい。
【００４８】
シート状負極１２と負極タブ１６との接続は、シート状負極１２の集電体と負極タブ１６とを直接接続することによって行われてもよいが、例えば、銅製のリード体を介して行われてもよい。銅製のリード体の厚みは、負極タブ１６と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に、負極集電体である銅箔が薄く、負極タブ１６と直接接続するには、強度が不足するような場合に用いられることが好ましい。
【００４９】
シート状負極１２における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体と、負極タブ１６との接続は、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメおよび導電性接着剤による方法等、各種の方法によって行われる。これらの方法の中でも、超音波溶接が特に適している。
【００５０】
セパレータ１３は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンとの融合体、ポリエチレンテレフタレート、およびポリブチレンテレフタレート等で構成された多孔質フィルムまたは不織布からなる。
【００５１】
セパレータ１３の厚みは、１０〜５０μｍであることが好ましく、空孔率は、３０〜７０％であることが好ましい。
【００５２】
また、多孔質フィルムと不織布とを重ねる等、複数枚のセパレータを用いることによって、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。
【００５３】
ラミネート形電池１に用いられる電解液は、例えば、高誘電率溶媒または有機溶媒にＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４等の溶質を溶解した溶液（非水電解液）からなる。高誘電率溶媒は、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、およびγ−ブチロラクトン（ＢＬ）などを用いることができる。有機溶媒は、直鎖状のジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびメチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）等の低粘度溶媒からなる。
【００５４】
なお、電解液溶媒には、上述した高誘電率溶媒と、低粘度溶媒との混合溶媒を使用することが好ましい。また、上述した溶液に、ＰＶＤＦ、ゴム系の材料、脂環エポキシ、およびオキセタン系の三次元架橋構造を有する材料等を混合して固化し、ポリマー電解液としてもよい。
【００５５】
ラミネート形電池１は、ラミネート形電池１の厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１の設置面ＰＰに平行になるように配置される。そして、ラミネート形電池１は、平板部材２，３によって挟み込まれ、平板部材２，３から厚み方向ＤＲ２に後述する圧力を受ける。
【００５６】
平板部材２，３の各々は、例えば、ステンレスからなる。平板部材２は、ラミネート形電池１の一方側にラミネート形電池１に接して配置され、平板部材３は、ラミネート形電池１の他方側にラミネート形電池１に接して配置される。より具体的には、平板部材２，３は、ラミネートフィルム１４の封止部１４Ａを除く領域１４Ｂに接して配置される。そして、領域１４Ｂは、シート状正極１１およびシート状負極１２に対向する領域である。
【００５７】
平板部材２，３の各々は、シート状正極１１およびシート状負極１２のうち、面積が大きい方のシート状負極１２よりも大きい面積を有する。そして、ラミネート形電池１のうち、平板部材２，３によって押される領域１４Ｂの面積は、ラミネート形電池１の封止部１４Ａ以外の部分の面積をＳとすると、０．８Ｓ以上０．９８Ｓ以下である。
【００５８】
平板部材２，３の各々がシート状負極１２の面積よりも小さい面積を有する場合、シート状負極１２の端部の変形を防止することができない。そこで、端部も含め、シート状正極１１およびシート状負極１２の全体の変形を防止するために、平板部材２，３がシート状正極１１およびシート状負極１２のうち、面積が大きい方のシート状負極１２よりも大きい面積を有することにした。
【００５９】
また、領域１４Ｂの面積が０．８Ｓ未満である場合、ラミネート形電池１のうち、電池として機能しない部分の体積が増えるため、容積当たりの実効容量の減少を招来し、領域１４Ｂの面積が０．９８Ｓを超える場合、ラミネート形電池１の内部で発生したガスを溜めるための十分な空間がなく、ガスの圧力によってシート状正極１１およびシート負極１２の変形を引き起こす。従って、領域１４Ｂが０．８Ｓ以上０．９８Ｓ以下の面積を有することにした。
【００６０】
そして、平板部材２，３の各々は、ラミネート形電池１のシート状正極１１およびシート状負極１２に対向するラミネート形電池１の側面に接するように配置される。即ち、平板部材２，３の各々は、ラミネート形電池１の正極タブ１５および負極タブ１６側のラミネート形電池１内に形成される空間１８を除くラミネート形電池１の側面に接するように配置される。つまり、平板部材２，３の各々は、ラミネート形電池１のうち、平板部材２，３によって押されない領域（＝空間１８）が平板部材２，３によって押される領域よりも上側に配置されるようにラミネート形電池１の側面に接して配置される。
【００６１】
その結果、平板部材２，３がラミネート形電池１を押しても、電解液が空間１８を塞がず、ラミネート形電池１内で発生したガスが空間１８内に溜まる。
【００６２】
従って、ガスが電極間（シート状正極１１とシート状負極１２との間）に溜まるのを抑制できる。そして、ガスによってシート状正極１１およびシート状負極１２が変形するのを防止できる。
【００６３】
また、ラミネート形電池１は、厚み方向ＤＲ２が設置面ＰＰに平行になるように配置される結果、発電要素３０が設置面ＰＰ側へ引っ張られ、空間１８の体積が大きくなる。従って、ラミネート形電池１内で発生したガスをより多く溜めることができ、ガスが電極間に溜まるのを更に抑制できる。また、シート状正極１１およびシート状負極１２のガスによる変形を更に防止できる。
【００６４】
平板部材２，３がラミネート形電池１を押す圧力は、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下である。平板部材２，３がラミネート形電池１を押す圧力が１ｇ／ｃｍ２未満である場合、上述した押圧の効果が得られず、平板部材２，３がラミネート形電池１を押す圧力が１００ｇ／ｃｍ２を超える場合、各ラミネート形電池１に含まれる電極（正極および負極）中の電解液が搾り出され、ラミネート形電池１が電池として機能しなくなる可能性があるからである。
【００６５】
図３は、平板部材２，３によってラミネート形電池１に圧力を印加する方法を説明するための図である。
【００６６】
図３を参照して、平板部材２，３によって１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力をラミネート形電池１に印加したときのラミネート形電池１および平板部材２，３の全体の厚みＤ１を測定する。
【００６７】
そして、その測定された厚みＤ１と略同じ幅Ｗ１を有する電池ケース４０を作製する。この場合、幅Ｗ１は、電池ケース４０の内側の幅である。
【００６８】
そうすると、上述したラミネート形電池１の領域１４Ｂが平板部材２，３によって挟み込まれるようにラミネート形電池１および平板部材２，３を電池ケース４０内に収納する。この場合、ラミネート形電池１および平板部材２，３は、ラミネート形電池１の正極タブ１５および負極タブ１６が電池ケース４０の底面４０Ａに対向する開口面４０Ｂ側に位置するように電池ケース４０内に収納される。なお、図３においては、開口面４０Ｂは、点線によって示されている。
【００６９】
これによって、ラミネート形電池１は、平板部材２，３から１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力を受ける。
【００７０】
図４は、平板部材２，３によってラミネート形電池１に圧力を印加する他の方法を説明するための図である。
【００７１】
図４を参照して、ラミネート形電池１は、上述した領域１４Ｂが平板部材２，３によって挟み込まれる。そして、板部材４１，４２によって平板部材２，３を挟み込み、板部材４１，４２の両端をネジ４３，４４によって締める。この場合、平板部材２，３によって１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力がラミネート形電池１に印加されるように、ネジ４３，４４を締める。
【００７２】
より具体的には、２つの板部材４１，４２間の距離が上述した厚みＤ１に略等しくなるようにネジ４３，４４を締める。
【００７３】
これによって、ラミネート形電池１は、平板部材２，３から１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力を受ける。
【００７４】
なお、図４は、図面を見易くするために、ラミネート形電池１を水平方向に配置した状態を示しているが、実際には、上述したラミネート形電池１に圧力を印加する方法は、ラミネート形電池１を垂直方向に配置した状態で実行される。
【００７５】
また、ラミネート形電池１は、図３および図４に示す方法以外の方法によって平板部材２，３から１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力を受けてもよい。
【００７６】
図５は、図１に示すリチウムイオン二次電池１０の製造方法を示す工程図である。図５を参照して、リチウムイオン二次電池１０の製造が開始されると、ラミネート形電池１を作製する（ステップＳ１）。
【００７７】
そして、平板部材２，３を作製する（ステップＳ２）。その後、ラミネート形電池１の厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１の設置面ＰＰに平行になるようにラミネート形電池１を配置する（ステップＳ３）。
【００７８】
そうすると、ラミネート形電池１の領域１４Ｂ（＝シート状正極１１およびシート状負極１２に対向する領域）に接するように２つの平板部材２，３によってラミネート形電池１を挟み込み、上述した方法によって、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力をラミネート形電池１に印加する（ステップＳ４）。これによって、リチウムイオン二次電池１０が完成する。
【００７９】
なお、ステップＳ１において、ラミネート形電池１は、次の方法によって作製される。シート状正極１１、シート状負極１２およびセパレータ１３が上述した方法によって作製される。そして、シート状正極１１およびシート状負極１２をセパレータ１３を介して積層し、正極タブ１５をシート状正極１１に溶接し、負極タブ１６をシート状負極１２に溶接する。
【００８０】
その後、積層したシート状正極１１、シート状負極１２およびセパレータ１３をラミネートフィルム１４によって覆い、電解液を注入するための一辺を残してラミネートフィルム１４の周縁部を熱溶着する。そして、ラミネートフィルム１４の残りの一辺から電解液を注入し、その後、ラミネートフィルム１４の残りの一辺を熱溶着する。これによって、ラミネート形電池１が完成する。
【００８１】
上述したように、リチウムイオン二次電池１０においては、ラミネート形電池１は、シート状正極１１およびシート状負極１２に対向する領域１４Ｂが２つの平板部材２，３によって挟み込まれ、平板部材２，３から圧力を厚み方向に受ける。そして、平板部材２，３の各々は、シート状正極１１およびシート状負極１２のうち、面積が大きい方のシート状負極１２よりも大きい面積を有する。また、ラミネート形電池１は、厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１の設置面ＰＰに平行になるように配置され、ラミネート形電池１のうち、平板部材２，３によって押されない領域が平板部材２，３によって押される領域よりも上側に配置される。
【００８２】
その結果、平板部材２，３によって押されない領域の空間１８が電解液によって塞がれず、ラミネート形電池１内で発生したガスは、空間１８に溜まる。また、シート状正極１１およびシート状負極１２の全体が平板部材２，３によって押される。更に、発電要素３０は、ラミネート形電池１の設置面ＰＰ側に引っ張られ、空間１８の体積がより大きくなる。
【００８３】
従って、ガスが電極間に溜まるのを抑制できる。また、リチウムイオン二次電池１０が長期間使用されても、シート状正極１１およびシート状負極１２の変形を正確に防止できる。更に、ラミネート形電池１内で発生したガスによるシート状正極１１およびシート状負極１２の変形を防止できる。
【００８４】
なお、この発明の実施の形態においては、平板部材２，３は、「押圧部材」を構成する。
【００８５】
図６は、この発明の実施の形態による電池パックの斜視図である。図６を参照して、この発明の実施の形態による電池パック１００は、ラミネート形電池１０１〜１０５と、平板部材１１１〜１１６とを備える。
【００８６】
ラミネート形電池１０１〜１０５の各々は、図１および図２に示すラミネート形電池１と同じ構成からなる。ラミネート形電池１０１〜１０５は、ラミネート形電池１０１〜１０５の厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１０１〜１０５の設置面ＰＰに平行になるように配置される。
【００８７】
そして、ラミネート形電池１０１〜１０５は、それぞれ、平板部材１１１，１１２、平板部材１１２，１１３、平板部材１１３，１１４、平板部材１１４，１１５および平板部材１１５，１１６によって挟み込まれる。
【００８８】
また、ラミネート形電池１０１〜１０５は、電気的に直列に接続される。より具体的には、ラミネート形電池１０１〜１０４の正極タブ１５は、それぞれ、ラミネート形電池１０２〜１０６の負極タブ１６に接続される。
【００８９】
平板部材１１１〜１１６の各々は、上述した平板部材２，３と同じ材料からなる。そして、ラミネート形電池１０１〜１０５のうち、それぞれ、平板部材１１１，１１２、平板部材１１２，１１３、平板部材１１３，１１４、平板部材１１４，１１５および平板部材１１５，１１６によって押される領域の面積は、ラミネート形電池１が平板部材２，３によって押される領域の面積と同じ面積を有する。
【００９０】
平板部材１１１は、ラミネート形電池１０１の一方側にラミネート形電池１０１の領域１４Ｂに接して配置される。
【００９１】
平板部材１１２は、ラミネート形電池１０１，１０２の両方の領域１４Ｂに接して配置される。平板部材１１３は、ラミネート形電池１０２，１０３の両方の領域１４Ｂに接して配置される。平板部材１１４は、ラミネート形電池１０３，１０４の両方の領域１４Ｂに接して配置される。平板部材１１５は、ラミネート形電池１０４，１０５の両方の領域１４Ｂに接して配置される。
【００９２】
平板部材１１６は、ラミネート形電池１０５の他方側にラミネート形電池１０５の領域１４Ｂに接して配置される。
【００９３】
そして、平板部材１１１〜１１６は、ラミネート形電池１０１〜１０５をその厚み方向ＤＲ２に押す。この場合、平板部材１１１〜１１６は、１つのラミネート形電池当たり、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力が印加されるようにラミネート形電池１０１〜１０５を押す。
【００９４】
ラミネート形電池１０１〜１０５および平板部材１１１〜１１６は、設置面ＰＰに沿って交互に配列される。
【００９５】
電池パック１００において、ラミネート形電池１０１〜１０５は、図３または図４に示した方法等によって、１つのラミネート形電池当たり、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力が印加される。
【００９６】
図７は、図６に示す電池パック１００の製造方法を示す工程図である。図７を参照して、電池パック１００の製造が開始されると、ラミネート形電池１０１〜１０５を作製する（ステップＳ１１）。
【００９７】
そして、平板部材１１１〜１１６を作製する（ステップＳ１２）。その後、ラミネート形電池１０１の領域１４Ｂが平板部材１１１に接し、ラミネート形電池１０１の厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１０１の設置面ＰＰに平行になるようにラミネート形電池１０１および平板部材１１１を配置する（ステップＳ１３）。
【００９８】
引き続いて、平板部材１１２がラミネート形電池１０１の領域１４Ｂに接するように平板部材１１２を配置する（ステップＳ１４）。
【００９９】
そして、ラミネート形電池１０２の領域１４Ｂが平板部材１１２に接し、ラミネート形電池１０２の厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１０２の設置面ＰＰに平行になるようにラミネート形電池１０２を配置する（ステップＳ１５）。
【０１００】
その後、平板部材１１３〜１１５およびラミネート形電池１０３〜１０５について、ステップＳ１４，Ｓ１５を順次実行する（ステップＳ１６）。
【０１０１】
更に、平板部材１１６がラミネート形電池１０５の領域１４Ｂに接するように平板部材１１６を配置する（ステップＳ１７）。
【０１０２】
そして、１つのラミネート形電池当たり、１ｇ／ｃｍ２以上１００ｇ／ｃｍ２以下の圧力が印加されるようにラミネート形電池１０１〜１０５および平板部材１１１〜１１６に圧力を印加する（ステップＳ１８）。
【０１０３】
これによって、電池パック１００が完成する。
【０１０４】
上述したように、電池パック１００においては、ラミネート形電池１０１〜１０５は、それぞれ、平板部材１１１，１１２、平板部材１１２，１１３、平板部材１１３，１１４、平板部材１１４，１１５、および平板部材１１５，１１６によって挟み込まれ、板部材１１１，１１２、平板部材１１２，１１３、平板部材１１３，１１４、平板部材１１４，１１５、および平板部材１１５，１１６から圧力を厚み方向に受ける。そして、平板部材１１１〜１１６の各々は、シート状正極１１およびシート状負極１２のうち、面積が大きい方のシート状負極１２よりも大きい面積を有する。また、ラミネート形電池１０１〜１０５の各々は、厚み方向ＤＲ２がラミネート形電池１０１〜１０５の設置面ＰＰに平行になるように配置され、ラミネート形電池１０１〜１０５のうち、平板部材１１１〜１１６によって押されない領域が平板部材１１１〜１１６によって押される領域よりも上側に配置される。
【０１０５】
その結果、各ラミネート形電池１０１〜１０５において、電解液が平板部材１１１〜１１６によって押されない領域の空間１８を塞がず、ラミネート形電池１０１〜１０５内で発生したガスが平板部材１１１〜１１６によって押されない領域の空間１８に溜まる。また、シート状正極１１およびシート状負極１２の全体が平板部材１１１〜１１６によって押される。更に、発電要素３０は、ラミネート形電池１０１〜１０５の設置面ＰＰ側に引っ張られ、空間１８の体積がより大きくなる。
【０１０６】
従って、電池パック１００において、ガスが電極間に溜まるのを抑制できる。そして、各ラミネート形電池１０１〜１０５内で発生したガスによるシート状正極１１およびシート状負極１２の変形を防止できる。また、電池パック１００が長期間使用されても、シート状正極１１およびシート状負極１２の変形を正確に防止できる。
【０１０７】
以下、実施例に基づいて、本発明を具体的に説明する。
（実施例１）
一次粒径が７００ｎｍであるスピネルＭｎを９０重量部と、一次粒径が１００ｎｍであるアセチレンブラックを５重量部と、ＰＶＤＦを５重量部とをＮＭＰを溶媒としてミキサーによって混合して正極合剤を作製し、その作製した正極合剤（塗料）をアルミニウム製の集電体の両面に塗布してシート状正極１１を作製した。この場合、集電体の片面に塗布された正極合剤の厚みは、３０μｍである。
【０１０８】
また、一次粒径が１μｍであるＬｉ４Ｔｉ５Ｏ１２を９０重量部と、一次粒径が１００ｎｍであるアセチレンブラックを５重量部と、ＰＶＤＦを５重量部とをＮＭＰを溶媒としてミキサーによって混合して負極合剤を作製し、その作製した負極合剤（塗料）をアルミニウム製の集電体の両面に塗布してシート状負極１２を作製した。この場合、集電体の片面に塗布された負極合剤の厚みは、２５μｍである。
【０１０９】
そして、シート状正極１１およびシート状負極１２を１００ｍｍ×１００ｍｍに裁断し、その裁断したシート状正極１１およびシート状負極１２を多孔性のセパレータを挟んで２０組積層して発電要素３０を作製した。
【０１１０】
その後、発電要素３０をラミネートフィルム１４によって覆い、四角形のラミネートフィルム１４の一辺を残してラミネートフィルム１４の周縁部を熱溶着によって封止した。
【０１１１】
引き続いて、エチレンカーボネートと、ジエチルカーボネートとを１：３の体積比で混合した溶媒にＬｉＰＦ６を１．５ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させて電解液を作製した。そして、その作製した電解液を、１０ｍｌ、ラミネートフィルム１４の封止していない一辺からラミネートフィルム１４内に注入し、ラミネートフィルム１４の残りの一辺を熱溶着によって封止してラミネート形電池を作製した。
【０１１２】
その後、その作製したラミネート形電池の領域１４Ｂを２枚のステンレス板で押え部の面積が０．９Ｓとなるように挟み込み、１ｋｇの荷重を印加してリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１３】
（実施例２）
実施例１において、ステンレス板で押される部分の面積を０．９５Ｓとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１４】
（実施例３）
実施例１において、押圧の荷重を３ｋｇとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１５】
（実施例４）
実施例１で作製したラミネート形電池を１０個横方向に配列し、各ラミネート形電池間および１０個のラミネート形電池の両端部に押え部の面積が０．９Ｓとなるようにステンレス板を配置し、ラミネート形電池の厚み方向に５ｋｇの荷重を印加して電池パックを作製した。
【０１１６】
（比較例１）
実施例１において、ステンレス板による挟み込みを省いた以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１７】
（比較例２）
比較例１において、電解液の注入量を２０ｍｌとした以外は、比較例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１８】
（比較例３）
実施例１において、押え部の面積が１．０Ｓとなるようにステンレス板によってラミネート形電池を挟み込んだ以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１９】
（比較例４）
実施例１において、ステンレス板で押される部分の面積を０．９９Ｓとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２０】
（比較例５）
実施例１において、ステンレス板の面積を電極（シート状正極およびシート状負極）の面積の９０％とし、かつ、押え部の面積を０．９Ｓとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２１】
（比較例６）
実施例１において、押圧の荷重を５０ｇとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２２】
（比較例７）
実施例１において、押圧の荷重を２０ｋｇとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２３】
（比較例８）
実施例４において、１０個のラミネート形電池を縦方向に配列した以外は、実施例４と同様にして電池パックを作製した。
【０１２４】
上述した実施例１〜４および比較例１〜８で作製した電池に対して、サイクル試験と高温貯蔵試験を行なった。
【０１２５】
終端２．９Ｖ、１０ＣのＣＣ充電と、終端１．５Ｖ、１０ＣのＣＣ放電とを１サイクルとして５０００サイクル繰返し、５０００サイクル後の容量維持率を評価することによってサイクル試験を行なった。
【０１２６】
また、充電状態で８０℃の環境に１週間放置した時の容量維持率を評価することによって高温貯蔵試験を行なった。
【０１２７】
サイクル試験および高温貯蔵試験の結果を表１に示す。
【０１２８】
【表１】
2012155886.tif 000003
【０１２９】
実施例１〜４の電池は、サイクル後容量維持率および高温貯蔵後容量維持率の両方が比較例１〜８の電池よりも優れている。
【０１３０】
比較例２の電池において、サイクル後容量維持率が高いのは、電解液が過剰に存在するために、電極が変形しても電解液の枯渇が発生しなかったためと考えられる。また、比較例２の電池において、高温貯蔵後容量維持率が著しく低いのは、過剰の電解液のために正極の金属の溶出と移動とが促進され、セパレータ上に金属が析出し、ソフトショートを引き起こしたためと推定される。
【０１３１】
比較例５の電池において、高温貯蔵後容量維持率が著しく低いのは、ステンレス板によって抑えられていない電極部分の変形が著しくなるため、異常な電場が発生して金属の溶出が加速されたためと推定される。
【０１３２】
また、サイクル試験および高温貯蔵試験を行なった後に、電池を分解して電極の表面状態を観察した。その結果、実施例１〜４の電池では、電極の変形および変色が観測されなかった。一方、比較例１〜８の電池では、電極の変形が観測された。また、比較例１〜８の電池では、特に、タブ付近にまだら状の変色が見られ、電極のエッジの損傷が激しかった。
【０１３３】
このように、実施例１〜４の電池では、電極の変形および変色が観測されず、ステンレス板によってラミネート形電池を押さえることによって、電極の変形を正確に防止できることが実証された。
【０１３４】
なお、この発明の実施の形態によるリチウムイオン二次電池は、ラミネート形電池と、ラミネート形電池を厚み方向から押す平板部材とを備え、ラミネート形電池の厚み方向がラミネート形電池の設置面に平行になるようにラミネート形電池が配置され、ラミネート形電池のうち、平板部材によって押されない領域が平板部材によって押される領域よりも上側に配置されていればよい。
【０１３５】
このような構成であれば、電解液が平板部材によって押されない領域の空間を塞がず、ラミネート形電池内で発生したガスが平板部材によって押されない領域の空間に溜まり、ガスが電極間に溜まるのを抑制できるからである。
【０１３６】
また、この発明の実施の形態による電池パックは、複数のラミネート形電池と、複数の平板部材とを備え、各ラミネート形電池の厚み方向が複数のラミネート形電池の設置面に平行になるように複数のラミネート形電池が配置され、各ラミネート形電池のうち、平板部材によって押されない領域が平板部材によって押される領域よりも上側に配置されていればよい。
【０１３７】
このような構成であれば、各ラミネート形電池において、電解液が平板部材によって押されない領域の空間を塞がず、ラミネート形電池内で発生したガスが平板部材によって押されない領域の空間に溜まり、ガスが電極間に溜まるのを抑制できるからである。
【０１３８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
この発明は、リチウムイオン二次電池およびそれを備えた電池パックに適用される。
【符号の説明】
【０１４０】
１，１０１〜１０５  ラミネート形電池、２，３，１１１〜１１６  平板部材、１０  リチウムイオン電池、１１  シート状正極、１２  シート状負極、１３  セパレータ、１４  ラミネートフィルム、１４Ａ、封止部、１５  正極タブ、１６  負極タブ、１７  リード体、１８  空間、４０  電池ケース、４１，４２  板部材、４３，４４  ネジ、１００  電池パック。
【図１】
2012155886.tif 000004
【図２】
2012155886.tif 000005
【図３】
2012155886.tif 000006
【図４】
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【図５】
2012155886.tif 000008
【図６】
2012155886.tif 000009
【図７】
2012155886.tif 000010