JP2007335352A - 非水電解質二次電池及び電池制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化が可能で、高負荷特性を有し、長寿命且つより安全な非水電解質二次電池及び電池制御システムを提供すること。
【解決手段】ラミネートフィルム３０が外装された発電素子２０を備え、発電素子２０は正極及び負極がセパレータを介して交互に積層されて成り、正極リード１１及び負極リード１２により外部との通電性が確保されており、正極又は負極は集電体層の両面に正極活物質又は負極活物質が塗布されて成り、正極リード１１及び負極リード１２はラミネートフィルム３０の封止代となる部位に封止用樹脂３１が配設されて成り、更に抵抗値の大きい電極側のリードには該封止用樹脂とともに温度センサ３２が配設されている非水電解質二次電池である。
上記非水電解質二次電池と電池温度制御手段とを備える電池制御システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、非水電解質二次電池及び電池制御システムに係り、更に詳細には、小型化が可能で、高負荷特性を有し、長寿命且つより安全な非水電解質二次電池及び電池制御システムに関する。

近年、カメラー体型ＶＴＲ、携帯電話、ラップトップコンピューター等のポーリードル電子機器が多く登場し、その小型軽量化が図られている。
これらの電子機器のポーリードル電源である電池、特に二次電池については、エネルギー密度を向上させるための研究開発が活発に進められている。
特に、非水電解液を用いた二次電池の中でも、リチウムイオン二次電池は、従来の水溶液系電解液二次電池である鉛電池、ニッケルカドミウム電池と比較して大きなエネルギー密度が得られるため、期待度が大きくなっており、市場も著しく成長している。

一方、近年では、リチウムイオン二次電池の軽量、高エネルギー密度という特徴が、電気自動車やハイブリッド電気自動車用途に適することから、同電池の大型化、高出力化を目指した検討も盛んとなっている。

かかるリチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池では、電解質又は電解液の導電率が水溶液系電解液と比較して低いため、内部抵抗を低減し高出力化を実現するために、薄膜セパレータの採用による電極間距離の短縮、電極反応面積の大面積化、などの工夫がなされている。
また、特に比較的大型の二次電池においては、電池内部の集電抵抗低減のために、正負極集電体からの電流リードの数を増やすなど、様々な工夫がなされている。
更に、通常のリチウムイオン二次電池では、高い生産性を実現するため、短冊状の正極、セパレータ、負極を積層し、これらを円筒形又は略楕円形に巻回した素子を、電解液又は電解質と共に外装材に封入した構造が用いられている。

上述の非水系二次電池においては、円筒形又は略楕円形に巻回した素子の正負極から高出力化のために多数本の集電リードを取り出す構造を採用すると、素子形状が複雑になり、工程数や部品点数の増加を招くなど生産性が低下するという問題点があった。

この問題に対して、平板状の正極、セパレータ、平板状の負極を基本積層単位とし、この基本積層単位を複数積層した素子構造を採用するガム型アルカリ蓄電池などは、各々の基本積層単位より正負極リードを容易に取り出すことができるので、単純な構造と高い生産性を維持しつつ内部集電抵抗の低減を実現できる。
また、おおよそ矩形の素子形状とすることができるため、素子を封入する外装材として、高分子、金属、高分子の積層体を基本構造とするラミネートフィルムを採用することができる。
これにより、金属製外装材に比べて大幅な軽量化が可能となるため、ハイブリッド自動車や電気自動車に代表されるような、高出力且つ軽量であることが重要視される用途に適した電池を実現することができる。

しかし、高出力化による大電流充放電によりセル温度が上昇し、その温度による寿命低下が懸念されている。
このため、ハイブリッド自動車や電気自動車では、電池温度や電池電圧を測定し、高温時や異常電圧になると電流を遮断したり、送風により電池を冷却するなどの電池保護機能を備えることが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−３１３４３１号公報

しかしながら、通常は電池電極部の温度を測定するため、局所的に高温になる発熱部位とは測定誤差を生む要因になっていた。
特に、正極と負極をセパレータを挟んで交互に積層した電池構造を採用する場合は、電池電極部の低抵抗化が図れるため、比抵抗の高いニッケルが使用されることが多いが、このときは負極リードの発熱温度の上昇が著しい。

また、電圧検出のほか、正極リードへの温度センサ付与が提案されている（例えば特許文献２参照）。
この場合、正極リードより負極リードの方が抵抗が高く、発熱温度は負極リードの方が高いため、保護機能が故障した際や外部短絡などの異常時に想定以上の大電流が流れると、負極リードの温度上昇により、電池外装材料である樹脂が溶解してしまう懸念がある。ときには、電池内部の電解液が加熱した負極リードに接触し、発火に至ることもあり得る。
また、温度センサを電池外部に設置するとその分電池体積が大きくなり、特に上記単電池を複数個用いて組み電池を構成した場合、体積効率を低下させる要因ともなる。
特開２００４−３１２７０号公報

本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、小型化が可能で、高負荷特性を有し、長寿命且つより安全な非水電解質二次電池及び電池制御システムを提供することにある。

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、抵抗値の高い電極側のリード上に温度センサを配設することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の非水電解質二次電池は、ラミネートフィルムが外装された発電素子を備える非水電解質二次電池であって、
上記発電素子は、正極及び負極がセパレータを介して交互に積層されて成り、正極リード及び負極リードにより外部との通電性が確保されており、
上記正極又は上記負極は、集電体層の両面に正極活物質又は負極活物質が塗布されて成り、
上記正極リード及び上記負極リードは、ラミネートフィルムの封止代となる部位に封止用樹脂が配設されて成り、更に抵抗値の大きい電極側のリードには該封止用樹脂とともに温度センサが配設されている、ことを特徴とする

また、本発明の電池制御システムは、非水電解質二次電池と電池温度制御手段とを備え、
上記非水電解質二次電池は、ラミネートフィルムが外装され且つ外部との通電性が正極リード及び負極リードにより確保された発電素子を備え、
上記発電素子は、正極及び負極がセパレータを介して交互に積層されて成り、正極リード及び負極リードにより外部との通電性が確保されており、
上記正極又は上記負極は、集電体層の両面に正極活物質又は負極活物質が塗布されて成り、
上記正極リード及び上記負極リードは、ラミネートフィルムの封止代となる部位に封止用樹脂が配設されて成り、更に抵抗値の大きい電極側のリードには該封止用樹脂とともに温度センサが配設されている、ことを特徴とする。

本発明によれば、抵抗値の高い電極側のリード上に温度センサを配設することとしたため、小型化が可能で、高負荷特性を有し、長寿命且つより安全な非水電解質二次電池及び電池制御システムを提供できる。

以下、本発明の非水電解質二次電池について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、濃度、含有量、充填量などについての「％」は、特記しない限り質量百分率を表すものとする。

図１は、本発明の非水電解質二次電池の一実施形態である積層型電池の構造例を示す分解斜視図である。また、図２は電池素子２０の側面断面図である。
図１及び図２に示すように、この非水電解質二次電池は、正極リード１１と負極リード１２が取り付けられた電池素子２０をフィルム状の外装部材３０の内部に封入して構成されている。
電池素子２０は、正極２１と負極２２とがセパレータ２３を介して積層されているものである。
正極リード１１及び負極リード１２は、外装部材３０の内部から外部に向かって、例えば同一方向にそれぞれ導出されている。正極リード１１及び負極リード１２は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）又はステンレスなどの金属材料によりそれぞれ構成できる。

外装部材３０は、例えば、ナイロンフィルム、アルミニウム箔及びポリエチレンフィルムをこの順に張り合わせた矩形状のラミネートフィルムにより構成されている。外装部材３０は、例えば、ポリエチレンフィルム側と電池素子２０とが対向するように配設されており、各外縁部（封止代）が融着又は接着剤により互いに接合されている。
外装部材３０と正極リード１１及び負極リード１２との間には、外気の侵入を防止する封止用樹脂としての樹脂フィルム３１が挿入されている。樹脂フィルム３１は、正極リード１１及び負極リード１２に対して密着性を有する材料、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、変性ポリエチレン、又は変性ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂により構成できる。

また、本実施形態では、正極よりも抵抗値の大きい負極側のリード１２に温度センサ３２を配設している。
これにより、電子素子の発熱状態をより正確に把握することができるため、高出力電池を長寿命化させうる。また、シーラント上に温度センサを配設するので省スペース化が実現できる。
かかる温度センサーとしては、代表的には、サーミスタ、熱電対のいずれか一方又は双方を用いることができる。

なお、外装部材３０は、上述したラミネートフィルムに代えて、他の構造、例えば金属材料を含まないラミネートフィルム、ポリプロピレンなどの高分子フィルム又は金属フィルムなどにより構成してもよい。

ここで、外装部材３０の一般的な構成は、外装層／金属箔／シーラント層の積層構造で表すことができ（但し、外装層及びシーラント層は複数層で構成されることがある。）、上記の例では、ナイロンフィルムが外装層、アルミニウム箔が金属箔、ポリエチレンフィルムがシーラント層に相当する。
なお、金属箔としては、耐透湿性のバリア膜として機能すれば十分であり、アルミニウム箔のみならず、ステンレス箔、ニッケル箔及びメッキを施した鉄箔などを使用することができるが、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることができる。

外装部材３０として、使用可能な構成を（外装層／金属箔／シーラント層）の形式で列挙すると、Ｎｙ（ナイロン）／Ａｌ（アルミ）／ＣＰＰ（無延伸ポリプロピレン）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）／Ａｌ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ａｌ／ＰＥＴ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／Ａｌ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／Ａｌ／Ｎｙ／ＣＰＰ、ＰＥＴ／Ｎｙ／Ａｌ／Ｎｙ／ＰＥ（ポリエチレン）、Ｎｙ／ＰＥ／Ａｌ／ＬＬＤＰＥ（直鎖状低密度ポリエチレン）、ＰＥＴ／ＰＥ／Ａｌ／ＰＥＴ／ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）、ＰＥＴ／Ｎｙ／Ａｌ／ＬＤＰＥ／ＣＰＰなどがある。

ここで、正極２１は、例えば対向する一対の面を有する正極集電体２１Ａの両面に正極合剤層２１Ｂが被覆された構造を有している。正極集電体２１Ａには、長手方向における一方の端部に正極合剤層２１Ｂが被覆されずに露出している部分があり、この露出部分に正極リード１１が取り付けられている。
正極集電体２１Ａは、例えば銅箔、アルミニウム箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成できる。

正極合剤層２１Ｂは、正極活物質として、リチウム（Ｌｉ）を電気化学的にドープ・脱ドープ可能な正極材料のいずれか１種又は２種以上を含んでおり、必要に応じて導電材及び結着剤を含んでいてもよい。
このような正極材料としては、特に限定されないが、十分な量のリチウムを含んでいることが好ましく、例えば、一般式ＬｉＭｘＯｙ（式中のＭは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｖ若しくはＴｉ又はこれらの任意の組合せを示す）で表わされるＬｉと遷移金属から成る複合金属酸化物や、Ｌｉを含んだ層間化合物などが好適である。これらのリチウム含有化合物は、高電圧及び高エネルギー密度を得ることができるものがあるので好ましい。

一方、負極２２は、正極２１と同様に、例えば対向する一対の面を有する負極集電体２２Ａの両面に負極合剤層２２Ｂが設けられた構造を有している。負極集電体２２Ａには、長手方向における一方の端部に負極合剤層２２Ｂが設けられずに露出している部分があり、この露出部分に負極リード１２が取り付けられている。
負極集電体２２Ａは、例えば銅箔、ニッケル箔又はステンレス箔などの金属箔により構成できる。

負極合剤層２２Ｂに負極活物質として含まれる負極材料としては、リチウム金属、リチウム−アルミ合金の他に、対リチウム金属３．０Ｖ以下の電位で電気化学的にドープ・脱ドープする材料であればいずれも使用することができる。
具体的には、難黒鉛化性炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、熱分解炭素類、コークス類（ピッチコークス、ニードルコークス、石油コークス等）、グラファイト類、ガラス状炭素類、有機高分子化合物焼成体（フェノール樹脂、フラン樹脂などを適当な温度で焼成し、炭素化したもの）、炭素繊維、活性炭及びカーボンブラック類等の炭素質材料を使用することができる。

また、リチウムと合金を形成可能な金属、及びその合金も利用が可能である。例えば、リチウムと合金を形成可能な金属元素の単体、合金及び化合物、リチウムと合金を形成可能な半金属元素の単体、合金及び化合物から成る群から選ばれる少なくとも１種を含む材料が挙げられる。これによって、高いエネルギー密度の二次電池を得ることができる。
なお、本発明において、合金には、２種以上の金属元素から成るものに加えて、１種以上の金属元素と１種以上の半金属元素とを含むものも含める。また、非金属元素を含んでいてもよい。その組織には固溶体、共晶（共融混合物）、金属間化合物又はこれらのうちの２種以上が共存するものがある。

リチウムと合金を形成可能な金属及びその合金負極材料を構成する金属元素又は半金属元素としては、ケイ素（Ｓｉ）、スズ（Ｓｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、インジウム（Ｉｎ）、セリウム（Ｃｅ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）及びビスマス（Ｂｉ）等が挙げられる。
これらのうち、ケイ素やスズは、単位重量当たりにおけるリチウムなどとの反応量が高く、容量をより高くすることができ、好適に使用できる。また、他の元素はサイクル特性をより向上させることができる。

リチウムと合金を形成可能な金属及びその合金負極活物質の構成元素の組合わせを具体的に挙げれば、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｓｎ−Ｃｏ、Ｓｎ−Ｆｅ、Ｓｎ−Ｔｉ、Ｓｎ−Ｖ、Ｓｎ−Ｃｒ、Ｓｎ−Ｍｎ、Ｓｎ−Ｎｉ、Ｓｎ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｒ、Ｓｎ−Ｎｂ、Ｓｎ−Ｍｏ、Ｓｎ−Ａｇ、Ｓｎ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｈｆ、Ｓｎ−Ｔａ、Ｓｎ−Ｗ、Ｓｎ−Ｇａ、Ｓｎ−Ｍｇ、Ｓｎ−Ｃｅ、Ｓｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｓｉ−Ｃｏ、Ｓｎ−Ｃｏ−Ｉｎ、Ｓｎ−Ｃｏ−Ｉｎ‐Ｔｉ、又はＳｎ−Ｃｏなどがある。
更には、Ｓｎ−Ｃｏ−Ｃ、Ｓｎ−Ｆｅ−Ｃ、Ｓｎ−Ｔｉ−Ｃ、Ｓｎ−Ｖ−Ｃ、Ｓｎ−Ｃｒ−Ｃ、Ｓｎ−Ｍｎ−Ｃ、Ｓｎ−Ｎｉ−Ｃ、Ｓｎ−Ｃｕ−Ｃ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｃ、Ｓｎ−Ｚｒ−Ｃ、Ｓｎ−Ｎｂ−Ｃ、Ｓｎ−Ｍｏ−Ｃ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃ、Ｓｎ−Ｈｆ−Ｃ、Ｓｎ−Ｔａ−Ｃ、Ｓｎ−Ｗ−Ｃ、Ｓｎ−Ｇａ−Ｃ、Ｓｎ−Ｉｎ−Ｃ、Ｓｎ−Ｍｇ−Ｃ、Ｓｎ−Ｃｅ−Ｃ、Ｓｎ−Ｂｉ−Ｃ、Ｓｎ−Ｓｉ−Ｃｏ−Ｃ、Ｓｎ−Ｃｏ−Ｉｎ−Ｃ、Ｓｎ−Ｃｏ−Ｉｎ‐Ｔｉ−Ｃ、Ｓｎ−Ｃｏ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ｃｏ−Ａｌ、又はＳｎ−Ｃｏ−Ｐなどを挙げることができる。

このリチウムと合金を形成可能な金属及びその合金負極活物質は、電気炉、高周波誘導炉又はアーク溶解炉などにより溶解し、その後凝固させることにより、また、ガスアトマイズ又は水アトマイズなどの各種アトマイズ法、各種ロール法、又はボールミリング法によって製造することができる。
とりわけ、上記各合成元素の原料とホウ素、炭素、アルミニウム若しくはリン又はこれらの混合物を混合して、ボールミリング法により製造することが好ましい。この手法によれば、負極活物質を低結晶化又は非晶質な構造とすることによってサイクル特性を向上させることができる。なお、ボールミリング法には、例えば遊星ボールミルやアトライターなどの装置を用いることができる。

セパレータ２３は、例えばポリプロピレン若しくはポリエチレンなどのポリオレフィン系の合成樹脂から成る多孔質膜、又はセラミック製の不織布などの無機材料から成る多孔質膜など、イオン透過度が大きく、所定の機械的強度を有する絶縁性の薄膜から構成されており、これら２種以上の多孔質膜を積層した構造としてもよい。特に、ポリオレフィン系の多孔質膜を含むものは、正極２１と負極２２との分離性に優れ、内部短絡や開回路電圧の低下をいっそう低減できるので好適である。

本実施形態において、非水電解質組成物としては、電解質塩を含有させた固体電解質、有機高分子に非水溶媒と電解質塩を含浸させたゲル状電解質のいずれをも用いることができる。
また、固体電解質やゲル状電解質では、正極・負極それぞれに成分が異なる電解質を使用できるが、１種類の電解質を使用する場合には、非水溶媒に電解質塩を溶解させた非水電解液も使用することが可能である。

非水電解液は、非水溶媒と電解質とを適宜組合わせて調製できるが、非水溶媒としては、この種の電池に適用されるものであれば特に限定されず、具体的には、４−フルオロエチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ビニルエチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、ジエチルカーボネート、ジメチルカーボネート、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、１，３−ジオキソラン、４−メチル−１，３ジオキソラン、ジエチルエーテル、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ポリピオニトリル、酢酸エステル、酪酸エステル、及びプロピオン酸エステル等を例示することができる。
特に、次の（１）式

で表される４−フルオロ−１，３−ジオキソラン−２−オンを好適に使用することができる。

ゲル状電解質のマトリックスとしては、上記非水電解液を吸収してゲル化するものでさえあれば、種々の高分子材料が利用でき、例えば、（ポリ）ビニリデンフルオロライドや（ポリ）ビニリデンフルオロライド−ｃｏ−ヘキサフルオロプロピレンなどのフッ素系高分子材料、（ポリ）エチレンオキサイドや同架橋体などのエーテル系高分子材料、また、（ポリ）アクリロニトリルなどを使用することができる。
これらのうち、酸化還元安定性の観点から、特にフッ素系高分子材料を用いることが望ましい。

上記非水電解やゲル状電解質などの電解質中には、電解質塩が含有され、これによってイオン導電性が付与される。
このような電解質塩としては、この種の電池に適用されるものであれば特に限定さるものではなく、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ_４）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ_６）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ_４）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２）、リチウムビス（ペンタフルオロメタンスルホン）メチド（ＬｉＮ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２）、ＬｉＢ（Ｃ_２Ｏ_４）_２、ＬｉＢ（Ｃ_６Ｈ_５）_４、ＣＨ_３ＳＯ_３Ｌｉ、ＣＦ_３ＳＯ_３Ｌｉ、及び塩化リチウム（ＬｉＣｌ）、臭化リチウム（ＬｉＢｒ）等を例示することができる。
これらのうち、次の（２）式

で表されるＬｉＢ（Ｃ_２Ｏ_４）_２を好ましく使用することができる。なお、これら電解質塩の２種以上を組み合わせて使用することも可能である。

なお、本発明においては、非水電解液に、次の（３）式

で表されるプロペンスルトンを添加することができ、これにより、サイクル特性を向上することができる。

本発明の非水電解質二次電池においては、 上記正極２１及び負極２２の作製方法についても特に限定されるものではない。
例えば、正極又は負極材料に公知の結着剤等を添加し、溶剤を加えて塗布する方法、上記材料に公知の結着剤等を添加し、加熱して塗布する方法、電極材料単独又は導電性材料、更には結着剤と混合して成型などの処理を施して成型体電極を作製する方法などを採用することができる。

即ち、結着剤や有機溶剤等と混合され、スラリー状にされた正極材料及び負極材料を集電体２１Ａ及び２２Ａの上にそれぞれ塗布し、乾燥することによって集電体２１Ａ及び２２Ａの上にそれぞれ正極合剤層２１Ｂ及び負極合剤層２２Ｂを作製することができる。
また、結着剤の有無に係りなく、活物質に熱を加えたまま加圧成型することによっても、適切な強度を有する電極を作製することが可能になる。

このようにして得られる本発明の非水電解質二次電池は、充電上限電圧が４．４Ｖ程度であっても長寿命且つ安全に使用できる。

次に、本発明の電池制御システムについて詳細に説明する。
本発明の電池制御システムは、上述の非水電解質二次電池と電池温度制御手段とを備えて成る。
従って、例えば、図８に示すように、電池温度制御手段として、ＥＣＵ（電子コントロールユニット）とバッテリー冷却装置を用いるときは、高電力のバッテリーであっても発熱時に冷却装置を作動させることにより、該バッテリーを長時間、安全に運転できる。
上記電池温度制御手段としては、他に入出力電流値を調節する手段などが挙げられる。

以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
（１）負極
人造黒鉛９０重量部、ポリフッ化ビニリデン１０重量部と、分量外のＮ−メチルピロリドンを混錬し、負極合剤塗料を得た。この負極合剤塗料を、厚さ１５μｍの銅箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより負極合剤層を形成した。
このとき、銅箔が両面に露出した部分（合剤層未塗布部）を約３０ｍｍ残した。また、その際に両面の塗布端が略同一線上となるようにした。これを図３に示す形状に切断し、負極を得た。

（２）正極
ＬｉＣｏＯ_２４２重量部、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４４２重量部、ポリフッ化ビニリデン４重量部、人造黒鉛２重量部、分量外のＮ−メチルピロリドンを混錬し、正極合剤塗料を得た。この正極合剤塗料を、厚さ１５μｍのアルミニウム箔の両面に塗布、乾燥後、プレスすることにより正極合剤層を形成した。
このとき、アルミニウム箔が両面に露出した部分（合剤層未塗布部）を約３０ｍｍ残した。また、その際に両面の塗布端が略同一線上となるようにした。これを図４に示す形状に切断し、正極を得た。

なお、上記負極合剤層及び上記正極合剤層をそれぞれ集電体に塗布形成するに当たっては、あらかじめ負極合剤の重量あたりのリチウム吸蔵能力、正極合剤の重量あたりのリチウム放出能力を測定しておき、負極合剤層の単位面積あたりのリチウム吸蔵能力が、正極合剤層の単位面積あたりのリチウム放出能力を超えることの無いようにした。

（３）セパレータ
厚さ２５μｍのポリプロピレン製微多孔フィルムを図５に示す形状に切断し、これをセパレータとした。

（４）電池素子
このようにして得られた両面塗布負極４枚、両面塗布正極３枚、セパレータ６枚を、図２に示す概略のように、図の上側から見て、両面塗布負極２２、セパレータ２３、両面塗布正極２１、セパレータ２３、両面塗布負極２２、セパレータ２３、両面塗布正極２１、セパレータ２３、両面塗布負極２２、セパレータ２３、両面塗布正極２１、セパレータ２３、両面塗布負極２２、の順となるように積層した。
このようにして、正極合剤層２１Ｂ、セパレータ２３、負極合剤層２２Ｂの基本積層単位を６層分内包する電池素子を作製した。
なお、このとき電池素子の上下最外層には負極合剤層２２Ｂが配置することになるが、これらの部分は正極と対向していないため電池反応には寄与しない。また、この積層操作に際しては、積層方向から見て、正極合剤投影面が負極合剤投影面の内側に収まるように、負極と正極の相対位置を調整した。

（５）二次電池
正極の集電体露出部３枚を同時にアルミニウム製集電リードに超音波溶接した。同様にして、負極の集電体露出部４枚を同時にニッケル製集電リードに超音波溶接した。
非水電解液としてエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）との等容量混合溶媒にＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ／ｌ溶解させたものを使用し、この非水電解液を電池素子に含浸させた。
その後、図６に示すように、樹脂層、アルミニウム層、樹脂層からなるアルミニウムラミネートフィルムからなる外装部材３０を用い、減圧下で開口部を熱融着することにより電池素子２０を封止した。その際、正負極リード１１及び負極リード１２への樹脂接着性を向上させるため別の樹脂フィルムを挟んで熱融着部形成し、これを介して正負極リード及び負極リード１２が外装材の外部に出るようにし、これらを正負極端子、負極端子とした。
また、負極ニッケル製集電リード１２上には、樹脂フィルム３１とラミネートフィルム樹脂層３０に熱電対を挟んで熱融着を行い温度測定センサとした。このようにして図７に示す設計容量１Ａｈの試験電池を作製した。

（実施例２）
温度センサとしてサーミスタを使用した以外は、実施例１と同様の操作を繰返して、設計容量１Ａｈの試験電池を作製した。

（比較例１）
電池の中央部に熱電対をビニールテープにて貼り付けてセル温度測定センサとした以外は、実施例１と同様の操作を繰返して、設計容量１Ａｈの試験電池を作製した。

（性能評価）
（１）実施例及び比較例で作製した二次電池を各々１０個ずつ準備し、それぞれの電池について電池電圧が４．２Ｖとなるまで２００ｍＡ定電流充電を行い、その後、充電電流値が１０ｍＡに減衰するまで４．２５Ｖ定電圧充電を行い、満充電状態とした。
その後、大電流放電試験として２５Ａ放電を１０秒間行ったときの熱電対温度の平均値を求めた。この結果を表１に示す。

（２）また、通常は保護機能により通電されない状態であるが、異常使用環境試験として６０Ａの大電流放電を５秒行ったときの熱電対温度求めた。この結果を表１に示す。

表１に示すように、２５Ａ放電試験においては、実施例１，２では８０℃になるのに対して、比較例１では４０℃に留まっていた。よって４０℃の測定誤差が確認できた。
なお、６０Ａ放電試験においては、負極リード上で熱融着されていた樹脂が溶解し、電池中の電解液漏れが発生した。更に熱せられた負極リード上で電解液が発火し、樹脂層の一部が燃焼した。

以上の結果より、比較例１のように、電池本体部に温度センサを設置するよりも、実施例１，２のように、局所的に発熱する部位である負極リード上の温度センサを設置して、温度測定することが、より正確な電池温度の制御ができるので有効であり、高出力電池を長寿命化させうることがわかる。
また、この温度センサをラミネート樹脂層の熱融着部と一体化するときは、二次電池の小型化にも寄与しうることがわかる。
更に、温度センサとしてサーミスタを使用しても同様の結果が得られていることがわかる。

以上、本発明を若干の実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、外装部材には、ラミネート以外に、缶を用いた外装、いわゆる円筒型、角型、ボタン型などの他の構成を採用することもできる。
また、本発明は、積層型の電池素子を用いた非水電解液二次電池に採用されるが、電池素子が巻回型などであっても同様の効果が得られる。
更に、二次電池に限らず一次電池についても適用可能である。

本発明の非水電解質二次電池の一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示した二次電池における電池素子の側面を示す断面図である。 実施例１の二次電池における負極を示す概略図である。 実施例１の二次電池における正極を示す概略図である。 実施例１の二次電池におけるセパレータを示す概略図である。 実施例１の二次電池における電池素子を示す分解斜視図である。 実施例１の二次電池を示す概略図である。 本発明の電池制御システムの一例を示す概略図である。

符号の説明

１１…正極リード、１２…負極リード、２０…電池素子、２１…正極、２１Ａ…正極集電体、２１Ｂ…正極合剤層、２２…負極、２２Ａ…負極集電体、２２Ｂ…負極合剤層、２３…セパレータ、３０…外装部材（ラミネートフィルム）、３１…樹脂フィルム、３２…温度センサ

Claims (5)

1. ラミネートフィルムが外装された電池素子を備える非水電解質二次電池であって、
   上記電池素子は、正極及び負極がセパレータを介して交互に積層されて成り、正極リード及び負極リードにより外部との通電性が確保されており、
   上記正極又は上記負極は、集電体層の両面に正極活物質又は負極活物質が塗布されて成り、
   上記正極リード及び上記負極リードは、ラミネートフィルムの封止代となる部位に封止用樹脂が配設されて成り、更に抵抗値の大きい電極側のリードには該封止用樹脂とともに温度センサが配設されている、
   ことを特徴とする非水電解質二次電池。
2. 上記抵抗値の大きい方のリードの材質がニッケルであることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
3. 上記温度センサがサーミスタ及び／又は熱電対であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
4. 上記ラミネートフィルムがアルミニウムを使用していることを特徴とする請求項１に記載の非水電解質二次電池。
5. 非水電解質二次電池と電池温度制御手段とを備える電池制御システムであって、
   上記非水電解質二次電池は、ラミネートフィルムが外装され且つ外部との通電性が正極リード及び負極リードにより確保された電池素子を備え、
   上記電池素子は、正極及び負極がセパレータを介して交互に積層されて成り、正極リード及び負極リードにより外部との通電性が確保されており、
   上記正極又は上記負極は、集電体層の両面に正極活物質又は負極活物質が塗布されて成り、
   上記正極リード及び上記負極リードは、ラミネートフィルムの封止代となる部位に封止用樹脂が配設されて成り、更に抵抗値の大きい電極側のリードには該封止用樹脂とともに温度センサが配設されている、
   ことを特徴とする電池制御システム。

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