KR20160134516A - 이차 전지 - Google Patents

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KR20160134516A
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Abstract

전지 케이스(30)의 열팽창 계수는, 절연 필름(10) 및 세퍼레이터(70)의 열팽창 계수보다 작다. 절연 필름(10)은, 전극체(80) 및 전지 케이스(30)에 접촉하여 보유 지지된 부분에 있어서, 전극체(80)의 최표면의 세퍼레이터(70) 및 전지 케이스(30)와 각각 접착되어 있다. 절연 필름(10)과 전지 케이스(30) 사이의 제1의 90도 박리 강도는, 절연 필름(10)과 세퍼레이터(70) 사이의 제2의 90도 박리 강도보다도 크고, 제1의 90도 박리 강도가 15mN/㎝ 이상이며, 제2의 90도 박리 강도는 5mN/㎝ 이상이다.

Description

이차 전지{SECONDARY BATTERY}
본 발명은 이차 전지에 관한 것이다.
리튬 이온 이차 전지로 대표되는 비수 전해액 이차 전지 등의 이차 전지는, 기존의 전지에 비해 경량이며 또한 에너지 밀도가 높으므로, 최근, 퍼스널 컴퓨터나 휴대 단말기 등의 소위 포터블 전원이나 차량 구동용 전원으로서 사용되고 있다. 특히, 경량이며 고에너지 밀도가 얻어지는 리튬 이온 이차 전지는, 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHV) 등의 차량의 구동용 고출력 전원으로서 금후 점점 보급되어 가는 것이 기대되고 있다.
이러한 종류의 이차 전지는, 전형적으로는 긴 형상 정극 시트 및 긴 형상 부극 시트를 긴 형상 세퍼레이터와 함께 적층하고 권회시킨 권회 전극체가, 전지 케이스에 수용된 구조를 갖고 있다. 전지 케이스로서는, 물리적 강도가 크다고 하는 관점에서, 종종 금속제의 케이스가 사용되고 있다. 권회 전극체에서는, 폭 방향(긴 방향에 직교하는 방향)의 양단부에 집전부가 설치되고, 집전부에 있어서는 정극 및 부극이 노출되어 있다. 따라서, 전지 케이스가 금속제인 경우에는, 예를 들어 일본 특허 출원 공개 제2013-222504호에 기재된 바와 같이, 전지 케이스와 전극체를 절연하기 위해, 전극체를 주머니 형상의 절연 필름으로 포장하는 것이 행해지고 있다. 그리고, 차량의 진동 등에 의해 전극체가 전지 케이스 내를 이동하지 않도록, 절연 필름은, 전지 케이스에 열용착에 의해 고정되는 경우가 있다.
본 발명자들은, 이차 전지의 체적 효율을 향상시키기 위해, 절연 필름의 박형화에 관한 검토를 행하였다. 그 검토의 결과, 이차 전지가 고온(예를 들어 60℃ 이상)과 저온(예를 들어 －30℃ 이하) 사이의 온도 변화를 반복해서 받은 경우에, 절연 필름에 파열이 발생하기 쉬워진다고 하는 새로운 문제가 있는 것이 발견되었다. 절연 필름에 파열이 발생하면, 전극체와 전지 케이스를 절연할 수 없게 될 우려가 있다.
본 발명은 전극체와 전지 케이스 사이에 절연 필름을 구비하는 이차 전지이며, 고온과 저온 사이의 온도 변화를 반복해서 받아도 절연 필름의 파열의 발생이 억제된 이차 전지를 제공한다.
본 발명의 형태는, 정극, 부극 및 세퍼레이터를 갖고, 최표면이 세퍼레이터인 전극체와, 상기 전극체를 수용하는 전지 케이스와, 상기 전극체 및 상기 전지 케이스에 접촉하여 보유 지지된 절연 필름을 구비하는 이차 전지에 관한 것이다. 상기 전지 케이스의 열팽창 계수는, 상기 절연 필름 및 상기 세퍼레이터의 열팽창 계수보다 작다. 상기 절연 필름은, 상기 전극체 및 상기 전지 케이스에 접촉하여 보유 지지된 부분에 있어서, 상기 전극체의 최표면의 세퍼레이터 및 상기 전지 케이스와 각각 접착되어 있다. 접착 부분에 있어서의 상기 절연 필름과 상기 전지 케이스 사이의 제1의 90도 박리 강도(이하, 「박리 강도 A」라고 칭하는 경우가 있음)는, 접착 부분에 있어서의 상기 절연 필름과 상기 세퍼레이터 사이의 제2의 90도 박리 강도(이하, 「박리 강도 B」라고 칭하는 경우가 있음)보다도 크다. 상기 제1의 90도 박리 강도는, 15mN/㎝ 이상이며, 상기 제2의 90도 박리 강도는, 5mN/㎝ 이상이다. 이러한 구성에 따르면, 고온(예를 들어 60℃ 이상)과 저온(예를 들어 －30℃ 이하) 사이의 온도 변화를 반복해서 받아도 절연 필름의 파열의 발생이 억제된 이차 전지를 제공할 수 있다.
상기 절연 필름 중 적어도 한쪽의 면에 친수화 처리가 실시되어 있고, 당해 친수화 처리된 면이, 상기 전지 케이스의 내벽을 향하고 있어도 된다. 이러한 구성에 따르면, 상기 제2의 90도 박리 강도보다도 큰 상기 제1의 90도 박리 강도를 얻는 것이 용이하다.
상기 절연 필름의 두께가, 70㎛ 이하여도 된다. 이 범위의 두께의 절연 필름의 사용은, 전지의 체적 효율의 면에서 유리하며, 또한 이 범위의 두께의 절연 필름에서는, 고온과 저온 사이의 온도 변화를 반복해서 받았을 때에 특히 파열이 발생하기 쉬우므로, 파열 발생의 억제 효과가 특히 크다.
상기 제1의 90도 박리 강도가 25∼50mN/㎝이며, 상기 제2의 90도 박리 강도가 5∼30mN/㎝여도 된다. 이러한 범위의 박리 강도를 갖는 이차 전지는, 제조가 용이하다.
상기 전지 케이스가 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이며, 상기 세퍼레이터가 폴리올레핀제이며, 또한 상기 절연 필름이 폴리올레핀제여도 된다. 이러한 재질의 조합에 따르면, 적절한 제1의 90도 박리 강도 및 제2의 90도 박리 강도를 얻는 것이 용이하다.
본 발명의 예시적인 실시예의 특징, 이점 및 기술적 및 산업적 의의는 유사한 요소들을 유사한 도면 부호로 나타낸 첨부 도면을 참조로 하여 이하에 설명된다.
도 1은 일 실시 형태에 관한 이차 전지의 구성을 모식적으로 도시하는 분해 사시도.
도 2는 일 실시 형태에 관한 이차 전지의 구성을 모식적으로 도시하는 도면.
도 3은 일 실시 형태에 관한 이차 전지의 권회 전극체를 도시하는 도면.
도 4a는 절연 필름의 파열의 발생의 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이며, 고온하에 두기 전의 상태를 도시하는 도면.
도 4b는 절연 필름의 파열의 발생의 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이며, 고온하에 둔 상태를 도시하는 도면.
도 4c는 절연 필름의 파열의 발생의 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이며, 저온하에 둔 상태를 도시하는 도면.
이하, 도면을 참조하면서, 본 발명에 의한 실시 형태를 설명한다. 또한, 본 명세서에 있어서 특별히 언급하고 있는 사항 이외의 사항이며 본 발명의 실시에 필요한 사항(예를 들어, 본 발명을 특징짓지 않는 전지의 일반적인 구성 및 제조 프로세스)은, 당해 분야에 있어서의 종래 기술에 기초하는 당업자의 설계 사항으로서 파악될 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 개시되어 있는 내용과 당해 분야에 있어서의 기술 상식에 기초하여 실시할 수 있다. 또한, 이하의 도면에 있어서는, 동일한 작용을 발휘하는 부재·부위에는 동일한 부호를 부여하여 설명하고 있다. 또한, 각 도면에 있어서의 치수 관계(길이, 폭, 두께 등)는 실제의 치수 관계를 반영하는 것은 아니다.
또한, 본 명세서에 있어서 「이차 전지」라 함은, 반복 충방전 가능한 축전 디바이스 일반을 말하며, 리튬 이온 이차 전지 등의 소위 축전지 및 전기 이중층 캐패시터 등의 축전 소자를 포함하는 용어이다. 이하, 본 발명의 실시 형태를 편평 각형의 리튬 이온 이차 전지를 예로 하여 설명한다. 또한, 본 발명을 이러한 실시 형태에 기재된 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.
도 1은 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(100)의 구성을 모식적으로 도시하는 분해 사시도이다. 도 2는 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(100)의 구성(특히 내부의 구성)을 모식적으로 도시한다. 이 리튬 이온 이차 전지(100)는, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 전극체(80)와 전지 케이스(30)와 절연 필름(10)을 구비하고 있다.
〔전극체〕
도 2 및 도 3에 도시되는 바와 같이, 본 실시 형태에 사용되는 전극체(80)는, 정극(정극 시트)(50), 부극(부극 시트)(60) 및 2매의 세퍼레이터(70, 72)가 적층되어 권회되어 이루어지는 편평 형상의 권회 전극체(80)이다. 권회 전극체(80)에 있어서, 세퍼레이터(70)가, 최표면에 위치하고 있다. 또한, 전극체(80)는, 권회형의 전극체에 한정되지 않고, 적층형의 전극체여도 된다. 적층형의 전극체인 경우에는, 세퍼레이터가 최표면에 위치한다. 또한, 여기서 최표면이라 함은, 가장 외측의 표면이며 노출되어 있는 표면을 말한다.
정극 시트(50)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 긴 형상의 정극 집전체(52)(정극 코어재)를 갖고 있다. 또한, 정극 시트(50)는, 정극 활물질층 비형성 부분(비도포 시공부)(53)과 정극 활물질층(54)을 갖고 있다. 정극 활물질층 비형성 부분(53)은 정극 집전체(52)의 폭 방향 편측의 테두리부를 따라 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 정극 활물질층(54)은, 정극 집전체(52)의 양면에 형성되어 있지만, 정극 집전체(52)의 한쪽의 면에만 형성되어 있어도 된다.
정극 활물질층(54)은, 정극 활물질을 포함하는 층이다. 정극 활물질층(54)은, 전형적으로는, 정극 활물질이 도전재와 함께 바인더(결착제)에 의해 서로 결합되고, 정극 집전체(52)에 접합된 형태일 수 있다. 이러한 정극 시트(50)는, 전형적으로는, 예를 들어 정극 활물질과 도전재와 바인더를 적당한 용매에 분산시켜 이루어지는 정극 페이스트(슬러리, 잉크 등을 포함함)를, 정극 활물질층 비형성 부분(53)을 제외한 정극 집전체(52)의 표면에 공급한 후, 건조하여 용매를 제거함으로써 제작할 수 있다. 정극 집전체(52)로서는, 도전성이 양호한 금속(예, 알루미늄, 니켈, 티타늄, 스테인리스강)으로 이루어지는 도전성 부재를 적절하게 사용할 수 있다. 여기서는, 정극 집전체(52)로서 알루미늄박을 사용하고 있다.
정극 활물질로서는, 리튬 이온을 흡장 및 방출 가능한 재료이며, 리튬 원소와 1종 또는 2종 이상의 전이 금속 원소를 포함하는 리튬 함유 화합물(예, 리튬 전이 금속 복합 산화물)을 적절하게 사용할 수 있다. 리튬 함유 화합물의 구체예로서는, 리튬 니켈 코발트 망간 복합 산화물(예, LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2)과 같은 3원계 리튬 함유 복합 산화물, 폴리 음이온계 화합물(예, LiFePO4, LiMnPO4) 등을 들 수 있다.
도전재는, 종래 이러한 종류의 리튬 이온 이차 전지에서 사용되고 있는 것이면 되고, 그 예로서는, 카본 분말이나 카본 파이버 등의 카본 재료를 들 수 있다. 카본 분말로서는, 다양한 카본 블랙, 그래파이트 분말 등의 카본 분말을 사용할 수 있다. 이러한 도전재는, 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 적절히 조합하여 사용할 수 있다.
바인더로서는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 정극에 사용되는 바인더와 마찬가지의 것을 적절히 채용할 수 있다. 예를 들어, 정극 활물질층(54)을 페이스트 공급에 의해 형성하는 경우에는, 이러한 페이스트를 구성하는 용매에 균일하게 용해 또는 분산될 수 있는 성상의 폴리머를 바인더로서 사용할 수 있다. 구체예로서는, 폴리불화비닐리덴(PVDF) 등을 들 수 있다.
상기한 정극 활물질층(54)을 구성하는 재료를 분산시키는 용매로서는, 사용하는 바인더의 성상에 따른 것이면 수성 용매 및 비수성 용매(유기 용매) 모두 사용 가능하다.
부극 시트(60)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 긴 형상의 부극 집전체(62)(부극 코어재)를 갖고 있다. 또한, 부극 시트(60)는, 부극 활물질층 비형성 부분(비도포 시공부)(63)과 부극 활물질층(64)을 갖고 있다. 부극 활물질층 비형성 부분(63)은 부극 집전체(62)의 폭 방향 편측의 테두리부를 따라 형성되어 있다. 본 실시 형태에서는, 부극 활물질층(64)은, 부극 집전체(62)의 양면에 형성되어 있지만, 부극 집전체(62)의 한쪽의 면에만 형성되어 있어도 된다.
부극 활물질층(64)은, 부극 활물질을 포함한다. 부극 활물질층(64)은, 전형적으로는, 부극 활물질이 바인더(결착제)에 의해 서로 결합됨과 함께, 부극 집전체(62)에 접합된 형태일 수 있다. 이러한 부극 시트(60)는, 예를 들어 부극 활물질과 바인더를 적당한 용매(예, 물이나 N-메틸-2-피롤리돈, 바람직하게는 물)에 분산시켜 이루어지는 부극 페이스트를 부극 집전체(62)의 표면에 공급한 후, 건조하여 용매를 제거함으로써 제작할 수 있다. 부극 집전체(62)로서는, 도전성이 양호한 금속(예, 구리, 니켈, 티타늄, 스테인리스강)으로 이루어지는 도전성 부재를 적절하게 사용할 수 있다. 여기서는, 부극 집전체(62)로서 구리박을 사용하고 있다.
부극 활물질로서는 특별히 제한되지 않고, 이러한 종류의 리튬 이온 이차 전지의 부극 활물질로서 사용할 수 있는 것이 알려져 있는 각종 재료의 1종을 단독으로, 또는 2종 이상을 조합하거나(혼합 또는 복합체화하거나) 하여 사용할 수 있다. 적합예로서, 흑연(그래파이트), 난흑연화 탄소(하드 카본), 이흑연화 탄소(소프트 카본) 등의 탄소계 재료를 들 수 있다. 그 중에서도, 흑연계 재료, 특히 적어도 일부의 표면에 비정질 탄소가 배치되어 있는 것을 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 이러한 탄소계 재료 외에, 예를 들어 Li4Ti5O12 등의 리튬 티타늄 복합 산화물, 리튬 전이 금속 복합 질화물 등의, 리튬 전이 금속 복합 산화물을 사용할 수도 있다.
바인더로서는, 일반적인 리튬 이온 이차 전지의 부극에 사용되는 바인더와 마찬가지의 것을 적절히 채용할 수 있다. 예를 들어, 스티렌부타디엔 고무(SBR) 등을 사용할 수 있다.
또한, 부극 활물질층(64)의 형성 방법에 따라서는, 증점제를 포함할 수 있다. 이러한 증점제로서는, 상기한 바인더와 마찬가지의 것을 사용해도 되고, 예를 들어 이하의 수용성 또는 수분산성의 폴리머를 채용해도 된다. 수용성의 폴리머로서는, 예를 들어 메틸셀룰로오스(MC), 카르복실메틸셀룰로오스(CMC), 아세트산프탈산셀룰로오스(CAP) 등의 셀룰로오스계 폴리머; 폴리비닐알코올(PVA) 등을 들 수 있다.
세퍼레이터(70, 72)는, 정극 시트(50)와 부극 시트(60)를 이격시키는 부재이다. 세퍼레이터(70, 72)는, 비수 전해질의 보유 지지 기능이나 셧 다운 기능을 구비하도록 구성된다. 세퍼레이터(70, 72)로서는, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르, 셀룰로오스, 폴리아미드 등의 수지제의 다공질막을 사용할 수 있다. 그 중에서도, PE나 PP 등의 폴리올레핀 수지로 이루어지는 다공질막이 바람직하다. 세퍼레이터(70, 72)는, 단일의 다공질막으로 구성되는 단층 구조여도 되고, 재질이나 성상(예, 평균 두께나 공공률)이 다른 2종 이상의 다공질막이 적층된 구조(예, PE층의 양면에 PP층이 적층된 3층 구조)여도 된다. 세퍼레이터(70, 72)의 부극측에 면하는 면에, 내열층(HRL)이 형성되어 있어도 된다.
권회 전극체(80)는, 정극 활물질층(54)과 부극 활물질층(64) 사이에 세퍼레이터(70, 72)를 개재시키면서, 정극 시트(50)와 부극 시트(60)를 적층하고, 권회한 후, 얻어진 권회체를 측면 방향으로부터 압박하여 편평 형상으로 찌부러뜨림으로써 제작될 수 있다.
본 실시 형태에서는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 부극 활물질층(64)의 폭 b1은 정극 활물질층(54)의 폭 a1보다도 조금 넓다. 또한 세퍼레이터(70, 72)의 폭 c1, c2는, 부극 활물질층(64)의 폭 b1보다도 조금 넓다(c1, c2＞b1＞a1). 정극 시트(50)와 부극 시트(60)와 세퍼레이터(70, 72)는, 길이 방향을 정렬시켜, 정극 시트(50), 세퍼레이터(70), 부극 시트(60), 세퍼레이터(72)의 순으로 겹쳐져 있다. 또한, 정극 시트(50)의 정극 활물질층 비형성 부분(비도포 시공부)(53)과 부극 시트(60)의 부극 활물질층 비형성 부분(비도포 시공부)(63)은, 세퍼레이터(70, 72)의 폭 방향에 있어서 서로 반대측으로 밀려나오도록 겹쳐져 있다. 겹쳐진 시트재는, 폭 방향으로 설정된 권회축 주위로 권회되어 있다.
〔절연 필름〕
전극체(80)와 전지 케이스(30) 사이에는, 당해 전극체(80)와 전지 케이스(30)를 격리시키는 절연 필름(10)이 배치되어 있다. 이러한 절연 필름(10)에 의해, 발전 요소인 전극체(80)와 전지 케이스(30)의 직접적인 접촉이 회피되고, 전극체(80)와 전지 케이스(30)의 절연을 확보할 수 있다. 본 실시 형태에서는, 절연 필름(10)은, 전극체(80)(특히 권회 부분)가 수용되도록 상단부측이 개구된 바닥이 있는 주머니 형상으로 형성되어 있다. 또한, 절연 필름(10)의 형상은, 전극체(80)와 전지 케이스(30)를 절연할 수 있는 한 주머니 형상에 한정되지 않고, 예를 들어 통 형상의 필름이어도 되고, 평면 형상의 필름이어도 된다. 절연 필름(10)의 재질은, 절연 부재로서 기능할 수 있는 재료로 구성되어 있으면 되고, 예를 들어 폴리올레핀[예, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE)] 등의 수지 재료를 적절하게 사용할 수 있다.
절연 필름(10)의 두께는, 특별히 제한이 없지만, 전지의 체적 효율의 관점에서, 작은 것이 바람직하다. 구체적으로는, 70㎛ 이하인 것이 바람직하고, 60㎛ 이하인 것이 보다 바람직하고, 58㎛ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 55㎛ 이하인 것이 특히 바람직하다. 한편, 필름 강도의 관점에서, 30㎛ 이상인 것이 바람직하고, 40㎛ 이상인 것이 보다 바람직하고, 42㎛ 이상인 것이 더욱 바람직하고, 45㎛ 이상인 것이 특히 바람직하다. 두께 70㎛ 이하(특히 60㎛ 이하)의 절연 필름(10)은, 고온과 저온 사이의 온도 변화를 반복해서 받았을 때에 파열이 특히 발생하기 쉽지만, 본 실시 형태에서는, 절연 필름(10)의 두께가 이 범위에 있어도, 고온과 저온 사이의 온도 변화를 반복해서 받았을 때의 파열의 발생이 충분히 억제되어 있다. 본 실시 형태에서는, 절연 필름(10)에는, 두께 50㎛의 것을 채용하고 있다.
〔전지 케이스〕
본 실시 형태의 전지 케이스(30)는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 내부 공간이 전극체(80)에 대응하는 상자 형상이 되도록 형성된, 코너부가 합계 8개소 있는 소위 각형(전형적으로는 직육면체 형상)의 전지 케이스인, 전지 케이스(30)는, 케이스 본체(32)와, 덮개(34)를 구비하고 있다. 케이스 본체(32)는, 바닥이 있는 사각 통 형상을 갖고 있으며, 일측면(상면)이 개구된 편평한 상자형의 용기이다. 덮개(34)는, 당해 케이스 본체(32)의 개구(상면의 개구)에 설치되어 당해 개구를 막는 부재이다. 케이스 본체(32)는, 그 상부의 개구를 통해 전극체(80) 및 절연 필름(10)을 수용할 수 있다. 케이스 본체(32)는, 케이스 내에 수용되는 권회 전극체(80)의 편평면에 대향하는 한 쌍의 광폭면(36)(도 1)과, 광폭면(36)에 인접하는 한 쌍의 협폭면(38)과, 저면(39)으로 구성되어 있다.
전지 케이스(30)의 재질에는, 절연 필름(10) 및 세퍼레이터(70, 72)의 열팽창 계수보다도 작은 열팽창 계수를 갖는 것이 선택된다. 절연 필름(10) 및 세퍼레이터(70, 72)에 통상 사용되는 재질보다도 열팽창 계수가 작은 재질의 예로서는, 알루미늄, 스테인리스강, 니켈 도금강 등의 금속 재료, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리이미드 수지 등의 수지 재료를 들 수 있다. 그 중에서도, 금속 재료가 바람직하다. 본 실시 형태에 사용되는 전지 케이스(30)[구체적으로는 본체(32) 및 덮개(34)]는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이다.
〔전지 전체의 구성〕
본 실시 형태에 있어서는, 리튬 이온 이차 전지(100)는, 차량용에 적합한 사이즈로 구성되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 전지 케이스(30)는, 권회 전극체(80)를 수용하는 공간으로서, 편평한 직사각형의 내부 공간을 갖고 있으며, 전지 케이스(30)의 편평한 내부 공간은, 권회 전극체(80)보다도 가로 폭이 조금 넓다. 이 전지 케이스(30)의 내부 공간에, 권회 전극체(80)가, 권회축에 직교하는 한 방향에 있어서 편평하게 변형시켜진 상태로 수용되어 있다. 케이스 본체(32)와 권회 전극체(80) 사이에는 절연 필름(10)이 배치되어, 케이스 본체(32)와 권회 전극체(80)가 절연되어 있다. 전지 케이스(30)의 덮개(34)에는, 정극 단자(42) 및 부극 단자(44)가 설치되어 있다. 정극 단자(42) 및 부극 단자(44)는, 전지 케이스(30)[덮개(34)]를 관통하여 전지 케이스(30)의 외부로 돌출되어 있다. 또한, 덮개(34)에는 안전 밸브(35)가 설치되어 있다. 안전 밸브(35)의 옆에는, 전지 제조 시에 전해액(도시하지 않음)을 주입하기 위한 주입구(도시하지 않음)가 형성되어 있다. 덮개(34)와 케이스 본체(32)의 이음매(32a)는, 레이저 용접 등에 의해 밀봉되어 있다.
권회 전극체(80)에서는, 세퍼레이터(70, 72)의 폭 방향에 있어서, 정극 시트(50)의 정극 활물질층 비형성 부분(비도포 시공부)(53)과 부극 시트(60)의 부극 활물질층 비형성 부분(비도포 시공부)(63)이 서로 반대측으로 밀려나와 있다. 이 중, 정극 활물질층 비형성 부분(53)에는 정극 집전 단자(92)가 부설되어 있고, 상술한 정극 단자(42)와 접속되어 있다. 정극 집전 단자(92)는, 예를 들어 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 이루어진다. 이 예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 정극 집전 단자(92)는, 권회 전극체(80)의 정극 활물질층 비형성 부분(53)의 중앙부로 연장되어 있다. 정극 집전 단자(92)의 선단부는, 정극 활물질층 비형성 부분(53)의 중앙부에 용접(예, 초음파 용접)되어 있다. 또한, 부극 활물질층 비형성 부분(63)에는 부극 집전 단자(94)가 부설되어 있고, 상술한 부극 단자(44)와 접속되어 있다. 부극 집전 단자(94)는, 예를 들어 구리 또는 구리 합금으로 이루어진다. 부극 집전 단자(94)는, 권회 전극체(80)의 부극 활물질층 비형성 부분(63)의 중앙부로 연장되어 있다. 부극 집전 단자(94)의 선단부는, 부극 활물질층 비형성 부분(63)의 중앙부에 용접(예, 저항 용접)되어 있다.
전지 케이스(30)의 내부에는, 전해액(도시하지 않음)이 봉입되어 있다. 전해액으로서는, 비수 용매와, 상기 용매에 용해 가능한 리튬염(지지 전해질)을 포함하는 비수 전해액을 바람직하게 사용할 수 있다. 상기 비수 용매로서는, 카보네이트류, 에스테르류, 에테르류, 니트릴류, 술폰류, 락톤류 등의 비프로톤성 용매를 사용할 수 있다. 예를 들어, 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 디에틸카보네이트(DEC), 디메틸카보네이트(DMC), 에틸메틸카보네이트(EMC), 1,2-디메톡시에탄, 1,2-디에톡시에탄, 테트라히드로푸란, 2-메틸테트라히드로푸란, 디옥산, 1,3-디옥솔란, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 에틸렌글리콜디메틸에테르, 아세토니트릴, 프로피오니트릴, 니트로메탄, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 술포란, γ-부티로락톤 등의, 일반적으로 리튬 이온 이차 전지의 전해액에 사용할 수 있는 것으로서 알려져 있는 비수 용매로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다.
상기 지지 전해질로서는, LiPF6, LiBF4, LiN(SO2CF3)2, LiN(SO2C2F5)2, LiCF3SO3, LiC4F9SO3, LiC(SO2CF3)3, LiClO4 등의, 리튬 이온 이차 전지의 전해액에 있어서 지지 전해질로서 기능할 수 있는 것이 알려져 있는 각종 리튬염으로부터 선택되는 1종 또는 2종 이상을 사용할 수 있다. 지지 전해질(지지염)의 농도는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 종래의 리튬 이온 이차 전지에서 사용되는 전해액과 마찬가지로 할 수 있다. 전형적으로는, 지지 전해질을 약 0.1mol/L∼5mol/L(예를 들어 약 0.8mol/L∼1.5mol/L) 정도의 농도로 함유하는 비수 전해액을 바람직하게 사용할 수 있다.
또한, 비수 전해액은, 리튬 이온 이차 전지(100)의 가일층의 특성 향상을 목적으로 하여, 피막 형성제, 과충전 첨가제, 계면 활성제, 분산제, 증점제 등의 첨가제를 더 포함하고 있어도 된다.
본 실시 형태에서는, 절연 필름(10)은, 전극체(80) 및 전지 케이스(30)에 접촉하여 보유 지지된 부분에 있어서, 전극체(80)의 최표면의 세퍼레이터(70) 및 전지 케이스(30)와 각각 접착되어 있다. 절연 필름(10)의, 전극체(80) 및 전지 케이스(30)에 접촉하여 보유 지지된 부분에서는, 절연 필름(10)이, 전극체(80) 및 전지 케이스(30)로부터 압력을 받으면서 면 접촉하여 보유 지지되어 있다. 종래 기술인 일본 특허 출원 공개 제2013-222504호에서는, 절연 필름(10)은, 전지 케이스(30)와만 열용착에 의해 접착되어 전지 케이스(30)와만 접착되어 있었던 바, 본 실시 형태에서는, 절연 필름(10)은, 전지 케이스(30) 및 세퍼레이터(70)의 양쪽에 접착된다.
접착 강도(박리 강도)에 관해, 접착 부분에 있어서의 절연 필름(10)과 전지 케이스(30) 사이의 90도 박리 강도 A가, 접착 부분에 있어서의 절연 필름(10)과 세퍼레이터(70) 사이의 90도 박리 강도 B보다도 크다. 그리고, 90도 박리 강도 A가 15mN/㎝ 이상이며, 90도 박리 강도 B가 5mN/㎝ 이상이다. 이러한 접착 강도의 조건이 충족됨으로써, 고온과 저온 사이의 온도 변화를 반복해서 받아도 절연 필름(10)의 파열의 발생이 억제된 리튬 이온 이차 전지(100)가 제공된다. 그 이유는, 다음과 같이 생각되어진다.
도 4a∼4c는 절연 필름의 파열의 발생의 메커니즘을 설명하기 위한 모식도이다. 도 4a∼4c는 이차 전지의 덮개 및 케이스 저면에 평행한 단면에 있어서, 전극체와 절연 필름 및 전지 케이스(광폭면)의 일부만을 도시한 것이다. 도 4a에 도시하는 바와 같이, 절연 필름(101)은, 전지 케이스(301) 및 전극체(801)로부터 압력을 받아, 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 접촉하여 확실히 보유 지지되어 있다. 일반적으로, 이차 전지에 있어서는, 전지 케이스의 열팽창 계수는, 절연 필름 및 세퍼레이터의 열팽창 계수보다 작다. 따라서, 이차 전지가 우선 고온하(예를 들어 60℃ 이상)에 놓여진 경우에, 절연 필름(101)은, 전지 케이스(301)보다도 열팽창 계수가 크므로, 절연 필름(101)은, 전지 케이스(301)보다도 팽창을 일으킨다. 이때, 절연 필름(101)의 일부가, 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지된 부분으로부터 빠져나오도록 팽창을 일으킨다. 그 결과, 도 4b에 도시하는 바와 같이, 절연 필름(101)이 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지된 부분에서는, 박육화가 일어나고, 절연 필름(101)이 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지되어 있지 않은 부분에서는, 후육화가 일어난다. 이차 전지가 저온하(예를 들어 －30℃ 이하)에 놓여진 경우, 절연 필름(101)은 수축을 일으키려고 하지만, 절연 필름(101)은, 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 확실히 보유 지지되어 있으므로, 도 4c에 도시하는 바와 같이, 후육화된 부분이, 절연 필름(101)이 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지된 부분에 복귀될 수 없다. 이와 같이 고온으로부터 저온으로의 온도 변화에 의해, 절연 필름(101)이 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지된 부분에서의 박육화와, 절연 필름(101)이 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지되어 있지 않은 부분에서의 후육화가 일어난다. 이러한 고온으로부터 저온으로의 온도 변화가 반복해서 일어나면, 상기한 박육화와 후육화가 서서히 진행되어 가게 되고, 절연 필름(101)이 전지 케이스(301) 및 전극체(801)에 보유 지지된 부분에서 박육화가 과도하게 진행되면, 절연 필름(101)에 파열이 발생하게 된다.
이에 반해, 본 실시 형태에서는, 절연 필름(10)은, 전지 케이스(30) 및 세퍼레이터(70)의 양쪽에 접착되어 있다. 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(100)가 고온하(예를 들어 60℃ 이상)에 놓여진 경우에, 절연 필름의 일부가, 전지 케이스(30) 및 전극체(80)에 보유 지지된 부분으로부터 빠져나오려고 하지만, 절연 필름(10)이, 전지 케이스(30) 및 세퍼레이터(70)의 양쪽에 접착되어 있으므로, 전지 케이스(30) 및 전극체(80)에 보유 지지된 부분으로부터 빠져나올 수 없다. 그 결과, 고온으로부터 저온으로의 온도 변화에 의한, 절연 필름(10)이 전지 케이스(30) 및 전극체(80)에 보유 지지된 부분에서의 박육화를 방지할 수 있다. 따라서, 고온으로부터 저온으로의 온도 변화가 반복해서 일어나도, 절연 필름(10)은, 전지 케이스(30) 및 전극체(80)에 보유 지지된 부분에 있어서도 충분한 두께를 유지할 수 있고, 그 결과, 절연 필름(10)의 파열의 발생을 억제할 수 있다.
본 실시 형태에서는, 접착 부분에 있어서의 절연 필름(10)과 전지 케이스(30) 사이의 90도 박리 강도 A가, 접착 부분에 있어서의 절연 필름(10)과 세퍼레이터(70) 사이의 90도 박리 강도 B보다도 크다. 이것은, 전지 케이스(30)는, 세퍼레이터(70)보다도 열팽창 계수가 작으므로, 90도 박리 강도 A가 90도 박리 강도 B보다도 작으면, 절연 필름(10)의 파열이 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 후술하는 실시예에 있어서 실험적으로 증명된 것이지만, 절연 필름(10)의 파열의 발생을 억제하기 위해, 90도 박리 강도 A가 15mN/㎝ 이상이고, 또한 90도 박리 강도 B가 5mN/㎝ 이상이다.
또한, 절연 필름의 파열의 발생은, 절연 필름이 전지 케이스 및 전극체에 접촉하여 보유 지지된 부분의 치수가 큰(예를 들어, 전극체의 절연 필름과 접촉하는 부분의 폭 방향의 길이가 100㎜ 이상인) 쪽이 일어나기 쉽다고 추측된다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서, 리튬 이온 이차 전지(100)가, 차량용에 적합한 사이즈[전극체(80)의 절연 필름(10)과 접촉하는 부분의 폭 방향의 길이가 통상은 100㎜ 이상인 사이즈]로 구성되는 것의 의의는 크다.
90도 박리 강도 A를 15mN/㎝ 이상으로 하기 위해, 본 실시 형태에서는, 적어도 한쪽의 면에 친수화 처리가 실시된 절연 필름(10)을 사용하는 방법이 채용되어 있다. 여기서 친수화 처리라 함은, 재료의 표면에 히드록실기, 카르복실기 등의 친수성기가 도입되는 처리를 말한다. 친수화 처리에 의해, 절연 필름(10)의 한쪽의 면에 있어서의 친수성기의 양은, 다른 한쪽의 면보다도 많다. 친수화 처리로서는, 예를 들어 코로나 방전 처리, 플라즈마 처리, 오존 처리 등을 들 수 있고, 그 중에서도, 실시가 용이한 점에서, 코로나 방전 처리가 바람직하다.
우선, 적어도 한쪽의 면에 친수화 처리가 실시된 주머니 형상의 절연 필름(10)을 준비한다. 이때, 친수화 처리된 면이 전지 케이스(30)측의 면(외면)이 되도록 한다. 다음으로 이 절연 필름(10)을 사용하여, 전지 케이스(30) 및 권회 전극체(80)에 절연 필름(10)이 접촉하여 보유 지지된 전지 셀을 조립한다. 이 조립한 전지 셀에 열처리를 실시함으로써, 절연 필름(10)과 전지 케이스(30)를 접착시킬 수 있다. 열처리는, 이차 전지의 제조 시에 셀 건조 공정 및 고온 에이징 공정을 실시함으로써 행할 수 있다. 셀 건조 공정은, 예를 들어 80℃∼115℃에서 행한다. 고온 에이징 공정은, 예를 들어 50℃ 이상, 전형적으로는 50℃∼80℃에서 행한다. 또한, 고온 에이징 공정은, 예를 들어 구속 지그를 사용하여, 절연 필름(10)과 전지 케이스(30)가 밀착하도록 구속압을 인가하면서 행한다.
이러한 셀 건조 공정 및 고온 에이징 공정을 실시함으로써, 절연 필름(10)과 전지 케이스(30)가 강고하게 접착되고, 90도 박리 강도 A를 15mN/㎝ 이상으로 할 수 있다. 여기서, 셀 건조 공정 및 고온 에이징 공정의 조건(예, 온도 조건)을 변화시킴으로써, 90도 박리 강도 A의 크기를 조정할 수 있다. 또한, 전지 케이스(30)의 재질을 변경함으로써, 90도 박리 강도 A의 크기를 조정할 수 있다. 이와 같이 하면, 공지의 전지의 제조 공정을 거침으로써, 큰 90도 박리 강도 A를 얻을 수 있으므로, 리튬 이온 이차 전지(100)의 생산 효율의 면에서 유리하며, 특히 25∼50mN/㎝라고 하는 90도 박리 강도 A를 용이하게 얻을 수 있다.
이러한 방법에 의해, 90도 박리 강도 A가 15mN/㎝ 이상으로 되어 있으므로, 본 실시 형태에 관한 리튬 이온 이차 전지(100)에 있어서는, 절연 필름(10) 중 적어도 한쪽의 면에 친수화 처리가 실시되어 있고, 당해 친수화 처리된 면이, 전지 케이스(30)의 내벽을 향하고 있다. 또한, 절연 필름(10)의 친수화 처리된 면이, 전지 케이스(30)의 내벽과 접촉하고 있는 부분에 있어서 접착이 이루어져 있다.
또한, 90도 박리 강도 A를, 15mN/㎝ 이상으로 하기 위한 다른 방법으로서는, 적절한 접착 강도를 갖는 접착제를 적어도 절연 필름(10)과 전지 케이스(30)가 접촉하는 부분에 도포하여 접착하는 방법을 들 수 있다. 접착제 대신 양면 테이프를 사용할 수도 있다.
90도 박리 강도 B를 5mN/㎝ 이상으로 하는 방법으로서는, 필름끼리의 블로킹이라고 하는 현상, 즉, 겹쳐진 필름끼리가 서로 접착되는 현상을 이용한다. 본 실시 형태에서는, 세퍼레이터(70)에는, 폴리올레핀 다공질막을 사용하고, 절연 필름(10)에도 폴리올레핀을 사용하고 있다. 또한 세퍼레이터(70)에는, 표면 개질 처리(특히 코로나 방전 처리)가 실시되어 있다. 이차 전지의 제조 시에 세퍼레이터(70)와 절연 필름(10)을 밀착시키고, 상술한 셀 건조 공정 및 고온 에이징 공정을 실시함으로써, 5mN/㎝ 이상의 90도 박리 강도를 얻을 수 있다. 여기서, 셀 건조 공정 및 고온 에이징 공정의 조건(예, 온도 조건)을 변화시킴으로써, 90도 박리 강도 B의 크기를 조정할 수 있다. 이와 같이 하면, 종래의 전지의 제조 공정을 거침으로써, 큰 90도 박리 강도 B를 얻을 수 있으므로, 리튬 이온 이차 전지(100)의 생산 효율의 면에서 유리하며, 특히 5∼30mN/㎝라고 하는 90도 박리 강도 B를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 90도 박리 강도 B를, 5mN/㎝ 이상으로 하기 위한 다른 방법으로서는, 적절한 접착 강도를 갖는 접착제를 적어도 절연 필름(10)과 세퍼레이터(70)가 접촉하는 부분에 도포하여 접착하는 방법을 들 수 있다. 접착제 대신 양면 테이프를 사용할 수도 있다.
이상의 내용으로부터, 본 실시 형태의 리튬 이온 이차 전지(100)는, 전극체(80), 전지 케이스(30) 및 적어도 내면 또는 외면에 친수화 처리를 실시한 절연 필름(10)을 준비하는 공정과, 전지 케이스(30) 및 전극체(80)의 사이에 절연 필름(10)이 접촉하여 보유 지지되고, 절연 필름(10)의 상기 처리가 실시된 면이 전지 케이스(30)의 내벽을 향하도록, 절연 필름(10) 및 전극체(80)가 전지 케이스(30)에 수용된 전지 셀을 구축하는 공정과, 전극체(80)와 절연 필름(10)이 밀착하고, 또한 절연 필름(10)과 전지 케이스(30)가 밀착하도록 상기 전지 셀을 압박하면서, 상기 전지 셀을 가열하에 두는 공정(특히, 셀 건조 공정 및/또는 고온 에이징 공정)을 실시함으로써 제조되는 것이 바람직하다.
적절한 90도 박리 강도 A 및 90도 박리 강도 B를 얻는 관점에서는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금제의 전지 케이스(30), 폴리올레핀제의 세퍼레이터(70, 72) 및 폴리올레핀제의 절연 필름(10)의 조합이 특히 유리하다.
리튬 이온 이차 전지(100)는, 각종 용도에 이용 가능하다. 적합한 용도로서는, 전기 자동차(EV), 하이브리드 자동차(HV), 플러그인 하이브리드 자동차(PHV) 등의 차량에 탑재되는 구동용 전원을 들 수 있다. 리튬 이온 이차 전지(100)는, 전형적으로는 복수개를 직렬 및/또는 병렬로 접속하여 이루어지는 조전지의 형태로도 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 관한 몇 개의 실시예를 설명하지만, 본 발명을 이러한 실시예에 나타내는 것에 한정하는 것을 의도한 것은 아니다.
[이차 전지의 제작]
정극 활물질로서의 LiNi1 / 3Co1 / 3Mn1 / 3O2와, 도전재로서의 아세틸렌 블랙과, 바인더로서의 PVDF를, 93/4/3(질량비)으로 N-메틸-2-피롤리돈 중에서 혼련하여, 정극 활물질층 형성용 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 알루미늄박(정극 집전체)의 양면에 도포 시공하여, 건조 후에 프레스 가공하고, 정극 집전체 상에 정극 활물질층을 구비한 정극을 제작하였다. 다음으로, 부극 활물질로서의 흑연과, 바인더로서의 SBR과, 증점제로서의 CMC를, 98/1/1(질량비)로 이온 교환수 중에서 혼련하여, 부극 활물질층 형성용 슬러리를 조제하였다. 이 슬러리를 구리박(부극 집전체)의 양면에 도포 시공하여, 건조 후에 롤 프레스함으로써, 부극 집전체 상에 부극 활물질층을 구비한 부극을 제작하였다. 또한, PP/PE/PP라고 하는 3층 구조의 세퍼레이터를 2매 준비하였다. 또한, 이 세퍼레이터에는 코로나 방전 처리가 실시되어 있었다.
정극, 세퍼레이터, 부극, 세퍼레이터의 순으로 적층한 것을 권회하고, 전극체를 준비하였다. 권회 시에는, 세퍼레이터가 최표면에 위치하도록 하였다. 또한, 편면에 코로나 방전 처리가 실시된 폴리프로필렌 필름(두께 50㎛) 또는 코로나 방전 처리가 실시되어 있지 않은 폴리프로필렌 필름(두께 50㎛)을 사용하여, 주머니 형상의 절연 필름을 제작하였다. 또한, 비수 전해액으로서, EC와 DMC와 EMC를 30/40/30의 체적비로 포함하는 혼합 용매에, 지지염으로서의 LiPF6를 1.1mol/L의 농도로 용해시킨 것을 준비하였다.
전극체의 정부극에 각각 리드 단자를 용착한 후, 주머니 형상의 절연 필름에 수납하고, 또한 전극체를 절연 필름과 함께, 알루미늄(A3003)제의 전지 케이스에 수납하고, 전지 셀을 얻었다. 이 전지 셀에 대해, 셀 건조를 행하였다. 그 후 비수 전해액을 주입하고, 초기 충전 및 고온 에이징을 행하여 No.1∼15의 전지를 제작하였다. 또한, 90도 박리 강도 A 및 90도 박리 강도 B를 변화시키기 위해, No.1∼No.10의 전지에서는, 폴리프로필렌 필름의 코로나 방전 처리가 실시된 면이 외면(전지 케이스의 내벽과 접촉하게 되는 면)이 되도록 하고, No.11∼No.14의 전지에서는, 코로나 방전 처리가 실시된 면이 내면(전극체의 세퍼레이터와 접촉하게 되는 면)이 되도록 하였다. 또한, No.15의 전지에서는, 코로나 방전 처리가 실시되어 있지 않은 폴리프로필렌 필름을 사용하였다. 이것에 더하여, 90도 박리 강도 A 및 90도 박리 강도 B를 변화시키기 위해, 전지마다 셀 건조와 고온 에이징의 조건을 변화시켰다.
[박리 강도의 평가]
박리 강도는, 편의상, No.1∼15의 각 전지의 제조 조건과 동일한 조건하에 노출시킨 샘플에 대해 측정하였다.
(1) 90도 박리 강도 A
상기 No.1∼15의 각 전지의 주머니 형상의 절연 필름의 제작에 사용한 폴리프로필렌 필름을, 10㎜×150㎜ 사이즈의 직사각형으로 잘라냈다. 이것을, 전지 케이스와 동일한 소재의 알루미늄(A3003)제의 판 상에 밀착시켰다. 이때, 폴리프로필렌 필름이 코로나 방전 처리되어 있는 경우에는, 코로나 방전 처리된 면의 방향은, No.1∼14의 각 전지의 제조 조건에 맞췄다. 계속해서 이것을, No.1∼15의 각 전지 제조 시의 셀 건조 조건 및 고온 에이징 조건과 동일한 조건하에 노출시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 샘플에 대해, 인장 시험기[이마다 세이사꾸쇼(今田製作所)제 「SV-201NA-50SL」]를 사용하여 90도 박리 강도를 측정하였다. 구체적으로는, 샘플을 수평한 가동식 테이블 상에 양면 테이프로 고정하고, 테이블을 이동시키면서 폴리프로필렌 필름을 수직 방향으로 인장하여 20㎜/min의 속도로 박리시키고, 그때의 하중을 측정하였다.
(2) 90도 박리 강도 B
상기 No.1∼15의 각 전지의 주머니 형상의 절연 필름의 제작에 사용한 폴리프로필렌 필름을, 10㎜×150㎜ 사이즈의 직사각형으로 잘라냈다. 이것을 전지의 제조에 사용한 세퍼레이터와 동일한 세퍼레이터 상에 밀착시켰다. 이때, 폴리프로필렌 필름이 코로나 방전 처리되어 있는 경우에는, 코로나 방전 처리된 면의 방향은, No.1∼14의 각 전지의 제조 조건에 맞췄다. 계속해서 이것을, No.1∼15의 각 전지 제조 시의 셀 건조 및 고온 에이징 조건과 동일한 조건하에 노출시켰다. 이와 같이 하여 얻어진 샘플에 대해, 90도 박리 강도 A와 마찬가지로 하여 인장 시험기(이마다 세이사꾸쇼제 「SV-201NA-50SL」)를 사용하여 90도 박리 강도를 측정하였다.
[세퍼레이터의 파열 평가]
얻어진 이차 전지 No.1∼15에 대해 열충격 사이클 시험을 행하였다. 구체적으로는, 각 이차 전지를 가열하여 60℃ 이상의 온도에 달하면 －30℃ 이하의 온도까지 냉각한다고 하는 온도 변화를 1 사이클로 하여, 각 이차 전지에 1000 사이클의 온도 변화를 부여하였다. 그 후 각 이차 전지를 분해하여, 세퍼레이터의 파열의 유무를 조사하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pat00001
표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 박리 강도 A가 박리 강도 B보다 크고, 박리 강도 B가 5mN/㎝ 이상인 No.1∼No.9의 이차 전지에서는, 세퍼레이터의 파열의 발생이 억제되어 있었다. 한편, 종래 기술에 상당하는 절연 필름과 세퍼레이터가 접착되어 있지 않은 No.10의 이차 전지에서는, 세퍼레이터에 파열이 발생하였다. 박리 강도 A가 박리 강도 B보다도 작은 No.11∼14의 이차 전지에서는, 세퍼레이터에 파열이 발생하였다. 절연 필름이 전지 케이스 및 세퍼레이터와 접착되어 있지 않은 No.15의 이차 전지에서는, 세퍼레이터에 파열이 발생하였다.
이상, 본 발명의 구체예를 상세하게 설명하였지만, 이들은 예시에 지나지 않는다. 본 발명에는, 이상에서 예시한 구체예를 다양하게 변형, 변경한 것이 포함된다. 예를 들어, 본 발명의 효과가 얻어지는 범위에 있어서, 접착면이 실질적으로 접착되어 있으면, 접착면 전면이 소정의 박리 강도(15mN/㎝ 이상의 박리 강도 A 또는 5mN/㎝ 이상의 박리 강도 B)를 갖고 있지 않아도 된다. 즉, 접착면의 일부에 소정의 박리 강도 미만의 개소가 있어도 된다. 예를 들어, 절연 필름을 세퍼레이터 또는 전지 케이스에 접착할 때에, 접착면에 있어서, 양면 테이프나 접착제를 간격을 두고(예를 들어 줄무늬 형상으로) 사용해도 된다.

Claims (5)

  1. 정극, 부극 및 세퍼레이터(70)를 갖고, 최표면이 세퍼레이터인 전극체(80)와, 상기 전극체를 수용하는 전지 케이스(30)와, 상기 전극체 및 상기 전지 케이스에 접촉하여 보유 지지된 절연 필름(10)을 구비하는 이차 전지이며,
    상기 전지 케이스(30)의 열팽창 계수가, 상기 절연 필름 및 상기 세퍼레이터의 열팽창 계수보다 작고,
    상기 절연 필름(10)은, 상기 전극체 및 상기 전지 케이스에 접촉하여 보유 지지된 부분에 있어서, 상기 전극체의 최표면의 세퍼레이터(70) 및 상기 전지 케이스(30)와 각각 접착되어 있고,
    접착 부분에 있어서의 상기 절연 필름(10)과 상기 전지 케이스(30) 사이의 제1의 90도 박리 강도는, 접착 부분에 있어서의 상기 절연 필름(10)과 상기 세퍼레이터(70) 사이의 제2의 90도 박리 강도보다도 크고,
    상기 제1의 90도 박리 강도가 15mN/㎝ 이상이며, 상기 제2의 90도 박리 강도가 5mN/㎝ 이상인 것을 특징으로 하는, 이차 전지.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연 필름(10) 중 적어도 한쪽의 면에 친수화 처리가 실시되어 있고, 당해 친수화 처리된 면이, 상기 전지 케이스(30)의 내벽을 향하고 있는, 이차 전지.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연 필름(10)의 두께가 70㎛ 이하인, 이차 전지.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1의 90도 박리 강도가 25∼50mN/㎝이며, 상기 제2의 90도 박리 강도가 5∼30mN/㎝인, 이차 전지.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전지 케이스(30)가 알루미늄 또는 알루미늄 합금제이며, 상기 세퍼레이터(70)가 폴리올레핀제이며, 또한 상기 절연 필름(10)이 폴리올레핀제인, 이차 전지.
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