JP2001266946A - リチウムイオン電池およびその製造方法 - Google Patents

リチウムイオン電池およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造工程中あるいは製品として完成して利用
される際に、外部からの押圧力や折り曲げ等による力が
加えられても、両電極が短絡することを防ぐ。 【解決手段】 正電極１と、正極側のゲル状の高分子固
体電解質層２と、セパレータ３と、負極側のゲル状の高
分子固体電解質層４と、負電極５とを積層し、それを複
数回巻回した後に圧縮して形成された積層構造１０を備
えたリチウムイオン電池において、正電極１および負電
極５の端部には絶縁材８ａ，８ｃが、またその各々に対
向する側の電極上には絶縁材８ｂ，８ｄ，８ｅ，８ｆ
が、それぞれ設けられている。これにより、経年変化や
積層構造１０に外部から押圧力が印加されたことなどに
起因した正電極１と負電極５との電気的短絡を防ぐこと
ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はリチウムイオン電池
およびその製造方法に係り、さらに詳細には、ゲル状ま
たは可塑性の高分子電解質層を有するリチウムイオンポ
リマー２次電池のようなリチウムイオン電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、小型で軽量な携帯電話や携帯型コ
ンピュータのような携帯型の小型電子機器等の普及に伴
って、その電子機器に駆動用電力を供給するための電源
として、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイ
オン電池のような、小型で安定的な出力特性を備えてお
り、かつ多数回再充電を行って長期的に使用することが
可能な２次電池の研究・開発が活発に進められている。
【０００３】なかでもリチウムイオン２次電池は、小型
・軽量かつ薄型でありながら安定的な電力の出力が可能
であるといった特質を備えており、またその薄型化に適
した構造的特性をさらに生かして折り曲げ可能な２次電
池としての利用が可能なものである。そのような薄型化
や折り曲げ可能な形状を実現するために可塑材（剤）を
含んで可撓性を実現するゲル状の電解質を用いる技術
や、高分子ベースにリチウム塩を溶かし込んだ高分子固
体電解質を用いる技術などが提案されている。
【０００４】ゲル状電解質や高分子固体電解質を用いる
ことにより、液状の電解質を用いた場合のような液漏れ
の心配のない、いわゆるドライセルとしての優れた特性
を得ることができるが、正・負の電極とそれに対応する
電解質とを単に積層しただけでは、それらの間の電気的
接触を液状電解質の場合ほど十分には取ることができな
い傾向にある。これは、ゲル状あるいは高分子固体状の
電解質は液状の電解質ほど流動的ではないので、電解質
と電極とが必ずしも完全には密着しないことに起因して
いる。
【０００５】電極と電解質との電気的接触状態が十分で
ない場合には、それら電極と電解質との接触抵抗が大き
くなり、電池内のいわゆる内部抵抗が大きくなって、電
力損失が増大するので、電池の特性としては望ましくな
い。また、電解質と電極との接触面積が十分でなけれ
ば、それらの間での十分なイオン移動度を得ることがで
きなくなり、電池容量が本来の容量よりも低下してしま
う。従って、電解質としてゲル状電解質や高分子固体電
解質を用いるリチウムイオン電池では、電解質層と電極
の活物質層とを十分に密着させて良好な電気的接触状態
を実現し、内部抵抗を最小限に抑えるとともに最良な電
池容量を達成することが要請される。
【０００６】そこで、そのような電解質層と電極の活物
質層との良好な電気的接触状態を実現するために、それ
らを積層して電池内容物の積層構造を形成する際に、そ
の外部から押圧力を印加することにより、未接触部分や
不完全な接触状態の部分を実用上十分な接触状態にする
という技術が提案されている。
【０００７】また、正極活物質層に高分子固体電解質を
添加した正極コンポジット材を用いるという発明が、例
えば特開平２−４０８６７号公報によって提案されてい
る。これは、高分子固体電解質の一部を正極活物質層に
混合することによって、高分子固体電解質と正極活物質
層との電気的な接触状態を改善するという技術である。
しかし、このような化学的な観点から接触状態を改善す
るという技術を用いる場合にも、電解質層と電極との構
造的（物理的）な接触が不十分であると、それらの間の
電気的接触状態が不十分になる場合があるので、積層構
造に対して外部から押圧力を印加してその構造的な接触
状態をより確実なものとすることが望ましい。
【０００８】また、特に近年普及が著しい携帯用電話機
や携帯用コンピュータあるいは携帯用ゲーム機などに好
適な電池として、薄型のリチウムイオン電池が注目され
ているが、このような用途に特に好適な薄型化を実現す
るために、膜状の電解質や箔状の電極等を積層して電池
内の積層構造を形成し、あるいはさらにそれを巻回して
圧縮して、それをフィルム状あるいは薄板状の外装材に
収容した構造とすることなどが提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の方法では、電解質層と電極とを積層してそ
の外部から押圧力を印加する際に、正・負の２つの電極
のうち一方の電極の端部の、電解質層から被覆されずに
その外部へ露出している部分が、そのときの押圧力によ
って押圧されたり折り曲げられるなどして他方の電極に
接触し、それら両電極が短絡を生じる場合があるという
問題点がある。
【００１０】また、特に薄型のリチウムイオン電池で
は、製造後にユーザが電池を電子機器本体に着脱するた
めに強い力で押し込んだり、あるいは落下させたり加重
をかけたりするなどの取扱いが為された場合に、電池内
部の積層構造に押圧力が加わったり、あるいは折り曲げ
可能な薄型電池の場合にはその折り曲げに起因した押圧
力が積層構造に加えられることがある。これに起因し
て、電極における端部のうち特に電解質層から被覆され
ずにその外部へ露出している部分が他方の電極に接触す
ると、両電極が短絡するおそれがある。
【００１１】しかも、流動性が高く力学的に軟弱なゲル
状の電解質層を積層構造内に有するリチウムイオン電池
では、その外部から積層構造に押圧力が印加されると、
ゲル状の電解質層が力学的に変形しやすいので、これに
起因して一方の電極の端部が他方の電極に接触しやすい
傾向にある。
【００１２】また、正電極および負電極やリード電極は
一般に、スループットが良好で低コスト化を図ることが
できることから金型等を用いてカッティング（切断加
工）されるが、その切断端部には往々にしてカッティン
グバリや反り返りなどの突起が発生する場合がある。こ
のような突起が一方の電極に生じていると、その突起が
電池の製造中や使用中に他方の電極に接触して短絡が生
じる場合があるという問題点がある。
【００１３】あるいは、経年変化や温度変化等に起因し
て電解質や電極に内部応力等が発生して電極の端部の位
置が変化し、両電極が接触して短絡が生じる場合もあり
得るという問題点がある。
【００１４】このような電極どうしの短絡が生じると、
その電池の有効な起電力や電池容量が著しく低下した
り、甚だしくは電力を全く出力できなくなる場合もあ
る。
【００１５】本発明はこのような問題点に鑑みてなされ
たもので、その目的は、製造工程中あるいは製品として
完成して利用される際に、両電極が短絡することを防ぐ
ことを可能としたリチウムイオン電池およびその製造方
法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明によるリチウムイ
オン電池は、ゲル状または可塑性の電解質層と、正電極
と、負電極とが積層された積層構造を有しており、正電
極および負電極のうち少なくともいずれか一方の電極の
端部の位置のうち少なくとも電解質層からその外部に露
出している位置に対向する他方の電極上を覆う絶縁性の
被覆材を備えている。
【００１７】また、本発明によるリチウムイオン電池
は、ゲル状または可塑性の電解質層と、正電極と、負電
極とが積層された積層構造を有しており、正電極および
負電極のうち少なくともいずれか一方の電極の端部の位
置のうち少なくとも電解質層からその外部に露出してい
る位置に対向する他方の電極上を覆う、積層構造に対し
て押圧力が印加されても一方の電極と他方の電極とを電
気的に絶縁する絶縁性および力学的強度を有する被覆材
を備えている。
【００１８】なお、上記のリチウムイオン電池が、固体
電解質電池、またはゲル状電解質ゲルである場合につい
ては、高分子固体電解質に使用す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、およびこれらの
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−ｃ
ｏ−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）など、およびそれらの混合物が各種使用できる
が、これらのみに限定されるものではないことは言うま
でもない。
【００１９】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などが好適
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。
【００２０】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。
【００２１】ゲル状電解質を調整するにあたり上記のよ
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、酸化還元安定性の観点から、
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）などのフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００２２】高分子電解質は、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、酸化還元安定性の観点から、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）などのフッ素系高分子を用いることが望ましい。
【００２３】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は、通常の電池電
解液に用いられるようなリチウム塩を使用することがで
きる。さらに詳細には、例えば以下のものなどが挙げら
れる。すなわち、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、Ｌｉ
ＳｉＦ６等を挙げることができる。また、リチウム塩を
溶解する濃度としては、ゲル状電解質の場合には、可塑
剤中に０．１〜３．０モルが好ましいが、より好ましく
は０．５〜２．０とする。ただし、リチウム塩の種類や
その溶解濃度は、上記のみには限定されないことは言う
までもない。
【００２４】また、負極材料としては、リチウムをドー
プ／脱ドープ可能な材料が好適である。このような材料
としては、例えば難黒鉛化炭素系材料や黒鉛系材料など
を用いることが可能である。さらに詳細には、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
切な温度で焼成し炭化させたもの）、炭素繊維、活性炭
等の炭素系材料などを使用することができる。またこの
他にも、ポリアセチレン、ポリピロール等の高分子やＳ
ｎＯ２等の酸化物を使用することもできる。このような
材料から負極を形成するに際しては、公知の結着等剤を
添加すればよい。
【００２５】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、リチ
ウムを含有しないＴｉＳ２，ＭｏＳ２，ＮｂＳｅ２，Ｖ
２Ｏ５等の金属硫化物あるいは酸化物や、ＬｉＭＯ２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、ＬｉＣｏＯ２，Ｌｉ
ＮｉＯ２，ＬｉＮｉｙＣｏ１−ｙＯ２等を挙げることが
できる。なお、前記の式中、Ｍは一種以上の遷移金属を
表しており、ｘは電池の放電状態等よって異なるもので
通常０．０５〜１．１０程度、またｙは０＜ｙ＜１であ
る。これらリチウム複合酸化物は、高電圧を発生するこ
とができ、エネルギ密度的に特に優れた特性を備えた正
極活物質となる。これら正極活物質の複数種を併せて正
極に使用してもよい。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
剤を添加することができる。
【００２６】ここで、電池の全体的な構造としては、固
体電解質を挟んで正極、負極を交互に積層した積み重ね
型、正極および負極を固体電解質層を挟んで重ね合わ
せ、これを巻回した巻回型、あるいは正極および負極を
固体電解質層を挟んで重ね合わせ、これを交互に折り畳
んだ折畳型などを挙げることができ、任意に選択するこ
とができる。
【００２７】また、本発明によるリチウムイオン電池
は、ゲル状または可塑性の電解質層と、正電極と、負電
極とが積層された積層構造を有しており、正電極および
負電極のうち少なくともいずれか一方の電極の端部の位
置のうち少なくとも電解質層からその外部に露出してい
る位置を覆う絶縁性の被覆材を備えている。
【００２８】また、本発明によるリチウムイオン電池
は、ゲル状または可塑性の電解質層と、正電極と、負電
極とが積層された積層構造を有するリチウムイオン電池
であって、正電極および負電極のうち少なくともいずれ
か一方の電極の端部の位置のうち少なくとも電解質層か
らその外部に露出している位置を覆う、積層構造に対し
て押圧力が印加されても一方の電極と他方の電極とを電
気的に絶縁する絶縁性および力学的強度を有する被覆材
を備えている。
【００２９】本発明によるリチウムイオン電池の製造方
法は、正電極および負電極のうち少なくともいずれか一
方の電極の端部の位置のうち少なくとも電解質層からそ
の外部に露出している位置に対向する他方の電極上を、
積層構造に対して押圧力が印加されても一方の電極と他
方の電極とが電気的に絶縁された状態を保つ絶縁性およ
び力学的強度を有する被覆材で被覆する工程を、積層構
造に外部から押圧を印加する工程の前に備えている。
【００３０】また、本発明によるリチウムイオン電池の
製造方法は、正電極および負電極のうち少なくともいず
れか一方の電極の端部の位置のうち少なくとも電解質層
からその外部に露出している位置を、積層構造に対して
押圧力が印加されても一方の電極と他方の電極とが電気
的に絶縁された状態を保つ絶縁性および力学的強度を有
する被覆材で被覆する工程を、積層構造に外部から押圧
を印加する工程の前に備えている。
【００３１】本発明によるリチウムイオン電池およびそ
の製造方法では、絶縁性の被覆材が、正電極および負電
極のうち少なくともいずれか一方の電極の端部の位置の
うち少なくとも前記電解質層からその外部に露出してい
る位置に対向する他方の電極上を覆っている。あるい
は、絶縁性の被覆材が、正電極および負電極のうち少な
くともいずれか一方の電極の端部の位置のうち少なくと
も電解質層からその外部に露出している位置を覆ってい
る。これにより、何らかの要因から、たとえ一方の電極
の端部が他方の電極に接近するように変形しても、その
両電極どうしの電気的な短絡が被覆材によって防がれ
る。
【００３２】また、被覆材を、電解質層と正電極と負電
極とが積層された積層構造に対して押圧力が印加されて
も一方の電極と他方の電極とを電気的に絶縁する絶縁性
および力学的強度を有する被覆材とすることにより、電
池内部の積層構造に対して強い押圧力が印加されたこと
に起因して一方の電極の端部が他方の電極に接近するよ
うに大幅に変形した場合でも、それら両電極どうしの電
気的な短絡を被覆材によって防ぐことができる。
【００３３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて詳細に説明する。
【００３４】図１は、本発明の一実施の形態に係るリチ
ウムイオンポリマー２次電池の概要構成を示すものであ
る。なお、この図１およびそれに基づく詳細説明では、
図示および説明の煩雑化を避けるために、リチウムイオ
ンポリマー２次電池の内部の積層構造の部分を特に抽出
して説明するものとし、その他の外装材などの構成につ
いては省略している。
【００３５】このリチウムイオンポリマー２次電池は、
正電極１と、正極側のゲル状の高分子固体電解質層２
と、セパレータ３と、負極側のゲル状の高分子固体電解
質層４と、負電極５とを積層し、その占有面積が小型に
なるように複数回巻回した後に圧縮して形成された積層
構造１０を有している。さらには、正極側のリード電極
６および負極側のリード電極７と、被覆材８ａ，８ｂ，
８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆとを、その内部の主要構造とし
て有している。
【００３６】なお、図１においては、図示の簡潔化を図
るために、正極側のリード電極６および負極側のリード
電極７が中心寄りに位置するようにその中間点を中心と
して積層構造１０を２回程度巻回してあるように模式的
に表現しているが、実際にはさらに多数回巻回されたも
のでもよいことは言うまでもない。
【００３７】正電極１は、電極としての良好な導電性お
よび化学的性質、巻回加工する際の良好な加工性の良
さ、軽量かつ安価であることといった、正電極として好
適な特質を有していることからアルミニウム圧延箔を所
定の外形寸法にカッティングして得た箔状の金属電極上
に正極活物質をコーティングして形成されたものであ
る。その電極自体のカッティングには一般に、スループ
ットが良好で大量生産が可能であることから、金型等に
よる機械的切断法が好適に用いられるが、そのカッティ
ングされた端部にカッティングバリや反り返りなどの突
起が往々にして発生する場合がある。
【００３８】負電極５は、上記の正電極１とほぼ同様の
理由から、銅圧延箔を所定の外形寸法にカッティングし
て成型された金属電極上に負極活物質をコーティングし
て形成されたものである。上記の正電極１とほぼ同様に
金型等による機械的切断法を用いてカッティングされた
ものであるため、そのカッティングされた端部にカッテ
ィングバリや反り返りなどの突起が往々にして発生する
場合がある。
【００３９】正極側のリード電極６および負極側のリー
ド電極７は、共に積層構造１０で発生した起電力を外部
に取り出すためのものである。導電性が良好でかつ積層
構造１０内部の化学反応に対して耐久性を備えたアルミ
ニウム合金薄板などを、金型等を用いて打ち抜き加工し
て形成されたもので、上記電極と同様に機械的切断法に
よって切断されている。従って、カッティングされた端
部にカッティングバリや反り返りなどの突起が発生する
場合がある。
【００４０】正極側のゲル状の高分子固体電解質層２お
よび負極側のゲル状の高分子固体電解質層４は、それぞ
れの極ごとで電解質層として好適な電気化学的特性を有
すると共に、電解質が液状になって漏洩することなく、
かつ折り曲げや撓みに対して許容性のあるゲル状のもの
である。このような特質を満たすものとしては、例えば
高分子マトリックス中に電解質を均質に分散させたもの
などが好適である。
【００４１】セパレータ３は、正極側の高分子固体電解
質層２と負極側の高分子固体電解質層４とが入り交じる
ことのないように両者を分離するものであって、かつ正
極と負極との間でイオンを実用上十分自由に移動させる
ことができるような材質のもので、例えば微多孔性ポリ
プロピレンなどが好適である。
【００４２】各位置に配設された被覆材８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆはいずれも、外部から積層構造１
０に対して押圧力が印加されて一方の電極と他方の電極
とが近接した状態となった場合でも、それらの間を電気
的に絶縁する絶縁性を備えた材質から形成されており、
またそのような押圧力の印加によって一方の電極が変形
して他方の電極に接触しても、破れたり破損したりする
ことのない力学的強度を備えた材質や厚さを有するもの
で、例えばポリイミドあるいはポリプロピレン製のテー
プを該当箇所に接着して形成されたものである。
【００４３】正電極１および負電極５は一般に、その端
部に余裕を持たせて高分子固体電解質層２よりも長く形
成されている。これは、各電極の主面上に高分子固体電
解質層２，４を塗布したり付着させるなどして積層構造
１０を形成する際に高分子固体電解質層２，４が電極と
完全に接触できるようにするためである。またこのよう
な電極の端部の露出（突出）量は、積層形成後に押圧力
を印加して巻回した際に、各電極の位置がずれて、さら
に多くなる場合もある。しかも、高分子固体電解質層
２，４がゲル状で変形しやすいので、電池の製造時およ
び製品として使用中に積層構造１０に対してその外部か
ら押圧力が印加されると、積層構造１０全体が圧縮され
て変形し、これに伴なって正電極１および負電極５の端
部の高分子固体電解質層２，４から露出した部分が互い
に近接した状態となる。
【００４４】しかしこのとき、正電極１および負電極５
の端部には絶縁材８ａ，８ｃが、またその各々に対向す
る側の電極上には絶縁材８ｂ，８ｆ，８ｄ，８ｅが、そ
れぞれ設けられているので、その各々が配設された部分
を両電極どうしの短絡から保護している。これにより、
積層構造１０に外部から押圧力が印加されても、正電極
１と負電極５との電気的短絡を防ぐことができる。
【００４５】ここで、負電極５側のリード電極７が接合
された端部については、被覆材が省略されている。これ
は、図１に示すようにこの部分ではセパレータ３を介し
て負電極５どうしが対向しているだけなので、このよう
な無視できる程度の短距離に亘って短絡しても、電池と
しての起電容量には実質的にほとんど悪影響がないから
である。
【００４６】次に、このリチウムイオンポリマー２次電
池の製造方法の概要を、特にその絶縁材の形成工程と積
層構造１０に対して押圧力を印加する工程とを中心とし
て説明する。
【００４７】上記のように正電極１と、正極側の高分子
固体電解質層２と、セパレータ３と、負極側の高分子固
体電解質層４と、負電極５とを積層し、正電極１には正
極側のリード電極６を接合し負電極５には負極側のリー
ド電極７を接合して、未だ巻回していない平坦な形状の
積層構造１０を形成する。
【００４８】そしてその積層構造１０を渦巻き状に巻回
する前に、正電極１の端部の高分子固体電解質層２から
露出する部分に、正極側のリード電極６の表面を含んで
被覆するポリイミドテープからなる絶縁性および力学的
強度を備えた被覆材８ａを接着する。また一方、負電極
５の端部の高分子固体電解質層４から露出する部分を被
覆するポリイミドテープからなる被覆材８ｃを接着す
る。
【００４９】またこのとき、前記の正電極１の端部と対
向する部分の負電極５を覆うようにポリイミドテープか
らなる被覆材８ｂ，８ｆを接着する一方、負電極５の端
部と対向する部分の正電極１を覆うようにポリイミドテ
ープからなる被覆材８ｄ，８ｅを接着する。対向側の電
極上に接着する被覆材８ｂ，８ｅ，８ｄ，８ｆは、後に
この積層構造１０を渦巻き状に巻回しこれを押圧して偏
平な形状に加工した後にそれぞれの電極の端部が対向す
ると想定される位置および大きさ、すなわちその加工に
よる位置ずれや誤差等を許容できるような余裕を見込ん
だ位置および大きさに設けることが望ましい。
【００５０】このようにして各被覆材８ａ，８ｂ，８
ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを接着した後、積層構造１０を、
やや偏平な渦巻き状に巻回し、さらにそれに対して外部
から押圧力を印加してさらに偏平にして薄型化すると共
に、積層構造１０内に積層されている各電極１，５とそ
れにそれぞれ対応した各高分子固体電解質層２，４との
電気的接触状態をさらに確実なものとする。このとき、
押圧力の印加に起因して、正電極１の端部と負電極５と
が近接したり、また負電極５の端部と正電極１とが近接
した場合でも、それら両電極が接触して電気的短絡を発
生することを各被覆材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，
８ｆによって防ぐことができる。
【００５１】このようにして薄型に形成された積層構造
１０を、外装材（図示省略）に収容して、本実施の形態
に係るリチウムイオンポリマー２次電池の主要部を製造
することができる。
【００５２】本実施の形態に係る多数のリチウムイオン
ポリマー２次電池における、内部ショート（電極間短
絡）の発生率を確認する実験を行った。ただしこの実験
では種々の構成ごとの効果を比較するため、図２に示す
ように、被覆材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを
全く設けなかった場合（水準１）と、各電極の端部にの
み被覆材８ａ，８ｃを設けた場合（水準２）と、各電極
の端部に対向する電極上の位置にのみ被覆材８ｂ，８
ｄ，８ｅ，８ｆを設けた場合（水準３）と、上記実施の
形態のように該当する全ての位置、すなわち各電極の端
部およびそれに対向する電極上の位置の全てに被覆材８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを設けた場合（水準
４）とについて、そのそれぞれの場合ごとでの内部ショ
ートの発生率を調べた。
【００５３】その結果、内部ショートの発生率は、被覆
材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを全く設けなか
った水準１の場合には７０％となり、かなり高い確率で
発生することが確認された。また、各電極の端部にのみ
被覆材８ａ，８ｃを設けた水準２の場合には１０％とな
り、発生率がかなり低減されていることが確認された。
また、各電極の端部に対向する電極上の位置にのみ被覆
材８ｂ，８ｄ，８ｅ，８ｆを設けた水準３の場合には、
発生率は０．３％となった。また、該当する全ての位置
に被覆材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆを全て設
けた水準４の場合には、さらに発生率が低減して０．１
％となり、内部ショートは実質的に殆ど発生しないこと
が確認された。
【００５４】ここで、この実験では、本実施の形態に係
る被覆材８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ，８ｆの効果を
確認するために、通常の製造方法および使用状況で印加
される押圧力よりもさらに高い押圧力を実験的に印加し
て、その条件下での内部ショート発生率を調べた。従っ
て、この実験結果は、安全率をかなり高く設定した条件
下で行ったものであるから、特に上記の水準３または４
の場合、実際の製造工程中や製品としての使用中には内
部ショートは実質的に全く発生しないものと考えられ
る。また水準２の場合についても、実際の製造工程中や
製品としての使用中に発生する内部ショートの発生率
は、数％程度あるいはそれ未満にまで低減できるものと
考えられる。
【００５５】なお、上記実施の形態では、本発明による
リチウムイオン電池の構造およびその製造方法を、薄型
のリチウムイオンポリマー２次電池の主要部の構造およ
びその製造方法に適用した場合について示したが、本発
明の適用はこれのみには限定されないことは言うまでも
ない。この他にも、例えば電解質層が高分子固体電解質
以外の材質からなるものであっても、材質がゲル状また
は可塑性の電解質や、可撓性の良好な材質からなる電極
等を備えたものなどであれば、どのようなものでも適用
可能である。あるいは正電極や負電極の材質、リード電
極に用いられる金属材料等についても、上記一実施の形
態に示したもののみには限定されないことは言うまでも
ない。
【００５６】また、上記一実施の形態では、被覆材とし
てポリイミドテープを用いたが、この被覆材は上記のよ
うな絶縁性や力学的強度を備えた膜となるように絶縁膜
を該当部分に着膜形成したものであってもよい。 ある
いは、外形が薄型のもの以外にも、積層構造を円筒状に
巻回して円筒状の外装材に収容した筒型のリチウムイオ
ン電池などにも上記実施の形態にて示した技術は適用可
能であることは言うまでもない。このような筒型のリチ
ウムイオン電池の場合にも、その製造工程中で積層構造
に対して押圧力を印加することが必要である場合が多い
からである。また、その製品としての使用時にも、電池
の外部側面からその中心に向けて押圧力を敢えて印加す
ることによって、その電池の起電力あるいは出力継続性
能をさらに改善可能できるといった技術なども提案され
ているので、筒型のリチウムイオン電池などでも製造時
や使用時に押圧力を印加する場合もあり得るからであ
る。
【００５７】あるいは、積層構造を巻回することなく、
平型のままで各電極の端部に電解質層から被覆されずに
露出する部分を有するような構造のリチウムイオン電池
などにも適用可能であることは言うまでもない。
【００５８】また、上記実施の形態では、本発明を２次
電池に適用した場合の一例について示したが、これのみ
には限定されず、上記のような概要構成のリチウムイオ
ン電池であれば、再充電および再放電を行わない１次電
池であっても適用可能であることは言うまでもない。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし請
求項４のいずれかに記載のリチウムイオン電池または請
求項５ないし請求項６のいずれかに記載のリチウムイオ
ン電池の製造方法によれば、少なくとも一方の電極の電
解質層からその外部に露出している位置、あるいはその
位置に対して対向する位置における他方の電極上を、電
気的絶縁性の被覆材によって覆って保護している。これ
により、その電池の製造工程中あるいはそれが完成した
後に製品として使用中に、経年変化あるいは使用環境の
変化など何らかの要因から、たとえ一方の電極の端部が
他方の電極に接近するように変形しても、その両電極ど
うしが電気的に短絡することを被覆材によって防ぐこと
ができ、その結果、電極どうしの短絡に起因した電池の
有効起電力の著しい低下や電力を全く出力できなくなる
という従来の問題点を解消することができる。
【００６０】また、請求項２または請求項４記載のリチ
ウムイオン電池あるいは請求項６記載のリチウムイオン
電池の製造方法によれば、被覆材を、電解質層と正電極
と負電極とが積層された積層構造に対して押圧力が印加
されても一方の電極と他方の電極とを電気的に絶縁する
絶縁性および力学的強度を有するものとしている。従っ
て、その電池の製造工程中あるいはそれが完成した後に
製品として使用中に外部から押圧力が電池内部の積層構
造に対して印加されることなどに起因して一方の電極の
端部が他方の電極に接近するように変形した場合でも、
その両電極どうしが電気的に短絡することを被覆材によ
って防ぐことができる。その結果、電極どうしの短絡に
起因した電池の有効起電力の著しい低下や電力を全く出
力できなくなるといった従来の問題点を解消することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るリチウムイオンポ
リマー２次電池の概要構成を示す図である。
【図２】本実施の形態に係るリチウムイオンポリマー２
次電池における内部ショートの発生率を確認する実験結
果を示す図である。
【符号の説明】
１…正電極、２…高分子固体電解質層（正極側）、３…
セパレータ、４…高分子固体電解質層（負極側）、５…
負電極、６…正極側のリード電極、７…負極側のリード
電極、８…被覆材、１０…積層構造

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ゲル状または可塑性の電解質層と、正電
    極と、負電極とが積層された積層構造を有するリチウム
    イオン電池であって、 前記正電極および前記負電極のうち少なくともいずれか
    一方の電極の端部の位置のうち少なくとも前記電解質層
    からその外部に露出している位置に対向する他方の電極
    上を覆う絶縁性の被覆材を備えたことを特徴とするリチ
    ウムイオン電池。
  2. 【請求項２】 ゲル状または可塑性の電解質層と、正電
    極と、負電極とが積層された積層構造を有するリチウム
    イオン電池であって、 前記正電極および前記負電極のうち少なくともいずれか
    一方の電極の端部の位置のうち少なくとも前記電解質層
    からその外部に露出している位置に対向する他方の電極
    上を覆うように配置され、かつ前記積層構造に対して押
    圧力が印加されても前記一方の電極と前記他方の電極と
    を電気的に絶縁する絶縁性および力学的強度を有する被
    覆材を備えたことを特徴とするリチウムイオン電池。
  3. 【請求項３】 ゲル状または可塑性の電解質層と、正電
    極と、負電極とが積層された積層構造を有するリチウム
    イオン電池であって、 前記正電極および前記負電極のうち少なくともいずれか
    一方の電極の端部の位置のうち少なくとも前記電解質層
    からその外部に露出している位置を覆う絶縁性の被覆材
    を備えたことを特徴とするリチウムイオン電池。
  4. 【請求項４】 ゲル状または可塑性の電解質層と、正電
    極と、負電極とが積層された積層構造を有するリチウム
    イオン電池であって、 前記正電極および前記負電極のうち少なくともいずれか
    一方の電極の端部の位置のうち少なくとも前記電解質層
    からその外部に露出している位置を覆うように配置さ
    れ、かつ前記積層構造に対して押圧力が印加されても前
    記一方の電極と前記他方の電極とを電気的に絶縁する絶
    縁性および力学的強度を有する被覆材を備えたことを特
    徴とするリチウムイオン電池。
  5. 【請求項５】 ゲル状または可塑性の電解質層と、正電
    極と、負電極とを積層してそれらの積層構造を形成する
    工程と、その積層構造に外部から押圧を印加する工程と
    を含むリチウムイオン電池の製造方法であって、 前記正電極および前記負電極のうち少なくともいずれか
    一方の電極の端部の位置のうち少なくとも前記電解質層
    からその外部に露出している位置に対向する他方の電極
    上を前記積層構造に対して押圧力が印加されても前記一
    方の電極と前記他方の電極とが電気的に絶縁された状態
    を保つ絶縁性および力学的強度を有する被覆材によって
    被覆する工程を、前記積層構造に外部から押圧を印加す
    る工程の前に備えたことを特徴とするリチウムイオン電
    池の製造方法。
  6. 【請求項６】 ゲル状または可塑性の電解質層と、正電
    極と、負電極とを積層してそれらの積層構造を形成する
    工程と、その積層構造に外部から押圧を印加する工程と
    を含むリチウムイオン電池の製造方法であって、 前記正電極および前記負電極のうち少なくともいずれか
    一方の電極の端部の位置のうち少なくとも前記電解質層
    からその外部に露出している位置を前記積層構造に対し
    て押圧力が印加されても前記一方の電極と前記他方の電
    極とが電気的に絶縁された状態を保つ絶縁性および力学
    的強度を有する被覆材によって被覆する工程を、前記積
    層構造に外部から押圧を印加する工程の前に備えたこと
    を特徴とするリチウムイオン電池の製造方法。
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