(57)【要約】【課題】絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａを大きくでき、電池の拘束荷重Ｆｃの増大に伴う不具合を抑制した信頼性の高い電池を提供すること。【解決手段】電池１は、金属製で直方体状の電池ケース１０と、電池ケース１０内に収容された電極体２０と、絶縁フィルム３１からなり、電池ケース１０と電極体２０との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材３０とを備える。そして、絶縁フィルム３１は、電池ケース１０に接する外側面３１ａの三次元平均表面粗さＳＲａＡが、ＳＲａＡ≧０．１５を満たし、電極体２０に接する内側面３１ｂの三次元平均表面粗さＳＲａＢが、ＳＲａＢ≧０．０３を満たし、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たす。【選択図】図１
2016189303.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製で直方体状の電池ケースと、
上記電池ケース内に収容された電極体と、
絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える
電池であって、
上記絶縁フィルムは、
上記電池ケースに接する外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡが、ＳＲａＡ≧０．１５を満たし、
上記電極体に接する内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢが、ＳＲａＢ≧０．０３を満たし、かつ、
ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たす
電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製で直方体状の電池ケースと、これに収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、電池ケースと電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材とを備える電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属製で直方体状の電池ケース内に電極体を収容する電池において、電池ケースと電極体との間を電気的に絶縁するために、両者の間に絶縁フィルムからなる絶縁部材を介在させることが知られている。例えば特許文献１には、扁平状捲回型の電極体を、絶縁フィルムを袋状にした絶縁部材内に収め、更にこれらを金属製で直方体状の電池ケース内に収容することで、電池ケースと電極体との間を絶縁部材で絶縁した電池が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲、図２、図８等を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２８７４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、車載用などの電池は、電池ケース及びその内部に収容された電極体を、それらの厚み方向に押圧し拘束した状態で使用される。これは、電池に外部から衝撃が掛かったときになどに、電極体が電池ケース内で移動しないように電極体を保持するなどの理由による。
上述の電池では、電極体は、絶縁部材（絶縁フィルム）を介して電池ケースに保持されている。電極体を保持するには、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａ、及び、絶縁フィルムの内側面と電極体表面との静摩擦係数μｂのうち、小さい方に合わせて、電池の拘束荷重Ｆｃを設定する必要がある。また、その小さい方の静摩擦係数の値が小さい電池ほど、拘束荷重Ｆｃを大きく設定する必要がある。
【０００５】
また、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａと、絶縁フィルムの内側面と電極体表面との静摩擦係数μｂとでは、前者の静摩擦係数μａの方が常に小さい値を取ることが判ってきた（μａ＜μｂ）。その理由は、以下であると考えられる。即ち、絶縁フィルムと電極体の表面をなすセパレータは共に樹脂製であり、柔らかく変形し易いため、比較的小さな拘束荷重Ｆｃでも互いに密着して滑り難くなる。一方、電池ケースは金属製であるため、大きな拘束荷重Ｆｃを掛けなければ絶縁フィルムと密着せず、滑り易い。このため、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａの方が、絶縁フィルムの内側面と電極体表面との静摩擦係数μｂよりも小さくなると考えられる。
従って、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが小さい電池ほど、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくする必要がある。
【０００６】
しかしながら、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくすると、後述するように、大きな電流値（例えば３５Ｃ）での放電と、それよりも小さな電流値（例えば３Ｃ）での充電とを繰り返す「ハイレート放電サイクル試験」を行ったときに、電池抵抗が大きく上昇することが判った。
また、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくすると、電池の製造時に何らかの原因で電池ケース内に導電性の異物が混入している場合に、この導電性の異物が、絶縁フィルムを貫通して、電池ケースと電極体との間で短絡を生じるおそれが高くなる。また、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくすべく、電池を拘束するための拘束部材が大型化する。
【０００７】
本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａを大きくでき、電池の拘束荷重Ｆｃの増大に伴う不具合を抑制した信頼性の高い電池を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための本発明の一態様は、金属製で直方体状の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える電池であって、上記絶縁フィルムは、上記電池ケースに接する外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡが、ＳＲａＡ≧０．１５を満たし、上記電極体に接する内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢが、ＳＲａＢ≧０．０３を満たし、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たす電池である。
【０００９】
本発明者が鋭意検討した結果、絶縁フィルムの両主面の表面粗さ（三次元平均表面粗さＳＲａ）の大きさが、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａに大きく関係することが判った。具体的には、絶縁フィルムのうち電池ケースに接する外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡを、ＳＲａＡ≧０．１５とすると共に、絶縁フィルムのうち電極体に接する内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢを、ＳＲａＢ≧０．０３とし、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢとしたときに、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが大きくなることが判った。
【００１０】
その理由は、以下であると考えられる。即ち、ＳＲａＡ≧０．１５、ＳＲａＢ≧０．０３、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢとした場合には、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの間に生じる小さな隙間に電解液が入り込むことにより、電解液を介して絶縁フィルムと電池ケースとが密着し易くなる。このため、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが大きくなり、絶縁フィルム及びその内側の保持される電極体が電池ケースに対し滑り難くなると考えられる。
【００１１】
一方、後述する比較例１のようにＳＲａＡが小さく、ＳＲａＡ＜０．１５である場合には、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが小さい。その理由は、ＳＲａＡが小さいために、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの間に隙間が生じ難く、電解液が入り込み難い。このため、電解液を介して絶縁フィルムと電池ケースとが密着し難く、静摩擦係数μａが小さいと考えられる。従って、静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＡ≧０．１５とする必要がある。
【００１２】
また、後述する比較例２のように、ＳＲａＡ＜ＳＲａＢである場合にも、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが小さい。その理由は、ＳＲａＡ＜ＳＲａＢになると、電解液が絶縁フィルムの内側面側（電極体側）に移動し易くなり、絶縁フィルムの外側面側（電池ケース側）で電解液が少なくなるので、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが大きくならないと考えられる。従って、静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢとする必要がある。
【００１３】
また、後述する比較例３のようにＳＲａＢが小さく、ＳＲａＢ＜０．０３である場合にも、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが小さいことが判った。従って、静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＢ≧０．０３とする必要がある。なお、ＳＲａＢ＜０．０３である場合、絶縁フィルムの内側面の凹凸による引っ掛かりが少なく、絶縁フィルムの内側面と電極体表面との静摩擦係数μｂが低下する傾向にある。
以上より、ＳＲａＡ≧０．１５、ＳＲａＢ≧０．０３、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢとすることで、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａを大きくできる。
【００１４】
また、前述のように、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａと、絶縁フィルムの内側面と電極体表面との静摩擦係数μｂとでは、前者の静摩擦係数μａの方が常に小さい値を取ることが判ってきた（μａ＜μｂ）。静摩擦係数μａの方が小さいため、電池の拘束荷重Ｆｃは、静摩擦係数μａを考慮すれば足りる。また、静摩擦係数μａを大きくすることで、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくできる。
【００１５】
具体的に説明すると、使用時に電池を拘束する目的の１つは、前述のように、電池に衝撃が掛かったときでも、電極体が電池ケース内で移動しないように電極体を保持することである。衝撃が掛かっても電極体を保持するために必要な拘束荷重Ｆｃは、以下の式（１），（２）で求めることができる。即ち、電極体は、その厚み方向の両側でそれぞれ絶縁部材（絶縁フィルム）を介して電池ケースに保持されている。このため、電極体に加わる力（厚み方向に直交する方向の力）をＦｄとすると、電極体の厚み方向の両側には、それぞれＦｄ／２の力が掛かる。従って、式（１）により、必要な拘束荷重Ｆｃを求めることができる。また、電極体に加わる力Ｆｄは、Ｆｄ＝（電極体の質量Ｍ）×（電池に加わる加速度α）であるので、式（２）により、必要な拘束荷重Ｆｃを求めることができる。
Ｆｃ≧（Ｆｄ／２）／μａ  ・・・（１）
Ｆｃ≧（Ｍ×α／２）／μａ  ・・・（２）
式（１），（２）から明らかなように、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが大きいほど、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくできる。
【００１６】
そして、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくすることで、後述する「ハイレート放電サイクル試験」を行ったときに電池抵抗が上昇するのを抑制できる。
その理由は、以下であると考えられる。即ち、大電流の放電を行うと、活物質の膨張や電極体の熱膨張に伴い、電極体内に保持（保液）された電解液に圧力が掛かる。一方、放電に伴って負極活物質層付近の電解液中に含まれるリチウムイオンなど電気伝導を担うイオンの濃度が上がり、このイオン濃度の高い電解液が、電極体の内部から外部に押し出される。従って、大電流の放電を繰り返すと、電極体内部の電解液のイオン濃度が徐々に低くなる現象が生じる。そうすると、電極体内部で電池反応に寄与し得るイオンが少なくなるので、電池抵抗が増加すると考えられる。
電池の拘束荷重Ｆｃを小さくすると、大電流の放電時に電極体内部の電解液に掛かる圧力が小さくなるので、電極体内から押し出されるイオン濃度の高い電解液の量が少なくなる。これにより、電極体内部の電解液のイオン濃度が低下するのを抑制できるので、「ハイレート放電サイクル試験」における電池抵抗の上昇を抑制できると考えられる。
【００１７】
また、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくできるので、電池ケース内に導電性の異物が混入している場合に、導電性の異物が絶縁フィルムを貫通して、電池ケースと電極体との間で短絡を生じるのを防止できる。また、電池を拘束するための拘束部材を小型化できる。なお、外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡを、０．１５≦ＳＲａＡ≦０．２５、内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢを、０．０３≦ＳＲａＢ≦０．１７とするのが特に好ましい。
【００１８】
なお、「三次元平均表面粗さＳＲａ」は、「ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２」に基づいて測定する。なお、測定長さは２．０ｍｍ、カットオフ波長は０．２５ｍｍ、測定速度は０．３ｍｍ／ｓとする。また、測定装置としては、例えば、株式会社東洋精密社製のＳＵＲＦＣＯＭ １４００Ａ−３ＤＦ−１２を用いる。
【００１９】
なお、「絶縁フィルム」としては、例えば、ポリプロピレン系樹脂を主成分とするフィルムや、ポリエチレンからなるフィルムなどが挙げられる。
このうち「ポリプロピレン系樹脂を主成分とする絶縁フィルム」とは、絶縁フィルムを構成する材質の中で、ポリプロピレン系樹脂の割合が５０ｗｔ％を越えているものを言う。
「ポリプロピレン系樹脂」としては、例えば、プロピレンが単独重合したものや、プロピレンにエチレンやブテンが共重合したランダムコポリマー、プロピレン重合時にエチレン・プロピレンゴム等のエチレン系エラストマーを重合ブレンドしたブロックコポリマーなどが挙げられる。
【００２０】
また、「絶縁フィルム」としては、エチレン−α−オレフィン共重合体を含ませたフィルム、具体的には、低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体及び非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の少なくともいずれかを含ませたフィルムを用いることができる。この低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体及び非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体は、熱可塑性エラストマーであることが好ましい。特に、絶縁フィルムの主成分がポリプロピレン系樹脂の場合には、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含ませることで、ポリプロピレン系樹脂の低温衝撃性を改良できる。具体的には、低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーとして、エチレン・ブテンゴム（ＥＢＲ）、非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーとして、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）などが挙げられる。
【００２１】
「電極体」の形態は、特に限定されず、例えば、各々帯状をなす正極板及び負極板をセパレータを介して捲回してなる扁平状の捲回型の電極体や、矩形状等をなす正極板及び負極板をセパレータを介して複数積層した積層型の電極体などが挙げられる。
【００２２】
また、他の態様は、複数の直方体状の電池と、これらの電池をその厚み方向に拘束する拘束部材とを備える組電池であって、上記電池は、金属製で直方体状の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備え、上記絶縁フィルムは、上記拘束部材による拘束によって上記電池ケースと上記電極体との間で押圧されてなり、上記電池ケースに接する外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡが、ＳＲａＡ≧０．１５を満たし、上記電極体に接する内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢが、ＳＲａＢ≧０．０３を満たし、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たす組電池である。
【００２３】
この組電池を構成する電池は、前述のように、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａを大きくでき、電池の拘束荷重Ｆｃの増大に伴う不具合を抑制した信頼性の高い電池である。従って、この電池を用いることで、信頼性の高い組電池とすることができる。
【００２４】
また、他の態様は、金属製で直方体状の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える電池に用いる上記絶縁フィルムであって、上記絶縁フィルムは、上記電池ケースに接する外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡが、ＳＲａＡ≧０．１５を満たし、上記電極体に接する内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢが、ＳＲａＢ≧０．０３を満たし、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たす絶縁フィルムである。
【００２５】
この絶縁フィルムを用いて絶縁部材を形成し、更にこれを用いて電池を製造すれば、前述のように、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａを大きくでき、電池の拘束荷重Ｆｃの増大に伴う不具合を抑制した信頼性の高い電池とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係るリチウムイオン二次電池の縦断面図である。
【図２】実施形態に係る袋状絶縁部材の斜視図である。
【図３】実施形態に係る組電池の側面図である。
【図４】静摩擦係数μａ，μｂの測定方法を示す説明図である。
【図５】実施例１及び比較例１に係る各電池について、ハイレート放電サイクル試験における電池抵抗の抵抗上昇率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）１（以下、単に「電池１」とも言う）を示す。また、図２に、本実施形態に係る袋状絶縁部材（絶縁部材）３０を示す。なお、本明細書では、図１における上方を電池１の上側ＵＷ、下方を電池１の下側ＤＷとして説明する。
この電池１は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０と電極体２０との間に配置された袋状絶縁部材３０と、電池ケース１０に支持された正極端子４０及び負極端子４１等から構成されている。また、電池ケース１０内には、非水系の電解液１７が保持されている。
【００２８】
このうち電池ケース１０は、直方体状で金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側ＵＷのみが開口した直方体箱状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口１１ｈを閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１３とから構成される。ケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内圧が所定圧力に達した際に破断開弁する安全弁１４が設けられている。また、このケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内外を連通する注液孔１３ｈが形成され、リベット１５で気密に封止されている。
【００２９】
また、ケース蓋部材１３には、それぞれ延出端子部材４３及びボルト４４により構成される正極端子４０及び負極端子４１が、樹脂からなる絶縁樹脂部材４７を介して固設されている。なお、正極端子４０はアルミニウムからなり、負極端子４１は銅からなる。電池ケース１０内において、正極端子４０は、後述する電極体２０のうち正極板２１の正極集電部２１ｍに接続し導通している。また、負極端子４１は、電極体２０のうち負極板２５の負極集電部２５ｍに接続し導通している。
【００３０】
次に、電極体２０について説明する。この電極体２０は、扁平状をなし、後述する袋状絶縁部材３０内に収められた状態で、電池ケース１０内に収容されている。電極体２０は、帯状の正極板２１と帯状の負極板２５とを、帯状の一対のセパレータ２９を介して互いに重ねて捲回し、扁平状に圧縮したものである。この電極体２０の最外周には、セパレータ２９が巻かれている（セパレータ２９が電極体２０の表面をなしている）。
【００３１】
正極板２１は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔２２の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、正極活物質層２３を帯状に設けてなる。正極活物質層２３には、正極活物質、導電剤及び結着剤が含まれる。また、正極集電箔２２のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に正極活物質層２３が存在せず、正極集電箔２２が露出した正極集電部２１ｍとなっている。前述の正極端子４０は、この正極集電部２１ｍに溶接されている。
【００３２】
また、負極板２５は、帯状の銅箔からなる負極集電箔２６の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、負極活物質層２７を帯状に設けてなる。負極活物質層２７には、負極活物質、結着剤及び増粘剤が含まれる。また、負極集電箔２６のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に負極活物質層２７が存在せず、負極集電箔２６が露出した負極集電部２５ｍとなっている。前述の負極端子４１は、この負極集電部２５ｍに溶接されている。
セパレータ２９は、樹脂からなる多孔質膜であり、帯状をなす。具体的には、このセパレータ２９は、ポリプロピレン（ＰＰ）製の２枚の多孔質樹脂フィルムの間にポリエチレン（ＰＥ）製の１枚の多孔質樹脂フィルムを重ね合わせた３層構造を有する。
【００３３】
次に、袋状絶縁部材３０について説明する（図２も参照）。この袋状絶縁部材３０は、所定形状に切断した絶縁フィルム３１を折り畳み、絶縁フィルム３１同士を複数箇所で溶着して固定し、上側ＵＷのみに開口部３０ｈを有する袋状に形成したものである。この袋状絶縁部材３０は、電極体２０を包囲した状態で、電池ケース１０内に収容されており、電池ケース１０と電極体２０との間に介在して両者を電気的に絶縁している。
【００３４】
袋状絶縁部材３０を構成する絶縁フィルム３１は、ポリプロピレン系樹脂を主成分としている。具体的には、プロピレンが単独重合したホモのポリプロピレン樹脂、プロピレンにエチレンやブテンを共重合したランダムコポリマー樹脂、及び、プロピレンにエチレン系エラストマーをブレンドしたブロックコポリマー樹脂を使用している。また、この絶縁フィルム３１は、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー、具体的には、非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー、更に具体的には、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）を含有している。
【００３５】
また、本実施形態の絶縁フィルム３１は、電池ケース１０に接する外側面３１ａの三次元平均表面粗さＳＲａＡ（μｍ）が、ＳＲａＡ≧０．１５を満たす。ＳＲａＡ＝０．２２７（μｍ）である。また、絶縁フィルム３１は、電極体２０に接する内側面３１ｂの三次元平均表面粗さＳＲａＢ（μｍ）が、ＳＲａＢ≧０．０３を満たす。ＳＲａＢ＝０．０５８（μｍ）である。従って、本実施形態の絶縁フィルム３１は、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たしている。
【００３６】
なお、この絶縁フィルム３１は、Ｔ−ダイ法やインフレーション法などの共押し出し製法で、２種類のポリマーを共押出しすることにより製造できる。共押出しするそれぞれの層は、ポリエチレンなどの非相溶の樹脂をブレンドすることで、上述のように外側面３１ａの三次元平均表面粗さをＳＲａＡ＝０．２２７（μｍ）とする一方、内側面３１ｂの三次元平均表面粗さをＳＲａＢ＝０．０５８（μｍ）とすることができる。
【００３７】
次いで、上記電池１を用いた組電池２００について説明する（図３参照）。この組電池２００は、列置された複数の直方体状の電池１と、隣り合う電池１同士の間にそれぞれ介在する複数のスペーサ２１０と、これら電池１及びスペーサ２１０を電池厚み方向ＢＨに押圧しつつ拘束する拘束部材２２０とを備える。なお、図３においては、電池１の正極端子４０及び負極端子４１の記載を省略してある。
【００３８】
複数の電池１は、それぞれスペーサ２１０を介して、電池厚み方向ＢＨに列置されており、隣り合う電池１同士は、図示しないバスバにより電気的に接続されている。スペーサ２１０は、矩形板状であり、樹脂により形成されている。そして、これら交互に列置された電池１及びスペーサ２１０は、拘束部材２２０により電池厚み方向ＢＨに押圧され圧縮された状態で拘束されている。これにより、電池１の内部において、袋状絶縁部材３０をなす絶縁フィルム３１は、電池ケース１０と電極体２０との間で押圧されている。
【００３９】
拘束部材２２０は、一対のエンドプレート２２１と、４本の拘束ロッド２２３とを有する。エンドプレート２２１は、矩形板状をなし、列置された電池１及びスペーサ２１０の両側にそれぞれ配置されている。拘束ロッド２２３は、一対のエンドプレート２２１の間にそれぞれ配置されて、締結ボルト２２５によりエンドプレート２２１にそれぞれ固定されている。
【００４０】
（実施例及び比較例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例１〜４及び比較例１〜３として、外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡと内側面の三次元平均表面粗さＳＲａＢを、表１に示すようにそれぞれ変更した７種類の絶縁フィルムを用意した。なお、実施例１の絶縁フィルムは、前述した実施形態の電池１に用いた絶縁フィルム３１と同じである。
【００４１】
【表１】
2016189303.tif 000003
【００４２】
次に、電池ケース１０と同じアルミニウム板ＡＢ（図４参照）を用意し、実施例１〜５及び比較例１〜３の各絶縁フィルムＺＦとアルミニウム板ＡＢとの静摩擦係数μａを、ＪＩＳ  Ｋ７１２５：プラスチック−フィルム及びシート−摩擦係数試験方法に準じて測定した。具体的には、図４に示すように、平坦な第１治具ＴＧ１の上に、アルミニウム板ＡＢを載置して固定する。また、重さ１３０ｇの矩形状の第２治具ＴＧ２の一方の主面に、６３ｍｍ×６３ｍｍの大きさに切断した絶縁フィルムＺＦを貼り付けておく。なお、絶縁フィルムＺＦは、電池１に用いたときに電極体２０に接する内側面を、第２治具ＴＧ２に貼り付ける。そして、絶縁フィルムＺＦの外側面（電池１に用いたときに電池ケース１０に接する面）が、アルミニウム板ＡＢと接するように、アルミニウム板ＡＢ上に絶縁フィルムＺＦ及び第２治具ＴＧ２を載置する。その後、第２治具ＴＧ２を水平方向（図４中、左側）に引っ張り、そのときに生じる静摩擦力を測定して静摩擦係数μａを算出する。その結果を表１の静摩擦係数μａの「乾燥状態」に示す。
【００４３】
次に、電解液１７が存在する状態での各絶縁フィルムＺＦとアルミニウム板ＡＢとの静摩擦係数μａを求めた。具体的には、絶縁フィルムＺＦとアルミニウム板ＡＢとの間に、予めスポイトで電解液１７を約２０ｃｃ滴下しておき、この状態で第２治具ＴＧ２を水平方向に引っ張り、そのときに生じる静摩擦力を測定して静摩擦係数μａを算出する。その結果を表１の静摩擦係数μａの「電解液浸漬状態」に示す。
【００４４】
また、電極体２０を構成するセパレータ２９と同じ樹脂フィルムＪＦを用意し、実施例１〜５及び比較例１〜３の各絶縁フィルムＺＦと樹脂フィルムＪＦとの静摩擦係数μｂを求めた。具体的には、図４に示すように、前述の第１治具ＴＧ１の上に、樹脂フィルムＪＦを載置して固定する。また、前述のように、第２治具ＴＧ２の一方の主面に絶縁フィルムＺＦを貼り付けておく。但し、絶縁フィルムＺＦの外側面を、第２治具ＴＧ２に貼り付ける。そして、絶縁フィルムＺＦの内側面が樹脂フィルムＪＦと接するように、樹脂フィルムＪＦ上に絶縁フィルムＺＦ及び第２治具ＴＧ２を載置する。その後、前述のように、第２治具ＴＧ２を水平方向に引っ張り、そのときに生じる静摩擦力を測定して静摩擦係数μｂを算出する。その結果を表１の静摩擦係数μｂの「乾燥状態」に示す。
【００４５】
次に、電解液１７が存在する状態での各絶縁フィルムＺＦと樹脂フィルムＪＦとの静摩擦係数μｂを求めた。具体的には、絶縁フィルムＺＦと樹脂フィルムＪＦとの間に、予めスポイトで電解液１７を約２０ｃｃ滴下しておき、この状態で第２治具ＴＧ２を水平方向に引っ張り、そのときに生じる静摩擦力を測定して静摩擦係数μｂを算出する。その結果を表１の静摩擦係数μｂの「電解液浸漬状態」に示す。
【００４６】
表１から判るように、実施例１〜４及び比較例１〜３のいずれの絶縁フィルムＺＦも、「電解液浸漬状態」において、絶縁フィルムＺＦの内側面と電極体表面を模した樹脂フィルムＪＦとの静摩擦係数μｂよりも、絶縁フィルムＺＦの外側面と電池ケースを模した金属板ＡＢとの静摩擦係数μａの方が小さい（μａ＜μｂ）。従って、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくするには、小さい方の静摩擦係数である「静摩擦係数μａ」を大きくすることを検討すれば良いことが判る。
【００４７】
次に、絶縁フィルムＺＦの外側面と電池ケースを模した金属板ＡＢとの静摩擦係数μａについて、実施例１〜４と比較例１〜３とを比較すると、比較例１〜３の絶縁フィルムＺＦでは、静摩擦係数μａが「乾燥状態」と「電解液浸漬状態」とで殆ど差がない（差が最大で０．０２しかない）。これに対し、実施例１〜４の絶縁フィルムＺＦでは、静摩擦係数μａが「乾燥状態」に比して「電解液浸漬状態」で大きく（０．１５〜０．２０）なることが判る。
なお、絶縁フィルムＺＦの内側面と電極体表面を模した樹脂フィルムＪＦとの静摩擦係数μｂについては、実施例１〜４及び比較例１〜３のいずれの絶縁フィルムＺＦでも、「乾燥状態」と「電解液浸漬状態」とで殆ど差がなかった（差が最大で０．０３しかない）。
【００４８】
比較例１の絶縁フィルムＺＦで「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａが「乾燥状態」に比して大きくならないのは、以下の理由によると考えられる。即ち、比較例１では、絶縁フィルムＺＦの外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡが小さく、ＳＲａＡ＜０．１５であるため、絶縁フィルムＺＦの外側面と金属板ＡＢとの間に隙間が生じ難く、電解液１７が入り込み難い。このため、電解液１７を介して絶縁フィルムＺＦと金属板ＡＢとが密着し難いので、「電解液浸漬状態」においても静摩擦係数μａが大きくならないと考えられる。
【００４９】
一方、実施例１〜４の絶縁フィルムＺＦでは、絶縁フィルムＺＦの外側面の三次元平均表面粗さＳＲａＡが大きく、ＳＲａＡ≧０．１５であるため、絶縁フィルムＺＦの外側面と金属板ＡＢとの間に小さな隙間が生じ、ここに電解液１７が入り込むことにより、電解液１７を介して絶縁フィルムＺＦと金属板ＡＢとが密着し易くなる。このため、「乾燥状態」に比して「電解液浸漬状態」で静摩擦係数μａが大きくなると考えられる。
この結果から、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＡ≧０．１５とする必要があることが判る。
【００５０】
次に、比較例２の絶縁フィルムＺＦでは、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａが「乾燥状態」に比して大きくならない。即ち、この比較例２のように、ＳＲａＡ＜ＳＲａＢである場合は、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａが小さい。このことから、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢとする必要があることが判る。
また、比較例３の絶縁フィルムＺＦでは、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａが「乾燥状態」に比して大きくならない。即ち、この比較例３のように、ＳＲａＢ＜０．０３である場合は、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａが小さい。このことから、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＢ≧０．０３とする必要があることが判る。
以上より、「電解液浸漬状態」の静摩擦係数μａを大きくするには、ＳＲａＡ≧０．１５、ＳＲａＢ≧０．０３、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢとする必要があることが判る。
【００５１】
次に、実施例１及び比較例１の各絶縁フィルムＺＦを用いて、それ以外は実施形態と同様にして電池をそれぞれ作製した。そして、各電池について、「ハイレート放電サイクル試験」を行って、試験前後での電池抵抗の「抵抗上昇率（％）」をそれぞれ求めた。まず、試験を開始するにあたり、各電池をそれぞれ２枚の矩形板状の拘束板で電池厚み方向ＢＨに挟んで拘束して、前述の組電池２００と同様に、絶縁フィルムＺＦが電池ケース１０と電極体２０との間で押圧された状態とする。
【００５２】
なお、各電池の拘束に必要な拘束荷重Ｆｃは、前述の式（１）から得られる。実施例１に係る絶縁フィルムＺＦの「電解液浸漬状態」での静摩擦係数μａ１＝０．６７であり、比較例１に係る絶縁フィルムＺＦの「電解液浸漬状態」での静摩擦係数μａ２＝０．３２である。従って、下記の式（３）〜（５）から、実施例１の電池１に必要な拘束荷重Ｆｃ１は、比較例１の電池に必要な拘束荷重Ｆｃ２を基準（１００％）とすると、４７．８％の大きさで足りることが判る。
Ｆｃ１＝（Ｆｄ／２）／μａ１  ・・・（３）
Ｆｃ２＝（Ｆｄ／２）／μａ２  ・・・（４）
（Ｆｃ１／Ｆｃ２）×１００＝（μａ２／μａ１）×１００＝４７．８（％）・・・（５）
【００５３】
次に、各電池について、初期の電池抵抗（ｍΩ）をそれぞれ測定した。具体的には、ＳＯＣ６０％に調整した各電池について、２５℃の温度環境下において、規定の電流（例えば６０・９０・１２０Ａなど）及び時間（１０秒など）にて充放電を行い、そのときの電圧変動量及びオームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）より、電池ＩＶ抵抗を算出し、これを初期の電池抵抗とした。
【００５４】
その後、各電池について、「ハイレート放電サイクル試験」を行った。具体的には、ＳＯＣ６０％に調整した各電池について、２５℃の温度環境下において、約３５Ｃの定電流で１０秒間放電した後、５秒間休止した。その後、約３Ｃの定電流で１２５秒間充電した後、５秒間休止した。これを約１０００サイクル行った。その後、「ハイレート放電サイクル試験」を終えた各電池について、前述のようにして試験後の電池抵抗（ｍΩ）を求めた。そして、初期の電池抵抗と試験後の電池抵抗とから、抵抗上昇率（％）をそれぞれ算出した。その結果を図５に示す。
【００５５】
図５から判るように、比較例１の電池では、抵抗上昇率が大きく約１３３％であったのに対し、実施例１の電池１では、抵抗上昇率が小さく約１０５％であった。
このような結果を生じる理由は、以下であると考えられる。即ち、「ハイレート放電サイクル試験」において、大電流の放電を行うと、活物質の膨張や電極体２０の熱膨張に伴い、電極体２０内に保持された電解液１７に圧力が掛かる。一方、放電に伴って負極活物質層２７付近の電解液１７中に含まれるリチウムイオンの濃度が上がり、このイオン濃度の高い電解液１７が、電極体２０の内部から外部に押し出される。従って、大電流の放電を繰り返すと、電極体２０内部の電解液１７のイオン濃度が徐々に低くなる現象が生じる。そうすると、電極体２０内部で電池反応に寄与し得るリチウムイオンが少なくなるので、電池抵抗が増加すると考えられる。
【００５６】
実施例１の電池１では、比較例１の電池に比して、前述のように電池の拘束荷重Ｆｃが小さい。電池の拘束荷重Ｆｃを小さくすると、大電流の放電時に電極体２０内部の電解液１７に掛かる圧力が小さくなるので、電極体２０内から押し出されるイオン濃度の高い電解液１７の量が少なくなる。これにより、電極体２０内の電解液１７のイオン濃度が低下するのを抑制できるので、「ハイレート放電サイクル試験」における電池抵抗の上昇を抑制できると考えられる。
【００５７】
以上で説明したように、前述の電池１では、絶縁フィルム３１が、電池ケース１０に接する外側面３１ａの三次元平均表面粗さＳＲａＡ（μｍ）が、ＳＲａＡ≧０．１５を満たす。本実施形態では、ＳＲａＡ＝０．２２７（μｍ）である。また、絶縁フィルム３１は、電極体２０に接する内側面３１ｂの三次元平均表面粗さＳＲａＢ（μｍ）が、ＳＲａＢ≧０．０３、かつ、ＳＲａＡ≧ＳＲａＢを満たす。本実施形態では、ＳＲａＢ＝０．０５８（μｍ）である。これにより、絶縁フィルム３１の外側面３１ａと電池ケース１０との静摩擦係数μａを大きくでき、電池１の拘束荷重Ｆｃの増大に伴う不具合を抑制して信頼性を高くできる。具体的には、電池１の拘束荷重Ｆｃを小さくすることで、「ハイレート放電サイクル試験」を行ったときに電池抵抗が上昇するのを抑制できる。また、電池１の拘束荷重Ｆｃを小さくすることで、電池ケース１０内に導電性の異物が混入している場合に、導電性の異物が絶縁フィルム３１を貫通して、電池ケース１０と電極体２０との間で短絡を生じるのを防止できる。また、電池１を拘束するための拘束部材２２０を小型化できる。
【００５８】
以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、溶着によって絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成したが、これに限られない。例えば粘着テープや接着剤を用いて、絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１  電池（リチウムイオン二次電池）
１０  電池ケース
２０  電極体
３０  袋状絶縁部材（絶縁部材）
３１  絶縁フィルム
３１ａ  （絶縁フィルムの）外側面
３１ｂ  （絶縁フィルムの）内側面
４０  正極端子
４１  負極端子
２００  組電池
２２０  拘束部材
【図１】
2016189303.tif 000004
【図２】
2016189303.tif 000005
【図３】
2016189303.tif 000006
【図４】
2016189303.tif 000007
【図５】
2016189303.tif 000008