JP5991999B2 - 二次電池 - Google Patents

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Description

本発明は、セパレータ、セパレータ電極構造体、電極積層体及び二次電池に関する。更に詳細には、本発明は、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るセパレータ、これを用いたセパレータ電極構造体、電極積層体及び二次電池に関する。このような二次電池は、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる。また、このような二次電池としては、例えば、リチウムイオン二次電池を挙げることができる。
近年、大気汚染や地球温暖化に対処するため、二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵となるモータ駆動用二次電池の開発が盛んに行われている。
モータ駆動用二次電池としては、高い理論エネルギーを有するリチウムイオン二次電池が注目を集めており、現在急速に開発が進められている。リチウムイオン二次電池は、一般に、正極と、負極と、これらの間に位置するセパレータ及び電解質と、これらを収容する外装体とから構成される。そして、リチウムイオン二次電池に用いられる正極には、主な適用材料として、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）やマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）が使用され、負極には、主な適用材料として、例えば黒鉛が使用される。また、リチウムイオン二次電池に用いられるセパレータには、例えば多孔質ポリオレフィンが使用され、電解質には、例えば六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）が使用され、外装体には、例えばラミネートフィルムが使用される。
従来、電池の初期容量やサイクル特性の低下を抑制するために、耐熱性多孔質層が形成された多孔質ポリオレフィン層からなるセパレータを用いた非水電解液二次電池において、耐熱性多孔質層に、セパレータの短手方向の全幅に渡る筋状の未形成部分が多数存在するよう、耐熱性多孔質層を長手方向に間欠的に形成することが提案されている（特許文献１参照。）。
しかし、上記特許文献１に記載の非水電解液二次電池用セパレータにあっては、耐熱性多孔質層が表面に形成されているために耐熱性は向上するが、耐熱性多孔質層が形成されたセパレータは正極と負極との間に単に配置されるだけであり、生産性の向上については検討がなされていない。
本発明の目的は、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るセパレータ、これを用いたセパレータ電極構造体、電極積層体及び二次電池を提供することにある。
特開２００６−４９１１４号公報
本発明のセパレータは、４つの辺部を有する正方形ないし長方形の微多孔樹脂膜と、該微多孔樹脂膜の一方又は双方の主面に形成された耐熱性多孔質層とを備える。
上記耐熱性多孔質層が形成された上記微多孔樹脂膜の主面の少なくとも一方には、上記耐熱性多孔質層が形成されていない耐熱性多孔質層未形成部がある。この耐熱性多孔質層未形成部は、上記微多孔樹脂膜の少なくとも１つの辺部に存在する。
更に、本発明のセパレータ電極構造体は、本発明の２つのセパレータと、電極とを具備する。
上記２つのセパレータが上記電極を挟持している。そして、本発明のセパレータ電極構造体においては、上記２つのセパレータの上記耐熱性多孔質層未形成部における上記微多孔樹脂膜同士が互いに固着している。
また、本発明の電極積層体は、上記のセパレータ電極構造体と、該セパレータ電極構造体の電極と極性が異なる他の電極と、を具備する。
そして、本発明の電極積層体においては、上記第１又は第２のセパレータ電極構造体と上記他の電極とが積層されている構造を少なくとも１つ有する。
更に、本発明の二次電池は、上記本発明の電極積層体と、電解質と、該電極積層体及び該電解質を収容する外装体と、を具備する。
本発明によれば、セパレータの高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。
第１の実施形態に係るセパレータを示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。 第１の実施形態に係るセパレータの他の例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。 第２の実施形態に係るセパレータを示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。 第２の実施形態に係るセパレータの他の例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。 第３の実施形態に係るセパレータを示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。 第３の実施形態に係るセパレータの他の例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。 第４の実施形態として本発明に係る電極積層体を示す平面図である。 図７に示した電極積層体のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。 図７に示した電極積層体のＩＸ−ＩＸＶ線に沿った模式的な断面図である。 第５の実施形態に係る電極積層体の一部を示す模式的な断面図である。 第６の実施形態に係る電極積層体の一部を示す模式的な断面図である。 第７の実施形態として本発明に係る二次電池を示す平面図である。 図１２に示した二次電池のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。 図１２に示した二次電池のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った模式的な断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係るセパレータ、これを用いたセパレータ電極構造体、電極積層体及び二次電池について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、セパレータ、セパレータ電極構造体及び電極積層体については、二次電池の代表例であるリチウムイオン二次電池を例に挙げて説明する。また、以下の実施形態で引用する図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。
本発明において、「正方形ないし長方形の微多孔樹脂膜」には、微多孔樹脂膜をその膜厚み方向から見た場合の形状が厳密に正方形又は長方形であるものだけでなく、端部に凸部や凹部がある場合、更には寸法誤差がある場合、微細な切り欠きがある場合など微多孔樹脂膜をその膜厚み方向から見た場合の形状が略正方形ないし略長方形であるものも含む。
また、本発明において、「微多孔樹脂膜の少なくとも１つの辺部」とは、微多孔樹脂膜は、その膜厚み方向から見た場合の形状が正方形ないし長方形であるため、微多孔樹脂膜は４つの辺部を有することとなり、そのうちの少なくとも１つを意味する。
更に、本発明において、「辺部」は、微多孔樹脂膜の端（辺）から膜の中央に向かって垂線を引いたときに、中央までの垂線の長さに対して０．５〜１０％の幅が好ましい。より具体的には、約１ｍｍ以上、好ましくは２〜１５ｍｍの幅であることが好ましい。
また、本発明において、「耐熱性多孔質層端部」は、耐熱性多孔質層の端（辺）から５ｍｍ以下であることが好ましい。
更に、本発明において、「極性が異なる他の電極」とは、単に電池として組み立てた場合に、セパレータ電極構造体における電極が正極として機能するものである場合には、負極として機能するものを意味し、セパレータ電極構造体における電極が負極として機能するものである場合には、正極として機能するものを意味する。
＜セパレータ＞
まず、本発明に係るセパレータについて詳細に説明する。
本発明のセパレータは、正方形ないし長方形の微多孔樹脂膜と、微多孔樹脂膜の一方又は双方の主面に形成された耐熱性多孔質層と、を備える。
そして、耐熱性多孔質層が形成された微多孔樹脂膜の主面の少なくとも一方には、耐熱性多孔質層が形成されていない耐熱性多孔質層未形成部がある。
上記耐熱性多孔質層未形成部は、微多孔樹脂膜の少なくとも１つの辺部に存在する。
このような構成とすることにより、耐熱性多孔質層未形成部によって例えば袋状セパレータを形成することが容易となり、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るセパレータとなる。
更に言えば、本発明は、電極側ではなく、セパレータ側に耐熱性多孔質層を形成しているため、電極積層体を導電体が貫通するなどした場合、短絡電流により、セパレータ基材である微多孔樹脂膜は溶け始める一方、耐熱性多孔質層により微多孔樹脂膜自体の収縮が抑制されるため、次の（１）及び（２）の効果が得られ、安全性を向上させることができるセパレータとなる。
（１）微多孔樹脂膜の孔がなくなり、イオン透過ができず、短絡電流が流れなくなるというシャットダウン現象が期待できる。
（２）活物質間距離の縮小を抑制でき、更なる短絡の可能性を抑制することができる。
一方、電極側に耐熱性多孔質層を形成する場合には、上記（１）及び（２）の効果が得られない。すなわち、短絡電流によりセパレータが収縮してしまうため、シャットダウン効果が期待できず、耐熱性多孔質層のみとなるため、活物質間距離が短くなって、短絡箇所が広がる可能性がある。
また、本発明のセパレータを用いたセパレータ電極構造体や電極積層体についても、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るものとなる。更に、本発明のセパレータを二次電池に適用すると、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。なお、本発明において、「袋状セパレータ」とは、２つのセパレータが互いに接合されて袋状ないし封筒状に構成されたものをいい、２つのセパレータの３辺又は４辺同士が融着されたものに限定されず、少なくとも１辺同士が融着されたものについても、袋状セパレータと解釈することができる。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るセパレータを示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。なお、図１（ａ）中においては、詳しくは後述する正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂが代表的な位置に配置された場合の状態を二点鎖線で示すが、本発明においては、このような配置に限定されるものではない。
図１に示すように、本例のセパレータ２９ａは、長方形の微多孔樹脂膜２９Ａと、微多孔樹脂膜２９Ａの一方の主面に形成された耐熱性多孔質層２９Ｂとを備える。そして、本例においては、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成された微多孔樹脂膜２９Ａの主面には、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成されていない耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃがある。また、本例においては、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの３つの辺部に存在する。詳しくは、正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂが位置する辺以外の３つの辺部に耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが設けられる。更に、本例における耐熱性多孔質層２９Ｂは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに隣接する耐熱性多孔質層端部２９Ｄの厚みが耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに向かって徐々に薄くなっている（いわゆるテーパーが付けられている）構造を有する。
［微多孔樹脂膜］
微多孔樹脂膜２９Ａは、正極と負極との接触による電流の短絡を抑制し、リチウムイオンを通過させるものであれば、特に限定されるものではない。
微多孔樹脂膜を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィンを挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合ないし重合させて、更には積層させて用いることもできる。
また、電池特性への影響を考えると厚みは５〜３０μｍ、空隙率は３０〜７０％が好ましい。
［耐熱性多孔質層］
耐熱性多孔質層２９Ｂは、電解液や極板との反応を起こさず、且つ微多孔樹脂膜２９Ａ上に層を形成できるものであり、上述の微多孔樹脂膜よりも耐熱性、更に詳しくは耐熱収縮性に優れ、リチウムイオンを通過させるものであれば、特に限定されるものでない。また、電池特性や耐熱性への影響を考えると厚みは１〜２０μｍ、空隙率は３０〜７０％が好ましい。
耐熱性多孔質層は、リチウムイオン伝導性や耐熱性などを考慮すると、例えば、セラミックを含有する多孔質層、耐熱性樹脂の多孔質層、セラミックと耐熱性樹脂の複合体からなる多孔質層等を適用することが好ましい。
セラミックとしては、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、シリカ（ＳｉＯ２）、マグネシア（ＭｇＯ）、チタニア（ＴｉＯ２）、ジルコニア（ＺｒＯ２）などを挙げることができる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合ないし焼結させて用いることもできる。また、その粉末の粒径は０．１〜１０μｍであることが好ましい。
また、これらを含む耐熱性多孔質層を形成する際には、耐熱性と多孔性を確保し得れば、例えばバインダを用いてもよい。このようなバインダとしては、例えば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）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）などを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、混合ないし重合させて用いてもよい。また、バインダ量は、例えば一般的なバインダ量と同程度であることが好ましく、具体的には、耐熱性多孔質層において、０．５〜１５質量％であり、より好ましくは１〜１０質量％である。例えば、上記セラミックと上記バインダをＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶媒に分散させたスラリー（耐熱性多孔質層形成用材料）を微多孔樹脂膜に塗布し、乾燥させることなどにより、耐熱性多孔質層を形成することができる。
また、耐熱性樹脂としては、例えばポリイミド、アラミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンエーテルなどを挙げることができる。これら耐熱性樹脂を良溶媒に溶解させた溶液を調製し、微多孔樹脂膜に塗布した後、貧溶媒に接触させることによって耐熱性樹脂を析出させ、脱溶媒処理することにより、耐熱性樹脂の多孔質層を得ることができる。良溶媒としては、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、トルエン、キシレンなどが挙げられ、貧溶媒としては、水、エタノール、メタノールなどが挙げられる。
また、上記耐熱性樹脂の塗布用溶液にセラミック粉末を混合して分散させたスラリー（耐熱性多孔質層形成用材料）を調製し、微多孔樹脂膜に塗布して同様の処理を行うことによって、セラミックと耐熱性樹脂の複合体からなる多孔質層を得ることができる。
図２は、第１の実施形態に係るセパレータの変形例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。また、上記例において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図２に示すように、本例のセパレータ２９ｂは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの互いに反対側となる２つの辺部に存在している。
すなわち、本例のセパレータ２９ｂは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの互いに対向する２つの辺部に存在すると共に、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに隣接する耐熱性多孔質層端部２９Ｄの厚みが耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに向かって徐々に薄くなっている（いわゆるテーパーが付けられている）構造を有する。
なお、セパレータの更に他の例として、図示はしないが、図１に示す構成と比べ、耐熱性多孔質層未形成部が微多孔樹脂膜の１つの辺部に存在している構成とし、この１つの辺部が、正極タブや負極タブが配置される辺部と対向する位置にあるようにしてもよい。
このような第１の実施形態に係るセパレータの例において、セパレータ原シートから長手方向に切断することによって電極積層体用のセパレータを形成する際の製造のし易さから、図２の構成であることが好ましい。
（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態に係るセパレータを示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。また、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図３に示すように、本例のセパレータ２９ｃは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに隣接する耐熱性多孔質層２９Ｂの端部の厚みが耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに向かって徐々に薄くなっておらず中央部と同一厚みである。この点が上述した第１の実施形態に係るセパレータと相違している。
すなわち、本例のセパレータ２９ｃは、長方形の微多孔樹脂膜２９Ａと、微多孔樹脂膜２９Ａの一方の主面に形成された耐熱性多孔質層２９Ｂとを備える。そして、本例においては、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成された微多孔樹脂膜２９Ａの主面には、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成されていない耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃがある。また、本例においては、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの３つの辺部に存在する。詳しくは、正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂが位置する辺以外の３つの辺部に耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが設けられる。
図４は、第２の実施形態に係るセパレータの変形例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。また、上記実施形態や例において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示すように、本例のセパレータ２９ｄは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの互いに反対側となる２つの辺部に存在している。
すなわち、本例のセパレータ２９ｄは、長方形の微多孔樹脂膜２９Ａと、微多孔樹脂膜２９Ａの一方の主面に形成された耐熱性多孔質層２９Ｂとを備えるものである。そして、本例においては、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成された微多孔樹脂膜２９Ａの主面には、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成されていない耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃがある。また、本例においては、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの対向する２つの辺部に存在する。
なお、セパレータの更に他の例として、図示はしないが、図３に示す構成と比べ、耐熱性多孔質層未形成部が微多孔樹脂膜の１つの辺部に存在している構成とし、この１つの辺部が、正極タブや負極タブが配置される辺部と対向する位置にあるようにしてもよい。
これらのような構成とすることによっても、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るセパレータとなる。また、本実施形態のセパレータを用いたセパレータ電極構造体や電極積層体についても、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るものとなる。更に、本実施形態のセパレータを二次電池に適用すると、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。
また、このような第２の実施形態に係るセパレータの例においても、セパレータ原シートから長手方向に切断することによって電極積層体用のセパレータを形成する際の製造のし易さから、図４の構成であることが好ましい。
（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係るセパレータの一例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。また、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本例のセパレータ２９ｅは、長方形の微多孔樹脂膜２９Ａと、微多孔樹脂膜２９Ａの双方の主面に形成された耐熱性多孔質層２９Ｂとを備える。
すなわち、本例のセパレータ２９ｅは、長方形の微多孔樹脂膜２９Ａと、微多孔樹脂膜２９Ａの双方の主面に形成された耐熱性多孔質層２９Ｂとを備える。そして、本例においては、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成された微多孔樹脂膜２９Ａの主面には、耐熱性多孔質層２９Ｂが形成されていない耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃがある。また、本例においては、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの３つの辺部に存在する。詳しくは、正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂが位置する辺以外の３つの辺部に耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが設けられる。更に、本例における耐熱性多孔質層２９Ｂは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに隣接する耐熱性多孔質層端部２９Ｄの厚みが耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに向かって徐々に薄くなっている（いわゆるテーパーが付けられている）構造を有する。
図６は、第３の実施形態に係るセパレータの変形例を示す平面図（ａ）、同図（ａ）におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図（ｂ）及びＣ−Ｃ線に沿った断面図（ｃ）である。また、上記実施形態や例において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図６に示すように、本例のセパレータ２９ｆは、２つの主面の各々において耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの互いに反対側となる２つの辺部に存在している。
すなわち、本例のセパレータ２９ｆは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが微多孔樹脂膜２９Ａの対向する２つの辺部に存在すると共に、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに隣接する耐熱性多孔質層端部２９Ｄの厚みが耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに向かって徐々に薄くなっている（いわゆるテーパーが付けられている）構造を有する。
なお、セパレータの更に他の例として、図示はしないが、図５に示す構成と比べ、耐熱性多孔質層未形成部が微多孔樹脂膜の１つの辺部に存在している構成とし、１つの辺部が、正極タブや負極タブが配置される辺部と対向する位置にあるようにしてもよい。
これらのような構成とすることによっても、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るセパレータとなる。また、本実施形態のセパレータを用いたセパレータ電極構造体や電極積層体についても、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るものとなる。更に、本実施形態のセパレータを二次電池に適用すると、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。
また、このような第３の実施形態に係るセパレータの例においても、セパレータ原シートの長手方向に切断することによって電極積層体用のセパレータを形成する際の製造のしやすさから、図６の構成であることが好ましい。
なお、本発明においては、正極タブ及び負極タブと耐熱性多孔質層未形成部との相対的な平面配置について、上記の例に限定されるものではない。例えば、耐熱性多孔質層未形成部が微多孔樹脂膜の対向しない２つの辺部に存在する（辺部がＬ字をなすように存在する。）場合も本発明の範囲に含まれる。また、例えば、正極タブと負極タブとが同一辺側に配置されていない場合（代表的には、正極タブと負極タブとが対向する辺側に配置されている場合を挙げることができる。）も本発明の範囲に含まれる。更に、耐熱性多孔質層が所定の形状で両面に形成されている場合を第３の実施形態として例に挙げて説明したが、耐熱性多孔質層が所定の形状で形成されているのは少なくとも一方の主面だけでよく、他方の主面において全面に耐熱性多孔質層が形成されている場合も本発明の範囲に含まれる。
＜セパレータ電極構造体及び電極積層体＞
次に、本発明のセパレータ電極構造体及び電極積層体について詳細に説明する。
本発明のセパレータ電極構造体は、上記のセパレータのうち少なくとも１つを含む２つのセパレータと、電極と、を具備するものである。
そして、本発明のセパレータ電極構造体においては、上記２つのセパレータが上記電極を挟持している。
また、本発明のセパレータ電極構造体においては、上記２つのセパレータの上記微多孔樹脂膜同士が固着している。
一つの態様では、２つのセパレータのいずれもが、主面に耐熱性多孔質層および辺部の耐熱性多孔質層未形成部を有し、各々の耐熱性多孔質層未形成部が互いに固着している。
他の一つの態様では、主面に耐熱性多孔質層および辺部の耐熱性多孔質層未形成部を有する第１のセパレータと、主面に耐熱性多孔質層を具備しない第２のセパレータと、を具備し、第１のセパレータの耐熱性多孔質層未形成部における微多孔樹脂膜と第２のセパレータの微多孔樹脂膜とが互いに固着している。
このような構成とすることにより、耐熱性多孔質層未形成部によって例えば袋状セパレータを形成することが可能なため、正極、セパレータ、負極の積層が容易となり、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るモジュール化されたセパレータ電極構造体となる。また、本実施形態のセパレータ電極構造体を用いた電極積層体についても、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得るものとなる。更に、本実施形態のセパレータ電極構造体を二次電池に適用すると、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。
本発明の電極積層体は、上記のセパレータ電極構造体と、該セパレータ電極構造体の電極と極性が異なる他の電極と、を具備するものである。
そして、本実施形態の電極積層体においては、上記セパレータ電極構造体と上記他の電極とが積層されている構造を少なくとも１つ有する。
このような構成とすることにより、例えば袋状セパレータを用いてモジュール化されたセパレータ電極構造体と他の電極を用いることにより、正極、セパレータ、負極の積層が容易となり、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得る電極積層体を得ることができる。また、本実施形態の電極積層体を二次電池に適用すると、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。
（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態として電極積層体の一例を示す平面図である。また、図８は、図７に示した電極積層体のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。更に、図９は、図７に示した電極積層体のＩＸ−ＩＸ線に沿った模式的な断面図である。また、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図７〜図９に示すように、第４の実施形態に係る電極積層体１０は、上述した第２の実施形態の他の例として説明したセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）（図４参照。）と、電極の一例である正極２３Ａ及び負極２３Ｂと、を具備し、これらが積層された構造を有する。そして、２つのセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）が電極の一例である正極２３Ａを挟持しており、これら２つのセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）の微多孔樹脂膜２９Ａ同士が、該微多孔樹脂膜２９Ａの耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃの一部において互いに融着している。これにより、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得る。耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃは、図４に示すように２つの辺部に存在し、２つのセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）の耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃが互いに向かい合っている。なお、耐熱性多孔質層２９Ｂの端部はテーパとなっておらず、一定の厚みである。
図８および図９に明らかなように、各セパレータ（２９ｄ、２９ｄ）の耐熱性多孔質層２９Ｂは、正極２３Ａよりも大きく、正極２３Ａの端縁からさらに外側へ延びている。耐熱性を向上させるためには、正極より袋状セパレータの耐熱性多孔質層２９Ｂを大きい構成として正極をカバーすることが良い。
なお、電極積層体１０は、セパレータ電極構造体２０と、負極２３Ｂとを積層することにより構成される。
［電極］
上記電極としては、例えば以下のような正極や負極を適用することができる。
［正極］
正極２３Ａは、例えば、対向する一対の面を有する正極集電体２５Ａの両面に正極活物質層２７Ａが被覆された構造を有している。また、正極集電体２５Ａには、長手方向における一方の端部に正極活物質層２７Ａが被覆されずに露出している部分があり、この露出部分には、後述する正極タブが取り付けられる。
（正極集電体）
正極集電体２５Ａは、例えば、アルミニウム箔などの金属箔により構成されている。集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定することができる。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は１〜１００μｍ程度である。集電体の形状についても特に制限されない。図７〜図９に示す正極２３Ａでは、例えば金属箔のほか、エキスパンドメタル等を用いることもできる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の集電体として用いられている従来公知の材料を用いることができる。
（正極活物質層）
正極活物質層２７Ａは、リチウムを吸蔵及び放出することが可能な正極材料を少なくとも含んでいることを要し、必要に応じて、バインダや導電助剤を含んでいてもよい。
このような正極材料としては、例えば容量、出力特性の観点からリチウムとマンガンとを含む複合酸化物や、リチウムとマンガンとを含むリン酸化合物、リチウムとマンガンとを含む硫酸化合物、リチウムとマンガンと含む固溶体などの正極活物質を挙げることができる。より高い容量、出力特性を得る観点からは、特にリチウムマンガン複合酸化物が好ましい。
リチウムとマンガンとを含む複合酸化物の具体例としては、リチウムニッケルマンガン複合酸化物（ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４）、リチウムニッケルマンガンコバルト複合酸化物（Ｌｉ（ＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２、Ｌｉ（ＬｉＮｉＭｎＣｏ）Ｏ２）、スピネル型構造を有するリチウムマンガン複合酸化物（ＬｉＭｎ２Ｏ４）などが挙げられる。また、リチウムとマンガンとを含むリン酸化合物の具体例としては、リチウム鉄マンガンリン酸化合物（ＬｉＦｅＭｎＰＯ４）などが挙げられる。これらは、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
また、上述の複合酸化物において、構造を安定化させる等の目的から、例えば、マンガンの一部をアルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）及びチタン（Ｔｉ）など他の元素で置換したものなどを好適例として挙げることもできる。なお、これらは、結晶構造の安定性向上という観点から、容量及び出力特性に寄与することが知られている。
また、バインダとしては、特に限定されるものではないが、例えば、以下の材料が挙げられる。ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ）、セルロース、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、エチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレン・ジエン共重合体、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体及びその水素添加物などの熱可塑性高分子、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）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、エチレン・テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ヘキサフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−ペンタフルオロプロピレン−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＰ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−パーフルオロメチルビニルエーテル−テトラフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＰＦＭＶＥ−ＴＦＥ系フッ素ゴム）、ビニリデンフルオライド−クロロトリフルオロエチレン系フッ素ゴム（ＶＤＦ−ＣＴＦＥ系フッ素ゴム）等のビニリデンフルオライド系フッ素ゴム、エポキシ樹脂等が挙げられる。中でも、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリアミド（ＰＡ）であることがより好ましい。これらの好適なバインダは、耐熱性に優れ、さらに電位窓が非常に広く正極電位、負極電位の双方に安定であり正極（及び後述する負極）活物質層に使用が可能である。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用のバインダとして従来用いられている公知の材料を用いることができる。これらのバインダは、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
正極活物質層に含まれるバインダ量は、正極活物質を結着することができる量であれば特に限定されるものではないが、好ましくは正極活物質層に対して、０．５〜１５質量％であり、より好ましくは１〜１０質量％である。
導電助剤とは、正極活物質層の導電性を向上させるために配合されるものである。導電助剤としては、例えば、アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラファイト、気相成長炭素繊維などの炭素材料を挙げることができる。正極活物質層が導電助剤を含むと、正極活物質層の内部における電子ネットワークが効果的に形成され、電池の出力特性の向上に寄与し得る。
しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の導電助剤として用いられている従来公知の材料を用いることができる。これらの導電助剤は、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、上記導電助剤とバインダの機能を併せ持つ導電性結着剤をこれら導電助剤とバインダに代えて用いてもよいし、又はこれら導電助剤とバインダの一方若しくは双方と併用してもよい。
［負極］
負極２３Ｂは、例えば、対向する一対の面を有する負極集電体２５Ｂの両面に負極活物質層２７Ｂが被覆された構造を有している。また、負極集電体２５Ｂには、長手方向における一方の端部に負極活物質層２７Ｂが被覆されずに露出している部分があり、この露出部分には、後述する負極タブが取り付けられる。
（負極集電体）
負極集電体２５Ｂは、例えば、銅（Ｃｕ）箔、Ｎｉ箔、ステンレス箔などの金属箔により構成されている。集電体の大きさは、電池の使用用途に応じて決定することができる。例えば、高エネルギー密度が要求される大型の電池に用いられるのであれば、面積の大きな集電体が用いられる。集電体の厚さについても特に制限はない。集電体の厚さは、通常は１〜１００μｍ程度である。集電体の形状についても特に制限されない。図７〜図９に示す負極２３Ｂでは、例えば金属箔のほか、エキスパンドメタル等を用いることもできる。しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の集電体として用いられている従来公知の材料を用いることができる。
（負極活物質層）
負極活物質層２７Ｂは、リチウムイオンを吸蔵及び放出することが可能な負極材料を少なくとも含んでいることを要し、必要に応じて、バインダや導電助剤を含んでいてもよい。なお、バインダや導電助剤は上述したものを適宜選択して用いることができる。
このような負極材料としては、炭素又はケイ素を主たる構成元素とする負極活物質を挙げることができる。例えば、高結晶性カーボンであるグラファイト（天然グラファイト、人造グラファイト等）、低結晶性カーボン（ソフトカーボン、ハードカーボン）、カーボンブラック（ケッチェンブラック、アセチレンブラック、チャンネルブラック、ランプブラック、オイルファーネスブラック、サーマルブラック等）、フラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、カーボンナノホーン、カーボンフィブリルなどの炭素材料；ケイ素の単体、合金、酸化物（一酸化ケイ素（ＳｉＯ）、ＳｉＯｘ（０＜ｘ＜２）、炭化物（ＳｉＣ）などを挙げることができる。なお、「炭素又はケイ素を主たる構成元素とする」とは、構成元素における炭素又はケイ素の割合が質量比で５０質量％以上であることをいう。これらの負極活物質は、１種のみを単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
更に、本発明においては、正極及び負極の各活物質層（集電体片面の活物質層）の厚さについては、特に限定されるものではなく、電池についての従来公知の知見を適宜参照することができる。一例を挙げると、各活物質層の厚さは、電池の使用目的（出力重視、エネルギー重視など）、イオン伝導性を考慮し、通常１〜５００μｍ程度、好ましくは２〜１００μｍである。
また、本発明においては、活物質それぞれ固有の効果を発現する上で、最適な粒径が異なる場合には、それぞれの固有の効果を発現する上で最適な粒径同士を混合して用いればよく、全ての活物質の粒径を均一化させる必要はない。
更に、本発明においては、例えば、負極活物質として粒子形態の合金を用いる場合、合金の平均粒子径は、既存の負極活物質層に含まれる負極活物質の平均粒子径と同程度であればよく、特に制限されない。高出力化の観点からは、好ましくは１〜２０μｍの範囲であればよい。なお、本明細書中において、「粒径」とは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などの観察手段を用いて観察される活物質粒子（観察面）の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離を意味する。他の構成成分の粒径も同様に定義することができる。
ただし、上述した範囲に何ら制限されるものではなく、本実施形態の作用効果を有効に発現できるものであれば、上記の範囲を外れていてもよいことは言うまでもない。
図８及び図９に示すように、耐熱性多孔質層をセパレータの片面に形成する場合には、セパレータにおいて正極と対向する側に耐熱性多孔質層を形成することが好ましい。これは、特に、セパレータとしてポリエチレンを使用する場合には、ポリエチレンが高電位で酸化される性質を持っているので、高電位である正極に接触させることが好ましくないためである。
（第５の実施形態）
図１０は、第５の実施形態に係る電極積層体の一部を示す模式的な断面図である。なお、図１０は、図７に示すような外観の電極積層体において、図８と同様の位置における断面を示す。また、この電極積層体においては、図９と同様の位置における断面は図９と同一である。更に、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図１０に示すように、第５の実施形態に係る電極積層体１０’は、上述した第２の実施形態の他の例として説明したセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）（図４参照。）と、電極の一例である正極２３Ａ及び負極２３Ｂとを具備し、これらが積層された構造を有する。そして、２つのセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）が電極の一例である正極２３Ａを挟持している構造を有し、更に２つのセパレータ（２９ｄ、２９ｄ）の微多孔樹脂膜２９Ａ同士が微多孔樹脂膜２９Ａの耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃの一部において融着している構造を有する。また、耐熱性多孔質層２９Ｂは一定の厚みである。
そして、図１０に示すように、例えば、互いに融着される耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃとしては１ｍｍ程度の幅で良いが、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃの製造ばらつき等を考慮すると、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃは余裕を持たせる必要がある。また、電極との位置合わせばらつきも考慮すると、耐熱性多孔質層２９Ｂが正極２３Ａより小さくなることもあり、図１０はそのような構成を示したものである。なお、ここでは、積層方向から見たときの投影面積を比較すればよい。このような場合も本発明の範囲に含まれる。
(第６実施形態)
図１０の構成では、正極２３Ａと耐熱性多孔質層２９Ｂと微多孔樹脂膜２９Ａとの間に形成される空間に電解液がたまり、正極２３Ａと負極２３Ｂの間の電解液が溜まった部分と溜まっていない部分とで状態が不均一となり、電極性能の低下を招くおそれがある。
その対策として、図１１で示すように、図２で示したセパレータのように耐熱性多孔質層２９Ｂの耐熱性多孔質層端部２９Ｄをテーパー（傾斜）構造としたものを利用するとよい。以下、図１１に基づいて説明する。
図１１は、第６の実施形態に係る電極積層体の一例の一部を示す模式的な断面図である。なお、図１１は、図７に示すような外観の電極積層体において、図８と同様の位置における断面を示す。また、この電極積層体においては、図９と同様の位置における断面は図９と同一である。更に、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図１１に示すように、第６の実施形態に係るセパレータ電極積層体１０’’は、上述した第１の実施形態の一例としてのセパレータ（２９ｂ、２９ｂ）(図２参照)と、電極の一例である正極２３Ａ及び負極２３Ｂとを具備し、これらが積層された構造を有する。そして、２つのセパレータ（２９ｂ、２９ｂ）が電極の一例である正極２３Ａを挟持している構造を有し、更に２つのセパレータ（２９ｂ、２９ｂ）の微多孔樹脂膜２９Ａ同士が微多孔樹脂膜２９Ａの耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃの一部において融着している構造を有する。これにより、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させ得る。また、耐熱性多孔質層２９Ｂは、耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに隣接する耐熱性多孔質層端部２９Ｄの厚みが耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃに向かって徐々に薄くなっている（いわゆるテーパーが付けられている）構造を有する。
そして、図１１に示すように、耐熱性多孔質層２９Ｂが正極２３ＣＡより小さい場合には、テーパー構造を有することによって、微多孔樹脂膜２９Ａが正極２３Ａ側に沿って積層され空間をなくすことになる。これにより、正極２３Ａと負極２３Ｂの間の不均一が解消され、性能低下を抑制することができる。
なお、本発明においては、２つのセパレータと電極との組み合わせについて、上記の例に限定されるものではない。
例えば、図７〜図１１においては、電極の一例として正極を２つのセパレータによって挟持するようにした例を示したが、正極の代わりに負極を挟持するようにしても良い。
また、例えば、図７〜図１１においては、２つのセパレータとして、第１又は第２の実施形態に係るセパレータ（２９ｂ、２９ｄ）を適用する例を示したが、他の例のセパレータを適用する場合も本発明の範囲に含まれる。また、一方を本発明の範囲に属するセパレータとし、他方を従来のセパレータとすることも可能である。
また、本発明においては、上述した本発明のセパレータと従来の正極タブと負極タブとが同一辺側に配置されていない場合（代表的には、正極タブと負極タブとが対向する辺側に配置されている場合を挙げることができる。）も本発明の範囲に含まれる。なお、本発明においては、セパレータ電極構造体における電極とセパレータの耐熱性多孔質層とが対向していることを必須とするものではない。
＜二次電池＞
次に、本発明の二次電池について詳細に説明する。
本発明の二次電池は、上記の電極積層体と、電解質と、電極積層体及び電解質を収容する外装体と、を具備するものである。
このような構成とすることにより、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。
（第７の実施形態）
図１２は、第７の実施形態に係る二次電池を示す平面図である。図１３は、図１２に示した二次電池のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った模式的な断面図である。また、図１４は、図１２に示した二次電池のＸＩＶ−ＸＩＶ線に沿った模式的な断面図である。更に、上記実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。
図１２〜図１４に示すように、第７の実施形態に係る二次電池１は、上述した第２の実施形態の一例として説明したセパレータ（２９ｂ、２９ｂ）（図２参照）を用いて形成した図１１で示した電極積層体１０’’と、電解質と、外装体１１と、を具備するものである。二次電池１は、外装体１１と、セパレータの微多孔樹脂膜２９Ａの少なくとも一部とが、セパレータの耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃで熱融着している構造を有する。なお、電解質は、電極積層体１０’’に含浸させられて電池要素積層体１５を形成する。そして、本実施形態においては、正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂが取り付けられた電池要素積層体１５が外装体１１の内部に収容された構成を有している。また、本実施形態においては、正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂが、外装体１１の内部から外部に向かって、同一方向に導出されている。なお、外装体１１の内部に電極積層体１０’’や電解質が収容される際には内部が減圧される。また、図示しないが、正極タブ及び負極タブが、外装体の内部から外部に向かって、互いに反対方向に導出されていてもよい。また、このような正極タブ及び負極タブは、例えば超音波溶接や抵抗溶接などにより上述した正極集電体及び負極集電体に取り付けることができる。
図１１で説明したように、正極２３Ａを挟持するように２つのセパレータ（２９ｂ、２９ｂ）の微多孔樹脂膜２９Ａ同士が該微多孔樹脂膜２９Ａの２つの辺部における耐熱性多孔質層未形成部２９Ｃの一部において融着している。このような構成とすることにより、高い耐熱性を維持しつつ、生産性を向上させることができる。特に、例えば高出力や高容量を要する使用形態が想定される車両や住宅などに好適に用いることができる二次電池となる。
（外装体）
外装体１１は、例えば、小型化、軽量化の観点から、フィルム状の外装材で形成されたものであることが好ましい。具体的には、内層としての熱融着層１１Ａと、中間層としての金属層１１Ｂと、外層としての外部保護層１１Ｃと、の三層構造のラミネートフィルムからなる。このとき、熱融着層１１Ａと微多孔樹脂膜２９Ａの材質は融着性の観点からは同一であることが好ましい。
なお、外装体の構造は、これに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の外装体に用いられている従来公知の材料を用いることができる。すなわち、金属缶ケースを適用することもできる。
なお、高出力化や冷却性能に優れ、電気自動車、ハイブリッド電気自動車の大型機器用電池に好適に利用することができるという観点から、例えば、熱伝導性に優れた高分子−金属複合ラミネートシートを挙げることができる。より具体的には、熱融着層としての外ポリプロピレン、金属層としてのアルミニウム、外部保護層としてのナイロンをこの順に積層して成る３層構造のラミネートフィルムの外装材で形成された外装体を適用することができる。但し、外部保護層及び熱融着層は複数層で構成されることがある。
なお、金属層としては、耐透湿性のバリア膜として機能すれば十分であり、アルミニウム箔のみならず、ステンレス箔、ニッケル箔及びメッキを施した鉄箔などを使用することができるが、薄く軽量で加工性に優れるアルミニウム箔を好適に用いることができる。
外装体として、使用可能な構成を（外部保護層／金属層／熱融着層）の形式で列挙すると、ナイロン／アルミニウム／無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／アルミニウム／無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／アルミニウム／ポリエチレンテレフタレート／無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／ナイロン／アルミニウム／無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／ナイロン／アルミニウム／ナイロン／無延伸ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート／ナイロン／アルミニウム／ナイロン／ポリエチレン、ナイロン／ポリエチレン／アルミニウム／直鎖状低密度ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート／ポリエチレン／アルミニウム／ポリエチレンテレフタレート／低密度ポリエチレン、及びポリエチレンテレフタレート／ナイロン／アルミニウム／低密度ポリエチレン／無延伸ポリプロピレンなどがある。
（正極タブ及び負極タブ）
正極タブ１３Ａ及び負極タブ１３Ｂは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金などの材料により構成されている。しかしながら、これらに限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用のタブとして用いられている従来公知の材料を用いることができる。
なお、正極タブ及び負極タブは、同一材質のものを用いてもよく、異なる材質のものを用いてもよい。また、本実施形態のように、別途準備したタブを上述した正極集電体及び負極集電体に接続してもよいし、上述した各正極集電体及び各負極集電体をそれぞれ延長することによってタブを形成してもよい。図示しないが、外装体から取り出された部分の正極タブ及び負極タブは、周辺機器や配線などに接触して漏電したりして製品（例えば、自動車部品、特に電子機器等）に影響を与えないように、耐熱絶縁性の熱収縮チューブなどにより被覆することが好ましい。
また、電池外部に電流を取り出す目的で、集電板を用いてもよい。集電板は集電体やリードに電気的に接続され、電池外装材であるラミネートシートの外部に取り出される。集電板を構成する材料は、特に限定されるものではなく、リチウムイオン二次電池用の集電板として従来用いられている公知の高導電性材料を用いることができる。集電板の構成材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、これらの合金等の金属材料が好ましく、より好ましくは軽量、耐食性、高導電性の観点からアルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）などが好ましい。なお、正極集電板と負極集電板とでは、同一の材質が用いられてもよいし、異なる材質が用いられてもよい。
［電解質］
電極積層体に含浸させる電解質としては、例えば、非水電解液、高分子ゲル電解質などを挙げることができる。
非水電解液としては、例えば、通常リチウムイオン二次電池で用いられるものであることが好ましく、具体的には、有機溶媒に支持塩（リチウム塩）が溶解した形態を有する。
リチウム塩としては、例えば、六フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ４）、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ４）、六フッ化ヒ酸リチウム（ＬｉＡｓＦ６）、六フッ化タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＦ６）、四塩化アルミニウム酸リチウム（ＬｉＡｌＣｌ４）、リチウムデカクロロデカホウ素酸（Ｌｉ２Ｂ１０Ｃｌ１０）等の無機酸陰イオン塩、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ３ＳＯ３）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（Ｌｉ（ＣＦ３ＳＯ２）２Ｎ）、リチウムビス（ペンタフルオロエタンスルホニル）イミド（Ｌｉ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２Ｎ）等の有機酸陰イオン塩の中から選ばれる、少なくとも１種類のリチウム塩等を挙げることができる。
また、有機溶媒としては、例えば、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）等の環状カーボネート類；ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等の鎖状カーボネート類；テトラヒドロフラン、２−メチルテトラヒドロフラン、１，４−ジオキサン、１，２−ジメトキシエタン、１，２−ジブトキシエタン等のエーテル類；γ−ブチロラクトン等のラクトン類；アセトニトリル等のニトリル類；プロピオン酸メチル等のエステル類；ジメチルホルムアミド等のアミド類；酢酸メチル、蟻酸メチルの中から選ばれる少なくともから１種類又は２種以上を混合した、非プロトン性溶媒等の有機溶媒を用いたものなどが使用できる。
高分子ゲル電解質としては、高分子ゲル電解質を構成するポリマーと電解液を従来公知の比率で含有したものを挙げることができる。例えば、イオン伝導度などの観点から、数質量％〜９８質量％程度とするのが望ましい。高分子ゲル電解質は、イオン導伝性を有する固体高分子電解質に、通常リチウムイオン二次電池で用いられる上記電解液を含有させたものである。しかしながら、これに限定されるものではなく、リチウムイオン導伝性を持たない高分子の骨格中に、同様の電解液を保持させたものも含まれる。高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などが使用できる。ただし、これらに限られるわけではない。なお、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）などは、どちらかと言うとイオン伝導性がほとんどない部類に入るものであるため、上記イオン伝導性を有する高分子とすることもできるが、ここでは高分子ゲル電解質に用いられるリチウムイオン導伝性を持たない高分子として例示したものである。
以上、本発明を若干の実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。
例えば、上述した各実施形態に記載した構成は、各実施形態毎に限定されるものではなく、例えばセパレータ自体、更にはセパレータの組み合わせ、セパレータと電極との組み合わせなどの構成の細部を変更したり、各実施形態の構成を上述した各実施形態以外の組み合わせにしたりすることができる。
また、上記実施形態では、固着の例として熱融着の例で説明してきたが、これに限るものではなく、例えば、セパレータ同士をかしめて固着したり、セパレータを接着剤で固着したりすることも可能である。かしめによる固着の場合に耐熱性多孔質層を介してかしめると粉落ちの課題が生じたり、耐熱性多孔質層の材質によっては接着材の材料が制限されたりする課題が生じるため、耐熱性多孔質層未形成部で微多孔樹脂膜同士を固着させることが好ましい。

Claims (6)

  1. 互いに極性が異なる電極とセパレータとを積層し、電解液とともに外装体内に収容してなる二次電池であって、
    上記セパレータは、正方形ないし長方形の微多孔樹脂膜と、該微多孔樹脂膜の一方又は双方の主面に形成された耐熱性多孔質層と、を備え、上記耐熱性多孔質層が形成された上記微多孔樹脂膜の主面の少なくとも一方には、上記耐熱性多孔質層が形成されていない耐熱性多孔質層未形成部があり、上記耐熱性多孔質層未形成部が上記微多孔樹脂膜の少なくとも１つの辺部に存在し、
    一方の極性の電極と上記セパレータの上記耐熱性多孔質層とが互いに対向して配置されるとともに、上記耐熱性多孔質層が上記一方の極性の電極よりも小さく、
    上記耐熱性多孔質層未形成部に隣接する上記耐熱性多孔質層端部の厚みが該耐熱性多孔質層未形成部に向かって薄くなるようにテーパーが付けられており、
    袋状セパレータを構成するように２つの上記セパレータが、上記耐熱性多孔質層未形成部において互いに固着されており、この袋状セパレータを構成する２つの上記セパレータが上記一方の極性の電極を挟持している、二次電池。
  2. 互いに極性が異なる電極とセパレータとを積層し、電解液とともに外装体内に収容してなる二次電池であって、
    上記セパレータは、袋状セパレータを構成する第１のセパレータと第２のセパレータとを含み、これらの第１のセパレータおよび第２のセパレータは、正方形ないし長方形の微多孔樹脂膜を備え、
    上記第１のセパレータは、上記微多孔樹脂膜の一方又は双方の主面に形成された耐熱性多孔質層をさらに備え、上記耐熱性多孔質層が形成された上記微多孔樹脂膜の主面の少なくとも一方には、上記耐熱性多孔質層が形成されていない耐熱性多孔質層未形成部があり、上記耐熱性多孔質層未形成部が上記微多孔樹脂膜の少なくとも１つの辺部に存在し、
    一方の極性の電極と上記第１のセパレータの上記耐熱性多孔質層とが互いに対向して配置されるとともに、上記耐熱性多孔質層が上記一方の極性の電極よりも小さく、
    上記耐熱性多孔質層未形成部に隣接する上記耐熱性多孔質層端部の厚みが該耐熱性多孔質層未形成部に向かって薄くなるようにテーパーが付けられており、
    上記第２のセパレータは、上記微多孔樹脂膜の主面に耐熱性多孔質層を具備しておらず、
    袋状セパレータを構成するように、上記第１のセパレータの上記耐熱性多孔質層未形成部における上記微多孔樹脂膜と上記第２のセパレータの上記微多孔樹脂膜とが互いに固着しており、この袋状セパレータを構成する上記第１のセパレータと上記第２のセパレータとが上記一方の極性の電極を挟持している、二次電池。
  3. 上記外装体が、内層として熱融着層を有するラミネートフィルムからなり、
    上記熱融着層と上記セパレータの上記微多孔樹脂膜の少なくとも一部とが熱融着している請求項１または２に記載の二次電池。
  4. 上記耐熱性多孔質層未形成部が、上記微多孔樹脂膜の互いに反対側となる２つの辺部に存在する請求項１〜３のいずれかに記載の二次電池。
  5. 上記の一方の極性の電極が正極である、請求項４に記載の二次電池。
  6. 上記の袋状セパレータを構成するように、上記微多孔樹脂膜同士が互いに融着している請求項１〜５のいずれかに記載の二次電池。
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