KR20110114573A

KR20110114573A - 비수전해질 2차 전지용 전극체 및 비수전해질 2차 전지

Info

Publication number: KR20110114573A
Application number: KR1020117016369A
Authority: KR
Inventors: 도모히로 나까노; 히데아끼 후지따
Original assignee: 도요타지도샤가부시키가이샤
Priority date: 2010-02-05
Filing date: 2010-02-05
Publication date: 2011-10-19
Also published as: JP5273159B2; US20180097254A1; US10454140B2; CN102282716A; WO2011096070A1; US20110217590A1; US20150079478A1; KR101321201B1; CN102282716B; JPWO2011096070A1

Abstract

비수전해질 2차 전지용 전극체(150)에서는 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)가, 폭 방향에 대해, 정극판(155)의 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)보다도 외측에 위치하고 있다. 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)는 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게 되어 있다. 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)는 폭 방향에 대해, 부극판(156)의 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)보다도 외측에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측에 위치하고 있다. 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)는 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

Description

비수전해질 2차 전지용 전극체 및 비수전해질 2차 전지 {ELECTRODE BODY FOR USE IN NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY AND NON-AQUEOUS ELECTROLYTE SECONDARY BATTERY}

본 발명은 비수전해질 2차 전지용 전극체 및 이것을 사용한 비수전해질 2차 전지에 관한 것이다.

리튬 이온 2차 전지 등의 비수전해질 2차 전지는 휴대 기기의 전원으로서, 또한 전기 자동차나 하이브리드 자동차 등의 차량의 구동용 전원으로서 주목받고 있다. 예를 들어, 비수전해질 2차 전지로서, 정극판, 부극판 및 정극판과 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖는 전극체이며, 정극판, 부극판 및 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 전극체를 구비하는 비수전해질 2차 전지가 알려져 있다(예를 들어, 특허 문헌 1 내지 3 참조).

일본 특허 출원 공개 평6-150900호 공보 일본 특허 출원 공개 제2004-95382호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-278245호 공보

그런데, 상술한 바와 같은 비수전해질 2차 전지에서는, 과충전 등에 의해 전지가 발열하여 고온으로 되고, 이에 의해 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 경우가 있다. 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하면, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터가 개재하지 않게 되고, 정극판과 부극판이 접촉하여 단락할 우려가 있었다. 또한, 이 내부 단락에 의해, 전지의 발열이 촉진될 우려가 있었다.

이에 대해, 특허 문헌 1에는 다음과 같은 비수전해질 2차 전지가 개시되어 있다. 정극판과, 부극판과, 이들 전극판보다도 폭이 넓은 세퍼레이터를 사용하여, 세퍼레이터의 폭 방향 단부(폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부 및 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부)가, 전극체의 한쪽 단부측(상단부측) 및 다른 쪽 단부측(하단부측)으로부터 외측으로 돌출되도록 하고, 정극판과 부극판과 세퍼레이터를 권회하여 권회 전극체를 구성한다. 계속해서, 이 권회 전극체의 한쪽 단부측(상단부측) 및 다른 쪽 단부측(하단부측)으로부터 외측으로 돌출된 세퍼레이터의 잉여 단부(세퍼레이터의 제1 단부와 제2 단부)를 가열하여 열수축시킨다. 이와 같이, 세퍼레이터의 잉여 단부를 미리 열수축시켜 둠으로써, 전지의 발열 시에 있어서 세퍼레이터의 잉여 단부가 열수축하는 것을 억제하여, 폭 방향 단부(상하 단부)의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하는 것을 방지할 수 있다고 기재되어 있다.

또한, 특허 문헌 2에는 다음과 같은 비수전해질 2차 전지가 개시되어 있다. 이 전지는 정극 집전 부재(알루미늄박)의 표면에 정극 합재층을 도포 시공한 정극판과, 부극 집전 부재(동박)의 표면에 부극 합재층을 도포 시공한 부극판과, 이들 전극판보다도 폭이 넓은 세퍼레이터를 사용하여, 세퍼레이터의 폭 방향 단부(폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부 및 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부)가, 전극체의 한쪽 단부측 및 다른 쪽 단부측으로부터 외측으로 돌출되도록 하고, 정극판과 부극판과 세퍼레이터를 권회한 권회 전극체를 구비하고 있다. 이 중, 정극판의 폭 방향 양단부에는 500℃ 이상의 내열성을 갖는 분체(알루미나 등)가 바인더 수지로 결착된 절연성 피막을 고정하고 있다. 또한, 부극판의 폭 방향 양단부에도 500℃ 이상의 내열성을 갖는 분체(알루미나 등)가 바인더 수지로 결착된 절연성 피막을 고정하고 있다. 이에 의해, 전지의 발열에 의해 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하고, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터가 개재되지 않았던 경우라도, 정극판 및 부극판의 절연성 피막끼리가 접촉하므로, 정부극 사이의 내부 단락을 방지할 수 있다고 기재되어 있다.

그런데, 특허 문헌 3의 비수전해질 2차 전지에서는, 세퍼레이터의 제1 단부(폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 단부)를, 폭 방향에 대해, 정극 한쪽 단부(정극판 중 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 단부)보다도 내측에 배치시키는 동시에, 세퍼레이터의 제2 단부(폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 단부)를, 폭 방향에 대해 부극 다른 쪽 단부(부극판 중 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 단부)보다도 내측에 배치시킨 권회 전극체를 구비하고 있다. 바꾸어 말하면, 폭 방향에 대해 정극 한쪽 단부를 세퍼레이터의 제1 단부보다도 외측에 배치하는 동시에, 부극 다른 쪽 단부를 세퍼레이터의 제2 단부보다도 외측에 배치하고, 권회한 권회 전극체를 구비하고 있다. 정극 한쪽 단부는 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부(그 일부)에 의해 구성되고, 이 정극 한쪽 단부를 정극 단자 부재에 용접함으로써, 정극판과 정극 단자 부재를 전기적으로 접속하고 있다. 부극 다른 쪽 단부는 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부(그 일부)에 의해 구성되고, 부극 다른 쪽 단부를 부극 단자 부재에 용접함으로써, 부극판과 부극 단자 부재를 전기적으로 접속하고 있다.

이와 같은 비수전해질 2차 전지에서도, 전술한 바와 같이 전지의 발열 등에 수반하여 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 단락할 우려가 있다. 그러나, 세퍼레이터가 권회 전극체의 한쪽 단부측 및 다른 쪽 단부측으로부터 외측으로 돌출되어 있지 않으므로(세퍼레이터의 잉여 단부가 존재하지 않으므로), 특허 문헌 1과 같이, 세퍼레이터의 잉여 단부를 가열하여 열수축시킬 수 없었다. 또한, 특허 문헌 2의 방법은 절연성 수지를 제작하여, 그 절연성 수지를 정극판 및 부극판의 폭 방향 양단부에 도포해야만 해, 제조 공정이 복잡해져 고비용으로 되기 때문에, 채용할 수 없었다.

본 발명은 이러한 현상을 감안하여 이루어진 것이며, 「세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 단락하는 문제」를 방지할 수 있는 비수전해질 2차 전지용 전극체 및 비수전해질 2차 전지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 형태는 정극판, 부극판 및 상기 정극판과 상기 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖고, 상기 정극판, 상기 부극판 및 상기 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 비수전해질 2차 전지용 전극체이며, 상기 정극판은 정극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 정극 합재층을 갖고, 상기 부극판은 부극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층을 갖고, 상기 세퍼레이터는 상기 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고, 상기 세퍼레이터의 제1 단부는 상기 폭 방향에 대해, 상기 정극판 중 상기 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하여, 상기 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 이루어지고, 상기 세퍼레이터의 제2 단부는 상기 폭 방향에 대해 상기 부극판 중 상기 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하여, 상기 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 이루어지는 비수전해질 2차 전지용 전극체이다.

상술한 비수전해질 2차 전지용 전극체에서는, 세퍼레이터가, 그 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 제1 단부와 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고 있다.

이 중, 세퍼레이터의 제1 단부는 폭 방향에 대해, 정극판 중 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 정극 한쪽 단부가, 폭 방향에 대해 세퍼레이터의 제1 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 이 정극 한쪽 단부는, 예를 들어 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부(그 일부)에 의해 구성된다. 이 경우, 이 정극 한쪽 단부를 정극 단자 부재에 용접함으로써, 정극판과 정극 단자 부재를 전기적으로 접속할 수 있다.

또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 폭 방향에 대해, 부극판 중 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 부극 다른 쪽 단부가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터의 제2 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 이 부극 다른 쪽 단부는, 예를 들어 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부(그 일부)에 의해 구성된다. 이 경우, 이 부극 다른 쪽 단부를 부극 단자 부재에 용접함으로써, 부극판과 부극 단자 부재를 전기적으로 접속할 수 있다.

또한, 세퍼레이터의 제1 단부는, 폭 방향에 대해, 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부(부극판의 한쪽 단부에 일치함)보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터의 제1 단부는 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 폭 방향에 대해, 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부(정극판의 다른 쪽 단부에 일치함)보다도 외측에 위치하고, 또한 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 있다.

이로 인해, 상술한 전극체를 비수전해질 2차 전지에 사용함으로써, 「세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 단락하는 문제」를 방지할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어, 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하여, 세퍼레이터의 제1 단부가 폭 방향에 대해 내측으로 이동(다른 쪽 단부측으로 이동)해 가는 동시에, 제2 단부가 폭 방향에 대해 내측으로 이동(한쪽 단부측으로 이동)해 가는 경우라도, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부는 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 있으므로, 세퍼레이터의 제1 단부는 정극 도포 시공부의 한쪽 단부 및 부극 도포 시공부의 한쪽 단부 중 적어도 어느 한쪽의 단부면에 부딪치고, 그 이상 폭 방향 내측으로 이동(다른 쪽 단부측으로 이동)할 수 없게 된다. 또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부 및 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부 중 적어도 어느 한쪽의 단부면에 부딪치고, 그 이상 폭 방향 내측으로 이동(한쪽 단부측으로 이동)할 수 없게 된다. 이에 의해, 폭 방향에 대해, 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하여, 정극판과 부극판의 전기적 절연을 유지할 수 있다.

또한, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부를, 중간부의 두께보다도 두껍게 한 형태로서는, 예를 들어 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부를 겹쳐서(예를 들어, 2중으로 겹쳐서), 중간부의 두께보다도 두껍게(예를 들어, 중간부의 2배의 두께로) 한 형태를 들 수 있다.

본 발명의 다른 형태는 정극판, 부극판 및 상기 정극판과 상기 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖고, 상기 정극판, 상기 부극판 및 상기 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 비수전해질 2차 전지용 전극체이며, 상기 정극판은 정극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 정극 합재층을 갖고, 상기 부극판은 부극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층을 갖고, 상기 세퍼레이터는 상기 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고, 상기 세퍼레이터의 제1 단부는 상기 폭 방향에 대해, 상기 정극판 중 상기 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 상기 세퍼레이터의 제1 단부를, 미리, 가열에 의해 열수축시켜 이루어지고, 상기 세퍼레이터의 제2 단부는 상기 폭 방향에 대해, 상기 부극판 중 상기 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 상기 세퍼레이터의 제2 단부를, 미리, 가열에 의해 열수축시켜 이루어지는 비수전해질 2차 전지용 전극체이다.

상술한 비수전해질 2차 전지용 전극체에서는, 세퍼레이터의 제1 단부가, 폭 방향에 대해, 정극판 중 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 정극 한쪽 단부가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터의 제1 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 이 정극 한쪽 단부는, 예를 들어 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부(그 일부)에 의해 구성된다. 이 경우, 이 정극 한쪽 단부를 정극 단자 부재에 용접함으로써, 정극판과 정극 단자 부재를 전기적으로 접속할 수 있다.

또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 폭 방향에 대해, 부극판 중 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 부극 다른 쪽 단부가 폭 방향에 대해, 세퍼레이터의 제2 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 이 부극 다른 쪽 단부는, 예를 들어 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부(그 일부)에 의해 구성된다. 이 경우, 이 부극 다른 쪽 단부를 부극 단자 부재에 용접함으로써, 부극판과 부극 단자 부재를 전기적으로 접속할 수 있다.

또한, 세퍼레이터의 제1 단부는 폭 방향에 대해, 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부(부극판의 한쪽 단부에 일치함)보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터의 제1 단부를, 미리, 가열에 의해 열수축시키고 있다(전극체를 제조하는 과정에서, 세퍼레이터의 제1 단부를 가열에 의해 열수축시키고 있다).

또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 폭 방향에 대해, 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부(정극판의 다른 쪽 단부에 일치함)보다도 외측에 위치하고, 또한 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터의 제2 단부를, 미리, 가열에 의해 열수축시키고 있다(전극체를 제조하는 과정에서, 세퍼레이터의 제1 단부를 가열에 의해 열수축시키고 있음).

구체적으로는, 전지의 발열에 의해 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 온도로 되었다고 해도, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부는, 미리, 가열에 의해 열수축시키고 있으므로, 그 이상 폭 방향으로 열수축하지 않는다. 이에 의해, 폭 방향에 대해, 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하고, 정극판과 부극판의 전기적 절연을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 정극판, 부극판 및 상기 정극판과 상기 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖고, 상기 정극판, 상기 부극판 및 상기 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 비수전해질 2차 전지용 전극체이며, 상기 정극판은 정극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 정극 합재층을 갖고, 상기 부극판은 부극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층을 갖고, 상기 세퍼레이터는 상기 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고, 상기 세퍼레이터의 제1 단부는 상기 폭 방향에 대해, 상기 정극판 중 상기 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에, 열 용착하여 이루어지고, 상기 세퍼레이터의 제2 단부는 상기 폭 방향에 대해, 상기 부극판 중 상기 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 상기 부극판 중 상기 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에, 열 용착하여 이루어지는 비수전해질 2차 전지용 전극체이다.

또한, 세퍼레이터의 제1 단부는 폭 방향에 대해, 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부(부극판의 한쪽 단부에 일치함)보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터의 제1 단부를, 정극판 중 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에, 열 용착하고 있다(전극체를 제조하는 과정에서, 세퍼레이터의 제1 단부를, 정극판 중 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에 열 용착하고 있음).

또한, 세퍼레이터의 제2 단부는 폭 방향에 대해, 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부(정극판의 다른 쪽 단부에 일치함)보다도 외측에 위치하고, 또한 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터의 제2 단부를, 부극판 중 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에 열 용착하고 있다(전극체를 제조하는 과정에서 세퍼레이터의 제2 단부를, 부극판 중 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에 열 용착하고 있음).

구체적으로는, 전지의 발열에 의해 세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 온도로 되었다고 해도, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부는 열 용착 시의 가열에 의해 이미 열수축하고 있으므로, 그 이상 폭 방향으로 열수축하기 어렵게 되어 있다. 또한, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부를, 정극판 및 부극판의 대향하는 부위에 접착(용착)하고 있으므로, 열수축에 의해 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부가 폭 방향 내측으로 이동하려고 해도, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부가 폭 방향 내측으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 폭 방향에 대해, 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하고, 정극판과 부극판의 전기적 절연을 유지할 수 있다.

또한, 상기한 비수전해질 2차 전지용 전극체이며, 상기 정극판 중 상기 세퍼레이터의 상기 제1 단부가 열 용착되어 있는 부위는 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부의 적어도 일부이고, 상기 부극판 중 상기 세퍼레이터의 상기 제2 단부가 열 용착되어 있는 부위는 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부의 적어도 일부인 비수전해질 2차 전지용 전극체로 하면 좋다.

상술한 비수전해질 2차 전지용 전극체에서는, 정극판 중 세퍼레이터의 제1 단부가 열 용착되어 있는 부위가, 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부(정극 집전 부재가 노출되는 부위)의 적어도 일부이다. 바꾸어 말하면, 정극판 중 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부(그 적어도 일부)에, 세퍼레이터의 제1 단부를 열 용착하고 있다. 이에 의해, 세퍼레이터의 제1 단부를, 정극판에 대해 적절하게 접착(용착)할 수 있다.

또한, 상술한 비수전해질 2차 전지용 전극체에서는 부극판 중 세퍼레이터의 제2 단부가 열 용착되어 있는 부위가, 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부(부극 집전 부재가 노출되는 부위)의 적어도 일부이다. 바꾸어 말하면, 부극판 중 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부(그 적어도 일부)에, 세퍼레이터의 제2 단부를 열 용착하고 있다. 이에 의해, 세퍼레이터의 제2 단부를, 부극판에 대해 적절하게 접착(용착)할 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 형태는 상기 어느 하나의 비수전해질 2차 전지용 전극체를 구비하는 비수전해질 2차 전지이다.

상술한 비수전해질 2차 전지는 전술한 어느 하나의 비수전해질 2차 전지용 전극체를 구비하고 있다. 이로 인해, 상술한 비수전해질 2차 전지에서는, 「세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 단락하는 문제」를 방지할 수 있다.

도 1은 제1 실시예 내지 제3 실시예에 관한 비수전해질 2차 전지의 상면도이다.
도 2는 상기 비수전해질 2차 전지의 정면도이다.
도 3은 상기 비수전해질 2차 전지의 종단면도로, 도 1의 C-C 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 4는 상기 비수전해질 2차 전지의 종단면도로, 도 1의 D-D 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 5는 상기 비수전해질 2차 전지의 전극체의 사시도이다.
도 6은 제1 실시예의 전극체의 횡단면도로, 도 3의 E-E 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 7은 제1 실시예 내지 제3 실시예에 관한 정극판의 상면도이다.
도 8은 상기 정극판의 단면도로, 도 7의 F-F 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 9는 제1 실시예 내지 제3 실시예에 관한 부극판의 상면도이다.
도 10은 상기 부극판의 단면도로, 도 9의 G-G 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 11은 제1 실시예의 세퍼레이터의 상면도이다.
도 12는 상기 세퍼레이터의 단면도로, 도 11의 H-H 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 13은 제1 실시예의 전극체를 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 14는 제2 실시예의 전극체의 횡단면도로, 도 3의 E-E 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 15는 제2 실시예의 세퍼레이터의 상면도이다.
도 16은 제2 실시예의 열처리 공정을 설명하는 도면이다.
도 17은 제2 실시예의 전극체를 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.
도 18은 제3 실시예의 전극체의 횡단면도로, 도 3의 E-E 화살표 단면도에 상당하는 도면이다.
도 19는 제3 실시예의 전극체를 제조하는 공정을 설명하는 도면이다.

(제1 실시예)

다음에, 본 발명의 제1 실시예에 대해, 도면을 참조하면서 설명한다.

본 제1 실시예의 비수전해질 2차 전지(100)는, 도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 직육면체 형상의 전지 케이스(110)와, 정극 단자 부재(120)와, 부극 단자 부재(130)를 구비하는 각형 밀폐식 리튬 이온 2차 전지이다. 이 중, 전지 케이스(110)는 직육면체 형상의 수용 공간을 이루는 금속제의 각형 수용부(111)와 금속제의 덮개부(112)를 갖는 하드 케이스이다. 전지 케이스(110)[각형 수용부(111)]의 내부에는 전극체(150) 등이 배치되어 있다. 또한, 비수전해질 2차 전지(100)의 정격 용량(공칭 용량)은 5.5Ah이다.

전극체(150)는 단면 긴 원 형상을 이루고, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)를 편평 형상으로 권회한 편평형의 권회체이다(도 4 내지 도 13 참조). 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)는 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치고 있다(도 6, 도 13 참조). 또한, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)의 길이 방향(폭 방향에 직교하는 방향)이 권회 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 6 및 도 13의 좌우 방향이, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)의 각각의 폭 방향에 일치하고, 전극체(150)의 폭 방향에도 일치한다.

정극판(155)은 띠 형상을 이루고, 알루미늄박으로 이루어지는 정극 집전 부재(151)와, 그 표면(양면)에 도포 시공된 정극 합재층(152)[정극 활물질(153)을 포함하는 합재층]을 갖고 있다(도 7, 도 8 참조). 이 정극판(155)은 정극 집전 부재(151)의 표면에 정극 합재층(152)이 도포 시공된 정극 도포 시공부(155d)와, 정극 집전 부재(151)의 표면에 정극 합재층(152)이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부(155b)를 갖고 있다. 정극 미도포 시공부(155b)는 정극 집전 부재(151)만으로 이루어지고, 정극판(155)의 폭 방향에 대해 한쪽 단부측(도 7 및 도 8에 있어서 우측 단부측)에 위치하고, 정극판(155)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 또한, 도 7 및 도 8의 좌우 방향이 정극판(155)의 폭 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 7의 상하 방향이 정극판(155)의 길이 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 8의 상하 방향이 정극판(155)의 두께 방향에 일치하고 있다.

부극판(156)은 띠 형상을 이루고, 동박으로 이루어지는 부극 집전 부재(158)와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층(159)[부극 활물질(154)을 포함하는 합재층]을 갖고 있다(도 9, 도 10 참조). 이 부극판(156)은 부극 집전 부재(158)의 표면에 부극 합재층(159)이 도포 시공된 부극 도포 시공부(156d)와, 부극 집전 부재(158)의 표면에 부극 합재층(159)이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부(156b)를 갖고 있다. 부극 미도포 시공부(156b)는 부극 집전 부재(158)만으로 이루어지고, 부극판(156)의 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측(도 9 및 도 10에 있어서 좌측 단부측)에 위치하고, 부극판(156)의 길이 방향으로 연장되어 있다. 또한, 도 9 및 도 10의 좌우 방향이 부극판(156)의 폭 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 9의 상하 방향이 부극판(156)의 길이 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 10의 상하 방향이 부극판(156)의 두께 방향에 일치하고 있다.

세퍼레이터(157)는 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 구조 복합체 다공질 시트로 이루어지고, 띠 형상을 이루고 있다(도 11, 도 12 참조). 이 세퍼레이터(157)는 정극판(155)과 부극판(156) 사이에 개재하여, 양 전극판 사이를 전기적으로 절연하고 있다(도 6 참조). 또한, 도 11 및 도 12의 좌우 방향이, 세퍼레이터(157)의 폭 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 9의 상하 방향이 부극판(156)의 길이 방향에 일치하고 있다. 또한, 도 10의 상하 방향이 부극판(156)의 두께 방향에 일치하고 있다.

세퍼레이터(157)는 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측(도 11 및 도 12에 있어서 우측 단부측)에 위치하는 제1 단부(157b)와, 다른 쪽 단부측(도 11 및 도 12에 있어서 좌측 단부측)에 위치하는 제2 단부(157c)와, 제1 단부(157b)와 제2 단부(157c) 사이에 위치하는 중간부(157d)를 갖고 있다.

본 제1 실시예의 전극체(150)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)가, 폭 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155) 중 폭 방향에 대해 한쪽 단부측(도 6에 있어서 우측 단부측)에 위치하는 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측[폭 방향에 대해 전극체(150)의 중심측]에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 정극 한쪽 단부(155c)가 폭 방향에 대해, 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)보다도 외측[폭 방향에 대해 전극체(150)의 중심으로부터 먼 측]에 위치하고 있다. 이 정극 한쪽 단부(155c)는 정극판(155)의 정극 미도포 시공부(155b)(그 일부)에 의해 구성되어 있다. 이로 인해, 후술하는 바와 같이, 정극 한쪽 단부(155c)를 정극 단자 부재(120)의 정극 집전부(122)에 용접함으로써, 정극판(155)과 정극 단자 부재(120)를 전기적으로 접속할 수 있다(도 3 참조).

또한, 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)는 폭 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 대해, 부극판(156) 중 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측(도 6에 있어서 좌측 단부측)에 위치하는 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측[폭 방향에 대해 전극체(150)의 중심측]에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 부극 다른 쪽 단부(156c)가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)보다도 외측[폭 방향에 대해 전극체(150)의 중심으로부터 먼 측]에 위치하고 있다. 이 부극 다른 쪽 단부(156c)는 부극판(156)의 부극 미도포 시공부(156b)(그 일부)에 의해 구성된다. 이로 인해, 후술하는 바와 같이, 부극 다른 쪽 단부(156c)를 부극 단자 부재(130)의 부극 집전부(132)에 용접함으로써, 부극판(156)과 부극 단자 부재(130)를 전기적으로 접속할 수 있다(도 3 참조).

또한, 본 제1 실시예의 전극체(150)에서는, 도 6에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)가, 폭 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측(도 6에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f) [부극판(156)의 한쪽 단부에 일치함]보다도 외측(도 6에 있어서 우측)에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)는 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게 되어 있다(도 6, 도 12 참조). 상세하게는, 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)를 2중으로 겹쳐서, 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게[중간부(157d)의 2배의 두께] 하고 있다.

또한, 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)는 폭 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)[정극판(155)의 다른 쪽 단부에 일치함]보다도 외측(도 6에 있어서 좌측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측(도 6에 있어서 좌측)에 위치하고 있다. 또한, 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)는 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게 되어 있다(도 6, 도 12 참조). 상세하게는, 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)를 2중으로 겹쳐서, 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게[중간부(157d)의 2배의 두께] 하고 있다.

본 제1 실시예의 비수전해질 2차 전지(100)에서는, 상술한 바와 같은 전극체(150)를 구비하고 있으므로, 「세퍼레이터(157)가 폭 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부[도 6에 있어서, 정극 도포 시공부(155d) 및 부극 도포 시공부(156d)의 좌우 단부]의 위치에서 정극판(155)과 부극판(156)이 접촉하여 단락하는 문제」를 방지할 수 있다.

구체적으로는, 예를 들어 어떤 원인으로 비수전해질 2차 전지(100)가 고온으로 되면, 수지로 이루어지는 세퍼레이터(157)가 폭 방향으로 열수축한다. 이때, 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)가, 폭 방향에 대해 내측으로 이동(도 6에 있어서 좌측으로 이동)하려고 하는 동시에, 제2 단부(157c)가, 폭 방향에 대해 내측으로 이동(도 6에 있어서 우측으로 이동)하려고 한다.

그러나, 본 제1 실시예의 세퍼레이터(157)에서는 제1 단부(157b) 및 제2 단부(157c)가 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게 되어 있으므로, 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)는 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f) 또는 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)의 단부면에 부딪치고, 그 이상 폭 방향 내측(도 6에 있어서 좌측)으로 이동할 수 없게 된다. 이에 의해, 「세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)가, 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)] 사이에 들어가, 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)와 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)가 접촉한다」는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 세퍼레이터(157)를 2중으로 겹친 제1 단부(157b)는 열에 의해 연화되어 일체(덩어리)로 된다.

또한, 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)는 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g) 또는 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)의 단부면에 부딪쳐, 그 이상 폭 방향 내측(도 6에 있어서 우측)으로 이동할 수 없게 된다. 이에 의해, 「세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)가, 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)] 사이에 들어가, 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)와 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)가 접촉한다」는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 세퍼레이터(157)를 2중으로 겹친 제2 단부(157c)는 열에 의해 연화되어 일체(덩어리)로 된다.

따라서, 본 제1 실시예의 비수전해질 2차 전지(100)는 세퍼레이터(157)가 열수축하는 온도(예를 들어, 150℃)까지 상승한 경우라도, 전극체(150)의 폭 방향(도 6에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)과 부극판(156) 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하고, 정극판(155)과 부극판(156)의 전기적 절연을 유지할 수 있다.

다음에, 비수전해질 2차 전지(100)의 제조 방법에 대해 설명한다.

우선, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이 띠 형상의 정극 집전 부재(151)의 표면에 정극 합재층(152)이 도포 시공된 정극판(155)을 준비한다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이 띠 형상의 부극 집전 부재(158)의 표면에 부극 합재층(159)이 도포 시공된 부극판(156)을 준비한다. 또한, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 폭 방향 양단부[제1 단부(157b) 및 제2 단부(157c)]를 2중으로 겹쳐서, 중간부(157d)의 두께보다도 두껍게[중간부(157d)의 2배의 두께] 한 세퍼레이터(157)를 준비한다.

다음에, 도 13에 도시한 바와 같이, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)가 겹치도록 하고, 이들을 편평 형상으로 권회하여 전극체(150)를 형성한다(도 5 참조). 단, 세퍼레이터(157)의 제1 단부(157b)가, 폭 방향(도 13에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측(도 13에 있어서 좌측)에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측(도 13에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)보다도 외측(도 13에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 세퍼레이터(157)의 제2 단부(157c)가, 폭 방향에 대해 부극판(156)의 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측(도 13에 있어서 우측)에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)보다도 외측(도 13에 있어서 좌측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측(도 13에 있어서 좌측)에 위치하도록, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(157)를 배치하여 권회한다.

계속해서, 전극체(150)의 정극 한쪽 단부(155c)의 상단부에 정극 단자 부재(120)의 정극 집전부(122)를 용접한다(도 3 참조). 또한, 전극체(150)의 부극 다른 쪽 단부(156c)의 상단부에, 부극 단자 부재(130)의 부극 집전부(132)를 용접한다. 그 후, 이 전극체(150)를, 각형 수용부(111) 내에 수용하는 동시에, 덮개부(112)로 각형 수용부(111)의 개구를 폐색한다. 계속해서, 덮개부(112)와 각형 수용부(111)를 용접한다. 계속해서, 덮개부(112)에 형성되어 있는 도시하지 않은 주액구로부터, 각형 수용부(111) 내에 비수전해액을 주입한다[이때, 전극체(150) 내에 비수전해액을 함침시킴]. 그 후, 주액구를 밀봉하여, 본 제1 실시예의 비수전해질 2차 전지(100)가 완성된다.

(제2 실시예)

본 제2 실시예의 비수전해질 2차 전지(200)는 제1 실시예의 비수전해질 2차 전지(100)와 비교하여, 전극체의 세퍼레이터만이 다르고, 그 외에 대해서는 마찬가지이다. 따라서, 여기서는 제1 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하고, 동일한 점에 대해서는 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 제2 실시예의 세퍼레이터(257)는 제1 실시예와 마찬가지로, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 구조 복합체 다공질 시트로 이루어지고, 띠 형상을 이루고 있다(도 15 참조). 이 세퍼레이터(257)는 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측(도 15에 있어서 우측 단부측)에 위치하는 제1 단부(257b)(도 15에 있어서 해칭한 부분)와, 다른 쪽 단부측(도 15에 있어서 좌측 단부측)에 위치하는 제2 단부(257c)(도 15에 있어서 해칭한 부분)와, 제1 단부(257b)와 제2 단부(257c) 사이에 위치하는 중간부(257d)를 갖고 있다. 또한, 도 15의 좌우 방향이 세퍼레이터(157)의 폭 방향에 일치하고, 도 15의 상하 방향이 세퍼레이터(157)의 길이 방향에 일치하고 있다.

본 제2 실시예의 전극체(250)에서는, 도 14에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)가, 폭 방향(도 14에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155) 중 폭 방향에 대해 한쪽 단부측(도 14에 있어서 우측 단부측)에 위치하는 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측(도 14에 있어서 좌측)에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 정극 한쪽 단부(155c)가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)보다도 외측(도 14에 있어서 우측)에 위치하고 있다. 이 정극 한쪽 단부(155c)는 정극판(155)의 정극 미도포 시공부(155b)(그 일부)에 의해 구성되어 있다. 이로 인해, 본 제2 실시예에서도, 정극 한쪽 단부(155c)를 정극 단자 부재(120)의 정극 집전부(122)에 용접함으로써, 정극판(155)과 정극 단자 부재(120)를 전기적으로 접속할 수 있다(도 3 참조).

또한, 세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)는 폭 방향(도 14에 있어서 좌우 방향)에 대해, 부극판(156) 중 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측(도 14에 있어서 좌측 단부측)에 위치하는 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측[폭 방향에 대해 전극체(250)의 중심측]에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 부극 다른 쪽 단부(156c)가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)보다도 외측[폭 방향에 대해 전극체(250)의 중심으로부터 먼 측]에 위치하고 있다. 이 부극 다른 쪽 단부(156c)는 부극판(156)의 부극 미도포 시공부(156b)(그 일부)에 의해 구성된다. 이로 인해, 본 제2 실시예에서도, 부극 다른 쪽 단부(156c)를 부극 단자 부재(130)의 부극 집전부(132)에 용접함으로써, 부극판(156)과 부극 단자 부재(130)를 전기적으로 접속할 수 있다(도 3 참조).

또한, 본 제2 실시예의 전극체(250)에서는, 도 14에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)가, 폭 방향(도 14에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측(도 14에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)[부극판(156)의 한쪽 단부에 일치함]보다도 외측(도 14에 있어서 우측)에 위치하고 있다.

또한, 본 제2 실시예에서는 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)를, 미리, 가열에 의해 열수축시키고 있다. 구체적으로는, 후술하는 바와 같이 전극체(250)를 제조하는 과정(열처리 공정)에서, 세퍼레이터(250)의 제1 단부(257b)를 200℃로 가열하여 열수축시키고 있다.

또한, 세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)는 폭 방향(도 14에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)[정극판(155)의 다른 쪽 단부에 일치함]보다도 외측(도 14에 있어서 좌측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측(도 14에 있어서 좌측)에 위치하고 있다.

또한, 본 제2 실시예에서는, 세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)를, 미리, 가열에 의해 열수축시키고 있다. 구체적으로는, 후술하는 바와 같이 전극체(250)를 제조하는 과정(열처리 공정)에서, 세퍼레이터(250)의 제2 단부(257c)를 200℃로 가열하여 열수축시키고 있다.

본 제2 실시예의 비수전해질 2차 전지(200)에서는, 상술한 바와 같은 전극체(250)를 구비하고 있으므로, 「세퍼레이터(257)가 폭 방향(도 14에 있어서 좌우 방향)으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부[도 14에 있어서, 정극 도포 시공부(155d) 및 부극 도포 시공부(156d)의 좌우 단부]의 위치에서 정극판(155)과 부극판(156)이 접촉하여 단락하는 문제」를 방지할 수 있다.

구체적으로는, 비수전해질 2차 전지(200)의 온도가, 세퍼레이터(257)가 열수축하는 온도(예를 들어, 150℃)로 상승하였다고 해도, 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b) 및 제2 단부(257c)는, 미리, 가열에 의해 열수축시키고 있으므로, 그 이상 폭 방향으로 열수축하지 않는다. 상세하게는, 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)가, 폭 방향에 대해 내측(도 14에 있어서 좌측)으로 수축해 가는 것을 방지할 수 있다. 또한, 제2 단부(257c)가, 폭 방향에 대해 내측(도 14에 있어서 우측)으로 수축해 가는 것을 방지할 수 있다.

이에 의해, 「세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)가, 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)] 사이에 들어가, 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)와 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)가 접촉한다」는 문제를 방지할 수 있다. 또한, 「세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)가, 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)] 사이에 들어가, 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)와 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)가 접촉한다」는 문제를 방지할 수 있다.

따라서, 본 제2 실시예의 비수전해질 2차 전지(200)는 세퍼레이터(257)가 열수축하는 온도(예를 들어, 150℃)까지 상승한 경우라도, 전극체(250)의 폭 방향(도 14에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)과 부극판(156) 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하고, 정극판(155)과 부극판(156)의 전기적 절연을 유지할 수 있다. 또한, 세퍼레이터(257)의 중간부(257d)는 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)]에 끼워져 압박되어 있으므로, 세퍼레이터(257)가 열수축하는 온도(예를 들어, 150℃)까지 상승한 경우라도, 폭 방향으로 수축하기 어렵게 되어 있다.

다음에, 비수전해질 2차 전지(200)의 제조 방법에 대해 설명한다.

우선, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 띠 형상의 정극 집전 부재(151)의 표면에 정극 합재층(152)이 도포 시공된 정극판(155)을 준비한다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 띠 형상의 부극 집전 부재(158)의 표면에 부극 합재층(159)이 도포 시공된 부극판(156)을 준비한다.

또한, 열처리 공정에 있어서, 세퍼레이터(257)의 폭 방향 양단부[제1 단부(257b) 및 제2 단부(257c)]를 가열에 의해 열수축시킨다.

구체적으로는, 도 16에 도시한 바와 같이 200℃로 가열한 열 롤러(11)와 열 롤러(12)로, 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)를 그 두께 방향으로 끼우는 동시에, 200℃로 가열한 열 롤러(13)와 열 롤러(14)로, 세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)를 그 두께 방향으로 끼우고, 열 롤러(11 내지 14)를 회전시키면서 세퍼레이터(257)를 그 길이 방향으로 이동시켜 간다. 이에 의해, 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b) 및 제2 단부(257c)를 열수축시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 제1 단부(257b) 및 제2 단부(257c)가 열수축한 세퍼레이터(257)를 제조할 수 있다.

다음에, 도 17에 도시한 바와 같이, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(257)가 겹치도록 하고, 이들을 편평 형상으로 권회하여 전극체(150)를 형성한다(도 5 참조). 단, 세퍼레이터(257)의 제1 단부(257b)가, 폭 방향(도 17에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측(도 17에 있어서 좌측)에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측(도 17에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)보다도 외측(도 17에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 세퍼레이터(257)의 제2 단부(257c)가, 폭 방향에 대해, 부극판(156)의 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측(도 17에 있어서 우측)에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)보다도 외측(도 17에 있어서 좌측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측(도 17에 있어서 좌측)에 위치하도록, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(257)를 배치하여 권회한다.

계속해서, 전극체(250)의 정극 한쪽 단부(155c)의 상단부에, 정극 단자 부재(120)의 정극 집전부(122)를 용접한다(도 3 참조). 또한, 전극체(250)의 부극 다른 쪽 단부(156c)의 상단부에, 부극 단자 부재(130)의 부극 집전부(132)를 용접한다. 그 후, 이 전극체(250)를, 각형 수용부(111) 내에 수용하는 동시에, 덮개부(112)로 각형 수용부(111)의 개구를 폐색한다. 계속해서, 덮개부(112)와 각형 수용부(111)를 용접한다. 계속해서, 덮개부(112)에 형성되어 있는 도시하지 않은 주액구로부터, 각형 수용부(111) 내에 비수전해액을 주입한다[이때, 전극체(250) 내에 비수전해액을 함침시킴]. 그 후, 주액구를 밀봉하여, 본 제2 실시예의 비수전해질 2차 전지(200)가 완성된다.

(제3 실시예)

본 제3 실시예의 비수전해질 2차 전지(300)는 제1 실시예의 비수전해질 2차 전지(100)와 비교하여, 전극체만이 다르고, 그 외에 대해서는 마찬가지이다. 따라서, 여기서는 제1 실시예와 다른 점을 중심으로 설명하고, 동일한 점에 대해서는 설명을 생략 또는 간략화한다.

본 제3 실시예의 전극체(350)에서는, 도 18에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)가, 폭 방향(도 18에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155) 중 폭 방향에 대해 한쪽 단부측(도 18에 있어서 우측 단부측)에 위치하는 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측(도 18에 있어서 좌측)에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 정극 한쪽 단부(155c)가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)보다도 외측(도 18에 있어서 우측)에 위치하고 있다. 이 정극 한쪽 단부(155c)는 정극판(155)의 정극 미도포 시공부(155b)(그 일부)에 의해 구성되어 있다. 이로 인해, 본 제3 실시예에서도, 정극 한쪽 단부(155c)를 정극 단자 부재(120)의 정극 집전부(122)에 용접함으로써, 정극판(155)과 정극 단자 부재(120)를 전기적으로 접속할 수 있다(도 3 참조).

또한, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)는 폭 방향(도 18에 있어서 좌우 방향)에 대해, 부극판(156) 중 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측(도 18에 있어서 좌측 단부측)에 위치하는 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측[폭 방향에 대해 전극체(350)의 중심측]에 위치하고 있다. 바꾸어 말하면, 부극 다른 쪽 단부(156c)가, 폭 방향에 대해, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)보다도 외측[폭 방향에 대해 전극체(350)의 중심으로부터 먼 측]에 위치하고 있다. 이 부극 다른 쪽 단부(156c)는 부극판(156)의 부극 미도포 시공부(156b)(그 일부)에 의해 구성된다. 이로 인해, 본 제3 실시예에서도, 부극 다른 쪽 단부(156c)를 부극 단자 부재(130)의 부극 집전부(132)에 용접함으로써, 부극판(156)과 부극 단자 부재(130)를 전기적으로 접속할 수 있다(도 3 참조).

또한, 본 제3 실시예의 전극체(350)에서는, 도 18에 도시한 바와 같이 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)가, 폭 방향(도 18에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측(도 18에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)[부극판(156)의 한쪽 단부에 일치함]보다도 외측(도 18에 있어서 우측)에 위치하고 있다.

또한, 본 제3 실시예에서는 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)를, 정극판(155) 중 세퍼레이터(357)와 그 두께 방향(도 18에 있어서 하방)에 대해 대향하는 부위에 열 용착하고 있다. 구체적으로는, 후술하는 바와 같이, 전극체(350)를 제조하는 과정에서, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)를, 정극판(155) 중 세퍼레이터(357)와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위[정극 미도포 시공부(155b)]에 열 용착하고 있다. 또한, 도 18에 있어서 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)]의 상면과 접촉하는 세퍼레이터(357)는, 그 제1 단부(357b)가, 도 18에 있어서 자신의 하방에 위치하는 제1 단부(357b)와 일체로 되어, 정극 미도포 시공부(155b)에 열 용착하고 있다.

또한, 본 제3 실시예에서는 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)를, 정극 미도포 시공부(155b)(그 일부)에 열 용착하고 있다. 이로 인해, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)를, 정극판(155)에 대해 적절하게 접착(용착)할 수 있다.

또한, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)는 폭 방향(도 18에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)[정극판(155)의 다른 쪽 단부에 일치함]보다도 외측(도 18에 있어서 좌측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측(도 18에 있어서 좌측)에 위치하고 있다.

또한, 본 제3 실시예에서는 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)를, 부극판(156) 중 세퍼레이터(357)와 그 두께 방향(도 18에 있어서 상하 방향)에 대해 대향하는 부위에 열 용착하고 있다. 구체적으로는, 후술하는 바와 같이, 전극체(350)를 제조하는 과정에서, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)를, 부극판(156) 중 세퍼레이터(357)와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위[부극 미도포 시공부(156b)]에 열 용착하고 있다.

또한, 본 제3 실시예에서는 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)를, 부극 미도포 시공부(156b)(그 일부)에 열 용착하고 있다. 이로 인해, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)를, 부극판(156)에 대해, 적절하게 접착(용착)할 수 있다.

본 제3 실시예의 비수전해질 2차 전지(300)에서는, 상술한 바와 같은 전극체(350)를 구비하고 있으므로, 「세퍼레이터(357)가 폭 방향(도 18에 있어서 좌우 방향)으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부[도 18에 있어서, 정극 도포 시공부(155d) 및 부극 도포 시공부(156d)의 좌우 단부]의 위치에서 정극판(155)과 부극판(156)이 접촉하여 단락하는 문제」를 방지할 수 있다.

구체적으로는, 비수전해질 2차 전지(300)의 온도가, 세퍼레이터(357)가 열수축하는 온도(예를 들어, 150℃)로 상승하였다고 해도, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b) 및 제2 단부(357c)는 열 용착 시의 가열에 의해 이미 열수축하고 있으므로, 그 이상 폭 방향으로 열수축하기 어렵게 되어 있다.

또한, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)를, 정극판(155) 중 두께 방향에 대향하는 부위에 접착(용착)하고 있으므로, 열수축에 의해 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)가 폭 방향 내측(도 18에 있어서 좌측)으로 이동하려고 해도, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)가 폭 방향 내측으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 「세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)가, 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)] 사이에 들어가, 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)와 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)가 접촉한다」는 문제를 방지할 수 있다.

또한, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)를, 부극판(156) 중 두께 방향에 대향하는 부위에 접착(용착)하고 있으므로, 열수축에 의해 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)가 폭 방향 내측(도 18에 있어서 우측)으로 이동하려고 해도, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)가 폭 방향 내측으로 이동하는 것을 방지할 수 있다. 이에 의해, 「세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)가, 정극판(155)[정극 도포 시공부(155d)]과 부극판(156)[부극 도포 시공부(156d)] 사이에 들어가, 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)와 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)가 접촉한다」는 문제를 방지할 수 있다.

따라서, 본 제3 실시예의 비수전해질 2차 전지(300)는 세퍼레이터(357)가 열수축하는 온도(예를 들어, 150℃)까지 상승한 경우라도, 전극체(350)의 폭 방향(도 18에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)과 부극판(156) 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하고, 정극판(155)과 부극판(156)의 전기적 절연을 유지할 수 있다.

다음에, 비수전해질 2차 전지(300)의 제조 방법에 대해 설명한다.

우선, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 띠 형상의 정극 집전 부재(151)의 표면에 정극 합재층(152)이 도포 시공된 정극판(155)을 준비한다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시한 바와 같이, 띠 형상의 부극 집전 부재(158)의 표면에 부극 합재층(159)이 도포 시공된 부극판(156)을 준비한다. 또한, 폴리프로필렌/폴리에틸렌/폴리프로필렌 3층 구조 복합체 다공질 시트로 이루어지는 띠 형상의 세퍼레이터(357)를 준비한다.

다음에, 도 19에 도시한 바와 같이, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(357)를 겹친다. 단, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)가, 폭 방향(도 19에 있어서 좌우 방향)에 대해, 정극판(155)의 정극 한쪽 단부(155c)보다도 내측(도 19에 있어서 좌측)에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 한쪽 단부(155f)보다도 외측(도 19에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 한쪽 단부(156f)보다도 외측(도 19에 있어서 우측)에 위치하고, 또한 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)가, 폭 방향에 대해, 부극판(156)의 부극 다른 쪽 단부(156c)보다도 내측(도 19에 있어서 우측)에 위치하고, 정극판(155)의 정극 도포 시공부(155d)의 다른 쪽 단부(155g)보다도 외측(도 19에 있어서 좌측)에 위치하고, 또한 부극판(156)의 부극 도포 시공부(156d)의 다른 쪽 단부(156g)보다도 외측(도 19에 있어서 좌측)에 위치하도록, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(357)를 배치한다.

이와 같이, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(357)를 겹친 상태에서, 200℃로 가열한 열 롤러(11)와 열 롤러(12)로, 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b) 및 정극판(155)의 정극 미도포 시공부(155b)를 그 두께 방향으로 끼우는(압접하는) 동시에, 200℃로 가열한 열 롤러(13)와 열 롤러(14)로, 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c) 및 부극판(156)의 부극 미도포 시공부(156b)를 그 두께 방향으로 끼워(압접하여), 열 롤러(11 내지 14)를 회전시키면서, 정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(357)를 그 길이 방향(도 19에 있어서 상방)으로 이동시켜 간다. 또한, 열 롤러(12)는, 도 19에 있어서 열 롤러(11)의 이측(종이면에 직교하는 방향에서 볼 때 안측)에 위치하고, 열 롤러(14)는 도 19에 있어서 열 롤러(13)의 이측(종이면에 직교하는 방향에서 볼 때 안측)에 위치하고 있다.

이에 의해, 세퍼레이터(350)의 제1 단부(357b)를, 정극판(155) 중 세퍼레이터(357)와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위[정극 미도포 시공부(155b)]에 열 용착할 수 있다. 또한, 세퍼레이터(350)의 제2 단부(357c)를, 부극판(156) 중 세퍼레이터(357)와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위[부극 미도포 시공부(156b)]에 열 용착할 수 있다. 그리고, 열 용착 후, 이들[정극판(155), 부극판(156) 및 세퍼레이터(357)]을 편평 형상으로 권회하여 전극체(350)를 형성한다(도 5 참조).

또한, 본 제3 실시예에서는 정극판(155) 중 세퍼레이터(357)의 제1 단부(357b)와 두께 방향에 대해 대향하는 부위[정극 미도포 시공부(155b)]에, 미리, 접착제(예를 들어, 폴리올레핀계 접착제)를 도포하고 있다. 또한, 부극판(156) 중 세퍼레이터(357)의 제2 단부(357c)와 두께 방향에 대해 대향하는 부위[부극 미도포 시공부(156b)]에도, 미리, 접착제(예를 들어, 폴리올레핀계 접착제)를 도포하고 있다.

계속해서, 전극체(350)의 정극 한쪽 단부(155c)의 상단부에, 정극 단자 부재(120)의 정극 집전부(122)를 용접한다(도 3 참조). 또한, 전극체(350)의 부극 다른 쪽 단부(156c)의 상단부에 부극 단자 부재(130)의 부극 집전부(132)를 용접한다. 그 후, 이 전극체(350)를, 각형 수용부(111) 내에 수용하는 동시에, 덮개부(112)로 각형 수용부(111)의 개구를 폐색한다. 계속해서, 덮개부(112)와 각형 수용부(111)를 용접한다. 계속해서, 덮개부(112)에 형성되어 있는 도시하지 않은 주액구로부터, 각형 수용부(111) 내에 비수전해액을 주입한다[이때, 전극체(250) 내에 비수전해액을 함침시킴]. 그 후, 주액구를 밀봉하여, 본 제3 실시예의 비수전해질 2차 전지(300)가 완성된다.

(가열 시험)

다음에, 제1 실시예 내지 제3 실시예의 비수전해질 2차 전지(100 내지 300)를 각각 5개씩 준비하였다. 또한, 비교예로서, 제2 실시예의 비수전해질 2차 전지(200)와 비교하여, 세퍼레이터의 제1 단부 및 제2 단부를 열수축시키고 있지 않은(열처리 공정을 행하고 있지 않은) 점만이 다른 비수전해질 2차 전지를 5개 준비하였다. 그리고, 이들 전지(합계 20개의 전지)에 대해, 가열 시험을 행하여 내부 단락의 발생을 조사하였다.

구체적으로는, 우선, 가열 시험을 행하기 전에, 제1 실시예 내지 제3 실시예 및 비교예의 전지(합계 20개의 전지)에 대해 25℃의 온도 환경 하에서, 전지 용량을 측정하였다. 구체적으로는, 각 전지의 전압이 4.2V에 도달할 때까지, 1C (5.5A)의 정전류로 충전을 행하고, 계속해서 전지의 전압을 4.2V로 유지하면서, 전류값이 0.1C(0.55A)로 될 때까지 충전을 행하였다. 이에 의해, 비수전해질 2차 전지(100)를 SOC 100％로 하였다.

또한, 1C는 정격 용량값(공칭 용량값)의 용량을 갖는 전지를 정전류 방전하여, 1시간만에 방전 종료로 되는 전류값이다. 제1 실시예 내지 제3 실시예의 비수전해질 2차 전지(100 내지 300) 및 비교예의 비수전해질 2차 전지는 모두 정격 용량(공칭 용량)이 5.5Ah이므로, 1C＝5.5A로 된다.

또한, SOC는 State Of Charge(충전 상태, 충전율)의 개략이다.

그 후, 각 전지의 전압이 2.5V에 도달할 때까지, 1C(5.5A)의 정전류로 방전을 행하였다. 이에 의해, 각 전지를 SOC 0％로 하였다. 이때의 방전 전기량을, 각 전지의 전지 용량으로서 측정하여 실시예 및 비교예마다 그 평균값(평균 용량)을 산출하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 제1 실시예의 전지에서는 평균 용량(5개의 전지의 전지 용량의 평균값)이 5.48Ah로 되었다. 제2 실시예의 전지에서는 평균 용량이 5.50Ah로 되었다. 제3 실시예의 전지에서는 평균 용량이 5.47Ah로 되었다. 비교예의 전지에서는 평균 용량이 5.52Ah로 되었다.

다음에, 각 전지에 대해 가열 시험을 행하였다. 구체적으로는, 우선, 각 전지를 SOC 80％(전지 전압 3.8V)로 조정하고, 이들을 가열 시험 장치의 시험실 내에 배치하였다. 그리고, 시험실 내의 온도를 매분 5℃씩 승온시켜 가고, 시험실 내의 온도를 160℃로 하였다. 그 후, 시험실 내의 온도를 160℃로 유지하여, 각 전지를 160℃의 시험실 내에 30분간 방치하였다. 그 사이, 각 전지에 대해 전지 온도를 측정하여, 각 전지의 최고 도달 온도를 검출하였다. 또한, 160℃는 세퍼레이터가 열수축하는 온도이다.

또한, 가열 시험 동안, 각 전지에 대해 전지 전압을 측정하여, 가열 시험 후의 전지 전압을 검출하였다. 그런데, 내부 단락(세퍼레이터의 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉)이 발생한 전지는 전지 전압이 0V까지 저하되어 버린다. 따라서, 가열 시험에 의해 전지 전압이 0V로 된 전지는, 세퍼레이터의 열수축에 의해, 세퍼레이터의 폭 방향 단부(제1 단부 및 제2 단부)의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 내부 단락이 발생하였다고 생각할 수 있다. 이들 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 비교예의 전지는 모두 가열 시험에 의해 전지 전압이 0V로 되었다. 또한, 가열 시험에 있어서의 최고 도달 온도가 210℃로 되어, 시험실 내의 온도(16O℃)보다도 5O℃나 높아졌다. 이 결과로부터, 비교예의 전지에서는, 세퍼레이터의 열수축에 의해, 세퍼레이터의 폭 방향 단부(제1 단부 및 제2 단부)의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 내부 단락이 발생하였다고 생각된다. 그리고, 이 내부 단락에 의해, 전지의 발열이 촉진되어 전지 온도가 210℃까지 상승하였다고 생각된다.

이에 대해, 제1 실시예 내지 제3 실시예의 전지는 모두 전지 전압이 3.8V로 유지되었다. 또한, 가열 시험에 있어서의 최고 도달 온도가 160℃로 되어, 시험실 내의 온도(160℃)로 바뀌지 않았다. 이 결과로부터, 제1 실시예 내지 제3 실시예의 전지에서는, 가열 시험(세퍼레이터가 열수축하는 온도까지 가열하는 시험)을 행해도, 전극체의 폭 방향에 대해, 정극판과 부극판 사이에 세퍼레이터를 개재시킨 상태를 유지하고, 정극판과 부극판의 전기적 절연을 유지할 수 있었다고 할 수 있다. 즉, 「세퍼레이터가 폭 방향으로 열수축하는 것에 따라서, 폭 방향 단부의 위치에서 정극판과 부극판이 접촉하여 내부 단락하는 문제」를 방지할 수 있었다고 할 수 있다. 그 이유는 각 실시예에 있어서 설명한 바와 같다.

이상에 있어서, 본 발명을 제1 실시예 내지 제3 실시예에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시예로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 적절하게 변경하여 적용할 수 있는 것은 물론이다.

100, 200, 300 : 비수전해질 2차 전지
110 : 전지 케이스
150, 250, 350 : 전극체(비수전해질 2차 전지용 전극체)
155 : 정극판
155b : 정극 미도포 시공부
155c : 정극 한쪽 단부
155d : 정극 도포 시공부
151 : 정극 집전 부재
152 : 정극 합재층
156 : 부극판
156b : 부극 미도포 시공부
156c : 부극 다른 쪽 단부
156d : 부극 도포 시공부
158 : 부극 집전 부재
159 : 부극 합재층
157, 257, 357 : 세퍼레이터
157b, 257b, 357b : 세퍼레이터의 제1 단부
157c, 257c, 357c : 세퍼레이터의 제2 단부
157d, 257d, 357d : 세퍼레이터 중간부

Claims

정극판, 부극판 및 상기 정극판과 상기 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖고, 상기 정극판, 상기 부극판 및 상기 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 비수전해질 2차 전지용 전극체이며,
상기 정극판은 정극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 정극 합재층을 갖고,
상기 부극판은 부극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층을 갖고,
상기 세퍼레이터는 상기 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고,
상기 세퍼레이터의 제1 단부는,
상기 폭 방향에 대해, 상기 정극판 중 상기 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고,
상기 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 이루어지고,
상기 세퍼레이터의 제2 단부는,
상기 폭 방향에 대해, 상기 부극판 중 상기 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고,
상기 중간부의 두께보다도 두껍게 되어 이루어지는, 비수전해질 2차 전지용 전극체.
정극판, 부극판 및 상기 정극판과 상기 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖고, 상기 정극판, 상기 부극판 및 상기 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 비수전해질 2차 전지용 전극체이며,
상기 정극판은 정극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 정극 합재층을 갖고,
상기 부극판은 부극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층을 갖고,
상기 세퍼레이터는 상기 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고,
상기 세퍼레이터의 제1 단부는,
상기 폭 방향에 대해, 상기 정극판 중 상기 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고,
상기 세퍼레이터의 제1 단부를, 미리, 가열에 의해 열수축시켜 이루어지고,
상기 세퍼레이터의 제2 단부는,
상기 폭 방향에 대해, 상기 부극판 중 상기 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고,
상기 세퍼레이터의 제2 단부를, 미리, 가열에 의해 열수축시켜 이루어지는, 비수전해질 2차 전지용 전극체.
정극판, 부극판 및 상기 정극판과 상기 부극판 사이에 개재하는 세퍼레이터를 갖고, 상기 정극판, 상기 부극판 및 상기 세퍼레이터가, 각각의 폭 방향을 일치시켜 겹치는 비수전해질 2차 전지용 전극체이며,
상기 정극판은 정극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 정극 합재층을 갖고,
상기 부극판은 부극 집전 부재와, 그 표면에 도포 시공된 부극 합재층을 갖고,
상기 세퍼레이터는 상기 폭 방향에 대해, 한쪽 단부측에 위치하는 제1 단부와, 다른 쪽 단부측에 위치하는 제2 단부와, 상기 제1 단부와 상기 제2 단부 사이에 위치하는 중간부를 갖고,
상기 세퍼레이터의 제1 단부는,
상기 폭 방향에 대해, 상기 정극판 중 상기 폭 방향에 대해 한쪽 단부측에 위치하는 정극 한쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공된 정극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공된 부극 도포 시공부의 한쪽 단부보다도 외측에 위치하고,
상기 정극판 중 상기 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에, 열 용착하여 이루어지고,
상기 세퍼레이터의 제2 단부는,
상기 폭 방향에 대해, 상기 부극판 중 상기 폭 방향에 대해 다른 쪽 단부측에 위치하는 부극 다른 쪽 단부보다도 내측에 위치하고, 상기 정극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고, 또한 상기 부극 도포 시공부의 다른 쪽 단부보다도 외측에 위치하고,
상기 부극판 중 상기 세퍼레이터와 그 두께 방향에 대해 대향하는 부위에, 열 용착하여 이루어지는, 비수전해질 2차 전지용 전극체.
제3항에 있어서, 상기 정극판 중 상기 세퍼레이터의 상기 제1 단부가 열 용착되어 있는 부위는, 상기 정극판 중 상기 정극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 정극 미도포 시공부의 적어도 일부이고,
상기 부극판 중 상기 세퍼레이터의 상기 제2 단부가 열 용착되어 있는 부위는, 상기 부극판 중 상기 부극 합재층이 도포 시공되어 있지 않은 부극 미도포 시공부의 적어도 일부인, 비수전해질 2차 전지용 전극체.
제1항 내지 제4 중 어느 한 항에 기재된 비수전해질 2차 전지용 전극체를 구비하는, 비수전해질 2차 전지.