JP2013008564A - 非水系二次電池およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を提供する。
【解決手段】樹脂層１３の両面上に導電層１４が形成された多層構造を有する正極集電体１１とこの正極集電体１１上に形成された正極活物質層１２とを含む正極１０と、導電性材料から構成され、正極集電体１１を厚み方向に貫通する貫通部材８０と、正極１０と電気的に接続されるタブ電極とを備えたリチウムイオン二次電池（非水系二次電池）である。上記正極１０は、複数積層されているとともに、積層された正極１０には貫通部材８０が挿入される貫通孔１１ｂが設けられている。そして、この貫通孔１１ｂ内には、貫通部材８０と接する導電性部材９０が配されており、導電性部材９０の一部が積層された正極１０（正極集電体１１）間に位置している。
【選択図】図１４

Description

本発明は、非水系二次電池およびその製造方法に関する。

リチウムイオン二次電池に代表される非水系二次電池は、高容量・高エネルギ密度を有し、かつ、貯蔵性能や充放電の繰り返し特性等にも優れるため、携帯機器などの民生機器に広く利用されている。また、近年では、環境問題や省エネルギに関する意識の高まりから、電力貯蔵用途や、電気自動車などの車載用途にリチウムイオン二次電池が利用されるようになってきている。

一方、非水系二次電池は、そのエネルギ密度の高さ故に、過充電状態や高温環境下にさらされた状態においては、異常過熱や発火などの危険性が高い。そのため、非水系二次電池では、安全性に対する種々の対応策が講じられている。

また、従来、異常発熱による発火を防止するために、多層構造を有する集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、１３０℃〜１７０℃の低融点を持つ樹脂フィルムの両面に金属層が形成された集電体を用いたリチウムイオン二次電池が提案されている。このリチウムイオン二次電池では、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生すると、低融点の樹脂フィルムが溶融する。そして、樹脂フィルムの溶融により、電極が破損される。これにより、電流がカットされるので、電池内部の温度上昇が抑制されて、発火が防止される。

特開平１１−１０２７１１号公報

上記のように、特許文献１で提案されている集電体は、非水系二次電池の安全対策としては非常に有効である。

しかしながら、上記集電体は、絶縁性の樹脂フィルムの両面に金属層が形成された構成を有するため、たとえば、複数の電極が積層された積層型の非水系二次電池の場合には、配線引き出し用のタブ電極を集電体に接続する際に、電極同士の導通がとれなくなるという不都合がある。このため、タブ電極を、全ての電極と電気的に接続することが困難になるため、電池性能が著しく低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池およびその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による非水系二次電池は、絶縁層の両面上に導電層が形成された多層構造を有する集電体と、集電体上に形成された活物質層とを含む電極と、導電性材料から構成され、集電体を厚み方向に貫通する貫通部材と、電極と電気的に接続されるタブ電極とを備えている。上記電極は、複数積層されているとともに、積層された電極には貫通部材が挿入される開口部が設けられている。そして、この開口部内には、貫通部材と接する導電性部材が配されており、導電性部材の一部が積層された電極間に位置している。

この第１の局面による非水系二次電池では、上記のように、集電体を厚み方向に貫通する貫通部材を備えることによって、この貫通部材を介して、集電体における絶縁層の一方側の導電層と他方側の導電層とを電気的に接続することができる。このため、この貫通部材で電極を貫通することにより、多層構造を有する集電体を用いた場合でも、複数積層された電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極を、積層された複数の電極と電気的に接続することができる。たとえば、タブ電極を、積層された同極性の全ての電極と電気的に接続することができる。したがって、電池性能の低下を抑制することができるので、非水系二次電池の性能を最大限活用することができる。

また、第１の局面では、電極の開口部に、貫通部材と接する導電性部材を配し、この導電性部材の一部を積層された電極間に位置させることによって、導電性部材と電極（導電層）との接触面積を大きくすることができる。これにより、貫通部材と電極（導電層）との接触抵抗を低減することができるので、直接タブ電極と接触している電極以外の電極においても、接触抵抗を低減することができる。したがって、導電性部材および貫通部材を介して、複数積層された電極同士の導通をとることができるので、タブ電極を、積層された複数の電極と電気的に接続することができる。その結果、電池性能の低下をより抑制することができる。

さらに、第１の局面では、多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、集電体の絶縁層が溶融して電極が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。

なお、第１の局面では、上記貫通部材を備えることによって、たとえば、溶接などでタブ電極を電極に接続する場合に、タブ電極と電極との接触抵抗、および、電極同士の接触抵抗を低減することができる。これにより、タブ電極を電極に強固に導通接続することが可能となる。また、タブ電極を電極に強固に導通接続することにより、接触抵抗の増加に起因する電池容量の低下を抑制することもできる。

上記第１の局面による非水系二次電池において、導電性部材は、導電性ペーストを硬化させた導電性樹脂から構成するのが好ましい。このように構成すれば、導電性ペーストは積層された電極間に容易に入り込むため、容易に、導電性部材の一部を積層された電極間に位置させることができる。これにより、容易に、貫通部材と電極（導電層）との接触抵抗を低減することができる。

この場合において、好ましくは、導電性樹脂（導電性ペースト）の硬化温度は１００℃以下であるのが好ましい。このように構成すれば、導電性ペーストの硬化時の温度によって、集電体の絶縁層に熱収縮あるいは溶融などが生じるのを抑制することができる。

また、上記第１の局面による非水系二次電池において、貫通部材は、積層された電極を束ねて固定する締結部材としての機能を有しているのが好ましい。このように構成すれば、この貫通部材によって、各電極を互いに密着させることができる。このため、複数積層された電極において、各電極（集電体）の接触抵抗を低減して、電極同士をより強固に導通接続することができる。これにより、効果的に、電池性能の低下を抑制することができる。

この発明の第２の局面による非水系二次電池の製造方法は、絶縁層の両面上に導電層が形成された多層構造を有する集電体上に活物質層が形成された電極を複数準備する工程と、複数の電極を積層する工程と、上記電極に、厚み方向に貫通する開口部を形成する工程と、この開口部内に、導電性ペーストを注入する工程と、導電性ペーストが硬化する前に、導電性材料からなる貫通部材を開口部に挿入する工程と、貫通部材を開口部に挿入した後に、導電性ペーストを硬化させる工程と備えている。

この第２の局面による非水系二次電池の製造方法では、上記のように、電極の開口部内に導電性ペーストを注入した後、導電性ペーストが硬化する前に、貫通部材を開口部に挿入することによって、開口部内の導電性ペーストを、積層された電極間に回り込ませる（入り込ませる）ことができる。このため、導電性ペーストの一部を積層された電極間に位置した状態で硬化させることにより、導電性ペーストを硬化させた部材（導電性部材）を、貫通部材と接するとともに、その一部が積層された電極間に位置した構成とすることが容易にできる。これにより、導電性部材と電極（導電層）との接触面積を容易に大きくすることができるので、導電性部材と電極（導電層）との接触抵抗を低減することができる。そのため、この導電性部材と接している貫通部材と電極（導電層）との接触抵抗を容易に低減することができる。したがって、導電性部材および貫通部材を介して、複数積層された電極同士の導通をとることができるので、電池性能の低下を抑制することができる。その結果、特性ロスの少ない非水系二次電池を作製することができる。

なお、上記第２の局面による非水系二次電池の製造方法において、開口部を形成する工程は、電極を積層する工程の前であってもよいし、後であってもよい。また、予め開口が形成された電極を準備するようにしてもよい。すなわち、開口部を形成する工程は、電極を準備する工程に含まれていてもよい。

以上のように、本発明によれば、安全性を向上させつつ、電池性能の低下を抑制することが可能な非水系二次電池を容易に得ることができる。

本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の分解斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の全体斜視図である。 図１の一部を拡大して示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の断面図（図９のＡ−Ａ線に沿った断面に対応する図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の正極の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる正極の一部を模式的に示した平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図（貫通部材を含む断面に対応する図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した拡大断面図（貫通部材を含む断面に対応する図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の断面図（図１７のＢ−Ｂ線に沿った断面に対応する図）である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の負極の斜視図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池のセパレータの平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した平面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる貫通部材の側面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図（貫通部材を含む断面に対応する図）である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。 本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図（貫通部材を含む断面に対応する図）である。 本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる導電性部材の一部を示した斜視図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態では、非水系二次電池の一例である積層型のリチウムイオン二次電池に本発明を適用した場合について説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群を模式的に示した断面図である。図２は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の分解斜視図である。図３は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の分解斜視図である。図４〜図１８は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池を説明するための図である。まず、図１〜図１８を参照して、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。

第１実施形態によるリチウムイオン二次電池は、図２および図５に示すように、角形扁平形状を有する大型二次電池であり、複数の電極５を含む電極群５０（図１参照）と、この電極群５０を非水電解液とともに封入する金属製の外装容器１００とを備えている。

上記電極５は、図１〜図３に示すように、正極１０および負極２０を含んで構成されており、正極１０と負極２０との間には、正極１０と負極２０との短絡を抑制するためのセパレータ３０が配されている。具体的には、正極１０および負極２０が、セパレータ３０を挟んで互いに対向するように配されており、正極１０、セパレータ３０および負極２０が順次積層されることによって、積層構造（積層体）に構成されている。なお、正極１０および負極２０は、１つずつ交互に積層されている。また、上記電極群５０は、隣り合う２つの負極２０の間に、１つの正極１０が位置するように構成されている。

また、上記電極群５０は、たとえば、正極１０を１３枚、負極２０を１４枚、セパレータ３０を２８枚含んで構成されており、正極１０および負極２０がセパレータ３０を挟んで交互に積層されている。さらに、上記電極群５０における最も外側（最外層の負極２０の外側）には、セパレータ３０が配されており、外装容器１００との絶縁が図られている。

電極群５０を構成する正極１０は、図７に示すように、正極集電体１１の両面に、正極活物質層１２が担持された構成を有している。

正極集電体１１は、正極活物質層１２の集電を行う機能を有している。

ここで、第１実施形態では、上記正極集電体１１は、絶縁性の樹脂層１３の両面上に導電層１４が形成された多層構造（三層構造）に構成されている。なお、樹脂層１３は、本発明の「絶縁層」の一例である。

正極集電体１１を構成する導電層１４は、たとえば、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されており、約６μｍ〜約１５μｍの厚みに形成されている。アルミニウムは耐酸化性が高いため、正極集電体１１の導電層１４として好適に用いることができる。なお、上記導電層１４は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料、または、これらの合金などから構成されていてもよい。

導電層１４の形成方法としては、特に限定されず、たとえば、蒸着、スパッタリング、電解めっき、無電解めっき、金属箔の貼り合わせ等による方法、および、これらの方法の組み合わせからなる方法が挙げられる。

正極集電体１１の樹脂層１３は、熱可塑性樹脂からなるプラスチック材料から構成されている。この樹脂層１３は、たとえば、シート状（フィルム状）の樹脂部材（樹脂フィルム）からなる。熱可塑性樹脂からなるプラスチック材料としては、たとえば、熱変形温度が１５０℃以下であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル、ポリアミドなどが好適に用いられる。中でも、１２０℃での熱収縮率が平面方向のいずれかの方向（たとえば、縦方向および横方向のいずれかの方向）で１．５％以上であるポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニルなどが好ましい。また、これらの複合フィルムや、これらに表面加工処理を施した樹脂フィルムも好適に用いることができる。さらに、上記セパレータ３０と同材質の樹脂フィルムを用いることも可能である。また、製造工程、加工処理の差異により、熱変形温度、熱収縮率等の異なる樹脂であれば、樹脂層１３とセパレータ３０とのいずれにも用いることができる。

また、樹脂層１３の厚みは、特に限定されないが、二次電池としてのエネルギ密度向上と強度維持とのバランスを取るべく、５μｍ以上５０μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下であればより好ましい。なお、樹脂層１３（樹脂フィルム）は、一軸延伸、二軸延伸または無延伸などのいずれの方法で製造された樹脂フィルムでもかまわない。また、正極集電体１１の樹脂層１３は、フィルム状以外に、たとえば、繊維状であってもよい。

なお、上記熱変形温度および熱収縮率とは、以下の方法で得られた値を意味する。また、熱変形温度は、樹脂層（樹脂フィルム）が熱収縮を開始する温度を意味する（熱変形温度および熱収縮率については、後述するセパレータについても同様である。）。

熱変形温度は、一定温度で一定時間、恒温槽で保持して熱収縮率を測定し、収縮していない場合は温度を上げて、収縮している場合は温度を下げて、これを繰り返すことで測定する。具体的には、樹脂フィルムを、たとえば、１００℃で１５分間保持し、樹脂フィルムの熱収縮率を測定する。このときの熱収縮率が２０％以下の場合、新しいサンプルを用いて温度を１０５℃に上げ、この温度で１５分間保持した後、熱収縮率を測定する。この工程を、１５０℃に達するまで繰り返し、熱収縮率が１０％以上となった時点の温度を熱変形温度とする。

また、熱収縮率の測定は、たとえば、樹脂フィルム上に５０ｍｍ以上の間隔を空けて２つのポイントを付け、両者のポイント間距離を、ノギスを用いて測定する。その後、１５分間、１２０℃（後述するセパレータについては１８０℃も）で加熱処理を行った後に、再度、同じポイント間距離を測定し、加熱処理前後の測定値に基づいて熱収縮率を求める。この方法に基づき、樹脂層（樹脂フィルム）の平面方向（たとえば、縦方向及び横方向）について、それぞれ３つ以上のポイント間距離を測定し、各々の測定結果から算出された熱収縮率の平均値を最終的な樹脂フィルムの熱収縮率として採用する。このとき、樹脂フィルムの縦方向及び横方向のそれぞれについて、少なくとも、樹脂フィルムの端部から１０％以内の２点と、樹脂フィルムの端部から５０％前後の１点を、ポイント間距離の測定地点として選定する。平面方向（たとえば、縦方向及び横方向）のいずれかの大きな値を熱収縮率とする。

正極活物質層１２は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる正極活物質を含んで構成されている。正極活物質としては、たとえば、リチウムを含有した酸化物が挙げられる。具体的には、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、および、これら酸化物中の遷移金属を一部他の金属元素で置換した化合物などが挙げられる。中でも、通常の使用において、正極が保有するリチウム量の８０％以上を電池反応に利用し得るものを正極活物質に用いるのが好ましい。それにより過充電などの事故に対する二次電池の安全性を高めることが可能となる。このような正極活物質としては、たとえば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４のようなスピネル構造を有する化合物、および、Ｌｉ_ＸＭＰＯ_４（Ｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅから選択される少なくとも１種以上の元素）で表されるオリビン構造を有する化合物などが挙げられる。中でも、ＭｎおよびＦｅの少なくとも一方を含む正極活物質がコストの観点から好ましい。さらに、安全性および充電電圧の観点からは、ＬｉＦｅＰＯ_４を用いるのが好ましい。ＬｉＦｅＰＯ_４は、全ての酸素（Ｏ）が強固な共有結合によって燐（Ｐ）と結合しているため、温度上昇による酸素の放出が起こりにくい。そのため、安全性に優れている。

なお、上記正極活物質層１２の厚みは、２０μｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、５０μｍ〜１ｍｍ程度がより好ましい。

また、上記正極活物質層１２は、正極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、正極活物質層１２は、正極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。

導電材は、正極１０の電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば特に限定されず、たとえば、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、炭素繊維などの炭素質材料または導電性金属酸化物などを用いることができる。これらの中で、導電材としては、電子伝導性および塗工性の観点より、カーボンブラック及びアセチレンブラックが好ましい。

増粘材としては、たとえば、ポリエチレングリコール類、セルロース類、ポリアクリルアミド類、ポリＮ−ビニルアミド類、ポリＮ−ビニルピロリドン類などを用いることができる。これらの中で、増粘材としては、ポリエチレングリコール類、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などのセルロース類などが好ましく、ＣＭＣが特に好ましい。

結着材は、活物質粒子および導電材粒子を繋ぎ止める役割を果たすものであり、たとえば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリビニルピリジン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系ポリマー、スチレンブタジエンゴムなどを用いることができる。

正極活物質、導電材、結着材などを分散させる溶剤としては、たとえば、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、酢酸メチル、アクリル酸メチル、ジエチルトリアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノプロピルアミン、エチレンオキシド、テトラヒドロフランなどの有機溶剤を用いることができる。

上記した正極１０は、たとえば、正極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の正極合剤としたものを、正極集電体１１の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。

また、上記正極１０は、図８に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有している。正極１０のＹ方向の幅Ｗ１は、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ１は、たとえば、約１５０ｍｍとされている。また、正極活物質層１２の塗布領域（形成領域）は、Ｙ方向の幅Ｗ１１が、正極１０の幅Ｗ１と同じ、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ１１が、たとえば、約１３５ｍｍとされている。

また、図７〜図９に示すように、上記正極１０は、Ｘ方向の一端側に、正極活物質層１２が形成されずに正極集電体１１の表面（導電層１４）が露出された集電体露出部（露出領域）１１ａを有している。この集電体露出部１１ａには、外部に電流を取り出すための、タブ電極４１が電気的に接続されている。なお、タブ電極４１は、たとえば、幅約３０ｍｍ、長さ約７０ｍｍの形状に形成されている。

また、第１実施形態では、正極１０の集電体露出部１１ａに、厚み方向に貫通する貫通孔１１ｂが形成されている。この貫通孔１１ｂは、複数の正極１０を積層させた際に、各正極１０の貫通孔１１ｂが揃う（重なる）ように形成されている。なお、正極１０の貫通孔１１ｂには、後述する貫通部材８０（図１参照）が挿通される。また、上記貫通孔１１ｂは、本発明の「開口部」の一例である。

電極群５０を構成する負極２０は、図１５に示すように、負極集電体２１の両面に、負極活物質層２２が担持された構成を有している。

負極集電体２１は、負極活物質層２２の集電を行う機能を有している。

なお、第１実施形態では、負極集電体２１は、上記正極集電体１１（図７参照）とは異なり、樹脂層を含まない構成となっている。すなわち、正極集電体１１（図７参照）のみが、樹脂層を含む多層構造に構成されている。

具体的には、負極集電体２１は、たとえば、銅、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、ニッケルメッキ層などの金属箔、または、これらの合金からなる合金箔から構成されており、約１μｍ〜約１００μｍ（たとえば約１６μｍ）の厚みを有している。なお、負極集電体２１は、リチウムと合金化しにくいという観点から、銅または銅合金からなる金属箔が好ましく、その厚みは、４μｍ以上２０μｍ以下であるのが好ましい。

また、上記負極集電体２１は、箔状以外に、フィルム状、シート状、ネット状、パンチ又はエキスパンドされたもの、ラス体、多孔質体、発泡体、繊維群の形成体などの形状であってもよい。

負極活物質層２２は、リチウムイオンを吸蔵・放出しうる負極活物質を含んで構成されている。負極活物質としては、たとえば、リチウムを含む物質、あるいは、リチウムの吸蔵・放出が可能な物質からなる。また、高エネルギ密度電池を構成するためには、リチウムの吸蔵／放出する電位が金属リチウムの析出／溶解電位に近いものが好ましい。その典型例としては、粒子状（鱗片状、塊状、繊維状、ウィスカー状、球状、粉砕粒子状など）の天然黒鉛もしくは人造黒鉛が挙げられる。なお、負極活物質として、メソカーボンマイクロビーズ、メソフェーズピッチ粉末、等方性ピッチ粉末などを黒鉛化して得られる人造黒鉛を使用してもよい。また、非晶質炭素を表面付着させた黒鉛粒子を使用することもできる。さらに、リチウム遷移金属酸化物、リチウム遷移金属窒化物、遷移金属酸化物および酸化シリコンなども使用可能である。リチウム遷移金属酸化物としては、たとえば、Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２に代表されるチタン酸リチウムを使用すると、負極２０の劣化が少なくなるため、電池の長寿命化を図ることが可能となる。

なお、上記負極活物質層２２の厚みは、２０μｍ〜２ｍｍ程度が好ましく、５０μｍ〜１ｍｍ程度がより好ましい。

また、上記負極活物質層２２は、負極活物質を少なくとも含んでいれば、その構成は特に制限されるものではない。たとえば、負極活物質層２２は、負極活物質以外に、導電材、増粘材、結着材などの他の材料を含んでいてもよい。なお、導電材、増粘材、結着材などの他の材料は、正極活物質層１２と同じもの（正極活物質層１２に用いることが可能なもの）を用いることができる。

上記した負極２０は、たとえば、負極活物質、導電材、増粘材および結着材を混合し、適当な溶剤を加えてペースト状の負極合剤としたものを、負極集電体２１の表面に塗布乾燥し、必要に応じて電極密度を高めるべく圧縮して形成される。

また、上記負極２０は、図１６に示すように、平面的に見て、略矩形形状を有しており、正極１０（図８および図９参照）と実質的に同じ大きさ（平面積）に形成されている。具体的には、第１実施形態では、上記負極２０は、Ｙ方向の幅Ｗ２が、正極１０の幅Ｗ１（図８参照）と同じ、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ２が、正極１０の長さＬ１（図８参照）と同じ、たとえば、約１５０ｍｍとされている。また、負極活物質層２２の塗布領域（形成領域）は、Ｙ方向の幅Ｗ２１が、負極２０の幅Ｗ２と同じ、たとえば、約１００ｍｍとされており、Ｘ方向の長さＬ２１が、たとえば、約１３５ｍｍとされている。

また、図１５〜図１７に示すように、上記負極２０は、正極１０と同様、Ｘ方向の一端側に、負極活物質層２２が形成されずに負極集電体２１の表面が露出された集電体露出部２１ａを有している。この集電体露出部２１ａには、外部に電流を取り出すためのタブ電極４２が電気的に接続されている。なお、タブ電極４２は、上記タブ電極４１（図８参照）と同様、たとえば、幅約３０ｍｍ、長さ約７０ｍｍの形状に形成されている。

電極群５０を構成するセパレータ３０（図１〜図３参照）は、たとえば、電気絶縁性の合成樹脂繊維、ガラス繊維、天然繊維等の不織布、織布または微多孔質膜などのなかから適宜選択可能である。中でも、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、アラミド系樹脂、セルロース系樹脂等の不織布、微多孔質膜が品質の安定性等の点から好ましく、特に、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂またはセルロース系樹脂からなる不織布、微多孔質膜が好ましい。

また、セパレータ３０は、内部短絡によりリチウムイオン二次電池に発熱が生じた際に、セパレータ３０の孔がふさがりイオン伝導を遮れるように、２００℃以下に融点を持つことが好ましく、かつ、正極集電体１１の樹脂層１３よりも高い融点を有することが好ましい。たとえば、セパレータ３０は、１２０℃での熱収縮率が正極集電体１１の樹脂層１３より小さくなるように構成されているのが好ましい。また、たとえば、セパレータ３０は、正極集電体１１の樹脂層１３の熱変形温度以下の温度において、その熱収縮率が１．０％以下の材料から構成されているのが好ましい。さらに、セパレータ３０は、１８０℃での熱収縮率が１．０％以下である、アラミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、セルロース系樹脂などの多孔質フィルムから構成されているのが好ましい。

セパレータ３０の厚みについては特に限定されるものではないが、必要量の電解液を保持することが可能であって、かつ、正極１０と負極２０との短絡を防ぐことが可能な厚みであるのが好ましい。具体的には、セパレータ３０は、たとえば、０．０２ｍｍ（２０μｍ）〜０．１ｍｍ（１００μｍ）の厚みとすることができる。セパレータ３０の厚みとしては、０．０１ｍｍ〜１ｍｍ程度が好ましく、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度であればより好ましい。また、セパレータ３０を構成する材質は、単位面積（１ｃｍ^２）当たりの透気度が０．１秒／ｃｍ^３〜５００秒／ｃｍ^３程度であると、低い電池内部抵抗を維持しつつ、電池内部短絡を防ぐだけの強度を確保できるため好ましい。

なお、セパレータについても、熱変形温度および熱収縮率は、上述した樹脂層（樹脂フィルム）と同様の方法で得られた値を意味する。また、１２０℃での熱収縮率を測定する場合は、１２０℃で加熱処理を行い、１８０℃での熱収縮率を測定する場合は、１８０℃で加熱処理を行う。

また、上記セパレータ３０は、正極活物質層１２の塗布領域（形成領域）および負極活物質層２２の塗布領域（形成領域）よりも大きい形状を有している。具体的には、図１８に示すように、上記セパレータ３０は、略矩形形状に形成されており、そのＹ方向の幅Ｗ３がたとえば約１１５ｍｍ、Ｘ方向の長さＬ３がたとえば約１６０ｍｍに構成されている。

上記した正極１０および負極２０は、図１〜図３に示すように、正極１０の集電体露出部１１ａと負極２０の集電体露出部２１ａとが互いに反対側に位置するように配され、正極負極間にセパレータ３０を介在させて積層されている。

ここで、第１実施形態では、図１、図２および図４に示すように、積層された正極１０の集電体露出部１１ａには、多層構造を有する正極集電体１１を厚み方向に貫通する貫通部材８０が設けられ（取り付けられ）ている。この貫通部材８０は、導電性材料から構成されており、正極集電体１１の貫通孔１１ｂに挿通（挿入）されることで、積層されている正極１０（同極性の電極５）の全てを連続して貫通している。

また、上記貫通部材８０は、円柱状の胴体部８１と、胴体部８１の一端に設けられたやや直径の大きい頭部８２とを含んで構成されている。そして、図６および図１１に示すように、正極集電体１１の貫通孔１１ｂに貫通部材８０を挿通した後、胴体部８１の他端（頭部８２とは反対側の端部）をかしめることで、積層された正極１０が固定されている。

また、図１４に示すように、第１実施形態では、正極集電体１１の貫通孔１１ｂ内に、貫通部材８０と接する導電性部材９０が配されている。この導電性部材９０の一部は、積層された電極（正極集電体１１）間（層間）に位置している。このため、導電性部材９０は、積層された電極（正極集電体１１）間（層間）に配されて、正極集電体１１の導電層１４と電気的に接続される接続部９１を有している。また、導電性部材９０の接続部９１は、正極１０（正極集電体１１）の導電層１４の表面と比較的広い領域で接している。なお、導電性部材９０の接続部９１は、積層された正極集電体１１の各層間に配されているのが好ましいが、積層された正極集電体１１の一部に、導電性部材９０の接続部９１が配されていない部分（層間）が存在していてもよい。

さらに、上記導電性部材９０は、導電性ペースト（たとえば、Ａｇペーストなど）を硬化させることで得られる導電性樹脂から構成されている。導電性ペーストとしては、樹脂中に銀粒子やカーボンブラックなどを分散させたものや、水にコロイド状にグラファイトを分散させたものを用いることができる。また、これら以外の導電性を有するペーストを導電性ペーストとして用いることも可能である。

また、導電性ペーストは、導電性ペーストの硬化方法は、ペースト内の有機溶媒の蒸発によって硬化する樹脂でもよく、紫外線照射により硬化する樹脂などであってもよい。また、熱硬化型の樹脂（導電性ペースト）を用いる場合は、硬化（重合）温度が１００℃以下に設定できる樹脂を用いるのが好ましい。

このように、導電性部材９０を、導電性ペーストを硬化させた導電性樹脂から構成することにより、導電性ペーストは積層された正極集電体１１間（層間）に容易に入り込む（回り込む）ため、容易に、接続部９１を有する上記導電性部材９０が得られる。

また、正極集電体１１の貫通孔１１ｂは、図１３および図１４に示すように、その直径が、貫通部材８０の胴体部８１の直径と同程度に形成されている。そして、貫通部材８０が貫通孔１１ｂに挿通されることで、貫通部材８０の胴体部８１の表面（外表面）が、貫通孔１１ｂの内側面と密接（電気的に接触）するように構成されている。これにより、正極集電体１１における樹脂層１３の一方側の導電層１４と他方側の導電層１４とが、貫通部材８０および導電性部材９０を介して、互いに電気的に接続されているとともに、貫通部材８０が全ての正極１０を連続して貫通することで、積層された全ての正極１０が互いに電気的に接続されている。

なお、貫通孔１１ｂと貫通部材８０との隙間には導電性部材９０が配されるため、貫通孔１１ｂの直径は、貫通部材８０の胴体部８１の直径より少し大きく形成されていてもよい。この場合、貫通部材８０は導電性部材９０を介して、正極集電体１１（導電層１４）と接することになる。また、導電性部材９０は、少なくとも一部が正極集電体１１（導電層１４）と直接接しているのが好ましい。このため、正極集電体１１の貫通孔１１ｂは、貫通部材８０に対して大きくなり過ぎないように形成されているのが好ましい。

さらに、貫通部材８０は、上記のように、積層された電極（正極１０）を束ねて固定するための締結部材としての機能をも有している。そして、この貫通部材８０によって、積層された電極（正極１０）が固定されることにより、各正極１０の一部（集電体露出部１１ａ）が、互いに密着された状態となっている。

なお、貫通部材８０は、電気伝導性や耐酸化性などの観点から、アルミニウムまたはアルミニウム合金から構成されているのが好ましい。ただし、貫通部材８０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属材料、または、これらの合金などから構成されていてもよい。

また、図１０〜図１２に示すように、貫通部材８０は、正極集電体１１の集電体露出部１１ａの複数箇所に設けられているのが好ましい。このように、集電体露出部１１ａの複数箇所に貫通部材８０を設ける（貫通させる）ことにより、正極同士の接触抵抗が低減するため、電極間（正極間）の導通が向上する。

電極群５０の正極１０においては、上記のように、貫通部材８０で固定された状態で、最も外側の正極１０（正極集電体１１の導電層１４）に上記したタブ電極４１が溶接固定されている。なお、タブ電極４１は、最外層ではなく、中間層の正極１０に溶接固定されていてもよい。また、タブ電極４１は、貫通部材８０が設けられている領域に溶接固定されている。具体的には、図４、図１０および図１２に示すように、上記タブ電極４１は、正極集電体１１（正極１０）の幅方向（Ｙ方向）の略中央部（溶接領域Ｍ（図１参照））に、貫通部材８０の頭部８２を覆うようにして（貫通部材８０と重なるよう配置にして）、溶接固定されている。これにより、積層された全ての正極１０（全ての導電層１４）が、タブ電極４１と電気的に接続された状態となっている。この際、タブ電極４１は、貫通部材８０とも溶接されているのが好ましい。

複数の負極２０は、図１〜図３に示すように、正極１０と同様、集電体露出部２１ａが揃うように積層されている。そして、最も外側の負極２０（負極集電体２１）に上記したタブ電極４２が溶接固定されている。なお、正極の場合と同様、タブ電極４２は、最外層ではなく、中間層の負極２０に溶接固定されていてもよい。これにより、積層された全ての負極２０が、タブ電極４２に溶接固定され、タブ電極４２と電気的に接続された状態となっている。なお、上記タブ電極４２は、負極集電体２１（負極２０）の幅方向（Ｙ方向）の略中央部に溶接固定されている。

タブ電極４１および４２の溶接は、超音波溶接が好ましいが、超音波溶接以外であってもよく、たとえば、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などを用いてもよい。ただし、樹脂層１３を挟んだ正極集電体１１にタブ電極４１を溶接する場合、レーザ溶接や抵抗溶接、スポット溶接などの熱を加えて接合する手法では、樹脂層１３が溶解してしまうおそれがある。そのため、上記タブ電極４１の溶接には、熱を加えない超音波溶接を用いるのが好ましい。

また、正極１０に接続されるタブ電極４１は、アルミニウムから構成されているのが好ましく、負極２０に接続されるタブ電極４２は、銅から構成されているのが好ましい。タブ電極４１および４２は、集電体と同材質のものを用いるのが好ましいが、異なる材質であってもよい。さらに、正極１０に接続されるタブ電極４１と負極２０に接続されるタブ電極４２とは、同材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。また、タブ電極４１および４２は、上記のように、正極集電体１１および負極集電体２１の幅方向の略中央部に溶接されているのが好ましいが、中央部以外の領域に溶接固定されていてもよい。

外装容器１００（図２参照）内に電極群５０とともに封入される非水電解液は、特に限定されるものではないが、溶媒として、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、γ−ブチロラクトンなどのエステル類や、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジオキソラン、ジエチルエーテル、ジメトキシエタン、ジエトキシエタン、メトキシエトキシエタンなどのエーテル類、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、酢酸メチルなどの極性溶媒などを使用することができる。これらの溶媒は単独で使用してもよいし、２種以上を混合して混合溶媒として使用してもよい。

また、非水電解液には、電解質支持塩が含まれていてもよい。電解質支持塩としては、たとえば、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＢＦ_４（ホウフッ化リチウム）、ＬｉＰＦ_６（六フッ化リン酸リチウム）、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３（トリフルオロメタンスルホン酸リチウム）、ＬｉＦ（フッ化リチウム）、ＬｉＣｌ（塩化リチウム）、ＬｉＢｒ（臭化リチウム）、ＬｉＩ（ヨウ化リチウム）、ＬｉＡｌＣｌ_４（四塩化アルミン酸リチウム）などのリチウム塩が挙げられる。これらは単独で使用してもよいし、２種以上を混合して使用してもよい。

なお、電解質支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、０．５ｍｏｌ／Ｌ〜２．５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、１．０ｍｏｌ／Ｌ〜２．２ｍｏｌ／Ｌがより好ましい。電解質支持塩の濃度が、０．５ｍｏｌ／Ｌ未満の場合には、非水電解液中において電荷を運ぶキャリア濃度が低くなり、非水電解液の抵抗が高くなるおそれがある。また、電解質支持塩の濃度が、２．５ｍｏｌ／Ｌより高い場合には、塩自体の解離度が低くなり、非水電解液中のキャリア濃度が上がらないおそれがある。

電極群５０を封入する外装容器１００は、図２および図５に示すように、大型の扁平角形容器であり、電極群５０などを収納する外装缶６０と、この外装缶６０を封口する封口板７０とを含んで構成されている。また、電極群５０を収納した外装缶６０には、たとえば、レーザ溶接によって、封口板７０が取り付けられている。

外装缶６０は、たとえば、金属板に深絞り加工などを施すことによって形成されており、底面部６１と側壁部６２とを有する略箱状に形成されている。また、図２に示すように、外装缶６０の一端（底面部６１の反対側）には、電極群５０を挿入するための開口部６３が設けられている。また、外装缶６０は、電極群５０が、その電極面が底面部６１と対向するようにして収納することが可能な大きさに形成されている。

また、図２および図５に示すように、上記外装缶６０は、Ｘ方向の一方側（短辺側）の側壁部６２に、電極端子６４（たとえば、正極端子）が形成されており、Ｘ方向の他方側（短辺側）の側壁部６２に、電極端子６４（たとえば、負極端子）が形成されている。また、外装缶６０の側壁部６２には、非水電解液を注液するための注液孔６５が形成されている。この注液孔６５は、たとえば、φ２ｍｍの大きさに形成されている。また、注液孔６５の近傍には、電池内圧を開放するための安全弁６６が形成されている。

さらに、外装缶６０の開口部６３の周縁には、折り曲げ部６７が設けられており、この折り曲げ部６７に、封口板７０が溶接固定されている。

外装缶６０および封口板７０は、たとえば、鉄、ステンレススチール、アルミニウムなどの金属板や鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いて形成することができる。鉄は安価な材料であるため価格の観点では好ましいが、長期間の信頼性を確保するためには、ステンレススチール、アルミニウムなどからなる金属板または鉄にニッケルメッキを施した鋼板などを用いるのがより好ましい。金属板の厚みは、たとえば約０．４ｍｍ〜約１．２ｍｍ（たとえば約１．０ｍｍ）とすることができる。

また、上記した電極群５０は、正極１０および負極２０が、外装缶６０の底面部６１と対向するようにして、外装缶６０内に収納されている。収納された電極群５０は、正極１０の集電体露出部１１ａおよび負極２０の集電体露出部２１ａが、それぞれ、タブ電極４１および４２を介して、外装缶６０の電極端子６４と電気的に接続されている。

また、非水電解液は、外装缶６０の開口部６３が封口板７０で封口された後に、注液孔６５から、たとえば、減圧注液されている。そして、注液孔６５とほぼ同じ直径の金属球（図示せず）や、注液孔６５より少し大きい金属板（図示せず）を注液孔６５に設置した後、抵抗溶接やレーザ溶接などにより、注液孔６５が封口されている。

第１実施形態によるリチウムイオン二次電池では、上記のように、正極集電体１１を厚み方向に貫通する貫通部材８０を備えることによって、この貫通部材８０を介して、正極集電体１１における樹脂層１３の一方側の導電層１４と他方側の導電層１４とを電気的に接続することができる。このため、この貫通部材８０で、積層された複数の正極１０（正極集電体１１）の全てを連続して貫通することにより、多層構造を有する集電体（正極集電体１１）を用いた場合でも、複数積層された電極同士の導通をとることができる。これにより、タブ電極４１を、積層された複数の電極（正極１０）の全てと電気的に接続することができる。したがって、電池性能の低下を抑制することができるので、リチウムイオン二次電池の性能を最大限活用することができる。

また、第１実施形態では、電極（正極集電体１１）の貫通孔１１ｂに、貫通部材８０と接する導電性部材９０を配し、この導電性部材９０の一部を積層された電極間（正極集電体１１間）に位置させることによって、導電性部材９０と正極集電体１１（導電層１４）との接触面積を大きくすることができる。これにより、貫通部材８０と正極集電体１１（導電層１４）との接触抵抗を低減することができるので、直接タブ電極４１と接触している電極以外の電極においても、接触抵抗を低減することができる。したがって、導電性部材９０および貫通部材８０を介して、複数積層された正極１０（正極集電体１１）同士の導通をとることができるので、タブ電極４１を、積層された複数の正極１０（正極集電体１１）と電気的に接続することができる。その結果、電池性能の低下をより抑制することができる。

なお、第１実施形態では、上記貫通部材８０を備えることによって、たとえば、超音波溶接でタブ電極４１を電極（正極１０）に接続する場合に、タブ電極４１と電極（正極１０）との接触抵抗、および、電極同士の接触抵抗を低減することができる。これにより、タブ電極４１を電極（正極１０）に強固に導通接続することが可能となる。なお、タブ電極４１を電極（正極１０）に強固に導通接続することにより、接触抵抗の増加に起因する電池容量の低下を抑制することもできる。

また、第１実施形態では、導電性部材９０を、導電性ペーストを硬化させた導電性樹脂から構成することによって、導電性ペーストは積層された電極間（正極集電体１１間）（層間）に容易に入り込むため、容易に、導電性部材９０の一部を積層された電極間（正極集電体１１間）（層間）に位置させることができる。加えて、導電性ペーストを用いることにより、正極集電体１１の導電層１４と導電性部材９０との密着性を向上させることができる。これにより、容易に、貫通部材８０と正極集電体１１（導電層１４）との接触抵抗を低減することができる。

さらに、第１実施形態では、熱硬化型の導電性ペーストを用いて導電性部材９０を構成する場合、その硬化温度が１００℃以下である導電性ペーストを用いることによって、導電性ペーストの硬化時の温度により、正極集電体１１の樹脂層１３に熱収縮あるいは溶融などが生じるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、正極集電体１１に多層構造を有する集電体を用いることによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、正極集電体１１の樹脂層１３が溶融して電極（正極１０）が破損されるので、電流をカットすることができる。これにより、電池内部の温度上昇を抑制することができるので、発火などの異常状態が生じるのを防止することができる。

また、第１実施形態では、締結部材として機能する貫通部材８０で、複数積層された正極１０（正極集電体１１）を貫通することによって、正極集電体１１の一部を互いに密着させることができるので、複数積層された正極１０において、各正極１０（各正極集電体１１）の接触抵抗を低減して、タブ電極４１と正極１０、および、正極１０同士をより強固に導通接続することができる。これにより、さらに効果的に、電池性能の低下を抑制することができる。

なお、上記タブ電極４１を貫通部材８０が設けられている領域に溶接固定することにより、タブ電極４１と正極１０との導通を取りやすくすることができる。

また、第１実施形態では、正極集電体１１に、貫通部材８０が挿通される貫通孔１１ｂを予め形成しておくことによって、容易に、貫通部材８０を集電体の厚み方向に貫通させることができる。これにより、容易に、正極集電体１１における樹脂層１３の一方側の導電層１４と他方側の導電層１４とを電気的に接続することができる。

また、第１実施形態では、正極集電体１１の樹脂層１３を、１２０℃での熱収縮率が、平面方向のいずれかの方向（たとえば、縦方向および横方向のいずれかの方向）で１．５％以上である熱可塑性樹脂から構成することによって、たとえば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、電極が破損され易くすることができる。これにより、効果的に、発火などの異常状態が生じるのを防止することができるので、リチウムイオン二次電池の安全性を効果的に向上させることができる。

また、正極集電体１１の樹脂層１３を、ポリオレフィン樹脂、ポリ塩化ビニル、または、これらの複合材料から構成すれば、容易に、リチウムイオン二次電池の安全性を向上させることができる。

また、第１実施形態では、セパレータ３０を、１２０℃での熱収縮率が、正極集電体１１の樹脂層１３より小さくなるように構成することによって、セパレータ３０のシャットダウン機能が作動する前に、正極１０の集電体を構成する樹脂層１３を溶断させることができる。これにより、樹脂層１３およびセパレータ３０による電流遮断効果により、２段階で電流遮断が可能となるので、リチウムイオン二次電池の安全性をより向上させることができる。

なお、上記セパレータ３０の１８０℃での熱収縮率を、１．０％以下とすれば、過充電状態や高温状態等で異常発熱が発生した場合に、セパレータ３０の熱収縮に起因する内部短絡（電極端部にて生じる電池の内部短絡）の発生を抑制することができるので、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができる。このため、電池内部での発熱が生じた場合のセパレータ３０の熱収縮に起因する内部短絡（電極端部にて生じる電池の内部短絡）の発生を抑制することができるので、急激な温度上昇が生じるのを抑制することができる。その結果、リチウムイオン二次電池の安全性をさらに向上させることができる。すなわち、このように構成すれば、１８０℃の温度でも、セパレータ３０の溶融・流動化を抑制することができるので、溶融・流動化に起因してセパレータ３０の孔が大きくなるという不都合が生じるのを抑制することができる。このため、電池内部が１８０℃に達した際に、何らかの理由で電極（正極１０）の破損が起こらなかった場合でも、セパレータ３０の孔が大きくなることに起因して、正負極の短絡箇所が広がるという不都合が生じるのを抑制することができる。

図１９〜図２２は、本発明の第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した図である。次に、図１、図３、図１４および図１９〜図２２を参照して、第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）について説明する。

まず、図１に示すように、正極１０、負極２０およびセパレータ３０を複数枚準備する。次に、図３に示すように、正極１０および負極２０を、セパレータ３０を挟んで互いに対向するように、正極１０、セパレータ３０および負極２０を順次積層する。

次に、図１９および図２０に示すように、積層された正極集電体１１の集電体露出部１１ａに貫通孔１１ｂを形成する。なお、この貫通孔１１ｂは、積層前に形成してもよい。また、予め開口が形成された電極（正極集電体１１）を準備するようにしてもよい。

続いて、図２１に示すように、正極集電体１１の貫通孔１１ｂ内に導電性ペースト９０ａ（たとえば、Ａｇペーストなど）を注入する。そして、図２２に示すように、注入した導電性ペースト９０ａが乾く前に（硬化する前に）、導電性ペースト９０ａが注入された貫通孔１１ｂに貫通部材８０を挿入する。これにより、貫通部材８０の押圧力により導電性ペースト９０ａが正極集電体１１間（層間）に回り込む（入り込む）。

その後、図１４に示したように、貫通部材８０をかしめることで、積層された電極（正極１０）を束ねて固定するとともに、導電性ペースト９０ａを硬化させる。これにより、貫通部材８０が、積層された正極集電体１１に取り付けられる。そして、正極集電体１１の貫通孔１１ｂ内に、貫通部材８０と接する導電性部材９０が配されるとともに、この導電性部材９０の一部が、積層された電極（正極集電体１１）間（層間）に位置した状態となる。

第１実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法では、上記のように、正極１０（正極集電体１１）の貫通孔１１ｂ内に導電性ペースト９０ａを注入した後、導電性ペースト９０ａが硬化する前に、貫通部材８０を貫通孔１１ｂに挿入することによって、貫通孔１１ｂ内の導電性ペースト９０ａを、積層された正極１０（正極集電体１１）間（層間）に回り込ませる（入り込ませる）ことができる。このため、導電性ペースト９０ａの一部を積層された正極１０（正極集電体１１）間（層間）に位置した状態で硬化させることにより、導電性ペースト９０ａを硬化させた部材（導電性部材９０）を、貫通部材８０と接するとともに、その一部が積層された正極１０（正極集電体１１）間（層間）に位置した構成とすることが容易にできる。これにより、導電性部材９０と正極集電体１１（導電層１４）との接触面積を容易に大きくすることができるので、導電性部材９０と正極集電体１１（導電層１４）との接触抵抗を低減することができる。そのため、この導電性部材９０と接している貫通部材８０と正極集電体１１（導電層１４）との接触抵抗を容易に低減することができる。したがって、導電性部材９０および貫通部材８０を介して、複数積層された電極同士の導通をとることができるので、電池性能の低下を抑制することができる。その結果、特性ロスの少ないリチウムイオン二次電池を作製することができる。

また、導電性ペースト９０ａを用いることによって、導電性ペースト９０ａによる正極集電体１１（導電層１４）との密着性の向上や層間への回り込みにより、貫通部材８０と正極１０（正極集電体１１）との接触抵抗を低下させることができる。さらに、貫通孔１１ｂと貫通部材８０との間の隙間を導電性ペースト９０ａ（導電性部材９０）で埋め込むことができるので、これによっても、電池性能の低下を抑制することができる。

（第２実施形態）
図２３および図２４は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した斜視図である。図２５は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる貫通部材の側面図である。図２６は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図（貫通部材を含む断面に対応する図）である。次に、図２３〜図２６を参照して、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。

この第２実施形態では、図２３および図２４に示すように、貫通部材８０が円筒状に形成されている。円筒状の貫通部材８０の側面には、図２５に示すように、内外を連通する複数の小孔８３が形成されている。また、図２６に示すように、正極集電体１１の貫通孔１１ｂに貫通部材８０が挿通（挿入）された状態で、貫通部材８０の内側には、導電性樹脂からなる導電性部材９０が配されている。この導電性部材９０は、貫通部材８０の内側（貫通孔１１ｂ内）で貫通部材８０と接している。

また、導電性部材９０は、その一部が貫通部材８０の小孔８３を介して貫通部材８０の外側に延出しており、その延出した部分９１が、積層された電極（正極集電体１１）間（層間）に位置している。すなわち、導電性部材９０の延出した部分が、正極集電体１１の導電層１４と電気的に接続される接続部９１となっている。また、導電性部材９０の接続部９１は、正極１０（正極集電体１１）の導電層１４の表面と比較的広い領域で接している。

上記導電性部材９０は、第１実施形態と同様、導電性ペースト（たとえば、Ａｇペーストなど）を硬化させることで得られる導電性樹脂から構成されている。このように、導電性部材９０を導電性樹脂（導電性ペースト）から構成することによって、後述するように、上記構成を有する導電性部材９０（図２６参照）が容易に得られる。

第２実施形態のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

図２７〜図３０は、本発明の第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）を模式的に示した断面図である。次に、図２６〜図３０を参照して、第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法（貫通部材の取付方法）について説明する。

まず、図２７に示すように、積層された正極集電体１１の集電体露出部１１ａに貫通孔１１ｂを形成する。なお、この貫通孔１１ｂは、積層前に形成してもよい。また、予め開口が形成された電極（正極集電体１１）を準備するようにしてもよい。

次に、図２８に示すように、積層された正極集電体１１の貫通孔１１ｂに貫通部材８０を挿通（挿入）する。そして、図２９に示すように、貫通孔１１ｂに挿通された貫通部材８０の内側に、導電性ペースト９０ａを注入する。

続いて、注入した導電性ペースト９０ａが乾く前（硬化する前）に、導電性ペースト９０ａに押圧力を加えることで、図３０に示すように、貫通部材８０の内側の導電性ペースト９０ａを貫通部材８０の小孔８３から漏出させる。そして、漏出した導電性ペースト９０ａを、積層された正極集電体１１間（層間）に回り込ませる。

その後、図２６に示したように、貫通部材８０をかしめることで、積層された電極（正極１０）を束ねて固定するとともに、導電性ペースト９０ａを硬化させる。これにより、貫通部材８０が、積層された正極集電体１１に取り付けられる。そして、正極集電体１１の貫通孔１１ｂ内に、貫通部材８０と接する導電性部材９０が配されるとともに、この導電性部材９０の一部が、積層された電極（正極集電体１１）間（層間）に位置した状態となる。

なお、第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。また、第２実施形態によるリチウムイオン二次電池の製造方法の効果は、上記第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
図３１は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池の電極群の一部を模式的に示した断面図（貫通部材を含む断面に対応する図）である。図３２は、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池に用いられる導電性部材の一部を示した斜視図である。次に、図３１および図３２を参照して、本発明の第３実施形態によるリチウムイオン二次電池について説明する。なお、各図において、対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明は適宜省略する。

この第３実施形態では、上記第１および第２実施形態とは異なり、金属箔からなる導電性部材１９０を備えている。この導電性部材１９０は、図３１および図３２に示すように、正極集電体１１の貫通孔１１ｂに対応した開口部１９１を有している。また、開口部１９１の縁部には、すり鉢状の傾斜部１９２が一体的に形成されている。すり鉢状の傾斜部１９２は、たとえば、プレス加工などによって形成されている。さらに、すり鉢状の傾斜部１９２の内側には、貫通部材８０が通る孔部１９３が形成されている。この孔部１９３は、貫通部材８０の胴体部８１の直径よりも小さく形成されている。また、導電性部材１９０の開口部１９１以外の領域は、平坦部１９４となっている。

なお、導電性部材１９０を構成する金属箔は、電気伝導性や耐酸化性などの観点から、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔であるのが好ましい。ただし、上記金属箔は、アルミニウム箔またはアルミニウム合金箔以外であってもよく、たとえば、チタン、ステンレス鋼、ニッケルなどの金属箔、または、これらの合金箔などであってもよい。

また、図３１に示すように、上記導電性部材１９０は、その傾斜部１９２が貫通孔１１ｂ内に位置するようにして、正極集電体１１に交互に重ねられている。そのため、導電性部材１９０の平坦部１９４が、積層された正極集電体１１間または正極集電体１１上に位置している。

そして、積層された正極集電体１１の貫通孔１１ｂに、貫通部材８０が挿通（挿入）されている。導電性部材１９０の孔部１９３は、貫通部材８０の胴体部８１の直径より小さく形成されているため、正極集電体１１の貫通孔１１ｂに貫通部材８０が挿入されることにより、導電性部材１９０の傾斜部１９２が貫通部材８０の表面と密着した状態となっている。なお、図３１は、貫通部材８０をかしめる前の状態を示している。

このように、第３実施形態では、導電性部材１９０の傾斜部１９２が、貫通孔１１ｂ内において、貫通部材８０と密着しているとともに、導電性部材１９０の平坦部１９４が、積層された電極（正極集電体１１）間（層間）に位置している。そのため、上記第１および第２実施形態と同様、貫通部材８０と正極集電体１１（導電層）との接触抵抗を低減することができる。

第３実施形態のその他の構成は、上記第１および第２実施形態と同様である。

なお、今回開示された実施形態は、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、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに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。

たとえば、上記第１〜第３実施形態では、非水系二次電池の一例であるリチウムイオン二次電池に本発明を適用した例を示したが、本発明はこれに限らず、リチウムイオン二次電池以外の非水系二次電池に本発明を適用してもよい。また、今後開発される非水系二次電池に本発明を適用することもできる。

また、上記第１〜第３実施形態では、集電体の樹脂層（絶縁層）にフィルム状の樹脂層を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、フィルム状以外に、たとえば、繊維状の樹脂層を用いてもよい。繊維状の樹脂層としては、たとえば、織布または不織布などからなる層が挙げられる。

上記第１〜第３実施形態では、正極側の集電体を、樹脂層および導電層を含む多層構造に構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、負極側の集電体を、樹脂層および導電層を含む多層構造に構成してもよい。たとえば、正極および負極の両方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成してもよいし、正極および負極の一方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成してもよい。なお、正極および負極の一方を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成する場合、正極側を、多層構造（三層構造）を有する集電体を用いて形成するのが好ましい。

また、負極側の集電体を、多層構造に構成する場合、導電層は、銅または銅合金から構成されているのが好ましい。具体的には、導電層として、たとえば、約６μｍ〜約１５μｍの厚みを有する銅箔または銅合金箔を用いることができる。なお、負極集電体の導電層は、銅または銅合金以外であってもよく、たとえば、ニッケル、ステンレス鋼、鉄、または、これらの合金などから構成されていてもよい。また、負極集電体の樹脂層は、たとえば、正極集電体の樹脂層と同じもの（正極集電体１１の樹脂層に用いることが可能なもの）を用いることができる。

なお、負極側の集電体を多層構造に構成した場合、上記第１〜第３実施形態で示した正極（正極集電体）と同様、貫通部材および導電性部材を用いて、積層された複数の電極（負極）とタブ電極とが電気的に接続されるように構成される。この場合、貫通部材は、銅または銅合金などから構成されているのが好ましい。また、第３実施形態においては、導電性部材は、銅箔または銅合金箔などから構成されているのが好ましい。

また、上記第１〜第３実施形態では、積層した電極（集電体）の全てを貫通部材で貫通した構成を示したが、本発明はこれに限らず、積層した電極（集電体）の一部を貫通部材で貫通する構成にしてもよい。たとえば、積層した複数の電極（集電体）を複数の群（グループ）に分割し、群毎（グループ毎）に、電極（集電体）を貫通部材で貫通するようにしてもよい。すなわち、上記貫通部材は、２つ以上の電極（集電体）を連続して貫通するように構成されていればよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、タブ電極を、貫通部材が設けられている領域に溶接固定した例を示したが、本発明はこれに限らず、タブ電極を、貫通部材が設けられていない領域に溶接固定してもよい。

なお、上記実施形態において、集電体を貫通させる貫通部材の数（貫通箇所）は適宜変更することができる。貫通部材は、１箇所に設けられていてもよいし、複数箇所に設けられていてもよい。また、貫通部材は、金属材料から構成されているのが好ましいが、金属材料以外の導電性材料から構成されていてもよい。たとえば、上記貫通部材は、導電性プラスチック等の導電性樹脂などから構成されていてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、貫通部材で電極を貫通させた後、タブ電極を電極に接続した例を示したが、本発明はこれに限らず、タブ電極をも含めて貫通部材で貫通させるようにしてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、電極群を収容する外装容器に扁平角形容器を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、外装容器の形状は、扁平角形以外であってもよい。たとえば、上記外装容器は、薄い扁平筒型、円筒型、角筒型等であってもよい。ただし、大型のリチウムイオン二次電池の場合、組電池として使用することが多いため薄い扁平型または角型であるのが好ましい。さらに、上記外装容器は、金属製の缶以外に、たとえば、ラミネートシートなどを用いた外装容器であってもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、正極（正極活物質層）と負極（負極活物質層）とが同じ大きさになるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、正極および負極は互いに異なる大きさに構成されていてもよい。たとえば、正極（正極活物質層）よりも負極（負極活物質層）の方が大きくなるように構成されていてもよいし、負極（負極活物質層）よりも正極（正極活物質層）の方が大きくなるように構成されていてもよい。正極および負極が互いに異なる大きさに構成されている場合、正極（正極活物質層）よりも負極（負極活物質層）の方が大きくなるように構成されているのが好ましい。このように構成されていれば、正極活物質層の形成領域（正極活物質領域）が、面積の大きい負極活物質層の形成領域（負極活物質領域）で覆われることにより、積層ずれの許容範囲を広げることができる。

なお、上記第１〜第３実施形態において、外装容器の大きさや形状等については種々変更することができる。また、電極（正極、負極）の形状、寸法、使用枚数なども、適宜変更することができる。さらに、セパレータの形状、寸法などについても、適宜変更することができる。セパレータの形状としては、たとえば、正方形または長方形等の矩形、多角形、円形等種々の形状が挙げられる。

また、上記第１〜第３実施形態では、集電体の両面に活物質層を形成した例を示したが、本発明はこれに限らず、集電体の片面にのみ活物質層を形成してもよい。また、集電体の片面にのみ活物質層を形成した電極（正極、負極）を電極群の一部に含むように構成してもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、リチウムイオン二次電池の電解質として非水電解液を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、非水電解液以外のたとえばゲル状電解質、高分子固体電解質、無機固体電解質、溶融塩などを電解質として用いてもよい。

また、上記第１〜第３実施形態では、円柱状または円筒状の胴体部を有する貫通部材を用いた例を示したが、本発明はこれに限らず、貫通部材の胴体部は、円柱状（円筒状）以外の形状であってもよい。たとえば、角柱状（角筒状）や楕円柱状（楕円筒状）などであってもよい。

また、上記第２実施形態では、導電性ペーストに押圧力を加えることにより、貫通部材の小孔から導電性ペーストが漏出するように構成した例を示したが、本発明はこれに限らず、たとえば、導電性ペーストに押圧力を加えることなく、貫通部材の小孔から導電性ペーストが漏出するように構成してもよい。たとえば、導電性ペーストの粘性を小さくすることにより、導電性ペーストが自然に貫通部材の小孔から漏出するようにしてもよい。

なお、上記で開示された技術を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

５ 電極
１０ 正極
１１ 正極集電体
１１ａ 集電体露出部
１１ｂ 貫通孔（開口部）
１２ 正極活物質層
１３ 樹脂層（絶縁層）
１４ 導電層
２０ 負極
２１ 負極集電体
２１ａ 集電体露出部
２２ 負極活物質層
３０ セパレータ
４１、４２ タブ電極
５０ 電極群
６０ 外装缶
８０ 貫通部材
８１ 胴体部
８２ 頭部
８３ 小孔
９０ 導電性部材
９０ａ 導電性ペースト
９１ 接続部
１００ 外装容器
１９０ 導電性部材
１９１ 開口部
１９２ 傾斜部
１９３ 孔部
１９４ 平坦部

Claims (5)

1. 絶縁層の両面上に導電層が形成された多層構造を有する集電体と、前記集電体上に形成された活物質層とを含む電極と、
   導電性材料から構成され、前記集電体を厚み方向に貫通する貫通部材と、
   前記電極と電気的に接続されるタブ電極とを備え、
   前記電極は、複数積層されているとともに、積層された前記電極には前記貫通部材が挿入される開口部が設けられており、
   前記開口部内には、前記貫通部材と接する導電性部材が配されており、
   前記導電性部材の一部が積層された前記電極間に位置していることを特徴とする、非水系二次電池。
2. 前記導電性部材は、導電性ペーストが硬化した導電性樹脂からなることを特徴とする、請求項１に記載の非水系二次電池。
3. 前記導電性樹脂の硬化温度が１００℃以下であることを特徴とする、請求項２に記載の非水系二次電池。
4. 前記貫通部材は、積層された前記電極を束ねて固定する機能を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水系二次電池。
5. 絶縁層の両面上に導電層が形成された多層構造を有する集電体上に活物質層が形成された電極を複数準備する工程と、
   前記複数の電極を積層する工程と、
   前記電極に、厚み方向に貫通する開口部を形成する工程と、
   前記開口部内に、導電性ペーストを注入する工程と、
   前記導電性ペーストが硬化する前に、導電性材料からなる貫通部材を前記開口部に挿入する工程と、
   前記貫通部材を前記開口部に挿入した後に、前記導電性ペーストを硬化させる工程と備えることを特徴とする、非水系二次電池の製造方法。

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