JP2011243490A - ２次電池、２次電池モジュール、２次電池の製造方法、および２次電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の積層状態、不純物の混入状態を早い工程段階で外部から容易に検査でき、製造工程での歩留まりを向上し、高い信頼性を実現する２次電池、２次電池モジュール、２次電池の製造方法、２次電池モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】２次電池１０は、正極１１と、正極１１に対向する負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置されたセパレータ１３と、正極１１と負極１２との間に電解液を充填して形成された内側電解液部１７と、正極１１、負極１２、セパレータ１３、および内側電解液部１７を被覆して封止する被覆封止部１５とを備える。また、被覆封止部１５は、透光性膜で形成されている。
【選択図】図１Ｂ

Description

本発明は、電解液を充填して形成される電解液部を備える２次電池、そのような２次電池を重ねて形成した２次電池モジュール、そのような２次電池の製造方法、そのような２次電池モジュールの製造方法に関する。

近年のエネルギーデバイス（充電池などの充電電源装置）の大容量化に伴い単電池の大型化が進んできている。大型化に伴って電極面積が大きくなることから、従来の小型電池に比較して歩留まりが低いという問題がある。また、不具合品が発生した場合、電極面積（集電体面積）が大きいほど、工程が進むほど製造工程での損失が大きくなる。したがって、可能な限り早い段階で不具合の生じた単電池を除去することが望まれている。

また、２次電池の例としてラミネート形非水二次電池（例えば、特許文献１参照。）、金属缶を用いた電池（例えば、特許文献２参照。）が提案されている。

特開２００９−２７７３９７号公報 特開２００９−２６６５３０号公報

特許文献１に開示されたラミネート形非水二次電池は、金属ラミネートフィルムを用いていることから、電池内部を視認することができず、内部で何らかの問題が発生した場合、電気特性を確認するまで内部状態の異常を知見することができないという問題がある。

また、特許文献２に開示された金属缶を用いた電池は、特許文献１の場合と同様に電池内部を視認することができず、内部で何らかの問題が発生した場合、電気特性を確認するまで内部状態の異常を知見することができないという問題がある。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、内部状態を容易に確認できる構造の２次電池とすることにより、電極の積層状態、不純物の混入状態を早い工程段階で外部から容易に検査でき、製造工程での歩留まりを向上し、高い信頼性を実現する２次電池を提供することを目的とする。

また、本発明は、本発明に係る２次電池を適用した２次電池モジュールとすることにより、信頼性が高く、充電サイクルによる劣化を防止した２次電池モジュールを提供することを他の目的とする。

また、本発明は、内部状態に対する目視検査を可能とすることによって、本発明に係る２次電池を容易にかつ高精度に製造することができる２次電池の製造方法を提供することを他の目的とする。

また、本発明は、２次電池の電解液部と２次電池モジュールの電解液部とを同一材料の電解液で構成することによって、信頼性の高い大容量の２次電池モジュールを容易に、かつ高精度に製造することができる２次電池モジュールの製造方法を提供することを他の目的とする。

本発明に係る２次電池は、正極と、前記正極に対向する負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、前記正極と前記負極との間に電解液を充填して形成された内側電解液部と、前記正極、前記負極、前記セパレータ、および前記内側電解液部を被覆して封止する被覆封止部とを備えた２次電池であって、前記被覆封止部は、透光性膜で形成されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池は、被覆封止部が透光性膜で形成されていることから、電極の積層状態（正極および負極の対向状態）、不純物の混入状態などの内部状態を被覆封止部の外側から目視で検査することができるので、被覆封止部を形成した後（封止後）の早い工程段階での内部目視検査が可能となり、製造工程での歩留まりを向上し、高い信頼性を実現することができる。

また、本発明に係る２次電池では、前記透光性膜は、ラミネート膜であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池は、透光性膜をラミネート膜で形成するので、密封性および信頼性を確保することができる。

また、本発明に係る２次電池では、前記ラミネート膜は、ポリ塩化ビニリデン膜とポリエチレン膜と貼り合せて形成されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池は、ラミネート膜の防湿性、密封性、およびヒートシール性を向上させることができる。

また、本発明に係る２次電池モジュールは、重ねられた複数の２次電池と、前記２次電池を囲んで保護する外装容器とを備えた２次電池モジュールであって、前記２次電池と前記外装容器との間に電解液を充填して形成された外側電解液部を備え、前記２次電池は、本発明に係る２次電池であり、前記外側電解液部は、前記内側電解液部と同一材料の電解液で形成されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池モジュールは、信頼性の高い２次電池の内外に同一材料の電解液を充填することから、さらに高い信頼性を確保し、充電サイクルによる劣化を防止することができる。

また、本発明に係る２次電池モジュールでは、前記外装容器は、密閉容器であることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池モジュールは、内部の２次電池（内側電解液部）、および外側電解液部を確実に密閉して保護することができるので、さらに高い信頼性を確保することができる。

また、本発明に係る２次電池モジュールでは、前記密閉容器は、金属で形成されていることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池モジュールは、製造が容易で強度の高い密閉容器とすることができ、生産性および信頼性を確保することができる。

また、本発明に係る２次電池の製造方法は、正極と、前記正極に対向する負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、前記正極と前記負極との間に電解液を充填して形成された内側電解液部と、前記正極、前記負極、前記セパレータ、および前記内側電解液部を被覆して封止する被覆封止部とを備えた２次電池の製造方法であって、前記正極、前記負極、および前記セパレータを重ねる工程と、重ねられた前記正極、前記負極、および前記セパレータを透光性膜で形成されて前記被覆封止部を構成する被覆封止部材で囲む工程と、前記被覆封止部材が有する開口部から前記電解液を充填して前記内側電解液部を形成する工程と、前記開口部を閉じて前記被覆封止部を形成する工程とを備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池の製造方法は、正極、負極、セパレータ、および内側電解液部の積層構造（内部状態）に対して被覆封止部を介して目視検査することが可能となるので、信頼性の高い２次電池を容易に、かつ高精度に製造することができる。

また、本発明に係る２次電池の製造方法では、前記被覆封止部を介して前記２次電池の内部を目視検査する工程を備えることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池の製造方法は、正極、負極、セパレータ、および内側電解液部の積層構造に対して目視検査をするので、製造工程での歩留まりを向上し、信頼性の高い２次電池を製造することができる。

また、本発明に係る２次電池モジュールの製造方法は、重ねられた複数の２次電池と、前記２次電池を囲んで保護する外装容器と、前記２次電池と前記外装容器との間に電解液を充填して形成された外側電解液部とを備えた２次電池モジュールの製造方法であって、前記２次電池を重ねる工程と、重ねられた前記２次電池を前記外装容器で囲む工程と、前記外装容器が有する開口部から前記電解液を充填して前記外側電解液部を形成する工程と、前記開口部を閉じて前記外装容器を密閉する工程とを備え、前記２次電池は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の２次電池であり、前記外側電解液部は、前記内側電解液部と同一材料の電解液とされることを特徴とする。

したがって、本発明に係る２次電池モジュールの製造方法は、２次電池を複数重ねることで大容量化が可能となり、また、内側電解液部と外側電解液部との電解液を同一材料とすることから信頼性の高い大容量の２次電池モジュールを容易に、かつ高精度に製造することができる。

本発明に係る２次電池は、正極と、正極に対向する負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータと、正極と負極との間に電解液を充填して形成された内側電解液部と、正極、負極、セパレータ、および内側電解液部を被覆して封止する被覆封止部とを備えた２次電池であって、被覆封止部は、透光性膜で形成されている。

したがって、本発明に係る２次電池は、被覆封止部が透光性膜で形成されていることから、電極の積層状態（正極および負極の対向状態）、不純物の混入状態などの内部状態を被覆封止部の外側から目視で検査することができるので、被覆封止部を形成した後（封止後）の早い工程段階での内部目視検査が可能となり、製造工程での歩留まりを向上し、高い信頼性を実現することができるという効果を奏する。

本発明に係る２次電池モジュールは、重ねられた複数の２次電池と、２次電池を囲んで保護する外装容器とを備えた２次電池モジュールであって、２次電池と外装容器との間に電解液を充填して形成された外側電解液部を備え、２次電池は、本発明に係る２次電池であり、外側電解液部は、内側電解液部と同一材料の電解液で形成されている。

したがって、本発明に係る２次電池モジュールは、信頼性の高い２次電池の内外に同一材料の電解液を充填することから、さらに高い信頼性を確保し、充電サイクルによる劣化を防止することができるという効果を奏する。

本発明に係る２次電池の製造方法は、正極と、正極に対向する負極と、正極と負極との間に配置されたセパレータと、正極と負極との間に電解液を充填して形成された内側電解液部と、正極、負極、セパレータ、および内側電解液部を被覆して封止する被覆封止部とを備えた２次電池の製造方法であって、正極、負極、およびセパレータを重ねる工程と、重ねられた正極、負極、およびセパレータを透光性膜で形成されて被覆封止部を構成する被覆封止部材で囲む工程と、被覆封止部材が有する開口部から電解液を充填して内側電解液部を形成する工程と、開口部を閉じて被覆封止部を形成する工程とを備える。

したがって、本発明に係る２次電池の製造方法は、正極、負極、セパレータ、および内側電解液部の積層構造（内部状態）に対して被覆封止部を介して目視検査することが可能となるので、信頼性の高い２次電池を容易に、かつ高精度に製造することができるという効果を奏する。

本発明に係る２次電池モジュールの製造方法は、重ねられた複数の２次電池と、２次電池を囲んで保護する外装容器と、２次電池と外装容器との間に電解液を充填して形成された外側電解液部とを備えた２次電池モジュールの製造方法であって、２次電池を重ねる工程と、重ねられた２次電池を外装容器で囲む工程と、外装容器が有する開口部から電解液を充填して外側電解液部を形成する工程と、開口部を閉じて外装容器を密閉する工程とを備え、２次電池は、本発明に係る２次電池であり、外側電解液部は、内側電解液部と同一材料の電解液とされる。

したがって、本発明に係る２次電池モジュールの製造方法は、２次電池を複数重ねることで大容量化が可能となり、また、内側電解液部と外側電解液部との電解液を同一材料とすることから信頼性の高い大容量の２次電池モジュールを容易に、かつ高精度に製造することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態１に係る２次電池の概略構成を模式的に示す斜視図である。 図１Ａの矢符Ｂ−Ｂでの２次電池の内部構造を厚さ方向で拡大して示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態２に係る２次電池モジュールの概略構成を模式的に示す斜視図である。 図２Ａで示した２次電池モジュールの内部構造を厚さ方向で拡大して示す拡大断面図である。 本発明の実施の形態３に係る２次電池に対する目視検査の方法を模式的に示す概念図である。 本発明の実施の形態４に係る２次電池モジュールの製造方法で２次電池を重ねた状態を示す工程図である。 本発明の実施の形態４に係る２次電池モジュールの製造方法で重ねた２次電池を外装容器で囲んだ状態を示す工程図である。 本発明の実施の形態４に係る２次電池モジュールの製造方法で外側電解液部を形成した状態を示す工程図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
図１Ａおよび図１Ｂを参照して、本実施の形態に係る２次電池１０について説明する。

図１Ａは、本発明の実施の形態１に係る２次電池１０の概略構成を模式的に示す斜視図である。

図１Ｂは、図１Ａの矢符Ｂ−Ｂでの２次電池１０の内部構造を厚さ方向で拡大して示す拡大断面図である。なお、断面でのハッチングは、図面の見易さを考慮して省略してある。

本実施の形態に係る２次電池１０は、正極１１と、正極１１に対向する負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置されたセパレータ１３と、正極１１と負極１２との間に電解液を充填して形成された内側電解液部１７と、正極１１、負極１２、セパレータ１３、および内側電解液部１７を被覆して封止する被覆封止部１５とを備える。また、被覆封止部１５は、透光性膜で形成されている。正極１１は正極端子１１ｔに、負極１２は負極端子１２ｔに、それぞれ適宜の接続部材（例えば、正極はＡｌ製板、ワイヤ等、負極はＣｕもしくはＮｉ製板、ワイヤ等）を介して接続されている。

したがって、２次電池１０は、被覆封止部１５が透光性膜で形成されていることから、電極の積層状態（正極１１および負極１２の対向状態）、被覆封止部１５の内部への不純物の混入状態等の内部状態を被覆封止部１５の外側から目視で検査することができるので、被覆封止部１５を形成した後（封止後）の早い工程段階での内部目視検査が可能となり、製造工程での歩留まりを向上し、高い信頼性を実現することができる。つまり、被覆封止部１５による封止を終了した段階で目視検査を実行することができるので、２次電池１０の充電を実行する前に、目視によって内部状態を確認し、内部不良の場合の充電、出荷を事前に防止することができる。

また、被覆封止部１５を構成する透光性膜は、ラミネート膜であることが望ましい。つまり、透光性膜をラミネート膜で形成するので、密封性および信頼性を確保することができる。

また、ラミネート膜は、ポリ塩化ビニリデン膜とポリエチレン膜と貼り合せて形成されていることが望ましい。この構成により、ラミネート膜の防湿性、密封性、およびヒートシール性を向上させることができる。つまり、ポリ塩化ビニリデン膜の防湿性、ガスバリア性の良さ、ポリエチレン膜のヒートシール性の良さを生かすことができる。

以下、本実施の形態に係る２次電池１０の具体的な内部構成、構成材料の詳細について、項目分け（＜正極１１、負極１２について＞＜活物質層について＞＜セパレータ１３について＞＜正極端子１１ｔ、負極端子１２ｔについて＞＜内側電解液部１７について＞＜被覆封止部１５について＞＜作製例１＞）をして記載する。なお、本実施の形態に係る２次電池１０は、例えば、リチウムイオン２次電池として形成される。したがって、以下ではリチウムイオン２次電池に適用される材料を中心として説明する。

＜正極１１、負極１２について＞
正極１１および負極１２は、集電体として機能する。リチウムイオン２次電池の公知の材料が適用される。正極１１には、例えば、ＳＵＳ（ＳｔｅｅｌーＵｓｅーＳｔａｉｎｌｅｓｓ：ＪＩＳ規格）、アルミニウム等の導電性金属の箔や薄板を適用することができる。また、負極１２には、例えば、銅のような金属の箔を適用することができる。これらの金属の箔、薄板に活物質層を塗工することで電極とすることができる。

＜活物質層について＞
活物質層としてリチウムイオン２次電池の公知の材料が適用される。

リチウムイオン２次電池の場合、正極１１に塗工される正極活物質としては、リチウムを含有した酸化物を用いることができる。例えばチタン、モリブデン、銅、ニオブ、バナジウム、マンガン、クロム、ニッケル、鉄、コバルトもしくはリン等とリチウムの複合酸化物、硫化物またはセレン化物等が好ましく、具体的には、ＬｉＭｎＯ₂、ＬｉＭｎ₂Ｏ₄、ＬｉＮｉＯ₂、ＬｉＣｏＯ₂、ＬｉＣｒＯ₂、ＬｉＦｅＯ₂、ＬｉＶＯ₂およびＬｉＭＰＯ₄（ＭはＣｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅから選ばれる少なくとも１種以上の元素）のうちの１つ以上を単独または複数種組み合わせて用いることができる。

また、負極１２に塗工される負極活物質としては、天然黒鉛、人造黒鉛、高結晶黒鉛等の黒鉛系物質、非晶質炭素系物質、Ｎｂ₂Ｏ₅およびＬｉＴｉＯ₄等の金属酸化物のうち少なくとも１つ以上を単独または複数種組み合わせて用いることができる。

さらに、正負各極（正極１１、負極１２）に塗工する活物質層には、後述する導電剤、結着剤、フィラー、分散剤、イオン導電剤、圧力増強剤およびその他の各種添加剤を用いることができる。なお、電池組立時において、積層方向の両側に位置する電極（図１Ｂでは、負極１２）の最外層の活物質層は省略してもよい。

正負各極の活物質層の厚みとしては２０〜５００μｍ程度が適当であり、５０〜３５０μｍ程度が好ましい。

導電剤には、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ構成されたリチウム２次電池において化学変化を起こさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、例えば天然黒鉛（鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等）、人工黒鉛等のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラック等のカーボンブラック類、気相成長黒鉛繊維（ＶＧＣＦ）、炭素繊維、金属繊維等の導電性繊維類、銅、ニッケル、アルミニウム、銀等の金属粉類、酸化亜鉛、チタン酸カリウム等の導電性ウィスカー類、酸化チタン等の導電性金属酸化物、あるいはポリフェニレン誘導体等の有機導電性材料を単独、またはこれらの混合物を用いることができる。これらの導電剤のなかで、アセチレンブラック、ＶＧＣＦ、グラファイトとアセチレンブラックの併用が特に好ましい。

結着剤には、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ多糖類、熱可塑性樹脂およびゴム弾性を有するポリマーのうちの一種、またはこれらの混合物を用いることができる。好ましい例としては、でんぷん、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、再生セルロース、ジアセチルセルロース、ポリビニルクロリド、ポリビニルピロリドン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ弗化ビニリデン、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー（ＥＰＤＭ）、スルホン化ＥＰＤＭ、スチレンブタジエンゴム、ポリブタジエン、フッ素ゴムおよびポリエチレンオキシドを挙げることができる。

フィラーには、一般的に電池材料として用いられるものであり、かつ構成されたリチウム２次電池において、化学変化を起こさない繊維状材料であれば特に限定されず、例えばポリプロピレン、ポリエチレン等のオレフィン系ポリマー、ガラス、炭素等の繊維を用いることができる。

イオン導電剤には、無機および有機の固体電解質として一般的に知られている、例えばポリエチレンオキサイド誘導体あるいは該誘導体を含むポリマー、ポリプロピレンオキサイド誘導体、該誘導体を含むポリマー、リン酸エステルポリマー等を用いることができる。

圧力増強剤としては、電池の内圧を上げる化合物であり、炭酸塩を代表例に挙げることができる。

＜セパレータ１３について＞
本実施の形態に係るセパレータ１３には、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル等のオレフィン系樹脂からなる微多孔フィルムを単一で、あるいは複合して用いることができ、必要に応じて不織布等の安価なセパレータを用いることも可能である。

セパレータ１３の厚みは５〜１００μｍ程度が適当であり、１０〜３０μｍ程度がより好ましい。厚みが５μｍより薄くなるとセパレータ１３の機械的強度が不足し、電池の内部短絡の原因となるので好ましくなく、１００μｍより厚くなると正極負極間の距離が長くなり、電池の内部抵抗が高くなるので好ましくない。

セパレータ１３の空隙率は３０〜９０％程度が適当であり、４０〜８０％程度がより好ましい。空隙率が３０％より低いと、電解液の含有量が減り電池の内部抵抗が高くなるので好ましくなく、９０％より高いと、正極と負極が物理的な接触を起こしてしまい、２次電池１０の内部短絡の原因となるので好ましくない。

ここで、セパレータ１３の厚みおよび空隙率は、マイクロメーターで厚さを、電子天秤で重量を測定してセパレータの密度を算出し、その樹脂の真密度との比率から算定して求めた値である。

＜正極端子１１ｔ、負極端子１２ｔについて＞
リード板（正極端子１１ｔ、負極端子１２ｔ）は、正負各極の集電体（正極１１、負極１２）の電極端子として機能するものであり、材料としては導電性を有していれば特に限定されず、集電体（正極１１、負極１２）を形成した材料を用いることができ、特に、正極端子１１ｔには正極集電体（正極１１）と同じ材料を用い、負極端子１２ｔには負極集電体（負極１２）の導電膜と同じ材料を用いることが好ましい。例えば、正極にはＡｌ板、負極にはＣｕ板もしくはＮｉ板が好適に使用できる。

正極端子１１ｔ、負極端子１２ｔは、同一極性の複数の集電体（正極１１の集合、負極１２の集合）の全てに対して面接触した状態で取り付けられる大きさおよび形状に形成され、厚みとしては５０〜３００μｍ程度が適当であり、８０〜２００μｍ程度がより好ましい。

＜内側電解液部１７について＞
電解液としてリチウムイオン２次電池の公知の材料が適用される。以下、リチウムイオン２次電池の電解液について具体的に説明する。電解液としてはリチウム塩を含む非水電解液が適用される。

リチウムイオン２次電池で使用されるリチウム塩としては、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ₄）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ₆）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃）、トリフルオロ酢酸リチウム（ＬｉＣＦ₃ＣＯＯ）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホン）イミド（ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂）等のリチウム塩が挙げられ、これらを単独もしくは、これらの２種以上を混合して用いることができる。非水電解質の塩濃度は、０．５〜３ｍｏｌ／Ｌが好適である。

また、非水電解液の代わりに電解液をポリマーマトリックス中に保持したゲル電解質等も用いることが可能である。ポリマーマトリックスとしては、ポリエチレンオキシドとポリプロピレンオキシドの共重合体を基本構造とし、末端に多官能アクリレートを有する化合物を架橋したものが好適である。これは、物理架橋ゲルに比べて強固な架橋構造を有するため、ゲルからの非水電解液の染み出し等が少なく、電池の信頼性が高くなるからである。

本発明で使用される非水電解液用溶媒としては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート等の環状カーボネート類と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジプロピルカーボネート等の鎖状カーボネート類、γ−ブチロラクトン（以下、ＧＢＬと略称することがある）、γ−バレロラクトン等のラクトン類、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン等のフラン類、ジエチルエーテル、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、ジオキサン等のエーテル類、ジメチルスルホキシド、スルホラン、メチルスルホラン、アセトニトリル、ギ酸メチル、酢酸メチル等が挙げられ、これらを単独もしくは、これらの２種以上を混合して用いることができる。特に、負極活物質として黒鉛系材料を使用する場合は、エチレンカーボネート（ＥＣ）が含まれていることが好ましい。

また、安全性向上のためにイオン性液体を用いることも可能である。さらに、正極１１、負極１２の表面に良好な皮膜を形成させるためや、充放電の安定性を向上するために、ビニレンカーボネート（ＶＣ）やシクロヘキシルベンゼン（ＣＨＢ）等の添加剤を添加することも可能である。

＜被覆封止部１５について＞
被覆封止部１５は、熱融着可能な透明の樹脂フィルム（被覆封止部材）であり、例えばポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリアクリロニトリルフィルム、アイオノマーフィルム、エチレン酢酸ビニル共重合体フィルム、エチレン−メタクリル酸共重合体フィルムを単独で、あるいは、それらを複数接着（積層）させた複合フィルムとして適用することができる。また、薄くして透光性を持たせた金属箔、フィラー等を含むフィルム等であっても内部構造に対する目視検査ができる程度であれば良い。また、正負極リード板を挟んで封止する部分には、金属と密着性の高いアクリル酸もしくはメタクリル酸変性ポリオレフィン樹脂を挟んで封止することができる。このようにすると、内側電解液部１７に充填された電解液の漏洩を更に抑制できる。

＜作製例１＞
正極１１は、２９０ｍｍ×２３０ｍｍの面積で、２０μｍ厚のＡｌ箔を用い、活物質として１００μｍ厚のＬｉＭｎ₂Ｏ₄を両面に塗工して作製した。負極１２は、３００ｍｍ×２４０ｍｍの面積で、１０μｍ厚のＣｕ箔を用い、活物質として６０μｍ厚の黒鉛を両面に塗工して作製した。３枚の正極１１及び４枚の負極１２をそれぞれ交互に積層し、正負極間には３００×２４０ｍｍの面積で、２５μｍ厚のポリエチレンセパレータ１３（空隙率：６０%、透気度：１００ｓｅｃ／１００ｃｃ）を挟み込んだ。

正極１１、負極１２の端部の活物質を塗工していない箇所にそれぞれＡｌタブ、Ｎｉタブを熱融着し、正極１１、負極１２、セパレータ１３の積層構造を３５０ｍｍ×２７０ｍｍの面積のポリエチレンフィルムで両側から挟みこみ３辺を熱融着した。開口してある１辺から電解液として１Ｍ−ＬｉＰＦ₆／ＥＣ＋ＤＭＣの溶液にＶＣを１ｗｔ．％添加したものを７０ｇ注入し、減圧下で密閉し電池を作製した。

作製した２次電池１０（ラミネート型電池）の外観検査（内部状況の目視検査）を実施したところ、電極積層ズレ１／５０（不良品数／試作数）、異物混入１／５０（不良品数／試作数）と内部異常不良品を事前に抽出することができた。

つまり、本発明に係る２次電池１０は、透光性膜で形成された被覆封止部１５を備えることから、内部の異常不良品を容易にかつ高精度に抽出することができる。被覆封止部１５としては、透明のラミネートフィルムを例示したがこれに限るものではない。

＜実施の形態２＞
図２Ａおよび図２Ｂを参照して、本実施の形態に係る２次電池モジュール２０について説明する。なお、２次電池モジュール２０は、実施の形態１で説明した２次電池１０を複数積層して構成される。

図２Ａは、本発明の実施の形態２に係る２次電池モジュール２０の概略構成を模式的に示す斜視図である。

図２Ｂは、図２Ａで示した２次電池モジュール２０の内部構造を厚さ方向で拡大して示す拡大断面図である。なお、断面でのハッチングは、図面の見易さを考慮して省略してある。

本実施の形態に係る２次電池モジュール２０は、重ねられた複数の２次電池１０と、２次電池１０を囲んで保護する外装容器２５とを備えた２次電池モジュール２０であって、２次電池１０と外装容器２５との間に電解液を充填して形成された外側電解液部２７を備え、２次電池１０は、実施の形態１に記載した２次電池１０であり、外側電解液部２７は、内側電解液部１７と同一材料の電解液で形成されている。

したがって、２次電池モジュール２０は、信頼性の高い２次電池１０の内外に同一材料の電解液を充填することから、さらに高い信頼性を確保し、充電サイクルによる劣化を防止することができる。

また、外装容器２５は、密閉容器であることが望ましい。つまり、内部の２次電池１０（内側電解液部１７）、および外側電解液部２７を確実に密閉して保護することができるので、さらに高い信頼性を確保することができる。

また、密閉容器は、金属で形成されていることが望ましい。つまり、２次電池モジュール２０は、製造が容易で強度の高い密閉容器とすることができ、生産性および信頼性を確保することができる。

＜作製例２＞
実施の形態１（作製例１）で作製した２次電池１０を例えば４個、ＳＵＳ製の外装容機２５の内側に配置し、電解液として１Ｍ−ＬｉＰＦ₆／ＥＣ＋ＤＭＣを注入して外側電解液部２７を形成し、さらに外装容器２５を密閉して２次電池モジュール２０を作製した。作製した２次電池モジュール２０に対して、充放電サイクルを施し、容量保持率を確認したところ、１００サイクルで９８％であった。

＜比較例＞
実施例１で作製したラミネート型電池をＳＵＳ製のモジュール（外装容器２５）に配置し、外側電解液部２７を形成しない状態で密閉したものを比較例とした。比較例に係る２次電池モジュールに対して、充放電サイクルを施し、容量保持率を確認したところ、１００サイクルで９２％であった。

なお、被覆封止部１５を透明なラミネートフィルムとした場合、ガスバリア性、防湿性の課題が生じるが、２次電池１０を外装容器２５の内部へ収納し、２次電池モジュール２０と外装容器２５との間に外側電解液部２７を形成することから、ガスバリア性、防湿性に関する問題を完全に解消することができる。

上述したとおり、本発明に係る２次電池モジュール２０は、実施の形態１に係る２次電池を複数個重ね、２次電池１０と外装容器２５との間に電解液を充填して外側電解液部２７を形成することによって、外側電解液部２７を形成しない場合に比較して、充放電サイクルによる２次電池モジュール２０（２次電池１０）のサイクル劣化を防止し、特性を大幅に改善することができる。

＜実施の形態３＞
本実施の形態は、実施の形態１で説明した２次電池１０の製造方法をさらに具体的に工程を区分して説明する。なお、２次電池１０の製造方法での一工程である目視検査については、図３を参照して説明する。

本実施の形態に係る２次電池１０の製造方法は、正極１１と、正極１１に対向する負極１２と、正極１１と負極１２との間に配置されたセパレータ１３と、正極１１と負極１２との間に電解液を充填して形成された内側電解液部１７と、正極１１、負極１２、セパレータ１３、および内側電解液部１７を被覆して封止する被覆封止部１５とを備えた２次電池１０（図１Ｂ参照）の製造方法であり、以下の工程を備える。

つまり、２次電池１０の製造方法は、正極１１、負極１２、およびセパレータ１３を重ねる工程と、重ねられた正極１１、負極１２、およびセパレータ１３を透光性膜で形成されて被覆封止部１５を構成する被覆封止部材（実施の形態１で説明した＜被覆封止部１５について＞の項を参照。）で囲む工程と、被覆封止部材が有する開口部（不図示）から電解液を充填して内側電解液部１７を形成する工程と、開口部（不図示）を閉じて被覆封止部１５を形成する工程とを備える。

したがって、２次電池１０の製造方法は、正極１１、負極１２、セパレータ１３、および内側電解液部１７の積層構造（内部状態）に対して被覆封止部１５を介して目視検査をすることが可能となるので、信頼性の高い２次電池１０を容易に、かつ高精度に製造することができる。

なお、２次電池１０の製造方法では、さらに２次電池１０の内部構造を目視で検査する工程を備える。

図３は、本発明の実施の形態３に係る２次電池１０に対する目視検査の方法を模式的に示す概念図である。なお、２次電池１０は模式的に示さしている。

内側電解液部１７を形成した後、２次電池１０に対する目視検査を施すことができる。つまり、本実施の形態に係る２次電池１０の製造方法は、被覆封止部１５を介して２次電池１０の内部を目視検査する工程を備える。

目視検査手段５０によって２次電池１０の内部構造について検査を実施する。目視検査手段５０としては、例えば肉眼による直接的な検査、顕微鏡による精細な目視検査、撮像装置を利用した画像分析によるさらに詳細な検査など種々の検査方法を採用することができる。

被覆封止部１５が透光性膜で形成されていることから、正極１１、負極１２、セパレータ１３、および内側電解液部１７の積層構造（内部状態）に対して目視検査をするので、製造工程での歩留まりを向上し、信頼性の高い２次電池１０を製造することができる。

なお、目視検査の対象としては、正極１１、負極１２相互間の積層状態の位置ズレ、形状異常、異物の混入などであり、いずれも電池特性、電池の信頼性に大きな影響を及ぼすものであることから、早期に発見することによって大幅な特性改善、信頼性の向上を実現することができる。正極１１、負極１２の面積を大きくした場合は、目視検査手段５０をスキャンさせる方式とすることもできる。

＜実施の形態４＞
本実施の形態は、実施の形態２で説明した２次電池モジュール２０の製造方法をさらに具体的に工程を区分したものであり、図４Ａないし図４Ｃを参照して説明する。

図４Ａは、本発明の実施の形態４に係る２次電池モジュール２０の製造方法で２次電池１０を重ねた状態を示す工程図である。なお、断面でのハッチングは、図面の見易さを考慮して省略してある。

２次電池モジュール２０は、２次電池１０を複数個積層した構造としてある。したがって、２次電池１０を複数積層し、正極端子１１ｔを正極端子２０ｐへ接続し、負極端子１２ｔを負極端子２０ｍへ接続する。適宜の導電材料を適用することができる（実施の形態１で説明した＜正極端子１１ｔ、負極端子１２ｔについて＞の項を参照。）。

図４Ｂは、本発明の実施の形態４に係る２次電池モジュール２０の製造方法で重ねた２次電池１０を外装容器２５で囲んだ状態を示す工程図である。なお、断面でのハッチングは、図面の見易さを考慮して省略してある。

２次電池１０の積層構造としたものを外装容器２５の内部へ収容する。なお、外装容器２５には、予め開口部２５ｈが形成され、外側電解液部２７を構成する電解液を充填できる構造とされている。また、外装容器２５の外部へ正極端子２０ｐおよび負極端子２０ｍが露出された形状とされている。

図４Ｃは、本発明の実施の形態４に係る２次電池モジュール２０の製造方法で外側電解液部２７を形成した状態を示す工程図である。なお、外側電解液部２７以外の部分についての断面でのハッチングは、図面の見易さを考慮して省略してある。

開口部２５ｈを介して外側電解液部２７を構成する電解液を外装容器２５の内部へ注入（充填）し、その後、開口部２５ｈを密閉部２５ｓで密閉することによって２次電池モジュール２０が完成する。なお、外側電解液部２７を構成する電解液は、構成材料相互間の化学的安定性を考慮して、２次電池１０の内側電解液部１７を構成する電解液と同一材料で構成することが望ましい。

上述したとおり、本実施の形態に係る２次電池モジュール２０の製造方法は、重ねられた複数の２次電池１０と、２次電池１０を囲んで保護する外装容器２５と、２次電池１０と外装容器２５との間に電解液を充填して形成された外側電解液部２７とを備えた２次電池モジュール２０の製造方法であり、以下の工程を備える。

つまり、２次電池モジュール２０の製造方法は、２次電池１０を重ねる工程と、重ねられた２次電池１０を外装容器２５で囲む工程と、外装容器２５が有する開口部２５ｈから電解液を充填して外側電解液部２７を形成する工程と、開口部２５ｈを閉じて外装容器２５を密閉部２５ｓで密閉する工程とを備える。

なお、２次電池１０は、実施の形態１に記載の２次電池１０であり、外側電解液部２７は、内側電解液部１７と同一材料の電解液とされることが望ましい。

したがって、２次電池モジュール２０の製造方法は、２次電池１０を複数重ねることで大容量化が可能となり、また、内側電解液部１７と外側電解液部２７との電解液を同一材料とすることから信頼性の高い大容量の２次電池モジュール２０を容易に、かつ高精度に製造することができる。なお、信頼性の向上、充電サイクルに対する劣化防止の効果は、実施の形態２（作製例２）で述べたとおりである。

１０ ２次電池
１１ 正極
１１ｔ 正極端子
１２ 負極
１２ｔ 負極端子
１３ セパレータ
１５ 被覆封止部
１７ 内側電解液部
２０ ２次電池モジュール
２０ｐ 正極端子
２０ｍ 負極端子
２５ 外装容器
２５ｈ 開口部
２５ｓ 密閉部
２７ 外側電解液部
５０ 目視検査手段

Claims (9)

1. 正極と、前記正極に対向する負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、前記正極と前記負極との間に電解液を充填して形成された内側電解液部と、前記正極、前記負極、前記セパレータ、および前記内側電解液部を被覆して封止する被覆封止部とを備えた２次電池であって、
   前記被覆封止部は、透光性膜で形成されていること
   を特徴とする２次電池。
2. 請求項１に記載の２次電池であって、
   前記透光性膜は、ラミネート膜であること
   を特徴とする２次電池。
3. 請求項２に記載の２次電池であって、
   前記ラミネート膜は、ポリ塩化ビニリデン膜とポリエチレン膜と貼り合せて形成されていること
   を特徴とする２次電池。
4. 重ねられた複数の２次電池と、前記２次電池を囲んで保護する外装容器とを備えた２次電池モジュールであって、
   前記２次電池と前記外装容器との間に電解液を充填して形成された外側電解液部を備え、
   前記２次電池は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の２次電池であり、
   前記外側電解液部は、前記内側電解液部と同一材料の電解液で形成されていること
   を特徴とする２次電池モジュール。
5. 請求項４に記載の２次電池モジュールであって、
   前記外装容器は、密閉容器であること
   を特徴とする２次電池モジュール。
6. 請求項５に記載の２次電池モジュールであって、
   前記密閉容器は、金属で形成されていること
   を特徴とする２次電池モジュール。
7. 正極と、前記正極に対向する負極と、前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータと、前記正極と前記負極との間に電解液を充填して形成された内側電解液部と、前記正極、前記負極、前記セパレータ、および前記内側電解液部を被覆して封止する被覆封止部とを備えた２次電池の製造方法であって、
   前記正極、前記負極、および前記セパレータを重ねる工程と、
   重ねられた前記正極、前記負極、および前記セパレータを透光性膜で形成されて前記被覆封止部を構成する被覆封止部材で囲む工程と、
   前記被覆封止部材が有する開口部から前記電解液を充填して前記内側電解液部を形成する工程と、
   前記開口部を閉じて前記被覆封止部を形成する工程とを備えること
   を特徴とする２次電池の製造方法。
8. 請求項７に記載の２次電池の製造方法であって、
   前記被覆封止部を介して前記２次電池の内部を目視検査する工程を備えること
   を特徴とする２次電池の製造方法。
9. 重ねられた複数の２次電池と、前記２次電池を囲んで保護する外装容器と、前記２次電池と前記外装容器との間に電解液を充填して形成された外側電解液部とを備えた２次電池モジュールの製造方法であって、
   前記２次電池を重ねる工程と、
   重ねられた前記２次電池を前記外装容器で囲む工程と、
   前記外装容器が有する開口部から前記電解液を充填して前記外側電解液部を形成する工程と、
   前記開口部を閉じて前記外装容器を密閉する工程とを備え、
   前記２次電池は、請求項１から請求項３までのいずれか一つに記載の２次電池であり、
   前記外側電解液部は、前記内側電解液部と同一材料の電解液とされること
   を特徴とする２次電池モジュールの製造方法。

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