JP2001176549A

JP2001176549A - 非水電解質電池

Info

Publication number: JP2001176549A
Application number: JP35771099A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Hasegawa; 大輔長谷川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-12-16
Filing date: 1999-12-16
Publication date: 2001-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-16
Also published as: JP4782266B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電池素子を構成する電池電極からの活物質の
脱落を防止して、電池の品質、安全性を向上させる。【解決手段】負極１１において、活物質層１３の外周
縁が負極集電体１２の外周縁よりも後退した位置にくる
ように形成されているとともに、活物質層１３の外周端
面が電解質層１４によって覆われている。正極も負極１
１と同様に作製され、この正極と負極１１とが活物質層
同士が対向するように積層されて電池素子３を構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラミネートフィル
ムからなる外装材に電池素子を収容してなる非水電解質
電池に関し、特にゲル電解質電池、固体電解質電池等に
おける電池素子電極の構造の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カメラ一体型のビデオテープレコ
ーダや携帯型電話機、携帯型のパーソナルコンピュータ
等のポータブル電子機器が数多く登場し、その小型軽量
化が図られている。そして、これらポータブル電子機器
の駆動電源として、電池、特に二次電池、そのなかでも
非水電解質二次電池（いわゆるリチウムイオン二次電
池）について、軽量、薄型化や、形状の自由度が高い電
池の研究開発が活発に進められている。

【０００３】上述したような電池に使用する電解質とし
ては、固体化した電解液の研究が盛んであり、特に可塑
剤を含んだ固体電解質であるゲル状の電解質や、高分子
にリチウム塩を溶かし込んだ高分子固体電解質が注目を
浴びている。このような固体電解質を使用する電池で
は、電解液の漏液のおそれがないため、プラスチックフ
ィルムや、プラスチックと金属とを張り合わせたいわゆ
るラミネートフィルムを外装材として使用し、このラミ
ネートフィルム内に電池素子を封入することがで、薄
型、軽量化や形状の自由度の向上を達成することができ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】非水電解質二次電池等
の非水電解質電池においては、上述した薄型軽量かつ形
状の自由度が高いというメリットを活かし、ポータブル
電子機器内にあるスペースを有効に利用することができ
る。このようなポータブル機器内にできるスペースは様
々であり、これに伴って非水電解質電池にも様々な形状
に対応することが要請され、その電池素子を構成する電
極形状も複雑化している。

【０００５】従来の非水電解質電池においては、電極集
電体となる金属箔の原反に活物質層と電解質層とを塗工
した後、金型を使用した押し抜き等によって、所定形状
に切り抜くことにより電池素子を構成する負極及び正極
を作製している。このように作製される負極及び正極に
おいては、電極集電体とともに、この電極集電体に形成
された活物質層と電解質層も裁断されるため、活物質層
の切断面が露出する。従来の非水電解質電池は、この活
物質層の切断面から活物質が脱落し、内部ショート等の
電池の故障の原因となって、電池自体の品質を低下させ
ている。

【０００６】そこで、本発明は、電池素子を構成する電
池電極からの活物質の脱落を防止して、品質、安全性が
向上した非水電解質電池を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上述した目的を有する本
発明に係る非水電解質電池は、電極集電体と、この電極
集電体上に電極材料を塗布して形成される活物質層と、
活物質層上にゲル状電解質又は固体電解質を塗布して形
成される電解質層とを有する負極及び正極から電池素子
が構成されている。この非水電解質電池は、上述した活
物質層の外周縁が電極集電体の外周縁よりも後退してい
るとともに、活物質層の外周端面が電解質層によって覆
われていることを特徴とする。

【０００８】上述した構成を有する本発明に係る非水電
解質電池は、電解質層の外周縁を電極集電体の外周縁よ
りも後退させて形成することで、電極集電体を所定の形
状に切り抜く際に、活物質層を切断せずに負極及び正極
が作製される。また、本発明に係る非水電解質電池は、
電極集電体上に形成された活物質層の外周端面が電解質
層によって被覆される。このような本発明に係る非水電
解質電池によれば、活物質層からの活物質の脱落を有効
に防ぐことができ、内部ショートの発生による電池の故
障を防止して、電池の品質、安全性を向上させる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る非水電解質電
池の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら
詳細に説明する。本発明に係るリチウムイオン二次電池
は、例えば固体電解質電池、またはゲル状電解質電池で
ある。

【００１０】具体的には、リチウムイオン二次電池１
は、図１及び図２に示すように、正極活物質層と負極活
物質層との間に固体電解質、又はゲル状電解質が配設さ
れてなる電池素子２と、シート状のラミネートフィルム
が二つに折り畳まれてなる外装材３とを備える。リチウ
ムイオン二次電池１は、電池素子２が外装材３内に収容
され、この外装材３の周囲を熱溶着することにより電池
素子３が密封されてなるものである。

【００１１】電池素子２は、図３に示すように、負極１
１と正極２１とが積層されて構成される。負極１１は、
図４に示すように、負極集電体１２上に、この負極集電
体１２の外周縁よりも後退した位置に外周縁がくるよう
に負極合剤が塗布されてなる活物質層１３と、この活物
質層１３の外周端面を覆うようにゲルポリマーが塗布さ
れてなる電解質層１４とが形成されている。また、負極
１１には、後述する負極端子リード４が取り付けられる
リード接続部１６が設けられる。

【００１２】このように、負極１１においては、活物質
層１３の外周縁が負極集電体１２の外周縁よりも後退し
た位置にくるように塗布されることで、活物質層１３の
周囲に亘って負極合剤が塗布されていない未塗布部１５
が設けられる。この未塗布部１５は、後述する負極１１
の作製の際に負極集電体１２の原反となるシート状の銅
箔から所定形状に切り抜く際に、この銅箔上に塗布、形
成された活物質層１３からの活物質の脱落、剥離を防ぐ
ことができ、内部ショート等の電池の故障を防止する。

【００１３】負極１１においては、上述した未塗布部１
５の幅寸法ｘが０．１ｍｍ乃至２ｍｍとなるように、好
ましくは０．５ｍｍ乃至１ｍｍとなるように負極合剤が
塗布される。未塗布部１５の幅が０．１ｍｍ未満である
と上述した内部ショート等の原因となる活物質の脱落、
剥離が有効に防止できず、また未塗布部１５の幅が２ｍ
ｍよりも大きいと電池素子２のデッドスペースが大きく
なり体積当たりの電池容量が低下する。なお、負極１１
は、未塗布部１５がその幅寸法ｘが、上述した寸法の範
囲内にあればその全周に亘って一様である必要はない。

【００１４】また、負極１１は、活物質層１２の外周端
面を含む全体が電解質層１３により覆われているため、
一層活物質の脱落、剥離が防ぐことができ、内部ショー
ト等の電池の故障を防止する。

【００１５】なお、正極１２も、上述した負極１１と同
様の構成を有する。すなわち、正極２１は、正極集電体
２２上に、この正極集電体２２の外周縁よりも後退した
位置に外周縁がくるように正極合剤が塗布されてなる活
物質層２３と、この活物質層２３の外周端面を含む全体
を覆うようにゲルポリマーが塗布されてなる電解質層２
４とが形成されている。また、正極１２は、活物質層２
３の周囲に未塗布部２５が設けられるとともに、後述す
る正極リード端子５が取り付けられるリード取付部２６
が設けられる。

【００１６】電池素子２においては、非水電解質電池の
原理と安全性の観点から、通常、図３に示すように、負
極１１に比して正極２１が小さく形成されている。しか
しながら、塗布された活物質層の脆さという点では、負
極１１の活物質層１３に比して正極２１の活物質層２３
の方が弱い。また、正極２１は、その集電体である金属
箔に、通常アルミニウム箔が使用されており、シート状
の原反から切り抜く際に切断面に生じるバリ２２ａが、
図５に示すように負極１１の集電体である銅箔の切断面
に生じるバリ１２ａに比して大きくなりやすい。このた
め、正極２１の集電体に生じたバリが、電解質層１４，
２４を突き破り、正極２１よりも外側に位置する負極集
電体１２に接触して内部ショートが発生することがあ
る。

【００１７】上述した理由から、図６及び図７に示すよ
うに、正極２１を構成する正極集電体２２を負極１１の
形状に比して大きく、具体的にはその全周に亘って正極
２１の縁部が負極１１の縁部よりもはみ出るように形成
してもよい。このように、正極集電体２２を負極１１よ
り大きく形成することで、正極集電体２２のバリが負極
集電体１２に触れ難くなり、さらに活物質の脱落、剥離
を防ぐための電解質層２４の量も増やすことができるた
め、内部ショート等の電池の故障防止の効果も向上し、
安全性の高いリチウムイオン二次電池１を作製すること
ができる。

【００１８】このとき、正極２１は、負極１１との差分
寸法ｙが０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍとなるように形成す
ることが望ましい。リチウムイオン二次電池１において
は、正極２１が負極１１からはみ出る量が０．１ｍｍ未
満であると内部ショートを有効に防止することができ
ず、また０．５ｍｍよりも大きくはみ出るようにすると
単位体積当たりの電池容量が低下する。なお、正極２１
は、負極１１からはみ出る負極１１との差分寸法ｙが、
上述した寸法の範囲内にあればその全周に亘って一様で
ある必要はない。

【００１９】電池素子２は、該電池素子２を構成する負
極と電気的に接続される負極端子リード４及び正極と電
気的に接続される正極端子リード５が設けられている。
これら負極端子リード４及び正極端子リード５は、外装
材３の外方へと引き出され、リチウムイオン二次電池１
を駆動電源とするポータブル電子機器等の機器本体と電
気的に接続される。

【００２０】負極端子リード４及び正極端子リード５
は、詳しい図示を省略する負極及び正極を構成するそれ
ぞれの集電体に接合されており、その材質としては、負
極端子リードは銅、ニッケル、又はこれらの合金を用い
ることができる。また、正極端子リードには、高電位で
溶解しないもの、例えばアルミニウム、チタン、或いは
これらの合金等が挙げられる。

【００２１】電池素子２には、固体電解質として、溶媒
を一切含まない固体電解質を用いることができる。

【００２２】溶媒を含まない固体電解質としては、イオ
ン伝導性高分子を用いた高分子固体電解質、さらにはイ
オン伝導性セラミクス、或いはイオン伝導性ガラスを用
いた無機固体電解質等を用いることができる。

【００２３】例えば高分子固体電解質を形成するには、
ポリエチレンオキサイドに代表されるようなエーテル結
合を有する高分子マトリクス中に電解質を相溶させた高
分子複合体を使用することができる。このとき、電解質
としては、やはり通常の電池電解液に用いられる電解質
を使用することができ、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＡ
ｓＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂
ＣＦ₃）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、Ｌ
ｉＳｉＦ₆等のリチウム塩を使用することができる。

【００２４】高分子マトリクスとしては、上述したポリ
エチレンオキシドのような直鎖状の高分子だけでなく、
側鎖構造を有したくし型高分子、あるいは主鎖にシロキ
サン構造、ポリフォスファゼン構造等の無機高分子構造
を有したもの等も使用することができるが、勿論、これ
らに限られるものではない。

【００２５】あるいは、通常のゲル状電解質電池とする
ことも可能である。例えばゲル状電解質電池を考えた場
合、ゲル状電解質に用いられる高分子材料としては、シ
リコンゲル、アクリルゲル、アクリロニトリルゲル、ポ
リフォスファゼン変成ポリマー、ポリエチレンオキサイ
ド、ポリプロピレンオキサイド、及びこれらの複合ポリ
マーや架橋ポリマー、変成ポリマー等、もしくはフッ素
系ポリマーとして、例えばポリ（ビニリデンフルオロラ
イド）やポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフ
ルオロプロピレン）、ポリ（ビニリデンフルオロライド
-co-テトラフルオロエチレン）、ポリ（ビニリデンフル
オロライド-co-トリフルオロエチレン）等及びこれらの
混合物が各種使用できるが、勿論これらに限定されるも
のではない。

【００２６】正極活物質層または負極活物質層に積層さ
れている固体電解質、またはゲル状電解質は、高分子化
合物と電解質塩と溶媒、（ゲル電解質の場合は、さらに
可塑剤）からなる溶液を正極活物質層または負極活物質
層に含浸させ、溶媒を除去し固体化したものである。正
極活物質層または負極活物質層に積層された固体電解
質、またはゲル状電解質は、その一部が正極活物質層ま
たは負極活物質層に含浸されて固体化されている。架橋
系の場合は、その後、光または熱で架橋して固体化され
る。

【００２７】ゲル状電解質は、リチウム塩を含む可塑剤
と２重量％以上〜３０重量％以下のマトリクス高分子か
らなる。このとき、エステル類、エーテル類、炭酸エス
テル類などを単独または可塑剤の一成分として用いるこ
とができる。

【００２８】ゲル状電解質を調整するにあたり、このよ
うな炭酸エステル類をゲル化するマトリクス高分子とし
ては、ゲル状電解質を構成するのに使用されている種々
の高分子が利用できるが、酸化還元安定性から、たとえ
ばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリデ
ンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）など
のフッ素系高分子を用いることが望ましい。

【００２９】高分子固体電解質は、リチウム塩とそれを
溶解する高分子化合物からなり、高分子化合物として
は、ポリ（エチレンオキサイド）や同架橋体などのエー
テル系高分子、ポリ（メタクリレート）エステル系、ア
クリレート系、ポリ（ビニリデンフルオロライド）やポ
リ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロ
ピレン）などのフッ素系高分子などを単独、または混合
して用いることができるが、酸化還元安定性から、たと
えばポリ（ビニリデンフルオロライド）やポリ（ビニリ
デンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）な
どのフッ素系高分子を用いることが望ましい。

【００３０】このようなゲル状電解質または高分子固体
電解質に含有させるリチウム塩として通常の電池電解液
に用いられるリチウム塩を使用することができ、リチウ
ム化合物（塩）としては、例えば以下のものが挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。

【００３１】例えば、塩化リチウム、臭化リチウム、ヨ
ウ化リチウム、塩素酸リチウム、過塩素酸リチウム、臭
素酸リチウム、ヨウ素酸リチウム、硝酸リチウム、テト
ラフルオロほう酸リチウム、ヘキサフルオロリン酸リチ
ウム、酢酸リチウム、ビス（トリフルオロメタンスルフ
ォニル）イミドリチウム、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ
₃、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳｉ
Ｆ₆等を挙げることができる。

【００３２】これらリチウム化合物は単独で用いても複
数を混合して用いても良いが、これらの中でＬｉＰ
Ｆ₆、ＬｉＢＦ₄が酸化安定性の点から望ましい。

【００３３】リチウム塩を溶解する濃度として、ゲル状
電解質なら、可塑剤中に０．１〜３．０モルで実施でき
るが、好ましくは０．５から２．０モル／リットルで用
いることができる。

【００３４】リチウムイオン二次電池１の負極として
は、リチウムをドープ、脱ドープできる材料を負極活物
質として使用することができる。このような負極の構成
材料としては、例えば難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料
の炭素材料を使用することができる。より具体的には、
熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードル
コークス、石油コークス）、黒鉛類、ガラス状炭素類、
有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂
等を適当な温度で焼成し炭素化したもの）、炭素繊維、
活性炭等の炭素材料を使用することができる。この他、
リチウムをドープ、脱ドープできる材料としては、ポリ
アセチレン、ポリピロール等の高分子やＳｎＯ₂等の酸
化物を使用することもできる。このような負極活物質を
使用して負極を形成するに際しては、公知の結着剤等を
添加することができる。

【００３５】また、リチウムイオン二次電池１の負極に
は、上述した材料が調製された負極合剤が塗布される電
極集電体として金属箔、例えば銅箔等が使用される。

【００３６】正極は、目的とする電池の種類に応じて、
金属酸化物、金属硫化物または特定の高分子を正極活物
質として用いて構成することができる。例えばリチウム
イオン電池を構成する場合、正極活物質としては、Ｔｉ
Ｓ₂、ＭｏＳ₂、ＮｂＳｅ₂，Ｖ₂Ｏ₅等のリチウムを含有
しない金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉＭＯ₂（式中
Ｍは一種以上の遷移金属を表し、ｘは電池の充放電状態
によって異なり、通常０．０５以上１．１０以下であ
る。）を主体とするリチウム複合酸化物等を使用するこ
とができる。このリチウム複合酸化物を構成する遷移金
属Ｍとしては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎ等が好ましい。このよ
うなリチウム複合酸化物の具体例としてはＬｉＣｏ
Ｏ₂，ＬｉＮｉＯ₂，ＬｉＮｉ_yＣｏ_1-yＯ₂(式中、０＜ｙ
＜１である。)、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄等を挙げることができ
る。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を発生でき、
エネルギー密度的に優れた正極活物質となる。正極に
は、これらの正極活物質の複数種を併せて使用してもよ
い。また、以上のような正極活物質を使用して正極を形
成するに際して、公知の導電剤や結着剤等を添加するこ
とができる。

【００３７】また、リチウムイオン二次電池１の正極に
は、上述した材料が調製された正極合剤が塗布される電
極集電体として金属箔、例えばアルミニウム箔等が使用
される。

【００３８】なお、リチウムイオン二次電池１は、電池
素子２の構造として、上述した積み重ね型の他、正極及
び負極を固体電解質を挟んで重ね合わせ、これを巻き取
った巻き取り型、正極及び負極を固体電解質を挟んで重
ね合わせ、これを交互に折り畳んだ折り畳み型等を挙げ
ることができ、任意に選択することができる。

【００３９】外装材３は、例えば外装保護層、アルミニ
ウム層及び熱溶着層（ラミネート最内層）の３層からな
るヒートシールタイプのシート状ラミネートフィルムを
使用する。熱溶着層は、電池素子を封入する際の熱溶着
による封入を目的としたもので、プラスチックフィルム
が使用されている。プラスチックフィルムには、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテフタレート等
が用いられるが、熱可塑性のプラスチック材料であれば
その原料を問わない。

【００４０】本発明は、一次電池、二次電池のいずれに
も適用可能であるが、特に上述したリチウムイオン二次
電池１や、リチウム金属を負極材料として使用するリチ
ウム二次電池等の如き非水電解質二次電池へ適用するこ
とで、大きな効果を得ることができる。

【００４１】上述したリチウムイオン二次電池１の製造
方法について、以下に説明する。

【００４２】まず、リチウムイオン二次電池１において
は、電池素子２を構成する負極及び正極が製造される。

【００４３】負極は、図８に示すように、負極集電体１
２となる銅箔の原反シート１２Ａ上にスラリー状に調製
された負極合剤が塗布されて活物質層１３が形成される
活物質塗布工程が行われる。活物質層１３は、例えばダ
イコータ等の塗布装置を用いて負極集電体１２の原反シ
ート１２Ａ上に、負極合剤が所定間隔ごとに間欠塗布さ
れ、その後塗布された負極合剤を乾燥させ、ロールプレ
ス機等で圧縮して成形される。

【００４４】次に、上述した活物質塗布工程にて活物質
層１３が形成された原反シート１２Ａから所定の電極形
状に負極集電体１２を切り抜く切抜き工程が行われる。
切抜き工程においては、図８に示す点線に沿って、すな
わち負極集電体１２が未塗布部１５を有するように負極
集電体１２の外周縁よりも活物質層１３の外周縁が後退
した位置にくるように切り抜かれる。切抜き工程では、
所定の電極形状に対応する金型を使用した押し切りや、
レーザカット等の方法で、原反シート１２Ａから負極集
電体１２が切り抜かれる。

【００４５】そして、切り抜き工程において図９に示す
形状に切り抜かれた負極集電体１２と、この負極集電体
１２に形成された活物質層１３上に、ゲルポリマーを塗
布して電解質層１３を形成するポリマー塗布工程が行わ
れる。ポリマー塗布工程では、負極集電体１２上に形成
された活物質層１２の外周端面を含む全体を覆うように
ゲルポリマーが塗布され、図４に示すように活物質層１
３全体を覆う電解質層が形成される。

【００４６】また、正極は、詳しい図示を省略するが上
述した負極１１と同様の工程を経て製造される。すなわ
ち、正極集電体となるアルミニウム箔の原反シート上に
活物質層を形成する活物質塗布工程と、活物質層が形成
されたアルミニウム箔の原反シートを所定の電極形状に
切り抜く切抜き工程とが行われ、その後解質層を形成す
るポリマー塗布工程が行われて正極が作製される。

【００４７】なお、上述した負極１１と正極２１の作製
に際しては、所定の電極形状に切り抜き後に、電解質層
を形成したが、ゲルポリマーを塗布して電解質層を形成
後に所定の電極形状への切り抜きを行ってもよい。

【００４８】リチウムイオン二次電池１においては、上
述したように作製された負極及び正極を、それぞれの活
物質層１２同士が対向するように積層して電池素子２と
される。リチウムイオン二次電池１は、負極と正極とを
積層してなる電池素子２を外装材３内に収納し、この外
装材３の周囲部を熱溶着して内部の電池素子３を密封す
ることにより完成する。

【００４９】

【実施例】次に、本発明の具体的な実施例及び比較例に
ついて、実験結果に基づき説明する。

【００５０】まず、以下に示すように実施例のサンプル
電池及び比較例のサンプル電池を作製した。

【００５１】実施例１まず、負極を以下のようにして作製した。

【００５２】粉砕した黒鉛粉末を９０重量部と、結着剤
としてポリ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフル
オロプロピレン）１０重量部とを混合して負極合剤を調
製し、さらにこれをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散
させてスラリー状とした。

【００５３】そして、このスラリー状の負極合剤を負極
集電体である厚さ１０μｍの帯状銅箔の片面に均一に、
未塗布部が１ｍｍとなるように塗布し、乾燥させてロー
ルプレス機で圧縮成形し、所定形状に切り抜いて負極を
作製した。

【００５４】一方、正極を以下のようにして作製した。

【００５５】正極活物質として使用するＬｉＣｏＯ₂を
得るため、炭酸リチウムと炭酸コバルトを０．５モル対
１モルの比率で混合し、空気中の９００℃条件下で５時
間焼成した。

【００５６】上述した方法で得られたＬｉＣｏＯ₂を９
１重量部、導電剤として黒鉛６重量部、結着剤としてポ
リ（ビニリデンフルオロライド-co-ヘキサフルオロプロ
ピレン）１０重量部とを混合して正極合剤を調製し、さ
らにこれをＮ−メチル−２−ピロリドンに分散させスラ
リー状とした。

【００５７】そして、このスラリー状の正極合剤を正極
集電体である厚さ２０μｍの帯状アルミニウム箔の片面
に均一に塗布し、乾燥させてロールプレス機で圧縮成形
し、所定形状に切り抜いて正極を作製した。

【００５８】このとき、正極は、負極に比して大きく、
具体的には図６に示す電池素子３の如く正極の縁部と負
極の縁部との差分寸法ｙが０．５ｍｍとなるように作製
した。

【００５９】さらに、ゲル状電解質（電解質層）を以下
のようにして得た。

【００６０】活物質層が形成されかつ所定形状にレーザ
カットされた負極、正極上に、炭酸エチレン（ＥＣ）４
２．５重量部、炭酸プロピレン（ＰＣ）４２．５重量部
及びＬｉＰＦ₆１５重量部からなる可塑剤３０重量部
に、重量平均分子量Ｍｗ６０万のポリ（ビニリデンフル
オロライド-co-ヘキサフルオロプロピレン）を１０重量
部、そして炭酸ジエチルを６０重量部混合溶解させた溶
液を均一に塗布し、含浸させ、常温で８時間放置し、炭
酸ジメチルを気化、除去した。

【００６１】そして、上述して作製した負極及び正極に
対してアルミニウムからなる正極端子リード、及びニッ
ケルからなる負極端子リードをそれぞれ溶接した後、負
極と正極とをそれぞれの活物質層が電解質層を介して対
向するように積層して電池素子３を作製した。この電池
素子をラミネートフィルムからなる外装材内に収納し、
その外周部分を２００℃の温度条件下で１０秒間、シー
ル機によりシール幅５ｍｍで熱融着して、サンプル電池
を作製した。

【００６２】実施例２正極を負極に比して小さく、具体的には図３に示す如
く、負極の端部が正極の端部よりも内側に来る形状に電
極を作製し、負極と同様正極の未塗布部も１ｍｍとする
以外、上述した実施例と同様に作製した。

【００６３】比較例１負極及び正極は、実施例１と同様の組成のものを使用
し、その他は以下のようにして作製した。

【００６４】まず、図１０に示すように、負極３１と正
極３２、及びこれら負極３１と正極３２との間に介在さ
せる多孔質膜（架橋ポリマーシート）３３を積層させた
状態で、所定の電極形状に裁断する。そして、多孔質膜
３３に電解質溶液を含浸させて膨張させ、負極３１と正
極３２の活物質層３１ａ，３２ａの切断面が膨張しては
み出した電解質で覆われるにして電池素子３０を作製し
た。なお、この比較例１のサンプル電池においては、活
物質層３１ａ，３２ａの切断面を覆う電解質の厚さは
０．５ｍｍである。

【００６５】上述したように作製された電池素子３０を
実施例１と同様にラミネートフィルムからなる外装材内
に収納し、その外周部分を２００℃の温度条件下で１０
秒間、シール機によりシール幅５ｍｍで熱融着して、サ
ンプル電池を作製した。

【００６６】比較例２負極、正極及びゲル状電解質（電解質層）は、実施例１
と同様の組成のものを使用し、その他は以下のようにし
て作製した。

【００６７】まず、電極集電体となる金属箔原反上に活
物質層と電解質層とを形成した後に所定の電極形状に裁
断した負極４１と正極４２とを、図１１に示すように、
それぞれの電解質層４１ａ，４２ａを挟んで互いの活物
質層４１ｂ，４２ｂが対向するように積層し、電池素子
４０を作製した。

【００６８】上述したように作製された電池素子４０を
実施例１と同様にラミネートフィルムからなる外装材内
に収納し、その外周部分を２００℃の温度条件下で１０
秒間、シール機によりシール幅５ｍｍで熱融着して、サ
ンプル電池を作製した。

【００６９】上述したような構成のサンプル電池を各実
施例、比較例についてそれぞれ５０個ずつ作製し、充放
電を行って内部ショートの発生の有無を調べた。この結
果を表１に示す。

【００７０】

【表１】

【００７１】表１に示すように、各比較例の方が、各実
施例に比べて、内部ショートを起こしたサンプル電池を
多く確認することができた。

【００７２】比較例１においては、活物質層３１ａ，３
２ａの切断面を電解質で覆ってはいるものの、電池素子
３０の作成段階で切断面を被覆する電解質が設けられる
前に活物質層３１ａ，３２ａが裁断されるため、この裁
断時に脱落した活物質により内部ショートが発生してい
る。

【００７３】また、比較例２においては、活物質層４１
ｂ，４２ｂの切断面が露出しているため、比較例１より
も活物質の脱落しやすく、内部ショートも多数発生して
いる。

【００７４】これに対し、実施例１及び実施例２におい
ては、活物質層を電極集電体に比して小さく形成するこ
とで活物質層を裁断せずに電池素子を作製するととも
に、活物質層が電解質層により覆われている。このた
め、活物質層からの活物質の脱落が無く、この活物質の
脱落による内部ショートが防止されている。なお、実施
例２において１個のサンプル電池に内部ショートが発生
しているのは、原反シートからの切り抜きの際に生じた
負極集電体のバリが正極集電体に接触したためである。

【００７５】以上から、実施例１及び実施例２のように
活物質層を電極集電体に比して小さく形成することで電
池電極作製の際に活物質層を裁断しないようにするこ
と、及び活物質層全体を電解質層で覆うようにすること
で、活物質層の脱落による電池の内部ショートの発生を
有効に防止し得ると判断できる。

【００７６】また、負極と正極との集電体同士が接触し
て生じる内部ショートの発生を防止するには、実施例１
の如く正極を負極に比して大きく形成し、正極の縁部を
負極の全周に亘ってはみ出すようにして電池素子を形成
することが望ましい。

【００７７】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明に係
る非水電解質電池は、電解質層の外周縁を電極集電体の
外周縁よりも後退した位置にくるように形成すること
で、電極集電体を所定の形状に切り抜く際に、活物質層
を切断せずに負極及び正極を作製することができる。ま
た、本発明に係る非水電解質電池は、電極集電体上に形
成された活物質層の外周端面が電解質層によって被覆さ
れる。このような本発明に係る非水電解質電池によれ
ば、活物質層からの活物質の脱落を有効に防ぐことがで
き、内部ショートの発生による電池の故障を防止して、
電池の品質、安全性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】リチウムイオン二次電池の斜視図である。

【図２】リチウムイオン二次電池の図１中Ａ−Ａ線で切
断した状態を示す縦断面図である。

【図３】負極と正極とが積層された電池素子の縦断面図
である。

【図４】負極の斜視図である。

【図５】電池素子の要部拡大縦断面図である。

【図６】他の電池素子の縦断面図である。

【図７】他の電池素子の要部拡大縦断面図である。

【図８】リチウムイオン二次電池の製造工程を説明する
図であり、銅箔のシート状原反に活物質層を形成した状
態を示す要部斜視図である。

【図９】リチウムイオン二次電池の製造工程を説明する
図であり、シート状原反から切り抜いた状態を示す斜視
図である。

【図１０】比較例１に使用した電池素子の要部拡大縦断
面図である。

【図１１】比較例２に使用した電池素子の縦断面図であ
る。

【符号の説明】

１リチウムイオン二次電池，２電池素子，３外装
材，４負極端子リード，５正極端子リード，１１
負極，１２負極集電体，１３活物質層，１４電解
質層，１５未塗布部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極集電体と、上記電極集電体上に電極
材料を塗布して形成される活物質層と、上記活物質層上
に、ゲル状電解質又は固体電解質を塗布して形成される
電解質層とを有する負極及び正極から電池素子が構成さ
れている非水電解質電池において、上記活物質層の外周縁が、上記電極集電体の外周縁より
も後退しているとともに、上記活物質層の外周端面が上
記電解質層によって覆われていることを特徴とする非水
電解質電池。
【請求項２】上記電池素子は、上記負極と、上記負極
に比して大きな外形形状の上記電極集電体を有する上記
正極とが積層して構成されることを特徴とする請求項１
に記載の非水電解質電池。