(57)【要約】 【課題】釘のような大きな異物が刺さって内部短絡が起こった場合であっても、電池の過度な温度上昇を抑制しうる、安全性に優れた二次電池のつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールを提供する。【解決手段】正極活物質を含む複数の正極板（１）と負極活物質を含む複数の負極板（２）を、つづら折り状に折り返されたセパレータ（３）に、正極板及び負極板を挟み込んでなる二次電池のつづら折り積層体構造（Ａ）であって、セパレータは、正極板及び負極板から突出した複数の突出部（３２）を有し、突出部の少なくとも一部には、残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部（４）を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極活物質を含む複数の正極板（１）と負極活物質を含む複数の負極板（２）を、つづら折り状に折り返されたセパレータ（３）に、前記正極板及び前記負極板を挟み込んでなる二次電池のつづら折り積層体構造（Ａ）であって、
前記セパレータは、前記正極板及び前記負極板から突出した複数の突出部（３２）を有し、
前記突出部の少なくとも一部には、残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部（４）を有する二次電池のつづら折り積層体構造。
【請求項２】
前記応力破断部は、複数の前記突出部が積層する積層方向における端部に設けられている請求項１に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。
【請求項３】
前記突出部は折り返し部（３１）を有しており、  
前記応力破断部は、前記折り返し部の頂点近傍に設けられている請求項１又は２に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。
【請求項４】
前記応力破断部の形状は、ミシン目形状、薄肉形状、又はテープで接続された形状のうち少なくとも１つの形状をなす請求項１〜３の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。
【請求項５】
前記応力破断部の引張破断強度は、前記残部の引張破断強度の２０％〜５０％である請求項１〜４の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。
【請求項６】
前記正極板、前記負極板、及び前記セパレータを有するつづら折り積層体構造は、拘束又は電池内部が減圧されていることにより固定されている請求項１〜５の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載の二次電池のつづら折り積層体構造からなる電池セル（６）を電気的に直列又は並列に複数接続した電池モジュール（７）であって、
隣接する前記つづら折り積層体構造に設けられているそれぞれの前記応力破断部は、互いに離れた位置に設けられている電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池の積層構造において安全性に優れたつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話やノートパソコンなどの電子機器および車載用電源などに用いる二次電池に対する高エネルギー密度化が要求されている。この観点から高エネルギー密度化が可能なリチウム二次電池が広く普及している。リチウム二次電池は、正極、負極、これらの間に介在するセパレータおよび非水電解質を具備する。
【０００３】
一般に電池の内部で比較的抵抗値が低い短絡が発生した場合、短絡点に大電流が集中して流れるため、電池の発熱が加速して過熱に至ることがある。エネルギー密度の高いリチウム二次電池では、このような現象を回避するために、製造上の観点のほかに、電池構成上の観点からも様々な安全対策がなされている。
【０００４】
その一つとして、電池が内部短絡を起こしたときの発熱により、細孔が閉塞してイオン交換の遮断を行うシャットダウン機能が付与されたセパレータが一般的に用いられている。これは、シャットダウン機能により短絡電流が流れなくなるため発熱が停止するというものである。
【０００５】
また、特許文献１には、正極と負極がその間にセパレータが介在された状態で積層されている電極組立体を電池ケースに内蔵した後、電池ケースを封止して製造される二次電池であり、セパレータの外周面の少なくとも一部を余剰部として、電池ケースの封止部と共に一緒に固定させる技術が開示されている。これは、セパレータ余剰部を電池ケースの封止部に固定することにより、電池の異常発熱の際にセパレータの収縮を抑制し、セパレータを中心に対面している正極と負極が接触して短絡することを防止するものである。
【０００６】
しかしながら、これらの技術による安全対策であったとしても、短絡部の発熱が大きい場合には、シャットダウンが機能する前にセパレータを溶融させてセパレータに大きな穴を開けるメルトダウンを引き起こす虞がある。メルトダウンにより正極と負極とが短絡すると、更なる過熱を引き起こし、場合によっては電池が発火又は発煙し非常に危険である。
【０００７】
例えば、釘等の導電体が外装体に刺さり電池を貫通する等不慮の事態はまず起こり得ないが理論的には生起しうる異常事態である。このような異常事態においては、電池内で負極と一体的に導通した釘が正極と短絡することとなる。この際、電池が充電されていない状態であれば何ら支障はないものの、充電された状態では高容量、高電圧というリチウム二次電池の特性が、逆に安全性維持の観点からはマイナス要因となる。
【０００８】
すなわち、リチウム二次電池にあって、正極活物質はＬｉＣｏＯ2等のリチウムと遷移金属、若しくはリチウムと遷移金属と非遷移金属との複合酸化物からなる。このような活物質は金属酸化物であるために比較的抵抗値が高く、短絡電流の通過により自身の温度が上昇し易い。また、充電時の正極活物質は、リチウムがイオン化してある程度離脱した不安定な状態となっている。よって、正極活物質は自身の温度上昇により分解して酸素を生じ、この酸素と正極活物質を塗工したアルミニウム箔や有機溶媒からなる電解液が激しく反応して、急激な温度上昇を引き起こす虞れを考慮する必要がある。
【０００９】
あるいは、釘等の導電体が外装体に刺さった際に電池内の有機溶媒からなる電解液が噴出し、外気の酸素と接触した電解液が、短絡に起因する急激な温度上昇を引き起こした釘周辺の熱により発火する虞を考慮する必要がある。
【００１０】
したがって、リチウム二次電池の安全性を向上するための努力には際限は無く、上記のような異常事態となった場合でも、内部短絡による電池温度の過度な上昇を抑制しうる、安全性に優れた二次電池の開発が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００７−３１１３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、釘のような大きな異物が刺さって内部短絡が起こった場合であっても、電池の過度な温度上昇を抑制しうる、安全性に優れた二次電池のつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために本発明は、正極活物質を含む複数の正極板と負極活物質を含む複数の負極板を、つづら折り状に折り返されたセパレータに、正極板及び負極板を挟み込んでなる二次電池のつづら折り積層体構造であって、セパレータは、正極板及び負極板から突出した複数の突出部を有し、突出部の少なくとも一部には、残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明は二次電池の積層体構造としてつづら折り積層体構造を採用している。つづら折り積層体構造は、帯状のセパレータをつづら折り状に折り返し、畳み込まれたセパレータの間に正極板及び負極板を挟み込んだ構造をなす。一般につづら折り積層体構造では、セパレータは挟み込まれる正極板及び負極板から突出するようにして折り返される。すなわち、つづら折り積層体構造では、正極板及び負極板の積層方向に対して直交する方向における両端部に、セパレータの突出部が存在している。このセパレータの突出部は、正極板及び負極板を間に介在させていないため、電池性能に寄与していない部分である。
【００１５】
本発明は、複数存在する突出部の少なくとも一部に、その他のセパレータ部分よりも引張破断強度が小さい応力破断部を有している。つまり、本発明では、釘刺し等の不慮の異常事態において、電池性能に対する影響が小さいと考えられる突出部を破断し易くする構造を採っている。
【００１６】
例えば釘が電池に刺さった場合に、この釘に短絡電流が集中し、釘周辺の発熱量が増大する。このような場合、釘に集中する短絡電流を分散させることができれば、釘に流れる短絡電流を低減させることができ、電流の２乗に比例して大きくなる発熱量も低減できる。
【００１７】
そこで、本発明者は、釘が電池に刺さるような不慮の異常事態において、釘が刺さった場所とは異なる場所で意図的に内部短絡を起こさせ、釘が刺さった主たる内部短絡点に集中する短絡電流を分散させて、主たる内部短絡点に流れる短絡電流を低減させることを検討した。そして本発明者は、この意図的な短絡を起こさせるため、電池性能に対する影響が小さいと考えられるつづら折り積層体構造の突出部に、セパレータの残部よりも引張破断強度が小さい応力破断部を設けた。
【００１８】
この応力破断部は釘刺し等の不慮の異常事態により破断するように設けられている。よって、応力破断部が破断することにより、応力破断部近傍の正極と負極を短絡させることができる。これにより、突出部のセパレータが破断することで突出部近傍の正極と負極の内部短絡点を意図的に作り出せ、主たる内部短絡点（釘が刺さった部位又は圧壊した部位）に流れる短絡電流を分散させることで、主たる内部短絡における過度な温度上昇を抑制させることができる。したがって、たとえ釘刺しや圧壊等の不慮の異常事態が発生したとしても、本発明であれば、電池が発火することを抑制でき、安全性に優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態におけるつづら折り積層体構造を模式的に表した分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるつづら折り積層体構造を模式的に表した斜視図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本発明のつづら折り積層体構造に釘が刺さった状態を説明する断面図である。
【図５】本発明の一実施形態であるつづら折り積層体構造を有する電池セルの斜視図である。
【図６】本発明の一実施形態であるつづら折り積層体構造を有する電池セルを電池モジュールに適用した例を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１〜図６を参照しながら本発明の二次電池のつづら折り積層体構造、及びこのつづら折り積層体構造からなる電池モジュールの好適な実施形態について説明する。なお、本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事項は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。また、説明の便宜上、図１及び図２において積層する突出部はＸ方向において離間しているが、実際は隙間なく積層している。
【００２１】
本発明の実施形態における二次電池のつづら折り積層体構造Ａは、正極板１、負極板２、及びセパレータ３を備えている。
【００２２】
（正極板）
正極板１は矩形状であり、正極活物質、導電助剤、及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）を正極集電体の両面の一部表面に形成した構造を有する。また、正極集電体は、セパレータ３から突出し、かつ、正極合剤層が形成されていない正極集電体が露出した矩形状の正極端子１１を有する。なお、正極端子１１は、正極集電体の一部に設けられるタブ状であってもよい。この場合、正極端子１１がセパレータ３から突出し、セパレータ３内に位置する正極集電体には表面全面に正極合剤層が形成されていることが望ましい。
【００２３】
正極活物質は、リチウム二次電池の正極活物質として使用できることが知られているリチウムイオンを吸蔵・放出できる各種の材料の１種または２種以上を、特に制限なく使用することができる。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等や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リチウム含有遷移金属複合酸化物等のいずれかからなることが望ましい。
【００２４】
正極集電体は、矩形状の導電性材料からなり、例えば、アルミニウム箔、アルミニウム合金箔等であることが好ましい。正極集電体の厚みは、電池の大きさおよび容量によって異なるが、例えば１〜２０μｍであることが望ましい。
【００２５】
導電助剤は、導電性を有するものであれば特に限定されない。そして、導電材は必要に応じて用いられる。導電材は電池内の雰囲気下で必要な安定性を有し、かつ高温焼成に適した材料であることが望ましい。例えば、耐酸化性の高い金属又は合金、あるいは炭素材料を用いるのが好ましい。ここで、耐酸化性の高い金属又は合金とは、具体的に金属であれば、銀、パラジウム、金、プラチナ、アルミニウム、ニッケル等であることが好ましい。合金であれば、銀、パラジウム、金、白金、銅、アルミニウム、ニッケルから選ばれる２種以上の金属からなる合金であることが好ましい。また、これらの酸化物であることも望ましい。炭素材料とは、具体的に黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラック、及び繊維状炭素であることが好ましい。
【００２６】
バインダは、特に限定されるものではないが、例えば、スチレン−ブタジエンゴム等のゴム系バインダや、ポリ四フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデン等の含フッ素系樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアクリレート、ポリビニルアルコール等の熱可塑性樹脂が挙げられる。
【００２７】
正極板１は、次の方法によって作製され得る。上述した正極活物質と、導電助剤と、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）。この組成物を矩形状の正極集電体に、正極端子１１となる部分以外に間欠的に塗布して乾燥させる。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してもよい。このようにして得られた矩形状の正極基材を所定形状に切断して、正極端子１１を有する正極板１が得られる。
【００２８】
正極板１における正極合剤層の厚みは、片面当たり、３０〜１００μｍ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：９０〜９８質量部、導電助剤：１〜５質量部、バインダ：１〜５質量部であることが望ましい。
【００２９】
（負極板）
負極板２は、リチウムイオンを吸蔵・放出できる負極活物質を含有する層（負極合剤層）を負極集電体の両面の一部表面に形成した構造を有する。また、負極集電体は、セパレータ３から突出し、かつ、負極合剤層が形成されていない負極集電体が露出した負極端子２１を有する。なお、負極端子２１は、負極集電体の一部に設けられるタブ状であってもよい。この場合、負極端子２１がセパレータ３から突出し、セパレータ３内に位置する負極集電体には表面全面に負極合剤層が形成されていることが望ましい。
【００３０】
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ことが望ましい。あるいは、負極活物質は、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎ等の元素、Ｓｉ，Ｓｎ，Ｇｅ，Ｂｉ，Ｓｂ，Ｉｎのうちの１つ以上を含む合金、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（ＬｉＴｉ3Ｏ12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ことが好ましい。
【００３１】
負極集電体は、矩形状の導電性材料からなり、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅等が好ましい。負極集電体の厚みは、電池の大きさまたは容量によって異なるが、例えば、１〜２０μｍであることが好ましい。
【００３２】
負極板２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、必要に応じて導電助剤等とを含む負極合剤を、ＮＭＰや水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）。この組成物を矩形状の負極集電体上に、負極端子２１となる部分以外に間欠的に塗布して乾燥する。必要に応じてプレス処理により負極合剤層の厚み又は密度を調整してもよい。このようにして得られた矩形状の負極基材を所定形状に切断して、負極端子２１を有する負極板２が得られる。
【００３３】
負極板２における負極合剤層の厚みは、片面当たり、３０〜１００μｍであることが好ましい。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：９０〜９８質量部、バインダ：１〜５質量部であることが好ましい。また、導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量部であることが好ましい。
【００３４】
（セパレータ）
セパレータ３は、正極板１と負極板２の間に介在し、大きなイオン透過度(透気度)、所定の機械的強度、および電解液、正極活物質、負極活物質等に対する耐久性を有し、かつ連通気孔を有する絶縁性の多孔質体等を用いることができる。多孔質体は、融点が８０〜１４０℃程度の熱可塑性樹脂からなることが望ましい。また、多孔質体は、１００〜１４０℃においてその孔が閉塞する性質（すなわちシャットダウン機能）を有していることが望ましい。具体的にはポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン系ポリマーからなることが好ましい。多孔質体の厚みは、特に制限はないが、１０〜５０μｍであることが望ましい。
【００３５】
セパレータ３は、上記の多孔質体上に板状の無機粒子層をコーティングにより形成したものであってもよい。これにより、異常発熱時のセパレータの熱収縮を抑制して安全性を向上させることができる。あるいは、セパレータ３は、上記の多孔質体と耐熱性多孔質基体との積層構造を有していてもよい。耐熱性多孔質基体として、例えば耐熱温度が１５０℃以上の繊維状物を用いることができる。繊維状物として、セルロース及びその変成体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリアクリロニトリル、アラミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等が挙げられる。具体的には上記材料からなる不織布からなることが好ましい。
【００３６】
セパレータ３は、上記した材質からなる１枚の帯状のものをつづら折り状に折り畳まれた形状をなす。セパレータ３は、一面３ａと、この一面３ａに背向する他面３ｂを有する。一面３ａは山折り及び谷折りを交互に繰り返しているとともに、他面３ｂは谷折り及び山折りを交互に繰り返している。つづら折り状に折り畳まれたセパレータ３は、この山折り及び谷折りに折り返された複数の折り返し部を有する。
【００３７】
（つづら折積層体構造）
図１〜図４に示すように、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａは、以下のように構成されている。ここで、図面においてＸ方向とは、正極板１及び負極板２がセパレータ３を介して積層する方向を示す。Ｙ方向とは、Ｘ方向と直交する方向であって正極板１及び負極板２のそれぞれの電極端子が突出している方向を示す。Ｚ方向とは、Ｘ、Ｙ方向と直交する方向を示す。
【００３８】
帯状のセパレータ３は、一定間隔で山折りと谷折りとを交互に繰り返すことでつづら折り状に折り曲げられている。この山折り及び谷折り部分は、当該実施形態の折り返し部３１を形成している。
【００３９】
正極板１は、その両面が折り返されたセパレータ３の一面３ａに接触するように挟み込まれている。また、負極板２は、その両面が折り返されたセパレータ３の他面３ｂに接触するように挟み込まれている。この際、Ｚ方向においてセパレータ３は正極板１及び負極板２から突出するようにして折り返されている。換言すると、図４に示すように、Ｚ方向におけるセパレータ３の幅は正極板１及び負極板２の幅よりも大きい。
【００４０】
図２〜図４に示すように、突出部３２は、Ｚ方向において正極板１及び負極板２よりも突出しているセパレータ３からなる。すなわち、突出部３２はつづら折り積層体構造ＡのＺ方向における両端部に位置している。そして、Ｚ方向両端部に複数設けられている突出部３２は、Ｘ方向においてそれぞれ積層している。
【００４１】
具体的には、図３に示すように、Ｚ方向を左右としＸ方向を上下とした場合、突出部３２はＺ方向の左右端部に位置している。左端部の突出部３２は、折り畳まれたセパレータ３の一面３ａに挟み込まれた正極板１よりも左側に突出している。また、右端部の突出部３２は、折り畳まれたセパレータ３の他面３ｂに挟み込まれた負極板２よりも右側に突出している。また、図１に示すように、突出部３２はセパレータ３が折り返されている折り返し部３１を有する。折り返し部３１は、突出部３２のうちＺ方向における端部を構成している。
【００４２】
突出部３２は、折り畳まれたセパレータ３に挟み込まれる正極板１及び負極板２の枚数に応じて複数形成されている。すなわち、左端部の突出部３２は正極板１の枚数分形成され、右端部の突出部３２は負極板２の枚数分形成されている。なお、図１〜図４に示すように、当該実施形態では正極板１を３枚、負極板２を４枚をつづら折り状のセパレータ３に挟み込んだ例を挙げているが、正極板１及び負極板２の枚数は限定されるものではない。
【００４３】
複数存在する突出部３２のうち少なくとも一部には、応力破断部４が設けられている。応力破断部４は、外部からの所定の応力によって意図的にセパレータ３を破断させる部位である。つまり、応力破断部４は、応力破断部４以外のセパレータ３残部よりも引張破断強度が小さくなるように設けられている。具体的には、応力破断部４の引張破断強度は、破断部以外のセパレータ３残部の引張破断強度を基準として、２０％〜５０％であることが望ましい。さらに、２０％〜３０％であることがより好ましい。
【００４４】
図４に示すように、例えば釘等の異物が電池に刺さった場合には、つづら折り積層体構造Ａを構成する正極板１、負極板２、及びセパレータ３が、釘１００の貫通部１０１に向かって引っ張られる。なお、図４の白抜き矢印は、つづら折り積層体構造Ａを構成する正極板１、負極板２、及びセパレータ３が、釘１００の貫通により引っ張られる方向を示す。
【００４５】
すると、引張破断強度が他のセパレータ３部分（残部）よりも小さい応力破断部４は、破断する。セパレータ３が破断した応力破断部４において、正極板１と負極板２は短絡する。このように、本実施形態において釘刺し等により破断する応力破断部４を突出部３２に設けることにより、釘１００等の異物が電池に刺さった部位とは異なった部位に、意図的に正極板１と負極板２との短絡点４０を作り出すことができる。よって、釘１００に流れ得る短絡電流をこの短絡点４０に分散させることができる。つまり、釘１００に集中する短絡電流を減少させることができるため、釘周辺部１０２に起こり得る温度上昇を抑制することができる。したがって、例え釘１００等の異物が電池に刺さったとしても電池が発火することを抑制することができる。
【００４６】
応力破断部４の配設位置は、複数存在する突出部３２の少なくとも一部に設けられていればよい。より望ましくは、つづら折り積層体構造Ａの最外周である。具体的には、図３及び図４に示すように、応力破断部４は、積層方向（Ｘ方向）における複数積層する突出部３２のうち、端部に位置する突出部３２に設けられていることが望ましい。応力破断部４がつづら折り積層体構造Ａの最外周に設けられていることにより、意図的に作る短絡点４０をより外装体５に近い部分とすることができる。したがって、短絡点４０において生じた熱を効果的につづら折り積層体構造Ａ外に発散させることができるため、短絡点４０における急激な温度上昇を抑制することができる。
【００４７】
また、応力破断部４は、突出部３２のうち折り返し部３１に設けられていることが望ましい。さらに、折り返し部３１のうち頂点近傍に設けられていることがより好ましい。応力破断部４は、セパレータ３残部よりも引張破断強度が小さい部分である。よって、できる限り電池性能に寄与するセパレータ３部位、すなわち正極板１及び負極板２と接触している部位よりも離れた部位に設けることが望ましい。そこで、応力破断部４の配設場所を突出部３２のうち折り返し部３１の頂点近傍とすることにより、電池性能に寄与するセパレータ３部位よりも離れた位置とすることができる。
【００４８】
さらに、応力破断部４が折り返し部３１の頂点近傍に設けられることにより、意図した場所に短絡点４０を作ることが容易となる。図３及び図４に示すように、本実施形態においては、つづら折り積層体構造ＡのＸ方向上端部及び下端部に位置する一対の正極板１及び負極板２において、これらのＺ方向左端部及び右端部を短絡させるように、４つの応力破断部４（４１、４２、４３、４４）が設けられている。
【００４９】
具体的には図３に示すように、応力破断部４１は、Ｚ方向右側であってＸ方向最上部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向下側を指す。応力破断部４１がこの折り返し部３１の頂点よりも下側に設けられることにより、図4に示すように応力破断部４１が破断したとき、Ｘ方向最上部の一対の正極板１及び負極板２の右端部を短絡点４０ａにて短絡させることができる。
【００５０】
応力破断部４２は、Ｚ方向左側であってＸ方向最上部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向上側を指す。応力破断部４２がこの折り返し部３１の頂点よりも上側に設けられることにより、応力破断部４２が破断したとき、Ｘ方向最上部の一対の正極板１及び負極板２の左端部を短絡点４０ｂにて短絡させることができる。
【００５１】
図３に示すように応力破断部４３は、Ｚ方向右側であってＸ方向最下部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向上側を指す。応力破断部４３がこの折り返し部３１の頂点よりも上側に設けられることにより、図４に示すように応力破断部４３が破断したとき、Ｘ方向最下部の一対の正極板１及び負極板２の右端部を短絡点４０ｃにて短絡させることができる。
【００５２】
図３に示すように応力破断部４４は、Ｚ方向左側であってＸ方向最下部に位置する突出部３２における折り返し部３１の頂点近傍に設けられている。この場合の折り返し部３１の頂点近傍とは、折り返し部３１の頂点よりもＺ方向下側を指す。応力破断部４４がこの折り返し部３１の頂点よりも下側に設けられることにより、図４に示すように応力破断部４４が破断したとき、Ｘ方向最下部の一対の正極板１及び負極板２の左端部を短絡点４０ｄにて短絡させることができる。
【００５３】
このように、本実施形態においてつづら折り積層体構造Ａの最外周に４つの応力破断部４（４１、４２、４３、４４）が設けられることにより、釘１００等の異物が刺さった際に意図的に作り出す短絡点４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）が外装体５により近い部分となる。よって、この短絡点４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）から発せられる熱が効果的につづら折り積層体構造Ａ外に発散され得る。したがって、釘１００等に集中する短絡電流を分散させて釘周辺部１０２に起こり得る急激な温度上昇を抑制するだけでなく、短絡点４０（４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ）における急激な温度上昇も抑制することができる。
【００５４】
応力破断部４の形状は、電池に釘１００等の異物が刺さった際に破断するような形状であれば特に限定されるものではない。例えば、応力破断部４の形状は、ミシン目形状や、薄肉形状、又はテープでセパレータ３を接続した形状等が挙げられる。あるいは、これらの形状のうち少なくとも１つを、すなわち、これらの形状の１又は２以上を組み合わせて、複数ある応力破断部４の形状としてもよい。
【００５５】
本実施形態のつづら折り積層体構造Ａは、積層方向（Ｘ方向）の上下端から拘束されていることが望ましい。また、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａを電解液と共に外装体５に封止する際に外装体５内部を減圧することにより、つづら折り積層体構造Ａが固定されていることが望ましい。
【００５６】
このように、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａを拘束又は電池内部を減圧することで固定することにより、正極板１、負極板２、及びセパレータ３の位置ずれを抑制することができる。よって、釘１００等の異物が刺さったり、圧壊される等の異常事態以外の、例えば長期間にわたる振動等が電池に加わったとしても、応力破断部４が破断することを抑制することができる。
【００５７】
つづら折り積層体構造Ａの拘束手段は特に限定されるものではなく、正極板１、負極板２、及びセパレータ３が積層方向（Ｘ方向）に固定されていればよい。例えば、積層方向上下端から絶縁板で挟み込む手段が挙げられる。
【００５８】
また、上記同様に電池内部を減圧する手段としては特に限定されるものではない。例えば、外装体５としてラミネートフィルムを用いた場合では、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａをラミネートフィルムで覆い、ラミネートフィルムの周囲を熱融着しながら内部の空気を抜いて電池内部を減圧する手段が挙げられる。
【００５９】
本実施形態では、図１及び図２に示すように、Ｙ方向において正極端子１１及び負極端子２１は互いに背向するようにセパレータ３から突出している。なお、正極端子１１及び負極端子２１がセパレータ３から突出する方向は特に限定されるものではなく、Ｙ方向において互いに同じ向きに突出するように配設されてもよい。
【００６０】
（電池セル）
図５に示すように、電池セル６は、上記したつづら折り積層体構造Ａを電解液と共に外装体５に封止してなる。
【００６１】
電解液は、一般に使用される非水系溶媒に電解質を溶解したものを用いることができ、特に限定されない。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）等の環状カーボネートと、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の鎖状カーボネートとの混合溶媒や、環状カーボネートと１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン等のエーテル系溶媒との混合溶媒を使用することができる。
【００６２】
電解質は、その種類が特に限定されるものではないが、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４及びＬｉＡｓＦ６から選ばれる無機塩、これらの無機塩の誘導体、ＬｉＳＯ３ＣＦ３、ＬｉＣ（ＳＯ３ＣＦ３）３及びＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）２、ＬｉＮ（ＳＯ２Ｃ２Ｆ５）２、ＬｉＮ（ＳＯ２ＣＦ３）（ＳＯ２Ｃ４Ｆ９）、から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが望ましい。これらの電解質は、電池性能をさらに優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においてもさらに高く維持することができる。電解質の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、電解質及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。
【００６３】
外装体５は、特に限定されるものでなく、一般に二次電池に用いられている種々の材質が例示できる。例えば、鉄やアルミニウム等の金属材料を使用しても良い。また、樹脂等のフィルム材料を使用しても良い。また、外装材の形状についても特に限定されることはない。円筒型や角型など用途に応じて適宜選択することが可能である。蓄電デバイスの小型化や軽量化の観点からは、アルミニウムのラミネートフィルムを用いたフィルム型の外装材を用いることが好ましい。一般的には、外側にポリアミドフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した３層ラミネートフィルムが用いられている。
【００６４】
（電池モジュール）
図６に示すように、電池モジュール７は、上記の電池セル６を少なくとも２つ以上直列又は並列に接続して構成されている。例えば、図６に示すように、電池セル６を４つ並列に接続し、金属製の電池モジュールケース７１に収納して、電池モジュール７を構成することができる。このように、電池セル６を任意の個数直列又は並列に接続することによって、所望の電流、電圧、容量に対応できる。なお、電池セル６を４つ並列に接続する際には、例えばスペーサのような適当な接続部材を用いて各電池セル６の電極端子１１、２１を電気的に接続すればよい。さらに、本発明の電池モジュール７は、本実施形態に限定されるものでなく、従来公知のものを適宜採用することができる。
【００６５】
本実施形態の電池モジュール７における電池セル６には、上記つづら折り積層体構造Ａが採用されている。そして、各電池セル６のつづら折り積層体構造Ａには応力破断部４が設けられている。
【００６６】
具体的には図６に示す模式図のように、応力破断部４は各電池セル６のつづら折り積層体構造Ａの積層方向（Ｘ方向）における上端部及び下端部に位置し、さらに上端部と下端部のＹ方向における左右方向において互いに最も離れた位置に設けられていることが望ましい。このように応力破断部４が設けられることにより、隣接する電池セル６同士の応力破断部４は互いに離れた位置に存在することとなる。
【００６７】
隣接する電池セル６のつづら折り積層体構造Ａにそれぞれ応力破断部４が設けられていることにより、たとえ電池モジュール７に釘等の異物が刺さり短絡が生じたとしても、釘が刺さった電池セル６の応力破断部４が破断することにより意図的に短絡点４０を作ることができ、釘に集中する短絡電流をこの短絡点４０に分散させることができる。したがって、釘周辺の急激な温度上昇を抑制することができる。
【００６８】
さらに、隣接する電池セル６のつづら折り積層体構造Ａに応力破断部４がそれぞれ離れた位置に存在しているため、この短絡点４０から発生する熱は効果的に発散され得る。ゆえに、本実施形態における電池モジュール７は、釘等の異物が電池モジュール７に刺さる異常事態が発生したとしても、それぞれ互いに離れた位置に存在する短絡点４０によって短絡電流が釘に集中することを抑制できる。したがって、釘周辺の急激な温度上昇を抑制することができ、ひいては電池モジュールの発火等を抑制することができる。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記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種々変更可能である。
【００７０】
例えば、本実施形態のつづら折り積層体構造Ａ、及び電池モジュール７の電池セル６において、応力破断部４の数は適宜増減可能であり、特に限定されるものではない。
【００７１】
また、応力破断部４は外部からの応力によりつづら折り積層体構造Ａが圧壊し、電池内部が膨張することにより破断してもよい。これにより、つづら折り積層体構造Ａの圧壊点における短絡電流の集中を、応力破断部４が破断することにより意図的に作られる短絡点４０によって分散させることができる。よって、圧壊点における急激な温度上昇を抑制でき、電池の発火等を効果的に抑制することができる。
【００７２】
また、積層された突出部３２は積層方向から熱融着されていてもよい。この場合、突出部３２のうち折り返し部３１が位置する端部を積層方向から熱融着し、熱融着されないその他の突出部３２を設ける。そして、この熱融着されない突出部３２に応力破断部４を設けることにより、本発明と同様の効果を奏し得る。熱融着の方法は特に限定されることなく、例えばヒートシール等の公知の手段を用いることができる。
【符号の説明】
【００７３】
１：正極板  ２：負極板  ３：セパレータ  ３１：折り返し部  
３２：突出部  ４：応力破断部  ５：外装体  ６：電池セル
７：電池モジュール
【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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