(57)【要約】【課題】  従来の非水電解液二次電池の有する電池特性を維持しつつ、その信頼性を向上させた非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】  正極と負極とをセパレータを介して積層して構成される電極体および液状の非水電解質を有する非水電解液二次電池であって、前記セパレータは、樹脂製の基材層と、該基材層の表面の少なくとも一部に前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層とを有しており、前記セパレータの端部が前記正極および前記負極からはみ出しており、かつ前記セパレータの正極および負極からはみ出している部分で隣接するセパレータ同士が融着層により融着されて、電極体の端面の少なくとも一部を被覆していることを特徴とする非水電解液二次電池により、前記課題を解決する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回した巻回電極体と、液状の非水電解質とを有する非水電解液二次電池であって、
前記セパレータは、樹脂製の基材層と、該基材層の少なくとも一部の表面に前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層とを有しており、
前記巻回電極体の両端面において、前記セパレータは、前記正極および前記負極からはみ出しており、
前記巻回電極体の端面の少なくとも一方で、隣接する前記セパレータ同士が前記融着層によって融着して前記端面を被覆していることを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項２】
有底筒形の外装缶を有しており、巻回電極体の上側の端面がセパレータにより被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
【請求項３】
複数の正極と複数の負極とを複数のセパレータを介して積層した積層電極体と、液状の非水電解質とを有する非水電解液二次電池であって、
前記セパレータは、樹脂製の基材層と、該基材層の少なくとも一部の表面に前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層とを有しており、
前記積層電極体の四方の端面において、前記セパレータは、前記正極および前記負極からはみ出しており、
前記積層電極体の端面の少なくとも一つで、隣接する前記セパレータ同士が前記融着層によって融着して前記端面を被覆していることを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項４】
セパレータの基材層および融着層がポリオレフィン系樹脂により構成されている請求項１〜３のいずれかに記載の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、良好な電池特性を備えつつ、高い信頼性を有する非水電解液二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、非水電解液二次電池を主電源とするアプリケーションは飛躍的に小型化、高機能化を続けており、また、これまでの主要製品であったノートＰＣや携帯電話に代表される小型モバイル端末のみならず、より高出力特性が要求される電動工具やＨｙｂｒｉｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅ（ＨＥＶ）などへの展開が盛んに行われている。このため、電池メーカー各社は、非水電解液二次電池の基本特性や信頼性、安全性の向上と、材料コスト削減やプロセス簡素化とを同時に達成すべく、鎬を削って開発を進めている状況にある。
【０００３】
ところで、円筒形の外装缶を有する非水電解液二次電池では、その製造工程の一つにグルービング工程を有する場合があるが、このグルービングの際に外装缶内面が剥離して電極体（正極、負極およびセパレータで構成される巻回電極体）の上側の端面に脱落する虞がある。グルービング工程で外装缶内面が剥離した場合、その後に外装缶内に非水電解液を注入すると、剥離粉が電極体の内部に侵入して内部短絡を起こす虞がある。
【０００４】
また、渦巻状に巻回した巻回電極体を用いる場合、前記グルービング工程がなくても、正極または負極から脱落した活物質粉末などのコンタミ粉が、電池の組み立て工程で巻回電極体の端面、特に上側の端面に付着し、非水電解液によって電極体の内部にコンタミ粉が侵入することによる内部短絡発生の虞がある。
【０００５】
更に、複数の正極と複数の負極とを複数のセパレータを介して積層した積層電極体を用いて非水電解液二次電池を構成する場合においても、電極シートの切断により生じる活物質粉末などのコンタミ粉が、電池の組み立て工程で、積層電極体の四方の端面のいずれかに付着し、前記と同様の内部短絡を引き起こす虞がある。
【０００６】
このように、非水電解液二次電池においては、その製造中に異物が電極体内部に侵入することで、その信頼性が損なわれる虞があり、これを防止するために製造時に厳密な管理を行う必要がある。
【０００７】
その一方で、内部短絡の発生を防止して、電池の信頼性を高める技術も提案されている。例えば、特許文献１や特許文献２には、正極と負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回した巻回電極体を使用した電池において、正極および負極からセパレータの上下端を突出させ、この突出した部分同士を融着させたり接着させたりした二次電池（円筒形リチウム二次電池、非水電解質二次電池）が提案されている。
【０００８】
特許文献１の電池では、前記の構成によって負極リチウムのデンドライトの発生に伴う内部短絡などを防止し、また、特許文献２の電池では、前記の構成によってセパレータの熱収縮に伴う内部短絡の発生を防止しているが、これらの電池では、正極および負極から突出したセパレータの部分同士を融着などすることで、電極体の上面をセパレータによって覆うことが可能となるため、電極体内部への異物の侵入を抑制できると考えられ、かかる異物の侵入による内部短絡の発生も防止できる可能性がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平１−１２２５７４号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところが、特許文献１に記載の円筒形リチウム二次電池では、セパレータ自体を熱融着しているため、かかる熱融着部の近傍においても、セパレータの構成樹脂が溶融してセパレータの孔が閉塞してしまうことから、セパレータの熱融着を行わない従来の非水電解液二次電池と同等程度の電池特性を確保することが困難である。
【００１１】
また、特許文献２に記載の非水電解質二次電池は、前記の構成に加えてゲル状非水電解質を用いることを特徴としており、このゲル状非水電解質の接着力を利用してセパレータと電極との密着性を高め、セパレータの熱収縮による内部短絡の発生を防止している。しかしながら、ゲル状非水電解質と電極との接触界面抵抗が大きくなるため、液状の非水電解液を使用する従来の非水電解液二次電池と同等程度の電池特性を確保することが困難である。
【００１２】
このようなことから、従来の非水電解液二次電池と同等程度の電池特性を維持しつつ、電極体内部への異物の侵入による電池の信頼性低下を防止する技術の創出が求められる。
【００１３】
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の非水電解液二次電池の有する電池特性を維持しつつ、その信頼性を向上させた非水電解質二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記目的を達成し得た本発明の非水電解液二次電池は、正極と負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回した巻回電極体と、液状の非水電解質とを有する電池であって、前記セパレータは、樹脂製の基材層と、該基材層の表面の少なくとも一部に前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層とを有しており、前記巻回電極体の両端面において、前記セパレータは、前記正極および前記負極からはみ出しており、前記巻回電極体の端面の少なくとも一方で、隣接する前記セパレータ同士が前記融着層によって融着して前記端面を被覆していることを特徴とするものである。
【００１５】
また、本発明の非水電解液二次電池の別の態様は、複数の正極と複数の負極とを複数のセパレータを介して積層した積層電極体と、液状の非水電解質とを有する電池であって、前記セパレータは、樹脂製の基材層と、該基材層の少なくとも一部の表面に前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層とを有しており、前記積層電極体の四方の端面において、前記セパレータは、前記正極および前記負極からはみ出しており、前記積層電極体の端面の少なくとも一つで、隣接する前記セパレータ同士が前記融着層によって融着して前記端面を被覆していることを特徴とするものである。
【００１６】
すなわち、本発明の非水電解液二次電池では、セパレータを正極および負極からはみ出すように配置して電極体を構成し、正極および負極からはみ出したセパレータ部分によって、隣接するセパレータ同士を融着させることで、電極体の端面を被覆するようにし、電池製造時における電極体内部への異物の侵入を防止して、かかる異物による内部短絡の発生を抑制し、電池の信頼性を高めている。
【００１７】
しかも、本発明の非水電解液二次電池では、樹脂製の基材層の少なくとも一部の表面に、前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層を有するセパレータを使用し、前記の隣接するセパレータ同士の融着を、この融着層により行うため、かかる融着を、セパレータの主体となる基材層自体の損傷を抑えつつ行うことができる。そのため、本発明の非水電解液二次電池では、電池特性の低下を可及的に抑制しつつ、その信頼性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、従来の非水電解液二次電池の有する電池特性を維持しつつ、その信頼性を向上させた非水電解質二次電池を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の非水電解液二次電池に係る電極体は、正極と負極とをセパレータを介して積層して構成されるものである。
【００２０】
セパレータには、樹脂製の基材層と、該基材層の少なくとも一部の表面に、前記基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂で構成された融着層を有するものを使用する。
【００２１】
セパレータにおける基材層は、セパレータの主体をなし、セパレータ本来の役割を果たすものである。基材層は、樹脂製の多孔質層であればよく、これを構成する樹脂としては、従来公知の非水電解液電池で使用されているセパレータを構成する樹脂であれば特に制限はない。具体的には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂；ナイロン６、ナイロン６６などのナイロン；セルロースアセテート；ポリアクリロニトリル；などが挙げられる。すなわち、セパレータにおける基材層は、従来公知の非水電解液電池で使用されているセパレータ（前記樹脂製の微孔性フィルムなど）と同様の構成であればよい。
【００２２】
また、セパレータにおける融着層は、電極体において、隣接するセパレータ同士を融着するための層であり、基材層の構成樹脂よりも融点の低い樹脂、すなわち、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２１の規定に準じて、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定される融解温度が、基材層の構成樹脂よりも低い樹脂により構成される。融着層の構成樹脂の具体例としては、例えば、ホットメルト材として公知の、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ：Ｌｉｎｅａｒ  Ｌｏｗ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）といったポリオレフィン系樹脂の他、スチレン系、オレフィン系、ポリエステル系、塩化ビニル系などの各種熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。なお、電極体製造時の利便性や機能の効果的発現の観点から、融着層は常温では粘着性が少なく、加熱時に所謂ホットタック性を有するものが望ましいため、例えば、ゴム系エラストマーやウレタン系粘着材、アクリル樹脂のように常温で粘着性を有するものよりも、前記例示の各種樹脂の方が、融着層の構成樹脂として好ましく使用できる。
【００２３】
融着層の構成樹脂の融点は、基材層の構成樹脂の融点よりも１０〜４０℃低いことが好ましい。前記の両樹脂の融点差が前記程度であれば、電極体において、融着層の構成樹脂を溶融させて隣接するセパレータ同士を融着させても、セパレータの主体をなす基材層の構成樹脂の溶融をより確実に防止することができ、電池特性の低下をより良好に抑制できる。
【００２４】
融着層は、基材層の片面のみに設けられていてもよく、両面に設けられていてもよい。また、融着層は、電極体において、隣接するセパレータ同士を融着するために設けられることから、少なくとも、基材層表面のうち、セパレータ同士を融着するのに必要な箇所に設けられていていればよい。具体的には、例えば、融着層は、基材層表面のうち、セパレータ同士を融着するのに必要な箇所にのみ形成されていてもよく、基材層表面の前記箇所以外の箇所にも形成されていてもよく、基材層の全面を覆うように形成されていても構わない。なお、電極体におけるセパレータの融着箇所は、電極反応に関与しない箇所に設けられるため、融着層が基材層表面のうちセパレータ同士を融着するのに必要な箇所のみに設けられる場合には、融着層は、孔を有しない構造であってもよく、多孔質構造であってもよいが、前記箇所以外にも融着層を形成する場合には、融着層のうち、少なくとも正極と負極とが対向する箇所に相当する部分については、多孔質構造とする。
【００２５】
セパレータの厚みは、リチウムデンドライトによる微短絡の発生を良好に防止する観点から、全厚み（基材層の厚みと融着層の厚みとの合計厚み。以下同じ。）で、８μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。また、セパレータが厚すぎると、電池の負荷特性が低下する虞があることから、その厚みは、全厚みで、３０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。
【００２６】
更に、融着層の厚みは、セパレータ同士の融着をより良好に達成する観点から、１μｍ以上であることが好ましい。また、融着層が厚すぎると、電池の抵抗が増大する虞があることから、その厚みは、１０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以下であることがより好ましい。
【００２７】
セパレータの空孔率は、３５〜６０％であることが好ましい。また、基材層の空孔率も、セパレータの空孔率と同様であることが好ましい。更に、融着層については、多孔質構造とする必要がある場合には、その空孔率は、セパレータの空孔率と同等か、セパレータの空孔率よりも大きいことが好ましい。融着層の空孔率がセパレータ全体や基材層の空孔率よりも小さくなると、セパレータにおいて、局所的に抵抗成分が増加することになるからである。
【００２８】
セパレータの製造方法については特に制限はないが、例えば、インフレーション共押出成形法（インフレーション法）、キャストフィルム共押出成形法（Ｔ−ダイ法）、共押出強延伸成形法（チューブラー二軸延伸法）などの公知の多層フィルム製造法が好適である。また、基材層となる樹脂製の微多孔フィルムなどを用意し、その表面（片面または両面）に、融着層を構成する樹脂を含む塗布液（溶液または分散液）を塗布し、乾燥するなどして融着層を形成する製造方法も採用できる。
【００２９】
本発明に係る電極体に使用する正極については特に制限はなく、従来公知の非水電解液二次電池に適用されている正極、すなわち、例えば、正極活物質（リチウム含有複合酸化物など）、導電助剤（黒鉛、カーボンブラックなど）およびバインダ［ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）など］などを含有する正極合剤からなる正極合剤層を、集電体（アルミニウム、アルミニウム合金などで構成される箔など）の表面に形成した帯状やシート状の正極が使用できる。また、正極には、必要に応じて常法に従い電池の正極端子と接続するためのリード部が設けられる。
【００３０】
本発明に係る電極体に使用する負極についても特に制限はなく、従来公知の非水電解液二次電池に適用されている負極、すなわち、例えば、負極活物質（黒鉛などの炭素材料など）およびバインダ［ＰＶＤＦ、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）など］などを含有する負極合剤からなる負極合剤層を、集電体（銅、銅合金などで構成される箔など）の表面に形成した帯状やシート状の負極が使用できる。また、負極には、必要に応じて常法に従い電池の負極端子と接続するためのリード部が設けられる。
【００３１】
電極体は、前記のセパレータと正極と負極とを用いて構成される。具体的には、帯状の正極と帯状の負極とをセパレータを介して積層し、これを渦巻状に巻回した巻回電極体（前記巻回電極体を横断面が扁平状となるように押しつぶすなどして加工した扁平状巻回電極体を含む）、または複数のシート状正極と複数のシート状負極とを複数のセパレータを介して積層した積層電極体とすることができる。
【００３２】
本発明の非水電解液二次電池に係る電極体の製造方法の一例を、図面を用いつつ説明する。ここでは、角筒形の外装缶を有する角形電池などに適用される扁平状巻回電極体を例に取り、その製造方法について説明する。
【００３３】
図１は、帯状の正極と帯状の負極とをセパレータを介して積層した後に渦巻状に巻回し、更に横断面が扁平状となるように押しつぶした電極体前駆体を模式的に示す斜視図であり、図２は図１の断面図である（ただし、図面が複雑になることを避けるため、電極の巻回数は図１と図２とで一致していない）。図１および図２に示すように、本発明に係る電極体を形成するための電極体前駆体１ａは、セパレータ４の上下両端が正極２および負極３からはみ出すように構成する。なお、図１および図２においては、図面が複雑になることを避けるために、正極および負極に用いた集電体は図示しておらず、また、セパレータの融着層も図示してない。
【００３４】
続いて、セパレータの正極および負極からはみ出している部分のうち、少なくとも上側において、隣接するセパレータ同士（巻回電極体や扁平状巻回電極体の場合には、電極体の径方向に隣接するセパレータ同士、積層電極体の場合には、電極体の厚み方向に隣接するセパレータ同士）を、その融着層によって融着することで、電極体の端面をセパレータで被覆する。
【００３５】
図２に示す電極体前駆体について、セパレータの上下両端の正極および負極からはみ出している部分によって隣接するセパレータ同士を融着した本発明に係る電極体（扁平状巻回電極体）の断面模式図を図３に示す。なお、図３では、セパレータ４の上下両端の正極２および負極３からはみ出している部分によって隣接するセパレータ同士を融着することで、電極体１の上側および下側の端面を被覆した様子を示しているが、例えば、筒形の外装缶を有する電池に使用する場合、電極体の下側の端面は、電池外装缶の缶底部と絶縁体などを介して接したり、更には、電極体の製造工程においてテープで保護したりするため、通常は、少なくとも電極体の上側の端面を、隣接するセパレータ同士を融着させることで被覆することが好ましい。
【００３６】
隣接するセパレータ４同士の融着は、例えば以下のようにして行う。前記はみ出し部分を加熱圧着することで、図３に示すように、セパレータの上下両端（少なくとも上端）の正極および負極の端部を基点に前記はみ出し部分が電極体１の巻回中心側に折りたたまれた状態となる。更に加熱成形処理を加えると、折りたたまれたセパレータ同士が積層部位で容易に融着し、少なくとも一方の端面（図３では上側および下側の端面）がセパレータの前記はみ出し部分で被覆された電極体１を得ることができる。
【００３７】
隣接するセパレータ同士の融着方法は、本発明による効果を損なうことなく、かつ融着時に電極端部やセパレータに変形、腐食などの著しいダメージを与える虞のない融着方法であれば特に制限はない。具体的には、超音波融着法、紫外線照射溶着法、電子線照射溶着法、バイブレーション融着法、高周波融着法、インパルス融着法などが挙げられる。
【００３８】
このようにして得られる電極体は、セパレータにより被覆した端面方向から目視観察を行っても、電極端部が完全に見えない状態となる。また、セパレータ同士が融着している箇所では、鋭利なピンセットなどで無理に引き裂くといった過大な外力が付与されない限り、電極が露出することはない。そのため、金属粉などの異物が電池内部に混入しても、電極間に侵入できないため、こうした異物による内部短絡が起こらない。また、正極および負極の少なくとも一方の端部での接触を予め防ぐことができ、例えば、電極体製造時の巻回工程において、幅方向（極体とした場合の図３に示す上下方向）にズレが生じて正負極の接触の可能性が高くなった電極体でも、短絡の発生を未然に防止できるといった効果も確保できる。そのため、本発明の非水電解液二次電池は、極めて信頼性の高い電池となる。
【００３９】
なお、電極体の少なくとも一方の端面を被覆するために、正極および負極からはみ出している部分によって隣接するセパレータ同士を融着する際には、できるだけ正極および負極の端部から近い箇所で融着することが好ましい。非水電解液二次電池においては、例えば充電時の条件が異常になるなどして、正極および負極に膨れが生じることがあるが、このような電極での異常が発生した場合にも、セパレータの前記はみ出し部分での融着を、より電極の端部から近い箇所で行うことで、正極と負極との端部（少なくとも一方の端部）での接触を防止することができ、電池の信頼性および安全性を更に高めることができる。
【００４０】
具体的には、セパレータの前記はみ出し部分での融着は、前記はみ出し部分のうち、電極と対向している箇所（正極と負極との巻回電極体上下方向での長さが異なる場合には、より長い方の電極と対向している箇所）との境界から０．５ｍｍ以内で行うことが好ましく、この場合には、前記のように電池の信頼性および安全性をより良好に高めることができる。
【００４１】
前記のようにして得られた電極体を、有底筒形（円筒形や角筒形）の外装缶、またはラミネートフィルム外装体（アルミニウムなどの金属ラミネートフィルム外装体）などの外装体に挿入し、常法に従って電極のリード部と電池の端子とを接続し、非水電解液を注入した後に外装体の開口部を常法に従って封止して（外装缶の場合には電池蓋などを用いるなどして、また、ラミネートフィルム外装体の場合には融着封止するなどして）、本発明の非水電解液二次電池を得ることができる。
【００４２】
本発明の非水電解液二次電池では、液状の非水電解質、すなわち非水電解液を使用する。非水二次電池の非水電解質としては、例えば特許文献２の電池で使用されているようなゲル状非水電解質もあるが、本発明の電池においてゲル状非水電解質を使用せずに非水電解液を使用するのは、前記の通り、ゲル状非水電解質の場合には、電極との界面接触抵抗が大きくなり、非水電解液を使用した場合に比べて電池特性を高め難いからである。
【００４３】
非水電解液としては、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液が用いられる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してＬｉ＋イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限はない。例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６ などの無機リチウム塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、Ｌｉ２Ｃ２Ｆ４（ＳＯ３）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ３（ｎ≧２）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ２）２〔ここでＲｆはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。
【００４４】
非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、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鎖状カーボネート；プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル；γ−ブチロラクトンなどの環状エステル；ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、１，３−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル；ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル；アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリルなどのニトリル類；エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類；などが挙げられ、これらは２種以上混合して用いることもできる。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの電解液に安全性や充放電サイクル性、高温貯蔵性といった特性を向上させる目的で、ビニレンカーボネート類、１，３−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキサン、ビフェニル、フルオロベンゼン、ｔ−ブチルベンゼンなどの添加剤を適宜加えることもできる。
【００４５】
このリチウム塩の電解液中の濃度としては、０．５〜１．５ｍｏｌ／ｌとすることが好ましく、０．９〜１．２５ｍｏｌ／ｌとすることがより好ましい。
【００４６】
なお、これまで巻回電極体（扁平状巻回電極体）を有する電池を例にとって本発明の非水電解液二次電池の構成を説明したが、前記の通り、本発明の電池に係る電極体は、積層電極体であってもよく、その場合にも、前記の巻回電極体の場合と同様にして、積層電極体の四方の端面において、セパレータが正極および負極からはみ出すように配置し、前記セパレータのはみ出し部分によって、隣接するセパレータ同士を融着することで積層電極体の少なくとも一つの端面（好ましくは四つの端面全て）を被覆すればよい。
【００４７】
積層電極体の場合におけるセパレータの前記はみ出し部分の融着位置は、巻回電極体の上側の端面および下側の端面を被覆する場合と同じ理由から、できるだけ正極および負極の端部から近い箇所で融着することが好ましく、具体的には、セパレータの前記はみ出し部分での融着は、前記はみ出し部分のうち、電極と対向している箇所との境界から０．５ｍｍ以内で行うことが好ましい。
【００４８】
本発明の非水電解液二次電池は、従来公知の非水電解液二次電池と同様の用途に用いることができる。
【実施例】
【００４９】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。
【００５０】
実施例１
＜セパレータの作製＞
８０℃に加熱したキシレン中にＬＬＤＰＥ（融点１１７℃）を溶解混合させた後、市販のポリエチレン製微多孔フィルム（厚み２０μｍ、空孔率４２％、ポリエチレンの融点１３０℃）の両面に、前記の溶液を、片面の厚み（乾燥後の厚み）が２．５μｍとなるように塗布し、乾燥して、厚みが２５μｍ、空孔率が４０％のセパレータを得た。
【００５１】
＜正極の作製＞
正極活物質としてＬｉＣｏＯ２（セイミケミカル製、平均粒径１０μｍ）：９６質量部、導電助剤としてケッチェンブラック：２質量部、バインダとしてＰＶＤＦ［呉羽化学製「＃１１２０」（商品名）］：２質量部を、プラネタリミキサーを用いて５０ｒｐｍで３０分間混練して正極合剤を調製し、更に粘度が５０００±１０００ｃｐｓになるまで三菱化学製Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を添加して減圧混練を行って正極合剤含有組成物を調製した。得られた組成物を昭和電工製アルミニウム箔（１５μｍ厚み）上にギャップ２１０μｍのアプリケーターバーを用いて塗布し、８５℃のホットプレート上で１０分間ＮＭＰを蒸発させ、更に炉内温度を１００℃に設定した真空乾燥機内に１５時間静置して乾燥させてＮＭＰを完全に除去して、アルミニウム箔からなる集電体上に正極合剤層を形成した。この電極を、正極合剤層の密度が３．５５ｇ／ｃｍ３になるまでカレンダーロールプレス機により加圧成形して、正極合剤層の形成エリアが表面３１６ｍｍ長×４３ｍｍ、裏面２４７ｍｍ長×４３ｍｍ幅のサイズになるように切断して、帯状の正極を得た。得られた正極の正極合剤層の厚みは１５６μｍであった。
【００５２】
＜負極の作製＞
負極活物質として、日立粉末冶金製「ＧＰ−Ｓ２０（商品名）」：９６質量部、導電助剤としてケッチェンブラック：２質量部、バインダとしてＰＶＤＦ［呉羽化学製「＃１１２０」（商品名）］：２質量部を、プラネタリミキサーを用いて５０ｒｐｍで３０分間混練して負極合剤を調製し、更に粘度が５０００±１０００ｃｐｓになるまでＮＭＰを添加して減圧混練を行って負極合剤含有組成物を調製した。得られた組成物を古河サーキットフォイル製電解銅箔（８μｍ厚み）上にギャップ１４０μｍのアプリケーターバーを用いて塗布し、８５℃のホットプレート上で１０分間ＮＭＰを蒸発させ、更に炉内温度を１００℃に設定した真空乾燥機内に１５時間静置して乾燥させてＮＭＰを完全に除去して、銅箔からなる集電体上に負極合剤層を形成した。この電極を、負極合剤層の密度が１．５ｇ／ｃｍ３になるまでカレンダーロールプレス機により加圧成形し、負極合剤層の形成エリアが表面３１９ｍｍ長×４３ｍｍ、裏面２６０ｍｍ長×４３ｍｍ幅のサイズになるように裁断して、帯状の負極を得た。得られた負極の厚みは１４６μｍであった。
【００５３】
＜電池の組み立て＞
前記の帯状正極と帯状負極の間に、前記のセパレータを配置し、扁平状に巻回して扁平状巻回電極体とした後、厚み４ｍｍ×幅３４ｍｍ×高さ４３ｍｍの有底角筒形の外装缶内に挿入し、封口体と正極リード体および負極リード体をレーザー溶接法によって溶接した。また、扁平状巻回電極体を外装缶に挿入する際に、１００℃に加熱したＳＵＳ３０４製の押し込み冶具を用いて３０秒間加圧押し込み処理を行い、扁平状巻回電極体の上側の端面におけるセパレータの電極からはみ出した部分において、隣接するセパレータ同士を融着させることで電極体の上側の端面を被覆した。
【００５４】
そして、外装缶内に全てが１００メッシュの篩い目を通過するＮｉ粉（直径１５０μｍ相当）を０．０１ｇ投入してから、ＬｉＰＦ６を１．２モル／リットルの濃度でエチレンカーボネート：エチルメチルカーボネート＝１：２（質量比）混合溶媒に溶解させて得られた非水電解液２．１５ｇを注入した。その後、外装缶の開口部を封口して、図４に示す構造で図５に示す外観を有する角形（角筒形）の非水電解液二次電池を得た。なお、外装缶に投入したＮｉ粉は、非水電解液二次電池の製造時に外装缶内に混入する虞のある異物（金属粉）を想定したものである。
【００５５】
ここで図４および図５に示す電池について説明すると、正極２と負極３は前記のようにセパレータ４を介して渦巻状に巻回した後、扁平状になるように加圧して扁平状の巻回電極体１として、角形の外装缶５に非水電解液と共に収容されている。ただし、図４では、煩雑化を避けるため、正極２や負極３の作製にあたって使用した集電体としての金属箔や非水電解液などは図示していない。
【００５６】
外装缶５はアルミニウム合金製で電池の外装材を構成するものであり、この外装缶５は正極端子を兼ねている。そして、外装缶５の底部にはポリエチレンシートからなる絶縁体６が配置され、正極２、負極３およびセパレータ４からなる扁平状巻回電極体１からは、正極２および負極３のそれぞれ一端に接続された正極リード体７と負極リード体８が引き出されている。また、外装缶５の開口部を封口するアルミニウム合金製の封口用蓋板９にはポリプロピレン製の絶縁パッキング１０を介してステンレス鋼製の端子１１が取り付けられ、この端子１１には絶縁体１２を介してステンレス鋼製のリード板１３が取り付けられている。
【００５７】
そして、この蓋板９は外装缶５の開口部に挿入され、両者の接合部を溶接することによって、外装缶５の開口部が封口され、電池内部が密閉されている。また、図４の電池では、蓋板９に非水電解液注入口１４が設けられており、この非水電解液注入口１４には、封止部材が挿入された状態で、例えばレーザー溶接などにより溶接封止されて、電池の密閉性が確保されている（従って、図４および図５の電池では、実際には、非水電解液注入口１４は、非水電解液注入口と封止部材であるが、説明を容易にするために、非水電解液注入口１４として示している）。更に、蓋板９には、防爆ベント１５が設けられている。
【００５８】
この実施例１の電池では、正極リード体７を蓋板９に直接溶接することによって外装缶５と蓋板９とが正極端子として機能し、負極リード体８をリード板１３に溶接し、そのリード板１３を介して負極リード体８と端子１１とを導通させることによって端子１１が負極端子として機能するようになっているが、外装缶５の材質などによっては、その正負が逆になる場合もある。
【００５９】
図５は前記図４に示す電池の外観を模式的に示す斜視図であり、この図５は前記電池が角形電池であることを示すことを目的として図示されたものであって、この図５では電池を概略的に示しており、電池の構成部材のうち特定のものしか図示していない。また、図４においても、電極体の内周側の部分は断面にしていない。
【００６０】
比較例１
電極体を外装缶に挿入する際に、扁平状巻回電極体の上側の端面におけるセパレータの電極からはみ出した部分において、隣接するセパレータ同士の融着を行わなかった以外は、実施例１と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
【００６１】
比較例２
セパレータを、融点が１３０℃のポリエチレン製微孔性フィルム（厚み２５μｍ、空孔率４０％）に変更した以外は、比較例１と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
【００６２】
比較例３
扁平状巻回電極体を外装缶に挿入する際に、１４０℃に加熱したＳＵＳ３０４製の押し込み冶具を用いて３０秒間加圧押し込み処理を行い、扁平状巻回電極体の上側の端面におけるセパレータの電極からはみ出した部分において、隣接するセパレータ同士を融着させることで電極体の上側の端面を被覆した以外は、比較例２と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
【００６３】
比較例４
Ｎｉ粉を投入しない以外は、比較例２と同様にして非水電解液二次電池を作製した。
【００６４】
実施例１および比較例１〜４の非水電解液二次電池について、下記の充電試験を行った。
【００６５】
＜充電試験＞
実施例１および比較例１〜４の非水電解液二次電池を東洋システム製「ＴＯＳＣＡＴ−３１００（商品名）」に接続し、設計容量に対して０．２Ｃの充電レートで４．０Ｖまでの定電流充電を行い、室温で２０日エージング処理を行った後に、同じ０．２Ｃの充電レートで電圧が４．２Ｖに到達するまで定電流充電を行い、電圧が４．２Ｖに到達した後はその電圧を維持するように定電圧充電を行った。充電の終止条件は、充電電流が１０ｍＡを下回るか、または総充電時間（定電流充電と定電圧充電の合計時間）が８時間に到達するかの、いずれか早い方とした。充電試験により得られた充電曲線を図６に示す。
【００６６】
図６の充電曲線から明らかなように、電極体の上側の端面をセパレータで被覆した実施例１および比較例３の非水電解液二次電池では、Ｎｉ粉を投入していない比較例４の非水電解液二次電池（従来品に相当）と同様に、４．２Ｖまでの定電圧充電挙動が正常であり、Ｎｉ粉のようなコンタミ粉による内部短絡の発生が良好に抑制されている。これに対し、電極体の上側の端面をセパレータで被覆していない比較例１および比較例２の非水電解液二次電池では、充電電圧が４．２Ｖまで到達せずに不安定領域に入ったまま８時間が経過してしまっていることから、Ｎｉ粉が電極体の内部に侵入して内部短絡を引き起こしていると考えられる。
【００６７】
＜放電特性試験＞
放電特性試験では、前記の充電試験において４．２Ｖでの定電圧充電挙動が正常であった実施例１および比較例３〜４の非水電解液二次電池について、放電容量（初期容量）の確認と、放電レート特性評価とを行った。結果を表１に示す。
【００６８】
実施例１および比較例３〜４の非水電解液二次電池を東洋システム製「ＴＯＳＣＡＴ−３１００（商品名）」に接続し、０．２Ｃの充電レートで電圧が４．２Ｖに到達するまで定電流充電を行い、電圧が４．２Ｖに到達した後はその電圧を維持するように定電圧充電を行った。充電の終止条件は充電時間で規制し、総充電時間（定電流充電と定電圧充電の合計時間）を８時間とした。充電終了後、各電池を０．２Ｃの電流値で３Ｖまで放電させて、放電容量（初期容量）を求めた。
【００６９】
次に、各電池について、０．２Ｃ、０．５Ｃ、１．０Ｃおよび２．０Ｃの各電流値で３Ｖまでの放電を行い、放電容量を測定した。なお、これらの放電を行うための各電池の充電は、いずれも、０．２Ｃの充電レートで電圧が４．２Ｖに到達するまで定電流充電し、電圧が４．２Ｖに到達した後はその電圧を維持するように定電圧充電（定電流充電と定電圧充電との総充電時間が６．５時間）する条件で行った。
【００７０】
前記の各レートでの放電容量から、以下の式を用いて、各電池の放電レート特性を算出した。
【数１】
2009146792.tif 000003
【００７１】
【表１】
2009146792.tif 000004
【００７２】
表１から明らかなように、実施例１の非水電解液二次電池は、従来品に相当する比較例４の電池と、放電容量、放電レート特性（負荷特性）のいずれもが同等であり、良好な放電特性を示している。これに対し、通常のポリエチレン製微多孔フィルムセパレータを使用し、電極体の上側の端面を、隣接するセパレータ同士を融着することで被覆した比較例３の非水電解液二次電池では、放電レート特性が劣っている。これは、電極体の上側の端面を被覆する際のセパレータの融着を高温で行ったために、セパレータ自身がダメージを受けたためであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の非水電解液二次電池に係る電極体を得るための電極体前駆体の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の非水電解液二次電池に係る電極体を得るための電極体前駆体の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の非水電解液二次電池に係る電極体の一例を模式的に示す断面図である。
【図４】本発明の非水電解液二次電池の一例を示す模式図であり、（ａ）平面図、（ｂ）断面図である。
【図５】図４の斜視図である。
【図６】実施例の充電試験結果を示す充電曲線である。
【符号の説明】
【００７４】
１    電極体
１ａ  電極体前駆体
２    正極
３    負極
４    セパレータ
【図１】
2009146792.tif 000005
【図２】
2009146792.tif 000006
【図３】
2009146792.tif 000007
【図４】
2009146792.tif 000008
【図５】
2009146792.tif 000009
【図６】
2009146792.tif 000010