JP2012190711A - 非水電解液二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】高温環境にさらされた際、短絡を防止し、安全性の向上が可能な非水電解液二次電池を提供する。
【解決手段】非水電解液二次電池は、捲回体１と、絶縁性フィルム２と、正極缶５と、蓋体６とを備える。捲回体１は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを含む。絶縁性フィルム２は、捲回体１と正極缶５との間に配置される。蓋体６は、正極缶５の開口端に嵌合する。何らかの異常な状況で、捲回体１が高温にさらされた時、セパレータ１３が縮むとともに厚み方向ＤＲ１に膨らみ、正極１１および負極１２がセパレータ１３から露出する。そして、その露出した正極１１および負極１２との間には、絶縁性フィルム２が存在し、正極缶５と負極１２との短絡を防止できる。
【選択図】図５

Description

この発明は、非水電解液二次電池に関するものである。

高エネルギー密度の電池として知られるリチウムイオン二次電池を代表とする非水電解液二次電池は、モバイル機器から電気自動車に至るまで、これら機器の電源として、その用途を拡充している。電池の形状は、用途毎で様々であるが、例えば、携帯電話などのモバイル機器用途においては、セパレータを介して、帯状の正極と負極とを捲回し、扁平状に押圧した捲回体電極を、概略角形の金属製電池缶に挿入して作製される、いわゆる角形の密閉電池形状が主流である。

前記捲回体電極を電池缶に挿入する際、捲回体と電池缶との滑りが悪いと、摩擦抵抗により捲回体の端部が折れ曲がったり、捲回体側面が擦れて破損したりするなどのダメージを受けることもあった。

そこで、前記扁平状の捲回体を電池缶に挿入しやすくするために、捲回体の側面および底面を挿入フィルムで覆った電池およびその製法が提案されている（特許文献１）。

また、前記挿入フィルムは、高さ方向において捲回体のみを覆う構造であり、幅方向において捲回体全体を覆う構造となっている。すなわち、高さ方向において、捲回体から突出した電極タブの周辺は、挿入フィルムで覆われていなく、幅方向において、捲回体の左右にある湾曲部は、挿入フィルムで覆われた構成となっている。

特開２００８−２３４８６８号公報

しかし、従来の非水電解液二次電池では、高温下においてセパレータの収縮が起こって、電極の集電体である金属箔が露出する場合がある。そのような場合、例えば、電池缶が正極に電気的に導通し、露出した正極の対極である負極金属箔もしくは塗膜が正極の電池缶の内壁部分と接触して、ハードショートを引き起こしやすくなる問題があった。これは、抵抗の低い部分同士が接触することで大電流が一気に流れた時に起こる現象で、急激な温度上昇が起こりやすく非常に危険であることが知られている。

特許文献１の非水電解液二次電池においても、捲回体と電池缶内壁との間には挿入用フィルムが存在してはいるが、高温になると熱収縮を生じる延伸フィルムを挿入用フィルムとして用いるので、高温下で挿入用フィルムも収縮し、正極の電池缶の内壁部分と負極の集電体との接触を防ぎきれず、捲回体の金属箔と電池缶とが接触するため、短絡ハードショートを防止することが困難であるという問題がある。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、捲回体の挿入を容易にするとともに、高温環境にさらされた際、捲回体の金属箔（銅箔）もしくは電極塗膜と、対極となる電池缶とが接触することによる短絡を防止し、安全性の向上が可能な非水電解液二次電池を提供することである。

この発明の実施の形態によれば、非水電解液二次電池は、電池缶と、捲回体と、正極タブと、負極タブと、絶縁性フィルムとを備える。電池缶は、金属からなる。捲回体は、電池缶に収納され、正極、負極およびセパレータを含む。正極タブは、一方端が電池缶の蓋体に接続され、他方端が正極に接続される。負極タブは、一方端が電池缶の蓋体に設けられた負極端子に接続され、他方端が負極に接続される。また、負極タブは、必要に応じてリード体を介して負極端子に接続されてもよい。絶縁性フィルムは、捲回体の高さよりも高い高さを有するとともに捲回体と電池缶との間に配置され、セパレータが縮む温度よりも高い温度で縮み、または縮まない。

また、この発明の実施の形態によれば、非水電解液二次電池は、電池缶と、捲回体と、正極タブと、負極タブと、絶縁性フィルムとを備える。電池缶は、金属からなる。捲回体は、電池缶に収納され、正極、負極およびセパレータを含む。正極タブは、一方端が電池缶の蓋体に接続され、他方端が正極に接続される。負極タブは、一方端が電池缶の蓋体に設けられた負極端子に接続され、他方端が負極に接続される。また、負極タブは、必要に応じてリード体を介して負極端子に接続されてもよい。絶縁性フィルムは、電池缶の蓋体側に位置する捲回体の端面を覆うとともに捲回体と電池缶との間に配置され、セパレータが縮む温度よりも高い温度で縮み、または縮まない。

この発明の実施の形態による非水電解液二次電池においては、異常な高温環境（例えば、１４０℃）に曝された際、セパレータの収縮によって正極、負極が露出したとしても、集電体の露出部分、および電極塗膜と電極缶との間に絶縁フィルムが存在することにより、負極箔および塗膜とのハードショートを防ぐ事ができ、更に、該当絶縁フィルムは、捲回体の巻き方向の締め付けを規制しないため、充放電による電極の膨張収縮に伴う捲回体の歪の影響を受けにくくすることができる。

図１は、この発明の実施の形態による非水電解液二次電池の斜視図である。 図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における非水電解液二次電池の断面図である。 図３は、図１に示す捲回体および絶縁性フィルムの斜視図である。 図４は、図１に示す捲回体の断面図である。 図５は、加熱試験時における捲回体、絶縁性フィルムおよび正極缶の断面図である。 図６は、図１に示す非水電解液二次電池の製造方法を示す工程図である。 図７は、図６に示すステップＳ５の模式図である。 図８は、捲回体の平面図である。 図９は、この発明の実施の形態による他の非水電解液二次電池の断面図である。 図１０は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の断面図である。 図１１は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の断面図である。 図１２は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の断面図である。 図１３は、図１２に示す捲回体、絶縁性フィルム、正極タブ、負極タブおよび絶縁板の斜視図である。 図１４は、図１３に示す絶縁性フィルムおよび絶縁板が開いた状態を示す斜視図である。 図１５は、図１２に示す非水電解液二次電池の製造方法を示す工程図である。 図１６は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の斜視図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態による非水電解液二次電池の斜視図である。なお、図１においては、正極缶５は、その内部が見えるように図示されている。

図１を参照して、この発明の実施の形態による非水電解液二次電池１０は、捲回体１と、絶縁性フィルム２と、正極タブ３と、負極タブ４と、正極缶５と、蓋体６と、ベント７と、負極端子８と、注入口９とを備える。

なお、非水電解液二次電池１０は、例えば、リチウムイオン電池である。

捲回体１は、正極と負極とをセパレータを介して捲回した構造からなる。また、捲回体１は、概略、平板形状を有し、正極缶５の底面と平行な平面において、運動場のトラックの形状からなる平面形状を有する。そして、捲回体１は、電解液を含み、正極缶５内に収納される。

絶縁性フィルム２は、捲回体１と電池缶５との間に配置される。絶縁性フィルム２は、セパレータよりも高い温度で縮む、または縮まない。絶縁性フィルム２は、例えば、１８０℃以上の耐熱性を有することが好ましい。

これにより、セパレータが収縮したとしても、非水電解液二次電池の内部温度が絶縁性フィルムの縮む温度まで到達する前に電池内の温度上昇が停止し、安全性の向上効果を得ることができる。

絶縁性フィルム２は、例えば、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォンおよびポリイミドのいずれかからなる。

絶縁性フィルム２は、３μｍ以上５０μｍ以下の厚みを有していると好ましい。この厚みであると、挿入時に捲回体１の挿入を阻害することはなく、且つ捲回体１の保護の効果を十分に発揮できる。

正極タブ３は、例えば、０．０８ｍｍの厚みを有するアルミニウム（Ａｌ）からなり、短冊形状を有する。正極タブ３は、一方端が捲回体１の正極に溶接され、他方端が蓋体６に溶接される。なお、正極タブ３のうち、捲回体１と蓋体６との間に配置された部分は、実際には、折り曲げて収納されている。

負極タブ４は、例えば、０．０８ｍｍの厚みを有するニッケル（Ｎｉ）−銅（Ｃｕ）クラッド鋼板からなり、短冊形状を有する。負極タブ４は、その一方端が捲回体１の負極に溶接され、他方端が負極端子８に溶接される。なお、負極タブ４は、必要に応じて、リード体（図示せず）を介して負極端子８に接続されてもよい。また、負極タブ４のうち、捲回体１と負極端子８との間に配置された部分は、実際には、湾曲されている。

正極缶５は、例えば、Ａｌからなる。また、正極缶５は、概略、中空の平板形状を有し、底面に平行な平面において、運動場のトラックの形状からなる平面形状を有する。他にも、底面に平行な平面において、長方形状、長方形の角を丸めたような形状を有していても良い。そして、正極缶５は、捲回体１、絶縁性フィルム２、正極タブ３、および負極タブ４を収納する。

蓋体６は、例えば、Ａｌからなり、運動場のトラックの形状からなる外形を有する。そして、蓋体６は、正極缶５の開口端に嵌合する。

なお、捲回体１と蓋体６との間には、必要に応じて、負極タブ４と正極缶５とが接触しないように、絶縁板が設けられていてもよい（図示せず）。

ベント７は、蓋体６に設けられる。そして、ベント７は、正極缶５内のガスを抜くために用いられる。負極端子８は、絶縁体（図示せず）を介して蓋体６に設けられ、負極タブ４の他方端に接続される。注入口９は、蓋体６に設けられる。そして、注入口９は、捲回体１に電解液を注入するための口である。

図２は、図１に示す線ＩＩ−ＩＩ間における非水電解液二次電池１０の断面図である。図２を参照して、絶縁性フィルム２は、捲回体１の高さＨ１よりも高い高さＨ２を有する。

前記特許文献１に記載の電池においては、捲回体から突出した電極タブの周辺は、挿入フィルムで覆われていないので、突出したタブと電池缶が接触しやすくなっている。電池缶は、通常、正極と電気的に導通しているので、電池缶に負極タブが接触すると、電池は、短絡することになる。本願発明のように構成することで、タブと電池缶との接触による短絡を防止することが出来る。

そして、絶縁性フィルム２は、捲回体１の厚み方向ＤＲ１における捲回体１の両側の側面１０１，１０２と、捲回体１の底面１０３とを覆う。即ち、絶縁性フィルム２は、捲回体１の蓋体６側の端面１０４を除いて、捲回体１と正極缶５との間に配置される。

図３は、図１に示す捲回体１および絶縁性フィルム２の斜視図である。図３を参照して、捲回体１は、捲回体１の厚み方向ＤＲ１に直交する幅方向ＤＲ２の両端に円弧状に湾曲した湾曲部１０５，１０６を有する。

非水電解液二次電池１０は、充電時に負極が膨張し、逆に放電時には収縮する傾向がある。この充放電に伴う負極の膨張・収縮を繰り返すと、捲回体１に歪が生じ、正極１１、負極１２およびセパレータ１３がよれてしまい、電池の諸特性に悪影響を与えることがある。特に、捲回体１の歪は、湾曲部１０５，１０６付近に生じることが多いため、歪による悪影響を緩和するために、絶縁性フィルム２は、捲回体１の湾曲部１０５，１０６を覆わないことが望ましい。

従って、絶縁性フィルム２は、湾曲部１０５，１０６を覆わない。その結果、捲回体１の幅をＷ１とすると、絶縁性フィルム２の幅Ｗ２は、Ｗ２＝０．７Ｗ１〜１．０Ｗ１の範囲に設定されることが望ましい。Ｗ２が、０．７Ｗ１を下回ると、捲回体１の正極缶５への挿入性が悪くなり、また１．０Ｗ１を上回ると、湾曲部１０５，１０６を一部覆うことになり、前記捲回体１の歪による悪影響を十分緩和することが難しくなる。

図４は、図１に示す捲回体１の断面図である。図４を参照して、捲回体１は、正極１１と、負極１２と、セパレータ１３とを含む。

負極１２は、正極１１よりも高い高さ（＝広い幅）を有し、セパレータ１３は、負極１２よりも高い高さ（＝広い幅）を有する。正極１１は、両端が負極１２の両端よりも内側に位置するように配置される。負極１２は、両端がセパレータ１３の両端よりも内側に位置するように配置される。そして、正極１１および負極１２は、セパレータ１３を介して捲回され、捲回体１が作製される。

正極１１は、正極集電体と、正極活物質層とからなる。正極集電体は、例えば、Ａｌ箔からなり、帯形状を有する。

正極活物質層は、例えば、正極活物質とバインダーとを混合して塗料化したスラリーを正極集電体の表面に塗布し、その塗布したスラリーを乾燥し、次いで、厚み方向にプレスすることによって形成される。スラリーの塗布は、例えば、スロットダイ、ブレードコーターおよびナイフコータ等によって行なわれる。また、スラリーは、必要に応じて、導電性材料を更に含んでいてもよい。

正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ、およびＬｉＦｅＰｏ_４等のＬｉ含有複合酸化物が挙げられる。

バインダーは、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）およびエチレンプロピレンジエンマルチブロックポリマー等のゴム系樹脂、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のセルロース系樹脂等からなる。

導電性材料は、アセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック（ＫＢ）、黒鉛、および非晶質炭素等の炭素材料からなる。これらの導電性材料は、単独または混合して用いられても良い。

負極１２は、負極集電体と、負極活物質層とからなる。負極集電体は、例えば、Ｃｕ箔からなり、帯形状を有する。

負極活物質層は、例えば、負極活物質とバインダーとを混合して塗料化したスラリーを負極集電体の表面に塗布し、その塗布したスラリーを乾燥し、次いで、厚み方向にプレスすることによって形成される。スラリーの塗布は、上述したスロットダイ、ブレードコーターおよびナイフコータ等によって行なわれる。また、スラリーは、必要に応じて、導電性材料を更に含んでいてもよい。

負極活物質は、例えば、ＳｎおよびＳｉ等のＬｉと合金化可能な金属、金属リチウム、ＬｉＡｌ合金、非晶質炭素、人造黒鉛、天然黒鉛、フラーレン、およびナノチューブ等のリチウム（Ｌｉ）を吸蔵放出可能な炭素系材料、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２、およびＬｉ_２Ｔｉ_３Ｏ_７等のＬｉを吸蔵放出可能なチタン酸リチウム等からなる。

バインダーは、ＰＴＦＥ、ＰＶＤＦ、ＳＢＲ、およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等のいずれかからなる。これらのバインダーは、単独または混合して用いられても良い。

導電性材料は、ＡＢ、ＫＢ、および非晶質炭素等の炭素材料からなる。これらの導電性材料は、単独または混合して用いられても良い。

セパレータ１３については、特に制限は無く、従来、公知のものがセパレータ１３として適用される。例えば、厚みが５〜３０μｍで、空孔率が３０〜７０％で、２軸延伸による成膜される微多孔性ポリエチレンフィルムまたは微多孔性ポリプロピレンフィルム、およびポリエチレンポリプロピレン複合フィルム、ポリエチレンポリプロピレンのラミネート、共押し出し等の２層、３層等の積層タイプがセパレータ１３として好適に用いられる。これらのセパレータは、一般に、１００℃〜１７０℃の高温下にさらされると、収縮・溶融破膜を起こす可能性があることが知られている。

電解液は、例えば、Ｌｉ塩が有機溶媒に溶解されたものからなる。Ｌｉ塩としては、有機溶媒中で解離してＬｉ^＋イオンを生成可能であり、電解液を構成要素とする電池の電圧範囲で分解等の副反応を起こさないものが用いられる。

そして、Ｌｉ塩は、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、およびＬｉＣｌＣＯ_４等の無機化合物、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２、ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）（ＳＯ_２Ｃ_４Ｆ_９）、ＬｉＣ（ＳＯ_２ＣＦ_２）_３、ＬｉＣ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_３、ＬｉＰＦ_６−ｎ（Ｃ_２Ｆ_５）_ｎ（ｎは１〜６の整数）、ＬｉＳＯ_３ＣＦ_３、ＬｉＳＯ_３Ｃ_２Ｆ_５、およびＬｉＳＯ_３Ｃ_４Ｆ_８等の有機化合物等からなる。

有機溶媒は、Ｌｉ塩を溶解でき、電池の電圧範囲で分解等の副反応を起こさないものであれば制限されない。有機溶媒としては、例えば、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、およびビニレンカーボネート等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、およびエチルメチルカーボネート等の鎖状カーボネート、γ−ブチロラクトン等の環状エステル、ジメトキシエタン、ジグライム、トリグライム、およびテトラグライム等の鎖状エーテル、ジオキサン、テトラヒドロフラン、および２−メチルテトラヒドロフラン等の環状エーテル、アセトニトリル、プロピオニトリル、メトキシプロピオニトリル、およびエトキシプロピオニトリル等のニトリル類等が挙げられる。これらの有機溶媒は、単独又は混合して用いることができる。

これらのうち、有機溶媒は、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートとの混合溶媒が好ましい。この混合溶媒を用いれば、高い導電率が得られ、良好な電池特性を実現できる。

電解液には、安全性、サイクル性、高温貯蔵性等の特性を向上する目的で、適宜、ビニレンカーボネート類、１，３−プロパンサルトン、ジフェニルジスルフィド、シクロヘキサン、ビフェニル、フルオロベンゼン、およびｔ−ブチルベンゼン等の添加剤が含まれていてもよい。

また、電解液は、有機溶媒に代えて、エチル−メチルイミダゾリウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、へプチル−トリメチルアンモニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、ピリジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド、およびグアジニウムトリフルオロメチルスルホニウムイミド等の常温溶融塩を含んでいてもよい。

更に、電解液は、下記のホストポリマーによりゲル化されていてもよい。ホストポリマーとしては、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、エチレンオキシド−プロピレンオキシド共重合体、主鎖または側鎖にエチレンオキシド鎖を含む架橋ポリマー、光及び熱により架橋可能であり側鎖にオキセタン化合物や脂環式エポキシ化合物を有する（メタ）アクリレート共重合体等が挙げられる。

そして、上述した絶縁性フィルム２は、セパレータ１３が収縮する温度では、収縮せず、収縮したとしても、セパレータ１３が収縮する温度よりも高い温度で収縮する。

図５は、加熱試験時における捲回体１、絶縁性フィルム２および正極缶５の断面図である。

図５を参照して、何らかの異常な状況で、非水電解液二次電池１０が高温にさらされると、正極１１および負極１２からガスが発生し、捲回体１は、厚み方向ＤＲ１において、外側へ向かって膨張する。その結果、正極缶５も、捲回体１と同じように膨張する。そして、セパレータ１３は、縮み、絶縁性フィルム２は、縮まない。

そうすると、正極１１および負極１２は、セパレータ１３から露出する。そして、捲回体１および正極缶５が膨張すればするほど、負極１２の両端は、正極缶５に近づく。

しかし、非水電解液二次電池１０において、セパレータ１３が収縮する温度では縮まない絶縁性フィルム２が捲回体１と正極缶５との間に配置されているので、捲回体１の温度がセパレータ１３が収縮する温度まで昇温されても、負極１２は、正極缶５に接触しない。

この時、例え正極１１と負極１２とが接触して内部短絡が発生したとしても、正極缶５と負極１２との接触による短絡ほどは急激に温度上昇しない。これは、正極缶５と負極１２（特に、合剤層の設けていない金属箔露出部分）との間の電気抵抗が非常に低いために一気に大電流が流れてしまうことがあるが、一方、正極１１と負極１２との間の電気抵抗は比較的高いために、大電流が流れてしまうことは無いためである。従って、負極１２と正極缶５との接触を防止することにより、安全性の向上効果を得ることが出来る。

従って、負極１２が正極缶５に接触することによる短絡を防止できる。

図６は、図１に示す非水電解液二次電池１０の製造方法を示す工程図である。図６を参照して、非水電解液二次電池１０の製造が開始されると、上述した方法によって正極１１および負極１２を作製し、セパレータ１３を切り出す（ステップＳ１）。

そして、テープ状のアルミニウム箔の一方端を溶接機を用いて正極１１の正極集電体に溶接し、一方端から所定の長さＬ１の位置でテープ状のアルミニウム箔をカッターで切断する（ステップＳ２）。これによって、正極タブ３が正極１１に接続される。

その後、テープ状のＮｉ−Ｃｕクラッド鋼板の一方端を溶接機を用いて負極１２の負極集電体に溶接し、一方端から所定の長さＬ１の位置でテープ状のＮｉ−Ｃｕクラッド鋼板をカッターで切断する（ステップＳ３）。これによって、負極タブ４が負極１２に接続される。

引き続いて、正極１１および負極１２の幅方向における両端がセパレータ１３の幅方向における両端からはみ出さないように正極１１、負極１２およびセパレータ１３を積層し、正極１１および負極１２をセパレータ１３を介して捲回機によって捲回する（ステップＳ４）。これによって、捲回体１が作製される。

そして、二つ折りにした絶縁性フィルム２によって捲回体１を挟み込み、捲回体１および絶縁性フィルム２を正極缶５に収納する（ステップＳ５）。

その後、正極タブ３の他方端および負極タブ４の他方端を切り揃え、正極タブ３の他方端を蓋体６に溶接し、負極タブ４の他方端を負極端子８に溶接する（ステップＳ６）。この場合、負極タブ４の銅（Ｃｕ）からなる面が負極端子８に溶接される。これは、負極タブ４は、レーザ溶接によって負極端子８に溶接され、レーザ溶接においては、レーザを銅（Ｃｕ）からなる面に照射することはできず、ニッケル（Ｎｉ）からなる面にレーザを照射する必要があるからである。

その後、蓋体６を正極缶５の開口端に嵌合する（ステップＳ７）。これによって、正極タブ３のうち、捲回体１と蓋体６との間の部分が湾曲され、負極タブ４のうち、捲回体１と負極端子８との間の部分が正極缶５の内壁に接触しないように曲げられる。なお、必要に応じて、負極タブ４と正極缶５とが接触しないように、絶縁板が設けられていてもよい（図示せず）。

そして、電解液を注入口９から捲回体１に注入し、必要であれば、注入口を封止溶接する前に充電を行なう（ステップＳ８）。これによって、非水電解液二次電池１０が完成する。

図７は、図６に示すステップＳ５の模式図である。図７を参照して、絶縁性フィルム２は、二つ折りにされており、捲回体１を挟み込む。絶縁性フィルム２は、捲回体１の底面側に三角形状に折られた折り曲げ部２Ａを有する。折り曲げ部２Ａの形状は、図７に示すように三角形状に限らず、例えば、予め正極缶５の缶底と同様の形状に折り曲げていてもよく、形状は、限定されない。

そして、捲回体１を絶縁性フィルム２で挟み込んだ状態で尖端部２Ａから捲回体１および絶縁性フィルム２を正極缶５に収納する。この場合、絶縁性フィルム２は、尖端部２Ａを有するので、捲回体１および絶縁性フィルム２を正極缶５に収納し易い。即ち、絶縁性フィルム２を用いない場合、捲回体１の底面側では、捲回された状態のセパレータ１３の端部が正極缶５の開口端に引っ掛かり、捲回体１を正極缶５に収納し難いが、絶縁性フィルム２を使用した場合は、絶縁性フィルム２は、正極缶５の開口端に引っ掛かからないので、捲回体１および絶縁性フィルム２を正極缶５に容易に収納することができる。

特に、正極缶５は、捲回体１の湾曲部１０５，１０６と相似な湾曲部を有し、捲回体１の湾曲部１０５，１０６と正極缶５の湾曲部との間隔は、０．３〜０．５ミリ程度である。従って、絶縁性フィルム２を用いない場合、捲回体１の底面側では、捲回された状態のセパレータ１３の端部が正極缶５の開口端に引っ掛かり、捲回体１を正極缶５に収納し難いが、絶縁性フィルム２を使用した場合は、絶縁性フィルム２は、正極缶５の開口端に引っ掛かからないので、捲回体１および絶縁性フィルム２を正極缶５に容易に収納することができる。

また、捲回体１および絶縁性フィルム２を正極缶５に収納した後に電解液を捲回体１に注入するとき、注入口９から注入された電解液は、絶縁性フィルム２を伝わるので、電解液を捲回体１に容易に注入できる。

更に、上述したように、捲回体１は、絶縁性フィルム２によって挟み込まれた状態で正極缶５に収納されるので、従来の非水電解液二次電池において、捲回体の底面に貼付されていたテープを削除できる。

図８は、捲回体の平面図である。図８を参照して、捲回体１の蓋体６側の端面１０４にも、テープ２０を貼付することが想定されるが、捲回体１の厚みは、正極缶５の厚みとほぼ同じであるので、絶縁性フィルム２を用いない場合、貼付されたテープ２０の端２０Ａが正極缶５の開口端に引っ掛かり、捲回体１を正極缶５に収納し難くなる。従って、絶縁性フィルム２を用いることによって、テープ２０を貼付しなくても、捲回体１を正極缶５に容易に収納することができる。

図９は、この発明の実施の形態による他の非水電解液二次電池の断面図である。この発明の実施の形態による非水電解液二次電池は、図９に示す非水電解液二次電池１０Ａであってもよい。

図９を参照して、非水電解液二次電池１０Ａは、図１に示す非水電解液二次電池１０の絶縁性フィルム２を絶縁性フィルム２１に代えたものであり、その他は、非水電解液二次電池１０と同じである。

絶縁性フィルム２１は、絶縁性フィルム２と同じ材料からなる。従って、絶縁性フィルム２１は、セパレータ１３が収縮する温度では、収縮せず、収縮したとしても、セパレータ１３が収縮する温度よりも高い温度で収縮する。

絶縁性フィルム２１は、捲回体１の側面１０１，１０２および底面１０３に加え、捲回体１の蓋体６側の端面１０４も覆う。そして、絶縁性フィルム２１は、捲回体１の湾曲部１０５，１０６を被覆しない。なお、湾曲部１０５，１０６は、図９においては、図示されていないが、図９の紙面の手前側および奥側にそれぞれ存在する。この時、絶縁性フィルム２１は、電解液を電極に行き渡らせるために、多孔質体であってもよい。

その結果、非水電解液二次電池１０Ａの温度が加熱試験における温度（例えば、１３０℃）に昇温されると、セパレータ１３が縮み、捲回体１および正極缶５が厚み方向ＤＲ１へ膨張しても（図５参照）、捲回体１の底面１０３および端面１０４は、絶縁性フィルム２１に覆われているので、負極１２は、正極缶５に接触しない。

従って、負極１２が正極缶５に接触することによる短絡を防止できる。

また、非水電解液二次電池１０Ａにおいては、捲回体１の蓋体６側の端面１０４は、絶縁性フィルム２１によって被覆されているので、正極タブ３を蓋体６に溶接するとき、および負極タブ４を負極端子８に溶接するときに、異物、例えば、金属スパッタが発生しても、その発生した異物が捲回体１へ進入するのを防止する対策の一つとなる。

非水電解液二次電池１０Ａは、その他、非水電解液二次電池１０と同じ効果を享受する。

非水電解液二次電池１０Ａは、図６に示す工程図に従って製造される。この場合、ステップＳ５において、絶縁性フィルム２１は、捲回体１の側面１０１，１０２、底面１０３および端面１０４を覆う。

非水電解液二次電池１０Ａのその他の部分についての説明は、非水電解液二次電池１０の説明と同じである。

図１０は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の断面図である。この発明の実施の形態による非水電解液二次電池は、図１０に示す非水電解液二次電池１０Ｂであってもよい。

図１０を参照して、非水電解液二次電池１０Ｂは、図１に示す非水電解液二次電池１０の絶縁性フィルム２を絶縁性フィルム２２に代えたものであり、その他は、非水電解液二次電池１０と同じである。

絶縁性フィルム２２は、２つの絶縁性フィルム２２１，２２２からなる。絶縁性フィルム２２１，２２２の各々は、絶縁性フィルム２と同じ材料からなる。従って、絶縁性フィルム２２１，２２２の各々は、セパレータ１３が収縮する温度では、収縮せず、収縮したとしても、セパレータ１３が収縮する温度よりも高い温度で収縮する。

絶縁性フィルム２２は、捲回体１の底面１０３に対向する位置で絶縁性フィルム２２１，２２２を溶着した溶着部２２０を有する。

そして、絶縁性フィルム２２は、絶縁性フィルム２１と同じように、捲回体１の側面１０１，１０２、底面１０３および端面１０４を被覆し、湾曲部１０５，１０６を被覆しない。なお、湾曲部１０５，１０６は、図１０においても、図示されていないが、図１０の紙面の手前側および奥側にそれぞれ存在する。この時、絶縁性フィルム２２は、電解液を電極に行き渡らせるために、多孔質体であってもよい。

その結果、セパレータ１３が縮み、捲回体１および正極缶５が厚み方向ＤＲ１へ膨張しても（図５参照）、捲回体１の底面１０３および端面１０４は、絶縁性フィルム２２に覆われているので、負極１２は、正極缶５に接触しない。

従って、負極１２が正極缶５に接触することによる短絡を防止できる。

また、非水電解液二次電池１０Ｂにおいては、捲回体１の側面１０１，１０２および端面１０４を２つの絶縁性フィルム２２１，２２２によって被覆し、捲回体１の底面１０３に対向する部分を溶着して絶縁性フィルム２２を作製すればよいので、捲回体１を絶縁性フィルム２２によって被覆し易くなる。

非水電解液二次電池１０Ｂは、その他、非水電解液二次電池１０，１０Ａと同じ効果を享受する。

非水電解液二次電池１０Ｂは、図６に示す工程図に従って製造される。この場合、ステップＳ５において、捲回体１の側面１０１，１０２および端面１０４を２つの絶縁性フィルム２２１，２２２によって被覆し、捲回体１の底面１０３に対向する絶縁性フィルム２２１，２２２の部分を熱溶着する。そして、この熱溶着は、３００℃以上の温度および１ＭＰａ以上の圧力を用いて行われる。

非水電解液二次電池１０Ｂのその他の部分についての説明は、非水電解液二次電池１０の説明と同じである。

図１１は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の断面図である。この発明の実施の形態による非水電解液二次電池は、図１１に示す非水電解液二次電池１０Ｃであってもよい。

図１１を参照して、非水電解液二次電池１０Ｃは、図１に示す非水電解液二次電池１０の絶縁性フィルム２を絶縁性フィルム２３に代えたものであり、その他は、非水電解液二次電池１０と同じである。

絶縁性フィルム２３は、絶縁性フィルム２と同じ材料からなり、絶縁性フィルム２と同じ温度で収縮する。

絶縁性フィルム２３は、捲回体１の側面１０１，１０２、底面１０３および端面１０４を被覆するとともに、捲回体１と蓋体６との間に溶着部２３０を有する。そして、絶縁性フィルム２３は、捲回体１の湾曲部１０５，１０６を被覆しない。なお、湾曲部１０５，１０６は、図１１においても、図示されていないが、図１１の紙面の手前側および奥側にそれぞれ存在する。

その結果、セパレータ１３が縮み、捲回体１および正極缶５が厚み方向ＤＲ１へ膨張しても（図５参照）、捲回体１の底面１０３および端面１０４は、絶縁性フィルム２３に覆われているので、負極１２は、正極缶５に接触しない。また、絶縁性フィルム２３は、負極タブ４のうち、捲回体１と負極端子８との間に位置する一部分４１を溶着部２３０によって被覆する。その結果、負極タブ４の一部分４１は、正極缶５に接触しない。

従って、負極タブ４と負極１２とが正極缶５に接触することによる短絡を防止できる。

また、非水電解液二次電池１０Ｃにおいては、捲回体１と蓋体６との間には、絶縁性フィルム２３の一部分が存在しており、負極タブ４の一部分４１は、絶縁性フィルム２３の溶着部２３０によって被覆されているので、従来の非水電解液二次電池において、捲回体と蓋体との間に配置されている上部絶縁板を削除できる。その結果、部品点数を削減でき、非水電解液二次電池１０Ｃを製造するときの作業性を向上できる。

なお、非水電解液二次電池１０Ｃにおいては、絶縁性フィルム２３は、負極タブ４の一部分４１に対向する部分のみが熱溶着され、負極タブ４の一部分４１に対向する部分以外は、熱溶着されない。従って、絶縁性フィルム２３は、正極タブ３のうち、捲回体１と蓋体６との間に位置する一部分に対向する部分は、熱溶着されない。正極タブ３は、正極缶５と接触しても短絡が発生しないからである。

更に、非水電解液二次電池１０Ｃにおいては、負極タブ４の一部分４１が溶着部２３０によって覆われているので、負極タブ４を負極端子８に溶接する際に、異物、例えば、金属スパッタが発生しても、その発生した異物が捲回体１へ進入するのを防止する対策の一つとなる。

非水電解液二次電池１０Ｃは、その他、非水電解液二次電池１０と同じ効果を享受する。

非水電解液二次電池１０Ｃは、図６に示す工程図に従って製造される。この場合、ステップＳ５において、捲回体１の側面１０１，１０２および端面１０４と、正極タブ３および負極タブ４のうち、捲回体１と蓋体６との間に位置する一部分４１とを絶縁性フィルム２３によって被覆し、負極タブ４の一部分４１に対向する絶縁性フィルム２３の部分を熱溶着する。そして、この熱溶着は、上述した条件を用いて行われる。

なお、非水電解液二次電池１０Ｃにおいては、絶縁性フィルム２３のうち、捲回体１と蓋体６との間に位置する一部分の全体を上述した条件を用いて熱溶着するようにしてもよい。その結果、非水電解液二次電池１０Ｃは、非水電解液二次電池１０Ａと同じ効果を更に享受する。

非水電解液二次電池１０Ｃのその他の部分についての説明は、非水電解液二次電池１０の説明と同じである。

図１２は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の断面図である。この発明の実施の形態による非水電解液二次電池は、図１２に示す非水電解液二次電池１０Ｄであってもよい。

図１２を参照して、非水電解液二次電池１０Ｄは、図１に示す非水電解液二次電池１０に絶縁板３０を追加したものであり、その他は、非水電解液二次電池１０と同じである。

絶縁板３０は、例えば、絶縁性フィルム２と同じ材料からなり、絶縁性フィルム２と一体成形されている。そして、絶縁板３０は、捲回体１と蓋体６との間に配置される。

図１３は、図１２に示す捲回体１、絶縁性フィルム２、正極タブ３、負極タブ４および絶縁板３０の斜視図である。

図１３を参照して、絶縁板３０は、絶縁板３１，３２からなり、貫通孔３３を有する。そして、絶縁板３１，３２は、絶縁板３１と絶縁板３２とが接する面に対して対称に配置される。

正極タブ３および負極タブ４は、貫通孔３３を介してそれぞれ蓋体６および負極端子８に接続される。その結果、絶縁板３０は、負極タブ４が正極缶５に接触するのを防止する。即ち、絶縁板３０は、負極タブ４と正極缶５とを電気的に絶縁する。

そして、捲回体１は、絶縁板３０の下側に配置され、絶縁性フィルム２によって側面１０１，１０２および底面１０３が被覆される。

図１４は、図１３に示す絶縁性フィルム２および絶縁板３０が開いた状態を示す斜視図である。

図１４を参照して、絶縁板３１は、凹部３１１を有し、絶縁板３２は、凹部３２１を有する。絶縁板３１の面３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ絶縁板３２の面３２Ａ，３２Ｂに接するように絶縁板３１，３２を配置することによって、絶縁板３０の貫通孔３３が形成される。

絶縁性フィルム２は、絶縁板３１，３２が相互に離された状態では、略Ｖ字形状になっている。なお、絶縁性フィルム２は、図１４に示すように略Ｖ字形状に限らず、折り曲げ部２Ａが、例えば、予め正極缶５の缶底と同様の形状に折り曲げていてもよく、形状は、限定されない。

そして、捲回体１は、略Ｖ字形状に開いた絶縁性フィルム２の内側に挿入される。そうすると、絶縁板３１，３２は、面３１Ａ，３１Ｂがそれぞれ面３２Ａ，３２Ｂに接するように捲回体１の厚み方向ＤＲ１へ移動される。これによって、捲回体１の側面１０１，１０２および底面１０３は、絶縁性フィルム２によって被覆される。

捲回体１は、絶縁板３０に固定された絶縁性フィルム２によって被覆された状態で正極缶５に収納される。この場合、絶縁性フィルム２は、捲回体１の底面１０３側に尖端部２Ａを有するので、捲回体１、絶縁性フィルム２および絶縁板３０は、正極缶５の開口端に引っ掛かることなく正極缶５に収納される。

そして、捲回体１の底面１０３が正極缶５の底面に到達するまで捲回体１、絶縁性フィルム２および絶縁板３０を正極缶５に押し込むことによって、絶縁性フィルム２の尖端部２Ａは、捲回体１の底面１０３に沿って平らになる。

絶縁板３０（３１，３２）は、捲回体１と蓋体６との間に位置し、正極タブ３および負極タブ４は、絶縁板３０（３１，３２）の貫通孔３３を介してそれぞれ蓋体６および負極端子８に溶接されるので、負極タブ４は、正極缶５に接触しない。

従って、負極タブ４と負極１２とが正極缶５に接触することによる短絡を防止できる。

非水電解液二次電池１０Ｄは、その他、非水電解液二次電池１０と同じ効果を享受する。

図１５は、図１２に示す非水電解液二次電池１０Ｄの製造方法を示す工程図である。図１５に示す工程図は、図６に示す工程図のステップＳ５をステップＳ５Ａに代えたものであり、その他は、図６に示す工程図と同じである。

図１５を参照して、非水電解液二次電池１０Ｄの製造が開始されると、上述したステップＳ１〜ステップＳ４が順次実行される。

そして、ステップＳ４の後、絶縁性フィルム２と絶縁板３１，３２とを一体的に成形し、二つ折りにされた絶縁性フィルム２によって捲回体１を挟み込み、捲回体１、絶縁性フィルム２および絶縁板３１，３２を正極缶５に収納する（ステップＳ５Ａ）。

その後、上述したステップＳ６〜ステップＳ８が順次実行され、非水電解液二次電池１０Ｄが完成する。

非水電解液二次電池１０Ｄのその他の部分についての説明は、非水電解液二次電池１０の説明と同じである。

なお、絶縁板３０と絶縁性フィルム２とは、一体的に成型したもの以外に、例えば、絶縁板３０を成型し、絶縁性フィルム２を延伸して作成した後に、それぞれの部材を接着して製造しても良い。さらに、絶縁板３０と絶縁性フィルム２は、別の材料で形成されていても良い。その場合、絶縁板３０は、既述の絶縁性フィルムと同じ材料で形成しても良いし、ポリプロピレンおよびポリエステル等からなる成型物でも良い。

図１６は、この発明の実施の形態による更に他の非水電解液二次電池の斜視図である。この発明の実施の形態による非水電解液二次電池は、図１６に示す非水電解液二次電池１０Ｅであってもよい。

図１６を参照して、非水電解液二次電池１０Ｅは、図１に示す非水電解液二次電池１０に記号４０を追加したものであり、その他は、非水電解液二次電池１０と同じである。

記号４０は、絶縁性フィルム２の表面に印刷される。そして、記号４０は、非水電解液二次電池１０Ｅの製造履歴を示す。より具体的には、記号４０は、例えば、非水電解液二次電池１０Ｅの正極１１、負極１２およびセパレータ１３を捲回した捲回機を示す。複数の捲回体１を作製する場合、複数の捲回機が用いられ、複数の捲回機が平行して複数組の正極１１、負極１２およびセパレータ１３を捲回して複数の捲回体１を作製する。従って、各捲回体１は、異なる捲回機を用いて作製される。

そこで、記号４０は、収納される捲回体１がどの捲回機によって捲回されたかを示す情報を履歴情報として表すことにした。

これによって、特性の低い非水電解液二次電池が作製された場合、特性の低い非水電解液二次電池に含まれる正極１１、負極１２およびセパレータ１３を捲回した捲回機を容易に特定できる。そして、特性の低い原因を解明するために、その特定した捲回機を調査し、特性の改善を図ることができる。

記号４０は、外部からＸ線を非水電解液二次電池１０Ｅに照射することによって検出される。

従って、非水電解液二次電池１０Ｅを分解しなくても、非水電解液二次電池１０Ｅの履歴情報を容易に取得できる。

非水電解液二次電池１０Ｅは、図６に示す工程図において、記号４０を絶縁性フィルム２に印刷する工程をステップＳ４とステップＳ５との間に追加した工程図に従って製造される。

なお、非水電解液二次電池１０Ｅにおいては、記号４０に代えて、製造履歴を示す文字列が絶縁性フィルム２に印刷されていてもよい。従って、非水電解液二次電池１０Ｅにおいては、一般的には、製造履歴を示す情報が絶縁性フィルム２に印刷されていればよい。

非水電解液二次電池１０Ｅは、その他、非水電解液二次電池１０と同じ効果を享受する。そして、非水電解液二次電池１０Ｅのその他の部分についての説明は、非水電解液二次電池１０の説明と同じである。

また、この発明の実施の形態においては、上述した非水電解液二次電池１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄの絶縁性フィルム２１，２２，２３，２に記号４０を印刷するようにしてもよい。

なお、この発明の実施の形態においては、正極缶５および蓋体６は、「電池缶」を構成する。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明は、非水電解液二次電池に適用される。

１ 捲回体、２，２１，２２，２２１，２２２ 絶縁性フィルム、２Ａ 尖端部、３ 正極タブ、４ 負極タブ、５ 正極缶、６ 蓋体、７ ベント、８ 負極端子、９ 注入口、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ 非水電解液二次電池、１１ 正極、１２ 負極、１３ セパレータ、２０ テープ、２０Ａ 端、３０〜３２ 絶縁板、３１Ａ，３１Ｂ，３２Ａ，３２Ｂ 面、３３ 貫通孔、４０ 記号、１０１，１０２ 側面、１０３ 底面、１０４ 端面、１０５，１０６ 湾曲部、２２０，２３０ 溶着部、３１１，３２１ 凹部。

Claims (6)

1. 金属からなる電池缶と、
   前記電池缶に収納され、正極、負極およびセパレータを含む捲回体と、
   一方端が前記電池缶の蓋体に接続され、他方端が前記正極に接続された正極タブと、
   一方端が前記電池缶の蓋体に設けられた負極端子に接続され、他方端が前記負極に接続された負極タブと、
   前記捲回体の高さよりも高い高さを有するとともに前記捲回体と前記電池缶との間に配置され、前記セパレータが縮む温度よりも高い温度で縮む、または縮まない絶縁性フィルムとを備える非水電解液二次電池。
2. 前記捲回体は、前記電池缶の厚み方向と垂直な幅方向の両端に円弧状に湾曲した湾曲部を有し、
   前記絶縁性フィルムは、前記捲回体の前記湾曲部以外の側面および底面と前記電池缶との間に配置される、請求項１に記載の非水電解液二次電池。
3. 前記絶縁性フィルムは、更に、前記負極タブのうち、前記捲回体と前記蓋体との間に配置された一部分を覆う、請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池。
4. 前記捲回体と前記電池缶の蓋体との間に配置され、前記負極タブと前記電池缶とを電気的に絶縁する絶縁板を更に備え、
   前記絶縁性フィルムは、前記電池缶の蓋体側において前記絶縁板に固定されている、請求項１または請求項２に記載の非水電解液二次電池。
5. 金属からなる電池缶と、
   前記電池缶に収納され、正極、負極およびセパレータを含む捲回体と、
   一方端が前記電池缶の蓋体に接続され、他方端が前記正極に接続された正極タブと、
   一方端が前記電池缶の蓋体に設けられた負極端子に接続され、他方端が前記負極に接続された負極タブと、
   前記電池缶の蓋体側に位置する前記捲回体の端面を覆うとともに前記捲回体と前記電池缶との間に配置され、前記セパレータが縮む温度よりも高い温度で縮む、または縮まない絶縁性フィルムとを備える非水電解液二次電池。
6. 前記絶縁性フィルムには、当該非水電解液二次電池の製造履歴を示す情報が印刷されている、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池。

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