JP3868659B2 - 二次電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池に関し、特に薄型二次電池に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話などの携帯機器向けの二次電池として、鉛電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などの薄型二次電池が商品化されている。これら二次電池はステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属製有底角型容器に収納されている。
【０００３】
携帯機器の薄型化に伴って電池の厚さを薄くすることが要望されているものの、前記角型容器では厚さ３ｍｍ以下の薄型二次電池の実用化は困難である。
【０００４】
このため、前記角型容器に替わり、樹脂層と金属層が積層されたラミネートフィルムを電池の外装材として用いることが提案されている。外装材にラミネートフィルムを用いた場合、電池の厚さを薄くでき、電池形状をフレキシブルにすることができるので、該ラミネートフィルムは薄型電池の外装材として適している。
【０００５】
しかしながら、ラミネートフィルムを外装材として用いた薄型電池では過充電、短絡などの誤使用・誤動作に対する安全機構を組み込むことが困難であり、過充電、短絡などが生じた際は、電極からガスが発生して電池が膨れ、破裂あるいは電解液の漏れ、ひいては発火等が生じる恐れがあるという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、薄型化が可能で、かつ安全性に優れた二次電池を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる二次電池は、正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータが積層された偏平状の電極群と；電解質と；少なくとも金属層及び樹脂層を備えた多層構造を有するラミネートフィルムからなり、前記電極群及び前記電解質とを包囲して密封し、かつ前記電極群側に樹脂層が位置するよう配置されてなる外装材と；を具備する二次電池において、前記外装材の金属層に正極、負極の少なくとも一方が前記樹脂層を剥がすことにより接していることを特徴とする二次電池である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる二次電池を図１及び図２を参照して詳細に説明する。図１及び図２は本発明にかかる二次電池の一例を示す断面該略図である。図１及び図２において、外装材１は、電極群２を包囲して密封してなる。外装材１は金属層３と樹脂層４を少なくとも備え、樹脂層４は電極群２側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。また、電解質も、前記外装材１内に収納されている。
【０００９】
外装材１は電池の端子も兼ねており、樹脂層４に開口部８が設けられており、外装材１の金属層３に正極５、負極６の少なくとも一方が樹脂層４の開口部８を通して接している。また、もう残りの電極は端子９に接続されている。
【００１０】
このような構成の電池において、過充電や短絡時に電極からガスが発生して電池内圧が上昇すると、図２に示すように外装材１の、強度的に弱くなっている部分である樹脂層４の開口部８の部分に対応する金属層３の部分が膨れ、それにより電池の端子である外装材１と電極群２が絶縁され、電池反応が停止する。
【００１１】
上記したように、本発明の電池は、電池の過充電や短絡などにより、ガス発生が生じた場合に、外装材が変形することにより電極群と端子との電気的な接続を切断し、それにより破裂あるいは電解液の漏れ、ひいては発火等を抑えるものである。
【００１２】
次に、前記正極５、前記負極６、前記セパレータ７、前記電解質、外装材１について詳しく説明する。
（１）正極５
正極は、例えば正極活物質を含む正極層が集電体に担持された構造を有する。
【００１３】
前記正極は、例えば、正極活物質に導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布、乾燥して薄板状にすることにより作製される。
【００１４】
本発明にかかる電池が、リチウムイオン二次電池である場合、前記正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウム含有マンガン酸化物、リチウム含有マンガンアルミニウム酸化物、リチウム含有マンガン鉄酸化物、リチウム含有マンガンアルミニウム鉄酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウム含有バナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、リチウム含有マンガン酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２）を用いると、高電圧が得られるために好ましい。
【００１５】
前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などを挙げることができる。
【００１６】
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などを用いることができる。
【００１７】
前記正極活物質、導電剤および結着剤の配合割合は、正極活物質８０〜９５重量％、導電剤３〜２０％、結着剤２〜７重量％の範囲にすることが好ましい。
【００１８】
前記集電体としては、前述したような多孔性構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
（２）負極６
負極は、例えば負極材料層が集電体に担持された構造を有する。
【００１９】
前記負極は、例えば、負極材料と結着剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所望の圧力で１回プレスもしくは２〜５回多段階プレスすることにより作製することができる。
【００２０】
本発明の電池がリチウムイオン二次電池である場合、負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物が挙げられる。
【００２１】
前記炭素質物としては、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、メソフェーズ系炭素繊維、メソフェーズ小球体などに５００〜３０００℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料を挙げることができる。中でも、前記熱処理の温度を２０００℃以上にすることにより得られ、（００２）面の面間隔ｄ００２が０．３４０ｎｍ以下である黒鉛質を有する黒鉛質材料を用いるのが好ましい。このような黒鉛質材料を炭素質物として含む負極を備えた非水電解液電池は、電池容量および大電流特性を大幅に向上することができる。前記面間隔ｄ００２は、０．３３６ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２２】
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。
【００２３】
前記炭素質物および前記結着剤の配合割合は、炭素質物８０〜９８重量％、結着剤２〜２０重量％の範囲であることが好ましい。特に、前記炭素質物は負極を作製した状態で５〜２０ｇ／ｍ２の範囲にすることが好ましい。
【００２４】
前記集電体としては、前述したような多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００２５】
前記負極材料としては、前述したリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物を含むものの他に、金属酸化物か、金属硫化物か、もしくは金属窒化物を含むものや、リチウム金属またはリチウム合金からなるものを用いることができる。
【００２６】
前記金属酸化物としては、例えば、スズ酸化物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物などを挙げることができる。
【００２７】
前記金属硫化物としては、例えば、スズ硫化物、チタン硫化物などを挙げることができる。
【００２８】
前記金属窒化物としては、例えば、リチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物などを挙げることができる。
【００２９】
前記リチウム合金としては、例えば、リチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金、リチウムケイ素合金などを挙げることができる。
（３）セパレータ７
セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはＰＶｄＦを含む多孔質フィルムや、合成樹脂製不織布などを用いることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。
【００３０】
前記セパレータの厚さは、３０μｍ以下にすることが好ましい。厚さが３０μｍを越えると、正負極間の距離が大きくなって内部抵抗が大きくなる恐れがある。また、厚さの下限値は、５μｍにすることが好ましい。厚さを５μｍ未満にすると、セパレータの強度が著しく低下して内部ショートが生じ易くなる恐れがある。厚さの上限値は、２５μｍにすることがより好ましく、また、下限値は１０μｍにすることがより好ましい。
（４）電解質
本発明に係る電池がリチウムイオン二次電池であった場合、電解質としては、非水電解液または高分子電解質を用いることができる。
【００３１】
前記非水電解液は非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される液体状電解液で、電極群中の空隙に保持される。
【００３２】
前記非水溶媒としては、リチウムイオン二次電池の溶媒として公知の非水溶媒を用いることができ、特に限定はされないが、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）とＰＣやＥＣより低粘度である非水溶媒（以下第２溶媒と称す）との混合溶媒を主体とする非水溶媒を用いることが好ましい。
【００３３】
第２溶媒としては、例えば鎖状カーボンが好ましく、中でもジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピオン酸エチル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、酢酸エチル（ＥＡ）、トルエン、キシレンまたは、酢酸メチル（ＭＡ）などが挙げられる。これらの第２溶媒は、単独または２種以上の混合物の形態で用いることができる。特に、第２溶媒はドナー数が１６．５以下であることがより好ましい。
【００３４】
第２溶媒の粘度は、２５℃において２８ｍｐ以下であることが好ましい。混合溶媒中のエチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートの配合量は、体積比率で１０〜８０％であることが好ましい。より好ましいエチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートの配合量は体積比率で２０〜７５％である。
【００３５】
非水電解液に含まれる電解質としては、例えば過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２］などのリチウム塩（電解質）が挙げられる。中でもＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４を用いるのが好ましい。
【００３６】
リチウム塩の非水溶媒に対する溶解量は、０．５〜２．０モル／１とすることが望ましい。
【００３７】
非水電解液の量は、電池単位容量１００ｍＡｈ当たり０．２〜０．６ｇにすることが好ましい。これは次のような理由によるものである。非水電解液量を０．２ｇ／１００ｍＡｈ未満にすると、正極と負極のイオン伝導度を十分に保つことができなくなる恐れがある。一方、非水電解液量が０．６ｇ／１００ｍＡｈを超えると、電解液量が多量になってフィルム状外装材による封止が困難になる恐れがある。非水電解液量のより好ましい範囲は、０．４〜０．５５ｇ／１００ｍＡｈである。
【００３８】
好ましい非水電解液は、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）を主体とする混合非水溶媒にリチウム塩を溶解したもので、ＢＬの組成比率は混合非水溶媒全体の４０体積％以上９５体積％以下である。より好ましくは６０体積％以上９０体積％以下であり、この範囲であると高温貯蔵時のガス発生を抑制する効果がより高くなる。４０体積％未満であると高温時のガス発生が生じ易くなる。また、溶媒粘度が高くなり、導電率が低くなるため充放電サイクル特性と大電流放電特性が低下する。また、９５体積％を超えると負極とＢＬとの反応が生じ充放電サイクル特性が低下する。ＢＬと混合される溶媒としては環状カーボネートが負極の充放電効率を高める点で望ましい。
【００３９】
前記環状カーボネートとしては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、トリフロオプロピレンカーボネート（ＴＦＰＣ）などが望ましい。特にＢＬと混合される溶媒としてＥＣを用いると充放電サイクル特性と大電流放電特性を向上させることができる。また、ＢＬと混合する他の溶媒としては、ＰＣ、ＶＣ、及びＴＦＰＣ、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶媒とＥＣとの混合溶媒であると充放電サイクル特性を高める点で望ましい。
【００４０】
さらに溶媒粘度を低下させる観点から低粘度溶媒を２０体積％以下含んでもよい。低粘度溶媒としては例えば鎖状カーボネート、鎖状エーテル、環状エーテルなどが挙げられる。
【００４１】
本発明の非水溶媒のより好ましい組み合わせの具体例は、ＢＬとＥＣ、ＢＬとＰＣ、ＢＬとＥＣとＤＥＣ、ＢＬとＥＣとＭＥＣ、あるいはＢＬとＥＣとＭＥＣとＶＣで、これらの組み合わせでＥＣを含む場合にはＥＣの体積比率は５〜４０体積％とすることが望ましい。また、ＤＥＣ、ＭＥＣ、またはＶＣの体積比率は０．５〜１０体積％とすることが望ましい。さらにセパレータとの濡れ性を良くするためトリオクチルフォスフェートなどの界面活性剤を０．１〜１％の範囲で添加してもよい。
【００４２】
本発明において、ＢＬを含有する非水電解液を使用することにより非水電解液の熱安定性が向上して、電池の異常発熱が抑制されて安全性がより向上する。
【００４３】
また、本発明において用いられる高分子電解質としては前記非水電解液に用いられる非水溶媒とリチウム塩と、高分子材料からなるゲル状高分子電解質であってもよい。高分子電解質は前記電極群の空隙に保持されている。
【００４４】
高分子材料としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリレート（ＰＭＭＡ）などが挙げられる。
【００４５】
前記セパレータの空隙に高分子電解質を保持することにより電解質層が高分子電解質のみからなる電池に比べ、電池の急激な発熱が抑制され安全性を高めることができる。
【００４６】
なお、本発明に関わる二次電池は、リチウムイオン二次電池に限らず、その他の二次電池、例えば鉛電池、ニカド電池、ニッケル水素電池であってもよく、その際、正極、負極、セパレータ、電解質は各電池に応じた材料を適宜用いる。
（５）外装材１
外装材１は、電極群及び電解質を包囲して密封し、収納する。外装材は少なくとも金属層と樹脂層とを積層してなるものであり、金属層の両面に樹脂層を被覆したものであってもよい。
【００４７】
前記金属層としては、電池内部への水の侵入を防ぐアルミニウム、ステンレス、ニッケル等からなることが望ましい。
【００４８】
前記樹脂層は外装材の強度の向上のために用いられるものである。材料としては、電池を作成する際、封口作業が容易である熱可塑性樹脂であることが望ましい。この際、電池作成時には、電極群及び電解質を外装材で包囲した状態で、開口部を封口して樹脂層の融点以上の温度で加熱して熱融着させて封止する。熱可塑性樹脂のうち特にポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマ樹脂等は密着シール性が高く好ましい。
【００４９】
また、金属層と樹脂層との間に絶縁層体層を配置することが望ましい。前記絶縁体層は前記樹脂層として熱可塑性樹脂層を用いた場合、前記熱可塑性樹脂の融点より高融点の絶縁体層であることが望ましい。絶縁体層を構成する物質の融点は熱可塑性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上より好ましくは３０℃以上高いことが望ましい。絶縁体層の具体例としては、前記樹脂層より高融点の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは絶縁性セラミックス粒子分散体等を層状に形成したもの物が挙げられる。樹脂層の密着性、金属層との密着性を考慮して絶縁体層を構成する物質の具体例は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン等が望ましい。
【００５０】
外装材の厚さは５０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。さらに望ましくは８０〜１５０μｍであることが望ましい。薄すぎると変形や破損し易くなり、厚すぎると電池の薄型化の効果が小さくなる。樹脂層の厚さは３０〜１８０μｍの範囲であると好ましい。厚すぎると薄型化の効果が薄れ、また防湿性が低下する。また薄すぎると絶縁性、接着性が劣る。
【００５１】
金属層の厚さは３０〜８０μｍの範囲であると好ましい。厚すぎると薄型化の効果が薄れ、柔軟性が損なわれる。また薄すぎると破損しやすくなる。
【００５２】
【実施例】
（実施例１）
＜正極の作製＞
まず、リチウムコバルト酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２；但し、Ｘは０≦Ｘ≦１である）粉末９１重量％をアセチレンブラック２．５重量％、グラファイト３重量％、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４重量％と、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液を加えて混合し、厚さ１０μｍのアルミニウム箔の集電体に塗布し乾燥後、プレスすることにより電極密度が３．０ｇ／ｃｍ３で、活物質層の片面の厚さが４８μｍの正極活物質層が集電体の両面に担持された構造の正極を作製した。したがって正極活物質層の厚さの合計は９６μｍとなった。
＜負極の作製＞
炭素質材料として３０００℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維（繊維径が８μｍ、平均繊維長が２０μｍ、平均面間隔（ｄ００２）が０．３３６０ｎｍ）の粉末を９３重量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）７重量％とＮＭＰ溶液とを加えて混合し、厚さが１０μｍの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより電極密度が１．３ｇ／ｃｍ３で、活物質層の片面の厚さが４５μｍの負極活物質層が集電体の両面に担持された負極を作製した。したがって負極活物質層の厚さの合計は９０μｍとなった。
＜電極偏平コイルの作製＞
上記正極と厚さ２０μｍ、多孔度４０％のポリエチレン製セパレータと上記負極を積層して、電極群とし、渦巻き状に捲回した後、偏平状に成形し厚さ２．５ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ５０ｍｍの偏平型コイルを作製した。
＜非水電解液＞
非水電解液として、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を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）の混合溶媒（混合体積比率１：２）に１リットルあたり１モル溶解して非水電解液を調整した。
＜電池の作製＞
外装材として２枚のラミネートフィルムを準備した。ラミネートフィルムは厚さ７８μｍのポリプロピレンからなる樹脂層と、厚さ４０μｍのアルミニウムからなる金属層が積層されている。２枚のうち１枚のラミネートフィルムの樹脂層のみを一部を剥がし、樹脂層に１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの開口部を作製した。樹脂層が電極群の正極に接するように重ね、もう１枚の樹脂層を剥がしていないラミネートフィルムを他方に重ね、周囲の三方を加圧熱融着した。それにより開口部を通して金属層が正極に接するようになった。
【００５３】
さらに、真空加熱乾燥した電池に電池容量１Ａｈ当たり前記非水電解液５ｇを注液、ラミネートフィルムの開口部を加熱融着することにより、厚さ２ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ８６ｍｍの薄型非水電解液二次電池を組み立てた。
【００５４】
本実施例で組み立てた電池の該略図を図１に示す。図１において外装材１内には、電極群２が収納されている。外装材１は金属層３と樹脂層４を備え、樹脂層４は電極群側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。電解液は、前記外装材１内に収納されている。
【００５５】
さらに外装材１は電池の正極端子も兼ねており、外装材１の金属層３に正極５が樹脂層４の開口部８を通して接している。また、負極は端子９に電気的に接続されている。
（実施例２）
外装材として実施例１と同様の２枚のラミネートフィルムを準備した。２枚のラミネートフィルムの樹脂層のみを一部を剥がし、樹脂層に１０ｍｍ×１０ｍｍｍの大きさの開口部を作製した。この面が電極群の正極、負極にそれぞれ接するように重ね、周囲の三方を加圧熱融着した。２枚のラミネートフィルム同士が電気的に接触しないことを確認した。
【００５６】
さらに真空加熱乾燥した電池に電池容量１Ａｈ当たり前記非水電解液５ｇを注液、ラミネートフィルムの開口部を加熱融着することにより、厚さ２ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ８６ｍｍの薄型非水電解液二次電池を組み立てた。
【００５７】
本実施例で組み立てた電池の該略図を図３に示す。図３において外装材１内には、電極群２が収納されている。外装材１は金属層３と樹脂層４を備え、樹脂層４は電極群側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。電解液は、前記外装材１内に収納されている。
【００５８】
さらに外装材１は電池の端子も兼ねており、外装材１の金属層３に正極５、負極６が樹脂層４の開口部８を通して接している。
（比較例１）
樹脂層に開口部がないラミネートフィルムを用いた以外は実施例１と同様薄型非水電解液二次電池を組み立てた。
【００５９】
本比較例で組み立てた電池の該略図を図４に示す。図４において外装材１内には、電極群２が収納されている。外装材１は金属層３と樹脂層４を備え、樹脂層４は電極群側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。電解液は、前記外装材１内に収納されている。
【００６０】
さらに正極５は端子９に、負極６は端子１０に電気的に接続されている。
【００６１】
得られた実施例１、２及び比較例の二次電池について、電流１００ｍＡで連続１０時間充電を行う過充電試験を実施し、発火、破裂、漏液などの異常を生じた電池の発生率を調べた。その結果を表１に示す。また、外部短絡を実施し、同様に発火、破裂、漏液などの異常を生じた電池の発生率を調べた。その結果を同様に表１に示す。
【表１】
表１から明らかなように、実施例１、２の二次電池は過充電、外部短絡での安全性が優れていることがわかる。実施例１、２の二次電池においては、過充電や短絡時に電極からガスが発生して電池内圧が上昇すると、樹脂層４の開口部８の部分に対応する金属層３の部分が膨れ、それにより端子である外装材１と電極群２が絶縁され、電池反応が停止したものである。
【００６２】
これに対し、比較例の二次電池では、発火、破裂、漏液などの異常がみられることがわかる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、安全性に優れた薄型化が可能な二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる非水電解液二次電池の一例を示す断面図。
【図２】 本発明に係わる非水電解液二次電池の一例を示す断面図。
【図３】 本実施例に係わる非水電解液二次電池の一例を示す断面図。
【図４】 比較例に係わる非水電解液二次電池を示す断面図。
【符号の説明】
１…外装材
２…電極群
３…金属層
４…樹脂層
５…正極
６…負極
７…セパレータ
８…開口部
９…端子
１０…端子
【発明の属する技術分野】
本発明は、二次電池に関し、特に薄型二次電池に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
現在、携帯電話などの携帯機器向けの二次電池として、鉛電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン二次電池などの薄型二次電池が商品化されている。これら二次電池はステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属製有底角型容器に収納されている。
【０００３】
携帯機器の薄型化に伴って電池の厚さを薄くすることが要望されているものの、前記角型容器では厚さ３ｍｍ以下の薄型二次電池の実用化は困難である。
【０００４】
このため、前記角型容器に替わり、樹脂層と金属層が積層されたラミネートフィルムを電池の外装材として用いることが提案されている。外装材にラミネートフィルムを用いた場合、電池の厚さを薄くでき、電池形状をフレキシブルにすることができるので、該ラミネートフィルムは薄型電池の外装材として適している。
【０００５】
しかしながら、ラミネートフィルムを外装材として用いた薄型電池では過充電、短絡などの誤使用・誤動作に対する安全機構を組み込むことが困難であり、過充電、短絡などが生じた際は、電極からガスが発生して電池が膨れ、破裂あるいは電解液の漏れ、ひいては発火等が生じる恐れがあるという問題点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、薄型化が可能で、かつ安全性に優れた二次電池を提供しようとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係わる二次電池は、正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータが積層された偏平状の電極群と；電解質と；少なくとも金属層及び樹脂層を備えた多層構造を有するラミネートフィルムからなり、前記電極群及び前記電解質とを包囲して密封し、かつ前記電極群側に樹脂層が位置するよう配置されてなる外装材と；を具備する二次電池において、前記外装材の金属層に正極、負極の少なくとも一方が前記樹脂層を剥がすことにより接していることを特徴とする二次電池である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる二次電池を図１及び図２を参照して詳細に説明する。図１及び図２は本発明にかかる二次電池の一例を示す断面該略図である。図１及び図２において、外装材１は、電極群２を包囲して密封してなる。外装材１は金属層３と樹脂層４を少なくとも備え、樹脂層４は電極群２側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。また、電解質も、前記外装材１内に収納されている。
【０００９】
外装材１は電池の端子も兼ねており、樹脂層４に開口部８が設けられており、外装材１の金属層３に正極５、負極６の少なくとも一方が樹脂層４の開口部８を通して接している。また、もう残りの電極は端子９に接続されている。
【００１０】
このような構成の電池において、過充電や短絡時に電極からガスが発生して電池内圧が上昇すると、図２に示すように外装材１の、強度的に弱くなっている部分である樹脂層４の開口部８の部分に対応する金属層３の部分が膨れ、それにより電池の端子である外装材１と電極群２が絶縁され、電池反応が停止する。
【００１１】
上記したように、本発明の電池は、電池の過充電や短絡などにより、ガス発生が生じた場合に、外装材が変形することにより電極群と端子との電気的な接続を切断し、それにより破裂あるいは電解液の漏れ、ひいては発火等を抑えるものである。
【００１２】
次に、前記正極５、前記負極６、前記セパレータ７、前記電解質、外装材１について詳しく説明する。
（１）正極５
正極は、例えば正極活物質を含む正極層が集電体に担持された構造を有する。
【００１３】
前記正極は、例えば、正極活物質に導電剤および結着剤を適当な溶媒に懸濁し、この懸濁物を集電体に塗布、乾燥して薄板状にすることにより作製される。
【００１４】
本発明にかかる電池が、リチウムイオン二次電池である場合、前記正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウム含有マンガン酸化物、リチウム含有マンガンアルミニウム酸化物、リチウム含有マンガン鉄酸化物、リチウム含有マンガンアルミニウム鉄酸化物、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物、リチウム含有鉄酸化物、リチウム含有バナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。中でも、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ２）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．２Ｏ２）、リチウム含有マンガン酸化物（例えば、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＭｎＯ２）を用いると、高電圧が得られるために好ましい。
【００１５】
前記導電剤としては、例えばアセチレンブラック、カーボンブラック、黒鉛などを挙げることができる。
【００１６】
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）などを用いることができる。
【００１７】
前記正極活物質、導電剤および結着剤の配合割合は、正極活物質８０〜９５重量％、導電剤３〜２０％、結着剤２〜７重量％の範囲にすることが好ましい。
【００１８】
前記集電体としては、前述したような多孔性構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
（２）負極６
負極は、例えば負極材料層が集電体に担持された構造を有する。
【００１９】
前記負極は、例えば、負極材料と結着剤とを溶媒の存在下で混練し、得られた懸濁物を集電体に塗布し、乾燥した後、所望の圧力で１回プレスもしくは２〜５回多段階プレスすることにより作製することができる。
【００２０】
本発明の電池がリチウムイオン二次電池である場合、負極材料としては、リチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物が挙げられる。
【００２１】
前記炭素質物としては、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素などの黒鉛質材料もしくは炭素質材料、熱硬化性樹脂、等方性ピッチ、メソフェーズピッチ、メソフェーズ系炭素繊維、メソフェーズ小球体などに５００〜３０００℃で熱処理を施すことにより得られる黒鉛質材料または炭素質材料を挙げることができる。中でも、前記熱処理の温度を２０００℃以上にすることにより得られ、（００２）面の面間隔ｄ００２が０．３４０ｎｍ以下である黒鉛質を有する黒鉛質材料を用いるのが好ましい。このような黒鉛質材料を炭素質物として含む負極を備えた非水電解液電池は、電池容量および大電流特性を大幅に向上することができる。前記面間隔ｄ００２は、０．３３６ｎｍ以下であることがさらに好ましい。
【００２２】
前記結着剤としては、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エチレン−プロピレン−ブタジエンゴム（ＥＰＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。
【００２３】
前記炭素質物および前記結着剤の配合割合は、炭素質物８０〜９８重量％、結着剤２〜２０重量％の範囲であることが好ましい。特に、前記炭素質物は負極を作製した状態で５〜２０ｇ／ｍ２の範囲にすることが好ましい。
【００２４】
前記集電体としては、前述したような多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００２５】
前記負極材料としては、前述したリチウムイオンを吸蔵・放出する炭素質物を含むものの他に、金属酸化物か、金属硫化物か、もしくは金属窒化物を含むものや、リチウム金属またはリチウム合金からなるものを用いることができる。
【００２６】
前記金属酸化物としては、例えば、スズ酸化物、ケイ素酸化物、リチウムチタン酸化物、ニオブ酸化物、タングステン酸化物などを挙げることができる。
【００２７】
前記金属硫化物としては、例えば、スズ硫化物、チタン硫化物などを挙げることができる。
【００２８】
前記金属窒化物としては、例えば、リチウムコバルト窒化物、リチウム鉄窒化物、リチウムマンガン窒化物などを挙げることができる。
【００２９】
前記リチウム合金としては、例えば、リチウムアルミニウム合金、リチウムスズ合金、リチウム鉛合金、リチウムケイ素合金などを挙げることができる。
（３）セパレータ７
セパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンまたはＰＶｄＦを含む多孔質フィルムや、合成樹脂製不織布などを用いることができる。中でも、ポリエチレンか、あるいはポリプロピレン、または両者からなる多孔質フィルムは、二次電池の安全性を向上できるため、好ましい。
【００３０】
前記セパレータの厚さは、３０μｍ以下にすることが好ましい。厚さが３０μｍを越えると、正負極間の距離が大きくなって内部抵抗が大きくなる恐れがある。また、厚さの下限値は、５μｍにすることが好ましい。厚さを５μｍ未満にすると、セパレータの強度が著しく低下して内部ショートが生じ易くなる恐れがある。厚さの上限値は、２５μｍにすることがより好ましく、また、下限値は１０μｍにすることがより好ましい。
（４）電解質
本発明に係る電池がリチウムイオン二次電池であった場合、電解質としては、非水電解液または高分子電解質を用いることができる。
【００３１】
前記非水電解液は非水溶媒に電解質を溶解することにより調製される液体状電解液で、電極群中の空隙に保持される。
【００３２】
前記非水溶媒としては、リチウムイオン二次電池の溶媒として公知の非水溶媒を用いることができ、特に限定はされないが、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）とＰＣやＥＣより低粘度である非水溶媒（以下第２溶媒と称す）との混合溶媒を主体とする非水溶媒を用いることが好ましい。
【００３３】
第２溶媒としては、例えば鎖状カーボンが好ましく、中でもジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、プロピオン酸エチル、プロピオン酸メチル、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）、アセトニトリル（ＡＮ）、酢酸エチル（ＥＡ）、トルエン、キシレンまたは、酢酸メチル（ＭＡ）などが挙げられる。これらの第２溶媒は、単独または２種以上の混合物の形態で用いることができる。特に、第２溶媒はドナー数が１６．５以下であることがより好ましい。
【００３４】
第２溶媒の粘度は、２５℃において２８ｍｐ以下であることが好ましい。混合溶媒中のエチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートの配合量は、体積比率で１０〜８０％であることが好ましい。より好ましいエチレンカーボネートまたはプロピレンカーボネートの配合量は体積比率で２０〜７５％である。
【００３５】
非水電解液に含まれる電解質としては、例えば過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、ホウフッ化リチウム（ＬｉＢＦ４）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、トリフルオロメタスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、ビストリフルオロメチルスルホニルイミドリチウム［ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２］などのリチウム塩（電解質）が挙げられる。中でもＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４を用いるのが好ましい。
【００３６】
リチウム塩の非水溶媒に対する溶解量は、０．５〜２．０モル／１とすることが望ましい。
【００３７】
非水電解液の量は、電池単位容量１００ｍＡｈ当たり０．２〜０．６ｇにすることが好ましい。これは次のような理由によるものである。非水電解液量を０．２ｇ／１００ｍＡｈ未満にすると、正極と負極のイオン伝導度を十分に保つことができなくなる恐れがある。一方、非水電解液量が０．６ｇ／１００ｍＡｈを超えると、電解液量が多量になってフィルム状外装材による封止が困難になる恐れがある。非水電解液量のより好ましい範囲は、０．４〜０．５５ｇ／１００ｍＡｈである。
【００３８】
好ましい非水電解液は、γ−ブチロラクトン（ＢＬ）を主体とする混合非水溶媒にリチウム塩を溶解したもので、ＢＬの組成比率は混合非水溶媒全体の４０体積％以上９５体積％以下である。より好ましくは６０体積％以上９０体積％以下であり、この範囲であると高温貯蔵時のガス発生を抑制する効果がより高くなる。４０体積％未満であると高温時のガス発生が生じ易くなる。また、溶媒粘度が高くなり、導電率が低くなるため充放電サイクル特性と大電流放電特性が低下する。また、９５体積％を超えると負極とＢＬとの反応が生じ充放電サイクル特性が低下する。ＢＬと混合される溶媒としては環状カーボネートが負極の充放電効率を高める点で望ましい。
【００３９】
前記環状カーボネートとしては、プロピレンカーボネート（ＰＣ）やエチレンカーボネート（ＥＣ）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、トリフロオプロピレンカーボネート（ＴＦＰＣ）などが望ましい。特にＢＬと混合される溶媒としてＥＣを用いると充放電サイクル特性と大電流放電特性を向上させることができる。また、ＢＬと混合する他の溶媒としては、ＰＣ、ＶＣ、及びＴＦＰＣ、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）からなる群より選ばれる少なくとも一種の溶媒とＥＣとの混合溶媒であると充放電サイクル特性を高める点で望ましい。
【００４０】
さらに溶媒粘度を低下させる観点から低粘度溶媒を２０体積％以下含んでもよい。低粘度溶媒としては例えば鎖状カーボネート、鎖状エーテル、環状エーテルなどが挙げられる。
【００４１】
本発明の非水溶媒のより好ましい組み合わせの具体例は、ＢＬとＥＣ、ＢＬとＰＣ、ＢＬとＥＣとＤＥＣ、ＢＬとＥＣとＭＥＣ、あるいはＢＬとＥＣとＭＥＣとＶＣで、これらの組み合わせでＥＣを含む場合にはＥＣの体積比率は５〜４０体積％とすることが望ましい。また、ＤＥＣ、ＭＥＣ、またはＶＣの体積比率は０．５〜１０体積％とすることが望ましい。さらにセパレータとの濡れ性を良くするためトリオクチルフォスフェートなどの界面活性剤を０．１〜１％の範囲で添加してもよい。
【００４２】
本発明において、ＢＬを含有する非水電解液を使用することにより非水電解液の熱安定性が向上して、電池の異常発熱が抑制されて安全性がより向上する。
【００４３】
また、本発明において用いられる高分子電解質としては前記非水電解液に用いられる非水溶媒とリチウム塩と、高分子材料からなるゲル状高分子電解質であってもよい。高分子電解質は前記電極群の空隙に保持されている。
【００４４】
高分子材料としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリエチレンオキサイド（ＰＥＯ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリレート（ＰＭＭＡ）などが挙げられる。
【００４５】
前記セパレータの空隙に高分子電解質を保持することにより電解質層が高分子電解質のみからなる電池に比べ、電池の急激な発熱が抑制され安全性を高めることができる。
【００４６】
なお、本発明に関わる二次電池は、リチウムイオン二次電池に限らず、その他の二次電池、例えば鉛電池、ニカド電池、ニッケル水素電池であってもよく、その際、正極、負極、セパレータ、電解質は各電池に応じた材料を適宜用いる。
（５）外装材１
外装材１は、電極群及び電解質を包囲して密封し、収納する。外装材は少なくとも金属層と樹脂層とを積層してなるものであり、金属層の両面に樹脂層を被覆したものであってもよい。
【００４７】
前記金属層としては、電池内部への水の侵入を防ぐアルミニウム、ステンレス、ニッケル等からなることが望ましい。
【００４８】
前記樹脂層は外装材の強度の向上のために用いられるものである。材料としては、電池を作成する際、封口作業が容易である熱可塑性樹脂であることが望ましい。この際、電池作成時には、電極群及び電解質を外装材で包囲した状態で、開口部を封口して樹脂層の融点以上の温度で加熱して熱融着させて封止する。熱可塑性樹脂のうち特にポリエチレン、ポリプロピレン、アイオノマ樹脂等は密着シール性が高く好ましい。
【００４９】
また、金属層と樹脂層との間に絶縁層体層を配置することが望ましい。前記絶縁体層は前記樹脂層として熱可塑性樹脂層を用いた場合、前記熱可塑性樹脂の融点より高融点の絶縁体層であることが望ましい。絶縁体層を構成する物質の融点は熱可塑性樹脂層を構成する熱可塑性樹脂の融点より２０℃以上より好ましくは３０℃以上高いことが望ましい。絶縁体層の具体例としては、前記樹脂層より高融点の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、あるいは絶縁性セラミックス粒子分散体等を層状に形成したもの物が挙げられる。樹脂層の密着性、金属層との密着性を考慮して絶縁体層を構成する物質の具体例は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ナイロン等が望ましい。
【００５０】
外装材の厚さは５０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。さらに望ましくは８０〜１５０μｍであることが望ましい。薄すぎると変形や破損し易くなり、厚すぎると電池の薄型化の効果が小さくなる。樹脂層の厚さは３０〜１８０μｍの範囲であると好ましい。厚すぎると薄型化の効果が薄れ、また防湿性が低下する。また薄すぎると絶縁性、接着性が劣る。
【００５１】
金属層の厚さは３０〜８０μｍの範囲であると好ましい。厚すぎると薄型化の効果が薄れ、柔軟性が損なわれる。また薄すぎると破損しやすくなる。
【００５２】
【実施例】
（実施例１）
＜正極の作製＞
まず、リチウムコバルト酸化物（ＬｉｘＣｏＯ２；但し、Ｘは０≦Ｘ≦１である）粉末９１重量％をアセチレンブラック２．５重量％、グラファイト３重量％、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）４重量％と、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）溶液を加えて混合し、厚さ１０μｍのアルミニウム箔の集電体に塗布し乾燥後、プレスすることにより電極密度が３．０ｇ／ｃｍ３で、活物質層の片面の厚さが４８μｍの正極活物質層が集電体の両面に担持された構造の正極を作製した。したがって正極活物質層の厚さの合計は９６μｍとなった。
＜負極の作製＞
炭素質材料として３０００℃で熱処理したメソフェーズピッチ系炭素繊維（繊維径が８μｍ、平均繊維長が２０μｍ、平均面間隔（ｄ００２）が０．３３６０ｎｍ）の粉末を９３重量％と、結着剤としてポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）７重量％とＮＭＰ溶液とを加えて混合し、厚さが１０μｍの銅箔からなる集電体の両面に塗布し、乾燥し、プレスすることにより電極密度が１．３ｇ／ｃｍ３で、活物質層の片面の厚さが４５μｍの負極活物質層が集電体の両面に担持された負極を作製した。したがって負極活物質層の厚さの合計は９０μｍとなった。
＜電極偏平コイルの作製＞
上記正極と厚さ２０μｍ、多孔度４０％のポリエチレン製セパレータと上記負極を積層して、電極群とし、渦巻き状に捲回した後、偏平状に成形し厚さ２．５ｍｍ、幅３０ｍｍ、高さ５０ｍｍの偏平型コイルを作製した。
＜非水電解液＞
非水電解液として、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を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）の混合溶媒（混合体積比率１：２）に１リットルあたり１モル溶解して非水電解液を調整した。
＜電池の作製＞
外装材として２枚のラミネートフィルムを準備した。ラミネートフィルムは厚さ７８μｍのポリプロピレンからなる樹脂層と、厚さ４０μｍのアルミニウムからなる金属層が積層されている。２枚のうち１枚のラミネートフィルムの樹脂層のみを一部を剥がし、樹脂層に１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさの開口部を作製した。樹脂層が電極群の正極に接するように重ね、もう１枚の樹脂層を剥がしていないラミネートフィルムを他方に重ね、周囲の三方を加圧熱融着した。それにより開口部を通して金属層が正極に接するようになった。
【００５３】
さらに、真空加熱乾燥した電池に電池容量１Ａｈ当たり前記非水電解液５ｇを注液、ラミネートフィルムの開口部を加熱融着することにより、厚さ２ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ８６ｍｍの薄型非水電解液二次電池を組み立てた。
【００５４】
本実施例で組み立てた電池の該略図を図１に示す。図１において外装材１内には、電極群２が収納されている。外装材１は金属層３と樹脂層４を備え、樹脂層４は電極群側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。電解液は、前記外装材１内に収納されている。
【００５５】
さらに外装材１は電池の正極端子も兼ねており、外装材１の金属層３に正極５が樹脂層４の開口部８を通して接している。また、負極は端子９に電気的に接続されている。
（実施例２）
外装材として実施例１と同様の２枚のラミネートフィルムを準備した。２枚のラミネートフィルムの樹脂層のみを一部を剥がし、樹脂層に１０ｍｍ×１０ｍｍｍの大きさの開口部を作製した。この面が電極群の正極、負極にそれぞれ接するように重ね、周囲の三方を加圧熱融着した。２枚のラミネートフィルム同士が電気的に接触しないことを確認した。
【００５６】
さらに真空加熱乾燥した電池に電池容量１Ａｈ当たり前記非水電解液５ｇを注液、ラミネートフィルムの開口部を加熱融着することにより、厚さ２ｍｍ、幅５０ｍｍ、高さ８６ｍｍの薄型非水電解液二次電池を組み立てた。
【００５７】
本実施例で組み立てた電池の該略図を図３に示す。図３において外装材１内には、電極群２が収納されている。外装材１は金属層３と樹脂層４を備え、樹脂層４は電極群側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。電解液は、前記外装材１内に収納されている。
【００５８】
さらに外装材１は電池の端子も兼ねており、外装材１の金属層３に正極５、負極６が樹脂層４の開口部８を通して接している。
（比較例１）
樹脂層に開口部がないラミネートフィルムを用いた以外は実施例１と同様薄型非水電解液二次電池を組み立てた。
【００５９】
本比較例で組み立てた電池の該略図を図４に示す。図４において外装材１内には、電極群２が収納されている。外装材１は金属層３と樹脂層４を備え、樹脂層４は電極群側に位置するよう配置されている。前記電極群２は、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に正極層が担持された構造を有する正極５と、例えば多孔性導電性基板からなる集電体に負極層が担持された構造を有する負極６と、前記正極５及び前記負極６との間に挿入されたセパレータ７とから構成される。電解液は、前記外装材１内に収納されている。
【００６０】
さらに正極５は端子９に、負極６は端子１０に電気的に接続されている。
【００６１】
得られた実施例１、２及び比較例の二次電池について、電流１００ｍＡで連続１０時間充電を行う過充電試験を実施し、発火、破裂、漏液などの異常を生じた電池の発生率を調べた。その結果を表１に示す。また、外部短絡を実施し、同様に発火、破裂、漏液などの異常を生じた電池の発生率を調べた。その結果を同様に表１に示す。
【表１】
【００６２】
これに対し、比較例の二次電池では、発火、破裂、漏液などの異常がみられることがわかる。
【００６３】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、安全性に優れた薄型化が可能な二次電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係わる非水電解液二次電池の一例を示す断面図。
【図２】 本発明に係わる非水電解液二次電池の一例を示す断面図。
【図３】 本実施例に係わる非水電解液二次電池の一例を示す断面図。
【図４】 比較例に係わる非水電解液二次電池を示す断面図。
【符号の説明】
１…外装材
２…電極群
３…金属層
４…樹脂層
５…正極
６…負極
７…セパレータ
８…開口部
９…端子
１０…端子
Claims (1)
- 正極と、負極と、正極及び負極の間に配置されたセパレータが積層された偏平状の電極群と；電解質と；少なくとも金属層及び樹脂層を備えた多層構造を有するラミネートフィルムからなり、前記電極群及び前記電解質とを包囲して密封し、かつ前記電極群側に樹脂層が位置するよう配置されてなる外装材と；を具備する二次電池において、
前記外装材の金属層に正極、負極の少なくとも一方が前記樹脂層を剥がすことにより接していることを特徴とする二次電池。
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1999
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