JP2023167186A - 電池および該電池を備えた組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】電極体の膨張の検知と、電池の劣化の抑制とを好適に両立することができる技術を提供すること。【解決手段】ここで開示される電池の好適な一態様では、正極５０および負極６０が、セパレータ７０を介して積層された電極体２０と、上記電極体２０を収容する外装体３２と、上記電極体２０の上記積層方向における最外面と、上記外装体３２との間に配置されたスペーサー部材１０とを備える。上記スペーサー部材１０は、電極層８２と第１樹脂層８１とを含む面圧検知素子部８０と、第２樹脂層８６とを備える。また、上記第２樹脂層８６は、上記積層方向において、上記面圧検知素子部８０よりも上記電極体２０側に配置されている。【選択図】図４

Description

本開示は、電池および該電池を備えた組電池に関する。

近年、リチウムイオン二次電池等の電池は、パソコン、携帯端末等のポータブル電源や、電気自動車（ＢＥＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ）等の車両駆動用電源などに好適に用いられている。かかる電池においては、充放電時に極板の膨張が生じることがあり、当該膨張が大きくなると電池の変形・劣化等の原因になり得るため好ましくないとされている。例えば、下記特許文献１では、かかる課題を解決すべく、電池の内部に圧力センサが配置し、電極体の膨張を検知（検出）する技術が開示されている。

特開２０１７－２２４４５１号公報

ところで、近年では、上述したような電極体の膨張の検知に加えて、電池の劣化を好適に抑制することができる（例えば、電池のサイクル特性を改善することができる）技術の開発が要求されている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、その主な目的は、電極体の膨張の検知と、電池の劣化の抑制とを好適に両立することができる技術を提供することである。

かかる目的を実現するべく、本開示は、正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、上記電極体を収容する外装体と、上記電極体の上記積層方向における最外面と、上記外装体との間に配置されたスペーサー部材と、を備えた電池であって、上記スペーサー部材は、電極層と第１樹脂層とを含む面圧検知素子部と、第２樹脂層と、を備える電池が提供される。詳細については後述するが、かかる構成によると、電極体の膨張の検知と、電池の劣化の抑制とを好適に両立することができる。

ここで開示される電池の好適な一態様では、上記第２樹脂層は、上記積層方向において、上記面圧検知素子部よりも上記電極体側に配置されている。かかる構成によると、第２樹脂層が電極体の初期の急激な厚みの増加等を抑制することによって、電極体の局所的な膨張による第１樹脂層への圧力を一様化（均一化）することができる。これによって、電極体の中央のみならず、その全体における膨張を検知することができるため、好ましい。

ここで開示される電池の好適な一態様では、上記電極体は２つの幅広面を備える扁平形状に形成されており、上記２つの幅広面のうち、上記スペーサー部材が配置されていない側の幅広面と、上記外装体との間には、第３樹脂層が配置されている。第３樹脂層は、電極体の初期の急激な厚みの増加等を抑制することによって、第１樹脂層にかかる圧力の均一化に寄与し得るため、好ましい。

ここで開示される電池の好適な一態様では、上記第１樹脂層は、誘電性樹脂を含む。詳細については後述するが、このように第１樹脂層が誘電性樹脂を含む場合、電極体の膨張をより精度高く検知することができる。また、かかる態様の好適な一態様では、上記第１樹脂層は、上記誘電性樹脂としてポリフッ化ビニリデンを含む。ポリフッ化ビニリデンは汎用性が高く、上記誘電性樹脂として好適に用いることができる。

ここで開示される電池の好適な一態様では、上記第２樹脂層は、弾性体を構成している。このように、第２樹脂層が弾性体を構成している場合、電極体の初期の急激な厚みの増加等をより好適に抑制することができる。

ここで開示される電池の好適な一態様では、上記第２樹脂層は、多孔体を構成している。このように、第２樹脂層が多孔体を構成している場合、電極体に電解液を供給し易くなるため、電池の劣化をより好適に抑制する（例えば、サイクル特性をより効果的に改善する）という観点から好ましい。

ここで開示される電池の好適な一態様では、上記面圧検知素子部は、さらに絶縁性フィルム層を含む。かかる構成によると、面圧検知素子部が備える電極層と外装体とを好適に絶縁することができる。

また、他の側面から、本開示は、ここで開示される電池を備えた組電池を提供する。かかる構成の組電池によると、該組電池が備える電池において、電極体の膨張の検知と、該電池の劣化の抑制とを好適に両立することができる。

一実施形態に係る電池を模式的に示す斜視図である。 図１のII－II線に沿う模式的な縦断面図である。 電極体の構成を示す模式図である。 図１の電池が備える、電極体、面圧検知素子部、第２樹脂層、第３樹脂層、および外装体の構成を示す模式図である。 図４の電極体、面圧検知素子部、第２樹脂層、および第３樹脂層の構成を模式的に示す斜視図である。 図５のスペーサー部材に含まれる面圧検知素子部のＶI－ＶI線に沿う模式的な縦断面図である。 一実施形態に係る組電池を模式的に示す斜視図である。 他の実施形態に係る電池を示す模式図である。

以下、図面を参照しながら、ここで開示される技術のいくつかの好適な実施形態を説明する。なお、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開示の実施に必要な事柄（例えば、本開示を特徴付けない電池の一般的な構成および製造プロセス）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。本開示は、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。また、以下の説明は、ここで開示される技術を以下の実施形態に限定することを意図したものではない。なお、本明細書において範囲を示す「Ａ～Ｂ」の表記は、Ａ以上Ｂ以下の意と共に、Ａを上回りＢを下回る意を包含するものとする。

なお、本明細書において「電池」とは、電気エネルギーを取り出し可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、一次電池と二次電池とを包含する概念である。また、本明細書において「二次電池」とは、繰り返し充放電が可能な蓄電デバイス全般を指す用語であって、リチウムイオン二次電池やニッケル水素電池等のいわゆる蓄電池（化学電池）と、電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（物理電池）と、を包含する概念である。

＜電池の構成＞
図１は、電池１００の斜視図である。図２は、図１のII－II線に沿う模式的な縦断面図である。なお、以下の説明において、図面中の符号Ｌ、Ｒ、Ｕ、Ｄは、左、右、上、下を表し、図面中の符号Ｘ、Ｙ、Ｚは、電池１００の長辺方向、上記長辺方向と直交する短辺方向、上下方向を、それぞれ表すものとする。ただし、これらは説明の便宜上の方向に過ぎず、電池１００の設置形態を何ら限定するものではない。

図２に示すように、電池１００は、電池ケース３０の内部に、扁平形状の電極体（捲回電極体）２０と、非水電解質（図示せず）とが収容されることで構築される角形の密閉型電池である。電池ケース３０には、外部接続用の正極端子４２および負極端子４４が備えられている。また、電池ケース３０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設定された薄肉の安全弁３６が設けられている。さらに、電池ケース３０には、非水電解質を注入するための注入口（図示せず）が設けられている。図１に示すように、電池ケース３０は、ここでは電極体２０を収容する外装体３２と、外装体３２の開口を封口する封口板（蓋体）３４と、から構成されている。また、外装体３２は、ここでは、底壁と、底壁から延び相互に対向する一対の長側壁３２ａと、底壁から延び相互に対向する一対の短側壁３２ｂと、を備えている。電池ケース３０の材質は、高強度であり軽量で熱伝導性が良い金属材料であることが好ましい。このような金属材料として、例えば、アルミニウムやスチール等が挙げられる。なお、本実施形態では、電池ケース３０が角型の場合について説明しているが、これに限定されず、電池ケースは、例えばアルミニウムを含む金属層と、樹脂を含む融着層と、を有するアルミラミネートフィルムであってもよい。また、本実施形態では、電池１００を捲回電極体としているが、これに限定されず、ここで開示される技術は、電池が正極および負極がセパレータを介して積層された積層型電極体の場合にも適用することができる。

図３は、リチウムイオン二次電池１００の電極体２０の構成を模式的に示す分解図である。図３に示されるように、電極体２０は、長尺シート状の正極５０と、長尺シート状の負極６０とが、２枚の長尺シート状のセパレータ７０を介して積層され、捲回軸を中心として捲回された捲回電極体である。正極５０は、正極集電体５２と、該正極集電体５２の片面または両面（ここでは両面）の長手側方向に形成された正極活物質層５４とを備えている。正極集電体５２の捲回軸方向（即ち、上記長手側方向に直交するシート幅方向）の片側の縁部には、該縁部に沿って帯状に正極活物質層５４が形成されずに正極集電体５２が露出した部分（即ち、正極集電体露出部５２ａ）が設けられている。また、負極６０は、負極集電体６２と、該負極集電体６２の片面または両面（ここでは両面）の長手側方向に形成された負極活物質層６４とを備えている。負極集電体６２の上記捲回軸方向の片側の反対側の縁部には、該縁部に沿って帯状に負極活物質層６４が形成されずに負極集電体６２が露出した部分（即ち、負極集電体露出部６２ａ）が設けられている。正極集電体露出部５２ａには正極集電板４２ａが接合されており、負極集電体露出部６２ａには負極集電板４４ａが接合されている（図２を参照）。正極集電板４２ａは、外部接続用の正極端子４２と電気的に接続されており、電池ケース３０の内部と外部との導通を実現している。同様に、負極集電板４４ａは、外部接続用の負極端子４４と電気的に接続されており、電池ケース３０の内部と外部との導通を実現している（図２を参照）。なお、正極端子４２と正極集電板４２ａとの間または負極端子４４と負極集電板４４ａとの間に、電流遮断機構（ＣＩＤ）を設置してもよい。

正極５０を構成する正極集電体５２としては、例えば、アルミニウム箔が挙げられる。正極活物質層５４が備える正極活物質としては、例えば層状構造やスピネル構造等のリチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＦｅＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＮｉ_０．５Ｍｎ_１．５Ｏ_４，ＬｉＣｒＭｎＯ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４等）が挙げられる。また、正極活物質層５４は、導電材、バインダ等を含んでいてもよい。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。

正極活物質層５４は、正極活物質と必要に応じて用いられる材料（導電材、バインダ等）とを適当な溶媒（例えばＮ－メチル－２－ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を正極集電体５２の表面に塗工し、乾燥することによって形成することができる。

負極６０を構成する負極集電体６２としては、例えば、銅箔等が挙げられる。負極活物質層６４は、ここで開示される負極活物質を含む。負極活物質の詳細は後述する。また、負極活物質層６４は、バインダ、増粘剤等をさらに含んでいてもよい。バインダとしては、例えばスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を使用し得る。増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を使用し得る。

負極活物質層６４は、例えば、負極活物質と必要に応じて用いられる材料（バインダ等）とを適当な溶媒（例えばイオン交換水）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を負極集電体６２の表面に塗工し、乾燥することによって形成することができる。

セパレータ７０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ものと同様の各種微多孔質シートを用いることができ、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等の樹脂から成る微多孔質樹脂シートが挙げられる。かかる微多孔質樹脂シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複層構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。また、セパレータ７０の表面には、耐熱層（ＨＲＬ）が形成されていてもよい。

非水電解質は従来のリチウムイオン二次電池と同様のものを使用可能であり、例えば、有機溶媒（非水溶媒）中に、支持塩を含有させた非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、カーボネート類、エステル類、エーテル類等の非プロトン性溶媒を用いることができる。なかでも、カーボネート類、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等を好適に採用し得る。あるいは、モノフルオロエチレンカーボネート（ＭＦＥＣ）、ジフルオロエチレンカーボネート（ＤＦＥＣ）、モノフルオロメチルジフルオロメチルカーボネート（Ｆ－ＤＭＣ）、トリフルオロジメチルカーボネート（ＴＦＤＭＣ）のようなフッ素化カーボネート等のフッ素系溶媒を好ましく用いることができる。このような非水溶媒は、１種を単独で、あるいは２種以上を適宜組み合わせて用いることができる。支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＣｌＯ_４等のリチウム塩を好適に用いることができる。支持塩の濃度は、特に限定されるものではないが、０．７ｍｏｌ／Ｌ以上１．３ｍｏｌ／Ｌ以下程度が好ましい。

なお、上記非水電解質は、本技術の効果を著しく損なわない限りにおいて、上述した非水溶媒、支持塩以外の成分を含んでいてもよく、例えば、ガス発生剤、被膜形成剤、分散剤、増粘剤等の各種添加剤を含み得る。具体的には、フルオロリン酸塩（好ましくはジフルオロリン酸塩。例えば、ＬｉＰＯ_２Ｆ_２で表されるジフルオロリン酸リチウム）、リチウムビス（オキサラト）ボレート（ＬｉＢＯＢ）等のオキサラト錯体化合物が挙げられる。

続いて、本実施形態に係る電池１００が備えるスペーサー部材１０について説明する。図４は、電池１００が備える、電極体２０、スペーサー部材１０、第３樹脂層８８、および外装体３２の構成を示す模式図である。なお、図４では便宜上、封口板３４および電極端子（正極端子４２および負極端子４４）等を除いた構成としている。図４に示すように、スペーサー部材１０は、電極体２０の積層方向（図４のＹ方向）における最外面と、外装体３２との間に配置されている。また、スペーサー部材１０は、面圧検知素子部８０と、第２樹脂層８６とを備えている。以下、各構成要素について説明する。

先ず、面圧検知素子部８０について説明する。図６は、図５のスペーサー部材１０に含まれる面圧検知素子部８０のＶI－ＶI線に沿う模式的な縦断面図である。図６に示すように、本実施形態に係る面圧検知素子部８０は、第１樹脂層８１と、第１樹脂層８１を挟持するようにして配置された一対の電極層８２と、を備えている。

面圧検知素子部８０によって電極体２０の膨張が検知されるメカニズムは、特に限定解釈されることを意図したものでないが、以下が挙げられる。例えば、第１樹脂層８１に対して、その厚み方向（図４のＹ方向）に電極体２０の膨張に起因する圧力や振動等が加わると、第１樹脂層８１が圧縮される。これによって、第１樹脂層８１の厚み等が変化し、一対の電極層８２間の抵抗値や静電容量が変化する。したがって、一対の電極層８２が備える接続部８４に端子を接続し、電圧の変化をモニタリングすることによって、電極体２０の膨張を検知することができる。

第１樹脂層８１が含む樹脂は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。第１樹脂層８１が含む樹脂の一例としては、フッ素樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリスチレン樹脂（ＰＳ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）やポリプロピレン樹脂（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂（ＰＵＲ）、ポリ塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、シリコーン樹脂（ＳＩ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、ユリア樹脂（ＵＦ）等が挙げられる。第１樹脂層８１は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよいし、２種類以上の樹脂を組わせて含んでいてもよい。好適な一態様では、第１樹脂層８１は、誘電性の高い誘電性樹脂を含む。かかる誘電性樹脂は、樹脂内部において分極が生じ易いため、電極体２０の膨張によってかかる微小な圧力等をより精度（感度）高く検知することができる。かかる誘電性樹脂の一例としては、フッ素樹脂に包含されるポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン－トリフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン共重合体等が挙げられる。なかでも、ポリフッ化ビニリデンは汎用性が高く、上記誘電性樹脂として好適に用いることができる。なお、誘電性樹脂の比誘電率は、例えばＪＩＳＣ２１３８：２００７に基づいて測定される比誘電率が、典型的には３以上、好ましくは５以上、より好ましくは６以上であることを示し得る。ただし、誘電性樹脂の比誘電率は、これに限られるものではない。

好適な一態様では、第１樹脂層８１は多孔体を構成している。多孔体を構成している樹脂によると、電極体２０の膨張によってかかる微小な圧力等によってその空隙率に変化が生じるため、電極体２０の膨張をより精度（感度）高く検知することができる。第１樹脂層８１が多孔体を構成している場合、その空隙率の下限は、例えば１０％以上であり、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上、４０％以上、５０％以上である。また、かかる空隙率の上限は、例えば９０％以下であってもよく、８０％以下、７０％以下であってもよい。なお、上記空隙率とは、例えばアルキメデス法等によって測定することができる。また、多孔の平均径は、概ね０．０１μｍ～５０００μｍ（例えば１００μｍ～１０００μｍ）とすることができる。なお、上記多孔の平均径は、例えば第１樹脂層８１が備える孔を無作為的に１００個抽出し、各孔の孔径を電子顕微鏡（例えば、走査型電子顕微鏡：ＳＥＭ）によって測定したときのそれらの平均値を意味し得る。

第１樹脂層８１の厚み（図４のＹ方向における厚み）は、特に制限されないが、概ね１０μｍ～１００μｍ（例えば２０μｍ～５０μｍ）とすることができる。なお、本実施形態では、第１樹脂層８１を矩形状としているが、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、他の形状（例えば、円柱状）とすることもできる。

電極層８２は、導電性を有するものであれば特に制限されない。電極層８２の一例としては、ニッケル（Ｎｉ）からなる金属箔等が挙げられる。また、接続部８４も、電極層８２と同様な構成とすることができる。電極層８２の厚み（図４のＹ方向における厚み）は、特に制限されないが、概ね１μｍ～１００μｍ（例えば１０μｍ～５０μｍ）とすることができる。また、接続部８４の厚みも、電極層８２と同様とすることができる。なお、本実施形態では、電極層８２を矩形状としているが、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、他の形状（例えば、円柱状）とすることもできる。

図６に示すように、本実施形態に係る面圧検知素子部８０は、さらに一対の電極層８２を挟持するようにして配置された一対の絶縁性フィルム層８３を備えている。絶縁性フィルム層８３は絶縁性を有しており、電極層８２および外装体３２の絶縁する役割を担うことができる。絶縁性フィルム層８３を構成する成分の一例としては、上記第１樹脂層８１の欄で列挙したような樹脂が挙げられる。絶縁性フィルム層８３は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよいし、２種類以上の樹脂を組わせて含んでいてもよい。なお、上記「絶縁性を有する」とは、電気を通しにくい性質を有することを意味し、例えばＪＩＳＫ６９１１：２００６に基づいて測定される体積抵抗率が、典型的には１．０×１０^１０Ω・ｃｍ以上、好ましくは１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以上であることを示し得る。ただし、絶縁性フィルム層８３の体積抵抗率は、これに限られるものではない。また、絶縁性フィルム層８３の厚み（図４のＹ方向における厚み）は、特に制限されないが、概ね１０μｍ～１００μｍ（例えば２０μｍ～５０μｍ）とすることができる。なお、本実施形態では、絶縁性フィルム層８３を矩形状としているが、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、他の形状（例えば、円柱状）とすることもできる。

次に、第２樹脂層８６について説明する。図４に示すように、第２樹脂層８６は、ここでは電極体２０の積層方向（図４のＹ方向）において、面圧検知素子部８０よりも電極体２０側に配置されている。かかる構成によると、第２樹脂層８６が電極体２０の初期の急激な厚みの増加等を抑制することによって、電極体２０の局所的な膨張による第１樹脂層８６への圧力を均一化することができる。これによって、電極体２０の中央のみならず、その全体における膨張を検知することができるため、好ましい。第２樹脂層８６が含む樹脂の一例としては、上記第１樹脂層８１の欄で列挙したような樹脂が挙げられる。第２樹脂層８６は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよいし、２種類以上の樹脂を組わせて含んでいてもよい。また、第２樹脂層８６が、耐熱性、対酸化還元性に優れる樹脂（例えば、ポリイミド）を含む場合、隣接した電池に熱が伝播しにくくなるため、好ましい。

好適な一態様では、第２樹脂層８６は弾性体を構成している。このように、第２樹脂層８６が弾性体を構成している場合、第２樹脂層８６が電極体２０の初期の急激な厚みの増加等をより好適に抑制することができる。かかる弾性体の圧縮弾性率は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されないが、例えばＪＩＳＫ７１８１：２０１１に基づいて測定される圧縮弾性率が、５０ＭＰａ以上であってもよく、７０ＭＰａ以上、１００ＭＰａ以上であってもよい。また、上記圧縮弾性率の上限は、概ね２００ＭＰａ以下であり、例えば１５０ＭＰａ以下であってもよい。ただし、弾性体の圧縮弾性率は、これらに限られるものではない。

好適な一態様では、第２樹脂層８６は多孔体を構成している。かかる構成によると、電解液を好適に保持（補充）することができるため、サイクル特性の改善という観点から好ましい。ここで、第２樹脂層８６が多孔体を構成している場合、その空隙率の下限は、例えば１０％以上であり、好ましくは２０％以上であり、より好ましくは３０％以上、４０％以上、５０％以上である。また、かかる空隙率の上限は、例えば９０％以下であってもよく、８０％以下、７０％以下であってもよい。なお、上記空隙率とは、例えばアルキメデス法等によって測定することができる。また、かかる多孔の平均径は、概ね０．０１μｍ～５０００μｍ（例えば１００μｍ～１０００μｍ）とすることができるが、これに限られるものではない。第２樹脂層８６の厚み（図４のＹ方向における厚み）は、特に制限されないが、概ね１０μｍ～１００μｍ（例えば２０μｍ～５０μｍ）とすることができる。なお、本実施形態では、第２樹脂層８６を矩形状としているが、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、他の形状（例えば、円柱状）とすることもできる。

続いて、第３樹脂層８８について説明する。図４に示すように、第３樹脂層８８は、電極体２０が備える２つの幅広面のうち、スペーサー部材１０が配置されていない側の幅広面と、外装体３２との間に配置されている。第３樹脂層８８は、電極体２０の初期の急激な厚みの増加等を抑制することによって、第１樹脂層８６にかかる圧力の均一化に寄与することができる。第３樹脂層８８が含む樹脂としては、上記第１樹脂層８１の欄で列挙したような樹脂が挙げられる。第３樹脂層８８は、１種類の樹脂を単独で含んでいてもよいし、２種類以上の樹脂を組わせて含んでいてもよい。また、好適な一態様では、第３樹脂層８８は弾性体を構成している。この場合、かかる弾性体の圧縮弾性率の値は、上記第２樹脂層８６の説明において記載した値を参照することができる。また、好適な一態様では、第３樹脂層８８は多孔体を構成している。この場合、かかる多孔体の空隙率の値は、上記第２樹脂層８６の説明において記載した値を参照することができる。なお、第２樹脂層８６と第３樹脂層８８は同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、第３樹脂層８８の厚み（図４のＹ方向における厚み）は、特に制限されないが、概ね１０μｍ～１００μｍ（例えば２０μｍ～５０μｍ）とすることができる。なお、本実施形態では、第３樹脂層８８を矩形状としているが、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、他の形状（例えば、円柱状）とすることもできる。

図５は、図４の電極体２０、面圧検知素子部８０、第２樹脂層８６、および第３樹脂層８８の構成を模式的に示す斜視図である。図５では、面圧検知素子部８０が備える幅広面の面積をＳ１、第２樹脂層８６が備える幅広面の面積をＳ２、電極体２０が備える幅広面の面積をＳ３、第３樹脂層８８が備える幅広面の面積をＳ４と表記している。ここで、面積Ｓ２に対する面積Ｓ１の比（Ｓ１／Ｓ２）は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。上記比（Ｓ１／Ｓ２）の下限は、典型的には０．５以上であり、例えば面圧検知素子部８０および第２樹脂層を拘束して配置する場合に、面圧検知素子部８０に拘束力がかかりにくくするという観点から、好ましくは０．８以上、０．９以上である。また、上記比（Ｓ１／Ｓ２）の上限は、例えば１．５以下であり、上述したような観点から、好ましくは１．２以下、１．１以下（例えば１．０以下）である。ただし、上記比（Ｓ１／Ｓ２）は、これらに限られるものではない。

また、面積Ｓ３に対する面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ３）は、ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて特に制限されない。上記比（Ｓ２／Ｓ３）の下限は、典型的には０．５以上であり、例えば第２樹脂層によって電解液を電極体２０により好適に供給するという観点から、好ましくは０．８以上、１．０以上、１．１以上、１．２以上である。また、上記比（Ｓ２／Ｓ３）の上限は、概ね１．５以下であり、例えば１．３以下であってもよい。ただし、上記比（Ｓ２／Ｓ３）は、これらに限定されるものではない。なお、面積Ｓ３に対する面積Ｓ４の比（Ｓ４／Ｓ３）の値の範囲に関しても、上記比（Ｓ２／Ｓ３）と同様である。なお、面積Ｓ１～Ｓ３は、外装体３２の長側壁３２ａの面積よりも小さいことが好ましい。

＜電池の製造方法＞
電池１００は、例えば外装体３２の内部に予めスペーサー部材１０、第２樹脂層８６、および第３樹脂層８８を配置する配置工程と、外装体３２の内部に電極体２０を挿入する挿入工程と、を含む製造方法によって製造することができる。なお、配置工程および挿入工程の順序は、適宜入れ替えてもよい。あるいは、電極体２０、スペーサー部材１０、第２樹脂層８６、および第３樹脂層８８を予め固定し、外装体３２に配置することもできる。

電池１００は各種用途に利用可能であるが、例えば、乗用車、トラック等の車両に搭載されるモータ用の動力源（駆動用電源）として好適に用いることができる。車両の種類は特に限定されないが、例えば、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＥＶ；Plug-in Hybrid Electric Vehicle）、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ；Hybrid Electric Vehicle）、電気自動車（ＢＥＶ；Battery Electric Vehicle）等が挙げられる。また、図７に示すように、電池１００は、バスバー９０を介して複数の電池１００を相互に電気的に接続してなる組電池２００としても好適に用いることができる。この場合、複数の電池１００の間の電気的な接続は、第１導電部材の延伸部の間に、例えば平板状のバスバー９０を架け渡すことで行い得る。バスバー９０は、例えばアルミニウム、アルミニウム合金、ニッケル、ステンレス鋼等の導電性金属からなっている。バスバー９０と延伸部とは、例えばレーザ溶接等の溶接によって電気的に接続し得る。かかる構成の組電池２００によると、組電池２００が備える電池１００において、電極体２０の膨張の検知と、電池１００の劣化の抑制とを好適に両立することができる。

＜変形例＞
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上記実施形態は一例に過ぎない。本発明は、他にも種々の形態にて実施することができる。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。請求の範囲に記載の技術には、上記に例示した実施形態を様々に変形、変更したものが含まれる。例えば、上記した実施形態の一部を他の変形例に置き換えることも可能であり、上記した実施形態に他の変形例を追加することも可能である。また、その技術的特徴が必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することも可能である。

例えば、上記実施形態では、第２樹脂層８６は、電極体２０の積層方向（図４のＹ方向）において、面圧検知素子部８０よりも電極体２０側に配置されているが、これに限定されない。例えば、第２樹脂層８６と面圧検知素子部８０の積層方向における配置を入れ替えた場合においても、ここで開示される技術の効果を得ることができる。特に限定解釈されることを意図したものではないが、この場合、第２樹脂層が外装体に対してスペーサー（緩衝剤）になり得るため、電池の劣化（例えば、サイクル数の低下）が改善されるものと考えられ得る。

例えば、上記実施形態では、電池１００の内部に第３樹脂層を配置しているが、これに限定されない。第３樹脂層を配置しない場合においても、ここで開示される技術の効果を得ることができる。

例えば、上記実施形態では、面圧検知素子部８０が絶縁性フィルム層８３を備えているが、これに限定されない。面圧検知素子部８０が絶縁性フィルム層８３を備えない場合においても、ここで開示される技術の効果を得ることができる。なお、この場合、電極層８２と外装体３２との間に別途絶縁シート等を配置してもよい。

例えば、上記実施形態では、面圧検知素子部８０が一対の絶縁性フィルム層８３を備えているが、これに限定されない。例えば、第２樹脂層８６をかかる絶縁性フィルム層とした場合、面圧検知素子部８０は、一対の絶縁性フィルム層８３のうち電極体２０側の絶縁性フィルム層８３を備えていなくてもよい。

例えば、上記実施形態では、電池１００はスペーサー部材１０を１つのみ備えているが、これに限定されない。ここで開示される技術の効果が発揮される限りにおいて、電池はかかるスペーサー部材を複数備えていてもよい。

例えば、図８は、他の実施形態に係る電池３００を示す模式図である。図８に示すように、電極体３２０および外装体３３２が円筒状の場合、電極体３２０の積層方向（図８のＹ’方向）における最外面と、外装体３３２との間に、スペーサー部材３１０を配置することができる。スペーサー部材３１０は、面圧検知素子部３８０と、第２樹脂層３８６とを備えており、それぞれの構成に関しては上記実施形態を参照することができる。なお、図８では、スペーサー部材３１０は、電極体３２０の最外面の半分（１／２）を覆うようにして配置されているが、これに限定されない。スペーサー部材を配置する領域は、例えば電極体３２０の最外面の面積の１／３以上、１／２以上とすることができ、電極体３２０の膨張をより精度高く検知するという観点から、好ましくは２／３以上、３／４以上（１であってもよい）とすることもできる。面圧検知素子部３８０に含まれる一対の電極層が備える接続部３８４に端子を接続し、電圧の変化をモニタリングすることによって、電極体３２０の膨張を検知することができる。

以上のとおり、ここで開示される技術の具体的な態様として、以下の各項（ｉｔｅｍ）に記載のものが挙げられる。
項１：正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、上記電極体を収容する外装体と、上記電極体の上記積層方向における最外面と、上記外装体との間に配置されたスペーサー部材と、を備えた電池であって、上記スペーサー部材は、電極層と第１樹脂層とを含む面圧検知素子部と、第２樹脂層と、を備える、電池。
項２：上記第２樹脂層は、上記積層方向において、上記面圧検知素子部よりも上記電極体側に配置されている、項１に記載の電池。
項３：上記電極体は２つの幅広面を備える扁平形状に形成されており、上記２つの幅広面のうち、上記スペーサー部材が配置されていない側の幅広面と、上記外装体との間には、第３樹脂層が配置されている、項１または項２に記載の電池。
項４：上記第１樹脂層は、誘電性樹脂を含む、項１～項３のいずれか一つに記載の電池。
項５：上記第１樹脂層は、上記誘電性樹脂としてポリフッ化ビニリデンを含む、項４に記載の電池。
項６：上記第２樹脂層は、弾性体を構成している、項１～項５のいずれか一つに記載の電池。
項７：上記第２樹脂層は、多孔体を構成している、項１～項６のいずれか一つに記載の電池。
項８：上記面圧検知素子部は、さらに絶縁性フィルム層を含む、項１～項７のいずれか一つに記載の電池。
項９：項１～項８のいずれか一つに記載の電池を備えた組電池。

［試験例］
以下、ここで開示される負極に関する試験例について説明するが、本開示をかかる試験例に限定することを意図したものではない。

＜電池の作製＞
・例１に係る電池の作製：
先ず、従来公知の方法によって作製した捲回角型リチウムイオン電池（幅：１４８ｍｍ×高さ：９１ｍｍ×奥行：２６．５ｍｍ）で捲き芯が縦方向（即ち、図４のＺ方向）のものを準備した。そして、図４に示すように、電極体の積層方向（即ち、図４のＸ方向）における一方の幅広面と外装体との間にスペーサー部材を配置した。また、電極体の積層方向における他方の幅広面と外装体との間に、第３樹脂層を配置した（図４を参照）。ここで、上記スペーサー部材が備える面圧検知素子部としては、ポリエステルから構成される絶縁フィルム層－Ｎｉから構成される電極層（正極層）－ＰＶＤＦを含む第１樹脂層－Ｎｉ電極層（負極層）－ポリエステルから構成される絶縁フィルム層の構成を有するものを用いた。また、第２樹脂層および第３樹脂層としては、同一のものを用い、多孔質のポリイミド樹脂（空隙率：８０％，多孔の平均径：５００μｍ）を使用した。また、上述した面積Ｓ２に対する面積Ｓ１の比（Ｓ１／Ｓ２）は１．０、面積Ｓ３に対する面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ３）は１．０であった。このようにして、例１に係る電池を作製した。

・例２に係る電池の作製：
第２樹脂層を配置しなかった以外は例１と同様にして、例２に係る電池を作製した。

・例３に係る電池の作製：
第２樹脂層および面圧検知素子部の、電極体の積層方向における配置を入れ替えた以外は例１と同様にして、例３に係る電池を作製した。

＜評価試験＞
上記のとおり作製した各例に係る電池を、２５℃の環境下に載置した。このとき、拘束面圧は０．５ＭＰａとした。そして、５０Ａの電流値で、充電カット電圧：４．２Ｖ、放電カット電圧：２．５Ｖ、充放電切り替え時の休止時間：６０秒の条件で充放電を行い、電極体の膨張による電池内圧が増加し、面圧検知素子部によって該内圧が６ＭＰａに到達したことが検知された時点で該充放電を停止した。なお、本評価試験では、上述した充放電を１サイクルとし、１０００サイクルを最大サイクル数とした。そして、かかるサイクル数が６００以上７００以下であった場合をランク１（許容可能）、７００超８００以下であった場合をランク２（良好）、８００超であった場合をランク３（優良）と評価した。その結果、例１：ランク３、例２：ランク１、例３：ランク２という結果が得られた。

上記結果より、正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、上記電極体を収容する外装体と、上記電極体の上記積層方向における最外面と、上記外装体との間に配置されたスペーサー部材と、を備えた電池であって、上記スペーサー部材は、電極層と第１樹脂層とを含む面圧検知素子部と、第２樹脂層と、を備える、例１および３に係る電池では、第２樹脂層を備えていない例２に係る電池と比較して、サイクル数が改善されることが確認された。以上より、ここで開示される電池によると、電極体の膨張の検知と、電池の劣化の抑制との両立が好適に実現できることが分かる。

以上、ここに開示される技術の実施形態について説明した。しかし、上述の説明は例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、上述の説明にて例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

１０，３１０ スペーサー部材
２０，３２０ 電極体
３０ 電池ケース
３２，３３２ 外装体
３４ 封口板
３６ 安全弁
４２ 正極端子
４２ａ 正極集電板
４４ 負極端子
４４ａ 負極集電板
５０ 正極
５２ 正極集電体
５２ａ 正極集電体露出部
５４ 正極活物質層
６０ 負極
６２ 負極集電体
６２ａ 負極集電体露出部
６４ 負極活物質層
７０ セパレータ
８０，３８０ 面圧検知素子部
８１ 第１樹脂層
８２ 電極層
８３ 絶縁性フィルム層
８４，３８４ 接続部
８６，３８６ 第２樹脂層
８８ 第３樹脂層
９０ バスバー
１００，３００ 電池
２００ 組電池

Claims (9)

1. 正極および負極が、セパレータを介して積層された電極体と、
   前記電極体を収容する外装体と、
   前記電極体の前記積層方向における最外面と、前記外装体との間に配置されたスペーサー部材と、
   を備えた電池であって、
   前記スペーサー部材は、
   電極層と第１樹脂層とを含む面圧検知素子部と、
   第２樹脂層と、
   を備える、電池。
2. 前記第２樹脂層は、前記積層方向において、前記面圧検知素子部よりも前記電極体側に配置されている、請求項１に記載の電池。
3. 前記電極体は２つの幅広面を備える扁平形状に形成されており、
   前記２つの幅広面のうち、前記スペーサー部材が配置されていない側の幅広面と、前記外装体との間には、第３樹脂層が配置されている、請求項１または２に記載の電池。
4. 前記第１樹脂層は、誘電性樹脂を含む、請求項１または２に記載の電池。
5. 前記第１樹脂層は、前記誘電性樹脂としてポリフッ化ビニリデンを含む、請求項４に記載の電池。
6. 前記第２樹脂層は、弾性体を構成している、請求項１または２に記載の電池。
7. 前記第２樹脂層は、多孔体を構成している、請求項１または２に記載の電池。
8. 前記面圧検知素子部は、さらに絶縁性フィルム層を含む、請求項１または２に記載の電池。
9. 請求項１または２に記載の電池を備えた組電池。

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