JP2002245994A - Accommodation member for lithium secondary battery and secondary battery pack using it - Google Patents

Accommodation member for lithium secondary battery and secondary battery pack using it

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  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance a safety at the time of excess charging. SOLUTION: When the lithium secondary battery in which a battery element having a positive electrode and a negative electrode is accommodated in a flat plate-like case comprising an outer packaging material is accommodated in an accommodation member, a vertical strength of the accommodation member against a flat plate surface of the case is made to a strength withstanding a pressure of 0.5 kg/cm2 or more.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は二次電池に関し、詳しく
は、過充電時の安全性が向上した二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a secondary battery, and more particularly, to a secondary battery with improved safety during overcharge.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年開発されてきている高エネルギー密
度のリチウム二次電池は、そのエネルギー密度の高さ故
に、電池の誤用や使用機器の故障等による発火、発煙等
の危険性が高まっている。このような背景から、二次電
池の安全性の確保は、より高エネルギー密度化された現
在の電池設計において、必要不可欠な課題の一つとなっ
ている。
2. Description of the Related Art Due to the high energy density of recently developed lithium secondary batteries with high energy density, there is an increased danger of ignition, smoking, etc. due to misuse of batteries or failure of equipment used. . From such a background, ensuring the safety of the secondary battery is one of the essential issues in the current battery design with a higher energy density.

【0003】電池の安全性確保の中では、特に過充電に
対する安全性確保が重要な課題の一つである。これは、
二次電池を充電する際に何らかの原因で所定以上の電気
が流れると電池が過充電状態となり、その結果内部短絡
等が起こり、電池温度の上昇を伴って電池の発煙、発火
等の事故に繋がる危険性が相対的に高いためである。例
えば、一般に、リチウム二次電池は、過充電状態になる
と、先ず電解液等の分解によりガスの発生が起こる。ガ
ス発生が生じると、電池の破裂、漏液等に繋がるばかり
でなく、この状態が続くことによって最終的に電池温度
が上昇し、発煙、発火等の事故に繋がることさえもあ
る。そのような観点から、これまでに過充電に対する種
々の防止方法が提案されてきた。
One of the important issues in ensuring the safety of a battery is to ensure safety, especially against overcharging. this is,
If a certain amount of electricity flows for some reason when charging a secondary battery, the battery will be overcharged, resulting in an internal short circuit, etc. This is because the danger is relatively high. For example, generally, when a lithium secondary battery is in an overcharged state, first, gas is generated due to decomposition of an electrolytic solution or the like. The generation of gas not only leads to the rupture of the battery, leakage of liquid, and the like, but also the continuation of this state may eventually raise the battery temperature, which may even lead to accidents such as smoking and ignition. From such a viewpoint, various methods for preventing overcharge have been proposed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】過充電防止策の具体的
方法としては、電池外部に付属させた電子回路による制
御方法、過充電時の電解液等の分解によって発生するガ
スを利用した安全弁による機械的電流遮断方法等が一般
的な方法として知られている。しかしながら、このよう
な方法においては、電池に電子回路や安全弁を搭載する
必要上、電池コストが上昇したり、また電池の設計上の
制約が生じたりするといった問題点があった。
As a specific method for preventing overcharge, a control method using an electronic circuit attached to the outside of the battery and a safety valve utilizing gas generated by decomposition of an electrolyte or the like at the time of overcharge are used. A mechanical current interruption method and the like are known as general methods. However, in such a method, there is a problem in that an electronic circuit and a safety valve must be mounted on the battery, so that the battery cost is increased and the design of the battery is restricted.

【0005】近年においては、ガスバリア層の両面に樹
脂層を設けてなるラミネートフィルムのような軽量の外
装材を用いて平板状ケースを構成し、この中に正極及び
負極を有する電池要素を密閉するタイプの電池が開発さ
れている。このような電池は、外装材として軽量のフィ
ルムを用いることができるので、従来の金属からなるケ
ースに比べていくつか有利な点がある。即ち、電池をよ
り軽量・小型化できるだけでなく、電子回路や安全弁を
含む金属缶からなるケースを用いた場合に比べてケース
の構成がより単純なので、コスト的にも有利になること
も期待される。一方、このような電池においては、前述
の電子回路による制御方法や安全弁による機械的電流遮
断方法は、電池ケースの構成上特に困難であるという問
題がある。
[0005] In recent years, a flat case is formed by using a lightweight exterior material such as a laminate film in which resin layers are provided on both surfaces of a gas barrier layer, and a battery element having a positive electrode and a negative electrode is sealed therein. Types of batteries have been developed. Since such a battery can use a lightweight film as an exterior material, it has several advantages over a conventional case made of metal. That is, not only can the battery be reduced in weight and size, but also the case configuration is simpler than when a case made of a metal can including an electronic circuit and a safety valve is used. You. On the other hand, in such a battery, there is a problem that the control method using the electronic circuit and the mechanical current interrupting method using the safety valve are particularly difficult due to the configuration of the battery case.

【0006】一方、過充電防止策の具体的方法として
は、電池の温度上昇によるセパレータの融解を利用した
シャットダウンによる方法や、満充電時の正極電位より
貴な電位に酸化電位を有する過充電防止剤を電解液に添
加することにより、過充電状態で正極電位が上昇した際
に有機添加剤の酸化反応を引き起こして過充電時の電池
内暴走反応を抑制する方法も知られている。しかしなが
ら、前者のセパレータによるシャットダウン方法は、過
充電時の暴走反応が急激であるため、過充電保護として
十分に機能させるのが困難なことがある。また、後者の
方法においては、電池の充放電に直接関与するわけでは
ない過充電防止剤を電解液に添加するために電池性能に
悪影響を与えたり、或いは過充電時の過充電防止剤の酸
化反応の結果ガスが発生し、この発生ガスによる使用機
器の腐食や有機ガス等の有毒ガスの漏洩等が懸念され
る。
On the other hand, as a specific method for preventing overcharge, a method of shutting down using the melting of a separator due to a rise in battery temperature, or a method of preventing overcharge having an oxidation potential higher than the positive electrode potential at full charge. There is also known a method of adding an agent to an electrolytic solution to cause an oxidation reaction of an organic additive when a positive electrode potential increases in an overcharged state, thereby suppressing a runaway reaction in a battery at the time of overcharge. However, in the former shutdown method using the separator, the runaway reaction at the time of overcharge is rapid, so that it may be difficult to sufficiently function as overcharge protection. In addition, in the latter method, the battery performance is adversely affected because an overcharge inhibitor that is not directly involved in the charge and discharge of the battery is added to the electrolyte, or the overcharge inhibitor is oxidized during overcharge. As a result of the reaction, gas is generated, and there is a concern that the generated gas may corrode equipment to be used or leak toxic gas such as organic gas.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、過充電時の電池内
でのガスの発生は、過充電時に電極間にある特定以上の
圧迫が加わると抑制できること、及び、過充電時の電池
のガスの発生を抑制すると、電池の膨れによる使用機器
の破損ならびに電池からの腐食性ガス、有毒性ガスの漏
洩を防止できるばかりでなく電池温度の上昇も抑制でき
る為、電池の発煙、発火への危険性をさらに減らすこと
ができることを見出し、本発明を完成した。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to achieve the above object, the present inventors have found that the generation of gas in the battery during overcharging is more than a certain amount between the electrodes during overcharging. In addition to being able to suppress when the pressure of the battery is added, and suppressing the generation of gas in the battery at the time of overcharging, it is possible to not only prevent damage to the used equipment due to swelling of the battery and leakage of corrosive gas and toxic gas from the battery The present inventors have found that since the rise in battery temperature can be suppressed, the risk of smoke and ignition of the battery can be further reduced, and the present invention has been completed.

【0008】即ち、本発明の要旨は、下記に存する。 (1)正極、負極及び電解質を有する電池要素が外装材
からなる平板状ケースに収納されてなるリチウム二次電
池を収容する収容部材において、上記ケースの平板面に
対して垂直方向の強度が0.5kg/cm2以上の圧力
に耐えうる強度であることを特徴とするリチウム二次電
池用収容部材。 (2)収容部材の収容部の高さが、リチウム二次電池の
総厚さの101〜120%である(1)のリチウム二次
電池用収容部材。 (3)(1)又は(2)の収容部材内部に、正極、負極
及び電解質を有する電池要素が外装材からなる平板状ケ
ースに収納されてなるリチウム二次電池を収容してなる
二次電池パック。 (4)外装材の厚みが0.2mm以下である(3)に記
載の二次電池パック。 (5)リチウム二次電池の厚みが2mm以上である
(3)〜(4)の二次電池パック。 (6)電池の公称容量が100mAh以上である(3)
〜(5)の二次電池パック。 (7)外装材が合成樹脂層とガスバリア層とが積層され
たラミネートフィルムよりなる(3)〜(6)の二次電
池パック。 (8)電池要素が、正極と負極との間に非流動性電解質
を有する(3)〜(7)の二次電池パック。
That is, the gist of the present invention resides in the following. (1) In a housing member for housing a lithium secondary battery in which a battery element having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a flat case made of an exterior material, the strength in a direction perpendicular to the flat surface of the case is zero. An accommodating member for a lithium secondary battery, having a strength capable of withstanding a pressure of 0.5 kg / cm 2 or more. (2) The housing member for a lithium secondary battery according to (1), wherein the height of the housing portion of the housing member is 101 to 120% of the total thickness of the lithium secondary battery. (3) A secondary battery including a lithium secondary battery in which a battery element having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a flat case made of an exterior material inside the housing member of (1) or (2). pack. (4) The secondary battery pack according to (3), wherein the thickness of the exterior material is 0.2 mm or less. (5) The secondary battery pack according to (3) or (4), wherein the thickness of the lithium secondary battery is 2 mm or more. (6) The nominal capacity of the battery is 100 mAh or more (3)
The secondary battery pack according to (5). (7) The secondary battery pack according to any one of (3) to (6), wherein the exterior material is a laminated film in which a synthetic resin layer and a gas barrier layer are laminated. (8) The secondary battery pack according to any one of (3) to (7), wherein the battery element has a non-fluid electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施態様につき説
明する。図18は、本発明の一実施形態に係る収容部材
の模式的な分解斜視図、図19は、電池要素が収容部材
に収納された様子を示す、図18のA−A矢視断面図で
ある。なお、図中、xで示す方向を左右方向、yで示す
方向を前後方向、zで示す方向を厚さ方向と便宜上表記
することがある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 18 is a schematic exploded perspective view of a housing member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 19 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 18, showing a state where the battery element is housed in the housing member. is there. In the drawings, a direction indicated by x may be referred to as a left-right direction, a direction indicated by y may be referred to as a front-rear direction, and a direction indicated by z may be referred to as a thickness direction for convenience.

【0010】収容部材181は、筒体181aと、2つ
の蓋体181b及び181cとからなる。筒体181a
は、上面部と下面部と前面部と背面部とを有する無蓋筒
状体であり、全体としてxy平面に広がる平板状の直方
体形状を有する。筒体181aは、一体成型された樹脂
製部材である。また、筒体181aは、図中左右方向に
外部に開口する収容部(空間部)を有する。蓋体181
b及び181cは、それぞれyz方向に広がる平板形状
の樹脂製部材であり、筒体181aの左右の面で筒体1
81aと固着され、収容部を外部と隔離する。筒体18
1aと蓋体181b及び181cとは、それぞれ、ねじ
182にてねじ止めされる。蓋体181cには、電池要
素の正極及び負極と接続された端子部182が設けられ
る。
[0010] The housing member 181 comprises a cylindrical body 181a and two lids 181b and 181c. Cylindrical body 181a
Is an open-cylindrical body having an upper surface portion, a lower surface portion, a front surface portion, and a back surface portion, and has a flat rectangular parallelepiped shape spreading on an xy plane as a whole. The cylindrical body 181a is a resin member integrally molded. Further, the cylindrical body 181a has a housing part (space part) that opens to the outside in the left-right direction in the figure. Lid 181
Reference numerals b and 181c denote plate-shaped resin members spreading in the yz directions, respectively.
81a, and separates the housing from the outside. Cylinder 18
1a and lids 181b and 181c are screwed with screws 182, respectively. The lid 181c is provided with a terminal 182 connected to the positive and negative electrodes of the battery element.

【0011】収容部には、電池要素が収納される。電池
要素は、正極192aと負極192bとを電解質層(ス
ペーサ)193cを介して積層してなる単位電池要素を
上記積層方向に複数(この場合3)積層してなる。電池
要素は、全体としてxy方向に広がる平板形状を有す
る。電池要素は、2枚の外装材191a及び191bか
らなるケースに真空封止されている。
[0011] The battery element is housed in the housing section. The battery element is formed by stacking a plurality (three in this case) of unit battery elements in which the positive electrode 192a and the negative electrode 192b are stacked via an electrolyte layer (spacer) 193c. The battery element has a flat plate shape extending in the xy directions as a whole. The battery element is vacuum-sealed in a case composed of two exterior materials 191a and 191b.

【0012】本発明においては、xy方向に広がる上記
ケースの平板面に対して垂直な方向(図19において厚
さ方向z)の前記収容部材181の強度を0.5kg/
cm 2以上、好ましくは0.6kg/cm2以上とする。
このような強度の収容部材用いれば、過充電時に収容部
材によって電極を適度な圧力で圧迫することとなり、そ
の結果、過充電時の電池の暴走反応のトリガーとなる電
解液の分解反応によるガスの発生量を著しく減少させる
ことができる。この電極間への荷重は、通常の使用条件
下では電池の短絡等の弊害に繋がることがあるため、過
充電状態時にのみ電極間に圧迫が加わるように収容部材
を設計するのが好ましい。即ち、過充電時においては、
電極の厚みは特に正極からのリチウムイオンの脱ドープ
が終了する充電深度付近から顕著に増加する。従って、
この現象を利用し、通常の使用時において電極を圧迫し
ないような収容部材の厚さとし、過充電時に電極が膨れ
た際には収容部材は電池に密着して膨れを抑える、即ち
電池を圧迫するような収容部材の厚さとするのが好まし
い。具体的には、通常の使用条件下においても電池を充
電すると僅かな電池の膨れがあるのを考慮し、収容部材
の収容部の高さ(図19においてL2で示す)を、リチ
ウム二次電池の総厚さ(図19においてL1で示す)の
101〜120%とするのが好ましい。
In the present invention, the above-mentioned structure which spreads in the xy directions
The direction perpendicular to the flat surface of the case (thickness
The strength of the housing member 181 in the vertical direction z) is 0.5 kg /
cm TwoAbove, preferably 0.6 kg / cmTwoAbove.
If the housing member having such strength is used, the housing portion is overcharged.
The material presses the electrode with an appropriate pressure.
As a result, the battery that triggers a runaway
Significantly reduces the amount of gas generated by the decomposition reaction of the lysate
be able to. The load between the electrodes is under normal operating conditions.
In the following, it may lead to adverse effects such as short-circuit of the battery.
Housing member so that pressure is applied between electrodes only when charging
Is preferably designed. That is, at the time of overcharge,
Depth of lithium ion from cathode in particular
Increases remarkably from the vicinity of the charging depth at which the charging ends. Therefore,
By taking advantage of this phenomenon, pressing the electrode during normal use
Make sure that the thickness of the housing member is not
When the housing member comes into close contact with the battery to suppress swelling,
It is preferable that the thickness of the storage member be such that the battery is compressed.
No. Specifically, charge the battery even under normal use conditions.
Considering that there is a slight swelling of the battery when
The height of the storage section (L in FIG. 19)Two),
Thickness of the secondary battery (L in FIG. 19).1)
It is preferably set to 101 to 120%.

【0013】なお、収容部材の上記強度は、あまりに大
きいものは現実的に得難いので、通常100kg/cm
2以下、好ましくは50kg/cm2以下とする。収容部
材の上記強度は、収容部材の材料やその組み付け強度等
によって制御できる。上記の例においては、収容部材1
81は樹脂製のものを用いたが、その材料は特に限定さ
れず、例えば、金属、樹脂と金属とのハイブリッド等各
種の材料を用いることができる。また、上記の例におい
ては、筒体181aと蓋体181b及び181bとをね
じにて組み付けたが、特に限定されず、例えば、接着剤
や接着テープにて留め付けたり、釘にて固定することが
できる。
The strength of the housing member is usually 100 kg / cm, since it is difficult to obtain a material having an excessively high strength.
2 or less, preferably 50 kg / cm 2 or less. The strength of the housing member can be controlled by the material of the housing member, the strength of its assembly, and the like. In the above example, the housing member 1
Although 81 is made of a resin, the material is not particularly limited, and various materials such as a metal and a hybrid of a resin and a metal can be used. In the above example, the cylinder 181a and the lids 181b and 181b are assembled with screws, but are not particularly limited. For example, the cylinder 181a may be fixed with an adhesive or an adhesive tape, or fixed with a nail. Can be.

【0014】さらに、上記の例においては、収容部材1
81は、筒体181aと蓋体181b及び181bとか
らなるものを用いたが、その他、例えば図20に示すよ
うに、一方にのみ開口する有底の筒体181aと蓋体1
81bとからなる収容部材や、図21に示すような、上
方(厚さ方向)に開口する有底の筒体181aと蓋体1
81bとからなる収容部材や、図22に示すような、上
下一対の平板状部材184aを複数(この場合4)の脚
体185で支持してなる収容部材を用いることができ
る。これらの場合も、筒体181aと蓋体181bとは
ねじ、釘、接着剤、接着テープ等で組み付けられる。
Further, in the above example, the housing member 1
As for 81, the one composed of the cylindrical body 181a and the lids 181b and 181b is used. In addition, as shown in FIG. 20, for example, as shown in FIG.
21b, and a bottomed cylindrical body 181a and a lid 1 opening upward (in the thickness direction) as shown in FIG.
An accommodation member composed of a pair of upper and lower flat members 184a supported by a plurality of (in this case, four) legs 185 as shown in FIG. 22 can be used. Also in these cases, the cylinder 181a and the lid 181b are assembled with screws, nails, an adhesive, an adhesive tape, or the like.

【0015】電池要素が収容部材181に収納されてな
る二次電池パックは、通常、他の電池使用機器に接続さ
れて使用される。このような電池使用機器としては、携
帯電話、携帯端末、携帯用音響機器、コードレスフォン
子機、電池ブックプレーヤー、ページャー、ハンディタ
ーミナル、携帯ファックス、携帯コピー、携帯プリンタ
ー、ヘッドフォンステレオ、ビデオムービー、液晶テレ
ビ、ハンディークリーナー、ポータブルCD、電機シェ
ーバー、電子翻訳機、自動車電話、トランシーバー、電
動工具、電子手帳、電卓、メモリーカード、テープレコ
ーダー、ラジオ、バックアップ電源、カメラ、ペースメ
ーカーや補聴器等の医療機器等各種の機器を挙げること
ができる。また、電池パック内に、各種の機能(回路、
駆動機器等)を付属させて、電池パック自体を電池使用
機器とすることもできる。
The secondary battery pack in which the battery element is housed in the housing member 181 is usually used by being connected to another battery-using device. Such devices using batteries include mobile phones, portable terminals, portable audio devices, cordless phone handsets, battery book players, pagers, handy terminals, portable faxes, portable copies, portable printers, headphone stereos, video movies, and LCDs. Televisions, handy cleaners, portable CDs, electric shavers, electronic translators, car phones, transceivers, power tools, electronic organizers, calculators, memory cards, tape recorders, radios, backup power supplies, cameras, medical equipment such as pacemakers and hearing aids, etc. Devices. In addition, various functions (circuits,
(A driving device, etc.), and the battery pack itself can be used as a battery-using device.

【0016】次に、収容部材に収納されるリチウム二次
電池について説明する。本発明で使用するリチウム二次
電池は、正極及び負極を有する電池要素が外装材からな
る平板状ケースに収納されてなるリチウム二次電池全体
の厚さがあまりに薄いと過充電時のガスの発生量が相対
的に少ないため、1mm以上、特に2mm以上の場合に
特に本発明の効果が顕著である。一方、あまりに厚いの
は、電池を小型化、軽量化しにくいので、通常5mm以
下、好ましくは4.5mm以下、さらに好ましくは4m
m以下である。
Next, the lithium secondary battery housed in the housing member will be described. The lithium secondary battery used in the present invention is a battery in which a battery element having a positive electrode and a negative electrode is housed in a flat case made of an exterior material. Since the amount is relatively small, the effect of the present invention is particularly remarkable when it is 1 mm or more, particularly 2 mm or more. On the other hand, if the thickness is too large, it is difficult to reduce the size and weight of the battery, so it is usually 5 mm or less, preferably 4.5 mm or less, and more preferably 4 m or less.
m or less.

【0017】また、電池の容量が小さい電池は、過充電
時のガスの発生量が相対的に少ないため、公称容量とし
て、通常100mAh以上、好ましくは200mAh以
上でのリチウム二次電池を用いる。電池要素は、正極と
負極とを有する。電池要素の形状に特に制限はなく、平
板状ケースに収納できる各種の形状を採用することがで
きる。例えば、電池要素として、図19に示すような、
正極192aと負極192bとを電解質層(スペーサ)
193cを介して積層してなる平板状の単位電池要素を
上記積層方向に複数(この場合3)積層してなる平板積
層型形状を採用することができる。また、正極と負極と
を電解質層を介して積層した帯状の積層体を巻回してな
る巻回型形状を採用することもできる。
Since a battery having a small capacity has a relatively small amount of gas generated during overcharge, a lithium secondary battery having a nominal capacity of usually 100 mAh or more, preferably 200 mAh or more is used. The battery element has a positive electrode and a negative electrode. The shape of the battery element is not particularly limited, and various shapes that can be stored in the flat case can be adopted. For example, as a battery element, as shown in FIG.
The positive electrode 192a and the negative electrode 192b are connected to an electrolyte layer (spacer).
It is possible to adopt a flat plate stacking shape in which a plurality (three in this case) of flat unit battery elements formed by stacking via the 193c are stacked in the stacking direction. Further, it is also possible to adopt a wound shape in which a belt-like laminate in which a positive electrode and a negative electrode are laminated with an electrolyte layer interposed therebetween is wound.

【0018】以下、正極と負極と非流動性電解質層とを
有する平板状の単位電池要素を厚さ方向に複数個積層し
てなる電池要素を、フィルム状の外装材によって密閉収
納されたリチウム二次電池を例として、リチウム二次電
池の実施形態につき詳細に説明する。図1は実施の形態
に係る電池の分解斜視図、図2はこの電池の要部の断面
図、図3は電池要素の概略的な斜視図、図4及び図5は
電池の斜視図、図6はケースの断面図((a)は全体断
面図、(b)は(a)のB部分の拡大断面図)、図7は
電池が膨れる様子を示す模式的断面図である。なお、説
明の便宜上、図1に記載の電池を上下逆向きにして、図
4及び図5に示す。
Hereinafter, a battery element formed by stacking a plurality of flat unit battery elements each having a positive electrode, a negative electrode, and a non-fluid electrolyte layer in a thickness direction is hermetically sealed by a film-like outer material. An embodiment of a lithium secondary battery will be described in detail using a secondary battery as an example. 1 is an exploded perspective view of a battery according to an embodiment, FIG. 2 is a sectional view of a main part of the battery, FIG. 3 is a schematic perspective view of a battery element, and FIGS. 4 and 5 are perspective views of the battery. 6 is a cross-sectional view of the case ((a) is an entire cross-sectional view, (b) is an enlarged cross-sectional view of a B portion of (a)), and FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing a state where the battery swells. For convenience of description, the battery shown in FIG. 1 is shown upside down in FIGS. 4 and 5.

【0019】この電池は、電池要素1を外装材3の凹部
に収容した後、電池要素1の端子部(タブ4a,4b)
付近にエポキシ樹脂やアクリル樹脂等の絶縁材料5を注
入し、その後外装材2を外装材3に被せ、真空封止によ
り外装材2、3の周縁部2a、3aを接合したものであ
る。図1の通り、外装材2は平板状である。外装材3は
方形箱状の凹部よりなる収容部3bと、この収容部3b
の4周縁からフランジ状に外方に張り出す周縁部3aと
を有した浅い無蓋箱状のものである。
In this battery, after the battery element 1 is accommodated in the concave portion of the exterior material 3, the terminal portions (tabs 4a, 4b) of the battery element 1 are provided.
An insulating material 5 such as an epoxy resin or an acrylic resin is injected into the vicinity, and then the exterior material 2 is put on the exterior material 3, and the peripheral parts 2a and 3a of the exterior materials 2 and 3 are joined by vacuum sealing. As shown in FIG. 1, the exterior material 2 is in a flat plate shape. The exterior material 3 includes a housing portion 3b formed of a rectangular box-shaped recess, and the housing portion 3b
And a peripheral portion 3a that protrudes outward from the four peripheral edges in a flange shape.

【0020】図3の通り、電池要素1は、複数の単位電
池要素を厚さ方向に積層したものである。この単位電池
要素からは、タブ4a又は4bが引き出されている。正
極からの各タブ4a同士は束ねられて(即ち、相互に重
ね合わされ)、正極リード21が接合されて正極端子部
が形成されている。負極からのタブ4b同士も束ねら
れ、負極リード21が接合されて負極端子部が形成され
ている。
As shown in FIG. 3, the battery element 1 is formed by stacking a plurality of unit battery elements in the thickness direction. The tab 4a or 4b is extended from the unit battery element. The tabs 4a from the positive electrode are bundled (that is, overlapped with each other), and the positive electrode lead 21 is joined to form a positive electrode terminal portion. The tabs 4b from the negative electrode are also bundled together, and the negative electrode lead 21 is joined to form a negative electrode terminal.

【0021】外装材3の収容部3b内に電池要素1が収
容され、絶縁材料5がタブ4a、4b近傍に注入され、
正極端子部及び負極端子部近傍の電池要素側面が絶縁材
料で被覆された後、外装材2が被せられる。電池要素1
から延出した1対のリード21は、それぞれ外装材2、
3の1辺部の周縁部2a、3a同士の合わせ面を通って
外部に引き出される。その後、減圧(好ましくは真空)
雰囲気下で外装材2、3の4周縁の周縁部2a、3a同
士が熱圧着、超音波溶着などの手法によって気密に接合
され、電池要素1が外装材2、3内に封入される。その
後、絶縁材料5は加熱等によって硬化処理に供され、絶
縁材料5が端子部近傍で完全に固着する。完全に固着す
る前に外装材は封止されているので、固着時に電池の形
状が変化することはほとんどない。
The battery element 1 is accommodated in the accommodating portion 3b of the exterior material 3, and the insulating material 5 is injected near the tabs 4a and 4b.
After the sides of the battery element near the positive electrode terminal portion and the negative electrode terminal portion are covered with an insulating material, the exterior material 2 is covered. Battery element 1
Are extended from the exterior material 2, respectively.
3 is drawn out to the outside through the mating surfaces of the peripheral edges 2a, 3a on one side. Then, pressure reduction (preferably vacuum)
Under the atmosphere, the four peripheral edges 2a, 3a of the outer packaging materials 2, 3 are hermetically joined to each other by a method such as thermocompression bonding or ultrasonic welding, and the battery element 1 is sealed in the outer packaging materials 2, 3. Thereafter, the insulating material 5 is subjected to a hardening treatment by heating or the like, and the insulating material 5 is completely fixed near the terminal portion. Since the exterior material is sealed before completely fixed, the shape of the battery hardly changes during fixing.

【0022】周縁部2a、3a同士が接合されることに
より、外装材2,3からなるケースが構成される。図4
に示すとおり、このケースは、側壁部4B1、上底部4
2及び下底部(図示せず)によって電池要素1を被包
してなる略直方体状の被包部4Bと、前記外装材の周縁
部2a、3a同士が接合されてなる接合片部4A、4
F、4Gとを有している。
By joining the peripheral portions 2a, 3a to each other, a case composed of the exterior materials 2, 3 is formed. FIG.
As shown in the figure, this case is composed of a side wall 4B 1 , an upper bottom 4
B 2 and lower bottom and the encapsulation portion 4B substantially rectangular parallelepiped formed by encapsulating battery element 1 (not shown), the peripheral edge portion 2a of the outer member, the bonding piece 4A of 3a with each other is formed by bonding, 4
F, 4G.

【0023】図4に記載の状態においては、上記接合片
部4A、4F、4Gは、電池要素1を被包している被包
部4Bの側壁部4B1から外方に張り出している。そこ
で、図5に示すように、これらの接合片部のうち、接合
片部4A、4Gを被包部4Bの側壁部4B1に沿うよう
に折曲し、接着剤によって被包部4Bの側壁部4B1
固着する(固定する)ことができる。即ち、例えば、図
6に示すように、接合片部4Aを、被包部4Bの側壁部
4B1に沿って折曲すると共に、これらを相互に接着剤
51によって接着する。接着剤51としては、エポキシ
系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤、ホッ
トメルト系接着剤、合成ゴム系接着剤等各種のものを使
用することができる。無論、複数の接着剤を併用するこ
ともできる。接合片部と側壁部との固着強度を制御する
ために、接着剤の選定に当たっては、接合片部及び側壁
部の表面の材質、固着作業時の環境(湿度、温度等)等
を考慮する必要があるが、好ましくは、硬化時間が短
く、且つ、非水系電池の製造の際に用いられる露点の低
い環境下においても容易に硬化するホットメルト系接着
剤を使用する。
[0023] In the state according to Figure 4, the joint pieces 4A, 4F, 4G is flared outwardly from the side wall portion 4B 1 of the encapsulating portion 4B that encapsulating battery element 1. Therefore, as shown in FIG. 5, of these joint piece, joining pieces 4A, bent along the 4G on the sidewall portion 4B 1 of the encapsulation portion 4B, the side wall of the encapsulation section 4B by an adhesive sticking to parts 4B 1 (fixed) it can be. That is, for example, as shown in FIG. 6, the junction piece 4A, while bent along the side wall portion 4B 1 of the needle cover 4B, is adhered by adhesive 51 to these mutually. Various adhesives such as an epoxy adhesive, an acrylic adhesive, a urethane adhesive, a hot melt adhesive, and a synthetic rubber adhesive can be used as the adhesive 51. Of course, a plurality of adhesives can be used in combination. In order to control the bonding strength between the joining piece and the side wall, it is necessary to consider the material of the surface of the joining piece and the side wall, the environment (humidity, temperature, etc.) at the time of the fixing work when selecting the adhesive. However, it is preferable to use a hot melt adhesive which has a short curing time and is easily cured even in an environment having a low dew point used in the production of a non-aqueous battery.

【0024】このように、接合片部の少なくとも一部
(接合片部4A、4G)を側壁部4B 1に固着すること
ができるが、この際、これら接合片部は所定の固着強度
で固着されるのが好ましい。即ち、下記固着強度試験を
行なった場合に、前記接合片部が、前記被包部に対して
45度以下、好ましくは30度以下、さらに好ましくは
20度以下、最も好ましくは10度以下の角度を維持で
きる程度の強度で固着される。 固着強度試験 電池電圧が3Vにある電池を、上限電圧を10Vとした
範囲で、1.8Cの電流で200分間充電し続ける。た
だし、1Cは、電池電圧2.7Vから4.2V定電圧で
電流値が0になるまで充電して得られた容量を1時間で
放電するための電流値である。なお、固着された部分に
おける接合片部と被包部との角度は、接合片部の接着面
を含む平面と被包部の接着面を含む平面とのなす角度
(図6においては、S1とS2とのなす角度。この場合
平行故0度)のことである。
As described above, at least a part of the joining piece portion
(Joint pieces 4A, 4G) to side wall 4B 1Sticking to
However, at this time, these joint pieces have the specified bonding strength.
It is preferred to be fixed with. That is, the following adhesion strength test
When performed, the joining piece portion is
45 degrees or less, preferably 30 degrees or less, more preferably
Maintain an angle of less than 20 degrees, most preferably less than 10 degrees
It is fixed with enough strength. Fixing strength test A battery having a battery voltage of 3 V was set to an upper limit voltage of 10 V.
Continue charging at a current of 1.8 C for 200 minutes in the range. Was
However, 1C is a constant voltage from 2.7V to 4.2V battery voltage.
The capacity obtained by charging until the current value becomes 0 in one hour
This is the current value for discharging. In addition, in the fixed part
The angle between the joining piece and the encapsulating part is determined by the bonding surface of the joining piece.
Angle between the plane containing
(In FIG. 6, the angle between S1 and S2. In this case,
(0 degree due to parallelism).

【0025】一般に、過充電状態においては電池は膨れ
ようとする。即ち、過充電時に図7に示すように、電池
は方向Pに膨れようとする。本発明においては、この方
向Pへの膨れを防ぐように、前記所定の強度の収容部材
にて電池要素を収容する。その結果、過充電状態におい
て、より安全な電池を提供することができる。これは、
過充電時の初期に発生する膨れを有効に防止することと
なり、それ以降の電池の暴走反応を抑制しているものと
推定される。
In general, a battery tends to swell in an overcharged state. That is, the battery tends to expand in the direction P as shown in FIG. In the present invention, the battery element is housed in the housing member having the predetermined strength so as to prevent the expansion in the direction P. As a result, a safer battery can be provided in the overcharged state. this is,
It is presumed that swelling occurring at the beginning of overcharging is effectively prevented, and that a runaway reaction of the battery thereafter is suppressed.

【0026】以上の例においては、接合片部4A、4G
は、側壁部4B1に接着剤によって固着されているが、
固着の方法は接着剤を使用することに限定されない。例
えば、接着テープを用いて接合片部を被包部に固着させ
ることができる。
In the above example, the joining pieces 4A, 4G
Has been fixed by adhesive to the side wall portion 4B 1,
The method of fixing is not limited to using an adhesive. For example, the joining piece can be fixed to the envelope using an adhesive tape.

【0027】また、上記の例においては、接合片部4
A、4Gは側壁部4B1に沿って1回だけ折曲されてい
るが、例えば、図8に示すように、接合片部4Aを途中
でさらにもう一回折曲して、接合片部4Aの先端を接合
片部4Aと側壁部4B1との間に介在させるようにして
もよい。このように、接合片部を複数回折曲することに
よって、接合片部の側面から空気等が侵入するのを防止
したり、側壁部での機械的強度をさらに向上させたりす
ることができる。
In the above example, the joining piece 4
A, 4G is being bent once along the sidewall portion 4B 1, for example, as shown in FIG. 8, and further another diffraction song junction piece 4A in the middle, the joint piece 4A it may be interposed between the tip and the junction piece 4A and the side wall portion 4B 1. In this way, by bending the joint piece a plurality of times, it is possible to prevent air or the like from entering from the side surface of the joint piece, and to further improve the mechanical strength at the side wall.

【0028】図1では、外装材2、3が別体となってい
るが、本発明では、図9のように外装材2、3が一連一
体となっていても良い。図9では、外装材3の一辺と外
装材2の一辺とが連なり、外装材2が外装材3に対し屈
曲可能に連なる蓋状となっている。この外装材2、3が
連なる一辺から、収容部3bの凹部が形成されており、
この一辺においては接合片部が形成されていない以外は
接合片部と同一の構成のものとなる。この図9の場合で
も、接合片部4A、4Gは側壁部4B1に接着剤によっ
て固着される。
In FIG. 1, the exterior materials 2 and 3 are separate bodies. However, in the present invention, the exterior materials 2 and 3 may be integrally formed as shown in FIG. In FIG. 9, one side of the exterior material 3 and one side of the exterior material 2 are connected, and the exterior material 2 has a lid shape that is connected to the exterior material 3 so as to be bent. A concave portion of the housing portion 3b is formed from one side where the exterior materials 2 and 3 are continuous,
This one side has the same configuration as the joining piece except that no joining piece is formed. Even in the case of FIG. 9, the junction piece 4A, 4G is secured by adhesive to the side wall portion 4B 1.

【0029】図1、9では、収容部3bを有した外装材
3と平板状の外装材2とが示されているが、本発明では
図10のように、それぞれ浅箱状の収容部6b、7b
と、該収容部6b、7bの4周縁から張り出す周縁部6
a、7aとを有した外装材6、7によって電池要素1を
被包してもよい。図10では、外装材6、7が一連体と
なっているが、前記図1と同様にこれらは別体となって
いてもよい。
FIGS. 1 and 9 show the exterior material 3 having the accommodation portion 3b and the flat exterior material 2, but in the present invention, as shown in FIG. , 7b
And a peripheral portion 6 projecting from four peripheral edges of the housing portions 6b and 7b.
The battery element 1 may be encapsulated by the exterior materials 6 and 7 having the components a and 7a. In FIG. 10, the exterior materials 6 and 7 are formed as a series, but they may be formed separately as in FIG. 1.

【0030】図1、9、10の構成においては、電池要
素の収容部が予め形成されているため、電池要素をより
コンパクトに収容でき、また収容自体も容易である。上
記の説明においては、電池要素を収容部に収容した後、
端子部近傍に絶縁材料が注入されているが、この場合、
周縁部の合わせ面や電池要素と外装材との間に絶縁材料
が付着・流入して周縁部の接合を阻害したり、設計通り
の電池形状にならなかったりすることがある。そこで、
電池要素の端子部近傍に絶縁材料を供給した後に電池要
素を収容部に収容することによって、上記の問題点を回
避することができる。特に、図10の場合は、電池要素
を収容後に絶縁材料を供給しても電池要素の略上半分に
は絶縁材料は供給できないので、この製造方法は好まし
い。一方、この方法においては、絶縁材料が供給された
状態のハンドリングが容易でない電池要素を運搬し、外
装材に配置する必要があるので製造時の取り扱いに注意
を要する。この点においては前者の方法が好ましいと言
える。
In the configurations shown in FIGS. 1, 9 and 10, since the accommodating portion of the battery element is formed in advance, the battery element can be accommodated more compactly and the accommodation itself is easy. In the above description, after housing the battery element in the housing section,
Insulation material is injected near the terminal part. In this case,
An insulating material may adhere to and flow into the mating surface of the peripheral portion or between the battery element and the exterior material, thereby hindering the joining of the peripheral portion or failing to achieve the designed battery shape. Therefore,
The above problem can be avoided by housing the battery element in the housing section after supplying the insulating material near the terminal portion of the battery element. In particular, in the case of FIG. 10, even if the insulating material is supplied after the battery element is accommodated, the insulating material cannot be supplied to substantially the upper half of the battery element, so this manufacturing method is preferable. On the other hand, in this method, it is necessary to transport the battery element which is difficult to handle in a state where the insulating material is supplied, and arrange the battery element on the exterior material, so that care is required in handling during manufacture. In this respect, it can be said that the former method is preferable.

【0031】本発明では、図11のように1枚の平たい
シート状の外装材8を中央辺8aに沿って2ツ折り状に
折り返して第1片8Aと第2片8Bとの2片を形成し、
これら第1片8Aと第2片8Bとの間に電池要素1を介
在させ、図12の如く、第1片8Aと第2片8Bの周縁
部8b同士を接合して電池要素1を封入してもよい。こ
の場合も、接合片部4A、4Gは、電池要素1を被包し
てなる被包部の側壁部4B1に接着剤によって固着され
る。このように構成された電池にあっても、接合片部を
被包部に沿わせて折曲し、さらに接着剤や接着テープで
固定しているため、この場合も過充電の初期における電
池要素のふくれを有効に防止でき、また電池の側面の強
度、剛性が高い。もちろん、折曲された接合片部が被包
部から離反することも防止される。また、電池の側面の
強度、剛性が高いので、側面に衝撃を受けた場合でも、
活物質に剥れが生じることが防止される。
In the present invention, as shown in FIG. 11, one flat sheet-like exterior material 8 is folded in two along the central side 8a to form two pieces, a first piece 8A and a second piece 8B. Forming
The battery element 1 is interposed between the first piece 8A and the second piece 8B, and as shown in FIG. 12, the peripheral parts 8b of the first piece 8A and the second piece 8B are joined to encapsulate the battery element 1. You may. Again, joint piece 4A, 4G is secured by adhesive to the side wall portion 4B 1 of the encapsulation portion formed by encapsulating battery element 1. Even in the battery configured as described above, since the joint piece is bent along the encased portion and further fixed with an adhesive or an adhesive tape, the battery element in the initial stage of overcharging also in this case. Swelling can be effectively prevented, and the strength and rigidity of the side of the battery are high. Of course, the bent joint piece is also prevented from separating from the envelope. Also, since the strength and rigidity of the side of the battery are high, even if the side receives an impact,
Peeling of the active material is prevented.

【0032】なお、以上の例においては、接合片部4
A、4Gは、被包部4Bの側壁部4B 1に固着されてい
るが、側壁部以外の部分に固着させることもできる。例
えば、図17に示すように、1枚の外装材2を電池要素
の周囲を巻回するようにリード21を引き出した状態で
被包すると共に外装材の周縁を接合して、リードを引き
出した部分に設けた接合片部4Fと、その対向辺に設け
た接合片部4Gと、被包部の上面4Iに沿って設けた接
合片部4Hを形成させた場合、この接合片部4Hと被包
部上面4Iとを接着剤や接着テープで固着することもで
きる。
In the above example, the joining piece 4
A and 4G are side wall portions 4B of the enclosing portion 4B. 1Is stuck to
However, it can be fixed to a portion other than the side wall. An example
For example, as shown in FIG.
With the lead 21 pulled out so as to wind around the
Enclose and join the edges of the exterior material and pull the leads
The joining piece 4F provided on the protruding portion and the opposite side thereof
The joining piece portion 4G and the joining portion provided along the upper surface 4I of the enclosing portion.
When the joining piece 4H is formed, the joining piece 4H
The upper surface 4I can be fixed with an adhesive or an adhesive tape.
Wear.

【0033】以上の例においては、また、端子部(タブ
4a、4b)近傍に絶縁材料5が充填されている。その
結果、過充電の初期における電池要素のふくれを有効に
防止でき、さらには短絡がより有効に防止される。絶縁
材料5としては、合成樹脂が好適であり、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、シリコーン樹脂などが例示される
が、中でもエポキシ樹脂又はアクリル樹脂が硬化時間が
短いので好適である。特に、アクリル樹脂は、電池性能
に悪影響を及ぼす可能性が低いので最も好ましい。絶縁
材料は、未硬化の流動性のある状態で端子部近傍に供給
され、硬化によって完全に端子部近傍で固着する。ま
た、図1においては、絶縁材料5は、正極端子部と負極
端子部とのそれぞれ別個に供給されているが、過充電時
の安全性をより高めるため、正極端子部から負極端子部
に亘る電池要素の側面全体を被覆するのがより好まし
い。この端子部近傍の電池要素側面の被覆においては、
特に、正極と負極との間にこれらよりも大きいスペーサ
を設け、このスペーサのはみ出し部同士を相互に固着す
るのが好ましい。
In the above example, the insulating material 5 is filled near the terminals (tabs 4a, 4b). As a result, swelling of the battery element in the early stage of overcharging can be effectively prevented, and furthermore a short circuit is more effectively prevented. As the insulating material 5, a synthetic resin is preferable, and an epoxy resin, an acrylic resin, a silicone resin, and the like are exemplified. Among them, an epoxy resin or an acrylic resin is preferable because the curing time is short. In particular, an acrylic resin is most preferable because it has a low possibility of adversely affecting battery performance. The insulating material is supplied near the terminal portion in an uncured and fluid state, and is completely fixed near the terminal portion by curing. Further, in FIG. 1, the insulating material 5 is separately supplied to the positive electrode terminal portion and the negative electrode terminal portion. However, in order to further enhance the safety at the time of overcharging, the insulating material 5 extends from the positive electrode terminal portion to the negative electrode terminal portion. More preferably, the entire side surface of the battery element is covered. In covering the side of the battery element near the terminal,
In particular, it is preferable that a larger spacer is provided between the positive electrode and the negative electrode, and the protruding portions of the spacer are fixed to each other.

【0034】即ち、電池要素にあっては、例えば図16
に示されるように、スペーサ13が正極11及び負極1
3から若干はみ出させてはみ出し部13aを形成し、正
極11と負極13との短絡を防止している。このはみ出
し部13a同士を絶縁材料で固着することにより、電池
要素が積層方向に拘束されるため、過充電時であっても
電池要素の膨れが防止され、電池の熱暴走が防止され
る。無論、絶縁材料は、電池要素の側面全体に亘って供
給することができ、また好ましい。
That is, for the battery element, for example, FIG.
As shown in the figure, the spacer 13 is composed of the positive electrode 11 and the negative electrode 1.
3, a protruding portion 13a is formed so as to protrude slightly, thereby preventing a short circuit between the positive electrode 11 and the negative electrode 13. Since the protruding portions 13a are fixed to each other with an insulating material, the battery elements are restrained in the stacking direction. Therefore, even when overcharged, the battery elements are prevented from swelling, and the battery is prevented from running away from heat. Of course, the insulating material can be provided over the entire side of the battery element and is preferred.

【0035】電池要素を収納する外装材は、形状可変性
を有するものが好ましい。その結果、種々の形状の電池
を作成しやすいばかりでなく、真空状態下で外装材を封
止した場合に、電池要素の電極間の貼り合わせを強化す
る機能を付与することができ、その結果、サイクル特性
などの電池特性を向上させることができる。外装材の厚
さは、薄ければ薄いほど電池の体積エネルギー密度や重
量エネルギー密度が大きくなるので好ましいばかりでな
く、強度そのものが相対的に低いので本発明の効果が特
に顕著となる。外装材の厚みは通常0.2mm以下、好
ましくは0.15mm以下である。ただし、あまりに薄
いのは強度不足が顕著になり、水分等も透過しやすくな
るので、通常0.01mm以上、好ましくは0.02m
m以上である。
It is preferable that the exterior material for accommodating the battery element has shape changeability. As a result, not only can batteries of various shapes be easily formed, but also when the exterior material is sealed under a vacuum state, a function of strengthening the bonding between the electrodes of the battery element can be provided. In addition, battery characteristics such as cycle characteristics can be improved. The thickness of the outer packaging material is not only preferable because the volume energy density and the weight energy density of the battery become larger as the thickness becomes smaller, but also the effect of the present invention becomes particularly remarkable because the strength itself is relatively low. The thickness of the exterior material is usually 0.2 mm or less, preferably 0.15 mm or less. However, if the thickness is too thin, the strength becomes insufficient, and moisture and the like easily pass therethrough. Therefore, the thickness is usually 0.01 mm or more, preferably 0.02 m.
m or more.

【0036】外装材の材料としては、アルミニウム、ニ
ッケルメッキした鉄、銅等の金属、合成樹脂等を用いる
ことができる。好ましくは、ガスバリア層と樹脂層とが
設けられたラミネートフィルム、特に、ガスバリア層の
両面に樹脂層が設けられたラミネートフィルムである。
このようなラミネートフィルムは、高いガスバリア性を
有すると共に、高い形状可変性と、薄さを有する。その
結果、外装材の薄膜化・軽量化が可能となり、電池全体
としての容量を向上させることができる。
As the material of the exterior material, metals such as aluminum, nickel-plated iron and copper, and synthetic resins can be used. Preferably, it is a laminated film provided with a gas barrier layer and a resin layer, particularly a laminated film provided with a resin layer on both sides of the gas barrier layer.
Such a laminated film has high gas barrier properties, high shape variability, and thinness. As a result, the thickness and weight of the exterior material can be reduced, and the capacity of the entire battery can be improved.

【0037】ラミネートフィルムに使用するガスバリア
層の材料としては、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル、
チタン、モリブデン、金等の金属やステンレスやハステ
ロイ等の合金、酸化ケイ素や酸化アルミニウム等の金属
酸化物を使用することができる。好ましくは、軽量で加
工性に優れるアルミニウムである。樹脂層に使用する樹
脂としては、熱可塑性プラスチック、熱可塑性エラスト
マー類、熱硬化性樹脂、プラスチックアロイ等各種の合
成樹脂を使うことができる。これらの樹脂にはフィラー
等の充填材が混合されているものも含んでいる。
As the material of the gas barrier layer used for the laminate film, aluminum, iron, copper, nickel,
Metals such as titanium, molybdenum and gold, alloys such as stainless steel and Hastelloy, and metal oxides such as silicon oxide and aluminum oxide can be used. Preferably, aluminum is lightweight and excellent in workability. As the resin used for the resin layer, various synthetic resins such as thermoplastics, thermoplastic elastomers, thermosetting resins, and plastic alloys can be used. These resins include those in which a filler such as a filler is mixed.

【0038】具体的なラミネートフィルムの構成として
は、図13(A)に示すように、ガスバリア層40と樹
脂層41が積層されたものを使用することができる。ま
た、さらに好ましいラミネートフィルムは、図13
(B)に示すようにガスバリア層40の外側面に外側保
護層として機能するための合成樹脂層41を設けると共
に、内側面に電解質による腐蝕やガスバリア層と電池要
素との接触を防止したりガスバリア層を保護するための
内側保護層として機能する合成樹脂層42を積層した三
層構造体としたものである。
As a specific structure of the laminated film, a laminated film of a gas barrier layer 40 and a resin layer 41 can be used as shown in FIG. Further, a more preferred laminate film is shown in FIG.
As shown in (B), a synthetic resin layer 41 for functioning as an outer protective layer is provided on the outer surface of the gas barrier layer 40, and corrosion by the electrolyte and contact between the gas barrier layer and the battery element are prevented on the inner surface. This is a three-layer structure in which synthetic resin layers 42 functioning as inner protective layers for protecting the layers are laminated.

【0039】この場合、外側保護層に使用する樹脂は、
好ましくはポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリオ
レフィン、アイオノマー、非晶性ポリオレフィン、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリアミド等耐薬品性や機械
的強度に優れた樹脂が望ましい。内側保護層としては、
耐薬品性の合成樹脂が用いられ、例えばポリエチレン、
ポリプロピレン、変性ポリオレフィン、アイオノマー、
エチレン−酢酸ビニル共重合体等を用いることができ
る。
In this case, the resin used for the outer protective layer is
Preferably, resins excellent in chemical resistance and mechanical strength, such as polyethylene, polypropylene, modified polyolefin, ionomer, amorphous polyolefin, polyethylene terephthalate, and polyamide are desirable. As the inner protective layer,
Chemical-resistant synthetic resin is used, for example, polyethylene,
Polypropylene, modified polyolefin, ionomer,
An ethylene-vinyl acetate copolymer or the like can be used.

【0040】また、ラミネートフィルムは、図14に示
すようにガスバリア層40と保護層形成用合成樹脂層4
1、耐蝕層形成用合成樹脂層42間にそれぞれ接着材層
43を設けることもでき、また好ましい。さらにまた、
外装材同士を接着するために、複合材の最内面に溶着可
能なポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂からなる接
着層を設けることもできる。これらの金属、合成樹脂あ
るいは複合材を用いてケースが形成される。ケースの成
形はフィルム状体の周囲を融着して形成してもよく、シ
ート状体を真空成形、圧空成形、プレス成形等によって
絞り成形してもよい。また、合成樹脂を射出成形するこ
とによって成形することもできる。射出成形によるとき
は、ガスバリア層はスパッタリング等によって形成され
るのが通常である。
As shown in FIG. 14, the laminated film is composed of a gas barrier layer 40 and a synthetic resin layer 4 for forming a protective layer.
1. Adhesive layers 43 can be provided between the synthetic resin layers 42 for forming the corrosion resistant layer, which is also preferable. Furthermore,
In order to bond the exterior materials, an adhesive layer made of a resin such as polyethylene or polypropylene that can be welded can be provided on the innermost surface of the composite material. A case is formed using these metals, synthetic resins or composite materials. The case may be formed by fusing the periphery of the film-like body, or the sheet-like body may be drawn by vacuum forming, pressure forming, press forming or the like. Further, it can be molded by injection molding a synthetic resin. When injection molding is used, the gas barrier layer is usually formed by sputtering or the like.

【0041】外装材に凹部よりなる収容部を予め設ける
には絞り加工等によって行うことができる。外装材は、
加工が容易である点でフィルム状のものを使用するのが
好ましい。正極、負極及び電解質を有する電池要素は、
ケース内に収納される。前述のように、電池要素は、正
極、負極及び電解質層からなる積層体(単位電池要素)
を巻回して巻回形状とし、これをケース内に収納するこ
ともでき、また、上記積層体(単位電池要素)をそのま
ま平板形状でケース内に収納することもできる。さら
に、前記図2,3に記載のように、単位電池要素を厚さ
方向に複数個積層して電池要素とすることもできる。以
下に単位電池要素の好適な構成について説明する。
In order to previously provide an accommodating portion formed of a concave portion in the exterior material, drawing can be performed. The exterior material is
It is preferable to use a film-like material in view of easy processing. A battery element having a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte,
It is stored in the case. As described above, the battery element is a laminate (unit battery element) including the positive electrode, the negative electrode, and the electrolyte layer.
Can be wound into a wound shape, which can be stored in a case, or the laminate (unit battery element) can be stored in a case in a flat plate shape as it is. Further, as shown in FIGS. 2 and 3, a plurality of unit battery elements may be stacked in the thickness direction to form a battery element. Hereinafter, a preferred configuration of the unit battery element will be described.

【0042】図15は、このリチウム二次電池からなる
単位電池要素の好適な一例を示すものである。この単位
電池要素は、正極集電体22及び正極活物質層23から
なる正極、スペーサ(電解質層)24、並びに、負極活
物質層25及び負極集電体26からなる負極を積層した
ものである。リチウムデンドライトの析出を抑制するた
め、負極は正極よりも大きくされる。また、短絡を防止
するため、スペーサ24は正極及び負極よりも大きくさ
れる。スペーサを正負極よりも大きくすることによっ
て、前述のように、単位電池要素のスペーサーのはみ出
し部相互を固着することができる。
FIG. 15 shows a preferred example of a unit battery element comprising this lithium secondary battery. This unit battery element is obtained by laminating a positive electrode comprising a positive electrode current collector 22 and a positive electrode active material layer 23, a spacer (electrolyte layer) 24, and a negative electrode comprising a negative electrode active material layer 25 and a negative electrode current collector 26. . The negative electrode is made larger than the positive electrode in order to suppress the precipitation of lithium dendrite. In order to prevent a short circuit, the spacer 24 is made larger than the positive electrode and the negative electrode. By making the spacer larger than the positive and negative electrodes, the protruding portions of the spacer of the unit cell element can be fixed to each other as described above.

【0043】この単位電池要素を複数個積層して電池要
素とするのであるが、この積層に際しては、正極を上側
とし負極を下側とした順姿勢(図15)の単位電池要素
と、これとは逆に正極を下側とし負極を上側とした逆姿
勢(図示略)の単位電池要素とを交互に積層する。即
ち、積層方向に隣り合う単位電池要素は同極同士を(即
ち、正極同士及び負極同士)が対面するように積層され
る。
A plurality of these unit battery elements are stacked to form a battery element. In this stacking, a unit battery element in a forward posture (FIG. 15) with the positive electrode on the upper side and the negative electrode on the lower side is used. On the other hand, unit battery elements in an inverted posture (not shown) with the positive electrode on the lower side and the negative electrode on the upper side are alternately stacked. That is, the unit battery elements adjacent in the stacking direction are stacked such that the same electrodes face each other (that is, the positive electrodes and the negative electrodes face each other).

【0044】この単位電池要素の正極集電体22からは
正極タブ4aが延設され、負極集電体26からは負極タ
ブ4bが延設されている。図15においては、正極集電
体の片面、負極集電体の片面に、ぞれぞれ正極活物質
層、負極活物質層が形成されているように記載している
が、無論、集電体の両面に活物質層を形成することがで
きる。この場合、同じ集電体の互いに反対の面に形成さ
れた活物質層は、相互に、異なる単位電池要素の構成要
素とすることができる。
A positive electrode tab 4a extends from the positive electrode current collector 22 of the unit battery element, and a negative electrode tab 4b extends from the negative electrode current collector 26. In FIG. 15, it is described that the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are formed on one surface of the positive electrode current collector and one surface of the negative electrode current collector, respectively. Active material layers can be formed on both sides of the body. In this case, the active material layers formed on the opposite surfaces of the same current collector can be mutually different components of the unit battery element.

【0045】電極の平面形状は任意であり、四角形、円
形、多角形等にすることができる。図15の通り、集電
体22、26には、通常、リード結合用のタブ4a、4
bが連設される。電極が四角形であるときは、通常図3
に示すように電極の一辺のサイド近傍に正極集電体より
突出するタブ4aを形成し、また、負極集電体のタブ4
bは他サイド近傍に形成する。
The planar shape of the electrode is arbitrary, and may be square, circular, polygonal, or the like. As shown in FIG. 15, the current collectors 22 and 26 usually have tabs 4a and 4
b is continuously provided. When the electrode is rectangular,
A tab 4a protruding from the positive electrode current collector is formed near one side of the electrode as shown in FIG.
b is formed near the other side.

【0046】複数の単位電池要素を積層するのは、電池
の高容量化を図る上で有効であるが、この際、単位電池
要素それぞれからのタブ4aとタブ4bの夫々は、通
常、厚さ方向に結合されて正極と負極の端子部が形成さ
れる。その結果、大容量の電池要素1を得ることが可能
となる。タブ4a、4bには、図2に示すように、薄片
状の金属からなるリード21が結合される。その結果、
リード21と電池要素の正極及び負極とが電気的に結合
される。タブ4a同士、4b同士の結合及びタブ4a、
4bとリード21との結合はスポット溶接等の抵抗溶
接、超音波溶着あるいはレーザ溶接によって行うことが
できる。
Laminating a plurality of unit battery elements is effective in increasing the capacity of the battery. At this time, each of the tabs 4a and 4b from each of the unit battery elements usually has a thickness. Directions to form positive and negative terminal portions. As a result, a large-capacity battery element 1 can be obtained. As shown in FIG. 2, leads 21 made of a flaky metal are connected to the tabs 4a and 4b. as a result,
The lead 21 and the positive and negative electrodes of the battery element are electrically coupled. Tabs 4a are connected to each other,
The connection between the lead 4b and the lead 21 can be performed by resistance welding such as spot welding, ultrasonic welding or laser welding.

【0047】上記正極リードと負極リードの少なくとも
一方のリード21好ましくは両方のリードとして、焼鈍
金属を使用するのが好ましい。その結果、強度のみなら
ず折れ曲げ耐久性に優れた電池とすることができる。リ
ードに使用する金属の種類としては、一般的にアルミや
銅、ニッケルやSUSなどを用いることができる。正極
のリードとして好ましい材料はアルミニウムである。ま
た、負極のリードとして好ましい材質は銅である。
It is preferable to use an annealed metal for at least one of the positive electrode lead and the negative electrode lead 21 and preferably for both of the leads. As a result, a battery having excellent bending durability as well as strength can be obtained. Generally, aluminum, copper, nickel, SUS, or the like can be used as the type of metal used for the lead. The preferred material for the positive electrode lead is aluminum. A preferable material for the lead of the negative electrode is copper.

【0048】リード21の厚さは、通常1μm以上、好
ましくは10μm以上、更に好ましくは20μm以上、
最も好ましくは40μm以上である。薄すぎると引張強
度等リードの機械的強度が不十分になる傾向にある。ま
た、リードの厚さは、通常1000μm以下、好ましく
は500μm以下、さらに好ましくは100μm以下で
ある。厚すぎると折り曲げ耐久性が悪化する傾向にあ
り、また、ケースによる電池要素の封止が困難になる傾
向にある。リードに後述する焼鈍金属を使用することに
よる利点は、リードの厚さが厚いほど顕著である。
The thickness of the lead 21 is usually at least 1 μm, preferably at least 10 μm, more preferably at least 20 μm.
Most preferably, it is 40 μm or more. If the thickness is too small, the mechanical strength of the lead such as tensile strength tends to be insufficient. The thickness of the lead is usually 1000 μm or less, preferably 500 μm or less, and more preferably 100 μm or less. If the thickness is too large, the bending durability tends to deteriorate, and the case tends to be difficult to seal the battery element. The advantage of using the later-described annealed metal for the lead is more remarkable as the thickness of the lead is larger.

【0049】リードの外部への露出長さは通常1mm以
上50mm以下程度である。前記のように、電池要素
は、正極及び負極を電解質層を介して積層した積層体
(単位電池要素)を巻回してなる巻回型電池であっても
よいが、この場合も、正極と負極との間にはスペーサを
介在させ、これを正負極よりも大きくするのが好まし
い。
The length of the lead exposed to the outside is usually about 1 mm or more and 50 mm or less. As described above, the battery element may be a wound type battery in which a stacked body (unit battery element) in which a positive electrode and a negative electrode are laminated with an electrolyte layer interposed therebetween is wound. It is preferable that a spacer is interposed between the positive electrode and the negative electrode, and the spacer is larger than the positive and negative electrodes.

【0050】以下、リチウム二次電池に使用する材料に
ついて説明する。電池要素は、通常正極と負極とそれら
の間に存在する電解質層とを有する。正極及び負極は、
通常、集電体とその上に設けられた活物質層とを含む。
正極集電体としては、アルミニウム、ニッケル、SUS
等各種の金属を使用することができるが、好ましくはア
ルミニウムである。集電体の厚さは、通常1μm以上、
好ましくは3μm以上、さらに好ましくは5μm以上で
あり、また、通常30μm以下、好ましくは25μm以
下、さらに好ましくは20μm以下である。薄ければ薄
いほど、体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度の
観点から好ましいが、あまりに薄いのは強度等の点でハ
ンドリングが困難になりやすい。集電体は、通常の金属
箔のような板状や、パンチングメタルのようなメッシュ
状であってよい。集電体の表面は、必要に応じて粗面化
処理しておくことができる。
Hereinafter, the materials used for the lithium secondary battery will be described. A battery element usually has a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte layer interposed therebetween. The positive and negative electrodes are
Usually, it includes a current collector and an active material layer provided thereon.
Aluminum, nickel, SUS
Although various metals can be used, aluminum is preferred. The thickness of the current collector is usually 1 μm or more,
It is preferably at least 3 μm, more preferably at least 5 μm, and usually at most 30 μm, preferably at most 25 μm, more preferably at most 20 μm. The thinner the better, the better from the viewpoint of volume energy density and weight energy density, but too thin tends to be difficult to handle in terms of strength and the like. The current collector may be in the form of a plate such as a normal metal foil or a mesh such as a punched metal. The surface of the current collector can be subjected to a roughening treatment as necessary.

【0051】正極に用いことができる活物質としては、
リチウムイオンを吸蔵放出可能な化合物として無機化合
物でも有機化合物でも使用できる。無機化合物としては
Fe、Co、Ni、Mn、等の遷移金属の酸化物、リチ
ウムと遷移金属との複合酸化物、遷移金属硫化物等が挙
げられる。具体的には、遷移金属酸化物としてMn
2、V25、V613、TiO2等を例示でき、リチウ
ムと遷移金属との複合酸化物としてニッケル酸リチウ
ム、コバルト酸リチウム、マンガン酸リチウム等を例示
でき、遷移金属硫化物としてTiS2、FeS等を例示
できる。有機化合物としては、例えばポリアニリン等の
導電性ポリマー等が挙げられる。また、これらの任意の
無機化合物、有機化合物を任意の量混合して正極活物質
として用いる方法も好適に使用される。好ましくは、リ
チウムと遷移金属との複合酸化物、特に、マンガン、ニ
ッケル及びコバルトからなる群から選ばれる少なくとも
1種の遷移金属酸化物とリチウムとを含有する複合酸化
物である。中でも、コバルトとリチウムとを含む複合酸
化物やニッケルとリチウムとを含む複合酸化物が好まし
い。正極活物質の粒径は、レ−ト特性、サイクル特性等
の電池特性の点で、通常1〜30μm、好ましくは1〜
10μmである。
The active materials that can be used for the positive electrode include:
Inorganic compounds as compounds capable of storing and releasing lithium ions
And organic compounds can be used. As inorganic compounds
Oxides of transition metals such as Fe, Co, Ni, Mn,
Oxides of transition metals and transition metals, transition metal sulfides, etc.
I can do it. Specifically, Mn is used as a transition metal oxide.
O Two, VTwoOFive, V6O13, TiOTwoEtc. can be exemplified.
Lithium Nickelate as Complex Oxide of Metal and Transition Metal
, Lithium cobaltate, lithium manganate, etc.
TiS as transition metal sulfideTwo, FeS, etc.
it can. As organic compounds, for example, polyaniline
Examples include a conductive polymer. Also, any of these
Positive electrode active material by mixing inorganic compound and organic compound in optional amounts
The method used as is also preferably used. Preferably,
Complex oxides of titanium and transition metals, especially manganese and nickel
At least one selected from the group consisting of
Complex oxidation containing one kind of transition metal oxide and lithium
Things. Above all, a complex acid containing cobalt and lithium
Oxides and composite oxides containing nickel and lithium are preferred.
No. The particle size of the positive electrode active material depends on the rate characteristics, cycle characteristics, etc.
In terms of the battery characteristics of 1 to 30 μm, preferably 1 to 30 μm
10 μm.

【0052】負極集電体としては、銅、ニッケル、SU
S等各種の金属を使用することができるが、好ましくは
銅である。集電体の厚さは、通常1μm以上、好ましく
は3μm以上、さらに好ましくは5μm以上であり、ま
た、通常30μm以下、好ましくは25μm以下、さら
に好ましくは20μm以下である。薄ければ薄いほど、
体積エネルギー密度及び重量エネルギー密度の観点から
好ましいが、あまりに薄いのは強度等の点でハンドリン
グが困難になりやすい。集電体は、通常の金属箔のよう
な板状や、パンチングメタルのようなメッシュ状であっ
てよい。集電体の表面は、必要に応じて粗面化処理して
おくことができる。
As the negative electrode current collector, copper, nickel, SU
Although various metals such as S can be used, copper is preferable. The thickness of the current collector is usually at least 1 μm, preferably at least 3 μm, more preferably at least 5 μm, and is usually at most 30 μm, preferably at most 25 μm, more preferably at most 20 μm. The thinner, the thinner
It is preferable from the viewpoint of volume energy density and weight energy density, but if it is too thin, handling tends to be difficult in terms of strength and the like. The current collector may be in the form of a plate such as a normal metal foil or a mesh such as a punched metal. The surface of the current collector can be subjected to a roughening treatment as necessary.

【0053】負極に使用できる活物質としては、リチウ
ム金属の外、リチウムを吸蔵放出可能な各種の化合物を
使用することができる。具体的には、リチウム金属;リ
チウム−アルミニウム合金、リチウム−ビスマス−カド
ミウム合金、リチウム−スズ−カドミウム合金等のリチ
ウム合金;グラファイト、コークス等の炭素材料等を挙
げることができる。また、珪素、スズ、亜鉛、マンガ
ン、鉄、ニッケル等の酸化物や硫酸鉛を使用することも
できる。リチウム金属やリチウム合金を用いると、充電
の際にデンドライトが生成しやすく特に過充電時の安全
性が低下する傾向にあるため、グラファイトやコークス
等の炭素材料が好ましい。負極活物質の粒径は、初期効
率、レ−ト特性、サイクル特性等の電池特性の点で、通
常1〜50μm、好ましくは15〜30μmである。
As the active material usable for the negative electrode, various compounds capable of inserting and extracting lithium can be used in addition to lithium metal. Specific examples include lithium metal; lithium alloys such as lithium-aluminum alloy, lithium-bismuth-cadmium alloy, and lithium-tin-cadmium alloy; and carbon materials such as graphite and coke. In addition, oxides such as silicon, tin, zinc, manganese, iron, and nickel, and lead sulfate can also be used. When lithium metal or lithium alloy is used, dendrite is likely to be generated at the time of charging, and the safety particularly at the time of overcharging tends to decrease. Therefore, carbon materials such as graphite and coke are preferable. The particle size of the negative electrode active material is usually 1 to 50 μm, preferably 15 to 30 μm in terms of battery characteristics such as initial efficiency, rate characteristics, and cycle characteristics.

【0054】正極及び負極の活物質層は、通常上記活物
質の外、バインダーを含有する。使用するバインダーと
しては、電解液等に対して安定である必要があり、耐候
性、耐薬品性、耐熱性、難燃性等が望まれる。バインダ
ーとしてはシリケート、ガラスのような無機化合物や、
主として高分子からなる各種の樹脂が使用できる。樹脂
としては例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
ー1,1−ジメチルエチレンなどのアルカン系ポリマ
ー;ポリブタジエン、ポリイソプレンなどの不飽和系ポ
リマー;ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリビニ
ルピリジン、ポリ−N−ビニルピロリドンなどの環を有
するポリマー;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリ
ル酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸
メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリ
メタクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアクリル誘導
体系ポリマー;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデ
ン、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂;ポ
リアクリロニトリル、ポリビニリデンシアニドなどのC
N基含有ポリマー;ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコ
ールなどのポリビニルアルコール系ポリマー;ポリ塩化
ビニル、ポリ塩化ビニリデンなどのハロゲン含有ポリマ
ー;ポリアニリンなどの導電性ポリマーなどが使用でき
る。また上記のポリマーなどの混合物、変成体、誘導
体、ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合
体、ブロック共重合体などであっても使用できる。これ
らの樹脂の分子量は、好ましくは10000−3000
000、さらに好ましくは100000−100000
0である。低すぎると活物質層の強度が低下し、高すぎ
ると粘度が高くなり電極の形成が困難になる傾向にあ
る。
The active material layers of the positive electrode and the negative electrode usually contain a binder in addition to the above active materials. The binder to be used must be stable with respect to an electrolytic solution or the like, and is desired to have weather resistance, chemical resistance, heat resistance, flame retardancy, and the like. Inorganic compounds such as silicate and glass as binders,
Various resins mainly composed of polymers can be used. Examples of the resin include alkane-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and poly-1,1-dimethylethylene; unsaturated polymers such as polybutadiene and polyisoprene; and polystyrene, polymethylstyrene, polyvinylpyridine, and poly-N-vinylpyrrolidone. Polymers having a ring; Acrylic derivative polymers such as polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, polyacrylic acid, polymethacrylic acid, and polyacrylamide; polyvinyl fluoride , Fluorine-based resins such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene; C such as polyacrylonitrile and polyvinylidene cyanide
N-group-containing polymers; polyvinyl alcohol-based polymers such as polyvinyl acetate and polyvinyl alcohol; halogen-containing polymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride; conductive polymers such as polyaniline; Further, a mixture of the above-mentioned polymers, a modified product, a derivative, a random copolymer, an alternating copolymer, a graft copolymer, a block copolymer, or the like can also be used. The molecular weight of these resins is preferably 10,000-3000
000, more preferably 100,000-100,000
0. If it is too low, the strength of the active material layer will decrease, and if it is too high, the viscosity tends to be high, and it tends to be difficult to form an electrode.

【0055】活物質100部に対するバインダーの配合
量としては、好ましくは0.1−30部、さらに好まし
くは1−20部である。バインダーの量が少なすぎると
電極の強度が低下することがあり、多すぎるとイオン伝
導度が低下する傾向にある。活物質層中には必要に応じ
て導電材料、補強材など各種の機能を発現する粉体、充
填材などを含有していても良い。導電材料としては、上
記活物質に適量混合して導電性を付与できるものであれ
ば特に制限は無いが、通常、アセチレンブラック、カー
ボンブラック、黒鉛などの炭素粉末や、各種の金属のフ
ァイバー、箔などが挙げられる。炭素粉末導電性物質の
DBP吸油量は120cc/100g以上が好ましく、
特に150cc/100g以上が電解液を保持するとい
う理由から好ましい。補強材としては各種の無機、有機
の球状、繊維状フィラーなどが使用できる。
The blending amount of the binder with respect to 100 parts of the active material is preferably 0.1 to 30 parts, more preferably 1 to 20 parts. If the amount of the binder is too small, the strength of the electrode may decrease, and if it is too large, the ion conductivity tends to decrease. The active material layer may contain a powder that exhibits various functions such as a conductive material and a reinforcing material, a filler, and the like, if necessary. The conductive material is not particularly limited as long as it is capable of imparting conductivity by being mixed in an appropriate amount with the above active material, but is usually carbon powder such as acetylene black, carbon black, graphite, and various metal fibers and foils. And the like. The DBP oil absorption of the carbon powder conductive material is preferably 120 cc / 100 g or more,
In particular, 150 cc / 100 g or more is preferable because it holds the electrolytic solution. As the reinforcing material, various inorganic or organic spherical or fibrous fillers can be used.

【0056】電極は、活物質層を構成する材料を含有す
る塗料を集電体上に塗布・乾燥することによって製造す
ることができる。また、その後、活物質層を圧密処理に
供することもできる。塗料の組成や、乾燥条件、圧密条
件等を制御することによって、活物質層中におけるバイ
ンダーの体積分率は、制御することができる。必要に応
じて、活物質層と集電体との間の接着性を向上させるた
め、これらの間にアンダーコートプライマ層を設けるこ
とができる。
The electrode can be manufactured by applying a coating containing the material constituting the active material layer on the current collector and drying. After that, the active material layer can be subjected to a consolidation treatment. The volume fraction of the binder in the active material layer can be controlled by controlling the composition of the paint, drying conditions, consolidation conditions, and the like. If necessary, an undercoat primer layer can be provided between the active material layer and the current collector to improve the adhesiveness between them.

【0057】アンダーコートプライマー層を用いる場
合、その組成としてはカーボンブラック、グラファイ
ト、金属粉体などの導電性粒子を添加した樹脂や、導電
性の有機共役系樹脂を例示できる。好ましくは導電性粒
子に、活物質としても機能しうるカーボンブラック、グ
ラファイトを使用するとよい。また樹脂としても、活物
質として機能しうるポリアニリン、ポリピロール、ポリ
アセン、ジスルフィド系化合物、ポリスルフィド系化合
物などを用いると、容量を減少させないため好ましい。
導電性粒子を添加した樹脂を主成分とする組成の場合、
導電性粒子に対する樹脂の割合は、1−300重量%と
することが好ましい。低すぎると塗膜強度が低下して、
電池使用時、工程上での剥離などが生じることがある。
高すぎると伝導度が低下して電池特性が低下する傾向に
ある。特に好ましくは、5−100重量%の範囲とする
ことが好ましい。アンダーコートプライマー層の膜厚
は、通常0.05〜10μm、好ましくは0.1〜1μ
mである。薄すぎると塗布が困難になり均一性が確保し
にくくなる。厚すぎると電池の体積容量を必要以上に損
なうことがある。
When the undercoat primer layer is used, examples of the composition thereof include a resin to which conductive particles such as carbon black, graphite, and metal powder are added, and a conductive organic conjugated resin. Preferably, carbon black or graphite, which can also function as an active material, is used for the conductive particles. As the resin, it is preferable to use polyaniline, polypyrrole, polyacene, a disulfide-based compound, a polysulfide-based compound, or the like, which can function as an active material, because the capacity is not reduced.
In the case of a composition containing a resin to which conductive particles are added as a main component,
The ratio of the resin to the conductive particles is preferably 1 to 300% by weight. If it is too low, the coating strength will decrease,
At the time of using a battery, peeling may occur in the process.
If it is too high, the conductivity tends to decrease and the battery characteristics tend to decrease. Particularly preferably, the content is in the range of 5 to 100% by weight. The thickness of the undercoat primer layer is usually 0.05 to 10 μm, preferably 0.1 to 1 μm.
m. If it is too thin, application becomes difficult, and it becomes difficult to ensure uniformity. If it is too thick, the volume capacity of the battery may be unnecessarily damaged.

【0058】電解質は、正極と負極との間の電解質層の
構成成分として存在する。また、電解質は、通常イオン
移動相として電極の活物質中にも存在する。電解質とし
ては、例えば電解液、高分子固体電解質、ゲル状電解
質、無機固体電解質等各種の性状のものを用いることが
できる。一般に、高分子固体電解質、ゲル状電解質、無
機固体電解質等の非流動性電解質を使用すれば、電解質
のケース外部への漏れをより有効に防止することが可能
となる。特に、本発明においては、ケースとして形状可
変性を有するものを使用した場合、電解質がケース外部
に漏れやすい傾向にあるので、非流動性電解質を使用す
る効果が特に顕著である。
The electrolyte exists as a constituent of the electrolyte layer between the positive electrode and the negative electrode. The electrolyte is also usually present in the active material of the electrode as an ion mobile phase. As the electrolyte, for example, those having various properties such as an electrolyte solution, a polymer solid electrolyte, a gel electrolyte, and an inorganic solid electrolyte can be used. In general, when a non-fluid electrolyte such as a polymer solid electrolyte, a gel electrolyte, and an inorganic solid electrolyte is used, it is possible to more effectively prevent the electrolyte from leaking out of the case. In particular, in the present invention, the use of a non-fluid electrolyte is particularly remarkable when using a case having shape deformability as the electrolyte tends to leak out of the case.

【0059】一方、リチウム塩を非水系溶媒に溶解して
なる電解液は、流動性が高く、一般に非流動性電解質に
比べてイオン伝導性に優れる傾向にある。従って、電解
液を含む電解質を使用するのは、イオン伝導性を向上さ
せる点で好ましい。電解質として使用する電解液は、通
常支持電解質であるリチウム塩を非水系溶媒に溶解して
なる。非水系溶媒としては、比較的高誘電率の溶媒が好
適に用いられる。具体的にはエチレンカーボネート、プ
ロピレンカーボネート等の環状カーボネート類、ジメチ
ルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチル
カーボネートなどの非環状カーボネート類、テトラヒド
ロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジメトキシ
エタン、ジフェニルエーテル等のエーテル類、γ−ブチ
ルラクトン等のラクトン類、スルフォラン等の硫黄化合
物、アセトニトリル等のニトリル類等を挙げることがで
きる。サイクル特性、レート特性、安全性等の電池特性
上、好ましくは、環状カーボネート類及び/又はラクト
ン類である。
On the other hand, an electrolytic solution obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent has a high fluidity and generally tends to have excellent ionic conductivity as compared with a non-fluid electrolyte. Therefore, it is preferable to use an electrolyte containing an electrolytic solution from the viewpoint of improving ionic conductivity. The electrolytic solution used as the electrolyte is usually obtained by dissolving a lithium salt as a supporting electrolyte in a non-aqueous solvent. As the non-aqueous solvent, a solvent having a relatively high dielectric constant is preferably used. Specifically, cyclic carbonates such as ethylene carbonate and propylene carbonate, acyclic carbonates such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate and ethyl methyl carbonate, ethers such as tetrahydrofuran, 2-methyltetrahydrofuran, dimethoxyethane and diphenyl ether, and γ-butyl Lactones such as lactone, sulfur compounds such as sulfolane, nitriles such as acetonitrile, and the like can be mentioned. From the viewpoint of battery characteristics such as cycle characteristics, rate characteristics, and safety, cyclic carbonates and / or lactones are preferred.

【0060】本発明においては、電解液の溶媒として、
好ましくは常圧における沸点が150℃以上の非水系溶
媒(以下「高沸点溶媒」ということがある)を使用す
る。ここで、なお、「沸点がX℃以上」とは、圧力1a
tmのもとで室温からX℃まで加熱しても蒸気圧が1a
tmを越えないことを意味する。即ち、圧力1atmの
もとで室温から150℃まで加熱した場合、常に蒸気圧
が1atm以下である非水系溶媒を使用するのが好まし
い。その結果、より高いサイクル特性を得ることができ
るたり電池の安全性を向上させることができる。例え
ば、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、ジ
メトキシエタン等の溶媒からなる低沸点溶媒を使用する
場合、溶媒の気化により活物質と溶媒との間に気泡が発
生して電解液の含浸状態の低下し、界面の不均一性が生
じると共に、サイクル特性が低下しやすい傾向にある。
また、高沸点溶媒を使用することによって、電池要素を
形状可変性ケースに収納しても、高温下等での電池の形
状変化(変形)、電解液の揮発、漏洩等を抑制すること
もできる。このような高沸点溶媒としては、プロピレン
カーボネート、エチレンカーボネート、ブチレンカーボ
ネート、γ−ブチロラクトン等を挙げることができる。
In the present invention, the solvent for the electrolytic solution is
Preferably, a non-aqueous solvent having a boiling point of 150 ° C. or higher at normal pressure (hereinafter sometimes referred to as “high boiling point solvent”) is used. Here, “boiling point is not lower than X ° C.” means pressure 1a
Even when heating from room temperature to X ° C under tm, the vapor pressure is 1a
tm. That is, when heating from room temperature to 150 ° C. under a pressure of 1 atm, it is preferable to always use a non-aqueous solvent having a vapor pressure of 1 atm or less. As a result, higher cycle characteristics can be obtained and the safety of the battery can be improved. For example, when a low-boiling solvent composed of a solvent such as dimethyl carbonate, diethyl carbonate, or dimethoxyethane is used, bubbles are generated between the active material and the solvent due to the vaporization of the solvent, and the impregnation state of the electrolytic solution is reduced. And the cycle characteristics tend to deteriorate.
In addition, by using a high-boiling solvent, even when the battery element is housed in a shape-variable case, it is possible to suppress a change in shape (deformation) of the battery at high temperatures or the like, volatilization and leakage of the electrolyte, and the like. . Examples of such a high-boiling solvent include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, and γ-butyrolactone.

【0061】なお、非水系溶媒は、粘度が1mPa・s
以上であることが好ましい。電解質に使用する支持電解
質であるリチウム塩としては、LiPF6、LiAs
6、LiSbF6、LiBF4、LiClO4、LiI、
LiBr、LiCl、LiAlCl、LiHF2、Li
SCN、LiSO3CF2等を挙げることができる。これ
らのうちでは特にLiPF6及びLiClO4が好適であ
る。これら支持電解質の電解液における含有量は、通常
0.5〜2.5mol/lである。
The non-aqueous solvent has a viscosity of 1 mPa · s
It is preferable that it is above. Examples of the lithium salt as a supporting electrolyte used for the electrolyte include LiPF 6 , LiAs
F 6 , LiSbF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiI,
LiBr, LiCl, LiAlCl, LiHF 2 , Li
SCN, LiSO 3 CF 2 and the like can be mentioned. Of these, LiPF 6 and LiClO 4 are particularly preferred. The content of these supporting electrolytes in the electrolytic solution is usually 0.5 to 2.5 mol / l.

【0062】上記電解液とゲル形成用のポリマーとから
ゲル状電解質を構成することができる。ゲル状電解質
は、通常、上記電解液をポリマーで保持してなる。ゲル
状電解質は、電解液と同程度のイオン導電性を付与する
ことできると共に、電解質を非流動化しているので、本
発明においては、特に好ましい電解質である。ゲル状電
解質におけるポリマーの電解液に対する濃度は、使用す
るポリマーの分子量にもよるが、通常0.1〜30重量
%である。濃度が低すぎるとゲルを形成しにくくなり、
電解液の保持性が低下して流動、液漏れの問題が生じる
ことがある。また濃度が高すぎると粘度が高くなりすぎ
て工程上困難を生じるとともに、電解液の割合が低下し
てイオン伝導度が低下しレート特性などの電池特性が低
下する傾向にある。電解質を保持するポリマーとして
は、ポリ(メタ)アクリレート系高分子や、アルキレン
オキシドユニットを有するアルキレンオキシド系高分
子、ポリフッ化ビニリデンやフッ化ビニリデン−ヘキサ
フルオロプロピレン共重合体のようなフッ素系高分子
等、電解液をゲル化できる機能を有する各種のポリマー
を挙げることができる。
A gel electrolyte can be formed from the above-mentioned electrolytic solution and a gel-forming polymer. The gel electrolyte usually comprises the above electrolyte solution held by a polymer. The gel electrolyte is a particularly preferred electrolyte in the present invention because it can impart the same degree of ionic conductivity as the electrolyte and makes the electrolyte non-fluidized. The concentration of the polymer in the gel electrolyte with respect to the electrolytic solution depends on the molecular weight of the polymer used, but is usually 0.1 to 30% by weight. If the concentration is too low, it is difficult to form a gel,
In some cases, the retention of the electrolyte is reduced, causing problems of flow and liquid leakage. On the other hand, if the concentration is too high, the viscosity becomes too high to cause difficulty in the process, and the proportion of the electrolyte solution tends to decrease, the ionic conductivity decreases, and the battery characteristics such as rate characteristics tend to deteriorate. Examples of the polymer holding the electrolyte include poly (meth) acrylate polymers, alkylene oxide polymers having alkylene oxide units, and fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride and vinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer. And various polymers having a function of gelling an electrolytic solution.

【0063】ゲル状電解質を形成する方法としては、あ
らかじめポリマーを電解液に溶解させた電解質塗料を非
流動化処理する方法や、電解液に重合性ゲル化剤を含有
させた電解質塗料を架橋反応させて非流動性電解質とす
る方法など必要に応じた材料・製法を採用することがで
きる。ゲル状電解質の形成を、電解液に重合性ゲル化剤
を含有させた塗料を架橋反応させる方法で行う場合に
は、紫外線硬化や熱硬化などの重合処理を施すことによ
って高分子を形成するモノマーとなる成分を重合性ゲル
化剤として電解液に添加することにより塗料を調製す
る。
Examples of the method for forming a gel electrolyte include a method for non-fluidizing an electrolyte paint in which a polymer is dissolved in an electrolyte in advance, and a method for crosslinking an electrolyte paint containing a polymerizable gelling agent in the electrolyte. A material and a manufacturing method as required can be adopted, such as a method of forming a non-fluid electrolyte by making the non-fluid electrolyte. When the gel electrolyte is formed by a method of causing a cross-linking reaction of a paint containing a polymerizable gelling agent in the electrolyte, a monomer that forms a polymer by performing a polymerization treatment such as ultraviolet curing or heat curing. Is added to the electrolytic solution as a polymerizable gelling agent to prepare a coating.

【0064】重合性ゲル化剤としては、例えばアクリロ
イル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル基等の不
飽和二重結合を有するものが挙げられる。具体的には、
例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エ
チル、エトキシエチルアクリレート、メトキシエチルア
クリレート、エトキシエトキシエチルアクリレート、ポ
リエチレングリコールモノアクリレート、エトキシエチ
ルメタクリレート、メトキシエチルメタクリレート、エ
トキシエトキシエチルメタクリレート、ポリエチレング
リコールモノメタクリレート、N,N−ジエチルアミノ
エチルアクリレート、N,N−ジメチルアミノエチルア
クリレート、グリシジルアクリレート、アリルアクリレ
ート、アクリロニトリル、N−ビニルピロリドン、ジエ
チレングリコールジアクリレート、トリエチレングリコ
ールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアク
リレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、ジ
エチレングリコールジメタクリレート、トリエチレング
リコールジメタクリレート、テトラエチレングリコール
ジメタクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリ
レート、ポリアルキレングリコールジアクリレート、ポ
リアルキレングリコールジメタクリレート、トリメチロ
ールプロパンアルコキシレートトリアクリレート、ペン
タエリスリトールアルコキシレートトリアクリレート、
ペンタエリスリトールアルコキシレートテトラアクリレ
ート、ジトリメチロールプロパンアルコキシレートテト
ラアクリレートなどが例示できる、これらは複数種を併
用することができる。これらの中で特に好ましくはエチ
レンオキシド基を複数含有するジアクリレート、トリア
クリレートである。電解液中における重合性ゲル化剤の
含有量は特に制限されないが、好ましくは1重量%以上
である。含有量が低いと高分子の形成効率が低下し、電
解液を非流動化しにくくなる。他方、あまりに多すぎる
と未反応モノマーの残留や電解質塗料としての操作性が
悪くなるので、通常30重量%以下とする。
Examples of the polymerizable gelling agent include those having an unsaturated double bond such as an acryloyl group, a methacryloyl group, a vinyl group and an allyl group. In particular,
For example, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, ethoxyethyl acrylate, methoxyethyl acrylate, ethoxyethoxyethyl acrylate, polyethylene glycol monoacrylate, ethoxyethyl methacrylate, methoxyethyl methacrylate, ethoxyethoxyethyl methacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, N , N-diethylaminoethyl acrylate, N, N-dimethylaminoethyl acrylate, glycidyl acrylate, allyl acrylate, acrylonitrile, N-vinylpyrrolidone, diethylene glycol diacrylate, triethylene glycol diacrylate, tetraethylene glycol diacrylate, polyethylene glycol diacrylate, Diethylene glycol Dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, polyethylene glycol dimethacrylate, polyalkylene glycol diacrylates, polyalkylene glycol dimethacrylate, trimethylol propane alkoxylate triacrylate, pentaerythritol alkoxylate triacrylate,
Examples thereof include pentaerythritol alkoxylate tetraacrylate and ditrimethylolpropane alkoxylate tetraacrylate. These may be used in combination of two or more. Of these, diacrylates and triacrylates containing a plurality of ethylene oxide groups are particularly preferred. The content of the polymerizable gelling agent in the electrolyte is not particularly limited, but is preferably 1% by weight or more. When the content is low, the formation efficiency of the polymer is reduced, and the electrolyte is hardly non-fluidized. On the other hand, if the amount is too large, unreacted monomers remain and the operability as an electrolyte paint deteriorates.

【0065】ゲル状電解質を、あらかじめポリマーを含
有した電解質塗料を非流動化する方法によって形成させ
る場合においては、ポリマーとして、高温で電解液に溶
解し、常温でゲル状電解質を形成する高分子を使用する
のが好ましい。即ち、高温で電解液に溶解したポリマー
を常温にすることによってゲル状電解質とする。高温時
の温度としては通常50〜200℃、好ましくは100
〜160℃である。あまりにも低温で溶解するようであ
ると、ゲル状電解質の安定性が低下する。溶解温度が高
すぎると、電解液成分、ポリマー等の分解を引き起こす
ことがあり得る。非流動化の方法としては、電解液を室
温で放置することが好ましいが、強制冷却することもで
きる。使用できるポリマーとしては、例えば、ポリビニ
ルピリジン、ポリ−N−ビニルピロリドン等の環を有す
るポリマー;ポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル
酸エチル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メ
チル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸、ポリメ
タクリル酸、ポリアクリルアミドなどのアクリル誘導体
系ポリマー;ポリフッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン
等のフッ素系樹脂;ポリアクリロニトリル、ポリビニリ
デンシアニド等のCN基含有ポリマー;ポリ酢酸ビニ
ル、ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール系
ポリマー;ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のハ
ロゲン含有ポリマー等が挙げられる。これらの中、好ま
しくはポリメタクリル酸メチル、ポリアクリロニトリ
ル、ポリエチレンオキシド、あるいはそれらの変性体を
使用する。上記のポリマーの混合物、変成体、誘導体、
ランダム共重合体、交互共重合体、グラフト共重合体、
ブロック共重合体等を使用することもできる。
In the case where the gel electrolyte is formed by a method of defluidizing an electrolyte paint containing a polymer in advance, a polymer which is dissolved in an electrolyte at a high temperature and forms a gel electrolyte at a normal temperature is used as the polymer. It is preferred to use. That is, a polymer dissolved in an electrolytic solution at a high temperature is brought to a normal temperature to obtain a gel electrolyte. The temperature at the time of high temperature is usually 50 to 200 ° C., preferably 100
160160 ° C. If it seems to dissolve at too low a temperature, the stability of the gel electrolyte is reduced. If the dissolution temperature is too high, decomposition of the electrolyte component, the polymer and the like may be caused. As a method of non-fluidization, it is preferable to leave the electrolytic solution at room temperature, but it is also possible to forcibly cool the electrolytic solution. Examples of the polymer that can be used include a polymer having a ring such as polyvinylpyridine and poly-N-vinylpyrrolidone; polymethyl methacrylate, polyethyl methacrylate, polybutyl methacrylate, polymethyl acrylate, polyethyl acrylate, and polyethyl acrylate. Acrylic derivative polymers such as acrylic acid, polymethacrylic acid, and polyacrylamide; fluorine resins such as polyvinyl fluoride and polyvinylidene fluoride; CN group-containing polymers such as polyacrylonitrile and polyvinylidene cyanide; polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, and the like And halogen-containing polymers such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride. Among these, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyethylene oxide, or a modified product thereof is preferably used. Mixtures, denatured forms, derivatives of the above polymers,
Random copolymer, alternating copolymer, graft copolymer,
Block copolymers and the like can also be used.

【0066】これらのポリマーの重量平均分子量は、好
ましくは10,000〜5,000,000の範囲であ
る。分子量が低いとゲルを形成しにくくなり、他方、あ
まり分子量が高いと粘度が高くなりすぎて取り扱いが難
しくなる。これらのゲル状電解質を形成する方法の中で
は、電解液に重合性ゲル化剤を含有させた電解質塗料を
架橋反応させて非流動性電解質とする方法が、電極間の
密着性が向上し、本発明の効果が特に顕著となるため好
ましい。
The weight average molecular weight of these polymers is preferably in the range from 10,000 to 5,000,000. If the molecular weight is low, it is difficult to form a gel, while if the molecular weight is too high, the viscosity becomes too high and handling becomes difficult. Among these methods of forming a gel electrolyte, a method of forming a non-fluid electrolyte by performing a cross-linking reaction of an electrolyte paint containing a polymerizable gelling agent in an electrolyte improves the adhesion between electrodes, It is preferable because the effects of the present invention become particularly remarkable.

【0067】電解質中には、必要に応じて、電池の性能
向上のために各種の添加剤を添加することができる。こ
のような機能を発現させる添加剤としては、特に限定は
されないが、トリフルオロプロピレンカーボネート、
1,6−ジオキサスピロ[4,4]ノナン−2,7−ジ
オン、12−クラウン−4−エーテル、ビニレンカーボ
ネート、カテコールカーボネート、無水コハク酸などが
挙げられる。
Various additives can be added to the electrolyte as needed to improve the performance of the battery. Additives that exhibit such a function are not particularly limited, but include trifluoropropylene carbonate,
Examples thereof include 1,6-dioxaspiro [4,4] nonane-2,7-dione, 12-crown-4-ether, vinylene carbonate, catechol carbonate, and succinic anhydride.

【0068】電解質層は、通常、多孔性シートからなる
スペーサ中に電解質を含浸させてなる。スペーサは、正
極と負極との間に設けられた多孔性の膜であり、これら
を隔離すると共に、電解質層を支持する。スペーサの材
料としては、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオ
レフィン類や、これらの水素原子の一部又は全部がフッ
素原子で置換されたポリオレフィン類、ポリアクリロニ
トリル、ポリアラミド等の高分子を挙げることができ
る。好ましくは、ポリオレフィンやフッ素置換されたポ
リオレフィン類である。具体的には、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリテトトラフルオロエチレン、ポリフ
ッ化ビニリデン等を挙げることができる。無論、上記ポ
リマーのモノマーユニットを含む共重合体や、ポリマー
の混合物であってもよい。スペーサは、1軸延伸や2軸
延伸によって形成された延伸フィルムであってもよく、
また、不織布であってもよい。スペーサの膜厚は、通常
100μm以下、好ましくは50μm以下、さらに好ま
しくは30μm以下、最も好ましくは20μm以下であ
る。膜厚が大きすぎると電池のレート特性や体積エネル
ギー密度が低下する傾向にある。また、薄すぎる場合
は、剛性不足によって切断が困難になる傾向にあり、ま
た短絡が生じやすいので、通常5μm以上、好ましくは
7μm以上、さらに好ましくは8μm以上である。スペ
ーサの空隙率は、通常45−90%、好ましくは45−
75%である。空隙率が大きすぎると機械的強度が不足
し、小さすぎると電池のレート特性等が低下する傾向に
ある。
The electrolyte layer is usually formed by impregnating a spacer made of a porous sheet with an electrolyte. The spacer is a porous film provided between the positive electrode and the negative electrode, isolates them, and supports the electrolyte layer. Examples of the material of the spacer include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, and polyolefins in which some or all of these hydrogen atoms have been substituted with fluorine atoms, and polymers such as polyacrylonitrile and polyaramid. Preferred are polyolefins and fluorine-substituted polyolefins. Specific examples include polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, and polyvinylidene fluoride. Needless to say, a copolymer containing a monomer unit of the above polymer or a mixture of polymers may be used. The spacer may be a stretched film formed by uniaxial stretching or biaxial stretching,
Further, it may be a non-woven fabric. The thickness of the spacer is usually 100 μm or less, preferably 50 μm or less, more preferably 30 μm or less, and most preferably 20 μm or less. If the film thickness is too large, the rate characteristics and volume energy density of the battery tend to decrease. If it is too thin, it tends to be difficult to cut due to insufficient rigidity, and short-circuit is likely to occur. Therefore, it is usually at least 5 μm, preferably at least 7 μm, more preferably at least 8 μm. The porosity of the spacer is usually 45-90%, preferably 45-90%.
75%. If the porosity is too large, the mechanical strength tends to be insufficient. If the porosity is too small, the rate characteristics and the like of the battery tend to deteriorate.

【0069】[0069]

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更し実施することができる。なお以下の説明におい
て「部」とあるのは、特に断らない限り重量部を示す。 正極製造例1 コバルト酸リチウム90部、アセチレンブラック5部、
ポリフッ化ビニリデン5部及びN−メチル−2−ピロリ
ドン80部を混練機により2時間混練し正極塗料1とし
た。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following examples, and may be appropriately modified and practiced without departing from the gist thereof. it can. In the following description, “parts” means “parts by weight” unless otherwise specified. Positive electrode manufacturing example 1 90 parts of lithium cobaltate, 5 parts of acetylene black,
5 parts of polyvinylidene fluoride and 80 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were kneaded with a kneader for 2 hours to obtain a positive electrode coating material 1.

【0070】次に、正極塗料1を20μm厚のアルミニ
ウム集電体基材上に、エクストルージョン型のダイコー
ティングによって塗布、乾燥し、活物質がバインダーに
よって集電体上に結着された多孔質膜からなる活物質層
を形成させた。ついで、ロールプレス(カレンダー)を
用いて圧密後、切断し、正極1とした。 負極製造例 グラファイト(粒径15μm)90部、ポリフッ化ビニ
リデン10部及びN−メチル−2−ピロリドン100部
を、混練機により2時間混練し負極塗料1とした。
Next, the positive electrode coating material 1 was applied on an aluminum current collector base material having a thickness of 20 μm by extrusion die coating, dried, and a porous material in which the active material was bound on the current collector with a binder was used. An active material layer composed of a film was formed. Then, after consolidation using a roll press (calender), it was cut to obtain a positive electrode 1. Production Example of Negative Electrode 90 parts of graphite (particle size: 15 μm), 10 parts of polyvinylidene fluoride and 100 parts of N-methyl-2-pyrrolidone were kneaded by a kneader for 2 hours to obtain negative electrode paint 1.

【0071】次に、負極塗料1を20μm厚の銅集電体
基材上にエクストルージョン型のダイコーティングによ
って塗布、乾燥し、活物質がバインダーによって集電体
上に結着された多孔質膜からなる活物質層を形成させ
た。ついで、ロールプレス(カレンダー)を用いて圧密
後、切断し、負極1とした。 電解質塗料作成例1 1M濃度のLiPF6を含有する、エチレンカーボネー
ト、プロピレンカーボネート及びフェニルエーテルの混
合液(体積比率;エチレンカーボネート:プロピレンカ
ーボネート:フェニルエーテル=7.3:7.3:1)
925部、テトラエチレングルコールジアクリレート4
4部、ポリエチレンオキシドトリアクリレート22部、
重合開始剤2部及び添加剤(無水コハク酸)9部を混合
攪拌溶解し、電解質塗料1とした。 実施例1 正極1、負極1に電解質塗料1を塗布し、別に電解質塗
料1に浸したポリエチレン製多孔質フィルムを間に挟ん
で積層した後、90℃で10分加熱することにより電解
質を非流動化して、図9に示すような、正極、負極、及
び非流動化性電解質を有する平板状の単位電池要素を作
成した。
Next, the negative electrode paint 1 was applied on a 20 μm thick copper current collector substrate by extrusion die coating and dried, and a porous film in which the active material was bound on the current collector by a binder was used. Was formed. Then, after compaction using a roll press (calender), the compact was cut to obtain a negative electrode 1. Electrolyte paint preparation example 1 A mixed solution of ethylene carbonate, propylene carbonate and phenyl ether containing 1M concentration of LiPF 6 (volume ratio; ethylene carbonate: propylene carbonate: phenyl ether = 7.3: 7.3: 1)
925 parts, tetraethylene glycol diacrylate 4
4 parts, polyethylene oxide triacrylate 22 parts,
2 parts of a polymerization initiator and 9 parts of an additive (succinic anhydride) were mixed with stirring and dissolved to obtain an electrolyte paint 1. Example 1 An electrolyte paint 1 was applied to the positive electrode 1 and the negative electrode 1, and a polyethylene porous film immersed in the electrolyte paint 1 was interposed therebetween and laminated, and then heated at 90 ° C. for 10 minutes to make the electrolyte non-flowable. As shown in FIG. 9, a flat unit battery element having a positive electrode, a negative electrode, and a non-fluidizing electrolyte was prepared.

【0072】得られた単位電池要素を積層後、正極同士
ならびに負極同士の端子部を束ね、それぞれの端子部に
電流を取り出すリードを接続した。その後、アルミニウ
ム層の両面に樹脂層を有する厚さ約100μmのラミネ
ートフィルムを対向成形した図9のような外装材に収容
した。その後、ラミネートフィルムを真空シールで封入
後、リードを取り出した辺を除く接合片部(図5におい
て、接合片部4Aに相当)を被包部に沿うように折曲し
た。このように作成した平板状電池Aの電池容量は65
0mAhであった。
After stacking the obtained unit battery elements, the terminals of the positive electrode and the negative electrode were bundled, and a lead for extracting a current was connected to each terminal. Thereafter, a laminate film having a thickness of about 100 μm having a resin layer on both sides of the aluminum layer was accommodated in a facing material as shown in FIG. Then, after enclosing the laminate film with a vacuum seal, the joining piece portion (corresponding to the joining piece portion 4A in FIG. 5) except for the side from which the lead was taken out was bent along the envelope portion. The battery capacity of the thus prepared flat battery A is 65
It was 0 mAh.

【0073】上記のように作成した平板状電池Aを、
0.65Aの定電流で、公称使用電圧間の充放電を3サ
イクル行った。この電池を、電池の全厚さの110%に
空隙高さをネジで調整した図22のような組立型金属製
収容部材に挟み、過充電試験を行った。即ち、上限電圧
を10Vに設定し、電池を放電状態から1.8C(1.
17A)の定電流で200分間充電し続けた。放電状態
の電池の厚みは3.9mm(電極の厚みは3.7mm)
であった。過充電時のガスの漏洩は全く観測されず、電
池表面の最高温度は94℃であった。また過充電後の電
池にはガスによる電池の膨れは殆ど観測されず、僅かに
電池が緩む程度であった。なお、過充電後の電池の厚み
は4.2mm(電極の厚みは4.0mm)であった。こ
のような電池は、過充電後に電池に圧力を加えても外装
材の破れによるガスの漏洩は観測されなかった。
The flat battery A produced as described above is
At a constant current of 0.65 A, charging / discharging between nominal working voltages was performed for 3 cycles. The battery was sandwiched between assembled metal receiving members as shown in FIG. 22 in which the height of the gap was adjusted to 110% of the total thickness of the battery with screws, and an overcharge test was performed. That is, the upper limit voltage is set to 10 V, and the battery is discharged from a discharged state at 1.8 C (1.
The battery was continuously charged at a constant current of 17 A) for 200 minutes. The thickness of the battery in the discharged state is 3.9 mm (the thickness of the electrode is 3.7 mm)
Met. No gas leakage during overcharge was observed, and the maximum temperature on the battery surface was 94 ° C. Further, in the battery after overcharge, swelling of the battery due to gas was hardly observed, and the battery was slightly loosened. The thickness of the battery after overcharging was 4.2 mm (the thickness of the electrode was 4.0 mm). In such a battery, even if pressure was applied to the battery after overcharging, leakage of gas due to breakage of the exterior material was not observed.

【0074】また、上記と同様の方法で平板状電池Aを
収容部材に挟み、上限電圧を10Vに設定し、電池を放
電状態から1.95Aの定電流で120分間充電し続け
た結果、過充電時のガスの漏洩は全く観測されず、電池
表面の最高温度は132℃であった。また過充電後の電
池にはガスによる電池の膨れは殆ど観測されず、僅かに
電池が緩む程度であった。尚、過充電後の電池の厚みは
4.3mm(電極の厚みは3.8mm)であった。この
ような電池は、過充電後に電池に圧力を加えても外装材
の破れによるガスの漏洩は観測されなかった。 参考例 上記のように作成した平板状電池A(平板面面積15c
2)を、0.65Aの定電流で、公称使用電圧間の充
放電を3サイクル行った。放電状態の電池の厚みは3.
9mm(電極の厚みは3.7mm)であった。次に上限
電圧を10Vに設定し、電池の膨れに応じ荷重をかける
方法で電池を放電状態から1.8C(1.17A)の定
電流で200分間充電し続けた。その結果、過充電後の
電池にはガスによる電池の膨れは全く観測されず、過充
電後の電池の厚みは4.6mm(電極の厚みは4.3m
m)であった。この際、電池にかけた最大荷重は8.3
kg(8.3/15=0.55kg/cm2)であっ
た。なお、この際の電池表面の最高温度は85℃であっ
た。 比較例1 収容部材に平板状電池Aを収容しなかったこと以外実施
例1と同様にして、電池Aの過充電試験を行なった。
In the same manner as described above, the flat battery A was sandwiched between the accommodating members, the upper limit voltage was set to 10 V, and the battery was continuously charged from the discharged state at a constant current of 1.95 A for 120 minutes. No gas leakage was observed during charging, and the maximum temperature on the battery surface was 132 ° C. Further, in the battery after overcharge, swelling of the battery due to gas was hardly observed, and the battery was slightly loosened. The thickness of the battery after overcharging was 4.3 mm (the thickness of the electrode was 3.8 mm). In such a battery, even if pressure was applied to the battery after overcharging, no gas leakage due to a break in the exterior material was observed. Reference Example The flat battery A (plate surface area 15c) prepared as described above
m 2 ), charging and discharging between the nominal working voltages were performed for 3 cycles at a constant current of 0.65 A. The thickness of the battery in the discharged state is 3.
9 mm (thickness of the electrode was 3.7 mm). Next, the upper limit voltage was set to 10 V, and the battery was continuously charged at a constant current of 1.8 C (1.17 A) for 200 minutes from the discharged state by applying a load in accordance with the swelling of the battery. As a result, no swelling of the battery due to gas was observed in the overcharged battery, and the thickness of the overcharged battery was 4.6 mm (the thickness of the electrode was 4.3 m).
m). At this time, the maximum load applied to the battery was 8.3.
kg (8.3 / 15 = 0.55 kg / cm 2 ). The maximum temperature of the battery surface at this time was 85 ° C. Comparative Example 1 An overcharge test of the battery A was performed in the same manner as in Example 1 except that the flat battery A was not housed in the housing member.

【0075】その結果、過充電中に電池は膨れ、72分
後に発煙し、過充電時のガスの漏洩が観測された。その
際の電池表面の最高温度は140℃であった。同様の条
件で上限電圧を10Vに設定し、電池を放電状態から
1.95Aの定電流で充電し続けた結果、38分後に電
池は発火した。参考例から、過充電時に電池に特定
(0.5kg/cm2以上)の圧力を加えることによっ
て過充電時の電池の安全性を向上できることが分かる。
即ち、過充電時にこの荷重に相当する力が加わるように
収容部材を設計すれば、過充電時の安全性が向上するこ
とが分かる。実際、実施例1と比較例1とを比較する
と、過充電時に圧力が加わるように収容部材に電池を収
納することによって過充電時の安全性は向上している。
As a result, the battery swelled during overcharging, smoked after 72 minutes, and leakage of gas during overcharging was observed. The maximum temperature of the battery surface at that time was 140 ° C. Under the same conditions, the upper limit voltage was set to 10 V, and the battery was continuously charged at a constant current of 1.95 A from the discharged state. As a result, the battery fired after 38 minutes. From the reference example, it can be seen that by applying a specific (0.5 kg / cm 2 or more) pressure to the battery at the time of overcharging, the safety of the battery at the time of overcharging can be improved.
That is, it can be seen that if the housing member is designed so that a force corresponding to this load is applied during overcharging, the safety during overcharging is improved. In fact, when comparing Example 1 and Comparative Example 1, the safety at the time of overcharging is improved by storing the battery in the housing member so that pressure is applied at the time of overcharging.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明によれば、過充電時の安全性にか
かわる固有の問題を解明し、過充電時の電池の膨れを抑
制することにより、過充電時の使用機器の損傷ならびに
発生ガスによる使用機器の腐食や有機ガス等の有毒ガス
の漏洩を防止すると共に電池の安全性を向上させた二次
電池を提供することができる。従って、本質安全機能を
有する二次電池が実現し、仮に他の過充電対策を施さな
くても相対的により安全な二次電池とすることができ
る。また、他の過充電対策と併用することによってより
安全なリチウム二次電池とすることができる。
According to the present invention, the problems inherent in safety during overcharging are clarified, and the swelling of the battery during overcharging is suppressed, thereby damaging equipment used during overcharging and generating gas. Thus, it is possible to provide a secondary battery that prevents corrosion of used equipment and leakage of toxic gas such as organic gas, and improves battery safety. Therefore, a secondary battery having an intrinsic safety function is realized, and a relatively safe secondary battery can be obtained without taking other measures for overcharging. Further, a safer lithium secondary battery can be obtained by using it together with other measures for overcharging.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施の形態に係る電池の分解斜視図である。FIG. 1 is an exploded perspective view of a battery according to an embodiment.

【図2】実施の形態に係る電池の要部の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of the battery according to the embodiment.

【図3】実施の形態に係る電池の電池要素を示す斜視図
である。
FIG. 3 is a perspective view showing a battery element of the battery according to the embodiment.

【図4】実施の形態に係る電池の斜視図(接合片部の固
着前)である。
FIG. 4 is a perspective view of the battery according to the embodiment (before the bonding piece is fixed).

【図5】実施の形態に係る電池の斜視図(接合片部の固
着後)である。
FIG. 5 is a perspective view of the battery according to the embodiment (after the joining piece is fixed).

【図6】実施の形態に係るケースの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the case according to the embodiment.

【図7】電池が膨れる様子を示す模式的断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing how a battery swells.

【図8】別の実施の形態に係るケースの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a case according to another embodiment.

【図9】別の実施の形態に係る電池の製造途中の斜視図
である。
FIG. 9 is a perspective view of a battery according to another embodiment in the process of being manufactured.

【図10】さらに別の実施の形態に係る電池の製造途中
の斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of a battery according to still another embodiment in the process of being manufactured.

【図11】さらに異なる実施の形態に係る電池の製造途
中の斜視図である。
FIG. 11 is a perspective view of a battery according to still another embodiment in the process of being manufactured.

【図12】図11の製造途中の平面図である。12 is a plan view of FIG. 11 in the process of being manufactured.

【図13】(A),(B)図はそれぞれ外装材を構成す
る複合材の一例を示す縦断面図である。
FIGS. 13A and 13B are longitudinal cross-sectional views each showing an example of a composite material constituting an exterior material.

【図14】外装材を構成する複合材の他の例を示す縦断
面図である
FIG. 14 is a longitudinal sectional view showing another example of the composite material constituting the exterior material.

【図15】単位電池要素の一例の模式的な断面図であ
る。
FIG. 15 is a schematic sectional view of an example of a unit battery element.

【図16】電池要素のタブ部分の拡大断面図である。FIG. 16 is an enlarged sectional view of a tab portion of a battery element.

【図17】別の実施形態に係る電池の斜視図である。FIG. 17 is a perspective view of a battery according to another embodiment.

【図18】本発明の一実施形態に係る収容部材の模式的
な分解斜視図である。
FIG. 18 is a schematic exploded perspective view of a housing member according to an embodiment of the present invention.

【図19】電池要素が収容部材に収納された様子を示
す、図18のA−A矢視断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 18, showing a state where the battery element is housed in the housing member.

【図20】本発明の別の実施形態に係る収容部材の模式
的な分解斜視図である。
FIG. 20 is a schematic exploded perspective view of a housing member according to another embodiment of the present invention.

【図21】本発明のさらに別の実施形態に係る収容部材
の模式的な分解斜視図である。
FIG. 21 is a schematic exploded perspective view of a housing member according to still another embodiment of the present invention.

【図22】本発明のさらに別の実施形態に係る収容部材
の模式的な分解斜視図である。
FIG. 22 is a schematic exploded perspective view of a housing member according to still another embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 電池要素 2、3、6、7、8 外装材 4a、4b タブ 4A、4F、4G 接合片部 4B 被包部 5 絶縁材料 11 正極 11a 正極活物質 12 負極 12b 負極活物質 13 非流動性電解質層 15a 正極集電体 15b 負極集電体 21 リード 22 正極集電体 23 正極活物質 24 スペーサ(電解質層) 25 負極活物質 26 負極集電体 40 金属層 41、42 合成樹脂層 43 接着剤層 181 収容部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery element 2, 3, 6, 7, 8 Exterior material 4a, 4b Tab 4A, 4F, 4G Joint piece part 4B Enclosure part 5 Insulating material 11 Positive electrode 11a Positive electrode active material 12 Negative electrode 12b Negative electrode active material 13 Non-fluid electrolyte Layer 15a Positive electrode current collector 15b Negative electrode current collector 21 Lead 22 Positive electrode current collector 23 Positive electrode active material 24 Spacer (electrolyte layer) 25 Negative electrode active material 26 Negative electrode collector 40 Metal layer 41, 42 Synthetic resin layer 43 Adhesive layer 181 accommodation member

フロントページの続き (72)発明者 橋本 喜一 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 (72)発明者 川井 友博 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内 Fターム(参考) 5G003 FA03 5H029 AJ12 AK02 AK03 AK05 AL02 AL04 AL06 AL07 AL12 AM00 AM02 AM03 AM04 AM05 AM07 AM16 BJ04 BJ12 DJ02 EJ01 EJ05 EJ12 HJ04 HJ15 HJ19 5H040 AA14 AA31 AA34 AS11 AS12 AS13 AS14 AS15 AS17 AS18 AS19 AS22 AS23 AS24 AS25 AS26 AS27 AS28 AT04 AY05 AY08 CC05 CC20 LL01 LL06 LL10 NN01 NN05 Continued on the front page (72) Inventor Kiichi Hashimoto 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Mitsubishi Chemical Research Laboratory (72) Inventor Tomohiro Kawai 1000 Kamoshita-cho, Aoba-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Mitsubishi Chemical Corporation F-term in Yokohama Research Institute (reference) AS23 AS24 AS25 AS26 AS27 AS28 AT04 AY05 AY08 CC05 CC20 LL01 LL06 LL10 NN01 NN05

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極、負極及び電解質を有する電池要素
が外装材からなる平板状ケースに収納されてなるリチウ
ム二次電池を収容する収容部材において、上記ケースの
平板面に対して垂直方向の強度が0.5kg/cm2
上の圧力に耐えうる強度であることを特徴とするリチウ
ム二次電池用収容部材。
1. A housing member for housing a lithium secondary battery in which a battery element having a positive electrode, a negative electrode, and an electrolyte is housed in a flat case made of an exterior material, the strength in a direction perpendicular to the flat surface of the case. Is a strength capable of withstanding a pressure of 0.5 kg / cm 2 or more.
【請求項2】 収容部材の収容部の高さが、リチウム二
次電池の総厚さの101〜120%である請求項1に記
載のリチウム二次電池用収容部材。
2. The housing member for a lithium secondary battery according to claim 1, wherein the height of the housing portion of the housing member is 101 to 120% of the total thickness of the lithium secondary battery.
【請求項3】 請求項1又は2に記載の収容部材内部
に、正極、負極及び電解質を有する電池要素が外装材か
らなる平板状ケースに収納されてなるリチウム二次電池
を収容してなる二次電池パック。
3. A lithium secondary battery containing a battery element having a positive electrode, a negative electrode and an electrolyte housed in a flat case made of an exterior material inside the housing member according to claim 1 or 2. Next battery pack.
【請求項4】 外装材の厚みが0.2mm以下である請
求項3に記載の二次電池パック。
4. The secondary battery pack according to claim 3, wherein the thickness of the exterior material is 0.2 mm or less.
【請求項5】 リチウム二次電池の厚みが2mm以上で
ある請求項3又は4に記載の二次電池パック。
5. The secondary battery pack according to claim 3, wherein the thickness of the lithium secondary battery is 2 mm or more.
【請求項6】 電池の公称容量が100mAh以上であ
る請求項3乃至5のいずれか1つに記載の二次電池パッ
ク。
6. The secondary battery pack according to claim 3, wherein a nominal capacity of the battery is 100 mAh or more.
【請求項7】 外装材が合成樹脂層とガスバリア層とが
積層されたラミネートフィルムよりなる請求項3乃至6
のいずれか1つに記載の二次電池パック。
7. An exterior material comprising a laminated film in which a synthetic resin layer and a gas barrier layer are laminated.
The secondary battery pack according to any one of the above.
【請求項8】 電池要素が、正極と負極との間に非流動
性電解質を有する請求項3乃至7のいずれか1つに記載
の二次電池パック。
8. The secondary battery pack according to claim 3, wherein the battery element has a non-fluid electrolyte between the positive electrode and the negative electrode.
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