WO2009150912A1 - 電池 - Google Patents

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WO2009150912A1
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insulating member
electrode body
battery
battery case
electrode
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鈴木　哲
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery, and more particularly to a battery including an insulating member that insulates a battery case from an electrode body.
  • lithium ion batteries In recent years, lithium ion batteries, nickel metal hydride batteries, and other secondary batteries have become increasingly important as on-vehicle power supplies or personal computers and portable terminals.
  • a lithium ion battery that is lightweight and obtains a high energy density is expected to be preferably used as a high-output power source mounted on a vehicle.
  • a battery structure including a wound electrode body in which a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode are laminated together with a separator and wound is known.
  • Patent Document 1 discloses a configuration of a secondary battery in which an electrode group is inserted into an insulating member in which a polyimide thin film having a thickness of 50 ⁇ m is formed in a bag shape, and the electrode group and the battery container are electrically insulated. ing. Another technical document is, for example, Patent Document 2.
  • the insulating member as described in Patent Document 1 is formed into a bag shape and covers the periphery of the electrode group, the electrolytic solution cannot permeate the insulating member at the time of injecting the electrolytic solution, and the electrolytic solution to the electrode group May impede penetration. As a result, penetration unevenness easily occurs in the electrode group. Further, since the convection of the electrolytic solution is hindered by the insulating member, it takes a long time until the electrolytic solution penetrates the entire electrode group, and the productivity of the battery may be deteriorated.
  • the main objective provides the battery provided with the insulating member which can ensure favorable electrolyte solution pouring property while insulating a battery case and an electrode body. That is.
  • the battery provided by the present invention includes an electrode body that includes a positive electrode and a negative electrode, and a battery case that houses the electrode body together with an electrolytic solution.
  • An insulating member that separates the electrode body from the battery case is disposed between the electrode body and the battery case.
  • the insulating member is formed in a bag shape surrounding the electrode body and is made of a porous material having pores through which the electrolytic solution can flow.
  • the insulating member that separates the electrode body and the battery case is made of a porous material
  • the insulating member can be provided with a permeability that can permeate the electrolytic solution and the like.
  • an electrolyte solution can be made to flow (convection) through the pores of the insulating member at the time of injection of the electrolyte solution, and the electrolyte solution can be rapidly infiltrated into the entire electrode body.
  • the pouring property of the electrolytic solution is improved, the occurrence of uneven penetration of the electrolytic solution can be suppressed, and the productivity of the battery is improved.
  • the pores of the insulating member can be used as vent holes. That is, the gas generated from the electrode body when the battery is abnormal can be smoothly discharged to the outside of the electrode body through the pores of the insulating member. According to such a configuration, the gas generated from the electrode body can be prevented from staying inside the insulating member (contained in the bag-like insulating member). As a result, a battery having excellent safety can be provided.
  • the porous material constituting the bag-shaped insulating member has a large number of pores, and the outer surface and the inner surface of the bag-shaped insulating member are communicated with each other by the independent pores (or the connection of a large number of pores). What is necessary is just to be comprised so that it may obtain.
  • the shape of the pores is not particularly limited as long as the shape allows the electrolyte solution to flow. For example, any of a slit shape, a cylinder shape, a spherical shape, and the like may be used.
  • the porous material constituting the bag-like insulating member is preferably a material having insulating properties and resistance to electrolytic solution (particularly, corrosion resistance to electrolytic solution).
  • An example of such a porous material is a porous resin material.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the porous resin material has mechanical strength and chemical stability suitable for the purpose of the present invention, and can be procured at a low cost.
  • the electrode body includes a separator interposed between the positive and negative electrodes.
  • the average pore diameter (average pore diameter) of the insulating member is preferably smaller than the thickness of the separator.
  • the average value (average pore diameter) of the pores formed in the insulating member is obtained by, for example, the bubble point method (JIS K 3832 or JIS B 8356-2).
  • the measurement of the pore diameter (average pore diameter or pore diameter distribution) based on the bubble point method can be easily performed using, for example, a commercially available Porometer 3G device manufactured by Nippon Bell Co., Ltd.
  • the above configuration it is possible to avoid a situation in which foreign matter larger than the thickness of the separator (for example, welding spatter that may occur when the battery case is sealed) enters the bag-like insulating member through the insulating member.
  • foreign matter especially conductive foreign matter
  • the foreign matter moves into the electrode body (typically the separator as the electrode body expands or contracts due to charge / discharge).
  • the electrode body typically the separator as the electrode body expands or contracts due to charge / discharge.
  • Between the positive electrode and the negative electrode penetrates (breaks through) the separator, and crosses between the positive and negative electrodes to cause internal short circuit of the electrode body.
  • the insulating member can be provided with a function as a filter against the foreign matter, so that the foreign matter can be prevented from entering the insulating member (and thus inside the electrode body).
  • the internal short circuit of an electrode body can be prevented more reliably.
  • the separator is a porous separator.
  • the average pore diameter of the insulating member is preferably larger than the average pore diameter of the porous separator. If the pore size (pore size distribution) of the insulating member is too small, the electrolyte member cannot be provided with appropriate electrolyte permeability, and the liquid injection property of the electrolyte solution is impaired or the gas generated when the battery is abnormal is contained in the insulating member. It is not preferable because it stays.
  • the average pore diameter of the insulating member is larger than the average pore diameter of the porous separator, the permeability of the electrolytic solution or the like to the insulating member can be sufficiently ensured.
  • An example of a preferable range of the average pore diameter (based on the measurement method) of the insulating member is 0.1 ⁇ m to 25 ⁇ m, for example.
  • the insulating member is formed so as to cover the entire electrode body.
  • the entire electrode body without any gaps so that the electrode body surrounded by the insulating member is not exposed to the outside of the insulating member, foreign matter (especially conductive foreign matter larger than the thickness of the separator) can be further mixed into the electrode body. It can be surely prevented.
  • FIG. 1A is a top view schematically showing the appearance of a lithium ion secondary battery according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a front view schematically showing the external appearance of the lithium ion secondary battery according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a II-II cross section of FIG. 1A.
  • FIG. 3 is an external perspective view schematically showing the positional relationship between the electrode body and the insulating member according to one embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the flow of the electrolyte injected into the battery case according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for conceptually explaining the internal short circuit of the electrode body due to the contamination of the foreign matter according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a side view schematically showing a vehicle (automobile) provided with a battery according to an embodiment of the present invention.
  • battery refers to a power storage device that can extract predetermined electrical energy, and is not limited to a specific power storage mechanism (configuration of electrode body or electrolyte).
  • a lithium secondary battery such as a lithium ion battery, a nickel hydride secondary battery or other secondary battery, or a capacitor such as an electric double layer capacitor (that is, a physical battery) is a typical example included in the battery herein.
  • electrode body refers to a structure that includes at least one positive electrode and one negative electrode and forms the main body of a battery (power storage device).
  • FIG. 1A is a top view schematically showing the appearance of the lithium ion secondary battery according to the present embodiment
  • FIG. 1B is a front view thereof.
  • a lithium ion secondary battery 100 disclosed herein includes an electrode body 80 (FIG. 2) including a positive electrode 82 and a negative electrode 84, and a battery case 50 that houses the electrode body 80. Is provided.
  • the battery case 50 includes a battery case main body 52 and a lid body 54.
  • the battery case main body 52 has a shape that can accommodate the electrode body 80 (FIG. 2).
  • the battery case main body 52 has a box shape that can accommodate the flat electrode body 80.
  • the battery case main body 52 has an upper opening end 53, and is configured to accommodate the electrode body 80 via the upper opening end 53.
  • the lid 54 is a member that closes the upper opening end 53 of the battery case main body 52, and in this embodiment, a substantially rectangular plate-like member is suitably used.
  • the material of the battery case main body 52 and the lid 54 is preferably a light metal material with good thermal conductivity, and for example, aluminum, stainless steel, nickel-plated steel, or the like can be preferably used.
  • a safety valve 70 is provided on the upper surface of the lid 54 in the same manner as a conventional battery case.
  • the safety valve 70 has a valve body (not shown) that is deformed for safety when the pressure in the battery case 50 rises abnormally, and internal gas or the like is generated from a gap formed between the valve body and the lid body 54. It is configured to be released.
  • a liquid injection port 62 is provided on the upper surface of the lid 54. The liquid injection port 62 can accommodate the electrolytic solution in the battery case 50 through the liquid injection port 62, and is normally sealed with a sealing plug 60.
  • a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a nonaqueous solvent can be used.
  • a mixed solvent of diethyl carbonate and ethylene carbonate for example, a mass ratio of 1: 1 is used as the non-aqueous solvent
  • lithium hexafluorophosphate (LiPF 6 ) is used as the electrolyte
  • the concentration is It is adjusted to about 1 mol / liter.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the II-II cross section of FIG. 1A
  • FIG. 3 is an external perspective view schematically showing the positional relationship between the electrode body 80 and the insulating member 20. As shown in FIG.
  • the electrode body 80 is accommodated in the battery case 50 together with the electrolytic solution.
  • the electrode body 80 includes a positive electrode 82 and a negative electrode 84, and a separator 86 interposed between the positive and negative electrodes, like the electrode body of a normal lithium ion battery.
  • the electrode body 80 was obtained by laminating the positive electrode sheet 82 and the negative electrode sheet 84 together with a total of two separator sheets 86, and further winding the positive electrode sheet 82 and the negative electrode sheet 84 while slightly shifting them. This is a flat wound electrode body 80 produced by crushing and curling the wound body from the side.
  • the ends of the positive electrode sheet 82 and the negative electrode sheet 84 are respectively wound core portions 81 (that is, the positive electrode).
  • the positive electrode active material layer forming portion of the sheet 82, the negative electrode active material layer forming portion of the negative electrode sheet 84, and the separator sheet 86 are closely wound around).
  • a positive electrode lead terminal 82B and a negative electrode lead terminal 84B are attached to such a positive electrode side protruding portion (ie, a non-forming portion of the positive electrode active material layer) 82A and a negative electrode side protruding portion (ie, a non-forming portion of the negative electrode active material layer) 84A.
  • a positive electrode side protruding portion ie, a non-forming portion of the positive electrode active material layer
  • a negative electrode side protruding portion ie, a non-forming portion of the negative electrode active material layer
  • the positive electrode terminal 42 and the negative electrode terminal 44 are respectively attached to the lid body 54 of the battery case 50 via a gasket (not shown).
  • the materials and members constituting the wound electrode body 80 may be the same as those of a conventional lithium ion battery, and are not particularly limited.
  • the positive electrode sheet 82 is formed by applying a positive electrode active material layer for a lithium ion battery on a long positive electrode current collector (in this embodiment, an aluminum foil).
  • the negative electrode sheet 84 is formed by applying a negative electrode active material layer for a lithium ion battery on a long negative electrode current collector (copper foil in this embodiment).
  • a suitable separator sheet 86 interposed between the positive and negative electrode sheets 82 and 84 a sheet composed of a porous polyolefin resin can be used.
  • a porous separator sheet made of synthetic resin for example, made of polyolefin such as polyethylene
  • a thickness of 5 to 30 ⁇ m (25 ⁇ m in this embodiment) and an average pore diameter of about 0.1 ⁇ m can be preferably used.
  • an insulating member 20 that separates the electrode body 80 and the battery case 50 is disposed.
  • the insulating member 20 is formed in a bag shape surrounding (preferably enclosing) the electrode body 80.
  • the insulating member 20 has a bottomed box shape with the upper end opened, and can accommodate the flat electrode body 80 via the upper end opening 22.
  • the insulating member 20 is configured to cover a portion (bottom surface and side surface) excluding the upper surface of the flat electrode body 80 without a gap.
  • the thickness of the bag-like insulating member 20 is not particularly limited as long as it has a required strength, and is about 0.1 mm, for example.
  • the insulating member 20 is made of a porous material having pores (not shown) through which the above-described electrolytic solution can flow.
  • the porous material constituting the insulating member 20 has a large number of pores, and the outer surface and the inner surface of the bag-shaped insulating member 20 can be communicated with each other by the independent pores (or the connection of a large number of pores). It has become.
  • the shape of the pores is not particularly limited as long as the shape allows the electrolyte solution to flow. For example, any of a slit shape, a cylinder shape, and the like may be used.
  • the porous material constituting the insulating member is preferably a material having insulating properties and resistance to electrolytic solution (particularly, corrosion resistance to electrolytic solution).
  • porous material examples include a porous resin material.
  • a porous resin material for example, polyethylene (PE), polypropylene (PP), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyphenylene sulfide (PPS), or a combination thereof can be suitably used.
  • the porous resin material has mechanical strength and chemical stability suitable for the purpose of the present embodiment, and can be procured at a low cost.
  • Such a porous resin material can be made, for example, by applying a known baking method to a powdery resin material.
  • the bag-shaped insulating member 20 that separates the electrode body 80 and the battery case 50 is made of a porous material, the bag-shaped insulating member 20 has a permeability that allows an electrolytic solution or the like to pass therethrough. Can be granted. Thereby, the electrolyte solution can be moved (convection) through the pores of the bag-like insulating member 20 when the electrolyte solution is injected, and the electrolyte solution can be rapidly permeated into the entire electrode body 80. For example, as shown in FIG.
  • the injected electrolyte (arrow “90”) is thinned by the bag-like insulating member 20.
  • the inside of the battery case 50 flows (convects) through the hole and goes around the outside of the electrode body 80 without being blocked by the insulating member 20.
  • the electrolytic solution can be rapidly penetrated into the entire electrode body 80 (in a short time).
  • the pouring property of the electrolytic solution is improved, the occurrence of uneven penetration of the electrolytic solution can be suppressed, and the productivity of the battery is improved.
  • the pores of the insulating member 20 can be used as vent holes. That is, the gas generated from the electrode body 80 when the battery is abnormal can be smoothly discharged to the outside of the electrode body 80 through the pores of the insulating member 20. According to such a configuration, the gas generated from the electrode body 80 can be prevented from staying inside the insulating member 20 (contained in the bag-like insulating member). As a result, the battery 100 having excellent safety can be provided.
  • the average pore diameter of the insulating member 20 is preferably larger than the average pore diameter of the porous separator sheet 86. If the pore diameter of the insulating member 20 is too small, it becomes difficult for the electrolyte solution or the like to pass through the pores, so that the electrolyte member cannot be provided with appropriate electrolyte permeability and the liquid injection property of the electrolyte solution is impaired. This is because gas generated at the time of battery abnormality stays in the insulating member 20.
  • the average pore diameter of the insulating member 20 is preferably smaller than the thickness of the porous separator sheet 86 included in the electrode body 80. For example, a size about 1 ⁇ 2 of the thickness of the porous separator sheet 86 is appropriate.
  • conductive foreign matter 92 for example, welding spatter that may be generated when the battery case main body 52 and the lid 54 are joined, or fine metal powder attached to the inner surface of the battery case 50 is attached to the inner surface of the battery case 50.
  • the attached conductive foreign matter 92 may enter the bag-like insulating member 20 through the pores of the bag-like insulating member 20 together with the electrolyte.
  • the conductive foreign material 92 enters the insulating member 20 together with the electrolytic solution in this way, the foreign material 92 that has entered the electrode body 80 (typically a separator sheet) as the electrode body 80 expands and contracts due to charge and discharge. 86 and the gap between the positive and negative sheets 82 and 84).
  • the foreign matter 92 that has entered is larger than the thickness of the separator sheet 86, the foreign matter 92 penetrates (breaks through) the separator sheet 86 in the thickness direction, as shown in FIG. Cross-linking between the sheets 82 and 84 may cause an internal short circuit of the electrode body 80.
  • the insulating member 20 is used as a filter for the foreign matter (foreign matter larger than the thickness of the separator 86) 92.
  • a function can be imparted and the foreign matter 92 can be prevented from entering the insulating member 20 through the pores of the insulating member 20.
  • an internal short circuit of the electrode body 80 can be prevented.
  • foreign matter smaller than the average pore diameter of the porous separator sheet 86 may enter the bag of the insulating member 20. Even if it enters the body 80, it does not penetrate the separator sheet 86 and cannot cause an internal short circuit of the electrode body 80.
  • a preferable range of the average pore diameter of the insulating member 20 is in the range of about 0.1 ⁇ m to 25 ⁇ m, for example, preferably in the range of 0.1 ⁇ m to 15 ⁇ m. By setting it in such a range, it is possible to prevent an internal short circuit of the electrode body 80 by blocking foreign matter intrusion into the insulating member 20 while imparting appropriate electrolyte solution permeability to the insulating member 20. it can.
  • a positive electrode sheet 82 (thickness of about 100 ⁇ m) in which a positive electrode active material layer for a lithium ion battery is formed on the surface of an aluminum foil as a positive electrode current collector, and a negative electrode for a lithium ion battery on a copper foil surface as a negative electrode current collector
  • the negative electrode sheet 84 (thickness of about 100 ⁇ m) on which the active material layer is formed is wound through two porous separator sheets (thickness of 25 ⁇ m, pore diameter of about 0.1 ⁇ m), and the wound A flat wound electrode body 80 was produced by crushing the body from the side surface direction.
  • the wound electrode body 80 obtained in this way was inserted into the bag-like insulating member 20 whose upper end was opened.
  • the bag-like insulating member 20 As the bag-like insulating member 20, a porous polypropylene (PP) member was used, and the average pore diameter was about 15 ⁇ m. Thereafter, the wound electrode body 80 was accommodated in the battery case main body 52 together with the bag-shaped insulating member 20, and the opening of the battery case main body 52 was sealed with the lid 54 by welding. Both the battery case main body 52 and the lid body 54 are made of aluminum, and the dimensions of the battery case main body 52 are 150 mm long ⁇ 30 mm wide ⁇ 100 mm high, and the lid 54 is 150 mm long ⁇ 30 mm wide ⁇ thickness (plate thickness). ) 3 mm. Thus, an evaluation battery (Example 1) before injecting the electrolyte was constructed.
  • PP polypropylene
  • Comparative Example 1 an evaluation battery that does not use the bag-like insulating member 20 was produced. That is, in the comparative example 1, the wound electrode body 80 is directly accommodated in the battery case 50 without the bag-shaped insulating member 20 being interposed (without being inserted into the bag-shaped insulating member 20). An evaluation battery according to Comparative Example 1 was produced under the same conditions as in Example 1 except that the bag-like insulating member 20 was not used. Further, as Comparative Example 2, an evaluation battery was produced using a bag-like insulating member that was not made porous. That is, in Comparative Example 2, an evaluation battery was manufactured using a non-porous insulating member made of polypropylene (PP) in which no pores were formed. An evaluation battery according to Comparative Example 2 was produced under the same conditions as in Example 1 except that an insulating member that was not made porous was used.
  • PP polypropylene
  • the presence or absence of uneven penetration of the electrolytic solution was examined by injecting the electrolytic solution into the evaluation batteries according to Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 manufactured as described above. Moreover, before pouring the said electrolyte solution, copper powder was mixed beforehand in the battery case 50, and when the said electrolyte solution was inject
  • copper powder two types of commercially available ones having different particle sizes (Fukuda Metal Foil Powder Industry Co., Ltd., CE-8A and FCC-115 mixed at a ratio of 8: 2 1 g, see Table 2) are used. It was.
  • the injection of the electrolytic solution is performed by injecting the electrolytic solution from the liquid inlet 62 of the lid 54 after repeating the decompression / atmospheric pressure release in the battery case 50 three times in order to promote the penetration of the electrolytic solution. It was. After injecting the electrolytic solution, it is left in that state for 1 hour, and then the wound electrode body 80 is taken out from the battery case 50 and disassembled, and the number and size of the copper powder that has entered between the positive electrode sheet 82 and the negative electrode sheet 84 are determined. Weighed. Further, the penetration unevenness of the electrolytic solution with respect to the wound electrode body 80 was visually confirmed. The results are shown in Table 1.
  • the positive electrode sheet 82 is formed by applying a positive electrode active material layer for a lithium ion battery on a long positive electrode current collector.
  • a positive electrode active material layer for a lithium ion battery is preferably used for the positive electrode current collector.
  • an aluminum foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the positive electrode is preferably used.
  • the positive electrode active material one or more of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include LiMn 2 O 4 , LiCoO 2 , LiNiO 2 and the like.
  • an aluminum foil having a length of 2 to 4 m (for example, 2.7 m), a width of 8 to 12 cm (for example, 10 cm), and a thickness of about 5 to 20 ⁇ m (for example, 15 ⁇ m) is used as a current collector.
  • a positive electrode active material layer for lithium ion batteries mainly composed of lithium nickelate is formed by a conventional method (for example, lithium nickelate 88% by mass, acetylene black 10% by mass, polytetrafluoroethylene 1% by mass, carboxymethylcellulose 1% by mass).
  • a suitable positive electrode sheet 82 is obtained.
  • the negative electrode sheet 84 may be formed by applying a negative electrode active material layer for a lithium ion battery on a long negative electrode current collector.
  • a copper foil (this embodiment) or other metal foil suitable for the negative electrode is preferably used.
  • the negative electrode active material one or more of materials conventionally used in lithium ion batteries can be used without any particular limitation. Preferable examples include carbon-based materials such as graphite carbon and amorphous carbon, lithium-containing transition metal oxides and transition metal nitrides.
  • a copper foil having a length of 2 to 4 m (for example, 2.9 m), a width of 8 to 12 cm (for example, 10 cm) and a thickness of about 5 to 20 ⁇ m (for example, 10 ⁇ m) is used.
  • a suitable negative electrode sheet 84 is obtained by forming a negative electrode active material layer (for example, 98% by mass of graphite, 1% by mass of styrene butadiene rubber, and 1% by mass of carboxymethyl cellulose) for lithium ion batteries.
  • a separator sheet made of a porous polyolefin-based resin can be cited.
  • a porous separator sheet made of a synthetic resin for example, made of polyolefin such as polyethylene
  • the electrode body accommodated in a battery case is not limited to the said winding type.
  • it may be a laminated type electrode body in which positive electrode sheets and negative electrode sheets are alternately laminated together with separators.
  • a nonaqueous electrolytic solution in which an electrolyte is dissolved in a nonaqueous solvent
  • Nonaqueous solvents include ethylene carbonate, propylene carbonate, dimethyl carbonate (DMC), diethyl carbonate, ethyl methyl carbonate (EMC), 1,2-dimethoxyethane, 1,2-diethoxyethane, tetrahydrofuran, 1,3-dioxolane. 1 type, or 2 or more types selected from the group which consists of etc. can be used.
  • the electrolyte (supporting salt) one or more selected from various lithium salts containing fluorine as a constituent element can be used.
  • LiPF 6 LiBF 4 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 4 F 9 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiC (CF 3 SO 2 ) 3, or the like
  • LiPF 6 LiPF 6
  • LiBF 4 LiAsF 6
  • LiCF 3 SO 3 LiC 4 F 9 SO 3
  • LiN (CF 3 SO 2 ) 2 LiC (CF 3 SO 2 ) 3, or the like
  • the insulating member 20 has a bottomed box shape (bag shape) with an upper end opened, but may have a bag shape with no upper end opened. That is, you may use the bag-shaped insulating member 20 with which the upper end opening part 22 was sealed so that the circumference
  • the type of battery is not limited to the above-described lithium ion secondary battery, and batteries having various contents with different electrode body constituent materials and electrolytes, for example, capacitors such as nickel hydrogen batteries, nickel cadmium batteries, or electric double layer capacitors (that is, electric double layer capacitors). , Physical battery).
  • the battery provided by the present invention can be suitably used as a power source for a motor (electric motor) mounted on a vehicle such as an automobile as shown in FIG. That is, the battery according to the present invention is used as a unit cell, and a plurality of the cells are arranged in a predetermined direction in an electrically connected state, and the plurality of unit cells are constrained in the arrangement direction.
  • Pack 10 can be constructed. Therefore, according to the present invention, a vehicle 1 (typically an automobile equipped with an electric motor such as an automobile, particularly a hybrid automobile, an electric automobile, or a fuel cell automobile) provided with such an assembled battery (that is, the battery according to the invention) 10 as a power source. Can be provided.
  • the configuration of the present invention it is possible to provide a battery provided with an insulating member that can insulate a battery case and an electrode body and ensure good electrolyte solution pouring property.

Abstract

　本願の主な目的は、電池ケースと電極体とを絶縁するとともに良好な電解液注液性を確保し得る絶縁部材を備えた電池を提供することにある。 本願によって提供される電池は、正極および負極を備える電極体と、電極体を電解液とともに収容する電池ケースとを備え、電極体と電池ケースとの間には、当該電極体と電池ケースとの間とを隔離する絶縁部材が配置されており、絶縁部材は、電極体を包囲する袋状に形成され、且つ、電解液を流通し得る細孔を有する多孔質材料から構成されている。

Description

電池
　本発明は、電池、詳しくは電池ケースと電極体とを絶縁する絶縁部材を備えた電池に関する。
　なお、本国際出願は２００８年６月１３日に出願された日本国特許出願２００８－１５５５９６号に基づく優先権を主張しており、その出願の全内容は本明細書中に参照として組み入れられている。
　近年、リチウムイオン電池、ニッケル水素電池その他の二次電池は、車両搭載用電源、或いはパソコンおよび携帯端末の電源として重要性が高まっている。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電池は、車両搭載用高出力電源として好ましく用いられるものとして期待されている。この種の電池においては、シート状正極とシート状負極をセパレータと共に積層し捲回させた捲回電極体を備えた電池構造が知られている。
　ところで、この種の電池においては電極体と電池ケース（即ち外装容器）とを別々に製造し、その後電極体を電池ケースに収容する必要がある。電池ケースとしては金属製のパッケージを使用することが多く、この場合には金属製パッケージと電極体とを絶縁するために電極体を絶縁性フィルムで包装する必要がある。例えば特許文献１には、厚さ５０μｍのポリイミド製の薄膜を袋状に形成した絶縁部材に電極群を挿入し、電極群と電池容器とを電気的に絶縁した二次電池の構成が開示されている。なお、他の技術文献として例えば特許文献２が挙げられる。
日本国特許出願公開２００３－５９５３７号公報 日本国特許出願公開２００３－７３４０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載されるような絶縁部材を袋状にして電極群の周囲を覆うと、電解液注入時に電解液が絶縁部材を透過することができず、電極群への電解液の浸透を妨げる虞がある。その結果、電極群に浸透ムラが生じ易くなる。また、絶縁部材によって電解液の対流が妨げられるため、電解液が電極群全体に浸透するまでに長時間を費やすこととなり、電池の生産性が悪くなる虞がある。
　本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、電池ケースと電極体とを絶縁するとともに良好な電解液注液性を確保し得る絶縁部材を備えた電池を提供することである。
　本発明によって提供される電池は、正極および負極を備える電極体と、上記電極体を電解液とともに収容する電池ケースとを備える。上記電極体と上記電池ケースとの間には、当該電極体と電池ケースとを隔離する絶縁部材が配置されている。そして上記絶縁部材は上記電極体を包囲する袋状に形成され、且つ、上記電解液を流通し得る細孔を有する多孔質材料から構成されていることを特徴とする。
　本発明の構成によれば、電極体と電池ケースとを隔離する絶縁部材が多孔質材料から構成されているので、該絶縁部材に電解液等を透過し得る透過性を付与することができる。これにより、電解液注入時に絶縁部材の細孔を介して電解液を流動（対流）させることができ、電極体全体に電解液を迅速に浸透させることができる。その結果、電解液の注液性が向上して電解液の浸透ムラの発生を抑制できるとともに電池の生産性が良好になる。
　さらに、絶縁部材の細孔をガス抜き用の孔として利用することもできる。すなわち、電池異常時に電極体から発生したガスを絶縁部材の細孔を介して電極体の外部にスムーズに放出することができる。このような構成によれば、電極体から発生したガスが絶縁部材の内部に滞留すること（袋状絶縁部材内に閉じ込められること）を回避することができる。このことによって、安全性に優れた電池を提供することができる。
　なお、袋状絶縁部材を構成する多孔質材料は多数の細孔を有するものであり、その独立した細孔（または多数の細孔の繋がり）によって袋状絶縁部材の外面と内面とを連通し得るように構成されていればよい。細孔の形状は、電解液を流通し得る形状であればよく特に制限されない。例えば、スリット状、シリンダ状、球状などのいずれであってもよい。
　また、袋状絶縁部材を構成する多孔質材料は、絶縁性を有し且つ耐電解液性（特に耐電解液腐食性）を有する材料が好ましい。このような多孔質材料としては、多孔質化した樹脂材料が挙げられる。例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等、或いはそれらの組み合せを好適に使用することができる。多孔質樹脂材料は、本発明の目的に適する程度の機械的強度と化学安定性を有しており、低コストで調達することができる。
　ここで開示される電池のある好適な一態様において、上記電極体は、上記正負の電極間に介在するセパレータを備えている。この場合、上記絶縁部材の平均細孔径（平均細孔径）は上記セパレータの厚みよりも小さいことが好ましい。絶縁部材に形成されている細孔の平均値（平均細孔径）は、例えばバブルポイント法（ＪＩＳ　Ｋ　３８３２、あるいはＪＩＳ　Ｂ　８３５６－２）によって得られる。バブルポイント法に基づく細孔径（平均細孔径や細孔径分布）の測定は、例えば市販される日本ベル株式会社製のＰｏｒｏｍｅｔｅｒ３Ｇ装置を用いて容易に行うことができる。
　上記構成によれば、絶縁部材を通じてセパレータの厚みよりも大きな異物（例えば電池ケース封口時に発生し得る溶接スパッタ等）が袋状の絶縁部材内に侵入する事態を回避することができる。セパレータの厚みよりも大きな異物（特に導電性を有する異物）が袋状の絶縁部材内に侵入すると、例えば充放電による電極体の膨張・収縮に伴って該異物が電極体内（典型的にはセパレータと正負いずれかの電極との隙間）に入り込んでセパレータを貫通し（突き破り）、該貫通した異物が正負の電極間を架橋することによって電極体の内部短絡の要因ともなり得る。これに対し、上記構成によれば、絶縁部材に上記異物に対するフィルタとしての機能を付与できるため、該異物の絶縁部材内（延いては電極体内部）への侵入を回避できる。このことによって、電極体の内部短絡をより確実に防止することができる。
　ここで開示される電池のある好適な一態様において、上記セパレータは多孔質セパレータである。この場合、上記絶縁部材の平均細孔径は上記多孔質セパレータの平均細孔径よりも大きいことが好ましい。絶縁部材の細孔径（細孔径分布）が小さすぎると、絶縁部材に適切な電解液透過性を付与できず、電解液の注液性が損なわれたり電池異常時に発生したガスが絶縁部材内に滞留したりするため好ましくない。
　これに対し、本発明の構成によれば、絶縁部材の平均細孔径が多孔質セパレータの平均細孔径よりも大きいので、絶縁部材に対する電解液等の透過性を十分に確保することができる。なお、上記絶縁部材の平均細孔径（上記測定方法に基づく）の好適な範囲を例示すると、例えば０．１μｍ～２５μｍである。このような範囲にすることにより、絶縁部材に対して適切な電解液透過性を付与しつつ、該絶縁部材内への異物侵入を遮断して電極体の内部短絡を防止することができる。
　ここで開示される電池のある好適な一態様において、上記絶縁部材は、上記電極体の全体を被覆し得るように形成されている。絶縁部材で囲まれた電極体が絶縁部材の外側に露出しないように電極体全体を隙間なく覆うことによって、電極体内部への異物（特にセパレータの厚みよりも大きな導電性異物）の混入をより確実に防止することができる。
図１Ａは、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の外観を模式的に示す上面図である。 図１Ｂは、本発明の一実施形態に係るリチウムイオン二次電池の外観を模式的に示す正面図である。 図２は、図１ＡのＩＩ－ＩＩ断面を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の一実施形態に係る電極体と絶縁部材との位置関係を模式的に示す外観斜視図である。 図４は、本発明の一実施形態に係る電池ケース内に注入された電解液の流れを説明するための模式図である。 図５は、本発明の一実施形態に係る異物混入による電極体の内部短絡をイメージ的に説明するための模式図である。 図６は、本発明の一実施形態に係る電池を備えた車両（自動車）を模式的に示す側面図である。
　本明細書において「電池」とは、所定の電気エネルギーを取り出し得る蓄電装置をいい、特定の蓄電機構（電極体や電解質の構成）に限定されない。リチウムイオン電池等のリチウム二次電池、ニッケル水素二次電池その他の二次電池或いは電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（即ち物理電池）は、ここでいう電池に包含される典型例である。
　また、本明細書において「電極体」とは、少なくとも一つずつの正極および負極を含み、電池（蓄電装置）の主体を成す構造体をいう。
　以下、図面を参照しながら本発明による実施の形態を説明する。以下の図面においては、同じ作用を奏する部材・部位には同じ符号を付して説明している。なお、以下、角形リチウムイオン二次電池１００を例にして本発明の電池の構造について詳細に説明するが、本発明をかかる実施形態に記載されたものに限定することを意図したものではない。また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。
　図１Ａおよび図１Ｂを参照しながら電池１００の構成について説明する。図１Ａは本実施形態に係るリチウムイオン二次電池の外観を模式的に示す上面図であり、図１Ｂはその正面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ここで開示されるリチウムイオン二次電池１００は、正極８２および負極８４を備える電極体８０（図２）と、該電極体８０を収容する電池ケース５０とを備える。
　電池ケース５０は、電池ケース本体５２と蓋体５４とから構成されている。電池ケース本体５２は、電極体８０（図２）を収容し得る形状を有する。この実施形態では、電池ケース本体５２は、扁平形状の電極体８０を収容し得る箱型の形状である。電池ケース本体５２は上部開口端５３を有し、該上部開口端５３を介して電極体８０を収容し得るように構成されている。蓋体５４は電池ケース本体５２の上部開口端５３を塞ぐ部材であり、この実施形態では、略矩形状の板状部材を好適に用いている。電池ケース本体５２および蓋体５４の材質は、軽量で熱伝導性が良い金属材料が好ましく、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、ニッケルめっき鋼などを好ましく使用することができる。
　蓋体５４の上面には、安全弁７０が従来の電池ケースと同様に設けられている。安全弁７０は、電池ケース５０内の圧力が異常に上昇すると安全のために弁体（図示せず）が変形し、該弁体と蓋体５４との間に生じた隙間から内部のガス等が放出され得るように構成されている。さらに、蓋体５４の上面には注液口６２が設けられている。注液口６２は、該注液口６２を介して電池ケース５０内に電解液を収容し得るようになっており、通常時は封止栓６０によって封口されている。電池ケース５０に収容され得る電解液としては、例えば非水溶媒に電解質を溶解した非水電解液を用いることができる。この実施形態では、非水溶媒としてはジエチルカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒（例えば質量比１：１）を使用し、電解質としてはヘキサフルオロリン酸リチウム（ＬｉＰＦ６）を使用し、その濃度は約１ｍｏｌ／リットルに調整されている。
　次に、図２及び図３を参照しながら本実施形態に係る電池１００の内部構造について説明する。図２は図１ＡのＩＩ－ＩＩ断面を模式的に示す断面図であり、図３は電極体８０と絶縁部材２０との位置関係を模式的に示す外観斜視図である。
　電池ケース５０内には上記電解液とともに電極体８０が収容されている。電極体８０は、通常のリチウムイオン電池の電極体と同様、正極８２および負極８４と、該正負の電極間に介在するセパレータ８６とを備える。この実施形態では、電極体８０は、正極シート８２と負極シート８４を計２枚のセパレータシート８６と共に積層し、さらに当該正極シート８２と負極シート８４とをややずらしつつ捲回し、次いで得られた捲回体を側面方向から押しつぶして拉げさせることによって作製される扁平形状の捲回電極体８０である。
　捲回電極体８０の捲回方向に対する横方向において、上記のとおりにややずらしつつ捲回された結果として、正極シート８２および負極シート８４の端の一部がそれぞれ捲回コア部分８１（即ち正極シート８２の正極活物質層形成部分と負極シート８４の負極活物質層形成部分とセパレータシート８６とが密に捲回された部分）から外方にはみ出ている。かかる正極側はみ出し部分（即ち正極活物質層の非形成部分）８２Ａおよび負極側はみ出し部分（即ち負極活物質層の非形成部分）８４Ａには、正極リード端子８２Ｂおよび負極リード端子８４Ｂが付設されており、それぞれ正極端子４２および負極端子４４と電気的に接続される。この実施形態では、正極端子４２および負極端子４４は、ガスケット（図示せず）を介して電池ケース５０の蓋体５４にそれぞれ取り付けられている。
　捲回電極体８０を構成する材料および部材自体は、従来のリチウムイオン電池の電極体と同様でよく、特に制限はない。例えば、正極シート８２は長尺状の正極集電体（この実施形態ではアルミニウム箔）の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成される。一方、負極シート８４は長尺状の負極集電体（この実施形態では銅箔）の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成される。また、正負極シート８２，８４間に介在する好適なセパレータシート８６としては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、厚さ５～３０μｍ（この実施形態では２５μｍ）、平均細孔径０．１μｍ程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）多孔質セパレータシートを好適に使用することができる。
　電極体８０と電池ケース５０との間には、当該電極体８０と電池ケース５０とを隔離する絶縁部材２０が配置されている。絶縁部材２０は、図３に示すように電極体８０を包囲する（好適には包み込む）袋状に形成されている。この実施形態では、絶縁部材２０は、上端が開口した有底箱型形状を有し、上端開口部２２を介して扁平状電極体８０を収容し得るようになっている。また、絶縁部材２０は、扁平状電極体８０の上面を除く部分（底面および側面）を隙間なく被覆するように構成されている。このように袋状絶縁部材２０を介在させることによって発電要素である扁平状電極体８０と電池ケース５０との直接の接触が回避され、扁平状電極体８０と電池ケース５０との絶縁性を確保することができる。袋状絶縁部材２０の厚さは、所要の強度を有する程度であればよく特に制限されないが、例えば０．１ｍｍ程度である。
　かかる絶縁部材２０は、上述した電解液を流通し得る細孔（図示せず）を有する多孔質材料から構成されている。絶縁部材２０を構成する多孔質材料は多数の細孔を有するものであり、その独立した細孔（または多数の細孔の繋がり）によって袋状絶縁部材２０の外面と内面とを連通し得るようになっている。細孔の形状は、電解液を流通し得る形状であればよく特に制限されない。例えば、スリット状、シリンダ状などのいずれであってもよい。絶縁部材を構成する多孔質材料は、絶縁性を有し且つ耐電解液性（特に耐電解液腐食性）を有する材料が好ましい。このような多孔質材料としては多孔質樹脂材料が挙げられる。例えばポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等、或いはそれらの組み合せを好適に使用することができる。多孔質樹脂材料は、本実施形態の目的に適する程度の機械的強度と化学安定性を有しており、しかも低コストで調達することができる。なお、このような樹脂材料の多孔質化は、例えば粉末状の樹脂材料に公知の焼成法を適用することによって行うことができる。
　上記構成によれば、電極体８０と電池ケース５０とを隔離する袋状絶縁部材２０が多孔質材料から構成されているので、該袋状絶縁部材２０に電解液等を透過し得る透過性を付与することができる。これにより、電解液注入時に袋状絶縁部材２０の細孔を通じて電解液を移動（対流）させることができ、電極体８０全体に電解液を迅速に浸透させることができる。例えば、図４に示すように、この実施形態では、蓋体５４の注液口６２から電解液を注入すると、該注入された電解液（矢印「９０」）は、袋状絶縁部材２０の細孔を通じて電池ケース５０内を流動（対流）し、絶縁部材２０に阻害されることなく電極体８０の外側にも回り込む。このことによって、電極体８０全体に電解液を迅速に（短時間で）浸透させることができる。その結果、電解液の注液性が向上して電解液の浸透ムラの発生を抑制できるとともに電池の生産性が良好になる。
　さらに、絶縁部材２０の細孔をガス抜き用の孔として利用することもできる。すなわち、電池異常時に電極体８０から発生したガスを絶縁部材２０の細孔を介して電極体８０の外部にスムーズに放出することができる。このような構成によれば、電極体８０から発生したガスが絶縁部材２０の内部に滞留すること（袋状絶縁部材内に閉じ込められること）を回避することができる。このことによって、安全性に優れた電池１００を提供することができる。
　ここで、絶縁部材２０の平均細孔径は、多孔質セパレータシート８６の平均細孔径よりも大きいことが好ましい。絶縁部材２０の細孔径が小さすぎると、該細孔を電解液等が通過しにくくなるため、絶縁部材２０に適切な電解液透過性を付与できずに電解液の注液性が損なわれたり、電池異常時に発生したガスが絶縁部材２０内に滞留したりするからである。
　また、絶縁部材２０の平均細孔径は、電極体８０が備える多孔質セパレータシート８６の厚みよりも小さいことが好ましい。例えば、多孔質セパレータシート８６の厚みの１／２程度のサイズが適当である。図４に示すように、蓋体５４の注液口６２から電解液を注入すると、該注入された電解液（矢印「９０」）は、絶縁部材２０の細孔を通じて電池ケース５０内を移動（対流）する。このとき、電池ケース５０の内面に導電性異物９２（例えば電池ケース本体５２と蓋体５４との接合時に発生し得る溶接スパッタや電池ケース５０の内面に付着した微細な金属粉体等）が付着していると、該付着した導電性異物９２が電解液とともに袋状絶縁部材２０の細孔を通じて袋状絶縁部材２０の内部に侵入する虞がある。このように導電性異物９２が電解液とともに絶縁部材２０の内部に侵入すると、該侵入した異物９２が充放電による電極体８０の膨張・収縮に伴って電極体８０内（典型的にはセパレータシート８６と正負シート８２、８４との隙間）に入り込む。この入り込んだ異物９２がセパレータシート８６の厚みよりも大きい場合には、図５に示すように、該異物９２がセパレータシート８６を厚み方向に貫通し（突き破り）、該貫通した異物９２が正負のシート８２、８４間を架橋することによって電極体８０の内部短絡の要因になり得る。
　これに対し、本実施形態では、絶縁部材２０の平均細孔径をセパレータ８６の厚みよりも小さくしているので、絶縁部材２０に上記異物（セパレータ８６の厚みよりも大きい異物）９２に対するフィルタとしての機能を付与することができ、該絶縁部材２０の細孔を通じて上記異物９２が絶縁部材２０内に侵入することを回避できる。このことによって、電極体８０の内部短絡を防止することができる。なお、多孔質セパレータシート８６の平均細孔径よりも小さな異物（例えば０．１μｍ未満の異物）が絶縁部材２０の袋内部に侵入する場合があるが、そのような小サイズの異物は、たとえ電極体８０内に入り込んだとしてもセパレータシート８６を貫通することはなく、電極体８０の内部短絡の要因にはなり得ない。
　上記絶縁部材２０の平均細孔径の好適な範囲を例示すると、凡そ０．１μｍ～２５μｍの範囲内であり、例えば０．１μｍ～１５μｍの範囲内にすることが好ましい。このような範囲にすることにより、絶縁部材２０に対して適切な電解液透過性を付与しつつ、該絶縁部材２０内への異物侵入を遮断して電極体８０の内部短絡を防止することができる。
　本実施形態に係る絶縁部材２０を用いて電池を構築することにより、電解液の浸透ムラを抑制し、且つ、所定サイズの異物混入レスを実現できることを確認するため、実施例として以下の実験を行った。すなわち、正極集電体としてのアルミニウム箔表面にリチウムイオン電池用正極活物質層が形成された正極シート８２（厚さ１００μｍ程度）と、負極集電体としての銅箔表面にリチウムイオン電池用負極活物質層が形成された負極シート８４（厚さ１００μｍ程度）とを、２枚の多孔質セパレータシート（厚さ２５μｍ、細孔径０．１μｍ程度）を介して捲回し、該捲回した捲回体を側面方向から押し潰すことによって扁平状の捲回電極体８０を作製した。このようにして得られた捲回電極体８０を上端が開口した袋状絶縁部材２０に挿入した。袋状絶縁部材２０としては、多孔質ポリプロピレン（ＰＰ）製のものを使用し、その平均細孔径は概ね１５μｍ程度であった。その後、捲回電極体８０を袋状絶縁部材２０とともに電池ケース本体５２に収容し、電池ケース本体５２の開口部を蓋体５４で溶接により封口した。電池ケース本体５２及び蓋体５４は何れもアルミニウム製であり、その寸法は、電池ケース本体５２が縦１５０ｍｍ×横３０ｍｍ×高さ１００ｍｍ、蓋体５４が縦１５０ｍｍ×横３０ｍｍ×厚さ（板厚）３ｍｍであった。このようにして電解液を注入する前の評価用電池（実施例１）を構築した。
　また、比較例１として、袋状絶縁部材２０を使用していない評価用電池を作製した。すなわち、比較例１では、捲回電極体８０は袋状絶縁部材２０を介さずに（袋状絶縁部材２０に挿入されることなく）電池ケース５０に直接に収容されている。袋状絶縁部材２０を使用していないこと以外は実施例１と同様の条件にて比較例１に係る評価用電池を作製した。また、比較例２として、多孔質化されていない袋状絶縁部材を用いて評価用電池を作製した。すなわち、比較例２では、細孔が形成されていない非多孔質なポリプロピレン（ＰＰ）製の絶縁部材を用いて評価用電池を作製した。多孔質化されていない絶縁部材を用いたこと以外は実施例１と同様の条件にて比較例２に係る評価用電池を作製した。
　以上のように作製した実施例１および比較例１、２に係る評価用電池に対して電解液を注入することにより電解液の浸透ムラの有無を調べた。また、上記電解液を注入する前に電池ケース５０内に予め銅粉を混入しておき、上記電解液を注入した際に上記銅粉が捲回電極体内に混入するか否かを確認した。上記銅粉は、粒径が互いに異なる２種類の市販のもの（福田金属箔粉工業製、ＣＥ－８ＡとＦＣＣ－１１５を８：２の割合で混合した銅粉１ｇ、表２参照）を用いた。電解液の注入は、該電解液の浸透を促進させるために電池ケース５０内の減圧／大気圧開放を３回繰り返した後、蓋体５４の注液口６２から電解液を注入することにより行った。電解液の注入後、その状態で１時間放置した後、捲回電極体８０を電池ケース５０から取り出して解体し、正極シート８２と負極シート８４との間に入り込んだ銅粉の数とサイズを計量した。また、捲回電極体８０に対する電解液の浸透ムラを目視で確認した。その結果を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表１に示すように、実施例１に係る電池では平均粒径１５μｍ以上の銅粉の混入はなく、特に多孔質セパレータシートの厚さ２５μｍよりも大きな銅粉（捲回電極体８０の内部短絡の要因になり得る銅粉）の混入はないことが確認された。また、電解液の浸透ムラについても良好な結果が得られた。これに対して、比較例１に係る電池では電解液の浸透ムラはなかったものの銅粉（平均粒径１５μｍ以上の銅粉、特に多孔質セパレータシートの厚さ２５μｍよりも大きな銅粉）の混入が多数であった。また、比較例２に係る電池では銅粉の混入はなかったものの電解液の浸透ムラが目視で分かる程度に確認された。これらの結果から、多孔質材料からなる袋状絶縁部材２０を使用することによって、電解液の浸透性を確保しつつ異物の電極体への混入を防止し得ることが確認された。
　以下、図２を参照しながら一部説明が重複するが本実施形態に係る電極体８０および電解液の構成材料について詳述する。正極シート８２は長尺状の正極集電体の上にリチウムイオン電池用正極活物質層が付与されて形成される。正極集電体にはアルミニウム箔（本実施形態）その他の正極に適する金属箔が好適に使用される。正極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２等が挙げられる。例えば、長さ２～４ｍ（例えば２．７ｍ）、幅８～１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５～２０μｍ（例えば１５μｍ）程度のアルミニウム箔を集電体として使用し、その表面の所定領域に常法によってニッケル酸リチウムを主体とするリチウムイオン電池用正極活物質層（例えばニッケル酸リチウム８８質量％、アセチレンブラック１０質量％、ポリテトラフルオロエチレン１質量％、カルボキシメチルセルロース１質量％）を形成することによって好適な正極シート８２が得られる。
　一方、負極シート８４は長尺状の負極集電体の上にリチウムイオン電池用負極活物質層が付与されて形成され得る。負極集電体には銅箔（本実施形態）その他の負極に適する金属箔が好適に使用される。負極活物質は従来からリチウムイオン電池に用いられる物質の一種または二種以上を特に限定することなく使用することができる。好適例として、グラファイトカーボン、アモルファスカーボン等の炭素系材料、リチウム含有遷移金属酸化物や遷移金属窒化物等が挙げられる。例えば、長さ２～４ｍ（例えば２．９ｍ）、幅８～１２ｃｍ（例えば１０ｃｍ）、厚さ５～２０μｍ（例えば１０μｍ）程度の銅箔を使用し、その表面の所定領域に常法によって黒鉛を主体とするリチウムイオン電池用負極活物質層（例えば黒鉛９８質量％、スチレンブタジエンラバー１質量％、カルボキシメチルセルロース１質量％）を形成することによって好適な負極シート８４が得られる。
　また、正負極シート８２，８４間に使用される好適なセパレータシート８６としては多孔質ポリオレフィン系樹脂で構成されたものが挙げられる。例えば、長さ２～４ｍ（例えば３．１ｍ）、幅８～１２ｃｍ（例えば１１ｃｍ）、厚さ５～３０μｍ（例えば２５μｍ）程度の合成樹脂製（例えばポリエチレン等のポリオレフィン製）多孔質セパレータシートが好適に使用し得る。なお、電池ケース内に収容する電極体は上記捲回タイプに限定されない。例えば正極シートと負極シートをセパレータと共に交互に積層して成る積層タイプの電極体であってもよい。
　電解液としては、例えば非水溶媒に電解質を溶解した非水電解液を用いることができる。非水溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、１，２－ジメトキシエタン、１，２－ジエトキシエタン、テトラヒドロフラン、１，３－ジオキソラン等からなる群から選択された一種または二種以上を用いることができる。また、電解質（支持塩）としては、フッ素を構成元素とする各種リチウム塩から選択される一種または二種以上を用いることができる。例えば、ＬｉＰＦ６，ＬｉＢＦ４，ＬｉＡｓＦ６，ＬｉＣＦ３ＳＯ３，ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３，ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２，ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等からなる群から選択される一種または二種以上を用いることができる。
　以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、勿論、種々の改変が可能である。例えば、この実施形態では、絶縁部材２０は、上端が開口した有底の箱型形状（袋状）であるが、上端が開口していない袋状であってもよい。すなわち、上面を含む捲回電極体８０の周囲を隙間なく覆うように、上端開口部２２が密閉された袋状絶縁部材２０を使用してもよい。これにより、電極体８０全体を絶縁部材２０で隙間なく被覆することができる。このように袋状絶縁部材２０で電極体８０全体を覆うこと（袋状絶縁部材２０に収容された電極体８０が袋状絶縁部材２０の外側に露出しないように電極体８０を覆うこと）によって、電極体８０内部への異物の混入をより確実に防止することができる。
　また、電池の種類は上述したリチウムイオン二次電池に限られず、電極体構成材料や電解質が異なる種々の内容の電池、例えばニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池、或いは電気二重層キャパシタ等のキャパシタ（即ち、物理電池）であってもよい。
　本発明により提供される電池は、図６に示すように、特に自動車等の車両に搭載されるモーター（電動機）用電源として好適に使用し得る。即ち、本発明に係る電池を単電池として用いると共に該電池を電気的に接続した状態で複数個所定の方向に配列し、当該複数の単電池をその配列方向に拘束することによって組電池（バッテリーパック）１０を構築することができる。従って、本発明により、かかる組電池（即ち本発明に係る電池）１０を電源として備える車両１（典型的には自動車、特にハイブリッド自動車、電気自動車、燃料電池自動車のような電動機を備える自動車）を提供することができる。
　本発明の構成によれば、電池ケースと電極体とを絶縁するとともに良好な電解液注液性を確保し得る絶縁部材を備えた電池を提供することができる。

Claims (6)

  1. 　正極および負極を備える電極体と、
    　前記電極体を電解液とともに収容する電池ケースと
    　を備え、
    　前記電極体と前記電池ケースとの間には、当該電極体と電池ケースとを隔離する絶縁部材が配置されており、
    　前記絶縁部材は、前記電極体を包囲する袋状に形成され、且つ、前記電解液を流通し得る細孔を有する多孔質材料から構成されていることを特徴とする、電池。
  2. 　前記電極体は、前記正負の電極間に介在するセパレータを備え、
    　前記絶縁部材の平均細孔径は、前記セパレータの厚みよりも小さいことを特徴とする、請求項１に記載の電池。
  3. 　前記セパレータは、多孔質セパレータであり、
    　前記絶縁部材の平均細孔径は、前記多孔質セパレータの平均細孔径よりも大きいことを特徴とする、請求項２に記載の電池。
  4. 　前記絶縁部材の平均細孔径は、０．１μｍ～２５μｍである、請求項１に記載の電池。
  5. 　前記絶縁部材は、前記電極体の全体を被覆し得るように形成されている、請求項１に記載の電池。
  6. 　請求項１に記載の電池を備える車両。
     
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