(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する一対の電極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子、および前記電池素子を収容すると共に前記一対の電極の一方と導通された電池缶を含む電池と、
前記一対の電極の他方と導通されると共に前記電池缶の外面の少なくとも一部を覆う導電膜、および前記導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜を含む被覆部材と
を備え、
前記導電膜は、前記一対の絶縁膜のうちの少なくとも一方と接着されている
電池パック。
【請求項２】
前記導電膜は、前記一対の絶縁膜の双方と接着されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項３】
前記一対の絶縁膜のうちの一方は、前記電池缶の外面および前記導電膜の双方と接着されている請求項１に記載の電池パック。
【請求項４】
前記一対の電極は、正極集電体に正極活物質層が設けられてなる正極および負極集電体に負極活物質層が設けられてなる負極であって、
前記正極集電体は、少なくとも前記負極活物質層と対向する面が前記正極活物質層または絶縁材料により全て覆われたものである
請求項１に記載の電池パック。
【請求項５】
対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子ならびに前記電池素子を収容すると共に前記負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池と、
最も貴な電位に位置する前記電池の正極と導通されると共に前記複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、前記導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜とを含む被覆部材と
を備え、
前記導電膜が、前記一対の絶縁膜のうちの少なくとも一方と接着されている
電池パック。
【請求項６】
前記複数の電池および被覆部材を収容すると共に前記導電膜および一対の絶縁膜が積層された方向に付勢力を加える筐体をさらに備えた請求項５に記載の電池パック。
【請求項７】
対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子ならびに前記電池素子を収容すると共に前記負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池と、
最も貴な電位に位置する前記電池の正極と導通されると共に前記複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、この導電膜よりも前記電池缶の側に位置する絶縁膜との積層構造を含む被覆部材と、
前記複数の電池および被覆部材を収容すると共に前記導電膜および絶縁膜が積層された方向に付勢力を加える筐体と
を備え、
前記導電膜は、前記絶縁膜と接着されている
電池パック。
【請求項８】
前記導電膜の少なくとも一部が前記筐体の側壁に埋設されている請求項７に記載の電池パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対向する一対の電極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子が電池缶に収容された電池を備えた電池パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カメラ一体型ＶＴＲ（ビデオテープレコーダ），携帯電話あるいはノートパソコンなどのポータブル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。これらの電子機器のポータブル電源として用いられている電池、特に二次電池はキーデバイスとして、エネルギー密度の向上を図る研究開発が活発に進められている。中でも、非水電解質二次電池（例えば、リチウムイオン二次電池）は、従来の水系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるので、その改良に関する検討が各方面で行われている。
【０００３】
このような二次電池に対しては、それを搭載する電子機器等の小型化に伴うエネルギー密度の向上と併せて安全性の向上も強く求められている。すなわち、外部からの衝撃を受けた場合や、外力によって変形した場合、あるいは誤使用等によって過充電状態となった場合であっても破裂や発火などを起こすことのない二次電池が求められている。
【０００４】
こうした状況下、電池素子としての巻回体を構成する正極および負極における双方の集電体露出部分が、巻回体の最外周においてセパレータを介して互いに対向するように構成された電池が提案されている（例えば特許文献１参照）。このような電池では、鋭利な物体（例えば釘）によって電池が突き刺された場合であっても、巻回体の最外周において正極および負極の双方の集電体同士が短絡するので、巻回体内部での発熱が抑制されるようになっている。
【特許文献１】特許第３２００３４０号公報
【０００５】
また、例えば特許文献２の図５にあるように、電池缶の外側を別の筐体で覆うことで電池パックを構成し、それら電池缶と筐体との隙間において、負極と導通した第１の導電手段と、正極と導通した第２の導電手段とを空間を隔てて対向させた電池も提案されている。この電池では、外部からの衝撃が加わると、第１の導電手段と第２の導電手段とが接触することで短絡し、電池素子内部での短絡による発熱や発火などを防ぐようになっている。
【特許文献２】特開平１０−２６１４２７号公報
【０００６】
また、例えば負極と導通した電池缶の周囲に、正極と導通したアルミニウム箔などからなる導電体を絶縁テープなどの絶縁体を介して巻くようにした電池も提案されている（例えば特許文献３参照）。この電池によれば、外力によって押し潰された際、電池缶の外部で正極と負極との短絡を生じさせて電気エネルギーを消費することができるので、電池缶の内部での発熱やガスの発生を防ぐことができる。
【特許文献３】特開平１１−２０４０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような構造では、正極の集電体露出部と負極の活物質層とがセパレータを介して対向する部分が形成されやすい。このため、万一、その対向部分に金属粉等の導電性の異物が混入した場合には短絡が生じ、充電時における発熱や発火の原因となるおそれがある。
【０００８】
また、特許文献２の図５のような構造では、第１の導電手段と第２の導電手段とを近づけ過ぎると、電池素子が、電池缶が塑性変形しない程度の僅かな衝撃を受けただけでも短絡が生じ易くなってしまい、実使用上、不便である。反対に、第１の導電手段と第２の導電手段とを遠ざけ過ぎてしまうと電池パック全体の寸法が大きくなってしまい、コンパクト化の阻害要因となる。
【０００９】
さらに、特許文献３では、釘などの鋭利な物体が外部から電池缶へ突き刺さった場合、その鋭利な物体を介して導電体と電池缶とが瞬間的には短絡することとなるが、その際の発熱により鋭利な物体の近傍の導電体が溶け、鋭利な物体によって貫通された孔（貫通孔）の端縁が広がってしまい、直ちに導電体と電池缶とが非導通状態となってしまう。このため、電池素子の電気エネルギーを十分に消費することができず、電池缶の内部での発熱やガスの発生を招くおそれがある。なお、そのような問題を回避するため、導電体の厚みを大きくすることも考えられるが、寸法や重量の増大を伴うこととなる。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、コンパクトな構成でありながら、高い安全性を確保した電池を備えた電池パックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の電池パックは、以下の（Ａ１）および（Ａ２）の各構成要件を備えるようにしたものである。
（Ａ１）対向する一対の電極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子と、この電池素子を収容すると共に一対の電極の一方と導通された電池缶とを含む電池。
（Ａ２）一対の電極の他方と導通されると共に電池缶の外面の少なくとも一部を覆う導電膜と、この導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜とを含む被覆部材。
ここで、導電膜は、一対の絶縁膜のうちの少なくとも一方と接着されている。
【００１２】
本発明の電池パックでは、電池缶と異なる極性の電極と導通した導電膜が電池缶の外部に設けられることから、釘などの鋭利な物体によって外部から突き刺された場合には、電池缶の外部で導電膜と電池缶とが短絡することとなる。ここで、導電膜は一対の絶縁膜に挟まれ、かつそれらの少なくとも一方と接着されているので、鋭利な物体と導電膜との接触が確実に維持され、電池素子の電気エネルギーが十分に消費されることとなる。
【００１３】
本発明の第２の電池パックは、以下の（Ｂ１）および（Ｂ２）の各構成要件を備えるようにしたものである。
（Ｂ１）対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子、ならびに、この電池素子を収容すると共に負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池。
（Ｂ２）最も貴な電位に位置する電池の正極と導通されると共に複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、この導電膜を挟んで対向配置された一対の絶縁膜とを含む被覆部材。
ここで、導電膜は、一対の絶縁膜のうちの少なくとも一方と接着されている。
【００１４】
本発明の第３の電池パックは、以下の（Ｃ１）〜（Ｃ３）の各構成要件を備えるようにしたものである。
（Ｃ１）対向する正極および負極とその間に位置するセパレータとの積層構造を有する電池素子、ならびに、この電池素子を収容すると共に負極と導通された電池缶をそれぞれ含み、かつ、互いに直列接続された複数の電池。
（Ｃ２）最も貴な電位に位置する電池の正極と導通されると共に複数の電池における各電池缶の外面の少なくとも一部を共通して覆う導電膜と、この導電膜よりも電池缶の側に位置する絶縁膜との積層構造を含む被覆部材。
（Ｃ３）複数の電池および被覆部材を収容すると共に、導電膜および絶縁膜が積層された方向に付勢力を加える筐体。
ここで、導電膜は、絶縁膜と接着されている。
【００１５】
本発明の第２および第３の電池パックでは、導電膜が、直列接続された複数の電池のうち最も貴な電位に位置する電池の正極と導通されると共に、負極と導通した各電池缶の外面の少なくとも一部を覆うように複数の電池に亘って共通して設けられるようにしたので、釘などの鋭利な物体によって外部から突き刺された場合には、電池缶の外部で導電膜と電池缶とが短絡することとなる。ここで、一対の絶縁膜、または絶縁膜と筐体の側壁とが上記の導電膜を挟むようにすると共に、導電膜と絶縁膜とを接着するようにしたので、鋭利な物体と導電膜との接触が確実に維持され、電池素子の電気エネルギーが十分に消費されることとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電池パックによれば、電池缶と異なる極性の電極と導通した導電膜を電池缶の外部に設けると共に、その導電膜を挟み、かつその導電膜と少なくとも一方が接着された一対の絶縁膜（または、絶縁膜および筐体）を設けるようにしたので、釘などの鋭利な物体によって外部から突き刺された場合には、電池缶の外部で導電膜と電池缶とを確実に短絡させ、電池素子の電気エネルギーを安全かつ十分に消費することができる。よって、従来よりもコンパクトな構成でありながら、高い安全性の確保を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、図において各構成要素は本発明が理解できる程度の形状、大きさおよび配置関係を概略的に示したものであり、実寸とは異なっている。
【００１８】
［第１の実施の形態］
図１（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る電池パックの全体構成を表す斜視図であり、図１（Ｂ）は、その一部を拡大した斜視図である。さらに、図２は、図１のII−II線に沿った矢視方向における電池パックの断面構造を表す模式図である。この電池パックは、直列接続された３つの二次電池１Ａ〜１Ｃ（以下、単に電池１Ａ〜１Ｃという。）と、やはり直列接続された３つの二次電池２Ａ〜２Ｃ（以下、単に電池２Ａ〜２Ｃという。）とが被覆部材３（３Ａ，３Ｂ）と共に電気絶縁性を有する筐体７に一括して収容されたものである。電池１Ａ〜１Ｃと電池２Ａ〜２Ｃとは並列接続された状態となっている。各電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃは、いずれも、外周面が熱収縮チューブ１８（後出）に覆われた電池缶１１（後出）に電池素子２０（後出）が収容された構造を有しており、各電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃにおける電池缶１１の外周面の一部を共通して覆うように、被覆部材３（３Ａ，３Ｂ）が設けられている。ここでは、一対の被覆部材３Ａ，３Ｂが、電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃの各々と接するようにそれらを挟んで対向配置されている。なお、図２では電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃの内部構造の図示を省略している。電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃの詳細な構造については後述する。
【００１９】
被覆部材３Ａ，３Ｂは、導電膜４が一対の絶縁膜５，６によって挟まれた積層構造を有しており、導電膜４の一部であるタブ４Ｔが、電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃのうち最も貴な電位に位置する電池１Ａ，２Ａの正極端子としての電池蓋１４と導通した構成となっている。筐体７は、絶縁材料からなり、例えば略直方体状の外観を有し、その両端部に開口７Ｋが１つずつ設けられた空洞状の物体である。開口７Ｋに嵌合されるようにリード８，９が設けられており、電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃの正極２１（後出）および負極２２（後出）は、これらのリード８，９によって外部と導通可能になっている。
【００２０】
被覆部材３Ａ，３Ｂは、筐体７の内壁面と各電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃとの間に挟まれているので、自らの積層方向（ここでは被覆部材３Ａ，３Ｂが各電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃを挟む方向と一致した方向）に付勢力が加えられた状態となっており、導電膜４および一対の絶縁膜５，６は互いに隙間なく密接した状態となっている。ここで導電膜４は、一対の絶縁膜５，６のうちの少なくとも一方と接着剤などにより接着されていることが望ましい。特に、導電膜４は、一対の絶縁膜５，６の双方と接着されているとよい。また、絶縁膜５と電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃの各電池缶１１を覆う熱収縮チューブ１８との間も隙間なく密接しており、やはりそれらも接着剤などにより互いに接着されていることが望ましい。
【００２１】
被覆部材３Ａ，３Ｂを構成する導電膜４は、非磁性の金属箔（あるいは金属板）である。具体的には、例えば銅箔の表面に錫（Ｓｎ）からなるめっき膜を設けるようにしたものであり、３０μｍ〜１００μｍ程度の厚みを有するものである。一方、導電膜４を覆う絶縁膜５，６は、例えばアラミド樹脂やアラミド繊維、エナメル樹脂、フッ素樹脂、ポリイミド樹脂、紙、あるいはフッ素系ゴム、シリコン系ゴムなどの非磁性絶縁材料によって構成されており、例えば５０〜１８０μｍの厚みを有している。
【００２２】
図３は、電池１Ａの断面構造を表すものである。なお、電池１Ｂ，１Ｃ，２Ａ〜２Ｃはいずれも電池１Ａと全く同様の構造であるので、説明を省略する。この電池１Ａは、いわゆる円筒型といわれる二次電池であり、ほぼ中空円柱状をなす電池缶１１の内部に電池素子２０を収容したものである。電池素子２０は、後述するように複数の層からなる積層膜であり、図４に示したように巻回軸ＣＬを中心として渦巻き状に巻回されている。図４は、図３に示した電池素子２０についての、ＩＶ−ＩＶ線に沿った矢視方向における断面図である。
【００２３】
電池缶１１は、例えばニッケル（Ｎｉ）のめっきがされた鉄（Ｆｅ）により構成されており、一端部が閉鎖され他端部が開放されている。電池缶１１の内部には、電池素子２０を挟むように巻回周面に対して垂直に一対の絶縁板１２，１３がそれぞれ配置されている。なお、電池缶１１の外周面（底面を除く外面）は、絶縁性の熱収縮チューブ１８によって覆われている。
【００２４】
電池缶１１の開放端部には、電池蓋１４と、この電池蓋１４の内側に設けられた安全弁機構１５および熱感抵抗素子（Positive Temperature Coefficient；ＰＴＣ素子）１６とが、ガスケット１７を間にしてかしめられることにより取り付けられており、電池缶１１の内部は密閉されている。電池蓋１４は、例えば、電池缶１１と同様の材料により構成されている。安全弁機構１５は、熱感抵抗素子１６を介して電池蓋１４と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合にディスク板１５Ａが反転して電池蓋１４と電池素子２０との電気的接続を切断するようになっている。熱感抵抗素子１６は、温度が上昇すると抵抗値の増大により電流を制限し、大電流による異常な発熱を防止するものである。ガスケット１７は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されたものである。
【００２５】
電池素子２０は、正極２１と負極２２とがセパレータ２３を間にして積層され、巻回されたものであり、中心にはセンターピン２４が挿入されている。電池素子２０は、図４に示したように、巻回中心側から巻回外周側に向けて矢印で示した巻回方向Ｒに沿って巻回している。なお、図３では、正極２１および負極２２の積層構造を簡略化して示している。また、電池素子２０の巻回数は、図３，図４に示したものに限定されず、任意に設定可能である。電池素子２０において、正極２１にはアルミニウム（Ａｌ）などよりなる正極リード２５が接続されており、負極２２にはニッケルなどよりなる負極リード２６が接続されている。正極リード２５は安全弁機構１５に溶接されることにより電池蓋１４と電気的に接続されており、負極リード２６は電池缶１１に溶接され電気的に接続されている。
【００２６】
正極２１は、例えば、帯状の正極集電体２１Ａの両面に正極活物質層２１Ｂを設けたものである。正極集電体２１Ａは、例えば、厚みが５μｍ〜５０μｍ程度であり、アルミニウム箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。
【００２７】
正極活物質層２１Ｂは、例えば、正極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出可能な正極材料のいずれか１種または２種以上を含んでいる。リチウムを吸蔵および放出可能な正極材料としては、例えば、硫化チタン（ＴｉＳ2 ），硫化モリブデン（ＭｏＳ2 ），セレン化ニオブ（ＮｂＳｅ2 ）あるいは酸化バナジウム（Ｖ2 Ｏ5 ）などのリチウムを含有しない金属硫化物，金属セレン化物あるいは金属酸化物など、またはリチウムを含有するリチウム含有化合物が挙げられる。
【００２８】
リチウム含有化合物の中には、高電圧および高エネルギー密度を得ることができるものが存在する。このようなリチウム含有化合物としては、例えば、リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物、またはリチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物が挙げられる。特にコバルト（Ｃｏ），ニッケルおよびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種を含むものは、より高い電圧を得ることができるので好ましい。その化学式は、例えば、Ｌｉx ＭＩＯ2 あるいはＬｉy ＭIIＰＯ4 で表される。式中、ＭＩおよびＭIIは１種類以上の遷移金属元素を表す。ｘおよびｙの値は電池の充放電状態によって異なり、通常、０．０５≦ｘ≦１．１０、０．０５≦ｙ≦１．１０である。
【００２９】
リチウムと遷移金属元素とを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムコバルト複合酸化物（Ｌｉx ＣｏＯ2 ）、リチウムニッケル複合酸化物（Ｌｉx ＮｉＯ2 ）、リチウムニッケルコバルト複合酸化物（Ｌｉx Ｎｉ1-z Ｃｏz Ｏ2 （ｚ＜１））、あるいはスピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ2 Ｏ4 ）などが挙げられる。中でも、ニッケルを含む複合酸化物が好ましい。高い容量を得ることができると共に、優れたサイクル特性も得ることができるからである。リチウムと遷移金属元素とを含むリン酸化合物の具体例としては、例えばリチウム鉄リン酸化合物（ＬｉＦｅＰＯ4 ）あるいはリチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅ1-v Ｍｎv ＰＯ4 （ｖ＜１））が挙げられる。
【００３０】
正極活物質層２１Ｂは、さらに、必要に応じて炭素材料などの導電剤および結着剤を含んでいてもよい。導電剤としては、黒鉛の微粒子、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニードルコークス等の無定形炭素の微粒子、気相成長炭素、カーボンナノチューブなどが挙げられる。結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデン、クロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレン、エチレン、ならびにこれらのうちの少なくとも２種類以上を用いた共重合体、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）およびフッ素ゴムなどが挙げられる。また、正極活物質層２１Bの中に過充電防止剤など安全性に寄与する化合物などが混合されていても構わない。具体的には、テルフェニル、クォーターフェニルなど、芳香環を有する化合物や炭酸リチウムなどである。
【００３１】
図４に示したように、電池素子２０の巻回中心側において、正極２１には正極集電体２１Ａに正極活物質層２１Ｂが形成されていない未形成領域が存在しており、その未形成領域の一部において正極リード２５が正極集電体２１Ａと接合されるようになっている。未形成領域では、正極活物質層２１Ｂの代わりに絶縁シート２１Ｃが正極集電体２１Ａを覆っている。電池素子２０の巻回外周側においても、正極２１には同様の未形成領域が存在しており、正極活物質層２１Ｂの代わりに絶縁シート２１Ｃが正極集電体２１Ａを覆っている。この絶縁シート２１Ｃは、未形成領域のうち、少なくとも負極２２の負極活物質層２２Ｂ（後出）と対向する領域を覆うように設けられていることが望ましい。また、正極活物質層２１Ｂにおける巻回中心側の端面２１Ｔ１，２１Ｔ２は、いずれも、負極活物質層２２Ｂにおける巻回中心側の端面２２ＴＳよりも巻回外周側に位置する。一方、正極活物質層２１Ｂにおける巻回外周側の端面２１Ｔ３，２１Ｔ４は、いずれも、負極活物質層２２Ｂにおける巻回外周側の端面２２ＴＥよりも巻回内周側に位置する。すなわち、負極活物質層２２Ｂは正極活物質層２１Ｂよりも大きな面積を有しており、負極活物質層２２Ｂの一部が、正極活物質層２１Ｂの存在しない未形成領域における絶縁シート２１Ｃと対向した状態となっている。なお、端縁絶縁シート２１Ｃは、正極活物質層２１Ｂの端部（すなわち、端面２１Ｔ１，２１Ｔ２，２１Ｔ３，２１Ｔ４およびその近傍）をも覆うように設けられていると、より好ましい。
【００３２】
負極２２は、例えば、帯状の負極集電体２２Ａの両面に負極活物質層２２Ｂを設けたものである。
【００３３】
負極集電体２２Ａは、例えば、銅箔，ニッケル箔あるいはステンレス箔などの金属箔により構成されている。この負極集電体２２Ａの厚みは、例えば５μｍ〜５０μｍである。
【００３４】
負極活物質層２２Ｂは、負極活物質として、電極反応物質であるリチウムを吸蔵および放出することが可能であり、金属元素および半金属元素のうちの少なくとも１種を構成元素として含む負極材料を含有している。このような負極材料を用いれば、高いエネルギー密度を得ることができるからである。この負極材料は金属元素あるいは半金属元素の単体でも合金でも化合物でもよく、またこれらの１種または２種以上の相を少なくとも一部に有するようなものでもよい。なお、本発明において、合金には２種以上の金属元素からなるものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体，共晶（共融混合物），金属間化合物あるいはそれらのうちの２種以上が共存するものがある。また、この負極材料は１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
【００３５】
この負極材料を構成する金属元素あるいは半金属元素としては、例えばリチウムと合金を形成可能な金属元素あるいは半金属元素が挙げられる。具体的には、マグネシウム（Ｍｇ），ホウ素（Ｂ），アルミニウム（Ａｌ），ガリウム（Ｇａ），インジウム（Ｉｎ），ケイ素（Ｓｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），スズ（Ｓｎ），鉛（Ｐｂ），ビスマス（Ｂｉ），カドミウム（Ｃｄ），銀（Ａｇ），亜鉛（Ｚｎ），ハフニウム（Ｈｆ），ジルコニウム（Ｚｒ），イットリウム（Ｙ），パラジウム（Ｐｄ）あるいは白金（Ｐｔ）などが挙げられる。
【００３６】
中でも、この負極材料としては、長周期型周期表における１４族の金属元素あるいは半金属元素を構成元素として含むものが好ましく、特に好ましいのはケイ素およびスズの少なくとも一方を構成元素として含むものである。ケイ素およびスズは、リチウムを吸蔵および放出する能力が大きく、高いエネルギー密度を得ることができるからである。具体例として、ケイ素の単体，合金，あるいは化合物、またはスズの単体，合金，あるいは化合物、またはこれらの１種あるいは２種以上の相を少なくとも一部に有する材料が挙げられる。
【００３７】
スズの合金としては、例えば、スズ以外の第２の構成元素として、ケイ素，ニッケル，銅，鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ），マンガン（Ｍｎ），亜鉛（Ｚｎ），インジウム（Ｉｎ），銀（Ａｇ），チタン（Ｔｉ），ゲルマニウム（Ｇｅ），ビスマス（Ｂｉ），アンチモン（Ｓｂ）およびクロム（Ｃｒ）からなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。ケイ素の合金としては、例えば、ケイ素以外の第２の構成元素として、スズ，ニッケル，銅，鉄，コバルト，マンガン，亜鉛，インジウム，銀，チタン，ゲルマニウム，ビスマス，アンチモンおよびクロムからなる群のうちの少なくとも１種を含むものが挙げられる。
【００３８】
スズの化合物あるいはケイ素の化合物としては、例えば、酸素（Ｏ）あるいは炭素（Ｃ）を含むものが挙げられ、スズまたはケイ素に加えて、上述した第２の構成元素を含んでいてもよい。
【００３９】
中でも、この負極材料としては、スズと、コバルトと、炭素とを構成元素として含み、炭素の含有量が９．９質量％以上２９．７質量％以下であり、かつスズとコバルトとの合計に対するコバルトの割合が３０質量％以上７０質量％以下であるＣｏＳｎＣ含有材料が好ましい。このような組成範囲において高いエネルギー密度を得ることができると共に、優れたサイクル特性を得ることができるからである。
【００４０】
このＣｏＳｎＣ含有材料は、必要に応じて以下に列挙する他の構成元素のうちのいずれか１種または２種以上をさらに含んでいてもよい。ここでいう他の構成元素とは、例えば、ケイ素，鉄，ニッケル，クロム，インジウム，ニオブ（Ｎｂ），ゲルマニウム，チタン，モリブデン（Ｍｏ），アルミニウム（Ａｌ），リン（Ｐ），ガリウム（Ｇａ）およびビスマスである。これらを含むことで容量またはサイクル特性をさらに向上させることができる場合がある。
【００４１】
なお、このＣｏＳｎＣ含有材料は、スズと、コバルトと、炭素とを含む相を有しており、この相は結晶性の低いまたは非晶質な構造を有していることが好ましい。また、このＣｏＳｎＣ含有材料では、構成元素である炭素の少なくとも一部が、他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合していることが好ましい。サイクル特性の低下はスズなどが凝集あるいは結晶化することによるものであると考えられるが、炭素が他の元素と結合することにより、そのような凝集あるいは結晶化を抑制することができるからである。
【００４２】
元素の結合状態を調べる測定方法としては、例えばＸ線光電子分光法（X-ray Photoelectron Spectroscopy；ＸＰＳ）が挙げられる。ＸＰＳでは、炭素の１ｓ軌道（Ｃ１ｓ）のピークは、グラファイトであれば、金原子の４ｆ軌道（Ａｕ４ｆ）のピークが８４．０ｅＶに得られるようにエネルギー較正された装置において、２８４．５ｅＶに現れる。また、表面汚染炭素であれば、２８４．８ｅＶに現れる。これに対して、炭素元素の電荷密度が高くなる場合、例えば炭素が金属元素または半金属元素と結合している場合には、Ｃ１ｓのピークは、２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる。すなわち、ＣｏＳｎＣ含有材料について得られるＣ１ｓの合成波のピークが２８４．５ｅＶよりも低い領域に現れる場合には、ＣｏＳｎＣ含有材料に含まれる炭素の少なくとも一部が他の構成元素である金属元素または半金属元素と結合している。
【００４３】
なお、ＸＰＳ測定では、スペクトルのエネルギー軸の補正に、例えばＣ１ｓのピークを用いる。通常、表面には表面汚染炭素が存在しているので、表面汚染炭素のＣ１ｓのピークを２８４．８ｅＶとし、これをエネルギー基準とする。ＸＰＳ測定では、Ｃ１ｓのピークの波形は、表面汚染炭素のピークとＣｏＳｎＣ含有材料中の炭素のピークとを含んだ形として得られるので、例えば市販のソフトウエアを用いて解析することにより、表面汚染炭素のピークと、ＣｏＳｎＣ含有材料中の炭素のピークとを分離する。波形の解析では、最低束縛エネルギー側に存在する主ピークの位置をエネルギー基準（２８４．８ｅＶ）とする。
【００４４】
負極材料としてケイ素の単体、合金あるいは化合物、スズの単体、合金あるいは化合物、またはそれらの１種あるいは２種以上の相を少なくとも一部に有する材料を用いた負極活物質層２２Ｂは、例えば気相法、液相法、溶射法あるいは焼成法、またはそれらの２種以上を組み合わせた方法を用いて形成され、負極活物質層２２Ｂと負極集電体２２Ａとが界面の少なくとも一部において合金化しているのが好ましい。具体的には、界面において負極集電体２２Ａの構成元素が負極活物質層２２Ｂに拡散し、あるいは負極活物質層２２Ｂの構成元素が負極集電体２２Ａに拡散し、またはそれらの構成元素が互いに拡散し合っているのが好ましい。充放電に伴う負極活物質層２２Ｂの膨張および収縮による破壊が抑制されると共に、負極活物質層２２Ｂと負極集電体２２Ａとの間の電子伝導性が向上するからである。
【００４５】
なお、気相法としては、例えば、物理堆積法あるいは化学堆積法、具体的には真空蒸着法（電子ビーム蒸着法など）、スパッタ法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、熱化学気相成長（ＣＶＤ；Chemical Vapor Deposition ）法あるいはプラズマ化学気相成長法などが挙げられる。液相法としては、電気鍍金あるいは無電解鍍金などの公知の手法を用いることができる。焼成法とは、例えば、粒子状の負極活物質を結着剤などと混合して溶剤に分散させることにより塗布したのち、結着剤などの融点よりも高い温度で熱処理する方法である。焼成法に関しても公知の手法が利用可能であり、例えば、雰囲気焼成法、反応焼成法あるいはホットプレス焼成法が挙げられる。
【００４６】
上記した負極材料の他、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、炭素材料が挙げられる。このような炭素材料としては、例えば、易黒鉛化性炭素、（００２）面の面間隔が０．３７ｎｍ以上の難黒鉛化性炭素、あるいは（００２）面の面間隔が０．３４ｎｍ以下の黒鉛などが挙げられる。より具体的には、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素繊維、有機高分子化合物焼成体、活性炭あるいはカーボンブラック類などがある。このうち、コークス類には、ピッチコークス、ニードルコークスあるいは石油コークスなどがあり、有機高分子化合物焼成体というのは、フェノール樹脂やフラン樹脂などを適当な温度で焼成し、炭素化したものをいう。炭素材料は、電極反応物質の吸蔵および放出に伴う結晶構造の変化が非常に少ないため、例えば、その他の負極材料と共に用いることにより、高エネルギー密度を得ることができると共に優れたサイクル特性を得ることができる上、さらに導電剤としても機能するので好ましい。なお、炭素材料の形状は、繊維状、球状、粒状あるいは鱗片状のいずれでもよい。
【００４７】
また、その他に電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な負極材料としては、例えば、電極反応物質を吸蔵および放出することが可能な金属酸化物あるいは高分子化合物なども挙げられる。もちろん、これらの負極材料と上記した負極材料とを共に用いるようにしてもよい。金属酸化物としては、例えば、酸化鉄、酸化ルテニウムあるいは酸化モリブデンなどが挙げられ、高分子化合物としては、例えば、ポリアセチレン、ポリアニリンあるいはポリピロールなどが挙げられる。
【００４８】
負極活物質層２２Ｂは、さらに、必要に応じて導電剤、結着剤または粘度調整剤などの他の材料を含んでいてもよい。
【００４９】
導電剤としては、例えば、黒鉛、石油系コークス、石炭系コークス、石油系ピッチの炭化物、石炭系ピッチの炭化物、フェノール樹脂の炭化物、結晶セルロースの炭化物、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、黒鉛繊維、ケッチェンブラック、気相成長炭素、カーボンナノチューブなどの炭素材料が挙げられる。これらは単独で用いられてもよいし、複数種が混合されて用いられてもよい。なお、導電剤は、導電性を有する材料であれば、金属材料あるいは導電性高分子などであってもよい。
【００５０】
結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化ビニリデンやクロロトリフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレン、テトラフルオロエチレンおよびエチレンなどの高分子材料や、それらのうちの少なくとも２種類以上を用いた共重合体、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体）、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエンゴム）およびフッ素ゴムなどの合成ゴム、またはエンジニアリングプラスチックに分類される化合物（ポリイミド樹脂など）などが挙げられる。これらは単独で用いられてもよいし、複数種が混合されて用いられてもよい。
【００５１】
さらに粘度調整剤としては、カルボキシメチルセルロースなどが挙げられる。
【００５２】
セパレータ２３は、正極２１と負極２２とを隔離し、両極の接触による電流の短絡を防止しつつ、両極間でのリチウムイオンの移動を可能とする部材である。セパレータ２３は、例えばポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィン系材料、ポリテトラフルオロエチレン、あるいはアラミドなどの合成樹脂からなる多孔質膜、またはセラミック製の不織布などの無機材料よりなる多孔質膜により構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造であってもよい。さらに、上記の多孔質膜にポリフッ化ビニリデンおよびフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマーなどの樹脂、ゴム、もしくはこれらの混合物などを塗布するようにしてもよい。あるいは、酸化アルミニウムなどの比較的熱容量の大きな材料が混合された樹脂やゴムを上記の多孔質膜に塗布するようにしてもよい。
【００５３】
セパレータ２３には、液状の電解質である電解液が含浸されている。この電解液は、例えば、溶媒と、電解質塩であるリチウム塩とを含んで構成されている。溶媒は、電解質塩を溶解し解離させるものである。
【００５４】
溶媒としては、例えば（１）〜（１０）に示す各種材料のうちのいずれか１種または２種以上を任意に混合したものが好適である。
（１）環状カーボネート類およびフッ素含有環状カーボネート類
具体的には、４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、１，３−ジオキソラン−２−オン、４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，５−ジフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４，５−トリフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４，４，５，５−テトラフルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−トリフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、４−ジフルオロメチル−１，３−ジオキソラン−２−オン、ジフェニルカーボネートおよびブチレンカーボネート。
（２）ジアルキルカーボネート類およびフッ素含有鎖状カーボネート類
具体的には、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジ−ｉｓｏ−プロピルカーボネート、ジ-n-プロピルカーボネート、ジ−ｎ−ブチルカーボネート、ジ−ｔｅｒｔ−ブチルカーボネート、モノフルオロメチルメチルカーボネート、エチル（２−フルオロエチル）カーボネート、メチル（２−フルオロ）エチルカーボネート、ビス（２−フルオロエチル）カーボネート、フルオロプロピルメチルカーボネート。
（３）環状エステル類
具体的には、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン。
（４）鎖状エステル類
具体的には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチル。
（５）環状エーテル類
具体的には、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３−ジオキソラン、１，３−ジオキサン、４−メチル−１，３−ジオキサン、１，３−ベンゾジオキソール。
（６）鎖状エーテル類
具体的には、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、ジグライム、トリグライム、テトラグライム、ジエチルエーテル。
（７）含硫黄有機溶媒
具体的には、エチレンサルファイト、プロパンスルトン、スルホラン、メチルスルホラン、ジエチルスルフィン。
（８）ニトリル類
具体的には、アセトニトリル、プロピオニトリル。
（９）カーバメート類
具体的には、Ｎ，Ｎ‘−ジメチルカーバメート、Ｎ，Ｎ‘−ジエチルカーバメート。
（１０）不飽和結合含有カーボネート類
具体的には、ビニレンカーボネート、４，５−ジフェニルビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、アリルメチルカーボネート、ジアリルカーボネート。
【００５５】
中でも、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネートなどの粘度が１ｍＰａ・ｓ以下である低粘度溶媒と、１，３−ジオキソラン−２−オン、４−メチル−１，３−ジオキソラン−２−オンなどの高誘電率溶媒とを混合して用いることが好ましい。より高いイオン伝導性を得ることができるからである。また、ビフェニルやシクロヘキシルベンゼン、テルフェニル、フルオロベンゼンなどの芳香族系化合物やアニソール系の化合物など、安全性に寄与する化合物やイオン性液体やホスファゼン類、トリメチルフォスフェート、トリエチルフォスフェート、２，２，２−トリフルオロエチルフォスフェート、トリフェニルフォスフェート、トリトリルフォスフェートなどの難燃効果を有するリン酸エステル類などが混合されていても構わない。
【００５６】
リチウム塩としては、例えば、ＬｉＰＦ6 、ＬｉＢＦ4 、ＬｉＣｌＯ4 、ＬｉＡｓＦ6 、ＬｉＳｂＦ6 、ＣＦ3 ＳＯ3 Ｌｉ、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉ、（ＣＦ3 ＳＯ2 ）3 ＣＬｉ、（Ｃ2 Ｆ5 ＳＯ2 ）2 ＮＬｉ、ＬｉＣｌ、ＬｉＢｒ、ＬｉＩ、ＬｉＢ（Ｃ６ Ｈ５）４ 、ＬｉＰＦ4 （ＣＦ3 ）2 、ＬｉＰＦ3 （Ｃ2 Ｆ5 ）3 、ＬｉＰＦ3 （ＣＦ3 ）3 、ＬｉＰＦ3 （ｉｓｏ−Ｃ3 Ｆ7 ）3 、ＬｉＰＦ5 （ｉｓｏ−Ｃ3 Ｆ7 ）、ＬｉＢ（Ｃ2 Ｏ4 ）2 、フルオロ［オキソラト-O，O’］ホウ酸リチウム（略称：ＬｉＢＦ2 （Ｏｘ）)などが挙げられる。リチウム塩は、これらのうちいずれか１種を単独で用いてもよく、あるいは２種以上を混合して用いてもよい。電解液中の電解質の濃度は、０．１以上３ｍｏｌ／ｋｇ以下とすることが好ましく、特に０．５以上１．５ｍｏｌ／ｋｇ以下とするとよい。
【００５７】
この電池パックは、例えば、次のようにして製造することができる。
【００５８】
まず、正極集電体２１Ａの表面に正極活物質層２１Ｂを形成して正極２１を作製する。具体的には、正極活物質と、導電剤と、結着剤とを混合して正極合剤を調製し、この正極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の正極合剤スラリーとする。正極合剤スラリーを得るための溶剤としては、例えば、Ｎ−メチル−２−ピロリドンのほか、Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン，Ｎ−Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどが挙げられる。また、水に分散剤、増粘剤等を加えてＳＢＲなどのラテックスで正極活物質をスラリー化してもよい。続いて、この正極合剤スラリーを正極集電体２１Ａにドクタブレードあるいはバーコーターなどを用いて均一に塗布し溶剤を乾燥させたのち、必要に応じてロールプレス機などにより圧縮成型して正極活物質層２１Ｂを形成することで正極２１を得る。その際、正極２１の両端部に、正極活物質層２１Ｂが形成されずに正極集電体２１Ａが露出した未形成領域を設けるようにする。
【００５９】
その一方で、負極集電体２２Ａの表面に負極活物質層２２Ｂを形成して負極２２を作製する。具体的には、まず負極活物質と結着剤とを混合して負極合剤を調製し、この負極合剤をＮ−メチル−２−ピロリドンなどの溶剤に分散させてペースト状の負極合剤スラリーとする。続いて、この負極合剤スラリーを負極集電体２２Ａにドクタブレードあるいはバーコーターなどを用いて均一に塗布し溶剤を乾燥させたのち、必要に応じてロールプレス機などにより圧縮成型して負極活物質層２２Ｂを形成することで負極２２を得る。また、負極材料としてケイ素の単体、合金あるいは化合物、スズの単体、合金あるいは化合物、またはそれらの１種あるいは２種以上の相を少なくとも一部に有する材料を用いて負極活物質層２２Ｂを形成する場合には、例えば気相法、液相法、溶射法あるいは焼成法、またはそれらの２種以上を組み合わせた方法を用いることもできる。
【００６０】
なお、正極活物質層２１Ｂおよび負極活物質層２２Ｂを形成するにあたりロールプレス機を用いる場合には、それを加熱して用いてもよい。また、目的の物性値になるまで複数回圧縮成型してもよい。
【００６１】
続いて、正極集電体２１Ａに正極リード２５を溶接などにより取り付けると共に、負極集電体２２Ａに負極リード２６を溶接などにより取り付ける。その際、正極リード２５を、正極２１の一端に位置する未形成領域の一部において正極集電体２１Ａと接続するようにし、絶縁シート２１Ｃを、残りの未形成領域における正極集電体２１Ａを覆うように貼り付けるようにする。そののち、正極２１と負極２２とをセパレータ２３を間にして積層し、図４に示した巻回方向Ｒに沿って多数回巻回して電池素子２０を作製する。
【００６２】
電池素子２０を作製したのち、電池素子２０を一対の絶縁板１２，１３で挟み、負極リード２６を電池缶１１に溶接すると共に、正極リード２５を安全弁機構１５に溶接して、電池素子２０を電池缶１１の内部に収容する。さらに、電解液を電池缶１１の内部に注入してセパレータ２３に含浸させる。最後に、電池缶１１の開口端部に電池蓋１４，安全弁機構１５および熱感抵抗素子１６をガスケット１７を介してかしめることにより固定したのち、熱収縮チューブ１８で外周面を覆うことにより、図３に示した電池１Ａが完成する。なお、他の電池１Ｂ，１Ｃ，２Ａ〜２Ｃについても電池１Ａと全く同様にして製造することができる。
【００６３】
電池１Ａ〜１Ｃおよび電池２Ａ〜２Ｃを作製したのち、電池１Ａ〜１Ｃを直列接続したユニットと、電池２Ａ〜２Ｃを直列接続したユニットとを並列接続し、さらに、電池１Ａ〜１Ｃおよび電池２Ａ〜２Ｃの全てと接するように一対の被覆部材３Ａ，３Ｂで挟み、筐体７に収容する。最後に、筐体７の２箇所の開口７Ｋにリード８，９を取り付けるなど所定の工程を経ることにより、本実施の形態の電池パックが完成する。
【００６４】
この電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃでは、充電を行うと、正極２１からリチウムイオンが放出され、セパレータ２３に含浸された電解液を介して負極２２に吸蔵される。一方、放電を行うと、負極２２からリチウムイオンが放出され、セパレータ２３に含浸された電解液を介して正極２１に吸蔵される。
【００６５】
このように本実施の形態では、正極２１と導通した導電膜４を含む被覆部材３を、複数の電池１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃにおける電池缶１１の外面の一部を共通して覆うように電池缶１１の外部に設けるようにしたので、釘などの鋭利な物体によって外部から突き刺された場合には、電池缶１１の外部で導電膜４と電池缶１１とが短絡することとなる。導電膜４は、その両面と接するように一対の絶縁膜５，６によって挟まれているので、短絡が生じた瞬間に導電膜４が釘などの鋭利な物体から離れてしまうことはなく、電池素子２０の電気エネルギーが十分に消費されるまで鋭利な物体と導電膜４との接触が確実に維持される。特に、導電膜４が一対の絶縁膜５，６のうちの少なくとも一方と接着剤などにより接着されている場合には、鋭利な物体と導電膜４との接触がより確実に期待できる。その一方で、セパレータ２３を介して負極活物質層２２Ｂと対向する正極集電体２１Ａの露出部を絶縁シート２１Ｃによって覆うことができるので、万一、金属粉等の導電性の異物が混入した場合であっても短絡が生じない。よって、充電時における発熱や発火が防止される。さらに、電池缶１１と導電膜４とを空間ではなく絶縁膜５によって物理的に隔離するようにしたので、電池缶１１と導電膜４との距離を近づけても、１ｍ程度の高さからの落下などによる軽微な衝撃を受けた場合に短絡が生じてしまうようなことがない。よって、従来よりもコンパクトな構成でありながら、高い安全性の確保を実現することができる。
【００６６】
（第１の変形例）
図５は、本実施の形態における第１の変形例としての電池パックの全体構成を表す断面図であり、上記実施の形態における図２に対応するものである。
【００６７】
本変形例の電池パックは、被覆部材３（３Ａ，３Ｂ）が導電膜４および絶縁膜５のみによって構成されている点を除き、他は上記実施の形態と同様の構成である。すなわち、筐体７の側壁の内面７Ｓの一部が、導電膜４における絶縁膜５と反対側の面４Ｓと密接しており、図２に示した絶縁膜６としての機能をも果たしている。被覆部材３Ａ，３Ｂが筐体７の側壁と電池缶１１との間に挟まれることで、筐体７の側壁および被覆部材３Ａ，３Ｂには、積層方向に圧力が加わった状態となっている。ここで、筐体７の内面７Ｓと導電膜４の面４Ｓとは接着されていることが望ましい。さらに、上記実施の形態と同様、導電膜４は絶縁膜５とも密接しており、互いに接着されていることが特に望ましい。
【００６８】
本変形例によれば、上記実施の形態と同様の効果が得られるうえ、よりコンパクトな構成を実現することができる。
【００６９】
（第２の変形例）
図６は、本実施の形態における第２の変形例としての電池パックの全体構成を表す断面図であり、上記実施の形態における図２に対応するものである。
【００７０】
本変形例の電池パックは、被覆部材３（３Ａ，３Ｂ）が導電膜４および絶縁膜５のみによって構成されているうえ、導電膜４の一部または全部が筐体７の側壁に埋設されている。すなわち、上記第１の変形例と同様に、筐体７の側壁の一部が、図２に示した絶縁膜６としての機能をも果たしている。本変形例においても、筐体７の内面７Ｓと導電膜４の面４Ｓとは接着されていることが望ましい。さらに、上記実施の形態と同様、導電膜４は絶縁膜５とも密接しており、互いに接着されていることが特に望ましい。
【００７１】
本変形例によれば、上記実施の形態と同様の効果が得られるうえ、よりいっそうコンパクトな構成を実現することができる。
【００７２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態に係る電池パックについて説明する。図７は、本実施の形態に係る電池パックの全体構成を表す斜視図であり、図８は、図７のVIII−VIII線に沿った矢視方向における電池パックの断面構造を表す模式図である。本実施の形態の電池パックは、おおよそ直方体状をなす、いわゆる角型の二次電池１０（以下、単に電池１０という。）と、この電池１０を挟んで対向するように設けられた一対の被覆部材３Ａ，３Ｂとを備えたものである。被覆部材３は、上記第１の実施の形態と同様に導電膜４が一対の絶縁膜５，６によって挟まれた積層構造を有しており、導電膜４の一部であるタブ４Ｔが、電池１０の正極端子としての正極ピン３５と導通した構成となっている。また、電池１０および被覆部材３Ａ，３Ｂは、電気絶縁性の筐体７に一括して収容されている。なお、被覆部材３Ａ，３Ｂの構成は上記第１の実施の形態と全く同様であるので、ここでは説明を省略する。筐体７は、絶縁材料からなり、例えば略直方体状の外観を有し、その両端部に開口７Ｋが１つずつ設けられた空洞状の物体である。開口７Ｋに嵌合されるようにリード８，９が設けられており、電池１０の正極４１（後出）および負極４２（後出）は、これらのリード８，９によって外部と導通可能になっている。
【００７３】
図９に、図７のＩＸ−ＩＸ線に沿った矢視方向における電池１０の断面構造を表す。さらに、図１０に、図９に示したＸ−Ｘ線に沿った矢視方向における電池１０の断面構造を表す。すなわち、図９の断面と図１０の断面とは、互いに直交する位置関係にある。この電池１０は、ほぼ中空直方体形状をなす電池缶３１の内部に、扁平状の電池素子４０を収容したものである。
【００７４】
電池缶３１は、例えばニッケルのめっきがされた鉄により構成されており、負極端子としての機能も有している。この電池缶３１は、一端部が閉鎖され他端部が開放されており、開放端部に絶縁板３２および電池蓋３３が取り付けられることにより内部が密閉された構造となっている。絶縁板３２は、ポリプロピレンなどにより構成され、電池素子４０の上に巻回周面に対して垂直に配置されている。電池蓋３３は、例えば、電池缶３１と同様の材料により構成され、電池缶３１と共に負極端子としての機能も有している。電池蓋３３の外側には、正極端子となる端子板３４が配置されている。また、電池蓋３３の中央付近には貫通孔が設けられ、この貫通孔に、端子板３４に電気的に接続された正極ピン３５が挿入されている。端子板３４と電池蓋３３との間は絶縁ケース３６により電気的に絶縁され、正極ピン３５と電池蓋３３との間はガスケット３７により電気的に絶縁されている。絶縁ケース３６は、例えばポリブチレンテレフタレートにより構成されている。ガスケット３７は、例えば、絶縁材料により構成されており、表面にはアスファルトが塗布されている。
【００７５】
電池蓋３３の周縁付近には開裂弁３８および電解液の注入孔３９が設けられている。開裂弁３８は、電池蓋３３と電気的に接続されており、内部短絡あるいは外部からの加熱などにより電池の内圧が一定以上となった場合に開裂して内圧の上昇を抑えるようになっている。注入孔３９は、例えばステンレス鋼球よりなる封止部材３９Ａにより塞がれている。
【００７６】
電池素子４０は、正極４１と負極４２とが、セパレータ４３を間にして積層された巻回体である。電池素子４０は、巻回中心側から巻回外周側に向けて図９に矢印で示した巻回方向Ｒに沿って巻回され、対向する一対の平坦部４０Ｓおよび一対の曲線部４０Ｒを含むように、電池缶３１の形状に合わせて扁平な形状に成形されている。電池素子４０の最外周にはセパレータ４３が位置しており、そのすぐ内側には正極４１が位置している。なお図１０では、正極４１および負極４２の積層構造を簡略化して示している。また、電池素子４０の巻回数は、図９および図１０に示したものに限定されず、任意に設定可能である。電池素子４０において、正極４１にはアルミニウムなどよりなる正極リード４４が接続されており、負極４２にはニッケルなどよりなる負極リード４５が接続されている。正極リード４４は正極ピン３５の下端に溶接されることにより端子板３４と電気的に接続されており、負極リード４５は電池缶３１の内壁面に溶接されることで電気的に接続されている。
【００７７】
正極４１は、例えば、帯状の正極集電体４１Ａの両面に正極活物質層４１Ｂを設けたものである。正極集電体４１Ａおよび正極活物質層４１Ｂの構成は、上記第１の実施の形態における電池１Ａの正極集電体２１Ａおよび正極活物質層２１Ｂと同様である。
【００７８】
負極４２は、例えば、帯状の負極集電体４２Ａの両面に負極活物質層４２Ｂを設けたものである。負極集電体４２Ａおよび負極活物質層４２Ｂの構成は、上記第１の実施の形態における電池１Ａの負極集電体２２Ａおよび負極活物質層２２Ｂと同様である。
【００７９】
図９に示したように、電池素子４０の巻回中心側において、正極４１には正極集電体４１Ａに正極活物質層４１Ｂが形成されていない未形成領域が存在しており、その未形成領域の一部において正極リード４４が正極集電体４１Ａと接合されるようになっている。未形成領域では、正極活物質層４１Ｂの代わりに絶縁シート４１Ｃが正極集電体４１Ａを覆っている。電池素子４０の巻回外周側においても、正極４１には同様の未形成領域が存在しており、正極活物質層４１Ｂの代わりに絶縁シート４１Ｃが正極集電体４１Ａを覆っている。この絶縁シート４１Ｃは、未形成領域のうち、少なくとも負極４２の負極活物質層４２Ｂ（後出）と対向する領域を覆うように設けられていることが望ましい。また、正極活物質層４１Ｂにおける巻回中心側の端面４１Ｔ１，４１Ｔ２は、いずれも、負極活物質層４２Ｂにおける巻回中心側の端面４２Ｔ１，４２Ｔ２よりも巻回外周側に位置する。一方、正極活物質層４１Ｂにおける巻回外周側の端面４１Ｔ３，４１Ｔ４は、いずれも、各々が対向する負極活物質層４２Ｂにおける巻回外周側の端面４２Ｔ３，４２Ｔ４よりも巻回内周側に位置する。すなわち、負極活物質層４２Ｂは正極活物質層４１Ｂよりも大きな面積を有しており、負極活物質層４２Ｂの一部が、正極活物質層４１Ｂの存在しない未形成領域における絶縁シート４１Ｃと対向した状態となっている。なお、端縁絶縁シート４１Ｃは、正極活物質層４１Ｂの端部（すなわち、端面４１Ｔ１，４１Ｔ２，４１Ｔ３，４１Ｔ４およびその近傍）をも覆うように設けられていると、より好ましい。
【００８０】
セパレータ４３は、上記第１の実施の形態における電池１Ａのセパレータ２３と同様の構成である。
【００８１】
この電池１０では、充電を行うと、正極４１からリチウムイオンが放出され、セパレータ４３に含浸された電解液を介して負極４２に吸蔵される。一方、放電を行うと、負極４２からリチウムイオンが放出され、セパレータ４３に含浸された電解液を介して正極４１に吸蔵される。
【００８２】
本実施の形態の電池パックは、例えば、以下の手順により製造される。
【００８３】
まず、正極２１および負極２１と同様にして正極４１および負極４２を作製する。次に、正極集電体４１Ａおよび負極集電体４２Ａの所定位置にそれぞれ正極リード４４および負極リード４５を溶接などにより取り付ける。そののち、正極４１と負極４２とをセパレータ４３を間にして積層し、図９に示した巻回方向Ｒに沿って多数回巻回して電池素子４０を作製する。
【００８４】
電池素子４０を作製したのち、電池缶３１の内部に電池素子４０を収納したのち、その電池素子４０上に絶縁板４２を配置する。続いて、溶接などにより、正極リード４４に正極ピン３５を接続すると共に負極リード４５を電池缶３１に接続したのち、レーザ溶接などにより電池缶３１の開放端部に電池蓋３３を固定する。最後に、注入孔３９から電池缶３１の内部に電解液を注入してセパレータ４３に含浸させたのち、その注入孔３９を封止部材３９Ａで塞ぐ。これにより、図９および図１０に示した電池１０が完成する。
【００８５】
電池１０を作製したのち、その外面と接するように一対の被覆部材３Ａ，３Ｂで挟み、筐体７に収容する。最後に、筐体７の２箇所の開口７Ｋにリード８，９を取り付けるなど所定の工程を経ることにより、本実施の形態の電池パックが完成する。
【００８６】
本実施の形態の電池パックにおいても、上記第１の実施の形態における電池パックと同様の作用および効果が得られる。
【実施例】
【００８７】
本発明の具体的な実施例について詳細に説明する。
【００８８】
（実施例１）
上記第１の実施の形態で説明した電池パックを作製した。まず、炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）と炭酸コバルト（ＣｏＣＯ3 ）とを、Ｌｉ2 ＣＯ3 ：ＣｏＣＯ3 ＝０．５：１（モル比）の割合で混合し、空気中において９００℃で５時間焼成して、正極活物質としてのリチウム・コバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2 ）を得た。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物９１質量部と、導電剤であるグラファイト６質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン３質量部とを混合して正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み１５μｍのアルミニウム箔よりなる正極集電体２１Ａの両面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層２１Ｂを形成し正極２１を作製した。そののち、正極集電体２１Ａの一端にアルミニウム製の正極リード２５を取り付けた。この際、正極２１の両端部に、正極活物質層２１Ｂが形成されずに正極集電体２１Ａが露出した未形成領域を設け、その未形成領域の一部において正極集電体２１Ａにアルミニウム製の正極リード２５を取り付けると共に、残りの未形成領域における正極集電体２１Ａを覆うように絶縁シート２１Ｃを貼り付けるようにした。
【００８９】
次に、負極２２を以下の要領で作製した。まず、平均粒子径が２５μｍの球状人造黒鉛の粒子と、アセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンとを９０：３：７の質量比で混合して負極合剤を調整した。続いて、この負極合剤を溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとし、電解銅箔よりなる負極集電体２２Ａの両面に選択的に塗布して乾燥させた。ここで、電解銅箔としては、１５μｍの厚みを有すると共に、表面粗度がＲａ値で０．３μｍのものを用いた。乾燥後、ロールプレス機でプレス成型することで負極活物質層２２Ｂを形成した。そののち、負極活物質層２２Ｂに覆われていない負極集電体２２Ａの一端にニッケル製の負極リード２６を取り付けた。
【００９０】
続いて、厚み２０μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムよりなるセパレータ２３を用意し、正極２１，セパレータ２３，負極２２，セパレータ２３の順に積層して積層体を形成したのち、この積層体を渦巻状に多数回巻回し、電池素子２０を作製した。電池素子２０の胴部の最大径は１３ｍｍとした。
【００９１】
電池素子２０を作製したのち、電池素子２０を一対の絶縁板１２，１３で挟み、負極リード２６を電池缶１１に溶接すると共に、正極リード２５を安全弁機構１５に溶接して、電池素子２０を内径１３．４ｍｍの電池缶１１の内部に収容した。そののち、電池缶１１の内部に電解液を注入した。電解液には、炭酸エチレン５０体積％と炭酸ジエチル５０体積％とを混合した溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｄｍ3 の含有量で溶解させたものを用いた。
【００９２】
電池缶１１の内部に電解液を注入したのち、ガスケット１７を間にして電池蓋１４を電池缶１１にかしめることにより、外径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型の電池を得た。なお、電池の容量については、２３℃の環境下で上限電圧４．２Ｖ、電流０．２Ｃの条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流０．２Ｃ、終止電圧３．０Ｖの条件で定電流放電を行った場合に放電容量が２４００ｍＡｈとなるようにした。また、電池缶１１の壁面の厚みは１８０ｍｍとした。
【００９３】
さらに、３つの電池を直列に繋いだものを２列並べ、それらを全ての電池と接するように一対の被覆部材３Ａ，３Ｂで挟み、筐体７に収容した。被覆部材３Ａ，３Ｂとしては、表面が錫めっき被膜で覆われた銅の薄板からなる厚さ３０μｍの導電膜４の両面を、アラミド樹脂（デュポン社製ノーメックス）からなる厚さ８０μｍの絶縁膜５，６で覆うようにした構造のものを用いた。６つの電池を筐体７に収容したのち、さらに２箇所の開口７Ｋにリード８，９を取り付けるなど所定の工程を経ることにより、実施例１としての電池パックを得た。
【００９４】
（実施例２）
被覆部材３Ａ，３Ｂにおける絶縁膜５，６としてエナメル樹脂を用いたことを除き、他は実施例１と同様にして実施例２の電池パックを作製した。
【００９５】
（実施例３）
被覆部材３Ａ，３Ｂにおける絶縁膜５，６としてフッ素系ゴムを用いたことを除き、他は実施例１と同様にして実施例３の電池パックを作製した。
【００９６】
また、上記実施例１〜３に対する比較例１〜４として、以下の電池パックを作製した。
【００９７】
（比較例１）
被覆部材３Ａ，３Ｂを設けなかったことを除き、他は実施例１〜３と同様にして比較例１の電池パックを作製した。
【００９８】
（比較例２）
絶縁膜５，６を設けずに導電膜４のみからなる被覆部材３Ａ，３Ｂを設けたことを除き、他は実施例１〜３と同様にして比較例２の電池パックを作製した。
【００９９】
（比較例３）
絶縁膜５，６を設けずに厚さ１００μｍの導電膜４のみからなる被覆部材３Ａ，３Ｂを設けたことを除き、他は実施例１〜３と同様にして比較例３の電池パックを作製した。
【０１００】
（比較例４）
絶縁膜６を設けずに絶縁膜５および導電膜４のみからなる被覆部材３Ａ，３Ｂを設けたことを除き、他は実施例１〜３と同様にして比較例４の電池パック（図１１参照）を作製した。但し、図１１に示したように、導電膜４の、絶縁膜５と反対側の面４Ｓが筐体７の側壁の内面７Ｓと接しない構造とした。
【０１０１】
このようにして得られた実施例１〜３および比較例１〜４の各電池パックについて貫通釘刺試験を実施し、その状態変化を観察することにより、電池破損時の安全性を調べた。
【０１０２】
この貫通釘刺試験では、まず、２３℃の環境下において、０．２Ｃの電流で電池電圧が１２．６Ｖに達するまで定電流充電を行ったのち、１２．６Ｖの定電圧で合計の充電時間が１０時間となるまで定電圧充電を行い、その後、０．２Ｃの電流で９．０Ｖまで放電した。次いで、１．０Ｃの電流で電池電圧が１２．６Ｖに達するまでの定電流充電と１２．６Ｖでの定電圧充電とを合計で３時間に亘って行う充電工程と、１．０Ｃの電流で電池電圧が９．０Ｖに低下するまで放電を行う放電工程とを順に３サイクル繰り返しおこなった。こののち、０．２Ｃの電流で表１および表２に表したそれぞれの電池電圧まで定電流充電し、さらにその電圧で合計の充電時間が１３時間となるまで定電圧充電をおこなった。なお、０．２Ｃは、電池容量を５時間で放電しきる電流値であり、１．０Ｃは、電池容量を１時間で放電しきる電流値である。その状態で各電池１Ａ〜１Ｃの電池缶１１のほぼ中央を貫通するように釘（Φ２．５ｍｍ）を筐体７の外側から突き刺し、その２０秒後の電池１Ａ〜１Ｃの外観を観察するようにした。ここでは、試験後の電池が、発煙または発火のいずれかを生じたものを不良とし、その割合（不良率）を算出した。各実施例および比較例のサンプル数（ｎ数）は１０とした。なお、釘刺し速度は１００ｍｍ／秒とした。
【０１０３】
さらに、実施例１〜３および比較例１〜４の各電池パックについて落下試験および振動試験を実施した。落下試験については、下記の試験条件に従って各電池パックを落下させ、短絡が生じるか否かを調査した。
（落下試験条件）
・落下高さ：１．０ｍ
・落下床面：コンクリート
・電池パックの落下姿勢：導電膜４の延在する面が落下床面と水平となる姿勢
一方、振動試験については、各電池パックを振動試験機に固定し、下記の試験条件に従って各電池パックを振動させた際に短絡が生じるか否かを調査した。
（振動試験条件）
・振幅：０．８ｍｍ
・周波数：１０〜５５Ｈｚ
・掃引速度：１Ｈｚ／分
・方向：互いに直交する３軸方向
・時間：９０分間
・試験装置：振動試験機（エミック株式会社製Ｆ−１０００ＢＤ／ＬＡ１５−Ｅ７８）
なお、落下試験および振動試験においては、いずれにおいても各実施例および比較例のサンプル数（ｎ数）を５とした。
【０１０４】
実施例１〜３および比較例１〜４の各電池パックについての貫通釘刺試験、落下試験および振動試験の結果をまとめて表１および表２に示す。表１および表２には、貫通釘刺試験、落下試験および振動試験での不良率を掲載した。なお、表１および表２では、釘刺しを行う際の設定した電池電圧に応じて実施例１を実施例１−１〜１−５、実施例２を実施例２−１〜２−５、実施例３を実施例３−１〜３−５、比較例１を比較例１−１〜１−５、比較例２を比較例２−１〜２−５、比較例３を比較例３−１〜３−５、比較例４を比較例４−１〜４−５とそれぞれ表示した。
【０１０５】
【表１】
0004951547.tif 000002
【０１０６】
【表２】
0004951547.tif 000003
【０１０７】
表１および表２に示したように、実施例１−１〜１−５、実施例２−１〜２−５、実施例３−１〜３−５ではいずれも全ての試験において不良率が０（零）となり、十分な安全性が確保されていることがわかった。
【０１０８】
これに対し、比較例１−１〜１−５では貫通釘刺試験において高い不良率を示した。これは、導電膜が電池缶の外部に設けられておらず、電池素子の内部において短絡が生じ、発熱や発火を生じたものと考えられる。比較例２−１〜２−５においても貫通釘刺試験において高い不良率を示した。これは、導電膜が絶縁膜によって挟まれた構造を有していないので、短絡が生じた瞬間に導電膜が釘から離れてしまい、導電膜と電池缶との短絡によって電池素子の電気エネルギーが十分に消費されないまま電池素子の内部において短絡が生じ、発熱や発火を生じたものと考えられる。なお、比較例３−１〜３−５のように、導電膜４の厚みを１００μｍと厚くすることで貫通釘刺試験において良好な結果を得ることができるが、その分だけ被覆部材３Ａ，３Ｂの厚みが大きくなり、結果として電池パックの全体構成のコンパクト化を阻害する要因となってしまう。また、比較例２−１〜２−５，３−１〜３−５では、落下試験および振動試験において全てのサンプルが不良となった。これは、導電膜が非導電膜に覆われておらず熱収縮チューブのみによって電池缶と隔てられているので、機械強度に劣る熱収縮チューブが落下や振動などにより割けて破損し、電池缶と導電膜とが接触したためと考えられる。さらに、比較例４−１〜４−５では、絶縁膜５の存在により落下試験および振動試験において良好な結果が得られたものの、貫通釘刺試験に関しては比較例２−１〜２−５と同程度の不良率を示した。これは、導電膜としてのＳｎめっきＣｕ板の一方の面のみが絶縁膜で覆われた構造であるため（導電膜が絶縁膜に挟まれた密着構造ではないため）、短絡時の熱で釘の周辺のＳｎめっきＣｕ板が溶け、ある確率で釘とＳｎめっきＣｕ板とが非接触状態となってしまい発火に至った結果であると推定される。一方、本実施例（実施例１−１〜１−５、実施例２−１〜２−５、実施例３−１〜３−５）では、導電膜がその両面と密接する絶縁膜によって挟まれた構造を有しているので、短絡時の熱によって釘の周辺領域の導電膜が溶けた場合であっても、その周辺領域の導電膜は釘から離れずに接触状態を維持することができたものと考えられる。
【０１０９】
さらに、上記の実施例１および比較例１の各電池パックについて、筐体の外側から電池１Ａ〜１Ｃの各々に対し３ｍｍから８ｍｍの深さ（電池缶１１の外表面からの深さ）で釘を刺すソフトネイル試験を実施し、その状態変化を観察することにより、電池破損時の安全性を調べた。具体的には、まず、２３℃の環境下において、１．０Ｃの電流で電池電圧が１２．６Ｖに達するまでの定電流充電と１２．６Ｖでの定電圧充電とを合計で３時間に亘って行う充電工程と、１．０Ｃの電流で電池電圧が９Ｖに低下するまで放電を行う放電工程とを順に３サイクル繰り返しおこなった。続いて、各電池１Ａ〜１Ｃの電池缶１１のほぼ中央を貫通するように釘（Φ２．５ｍｍ）を筐体７の外側から突き刺し、その２０秒後の各電池缶１１の外観を観察するようにした。ここでは、試験後の電池が、発煙または発火のいずれかを生じたものを不良とし、その割合（不良率）を算出した。各実施例および比較例のサンプル数（ｎ数）は５とした。なお、釘刺し速度は１００ｍｍ／秒とした。その結果を表３に示す。なお、表３では、釘刺しの深さに応じて実施例１を実施例１−６〜１−１１と表し、比較例１を比較例１−６〜１−１１とそれぞれ表示した。
【０１１０】
【表３】
0004951547.tif 000004
【０１１１】
表３に示したように、比較例１−６〜１−１１では全てのサンプルが不良となったのに対し、実施例１−６〜１−１１では、いずれも不良率が０（零）となり、十分な安全性が確保されていることがわかった。
【０１１２】
（実施例４）
次に、上記第２の実施の形態で説明した電池パックを作製した。まず、炭酸リチウム（Ｌｉ2 ＣＯ3 ）と炭酸コバルト（ＣｏＣＯ3 ）とを、Ｌｉ2 ＣＯ3 ：ＣｏＣＯ3 ＝０．５：１（モル比）の割合で混合し、空気中において９００℃で５時間焼成して、正極活物質としてのリチウム・コバルト複合酸化物（ＬｉＣｏＯ2 ）を得た。次いで、このリチウム・コバルト複合酸化物９１質量部と、導電剤であるグラファイト６質量部と、結着剤であるポリフッ化ビニリデン３質量部とを混合して正極合剤を調整した。続いて、この正極合剤を溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて正極合剤スラリーとし、厚み１５μｍのアルミニウム箔よりなる正極集電体４１Ａの両面に均一に塗布して乾燥させ、ロールプレス機で圧縮成型して正極活物質層４１Ｂを形成し正極４１を作製した。そののち、正極集電体４１Ａの一端にアルミニウム製の正極リード４４を取り付けた。この際、正極４１の両端部に、正極活物質層４１Ｂが形成されずに正極集電体４１Ａが露出した未形成領域を設け、その未形成領域の一部において正極集電体４１Ａにアルミニウム製の正極リード４４を取り付けると共に、残りの未形成領域における正極集電体４１Ａを覆うように絶縁シート４１Ｃを貼り付けるようにした。
【０１１３】
次に、負極４２を以下の要領で作製した。まず、平均粒子径が２５μｍの球状人造黒鉛の粒子と、アセチレンブラックと、結着剤としてのポリフッ化ビニリデンとを９０：３：７の質量比で混合して負極合剤を調整した。続いて、この負極合剤を溶剤であるＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させて負極合剤スラリーとし、電解銅箔よりなる負極集電体４２Ａの両面に選択的に塗布して乾燥させた。ここで、電解銅箔としては、１５μｍの厚みを有すると共に、表面粗度がＲａ値で０．３μｍのものを用いた。乾燥後、ロールプレス機でプレス成型することで負極活物質層４２Ｂを形成した。そののち、負極活物質層４２Ｂに覆われていない負極集電体４２Ａの一端にニッケル製の負極リード４５を取り付けた。
【０１１４】
続いて、厚み２０μｍの微孔性ポリプロピレンフィルムよりなるセパレータ４３を用意し、正極４１，セパレータ４３，負極４２，セパレータ４３の順に積層して積層体を形成したのち、この積層体を渦巻状に多数回巻回し、扁平な形状に成型することで電池素子４０を作製した。
【０１１５】
この電池素子４０を電池缶３１に収容したのち、電池素子４０の上に絶縁板３２を配置し負極リード４５を電池缶３１に溶接すると共に、正極リード４４を正極ピン３５の下端に溶接して電池缶３１の開放端部に電池蓋３３を固定した。そののち、注入孔３９から電池缶３１の内部に電解液を注入した。電解液には、炭酸エチレン５０体積％と炭酸ジエチル５０体積％とを混合した溶媒に、電解質塩としてＬｉＰＦ6 を１ｍｏｌ／ｄｍ3 の含有量で溶解させたものを用いた。
【０１１６】
電池缶３１の内部に電解液を注入したのち、注入孔３９を封止部材３９Ａで塞ぐことにより、角型の電池１０を得た。なお、電池１０の容量については、２３℃の環境下で上限電圧４．２Ｖ、電流０．２Ｃの条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流０．２Ｃ、終止電圧３．０Ｖの条件で定電流放電を行った場合に放電容量が８００ｍＡｈとなるようにした。
【０１１７】
さらに、電池１０を、それと接するように一対の被覆部材３Ａ，３Ｂで挟み、筐体７に収容した。被覆部材３Ａ，３Ｂとしては、表面が錫めっき被膜で覆われた銅の薄板からなる厚さ３０μｍの導電膜４の両面を、アラミド樹脂（デュポン社製ノーメックス）からなる厚さ８０μｍの絶縁膜５，６で覆うようにした構造のものを用いた。最後に、２箇所の開口７Ｋにリード８，９を取り付けるなど所定の工程を経ることにより、実施例４としての電池パックを得た。
【０１１８】
（比較例５）
被覆部材３Ａ，３Ｂを設けなかったことを除き、他は実施例４と同様にして比較例５の電池パックを作製した。
【０１１９】
このようにして得られた実施例４および比較例５の各電池パックについて以下の要領で貫通釘刺試験を実施し、その状態変化を観察することにより、電池破損時の安全性を調べた。
【０１２０】
この貫通釘刺試験では、まず、２３℃の環境下において、０．２Ｃの電流で電池電圧が４．２Ｖに達するまで定電流充電を行ったのち、４．２Ｖの定電圧で合計の充電時間が１０時間となるまで定電圧充電を行い、その後、０．２Ｃの電流で３．０Ｖまで放電した。次いで、１．０Ｃの電流で電池電圧が４．２Ｖに達するまでの定電流充電と４．２Ｖでの定電圧充電とを合計で３時間に亘って行う充電工程と、１．０Ｃの電流で電池電圧が９．０Ｖに低下するまで放電を行う放電工程とを順に３サイクル繰り返しおこなった。そののち、０．２Ｃの電流で表４および表５に表したそれぞれの電池電圧まで定電流充電し、さらにその電圧で合計の充電時間が１３時間となるまで定電圧充電をおこなった。その状態で電池１０の電池缶３１のほぼ中央を貫通するように釘（Φ２．５ｍｍ）を筐体７の外側から突き刺し、その２０秒後の電池１０の外観を観察するようにした。ここでは、試験後の電池が、発煙または発火のいずれかを生じたものを不良とし、その割合（不良率）を算出した。各実施例および比較例のサンプル数（ｎ数）は１０とした。なお、釘刺し速度は１００ｍｍ／秒とした。結果を表４および表５に示す。表４および表５では、釘刺しを行う際の設定した電池電圧に応じて実施例４を実施例４−１〜４−５と、比較例５を比較例５−１〜５−５とそれぞれ表示した。
【０１２１】
【表４】
0004951547.tif 000005
【０１２２】
【表５】
0004951547.tif 000006
【０１２３】
（実施例５）
被覆部材３Ａ，３Ｂにおける絶縁膜５，６としてエナメル樹脂を用いたこと、および、負極４２を以下のようにして作製したことを除き、他は実施例４と同様にして実施例５の電池パックを作製した。なお、電池１０の容量については、２３℃の環境下で上限電圧４．２Ｖ、電流０．２Ｃの条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流０．２Ｃ、終止電圧２．５Ｖの条件で定電流放電を行った場合に放電容量が１０００ｍＡｈとなるようにした。
【０１２４】
負極４２は、以下のようにして作製した。具体的には、電解銅箔からなる負極集電体４１Ａの両面に、電子ビーム蒸着法を用いて７μｍの厚みを有するケイ素の薄膜を蒸着したのち、アルゴン雰囲気中において３００℃の温度下で６時間に亘る熱処理を行うことで負極活物質層４２Ｂを形成した。ここでは、電解銅箔として、１５μｍの厚みを有すると共に、表面粗度がＲａ値で０．５μｍのものを用いた。さらに、負極集電体４２Ａの一端に、ニッケル製の負極リード４５を取り付けた。この際、負極リード４５を負極活物質層４２Ｂの上から強く押し付ける（かしめる）ことにより負極集電体４２Ａと圧接接合させた。
【０１２５】
（比較例６）
被覆部材３Ａ，３Ｂを設けなかったことを除き、他は実施例５と同様にして比較例６の電池パックを作製した。
【０１２６】
このようにして得られた実施例５および比較例６の各電池パックについても実施例４などと同様にして貫通釘刺試験を実施し、その状態変化を観察することにより、電池破損時の安全性を調べた。
【０１２７】
但し、この貫通釘刺試験では、まず、２３℃の環境下において、０．２Ｃの電流で電池電圧が４．２Ｖに達するまで定電流充電を行ったのち、４．２Ｖの定電圧で定電圧充電を合計の充電時間が１０時間となるまで行い、その後、０．２Ｃの電流で２．５Ｖまで放電した。次いで、１．０Ｃの電流で電池電圧が４．２Ｖに達するまでの定電流充電と４．２Ｖでの定電圧充電とを合計で３時間に亘って行う充電工程と、１．０Ｃの電流で電池電圧が３．０Ｖに低下するまで放電を行う放電工程とを順に３サイクル繰り返しおこなった。こののち、０．２Ｃの電流で表４および表５に表したそれぞれの電池電圧まで定電流充電し、さらにその電圧で合計の充電時間が１３時間となるまで定電圧充電をおこなった。その状態で電池１０の電池缶３１のほぼ中央を貫通するように釘（Φ２．５ｍｍ）を筐体７の外側から突き刺し、その２０秒後の電池１０の外観を観察するようにした。結果を表４および表５に実施例４と併せて示す。
【０１２８】
（実施例６）
被覆部材３Ａ，３Ｂにおける絶縁膜５，６としてフッ素ゴムを用いたこと、および、負極４２を以下のようにして作製したことを除き、他は実施例５と同様にして実施例６の電池パックを作製した。なお、電池１０の容量は、２３℃の環境下で上限電圧４．２Ｖ、電流０．２Ｃの条件で定電流定電圧充電を行ったのち、電流０．２Ｃ、終止電圧２．５Ｖの条件で定電流放電を行った場合に放電容量が１０００ｍＡｈとなるようにした。
【０１２９】
負極４２を形成する際には、電子ビーム蒸着法に代えて焼結法により負極活物質層４２Ｂを形成したことを除き、実施例５と同様の手順を経た。具体的には、負極活物質として平均粒径１μｍのケイ素粉末９０質量部と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン１０質量部とを混合して負極合剤としたのち、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに分散させることにより、ペースト状の負極合剤スラリーとした。こののち、負極集電体４２Ａとして、１５μｍの厚みを有すると共にＲａ値で０．５μｍの表面粗度を有する電解銅箔を用意し、その表面に負極合剤スラリーを均一に塗布して乾燥させてから加圧し、真空雰囲気下において４００℃で１２時間に亘って加熱処理することにより負極活物質層４２Ｂを形成した。
【０１３０】
（比較例７）
被覆部材３Ａ，３Ｂを設けなかったことを除き、他は実施例６と同様にして比較例７の電池パックを作製した。
【０１３１】
このようにして得られた実施例６および比較例７の各電池パックについても実施例４などと同様にして貫通釘刺試験を実施し、その状態変化を観察することにより、電池破損時の安全性を調べた。この貫通釘刺試験の条件は実施例５と同様とした。その結果を表４および表５に実施例４，５と併せて示す。
【０１３２】
表４および表５に示したように、実施例４−１〜４−５，５−１〜５−５，６−１〜６−５ではいずれにおいても不良率が０（零）となり、十分な安全性が確保されていることがわかった。
【０１３３】
これに対し、比較例５−１〜５−５，６−１〜６−５，７−１〜７−５では貫通釘刺試験において高い不良率を示した。これは、導電膜が電池缶の外部に設けられておらず、電池素子の内部において短絡が生じ、発熱や発火を生じたものと考えられる。
【０１３４】
このように、本実施例によれば、コンパクトな構成でありながら、貫通釘刺試験、落下試験および振動試験のいずれにおいても極めて良好な結果が得られ、優れた安全性を有していることが確認できた。
【０１３５】
以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば上記実施の形態および実施例では、巻回構造の電池素子を有する円筒型あるいは角型の二次電池を備えた電池パックについて説明したが、本発明は、積層型の電池素子を有する二次電池を備えたものにも適用可能であり、その場合であってもコンパクトな構成と共に高い安全性を確保することができる。
【０１３６】
また、上記実施の形態および実施例では、一対の被覆部材が電池を挟んで対向配置された場合を例示して説明するようにしたが、被覆部材はそのように２つに分割されたものに限定されるものではなく、例えば、電池の周囲を電池缶の外周面に沿って隙間なく完全に取り囲むように一体化してもよい。その場合、例えば、円筒型の単電池の外周面に沿って筒型の被覆部材を設けた場合には、その被覆部材に対し、その積層方向に沿って全方位から単電池の外周面に向かう方向の付勢力を加えるとよい。
【０１３７】
また、上記実施の形態および実施例では、電極反応物質としてリチウムを用いる電池について説明したが、ナトリウムあるいはカリウムなどの他のアルカリ金属、またはマグネシウムあるいはカルシウムなどのアルカリ土類金属、またはアルミニウムなどの他の軽金属を用いる場合についても、本発明を適用することができる。その際、負極活物質としては、例えば上記実施の形態と同様のものなどを用いることができる。
【０１３８】
また、電池缶と被覆部材とは直接接していてもよいし、間に他の部材を設けるようにしてもよい。すなわち、例えば図３において、電池缶１１の外周面を熱収縮チューブ１８によって覆うようにしたが、それを設けなくともよいし、他の部材を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電池パックの全体構成を表す斜視図およびその要部を拡大した斜視図である。
【図２】図１に示した電池パックのII−II線に沿った構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した二次電池の断面図である。
【図４】図３に示した二次電池のIV−IV線に沿った構成を表す断面図である。
【図５】図１に示した電池パックにおける第１の変形例の構成を表す断面図である。
【図６】図１に示した電池パックにおける第２の変形例の構成を表す断面図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る電池パックの全体構成を表す斜視図である。
【図８】図７に示した電池パックのVIII−VIII線に沿った構成を表す断面図である。
【図９】図７に示した電池１０のＩＸ−ＩＸ線に沿った構成を表す断面図である。
【図１０】図９に示した電池１０のＸ−Ｘ線に沿った構成を表す断面図である。
【図１１】本発明の実施例に対する比較例（比較例４）としての電池パックの構成を表す断面図である。
【符号の説明】
【０１４０】
１Ａ〜１Ｃ，２Ａ〜２Ｃ，１０…電池、３…被覆部材、４…導電膜、５，６…絶縁膜、７…筐体、１１，３１…電池缶、１２，１３，３２…絶縁板、１４，３３…電池蓋、１５…安全弁機構、１５Ａ…ディスク板、１６…熱感抵抗素子、１７…ガスケット、１８…熱収縮チューブ、２０，４０…電池素子、２１，４１…正極、２１Ａ，４１Ａ…正極集電体、２１Ｂ，４１Ｂ…正極活物質層、２１Ｃ…絶縁シート、２２，４２…負極、２２Ａ，４２Ａ…負極集電体、２２Ｂ，４２Ｂ…負極活物質層、２３，４３…セパレータ、２４…センターピン、２５，４４…正極リード、２６，４５…負極リード、３４…端子板、３５…正極ピン、３６…絶縁ケース、３７…ガスケット、３８…開裂弁、３９…注入孔、３９Ａ…封止部材。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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