JP2015141812A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 安全性と信頼性に優れたリチウムイオン二次電池を提供する。
【解決手段】 正極が、本体部と、平面視で、本体部から突出した、本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる幅狭部とを有しており、正極の本体部には、集電体の片面または両面に正極活物質を含む正極合剤層が形成されており、正極の幅狭部の少なくとも一部には、集電体に正極合剤層が形成されておらず、負極は、本体部と、平面視で、本体部から突出した、本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる幅狭部とを有しており、負極の本体部には、集電体の片面または両面に負極活物質を含む負極合剤層が形成されており、負極の幅狭部の少なくとも一部には、集電体に負極合剤層が形成されておらず、正極の幅狭部および負極の幅狭部には正極リード及び負極リードがそれぞれが溶接されており、溶接部に電解液を吸収して膨潤する樹脂テープからなる短絡防止層が形成されているリチウムイオン二次電池である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、安全性に優れたリチウムイオン二次電池に関するものである。

リチウムイオン二次電池には、正極と負極とを、セパレータを介して積層した積層電極体を使用したものが知られている。そして、このような積層電極体を構成する電極（正極および負極）には、集電体となる金属箔などの表面に、活物質を含む電極合剤層を形成したものが一般に使用されているが、こうした電極では、集電体の一部を、電極合剤層を形成せずに露出させ、電池内のリード端子と電気的接続を行うための集電タブとして利用する場合がある（特許文献１など）。

この集電タブとリード端子は溶接されているが、この溶接部の安定性を高めるため、溶接部を絶縁テープにより保護している（特許文献２など）。

特開２０１１−１１３８２７号公報 特開２００４−２２５３４号公報

前記のように、集電タブとリード端子との溶接部分は、溶接によって形成されてしまうバリ等により外装材が損傷する可能性が高いため、絶縁テープで保護しているが、リチウム電池の用途拡大により、より、過酷な環境での使用が想定される場合、さらなる安全性が求められる。

また、リチウムイオン二次電池では、その使用態様によっては、重量物が落下してくるなどして衝撃が加わる虞もあり、そのような場合でも短絡による熱暴走を良好に抑制して、安全性を保つことが求められる。現在開発されているリチウムイオン二次電池は、通常、こうしたトラブルに対する安全性も考慮されているが、積層電極体を有するリチウムイオン二次電池においては、特定の箇所に衝撃が加わると、他の箇所に加わった場合よりも非常に短絡が生じやすいことが本発明者らの検討により明らかとなった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い安全性と信頼性を有するリチウムイオン二次電池を提供することにある。

前記目的を達成し得た本発明のリチウムイオン二次電池は、正極と負極とがセパレータを介して積層された電極体および非水電解質を有するリチウムイオン二次電池であって、前記正極は、本体部と、平面視で、前記本体部から突出した、前記本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる正極幅狭部とを有しており、前記正極の本体部には、集電体の片面または両面に正極活物質を含む正極合剤層が形成されており、前記正極の前記幅狭部の少なくとも一部には、前記集電体に正極合剤層が形成されておらず、前記正極合剤層が形成されていない正極幅狭部には正極リードが溶接されており、前記負極は、本体部と、平面視で、前記本体部から突出した、前記本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる負極幅狭部とを有しており、前記負極の本体部には、集電体の片面または両面に負極活物質を含む負極合剤層が形成されており、前記負極の前記幅狭部の少なくとも一部には、前記集電体に負極合剤層が形成されておらず、前記負極合剤層が形成されていない負極幅狭部には負極リードが溶接されており、前記正極および正極リードとの溶接部分、負極の集電タブおよび負極リードとの溶接部分に電解液を吸収して膨潤する樹脂テープからなる短絡防止層が形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、安全性と信頼性に優れたリチウムイオン二次電池を提供することができる。

本発明のリチウムイオン二次電池に係る正極の一例を模式的に表す平面図である。 図１のＡ−Ａ線断面の要部拡大図である。 つづら折りに折り畳んだ形態の積層電極体の構造を説明するための模式図である。 本発明のリチウムイオン二次電池の一例を模式的に表す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線断面図である。 実施例の安全性評価における錘落下試験の説明図である。

図１に本発明のリチウムイオン二次電池に係る正極の一例を模式的に表す平面図を示し、図２には正極断面の要部拡大図を示す。

リチウムイオン二次電池に係る正極１０は、本体部１０ａと、平面視で、本体部１０ａから突出した、本体部１０ａよりも幅の狭い幅狭部１０ｂとを有している。そして、本体部１０ａでは、集電体１２の両面に、活物質を含む正極合剤層１１が形成されている。

また、幅狭部１０ｂは、リチウムイオン二次電池内において、端子と電気的に接続するための集電タブとして利用されるものであるため、その少なくとも一部は集電体１２が露出している。

そして、正極１０には、幅狭部１０ｂにおいて、正極タブとなる集電体１２上に正極リード１４が溶接されており、同様に負極にも形成された正極と負極の溶接部１５が１枚の樹脂テープ１６で覆われている。図１では、樹脂テープ１６の配置の説明を容易にするために、図中手前側において正極１０とセパレータ（図示しない）を介して対向している負極２０のは省略している。

集電タブ上と集電タブとリードの溶接部に、クッション性の高い電解液を吸収して膨潤する樹脂テープからなる短絡防止層を有しているため、耐衝撃性が極めて低い前記の箇所において、集電タブ上に短絡防止層を設けることで、かかる箇所に衝撃が加わっても、他の箇所と同等程度に短絡の発生を抑制できるようにして、その安全性を高めている。

短絡防止層の素材に関しては、電解液を吸収して膨潤する樹脂テープが好ましい。樹脂テープは基材層と、電解液を吸収して膨潤する粘着層とからなる。基材層の材質としては、絶縁性部材であるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリアリレート、ポリウレタン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、等のフィルム、あるいはそれらの複合体等が挙げられるが、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドが好ましい。また、膨潤する粘着層としては、シリコーン系樹脂、ゴム系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられるが、アクリル系樹脂やゴム系樹脂が好ましい。

短絡防止層の厚みは、それを形成することによる安全性向上効果をより良好に確保する観点から、６μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましい。また、短絡防止層の厚みの上限値については特に制限はないが、あまり厚すぎると、積層電極体において部分的に厚みの大きな箇所ができてしまう。よって、短絡防止層の厚みは、短絡防止層が設けられた面に存在する正極合剤層と同じ厚み以下とすることが好ましい。

本発明のリチウムイオン二次電池に係る正極の正極合剤層は、正極活物質と共に、導電助剤やバインダなどを含有している。

正極活物質には、従来から知られているリチウムイオン二次電池用の正極活物質として使用されているもの、例えば、リチウムイオンを吸蔵・放出できる活物質が使用される。このような正極活物質の具体例としては、例えば、Ｌｉ１＋ｘＭＯ２（−０．１＜ｘ＜０．１、Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇなど）で表される層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物、ＬｉＭｎ２Ｏ４やその元素の一部を他元素で置換したスピネル構造のリチウムマンガン酸化物、ＬｉＭＰＯ４（Ｍ：Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｎ、Ｆｅなど）で表されるオリビン型化合物などが挙げられる。前記層状構造のリチウム含有遷移金属酸化物の具体例としては、ＬｉＣｏＯ２やＬｉＮｉ１−ｘＣｏｘ−ｙＡｌｙＯ２（０．１≦ｘ≦０．３、０．０１≦ｙ≦０．２）などの他、少なくともＣｏ、ＮｉおよびＭｎを含む酸化物（ＬｉＭｎ１／３Ｎｉ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２、ＬｉＭｎ５／１２Ｎｉ５／１２Ｃｏ１／６Ｏ２、ＬｉＮｉ３／５Ｍｎ１／５Ｃｏ１／５Ｏ２など）などを例示することができる。

正極合剤層に係る導電助剤としては、例えば、天然黒鉛（鱗片状黒鉛など）、人造黒鉛などの黒鉛（黒鉛質炭素材料）；アセチレンブラック、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、サーマルブラックなどのカ−ボンブラック；炭素繊維；などの炭素材料などが挙げられる。また、正極合剤層に係るバインダには、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。

正極合剤層の厚みは、例えば、集電体の片面あたり１０〜１００μｍであることが好ましい。また、正極合剤層の組成としては、例えば、正極活物質の量が６０〜９５質量％であることが好ましく、バインダの量が１〜１５質量％であることが好ましく、導電助剤の量が３〜２０質量％であることが好ましい。

正極集電体には、従来から知られているリチウムイオン二次電池の正極に使用されているものと同様のものが使用でき、例えば、厚みが１０〜３０μｍのアルミニウム箔が好ましい。

正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの有機溶剤や水といった溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の正極合剤層形成用組成物を調製し（ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい）、これを集電体の片面または両面の所定箇所に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施して正極合剤層を形成する工程と、短絡防止層を形成する工程とを経て製造することができる。

正極は、長尺の帯状集電体を使用して、多数を連続的に製造することが一般的であるが、この場合、短絡防止層の形成は、集電体表面に正極合剤層を形成後、所定形状に切断（打ち抜きを含む）した後に行ってもよく、また、正極合剤層の形成後に短絡防止層を形成してから、正極を所定形状に切断してもよい。

短絡防止層は、前記の通り、前記オリゴマーと溶剤とを少なくとも含有する短絡防止層形成用組成物を調製し、これを正極の所定箇所における集電体の表面に塗布して塗膜とし、この塗膜にエネルギー線を照射して架橋構造を有する樹脂（Ａ）を合成し、必要に応じて乾燥する工程を経て形成することができる。

本発明のリチウムイオン二次電池に係る負極は、正極と同様に、本体部と、平面視で、本体部から突出した、本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる幅狭部とを有している。そして、負極の本体部には、集電体の片面または両面に負極活物質を含む負極合剤層が形成されている。

負極の幅狭部は、リチウムイオン二次電池内において、端子と電気的に接続するための集電タブとして利用されるものであるため、その少なくとも一部は集電体が露出している
。

負極の本体部に形成される負極合剤層は、負極活物質の他にバインダを含有しており、また、必要に応じて導電助剤も含有している。

負極活物質には、例えば、天然黒鉛（鱗片状黒鉛）、人造黒鉛、膨張黒鉛などの黒鉛材料；ピッチをか焼して得られるコークスなどの易黒鉛化性炭素質材料；フルフリルアルコール樹脂（ＰＦＡ）やポリパラフェニレン（ＰＰＰ）およびフェノール樹脂を低温焼成して得られる非晶質炭素などの難黒鉛化性炭素質材料；などの炭素材料が挙げられる。また、炭素材料の他に、リチウムやリチウム含有化合物も負極活物質として用いることができる。リチウム含有化合物としては、Ｌｉ−Ａｌなどのリチウム合金や、Ｓｉ、Ｓｎなどのリチウムとの合金化が可能な元素を含む合金が挙げられる。更にＳｎ酸化物やＳｉ酸化物などの酸化物系材料も用いることができる。

負極合剤層に係るバインダおよび導電助剤には、正極合剤層に係るバインダおよび導電助剤として先に例示したものと同じものを用いることができる。

負極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり、集電体の片面あたり１０〜１００μｍであることが好ましい。また、負極合剤層の組成としては、例えば、負極活物質の量が８０〜９５質量％であることが好ましく、バインダの量が１〜２０質量％であることが好ましく、導電助剤を使用する場合には、その量が１〜１０質量％であることが好ましい。

負極の集電体には、銅製やニッケル製の箔、パンチングメタル、網、エキスパンドメタルなどを用い得るが、通常、銅箔が用いられる。この負極集電体は、高エネルギー密度の電池を得るために負極全体の厚みを薄くする場合、厚みの上限は３０μｍであることが好ましく、下限は５μｍであることが望ましい。

負極は、例えば、負極活物質およびバインダ、更には必要に応じて導電助剤などを、ＮＭＰなどの有機溶剤や水といった溶剤に分散させたペースト状やスラリー状の負極合剤層形成用組成物を調製し（ただし、バインダは溶剤に溶解していてもよい）、これを集電体の片面または両面の所定箇所に塗布し、乾燥した後に、必要に応じてカレンダー処理を施して負極合剤層を形成する工程を経て製造することができる。

本発明のリチウムイオン二次電池は、正極、負極、セパレータおよび非水電解質を有しており、正極および負極が、それぞれ前記正極および前記負極であって、かつ正極と負極とがセパレータを介して積層された積層電極体を有していればよく、その他の構成および構造については特に制限はなく、従来から知られているリチウムイオン二次電池で採用されている各種構成および構造を適用することができる。

本発明のリチウムイオン二次電池に係るセパレータは、８０℃以上（より好ましくは１００℃以上）１７０℃以下（より好ましくは１５０℃以下）において、その孔が閉塞する性質（すなわちシャットダウン機能）を有していることが好ましく、通常のリチウムイオン二次電池などで使用されているセパレータ、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）などのポリオレフィン製の微多孔膜を用いることができる。セパレータを構成する微多孔膜は、例えば、ＰＥのみを使用したものやＰＰのみを使用したものであってもよく、また、ＰＥ製の微多孔膜とＰＰ製の微多孔膜との積層体であってもよい。セパレータの厚みは、例えば、１０〜３０μｍであることが好ましい。

正極、負極およびセパレータを用いて積層電極体を形成するに当たっては、１枚または複数枚の正極と、１枚または複数枚の負極とを、１枚または複数枚のセパレータを介して
積層して形成する方法が採用できる。

また、積層電極体においては、少なくとも両側が負極と対向している正極の上下に配置されているセパレータ同士を接合することで袋状とし、その袋状の部分に正極が収容された形態とすることができる。この場合には、積層電極体における各構成要素の位置ずれが生じ難く、より安定した特性の電池とすることができる。

袋状のセパレータに正極が収容された形態の積層電極体は、例えば、正極の上下にセパレータを配置し、両セパレータの所定箇所（正極のうち、集電タブとなる幅狭部が引き出されていない部分の周縁部の近傍）を熱融着などにより接合して袋状のセパレータに収容された正極を作製し、これらの正極と負極とを交互に積層することで形成することができる。

また、帯状のセパレータ（下側セパレータ）の片面上に一定間隔で正極を複数個配置し、各正極の上に、各正極の形状に合わせて切断したセパレータ（上側セパレータ）を載せ、上側セパレータの周縁部（正極のうち、集電タブとなる幅狭部が引き出されていない部分の周縁部の近傍）を熱融着などにより接合して袋状としたセパレータの部分で各正極を包んだ後、下側セパレータの正極とは面していない箇所で、つづら折りに折り畳み、折り畳んだセパレータの、袋状の部分に正極を収容した箇所同士の間に負極を配置することによっても、袋状のセパレータに正極が収容された形態の積層電極体を形成することができる。

更に、下側セパレータに帯状のセパレータを使用すると共に、上側セパレータにも帯状のセパレータを使用し、下側セパレータの片面上に一定間隔で正極を複数個配置し、その正極配置面に上側セパレータを載せ、各正極の周縁部の近傍（正極のうち、集電タブとなる幅狭部が引き出されていない部分の周縁部の近傍）で、下側セパレータと上側セパレータとを熱融着などにより接合して袋状としたセパレータの部分に各正極を包んだ後、下側セパレータおよび上側セパレータの正極とは面していない箇所で、つづら折りに折り畳み、折り畳んだセパレータの、袋状の部分に正極を収容した箇所同士の間や最外部に負極を配置することでも、袋状のセパレータに正極が収容された形態の積層電極体を形成することができる。

図３に、つづら折りに折り畳んだ形態の積層電極体の構造を説明するための模式図を示している。図３は、積層電極体の断面であり、構造の理解を容易にするために、折り畳んだ箇所を少し開いた様子を示しており、実際の積層電極体では、積層される電極（およびセパレータ）同士が隙間なく重ねられる。また、図３では、図面が複雑になることを避けるために、セパレータを線で表している。更に、図３に示す積層電極体は、セパレータと電極とを一体化する前のものである。

図３に示す積層電極体では、各正極１０は、セパレータ３０の袋状の部分３０ａ中に収容されている。そして、袋状の部分３０ａに正極１０を収容したセパレータ３０は、正極１０を収容していない部分（袋状ではない部分）３０ｂで、つづら折りに折り畳まれている。そして、折り畳まれたセパレータ３０の、袋状の部分３０ａ（正極３０を収容した箇所）同士の間と、両方の最外部とに、負極２０が配置されている。

なお、正極の上下に配置されるセパレータを袋状とし、その袋状の部分に正極に収容した形態の積層電極体の場合には、下側セパレータと上側セパレータとを、正極における集電タブ（幅狭部）が引き出されていない部分の周縁部の近傍において熱溶着などにより接合することに加えて、集電タブ（幅狭部）が引き出されている部分において、短絡防止層によって袋状のセパレータ（下側セパレータおよび上側セパレータ）と正極とを接着する
ことが好ましい。この場合には、積層電極体における各構成要素の位置ずれが特に生じ難く、更に安定した特性の電池とすることができる。

本発明のリチウムイオン二次電池に係る非水電解質には、例えば、リチウム塩を有機溶媒に溶解した溶液（非水電解液）を用いることができる。リチウム塩としては、溶媒中で解離してＬｉ＋イオンを形成し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こしにくいものであれば特に制限はない。例えば、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＳｂＦ６などの無機リチウム塩、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣＦ３ＣＯ２、Ｌｉ２Ｃ２Ｆ４（ＳＯ３）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＣｎＦ２ｎ＋１ＳＯ３（ｎ≧２）、ＬｉＮ（ＲｆＯＳＯ２）２〔ここでＲｆはフルオロアルキル基〕などの有機リチウム塩などを用いることができる。

非水電解液に用いる有機溶媒としては、前記のリチウム塩を溶解し、電池として使用される電圧範囲で分解などの副反応を起こさないものであれば特に限定されない。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など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、メチルエチルカーボネートなどの鎖状カーボネート；プロピオン酸メチルなどの鎖状エステル；γ−ブチロラクトンなどの環状エステル；ジメトキシエタン、ジエチルエーテル、１，３−ジオキソラン、ジグライム、トリグライム、テトラグライムなどの鎖状エーテル；ジオキサン、テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフランなどの環状エーテル；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などのニトリル類；エチレングリコールサルファイトなどの亜硫酸エステル類；などが挙げられ、これらは２種以上混合して用いることもできる。なお、より良好な特性の電池とするためには、エチレンカーボネートと鎖状カーボネートの混合溶媒など、高い導電率を得ることができる組み合わせで用いることが望ましい。また、これらの非水電解液に充放電サイクル特性の改善、高温貯蔵性や過充電防止などの安全性を向上させる目的で、無水酸、スルホン酸エステル、ジニトリル、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、ｔ−ブチルベンゼンなどの添加剤（これらの誘導体も含む）を適宜加えることもできる。

このリチウム塩の非水電解液中の濃度は、０．５〜１．５ｍｏｌ／ｌとすることが好ましく、０．９〜１．２５ｍｏｌ／ｌとすることがより好ましい。

また、前記の非水電解液に公知のポリマーなどのゲル化剤を添加してゲル状としたもの（ゲル状電解質）を、本発明のリチウムイオン二次電池に使用してもよい。

本発明のリチウムイオン二次電池の形態としては、金属を蒸着したラミネートフィルムを外装体としたソフトパッケージ電池であることが好ましい。

本発明のリチウムイオン二次電池は、従来から知られているリチウムイオン二次電池が適用されている各種用途に用いることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は、本発明を制限するものではない。

（実施例１）
＜正極の作製＞
正極活物質であるＬｉＣｏＯ２：１００質量部と、バインダであるＰＶＤＦを１０質量％の濃度で含むＮＭＰ溶液：２０質量部と、導電助剤である人造黒鉛：１質量部およびケッチェンブラック：１質量部とを、プラネタリーミキサーを用いて混練し、更にＮＭＰを加えて粘度を調節して、正極合剤含有スラリーを調製した。

前記の正極合剤含有スラリーを、厚みが１５μｍのアルミニウム箔（正極集電体）の両面に塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を行って、アルミニウム箔の両面に正極合剤層を形成した。正極合剤層の形成の際には、アルミニウム箔の一部を残して露出部とした。その後、カレンダー処理を行って正極合剤層の厚みおよび密度を調節してから、図１に示す形状に打ち抜いて正極を得た。得られた正極は、正極合剤層を形成した本体部を、幅（図１中横方向の長さ）：６５ｍｍ、長さ：１００ｍｍとし、幅狭部（両面に正極合剤層を形成していない集電体の露出部）を、幅（図１中横方向の長さ）：１１ｍｍ、長さ：１０ｍｍとした。また、正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり６２μｍであった。

＜負極の作製＞
負極活物質である数平均粒子径が１０μｍの天然黒鉛：９７．５質量部と、バインダであるＳＢＲ：１．５質量部と、増粘剤であるＣＭＣ：１質量部とに、水を加えて混合し、負極合剤含有ペーストを調製した。この負極合剤含有ペーストを厚みが８μｍの銅箔の両面に塗布した後、１２０℃で１２時間の真空乾燥を行って、銅箔の両面に負極合剤層を形成した。負極合剤層の形成の際には、銅箔の一部を残して露出部とした。その後、カレンダー処理を行って負極合剤層の厚みおよび密度を調節してから、本体部と幅狭部とを有する形状に打ち抜いて負極を得た。得られた負極は、負極合剤層を形成した本体部を、幅：６７ｍｍ、長さ：１０２ｍｍとし、幅狭部（両面に負極合剤層を形成していない集電体の露出部）を、幅：１１ｍｍ、長さ：９ｍｍとした。また、正極合剤層の厚みは、集電体の片面あたり７２μｍであった。

＜積層電極体の形成＞
ＰＥ製微多孔膜（厚み１６μｍ、空孔率４５％）からなる帯状セパレータを用意し、その片面上に、正極を２ｍｍ間隔で配置し、各正極の上に、帯状セパレータと同じＰＥ製微多孔膜を切断した矩形セパレータ（１１４ｍｍ×７０ｍｍ）を載置した後に正極と帯状セパレータおよび矩形セパレータとを接着した。引き続き、帯状セパレータと矩形セパレータとを、矩形セパレータの周縁部のうち、各正極の幅狭部が引き出されていない部分で熱融着して、セパレータの袋状の部分に正極が収容された状態とした。その後、これを、セパレータの袋状としていない部分で、つづら状に折り畳み、折り畳んだセパレータの、袋状の部分に正極を収容した箇所同士の間に前記の負極を配置すると共に、電極体の両最外部にも前記の負極を配置して、９枚の正極と１０枚の負極とを有する積層電極体を得た。

＜電池の組み立て＞
前記の積層電極体の複数枚の正極幅狭部、および複数枚の負極幅狭部をそれぞれ重ね合わせ、正極リード、負極リードを重ねて溶着を行った後、正極溶着部、及び負極溶着部を上下面から膨潤する樹脂テープで挟んで接着した。膨潤する樹脂テープは、基材層を４０μｍのポロプロピレン製とし、粘着層が１０μｍでかつ電解液吸収後に厚み変化率が約２倍となるアクリル樹脂製のものを用いた。この積層電極体を２枚のアルミニウムラミネートフィルム（１１５ｍｍ×７０ｍｍ）で挟み、積層電極体の上下に配置した両ラミネートフィルムのリードを配置した以外の３辺を熱封止し、６０℃で１日真空乾燥を行った後に、両ラミネートフィルムの残りの１辺から非水電解液（エチレンカーボネートとジエチルカーボネートとを３：７の体積比で混合した溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．２ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解させた溶液）を注入した。その後、両ラミネートフィルムの残りの１辺を真空熱封止して、図４に示す外観で、図５に示す構造のリチウムイオン二次電池を得た。

ここで、図４および図５について説明すると、図４はリチウムイオン二次電池を模式的に表す平面図であり、図５は、図４のＢ−Ｂ線断面図である。リチウムイオン二次電池１００は、２枚のラミネートフィルムで構成したラミネートフィルム外装体２００内に、正極１０、負極２０およびセパレータ３０を有し、つづら折りに折り畳まれた構造の積層電極体と、非水電解液（図示しない）とを収容しており、ラミネートフィルム外装体２００は、その外周部において、上下のラミネートフィルムを熱融着することにより封止されている。なお、図５では、図面が煩雑になることを避けるために、ラミネートフィルム外装体２００を構成している各層、並びに正極１０および負極２０の各層を区別して示しておらず、正極リード、負極リードを保護する樹脂テープも図示していない。

各正極１０は、電池１００内で集電タブ（幅狭部）によって正極リード端子１４と溶接によって接続しており、また、図示していないが、各負極２０も、電池１００内で集電タブ（幅狭部）によって負極リード端子２４と溶接によって接続している。溶接部は前述したように樹脂テープで保護されており、正極リード端子１４および負極リード端子２４は、外部の機器などと接続可能なように、片端側がラミネートフィルム外装体２００の外側に引き出されている。

（実施例２）
粘着層の厚みを、２５μｍとした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

（比較例１）
樹脂テープを貼り付けなかったこと以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

（比較例２）
粘着層を電解液と反応せず膨張しないアクリル樹脂とした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

（比較例３）
樹脂テープの基材層を５５μｍのポロプロピレン製とし、粘着層を電解液と反応せず膨張しないアクリル樹脂とした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

＜安全性評価（部分圧壊試験）＞
図６に、安全性評価の説明図（リチウムイオン二次電池の平面図）を示している。この図６にあるように、実施例および比較例のリチウムイオン二次電池の「１」〜「２」の箇所のいずれかに、丸棒を介して圧力をかけ、各実施例および各比較例の電池５個の短絡、発火の個数を調べた。

前記の安全性評価結果を表１に示す。

表１に示す通り、短絡防止層を形成していない正極を用いた比較例１のリチウムイオン二次電池や、電解液と反応せず膨張しない粘着層を用いた樹脂テープの比較例２、３では、特に４０ｋＮの部分圧壊試験において短絡、発火が多発し、耐衝撃性が低いことが分かる。比較例３の基材層を厚くしたものについては若干安全性が向上しているが、発火確率はゼロにはなっていない。

これに対し、電解液と反応して膨張する粘着層を用いた樹脂テープにより短絡防止層を形成した実施例のリチウムイオン二次電池では、いずれに試験においても短絡・発火に至ることはなく、より当該箇所の耐衝撃性が高められており、これにより安全性が向上した。

１０ 正極
１０ａ 本体部
１０ｂ 幅狭部
１１ 正極合剤層
１２ 集電体
１４ 正極リード
１５ 溶接部
１６ 樹脂テープ
２０ 負極
２４ 負極リード
３０ セパレータ
１００ リチウムイオン二次電池

Claims (3)

1. 正極と負極とがセパレータを介して積層された電極体および非水電解質を有するリチウムイオン二次電池であって、前記正極は、本体部と、平面視で、前記本体部から突出した、前記本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる幅狭部とを有しており、前記正極の本体部には、集電体の片面または両面に正極活物質を含む正極合剤層が形成されており、前記正極の前記幅狭部の少なくとも一部には、前記集電体に正極合剤層が形成されておらず、前記正極合剤層が形成されていない正極幅狭部には正極リードが溶接されており、前記負極は、本体部と、平面視で、前記本体部から突出した、前記本体部よりも幅が狭く、集電タブとなる負極幅狭部とを有しており、前記負極の本体部には、集電体の片面または両面に負極活物質を含む負極合剤層が形成されており、前記負極の前記幅狭部の少なくとも一部には、前記集電体に負極合剤層が形成されておらず、前記負極合剤層が形成されていない負極幅狭部には負極リードが溶接されており、前記正極および正極リードとの溶接部分、負極の集電タブおよび負極リードとの溶接部分に電解液を吸収して膨潤する樹脂テープからなる短絡防止層が形成されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
2. 前記樹脂テープは基材層と粘着層とからなり、前記粘着層の電解液を吸収した際の厚みの変化率が５０〜３００％であることを特徴とする請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
3. 前記基材層の厚みが１０〜１００μｍであり、前記粘着層の厚みが１０〜２００μｍであることを特徴とする請求項２に記載のリチウムイオン二次電池。

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