JP2003217673A

JP2003217673A - 非水電解質二次電池およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003217673A
Application number: JP2002014880A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tagawa; 昌宏田川; Shinya Kitano; 真也北野
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 2002-01-23
Filing date: 2002-01-23
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】高温状態におけるセパレータの熱収縮を抑制す
ると共に、発電要素の最内周部でのセパレータの熱収縮
を防止することで、電池の内部短絡による発熱を防止
し、安全性に優れたの非水電解質二次電池を提供する。【解決手段】電極集電体に活物質を含む合剤層とリード
端子を設け、正極と負極とがセパレータを介して巻回さ
れた発電要素を備えた非水電解質二次電池において、合
剤層面、集電体露出面およびリード端子面が、ポリマー
層により前記セパレータに接着されていることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非水電解質二次電
池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、民生用の携帯電話、ポータブル電
子機器や携帯情報端末などの急速な小形軽量化・多様化
に伴い、その電源である電池に対して、小形で軽量かつ
高エネルギー密度で、さらに長期間くり返し充放電が実
現できる二次電池の開発が強く要求されている。これら
の要求に応えるため、鉛電池やニッケルカドミウム電池
と比較して高エネルギー密度であるリチウムイオン二次
電池などの非水電解質二次電池が有望視されており、こ
れに関する活発な研究が広くおこなわれている。

【０００３】非水電解質二次電池の正極活物質として
は、二硫化チタン、五酸化バナジウムおよび三酸化モリ
ブデンをはじめとして、リチウムコバルト複合酸化物、
リチウムニッケル複合酸化物およびリチウムマンガン酸
化物等の一般式Ｌｉ_ｘＭＯ_２（ただし、Ｍは一種以上の
遷移金属）で表される種々の化合物などが検討されてい
る。なかでも、リチウムコバルト複合酸化物、リチウム
ニッケル複合酸化物およびリチウムマンガン酸化物など
は、４Ｖ（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ^＋）以上の極めて貴な電位
で充放電反応を行うことができるため、これを正極とし
て用いることで高い放電電圧を有する電池を実現でき
る。

【０００４】非水電解質二次電池の負極活物質として
は、金属リチウムやリチウムを含む合金をはじめとし
て、リチウムの吸蔵・放出が可能な炭素材料などの種々
のものが検討されているが、なかでも炭素材料を使用す
ると、サイクル寿命の長い電池が得られるという利点が
ある。

【０００５】しかしながら、この非水電解質二次電池
は、一般にエチレンカーボネートやプロピレンカーボネ
ートなどの高誘電率溶媒とジメチルカーボネートやジエ
チルカーボネートなどの低粘度溶媒との混合系溶媒に、
ＬｉＰＦ_６やＬｉＢＦ_４等の支持塩を溶解させた可燃性
の電解液を用いているため、通常の使用では問題ないも
のの、過充電あるいは外部短絡などがおこると、発熱状
態に至ることがあった。

【０００６】そこで、この非水電解質二次電池の安全性
をより向上させるために、現在、さまざまな発明がなさ
れている。たとえば、特開平１０−１７２６０６号や特
開平１０−２７５６３３号で開示された発明によれば、
正極とセパレータ、および負極とセパレータのうち少な
くとも一方を、接着性高分子によって接着している。こ
の発明を使えば、電極とセパレータとを接着することが
可能となり、しかも接着性樹脂層に貫通孔があれば、そ
こに非水電解液を含浸させることで電極―電解質界面に
良好なイオン伝導を確保することが可能となっていた。
しかも、これらの電池では、高温状態になってもセパレ
ータが熱収縮しにくくなるために、安全性を向上させる
ことが可能となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記発明の非水電解質
二次電池を構成する発電要素は、樹脂あるいは金属など
からなる巻芯を使用し、帯状の正極・負極・セパレータ
を、巻芯の周囲に渦巻き状に巻回して製作していた。接
着性高分子で電極とセパレータとの間を接着する場合、
この巻回工程で、電極もしくはセパレータ上に接着性高
分子を塗布しながら巻回することにより、電極とセパレ
ータとを接着していた。

【０００８】しかしながら、このような製造工程におい
ては、発電要素の最内周部を接着させようとして、電極
の巻始めとなる始端部に接着性高分子を塗布すると、巻
芯と電極とが接着してしまうため、発電要素の最内周部
においては接着性高分子によって電極とセパレータとを
接着させていなかった。そのため、電池が高温状態に放
置されることを想定したオーブン試験をおこなった場
合、電極とセパレータが接着している部分ではセパレー
タの熱収縮が抑制されていたものの、電極とセパレータ
とが接着していない部分、すなわち、発電要素の最内周
部ではセパレータの熱収縮が起こりやすく、しばしば内
部短絡に至り発熱することがあった。

【０００９】そこで本発明は、高温状態におけるセパレ
ータの熱収縮を抑制すると共に、発電要素の最内周部で
のセパレータの熱収縮を防止することで、電池の内部短
絡による発熱を防止し、安全性に優れた非水電解質二次
電池を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、電極
集電体に活物質を含む合剤層とリード端子を設け、正極
と負極とがセパレータを介して巻回された発電要素を備
えた非水電解質二次電池において、合剤層面、集電体露
出面およびリード端子面が、ポリマー層により前記セパ
レータに接着されていることを特徴とする。

【００１１】請求項１の発明によれば、電池の温度が上
昇しても、セパレータが電極のすべての部分にわたって
ポリマー層により接着されており、特に発電要素の最内
周部で電極とセパレータとがポリマー層により接着され
ているため、セパレータの熱収縮が抑制され、短絡が起
こりにく、安全性に優れた非水電解質二次電池を得るこ
とができる。

【００１２】請求項２の発明は、上記非水電解質二次電
池において、ポリマー層の厚みが０．１μｍ以上、６μ
ｍ以下であることを特徴とする。

【００１３】請求項２の発明によれば、セパレータと電
極の合剤層との接着力が十分大きく、しかも電池の内部
インピーダンスを増大させることなく、充放電特性に優
れた非水電解質二次電池を得ることができる。

【００１４】請求項３の発明は、上記非水電解質二次電
池において、ポリマー層が多孔性ポリマーであることを
特徴とする。

【００１５】請求項３の発明によれば、ポリマー層の多
孔中に電解液を保持することにより、ポリマー層中をリ
チウムイオンが迅速に移動することができるため、充放
電特性に優れた非水電解質二次電池を得ることができ
る。

【００１６】請求項４の発明は、上記非水電解質二次電
池において、ポリマー層がフッ素系樹脂であることを特
徴とする。

【００１７】請求項４の発明によれば、ポリマー層によ
る接着力が十分強く、しかもフッ素系樹脂は電解液に対
して安定であるため、充放電特性に優れた非水電解質二
次電池を得ることができる。

【００１８】請求項５の発明は、上記非水電解質二次電
池の製造方法に関するもので、電解液注入後に加熱処理
することを特徴とする。

【００１９】請求項５の発明によれば、ポリマー層によ
り、合剤層面、集電体露出面およびリード端子面のすべ
ての部分とセパレータとを確実に接着することができ、
製造工程が非常に簡単となる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明になる非水電解質二次電池
は、電極集電体に活物質を含む合剤層とリード端子を設
け、正極と負極とがセパレータを介して巻回された発電
要素を備え、合剤層面、集電体露出面およびリード端子
面が、ポリマー層によりセパレータに接着されているこ
とを特徴とするものである。

【００２１】なお、この場合、合剤層面、集電体露出面
およびリード端子面が、ポリマー層によりセパレータに
完全に接着されていてもよいし、合剤層面、集電体露出
面およびリード端子面のすべてがほぼ完全に接着されて
いれば、一部に接着されていない部分が残っていてもよ
い。

【００２２】本発明により、電池の温度が上昇しても、
ポリマー層により、合剤層面、集電体露出面およびリー
ド端子面の、電極のすべての部分がセパレータに接着さ
れているため、セパレータの熱収縮が抑制され、短絡が
起こりにくくなる。

【００２３】特に発電要素の最内周部で、電極とセパレ
ータとがポリマー層により接着されているため、セパレ
ータの熱収縮が抑制され、短絡が起こりにくく、安全性
に優れた非水電解質二次電池を得ることができる。

【００２４】本発明は、発電要素の最内周部で、電極と
セパレータとがポリマー層により接着されているが、従
来の製造方法では、巻芯と電極とが接着してしまうとい
う問題があったが、この問題を解決するため、本発明に
おいては、以下に例示するような製造方法を採用するこ
とが好ましい。

【００２５】本発明の一つの方法としては、接着用のポ
リマーを溶媒に溶解させたポリマー溶液をセパレータに
塗布あるいは含浸した後に、ポリマーを溶解させていた
溶媒を、加熱乾燥法あるいは真空乾燥法により除去し、
その後、電極とセパレータとを巻回して、発電要素とす
る方法がある。

【００２６】また、本発明の別の方法としては、接着用
のポリマーを溶媒に溶解させたポリマー溶液を所要の厚
みに薄く引き延ばした後に、加熱乾燥法、真空乾燥法な
どにより、目的の厚みの接着用ポリマー膜を作製し、そ
の後、このポリマー膜を電極とセパレータとの間にはさ
んで巻回して、発電要素としてもよい。

【００２７】これらの方法において、ポリマー溶液をセ
パレータに塗布する場合、あるいはポリマー溶液を所要
の厚みに薄く引き延ばす場合には、ドクターブレード法
を用いれば、そのギャップを調整することにより、ポリ
マー層の厚みを制御することが可能である。また、セパ
レータにポリマー溶液を含浸してポリマー層を備えさせ
る場合には、含浸時の余分なポリマーをローラーの間に
挟んで除去する際の、ローラーのニップ圧を調整するこ
とでポリマー層の厚みを制御することが可能である。

【００２８】以上のような製造方法を採用することによ
り、電極と接着用のポリマー層を備えたセパレータと
を、巻芯に巻回して発電要素とする場合、接着用のポリ
マー層には溶媒は含まれていないため、発電要素の最内
周部での、セパレータと巻芯あるいは電極と巻芯との接
着を防止することができる。

【００２９】本発明のように電極とセパレータとを接着
させる方法としては、発電要素を構成した後に、発電要
素を高温に加熱したり、また、発電要素に圧力をかけた
りする方法、あるいはこれらを組み合わせる方法などが
ある。これらいずれでも良いが、これらに限定するもの
ではない。また、この接着させる工程は、電解液を注入
した直後におこなうことが好ましい。

【００３０】本発明では、接着用のポリマー層の厚みが
０．１μｍ以上、６μｍ以下とすることを特徴とする。
ポリマー層を６μｍ以下とすることで、電池の内部イン
ピーダンスを不要に増大させることがなくなる。また、
ポリマー層を６μｍより厚くすると、電極とセパレータ
との接着力は強くなるが、電池の内部インピーダンスが
極端に増加し、電池の充放電特性を低下させる。また、
ポリマー層を０．１μｍより薄くすると、接着力が不十
分となる。

【００３１】また、本発明では、接着用のポリマー層が
多孔性ポリマーであることを特徴とする。特にポリマー
層が多孔性で、連続孔を有している場合には、多孔中に
電解液が保持されることにより、ポリマー層中を迅速に
リチウムイオンを輸送することが可能となり、電池の性
能を損なうことがない。この場合、ポリマーが網目状構
造を形成しており、かつ三次元連通孔を形成しているこ
とが好ましい。

【００３２】接着用のポリマー層を多孔性にする方法と
しては、ポリマーを良溶媒に溶解させたポリマー溶液
を、セパレータに塗布あるいは含浸した後に、ポリマー
を溶解させていた良溶媒を除去する方法がある。

【００３３】良溶媒を除去する方法には、加熱乾燥法あ
るいは真空乾燥法により良溶媒を除去する方法、あるい
はポリマー溶液を塗布あるいは含浸したセパレータを、
良溶媒とは別の貧溶媒に浸漬させることで良溶媒を抽出
除去する、溶媒抽出法などがある。

【００３４】溶媒抽出法に用いる良溶媒としては、ジメ
チルホルムアミド、プロピレンカーボネート、エチレン
カーボネート、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炭酸エステ
ル、ジメチルエーテル、ジエチルエーテル、エチルメチ
ルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル、ジメ
チルアセトアミド、１−メチル−ピロリジノン、Ｎ−メ
チル−２−ピロリドンなどが挙げられる。

【００３５】また、貧溶媒としては、良溶媒と相溶性が
あり、ポリマーを溶解しない溶媒であればなんでもよ
く、例えば水、アルコール、アセトンなどが挙げられ、
あるいはこれらの混合溶液を使用してもよい。

【００３６】さらに本発明では、接着用のポリマーがフ
ッ素系樹脂であることを特徴とする。フッ素系樹脂は電
池内でバインダーとして用いられるものであり、電極と
セパレータとの接着を可能とする。そのうえ、非水電解
質二次電池に用いられる電解液にも安定であるために、
接着するための材料として好適である。

【００３７】ここで、フッ素系樹脂とは、高分子中にフ
ッ素を含んでいれば何でもよく、たとえば、ポリフッ化
ビニリデンまたはポリテトラフルオロエチレン、ポリヘ
キサフルオロプロピレンおよびこれらの共重合体などが
代表的であるが、これらに限定するものではない。

【００３８】また、本発明においては、非水電解質二次
電池の製造方法として、まず、合剤層面、集電体露出面
およびリード端子面の、電極のすべての部分とセパレー
タとの間に接着用のポリマー層を備えておき、電極を巻
回して、巻回型発電要素を備えた非水電解質二次電池を
作製し、つぎに、電解液注入し、その後に電池を加熱処
理することにより、電極のすべての部分とセパレータと
を接着することを特徴とする。

【００３９】この製造方法において、接着用のポリマー
層により、セパレータと接触する合剤層面、集電体露出
面およびリード端子面の、電極のすべての部分を、確実
に接着させることができる。さらには、従来までは、セ
パレータと電極を巻回する際に、セパレータもしくは電
極のいずれかに、溶媒に溶解させた接着性ポリマー溶液
を塗布しながら巻回していたために、巻芯と電極やセパ
レータが接着されるという問題があり、製造作業が非常
に煩雑であったが、本発明の製造方法により、巻芯と電
極やセパレータが接着せず、容易に電池を製造すること
が可能となる。

【００４０】ここで、加熱処理とは、温度を室温以上に
高めることを意味しており、その方法は、電池を常温以
上の恒温槽の中に入れる方法でも、常温から常温より高
い所要の温度まで昇温する方法でもよい。また、このと
きに電池を圧迫すれば、さらに接着を容易におこなうこ
とができる。

【００４１】また、本発明に用いる非水電解質二次電池
のセパレータとしては、絶縁性のポリオレフィン微多孔
膜、不織布、高分子固体電解質膜、高分子固体電解質に
電解液を含有させたゲル状電解質膜など、二つの電極の
絶縁が保てるものであれば何でもよい。

【００４２】本発明になる非水電解質二次電池に使用す
る電解液溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピ
レンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカ
ーボネート、γ−ブチロラクトン、スルホラン、ジメチ
ルスルホキシド、アセトニトリル、ジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド、１，２−ジメトキシエタ
ン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、
２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキソラン、メチル
アセテート等の極性溶媒、もしくはこれらの混合物を使
用してもよい。

【００４３】また、有機溶媒に溶解するリチウム塩とし
ては、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡ
ｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＣＯ_２、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３、ＬｉＮ
（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_２Ｃ
Ｆ_３）_２、ＬｉＮ（ＣＯＣＦ_３）_２およびＬｉＮ（ＣＯ
ＣＦ_２ＣＦ_３）_２などの塩もしくはこれらの混合物でも
よい。

【００４４】さらに、正極材料たるリチウムを吸蔵放出
可能な化合物としては、無機化合物としては、組成式Ｌ
ｉ_ｘＭＯ_２、またはＬｉ_ｙＭ_２Ｏ_４（ただしＭは遷移金
属、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦２）で表される、複合酸化
物、トンネル状の空孔を有する酸化物、層状構造の金属
カルコゲン化合物を用いることができる。その具体例と
しては、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ
_２Ｏ_４、Ｌｉ_２Ｍｎ_２Ｏ_４、ＭｎＯ_２、ＦｅＯ_２、Ｖ_２
Ｏ_５、Ｖ_６Ｏ_１３、ＴｉＯ_２、ＴｉＳ_２等が挙げられ
る。また、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。さらに、無機化合
物、有機化合物を問わず、上記各種活物質を混合して用
いてもよい。

【００４５】さらに、負極材料たる化合物としては、Ａ
ｌ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｃｄ等とリチウムとの合
金、ＬｉＦｅ_２Ｏ_３、ＷＯ_２、ＭｏＯ_２等の遷移金属酸
化物、グラファイト、カーボン等の炭素質材料、Ｌｉ_５
（Ｌｉ_３Ｎ）等の窒化リチウム、もしくは金属リチウム
箔、又はこれらの混合物を用いてもよい。

【００４６】さらに、正極および負極リード端子の材料
としては、厚み５〜１５０μｍの金属を用いることがで
きる。

【００４７】また、単電池ケースには、金属ラミネート
樹脂フィルムよりなる袋状単電池ケースを用いることが
できる。金属ラミネート樹脂フィルムの金属の材質とし
ては、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン箔など
を使用することができる。金属ラミネート樹脂フィルム
の熱溶着部の材質としては、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性高分
子材料であればどのようなものでもよい。また、金属ラ
ミネート樹脂フィルムの樹脂層や金属箔層は、それぞれ
１層に限定されるものではなく、２層以上であってもか
まわない。なお、ここでは、単電池ケースとして金属ラ
ミネート樹脂フィルムよりなる袋状単電池ケースについ
て説明したが、電池ケースとしては袋状単電池ケースに
限られるものではなく公知の金属ケースを用いることも
できる。

【００４８】

【実施例】以下に本発明の実施例について詳述する。

【００４９】［実施例１］本発明に用いた非水電解質二
次電池の電極間の模式を図１に示す。図１において、１
は正極、２はセパレータ、３は負極、４は正極集電体、
５は負極集電体、６は正極活物質、７は負極活物質、８
は接着用のポリマー層である。

【００５０】また、本発明の袋状単電池ケースに発電要
素を収納した非水電解質二次電池の概略を図２に示す。
図２において、９は正極端子、１０は負極端子、１１は
巻回型発電要素、１２はラミネート樹脂フィルムケー
ス、１３は非水電解質二次電池である。

【００５１】この非水電解質二次電池１３は、アルミニ
ウム集電体４にリチウムイオンを吸蔵・放出する物質を
含む正極合剤を塗布してなる正極１と、銅集電体５にリ
チウムイオンを吸蔵・放出する物質を含む負極合剤を塗
布してなる負極３とがセパレータ２を介して巻回され、
さらにポリマー層８によって、電極の合剤層とセパレー
タ２とが接着された巻回型発電要素１１と、電解質塩を
含有した非水電解液（図示せず）とをラミネート樹脂フ
ィルムケース１２に収納したものである。

【００５２】まず、電極製造工程について説明する。正
極合剤は、活物質であるＬｉＣｏＯ _２（９０ｗｔ％）
と、導電材のアセチレンブラック（５ｗｔ％）と、結着
剤であるポリフッ化ビニリデン（５ｗｔ％）とを混合し
たものに、Ｎ−メチル−２−ピロリドンを加えて分散さ
せ、スラリーを調製し、このスラリーを厚さ２０μｍの
アルミニウム集電体４の両面にドクターブレードで均一
に塗布し、乾燥させた後、ロールプレスで厚み１８０μ
ｍになるように圧縮成型して、正極１を作製した。な
お、合剤の非塗布部には、正極端子９を超音波溶着によ
って備え付けた。

【００５３】負極合剤は、リチウムイオンを吸蔵放出す
る炭素材料（９０ｗｔ％）と、ポリフッ化ビニリデン
（１０ｗｔ％）とを混合したもので、Ｎ−メチル−２−
ピロリドンを加えて分散させ、スラリーを調製し、この
スラリーを厚さ１２μｍの銅集電体５の両面にドクター
ブレードで均一に塗布、乾燥させた後、ロールプレスで
厚み１８０μｍになるように圧縮成型することにより負
極３を作製した。なお、合剤の非塗布部には、負極端子
１０を超音波溶着によって備え付けた。

【００５４】つぎに、セパレータにポリマーを備える工
程について説明する。セパレータ２には厚さ３０μｍの
微多孔性ポリエチレンフィルムを使用し、このセパレー
タにポリマー層８を塗布したものを用いた。ポリマー溶
液には、Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ）共重合体をジメチルホル
ムアミド（ＤＭＦ）に５ｗｔ％の濃度で溶解させた溶液
を調製し、これを、セパレータの両面にドクターブレー
ド法で０．０５μｍの厚みになるように塗布した後、６
０℃で３０分間真空乾燥して、ＤＭＦを除去することに
より、接着用のポリマーを表面に備えたセパレータを得
た。

【００５５】さらに、巻回、注液工程について説明す
る。接着用のポリマーを表面に備えたセパレータを介し
て、正極１と負極３とを渦巻き状に巻回し、発電要素１
１を作製した。このとき、セパレータと接する合剤層
面、集電体露出面およびリード端子面のすべてが、セパ
レータに塗布されたポリマーを介して接するようにし
て、ポリマー層で、合剤層面、集電体露出面およびリー
ド端子面のすべてとセパレータとを接着した。

【００５６】この発電要素を袋状単電池ケース１２に挿
入後、非水電解質を注入した。ここで、非水電解質とし
ては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカ
ーボネート（ＥＭＣ）を体積比１：１の割合で混合し、
電解質塩としてＬｉＰＦ_６を１．０ｍｏｌ／ｌ溶解した
電解液を使用した。電解液注入後は、電池の開口部を封
止して、設計容量５００ｍＡｈの本発明電池を各１０セ
ルずつ作製した。

【００５７】さらに、得られた電池を８０℃の恒温槽中
で２時間圧迫加熱した後、電池を室温で放冷することに
より、合剤層面、集電体露出面およびリード端子面のす
べてとセパレータとが接着した電池を得た。

【００５８】［実施例２〜６］セパレータにポリマーを
備える工程において、セパレータに備えたポリマー層の
厚みを０．１μｍ、３μｍ、６μｍ、７μｍ、１０μｍ
とした以外は、すべて実施例１と同じ条件で、実施例２
〜６の非水電解質二次電池を得た。［実施例７］接着用のポリマー層を多孔性とした以外
は、すべて実施例１と同じ条件で、実施例７の非水電解
質二次電池を作製した。

【００５９】接着用のポリマー層を多孔性とする工程は
つぎのようにしておこなった。セパレータ２には厚さ３
０μｍの微多孔性ポリエチレンフィルムを使用し、この
セパレータにポリマー層８を塗布したものを用いた。ポ
リマー溶液には、Ｐ（ＶｄＦ−ＨＦＰ）共重合体をジメ
チルホルムアミド（ＤＭＦ）に５ｗｔ％の濃度で溶解さ
せた溶液を調製し、これを、セパレータの両面にドクタ
ーブレード法で０．０５μｍの厚みになるように塗布し
た。得られたセパレータを水中に浸漬し、ＤＭＦを水中
に抽出させた後、６０℃で１時間真空乾燥をおこない、
多孔性ポリマーを表面に備えたセパレータを得た。な
お、セパレータに備えたポリマー層の厚みを６μｍと
し、これを実施例７の非水電解質二次電池を得た。

【００６０】［比較例１］発電要素の最内周部のみにお
いて、合剤層面、集電体露出面およびリード端子面とセ
パレータとがポリマー層によって接着していない電池
を、以下の手順で作製した。電極製造工程は実施例１と
同じ方法でおこない、セパレータにポリマーを備える工
程においては、セパレータにポリマー溶液の塗布をおこ
なわなかった。

【００６１】次に、巻回、注液工程では、電極とセパレ
ータを巻回するときに、巻始めとなる始端部を除く電極
表面上にポリマー溶液をドクターブレード法で６μｍの
厚さに塗布しながら巻回をおこなった。このようにし
て、発電要素の最内周部のみにおいて、合剤層面、集電
体露出面およびリード端子面とセパレータとが接着して
いない電池を得た。これを比較例１とした。

【００６２】［比較例２］実施例１の電極製造工程から
巻回、注液工程までと同様の工程をおこない、接着工程
をおこなわなかった電池を製作した。こうして、電極と
セパレータとの間にはポリマー層は存在するが、合剤層
面、集電体露出面およびリード端子面のすべてとセパレ
ータとが接着していない電池を得た。これを比較例２と
する。

【００６３】以上の例で示したそれぞれの電池を用い
て、電池の剥離試験、走査型電子顕微鏡によるポリマー
層の厚み測定、オーブン試験、およびインピーダンスの
測定をおこなった。

【００６４】電池の剥離試験は、それぞれの例で示され
た電池を解体して、電極とセパレータとが、電極の合剤
層表面から容易に剥離できるかについて、実施例１〜
７、比較例１および比較例２の電池を１０個ずつ調査し
た。

【００６５】走査型電子顕微鏡によるポリマー層の厚み
測定は、得られた電池を解体して、電極とセパレータの
断面を観察して、接着用のポリマー層の厚みを求めた。

【００６６】オーブン試験は、得られた電池を室温で
４．２Ｖまで、５００ｍＡで定電流定電圧充電（３時
間）した後に、電池を室温の恒温槽に入れ、恒温槽の温
度を１５０℃まで5℃／分で昇温後、１５０℃に２時間
保つ試験とした。その結果、試験をおこなっている間
に、電池が１６０℃より高い温度に発熱した電池を「不
良」とし、試験電池数に対する不良電池の割合を求め
た。

【００６７】インピーダンスの測定は、２５℃の状態で
２４時間電池を放置した後の１ｋＨｚでのインピーダン
スとした。

【００６８】これらの試験結果を表１に示す。

【００６９】

【表１】

【００７０】表１の結果から、つぎのような点が明らか
となった。まず、合剤層面、集電体露出面およびリード
端子面のすべてとセパレータとが接着された実施例１〜
７の電池を比較した。

【００７１】ポリマー層の厚みが０．０５μｍである実
施例１の電池では、電池のインピーダンスは小さいもの
の、剥離試験では、電極の合剤層表面とセパレータとが
容易に剥離したサンプルがあった。そのため、オーブン
試験でも不良となる電池があった。一方、接着を強固に
するために、ポリマー層の厚さを７μｍとした実施例５
および１０μｍとした実施例６の電池では、電池のイン
ピーダンスが９０ｍΩ以上にまで急増したため好ましく
ない。

【００７２】また、発電要素の最内周部のみにおいて、
合剤層面、集電体露出面およびリード端子面のすべてと
セパレータとがポリマー層によって接着していない比較
例１の電池では、すべてのサンプルにおいて、発電要素
の最内周部での剥離が見られ、オーブン試験でも不良と
なる電池の割合が大きかった。

【００７３】さらに、合剤層面、集電体露出面およびリ
ード端子面のすべてとセパレータとが接着していない、
比較例２の電池では、すべてのサンプルにおいて、剥離
が見られ、オーブン試験ですべて不良となった。

【００７４】上述の結果から明らかなように、合剤層
面、集電体露出面およびリード端子面のすべてが、ポリ
マー層により前記セパレータに接着された、本発明の実
施例１〜７の電池では、合剤層表面とセパレータとが剥
離した電池の割合は小さく、また、オーブン試験での不
良電池の割合も小さく、安全性の向上の効果があった。

【００７５】特に、接着用のポリマー層の厚みが０．１
μｍ以上、６μｍ以下である、実施例２〜４の電池で
は、合剤層表面とセパレータとが剥離した電池はなく、
また、オーブン試験での不良電池もなく、安全性に優れ
た非水電解質二次電池が得られた。

【００７６】つぎに、接着用のポリマー層が孔を持たな
い実施例４の電池と、接着用のポリマー層が多孔性であ
る実施例７の電池の高率放電特性を比較した。試験条件
としては、それぞれの電池を、２５℃において、充電は
１時間率（１Ｃ）の定電流で４．２Ｖまで、さらに４．
２Ｖ定電圧で、合計３時間行い、１０分間の休止を置い
た後、１時間率（１Ｃ）の定電流で２．７５Ｖまで放電
した。引き続き、上記と同様の条件で充電を行った後、
３時間率（３Ｃ）の定放電で２．７５Ｖまで放電を行っ
た。そして、３時間率（３Ｃ）放電時の放電容量の、１
時間率（１Ｃ）放電時の放電容量に対する比を、３時間
率（３Ｃ）放電時の容量保持率（％）とした。

【００７７】３時間率（３Ｃ）放電時の容量保持率は、
実施例４の電池では８２％、実施例７の電池では９３％
となり、接着用のポリマー層を多孔性とすることによ
り、高率放電特性に優れた非水電解質二次電池が得られ
ることがわかった。

【００７８】

【発明の効果】本発明のように、電極集電体に活物質を
含む合剤層とリード端子を設け、正極と負極とがセパレ
ータを介して巻回された発電要素を備えた非水電解質二
次電池において、合剤層面、集電体露出面およびリード
端子面が、ポリマー層により前記セパレータに接着され
ていることにより、発電要素の最内周部においても電極
とセパレータが接着され、電池が高温になってもセパレ
ータの熱収縮が起こらなくなり、電池の最内周部での短
絡がおこらなくなり、電池の安全性を向上させることが
可能となった。

【００７９】さらには、接着用のポリマー層の厚みを
０．１μｍ以上、６μｍ以下とすることによって、電池
のインピーダンスを不要に増加させることなく、かつ電
極とセパレータとが剥離しないように接着することが可
能となった。

【００８０】また、本発明においては、まず、合剤層
面、集電体露出面およびリード端子面の、電極のすべて
の部分とセパレータとの間に接着用のポリマー層を備え
ておき、電極を巻回して、巻回型発電要素を備えた非水
電解質二次電池を作製し、つぎに、電解液を注入し、そ
の後に電池を加熱処理することにより、電極のすべての
部分とセパレータとを接着することが可能となった。本
発明の製造方法により、巻芯と電極やセパレータとの接
着を防止し、しかも発電要素の最内周部の、合剤層面、
集電体露出面およびリード端子面とセパレータとが接着
された非水電解質二次電池が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】非水電解質二次電池の電極間の模式を示す図。

【図２】袋状単電池ケースに発電要素を収納した非水電
解質二次電池の概略を示す図。

【符号の説明】

１正極２セパレータ３負極８接着用のポリマー層９正極端子１０負極端子１１巻回型発電要素１２ラミネート樹脂フィルムケース１３非水電解質二次電池

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5H021 AA06 BB01 BB11 CC04 EE10 EE32 HH03 5H029 AJ12 AK03 AL06 AM03 AM05 AM07 BJ02 BJ27 CJ02 CJ05 DJ04 DJ13 EJ12 HJ04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電極集電体に活物質を含む合剤層とリー
ド端子を設け、正極と負極とがセパレータを介して巻回
された発電要素を備えた非水電解質二次電池において、
合剤層面、集電体露出面およびリード端子面が、ポリマ
ー層により前記セパレータに接着されていることを特徴
とする非水電解質二次電池。
【請求項２】ポリマー層の厚みが０．１μｍ以上、６
μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の非水電
解質二次電池。
【請求項３】ポリマー層が多孔性ポリマーであること
を特徴とする請求項１または２記載の非水電解質二次電
池。
【請求項４】ポリマー層がフッ素系樹脂であることを
特徴とする請求項１、２または３記載の非水電解質二次
電池。
【請求項５】電解液注入後に加熱処理することを特徴
とする請求項１、２、３または４記載の非水電解質二次
電池の製造方法。