JP2019091603A

JP2019091603A - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP2019091603A
Application number: JP2017219156A
Authority: JP
Inventors: 弘枝石田; Hiroe Ishida
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-14
Filing date: 2017-11-14
Publication date: 2019-06-13
Anticipated expiration: 2037-11-14
Also published as: JP6994152B2

Abstract

【課題】ガス抜け性が向上し得る捲回電極体を備えた非水電解液二次電池を提供する。【解決手段】本発明は、長尺な正極シートと長尺な負極シートが、長尺なセパレータシートを間に介在させつつ積層および捲回されて形成された捲回電極体と、非水電解液と、を備えた非水電解液二次電池に関する。ここに開示される非水電解液二次電池は、上記セパレータシートにおけるシート長手方向に直交する幅方向の両方の端縁部のそれぞれに、該幅方向のシート内側に向けて切り欠かれた切り欠き凹部が、該端縁部の長手方向に相互に間隔をあけて複数形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、非水電解液二次電池に関する。

近年、リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池およびその他の非水電解液二次電池は、電気を駆動源とする車両搭載用電源、あるいはパソコンおよび携帯端末等の電気製品等に搭載される電源として重要性が高まっている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられている。このような非水電解液二次電池は、典型的には、長尺シート状の正極と負極が長尺シート状のセパレータを間に介在させつつ積層および捲回されて形成された捲回電極体と、非水電解液と、が電池ケースに収容されて構築される。この種の非水電解液二次電池に関する従来技術としては、特許文献１〜３に開示されたものが挙げられる。

特開２００３−２１７６７４号公報国際公開第２０１５／１５６３４４号特許第６２０８２３９号公報

かかる非水電解液二次電池において、セパレータは正極と負極とを電気的に絶縁させる役割をもつ。しかしながら、例えば、高温でセパレータが熱収縮したり、振動や落下等による衝撃を受けてセパレータの配置がずれたりした場合等には、正極と負極とが接触する等の不具合が発生する可能性がある。このため、セパレータのサイズ（例えば、長尺なセパレータシートにおける幅）を大きく設定しておくことにより、当該不具合の発生は抑制されて、非水電解液二次電池の安全性は向上し得る。

一方、セパレータのサイズが大きくなると、捲回電極体の形態におけるセパレータの両端部において、セパレータ同士および／またはセパレータと集電体との張り付きが大きくなることがある。かかる張り付きが広い範囲で生じた捲回電極体によると、非水電解液二次電池が過充電された時などに電極体内部で発生したガスが、電極体外部に排出されにくくなる（即ち、電極体のガス抜け性が低下する）虞があった。捲回電極体のガス抜け性が低下すると、該電極体を備えた非水電解液二次電池の安全性が低下する傾向がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ガス抜け性（ガス排出性）が向上し得る捲回電極体を備えた非水電解液二次電池を提供することを目的とする。

本発明に係る非水電解液二次電池は、長尺な正極シートと長尺な負極シートが、長尺なセパレータシートを間に介在させつつ積層および捲回されて形成された捲回電極体と、非水電解液と、を備える。ここで、上記セパレータシートにおけるシート長手方向に直交する幅方向の両方の端縁部のそれぞれには、該幅方向のシート内側に向けて切り欠かれた切り欠き凹部が、該端縁部の長手方向に相互に間隔をあけて複数形成されている。

かかる構成によると、電池使用時に発生し得るガスが、シート長手方向に沿ってセパレータシートの両端縁部に間隔をあけて複数設けられた切り欠き凹部を通って電極体外へ排出されやすい（即ち、電極体のガス抜け性が高い）。このため、電池内部におけるガス発生に起因する電池性能の低下が抑制され、電池の安全性が向上し得る。

ここで開示される非水電解液二次電池の一態様において、捲回電極体の基準点（例えば一方のＲ部の頂点）から当該基準点に戻るまでの捲回１サイクル（捲回１周）中に所定の間隔をあけつつ２以上の切り欠き凹部を設けることが好ましい。
特に、捲回電極体（即ち、捲回されたセパレータシート）における両方のＲ部の各々に切り欠き凹部が形成されていることが好ましい。

本発明の一実施形態に係る非水電解液二次電池の断面構造を模式的に示す縦断面図である。本発明の一実施形態に係る捲回電極体の構成を示す模式図である。本発明の一実施形態に係るセパレータシートの切り欠き凹部近傍を拡大して示す模式図である。

以下、適宜図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態を説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって本発明の実施に必要な事柄は、当該分野における従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。なお、以下の図面において、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明し、重複する説明は省略または簡略化することがある。また、各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は必ずしも実際の寸法関係を反映するものではない。

以下の説明では、本発明に係る非水電解液二次電池として、リチウムイオン二次電池を例にして説明するが、本発明の非水電解液二次電池をかかるリチウムイオン二次電池に限定する意図ではない。

図１は本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００の断面図である。図２は、リチウムイオン二次電池１００に内装される電極体４０の構成を示す図である。

本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００は、図１に示すような扁平な角形の電池ケース（即ち外装容器）２０を備える。リチウムイオン二次電池１００は、図１に示すように、扁平形状の捲回電極体４０が、非水電解液８０とともに、電池ケース２０に収容されて構成されている。

電池ケース２０は、一端（電池１００の通常の使用状態における上端部に相当する。）に開口部を有する箱形（すなわち有底直方体状）のケース本体２１と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形状プレート部材からなる蓋体（封口板）２２とから構成される。電池ケース２０の材質は、従来のリチウムイオン二次電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成された電池ケース２０が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム等が例示される。

図１に示すように、蓋体２２には外部接続用の正極端子２３および負極端子２４が形成されている。蓋体２２の両端子２３、２４の間には、電池ケース２０の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉の安全弁３０と、注液口３２が形成されている。なお、図１では、当該注液口３２が注液後に封止材３３によって封止されている。

＜捲回電極体＞
捲回電極体４０は、図２に示すように、長尺なシート状正極（正極シート５０）と、該正極シート５０と同様の長尺シート状負極（負極シート６０）と、計二枚の長尺シート状セパレータ（セパレータシート７２、７４）とを備えている。正極シート５０、負極シート６０および２枚のセパレータシート７２、７４は積層され、捲回軸ＷＬを中心として捲回される。ここで捲回軸ＷＬの方向は、正極シート５０、負極シート６０およびセパレータシート７２、７４の長手方向に直交する幅方向と一致する。捲回電極体４０は、捲回軸ＷＬ方向に直交する一の方向において、両端に２つのＲ部と、該２つのＲ部に挟まれた平面部とを備える。

＜正極シート＞
正極シート５０は、帯状の正極集電体５２と正極活物質層５３とを備えている。正極集電体５２には、例えば、アルミニウム箔が用いられ得る。正極集電体５２の幅方向片側の縁部に沿って未塗工部５１が設定される。正極活物質層５３は、正極集電体５２に設定された未塗工部５１を除いて、正極集電体５２の両面に保持される。正極活物質層５３には、正極活物質粒子と導電材とバインダとが含まれる。

正極活物質としては、リチウムイオン二次電池１００の正極活物質として使用し得ることが知られている各種の材料の１種または２種以上を、特に限定なく使用することができる。好適例として、層状系、スピネル系等のリチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４，ＬｉＣｒＭｎＯ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４）が挙げられる。導電材としては、アセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の粉末状カーボン材料が例示される。バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、スチレンブタジエンラバー（ＳＢＲ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等が例示される。

正極活物質層５３全体に占める正極活物質の割合は、凡そ６０質量％以上（典型的には６０質量％〜９９質量％）とすることが適当であり、通常は凡そ７０質量％〜９５質量％であることが好ましい。導電材を使用する場合、正極活物質層５３全体に占める導電材の割合は、例えば凡そ２質量％〜２０質量％とすることができ、通常は凡そ３質量％〜１０質量％とすることが好ましい。バインダを使用する場合、正極活物質層５３全体に占めるバインダの割合は、例えば凡そ０．５質量％〜１０質量％とすることができ、通常は凡そ１質量％〜５質量％とすることが好ましい。

正極集電体５２の単位面積当たりに設けられる正極活物質層５３の質量（目付量）は、充分な電池容量を確保する観点から、正極集電体５２の片面当たり３ｍｇ／ｃｍ^２以上（例えば５ｍｇ／ｃｍ^２以上、典型的には１０ｍｇ／ｃｍ^２以上）とすることができる。また、入出力特性を確保する観点から、正極集電体５２の片面当たり５０ｍｇ／ｃｍ^２以下（例えば４０ｍｇ／ｃｍ^２以下、典型的には２０ｍｇ／ｃｍ^２以下）とすることができる。

正極活物質層５３を形成する際には、正極活物質と導電材とバインダとを適当な溶媒に分散させて混練することによって、正極活物質層形成用ペースト（スラリー状またはインク状を含む。以下「正極ペースト」ともいう。）を調製する。この正極ペーストを正極集電体５２上に適当量塗布し、乾燥さらにプレスすることによって、正極シート５０を作製することができる。上記溶媒としては水性溶媒および有機溶媒のいずれも使用可能であり、例えばＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を用いることができる。また、上記正極ペーストを付与する操作は、例えば、グラビアコーター、スリットコーター、ダイコーター、コンマコーター、ディップコーター等の適当な塗付装置を使用して行うことができる。また、上記溶媒の除去も、従来の一般的な手段（例えば加熱乾燥や真空乾燥）により行うことができる。

＜負極シート＞
負極シート６０は、図２に示すように、帯状の負極集電体６２と負極活物質層６３とを備えている。負極集電体６２には、例えば、帯状の銅箔が用いられ得る。負極集電体６２の幅方向片側には、縁部に沿って未塗工部６１が設定される。負極活物質層６３は、負極集電体６２に設定された未塗工部６１を除いて、負極集電体６２の両面に保持される。負極活物質層６３には、負極活物質が含まれている。

負極活物質としては、リチウムイオン二次電池１００の負極活物質として使用し得ることが知られている各種の材料の１種または２種以上を、特に限定なく使用することができる。好適例として、黒鉛（グラファイト）、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素（ソフトカーボン）、カーボンナノチューブ等の炭素材料が挙げられる。なかでも、導電性に優れ、高いエネルギー密度が得られることから、天然黒鉛や人造黒鉛等の黒鉛系材料（特には天然黒鉛）を好ましく用いることができる。

負極活物質層６３には、上記負極活物質に加え、一般的なリチウムイオン二次電池１００において負極活物質層６３の構成成分として使用され得る１種または２種以上の材料を必要に応じて含有し得る。そのような材料の例として、バインダや各種添加剤が挙げられる。バインダとしては、前述した正極シート５０と同様のものを用いることができる。その他、増粘剤、分散剤、導電材等の各種添加剤を適宜使用することもできる。例えば、増粘剤としてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）やメチルセルロース（ＭＣ）を好適に用いることができる。

負極活物質層６３全体に占める負極活物質の割合は、凡そ５０質量％以上とすることが適当であり、通常は９０質量％〜９９質量％（例えば９５質量％〜９９質量％）とすることが好ましい。バインダを使用する場合には、負極活物質層６３全体に占めるバインダの割合は例えば凡そ１質量％〜１０質量％とすることができ、通常は凡そ１質量％〜５質量％とすることが好ましい。増粘剤を使用する場合には、負極活物質層６３全体に占める増粘剤の割合は例えば凡そ１質量％〜１０質量％とすることができ、通常は凡そ１質量％〜５質量％とすることが好ましい。

負極集電体６２の単位面積当たりに設けられる負極活物質層６３の質量（目付量）は、充分な電池容量を確保する観点から、負極集電体６２の片面当たり３ｍｇ／ｃｍ^２以上（典型的には５ｍｇ／ｃｍ^２以上、例えば７ｍｇ／ｃｍ^２以上）とすることができる。また、入出力特性を確保する観点から、負極集電体６２の片面当たり３０ｍｇ／ｃｍ^２以下（典型的には２０ｍｇ／ｃｍ^２以下、例えば１５ｍｇ／ｃｍ^２以下）とすることができる。

正極シート５０の作製方法と同様に、負極活物質および他の負極活物質層構成成分を適当な溶媒に分散させて混練することによって、負極活物質層形成用ペースト（以下「負極ペースト」ともいう。）を調製する。この負極ペーストを負極集電体６２上に適当量塗布し、乾燥さらにプレスすることによって、負極シート６０を作製することができる。

＜セパレータシート＞
セパレータシート７２、７４は、図２に示すように、正極シート５０と負極シート６０とを隔てる部材である。この例では、セパレータシート７２、７４は、微小な孔を複数有する所定幅の帯状のシート材で構成されている。セパレータシート７２、７４には、例えば、多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成された単層構造を有するもの或いは積層構造を有するものを用いることができる。また、かかる樹脂で構成されたシート材の表面に、絶縁性を有する粒子の層をさらに形成してもよい。ここで、絶縁性を有する粒子としては、絶縁性を有する無機フィラー（例えば、金属酸化物、金属水酸化物などのフィラー）、または、絶縁性を有する樹脂粒子（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンなどの粒子）等が挙げられる。

図２に示す例では、セパレータシート７２、７４の長手方向に直交する幅方向の両方の端縁部のそれぞれに切り欠き凹部９０が形成されている。図３は、セパレータシート７２、７４における切り欠き凹部９０近傍を拡大して示した図である。図２および図３に示す例では、切り欠き凹部９０は、セパレータシート７２、７４の幅方向の端縁部から該幅方向のシート内側に向けて丸みを帯びて切り欠かれた形状になっている。

かかる切り欠き凹部９０は、２枚のセパレータシート７２、７４のうち、どちらか一方にのみ設けられていてもよいし、両方に設けられていてもよい。ガス抜け性向上の観点からは、２枚のセパレータシート７２、７４の両方に切り欠き凹部９０が形成されることが好ましい。

切り欠き凹部９０の形状およびサイズは、正極活物質層５３と負極活物質層６３とが互いに接触しない限りにおいて、特に限定されない。図３に示すように、セパレータシート７２、７４の幅方向に沿った切り欠き凹部９０の最大深さをｄ［ｍｍ］、セパレータシートの長手方向に沿った切り欠き凹部９０の端部径をｅ［ｍｍ］としたとき、上記最大深さｄおよび上記端部径ｅの好適な範囲は、非水電解液二次電池の種類、サイズ、構成等により決定され得る。

例えば、ここに開示される一実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００において、上記最大深さｄは０．０５ｍｍ以上であることが好ましい。上記最大深さｄが０．０５ｍｍより小さすぎると、ガス抜け性が向上しにくい傾向があり、さらにリチウムイオン二次電池１００が発熱した場合に電池外部へ熱が排出されにくい傾向がある。上記最大深さｄの上限値は特に限定されないが、例えば０．７ｍｍ以下であることが好ましい。上記最大深さｄが０．７ｍｍよりも大きくなりすぎると、正極シート５０と負極シート６０とを隔てる性能が低下しがちになり、電池の安全性が低下する傾向がある。

ここに開示される一実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００において、上記端部径ｅは０．１ｍｍ以上であることが好ましい。上記端部径ｅが０．１ｍｍより小さすぎると、ガス抜け性が向上しにくい傾向があり、さらにリチウムイオン二次電池１００が発熱した場合に電池外部へ熱が排出されにくい傾向がある。上記端部径ｅの上限値は特に限定されないが、例えば３５ｍｍ以下であることが好ましい。

ここに開示される一実施形態に係るリチウムイオン二次電池１００において、切り欠き凹部９０は、セパレータシート７２、７４の長手方向に直交する幅方向の両方の端縁部のそれぞれに、該端縁部の長手方向に相互に間隔をあけて複数形成される。かかる構成によると、ガス抜け性が向上した捲回電極体４０を備えるリチウムイオン二次電池１００が実現し得る。上記切り欠き凹部９０の数および間隔は、非水電解液二次電池の種類、サイズ、構成等に応じて適宜設定されうる。好ましくは、捲回電極体４０の基準点（例えば一方のＲ部の頂点）から当該基準点に戻るまでの捲回１サイクル（捲回１周）中に、所定の間隔をあけつつ２以上（例えば片端あたり２箇所）の切り欠き凹部９０を設けることが好ましい。

セパレータシート７２、７４が正極シート５０および負極シート６０とともに捲回されて、捲回電極体４０の形態となったときの、切り欠き凹部９０の捲回電極体４０における位置は特に限定されない。ガス抜け性を向上させる観点からは、捲回電極体４０（即ち、捲回されたセパレータシート７２、７４）における両方のＲ部の各々に、切り欠き凹部９０が形成されていることが好ましい。

この実施形態では、捲回電極体４０は、図２に示すように、捲回軸ＷＬに直交する一の方向において扁平に押し曲げられている。未塗工部５１の中間部分は、寄せ集められ、電池ケース２０の内部に配置された電極端子（内部端子）の集電タブ２５、２６に溶接されている。図１中の２５ａ、２６ａは当該溶接個所を示している。

＜電解液（非水電解液）＞
電解液（非水電解液）８０としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる非水電解液と同様のものを特に限定なく使用することができる。かかる非水電解液８０は、典型的には、適当な非水溶媒に支持塩を含有させた組成を有する。上記非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、上記支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６，ＬｉＢＦ_４，ＬｉＡｓＦ_６，ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３，ＬｉＣ_４Ｆ_９ＳＯ_３，ＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２，ＬｉＣ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_３等のリチウム塩を用いることができる。一例として、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）との混合溶媒（例えば体積比３：４：３）にＬｉＰＦ_６を約１ｍｏｌ／Ｌの濃度で含有させた非水電解液８０が挙げられる。

以下、本発明に関するいくつかの実施例を説明するが、本発明をかかる具体例に示すものに限定することを意図したものではない。

正極活物質としてのＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２（ＬＮＣＭ）と、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、バインダとしてのポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）とを、これら材料の質量比がＬＮＣＭ：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝９１：６：３となるよう混練機に投入し、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）で混練して、正極ペーストを調製した。このペーストを、長尺状のアルミニウム箔（正極集電体）の両面に幅９６ｍｍで塗布し、乾燥後にプレスすることによって、正極集電体の両面に正極活物質層を有する正極シートを作製した。正極ペーストの目付量（固形分基準）は、片面あたり６．２ｍｇ／ｃｍ^２となるように調整した。

負極活物質としての天然黒鉛（Ｃ）と、バインダとしてのスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）と、増粘剤としてのカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とを、これら材料の質量比がＣ：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９８：１：１となるよう混練機に投入し、イオン交換水で混練して、負極ペーストを調製した。このペーストを、長尺状の銅箔（負極集電体）の両面に幅１００ｍｍで塗布し、乾燥後にプレスすることによって、負極集電体の両面に負極活物質層を有する負極シートを作製した。に塗布し、乾燥して負極シートを作製した。負極ペーストの目付量（固形分基準）は、片面あたり４．０ｍｇ／ｃｍ^２となるように調整した。

非水電解液としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とをＥＣ：ＤＭＣ：ＥＭＣ＝３０：４０：３０の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのＬｉＰＦ_６を１．１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させたものを用いた。

例１〜５に係るセパレータシートとして、まず、ポリエチレン（ＰＥ）の両面にポリプロピレン（ＰＰ）が積層された三層構造であって、厚みが２０μｍのポリオレフィン多孔質シートを用意した。そして、上記ポリオレフィン多孔質シートの幅方向の両方の端縁部のそれぞれに、図２に示すような丸みを帯びた切り欠き凹部を、該ポリオレフィン多孔質シートの長手方向に沿って概ね８０ｍｍ毎の間隔を空けて、該長手方向の全体に渡って複数個形成した。各例に係るセパレータシートに設けられた切り欠き凹部の最大深さｄ［ｍｍ］と端部径ｅ［ｍｍ］は、表１に示す通りとした。

上記で作製した正極シートと負極シートを、幅方向の両方の端縁部に複数の切り欠き凹部を設けた２枚のセパレータシートとともに積層し、捲回した後、側面方向から押圧して拉げさせることによって扁平形状の捲回電極体を作製した。次に、電池ケースの蓋体に正極端子および負極端子を取り付け、これらの端子を捲回電極体端部に露出した正極集電体および負極集電体にそれぞれ溶接した。このようにして蓋体と連結された捲回電極体を、角型の電池ケースの開口部からその内部に収容し、開口部と蓋体を溶接した。そして、電池ケース内を大気圧雰囲気で保ったまま、蓋体に設けられた電解液注入孔から非水電解液を注入して、捲回電極体内に非水電解液を含浸させた。このようにして、例１〜５に係るリチウムイオン二次電池を構築した。

例６および例７に係るリチウムイオン二次電池としては、セパレータシートとして上記ポリオレフィン多孔質シートを、切り欠き凹部を設けないまま用いたこと以外は、例１〜５に係るリチウムイオン二次電池の製造方法と同様の方法で作製した。
但し、上記正極シートおよび負極シートならびにセパレータの長さを異ならせることにより、電極長および電池容量は相互に異なる２種類に設定した。即ち、例１〜４ならびに例６のリチウムイオン二次電池の電池容量は４．３Ａｈとし、例５および例７のリチウムイオン二次電池の電池容量は３．６Ａｈとした。

＜釘刺し試験＞
各例に係るリチウムイオン二次電池をＳＯＣ１００％まで充電した。次いで、電池ケースの外表面に２枚の熱電対を貼り付けておき、２５℃の温度環境下において、各リチウムイオン二次電池の幅広面の中央部に、直径５ｍｍ、円錐角４５°のスチール釘を２５ｍｍ／ｓｅｃの速度で貫通させて、強制的に内部短絡させた。各試験実施時の電池温度（最高到達温度）を測定した。結果を表１の「電池温度（℃）」の欄に示す。

一般に、リチウムイオン二次電池を強制的に内部短絡させると、該電池の温度は上昇する。このとき、電極体内部で発生したガスを電極体外部に排出する性能（ガス抜け性）が高いリチウムイオン二次電池ほど、電極体で発生した熱をより好適に外部に拡散させることができると考えられる。このため、釘刺し試験による電池の最高到達温度と電極体のガス抜け性には相関があり、具体的には、釘刺し試験による電池の最高到達温度が低いことは電極体のガス抜け性がより高いことを示唆している。

切り欠き凹部が形成されていないセパレータシートが用いられた例６のリチウムイオン二次電池と比較して、幅方向の両端にそれぞれ複数個の切り欠き凹部が形成されたセパレータシートが用いられた例１〜５のリチウムイオン二次電池は、強制内部短絡時における電池の最高到達温度が低く抑えられることが分かった。即ち、上記切り欠き凹部の形成により、電極体のガス抜け性が向上したことが示唆された。かかる作用効果は、特に電池容量が相対的に高い電池（例えば電池容量が３．６Ａｈを上回るもの、好ましくは４．０Ａｈ以上、ここでは４．３Ａｈ）において良好に発揮されることが示された。

上記切り欠き凹部の形状に関して、切り欠き凹部の最大深さｄが０．０５ｍｍ以上であり、端部径ｅが０．１ｍｍ以上である例１〜５のリチウムイオン二次電池は、電池の最高到達温度が好適に低く抑制され、高いガス抜け性能を有することが示唆された。特に、切り欠き凹部の最大深さｄが０．１ｍｍ以上である例３および例４のリチウムイオン二次電池は、強制内部短絡時の電池温度の上昇がより抑制され、より高いガス抜け性能を有することが示唆された。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

２０電池ケース
４０捲回電極体
５０正極シート
５１未塗工部
５２正極集電体
５３正極活物質層
６０負極シート
６１未塗工部
６２負極集電体
６３負極活物質層
７２セパレータシート
７４セパレータシート
８０非水電解液
９０切り欠き凹部
１００リチウムイオン二次電池

Claims

長尺な正極シートと長尺な負極シートが、長尺なセパレータシートを間に介在させつつ積層および捲回されて形成された捲回電極体と、
非水電解液と、を備えた非水電解液二次電池であって、
前記セパレータシートにおけるシート長手方向に直交する幅方向の両方の端縁部のそれぞれには、該幅方向のシート内側に向けて切り欠かれた切り欠き凹部が、該端縁部の長手方向に相互に間隔をあけて複数形成されている、
ことを特徴とする非水電解液二次電池。