JP2002015713A

JP2002015713A - リチウムイオン二次電池

Info

Publication number: JP2002015713A
Application number: JP2000200263A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kishi; 敬岸; Yuji Sato; 優治佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2002-01-18

Abstract

(57)【要約】【課題】高温環境下での貯蔵や使用、あるいは過充電
等によりガスが発生した際に外装材が膨れるのを抑制す
ることが可能な安全性の高いリチウムイオン二次電池を
提供することを目的とする。【解決手段】リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極
と、前記正極及び前記負極を電気的に隔てると共に、リ
チウムイオンの導通が可能なセパレート層とを有する電
極群１を、外装材６内にヒートシールにより密封したリ
チウムイオン二次電池において、前記ヒートシール部７
の内側に、前記ヒートシール部７に比べて低い剥離強度
を有する剥離シール部８が存在することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リチウムイオン二
次電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ノートパソコン、携帯電話等の小
型電子機器が急速に普及し、モバイルコンピューティン
グ化が進行しつつある。こうした電子機器の駆動用電源
として、充放電が可能な二次電池が用いられている。か
かる二次電池としては、リチウム複合金属酸化物を含む
正極を用い、かつリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質
物を負極とするリチウムイオン二次電池が開発実用化さ
れ、多く使用されている。

【０００３】このリチウムイオン二次電池には、２種類
の形態が知られている。一つ目は、正極と負極の間にセ
パレータを介在させて電極群を構成し、この電極群に、
非水溶媒にリチウム塩を電解質として溶解させたものか
らなる非水電解液を含浸させたものである。２つ目は、
正負極間にリチウムイオン導伝性のポリマー電解質を介
在させた電極群が用いられるものである。

【０００４】前記電極群の形態としては、円筒状に捲回
したもの、円筒状に捲回したのちに押し潰して扁平にし
たもの、短冊状の正負極とセパレータを積層したものな
どが知られている。

【０００５】前記電極群を収納するための外装材として
は、金属製の缶もしくはケース、樹脂層と金属層の多層
構造を持つラミネートシートなどが使用されている。中
でも、ラミネートシートを外装材として使用する二次電
池は、軽量であることから多くの用途に用いられつつあ
る。

【０００６】しかしながら、ラミネートシートからなる
外装材を備えたリチウムイオン二次電池は、金属製の缶
やケースを外装材として用いるリチウムイオン二次電池
と比較して外装材の耐圧性が低く、内圧が上昇すると外
装材が膨れ、さらには破裂を生じる危険性があるという
問題点を有する。高温下での貯蔵や使用により電極群か
らガスが発生すると、外装材が膨れる。このとき、外に
向かって膨張するだけのスペースがない場合は、外装材
が破れて電池が使用できない状態になることもある。ま
た、過充電等の異常事態により多量にガスが発生する
と、外装材が膨れて破裂に至るだけでなく、外装材の破
裂に伴って内容物が飛散したり、発火等の危険な状態に
陥ることもある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高温環境下
での貯蔵や使用、あるいは過充電等によりガスが発生し
た際に外装材が膨れるのを抑制することが可能な安全性
の高いリチウムイオン二次電池を提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る第1のリチ
ウムイオン二次電池は、リチウムを吸蔵放出可能な正極
及び負極と、前記正極及び前記負極を電気的に隔てると
共に、リチウムイオンの導通が可能なセパレート層とを
有する電極群を、外装材内にヒートシールにより密封し
たリチウムイオン二次電池において、前記ヒートシール
部の内側に、前記ヒートシール部に比べて低い剥離強度
を有する剥離シール部が存在することを特徴とするもの
である。

【０００９】ヒートシール部及び剥離シール部の剥離強
度は、ＪＩＳＫ７１２５に規定される方法で測定さ
れる。なお、前記剥離シール部の剥離強度は、内圧上昇
等で剥離した後に測定することは困難であるため、内圧
上昇等による剥離が生じる前の状態、例えばユーザによ
る使用開始前（出荷後、ユーザにより初めて充電ないし
放電がされる前)に測定される。また、前記剥離シール
部が内圧上昇等により剥離することによって、外装材内
に新たに空間部分が形成される。

【００１０】本発明に係る第１のリチウムイオン二次電
池によれば、高温環境下での貯蔵や使用、過充電等によ
りガスが発生した際、前記剥離シール部が剥離して外装
材の内容積を増加させることができるため、内圧上昇分
を吸収することができる。その結果、密閉のためのシー
ル部が剥離して外装材の密閉性が損なわれるという事態
を招くことなく、外装材の膨れを抑制することができ
る。

【００１１】なお、内圧は外装材内に均等にかかるた
め、剥離シール部は電極群の外周全てに沿って形成して
も良いし、電極群外周の一部に沿って形成することもで
きる。

【００１２】本発明に係る第２のリチウムイオン二次電
池は、リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極と、前記
正極及び前記負極を電気的に隔てると共に、リチウムイ
オンの導通が可能なセパレート層とを有する電極群を、
外装材内にヒートシールにより密封したリチウムイオン
二次電池において、前記ヒートシール部の内側に、前記
ヒートシール部に比べて低い剥離強度を有する剥離シー
ル部が存在し、かつ前記剥離シール部の一部は、これの
剥離により二次電池の電流経路が遮断される電流遮断機
構を担うことを特徴とするものである。

【００１３】本発明に係る第２のリチウムイオン二次電
池によれば、高温環境下での貯蔵や使用、過充電等によ
りガスが発生した際、剥離シール部が剥離して外装材の
内容積を増加させることができるため、内圧上昇分を吸
収することができ、外装材の膨れを抑制することができ
る。また、剥離シール部の剥離により二次電池の電流経
路を断ち切ることができるため、過充電のような異常電
流を遮断することができる。従って、二次電池の安全性
をより向上することができる。

【００１４】前記第２のリチウムイオン二次電池におい
ては、電流遮断機構を作動させるための剥離シール部
（第１の剥離シール部）とは別に剥離シール部（第２の
剥離シール部）を有する。第１の剥離シール部の剥離強
度は、第２の剥離シール部の剥離強度に比べて高くする
ことが好ましい。このような構成にすることによって、
高温貯蔵等によるガス発生で第２の剥離シール部のみを
剥離させることができるため、電池機能を停止させるこ
となく、外装材の膨れを抑制することができる。また、
過充電等による急激なガス発生で第１の剥離シール部を
剥離させて電流経路を断つことができるため、二次電池
の安全性をより向上することが可能となる。

【００１５】本発明に係る第３のリチウムイオン二次電
池は、リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極と、前記
正極及び前記負極を電気的に隔てると共に、リチウムイ
オンの導通が可能なセパレート層と、外部引き出しタブ
及び前記正極に接続される内部タブを有する正極端子
と、外部引き出しタブ及び前記負極に接続される内部タ
ブを有する負極端子とを有する電極群を、外装材内に、
前記正極及び前記負極双方の前記外部引き出しタブが前
記外装材から延出された状態でヒートシールにより密封
したリチウムイオン二次電池において、前記ヒートシー
ル部の内側に、前記ヒートシール部に比べて低い剥離強
度を有する剥離シール部が存在し、前記正極端子及び前
記負極端子のうち少なくとも一方の電極端子は、前記内
部タブと前記外部引き出しタブとを重ねあわせ、その重
なり部分を前記剥離シール部のうちの一部に介在させる
ことにより、前記内部タブと前記外部引出しタブとの電
気的接続を確保していることを特徴とするものである。

【００１６】本発明に係る第３のリチウムイオン二次電
池によれば、高温環境下での貯蔵や使用、過充電等によ
りガスが発生した際、前記剥離シール部が剥離して外装
材の内容積を増加させることができるため、内圧上昇分
を吸収することができ、外装材の膨れを抑制することが
できる。また、前記剥離シール部の剥離により前記電極
端子の内部タブと外部引出しタブが離れ、電極端子の電
気的接続を断ち切ることができるため、過充電のような
異常電流を遮断することができる。従って、二次電池の
安全性をより向上することができる。

【００１７】前記第３のリチウムイオン二次電池におい
ては、電極端子の電気的接続を確保するための剥離シー
ル部（第１の剥離シール部）とは別に剥離シール部（第
２の剥離シール部）を有する。第１の剥離シール部の剥
離強度は、第２の剥離シール部の剥離強度に比べて高く
することが好ましい。このような構成にすることによっ
て、高温貯蔵等によるガス発生で第２の剥離シール部の
みを剥離させることができるため、電池機能を停止させ
ることなく、外装材の膨れを抑制することができる。ま
た、過充電等による急激なガス発生で第１の剥離シール
部を剥離させて電極端子の電気的接続を断つことができ
るため、二次電池の安全性をより向上することが可能と
なる。

【００１８】前記第１〜第３のリチウムイオン二次電池
において、前記剥離シール部の剥離強度は、２〜１２Ｎ
／ｃｍの範囲内にすることが好ましい。これは次のよう
な理由によるものである。剥離シール部の剥離強度を２
Ｎ／ｃｍ未満にすると、初充電等の通常の使用下におけ
る僅かな内圧上昇で剥離シール部が剥離する恐れがあ
る。外装材内に不必要な空間が形成されると、外装材内
の電極群の位置がずれ易くなり、電極群の破損等の不具
合が生じ易くなる。一方、剥離シール部の剥離強度が１
２Ｎ／ｃｍを超えると、内圧が上昇した際に剥離シール
部が速やかに剥離せず、外装材が膨れる恐れがある。特
に、過充電等の異常使用の場合、比較的内圧上昇が緩や
かな初期の時点で剥離シール部を剥離させることが困難
となるため、その後に生じる急激な内圧上昇により破裂
に至る危険性がある。異常使用時の安全性をより向上さ
せる観点から、剥離シール部の剥離強度は、４〜８Ｎ／
ｃｍの範囲内にすることがより好ましい。

【００１９】前記第１〜第３のリチウムイオン二次電池
において、前記密封のためのヒートシール部（以下、密
封シール部と称す）の剥離強度は、１５Ｎ／ｃｍ以上に
することが好ましい。密封シール部の剥離強度を１５Ｎ
／ｃｍ未満にすると、内圧が上昇した際に剥離シール部
のみならず密封シール部も開いて不必要な電池機能の停
止及び内容物の飛散を招く恐れがある。また、密封シー
ル部の剥離強度が２５Ｎ／ｃｍを超えると、内部短絡等
に起因して剥離シール部により吸収しきれない大きな内
圧上昇が生じた際、内容物が勢い良く飛散するような破
裂を生じる危険性が増大する恐れがある。よって、密封
シール部の剥離強度は、１５〜２５Ｎ／ｃｍの範囲内に
することがより好ましい。さらに好ましい範囲は、１５
〜２０Ｎ／ｃｍである。

【００２０】前記第１〜第３のリチウムイオン二次電池
において、剥離シール部の面積は、想定されるガス発生
量によって決定される。ガス発生量は電池内に収容され
ている発電体の総量、すなわち電池容量に依存する。し
かしながら、大きな容量を有する電池では、外部からの
加熱が部分的に伝達されたり、電池内不具合が部分的に
生じることがあり、必ずしも電池内に収納された電極群
すべてがガス発生に関わるとは限らない。よって、３０
０ｍＡｈ以上の容量を有する電池においては、小面積の
剥離シール部により外装材の膨れを抑制することが可能
であるが、より高い安全性を確保する観点から、剥離シ
ール部の面積を２０ｍｍ²以上にすることが好ましい。
一方、電池内に収容された電極群すべてがガス発生に関
わることが想定される使用状態においては、ガス発生の
原因となる電極群の容量をＡ（ｍＡｈ）とした際に剥離
シール部の面積をＡ／１０（ｍｍ²）以上にすることが
好ましい。剥離シール部の面積をＡ／１０（ｍｍ²）未
満にすると、剥離シール部が開いても電極群から発生し
たガスを吸収しきれないことがあるからである。

【００２１】

【発明の実施の形態】本発明に係るリチウムイオン二次
電池を図１〜図３を参照して説明する。

【００２２】図１は本発明に係るリチウムイオン二次電
池の一例を示す平面図で、図２は図１のリチウムイオン
二次電池を示す断面図で、図３は図１のリチウムイオン
二次電池の作用を説明するための部分断面図である。

【００２３】電極群１は、リチウムを吸蔵放出可能な正
極及びリチウムを吸蔵放出可能な負極をその間に、前記
正極及び前記負極を電気的に隔てると共に、リチウムイ
オンの導通が可能なセパレート層を介在させ、偏平形状
に捲回した構造を有する。正極端子は、前記正極に接続
されている帯状の正極内部タブ２と、前記正極内部タブ
２に重ねられる帯状の外部引き出し用正極タブ３とから
構成される。一方、負極端子は、前記負極に接続されて
いる帯状の負極内部タブ４と、前記負極内部タブ４に溶
接された帯状の外部引き出し用負極タブ５とから構成さ
れる。このような電極群１は、外装材６で正負極双方の
外部引き出し用タブが前記外装材６から延出するように
被覆される。前記外装材６の３辺の開口部は、ヒートシ
ールにより封止される。密閉のためのヒートシール部７
と電極群１の長辺の間、並びに前記ヒートシール部７と
電極群１における正負極端子を有する短辺の間には、易
剥離シール部８が形成されている。易剥離シール部８の
剥離強度は、前記ヒートシール部７の剥離強度に比べて
低くなっている。ところで、正極内部タブ２と前記外部
引き出し用正極タブ３とが重ね合わされた箇所は、前記
易剥離シール部８の間に介在されているため、前記易剥
離シール部８で押え込まれている。このため、内部タブ
２と外部引出しタブ３とは、電気的に接続されている。

【００２４】このようなリチウムイオン二次電池におい
て、高温環境下での貯蔵や使用、あるいは過充電等によ
りガスが発生した際、前記易剥離シール部８の一部が剥
離して外装材６の空間部分を増加させることができるた
め、内圧上昇分を吸収することができる。その結果、外
装材６の膨れを抑制することができると共に、ヒートシ
ール部全体が剥離して外装材６の密閉性が損なわれるこ
とにより電池機能が失われるのを回避することができ
る。

【００２５】また、前記リチウムイオン二次電池は、過
充電等により多量のガスが急激に発生すると、前記易剥
離シール部８全体が剥離するため、図３に示すように正
極内部タブ２と外部引き出し用正極タブ３とを引き離す
ことができ、これらの電気的接続を断つことができる。
その結果、電池機能を停止することができるため、それ
以上の充電を遮断することができ、破裂及び発火を未然
に防ぐことができる。

【００２６】なお、前述した図１、２においては、電極
群の長辺及び正負極端子が接続された短辺に沿って易剥
離シール部を形成したが、外装材の膨れを回避するのに
必要な面積が確保されている限り、易剥離シール部の配
置はいかなるものにもすることができる。例えば、電極
群の長辺のみや、正負極端子が接続された短辺のみとす
ることができる。

【００２７】以下において正極、負極、セパレート層、
電極群、外装シート袋について説明する。

【００２８】１）正極正極は、正極層が集電体の片面もしくは両面に形成され
てなる構造を有する。

【００２９】前記正極層は、リチウムを吸蔵放出可能な
活物質、導電材及び結着剤を含む。

【００３０】前記正極活物質としては、種々の酸化物、
たとえばリチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コ
バルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウム含有ニ
ッケルコバルト酸化物、リチウムマンガン複合酸化物お
よびこれらにフッ素、ホウ素等を添加した酸化物を用い
ることができる。特に、リチウム含有ニッケルコバルト
酸化物(例えばＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂)、リチウム含有
コバルト酸化物(例えばＬｉＣｏＯ₂)、リチウムマンガ
ン複合酸化物(例えばＬｉＭｎ₂Ｏ₄)を用いると、高電圧
が得られるために好ましい。

【００３１】前記導電剤としては、黒鉛、カーボンブラ
ック、アセチレンブラック等を用いることができる。

【００３２】前記結着剤としては、ポリテトラフルオロ
エチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、エチレ
ン−プロピレン−ジエン共重合体(EPDM)等を用いること
ができる。

【００３３】前記正極活物質、前記導電材および前記結
着剤の配合割合は、正極活物質80〜96重量％、導電材3
〜15％、結着剤2〜6％の範囲が好ましい。

【００３４】前記集電体としては、アルミニウム、ステ
ンレス、ニッケル等の有孔もしくは無孔の箔を用いるこ
とができる。

【００３５】前記正極は、例えば、前記正極活物質、前
記導電材および前記結着剤を適当な溶媒に混合して得ら
れる塗液を前記集電体上に塗布し、乾燥することによっ
て作製される。前記混合は、回転羽根式撹拌器、ボール
ミル等を用いて行うことができる。さらに、塗布、乾燥
した後、加圧プレスして充填密度を高めることもでき
る。

【００３６】２）負極負極は、負極層が集電体の片面もしくは両面に形成され
てなる構造を有する。前記負極層は、活物質及び結着剤
を含む。

【００３７】前記活物質としては、例えば、リチウムを
吸蔵放出可能な炭素質物（例えば、黒鉛、コークス、あ
るいは熱硬化性樹脂、等方性ピッチ及びメソフェーズピ
ッチのいずれかを熱処理した炭素質物）を用いることが
できる。また、金属酸化物、金属硫化物、金属窒化物を
用いることもできる。例えば、すず化合物、ケイ素酸化
物、すず硫化物、チタン硫化物、リチウムコバルト窒化
物、リチウム鉄窒化物等である。

【００３８】前記結着剤としては、例えばポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVdF)、
スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、カルボキシメチルセ
ルロース(CMC)等を用いることができる。

【００３９】前記負極活物質および前記結着剤の配合割
合は、炭素質物90〜98重量％、結着剤2〜10重量％の範
囲が好ましい。

【００４０】前記集電体としては、銅、ステンレス、ニ
ッケル等の有孔もしくは無孔の箔を用いることができ
る。

【００４１】前記負極は、例えば、前記負極活物質及び
前記結着剤を適当な溶媒に混合して得られる塗液を前記
集電体上に塗布し、乾燥することによって作製される。
前記混合は、回転羽根式撹拌器、ボールミル等を用いて
行うことができる。さらに、塗布、乾燥した後、加圧プ
レスして充填密度を高めることもできる。

【００４２】３）セパレート層セパレート層としては、電解液が保持された多孔質シー
ト、電解液を高分子によりゲル化したゲル電解質シート
等を用いることができる。

【００４３】前記多孔質シートに電解液を保持したもの
は、多孔質シートと電解液から構成される。

【００４４】前記多孔質シートとしては、ポリオレフィ
ン、セルロース等の多孔質フィルムもしくは不織布を用
いることができる。前記ポリオレフィンとしては、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。多
孔質シートの厚さは１０〜３０μｍが好ましい。

【００４５】前記ゲル電解質シートとしては、ポリフッ
化ビニリデン(PVdF)、ポリアクリロニトリル(PAN)等を
用いて、電解液をゲル化したものを用いることができ
る。

【００４６】前記電解液は塩と溶媒から構成される。前
記塩として六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、四
フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ₄）、過塩素酸リチウ
ム（ＬｉＣｌＯ₄）等を用いることができる。前記溶媒
としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネ
ート、γ-ブチロラクトン、ジエチルカーボネート、メ
チルエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、ビニ
リデンカーボネート、ジメトキシエタン、アセトニトリ
ル等を用いることができる。塩濃度としては０．７５〜
３モル/Lが好ましい。

【００４７】前記電解液は、前記正極、前記負極等を積
層したのちに加えることもできる。特に、多孔質シート
に保持させる場合は、前記正極、前記負極と多孔質シー
トを積層して外装シート袋に収めた後に添加を行うのが
好ましい。

【００４８】４）電極群電極群は、前記正極と、前記負極と、前記正極及び前記
負極の間に配置される前記セパレート層とから構成され
る。

【００４９】かかる電極群は、例えば、以下に説明する
方法により作製される。

【００５０】前記正極および前記負極をその間に多孔質
シートもしくはゲル電解質シートを介在させて扁平形状
に捲回するか、渦巻状に捲回したのちに径方向に圧縮す
るか、一回以上折り曲げる。得られた扁平状物の積層方
向に加熱成型を施すことにより、扁平状物を一体化さ
せ、必要に応じて電解液を加えて電極群を得る。

【００５１】前記加熱成型は、扁平状物を外装材シート
袋に収納してから行っても良いし、収納前に行っても良
い。

【００５２】前記加熱成型は、プレス成型、あるいは成
形型へのはめ込み等により行うことができる。

【００５３】前記加熱成型の温度は40〜120℃の範囲に
するのが好ましい５）外装材外装材は、例えば、ヒートシール面に熱可塑性樹脂が配
されたシートから構成することができる。熱可塑性樹脂
としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等を
挙げることができる。

【００５４】前記シートとしては、例えば、金属層と前
記金属層の片面もしくは両面に配置された樹脂層とから
なるものを挙げることができる。前記金属層は、水分を
遮断するとともにシートに強度を与える役割をなす。前
記金属層は、例えばアルミニウム、ステンレス、銅、
鉄、ニッケルを用いることができる。特に軽量なアルミ
ニウムが好ましい。また２種以上の金属から形成するこ
ともできる。前記樹脂層は、例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン等から形成することができる。前記樹脂層は
１種類または２種類以上の樹脂から形成することができ
る。

【００５５】

【実施例】以下、本発明の実施例を前述した図面を参照
して詳細に説明する。

【００５６】（実施例１）平均粒径５μｍのリチウムニ
ッケルコバルト酸化物（ＬｉＮｉ_0.8Ｃｏ_0.2Ｏ₂）粉末
９１重量％、アセチレンブラック３重量％、グラファイ
ト３重量％及びポリフッ化ビニリデン３重量％をＮ−メ
チルピロリドンに加えて混合してスラリーとし、このス
ラリーを２０μｍのアルミニウム箔からなる集電体の両
面に塗布後、熱風乾燥してＮ−メチルピロリドンを除去
し、プレスし、カットすることにより正極を作製した。

【００５７】また、メソフェーズピッチを原料としたメ
ソフェーズ炭素繊維をアルゴン雰囲気下で６００℃にて
熱処理後、平均粒径２０μｍに粉砕し、不活性雰囲気下
で３０００℃にて黒鉛化することにより炭素質物を製造
した。

【００５８】前記炭素質物９６．７重量％をスチレンブ
タジエンゴム２．２重量％およびカルボキシメチルセル
ロース１．１重量％と共に混合し、水を溶媒として使用
してスラリーとし、これを銅箔からなる集電体の両面に
塗布後、乾燥した。これをプレスし、カットすることに
より負極を作製した。

【００５９】前記正極、前記負極に帯状のリードを溶接
して正極タブ、負極タブとなした。前記正極タブにはア
ルミニウムリードを、前記負極タブにはニッケルリード
を用いた。

【００６０】前記正極、ポリエチレン製多孔質フィルム
からなるセパレータおよび前記負極をそれぞれこの順序
で積層してスパイラル状に捲回した後、偏平状に成形
し、電解液未含浸の電極群を作製した。この電極群を９
０℃に加熱しながら１３ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレス成
形した。

【００６１】また、エチレンカーボネート（ＥＣ）及び
γ−ブチロラクトン（ＢＬ）の混合溶媒（体積比率２
５：７５）に電解質としての四フッ化ホウ酸リチウム
（ＬｉＢＦ₄）を１．５ｍｏｌ／Ｌ溶解することにより
非水電解液を調製した。

【００６２】アルミニウム箔の両面をポリプロピレンで
覆った厚さ１００μｍのラミネートフィルムを長辺を折
り返しにより閉じた後、これにより電極群を被覆した。
次いで、３辺の開口部のうち、正負極タブが挟まれてい
る短辺を除く２辺に以下に説明する条件でヒートシール
を施し、袋状に加工した。２辺の外端から幅５ｍｍの部
分に２００℃でヒートシールを行い、ＪＩＳＫ７１
２５による剥離強度が１６Ｎ／ｃｍのヒートシール部を
形成した。長辺側のヒートシール部の内側から幅２ｍｍ
までの領域に１６５℃でヒートシールを施すことによ
り、ＪＩＳＫ７１２５による剥離強度が６Ｎ／ｃｍの
易剥離シール部を形成した。

【００６３】次いで、前記正極タブを外装材の外端から
６ｍｍの位置で切断し、外装材の内面に前記正極タブの
先端から４ｍｍまでを接着した。前記正極タブが接着さ
れた内面と対向する内面に前記正極タブと２ｍｍ長重な
り合い、かつ先端が外装材から延出されるように外部引
出し用正極タブを接着した。

【００６４】ひきつづき、前記外装材内の電極群に８０
℃の真空乾燥を８時間行った後、前記電解液を注入し
た。

【００６５】前記外装材の開口している残り一辺を、こ
の辺から正負極双方の外部引出し用タブが延出されてい
る状態で、外端から５ｍｍの幅を２００℃でヒートシー
ルを施した。次いで、このヒートシール部の内側３ｍｍ
幅を１８０℃でヒートシールすることにより易剥離シー
ル部を形成した。さらに、この辺を１５ｋｇ／ｃｍ²で
プレスし、易剥離シール部分に挟まれている正極タブと
外部引出し用正極タブとの接触を確実なものとした。こ
の易剥離シール部のＪＩＳＫ７１２５による剥離強
度は、８Ｎ／ｃｍであった。このようにして組み立てら
れたリチウムイオン二次電池は、前述した図１及び図２
に示す構造を有し、外形の長辺Ｌ1が６２ｍｍで、短辺
Ｌ2が３５ｍｍで、長辺側の易剥離シール部の長さＬ3が
５２ｍｍで、短辺側の易剥離シール部の長さＬ6が２８
ｍｍで、封止領域（ヒートシール部と易剥離シール部）
を除く領域の長辺Ｌ5が４９ｍｍで、前記領域の短辺Ｌ6
が２８ｍｍであった。また、易剥離シール部の合計面積
は１８８ｍｍ²であった。また、このリチウムイオン二
次電池の容量は、５７５ｍＡｈである。

【００６６】このリチウムイオン二次電池を４５℃下で
２時間放置した後に、０．２Ｃ（１１５ｍＡ）で４．２
Ｖ充電を定電流・定電圧制御により合計時間１５時間行
った。その後、７日間の２０℃貯蔵を行い、２０℃下で
０．２Ｃで３Ｖまで放電し、リチウムイオン二次電池を
製造した。

【００６７】このリチウムイオン二次電池に０．２Ｃ
（１１５ｍＡ）で４．２Ｖ充電を定電流・定電圧制御に
より合計時間１５時間行った後、８０℃下で７日間の貯
蔵を行った後、易剥離シール部の剥離状況と、密閉シー
ル部の剥離状況と、電池厚さを測定し、その結果を下記
表1に示す。

【００６８】さらに、同一のリチウムイオン二次電池を
製造し、０．２Ｃ（１１５ｍＡ）で４．２Ｖ充電を定電
流・定電圧制御により合計時間１５時間行った後、１Ｃ
にて１５Ｖまで定電流で充電を行う過充電試験を行い、
易剥離シール部の剥離状況、密閉シール部の剥離状況、
回路遮断の状況を観測し、その結果を下記表1に示す。

【００６９】（実施例２）長辺側の易剥離シール部（こ
の易剥離シール部の長さはＬ3である）の剥離強度を密
封シール部と等しくすること以外は、前述した実施例１
と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。製造
された実施例２の二次電池に前述した実施例１で説明し
たのと同様の８０℃貯蔵試験と、過充電試験を行い、そ
の結果を下記表1に示す。

【００７０】（実施例３）２００℃でヒートシールを施
すことにより易剥離シール部の剥離強度を１６Ｎ／ｃｍ
にし、かつエンボスタイプの２００℃ヒートシールを施
して密閉シール部の剥離強度を２２Ｎ／ｃｍにすること
以外は、前述した実施例１と同様にしてリチウムイオン
二次電池を製造した。製造された実施例３の二次電池に
前述した実施例１で説明したのと同様の８０℃貯蔵試験
と、過充電試験を行い、その結果を下記表1に示す。

【００７１】（実施例４）正極タブと外部引出し用正極
タブを溶接し、かつ短辺側の易剥離シール部（この易剥
離シール部の長さはＬ6である）の剥離強度を密閉シー
ル部の剥離強度と等しくすること以外は、前述した実施
例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を製造した。
製造された実施例４の二次電池に前述した実施例１で説
明したのと同様の８０℃貯蔵試験と、過充電試験を行
い、その結果を下記表1に示す。

【００７２】（実施例５）正極タブと外部引出し用正極
タブを溶接し、かつ易剥離シール部のヒートシール温度
を下げて剥離強度を１．５Ｎ／ｃｍとすること以外は、
前述した実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池
を製造した。製造された実施例５の二次電池に前述した
実施例１で説明したのと同様の８０℃貯蔵試験と、過充
電試験を行い、その結果を下記表1に示す。

【００７３】（実施例６）正極タブと外部引出し用正極
タブを溶接し、かつ易剥離シール部のヒートシール温度
を下げ、さらに熱融着部を網目状として実質的熱融着面
積を５０％にすることにより、剥離強度を０．８Ｎ／ｃ
ｍとすること以外は、前述した実施例１と同様にしてリ
チウムイオン二次電池を製造した。製造された実施例５
の二次電池に前述した実施例１で説明したのと同様の８
０℃貯蔵試験と、過充電試験を行い、その結果を下記表
1に示す。

【００７４】（実施例7）正極タブと外部引出し用正極
タブを溶接し、かつ実施例１の二次電池の長辺側の易剥
離シール部（この易剥離シール部の長さはＬ3である）
の内で10mm×8mmのみを易剥離シール部として残し、そ
れ以外の領域を密閉のためのシール部とすること以外
は、前述した実施例１と同様にしてリチウムイオン二次
電池を製造した。製造された実施例７の二次電池に前述
した実施例１で説明したのと同様の８０℃貯蔵試験と、
過充電試験を行い、その結果を下記表1に示す。

【００７５】（比較例）正極タブと外部引出し用正極タ
ブを溶接し、かつ易剥離シール部の熱溶着温度を200℃
として密閉シール部と同じ剥離強度にすること以外は、
前述した実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池
を製造した。製造された比較例の二次電池に前述した実
施例１で説明したのと同様の８０℃貯蔵試験と、過充電
試験を行い、その結果を下記表1に示す。

【００７６】なお、表1の過充電試験時の破裂の項目に
おいて、実施例４〜７及び比較例の二次電池について
は、破裂に至るまでの時間を示した。

【００７７】

【表１】

【００７８】表１より明らかなように、実施例１〜４，
７及び比較例の二次電池は、初充電時に易剥離シール部
は剥離せず、通常の充電が行えた。また、表１には記載
しなかったが、初充電に続く充放電でも易剥離シール部
が開くことなく通常の充放電を行うことができた。一
方、実施例５〜６の二次電池は、初充電中に易剥離シー
ル部が剥離したものの、通常の充電が行えた。

【００７９】８０℃下における７日間にわたる貯蔵試験
では、実施例１〜４，７の二次電池は、すべて易剥離シ
ール部が開いて外装材の膨れを比較例の二次電池に比べ
て抑えることができた。また、実施例５，６の二次電池
は、初充電中に既に易剥離シール部が剥離しており、こ
の剥離により形成された空間によって外装材の膨れを抑
制することができた。一方、易剥離シール部を持たない
比較例の二次電池は、大きな膨れを示した。

【００８０】過充電試験においては、実施例１および２
の二次電池において、過充電中に易剥離シール部が剥離
すると共に、短辺の易剥離シール部における回路遮断が
機能して、それ以上の過充電を防止して電池の破裂には
至らなかった。実施例３の二次電池では回路遮断が機能
するタイミングが遅かったため密閉部分に亀裂が生じて
僅かではあるが液漏れを生じた。実施例４〜６の二次電
池は、回路遮断機構が組み込まれていないため、この試
験では電池の破裂を起こした。但し、実施例４〜６の二
次電池は、易剥離シール部の剥離によりもたらされる空
間により内圧上昇を十分でないものの、吸収することが
できるため、破裂に至るまでの時間を比較例の二次電池
に比べて遅らせることができた。一方、比較例の二次電
池は、短時間のうちに破裂を生じた。

【００８１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
温貯蔵、過充電等によりガスが発生した際に外装材の膨
れを抑制することができ、安全性が向上されたリチウム
イオン二次電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るリチウムイオン二次電池の一例を
示す平面図。

【図２】図１のリチウムイオン二次電池を示す断面図。

【図３】図１のリチウムイオン二次電池の作用を説明す
るための部分断面図。

【符号の説明】

１…電極群、２…正極タブ、３…外部引出し用正極タブ、４…負極タブ、５…外部引出し用負極タブ、６…外装材、７…密閉のためのヒートシール部、８…易剥離シール部。

フロントページの続きＦターム(参考） 5H011 AA13 CC02 CC10 DD13 FF02 GG09 HH11 HH13 KK00 5H022 AA09 BB12 CC02 CC12 KK01 5H029 AJ12 AK03 AL01 AL06 AM03 AM04 AM05 AM07 BJ04 BJ12 DJ03 DJ12 HJ00 HJ12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極
と、前記正極及び前記負極を電気的に隔てると共に、リ
チウムイオンの導通が可能なセパレート層とを有する電
極群を、外装材内にヒートシールにより密封したリチウ
ムイオン二次電池において、前記ヒートシール部の内側に、前記ヒートシール部に比
べて低い剥離強度を有する剥離シール部が存在すること
を特徴とするリチウムイオン二次電池。
【請求項２】リチウムを吸蔵放出可能な正極及び負極
と、前記正極及び前記負極を電気的に隔てると共に、リ
チウムイオンの導通が可能なセパレート層とを有する電
極群を、外装材内にヒートシールにより密封したリチウ
ムイオン二次電池において、前記ヒートシール部の内側に、前記ヒートシール部に比
べて低い剥離強度を有する剥離シール部が存在し、かつ
前記剥離シール部の一部は、これの剥離により二次電池
の電流経路が遮断される電流遮断機構を担うことを特徴
とするリチウムイオン二次電池。
【請求項３】前記剥離シール部の剥離強度は、２〜１
２Ｎ／ｃｍの範囲内であることを特徴とする請求項1ま
たは２記載のリチウムイオン二次電池。