JP2004253356A - Collector sheet for nonaqueous electrolyte secondary battery and nonaqueous electrolyte secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極合剤を担持するための非水電解質二次電池用集電体シートおよび非水電解質二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解質二次電池は、正極、負極およびセパレータからなる極板群を具備しており、極板群には、積層型と捲回型とがある。積層型の極板群は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層して得られる。捲回型の極板群は、長尺の正極と負極とをセパレータを介して捲回して得られる。正極と負極は、それぞれ集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの電極合剤層からなり、集電体シートには、全体が導電部からなる金属箔等が用いられている。これらの極板群は、正極と負極の端部が交互に配列した側面を有する。このような極板群においては、集電タブや集電リードを用いて側面から電気を取り出すことにより、短絡が防止されている。
【０００３】
近年、電子・電気機器の小型化・軽量化に伴い、非水電解質二次電池に対する小型化・軽量化への要望が強まってきている。しかし、現行の非水電解質二次電池は、内部構造が複雑であり、一定容積あたりの製品が有する電気容量を向上させるには限界がある。複雑な構造が、非水電解質二次電池の信頼性の向上を妨げている面もある。例えば、電極に接続された集電タブまたは集電リードが、電極面における均一な電極反応を妨げたり、タブやリードの切断面に通常よりも大きな金属バリが生じた場合に内部短絡が発生したりする。
【０００４】
そこで、電池の内部構造を簡略化する観点から、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆側の側面から負極を突出させ、集電タブや集電リードを介さずに、各側面から直接電気を取り出すことが提案されている。例えば、積層型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板を、所定の金属部材を用いて一体接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、捲回型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板の芯材と板状の集電板とを接合する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２６７０７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９４２２２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電極合剤を担持するための従来の集電体シートは、全体が導電部からなることから、電極合剤の未塗工部は必ず導電性を有するため、内部短絡の可能性が高くなるという問題がある。また、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆側の側面から負極を突出させる場合、集電構造が複雑になるため、１つずつ極板群を作製しなければならず、極板群の製造工程が複雑になる。すなわち、複数の極板群を同時に作製することができないという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集電体シートの表面に導電部と絶縁部とを共存させることにより、上記問題を改善することを目的とする。本発明によれば、集電体シートの導電部に電極合剤を担持する一方で、絶縁部には電極合剤を担持しないことが可能である。そのような構造によれば、集電体シートの電極合剤の未塗工部は、集電部を除いて絶縁部からなるため、内部短絡の可能性は大きく低減する。また、集電部には、一方の電極の集電体シートの導電部と他方の電極の集電体シートの絶縁部とが交互に配列することが可能であり、集電構造が簡略化される。このように、本発明によれば、集電構造が簡略であり、信頼性が高く、高い電気容量を有する非水電解質二次電池を提供することができる。また、本発明によれば、同時に複数の非水電解質二次電池を効率的に製造することができる。
【０００８】
本発明は、また、上記のような新規な構造を有する非水電解質二次電池において、安全性をさらに向上させる観点から、万一短絡等が生じた場合においても、過電流を遮断するための機能を備えている。
【０００９】
すなわち、本発明は、表面に導電部と絶縁部とを有する非水電解質二次電池用集電体シートであって、前記集電体シートが、絶縁シートを含み、前記導電部が、前記絶縁シートの表面に形成された導電層からなり、前記絶縁部が、前記絶縁シートの露出部からなり、前記導電層の一部が、集電方向に対して垂直な幅方向において細幅に形成されており、前記細幅部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断する集電体シート（以下、集電体シートＡという）に関する。
ここで、「溶断」とは、導体に大電流が流れたとき、ジュール熱により、導体が溶解して、電流遮断する機構を言う。
集電体シートＡにおいて、前記細幅部の集電方向に対して垂直な幅ａは、前記導電層の主要部の集電方向に対して垂直な幅Ａの１０％以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、また、表面に導電部と絶縁部とを有する非水電解質二次電池用集電体シートであって、前記集電体シートが、導電シートを含み、前記絶縁部が、前記導電シートの表面に形成された絶縁層からなり、前記導電部が、前記導電シートの露出部からなり、前記導電シートの一部が、集電方向に対して垂直な溝形状になるように肉薄に形成されており、前記肉薄部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断する集電体シート（以下、集電体シートＢという）に関する。
集電体シートＢにおいて、肉薄部の厚さｂは、前記導電シートの主要部の厚さＢの１０％以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明は、また、表面に導電部と絶縁部とを有する非水電解質二次電池用集電体シートであって、前記集電体シートが、同一面に沿って配置された導電シート部および絶縁シート部からなり、前記導電部が、導電シート部の表面からなり、前記絶縁部が、前記絶縁シート部の表面からなり、前記導電シート部の一部が、集電方向に対して垂直な溝形状になるように肉薄に形成されており、前記肉薄部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断する集電体シート（以下、集電体シートＣという）に関する。
集電体シートＣにおいて、肉薄部の厚さｃは、前記導電シート部の主要部の厚さＣの１０％以下であることが好ましい。
ここで、導電層、導電シートおよび導電シート部の主要部とは、電極合剤層を担持しており、電極合剤から電気を取り出す役割を主に担う部分を意味する。
【００１２】
本発明は、また、（ａ）少なくとも１つの第１電極、（ｂ）少なくとも１つの第２電極、および（ｃ）第１電極と第２電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記第１電極（ａ）は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートの少なくとも一方が、集電体シートＡ〜Ｃのいずれかである非水電解質二次電池（以下、非水電解質二次電池Ｘという）に関する。
【００１３】
本発明は、また、（ａ）少なくとも１つの第１電極、（ｂ）少なくとも１つの第２電極、および（ｃ）第１電極と第２電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記第１電極（ａ）は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ集電体シートＡ〜Ｃのいずれかである非水電解質二次電池（以下、非水電解質二次電池Ｙという）に関する。
【００１４】
非水電解質二次電池ＸおよびＹにおいては、前記第１集電体シートが前記極板群の第１側面において第１端子と接続され、前記第２集電体シートが前記極板群の第２側面において第２端子と接続されていることが好ましい。
【００１５】
非水電解質二次電池ＸおよびＹにおいては、前記第１側面と前記第２側面とが、互いに前記極板群の反対側に位置することが好ましい。
【００１６】
非水電解質二次電池ＸおよびＹにおいては、前記第１側面には、前記第１端子と前記第２電極とを絶縁するための第１絶縁材料部が設けられており、前記第２側面には、前記第２端子と前記第１電極とを絶縁するための第２絶縁材料部が設けられていることが好ましい。
【００１７】
非水電解質二次電池Ｙにおいては、前記第１集電体シートの絶縁部が前記極板群の第２側面に配され、前記第２集電体シートの絶縁部が前記極板群の第１側面に配されていることが好ましい。
【００１８】
非水電解質二次電池ＸおよびＹにおいては、前記極板群は、前記第１側面および前記第２側面以外に、前記第１集電体シートの絶縁部および／または前記第２集電体シートの絶縁部が配されている側面を有することができる。例えば、非水電解質二次電池Ｙにおいては、前記第１側面および前記第２側面以外の前記極板群の側面に、前記第１集電体シートの絶縁部および前記第２集電体シートの絶縁部を配することができる。
【００１９】
本発明には、例えば、以下の非水電解質二次電池が含まれる。
複数の第１電極と複数の第２電極とをセパレータを介して交互に積層した極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記複数の第１電極は、それぞれ第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記複数の第２電極は、それぞれ第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ集電体シートＡ〜Ｃのいずれかであり、前記第１集電体シートの導電部が前記極板群の第１側面において第１端子と接続され、前記第２集電体シートの導電部が前記極板群の第２側面において第２端子と接続され、前記第１集電体シートの絶縁部が前記第２側面に配され、前記第２集電体シートの絶縁部が前記第１側面に配されている非水電解質二次電池。
【００２０】
第１電極と第２電極とをセパレータを介して捲回した極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記第１電極は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記第２電極は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ集電体シートＡ〜Ｃのいずれかであり、前記第１集電体シートの導電部が前記極板群の第１底面（第１側面）において第１端子と接続され、前記第２集電体シートの導電部が前記極板群の第２底面（第２側面）において第２端子と接続され、前記第１集電体シートの絶縁部が前記第２底面に配され、前記第２集電体シートの絶縁部が前記第１底面に配されている非水電解質二次電池。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施形態１
本実施形態では、集電体シートＡについて説明する。
図７に、集電体シートＡ５０の上面図を示す。また、図８（ａ）に、集電体シートＡのａ−ａ線断面図を示し、図９（ａ）に、集電体シートＡのｂ−ｂ線断面図を示す。
集電体シートＡは、絶縁シート５３および絶縁シート５３の両面に設けられた導電層５４からなり、導電層５４の表面は導電部５１となり、絶縁シート５３の露出部は絶縁部５２となる。
【００２２】
集電体シートＡの表面においては、導電部と絶縁部とが共存しているため、絶縁部が電極合剤未塗工部となる場合には、内部短絡発生の可能性が大きく低減する。例えば、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、電極合剤５５を導電部５１だけに設けた場合、電極合剤未塗工部６１、６２では、絶縁シートの表面が露出する。これらの露出部は絶縁性であるため、内部短絡の直接の原因になることはない。
【００２３】
集電体シートＡの導電層５４の一部は、集電方向に対して垂直な幅方向において、他の部分よりも細幅に形成されており、細幅部５６は、過電流遮断部として機能する。すなわち、短絡などにより、通常よりも大きな電流が細幅部５６を流れた場合には、細幅部５６が溶融し、電極合剤を担持する導電部５１の主要部と、集電端子との接続部５７とが切断される。
【００２４】
このような過電流遮断部は、複数箇所設けてもよい。細幅部５６の集電方向に対して垂直な幅ａは、細幅部の設置数、導電層の厚さ、導電層の表面積等によって異なるが、導電層の主要部の集電方向（平均的な電流の流れ方向）に対して垂直な幅Ａの１０％以下が好適である。幅ａが大きすぎると、溶断機構の作動性が大きく低下する。
【００２５】
絶縁シートの厚さは、例えば０．５〜５００μｍであることが好ましい。また、導電層の厚さは、０．０１〜１００μｍであることが好ましい。平坦な表面を有する通常の絶縁シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する絶縁シートを用いることもできる。
【００２６】
絶縁シートとしては、例えば樹脂シートを用いることができる。樹脂シートを構成する樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【００２７】
導電層には、金属蒸着層および金属メッキ層よりなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましい。金属蒸着層は、０．５μｍ以下の比較的薄い導電層が望まれる場合において特に好適である。また、金属メッキ層は、０．５μｍを超える比較的厚い導電層が望まれる場合において特に好適である。
金属蒸着層および金属メッキ層を併用することもできる。例えば、絶縁シート上に、下地となる金属蒸着層をパターン蒸着した後、その上に、金属メッキ層を形成する場合には、パターンメッキが容易となる。従って、０．５μｍを超える厚さの導電層を所望の形状パターンに形成する場合には、金属蒸着層と金属メッキ層との併用が極めて有用である。
【００２８】
金属蒸着層は、どのような方法で作製してもよいが、例えば、抵抗加熱法、ｒｆ加熱法、エレクトロンビーム法等により作製することができる。特に、ｒｆ加熱法およびエレクトロンビーム法よりなる群から選ばれる少なくとも１種の方法を採用することが好ましい。
【００２９】
所定の形状パターンを有する金属蒸着層や金属メッキ層は、所定形状のマスクを被せた絶縁シート上に蒸着またはメッキを施すことにより、形成することができる。また、金属蒸着層や金属メッキ層を形成してから、それらの導電層をレーザでトリミングすることにより、所定の形状パターンに加工することもできる。金属メッキ層は、電解法、無電解法等により形成することが好ましい。
【００３０】
正極集電体シートの導電層には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などを用いることが好ましい。また、負極集電体シートの導電層には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などを用いることが好ましい。
【００３１】
実施形態２
本実施形態では、集電体シートＢについて説明する。
図１０に、集電体シートＢ８０の上面図を示す。また、図１１（ａ）に、集電体シートＢのａ−ａ線断面図を示し、図１２（ａ）に、集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図を示す。
集電体シートＢは、導電シート８３および導電シート８３の両面に設けられた絶縁層８４からなり、絶縁層８４の表面は絶縁部８２となり、導電シート８３の露出部は導電部８１となる。
【００３２】
集電体シートＢの表面においては、導電部と絶縁部とが共存しているため、絶縁部が電極合剤未塗工部となる場合には、内部短絡発生の可能性が大きく低減する。例えば、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、電極合剤８５を導電部８１だけに設けた場合、電極合剤未塗工部９１、９２では、絶縁層の表面が露出する。これらの露出部は絶縁性であるため、内部短絡の直接の原因になることがない。
【００３３】
絶縁層で覆われない導電シート８３の端部は、集電体シートＢの集電端子との接続部８７となる。導電シート８３のこの端部から少し離れた位置には、集電方向に対して垂直な溝形状を有する肉薄部８６ａが形成されている。肉薄部８６ａは、過電流遮断部として機能する。すなわち、短絡などにより、通常よりも大きな電流が肉薄部８６ａを流れた場合には、肉薄部８６ａが溶融し、電極合剤を担持する導電部８１の主要部と、集電端子との接続部８７とが切断される。
【００３４】
図１０〜１２に示すように、さらなる肉薄部８６ｂ、８６ｃおよび８６ｄを、電極合剤を担持する導電部８１の主要部を囲むように設けることもできる。この場合、各肉薄部に通常よりも大きな電流が流れて溶断することにより、電極合剤を担持する導電部８１の主要部は完全に孤立する。従って、より優れた電流遮断機能を期待できる。
【００３５】
図１６に、図１２（ａ）の部分拡大図を示す。肉薄部８６ａの厚さｂは、導電シート８３の主要部の厚さＢの３％以上、さらには５％以上が好ましく、１０％以下であることが好ましい。厚さＢに対するｂの割合が大きすぎると、溶断機構の作動性が大きく低下する。
肉薄部８６ｂ〜８６ｄの厚さは、肉薄部８６ａと同じでなくてもよいが、肉薄部８６ａと同様に厚さＢの３％以上、さらには５％以上が好ましく、１０％以下であることが好ましい。
【００３６】
導電シートの厚さは、例えば０．５〜５００μｍであることが好ましい。また、絶縁層の厚さは、０．０１〜１００μｍであることが好ましい。平坦な表面を有する通常の導電シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する導電シートを用いることもできる。
【００３７】
導電シートとしては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体を特に限定なく用いることができる。例えば、金属シートなどを用いることができる。正極に用いるための導電シートには、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などを用いることが好ましい。また、負極に用いるための導電シートには、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などを用いることが好ましい。単独材料からなる導電シートを用いてもよく、２種以上の材料からなる合金シート、メッキシートなどを用いてもよい。
導電シートに肉薄部を設ける方法としては、プレス加工法、レーザエッチング法、化学エッチング法などが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
絶縁層には、マスキングテープを用いることが好ましい。マスキングテープは、任意の形状の絶縁層を容易に形成し得る点で、集電体シートの絶縁部として好適である。マスキングテープは、例えば、耐電解液性を有する材料からなる基材と、前記基材に担持された粘着剤からなる。マスキングテープの厚さは、特に限定されないが、集電体シートに担持する電極合剤層と同じ厚さ以下の厚さであることが好ましい。
【００３９】
基材の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート等のエステル系樹脂；ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等のエーテル系樹脂；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等のスルホン系樹脂；ポリアクリロニトリル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のアクリロニトリル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド等のチオエーテル系樹脂；ポリスチレン等の芳香族ビニル系樹脂；ポリイミド、アラミド樹脂等の窒素含有樹脂；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、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、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、アラミド樹脂、これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等が好ましい。粘着剤は、特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂、ブチルゴム系樹脂などを用いることができる。
【００４０】
実施形態３
本実施形態では、集電体シートＣについて説明する。
図１３に、集電体シートＣ１１０の上面図を示す。また、図１４（ａ）に、集電体シートＣのａ−ａ線断面図を示し、図１５（ａ）に、集電体シートＣのｂ−ｂ線断面図を示す。
集電体シートＣは、同一面に沿って配置された導電シート部１１３および絶縁シート部１１４からなり、導電シート部１１３の表面が導電部１１１となり、絶縁シート部１１４の表面が絶縁部１１２となる。
【００４１】
集電体シートＣの表面においては、導電部と絶縁部とが共存しているため、絶縁部が電極合剤未塗工部となる場合には、内部短絡発生の可能性が大きく低減する。例えば、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）に示すように、電極合剤１１５を導電部１１１だけに設けた場合、電極合剤未塗工部１２１、１２２では、絶縁シート部の表面が露出する。これらの露出部は絶縁性であるため、内部短絡の原因になることがない。
導電シート部には、集電体シートＢに用いる導電シートと同様の材料を用いることができる。
【００４２】
絶縁シート部が配置されない導電シート部１１３の端部は、集電体シートＣの集電端子との接続部１１７となる。導電シート１１３のこの端部から少し離れた位置には、集電方向に対して垂直な溝形状を有する肉薄部１１６ａが形成されている。肉薄部１１６ａは、集電体シートＢと同様に、過電流遮断部として機能する。
【００４３】
また、集電体シートＢと同様に、図１３〜１５に示すように、さらなる肉薄部１１６ｂ、１１６ｃおよび１１６ｄを、電極合剤を担持する導電部１１１の主要部を囲むように設けることもできる。
肉薄部１１６ａ〜１１６ｄの厚さｃは、集電体シートＢと同様に、導電シート１１３の主要部の厚さＣの３％以上、さらには５％以上が好ましく、１０％以下であることが好ましい。
【００４４】
絶縁シート部の厚さは、例えば０．５〜５００μｍであることが好ましい。絶縁シート部としては、樹脂シートなどの絶縁シートを用いることができる。樹脂シートに用いる樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【００４５】
なお、平坦な表面を有する通常の絶縁シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する絶縁シート部を用いることもできる。
【００４６】
導電シート部と絶縁シート部とを接続する方法は、特に限定されないが、例えば導電シートの端部に、絶縁シートの端部を溶着させることに形成することができる。また、接着剤を用いて、導電シートの端部に、絶縁シートの端部を接着させることもできる。
【００４７】
実施形態４
本実施形態では、図７〜９に示したような集電体シートＡを用いた場合を例にとって、積層型の極板群を有する非水電解質二次電池の一例について説明する。
図１に、本実施形態に係る非水電解質二次電池の積層型極板群を図７のｂ−ｂ線に沿って切断した場合の縦断面図を示す。図２には、その極板群のａ−ａ線断面図を示す。極板群１０は、交互に積層された複数の第１電極１５ａと第２電極１５ｂからなり、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間には、セパレータ１６が介在している。
第１電極１５ａは、第１集電体シート１３ａおよび２つの第１電極合剤層１４ａからなり、第１集電体シート１３ａは、樹脂シート１１ａおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ａからなる。導電層１２ａの表面は第１集電体シートの導電部となり、樹脂シート１１ａの露出部は絶縁部となる。
【００４８】
第１集電体シートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”を除く全面には導電層１２ａが設けられている。導電層１２ａの表面は導電部となることから、その上に第１電極合剤層１４ａが設けられている。導電層１２ａを有さない第１集電体シートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”は絶縁部となる。端部１１ｘの反対側に位置する端部１２ｘには、集電端子との接続部となる導電層１２ａの露出部が残されている。
【００４９】
極板群１０は、２種類の第２電極１５ｂ、１５ｂ’を含んでいる。２つの第１電極１５ａで挟持されている内部の第２電極１５ｂは、極板群における配置が逆であること以外、第１電極１５ａと同様の構造を有する。すなわち、内部の第２電極１５ｂは、第２集電体シート１３ｂおよび２つの第２電極合剤層１４ｂからなり、第２集電体シート１３ｂは、樹脂シート１１ｂおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ｂからなる。最も外側の２つの第２電極１５ｂ’は、樹脂シート１１ｂの両面ではなく、片面に導電層１２ｂと第２電極合剤層１４ｂが設けられていること以外、内部の第２電極と同様の構造を有する。
【００５０】
第２集電体シートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”を除く全面には導電層１２ｂが設けられている。導電層１２ｂの表面は導電部となることから、その上に第２電極合剤層１４ｂが設けられている。導電層１２ｂを有さない第２集電体シートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”は絶縁部となる。端部１１ｙの反対側に位置する端部１２ｙには、集電端子との接続部となる導電層１２ｂの露出部が残されている。
【００５１】
図１、２において、極板群１０の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが、交互に配されている。
第１集電体シート１３ａの導電層１２ａの露出部（端部１２ｘ）は、極板群１０の第１側面（図１左側）に配されており、その反対側の絶縁部（端部１１ｘ）は、極板群１０の第２側面（図１右側）に配されている。一方、第２集電体シート１３ｂの導電層１２ｂの露出部（端部１２ｙ）は、極板群１０の第２側面に配されており、その反対側の絶縁部（端部１１ｙ）は、極板群１０の第１側面に配されている。なお、図１では、第１側面と第２側面とが互いに極板群の反対側に位置しているが、これらの配置は特に限定されない。
【００５２】
上記のように、第１電極と第２電極とが、互いに逆向きに配置されていることから、第１集電体シート１３ａの導電層１２ａの露出部（端部１２ｘ）は、セパレータ１６の端部を介して、第２集電体シート１３ｂの絶縁部（端部１１ｙ）と隣接する。第２集電体シート１３ｂの導電層１２ｂの露出部（端部１２ｙ）は、セパレータ１６の端部を介して、第１集電体シート１３ａの絶縁部（端部１１ｘ）と隣接する。このような配置であれば、第１電極と第２電極との短絡を防止することが容易であるし、複数の第１集電体シートまたは第２集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して、高容量の極板群を得ることも容易である。短絡を確実に防止する観点から、第１集電体シート１３ａの導電層１２ａの露出部（端部１２ｘ）に隣接する第２集電体シートの絶縁部（端部１１ｙ）および第２集電体シート１３ｂの導電層１２ｂの露出部（端部１２ｙ）に隣接する第１集電体シート１３ａの絶縁部（端部１１ｘ）は、幅０．００１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００５３】
図１のように複数の第１集電体シート１３ａまたは第２集電体シート１３ｂの導電層１２ａ、ｂの露出部を並列に接続して高容量の極板群を得る場合、どのような方法で露出部同士を接続してもよいが、例えば、導電性材料の被膜で第１側面と第２側面を被覆する方法を用いることができる。導電性材料の被膜の厚さは、例えば０．０１〜１ｍｍ程度で十分である。こうして得られた導電性材料の被膜は、それぞれ第１端子１７ａおよび第２端子１７ｂとして集電に利用することができる。良好な集電状態を得るためには、導電層１２ａ、ｂの露出部と導電性材料の被膜との接触面積が大きいほど好ましく、導電層１２ａ、ｂの露出部が導電性材料の被膜（端子１７ａ、ｂ）の内部に０．００１〜１ｍｍの深さまで埋没していることが好ましい。
【００５４】
図１、２では、第１電極合剤層１４ａおよび第２電極合剤層１４ｂの端部は、第３側面および第４側面より窪んだ位置に配されているが、各電極合剤層の端部が、各集電体シートの絶縁部およびセパレータの端部と面一に配されていてもよい。そのような構造であっても、第３側面および第４側面を絶縁性の材料で覆うことにより、充分に短絡を防止することが可能である。
【００５５】
極板群１０においては、その側面からセパレータや極板の端部が突出していないため、体積効率が高く、高容量を得ることが可能である。また、このような極板群は、均整のとれた簡略な構造を有するため、信頼性を確保しやすい。しかも、このような極板群は、同時にたくさん製造することができるため、製造コストを削減することが可能である。
【００５６】
極板群１０の第１側面には、第１端子１７ａと第２電極１５ｂ、ｂ’とを絶縁するための第１絶縁材料部１８ａを設けることができ、第２側面には、第２端子１７ｂと第１電極１５ａとを絶縁するための第２絶縁材料部１８ｂを設けることができる。第１側面には、第２集電体シート１３ｂの絶縁部（端部１１ｙ）が配され、第２側面には、第１集電体シート１３ａの絶縁部（端部１１ｘ）が配されているため、絶縁材料部を設けなくても短絡を防止することは可能であるが、さらに絶縁材料部１８ａ、ｂを設けることで、短絡の可能性は大幅に低減する。絶縁材料部１８ａ、ｂの厚さは特に限定されないが、０．００１ｍｍ以上、さらには０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００５７】
絶縁材料部１８ａ、ｂを設ける方法は特に限定されないが、予め極板の製造工程において、スクリーン印刷法により、ペースト状もしくは液状の絶縁材料を、電極合剤層１４ａ、ｂの周囲の集電体シート１３ａ、ｂ上に塗布しておく方法を採用することができる。フィルム状もしくはテープ状の絶縁材料を、電極合剤層１４ａ、ｂの周囲の集電体シート１３ａ、ｂ上に貼り付けることにより、絶縁材料部を設けることもできる。図２では、極板群１０の第３側面および第４側面には絶縁材料部が設けられていないが、これらの側面にも絶縁材料部を設けることができる。
【００５８】
絶縁材料部１８ａ、ｂに用いる絶縁材料としては、樹脂、ガラス組成物、セラミックスなどが挙げられる。また、織布や不織布に樹脂を含浸させた複合物などを用いることもできる。樹脂には、熱可塑性樹脂を用いてもよく、熱硬化性樹脂を用いてもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂の塗膜を加熱して硬化させる工程を要する。
【００５９】
絶縁材料部１８ａ、ｂに用いることのできる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのエステル系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのエーテル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのスルホン系ポリマー、ポリアクリロニトリル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などのアクリロニトリル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマー、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系ポリマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。また、加熱やＵＶ照射により重合固化して得られるポリマーを用いてもよい。
【００６０】
図１では、第１電極合剤層１４ａに比べて、第２電極合剤層１４ｂの方が大きな面積を有している。このような構造は、第１電極合剤層１４ａを正極とし、第２電極合剤層１４ｂを負極とするリチウムイオン二次電池の極板群に適する。第１電極合剤層１４ａを負極とし、第２電極合剤層１４ｂを正極とする場合には、第２電極合剤層１４ｂに比べて第１電極合剤層１４ａの面積を大きくする。
電極合剤層１４ａ、ｂの厚さは、例えば１〜１０００μｍであるが、これらの厚さは特に限定されない。
【００６１】
次に、複数の極板群１０を同時に製造する方法の一例について、図３を参照しながら説明する。以下の方法によれば、例えば、縦１〜３００ｍｍ、幅１〜３００ｍｍ、厚さ０．０１〜２０ｍｍの大きさの極板群を、効率よく製造することができる。
【００６２】
（イ）第１電極の作製
所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ａを準備する。次いで、樹脂シート２１ａの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設ける。例えば図３に示すように、所定形状の導電層２６ａを、複数行、複数列に樹脂シート２１ａ上に形成する。導電層２６ａは、例えば、樹脂シート２１ａに所定形状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。
【００６３】
樹脂シート２１ａには、電極２つ分の大きさの導電層２６ａを複数個形成する。すなわち２ｎ個の電極を得ようとするときには、樹脂シート２１ａに片面あたりｎ個の導電層２６ａを形成する。次に、図４に示すように、各導電層２６ａの上に、第１電極合剤層２２ａを２つずつ形成する。２つの第１電極合剤層２２ａの間には、第１電極合剤を有さない導電層２６ａの一部である露出部２３ａを残しておく。図４には、３行３列の電極合剤層が描かれているが、通常は、より大きな集電体シートの上に、より多くの導電層と第１電極合剤層が形成される。
【００６４】
第１電極合剤層２２ａは、第１電極合剤からなるペーストを、導電層２６ａの中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は、特に限定されないが、スクリーン印刷、パターン塗工などを採用することができる。ペーストが塗工されていない導電層の露出部２３ａは、極板群の構成後には、第１端子との接続部２４ａとなる。
第１電極合剤は、第１電極の活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と混合することにより調製される。ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜をローラで圧延して、合剤密度が高められる。
【００６５】
第１電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を好ましく用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、ＬｉｘＣｏＯｚ、ＬｉｘＮｉＯｚ、ＬｉｘＭｎＯｚ、ＬｉｘＣｏｙＮｉ１−ｙＯｚ、ＬｉｘＣｏｆＶ１−ｆＯｚ、ＬｉｘＮｉ１−ｙＭｙＯｚ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ）、ＬｉｘＣｏａＮｉｂＭｃＯｚ（Ｍ＝Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｒ）、ＬｉｘＭｎ２Ｏ４、ＬｉｘＭｎ２（１−ｙ）Ｍ２ｙＯ４（Ｍ＝Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｂ）などを挙げることができる。ただし、ｘ値は電池の充放電により、０≦ｘ≦１．２の範囲で変化する。また、０≦ｙ≦１、０．９≦ｆ≦０．９８、１．９≦ｚ≦２．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ＜１である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６６】
第１電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物などを好ましく用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維（ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系）、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。
【００６７】
導電材には、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛などが用いられる。また、結着剤には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマーなどを用いることができる。
【００６８】
極板群において、第２集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第１電極合剤層２２ａの周縁部、すなわち極板群の第２側面に配されることになる第１電極合剤層２２ａの周縁部に沿って絶縁材料を塗工する。ここでもパターン塗工を行うことが好ましい。このような絶縁材料の塗工は必ずしも必要ではなく、任意に行えばよいが、絶縁材料を塗工した方が短絡の可能性を低減することができる。塗工された絶縁材料は、極板群において、第１絶縁材料部を形成する。極板群の第３側面および第４側面に配されることになる第１電極合剤層２２ａの周縁部にも、絶縁材料を被覆してもよい。
【００６９】
（ロ）第２電極の作製
両面に第２電極合剤層を有する第２電極は、第１電極と同様の方法で作製することができる。すなわち所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ｂの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設け、各導電層の上に、第２電極合剤層２２ｂを２つずつ形成する。２つの第２電極合剤層２２ｂの間には、第２電極合剤層を有さない導電層の露出部２３ｂを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部２３ｂは、極板群においては、第２端子との接続部２４ｂとなる。片面だけに第２電極合剤層２２ｂを有する第２電極は、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製することができる。
【００７０】
（ハ）極板群の作製
作製された複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体とを、セパレータを介して積層する。このとき第１電極の第１電極合剤層２２ａと第２電極の第２電極合剤層２２ｂとを互いに対面させてこれらを積層する。第１電極における導電層の露出部２３ａおよび絶縁材料は、それぞれ第２電極における絶縁材料および導電層の露出部２３ｂと対面させる。両方の最も外側には、片面だけに第２電極合剤層２２ｂを有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスする。このようにして複数の極板スタックからなる集合体を得ることができる。
【００７１】
セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーやガラス繊維などからなる織布や不織布を用いることができる。固体電解質やゲル電解質をセパレータとして用いることもできる。固体電解質には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどをマトリックス材料として用いることができる。ゲル電解質としては、例えば、後述の非水電解液をポリマー材料からなるマトリックスに保持させたものを用いることができる。マトリックスを形成するポリマー材料には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキサイドとの混合物を用いることが好ましい。
【００７２】
複数の極板スタックからなる集合体は、極板スタック毎に分割する。第１電極および第２電極は、図４に示す矢印方向に沿って切断される。導電層の露出部２３ａ、ｂは、切断によって集電端子との接続部２４ａ、２４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部２５ａ、２５ｂを形成する。また、接続部２４ａ、２４ｂと電極合剤層を担持する主要部との間の導電層は、細幅に形成されており、この細幅部２７ａ、２７ｂが過電流遮断部として機能する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とがほぼ面一に配されているが、異なる極性の電極の導電部同士が、各側面において互いに対面することはない。
【００７３】
従来から一般的に用いられている金属箔を集電体シートとして用いて、上記のような方法で極板群を作製すると、切断時に生じる金属バリが問題となる。金属バリは、セパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす大きな原因となる。そこで、金属バリの発生を防ぐことが重要となるが、金属バリを生じることなく金属箔を切断することは著しく困難である。一方、樹脂シートからなる集電体シートを用いる場合、切断面のほとんどが樹脂で占められているため、金属バリを生じることがない。そのため電池の信頼性は大幅に向上する。また、万一、短絡が起こり、通常よりも大きな電流が流れたとしても、導電層の細幅部が溶融して、過電流が遮断部される。
【００７４】
第１集電体シートの導電層の露出部２３ａから形成された接続部２４ａと第２集電体シートの絶縁部２５ｂとが交互に配列する第１側面を、導電性材料の被膜で被覆すれば、第１端子が得られる。例えば、溶融もしくは半溶融状態の金属微粒子を第１側面に吹き付けることにより、第１側面を金属被膜で被覆することができる。こうして形成された金属被膜は、自動的に第１集電体シートの接続部２４ａと電気的に接続される。第１側面に配された第２電極合剤層２２ｂの端面には、絶縁材料が塗工されているため、金属被膜と第２電極との短絡は起こらない。第２集電体シートの導電層の露出部２３ｂから形成された接続部２４ｂと第１集電体シートの絶縁部２５ａとが交互に配列する第２側面も、上記と同様に金属被膜で被覆することにより、第２端子を得ることができる。
【００７５】
第１端子もしくは第２端子が正極端子となる場合には、金属被膜をアルミニウムを用いて形成することが好ましい。また、第１端子もしくは第２端子が負極端子となる場合には、金属被膜を銅を用いて形成することが好ましい。
【００７６】
図５に示されるような複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体を用いて、極板群の集合体を得ることもできる。このような第１電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ａの両面の同じ位置に、図１７に示すような導電層３６ａを形成する。このような導電層は、樹脂シート３１ａに所定形状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。ここでも樹脂シート３１ａには、電極合剤層２列分の大きさの導電層を複数列形成する。すなわち２ｎ列の電極合剤層を得ようとするときには、樹脂シート３１ａに片面あたりｎ列の導電層３６ａを形成する。
【００７７】
各導電層の上には、帯状の第１電極合剤層３２ａを２列ずつ形成する。２列の帯状の第１電極合剤層３２ａの間には、第１電極合剤を有さない導電層の露出部３３ａを残しておく。帯状の第１電極合剤層３２ａは、上記と同様の第１電極合剤からなるペーストを、導電層の露出部３３ａを除くほぼ全面に塗工することにより形成される。塗工方法は積層型極板群の場合と同様である。ペーストが塗工されていない導電層の露出部３３ａは第１端子との接続部３４ａとなる。
【００７８】
第２電極からなる集合体を得る場合にも、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ｂの両面の同じ位置に、図１７に示すような導電層を形成し、各導電層の上に、帯状の第２電極合剤層３２ｂを２列ずつ形成する。２列の帯状の第２電極合剤層３２ｂの間には、第２電極合剤を有さない導電層の露出部３３ｂを残しておく。導電層の露出部３３ｂは第２端子との接続部３４ｂとなる。
【００７９】
このような極板群の集合体を、図５に示す矢印方向に沿って極板スタックごとに分割すると、導電層の露出部３３ａ、３３ｂは、切断によって端子との接続部３４ａ、３４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部３５ａ、３５ｂを形成する。また、接続部３４ａ、３４ｂと電極合剤層を担持する主要部との間の導電層は、細幅に形成されており、この細幅部３７ａ、３７ｂが過電流遮断部として機能する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されているが、第１側面と第２側面においては、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。一方、第３側面および第４側面には、電極合剤層の断面が露出することになるが、これらの側面を絶縁性の材料で被覆することにより、短絡の可能性を大きく低減することができる。
【００８０】
上記のような製造法によれば、例えば、縦１〜３００ｍｍ、幅１〜３００ｍｍ、厚さ０．０１〜２０ｍｍの範囲であれば、任意の大きさの極板群を効率よく製造することができる。得られた極板群は、必要に応じて所定形状のケースに所定の電解液とともに収容される。ケースには、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したもの、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔（アルミニウムラミネートシート）、樹脂ケースなどが用いられる。ケース内に極板群とともに収容される電解液の組成は、電池の種類に応じて異なる。電池が、例えばリチウムイオン二次電池の場合、電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。電解液におけるリチウム塩濃度は、例えば０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌである。
【００８１】
非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、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、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそれらのフッ化物などを用いることができる。これらは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。特に、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。
【００８２】
リチウム塩には、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｌＣｌ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２、ＬｉＰＦ３（ＣＦ３）３、ＬｉＰＦ３（Ｃ２Ｆ５）３などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、少なくともＬｉＰＦ６を用いることが好ましい。
【００８３】
次に、図６に示すような捲回型極板群の製造法の一例について説明する。なお、図６は、第１電極を中心に描かれた捲回型極板群の部分的な概念図であり、更に外周側の合剤層や極板等は省略されている。
（イ）第１電極の作製
捲回型極板群に用いる第１電極は、帯状の形状を有すること以外、積層型極板群に用いる第１電極と同様の構造を有する。従って、第１電極の製造法は積層型の場合とほぼ同様である。
例えば、図５に示したのと同様の第１電極からなる集合体を作製する。次に、上記と同様に、第１電極合剤層の周縁部のうち、少なくとも導電層の露出部側の反対側に、絶縁材料を塗工する。この部分は、極板群において、第２集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる。
（ロ）第２電極の作製
ここでも、図５に示したのと同様の第２電極からなる集合体を作製する。
【００８４】
（ハ）極板群の作製
第１電極からなる集合体と第２電極からなる集合体とを、セパレータ４０を介して捲回する。このとき、帯状の第１電極合剤層３２ａと第２電極合剤層３２ｂとが互いに対面するように電極を配置する。また、第１電極における導電層の露出部および絶縁材料が、それぞれ第２電極における絶縁材料および導電層の露出部と対面するように両極板を配置する。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られる。
【００８５】
長尺筒状の集合体は、極板群ごとに分割する。このような極板群の一方の側面（底面）には、第１集電体シートの導電層の露出部と第２集電体シートの絶縁部とが交互に、同心円状に配列しており、他方の側面（底面）には、第２集電体シートの導電層の露出部と第１集電体シートの絶縁部とが交互に、同心円状に配列している。また、図６からは判別できないが、各導電層の露出部と電極合剤層を担持する部分との間の導電層には、複数の細幅部が設けられており、これらが過電流遮断部として機能する。
【００８６】
第１集電体シートの導電層の露出部が配列している底面および第２集電体シートの導電層の露出部が配列している底面を、上記と同様に、それぞれ金属で被覆することにより、第１端子４１および第２端子４２を形成することができる。第２電極合剤層３２ｂの端面には絶縁材料４３ｂが塗工されているため、第１端子４１と第２電極との短絡は起こらないし、第１電極合剤層３２ａの端面には絶縁材料４３ａが塗工されているため、第２端子４２と第１電極との短絡は起こらない。また、万一、短絡が起こり、通常よりも大きな電流が流れたとしても、導電層の複数の細幅部が溶融して、過電流が遮断部される。
【００８７】
【実施例】
《実施例１》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）のシートを準備した。次いで、所定形状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の図１８に示すような形状の銅の蒸着層を形成した。ここで、寸法Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ６５ｍｍ、４６ｍｍ、０．８ｍｍ、０．１ｍｍ、２ｍｍとした。銅の蒸着層の厚さは、０．１μｍとした。銅の蒸着は、エレクトロンビーム法により行った。
【００８８】
次に、活物質の球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム３重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第１電極合剤からなるペーストを調製した。そして、ペーストを各蒸着層の中央部１８１および細幅部１８２を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着層の主要部１８３に、３２ｍｍ×４６ｍｍの第１電極合剤層が２つずつ形成された。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００８９】
第１電極合剤層の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。こうして、両面に６行６列の第１電極合剤層を有する第１電極の集合体を得た。
【００９０】
（ロ）第２電極の作製
まず、両面に第２電極合剤層を有する第２電極を作製した。
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのＰＥＴシートを準備した。次いで、所定形状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の図１８に示すような形状のアルミニウムの蒸着層を形成した。ここで、寸法Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ６４ｍｍ、４５ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６ｍｍ、２ｍｍとした。Ａｌの蒸着層の厚さは、０．１μｍとした。Ａｌの蒸着は、抵抗加熱法により行った。
【００９１】
次に、活物質のコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）１００重量部と、導電材のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第２電極合剤からなるペーストを調製した。そして、ペーストを各蒸着層の主要面に塗工した。その結果、各蒸着層の上に、３１ｍｍ×４５ｍｍの第２電極合剤層が２つずつ形成された。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００９２】
次に、第２電極合剤層の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。こうして、両面に６行６列の第２電極合剤層を有する第２電極の集合体を得た。
一方、片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極についても、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【００９３】
（ハ）極板群の作製
両面に第１電極合剤層を有する第１電極からなる集合体２つで、両面に第２電極合剤層を有する第２電極からなる集合体１つを、セパレータを介して挟持した。このとき、第１電極合剤層と第２電極合剤層とを互いに対面させた。また、第１電極における銅の蒸着層の露出部およびポリフッ化ビニリデンが、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンおよびＡｌの蒸着膜の露出部と対面するように、両極板を配置した。そして、両最外面に、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスした。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られた。
【００９４】
次に、切断位置を、第１電極における銅の蒸着層の露出部の中心、第２電極におけるＡｌの蒸着層の露出部の中心に対応させて、複数の極板スタックからなる集合体を極板スタック毎に分割した。その結果、一連の塗工・積層工程により、一度に３６個もの極板スタックを得ることができた。
【００９５】
第１集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。このとき、銅の蒸着層の露出部が、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【００９６】
次に、第２集電体シートのＡｌの蒸着層の露出部と第１集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。このとき、Ａｌの蒸着層の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【００９７】
［評価］
得られた極板群の銅膜（負極端子）と、アルミニウム膜（正極端子）とに、それぞれリード線を接続し、極板群を電解液に浸漬し、外部の充放電装置を用いて、２０℃雰囲気中で、充放電試験を行った。ここでは、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）とを体積比３０：７０で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１モル／Ｌの濃度で溶解して電解液を調製した。
充電および放電は、それぞれ電極面積に対して２．５ｍＡ／ｃｍ２の電流モードで行った。充電終止電圧は４．２Ｖとした。放電終止電圧は３．０Ｖとした。上記条件によって得られた電気容量は９００ｍＡｈであった。
次に、同様の極板群を１００個作製し、上記と同様の電解液を含浸させた後、正極端子および負極端子の露出面以外の側面をアルミニウムラミネートシートで被覆し、リチウムイオン二次電池を完成させた。これらの電池を１０ｍΩのシャント抵抗を接続して外部短絡させて、５分後および３０分後に、電池の表面温度を測定した。その結果、表面温度が８０℃以上に上昇した電池は無かった。その後、電池を分解して内部を観察したところ、集電体シートに設けられた蒸着層の細幅部の多くが溶融して切断されていた。
【００９８】
《実施例２》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横３３ｍｍ、縦４７ｍｍ、厚さ１０μｍの銅箔を準備した。次いで、銅箔の外周から０．４ｍｍ内側に、図１０に示すように、４つの幅０．１ｍｍ、厚さ１μｍの溝形状の肉薄部をエッチング加工により形成した。
次いで、銅箔の３つの辺に沿う端部を、図１１、１２に示すように、マスキングテープで被覆した。マスキングテープは、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートの基材にアクリル樹脂系粘着剤を担持させたものを用いた。
【００９９】
得られた集電体シートの銅箔の露出部上に、実施例１と同様の第１電極合剤を塗布し、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。ただし、マスキングテープで被覆されていない銅箔端部の溝形状の肉薄部（図１０の肉薄部８６ａに相当）よりも外側だけは、集電端子との接続部として露出部のまま残した。第１電極合剤層（３２ｍｍ×４６ｍｍ）の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。
【０１００】
（イ）第２電極の作製
横３３ｍｍ、縦４７ｍｍ、厚さ１０μｍのアルミニウム箔を準備した。次いで、アルミニウム箔の外周から０．４ｍｍ内側に、図１０に示すように、４つの幅０．１ｍｍ、厚さ１μｍの溝形状の肉薄部をエッチング加工により形成した。次いで、アルミニウム箔の３つの辺に沿う端部を、第１電極と同様のマスキングテープで被覆した。
【０１０１】
得られた集電体シートのアルミニウム箔の露出部上に、実施例１と同様の第２電極合剤を塗布し、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。ただし、マスキングテープで被覆されていないアルミニウム箔端部の溝形状の肉薄部（図１０の肉薄部８６ａに相当）よりも外側だけは、集電端子との接続部として露出部のまま残した。第２電極合剤層（３１ｍｍ×４５ｍｍ）の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。
一方、片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極についても、他方の面に第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【０１０２】
両面に第１電極合剤層を有する第１電極２つで、両面に第２電極合剤層を有する第２電極１つを、セパレータを介して挟持した。このとき、第１電極における銅箔の露出部およびポリフッ化ビニリデンが、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンおよびＡｌ箔の露出部と対面するように、両極板を配置した。そして、両最外面に、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスして、極板スタックを得た。
【０１０３】
第１電極の銅箔の露出部と第２電極のマスキングテープとが交互に配列する側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。このとき、銅箔の露出部が、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【０１０４】
次に、第２電極のＡｌ箔の露出部と第１電極のマスキングテープとが交互に配列する側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。このとき、Ａｌ箔の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【０１０５】
［評価］
得られた極板群の電気容量を実施例１と同様に評価した。その結果、実施例２の極板群の電気容量は９００ｍＡｈであった。また、実施例２の極板群を用いて実施例１と同様に１００個のリチウムイオン二次電池を作製し、これらを短絡させて、５分後および３０分後に、電池の表面温度を測定した。その結果、表面温度が８０℃以上に上昇した電池は無かった。その後、電池を分解して内部を観察したところ、銅箔およびＡｌ箔に設けた溝形状の肉薄部の多くが溶融して切断されていた。
【０１０６】
【発明の効果】
上述のように、本発明の非水電解質二次電池においては、集電体シートの表面に導電部と絶縁部とが共存することから、集電体シートの導電部に電極合剤を担持する一方で、絶縁部には電極合剤を担持しないことが可能である。このような構造によれば非水電解質二次電池の内部短絡の可能性は大きく低減する。そして、万一、短絡が起こり、通常よりも大きな電流が流れたとしても、集電体シートに過電流遮断機構が設けられていることから、安全性は確保される。また、本発明によれば、正極端子や負極端子の構造が簡略であり、集電タブや集電リードを用いる必要はないため、小型でも高い電気容量を有し、信頼性の高い非水電解質二次電池を提供することができる。そして、本発明によれば、同時に複数の非水電解質二次電池を効率的に製造することができる。このような非水電解質二次電池を含む非水電解液二次電池を用いることにより、信頼性の高い携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非水電解質二次電池の積層型極板群の一例の縦断面図である。
【図２】図１の極板群のａ−ａ線断面図である。
【図３】第１電極または第２電極の集合体を得るための集電体シートの一例の上面図である。
【図４】第１電極および第２電極からなる集合体の一例の斜視図である。
【図５】第１電極および第２電極からなる集合体の別の一例の斜視図である。
【図６】本発明の非水電解質二次電池の捲回型極板群の一例の縦断面図である。
【図７】本発明の集電体シートＡの上面図である。
【図８】集電体シートＡのａ−ａ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＡのａ−ａ線断面図（ｂ）である。
【図９】集電体シートＡのｂ−ｂ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＡのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１０】本発明の集電体シートＢの上面図である。
【図１１】集電体シートＢのａ−ａ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのａ−ａ線断面図（ｂ）である。
【図１２】集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１３】本発明の集電体シートＣの上面図である。
【図１４】集電体シートＣのａ−ａ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのａ−ａ線断面図（ｂ）である。
【図１５】集電体シートＣのｂ−ｂ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１６】図１１（ａ）の部分拡大図である。
【図１７】第１電極または第２電極の集合体を得るための集電体シートの別の一例の上面図である。
【図１８】実施例１で作製した集電体シートの導電層の形状を示す図である。
【符号の説明】
１０ 極板群
１１ａ、ｂ 樹脂シート
１１ｘ、ｘ’、ｘ” 第１集電体シートの端部
１１ｙ、ｙ’、ｙ” 第２集電体シートの端部
１２ａ、ｂ 導電層
１２ｘ、ｙ 導電層の端部
１３ａ 第１集電体シート
１３ｂ 第２集電体シート
１４ａ 第１電極合剤層
１４ｂ 第２電極合剤層
１５ａ 第１電極
１５ｂ、ｂ’ 第２電極
１６ セパレータ
１７ａ 第１端子
１７ｂ 第２端子
１８ａ 第１絶縁材料部
１８ｂ 第２絶縁材料部
２１ａ、ｂ 樹脂シート
２２ａ 第１電極合剤層
２２ｂ 第２電極合剤層
２３ａ、ｂ 導電層の露出部
２４ａ 第１端子との接続部
２４ｂ 第２端子との接続部
２５ａ、ｂ 樹脂シートの露出部に対応する絶縁部
２６ａ 導電層
２７ａ 細幅部
２７ｂ 細幅部
３１ａ、ｂ 樹脂シート
３２ａ 帯状の第１電極合剤層
３２ｂ 帯状の第２電極合剤層
３３ａ、ｂ 導電層の露出部
３４ａ 第１端子との接続部
３４ｂ 第２端子との接続部
３５ａ、ｂ 樹脂シートの露出部に対応する絶縁部
３６ａ 導電層
３７ａ、ｂ 細幅部
４１ 第１端子
４２ 第２端子
４３ａ、ｂ 絶縁材料
５０ 集電体シートＡ
５１ 導電部
５２ 絶縁部
５３ 絶縁シート
５４ 導電層
５５ 電極合剤
５６ 細幅部
５７ 集電端子との接続部
６１、６２ 電極合剤未塗工部
８０ 集電体シートＢ
８１ 導電部
８２ 絶縁部
８３ 導電シート
８４ 絶縁層
８５ 電極合剤
８６ａ〜ｄ 肉薄部
８７ 集電端子との接続部
９１、９２ 電極合剤未塗工部
１１０ 集電体シートＣ
１１１ 導電部
１１２ 絶縁部
１１３ 導電シート部
１１４ 絶縁シート部
１１５ 電極合剤
１１６ａ〜ｄ 肉薄部
１１７ 集電端子との接続部
１２１、１２２ 電極合剤未塗工部
１８１ 中央部
１８２ 細幅部
１８３ 主要部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery for supporting an electrode mixture and a non-aqueous electrolyte secondary battery.
[0002]
[Prior art]
A non-aqueous electrolyte secondary battery includes an electrode group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The electrode group includes a stacked type and a wound type. A stacked electrode plate group is obtained by alternately stacking a positive electrode and a negative electrode via a separator. The wound electrode plate group is obtained by winding a long positive electrode and a negative electrode via a separator. Each of the positive electrode and the negative electrode is composed of a current collector sheet and at least one electrode mixture layer carried on the current collector sheet. For the current collector sheet, a metal foil or the like which is entirely composed of a conductive portion is used. These electrode plates have side surfaces in which the ends of the positive electrode and the negative electrode are alternately arranged. In such an electrode group, a short circuit is prevented by extracting electricity from the side surface using a current collecting tab or a current collecting lead.
[0003]
2. Description of the Related Art In recent years, with the miniaturization and weight reduction of electronic and electric devices, demands for miniaturization and weight reduction of non-aqueous electrolyte secondary batteries have increased. However, the current nonaqueous electrolyte secondary battery has a complicated internal structure, and there is a limit to improving the electric capacity of a product per fixed volume. In some aspects, the complicated structure hinders the improvement of the reliability of the non-aqueous electrolyte secondary battery. For example, a current collecting tab or current collecting lead connected to the electrode may prevent uniform electrode reaction on the electrode surface, or an internal short circuit may occur when a larger metal burr occurs on the cut surface of the tab or lead than usual. Or
[0004]
Therefore, from the viewpoint of simplifying the internal structure of the battery, the positive electrode protrudes from one of the side surfaces of the electrode plate group, and the negative electrode protrudes from the side surface opposite to the side surface. Instead, it is proposed to extract electricity directly from each side. For example, in a battery having a stacked electrode plate group, a technique has been proposed in which protruded electrode plates of the same polarity are integrally joined using a predetermined metal member (for example, see Patent Document 1). Further, in a battery having a wound electrode group, a technique has been proposed in which a protruding electrode material having the same polarity is joined to a plate-shaped current collector plate (for example, see Patent Document 2). .
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-126707 A [Patent Document 2]
JP 2000-294222 A
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional current collector sheet for supporting the electrode mixture is entirely composed of a conductive portion, the uncoated portion of the electrode mixture always has conductivity, so the possibility of internal short circuit is high. Problem. Further, when the positive electrode protrudes from one of the side surfaces of the electrode plate group and the negative electrode protrudes from the side surface opposite to the side surface, the current collecting structure becomes complicated, so that the electrode group must be manufactured one by one. Therefore, the manufacturing process of the electrode group becomes complicated. That is, there is a problem that a plurality of electrode plate groups cannot be simultaneously manufactured.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is to improve the above problem by allowing a conductive portion and an insulating portion to coexist on the surface of a current collector sheet. According to the present invention, it is possible to support the electrode mixture on the conductive portion of the current collector sheet while not supporting the electrode mixture on the insulating portion. According to such a structure, the uncoated portion of the electrode mixture of the current collector sheet is formed of an insulating portion except for the current collecting portion, so that the possibility of an internal short circuit is greatly reduced. Further, in the current collector, the conductive portion of the current collector sheet of one electrode and the insulating portion of the current collector sheet of the other electrode can be alternately arranged, so that the current collecting structure is simplified. You. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery having a simple current collection structure, high reliability, and high electric capacity. Further, according to the present invention, a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries can be efficiently manufactured at the same time.
[0008]
The present invention also provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having a novel structure as described above, from the viewpoint of further improving safety, even in the event of a short-circuit or the like, to cut off overcurrent. Has functions.
[0009]
That is, the present invention is a current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a conductive portion and an insulating portion on the surface, wherein the current collector sheet includes an insulating sheet, and the conductive portion includes the insulating member. A conductive layer formed on the surface of the sheet, wherein the insulating portion comprises an exposed portion of the insulating sheet, and a part of the conductive layer is formed to have a small width in a width direction perpendicular to a current collecting direction. The narrow width portion relates to a current collector sheet (hereinafter, referred to as a current collector sheet A) that is blown when a current of a predetermined value or more flows.
Here, “fusing” refers to a mechanism in which when a large current flows through a conductor, the conductor is melted by Joule heat to interrupt the current.
In the current collector sheet A, the width a of the narrow portion perpendicular to the current collecting direction is preferably 10% or less of the width A of the main portion of the conductive layer perpendicular to the current collecting direction. .
[0010]
The present invention is also a current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a conductive portion and an insulating portion on the surface, wherein the current collector sheet includes a conductive sheet, and the insulating portion includes the conductive portion. It is made of an insulating layer formed on the surface of the sheet, the conductive part is made of an exposed part of the conductive sheet, and a part of the conductive sheet is made thin so as to have a groove shape perpendicular to the current collecting direction. The present invention relates to a current collector sheet (hereinafter, referred to as a current collector sheet B) which is formed and which is cut off when a current of a predetermined value or more flows.
In the current collector sheet B, the thickness b of the thin part is preferably 10% or less of the thickness B of the main part of the conductive sheet.
[0011]
The present invention is also a current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a conductive portion and an insulating portion on the surface, wherein the current collector sheet is disposed along the same surface of the conductive sheet portion and Consisting of an insulating sheet portion, the conductive portion includes a surface of the conductive sheet portion, the insulating portion includes a surface of the insulating sheet portion, and a portion of the conductive sheet portion is perpendicular to a current collecting direction. The present invention relates to a current collector sheet (hereinafter, referred to as a current collector sheet C) which is formed to be thin so as to have a groove shape, and in which the thin portion melts when a current of a predetermined value or more flows.
In the current collector sheet C, the thickness c of the thin part is preferably 10% or less of the thickness C of the main part of the conductive sheet part.
Here, the main portions of the conductive layer, the conductive sheet, and the conductive sheet portion mean a portion that carries the electrode mixture layer and mainly plays a role of extracting electricity from the electrode mixture.
[0012]
The present invention also provides an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. Wherein the first electrode (a) comprises a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried on the first current collector sheet, and the second electrode (b ) Comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet, and at least one of the first current collector sheet and the second current collector sheet is a current collector sheet. The present invention relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter, referred to as a non-aqueous electrolyte secondary battery X) which is any one of A to C.
[0013]
The present invention also provides an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. Wherein the first electrode (a) comprises a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried on the first current collector sheet, and the second electrode (b ) Is composed of a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet, and the first current collector sheet and the second current collector sheet are each composed of current collector sheets A to C relates to a non-aqueous electrolyte secondary battery (hereinafter referred to as a non-aqueous electrolyte secondary battery Y).
[0014]
In the non-aqueous electrolyte secondary batteries X and Y, the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first side surface of the electrode group, and the second current collector sheet is connected to a first terminal of the electrode group. It is preferable that two side surfaces are connected to the second terminal.
[0015]
In the non-aqueous electrolyte secondary batteries X and Y, it is preferable that the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode group.
[0016]
In the nonaqueous electrolyte secondary batteries X and Y, a first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode is provided on the first side surface, and the first side surface is provided on the second side surface. Preferably, a second insulating material portion for insulating the second terminal and the first electrode is provided.
[0017]
In the non-aqueous electrolyte secondary battery Y, the insulating portion of the first current collector sheet is disposed on the second side surface of the electrode group, and the insulating portion of the second current collector sheet is formed on the second side of the electrode group. Preferably, it is arranged on one side.
[0018]
In the non-aqueous electrolyte secondary batteries X and Y, the electrode plate group includes an insulating portion of the first current collector sheet and / or the second current collector sheet in addition to the first side surface and the second side surface. May have a side surface on which the insulating portion is disposed. For example, in the non-aqueous electrolyte secondary battery Y, the insulating portion of the first current collector sheet and the second current collector sheet are provided on the side surfaces of the electrode plate group other than the first side surface and the second side surface. Insulation can be provided.
[0019]
The present invention includes, for example, the following nonaqueous electrolyte secondary batteries.
A nonaqueous electrolyte secondary battery including an electrode group in which a plurality of first electrodes and a plurality of second electrodes are alternately stacked with a separator interposed therebetween, wherein each of the plurality of first electrodes is a first current collector A plurality of second electrodes each including a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer supported thereon; The first current collector sheet and the second current collector sheet are each one of the current collector sheets A to C, and the conductive portion of the first current collector sheet is a first current collector sheet of the electrode group. A side surface is connected to a first terminal, a conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second side surface of the electrode plate group, and an insulating portion of the first current collector sheet is connected to the second terminal. An insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first side surface. Non-aqueous electrolyte secondary battery that is.
[0020]
A non-aqueous electrolyte secondary battery having an electrode group in which a first electrode and a second electrode are wound with a separator interposed therebetween, wherein the first electrode includes a first current collector sheet and at least one supported by the first current collector sheet. The first electrode mixture layer comprises one first electrode mixture layer, and the second electrode comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the second current collector sheet. 2 The current collector sheets are each one of the current collector sheets A to C, and the conductive portion of the first current collector sheet is connected to a first terminal on a first bottom surface (first side surface) of the electrode plate group. Connected, a conductive portion of the second current collector sheet is connected to a second terminal on a second bottom surface (second side surface) of the electrode plate group, and an insulating portion of the first current collector sheet is connected to the second bottom surface. And a non-aqueous electrolyte in which an insulating portion of the second current collector sheet is disposed on the first bottom surface. The following battery.
[0021]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1
In the present embodiment, the current collector sheet A will be described.
FIG. 7 shows a top view of the current collector sheet A50. FIG. 8A is a cross-sectional view of the current collector sheet A taken along line aa, and FIG. 9A is a cross-sectional view of the current collector sheet A taken along line bb.
The current collector sheet A includes an insulating
[0022]
Since the conductive portion and the insulating portion coexist on the surface of the current collector sheet A, when the insulating portion is an uncoated portion of the electrode mixture, the possibility of occurrence of an internal short circuit is greatly reduced. For example, as shown in FIGS. 8B and 9B, when the
[0023]
A part of the
[0024]
A plurality of such overcurrent cutoff units may be provided. The width a of the
[0025]
The thickness of the insulating sheet is preferably, for example, 0.5 to 500 μm. Further, the thickness of the conductive layer is preferably 0.01 to 100 μm. A normal insulating sheet having a flat surface may be used, or a perforated body, lath body, porous body, net, foam, woven fabric, nonwoven fabric, or the like may be used. Further, an insulating sheet having unevenness on the surface can be used.
[0026]
As the insulating sheet, for example, a resin sheet can be used. Examples of the resin constituting the resin sheet include olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene and polymethylpentene; ester-based polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, and polyarylate; and polyphenylene sulfide. Thioether-based polymers such as polystyrene, aromatic vinyl-based polymers such as polystyrene, nitrogen-containing polymers such as polyimide and aramid resin, and fluorine polymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride. These may be used alone, or a copolymer, a polymer alloy, a polymer blend or the like in which two or more kinds are combined may be used.
[0027]
As the conductive layer, it is preferable to use at least one selected from the group consisting of a metal deposition layer and a metal plating layer. The metal deposition layer is particularly suitable when a relatively thin conductive layer of 0.5 μm or less is desired. Further, the metal plating layer is particularly suitable when a relatively thick conductive layer exceeding 0.5 μm is desired.
A metal deposition layer and a metal plating layer can be used in combination. For example, when a metal deposition layer serving as a base is pattern-deposited on an insulating sheet and then a metal plating layer is formed thereon, pattern plating becomes easy. Therefore, when a conductive layer having a thickness exceeding 0.5 μm is formed in a desired shape pattern, the combined use of a metal deposition layer and a metal plating layer is extremely useful.
[0028]
The metal deposition layer may be manufactured by any method, and for example, can be manufactured by a resistance heating method, an rf heating method, an electron beam method, or the like. In particular, it is preferable to employ at least one method selected from the group consisting of the rf heating method and the electron beam method.
[0029]
The metal vapor deposition layer or metal plating layer having a predetermined shape pattern can be formed by performing vapor deposition or plating on an insulating sheet covered with a mask of a predetermined shape. Alternatively, after forming a metal deposition layer or a metal plating layer, the conductive layer may be trimmed with a laser to be processed into a predetermined shape pattern. The metal plating layer is preferably formed by an electrolytic method, an electroless method, or the like.
[0030]
For the conductive layer of the positive electrode current collector sheet, for example, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, titanium, carbon, or the like can be used, and particularly, aluminum, an aluminum alloy, or the like is preferably used. For the conductive layer of the negative electrode current collector sheet, for example, stainless steel, nickel, copper, a copper alloy, titanium, or the like can be used, and particularly, copper, a copper alloy, or the like is preferably used.
[0031]
Embodiment 2
In the present embodiment, the current collector sheet B will be described.
FIG. 10 shows a top view of the current collector sheet B80. FIG. 11A is a cross-sectional view of the current collector sheet B taken along the line aa, and FIG. 12A is a cross-sectional view of the current collector sheet B taken along the line bb.
The current collector sheet B includes a
[0032]
Since the conductive portion and the insulating portion coexist on the surface of the current collector sheet B, when the insulating portion is an uncoated portion of the electrode mixture, the possibility of occurrence of an internal short circuit is greatly reduced. For example, as shown in FIGS. 11B and 12B, when the
[0033]
An end portion of the
[0034]
As shown in FIGS. 10 to 12, further
[0035]
FIG. 16 shows a partially enlarged view of FIG. The thickness b of the
The thickness of the
[0036]
The thickness of the conductive sheet is preferably, for example, 0.5 to 500 μm. Further, the thickness of the insulating layer is preferably 0.01 to 100 μm. An ordinary conductive sheet having a flat surface may be used, or a perforated body, lath body, porous body, net, foam, woven fabric, nonwoven fabric, or the like may be used. Alternatively, a conductive sheet having unevenness on the surface can be used.
[0037]
As the conductive sheet, an electron conductor that does not cause a chemical change in the configured battery can be used without particular limitation. For example, a metal sheet or the like can be used. As the conductive sheet used for the positive electrode, for example, stainless steel, aluminum, an aluminum alloy, titanium, carbon, or the like can be used, and particularly, aluminum, an aluminum alloy, or the like is preferably used. As the conductive sheet used for the negative electrode, for example, stainless steel, nickel, copper, a copper alloy, titanium, or the like can be used. In particular, copper, a copper alloy, or the like is preferably used. A conductive sheet made of a single material may be used, or an alloy sheet or a plated sheet made of two or more materials may be used.
As a method of providing a thin portion on the conductive sheet, a press working method, a laser etching method, a chemical etching method, or the like is preferable, but not limited thereto.
[0038]
It is preferable to use a masking tape for the insulating layer. The masking tape is suitable as an insulating portion of the current collector sheet because an insulating layer of any shape can be easily formed. The masking tape includes, for example, a base made of a material having an electrolytic solution resistance, and an adhesive carried on the base. The thickness of the masking tape is not particularly limited, but is preferably equal to or less than the same thickness as the electrode mixture layer carried on the current collector sheet.
[0039]
Examples of the base material include olefin resins such as polyethylene, polypropylene and polymethylpentene; ester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polyarylate, and polycarbonate; polyethylene oxide, polypropylene oxide, Ether resins such as polyacetal, polyphenylene ether, polyetheretherketone, and polyetherimide; sulfone resins such as polysulfone and polyethersulfone; acrylonitrile resins such as polyacrylonitrile, AS resin and ABS resin; thioether resins such as polyphenylene sulfide Resin; Aromatic vinyl resin such as polystyrene; Nitrogen-containing resin such as polyimide and aramid resin; Polytetrafluoroe Acrylic resins polymethyl methacrylate; Ren, fluororesin such as polyvinylidene fluoride copolymer containing these polymers can be used a polymer alloy or polymer blend, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, aramid resin, copolymers containing these polymers, polymer alloys or polymer blends are particularly preferred. The pressure-sensitive adhesive is not particularly limited, and for example, an acrylic resin, a butyl rubber-based resin, or the like can be used.
[0040]
Embodiment 3
In the present embodiment, the current collector sheet C will be described.
FIG. 13 shows a top view of the current collector sheet C110. FIG. 14A shows a cross-sectional view of the current collector sheet C taken along line aa, and FIG. 15A shows a cross-sectional view of the current collector sheet C taken along line bb.
The current collector sheet C includes a
[0041]
Since the conductive portion and the insulating portion coexist on the surface of the current collector sheet C, when the insulating portion is an uncoated portion of the electrode mixture, the possibility of an internal short circuit is greatly reduced. For example, as shown in FIGS. 14 (b) and 15 (b), when the
For the conductive sheet portion, the same material as the conductive sheet used for the current collector sheet B can be used.
[0042]
An end portion of the
[0043]
Further, similarly to the current collector sheet B, as shown in FIGS. 13 to 15, further
Like the current collector sheet B, the thickness c of the
[0044]
The thickness of the insulating sheet portion is preferably, for example, 0.5 to 500 μm. As the insulating sheet portion, an insulating sheet such as a resin sheet can be used. Examples of the resin used for the resin sheet include olefin-based polymers such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene; ester-based polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, and polyarylate; and polyphenylene sulfide. Thioether-based polymers, aromatic vinyl-based polymers such as polystyrene, nitrogen-containing polymers such as polyimide and aramid resin, and fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride. These may be used alone, or a copolymer, a polymer alloy, a polymer blend or the like in which two or more kinds are combined may be used.
[0045]
Note that a normal insulating sheet having a flat surface may be used, or a perforated body, a lath body, a porous body, a net, a foam, a woven fabric, a nonwoven fabric, or the like may be used. Further, an insulating sheet portion having an uneven surface can be used.
[0046]
The method for connecting the conductive sheet portion and the insulating sheet portion is not particularly limited, but may be formed by, for example, welding the end of the insulating sheet to the end of the conductive sheet. Further, the end of the insulating sheet can be bonded to the end of the conductive sheet using an adhesive.
[0047]
Embodiment 4
In the present embodiment, an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery having a stacked electrode group will be described taking a case where a current collector sheet A as shown in FIGS.
FIG. 1 shows a vertical cross-sectional view when the stacked electrode group of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment is cut along the line bb in FIG. FIG. 2 shows a sectional view of the electrode plate group taken along line aa. The
The
[0048]
A
[0049]
The
[0050]
A
[0051]
In FIGS. 1 and 2, on each side surface of the
The exposed portion (
[0052]
As described above, since the first electrode and the second electrode are arranged in opposite directions, the exposed portion (
[0053]
When the exposed portions of the
[0054]
In FIGS. 1 and 2, the ends of the first
[0055]
In the
[0056]
A first insulating
[0057]
The method for providing the insulating
[0058]
Examples of the insulating material used for the insulating
[0059]
Examples of the resin that can be used for the insulating
[0060]
In FIG. 1, the second
The thickness of the
[0061]
Next, an example of a method for simultaneously manufacturing the plurality of
[0062]
(A) Preparation of First Electrode A
[0063]
A plurality of
[0064]
The first
The first electrode mixture is prepared by mixing an active material of the first electrode, a conductive material, a binder and the like with a dispersion medium. The coating film of the paste is dried, and the dried coating film is rolled by a roller to increase the mixture density.
[0065]
When the first electrode is the positive electrode of a lithium ion secondary battery, for example, a lithium-containing transition metal oxide can be preferably used as the active material. Examples of the lithium-containing transition metal oxides, for example, Li x CoO z, Li x NiO z, Li x MnO z, Li x Co y Ni 1-y O z, Li x Co f V 1-f O z, Li x Ni 1-y M y O z (M = Ti, V, Mn, Fe), Li x Co a Ni b M c O z (M = Ti, Mn, Al, Mg, Fe, Zr), Li x Mn 2 O 4 , Li x Mn 2 (1-y) M 2y O 4 (M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Ti, Zr, Cu, Zn, Al, Pb, Sb), etc. be able to. However, the x value changes in the range of 0 ≦ x ≦ 1.2 due to charging and discharging of the battery. Also, 0 ≦ y ≦ 1, 0.9 ≦ f ≦ 0.98, 1.9 ≦ z ≦ 2.3, a + b + c = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, and 0 ≦ c <1. is there. These may be used alone or in combination of two or more.
[0066]
When the first electrode is a negative electrode of a lithium ion secondary battery, examples of the active material include lithium, a lithium alloy, an intermetallic compound, a carbon material, an organic compound or an inorganic compound capable of inserting and extracting lithium ions, and a metal complex. And an organic polymer compound can be preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. Carbon materials include coke, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, graphitized mesophase spherules, vapor-grown carbon, glassy carbon, carbon fibers (polyacrylonitrile, pitch, cellulose, Vapor-phase growth system), amorphous carbon, and an organic compound fired body. Among these, natural graphite and artificial graphite are particularly preferred.
[0067]
As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black, graphite, or the like is used. Further, as the binder, for example, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, an acrylic resin, styrene butadiene rubber, ethylene propylene terpolymer and the like can be used.
[0068]
In the electrode group, a second edge of the first
[0069]
(B) Production of the second electrode The second electrode having the second electrode mixture layer on both surfaces can be produced in the same manner as the first electrode. That is, a plurality of conductive layers of a predetermined shape pattern are provided at the same position on both sides of a
[0070]
(C) Manufacture of an electrode group An assembly made of a plurality of first electrodes and an assembly made of a plurality of second electrodes are laminated with a separator interposed therebetween. At this time, the first
[0071]
A woven or nonwoven fabric made of an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene, glass fiber, or the like can be used for the separator. A solid electrolyte or a gel electrolyte can be used as the separator. For the solid electrolyte, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide, or the like can be used as a matrix material. As the gel electrolyte, for example, a gel electrolyte in which a non-aqueous electrolyte described later is held in a matrix made of a polymer material can be used. As the polymer material forming the matrix, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or a mixture of polyvinylidene fluoride and polyethylene oxide.
[0072]
An assembly made up of a plurality of electrode stacks is divided for each electrode stack. The first electrode and the second electrode are cut along the arrow direction shown in FIG. The exposed
[0073]
When a metal foil generally used in the past is used as a current collector sheet to form an electrode group by the above-described method, metal burrs generated during cutting pose a problem. Metal burrs break through the separator and are a major cause of internal short circuits. Therefore, it is important to prevent the generation of metal burrs, but it is extremely difficult to cut the metal foil without generating metal burrs. On the other hand, when a current collector sheet made of a resin sheet is used, since most of the cut surface is occupied by the resin, no metal burr occurs. Therefore, the reliability of the battery is greatly improved. Even if a short circuit occurs and a current larger than usual flows, the narrow portion of the conductive layer is melted and the overcurrent is cut off.
[0074]
The first side surface on which the connecting
[0075]
When the first terminal or the second terminal is a positive terminal, it is preferable that the metal film be formed using aluminum. When the first terminal or the second terminal is a negative terminal, it is preferable that the metal film be formed using copper.
[0076]
An assembly of electrode groups can also be obtained using an assembly consisting of a plurality of first electrodes and an assembly consisting of a plurality of second electrodes as shown in FIG. In order to obtain such an aggregate including the first electrodes, a
[0077]
On each conductive layer, two strip-shaped first
[0078]
Also in the case of obtaining an aggregate composed of the second electrodes, a conductive layer as shown in FIG. 17 is formed at the same position on both sides of the
[0079]
When such an assembly of electrode groups is divided for each electrode stack along the direction of the arrow shown in FIG. 5, the exposed
[0080]
According to the above-described manufacturing method, for example, if the length is in the range of 1 to 300 mm, the width is 1 to 300 mm, and the thickness is 0.01 to 20 mm, it is possible to efficiently manufacture an electrode group having an arbitrary size. it can. The obtained electrode group is accommodated in a case having a predetermined shape together with a predetermined electrolyte as needed. As the case, for example, a stainless steel plate, an aluminum plate or the like processed into a predetermined shape, an aluminum foil (aluminum laminated sheet) having a resin coating on both surfaces, a resin case, or the like is used. The composition of the electrolytic solution accommodated in the case together with the electrode group differs depending on the type of the battery. When the battery is, for example, a lithium ion secondary battery, a solution obtained by dissolving a lithium salt in a nonaqueous solvent is used as the electrolytic solution. The lithium salt concentration in the electrolyte is, for example, 0.5 to 1.5 mol / L.
[0081]
Non-aqueous solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, and vinylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, and dipropyl carbonate. Aliphatic carbonates such as cyclic carbonate, methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, and ethyl propionate; γ-lactones such as γ-butyrolactone and γ-valerolactone; 1,2-dimethoxyethane; Acyclic ethers such as ethoxyethane and ethoxymethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyl-tetrahydrofuran, dimethylsulfoxy , 1,3-dioxolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, alkyl phosphate esters and their fluorides, such as trioctyl phosphate can be used. These are preferably used in combination of a plurality of types. In particular, a mixture containing a cyclic carbonate and an acyclic carbonate, a mixture containing a cyclic carbonate, an acyclic carbonate, and an aliphatic carboxylic acid ester are preferable.
[0082]
Lithium salts include LiPF 6 , LiBF 4 , LiClO 4 , LiAlCl 4 , LiSbF 6 , LiSCN, LiCl, LiCF 3 SO 3 , LiCF 3 CO 2 , LiAsF 6 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and Li 2 B 10 Cl 10 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , LiPF 3 (CF 3 ) 3 , LiPF 3 (C 2 F 5 ) 3 and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more, but it is preferable to use at least LiPF6.
[0083]
Next, an example of a method for manufacturing a wound electrode group as shown in FIG. 6 will be described. FIG. 6 is a partial conceptual diagram of the wound electrode group drawn around the first electrode, and further, the outermost mixture layer, the electrode plate, and the like are omitted.
(A) Preparation of First Electrode The first electrode used for the wound electrode group has the same structure as the first electrode used for the laminated electrode group except that it has a strip shape. Therefore, the manufacturing method of the first electrode is almost the same as that of the stacked type.
For example, an aggregate composed of the same first electrodes as shown in FIG. 5 is manufactured. Next, in the same manner as described above, an insulating material is applied to at least the side of the peripheral portion of the first electrode mixture layer opposite to the exposed portion of the conductive layer. This portion is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet in the electrode plate group.
(B) Preparation of second electrode Here, an aggregate composed of the same second electrode as that shown in FIG. 5 is prepared.
[0084]
(C) Preparation of Electrode Group An assembly made of the first electrode and an assembly made of the second electrode are wound via the
[0085]
The long cylindrical aggregate is divided for each electrode plate group. On one side surface (bottom surface) of such an electrode plate group, exposed portions of the conductive layer of the first current collector sheet and insulating portions of the second current collector sheet are alternately and concentrically arranged. On the other side (bottom), exposed portions of the conductive layer of the second current collector sheet and insulating portions of the first current collector sheet are alternately and concentrically arranged. Although not discriminated from FIG. 6, the conductive layer between the exposed portion of each conductive layer and the portion carrying the electrode mixture layer is provided with a plurality of narrow portions, and these portions are provided with overcurrent cutoff. Functions as a unit.
[0086]
Covering the bottom surface where the exposed portions of the conductive layers of the first current collector sheet are arranged and the bottom surface where the exposed portions of the conductive layers of the second current collector sheet are arranged with metal in the same manner as described above. Thereby, the
[0087]
【Example】
<< Example 1 >>
In this example, a stacked lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Preparation of First Electrode A sheet of polyethylene terephthalate (hereinafter, referred to as PET) having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, using a mask having openings of a predetermined shape, a plurality of vapor deposition layers of copper having a shape as shown in FIG. 18 arranged in three rows and six columns were formed at the same position on both sides of the PET sheet. Here, the dimensions L1 to L5 were 65 mm, 46 mm, 0.8 mm, 0.1 mm, and 2 mm, respectively. The thickness of the copper deposition layer was 0.1 μm. Copper was deposited by an electron beam method.
[0088]
Next, 100 parts by weight of spherical graphite (graphitized mesophase small spheres) as an active material, 3 parts by weight of styrene-butadiene rubber as a binder, and an appropriate amount of a carboxymethylcellulose aqueous solution as a dispersion medium are mixed to form a first mixture. A paste comprising the electrode mixture was prepared. Then, the paste was applied to the entire surface of each deposition layer except for the
[0089]
A 0.3 mm-wide polyvinylidene fluoride as an insulating material was applied to a portion of the peripheral portion of the first electrode mixture layer opposite to a portion connected to the current collecting terminal. Thus, an assembly of first electrodes having first electrode mixture layers in 6 rows and 6 columns on both surfaces was obtained.
[0090]
(B) Preparation of second electrode First, a second electrode having a second electrode mixture layer on both surfaces was prepared.
A PET sheet having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, using a mask having openings of a predetermined shape, a plurality of vapor deposition layers of aluminum having a shape as shown in FIG. 18 arranged in three rows and six columns were formed at the same position on both sides of the PET sheet. Here, the dimensions L1 to L5 were 64 mm, 45 mm, 0.8 mm, 0.6 mm, and 2 mm, respectively. The thickness of the Al deposition layer was 0.1 μm. Al deposition was performed by a resistance heating method.
[0091]
Next, 100 parts by weight of lithium cobaltate (LiCoO 2 ) as an active material, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive material, 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of an aqueous solution of carboxymethyl cellulose as a dispersion medium were prepared. Was mixed to prepare a paste composed of the second electrode mixture. Then, the paste was applied to the main surface of each deposition layer. As a result, two 31 mm × 45 mm second electrode mixture layers were formed on each of the deposition layers. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0092]
Next, polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm was applied as an insulating material to a portion of the peripheral edge portion of the second electrode mixture layer opposite to a portion connected to the current collecting terminal. In this way, an aggregate of the second electrodes having the second electrode mixture layers of 6 rows and 6 columns on both surfaces was obtained.
On the other hand, a second electrode having a second electrode mixture layer only on one side was produced in the same manner as described above, except that the conductive layer, the second electrode mixture layer and the insulating material were not provided on the other side.
[0093]
(C) Production of an electrode plate group Two aggregates composed of first electrodes having a first electrode mixture layer on both surfaces, and one aggregate composed of a second electrode having a second electrode mixture layer on both surfaces, It was sandwiched via a separator. At this time, the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer faced each other. Further, the bipolar plates were arranged such that the exposed portion of the copper deposition layer and the polyvinylidene fluoride of the first electrode faced the exposed portion of the polyvinylidene fluoride and Al deposition film of the second electrode, respectively. Then, on both outermost surfaces, a pair of second electrodes having a second electrode mixture layer only on one side were arranged, the inner electrode was sandwiched by these, and the whole was pressed. As a result, an aggregate composed of a plurality of electrode plate stacks was obtained.
[0094]
Next, by associating the cutting position with the center of the exposed portion of the copper vapor deposition layer on the first electrode and the center of the exposed portion of the Al vapor deposition layer on the second electrode, the assembly composed of a plurality of electrode plate stacks is Each plate stack was divided. As a result, as many as 36 electrode plate stacks could be obtained at one time by a series of coating and laminating steps.
[0095]
Copper fine particles in a semi-molten state were sprayed on the side surfaces of the first current collector sheet where the exposed portions of the copper vapor deposition film and the PET resin portions of the second current collector sheet were alternately arranged. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the copper vapor deposition layer had penetrated into the copper film to a depth of 0.2 mm. This copper film was used as it was as a negative electrode terminal.
[0096]
Next, aluminum particles in a semi-molten state were sprayed on side surfaces of the second current collector sheet where the exposed portions of the Al vapor deposition layer and the PET resin portions of the first current collector sheet were alternately arranged. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the Al vapor deposition layer had penetrated into the aluminum film to a depth of 0.2 mm. This aluminum film was used as it was as a positive electrode terminal.
[0097]
[Evaluation]
Lead wires were respectively connected to the copper film (negative electrode terminal) and the aluminum film (positive electrode terminal) of the obtained electrode group, and the electrode group was immersed in an electrolytic solution. A charge / discharge test was performed in a 20 ° C. atmosphere. Here, an electrolyte was prepared by dissolving LiPF 6 at a concentration of 1 mol / L in a mixed solvent of ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) mixed at a volume ratio of 30:70.
Charging and discharging were performed in a current mode of 2.5 mA / cm 2 with respect to the electrode area, respectively. The charge termination voltage was set to 4.2V. The discharge end voltage was 3.0 V. The electric capacity obtained under the above conditions was 900 mAh.
Next, 100 similar electrode plates were prepared and impregnated with the same electrolytic solution as described above. Then, the side surfaces other than the exposed surfaces of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were covered with an aluminum laminate sheet. Was completed. These batteries were externally short-circuited by connecting a shunt resistor of 10 mΩ, and after 5 minutes and 30 minutes, the surface temperatures of the batteries were measured. As a result, there was no battery whose surface temperature increased to 80 ° C. or higher. Thereafter, when the battery was disassembled and the inside was observed, many of the narrow portions of the vapor deposition layer provided on the current collector sheet were melted and cut.
[0098]
<< Example 2 >>
In this example, a stacked lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Preparation of First Electrode A copper foil having a width of 33 mm, a length of 47 mm and a thickness of 10 μm was prepared. Next, as shown in FIG. 10, four groove-shaped thin portions having a width of 0.1 mm and a thickness of 1 μm were formed by etching on the inside of the copper foil at a distance of 0.4 mm from the outer periphery.
Then, the ends along the three sides of the copper foil were covered with a masking tape as shown in FIGS. As the masking tape, a tape in which an acrylic resin-based adhesive was carried on a 25 μm-thick polyethylene terephthalate substrate was used.
[0099]
On the exposed portion of the copper foil of the obtained current collector sheet, the same first electrode mixture as in Example 1 was applied, the paste coating was dried, and the dried coating had a thickness of 70 μm. Rolled up to the roller. However, only the portion outside the groove-shaped thin portion (corresponding to the
[0100]
(A) Preparation of the second electrode An aluminum foil having a width of 33 mm, a length of 47 mm and a thickness of 10 μm was prepared. Next, as shown in FIG. 10, four groove-shaped thin portions having a width of 0.1 mm and a thickness of 1 μm were formed on the inner side of the aluminum foil by 0.4 mm inside by etching. Next, ends along the three sides of the aluminum foil were covered with the same masking tape as the first electrode.
[0101]
On the exposed portion of the aluminum foil of the obtained current collector sheet, the same second electrode mixture as in Example 1 was applied, the paste coating was dried, and the dried coating became 70 μm in thickness. Rolled up to the roller. However, only the outer side of the groove-shaped thin portion (corresponding to the
On the other hand, a second electrode having a second electrode mixture layer only on one surface was produced in the same manner as described above, except that the second electrode mixture layer and the insulating material were not provided on the other surface.
[0102]
Two first electrodes having a first electrode mixture layer on both surfaces were sandwiched, and one second electrode having a second electrode mixture layer on both surfaces was sandwiched via a separator. At this time, the bipolar plates were arranged such that the exposed portion of the copper foil and the polyvinylidene fluoride of the first electrode faced the exposed portion of the polyvinylidene fluoride and the Al foil of the second electrode, respectively. Then, on both outermost surfaces, a pair of second electrodes having a second electrode mixture layer only on one surface were arranged, the inner electrodes were sandwiched by these, and the whole was pressed to obtain an electrode plate stack.
[0103]
Copper fine particles in a semi-molten state were sprayed on the side surfaces where the exposed portions of the copper foil of the first electrode and the masking tape of the second electrode were alternately arranged. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the copper foil had penetrated into the copper film to a depth of 0.2 mm. This copper film was used as it was as a negative electrode terminal.
[0104]
Next, semi-molten aluminum fine particles were sprayed on the side surfaces where the exposed portions of the Al foil of the second electrode and the masking tape of the first electrode were alternately arranged. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the Al foil had penetrated into the aluminum film to a depth of 0.2 mm. This aluminum film was used as it was as a positive electrode terminal.
[0105]
[Evaluation]
The electric capacity of the obtained electrode plate group was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the electric capacity of the electrode group of Example 2 was 900 mAh. Also, 100 lithium ion secondary batteries were manufactured using the electrode group of Example 2 in the same manner as in Example 1, and these were short-circuited. After 5 minutes and 30 minutes, the surface temperature of the batteries was measured. did. As a result, there was no battery whose surface temperature increased to 80 ° C. or higher. After that, when the battery was disassembled and the inside was observed, many of the groove-shaped thin portions provided in the copper foil and the Al foil were melted and cut.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, since the conductive portion and the insulating portion coexist on the surface of the current collector sheet, the electrode mixture is supported on the conductive portion of the current collector sheet. On the other hand, it is possible not to carry the electrode mixture on the insulating portion. According to such a structure, the possibility of an internal short circuit in the nonaqueous electrolyte secondary battery is greatly reduced. Even if a short circuit occurs and a current larger than usual flows, safety is ensured because the current collector sheet is provided with the overcurrent cutoff mechanism. Further, according to the present invention, the structure of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is simple, and it is not necessary to use a current collecting tab or a current collecting lead. A secondary battery can be provided. According to the present invention, a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries can be efficiently manufactured at the same time. By using a non-aqueous electrolyte secondary battery including such a non-aqueous electrolyte secondary battery, a highly reliable mobile phone, portable information terminal device, camcorder, personal computer, PDA, portable audio device, electric vehicle, road, Equipment such as a power supply for leveling can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of a stacked electrode group of a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view taken along line aa of the electrode group of FIG.
FIG. 3 is a top view of an example of a current collector sheet for obtaining an aggregate of a first electrode or a second electrode.
FIG. 4 is a perspective view of an example of an aggregate including a first electrode and a second electrode.
FIG. 5 is a perspective view of another example of an aggregate including a first electrode and a second electrode.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an example of a wound electrode plate group of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
FIG. 7 is a top view of a current collector sheet A of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view taken along line aa of the current collector sheet A (a) and a sectional view taken along line aa of the current collector sheet A in which an electrode mixture is provided in a conductive portion.
FIG. 9 is a cross-sectional view of the current collector sheet A taken along the line bb (a) and a current collector sheet A in which an electrode mixture is provided in the conductive portion (b).
FIG. 10 is a top view of a current collector sheet B of the present invention.
11A is a cross-sectional view of the current collector sheet B taken along line aa, and FIG. 11B is a cross-sectional view of the current collector sheet B provided with an electrode mixture in a conductive portion.
12A is a cross-sectional view taken along line bb of current collector sheet B, and FIG. 12B is a cross-sectional view taken along line bb of current collector sheet B provided with an electrode mixture in a conductive portion.
FIG. 13 is a top view of a current collector sheet C of the present invention.
14A is a cross-sectional view of the current collector sheet C taken along the line aa, and FIG. 14B is a cross-sectional view of the current collector sheet B provided with an electrode mixture in a conductive portion.
FIG. 15 is a cross-sectional view (a) of the current collector sheet C taken along the line bb, and a cross-sectional view (b) of the current collector sheet B provided with an electrode mixture in the conductive portion.
FIG. 16 is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 17 is a top view of another example of a current collector sheet for obtaining an aggregate of a first electrode or a second electrode.
FIG. 18 is a view showing the shape of a conductive layer of the current collector sheet produced in Example 1.
[Explanation of symbols]
10
REFERENCE SIGNS
81
111
Claims (12)
前記集電体シートが、絶縁シートを含み、
前記導電部が、前記絶縁シートの表面に形成された導電層からなり、
前記絶縁部が、前記絶縁シートの露出部からなり、
前記導電層の一部が、集電方向に対して垂直な幅方向において細幅に形成されており、前記細幅部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断する集電体シート。A current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a conductive portion and an insulating portion on the surface,
The current collector sheet includes an insulating sheet,
The conductive portion comprises a conductive layer formed on the surface of the insulating sheet,
The insulating portion comprises an exposed portion of the insulating sheet,
A current collector sheet in which a part of the conductive layer is formed to have a small width in a width direction perpendicular to a current collection direction, and the narrow portion is blown when a current of a predetermined value or more flows.
前記集電体シートが、導電シートを含み、
前記絶縁部が、前記導電シートの表面に形成された絶縁層からなり、
前記導電部が、前記導電シートの露出部からなり、
前記導電シートの一部が、集電方向に対して垂直な溝形状になるように肉薄に形成されており、前記肉薄部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断する集電体シート。A current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a conductive portion and an insulating portion on the surface,
The current collector sheet includes a conductive sheet,
The insulating portion is made of an insulating layer formed on the surface of the conductive sheet,
The conductive portion comprises an exposed portion of the conductive sheet,
A current collector sheet, wherein a part of the conductive sheet is formed to be thin so as to have a groove shape perpendicular to a current collecting direction, and the thin part is blown off when a current of a predetermined value or more flows.
前記集電体シートが、同一面に沿って配置された導電シート部および絶縁シート部からなり、
前記導電部が、導電シート部の表面からなり、
前記絶縁部が、前記絶縁シート部の表面からなり、
前記導電シート部の一部が、集電方向に対して垂直な溝形状になるように肉薄に形成されており、前記肉薄部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断する集電体シート。A current collector sheet for a non-aqueous electrolyte secondary battery having a conductive portion and an insulating portion on the surface,
The current collector sheet comprises a conductive sheet portion and an insulating sheet portion arranged along the same surface,
The conductive portion comprises a surface of a conductive sheet portion,
The insulating portion comprises a surface of the insulating sheet portion,
A portion of the conductive sheet portion is formed so as to be thin so as to have a groove shape perpendicular to a current collecting direction, and the thin portion is a current collector sheet that is blown off when a current of a predetermined value or more flows. .
前記第１電極（ａ）は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、
前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、
前記第１集電体シートおよび第２集電体シートの少なくとも一方が、請求項１〜３のいずれかに記載の集電体シートである非水電解質二次電池。Nonaqueous electrolyte secondary having (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) an electrode group consisting of a separator interposed between the first electrode and the second electrode. Battery,
The first electrode (a) includes a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The second electrode (b) includes a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer supported on the second current collector sheet,
A non-aqueous electrolyte secondary battery in which at least one of the first current collector sheet and the second current collector sheet is the current collector sheet according to claim 1.
前記第１電極（ａ）は、第１集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、
前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、
前記第１集電体シートおよび第２集電体シートが、それぞれ請求項１〜３のいずれかに記載の集電体シートである非水電解質二次電池。Nonaqueous electrolyte secondary having (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) an electrode group consisting of a separator interposed between the first electrode and the second electrode. Battery,
The first electrode (a) includes a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer supported on the first current collector sheet,
The second electrode (b) includes a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer supported on the second current collector sheet,
The non-aqueous electrolyte secondary battery in which the first current collector sheet and the second current collector sheet are the current collector sheets according to any one of claims 1 to 3.
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