JP2017016826A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】出力特性を向上させることができる二次電池を提供することを目的とする。【解決手段】二次電池１０は、樹脂集電体２１に活物質層２２が形成されてなる電極２０と、電極の間に配置される電解質層３０と、を積層してなる。加熱されることによって電解質層の外周部を液密に封止するシール部４０と、電極とシール部との間に、樹脂集電体と電解質層とに接触するように配置され、シール部が加熱されるときの樹脂集電体の変形が電極側へ伝播することを抑制する介在部５０と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、二次電池に関する。

近年、環境・エネルギー問題の解決へ向けて、種々の電気自動車の普及が期待されている。これら電気自動車の普及の鍵を握るモータ駆動用電源などの車載電源として、二次電池の開発が鋭意行われている。しかしながら、広く普及するためには電池を高性能にして、より安くする必要がある。また、電気自動車については、一充電走行距離をガソリンエンジン車に近づける必要があり、より高いエネルギー密度を有する電池が望まれている。

例えば、特許文献１では、非常に体積効率がよく車載に適した電池として、電気的に直列に接続された発電要素を有する二次電池が提案されている。当該二次電池は、樹脂集電体に活物質層が形成されてなる電極と、電極の間に配置される電解質層と、を有する。当該電解質層の外周部にはシール部が設けられ、熱融着によってシールされる。これによって、電解質の液漏れを防止することができる。さらに、上記樹脂集電体を用いて各発電要素（単セル）を別々に作製してから直列に積層することによって、単セルを選別して積層できるので同様な形の二次電池を歩留りよく作製することができる。

特開２００６−１９０６４９号公報

しかしながら、シール部を熱融着させるときに樹脂集電体に熱が伝わることによって樹脂集電体が溶けて固まって収縮を起こす虞がある。樹脂集電体に皺が生じてしまうと樹脂集電体と活物質層との間の接触面積が低減し、二次電池の内部抵抗が高くなってしまう場合がある。このため、二次電池の出力特性を向上させることが困難になってしまう。

そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、シール部を熱融着することによって生じる樹脂集電体の皺を抑制して、樹脂集電体と活物質層との間の接触面積を増加させる。これによって、内部抵抗を低減して、出力特性を向上させることができる二次電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明に係る二次電池は、樹脂集電体に活物質層が形成されてなる電極と、前記電極の間に配置される電解質層と、を積層してなる。二次電池は、加熱されることによって前記電解質層の外周部を液密に封止するシール部と、前記電極と前記シール部との間に、前記樹脂集電体と前記電解質層とに接触するように配置され、前記シール部が加熱されるときの前記樹脂集電体の変形が前記電極側へ伝播することを抑制する介在部と、を有する。

本発明に係る二次電池によれば、介在部が電極とシール部との間に樹脂集電体と接触するように配置されることによって、樹脂集電体の皺が介在部によって電極の周辺部において堰き止められる。これによって、樹脂集電体の皺の影響が電極まで伝わるのを抑制することができるので、樹脂集電体と活物質層との間の接触面積を増加させて内部抵抗を低減させ、出力特性を向上させることが可能となる。

本発明の実施形態に係る二次電池の外観を模式的に表した斜視図である。 図１の２−２線に沿う断面図である。 図３は、本発明の実施形態に係る二次電池の構成を説明するための図であり、図３（Ａ）は、単電池層を模式的に表した断面図であり、図３（Ｂ）は、図２の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。 図２の点線で囲んだ部分Ａを拡大して模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態に係る二次電池の製造方法を示すフローチャートである。 変形例に係る二次電池の構成を説明するための図であり、本発明の実施形態の図２に相当する断面図である。 図７は、変形例に係る二次電池の構成を説明するための図であり、図７（Ａ）は、単電池層を模式的に表した断面図であり、図７（Ｂ）は、図２の７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図である。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、以下の記載は特許請求の範囲に記載される技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、図面の寸法比率は説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

二次電池には、双極型電極を備える双極型の二次電池と、双極型電極を備えない積層型の二次電池と、がある。積層型の二次電池は、双極型二次電池と比べて、単電池層ごとに電池特性を評価可能であるため、積層する前の段階で、単電池層を個別に評価することができる。したがって、製造時の歩留りが良く、生産性に優れるという利点がある。以下、積層型の二次電池に係る本実施形態について説明する。なお、本明細書では、積層型の二次電池を単に「二次電池」と称することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る二次電池１０の外観を模式的に表した斜視図である。図２は、図１の２−２線に沿う断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る二次電池１０の構成を説明するための図であり、図３（Ａ）は、単電池層１００を模式的に表した断面図であり、図３（Ｂ）は、図２の３Ｂ−３Ｂ線に沿う断面図である。図４は、図２の点線で囲んだ部分Ａを拡大して模式的に示す断面図である。図５は、本発明の実施形態に係る二次電池１０の製造方法を示すフローチャートである。

図１に示すように、本実施形態に係る二次電池１０は、扁平型の二次電池である。図２に示すように、本実施形態に係る二次電池１０は、樹脂集電体２１に活物質層２２が形成されてなる電極２０と、電極２０の間に配置される電解質層３０と、を積層してなる。二次電池１０は、加熱されることによって電解質層３０の外周部を液密に封止するシール部４０と、電極２０とシール部４０との間に、樹脂集電体２１と電解質層３０とに接触するように配置され、シール部４０が加熱されるときの樹脂集電体２１の変形が電極２０側へ伝播することを抑制する介在部５０と、を有する。

樹脂集電体２１は、正極樹脂集電体２１ａと、負極樹脂集電体２１ｂと、を有する。活物質層２２は、正極活物質層２２ａと、負極活物質層２２ｂと、を有する。

以下、正極樹脂集電体２１ａおよび負極樹脂集電体２１ｂを総称して「樹脂集電体２１」と称し、正極活物質層２２ａおよび負極活物質１２２ｂを総称して「活物質層２２」と称する。

電極２０は、正極樹脂集電体２１ａの一方の面に正極活物質層２２ａが形成されてなる正極２０ａと、負極樹脂集電体２１ｂの一方の面に負極活物質層２２ｂが形成されてなる負極２０ｂと、をそれぞれ別体に備える。そして、この正極２０ａおよび負極２０ｂを、電解質層３０を介して正極活物質層２２ａと負極活物質層２２ｂとが向かい合うように複数積層して電気的に直列に接続される発電要素２００を有する構造となっている。発電要素２００は、さらに外装体６０の内部に封入されている。

また、正極樹脂集電体２１ａ、正極活物質層２２ａ、電解質層３０、負極活物質層２２ｂおよび負極樹脂集電体２１ｂによって一つの電池セルである単電池層１００が構成されている。単電池層１００の積層回数は、所望する電圧に応じて調節する。なお、単電池層１００の積層回数は特に限定されず、十分な出力が確保できればよい。

樹脂集電体２１は、活物質層２２と接する一方の面から他方の面へと電子の移動を媒介する機能を有する。正極側の最外層には、正極集電板２３ａが配置され、これが延長されて外装体６０から導出している。同様に、負極側の最外層には負極集電板２３ｂが配置され、隣接外装体６０から導出している。

樹脂集電体２１を構成する材料は、特に限定されないが、例えば、金属や、導電性を有する樹脂を使用することができる。具体的には、金属としては、電子伝導性や電池作動電位の観点から、アルミニウム、ステンレス、銅、ニッケルを好適に使用することができる。導電性を有する樹脂としては、導電性高分子材料または非導電性高分子材料に必要に応じて導電性フィラーが添加された樹脂が挙げられる。導電性高分子材料は、導電性フィラーを添加しなくても十分な導電性を有するため、製造工程の容易化または樹脂集電体２１の軽量化の点において有利である。

樹脂集電体２１の厚さは、樹脂集電体２１の厚さについては、特に限定されないが、薄いことが、電池の出力密度を高める観点からは好ましい。具体的には、樹脂集電体２１の厚さは０．１〜２００μｍであることが好ましい。

なお、本形態の樹脂集電体２１は、単独の材料からなる単層構造であってもよいし、あるいは、これらの材料からなる層を適宜組み合わせた積層構造であってもよい。また、積層方向に隣り合う単電池層１００の間のリチウムイオンの移動を遮断するために、樹脂集電体２１の一部に金属層を設けてもよい。

活物質層２２は、活物質を含む。活物質は、充放電時にイオンを吸蔵・放出し、電気エネルギーを生み出す。活物質には、放電時にイオンを吸蔵し充電時にイオンを放出する組成を有する正極活物質と、放電時にイオンを放出し充電時にイオンを吸蔵できる組成を有する負極活物質とがある。活物質層２２は、活物質として正極活物質を使用する場合は正極活物質層２２ａとして機能し、負極活物質を使用する場合は負極活物質層２２ｂとして機能する。活物質の表面の少なくとも一部は、被覆用樹脂および導電助剤を含む被覆剤によって被覆されている。なお、本明細書では、正極活物質および負極活物質に共通する事項については、単に「活物質」として説明する。

活物質は、電池の種類に応じて適宜選択する。例えば、二次電池１０がリチウムイオン二次電池である場合には、正極活物質としては、例えば、リチウム−遷移金属複合酸化物、リチウム−遷移金属リン酸化合物、リチウム−遷移金属硫酸化合物等が挙げられる。また、負極活物質としては、ＳｉやＳｎなどの金属、あるいはＴｉＯ、Ｔｉ２Ｏ３、ＴｉＯ２、もしくはＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＳｎＯ２などの金属酸化物、リチウムと遷移金属との複合酸化物、Ｌｉ−Ｐｂ系合金、Ｌｉ−Ａｌ系合金、Ｌｉ、またはグラファイト、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバー、コークス、ソフトカーボン、もしくはハードカーボンなどの炭素材料などが挙げられる。

活物質層２２の厚さは、特に限定されないが、例えば、１０〜１０００μｍに形成することができる。活物質層２２が厚いと電池内に多くの活物質を含ませることができるので、電池を高容量化することができ、エネルギー密度向上に有効である。一方、活物質層２２の厚さが１０００μｍ程度以下であれば、電極２０の樹脂集電体２１側にリチウムイオンが拡散しにくくなることに伴う内部抵抗の増大の発生を抑制することができる。

電解質層３０は、正極活物質層２２ａおよび負極活物質層２２ｂを物理的に隔離しつつ、基材としてのセパレータの面方向中央部に電解液を保持する。この際、電極２０の正極活物質層２２ａと、当該電極２０に隣接する他の電極２０の負極活物質層２２ｂとが電解質層３０を介して向き合うように、各電極２０および電解質層３０が交互に積層されている。

電解質層３０に使用される電解質は、特に制限はないが、活物質層２２のイオン伝導性を確保する観点から、液体電解質、ゲルポリマー電解質、またはイオン液体電解質が用いられる。液体電解質は、リチウムイオンのキャリヤーとしての機能を有する。電解液層を構成する液体電解質は、可塑剤である有機溶媒に支持塩であるリチウム塩が溶解した形態を有する。

シール部４０は、熱融着可能な材料を備え、シート状でかつ枠形状を有し、図３（Ｂ）に示すように、単電池層１００内の電解質層３０の外周部を被覆するように配置されている。なお、シール部４０の形状は、枠形状に限定されず、電解質層３０の外周部を囲む形状であればよく、例えば、長尺形状とすることもできる。

シール部４０は、積層方向に隣り合う樹脂集電体２１の間であって電解質層３０の外周を挟持するように設けられる。これによって、電解質層３０からの電解液の漏れによる液絡を防止し、電池内で隣り合う樹脂集電体２１同士が接触したり、発電要素２００における単電池層１００の端部の僅かな不揃いなどに起因する短絡が起こったりするのを防止している。よって、電解液の長期間の信頼性および安全性が確保され、二次電池１０の品質向上を図ることができる。

シール部４０は、例えば、絶縁性を備え、熱融着可能な材料として熱可塑性樹脂からなる２層の表面層を有し、その間に絶縁性を備える材料からなる中間層を挟んだ３層構造からなるシート状の材料によって形成される。好ましくは、カルボン酸変性のポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を表面層に備え、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を中間層に備える変性ＰＰ／ＰＥＮ／変性ＰＰの三層構造によって形成される。また、フィルム層１４１は単層のシート材であってもよい。好ましくは、絶縁性、耐熱性などの観点からポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）で形成される。

なお、シール部４０の構成はこれに限定されず、例えば、ポリオレフィン樹脂等のホットメルト接着剤が表面に塗布されたシート状の材料によって形成してもよい。また、シート状の材料は、絶縁性、固体電解質の脱落に対するシール性や外部からの水分の透湿に対するシール性（密封性）、電池動作温度下での耐熱性等を有するものであれば特に限定されない。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリイミド樹脂、ゴム（エチレン−プロピレン−ジエンゴム：ＥＰＤＭ）、等を使用することができる。

シール部４０の寸法は、樹脂集電体２１との密着性や樹脂集電体２１同士の接触防止効果などの目的に応じて適宜選択できる。例えば、シール部４０の幅は、１ｍｍ〜５０ｍｍ、シール部４０の厚さは、３０〜２５０μｍに形成することができる。

介在部５０は、図２に示すように、電極２０とシール部４０との間に、樹脂集電体２１と電解質層３０とに接触するように電解質層３０の両面に形成される。これによって、樹脂集電体２１の皺の影響が電極２０まで伝わるのを抑制することができるので、樹脂集電体２１と活物質層２２との間の接触面積を増加させて内部抵抗を低減させ、出力特性を向上させることが可能となる。
また、図３（Ｂ）に示すように、介在部５０は、積層方向から平面視したときに、活物質層２２の周りを取り囲むように隙間なく連続的に設けられる。製造段階において例えば、初充電の後に電極２０から気泡を抜くために外装体６０内部を減圧してガス抜きをすることがある。このとき、減圧によって電極２０内の気泡が膨張することによって電極２０の電解液が発電要素２００の外へ流れ出す虞がある。本実施形態において、介在部５０が活物質層２２の周りを取り囲むように隙間なく連続的に設けられることによって、電解液は、活物質層２２と介在部５０との間に堰き止められる。ガス抜きの後、当該電解液は、電極２０に戻る。これによって、電極２０からの電解液の漏れを抑制することができる。また、介在部５０によって囲まれた部分より外側にあるシール部４０に電解液が流れ出ることを制限するため、シール部４０に電解液が付着することを抑制できる。よって、シール部４０の劣化を防ぎ、シール部４０の長期信頼性を高めることができる。
図４に示すように、介在部５０は、シール部４０よりも積層方向の厚さを大きく形成することが好ましい。介在部５０の厚さがシール部４０より大きく形成することによって、樹脂集電体２１に引張方向のテンションがかかり、皺の影響が電極２０まで伝播することをさらに抑制することができるので、出力特性をより一層向上させることができる。

介在部５０を形成する材料は、電解質層３０における電解液に対して液密性を有する材料であれば特に限定されない。例えば、介在部５０の厚さを調整するために複数のシート状のフィルムを積層し、接着することによって形成することができる。シート状のフィルムは、表面に粘着層を有する両面テープであることが好ましい。介在部５０が液密性を有する材料によって形成されることによって電解液のシール部４０側への漏れを防止し、シール部４０の劣化を抑制することができる。

外装体６０は、発電要素２００を覆う電池外装である。本実施形態のような扁平型電池において、外装体６０と発電要素２００との間に隙間があると、電池に振動や衝撃が加えられたときに発電要素２００が外装体６０の内部で振動することによって、発電要素２００や外装体６０が破損することがある。このような発電要素２００の振動による外装体６０の破損を防止するために、外装体６０の内部は減圧されて真空に近い状態に保たれ、発電要素２００の表面と外装体６０の内側は密着した状態となっている。

外装体６０を形成する材料としては、ラミネートシートを好適に使用することができる。ラミネートシートには、例えば、ＰＰ、アルミニウム、ナイロンをこの順に積層してなる３層構造のラミネートシート等を用いることができるが、これらに制限されるものではない。高出力化や冷却性能に優れ、ＥＶ、ＨＥＶ用の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、ラミネートフィルムが望ましい。また、外部から掛かる発電要素２００への群圧を容易に調整することができ、所望の電解液層厚みへと調整容易であることから、外装体６０はアルミニウムを含むラミネートフィルムがより好ましい。なお、従来公知の金属缶ケースを外装として用いることもできる。外装体６０の厚さは、例えば、８０ｍｍ〜３００ｍｍに形成することができる。

以下、図５を参照して本実施形態に係る二次電池１０の製造方法を説明する。

二次電池１０の製造方法は、概して、電極２０を形成する工程（ステップＳ１１〜Ｓ１３）と、発電要素２００を形成する工程（ステップＳ２１〜Ｓ２３）と、外装体６０によって発電要素２００を内包する工程（ステップＳ３０）と、を有する。以下、各工程について詳細に説明する。

電極２０を形成する工程（ステップＳ１１〜Ｓ１３）は、活物質スラリーを調製する工程（ステップＳ１１）と、樹脂集電体２１を形成する工程（ステップＳ１２）と、正極２０ａおよび負極２０ｂを形成する工程（ステップＳ１３）と、を有する。

まず、所望の活物質、導電助剤、および必要に応じて他の成分（例えば、バインダ、イオン伝導性ポリマー、支持塩（リチウム塩）、重合開始剤など）を、溶媒中で混合して、活物質スラリーを調製する（ステップＳ１１）。

次に、二軸押出機によってポリプロピレン（ＰＰ）および分散剤を高温条件下（約１８０℃）において溶融混練して樹脂集電体２１用の材料を形成する。得られた樹脂集電体２１用の材料を熱プレス機によって圧延して樹脂集電体２１を形成する（ステップＳ１２）。

形成した樹脂集電体２１のうち正極樹脂集電体２１ａの一方の面に正極活物質スラリーを塗布して乾燥させて塗膜を形成する。同様に、形成した樹脂集電体２１のうち負極樹脂集電体２１ｂの一方の面に負極活物質スラリーを塗布して乾燥させて塗膜を形成する。塗膜が形成された正極樹脂集電体２１ａおよび負極樹脂集電体２１ｂをそれぞれ積層方向にプレスすることによって、正極２０ａおよび負極２０ｂが形成される（ステップＳ１３）。プレス処理の具体的な形態としては、例えば、ホットプレス機やカレンダーロールプレス機などが挙げられる。

活物質スラリーを塗布するための塗布手段は、特に限定されないが、例えば、自走型コータ等の一般的に用いられている手段を採用することができる。ただし、塗布手段として、インクジェット方式、ドクターブレード方式、またはこれらの組み合わせを用いると、薄い活物質層２２を形成できるとともに、導電助剤の含有量を変化させた２以上の活物質スラリーの多段階塗布が可能になり、導電助剤の濃度分布を持たせた活物質層２２の形成が可能となるため好ましい。

塗膜は、製造される電極２０における樹脂集電体２１と活物質層２２との所望の配置形態に応じて、形成される。本実施形態のように電極２０の場合、樹脂集電体２１の一方の面には正極活物質を含む塗膜が形成され、他方の面には負極活物質を含む塗膜が形成される。

塗膜を乾燥させるための乾燥手段も特に制限されず、電極２０の製造について従来公知の方法を使用できる。例えば、加熱処理が例示される。乾燥条件（乾燥時間、乾燥温度など）は、活物質スラリーの塗布量やスラリーの溶媒の揮発速度に応じて適宜設定することができる。

発電要素２００を形成する工程（ステップＳ２１〜Ｓ２３）は、介在部５０を形成する工程（ステップＳ２１）と、減圧下、シール部４０を熱融着させて単電池層１００を形成する工程（ステップＳ２２）と、単電池層１００を積層して発電要素２００を形成する工程（ステップＳ２３）と、を有する。

まず、粘着層が重なるように両面テープを所定の厚さになるように積層して接着する。積層した両面テープを活物質スラリーが塗布された樹脂集電体２１に図３（Ｂ）のように枠状に隙間なく配置して接着することによって介在部５０が形成される（ステップＳ２１）。

次に、図３（Ａ）に示すように、負極２０ｂ、介在部５０、シール部４０、電解質層３０、シール部４０、介在部５０および正極２０ａを順次積層する。その後、減圧して雰囲気を略真空状態に保ったまま、シール部４０が形成されている部分を加熱して熱融着させることによって、シール部４０および介在部５０を備える単電池層１００を形成する（ステップＳ２２）。

次に、図２に示すように、形成したシール部４０および介在部５０を備える単電池層１００を複数積層して発電要素２００を形成する（ステップＳ２３）。

最後に、外装体６０として、内部に金属板を備え長尺に形成した一対のラミネートシートを準備する。ラミネートシートによって、発電要素２００を積層方向に沿った両側から挟持するように被覆して封止し、発電要素２００を内包することによって、二次電池１０を製造する（ステップＳ３０）。

以上説明したように、本実施形態に係る二次電池１０は、加熱されることによって電解質層３０の外周部を液密に封止するシール部４０と、電極２０とシール部４０との間に、樹脂集電体２１と電解質層３０とに接触するように配置され、シール部４０が加熱されるときの樹脂集電体２１の変形が電極２０側へ伝播することを抑制する介在部５０と、を有する。

このように構成した二次電池１０によれば、介在部５０が電極２０とシール部４０との間に樹脂集電体２１と接触するように配置されることによって、樹脂集電体２１の皺が介在部５０によって電極２０の周辺部において堰き止められる。これによって、シール部４０を熱融着する際に生じる熱収縮による樹脂集電体２１の皺が生じても、樹脂集電体２１の皺の影響が電極２０まで伝わるのを抑制することができるので、樹脂集電体２１と活物質層２２との間の接触面積を増加させて内部抵抗を低減させ、出力特性を向上させることが可能となる。

また、介在部５０は、積層方向から平面視したときに、隙間なく連続的に設けられる。これによって、電極２０からの電解液の漏れを抑制することができる。また、介在部５０によって囲まれた部分より外側にあるシール部４０に電解液が流れ出ることを制限するため、シール部４０に電解液が付着することを抑制できる。よって、シール部４０の劣化を防ぎ、シール部４０の長期信頼性を高めることができる。

また、介在部５０は、電解質層３０の両面に形成される。これによって、樹脂集電体２１の両面側から皺の伝播を抑える効果を生じるので、樹脂集電体２１の皺の伝播をより確実に抑制することができる。

また、介在部５０は、複数のシート状のフィルムを積層して接着することによって形成される。これによって、複数のシート状のフィルムを積層することによって介在部５０の厚さを調整することができる。

また、介在部５０は、シール部４０よりも積層方向の厚さが大きい。これによって、樹脂集電体２１に引張方向のテンションがかかり、皺の影響が電極２０まで伝播することをさらに抑制することができるので、出力特性をより一層向上させることができる。

また、介在部５０は、電解質層３０における電解液に対して液密性を有する材料から形成される。これによって、電解液のシール部４０側への漏れを防止し、シール部４０の劣化を抑制することができる。

（変形例）
図６は、変形例に係る二次電池１１の構成を説明するための図であり、本発明の実施形態の図２に相当する断面図である。図７は、変形例に係る二次電池１１の構成を説明するための図であり、図７（Ａ）は、単電池層１００を模式的に表した断面図であり、図６（Ｂ）は、図６の７Ｂ−７Ｂ線に沿う断面図である。

変形例に係る二次電池１１の外観は、図１に示す実施形態に係る二次電池１０と同様である。変形例に係る二次電池１１は、介在部５１の形態および配置が実施形態に係る二次電池１０と異なる。以下、実施形態と同様の構成については、説明を省略する。なお、実施形態と同様の構成を有する部材については、同じ符号を用いて説明する。

図６に示すように、変形例に係る二次電池１１は、実施形態に係る二次電池１０と同様に、電極２０を、電解質層３０を介して正極活物質層２２ａと負極活物質層２２ｂとが向かい合うように複数積層して電気的に直列に接続される発電要素２０１を有する構造となっている。

介在部５１は、図６に示すように、実施形態に係る二次電池１０と同様に、電極２０とシール部４０との間に、樹脂集電体２１と電解質層３０とに接触するように形成される。また、介在部５１は、電解質層３０の正極側および負極側の両面に形成される。
また、図７に示すように、介在部５１は、積層方向から平面視したときに、隙間を介して断続的に設けられる。これによって、介在部５１の量を減らすことかできるので、二次電池１１の軽量化を図ることができる。

実施形態に係る二次電池１０では、介在部５０は複数のシート状のフィルムを積層して接着することによって形成されるとしたが、変形例に係る二次電池１１においては半固形状の樹脂やゴムを樹脂集電体２１に塗布して硬化させることによって形成される。これによって、介在部５１の形状や寸法をシール部４０や電解質層３０の配置や寸法に合わせて調整できるので樹脂集電体２１の皺の伝播をより確実に抑制することができる。

介在部５１を構成する材料は、樹脂集電体２１および電解質層３０を構成する樹脂に対する密着性に優れ、シール性、耐水性、耐熱性等を有する樹脂またはゴム材料であれば特に限定されないが、例えば、密着性およびシール性の観点からホットメルト系の材料としてブチルゴムを好適に使用できる。なお、ブチルゴムには、タルク、クレー、シリカ、フィラー等の充填材を配合してもよい。

以下、変形例に係る二次電池１１の製造方法を説明する。

変形例に係る二次電池１１の製造は、図５において、介在部５１を形成する工程（ステップＳ２１）以外は、実施形態と同様なので説明を省略する。

介在部５１は、上述したように半固形状のブチルゴムを好適に使用できる。図７に示すように、ブチルゴムが充填されたチューブ等によって活物質スラリーが塗布された樹脂集電体２１に枠状に隙間を介して断続的に配置する。これを硬化することによって介在部５０が形成される（ステップＳ２１）。

以上説明したように、変形例に係る二次電池１１の介在部５１は、積層方向から平面視したときに、隙間を介して断続的に設けられる。これによって、介在部５１の量を減らすことかできるので、二次電池１１の軽量化を図ることができる。

また、介在部５１は、樹脂またはゴムを塗布することによって形成される。これによって、介在部５１の形状を調整できるので樹脂集電体２１の皺の伝播をさらに抑制することができる。

以上、実施形態を通じて二次電池およびその製造方法を説明したが、本発明は実施形態において説明した構成のみに限定されることはなく、特許請求の範囲の記載に基づいて適宜変更することが可能である。

例えば、実施形態において積層型の二次電池について説明してきたが、本実施形態に係る二次電池の構成は、双極型の二次電池にも適用することができる。

また、介在部は、電解質層の正極側および負極側の両面に形成されるとしたが、正極側または負極側一方の面のみに形成してもよい。

以下、実施例を示す。

［樹脂集電体の作製］
二軸押出機にて、ポリプロピレン（ＰＰ）（商品名「サンアロマー（登録商標）ＰＬ５００Ａ」、サンアロマー株式会社製）７５質量％、アセチレンブラック（ＡＢ）（デンカブラック（登録商標）ＨＳ−１００、電気化学工業株式会社製、（一次粒子の平均粒子径：３６ｎｍ）２０質量％、および分散剤（三洋化成工業株式会社製、商品名「ユーメックス（登録商標）１００１」、無水マレイン酸変性ポリプロピレン）５質量％を、１８０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間１０分の条件で溶融混練し樹脂集電体用材料を得た。得られた樹脂集電体用材料を、熱プレス機により圧延することで、厚さ１００μｍの樹脂集電体（「２０％ＡＢ−ＰＰ」とも称する）を得た。

＜実施例１＞
二次電池の構造は、図２に示す第１実施形態と同様である。厚さ１ｍｍ、幅５ｍｍの両面接着テープ（３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ製）を５枚積層したものを樹脂集電体に枠状に貼り付けて介在部を形成した。

＜実施例２＞
実施例１における両面テープの代わりに、略同じ大きさのホットメルト系のブチルゴムを介在部として使用したこと以外は実施例１と同様にして二次電池を製造した。

＜実施例３＞
実施例１における両面テープの代わりに、ブチルゴムＯ−リングを必要な長さに切って、熱でつないで介在部に置き換えたこと以外は実施例１と同様にして二次電池を製造した。

＜比較例１＞
実施例１における両面テープによる介在部を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして二次電池を製造した。

＜結果＞
表１に、実施例１〜３、および比較例１によって製造した二次電池において、シール部周辺の樹脂集電体の皺の発生具合を観察した結果を示す。その結果、実施例１〜３のように介在部を設けた場合は、樹脂集電体の皺が介在部より電極側へ伝播することを抑制できた。

なお、表１の皺抑制効果について、目視による観察によって判断した。具体的には、シール部付近で発生した樹脂集電体の皺が電極まで伝播していないものを○、電極まで伝播しているものを×として判定した。

１０、１１ 二次電池、
２０ 電極、
２１ 樹脂集電体、
２２ 活物質層、
２２ａ 正極活物質層、
２２ｂ 負極活物質層、
３０ 電解質層、
４０ シール部、
５０、５１ 介在部、
６０ 外装体、
１００ 単電池層、
２００、２０１ 発電要素。

Claims (8)

1. 樹脂集電体に活物質層が形成されてなる電極と、前記電極の間に配置される電解質層と、を積層してなる二次電池であって、
   加熱されることによって前記電解質層の外周部を液密に封止するシール部と、
   前記電極と前記シール部との間に、前記樹脂集電体と前記電解質層とに接触するように配置され、前記シール部が加熱されるときの前記樹脂集電体の変形が前記電極側へ伝播することを抑制する介在部と、を有する、二次電池。
2. 前記介在部は、積層方向から平面視したときに、隙間なく連続的に設けられる、請求項１に記載の二次電池。
3. 前記介在部は、積層方向から平面視したときに、隙間を介して断続的に設けられる、請求項１に記載の二次電池。
4. 前記介在部は、前記電解質層の両面に形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の二次電池。
5. 前記介在部は、複数のシート状のフィルムを積層して接着することによって形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
6. 前記介在部は、樹脂またはゴムを塗布することによって形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
7. 前記介在部は、前記シール部よりも積層方向の厚さが大きい、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 前記介在部は、前記電解質層における電解液に対して液密性を有する材料から形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。