JP6566265B2 - 密閉型二次電池 - Google Patents

密閉型二次電池 Download PDF

Info

Publication number
JP6566265B2
JP6566265B2 JP2016177066A JP2016177066A JP6566265B2 JP 6566265 B2 JP6566265 B2 JP 6566265B2 JP 2016177066 A JP2016177066 A JP 2016177066A JP 2016177066 A JP2016177066 A JP 2016177066A JP 6566265 B2 JP6566265 B2 JP 6566265B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
current collector
electrode current
negative electrode
positive electrode
positive
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016177066A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018041703A (ja
Inventor
真史 加藤
真史 加藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2016177066A priority Critical patent/JP6566265B2/ja
Priority to BR102017018802-7A priority patent/BR102017018802B1/pt
Priority to KR1020170112622A priority patent/KR20180028933A/ko
Priority to RU2017131203A priority patent/RU2660491C1/ru
Priority to MYPI2017703258A priority patent/MY185757A/en
Priority to CN201710801750.2A priority patent/CN107808975B/zh
Priority to US15/698,121 priority patent/US10998594B2/en
Priority to EP17189915.6A priority patent/EP3293799B1/en
Priority to CA2978735A priority patent/CA2978735C/en
Publication of JP2018041703A publication Critical patent/JP2018041703A/ja
Priority to KR1020190059997A priority patent/KR102241561B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of JP6566265B2 publication Critical patent/JP6566265B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0459—Cells or batteries with folded separator between plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/102—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/103—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery characterised by their shape or physical structure prismatic or rectangular
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0413—Large-sized flat cells or batteries for motive or stationary systems with plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24—Alkaline accumulators
    • H01M10/28—Construction or manufacture
    • H01M10/281—Large cells or batteries with stacks of plate-like electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/48—Accumulators combined with arrangements for measuring, testing or indicating the condition of cells, e.g. the level or density of the electrolyte
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10—Primary casings, jackets or wrappings of a single cell or a single battery
    • H01M50/172—Arrangements of electric connectors penetrating the casing
    • H01M50/174—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells
    • H01M50/176—Arrangements of electric connectors penetrating the casing adapted for the shape of the cells for prismatic or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/20—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders
    • H01M50/296—Mountings; Secondary casings or frames; Racks, modules or packs; Suspension devices; Shock absorbers; Transport or carrying devices; Holders characterised by terminals of battery packs
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/547—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells
    • H01M50/55—Terminals characterised by the disposition of the terminals on the cells on the same side of the cell
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/50—Current conducting connections for cells or batteries
    • H01M50/543—Terminals
    • H01M50/552—Terminals characterised by their shape
    • H01M50/553—Terminals adapted for prismatic, pouch or rectangular cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/04—Construction or manufacture in general
    • H01M10/0431—Cells with wound or folded electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/052—Li-accumulators
    • H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/60—Heating or cooling; Temperature control
    • H01M10/64—Heating or cooling; Temperature control characterised by the shape of the cells
    • H01M10/647—Prismatic or flat cells, e.g. pouch cells
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M2220/00—Batteries for particular applications
    • H01M2220/20—Batteries in motive systems, e.g. vehicle, ship, plane
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

本発明は、密閉型二次電池に関する。詳しくは、複数の正負極シートが交互に積層された構造の積層電極体を備える角型の密閉型二次電池に関する。
リチウムイオン二次電池、ニッケル水素電池等の密閉型二次電池は、パソコンや携帯端末等のいわゆるポータブル電源用途のみならず、近年は車両駆動用電源として好ましく用いられている。特に、軽量で高エネルギー密度が得られるリチウムイオン二次電池は、電気自動車（ＥＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、ハイブリッド自動車（ＨＶ）等の車両の駆動用高出力電源として好ましく、今後も需要が拡大するものと期待されている。
密閉型二次電池は、正負極を構成する電極体と電解質とを、典型的には金属製の角型（箱型）のハードケース内に収容し、当該ケースの開口部を密閉した構造の電池である。かかる密閉型二次電池に収容される電極体の典型的な一形態として、矩形シート状の正極および負極（以下、それぞれ「正極シート」および「負極シート」ともいう。）を、セパレータを間に介在させつつ交互に積層した構造のいわゆる積層型電極体が挙げられる。
かかる構造の積層型電極体は、単位容積当たりの電池容量が比較的大きいため、高容量、高出力が望まれる車両駆動用電源として好適であり、積層する正負極シート数の増減によって、電池サイズ或いは電池容量の調整を容易に行うことができる。
例えば、特許文献１には、密閉構造のリチウムイオン二次電池に備えられる積層型電極体の一例が記載されている。特許文献１に開示される積層型電極体では、積層される正極シートおよび負極シートは、それぞれのシートの縁の一部から集電用のタブが突出するようにして形成されており、積層型電極体構築後は、正負極それぞれの各集電タブが重ね合わされ、外部接続用の正負極それぞれの集電端子と接続される態様の集電構造を有している。
ところで、積層型電極体は、セパレータを間に介在させつつ正極シートと負極シートとが交互に積層する構造であるため、構造安定性が比較的低い。このため、車両駆動用電源として好適なハイレート充放電を長期にわたって維持するには、密閉型電池のケース内で当該積層型電極体の構造が安定的に保持されていることが重要である。例えば特許文献１には、ケース内での積層型電極体のがたつきを抑制するため、ケース内に収容された積層型電極体とケース内壁との間にスペーサ（厚み調整部材）を配置して隙間をうめることが記載されている。また、積層された正負極シート間において位置ずれを生じさせないため、積層型電極体の積層面（積層型電極体における正負極シート積層方向の側面をいう。以下同じ。）をわたるようにして一方の幅広面（正負極シートの形状に対応する積層型電極体の積層方向の両端のいずれか一方の外表面をいう。以下同じ。）から他方の幅広面にかけて保持テープが貼り付けられている。
特開２０１５−２１０９２２号公報
しかし、特許文献１に記載されるような態様の積層型電極体の保持構造は、走行時に振動をともなう車両に搭載する用途において十分とはいえず、未だ改良の余地がある。さらには、特許文献１に記載されるような態様の積層型電極体の集電構造（集電タップ構造）は、振動をともなう走行時に比較的大電流で急速なハイレート充放電を行う必要のある車両駆動用電源として十分とはいえず、集電構造にも改良の余地がある。
本発明は、積層型電極体を備える密閉型二次電池に関する上記課題を解決するべく創出されたものであり、特に車両駆動用電源（車両搭載用二次電池）として適する、高容量化を実現し得る積層型電極体を備えた密閉型二次電池であって、車両搭載時においても良好な構造安定性を有し、且つ、ハイレート充放電特性に優れる集電構造を有する密閉型二次電池を提供することを目的とする。
上記目的を実現するべく、本発明は、矩形シート状の正極集電体と該集電体上に形成された正極活物質層とを有する正極と、矩形シート状の負極集電体と該集電体上に形成された負極活物質層とを有する負極とが、セパレータを間に介在させつつ交互に積層された構造の積層型電極体と、電解質と、角型ケースと、を備えた密閉構造の二次電池（密閉型二次電池）を提供する。
ここで開示される密閉型二次電池の一態様では、上記角型ケースは、上記積層型電極体および電解質を収容するケース本体と、該本体の開口部を塞ぐ蓋体とを有している。
また、上記正極および上記負極それぞれの長辺方向の一方の端部には、上記活物質層を有しない集電体露出部が、短辺方向に沿って形成されている。
そして、上記積層型電極体は、長辺方向の一方の端部に上記正極の集電体露出部が積層され、且つ、長辺方向の他方の端部に上記負極の集電体露出部が積層された状態で構成されている。
そして、上記蓋体のケース内面側には、正極集電部と負極集電部とが取り付けられており、上記正極集電部の一部と上記積層された正極集電体露出部の一部とが接合され、且つ、上記負極集電部の一部と上記積層された負極集電体露出部の一部とが接合されていることを特徴とする。
かかる構成の密閉型二次電池では、上記構成の積層型電極体の正極集電体露出部および負極集電体露出部が、それぞれ、上記蓋体の内面側に取り付けられている正極集電部および負極集電部に接合（典型的には溶接により接合）されている。このことによって、上記積層型電極体は、正極集電部および負極集電部を介して蓋体と一体化された状態で、角型ケース内に収容される。したがって、本構成の密閉型二次電池では、蓋体とケース本体とが接合されて密閉状態となった電池ケース内部において、積層型電極体の位置、姿勢を固定することができ、結果、当該ケース内での積層型電極体のがたつきを防止することができる。このように、本構成の密閉型二次電池では、積層型電極体の良好な構造安定性を実現することができる。
また、ここで開示される密閉型二次電池の好適な一態様では、上記正極集電部と上記正極集電体露出部との接合部位、および、上記負極集電部と上記負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、該正負極それぞれの集電体露出部の上記蓋体に近接する端部を起点として上記短辺方向の全長をＬとしたとき、該蓋体に近接する端部から該短辺方向の距離がＬ／２未満となる位置に形成されていることを特徴とする。
上記構成の密閉型二次電池では、積層型電極体における正負極側それぞれの上記接合部位が、蓋体（典型的には、電池の通常使用時において角型ケースの上面となる。）に近接する端部からみて上記短辺方向の距離がＬ／２未満となる位置に形成されている。換言すれば、蓋体と一体化された捲回型電極体における上記溶接部位が、蓋体に近い側に形成される。
本発明者は、積層型電極体と正負極集電部との接合部位と、電池内部抵抗との関係を詳細に検討した。その結果、接合部位の形成位置（即ち、上記短辺方向の距離）によって、内部抵抗（電池内の部材抵抗）が大きく変動することを明らかとした。即ち、本構成の密閉型二次電池では、上記短辺方向の距離がＬ／２未満となる位置に積層型電極体と正負極集電部との接合部位を設けることにより、電池の内部抵抗を抑制することができる。したがって、本構成の密閉型二次電池では、積層型電極体として良好な集電構造を実現することができる。
さらに、上記のような位置に接合部位を設けることにより、過充電時や内部短絡時の異常加熱のような不測のアブノーマルな状態が生じてケース内でガス（典型的には電解質の分解による。）が発生し得る状況となった場合、蓋体に近い側（即ち蓋体寄り）に設けられた接合部位（およびその近傍）は、積層型電極体の内部で発生したガスが電極体から外部に流出する流路の障害（障壁）となり得る。このため、積層型電極体の内部で発生したガスの多くは、蓋体から離れた電極体部位から流出せざるを得ず、積層型電極体の内部で発生したガスが蓋体側に集まるのを抑制することができる。このため、上記構造安定性に加えて、より高い安全性を実現することができる。
ここで開示される一態様の密閉型二次電池のさらに好適な一態様では、上記正極集電部と上記正極集電体露出部との接合部位、および、上記負極集電部と上記負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、上記蓋体に近接する端部から上記短辺方向の距離がＬ／４未満となる位置に形成されていることを特徴とする。
かかる構成によると、電池の内部抵抗をより低く抑えることができ、より良好な集電構造を実現することができる。
ここで開示される一態様の密閉型二次電池のさらに好適な一態様では、上記正極集電部と上記正極集電体露出部との接合部位、および、上記負極集電部と上記負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、上記積層型電極体の積層方向の総厚みをＤとしたとき、上記蓋体に近接する端部から上記短辺方向の距離がＤ／２以下となる位置に形成されていることを特徴とする。
かかる構成によると、電池の内部抵抗をさらに好適に低く抑えることができ、さらに良好な集電構造を実現することができる。
好ましくは、ここで開示される積層型電極体のセパレータは、対向する正極または負極との接着性を向上させ得る接着材を有することを特徴とする。
積層型電極体を構成するセパレータとして接着材を有するセパレータ（以下、接着材付きセパレータともいう。）を採用することにより、積層された正負極シート間における位置ずれをより好適に抑制することができる。このため、角型ケース内における積層型電極体の構造安定性をより好適に高めることができる。
なお、セパレータは、正負極とは異なる独立した別部材であってもよく、予め正極及び／又は負極の表面に層状に一体に形成されたものであってもよい。
一実施形態に係る密閉型二次電池（リチウムイオン二次電池）の外形を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る積層型電極体を構成する各部材を模式的に示す説明図である。 一実施形態に係る積層型電極体の構成を模式的に示す斜視図である。 一実施形態に係る蓋体一体型集電アセンブリと積層型電極体との組み付けを説明する図である。 一実施形態に係る正負極集電部と正負極集電体露出部との接合部位を模式的に示す正面図である。 一実施形態に係る正負極集電部と正負極集電体露出部との接合部位を模式的に示す正極側の側面図である。 一実施形態に係る蓋体一体型集電アセンブリおよび積層型電極体をケース本体に装着した状態を模式的に示す正面図である。 他の一実施形態に係る蓋体一体型集電アセンブリおよび積層型電極体をケース本体に装着した状態を模式的に示す正面図である。 他の一実施形態に係るセパレータシートの形状と、正負極シートの配置状態を説明する図である。 正負極集電部と正負極集電体露出部との接合部位（ｍｍ）を横軸とし、部材抵抗値（μΩ）を縦軸とするグラフである。
以下、ここで開示される密閉型二次電池の一例として、リチウムイオン二次電池の好適な一実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。本明細書において特に言及している事項以外の事柄であって実施に必要な事柄は、当該分野における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。以下の実施形態は、リチウムイオン二次電池についてのものであるが、本発明の実施態様は、リチウムイオン二次電池に限られず、他の密閉型二次電池、例えば電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、ナトリウムイオン二次電池、等においても好適に本発明を実施することができる。
本明細書において「活物質」とは、正極側または負極側において電荷担体（例えばリチウムイオン二次電池においてはリチウムイオン）の吸蔵および放出に関与する物質をいう。なお、本明細書中の数値範囲Ａ〜Ｂ（Ａ、Ｂは任意の数）は、Ａ以上Ｂ以下を示すものとする。
以下、ここで開示される密閉型二次電池の一例として、積層型電極体と電解質（本実施形態では非水電解液）とを角型（即ち直方体の箱形形状）のケースに収容した形態のリチウムイオン二次電池を例として説明する。各図における寸法関係（長さ、幅、厚さ等）は実際の寸法関係を反映するものではない。また、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付し、重複する説明は省略または簡略化する。
図１に示すように、本実施形態に係るリチウムイオン電池１０は、後述する扁平形状の積層型電極体５０（図３参照）が、図示しない電解質（ここでは非水電解液）とともに、当該積層型電極体５０の形状に対応する扁平な角型のケース１２（即ち電池１０の外装容器）に収容されて構成される密閉型の二次電池である。
角型ケース１２は、一端（電池１０の通常の使用状態において上面に相当する。）が開口部となっている箱形（即ち有底直方体状）のケース本体１４と、その開口部に取り付けられて該開口部を塞ぐ矩形プレート部材からなる蓋体１６とから構成される。かかる蓋体１６がケース本体１４の開口部周縁に溶接されることにより、扁平形状の積層型電極体の幅広面に対向する一対のケース幅広面と、該ケース幅広面に隣接する４つの矩形状の側面（即ち、そのうちの一つの上面は、蓋体１６により構成される。）との六面体形状の密閉構造の角型ケース１２が構成される。
特に制限するものではないが、この種の電池の角型ケースの好適なサイズとして、ケース本体１４および蓋体１６の長辺側の長さ：８０ｍｍ〜２００ｍｍ、ケース本体１４および蓋体１６の短辺側の長さ（即ちケース１２の厚み）：８ｍｍ〜４０ｍｍ、ケース１２の高さ：７０ｍｍ〜１５０ｍｍを例示することができる。積層型電極体のサイズは、使用する角型ケースに収容できるサイズに規定されればよく、特に限定されない。
角型ケース１２（ケース本体１４および蓋体１６）の材質は、従来の密閉型二次電池で使用されるものと同じであればよく、特に制限はない。軽量で熱伝導性の良い金属材料を主体に構成されたケース１２が好ましく、このような金属製材料としてアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼等が例示される。
図１に示すように、蓋体１６の外面側には外部接続用の負極端子１８および正極端子２０が一体に形成されている。これら外部の正負極端子１８，２０には、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０の利用形態に応じて適当な形状の外部接続用端子を連結することができる。なお、蓋体１６の両端子１８，２０間には、ケース１２の内圧が所定レベル以上に上昇した場合に該内圧を開放するように構成された薄肉の安全弁４０、および、非水電解液を供給するための注液口４２が形成されている。図１は注液完了後の状態であり、注液口４２は封止材４３により封止されている。なお、安全弁４０の機構、注液口の封止形態は、従来のこの種の電池と同様でよく、特別な構成は要しない。
図２に示すように、本実施形態に係る積層型電極体５０は、矩形状の正極シート５１と、該正極シート５１と同様の矩形状の負極シート５５とを、同様の矩形シート状のセパレータ５８を間に介在させつつ交互に積層することにより構成されている。
正極シート５１は、長尺なシート状の正極集電体５２の両面に正極活物質層５３が形成されており、一方、負極シート５５は、長尺なシート状の負極集電体５６の両面に負極活物質層５７が形成されている。しかし、図示されるように、矩形状の正極集電体５２の長辺方向の一方の端部には、短辺方向に沿って帯状に正極活物質層５３を有しない正極集電体露出部５２Ａが形成されている。同様に、矩形状の負極集電体５６の長辺方向の他方の端部には、短辺方向に沿って帯状に負極活物質層５７を有しない負極集電体露出部５６Ａが形成されている。
図２および図３に示すように、正極シート５１と負極シート５５とは、長辺方向に位置をややずらしてセパレータ５８の長辺方向の一方の端部から正極集電体露出部５２Ａがはみ出し、且つ、他方の端部から負極集電体露出部５６Ａがはみ出すように積層される。その結果として、図３に示すように、積層型電極体５０の長辺方向の一方の端部および他方の端部に、それぞれ、正極集電体露出部５２Ａが積層された部分および負極集電体露出部５６Ａが積層された部分が形成される。
なお、本実施形態に係る積層型電極体５０において、良好で安定した電荷担体の吸蔵および放出を考慮し、負極活物質層５７の長辺方向のサイズが正極活物質層５３の長辺方向のサイズよりも大きくなるように形成されることが好ましい。また、セパレータ５８の長辺方向のサイズは、正極活物質層５３と負極活物質層５７との間を確実に絶縁するため、これらの長辺方向のサイズよりも大きくなるように形成されることが好ましい。以下、各構成部材について、より詳細に説明する。
積層型電極体５０の正負極を構成する材料、部材は、従来の一般的なリチウムイオン二次電池に用いられるものと同様のものを制限なく使用可能である。
例えば、正極集電体５２は、この種のリチウムイオン二次電池の正極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。典型的には、良好な導電性を有する金属製の正極集電体が好ましく、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、ステンレス鋼等の金属材から構成される。特にアルミニウム（例えばアルミニウム箔）が好ましい。正極集電体５２の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、５μｍ〜５０μｍ程度が適当であり、８μｍ〜３０μｍ程度がより好ましい。
正極活物質としては、例えば層状構造やスピネル構造等のリチウム複合金属酸化物（例えば、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＦｅＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４，ＬｉＣｒＭｎＯ４、ＬｉＦｅＰＯ４等）が挙げられる。例えば、ＬｉＮｉＣｏＭｎ複合酸化物（例えばＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ｍｎ１／３Ｏ２）は熱安定性に優れ高いエネルギー密度を有するため好ましい一例である。
或いは、スピネル構造のリチウムマンガン複合酸化物が好適例として挙げられる。ＬｉＭｎ２Ｏ４，ＬｉＣｒＭｎＯ４、ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４等が例示される。このような正極活物質は、リチウム金属基準（ｖｓ．Ｌｉ／Ｌｉ＋）での開回路電圧（ＯＣＶ）が４．３Ｖ以上となることを実現し得る高電位正極活物質となり得るため、好適な正極活物質である。
正極活物質層５３は、正極活物質以外の成分、例えば導電材やバインダ等を含み得る。導電材としては、アセチレンブラック（ＡＢ）等のカーボンブラックやその他（グラファイト等）の炭素材料を好適に使用し得る。バインダとしては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を使用し得る。
正極活物質層５４の厚みは、典型的には１０μｍ以上（例えば５０μｍ以上）であって、２００μｍ以下（例えば１００μｍ以下）とすることができる。また、正極活物質層５４の密度は特に限定されないが、典型的には１．５ｇ／ｃｍ３以上（例えば２ｇ／ｃｍ３以上）であって、４．５ｇ／ｃｍ３以下（例えば４．２ｇ／ｃｍ３以下）とすることができる。このような形態の正極活物質層５４は、高い電池性能（例えば、高いエネルギー密度や出力密度）を実現することができる。
このような正極活物質層５４は、正極活物質と必要に応じて用いられる材料（導電材、バインダ等）とを適当な溶媒（例えばＮ−メチル−２−ピロリドン：ＮＭＰ）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を正極集電体５２の表面に付与し、乾燥することによって形成することができる。また、必要に応じて適当なプレス処理を施すことによって正極活物質層５４の性状（例えば、平均厚み、密度、空孔率等）を調整することができる。
一方、負極集電体５６は、この種のリチウムイオン二次電池の負極集電体として用いられるものを特に制限なく使用し得る。典型的には、良好な導電性を有する金属製の負極集電体が好ましく、例えば、銅（例えば銅箔）や銅を主体とする合金を用いることができる。負極集電体５６の厚みは特に限定されないが、電池の容量密度と集電体の強度との兼ね合いから、５μｍ〜５０μｍ程度が適当であり、８μｍ〜３０μｍ程度がより好ましい。
負極活物質としては、従来からリチウムイオン二次電池に用いられる材料の一種または二種以上を特に限定なく使用することができる。例えば、少なくとも一部にグラファイト
構造（層状構造）を含む粒子状（或いは球状、鱗片状）の炭素材料、リチウム遷移金属複合酸化物（例えば、Ｌｉ４Ｔｉ５Ｏ１２等のリチウムチタン複合酸化物）、リチウム遷移金属複合窒化物等が挙げられる。炭素材料としては、例えば、天然黒鉛、人造黒鉛（人工黒鉛）、難黒鉛化炭素（ハードカーボン）、易黒鉛化炭素（ソフトカーボン）等が挙げられる。或いはまた、コアとしての黒鉛粒子が非晶質（アモルファス）な炭素素材で被覆（コート）された形態のカーボン粒子であってもよい。
負極活物質層５７は、上記負極活物質の他に、結着材（バインダ）や増粘剤等の任意の成分を必要に応じて含有することができる。
上記バインダおよび増粘剤としては、従来この種のリチウムイオン二次電池の負極で用いられているものを適宜採用することができる。例えば、バインダとしてはスチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等を、また増粘剤としてはカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を好適に使用し得る。
負極活物質層５７の厚みは、典型的には２０μｍ以上（例えば５０μｍ以上）であって、２００μｍ以下（例えば１００μｍ以下）が好ましい。また、負極活物質層６４の密度は特に限定されないが、典型的には０．５ｇ／ｃｍ３以上（例えば１ｇ／ｃｍ３以上）であって、２ｇ／ｃｍ３以下（例えば１．５ｇ／ｃｍ３以下）程度とすることが好ましい。
このような負極活物質層５７は、負極活物質と必要に応じて用いられる材料（バインダ等）とを適当な溶媒（例えばイオン交換水）に分散させ、ペースト状（またはスラリー状）の組成物を調製し、該組成物の適当量を負極集電体５６の表面に付与し、乾燥することによって形成することができる。また、必要に応じて適当なプレス処理を施すことによって負極活物質層５７の性状（例えば、平均厚み、密度、空孔率等）を調整することができる。
セパレータ５８としては、従来公知の多孔質シートからなるセパレータを特に制限なく使用することができる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン樹脂から成る多孔質シート（フィルム、不織布等）が挙げられる。かかる多孔質シートは、単層構造であってもよく、二層以上の複数構造（例えば、ＰＥ層の両面にＰＰ層が積層された三層構造）であってもよい。また、多孔質シートの片面または両面に、多孔質の耐熱層を備える構成のものであってもよい。この耐熱層は、例えば、無機フィラーとバインダとを含む層（フィラー層ともいう。）であり得る。無機フィラーとしては、例えばアルミナ、ベーマイト、シリカ等を好ましく採用し得る。かかるセパレータの厚みは限定されないが、例えば１０μｍ〜４０μｍの範囲内で設定することが好ましい。
使用するセパレータ５８としては、対向する正極シート５１（大部分は正極活物質層５３）または負極シート５５（大部分は負極活物質層５７）との接着性を向上させ得る接着材付きセパレータが特に好ましい。かかる接着材を有することにより、積層する正極シート５１および負極シート５５の少なくともいずれか一方（または両方）との接着力を増大させることできる。その結果、積層する正負極シート５１，５５の位置ズレを抑制し、積層型電極体５０の構造安定性を向上することができる。
接着材付きセパレータの形態は特に限定されず、種々の形態のものを使用することができる。例えば、ポリオレフィン製の多孔質シートからなる基材の表面に、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、等の接着性（若しくは粘着性）の樹脂組成物からなる接着成分を有する接着材層を有するセパレータが挙げられる。このような接着材層の厚みは特に限定されないが、０．２μｍ〜１．０μｍ程度が適当である。
積層型電極体５０は、上述したような構成の正極シート５１、負極シート５５およびセパレータ５８（好ましくは接着材付きセパレータ）を所望するセット数だけ積層し、積層方向に適当な圧でプレスする。このとき、必要に応じて所望する温度で加熱プレスを行うことにより、セパレータ（特には接着材付きセパレータ）と、対向する正負極との密着性を向上させることができる。電極体５０のサイズは、特に限定されない。上述したケースのサイズに対応する形状とすることができる。
積層型電極体５０とともに、角型ケース１２に収容される非水電解液は、適当な非水溶媒に支持塩を含有するものであり、リチウムイオン二次電池用途のものとして従来公知の非水電解液を特に制限なく採用することができる。例えば、非水溶媒として、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等を用いることができる。また、支持塩としては、例えば、ＬｉＰＦ６等のリチウム塩を好適に用いることができる。
非水電解液には、上記非水溶媒および支持塩に加えて各種添加剤（例えば、被膜形成材等）を添加し得る。例えば、リチウムビス（オキサラト）ボレート（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２）、ＬｉＢＦ２（Ｃ２Ｏ４）、ＬｉＰＦ２（Ｃ２Ｏ４）等のオキサラト錯体をアニオンとするリチウム塩や、ジフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＯ２Ｆ２）、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、ビニルエチレンカーボネート（ＶＥＣ）、フルオロエチレンカーボネート（ＦＥＣ）、エチレンサルファイト（ＥＳ）、プロパンサルトン（ＰＳ）、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（ＬｉＴＦＳＩ）等が挙げられる。これらの添加剤は、一種のみを単独でまたは二種以上を組み合わせて使用することができる。上記添加剤の非水電解液中の濃度は、使用する非水溶媒における各添加剤の限界溶解量を１００％とした場合に、その５〜９０％を非水電解液中に溶解させた濃度が好ましい。典型的には、（ＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２）やＬｉＰＯ２Ｆ２を用いる場合であれば、各々０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．２ｍｏｌ／Ｌ以下の範囲内となるように調整することが好ましい。例えば、上記添加剤は、非水電解液中の濃度が各々０．０１ｍｏｌ／Ｌ以上０．１ｍｏｌ／Ｌ以下となるように添加することができる。
そして、上記構成の積層型電極体５０および非水電解液を用いて本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０を構築する。
図４に模式的に示すように、本実施形態に係る蓋体１６の内面側には、上記正極端子２０および負極端子１８とそれぞれ電気的に接続される正極集電部３２および負極集電部３６が蓋体１６から下方に突き出すように設けられている。具体的には、図４および図６に示すように、本実施形態に係る正極集電部３２および負極集電部３６は、それぞれ、ケース１２内に配置された状態の積層型電極体５０の短辺方向にパラレルに延びる２つの長板状の集電板として形成されている。
このように、本実施形態では、蓋体１６と、正負極端子２０，１８と、長板状正負極集電部３２，３４とが一体となった蓋体一体型集電アセンブリ３０を構成している。
したがって、かかる蓋体一体型集電アセンブリ３０に積層型電極体５０を溶接等の接合手段によって取り付けることにより、ケース１２内における積層型電極体５０が蓋体１６と一体となって固定化され、積層型電極体５０の姿勢や構造を高レベルに維持することができる。なお、正負極集電部３２，３４の材質は、対応する正負極集電体と同じまたは類似の金属種でよく、特に制限されない。
具体的には、図４に示すように、蓋体一体型集電アセンブリ３０の正極集電部３２が積層型電極体５０の正極集電体露出部５２Ａに配置され、且つ、蓋体一体型集電アセンブリ３０の負極集電部３６が積層型電極体５０の負極集電体露出部５６Ａに配置されるようにして、蓋体一体型集電アセンブリ３０と積層型電極体５０とを位置合わせして組み付ける。そして、積層された正負極シート５１，５５の数に応じた数量の積層された正負極集電体露出部５２Ａ，５６Ａを、それぞれ、正負極集電部３２，３６に分配する。典型的には、図６に示すように、正極集電体露出部５２Ａを均等に２つの束に分け、それぞれの束を２つの正極集電部３２のどちらかに分配する（図示しない負極集電体露出部５６Ａと負極集電部３６との間も同様である。）。
そして、図５および図６に示すように、正負極集電部３２，３６の一部においてスポット溶接を行う。このことにより、積層型電極体５０は、正極側および負極側の接合部位（本実施形態においては溶接部位Ｗｐ，Ｗｎ）で、蓋体一体型集電アセンブリ３０と導電可能な状態で接合される。スポット溶接の手段は、従来と同様でよく、特別な溶接手段に限定されない。例えば、超音波溶接、抵抗溶接、レーザ溶接、等によって接合することができる。
ここで開示されるリチウムイオン二次電池１０では、図示されるように、正極集電部３２と正極集電体露出部５２Ａとの接合部位Ｗｐ、および、負極集電部３６と負極集電体露出部５６Ａとの接合部位Ｗｎは、いずれも、該正負極それぞれの集電体露出部５２Ａ，５６Ａの蓋体１６に近接する端部を起点として短辺方向の全長をＬとしたとき、該蓋体１６に近接する端部から該短辺方向の距離Ｐが、Ｌ／２未満となる位置に形成されている（図５参照）。かかる距離ＰがＬ／３未満であることがより好適であり、Ｌ／４未満であることが特に好ましい。
積層型電極体５０と蓋体一体型集電アセンブリ３０との接合に関し、上記接合（溶接）部位Ｗｐ，Ｗｎをこのように蓋体１６（換言すればケース１２の上面）寄りに設けることによって、電池の内部抵抗の上昇を抑制することができる。即ち、接合（溶接）部位Ｗｐ，Ｗｎをこのように蓋体（上面）寄りに設けることによって、積層型電極体５０の良好な集電構造を実現することができる。
また、好適な一態様では、積層型電極体５０と蓋体一体型集電アセンブリ３０との接合部位Ｗｐ，Ｗｎは、いずれも、積層型電極体５０の積層方向の総厚みをＤとしたとき、蓋体１６に近接する端部から短辺方向の距離Ｐが、Ｄ／２以下となる位置に形成されている。電池の内部抵抗をさらに好適に低く抑えることができ、さらに良好な集電構造を実現することができる（後述する試験例参照）。
上記のようにして、接合部位Ｗｐ，Ｗｎが設定され、スポット溶接を行った後、接合された積層型電極体５０および蓋体一体型集電アセンブリ３０を、積層型電極体５０がケース内部に収容される状態でケース本体１４に装着する。そして、ケース本体１４の開口周縁部と蓋体１６の周縁部を溶接して角型ケース１２を密閉した後、蓋体１６に設けられた注液口４２から非水電解液を注入し、次いでかかる注液口４２を所定の封止材４３で塞ぐことによって、本実施形態に係るリチウムイオン二次電池１０が構築される。構築後、所定の条件で初期充電処理、エージング処理等を施すことによって、使用可能状態のリチウムイオン二次電池１０が提供される。
以上、本発明の好適な一実施形態の密閉型二次電池を図面を参照しつつ詳細に説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されない。
例えば、積層型電極体５０の構造安定性をより向上させるために、図８に示すリチウムイオン二次電池１１０の積層型電極体１５０のように、電極体１５０を構成する各正負極シートおよびセパレータを積層方向に保持、拘束するための保持テープ６１，６３を、積層型電極体１５０の積層面をわたるようにして一方の幅広面から他方の幅広面にかけて貼り付けてもよい。
使用する保持テープ６１，６３の数量ならびに貼付位置は特に限定されないが、ここで開示される密閉型二次電池では、上記のとおり、積層型電極体５０と蓋体一体型集電アセンブリ３０との接合部位Ｗｐ，Ｗｎが、蓋体１６に近い位置（Ｄ／２以下）にある。このため、図８に示すように、ケース本体１４の底面と対向する長辺に沿う位置（例えば、図８の保持テープ６３貼付位置）が、保持テープ６３の貼付位置として好ましい。底面と対向する長辺に沿う位置に加えてケース上面（上記実施形態では蓋体１６）と対向する長辺に沿う位置（例えば、図８の保持テープ６１貼付位置）にも保持テープ６１を貼り付けることにより、構造安定性がより向上した積層型電極体１５０を得ることができる。
また、セパレータであるが、図２に示すような正負極シート５１，５５に類似する矩形シート形状のセパレータ５８を複数使用することに代えて、図９に示すような長尺なシート形状（帯形状）のセパレータ１５８を一枚使用してもよい。この場合、典型的には、図９に示すように、セパレータ１５８を所定の間隔でジグザグ折りしたものを使用することが好ましい。正極シート５１および負極シート５５は、ジグザグ折りしたセパレータシート１５８の凹部（谷部）に正負極交互に配置することができる。
なお、セパレータは、図示されるような正負極とは異なる別部材であるものに限られない。予め正極及び／又は負極の表面に層状に一体に形成されたものであってもよい。
予め正極及び／又は負極の表面に層状に一体に形成されたセパレータ層であってもよい。
以下、本発明に関する試験例を説明するが、本発明を係る試験例（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。以下に記載の材料、プロセスによって、表１に示す例１〜５に係る評価試験用リチウムイオン二次電池を構築した。
＜リチウムイオン二次電池の構築＞
評価試験用リチウムイオン二次電池の正極の作製は以下の手順で行った。
スピネル系高電位正極活物質粉末：ＬｉＮｉ０．５Ｍｎ１．５Ｏ４（ＬＮＭ）と、導電材としてのアセチレンブラック（ＡＢ）と、バインダとしてのＰＶＤＦとを、ＬＮＭ：ＡＢ：ＰＶＤＦ＝９０：８：２の質量比でＮＭＰと混合し、スラリー状の正極活物質層形成用組成物を調製した。かかる組成物を、厚み１５μｍの１２０ｍｍ×８０ｍｍの矩形状アルミニウム箔（正極集電体）の両面に塗布して乾燥、プレスすることにより正極シートを作製した。なお、長辺方向の一方の端部には、短辺方向に沿って幅がおよそ２．６ｃｍの正極集電体露出部を設けた。
評価試験用リチウムイオン二次電池の負極の作製は以下の手順で行った。
負極活物質粉末として非晶質炭素で表面がコートされた黒鉛（Ｃ）を準備した。そして、かかる黒鉛（Ｃ）と、バインダとしてのＳＢＲと、増粘剤としてのＣＭＣとを、Ｃ：ＳＢＲ：ＣＭＣ＝９８：１：１の質量比でイオン交換水と混合して、スラリー状の負極活物質層形成用組成物を調製した。かかる組成物を、厚み１０μｍの１２０ｍｍ×８０ｍｍの矩形状銅箔（負極集電体）の両面に塗布して乾燥、プレスすることにより負極シートを作製した。なお、長辺方向の一方の端部には、短辺方向に沿って幅がおよそ２．４ｃｍの負極集電体露出部を設けた。
上記のとおり作製した正極シートおよび負極シートを、同形状のポリオレフィンシートを基材とし、その両面にフッ素系樹脂を含む接着材層を有するセパレータを介して交互に複数積層し、所定の温度域（７０〜８０℃程度）まで加熱してプレスすることにより、積層厚みが２５ｍｍの積層型電極体を形成した。
次いで、構築した積層型電極体を、対応する角型形状の電池ケースの内部に収容した。具体的には、上述した実施形態と同様の構成の蓋体一体型集電アセンブリを用意しておき、蓋体一体型集電アセンブリの正負極集電部と、積層型電極体の正負極集電体露出部とを所定の位置（接合部位）にてスポット溶接（超音波溶接）によって接合した。
ここで、表１に示すように、正極集電部と正極集電体露出部との接合部位および負極集電部と負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、正負極それぞれの集電体露出部の蓋体に近接する端部（即ち、電極体の上辺部）を起点として短辺方向（高さ方向）の全長をＬ（８０ｍｍ）としたときに、例１、例２、例３、例４および例５の各電池における接合部位は、それぞれ、Ｌ／１０（８ｍｍ）、Ｌ／６．６（１２ｍｍ）、Ｌ／４（２０ｍｍ）、Ｌ／２（４０ｍｍ）およびＬ／１．１（７３ｍｍ）である。
なお、積層型電極体の積層方向の総厚みをＤ（２５ｍｍ）としたとき、例１および例２の電池の上記接合部位は、それぞれ、Ｄ／３（８ｍｍ）およびＤ／２（１２ｍｍ）と表示することもできる。
上記スポット接合によって一体化された積層型電極体および蓋体一体型集電アセンブリを角型形状の電池ケース本体に装着し、蓋体の周囲を溶接して密閉した。
次いで、蓋体に設けられた注液口から非水電解液を注入し、当該開口部を封止した。ここで非水電解液は、ＥＣとＥＭＣとＤＭＣとをＥＣ：ＥＭＣ：ＤＭＣ＝３０：４０：３０の体積比で含む混合溶媒に、支持塩としてのＬｉＰＦ６を１．１ｍｏｌ／Ｌの濃度で溶解させ、さらに添加材として、濃度が概ね０．０５ｍｏｌ／ＬとなるようにＬｉＢ（Ｃ２Ｏ４）２を含有させたものを用いた。
このようにして例１〜例５に係る評価試験用リチウムイオン二次電池を作製した。
＜部材抵抗値の測定＞
上記溶接部位の位置変更に伴う電池内部抵抗の増減を考慮するための一つの指標として、蓋体の外面側に設けられた正負極端子から正負極集電部それぞれの溶接部位までの間の部材抵抗値を、市販のテスターを用いて調べた。ここでは、正極端子から正極集電部の溶接部位までの間の抵抗値と負極端子から負極集電部の溶接部位までの間の抵抗値を合算した値を、部材抵抗値（μΩ）とした。測定結果を図１０のグラフに示す。
このグラフから明らかなように、正負極端子から正負極集電部それぞれの溶接部位までの間の距離が短いほど、部材抵抗値は下がる傾向となった。したがって、この種の積層型電極体を採用したリチウムイオン二次電池等の密閉型二次電池においては、このため、正負極端子から正負極集電部それぞれの溶接部位までの間の距離は短いほど（例えばＬ／２未満）好ましいといえる。また、電池の内部抵抗増大を抑制することにより、ハイレート特性、サイクル特性の向上も期待できる。
＜釘刺し試験＞
リチウムイオン二次電池の安全性評価試験として汎用されている釘刺し試験を行い、例１〜５の各電池のガス放出総時間を相対的に評価した。
具体的には、各電池の一方の幅広面の中央部から厚み方向に他方の幅広面まで、直径５ｍｍ程の釘を所定の速度で移動させて貫通させた。そして、貫通孔からの発煙を観測し、発煙が停止するまでの時間を計測した。結果を表１に示す。発煙継続時間が短い順で１，２，３，４，５と順位を付けた。
Figure 0006566265
表１の該当欄に示すように、正負極端子から正負極集電部それぞれの溶接部位までの間の距離が短いものほど、発煙停止までの時間が短くなることが確認された。このことは、接合部位およびその近傍が、釘刺しのような異常短絡が発生して発熱した積層型電極体内部で生じたガスの流出の障壁となり、ケース上部の蓋体側に急速にガスが集まるのを抑制し、発煙のレベルを緩和し得ることを示している。
上記のとおり、ここで開示されるリチウムイオン二次電池等の密閉型二次電池は、高容量化を実現し得る積層型電極体を備えるとともに、良好な構造安定性とハイレート充放電特性に優れる集電構造とを有する。このため、車両駆動用電源（車両搭載用二次電池）として好適に利用することができる。
１０ 二次電池（リチウムイオン二次電池）
１２ 角型ケース
１４ ケース本体
１６ 蓋体
１８ 負極端子
２０ 正極端子
３０ 蓋体一体型集電アセンブリ
３２ 正極集電部
３６ 負極集電部
４０ 安全弁
４２ 注液口
４３ 封止材
５０ 積層型電極体
５１ 正極シート
５２ 正極集電体
５２Ａ 正極集電体露出部
５３ 正極活物質層
５５ 負極シート
５６ 負極集電体
５６Ａ 負極集電体露出部
５７ 負極活物質層
５８ セパレータ
６１ 保持テープ
６３ 保持テープ
Ｗｐ 接合部位（正極側）
Ｗｎ 接合部位（負極側）

Claims (4)

  1. 矩形シート状の正極集電体と該集電体上に形成された正極活物質層とを有する複数の正極と、矩形シート状の負極集電体と該集電体上に形成された負極活物質層とを有する複数の負極とがセパレータを間に介在させつつ交互に積層された構造の積層型電極体と、
    電解質と、
    角型ケースと、
    を備えた密閉型二次電池であって、
    前記角型ケースは、前記積層型電極体および電解質を収容するケース本体と、該本体の開口部を塞ぐ蓋体とを有しており、
    前記正極および前記負極それぞれの長辺方向の一方の端部には、前記活物質層を有しない集電体露出部が、短辺方向に沿って形成されており、
    前記積層型電極体は、長辺方向の一方の端部に前記正極の集電体露出部が積層され、且つ、長辺方向の他方の端部に前記負極の集電体露出部が積層された状態で構成されており、
    前記蓋体のケース内面側には、正極集電部と負極集電部とが取り付けられており、
    前記正極集電部は、前記積層された正極集電体露出部に配置され、前記短辺方向にパラレルに延びる２つの長板状の正極集電板として形成されており、
    前記負極集電部は、前記積層された負極集電体露出部に配置され、前記短辺方向にパラレルに延びる２つの長板状の負極集電板として形成されており、
    前記積層された正極集電体露出部は２つの束に分配されるとともに、一方の束に積層された正極集電体露出部の一部と、前記２つの正極集電板のうちの一方の正極集電板の一部とが溶接により直接接合され、且つ、他方の束に積層された正極集電体露出部の一部と、他方の正極集電板の一部とが溶接により直接接合され、
    前記積層された負極集電体露出部は２つの束に分配されるとともに、一方の束に積層された負極集電体露出部の一部と、前記２つの負極集電板のうちの一方の負極集電板の一部とが溶接により直接接合され、且つ、他方の束に積層された負極集電体露出部の一部と、他方の負極集電板の一部とが溶接により直接接合され、
    ここで、前記正極集電板と前記正極集電体露出部との接合部位、および、前記負極集電板と前記負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、該正負極それぞれの集電体露出部の前記蓋体に近接する端部を起点として前記短辺方向の全長をＬとしたとき、該蓋体に近接する端部から該短辺方向の距離がＬ／２未満となる位置に形成されていることを特徴とする、密閉型二次電池。
  2. 前記正極集電板と前記正極集電体露出部との接合部位、および、前記負極集電板と前記負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、前記蓋体に近接する端部から前記短辺方向の距離がＬ／４未満となる位置に形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の密閉型二次電池。
  3. 前記正極集電板と前記正極集電体露出部との接合部位、および、前記負極集電板と前記負極集電体露出部との接合部位は、いずれも、前記積層型電極体の積層方向の総厚みをＤとしたとき、前記蓋体に近接する端部から前記短辺方向の距離がＤ／２以下となる位置に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の密閉型二次電池。
  4. 前記セパレータは、対向する前記正極または前記負極との接着性を向上させ得る接着材を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の密閉型二次電池。
JP2016177066A 2016-09-09 2016-09-09 密閉型二次電池 Active JP6566265B2 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177066A JP6566265B2 (ja) 2016-09-09 2016-09-09 密閉型二次電池
BR102017018802-7A BR102017018802B1 (pt) 2016-09-09 2017-09-01 Bateria secundária vedada
KR1020170112622A KR20180028933A (ko) 2016-09-09 2017-09-04 밀폐형 이차 전지
RU2017131203A RU2660491C1 (ru) 2016-09-09 2017-09-05 Герметичная аккумуляторная батарея
MYPI2017703258A MY185757A (en) 2016-09-09 2017-09-06 Sealed secondary battery
US15/698,121 US10998594B2 (en) 2016-09-09 2017-09-07 Sealed secondary battery
CN201710801750.2A CN107808975B (zh) 2016-09-09 2017-09-07 密闭型二次电池
EP17189915.6A EP3293799B1 (en) 2016-09-09 2017-09-07 Sealed secondary battery
CA2978735A CA2978735C (en) 2016-09-09 2017-09-08 Current collecting structure for sealed secondary battery
KR1020190059997A KR102241561B1 (ko) 2016-09-09 2019-05-22 밀폐형 이차 전지

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016177066A JP6566265B2 (ja) 2016-09-09 2016-09-09 密閉型二次電池

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018041703A JP2018041703A (ja) 2018-03-15
JP6566265B2 true JP6566265B2 (ja) 2019-08-28

Family

ID=59811233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016177066A Active JP6566265B2 (ja) 2016-09-09 2016-09-09 密閉型二次電池

Country Status (9)

Country Link
US (1) US10998594B2 (ja)
EP (1) EP3293799B1 (ja)
JP (1) JP6566265B2 (ja)
KR (2) KR20180028933A (ja)
CN (1) CN107808975B (ja)
BR (1) BR102017018802B1 (ja)
CA (1) CA2978735C (ja)
MY (1) MY185757A (ja)
RU (1) RU2660491C1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7112926B2 (ja) * 2018-09-28 2022-08-04 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池
JP7045644B2 (ja) * 2018-12-10 2022-04-01 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池および組電池
KR20200114805A (ko) * 2019-03-29 2020-10-07 삼성에스디아이 주식회사 이차 전지
JP7236035B2 (ja) 2019-12-04 2023-03-09 トヨタ自動車株式会社 二次電池およびその製造方法
JP7417840B2 (ja) * 2020-01-15 2024-01-19 トヨタ自動車株式会社 二次電池
RU197738U1 (ru) * 2020-02-20 2020-05-25 Общество с ограниченной ответственностью "АДАРМ Технологии" Устройство батареи мембранно-электродных блоков проточного аккумулятора

Family Cites Families (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4378662B2 (ja) 2008-01-31 2009-12-09 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池製造方法
JP5217559B2 (ja) * 2008-03-27 2013-06-19 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法
JP2010086780A (ja) * 2008-09-30 2010-04-15 Sanyo Electric Co Ltd 角形二次電池
JP5420888B2 (ja) * 2008-12-15 2014-02-19 パナソニック株式会社 電池
KR101147171B1 (ko) * 2009-04-21 2012-05-25 에스비리모티브 주식회사 이차 전지
JP5417974B2 (ja) * 2009-05-11 2014-02-19 トヨタ自動車株式会社 二次電池および電池ケース
KR101100990B1 (ko) * 2009-12-15 2011-12-29 삼성에스디아이 주식회사 이차전지
WO2011096070A1 (ja) 2010-02-05 2011-08-11 トヨタ自動車株式会社 非水電解質二次電池用電極体、及び、非水電解質二次電池
JP5541514B2 (ja) * 2010-09-16 2014-07-09 Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社 積層型二次電池
WO2012077194A1 (ja) * 2010-12-08 2012-06-14 トヨタ自動車株式会社 リチウムイオン二次電池
JP2012199162A (ja) * 2011-03-23 2012-10-18 Sanyo Electric Co Ltd ラミネート外装体二次電池
JP5796367B2 (ja) * 2011-06-22 2015-10-21 日産自動車株式会社 耐熱絶縁層付セパレータ
JP5970978B2 (ja) * 2011-07-04 2016-08-17 日産自動車株式会社 電気デバイス用正極活物質、電気デバイス用正極及び電気デバイス
JP2013105691A (ja) * 2011-11-16 2013-05-30 Toyota Industries Corp 電池
WO2013076831A1 (ja) 2011-11-23 2013-05-30 トヨタ自動車株式会社 二次電池の製造方法、及び、二次電池
JP5699945B2 (ja) * 2012-01-17 2015-04-15 株式会社豊田自動織機 蓄電装置、及び車両
JP5910164B2 (ja) * 2012-02-28 2016-04-27 日産自動車株式会社 非水電解質二次電池
JP5953549B2 (ja) * 2012-05-24 2016-07-20 エリーパワー株式会社 リチウムイオン電池
US20150207122A1 (en) * 2012-07-30 2015-07-23 Teijin Limited Separator for nonaqueous electrolyte battery, and nonaqueous electrolyte battery
JP5951404B2 (ja) * 2012-08-09 2016-07-13 三洋電機株式会社 非水電解質二次電池及びその製造方法
US10147925B2 (en) * 2012-09-28 2018-12-04 Hitachi Automotive Systems, Ltd. Square secondary battery
JP2014086148A (ja) * 2012-10-19 2014-05-12 Toyota Motor Corp 角形リチウムイオン二次電池
JP5969356B2 (ja) 2012-11-05 2016-08-17 トヨタ自動車株式会社 密閉型電池の製造方法，密閉型電池の封止部材および密閉型電池
JP2014220140A (ja) * 2013-05-09 2014-11-20 トヨタ自動車株式会社 非水系二次電池
RU138805U1 (ru) * 2013-10-30 2014-03-27 Хожбауди Хамзатович Альвиев Литий-ионный аккумулятор
JP2015210922A (ja) 2014-04-25 2015-11-24 株式会社豊田自動織機 蓄電装置
JP6137556B2 (ja) * 2014-11-04 2017-05-31 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池およびその製造方法
JP6238081B2 (ja) * 2014-11-07 2017-11-29 トヨタ自動車株式会社 非水電解液二次電池
JP6582443B2 (ja) 2015-02-27 2019-10-02 三洋電機株式会社 二次電池及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
RU2660491C1 (ru) 2018-07-06
US20180076424A1 (en) 2018-03-15
JP2018041703A (ja) 2018-03-15
KR20190058428A (ko) 2019-05-29
MY185757A (en) 2021-06-04
EP3293799A1 (en) 2018-03-14
CA2978735A1 (en) 2018-03-09
KR20180028933A (ko) 2018-03-19
CN107808975A (zh) 2018-03-16
CA2978735C (en) 2020-04-28
EP3293799B1 (en) 2021-05-26
CN107808975B (zh) 2020-08-04
BR102017018802A2 (pt) 2018-03-27
US10998594B2 (en) 2021-05-04
KR102241561B1 (ko) 2021-04-16
BR102017018802B1 (pt) 2023-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6566265B2 (ja) 密閉型二次電池
US9960453B2 (en) Lithium ion secondary battery and system using same
JP6460418B2 (ja) 二次電池
US20190319301A1 (en) Nonaqueous electrolyte secondary battery and method of manufacturing the same
JP6139194B2 (ja) 非水電解質二次電池
CN112864546B (zh) 非水电解质二次电池
JP2007200850A (ja) 角形電池用電極ユニット、角形電池および角形電池用電極ユニットの製造方法
JP6359454B2 (ja) 非水電解質二次電池
JP6238081B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP2018181510A (ja) 二次電池
US20170005368A1 (en) Non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing same
JP6358466B2 (ja) 非水電解液二次電池
JP7417840B2 (ja) 二次電池
JP7037728B2 (ja) 二次電池
JP6540476B2 (ja) 電極体を有する二次電池
JP2017183082A (ja) 蓄電素子
WO2019176932A1 (ja) 電極および二次電池
JP2024024498A (ja) 電池および該電池を備えた組電池
JP2023163601A (ja) 負極および該負極を備えた電池
JP2013073680A (ja) 非水電解液二次電池
JP2021044133A (ja) 蓄電素子
JP2017084649A (ja) 非水電解液二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171024

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180913

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181115

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190704

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20190717

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6566265

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151