WO2018020906A1

WO2018020906A1 - 角形二次電池

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Publication number: WO2018020906A1
Application number: PCT/JP2017/022646
Authority: WO
Inventors: 稔之有賀; 伸行堀; 良介伊藤; 山本　祐輝; 飯塚　佳士
Original assignee: 日立オートモティブシステムズ株式会社
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2017-06-20
Publication date: 2018-02-01
Also published as: JP6684000B2; JPWO2018020906A1

Abstract

負極集電部側から混入する導電性異物によって発生する内部微短絡（電圧低下）を抑制できる角形二次電池を提供する。本発明の角形二次電池１００は、正極電極３４と負極電極３２の間にセパレータ３３、３５を挟んで捲回した扁平状の捲回群３を有する。そして、正極電極３４は、正極金属箔に塗工された正極合剤層３４ｂと、正極金属箔が露出する正極金属箔露出部３４ｃとを有しており、正極金属箔露出部３４ｃの反対側の端部にセパレータ３３、３５との間を接着する樹脂層５０が設けられている。

Description

角形二次電池

　本発明は、角形二次電池に関する。

　近年、電気自動車等の動力源として、正極電極と負極電極との間にセパレータを介在させ、これらを捲回して作製した捲回群を備えたエネルギー密度の高い角形二次電池の開発が進められている。また高エネルギー化の一方で、信頼性を確保しつつ、高い生産効率の確立が要求されている。

　特許文献１には角形二次電池において、負極電極は集電部と活物質部を有し、正極電極に集電部と活物質部に加え集電部と活物質部の間に第一と第二の絶縁部を有し、その絶縁層は負極活物質部端と対向させる構造を有するので、製造時に混入する導電性異物が接触しても短絡させない機構を有し、さらにその絶縁層は電解液の透過を妨げることがない工夫が施されている技術が示されている。

特開2015-60787号公報

　しかしながら、特許文献１記載の場合、負極電極の集電部側から混入する導電性異物や負極集電部と外部端子とを接合する際に発生する接合時の導電性異物の混入に関しては、特別に保護されているわけではなく従来技術と同等であるので、電池内部で微短絡が発生し、電池電圧の低下や自己放電量の増大といった性能低下が発生する可能性がある。
　本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、導電性異物の混入によって発生する内部微短絡（電圧低下）を抑制できる角形二次電池を提供することを課題とする。

　上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、正極金属箔露出部と正極合剤層を有する正極電極と、負極金属箔露出部と負極合剤層を有する負極電極と、セパレータとを重ねて積層させた捲回群を備えた角形二次電池であって、前記捲回群は前記正極金属箔露出部と前記負極金属箔露出部とが互いに逆方向に突出されており、前記正極電極の前記負極金属箔露出部側には、正極金属箔上に樹脂層が設けられており、該樹脂層は、前記負極金属箔露出部の電極接合部に対向する位置に配置されて、前記セパレータに密着されていることを特徴とする。

　本発明によれば、導電性異物の混入によって発生する内部微短絡（電圧低下）を抑制できる。尚、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

角形二次電池の外観斜視図。角形二次電池の分解斜視図。捲回群の斜視図。セパレータの構成を説明する図。負極電極の構成を説明する図。実施例１における正極電極の構成を説明する図。図６のＣ部を拡大して示す図。捲回群の断面を模式的に示す図。図８のＤ部を拡大して示す図。実施例２における図９に対応する図。実施例３における正極電極の構成を説明する図。実施例３における捲回群の断面図。実施例４における捲回群の構成を説明する図。実施例４における捲回群の他の構成を説明する図。

　以下、実施例について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施例では角形二次電池の例としてリチウムイオン二次電池の場合について説明するが、これに限定されるものではなく、正極電極と負極電極を間にセパレータを介して巻回した扁平状の捲回群を有する電池であれば本発明を適用できる。

［実施例１］
　図１は、角形二次電池の外観斜視図、図２は、角形二次電池の分解斜視図である。
　角形二次電池１００は、電池缶１および電池蓋６を備える。電池缶１は、相対的に面積の大きい一対の対向する幅広側面１ｂと相対的に面積の小さい一対の対向する幅狭側面１ｃと底面１ｄとを有し、上部に上方に向かって開口する開口部１ａを有する。

　電池缶１内には、捲回群３が収納され、電池缶１の開口部１ａが電池蓋６によって封止されている。電池蓋６は略矩形平板状であって、電池缶１の開口部１ａを塞ぐように溶接されて電池缶１が封止されている。電池蓋６には、正極外部端子１４と、負極外部端子１２が設けられている。正極外部端子１４と負極外部端子１２を介して捲回群３に充電され、また外部負荷に電力が供給される。

　電池蓋６には、ガス排出弁１０が一体的に設けられ、電池容器内の圧力が予め設定された値以上まで上昇すると、ガス排出弁１０が開いて内部からガスが排出され、電池容器内の圧力が低減される。これによって、角形二次電池１００の安全性が確保される。

　電池缶１内には、絶縁保護フィルム２を介して捲回群３が収容されている。捲回群３は、扁平形状に捲回されているため、断面半円形状の互いに対向する一対の湾曲部と、これら一対の湾曲部の間に連続して形成される平面部とを有している。捲回群３は、捲回軸方向が電池缶１の横幅方向に沿うように、一方の湾曲部側から電池缶１内に挿入され、他方の湾曲部側が上部開口側に配置される。

　捲回群３の正極金属箔露出部３４ｃは、正極集電板４４を介して電池蓋６に設けられた正極外部端子１４と電気的に接続されている。また、捲回群３の負極金属箔露出部３２ｃは、負極集電板２４を介して電池蓋６に設けられた負極外部端子１２と電気的に接続されている。これにより、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３から外部負荷へ電力が供給され、正極集電板４４および負極集電板２４を介して捲回群３へ外部発電電力が供給され充電される。

　正極集電板４４と負極集電板２４、及び、正極外部端子１４と負極外部端子１２を、それぞれ電池蓋６から電気的に絶縁するために、ガスケット５および絶縁板７が電池蓋６に設けられている。

　正極外部端子１４および正極集電板４４の形成素材としては、例えばアルミニウム合金が挙げられ、負極外部端子１２および負極集電板２４の形成素材としては、例えば銅合金が挙げられる。また、絶縁板７およびガスケット５の形成素材としては、例えばポリブチレンテレフタレートやポリフェニレンサルファイド、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂等の絶縁性を有する樹脂材が挙げられる。

　電池蓋６には、電池容器内に電解液を注入するための注液口９が穿設されており、この注液口９は、電解液を電池容器内に注入した後に注液栓１１によって封止される。注液栓１１は、レーザ溶接により電池蓋６に接合されて注液口９を封止し、角形二次電池１００を密閉する。電池容器内に注入される電解液としては、例えばエチレンカーボネート等の炭酸エステル系の有機溶媒に６フッ化リン酸リチウム（ＬｉＰＦ_６）等のリチウム塩が溶解された非水電解液を適用することができる。

　正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、正極外部端子１４、負極外部端子１２の下面からそれぞれ突出して先端が電池蓋６の正極側貫通孔４６、負極側貫通孔２６に挿入可能な円柱形状を有している。正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａは、電池蓋６を貫通して正極集電板４４、負極集電板２４の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１よりも電池缶１の内部側に突出しており、先端が“かしめ”られて、正極外部端子１４、負極外部端子１２と、正極集電板４４、負極集電板２４を電池蓋６に一体に固定している。正極外部端子１４、負極外部端子１２と電池蓋６との間には、ガスケット５が介在されており、正極集電板４４、負極集電板２４と電池蓋６との間には、絶縁板７が介在されている。

　正極集電板４４、負極集電板２４は、電池蓋６の下面に対向して配置される矩形板状の正極集電板基部４１、負極集電板基部２１と、正極集電板基部４１、負極集電板基部２１の側端で折曲されて、電池缶１の幅広側面に沿って底面側に向かって延出し、捲回群３の正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃに対向して重ね合わされた状態で接続される正極側接続端部４２、負極側接続端部２２を有している。正極集電板基部４１、負極集電板基部２１には、正極接続部１４ａ、負極接続部１２ａが挿通される正極側開口穴４３、負極側開口穴２３がそれぞれ形成されている。

　捲回群３の扁平面に沿う方向でかつ捲回群３の捲回軸方向に直交する方向を中心軸方向として前記捲回群３の周囲には絶縁保護フィルム２が巻き付けられている。絶縁保護フィルム２は、例えばＰＰ（ポリプロピレン）などの合成樹脂製の一枚のシートまたは複数のフィルム部材からなり、捲回群３の扁平面と平行な方向でかつ捲回軸方向に直交する方向を巻き付け中心として少なくとも１周以上巻き付けられる長さを有している。

　図３は、捲回群の一部を展開した状態を示す分解斜視図である。
　捲回群３は、負極電極３２と正極電極３４との間にセパレータ３３、３５を挟んで扁平状に捲回することによって構成されている。捲回群３は、正極合剤層３４ｂと負極合剤層３２ｂとが重なり合い、正極金属箔露出部３４ｃと負極金属箔露出部３２ｃとが捲回軸方向一方側と他方側とに分かれて配置されている。すなわち、捲回群３は、正極金属箔露出部３４ｃと負極金属箔露出部３２ｃとが互いに逆方向に突出されて配置されている。捲回群３は、最外周の電極が負極電極３２であり、さらにその外側にセパレータ３３、３５が捲回される。セパレータ３３、３５は、正極電極３４と負極電極３２との間を絶縁する役割を有している。

　負極電極３２の負極合剤層３２ｂは、正極電極３４の正極合剤層３４ｂよりも幅方向に大きく、正極合剤層３４ｂは、必ず負極合剤層３２ｂの間に挟まれるように構成されている。すなわち、負極電極３２は、正極合剤層３４ｂよりも幅広の負極合剤層３２ｂを有しており、負極合剤層３２ｂの捲回軸方向両側の端部が正極合剤層３４ｂの捲回軸方向両側の端部よりもそれぞれ突出するように、正極電極３４と重ね合わされて捲回される。

　正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃは、捲回群３の平面部分で扁平厚さ方向に束ねられた電極接合部を有しており、溶接等により正極集電板４４、負極集電板２４に接続される（図２を参照）。なお、セパレータ３３、３５は幅方向で負極合剤層３２ｂよりも広いが、正極金属箔露出部３４ｃ、負極金属箔露出部３２ｃで端部の金属箔面が露出する位置に捲回されるため、束ねて溶接する場合の支障にはならない。また、必要に応じて、捲回群３の最内周に軸芯を配置することも可能である。軸芯としては例えば、正極金属箔、負極金属箔、セパレータ３３、３５のいずれよりも曲げ剛性の高い樹脂シートを捲回して構成したものを用いることができる。

　図４は、セパレータ３３、３５の構成を説明する図であり、図４（ａ）は、負極電極の正面図、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。
　セパレータ３３、３５は、軟質な帯状のシート部材からなり、基材となる多孔質のポリオレフィン樹脂層３３ａ、３５ａの一方の面に、無機材料とバインダからなる耐熱層３３ｂ、３５ｂが積層されて設けられている。セパレータ３３、３５は、耐熱層３３ｂ、３５ｂが正極電極３４に対向する向きに配置される（図９を参照）。
　尚、電池の仕様によっては、この限りではなく、耐熱層３３ｂ、３５ｂを有していない樹脂層のみのセパレータを適用してもよい。

　図５は、負極電極の構成を説明する図であり、図５（ａ）は、負極電極の正面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。

　負極電極３２は、負極集電体である負極金属箔の両面に負極活物質を含む負極合剤を塗布して形成された負極合剤層３２ｂが設けられている。そして、負極金属箔の幅方向一方側の端部には、負極合剤が塗布されていない未塗工部である負極金属箔露出部３２ｃが設けられている。すなわち、負極電極３２は、負極金属箔に塗工された負極合剤層３２ｂと、負極金属箔が露出する負極金属箔露出部３２ｃとを有している。負極金属箔露出部３２ｃは、負極合剤層３２ｂから負極金属箔が突出した領域であり、捲回群３では、捲回群３の捲回軸方向の他方側の位置に配置される。

　負極電極３２に関しては、負極活物質として非晶質炭素粉末１００重量部に対して、結着剤として１０重量部のポリフッ化ビニリデン（以下、ＰＶＤＦという。）を添加し、これに分散溶媒としてＮ－メチルピロリドン（以下、ＮＭＰという。）を添加、混練した負極合剤を作製した。この負極合剤を厚さ１０μｍの銅箔（負極金属箔）の両面に溶接部である負極金属箔露出部３２ｃ（負極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、銅箔を含まない負極活物質塗布部の厚さ７０μｍの負極電極３２を得た。

　なお、本実施例では、負極活物質に非晶質炭素を用いる場合について例示したが、これに限定されるものではなく、リチウムイオンを挿入、脱離可能な天然黒鉛や、人造の各種黒鉛材、コークスなどの炭素質材料やＳｉやＳｎなどの化合物（例えば、ＳｉＯ、ＴｉＳｉ_２等）、またはそれの複合材料でもよく、その粒子形状においても、鱗片状、球状、繊維状、塊状等、特に制限されるものではない。

　また、負極電極における塗工部の結着剤としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

　また、負極電極における塗工部の分散溶媒としてＮＭＰを用いる場合について例示したが、これに限られたものではなく、例えばＨ_２Ｏの溶媒に、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）を添加したものを用いてもよい。

　図６は、実施例１における正極電極の構成を説明する図であり、図６（ａ）は、正極電極の正面図、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。

　正極電極３４は、正極集電体である正極金属箔の両面に正極活物質を含む正極合剤を塗布して形成された正極合剤層３４ｂが設けられている。そして、正極金属箔の幅方向一方側の端部には、正極合剤が塗布されていない未塗工部である正極金属箔露出部３４ｃが設けられている。すなわち、正極電極３４は、正極金属箔に塗工された正極合剤層３４ｂと、正極金属箔が露出する正極金属箔露出部３４ｃとを有している。正極金属箔露出部３４ｃは、正極合剤層３４ｂから正極金属箔が突出した領域であり、捲回群３では、捲回軸方向の一方側の位置に配置される。

　そして、正極電極３４は、本発明の特徴的な構成の一つとして、正極金属箔露出部３４ｃと反対側の端部に、セパレータ３３、３５に密着する樹脂層５０が設けられている。樹脂層５０は、正極合剤層３４ｂの端部に沿って一定幅で正極電極３４の長手方向に亘って延在するように正極金属箔上に設けられている。樹脂層５０は、捲回群３において正極電極３４の負極金属箔露出部３２ｃ側に配置されるように設けられており、正極金属箔露出部３４ｃのセパレータ３３、３５に対向する位置でかつ、間にセパレータ３３、３５を介して負極電極３２の負極合剤層３２ｂに対向する位置に配置される。樹脂層５０は、加熱前は接着性を有しておらず、一度加熱することによって接着性を発現する構成を有しており、本実施例では、加熱することによって接着性を発現する熱可塑性樹脂を含有する。樹脂層５０は、加熱することによって軟化し、軟化した状態で圧縮されることによりセパレータ３３、３５の表面の微小な凹凸に入り込み、アンカー効果によって接着固定される。

　図７は、図６(ｂ）のＣ部拡大図である。
　樹脂層５０と正極合剤層３４ｂは、導体である正極金属箔に設けられており、互いに接触している。本実施例では、正極合剤層３４ｂを先に塗工し、後で樹脂層５０を塗工しているので、樹脂層５０の端部が正極合剤層３４ｂの端部の上に重なっている。このように、正極合剤層３４ｂと樹脂層５０との間に重なり部分ｗがある場合に、かかる重なり部分ｗにおける正極合剤層３４ｂの厚みｔ２と樹脂層５０の厚みｔ３の和が正極合剤層３４ｂの中央部分の厚みである最大厚みｔ１以下になるように設定されている（ｔ１＞ｔ２＋ｔ３）。

　正極電極３４に関しては、正極活物質としてマンガン酸リチウム（化学式ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）１００重量部に対し、導電材として１０重量部の鱗片状黒鉛と、結着剤として１０重量部のＰＶＤＦとを添加し、これに分散溶媒としてＮＭＰを添加、混練してスラリ状の正極合剤を作製した。このスラリ状の正極合剤を厚さ２０μｍのアルミニウム箔（正極金属箔）の両面に溶接部である正極金属箔露出部３４ｃ（正極未塗工部）を残して塗布した。その後、乾燥、プレス、裁断工程を経て、アルミニウム箔を含まない正極合剤層３４ｂの厚さ９０μｍの正極電極３４を得た。

　樹脂層５０は、接着材を塗布して乾燥させることにより構成されている。本実施例では、正極合剤を先に塗布して所定時間乾燥させた後に接着材を塗布しているが、正極合剤と同時に接着材を塗布してもよい。樹脂層５０は、接着材を塗布して乾燥した後に冷間プレスされ、正極合剤層３４ｂと同じ厚さｔ１に調整される。

　樹脂層５０は、加熱することによって接着性を発現する熱可塑性樹脂を含有するので、熱可塑性樹脂の種類あるいは配合等によっては、プレスによる圧縮、特に過熱状態でのプレスにより、接着性が発現し、プレス機等に接着して生産性の低下を招くおそれがある。従って、樹脂層５０は、常温で乾燥してプレスすることが好ましい。

　また、本実施例では、正極活物質にマンガン酸リチウムを用いる場合について例示したが、スピネル結晶構造を有する他のマンガン酸リチウムや一部を金属元素で置換又はドープしたリチウムマンガン複合酸化物や層状結晶構造を有すコバルト酸リチウムやチタン酸リチウムやこれらの一部を金属元素で置換またはドープしたリチウム-金属複合酸化物を用いるようにしてもよい。

　また、本実施例では、正極合剤における結着剤としてＰＶＤＦを用いる場合について例示したが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリブタジエン、ブチルゴム、ニトリルゴム、スチレンブタジエンゴム、多硫化ゴム、ニトロセルロース、シアノエチルセルロース、各種ラテックス、アクリロニトリル、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、フッ化プロピレン、フッ化クロロプレン、アクリル系樹脂などの重合体およびこれらの混合体などを用いることができる。

　次に、本実施例における樹脂層５０について説明する。樹脂層５０は、正極合剤における結着剤と同一のＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）とした。しかしこれに限定されるわけではなく、熱可塑性樹脂を含有しても良い。例として、ポリプロピレン(PP）、低密度ポリエチレン（PE:軟化温度95℃）、ポリスチレン（PS:軟化温度100℃）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリ塩化ビニル（PVC：軟化温度85℃）、アクリル樹脂、メタクリル樹脂（軟化温度90～105℃）などがあり、これらのうちの少なくとも１種類を含むものであればよい。樹脂層５０の軟化温度は、セパレータ３３、３５の溶融温度よりも低い温度に設定されている。

　本実施例では、分散溶媒としてＮＭＰを添加したＰＶＤＦを目的の箇所に塗布後、室温で乾燥させて分散溶媒を蒸発させることで、樹脂層５０を形成した。

　本実施例では、樹脂層５０の構成として、PVDFを含むNMP分散溶媒を用いたが、これに限定されるわけではなく、高温化で軟化した、上記樹脂材料を直接、正極金属箔露出部３４ｃに塗布し、冷却させて、樹脂層５０を得る方法もある。また粒子状の樹脂からなる分散溶媒を選択してもよい。粒子状の樹脂を用いると、プレスした際に厚みの調整が容易となり、樹脂層５０の厚みを正極合剤層３４ｂの厚みと同一に調整する際に、容易に調整することができる。しかし、粒子状の樹脂を用いた場合は粒子径や密度により、目的とする導電性異物の混入経路となるため、所望の効果が得られなくなる可能性があるので留意が必要である。

　図８は、実施例における捲回群３の断面図、図９は、図８のＤ部拡大図である。
　捲回群３は、正極合剤層３４ｂよりも負極合剤層３２ｂの方が捲回群３の捲回軸方向両側に突出している。そして、正極金属箔露出部３４ｃは、負極合剤層３２ｂよりも捲回軸方向外側に突出している。負極合剤層３２ｂの未塗工側端部３２ｅは、正極合剤層３４ｂの塗工側端部３４ｄよりも捲回軸方向外側の位置に配置されている。セパレータ３３、３５は、耐熱層３３ｂ、３５ｂが正極合剤層３４ｂに対向して正極合剤層３４ｂを間に挟み込むように、面の向きが合わせられている。

　樹脂層５０は、正極電極３４の正極金属箔露出部３４ｃの反対側の端部に設けられており、正極電極３４の負極金属箔露出部３２ｃ側に位置するように配置され、セパレータ３３、３５に対向する位置でかつ、間にセパレータ３３、３５を介して負極電極３２の負極合剤層３２ｂと対向する位置に配置されている。本実施例では、捲回群３内で樹脂層５０の端部が負極合剤層３２ｂの未塗工側端部３２ｅ（負極金属箔露出部３２ｃ側の負極合剤層３２ｂの端部）よりも捲回軸方向外側に突出しており、正極合剤層３４ｂの塗工側端部３４ｄから負極合剤層３２ｂの未塗工側端部３２ｅに対向する位置までの間に亘る塗工幅で配置されている。樹脂層５０の端部は、セパレータ３３、３５の端部よりも突出しない位置に設定されており、負極金属箔露出部３２ｃを扁平厚さ方向に束ねて負極集電板２４に接続する際に溶接性を損なわないようになっている。すなわち、樹脂層５０と接着されるセパレータ３３、３５の端部は、樹脂層５０の端部よりも突出している。

　また、正極電極３４の樹脂層５０が配置されている側の端面には、正極金属箔の端面が露出している。正極金属箔（本実施例ではアルミニウム箔）は、正電位を帯びているので、金属由来の導電性異物（例えば負極金属箔露出部３２ｃを束ねて電極接合部を負極集電板２４の負極側接続端部２２に超音波溶接した際に発生する銅微粉など）が混入し、当該正極金属箔に接触した場合、同様に電気化学的溶解し、対向する負極側で溶析するデンドライト析出が発生するおそれがある。しかし、本実施例では、樹脂層５０の端部が負極合剤層３２ｂの未塗工側端部３２ｅよりも捲回軸方向外側に突出して配置されている。したがって、デンドライトが析出している負極の対向する位置には、樹脂層５０が配置されているため、微短絡に至ることは無い。

　次に、上記構成を有する捲回群の製造方法について説明する。
　捲回群３の製造方法は、捲回工程Ｓ１と、接着工程Ｓ２とを含む。捲回工程Ｓ１では、上記構成を有する正極電極３４と負極電極３２を間にセパレータ３３、３５を挟んで扁平状に捲回して扁平状に捲回された捲回群３を形成する。

　接着工程Ｓ２では、扁平状に捲回された捲回群３を、セパレータ３３、３５のシャットダウン温度以下でかつ、樹脂層５０の融点以上の温度で数秒間、扁平厚さ方向に加熱圧縮する。これにより、樹脂層５０に接着性を発現させ、樹脂層５０をセパレータ３３、３５の耐熱層３３ｂ、３５ｂに接着させる。したがって、樹脂層５０は、セパレータ３３、３５に圧着又は熱溶着され、正極電極３４とセパレータ３３、３５とが互いに一体化される。したがって、樹脂層５０をセパレータ３３、３５に密着させてシールすることができ、これらの間に導電性異物が侵入するのを防ぎ、導電性異物が正電位に接する確率を激減させることができる。

　樹脂層５０は、間にセパレータ３３、３５を介して負極電極３２の負極合剤層３２ｂと対向する位置に配置されているので、加熱圧縮の際に扁平厚さ方向に圧力を加えることができ、セパレータ３３、３５に対して確実に押圧して接着（圧着）することができる。そして、樹脂層５０は、捲回群３の捲回方向に連続して設けられている。したがって、正極電極３４とセパレータ３３、３５とが離れることに起因する捲き弛みを抑制することができる。また、電解液の注液に関しても、電極活物質表面とセパレータとの間を接着していないので、十分な注液性/含浸性を確保できているので、ＤＣＲの上昇の懸念は無い。

　本実施例によれば、捲回群３において樹脂層５０の端部の位置が負極合剤層３２ｂの未塗工側端部３２ｅの位置よりも、捲回軸方向外側に突出し厚さ方向に揃うように樹脂層５０の塗工幅が設定されているので、捲回群３を加熱圧縮した際に、樹脂層５０の少なくても一部分をその塗工幅全体に亘ってセパレータ３３、３５に押圧することができ、セパレータ３３、３５に確実に接着することができる。

　本実施例のようにセパレータ３３、３５が耐熱層３３ｂ、３５ｂを有する場合、正極合剤層３４ｂとの摩擦係数が小さいので、樹脂層５０がない場合には特に捲き弛みが発生しやすい。また、角形二次電池に用いられる捲回群３は、直線部分と円弧部分からなる扁平形状を有しており、円筒形二次電池に用いられる捲回群と比較して、捲き弛みが発生しやすく、直線部分に歪みが生じて隙間が生じやすい。この課題に対して、本発明では、正極金属箔露出部３４ｃと反対側の端部に樹脂層５０を設けて、セパレータ３３、３５を接着しているので、捲き弛みを抑制しかつ隙間の発生を防ぐことが出来る。

　なお、本実施例では、セパレータ３３、３５が耐熱層３３ｂ、３５ｂを有する場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、セパレータが耐熱層を有していない構造にも適用できる。

　本実施例によれば、正極電極３４に配置された樹脂層５０は、正極電極３４の正極金属箔露出部３４ｃとは反対側となる負極金属箔露出部３２ｃ側に位置し、セパレータ３３、３５に密着してシールしている。したがって、導電性異物が負極金属箔露出部３２ｃ側から正極合剤層３４ｂ上に混入するのを防ぐことができる。一般的に導電性異物は金属異物であることが多く、金属異物が電池の正極電位に接すると電気化学的溶解し、対向する負極側で溶積する。これに起因してLiイオンが集中し、Liデンドライトが発生し、電池内部で微短絡に至る。

　本実施例では、樹脂層５０がセパレータ３３、３５に密着してシールしているので、導電性異物が負極金属箔露出部３２ｃから正極合剤層３４ｂ上に混入し難い構造となっている。特に、樹脂層５０が正極電極３４の長さ方向に亘って連続して設けられているので、捲回群３の状態では捲回方向に連続して設けられ、正極電極の塗工側端部３４ｄを全周長に亘って密着してシールし、導電性異物の混入を防止することができる。したがって、導電性異物に起因するLiデンドライトの発生を抑制し、電池内部の微短絡を抑制できる信頼性の高い電池を生産することが出来る。

　また、本実施例では、樹脂層５０がセパレータ３３、３５に接着されているので、正極電極３４とセパレータ３３、３５が樹脂層５０を介して一体化されている。したがって、充放電を繰り返すことで電極の膨張収縮による、正極電極とセパレータとが離れることに起因する捲回群の捲き弛みが抑制される。これにより、捲回群３の巻き弛み部からの導電性異物の混入も防ぐことが出来る。したがって、寿命を通して、信頼性の高い電池を生産することができる。

［実施例２］
　図１０は、実施例２における図９に対応する図である。

　樹脂層５０は、正極合剤層３４ｂに接触していなくてもよく、隙間３４ｅを有していてもよい。例えば図７に示すように、正極合剤層３４ｂと樹脂層５０との間に重なり部分ｗがある場合には、その重なり部分ｗの厚み（ｔ２＋ｔ３）を正極合剤層３４ｂの最大厚さｔ１以下に制御する必要がある。仮に、重なり部分ｗの厚みが正極合剤層３４ｂの最大厚みｔ１（図７を参照）よりも大きいと、捲回した際に重なり部分Ｗが突出して径方向に嵩高となり、正極金属箔の耐久性や捲回群３の缶挿入性に影響を与えるおそれがある。本実施例では正極合剤層３４ｂと樹脂層５０との間に隙間３４ｅを設けているので、重なり部分ｗの厚みを正極合剤層３４ｂの最大厚みｔ１以下に制御する必要がなく、正極電極３４の製造が容易となる。

［実施例３］
　図１１は、実施例３における正極電極の構成を説明する図であり、図１１（ａ）は、正極電極の正面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＡ－Ａ’線断面図である。図１２は、実施例３における捲回群の断面図である。

　正極電極３４は、さらなる異物混入によるデンドライト短絡を防ぐ方法として、樹脂層５０を、正極合剤層３４ｂの正極金属箔露出部３４ｃと反対側の位置、及び、正極合剤層３４ｂよりも正極金属箔露出部３４ｃ側の位置に配置する。すなわち、本実施例では、正極合剤層３４ｂの両端に樹脂層５０が配置される。正極金属箔露出部３４ｃに配置される樹脂層５０は、図１２に示すように巻回された状態においてセパレータ３３、３５に密着しており、正極金属箔露出部３４ｃ側から正極合剤層３４ｂ上への異物混入を防ぐことが出来る。本実施例によれば、正極合剤層３４ｂの両側に樹脂層５０を設けてシールしているので、外部からの異物混入を確実に防ぐことができる。なお、正極金属箔露出部３４ｃに配置される樹脂層５０は、図７に示すように、正極合剤層３４ｂに部分的に重なり合っても良く、また、図１０に示すように、隙間３４ｅを設けてもよい。

［実施例４］
　図１３は、実施例４における捲回群の構成を説明する図であり、図１３（ａ）は、捲回群の正面図、図１３（ｂ）は、図１３（ａ）の捲回群をＢ方向から矢視した負極金属箔露出部側の端面図である。

　上述の実施例１～３では、樹脂層５０が正極電極の長さ方向に亘って連続して設けられている場合について説明した。かかる構成によれば、正極電極の塗工側端部３４ｄを全周長に亘ってシールし、異物の混入を防止することができる。

　しかしながら、樹脂層５０を正極電極の長さ方向に全周長に亘って設ける構成の代わりに、必要充分な場所のみに部分的に設けてもよい。例えば、負極金属箔露出部３２ｃは、扁平厚さ方向に束ねられて負極集電板２４の負極側接続端部２２に超音波溶接されるが、銅微粉などの金属由来の導電性異物（金属異物）は、この超音波溶接の際に発生しやすく、負極金属箔露出部３２ｃのうち、負極集電板２４の負極側接続端部２２に溶接接合される部分である電極接合部から発生しやすい。

　したがって、例えば図１３に示すように、負極金属箔露出部３２ｃの電極接合部に対向する位置に、電極接合部の幅Ｗ１に亘るように樹脂層５０を設けてもよい。かかる構成により、溶接接合した際に発生する導電性異物が負極金属箔露出部３２ｃ側から正極合剤層３４ｂ上に混入し難い構造にできる。したがって、導電性異物が正電位に接する確率を激減させることができ、導電性異物に起因するLiデンドライトの発生を抑制し、電池内部の微短絡を抑制できる。また、例えば図１４に示すように、捲回群３の平面部の幅Ｗ２に亘るように樹脂層５０を設けてもよい。

　以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明は、前記の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、前記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。さらに、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１　電池缶
３　捲回群
３２　負極電極
３２ｂ　負極合剤層
３２ｃ　負極金属箔露出部
３２ｅ　未塗工側端部
３３　セパレータ
３４　正極電極
３４ｂ　正極合剤層
３４ｃ　正極金属箔露出部
３５　セパレータ
５０　樹脂層
１００　角形二次電池

Claims

　正極金属箔露出部と正極合剤層を有する正極電極と、
　負極金属箔露出部と負極合剤層を有する負極電極と、
　セパレータとを重ねて積層させた捲回群を備えた角形二次電池であって、
　前記捲回群は前記正極金属箔露出部と前記負極金属箔露出部とが互いに逆方向に突出されており、
　前記正極電極の前記負極金属箔露出部側には、正極金属箔上に樹脂層が設けられており、
　該樹脂層は、前記負極金属箔露出部の電極接合部に対向する位置に配置されて、前記セパレータに密着されている
　ことを特徴とする角形二次電池。
　前記樹脂層は、前記捲回群の平面部に設けられることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
　前記樹脂層は、前記捲回群の捲回方向に連続して設けられることを特徴とする請求項１に記載の角形二次電池。
　前記樹脂層の端部は、前記負極金属箔露出部側の負極合剤層の端部よりも突出しており、
　前記樹脂層と接着される前記セパレータの端部は、前記樹脂層の端部よりも突出していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の角形二次電池。
　前記樹脂層は、前記セパレータに圧着もしくは熱溶着で固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の角形二次電池。
　前記樹脂層は、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、メタクリル樹脂のうちの少なくとも１種類を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の角形二次電池。