JP2003142068A

JP2003142068A - 非水電解質二次電池

Info

Publication number: JP2003142068A
Application number: JP2002238428A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Naruoka; 成岡　　慶紀
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2001-08-24
Filing date: 2002-08-19
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】外部からの力による破壊等の異常事態におい
ても、安全性を確保できる非水電解質二次電池を提供す
ることを目的とする。【解決手段】電池の発電要素１０が、正極板１１と電
気的に接続された正極導電材２１と、負極板１４に電気
的に接続された負極導電材２２と、隔離体１７によって
構成された導電体２０で覆われ、この正極導電材２１ま
たは負極導電材２２のうち少なくとも一方の単位長さ当
りの電気抵抗が、その導電材２０に電気的に接続された
集電体１２，１５の単位長さ当りの電気抵抗よりも小さ
くされている。このような構成を取ることにより、内部
短絡時に発生する大きな電流を正・負の導電材２１，２
２間で速やかに分散させることができ、電池の過度な発
熱を防止するのに顕著な効果を挙げることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、携帯電話やノート型パーソナルコ
ンピュータ等の携帯機器の普及に伴い、小型化、高容量
化が可能な電池の開発が進められてきた。なかでも、リ
チウムイオン二次電池（以下、単に「電池」と称するこ
とがある）は、高い作動電圧、高いエネルギー密度を有
することから、このような要請に応え得るものとして期
待されている。

【０００３】ところで、このようにエネルギー密度を要
するリチウム二次電池には、安全性を確保するための様
々な機構が採用されている。具体的には、例えば高温で
シャットダウン機能を有するセパレータ、温度上昇とと
もに抵抗値が増大するＰＴＣ素子等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、大容量
を有する大型二次電池においては、電池に貯蔵される化
学エネルギー量が増大するため、安全性の確保がより重
要である。

【０００５】本発明は上記した事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、外部からの力による破壊等の異
常事態においても、安全性を確保できる非水電解質二次
電池を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】外部からの力による破壊
等により内部短絡が起こった場合には、短絡部分に過大
な電流が集中することによりジュール熱が発生し、温度
上昇が起こる。また、短絡箇所では瞬間的なスパークが
生じることもある。これに伴って、正極活物質の発熱分
解反応や、正極および負極と電解液との反応等が起こ
り、安全弁が作動し、場合によっては発煙を生じること
もある。

【０００７】このような過度な発熱を防止するために
は、発電要素の最外層を、正極と電気的に接続された正
極導電材と、負極に電気的に接続された負極導電材とか
ら構成される導電体で覆った構成とすることが有効であ
る。このような構成とすれば、初期短絡を、反応性の高
い活物質の存在しない導電材部分で行わせることがで
き、活物質の発熱分解とそれに伴う過度な発熱を抑制す
ることができる。

【０００８】このとき、導電材の電気抵抗を、集電体の
電気抵抗よりも低くしておくことにより、短絡時の大電
流を導電材部分で速やかに分散させることができ、電池
の過度な発熱の防止にさらに顕著な効果が挙がることが
明らかとなった。本発明は、かかる新規な知見に基づい
てなされたものである。

【０００９】すなわち、本発明は、正極集電体を備えた
正極と負極集電体を備えた負極とを隔離体を介して積層
してなる発電要素を備えた非水電解質二次電池であっ
て、前記発電要素の最外層が、前記正極と電気的に接続
された正極導電材と前記負極に電気的に接続された負極
導電材とを隔離体を介して積層してなる導電体により覆
われており、かつ、前記正極側または前記負極側のうち
少なくとも一方において、前記導電材が前記集電体より
も電気抵抗を小さくされていることを特徴とする。

【００１０】

【発明の作用、および発明の効果】本発明によれば、電
池の発電要素が、正極と電気的に接続された正極導電材
と、負極に電気的に接続された負極導電材とで覆われる
とともに、導電材の電気抵抗が、集電体の電気抵抗より
も小さくされている。これにより、短絡時の大電流を導
電材部分で速やかに分散させることができ、電池の過度
な発熱の防止にさらに顕著な効果を挙げることができ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、正極集電体を備えた正
極と負極集電体を備えた負極とを隔離体を介して積層し
てなる発電要素を備えた非水電解質二次電池であって、
前記発電要素の最外層が、前記正極と電気的に接続され
た正極導電材と前記負極に電気的に接続された負極導電
材とを隔離体を介して積層してなる導電体により覆われ
ており、かつ、前記正極側または前記負極側のうち少な
くとも一方において、前記導電材が前記集電体よりも電
気抵抗を小さくされていることを特徴とする。なお、本
発明において集電体と導電材における単位長さ当りの電
気抵抗は、同じ幅を有するもので測定される単位長さ当
りの抵抗値で比較されるものとする。

【００１２】ここで、正極導電材および負極導電材の材
質としては、導電性を有するものであれば特に制限はな
く、例えばアルミニウム、銅、チタン、鉄等の金属を箔
状にしたものが使用できる。特に、正極側においては、
高い電位での電気化学的安定性の観点から、アルミニウ
ム箔を使用することが好ましい。

【００１３】また、集電体よりも導電材の電気抵抗が小
さくされているのは、正極側または負極側のいずれか一
方であってもよく、双方であってもよい。集電体よりも
導電材の電気抵抗を小さくするためには、例えば集電体
よりも電気抵抗の小さい材質のものを導電材として使用
してもよい。あるいは、集電体と同じ材質であって集電
体よりも厚みの大きいものを導電材として使用してもよ
い。

【００１４】なかでも、厚みの大きいものを導電材とし
て適用すれば、釘等が電池に刺さった場合にも、その先
端が正極および負極に到達するまでに相当の時間を要す
るため、その間に短絡電流を速やかに分散させることが
できるという点でも効果的である。また、集電体と正極
または負極との接続部分に短絡電流が集中し、温度が上
昇した場合でも、導電材の溶断を生じにくいという点か
らも効果的である。

【００１５】本発明によれば、電池の発電要素が、正極
と電気的に接続された正極導電材と、負極に電気的に接
続された負極導電材とで覆われるとともに、導電材の電
気抵抗が、集電体の電気抵抗よりも小さくされている。
これにより、短絡時の大電流を導電材部分で速やかに分
散させることができ、電池の過度な発熱の防止にさらに
顕著な効果を挙げることができる。

【００１６】さらに、本発明は、前記正極導電材が、一
方が前記正極集電体に接続され、他方が正極端子に接続
される正極リードに電気的に接続され、前記負極導電材
が、一方が前記負極集電体に、他方が負極端子に接続さ
れる負極リードに電気的に接続されていることを特徴と
する。

【００１７】本発明によれば、電池の発電要素が、正極
導電材と負極導電材によって覆われるとともに、正極導
電材が正極板と電気的に接続され、負極導電材が負極板
と電気的に接続されることにより、異常時の大電流を導
電材部分で速やかに分散させることができ、電池の温度
上昇抑制に顕著な効果を挙げることができる。このと
き、正極導電材または負極導電材のうち少なくとも一方
において、集電体よりも電気抵抗が小さくされていれ
ば、電池の温度上昇抑制に対してより顕著な効果を挙げ
ることができる。

【００１８】特に、正極集電体および正極導電材として
アルミニウム箔を使用する場合には、正極導電材の厚み
を前記正極集電体よりも大きくすることが好ましい。こ
れにより、短絡電流が集中的に流れることによる発熱が
起こった場合でも、正極との接続部分での正極導電材の
溶断を抑制できる。また、厚みを大きくすれば、釘等が
刺さった場合に、その先端が内部の正極または負極に到
達するまでに相当の時間を要する。このため、この間に
導電材によって短絡電流を分散させ、正極−負極間で生
じる短絡電流をより小さくすることができる。これによ
り、電池の過度な発熱の防止をさらに確実なものとする
ことができる。

【００１９】以下、本発明の非水分解質二次電池を具現
化した一実施形態について、図１〜図５を参照しつつ詳
細に説明する。

【００２０】図１には、完成形態の本実施形態のリチウ
ムイオン二次電池１（本発明の非水電解質二次電池に該
当する。以下、単に「電池１」ということがある。）を
示す。このリチウムイオン二次電池１には、例えば金属
により長円筒状に形成された電池缶２と、その内部に収
容される発電要素１０と、発電要素１０に巻回された導
電体２０とが備えられている。

【００２１】電池缶２は、有底の長円筒容器状に形成さ
れた金属製の電池ケース３と、略長円盤状に形成されて
この電池ケース３の開放口を封止する金属製の封口板４
とで構成されている。電池ケース３内には、発電要素１
０が、その上下に長円盤状の絶縁板を配した状態で収容
されている。そして、電池ケース３の開放口は、封口板
４が溶接されることにより密閉されている。封口板４の
中央付近には、導電性材料からなる略棒状の正極端子５
および負極端子６が貫通して固定されている。これらの
端子５、６は、封口板４に設けられた二つの貫通孔７に
挿通されており、絶縁シール８により封口板４に対して
絶縁状態で支持されている。尚、封口板４には、貫通孔
を金属製の薄膜で覆うことにより形成された安全弁９が
設けられている。

【００２２】また、電池缶２の内部には、例えばエチレ
ンカーボネート（ＥＣ），ジエチルカーボネート（ＤＥ
Ｃ）及びジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を２：１：２
の割合に混合した混合液に１ｍｏｌ／ｌの六フッ化リン
酸リチウムを添加した非水電解液が注入されている。

【００２３】発電要素１０は、帯状の正極板１１と負極
板１４とが、セパレータ１７（本発明の第１の隔離体に
該当する）を介して重ね合わせられ、空芯状に巻回され
た構成となっている（図２および図３参照）。

【００２４】正極板１１は、厚さ２０μｍの帯状のアル
ミニウム箔からなる正極集電体１２上に、正極活物質層
１３が形成されたものである。正極活物質層１３は、正
極集電体１２の両面において、巻回したときに下端側と
なる端部からやや上側までの部分を除くほぼ全面に形成
されている。

【００２５】一方、負極板１４は、厚さ１６μｍの帯状
の銅箔からなる負極集電体１５の両面に、負極活物質層
１６が形成されたものである。負極活物質層１６は、負
極集電体１５の両面において、巻回したときに上端側と
なる端部からやや下側までの部分を除くほぼ全面に形成
されている。

【００２６】これらの電極板１１、１４は、例えばポリ
エチレン製あるいはポリプロピレン製のセパレータ１７
を介して重ねられ、巻回されて発電要素１０を形成して
いる。より詳細には、負極板１４−セパレータ１７Ａ−
正極板１１−セパレータ１７Ｂの順に重ね合わされて、
負極板１４を内側として巻回され、最外周にセパレータ
１７Ｂが露出されている。このとき、負極板１４は僅か
に上側にずらして重ねられ、負極活物質層１６が形成さ
れていない部分が上側へ突出するようにされている。ま
た、正極板１１は僅かに下側にずらして重ねられ、正極
活物質層１３が形成されていない部分が下側へ突出する
ようにされている。

【００２７】この発電要素１０の外周面１０Ａは、導電
体２０により覆われている。導電体２０は、厚さ５０μ
ｍのアルミニウム箔からなる正極導電材２１と、厚さ１
６μｍの銅箔からなる負極導電材２２とが、本発明の第
２の隔離体に該当するセパレータ１７Ｃを介して積層さ
れた構成となっている。正極導電材２１は、その厚みが
正極集電体１２よりも大きくされることによって、電気
抵抗が正極集電体１２よりも小さくなるようにされてい
る。この導電体２０は、発電要素１０の外周面１０Ａの
全面を丁度覆うことのできる大きさのシート状に形成さ
れて、発電要素１０の外周面１０Ａに巻き付けられてい
る。そして、その外側には、さらにポリイミドフィルム
２３が巻き付けられることにより、電池ケース３との絶
縁が図られている。

【００２８】発電要素１０の上端面には、負極リード３
１が取り付けられている。負極リード３１は、短冊状の
銅板をひだ状に曲げ加工して、複数条の接続部３２を備
えたものである。この接続部３２には、負極集電体１５
の上端部（負極活物質層１６が形成されていない部分）
が、複数に分割して束ねられ、挟み込まれている（図４
および図５参照）。また、発電要素１０の最外周に位置
する接続部３２には、負極導電材２２が負極集電体１５
と共に束ねられ、挟み込まれている。これにより、負極
導電材２２と負極集電体１５との導通が図られている。
そして、負極リード３１の一端部からは接続片３３が突
出され、この接続片３３が負極端子６に接続されてい
る。

【００２９】発電要素１０の下端面には、正極リード３
４が取り付けられている。正極リード３４は、短冊形状
のニッケル板を負極リード３１と同様に曲げ加工して、
複数条の接続部３５を備えたものである。この接続部３
５には、正極集電体１２の下端部（正極活物質層１３が
形成されていない部分）および正極導電材２１が、負極
側と同様に挟み込まれており、正極導電材２１と正極集
電体１２との導通が図られている。そして、正極リード
３４の一端部からは、略帯状の延設部３６がポリイミド
フィルム２３の外周面に沿って上方まで延設されるとと
もに、発電要素１０の上端面に沿うように折り曲げら
れ、正極端子５に接続されている。

【００３０】次に、上記のように構成されたリチウムイ
オン二次電池の作用および効果について説明する。

【００３１】リチウムイオン二次電池１が通常に使用さ
れている場合には、正極板１１−負極板１４間、および
正極導電材２１−負極導電材２２間はセパレータ１７に
より絶縁されている。

【００３２】しかし、釘などの鋭利な金属が突き刺さ
り、その先端が電池１の内部に到達した場合には、正極
−負極間が釘を通じて短絡される。ここで、発電要素１
０の外周面１０Ａは、導電体２０で覆われているため、
釘はまずこの導電体２０に到達する。これにより、正極
導電材２１−負極導電材２２間でまず短絡が起こり、短
絡電流が流れる。このように、初期短絡を、反応性の高
い活物質層１３、１６の存在しない導電体２０で行わせ
ることにより、電池１の過度な発熱を抑制することが可
能となっている。

【００３３】次いで、釘の先端が発電要素１０に到達す
ると、正極板１１−負極板１４間にも短絡電流が流れ
る。このとき、正極導電材２１は、その厚みが５０μｍ
であり、正極集電体１２（２０μｍ）よりも厚みが大き
くされている。すなわち、正極導電材２１の電気抵抗
が、正極集電体１２の電気抵抗よりも低くされている。
したがって、短絡時の大電流の大部分を導電体２０によ
り速やかに分散し、正極板１１−負極板１４間に流れる
電流を小さくすることができる。これにより、電池の過
度な発熱の防止にさらに顕著な効果を挙げることができ
る。

【００３４】また、正極導電材２１厚みが大きくされて
いるので、釘等が刺さった場合に、その先端が内部の電
極板１１、１４にまで到達するまでに相当の時間を要す
る。したがって、この間に導電材２１−２２間で短絡電
流を分散させ、極板１１−１４間で生じる短絡電流をよ
り小さくすることができる。これにより、電池１の過度
な発熱の防止をさらに確実なものとすることができる。

【００３５】また、両導電材２１、２２において、リー
ド３１、３４と接触している部分の周辺は、短絡時に電
流が集中することによって発熱し、溶断するおそれがあ
る。特に、正極導電材２１として使用されているアルミ
ニウムは、負極導電材２２として使用されている銅より
も電気抵抗が大きいために発熱しやすく、溶断しやす
い。したがって、正極導電材２１の厚みを大きくしてお
くことにより、溶断を防止し、導電体２０で確実に短絡
電流を分散させて、電池１の過度な発熱を防止すること
ができる。

【００３６】以上のように本実施形態によれば、電池１
の発電要素１０が、正極板１１と電気的に接続された正
極導電材２１と、負極板１４に電気的に接続された負極
導電材２２とから構成された導電体２０で覆われてい
る。そして、正極導電材２１の厚みが正極集電体１２よ
りも大きくされることにより、正極導電材２１の単位長
さ当りの電気抵抗が、正極集電体１２の単位長さ当りの
電気抵抗よりも小さくされている。

【００３７】正極導電材２１の単位長さ当りの電気抵抗
は、正極集電体１２の単位長さ当りの電気抵抗の２／３
以下であることが望ましい。このことにより、短絡時の
大電流を両導電材２１−２２間で速やかに分散させるこ
とができ、電池１の過度な発熱の防止に顕著な効果を挙
げることができる。さらに、正極導電材２１の電気抵抗
が、正極集電体１２の電気抵抗の１／２以下であること
は、この短絡時の大電流をより効果的に分散させること
になり、短絡部分での温度上昇を抑えて、過度な発熱の
抑止により顕著な効果をもたらすことになる。

【００３８】同様に、負極導電材２２の単位長さ当りの
電気抵抗は、負極集電体１５の単位長さ当りの電気抵抗
の１／２以下であることが望ましく、さらに、短絡時の
大電流を速やかに分散させるためには、正極導電材２１
および負極導電材２２の単位長さ当りの電気抵抗が、そ
れぞれ正極集電体１２および負極集電体１５の単位長さ
当りの電気抵抗の１／２以下であることが望ましい。

【００３９】このように、正極導電材２１の単位長さ当
りの電気抵抗を、正極集電体１２の単位長さ当りの電気
抵抗の２／３以下、あるいは１／２以下とするために
は、正極導電材２１の厚みを正極集電体１２の厚みの
１．５倍以上、さらには２倍以上とすることにより実現
することができる。同様に、負極導電材２２の単位長さ
当りの電気抵抗を、負極集電体１５の単位長さ当りの電
気抵抗の２／３以下、あるいは１／２以下とするために
は、負極導電材２２の厚みを負極集電体１５の厚みの
１．５倍以上、さらには２倍以上とすることにより実現
することができる。

【００４０】また、本実施形態によれば、正極導電材２
１の厚みが大きくされているため、短絡電流が集中的に
流れることにより発熱が起こった場合でも、リード３１
との接続部分での溶断を抑制できる。さらに、釘等の先
端が内部の電極板１１、１４にまで到達するまでに相当
の時間を要するため、この間に導電材２１−２２間で短
絡電流を分散させ、電極板１１−１４間で生じる短絡電
流をより小さくすることができる。これにより、電池１
の過度な発熱の防止をさらに確実なものとすることがで
きる。

【００４１】尚、本実施形態では、導電体２０が発電要
素１０の外周面１０Ａに巻き付けられ、その外側には、
さらにポリイミドフィルム２３が巻き付けられている
が、導電体２０の外側に正極導電材２１が位置し、この
正極導電材２１と電池ケース３とが同じ材質のものであ
るならば、敢えてポリイミドフィルム２３を巻き付け
て、正極導電材２１と電池ケース３との絶縁を図る必要
はなく、両者が電気的に接続されていてもよい。

【００４２】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明する。＜実施例１＞１．リチウムイオン二次電池の作製（１）負極板の作製活物質としてのグラファイトと、結着剤としてのポリフ
ッ化ビニリデンとを９０：１０の配合比で、結着剤を溶
解する溶剤としてのｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）と
ともに混合し、負極合剤ペーストを調製した。このペー
ストを、厚さ１６μｍの銅箔からなる集電体の両面に均
一に塗布し、乾燥、プレスした後に裁断して、帯状の負
極板を作製した。（２）正極板の作製活物質としてのＬｉＮｉ_０．５５Ｃｏ_０．１５Ｍｎ
_０．３０Ｏ_２と、結着剤としてのポリフッ化ビニリデン
と、導電剤としてのアセチレンブラックとを９４：４：
２の配合比で混合し、正極合剤ペーストを調製した。こ
のペーストを、厚さ２０μｍのアルミニウム箔からなる
集電体の両面に均一に塗布し、上記負極板と同様の方法
により、帯状の正極板を作製した。（３）電解液の調製エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを、体
積比１／１の割合で混合し、非水溶媒を調製した。これ
らの非水溶媒に、電解質としてＬｉＰＦ₆を１．０ｍｏ
ｌ／ｄｍ^-3の濃度で加え、非水電解液を調製した。（４）導電体の作製厚さ５０μｍのアルミニウム箔からなる正極導電材と、
厚さ１６μｍの銅箔からなる負極導電材とを、セパレー
タを介して積層し、帯状の導電体とした。（５）電池の作製正極板、ポリエチレン製のセパレータ、負極板、ポリエ
チレン製セパレータの順に積層したものを巻回して発電
要素を作製した。この発電要素の外周面に、導電体を１
周巻き付けた。さらに、その外周面にポリイミドフィル
ムを巻き付けることにより絶縁した。そして、正極リー
ドにより、正極集電体と正極導電材とを接続し、導通を
とった。同様に、負極リードにより、負極集電体と負極
導電材とを接続し、導通をとった。

【００４３】この発電要素をアルミニウム製の電池ケー
ス内に収納した。次いで、封口板に取り付けられた正極
端子および負極端子に、正極リードおよび負極リードを
それぞれ接続した。その後、レーザー溶接によって封口
板を電池ケースに取り付けた。最後に、電解液を、封口
板に開けた注液口から注液した後、この注液口をレーザ
ー溶接封口によって塞いだ。なお、この電池の設計容量
は、１１．６Ａｈであり、電池缶は、底面が２２ｍｍ
（短軸）×６０ｍｍ（長軸）の長円形状をなし、高さ１
００ｍｍの大きさのものである。電池缶の封口板には、
直径８ｍｍの安全弁（設計開口圧力：８ｋｇｆ／ｃ
ｍ^２）が設けられている。

【００４４】＜実施例２＞正極導電材として厚さ１５０
μｍのアルミニウム箔を用いた他は、実施例１と同様に
して、実施例２の電池を作製した。

【００４５】＜実施例３＞正極導電材として厚さ４０μ
ｍのアルミニウム箔を用いた他は、実施例１と同様にし
て、実施例３の電池を作製した。

【００４６】＜実施例４＞正極導電材として厚さ３０μ
ｍのアルミニウム箔を用いた他は、実施例１と同様にし
て、実施例４の電池を作製した。

【００４７】＜実施例５＞実施例１の導電体の代わり
に、厚さ１６μｍの銅箔からなる負極導電材と、厚さ２
０μｍのアルミニウム箔からなる正極側導電体とを、セ
パレータを介して積層したものを使用した他は、実施例
１と同様にして、実施例５の電池を作製した。

【００４８】＜比較例１＞導電体を使用しなかった他
は、実施例１と同様にして、比較例１の電池を作製し
た。

【００４９】＜比較例２＞実施例１の導電体の代わり
に、厚さ１６μｍの銅箔からなる負極導電材とセパレー
タとを積層したものを使用した他は、実施例１と同様に
して、比較例２の電池を作製した。

【００５０】＜比較例３＞実施例１の導電体の代わり
に、厚さ５０μｍのアルミニウム箔からなる正極導電材
とセパレータとを積層したものを使用した他は、実施例
１と同様にして、比較例３の電池を作製した。

【００５１】２．釘刺し試験＜試験方法＞上記の実施例、比較例の電池を、以下の定
電流・定電圧充電条件により充電し、釘刺し試験を行っ
た。（Ａ）充電条件：２．０Ａ×８ｈ（定電圧：４．１Ｖ）（Ｂ）充電条件：２．０Ａ×８ｈ（定電圧：４．２Ｖ）これらの充電条件のうち（Ａ）の条件は通常の充電条件
であり、（Ｂ）の条件は当該電池にとって過充電状態と
なる充電条件である。釘刺し試験は、電池工業会規格Ｓ
ＢＡＧ１１０１（「リチウムイオン二次電池の安全性
評価ガイドライン」）に従って実施した。試験には、直
径５ｍｍ、長さ１００ｍｍ、先端角度３０°の鉄製の釘
を用い、２４ｍｍ／ｓｅｃの速度で電池ケース側面から
被試験体の電池を貫通する方法により実施した。なお、
電池ケース側面の中央部（釘刺し位置から約１０ｍｍ離
れた位置）にＫタイプ熱電対を取り付け、釘刺し試験時
の電池の温度変化を測定した。

【００５２】＜試験結果と考察＞各実施例および比較例
について、釘刺し試験を行った結果を表１に示す。な
お、表中の記号○は安全弁が開口しなかったもの、△は
安全弁が開口したもの、発煙（黒煙）を生じなかったも
の、×は過度な発熱を起こし、安全弁が開口してそこか
ら発煙を生じたものを示す。

【００５３】

【表１】

【００５４】充電条件（Ａ）により充電した電池の釘刺
し試験では、比較例１〜比較例３の電池において、釘刺
し直後から電池温度が急激に上昇し、安全弁が開口して
電池から発煙を生じた。電池ケース側面での最高温度は
４００℃に達した。一方、実施例１〜５の電池において
は、電池ケース側面の温度が最高で１１０℃に達した
が、安全弁が開口することもなかった。次に、充電条件
（Ｂ）により充電した電池の釘刺し試験では、比較例１
〜比較例３の電池において、安全弁が開口して電池から
発煙を生じたが、実施例４および５の電池においては、
最高温度１４０℃に達し、安全弁が開口するだけで発煙
を生じるには至らなかった。また、実施例１〜３の電池
においては、電池ケース側面の温度が最高で１２０℃に
達するにとどまり、安全弁が開口することもなかった。

【００５５】これらの結果から、本発明の電池によれ
ば、釘刺し時の電池の発熱を効果的に抑制でき、安全性
を確保できることが分かった。特に、実施例１，２に示
されるように、正極導電材の厚みを大きく（正極集電体
の厚みの１．５倍以上、より好ましくは２倍以上）した
場合に、過度な発熱を防止する上で顕著な効果が認めら
れた。

【００５６】なお、上記の実施例では、正極導電材の厚
みを大きくした実施例により本発明の効果を検証してき
たが、負極導電材（銅箔）の厚みを大きくした場合に
は、銅箔自体の電気抵抗が低いことから、短絡電流の分
散により大きな効果をもち、より確実に電池の過度な発
熱を防止することができる。

【００５７】なお、本発明の技術的範囲は、上記した実
施形態によって限定されるものではなく、例えば、次に
記載するようなものも本発明の技術的範囲に含まれる。
その他、本発明の技術的範囲は、均等の範囲にまで及ぶ
ものである。

【００５８】（１）本実施形態においては、発電要素１
０は巻回式のものであるが、本発明によれば発電要素の
構成は本実施形態に限るものではなく、複数枚の正極集
電体と負極集電体とを、セパレータを介して積層した積
層式のものであってもよい。このような場合には、例え
ば帯状の導電体が発電要素に巻き付けられていてもよ
い。あるいは、発電要素の最外層の両面に、それぞれシ
ート状の正極導電材と負極導電材とが隔離体を介して積
層されていてもよい。

【００５９】（２）本実施形態においては、発電要素１
０の外周面１０Ａを丁度覆うことのできる導電体２０
が、発電要素１０に１周巻き付けられているが、本発明
によれば巻き付けられる導電体の枚数は本実施形態に限
るものではなく、２重に、あるいはそれ以上巻き付けら
れていてもよい。あるいは、長尺状の導電体が２周ある
いはそれ以上巻き付けられていてもよい。

【００６０】（３）本実施形態においては、正極導電材
２１のみが正極集電体１２よりも厚みが大きくされてい
るが、本発明によれば導電材の厚みは本実施形態に限る
ものではなく、負極導電材のみが負極集電体よりも厚み
が大きくされていても構わない。また、正極導電材、負
極集電体の双方が、それぞれ正極集電体、負極集電体よ
りも厚みが大きくされていてもよい。

【００６１】（４）本実施形態においては、厚みの大き
い正極導電材２１が１枚で使用されているが、複数のア
ルミニウム箔を重ね合わせた正極導電材２１を使用する
ことにより、全体としての正極導電材２１の厚みを大き
くしてもよい。このことは、負極導電材についても同様
である。

【００６２】（５）本実施形態においては、導電体２０
が発電要素１０の外周面１０Ａに巻き付けられ、その外
側には、さらにポリイミドフィルム２３が巻き付けられ
ているが、導電体２０の外側に正極導電材２１が位置
し、この正極導電材２１と電池ケース３とが同じ材質の
ものであるならば、敢えてポリイミドフィルム２３を導
電体２０の外周前面に巻き付けて、正極導電材２１と電
池ケース３との絶縁を図る必要はなく、両者が少なくと
も一部において電気的に接続されていてもよい。

【００６３】（６）本実施形態においては、導電体２０
の外周側に正極導電材２１が、内周側に負極導電材２２
を配しているが、特に、この配置に拘ることなく、導電
体２０と電池ケース３との絶縁が確保されるならば、外
周側に負極導電材２２が、内周側に正極導電材２１が配
されてもよい。

【００６４】（７）本実施形態においては、導電体２０
の正極導電材２１が正極リード３４に、負極導電材２２
が負極リード３１に接続されているが、このような接続
に加えて、正極導電材２１を正極集電体１２の巻き終わ
り部分に、負極導電材２２を負極集電体１５の巻き終わ
り部分に接続しておいてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の電池の斜視図

【図２】本発明の一実施形態の発電要素および導電体を
巻回した斜視図

【図３】本発明の一実施形態の発電要素および導電体の
分解斜視図

【図４】本発明の一実施形態の電池の断面図

【図５】本発明の一実施形態の電池の集電体および導電
体を接続した拡大断面図

【符号の説明】

１…リチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）１０…発電要素１１…正極板１２…正極集電体１４…負極板１５…負極集電体１７…セパレータ（隔離体）２０…導電体２１…正極導電材２２…負極導電材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池缶と、正極集電体を備えた正極板
と、負極集電体を備えた負極板と、第１の隔離体と、前
記正極板に電気的に接続された正極導電材と、前記負極
板に電気的に接続された負極導電材とを備えた非水電解
質二次電池であって、発電要素が、前記正極板と前記負極板とを前記第１の隔
離体を介して積層してなり、前記発電要素の外周面が、
前記正極導電材と前記負極導電材とを第２の隔離体を介
して積層してなる導電体により覆われ、前記電池缶に収
納されており、かつ、前記正極導電材及び前記負極導電
材のうち少なくとも一方の単位長さ当りの電気抵抗が、
その導電材に電気的に接続された前記集電体の単位長さ
当りの電気抵抗よりも小さいことを特徴とする非水電解
質二次電池。
【請求項２】電池缶と、正極集電体を備えた正極板
と、負極集電体を備えた負極板と、第１の隔離体と、前
記正極板に電気的に接続された正極導電材と、前記負極
板に電気的に接続された負極導電材と、一方が前記正極
集電体に電気的に接続され、他方が正極端子に接続され
る正極リードと、一方が前記負極集電体に電気的に接続
され、他方が負極端子に接続される負極リードとを備え
た非水電解質二次電池であって、発電要素が、前記正極板と前記負極板とを前記第１の隔
離体を介して積層してなり、前記発電要素の外周面が、
前記正極導電材と前記負極導電材とを第２の隔離体を介
して積層してなる導電体により覆われ、前記電池缶に収
納されているとともに、前記正極導電材が正極リード
に、前記負極導電材が負極リードに電気的に接続されて
いることを特徴とする非水電解質二次電池。