WO2017204064A1 - 二次電池 - Google Patents

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WO2017204064A1
WO2017204064A1 PCT/JP2017/018611 JP2017018611W WO2017204064A1 WO 2017204064 A1 WO2017204064 A1 WO 2017204064A1 JP 2017018611 W JP2017018611 W JP 2017018611W WO 2017204064 A1 WO2017204064 A1 WO 2017204064A1
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electrode
metal plate
negative electrode
negative
positive electrode
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遊馬 神山
一樹 遠藤
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パナソニック株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to a secondary battery.
  • Patent Document 1 includes a metal plate (heat radiating plate) provided between a positive electrode and a negative electrode in contact with a container so as to enable rapid cooling even if thermal runaway occurs in the electrode body.
  • a secondary battery is disclosed. Separators are arranged on both sides of the metal plate in order to ensure insulation between the metal plate and the electrode.
  • a secondary battery includes a plurality of positive electrodes, a plurality of negative electrodes, and at least one separator, a plurality of electrode groups in which each positive electrode and each negative electrode are alternately stacked via the separator, and each electrode group And an electrode body having at least one metal plate disposed therebetween.
  • positioned at the both ends of each electrode group is a negative electrode, and a metal plate contacts the composite material layer of the negative electrode which comprises at least 1 electrode group, and non-conductive members other than the said composite material layer are non- It is provided in the state of contact.
  • the secondary battery according to the present disclosure can sufficiently suppress abnormal heat generation in the stacked electrode body.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a secondary battery as an example of the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of an electrode body which is an example of the embodiment.
  • FIG. 3 is a front view of a positive electrode, a negative electrode, and a metal plate constituting an electrode body which is an example of the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram for explaining the function of the electrode body which is an example of the embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of an electrode body which is another example of the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of an electrode body which is another example of the embodiment.
  • the metal plate functioning as a heat dissipation member is in direct contact with the negative electrode mixture layer constituting the electrode group, and good thermal contact between the metal plate and the electrode group is always ensured. The For this reason, it is possible to quickly dissipate local heat generation at the initial stage of occurrence of an abnormality such as an internal short circuit, and it is possible to prevent further heat generation due to, for example, expansion of the short circuit portion.
  • the metal plate does not come into contact with a conductive member other than the negative electrode mixture layer (for example, a current collecting member such as an outer can or a negative electrode tab), there is a problem that a large current flows through the metal plate and the metal plate generates heat. Does not occur.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a secondary battery 10 which is an example of the embodiment.
  • the secondary battery 10 includes an outer can 11 that houses the electrode body 17 and a sealing plate 12 that closes an opening of the outer can 11.
  • the secondary battery 10 is a nonaqueous electrolyte secondary battery, for example, and is preferably a lithium ion secondary battery.
  • the type of the secondary battery 10 is not particularly limited.
  • the outer can 11 is a bottomed cylindrical metal container, and accommodates the electrode body 17 and a non-aqueous electrolyte.
  • the sealing plate 12 is provided with a positive external terminal 13, a negative external terminal 14, a gas discharge valve 15, and a liquid injection part 16.
  • the positive electrode external terminal 13 and the negative electrode external terminal 14 are attached to the sealing plate 12 in a state of being electrically insulated from the sealing plate 12 using, for example, an insulating gasket.
  • the liquid injection part 16 is generally composed of a liquid injection hole for injecting an electrolytic solution and a sealing plug for closing the liquid injection hole.
  • the electrode body 17 includes a plurality of electrode groups 18 and at least one metal plate 50 disposed between the electrode groups 18.
  • the electrode group 18 includes a plurality of positive electrodes 20, a plurality of negative electrodes 30, and at least one separator 40, and has a structure in which each positive electrode 20 and each negative electrode 30 are alternately stacked via the separators 40.
  • a plurality of separators 40 are provided and arranged on both sides of the positive electrode 20.
  • the direction in which the positive electrode, the negative electrode, and the separator in the electrode group overlap is defined as a stacking direction X.
  • the number of positive electrodes 20 and negative electrodes 30 constituting the electrode group 18 is not particularly limited, but is generally about 10 to 70 each.
  • two electrode groups 18 (hereinafter, one electrode group 18 ⁇ / b> A and the other electrode group 18 ⁇ / b> B) having the same number of stacked electrodes overlap in the stacking direction X to form the electrode body 17.
  • the electrode groups 18A and 18B sandwiching the metal plate 50 are covered with an insulating sheet so that the arrangement of the electrode group 18A, the electrode group 18B, and the metal plate 50 is not shifted.
  • the electrode disposed at both ends of the electrode groups 18A and 18B is the negative electrode 30. That is, one more negative electrode 30 is provided than the positive electrode 20.
  • the negative electrode mixture layer 32 is formed on both surfaces of the negative electrode core material 31, and the negative electrode mixture layer 32 is also formed on the surface facing the outside of the electrode group 18 and not facing the positive electrode 20.
  • the metal plate 50 is in contact with the composite layer of the negative electrode 30 constituting at least one electrode group 18, and is in a non-contact state with the conductive member other than the composite layer, the electrode group 18A and the electrode group 18B. It is provided in between.
  • the positive electrode 20 includes a positive electrode core material 21 and a positive electrode mixture layer 22 formed on both surfaces of the positive electrode core material 21.
  • a metal foil that is stable in the potential range of the positive electrode 20 such as aluminum, a film in which the metal is disposed on the surface layer, or the like can be used.
  • the positive electrode mixture layer 22 includes a positive electrode active material such as a lithium-containing composite oxide, a conductive material, and a binder.
  • suitable lithium-containing composite oxides include Ni—Co—Mn-based and Ni—Co—Al-based lithium-containing composite oxides.
  • the positive electrode 20 includes a positive electrode base 23 and a positive electrode tab 24 protruding from one end of the positive electrode base 23.
  • the positive electrode base portion 23 has a substantially rectangular shape when viewed from the front, and the positive electrode mixture layer 22 is formed over the entire area.
  • the positive electrode tab 24 is a portion where the positive electrode mixture layer 22 is not formed and the positive electrode core material 21 is exposed, and is electrically connected to the positive electrode external terminal 13 directly or through another conductive member.
  • the positive electrode mixture layer 22 may be formed at the base portion of the positive electrode tab 24.
  • the positive electrode tab 24 is formed, for example, by protruding a part of the positive electrode core material 21.
  • the thickness of the positive electrode 20 is not particularly limited, but is preferably 60 ⁇ m to 200 ⁇ m. Among these, the thickness of the positive electrode core material 21 is, for example, 5 ⁇ m to 15 ⁇ m. The thickness of the positive electrode mixture layer 22 is, for example, 40 ⁇ m to 190 ⁇ m in total on both sides of the positive electrode core material 21.
  • the positive electrode 20 is formed by applying a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and the like to the surface of the long body of the positive electrode core material 21 excluding the portion that becomes the positive electrode tab 24, rolling the coating film, and After the composite material layer 22 is formed on both surfaces of the core material, it can be manufactured by cutting it into the dimensions of each positive electrode 20.
  • the negative electrode 30 can also be manufactured in the same manner as the positive electrode 20 using the negative electrode mixture slurry.
  • the negative electrode 30 includes a negative electrode core material 31 and a negative electrode mixture layer 32 formed on both surfaces of the negative electrode core material 31.
  • a metal foil that is stable in the potential range of the negative electrode 30 such as copper, a film in which the metal is disposed on the surface layer, or the like can be used.
  • the negative electrode mixture layer 32 includes, for example, a negative electrode active material and a binder.
  • the negative electrode active material is not particularly limited as long as it can reversibly occlude and release lithium ions. Carbon materials such as natural graphite and artificial graphite, metals such as Si and Sn, alloys and composites that form an alloy with lithium An oxide etc. can be illustrated.
  • the negative electrode 30 includes a negative electrode base 33 and a negative electrode tab 34 protruding from one end of the negative electrode base 33.
  • the negative electrode base 33 has a substantially rectangular shape when viewed from the front, and the negative electrode mixture layer 32 is formed over the entire area.
  • the negative electrode tab 34 is a portion where the negative electrode mixture layer 32 is not formed and the negative electrode core material 31 is exposed, and is electrically connected to the negative electrode external terminal 14 directly or through another conductive member.
  • a negative electrode mixture layer 32 may be formed at the base portion of the negative electrode tab 34.
  • the negative electrode tab 34 is formed by protruding a part of the negative electrode core material 31, for example.
  • the thickness of the negative electrode 30 is not particularly limited, but is preferably 60 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the thickness of the negative electrode core 31 is, for example, 5 ⁇ m to 15 ⁇ m, and is preferably thinner than the positive electrode core 21.
  • the thickness of the negative electrode mixture layer 32 is, for example, 40 ⁇ m to 190 ⁇ m in total on both sides of the negative electrode core material 31.
  • the positive electrode 20 and the negative electrode 30 are disposed to face each other with the separator 40 interposed therebetween.
  • the negative electrode 30 is formed larger than the positive electrode 20, and a portion where the positive electrode mixture layer 22 of the positive electrode 20 is formed (for example, a base portion of the positive electrode base portion 23 and the positive electrode tab 24)
  • the negative electrode 30 is disposed so as to face the portion where the negative electrode mixture layer 32 is formed.
  • the positive electrode tab 24 and the negative electrode tab 34 extend in the same direction, but the electrode tabs may extend in opposite directions.
  • the separator 40 is formed larger than at least the portion of the positive electrode 20 where the positive electrode mixture layer 22 is formed. On the other hand, the separator 40 can be made smaller than the negative electrode 30.
  • the thickness of the separator 40 is not particularly limited, but is preferably 10 ⁇ m to 25 ⁇ m, more preferably 10 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • a porous sheet having ion permeability and insulating properties is used.
  • the porous sheet include a microporous thin film, a woven fabric, and a nonwoven fabric.
  • olefin resins such as polyethylene and polypropylene, cellulose and the like are preferable.
  • the separator may be a laminate having a cellulose fiber layer and a thermoplastic resin fiber layer such as an olefin resin, or may be a multilayer separator including a polyethylene layer and a polypropylene layer.
  • Two adjacent separators 40 may be joined to each other.
  • two separators 40 sandwiching the positive electrode 20 may be joined to wrap the positive electrode 20 outside the positive electrode 20 and formed into a bag shape.
  • the tip side portion of the positive electrode tab 24 is drawn from between the two separators 40.
  • the ends of the two separators 40 can be welded together by overlapping and hot pressing.
  • the metal plate 50 is provided between the electrode groups 18A and 18B, and overlaps the electrode groups 18A and 18B in the stacking direction X.
  • the electrode groups 18 ⁇ / b> A and 18 ⁇ / b> B are arranged to face each other in the stacking direction X with the metal plate 50 interposed therebetween.
  • the metal plate 50 has a function of quickly radiating the heat and cooling the electrode body 17 when the electrode groups 18A and 18B generate abnormal heat.
  • the electrode body 17 is composed of three or more electrode groups 18, it is preferable to provide two or more metal plates 50 and arrange the metal plates 50 between all the electrode groups 18.
  • the separator 40 is not disposed between the electrode groups 18A and 18B, and one metal plate 50 is disposed, and the metal plate 50 is in contact with the negative electrode 30 constituting the electrode groups 18A and 18B, respectively.
  • one metal plate 50 is in contact with the composite layer of the negative electrode 30 disposed on the outermost part of the electrode group 18A and the composite layer of the negative electrode 30 disposed on the outermost part of the electrode group 18B.
  • the metal plate 50 is preferably pressed from both sides in the stacking direction X by the electrode groups 18A and 18B and is in strong contact with the negative electrode mixture layer 32 of each electrode group.
  • the metal plate 50 is in thermal and electrical contact with the composite layer of the negative electrode 30 constituting the electrode groups 18A and 18B.
  • the negative electrode 30 is provided on both sides of the metal plate 50 in the stacking direction X, and there is no portion where the metal plate 50 and the positive electrode 20 face each other without the negative electrode 30 interposed therebetween. For this reason, it is not necessary to provide an insulating member like the separator 40 between the metal plate 50 and the electrode groups 18A and 18B, and good thermal contact with the electrode groups 18A and 18B is always ensured.
  • the electrode groups 18A and 18B are bound using, for example, an insulating sheet, and the metal plate 50 is fixed between the electrode groups 18A and 18B without using an adhesive.
  • the metal plate 50 is in an electrically non-contact state with the conductive members other than the negative electrode mixture layer 32 such as the outer can 11, the negative electrode tab 34, and other current collecting members, and between the electrode groups 18 ⁇ / b> A and 18 ⁇ / b> B. Provided.
  • the metal plate 50 is in contact with the negative electrode 30 constituting the electrode group 18 via the negative electrode mixture layer 32 and is not in direct contact with the negative electrode core material 31. For this reason, when an internal short circuit occurs, it can be prevented that a large current flows through the metal plate 50 and the metal plate 50 itself generates heat.
  • the thickness of the metal plate 50 is larger than the thickness of the positive electrode core material 21 and the negative electrode core material 31.
  • the thickness of the metal plate 50 is, for example, twice or more the thickness of the negative electrode core material 31, preferably 2 to 20 times, more preferably 3 to 10 times.
  • a specific example of a suitable thickness of the metal plate 50 is 50 ⁇ m to 200 ⁇ m.
  • the material of the metal plate 50 is not particularly limited as long as it has a high thermal conductivity and does not elute due to a battery reaction. Suitable metal materials include alloys such as copper, nickel, iron, and stainless steel (SUS). In consideration of material costs and the like, the metal plate 50 is particularly preferably made of copper or stainless steel.
  • the metal plate 50 is preferably provided so as to be larger than the portion where the composite layer of the positive electrode 20 is formed and overlap the entire portion in the stacking direction X via the negative electrode 30 and the separator 40. In other words, the metal plate 50 is disposed to face the entire positive electrode base 23, which is a portion where the composite layer of the positive electrode 20 is formed via the negative electrode 30. When the composite layer is formed at the base portion of the positive electrode tab 24, for example, the metal plate 50 is disposed so as to face the base portion. The metal plate 50 is arranged in this way with respect to all the positive electrodes 20 constituting the electrode groups 18A and 18B. Thereby, even when abnormal heat generation occurs at the end of the positive electrode 20, the heat dissipation effect by the metal plate 50 is obtained.
  • the metal plate 50 is preferably smaller than the negative electrode 30 and provided so that the entire metal plate 50 overlaps the negative electrode 30 in the stacking direction X.
  • the metal plate 50 is formed smaller than the negative electrode base 33 which is a portion where the composite layer of the negative electrode 30 is formed. That is, the metal plate 50 is preferably larger than the portion where the composite layer of the positive electrode 20 is formed and smaller than the portion of the negative electrode 30 where the composite layer is formed.
  • the metal plate 50 is arrange
  • FIG. 4 is a view for explaining the function of the metal plate 50 and shows the vicinity of the metal plate 50 of the electrode body 17 (the illustration of the separator 40 is omitted).
  • an explanation will be given assuming that an internal short circuit occurs at point P of the electrode group 18A and local heat is generated.
  • the metal plate 50 is not in contact with the conductive member other than the negative electrode mixture layer 32 and is in contact with the electrode group 18 through the resistance of the negative electrode mixture layer 32, a large current flows through the metal plate 50. Such a low resistance circuit is not formed. That is, the problem that a large current flows through the metal plate 50 and the metal plate 50 generates heat does not occur.
  • a heat radiating plate may be provided so as to be in contact with the negative electrode located on the outermost side of the electrode group on the side not facing the other electrode group (outside of the electrode body).
  • a member similar to the above-mentioned metal plate can be used for the heat sink.
  • the metal plate is preferably in direct contact with the negative electrode mixture layer constituting the electrode group.
  • an adhesive that does not impair the thermal conductivity may be present between the two.
  • FIG. 5 and 6 are cross-sectional views showing electrode bodies 17x and 17y which are other examples of the embodiment.
  • the electrode groups 18Ax and 18Bx of the electrode body 17x illustrated in FIG. 5 are different from the electrode groups 18A and 18B in that one separator 41 is used.
  • the separator 41 is spelled and disposed between the positive electrode 20 and the negative electrode 30.
  • the negative electrodes 30 are disposed at both ends in the stacking direction X of the electrode groups 18Ax and 18Bx, respectively, and the separator 41 is not disposed.
  • the separator 41 is not disposed between the electrode groups 18Ax and 18Bx, but one metal plate 50 is disposed, and the metal plate 50 is in direct contact with the composite layer of the negative electrode 30 of each electrode group.
  • the electrode groups 18Ay and 18By of the electrode body 17y illustrated in FIG. 6 are the same as the electrode groups 18Ax and 18Bx in that each of the separators 42 that is spelled is used.
  • the electrode groups 18Ay and 18By are different from the electrode groups 18Ax and 18Bx in that separators 42 are provided at both ends in the stacking direction X of the electrode groups 18Ay and 18By. That is, the surface facing the outer side of the negative electrode 30 located on the outermost side of the electrode groups 18Ay, 18By is covered with the separator 42.
  • two metal plates 50 are provided between the electrode groups 18Ay and 18By, one metal plate 50 is in direct contact with the composite layer of the negative electrode 30 of the electrode group 18Ay, and the other metal plate 50 is It is in direct contact with the composite layer of the negative electrode 30 of the electrode group 18By. That is, the metal plate 50 is inserted between the electrode groups 18Ay, 18By and each separator 42, respectively. Two separators 42 are provided between the two metal plates 50. In this case, for example, there is an advantage that heat generated in the electrode group 18Ay is more difficult to be transmitted to the electrode group 18By.
  • the present invention can be used for a secondary battery.

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Abstract

二次電池は、複数の正極、複数の負極、及び少なくとも１つのセパレータを含み、各正極と各負極がセパレータを介して交互に積層された複数の電極群と、各電極群の間に配置された少なくとも１つの金属板とを有する電極体を備える。各電極群の両端に配置される電極は、負極である。金属板は、少なくとも１つの電極群を構成する負極の合材層と接触し、当該合材層以外の導電性部材と非接触の状態で設けられている。

Description

二次電池
　本開示は、二次電池に関する。
　複数の正極と複数の負極がセパレータを介して交互に積層されてなる積層型の電極体を備えた二次電池において、内部短絡等の異常が発生したときの発熱を抑制することが求められている。例えば、特許文献１は、電極体内部で熱暴走が生じても速やかな冷却を可能とすべく、容器と接触した状態で正極と負極の間に設けられた金属板（放熱板）を備える二次電池を開示している。かかる金属板の両側には、金属板と電極との間の絶縁を確保するために、セパレータが配置されている。
特開２０１０－２８７４８８号公報
　特許文献１の二次電池によれば、上記金属板を有さない場合と比較して、異常発生時における発熱の抑制効果が期待される。しかし、特許文献１の二次電池では、金属板と電極との間にセパレータが介在しているため、セパレータが溶融して金属板と電極が接触しなければ良好な放熱効果が得られない。また、金属板が容器と接触しているため、セパレータが溶融して金属板と電極が接触すると、金属板に電流が流れて金属板自体が発熱するという問題もある。
　本開示に係る二次電池は、複数の正極、複数の負極、及び少なくとも１つのセパレータを含み、各正極と各負極がセパレータを介して交互に積層された複数の電極群と、各電極群の間に配置された少なくとも１つの金属板とを有する電極体を備える。そして、各電極群の両端に配置される電極は、負極であり、金属板は、少なくとも１つの電極群を構成する負極の合材層と接触し、当該合材層以外の導電性部材と非接触の状態で設けられていることを特徴とする。
　本開示に係る二次電池によれば、積層型の電極体における異常発熱を十分に抑制することができる。
図１は、実施形態の一例である二次電池の外観を示す斜視図である。 図２は、実施形態の一例である電極体の断面図である。 図３は、実施形態の一例である電極体を構成する正極、負極、及び金属板の正面図である。 図４は、実施形態の一例である電極体の機能を説明するための図である。 図５は、実施形態の他の一例である電極体の断面図である。 図６は、実施形態の他の一例である電極体の断面図である。
　本開示に係る二次電池では、放熱部材として機能する金属板が電極群を構成する負極の合材層と直接接触しており、金属板と電極群との良好な熱的接触が常時確保される。このため、内部短絡等の異常発生初期における局所発熱に対しても速やかに放熱でき、例えば短絡箇所の拡大による更なる発熱を阻止することが可能である。また、金属板は負極合材層以外の導電性部材（例えば、外装缶、負極タブ等の集電部材など）と接触しないため、金属板に大電流が流れて金属板が発熱するといった問題が生じない。つまり、金属板は、電極群を構成する負極に対し、合材層の抵抗を介して接触するため、金属板に大電流が流れるような低抵抗な回路が形成されない。したがって、本開示に係る二次電池によれば、積層型の電極体における異常発熱を十分に抑制できる。
　以下、図面を参照しながら、実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は模式的に記載されたものであり、各構成要素の具体的な寸法等は以下の説明を参酌して判断されるべきである。以下では、積層型の電極体１７が外装缶１１と封口板１２とで構成される角形の金属製ケースに収容された角形電池を例示するが、電池ケースはこれに限定されず、例えば樹脂フィルムによって構成される樹脂製ケース（ラミネート電池）であってもよい。
　図１は、実施形態の一例である二次電池１０の外観を示す斜視図である。図１に例示するように、二次電池１０は、電極体１７を収容する外装缶１１と、外装缶１１の開口を塞ぐ封口板１２とを備える。二次電池１０は、例えば非水電解質二次電池であって、好ましくはリチウムイオン二次電池である。但し、二次電池１０の種類は特に限定されない。外装缶１１は、有底筒状の金属製容器であって、電極体１７と非水電解液を収容する。
　封口板１２には、正極外部端子１３、負極外部端子１４、ガス排出弁１５、及び注液部１６が設けられている。正極外部端子１３と負極外部端子１４は、例えば絶縁性のガスケットを用いて封口板１２と電気的に絶縁された状態で封口板１２に取り付けられる。なお、封口板１２に外部端子として負極外部端子のみを設け、外装缶１１を正極外部端子とする形態としてもよい。注液部１６は、一般的に、電解液を注液するための注液孔と、注液孔を塞ぐ封止栓とで構成される。
　図２及び図３は、実施形態の一例である電極体１７を示す図である（図３では、セパレータ４０の図示省略）。図２に例示するように、電極体１７は、複数の電極群１８と、各電極群１８の間に配置された少なくとも１つの金属板５０とを有する。電極群１８は、複数の正極２０、複数の負極３０、及び少なくとも１つのセパレータ４０を含み、各正極２０と各負極３０がセパレータ４０を介して交互に積層された構造を有する。本実施形態では、セパレータ４０が複数設けられ、正極２０の両側にそれぞれ配置されている。以下では、電極群における正極、負極、及びセパレータが重なる方向を積層方向Ｘとする。
　電極群１８を構成する正極２０と負極３０の数は、特に限定されないが、一般的には各々１０枚～７０枚程度である。図２に示す例では、電極の積層数が同数である２つの電極群１８（以下、一方を電極群１８Ａ、他方を電極群１８Ｂとする）が積層方向Ｘに重なって電極体１７が構成されている。電極体１７は、電極群１８Ａ、電極群１８Ｂ、及び金属板５０の配置がずれないように、例えば金属板５０を間に挟んだ電極群１８Ａ，１８Ｂが絶縁性のシートで覆われて結束される。また、絶縁テープを用いて金属板５０の縁部を電極群１８Ａ，１８Ｂに固定してもよい。
　電極群１８Ａ，１８Ｂの両端に配置される電極は、負極３０である。即ち、負極３０は正極２０よりも１枚多く設けられる。負極３０には、後述するように、負極芯材３１の両面に負極合材層３２が形成され、電極群１８の外側に向き正極２０と対向しない面にも負極合材層３２が形成される。そして、金属板５０は、少なくとも１つの電極群１８を構成する負極３０の合材層と接触し、当該合材層以外の導電性部材と非接触の状態で、電極群１８Ａと電極群１８Ｂの間に設けられている。
　図３に例示するように、正極２０は、正極芯材２１と、正極芯材２１の両面に形成された正極合材層２２とで構成される。正極芯材２１には、アルミニウムなどの正極２０の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合材層２２には、例えばリチウム含有複合酸化物等の正極活物質、導電材、及び結着材が含まれる。好適なリチウム含有複合酸化物の一例としては、Ｎｉ－Ｃｏ－Ｍｎ系、Ｎｉ－Ｃｏ－Ａｌ系のリチウム含有複合酸化物が挙げられる。
　正極２０は、正極基部２３と、正極基部２３の一端から突出した正極タブ２４とを含む。正極基部２３は、正面視略矩形形状を有し、その全域に正極合材層２２が形成されている。正極タブ２４は、正極合材層２２が形成されず、正極芯材２１が露出した部分であって、直接又は他の導電部材を介して正極外部端子１３と電気的に接続される。なお、正極タブ２４の付け根部分には、正極合材層２２が形成されていてもよい。正極タブ２４は、例えば正極芯材２１の一部を突出させて形成される。
　正極２０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは６０μｍ～２００μｍである。このうち、正極芯材２１の厚みは、例えば５μｍ～１５μｍである。正極合材層２２の厚みは、例えば正極芯材２１の両側の合計で４０μｍ～１９０μｍである。正極２０は、正極タブ２４となる部分を除く正極芯材２１の長尺体表面に正極活物質、導電材、結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を圧延して正極合材層２２を芯材の両面に形成した後、これを各々の正極２０の寸法に切断することで製造できる。負極３０についても、負極合材スラリーを用いて正極２０と同様の方法で製造できる。
　図２及び図３に例示するように、負極３０は、負極芯材３１と、負極芯材３１の両面に形成された負極合材層３２とで構成される。負極芯材３１には、銅などの負極３０の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合材層３２には、例えば負極活物質、及び結着材が含まれる。負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のリチウムと合金化する金属、合金、複合酸化物などが例示できる。
　負極３０は、負極基部３３と、負極基部３３の一端から突出した負極タブ３４とを含む。負極基部３３は、正面視略矩形形状を有し、その全域に負極合材層３２が形成されている。負極タブ３４は、負極合材層３２が形成されず、負極芯材３１が露出した部分であって、直接又は他の導電部材を介して負極外部端子１４と電気的に接続される。なお、負極タブ３４の付け根部分には、負極合材層３２が形成されていてもよい。負極タブ３４は、例えば負極芯材３１の一部を突出させて形成される。
　負極３０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは６０μｍ～２００μｍである。このうち、負極芯材３１の厚みは、例えば５μｍ～１５μｍであり、正極芯材２１より薄いことが好ましい。負極合材層３２の厚みは、例えば負極芯材３１の両側の合計で４０μｍ～１９０μｍである。
　正極２０と負極３０は、上述のように、セパレータ４０を介して対向配置される。負極３０におけるリチウムの析出を防止するため、負極３０は正極２０よりも大きく形成され、正極２０の正極合材層２２が形成された部分（例えば、正極基部２３と正極タブ２４の付け根部分）は負極３０の負極合材層３２が形成された部分に対向配置される。図３に示す例では、正極タブ２４と負極タブ３４が同じ方向に延びているが、各電極タブは互いに反対方向に延びていてもよい。
　セパレータ４０は、少なくとも正極２０の正極合材層２２が形成された部分よりも大きく形成される。他方、セパレータ４０は、負極３０より小さくすることも可能である。セパレータ４０の厚みは、特に限定されないが、好ましくは１０μｍ～２５μｍ、より好ましくは１０μｍ～１５μｍである。
　セパレータ４０には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、セルロースなどが好ましい。セパレータは、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよく、ポリエチレン層及びポリプロピレン層を含む多層セパレータであってもよい。
　隣り合う２枚のセパレータ４０は、互いに接合されていてもよい。例えば、正極２０を挟む２枚のセパレータ４０が、正極２０より外側で正極２０を包み込むように接合されて袋状に形成されてもよい。なお、正極タブ２４の先端側部分は、２枚のセパレータ４０の間から引き出される。セパレータ４０の表面に無機物層が形成されない場合、２枚のセパレータ４０の端部同士を重ね合わせて熱プレスすることで当該端部同士を溶着できる。
　金属板５０は、電極群１８Ａ，１８Ｂの間に挟まれた状態で設けられており、積層方向Ｘに電極群１８Ａ，１８Ｂと重なっている。言い換えると、電極群１８Ａ，１８Ｂは、金属板５０を介して積層方向Ｘに対向配置されている。金属板５０は、電極群１８Ａ，１８Ｂが異常発熱した際に、その熱を速やかに放熱して電極体１７を冷却する機能を有する。なお、電極体１７が３つ以上の電極群１８で構成される場合は、２つ以上の金属板５０を設けて、全ての電極群１８の間に金属板５０を配置することが好ましい。
　本実施形態では、電極群１８Ａ，１８Ｂの間に、セパレータ４０が配置されず、金属板５０が１つ配置され、当該金属板５０は、電極群１８Ａ，１８Ｂを構成する負極３０にそれぞれ接触している。より詳しくは、電極群１８Ａの最外部に配置された負極３０の合材層と、電極群１８Ｂの最外部に配置された負極３０の合材層とに、１つの金属板５０が接触している。金属板５０は、電極群１８Ａ，１８Ｂによって積層方向Ｘの両側から押え付けられ、各電極群の負極合材層３２に強く当接していることが好ましい。
　金属板５０は、上述のように、電極群１８Ａ，１８Ｂを構成する負極３０の合材層と熱的及び電気的に接触している。金属板５０の積層方向Ｘの両側には負極３０が設けられ、負極３０を介することなく金属板５０と正極２０が対向する部分は存在しない。このため、金属板５０と電極群１８Ａ，１８Ｂの間にはセパレータ４０のような絶縁部材を設ける必要がなく、電極群１８Ａ，１８Ｂとの良好な熱的接触が常時確保される。また、電極群１８Ａ，１８Ｂは、例えば絶縁性シート等を用いて結束され、接着剤を使用しなくても電極群１８Ａ，１８Ｂの間に金属板５０が固定される構成とすることが好ましい。
　金属板５０は、例えば外装缶１１、負極タブ３４、及びその他の集電部材など、負極合材層３２以外の導電性部材と電気的に非接触の状態で、電極群１８Ａ，１８Ｂの間に設けられる。金属板５０は、電極群１８を構成する負極３０に対し、負極合材層３２を介して接触し、負極芯材３１と直接接触しない。このため、内部短絡発生時に金属板５０に大電流が流れて金属板５０自体が発熱することを防止できる。
　金属板５０の厚みは、正極芯材２１及び負極芯材３１の厚みよりも大きい。金属板５０の厚みは、例えば負極芯材３１の厚みの２倍以上であり、好ましくは２倍～２０倍、より好ましくは３倍～１０倍である。好適な金属板５０の厚みの具体例は、５０μｍ～２００μｍである。電池容量等に影響のない範囲で、金属板５０の厚みを大きくすることにより、金属板５０の熱容量を高めて放熱効果を向上させることができる。
　金属板５０の材質は、熱伝導性が高く、電池反応により溶出しない金属材料であれば特に限定されない。好適な金属材料としては、銅、ニッケル、鉄、及びステンレス鋼（ＳＵＳ）等の合金が挙げられる。材料コスト等を考慮すると、銅又はステンレス鋼によって金属板５０を構成することが特に好ましい。
　金属板５０は、正極２０の合材層が形成された部分よりも大きく、負極３０とセパレータ４０を介して当該部分の全体と積層方向Ｘに重なるように設けられることが好適である。言い換えると、金属板５０は、負極３０を介して正極２０の合材層が形成された部分である正極基部２３の全体と対向配置される。正極タブ２４の付け根部分に合材層が形成される場合は、例えば当該付け根部分にも対向するように金属板５０を配置する。電極群１８Ａ，１８Ｂを構成する全ての正極２０に対して、金属板５０はこのように配置される。これにより、正極２０の端部で異常発熱が発生した場合でも金属板５０による放熱効果が得られる。
　金属板５０は、負極３０よりも小さく、金属板５０の全体が負極３０と積層方向Ｘに重なるように設けられることが好適である。金属板５０は、例えば負極３０の合材層が形成された部分である負極基部３３よりも小さく形成される。即ち、金属板５０は、正極２０の合材層が形成された部分より大きく、且つ負極３０の合材層が形成された部分より小さいことが好ましい。そして、電極群１８Ａ，１８Ｂを構成する全ての正極２０と負極３０に対し、金属板５０は上述のように配置される。これにより、負極タブ３４等の集電部材に対する金属板５０の接触を防止しながら、優れた放熱効果を確保できる。
　図４は、金属板５０の機能を説明するための図であって、電極体１７の金属板５０の近傍を示している（セパレータ４０の図示省略）。ここでは、電極群１８Ａの点Ｐで内部短絡が発生し、局所発熱しているものとして説明する。
　図４に例示するように、電極群１８Ａの点Ｐが局所的に発熱すると、その熱は金属板５０に伝達され、金属板５０によって速やかに拡散、放熱される。金属板５０は、電極群１８Ａの最外部に配置された負極３０の合材層に直接接触しているため、金属板５０と電極群１８Ａとの間には良好な熱的接触が常時確保されており、異常発生初期における局所発熱に対しても速やかに放熱できる。このため、短絡箇所の拡大による更なる発熱を阻止することができる。なお、金属板５０は正極芯材２１及び負極芯材３１よりも分厚く熱容量が大きいため、電極群１８Ａから熱が伝わっても温度が上昇し難く、電極群１８Ｂに熱が伝わり難い。
　また、金属板５０は、負極合材層３２以外の導電性部材と接触しておらず、負極合材層３２の抵抗を介して電極群１８と接触するため、金属板５０に大電流が流れるような低抵抗な回路が形成されない。つまり、金属板５０に大電流が流れて金属板５０が発熱するといった問題が生じないのである。
　上述の実施形態は、本開示の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。例えば、各電極群の間に加えて、他の電極群と対向しない側（電極体の外側）の電極群の最外部に位置する負極と接触するように放熱板を設けてもよい。当該放熱板には、上述の金属板と同様の部材を使用できる。また、金属板は電極群を構成する負極の合材層に直接接触していることが好ましいが、例えば両者の間に熱伝導性を損なわない程度の接着剤が存在していてもよい。
　図５及び図６は、実施形態の他の一例である電極体１７ｘ，１７ｙを示す断面図である。図５に例示する電極体１７ｘの電極群１８Ａｘ，１８Ｂｘは、１枚のセパレータ４１をそれぞれ用いる点で、電極群１８Ａ，１８Ｂと異なる。セパレータ４１は、つづら折りされて正極２０と負極３０の間に配置されている。他方、電極群１８Ａｘ，１８Ｂｘの積層方向Ｘの両端には、負極３０がそれぞれ配置され、セパレータ４１は配置されていない。電極群１８Ａｘ，１８Ｂｘの間には、セパレータ４１は配置されず、金属板５０が１つ配置され、当該金属板５０は、各電極群の負極３０の合材層とそれぞれ直接接触している。
　図６に例示する電極体１７ｙの電極群１８Ａｙ，１８Ｂｙは、つづら折りされた１枚のセパレータ４２をそれぞれ用いる点で、電極群１８Ａｘ，１８Ｂｘと共通する。一方、電極群１８Ａｙ，１８Ｂｙの積層方向Ｘの両端には、セパレータ４２が設けられている点で、電極群１８Ａｘ，１８Ｂｘと異なる。即ち、電極群１８Ａｙ，１８Ｂｙの最も外側に位置する負極３０の外側に向いた面はセパレータ４２に覆われている。
　電極体１７ｙでは、電極群１８Ａｙ，１８Ｂｙの間に２枚の金属板５０が設けられ、一方の金属板５０が電極群１８Ａｙの負極３０の合材層に直接接触し、他方の金属板５０が電極群１８Ｂｙの負極３０の合材層に直接接触している。つまり、電極群１８Ａｙ，１８Ｂｙと各セパレータ４２との間に金属板５０がそれぞれ挿入されている。そして、２枚の金属板５０の間には２枚のセパレータ４２が設けられている。この場合、例えば電極群１８Ａｙで発生した熱が、電極群１８Ｂｙに更に伝わり難くなるという利点がある。
　本発明は、二次電池に利用できる。
　１０　二次電池
　１１　外装缶
　１２　封口板
　１３　正極外部端子
　１４　負極外部端子
　１５　ガス排出弁
　１６　注液部
　１７　電極体
　１８，１８Ａ，１８Ｂ　電極群
　２０　正極
　２１　正極芯材
　２２　正極合材層
　２３　正極基部
　２４　正極タブ
　３０　負極
　３１　負極芯材
　３２　負極合材層
　３３　負極基部
　３４　負極タブ
　４０，４１，４２　セパレータ
　５０　金属板

Claims (5)

  1. 　複数の正極、複数の負極、及び少なくとも１つのセパレータを含み、前記各正極と前記各負極が前記セパレータを介して交互に積層された複数の電極群と、
    　前記各電極群の間に配置された少なくとも１つの金属板と、
    　を有する電極体を備え、
    　前記各電極群の両端に配置される電極は、前記負極であり、
    　前記金属板は、少なくとも１つの前記電極群を構成する前記負極の合材層と接触し、当該合材層以外の導電性部材と非接触の状態で設けられている、二次電池。
  2. 　前記金属板の厚みは、前記正極及び前記負極の芯材の厚みよりも大きい、請求項１に記載の二次電池。
  3. 　前記金属板は、前記正極の合材層が形成された部分よりも大きく、前記負極を介して当該部分の全体と重なるように設けられている、請求項１又は２に記載の二次電池。
  4. 　前記金属板は、前記負極よりも小さく、前記金属板の全体が前記負極と重なるように設けられている、請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池。
  5. 　前記各電極群の間には、前記セパレータは配置されず、前記金属板が１つ配置され、
    　前記金属板は、当該各電極群を構成する前記負極の合材層にそれぞれ接触している、請求項１～４のいずれか１項に記載の二次電池。
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