(57)【要約】【課題】リード端子と電池ケースとを的確に絶縁すると共に、電極体を保持する力が向上した非水電解液二次電池を提供すること。【解決手段】本発明により、正極と負極とセパレータ１２とを備える電極体と、非水電解液と、が電池ケース２０に収容されている非水電解液二次電池が提供される。電池ケース２０の内壁面の全てには、ガラス繊維フィラー２６ａを含んだ絶縁塗装膜２６が形成されている。電極体の少なくとも一部は、セパレータ１２を介して電池ケース２０の内壁面に接している。ガラス繊維フィラー２６ａの平均繊維長をＬ１とし、絶縁塗装膜２６の平均厚みをＬ２とし、セパレータ１２の平均厚みをＬ３としたときに、上記Ｌ１と上記Ｌ２と上記Ｌ３とは、次式（１）：Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ２＋（（Ｌ３）/２）；を満たしている。【選択図】図２
2017142962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とセパレータとを備える電極体と、非水電解液と、が電池ケースに収容されている非水電解液二次電池であって、
前記電池ケースの内壁面の全てに、ガラス繊維フィラーを含んだ絶縁塗装膜が形成されており、
前記電極体の少なくとも一部は、前記セパレータを介して前記電池ケースの前記内壁面に接しており、
前記ガラス繊維フィラーの平均繊維長をＬ１とし、前記絶縁塗装膜の平均厚みをＬ２とし、前記セパレータの平均厚みをＬ３としたときに、前記Ｌ１と前記Ｌ２と前記Ｌ３とは、次式（１）：Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ２＋（（Ｌ３）/２）；を満たしている、非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解液二次電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
電池ケースへ電極体を挿入する際の作業性を向上する技術として、特許文献１，２がある。例えば特許文献１には、捲回電極体を絶縁フィルムに収容した構成の非水電解液二次電池が開示されている。かかる非水電解液二次電池は、例えばまず捲回電極体を袋状の絶縁フィルムに収容し、次いで開口部を有する有底の電池ケース本体に捲回電極体と絶縁フィルムとを収容し、その後電池ケース本体の上記開口部を蓋体（封口板）で塞ぐことによって構築される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２６７０４号公報
【特許文献２】特開２０１３−２０６８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載される電池では、絶縁フィルムを電池ケースの内壁側面に接触させて、捲回電極体を安定して保持するようにしている。しかしながら、特許文献２などにも記載される通り、一般に電池ケースの内壁面は、電極体の挿入性を高めるために平滑性が高くなっている。このため、例えば電池の外部から大きな振動や衝撃が加わったときなどには、捲回電極体が所定の位置からずれて、導電経路が切断されることがあり得る。
【０００５】
また、特許文献１に記載される電池では、捲回電極体に付設されたリード端子を電池ケースの蓋体に設けられた外部接続用の端子と電気的に接続させる必要がある。そのため、上記絶縁フィルムとして、上端側（蓋体に対向する側の面）が開口した袋状の絶縁フィルムを採用している。このような態様では、蓋体の装着時に絶縁フィルムが噛み込むことを防止する観点から、絶縁フィルムを小さめに誂えて蓋体と絶縁フィルムとの間にマージンを設けることがある。
しかしながら、蓋体と絶縁フィルムとの間にマージンを設けると、絶縁フィルムからリード端子がはみ出すことがある。そして、このはみ出した部分のリード端子に非水電解液が付着すると、例えば電池ケースとの距離が近い場合に、非水電解液を介して当該リード端子と電池ケースとが電気的に接続される（液絡される）ことがあり得る。また、かかる電池を複数組みあわせてなる組電池では、電池ケース間の隙間に挨や結露などの導電性物質が介在すると、当該電池ケース間に導電経路が形成されて、電池ケース自身が電気的に分解される（電食される）ことがあり得る。
【０００６】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リード端子と電池ケースとを的確に絶縁すると共に、電極体を保持する力が向上した非水電解液二次電池を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決すべく、本発明により、正極と負極とセパレータとを備える電極体と、非水電解液と、が電池ケースに収容されている非水電解液二次電池が提供される。上記電池ケースの全ての内壁面には、ガラス繊維フィラーを含んだ絶縁塗装膜が形成されている。上記電極体の少なくとも一部は、上記セパレータを介して上記電池ケースの上記内壁面に接している。上記ガラス繊維フィラーの平均繊維長をＬ１とし、上記絶縁塗装膜の平均厚みをＬ２とし、上記セパレータの平均厚みをＬ３としたときに、上記Ｌ１と上記Ｌ２と上記Ｌ３とは、次式（１）：Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ２＋（（Ｌ３）/２）；を満たしている。
【０００８】
電池ケースの内壁面に絶縁塗装膜を備えることにより、リード端子と電池ケースとを的確に絶縁して、上記液絡や電食の問題を未然防止することができる。また、上記式（１）を満たすことで、絶縁塗装膜中のガラス繊維フィラーがセパレータに食い込み、電極体を保持する力が向上する。したがって、かかる構成の非水電解液二次電池では、電極体を電池ケース内の所定の位置に安定して保持することができ、耐振動性や耐衝撃性を向上することができる。
【０００９】
なお、特許文献２には、電池ケース本体の電極体と対向する内壁面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層を備える電池が開示されている。しかしながら、ＤＬＣ層は摩擦係数が０．１程度と低い（摺動性が高い）ため、電極体を所定の位置に維持する効果が得られない。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池を模式的に示す縦断面図である。
【図２】捲回電極体の最外周面（セパレータ）と絶縁塗装膜との関係を説明するための模式的な要部断面図である。
【図３】電池ケースの構成を説明するための模式的な分解図である。
【図４】図１のＩＶの部位を拡大した拡大図である。
【図５】本発明の他の一実施形態に係る非水電解液二次電池を模式的に示す縦断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好適な一実施形態を説明する。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柄（例えば、本発明を特徴付けない正極や負極、非水電解液の構成）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。
【００１２】
（第１実施形態）
図１は、本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池１の構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図１は、非水電解液二次電池１を、捲回電極体１０の捲回軸方向からみた縦断面図である。非水電解液二次電池１は、捲回電極体１０と、非水電解液１６と、捲回電極体１０および非水電解液１６を収容する電池ケース２０と、を備えている。この非水電解液二次電池１は、特許文献１に記載されるような絶縁フィルムを備えていない。
【００１３】
捲回電極体１０は、長尺シート状の正極と長尺シート状の負極とが長尺シート状のセパレータ１２（図２参照）を介在させた状態で重ね合わされ、長尺方向に捲回されてなる電極体である。捲回電極体１０は、長尺シート状の正極と負極とセパレータ１２とを備えている。
正極は、長尺状の正極集電体と、その表面に形成されている正極活物質を含んだ正極活物質層とを備えている。正極集電体としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材（例えばアルミニウム箔）を採用し得る。正極活物質としては、例えばリチウム遷移金属複合酸化物を採用し得る。正極活物質層は、正極集電体の幅よりも狭い幅で、長尺方向に沿って帯状に形成されている。このため、正極は、幅方向（長尺方向と直交する方向）の一方の端部に正極活物質層の形成されていない帯状の正極活物質層非形成部を有している。
【００１４】
負極は、長尺状の負極集電体と、その表面に形成されている負極活物質を含んだ負極活物質層とを備えている。負極集電体としては、導電性の良好な金属からなる導電性部材（例えば銅箔）を採用し得る。負極活物質としては、例えば黒鉛を採用し得る。負極活物質層は、負極集電体の幅よりも狭い幅で、長尺方向に沿って帯状に形成されている。このため、負極は、幅方向（長尺方向と直交する方向）の一方の端部に負極活物質層の形成されていない帯状の負極活物質層非形成部を有している。
【００１５】
正極の正極活物質層と負極の負極活物質層とは、長尺状のセパレータ１２を間に介することで、互いに絶縁されている。セパレータ１２としては、例えばポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂からなる多孔質シート（フィルム）を採用し得る。
【００１６】
本実施形態の捲回電極体１０は、最外周面（捲回終端側の最表面）がセパレータ１２で覆われている。このような構成の捲回電極体１０は、例えばまず、下側から、セパレータ１２、負極、セパレータ１２、正極の順にシートを重ね合わせて積層体を作製し、次いで当該積層体を長尺方向と直交する方向の捲回軸の周りに渦巻き状に捲回し、最後にセパレータ１２のみを少なくとも１周分多く捲回することによって作製し得る。本実施形態の捲回電極体１０は、捲回軸に直交する方向から圧縮されたような扁平な形状（断面長円形状）を有している。
【００１７】
捲回電極体１０の幅方向（捲回方向と直交する捲回軸方向）において、その中央部分には、正極の正極活物質層と負極の負極活物質層とがセパレータを介して密に重なり合った捲回コア部分が形成されている。捲回電極体１０の幅方向の一方の端部では、正極の正極活物質層非形成部が捲回コア部分から幅方向の外方にはみ出し、集積されている。捲回電極体の幅方向の他方の端部では、負極の負極活物質層非形成部が捲回コア部分から幅方向の外方にはみ出し、集積されている。捲回コア部分からはみ出した正極活物質層非形成部（図１の手前側）には、正極リード端子１４が付設され、電池ケース２０の蓋体２４に設けられた外部接続用の正極端子２８と電気的に接続されている。捲回コア部分からはみ出した負極活物質層非形成部には、負極リード端子（図示せず）が付設され、電池ケース２０の蓋体２４に設けられた外部接続用の負極端子（図示せず）と電気的に接続されている。
【００１８】
非水電解液１６としては、非水溶媒中に支持塩（例えばリチウム塩）を含有させたものを採用し得る。
【００１９】
電池ケース２０は、捲回電極体１０と非水電解液１６とを収容する密閉構造の外装容器である。捲回電極体１０は、その最外周面（セパレータ１２）の少なくとも一部が電池ケース２０の内壁面（詳細には、内壁側面および／または内壁底面）と直接接触するように電池ケース２０内に配置されている。これにより、捲回電極体１０は、電池ケース２０内の所定の位置に安定的に保持されている。電池ケース２０は、例えばアルミニウムのような軽量で熱伝導性の良い金属製である。電池ケース２０は、捲回電極体１０の形状に対応するように、扁平な箱型形状を有している。電池ケース２０は、開口部を有する有底直方体状の電池ケース本体２２と、電池ケース本体２２の開口部に取り付けられて当該開口部を塞ぐ矩形状の蓋体（封口板）２４とを備えている。
【００２０】
蓋体２４の外側の面（図１の上面）には、外部接続用の正極端子２８および負極端子（図示せず）が設置されている。正極端子２８は、電池ケース２０内で正極リード端子１４を介して正極と電気的に接続されている。負極端子は、電池ケース２０内で負極リード端子を介して負極と電気的に接続されている。
【００２１】
電池ケース２０の全ての内壁面には、絶縁塗装膜２６が形成されている。絶縁塗装膜２６は、捲回電極体１０と電池ケース２０の金属製の部分とを絶縁する絶縁層である。絶縁塗装膜２６の平均厚みは特に限定されないが、十分な絶縁性を高いレベルで発揮する観点から、概ね１０μｍ以上であるとよい。絶縁塗装膜２６の平均厚みは、電池ケースの熱伝導性を高めて電池の冷却性能を維持向上する観点から、電池ケース２０の金属製の部分の平均厚みの１／１０以下であるとよい。例えば金属製の部分の平均厚みが０．４ｍｍである場合には、絶縁塗装膜２６の平均厚みが４０μｍ以下であるとよい。
【００２２】
なお、「全ての内壁面」とは、非水電解液二次電池１の構築後において、非水電解液１６と接触する可能性のある電池ケース２０の全ての壁面をいう。したがって、非水電解液二次電池１が所定の位置に所定の姿勢で（正規に）配置された場合に非水電解液１６と接触する壁面のみならず、例えば非水電解液二次電池１が一時的にイレギュラーな状態となった場合などに非水電解液１６と接触し得る壁面をも包含するものである。
【００２３】
絶縁塗装膜２６は、少なくともガラス繊維フィラー２６ａを含んでいる。これにより、絶縁塗装膜２６の表面が粗くなり、摩擦係数が大きくなる。その結果、絶縁塗装膜２６が、捲回電極体１０を電池ケース２０内の所定の位置に安定して保持する機能を発揮する。絶縁塗装膜２６は、ガラス繊維フィラー２６ａ以外に他の任意成分（例えばバインダや各種添加剤）を含み得る。バインダとしては、ポリイミド系、ポリアミド系、ウレタン系、ポリエステル系、シリコン系などの有機バインダや、セメント系などの無機バインダを採用し得る。
【００２４】
図２は、捲回電極体１０の最外周面（セパレータ１２）と、絶縁塗装膜２６との関係を説明するための模式的な要部断面図である。図２に示すように、本実施形態の非水電解液二次電池１では、絶縁塗装膜２６に含有されているガラス繊維フィラー２６ａの平均繊維長（長軸方向の長さの平均値。電子顕微鏡観察などによって求められる。）をＬ１とし、絶縁塗装膜２６の平均厚みをＬ２とし、セパレータ１２の平均厚みをＬ３としたときに、Ｌ１とＬ２とＬ３とが、次式（１）：Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ２＋（（Ｌ３）/２）；を満たしている。
換言すれば、ガラス繊維フィラー２６ａの平均繊維長Ｌ１は、絶縁塗装膜２６の平均厚みＬ２よりも大きい。これにより、図２に示すように、ガラス繊維フィラー２６ａがセパレータ１２に物理的に食い込んで（突き刺さって）、捲回電極体１０が電池ケース２０内に安定して保持される。また、ガラス繊維フィラー２６ａの平均繊維長Ｌ１は、絶縁塗装膜２６の平均厚みＬ２とセパレータ１２の平均厚みの半分（（Ｌ３）/２）との総和より小さい。これにより、図２に示すように、ガラス繊維フィラー２６ａがセパレータ１２を貫通することが防止される。
【００２５】
なお、ガラス繊維フィラー２６ａの平均繊維長Ｌ１が、絶縁塗装膜２６の平均厚みＬ２以下である場合、ガラス繊維フィラー２６ａのセパレータ１２への食い込みが小さくなり（あるいは無くなり）、捲回電極体１０を保持する力が低下することがある。一方で、ガラス繊維フィラー２６ａの平均繊維長Ｌ１が、絶縁塗装膜２６の平均厚みＬ２とセパレータ１２の平均厚みの半分（（Ｌ３）/２）との総和以上である場合、ガラス繊維フィラー２６ａがセパレータ１２を貫通して、捲回電極体１０の内部に到達してしまうことがある。したがって、本実施形態では、Ｌ１とＬ２とＬ３とが上記式（１）を満たすことが肝要である。
【００２６】
図３は、電池ケース２０の構成を説明するための模式的な分解図である。図３に示すように、電池ケース２０を構築する前の電池ケース本体２２および蓋体２４は、その内壁面に絶縁塗装膜２６を備えている。絶縁塗装膜２６は、例えば、ガラス繊維フィラー２６ａとバインダと溶媒（例えば水）とを混合してスラリー状の組成物を調製し、当該組成物を電池ケース本体２２および蓋体２４の内壁面に付与、乾燥することで形成し得る。組成物の付与には、例えば、スプレー法（吹き付け）や含浸法などを採用し得る。
【００２７】
絶縁塗装膜２６を形成する際には、図４に示すように、電池ケース本体２２と蓋体２４とを組み合わせたときに絶縁塗装膜２６がオーバーラップするようなラップ代を設けるとよい。これにより、信頼性の高い絶縁が可能となる。また、電池ケース本体２２および蓋体２４の接合部とその近傍（溶接時に熱の影響を受ける熱影響範囲）にはマスキングなどの処理を施しておき、絶縁塗装膜２６を形成しないことが好ましい。
電池ケース本体２２と蓋体２４とは、例えばレーザー溶接などによって接合される。これにより、電池ケース２０が構築される。
【００２８】
（第２実施形態）
図５は、本発明の他の一実施形態に係る非水電解液二次電池１Ａの構成を模式的に示す縦断面図である。なお、図５は、非水電解液二次電池１Ａを積層電極体３０の積層方向からみた縦断面図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。非水電解液二次電池１Ａは、捲回電極体１０にかえて積層電極体３０を備えていること以外、上記第１実施形態と同様である。
【００２９】
積層電極体３０は、矩形シート状の正極（正極シート）３２と矩形シート状の負極（負極シート）３６とが矩形シート状のセパレータ（セパレータシート）３４を介在させた状態で、所定の積層方向に層状に重ね合わされてなる電極体である。なお、正極シート３２、セパレータシート３４、負極シート３６の構成については、上記第１実施形態と同様である。積層電極体３０は、典型的にはそれぞれ複数枚の正極シート３２とセパレータシート３４と負極シート３６とを有する。複数枚の正極シート３２とセパレータシート３４と負極シート３６とは、それぞれ典型的には同じ形状である。
【００３０】
積層電極体３０の積層方向の最表面、つまり、積層の始端側および終端側の最表面には、セパレータシート３４が配置されている。積層電極体３０は、積層方向の最表面（セパレータシート３４）の少なくとも一部が電池ケース２０Ａの内壁側面と直接接触するように電池ケース２０Ａ内に配置されている。これにより、積層電極体３０は、電池ケース２０Ａ内の所定の位置に安定的に保持されている。その一方、積層電極体３０の積層方向に直交する側面（エッジ面）には、セパレータシート３４が配置されていない。積層電極体３０は、エッジ面が電池ケース２０Ａの内壁側面と直接接触しないように電池ケース２０Ａ内に配置されている。図５では、積層電極体３０の上方、下方、右側、左側において、積層電極体３０と電池ケース２０Ａとの間に所定の隙間が確保されている。図６では、積層電極体３０の上方および下方において、積層電極体３０と電池ケース２０Ａとの間に所定の隙間が確保されている。
【００３１】
正極シート３２の正極活物質層非形成部３２ａには正極リード端子４２が付設されている。負極シート３６の負極活物質層非形成部３６ａには負極リード端子４６が付設されている。電池ケース２０Ａの外側の面（図５の上面）には、外部接続用の正極端子４４と負極端子４８とが設けられている。正極端子４４は電池ケース２０Ａ内で正極リード端子４２正極リード端子１４を介して正極シート３２と電気的に接続されている。負極端子４８は、電池ケース２０Ａ内で負極リード端子４６を介して負極シート３６と電気的に接続されている。
【００３２】
ここに開示される非水電解液二次電池１は、例えばプラグインハイブリッド自動車、ハイブリッド自動車、電気自動車などのモータ駆動用バッテリー（駆動電源）として好適に用いることができる。非水電解液二次電池１は、例えば複数個を電気的に接続して組電池の形態で使用することができる。このような場合、捲回電極体１０の扁平面あるいは積層電極体３０の平面に所定の圧力（拘束圧）が加わるように、典型的には複数個の非水電解液二次電池１を拘束する。本実施形態の非水電解液二次電池１では捲回電極体１０を保持する力が高められているため、組電池構築時の拘束圧を従来に比べて低減することができる。
【００３３】
以上、本発明を詳細に説明したが、上記実施形態および実施例は例示にすぎず、ここで開示される発明には上述の具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１、１Ａ  非水電解液二次電池
１０    捲回電極体
１２    セパレータ
１４    正極リード端子
１６    非水電解液
２０、２０Ａ  電池ケース
２２    電池ケース本体
２４    蓋体（封口板）
２６    絶縁塗装膜
２６ａ  ガラス繊維フィラー
２８    外部接続用の正極端子
３０    積層電極体
３２    正極シート
３４    セパレータシート
３６    負極シート
４２    正極リード端子
４４    外部接続用の正極端子
４６    負極リード端子
４８    外部接続用の負極端子
【図１】
2017142962.tif 000003
【図２】
2017142962.tif 000004
【図３】
2017142962.tif 000005
【図４】
2017142962.tif 000006
【図５】
2017142962.tif 000007
【図６】
2017142962.tif 000008