JPH08293325A - リチウムイオン二次電池 - Google Patents

リチウムイオン二次電池

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JPH08293325A
JPH08293325A JP7098656A JP9865695A JPH08293325A JP H08293325 A JPH08293325 A JP H08293325A JP 7098656 A JP7098656 A JP 7098656A JP 9865695 A JP9865695 A JP 9865695A JP H08293325 A JPH08293325 A JP H08293325A
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JP
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ion secondary
secondary battery
electrode
positive
positive electrode
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JP7098656A
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Inventor
Nobuhiro Fujiwara
信浩 藤原
Yasuo Yukita
康夫 雪田
Kazuya Kojima
和也 小島
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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    • 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
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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大容量のリチウムイオン二次電池の内部短絡
による影響が、隣接する正及び負極電極間に波及するこ
とを防ぐことを目的とする。 【構成】 正極集電体５の片面もしくは両面に正極活物
質４を塗布したシート状の正極電極２と、負極集電体７
の片面もしくは両面に負極活物質６を塗布したシート状
の負極電極３とをセパレータ８を介して積層して成るリ
チウムイオン二次電池において、この正及び負極電極２
及び３が対向しない界面２５ａを設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は例えば、電気自動車、Ｕ
ＰＳ（無停電電源装置）、ロードレベリング等に使用し
て好適な大容量のリチウムイオン二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、リチウムイオン二次電池は電気自
動車、ＵＳＰ、ロードレベリングをはじめ、環境問題に
関連する多くの分野において研究開発が進められ、大容
量、高出力、高電圧、長期保存性に優れたものが要求さ
れている。
【０００３】このリチウムイオン二次電池は、充電時は
リチウムが正極電極の正極活物質からセパレータ中の電
解液中にリチウムイオンとして溶け出し、負極電極の負
極活物質中に入り込み、放電時はこの負極電極の負極活
物質中に入り込んだリチウムイオンが電解液中に放出さ
れ、この正極電極の正極活物質中に再び戻ることによっ
て充放電動作を行っている。
【０００４】従来の小型のリチウムイオン二次電池はエ
ネルギー密度を上げるため、活物質を金属箔の集電体の
表裏両面に塗布し、シート状の正及び負極電極を作成
し、ポリエチレンもしくはポリプロピレンのセパレータ
を介して所定の大きさの電極対を多数順次積層した角型
電池、あるいは長尺の正及び負極電極をポリエチレンも
しくはポリプロピレンのセパレータを介して巻回した円
筒型電池構造のものがほとんどであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、大容量のリ
チウムイオン二次電池を上述小型のリチウムイオン二次
電池と同様に活物質を集電体両面に塗布した正及び負極
電極を順次積層して構成したときには、大容量のため
に、内部短絡を起こすとその個所が発熱し、隣接する正
及び負極電極間のセパレータが熱溶融し、内部ショート
が拡大する結果、多量の熱を周囲に放出し、多量のガス
が噴出するおそれがあるという問題があった。
【０００６】一般に電池の内部ショートの模擬試験とし
て、電池外部から釘を刺し、人為的に正及び負極電極を
ショートさせる、釘刺し試験が行われている。本発明者
は、上述の如き大容量のリチウムイオン二次電池が釘刺
し時に多量のガス噴出に至る過程では、釘刺し部分の抵
抗による発熱が火種となり、隣接する正及び負極電極間
のセパレータが熱溶融し、正及び負極電極間の直接反応
による発熱が生じ、次の隣接電極間のセパレータの熱溶
融という遂次的発熱が起こり、最終的には全電極の反応
による大発熱に至ることを見出した。
【０００７】本発明は斯る点に鑑み、大容量のリチウム
イオン二次電池の内部短絡による影響が、隣接する正及
び負極電極間に波及することを防ぎ、この電池自体の損
傷及び周囲への影響を最小限に抑えることを目的とす
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明リチウムイオン二
次電池は正極集電体の片面もしくは両面に正極活物質を
塗布したシート状の正極電極と、負極集電体の片面もし
くは両面に負極活物質を塗布したシート状の負極電極と
をセパレータを介して積層して成るリチウムイオン二次
電池において、この正及び負極電極が対向しない界面を
設けたものである。
【０００９】
【作用】本発明によれば正及び負極電極がセパレータを
介して積層された積層体にこの正及び負極電極が対向し
ない界面を設けたので内部短絡が発生しても、隣接する
正及び負極電極間に波及することを防ぐことができる。
【００１０】
【実施例】以下、図１，図２及び図３を参照して、本発
明リチウムイオン二次電池の実施例につき説明しよう。
図２，図３において、１０は偏平角型電池ケースを示
し、この偏平角型電池ケース１０は例えば厚さ３００μ
ｍのステンレス板より成り、横方向の長さが略３００ｍ
ｍ、縦方向の長さが略１１５ｍｍ、厚さが略１２ｍｍの
電池ケース本体１０ａと、厚さ１．５ｍｍのステンレス
板より成る上蓋１０ｂとより構成する。
【００１１】この偏平角型電池ケース１０内に図１に示
す如くシート状の正極電極２を袋状セパレータ８内に収
納された正極ユニット、シート状の負極電極３を袋状セ
パレータ８内に収納した負極ユニットの２枚で挟んだ電
極ペア２５を３１ペア積層した積層体１４を収納する如
くする。
【００１２】この正極電極２は次のようにして製作す
る。炭酸リチウムと炭酸コバルトをＬｉ／Ｃｏ（モル
比）＝１になるように混合し、空気中で９００℃、５時
間焼成して正極活物質材（ＬｉＣｏＯ2 ）を合成した。
この正極活物質材を自動乳鉢を用いて粉砕し、ＬｉＣｏ
Ｏ2 粉末を得た。
【００１３】このようにして得られたＬｉＣｏＯ2 粉末
９５重量％、炭酸リチウム５重量％を混合して得られた
混合物を９１重量％、導電体材としてグラファイト６重
量％、結着材としてポリフッ化ビニリデン３重量％の割
合で混合して正極活物質とし、これをＮ−メチル−２−
ピロリドンに分散してスラリー状とし、この正極活物質
スラリーを正極集電体５である帯状のアルミニウム箔の
両面にリード部を残して塗布し、乾燥後、ローラープレ
ス機で圧縮成形し、正極集電体５の両面に正極活物質４
が塗布されたシート状の正極電極２を作成する。
【００１４】またこの負極電極３は次のようにして作製
する。出発物質に石油ピッチを用い、これに酸素を官能
基を１０〜２０％導入（いわゆる酸素架橋）した後、不
活性ガス中１０００℃で焼成したガラス状炭素に近い性
質の難黒鉛化炭素材料を得る。
【００１５】この炭素材料を９０重量％、結着材として
ポリフッ化ビニリデン１０重量％の割合で混合して負極
活物質を作成し、これをＮ−メチル−２−ピロリドンに
分散してスラリー状とし、この負極活物質スラリーを負
極集電体７である帯状の銅箔の両面にリード部を残して
塗布し、乾燥後、ローラープレス機で圧縮成形し、負極
集電体７の両面に負極活物質６が塗布されたシート状の
負極電極３を作成する。
【００１６】このシート状の正極電極をリード部に連続
した正極活物質４の塗布部の大きさが例えば１０７ｍｍ
×２６５ｍｍとなる如く型抜きし、この型抜きした正極
電極２の正極活物質４の塗布部を、厚さ２５μｍ、大き
さ１１２ｍｍ×２７３ｍｍのポリプロピレンの微多孔性
フィルムを２枚貼り合わせた袋状セパレータ８に収納し
て正極ユニットとする。この場合、正極電極２のリード
部をこのセパレータ８より露出する如くする。
【００１７】またシート状の負極電極をリード部に連続
した負極活物質７の塗布部の大きさが例えば１０９ｍｍ
×２７０ｍｍとなる如く型抜きし、この型抜きした負極
電極３の負極活物質７の塗布部を厚さ２５μｍ、大きさ
１１２ｍｍ×２７３ｍｍのポリプロピレンの微多孔性フ
ィルムを２枚貼り合わせた袋状セパレータ８に収納して
負極ユニットとする。この場合負極電極３のリード部を
このセパレータ８より露出する如くする。
【００１８】本例においては図１に示す如くこの１枚の
正極ユニットを２枚の負極ユニットで両側から挟んだも
のを電極ペア２５とし、この電極ペア２５を３１ペア積
層して、図３に示す如く長方体の積層体１４を形成す
る。この場合正極電極２のリード部が一側となる如くす
ると共に負極電極３のリード部が他側となる如くする。
またこの場合電極ペア２５と電極ペア２５との間は２枚
のセパレータ８を介して負極電極３が対向し、正及び負
極電極２及び３が対向しない界面２５ａとなっている。
【００１９】また、図３に示す如くこの積層体１４の一
側即ち正極電極２のセパレータ８より露出したリード部
をアルミニウムの角柱より成る正極リード体１１ａに超
音波溶接により溶着する如くする。またこの積層体１４
の他側即ち負極電極３のセパレータ８より露出したリー
ド部を銅の角柱より成る負極リード体１２ａに超音波溶
接により溶着する如くする。
【００２０】この図３に示す如き正極リード体１１ａ及
び負極リード体１２ａが溶着された積層体１４をこの外
周を絶縁シートで覆い上蓋１０ｂにリード体部でＯリン
グ，絶縁リングを介してボルト止めし、その後、電池ケ
ース本体１０ａに挿入し、上蓋１０ｂを、この電池ケー
ス本体１０ａにレーザー溶接により溶着固定する。
【００２１】この場合、偏平角型電池ケース１０内にプ
ロピレンカーボネート、ジエチルカーボネートの混合溶
媒にＬｉＰＦ6 を１モル／ｌの割合で溶解した有機電解
液を注入する。
【００２２】また、この上蓋１０ｂにこの密閉型の偏平
角型電池ケース１０の内圧が所定地より高くなったとき
に、この内部の気体を抜く安全弁１３を設ける如くす
る。
【００２３】斯る本例によるリチウムイオン二次電池に
よれば、容量が３５Ａｈの大容量のリチウムイオン二次
電池を得ることができる。
【００２４】斯る本例によれば電極ペア２５の１ペアお
きに正及び負極電極２及び３が対向しない界面２５ａを
設けたので、内部短絡が発生しても、隣接する電極ペア
２５に波及することを防ぐことができ、この電池自体の
損傷及び周囲への影響を最小限に抑えることができる利
益がある。
【００２５】因みに、上述例のリチウムイオン二次電池
につき、釘刺し試験を行った。この釘刺し試験の結果を
表１に実施例１として示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】この表１の重量減少は釘刺し前後の電池の
重量の変化を表しており、この重量減少が小さいほどガ
ス噴出が少ないことを示している。この実施例１はこの
重量減少が少なく２５．８ｇであり、内部短絡が発生し
ても、隣接する電極ペア２５に波及することを防ぐこと
ができ、この電池自体の損傷及び周囲への影響を最小限
に抑えることができることを示している。
【００２８】これに対する比較例１として、図１５に示
す如く上述実施例１と同様の正極ユニット及び負極ユニ
ットを３０枚及び３１枚を順次積層して積層体１４と
し、その他は上述実施例１と同様に構成し容量が３４Ａ
ｈのリチウムイオン二次電池を得、この比較例１につき
釘刺し試験を行った。この比較例１の釘刺し試験の結果
は表１に示す如く、重量減少は大きく４４６．１ｇであ
り、内部短絡が発生したときは、これが隣接する電極間
に波及していることを示している。
【００２９】次に実施例２〜８につき説明する。実施例
２としては、実施例１の電極ペア２５と電極ペア２５と
の間の界面２５ａの夫々に図４に示す如く耐電解液性を
有する断熱材例えば厚さ２５μｍ、大きさ１１２ｍｍ×
２７３ｍｍのポリイミドシート２６を介在し、この電極
ペア２５を３０ペア積層し、その他は上述実施例１と同
様に構成し、容量が３４Ａｈの大容量のリチウムイオン
二次電池を製作した。
【００３０】斯る実施例２においては、電極ペア２５の
１ペアおきに正及び負極電極２及び３の対向しない界面
２５ａを設けると共にこの界面２５ａに耐電解液性を有
する断熱材であるポリイミドシート２６を介在させたの
で、内部短絡が発生しても、隣接する電極ペア２５に波
及することを防ぐことができ、この電池自体の損傷及び
周囲への影響を最小限に抑えることができる利益があ
る。
【００３１】因みに、この実施例２のリチウムイオン二
次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例２
の重量減少は表１に示す如く、少なく２９．６ｇであっ
た。
【００３２】実施例３としては、実施例１の電極ペア２
５と電極ペア２５との間の界面２５ａの夫々に図５に示
す如く、耐電解液性を有する断熱材として、木材パルプ
の高純度セルロース繊維を抄紙した、厚さ３０μｍ、大
きさ１１２ｍｍ×２７３ｍｍのシート２７を介在し、こ
の電極ペア２５を３０ペア積層し、その他は上述実施例
１と同様に構成し、容量が３４Ａｈの大容量のリチウム
イオン二次電池を製作した。
【００３３】斯る実施例３においても、電極ペア２５の
１ペアおきに正及び負極電極２及び３の対向しない界面
２５ａを設けると共にこの界面２５ａの夫々に耐電解液
性を有する断熱材として、木材パルプの高純度セルロー
ス繊維を抄紙したシート２７を介在させたので、内部短
絡が発生しても、隣接する電極ペア２５に波及すること
を防ぐことができ、この電池自体の損傷及び周囲への影
響を最小限に抑えることができる利益がある。
【００３４】因みに、この実施例３のリチウムイオン二
次電池につき、釘刺し試験を行ったところ、この実施例
３の重量減少は表１に示す如く、少なく３２．５ｇであ
った。
【００３５】実施例４としては、実施例１の電極ペア２
５と電極ペア２５との間の界面２５ａの夫々に図６に示
す如く、断熱材として耐電解液性を有さない厚さ２５μ
ｍ、大きさ１１２ｍｍ×２７３ｍｍのポリアミド樹脂シ
ート２８を耐電解液性を有する厚さ１２μｍのポリプロ
ピレンシート２９を袋状としてシールしたものを介在
し、この電極ペア２５を３０ペア積層し、その他は上述
実施例１と同様に構成し、容量が３４Ａｈの大容量のリ
チウムイオン二次電池を製作した。
【００３６】斯る実施例４においても電極ペア２５の１
ペアおきに正及び負極電極２及び３の対向しない界面２
５ａを設けると共にこの界面２５ａに断熱材として、耐
電解液性を有さないポリアミド樹脂シート２８を耐電解
液性を有するポリプロピレンシート２９を袋状としてシ
ールしたものを介在させたので、内部短絡が発生しても
隣接する電極ペア２５に波及することを防ぐことがで
き、この電池自体の損傷及び周囲への影響を最小限に抑
えることができる利益がある。
【００３７】因みに、この実施例４のリチウムイオン二
次電池につき、釘刺し試験を行ったところ、この実施例
４の重量減少は表１に示す如く、少なく２３．９ｇであ
った。
【００３８】実施例５としては、正極ユニットを図７に
示す如く、実施例１と同様の正極集電体５の片面にリー
ド部に連続した正極活物質４の塗布部の大きさが例えば
１０７ｍｍ×２６５ｍｍの正極電極２を、厚さ２５μ
ｍ、大きさ１１２ｍｍ×２７３ｍｍのポリプロピレン微
多孔性フィルムを２枚貼り合わせた袋状セパレータ８に
収納したものとする。
【００３９】また負極ユニットは実施例１と同様に負極
集電体７の両面に負極活物質６を塗布した負極電極３を
ポリプロピレン微多孔性フィルムを２枚貼り合わせた袋
状セパレータ８に収納したものとする。
【００４０】この実施例５においては図７に示す如く、
この１枚の負極ユニットを２枚の正極ユニットにより負
極活物質６に正極活物質４が対向する如く両側から挟ん
だものを電極ペア３０とし、この電極ペア３０を３０ペ
ア積層して、図３に示す如く長方体の積層体１４を形成
する。
【００４１】この場合電極ペア３０と電極ペア３０との
間は２枚のセパレータ８を介して正極集電体５が対向
し、正及び負極電極が対向しない界面３０ａとなってい
る。
【００４２】その他は実施例１と同様に構成し、容量が
３４Ａｈの大容量のリチウムイオン二次電池を製作し
た。
【００４３】斯る実施例５によれば、電極ペア３０の１
ペアおきに正及び負極電極２及び３が対向しない界面３
０ａを設けたので、内部短絡が発生しても、隣接する電
極ペア３０に波及することを防ぐことができ、この電池
自体の損傷及び周囲への影響を最小限に抑えることがで
きる利益がある。
【００４４】因みに、この実施例５のリチウムイオン二
次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例５
の重量減少は表１に示す如く、少なく４１．７ｇであっ
た。
【００４５】実施例６としては、実施例５の電極ペア３
０と電極ペア３０との間の界面３０ａの夫々に図８に示
す如く耐電解液性を有する断熱材例えば厚さ２５μｍ、
大きさ１１２ｍｍ×２７３ｍｍのポリイミドシート２６
を介在し、この電極ペア３０を３０ペア積層し、積層体
１４とする。その他は上述実施例１と同様に構成し、容
量が３４Ａｈの大容量のリチウムイオン二次電池を製作
した。
【００４６】斯る実施例６においては、電極ペア３０の
１ペアおきに正及び負極電極２及び３の対向しない界面
３０ａを設けると共にこの界面３０ａに耐電解液性を有
する断熱材であるポリイミドシート２６を介在させたの
で、内部短絡が発生しても、隣接する電極ペア３０に波
及することを防ぐことができ、この電池自体の損傷及び
周囲への影響を最小限に抑えることができる利益があ
る。
【００４７】因みに、この実施例６のリチウムイオン二
次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例６
の重量減少は表１に示す如く、少なく３７．２ｇであっ
た。
【００４８】実施例７としては、実施例５の電極ペア３
０と電極ペア３０との間の界面３０ａの夫々に図９に示
す如く、断熱材として、厚さ３４μｍ、大きさ１１２ｍ
ｍ×２７３ｍｍの無機繊維であるガラスクロス３１を介
在し、この電極ペア３０を３０ペア積層し、積層体１４
とする。その他は実施例１と同様に構成し、容量が３４
Ａｈの大容量のリチウムイオン二次電池を製作した。
【００４９】斯る実施例７においても、電極ペア３０の
１ペアおきに正及び負極電極２及び３の対向しない界面
３０ａを設けると共にこの界面３０ａの夫々に図９に示
す如く断熱材であるガラスクロス３１を介在させたの
で、内部短絡が発生しても、隣接する電極ペア３０に波
及することを防ぐことができ、この電池自体の損傷及び
周囲への影響を最小限に抑えることができる利益があ
る。
【００５０】因みに、この実施例７のリチウムイオン二
次電池につき、釘刺し試験を行ったところ、この実施例
７の重量減少は表１に示す如く少なく３６．８ｇであっ
た。
【００５１】実施例８としては、実施例５の電極ペア３
０と電極ペア３０との間の界面３０ａの夫々に図１０に
示す如く、断熱材として耐電解液性を有さない、厚さ３
４μｍ、大きさ１１２ｍｍ×２７３ｍｍのポリカーボネ
ート樹脂シート３２を耐電解液性を有する、厚さ１２μ
ｍのポリプロピレン（ＰＰ）シート３３を袋状としてシ
ールしたものを介在し、この電極ペア３０を３０ペア積
層して積層体１４とする。その他は上述実施例１と同様
に構成し、容量が３４Ａｈの大容量のリチウムイオン二
次電池を製作した。
【００５２】斯る実施例８においても、電極ペア３０の
１ペアおきに正及び負極電極２及び３の対向しない界面
３０ａを設けると共にこの界面３０ａに断熱材として耐
電解液性を有さないポリカーボネート樹脂シート３２を
耐電解液性を有するポリプロピレンシート３３を袋状と
してシールしたものを介在させたので、内部短絡が発生
しても、隣接する電極ペア３０に波及することを防ぐこ
とができ、この電池自体の損傷及び周囲への影響を最小
限に抑えることができる利益がある。
【００５３】因みに、この実施例８のリチウムイオン二
次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例８
の重量減少は表１に示す如く、少なく２２．４ｇであっ
た。
【００５４】実施例９は円筒型のリチウムイオン二次電
池の例を示す。この実施例９のリチウムイオン二次電池
を製作するのに先ず、正極電極４０として、実施例１と
同様にして、大きさ２８０ｍｍ×１７４５ｍｍの正極集
電体５の両面に正極活物質４を塗布した帯状の正極電極
４０を製作すると共に負極電極４１として、実施例１と
同様にして、大きさ２８３ｍｍ×１７５０ｍｍの負極集
電体７の両面に負極活物質６を塗布した帯状の負極電極
４１を製作する。
【００５５】また厚さ２５μｍ、大きさ２８７ｍｍ×１
７５５ｍｍのポリエチレンフィルムもしくはポリプロピ
レンフィルムより成るセパレータ４２を用意し、図１１
に示す如く、負極電極４１、セパレータ４２、正極電極
４０、セパレータ４２及び負極電極４１の順に重ね合わ
せ、これを電極ペア４３とすると共にこの電極ペア４３
を長手方向に沿って渦巻き状に所定回巻回し、渦巻状積
層体４４を形成する。
【００５６】この場合、この渦巻状積層体４４は径方向
において図１１に示す如く、１電極ペア４３おきに負極
電極４１同志が対向し、正及び負極電極４０及び４１が
対向しない界面４３ａが存在することとなる。
【００５７】また、図１２に示す如く、負極電極４１の
一側のリード部にニッケルより成る負極リード４５の一
端を抵抗溶接により溶着すると共に正極電極４０の一側
のリード部にアルミニウムより成る正極リード４６の一
端を抵抗溶接により溶着する。
【００５８】またニッケルメッキを施した鉄製の直径５
０ｍｍ、高さ３００．５ｍｍの円筒状の電池缶４７を用
意し、この電池缶４７の底部に絶縁板を挿入した後、図
１２に示す如く、この電池缶４７に渦巻状積層体４４を
挿入収納する。この場合電池蓋４８に設けた負極端子４
９及び正極端子５０に負極リード４５及び正極リード４
６の夫々の他端を夫々溶接する。
【００５９】そして、この電池缶４７の中にプロピレン
カーボネートを５０容量％とジエチルカーボネートを５
０容量％との混合溶媒中にＬｉＰＦ6 １ｍｏｌ／ｌ溶解
させてなる電解液を注入し、その後、アスファルトを塗
布した絶縁封口ガスケットを介して電池蓋４８を電池缶
４７にかしめることで、この電池蓋４８を固定し、容量
が２０Ａｈの円筒型の大容量のリチウムイオン二次電池
を製作した。
【００６０】斯る実施例９においては、図１１に示す如
く渦巻状積層体４４の径方向において電極ペア４３の１
ペアおきに負極電極４１同志が対向し、正及び負極電極
４０及び４１の対向しない界面４３ａが存在するので、
内部短絡が発生しても径方向の電極ペア４３に波及する
ことを防ぐことができ、この電池自体の損傷及び周囲へ
の影響を最小限に抑えることができる利益がある。
【００６１】因みにこの実施例９のリチウムイオン二次
電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例９の
重量減少は表１に示す如く、少なく２８．３ｇであっ
た。
【００６２】これに対する比較例２として、図１６に示
す如く上述実施例９の帯状の負極電極４１、セパレータ
４２、正極電極４０及びセパレータ４２を順に重ね、そ
の後長手方向に沿って渦巻状に所定回巻回して渦巻状積
層体４４を得た。その他は実施例９と同様に製作し、容
量が２０Ａｈのリチウムイオン二次電池を得、この比較
例２につき釘刺し試験を行った。
【００６３】この比較例２の釘刺し試験の結果は表１に
示す如く、重量減少は大きく３１９．７ｇであり、内部
短絡が発生したときは、これが径方向の隣接する電極間
に波及していることを示している。
【００６４】次に実施例１０〜１４につき説明する。実
施例１０としては、図１３に示す如く実施例９と同様の
帯状の負極電極４１、セパレータ４２、正極電極４０、
セパレータ４２、負極電極４１及び耐電解液性を有する
断熱材であるポリイミドシート２６を順に重ね渦巻状に
所定回巻回して渦巻状積層体４４を作成し、その他は実
施例９と同様に作成し、容量が１９Ａｈの大容量の円筒
型のリチウムイオン二次電池を製作した。
【００６５】この場合、図１３に示す如く渦巻状積層体
４４の径方向の正及び負極電極４０及び４１の対向しな
い界面４３ａにポリイミドシート２６が存在するものと
なる。
【００６６】斯る実施例１０においては図１３に示す如
く渦巻状積層体４４の径方向において、電極ペア４３の
１ペアおきに正及び負極電極４０及び４１の対向しない
界面４３ａが存在すると共にこの界面４３ａに断熱材で
あるポリイミドシート２６が存在するので、内部短絡が
発生しても径方向の電極ペア４３に波及することを防ぐ
ことができ、この電池自体の損傷及び周囲への影響を最
小限に抑えることができる利益がある。
【００６７】因みにこの実施例１０のリチウムイオン二
次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例１
０の重量減少は表１に示す如く少なく、２５．１ｇであ
った。
【００６８】実施例１１は実施例１０のポリイミドシー
ト２６に代えて、木材パルプの高純度セルロース繊維を
抄紙した厚さ３０μｍのシート２７を用いたもので、そ
の他は実施例９及び実施例１０と同様に構成し、容量が
１９Ａｈの大容量の円筒型のリチウムイオン二次電池を
製作した。
【００６９】斯る実施例１１においては渦巻状積層体４
４の径方向において、電極ペア４３の１ペアおきに正及
び負極電極４０及び４１の対向しない界面４３ａが存在
すると共にこの界面４３ａに木材パルプの高純度セルロ
ース繊維を抄紙したシート２７が存在するので、内部短
絡が発生しても径方向の電極ペア４３に波及することを
防ぐことができ、この電池自体の損傷及び周囲への影響
を最小限に抑えることができる利益がある。
【００７０】因みに、この実施例１１のリチウムイオン
二次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例
１１の重量減少は表１に示す如く少なく、２７．４ｇで
あった。
【００７１】実施例１２は実施例１０のポリイミドシー
ト２６に代えて、耐電解液性をゆうさない断熱材である
厚さ３０μｍのポリアミド樹脂シート２８を耐電解液性
を有する厚さ１２μｍのポリプロピレンシート２９を袋
状としてシールしたものを用い、その他は実施例９及び
実施例１０と同様に構成し、容量が１８Ａｈの大容量の
円筒型のリチウムイオン二次電池を製作した。
【００７２】斯る実施例１２においても渦巻状積層体４
４の径方向において、電極ペア４３の１ペアおきに正及
び負極電極４０及び４１の対向しない界面４３ａが存在
すると共に断熱材としてポリアミド樹脂シート２８をポ
リプロピレンシート２９を袋状としてシールしたものが
存在するので、内部短絡が発生しても、径方向の電極ペ
ア４３に波及することを防ぐことができ、この電池自体
の損傷及び周囲への影響を最小限に抑えることができる
利益がある。
【００７３】因みに、この実施例１２のリチウムイオン
二次電池につき、釘刺し試験を行ったところ、この実施
例１２の重量減少は表１に示す如く、少なく、２３．６
ｇであった。
【００７４】実施例１３としては、図１４に示す如く正
極電極４０として実施例９と同様の正極集電体５の片面
にのみ正極活物質４を塗布した帯状の正極電極４０と
し、負極電極４１として実施例９と同様に負極集電体７
の両面に負極活物質６を塗布した帯状の負極電極４１と
し、正極電極４０の正極活物質４側が負極電極４１の負
極活物質６に対向する如く、正極電極４０、セパレータ
４２、負極電極４１、セパレータ４２、正極電極４０の
順に重ねて電極ペア４３とし、本例では更にこれに耐電
解液性を有する断熱材であるポリイミドシート２６を重
ね渦巻状に所定回巻回して渦巻状積層体４４を作成し、
その他は実施例９と同様に作成し、容量が２０Ａｈの大
容量の円筒型のリチウムイオン二次電池を製作した。
【００７５】斯る実施例１３においては図１４に示す如
く渦巻状積層体４４の径方向において、電極ペア４３の
１ペアおきに、正極電極４０の正極集電体５同志がポリ
イミドシート２６を介して対向し、正及び負極電極４０
及び４１の対向しない界面４３ａが存在すると共にこの
界面４３ａに断熱材であるポリイミドシート２６が存在
するので、内部短絡が発生しても、径方向の電極ペア４
３に波及することを防ぐことができ、この電池自体の損
傷及び周囲への影響を最小限に抑えることができる利益
がある。
【００７６】因みに、この実施例１３のリチウムイオン
二次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例
１３の重量減少は表１に示す如く少なく２３．３ｇであ
った。
【００７７】実施例１４は実施例１３のポリイミドシー
ト２６に代えて、木材パルプの高純度セルロース繊維を
抄紙した厚さ３０μｍのシート２７を用いたもので、そ
の他は実施例９及び実施例１３と同様に構成し、容量が
２０Ａｈの大容量の円筒型のリチウムイオン二次電池を
製作した。
【００７８】斯る実施例１４においては渦巻状積層体４
４の径方向において、電極ペア４３の１ペアおきに正及
び負極電極４０及び４１の対向しない界面４３ａが存在
すると共にこの界面４３ａに木材パルプの高純度セルロ
ース繊維を抄紙したシート２７が存在するので、内部短
絡が発生しても径方向の電極ペア４３に波及することを
防ぐことができ、この電池自体の損傷及び周囲への影響
を最小限に抑えることができる利益がある。
【００７９】因みに、この実施例１４のリチウムイオン
二次電池につき釘刺し試験を行ったところ、この実施例
１４の重量減少は表１に示す如く少なく、２４．８ｇで
あった。
【００８０】尚、上述実施例では正及び負極電極が対向
しない界面、具体的には正極電極同志、負極電極同志が
対向するもしくは活物質の塗布していない面同志が対向
する界面を電極ペアの１ペアおきに設けたが、この数ペ
アおきにこの界面を設けるようにしても、上述実施例と
同様の作用効果が得られることは容易に理解できよう。
【００８１】また、この界面に設けた断熱材は上述実施
例ばかりでなく、その他の耐電解液性を有する耐熱性樹
脂のフィルム及びシート、又は無機繊維を用いたクロ
ス、紙又はセルロース繊維を用いた紙、更に耐電解液性
を持たない断熱材でも、耐電解液性を有するポリプロピ
レン、ポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂等で袋状
にシールすることで用いることができる。
【００８２】更に述べるに断熱材としては、熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂等の耐熱性樹脂を用いたフィルム及び
シート、無機繊維、セルロース繊維を用いたクロス、紙
等が使用できる。但し、単独で使用する場合には、電解
液に溶解しない耐電解液性を有する必要があり、熱可塑
性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポ
リオレフィン系樹脂及び熱可塑性ポリイミド等のポリイ
ミド系樹脂、四フッ化エチレン樹脂、四フッ化エチレン
−六フッ化プロピレン共重合体樹脂等のフッ素系樹脂が
使用できる。
【００８３】熱硬化性樹脂としてはポリイミド樹脂フィ
ルムが使用でき、無機繊維としては、アルミナ繊維、ガ
ラス繊維、セラミック繊維、炭化ケイ素繊維、炭素繊維
等を用いたクロス、紙が使用でき、その他、セルロース
繊維からなるペーパー等も使用できる。但し、セルロー
ス繊維を用いる場合は、ヘミセルロース等の不純物を減
らした高純度のものを使用する必要がある。
【００８４】また、本発明は上述実施例に限らず本発明
の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成が採り得
ることは勿論である。
【００８５】
【発明の効果】本発明によれば正及び負極電極がセパレ
ータを介して積層された積層体に、この正及び負極電極
が対向しない界面を設けたので、内部短絡が発生しても
隣接する正及び負極電極間に波及することを防ぐことが
でき、この電池自体の損傷及び周囲への影響を最小限に
抑えることができる利益がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明リチウムイオン二次電池の一実施例の要
部を示す拡大断面図である。
【図２】偏平角型のリチウムイオン二次電池の例の斜視
図である。
【図３】図２の説明に供する線図である。
【図４】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。
【図５】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。
【図６】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。
【図７】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。
【図８】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。
【図９】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図で
ある。
【図１０】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図
である。
【図１１】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図
である。
【図１２】円筒型のリチウムイオン二次電池の例を示す
分解斜視図である。
【図１３】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図
である。
【図１４】本発明の他の実施例の要部を示す拡大断面図
である。
【図１５】従来のリチウムイオン二次電池の例の要部を
示す拡大断面図である。
【図１６】従来のリチウムイオン二次電池の例の要部を
示す拡大断面図である。
【符号の説明】
２，４０ 正極電極 ３，４１ 負極電極 ４ 正極活物質 ５ 正極集電体 ６ 負極活物質 ７ 負極集電体 ８，４２ セパレータ １４，４４ 積層体 ２５，３０，４３ 電極ペア ２５ａ，３０ａ，４３ａ 界面 ２６ ポリイミドシート ２７ セルロースシート ２８ ポリアミド樹脂シート ２９ ポリプロピレンシート ３１ ガラスクロス ３２ ポリカーボネートシート
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 10/38 Ｈ０１Ｍ 10/38

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 正極集電体の片面もしくは両面に正極活
    物質を塗布したシート状の正極電極と、負極集電体の片
    面もしくは両面に負極活物質を塗布したシート状の負極
    電極とをセパレータを介して積層して成るリチウムイオ
    ン二次電池において、 前記正及び負極電極が対向しない界面を設けたことを特
    徴とするリチウムイオン二次電池。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のリチウムイオン二次電池
    において、 前記界面に耐電解液性を有する断熱材を介在させること
    を特徴とするリチウムイオン二次電池。
  3. 【請求項３】 請求項２記載のリチウムイオン二次電池
    において、 前記断熱材が耐熱性樹脂であることを特徴とするリチウ
    ムイオン二次電池。
  4. 【請求項４】 請求項３記載のリチウムイオン二次電池
    において、 前記耐熱性樹脂がポリオレフィン系樹脂、又はポリイミ
    ド系樹脂もしくはフッ素系樹脂を用いたシート又はフィ
    ルムであることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
  5. 【請求項５】 請求項２記載のリチウムイオン二次電池
    において、 前記断熱材が無機繊維を用いたクロス、紙であることを
    特徴とするリチウムイオン二次電池。
  6. 【請求項６】 請求項２記載のリチウムイオン二次電池
    において、 前記断熱材がセルロース繊維を用いた紙であることを特
    徴とするリチウムイオン二次電池。
  7. 【請求項７】 請求項１記載のリチウムイオン二次電池
    において、 前記界面にポリプロピレン、もしくはポリエチレンによ
    り袋状にシールした耐電解液性をもたない断熱材を介在
    させることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8110303B2 (en) 1998-05-20 2012-02-07 Kri Inc. Non-aqueous secondary battery and its control method
US20140038032A1 (en) * 2012-07-31 2014-02-06 Samsung Sdi Co., Ltd. Rechargeable battery
JP2014186845A (ja) * 2013-03-22 2014-10-02 Gs Yuasa Corp 蓄電素子
JP2015173080A (ja) * 2014-03-12 2015-10-01 株式会社豊田自動織機 蓄電装置及び蓄電装置の製造方法

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