JP2012195122A

JP2012195122A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2012195122A
Application number: JP2011057368A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kibe; 昌明木部; Mitsuyoshi Matsuo; 光良松尾
Original assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Current assignee: Hitachi Maxell Energy Ltd
Priority date: 2011-03-16
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2012-10-11

Abstract

【課題】短絡を防止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、正極タブ３と、負極タブ４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。セパレータ１３は、捲回体１の高さ方向ＤＲ１において、正極１１および負極１２よりも高い高さを有する。正極タブ３は、一方端が蓋体６に溶接され、他方端が正極１１に溶接される。負極タブ４は、一方端が負極端子８に溶接され、他方端が負極１２に溶接される。セパレータ１３は、負極１２と負極端子８との間に配置された負極タブ４の一部分４１を覆い、かつ、熱溶着された熱溶着部１３１を有する。
【選択図】図２

Description

この発明は、非水電解液二次電池に関するものである。

従来、正極電極と負極電極とをセパレータを介して対向させて捲回した捲回体を扁平形として電池缶に挿入し、開口部を蓋体で封口した角形の密閉型電池が知られている（特許文献１）。

前記角形の密閉型電池の電池缶および蓋部は、通常、アルミニウム製であり、蓋部と正極電極とを正極リードを介して電気的に接続しているので、電池缶および蓋体は、正極と導通している。また、蓋体には、絶縁性のパッキンを介して負極端子も設けてあり、この負極端子と負極電極とを負極リードを介して電気的に接続している。負極端子と蓋体とはパッキンにより絶縁性が保たれている。従って、負極端子と負極リードは、電池缶とも絶縁性が保たれており、必然的に正極電極と負極電極とは電気的に導通していない構成となっている。

ただし、負極リードは、電池要素と電池缶の蓋体との間に配置されているため、衝撃などの影響で負極リードが電池缶と接触する恐れがある。そのため、通常の角形の密閉型電池には、負極リードと電池缶との接触による短絡を防止するため、絶縁体（ポリオレフィンなどの樹脂よりなる）を設けることが多い（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−３０１８２８号公報

従来の角形の密閉型電池において、より低コスト化を図る工夫が必要であり、前記樹脂製の絶縁体がなくても、負極リードと電池缶との絶縁性を確保することができる、または電池要素の電池缶への挿入性を改善することで生産性を高めた密閉型電池が求められていた。

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、簡素な構造で負極リードと電池缶との短絡を防止することが可能であるとともに、より生産性の高い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、正極タブと、負極タブと、捲回体と、補助フィルムとを備える。電池缶は、正極缶と蓋体とからなる。正極タブは、一方端が電池缶の蓋体に接続される。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る。捲回体は、電池缶に収納される。補助フィルムは、捲回体と電池缶との間に配置され、絶縁材料からなる。捲回体は、正極と、負極と、セパレータとを含む。正極は、正極タブの他方端に接続される。負極は、負極タブの他方端に接続される。セパレータは、正極と負極との間に配置される。そして、捲回体の最外周は、セパレータからなる。また、セパレータおよび補助フィルムの少なくとも一方は、負極端子と負極タブとの溶接部と、負極との間に配置された負極タブの一部分を覆い、かつ、熱溶着されている熱溶着部を有する。

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、捲回体と電池缶との間に配置された補助フィルムの作用により、捲回体を電池缶内に容易に挿入することができる。また、負極端子と負極タブとの溶接部と、負極との間に配置された負極タブの一部分は、セパレータおよび補助フィルムの少なくとも一方からなる熱溶着部によって覆われている。その結果、負極タブの一部分は、電池缶と接触しない。

従って、短絡を防止できる。

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に示す捲回体の一部を示す斜視図である。図３は、図２に示す負極およびセパレータの捲回されていないときの平面図である。図４は、図１に示す非水電解液二次電池の平面図である。図５は、図４に示す線Ｖ−Ｖ間における非水電解液二次電池の断面図である。図６は、図５に示す熱溶着部の拡大図である。図７は、図５に示す線ＶＩＩ−ＶＩＩ間における非水電解液二次電池の断面図である。図８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９は、図８に示すステップＳ５の模式図である。図１０は、図８に示すステップＳ６の模式図である。図１１は、図８に示すステップＳ７の模式図である。図１２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１３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１４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１５は、セパレータの断面図である。

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、補助フィルム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、正極缶５および蓋体６は、「電池缶」を構成する。また、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。また、補助フィルム２は、捲回体１と正極缶５との間に配置される。

補助フィルム２は、絶縁材料であれば特に制限はなく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピピレンまたはこれらの共重合体を含むポリオレフィンフィルム、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などのポリエステルフィルムなどが挙げられる。これらのフィルムは、無孔性のフィルムであってもよいし、微多孔性のフィルムであってもよい。

特に好ましくは、補助フィルム２は、高温度雰囲気（例えば１３０℃）での耐収縮性が高いフィルムである。過充電など、誤作動時に電池の内部温度が上昇する場合があり、その時、セパレータが収縮して正負極間が接触して短絡したリ、負極１２が正極缶５に接触して短絡するなどの問題が生じることもある。負極１２と正極缶５との短絡は、時として電池の発火を誘発することもある。そこで、高温度雰囲気でも収縮しにくいフィルムを補助フィルム２とすれば、補助フィルム２は、捲回体１と正極缶５との間に設置されているので、少なくとも負極１２と正極缶５との直接の接触を回避でき、結果として発火等の危険を回避することができる。

高温度での耐収縮性が高いフィルムの例としては、前記ポリプロピレンまたはポリエステルフィルムであり、また前記ポリオレフィンフィルムまたはポリエステルフィルムの片面または両面に、耐熱性の高い（高温度雰囲気でほぼ変形が認められない）無機フィラー（アルミナ、ベーマイト、シリカなど）や耐熱性樹脂（ポリイミド、ポリアラミドなど）を耐熱層（例えば厚さは２〜１０μｍ）として設けたフィルムもあげられる。

なお、ここでいう「収縮性」とは、室温でのフィルム長さに対する任意の温度下での収縮の割合（収縮率）を意味し、「収縮性が低い」とは任意の温度における収縮率が５％以下であることを意味する。

絶縁性フィルム２の厚さには、特に制限はないが、厚さが薄すぎると、捲回体１を正極缶５に挿入する際に、破膜するなどの問題が生じ、厚さが厚すぎると、電池のエネルギー密度を低下させてしまう。従って、絶縁性フィルム２の厚さは、好ましくは、５〜５０μｍの範囲で適宜選択される。また、機械的な強度を確保するために、突き刺し強度が３Ｎ以上であるとより好ましい。

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。そして、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。

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。そして、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。

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。そして、正極缶５は、捲回体１、補助フィルム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。

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。

なお、正極タブ３の捲回体１と蓋体６との間の部分は、実際には、湾曲されているが、図面を見易くするために図１においては湾曲されずに図示されている。負極タブ４の捲回体１と負極端子８との間の部分についても同様である。

図２は、図１に示す捲回体１の一部を示す斜視図である。図２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。正極１１および負極１２は、セパレータ１３を介して捲回される。

捲回体１の最外周には、セパレータ１３が配置されている。また、セパレータ１３は、捲回体１の高さ方向ＤＲ１において、正極１１および負極１２よりも高い高さを有する。そして、セパレータ１３は、正極１１と蓋体６との間の正極タブ３の一部分３１と、負極１２と負極端子８との間の負極タブ４の一部分４１とを覆う。そして、セパレータ１３は、負極タブ４の一部分４１を被覆する熱溶着部１３１を有する。

図３は、図２に示す負極１２およびセパレータ１３の捲回されていないときの平面図である。

図３を参照して、負極１２は、幅Ｗ１および長さＬ１を有する。負極１２は、負極集電体１２１と、負極活物質層１２２とを含む。負極活物質層１２２は、負極集電体１２１の表面に塗布される。そして、負極集電体１２１は、負極活物質層１２２が塗布されていない部分を有する。負極タブ４は、負極集電体１２１の負極活物質層１２２が塗布されていない部分に溶接される。

セパレータ１３は、幅Ｗ２および長さＬ２を有する。幅Ｗ２は、幅Ｗ１よりも広い。長さＬ２は、長さＬ１よりも長い。

そして、負極１２およびセパレータ１３は、幅方向（＝図２に示す高さ方向ＤＲ１）における一方端側において幅Ｗ１と幅Ｗ２との差がｄ１になり、幅方向（＝図２に示す高さ方向ＤＲ１）における他方端側において幅Ｗ１と幅Ｗ２との差がｄ２になるように配置される。差ｄ１は、例えば、３〜５ｍｍであり、差ｄ２は、例えば、２ｍｍである。

なお、正極１１の幅は、負極１２の幅Ｗ１よりも狭く、正極１１は、その幅方向の両端が負極１２の幅方向の両端からはみ出さないようにセパレータ１３の向こう側に配置される。

従って、正極１１および負極１２は、セパレータ１３を介して図３に示す態様で配置され、捲回される。

図４は、図１に示す非水電解液二次電池１０の平面図である。また、図５は、図４に示す線Ｖ−Ｖ間における非水電解液二次電池１０の断面図である。

図４を参照して、捲回体１のセパレータ１３は、高さ方向ＤＲ１において、電極（＝正極１１および負極１２）の両端よりもはみ出しており、電極（＝正極１１および負極１２）と蓋体６との間の空間にも配置されている。その結果、セパレータ１３は、電極（＝正極１１および負極１２）と蓋体６との間の正極タブ３の一部分３１と、電極（＝正極１１および負極１２）と負極端子８との間の負極タブ４の一部分４１とを覆う。そして、セパレータ１３の熱溶着部１３１は、負極タブ４の一部分４１の高さと同じ高さを有する。

図５を参照して、セパレータ１３の熱溶着部１３１は、負極タブ４の一部分４１を覆うように捲回体１の厚み方向ＤＲ２に熱溶着されている。熱溶着部１３１は、負極タブ４と負極端子８との溶接部と、電極（＝正極１１および負極１２）との間に配置される。また、補助フィルム２は、捲回体１と正極缶５との間に配置され、捲回体１を覆う。

図６は、図５に示す熱溶着部１３１の拡大図である。図６を参照して、負極タブ４は、負極端子８に溶接された溶接部４２を有する。負極タブ４の一部分４１は、実際には、折り曲げられている。そして、セパレータ１３の熱溶着部１３１も、負極タブ４の折り曲げられた一部分４１に沿って折り曲がっている。

図７は、図５に示す線ＶＩＩ−ＶＩＩ間における非水電解液二次電池１０の断面図である。図７を参照して、セパレータ１３の一部分１３２は、電極（＝正極１１および負極１２）と蓋体６との間において、正極タブ３の一部分３１と正極缶５との間に配置されている。そして、セパレータ１３の一部分１３２は、熱溶着されていない。また、補助フィルム２は、正極タブ３の一部分３１に対向する領域においても、セパレータ１３（１３２）と正極缶５との間に配置されている。

なお、正極タブ３の一部分３１も、負極タブ４の一部分４１と同じように折り曲げられている。

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、ドクターブレード法およびスプレー法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。

正極活物質は、例えば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、およびＬｉＦｅＰＯ_４等のいずれかからなる。

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。

負極集電体１２１は、例えば、Ｃｕ箔からなり、帯形状を有する。

負極活物質層１２２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１２１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、上述したドクターブレード法およびスプレー法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、開孔率が３０〜７０％の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、微多孔性ポリエチレンフィルムと微多孔性ポリプロピレンフィルムとを積層した多層フィルム、およびポリエチレンポリプロピレン複合フィルム等のポリオレフィンフィルムがセパレータ１３として好適に用いられる。

セパレータ１３として特に好ましくは、高温度雰囲気（例えば１３０℃）での収縮性が低い（収縮性の定義は補助フィルム２の説明で述べた通りである）微多孔性フィルム膜である。その例としては、前記ポリオレフィンフィルムの片面または両面に、耐熱性の高い（高温度雰囲気でほぼ変形が認められない）無機フィラー（アルミナ、ベーマイト、シリカなど）や耐熱性樹脂（ポリイミド、ポリアラミドなど）を耐熱層（例えば、厚さは、２〜１０μｍ）として設けたフィルムが挙げられる。

高温度雰囲気で収縮しやすい微多孔性フィルム膜を用いると、誤使用などにより電池の温度が上昇した場合、セパレータ１３が収縮する場合があるので、セパレータ１３を介して対面している正極１１と負極１２とが直接接触して短絡することもある。前記収縮性が低い微多孔性フィルム膜をセパレータ１３として用いれば、短絡の危険を回避できる。

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、シクロヘキシルベンゼン、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。

上述したように、非水電解液二次電池１０においては、セパレータ１３は、電極（＝正極１１および負極１２）と負極端子８との間の負極タブ４の一部分４１を覆い、熱溶着された熱溶着部１３１を有する。その結果、電極（＝正極１１および負極１２）と負極端子８との間の負極タブ４の一部分４１は、正極缶５に接触しない。従って、短絡を防止できる。

また、従来の非水電解液二次電池では、捲回体１と蓋体６との間に上部絶縁板を設置し、負極タブ４が正極缶５と接触しないようにしている。しかし、非水電解液二次電池１０では、捲回体１と負極端子８との間に位置する負極タブ４の一部分４１は、セパレータ１３の熱溶着部１３１によって覆われているので、上部絶縁板がなくても負極タブ４と正極缶５との接触を防止できる。従って、部品点数を少なくできる。また、非水電解液二次電池１０を製造するときの作業性を向上できる。

更に、捲回体１の最外周部は、セパレータ１３によって覆われ、補助フィルム２が捲回体１と正極缶５との間に配置されている。従って、電極（＝正極１１および負極１２）が傷つくのを防止できる。

更に、負極タブ４の一部分４１は、熱溶着部１３１によって覆われ、負極タブ４の一部分４１およびセパレータ１３の熱溶着部１３１は、一体的に折り曲がっているので、非水電解液二次電池１０の落下を繰り返しても、熱溶着部１３１が落下による衝撃を吸収する。従って、負極タブ４の一部分４１を保護できる。

更に、負極タブ４の一部分４１は、セパレータ１３の熱溶着部１３１に接着しているので、負極タブ４を引き抜き難くできる。

図８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８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１２１に溶接し、一方端から所定の長さ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とセパレータ１３との幅方向における差がセパレータ１３の幅方向における両端でそれぞれｄ１，ｄ２になるようにセパレータ１３を介して正極１１および負極１２を配置し、正極１１、負極１２およびセパレータ１３を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、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置されたセパレータ１３の一部分を捲回体１の厚み方向ＤＲ２から挟み込んで熱溶着する（ステップＳ５）。この場合、熱溶着の温度は、例えば、１００〜１４０℃である。

その後、二つ折りした補助フィルム２によって捲回体１を挟み込み、捲回体１および補助フィルム２を正極缶５に収納する（ステップＳ６）。このとき、捲回体１のみか、あるいは補助フィルム２によって挟み込んだ捲回体１を、予め押圧（例えば、６０〜１２０℃、１０〜２０ＭＰａのホットプレス）してもよい。押圧することで捲回体１の厚みを薄くすることができる。また、補助フィルム２と共に押圧することで、捲回体１と補助フィルム２との密着性が向上し、より正極缶５へ挿入しやすくなる効果がある。また、充放電サイクルを繰り返すことにより生じる捲回体１の歪（正極、負極およびセパレータのよれに起因する）の発生を緩和する効果もある。

引き続いて、正極缶５に収納された捲回体１の正極１１および負極１２にそれぞれ接続された正極タブ３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Ｓ７）。

その後、蓋体６を正極缶５の開口部に嵌合する（ステップＳ８）。これによって、正極タブ３の一部分３１が折り曲げられ、負極タブ４の一部分４１およびセパレータ１３の熱溶着部１３１が折り曲げられる。

そして、電解液を注入口９から捲回体１に注入する（ステップＳ９）。場合によっては予備充放電をし、さらに電解液を追加で注入する。その後、注入口９をピンで嵌合し、溶接し、封口して密閉構造とする。これによって、非水電解液二次電池１０が完成する。

図９は、図８に示すステップＳ５の模式図である。図９の（ａ）を参照して、図８に示すステップＳ４によって捲回体１が作製された状態では、正極タブ３の他方端側および負極タブ４の他方端側は、セパレータ１３からはみ出している。

そして、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置されたセパレータ１３の一部分が捲回体１の厚み方向ＤＲ２から挟み込まれて熱溶着される。その結果、セパレータ１３の熱溶着部１３１が形成される（図９の（ｂ）参照）。

このように、セパレータ１３の一部を捲回体１の厚み方向ＤＲ２から挟み込んで熱溶着部１３１を形成するので、熱溶着部１３１の溶着度を強くできる。

図１０は、図８に示すステップＳ６の模式図である。図１０を参照して、補助フィルム２は、二つ折りにされており、捲回体１を挟み込む。補助フィルム２は、捲回体１の底面側に三角形状に折られた尖端部２Ａを有する。

そして、捲回体１を補助フィルム２で挟み込んだ状態で尖端部２Ａから捲回体１および補助フィルム２を正極缶５に入れる。この場合、補助フィルム２は、尖端部２Ａを有するので、捲回体１および補助フィルム２を正極缶５に入れ易い。即ち、捲回体１の底面側では、セパレータ１３は、溶着されていないので、補助フィルム２を使用しない場合、捲回された状態のセパレータ１３の端部が正極缶５の開口部に引っ掛かり、捲回体１を正極缶５に入れ難いが、補助フィルム２を使用した場合は、補助フィルム２は、尖端部２Ａを有するので、正極缶５の開口部に引っ掛かからず、捲回体１および補助フィルム２を正極缶５に容易に入れることができる。

また、捲回体１および補助フィルム２を正極缶５に入れ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、補助フィルム２を伝わるので、電解液を捲回体１に容易に注入できる。

図１１は、図８に示すステップＳ７の模式図である。図１１を参照して、捲回体１および補助フィルム２が正極缶５に収納された後、正極タブ３の他方端および負極タブ４の他方端は、負極１２の端面１２Ａからの長さＬ４が負極１２の端面１２Ａから正極缶５の開口部までの距離Ｌ３よりも長くなるように切断される。そして、正極タブ３のうち、捲回体１の端面１Ａからはみ出したはみ出し部分３２は、蓋体６に溶接され、負極タブ４のうち、捲回体１の端面１Ａからはみ出したはみ出し部分４３は、負極端子８に溶接される。

この場合、負極タブ４の銅（Ｃｕ）からなる面が負極端子８に接続される。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。また、負極タブ４のはみ出し部分４３は、溶接されると、上述した溶接部４２になる。

非水電解液二次電池１０において、セパレータ１３の一部分を熱溶着するときの溶着温度、はみ出し部分３２，４３を溶接するときの溶接温度よりも低い。従って、セパレータ１３の一部分を熱溶着しても負極１２の温度上昇は問題にならない。即ち、セパレータ１３の一部分を熱溶着しても、負極１２への悪影響はない。

図１２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１２に示す非水電解液二次電池１０Ａであってもよい。

図１２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に接着部材２０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。

接着部材２０は、例えば、アクリル系、ゴム系、シリコーン系、およびウレタン系の接着部材、もしくは、ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン等のシーラントフィルムからなる。そして、接着部材２０は、負極タブ４の一部分４１の両面に塗布、または配置される。

接着部材２０が設けられることによって、負極タブ４の一部分４１とセパレータ１３との接着度を向上できる。

なお、非水電解液二次電池１０Ａは、図８に示す工程図のステップＳ４とステップＳ５との間に、接着部材２０を負極タブ４の一部分４１の両面に塗布するステップを追加した工程図に従って製造される。

図１３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１３に示す非水電解液二次電池１０Ｂであってもよい。

図１３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の補助フィルム２を補助フィルム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。

なお、非水電解液二次電池１０Ｂにおいては、セパレータ１３のうち、電極（＝正極１１および負極１２）と蓋体６との間の部分は、折り曲げられ、電極（＝正極１１および負極１２）の蓋体６側の端面に接している。

補助フィルム２１は、補助フィルム２と同じ材料からなる。補助フィルム２１は、補助フィルム２と同じように二つ折りにされ、捲回体１の厚み方向から捲回体１を挟み込む。そして、補助フィルム２１は、負極タブ４の一部分４１に対向する一部分２１１（捲回体１と負極端子８との間に存在する部分）が熱溶着される。その結果、補助フィルム２１は、負極タブ４の一部分４１を覆う熱溶着部２１２を有する。

このように、非水電解液二次電池１０Ｂにおいては、負極タブ４の一部分４１は、補助フィルム２１の熱溶着部２１２によって覆われる。その結果、負極タブ４の一部分４１は、正極缶５と接触しない。従って、短絡を防止できる。その他、非水電解液二次電池１０Ｂは、上述した非水電解液二次電池１０の効果と同じ効果を享受する。

非水電解液二次電池１０Ｂは、図８に示す工程図において、ステップＳ５を、電極（＝正極１１および負極１２）の蓋体６側の端面に接するようにセパレータ１３の蓋体６側の一部分を折り、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置された補助フィルム２１の一部分２１１を捲回体１の厚み方向ＤＲ２から挟み込んで熱溶着するステップに代えた工程図に従って製造される。

なお、非水電解液二次電池１０Ｂにおいては、負極タブ４の一部分４１の両面に接着部材２０を塗布するようにしてもよい。負極タブ４の一部分４１の両面に接着部材２０を塗布することによって、負極タブ４の一部分４１と補助フィルム２１の一部分２１１との接着度を向上できる。

図１４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１４に示す非水電解液二次電池１０Ｃであってもよい。

図１４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の補助フィルム２を補助フィルム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。

補助フィルム２２は、補助フィルム２と同じ材料からなる。補助フィルム２２は、補助フィルム２と同じように二つ折りにされ、捲回体１の厚み方向ＤＲ２から捲回体１を挟み込む。そして、セパレータ１３および補助フィルム２２は、蓋体６側の一部分（捲回体１と負極端子８との間に存在する部分）が熱溶着される。その結果、セパレータ１３および補助フィルム２２は、負極タブ４の一部分４１を覆う熱溶着部２２０を有する。

このように、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は、セパレータ１３および補助フィルム２２の熱溶着部２２０によって覆われる。その結果、負極タブ４の一部分４１は、正極缶５と接触しない。従って、短絡を防止できる。その他、非水電解液二次電池１０Ｃは、上述した非水電解液二次電池１０の効果と同じ効果を享受する。

非水電解液二次電池１０Ｃは、図８に示す工程図において、ステップＳ５を、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置されたセパレータ１３および補助フィルム２２の一部分を捲回体１の厚み方向ＤＲ２から挟み込んで熱溶着するステップに代えた工程図に従って製造される。

なお、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の両面に接着部材２０を塗布するようにしてもよい。負極タブ４の一部分４１の両面に接着部材２０を塗布することによって、負極タブ４の一部分４１とセパレータ１３の一部分との接着度を向上できる。

図１５は、セパレータの断面図である。図１５を参照して、セパレータ１５０は、セパレータ１５１〜１５３からなる。セパレータ１５１は、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）からなり、１６０〜１７０℃の融点を有する。

セパレータ１５２は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）からなり、約１２０℃の融点を有する。そして、セパレータ１５２は、セパレータ１５１に接してセパレータ１５１の一方側に配置される。

セパレータ１５３は、セパレータ１５２と同じ材料からなる。そして、セパレータ１５３は、セパレータ１５１に接してセパレータ１５１の他方側に配置される。即ち、セパレータ１５３は、セパレータ１５１を挟んでセパレータ１５２の反対側に配置される。

上述した非水電解液二次電池１０，１０Ａ，１０Ｃの各々において、捲回体１は、セパレータ１３に代えてセパレータ１５０を備えていてもよい。

セパレータ１５０が用いられた場合、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置されたセパレータ１５０の一部分を熱溶着するとき、セパレータ１５２，１５３が接着剤の機能を果たし、セパレータ１５０の一部分が接着し易くなる。従って、熱溶着部１３１，２１２，２２０の溶着度を向上できる。

上述したように、非水電解液二次電池１０，１０Ａにおいては、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置されたセパレータ１３の一部分が熱溶着され、非水電解液二次電池１０Ｂにおいては、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置された補助フィルム２１の一部分２１１が熱溶着され、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の周囲に配置されたセパレータ１３および補助フィルム２２の一部分が熱溶着された。

従って、この発明の実施の形態による非水電解液二次電池は、負極タブ４の一部分４１の周囲に配置されたセパレータおよび補助フィルムのうち、少なくとも一方が熱溶着されていればよい。セパレータおよび補助フィルムのうち、少なくとも一方が熱溶着されていれば、負極タブ４が正極缶５に接触しないので、短絡を防止できるからである。

また、上述した非水電解液二次電池１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々は、従来の非水電解液二次電池が捲回体と電池缶の蓋体との間に備えている上部絶縁板を備えていない。非水電解液二次電池１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの各々においては、電極（＝正極１１および負極１２）と蓋体６との間には、セパレータ１３および補助フィルム２，２１，２２の少なくとも一方の一部分が絶縁部材として存在し、負極タブ４と正極缶５との接触が防止されるからである。従って、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、正極１１および負極１２の蓋体６側の端面と蓋体６との間には、絶縁部材としてセパレータ１３，１５０および補助フィルム２，２１，２２の少なくとも一方のみが存在すればよい。

なお、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補助フィルム、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非水電解液二次電池、１１正極、１２負極、１３，１５０〜１５３セパレータ、１２１負極集電体、１２２負極活物質層、１３１熱溶着部。

Claims

金属からなる電池缶と、
一方端が前記電池缶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た負極タブと、
前記電池缶に収納された捲回体と、
前記捲回体と前記電池缶との間に配置され、絶縁材料からなる補助フィルムとを備え、
前記捲回体は、
前記正極タブの他方端に接続された正極と、
前記負極タブの他方端に接続された負極と、
前記正極と前記負極との間に配置されたセパレータとを含み、
前記捲回体の最外周は、前記セパレータからなり、
前記セパレータおよび前記補助フィルムの少なくとも一方は、前記負極端子と前記負極タブとの溶接部と、前記負極との間に配置された前記負極タブの一部分を覆い、かつ、熱溶着されている熱溶着部を有する、非水電解液二次電池。
前記セパレータのみが前記熱溶着部を有する、請求項１に記載の非水電解液二次電池。
前記負極タブの一部分の表面には、接着部材が塗布されている、請求項２に記載の非水電解液二次電池。
前記セパレータは、
第１の融点を有する第１のセパレータと、
前記第１の融点よりも低い第２の融点を有し、前記第１のセパレータの一方側に前記第１のセパレータに接して配置された第２のセパレータと、
前記第２の融点を有し、前記第１のセパレータの他方側に前記第１のセパレータに接して配置された第３のセパレータとを含む、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池。
前記正極および前記負極の前記蓋体側の端面と前記蓋体との間には、絶縁部材として前記セパレータおよび前記補助フィルムの少なくとも一方のみが存在する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非水電解液二次電池。