WO2011145478A1 - 積層型二次電池 - Google Patents

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孝夫 大道寺
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Ｎｅｃエナジーデバイス株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a stacked secondary battery, and more particularly to a stacked secondary battery in which both surfaces of an electrode are covered with a separator and stacked.
  • Rechargeable batteries are used for electric assist bicycles, electric bikes, or uninterruptible power supplies.
  • Some secondary batteries are stacked.
  • a stacked secondary battery a plurality of positive electrodes and a plurality of negative electrodes are alternately stacked via separators to form a stacked body, and each electrode is connected to a current collecting lead. And the laminated body is sealed with electrolyte solution in the container comprised with the laminate film.
  • a microporous film made of a synthetic resin such as polyethylene or polypropylene is generally used as the separator for electrically separating the positive electrode and the negative electrode.
  • Patent Document 1 discloses a stacked secondary battery using a bag-shaped separator.
  • FIG. 1A is a schematic configuration diagram of a bag-shaped separator as an example of related technology, and is a schematic cross-sectional view of a bag-shaped separator and a positive electrode included therein.
  • FIG. 1B is a schematic configuration diagram of a bag-shaped separator as an example of the related art, and is a schematic external view of a positive electrode accommodated in the bag-shaped separator.
  • a positive electrode and a negative electrode in a separator bag are alternately stacked to form a stacked body.
  • 1A and 1B show a state in which the positive electrode is in the separator bag. The same configuration is applied to the negative electrode.
  • the separator bag 26 is formed into a bag shape by joining two sheet-like separators.
  • a positive electrode 21 from which a conductive connection terminal (extraction terminal) 22 is extracted is accommodated in the separator bag 26.
  • a fusion bonding portion 24 in which two sheet-like separators are bonded to each other is provided with a space therebetween.
  • Two sheet-like separators are joined together by the fusion-bonding portion 24 to form a bag shape.
  • a fusion sealing portion 25 in which two sheet-like separators are continuously joined to each other is provided on the outer peripheral portion of the fusion joining portion 24.
  • the lead terminal 22 protrudes outside the separator bag 26 through an electrode lead portion 23 that is an opening of the separator bag 26.
  • the position of the lead terminal 22 drawn from the positive electrode 21 is different from the position of the lead terminal drawn from the negative electrode (not shown). Therefore, the lead terminal 22 of the positive electrode 21 and the lead terminal of the negative electrode are not in contact (for example, Patent Document 1).
  • Providing the fusion sealing part 25 has an advantage of preventing the active material separated from the positive electrode 21 from flowing out, and further, an effect of suppressing the shrinkage of the separator bag 26 due to heat can be obtained.
  • the separator bag 26 is made by bonding two sheet-like separators made by stretching a resin such as polypropylene or polyethylene, and therefore shrinks when exposed to high temperatures. When a general separator is held at 105 ° C. for 1 hour, the shrinkage is 3% to 4%.
  • the lead terminal 22 (see FIGS. 1A and 1B) of the positive electrode 21 protruding from the separator bag 26 and the lead terminal of the negative electrode similarly protruding from the separator bag are planar. Since it is arranged at a position where it does not overlap, it is not normally short-circuited.
  • the positive electrode and the negative electrode are respectively accommodated in the separator bag, there are problems that the manufacturing process for manufacturing the separator bag and the insertion of each electrode into the separator bag are complicated and the manufacturing cost is increased.
  • the separator bag 26 there is a possibility that the electrode accommodated in the separator bag 26 is exposed from the electrode lead-out portion 23 and comes into contact with an electrode not accommodated in the adjacent separator bag 26 to cause a short circuit.
  • the separator bag 26 contracts, the positive electrode 21 is exposed from the separator bag 26, and the exposed positive electrode 21 and the negative electrode not accommodated in the separator bag are short-circuited, resulting in a risk of ignition or rupture. Will increase. Since the fusion sealed part 25 is not broken by heat, the positive electrode 21 is not exposed from the fusion sealed part 25. However, as shown in FIG.
  • the separator bag 26 always has an electrode lead portion 23, and the lead terminal 22 protrudes from the separator bag 26 to the outside of the separator bag 26 through the electrode lead portion 23. Therefore, the fusion sealing part 25 cannot be provided in the electrode lead part 23. Therefore, when the separator bag 26 is exposed to a high temperature, as shown in FIG. 2, the electrode lead-out portion 23 is thermally shrunk (the outer peripheral end of the separator bag 26 moves toward the center of the separator bag 26), and the electrode lead-out portion 23 may expose the positive electrode 21. In that case, a short circuit may occur between the exposed positive electrode 21 and the negative electrode not accommodated in the separator bag.
  • the present invention provides a multilayer secondary battery in which thermal contraction of the opening of the bag-like separator is suppressed even under a high temperature environment, and a short circuit between the electrodes is prevented.
  • positive electrodes and negative electrodes each having an extraction terminal are alternately stacked via separators.
  • At least one of the positive electrode and the negative electrode is formed by laminating two sheet-like separators, and is housed in a bag-like separator bag having an opening in part.
  • the lead terminal of the electrode accommodated in the separator bag protrudes outside the separator bag through the opening.
  • the outer periphery of the opening is covered with an electrical insulating layer.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a stacked secondary battery according to the present invention, and is a schematic external view of the stacked secondary battery.
  • 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment of a multilayer secondary battery according to the present invention, and is a schematic configuration diagram of a stacked body.
  • FIG. 3A is a schematic configuration diagram of an embodiment of a secondary battery according to the present invention, and is a schematic external view of the secondary battery.
  • FIG. 3B is a schematic configuration diagram of an embodiment of a secondary battery according to the present invention, and is a schematic configuration diagram of a stacked body.
  • the sheet-like negative electrode 14 and the sheet-like positive electrode 13 wrapped in the separator bag 15 are alternately laminated and fixed with a fixing tape 19 to form a laminate (battery element) 18. Further, both the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are provided with an extraction terminal 2 (see FIG. 4A).
  • the lead terminal 2 of the positive electrode 13 is connected to an aluminum lead 16 for current collection.
  • a lead terminal (not shown) of the negative electrode 14 is connected to the nickel lead 17.
  • the laminated body 18 is sealed in a container of the aluminum laminated film 11 together with the electrolytic solution 12.
  • the lead terminal 2 of the positive electrode 13 and the lead terminal of the negative electrode 14 come into contact with each other and are short-circuited. None do.
  • a microporous film made of a synthetic resin such as polyethylene or polypropylene is generally used for the two sheet-like separators constituting the separator bag 15, and is orthogonal to the film resin take-off direction at the time of manufacture. It has directionality in the width direction of the film resin.
  • FIG. 4A is a schematic configuration diagram of the separator bag 15 of the present invention, and is a schematic cross-sectional view of the separator bag 15 and the positive electrode 13 contained therein.
  • FIG. 4B is a schematic external view of the positive electrode 13 accommodated in the separator bag 15.
  • the two sheet-like separators are joined to each other by the fusion joining portion 4 provided around the positive electrode 13 with a space therebetween, so that a separator bag 15 is formed. It is preferable to provide a fusion sealing portion 5 in which two sheet-like separators are continuously joined to the outer peripheral portion or the inner peripheral portion of the fusion bonded portion 4. In addition, when providing the fusion sealing part 5 in an inner peripheral part, it is not necessary to provide the fusion-bonding part 4, and it joins between the fusion-bonding parts 4 and is continuous with the fusion-bonding part 4. You may join to.
  • An electrode lead-out portion 3 that is an opening is provided on a part of the outer periphery of the separator bag 15. Via the electrode lead-out part 3, the current-collecting lead-out terminal 2 of the positive electrode 13 in the separator bag 15 is exposed to the outside of the separator bag 15. If the fusion splicing portion 4 or the fusion sealing portion 5 is provided at the position of the electrode lead-out portion 3, the opening is blocked, so that they are not provided. Therefore, in the present invention, the electrical insulating layer 8 is provided along the opening of the electrode lead-out portion 3. Further, as the electrical insulating layer 8, a layer that does not undergo heat shrinkage or does not undergo heat shrinkage more than the separator bag 15 is preferable.
  • the separator bag 15 can be prevented from shrinking in the electrode lead-out portion 3. Therefore, the positive electrode 13 is not exposed from the electrode lead-out part 3 of the separator bag 15. Therefore, it is possible to prevent the overlapping positive electrode 13 and negative electrode 14 from contacting and short-circuiting. Further, even if the positive electrode 13 is slightly exposed at the position of the electrode lead-out portion 3, the electrical insulating layer 8 is interposed between the electrodes 13 and 14, so that the short-circuit between the electrodes 13 and 14 is prevented.
  • a separator bag 15 was prepared and used with two sheet-like separators having a polyethylene single-layer structure in which the breaking strength in the film winding direction was 1000 kgf / cm 2 and the breaking strength in the width direction of the film was 1000 kgf / cm 2 .
  • Example 1 The positive electrode 13 having a height of 100 mm and a width of 50 mm was accommodated in a separator bag 15 made of two sheet-like separators having a height of 104 mm and a width of 54 mm. Except for the electrode lead-out part 3, a fusion bonding part 4 having a width of 2 mm was provided on the entire circumference of the separator bag 15, and a continuous fusion sealing part 5 was provided on the outer peripheral part of the fusion bonding part 4. Further, a 2 mm wide polypropylene (PP) tape as an electrical insulating layer 8 was attached to the electrode lead portion 3 so as not to protrude from the outer peripheral end portion in accordance with the position of the outer peripheral end portion of the separator bag 15.
  • PP polypropylene
  • the length of the polypropylene (PP) tape was 2 mm longer than the width of the lead terminal 2.
  • a type with a heat shrinkage rate as small as possible, and a type with a heat shrinkage rate smaller than the polyethylene which comprises at least a separator are used. The same applies to Examples 2 and 3 below.
  • Example 2 The positive electrode 13 having a height of 100 mm and a width of 50 mm was accommodated in a separator bag 15 made of two sheet-like separators having a height of 104 mm and a width of 54 mm. Except for the electrode lead-out part 3, a fusion bonding part 4 having a width of 2 mm was provided on the entire circumference of the separator bag 15, and a continuous fusion sealing part 5 was provided on the outer peripheral part of the fusion bonding part 4.
  • a polypropylene (PP) tape having a width of 3 mm as an electrical insulating layer 8 is projected to the electrode lead portion 3 so as to protrude 1 mm from the outer peripheral end portion of the separator bag 15 and pasted so as to fix the protruding portion and the lead terminal 2. (See FIG. 5).
  • the length of the polypropylene (PP) tape was 2 mm longer than the width of the lead terminal 2.
  • Example 3 The positive electrode 13 having a height of 100 mm and a width of 50 mm was accommodated in a separator bag 15 made of two sheet-like separators having a height of 104 mm and a width of 54 mm. Except for the electrode lead-out part 3, a fusion bonding part 4 having a width of 2 mm was provided on the entire circumference of the separator bag 15, and a continuous fusion sealing part 5 was provided on the outer peripheral part of the fusion bonding part 4. Furthermore, a polypropylene (PP) tape having a width of 4 mm was projected from the outer peripheral end of the separator bag 15 as an electrical insulating layer 8 to the electrode lead-out portion 3 by 2 mm. And it stuck so that the protrusion part and the extraction terminal 2 might be fixed. The length of the polypropylene (PP) tape was 2 mm longer than the width of the lead terminal 2.
  • Example 4 The positive electrode 13 having a height of 100 mm and a width of 50 mm was accommodated in a separator bag 15 made of two sheet-like separators having a height of 104 mm and a width of 54 mm. Except for the electrode lead-out part 3, a fusion bonding part 4 having a width of 2 mm was provided on the entire circumference of the separator bag 15, and a continuous fusion sealing part 5 was provided on the outer peripheral part of the fusion bonding part 4. Further, a polyethylene terephthalate (PET) tape having a width of 3 mm was projected from the outer peripheral end of the separator bag 15 as an electrical insulating layer 8 to the electrode lead-out portion 3. And it stuck so that the protrusion part and the extraction terminal 2 might be fixed. The length of the polyethylene terephthalate (PET) tape was 2 mm longer than the width of the lead terminal 2.
  • PET polyethylene terephthalate
  • Example 5 The positive electrode 13 having a height of 100 mm and a width of 50 mm was accommodated in a separator bag 15 made of two sheet-like separators having a height of 104 mm and a width of 54 mm. Except for the electrode lead-out part 3, a fusion bonding part 4 having a width of 2 mm was provided on the entire circumference of the separator bag 15, and a continuous fusion sealing part 5 was provided on the outer peripheral part of the fusion bonding part 4.
  • a polyphenylene sulfide (PPS) tape having a width of 3 mm as an electrical insulating layer 8 is projected to the electrode lead portion 3 so as to protrude 1 mm from the outer peripheral end portion of the separator bag 15, and is pasted so as to fix the protruding portion and the lead terminal 2. It was.
  • the length of the polyphenylene sulfide (PPS) tape was 2 mm longer than the width of the lead terminal 2.
  • the laminate 18 produced in this way is placed in a thermostat, the temperature of the thermostat is raised to 130 ⁇ 2 ° C. at a temperature rise of 5 ⁇ 2 ° C./min, and held at 130 ⁇ 2 ° C. for 10 minutes. did. Thereafter, the laminate 18 was sufficiently cooled at room temperature, and the presence or absence of a short circuit between the positive electrode 13 and the negative electrode 14 was examined. Further, the laminate 18 was disassembled and the amount of contraction of the electrode lead-out portion 3 of the separator bag 15 was measured.
  • Test results The test results are shown in FIG.
  • Example 1 the portion of the electric insulating layer 8 to which the electric insulating tape was applied was hardly contracted, but the other portion of the separator bag 15 was contracted. Therefore, the electrode lead-out part 3 moved to the center direction of the 0.5 mm separator bag 15 as a result. However, the positive electrode 13 was not exposed from the separator bag 15 and was not short-circuited.
  • any of polypropylene, polyethylene terephthalate, and polyphenylene sulfide was effective as the electrical insulating layer 8.
  • the multilayer secondary battery of the present invention it is possible to prevent the positive electrode 13 from being exposed from the separator bag 15 due to thermal contraction, and as a result, the positive electrode 13 and the negative electrode 14 are short-circuited. It turns out that it can also be prevented. And since only one electrode should be accommodated in the separator bag 15, it can contribute to cost reduction. Even if some shrinkage occurs in the separator bag 15 and a part of the positive electrode 13 is likely to be exposed from the separator bag 15, the electrical insulating layer 8 is interposed between the negative electrode 14 and a short circuit is caused. prevent.
  • the length of the electrical insulating layer 8 is 2 mm longer than the width of the lead terminal 2, it is preferably longer than the width of the lead terminal 2 in order to prevent lateral contraction, and is not limited to 2 mm. .
  • the positive electrode 13 is accommodated in the separator bag 15, but the negative electrode 14 may be accommodated in the separator bag 15, and the positive electrode 13 may not be accommodated in the separator bag 15.
  • Each of the electrodes 14 may be accommodated in the separator bag 15.
  • Electrode lead part (opening) 4 Fusion bonding portion 5 Fusion sealing portion 8 Electrical insulating layer 11 Aluminum laminate film 12 Electrolytic solution 13 Positive electrode 14 Negative electrode 15 Separator bag 16 Aluminum lead 17 Nickel lead 18 Laminate 19 Fixing tape

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Abstract

　高温環境下でも袋状のセパレータの開口部の熱収縮が抑制され、積層された電極間の短絡が防止された、積層型二次電池を提供する。本発明の積層型二次電池は、引出端子（２）をそれぞれ有する正極電極（１３）と負極電極とがセパレータ（１５）を介して交互に積層されている。正極電極（１３）または負極電極の少なくとも一方の電極が、２枚のシート状のセパレータを貼り合わされ、かつ、一部に開口部（３）を有する袋状のセパレータ袋（１５）に収容されている。また、開口部（３）を介して、セパレータ袋（１５）内に収容された電極（１３）の引出端子（２）がセパレータ袋（１５）の外部に突出しており、開口部（３）の外周部が電気絶縁層（８）で覆われている。

Description

積層型二次電池
　本発明は、積層型二次電池に関し、特に電極の両面をセパレータで覆って積層した積層型二次電池に関する。
　電動アシスト自転車、電動バイク、または、無停電電源装置などに、充電ができる二次電池が用いられている。
　二次電池には、積層型をしているものがある。積層型二次電池では、複数の正極電極と複数の負極電極とをセパレータを介して交互に積層することで積層体が形成され、それぞれの電極が集電用のリードに接続されている。そして、ラミネートフィルムで構成した容器の中に積層体が電解液とともに密封されている。
　正極電極と負極電極とを電気的に隔離するセパレータとしては、ポリエチレン、またはポリプロピレンなどの合成樹脂製の微多孔性フィルムを用いるのが一般的である。
　また、関連技術の一例として、特許文献１に袋状のセパレータを用いた積層型二次電池が示されている。
　図１Ａは、関連技術の一例の袋状のセパレータの概略構成図であり、袋状のセパレータと、それに入った正極電極の概略断面図である。図１Ｂは、関連技術の一例の袋状のセパレータの概略構成図であり、袋状のセパレータに収容された正極電極の外観概略図である。
　関連技術の二次電池では、それぞれセパレータ袋に入った正極電極と負極電極とが交互に積層され、積層体が構成されている。なお、図１Ａおよび図１Ｂには正極電極がセパレータ袋に入っている状態を示す。負極電極の場合も同様な構成である。
　セパレータ袋２６は、２枚のシート状のセパレータが接合することで、袋状になっている。このセパレータ袋２６の内部に、導電接続用の端子（引出端子）２２が引き出された正極電極２１が収容されている。セパレータ袋２６の、正極電極２１の周囲に、シート状の２枚のセパレータ同士が接合された融着接合部２４が、互いに間隔を空けて設けられている。この融着接合部２４によって、２枚のシート状のセパレータ同士が接合し、袋状になっている。融着接合部２４の外周部に、２枚のシート状のセパレータ同士が連続的に接合された融着封止部２５が設けられている。なお、引出端子２２は、セパレータ袋２６の開口部である電極引出部２３を介して、セパレータ袋２６の外部に突出している。このとき、正極電極２１から引き出される引出端子２２の位置は、図示しない負極電極から引き出される引出端子の位置と異なっている。そのため、正極電極２１の引出端子２２と負極電極の引出端子とは接触しない（例えば特許文献１）。
　融着封止部２５を設けると、正極電極２１から剥離した活物質の流出を防止するという利点があり、さらに、セパレータ袋２６の熱による収縮を抑制する効果が得られる。
　セパレータ袋２６は、ポリプロピレンやポリエチレン等の樹脂を延伸して作製される２枚のシート状のセパレータを貼り合わせて作製されるため、高温にさらされると収縮する。一般的なセパレータを１０５℃で１時間保持した場合、収縮率は３％～４％である。
特開２００３－０１７１１２号公報
　特許文献１に記載の関連技術では、セパレータ袋２６から突出する正極電極２１の引出端子２２（図１Ａおよび図１Ｂ参照）と、同様にセパレータ袋から突出する負極電極の引出端子とが、平面的に重ならない位置に配置されているので、通常は短絡することはない。しかし、正極電極と負極電極とをそれぞれセパレータ袋に収容しているため、セパレータ袋の作製および各電極のセパレータ袋への挿入に関する製造工程の煩雑さと製造コストの上昇という問題がある。
　そこで、一方の電極（例えば正極電極２１）のみをセパレータ袋２６に収容する構成にすることが考えられる。しかし、セパレータ袋２６に収容した電極が、電極引出部２３から露出し、隣接するセパレータ袋２６に収容されていない電極と接触し、短絡してしまう可能性がある。具体的には、セパレータ袋２６が収縮すると、セパレータ袋２６から正極電極２１が露出し、露出した正極電極２１と、セパレータ袋に収容されていない負極電極とが短絡して、発火または破裂の危険が高まる。融着封止部２５は熱により破断することがないため、融着封止部２５から正極電極２１が露出することがない。しかし、セパレータ袋２６には、図１Ａに示すように、必ず電極引出部２３が存在し、引出端子２２はセパレータ袋２６内から電極引出部２３を介してセパレータ袋２６の外部に突出している。そのため、電極引出部２３に融着封止部２５を設けることができない。したがって、セパレータ袋２６が高温にさらされると、図２に示すように、電極引出部２３は熱収縮し（セパレータ袋２６の外周端部がセパレータ袋２６の中心方向に移動する）、電極引出部２３から正極電極２１が露出してしまう可能性がある。その場合、露出した正極電極２１と、セパレータ袋に収容されていない負極電極との間で短絡が生じる可能性がある。
　重なり合う正極電極２１と負極電極との短絡を防止するためには、特許文献１の関連技術と同様に、どちらの電極もセパレータ袋２６に収納しておく必要があり、コスト削減が困難である。また、両方の電極をそれぞれセパレータ袋に収容した場合には、前記したセパレータ袋の熱収縮により、正極電極および負極電極が、それぞれの電極引出部の位置で露出する。熱収縮の程度によっては、正極電極と負極電極の露出部がそれぞれ大きくなる可能性があり、わずかな位置ずれによっても互いに接触して短絡する可能性が生じてくる。
　そこで本発明は、高温環境下でも袋状のセパレータの開口部の熱収縮が抑制され、電極間の短絡が防止された積層型二次電池を提供する。
　本発明の積層型二次電池は、引出端子をそれぞれ有する正極電極と負極電極とがセパレータを介して交互に積層されている。そして、正極電極または負極電極の少なくとも一方の電極が、２枚のシート状のセパレータを貼り合わされて形成され、かつ、一部に開口部を有する袋状のセパレータ袋に収容されている。また、開口部を介して、セパレータ袋内に収容された電極の引出端子がセパレータ袋の外部に突出している。開口部の外周部は、電気絶縁層で覆われている。
　本発明によると、高温環境下でも袋状のセパレータの開口部の熱収縮を抑制することができるので、電極間の短絡を防止することができる。
関連技術の一例の袋状のセパレータの概略構成図であり、袋状のセパレータと、それに入った正極電極の概略断面図である。 関連技術の一例の袋状のセパレータの概略構成図であり、袋状のセパレータに収容された正極電極の外観概略図である。 関連技術の一例の袋状のセパレータが熱収縮をした状態を示す図である。 本発明に係る積層型二次電池の一実施形態の概略構成図であり、積層型二次電池の外観概略図である。 本発明に係る積層型二次電池の一実施形態の概略構成図であり、積層体の概略構成図である。 本発明のセパレータ袋の概略構成図であり、セパレータ袋と、それに入った正極電極の概略断面図である。 本発明のセパレータ袋の概略構成図であり、セパレータ袋に収容された正極電極の外観概略図である。 本発明の他のセパレータ袋と、それに入った正極電極の概略断面図である。 実施例と比較例の試験結果である。
　以下に、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態を説明する。なお、同一の機能を有する構成には添付図面中、同一の番号を付与し、その説明を省略することがある。
　図３Ａは、本発明に係る二次電池の一実施形態の概略構成図であり、二次電池の外観概略図である。図３Ｂは、本発明に係る二次電池の一実施形態の概略構成図であり、積層体の概略構成図である。
　２枚のシート状のセパレータが貼り合わされ、セパレータ袋１５が形成されている。シート状の負極電極１４とセパレータ袋１５に包まれたシート状の正極電極１３とが交互に積層され、固定テープ１９で固定され、積層体（電池要素）１８が構成されている。また、正極電極１３および負極電極１４ともに引出端子２（図４Ａ参照）が設けられている。正極電極１３の引出端子２は、集電用のアルミリード１６に接続されている。負極電極１４の引出端子（不図示）は、ニッケルリード１７に接続されている。積層体１８は電解液１２とともにアルミラミネートフィルム１１の容器の中に密封されている。なお、正極電極１３の引出端子２が設けられる位置と負極電極１４の引出端子が設けられる位置とが異なっているため、正極電極１３の引出端子２と負極電極１４の引出端子とが接触し短絡することはない。
　セパレータ袋１５を構成する２枚のシート状のセパレータは、上述したように、ポリエチレンやポリプロピレンなどの合成樹脂製の微多孔性フィルムが一般的に用いられ、製造時におけるフィルム樹脂の引き取り方向と直交するフィルム樹脂の幅方向に方向性を有する。
　図４Ａは、本発明のセパレータ袋１５の概略構成図であり、セパレータ袋１５と、それに入った正極電極１３の概略断面図である。図４Ｂは、セパレータ袋１５に収容された正極電極１３の外観概略図である。
　２枚のシート状のセパレータが、正極電極１３の周囲に間隔を空けて設けられた融着接合部４によって互いに接合され、セパレータ袋１５が形成されている。融着接合部４の外周部、あるいは内周部に、２枚のシート状のセパレータを連続的に接合した融着封止部５を設けることが好ましい。なお、内周部に融着封止部５を設ける場合は、融着接合部４を設けなくてもよく、融着接合部４同士の間を接合して、融着接合部４と連続的に接合してもよい。
　セパレータ袋１５の外周の一部には、開口部である電極引出部３が設けられている。この電極引出部３を介して、セパレータ袋１５内の正極電極１３の集電用の引出端子２がセパレータ袋１５の外部に露出している。電極引出部３の位置には、融着接続部４や融着封止部５を設けると開口が塞がってしまうため、それらが設けられていない。そこで、本発明では、電極引出部３の開口に沿って電気絶縁層８を設ける。また、電気絶縁層８としては、熱収縮をしない、あるいはセパレータ袋１５よりも熱収縮をしないものが好ましい。
　このようにすることで、高温環境下でも、電気絶縁層８は収縮しないため、電極引出部３において、セパレータ袋１５が収縮することを抑制できる。そのため、正極電極１３がセパレータ袋１５の電極引出部３から露出しない。したがって、重なり合う正極電極１３と負極電極１４とが接触し、短絡することを防止できる。また、仮に正極電極１３が電極引出部３の位置でわずかに露出したとしても、両電極１３、１４の間に電気絶縁層８が介在するため、両電極１３、１４の短絡は防止される。
　次に、数種類の積層体１８を作製してそれらを高温環境下にさらす、高温環境試験を行なった。
　フィルムの巻取り方向の破断強度が１０００ｋｇｆ／ｃｍ２、フィルムの幅方向の破断強度が１０００ｋｇｆ／ｃｍ２のポリエチレン単層構造を有する２枚のシート状のセパレータでセパレータ袋１５を作製し使用した。
　（実施例１）
　高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの正極電極１３を、高さ１０４ｍｍ、幅５４ｍｍの２枚のシート状のセパレータで作製したセパレータ袋１５内に収容した。電極引出部３を除いて、セパレータ袋１５の全周に幅２ｍｍの融着接合部４を設け、さらに、融着接合部４の外周部に連続した融着封止部５を設けた。さらに電極引出部３に電気絶縁層８として幅２ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）テープをセパレータ袋１５の外周端部の位置にあわせて外周端部からはみ出ないように貼り付けた。ポリプロピレン（ＰＰ）テープの長さは、引出端子２の幅より２ｍｍ長くした。なお、この電極絶縁層８を構成するポリプロピレンとしては、できるだけ熱収縮率の小さいタイプ、少なくともセパレータを構成するポリエチレンよりも熱収縮率の小さいタイプのものが用いられる。このことは、以下の実施例２、３においても同様である。
　（実施例２）
　高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの正極電極１３を、高さ１０４ｍｍ、幅５４ｍｍの２枚のシート状のセパレータで作製したセパレータ袋１５内に収容した。電極引出部３を除いて、セパレータ袋１５の全周に幅２ｍｍの融着接合部４を設け、さらに、融着接合部４の外周部に連続した融着封止部５を設けた。さらに電極引出部３に電気絶縁層８として幅３ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）テープをセパレータ袋１５の外周端部から１ｍｍ突出するようにし、突出した部分と引出端子２とを固定するように貼り付けた（図５参照）。ポリプロピレン（ＰＰ）テープの長さは、引出端子２の幅より２ｍｍ長くした。
　（実施例３）
　高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの正極電極１３を、高さ１０４ｍｍ、幅５４ｍｍの２枚のシート状のセパレータで作製したセパレータ袋１５内に収容した。電極引出部３を除いて、セパレータ袋１５の全周に幅２ｍｍの融着接合部４を設け、さらに、融着接合部４の外周部に連続した融着封止部５を設けた。さらに電極引出部３に電気絶縁層８として幅４ｍｍのポリプロピレン（ＰＰ）テープをセパレータ袋１５の外周端部から２ｍｍ突出するようにした。そして、突出した部分と引出端子２とを固定するように貼り付けた。ポリプロピレン（ＰＰ）テープの長さは、引出端子２の幅より２ｍｍ長くした。
　（実施例４）
　高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの正極電極１３を、高さ１０４ｍｍ、幅５４ｍｍの２枚のシート状のセパレータで作製したセパレータ袋１５内に収容した。電極引出部３を除いて、セパレータ袋１５の全周に幅２ｍｍの融着接合部４を設け、さらに、融着接合部４の外周部に連続した融着封止部５を設けた。さらに電極引出部３に電気絶縁層８として幅３ｍｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープをセパレータ袋１５の外周端部から１ｍｍ突出するようにした。そして、突出した部分と引出端子２とを固定するように貼り付けた。ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）テープの長さは、引出端子２の幅より２ｍｍ長くした。
　（実施例５）
　高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの正極電極１３を、高さ１０４ｍｍ、幅５４ｍｍの２枚のシート状のセパレータで作製したセパレータ袋１５内に収容した。電極引出部３を除いて、セパレータ袋１５の全周に幅２ｍｍの融着接合部４を設け、さらに、融着接合部４の外周部に連続した融着封止部５を設けた。さらに電極引出部３に電気絶縁層８として幅３ｍｍのポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）テープをセパレータ袋１５の外周端部から１ｍｍ突出するようにし、突出した部分と引出端子２とを固定するように貼り付けた。ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）テープの長さは、引出端子２の幅より２ｍｍ長くした。
　（比較例）
　特許文献１などと同様の関連技術を用いた方法である。高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの正極電極１３を、高さ１０４ｍｍ、幅５４ｍｍの２枚のシート状のセパレータで作製したセパレータ袋１５内に収容した。電極引出部３を除いて、セパレータ袋１５の全周に幅２ｍｍの融着接合部４を設けた。さらに、融着接合部４の外周部に連続した融着封止部５を設けた。
　（試験条件）
　上述の方法で作製されたセパレータ袋１５に入った正極電極１３を各実施例および比較例ごとに１４枚準備し、セパレータ袋１５に入っていない高さ１００ｍｍ、幅５０ｍｍの負極電極１４を１５枚準備した。そして、負極電極１４から順に負極電極１４とセパレータ袋１５に収容された正極電極１３とを交互に積層し、さらに、上下左右がずれないようにそれらを揃えてポリプロピレン（ＰＰ）テープで固定し、積層体１８を得た。このとき、正極と負極の間隔は、それぞれ２ｍｍである。
　このようにして作製された積層体１８を、恒温槽内に置き、恒温槽の温度を５±２℃／分の昇温温度で１３０±２℃まで上昇させ、１３０±２℃で１０分間保持した。その後室温で十分積層体１８を冷まし、正極電極１３と負極電極１４との間の短絡の有無を調べた。さらに、積層体１８を分解してセパレータ袋１５の電極引出部３の収縮量を測定した。
　なお、この試験条件は、リチウムイオン二次電池の安全性試験に関する日本工業規格ＪＩＳＣ８７１２を参考にした。
　（試験結果）
　試験結果を図６に示す。
　実施例１では、電気絶縁テープを貼り付けた電気絶縁層８の部分はほとんど収縮していなかったが、セパレータ袋１５のそれ以外の部分が収縮していた。そのため、電極引出部３が、結果的に０．５ｍｍセパレータ袋１５の中心方向に移動した。しかしながら、セパレータ袋１５から正極電極１３は露出せず、短絡はしなかった。
　実施例２～５では、電気絶縁テープを貼り付けた電気絶縁層８の部分は収縮せず、かつ、電気絶縁テープを引出端子２に固定したため、電極引出部３が移動することもなかった。そのため、セパレータ袋１５から正極電極１３は露出せず、短絡はしなかった。
　また、実施例３～５の結果から、電気絶縁層８として、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイドのいずれも効果があった。
　さらに、実施例２、３から、電気絶縁層８である電気絶縁テープは、セパレータ袋１５の外周端部から１ｍｍ程度突出させ、引出端子２に貼り付ければ十分であることもわかった。
　一方、特許文献１のような関連技術を用いた比較例では、セパレータ袋の電極引出部が収縮し、電極引出部においてセパレータ袋は４．１ｍｍ収縮した。その結果、セパレータ袋から正極電極が露出していた。
　以上の結果から、本発明の積層型二次電池を用いることで、熱収縮によりセパレータ袋１５から正極電極１３が露出することを防止でき、その結果、正極電極１３と負極電極１４との短絡を防止することもできることがわかった。そして、一方の電極のみをセパレータ袋１５に収容すればよいので、コスト削減に貢献できる。また、仮に、セパレータ袋１５に多少の収縮が生じて正極電極１３の一部がセパレータ袋１５から露出しそうになったとしても、負極電極１４との間に電気絶縁層８が介在して短絡を防ぐ。
　なお、電気絶縁層８の長さを引出端子２の幅より２ｍｍ長くしたが、横方向の収縮を防ぐ為には、引出端子２の幅より長いことが好ましく、２ｍｍに限定されるものではない。
　また、上記説明では、正極電極１３をセパレータ袋１５に収容したが、負極電極１４をセパレータ袋１５に収容し、正極電極１３はセパレータ袋１５に収容しない構成にしてもよく、正極電極１３と負極電極１４をそれぞれセパレータ袋１５に収容しても構わない。
　以上、本発明の望ましい実施形態について提示し、詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない限り、さまざまな変更及び修正が可能であることを理解されたい。
　この出願は、２０１０年５月１８日に出願された日本出願特願２０１０－１１４２４０を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
２　引出端子
３　電極引出部（開口部）
４　融着接合部
５　融着封止部
８　電気絶縁層
１１アルミラミネートフィルム
１２電解液
１３正極電極
１４負極電極
１５セパレータ袋
１６アルミリード
１７ニッケルリード
１８積層体
１９固定テープ

Claims (8)

  1. 　引出端子を有する正極電極と、
    　引出端子を有し、セパレータを介して前記正極電極と交互に積層される負極電極と、
    　２枚のシート状の前記セパレータが貼り合わされて形成され、各前記正極電極および各前記負極電極の少なくとも一方の電極が収容されている袋状のセパレータ袋と、
    　前記セパレータ袋の一部に設けられ、前記セパレータ袋に収容されている前記電極の前記引出端子が外部に突出している開口部と、
    　前記開口部の外周部を覆っている電気絶縁層と、を有している、積層型二次電池。
  2. 　前記電気絶縁層の一部が、前記開口部が位置する前記セパレータ袋の外周端部より突出し、前記セパレータ袋内に収容された電極の前記引出端子に固定されている、請求項１に記載の積層型二次電池。
  3. 　前記セパレータ袋には、前記セパレータ袋内に収容された電極の周囲の、前記開口部を除く位置に、２枚の前記シート状のセパレータ同士が接合された複数の融着接合部が、互いに間隔をあけて設けられている、請求項１または２に記載の積層型二次電池。
  4. 　前記開口部を除く位置の、前記融着接合部の内周部、または外周部を連続的に融着した融着封止部が設けられている、または、前記開口部を除く位置の、前記融着接合部同士の間が融着されている、請求項３に記載の積層型二次電池。
  5. 　前記電気絶縁層は、熱収縮をしない材料で構成されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の積層型二次電池。
  6. 　前記電気絶縁層は、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、または、ポリフェニレンサルファイドである、請求項１から５のいずれか１項に記載の積層型二次電池。
  7. 　引出端子を有する正極電極、および、引出端子を有し、セパレータを介して前記正極電極と交互に積層される負極電極の少なくとも一方の各前記電極を、２枚のシート状のセパレータが貼り合わされて形成され、かつ、一部に開口部を有する袋状のセパレータ袋に収容する工程と、
    　前記セパレータ袋内に収容された前記電極の前記引出端子を、前記開口部を介して前記セパレータ袋の外部に突出させる工程と、
    　前記開口部の外周部を、熱収縮しない電気絶縁層で覆うことで、前記セパレータ袋に熱が加わった状態でも前記開口部が収縮しないようにし、前記セパレータ袋内に収容された電極を前記セパレータ袋から露出しないようにして、前記セパレータ袋内に収容された電極が他の電極と接触しないようにする工程と、を含む、積層型二次電池の短絡防止方法。
  8. 　前記電気絶縁層で前記開口部の外縁部と前記セパレータ袋内に収容された電極の前記引出端子とを接合し、固定する、請求項７に記載の積層型二次電池の短絡防止方法。
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