JP4721622B2

JP4721622B2 - Nonaqueous electrolyte secondary battery

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Publication number: JP4721622B2
Application number: JP2003132429A
Authority: JP
Inventors: 賢西村; 直人荒井; 透大島; 文夫大尾; 宗久生駒; 英男海谷
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-12-27
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2011-07-13
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP2004253356A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電極合剤を担持するための非水電解質二次電池用集電体シートおよび非水電解質二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
非水電解質二次電池は、正極、負極およびセパレータからなる極板群を具備しており、極板群には、積層型と捲回型とがある。積層型の極板群は、正極と負極とをセパレータを介して交互に積層して得られる。捲回型の極板群は、長尺の正極と負極とをセパレータを介して捲回して得られる。正極と負極は、それぞれ集電体シートおよびこれに担持された少なくとも１つの電極合剤層からなり、集電体シートには、全体が導電部からなる金属箔等が用いられている。これらの極板群は、正極と負極の端部が交互に配列した側面を有する。このような極板群においては、集電タブや集電リードを用いて側面から電気を取り出すことにより、短絡が防止されている。
【０００３】
近年、電子・電気機器の小型化・軽量化に伴い、非水電解質二次電池に対する小型化・軽量化への要望が強まってきている。しかし、現行の非水電解質二次電池は、内部構造が複雑であり、一定容積あたりの製品が有する電気容量を向上させるには限界がある。複雑な構造が、非水電解質二次電池の信頼性の向上を妨げている面もある。例えば、電極に接続された集電タブまたは集電リードが、電極面における均一な電極反応を妨げたり、タブやリードの切断面に通常よりも大きな金属バリが生じた場合に内部短絡が発生したりする。
【０００４】
そこで、電池の内部構造を簡略化する観点から、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆側の側面から負極を突出させ、集電タブや集電リードを介さずに、各側面から直接電気を取り出すことが提案されている。例えば、積層型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板を、所定の金属部材を用いて一体接合する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、捲回型の極板群を有する電池では、突出させた同一極性の極板の芯材と板状の集電板とを接合する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１２６７０７号公報
【特許文献２】
特開２０００−２９４２２２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、電極合剤を担持するための従来の集電体シートは、全体が導電部からなることから、電極合剤の未塗工部は必ず導電性を有するため、内部短絡の可能性が高くなるという問題がある。また、極板群の側面の１つから正極を突出させ、前記側面とは逆側の側面から負極を突出させる場合、集電構造が複雑になるため、１つずつ極板群を作製しなければならず、極板群の製造工程が複雑になる。すなわち、複数の極板群を同時に作製することができないという問題がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、集電体シートの表面に導電部と絶縁部とを共存させることにより、上記問題を改善することを目的とする。本発明によれば、集電体シートの導電部に電極合剤を担持する一方で、絶縁部には電極合剤を担持しないことが可能である。そのような構造によれば、集電体シートの電極合剤の未塗工部は、集電部を除いて絶縁部からなるため、内部短絡の可能性は大きく低減する。また、集電部には、一方の電極の集電体シートの導電部と他方の電極の集電体シートの絶縁部とが交互に配列することが可能であり、集電構造が簡略化される。このように、本発明によれば、集電構造が簡略であり、信頼性が高く、高い電気容量を有する非水電解質二次電池を提供することができる。また、本発明によれば、同時に複数の非水電解質二次電池を効率的に製造することができる。
【０００８】
本発明は、また、上記のような新規な構造を有する非水電解質二次電池において、安全性をさらに向上させる観点から、万一短絡等が生じた場合においても、過電流を遮断するための機能を備えている。
【０００９】
すなわち、本発明は、（ａ）少なくとも１つの第１電極、（ｂ）少なくとも１つの第２電極、および（ｃ）第１電極と第２電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記第１電極（ａ）は、第１集電体シート（集電体シートＡ）およびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シート（集電体シートＡ）およびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートの両方が、絶縁シートを含み、かつ、表面に導電部と絶縁部とを有し、前記導電部が、前記絶縁シートの表面に形成された導電層からなり、前記絶縁部が、前記絶縁シートの露出部からなり、前記導電層の一部が、集電方向に対して垂直な幅方向において細幅に形成されており、前記細幅部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断し、前記第１集電体シートの導電部および前記第２集電体シートの絶縁部が前記極板群の第１側面において第１端子と接続され、前記第２集電体シートの導電部および前記第１集電体シートの絶縁部が前記極板群の第２側面において第２端子と接続されている非水電解質二次電池（以下、非水電解質二次電池Ａという）に関する。
ここで、「溶断」とは、導体に大電流が流れたとき、ジュール熱により、導体が溶解して、電流遮断する機構を言う。
非水電解質二次電池Ａにおいて、前記細幅部の集電方向に対して垂直な幅ａは、前記導電層の主要部の集電方向に対して垂直な幅Ａの１０％以下であることが好ましい。
【００１０】
本発明は、また、（ａ）少なくとも１つの第１電極、（ｂ）少なくとも１つの第２電極、および（ｃ）第１電極と第２電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記第１電極（ａ）は、第１集電体シート（集電体シートＢ）およびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シート（集電体シートＢ）およびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートの両方が、導電シートを含み、かつ、表面に導電部と絶縁部とを有し、前記絶縁部が、前記導電シートの表面に形成された絶縁層からなり、前記導電部が、前記導電シートの露出部からなり、前記導電シートの一部が、集電方向に対して垂直な溝形状になるように肉薄に形成されており、前記肉薄部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断し、前記第１集電体シートの導電部および前記第２集電体シートの絶縁部が前記極板群の第１側面において第１端子と接続され、前記第２集電体シートの導電部および前記第１集電体シートの絶縁部が前記極板群の第２側面において第２端子と接続されている非水電解質二次電池（以下、非水電解質二次電池Ｂという）に関する。
非水電解質二次電池Ｂにおいて、肉薄部の厚さｂは、前記導電シートの主要部の厚さＢの１０％以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明は、また、（ａ）少なくとも１つの第１電極、（ｂ）少なくとも１つの第２電極、および（ｃ）第１電極と第２電極との間に介在するセパレータからなる極板群を有する非水電解質二次電池であって、前記第１電極（ａ）は、第１集電体シート（集電体シートＣ）およびこれに担持された少なくとも１つの第１電極合剤層からなり、前記第２電極（ｂ）は、第２集電体シート（集電体シートＣ）およびこれに担持された少なくとも１つの第２電極合剤層からなり、前記第１集電体シートおよび第２集電体シートの両方が、同一面に沿って配置された導電シート部および絶縁シート部からなり、かつ、表面に導電部と絶縁部とを有し、前記導電部が、導電シート部の表面からなり、前記絶縁部が、前記絶縁シート部の表面からなり、前記導電シート部の一部が、集電方向に対して垂直な溝形状になるように肉薄に形成されており、前記肉薄部が、一定以上の電流が流れた場合に溶断し、前記第１集電体シートの導電部および前記第２集電体シートの絶縁部が前記極板群の第１側面において第１端子と接続され、前記第２集電体シートの導電部および前記第１集電体シートの絶縁部が前記極板群の第２側面において第２端子と接続されている非水電解質二次電池（以下、非水電解質二次電池Ｃという）に関する。
非水電解質二次電池Ｃにおいて、肉薄部の厚さｃは、前記導電シート部の主要部の厚さＣの１０％以下であることが好ましい。
ここで、導電層、導電シートおよび導電シート部の主要部とは、電極合剤層を担持しており、電極合剤から電気を取り出す役割を主に担う部分を意味する。
【００１５】
非水電解質二次電池Ａ〜Ｃにおいては、前記第１側面と前記第２側面とが、互いに前記極板群の反対側に位置することが好ましい。
【００１６】
非水電解質二次電池Ａ〜Ｃにおいては、前記第１側面には、前記第１端子と前記第２電極とを絶縁するための第１絶縁材料部が設けられており、前記第２側面には、前記第２端子と前記第１電極とを絶縁するための第２絶縁材料部が設けられていることが好ましい。
【００１８】
非水電解質二次電池Ａ〜Ｃにおいては、前記極板群は、前記第１側面および前記第２側面以外に、前記第１集電体シートの絶縁部および／または前記第２集電体シートの絶縁部が配されている側面を有することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
実施形態１
本実施形態では、集電体シートＡについて説明する。
図７に、集電体シートＡ５０の上面図を示す。また、図８（ａ）に、集電体シートＡのａ−ａ線断面図を示し、図９（ａ）に、集電体シートＡのｂ−ｂ線断面図を示す。
集電体シートＡは、絶縁シート５３および絶縁シート５３の両面に設けられた導電層５４からなり、導電層５４の表面は導電部５１となり、絶縁シート５３の露出部は絶縁部５２となる。
【００２２】
集電体シートＡの表面においては、導電部と絶縁部とが共存しているため、絶縁部が電極合剤未塗工部となる場合には、内部短絡発生の可能性が大きく低減する。例えば、図８（ｂ）、図９（ｂ）に示すように、電極合剤５５を導電部５１だけに設けた場合、電極合剤未塗工部６１、６２では、絶縁シートの表面が露出する。これらの露出部は絶縁性であるため、内部短絡の直接の原因になることはない。
【００２３】
集電体シートＡの導電層５４の一部は、集電方向に対して垂直な幅方向において、他の部分よりも細幅に形成されており、細幅部５６は、過電流遮断部として機能する。すなわち、短絡などにより、通常よりも大きな電流が細幅部５６を流れた場合には、細幅部５６が溶融し、電極合剤を担持する導電部５１の主要部と、集電端子との接続部５７とが切断される。
【００２４】
このような過電流遮断部は、複数箇所設けてもよい。細幅部５６の集電方向に対して垂直な幅ａは、細幅部の設置数、導電層の厚さ、導電層の表面積等によって異なるが、導電層の主要部の集電方向（平均的な電流の流れ方向）に対して垂直な幅Ａの１０％以下が好適である。幅ａが大きすぎると、溶断機構の作動性が大きく低下する。
【００２５】
絶縁シートの厚さは、例えば０．５〜５００μｍであることが好ましい。また、導電層の厚さは、０．０１〜１００μｍであることが好ましい。平坦な表面を有する通常の絶縁シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する絶縁シートを用いることもできる。
【００２６】
絶縁シートとしては、例えば樹脂シートを用いることができる。樹脂シートを構成する樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【００２７】
導電層には、金属蒸着層および金属メッキ層よりなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好ましい。金属蒸着層は、０．５μｍ以下の比較的薄い導電層が望まれる場合において特に好適である。また、金属メッキ層は、０．５μｍを超える比較的厚い導電層が望まれる場合において特に好適である。
金属蒸着層および金属メッキ層を併用することもできる。例えば、絶縁シート上に、下地となる金属蒸着層をパターン蒸着した後、その上に、金属メッキ層を形成する場合には、パターンメッキが容易となる。従って、０．５μｍを超える厚さの導電層を所望の形状パターンに形成する場合には、金属蒸着層と金属メッキ層との併用が極めて有用である。
【００２８】
金属蒸着層は、どのような方法で作製してもよいが、例えば、抵抗加熱法、ｒｆ加熱法、エレクトロンビーム法等により作製することができる。特に、ｒｆ加熱法およびエレクトロンビーム法よりなる群から選ばれる少なくとも１種の方法を採用することが好ましい。
【００２９】
所定の形状パターンを有する金属蒸着層や金属メッキ層は、所定形状のマスクを被せた絶縁シート上に蒸着またはメッキを施すことにより、形成することができる。また、金属蒸着層や金属メッキ層を形成してから、それらの導電層をレーザでトリミングすることにより、所定の形状パターンに加工することもできる。金属メッキ層は、電解法、無電解法等により形成することが好ましい。
【００３０】
正極集電体シートの導電層には、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などを用いることが好ましい。また、負極集電体シートの導電層には、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などを用いることが好ましい。
【００３１】
実施形態２
本実施形態では、集電体シートＢについて説明する。
図１０に、集電体シートＢ８０の上面図を示す。また、図１１（ａ）に、集電体シートＢのａ−ａ線断面図を示し、図１２（ａ）に、集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図を示す。
集電体シートＢは、導電シート８３および導電シート８３の両面に設けられた絶縁層８４からなり、絶縁層８４の表面は絶縁部８２となり、導電シート８３の露出部は導電部８１となる。
【００３２】
集電体シートＢの表面においては、導電部と絶縁部とが共存しているため、絶縁部が電極合剤未塗工部となる場合には、内部短絡発生の可能性が大きく低減する。例えば、図１１（ｂ）、図１２（ｂ）に示すように、電極合剤８５を導電部８１だけに設けた場合、電極合剤未塗工部９１、９２では、絶縁層の表面が露出する。これらの露出部は絶縁性であるため、内部短絡の直接の原因になることがない。
【００３３】
絶縁層で覆われない導電シート８３の端部は、集電体シートＢの集電端子との接続部８７となる。導電シート８３のこの端部から少し離れた位置には、集電方向に対して垂直な溝形状を有する肉薄部８６ａが形成されている。肉薄部８６ａは、過電流遮断部として機能する。すなわち、短絡などにより、通常よりも大きな電流が肉薄部８６ａを流れた場合には、肉薄部８６ａが溶融し、電極合剤を担持する導電部８１の主要部と、集電端子との接続部８７とが切断される。
【００３４】
図１０〜１２に示すように、さらなる肉薄部８６ｂ、８６ｃおよび８６ｄを、電極合剤を担持する導電部８１の主要部を囲むように設けることもできる。この場合、各肉薄部に通常よりも大きな電流が流れて溶断することにより、電極合剤を担持する導電部８１の主要部は完全に孤立する。従って、より優れた電流遮断機能を期待できる。
【００３５】
図１６に、図１２（ａ）の部分拡大図を示す。肉薄部８６ａの厚さｂは、導電シート８３の主要部の厚さＢの３％以上、さらには５％以上が好ましく、１０％以下であることが好ましい。厚さＢに対するｂの割合が大きすぎると、溶断機構の作動性が大きく低下する。
肉薄部８６ｂ〜８６ｄの厚さは、肉薄部８６ａと同じでなくてもよいが、肉薄部８６ａと同様に厚さＢの３％以上、さらには５％以上が好ましく、１０％以下であることが好ましい。
【００３６】
導電シートの厚さは、例えば０．５〜５００μｍであることが好ましい。また、絶縁層の厚さは、０．０１〜１００μｍであることが好ましい。平坦な表面を有する通常の導電シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する導電シートを用いることもできる。
【００３７】
導電シートとしては、構成された電池において化学変化を起こさない電子伝導体を特に限定なく用いることができる。例えば、金属シートなどを用いることができる。正極に用いるための導電シートには、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン、炭素などを用いることができ、特に、アルミニウム、アルミニウム合金などを用いることが好ましい。また、負極に用いるための導電シートには、例えば、ステンレス鋼、ニッケル、銅、銅合金、チタンなどを用いることができ、特に、銅、銅合金などを用いることが好ましい。単独材料からなる導電シートを用いてもよく、２種以上の材料からなる合金シート、メッキシートなどを用いてもよい。
導電シートに肉薄部を設ける方法としては、プレス加工法、レーザエッチング法、化学エッチング法などが好ましいが、これらに限定されるものではない。
【００３８】
絶縁層には、マスキングテープを用いることが好ましい。マスキングテープは、任意の形状の絶縁層を容易に形成し得る点で、集電体シートの絶縁部として好適である。マスキングテープは、例えば、耐電解液性を有する材料からなる基材と、前記基材に担持された粘着剤からなる。マスキングテープの厚さは、特に限定されないが、集電体シートに担持する電極合剤層と同じ厚さ以下の厚さであることが好ましい。
【００３９】
基材の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン等のオレフィン系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリシクロへキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネート等のエステル系樹脂；ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド等のエーテル系樹脂；ポリスルホン、ポリエーテルスルホン等のスルホン系樹脂；ポリアクリロニトリル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂等のアクリロニトリル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド等のチオエーテル系樹脂；ポリスチレン等の芳香族ビニル系樹脂；ポリイミド、アラミド樹脂等の窒素含有樹脂；ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素樹脂；ポリメタクリル酸メチル等のアクリル系樹脂；これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、アラミド樹脂、これらのポリマーを含むコポリマー、ポリマーアロイもしくはポリマーブレンド等が好ましい。粘着剤は、特に限定されないが、例えばアクリル系樹脂、ブチルゴム系樹脂などを用いることができる。
【００４０】
実施形態３
本実施形態では、集電体シートＣについて説明する。
図１３に、集電体シートＣ１１０の上面図を示す。また、図１４（ａ）に、集電体シートＣのａ−ａ線断面図を示し、図１５（ａ）に、集電体シートＣのｂ−ｂ線断面図を示す。
集電体シートＣは、同一面に沿って配置された導電シート部１１３および絶縁シート部１１４からなり、導電シート部１１３の表面が導電部１１１となり、絶縁シート部１１４の表面が絶縁部１１２となる。
【００４１】
集電体シートＣの表面においては、導電部と絶縁部とが共存しているため、絶縁部が電極合剤未塗工部となる場合には、内部短絡発生の可能性が大きく低減する。例えば、図１４（ｂ）、図１５（ｂ）に示すように、電極合剤１１５を導電部１１１だけに設けた場合、電極合剤未塗工部１２１、１２２では、絶縁シート部の表面が露出する。これらの露出部は絶縁性であるため、内部短絡の原因になることがない。
導電シート部には、集電体シートＢに用いる導電シートと同様の材料を用いることができる。
【００４２】
絶縁シート部が配置されない導電シート部１１３の端部は、集電体シートＣの集電端子との接続部１１７となる。導電シート１１３のこの端部から少し離れた位置には、集電方向に対して垂直な溝形状を有する肉薄部１１６ａが形成されている。肉薄部１１６ａは、集電体シートＢと同様に、過電流遮断部として機能する。
【００４３】
また、集電体シートＢと同様に、図１３〜１５に示すように、さらなる肉薄部１１６ｂ、１１６ｃおよび１１６ｄを、電極合剤を担持する導電部１１１の主要部を囲むように設けることもできる。
肉薄部１１６ａ〜１１６ｄの厚さｃは、集電体シートＢと同様に、導電シート１１３の主要部の厚さＣの３％以上、さらには５％以上が好ましく、１０％以下であることが好ましい。
【００４４】
絶縁シート部の厚さは、例えば０．５〜５００μｍであることが好ましい。絶縁シート部としては、樹脂シートなどの絶縁シートを用いることができる。樹脂シートに用いる樹脂には、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレートなどのエステル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。
【００４５】
なお、平坦な表面を有する通常の絶縁シートを用いてもよく、穿孔体、ラス体、多孔質体、ネット、発泡体、織布、不織布などを用いてもよい。また、表面に凹凸を有する絶縁シート部を用いることもできる。
【００４６】
導電シート部と絶縁シート部とを接続する方法は、特に限定されないが、例えば導電シートの端部に、絶縁シートの端部を溶着させることに形成することができる。また、接着剤を用いて、導電シートの端部に、絶縁シートの端部を接着させることもできる。
【００４７】
実施形態４
本実施形態では、図７〜９に示したような集電体シートＡを用いた場合を例にとって、積層型の極板群を有する非水電解質二次電池の一例について説明する。
図１に、本実施形態に係る非水電解質二次電池の積層型極板群を図７のｂ−ｂ線に沿って切断した場合の縦断面図を示す。図２には、その極板群のａ−ａ線断面図を示す。極板群１０は、交互に積層された複数の第１電極１５ａと第２電極１５ｂからなり、第１電極１５ａと第２電極１５ｂとの間には、セパレータ１６が介在している。
第１電極１５ａは、第１集電体シート１３ａおよび２つの第１電極合剤層１４ａからなり、第１集電体シート１３ａは、樹脂シート１１ａおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ａからなる。導電層１２ａの表面は第１集電体シートの導電部となり、樹脂シート１１ａの露出部は絶縁部となる。
【００４８】
第１集電体シートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”を除く全面には導電層１２ａが設けられている。導電層１２ａの表面は導電部となることから、その上に第１電極合剤層１４ａが設けられている。導電層１２ａを有さない第１集電体シートの端部１１ｘ、１１ｘ’および１１ｘ”は絶縁部となる。端部１１ｘの反対側に位置する端部１２ｘには、集電端子との接続部となる導電層１２ａの露出部が残されている。
【００４９】
極板群１０は、２種類の第２電極１５ｂ、１５ｂ’を含んでいる。２つの第１電極１５ａで挟持されている内部の第２電極１５ｂは、極板群における配置が逆であること以外、第１電極１５ａと同様の構造を有する。すなわち、内部の第２電極１５ｂは、第２集電体シート１３ｂおよび２つの第２電極合剤層１４ｂからなり、第２集電体シート１３ｂは、樹脂シート１１ｂおよびその両面に設けられた所定の形状パターンを有する導電層１２ｂからなる。最も外側の２つの第２電極１５ｂ’は、樹脂シート１１ｂの両面ではなく、片面に導電層１２ｂと第２電極合剤層１４ｂが設けられていること以外、内部の第２電極と同様の構造を有する。
【００５０】
第２集電体シートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”を除く全面には導電層１２ｂが設けられている。導電層１２ｂの表面は導電部となることから、その上に第２電極合剤層１４ｂが設けられている。導電層１２ｂを有さない第２集電体シートの端部１１ｙ、１１ｙ’および１１ｙ”は絶縁部となる。端部１１ｙの反対側に位置する端部１２ｙには、集電端子との接続部となる導電層１２ｂの露出部が残されている。
【００５１】
図１、２において、極板群１０の各側面では、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが、交互に配されている。
第１集電体シート１３ａの導電層１２ａの露出部（端部１２ｘ）は、極板群１０の第１側面（図１左側）に配されており、その反対側の絶縁部（端部１１ｘ）は、極板群１０の第２側面（図１右側）に配されている。一方、第２集電体シート１３ｂの導電層１２ｂの露出部（端部１２ｙ）は、極板群１０の第２側面に配されており、その反対側の絶縁部（端部１１ｙ）は、極板群１０の第１側面に配されている。なお、図１では、第１側面と第２側面とが互いに極板群の反対側に位置しているが、これらの配置は特に限定されない。
【００５２】
上記のように、第１電極と第２電極とが、互いに逆向きに配置されていることから、第１集電体シート１３ａの導電層１２ａの露出部（端部１２ｘ）は、セパレータ１６の端部を介して、第２集電体シート１３ｂの絶縁部（端部１１ｙ）と隣接する。第２集電体シート１３ｂの導電層１２ｂの露出部（端部１２ｙ）は、セパレータ１６の端部を介して、第１集電体シート１３ａの絶縁部（端部１１ｘ）と隣接する。このような配置であれば、第１電極と第２電極との短絡を防止することが容易であるし、複数の第１集電体シートまたは第２集電体シートの導電層の露出部を並列に接続して、高容量の極板群を得ることも容易である。短絡を確実に防止する観点から、第１集電体シート１３ａの導電層１２ａの露出部（端部１２ｘ）に隣接する第２集電体シートの絶縁部（端部１１ｙ）および第２集電体シート１３ｂの導電層１２ｂの露出部（端部１２ｙ）に隣接する第１集電体シート１３ａの絶縁部（端部１１ｘ）は、幅０．００１ｍｍ以上、好ましくは０．１ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００５３】
図１のように複数の第１集電体シート１３ａまたは第２集電体シート１３ｂの導電層１２ａ、ｂの露出部を並列に接続して高容量の極板群を得る場合、どのような方法で露出部同士を接続してもよいが、例えば、導電性材料の被膜で第１側面と第２側面を被覆する方法を用いることができる。導電性材料の被膜の厚さは、例えば０．０１〜１ｍｍ程度で十分である。こうして得られた導電性材料の被膜は、それぞれ第１端子１７ａおよび第２端子１７ｂとして集電に利用することができる。良好な集電状態を得るためには、導電層１２ａ、ｂの露出部と導電性材料の被膜との接触面積が大きいほど好ましく、導電層１２ａ、ｂの露出部が導電性材料の被膜（端子１７ａ、ｂ）の内部に０．００１〜１ｍｍの深さまで埋没していることが好ましい。
【００５４】
図１、２では、第１電極合剤層１４ａおよび第２電極合剤層１４ｂの端部は、第３側面および第４側面より窪んだ位置に配されているが、各電極合剤層の端部が、各集電体シートの絶縁部およびセパレータの端部と面一に配されていてもよい。そのような構造であっても、第３側面および第４側面を絶縁性の材料で覆うことにより、充分に短絡を防止することが可能である。
【００５５】
極板群１０においては、その側面からセパレータや極板の端部が突出していないため、体積効率が高く、高容量を得ることが可能である。また、このような極板群は、均整のとれた簡略な構造を有するため、信頼性を確保しやすい。しかも、このような極板群は、同時にたくさん製造することができるため、製造コストを削減することが可能である。
【００５６】
極板群１０の第１側面には、第１端子１７ａと第２電極１５ｂ、ｂ’とを絶縁するための第１絶縁材料部１８ａを設けることができ、第２側面には、第２端子１７ｂと第１電極１５ａとを絶縁するための第２絶縁材料部１８ｂを設けることができる。第１側面には、第２集電体シート１３ｂの絶縁部（端部１１ｙ）が配され、第２側面には、第１集電体シート１３ａの絶縁部（端部１１ｘ）が配されているため、絶縁材料部を設けなくても短絡を防止することは可能であるが、さらに絶縁材料部１８ａ、ｂを設けることで、短絡の可能性は大幅に低減する。絶縁材料部１８ａ、ｂの厚さは特に限定されないが、０．００１ｍｍ以上、さらには０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。
【００５７】
絶縁材料部１８ａ、ｂを設ける方法は特に限定されないが、予め極板の製造工程において、スクリーン印刷法により、ペースト状もしくは液状の絶縁材料を、電極合剤層１４ａ、ｂの周囲の集電体シート１３ａ、ｂ上に塗布しておく方法を採用することができる。フィルム状もしくはテープ状の絶縁材料を、電極合剤層１４ａ、ｂの周囲の集電体シート１３ａ、ｂ上に貼り付けることにより、絶縁材料部を設けることもできる。図２では、極板群１０の第３側面および第４側面には絶縁材料部が設けられていないが、これらの側面にも絶縁材料部を設けることができる。
【００５８】
絶縁材料部１８ａ、ｂに用いる絶縁材料としては、樹脂、ガラス組成物、セラミックスなどが挙げられる。また、織布や不織布に樹脂を含浸させた複合物などを用いることもできる。樹脂には、熱可塑性樹脂を用いてもよく、熱硬化性樹脂を用いてもよい。熱硬化性樹脂を用いる場合には、樹脂の塗膜を加熱して硬化させる工程を要する。
【００５９】
絶縁材料部１８ａ、ｂに用いることのできる樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテンなどのオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリカーボネートなどのエステル系ポリマー、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリアセタール、ポリフェニレンエーテル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミドなどのエーテル系ポリマー、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなどのスルホン系ポリマー、ポリアクリロニトリル、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂などのアクリロニトリル系ポリマー、ポリフェニレンサルファィドなどのチオエーテル系ポリマー、ポリスチレンなどの芳香族ビニル系ポリマー、ポリイミド、アラミド樹脂などの窒素含有ポリマー、ポリ４フッ化エチレン、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素ポリマー、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル系ポリマーなどを挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせたコポリマー、ポリマーアロイ、ポリマーブレンドなどを用いてもよい。また、加熱やＵＶ照射により重合固化して得られるポリマーを用いてもよい。
【００６０】
図１では、第１電極合剤層１４ａに比べて、第２電極合剤層１４ｂの方が大きな面積を有している。このような構造は、第１電極合剤層１４ａを正極とし、第２電極合剤層１４ｂを負極とするリチウムイオン二次電池の極板群に適する。第１電極合剤層１４ａを負極とし、第２電極合剤層１４ｂを正極とする場合には、第２電極合剤層１４ｂに比べて第１電極合剤層１４ａの面積を大きくする。
電極合剤層１４ａ、ｂの厚さは、例えば１〜１０００μｍであるが、これらの厚さは特に限定されない。
【００６１】
次に、複数の極板群１０を同時に製造する方法の一例について、図３を参照しながら説明する。以下の方法によれば、例えば、縦１〜３００ｍｍ、幅１〜３００ｍｍ、厚さ０．０１〜２０ｍｍの大きさの極板群を、効率よく製造することができる。
【００６２】
（イ）第１電極の作製
所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ａを準備する。次いで、樹脂シート２１ａの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設ける。例えば図３に示すように、所定形状の導電層２６ａを、複数行、複数列に樹脂シート２１ａ上に形成する。導電層２６ａは、例えば、樹脂シート２１ａに所定形状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。
【００６３】
樹脂シート２１ａには、電極２つ分の大きさの導電層２６ａを複数個形成する。すなわち２ｎ個の電極を得ようとするときには、樹脂シート２１ａに片面あたりｎ個の導電層２６ａを形成する。次に、図４に示すように、各導電層２６ａの上に、第１電極合剤層２２ａを２つずつ形成する。２つの第１電極合剤層２２ａの間には、第１電極合剤を有さない導電層２６ａの一部である露出部２３ａを残しておく。図４には、３行３列の電極合剤層が描かれているが、通常は、より大きな集電体シートの上に、より多くの導電層と第１電極合剤層が形成される。
【００６４】
第１電極合剤層２２ａは、第１電極合剤からなるペーストを、導電層２６ａの中央部を除く全面に塗工することにより形成される。塗工方法は、特に限定されないが、スクリーン印刷、パターン塗工などを採用することができる。ペーストが塗工されていない導電層の露出部２３ａは、極板群の構成後には、第１端子との接続部２４ａとなる。
第１電極合剤は、第１電極の活物質、導電材、結着剤などを、分散媒と混合することにより調製される。ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜をローラで圧延して、合剤密度が高められる。
【００６５】
第１電極がリチウムイオン二次電池の正極である場合、活物質としては、例えば、リチウム含有遷移金属酸化物を好ましく用いることができる。リチウム含有遷移金属酸化物としては、例えば、Ｌｉ_xＣｏＯ_z、Ｌｉ_xＮｉＯ_z、Ｌｉ_xＭｎＯ_z、Ｌｉ_xＣｏ_yＮｉ_1-yＯ_z、Ｌｉ_xＣｏ_fＶ_1-fＯ_z、Ｌｉ_xＮｉ_1-yＭ_yＯ_z（Ｍ＝Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ）、Ｌｉ_xＣｏ_aＮｉ_bＭ_cＯ_z（Ｍ＝Ｔｉ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｚｒ）、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎ_2(1-y)Ｍ_2yＯ₄（Ｍ＝Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｐｂ、Ｓｂ）などを挙げることができる。ただし、ｘ値は電池の充放電により、０≦ｘ≦１．２の範囲で変化する。また、０≦ｙ≦１、０．９≦ｆ≦０．９８、１．９≦ｚ≦２．３、ａ＋ｂ＋ｃ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１、０≦ｃ＜１である。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００６６】
第１電極がリチウムイオン二次電池の負極である場合、活物質としては、例えば、リチウム、リチウム合金、金属間化合物、炭素材料、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な有機化合物や無機化合物、金属錯体、有機高分子化合物などを好ましく用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。炭素材料としては、コークス、熱分解炭素、天然黒鉛、人造黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ、黒鉛化メソフェーズ小球体、気相成長炭素、ガラス状炭素、炭素繊維（ポリアクリロニトリル系、ピッチ系、セルロース系、気相成長系）、不定形炭素、有機化合物焼成体などが挙げられる。これらのうちでは、特に、天然黒鉛や人造黒鉛が好ましい。
【００６７】
導電材には、例えば、アセチレンブラックなどのカーボンブラック、黒鉛などが用いられる。また、結着剤には、例えば、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂、アクリル系樹脂、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンターポリマーなどを用いることができる。
【００６８】
極板群において、第２集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる第１電極合剤層２２ａの周縁部、すなわち極板群の第２側面に配されることになる第１電極合剤層２２ａの周縁部に沿って絶縁材料を塗工する。ここでもパターン塗工を行うことが好ましい。このような絶縁材料の塗工は必ずしも必要ではなく、任意に行えばよいが、絶縁材料を塗工した方が短絡の可能性を低減することができる。塗工された絶縁材料は、極板群において、第１絶縁材料部を形成する。極板群の第３側面および第４側面に配されることになる第１電極合剤層２２ａの周縁部にも、絶縁材料を被覆してもよい。
【００６９】
（ロ）第２電極の作製
両面に第２電極合剤層を有する第２電極は、第１電極と同様の方法で作製することができる。すなわち所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート２１ｂの両面の同じ位置に、複数の所定の形状パターンの導電層を設け、各導電層の上に、第２電極合剤層２２ｂを２つずつ形成する。２つの第２電極合剤層２２ｂの間には、第２電極合剤層を有さない導電層の露出部２３ｂを残しておく。ペーストが塗工されていない導電層の露出部２３ｂは、極板群においては、第２端子との接続部２４ｂとなる。片面だけに第２電極合剤層２２ｂを有する第２電極は、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製することができる。
【００７０】
（ハ）極板群の作製
作製された複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体とを、セパレータを介して積層する。このとき第１電極の第１電極合剤層２２ａと第２電極の第２電極合剤層２２ｂとを互いに対面させてこれらを積層する。第１電極における導電層の露出部２３ａおよび絶縁材料は、それぞれ第２電極における絶縁材料および導電層の露出部２３ｂと対面させる。両方の最も外側には、片面だけに第２電極合剤層２２ｂを有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスする。このようにして複数の極板スタックからなる集合体を得ることができる。
【００７１】
セパレータには、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのオレフィン系ポリマーやガラス繊維などからなる織布や不織布を用いることができる。固体電解質やゲル電解質をセパレータとして用いることもできる。固体電解質には、例えば、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドなどをマトリックス材料として用いることができる。ゲル電解質としては、例えば、後述の非水電解液をポリマー材料からなるマトリックスに保持させたものを用いることができる。マトリックスを形成するポリマー材料には、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマーなどを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらのうちでは、特に、フッ化ビニリデンとヘキサフルオロプロピレンとのコポリマー、ポリフッ化ビニリデンとポリエチレンオキサイドとの混合物を用いることが好ましい。
【００７２】
複数の極板スタックからなる集合体は、極板スタック毎に分割する。第１電極および第２電極は、図４に示す矢印方向に沿って切断される。導電層の露出部２３ａ、ｂは、切断によって集電端子との接続部２４ａ、２４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部２５ａ、２５ｂを形成する。また、接続部２４ａ、２４ｂと電極合剤層を担持する主要部との間の導電層は、細幅に形成されており、この細幅部２７ａ、２７ｂが過電流遮断部として機能する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とがほぼ面一に配されているが、異なる極性の電極の導電部同士が、各側面において互いに対面することはない。
【００７３】
従来から一般的に用いられている金属箔を集電体シートとして用いて、上記のような方法で極板群を作製すると、切断時に生じる金属バリが問題となる。金属バリは、セパレータを突き破り、内部短絡を引き起こす大きな原因となる。そこで、金属バリの発生を防ぐことが重要となるが、金属バリを生じることなく金属箔を切断することは著しく困難である。一方、樹脂シートからなる集電体シートを用いる場合、切断面のほとんどが樹脂で占められているため、金属バリを生じることがない。そのため電池の信頼性は大幅に向上する。また、万一、短絡が起こり、通常よりも大きな電流が流れたとしても、導電層の細幅部が溶融して、過電流が遮断部される。
【００７４】
第１集電体シートの導電層の露出部２３ａから形成された接続部２４ａと第２集電体シートの絶縁部２５ｂとが交互に配列する第１側面を、導電性材料の被膜で被覆すれば、第１端子が得られる。例えば、溶融もしくは半溶融状態の金属微粒子を第１側面に吹き付けることにより、第１側面を金属被膜で被覆することができる。こうして形成された金属被膜は、自動的に第１集電体シートの接続部２４ａと電気的に接続される。第１側面に配された第２電極合剤層２２ｂの端面には、絶縁材料が塗工されているため、金属被膜と第２電極との短絡は起こらない。第２集電体シートの導電層の露出部２３ｂから形成された接続部２４ｂと第１集電体シートの絶縁部２５ａとが交互に配列する第２側面も、上記と同様に金属被膜で被覆することにより、第２端子を得ることができる。
【００７５】
第１端子もしくは第２端子が正極端子となる場合には、金属被膜をアルミニウムを用いて形成することが好ましい。また、第１端子もしくは第２端子が負極端子となる場合には、金属被膜を銅を用いて形成することが好ましい。
【００７６】
図５に示されるような複数の第１電極からなる集合体と複数の第２電極からなる集合体を用いて、極板群の集合体を得ることもできる。このような第１電極からなる集合体を得る場合、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ａの両面の同じ位置に、図１７に示すような導電層３６ａを形成する。このような導電層は、樹脂シート３１ａに所定形状の開口部を有するマスクを被せ、開口部から露出する樹脂シート部分に金属を蒸着させることにより得ることができる。ここでも樹脂シート３１ａには、電極合剤層２列分の大きさの導電層を複数列形成する。すなわち２ｎ列の電極合剤層を得ようとするときには、樹脂シート３１ａに片面あたりｎ列の導電層３６ａを形成する。
【００７７】
各導電層の上には、帯状の第１電極合剤層３２ａを２列ずつ形成する。２列の帯状の第１電極合剤層３２ａの間には、第１電極合剤を有さない導電層の露出部３３ａを残しておく。帯状の第１電極合剤層３２ａは、上記と同様の第１電極合剤からなるペーストを、導電層の露出部３３ａを除くほぼ全面に塗工することにより形成される。塗工方法は積層型極板群の場合と同様である。ペーストが塗工されていない導電層の露出部３３ａは第１端子との接続部３４ａとなる。
【００７８】
第２電極からなる集合体を得る場合にも、所望数の集電体シートを与え得る大きさの樹脂シート３１ｂの両面の同じ位置に、図１７に示すような導電層を形成し、各導電層の上に、帯状の第２電極合剤層３２ｂを２列ずつ形成する。２列の帯状の第２電極合剤層３２ｂの間には、第２電極合剤を有さない導電層の露出部３３ｂを残しておく。導電層の露出部３３ｂは第２端子との接続部３４ｂとなる。
【００７９】
このような極板群の集合体を、図５に示す矢印方向に沿って極板スタックごとに分割すると、導電層の露出部３３ａ、３３ｂは、切断によって端子との接続部３４ａ、３４ｂを形成し、その反対側の樹脂シートの露出部は、切断によって絶縁部３５ａ、３５ｂを形成する。また、接続部３４ａ、３４ｂと電極合剤層を担持する主要部との間の導電層は、細幅に形成されており、この細幅部３７ａ、３７ｂが過電流遮断部として機能する。こうして得られた極板スタックの４つの側面においては、各集電体シートの端部とセパレータの端部とが面一に配されているが、第１側面と第２側面においては、異なる極性の電極の導電部同士が各側面において対面することはない。一方、第３側面および第４側面には、電極合剤層の断面が露出することになるが、これらの側面を絶縁性の材料で被覆することにより、短絡の可能性を大きく低減することができる。
【００８０】
上記のような製造法によれば、例えば、縦１〜３００ｍｍ、幅１〜３００ｍｍ、厚さ０．０１〜２０ｍｍの範囲であれば、任意の大きさの極板群を効率よく製造することができる。得られた極板群は、必要に応じて所定形状のケースに所定の電解液とともに収容される。ケースには、例えば、ステンレス鋼板、アルミニウム板などを所定形状に加工したもの、両面に樹脂被膜を有するアルミニウム箔（アルミニウムラミネートシート）、樹脂ケースなどが用いられる。ケース内に極板群とともに収容される電解液の組成は、電池の種類に応じて異なる。電池が、例えばリチウムイオン二次電池の場合、電解液には、非水溶媒にリチウム塩を溶解させたものが用いられる。電解液におけるリチウム塩濃度は、例えば０．５〜１．５ｍｏｌ／Ｌである。
【００８１】
非水溶媒には、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネートなどの環状カーボネート、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、エチルプロピルカーボネート、メチルプロピルカーボネート、メチルイソプロピルカーボネート、ジプロピルカーボネートなどの非環状カーボネート、蟻酸メチル、酢酸メチル、プロピオン酸メチル、プロピオン酸エチルなどの脂肪族カルボン酸エステル、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトンなどのγ−ラクトン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、エトキシメトキシエタンなどの非環状エーテル、テトラヒドロフラン、２−メチル−テトラヒドロフランなどの環状エーテル、ジメチルスルホキシド、１，３−ジオキソラン、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸トリオクチルなどのアルキルリン酸エステルやそれらのフッ化物などを用いることができる。これらは複数種を組み合わせて用いることが好ましい。特に、環状カーボネートと非環状カーボネートを含む混合物、環状カーボネートと非環状カーボネートと脂肪族カルボン酸エステルを含む混合物などが好ましい。
【００８２】
リチウム塩には、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｌＣｌ₄、ＬｉＳｂＦ₆、ＬｉＳＣＮ、ＬｉＣｌ、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＣＦ₃ＣＯ₂、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂、Ｌｉ₂Ｂ₁₀Ｃｌ₁₀、ＬｉＮ（Ｃ₂Ｆ₅ＳＯ₂）₂、ＬｉＰＦ₃（ＣＦ₃）₃、ＬｉＰＦ₃（Ｃ₂Ｆ₅）₃などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよいが、少なくともＬｉＰＦ６を用いることが好ましい。
【００８３】
次に、図６に示すような捲回型極板群の製造法の一例について説明する。なお、図６は、第１電極を中心に描かれた捲回型極板群の部分的な概念図であり、更に外周側の合剤層や極板等は省略されている。
（イ）第１電極の作製
捲回型極板群に用いる第１電極は、帯状の形状を有すること以外、積層型極板群に用いる第１電極と同様の構造を有する。従って、第１電極の製造法は積層型の場合とほぼ同様である。
例えば、図５に示したのと同様の第１電極からなる集合体を作製する。次に、上記と同様に、第１電極合剤層の周縁部のうち、少なくとも導電層の露出部側の反対側に、絶縁材料を塗工する。この部分は、極板群において、第２集電体シートの導電層の露出部と隣接することになる。
（ロ）第２電極の作製
ここでも、図５に示したのと同様の第２電極からなる集合体を作製する。
【００８４】
（ハ）極板群の作製
第１電極からなる集合体と第２電極からなる集合体とを、セパレータ４０を介して捲回する。このとき、帯状の第１電極合剤層３２ａと第２電極合剤層３２ｂとが互いに対面するように電極を配置する。また、第１電極における導電層の露出部および絶縁材料が、それぞれ第２電極における絶縁材料および導電層の露出部と対面するように両極板を配置する。その結果、交互に逆向きに配列した複数の捲回型極板群からなる長尺筒状の集合体が得られる。
【００８５】
長尺筒状の集合体は、極板群ごとに分割する。このような極板群の一方の側面（底面）には、第１集電体シートの導電層の露出部と第２集電体シートの絶縁部とが交互に、同心円状に配列しており、他方の側面（底面）には、第２集電体シートの導電層の露出部と第１集電体シートの絶縁部とが交互に、同心円状に配列している。また、図６からは判別できないが、各導電層の露出部と電極合剤層を担持する部分との間の導電層には、複数の細幅部が設けられており、これらが過電流遮断部として機能する。
【００８６】
第１集電体シートの導電層の露出部が配列している底面および第２集電体シートの導電層の露出部が配列している底面を、上記と同様に、それぞれ金属で被覆することにより、第１端子４１および第２端子４２を形成することができる。第２電極合剤層３２ｂの端面には絶縁材料４３ｂが塗工されているため、第１端子４１と第２電極との短絡は起こらないし、第１電極合剤層３２ａの端面には絶縁材料４３ａが塗工されているため、第２端子４２と第１電極との短絡は起こらない。また、万一、短絡が起こり、通常よりも大きな電流が流れたとしても、導電層の複数の細幅部が溶融して、過電流が遮断部される。
【００８７】
【実施例】
《実施例１》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴという）のシートを準備した。次いで、所定形状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の図１８に示すような形状の銅の蒸着層を形成した。ここで、寸法Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ６５ｍｍ、４６ｍｍ、０．８ｍｍ、０．１ｍｍ、２ｍｍとした。銅の蒸着層の厚さは、０．１μｍとした。銅の蒸着は、エレクトロンビーム法により行った。
【００８８】
次に、活物質の球状黒鉛（黒鉛化メソフェーズ小球体）１００重量部と、結着剤のスチレンブタジエンゴム３重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第１電極合剤からなるペーストを調製した。そして、ペーストを各蒸着層の中央部１８１および細幅部１８２を除く全面に塗工した。その結果、各蒸着層の主要部１８３に、３２ｍｍ×４６ｍｍの第１電極合剤層が２つずつ形成された。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００８９】
第１電極合剤層の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。こうして、両面に６行６列の第１電極合剤層を有する第１電極の集合体を得た。
【００９０】
（ロ）第２電極の作製
まず、両面に第２電極合剤層を有する第２電極を作製した。
横１９８ｍｍ、縦２８２ｍｍ、厚さ７μｍのＰＥＴシートを準備した。次いで、所定形状の開口部を有するマスクを用いて、ＰＥＴシートの両面の同じ位置に、３行６列に配列する複数の図１８に示すような形状のアルミニウムの蒸着層を形成した。ここで、寸法Ｌ１〜Ｌ５は、それぞれ６４ｍｍ、４５ｍｍ、０．８ｍｍ、０．６ｍｍ、２ｍｍとした。Ａｌの蒸着層の厚さは、０．１μｍとした。Ａｌの蒸着は、抵抗加熱法により行った。
【００９１】
次に、活物質のコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ₂）１００重量部と、導電材のアセチレンブラック３重量部と、結着剤のポリフッ化ビニリデン７重量部と、分散媒である適量のカルボキシメチルセルロース水溶液とを混合することにより、第２電極合剤からなるペーストを調製した。そして、ペーストを各蒸着層の主要面に塗工した。その結果、各蒸着層の上に、３１ｍｍ×４５ｍｍの第２電極合剤層が２つずつ形成された。その後、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。
【００９２】
次に、第２電極合剤層の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。こうして、両面に６行６列の第２電極合剤層を有する第２電極の集合体を得た。
一方、片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極についても、他方の面に導電層、第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【００９３】
（ハ）極板群の作製
両面に第１電極合剤層を有する第１電極からなる集合体２つで、両面に第２電極合剤層を有する第２電極からなる集合体１つを、セパレータを介して挟持した。このとき、第１電極合剤層と第２電極合剤層とを互いに対面させた。また、第１電極における銅の蒸着層の露出部およびポリフッ化ビニリデンが、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンおよびＡｌの蒸着膜の露出部と対面するように、両極板を配置した。そして、両最外面に、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスした。その結果、複数の極板スタックからなる集合体が得られた。
【００９４】
次に、切断位置を、第１電極における銅の蒸着層の露出部の中心、第２電極におけるＡｌの蒸着層の露出部の中心に対応させて、複数の極板スタックからなる集合体を極板スタック毎に分割した。その結果、一連の塗工・積層工程により、一度に３６個もの極板スタックを得ることができた。
【００９５】
第１集電体シートの銅の蒸着膜の露出部と第２集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。このとき、銅の蒸着層の露出部が、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【００９６】
次に、第２集電体シートのＡｌの蒸着層の露出部と第１集電体シートのＰＥＴ樹脂部とが交互に配列する側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。このとき、Ａｌの蒸着層の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【００９７】
［評価］
得られた極板群の銅膜（負極端子）と、アルミニウム膜（正極端子）とに、それぞれリード線を接続し、極板群を電解液に浸漬し、外部の充放電装置を用いて、２０℃雰囲気中で、充放電試験を行った。ここでは、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）とを体積比３０：７０で混合した混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆を１モル／Ｌの濃度で溶解して電解液を調製した。
充電および放電は、それぞれ電極面積に対して２．５ｍＡ／ｃｍ²の電流モードで行った。充電終止電圧は４．２Ｖとした。放電終止電圧は３．０Ｖとした。上記条件によって得られた電気容量は９００ｍＡｈであった。
次に、同様の極板群を１００個作製し、上記と同様の電解液を含浸させた後、正極端子および負極端子の露出面以外の側面をアルミニウムラミネートシートで被覆し、リチウムイオン二次電池を完成させた。これらの電池を１０ｍΩのシャント抵抗を接続して外部短絡させて、５分後および３０分後に、電池の表面温度を測定した。その結果、表面温度が８０℃以上に上昇した電池は無かった。その後、電池を分解して内部を観察したところ、集電体シートに設けられた蒸着層の細幅部の多くが溶融して切断されていた。
【００９８】
《実施例２》
本実施例では、以下の要領で積層型のリチウムイオン二次電池を作製した。
（イ）第１電極の作製
横３３ｍｍ、縦４７ｍｍ、厚さ１０μｍの銅箔を準備した。次いで、銅箔の外周から０．４ｍｍ内側に、図１０に示すように、４つの幅０．１ｍｍ、厚さ１μｍの溝形状の肉薄部をエッチング加工により形成した。
次いで、銅箔の３つの辺に沿う端部を、図１１、１２に示すように、マスキングテープで被覆した。マスキングテープは、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートの基材にアクリル樹脂系粘着剤を担持させたものを用いた。
【００９９】
得られた集電体シートの銅箔の露出部上に、実施例１と同様の第１電極合剤を塗布し、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。ただし、マスキングテープで被覆されていない銅箔端部の溝形状の肉薄部（図１０の肉薄部８６ａに相当）よりも外側だけは、集電端子との接続部として露出部のまま残した。第１電極合剤層（３２ｍｍ×４６ｍｍ）の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。
【０１００】
（イ）第２電極の作製
横３３ｍｍ、縦４７ｍｍ、厚さ１０μｍのアルミニウム箔を準備した。次いで、アルミニウム箔の外周から０．４ｍｍ内側に、図１０に示すように、４つの幅０．１ｍｍ、厚さ１μｍの溝形状の肉薄部をエッチング加工により形成した。次いで、アルミニウム箔の３つの辺に沿う端部を、第１電極と同様のマスキングテープで被覆した。
【０１０１】
得られた集電体シートのアルミニウム箔の露出部上に、実施例１と同様の第２電極合剤を塗布し、ペーストの塗膜を乾燥し、乾燥後の塗膜を厚さ７０μｍになるまでローラで圧延した。ただし、マスキングテープで被覆されていないアルミニウム箔端部の溝形状の肉薄部（図１０の肉薄部８６ａに相当）よりも外側だけは、集電端子との接続部として露出部のまま残した。第２電極合剤層（３１ｍｍ×４５ｍｍ）の周縁部のうち、集電端子との接続部とは反対側の部分に、絶縁材料として、幅０．３ｍｍのポリフッ化ビニリデンを塗工した。
一方、片面だけに第２電極合剤層を有する第２電極についても、他方の面に第２電極合剤層および絶縁材料を設けないこと以外、上記と同様の方法で作製した。
【０１０２】
両面に第１電極合剤層を有する第１電極２つで、両面に第２電極合剤層を有する第２電極１つを、セパレータを介して挟持した。このとき、第１電極における銅箔の露出部およびポリフッ化ビニリデンが、それぞれ第２電極におけるポリフッ化ビニリデンおよびＡｌ箔の露出部と対面するように、両極板を配置した。そして、両最外面に、片面だけに第２電極合剤層を有する一対の第２電極を配し、これらで内側の電極を挟持し、全体をプレスして、極板スタックを得た。
【０１０３】
第１電極の銅箔の露出部と第２電極のマスキングテープとが交互に配列する側面に、半溶融状態の銅微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍの銅膜が形成された。このとき、銅箔の露出部が、銅膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。この銅膜は、そのまま負極端子として用いた。
【０１０４】
次に、第２電極のＡｌ箔の露出部と第１電極のマスキングテープとが交互に配列する側面に、半溶融状態のアルミニウム微粒子を吹き付けた。その結果、前記側面に、厚さ０．５ｍｍのアルミニウム膜が形成された。このとき、Ａｌ箔の露出部が、アルミニウム膜の内部に深さ０．２ｍｍまで食い込んでいた。このアルミニウム膜は、そのまま正極端子として用いた。
【０１０５】
［評価］
得られた極板群の電気容量を実施例１と同様に評価した。その結果、実施例２の極板群の電気容量は９００ｍＡｈであった。また、実施例２の極板群を用いて実施例１と同様に１００個のリチウムイオン二次電池を作製し、これらを短絡させて、５分後および３０分後に、電池の表面温度を測定した。その結果、表面温度が８０℃以上に上昇した電池は無かった。その後、電池を分解して内部を観察したところ、銅箔およびＡｌ箔に設けた溝形状の肉薄部の多くが溶融して切断されていた。
【０１０６】
【発明の効果】
上述のように、本発明の非水電解質二次電池においては、集電体シートの表面に導電部と絶縁部とが共存することから、集電体シートの導電部に電極合剤を担持する一方で、絶縁部には電極合剤を担持しないことが可能である。このような構造によれば非水電解質二次電池の内部短絡の可能性は大きく低減する。そして、万一、短絡が起こり、通常よりも大きな電流が流れたとしても、集電体シートに過電流遮断機構が設けられていることから、安全性は確保される。また、本発明によれば、正極端子や負極端子の構造が簡略であり、集電タブや集電リードを用いる必要はないため、小型でも高い電気容量を有し、信頼性の高い非水電解質二次電池を提供することができる。そして、本発明によれば、同時に複数の非水電解質二次電池を効率的に製造することができる。このような非水電解質二次電池を含む非水電解液二次電池を用いることにより、信頼性の高い携帯電話、携帯情報端末機器、カムコーダ、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯音響機器、電気自動車、ロードレベリング用電源などの機器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非水電解質二次電池の積層型極板群の一例の縦断面図である。
【図２】図１の極板群のａ−ａ線断面図である。
【図３】第１電極または第２電極の集合体を得るための集電体シートの一例の上面図である。
【図４】第１電極および第２電極からなる集合体の一例の斜視図である。
【図５】第１電極および第２電極からなる集合体の別の一例の斜視図である。
【図６】本発明の非水電解質二次電池の捲回型極板群の一例の縦断面図である。
【図７】本発明に係る集電体シートＡの上面図である。
【図８】集電体シートＡのａ−ａ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＡのａ−ａ線断面図（ｂ）である。
【図９】集電体シートＡのｂ−ｂ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＡのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１０】本発明に係る集電体シートＢの上面図である。
【図１１】集電体シートＢのａ−ａ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのａ−ａ線断面図（ｂ）である。
【図１２】集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１３】本発明に係る集電体シートＣの上面図である。
【図１４】集電体シートＣのａ−ａ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのａ−ａ線断面図（ｂ）である。
【図１５】集電体シートＣのｂ−ｂ線断面図（ａ）および導電部に電極合剤を設けた集電体シートＢのｂ−ｂ線断面図（ｂ）である。
【図１６】図１１（ａ）の部分拡大図である。
【図１７】第１電極または第２電極の集合体を得るための集電体シートの別の一例の上面図である。
【図１８】実施例１で作製した集電体シートの導電層の形状を示す図である。
【符号の説明】
１０極板群
１１ａ、ｂ樹脂シート
１１ｘ、ｘ’、ｘ” 第１集電体シートの端部
１１ｙ、ｙ’、ｙ” 第２集電体シートの端部
１２ａ、ｂ導電層
１２ｘ、ｙ導電層の端部
１３ａ第１集電体シート
１３ｂ第２集電体シート
１４ａ第１電極合剤層
１４ｂ第２電極合剤層
１５ａ第１電極
１５ｂ、ｂ’ 第２電極
１６セパレータ
１７ａ第１端子
１７ｂ第２端子
１８ａ第１絶縁材料部
１８ｂ第２絶縁材料部
２１ａ、ｂ樹脂シート
２２ａ第１電極合剤層
２２ｂ第２電極合剤層
２３ａ、ｂ導電層の露出部
２４ａ第１端子との接続部
２４ｂ第２端子との接続部
２５ａ、ｂ樹脂シートの露出部に対応する絶縁部
２６ａ導電層
２７ａ細幅部
２７ｂ細幅部
３１ａ、ｂ樹脂シート
３２ａ帯状の第１電極合剤層
３２ｂ帯状の第２電極合剤層
３３ａ、ｂ導電層の露出部
３４ａ第１端子との接続部
３４ｂ第２端子との接続部
３５ａ、ｂ樹脂シートの露出部に対応する絶縁部
３６ａ導電層
３７ａ、ｂ細幅部
４１第１端子
４２第２端子
４３ａ、ｂ絶縁材料
５０集電体シートＡ
５１導電部
５２絶縁部
５３絶縁シート
５４導電層
５５電極合剤
５６細幅部
５７集電端子との接続部
６１、６２電極合剤未塗工部
８０集電体シートＢ
８１導電部
８２絶縁部
８３導電シート
８４絶縁層
８５電極合剤
８６ａ〜ｄ肉薄部
８７集電端子との接続部
９１、９２電極合剤未塗工部
１１０集電体シートＣ
１１１導電部
１１２絶縁部
１１３導電シート部
１１４絶縁シート部
１１５電極合剤
１１６ａ〜ｄ肉薄部
１１７集電端子との接続部
１２１、１２２電極合剤未塗工部
１８１中央部
１８２細幅部
１８３主要部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a current collector sheet for a nonaqueous electrolyte secondary battery and a nonaqueous electrolyte secondary battery for supporting an electrode mixture.
[0002]
[Prior art]
The non-aqueous electrolyte secondary battery includes an electrode plate group including a positive electrode, a negative electrode, and a separator. The electrode plate group includes a stacked type and a wound type. The laminated electrode plate group is obtained by alternately laminating positive electrodes and negative electrodes via separators. The wound electrode plate group is obtained by winding a long positive electrode and a negative electrode through a separator. Each of the positive electrode and the negative electrode is composed of a current collector sheet and at least one electrode mixture layer carried on the current collector sheet, and the current collector sheet is made of a metal foil or the like composed entirely of a conductive portion. These electrode plate groups have side surfaces in which the ends of the positive electrode and the negative electrode are alternately arranged. In such an electrode plate group, a short circuit is prevented by taking out electricity from the side surface using a current collecting tab or a current collecting lead.
[0003]
In recent years, with the reduction in size and weight of electronic and electrical devices, there has been an increasing demand for reduction in size and weight of nonaqueous electrolyte secondary batteries. However, the current nonaqueous electrolyte secondary battery has a complicated internal structure, and there is a limit in improving the electric capacity of a product per fixed volume. In some aspects, the complicated structure hinders the improvement of the reliability of the nonaqueous electrolyte secondary battery. For example, an internal short circuit occurs when a current collecting tab or current collecting lead connected to an electrode prevents a uniform electrode reaction on the electrode surface, or when a metal burr larger than usual occurs on the cut surface of the tab or lead. Or
[0004]
Therefore, from the viewpoint of simplifying the internal structure of the battery, the positive electrode is protruded from one of the side surfaces of the electrode plate group, the negative electrode is protruded from the side surface opposite to the side surface, and a current collecting tab or a current collecting lead is interposed. Instead, it has been proposed to take electricity directly from each side. For example, in a battery having a stacked electrode plate group, a technique has been proposed in which a protruded electrode plate of the same polarity is integrally joined using a predetermined metal member (see, for example, Patent Document 1). In addition, in a battery having a wound-type electrode plate group, a technique has been proposed in which a protruding core member of the same polarity and a plate-like current collector plate are joined (for example, see Patent Document 2). .
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-126707 A
[Patent Document 2]
JP 2000-294222 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the current collector sheet for supporting the electrode mixture is entirely composed of a conductive part, the uncoated part of the electrode mixture is always conductive, so there is a high possibility of an internal short circuit. There is a problem of becoming. In addition, when the positive electrode is protruded from one of the side surfaces of the electrode plate group and the negative electrode is protruded from the side surface opposite to the side surface, the current collecting structure becomes complicated, so the electrode plate group must be prepared one by one. This complicates the manufacturing process of the electrode plate group. That is, there is a problem that a plurality of electrode plate groups cannot be manufactured simultaneously.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An object of this invention is to improve the said problem by making a conductive part and an insulating part coexist on the surface of a collector sheet. According to the present invention, it is possible to carry the electrode mixture on the conductive portion of the current collector sheet, while not carrying the electrode mixture on the insulating portion. According to such a structure, since the uncoated part of the electrode mixture of the current collector sheet is composed of an insulating part except for the current collector part, the possibility of an internal short circuit is greatly reduced. In addition, the current collecting portion of the current collector sheet of one electrode and the insulating portion of the current collector sheet of the other electrode can be alternately arranged in the current collecting portion, thereby simplifying the current collecting structure. The Thus, according to the present invention, it is possible to provide a non-aqueous electrolyte secondary battery that has a simple current collecting structure, high reliability, and high electric capacity. Moreover, according to the present invention, a plurality of nonaqueous electrolyte secondary batteries can be efficiently manufactured simultaneously.
[0008]
The present invention also provides a non-aqueous electrolyte secondary battery having a novel structure as described above, from the viewpoint of further improving safety, in order to cut off an overcurrent even if a short circuit occurs. It has a function.
[0009]
  That is, the present inventionA non-aqueous electrolyte secondary having an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. In the battery, the first electrode (a) includes a first current collector sheet (current collector sheet A) and at least one first electrode mixture layer carried thereon, and the second electrode ( b) is composed of a second current collector sheet (current collector sheet A) and at least one second electrode mixture layer supported thereon, and the first current collector sheet and the second current collector sheet Both include insulating sheets, andHas conductive and insulating parts on the surfaceShiThe conductive portion is made of a conductive layer formed on the surface of the insulating sheet, the insulating portion is made of an exposed portion of the insulating sheet, and a part of the conductive layer is perpendicular to the current collecting direction. It is formed narrow in the width direction, and the narrow portion is blown when a current exceeding a certain level flows.The conductive portion of the first current collector sheet and the insulating portion of the second current collector sheet are connected to the first terminal on the first side surface of the electrode plate group, and the conductive portion of the second current collector sheet And the insulating portion of the first current collector sheet is connected to the second terminal on the second side surface of the electrode plate group.RuNonaqueous electrolyte secondary battery(Less than,Nonaqueous electrolyte secondary batteryA).
  Here, “melting” refers to a mechanism in which when a large current flows through the conductor, the conductor is melted by Joule heat and the current is cut off.
  Nonaqueous electrolyte secondary batteryIn A, the width a perpendicular to the current collecting direction of the narrow width part is preferably 10% or less of the width A perpendicular to the current collecting direction of the main part of the conductive layer.
[0010]
  The present invention also providesA non-aqueous electrolyte secondary having an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. In the battery, the first electrode (a) includes a first current collector sheet (current collector sheet B) and at least one first electrode mixture layer carried on the first current collector sheet (current collector sheet B), and the second electrode ( b) is composed of a second current collector sheet (current collector sheet B) and at least one second electrode mixture layer carried thereon, and the first current collector sheet and the second current collector sheet Both include a conductive sheet, andHas conductive and insulating parts on the surfaceShiThe insulating part is made of an insulating layer formed on the surface of the conductive sheet, the conductive part is made of an exposed part of the conductive sheet, and a part of the conductive sheet is perpendicular to the current collecting direction. It is formed thin so as to form a groove shape, and the thin portion is blown when a current exceeding a certain level flows.The conductive portion of the first current collector sheet and the insulating portion of the second current collector sheet are connected to the first terminal on the first side surface of the electrode plate group, and the conductive portion of the second current collector sheet And the insulating portion of the first current collector sheet is connected to the second terminal on the second side surface of the electrode plate group.RuNonaqueous electrolyte secondary battery(Less than,Nonaqueous electrolyte secondary batteryB)).
  Nonaqueous electrolyte secondary batteryIn B, the thickness b of the thin part is preferably 10% or less of the thickness B of the main part of the conductive sheet.
[0011]
  The present invention also providesA non-aqueous electrolyte secondary having an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. In the battery, the first electrode (a) includes a first current collector sheet (current collector sheet C) and at least one first electrode mixture layer carried on the first current collector sheet (current collector sheet C), and the second electrode ( b) is composed of a second current collector sheet (current collector sheet C) and at least one second electrode mixture layer carried thereon, and the first current collector sheet and the second current collector sheet Both are composed of a conductive sheet portion and an insulating sheet portion arranged along the same plane, andHas conductive and insulating parts on the surfaceShiThe conductive portion is made of the surface of the conductive sheet portion, the insulating portion is made of the surface of the insulating sheet portion, and a part of the conductive sheet portion is in a groove shape perpendicular to the current collecting direction. The thin part is blown when a current exceeding a certain level flows.The conductive portion of the first current collector sheet and the insulating portion of the second current collector sheet are connected to the first terminal on the first side surface of the electrode plate group, and the conductive portion of the second current collector sheet And the insulating portion of the first current collector sheet is connected to the second terminal on the second side surface of the electrode plate group.RuNonaqueous electrolyte secondary battery(Less than,Nonaqueous electrolyte secondary batteryC)).
  Nonaqueous electrolyte secondary batteryIn C, the thickness c of the thin portion is preferably 10% or less of the thickness C of the main portion of the conductive sheet portion.
  Here, the main part of a conductive layer, a conductive sheet, and a conductive sheet part means the part which bears the electrode mixture layer and mainly plays the role of taking out electricity from the electrode mixture.
[0015]
  Nonaqueous electrolyte secondary batteryACIn the above, it is preferable that the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode plate group.
[0016]
  Nonaqueous electrolyte secondary batteryACThe first side surface is provided with a first insulating material portion for insulating the first terminal and the second electrode, and the second side surface includes the second terminal and the second electrode. It is preferable that the 2nd insulating material part for insulating with 1 electrode is provided.
[0018]
  Nonaqueous electrolyte secondary batteryACIn the electrode plate group, the side surface on which the insulating part of the first current collector sheet and / or the insulating part of the second current collector sheet is arranged in addition to the first side surface and the second side surface. Can have.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiment 1
In the present embodiment, the current collector sheet A will be described.
FIG. 7 shows a top view of the current collector sheet A50. FIG. 8A shows a cross-sectional view taken along line aa of the current collector sheet A, and FIG. 9A shows a cross-sectional view taken along line bb of the current collector sheet A.
The current collector sheet A includes an insulating sheet 53 and a conductive layer 54 provided on both surfaces of the insulating sheet 53. The surface of the conductive layer 54 serves as a conductive portion 51, and an exposed portion of the insulating sheet 53 serves as an insulating portion 52.
[0022]
Since the conductive portion and the insulating portion coexist on the surface of the current collector sheet A, when the insulating portion is an electrode mixture uncoated portion, the possibility of an internal short circuit is greatly reduced. For example, as shown in FIGS. 8B and 9B, when the electrode mixture 55 is provided only on the conductive portion 51, the surface of the insulating sheet is exposed at the electrode mixture uncoated portions 61 and 62. To do. Since these exposed portions are insulative, they do not directly cause an internal short circuit.
[0023]
Part of the conductive layer 54 of the current collector sheet A is formed to be narrower than the other parts in the width direction perpendicular to the current collecting direction, and the narrow part 56 serves as an overcurrent blocking part. Function. That is, when a current larger than usual flows through the narrow portion 56 due to a short circuit or the like, the narrow portion 56 melts, and the main portion of the conductive portion 51 carrying the electrode mixture and the current collecting terminal The connection part 57 is disconnected.
[0024]
A plurality of such overcurrent interruption units may be provided. The width a perpendicular to the current collecting direction of the narrow width portion 56 varies depending on the number of narrow width portions installed, the thickness of the conductive layer, the surface area of the conductive layer, etc., but the current collecting direction (average of the main portions of the conductive layer) 10% or less of the width A perpendicular to the current flow direction) is preferable. If the width a is too large, the operability of the fusing mechanism is greatly reduced.
[0025]
The thickness of the insulating sheet is preferably 0.5 to 500 μm, for example. Moreover, it is preferable that the thickness of a conductive layer is 0.01-100 micrometers. A normal insulating sheet having a flat surface may be used, and a perforated body, a lath body, a porous body, a net, a foam, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like may be used. In addition, an insulating sheet having irregularities on the surface can be used.
[0026]
As the insulating sheet, for example, a resin sheet can be used. Examples of the resin constituting the resin sheet include olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene, ester polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, and polyarylate, and polyphenylene sulfide. Thioether-based polymers such as polystyrene, aromatic vinyl-based polymers such as polystyrene, nitrogen-containing polymers such as polyimide and aramid resins, and fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride. These may be used singly or may be a copolymer, polymer alloy, polymer blend or the like combining two or more.
[0027]
The conductive layer is preferably at least one selected from the group consisting of a metal vapor deposition layer and a metal plating layer. The metal vapor deposition layer is particularly suitable when a relatively thin conductive layer of 0.5 μm or less is desired. The metal plating layer is particularly suitable when a relatively thick conductive layer exceeding 0.5 μm is desired.
A metal vapor deposition layer and a metal plating layer can also be used together. For example, when a metal deposition layer as a base is pattern-deposited on an insulating sheet and then a metal plating layer is formed thereon, pattern plating is facilitated. Therefore, in the case of forming a conductive layer having a thickness exceeding 0.5 μm in a desired shape pattern, the combined use of a metal vapor deposition layer and a metal plating layer is extremely useful.
[0028]
The metal vapor deposition layer may be produced by any method, but can be produced by, for example, a resistance heating method, an rf heating method, an electron beam method, or the like. In particular, it is preferable to employ at least one method selected from the group consisting of an rf heating method and an electron beam method.
[0029]
A metal vapor deposition layer or a metal plating layer having a predetermined shape pattern can be formed by performing vapor deposition or plating on an insulating sheet covered with a mask having a predetermined shape. Moreover, after forming a metal vapor deposition layer or a metal plating layer, the conductive layer can be trimmed with a laser to be processed into a predetermined shape pattern. The metal plating layer is preferably formed by an electrolytic method, an electroless method, or the like.
[0030]
For the conductive layer of the positive electrode current collector sheet, for example, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, titanium, carbon, and the like can be used, and aluminum, aluminum alloy, and the like are particularly preferable. Further, for the conductive layer of the negative electrode current collector sheet, for example, stainless steel, nickel, copper, copper alloy, titanium, or the like can be used, and in particular, copper, copper alloy, or the like is preferably used.
[0031]
Embodiment 2
In the present embodiment, the current collector sheet B will be described.
FIG. 10 shows a top view of the current collector sheet B80. Moreover, Fig.11 (a) shows the sectional view on the aa line of the collector sheet B, and FIG.12 (a) shows the sectional view on the bb line of the collector sheet B. FIG.
The current collector sheet B includes a conductive sheet 83 and an insulating layer 84 provided on both surfaces of the conductive sheet 83, the surface of the insulating layer 84 serves as an insulating portion 82, and an exposed portion of the conductive sheet 83 serves as a conductive portion 81.
[0032]
Since the conductive part and the insulating part coexist on the surface of the current collector sheet B, when the insulating part becomes an electrode mixture uncoated part, the possibility of occurrence of an internal short circuit is greatly reduced. For example, as shown in FIGS. 11B and 12B, when the electrode mixture 85 is provided only in the conductive portion 81, the surface of the insulating layer is exposed in the electrode mixture uncoated portions 91 and 92. To do. Since these exposed parts are insulative, they do not directly cause an internal short circuit.
[0033]
An end portion of the conductive sheet 83 not covered with the insulating layer serves as a connection portion 87 with the current collector terminal of the current collector sheet B. A thin portion 86 a having a groove shape perpendicular to the current collecting direction is formed at a position slightly away from this end portion of the conductive sheet 83. The thin part 86a functions as an overcurrent interruption part. That is, when a current larger than usual flows through the thin portion 86a due to a short circuit or the like, the thin portion 86a melts, and the main portion of the conductive portion 81 carrying the electrode mixture and the connecting portion between the current collecting terminals 87 is cut off.
[0034]
As shown in FIGS. 10 to 12, further thin portions 86b, 86c and 86d may be provided so as to surround the main portion of the conductive portion 81 carrying the electrode mixture. In this case, the main part of the conductive part 81 carrying the electrode mixture is completely isolated by blowing a current larger than usual in each thin part and fusing. Therefore, a more excellent current interruption function can be expected.
[0035]
FIG. 16 shows a partially enlarged view of FIG. The thickness b of the thin portion 86a is preferably 3% or more, more preferably 5% or more of the thickness B of the main part of the conductive sheet 83, and preferably 10% or less. If the ratio of b to the thickness B is too large, the operability of the fusing mechanism is greatly reduced.
Although the thickness of the thin portions 86b to 86d may not be the same as that of the thin portion 86a, it is preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and preferably 10% or less of the thickness B in the same manner as the thin portion 86a. Is preferred.
[0036]
The thickness of the conductive sheet is preferably 0.5 to 500 μm, for example. Moreover, it is preferable that the thickness of an insulating layer is 0.01-100 micrometers. A normal conductive sheet having a flat surface may be used, and a perforated body, a lath body, a porous body, a net, a foam, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like may be used. Moreover, the electrically conductive sheet which has an unevenness | corrugation on the surface can also be used.
[0037]
As the conductive sheet, an electronic conductor that does not cause a chemical change in the constituted battery can be used without any particular limitation. For example, a metal sheet etc. can be used. For the conductive sheet for use in the positive electrode, for example, stainless steel, aluminum, aluminum alloy, titanium, carbon, and the like can be used, and aluminum, aluminum alloy, and the like are particularly preferable. In addition, for example, stainless steel, nickel, copper, copper alloy, titanium, and the like can be used for the conductive sheet for use in the negative electrode, and copper, copper alloy, and the like are particularly preferable. A conductive sheet made of a single material may be used, or an alloy sheet or a plated sheet made of two or more kinds of materials may be used.
As a method of providing the thin portion on the conductive sheet, a press working method, a laser etching method, a chemical etching method, and the like are preferable, but the method is not limited thereto.
[0038]
A masking tape is preferably used for the insulating layer. The masking tape is suitable as an insulating portion of the current collector sheet in that an insulating layer having an arbitrary shape can be easily formed. A masking tape consists of a base material which consists of material which has electrolyte solution resistance, and the adhesive carry | supported by the said base material, for example. Although the thickness of a masking tape is not specifically limited, It is preferable that it is the thickness below the same thickness as the electrode mixture layer carry | supported by a collector sheet.
[0039]
Examples of the base material include olefin resins such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene; ester resins such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polycyclohexylenedimethylene terephthalate, polyarylate, and polycarbonate; polyethylene oxide, polypropylene oxide, Ether resins such as polyacetal, polyphenylene ether, polyether ether ketone and polyetherimide; sulfone resins such as polysulfone and polyethersulfone; acrylonitrile resins such as polyacrylonitrile, AS resin and ABS resin; thioethers such as polyphenylene sulfide Resin; Aromatic vinyl resin such as polystyrene; Nitrogen-containing resin such as polyimide and aramid resin; Polytetrafluoroe Acrylic resins polymethyl methacrylate; Ren, fluororesin such as polyvinylidene fluoride copolymer containing these polymers can be used a polymer alloy or polymer blend, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyphenylene sulfide, polyimide, aramid resin, copolymers containing these polymers, polymer alloys, polymer blends, and the like are particularly preferable. Although an adhesive is not specifically limited, For example, acrylic resin, butyl rubber resin, etc. can be used.
[0040]
Embodiment 3
In the present embodiment, the current collector sheet C will be described.
FIG. 13 shows a top view of the current collector sheet C110. Moreover, Fig.14 (a) shows the aa sectional view taken on the collector sheet C, and FIG.15 (a) shows the bb sectional view taken on the collector sheet C.
The current collector sheet C includes a conductive sheet portion 113 and an insulating sheet portion 114 arranged along the same plane, and the surface of the conductive sheet portion 113 becomes the conductive portion 111, and the surface of the insulating sheet portion 114 becomes the insulating portion 112. Become.
[0041]
Since the conductive part and the insulating part coexist on the surface of the current collector sheet C, when the insulating part becomes an electrode mixture uncoated part, the possibility of occurrence of an internal short circuit is greatly reduced. For example, as shown in FIGS. 14B and 15B, when the electrode mixture 115 is provided only on the conductive portion 111, the surface of the insulating sheet portion is not applied to the electrode mixture uncoated portions 121 and 122. Exposed. Since these exposed portions are insulative, they do not cause an internal short circuit.
For the conductive sheet portion, the same material as the conductive sheet used for the current collector sheet B can be used.
[0042]
An end portion of the conductive sheet portion 113 where the insulating sheet portion is not disposed serves as a connection portion 117 with the current collector terminal of the current collector sheet C. A thin portion 116 a having a groove shape perpendicular to the current collecting direction is formed at a position slightly away from this end portion of the conductive sheet 113. The thin part 116a functions as an overcurrent interruption part, like the current collector sheet B.
[0043]
Further, like the current collector sheet B, as shown in FIGS. 13 to 15, further thin portions 116 b, 116 c and 116 d can be provided so as to surround the main portion of the conductive portion 111 carrying the electrode mixture. .
As with the current collector sheet B, the thickness c of the thin portions 116a to 116d is preferably 3% or more, more preferably 5% or more, and preferably 10% or less of the thickness C of the main part of the conductive sheet 113. preferable.
[0044]
The thickness of the insulating sheet portion is preferably 0.5 to 500 μm, for example. As the insulating sheet portion, an insulating sheet such as a resin sheet can be used. Examples of the resin used for the resin sheet include olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene, ester polymers such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, and polyarylate, and polyphenylene sulfide. Thioether polymers, aromatic vinyl polymers such as polystyrene, nitrogen-containing polymers such as polyimide and aramid resins, and fluoropolymers such as polytetrafluoroethylene and polyvinylidene fluoride can be used. These may be used singly or may be a copolymer, polymer alloy, polymer blend or the like combining two or more.
[0045]
Note that a normal insulating sheet having a flat surface may be used, and a perforated body, a lath body, a porous body, a net, a foam, a woven fabric, a non-woven fabric, or the like may be used. In addition, an insulating sheet portion having an uneven surface can be used.
[0046]
A method for connecting the conductive sheet portion and the insulating sheet portion is not particularly limited. For example, the conductive sheet portion can be formed by welding the end portion of the insulating sheet to the end portion of the conductive sheet. Moreover, the edge part of an insulating sheet can also be adhere | attached on the edge part of an electrically conductive sheet using an adhesive agent.
[0047]
Embodiment 4
In the present embodiment, an example of a non-aqueous electrolyte secondary battery having a laminated electrode plate group will be described by taking as an example the case of using a current collector sheet A as shown in FIGS.
FIG. 1 shows a longitudinal cross-sectional view of the laminated electrode plate group of the nonaqueous electrolyte secondary battery according to the present embodiment taken along the line bb of FIG. In FIG. 2, the sectional view on the aa line of the electrode group is shown. The electrode plate group 10 includes a plurality of first electrodes 15a and second electrodes 15b that are alternately stacked, and a separator 16 is interposed between the first electrode 15a and the second electrode 15b.
The first electrode 15a includes a first current collector sheet 13a and two first electrode mixture layers 14a. The first current collector sheet 13a has a resin sheet 11a and a predetermined shape pattern provided on both surfaces thereof. It consists of a conductive layer 12a. The surface of the conductive layer 12a becomes a conductive portion of the first current collector sheet, and the exposed portion of the resin sheet 11a becomes an insulating portion.
[0048]
A conductive layer 12a is provided on the entire surface excluding the end portions 11x, 11x ′ and 11x ″ of the first current collector sheet. Since the surface of the conductive layer 12a becomes a conductive portion, the first electrode assembly is formed thereon. An agent layer 14a is provided, and the end portions 11x, 11x ′, and 11x ″ of the first current collector sheet that do not have the conductive layer 12a serve as insulating portions. An exposed portion of the conductive layer 12a serving as a connection portion with the current collecting terminal is left at the end portion 12x located on the opposite side of the end portion 11x.
[0049]
The electrode plate group 10 includes two types of second electrodes 15b and 15b '. The internal second electrode 15b sandwiched between the two first electrodes 15a has the same structure as the first electrode 15a except that the arrangement in the electrode plate group is reversed. That is, the internal second electrode 15b includes a second current collector sheet 13b and two second electrode mixture layers 14b, and the second current collector sheet 13b is a resin sheet 11b and a predetermined provided on both surfaces thereof. The conductive layer 12b has the following shape pattern. The outermost two second electrodes 15b ′ have the same structure as the inner second electrode except that the conductive layer 12b and the second electrode mixture layer 14b are provided on one side, not on both sides of the resin sheet 11b. Have
[0050]
A conductive layer 12b is provided on the entire surface excluding the end portions 11y, 11y ′ and 11y ″ of the second current collector sheet. Since the surface of the conductive layer 12b becomes a conductive portion, the second electrode assembly is formed thereon. An agent layer 14b is provided, and the end portions 11y, 11y ′ and 11y ″ of the second current collector sheet not having the conductive layer 12b are insulating portions. An exposed portion of the conductive layer 12b that becomes a connection portion with the current collecting terminal is left at the end portion 12y located on the opposite side of the end portion 11y.
[0051]
1 and 2, on each side surface of the electrode plate group 10, the end portions of the current collector sheets and the end portions of the separators are alternately arranged.
The exposed portion (end portion 12x) of the conductive layer 12a of the first current collector sheet 13a is disposed on the first side surface (left side in FIG. 1) of the electrode plate group 10, and the opposite insulating portion (end portion 11x). ) Is arranged on the second side surface of the electrode plate group 10 (right side in FIG. 1). On the other hand, the exposed portion (end portion 12y) of the conductive layer 12b of the second current collector sheet 13b is disposed on the second side surface of the electrode plate group 10, and the opposite insulating portion (end portion 11y) is It is arranged on the first side surface of the electrode plate group 10. In FIG. 1, the first side surface and the second side surface are located on the opposite sides of the electrode plate group, but their arrangement is not particularly limited.
[0052]
As described above, since the first electrode and the second electrode are disposed in opposite directions, the exposed portion (end portion 12x) of the conductive layer 12a of the first current collector sheet 13a Adjacent to the insulating portion (end portion 11y) of the second current collector sheet 13b via the end portion. The exposed portion (end portion 12y) of the conductive layer 12b of the second current collector sheet 13b is adjacent to the insulating portion (end portion 11x) of the first current collector sheet 13a through the end portion of the separator 16. With such an arrangement, it is easy to prevent a short circuit between the first electrode and the second electrode, and the exposed portions of the conductive layers of the plurality of first current collector sheets or second current collector sheets It is also easy to obtain a high capacity electrode group by connecting them in parallel. From the viewpoint of reliably preventing a short circuit, the insulating portion (end portion 11y) of the second current collector sheet and the second current collector adjacent to the exposed portion (end portion 12x) of the conductive layer 12a of the first current collector sheet 13a. The insulating portion (end portion 11x) of the first current collector sheet 13a adjacent to the exposed portion (end portion 12y) of the conductive layer 12b of the body sheet 13b has a width of 0.001 mm or more, preferably 0.1 mm or more. Is preferred.
[0053]
As shown in FIG. 1, when the exposed portions of the conductive layers 12 a and b of the plurality of first current collector sheets 13 a or the second current collector sheets 13 b are connected in parallel to obtain a high-capacity electrode plate group, Although the exposed portions may be connected by a method, for example, a method of covering the first side surface and the second side surface with a film of a conductive material can be used. The thickness of the conductive material coating is, for example, about 0.01 to 1 mm. The coating of the conductive material thus obtained can be used for current collection as the first terminal 17a and the second terminal 17b, respectively. In order to obtain a good current collection state, it is preferable that the contact area between the exposed portions of the conductive layers 12a and 12b and the coating of the conductive material is larger. The exposed portions of the conductive layers 12a and 12b are preferably coated with the conductive material film (terminals). 17a and b) are preferably buried to a depth of 0.001 to 1 mm.
[0054]
In FIGS. 1 and 2, the end portions of the first electrode mixture layer 14 a and the second electrode mixture layer 14 b are arranged at positions recessed from the third side surface and the fourth side surface. The end portion may be arranged flush with the insulating portion of each current collector sheet and the end portion of the separator. Even in such a structure, it is possible to sufficiently prevent a short circuit by covering the third side surface and the fourth side surface with an insulating material.
[0055]
In the electrode group 10, since the end portions of the separator and the electrode plate do not protrude from the side surfaces, the volume efficiency is high and a high capacity can be obtained. Further, such an electrode plate group has a simple and well-structured structure, and thus it is easy to ensure reliability. Moreover, since many such electrode plates can be manufactured at the same time, manufacturing costs can be reduced.
[0056]
A first insulating material portion 18a for insulating the first terminal 17a and the second electrodes 15b and b 'can be provided on the first side surface of the electrode plate group 10, and the second terminal is provided on the second side surface. A second insulating material portion 18b for insulating 17b from the first electrode 15a can be provided. The first side surface is provided with the insulating portion (end portion 11y) of the second current collector sheet 13b, and the second side surface is provided with the insulating portion (end portion 11x) of the first current collector sheet 13a. Therefore, although it is possible to prevent a short circuit without providing an insulating material portion, the possibility of a short circuit is greatly reduced by providing the insulating material portions 18a and 18b. The thickness of the insulating material portions 18a and 18b is not particularly limited, but is preferably 0.001 mm or more, and more preferably 0.01 mm or more.
[0057]
The method of providing the insulating material portions 18a and 18b is not particularly limited. In the electrode plate manufacturing process, a paste or liquid insulating material is previously applied to the current collector around the electrode mixture layers 14a and 14b by screen printing. It is possible to adopt a method in which the coating is performed on the sheets 13a and 13b. An insulating material part can also be provided by sticking a film-like or tape-like insulating material on the current collector sheets 13a, b around the electrode mixture layers 14a, 14b. In FIG. 2, the insulating material portion is not provided on the third side surface and the fourth side surface of the electrode plate group 10, but the insulating material portion can also be provided on these side surfaces.
[0058]
Examples of the insulating material used for the insulating material portions 18a and 18b include resins, glass compositions, and ceramics. Moreover, the composite etc. which impregnated resin to the woven fabric and the nonwoven fabric can also be used. As the resin, a thermoplastic resin or a thermosetting resin may be used. When using a thermosetting resin, the process of heating and hardening the coating film of resin is required.
[0059]
Examples of resins that can be used for the insulating material portions 18a and 18b include olefin polymers such as polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene, and esters such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polycyclohexylene dimethylene terephthalate, polyarylate, and polycarbonate. Polymers, polyethylene oxides, polypropylene oxides, polyacetals, polyphenylene ethers, polyether ether ketones, polyether imides such as polyether imides, sulfones such as polysulfones and polyether sulfones, acrylonitriles such as polyacrylonitrile, AS resins, ABS resins Polymers, thioether polymers such as polyphenylene sulfide, and aromatic polymers such as polystyrene Le-based polymer, polyimide, nitrogen-containing polymer, such as aramid resin, polytetrafluoroethylene, fluorine polymers such as polyvinylidene fluoride, acrylic polymers such as polymethyl methacrylate and the like. These may be used singly or may be a copolymer, polymer alloy, polymer blend or the like combining two or more. Further, a polymer obtained by polymerization and solidification by heating or UV irradiation may be used.
[0060]
In FIG. 1, the second electrode mixture layer 14 b has a larger area than the first electrode mixture layer 14 a. Such a structure is suitable for an electrode plate group of a lithium ion secondary battery in which the first electrode mixture layer 14a is a positive electrode and the second electrode mixture layer 14b is a negative electrode. When the first electrode mixture layer 14a is a negative electrode and the second electrode mixture layer 14b is a positive electrode, the area of the first electrode mixture layer 14a is made larger than that of the second electrode mixture layer 14b.
The thickness of the electrode mixture layers 14a and 14b is, for example, 1 to 1000 μm, but these thicknesses are not particularly limited.
[0061]
Next, an example of a method for simultaneously manufacturing a plurality of electrode plate groups 10 will be described with reference to FIG. According to the following method, for example, an electrode plate group having a size of 1 to 300 mm in length, 1 to 300 mm in width, and 0.01 to 20 mm in thickness can be efficiently manufactured.
[0062]
(A) Production of the first electrode
A resin sheet 21a having a size capable of providing a desired number of current collector sheets is prepared. Next, a plurality of conductive layers having a predetermined shape pattern are provided at the same position on both surfaces of the resin sheet 21a. For example, as shown in FIG. 3, the conductive layer 26a having a predetermined shape is formed on the resin sheet 21a in a plurality of rows and a plurality of columns. The conductive layer 26a can be obtained, for example, by covering the resin sheet 21a with a mask having an opening with a predetermined shape and depositing a metal on the resin sheet exposed from the opening.
[0063]
A plurality of conductive layers 26a each having a size corresponding to two electrodes are formed on the resin sheet 21a. That is, to obtain 2n electrodes, n conductive layers 26a are formed on one side of the resin sheet 21a. Next, as shown in FIG. 4, two first electrode mixture layers 22a are formed on each conductive layer 26a. An exposed portion 23a that is a part of the conductive layer 26a that does not have the first electrode mixture is left between the two first electrode mixture layers 22a. In FIG. 4, an electrode mixture layer of 3 rows and 3 columns is depicted, but usually, more conductive layers and first electrode mixture layers are formed on a larger current collector sheet. .
[0064]
The first electrode mixture layer 22a is formed by applying a paste made of the first electrode mixture to the entire surface excluding the central portion of the conductive layer 26a. The coating method is not particularly limited, and screen printing, pattern coating, and the like can be employed. The exposed portion 23a of the conductive layer to which the paste is not applied becomes the connection portion 24a with the first terminal after the electrode plate group is configured.
The first electrode mixture is prepared by mixing the active material, conductive material, binder, and the like of the first electrode with a dispersion medium. The coating film of the paste is dried, and the dried coating film is rolled with a roller to increase the mixture density.
[0065]
When the first electrode is a positive electrode of a lithium ion secondary battery, for example, a lithium-containing transition metal oxide can be preferably used as the active material. Examples of the lithium-containing transition metal oxide include Li_xCoO_z, Li_xNiO_z, Li_xMnO_z, Li_xCo_yNi_1-yO_z, Li_xCo_fV_1-fO_z, Li_xNi_1-yM_yO_z(M = Ti, V, Mn, Fe), Li_xCo_aNi_bM_cO_z(M = Ti, Mn, Al, Mg, Fe, Zr), Li_xMn₂O_Four, Li_xMn_{2 (1-y)}M_2yO_Four(M = Na, Mg, Sc, Y, Fe, Co, Ni, Ti, Zr, Cu, Zn, Al, Pb, Sb). However, the x value varies in the range of 0 ≦ x ≦ 1.2 depending on the charge / discharge of the battery. Also, 0 ≦ y ≦ 1, 0.9 ≦ f ≦ 0.98, 1.9 ≦ z ≦ 2.3, a + b + c = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1, 0 ≦ c <1 is there. These may be used alone or in combination of two or more.
[0066]
When the first electrode is a negative electrode of a lithium ion secondary battery, examples of the active material include lithium, a lithium alloy, an intermetallic compound, a carbon material, an organic compound that can occlude / release lithium ions, an inorganic compound, and a metal complex. Organic polymer compounds and the like can be preferably used. These may be used alone or in combination of two or more. Carbon materials include coke, pyrolytic carbon, natural graphite, artificial graphite, mesocarbon microbeads, graphitized mesophase microspheres, vapor grown carbon, glassy carbon, carbon fibers (polyacrylonitrile, pitch, cellulose, Vapor phase growth system), amorphous carbon, and organic compound fired body. Of these, natural graphite and artificial graphite are particularly preferable.
[0067]
As the conductive material, for example, carbon black such as acetylene black, graphite or the like is used. As the binder, for example, a fluororesin such as polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene, an acrylic resin, a styrene butadiene rubber, an ethylene propylene terpolymer, and the like can be used.
[0068]
In the electrode plate group, the first electrode mixture layer 22a that is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet, that is, the second electrode layer disposed on the second side surface of the electrode plate group. An insulating material is applied along the peripheral edge of the one-electrode mixture layer 22a. Here too, it is preferable to perform pattern coating. The application of such an insulating material is not necessarily required and may be performed arbitrarily, but the possibility of a short circuit can be reduced by applying the insulating material. The coated insulating material forms a first insulating material portion in the electrode plate group. You may coat | cover an insulating material also in the peripheral part of the 1st electrode mixture layer 22a to be distribute | arranged to the 3rd side surface and 4th side surface of an electrode group.
[0069]
(B) Production of second electrode
The 2nd electrode which has the 2nd electrode mixture layer on both sides can be produced by the same method as the 1st electrode. That is, a plurality of conductive layers having a predetermined pattern are provided at the same position on both surfaces of the resin sheet 21b having a size capable of providing a desired number of current collector sheets, and the second electrode mixture layer 22b is provided on each conductive layer. Are formed two by two. An exposed portion 23b of the conductive layer that does not have the second electrode mixture layer is left between the two second electrode mixture layers 22b. The exposed portion 23b of the conductive layer to which the paste is not applied becomes a connection portion 24b with the second terminal in the electrode plate group. The second electrode having the second electrode mixture layer 22b only on one side can be produced in the same manner as described above except that the conductive layer, the second electrode mixture layer and the insulating material are not provided on the other side. .
[0070]
(C) Production of electrode group
The produced assembly composed of a plurality of first electrodes and the assembly composed of a plurality of second electrodes are stacked via a separator. At this time, the first electrode mixture layer 22a of the first electrode and the second electrode mixture layer 22b of the second electrode face each other and are laminated. The exposed portion 23a of the conductive layer and the insulating material in the first electrode face the insulating material and the exposed portion 23b of the conductive layer in the second electrode, respectively. A pair of second electrodes having the second electrode mixture layer 22b only on one side is arranged on both outermost sides, the inner electrodes are sandwiched between them, and the whole is pressed. In this way, an assembly composed of a plurality of electrode plate stacks can be obtained.
[0071]
As the separator, a woven fabric or a non-woven fabric made of an olefin polymer such as polyethylene or polypropylene or glass fiber can be used. A solid electrolyte or gel electrolyte can also be used as a separator. For the solid electrolyte, for example, polyethylene oxide, polypropylene oxide or the like can be used as the matrix material. As the gel electrolyte, for example, a nonaqueous electrolyte solution described later can be used which is held in a matrix made of a polymer material. As the polymer material for forming the matrix, polyethylene oxide, polypropylene oxide, polyvinylidene fluoride, a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use a copolymer of vinylidene fluoride and hexafluoropropylene, or a mixture of polyvinylidene fluoride and polyethylene oxide.
[0072]
An assembly composed of a plurality of electrode plate stacks is divided for each electrode plate stack. The first electrode and the second electrode are cut along the arrow direction shown in FIG. The exposed portions 23a, b of the conductive layer form the connecting portions 24a, 24b with the current collecting terminals by cutting, and the exposed portions of the resin sheet on the opposite side form the insulating portions 25a, 25b by cutting. The conductive layer between the connecting portions 24a and 24b and the main portion carrying the electrode mixture layer is formed with a narrow width, and the narrow portions 27a and 27b function as an overcurrent blocking portion. In the four side surfaces of the electrode plate stack thus obtained, the end portions of the current collector sheets and the end portions of the separators are arranged almost flush with each other, but the conductive portions of the electrodes having different polarities are They do not face each other on the side.
[0073]
When the electrode plate group is produced by the above-described method using a conventionally used metal foil as a current collector sheet, a metal burr generated at the time of cutting becomes a problem. Metal burrs break through the separator and cause a major short circuit. Therefore, it is important to prevent the occurrence of metal burrs, but it is extremely difficult to cut the metal foil without causing metal burrs. On the other hand, when a current collector sheet made of a resin sheet is used, since most of the cut surface is occupied by the resin, no metal burrs are generated. Therefore, the reliability of the battery is greatly improved. Also, even if a short circuit occurs and a larger current flows than usual, the narrow portion of the conductive layer melts and the overcurrent is interrupted.
[0074]
The first side surface in which the connection portions 24a formed from the exposed portions 23a of the conductive layer of the first current collector sheet and the insulating portions 25b of the second current collector sheet are alternately arranged is covered with a coating of a conductive material. Thus, the first terminal is obtained. For example, the first side surface can be coated with the metal film by spraying molten or semi-molten metal fine particles on the first side surface. The metal film thus formed is automatically electrically connected to the connection part 24a of the first current collector sheet. Since an insulating material is applied to the end surface of the second electrode mixture layer 22b disposed on the first side surface, a short circuit between the metal film and the second electrode does not occur. The second side surface in which the connection portions 24b formed from the exposed portions 23b of the conductive layer of the second current collector sheet and the insulating portions 25a of the first current collector sheet are alternately arranged is also covered with a metal film in the same manner as described above. By doing so, the second terminal can be obtained.
[0075]
When the first terminal or the second terminal is a positive electrode terminal, it is preferable to form the metal film using aluminum. Further, when the first terminal or the second terminal is a negative electrode terminal, it is preferable to form the metal film using copper.
[0076]
An assembly of electrode plate groups can also be obtained using an assembly composed of a plurality of first electrodes and an assembly composed of a plurality of second electrodes as shown in FIG. When obtaining such an assembly composed of the first electrodes, a conductive layer 36a as shown in FIG. 17 is formed at the same position on both surfaces of a resin sheet 31a having a size capable of providing a desired number of current collector sheets. Such a conductive layer can be obtained by covering the resin sheet 31a with a mask having an opening of a predetermined shape and depositing a metal on the resin sheet exposed from the opening. Here, a plurality of rows of conductive layers having a size corresponding to two rows of electrode mixture layers are formed on the resin sheet 31a. That is, when obtaining 2n rows of electrode mixture layers, n rows of conductive layers 36a are formed on one side of the resin sheet 31a.
[0077]
Two rows of strip-shaped first electrode mixture layers 32a are formed on each conductive layer. An exposed portion 33a of the conductive layer that does not have the first electrode mixture is left between the two strips of the first electrode mixture layer 32a. The strip-shaped first electrode mixture layer 32a is formed by applying a paste made of the same first electrode mixture as described above to almost the entire surface excluding the exposed portion 33a of the conductive layer. The coating method is the same as in the case of the laminated electrode plate group. The exposed portion 33a of the conductive layer to which the paste is not applied becomes a connection portion 34a with the first terminal.
[0078]
Also in the case of obtaining an assembly composed of the second electrode, a conductive layer as shown in FIG. 17 is formed at the same position on both surfaces of a resin sheet 31b having a size capable of providing a desired number of current collector sheets. On the layer, two rows of strip-shaped second electrode mixture layers 32b are formed. An exposed portion 33b of the conductive layer not having the second electrode mixture is left between the two rows of strip-shaped second electrode mixture layers 32b. The exposed portion 33b of the conductive layer becomes a connection portion 34b with the second terminal.
[0079]
When such an assembly of electrode plates is divided into electrode plate stacks along the direction of the arrows shown in FIG. 5, the exposed portions 33a and 33b of the conductive layers form connection portions 34a and 34b with the terminals by cutting. The exposed portion of the resin sheet on the opposite side forms insulating portions 35a and 35b by cutting. In addition, the conductive layer between the connecting portions 34a and 34b and the main portion supporting the electrode mixture layer is formed with a narrow width, and the narrow portions 37a and 37b function as an overcurrent blocking portion. In the four side surfaces of the electrode plate stack thus obtained, the end portions of the current collector sheets and the end portions of the separators are arranged flush with each other, but the first side surface and the second side surface have different polarities. The conductive portions of the electrodes do not face each other on each side surface. On the other hand, the cross section of the electrode mixture layer is exposed on the third side surface and the fourth side surface, but by covering these side surfaces with an insulating material, the possibility of a short circuit can be greatly reduced. it can.
[0080]
According to the above manufacturing method, for example, an electrode plate group having an arbitrary size can be efficiently manufactured as long as it is in the range of 1 to 300 mm in length, 1 to 300 mm in width, and 0.01 to 20 mm in thickness. it can. The obtained electrode plate group is accommodated together with a predetermined electrolyte in a case having a predetermined shape as necessary. As the case, for example, a stainless steel plate, an aluminum plate or the like processed into a predetermined shape, an aluminum foil (aluminum laminate sheet) having a resin film on both sides, a resin case, or the like is used. The composition of the electrolyte contained in the case together with the electrode plate group varies depending on the type of battery. When the battery is, for example, a lithium ion secondary battery, a solution obtained by dissolving a lithium salt in a non-aqueous solvent is used as the electrolytic solution. The lithium salt concentration in the electrolytic solution is, for example, 0.5 to 1.5 mol / L.
[0081]
Nonaqueous solvents include cyclic carbonates such as ethylene carbonate, propylene carbonate, butylene carbonate, vinylene carbonate, non-dimethyl carbonate, diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate, ethyl propyl carbonate, methyl propyl carbonate, methyl isopropyl carbonate, dipropyl carbonate, and the like. Cyclic carbonate, aliphatic carboxylic acid ester such as methyl formate, methyl acetate, methyl propionate, ethyl propionate, γ-lactone such as γ-butyrolactone, γ-valerolactone, 1,2-dimethoxyethane, 1,2-di Acyclic ethers such as ethoxyethane and ethoxymethoxyethane, cyclic ethers such as tetrahydrofuran and 2-methyl-tetrahydrofuran, dimethylsulfoxy , 1,3-dioxolane, trimethyl phosphate, triethyl phosphate, alkyl phosphate esters and their fluorides, such as trioctyl phosphate can be used. These are preferably used in combination of plural kinds. In particular, a mixture containing a cyclic carbonate and an acyclic carbonate, a mixture containing a cyclic carbonate, an acyclic carbonate, and an aliphatic carboxylic acid ester are preferred.
[0082]
LiPF includes LiPF₆, LiBF_FourLiClO_FourLiAlCl_Four, LiSbF₆, LiSCN, LiCl, LiCF_ThreeSO_Three, LiCF_ThreeCO₂, LiAsF₆, LiN (CF_ThreeSO₂)₂, Li₂B_TenCl_Ten, LiN (C₂F_FiveSO₂)₂, LiPF_Three(CF_Three)_Three, LiPF_Three(C₂F_Five)_ThreeEtc. can be used. These may be used alone or in combination of two or more, but at least LiPF6 is preferably used.
[0083]
Next, an example of a manufacturing method of the wound electrode plate group as shown in FIG. 6 will be described. FIG. 6 is a partial conceptual view of a wound electrode plate group drawn with the first electrode as the center, and the outer peripheral mixture layer, electrode plate, and the like are omitted.
(A) Production of the first electrode
The first electrode used for the wound electrode group has the same structure as the first electrode used for the stacked electrode group, except that it has a strip shape. Therefore, the manufacturing method of the first electrode is almost the same as that of the laminated type.
For example, an assembly made of the same first electrode as shown in FIG. 5 is produced. Next, in the same manner as described above, an insulating material is applied to at least the side opposite to the exposed portion side of the conductive layer in the peripheral portion of the first electrode mixture layer. This portion is adjacent to the exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet in the electrode plate group.
(B) Production of second electrode
Also here, an assembly composed of the second electrodes similar to that shown in FIG. 5 is produced.
[0084]
(C) Production of electrode group
The assembly composed of the first electrode and the assembly composed of the second electrode are wound through the separator 40. At this time, the electrodes are arranged so that the strip-shaped first electrode mixture layer 32a and the second electrode mixture layer 32b face each other. In addition, the bipolar plates are arranged so that the exposed portion of the conductive layer and the insulating material in the first electrode face the insulating material and the exposed portion of the conductive layer in the second electrode, respectively. As a result, a long cylindrical aggregate composed of a plurality of wound electrode plate groups alternately arranged in opposite directions is obtained.
[0085]
The long cylindrical aggregate is divided for each electrode plate group. On one side surface (bottom surface) of the electrode plate group, the exposed portions of the conductive layer of the first current collector sheet and the insulating portions of the second current collector sheet are alternately arranged concentrically. The exposed portion of the conductive layer of the second current collector sheet and the insulating portion of the first current collector sheet are alternately and concentrically arranged on the other side surface (bottom surface). Although not distinguishable from FIG. 6, the conductive layer between the exposed portion of each conductive layer and the portion carrying the electrode mixture layer is provided with a plurality of narrow portions, which are used to block overcurrent. It functions as a part.
[0086]
The bottom surface where the exposed portions of the conductive layer of the first current collector sheet are arranged and the bottom surface where the exposed portions of the conductive layer of the second current collector sheet are arranged are respectively coated with metal in the same manner as described above. Thus, the first terminal 41 and the second terminal 42 can be formed. Since the insulating material 43b is applied to the end surface of the second electrode mixture layer 32b, no short circuit occurs between the first terminal 41 and the second electrode, and the insulating material is applied to the end surface of the first electrode mixture layer 32a. Since 43a is applied, a short circuit between the second terminal 42 and the first electrode does not occur. Moreover, even if a short circuit occurs and a larger current flows than usual, a plurality of narrow portions of the conductive layer melt and an overcurrent is interrupted.
[0087]
【Example】
Example 1
In this example, a stacked lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Production of the first electrode
A sheet of polyethylene terephthalate (hereinafter referred to as PET) having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, using a mask having an opening of a predetermined shape, a plurality of copper deposited layers having a shape as shown in FIG. 18 arranged in 3 rows and 6 columns were formed at the same positions on both sides of the PET sheet. Here, the dimensions L1 to L5 were 65 mm, 46 mm, 0.8 mm, 0.1 mm, and 2 mm, respectively. The thickness of the copper vapor deposition layer was 0.1 μm. Copper was deposited by an electron beam method.
[0088]
Next, 100 parts by weight of spheroidal graphite (graphitized mesophase spherules) as an active material, 3 parts by weight of styrene butadiene rubber as a binder, and an appropriate amount of an aqueous carboxymethyl cellulose solution as a dispersion medium are mixed. A paste made of an electrode mixture was prepared. And the paste was apply | coated to the whole surface except the center part 181 and the narrow part 182 of each vapor deposition layer. As a result, two first electrode mixture layers each having a size of 32 mm × 46 mm were formed in the main portion 183 of each vapor deposition layer. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0089]
Polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm was applied as an insulating material to a portion of the peripheral edge portion of the first electrode mixture layer opposite to the connection portion with the current collecting terminal. Thus, a first electrode assembly having 6 rows and 6 columns of the first electrode mixture layer on both surfaces was obtained.
[0090]
(B) Production of second electrode
First, the 2nd electrode which has a 2nd electrode mixture layer on both surfaces was produced.
A PET sheet having a width of 198 mm, a length of 282 mm, and a thickness of 7 μm was prepared. Next, using a mask having openings of a predetermined shape, a plurality of aluminum deposited layers having a shape as shown in FIG. 18 arranged in 3 rows and 6 columns were formed at the same positions on both sides of the PET sheet. Here, the dimensions L1 to L5 were 64 mm, 45 mm, 0.8 mm, 0.6 mm, and 2 mm, respectively. The thickness of the deposited layer of Al was 0.1 μm. The deposition of Al was performed by a resistance heating method.
[0091]
Next, lithium cobaltate (LiCoO) as an active material₂) By mixing 100 parts by weight, 3 parts by weight of acetylene black as a conductive material, 7 parts by weight of polyvinylidene fluoride as a binder, and an appropriate amount of an aqueous solution of carboxymethyl cellulose as a dispersion medium, A paste was prepared. And the paste was apply | coated to the main surface of each vapor deposition layer. As a result, two 31 mm × 45 mm second electrode mixture layers were formed on each deposited layer. Thereafter, the coating film of the paste was dried, and the dried coating film was rolled with a roller until the thickness became 70 μm.
[0092]
Next, polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm was applied as an insulating material to a portion of the peripheral portion of the second electrode mixture layer opposite to the connection portion with the current collector terminal. Thus, a second electrode assembly having 6 rows and 6 columns of second electrode mixture layers on both surfaces was obtained.
On the other hand, the second electrode having the second electrode mixture layer only on one side was produced in the same manner as described above except that the conductive layer, the second electrode mixture layer and the insulating material were not provided on the other side.
[0093]
(C) Production of electrode group
Two assemblies composed of the first electrode having the first electrode mixture layer on both surfaces and one assembly composed of the second electrode having the second electrode mixture layer on both surfaces were sandwiched via a separator. At this time, the first electrode mixture layer and the second electrode mixture layer face each other. Further, the bipolar plates were arranged so that the exposed portion of the copper vapor deposition layer and the polyvinylidene fluoride in the first electrode face the exposed portion of the polyvinylidene fluoride and Al vapor deposition film in the second electrode, respectively. And a pair of 2nd electrode which has a 2nd electrode mixture layer only on one side was distribute | arranged to both outermost surfaces, the inner side electrode was clamped by these, and the whole was pressed. As a result, an assembly composed of a plurality of electrode plate stacks was obtained.
[0094]
Next, an assembly consisting of a plurality of electrode plate stacks is arranged so that the cutting position corresponds to the center of the exposed portion of the copper vapor deposition layer in the first electrode and the center of the exposed portion of the Al vapor deposition layer in the second electrode. Divided into each stack of plates. As a result, as many as 36 electrode plate stacks could be obtained at a time through a series of coating and laminating processes.
[0095]
Semi-molten copper fine particles were sprayed on the side surfaces where the exposed portions of the copper deposited film of the first current collector sheet and the PET resin portions of the second current collector sheet were alternately arranged. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed part of the copper vapor deposition layer bite into the copper film to a depth of 0.2 mm. This copper film was used as a negative electrode terminal as it was.
[0096]
Next, semi-molten aluminum fine particles were sprayed on the side surfaces where the exposed portions of the Al vapor deposition layer of the second current collector sheet and the PET resin portions of the first current collector sheet were alternately arranged. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the deposited layer of Al had digged into the aluminum film to a depth of 0.2 mm. This aluminum film was used as a positive electrode terminal as it was.
[0097]
[Evaluation]
Connect the lead wires to the copper film (negative electrode terminal) and the aluminum film (positive electrode terminal) of the obtained electrode plate group, immerse the electrode plate group in the electrolytic solution, and use an external charge / discharge device, A charge / discharge test was conducted in an atmosphere at 20 ° C. Here, LiPF is added to a mixed solvent in which ethylene carbonate (EC) and ethyl methyl carbonate (EMC) are mixed at a volume ratio of 30:70.₆Was dissolved at a concentration of 1 mol / L to prepare an electrolytic solution.
Charging and discharging are each 2.5 mA / cm with respect to the electrode area.²The current mode was performed. The end-of-charge voltage was 4.2V. The final discharge voltage was 3.0V. The electric capacity obtained under the above conditions was 900 mAh.
Next, 100 similar electrode plate groups were prepared and impregnated with the same electrolytic solution as described above, and then the side surfaces other than the exposed surfaces of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal were covered with an aluminum laminate sheet, and a lithium ion secondary battery Was completed. These batteries were connected to a shunt resistor of 10 mΩ and externally short-circuited, and the surface temperature of the batteries was measured after 5 minutes and 30 minutes. As a result, there was no battery whose surface temperature rose to 80 ° C. or higher. Thereafter, when the battery was disassembled and the inside was observed, many of the narrow portions of the vapor deposition layer provided on the current collector sheet were melted and cut.
[0098]
Example 2
In this example, a stacked lithium ion secondary battery was manufactured in the following manner.
(A) Production of the first electrode
A copper foil having a width of 33 mm, a length of 47 mm, and a thickness of 10 μm was prepared. Next, as shown in FIG. 10, four groove-shaped thin portions having a width of 0.1 mm and a thickness of 1 μm were formed by etching on the inner side of the copper foil 0.4 mm inside.
Next, the end portions along the three sides of the copper foil were covered with a masking tape as shown in FIGS. The masking tape used was a polyethylene terephthalate substrate having a thickness of 25 μm and an acrylic resin-based adhesive supported thereon.
[0099]
On the exposed part of the copper foil of the obtained current collector sheet, the same first electrode mixture as in Example 1 is applied, the coating film of the paste is dried, and the dried coating film has a thickness of 70 μm. Rolled up to a roller. However, only the outer side of the groove-shaped thin part (corresponding to the thin part 86a in FIG. 10) at the end of the copper foil not covered with the masking tape was left as an exposed part as a connection part with the current collecting terminal. Polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm was applied as an insulating material to a portion of the peripheral edge portion of the first electrode mixture layer (32 mm × 46 mm) opposite to the connection portion with the current collecting terminal.
[0100]
(A) Production of second electrode
An aluminum foil having a width of 33 mm, a length of 47 mm, and a thickness of 10 μm was prepared. Next, as shown in FIG. 10, four groove-shaped thin portions having a width of 0.1 mm and a thickness of 1 μm were formed by etching on the inner side of the outer periphery of the aluminum foil. Next, the end portions along the three sides of the aluminum foil were covered with the same masking tape as that of the first electrode.
[0101]
On the exposed part of the aluminum foil of the obtained current collector sheet, a second electrode mixture similar to that in Example 1 is applied, the coating film of the paste is dried, and the dried coating film has a thickness of 70 μm. Rolled up to a roller. However, only the outer side of the groove-shaped thin part (corresponding to the thin part 86a in FIG. 10) at the end of the aluminum foil not covered with the masking tape was left as an exposed part as a connection part with the current collecting terminal. Polyvinylidene fluoride having a width of 0.3 mm was applied as an insulating material to a portion of the peripheral portion of the second electrode mixture layer (31 mm × 45 mm) opposite to the connection portion with the current collecting terminal.
On the other hand, the second electrode having the second electrode mixture layer only on one side was produced in the same manner as described above except that the second electrode mixture layer and the insulating material were not provided on the other side.
[0102]
Two first electrodes having a first electrode mixture layer on both surfaces and one second electrode having a second electrode mixture layer on both surfaces were sandwiched via a separator. At this time, the bipolar plate was disposed so that the exposed portion of the copper foil and the polyvinylidene fluoride in the first electrode face the exposed portion of the polyvinylidene fluoride and the Al foil in the second electrode, respectively. And a pair of 2nd electrode which has a 2nd electrode mixture layer only on one side was arranged on both outermost surfaces, the inner electrode was pinched | interposed with these, the whole was pressed, and the electrode stack was obtained.
[0103]
Semi-molten copper fine particles were sprayed on the side surfaces where the exposed portions of the copper foil of the first electrode and the masking tape of the second electrode were alternately arranged. As a result, a copper film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed part of the copper foil bite into the copper film to a depth of 0.2 mm. This copper film was used as a negative electrode terminal as it was.
[0104]
Next, semi-molten aluminum fine particles were sprayed on the side surface where the exposed portions of the Al foil of the second electrode and the masking tape of the first electrode were alternately arranged. As a result, an aluminum film having a thickness of 0.5 mm was formed on the side surface. At this time, the exposed portion of the Al foil bites into the aluminum film to a depth of 0.2 mm. This aluminum film was used as a positive electrode terminal as it was.
[0105]
[Evaluation]
The electric capacity of the obtained electrode plate group was evaluated in the same manner as in Example 1. As a result, the electric capacity of the electrode plate group of Example 2 was 900 mAh. Further, 100 lithium ion secondary batteries were produced using the electrode plate group of Example 2 in the same manner as in Example 1, and these were short-circuited, and the surface temperature of the battery was measured after 5 minutes and 30 minutes. did. As a result, there was no battery whose surface temperature rose to 80 ° C. or higher. After that, when the battery was disassembled and the inside was observed, many of the groove-shaped thin portions provided on the copper foil and the Al foil were melted and cut.
[0106]
【The invention's effect】
As described above, in the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention, since the conductive portion and the insulating portion coexist on the surface of the current collector sheet, the electrode mixture is supported on the conductive portion of the current collector sheet. On the other hand, it is possible to carry no electrode mixture on the insulating portion. According to such a structure, the possibility of an internal short circuit of the nonaqueous electrolyte secondary battery is greatly reduced. And even if a short circuit occurs and a current larger than usual flows, safety is ensured because the current collector sheet is provided with an overcurrent cutoff mechanism. In addition, according to the present invention, the structure of the positive electrode terminal and the negative electrode terminal is simple, and it is not necessary to use a current collecting tab or a current collecting lead. A secondary battery can be provided. And according to this invention, a several nonaqueous electrolyte secondary battery can be manufactured efficiently simultaneously. By using such a non-aqueous electrolyte secondary battery including a non-aqueous electrolyte secondary battery, a highly reliable mobile phone, portable information terminal device, camcorder, personal computer, PDA, portable acoustic device, electric vehicle, road It becomes possible to provide devices such as a power supply for leveling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an example of a laminated electrode plate group of a nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
2 is a cross-sectional view taken along line aa of the electrode plate group in FIG. 1;
FIG. 3 is a top view of an example of a current collector sheet for obtaining an assembly of first electrodes or second electrodes.
FIG. 4 is a perspective view of an example of an assembly including a first electrode and a second electrode.
FIG. 5 is a perspective view of another example of an assembly including a first electrode and a second electrode.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of an example of a wound electrode plate group of the nonaqueous electrolyte secondary battery of the present invention.
FIG. 7Pertaining to4 is a top view of a current collector sheet A. FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line aa of the current collector sheet A and a cross-sectional view taken along the line aa of the current collector sheet A in which an electrode mixture is provided in the conductive portion.
9 is a cross-sectional view taken along the line bb of the current collector sheet A (a) and a cross-sectional view taken along the line bb of the current collector sheet A in which an electrode mixture is provided in the conductive portion.
FIG. 10 shows the present invention.Pertaining to4 is a top view of a current collector sheet B. FIG.
FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line aa of current collector sheet B (a) and a cross-sectional view taken along line aa of current collector sheet B in which an electrode mixture is provided in a conductive portion.
12 is a cross-sectional view taken along the line bb of the current collector sheet B (a) and a cross-sectional view taken along the line bb of the current collector sheet B provided with an electrode mixture at the conductive portion.
FIG. 13 shows the present invention.Pertaining to4 is a top view of a current collector sheet C. FIG.
14 is a cross-sectional view taken along the line aa of the current collector sheet C (a) and a cross-sectional view taken along the line aa of the current collector sheet B in which an electrode mixture is provided in the conductive portion.
FIG. 15 is a cross-sectional view taken along the line bb of the current collector sheet C (a) and a cross-sectional view taken along the line bb of the current collector sheet B in which an electrode mixture is provided in the conductive portion.
FIG. 16 is a partially enlarged view of FIG.
FIG. 17 is a top view of another example of a current collector sheet for obtaining an assembly of first electrodes or second electrodes.
18 is a view showing the shape of a conductive layer of a current collector sheet produced in Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
  10 plate group
  11a, b Resin sheet
  11x, x ', x "end of first current collector sheet
  11y, y ', y "end of second current collector sheet
  12a, b Conductive layer
  12x, y End of conductive layer
  13a First current collector sheet
  13b Second current collector sheet
  14a First electrode mixture layer
  14b Second electrode mixture layer
  15a First electrode
  15b, b 'second electrode
  16 Separator
  17a 1st terminal
  17b Second terminal
  18a First insulating material part
  18b Second insulating material part
  21a, b Resin sheet
  22a First electrode mixture layer
  22b Second electrode mixture layer
  23a, b Exposed portion of conductive layer
  24a Connection with first terminal
  24b Connection with second terminal
  25a, b Insulating part corresponding to the exposed part of the resin sheet
  26a conductive layer
  27a narrow part
  27b Narrow part
  31a, b Resin sheet
  32a Band-shaped first electrode mixture layer
  32b Band-shaped second electrode mixture layer
  33a, b Exposed portion of conductive layer
  34a Connection with first terminal
  34b Connection with second terminal
  35a, b Insulating part corresponding to the exposed part of the resin sheet
  36a Conductive layer
  37a, b Narrow part
  41 1st terminal
  42 Second terminal
  43a, b Insulating material
  50 Current collector sheet A
  51 Conductive part
  52 Insulation part
  53 Insulation sheet
  54 Conductive layer
  55 Electrode mix
  56 Narrow part
  57 Connection with current collector terminal
  61, 62 Electrode mixture uncoated part
  80 Current collector sheet B
  81 Conductive part
  82 Insulation
  83 Conductive sheet
  84 Insulation layer
  85 electrode mix
  86a-d Thin section
  87 Connection with current collector terminal
  91, 92 Electrode mixture uncoated part
  110 Current collector sheet C
  111 Conductive part
  112 Insulation part
  113 Conductive sheet
  114 Insulation sheet
  115 Electrode mix
  116a-d Thin section
  117 Connection with current collector terminal
  121, 122 Electrode mixture uncoated part
  181 center
  182 Narrow part
  183 main parts

Claims

A nonaqueous electrolyte secondary having an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. A battery,
The first electrode (a) comprises a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
The second electrode (b) comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
Both of the first current collector sheet and the second current collector sheet comprises a insulating sheet, and possess a and the insulating portion conductive portion on the surface,
The conductive part is composed of a conductive layer formed on the surface of the insulating sheet,
The insulating portion is an exposed portion of the insulating sheet;
A part of the conductive layer is formed narrow in the width direction perpendicular to the current collecting direction, and the narrow portion is blown when a current of a certain level or more flows ,
The conductive part of the first current collector sheet and the insulating part of the second current collector sheet are connected to the first terminal on the first side surface of the electrode plate group, and the conductive part of the second current collector sheet and the non-aqueous electrolyte secondary battery that is connected to the second terminal in the insulating portion of the first current collector sheet and the second side surface of the electrode plate assembly.

A nonaqueous electrolyte secondary having an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. A battery,
The first electrode (a) comprises a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
The second electrode (b) comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
Both of the first current collector sheet and the second current collector sheet comprises a conductive sheet, and possess a and the insulating portion conductive portion on the surface,
The insulating part is composed of an insulating layer formed on the surface of the conductive sheet,
The conductive portion is an exposed portion of the conductive sheet,
A part of the conductive sheet is formed thin so as to have a groove shape perpendicular to the current collecting direction, and the thin part melts out when a current of a certain level flows ,
The conductive part of the first current collector sheet and the insulating part of the second current collector sheet are connected to the first terminal on the first side surface of the electrode plate group, and the conductive part of the second current collector sheet and the non-aqueous electrolyte secondary battery that is connected to the second terminal in the insulating portion of the first current collector sheet and the second side surface of the electrode plate assembly.

A nonaqueous electrolyte secondary having an electrode plate group comprising (a) at least one first electrode, (b) at least one second electrode, and (c) a separator interposed between the first electrode and the second electrode. A battery,
The first electrode (a) comprises a first current collector sheet and at least one first electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
The second electrode (b) comprises a second current collector sheet and at least one second electrode mixture layer carried on the current collector sheet,
Both of the first current collector sheet and the second current collector sheet, positioned along the same plane conductive sheet section and an insulating sheet portion and possess a and the insulating portion conductive portion on the surface,
The conductive part is composed of a surface of a conductive sheet part,
The insulating part is made of the surface of the insulating sheet part,
A part of the conductive sheet part is formed to be thin so as to have a groove shape perpendicular to the current collecting direction, and the thin part melts out when a current of a certain level flows ,
The conductive part of the first current collector sheet and the insulating part of the second current collector sheet are connected to the first terminal on the first side surface of the electrode plate group, and the conductive part of the second current collector sheet and the non-aqueous electrolyte secondary battery that is connected to the second terminal in the insulating portion of the first current collector sheet and the second side surface of the electrode plate assembly.

The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein the first side surface and the second side surface are located on opposite sides of the electrode plate group.

A first insulating material part for insulating the first terminal and the second electrode is provided on the first side surface, and the second terminal, the first electrode, and the second side surface are provided on the second side surface. The nonaqueous electrolyte secondary battery according to any one of claims 1 to 3, wherein a second insulating material part for insulating the second insulating material part is provided.

The non-aqueous electrolyte secondary according to claim 1, wherein a width a perpendicular to the current collecting direction of the narrow width portion is 10% or less of a width A perpendicular to the current collecting direction of the main portion of the conductive layer. Battery .

The nonaqueous electrolyte secondary battery according to claim 2, wherein a thickness b of the thin portion is 10% or less of a thickness B of a main portion of the conductive sheet.

The non-aqueous electrolyte secondary battery according to claim 3, wherein a thickness c of the thin portion is 10% or less of a thickness C of a main portion of the conductive sheet portion.