JP2016009547A

JP2016009547A - 電池

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Publication number: JP2016009547A
Application number: JP2014128392A
Authority: JP
Inventors: 竜太小早川; Ryuta Kobayakawa; 鈴木　覚; Satoru Suzuki; 覚鈴木; 山田　学; Manabu Yamada; 学山田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2014-06-23
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-01-18

Abstract

【課題】セパレータの変形による電極板の内部短絡が抑えられる電池を提供すること。【解決手段】本発明の電池（１）は、負極板（２）と正極板（３）がセパレータ（４）を介して配された蓄電要素（５）を有する電池（１）であって、負極板と正極板の少なくとも一方の電極板（２）は、略方形状の外形を有し、さらに、略方形状の辺の一辺の略中央部に、電極板の一部が欠損した欠損部（２３）を有することを特徴とする。【選択図】図５

Description

本発明は、電池に関し、詳しくは、正極板と負極板がセパレータを介して積層した蓄電要素を備えた電池に関する。

ノート型コンピュータ、携帯電話、デジタルカメラ等の普及に伴い、これら小型の電子機器を駆動するための二次電池の需要が拡大している。そして、これら電子機器には、高容量化が可能であることから、非水電解質二次電池（特に、リチウムイオン二次電池）の使用が進められている。

非水電解質二次電池は、通常、正極板及び負極板をセパレータを介した状態で積層して蓄電要素としての電極体を形成し、非水電解質とともにケースに収容（封入）している。正極板及び負極板のそれぞれは、非水電解質二次電池の電極端子と電気的に接続され、蓄電要素が充放電する。

電極板は、金属板（金属箔）よりなる集電体の表面に、電極活物質を含む活物質ペーストを塗布・乾燥し、所定の形状に成形して製造される。電極板は、活物質ペーストが塗布された部分（塗工部）が対向した状態でセパレータを介して配され、蓄電要素を形成する。電極板は、活物質ペーストが塗布されていない部分（未塗工部）よりなる集電タブを形成しておく。この集電タブを電極端子（電極タブ）に電気的に接続する。

非水電解質二次電池は、小型の電子機器への利用に加えて、車両（ＥＶ，ＨＶ，ＰＨＶ）や家庭用電源（ＨＥＭＳ）等の大電力が求められる用途への適用も検討されている。この場合、電極板のサイズの大型化，電極板の積層数を多くする等の蓄電要素の大型化や、多数の電池セルを組み合わせて組電池とする方法で大電力を得られるようにしている。たとえば、電極板を大面積とする電池が特許文献１に開示されている。

特許文献１には、電極板の角部の輪郭を仮想的な輪郭より内側にすることで、電極板の内部短絡（及びそれによって発生するジュール熱）を抑えることが記載されている。

特開２０１２−７９５０１号公報

特許文献１に記載の電池では、その流動性の問題から電解液が電極板の端部（周縁部）に十分に供給されなかった。このため、電極板の端部近傍の抵抗が高くなり、充放電時に発熱して高温となるという問題があった。発熱により高温となると、セパレータが変形（熱収縮）を生じる。セパレータの変形（熱収縮）は、電極板の露出を生じさせる可能性を示し、電極板の露出部が内部短絡を生じる可能性をも示す。
特許文献１に記載の電池では、電極板の輪郭を内側にする縮小が角部のみであるため、このセパレータの変形（熱収縮）に十分に対応できなかった。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、セパレータの変形による電極板の内部短絡が抑えられる電池を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために本発明者らは、電池の蓄電要素の構成について検討を重ねた結果、電極板の一方が、セパレータが収縮したときに各電極板の電極活物質が露出する部分が欠損した欠損部を有する構成とすることで上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、本発明の電池は、正極板と負極板とがセパレータを介して配された蓄電要素を有する電池であって、正極板と負極板の少なくとも一方の電極板は、略方形状の外形を有し、さらに、略方形状の辺の一辺の略中央部に、電極板の一部が欠損した欠損部を有することを特徴とする。

本発明の電池は、正極板と負極板の少なくとも一方の電極板が略方形状の外形を有し、さらに、略方形状の辺の一辺の略中央部に、電極板の一部が欠損した欠損部を有することで、セパレータが収縮しても電極板の露出による内部短絡を防止できる。具体的には、略方形状の電極板を用いる蓄電要素では、セパレータも略方形状の形状を有する。この形状のセパレータでは、角部よりも辺の中央部における変形（熱収縮）量が大きくなることを本発明者らは確認した。本発明の電池では、この中央部に対応した位置の電極板の一方に欠損部をもうけることで、セパレータが変形しても欠損部が露出するため、内部短絡を生じなくなる。

電極板は、集電体と、集電体の表面に配された電極活物質を有する電極活物質層部と、電極活物質層部が形成されていない未塗工部と、を有し、欠損部は、電極活物質層部の未塗工部と背向する辺にもうけられていることが好ましい。

電極活物質層部と、未塗工部と、を有する電極板を用いる場合には、電極活物質層部の外形の辺であって未塗工部と背向する辺の中央部が、セパレータの変形量が最も大きくなる。このセパレータの変形量が最も大きくなる部分に欠損部をもうけることで、より確実に内部短絡を抑えることができる。

第一実施形態のリチウムイオン電池の構成を示した斜視図である。第一実施形態のリチウムイオン電池の構成を示した断面図である。第一実施形態のリチウムイオン電池の負極板の構成を示した図である。第一実施形態のリチウムイオン電池の正極板の構成を示した図である。第一実施形態のリチウムイオン電池の蓄電要素の構成を示した図である。第一実施形態のリチウムイオン電池のセパレータの変形を示した図である。第二実施形態１のリチウムイオン電池の負極板の構成を示した図である。第二実施形態２のリチウムイオン電池の負極板の構成を示した図である。第二実施形態３のリチウムイオン電池の負極板の構成を示した図である。第三実施形態のリチウムイオン電池の負極板の構成を示した図である。第四実施形態のリチウムイオン電池の蓄電要素の負極板の積層体の構成を示した図である。第四実施形態のリチウムイオン電池の蓄電要素の負極板の積層体の構成を示した断面図である。試験例４（比較例）のリチウムイオン電池のセパレータの変形を示した図である。

以下、実施の形態を用いて本発明を説明する。
以下、本発明の電池を、リチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）を実施の形態として説明する。

［第一実施形態］
（リチウムイオン二次電池）
リチウムイオン二次電池１は、負極板２及び正極板３がセパレータ４を介して積層した蓄電要素５を、非水電解質６とともに電池ケース７に封入（収容）する。すなわち、リチウムイオン二次電池１は、負極板２と正極板３とがセパレータ４を介して配された蓄電要素５を有する。

リチウムイオン二次電池１は、負極板２には電池ケース７を貫通する負極端子７２が、正極板３には電池ケース７を貫通する正極端子７３が、それぞれ電気的に接続されている。負極端子７２と正極端子７３は、いずれも金属箔（金属シート）よりなる。本形態のリチウムイオン二次電池１の代表的な構成を、図１〜２に示す。図１は斜視図で、図２は図１中のＩ−Ｉ線での構成を示す概略断面図で、それぞれリチウムイオン二次電池１を示した。

（負極板）
負極板２は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な負極活物質を含む負極活物質層２１（負極活物質層部に相当）を、負極集電体２０の表面（両面）に有する。負極活物質層２１は、負極活物質以外に、必要に応じて、バインダ，導電材等の部材を備える。

負極板２は、図３に示したように、略方形状（略長方形状）の外形を有する。図３では、負極板２の断面も部分拡大図として合わせて示した。負極板２は、方形状の負極集電体２０の長手方向の一方の端部側に負極活物質層２１が形成され、他方の端部側に所定の幅で負極活物質層２１が形成されていない未塗工部２２が形成される。未塗工部２２は、負極集電体２０が露出してなる。未塗工部２２は、幅方向の一方の端部側が突出した略Ｌ字状で形成されている。負極板２は、未塗工部２２以外の部分は、負極活物質層２１が形成されている。

負極板２は、長手方向の一方の端部の幅方向の中央部に、その一部が欠損した欠損部２３が形成されている。欠損部２３は、負極板２の見かけの外形（仮想の外形）よりも内側にその外形がくるようにくぼんだ形状（部分的にかけた形状）で形成されている。負極板２は、欠損部２３以外の部分は、負極板２の見かけの外形（仮想の外形）に一致する。

本形態において、欠損部２３は、その外形が、幅方向長さ（幅）；Ｔ１，長手方向長さ（深さ）；Ｔ２の方形状（長方形状）をなすように、すなわち負極板２の見かけの外形（仮想の外周形状，欠損部２３が形成されない場合の外周形状に相当）と実際の外周形状との間に区画される形状が方形状をなすように形成されている。

欠損部２３の大きさ（Ｔ１，Ｔ２の長さ）は、蓄電要素５の構成（活物質層２１，３１の大きさ，電極板２，３の積層数，セパレータ４の材質や厚さ等の条件）により適宜決定できる。

本形態において、好ましい欠損部２３は、幅方向長さ（Ｔ１）が、負極活物質層２１の幅方向の長さの２〜３０％であり、長手方向長さ（Ｔ２）が、対向する電極の未塗工部３２の長手方向長さである。

（正極板）
正極板３は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な正極活物質を含む正極活物質層３１を、正極集電体３０の表面（両面）に有する。正極活物質層３１は、正極活物質以外に、必要に応じて、バインダ，導電材等の部材を備える。正極板３を、図３の時と同様に、図４に示した。

正極板３は、図４に示したように、略方形状の外形を有する。正極板３は、方形状の正極集電体３０の長手方向の一方の端部側に正極活物質層３１（正極活物質層部に相当）が形成され、他方の端部側に所定の幅で正極活物質層３１が形成されていない未塗工部３２を有する。未塗工部３２は、正極集電体３０が露出してなる。未塗工部３２は、幅方向の他方の端部側が突出した略Ｌ字状で形成されている。正極板３は、未塗工部３２以外の部分は、正極活物質層３１が形成されている。

正極板３は、欠損部２３を有していない負極板２と同様な構成で形成されている。本形態では、正極板３は、正極活物質層３１が負極活物質層２１よりも長手方向の長さがわずかに小さく形成されている。

（セパレータ）
セパレータ４は、負極板２（負極活物質層２１）と正極板３（正極活物質層３１）の間に介在して、両者の接触を防止するとともに、非水電解質１３を保持する。セパレータ４は、多孔性合成樹脂膜、特にポリオレフィン系高分子（ポリエチレン、ポリプロピレン）の多孔膜が用いられる。
セパレータ４は、二つの合剤層２１，３１の電気的な絶縁を担保するために、合剤層２１，３１よりも大きな寸法で成形される。

（蓄電要素）
蓄電要素５は、負極板２と正極板３とがセパレータ４を介して積層して形成される。蓄電要素５は、電極板２，３及びセパレータ４を複数層積層してなる。電極板２，３及びセパレータ４の積層は、二つの合剤層２１，３１の一方の端部をそろえて行われた。

蓄電要素５は、図５に示したように、負極板２と正極板３を、それぞれの未塗工部２２，３２が幅方向の一方の端部側と他方の端部側に位置するように配される。

（非水電解質）
非水電解質６は、支持塩が有機溶媒に溶解してなるものを用いた。

（電池ケース）
電池ケース７は、蓄電要素５を非水電解質６とともに内部に封入（収容）する。電池ケース７は、ラミネートフィルム７０から構成されるラミネート外装体より形成される。ラミネートフィルムは、可塑性樹脂層７０１／金属箔７０２／可塑性樹脂層７０３をこの順で含む。ラミネート外装体は、熱や何らかの溶媒により可塑性樹脂層７０１，７０３を軟化させた状態で他のラミネートフィルムなどに押圧することにより接着される。
電池ケース７（ラミネート外装体）は、蓄電要素５及び非水電解質６を挟むようにラミネートフィルムを重ね合わせ、外周を接着して形成される。

（電極端子）
負極端子７２は、蓄電要素５の負極板２の未塗工部２２に電気的に接続されている。正極端子７３は、蓄電要素５の正極板３の未塗工部３２に電気的に接続されている。電極端子７２，７３のそれぞれがラミネート外装体よりなる電池ケース７を貫通する部分では、ラミネート外装体を構成するラミネートフィルムの可塑性樹脂層と電極端子７２，７３とが密封状態を保つように接合されている。

（充放電）
本形態のリチウムイオン二次電池１は、電極端子７２，７３を外部装置に接続して使用される。すなわち、外部装置への充放電が行われる。

本形態のリチウムイオン二次電池１は、外部装置に対する充放電が行われると、それぞれの電極板２，３において、電極活物質がリチウムを吸蔵・放出する電極反応を生じる。そして、電極反応に伴って、電極板２，３が発熱する。電極板２，３が発熱すると、その中央部の熱は放熱されにくく、蓄電要素５に蓄熱する。そして、充放電が繰り返されると、蓄熱量が増加して蓄電要素５の温度が上昇し、所定の温度を超えるとセパレータ４が変形（熱収縮）を生じる。

セパレータ４の熱収縮は、図６に示したように、電極板２，３の一方の端部の辺の中央部で大きく変形し、負極板２の欠損部２３に対応した部分の変形量が最も大きくなるように変形（収縮）する。図６は、負極板２の上に位置した状態でセパレータ４を示した図である。セパレータ４の熱収縮は、正極板３の正極活物質層３１の中心に向かって収縮するが、

本形態のリチウムイオン二次電池１は、図６に示したように、セパレータ４に熱収縮が生じても、欠損部２３が露出するのみであり、負極活物質層２１は露出しない。すなわち、負極活物質層２１が内部短絡を生じることが抑えられている。

以上のように、本形態のリチウムイオン二次電池１は、負極板２が略方形状の外形を有し、さらに、略方形状の辺の一辺の略中央部に、負極板２の一部が欠損した欠損部２３を有することで、セパレータ４が収縮しても負極板２の負極活物質層２１が露出することによる内部短絡を防止できる。

また、本形態のリチウムイオン二次電池１は、方形状の電極活物質層部２１の外形の辺であって未塗工部２２と背向する辺の中央部に欠損部２３を有する。この部分は、セパレータ４の変形量が最も大きくなる部分であり、セパレータ４が収縮を生じても、より確実に内部短絡を抑えることができる。

なお、本形態において、欠損部２３の形状及び大きさについては、セパレータの材質等により適宜決定できる。すなわち、充放電時の蓄電要素５（負極板２）の温度（蓄熱による最高温度）及び当該温度におけるセパレータ４の収縮量から設定できる。

すなわち、蓄電要素５（負極板２）の温度が高温となる場合には、セパレータ４の収縮量が大きくなり、欠損部２３もより大きくする必要がある。また、蓄電要素５（負極板２）の温度が高温よりも低い温度の場合には、セパレータ４の収縮量が比較的小さく、欠損部２３もより小さくすることができる。

上記のセパレータ４の収縮は、蓄電要素５が蓄熱（発熱）することにより生じる。蓄電要素５の発熱（発された熱の蓄熱）は、蓄電要素５の電極活物質がリチウムを吸蔵・放出することにより生じる。発熱量は、電極活物質ごとに異なる。そして、電極反応の反応量が多くなるほど、より多くの熱が発生し、蓄電要素５に蓄熱する。本形態のリチウムイオン二次電池１においては、電極反応の反応量が多くなるほど、すなわち、電池容量が大きいほど、セパレータ４の収縮が発生しやすくなり、上記の効果を発揮できる。本形態のリチウムイオン二次電池１は、小型・大容量の電池であることが好ましい。
本形態のリチウムイオン二次電池１（非水電解質二次電池）は、４〜６６Ａｈの電池容量を有することが好ましい。そして、１０〜６６Ａｈの電池容量を有することがより好ましく、１０〜４４Ａｈの電池容量を有することがさらに好ましい。

本形態のリチウムイオン二次電池１（非水電解質二次電池）は、小型の電池であることが好ましい。本形態のリチウムイオン二次電池１において、同一の電池容量で小型となるほど、蓄電要素５がより多くの熱量の蓄熱を生じるため、セパレータ４の収縮が生じやすくなる。小型の電池の具体的な形状（体格）については発熱量との関係で限定できるものではないが、セパレータ４に熱収縮が生じる程度の蓄熱が生じる程度の体格を示す。

［リチウムイオン二次電池の具体的な構成］
本形態のリチウムイオン二次電池１は、負極板２が欠損部２３を備えること以外は、従来のリチウムイオン二次電池と同様の構成とすることができる。
（負極）
負極板２の負極活物質層２１は、負極活物質と結着剤とを混合して得られた負極合剤を負極集電体２０の表面に塗布して形成される。

負極板２の負極活物質は、従来の負極活物質を用いることができる。Ｓｎ，Ｓｉ，Ｓｂ，Ｇｅ，Ｃの少なくともひとつの元素を含有する負極活物質を挙げることができる。これらの負極活物質のうち、Ｃは、リチウムイオン二次電池の電解質イオンを吸蔵・脱離可能な（Ｌｉ吸蔵能がある）炭素材料であることが好ましく、アモルファスコート天然黒鉛であることがより好ましい。

また、これらの負極活物質のうち、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｇｅは、特に、体積変化の多い合金材料である。これらの負極活物質は、Ｔｉ−Ｓｉ、Ａｇ−Ｓｎ、Ｓｎ−Ｓｂ、Ａｇ−Ｇｅ、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｎｉ−Ｓｎなどのように、別の金属と合金をなしていてもよい。

負極板２の導電材としては、炭素材料、金属粉、導電性ポリマーなどを用いることができる。導電性と安定性の観点から、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンブラックなどの炭素材料を使用することが好ましい。

負極板２の結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ素樹脂共重合体（四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体）ＳＢＲ、アクリル系ゴム、フッ素系ゴム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、スチレン・マレイン酸樹脂、ポリアクリル酸塩、カルボキシルメチルセルロース（ＣＭＣ）などを挙げることができる。
負極板２の合剤の溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの有機溶媒、又は水などを挙げることができる。

負極集電体２０は、従来の集電体を用いることができ、銅、ステンレス、チタンあるいはニッケルなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔，網，パンチドメタル，フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。

（正極）
正極板３の正極活物質層３１は、正極活物質と導電材と結着剤とを混合して得られた正極合剤を正極集電体３０の表面に塗布して形成される。

正極板３の正極活物質は、従来公知の正極活物質を用いることができる。正極活物質は、例えば、種々の酸化物、硫化物、リチウム含有酸化物、導電性高分子などを用いることができる。正極活物質は、リチウム−遷移金属複合酸化物であることが好ましい。

リチウム−遷移金属複合酸化物は、ポリアニオン構造のリチウム金属化合物（Ｌｉ_αＭ^０ _βＸ_ηＯ_４−γＺ_γ）であることがより好ましい。（なお、Ｍ^０：Ｍｎ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｔｉより選ばれる１種以上、Ｘ：Ｐ，Ａｓ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｇｅより選ばれる１種以上、Ｚ：Ａｌ，Ｍｇ，Ｃａ，Ｚｎ，Ｔｉより選ばれる１種以上を任意で含有可能、０≦α≦２．０、０≦β≦１．５、１≦η≦１．５、０≦γ≦１．５）

リチウム−遷移金属複合酸化物は、オリビン構造のリチウム−遷移金属複合酸化物であることが好ましい。このオリビン構造のリチウム−遷移金属複合酸化物としては、ＬｉＦｅＰＯ_４，ＬｉＦｅ_ｘＭｎ_１−ｘＰＯ_４（０≦ｘ＜１）を例示できる。

正極板３の導電材は、正極板３の電気伝導性を確保する。導電材としては、黒鉛の微粒子，アセチレンブラック，ケッチェンブラック，カーボンナノファイバーなどのカーボンブラック，ニードルコークスなどの無定形炭素の微粒子などを使用できるが、これらに限定されない。

正極板３の結着剤は、正極活物質粒子や導電材を結着する。結着剤としては、例えば、ＰＶＤＦ，ＥＰＤＭ，ＳＢＲ，ＮＢＲ，フッ素ゴムなどを使用できるが、これらに限定されない。

正極板３の溶媒としては、通常は結着剤を溶解する有機溶媒を使用する。例えば、ＮＭＰ，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を挙げることができるが、これらに限定されない。また、水に分散剤、増粘剤などを加えてＰＴＦＥなどで正極活物質をスラリー化する場合もある。

正極集電体３０は、例えば、アルミニウム，ステンレスなどの金属を加工したもの、例えば板状に加工した箔，網，パンチドメタル，フォームメタルなどを用いることができるが、これらに限定されない。

（非水電解質）
非水電解質６は、支持塩が有機溶媒に溶解してなるものを用いる。
非水電解質６の支持塩は、その種類が特に限定されるものではないが、ＬｉＰＦ_６，ＬｉＢＦ_４，ＬｉＣｌＯ_４及びＬｉＡｓＦ_６から選ばれる無機塩，これらの無機塩の誘導体，ＬｉＳＯ_３ＣＦ_３，ＬｉＣ（ＳＯ_３ＣＦ_３）_３及びＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）_２，ＬｉＮ（ＳＯ_２Ｃ_２Ｆ_５）_２，ＬｉＮ（ＳＯ_２ＣＦ_３）（ＳＯ_２Ｃ_４Ｆ_９），から選ばれる有機塩、並びにこれらの有機塩の誘導体の少なくとも１種であることが望ましい。これらの支持塩は、電池性能を更に優れたものとすることができ、かつその電池性能を室温以外の温度域においても更に高く維持することができる。支持塩の濃度についても特に限定されるものではなく、用途に応じ、支持塩及び有機溶媒の種類を考慮して適切に選択することが好ましい。

支持塩が溶解する有機溶媒（非水溶媒）は、通常の非水電解質に用いられる有機溶媒であれば特に限定されるものではなく、例えばカーボネート類，ハロゲン化炭化水素，エーテル類，ケトン類，ニトリル類，ラクトン類，オキソラン化合物等を用いることができる。特に、プロピレンカーボネート，エチレンカーボネート，１，２−ジメトキシエタン，ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート，エチルメチルカーボネート，ビニレンカーボネート等及びそれらの混合溶媒が適当である。例に挙げたこれらの有機溶媒のうち、特にカーボネート類，エーテル類からなる群より選ばれた１種以上の非水溶媒を用いることにより、支持塩の溶解性、誘電率及び粘度において優れ、電池の充放電効率が高いので、好ましい。

（電池ケース）
電池ケース７のラミネートフィルム７０は、可塑性樹脂層７０１／金属箔７０２／可塑性樹脂層７０３をこの順で含むが、これらの層以外にも、樹脂層や金属層を含んでいてもよい。ラミネートフィルム７０の表面や、各層の間には何らかの表面処理（プラズマ処理、酸処理、化学的処理など）を行い、それぞれの層間や接着される部材との間の接着性を向上することができる。そして熱融着する面には可塑性樹脂層を配設する。

２つの可塑性樹脂層７０１，７０３を構成する可塑性樹脂は、同じ材料であっても、異なる材料であっても、いずれでもよい。可塑性樹脂層７０１，７０３を構成する可塑性樹脂としては非水電解質に対して安定性が高い材料であることが望ましく、例えばポリプロピレン、ポリエチレンなどのポリオレフィン、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、ＡＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ナイロン、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体などのフッ素樹脂、ポリカーボネートなどを単独で又は複数積層して又は複数混合（ポリマーアロイなどとして）用いることができる。金属箔７０２は、特に限定されないが、アルミニウム箔などを採用できる。

本形態では、電池ケース７にラミネートフィルム７０よりなるラミネート外装体を用いているが、電池ケース７はラミネート外装体に限定されるものではない。すなわち、樹脂や金属のケースであってもよい。
電極端子７２，７３は、ラミネートフィルムとの接着性を向上する目的で表面処理を行ったり、金属製の電極端子７２，７３とその表面を被覆する可塑性樹脂層とから構成したりすることができる。電極端子７２，７３に行う表面処理としては、表面粗化などを行いアンカー効果を期待する物理的なものや、プラズマ処理やプライマー塗布によって化学的に表面を活性化したりするものが例示できる。

電極端子７２，７３は、その形状が限定されるものではないが、電極２，３との電流の流れを阻害しないためには、可能な限り幅が広い板状（箔状）であることが好ましい。電極端子７２，７３の幅が広くなると、蓄電要素５で発生した熱の放熱にも寄与できる。

電極端子７２，７３は、電極２，３の幅方向の中央部に接続されていることが好ましい。この構成によると、電極端子７２，７３から電極２，３の幅方向の両端部までの距離に偏りが生じなくなり、内部抵抗の増加による電池性能の低下が抑えられる。

［第二実施形態］
上記の形態では負極板２の欠損部２３が方形状をなしているが、欠損部２３の形状は、上記の形状に限定されるものではない。

（第二実施形態１）
本形態は、負極板２の欠損部２３が図７に示した形状であること以外は、第一実施形態と同様なリチウムイオン二次電池である。

本形態の負極板２の欠損部２３は、図に示したように、負極板２の一方の端部から未塗工部２２方向に向かって、欠損部２３の幅が階段状に縮小した形状（凸字状）をなすように形成されている。
本形態においても、第一実施形態と同様な効果を発揮できる。

さらに、本形態では、欠損部２３の形状がセパレータ４の変形（幅方向の中央部が最も変形し、幅方向の端部側にかけて変形量が小さくなる略三角形の変形形状）に合わせた形状となり、欠損部２３を過剰にもうける必要がなくなり、負極活物質層２１を過剰に欠損させることが抑えられる。すなわち、負極活物質量の減少による電池性能の低下を抑えることができる。

（第二実施形態２）
本形態は、負極板２の欠損部２３が図８に示した形状であること以外は、第一実施形態（第二実施形態１）と同様なリチウムイオン二次電池である。
本形態の負極板２の欠損部２３は、図に示したように、負極板２の一方の端部から未塗工部２２に向かって、欠損部の幅が徐々に縮小した、三角形状をなすように形成されている。
本形態においても、第二実施形態１と同様な効果を発揮できる。

（第二実施形態３）
本形態は、負極板２の欠損部２３が図９に示した形状であること以外は、第一実施形態と同様なリチウムイオン二次電池である。
本形態の負極板２の欠損部２３は、図に示したように、負極板２の一方の端部から未塗工部２２に向かって、欠損部の幅が徐々に縮小した、弧状（半円形状）をなすように形成されている。
本形態においても、第二実施形態１と同様な効果を発揮できる。

さらに、本形態では、欠損部２３が角部を持たない弧状をなすように形成されていることで、負極板２の損傷が抑えられる。具体的には、組み付け時等の負極板２の取り扱い時に、欠損部２３に角部が存在すると、負極板２の湾曲に起因する応力がこの角部に集中する。過度に応力が集中すると、破損の起点となる。対して、本形態のように欠損部２３が角部がない弧状となると、このような応力の集中が抑えられ、その結果としての負極板２の損傷が抑えられる。

［第三実施形態］
上記の各形態では負極板２の欠損部２３は、負極板２が形成されないように形成されている。本発明の欠損部２３は、上記の各形態のように負極板２が形成されていない状態だけを示すのではなく、電気的に欠損している状態も含む。電気的に欠損している状態とは、電気的に上記の各形態と同様な状態となるものであり、欠損部を電気的に絶縁して形成する態様を例示できる。本形態は、この電気的に欠損した状態の欠損部２３を備えたリチウムイオン二次電池である。特に言及しない構成は、第一実施形態と同様なリチウムイオン二次電池である。

本形態は、図１０に断面図で示したように、負極板２の欠損部２３に対応する部分に、負極活物質層２１を形成せず、当該部分に更に絶縁処理を施していること以外は、第一実施形態と同様なリチウムイオン二次電池である。

本形態の負極板２の欠損部２３への絶縁処理は、セパレータ４の材質とは異なる樹脂（セパレータが収縮する温度で収縮がほとんど生じない樹脂）よりなる被膜２４を形成することで行われる。
本形態においても、上記の各形態と同様な効果を発揮できる。

さらに、本形態では、欠損部２３に対応した部分に負極集電体２０及び樹脂被膜２４を備えている。つまり、負極板２に物理的な欠損が存在しなくなっている。このことは、負極板２の強度の低下が抑えられていることを示す。

［第四実施形態］
本形態は、負極板２の欠損部２３の形状が、蓄電要素５の積層方向での位置により異なること以外は、第一実施形態と同様なリチウムイオン二次電池である。
本形態の蓄電要素５は、複数の負極板２を備えている。蓄電要素５のうち、負極板２，２’の構成がわかるように、負極板２，２’を抜き出した状態を図１１〜１２に示した。図１１は、積層した状態を示した図であり、図１２は図１１中のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。複数の負極板２のうち、蓄電要素５の積層方向の中央部に位置する負極板２は、欠損部２３を有する。蓄電要素５の積層方向の両端部に位置する負極板２’は、欠損部２３’を有する。欠損部２３’は、図１１〜１２に示したように、欠損部２３よりも小さく形成されている。
本形態においても、上記の各形態と同様な効果を発揮できる。

さらに、本形態は、エネルギー密度の低下が抑えられる。具体的には、本形態は、蓄電要素５の積層方向の中央部に位置する負極板２の欠損部２３が、端部に位置する負極板２’の欠損部２３’よりも大きく形成されている。蓄電要素５の積層方向の中央部は、端部よりも蓄熱が起こりやすい。すなわち、積層方向の中央部に位置するセパレータ４は、端部に位置するセパレータより高温にさらされる。このことは、積層方向の端部に位置するセパレータ４は、中央部に位置するセパレータと比較して、熱収縮の収縮量が小さくなる。すなわち、欠損部２３’を小さくできる。このことは、負極活物質層２１の面積を広くできることを示し、負極活物質の担持量を多くすることができることを示す。この結果、負極活物質量が少なくなることに起因するエネルギー密度の低下が抑えられる。

なお、リチウムイオン二次電池１を積層して組電池を形成する場合であって、ラミネート外装体同士が密着した状態で組み付けられる場合には、複数の蓄電要素５がラミネートフィルム７０を介して積層した状態となる。このような場合には、蓄電要素５の積層体を上記の蓄電要素５と同様に扱ってもよい。

［第五実施形態］
上記の各形態では負極板２に欠損部２３を形成したが、負極板２ではなく正極板３に同様な欠損部を形成してもよい。すなわち、本形態は、負極板２ではなく正極板３に同様な欠損部を形成した形態である。
本形態においても、上記の各形態と同様な効果を発揮できる。
なお、上記の第１〜第５の各実施形態は、適宜組み合わせることができる。

以下、実施例を用いて本発明を説明する。
実施例として、上記の第一実施形態のリチウムイオン二次電池を製造した。
［実施例］
（負極板）
負極活物質（黒鉛／ＳＭＧ：９８質量部），結着剤（スチレンブタジエンゴム／ＳＢＲ：１質量部），結着剤（カルボキシメチルセルロース／ＣＭＣ：１質量部）を混合して得られた負極ペーストを調製した。

負極ペーストを厚さ０．０１ｍｍの銅箔よりなる負極集電体２０の両面に塗布、乾燥、圧縮し、０．０８８６ｍｇ／ｍｍ^２の片面目付け重量を有する負極活物質層２１を得た。負極集電体２０への負極ペーストの塗布は、負極集電体２０の一方の端部側に負極活物質層２１が形成され、他方の端部側に所定の幅で負極活物質層２１が形成されていない未塗工部２２が形成されるように行われた。

そして、一方の端部側の幅方向の中央部を切り落として、負極集電体２０及び負極活物質層２１が形成されていない欠損部２３が形成された。欠損部２３は、後述の表１に記載のＴ１，Ｔ２の方形状となるように形成されている。
以上により、負極板２が製造された。
得られた負極板２は、幅方向の長さが１２４ｍｍ，長手方向の長さが１９５ｍｍの負極活物質層２１を有している。

（正極板）
正極活物質（ＬｉＦｅＰＯ_４：８８質量部），アセチレンブラック（６質量部），ＰＶＤＦ（６質量部）を混合して得られた正極ペーストを調製した。
正極ペーストを厚さ０．０１５ｍｍのアルミニウム箔よりなる正極集電体３０の両面に塗布、乾燥、圧縮し、０．１８ｍｇ／ｍｍ^２の片面目付け重量を有する正極活物質層３１を備える正極板３を得た。
正極板３は、欠損部２３を有していない負極板２と同様な構成で形成され、さらに、負極板２よりもわずかに大きく形成されている。
正極板３は、幅方向の長さが１２０ｍｍ，長手方向の長さが１９５ｍｍの正極活物質層３１を有している。

（セパレータ）
セパレータ４には、ポリエチレンよりなる厚さ０．０１６ｍｍの多孔質膜が用いられた。セパレータ４は、８５〜１４０℃での熱収縮率が２０〜５０％であった。セパレータ４は、幅方向の長さが１２６ｍｍ，長手方向の長さが２１５ｍｍの方形状を有している。

（非水電解質）
非水電解質６には、ＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣが３０：３０：４０の割合（ｖｏｌ％）になるように混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ_６を１ｍｏｌ％となるように溶解させたものが用いられた。
（蓄電要素）
蓄電要素５には、セパレータ４，負極板２，セパレータ４，正極板３を、この順序で複数積層させたものが用いられた（本例では２６層）。電極板２，３及びセパレータ４の積層は、電極板２，３の長手方向の一方の端部（欠損部２３が形成される端部）に合わせて積層された。

（リチウムイオン二次電池）
本実施例のリチウムイオン二次電池１は、蓄電要素５を非水電解質６とともに電池ケース７に封入して製造された。

［評価］
実施例のリチウムイオン二次電池１において、欠損部２３の大きさ（幅方向の長さ）が異なる試験例を製造し、過充電試験，外部短絡試験，釘刺し試験を施した。
本発明の実施例に相当する各試験例１〜３の電池は、Ｔ１が２．５ｍｍであった。そして、試験例１の電池はＴ２が３６ｍｍ（全幅の２９％），試験例２の電池はＴ２が６３ｍｍ（全幅の５０％），試験例３の電池はＴ２が９０ｍｍ（全幅の７３％）であった。
また、本発明の比較例に相当する試験例４の電池は、欠損部２３を持たない電池（Ｔ１及びＴ２が０ｍｍ）であった。

（過充電試験）
ＵＮ３８．３．４．７に規定の試験方法である。具体的には、リチウムイオン二次電池１をＳＯＣ１００％まで満充電し、２５℃に保持した状態で、２０Ｖ，２２Ａの定電流定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）を２４時間行い、その後、７日間二次電池１の状態を観察した。観察結果を表１に示した。

（外部短絡試験）
リチウムイオン二次電池１をＳＯＣ１００％まで満充電し、２５℃に保持した状態で、短絡抵抗５ｍΩで外部短絡を生じさせ、二次電池１の状態を観察した。観察結果を表１に合わせて示した。

（釘刺し試験）
リチウムイオン二次電池１にφ３ｍｍのステンレスよりなる釘を８０ｍｍ／ｓｅｃの速度で押しつけ、釘を貫通させて内部短絡を生じさせた。このときの二次電池１の状態を観察し、観察結果を表１に合わせて示した。

表１に示したように、本発明の実施例に該当する試験例１〜３のリチウムイオン二次電池１は、いずれの試験においても発煙及び発火が見られなかった。すなわち、過充電や短絡が生じても、発煙や発火というより安全性に影響を及ぼす不具合が生じない。

これに対し、本発明の比較例に該当する試験例４のリチウムイオン二次電池１は、いずれの試験においても発煙及び発火が見られた。すなわち、欠損部２３を有していない試験例４のリチウムイオン二次電池１は、発煙や発火がていることから、セパレータ４の収縮により内部短絡が生じていることがわかる。

さらに、試験後の試験例１及び試験例４のリチウムイオン二次電池１を分解して、セパレータ４と、それに隣接した負極を確認した。その結果、いずれの試験例でもセパレータ４に熱収縮が確認できた。そして、試験例４では図１３に示したように、セパレータが熱収縮したことにより、負極板２（及び正極板３）が露出した状態となっていた。すなわち、セパレータ４による負極板２及び正極板３による絶縁が不十分となった。これに対し、試験例１では図６に示したように、セパレータが熱収縮しても、負極板２の欠損部２３が、セパレータ４の熱収縮に対応した部分にもうけられており、負極板２と正極板３との接触（短絡）が抑えられている。

以上に示したように、本発明の実施例に該当する試験例１〜３のリチウムイオン二次電池１は、セパレータ４に収縮が生じても、内部短絡が抑えられた二次電池となっていることが確認できた。

１：リチウムイオン二次電池
２：負極板（電極板）
２０：負極集電体２１：負極活物質層
２２：未塗工部２３：欠損部
３：正極板（電極板）３０：正極集電体
３１：正極活物質層３２：未塗工部
４：セパレータ
５：蓄電要素
６：非水電解質
７：電池ケース
７２：負極端子（電極端子）
７３：正極端子（電極端子）

Claims

負極板（２）と正極板（３）がセパレータ（４）を介して配された蓄電要素（５）を有する電池（１）であって、
該負極板と該正極板の少なくとも一方の電極板（２）は、略方形状の外形を有し、さらに、略方形状の辺の一辺の略中央部に、該電極板の一部が欠損した欠損部（２３）を有することを特徴とする電池。
前記電極板は、集電体（２０）と、該集電体の表面に配された電極活物質を有する電極活物質層部（２１）と、該電極活物質層部が形成されていない未塗工部（２２）と、を有し、
前記欠損部は、該電極活物質層部の該未塗工部と背向する辺にもうけられている請求項１記載の電池。
前記一方の電極板は、負極板である請求項１〜２のいずれか１項に記載の電池。
非水電解質二次電池である請求項１〜３のいずれか１項に記載の電池。
前記非水電解質二次電池は、４〜６６Ａｈの電池容量を有する請求項１〜４のいずれか１項に記載の電池。