JP4892842B2

JP4892842B2 - リチウム二次電池

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Publication number: JP4892842B2
Application number: JP2005058065A
Authority: JP
Inventors: 耕野崎; 史朗加藤; 香江横内; 静邦矢田
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2005-03-02
Filing date: 2005-03-02
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2025-03-02
Also published as: JP2006244832A

Description

本発明は、比較的大容量であってかつ高率充放電（または急速充放電）に適したリチウム二次電池およびその製造方法に関する。本発明に係る二次電池は、たとえば、ハイブリッド電池自動車に搭載される用途等において好適である。

一般に、リチウム二次電池のように非水電解質を備える二次電池は、正極および負極を備える電極ユニットと非水電解質とが電池容器内に密閉された構造を有する。一般に、かかる密閉構造の電池には、過充電等により電池の内圧が過剰に上昇した場合にその内圧を開放するための内圧開放機構（いわゆる安全弁等）が設けられている。例えば特許文献１には、発電要素をフィルムで被覆して該フィルムの熱融着により開口部を封止したリチウム二次電池であって、そのフィルムの融着部に安全弁として機能する領域を設けたリチウム二次電池が記載されている。

特開平１１−９７０７０号公報

ところで、ハイブリッド電気自動車等に用いられる二次電池には、容量が大きくかつ良好な高率充放電性能を有することが求められる。このような二次電池は、高率充電（例えば、その電池の容量Ｃに対して２Ｃ以上の定電流による急速充電）され得る条件で使用されることが想定される。ここで、例えば０．２〜１Ｃの充電レートにおいて過充電状態が生じる場合に比べ、より高率（例えば２Ｃ以上）の充電レートにより生じた過充電状態では、電池の内圧がより急激に上昇し得る。したがって、高率充放電用の二次電池は、かかる急激な内圧上昇に対してもその内圧を適切に開放し得る内圧開放機構を備えることが望ましい。しかし、大容量でかつ高率充放電性能のよい二次電池に対し、従来の一般的なリチウム電池に用いられてきた内圧開放機構をそのまま適用すると、高率充電時等における内圧開放能力が不足する場合があった。

そこで本発明は、大容量でかつ高率充放電性能のよいリチウム二次電池であって、高率充電時等においても十分な内圧開放能力を発揮し得る内圧開放機構を備えたリチウム二次電池を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、かかるリチウム二次電池を適切に製造する方法を提供することである。関連する他の目的は、かかるリチウム二次電池の設計方法を提供することである。

本発明は、正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが電池容器内に封止されたリチウム二次電池に関する。このリチウム二次電池は、１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが５Ａｈ以上であり、５Ｃの定電流で放電した場合における高率放電容量Ｃ _H が前記容量Ｃの８０％以上であり、かつ、前記電池容器は対向する二つの幅広面を有する扁平形状であってその厚みＴが１２ｍｍ未満である。ここで、前記電池容器の前記幅広面の少なくとも一方には、該容器の内圧が上昇すると作動する内圧開放機構であって、その作動により前記幅広面の面積の３％以上に相当する開口面積で前記容器の内外を連通させる貫通孔を形成するように設計された内圧開放機構が設けられている。該内圧開放機構は、前記電池容器の厚み方向から前記電池を透視したとき前記貫通孔の少なくとも一部が前記電極ユニットから面方向に外れた位置に開口するように設計されている。なお、このリチウム二次電池は、内圧開放機構の作動により形成される貫通孔の開口部分を塞がないように配置されており、電池容器の前記二つの幅広面を両側から拘束している拘束部材をさらに有していることが好ましい。
ここに開示されるリチウム二次電池は、正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが電池容器内に封止された構成のリチウム二次電池（典型的には、リチウムイオン二次電池）に関する。該電池は、１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが凡そ５Ａｈ以上であり、好ましくは凡そ７Ａｈ以上である。また、該電池は、５Ｃの定電流で放電した場合における放電容量（高率放電容量）Ｃ_Hが前記電池容量Ｃの概ね８０％以上であり、好ましくは概ね９０％以上である。該電池を構成する電池容器は、対向する二つの幅広面を有する扁平形状であって、その厚みＴ（すなわち、それら対向する幅広面の外側同士の間隔）が概ね１２ｍｍ未満である。この電池容器には、該容器の内圧が上昇すると作動する内圧開放機構が設けられている。該内圧開放機構は、その作動によって、前記幅広面（一面当たり）の面積の凡そ３％以上（好ましくは凡そ５％以上）に相当する開口面積で電池容器の内外を連通させる貫通孔を形成するように設計されている。
ここで、上記電池容量Ｃおよび上記高率放電容量Ｃ_Hは、例えば、当該電池を所定の条件（典型的には定電流定電圧充電）により完全充電した後に所定の放電レートで終止電圧まで放電することによって測定することができる。上記内圧開放機構は、その作動による開口面積が１０ｃｍ²以上となるように設計されていることが好ましい。

一般に、リチウム二次電池に求められる電池容量が大きくなるにつれて、その電池容量を確保するために必要な電池容器の容積は大きくなる。本発明の電池では、電池容器の形状が厚み１２ｍｍ未満の扁平形状に規定されていることから、該電池の電池容量が大きくなるにつれて幅広面の面積は大きくなる傾向にある。したがって、その幅広面の面積を指標として内圧開放機構の構成を定める（具体的には、該内圧開放機構の作動により形成される貫通孔の開口面積の下限を規定する）ことにより、高率充電による過充電等に電池の内圧が急激に上昇した場合にも、その内圧開放機構によって、電池の内圧を適切に開放するのに十分な内圧開放能力が発揮され得る。また、厚みの小さい電池は電池容量の割に電池容器の表面積が大きくなる傾向にある。このように表面積の大きい電池容器は、十分な開口面積の貫通孔（換言すれば、十分な内圧開放能力を発揮し得る貫通孔）を形成する内圧開放機構を設けるのに適している。

ここに開示される電池の一つの典型的な態様では、前記幅広面の少なくとも一方（典型的には両方）が長方形状である。そして、前記電池容器の厚みＴは、該幅広面の長さＬおよび幅Ｗのうち小さいほうの値の凡そ１０％以下である。このような形状の電池（いわば扁平度の高い電池）は、厚みＴに対して十分に大きな幅広面を有する。したがって、該幅広面に対して所定割合以上（例えば凡そ３％以上、好ましくは凡そ５％以上）の開口面積を有する貫通孔が形成されるように内圧開放機構を設計することにより、該電池の内圧をより適切に開放することができる。

ここに開示される電池の一つの好ましい態様では、前記内圧開放機構が前記幅広面の少なくとも一方（典型的にはいずれか一方）に設けられている。その内圧開放機構は、前記幅広面に対して垂直な方向から前記電池を透視したとき、前記貫通孔の少なくとも一部が前記電極ユニットから面方向に外れた位置（典型的には外側）に開口するように設計されている。かかる構成によると、貫通孔を通じての内圧の開放（ガスの排出）が電極ユニットによって妨げられるという事象を回避または緩和することができる。したがって、貫通孔の開口面積を有効に利用して、電池の内圧をより効率よく開放することができる。

ここに開示される電池の他の一つの好ましい態様では、前記内圧開放機構は長方形状の幅広面に設けられており、その長方形の一辺の近傍から対向する一辺の近傍に至るほぼ全体に亘って開口する貫通孔を形成し得るように前記内圧開放機構が設計されている。かかる構成の電池は、より高い内圧開放性能を発揮するものであり得る。

上記内圧開放機構は、例えば、前記電池容器の幅広面に設けられ該電池の内圧上昇に対し他の部分よりも破断しやすい破断予定ラインを含む構成であり得る。かかる構成の内圧開放機構は、前記電池容器が該破断予定ラインに沿って破断することにより作動する。すなわち、この電池容器の破断により前記貫通孔が形成され、その貫通孔を通じて電池の内圧が外部に開放される。

好ましい一つの態様では、前記破断予定ラインが非直線状に設けられている。例えば、前記幅広面の一辺に沿って延びる部分と該一辺から遠ざかるように延びる部分とを連続して有する非直線状に設けられている。かかる非直線状の破断予定ラインによると、所定の開口面積を有する貫通孔をより効率よくおよび／またはより確実に形成することができる。その破断予定ラインの全長が前記幅広面の一辺よりも長いことが好ましい。このような破断予定ラインを有する電池は、より高い内圧開放性能を発揮するものであり得る。

上記内圧開放機構は、典型的には、電池容器の内圧が所定の開放圧力まで上昇すると作動する（すなわち、電池容器の内外を連通させる貫通孔を形成する）ように構成されている。ここに開示される電池の好ましい一つの態様では、その開放圧力が凡そ０．２ＭＰａ以下（典型的には、０．１１〜０．２ＭＰａ）に設定されている。このように、内圧開放機構の作動圧力（開放圧力）が比較的低く設定されていることにより、高率充電により生じた過充電状態に起因する内圧上昇に対しても、その内圧を適切に開放することができる。例えば、１Ｃを超える（または２Ｃ以上、さらには２．５Ｃ以上の）充電レートにおいて生じた過充電状態に起因する内圧上昇に対しても、その内圧を適切に開放することができる。これにより、例えば、電池温度の急激な上昇および／または過剰な上昇を未然に防止することができる。

また、本発明によると、正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが電池容器内に封止されたリチウム二次電池であって、１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが５Ａｈ以上であり、５Ｃの定電流で放電した場合における高率放電容量Ｃ_Hが前記容量Ｃの８０％以上であり、かつ、前記電池容器は対向する二つの幅広面を有する扁平形状であってその厚みＴが１２ｍｍ未満であり、ここで、前記電池容器には、該容器の内圧が上昇すると作動する内圧開放機構であって、その作動により前記容器の内外を１０ｃｍ²以上の開口面積で連通させる貫通孔を形成するように設計された内圧開放機構が設けられているリチウム二次電池が提供される。

ここに開示される他の一つの発明は、１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが凡そ５Ａｈ以上であり、かつ、５Ｃの定電流で放電した場合における高率放電容量Ｃ_Hが前記容量Ｃの凡そ８０％以上（好ましくは凡そ９０％以上）であって、対向する二つの幅広面を有する扁平形状の（好ましくは、厚みＴが概ね１２ｍｍ未満の）電池容器内に正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが封止された構成のリチウム二次電池を製造する方法に関する。その方法は、前記幅広面の面積に基づいて、前記電池容器の幅広面に設けられ外力を受けたとき他の部分よりも破断しやすい破断予定ラインであって該破断により前記幅広面の面積の概ね３％以上に相当する開口面積の貫通孔を形成する破断予定ラインの形状を設計することを含む。また、その設計された形状の破断予定ラインを前記幅広面に有する電池容器を用意することを含む。また、その電池容器に前記電極ユニットおよび前記非水電解質を収容して封止することを含む。かかる製造方法によると、大容量であってかつ高率充放電に適したリチウム二次電池（例えば、ハイブリッド電気自動車搭載用のリチウム二次電池）であって、過充電時等における内圧開放性能に優れたリチウム二次電池を効率よく製造することができる。

また、この明細書により開示される内容には以下のものが含まれる。
（１）１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが凡そ５Ａｈ以上であり、かつ、５Ｃの定電流で放電した場合における高率放電容量Ｃ_Hが前記容量Ｃの凡そ８０％（好ましくは凡そ９０％以上）以上であって、対向する二つの幅広面を有する扁平形状の電池容器内に正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが封止された構成のリチウム二次電池（特に、そのリチウム二次電池を構成する電池容器または該容器の備える内圧開放機構）を設計する方法。その設計方法は、前記幅広面の面積に基づいて、前記電池容器の幅広面に設けられ外力を受けたとき他の部分よりも破断しやすい破断予定ラインであって該破断により前記幅広面の面積の３％以上に相当する開口面積の貫通孔を形成する破断予定ラインの形状を設計することを含む。また、所定の電池容量Ｃおよび所定以上の高率放電容量Ｃ_Hを確保するとともに上記対向する二つの幅広面の外側同士の間隔（すなわち、電池容器の厚みＴ）が概ね１２ｍｍ未満である電池容器の形状を設計することを含み得る。

（２）１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが凡そ５Ａｈ以上であり、かつ、５Ｃの定電流で放電した場合における高率放電容量Ｃ_Hが前記容量Ｃの凡そ８０％（好ましくは９０％以上）以上であって、対向する二つの幅広面を有する扁平形状の（好ましくは、厚みＴが概ね１２ｍｍ未満の）電池容器内に正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが封止された構成を有し、前記電池容器には、該容器の内圧が上昇すると作動する内圧開放機構であって、その作動により前記幅広面の面積の３％以上に相当する開口面積で前記容器の内外を連通させる貫通孔を形成するように設計された内圧開放機構が設けられているリチウム二次電池の使用方法。その方法は、該電池を、その電池容器の幅広面を両側から拘束する拘束部材（例えば、該電池容器の壁厚よりも厚い金属板）に挟んだ状態で使用することを特徴とする。かかる方法によると、内圧上昇に起因する電池容器の厚みの増大（すなわち膨張）が上記拘束部材によって規制されるので、該内圧によって上記内圧開放機構を効率よく作動させることができる。これにより電池の内圧を適切に開放することができる。上記拘束部材は、内圧開放機構の作動により形成される貫通孔の開口部分を塞がないように配置することが望ましい。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。なお、本明細書において特に言及している内容以外の技術的事項であって本発明の実施に必要な事項は、従来技術に基づく当業者の設計事項として把握され得る。本発明は、本明細書に開示されている技術内容と当該分野における技術常識とに基づいて実施することができる。

本発明は、電池容量Ｃが５Ａｈ以上（より好ましくは７Ａｈ以上）という比較的大容量のリチウム二次電池（典型的には、リチウムイオン二次電池）であって、かつ、５Ｃの定電流で放電した場合における放電容量（高率放電容量）Ｃ_Hが上記容量Ｃの８０％以上であるリチウム二次電池に関する。このように大容量でかつ高率充放電特性の良好なリチウム二次電池は、例えば、ハイブリッド電気自動車等に搭載される電池として有用である。
ここで、上記リチウム二次電池を１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃとは、例えば、その電池を定格充電電圧で完全充電した後、該電池をその定格放電電圧（終止電圧）まで１Ｃの放電レートで放電した場合における放電容量をいう。一般に、リチウム遷移金属複合酸化物（リチウムニッケル系酸化物、リチウムコバルト系酸化物、リチウムマンガン系酸化物類）を正極活物質に用いたリチウム二次電池では、上記定格充電電圧は概ね４．０〜４．４Ｖ程度であり、上記終止電圧は概ね３Ｖ程度である。また、上記リチウム二次電池を５Ｃの定電流で放電した場合における放電容量（または高率放電容量）Ｃ_Hとは、例えば、その電池を定格充電電圧で完全充電した後、該電池をその定格放電電圧（終止電圧）まで５Ｃの放電レートで放電した場合における放電容量をいう。
本発明のより好ましい適用対象は、電池容量Ｃが５Ａｈ以上（より好ましくは７Ａｈ以上）であって、定格充電電圧で完全充電した後に１０Ｃの定電流で放電した場合における放電容量Ｃ_Hが前記容量Ｃの８０％以上（より好ましくは９０％以上）であるリチウム二次電池である。
なお、これらの特性値は本発明に係る電池の使用方法（使用条件）を何ら限定するものではない。例えば、５Ｃの定電流で放電した場合における放電容量Ｃ_Hが前記電池容量Ｃの８０％以上であるリチウム二次電池を、５Ｃを超える充電レートおよび／または放電レートにおいて使用することはもちろん可能である。

また、一般に放電レート（放電電流値）が大きくなると、該放電レートにおいて得られる放電容量は小さくなる。そこで、例えば、１Ｃを超える種々の放電レートでそれぞれ定電流放電させた場合における放電容量Ｃ_Hを求め、その放電容量Ｃ_Hが電池容量Ｃの８０％以上（好ましくは９０％以上）となり得る最も大きい電流値を、この電池が所定の電池性能（例えば放電容量）を発揮し得る最大連続充放電電流Ｉ_MAXとして把握することができる。上述のように５Ｃの定電流で放電した場合における放電容量Ｃ_Hが電池容量Ｃの８０％以上であるということは、この電池の最大連続充放電電流Ｉ_MAXが少なくとも５Ｃ以上（すなわち、Ｉ_MAX≧５Ｃ）であることを示唆している。ここに開示される発明は、このように放電容量Ｃ_Hが上記電池容量Ｃの８０％以上（好ましくは９０％以上）となり得る最も大きい電流値（すなわち、最大連続充放電電流Ｉ_MAX）が５Ｃ以上である電池に対して好ましく適用され得る。さらに、最大連続充放電電流Ｉ_MAXが１０Ｃ以上である電池に対しても好ましく適用され得る。

本発明は、また、電池容器の厚み（すなわち、対向する二つの幅広面の外側同士の間隔）Ｔが凡そ１２ｍｍ未満（好ましくは凡そ１０ｍｍ未満）である電池に好ましく適用される。該電池の厚みＴの下限は特に限定されない。電池容量と幅広面の面積との兼ね合いから、通常は、該厚みＴを凡そ２ｍｍ以上とすることが適当である。
ここに開示される電池を構成する電池容器の外形は、厚みＴが１２ｍｍ未満の板状または筒状であり得る。板状の電池容器においては、該板の表面および裏面が、上記対向する二つの幅広面に相当する。かかる板状電池容器を構成する幅広面の形状は、例えば、三角形、四角形（典型的には矩形）、六角形等の多角形状であり得る。また、円形、長円形等の幅広面を有する電池容器であってもよい。上記厚みＴは、このような形状の電池容器の一方の幅広面の外面から他方の幅広面の外面までの距離に該当する。なお、電池容器の各部で厚みが異なる場合には、それらの平均値が１２ｍｍ未満であることが好ましく、最大値が１２ｍｍ未満であることがより好ましい。
このように厚みが小さくかつ大容量の電池は、その電池容器の表面積が比較的（例えば電池容量の割に）大きなものであり得る。その表面積の広さは幅広面の広さに反映される。かかる形状の電池は、その電池容器に開口面積の大きな貫通孔を形成する内圧開放機構を設けるのに適している。例えば、該電池容器の幅広面に、開口面積１０ｃｍ²以上（より好ましくは１５ｃｍ²以上）の貫通孔を形成する内圧開放機構（典型的には切溝）を容易に設けることができる。

前記電池容器の厚みＴは、該幅広面の長さＬおよび幅Ｗのうち小さいほうの値の１０％以下であることが好ましく、５％以下であることがより好ましい。また、電池容器の全表面積に対して、対向する二つの幅広面の合計面積の占める割合が８０％以上であることが好ましい。かかる形状の電池によると、それらの幅広面の少なくとも一方に開口面積の大きな貫通孔を形成する内圧開放機構を容易に設けることができる。
また、このように電池容量の割に電池容器の表面積が大きい電池は、充放電に伴って発生する熱を効率よく放散させることができる。このことは、本発明のように大容量の電池においては特に有利である。

かかる形状の電池を構成する電池容器の材質は特に限定されない。その電池の用途、使用環境等を考慮して適当な材料を適宜選択することができる。通常は、ある程度の剛性を発揮し得る材料からなる電池容器の使用が好ましい。例えば、鉄、ステンレス、アルミニウム等の金属材料（典型的には金属板）から主として構成される電池容器を好ましく使用することができる。このような金属製の電池容器（金属外装）を備える電池によると、貫通孔の開口面積をより精度よく設計（制御）することができる。また、開放圧力の調整も容易である。
電池容器のうち少なくとも幅広面を構成する壁面の厚さ（壁厚）は、１ｍｍ以下（例えば０．２〜１ｍｍ）であることが好ましく、０．７ｍｍ以下（例えば０．２〜０．７ｍｍ）であることがより好ましく、０．４ｍｍ以下（例えば０．２〜０．４ｍｍ）であることがさらに好ましい。幅広面の壁厚が大きすぎると電池の放熱性が低下傾向となる。また、電池容器の内容積が少なくなって電池の外形が大型化しがちである。一方、内圧開放機構を精度よく作動させるという観点からは、厚さ０．２ｍｍ以上の金属板から主として構成される電池容器が好適である。かかる容器を備える電池によると、電極ユニットの内部で発生するガス等によって電極ユニットが膨張しようとするとき、電池容器の有する剛性によって該電極ユニットを適切に押さえ込むことができる。このことによって電池の内圧をよりスムーズに開放する（ガスを放出させる）ことができる。

なお、本発明はフィルムタイプの電池容器（外装）を備える電池にも適用可能である。例えば、金属箔の両面に樹脂がラミネートされた三層構造のラミネートフィルムを電池容器として使用することができる。
また、上述のように電極ユニットを適切に押圧してガスをスムーズに放出されるという観点からは、本発明に係る電池を、その電池容器の幅広面を両側から拘束する拘束部材（例えば、該電池容器の壁厚よりも厚い金属板）に挟んだ状態で使用することも有効である。ただし、該拘束部材は、内圧開放機構の作動により形成される貫通孔の開口部分を塞がないように配置することが望ましい。

本発明に係る電池を構成する電池容器には、該容器の内圧上昇により作動してその内圧を開放する内圧開放機構が設けられている。この内圧開放機構は、例えば、電池容器の一部に他の部分よりも破断しやすい箇所（破断予定箇所）を設けることにより実現することができる。ここに開示される電池の一つの好ましい態様では、上記破断予定箇所が、電池容器の幅広面に所定のラインに沿って形成された溝（切溝）として設けられている。この切溝の全体形状は直線状であっても非直線状であってもよい。通常は、全体形状が非直線状である切溝がより好ましい。かかる非直線状の切溝は、例えば、曲線状（例えば半円状、Ｃ字状、Ｕ字状、Ｓ字状）、折れ線状（例えばＬ字状、Ｎ字状、長辺を除いた台形状（例えば図７に示す形状））、互いに交差する直線状（放射状、例えば十字状）、分岐を有する直線状（例えばＨ字状、Ｙ字状）等であり得る。あるいは、これらを組み合わせた形状であってもよい。このような非直線状の切溝によると、十分な開口面積を有する貫通孔をより確実に形成することができる。

このような内圧開放機構は、典型的には、電池容器の有する二つの幅広面のうち少なくとも一方に設けられる。ここに開示される電池は、上述のように、電池容量の割に広い幅広面を有する（扁平である）ことから、この幅広面を利用することにより所定の開口面積を有する内圧開放機構を容易に配置することができる。通常は、二つの幅広面のうちいずれか一方に内圧開放機構（例えば切溝）を設けることが好ましい。これにより電池容器の構成を簡略化し得る。
好ましい一つの態様では、前記幅広面に対して垂直な方向から電池を透視したとき、内圧開放機構の作動により形成される貫通孔の少なくとも一部が電極ユニットから面方向に外れた位置に開口するように該内圧開放機構が設計されている。例えば、貫通孔の少なくとも一部が電極ユニットよりも外側にはみ出して形成されるように設計されていることが好ましい。内圧開放機構として上記切溝を有する構成では、この切溝の少なくとも一部が電極ユニットよりも外側に位置するように該切溝の位置を設定するとよい。

内圧開放機構は、その作動により、電池容器の幅広面（一面当たり）の面積の３％以上（好ましくは５％以上）の開口面積を有する貫通孔を形成し得るように設計されている。この開口面積は、例えば、該内圧開放機構を実際に作動させて開口面積を測定することにより求めることができる。あるいは、この内圧開放機構が比較的薄い部材（例えば、厚さが凡そ０．４ｍｍ以下の金属部材）に設けられた非直線状に延びる切溝として構成されている場合には、その切溝の開始端と終止端とを結ぶ直線および該切溝によって囲まれる幅広面の面積を上記開口面積の値として採用することができる。切溝の開始端と終止端とを結ぶ直線および該切溝によって囲まれる面積が、その切溝を有する幅広面の面積の凡そ３％以上（例えば凡そ３〜１５％）となるように、該切溝の形状を設計することが好ましい。また、該面積が１０ｃｍ²以上（例えば１０〜３０ｃｍ²）となるように切溝の形状を設計することが好ましい。
なお、上記内圧開放機構は、一つの貫通孔により上記開口面積を達成し得るように設計されていてもよく、二つ以上の貫通孔の開口面積の合計として上記開口面積が達成されるように設計されていてもよい。通常は、一つの貫通孔により上記開口面積を達成するように構成された内圧開放機構が好ましい。

内圧開放機構の開放圧力（作動圧力）は、０．５ＭＰａ以下となるように設定されていることが好ましく、０．２ＭＰａ以下となるように設定されていることがより好ましい。一方、開放圧力が低すぎると、電池の正常使用の範囲内においても内圧開放機構が作動してしまう場合がある。したがって、通常は上記開放圧力が０．１１ＭＰａ以上（例えば０．１１〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．１１〜０．２ＭＰａ）となるように内圧開放機構を設計することが適当である。なお、ここで記載した開放圧力の値は、大気圧（約０．１ＭＰａ）と電池容器の内圧との和を意味する。

上述した本発明の効果を発揮し得る限り、本発明に係るリチウム二次電池を構成する電極（正極および負極）の組成および構成、電極ユニットの形状、電極ユニットと外部回路との接続方法、非水電解質の組成等は、従来公知のリチウム二次電池と同様でよく、特に限定されるものではない。

例えば、正極としては、正極活物質を主成分とする正極合材が、シート状の導電性部材（正極集電体）の片面または両面に層状に保持された構成を有するシート状の正極を好ましく使用することができる。正極集電体としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等から選択されるいずれかの金属またはこれらの金属のいずれかを主成分とする合金からなる箔状体を使用することができる。正極集電体としてアルミニウム箔を使用することが特に好ましい。正極活物質としては、リチウムイオンをドープおよび脱ドープし得る材料であれば特に限定なく使用することができる。本発明にとり好ましい正極活物質として、リチウム遷移金属複合酸化物を例示することができる。例えば、リチウムニッケル系酸化物、リチウムコバルト系酸化物、リチウムマンガン系酸化物およびこれらの混合物を主成分とする正極活物質が好ましい。
ここで「リチウムニッケル系酸化物」とは、リチウム（Ｌｉ）とニッケル（Ｎｉ）とを構成金属元素とする酸化物であって主たる（第一の）遷移金属元素がＮｉである酸化物の他、ＬｉおよびＮｉ以外に他の少なくとも一種の金属元素（すなわち、ＬｉおよびＮｉ以外の遷移金属元素および／または典型金属元素）をＮｉよりも少ない割合（原子数比）で含む組成の酸化物をも包含する意味である。その金属元素は、例えば、Ｃｏ，Ａｌ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｖ，Ｍｇ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｓｎ，ＬａおよびＣｅからなる群から選択される一種または二種以上であり得る。リチウムコバルト系酸化物およびリチウムマンガン系酸化物についても同様である。

正極合材に含まれ得る正極活物質以外の成分としては、導電材、バインダ等が挙げられる。導電材としては、例えば、カーボンブラック（アセチレンブラック等）のような炭素材料、ニッケル粉末等の導電性金属粉末等を用いることができる。バインダとしては、例えば、メチルセルロース（ＭＣ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）等のセルロース類；ポリビニルアルコール；ポリアクリル酸塩；ポリアルキレンオキサイド（例えばポリエチレンオキサイド）；ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＰＶＤＦ−ＨＦＰ）等のフッ素系ポリマー；スチレンブタジエンブロック共重合体（ＳＢＲ）等の有機ポリマーを使用することができる。

負極としては、負極活物質を主成分とする負極合材がシート状の導電性部材（負極集電体）の片面または両面に層状に保持された構成を有するシート状の負極を好ましく使用することができる。負極集電体としては、例えば、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）等から選択されるいずれかの金属またはこれらの金属のいずれかを主成分とする合金からなる箔状体を使用することができる。負極集電体として銅箔を使用することが特に好ましい。負極活物質としては、リチウムイオンをドープおよび脱ドープし得る材料であれば特に限定なく使用することができる。天然黒鉛、メソカーボンマイクロビーズ（ＭＣＭＢ）、高配向性グラファイト（ＨＯＰＧ）、ハードカーボン、ソフトカーボン、金属リチウム等の、一般的なリチウム二次電池の負極に用いられる活物質の一種または二種以上を好ましく用いることができる。あるいは、錫酸化物系、ケイ素酸化物系等の負極活物質を用いてもよい。本発明にとり好ましい負極活物質として、アモルファス構造および／またはグラファイト構造の炭素材料が挙げられる。負極合材に含まれ得る負極活物質以外の成分としては、導電材、バインダ等が挙げられる。導電材としては正極合材用と同様のもの等を使用することができ、バインダについても同様である。

ここに開示される電池の一つの好ましい態様では、該電池が、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して積層された構成の電極ユニットを備える。典型的には、複数のシート状の正極と複数のシート状の負極とがセパレータを介して交互に積層された構成（すなわち積層型）の電極ユニットを備える。このような積層型の電極ユニットを、その電極面（シート面）が容器の幅広面とほぼ平行になるように収容した構成のリチウム二次電池が好ましい。かかる構成によると、電池容器の内部空間を有効に利用することができる。
また、本発明は、シート状の正極とシート状の負極とがセパレータを介して積層され、その積層体が捲回された構成（すなわち捲回型）の電極ユニットを備えるリチウム二次電池にも適用可能である。この場合には、扁平状（例えば、横断面長円形状）に捲回された電極ユニットを、その捲回軸が容器の幅広面とほぼ平行になるように収容された構成とすることが好ましい。
このような態様の電極ユニットを構成するセパレータとしては、例えば、ポリオレフィン系（例えばポリエチレン、ポリプロピレン）樹脂からなる多孔質膜を好ましく用いることができる。あるいは、ポリオレフィン系、セルロース系（例えばメチルセルロース）等の有機質繊維またはガラス繊維等の無機繊維からなる織布または不織布を用いてもよい。

ここに開示される電池に備えられる非水電解質は、いわゆる非水系有機溶媒を主成分とする液状の電解質（非水電解液）であってもよく、ゲル状または固体状の電解質であってもよい。非水電解液としては、従来のリチウム二次電池に用いられる非水電解液等を特に限定なく用いることができる。例えば、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジエトキシエタン、γ−ブチロラクトン、テトラヒドロフラン、１，３−ジオキソラン、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、酢酸メチル、蟻酸メチル等の非水系有機溶媒から選択されるいずれかの溶媒または二種以上の溶媒を含む混合溶媒に、ＬｉＰＦ₆，ＬｉＢＦ₄，ＬｉＣｌＯ₄，ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃，ＬｉＣ₄Ｆ₉ＳＯ₃，ＬｉＮ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₂，ＬｉＣ（ＣＦ₃ＳＯ₂）₃等のリチウム塩（支持塩）の一種または二種以上を溶解させた組成の電解液等を使用することができる。この電解質におけるリチウム塩の濃度は特に限定されないが、通常は凡そ０．５〜２ｍｏｌ／Ｌの範囲とすることが適当である。水分含有率１００ｐｐｍ以下の非水電解液を用いることが好ましい。

＜実施例＞
以下、本発明に関する具体的実施例を説明するが、本発明をかかる実施例に示すものに限定することを意図したものではない。
図１は、本実施例に係るリチウム二次電池を示す平面図であり、図２はそのII方向矢視図である。これらの図に示されるように、リチウム二次電池１は、厚みＴが約６．５ｍｍである扁平な電池容器１０と、その容器１０に収容された電極ユニット２０および非水電解液（図示せず）とを備える。このリチウム二次電池１の定格充電電圧は４．１Ｖであり、その定格充電電圧で完全充電した後に１０Ａの定電流で３Ｖ（この電池の放電終止電圧）まで放電した場合における容量Ｃが凡そ１０Ａｈとなるように設計されている。また、この電池１は、上記定格充電電圧で完全充電した後に５Ｃ（すなわち５０Ａ）の定電流で３Ｖまで放電した場合における高率放電容量Ｃ_Hが、１Ｃ（すなわち１０Ａ）で放電した場合における容量Ｃの凡そ９０％以上（すなわち、凡そ９Ａｈ以上）となるように設計されている。

以下、電極ユニット２０の構成について説明する。この電極ユニット２０は、図３に示すように、複数のシート状の正極２２と複数のシート状の負極２４とがセパレータ２６を介して交互に積層された構造を有する。
電極ユニット２０を構成する各正極２２は、図４（ａ）に示すように、厚さ１５μｍのアルミニウム箔からなる正極集電体２２２と、その集電体２２２の両面に設けられた正電極層２２４とを有する。正極集電体２２２は、長辺（図中のＬ１）１７７ｍｍ、短辺（図中のＷ１）１３０ｍｍの長方形状のコア部２２２ａと、その短辺の一端（図４（ａ）では左端）から引き出された正極リード部２２２ｂとを有する。正電極層２２４は、コア部２２２ａの両面に設けられ、リード部２２２ｂには設けられていない。正電極層２２４は、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ₂）とカーボンブラック（ＣＢ）とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）とを質量比でＬｉＮｉＯ₂：ＣＢ：ＰＴＦＥ＝８７：１０：３の割合で含む正極組成物を正極集電体２２２に塗布し、乾燥後にプレスして形成されたものである。本実施例の正極２２では、正極集電体２２２のコア部２２２ａの両面に、プレス後における厚さが片面当たり約２９μｍの正電極層２２４がそれぞれ設けられている。

負極２４は、図４（ｂ）に示すように、厚さ１０μｍの銅箔からなる負極集電体２４２と、その集電体２４２の両面に設けられた負電極層２４４とを有する。
負極集電体２４２は、長辺（図中のＬ２）１８１．５ｍｍ、短辺（図中のＷ２）１３３の長方形状を呈するコア部２４２ａと、その短辺の一端（図４（ｂ）では右端）から引き出された負極リード部２４２ｂとを有する。負電極層２４４は、コア部２４２ａの両面に設けられ、リード部２４２ｂには設けられていない。負電極層２４４は、カーボン（黒鉛粉末）とカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）とを質量比でカーボン：ＣＭＣ：ＳＢＲ＝９８：１：１の割合で含む負極組成物を負極集電体２４２に塗布し、乾燥後にプレスして形成されたものである。本実施例の負極２４では、負極集電体２４２のコア部２４２ａの両面に、プレス後における厚さが片面当たり約３４μｍの負電極層２４４がそれぞれ形成されている。

セパレータ２６は、図４（ｃ）に示すように長方形状であって、その長辺（図中のＬ３）の長さは１８５ｍｍ、短辺（図中のＷ３）の長さは１３６ｍｍである。本実施例では、セパレータ２６として厚さ２５μｍの微多孔性ポリプロピレンシートを使用した。
電極ユニット２０は、図３に示すように、２４枚の正極２２と、２５枚の負極２４とを、各々の間にセパレータ２６を挟んで交互に積層して構成されている。ただし、この積層体を構成する２５枚の負極２４のうち最も外側に配置される二枚の負極２４は、該積層体の内部に配置される負極２４とは異なり、負極集電体２４２の片面（積層体の内側面）にのみ負電極層２４４が形成された構成を有する。また、上記最も外側に配置された負極２４のさらに外側には、該負極２４と電池容器１０とを絶縁するための樹脂フィルム２７が配置されている。ここでは、樹脂フィルム２７として厚さ約４０μｍのポリエステルシートを使用した。

かかる構成の電極ユニット２０が電池容器１０に収容されている。この電池容器１０は、図１，２および５に示されるように、主として底容器１２と蓋１４とから構成されている。ここで、図５は図１のＶ−Ｖ線における分解断面図であって、図を見やすくするため電極ユニットの表示を省略している。
底容器１２は、厚さ０．３ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４製）を絞り加工して成形されたものであって、ほぼ長方形状の底面１２２と、その底面１２２の外周から立ち上がる側壁１２４と、側壁１２４の上端から外方に広がるフランジ１２６とを有する。これにより底容器１２には、フランジ１２６の内方に、底面１２２および側壁１２４により区画された凹部１２８が形成されている。なお、側壁１２４は、底面１２２からフランジ１２６に向けてやや広がるように（テーパ状に）設けられている。底面１２２は、電極ユニット２０の全体を収容し得る広さ（平面形状）を有する。すなわち、底面１２２の幅（本実施例では、底面１２２の短辺に相当する。）は電極ユニット２０の幅よりもやや大きく、底面１２２の長さは電極ユニット２０の長さ（リード部２２２ｂ，２４２ｂを含む。本実施例では、底面１２２の長辺に相当する。）よりもやや大きい。

蓋１４もまた厚さ０．３ｍｍのステンレス板（ＳＵＳ３０４製）を用いて作製されたものであって、その形状はほぼ長方形の板状である。蓋１４は、正極２２のリード部２２２ｂに対応する位置（すなわち、蓋１４の面に垂直な方向から電池１を透視したときリード部２２２ｂと重なる位置）に正極端子用の貫通孔１４２を有する。図６によく示されるように、この貫通孔１４２にアルミニウム製の正極端子３２が取り付けられている。
この正極端子３２は、直径約７．３５ｍｍの円柱状であって貫通孔１４２に挿通された端子本体３２２と、電池容器１０の外側から正極端子本体３２２にねじ止め可能なねじ部材３２４とを備える。端子本体３２２の外側端３２２ｂには、該ねじ部材３２４の形状に対応したねじ穴が設けられている。端子本体３２２と蓋１４との間はガスケット３３により密閉および絶縁されている。複数枚（ここでは２４枚）の正極２２に備えられた各リード部２２２ｂは、まとめて、端子本体３２２の内側端３２２ａ（電池容器１０の内側に配置される側の端面）に超音波溶接されている。端子本体３２２の外側端３２２ｂは蓋１４の外部に突出している。ねじ部材３２４は、頭部直径６ｍｍのＭ３ねじとして構成されている。そして、例えば図６に示すように、任意の外部回路２の一端に設けられたねじ穴を通してねじ部材３２４を端子本体３２２の上端（外部回路連結部）にねじ止めすることにより、外部回路２と正極端子３２と（さらに電極ユニット２０を構成する正極２２と）を接続することができる。

負極側の接続構造は正極側とほぼ同様であるので図６を用いて説明する。正極側と負極側とで符号が異なる部材については、図６中において負極側の部材に対応する符号をカッコ内に示している。
蓋１４には、負極２４のリード部２４２ｂに対応する位置に、負極端子用の貫通孔１４４が設けられている。この貫通孔１４４に銅製の負極端子３４が取り付けられている。この負極端子３４は端子本体３４２およびねじ部材３４４とからなる。これら端子本体３４２およびねじ部材３４４は、構成材料が異なる（すなわち、アルミニウム製ではなく銅製である）点以外は、正極端子３２を構成する端子本体３２２およびねじ部材３２４とそれぞれ実質的に同一の形状を有する。端子本体３４２と蓋１４との間はガスケット３５によろい密閉および絶縁されている。この端子本体３４２の内側端３４２ａに、複数枚（ここでは２５枚）の負極２４に備えられた各リード部２４２ｂがまとめて超音波溶接されている。負極端子３４２の外側端３４２ｂは蓋１４の外部に突出している。かかる構成の負極端子３４を介して、正極端子３２の場合と同様にして、任意の外部回路２と負極端子３４と（さらには電極ユニット２０を構成する負極２４と）を接続することができる。
なお、本実施例の電池１では正極端子３２および負極端子３４を各々一個づつ設けているが、端子の数はこれに限定されない。例えば、正極端子および負極端子を各々二個以上設けた構成としてもよい。

図１および図５に示されるように、蓋１４には、正極端子用の貫通孔１４２と負極端子用の貫通孔１４４との間にさらに別の貫通孔１４６が設けられている。この貫通孔１４６は、例えば、電池１を製造する際に電池容器１０内に非水電解液を供給（注入）するための注入口として利用することができる。電池１の使用時には、貫通孔１４６は封止部材１４７により塞がれた状態にある。封止部材１４７としては、例えば、厚さ０．０８ｍｍ程度のアルミニウム箔−変性ポリプロピレンラミネートフィルムを使用することができる。

蓋１４は、その外周が底容器１２のフランジ１２６と重なるように配置されて、図５に示す凹部１２８の上端（開口部）を塞いでいる。そして、蓋１４の外周（フランジ１２６の外周でもある。）からやや内側に入った位置にその全周に亘って設定された溶接線に沿って蓋１４をフランジ１２６に溶かし込み溶接することにより、底容器１２と蓋１４とが接合されている。かかる構成の電池容器１０の外形は、長さ（縦）Ｌが２１０ｍｍ、幅（横）Ｗが１４８ｍｍ、厚さＴが６．５ｍｍの矩形扁平形状（ノート状）である。この電池容器１０において、底容器１２と蓋１４とが「対向する二つの幅広面」に相当する。これらの幅広面（底容器１２と蓋１４）の面積は、各々約３１１ｃｍ²（２１０ｍｍ×１４８ｍｍ）である。

そして、図７に示すように、底容器１２のうち底面１２２の一方の短辺（正極端子３２および負極端子３４が配置される側とは反対側に位置する短辺）１２２ａ付近には、内圧開放機構としての切溝１６が設けられている。この切溝１６は、底容器１２を構成するステンレス板に適当な深さで設けられた溝である。該溝の断面形状（深さ、幅等）によって、切溝１６を破断させるために必要な外力の大きさ（すなわち開放圧力）を調整することができる。

切溝１６は、底面１２２の一方の長辺１２２ｂの付近に設けられた開始点１６ａから第一中間点１６ｂにかけての部分である前部１６２では、底面１２２の一方の短辺１２２ａに近づくように延びている。切溝１６は、第一中間点１６ｂにおいて、開始点１６ａから第一中間点１６ｂに向かう方向に対してほぼ４５°左に折れ曲がり、該中間点１６ｂから第二中間点１６ｃにかけての部分である中央部１６４では短辺１２２ａの近傍をこれとほぼ平行に延びている。そして、切溝１６は、第二中間点１６ｃにおいて、第一中間点１６ｂから第二中間点１６ｃに向かう方向に対してほぼ４５°左に折れ曲がり、該中間点１６ｃから終止点１６ｄにかけての部分である後部１６６では短辺１２２ａから再び遠ざかるように延びて、底面１２２の他方の長辺１２２ｄ付近に到達している。本実施例では、切溝１６のうち中央部１６４の長さ（すなわち、第一中間点１６ｂから第二中間点１６ｃまでの距離）は約６８ｍｍであり、開始点１６ａから第一中間点１６ｂまでの長さおよび第二中間点１６ｃから終止点１６ｄまでの長さは各々約４２ｍｍである。このように、本実施例の電池１における切溝１６の長さ（全長）は、電池容器１０の短辺１２２ａの長さ（１４８ｍｍ）よりも大きい。
また、電池１を底容器１２の底面１２２に垂直な方向から透視した場合において、第一中間点１６ｂおよび第二中間点１６ｃはいずれも電極ユニット２０よりも外側に位置している。したがって、切溝１６のうち中間部１６４およびその両端に続く前半部１６２および後半部１６６の一部は、電極ユニット２０から面方向に外れて（図７では下方に外れて）配置されている。

電池の内圧が所定の設定値（開放圧力）に到達すると、その内圧が電池容器１０に加える力に切溝１６が抗しきれなくなって破断する。すなわち、この切溝１６は、電池１の内圧上昇に対して電池容器１０の他の部分よりも破断しやすい破断予定ライン（内圧開放機構）として機能する。この切溝（破断予定ライン）１６の破断によって、電池容器１０の内外を連通させる貫通孔が形成される。例えば、開始点１６ａから第一中間点１６ｂ、第二中間点１６ｃおよび終止点１６ｄを通って再び開始点１６ａに戻る台形（すなわち、切溝１６とその両端を結ぶ直線とによって区画された領域）の面積に相当する開口面積の貫通孔が形成され得る。本実施例では、上記台形の面積は約２９．４ｃｍ²である。この台形の面積は、切溝１６が設けられている底面１２２の面積の約１０．６％（底面１２の面積の約９．５％）に相当する。
また、上述のように、切溝１６の開始点１６ａおよび終止点１６ｄはそれぞれ底面１２２の一方の長辺１２２ｂ付近および他方の長辺１２２ｄ付近に設けられている。したがって、この切溝１６が破断することにより、一方の長辺１２２ｂの近傍から他方の長辺１２２ｄの近傍に至るほぼ全体に亘って開口する貫通孔が形成され得る。

本実施例では、上記構成のリチウム二次電池１を以下のようにして作製した。
すなわち、所望する電池の電池容量、厚さ（すなわち１２ｍｍ未満であること）、使用状態（設置場所）等を考慮して、電池の組成および構造（正極および負極の活物質の種類および使用量、底容器１２および蓋１４の各部のサイズ等）を決定した。底容器１２（幅広面）の面積に基づいて、その底容器１２の面積の３％以上に相当する開口面積の貫通孔を形成し得る切溝（破断予定ライン）１６の形状（主として平面形状）を設計した。また、切溝１６が０．２ＭＰａ以下の開放圧力で破断するように該切溝１６の形状（主として断面形状）を設計した。そして、その設計された形状（ここでは、上記説明および図７に示す形状）の切溝１６を有する底容器１２を用意した。

一方、所定の位置に貫通孔１４２，１４４および１４６を有する蓋１４を用意した。また、所定枚数の正極２２、負極２４およびセパレータ２６が積層された構成の電極ユニット２０を用意した。貫通孔１４２に正極端子３２を取り付け、その端子本体３２２の内側端３２２ａに正極リード部２２２ｂを溶接した。同様に、貫通孔１４４に負極端子３４を取り付け、その端子本体３４２の内側端３４２ａに負極リード部２４２ｂを溶接した。図示しない絶縁テープを用いて電極ユニット２０を蓋１４に固定し、この電極ユニット２０を底容器１２の凹部１２８内に収めるようにして底容器１２と蓋１４とを重ね合わせた。そして、底容器１２のフランジ１２６と蓋１４との外周とをその全周に亘ってレーザー溶接して電池容器１０を作製した。

なお、この段階で貫通孔１４６からガス圧を付与することにより、切溝１６の開放圧力（すなわち、切溝１６が最初に破断したときの電池容器１０の内圧）を測定することができる。かかる測定は、所定の開放圧力（例えば０．１１〜０．２ＭＰａ）で作動する切溝１６を設計するための予備実験として行うことができる。あるいは、かかる予備実験および／またはシミュレーションにより設計した切溝１６の開放圧力を確認するための実験として行ってもよい。本実施例で用いた電池容器１０について上記確認実験を行ったところ、切溝１６の開放圧力は０．１１３ＭＰａ（大気圧（約０．１ＭＰａ）＋内圧（０．０１３ＭＰａ））であった。すなわち、この切溝１６の開放圧力が０．２ＭＰａ以下（０．１１〜０．２ＭＰａ）であることが確認された。

蓋１４の貫通孔１４６から電池容器１０内に非水電解液を供給した。ここでは、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）とをＥＣ：ＤＥＣ：ＥＭＣ＝３：３：４の体積比で含む混合溶媒に１ｍｏｌ／ＬのＬｉＰＦ₆を含有させた非水電解液を使用した。次いで、この電池１のエージング（初期充放電）を行った。すなわち、該電池１を１〜３回程度充電および放電させた。その後、貫通孔１４６を封止した。具体的には、厚さ０．０８ｍｍのアルミニウム箔−変性ポリプロピレンラミネートフィルムを直径１２ｍｍの円形に打ち抜いて成る封止部材１４７を用意し、貫通孔１４６の周縁を構成する蓋１４に該封止部材１４７を電池容器１０の外側から熱融着した。このようにして電池１を作製した。

得られた電池１につき、以下のようにして電池性能の確認試験を行った。
すなわち、温度２５℃において、この電池１に対し、１０Ａの定電流で４．１Ｖ（定格充電電圧）まで充電した後に４．１Ｖの定電圧を印加する定電流定電圧（ＣＣ−ＣＶ）充電を合計で１．４時間行った。続いて、この電池１を１０Ａの定電流で３Ｖ（放電終止電圧）まで放電した。このときの電池１の容量Ｃは１０Ａｈであった。次いで、この電池１を上記と同様の条件で定電流定電圧充電した後、５０Ａ（すなわち５Ｃ）の定電流で放電した。このときの電池１の容量（高率放電容量）Ｃ_Hは９．４Ａｈ（すなわち、上記容量Ｃの９４％）であった。以上より、本実施例の電池１が、５Ｃを超える放電電流においても、１Ｃ（ここでは１０Ａ）で放電させた場合の９０％以上に相当する高率放電容量Ｃ_Hを発揮する電池であることを確認した。換言すれば、この電池１について、１Ｃで放電させた場合における容量Ｃの９０％以上の容量を実現し得る放電電流の最大値（最大放電電流）Ｉ_MAXが５Ｃ以上であることが確認された。

得られた電池１につき、以下のようにして内圧開放機構の作動試験を行った。
すなわち、厚さ１０ｍｍの二枚のアルミニウム板を用意し、これらのアルミニウム板により電池１を幅広面１２，１４の両側から押さえた（拘束した）。これにより、電池１の内圧が上昇した場合に電池容器１０が厚み方向に膨張することを抑制した。なお、上記アルミニウム板は、切溝１６がアルミニウム板によって覆われないように、切溝１６が設けられた部分よりも端子３２，３４側に配置した。
そして、３Ｖまで放電した状態にある電池１に対し、２８Ａ（すなわち２．８Ｃ）の定電流で、上記電池容量Ｃの２．５倍に相当する２５Ａｈまで充電する過充電試験を行った。電池１を１３．７Ａｈまで充電した時点で切溝１６が破断した（すなわち、内圧開放機構が作動した）。この破断により形成された貫通孔の開口面積は１７ｃｍ²であった。この過充電試験中、切溝１６が破断した点を除いて電池１の破裂や発火等はみられなかった。また、該試験中に電池の温度が１００℃を超えることはなかった。

＜比較例＞
本比較例に係るリチウム二次電池８は、上記実施例に係るリチウム二次電池１とは内圧開放機構としての切溝の形状およびその開口圧力が異なる。その他の点については上記実施例に係る電池１と同様であるため重複する説明は省略する。また、図８中、上記実施例に係る電池１と同様の機能を果たす部材には電池１と同じ符号を付している。
図８に示すように、本比較例に係るリチウム二次電池８の底容器１２には、底面１２２の一方の短辺１２２ａの両端付近に、内圧開放機構としての切溝８６，８７がそれぞれ設けられている。切溝８６は、上記実施例における切溝１６のうち前部１６２（図７参照）に相当する位置に設けられている。また、切溝８７は、上記実施例における切溝１６のうち後部１６６（図７参照）に相当する位置に設けられている。これら切溝８６，８７の形状はいずれも直線状である。なお、上記実施例と同様に貫通孔１４６からガス圧を付与して切溝８６，８７の開放圧力を測定したところ約０．１５ＭＰａ（大気圧（約０．１ＭＰａ）＋内圧（０．０５ＭＰａ））であった。

かかる構成のリチウム二次電池８につき、上記実施例と同様の条件により電池性能の確認試験を行った。その結果、この電池８の容量Ｃは１０Ａｈであり、５０Ａ（すなわち５Ｃ）の定電流で放電した場合における容量（高率放電容量）Ｃ_Hは上記容量Ｃの９４％であることが確認された。
次いで、この電池８につき、上記実施例と同様にして内圧開放機構の作動試験を行ったところ、電池８を１３．７Ａｈまで充電した時点で切溝８６，８７が破断した。さらに充電を継続したところ、上記実施例の場合とは異なり、１７Ａｈまで充電した時点で電池温度の急激な上昇がみられため、それ以降の充電を中止した。切溝８６，８７の破断により形成された貫通孔の開口面積を測定したところ、二つの貫通孔を合計しても開口面積は４ｃｍ²以下であった。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

実施例に係るリチウム二次電池の平面図である。図１のII方向矢視図である。電極ユニットの構成を模式的に示す説明図である。電極ユニットの構成を模式的に示す説明図であって、（ａ）は正極を示し、（ｂ）は負極を示し、（ｃ）はセパレータを示している。図１のＶ−Ｖ線における分解断面図である。電極ユニットを構成する正極（または負極）と正極端子（または負極端子）との接続構造を模式的に示す説明図である。実施例に係るリチウム二次電池の底面図である。比較例に係るリチウム二次電池の底面図である。

符号の説明

１リチウム二次電池
１０電池容器
１２底容器（幅広面）
１２２底面
１４蓋（幅広面）
１６切溝（内圧開放機構、破断予定ライン）
１６２前部（幅広面の一辺から遠ざかるように延びる部分）
１６４中央部（幅広面の一辺に沿って延びる部分）
１６６後部（幅広面の一辺から遠ざかるように延びる部分）
２０電極ユニット
２２正極
２４負極
３２正極端子
３４負極端子

Claims

正極および負極を有する電極ユニットと非水電解質とが電池容器内に封止されたリチウム二次電池であって、
１Ｃの定電流で放電した場合における電池容量Ｃが５Ａｈ以上であり、
５Ｃの定電流で放電した場合における高率放電容量Ｃ_Hが前記容量Ｃの８０％以上であり、かつ、
前記電池容器は対向する二つの幅広面を有する扁平形状であってその厚みＴが１２ｍｍ未満であり、
ここで、前記電池容器の前記幅広面の少なくとも一方には、該容器の内圧が上昇すると作動する内圧開放機構であって、その作動により前記幅広面の面積の３％以上に相当する開口面積で前記容器の内外を連通させる貫通孔を形成するように設計された内圧開放機構が設けられており、
該内圧開放機構は、前記電池容器の厚み方向から前記電池を透視したとき前記貫通孔の少なくとも一部が前記電極ユニットから面方向に外れた位置に開口するように設計されているリチウム二次電池。
内圧開放機構の作動により形成される貫通孔の開口部分を塞がないように配置されており、電池容器の前記二つの幅広面を両側から拘束している拘束部材をさらに有している請求項１に記載のリチウム二次電池。