JP6359995B2

JP6359995B2 - 電池

Info

Publication number: JP6359995B2
Application number: JP2015069593A
Authority: JP
Inventors: 圭一郎小林; 洋一松浦
Original assignee: Toray Advanced Film Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toray Advanced Film Co Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2018-07-18
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: JP2016189301A

Description

本発明は、金属製の電池ケースと、これに収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、電池ケースと電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材とを備える電池に関する。

従来より、金属製の電池ケース内に電極体を収容する電池において、電池ケースと電極体との間を電気的に絶縁するために、両者の間に絶縁フィルムからなる絶縁部材を介在させることが知られている。例えば特許文献１には、電極体を、絶縁フィルムを袋状にした絶縁部材内に収め、更にこれらを電池ケース内に収容することで、電池ケースと電極体との間を絶縁部材で絶縁した電池が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲、図２、図８等を参照）。

特開２０１０−２８７４５６号公報

しかしながら、電池の使用条件によっては、特に車両に搭載される車載用電池は、低温から高温まで厳しい温度条件下で使用され得る。また、車両が悪路を走行した際などに、電池に大きな衝撃が伝わることがある。このように電池が厳しい温度条件下で使用されたり、電池が大きな衝撃を受けると、電池ケースと電極体との間に介在する絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じることが判ってきた。絶縁フィルムに亀裂や破れが生じると、電池ケースと電極体との間の絶縁性が損なわれるおそれがある。この点について本発明者が検討した結果、後述するように、絶縁フィルムの「冷キシレン可溶分」及び「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が、上記の絶縁フィルムの亀裂や破れに大きく関係することが判ってきた。

ところで、従来、絶縁フィルムの生産性向上のためなどにより、絶縁フィルム自体に有機滑剤を配合することが行われている。しかるに、絶縁フィルムに有機滑剤が含まれていると、有機滑剤のブリードアウトで生じた白粉が、電池ケース内に混入して電池性能が低下するおそれがある。また、この白粉が、電池の製造設備などに付着するおそれがある。
更に、絶縁フィルムに有機滑剤が含まれていると、絶縁フィルムと電池ケースとの静摩擦係数μａが小さくなる。すると、電池ケースと電極体との間で絶縁フィルムが押圧される形態に電池を拘束して使用する際、後述するように、その拘束荷重Ｆｃを大きくしなければならないことが判ってきた。

しかしながら、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくすると、後述するように、大きな電流値（例えば３５Ｃ）での放電と、それよりも小さな電流値（例えば３Ｃ）での充電とを繰り返す「ハイレート放電サイクル試験」を行ったときに、電池抵抗が大きく上昇することが判った。
また、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくすると、電池の製造時に何らかの原因で電池ケース内に導電性の異物が混入している場合に、この導電性の異物が、絶縁フィルムを貫通して、電池ケースと電極体との間で短絡を生じるおそれが高くなる。また、電池の拘束荷重Ｆｃを大きくすべく、電池を拘束するための拘束部材が大型化する。
このように、絶縁フィルムに有機滑剤が含まれ、絶縁フィルムの静摩擦係数μａが小さいと、様々な不具合を生じ得ることが判ってきた。

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、電池ケースと電極体との間に介在させた絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じ難く、絶縁フィルムに含まれた有機滑剤のブリードアウトに伴う不具合等を防止した電池を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、金属製の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える電池であって、上記絶縁フィルムは、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍであり、かつ、有機滑剤は非含有である電池である。

この電池では、絶縁フィルムが、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍである。これにより、絶縁フィルムに亀裂や破れが生じ難くなる。
「冷キシレン可溶分」を１６ｗｔ％以下とするのが良い理由は、以下であると考えられる。即ち、絶縁フィルムに含まれる熱可塑性エラストマーは、その結晶性が低いと冷キシレンに溶解し易いが、結晶性が高いと冷キシレンに溶解し難い。このため、「冷キシレン可溶分」は、結晶性の低い熱可塑性エラストマーの含有割合を示す。この結晶性の低い熱可塑性エラストマーは、柔軟性が低く破壊され易いため、その含有割合が多くなると、絶縁フィルムに破れが生じ易くなる。具体的には、「冷キシレン可溶分」が１６ｗｔ％を越えると、絶縁フィルムに破れが生じ易くなる。従って、「冷キシレン可溶分」は１６ｗｔ％以下とするのが良いと考えられる。

また、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」を２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの範囲内とするのが良い理由は、以下であると考えられる。即ち、電池が低温状態で衝撃を受けたときに、絶縁フィルムに微小な亀裂が発生するのは、引っ張り試験により得られる降伏点強力と関係があることが判った。降伏点強力が小さすぎると、具体的には２．５Ｎ／１０ｍｍよりも小さいと、絶縁フィルムが降伏し易く、伸びて薄くなり、低温時に電池に衝撃が掛かったときに、拘束による面圧が加わる電極体近傍の部分で微小な亀裂が生じ易くなる。一方、降伏点強力が大きすぎると、具体的には７．４Ｎ／１０ｍｍよりも大きいと、絶縁フィルムの剛性が高すぎて、低温時に電池に衝撃が掛かったときに、絶縁フィルムに微小な亀裂が生じ易くなる。このことから、「６０℃雰囲気下での降伏点強力」は、２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍの範囲とするのが良いと考えられる。

加えて、６０℃という比較的高温下での降伏点強力を条件としたのは、低温では、絶縁フィルムが硬くなるため、異なる種類の絶縁フィルム間での降伏点強力の差が小さくなる。一方、例えば６０℃などの高温では、絶縁フィルムが軟化するので、異なる種類の絶縁フィルム間で、降伏点強力の差異が大きく現れるからである。従って、絶縁フィルムの「６０℃雰囲気下での降伏点強力」を上記の範囲に規定することで、低温時に電池に衝撃が掛かったときに絶縁フィルムに微小な亀裂が生じるのを防止できると考えられる。

また、この絶縁フィルムには、有機滑剤が含まれていない。このため、絶縁フィルムに有機滑剤が含まれることにより生じる不具合を防止できる。具体的には、有機滑剤のブリードアウトで生じた白粉が、電池ケース内に混入して電池性能が低下するのを防止できる。また、この白粉が、電池の製造設備などに付着するのを防止できる。
なお、絶縁フィルムが「有機滑剤は非含有である」場合としては、有機滑剤を全く含まない場合のほか、ブリードアウトによる白粉が発生しない程度の微量の有機滑剤を含有する場合も含まれる。具体的には、絶縁フィルムが３００ｐｐｍ以下の微量の有機滑剤を含有する場合も、「有機滑剤は非含有である」の場合に含まれる。

更に、絶縁フィルムが有機滑剤を含まないことにより、絶縁フィルムと電池ケースとの静摩擦係数μａを、有機滑剤が含まれる従来の絶縁フィルムを用いた場合よりも大きくすることができる。これにより、電池ケースと電極体との間で絶縁フィルムが押圧される形態に電池を拘束して使用する際に、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくできる。
具体的に説明すると、使用時に電池を拘束する目的の１つは、電池に衝撃が掛かったときでも、電極体が電池ケース内で移動しないように電極体を保持することである。衝撃が掛かっても電極体を保持するために必要な拘束荷重Ｆｃは、以下の式（１），（２）で求めることができる。即ち、電極体は、その厚み方向の両側でそれぞれ絶縁部材（絶縁フィルム）を介して電池ケースに保持されている。このため、電極体に加わる力（厚み方向に直交する方向の力）をＦｄとすると、電極体の厚み方向の両側には、それぞれＦｄ／２の力が掛かる。従って、式（１）により、必要な拘束荷重Ｆｃを求めることができる。また、電極体に加わる力Ｆｄは、Ｆｄ＝（電極体の質量Ｍ）×（電池に加わる加速度α）であるので、式（２）により、必要な拘束荷重Ｆｃを求めることができる。
Ｆｃ≧（Ｆｄ／２）／μａ・・・（１）
Ｆｃ≧（Ｍ×α／２）／μａ・・・（２）
式（１），（２）から明らかなように、絶縁フィルムの外側面と電池ケースとの静摩擦係数μａが大きいほど、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくできる。

そして、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくすることで、後述する「ハイレート放電サイクル試験」を行ったときに、電池抵抗が上昇するのを抑制できる。その理由は、以下であると考えられる。即ち、大電流の放電を行うと、活物質の膨張や電極体の熱膨張に伴い、電極体内に保持（保液）された電解液に圧力が掛かる。一方、放電に伴って負極活物質層付近の電解液中に含まれるリチウムイオンなど電気伝導を担うイオンの濃度が上がり、このイオン濃度の高い電解液が、電極体の内部から外部に押し出される。従って、大電流の放電を繰り返すと、電極体内部の電解液のイオン濃度が徐々に低くなる現象が生じる。そうすると、電極体内部で電池反応に寄与し得るイオンが少なくなるので、電池抵抗が増加すると考えられる。
電池の拘束荷重Ｆｃを小さくすると、大電流の放電時に電極体内部の電解液に掛かる圧力が小さくなるので、電極体内から押し出されるイオン濃度の高い電解液の量が少なくなる。これにより、電極体内部の電解液のイオン濃度が低下するのを抑制できるので、「ハイレート放電サイクル試験」における電池抵抗の上昇を抑制できると考えられる。

また、電池の拘束荷重Ｆｃを小さくできるので、電池ケース内に導電性の異物が混入している場合に、導電性の異物が絶縁フィルムを貫通して、電池ケースと電極体との間で短絡を生じるのを防止できる。また、電池を拘束するための拘束部材を小型化できる。

なお、「絶縁フィルム」が「ポリプロピレン系樹脂を主成分とする」とは、絶縁フィルムを構成する材質の中で、ポリプロピレン系樹脂の割合が５０ｗｔ％を越えていることを言う。
「ポリプロピレン系樹脂」としては、例えば、プロピレンが単独重合したものや、プロピレンにエチレンやブテンが共重合したランダムコポリマー、プロピレン重合時にエチレン・プロピレンゴム等のエチレン系エラストマーを重合ブレンドしたブロックコポリマーなどが挙げられる。

また、「絶縁フィルム」としては、ポリプロピレン系樹脂のほかに、エチレン−α−オレフィン共重合体を含ませたフィルム、具体的には、低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体及び非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の少なくともいずれかを含ませたフィルムを用いることができる。この低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体及び非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体は、熱可塑性エラストマーであることが好ましい。エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーを含ませることで、ポリプロピレン系樹脂の低温衝撃性を改良できる。具体的には、低結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーとして、エチレン・ブテンゴム（ＥＢＲ）、非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマーとして、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）などが挙げられる。

絶縁フィルムの「冷キシレン可溶分」は、２０℃キシレン可溶成分量（ＣＸＳ）（ｗｔ％）であり、以下の手法により求める。即ち、絶縁フィルムの試料１ｇを沸騰キシレン１００ｍｌに完全溶解させた後、２０℃に降温し、４時間放置する。その後、これを析出物と溶液とに濾別し、濾液を乾固して減圧下、７０℃で乾燥し、残存物を得る。得られた残存物の質量を測定して、試料１ｇに対する割合を求めて、２０℃キシレン可溶成分量（ｗｔ％）とする。

「６０℃雰囲気下での降伏点強力（Ｎ／１０ｍｍ）」は、以下の手法により求める。具体的には、株式会社エー・アンド・デイ社製のテンシロンＲＴＧ−１２１０に、三田産業社製のテンシロン用高低温度恒温槽ＴＬＦ−Ｒ３Ｔ−Ｆ−Ｇ−Ａを取り付けた引っ張り試験装置を用いる。絶縁フィルムを製膜流れ方向に１００ｍｍ、幅方向に１０ｍｍの大きさに切断したものを、チャック間５０ｍｍで挟み、測定雰囲気温度６０℃、引っ張り速度３００ｍｍ／分で引っ張って、引っ張り強力を測定する。そして、この測定により得られる引っ張り強力−変異曲線（Ｓ−Ｓカーブ）について、引っ張り強力の最初のピークにおける引っ張り強力を降伏点強力（Ｎ／１０ｍｍ）とする。

「有機滑剤」としては、例えば、炭化水素系、脂肪酸系、高級アルコール系、脂肪族アミド系、金属石鹸系、エステル系の有機滑剤が挙げられる。
具体的には、炭化水素系の有機滑剤としては、例えば、流動パラフィン、パラフィンワックス、合成ポリエチレンワックスが挙げられる。
また、脂肪酸系・高級アルコール系の有機滑剤としては、例えば、ステアリン酸、ステアリルアルコールが挙げられる。
また、脂肪族アミド系の有機滑剤としては、例えば、ステアリン酸アミド、オレイン酸アミド、エルカ酸アミド等の脂肪酸アミドや、メチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド等のアルキレン脂肪酸アミドが挙げられる。
また、金属石鹸系の有機滑剤としては、例えば、ステアリン酸鉛、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム等のステアリン酸金属塩が挙げられる。
また、エステル系の有機滑剤としては、例えば、ステアリン酸モノグリセリド、ステアリルステアレートが挙げられる。

「電池ケース」の形態としては、例えば、直方体形状で、いわゆる角型の電池ケースなどが挙げられる。
また、「電極体」の形態は、特に限定されず、例えば、各々帯状をなす正極板及び負極板をセパレータを介して捲回してなる扁平状の捲回型の電極体や、矩形状等をなす正極板及び負極板をセパレータを介して複数積層した積層型の電極体などが挙げられる。

また、他の態様は、複数の電池と、これらの電池を拘束する拘束部材とを備える組電池であって、上記電池は、金属製の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備え、上記絶縁フィルムは、上記拘束部材による拘束によって上記電池ケースと上記電極体との間で押圧されてなり、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍであり、かつ、有機滑剤は非含有である組電池である。

この組電池を構成する電池は、前述のように、電池ケースと電極体との間に介在させる絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じ難く、有機滑剤のブリードアウトに伴う不具合を防止でき、絶縁フィルムと電池ケースとの静摩擦係数μａを大きくできる。従って、この電池を用いることで、信頼性の高い組電池とすることができる。

また、他の態様は、金属製の電池ケースと、上記電池ケース内に収容された電極体と、絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える電池に用いる上記絶縁フィルムであって、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍであり、かつ、有機滑剤は非含有である絶縁フィルムである。

この絶縁フィルムを用いて絶縁部材を形成し、更にこれを用いて電池を製造すれば、前述のように、電池ケースと電極体との間に介在させる絶縁部材の絶縁フィルムに亀裂や破れが生じ難く、有機滑剤のブリードアウトに伴う不具合を防止でき、絶縁フィルムと電池ケースとの静摩擦係数μａが大きい電池とすることができる。

実施形態に係るリチウムイオン二次電池の縦断面図である。実施形態に係る袋状絶縁部材の斜視図である。実施形態に係る組電池の側面図である。絶縁フィルムと電池ケース（アルミニウム板）との静摩擦係数μａの測定方法を示す説明図である。実施例及び比較例に係る各電池について、絶縁フィルムと電池ケース（アルミニウム板）との静摩擦係数μａを示すグラフである。実施例及び比較例に係る各電池について、ハイレート放電サイクル試験における電池抵抗の抵抗上昇率を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。図１に、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池（非水電解質二次電池）１（以下、単に「電池１」とも言う）を示す。また、図２に、本実施形態に係る袋状絶縁部材（絶縁部材）３０を示す。なお、本明細書では、図１における上方を電池１の上側ＵＷ、下方を電池１の下側ＤＷとして説明する。
この電池１は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両などに搭載される角型で密閉型のリチウムイオン二次電池である。電池１は、電池ケース１０と、この内部に収容された電極体２０と、電池ケース１０と電極体２０との間に配置された袋状絶縁部材３０と、電池ケース１０に支持された正極端子４０及び負極端子４１等から構成されている。また、電池ケース１０内には、非水系の電解液１７が保持されている。

このうち電池ケース１０は、直方体状で金属（本実施形態ではアルミニウム）からなる。この電池ケース１０は、上側ＵＷのみが開口した直方体箱状のケース本体部材１１と、このケース本体部材１１の開口１１ｈを閉塞する形態で溶接された矩形板状のケース蓋部材１３とから構成される。ケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内圧が所定圧力に達した際に破断開弁する安全弁１４が設けられている。また、このケース蓋部材１３には、電池ケース１０の内外を連通する注液孔１３ｈが形成され、リベット１５で気密に封止されている。

また、ケース蓋部材１３には、それぞれ延出端子部材４３及びボルト４４により構成される正極端子４０及び負極端子４１が、樹脂からなる絶縁樹脂部材４７を介して固設されている。なお、正極端子４０はアルミニウムからなり、負極端子４１は銅からなる。電池ケース１０内において、正極端子４０は、後述する電極体２０のうち正極板２１の正極集電部２１ｍに接続し導通している。また、負極端子４１は、電極体２０のうち負極板２５の負極集電部２５ｍに接続し導通している。

次に、電極体２０について説明する。この電極体２０は、扁平状をなし、後述する袋状絶縁部材３０内に収められた状態で、電池ケース１０内に収容されている。電極体２０は、帯状の正極板２１と帯状の負極板２５とを、帯状の一対のセパレータ２９を介して互いに重ねて捲回し、扁平状に圧縮したものである。この電極体２０の最外周には、セパレータ２９が巻かれている（セパレータ２９が電極体２０の表面をなしている）。

正極板２１は、帯状のアルミニウム箔からなる正極集電箔２２の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、正極活物質層２３を帯状に設けてなる。正極活物質層２３には、正極活物質、導電剤及び結着剤が含まれる。また、正極集電箔２２のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に正極活物質層２３が存在せず、正極集電箔２２が露出した正極集電部２１ｍとなっている。前述の正極端子４０は、この正極集電部２１ｍに溶接されている。

また、負極板２５は、帯状の銅箔からなる負極集電箔２６の両主面のうち、幅方向の一部でかつ長手方向に延びる領域上に、負極活物質層２７を帯状に設けてなる。負極活物質層２７には、負極活物質、結着剤及び増粘剤が含まれる。また、負極集電箔２６のうち、幅方向の片方の端部は、自身の厚み方向に負極活物質層２７が存在せず、負極集電箔２６が露出した負極集電部２５ｍとなっている。前述の負極端子４１は、この負極集電部２５ｍに溶接されている。
セパレータ２９は、樹脂からなる多孔質膜であり、帯状をなす。具体的には、このセパレータ２９は、ポリプロピレン（ＰＰ）製の２枚の多孔質樹脂フィルムの間にポリエチレン（ＰＥ）製の１枚の多孔質樹脂フィルムを重ね合わせた３層構造を有する。

次に、袋状絶縁部材３０について説明する（図２も参照）。この袋状絶縁部材３０は、所定形状に切断した絶縁フィルム３１を折り畳み、絶縁フィルム３１同士を複数箇所で溶着して固定し、上側ＵＷのみに開口部３０ｈを有する袋状に形成したものである。この袋状絶縁部材３０は、電極体２０を包囲した状態で、電池ケース１０内に収容されており、電池ケース１０と電極体２０との間に介在して両者を電気的に絶縁している。

袋状絶縁部材３０を構成する絶縁フィルム３１は、ポリプロピレン系樹脂を主成分としている。具体的には、プロピレンが単独重合したホモのポリプロピレン樹脂、プロピレンにエチレンやブテンを共重合したランダムコポリマー樹脂、及び、プロピレンにエチレン系エラストマーをブレンドしたブロックコポリマー樹脂を使用している。また、この絶縁フィルム３１は、エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー、具体的には、非結晶性エチレン−α−オレフィン共重合体の熱可塑性エラストマー、更に具体的には、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＲ）を含有している。

そして、この絶縁フィルム３１は、前述した手法により測定される「冷キシレン可溶分」が１６ｗｔ％以下（本実施形態では１０．０ｗｔ％）である。更に、前述した手法により測定される「６０℃雰囲気下での降伏点強力」が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍ（本実施形態では３．７Ｎ／１０ｍｍ）である。また、この絶縁フィルム３１には、有機滑剤が含まれていない。なお、この絶縁フィルム３１は、Ｔ−ダイ法やインフレーション法などで製造できる。

次いで、上記電池１を用いた組電池２００について説明する（図３参照）。この組電池２００は、列置された複数の直方体状の電池１と、隣り合う電池１同士の間にそれぞれ介在する複数のスペーサ２１０と、これら電池１及びスペーサ２１０を電池厚み方向ＢＨに押圧しつつ拘束する拘束部材２２０とを備える。なお、図３においては、電池１の正極端子４０及び負極端子４１の記載を省略してある。

複数の電池１は、それぞれスペーサ２１０を介して、電池厚み方向ＢＨに列置されており、隣り合う電池１同士は、図示しないバスバにより電気的に接続されている。スペーサ２１０は、矩形板状であり、樹脂により形成されている。そして、これら交互に列置された電池１及びスペーサ２１０は、拘束部材２２０により電池厚み方向ＢＨに押圧され圧縮された状態で拘束されている。これにより、電池１の内部において、袋状絶縁部材３０をなす絶縁フィルム３１は、電池ケース１０と電極体２０との間で押圧されている。

拘束部材２２０は、一対のエンドプレート２２１と、４本の拘束ロッド２２３とを有する。エンドプレート２２１は、矩形板状をなし、列置された電池１及びスペーサ２１０の両側にそれぞれ配置されている。拘束ロッド２２３は、一対のエンドプレート２２１の間にそれぞれ配置されて、締結ボルト２２５によりエンドプレート２２１にそれぞれ固定されている。

（実施例及び比較例）
次いで、本発明の効果を検証するために行った試験の結果について説明する。実施例として、実施形態に係る絶縁フィルム３１及びこれを用いた前述の電池１を用意した。
また、比較例として、有機滑剤であるエルカ酸アミドを７００ｐｐｍ含有し、それ以外は実施例の絶縁フィルム３１と同様とした絶縁フィルム、及び、これを用いた電池を用意した。なお、絶縁フィルム以外の部分は、実施形態の電池１と同様とした。

次に、実施例及び比較例の各絶縁フィルムについて、電池ケース１０と同じアルミニウム板との静摩擦係数μａを、ＪＩＳＫ７１２５：プラスチック−フィルム及びシート−摩擦係数試験方法に準じて測定した。具体的には、図４に示すように、平坦な第１治具ＴＧ１の上に、アルミニウム板ＡＢを載置して固定する。また、重さ１３０ｇの矩形状の第２治具ＴＧ２の一方の主面に、６３ｍｍ×６３ｍｍの大きさに切断した絶縁フィルムＺＦを貼り付けておく。なお、絶縁フィルムＺＦは、電池１に用いたときに電極体２０に接する内側面を、第２治具ＴＧ２に貼り付ける。そして、絶縁フィルムＺＦの外側面（電池１に用いたときに電池ケース１０に接する面）が、アルミニウム板ＡＢと接するように、アルミニウム板ＡＢ上に絶縁フィルムＺＦ及び第２治具ＴＧ２を載置する。その後、第２治具ＴＧ２を水平方向（図４中、左側）に引っ張り、そのときに生じる静摩擦力を測定して静摩擦係数μａを算出する。その結果を図５に示す。なお、電池１の状態では、電池ケース１０内に電解液１７が存在するが、本試験では、便宜上、電解液１７を用いずに静摩擦係数μａを測定した。

図５から明らかなように、実施例の絶縁フィルムＺＦ（３１）（静摩擦係数μａ１＝０．４６）は、比較例の絶縁フィルムＺＦ（静摩擦係数μａ２＝０．２２）に比べて、電池ケース１０をなすアルミニウム板ＡＢとの静摩擦係数μａが大きいことが判る。その理由は、比較例の絶縁フィルムＺＦが有機滑剤を含有しているのに対し、実施例の絶縁フィルムＺＦ（３１）は有機滑剤を含有していない為に滑り難いからであると考えられる。

次に、実施例及び比較例の各電池について、「ハイレート放電サイクル試験」を行って、試験前後での電池抵抗の「抵抗上昇率（％）」をそれぞれ求めた。まず、試験を開始するにあたり、各電池をそれぞれ２枚の矩形板状の拘束板で電池厚み方向ＢＨに挟んで拘束して、前述の組電池２００と同様に、絶縁フィルムＺＦが電池ケース１０と電極体２０との間で押圧された状態とする。

なお、各電池の拘束に必要な拘束荷重Ｆｃは、前述の式（１）から得られる。実施例に係る絶縁フィルムＺＦの静摩擦係数μａ１＝０．４６であり、比較例に係る絶縁フィルムＺＦの静摩擦係数μａ２＝０．２２である。従って、下記の式（３）〜（５）から、実施例の電池１に必要な拘束荷重Ｆｃ１は、比較例の電池に必要な拘束荷重Ｆｃ２を基準（１００％）とすると、４７．８％の大きさで足りることが判る。
Ｆｃ１＝（Ｆｄ／２）／μａ１・・・（３）
Ｆｃ２＝（Ｆｄ／２）／μａ２・・・（４）
（Ｆｃ１／Ｆｃ２）×１００＝（μａ２／μａ１）×１００＝４７．８（％）・・・（５）

次に、各電池について、初期の電池抵抗（ｍΩ）をそれぞれ測定した。具体的には、ＳＯＣ６０％に調整した各電池について、２５℃の温度環境下において、規定の電流（例えば６０・９０・１２０Ａなど）及び時間（１０秒など）にて充放電を行い、そのときの電圧変動量及びオームの法則（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）より、電池ＩＶ抵抗を算出し、これを初期の電池抵抗とした。

その後、各電池について、「ハイレート放電サイクル試験」を行った。具体的には、ＳＯＣ６０％に調整した各電池について、２５℃の温度環境下において、約３５Ｃの定電流で１０秒間放電した後、５秒間休止した。その後、約３Ｃの定電流で１２５秒間充電した後、５秒間休止した。これを約１０００サイクル行った。その後、「ハイレート放電サイクル試験」を終えた各電池について、前述のようにして試験後の電池抵抗（ｍΩ）を求めた。そして、初期の電池抵抗と試験後の電池抵抗とから、抵抗上昇率（％）をそれぞれ算出した。その結果を図６に示す。

図６から判るように、比較例の電池では、抵抗上昇率が大きく約１３６％であったのに対し、実施例の電池１では、抵抗上昇率が小さく約１０８％であった。
このような結果を生じる理由は、以下であると考えられる。即ち、「ハイレート放電サイクル試験」において、大電流の放電を行うと、活物質の膨張や電極体２０の熱膨張に伴い、電極体２０内に保持された電解液１７に圧力が掛かる。一方、放電に伴って負極活物質層２７付近の電解液１７中に含まれるリチウムイオンの濃度が上がり、このイオン濃度の高い電解液１７が、電極体２０の内部から外部に押し出される。従って、大電流の放電を繰り返すと、電極体２０内部の電解液１７のイオン濃度が徐々に低くなる現象が生じる。そうすると、電極体２０内部で電池反応に寄与し得るリチウムイオンが少なくなるので、電池抵抗が増加すると考えられる。

実施例の電池１では、比較例の電池に比して、前述のように電池の拘束荷重Ｆｃが小さい。電池の拘束荷重Ｆｃを小さくすると、大電流の放電時に電極体２０内部の電解液１７に掛かる圧力が小さくなるので、電極体２０内から押し出されるイオン濃度の高い電解液１７の量が少なくなる。これにより、電極体２０内の電解液１７のイオン濃度が低下するのを抑制できるので、「ハイレート放電サイクル試験」における電池抵抗の上昇を抑制できると考えられる。

以上で説明したように、前述の電池１では、絶縁フィルム３１が、ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍである。これにより、絶縁フィルム３１に亀裂や破れが生じ難くなる。
また、この絶縁フィルム３１には、有機滑剤が含まれていない。このため、絶縁フィルム３１に有機滑剤が含まれることにより生じる不具合を防止できる。具体的には、有機滑剤のブリードアウトで生じた白粉が、電池ケース１０内に混入して電池性能が低下するのを防止できる。また、この白粉が、電池１の製造設備などに付着するのを防止できる。

更に、絶縁フィルム３１が有機滑剤を含まないことにより、絶縁フィルム３１と電池ケース１０との静摩擦係数μａを、有機滑剤が含まれる従来の絶縁フィルムを用いた場合よりも大きくすることができる。これにより、電池ケース１０と電極体２０との間で絶縁フィルム３１が押圧される形態に電池１を拘束して使用する際に、電池１の拘束荷重Ｆｃを小さくできる。そして、電池１の拘束荷重Ｆｃを小さくすることで、前述のように、「ハイレート放電サイクル試験」を行ったときに、電池抵抗が上昇するのを抑制できる。また、電池１の拘束荷重Ｆｃを小さくできるので、電池ケース１０内に導電性の異物が混入している場合に、導電性の異物が絶縁フィルム３１を貫通して、電池ケース１０と電極体２０との間で短絡を生じるのを防止できる。また、電池１を拘束するための拘束部材を小型化できる。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることは言うまでもない。
例えば、実施形態では、溶着によって絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成したが、これに限られない。例えば粘着テープや接着剤を用いて、絶縁フィルム３１同士を固定して袋状絶縁部材３０を形成してもよい。

１電池（リチウムイオン二次電池）
１０電池ケース
２０電極体
３０袋状絶縁部材（絶縁部材）
３１絶縁フィルム
４０正極端子
４１負極端子
２００組電池
２２０拘束部材

Claims

金属製の電池ケースと、
上記電池ケース内に収容された電極体と、
絶縁フィルムからなり、上記電池ケースと上記電極体との間に介在して両者を絶縁する絶縁部材と、を備える
電池であって、
上記絶縁フィルムは、
ポリプロピレン系樹脂を主成分とし、
冷キシレン可溶分が１６ｗｔ％以下であり、
６０℃雰囲気下での降伏点強力が２．５〜７．４Ｎ／１０ｍｍであり、かつ、
有機滑剤は非含有である
電池。