(57)【要約】【課題】簡易な構成によって内部短絡があった場合においてリチウムイオン電池の発熱を防止する。【解決手段】第１面に第１極の集電体を有し、第２面に第２極の集電体を有するリチウム二次単電池を、隣り合う一対のリチウム二次単電池の第１面及び第２面が隣接するように直列に積層してなる積層型電池モジュールが容器内に減圧封止されて収納されてなる積層型リチウムイオン電池に適用される電流制限構造であって、積層型電池モジュールの外側にある第１極の集電体及び／又は第２極の集電体並びに容器は互いに接触する接触面を有し、接触面の少なくとも一部が積層型リチウムイオン電池外部への電流引き出し部であり、電流引き出し部が導電性と可撓性を有し、容器内部の圧力が上昇した際にその圧力で電流引き出し部が変形することにより第１極の集電体及び／又は第２極の集電体と電流引き出し部とが空間的に離れる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１面に第１極の集電体を有し、第２面に第２極の集電体を有するリチウム二次単電池を、隣り合う一対の前記リチウム二次単電池の前記第１面及び前記第２面が隣接するように直列に積層してなる積層型電池モジュールが容器内に収納されてなる積層型リチウムイオン電池に適用される電流制限構造であって、
前記積層型電池モジュールの外側にある前記第１極の集電体及び／又は前記第２極の集電体並びに前記容器は互いに接触する接触面をそれぞれ有し、
前記容器が有する前記接触面の少なくとも一部が前記積層型リチウムイオン電池外部への電流引き出し部であり、
前記電流引き出し部が導電性と可撓性を有し、
前記容器内部の圧力が上昇した際にその圧力で前記電流引き出し部が変形することにより前記積層型電池モジュールの前記第１極の集電体及び／又は前記第２極の集電体と前記電流引き出し部とが空間的に離れることを特徴とする電流制限構造。
【請求項２】
前記電流引き出し部が、金属又は導電性高分子からなるフィルム状基材からなる請求項１に記載の電流制限構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電流制限構造を有することを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項４】
請求項３に記載のリチウムイオン電池において、
前記リチウム二次単電池は全体として略平板状に形成されていることを特徴とするリチウムイオン電池。
【請求項５】
請求項３または４に記載のリチウムイオン電池において、
前記電流引き出し部は前記容器が前記第１極の集電体及び／又は前記第２極の集電体に接する前記接触面に略等しいリチウムイオン電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流制限構造及びリチウムイオン電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
リチウムイオン（二次）電池は、高容量で小型軽量な二次電池として、近年様々な用途に多用されている。一般的なリチウムイオン電池は、正極及び負極を構成する略平板状の集電体の一面に正極活物質及び負極活物質をそれぞれ設けた後で熱処理してこれら正極活物質及び負極活物質を乾燥させ、正極活物質と負極活物質との間に必要であればセパレータを挾んでこれら正極活物質と負極活物質を積層することで略平板状のリチウム二次単電池を製造し、この単電池を複数層積層して構成していた。
【０００３】
このような、単電池を複数層積層してなるリチウムイオン電池において、内部短絡等が発生すると、内部短絡を生じた部分に電流が集中し、リチウムイオン電池が発熱する可能性があり、かかる内部短絡時におけるリチウムイオン電池の発熱を抑制する目的で、集電体に、その積層方向において空間的に離れうる第一及び第二の層状部分を設けた技術が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６９５４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の技術では、集電体に第一及び第二の層状部分を設けているので、リチウムイオン電池全体の構成が複雑になる可能性があった。
【０００６】
本発明は上述した課題に鑑みてなされたものであり、簡易な構成によって内部短絡があった場合においてリチウムイオン電池が発熱することを防止する電流制限構造及びリチウムイオン電池の提供を、その目的の一つとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１面に第１極の集電体を有し、第２面に第２極の集電体を有するリチウム二次単電池を、隣り合う一対のリチウム二次単電池の第１面及び第２面が隣接するように直列に積層してなる積層型電池モジュールが容器内に収納されてなる積層型リチウムイオン電池に適用される電流制限構造に適用される。そして、積層型電池モジュールの外側にある第１極の集電体及び第２極の集電体のそれぞれに、容器と互いに接触する接触面を設け、前記容器が有する接触面の少なくとも一部を積層型リチウムイオン電池外部への電流引き出し部とし、この電流引き出し部が導電性と可撓性とを有し、容器内部の圧力が上昇した際にその圧力で電流引き出し部が変形することにより積層型電池モジュールの第１極の集電体及び／又は第２極の集電体と電流引き出し部とが空間的に離れることにより、上述の課題の少なくとも一つを解決している。
【０００８】
ここで、電流引き出し部が、金属又は導電性高分子からなるフィルム状基材からなることが好ましい。
【０００９】
また、本発明は、上述の電流制限構造を有するリチウムイオン電池により、上述の課題の少なくとも一つを解決している。
【００１０】
ここで、リチウム二次単電池は全体として略平板状に形成されていることが好ましい。
【００１１】
さらに、電流引き出し部は容器が第１極の集電体及び／又は第２極の集電体に接する接触面に略等しいことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、簡易な構成によって内部短絡があった場合においてリチウムイオン電池が発熱することを防止する電流制限構造及びリチウムイオン電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態に適用されるリチウム二次単電池を示す断面図及び一部破断斜視図である。
【図２】本発明の第１実施形態である電流制限構造を有するリチウムイオン電池を示す分解図である。
【図３】第１実施形態のリチウムイオン電池を示す断面図及び一部破断斜視図である。
【図４】電流制限構造が機能した状態における第１実施形態のリチウムイオン電池を示す断面図及び一部破断斜視図である。
【図５】第１実施形態のリチウムイオン電池の電流引き出し部の構造の例を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態である電流制限構造を有するリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１実施形態）
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態であるリチウムイオン電池について説明する。図１（ａ）は、本発明の第１実施形態に適用されるリチウム二次単電池を示す断面図、図１（ｂ）は、第１実施形態に適用されるリチウム二次単電池を示す一部破断斜視図、図２は本発明の第１実施形態である電流制限構造を有するリチウムイオン電池を示す分解図、図３（ａ）は第１実施形態のリチウムイオン電池を示す断面図、及び図３（ｂ）は第１実施形態のリチウムイオン電池を示す一部破断斜視図である。
【００１５】
これら図において、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌは、リチウムイオン電池Ｌの外殻をなす中空の容器２０内に外形略平板状の単電池１が直列に複数積層された積層型電池モジュール２１が収納されて構成されている。
【００１６】
単電池１は、図１（ａ）、（ｂ）に詳細を示すように、略平板状の第１極の集電体である正極集電体７の表面に正極電極活物質と電解液とを含む略平板状の正極電極組成物層５が形成された正極２と、同様に略平板状の第２極の集電体である負極集電体８の表面に負極電極活物質と電解液とを含む略平板状の負極電極組成物層６が形成された負極３とが、同様に略平板状のセパレータ４を介して積層されて構成され、全体として略平板状に形成されている。これにより、対向する正極集電体７及び負極集電体８を図中上面及び下面にそれぞれ有する単電池１が構成される。
【００１７】
図１（ａ）に最もよく示されるように、正極集電体７及び負極集電体８は、単電池１の端部に形成されたシール部材９により所定間隔をもって対向するように位置決めされている。また、セパレータ４の端部がこのシール部材９内に埋め込まれることで、このセパレータ４が支持されるとともに、セパレータ４と正極集電体７及び負極集電体８との位置関係が定められている。
【００１８】
正極集電体７とセパレータ４との間の間隔、及び、負極集電体８とセパレータ４との間の間隔はリチウムイオン電池Ｌの容量に応じて調整され、これら正極集電体７、負極集電体８及びセパレータ４の位置関係は必要な間隔が得られるように定められている。
【００１９】
図１（ａ）、（ｂ）に示す単電池１は、図２に示すように、隣り合う単電池１の正極集電体７の上面と負極集電体８の下面とが隣接するように直列に積層されて積層型電池モジュール２１が形成され、そして、この積層型電池モジュール２１が容器２０に減圧封止されて収納されて、図３（ａ）、（ｂ）に示す本実施形態のリチウムイオン電池Ｌが構成されている。
【００２０】
本実施形態のリチウムイオン電池Ｌを構成する容器２０は、図２に詳細を示すように、上容器２０ａ及び下容器２０ｂに分割されて構成されている。下容器２０ｂは、上面が開口した略中空箱形の下容器本体２０ｃと、この下容器本体２０ｃの上部周縁部に形成された略矩形額縁状の下容器縁部２０ｄとを備える。一方、上容器２０ａは、この下容器２０ｂの下容器縁部２０ｄと略同じ大きさの略矩形板状に形成され、下容器２０ｂの下容器本体２０ｃの開口を覆うように配置されている。
【００２１】
そして、下容器本体２０ｃ内に積層型電池モジュール２１が収納され、下容器本体２０ｃ内が減圧された状態で、上容器２０ａ及び下容器２０ｂが図略のシール部材により封止されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌが構成される。
【００２２】
ここで、上容器２０ａ及び下容器本体２０ｃの図２及び図３における下面には、可撓性及び導電性を有する矩形板状の電流引き出し部２２ａ、２２ｂがそれぞれ形成されている。この電流引き出し部２２ａ、２２ｂは、積層型電池モジュール２１の最上部及び最下部に位置する単電池１の正極集電体７及び負極集電体８と略同一形状に形成されている。そして、積層型電池モジュール２１は容器２０内に減圧封止されて収納されていることから、図３に示すように、積層型電池モジュール２１の最上部及び最下部に位置する単電池１の正極集電体７及び負極集電体８の上面及び下面は、それぞれ電流引き出し部２２ａ、２２ｂに密着することで電気的に接触している。
【００２３】
加えて、電流引き出し部２２ａ、２２ｂが可撓性を有することから、容器２０の内圧が上昇して大気圧以上になった場合、電流引き出し部２２ａ、２２ｂを含む容器２０が外方に膨張することで、単電池１の正極集電体７及び負極集電体８の上面及び下面から空間的に離れるように構成されている。
【００２４】
正極電極活物質は正極活物質粒子を含んでなり、正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉＣｏＯ2、ＬｉＮｉＯ2、ＬｉＭｎＯ2及びＬｉＭｎ2Ｏ4）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ2及びＶ2Ｏ5）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ2及びＴｉＳ2）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリ−ｐ−フェニレン及びポリカルバゾール）等が挙げられる。
【００２５】
また、負極電極活物質は負極活物質粒子を含んでなり、負極活物質粒子としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、高分子化合物焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）、炭素繊維、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリキノリン等）、スズ、シリコン、及び金属合金（例えばリチウム−スズ合金、リチウム−シリコン合金、リチウム−アルミニウム合金及びリチウム−アルミニウム−マンガン合金等）、リチウムと遷移金属との複合酸化物（例えばＬｉ4Ｔｉ5Ｏ12等）等が挙げられる。
【００２６】
単電池１においては、正極活物質粒子及び／又は負極活物質粒子は、表面の少なくとも一部が被覆用樹脂を含む被覆剤で被覆されてなる被覆活物質粒子であることが好ましい。
【００２７】
被覆剤は被覆用樹脂を含んでおり、活物質粒子の周囲が被覆剤で被覆されていると、充放電時に生じる活物質粒子の膨張に伴う電極の体積変化が緩和され、電極の膨脹を抑制することができる。被覆用樹脂の例としては、ビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、アニリン樹脂、アイオノマー樹脂、ポリカーボネート等が挙げられる。これらの中ではビニル樹脂、ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂又はポリアミド樹脂が好ましい。
【００２８】
被覆剤はさらに導電助剤を含んでも良く、被覆剤に含まれる導電助剤としては、導電性を有する材料から選択される。
【００２９】
具体的には、金属［アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック、単層カーボンナノチューブ及び多層カーボンナノチューブ等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。
【００３０】
これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物が用いられてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、金、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤とは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をメッキ等でコーティングしたものでもよい。
【００３１】
被覆剤に含まれる導電助剤として導電性繊維を用いることも可能である。導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。
【００３２】
被覆活物質粒子は、例えば、活物質粒子を万能混合機に入れて３０〜５００ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂を含む樹脂溶液を１〜９０分かけて滴下混合し、さらに導電助剤を混合し、撹拌したまま５０〜２００℃に昇温し、０．００７〜０．０４ＭＰａまで減圧した後に１０〜１５０分保持することにより得ることができる。
【００３３】
電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する電解液を使用することができる。
【００３４】
電解質としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ6、ＬｉＢＦ4、ＬｉＳｂＦ6、ＬｉＡｓＦ6及びＬｉＣｌＯ4等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ3ＳＯ2）2、ＬｉＮ（Ｃ2Ｆ5ＳＯ2）2及びＬｉＣ（ＣＦ3ＳＯ2）3等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはＬｉＰＦ6である。
【００３５】
非水溶媒としては、通常の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
【００３６】
非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３７】
非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、より好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、さらに好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。特に好ましいのはプロピレンカーボネート(ＰＣ)、またはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。
【００３８】
正極電極活物質と電解液とを含む正極電極組成物層５及び負極電極活物質と電解液とを含む負極電極組成物層６は、導電性が良好になる等の観点から、それぞれ更に繊維状導電性物質を含むことが好ましい。繊維状導電性物質としては、被覆剤に含まれる導電助剤として例示した導電性繊維と同じものを用いることができる。
【００３９】
正極電極組成物層５及び負極電極組成物層６は、それぞれ正極活物質粒子又は負極活物質粒子と必要により用いる繊維状導電性物質とを電解液又は非水溶媒の重量に基づいて１０〜６０重量％の濃度で電解液と混合分散して得られる混合物による層を正極集電体７及び負極集電体８の表面に設けることで得ることができる。
【００４０】
セパレータ４としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等、ポリオレフィン製の微多孔膜フィルム、多孔性のポリエチレンフィルムとポリプロピレンとの多層フィルム、ポリエステル繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等が挙げられる。
【００４１】
正極集電体７及び負極集電体８としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに導電性高分子材料等からなるフィルム状基材等を用いることができ、なかでも電解液を透過しない無孔質のフィルム状基材が好ましく挙げられる。なかでも、金属材料としては、軽量化、耐食性、高導電性の観点から、好ましくはアルミニウム及び銅であり、さらに好ましくは正極集電体７がアルミニウムで、負極集電体８が銅である。
【００４２】
正極集電体７及び負極集電体８が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合、導電性高分子材料の基材となる高分子材料は、導電性高分子であってもよいし、導電性を有さない高分子であってもよい。
【００４３】
高分子材料のうち、導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリフェニレンビニレン、およびポリオキサジアゾール等が挙げられる。導電性を有さない高分子材料としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。
【００４４】
導電性を有さない高分子材料のうち、電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
【００４５】
また、正極集電体７及び負極集電体８が導電性高分子材料からなる樹脂集電体である場合、導電性の高分子材料を含む樹脂集電体の導電性を向上させる目的、あるいは、導電性を有さない高分子材料を含む樹脂集電体に導電性を付与する目的から、導電性フィラーを含んでいると好ましい。導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。好ましくは、集電体内のイオン透過を抑制する観点から、電荷移動媒体として用いられるイオンに関して伝導性を有さない材料を用いるのが好ましい。具体的には、カーボン材料、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、ニッケルなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、ステンレス（ＳＵＳ）等のこれらの合金材が用いられてもよい。耐食性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン材料、ニッケル、より好ましくはカーボン材料である。また、これらの導電性フィラーは、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに、上記で示される金属をメッキ等でコーティングしたものであってもよい。
【００４６】
導電性を有さない高分子を基材とする樹脂集電体の具体例としては、ポリプロピレンに導電性フィラーとしてアセチレンブラックを５〜２０部分散させた後、熱プレス機で圧延したものが挙げられる。また、その厚みも特に制限されず、公知のものと同様、あるいは適宜変更して適用することができる。
【００４７】
シール部材９を構成する材料としては、正極、負極集電体７、８との接着性を有し、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料、特に熱硬化性樹脂が好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリフッ化ビニデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
【００４８】
容器２０を構成する材料は、容器２０内に積層型電池モジュール２１を収納しうる材料であれば、任意の材料が好適に適用可能である。但し、単電池１と容器２０とが接触する可能性があることを考慮して、容器２０を構成する材料は絶縁性を有する材料であることが好ましい。加えて、容器２０は、積層型電池モジュール２１を内部に収納した状態で減圧封止することから、容器２０を構成する材料は可撓性及び気密性を有する材料であることが好ましい。このような材料としては、ラミネートフィルムと呼ばれる、一例として、金属箔の両面を高分子フィルムで覆ったフィルムや、気密性が付与された不織布等が挙げられるリチウムイオン電池用の外装材として公知のラミネートフィルムを用いることができる。
【００４９】
電流引き出し部２２ａ、２２ｂを構成する材料は、容器内部の圧力が上昇した際にその圧力で変形できる可撓性及び積層型電池モジュールで発生した電流を外部に取り出せる導電性を有する材料であれば特段の限定はない。この様な材料としては、前記の正極集電体７及び負極集電体８として用いることができる材料として説明したものと同じフィルム状基材と同じものを好ましく用いることができる。これらの材料は導電性を有し、可撓性を有するが、電流制限能力等の観点から、なかでも厚さが２０〜８０μｍのフィルムを用いることが好ましい。
【００５０】
電流引き出し部２２ａ、２２ｂを配置する位置は、前記の容器２０と接触する接触面を有する位置に配置されていれば特段の制限はないが、一例として、図５（ａ）に示すように、不織布でできた容器２０の該当部分に導電性材料をドーピング等して容器２０の一部に導電性を付与してもよく、また、図５（ｂ）に示すように、ラミネートフィルムでできた容器２０に開口部を設けて、可撓性を有する導電板である電流引き出し部２２ａを貼付してもよい。なお、容器２０に開口部を設けて、可撓性を有する導電板である電流引き出し部２２ａを貼付する場合、図５（ｂ）にある様に電流引き出し部２２ａを容器２０の内側に貼付してもよく、電流引き出し部２２ａを容器２０の外側に貼付してもよい。
【００５１】
ここで、電流引き出し部２２ａを容器２０の外側に貼付した場合、容器２０と積層型電池モジュール２１との間には容器２０の厚みに由来する隙間が生じるが、積層型電池モジュール２１を容器２０の内部に収納して減圧封止した場合には、可撓性のある電流引き出し部２２ａが変形することで隙間が埋まり、正極集電体７と電流引き出し部２２ａとが電気的に接触することができる。そして、容器内部の圧力が上昇すると容器内部から押されて電流引き出し部２２ａが外側に膨らむが、同時に変形していた電流引き出し部２２ａは正極集電体７との隙間があった、もとの形状に戻ろうとする応力が発生する。そのため、電流引き出し部２２ａを容器２０の外側に貼付した場合には、電流引き出し部２２ａを容器２０の内側に貼付した場合に比べて内部の圧力変化による電流制限能力がさらに良好になるものと考えられる。
【００５２】
なお、可撓性のある電流引き出し部２２ａは正極側のみならず負極側に設置されていてもよく、その場合、電流引き出し部２２ａと負極集電体８が電気的に接触する。
【００５３】
以上の構成の単電池１は、正極集電体７及び負極集電体８のそれぞれの表面に、正極電極活物質と電解液とを含む正極電極組成物５、及び負極電極活物質と電解液とを含む負極電極組成物６を形成して正極２及び負極３を形成する。正極２及び負極３を形成する手法は任意であり、正極集電体７及び負極集電体８のそれぞれの表面に正極電極組成物５及び負極電極組成物６を塗布する、正極集電体７及び負極集電体８のそれぞれの表面に、ノズル等を介して正極電極組成物５及び負極電極組成物６を載置した後に所定厚になるようにヘラ等で均す、など、種々の手法が挙げられる。その後、セパレータ４を介して正極２及び負極３を積層し、正極集電体７及び負極集電体８の端部、さらにセパレータ４の端部をシール部材９により封止することで単電池１を製造することができる。
【００５４】
次いで、上述の工程により製造された単電池１を、隣り合う単電池１の正極集電体７の上面と負極集電体８の下面とが隣接するように直列に積層して積層型電池モジュール２１を形成し、さらに、この積層型電池モジュール２１を容器２０内に収納し、容器２０内を減圧脱気した後にシール部材で封止することで、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌを製造することができる。
【００５５】
このような構成のリチウムイオン電池Ｌは、電流引き出し部２２ａ、２２ｂの上面及び下面に、例えば帯状の金属箔からなる図略の電極端子の一端が導電性接着剤等により固着されて接続されて、リチウムイオン電池Ｌからの電源電圧が外部に供給される。
【００５６】
そして、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌにおいて、内部短絡等が発生した場合、いずれかの単電池１から経時で微量のガスが発生することがある。この際、結果として電流引き出し部２２ａ、２２ｂを含む容器２０の内圧が上昇して大気圧以上になると、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、電流引き出し部２２ａ、２２ｂを含む容器２０が外方に膨張する。この結果、電流引き出し部２２ａ、２２ｂと、積層型電池モジュール２１の最上部及び最下部に位置する単電池１の正極集電体７及び負極集電体８の上面及び下面との少なくとも一部が離間して電流引き出し部２２ａ、２２ｂと正極集電体７及び負極集電体８との接触面積が減少することで、これらの間の電気抵抗が増加する。従って、単電池１に流れる電流が抑制、好ましくは遮断され、リチウムイオン電池Ｌ全体の発熱が抑制される。
【００５７】
このように、本実施形態によれば、容器２０に電流引き出し部２２ａ、２２ｂを設けるという単純な構成により、内部短絡等があった場合においてリチウムイオン電池Ｌが発熱することを防止するリチウムイオン電池を実現することができる。
【００５８】
特に、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌでは、積層型電池モジュール２１は容器２０内に減圧封止することで積層型電池モジュール２１と容器２０との密着性を高め、リチウムイオン電池Ｌ全体としての剛性を高めることができ、特に、単電池１の正極集電体７及び負極集電体８として樹脂集電体を用いた場合には、積層型電池モジュール２１と容器２０との密着性を高めることで電流引き出し部２２ａ、２２ｂとの密着性を高め、金属集電体に比較して導電率が高くない樹脂集電体を用いた場合であっても優れた電流取り出し効率を発揮することができる。また、樹脂集電体は、金属集電体に比較して導電率が高くないため、積層型電池モジュール２１からリチウムイオン電池Ｌの外部に電源電圧を効率的に取り出すためには、容器２０側に設ける電源電圧取出部である電流引き出し部２２ａ、２２ｂの面積を広く、好ましくは正極集電体７及び負極集電体８と略同一面積にすることが好ましい。本実施形態では、広い面積を有する電流引き出し部２２ａ、２２ｂを、内部短絡時に電流を制御するために用いているので、容器内に別途電極タブを設けるような構成に比較して、構成の簡略化を図ることができる。
【００５９】
（第２実施形態）
次に、図６は、本発明の第２実施形態である電流制限構造を有するリチウムイオン電池を示す斜視図である。
【００６０】
本実施形態のリチウムイオン電池と上述の第１実施形態のリチウムイオン電池との相違点は、積層型電池モジュール２１が収納された容器２０をラミネートフィルムで構成し、この容器２０に設けられた電流引き出し部２２ａ、２２ｂ（図６では電流引き出し部２２ａのみ図示している）を、このラミネートフィルムである容器２０の内面に貼付された金属箔、または容器２０の内面にスパッタリング等により形成された導電部から構成したことである。
【００６１】
本実施形態における電流引き出し部２２ａ、２２ｂも、上述の第１実施形態と同様に、積層型電池モジュール２１の最上部及び最下部に位置する単電池１の正極集電体７及び負極集電体８と略同一形状に形成されている。
【００６２】
また、本実施形態の容器２０を構成する上容器２０ａ及び下容器２０ｂは略同一の形状に形成されており、上面が開口した上容器本体２０ｅ及び下容器本体２０ｆと、これら上容器本体２０ｅ及び下容器本体２０ｆの図６において左右の端部から側方に突出する一対の上容器縁部２０ｇ及び下容器縁部２０ｈとを備える。
【００６３】
そして、上容器２０ａ及び下容器２０ｂが相対向して配置されることで形成される内部空間に積層型電池モジュール２１が収納され、この内部空間が減圧された状態で、上容器縁部２０ｇ及び下容器縁部２０ｈが図略のシール部材により封止されることで、本実施形態のリチウムイオン電池Ｌが構成される。
【００６４】
上容器縁部２０ｇ及び下容器縁部２０ｈは、その一部が側方にさらに延出されるとともに、電流引き出し部２２ａ、２２ｂもこの上容器縁部２０ｇ及び下容器縁部２０ｈの延出部に沿って延出し、これらによりリチウムイオン電池Ｌからの電気を取り出すための電極端子２３、２４が形成されている。
【００６５】
従って、本実施形態によっても、上述の第１実施形態と同様の効果を奏することができる。
【００６６】
（変形例）
なお、上述の各実施形態では、容器２０を構成する上容器２０ａ及び下容器２０ｂにそれぞれ電流引き出し部２２ａ、２２ｂを形成していたが、上容器２０ａ及び下容器２０ｂの少なくとも一方に電流引き出し部２２ａ、２２ｂを形成しても、本発明の目的を達成することができる。また、上述の各実施形態では、電流引き出し部２２ａ、２２ｂは正極集電体７及び負極集電体８と略同一の大きさに形成されていたが、内部短絡時に電流を抑制、好ましくは遮断しうる大きさであれば大きさに限定はない。
【符号の説明】
【００６７】
Ｌ    リチウムイオン電池
１    単電池
２    正極
３    負極
４    セパレータ
５    正極電極組成物
６    負極電極組成物
７    正極集電体
８    負極集電体
９    シール部材
２０    容器
２１    積層型電池モジュール
２２ａ、２２ｂ  電流引き出し部
【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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