JP2021005437A - 非水電解質二次電池 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な電池性能を維持しながら、内部短絡の発生を抑制する。【解決手段】非水電解質二次電池１０は、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して積層されてなる電極体１４と、非水電解質と、正極１１および負極１２の少なくとも一方に貼着された絶縁テープ４０とを備える。絶縁テープ４０は、絶縁性の有機材料で構成された基材層４１と、接着剤層４２と、基材層４１と接着剤層４２との間に介在し、熱伝導性フィラーとして、炭素系フィラーおよび金属フィラーの少なくとも一方を含有する熱伝導層４３とを有する。【選択図】図４

Description

本開示は、非水電解質二次電池に関する。

従来から、絶縁テープを用いて正極あるいは負極の絶縁性を向上させたリチウム二次電
池が提案されている。

例えば、特許文献１には、有機材料を主体とする有機材料層と、有機材料と無機材料とを含む複合材料層とを含む多層構造の絶縁テープを備えた非水電解質二次電池が開示されている。

国際公開第２０１６／１２１３３９号

特許文献１に開示された技術によれば、例えば導電性の異物に起因した内部短絡による発熱を抑制することができる。しかし、酸化物、窒化物に代表される無機材料は表面に吸着水を含むため、無機材料を含有する絶縁テープを用いた場合、この水分が電池特性に悪影響を与える可能性がある。また、万が一、導電性の異物が絶縁テープを突き破り内部短絡が発生した場合に、短絡箇所の拡大を防ぎ、電池温度の上昇を抑えることは重要な課題である。

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、正極と負極がセパレータを介して積層されてなる電極体を備えた非水電解質二次電池において、前記正極および前記負極は、集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、前記集電体の表面が露出した露出部に接続された電極リードとを有し、前記正極および前記負極の少なくとも一方において、前記電極リードおよび前記露出部の少なくとも一方に貼着された絶縁テープを備え、前記絶縁テープは、絶縁性の有機材料で構成された基材層と、接着剤層と、前記基材層と前記接着剤層との間に介在し、熱伝導性フィラーとして、炭素系フィラーおよび金属フィラーの少なくとも一方を含有する熱伝導層とを有することを特徴とする。

本開示の他の一態様である非水電解質二次電池は、正極と負極がセパレータを介して積層されてなる電極体を備えた非水電解質二次電池において、前記正極および前記負極は、集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、前記集電体の表面が露出した露出部に接続された電極リードとを有し、前記正極および前記負極の少なくとも一方において、前記電極リードおよび前記露出部の少なくとも一方に貼着された絶縁テープを備え、前記絶縁テープは、絶縁性の有機材料で構成された基材層と、接着剤層と、前記基材層と前記接着剤層との間に介在する金属箔からなる熱伝導層とを有することを特徴とする。

本開示に係る非水電解質二次電池によれば、良好な電池性能を維持しながら内部短絡を抑制できる。また、万が一、内部短絡が発生したとしても、電池温度の上昇を抑えることができる。

実施形態の一例である非水電解質二次電池の断面図である。 実施形態の一例である電極体を構成する正極および負極の正面図である。 実施形態の他の一例である電極を示す図である。 実施形態の一例である絶縁テープの断面図である。 実施形態の他の一例である絶縁テープの断面図である。

本開示に係る非水電解質二次電池は、炭素系フィラーおよび金属フィラーの少なくとも一方を含有する熱伝導層または金属箔からなる熱伝導層を有する絶縁テープを用いることで、良好な電池性能を維持しながら内部短絡による発熱を高度に抑制できる。炭素系フィラー、金属フィラー、および金属箔は、水分を吸着し難いため、当該絶縁テープは電池内の水分量を増加させない。このため、本開示に係る非水電解質二次電池では、水分の浸入による不具合が起こり難く、良好な電池性能が維持される。なお、水分が電池性能に与える影響としては、充電状態で保存したときの放電容量の低下が挙げられる。

また、炭素系フィラー、金属フィラー、および金属箔は、熱伝導性が高いため、万が一、導電性の異物が絶縁テープを突き破り内部短絡が発生したとしても、短絡により発生する熱を速やかに放熱できる。これにより、絶縁テープ（基材層）およびセパレータの変形変質を抑制でき、短絡箇所の拡大による電池温度の上昇を抑えることができる。

以下、実施形態の一例について詳細に説明する。以下では、巻回構造の電極体１４が円筒形の電池ケースに収容された円筒形電池を例示するが、電池ケースは、例えば角形の金属製ケース（角形電池）、樹脂フィルムによって構成される樹脂製ケース（ラミネート電池）などであってもよい。

図１は、実施形態の一例である非水電解質二次電池１０の断面図である。図１に例示するように、非水電解質二次電池１０は、電極体１４と、非水電解質（図示せず）と、電極体１４および非水電解質を収容する電池ケースとを備える。非水電解質二次電池１０の好適な一例は、リチウムイオン電池である。電極体１４は、正極１１と負極１２がセパレータ１３を介して巻回された巻回構造を有する。電池ケースは、有底筒状のケース本体１５と、当該本体の開口部を塞ぐ封口体１６とで構成されている。

非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ₆等のリチウム塩が使用される。

非水電解質二次電池１０は、電極体１４の上下にそれぞれ配置された絶縁板１７，１８を備える。図１に示す例では、正極リード１９が絶縁板１７の貫通孔を通って封口体１６側に延び、負極リード２０が絶縁板１８の外側を通ってケース本体１５の底部側に延びている。正極リード１９は封口体１６の底板であるフィルタ２２の下面に溶接等で接続され、フィルタ２２と電気的に接続された封口体１６の天板であるキャップ２６が正極端子となる。負極リード２０はケース本体１５の底部内面に溶接等で接続され、ケース本体１５が負極端子となる。

ケース本体１５は、例えば有底円筒形状の金属製容器である。ケース本体１５と封口体１６との間にはガスケット２７が設けられ、電池ケース内部の密閉性が確保される。ケース本体１５は、例えば側面部を外側からプレスして形成された、封口体１６を支持する張り出し部２１を有する。張り出し部２１は、ケース本体１５の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１６を支持する。

封口体１６は、電極体１４側から順に、フィルタ２２、下弁体２３、絶縁部材２４、上弁体２５、およびキャップ２６が積層された構造を有する。封口体１６を構成する各部材は、例えば円板形状またはリング形状を有し、絶縁部材２４を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２３と上弁体２５は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２４が介在している。下弁体２３には通気孔が設けられているため、異常発熱で電池の内圧が上昇すると、上弁体２５がキャップ２６側に膨れて下弁体２３から離れることにより両者の電気的接続が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２５が破断し、キャップ２６の開口部からガスが排出される。

以下、図２〜図５を参照しながら、正極１１および負極１２について、特に電極リードに貼着される絶縁テープ４０，５０について詳説する。図２は、電極体１４を構成する正極１１および負極１２の正面図であって、紙面右側が巻芯側である。

図２に例示するように、電極体１４では、負極１２上でのリチウムの析出を防止するため、負極１２が正極１１よりも大きく形成され、負極１２の負極集電体３５には正極１１の正極集電体３０よりも長く幅が広い集電体が用いられる。そして、少なくとも正極１１の正極合材層３１が形成された部分は、セパレータ１３を介して負極１２の負極合材層３６が形成された部分に対向配置される。

正極１１は、正極集電体３０と、正極集電体３０上に形成された正極合材層３１と、正極集電体３０の表面が露出した露出部３２に接続された正極リード１９とを有する。本実施形態では、帯状の正極集電体３０の両面に正極合材層３１が形成されている。正極集電体３０には、例えばアルミニウムなどの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。正極集電体３０の厚みは、例えば５μｍ〜３０μｍである。

正極合材層３１は、正極集電体３０の両面において、露出部３２を除く全域に形成されることが好適である。正極合材層３１は、正極活物質、カーボンブラック、アセチレンブラック等の導電材、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等バインダを含む。正極活物質としては、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ａｌ等の金属元素を含有するリチウム金属複合酸化物が例示できる。正極１１は、正極活物質、導電材、バインダ、およびＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）等の分散媒を含む正極合材スラリーを正極集電体３０の両面に塗布し、塗膜を圧縮することにより作成できる。

露出部３２は、正極集電体３０の表面が正極合材層３１に覆われていない部分である。露出部３２は、例えば正極１１の全幅にわたって、正極リード１９よりも幅広に形成される。露出部３２は、正極１１の厚み方向に重なるように正極１１の両面に設けられることが好適である。図２に示す例では、正極１１の長手方向中央部において、露出部３２が正極１１の片側に１つずつ設けられている。

負極１２は、負極集電体３５と、負極集電体３５上に形成された負極合材層３６と、負極集電体３５の表面が露出した露出部３７に接続された負極リード２０とを有する。本実施形態では、帯状の負極集電体３５の両面に負極合材層３６が形成されている。負極集電体３５には、例えば銅などの金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられる。負極集電体３５の厚みは、例えば５μｍ〜３０μｍである。

負極合材層３６は、負極集電体３５の両面において、露出部３７を除く全域に形成されることが好適である。負極合材層３６は、負極活物質、およびスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等のバインダを含む。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のリチウムと合金化する金属、またはこれらを含む合金、複合酸化物などを用いることができる。負極１２は、負極活物質、バインダ、および水等を含む負極合材スラリーを負極集電体３５の両面に塗布し、塗膜を圧縮することにより作成できる。

露出部３７は、負極集電体３５の表面が負極合材層３６に覆われていない部分である。露出部３７は、例えば負極１２の全幅にわたって、負極リード２０よりも幅広に形成される。図２に示す例では、負極１２の長手方向一端部であって電極体１４の巻外側に位置する端部に、露出部３７が負極１２の片側に１つずつ設けられている。

なお、露出部３２，３７の位置は特に限定されない。例えば、露出部３７は電極体１４の巻芯側に位置する負極１２の端部（負極１２の長手方向他端部）に設けられていてもよく、負極１２の長手方向両端部に設けられていてもよい。

正極リード１９および負極リード２０は、集電体および合材層よりも厚みのある帯状の導電部材である。リードの厚みは、例えば５０μｍ〜５００μｍである。各リードの構成材料は特に限定されないが、正極リード１９はアルミニウムを主成分とする金属によって、負極リード２０はニッケルまたは銅を主成分とする金属によって、それぞれ構成されることが好ましい。なお、リードの数、配置等は特に限定されない。

非水電解質二次電池１０は、正極１１および負極１２の少なくとも一方において、電極リードおよび露出部の少なくとも一方に貼着された絶縁テープ４０を備える。絶縁テープ４０は、電極リードのうち、集電体上に位置する部分（以下、「基部」という場合がある）の少なくとも一部に貼着されることが好ましい。電極リードの基部は、一般的に露出部３２，３７に溶接されるが、その全体が溶接されていなくてもよい。なお、正極リード１９の一部は正極集電体３０の上端から延出して封口体１６に接続され、負極リード２０の一部は負極集電体３５の下端から延出してケース本体１５の底部内面に接続される（以下、当該一部を「延出部」という場合がある）。

図２に示す例では、正極１１および負極１２の両方に絶縁テープ４０が貼着され、各電極リードの基部の少なくとも一部が絶縁テープ４０で覆われている。上述の通り、電極リードが接続される部分は、電極の他の部分と比べて極板間の圧力が高くなり易く、導電性の異物に起因した内部短絡が発生し易いが、絶縁テープ４０を設けることで、かかる内部短絡を抑制できる。なお、絶縁テープ４０は正極１１のみに貼着されていてもよく、負極１２には後述の熱伝導層４３を有さない従来公知の絶縁テープが貼着されてもよい。また、絶縁テープ４０の代わりに、後述の絶縁テープ５０を用いてもよい。

絶縁テープ４０は、例えば電極リードよりも幅広の正面視矩形形状（短冊状）を有する。絶縁テープ４０は、電極リードの基部の全体を覆って貼着されることが好ましい。図２に示す例では、正極リード１９の基部の全体、および露出部３２の全体が絶縁テープ４０に覆われている。また、絶縁テープ４０の一部は、露出部３２の両側に形成される正極合材層３１上にも貼着されている。絶縁テープ４０は、さらに、正極リード１９が溶接される一方側の露出部３２と反対側に形成される他方側の露出部３２にも貼着されることが好ましい。即ち、絶縁テープ４０は、各露出部３２を覆って正極１１の両面にそれぞれ貼着される。

また、絶縁テープ４０は、正極集電体３０の範囲を超えて、正極リード１９の延出部の付け根に貼着されていてもよい。正極リード１９の延出部の付け根部分はセパレータ１３を介して負極１２と対向するため、セパレータ１３の溶融による内部短絡の発生が懸念される。ゆえに、当該付け根部分にも絶縁テープ４０が貼着されていることが好ましい。絶縁テープ４０は、負極リード２０および露出部３７にも、正極１１の場合と同様に貼着されるが、図２に示す例では、負極リード２０の基部の全体と露出部３７の一部を覆って貼着されている。

図３は、絶縁テープ４０が貼着された電極６０を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）中のＡＡ線断面図である。なお、電極６０は正極、負極のどちらであってもよい。図３に例示するように、絶縁テープ４０は、合材層６２と集電体６１の露出部６３との境界部に沿って、当該境界部を覆うように電極６０に貼着されていてもよい。図３に示す例では、合材層６２の端部と露出部６３とに跨って絶縁テープ４０が貼着されている。絶縁テープ４０は、電極６０の片面のみに貼着されていてもよく、両面に貼着されていてもよい。

図４は、実施形態の一例である絶縁テープ４０の断面図である。図４に例示するように、絶縁テープ４０は、絶縁性の有機材料で構成された基材層４１と、接着剤層４２と、基材層４１と接着剤層４２との間に介在し、熱伝導性フィラーとして、炭素系フィラーおよび金属フィラーの少なくとも一方を含有する熱伝導層４３とを有する。熱伝導性フィラーの含有量は、熱伝導層４３の体積に対して２５体積％以上であることが好ましい。絶縁テープ４０は、電池性能に影響を与えることなく内部短絡を抑制する。そして、熱伝導層４３の機能により、万が一、導電性の異物がテープを突き破り内部短絡が発生しても、速やかに放熱できるので、セパレータ１３および基材層４１の変形変質を抑制でき、短絡箇所の拡大による電池温度の上昇を抑えることができる。

絶縁テープ４０の厚みは、例えば１０〜６０μｍであり、好ましくは１５μｍ〜４０μｍである。絶縁テープ４０および各層の厚みは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いた断面観察により測定できる。絶縁テープ４０は、４層以上の層構造を有していてもよい。例えば、基材層４１は単層構造に限定されず、２層以上の同種または異種積層フィルムによって構成されてもよい。

基材層４１は、実質的に有機材料のみで構成されることが好ましい。基材層４１の構成材料に占める有機材料の割合は、例えば９０重量％以上であり、好ましくは９５重量％以上、あるいは１００重量％であってもよい。有機材料の主成分は、絶縁性、耐電解液性、耐熱性、突き刺し強度等に優れる樹脂であることが好ましい。基材層４１の厚みは、例えば５〜５０μｍであり、好ましくは１５〜３５μｍである。

基材層４１を構成する好適な樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリアミドなどが例示できる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、機械的強度（突き刺し強度）が高いポリイミドが特に好ましい。基材層４１には、例えばポリイミドで構成される樹脂フィルムを用いることができる。

接着剤層４２は、正極リード１９に対する接着性を絶縁テープ４０に付与するための層である。接着剤層４２は、例えば熱伝導層４３が形成された基材層４１の一方の面上に接着剤を塗工して形成される。接着剤層４２は、基材層４１の場合と同様に、絶縁性、耐電解液性等に優れた接着剤（樹脂）を用いて構成されることが好ましい。接着剤層４２を構成する接着剤は、加熱することで粘着性を発現するホットメルト型または加熱により硬化する熱硬化型であってもよいが、生産性等の観点から、室温で粘着性を有するものが好ましい。接着剤層４２を構成する接着剤の一例は、アクリル系接着剤、合成ゴム系接着剤である。接着剤層４２は、例えば３〜２０μｍの厚みである。

熱伝導層４３は、上述の通り、熱伝導性フィラーとして、炭素系フィラーおよび金属フィラーの少なくとも一方を含有する層である。熱伝導層４３は、熱伝導性フィラーと、有機材料とで構成される複合層であって、有機材料からなるマトリックス中に熱伝導性フィラーが分散した層構造、ないし熱伝導性フィラーが有機材料で結着されてなる層構造を有する。

熱伝導層４３は、例えば熱伝導性フィラーを有機材料に分散させ、これを基材層４１を構成する樹脂フィルムの表面に塗布し、塗膜を硬化させることで形成される。あるいは、熱伝導性フィラーを有機材料の溶液に分散させ、当該溶液を樹脂フィルムの表面に塗布し、溶媒を揮発除去して塗膜を乾燥させることで形成される。熱伝導層４３の好適な厚みは、１〜１０μｍである。この場合、十分な放熱性、耐熱性を確保することが容易になる。

熱伝導性フィラーの含有量は、熱伝導層４３の体積に対して、好ましくは２５〜７０体積％、より好ましくは２５〜５０体積％である。熱伝導性フィラーの含有量が当該範囲内であれば、良好な伝熱パスが形成され、熱伝導性に優れた熱伝導層４３が形成される。絶縁テープ４０では、基材層４１を設けると共に、基材層４１と接着剤層４２の間に熱伝導層４３を介在させることで、熱伝導層４３の熱伝導性フィラーの添加量を多くしても、良好な突き刺し強度を確保できる。

熱伝導層４３を構成する好適な炭素系フィラーとしては、ダイヤモンド、黒鉛、および炭素繊維から選択される少なくとも１種である。これらは、熱伝導性が高く、熱伝導層４３の放熱機能を向上させる。粒状の炭素系フィラーを用いる場合、その平均粒径は１μｍ以下であることが好ましい。熱伝導層４３には、１種または複数種の炭素系フィラーが含有されていてもよく、炭素系フィラーに加えて金属フィラーが含有されていてもよい。

好適な金属フィラーは、アルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、およびステンレス鋼から選択される少なくとも１種を主成分とする金属で構成される。これらは、電解液中での化学的安定性が良好で、熱伝導性にも優れる。ここで、主成分とは、金属フィラーを構成する金属成分のうち最も重量が多い成分を意味する（後述の金属箔についても同様）。金属フィラーは、例えばアルミニウム合金等の合金で構成されていてもよく、アルミニウム等の１種の金属のみで構成されてもよい。金属フィラーの形状は、特に限定されず、粒状、針状、板状、繊維状のいずれであってもよい。熱伝導層４３には、１種または複数種の金属フィラーが含有されていてもよい。

熱伝導層４３を構成する有機材料（樹脂）は、基材層４１の場合と同様に、絶縁性、耐電解液性等に優れ、かつ基材層４１に対する接着性が良好であることが好ましい。好適な樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、およびＰＶｄＦ等のフッ素樹脂などが例示できる。これらは、１種類を単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。

図５は、実施形態の他の一例である絶縁テープ５０の断面図である。なお、図５では、図４に示す絶縁テープ４０と同様の構成要素に同じ番号を付している。図５に例示するように、絶縁テープ５０は、基材層４１と、接着剤層４２と、基材層４１と接着剤層４２との間に介在する金属箔からなる熱伝導層５３とを有する。即ち、絶縁テープ５０の構成は、熱伝導層４３の代わりに熱伝導層５３が設けられている点で、絶縁テープ４０の構成と異なる。なお、絶縁テープ５０を用いた場合にも、絶縁テープ４０を用いた場合と同様の機能、効果が得られる。

熱伝導層５３の好適な厚みは、１〜１０μｍである。この場合、熱伝導層５３は厚みが１〜１０μｍの金属箔を用いて形成される。絶縁テープ５０は、例えば熱伝導層５３を構成する金属箔上に、基材層４１を構成する樹脂の溶液を塗布し、塗膜を乾燥させることで形成される。あるいは、金属箔上に未硬化樹脂を塗布し、塗膜を硬化させることで基材層４１を形成してもよい。また、熱伝導層５３を構成する金属箔と、基材層４１を構成する樹脂フィルムを接着剤を用いて接合してもよい。

熱伝導層５３を構成する好適な金属箔は、アルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、およびステンレス鋼から選択される少なくとも１種を主成分とする金属で構成される。これらは、電解液中での化学的安定性が良好で、熱伝導性にも優れる。金属箔は、例えばアルミニウム合金等の合金箔で構成されていてもよく、アルミニウム等の１種の金属箔のみで構成されてもよい。

以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。

＜実施例１＞
［正極の作成］
正極活物質としてＬｉＮｉ_0.88Ｃｏ_0.09Ａｌ_0.03Ｏ₂で表されるリチウムニッケルコバルトアルミニウム複合酸化物を１００重量部と、アセチレンブラック（ＡＢ）を１重量部と、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）を１重量部とを混合し、さらにＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）を適量加えて、正極合材スラリーを調製した。次に、当該正極合材スラリーをアルミニウム箔からなる正極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。塗膜が形成された集電体をローラーを用いて圧縮した後、所定の電極サイズに切断し、正極集電体の両面に正極合材層が形成された正極を作成した。正極の長手方向中央部に合材層が形成されず集電体表面が露出した露出部を設け、当該露出部にアルミニウム製の正極リードを超音波溶接した。

正極リードの基部、延出部の付け根部分、および各露出部を覆うように、正極に絶縁テープを貼着した。絶縁テープの層構成は、下記の通りである。
基材層：厚み２５μｍのポリイミドフィルム
接着剤層：厚み７μｍのアクリル系接着剤層
熱伝導層：ダイヤモンドフィラー２５体積％と、アクリル樹脂７５体積％とで構成される、厚み１μｍの複合層

［負極の作成］
黒鉛粉末を９８重量部と、カルボキシメチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ−Ｎａ）を１重量部と、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を１重量部とを混合し、さらに水を適量加えて、負極合材スラリーを調製した。次に、当該負極合材スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥させた。塗膜が形成された集電体をローラーを用いて圧縮した後、所定の電極サイズに切断し、負極集電体の両面に負極合材層が形成された負極を作成した。負極の長手方向一端部（巻外側端部となる部分）に合材層が形成されず集電体表面が露出した露出部を設け、当該露出部にニッケル製の負極リードを超音波溶接した。

負極リードの基部、延出部の付け根部分、および各露出部を覆うように、負極に上記絶縁テープを貼着した。

［非水電解質の調製］
エチレンカーボネート（ＥＣ）と、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を、３：３：４の体積比で混合した。当該混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させて非水電解質を調製した。

［電池の作成］
上記正極と上記負極を、ポリアミドおよびアルミナのフィラーが分散した耐熱層が片面に形成されたポリエチレン製多孔質膜からなるセパレータを介して渦巻状に巻回することにより巻回型の電極体を作成した。この電極体を有底円筒形状の金属製ケース本体（外径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍ）に収容した後、正極リードの延出部を封口体のフィルタに、負極リードの延出部をケース本体の底部内面にそれぞれ溶接した。そして、ケース本体に上記非水電解液を注入し、封口体によりケース本体の開口部を塞いで、１８６５０型の円筒形電池を作成した。

＜実施例２〜６＞
実施例１で用いた絶縁テープの熱伝導層を表１に示すものとした以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作成した。

＜実施例７＞
実施例１で用いた絶縁テープに代えて、下記層構造を有する絶縁テープを用いたこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作成した。
基材層：厚み２５μｍのポリイミドフィルム
接着剤層：厚み７μｍのアクリル系接着剤層
熱伝導層：厚み１μｍのアルミニウム箔（ポリイミドフィルムの片面にアクリル系接着剤を塗布して、アルミニウム箔を接着した）

＜実施例８＞
実施例７で用いた絶縁テープの熱伝導層を表１に示すものとした以外は、実施例７と同様にして円筒形電池を作成した。

＜比較例１＞
実施例１で用いた絶縁テープに代えて、下記層構造を有する絶縁テープを用いたこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作成した。
基材層：厚み２５μｍのポリイミドフィルム
接着剤層：厚み７μｍのアクリル系接着剤層
熱伝導層：シリカゾル２５体積％と、アクリル樹脂７５体積％とで構成される、厚み１μｍの複合層

＜比較例２＞
熱伝導層を有さない絶縁テープ（ポリイミドフィルムと、アクリル系接着剤層とで構成される絶縁テープ）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして円筒形電池を作成した。

実施例および比較例の各電池について、下記の方法で異物短絡試験および保存試験を行った。また、実施例および比較例の各絶縁テープに含まれる水分量を測定した。試験結果、測定結果を表１に示す。

［異物短絡試験］
各電池を、電流値５００ｍＡで、充電終止電圧４．２Ｖまで定電流充電し、４．２Ｖで６０分間、定電圧充電を行った。正極リードの絶縁テープが貼着された部分と、セパレータとの間に導電性の異物を仕込み、ＪＩＳ Ｃ ８７１４に従い、強制的に短絡させたときの電池の側面温度を熱電対で測定した。測定結果は表１に示した。

［保存試験］
各電池を、電流値５００ｍＡで、充電終止電圧４．２Ｖまで定電流充電し、４．２Ｖで６０分間、定電圧充電を行った。充電状態の各電池を開回路状態、６０℃で１ヶ月保存した後、電流値５００ｍＡで、放電終止電圧２．５Ｖまで定電流放電し、充電容量に対する放電容量の割合を計算した。測定結果は表１に示した。なお、充放電は全て２５℃の環境下で行った。

各電池に用いた絶縁テープに含まれる水分量をカールフィッシャー法を用いて測定した。加熱温度は、１５０℃とした。

表１に示すように、実施例の電池はいずれも、比較例１の電池と比べて、充電保存後の容量残存率が高かった。実施例の電池に用いた絶縁テープは比較例１で用いた絶縁テープよりも水分含有量が少なく、このことが実施例の各電池が比較例１の電池よりも充電保存特性が向上した要因であると考えられる。

表１に示すように、実施例の電池はいずれも、比較例の電池と比べて、異物短絡時の電池温度が低かった。実施例の電池では、絶縁テープの熱伝導層の機能により、短絡で発生した熱を速やかに拡散でき、このことが電池温度の上昇抑制につながったものと考えられる。即ち、熱伝導層の放熱機能により、基材層およびセパレータの変形変質を抑制でき、短絡箇所の拡大による電池温度の上昇を抑えることできる。

１０ 非水電解質二次電池、１１ 正極、１２ 負極、１３ セパレータ、１４ 電極体、１５ ケース本体、１６ 封口体、１７，１８ 絶縁板、１９ 正極リード、２０ 負極リード、２１ 張り出し部、２２ フィルタ、２３ 下弁体、２４ 絶縁部材、２５ 上弁体、２６ キャップ、２７ ガスケット、３０ 正極集電体、３１ 正極合材層、３２，３７ 露出部、３５ 負極集電体、３６ 負極合材層、４０，５０ 絶縁テープ、４１ 基材層、４２ 接着剤層、４３，５３ 熱伝導層

Claims (9)

1. 正極と負極がセパレータを介して積層されてなる電極体を備えた非水電解質二次電池において、
   前記正極および前記負極は、集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、前記集電体の表面が露出した露出部に接続された電極リードとを有し、
   前記正極および前記負極の少なくとも一方において、前記電極リードおよび前記露出部の少なくとも一方に貼着された絶縁テープを備え、
   前記絶縁テープは、絶縁性の有機材料で構成された基材層と、接着剤層と、前記基材層と前記接着剤層との間に介在し、熱伝導性フィラーとして、炭素系フィラーおよび金属フィラーの少なくとも一方を含有する熱伝導層とを有する、非水電解質二次電池。
2. 前記熱伝導性フィラーの含有量は、前記熱伝導層の体積に対して２５体積％以上である、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
3. 前記炭素系フィラーは、ダイヤモンド、黒鉛、および炭素繊維から選択される少なくとも１種である、請求項１または２に記載の非水電解質二次電池。
4. 前記金属フィラーは、アルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、およびステンレス鋼から選択される少なくとも１種を主成分とする金属で構成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
5. 正極と負極がセパレータを介して積層されてなる電極体を備えた非水電解質二次電池において、
   前記正極および前記負極は、集電体と、前記集電体上に形成された合材層と、前記集電体の表面が露出した露出部に接続された電極リードとを有し、
   前記正極および前記負極の少なくとも一方において、前記電極リードおよび前記露出部の少なくとも一方に貼着された絶縁テープを備え、
   前記絶縁テープは、絶縁性の有機材料で構成された基材層と、接着剤層と、前記基材層と前記接着剤層との間に介在する金属箔からなる熱伝導層とを有する、非水電解質二次電池。
6. 前記金属箔は、アルミニウム、チタン、シリコン、マグネシウム、およびステンレス鋼から選択される少なくとも１種を主成分とする金属で構成される、請求項５に記載の非水電解質二次電池。
7. 前記熱伝導層の厚みが１〜１０μｍである、請求項１〜６のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
8. 前記基材層は、ポリイミドで構成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。
9. 前記絶縁テープは、少なくとも前記正極に貼着されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。

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