JP2018147602A - 二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】負極の外周縁に皺が生じることを抑制し得る二次電池を提供する。【解決手段】正極活物質層の面積よりも大きい面積を有する負極活物質層が配置された負極集電体３２を有する負極３０を有する二次電池であって、負極３０は、電解質層を介して正極活物質層と対向している対向部４２と、対向部４２の外周を取り囲むように位置しかつ正極活物質層と対向していない非対向部４４と、非対向部４４の外周縁の端面から、負極活物質層および負極集電体３２を貫通しつつ、非対向部４４と対向部４２との境界Ｂまで少なくとも延長しているスリット３６と、を有する。【選択図】図４

Description

本発明は、二次電池に関する。

二次電池は、少なくとも１つの発電要素を有する。発電要素は、正極活物質層が配置された正極集電体を有する正極と、電解質を保持する電解質層と、負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極と、を有し、正極活物質層および負極活物質層は、電解質層を介して対向している。したがって、例えば、正極活物質層および負極活物質層の積層方向に交差する横方向に関し、負極活物質層に対する正極活物質層の相対的な位置ずれが生じる場合、正極活物質層と負極活物質層との間の対向面積が変化し、その結果、発電容量が変動する虞がある。

そのため、負極活物質層の面積を正極活物質層の面積より大きくなるように設定することにより、対向面積に対する位置ずれの影響を抑制し、発電容量の変動を防止している（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１２−１８５９１３号公報

しかし、その結果、負極活物質層は、電解質層を介して正極活物質層と対向する対向部と、対向部の外周に位置しかつ正極活物質層と対向しない非対向部と、を有することとなる。そのため、二次電池の充放電の際に大きな膨張収縮（体積変化）を引き起こす負極活物質が負極活物質層に適用されている場合、問題を生じる虞がある。

例えば、充放電時には負極の対向部における活物質には膨張収縮が発生するため、負極の対向部には伸縮が発生するが、負極の非対向部においては殆ど充放電に寄与しないため伸縮はほとんど発生しない。

そのため、対向部と非対向部に伸縮寸法の差が発生して、非対向部が位置する負極の外周縁に皺が発生し、二次電池の性能およびサイクル特性（寿命）を悪化させる虞がある。また、負極の外周縁に生じた皺は、二次電池の充放電が繰り返されることによって成長し、対向部つまり電極として反応する部位に到達し、電極間距離の不均一化（電池性能の低下）を引起し、その結果、二次電池の性能およびサイクル特性（寿命）をさらに悪化させる虞がある。

本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、負極の外周縁に皺が生じることを抑制し得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ための本発明は、正極活物質層の面積よりも大きい面積を有する負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極を有する二次電池であって、前記負極は、前記電解質層を介して前記正極活物質層と対向している対向部と、前記対向部の外周を取り囲むように位置しかつ前記正極活物質層と対向していない非対向部と、前記非対向部の外周縁の端面から、前記負極活物質層および前記負極集電体を貫通しつつ、前記非対向部と前記対向部との境界まで少なくとも延長しているスリットと、を有する。

本発明においては、負極のスリットは、非対向部の外周縁の端面から、非対向部と対向部との境界まで少なくとも延長しており、伸縮自在のため、二次電池の充放電の際に負極活物質層が膨張収縮する際、伸縮寸法の差が緩和される。そのため、非対向部が位置する負極の外周縁に皺が発生することが抑制される。つまり、負極の外周縁に皺が生じることを抑制し得る二次電池を提供することが可能である。

本発明の実施の形態に係る二次電池を説明するための斜視図である。 図１に示される二次電池の断面図である。 図２に示される電池本体部および発電要素を説明するための断面図である。 図３に示される負極を説明するための平面図である。 図３に示される正極を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための平面図である。 本発明の実施の形態に係る変形例５を説明するための断面図である。 図１０に示される電池本体部および発電要素を説明するための断面図である。 図１１に示される負極を説明するための平面図である。

以下、本発明の実施の形態が、図面を参照しつつ説明される。なお、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。

図１は、本発明の実施の形態に係る二次電池を説明するための斜視図、図２は、図１に示される二次電池の断面図である。

本発明の実施の形態に係る二次電池１０は、非双極型のリチウムイオン二次電池であり、図１に示されるように、負極タブ１２、正極タブ１４および外装体１６を有する。二次電池１０は、例えば、組電池化されて、車両の電源装置として使用される。車両は、例えば、電気自動車、ハイブリッド電気自動車である。

負極タブ１２および正極タブ１４は、高導電性部材からなる強電端子であり、外装体１６の内部から外部に向かって延長しており、電流を引き出すために使用される。負極タブ１２および正極タブ１４は、例えば、耐熱絶縁性の熱収縮チューブにより被覆することで、周辺機器や配線などへの電気的接触を確実に防止することが好ましい。

外装体１６は、図２に示されるように、内部に電池本体部２０が配置されており、外部からの衝撃や環境劣化を防止するために使用される。外装体１６は、シート材の外周部の一部または全部を接合することで形成される。接合方法は、例えば、熱融着である。

電池本体部２０は、複数の発電要素（単電池）２２を有する。発電要素２２は、積層されており、電気的に並列接続されている。符号Ｓは、発電要素２２の積層方向を示している。

負極タブ１２および正極タブ１４を構成する高導電性部材は、例えば、アルミニウム、銅、チタン、ニッケル、ステンレス鋼、これらの合金である。

外装体１６を構成するシート材は、軽量化および熱伝導性の観点から、高分子−金属複合ラミネートフィルムから構成されることが好ましい。高分子は、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンなどの熱可塑性樹脂材料である。金属は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼、ニッケル、銅、これらの合金である。外装体１６は、一対のラミネートフィルム（シート材）によって構成される形態に限定されず、例えば、予め袋状に形成されているラミネートフィルムを適用することも可能である。

次に、電池本体部および発電要素が詳述される。

図３は、図２に示される電池本体部および発電要素を説明するための断面図である。

電池本体部２０は、図３に示されるように、負極３０、セパレーター５０および正極６０を有する。

負極３０は、負極集電体３２および略矩形の負極活物質層３４を有する。負極活物質層３４は、積層方向Ｓに関する負極集電体３２の両面に配置されている。したがって、負極集電体３２は、隣接する負極３０によって共有されている。負極集電体３２は、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する銅箔から構成される。

負極活物質層３４は、負極活物質および添加剤を含有し、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する。負極活物質は、放電時にリチウムイオンを脱離し、充電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。負極活物質は、例えば、シリコン系材料を含んでいる。添加剤は、バインダーおよび導電助剤である。バインダーは、負極構造を維持する目的で添加され、負極活物質層３４の構成材料同士を結着する機能、および、負極活物質層３４を負極集電体３２に結着させる機能を有する。バインダーは、例えば、水が溶媒あるいは分散媒体である水系バインダーから構成される。導電助剤は、良好な導電性を有する炭素材料等から構成され、負極活物質層３４の導電性を向上させるために配合される。例えば、炭素材料は、アセチレンブラックである。

正極６０は、正極集電体６２および略矩形の正極活物質層６４を有する。正極活物質層６４は、積層方向Ｓに関する正極集電体６２の両面に配置されている。したがって、正極集電体６２は、隣接する正極６０によって共有されている。

正極集電体６２は、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する。正極集電体６２の構成材料は、負極集電体３２の構成材料と同様である。

正極活物質層６４は、正極活物質および添加剤を含有し、例えば、１μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有する。正極活物質は、充電時にリチウムイオンを放出し、放電時にリチウムイオンを吸蔵できる組成を有する。正極活物質は、例えば、ＬｉＮｉＣｏＡｌＯ_２である。添加剤は、バインダーおよび導電助剤である。バインダーは、正極構造を維持する目的で添加され、正極活物質層６４の構成材料同士を結着する機能、および、正極活物質層６４を正極集電体６２に結着させる機能を有する。バインダーは、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）である。導電助剤は、正極活物質層６４の導電性を向上させるために配合され、負極３０の導電助剤と同様である。

セパレーター５０は、例えば、１μｍ〜５０μｍ程度の厚さを有するポリプロピレンから形成される略矩形の微多孔質（微多孔膜）シートである。セパレーター５０は、負極活物質層３４と正極活物質層６４との間に配置されており、負極活物質層３４および正極活物質層６４は、セパレーター５０を介して対向している。

セパレーター５０は、電解質が含浸されており、電解質を保持する電解質層を構成している。電解質は、例えば、液体電解質である。したがって、セパレーター５０は、正極６０と負極３０との間のリチウムイオン（キャリアーイオン）の伝導性を確保する機能、および、正極６０と負極３０との間の隔壁としての機能を有する。

発電要素２２は、負極集電体３２、負極活物質層３４、セパレーター５０、正極活物質層６４および正極集電体６２によって構成される。

負極活物質層３４の面積は、正極活物質層６４の面積よりも大きくなるように構成されている。これにより、負極活物質層３４に対して正極活物質層６４の位置ずれが生じる場合であっても、負極活物質層３４と正極活物質層６４との間の対向面積の減少が抑制される。したがって、対向面積の減少に起因する発電容量の変動が防止される。

次に、負極集電体、正極集電体、負極活物質、負極バインダー、正極活物質、正極バインダー、導電助剤、セパレーターおよび電解質の構成等が、順次説明される。

負極集電体および正極集電体の構成材料は、銅に限定されず、その他の金属や導電性樹脂を適用することが可能である。その他の金属は、例えば、アルミニウム、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、チタン、ニッケルとアルミニウムとのクラッド材、銅とアルミニウムとのクラッド材、これらの金属の組合せのめっき材である。導電性樹脂は、例えば、導電性高分子材料、導電性フィラーが添加された導電性高分子材料、導電性フィラーが添加された非導電性高分子材料である。

負極活物質は、シリコン系材料に限定されず、例えば、炭素材料を適用することが可能である。しかし、シリコンは、単位体積当たりのリチウムイオンの吸蔵能力が良好であり、二次電池を高容量化することが可能であるため好ましい。

シリコン系材料は、例えば、シリコン金属（Ｓｉ単体）、シリコン合金、シリコン酸化物、シリコン化合物、シリコン半導体である。シリコン合金は、アルミニウム、スズ、亜鉛、ニッケル、銅、チタン、バナジウム、マグネシウム、リチウム等のシリコンと合金化する金属を含んでいる。シリコン合金は、Ｓｉ−Ｓｎ−Ｔｉ系合金などの３元系合金以上が好ましい。シリコン酸化物は、ＳｉＯ_２、ＳｉＯ、ＳｉＯｘ等である。ＳｉＯｘは、アモルファスＳｉＯ_２粒子とＳｉ粒子との混合体である（ｘはＳｉの原子価を満足する酸素数を表す）。シリコン化合物は、例えば、リチウム、炭素、アルミニウム、スズ、亜鉛、ニッケル、銅、チタン、バナジウムおよびマグネシウムからなる群から選ばれる少なくとも１種の成分を含有する。

炭素材料は、例えば、炭素粉末、グラファイト（天然黒鉛、人造黒鉛）、カーボンブラック、活性炭、カーボンファイバ、コークス、ソフトカーボン、ハードカーボンである。

なお、負極活物質は、必要に応じて、１種単独あるいは２種以上併用される。

負極バインダーは、水が溶媒あるいは分散媒体である水系バインダーに限定されない。しかし、水系バインダーは、原料としての水の調達が容易であることに加え、乾燥時に発生するのは水蒸気であるため、製造ラインへの設備投資が大幅に抑制でき、環境負荷の低減を図ることが可能であるため、好ましい。

水系バインダーは、ラテックスあるいはエマルジョンと表現される全てを含み、水と乳化あるいは水に懸濁したポリマーを指す。水系バインダーは、結着性の観点から、ゴム系バインダーが好ましい。ゴム系バインダーは、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチル−ブタジエンゴム、メタクリル酸メチルゴムである。スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）は、結着性が良好であることから、特に好ましい。

水系バインダーとしてスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いる場合、塗工性向上の観点から、第２の水系バインダーとして、水溶性高分子バインダーを併用することが好ましい。水溶性高分子は、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールの変性体、デンプン、デンプンの変性体、セルロース誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸（塩）、ポリエチレングリコールである。セルロース誘導体は、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、およびこれらの塩等である。カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）の塩は、例えば、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、カルボキシメチルセルロースアルカリ金属塩、カルボキシメチルセルロースアルカリ土類金属塩である。

負極バインダーは、必要に応じて、１種単独あるいは３種以上併用することも可能である。

正極活物質は、ＬｉＮｉＣｏＡｌＯ_２を含む形態に限定されず、例えば、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＭｎＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＰＯ_４を適宜適用することが可能である。

正極バインダーは、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）から構成される形態に限定されない。また、正極バインダーは、必要に応じて、１種単独あるいは２種以上併用される。

導電助剤は、アセチレンブラックから構成される形態に限定されず、例えば、アセチレンブラック以外のカーボン粉末、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ；登録商標）等の炭素繊維、膨張黒鉛を適用することが可能である。

セパレーターを構成する微多孔質シートは、ポリプロピレンから形成される形態に限定されない。例えば、微多孔質シートは、ポリエチレンなどのポリオレフィン、ポリオレフィンを複数積層した積層体、ポリイミド、アラミド、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン（ＰＶｄＦ−ＨＦＰ）、ガラス繊維から形成することも可能である。セパレーターは、不織布シートから構成することも可能である。不織布シートは、例えば、綿、レーヨン、アセテート、ナイロン（登録商標）、ポリエステル、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリイミド、アラミドから形成される。

セパレーターに保持される液体電解質は、溶媒と、溶媒に溶解された支持塩であるリチウム塩と、を有する。リチウム塩は、例えば、Ｌｉ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２Ｎ、Ｌｉ（Ｃ_２Ｆ_５ＳＯ_２）_２Ｎ、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＴａＦ_６、ＬｉＣｌＯ_４、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３である。溶媒は、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、メチルプロピルカーボネート（ＭＰＣ）である。

セパレーターが保持する電解質は、液体電解質に限定されない。例えば、セパレーターは、ゲルポリマー電解質を保持することも可能である。ゲルポリマー電解質は、液体電解質が注入されているマトリックスポリマー（ホストポリマー）から構成される。マトリックスポリマーは、イオン伝導性ポリマーである。イオン伝導性ポリマーは、例えば、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）、ポリプロピレンオキシド（ＰＰＯ）、および、これらの共重合体である。

次に、負極および正極の構造が説明される。

図４および図５は、図３に示される負極および正極を説明するための平面図である。

負極３０は、図４に示されるように、負極集電体３２とスリット３６（後述）とを有する。負極集電体３２は、活物質領域４０および非活物質領域４６を有する。活物質領域４０は、負極活物質層３４が配置される略矩形領域であり、対向部４２および非対向部４４を有する。

対向部４２は、セパレーター５０を介して正極活物質層６４と対向する領域である。非対向部４４は、対向部４２の外周に（対向部４２を取り囲むように）位置し、正極活物質層６４と対向しないフレーム状領域である。対向部４２および非対向部４４は、略矩形であり、非対向部４４のコーナー４５と対向部４２のコーナー４３とは、位置合わせされている。

非活物質領域４６は、発電要素２２において生じた電気を外部に取り出すための集電部を構成している。非活物質領域４６は、活物質領域４０の一辺４１から突出しており、外部に向かって電流を引き出すための負極タブ１２に接合（固定）されている。

正極６０は、図５に示されるように、正極集電体６２を有する。正極集電体６２は、活物質領域７０および非活物質領域７６を有する。活物質領域７０は、正極活物質層６４が配置される略矩形領域であり、対向部７２を有する。対向部７２は、セパレーター５０を介して負極活物質層３４と対向する領域である。なお、本実施の形態では、活物質領域７０は、負極活物質層３４と対向しない領域（非対向部）を有していない。

非活物質領域７６は、発電要素２２において生じた電気を外部に取り出すための集電部を構成している。非活物質領域７６は、活物質領域７０の一辺７１から突出しており、外部に向かって電流を引き出すための正極タブ１４に接合（固定）されている。

非活物質領域７６は、積層方向Ｓに関し、負極集電体３２の非活物質領域４６と重複しないように位置決めされている。負極３０の非活物質領域４６と負極タブ１２との接合および正極６０の非活物質領域７６と正極タブ１４との接合は、例えば、超音波溶接や抵抗溶接が適用される。

次に、スリット３６が詳述される。

負極３０は、並置される複数のスリット３６を有する（図４参照）。スリット３６は、直線状であり、非対向部４４の外周縁の端面から、負極活物質層３４および負極集電体３２を貫通しつつ、非対向部４４と対向部４２との境界Ｂまで少なくとも延長している。

例えば、１５枚の正極（サイズが２００×１９０ｍｍの活物質領域を有する）と１６枚の負極（サイズが２０５×１９５ｍｍの活物質領域を有する）とを、セパレーター（サイズが２１９×１９１ｍｍ、厚さが２５μｍ、空隙率が５５％）を介して積層して形成された発電要素（二次電池）の場合、負極の外周縁に１０ｍｍ間隔でスリットが配置される。スリットの幅および長さは、０．５ｍｍおよび２．５ｍｍである。

スリット３６は、伸縮自在のため、二次電池１０の充放電の際に負極活物質層３４が膨張収縮する際、非対向部４４に作用する応力が緩和される。そのため、非対向部４４が位置する負極３０の外周縁に皺が発生することが抑制され、皺の発生に基づく二次電池１０の性能およびサイクル特性（寿命）の悪化が避けられる。

また、これにより、二次電池１０の充放電が繰り返されることによって皺が成長して対向部４２つまり電極として反応する部位に到達することが防がれ、電極間距離の不均一化（電池性能の低下）を引き起こすことが抑制される。そして、その結果、二次電池１０の性能およびサイクル特性（寿命）が経時的に悪化することが防がれる。

なお、スリット３６は、非活物質領域（集電部）４６に隣接する非対向部４４に形成されていない。これは、非活物質領域（集電部）４６の電気伝導性に影響を及ぼさないようにするためである。また、スリット３６の形成方法は、特に限定されず、例えば、プレスや機械加工（カッター）を適用することが可能である。

次に、変形例１〜５が順次説明される。

図６は、本発明の実施の形態に係る変形例１を説明するための平面図である。

負極３０は、直線状のスリット３６を有する形態に限定されず、例えば、図６に示される曲線状のスリット３６Ａを有することも可能である。

図７は、本発明の実施の形態に係る変形例２を説明するための平面図である。

負極３０は、図７に示されるスリット３６Ｂをさらに有することも可能である。スリット３６Ｂは、非対向部４４のコーナー４５から、コーナー４５に隣接する対向部４２のコーナー４３まで少なくとも延長している。この場合、応力が集中し易いコーナー４３，４５の近傍領域における応力を、効率的に緩和することが可能である。

図８は、本発明の実施の形態に係る変形例３を説明するための平面図である。

負極３０は、必要に応じて、図８に示されるスリット３６Ｃをさらに有することも可能である。スリット３６Ｃは、非活物質領域（集電部）４６の端面から、隣接する非対向部４４を経由して非対向部４４と対向部４２との境界Ｂまで少なくとも延長している。この場合、非活物質領域（集電部）４６の電気伝導性に対する影響を抑制するため、スリット３６Ｃの幅は、狭いことが好ましい。

図９は、本発明の実施の形態に係る変形例４を説明するための平面図である。

負極３０は、図８に示される長円状のスリット３６Ｄをさらに有することも可能である。スリット３６Ｄは、図７に示されるスリット３６Ｃと異なり、非活物質領域（集電部）４６を延長しておらず、非活物質領域（集電部）４６に隣接する非対向部４４から、非対向部４４と対向部４２との境界Ｂまで少なくとも延長している。この場合、非活物質領域（集電部）４６に隣接する非対向部４４に皺が発生することが抑制され。

図１０は、本発明の実施の形態に係る変形例５を説明するための断面図、図１１は、図１０に示される電池本体部および発電要素を説明するための断面図、図１２は、図１１に示される負極を説明するための平面図である。

スリット３６は、図１０に示される二次電池１０Ｅの電池本体部２０Ｅに適用することも可能である。なお、二次電池１０の部材と同様の機能を有する部材については、重複を避けるため、その説明が省略される。

具体的には、二次電池１０Ｅは、双極型のリチウムイオン二次電池であり、負極タブ１２Ｅ、正極タブ１４Ｅおよび外装体１６を有する。外装体１６は、電池本体部２０Ｅおよびシール部（不図示）が配置されている。負極タブ１２Ｅおよび正極タブ１４Ｅは、電池本体部２０Ｅの外側に配置され、電極投影面の全てを、少なくとも覆うように構成されている。

電池本体部２０Ｅは、図１１に示されるように、負極活物質層３４、スリット３６（不図示）、セパレーター５０、正極活物質層６４および集電体８０を有する。負極活物質層３４は、集電体８０の一方の面に配置されている。正極活物質層６４は、集電体８０の他方の面に配置されている。負極活物質層３４と集電体８０は、負極３０Ｅを構成し、正極活物質層６４と集電体８０は、正極６０Ｅを構成している。つまり、集電体８０は、負極３０Ｅおよび正極６０Ｅによって共有されている双極型集電体である（負極集電体および正極集電体を兼ねている）。

セパレーター５０は、負極活物質層３４と正極活物質層６４との間に配置されている。したがって、集電体８０、負極活物質層３４、セパレーター５０、正極活物質層６４および集電体８０は、発電要素（単電池）２２Ｅを構成する。発電要素２２Ｅは、積層されており、電気的に直列接続されている。

負極活物質層３４の面積は、正極活物質層６４の面積よりも大きくなるように構成されている。したがって、負極活物質層３４が配置される活物質領域４０は、セパレーター５０を介して正極活物質層６４と対向する対向部４２と、対向部４２の外周に（対向部４２を取り囲むように）位置しかつ正極活物質層６４と対向しない非対向部４４と、を有する。

スリット３６は、図１２に示されるように、負極活物質層３４と集電体８０によって構成される負極３０Ｅに形成される。スリット３６は、非対向部４４の外周縁の端面から、負極活物質層３４および集電体８０を貫通しつつ、非対向部４４と対向部４２との境界Ｂまで少なくとも延長している。したがって、二次電池１０Ｅにおいても、負極活物質層３４が膨張収縮する際、非対向部４４に作用する応力が緩和される。

シール部（不図示）は、発電要素２２の外周部の少なくとも一部を封止するために設けられており、正極活物質層６４および負極活物質層３４の周囲を取り囲むように配置される。シール部は、電解質（電解液）の構成に応じて、適宜省略することも可能である。

なお、図１０において、最上層に位置する集電体８０は、正極活物質層６４を有しておらず、最下層に位置する集電体８０は、負極活物質層３４を有していない。これは、最上層および最下層に位置する集電体８０の外側に位置する正極活物質層６４および負極活物質層３４は、電池反応に関与しないためである。しかし、必要に応じ、双極型電極構造を有するように構成することも可能である。

以上のように本実施の形態においては、負極のスリットは、非対向部の外周縁の端面から、非対向部と対向部との境界まで少なくとも延長しており、伸縮自在のため、二次電池の充放電の際に負極活物質層が膨張収縮する際、伸縮寸法の差（非対向部に作用する応力）が緩和される。そのため、非対向部が位置する負極の外周縁に皺が発生することが抑制される。つまり、負極の外周縁に皺が生じることを抑制し得る二次電池を提供することが可能である。

スリットが直線状である場合、スリットの形成が容易である。

負極が複数のスリットを有する場合、非対向部に作用する応力を、より確実に緩和することが可能である。

対向部のコーナーの端面から、当該コーナーに隣接する非対向部のコーナーまで少なくとも延長しているスリットが形成されている場合、応力が集中し易いコーナーの近傍領域における応力を、効率的に緩和することが可能である。

スリットが、集電部の電気伝導性に影響を及ぼさないように配置されている場合、発電要素において生じた電気を、良好に外部に取り出すことが可能である。

負極活物質層がシリコンを含有する負極活物質を有する場合、二次電池を高容量化することが可能である。

負極活物質層が水系バインダーを含有する場合、水系バインダーは、原料としての水の調達が容易であることに加え、乾燥時に発生するのは水蒸気であるため、製造ラインへの設備投資が大幅に抑制でき、また、環境負荷の低減を図ることが可能である。

水系バインダーがゴム系バインダーを含んでいる場合、ゴム系バインダーは、良好な結着性を有するため、スリットの形成に起因する負極活物質層からの負極活物質の剥離を、抑制することが可能である。スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）は、結着性が良好であることから、特に好ましい。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、二次電池は、直列化および／又は並列化した組電池の形態で利用することも可能である。また、変形例１〜４を適宜組合わせたり、変形例５に変形例１〜４を適宜組合わせたりすることも可能である。

１０，１０Ｅ 二次電池、
１２，１２Ｅ 負極タブ、
１４，１４Ｅ 正極タブ、
１６ 外装体、
２０，２０Ｅ 電池本体部、
２２，２２Ｅ 発電要素、
３０，３０Ｅ 負極、
３２ 集電体（負極集電体）、
３４ 負極活物質層、
３６，３６Ａ〜３６Ｄ スリット、
４０ 活物質領域、
４１ 一辺、
４２ 対向部、
４３ コーナー、
４４ 非対向部、
４５ コーナー、
４６ 非活物質領域（集電部）、
５０ セパレーター（電解質層）、
６０，６０Ｅ 正極、
６２ 集電体（正極集電体）、
６４ 正極活物質層、
７０ 活物質領域、
７１ 一辺、
７２ 対向部、
７６ 非活物質領域（集電部）、
８０ 集電体（負極集電体、正極集電体）、
Ｂ 境界、
Ｓ 積層方向。

Claims (9)

1. 正極活物質層が配置された正極集電体を有する正極と、電解質を保持する電解質層と、前記正極活物質層の面積よりも大きい面積を有する負極活物質層が配置された負極集電体を有する負極と、を有し、かつ、前記正極活物質層および前記負極活物質層が前記電解質層を介して対向している発電要素を有する二次電池であって、
   前記負極は、
   前記電解質層を介して前記正極活物質層と対向している対向部と、
   前記対向部の外周を取り囲むように位置しかつ前記正極活物質層と対向していない非対向部と、
   前記非対向部の外周縁の端面から、前記負極活物質層および前記負極集電体を貫通しつつ、前記非対向部と前記対向部との境界まで少なくとも延長しているスリットと、
   を有することを特徴とする二次電池。
2. 前記スリットは、直線状であることを特徴とする請求項１に記載の二次電池。
3. 前記負極は、複数の前記スリットを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の二次電池。
4. 前記対向部および前記非対向部は、略矩形であり、前記非対向部のコーナーと前記対向部のコーナーとは、位置合わせされており、
   複数の前記スリットは、前記非対向部の前記コーナーから、当該コーナーに隣接する前記対向部の前記コーナーまで少なくとも延長しているスリットを、含んでいることを特徴とする請求項３に記載の二次電池。
5. 前記負極集電体は、前記発電要素において生じた電気を外部に取り出すための集電部を有し、
   前記スリットは、前記集電部の電気伝導性に影響を及ぼさないように配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。
6. 前記負極活物質層は、シリコンを含有する負極活物質を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。
7. 前記負極活物質層は、水系バインダーを含有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。
8. 前記水系バインダーは、少なくともゴム系バインダーを含んでいることを特徴とする請求項７に記載の二次電池。
9. 前記ゴム系バインダーは、スチレン−ブタジエンゴムであることを特徴とする請求項８に記載の二次電池。