JP6972673B2

JP6972673B2 - 非水電解質二次電池

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Publication number: JP6972673B2
Application number: JP2017111554A
Authority: JP
Inventors: 恵美筒井; 昇広山田; 正人神谷
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2017-06-06
Publication date: 2021-11-24
Anticipated expiration: 2037-06-06
Also published as: JP2018206628A

Description

本開示は非水電解質二次電池に関する。

特開２０１３−０４１７４１号公報（特許文献１）には、積層セル（積層型電極群）がＵ字に折りたたまれ、Ｕ字状の積層セルの凹部に熱吸収部（吸熱部材）が設けられた二次電池が開示されている。特許文献１には、吸熱部材により、電池の高温化や電池容器内部の温度分布の不均一化が抑制される旨記載されている。

特開２０００−１５６２４１号公報（特許文献２）には、巻回型電極群の巻芯に耐熱性の高い合成樹脂（フェノール樹脂など）を用いることが記載されている。また、特開２０００−２６８８７７号公報（特許文献３）には、巻回型電極群の芯部に電解液保持用の多孔体を設けることが記載されている。

特開２０１３−０４１７４１号公報特開２０００−１５６２４１号公報特開２０００−２６８８７７号公報

しかし、吸熱部材による吸熱量が多すぎると、シャットダウンまでの時間が長くなってしまうおそれがある。シャットダウン（機能）とは、電池が過度に発熱した際に発熱を停止させる機能である。例えば、電池が過度に発熱した際にセパレータ内の細孔が閉塞することにより、電解液の透過を抑制して発熱が停止され得る。

したがって、本開示の目的は、シャットダウン機能を低下させずに、電池の高温化を抑制することのできる、非水電解質二次電池を提供することである。

本開示の非水電解質二次電池は、
正極シートと負極シートとを、セパレータを介して積層し、巻回してなる、巻回型電極群、
巻回型電極群の最内周部の内部に設けられた吸熱部材、および、
非水電解質を含む。

吸熱部材は、熱容量が、セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量に対して、５％以上５０％以下である。

吸熱部材は、少なくとも正極シートの幅方向の一方の端部から正極シートの幅の１／３〜２／３に相当する領域を含み、かつ、負極シートの幅に相当する領域の範囲内である、所定領域に設けられている。

本開示の非水電解質二次電池（以下、単に「電池」と略記する場合がある）においては、熱容量が、セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量に対して、５％以上５０％以下である吸熱部材を設けることで、シャットダウン機能を損なわない程度に吸熱部材による吸熱ができるため、過充電時に温度上昇しやすい巻回型電極群の芯部（最内周部）が高温化することを抑制できる。また、吸熱部材が、最内周部の内部（芯部分）のうちの幅方向中央部（少なくとも正極シートの幅方向の一方の端部から正極シートの幅の１／３〜２／３に相当する領域）を含み、かつ、負極シートの幅に相当する領域の範囲内である、所定領域に設けられていることで、発熱量の多い箇所において効率的に吸熱部材による吸熱が行われる。

したがって、本開示によれば、シャットダウン機能を低下させずに、電池の高温化を抑制することのできる、非水電解質二次電池を提供することができる。これにより、電池の安全性が向上する。

本開示の実施形態に係る非水電解質二次電池を示す概略断面図である。本開示の実施形態における巻回型電極群を示す模式図である。（ａ）は斜視図であり、（ｂ）は正面透視図であり、（ｃ）は横断面図である。試験例１における過充電中の電池の温度分布の測定結果を示すグラフである。試験例２における過充電中の電池の温度分布の測定結果を示すグラフである。試験例３におけるシャットダウンまでの時間の測定結果を示すグラフである。試験例３におけるシャットダウン時の電池の温度分布の測定結果を示すグラフである。試験例４における過充電中の電池の温度分布の測定結果を示すグラフである。

以下、本開示の実施形態（以下「本実施形態」と記される）が説明される。ただし、以下の説明は、本開示の範囲を限定するものではない。

＜非水電解質二次電池＞
以下では、非水電解質二次電池の一例として、リチウムイオン二次電池が説明される。ただし、本開示の非水電解質二次電池は、リチウムイオン二次電池に限定されるべきではない。

図１は、本開示の実施形態に係る非水電解質二次電池を示す概略断面図である。電池は、ケース１を備える。ケース１は角形（扁平直方体）である。ただし、ケース１の形状はこれに限定されず、円筒形などであってもよい。ケース１は、純アルミニウム（Ａｌ）、Ａｌ合金、ステンレス等の金属材料によって構成されていてもよい。ただし所定の密閉性が実現できる限り、たとえば、アルミラミネートフィルム等により、ケース１が構成されていてもよい。

ケース１内には、巻回型電極群２、吸熱部材３および非水電解質（図示されず）が収納されている。すなわち、電池は、少なくとも、巻回型電極群２、吸熱部材３および非水電解質（電解液）を含む。巻回型電極群２は、正極シートと負極シートとを、セパレータを介して積層し、巻回してなる。吸熱部材３は、巻回型電極群２の最内周部の内部に設けられている。

《巻回型電極群》
巻回型電極群２は、正極シートと負極シートとを、セパレータを介して積層し、巻回してなる。正極シート、負極シートおよびセパレータは、いずれも帯状のシートである。より具体的には、巻回型電極群２は、正極シート、セパレータ、負極シートおよびセパレータがこの順序で積層され、さらに巻回されることにより構成される。

（正極シート）
正極シートは、正極合材層および正極集電箔を含む。正極集電箔は、たとえば、Ａｌ箔等でよい。正極集電箔は、例えば、１０〜３０μｍ程度の厚さを有してもよい。正極合材層は、正極集電箔の表面に形成されている。正極合材層は、たとえば１００〜２００μｍ程度の厚さを有してもよい。正極合材層は、正極活物質、導電材およびバインダ等を含有する。正極合材層は、例えば、８０〜９８質量％の正極活物質、１〜１５質量％の導電材、および１〜５質量％のバインダを含有する。

正極活物質、導電材およびバインダは特に限定されるべきではない。正極活物質は、たとえば、ＬｉＣｏＯ_２、ＬｉＮｉＯ_２、ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２、ＬｉＭｎＯ_２、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４、ＬｉＦｅＰＯ_４等であってもよい。導電材は、たとえば、アセチレンブラック（ＡＢ）、ファーネスブラック、気相成長炭素繊維（ＶＧＣＦ）、黒鉛等であってもよい。バインダは、たとえば、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）等であってもよい。

（負極シート）
負極シートは、負極集電箔と、負極合材層と、を有する。

負極集電箔は、たとえば、銅（Ｃｕ）箔等の金属箔でよい。負極集電箔は、たとえば、５〜２０μｍ程度の厚さを有してもよい。負極合材層は、負極集電箔の表面に形成されている。負極合材層は、たとえば５０〜１５０μｍ程度の厚さを有してもよい。負極合材層は、負極活物質およびバインダ等を含有する。負極合材層は、例えば、９５〜９９質量％の負極活物質、および１〜５質量％のバインダを含有する。

負極活物質およびバインダは特に限定されるべきではない。負極活物質は、たとえば、黒鉛、易黒鉛化性炭素、難黒鉛化性炭素、珪素、酸化珪素、錫、酸化錫等であってもよい。バインダは、たとえば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）等であってもよい。

（セパレータ）
セパレータは、電気絶縁性の多孔質膜である。セパレータは、正極シートと負極シートとを電気的に隔離する。セパレータは、たとえば、多孔質ポリエチレン（ＰＥ）膜、多孔質ポリプロピレン（ＰＰ）膜等により構成され得る。セパレータは、単層である場合、たとえば、９〜３０μｍの厚さを有してもよい。

セパレータは、多層構造を含んでもよい。たとえば、セパレータは、多孔質ＰＰ膜、多孔質ＰＥ膜、および多孔質ＰＰ膜がこの順序で積層されることにより構成されていてもよい。この場合、多孔質ＰＰ膜は、たとえば、３〜１０μｍの厚さを有してもよく、多孔質ＰＥ膜は、たとえば、３〜１０μｍの厚さを有してもよい。

セパレータは、その表面に耐熱層を含んでいてもよい。耐熱層は、耐熱材料を含む。耐熱材料（フィラー）としては、たとえば、アルミナ（α−アルミナ）、ベーマイト、チタニア、ジルコニア、マグネシア等の金属酸化物、ポリイミド等の高融点樹脂などが挙げられる。耐熱層は、バインダを含んでいてもよい。バインダとしては、アクリル系樹脂、ＰＶｄＦ、ＰＶｄＦ共重合体、アラミド、ＳＢＲ、ＰＴＦＥ等が挙げられる。耐熱層中のバインダの含有量は、たとえば、２〜３０質量％でよい。耐熱層は、たとえば、３〜１０μｍの厚みを有してもよい。耐熱層は、セパレータ２３の片面または両面に形成され得る。

《吸熱部材》
吸熱部材は、熱容量が、セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量に対して、５％以上５０％以下であり、好ましくは１０％以上５０％以下である。吸熱部材の熱容量が５５％以上である場合、電池の発熱を抑え過ぎて、シャットダウンまでの時間が長くなり、充電時等の電池の発熱量が増加するため、吸熱部材による吸熱の効果が低減してしまう。また、吸熱部材の熱容量が５％未満である場合、吸熱部材による吸熱の効果が得られない場合がある。

熱容量は、熱分析計（ＤＳＣ）で温度と熱量を計測し、式：熱容量Ｃ［Ｊ／Ｋ］＝熱量Ｑ［Ｊ］／ΔＴ［Ｋ］によって、求めることができる。また、セパレータに含まれる非水電解質の熱容量は、セパレータに含まれる非水電解質の量（セパレータの孔の体積から求められる）と非水電解質の単位量当りの熱容量とから求めることができる。

なお、吸熱部材には、非水電解質（電解液）も含まれる。例えば、吸熱部材の材料として多孔性材料が用いられる場合は、該多孔性材料の孔に含まれる非水電解質（電解液）も吸熱部材の一部を構成する。この場合、吸熱部材の熱容量とは、多孔質材料の熱容量と、多孔性材料の孔に含まれる非水電解質の熱容量と、の総量を意味する（後述の試験例４参照）。

図２は、本開示の実施形態における巻回型電極群を示す模式図である。図２（ａ）は斜視図であり、（ｂ）正面透視図であり、（ｃ）は横断面図である。図２（ａ）〜（ｃ）を参照して、吸熱部材３は、巻回型電極群２の最内周部の内部（芯部分）に設けられている。

そして、主に図２（ｂ）を参照して、吸熱部材３は、少なくとも正極シート２１の幅方向の一方の端部から正極シートの幅の１／３〜２／３に相当する領域（幅方向中央部２１ｂ）を含み、かつ、負極シート２２の幅Ｗ２に相当する領域の範囲内である、所定領域に設けられている。

幅方向中央部２１ｂは、言い換えれば、図２（ｂ）の幅方向端部２１ａ、幅方向中央部２１ｂおよび幅方向端部２１ｃのように、正極シート２１を幅方向に３等分したときの中央の部分である。幅方向中央部２１ｂは、正極シート２１の幅Ｗ１の１／３である。この幅方向中央部２１ｂは、発熱が外部に拡散され難く特に高温になりやすい部分であることが分かっているため、少なくともこの部分に吸熱部材３を設けることで、効率的に電池の発熱を吸収し、電池の高温化を抑制することができる。

なお、通常、正極シート２１の幅は、負極シート２２の幅より狭い。また、通常、負極シート２２の幅は、セパレータ２３の幅よりも狭い。したがって、発熱が生じる範囲は、負極の幅Ｗ２の範囲内であるため、吸熱部材３は、負極の幅Ｗ２より広い範囲に設ける必要はない。また、電池サイズを大きくしない観点から、吸熱部材３は、負極の幅Ｗ２に相当する領域の範囲内に設けられる。

また、主に図２（ｃ）を参照して、巻回型電極群２が図２に示されるような扁平型である場合、吸熱部材３の幅（図２（ｃ）における縦方向の長さ）は、図２（ｃ）に示される平坦部（Ｒ部以外の部分）の長さ（図２（ｃ）における縦方向の長さ）以下であり、吸熱部材３は、吸熱部材がその幅方向において、平坦部に相当する領域の範囲内に配置されていることが好ましい。その理由は、巻回型電極群２のＲ部（曲線部）における最内周の形状はＲ（曲率）が小さく、Ｒ部に吸熱部材３が存在すると、Ｒ部の電極シート（正極シートまたは負極シート）の電極合材層が剥がれ落ちたり、過度の面圧がかかることによる巻回型電極群の破れおよび短絡などが生じたりする可能性があるからである。

なお、非水電解質二次電池（特に車載用の大型の電池）では、巻回型電極群の芯部近傍から温度が上昇する場合が多い。このため、この巻回型電極群の芯部近傍を素早く冷却することが、電池温度の低下に重要であり、吸熱部材をこの場所に、電池内部の熱が伝わり易い状態で配置することが有効である。

《非水電解質》
非水電解質（電解液）は、リチウム塩および溶媒を含む。溶媒は非プロトン性である。溶媒は、たとえば、環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合物でよい。環状カーボネートと鎖状カーボネートとの混合比は、体積比で、たとえば、環状カーボネート：鎖状カーボネート＝１：９〜５：５でよい。環状カーボネートとしては、たとえば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）等であってもよい。鎖状カーボネートは、たとえば、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）等であってもよい。

非水電解質は、たとえば、０．５〜２．０ｍоｌ／Ｌのリチウム塩を含む。リチウム塩は、たとえば、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＦＳＩ、ＬｉＢＦ_４、Ｌｉ［Ｎ（ＦＳＯ_２）_２］、Ｌｉ［Ｎ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２］等であってもよい。

非水電解質は、上記以外に、Ｌｉ［Ｂ（Ｃ_２Ｏ_４）_２］、ＬｉＰＯ_２Ｆ_２などを含んでいてもよい。また、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）、エチレンサルフアイト（ＥＳ）、プロパンサルトン（ＰＳ）などを含んでいてもよい。また、リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル)イミド(ＬｉＴＦＳＩ)、ＬｉＢＦ_２（Ｃ_２Ｏ_４）等のオキサラト錯体をアニオンとするリチウム塩を含んでいてもよい。

＜用途＞
本開示に係る非水電解質二次電池は、たとえばハイブリッド自動車（ＨＶ）、プラグインハイブリッド自動車（ＰＨＶ）、電気自動車（ＥＶ）等の動力電源として用いられる。ただし、本開示に係る非水電解質二次電池の用途は、車載用途に限定されるべきではなく、あらゆる用途に適用可能である。

以下、実施例が説明される。ただし以下の例は、本開示の範囲を限定するものではない。

《試験例１》
＜非水電解質二次電池の製造＞
（正極シートの製造）
以下の材料が準備された。
正極活物質：ＬｉＮｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｍｎ_１／３Ｏ_２
導電材：ＡＢ
バインダ：ＰＶｄＦ
溶媒：Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）
正極集電箔：Ａｌ箔（厚さ：１５μｍ、幅：１１５ｍｍ）
正極活物質、導電材、バインダおよび溶媒が混合されることにより、正極スラリーが調製された。正極スラリーにおいて、固形分の配合は、質量比で「正極活物質：導電材：バインダ＝９０：８：２」とされた。

正極スラリーが、正極集電箔の表面（表裏両面）に塗布され、乾燥されることにより、正極合材層が形成された。正極合材層の単位面積あたりの質量は、片面あたり１５ｍｇ／ｃｍ^２とされた。正極合材層が所定の厚み（１５０μｍ）に圧延された。これにより帯状の正極シートが製造された。正極シートが所定の長さに裁断された。

（負極シートの製造）
以下の材料が準備された。
負極活物質：黒鉛
バインダ：ＳＢＲ
増粘材：ＣＭＣ
溶媒：水
負極集電箔：Ｃｕ箔（厚さ：１０μｍ、幅：１１７ｍｍ）
負極活物質、バインダおよび溶媒が混合されることにより、負極スラリーが調製された。負極スラリーにおいて、固形分の配合は、質量比で「負極活物質：ＣＭＣ：ＳＢＲ＝９８：１：１」とされた。負極スラリーが、負極集電箔の表面（表裏両面）に塗布され、乾燥されることにより、負極合材層が形成された。なお、負極合材層の単位面積あたりの質量は、片面あたり１０ｍｇ／ｃｍ^２であった。負極合材層が所定の厚み（８０μｍ）に圧延された。

上記のようにして、帯状の負極シートが製造された。負極シートは、所定の長さに裁断された。

（セパレータの製造）
セパレータとして、多孔質ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ膜が２枚準備された。各々のセパレータは、長さ：２ｍ、質量：５ｇ、厚さ：２７μｍ、幅：１０７ｍｍである。セパレータの比熱は、２．０Ｊ／Ｋである。したがって、２枚のセパレータ（合計１０ｇ）の熱容量は２０Ｊ／Ｋである。

（電解液）
以下の成分を含む電解液が準備された。

溶媒：［ＥＣ：ＥＭＣ：ＤＥＣ＝３：３：４（体積比）］
リチウム塩：ＬｉＰＦ_６（１．０ｍоｌ／Ｌ）
なお、セパレータが電解液に含浸されたときに、２枚のセパレータに含まれる電解液の質量は、１５ｇである。この電解液の質量は、電解液の比重とセパレータの空孔率等から求められる。電解液の比熱は、１．５Ｊ／（ｇ・Ｋ）である。したがって、２枚のセパレータに含まれる電解液の熱容量は、２２．５Ｊ／Ｋである。

（巻回型電極群の構成）
セパレータ、正極シート、セパレータおよび負極シートがこの順で積層され、さらに各部材の長手方向に沿って吸熱部材を芯材として４０回巻回されることにより、巻回型電極群が構成された。ここで、吸熱部材は、少なくとも幅方向中央部（正極シートの幅方向の一方の端部から正極シートの幅の１／３〜２／３に相当する領域）を含み、かつ、負極シートの幅に相当する領域の範囲内である、所定領域に配置された（図２（ｂ）参照）。

吸熱部材としては、フェノール樹脂（ベークライト：フタムラ化学工業社製、比熱１．５Ｊ／（ｇ・Ｋ））からなる平板状の部材を用いた。吸熱部材の長さ（図２（ｂ）の横方向の長さ）、幅（図２（ｂ）の縦方向の長さ）、および厚み（図２（ｃ）の横方向の長さ）は、表１に示すとおりである。表１に示されるように吸熱部材を構成するベークライトの質量を１．３ｇ、２．７ｇおよび３．９ｇに変化させることで、吸熱部材の熱容量を２Ｊ／Ｋ、４Ｊ／Ｋおよび６Ｊ／Ｋに変化させた。これらの熱容量は、セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質（電解液）の総熱容量（４０．５Ｊ／Ｋ）に対して、それぞれ約５％（実施例１）、１０％（実施例２）および１５％（実施例３）である（表１の「熱容量の比率」の欄を参照）。なお、従来例（比較例１）として、吸熱部材を用いずに上記と同様に巻回型電極群を作製した。

さらに、巻回型電極群は、扁平状に成形された。図２（ｃ）を参照して、巻回型電極群２の高さ（平坦部およびＲ部の合計長さ）は５８ｍｍであった。

（ケースへの封入）
角形のケース（筐体）が準備され、巻回型電極群がケースに挿入された。上記の電解液がケースに注入され、ケースが密閉された。以上より、実施例１〜３および比較例１の非水電解質二次電池（角形リチウムイオン二次電池）が製造された。この非水電解質二次電池は、３．０〜４．１Ｖの電圧範囲において、５Ａｈの容量を有するように設計されている。なお、正負容量比（負極容量／正極容量）は、１．７〜２．０である。

（初期充放電）
２５℃環境において、５Ａの電流により電池が４．１Ｖまで充電された。５分間の休止を挟んで、５Ａの電流により電池が３．０Ｖまで放電された。その後、以下の定電流−定電圧充電（ＣＣ−ＣＶ充電）、および定電流−定電圧放電（ＣＣ−ＣＶ放電）により、初期の放電容量が測定された。なお、「ＣＣ」は定電流（Constant Current）方式を示し、「ＣＶ」は定電圧（ＣｏｎｓｔａｎｔＶｏｌｔａｇｅ）方式を示す。

ＣＣ−ＣＶ充電：電流＝５Ａ、ＣＶ電圧＝４．１Ｖ、終止電流＝５０ｍＡ
ＣＣ−ＣＶ放電：電流＝５Ａ、ＣＶ電圧＝３．０Ｖ、終止電流＝５０ｍＡ
（過充電時の温度分布の測定）
上記で得た実施例１〜３および比較例１の電池に対して、初期充放電の後、温度２５℃、充電電流１０ＣＡ（電池容量×１０Ａ）の充電を実施し、電池電圧が５．１Ｖに到達した時点で、巻回型電極群の積層方向における温度分布を計測した。測定結果を図３に示す。

図３に示される結果から、実施例１〜３のように、熱容量がセパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量の５％以上である吸熱部材を用いることで、吸熱部材を設けていない従来例（比較例１）よりも電池内（巻回型電極群の積層方向）の温度差を低減でき、電池内部の高温化を抑制できることが分かる。なお、吸熱部材の熱容量がセパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量の１０％以上である場合は、電池内の温度差をより確実に低減できることが分かる。

《試験例２》
吸熱部材の質量（熱容量）を表１（実施例４、５および比較例２）に示されるように変化させた点以外は、実施例１と同様にして、実施例４、５および比較例２の電池を作製した。なお、表１に示されるように、実施例４、５および比較例２で用いた吸熱部材の熱容量は、セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量（４０．５Ｊ／Ｋ）に対して、それぞれ約４５％（実施例４）、５０％（実施例５）および５５％（比較例２）である。

実施例４、５および比較例２の電池について、試験例１と同様にして過充電時の温度分布を測定した。測定結果を、比較例１の結果と併せて、図４に示す。

図４に示される結果から、吸熱部材の熱容量がセパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量の４５〜５５％である場合も電池内（巻回型電極群の積層方向）の温度差を低減できるが、巻回型電極群の積層方向の外側の温度も低下し、特に５５％の場合に温度が大きく低下することが分かる。

《試験例３》
実施例４、５および比較例１、２の電池について、試験例１と同様の過充電を実施し、充電開始からシャットダウンまでの時間を計測した。なお、シャットダウンの時点は、６Ｖに達した時点とした。測定結果を、図５に示す。

図５に示される結果から、比較例２のように吸熱部材の熱容量が大きくなり過ぎると、電池全体の温度上昇が抑制されて、シャットダウンまでの時間が長くなることが分かる。この場合、充電される時間が長くなるため、深く充電され、発熱量の総量が多くなると考えられる。

さらに、シャットダウン時の電池の温度分布を試験例１と同様にして測定した。測定結果を図６に示す。

図６に示される結果から、比較例２では、電池の内部（巻回型電極群の積層方向の内側：図６の左側）の温度が、従来例（比較例１）と同等程度まで上昇していることが分かる。このため、比較例２のように吸熱部材の熱容量が大きすぎると、電池の高温化を十分に抑制できない可能性があると考えられる。

《試験例４》
吸熱部材として多孔性のベークライトを用いた点以外は、実施例２と同様にして、実施例６の電池を作製した。なお、実施例２で用いたベークライトの熱容量は、セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量に対して、それぞれ約１０％である。ただし、実施例６において、吸熱部材には、ベークライトだけでなく、ベークライトの孔に含まれる電解液（１．３ｇ、比熱：１．５Ｊ／（ｇ・Ｋ））も含まれ、この電解液の熱容量は２Ｊ／Ｋ（セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量の約５％）である。したがって、実施例６における吸熱部材の（総）熱容量は、６Ｊ／Ｋ（セパレータおよびセパレータに含まれる非水電解質の総熱容量の１５％）である。この熱容量は、実施例３の吸熱部材の熱容量と同程度である。

実施例６の電池について、試験例１と同様にして過充電時の温度分布を測定した。測定結果を、比較例１および実施例３の結果と併せて、図７に示す。

図７に示される結果から、実施例６では、実施例３と同程度の高温化抑制効果が得られることが分かる。これは、実施例６において、ベークライトの熱容量だけでなく、ベークライト（吸熱部材）に含まれる非水電解質（電解液）の熱容量を合わせた総熱容量が、実施例３の吸熱部材と同程度であるためであると考えられる。したがって、このような孔を有する吸熱部材を用いることで、電池内部の高温化抑制効果を得つつ、電池の軽量化が可能となる。また、吸熱部材の材料として、比熱が小さい安価な材料を使用することも可能であると考えられる。

上記の実施形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記の説明ではなくて、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ケース、２巻回型電極群、２１正極シート、２２負極シート、２３セパレータ、２１ａ，２１ｃ幅方向端部、２１ｂ幅方向中央部、３吸熱部材。

Claims

正極シートと負極シートとを、セパレータを介して積層し、巻回してなる、巻回型電極群、
前記巻回型電極群の最内周部の内部に設けられた吸熱部材、および、
非水電解質を含む、非水電解質二次電池であって、
前記吸熱部材は、熱容量が、前記セパレータおよび前記セパレータに含まれる非水電解質の総熱容量に対して、５％以上５０％以下であり、
前記吸熱部材は、平面視が長方形の平板状の部材であり、
前記吸熱部材は、少なくとも前記正極シートの幅方向の一方の端部から前記正極シートの幅の１／３〜２／３に相当する領域を含み、かつ、前記負極シートの幅に相当する領域の範囲内である、所定領域に設けられており、
前記巻回型電極群は扁平型であり、前記吸熱部材は、前記巻回型電極群の平坦部に相当する領域の範囲内に配置されており、
前記吸熱部材はフェノール樹脂からなり、
前記セパレータは表面に耐熱層を含む、
非水電解質二次電池。