WO2021117908A1 - 電池システム - Google Patents

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WO2021117908A1
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negative electrode
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battery
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堀江　英明
康裕 進藤
水野　雄介
亮介 草野
祐貴 猫橋
勇輔 中嶋
浩太郎 那須
直也 大前
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Ａｐｂ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a battery system having a stacked battery module in which a plurality of lithium ion cells are stacked.
  • a battery such as a lithium ion secondary battery has been applied as an in-vehicle battery, for example.
  • a lithium ion secondary battery heat is generated due to its internal resistance in the process of charging and discharging, and the amount of heat generated is particularly large in a large battery through which a large current passes. Therefore, in order to suppress the temperature rise of the battery, a device has been devised to provide a through hole for passing air for air cooling and a through hole for passing cooling water for obtaining a higher cooling effect inside the battery.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-73984 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-1348887 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-18573 JP-A-2018-125213 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-053877
  • the present invention has been made in view of the above problems, and is a battery system capable of suppressing an increase in battery temperature while having a simple configuration in which a region for forming through holes provided in a lithium ion battery is reduced.
  • the purpose is to provide.
  • a lithium ion cell cell comprising a negative electrode having a negative electrode active material layer containing a negative electrode active material formed on a current collector and a separator arranged between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer.
  • a gas supply unit that supplies the first gas to the through hole, A coolant supply unit that supplies coolant to the through hole, A temperature sensor that detects the temperature of the stacked battery module and A control unit that switches and controls the normal control mode and the high temperature control mode based on the detection signal output from the temperature sensor.
  • the control unit controls the gas supply unit so as to supply the first gas to the through hole, and controls the coolant supply unit so as to stop the supply of the coolant.
  • the control unit controls the coolant supply unit so as to supply the coolant to the through hole to which the first gas is supplied, and stops the supply of the first gas.
  • a battery system characterized by controlling the gas supply unit as described above.
  • the normal control mode is a mode executed by the control unit when the temperature detected by the temperature sensor is in the first range.
  • a humidity sensor that detects the humidity inside the through hole and An air compressor that supplies a second gas into the through hole when switching from the high temperature control mode to the normal control mode.
  • the control unit When switching from the high temperature control mode to the normal control mode, the control unit supplies the second gas from the air compressor into the through hole, and the penetration is based on a detection signal output from the humidity sensor.
  • the through hole is a through hole formed in the laminated battery module.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector contain a conductive resin composition having a conductive filler.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are characterized by containing coated electrode active material particles in which at least a part of the surface of the electrode active material particles is coated with a coating material containing a polymer compound [1] to The battery system according to any one of [6].
  • the battery system according to any one of [1] to [7], characterized in that the supply of the battery is controlled.
  • the present invention it is possible to suppress an increase in the temperature of the battery while having a simple configuration in which the formation region of the through hole provided in the lithium ion battery is reduced.
  • FIG. 1A is a schematic perspective view showing a stacked battery module applied to the battery system according to the first embodiment.
  • FIG. 1B is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I'of the stacked battery module of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a schematic cross-sectional view of a lithium ion cell, which is a component of the stacked battery module applied to the battery system according to the first embodiment, in a portion where there is no through hole.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the battery system according to the second embodiment.
  • FIG. 4A is a schematic perspective view showing a cross section of the laminated battery module and the coolant supply unit applied to the battery system according to the third embodiment by cutting out a part thereof.
  • FIG. 4B is a schematic perspective view in which a part of the stacked battery module of FIG. 4A is cut out and a cross section is partially shown.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of the battery system according to the third embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic view showing how the stacked battery module is submerged.
  • FIG. 7A is a schematic perspective view showing the battery structure according to the first aspect.
  • FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I'of the battery structure of FIG. 7A.
  • FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a battery structure when a lithium ion secondary battery is used as an assembled battery.
  • FIG. 9 is a schematic perspective view showing an electronic device having a battery structure.
  • FIG. 10A is a schematic plan view showing an example of an adhesive sheet for fixing the battery structure in the electronic device.
  • FIG. 10B is a schematic plan view showing another example of the pressure-sensitive adhesive sheet for fixing the battery structure in the electronic device.
  • FIG. 11 is a schematic perspective view showing a state when the battery structure is peeled off from the electronic device.
  • FIG. 12A is a schematic side view for explaining the tensile force required for peeling the battery structure in the comparative example of the first aspect from the case of the electronic device.
  • FIG. 12A is a schematic side view for explaining the tensile force required for peeling the battery structure in the comparative example of the first aspect from the case of the electronic device.
  • FIG. 12B is a schematic side view for explaining the tensile force required for peeling the battery structure according to the first aspect from the case of the electronic device.
  • FIG. 13A is a schematic perspective view showing a battery structure according to a modified example of the first aspect.
  • FIG. 13B is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I'of the battery structure of FIG. 13A.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery structure removal system according to the second aspect.
  • FIG. 15A is a schematic plan view showing a sign provided on the knob portion 102a of the exterior film 102 of the battery structure.
  • FIG. 15B is a schematic plan view showing an enlarged portion of the knob portion 102a of FIG. 15A.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a method of removing the battery structure according to the second aspect.
  • FIG. 17 is a flowchart detailing step S5 of FIG.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of movement of the robot arm 32 in the tensile direction and the tensile force in the peeling step of step S5.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cell cell constituting an assembled battery.
  • FIG. 20 is a top view for explaining how to determine the gap between the frame member and the laminated unit.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cell cell in which the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is large and the gap between the frame member and the laminated unit is large.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery in which the cells shown in FIG. 21 are stacked.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery in which the cells shown in FIG. 19 are stacked.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing another example of the cell cells constituting the assembled battery.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery in which a step filler is provided on the outside of the assembled battery.
  • FIG. 26 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Example 1.
  • FIG. 27 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Example 2.
  • FIG. 28 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminated cell of Comparative Example 1.
  • FIG. 29 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Comparative Example 2.
  • FIG. 30 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminated cell of Comparative Example 3.
  • FIG. 31 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Example 5.
  • FIG. 32 is a perspective view schematically showing an example of an electrode for a lithium ion battery.
  • FIG. 33 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 32.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing an example of a lithium ion battery.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method for manufacturing one aspect of a lithium ion battery using electrodes for a lithium ion battery.
  • a battery system for cooling a generated lithium ion battery will be described in detail with reference to the drawings.
  • This battery system is used, for example, as an in-vehicle battery or the like.
  • FIG. 1A to 1C are schematic views showing a stacked battery module applied to the battery system according to the present embodiment
  • FIG. 1A is a schematic perspective view
  • FIG. 1B is a schematic cross section along I-I'of FIG. 1A
  • FIG. 1C is a schematic cross-sectional view of a lithium ion cell in a portion where a through hole does not exist.
  • the stacked battery module 100 applied to the battery system according to the present embodiment includes an assembled battery 10 in which a plurality of lithium ion cell 1s 1 are stacked and connected in series.
  • FIG. 1B for convenience of illustration, a state in which four layers of the lithium ion cell 1 are laminated is illustrated, but the lithium ion cell 1 may be laminated in several tens to several hundred layers.
  • the lithium ion cell 1 is sealed by stacking a positive electrode 11 and a negative electrode 13 via a separator 12 and providing a sealing portion 14 that surrounds and seals the positive electrode 11, the separator 12, and the outer peripheral portion of the negative electrode 13. It is configured by enclosing the electrolytic solution inside the stopped part.
  • the positive electrode electrode 11 is formed by laminating a positive electrode resin current collector 21 and a positive electrode active material layer 22.
  • the negative electrode electrode 13 is formed by laminating a negative electrode resin current collector 23 and a negative electrode active material layer 24.
  • the positive electrode resin current collector 21 preferably contains a conductive filler and a matrix resin.
  • the matrix resin include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), and polytetrafluoroethylene (PTFE). ), Styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethylacrylate (PMA), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resin, silicone resin, or a mixture thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyether nitrile
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • SBR Styrene butadiene rubber
  • PAN polyacrylonitrile
  • PMA
  • polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferable, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferable. (PMP).
  • the conductive filler is selected from materials having conductivity. Specifically, metals [nickel, aluminum, stainless steel (SUS), silver, copper, titanium, etc.], carbon [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), etc.), etc. ], And a mixture thereof, etc., but is not limited to these. These conductive fillers may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use these alloys or metal oxides. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, copper, titanium and mixtures thereof are preferable, silver, aluminum, stainless steel and carbon are more preferable, and carbon is even more preferable. Further, as these conductive fillers, a conductive material (a metal one among the above-mentioned conductive filler materials) may be coated around a particle-based ceramic material or a resin material by plating or the like.
  • the average particle size of the conductive filler is not particularly limited, but is preferably 0.01 ⁇ m to 10 ⁇ m, more preferably 0.02 ⁇ m to 5 ⁇ m, and 0, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. It is more preferably .03 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • particle diameter means the maximum distance L among the distances between arbitrary two points on the contour line of a particle.
  • the value of the "average particle size” is the average value of the particle size of the particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted.
  • the shape (form) of the conductive filler is not limited to the particle form, and may be a form other than the particle form, and may be a form practically used as a so-called filler-based conductive resin composition such as carbon nanotubes. good.
  • the conductive filler may be a conductive fiber whose shape is fibrous.
  • the conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers in which a metal having good conductivity or graphite is uniformly dispersed in synthetic fibers, and a metal such as stainless steel. Examples thereof include fibrous metal fibers, conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with metal, and conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with a resin containing a conductive substance.
  • carbon fibers are preferable.
  • a polypropylene resin kneaded with graphene is also preferable.
  • the conductive filler is a conductive fiber, its average fiber diameter is preferably 0.1 ⁇ m to 20 ⁇ m.
  • the weight ratio of the conductive filler in the resin current collector is preferably 5% by weight to 90% by weight, more preferably 20% by weight to 80% by weight.
  • the weight ratio of the conductive filler is preferably 20% by weight to 30% by weight.
  • the resin current collector may contain other components (dispersant, cross-linking accelerator, cross-linking agent, coloring agent, ultraviolet absorber, plasticizer, etc.) in addition to the matrix resin and the conductive filler. Further, a plurality of resin current collectors may be laminated and used, or a resin current collector and a metal foil may be laminated and used.
  • the thickness of the positive electrode resin current collector 21 is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the total thickness after lamination is preferably 5 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the positive electrode resin current collector 21 can be obtained, for example, by forming a conductive resin composition obtained by melt-kneading a matrix resin, a conductive filler, and a dispersant for a filler used if necessary into a film by a known method. Can be done. Examples of the method for molding the conductive resin composition into a film include known film molding methods such as the T-die method, the inflation method, and the calendar method. The positive electrode resin current collector 21 can also be obtained by a molding method other than film molding.
  • the positive electrode active material layer 22 is preferably a non-bonded body of a mixture containing the positive electrode active material.
  • the position of the positive electrode active material is not fixed in the positive electrode active material layer, and the positive electrode active materials and the positive electrode active materials and the positive electrode active material and the current collector are irreversibly. It means that it is not fixed.
  • the positive electrode active material layer 22 is a non-bonded body
  • the positive electrode active materials are not irreversibly fixed to each other, so that the positive electrode active materials can be separated without mechanically destroying the interface between the positive electrode active materials, and the positive electrode active materials can be separated from each other without mechanically breaking. Even when stress is applied to the material layer 22, the movement of the positive electrode active material can prevent the positive electrode active material layer 22 from being destroyed, which is preferable.
  • the positive electrode active material layer 22 which is a non-binding body can be obtained by a method such as forming the positive electrode active material layer 13 into a positive electrode active material layer 22 containing a positive electrode active material and an electrolytic solution and not containing a binder. it can.
  • the binder means a drug that cannot reversibly fix the positive electrode active materials to each other and the positive electrode active material to the current collector, and starch, polyvinylidene fluoride, polyvinyl alcohol, and carboxy.
  • examples thereof include known solvent-drying type binders for lithium ion batteries such as methyl cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, styrene-butadiene rubber, polyethylene and polypropylene. These binders are used by dissolving or dispersing in a solvent, and by volatilizing and distilling off the solvent, the surface solidifies without showing adhesiveness. Cannot be fixed reversibly.
  • composite oxide of lithium and transition metal ⁇ composite oxide is a transition metal is one (LiCoO 2, LiNiO 2, LiAlMnO 4, LiMnO 2 and LiMn 2 O 4, etc.), transition metal elements
  • Two types of composite oxides eg LiFeMnO 4 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiMn 1-y Co y O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Al 1/3 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2
  • LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 LiNi 1/3 Mn 1/3 Co 1/3 O 2 ), etc. ⁇ , Lithium-containing transition metal phosphates (eg LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 and LiNiPO 4 ), Transition metal oxides (eg MnO 2 and V 2 O 5 ), transition metal sulfides (eg MoS 2 and TiS 2 ) and conductive polymers (eg polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene and poly-p-phenylene and polyvinylcarbazole) ) Etc., and two or more types may be used in combination.
  • the lithium-containing transition metal phosphate may be one in which a part of the transition metal site is replaced with another transition metal.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material is preferably 0.01 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 35 ⁇ m, and further preferably 2 ⁇ m to 30 ⁇ m from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. ..
  • the positive electrode active material may be a coated positive electrode active material in which at least a part of the surface thereof is coated with a coating material containing a polymer compound.
  • a coating material containing a polymer compound When the periphery of the positive electrode active material is coated with a coating material, the volume change of the positive electrode can be alleviated and the expansion of the positive electrode can be suppressed.
  • those described as the active material coating resin in JP-A-2017-054703 and International Publication No. 2015-005117 can be preferably used.
  • the coating material may contain a conductive agent.
  • the conductive agent the same conductive filler as that contained in the positive electrode resin current collector 21 can be preferably used.
  • the positive electrode active material layer 22 may contain an adhesive resin.
  • the adhesive resin include those prepared by mixing a small amount of an organic solvent with the non-aqueous secondary battery active material coating resin described in JP-A-2017-054703 and adjusting the glass transition temperature to room temperature or lower. Further, those described as a pressure-sensitive adhesive in JP-A No. 10-255805 can be preferably used.
  • the adhesive resin is a resin having adhesiveness (property of adhering by applying a slight pressure without using water, solvent, heat, etc.) without solidifying even if the solvent component is volatilized and dried. Means.
  • a solution-drying type electrode binder used as a binder means a binder that dries and solidifies by volatilizing a solvent component to firmly bond and fix active materials to each other. Therefore, the above-mentioned binder (solution-drying type binder for electrodes) and the adhesive resin are different materials.
  • the positive electrode active material layer 22 may contain an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent.
  • electrolyte those used in known electrolytes can be used.
  • lithium salts of inorganic acids such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 , LiN (FSO 2 ) 2 and LiClO 4 can be used.
  • examples thereof include lithium salts of organic acids such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3 , and LiN (FSO 2 ) 2 (also referred to as LiFSI). ) Is preferable.
  • non-aqueous solvent those used in known electrolytic solutions can be used, and for example, a lactone compound, a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile can be used.
  • a lactone compound a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile
  • Compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes and the like and mixtures thereof can be used.
  • lactone compound examples include a 5-membered ring ( ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, etc.) and a 6-membered ring lactone compound ( ⁇ -valerolactone, etc.).
  • Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate and the like.
  • Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, di-n-propyl carbonate and the like.
  • Examples of the chain carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate and the like.
  • Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like.
  • Examples of the chain ether include dimethoxymethane and 1,2-dimethoxyethane.
  • Phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri (trifluoromethyl) phosphate, tri (trichloromethyl) phosphate, Tri (trifluoroethyl) phosphate, tri (triperfluoroethyl) phosphate, 2-ethoxy-1,3,2-dioxaphosphoran-2-one, 2-trifluoroethoxy-1,3,2- Examples thereof include dioxaphosphoran-2-one and 2-methoxyethoxy-1,3,2-dioxaphosphoran-2-one.
  • Examples of the nitrile compound include acetonitrile and the like.
  • Examples of the amide compound include DMF and the like.
  • Examples of the sulfone include dimethyl sulfone and diethyl sulfone.
  • One type of non-aqueous solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates and phosphate esters are preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics, and lactone compounds, cyclic carbonates and chains are more preferable.
  • a carbonic acid ester is particularly preferable, and a mixed solution of a cyclic carbonic acid ester and a chain carbonic acid ester is particularly preferable.
  • the most preferable is a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC), or a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC).
  • the positive electrode active material layer 22 may contain a conductive auxiliary agent.
  • a conductive material similar to the conductive filler contained in the positive electrode current collector 11 can be preferably used.
  • the weight ratio of the conductive auxiliary agent in the positive electrode active material layer 22 is preferably 3% by weight to 10% by weight.
  • the positive electrode active material layer 22 can be produced, for example, by applying a slurry containing the positive electrode active material and the electrolytic solution to the surface of the positive electrode resin current collector 21 or the base material to remove excess electrolytic solution.
  • the positive electrode active material layer 22 may be combined with the positive electrode resin current collector 21 by a method such as transfer.
  • the slurry may contain a conductive auxiliary agent or an adhesive resin, if necessary.
  • the positive electrode active material may be a coated positive electrode active material.
  • the thickness of the positive electrode active material layer 22 is not particularly limited, but is preferably 150 ⁇ m to 600 ⁇ m, and more preferably 200 ⁇ m to 450 ⁇ m from the viewpoint of battery performance.
  • the same configuration as that described in the positive electrode resin current collector 21 can be appropriately selected and used, and can be obtained by the same method.
  • the thickness of the negative electrode resin current collector 23 is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m to 150 ⁇ m.
  • the negative electrode active material layer 24 is preferably a non-bonded body of a mixture containing the negative electrode active material.
  • Examples of the negative electrode active material include carbon-based materials [graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, calcined resin (for example, those obtained by calcining and carbonizing phenol resin and furan resin, etc.), cokes (for example, pitch coke, needle).
  • silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composite (carbon particles whose surface is coated with silicon and / or silicon carbide, silicon particles or oxidation) Silicon particles whose surface is coated with carbon and / or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloy, silicon-lithium alloy, silicon-nickel alloy, silicon-iron alloy, silicon-titanium alloy, silicon -Manganese alloy, silicon-copper alloy, silicon-tin alloy, etc.)], conductive polymers (eg, polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, titanium, etc.), metal oxides (titanium oxide and titanium oxide, etc.) Examples thereof include (such as lithium-titanium oxide) and metal alloys (for example, lithium-tin alloys, lithium-aluminum alloys, lithium-aluminum-mangan
  • carbon-based materials, silicon-based materials and mixtures thereof are preferable from the viewpoint of battery capacity and the like, graphite, non-graphitizable carbon and amorphous carbon are more preferable as carbon-based materials, and silicon-based materials are more preferable. , Silicon oxide and silicon-carbon composites are more preferred.
  • the volume average particle size of the negative electrode active material is preferably 0.01 ⁇ m to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 ⁇ m to 20 ⁇ m, and further preferably 2 ⁇ m to 10 ⁇ m from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery.
  • the volume average particle size of the negative electrode active material means the particle size (Dv50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the microtrack method (laser diffraction / scattering method).
  • the microtrack method is a method for obtaining a particle size distribution using scattered light obtained by irradiating particles with laser light.
  • a microtrack or the like manufactured by Nikkiso Co., Ltd. can be used for measuring the volume average particle size.
  • the negative electrode active material may be a coated negative electrode active material in which at least a part of the surface thereof is coated with a coating material containing a polymer compound.
  • a coating material containing a polymer compound When the periphery of the negative electrode active material is coated with a coating material, the volume change of the negative electrode can be alleviated and the expansion of the negative electrode can be suppressed.
  • the same material as the coating material constituting the coated positive electrode active material can be preferably used.
  • the negative electrode active material layer 24 contains an electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent.
  • an electrolytic solution similar to the electrolytic solution contained in the positive electrode active material layer 22 can be preferably used.
  • the negative electrode active material layer 24 may contain a conductive auxiliary agent.
  • a conductive material similar to the conductive filler contained in the positive electrode active material layer 22 can be preferably used.
  • the weight ratio of the conductive auxiliary agent in the negative electrode active material layer 24 is preferably 2% by weight to 10% by weight.
  • the negative electrode active material layer 24 may contain an adhesive resin.
  • the adhesive resin the same adhesive resin as the adhesive resin which is an optional component of the positive electrode active material layer 22 can be preferably used.
  • the negative electrode active material layer 24 can be produced, for example, by applying a slurry containing the negative electrode active material and the electrolytic solution to the surface of the negative electrode resin current collector 23 or the base material to remove excess electrolytic solution.
  • the negative electrode active material layer 24 may be combined with the negative electrode resin current collector 23 by a method such as transfer.
  • the slurry may contain a conductive auxiliary agent, an adhesive resin, or the like, if necessary.
  • the negative electrode active material may be a coated negative electrode active material.
  • the thickness of the negative electrode active material layer 24 is not particularly limited, but is preferably 150 ⁇ m to 600 ⁇ m, and more preferably 200 ⁇ m to 450 ⁇ m from the viewpoint of battery performance.
  • the separator 12 includes a porous film made of polyethylene or polypropylene, a laminated film of the above-mentioned porous film (laminated film of porous polyethylene film and porous polypropylene, etc.), synthetic fiber (polyester fiber, aramid fiber, etc.) or glass fiber. Examples thereof include non-woven films made of polypropylene, and separators used in known lithium-ion single cells such as those in which ceramic fine particles such as silica, alumina, and titania are adhered to their surfaces.
  • the lithium ion cell 1 has a configuration in which an electrolytic solution is sealed by sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 24.
  • Examples of the method of sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 23 include a method of sealing using the sealing portion 14.
  • the seal portion 14 is arranged between the positive electrode resin current collector 21 and the negative electrode resin current collector 23, and has a function of sealing the outer periphery of the separator 12.
  • the sealing portion 14 is not particularly limited as long as it is a material durable to the electrolytic solution, but a polymer material is preferable, and a thermosetting polymer material is more preferable. Specific examples thereof include epoxy-based resins, polyolefin-based resins, polyurethane-based resins, polyvinylidene fluoride resins, and the like, and epoxy-based resins are preferable because they have high durability and are easy to handle.
  • the lithium ion cell 1 As a method for manufacturing the lithium ion cell 1, for example, after stacking the positive electrode resin current collector 21, the positive electrode active material layer 22, the separator 12, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode resin current collector 24 in this order, It can be obtained by injecting an electrolytic solution and sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 24 with a sealing portion 14. Examples of the method of sealing the outer periphery of the positive electrode active material layer 22 and the negative electrode active material layer 24 with the sealing portion 14 include a method of applying a liquid sealing material, curing and sealing.
  • the sealing portion 14 may be a frame made of a polymer material durable against the above-mentioned electrolytic solution and having through holes for accommodating the positive electrode active material layer 22 or the negative electrode active material layer 24.
  • the sealing portion 14 is a frame body, the positive electrode resin current collector 21 or the negative electrode resin current collector 23 is joined to one frame surface of the frame body to seal one end of the through hole, and the other side of the frame body is sealed.
  • the lithium ion cell 1 can be obtained by a method of adhering and sealing the frames with the separator inserted on the frame surface of the above.
  • the assembled battery 10 is formed side by side with through holes penetrating in parallel with the stacking direction of the lithium ion secondary battery 1.
  • the stacking direction of the lithium ion secondary battery 1 does not have to be orthogonal to the upper surface (or lower surface) of the assembled battery 10. Further, the through hole does not have to be formed parallel to the stacking direction.
  • two through holes are illustrated in FIGS. 1A and 1B, only one through hole or three or more through holes may be formed.
  • a waterproof insulating film 2 is formed on the entire surface of the assembled battery 10 so as to cover the inner peripheral surface of the through hole. Through holes 3a and 3b are formed by the through holes and the insulating film 2.
  • the through holes 3a and 3b are supplied with a gas such as air (first gas) or a cooling liquid such as water when the assembled battery 10 is cooled.
  • the through holes 3a and 3b are both used as common through holes for the first gas and the coolant that also supply the first gas or the coolant. Even when three or more through holes are provided, they are similarly used as common through holes for the first gas and the coolant.
  • An exterior film may be provided so as to cover at least a part of the surface of the assembled battery 10, here, the entire surface except for the entrance / exit of the through hole 3 of the assembled battery 10.
  • the exterior film is made of a flexible insulating material, and a known material used for a battery can be used, and a laminated film is preferable.
  • a laminated film a three-layer laminated film having an adhesive layer such as a nylon film on the outside, an aluminum foil in the center, and a modified polypropylene on the inside can be preferably used.
  • the insulating film 2 and the reinforcing member covering both edges may be formed in the through holes 3a and 3b.
  • the reinforcing member is made of, for example, an insulating material or a waterproof layer.
  • the battery system according to the present embodiment includes the stacked battery module 100 configured as described above, and is configured as follows.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the present embodiment.
  • This battery system includes a laminated battery module 100, a gas supply unit 31, a coolant supply unit 32, valves 33 and 34, a temperature sensor 35, and a control unit 36.
  • the control unit 36 controls the operations of the gas supply unit 31, the coolant supply unit 32, and the valves 33 and 34 according to the temperature of the laminated battery module 100 measured by the temperature sensor 35.
  • the gas supply unit 31 supplies gas (first gas) such as air to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 in order to cool the assembled battery 10 when the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 generates heat. It is a thing.
  • the coolant supply unit 32 supplies a coolant such as water to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 in order to cool the assembled battery 10 when the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 generates heat. ..
  • the valve 33 supplies or stops the first gas to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 by the gas supply unit 31 by opening and closing the valve 33.
  • the valve 34 is opened and closed to supply or stop the coolant to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 by the coolant supply unit 32.
  • the through holes 3a and 3b are used as a common supply path for the supply of the first gas and the coolant, and the pipes 37a and 37b connected to the through holes 3a and 3b communicate with both the valves 33 and 34.
  • the gas supply unit 31 is used, the first gas is supplied to all of the through holes 3a and 3b, and when the coolant supply unit 32 is used, the coolant is supplied to all of the through holes 3a and 3b.
  • the temperature sensor 35 is a thermometer that measures the temperature of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100.
  • the temperature detected by the temperature sensor 35 is in the first range, for example, the normal control mode is when the temperature is in the range of room temperature to less than 50 ° C., and the temperature detected by the temperature sensor 35 is in the second range.
  • the high temperature control mode is set, and the control unit 36 controls the drive as follows.
  • the control unit 36 determines that the temperature measurement value of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 is a normal temperature within the first range based on the detection signal output from the temperature sensor 35, the control unit 36 performs normal control.
  • the mode is executed to open the valve 33 and at the same time close the valve 34.
  • air is supplied from the gas supply unit 31 to the through holes 3a and 3b of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100, and the assembled battery 10 is cooled.
  • the control unit 36 determines that the temperature measurement value of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 is a high temperature within the second range based on the detection signal output from the temperature sensor 35, the temperature is high.
  • the control mode is executed to open the valve 34 and at the same time close the valve 33.
  • the coolant is supplied from the coolant supply unit 32 to the through holes 3a and 3b of the assembled battery 10 of the laminated battery module 100, and the assembled battery 10 is cooled.
  • the laminated battery module 100 is usually arranged so that the through holes 3a and 3b are in the vertical direction when used, as shown in FIGS. 1A and 1B, but the through holes 3a and 3b are arranged so as to be in the horizontal direction. It may be done. At this time, the coolant tends to remain in the through holes 3a and 3b after use. Therefore, a cooling liquid discharge path may be formed in the middle of the through holes 3a and 3b to discharge the remaining cooling liquid.
  • the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 are used as shared supply paths for the first gas and the coolant, respectively, and thus penetrate inside the battery.
  • the ratio of the hole forming region can be suppressed as small as possible, and the number of member points can be reduced.
  • the battery system of the present embodiment has a simple configuration in which the region for forming through holes provided in the lithium ion battery is reduced, but the temperature rise inside the battery can be reliably suppressed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the present embodiment.
  • the same components as those of the battery system of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • This battery system includes a humidity sensor 41 and an air compressor 42 in addition to a laminated battery module 100, a gas supply unit 31, a coolant supply unit 32, valves 33, 34, a temperature sensor 35, and a control unit 36. There is.
  • the humidity sensor 41 is a hygrometer that measures the humidity in the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100.
  • the air compressor 42 supplies a gas (second gas) such as air into the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 when switching from the high temperature control mode described above to the normal control mode.
  • the high temperature control mode is executed to cool the assembled battery 10 of the laminated battery module 100, and the temperature measurement value of the assembled battery 10 by the temperature sensor 35 changes from the value in the second range to the value in the first range.
  • the control unit 36 switches from the high temperature control mode to the normal control mode.
  • a small amount of water in the coolant may remain in the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 due to the execution of the high temperature control mode. In this case, due to the remaining moisture, the through holes 3a and 3b have a higher humidity than the outside air.
  • the control unit 36 is a stacked battery module based on the detection signal output from the humidity sensor 41 when the high temperature control mode is terminated and the supply of the coolant to the through holes 3a and 3b is stopped.
  • the air compressor 42 is driven to blow a gas (second gas) such as air into the through holes 3a and 3b. Supply.
  • the control unit 36 reduces the humidity in the through holes 3a and 3b by driving the air compressor 42, and the humidity measurement value in the through holes 3a and 3b falls within a predetermined range of the humidity of the outside air, or the through hole 3a , When it is determined that the humidity measurement value in 3b and the humidity of the outside air are the same, the operation of the air compressor 42 is terminated, the supply of the second gas is stopped, and the normal control mode is executed to supply the gas.
  • the unit 31 is driven to supply the first gas into the through holes 3a and 3b.
  • the stacked battery module 100 when switching from the high temperature control mode to the normal control mode, the stacked battery module 100 is driven by the air compressor 42. Moisture in the coolant remaining in the through holes 3a and 3b can be quickly removed, and air cooling in the normal control mode can be reliably performed.
  • the battery system including the air compressor 42 is illustrated, but the gas supply unit 31 may also function as the air compressor 42 without using the air compressor 42.
  • the gas supply unit 31 remains in the through holes 3a and 3b in the above-mentioned normal control mode in which the assembled battery 10 of the laminated battery module 100 is set to the normal gas supply speed (air volume) for air cooling. It is possible to switch between the high-pressure supply mode and the gas supply speed (air volume) higher than the first supply mode for removing the moisture.
  • control unit 36 is a stacked battery module based on the detection signal output from the humidity sensor 41 when the high temperature control mode is terminated and the supply of the cooling liquid to the through holes 3a and 3b is stopped.
  • the gas supply unit 31 is set to the high pressure supply mode and driven, and the first through holes 3a and 3b are driven. Supply gas.
  • the humidity in the through holes 3a and 3b is lowered by executing the high pressure supply mode, and the humidity measurement value in the through holes 3a and 3b is within a predetermined range of the humidity of the outside air, or the through hole 3a
  • the gas supply unit 31 is switched from the high pressure supply mode to the normal control mode, and the gas supply unit 31 is executed in the normal control mode.
  • the first gas is supplied into the through holes 3a and 3b.
  • the number of parts constituting the battery system can be reduced, but the above-mentioned effects exhibited in the present embodiment can be obtained.
  • a battery system including a stacked battery module is disclosed.
  • This battery system is applied to, for example, a large power storage station, and the laminated battery module of the present embodiment is larger than the laminated battery modules of the first and second embodiments (for example, a storage battery of about 1000 kWh). Is.
  • FIGS. 4A and 4B are schematic views showing a part of a laminated battery module and a coolant supply part applied to the battery system according to the present embodiment, and FIG. 4A is a partially cutout to show a partial cross section.
  • FIG. 4B is a schematic perspective view, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view of FIG. 4A as viewed from the side.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery system according to the present embodiment.
  • FIGS. 4A, 4B, and 5 the same components as those of the battery system of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
  • the laminated battery module 200 applied to the battery system according to the present embodiment is the assembled battery 10 in which a plurality of lithium ion cell 1s are stacked and connected in series, similarly to the laminated battery module 100 of the first embodiment. To be equipped.
  • FIG. 4B for convenience of illustration, a state in which four layers of the lithium ion cell 1 are laminated is illustrated, but the lithium ion cell 1 may be laminated in several tens to several hundred layers.
  • the lithium ion cell 1 has a positive electrode 11 and a negative electrode 13 laminated via a separator 12, and is provided with a seal portion 14 that surrounds and seals the positive electrode 11, the separator 12, and the outer peripheral portion of the negative electrode 13, and is electrolyzed. It is composed of a liquid enclosed in it.
  • the positive electrode electrode 11 is formed by laminating a positive electrode resin current collector 21 and a positive electrode active material layer 22.
  • the negative electrode electrode 13 is formed by laminating a negative electrode resin current collector 23 and a negative electrode active material layer 24.
  • the assembled battery 10 is formed with a through hole parallel to the stacking direction of the lithium ion secondary battery 1. Although one through hole is illustrated in FIGS. 4A and 4B, two or more through holes may be formed.
  • a waterproof insulating film 2 is formed on the entire surface of the assembled battery 10 so as to cover the inner peripheral surface of the through hole.
  • the through hole 3A is formed by the through hole and the insulating film 2.
  • the through hole 3A is provided with a gas such as air (first gas) or a cooling liquid such as water when the assembled battery 10 is cooled.
  • the through hole 3A is used as a common through hole for the first gas and the coolant that also supplies the first gas or the coolant.
  • the insulating film 2 and the reinforcing member covering both edges may be formed in the through hole 3A.
  • this battery system includes a laminated battery module 200, a gas supply unit 31, a coolant supply unit 32, valves 33, 34, a temperature sensor 35, a humidity sensor 41, an air compressor 42, and a housing unit 51. It has a liquid supply unit 52 and a control unit 36.
  • the accommodating portion 51 is a liquid tank that accommodates the laminated battery module 200, and simply accommodates the laminated battery module 200 during normal use of the laminated battery module 200.
  • the liquid supply unit 52 supplies a liquid such as water into the storage unit 51 in which the laminated battery module 200 is housed under the control of the control unit 36.
  • the laminated battery module 200 is large, and the through hole 3A of the laminated battery module 200 is also formed to have a large diameter. Therefore, it may not be suitable for the mode in which the coolant is directly supplied to the through holes 3a and 3b as in the laminated battery module 100 of the first embodiment.
  • the coolant supply unit 32 has a liquid cooling pipe 53, and the liquid cooling pipe 53 abuts on the inner peripheral surface of the through hole 3A of the laminated battery module 200. As described above, they are spirally arranged in the through hole 3A.
  • the liquid cooling pipe 53 By supplying the coolant from the coolant supply unit 32 through the liquid cooling pipe 53, the assembled battery 10 is cooled from the inner peripheral surface of the through hole 3A with which the liquid cooling pipe 53 abuts.
  • the liquid cooling pipe 53 is arranged in the through hole 3A, for example, a configuration in which an air cooling fan is provided so as to align the position with the inlet of the through hole 3A can be applied as the gas supply unit 31.
  • the central portion of the assembled battery 1 has the highest temperature when it is used.
  • the liquid cooling pipe 53 is arranged in the through hole 3A so that the arrangement density is highest at the central portion in the through hole 3A. With this configuration, the central portion of the assembled battery 1 has the highest cooling effect, and the entire assembled battery 1 can be efficiently cooled.
  • a stacked battery module if a malfunction occurs during charging / discharging, a high voltage is applied to the lithium-ion battery or a large current is applied to the lithium-ion battery, so that charging / discharging that greatly exceeds the capacity of the battery may be performed. is there. Further, if there is a problem with the battery separator or the like, an internal short circuit may occur and a large current may flow. In such a case, the temperature of the battery rises abnormally, and there is a risk of smoking or ignition. In the present embodiment, the battery system operates as follows in order to safely deal with such an unexpected situation.
  • the abnormality control mode switches to control.
  • the control unit 36 drives the liquid supply unit 52 to supply a liquid such as water into the storage unit 51 in which the laminated battery module 200 is housed.
  • the laminated battery module 200 is submerged in the accommodating portion 51, and smoke generation and ignition are prevented.
  • the laminated battery module 200 in addition to the above-mentioned effects performed in the first and second embodiments, even if an abnormal temperature rise occurs in the laminated battery module 200, the laminated battery module 200 It is possible to reliably prevent smoke and fire.
  • the embodiment in which the cooling liquid is directly supplied to the through holes 3a and 3b of the laminated battery module 100 is disclosed, but the laminated battery module 100 also has the same as the present embodiment.
  • the liquid cooling pipe may be arranged in the through holes 3a and 3b.
  • control unit 36 for example, a computer having a CPU, a RAM, a ROM, a storage medium such as an HDD, a display unit, and an operation unit is applied.
  • the control unit 36 is not limited to this form, and may be an information terminal such as a PDA, a tablet PC, or a mobile phone.
  • display unit of the control unit 36 for example, various display devices such as a liquid crystal display device are applied.
  • Various input devices such as a keyboard and a touch panel are applied as the operation unit of the control unit 36.
  • a computer program for controlling the battery system is stored in the ROM or the storage medium.
  • This computer program is a program for driving the gas supply unit 31, the coolant supply unit 32, the valves 33 and 34, the temperature sensor 35, the humidity sensor 41, the air compressor 42, and the liquid supply unit 52. Then, the CPU of the control unit 36 reads a computer program from the ROM or the storage medium, and executes the computer program using the RAM as a work area. As a result, the control unit 36 controls each unit of the battery system.
  • a general thin battery for example, a lithium ion battery, includes a metal collector and an electrode composition layer formed on the surface thereof, and the electrode composition layer is hardened by a binder resin such as polyvinylidene fluoride resin (PVDF). It is hardened.
  • PVDF polyvinylidene fluoride resin
  • the lithium ion battery is It has a laminated structure that is more flexible than a structure comprising a metal current collector and an electrode composition layer made of a binder resin, and the laminated structure includes a resin current collector containing a conductive resin composition and the above-mentioned
  • a battery structure characterized by having an electrode composition layer formed on the surface of a resin current collector and containing an electrode composition layer containing a coating active material in which at least a part of the surface is coated with a coating material containing a polymer compound.
  • a system for removing the battery structure according to [5] or [6] from the electronic device A sign reading unit that reads the sign and Based on the reading result by the sign reading unit, a robot arm that grips the knob portion and peels off the battery structure, and A control unit that controls the sign reading unit and the robot arm, and A battery structure removal system characterized by being equipped with.
  • the control unit estimates the position where the battery structure exists from the arrangement of the sign image-recognized by the sign reading unit, and based on the estimated position where the battery structure exists, the battery by the robot arm.
  • a tensile strength calculation unit that calculates the tensile strength required to peel off the battery structure based on the adhesive area of the adhesive layer and the adhesive force per unit area.
  • a tensile force setting unit that sets the tensile force in a predetermined direction by the robot arm based on the tensile strength calculated by the tensile strength calculation unit.
  • the control unit controls the tensile strength calculation unit and the tensile force setting unit, and when the battery structure is peeled off, the amount of movement by the robot arm while maintaining the tensile force reaches a predetermined value.
  • [7] is the removal system for the battery structure according to [8], wherein the robot arm sometimes stops moving in the predetermined direction.
  • the step of reading the sign estimates the position where the battery structure exists from the image-recognized arrangement of the sign, and pulls the battery structure by the robot arm based on the estimated position where the battery structure exists.
  • the step of automatically peeling off the battery structure is A step of calculating the tensile strength required to peel off the battery structure based on the adhesive area of the adhesive layer and the adhesive force per unit area, and A step of setting the tensile force in a predetermined direction by the robot arm based on the calculated tensile strength, and A step of stopping the movement of the robot arm when the movement amount of the robot arm that moves while maintaining the tensile force reaches a predetermined value, and a step of stopping the movement of the robot arm.
  • the method for removing a battery structure according to claim [10] or [11].
  • the lithium ion battery can be easily peeled off when it is removed from the electronic device.
  • FIG. 7A and 7B are schematic views showing a battery structure according to this embodiment, FIG. 7A is a schematic perspective view, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view taken along the line I'I'of FIG. 7A.
  • the battery structure of this embodiment can be mounted on various electronic devices. Examples of electronic devices include electronic devices having a relatively large screen such as a television device, a desktop or notebook personal computer, and a monitor for a computer, a tablet computer (table terminal), and a home video game. Devices (including portable game machines), mobile phones (so-called feature phones), smartphones (multifunctional mobile phones), personal digital assistants (PDAs), portable music players, electronic book readers, and other computer devices, And so on.
  • PDAs personal digital assistants
  • the lithium ion secondary battery 101 is a flat plate-shaped single battery as shown in FIG. 7B.
  • the lithium ion secondary battery 101 is provided with a sealing portion 114 in which a positive electrode 111 and a negative electrode 113 are laminated via a separator 112, and the positive electrode 111, the separator 112, and the outer peripheral portion of the negative electrode 113 are surrounded and sealed. It is configured by enclosing an electrolytic solution inside the sealed interior.
  • the positive electrode electrode 111 is formed by laminating a positive electrode resin current collector 121 and a positive electrode active material layer 122.
  • the negative electrode electrode 113 is formed by laminating a negative electrode resin current collector 123 and a negative electrode active material layer 124.
  • the lithium ion secondary battery 101 has flexibility because the current collector is a resin current collector.
  • the battery structure 110 of this embodiment is provided with an exterior film 102 so as to cover at least a part of the lithium ion secondary battery 101, in which the entire surface of the lithium ion secondary battery 101 is covered.
  • a knob portion 102a used when peeling off the battery structure 110 is provided at one end of the exterior film 102.
  • the exterior film 102 is made of a flexible insulating material, and a known material used for a battery can be used, and a laminated film is preferable.
  • As the laminated film a three-layer laminated film having an adhesive layer such as a nylon film on the outside, an aluminum foil in the center, and a modified polypropylene on the inside can be preferably used.
  • the battery structure 110 is flexible as a whole because both the lithium ion secondary battery 101 and the exterior film 102 covering the lithium ion secondary battery 101 are flexible.
  • the exterior film 102 is provided with the grip portion 102a is illustrated, but a predetermined surplus portion or the like of the exterior film 102 may be used as the grip portion without particularly providing the grip portion 102a. ..
  • a lithium ion secondary battery having a cell structure is illustrated.
  • a plurality of lithium ion secondary batteries 101 shown in FIG. 1B are connected in series as a cell and assembled. It may be a lithium ion secondary battery having a battery configuration.
  • the current drawing portions 122b and 124b are provided on the positive electrode active material layer 122 on the upper surface and the negative electrode active material layer 124 on the lower surface, respectively, of the lithium ion secondary battery, and the entire surface is covered with the exterior film 102.
  • the structure 120 is configured.
  • the battery structure 110 of this embodiment is mounted in an electronic device 300 provided with a lower case 301 and an upper case 302 having electronic components (not shown) as appropriate.
  • the battery structure 110 is adhesively fixed to, for example, the bottom surface of the lower case 301 by an adhesive sheet (adhesive layer) 104.
  • the adhesive sheet 104 is provided on a part (FIG. 10A) or the entire surface (FIG. 10B) of the lower surface (FIG. 10A) of the exterior film 102 of the battery structure 110.
  • the adhesive sheet 104 may be arranged on a part or the entire surface of the mounting portion of the battery structure 110 on the bottom surface of the lower case 301 of the electronic device 300.
  • the battery structure When repairing or disposing of an electronic device, the battery structure is peeled off from the electronic device and removed.
  • the battery structure 110 attached to the lower case 301 of the electronic device 300 is peeled off from the lower case 301 by grasping the knob 102a and pulling it in the direction of arrow A, for example. ..
  • the battery structure 110 has flexibility, bending occurs when the battery structure 110 is peeled off.
  • the battery structure 110 is flexible enough to bend when the battery structure 110 is peeled off from the lower case 301 by applying a tensile force while the grip portion 102a serves as a force point and is adhered to the lower case 301 by the adhesive sheet 104. have.
  • the battery structure of the comparative example includes a lithium ion battery having a metal current collector such as aluminum or copper instead of the resin current collector, and the active material layer is hardened by a binder resin such as polyvinylidene fluoride resin. , The entire surface of the lithium ion battery is covered with an exterior film (having a knob) similar to that of the present embodiment.
  • the battery structure of the comparative example is not flexible and is harder than the battery structure 110 of the present embodiment (in other words, the battery structure 110 of the present embodiment is more flexible than the battery structure of the comparative example). Therefore, the battery structure of the comparative example does not bend as in this embodiment even when it is peeled off from the case of the electronic device.
  • FIG. 12A shows a state in which the battery structure of the comparative example is peeled off from the case of the electronic device. Since the battery structure does not bend when the battery structure of the comparative example is peeled off, the tensile force applied to the force point is F 1 , the distance from the fulcrum of the battery structure to the force point is L, the adhesive force per unit area is ⁇ , and the battery structure. Assuming that an arbitrary distance from the fulcrum along the line is x, the following relationship is established.
  • a state when the battery structure of this embodiment is peeled off from the case of the electronic device is shown in 12B. Since the battery structure bends when the battery structure of this embodiment is peeled off, the tensile force applied to the force point is F 2 , the distance from the fulcrum of the battery structure to the force point is d, and the adhesive force per unit area is ⁇ . Relationship is established.
  • d shown in FIG. 12B is smaller than L.
  • Equation 2 below, d 1 / 5L is illustrated, but the value is not limited to this value, and d is a value previously determined in a range smaller than L by an experiment or the like.
  • d is set to a value smaller than L. Therefore, if this value is set, F 2 ⁇ F 1 , and the battery structure of this embodiment is pulled with a smaller tensile force than the battery structure of the comparative example. It can be peeled off.
  • the battery structure 110 of this embodiment has a laminated structure that is more flexible than a structure including a metal current collector and an electrode composition layer formed on the surface of the metal current collector and made of a binder resin.
  • the laminated structure is formed on a resin current collector containing a conductive resin composition and a coating active material formed on the surface of the resin current collector and at least a part of the surface thereof is coated with a coating material containing a polymer compound. It has an electrode composition layer containing. Therefore, since the battery structure is bent when the battery structure of this embodiment is peeled off, the battery structure 110 can be peeled off with a smaller tensile force than a hard battery structure that does not bend when removed from an electronic device, and lithium ions can be peeled off. The battery structure 110 can be easily peeled off without causing damage to the battery.
  • FIG. 13A and 13B are schematic views showing a battery structure according to a modified example of this embodiment
  • FIG. 13A is a schematic perspective view
  • FIG. 13B is a schematic cross-sectional view taken along the line I-I'of FIG. 13A.
  • the battery structure 130 of the present modification in the lithium ion secondary battery 105, the positive electrode 111 and the negative electrode 113 are laminated via the separator 112, and the positive electrode 111 is laminated in the same manner as the lithium ion secondary battery of the first aspect. , A separator 112, and a seal portion 114 surrounding the outer peripheral portion of the negative electrode electrode 113 are provided.
  • cuts 122a and 124a are formed at the same positions of the positive electrode active material layer 122 and the negative electrode active material layer 124 to a predetermined depth in the thickness direction, and a plurality of lithium ion secondary batteries 105 are formed (FIG. 13A). And in the example of FIG. 13B, it is divided into three).
  • the cuts 122a and 124a are non-penetrating grooves, and the divided portions of the positive electrode active material layer 122 and the negative electrode active material layer 124 are electrically connected.
  • the lithium ion secondary battery 105 of the battery structure 130 is divided into a plurality of parts, bending occurs at the cuts 122a and 124a when the battery structure 130 is peeled off.
  • the battery structure 130 can be peeled off with a smaller tensile force than when the battery structure 110 is peeled off according to the first aspect.
  • FIG. 14 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a battery structure removal system according to this embodiment.
  • This removal system includes a sign reading unit 131, a robot arm 132, a tensile strength calculation unit 133, a tensile force setting unit 134, an ultraviolet irradiation unit 135, and a control unit 136 that controls their operations.
  • the battery structure 110 (including the case of the battery structure 120 or 130; hereinafter omitted) according to the first aspect (and the modified example) includes the exterior film 102.
  • a sign 137 that can be read by image recognition is provided on the knob portion 102a.
  • the label 137 is composed of, for example, three dots 137a1, 137a2, 137a3, and the substance constituting these dots 137a1, 137a2, 137a3 is not particularly limited, but is composed of, for example, a substance that emits light by irradiation with ultraviolet rays. You may. With this configuration, even if the label 137 cannot be recognized by dark visible light, the label 137 can be easily read by the label reading unit 131 by irradiating the label 137 with ultraviolet rays from the ultraviolet irradiation unit 135. It becomes.
  • the sign reading unit 131 reads the sign 137 of the picking unit 102a. Specifically, the sign reading unit 131 reads each position of the three dots 137a1, 137a2, and 137a3 of the sign 137 by image recognition.
  • the control unit 136 determines the clamp position to be gripped by the robot arm 132 based on the arrangement of the three dots 137a1, 137a2, 137a3 read by the image recognition by the sign reading unit 131, and determines the battery.
  • the position where the structure 110 exists is estimated (calculated), and the pulling direction of the battery structure 110 by the robot arm 132 is determined.
  • two dots 137a2, 137a3 out of the three dots 137a1, 137a2, 137a3 are arranged along the width direction (horizontal direction in FIG. 15B) of the battery structure 110, and are extended through the two dots 137a2, 137a3.
  • one dot 137a1 is on the line L1 and is a battery rather than the extension line L2. It is arranged on the outer edge side of the structure 110 (upward in FIG. 15B).
  • the sign reading unit 131 reads such an arrangement of dots 137a1, 137a2, 137a3, the control unit 136 is on the dot 137a1 side (that is, an extension) with respect to the extension line L2 passing through the two dots 137a2, 137a3.
  • the location located on the outer edge side of the battery structure 110 with respect to the line L2 is determined as the clamp position, and the control unit 136 positions the dot 137a1 with respect to the extension line L2 based on the location where the dot 137a1 is located. It is presumed that the battery structure 110 exists in the region opposite to the region (in FIG. 15B, the region below the extension line L2). Based on the position where the battery structure 110 is estimated in this way, the control unit 136 determines the pulling direction (for example, the direction of the arrow B) of the battery structure 110 by the robot arm 132.
  • the robot arm 132 grips, for example, the clamp position of the sign 137 of the picking unit 102a and peels off the battery structure 110.
  • the tensile strength calculation unit 133 calculates the tensile strength required to peel off the battery structure 110 based on the adhesive area of the adhesive sheet 102 of the battery structure 110 and the adhesive force per unit area.
  • the tension setting unit 134 sets the tensile force of the robot arm 132 in the determined tensile direction based on the tensile strength calculated by the tensile strength calculation unit 133.
  • FIG. 16 is a flowchart showing a method of removing the battery structure according to this aspect.
  • the tensile strength calculation unit 133 peels off the battery structure 110 based on the adhesive area of the adhesive sheet 102 of the battery structure 110 to be peeled off and the adhesive force per unit area.
  • the tensile strength required for the above is calculated (step S1).
  • the tension setting unit 134 sets the tensile force of the robot arm 132 in the determined tensile direction based on the tensile strength calculated in step S1 (step S2). ..
  • the sign reading unit 131 reads the sign 137 provided in the knob portion 102a of the battery structure 110, which emits light by the ultraviolet rays emitted from the ultraviolet irradiation unit 135.
  • the control unit 136 determines the clamp position to be gripped by the robot arm 132 based on the arrangement of the three dots 137a1, 137a2, 137a3 read by the image recognition by the sign reading unit 131, and determines the position where the battery structure 110 exists. Estimating (step S3), the pulling direction of the battery structure 110 by the robot arm 132 is determined (step S4).
  • FIG. 17 is a flowchart detailing step S5.
  • FIG. 18 is a characteristic diagram showing the relationship between the amount of movement of the robot arm 132 in the tensile direction and the tensile force in the peeling step of step S5.
  • the steps of step S15 of FIG. 17 (corresponding to t 3 to t 4 of FIG. 18) and step S16 (corresponding to t 4 of FIG. 18) may be omitted.
  • the clamp may be terminated.
  • the robot arm 132 grips (clamps), for example, the clamp position of the sign 137 of the knob unit 102a based on the existence position of the battery structure 110 estimated in step S3, and is determined. tensile starts to pull tensile direction direction (step S11: t 1 in Figure 18).
  • Robotic arm 132 pulls the knob portion 102a in the pulling direction at a pulling force S 1 that has been set, start peeled off the adhesive sheet 104 (step S12: t 2 in Figure 18).
  • the tension is continued with the tensile force S 1 being substantially constant (step S13: t 2 to t 3 in FIG. 18).
  • the control unit 136 determines that the battery structure 110 is peeled (Step S14: t 3 in Figure 18).
  • the tensile force S 2 is a force (a force corresponding to the weight of the battery structure 110) when the robot arm 132 drags the battery structure 110.
  • the robot arm 132 continues a substantially constant tensile force S2 (step S15: t 3 to t 4 in FIG. 18). Controller 136, the battery structure 110 at time t 4 is determined to have moved to a predetermined mounting local disks, stops the movement of the cell structure 110 (Step S16: t 4 in Figure 18). Then, based on the control of the control unit 136, the robot arm 132 releases the knob unit 102a (step S17).
  • the start of peeling and the end of peeling of the battery structure 110 are determined based on the time from the start of pulling, but the start of peeling is based on the amount of movement of the robot arm 132 instead of the time. And the end of peeling may be determined. In this case, the start of peeling and the end of peeling can be determined by determining the tensile force applied to the robot arm 132.
  • the battery structure 110 is automatically peeled off by using the battery structure removal system without human intervention. According to the removal system of this aspect, the battery structure 110 can be safely and surely peeled off without causing damage to the lithium ion battery, in combination with the excellent flexibility of the battery structure 110.
  • control unit 136 for example, a computer having a CPU, a RAM, a ROM, a storage medium such as an HDD, a display unit, and an operation unit is applied.
  • control unit 136 is not limited to this form, and may be an information terminal such as a PDA, a tablet PC, or a mobile phone.
  • display unit of the control unit 136 for example, various display devices such as a liquid crystal display device are applied.
  • Various input devices such as a keyboard and a touch panel are applied as the operation unit of the control unit 136.
  • the ROM or storage medium stores a computer program for controlling the removal system of the battery structure.
  • This computer program is, for example, a program for realizing various functions such as a sign reading unit 131, a tensile strength calculation unit 133, and a tensile force setting unit 134, that is, in the second aspect, for example, FIG. 16 (steps S1 to S1 to S5), the program corresponding to the flowchart shown in FIGS. 17 (steps S11 to S17).
  • the CPU of the control unit 136 reads a computer program from the ROM or the storage medium, and executes the computer program using the RAM as a work area. As a result, the control unit 136 controls each unit of the battery structure removal system.
  • Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-18573 states that the battery is used in the deep sea.
  • a battery including a pressure equalizing device having a stretchable bellows is disclosed.
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-1252173 discloses a cell cell made of a lithium ion battery, and describes that a plurality of cells are laminated in series and used as a laminated battery module. ing.
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-1252173
  • a positive electrode current collector, a positive electrode active material layer, a separator, a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector are laminated in this order, and electrolysis is performed. It has a cell containing a liquid, is arranged between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, fixes the peripheral edge of the separator between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and is a positive electrode active material. It is provided with a fixing portion for sealing the layer, the separator, and the negative electrode active material layer.
  • Patent Document 4 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-1252173 a battery that can be used in a high pressure environment. ..
  • the battery described in Patent Document 3 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-18573 is intended for use in a high-pressure environment, but since this battery has a different basic configuration of the battery, Patent Document 3 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007) It has been difficult to improve the battery described in Patent Document 4 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-125213) with reference to the configuration described in (No. -18573).
  • the present aspects have been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an assembled battery suitable for use in a high pressure environment.
  • a stacking unit composed of a set of positive electrode current collectors, positive electrode active material layers, separators, negative electrode active material layers and negative electrode current collectors laminated in order, and the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are described.
  • the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is 0.3 mm or less, and for the cell constituting the assembled battery, between the frame member and the laminated unit.
  • a stacking unit consisting of an assembled battery having a gap of 0.5 mm or less, a set of positive electrode current collectors, a positive electrode active material layer, a separator, a negative electrode active material layer, and a negative electrode current collector stacked in this order, and the positive electrode.
  • An assembled battery having two or more single cells having a positive electrode active material layer, a separator, and an annular frame member arranged around the negative electrode active material layer between the current collector and the negative electrode current collector. Therefore, a step filler is provided on the frame member, on the gap between the frame member and the laminated unit, on the positive electrode current collector and / or on the negative electrode current collector, and the step filling material is provided.
  • the present invention relates to an assembled battery, which is provided so as to have a thickness of 0.3 mm or less.
  • the concept includes a lithium ion secondary battery.
  • the assembled battery of the first aspect includes a stacking unit composed of a set of positive electrode current collectors, positive electrode active material layers, separators, negative electrode active material layers and negative electrode current collectors stacked in this order, and the positive electrode current collector and the negative electrode.
  • An assembled battery having two or more cell cells having the positive electrode active material layer, the separator, and an annular frame member arranged around the negative electrode active material layer among the current collectors.
  • the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is 0.3 mm or less for the constituent cell cells, and the frame member and the laminated unit form the assembled battery.
  • the feature is that the gap between the units is 0.5 mm or less.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cell cell constituting an assembled battery.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 are laminated in this order, and the positive electrode current collector 11 and the negative electrode are stacked in this order.
  • the current collector 21 is provided in the outermost layer.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 constitute the stacking unit 50.
  • the stacking unit 50 has all the elements of the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 in the vertical direction in the cross section as shown in FIG. It is a position and is a region indicated by a double-headed arrow (reference numeral 50) in FIG. The region of the positive electrode current collector 11 that is not in contact with the positive electrode active material layer 13 and the region of the negative electrode current collector 21 that is not in contact with the negative electrode active material layer 23 are not included in the stacking unit.
  • An annular frame member 40 is arranged between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 21 around the positive electrode active material layer 13, the separator 30, and the negative electrode active material layer 23.
  • the cell is sealed by the frame member 40, the positive electrode current collector 11, and the negative electrode current collector 21, and the electrolytic solution is sealed.
  • the annular frame member means that the cell has an annular structure when the cell is viewed from above, and the laminated unit can be arranged in the ring of the frame member.
  • the frame member may be one in which the frame member arranged around the positive electrode active material and the frame member arranged around the negative electrode active material are joined to form one annular frame member.
  • one ring-shaped frame member 40 is shown as one ring-shaped frame member 40 without distinguishing between the one that is joined to form one annular frame member and the one that is originally one ring-shaped frame member.
  • the difference in thickness between the part where the frame member exists and the part where the laminated unit exists is 0.3 mm or less.
  • the thickness of the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists includes the thickness of the positive electrode current collector and the thickness of the negative electrode current collector, respectively.
  • the thickness of the portion where the frame member exists is the thickness indicated by the double-headed arrow T1 in FIG. 19, and the thickness of the portion where the laminated unit exists is the thickness indicated by the double-headed arrow T2 in FIG.
  • the difference in thickness between the part where the frame member exists and the part where the laminated unit exists is defined as follows.
  • the thickness of 5 points or more is measured for the portion where the frame member exists, and the average thickness thereof is defined as the thickness of the portion where the frame member exists (frame member thickness).
  • the thickness of 5 points or more is measured for the portion where the stacking unit exists, and the average thickness thereof is defined as the thickness of the portion where the stacking unit exists (lamination unit thickness).
  • laminate unit thickness The absolute value of the difference between the frame member thickness and the laminated unit thickness is defined as the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists.
  • the difference between the total thickness of the positive electrode active material layer, the separator thickness and the negative electrode active material layer and the thickness of the frame member is 0.3 mm or less.
  • the total thickness of the positive electrode active material layer, the separator thickness, and the negative electrode active material layer is the thickness indicated by the double-headed arrow T4 in FIG. 19, and the thickness of the frame member is both in FIG. It is the thickness indicated by the arrow T3.
  • the cell cell shown in FIG. 19 is laminated with the portion where the frame member exists by matching the thickness of the frame member with the thickness of the positive electrode active material layer, the thickness of the separator, and the total thickness of the negative electrode active material layer. It is a form in which the difference in thickness of the part where the unit exists is reduced.
  • the step between the part where the frame member exists and the part where the laminated unit exists becomes smaller when the cells are laminated. Therefore, it is possible to prevent stress concentration from occurring between the frame member and the laminated unit when pressure is applied to the assembled battery.
  • FIG. 20 is a top view for explaining how to determine the gap between the frame member and the laminated unit. Looking at the cell from above, the gap (distance) between the frame member and the laminated unit is measured at four or more measurement points, and the average value is taken as the gap between the frame member and the laminated unit.
  • the top view shape of the stacking unit is a polygon, the center of each side constituting the polygon is set as the measurement site.
  • the gap between the frame member 40 and the stacking unit 50 is indicated by double-headed arrows W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 at the center of each side of the quadrangle.
  • W 1 , W 2 , W 3 , and W 4 be the gap between the frame member and the stacking unit.
  • the gap between the frame member and the laminated unit defined in this way is small, there is room for a dent in the gap between the frame member and the laminated unit when pressure is applied to the assembled battery in which the single batteries are laminated.
  • the number is small, and the problem of stress concentration in the dent is less likely to occur.
  • the gap between the frame member and the laminated unit is preferably 0.3 mm or less, and more preferably 0.1 mm or less.
  • the lower limit of the gap between the frame member and the laminated unit is preferably 0 mm, and the lower limit of the gap between the frame member and the laminated unit is preferably 0.05 mm.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing an example of a cell cell in which the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is large and the gap between the frame member and the laminated unit is large.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 are laminated in this order, and the positive electrode current collector 11 and the negative electrode are stacked in this order.
  • the current collector 21 is provided in the outermost layer.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 constitute the stacking unit 50.
  • An annular frame member 40 is arranged between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 21 around the positive electrode active material layer 13, the separator 30, and the negative electrode active material layer 23.
  • the thickness of the frame member (thickness indicated by the double-headed arrow t 3 ) of this cell 500 is thin, the thickness t 1 of the portion where the frame member exists is larger than the thickness t 2 of the portion where the stacking unit exists. Is also getting thinner. Further, the gap (width indicated by the double-headed arrow w) between the frame member and the laminated unit is large.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery in which the cells shown in FIG. 21 are stacked.
  • the assembled battery 600 shown in FIG. 22 is formed by stacking five cell batteries 500 shown in FIG. 21.
  • FIG. 22 schematically shows a state in which pressure is applied to the assembled battery 600 in a high-pressure environment. It can be seen that when pressure is applied to the assembled battery 600, the gap between the frame member and the laminated unit is greatly dented. When such a dent occurs, there is a concern that stress concentration may occur in the dent and a crack may occur in the positive electrode current collector and / or the negative electrode current collector.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery in which the cells shown in FIG. 19 are stacked.
  • the assembled battery 300 shown in FIG. 23 is formed by stacking five cell batteries 100 shown in FIG. 19.
  • FIG. 23 schematically shows a state in which pressure is applied to the assembled battery 300 in a high-pressure environment.
  • the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is small, so that when the cells are laminated, the portion where the frame member exists and the laminated unit are different. The step of the existing part becomes smaller.
  • the cell 100 constituting the assembled battery 300 has a small gap between the frame member and the laminated unit, when pressure is applied to the assembled battery in which the cell is laminated, the space between the frame member and the laminated unit is small. There is little room for dents to occur in the gaps between the two, and the problem of stress concentration in the dents is less likely to occur.
  • the positive electrode active material layer contains a positive electrode active material.
  • composite oxide of lithium and transition metal ⁇ composite oxide is a transition metal is one (LiCoO 2, LiNiO 2, LiAlMnO 4, LiMnO 2 and LiMn 2 O 4, etc.), transition metal elements
  • Two types of composite oxides eg LiFeMnO 4 , LiNi 1-x Co x O 2 , LiMn 1-y Co y O 2 , LiNi 1/3 Co 1/3 Al 1/3 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2
  • a composite oxide metal element is three or more [e.g.
  • LiFePO 4, LiCoPO 4, LiMnPO 4 and LiNiPO 4 Transition metal oxides (eg MnO 2 and V 2 O 5 ), transition metal sulfides (eg MoS 2 and TiS 2 ) and conductive polymers (eg polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene and poly-p-phenylene and Polyvinylcarbazole) and the like, and two or more kinds may be used in combination.
  • the lithium-containing transition metal phosphate may be one in which a part of the transition metal site is replaced with another transition metal.
  • the positive electrode active material is preferably a coated positive electrode active material coated with a conductive auxiliary agent and a coating resin.
  • a coated positive electrode active material coated with a conductive auxiliary agent and a coating resin When the periphery of the positive electrode active material is coated with the coating resin, the volume change of the electrode is alleviated and the expansion of the electrode can be suppressed.
  • Conductive auxiliaries include metal-based conductive auxiliaries [aluminum, stainless steel (SUS), silver, gold, copper, titanium, etc.], carbon-based conductive auxiliaries [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, etc.], Channel black, thermal lamp black, etc.), etc.], and mixtures thereof, etc. may be mentioned. These conductive auxiliaries may be used alone or in combination of two or more. Further, it may be used as these alloys or metal oxides. Among them, from the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, silver, gold, copper, titanium, carbon-based conductive aids and mixtures thereof are more preferable, and silver, gold, aluminum, stainless steel and carbon are more preferable.
  • a system-based conductive auxiliary agent and particularly preferably a carbon-based conductive auxiliary agent.
  • a conductive material preferably a metal one among the above-mentioned conductive auxiliaries
  • the shape (form) of the conductive auxiliary agent is not limited to the particle form, and may be a form other than the particle form, and is a form practically used as a so-called filler-based conductive auxiliary agent such as carbon nanofibers and carbon nanotubes. You may.
  • the ratio of the coating resin to the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but from the viewpoint of the internal resistance of the battery, etc., the coating resin (resin solid content weight): conductive auxiliary agent is 1: 0.01 in terms of weight ratio. It is preferably from 1:50 to 1: 0.2 to 1: 3.0, more preferably from 1: 0.2 to 1: 3.0.
  • coating resin those described as the non-aqueous secondary battery active material coating resin in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-054703 can be preferably used.
  • the positive electrode active material layer may contain a conductive auxiliary agent in addition to the conductive auxiliary agent contained in the coated positive electrode active material.
  • a conductive auxiliary agent the same conductive auxiliary agent contained in the coated positive electrode active material described above can be preferably used.
  • the positive electrode active material layer is preferably a non-binding body containing the positive electrode active material and not containing the binder that binds the positive electrode active materials to each other.
  • the position of the positive electrode active material is not fixed by the binder (also referred to as a binder), and the positive electrode active materials and the positive electrode active material and the current collector are irreversibly fixed to each other. Means not.
  • the positive electrode active material layer may contain an adhesive resin.
  • the adhesive resin include those prepared by mixing a small amount of an organic solvent with the non-aqueous secondary battery active material coating resin described in JP-A-2017-054703 and adjusting the glass transition temperature to room temperature or lower. Further, those described as a pressure-sensitive adhesive in JP-A No. 10-255805 can be preferably used.
  • the adhesive resin is a resin having adhesiveness (property of adhering by applying a slight pressure without using water, solvent, heat, etc.) without solidifying even if the solvent component is volatilized and dried. Means.
  • the solution-drying type electrode binder used as a binder means a binder that dries and solidifies by volatilizing a solvent component to firmly bond and fix active materials to each other. Therefore, the solution-drying type electrode binder (binding material) and the adhesive resin are different materials.
  • the thickness of the positive electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 150 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 450 ⁇ m from the viewpoint of battery performance.
  • the negative electrode active material layer contains a negative electrode active material.
  • a known negative electrode active material for a lithium ion battery can be used, and carbon-based materials [graphite, refractory carbon, amorphous carbon, resin calcined material (for example, phenol resin, furan resin, etc.) are calcined and carbonized.
  • silicon-based materials [silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composite (the surface of carbon particles is silicon and / Or those coated with silicon carbide, those in which the surface of silicon particles or silicon oxide particles is coated with carbon and / or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloy, silicon-lithium alloy, silicon-nickel) Alloys, silicon-iron alloys, silicon-titanium alloys, silicon-manganese alloys, silicon-copper alloys, silicon-tin alloys, etc.], conductive polymers (eg, polyacetylene and polypyrrole, etc.), metals (tin, aluminum, zirconium, etc.) And titanium, etc.), metal oxides (titanium oxide and lithium-titanium oxide, etc.) and metal alloys (for example, lithium-tin alloy, lithium-alum
  • the negative electrode active material may be a coated negative electrode active material coated with the same conductive auxiliary agent and coating resin as the above-mentioned coated positive electrode active material.
  • the conductive auxiliary agent and the coating resin the same conductive auxiliary agent and the coating resin as the above-mentioned coated positive electrode active material can be preferably used.
  • the negative electrode active material layer may contain a conductive auxiliary agent in addition to the conductive auxiliary agent contained in the coated negative electrode active material.
  • a conductive auxiliary agent the same conductive auxiliary agent contained in the coated positive electrode active material described above can be preferably used.
  • the negative electrode active material layer is preferably a non-binding body that does not contain a binder that binds the negative electrode active materials to each other. Further, as in the case of the positive electrode active material layer, an adhesive resin may be contained.
  • the thickness of the negative electrode active material layer is not particularly limited, but is preferably 150 to 600 ⁇ m, more preferably 200 to 450 ⁇ m from the viewpoint of battery performance.
  • Materials constituting the positive electrode current collector and the negative electrode current collector include metal materials such as copper, aluminum, titanium, stainless steel, nickel and alloys thereof, and calcined carbon. , Conductive polymer material, conductive glass and the like. Among these materials, aluminum is preferable as the positive electrode current collector, and copper is preferable as the negative electrode current collector, from the viewpoints of weight reduction, corrosion resistance, and high conductivity.
  • the current collector is preferably a resin current collector made of a conductive polymer material.
  • the shape of the current collector is not particularly limited, and may be a sheet-shaped current collector made of the above-mentioned material and a deposited layer made of fine particles made of the above-mentioned material.
  • the thickness of the current collector is not particularly limited, but is preferably 50 to 500 ⁇ m.
  • the conductive polymer material constituting the resin current collector for example, a conductive polymer or a resin to which a conductive agent is added as needed can be used.
  • the conductive agent constituting the conductive polymer material the same conductive agent as that contained in the coated positive electrode active material described above can be preferably used.
  • Examples of the resin constituting the conductive polymer material include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), and poly. Tetrafluoroethylene (PTFE), styrene butadiene rubber (SBR), polyacrylonitrile (PAN), polymethylacrylate (PMA), polymethylmethacrylate (PMMA), polyvinylidene fluoride (PVdF), epoxy resin, silicone resin or a mixture thereof. And so on.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • PET polyethylene terephthalate
  • PEN polyether nitrile
  • PTFE Tetrafluoroethylene
  • SBR styrene butadiene rubber
  • PAN polyacrylonitrile
  • PMA polymethylacrylate
  • PMMA polymethylmeth
  • polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP) and polycycloolefin (PCO) are preferable, and polyethylene (PE), polypropylene (PP) and polymethylpentene are more preferable. (PMP).
  • a current collector having a metal layer provided on one side or both sides of the resin current collector may be used.
  • the metal include copper, aluminum, titanium, stainless steel, nickel, and alloys thereof, which are exemplified as the metal constituting the current collector itself.
  • the method for providing the metal layer include methods such as metal deposition and sputtering.
  • separator a porous film made of polyethylene or polypropylene, a laminated film of a porous polyethylene film and a porous polypropylene, a non-woven fabric made of synthetic fibers (polyester fiber, aramid fiber, etc.) or glass fiber, and silica on the surface thereof.
  • Known separators for lithium-ion batteries such as those to which ceramic fine particles such as alumina and titania are attached.
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer contain an electrolytic solution.
  • an electrolytic solution a known electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent, which is used in the production of a known lithium ion battery, can be used.
  • lithium salts of inorganic acids such as LiN (FSO 2 ) 2 , LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 and LiClO 4 can be used.
  • lithium salts of organic acids such as LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 and LiC (CF 3 SO 2 ) 3.
  • imide electrolytes [LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2, LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2, etc.] and LiN (C 2 F 5 SO 2) 2, etc. are preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics. It is LiPF 6.
  • non-aqueous solvent those used in known electrolytic solutions can be used, and for example, a lactone compound, a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile can be used.
  • a lactone compound a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile
  • Compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes and the like and mixtures thereof can be used.
  • the electrolyte concentration of the electrolytic solution is preferably 1 to 5 mol / L, more preferably 1.5 to 4 mol / L, and even more preferably 2 to 3 mol / L. If the electrolyte concentration of the electrolytic solution is less than 1 mol / L, sufficient input / output characteristics of the battery may not be obtained, and if it exceeds 5 mol / L, the electrolyte may precipitate.
  • the electrolyte concentration of the electrolytic solution can be confirmed by extracting the electrode for the lithium ion battery or the electrolytic solution constituting the lithium ion battery without using a solvent or the like and measuring the concentration thereof.
  • the frame member is not particularly limited as long as it is a material durable to the electrolytic solution, but a polymer material is preferable, and a thermosetting polymer material is more preferable. Specific examples thereof include epoxy-based resins, polyolefin-based resins, polyurethane-based resins, polyvinylidene fluoride resins, and the like, and epoxy-based resins are preferable because they have high durability and are easy to handle.
  • the assembled battery of the second aspect includes a stacking unit composed of a set of positive electrode current collectors, positive electrode active material layers, separators, negative electrode active material layers and negative electrode current collectors stacked in this order, and the positive electrode current collector and the negative electrode.
  • An assembled battery having two or more cell cells having a positive electrode active material layer, a separator, and an annular frame member arranged around the negative electrode active material layer among current collectors.
  • a step filler is provided on the upper and / or negative electrode current collectors on the gap between the frame member and the laminated unit, and the step filler is the frame member.
  • the difference between the thickness at the part where the frame member is present, the thickness at the part between the part where the frame member is present and the part where the laminated unit is present, and the thickness at the part where the laminated unit is present is 0.3 mm or less. It is characterized in that it is provided so as to be.
  • the step filler is provided on the frame member, on the gap between the frame member and the laminated unit, on the positive electrode current collector and / or on the negative electrode current collector.
  • the difference between the thickness at the part where the frame member exists, the thickness at the part between the part where the frame member exists and the part where the laminated unit exists, and the thickness at the part where the laminated unit exists is 0. It is provided so as to be .3 mm or less.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view schematically showing another example of the cell cells constituting the assembled battery.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 are laminated in this order, and the positive electrode current collector 11 and the negative electrode are stacked in this order.
  • the current collector 21 is provided in the outermost layer.
  • the positive electrode current collector 11, the positive electrode active material layer 13, the separator 30, the negative electrode active material layer 23, and the negative electrode current collector 21 constitute the stacking unit 50.
  • An annular frame member 40 is arranged between the positive electrode current collector 11 and the negative electrode current collector 21 around the positive electrode active material layer 13, the separator 30, and the negative electrode active material layer 23.
  • a step filler 60 is provided on the negative electrode current collector 21 on the gap between the member 40 and the lamination unit 50. The step filler 60 is not provided on the positive electrode current collector 11 in contact with the positive electrode active material layer 13, and is not provided on the negative electrode current collector 21 in contact with the negative electrode active material layer 23.
  • the step filler is provided so as to fill the step of the portion where the frame member exists, the portion between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists, and the portion where the laminated unit exists.
  • the thickness t 1 of the portion where the frame member exists is much thinner than the thickness t 2 of the portion where the lamination unit exists. Since the step filler is provided on the current collector on the frame member, the thickness T 1 of the portion where the frame member exists becomes thicker, and the thickness T 1 of the portion where the frame member exists and the laminated unit exist. The difference from the thickness t 2 of the part becomes small.
  • the thickness T in the portion between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists. 5 becomes thicker, and the difference between the thickness T 5 and the thickness T 1 of the portion where the frame member exists and the thickness t 2 of the portion where the stacking unit exists becomes smaller.
  • a step filler is provided so that the difference from t 2 is 0.3 mm or less.
  • the thickness at the part where the frame member exists, the thickness between the part where the frame member exists and the part where the laminated unit exists, and the thickness at the part where the laminated unit exists when the step filler is provided.
  • the difference is obtained by measuring the thickness of each part at 5 points or more to obtain an average value, and then obtaining the difference as the difference between the maximum value and the minimum value of the average value.
  • the step filler 60 is provided on the lower side of the positive electrode current collector 11 outside the frame member 40, but there is a step on the outside of the current collector regardless of the top and bottom in the drawing.
  • a filler it is assumed that "a step filler is provided on the current collector”.
  • the gap between the frame member and the laminated unit is preferably 0.5 mm or less. Further, by using the cell battery of the second aspect, the same effect as when the cell cell of the first aspect is used can be obtained. That is, stress concentration is prevented from occurring between the frame member and the laminated unit when pressure is applied to the assembled battery. Further, since the gap in the cell is small when pressure is applied to the assembled battery in which the cell is stacked, there is little room for the cell to have a dent, and the problem of stress concentration in the dent is less likely to occur.
  • the material of the step filler is not particularly limited, but a resin material is preferable. Any material that can be applied and cured on the current collector may be used, and examples thereof include epoxy resins, polyolefin resins, polyurethane resins, polyvinylidene fluoride resins, and the like.
  • the cell 100 can be manufactured as follows.
  • the positive electrode current collector 11 is joined to one frame surface of the annular frame member to seal one end of the frame member.
  • the frame member is filled with the positive electrode active material to be the positive electrode active material layer 13.
  • the separator is placed on the other frame surface of the frame member.
  • the negative electrode current collector 21 is joined to one frame surface of the annular frame member to seal one end of the frame member.
  • the frame member is filled with the negative electrode active material to be the negative electrode active material layer 23.
  • the frame member is filled with the negative electrode active material as much as possible so that no gap is formed between the frame member and the negative electrode active material layer.
  • the separator is placed on the other frame surface of the frame member. Then, the cell 100 can be obtained by adhering and sealing the frame members to each other. The two bonded frame members are combined to form the frame member 40.
  • separators are arranged on both the frame member filled with the positive electrode active material and the frame member filled with the negative electrode active material, and the two separators overlap to form the separator 30, but the separator is one frame. It may be arranged only on the member.
  • Adjust the thickness of the frame member so that the difference between the total thickness of the positive electrode active material layer, the separator thickness, and the negative electrode active material layer and the thickness of the frame member is 0.3 mm or less. It is preferable to do so.
  • the cell cell manufactured in this way becomes the cell cell of the first aspect.
  • the cell cell of the second aspect can be manufactured by providing the step filler so as to fill the step.
  • the step filler can be provided on the current collector by applying a resin material constituting the step filler and curing the step filler.
  • An assembled battery can be manufactured by stacking a plurality of the cell cells manufactured in this manner.
  • stacking single batteries multiple single batteries are stacked in series in the same direction so that the positive electrode current collector of the single battery and the negative electrode current collector of the adjacent single battery are in contact with each other. You can get a battery pack connected to.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view schematically showing an example of an assembled battery in which a step filler is provided on the outside of the assembled battery.
  • the assembled battery 400 shown in FIG. 25 is an assembled battery such as the assembled battery 600 shown in FIG. 22 in which a single battery having a large difference in thickness between a portion where a frame member exists and a portion where a laminated unit exists is laminated. It is based on.
  • the assembled battery 600 shown in FIG. 22 is surrounded by an outer frame member 410, an upper frame member 420, and a lower frame member 430.
  • a step filler 60 is provided in the gap between the assembled battery 600 and each frame member.
  • the step filler 60 the step filler constituting the cell of the second aspect can be used. Looking at the entire assembled battery 400 shown in FIG. 25, the step between the outer frame member 410 and the assembled battery 600 becomes smaller, so that when pressure is applied to the assembled battery 400, stress is applied between the outer frame member 410 and the assembled battery 600. Concentration is prevented. Therefore, the assembled battery can be used in a high pressure environment.
  • ⁇ Preparation of coating resin solution> In a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping funnel and a nitrogen gas introduction tube, 83 parts of ethyl acetate and 17 parts of methanol were charged and the temperature was raised to 68 ° C. Next, a monomer compound solution containing 242.8 parts of methacrylic acid, 97.1 parts of methyl methacrylate, 242.8 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, 52.1 parts of ethyl acetate and 10.7 parts of methanol, and 2,2'-.
  • An initiator solution prepared by dissolving 0.263 parts of azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 34.2 parts of ethyl acetate was blown into a four-necked flask while stirring and using a dropping funnel for 4 hours. Radical polymerization was carried out by continuously dropping. After completion of the dropping, an initiator solution prepared by dissolving 0.583 parts of 2,2'-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile) in 26 parts of ethyl acetate was continuously added over 2 hours using a dropping funnel. .. Further, the polymerization was continued at the boiling point for 4 hours. After removing the solvent and obtaining 582 parts of the resin, 1,360 parts of isopropanol was added to obtain a coating resin solution composed of a vinyl resin having a resin concentration of 30% by weight.
  • acetylene black [Denka Black (registered trademark) manufactured by Denka Co., Ltd.] (average particle size (primary particle size): 0.036 ⁇ m) were mixed in 3 portions and stirred for 30 minutes.
  • coated positive electrode active material particles 100 parts of coated positive electrode active material particles and 6 parts of carbon fiber (Donna Carbo Milled S-243 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd .: average fiber length 500 ⁇ m, average fiber diameter 13 ⁇ m: electrical conductivity 200 mS / cm) are dry-blended and positive electrode A material mixture was obtained. Then, 11 parts of the electrolytic solution was added to the positive electrode material mixture and mixed with a mixer to obtain a positive electrode composition.
  • carbon fiber Densaka Gas Chemical Co., Ltd .: average fiber length 500 ⁇ m, average fiber diameter 13 ⁇ m: electrical conductivity 200 mS / cm
  • ⁇ Preparation of negative electrode composition Put 88 parts of non-graphitizable carbon [Carbotron (registered trademark) PS (F) manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd.] into a universal mixer and stir at room temperature (25 ° C) at 150 rpm.
  • the coating resin solution (resin solid content concentration: 30% by weight) was added dropwise over 60 minutes so as to form 6 parts as the resin solid content, and the mixture was further stirred for 30 minutes.
  • 6 parts of acetylene black [Denka Black (registered trademark) manufactured by Denka Co., Ltd.] (average particle size (primary particle size): 0.036 ⁇ m) were mixed in 3 portions and stirred for 30 minutes.
  • coated negative electrode active material particles 100 parts of coated negative electrode active material particles, 1 part of carbon fiber (Donna Carbo Milled S-243 manufactured by Osaka Gas Chemical Co., Ltd .: average fiber length 500 ⁇ m, average fiber diameter 13 ⁇ m: electrical conductivity 200 mS / cm) are dry-blended and the negative electrode A material mixture was obtained. Then, 0.11 part of the electrolytic solution was added to the negative electrode material mixture and mixed with a mixer to obtain a negative electrode composition.
  • carbon fiber Densaka Gas Chemical Co., Ltd .: average fiber length 500 ⁇ m, average fiber diameter 13 ⁇ m: electrical conductivity 200 mS / cm
  • LiPF 6 was dissolved in a mixed solvent (volume ratio 1: 1) of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) at a ratio of 1 mol / L to obtain an electrolytic solution.
  • a mixed solvent volume ratio 1: 1 of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) at a ratio of 1 mol / L to obtain an electrolytic solution.
  • the obtained negative electrode resin current collector material was passed through a T-die extrusion film forming machine and then rolled a plurality of times with a hot press machine to obtain a negative electrode resin current collector raw material having a thickness of 45 ⁇ m.
  • a copper metal layer having a thickness of 5 nm was formed on one side of the raw material of the negative electrode resin current collector by a vacuum deposition method to obtain a negative electrode current collector having the metal layer provided on one side.
  • Example 1 An annular frame member made of epoxy resin and having a rectangular top view was prepared. One end of the positive electrode current collector was joined to one frame surface of the frame member. The positive electrode composition was filled in the frame member, and the separator was placed on the other frame surface of the frame member. A frame member different from the frame member filled with the positive electrode composition is prepared, and one end of the negative electrode current collector is placed on one frame surface of the frame member in the direction in which the metal layer comes into contact with the negative electrode composition in the same manner as described above. Joined. The negative electrode composition was filled in the frame member, and the separator was placed on the other frame surface of the frame member.
  • a frame member filled with the positive electrode composition and a frame member filled with the negative electrode composition were bonded and sealed so that the separators faced each other to obtain a cell.
  • the dimensions of this cell are adjusted so that the difference between the total thickness of the positive electrode active material layer, the separator thickness, and the negative electrode active material layer and the thickness of the frame member is 0 mm.
  • the electrode composition is filled so that the gap between the frame member and the laminated unit is 0 mm. In this cell, the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is 0 mm.
  • Examples 2 to 4 Comparative Examples 1 to 3
  • a cell cell was manufactured by changing the thickness of the frame member or changing the gap between the frame member and the laminated unit.
  • Table 1 shows the difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists in each cell.
  • FIG. 26 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Example 1
  • FIG. 27 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Example 2.
  • the black line in FIGS. 26 and 27 is a mark (indicating the position of the apex of the rectangular stacking unit) when observing with a microscope.
  • FIG. 28 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Comparative Example 1
  • FIG. 29 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Comparative Example 2.
  • FIG. Is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminated cell of Comparative Example 3.
  • Example 5 After producing the cell of Comparative Example 3, a step is formed so as to fill a step in a portion where the frame member exists, a portion between the portion where the frame member exists and a portion where the laminated unit exists, and a portion where the laminated unit exists. An epoxy resin as a filler was applied and cured. In this cell, the difference between the thickness at the part where the frame member exists, the thickness at the part where the frame member exists and the part where the laminated unit exists, and the thickness at the part where the laminated unit exists is 0 mm. is there.
  • FIG. 31 is an enlarged photograph showing a part of the upper surface of the laminate cell of Example 5. As shown in FIG. 31, even in the fifth embodiment, no dent in the gap between the frame member and the laminated member is observed.
  • the above assembled batteries are particularly useful as batteries for use in a high-voltage environment.
  • the assembled battery of one aspect includes a stacking unit composed of a set of positive electrode current collectors, positive electrode active material layers, separators, negative electrode active material layers, and negative electrode current collectors stacked in this order, and the positive electrode collection.
  • An assembled battery having two or more single cells having the positive electrode active material layer, the separator, and an annular frame member arranged around the negative electrode active material layer between the electric body and the negative electrode current collector.
  • the difference in thickness between the portion where the frame member is present and the portion where the laminated unit is present is 0.3 mm or less for the cell cells constituting the assembled battery, and the cell cells constituting the assembled battery are described above.
  • the gap between the frame member and the laminated unit is 0.5 mm or less.
  • the battery system described above may include the configuration of the assembled battery according to this aspect.
  • the laminated battery module described above has an annular shape arranged around the positive electrode active material layer, the separator, and the negative electrode active material layer between the positive electrode current collector and the negative electrode current collector. Equipped with an assembled battery having two or more cell cells having the frame member of When a stacking unit including the positive electrode current collector, the positive electrode active material layer, the separator, the negative electrode active material layer, and the negative electrode current collector, which are laminated in this order, is defined, The difference in thickness between the portion where the frame member exists and the portion where the laminated unit exists is 0.3 mm or less for the cell constituting the assembled battery, and the frame for the cell constituting the assembled battery. The gap between the member and the laminated unit is 0.5 mm or less.
  • the difference between the total thickness of the positive electrode active material layer, the separator thickness and the negative electrode active material layer and the thickness of the frame member is 0.3 mm or less. There may be.
  • the assembled battery of one aspect includes a stacking unit composed of a set of positive electrode current collectors, positive electrode active material layers, separators, negative electrode active material layers, and negative electrode current collectors stacked in this order, and the positive electrode collection.
  • An assembled battery having two or more single cells having the positive electrode active material layer, the separator, and an annular frame member arranged around the negative electrode active material layer between the electric body and the negative electrode current collector.
  • a step filler is provided on the frame member, on the gap between the frame member and the laminated unit, on the positive electrode current collector and / or on the negative electrode current collector, and the step filler is provided.
  • the separator which is a member for preventing a short circuit between the positive electrode and the negative electrode
  • a material using a porous polyolefin film as a base material is often used from the viewpoint of safety.
  • the porous film of polyolefin is a function that improves the safety of the battery by increasing the internal resistance of the battery by melting and closing the pores when the battery suddenly generates heat due to a short circuit or overcharging (shutdown function).
  • the porous film of polyolefin which is the separator base material
  • the porous film of polyolefin forms a porous structure by stretching, it shrinks and deforms (hereinafter, also referred to as thermal deformation) when heated to a predetermined temperature (shrinkage temperature) or higher. ) Has the property of causing. Therefore, the temperature of the separator base material may exceed the shrinkage temperature and cause thermal deformation due to heat generated by the use of the battery or heat applied during battery manufacturing, which may cause an internal short circuit.
  • Patent Document 5 Japanese Patent Laid-Open No. 2019-053877. See).
  • Patent Document 5 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-053877 describes, as a method for manufacturing a separator, a step of forming a material to be a frame-shaped member into a film, a step of processing the frame-shaped member into a predetermined shape, and a separator main body. Discloses a process including a process of joining with.
  • scraps are generated in the process of processing the film-shaped material to be the frame-shaped member into a predetermined shape (frame-shaped), and the bonding process itself is complicated, so there is room for improvement in terms of manufacturing cost. was there.
  • the frame-shaped member produced by laminating film-shaped materials is a composite material of a heat-resistant annular support member and a seal layer, there is also a problem that it is not easy to recycle the scraps.
  • an object of the present invention is to provide an electrode for a lithium ion battery and a lithium ion battery capable of suppressing manufacturing costs.
  • the current collector the electrode composition containing the electrode active material particles arranged on the current collector, and the electrode composition arranged on the current collector and surrounding the electrode composition.
  • the frame-shaped member is composed of a frame-shaped member arranged in an annular shape, and the frame-shaped member is an electrode for a lithium ion battery having a melting point of 75 to 90 ° C., and the lithium ion battery of the present invention.
  • the present invention relates to a lithium ion battery, which comprises an electrode.
  • the manufacturing cost of the lithium ion battery electrode and the lithium ion battery of the present aspects can be suppressed.
  • the concept includes a lithium ion secondary battery.
  • the electrode for a lithium ion battery of the following aspect is an electrode composition containing a current collector, electrode active material particles arranged on the current collector, and the electrode arranged on the current collector and the electrode.
  • the frame-shaped member is composed of a frame-shaped member arranged in a ring shape so as to surround the periphery of the composition, and the frame-shaped member is characterized by being made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the frame-shaped member of the electrode for a lithium ion battery of the following aspect is made of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the temperature is low. Can be operated with.
  • the frame-shaped member is made of a single material of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C., the material bonding step is not required when preparing the frame-shaped member.
  • the frame-shaped member is made of a single material, it is easy to recycle the scraps even when the scraps are generated.
  • the frame-shaped member can be manufactured by integral molding such as injection molding in which no end material is generated. For the above reasons, the lithium ion electrode is excellent in manufacturing cost.
  • the melting point of the polyolefin constituting the frame-shaped member is less than 75 ° C., the mechanical strength of the frame-shaped member may decrease within the range of the normal operating temperature of the lithium ion battery.
  • the melting point of the polyolefin constituting the frame-shaped member exceeds 90 ° C., a high temperature condition is required for adhesion when manufacturing a lithium ion battery using an electrode for a lithium ion battery.
  • the melting point of polyolefin is measured by differential scanning calorimetry in accordance with JIS K7121-1987.
  • the polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. may be a polymer of two or more kinds of monomers. Further, the polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. may be a mixture of two or more kinds of polyolefins having different compositions.
  • FIG. 32 is a perspective view schematically showing an example of the electrode for a lithium ion battery of the present invention
  • FIG. 33 is a sectional view taken along line AA in FIG. 32.
  • the electrode 3 for a lithium ion battery is arranged on the current collector 30, the electrode composition 10 containing the electrode active material particles arranged on the current collector 30, and the current collector 30.
  • it is composed of a frame-shaped member 20 arranged in an annular shape so as to surround the periphery of the electrode composition 10.
  • the frame-shaped member 20 has a square outer shape and an inner shape.
  • the electrode composition 10 is arranged inside the inner shape of the frame-shaped member 20.
  • the distance between the outer shape and the inner shape when the frame-shaped member is viewed from above is also called the width of the frame-shaped member.
  • the width of the frame-shaped member is not particularly limited, but is preferably 5 to 20 mm. If the width of the frame-shaped member is less than 5 mm, the mechanical strength of the frame-shaped member is insufficient, and the electrode composition may leak out of the frame-shaped member. On the other hand, if the width of the frame-shaped member exceeds 20 mm, the proportion of the electrode composition may decrease, and the energy density may decrease. Depending on the shape of the frame-shaped member, it may have a wide portion and a narrow portion.
  • the polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. may have a polar group in the molecule or may not have a polar group.
  • FT-IR Fourier transform infrared spectroscopy
  • NMR nuclear magnetic resonance spectroscopy
  • Examples of the polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. include Melsen (registered trademark) G (melting point: 77 ° C.) manufactured by Tosoh Corporation and Admer XE070 (melting point: 84 ° C.) manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd.
  • Melsen (registered trademark) G manufactured by Tosoh Corporation is an example of a resin having a polar group
  • Admer XE070 manufactured by Mitsui Chemicals Co., Ltd. is an example of a resin having no polar group.
  • the frame-shaped member may contain a non-conductive filler in addition to the polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the non-conductive filler include inorganic fibers such as glass fibers and inorganic particles such as silica particles.
  • the thickness of the frame-shaped member is not particularly limited, but it is preferably 0.1 to 10 mm.
  • the electrode composition contains electrode active material particles, and if necessary, contains a conductive auxiliary agent, an electrolytic solution, a solution-drying type known electrode binder (also referred to as a binder), an adhesive resin, and the like. May be good.
  • the electrode composition preferably does not contain a known electrode binder, and preferably contains an adhesive resin.
  • the electrode active material particles include positive electrode active material particles and negative electrode active material particles.
  • the electrode composition when the positive electrode active material particles are used as the electrode active material particles is also referred to as a positive electrode composition, and the electrode for a lithium ion battery is also referred to as a positive electrode for a lithium ion battery.
  • the electrode composition when the negative electrode active material particles are used as the electrode active material particles is also referred to as a negative electrode composition, and the electrode for a lithium ion battery is also referred to as a negative electrode for a lithium ion battery.
  • a frame-shaped member that rings around the positive electrode composition is also referred to as a positive electrode frame-shaped member, and a frame-shaped member that rings around the negative electrode composition is also referred to as a negative electrode frame-shaped member.
  • composite oxide of lithium and transition metal ⁇ composite oxide is a transition metal is one (LiCoO 2, LiNiO 2, LiAlMnO 4, LiMnO 2 and LiMn 2 O 4, etc.), transition metal elements
  • There composite oxide is a two (e.g. LiFeMnO 4, LiNi 1-x Co x O 2, LiMn 1-y Co y O 2, LiNi 1/3 Co 1/3 Al 1/3 O 2 and LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2) and the metal element is three or more in a composite oxide [e.g.
  • lithium-containing transition metal phosphate for example, LiFePO 4 , LiCoPO 4 , LiMnPO 4 and LiNiPO). 4
  • transition metal oxides eg MnO 2 and V 2 O 5
  • transition metal sulfides eg MoS 2 and TiS 2
  • conductive polymers eg polyaniline, polypyrrole, polythiophene, polyacetylene and poly-p-phenylene.
  • polyvinylcarbazole and the like, and two or more kinds may be used in combination.
  • the lithium-containing transition metal phosphate may be one in which a part of the transition metal site is replaced with another transition metal.
  • the volume average particle size of the positive electrode active material particles is preferably 0.01 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 35 ⁇ m, and further preferably 2 to 30 ⁇ m from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. preferable.
  • Examples of the negative electrode active material particles include carbon-based materials [graphite, non-graphitizable carbon, amorphous carbon, calcined resin (for example, those obtained by calcining and carbonizing phenol resin and furan resin, etc.), cokes (for example, pitch coke, etc.).
  • Silicon-based materials silicon, silicon oxide (SiOx), silicon-carbon composite (carbon particles whose surface is coated with silicon and / or silicon carbide, silicon particles or Silicon oxide particles whose surface is coated with carbon and / or silicon carbide, silicon carbide, etc.) and silicon alloys (silicon-aluminum alloy, silicon-lithium alloy, silicon-nickel alloy, silicon-iron alloy, silicon-titanium alloy, etc.
  • the negative electrode active material particles those that do not contain lithium or lithium ions inside may be pre-doped with a part or all of the negative electrode active material particles containing lithium or lithium ions in advance.
  • carbon-based materials, silicon-based materials and mixtures thereof are preferable from the viewpoint of battery capacity and the like, graphite, non-graphitizable carbon and amorphous carbon are more preferable as carbon-based materials, and silicon-based materials are more preferable. , Silicon oxide and silicon-carbon composites are more preferred.
  • the volume average particle size of the negative electrode active material particles is preferably 0.01 to 100 ⁇ m, more preferably 0.1 to 20 ⁇ m, and even more preferably 2 to 10 ⁇ m from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery.
  • the volume average particle size of the electrode active material particles means the particle size (Dv50) at an integrated value of 50% in the particle size distribution obtained by the microtrack method (laser diffraction / scattering method).
  • the microtrack method is a method for obtaining a particle size distribution using scattered light obtained by irradiating particles with laser light.
  • a laser diffraction / scattering type particle size distribution measuring device [Microtrack, etc. manufactured by Microtrack Bell Co., Ltd.] can be used for measuring the volume average particle size.
  • the conductive auxiliary agent is selected from materials having conductivity. Specifically, metals [nickel, aluminum, stainless steel (SUS), silver, copper, titanium, etc.], carbon [graphite and carbon black (acetylene black, ketjen black, furnace black, channel black, thermal lamp black, etc.), etc.), etc. ], And a mixture thereof, etc., but is not limited to these. These conductive auxiliaries may be used alone or in combination of two or more. Moreover, you may use these alloys or metal oxides. From the viewpoint of electrical stability, aluminum, stainless steel, carbon, silver, copper, titanium and mixtures thereof are preferable, silver, aluminum, stainless steel and carbon are more preferable, and carbon is even more preferable. Further, these conductive auxiliaries may be those obtained by coating a conductive material (a metal one among the above-mentioned conductive auxiliary materials) around a particle-based ceramic material or a resin material by plating or the like.
  • a conductive material a metal one among the above-mentioned
  • the average particle size of the conductive auxiliary agent is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 10 ⁇ m, more preferably 0.02 to 5 ⁇ m, and 0, from the viewpoint of the electrical characteristics of the battery. It is more preferably .03 to 1 ⁇ m.
  • the “particle size” means the maximum distance L among the distances between any two points on the contour line of the conductive auxiliary agent.
  • the value of the "average particle size” is the average value of the particle size of the particles observed in several to several tens of fields using an observation means such as a scanning electron microscope (SEM) or a transmission electron microscope (TEM). The calculated value shall be adopted.
  • the shape (form) of the conductive auxiliary agent is not limited to the particle form, and may be a form other than the particle form, or may be a form practically used as a so-called filler-based conductive material such as carbon nanotubes.
  • the conductive auxiliary agent may be a conductive fiber whose shape is fibrous.
  • the conductive fibers include carbon fibers such as PAN-based carbon fibers and pitch-based carbon fibers, conductive fibers in which a metal having good conductivity and graphite are uniformly dispersed in synthetic fibers, and a metal such as stainless steel. Examples thereof include fibrous metal fibers, conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with metal, and conductive fibers in which the surface of organic fibers is coated with a resin containing a conductive substance. Among these conductive fibers, carbon fibers are preferable. Further, a polypropylene resin kneaded with graphene is also preferable.
  • the conductive auxiliary agent is a conductive fiber, its average fiber diameter is preferably 0.1 to 20 ⁇ m.
  • the positive electrode active material particles and the negative electrode active material particles may be coated electrode active material particles in which at least a part of the surface is coated with a coating layer containing a polymer compound.
  • the periphery of the electrode active material particles is coated with a coating layer, the volume change of the electrode composition is alleviated, and the expansion of the electrode can be suppressed. Further, the wettability of the coated electrode active material particles with respect to a non-aqueous solvent can be improved, and the time required for the step of allowing the electrode composition to absorb the electrolytic solution can be shortened.
  • the coated electrode active material particles when the positive electrode active material particles are used as the electrode active material particles are also referred to as coated positive electrode active material particles. Further, the coated electrode active material particles when the negative electrode active material particles are used as the electrode active material particles are also referred to as coated negative electrode active material particles.
  • those described as a resin for coating a non-aqueous secondary battery active material in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2017-054703 can be preferably used.
  • the coated electrode active material particles may be produced, for example, by mixing a polymer compound, electrode active material particles, and a conductive agent used if necessary, and when a conductive agent is used for the coating layer, the polymer compound and the conductive agent. May be produced by mixing the coating material with the electrode active material particles after preparing the coating material, or by mixing the polymer compound, the conductive agent and the electrode active material particles. You may.
  • the mixing order is not particularly limited, but after the electrode active material particles and the polymer compound are mixed, the conductive agent is added and further mixed. It is preferable to do so.
  • at least a part of the surface of the electrode active material particles is coated with a coating layer containing a polymer compound and a conductive agent used if necessary.
  • the same conductive agent as the conductive auxiliary agent constituting the electrode composition can be preferably used.
  • the electrolytic solution a known electrolytic solution containing an electrolyte and a non-aqueous solvent used for manufacturing a lithium ion battery can be used.
  • lithium salt-based electrolytes of inorganic acids such as LiPF 6 , LiBF 4 , LiSbF 6 , LiAsF 6 and LiClO 4.
  • a sulfonylimide-based electrolyte having fluorine atoms such as LiN (FSO 2 ) 2 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 and LiN (C 2 F 5 SO 2 ) 2 , and fluorine atoms such as LiC (CF 3 SO 2 ) 3 Examples thereof include sulfonylmethide electrolytes having.
  • LiPF 6 or LiN (FSO 2 ) 2 is preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics.
  • non-aqueous solvent those used in known electrolytic solutions can be used, and for example, a lactone compound, a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile can be used.
  • a lactone compound a cyclic or chain carbonate, a chain carboxylic acid ester, a cyclic or chain ether, a phosphoric acid ester, or a nitrile
  • Compounds, amide compounds, sulfones, sulfolanes and the like and mixtures thereof can be used.
  • lactone compound examples include a 5-membered ring ( ⁇ -butyrolactone, ⁇ -valerolactone, etc.) and a 6-membered ring lactone compound ( ⁇ -valerolactone, etc.).
  • Examples of the cyclic carbonate include propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate and the like.
  • Examples of the chain carbonate include dimethyl carbonate, methyl ethyl carbonate, diethyl carbonate, methyl-n-propyl carbonate, ethyl-n-propyl carbonate, di-n-propyl carbonate and the like.
  • Examples of the chain carboxylic acid ester include methyl acetate, ethyl acetate, propyl acetate, methyl propionate and the like.
  • Examples of the cyclic ether include tetrahydrofuran, tetrahydropyran, 1,3-dioxolane, 1,4-dioxane and the like.
  • Examples of the chain ether include dimethoxymethane and 1,2-dimethoxyethane.
  • Phosphate esters include trimethyl phosphate, triethyl phosphate, ethyl dimethyl phosphate, diethyl methyl phosphate, tripropyl phosphate, tributyl phosphate, tri (trifluoromethyl) phosphate, tri (trichloromethyl) phosphate, Tri (trifluoroethyl) phosphate, tri (triperfluoroethyl) phosphate, 2-ethoxy-1,3,2-dioxaphosphoran-2-one, 2-trifluoroethoxy-1,3,2- Examples thereof include dioxaphosphoran-2-one and 2-methoxyethoxy-1,3,2-dioxaphosphoran-2-one.
  • Examples of the nitrile compound include acetonitrile and the like.
  • Examples of the amide compound include DMF and the like.
  • Examples of the sulfone include dimethyl sulfone and diethyl sulfone.
  • One type of non-aqueous solvent may be used alone, or two or more types may be used in combination.
  • lactone compounds, cyclic carbonates, chain carbonates and phosphate esters are preferable from the viewpoint of battery output and charge / discharge cycle characteristics, and lactone compounds, cyclic carbonates and chains are more preferable.
  • a carbonic acid ester is particularly preferable, and a mixed solution of a cyclic carbonic acid ester and a chain carbonic acid ester is particularly preferable.
  • the most preferable is a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and dimethyl carbonate (DMC), or a mixed solution of ethylene carbonate (EC) and diethyl carbonate (DEC).
  • Known solution-drying electrode binders include starch, polyvinylidene fluoride (PVdF), polyvinyl alcohol (PVA), carboxymethyl cellulose (CMC), polyvinylpyrrolidone (PVP), polytetrafluoroethylene (PTFE), and styrene-butadiene. Examples thereof include rubber (SBR), polyethylene (PE) and polypropylene (PP).
  • the content of the known electrode binder is preferably 2% by weight or less, and more preferably 0 to 0.5% by weight, based on the total weight of the electrode composition.
  • the electrode composition preferably contains an adhesive resin instead of a known electrode binder.
  • the electrode composition contains the above-mentioned solution-drying type known electrode binder, it is necessary to integrate the electrode composition by performing a drying step after forming the compression molded product.
  • the electrode composition contains an adhesive resin, the electrode composition needs to be integrated.
  • the electrode composition can be integrated with a slight pressure at room temperature without performing a drying step. When the drying step is not performed, the compression molded product does not shrink or crack due to heating, which is preferable.
  • the solution-drying type electrode binder means one that dries and solidifies by volatilizing the solvent component to firmly fix the electrode active material particles to each other.
  • the adhesive resin means a resin having adhesiveness (property of adhering by applying a slight pressure without using water, a solvent, heat, etc.). Solution-drying electrode binders and adhesive resins are different materials.
  • the adhesive resin As the adhesive resin, a small amount of an organic solvent is mixed with a polymer compound (such as the resin for coating a non-aqueous secondary battery active material described in JP-A-2017-054703) constituting the coating layer, and the glass transition thereof is performed. Those whose temperature is adjusted to room temperature or lower and those described as an adhesive in JP-A No. 10-255805 can be preferably used.
  • the weight ratio of the adhesive resin contained in the electrode composition is preferably 0 to 2% by weight based on the weight of the electrode composition.
  • Examples of the material constituting the current collector include copper, aluminum, titanium, stainless steel, nickel and alloys thereof, as well as calcined carbon, a conductive polymer and conductive glass. Further, a resin current collector composed of a conductive agent and a resin may be used. From the viewpoint of increasing the joint strength with the frame-shaped member, a resin current collector is preferable.
  • the current collector when the electrode composition arranged on the current collector is a positive electrode composition containing positive electrode active material particles is also referred to as a positive electrode current collector.
  • a current collector in the case where the electrode composition arranged on the current collector is a negative electrode composition containing negative electrode active material particles is also referred to as a negative electrode current collector.
  • the same conductive agent as the conductive auxiliary agent contained in the electrode composition can be preferably used as the conductive agent constituting the resin current collector.
  • the resins constituting the resin current collector include polyethylene (PE), polypropylene (PP), polymethylpentene (PMP), polycycloolefin (PCO), polyethylene terephthalate (PET), polyether nitrile (PEN), and polytetra.
  • Fluoroethylene PTFE
  • SBR styrene-butadiene rubber
  • PAN polyacrylonitrile
  • PMA polymethylacrylate
  • PMMA polymethylmethacrylate
  • PVdF polyvinylidene fluoride
  • epoxy resin silicone resin or a mixture thereof.
  • PE polyethylene
  • PP polypropylene
  • PMP polymethylpentene
  • PCO polycycloolefin
  • the resin constituting the resin current collector has the same polarity as the resin constituting the frame-shaped member. That is, when the resin constituting the frame-shaped member has a polar group, it is preferable that the resin constituting the resin current collector also has a polar group. On the contrary, when the resin constituting the frame-shaped member does not have a polar group, it is preferable that the resin constituting the resin current collector also does not have a polar group.
  • Examples of the method for manufacturing the electrode for a lithium ion battery include a step of forming a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. in an annular shape to obtain a frame-shaped member, and a step of arranging the frame-shaped member on a current collector. , A method including a step of filling an electrode composition containing electrode active material particles inside the frame-shaped member.
  • the material bonding step is not required when preparing the frame-shaped member.
  • the frame-shaped member is made of a single material, the scrap material can be easily recycled, and the frame-shaped member can be manufactured by integral molding such as injection molding in which no scrap material is generated.
  • Examples of the method for forming the polyolefin in an annular shape include a method in which the polyolefin once formed into a film is punched out in an annular shape, and a method such as injection molding.
  • the scrap material is made of a single material, so that it is easy to recycle and is excellent in recyclability.
  • injection molding a small amount of offcuts such as runners are generated, but since the offcuts are made of a single material, it is easy to recycle and is excellent in recyclability.
  • the method for forming a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. into a film is not particularly limited, and examples thereof include extrusion molding, inflation method, T-die method, solution casting method, and calendar method.
  • the film obtained by these methods may be stretched or the like if necessary.
  • the stretching may be uniaxial stretching or biaxial stretching.
  • a commercially available film may be cut into a predetermined shape and used.
  • the method of filling the electrode composition containing the electrode active material particles inside the frame-shaped member is not particularly limited, but the frame-shaped member is arranged so that the bottom surface is provided in the space formed by the frame-shaped member, and the frame-shaped member is arranged in the space. Examples thereof include a method of filling an electrode composition containing electrode active material particles.
  • the lithium ion battery includes an electrode for the lithium ion battery.
  • the lithium ion battery may include at least one of a positive electrode for a lithium ion battery and a negative electrode for a lithium ion battery, which are electrodes for the lithium ion battery.
  • the first aspect is the case where both the positive electrode for the lithium ion battery and the negative electrode for the lithium ion battery are provided
  • the second aspect is the case where only the positive electrode for the lithium ion battery is provided
  • the third aspect is the case where only the negative electrode for the lithium ion battery is provided. Will be described below.
  • the first aspect of the lithium ion battery is a positive electrode current collector, a positive electrode composition containing positive electrode active material particles arranged on the positive electrode current collector, and a positive electrode arranged on the positive electrode current collector and the positive electrode. It contains a positive electrode frame-shaped member arranged in a ring shape so as to surround the periphery of the composition, a positive electrode for a lithium ion battery, a negative electrode current collector, and negative electrode active material particles arranged on the negative electrode current collector.
  • a negative electrode for a lithium ion battery comprising a negative electrode composition, a negative electrode frame-like member arranged on the negative electrode current collector and annularly arranged so as to surround the periphery of the negative electrode composition, and the positive electrode composition.
  • a lithium ion battery comprising the positive electrode frame-shaped member and a separator bonded to the negative electrode frame-shaped member, which is arranged between the object and the negative electrode composition, and the positive electrode frame-shaped member is the positive electrode.
  • the current collector and the separator are joined, the negative electrode frame-shaped member joins the negative electrode current collector and the separator, and both the positive electrode frame-shaped member and the negative electrode frame-shaped member are joined. It is characterized by being composed of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the positive electrode frame-shaped member arranged in an annular shape so as to surround the periphery of the positive electrode composition
  • the negative electrode frame-shaped member arranged in an annular shape so as to surround the negative electrode composition.
  • Both are made of polyolefins having a melting point of 75 to 90 ° C. Therefore, when the positive electrode for a lithium ion battery and the negative electrode for a lithium ion battery are joined to a separator and a current collector to manufacture a lithium ion battery, it is possible to operate at a low temperature.
  • both the positive electrode frame-shaped member and the negative electrode frame-shaped member are composed of a single material of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C., a material bonding step is not required when preparing the frame-shaped member. ..
  • the frame-shaped member is made of a single material, it is easy to recycle the scraps even when the scraps are generated. Further, the frame-shaped member can be manufactured by integral molding such as injection molding in which scraps are less likely to be generated. For the above reasons, the first aspect of the lithium ion battery can suppress the manufacturing cost.
  • FIG. 34 is a cross-sectional view schematically showing an example of the first aspect of the lithium ion battery of the present invention.
  • the positive electrode composition 11 containing the positive electrode active material particles and the negative electrode composition 12 containing the negative electrode active material particles are arranged so as to face each other via the separator 40. ..
  • a positive electrode frame-shaped member 21 is arranged in an annular shape so as to surround the positive electrode composition 11.
  • a negative electrode frame-shaped member 22 is arranged in an annular shape so as to surround the negative electrode composition 12.
  • One main surface of the positive electrode composition 11 is in contact with the separator 40, and the other main surface is in contact with the positive electrode current collector 31.
  • the positive electrode current collector 31 and the separator 40 are joined by a positive electrode frame-shaped member 21.
  • One main surface of the negative electrode composition 12 is in contact with the separator 40, and the other main surface is in contact with the negative electrode current collector 32.
  • the negative electrode current collector 32 and the separator 40 are joined by a negative electrode frame-shaped member 22.
  • the positive electrode for a lithium ion battery and the negative electrode for a lithium ion battery constituting the first aspect of the lithium ion battery are also examples of electrodes for a lithium ion battery.
  • the second aspect of the lithium ion battery is a positive electrode current collector, a positive electrode composition containing positive electrode active material particles arranged on the positive electrode current collector, and a positive electrode arranged on the positive electrode current collector and the positive electrode. It contains a positive electrode frame-shaped member arranged in a ring shape so as to surround the periphery of the composition, a positive electrode for a lithium ion battery, a negative electrode current collector, and negative electrode active material particles arranged on the negative electrode current collector.
  • a lithium ion battery comprising a negative electrode active material, a negative electrode for a lithium ion battery, and a separator arranged between the positive electrode composition and the negative electrode composition and bonded to the positive electrode frame-shaped member.
  • the plan view shape of the positive electrode frame-shaped member is larger than the plan view shape of the separator, and the positive electrode frame-shaped member joins the positive electrode current collector and the separator, and is outward from the separator.
  • the protruding positive electrode frame-shaped member joins the positive electrode current collector and the negative electrode current collector, and the positive electrode frame-shaped member is made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the positive electrode frame-shaped member arranged in an annular shape so as to surround the periphery of the positive electrode composition is made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. Therefore, when the positive electrode for a lithium ion battery and the negative electrode for a lithium ion battery are joined to a separator and a current collector to manufacture a lithium ion battery, it is possible to operate at a low temperature. Further, since the positive electrode frame-shaped member is made of a single material of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C., a material bonding step is not required when preparing the frame-shaped member.
  • the frame-shaped member is made of a single material, it is easy to recycle the scraps even when the scraps are generated. Further, the frame-shaped member can be manufactured by integral molding such as injection molding in which scraps are less likely to be generated. Further, the step of preparing the negative electrode frame-shaped member becomes unnecessary, and the manufacturing process can be reduced. For the above reasons, the second aspect of the lithium ion battery can suppress the manufacturing cost.
  • the negative electrode for a lithium ion battery which constitutes the second aspect of the lithium ion battery, is not a negative electrode for a lithium ion battery because it does not have a negative electrode frame-shaped member.
  • the negative electrode current collector instead of the negative electrode frame-shaped member joining the negative electrode current collector and the separator, has the positive electrode current collector by the positive electrode frame-shaped member protruding outward from the separator. It has the same configuration as the first aspect of the lithium ion battery except that it is bonded to the body.
  • a third aspect of the lithium ion battery is a negative electrode current collector, a negative electrode composition containing negative electrode active material particles arranged on the negative electrode current collector, and a negative electrode composition arranged on the negative electrode current collector and the negative electrode. It contains a negative electrode frame-shaped member arranged in a ring shape so as to surround the periphery of the composition, a negative electrode for a lithium ion battery, a positive electrode current collector, and positive electrode active material particles arranged on the positive electrode current collector.
  • a lithium ion battery comprising a positive electrode active material, a positive electrode for a lithium ion battery composed of a positive electrode active material, and a separator arranged between the positive electrode composition and the negative electrode composition and bonded to the negative electrode frame-shaped member.
  • the plan view shape of the negative electrode frame-shaped member is larger than the plan view shape of the separator, and the negative electrode frame-shaped member joins the negative electrode current collector and the separator, and is outward from the separator.
  • the protruding negative electrode frame-shaped member joins the negative electrode current collector and the positive electrode current collector, and the negative electrode frame-shaped member is made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the negative electrode frame-shaped member arranged in an annular shape so as to surround the negative electrode composition is made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C. Therefore, when the positive electrode for a lithium ion battery and the negative electrode for a lithium ion battery are joined to a separator and a current collector to manufacture a lithium ion battery, it is possible to operate at a low temperature. Further, since the negative electrode frame-shaped member is made of a single material of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C., a material bonding step is not required when preparing the frame-shaped member.
  • the frame-shaped member is made of a single material, it is easy to recycle the scraps even when the scraps are generated. Further, the frame-shaped member can be manufactured by integral molding such as injection molding in which scraps are less likely to be generated. Further, the step of preparing the positive electrode frame-shaped member becomes unnecessary, and the manufacturing process can be reduced. For the above reasons, the third aspect of the lithium ion battery can suppress the manufacturing cost.
  • the positive electrode for a lithium ion battery which constitutes the third aspect of the lithium ion battery, is not a positive electrode for a lithium ion battery because it does not have a positive electrode frame-shaped member.
  • the negative electrode frame-shaped member protruding outward from the separator causes the negative electrode current collector to collect the positive electrode. It has the same configuration as the first aspect of the lithium ion battery except that it is bonded to the body.
  • the positive electrode and separator for a lithium ion battery of the present invention and the negative electrode for a lithium ion battery of the present invention are opposed to each other by a positive electrode composition and a negative electrode composition via a separator.
  • the positive electrode current collector and the separator are joined by the positive electrode frame-shaped member, the negative electrode current collector and the separator are joined by the negative electrode frame-shaped member, and the battery exterior is required. There is a method of accommodating it in the body.
  • FIG. 35 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method for manufacturing a first aspect of a lithium ion battery using electrodes for a lithium ion battery.
  • a positive electrode 1 for a lithium ion battery including a positive electrode current collector 31, a positive electrode composition 11, and a positive electrode frame-shaped member 21 and a lithium ion composed of a negative electrode current collector 32, a negative electrode composition 12, and a negative electrode frame-shaped member 22.
  • the negative electrode 2 for a battery is laminated via a separator 40 so that the positive electrode composition 11 and the negative electrode composition 12 face each other, and heat-pressed to obtain a lithium ion battery 100.
  • the lithium ion battery 100 may be housed in the battery exterior, if necessary.
  • the stacking direction in which the positive electrode for the lithium ion battery, the separator and the negative electrode for the lithium ion battery are laminated is not particularly limited, and may be the vertical direction as shown in FIG. 35 or the horizontal direction. It may be.
  • the positive electrode for a lithium ion battery, the negative electrode for a lithium ion battery, and the separator in the vertical direction it is preferable to arrange the negative electrode for a lithium ion battery so that the negative electrode is on the upper side.
  • the weight of the negative electrode composition is generally lighter than that of the positive electrode composition, so that when the electrode for a lithium ion battery is turned inside out in a state containing a non-aqueous electrolyte solution, the negative electrode composition is more than the positive electrode composition. This is because the shape is less likely to collapse.
  • the negative electrode for a lithium ion battery is placed so that the negative electrode composition faces upward.
  • the separator is brought into contact with the surface of the negative electrode composition.
  • the non-aqueous electrolytic solution contained in the negative electrode composition soaks into the separator, and at the same time, the separator adheres to the negative electrode composition.
  • the separator attached to the negative electrode composition, the negative electrode for the lithium ion battery and the separator are turned inside out and placed on the positive electrode for the lithium ion battery placed so that the positive electrode composition faces upward to obtain a laminate. Be done.
  • a non-aqueous electrolytic solution is applied to the electrode composition, if necessary. May be good.
  • the positive electrode current collector and the negative electrode current collector are joined by the positive electrode frame-shaped member protruding to the outside of the separator without using the negative electrode frame-shaped member. Aspects can be manufactured. Further, in the method shown in FIG. 35, the lithium ion battery of the present invention is formed by joining the positive electrode current collector and the negative electrode current collector with the negative electrode frame-shaped member protruding outside the separator without using the positive electrode frame-shaped member. The third aspect of the above can be manufactured.
  • the polyolefin constituting the positive electrode frame-shaped member 21 and the polyolefin constituting the negative electrode frame-shaped member 22 may be the same, but may be different.
  • a separator is arranged on a positive electrode for a lithium ion battery arranged on a positive electrode current collector, and a positive electrode current is collected.
  • the body and the separator are heat-bonded.
  • the positive electrode current collector heat-bonded onto the negative electrode for the lithium-ion battery arranged on the negative electrode current collector, the positive electrode for the lithium-ion battery and the separator are heat-bonded so that the separator contacts the negative electrode for the lithium-ion battery.
  • Examples thereof include a method in which the negative electrode is placed on the negative electrode for a lithium ion battery arranged on the negative electrode current collector, and the negative electrode current collector and the separator are heat-bonded. Such a method is particularly effective when the electrode composition has high fluidity and the electrode composition is easily deformed when the electrode for a lithium ion battery and the separator are thermocompression bonded.
  • a plurality of battery constituent units obtained by laminating a positive electrode for a lithium ion battery, a separator, and a negative electrode for a lithium ion battery so that the positive electrode composition and the negative electrode composition face each other via a separator are used.
  • Examples thereof include a method of connecting the batteries in series or in parallel and accommodating them in the battery exterior as needed.
  • Thermocompression bonding is an example of a method of joining the current collector and the separator with a frame-shaped member. Since the frame-shaped member is made of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C., thermocompression bonding is easy. Further, by heating the frame-shaped member by a method such as ultrasonic heating or laser heating, the current collector and the separator can be joined by the frame-shaped member.
  • the separator a porous film made of polyethylene or polypropylene, a laminated film of a porous polyethylene film and a porous polypropylene, a non-woven fabric made of synthetic fibers (polyester fiber, aramid fiber, etc.) or glass fiber, and silica on the surface thereof.
  • Known separators for lithium-ion batteries such as those to which ceramic fine particles such as alumina and titania are attached. Of these, the separator is preferably a porous film made of polypropylene.
  • the thickness of the separator is not particularly limited, but it is preferably 10 to 1000 ⁇ m.
  • the plan view shape of the separator is preferably smaller than the outer shape of the frame-shaped member in the plan view and larger than the outer shape of the electrode composition filled inside the frame-shaped member.
  • ⁇ Production Example 1 Preparation of coating polymer compound and its solution> 407.9 parts of DMF was charged into a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, a reflux condenser, a dropping funnel and a nitrogen gas introduction tube, and the temperature was raised to 75 ° C. Next, a monomer compound solution containing 242.8 parts of methacrylic acid, 97.1 parts of methyl methacrylate, 242.8 parts of 2-ethylhexyl methacrylate, and 116.5 parts of DMF, and 2,2'-azobis (2,4-dimethyl).
  • ⁇ Manufacturing example 2 Preparation of electrolytic solution> An electrolytic solution was prepared by dissolving LiN (FSO 2 ) 2 in a mixed solvent (volume ratio 1: 1) of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) at a ratio of 1.0 mol / L.
  • a mixed solvent volume ratio 1: 1 of ethylene carbonate (EC) and propylene carbonate (PC) at a ratio of 1.0 mol / L.
  • ⁇ Production Example 3 Preparation of Coated Positive Electrode Active Material Particles> Put 93.7 parts of positive electrode active material powder (LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder, volume average particle diameter 4 ⁇ m) into the universal mixer High Speed Mixer FS25 [manufactured by EarthTechnica Co., Ltd.]. With stirring at room temperature and 720 rpm, one part of the coating polymer compound solution obtained in Production Example 1 was added dropwise over 2 minutes, and the mixture was further stirred for 5 minutes.
  • positive electrode active material powder LiNi 0.8 Co 0.15 Al 0.05 O 2 powder, volume average particle diameter 4 ⁇ m
  • ⁇ Production Example 4 Preparation of Coated Negative Electrode Active Material Particles> Put 100 parts of non-graphitizable carbon [Carbotron (registered trademark) PS (F) manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd.] as negative electrode active material particles into the universal mixer high speed mixer FS25 [manufactured by EarthTechnica]. , At room temperature, stirred at 720 rpm, 6 parts of the coating polymer compound solution obtained in Production Example 1 was added dropwise over 2 minutes, and the mixture was further stirred for 5 minutes.
  • Non-graphitizable carbon Carbotron (registered trademark) PS (F) manufactured by Kureha Battery Materials Japan Co., Ltd.
  • a positive electrode composition was prepared by mixing 95 parts of the coated positive electrode active material particles prepared in Production Example 3, 5 parts of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 30 parts of the electrolytic solution prepared in Production Example 2. Subsequently, the positive electrode frame-shaped member having a thickness of 150 ⁇ m produced in Production Example 7 is placed on the resin current collector A (15 mm ⁇ 15 mm) produced in Production Example 5, and the positive electrode composition is formed inside the positive electrode frame-shaped member. By filling the material, a positive electrode for a lithium ion battery was produced.
  • a negative electrode composition was prepared by mixing 99 parts of the coated negative electrode active material particles prepared in Production Example 4, 1 part of acetylene black as a conductive auxiliary agent, and 30 parts of the electrolytic solution prepared in Production Example 2. Subsequently, the negative electrode frame-shaped member produced in Production Example 8 is placed on the surface of the resin current collector B (15 mm ⁇ 15 mm) produced in Production Example 6, and the negative electrode composition is filled inside the negative electrode frame-shaped member. By doing so, a negative electrode for a lithium ion battery was manufactured.
  • a flat plate-shaped cell guard 3501 made of PP, 25 ⁇ m in thickness, 13 mm ⁇ 13 mm in plan view
  • the separator and the negative electrode for the lithium ion battery were turned over and placed on the positive electrode for the lithium ion battery so that the separator was in contact with the positive electrode composition.
  • the laminate is heated at 120 ° C. using a heat seal tester, the positive electrode current collector and the separator are thermocompression bonded by the positive electrode frame-shaped member, and the negative electrode current collector and the separator are heated by the negative electrode frame-shaped member.
  • the lithium ion battery according to Example 1 was produced.
  • Judgment was made based on the following criteria from the peel strength between the positive electrode current collector and the separator (positive electrode peel strength) and the peel strength between the negative electrode current collector and the separator (negative electrode peel strength).
  • positive electrode peel strength Both the positive electrode peeling strength and the negative electrode peeling strength are 2.5 N / 10 mm or more.
  • Either one of the positive electrode peeling strength and the negative electrode peeling strength is 2.5 N / 10 mm or more, but the other is 2.0 N / 10 mm or more and less than 2.3 N / 10 mm.
  • Both the positive electrode peeling strength and the negative electrode peeling strength are 2.0 N / 10 mm or more and less than 2.3 N / 10 mm.
  • X Both the positive electrode peeling strength and the negative electrode peeling strength are less than 2.0 N / 10 mm.
  • ⁇ No need for bonding process and punching process.
  • ⁇ No bonding process is required, but scraps are generated by the punching process.
  • X A bonding process is required, and scraps are generated by the punching process.
  • Recyclability ⁇ : All generated scraps can be recycled. ⁇ : If the generated scraps are separated by resin, some of them can be recycled. ⁇ : Recyclable is not possible because the generated scraps cannot be separated for each resin.
  • Examples 2 to 3> A lithium ion battery electrode (positive electrode), a lithium ion battery electrode (negative electrode), and a lithium ion battery were manufactured in the same procedure as in Example 1 except that the combination of frame-shaped members was changed as shown in Table 2. The low-temperature adhesiveness, peeling strength, shortening of the frame-shaped member manufacturing process, and recyclability in the manufacturing process were evaluated. The results are shown in Table 2. Since the lithium ion batteries according to the first to third embodiments are lithium ion batteries including an electrode for a lithium ion battery provided with a positive electrode frame-shaped member and a negative electrode for a lithium ion battery provided with a negative electrode frame-shaped member, the lithium ion battery is a lithium ion battery. It corresponds to the first aspect of the lithium ion battery of the present invention.
  • Resin A A positive electrode frame-shaped member having the same shape as the pre-punched shape and having a thickness of 1000 ⁇ m was produced by injection molding using Melsen (registered trademark) G (melting point: 77 ° C.) manufactured by Tosoh Corporation.
  • a positive electrode for a lithium ion battery is produced using the obtained positive electrode frame-shaped member, a separator is brought into contact with the positive electrode composition of the positive electrode for a lithium ion battery and attached, and then the negative electrode composition is placed on the negative electrode current collector. It was placed on a negative electrode for a lithium ion battery (without a negative electrode frame-shaped member) in the state of being subjected to thermal pressure bonding.
  • a positive electrode frame-shaped member joins the separator and the positive electrode resin current collector, and a positive electrode frame-shaped member protruding outside the separator joins the positive electrode resin current collector and the negative electrode resin current collector to form a lithium ion battery. Obtained.
  • the low-temperature adhesiveness, peel strength, shortening of the frame-shaped member manufacturing process, and recyclability in the manufacturing process were evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2. However, in the measurement sample for measuring the negative electrode peeling strength, the center 80% of the positive electrode current collector and the negative electrode current collector in the width direction was thermocompression bonded by the positive electrode frame-shaped member.
  • the lithium ion battery according to the fourth embodiment includes an electrode for a lithium ion battery provided with a positive electrode frame-shaped member, but is a lithium ion battery not provided with a negative electrode frame-shaped member. Therefore, the second aspect of the lithium ion battery is provided. Corresponds to.
  • the method for manufacturing a lithium-ion battery using the electrode for a lithium-ion battery of the present invention is excellent in process shortening and highly recyclable, so that the manufacturing cost can be suppressed. Further, from the results of Examples 1 and 3, it was confirmed that the positive electrode peeling strength was higher when the positive electrode frame-shaped member was made of resin B than when it was made of resin A. Further, from the results of Examples 2 and 3, it was confirmed that the negative electrode peeling strength was higher when the negative electrode frame-shaped member was made of resin B than when it was made of resin A. Furthermore, it was confirmed that the lithium ion battery can be manufactured without any problem even when only the above positive electrode for the lithium ion battery is used.
  • the electrodes for lithium ion batteries described above are particularly useful as electrodes for bipolar secondary batteries and lithium ion secondary batteries used for mobile phones, personal computers, hybrid vehicles and electric vehicles.
  • the electrode for a lithium ion battery of one embodiment is arranged on the current collector, an electrode composition containing electrode active material particles arranged on the current collector, and the current collector. Further, the electrode composition is composed of a frame-shaped member arranged in an annular shape so as to surround the periphery of the electrode composition, and the frame-shaped member is made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the electrode active material particles may be coated electrode active material particles in which at least a part of the surface is coated with a coating layer containing a polymer compound.
  • It may be a lithium ion battery provided with the electrode for the lithium ion battery of the above aspect.
  • the lithium ion battery of the above aspect is A positive electrode current collector, a positive electrode composition containing positive electrode active material particles arranged on the positive electrode current collector, and an annular shape arranged on the positive electrode current collector and surrounding the positive electrode composition.
  • a positive electrode frame-shaped member arranged in, a positive electrode for a lithium ion battery, and a positive electrode.
  • a lithium ion battery comprising the positive electrode frame-shaped member and a separator bonded to the negative electrode frame-shaped member, which is arranged between the positive electrode composition and the negative electrode composition.
  • the positive electrode frame-shaped member joins the positive electrode current collector and the separator.
  • the negative electrode frame-shaped member joins the negative electrode current collector and the separator.
  • Both the positive electrode frame-shaped member and the negative electrode frame-shaped member may be made of polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • the lithium ion battery of the above aspect is A positive electrode current collector, a positive electrode composition containing positive electrode active material particles arranged on the positive electrode current collector, and an annular shape arranged on the positive electrode current collector and surrounding the positive electrode composition.
  • a positive electrode frame-shaped member arranged in, a positive electrode for a lithium ion battery, and a positive electrode.
  • a negative electrode for a lithium ion battery comprising a negative electrode current collector and a negative electrode active material containing negative electrode active material particles arranged on the negative electrode current collector, and arranged between the positive electrode composition and the negative electrode composition.
  • a lithium ion battery comprising a separator bonded to the positive electrode frame-shaped member.
  • the plan view shape of the positive electrode frame-shaped member is larger than the plan view shape of the separator.
  • the positive electrode frame-shaped member joins the positive electrode current collector and the separator.
  • the positive electrode frame-shaped member protruding outward from the separator joins the positive electrode current collector and the negative electrode current collector.
  • the positive electrode frame-shaped member may be made of a polyolefin having a melting point of 75 to 90 ° C.
  • a battery having high industrial applicability which has a simple configuration in which a region for forming a through hole provided in a lithium ion battery is reduced, can suppress a temperature rise of the battery.
  • the system can be provided.

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Abstract

電池システムは、リチウムイオン単電池（１）が複数積層され、貫通孔（３ａ，３ｂ）が形成された積層型電池モジュール（１００）、ガス供給部（３１）、冷却液供給部（３２）、温度センサ（３５）、温度センサ（３５）からの信号に基づいて通常制御モードと高温制御モードとを切り替え制御する制御部（３６）を備える。制御部（３６）は、通常制御モード時には、貫通孔（３ａ，３ｂ）にガスを供給するようにガス供給部（３１）を制御すると共に、冷却液の供給を停止するように冷却液供給部（３２）を制御し、高温制御モード時には、ガスが供給される貫通孔（３ａ，３ｂ）に冷却液を供給するように冷却液供給部（３２）を制御すると共に、ガスの供給を停止するようにガス供給部（３１）を制御する。この電池システムによれば、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池の温度上昇が抑制される。

Description

電池システム
　本発明は、リチウムイオン単電池が複数積層された積層型電池モジュールを有する電池システムに関するものである。
　従来より、例えば車載用のバッテリとして、リチウムイオン二次電池等の電池が適用されている。リチウムイオン二次電池では、充電・放電の過程において、その内部抵抗により発熱が生じ、特に大電流が通過する大型電池においては発熱量が大きい。そのため、電池の温度上昇を抑制すべく、空冷を行うための空気を流す貫通孔や、より高い冷却効果を得るための冷却水を流す貫通孔を電池内部に設ける工夫がなされている。
特開平１１－７３９８４号公報 特開２０１７－１３４８８７号公報 特開２００７－１８５７３号公報 特開２０１８－１２５２１３号公報 特開２０１９－０５３８７７号公報
　しかしながら、従来技術のように用途別の貫通孔がそれぞれ電池内部に設けられると、電池内部における貫通孔の形成領域の割合がその分大きくなり、電池容量の低下を招くという問題がある。また、用途別の貫通孔が設けられる場合、特許文献１に記載されているように電池の貫通孔（流路）に別部材を連結する構成とすると、部材点数が増加して構成が複雑になるという問題もある。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池の温度上昇を抑制することを可能とする電池システムを提供することを目的とする。
　本発明者らは、上記のような知見に基づいて鋭意検討を重ねた結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
　［１］
　樹脂集電体層を含む正極集電体及び前記正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、樹脂集電体層を含む負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に配置されるセパレータと、を備えるリチウムイオン単電池が複数積層されてなり、積層方向に貫通する貫通孔が形成された積層型電池モジュールと、
　前記貫通孔に第１ガスを供給するガス供給部と、
　前記貫通孔に冷却液を供給する冷却液供給部と、
　前記積層型電池モジュールの温度を検知する温度センサと、
　前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、通常制御モードと高温制御モードとを切り替え制御する制御部と、
　を備えており、
　前記制御部は、前記通常制御モード時には、前記貫通孔に前記第１ガスを供給するように前記ガス供給部を制御すると共に、前記冷却液の供給を停止するように前記冷却液供給部を制御し、
　前記制御部は、前記高温制御モード時には、前記第１ガスが供給される前記貫通孔に前記冷却液を供給するように前記冷却液供給部を制御すると共に、前記第１ガスの供給を停止するように前記ガス供給部を制御することを特徴とする電池システム。
　［２］
　前記通常制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が第１範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであり、
　前記高温制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が前記第１範囲よりも高い第２範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであることを特徴とする［１］に記載の電池システム。
　［３］
　前記貫通孔内の湿度を検知する湿度センサと、
　前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記貫通孔内に第２ガスを供給するエアコンプレッサと、
　を更に備えており、
　前記制御部は、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を制御することを特徴とする［１］又［２］に記載の電池システム。
　［４］
　前記制御部は、前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記エアコンプレッサから前記貫通孔内に前記第２ガスを供給し、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて前記貫通孔内の湿度が外気の湿度の所定範囲内に入ったと判定した場合に、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を停止することを特徴とする［３］に記載の電池システム。
　［５］
　前記ガス供給部は前記エアコンプレッサを兼ねており、前記第１ガスと前記第２ガスとが同一のガスであることを特徴とする［３］又は［４］に記載の電池システム。
　［６］
　前記貫通孔は、前記積層型電池モジュールに形成された貫通孔であり、
　前記貫通孔の内周面を覆う補強部材が設けられていることを特徴とする［１］～［５］のいずれかに記載の電池システム。
　［７］
　前記正極集電体及び前記負極集電体は、導電性フィラーを有する導電性樹脂組成物を含み、
　前記正極活物質層及び前記負極活物質層は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材で被覆された被覆電極活物質粒子を含むことを特徴とする［１］～［６］のいずれかに記載の電池システム。
　［８］
　前記積層型電池モジュールを収容する収容部と、
　前記収容部内に液体を供給する液体供給部と、
　を更に備えており、
　前記制御部は、前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、異常制御モードに切り替え制御し、前記異常制御モード時には、前記積層型電池モジュールを水没させるように前記液体供給部からの前記液体の供給を制御することを特徴とする［１］～［７］のいずれかに記載の電池システム。
　［９］
　前記液体供給部は、前記貫通孔内に螺旋状に配された液冷管を有しており、前記液冷管内に前記液体を供給することを特徴とする［８］に記載の電池システム。
　［１０］
　前記液冷管は、前記貫通孔内の中央部位で最も配置密度が高いことを特徴とする［９］に記載の電池システム。
　本発明によれば、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池の温度上昇を抑制することができる。
図１Ａは、第１の実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュールを示す概略斜視図である。 図１Ｂは、図１Ａの積層型電池モジュールのＩ－Ｉ’に沿った概略断面図である。 図１Ｃは、第１の実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュールの構成要素であるリチウムイオン単電池の貫通孔の存在しない部位における概略断面図である。 図２は、第１の実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。 図３は、第２の実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。 図４Ａは、第３の実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール及び冷却液供給部について、その一部を切り欠いて断面を部分的に示した概略斜視図である。 図４Ｂは、図４Ａの積層型電池モジュールの一部を切り欠いて断面を部分的に示した概略斜視図である。 図５は、第３の実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。 図６は、積層型電池モジュールが水没した様子を示す模式図である。 図７Ａは、第１の態様による電池構造を示す概略斜視図である。 図７Ｂは、図７Ａの電池構造のＩ－Ｉ’に沿った概略断面図である。 図８は、リチウムイオン二次電池を組電池とした場合の電池構造を示す概略断面図である。 図９は、電池構造を備えた電子機器を示す概略斜視図である。 図１０Ａは、電池構造を電子機器内に固定するための粘着シートの一例を示す概略平面図である。 図１０Ｂは、電池構造を電子機器内に固定するための粘着シートの他の例を示す概略平面図である。 図１１は、電池構造を電子機器から剥離する際の様子を示す概略斜視図である。 図１２Ａは、第１の態様の比較例における電池構造を、電子機器のケースから引き剥がす際に要する引張力を説明するための概略側面図である。 図１２Ｂは、第１の態様における電池構造を、電子機器のケースから引き剥がす際に要する引張力を説明するための概略側面図である。 図１３Ａは、第１の態様の変形例による電池構造を示す概略斜視図である。 図１３Ｂは、図１３Ａの電池構造のＩ－Ｉ’に沿った概略断面図である。 図１４は、第２の態様による電池構造の除去システムの概略構成を示す模式図である。 図１５Ａは、電池構造の外装フィルム１０２の摘み部１０２ａに設けられた標識を示す概略平面図である。 図１５Ｂは、図１５Ａの摘み部１０２ａの部分を拡大して示す概略平面図である。 図１６は、第２の態様による電池構造の除去方法を示すフローチャートである。 図１７は、図１６のステップＳ５を詳述するフローチャートである。 図１８は、ステップＳ５の剥離工程における、ロボットアーム３２の引張方向への移動量と引張力との関係を示す特性図である。 図１９は、組電池を構成する単電池の一例を模式的に示す断面図である。 図２０は、枠部材と積層単位の間の隙間の定め方を説明するための上面図である。 図２１は、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差が大きく、枠部材と積層単位の間の隙間が大きい単電池の一例を模式的に示す断面図である。 図２２は、図２１に示す単電池を積層した組電池の一例を模式的に示す断面図である。 図２３は、図１９に示す単電池を積層した組電池の一例を模式的に示す断面図である。 図２４は、組電池を構成する単電池の別の一例を模式的に示す断面図である。 図２５は、組電池の外側に段差充填材を設けた組電池の一例を模式的に示す断面図である。 図２６は、実施例１のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。 図２７は、実施例２のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。 図２８は、比較例１のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。 図２９は、比較例２のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。 図３０は、比較例３のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。 図３１は、実施例５のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。 図３２は、リチウムイオン電池用電極の一例を模式的に示す斜視図である。 図３３は、図３２におけるＡ－Ａ線断面図である。 図３４は、リチウムイオン電池の一例を模式的に示す断面図である。 図３５は、リチウムイオン電池用電極を用いてリチウムイオン電池の一態様を作製する方法の一例を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　［第１の実施形態］
　先ず、第１の実施形態として、発熱したリチウムイオン電池を冷却する電池システムについて、図面を参照しながら詳細に説明する。この電池システムは、例えば車載用バッテリ等として用いられる。
　図１Ａ～図１Ｃは、本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュールを示す模式図であり、図１Ａが概略斜視図、図１Ｂが図１ＡのＩ－Ｉ’に沿った概略断面図、図１Ｃがリチウムイオン単電池の貫通孔の存在しない部位における概略断面図である。
　本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール１００は、リチウムイオン単電池１が複数積層されて直列に接続された組電池１０を備える。なお、図１Ｂでは、図示の便宜上、リチウムイオン単電池１が４層積層された様子を例示するが、リチウムイオン単電池１を数十層～数百層積層する場合がある。
　リチウムイオン単電池１は、正極電極１１及び負極電極１３がセパレータ１２を介して積層され、正極電極１１、セパレータ１２、及び負極電極１３の外周部を取り囲み封止するシール部１４が設けられ、封止された内部に電解液が封入されて構成されている。正極電極１１は、正極樹脂集電体２１及び正極活物質層２２が積層されてなる。負極電極１３は、負極樹脂集電体２３及び負極活物質層２４が積層されてなる。
　（正極樹脂集電体）
　正極樹脂集電体２１としては、導電性フィラーとマトリックス樹脂とを含むことが好ましい。マトリックス樹脂としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
　導電性フィラーは、導電性を有する材料から選択される。
　具体的には、金属［ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いても良いし、２種以上併用しても良い。また、これらの合金又は金属酸化物を用いても良い。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、更に好ましくはカーボンである。またこれらの導電性フィラーとしては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電性フィラーの材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでも良い。
　導電性フィラーの平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、０．０１μｍ～１０μｍであることが好ましく、０．０２μｍ～５μｍであることがより好ましく、０．０３μｍ～１μｍであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、粒子の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数～数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。
　導電性フィラーの形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であっても良く、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性樹脂組成物として実用化されている形態であっても良い。
　導電性フィラーは、その形状が繊維状である導電性繊維であっても良い。導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性の良い金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。導電性フィラーが導電性繊維である場合、その平均繊維径は０．１μｍ～２０μｍであることが好ましい。
　樹脂集電体中の導電性フィラーの重量割合は、５重量％～９０重量％であることが好ましく、２０重量％～８０重量％であることがより好ましい。特に、導電性フィラーがカーボンの場合、導電性フィラーの重量割合は、２０重量％～３０重量％であることが好ましい。
　樹脂集電体は、マトリックス樹脂及び導電性フィラーの他に、その他の成分（分散剤、架橋促進剤、架橋剤、着色剤、紫外線吸収剤、可塑剤等）を含んでいても良い。また、複数の樹脂集電体を積層して用いても良く、樹脂集電体と金属箔とを積層して用いても良い。
　正極樹脂集電体２１の厚さは特に限定されないが、５μｍ～１５０μｍであることが好ましい。複数の樹脂集電体を積層して正極集電体として用いる場合には、積層後の全体の厚さが５μｍ～１５０μｍであることが好ましい。
　正極樹脂集電体２１は、例えば、マトリックス樹脂、導電性フィラー及び必要により用いるフィラー用分散剤を溶融混練して得られる導電性樹脂組成物を公知の方法でフィルム状に成形することにより得ることができる。導電性樹脂組成物をフィルム状に成形する方法としては、例えば、Ｔダイ法、インフレーション法及びカレンダー法等の公知のフィルム成形法が挙げられる。なお、正極樹脂集電体２１は、フィルム成形以外の成形方法によっても得ることができる。
　（正極活物質層）
　正極活物質層２２は、正極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。ここで、非結着体とは、正極活物質層中において正極活物質の位置が固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質同士及び正極活物質と集電体とが不可逆的に固定されていないことを意味する。
　正極活物質層２２が非結着体である場合、正極活物質同士は不可逆的に固定されていないため、正極活物質同士の界面を機械的に破壊することなく分離することができ、正極活物質層２２に応力がかかった場合でも正極活物質が移動することで正極活物質層２２の破壊を防止することができ好ましい。非結着体である正極活物質層２２は、正極活物質層１３を、正極活物質と電解液とを含みかつ結着剤を含まない正極活物質層２２にする等の方法で得ることができる。
　なお、本明細書において、結着剤とは、正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない薬剤を意味し、デンプン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、テトラフルオロエチレン、スチレン－ブタジエンゴム、ポリエチレン及びポリプロピレン等の公知の溶剤乾燥型のリチウムイオン電池用結着剤等が挙げられる。これらの結着剤は溶剤に溶解又は分散して用いられ、溶剤を揮発、留去することで表面が粘着性を示すことなく固体化するので正極活物質同士及び正極活物質と集電体とを可逆的に固定することができない。
　正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＡｌＭｎＯ４、ＬｉＭｎＯ２及びＬｉＭｎ２Ｏ４等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ４、ＬｉＮｉ１－ｘＣｏｘＯ２、ＬｉＭｎ１－ｙＣｏｙＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１/３Ａｌ１／３Ｏ２及びＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭａＭ’ｂＭ”ｃＯ２（Ｍ、Ｍ’及びＭ”はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４及びＬｉＮｉＰＯ４）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ２及びＶ２Ｏ５）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ２及びＴｉＳ２）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ－ｐ－フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用しても良い。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであっても良い。
　正極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１μｍ～１００μｍであることが好ましく、０．１μｍ～３５μｍであることがより好ましく、２μｍ～３０μｍであることが更に好ましい。
　正極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆正極活物質であっても良い。正極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、正極の体積変化が緩和され、正極の膨張を抑制することができる。
　被覆材を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報及び国際公開第２０１５－００５１１７号等に活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。
　被覆材には、導電剤が含まれていても良い。導電剤としては、正極樹脂集電体２１に含まれる導電性フィラーと同様のものを好適に用いることができる。
　正極活物質層２２には、粘着性樹脂が含まれていても良い。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、特開平１０－２５５８０５公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着剤として用いられる溶液乾燥型の電極用バインダは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。従って、上述した結着剤（溶液乾燥型の電極用バインダ）と粘着性樹脂とは異なる材料である。
　正極活物質層２２には、電解質と非水溶媒を含む電解液が含まれていても良い。電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２及びＬｉＣｌＯ４等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２及びＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等の有機酸のリチウム塩等が挙げられ、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２（ＬｉＦＳＩともいう）が好ましい。
　非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
　ラクトン化合物としては、５員環（γ－ブチロラクトン及びγ－バレロラクトン等）及び６員環のラクトン化合物（δ－バレロラクトン等）等を挙げることができる。
　環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル－ｎ－プロピルカーボネート、エチル－ｎ－プロピルカーボネート及びジ－ｎ－プロピルカーボネート等が挙げられる。
　鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及びプロピオン酸メチル等が挙げられる。環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３－ジオキソラン及び１，４－ジオキサン等が挙げられる。鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン及び１，２－ジメトキシエタン等が挙げられる。
　リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ（トリフルオロメチル）、リン酸トリ（トリクロロメチル）、リン酸トリ（トリフルオロエチル）、リン酸トリ（トリパーフルオロエチル）、２－エトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン、２－トリフルオロエトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン及び２－メトキシエトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン等が挙げられる。ニトリル化合物としては、アセトニトリル等が挙げられる。アミド化合物としては、ＤＭＦ等が挙げられる。スルホンとしては、ジメチルスルホン及びジエチルスルホン等が挙げられる。非水溶媒は１種を単独で用いても良いし、２種以上を併用しても良い。
　非水溶媒のうち、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、更に好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、特に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。最も好ましいのはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合液である。
　正極活物質層２２には、導電助剤が含まれていても良い。導電助剤としては、正極集電体１１に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。
　正極活物質層２２における導電助剤の重量割合は、３重量％～１０重量％であることが好ましい。
　正極活物質層２２は、例えば、正極活物質及び電解液を含むスラリーを正極樹脂集電体２１又は基材の表面に塗布し、余分な電解液を除去する方法によって作製することができる。基材の表面に正極活物質層２２を形成した場合、転写等の方法によって正極活物質層２２を正極樹脂集電体２１と組み合わせれば良い。上記スラリーには、必要に応じて、導電助剤や粘着性樹脂が含まれていても良い。また、正極活物質は被覆正極活物質であっても良い。
　正極活物質層２２の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０μｍ～６００μｍであることが好ましく、２００μｍ～４５０μｍであることがより好ましい。
　（負極樹脂集電体）
　負極樹脂集電体２３としては、正極樹脂集電体２１で記載した構成と同様のものを適宜選択して用いることができ、同様の方法により得ることができる。負極樹脂集電体２３の厚さは特に限定されないが、５μｍ～１５０μｍであることが好ましい。
　（負極活物質層）
　負極活物質層２４は、負極活物質を含む混合物の非結着体であることが好ましい。負極活物質層が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である負極活物質層２３を得る方法等は、正極活物質層２２が非結着体であることが好ましい理由、及び非結着体である正極活物質層２２を得る方法と同様である。
　負極活物質としては、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素－炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金及び珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金及びリチウム－アルミニウム－マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。上記負極活物質のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施しても良い。
　これらの中でも、電池容量等の観点から、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物が好ましく、炭素系材料としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及びアモルファス炭素がさらに好ましく、珪素系材料としては、酸化珪素及び珪素－炭素複合体が更に好ましい。
　負極活物質の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１μｍ～１００μｍが好ましく、０．１μｍ～２０μｍであることがより好ましく、２μｍ～１０μｍであることが更に好ましい。
　本明細書において、負極活物質の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、日機装（株）製のマイクロトラック等を用いることができる。
　負極活物質は、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆負極活物質であっても良い。負極活物質の周囲が被覆材で被覆されていると、負極の体積変化が緩和され、負極の膨張を抑制することができる。
　被覆材としては、被覆正極活物質を構成する被覆材と同様のものを好適に用いることができる。
　負極活物質層２４は、電解質と非水溶媒を含む電解液を含有する。
　電解液の組成は、正極活物質層２２に含まれる電解液と同様の電解液を好適に用いることができる。
　負極活物質層２４には、導電助剤が含まれていても良い。導電助剤としては、正極活物質層２２に含まれる導電性フィラーと同様の導電性材料を好適に用いることができる。
　負極活物質層２４における導電助剤の重量割合は、２重量％～１０重量％であることが好ましい。
　負極活物質層２４には、粘着性樹脂が含まれていても良い。粘着性樹脂としては、正極活物質層２２の任意成分である粘着性樹脂と同様のものを好適に用いることができる。
　負極活物質層２４は、例えば、負極活物質及び電解液を含むスラリーを負極樹脂集電体２３又は基材の表面に塗布し、余分な電解液を除去する方法によって作製することができる。基材の表面に負極活物質層２４を形成した場合、転写等の方法によって負極活物質層２４を負極樹脂集電体２３と組み合わせれば良い。上記スラリーには、必要に応じて、導電助剤や粘着性樹脂等が含まれていても良い。また、負極活物質は被覆負極活物質であっても良い。
　負極活物質層２４の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０μｍ～６００μｍであることが好ましく、２００μｍ～４５０μｍであることがより好ましい。
　（セパレータ）
　セパレータ１２としては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、上記多孔性フィルムの積層フィルム（多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム等）、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン単電池に用いられるセパレータが挙げられる。
　リチウムイオン単電池１は、正極活物質層２２及び負極活物質層２４の外周を封止することで電解液が封入された構成である。正極活物質層２２及び負極活物質層２３の外周を封止する方法としては、例えば、シール部１４を用いて封止する方法が挙げられる。シール部１４は、正極樹脂集電体２１及び負極樹脂集電体２３の間に配置されており、セパレータ１２の外周を封止する機能を有する。
　シール部１４としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
　リチウムイオン単電池１の製造方法としては、例えば、正極樹脂集電体２１、正極活物質層２２、セパレータ１２、負極活物質層２３、及び負極樹脂集電体２４をこの順に重ね合わせた後、電解液を注入し、正極活物質層２２及び負極活物質層２４の外周をシール部１４で封止することで得ることができる。正極活物質層２２及び負極活物質層２４の外周をシール部１４で封止する方法としては、液状の封止材を塗布し硬化して封止する方法が挙げられる。
　また、シール部１４は、上述した電解液に対して耐久性のある高分子材料からなり、正極活物質層２２又は負極活物質層２４を収容する貫通孔を有する枠体であっても良い。シール部１４が枠体である場合には、正極樹脂集電体２１又は負極樹脂集電体２３を枠体の一方の枠面に接合して貫通孔の一端を封止し、枠体の他方の枠面上にセパレータを挿入した状態で枠体同士を接着して封止する方法でリチウムイオン単電池１を得ることができる。
　本実施形態において、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、組電池１０には、リチウムイオン二次単電池１の積層方向と平行に貫通する貫通孔が並んで形成されている。なお、リチウムイオン二次単電池１の積層方向は、組電池１０の上面（又は下面）と直交する方向でなくとも良い。また、貫通孔は、積層方向と平行に形成されていなくても良い。図１Ａ及び図１Ｂでは２つの貫通孔を例示しているが、貫通孔は１つのみ又は３つ以上形成される場合もある。貫通孔の内周面を覆うように、組電池１０の全面に防水性の絶縁膜２が形成されている。貫通孔及び絶縁膜２により、貫通孔３ａ，３ｂが構成されている。貫通孔３ａ，３ｂは、組電池１０の冷却時に空気等のガス（第１ガス）又は水等の冷却液が供給されるものである。貫通孔３ａ，３ｂは、いずれも第１ガス又は冷却液の供給を兼ねた第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。貫通孔が３つ以上設けられる場合でも、同様に第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。
　なお、組電池１０の表面の少なくとも一部、ここでは組電池１０の貫通孔３の出入り口を除く全面を覆うように、外装フィルムを設けても良い。外装フィルムは、可撓性を有する絶縁材料からなり、電池に用いられている公知の材質を用いることが可能であり、好ましくはラミネートフィルムである。ラミネートフィルムとしては、外側にナイロンフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した３層ラミネートフィルムを好ましく用いることができる。
　ここで、貫通孔３ａ，３ｂ内で絶縁膜２及び両縁部を覆う補強部材を形成するようにしても良い。補強部材は、例えば絶縁性材料又は防水層等からなるものである。貫通孔３ａ，３ｂに補強部材を設けることにより、例えばケーブル等を挿通させる場合に、ケーブル等が貫通孔３ａ，３ｂの壁面に当接することによる貫通孔３ａ，３ｂの破損や絶縁膜２の剥離等の発生を防止することができる。
　本実施形態による電池システムは、上記のように構成された積層型電池モジュール１００を備えて、以下のように構成される。図２は、本実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。
　この電池システムは、積層型電池モジュール１００、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、及び制御部３６を有している。制御部３６は、温度センサ３５により測定された積層型電池モジュール１００の温度に応じて、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、及びバルブ３３，３４の動作を制御する。
　ガス供給部３１は、積層型電池モジュール１００の組電池１０の発熱時に組電池１０を冷却すべく、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂに空気等のガス（第１ガス）を供給するものである。冷却液供給部３２は、積層型電池モジュール１００の組電池１０の発熱時に組電池１０を冷却すべく、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂに水等の冷却液を供給するものである。
　バルブ３３は、その開閉により、ガス供給部３１による積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂへの第１ガスの供給又は停止を行うものである。バルブ３４は、その開閉により、冷却液供給部３２による積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂへの冷却液の供給又は停止を行うものである。貫通孔３ａ，３ｂは、第１ガスの供給及び冷却液の共用供給路とされており、貫通孔３ａ，３ｂと接続されたパイプ３７ａ，３７ｂは、バルブ３３，３４の両方と連通しており、ガス供給部３１が用いられる際には貫通孔３ａ，３ｂの全てに第１ガスが供給され、冷却液供給部３２が用いられる際には貫通孔３ａ，３ｂの全てに冷却液が供給される。
　温度センサ３５は、積層型電池モジュール１００の組電池１０の温度を測定する温度計である。
　本実施形態による電池システムは、温度センサ３５により検知された温度が第１範囲、例えば常温～５０℃未満の範囲内である場合を通常制御モード、温度センサ３５により検知された温度が第２範囲、例えば５０℃～１００℃未満の範囲内である場合を高温制御モードとして、制御部３６の制御により以下のように駆動する。
　制御部３６は、温度センサ３５から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の組電池１０の温度測定値が第１範囲内の通常温度であると判断した場合には、通常制御モードを実行してバルブ３３を開けると同時にバルブ３４を閉じる。これにより、積層型電池モジュール１００の組電池１０の貫通孔３ａ，３ｂにはガス供給部３１から空気が供給され、組電池１０が冷却される。一方、制御部３６は、温度センサ３５から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の組電池１０の温度測定値が第２範囲内の高温であると判断した場合には、高温制御モードを実行してバルブ３４を開けると同時にバルブ３３を閉じる。これにより、積層型電池モジュール１００の組電池１０の貫通孔３ａ，３ｂには冷却液供給部３２から冷却液が供給され、組電池１０が冷却される。
　積層型電池モジュール１００は通常、図１Ａ及び図１Ｂのように、その使用時には貫通孔３ａ，３ｂが鉛直方向となるように配置されるが、貫通孔３ａ，３ｂが水平方向となるように配置される場合もある。このとき、使用後に貫通孔３ａ，３ｂ内に冷却液が残存しやすくなる。そこで、貫通孔３ａ，３ｂの途中に冷却液の排出路を形成し、残存した冷却液を排出するようにしても良い。
　以上説明したように、本実施形態の電池システムによれば、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂがそれぞれ第１ガスの供給及び冷却液の共用供給路とされるため、電池内部における貫通孔の形成領域の割合を可及的に小さく抑えることができ、部材点数を減少させることが可能となる。このように、本実施形態の電池システムは、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池内部の温度上昇を確実に抑制することができる。
　［第２の実施形態］
　次に、第２の実施形態について説明する。本実施形態では、第１の実施形態と同様に、積層型電池モジュール１００を備えた電池システムを開示する。図３は、本実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。第１の実施形態の電池システムと同様の構成部材については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
　この電池システムは、積層型電池モジュール１００、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、及び制御部３６に加えて、湿度センサ４１及びエアコンプレッサ４２を有している。
　湿度センサ４１は、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度を測定する湿度計である。エアコンプレッサ４２は、上述した高温制御モードから通常制御モードに切り替える際に、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内に空気等のガス（第２ガス）を供給するものである。
　電池システムにおいて、高温制御モードが実行されて積層型電池モジュール１００の組電池１０が冷却され、温度センサ３５による組電池１０の温度測定値が第２範囲内の値から第１範囲内の値となったときには、制御部３６は高温制御モードから通常制御モードに切り替える。高温制御モードの終了時には、高温制御モードの実行により積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内には冷却液の水分が若干残存していることがある。この場合、残存した水分に起因して、貫通孔３ａ，３ｂでは外気よりも湿度が高い状態となっている。
　本実施形態では、高温制御モードを終了した後、通常制御モードを開始する前に、エアコンプレッサ４２により貫通孔３ａ，３ｂ内に残存する冷却液の水分を除去する。
　具体的に、制御部３６は、高温制御モードを終了して貫通孔３ａ，３ｂへの冷却液の供給を停止した際に、湿度センサ４１から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度よりも高いと判断した場合には、エアコンプレッサ４２を駆動して貫通孔３ａ，３ｂ内に空気等のガス（第２ガス）を供給する。制御部３６は、エアコンプレッサ４２の駆動により貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度が低下し、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度の所定範囲内に入った、或いは、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値と外気の湿度とが同一となったと判断した場合には、エアコンプレッサ４２の駆動を終了して第２ガスの供給を停止し、通常制御モードを実行してガス供給部３１を駆動し、貫通孔３ａ，３ｂ内に第１ガスを供給する。
　本実施形態の電池システムによれば、第１の実施形態において奏される上述の諸効果に加え、高温制御モードから通常制御モードに切り替える際に、エアコンプレッサ４２の駆動により積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内に残存する冷却液の水分を速やかに除去し、通常制御モードによる空冷を確実に行うことができる。
　［変形例］
　本実施形態では、エアコンプレッサ４２を備えた電池システムを例示したが、エアコンプレッサ４２を用いることなくガス供給部３１がエアコンプレッサ４２の機能を兼ねるようにしても良い。この場合、例えば、ガス供給部３１は、積層型電池モジュール１００の組電池１０を空冷するための通常のガス供給速度（風量）とする上述の通常制御モードと、貫通孔３ａ，３ｂ内に残存する水分を除去するための第１供給モードよりも大きいガス供給速度（風量）とする高圧供給モードとを切り替えて実行することができる。
　変形例において、制御部３６は、高温制御モードを終了して貫通孔３ａ，３ｂへの冷却液の供給を停止した際に、湿度センサ４１から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度よりも高いと判断した場合には、ガス供給部３１を高圧供給モードに設定して駆動し、貫通孔３ａ，３ｂ内に第１ガスを供給する。制御部３６は、高圧供給モードの実行により貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度が低下し、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値が外気の湿度の所定範囲内に入った、或いは、貫通孔３ａ，３ｂ内の湿度測定値と外気の湿度とが同一となったと判断した場合には、ガス供給部３１を高圧供給モードから通常制御モードに切り替え、ガス供給部３１を通常制御モードで実行して、貫通孔３ａ，３ｂ内に第１ガスを供給する。
　変形例の電池システムによれば、電池システムを構成する部品点数を低減させることができるも、本実施形態において奏される上述の諸効果を得ることが可能となる。
　[第３の実施形態]
　次に、第３の実施形態について説明する。本実施形態では、積層型電池モジュールを備えた電池システムを開示する。この電池システムは、例えば大型蓄電所等に適用されるものであり、本実施形態の積層型電池モジュールは第１及び第２の実施形態の積層型電池モジュールよりも大型（例えば１０００ｋＷｈ程度の蓄電池）である。
　図４Ａ及び図４Ｂは、本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール及び冷却液供給部の一部を示す模式図であり、図４Ａが一部切り欠いて断面を部分的に示した概略斜視図、図４Ｂが図４Ａを側面からみた概略断面図である。図５は、本実施形態による電池システムの概略構成を示す模式図である。図４Ａ、図４Ｂ、及び図５では、第１及び第２の実施形態の電池システムと同様の構成部材については同一の符号を付し、詳しい説明を省略する。
　本実施形態による電池システムに適用される積層型電池モジュール２００は、第１の実施形態の積層型電池モジュール１００と同様に、リチウムイオン単電池１が複数積層されて直列に接続された組電池１０を備える。なお、図４Ｂでは、図示の便宜上、リチウムイオン単電池１が４層積層された様子を例示するが、リチウムイオン単電池１を数十層～数百層積層する場合がある。
　リチウムイオン単電池１は、正極電極１１及び負極電極１３がセパレータ１２を介して積層され、正極電極１１、セパレータ１２、及び負極電極１３の外周部を取り囲み封止するシール部１４が設けられ、電解液が封入されて構成されている。正極電極１１は、正極樹脂集電体２１及び正極活物質層２２が積層されてなる。負極電極１３は、負極樹脂集電体２３及び負極活物質層２４が積層されてなる。
　本実施形態において、組電池１０には、リチウムイオン二次単電池１の積層方向と平行に貫通孔が形成されている。図４Ａ及び図４Ｂでは１つの貫通孔を例示しているが、貫通孔は２つ以上形成される場合もある。貫通孔の内周面を覆うように、組電池１０の全面に防水性の絶縁膜２が形成されている。貫通孔及び絶縁膜２により、貫通孔３Ａが構成されている。貫通孔３Ａは、組電池１０の冷却時に空気等のガス（第１ガス）又は水等の冷却液が供給されるものである。貫通孔３Ａは、第１ガス又は冷却液の供給を兼ねた第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。貫通孔が２つ以上設けられる場合でも、同様に第１ガス及び冷却液の共通貫通孔として用いられる。
　なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、貫通孔３Ａ内で絶縁膜２及び両縁部を覆う補強部材を形成するようにしても良い。
　この電池システムは、図５に示すように、積層型電池モジュール２００、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、湿度センサ４１、エアコンプレッサ４２、収容部５１、液体供給部５２、及び制御部３６を有している。
　収容部５１は、積層型電池モジュール２００を収容する液槽であり、積層型電池モジュール２００の通常使用時には、積層型電池モジュール２００を単に収容している。液体供給部５２は、制御部３６の制御により、積層型電池モジュール２００が収容された収容部５１内に水等の液体を供給するものである。
　本実施形態においては、積層型電池モジュール２００が大型であり、積層型電池モジュール２００の貫通孔３Ａも大径に形成されている。そのため、第１の実施形態の積層型電池モジュール１００のように貫通孔３ａ，３ｂに対して直接的に冷却液を供給する態様には適さない場合がある。
　本実施形態では、図４Ａに示すように、冷却液供給部３２が液冷管５３を有しており、この液冷管５３が積層型電池モジュール２００の貫通孔３Ａの内周面に当接するように貫通孔３Ａ内に螺旋状に配されている。冷却液供給部３２から液冷管５３を通じて冷却液が供給されることにより、液冷管５３が当接する貫通孔３Ａの内周面から組電池１０が冷却される。貫通孔３Ａ内に液冷管５３を配する場合、ガス供給部３１としては、例えば貫通孔３Ａの入口に位置整合するように空冷ファンを設ける構成等が適用できる。
　積層型電池モジュール２００では、その使用時において組電池１の中央部位が最も高温となる。本実施形態では、図４Ｂに示すように、液冷管５３は、貫通孔３Ａ内の中心部位で最も配置密度が高くなるように貫通孔３Ａ内に配置される。この構成により、組電池１の中央部位が最も冷却効果が高くなり、組電池１の全体を効率良く冷却することができる。
　積層型電池モジュールにおいては、充放電時に誤作動が発生すると、リチウムイオン電池に高電圧が印加されたり大電流が通電されたりすることにより、電池の容量を大きく超えた充放電がなされることがある。また、電池のセパレータ等に不具合がある場合、内部短絡が生じて大電流が流れることがある。このような場合、電池の温度が異常に上昇し、発煙や発火が生じる危険性がある。本実施形態では、このような不測の事態にも安全に対処すべく、電池システムが以下のように作動する。
　本実施形態において、制御部３６は、温度センサ３５から出力される検知信号に基づいて、積層型電池モジュール２００の温度が所定値、例えば１００℃に達したと判断した場合には、異常制御モードに切り替え制御する。異常制御モードでは、制御部３６は、液体供給部５２を駆動して、積層型電池モジュール２００が収容された収容部５１内に水等の液体を供給する。これにより、図６に示すように、積層型電池モジュール２００は収容部５１内で水没し、発煙や発火の発生が防止される。
　本実施形態の電池システムによれば、第１及び第２の実施形態において奏される上述の諸効果に加え、積層型電池モジュール２００に異常な温度上昇が生じても、積層型電池モジュール２００の発煙や発火等を未然に確実に防止することができる。
　なお、第１及び第２の実施形態では、積層型電池モジュール１００の貫通孔３ａ，３ｂに対して直接的に冷却液を供給する態様を開示したが、積層型電池モジュール１００でも本実施形態と同様に、液冷管を貫通孔３ａ，３ｂ内に配する態様としても良い。
　第１～第３の実施形態による電池システムにおいて、制御部３６としては、例えば、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＨＤＤ等の記憶媒体と、表示部と、操作部とを有するコンピュータが適用される。当然ながら、制御部３６はこの形態に限定されず、ＰＤＡ、タブレットＰＣ、携帯電話等の情報端末等でも良い。制御部３６の表示部としては、例えば、液晶表示装置等の各種表示デバイスが適用される。制御部３６の操作部としては、キーボードやタッチパネル等の各種入力装置が適用される。ＲＯＭ又は記憶媒体には、電池システムを制御するためのコンピュータプログラムが格納される。このコンピュータプログラムは、ガス供給部３１、冷却液供給部３２、バルブ３３，３４、温度センサ３５、湿度センサ４１、エアコンプレッサ４２、及び液体供給部５２の駆動を実現するためのプログラムである。そして、制御部３６のＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶媒体からコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域として用いて実行する。これにより、制御部３６は、電池システムの各部を制御する。
　［電池構造、電池構造の除去システム、及び電池構造の除去方法の諸態様］
　以下、電池構造、電池構造の除去システム、及び電池構造の除去方法の諸態様について説明する。
　一般的な薄型電池、例えばリチウムイオン電池は、金属集電体及びその表面に形成された電極組成物層を備えており、電極組成物層はポリフッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）等のバインダ樹脂により硬く固められている。このような薄型電池が特許文献２等の手法により電子機器内に接着固定された状態で電子機器から取り外す場合、前述したように電極組成物層が硬く固められていると薄型電池に曲がりが生じないため、摘み部を引き上げて接着部分を一度に引き剥がすための力が必要となり、剥離しにくいことがある。
　本諸態様は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、リチウムイオン電池を電子機器から取り外す際に、容易に剥離することを可能とする電池構造、電池構造の除去システム、及び電池構造の除去方法を提供することを目的とする。
　上記のような知見に基づいて鋭意検討を重ねた結果、以下に示す諸態様に想到した。
　［１］
　電子機器に搭載されるリチウムイオン電池を備えた電池構造であって、
　前記リチウムイオン電池の少なくとも一部を覆い、前記リチウムイオン電池を引き剥がすための摘み部を有する外装フィルムと、
　前記外装フィルム又は前記電子機器に設けられた粘着層と、
　を備えており、
　前記リチウムイオン電池は、
　金属集電体とバインダ樹脂から成る電極組成物層と、を備えた構造よりも柔軟性を有する積層構造を有し、前記積層構造は、導電性樹脂組成物を含む樹脂集電体と、前記樹脂集電体の表面に形成され、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆活物質を含む電極組成物層と、を有することを特徴とする電池構造。
　［２］
　前記摘み部が力点となって前記粘着層により接着された状態で引張力が加わることにより曲がる程度の柔軟性を有することを特徴とする［１］に記載の電池構造。
　［３］
　前記リチウムイオン電池は、厚み方向に所定深さまで切り込みが形成されて複数に分割されていることを特徴とする［１］又は［２］に記載の電池構造。
　［４］
　前記電極組成物層に前記切り込みが形成されてことを特徴とする［３］に記載の電池構造。
　［５］
　前記摘み部は、画像認識により読取可能な標識が設けられていることを特徴とする［１］～［４］のいずれかに記載の電池構造。
　［６］
　前記標識は、紫外線を照射することにより画像認識が可能なマークであることを特徴とする［５］に記載の電池構造。
　［７］
　［５］又は［６］に記載の電池構造を前記電子機器から除去するシステムであって、
　前記標識を読取る標識読取部と、
　前記標識読取部による読取り結果に基づいて、前記摘み部を把持して前記電池構造を引き剥がすロボットアームと、
　前記標識読取部及び前記ロボットアームを制御する制御部と、
　を備えることを特徴とする電池構造の除去システム。
　［８］
　前記制御部は、前記標識読取部により画像認識された前記標識の配置から前記電池構造の存在する位置を推定し、推定された前記電池構造の存在する位置に基づいて、前記ロボットアームによる前記電池構造の引張方向を決定することを特徴とする［７］に記載の電池構造の除去システム。
　［９］
　前記粘着層の接着面積及び単位面積当たりの接着力に基づいて、前記電池構造を引き剥がすために必要な引張強さを算出する引張強さ算出部と、
　前記引張強さ算出部で算出された前記引張強さに基づいて、前記ロボットアームによる所定方向への前記引張力を設定する引張力設定部と、
　を更に備えており、
　前記制御部は、前記引張強さ算出部及び前記引張力設定部を制御し、前記電池構造を引き剥がすに際して、前記ロボットアームによる前記引張力を維持しながら移動する移動量が所定値に達したときに、前記ロボットアームの前記所定方向への移動を停止することを特徴とする［７］は［８］に記載の電池構造の除去システム。
　［１０］
　［５］又は［６］に記載の電池構造の除去方法であって、
　前記標識を読取るステップと、
　前記標識の読取り結果に基づいて、ロボットアームが前記摘み部を把持するステップと、
　前記ロボットアームの制御により、前記電池構造を自動的に引き剥がすステップと、
　を含むことを特徴とする電池構造の除去方法。
　［１１］
　前記標識を読取るステップは、画像認識された前記標識の配置から前記電池構造の存在する位置を推定し、推定された前記電池構造の存在する位置に基づいて、前記ロボットアームによる前記電池構造の引張方向を決定することを特徴とする［１０］に記載の電池構造の除去方法。
　［１２］
　前記電池構造を自動的に引き剥がすステップは、
　前記粘着層の接着面積及び単位面積当たりの接着力に基づいて、前記電池構造を引き剥がすために必要な引張強さを算出するステップと、
　算出された前記引張強さに基づいて、前記ロボットアームによる所定方向への前記引張力を設定するステップと、
　前記引張力を維持しながら移動する前記ロボットアームの移動量が所定値に達したときに、前記ロボットアームの移動を停止させるステップと、
　を含むことを特徴とする請求項［１０］又は［１１］に記載の電池構造の除去方法。
　本諸態様によれば、リチウムイオン電池を電子機器から取り外す際に、容易に剥離することが可能となる。
　以下、本諸態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　［第１の態様］
　先ず、第１の態様として、電子機器に搭載されるリチウムイオン電池を備えた電池構造について説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、本態様による電池構造を示す模式図であり、図７Ａが概略斜視図、図７Ｂが図７ＡのＩ－Ｉ’に沿った概略断面図である。
　本態様の電池構造は、様々な電子機器に搭載することができる。電子機器の例としては、例えば、テレビジョン装置、デスクトップ型もしくはノート型のパーソナルコンピュータ、コンピュータ用などのモニタなどの比較的大きな画面を備える電子機器の他、タブレットコンピュータ（タブレット端末）、家庭用ゲーム機器（携帯型ゲーム機を含む）、携帯電話機（いわゆるフィーチャーフォン）、スマートフォン（多機能携帯電話機）、携帯情報端末（Personal Digital Assistant；ＰＤＡ）、携帯音楽プレイヤ、電子書籍リーダ、その他のコンピュータ機器、などが挙げられる。
　この電池構造１１０では、リチウムイオン二次電池１０１は、図７Ｂに示すように平板状の単電池である。
　リチウムイオン二次電池１０１は、正極電極１１１及び負極電極１１３がセパレータ１１２を介して積層され、正極電極１１１、セパレータ１１２、及び負極電極１１３の外周部を取り囲み封止するシール部１１４が設けられ、封止された内部に電解液が封入されて構成されている。正極電極１１１は、正極樹脂集電体１２１及び正極活物質層１２２が積層されてなる。負極電極１１３は、負極樹脂集電体１２３及び負極活物質層１２４が積層されてなる。リチウムイオン二次電池１０１は、集電体が樹脂集電体であることから、可撓性を有している。
　本態様の電池構造１１０は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、リチウムイオン二次電池１０１の少なくとも一部、ここではリチウムイオン二次電池１０１の全面を覆うように外装フィルム１０２が設けられている。外装フィルム１０２の一端部位には、電池構造１１０を引き剥がす際に用いられる摘み部１０２ａが設けられている。外装フィルム１０２は、可撓性を有する絶縁材料からなり、電池に用いられている公知の材質を用いることが可能であり、好ましくはラミネートフィルムである。ラミネートフィルムとしては、外側にナイロンフィルム、中心にアルミニウム箔、内側に変性ポリプロピレン等の接着層を有した３層ラミネートフィルムを好ましく用いることができる。電池構造１１０は、リチウムイオン二次電池１０１及びこれを覆う外装フィルム１０２が共に可撓性を有するため、全体としても可撓性を有する。
　なお、本態様では、外装フィルム１０２に摘み部１０２ａが設けられる場合を例示したが、摘み部１０２ａを特に設けることなく、外装フィルム１０２の所定の余剰部分等を摘み部として用いるようにしても良い。
　また、本態様では、単電池構成のリチウムイオン二次電池を例示したが、例えば図８に示すように、図１Ｂに示すリチウムイオン二次電池１０１を単電池セルとして複数直列に接続し、組電池構成のリチウムイオン二次電池としても良い。この場合、リチウムイオン二次電池の例えば上面の正極活物質層１２２上及び下面の負極活物質層１２４上に、それぞれ電流引き出し部１２２ｂ，１２４ｂが設けられ、外装フィルム１０２により全面が覆われて電池構造１２０が構成される。
　本態様の電池構造１１０は、図９に示すように、不図示の電子部品を適宜有する下部ケース３０１及び上部ケース３０２を備えた電子機器３００内に搭載される。電池構造１１０は、図１０Ａ又は図１０Ｂに示すように、例えば下部ケース３０１の底面に、粘着シート（粘着層）１０４により接着固定されている。粘着シート１０４は、電池構造１１０の外装フィルム１０２の下面の一部（図１０Ａ）又は全面（図１０Ｂ）に設けられている。粘着シート１０４は、外装フィルム１０２に配する代わりに、電子機器３００の下部ケース３０１の底面における電池構造１１０の搭載部位の一部又は全面に配するようにしても良い。
　電子機器の修理時や廃棄時には、電池構造を電子機器から剥離して除去する。本態様では、図１１に示すように、電子機器３００の下部ケース３０１内に貼付された電池構造１１０を、摘み部１０２ａを把持して例えば矢印Ａの方向に引っ張ることで下部ケース３０１から引き剥がす。このとき、電池構造１１０は可撓性を有するため、引き剥がされる際に曲がりが生じる。換言すれば、電池構造１１０は、下部ケース３０１から剥離する際に、摘み部１０２ａが力点となって粘着シート１０４により下部ケース３０１に接着された状態で引張力が加わることによって曲がる程度の柔軟性を有している。
　ここで、本態様の電池構造１１０を剥離する際に必要な引張力について、比較例との比較に基づいて考察する。
　比較例の電池構造は、樹脂集電体の代わりにアルミニウムや銅等の金属集電体を有し、活物質層が例えばポリフッ化ビニリデン樹脂等のバインダ樹脂により硬く固められたリチウムイオン電池を備え、リチウムイオン電池の全面が本態様と同様の外装フィルム（摘み部を有する）で覆われてなるものである。比較例の電池構造は可撓性を有さず、本態様の電池構造１１０よりも硬い（換言すれば、本態様の電池構造１１０は比較例の電池構造よりも柔軟性を有する）。そのため、比較例の電池構造は、電子機器のケースから引き剥がされる際でも、本態様のような曲がりは生じない。
　比較例の電池構造を電子機器のケースから引き剥がす際の様子を図１２Ａに示す。
　比較例の電池構造の剥離時において電池構造に曲がりが生じないため、力点に加わる引張力をＦ１、電池構造の支点から力点までの距離をＬ、単位面積あたりの接着力をσ、電池構造に沿った支点からの任意の距離をｘとすると、以下の関係が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　本態様の電池構造を電子機器のケースから引き剥がす際の様子を１２Ｂに示す。
　本態様の電池構造の剥離時において電池構造に曲がりが生じるため、力点に加わる引張力をＦ２、電池構造の支点から力点までの距離をｄ、単位面積あたりの接着力をσとすると、以下の関係が成立する。ここで、本態様の電池構造に曲がりが生じるため、図１２Ｂに示すｄはＬよりも小さくなる。下記数２では、ｄ＝１／５Ｌと例示しているが、この値に限定されず、ｄは、予め実験等によりＬより小さい範囲に定められる値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　電池構造に曲がりが生じればｄがＬより小さい値に設定されるため、この値であればＦ２＜Ｆ１となり、本態様の電池構造は比較例の電池構造よりも小さな引張力で引き剥がすことができる。
　本態様の電池構造１１０は、金属集電体と、金属集電体の表面に形成され、バインダ樹脂から成る電極組成物層と、を備えた構造よりも柔軟性を有する積層構造を有し、当該積層構造は、導電性樹脂組成物を含む樹脂集電体と、当該樹脂集電体の表面に形成され、その表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材により被覆された被覆活物質を含む電極組成物層と、を有する。そのため、本態様の電池構造の剥離時において電池構造に曲がりが生じるので、電子機器から取り外す際に曲がりが生じない硬い電池構造よりも小さな引張力で電池構造１１０を引き剥がすことができ、リチウムイオン電池に損傷を生ぜしめることなく容易に電池構造１１０を剥離することが可能となる。
　（変形例）
　以下、第１の態様の変形例について説明する。図１３Ａ及び図１３Ｂは、本態様の変形例による電池構造を示す模式図であり、図１３Ａが概略斜視図、図１３Ｂが図１３ＡのＩ－Ｉ’に沿った概略断面図である。
　本変形例の電池構造１３０において、リチウムイオン二次電池１０５は、第１の態様のリチウムイオン二次電池と同様に、正極電極１１１及び負極電極１１３がセパレータ１１２を介して積層され、正極電極１１１、セパレータ１１２、及び負極電極１１３の外周部を取り囲むシール部１１４が設けられて構成されている。リチウムイオン二次電池１０５では、正極活物質層１２２及び負極活物質層１２４の同じ箇所に、厚み方向に所定深さまで切り込み１２２ａ，１２４ａが形成されて、リチウムイオン二次電池１０５が複数（図１３Ａ及び図１３Ｂの例では３つ）に分割されている。ここでは、切り込み１２２ａ，１２４ａは非貫通溝とされており、正極活物質層１２２及び負極活物質層１２４の分割された各部は電気的に接続されている。
　本変形例では、電池構造１３０のリチウムイオン二次電池１０５が複数に分割されているため、電池構造１３０の剥離時に切り込み１２２ａ，１２４ａの部位で折れ曲がりが生じる。電池構造１３０を電子機器から剥離する際には、第１の態様による電池構造１１０の剥離時よりも更に小さな引張力で引き剥がすことができる。
　［第２の態様］
　次に、第２の態様として、第１の態様（及び変形例）による電池構造の除去システムについて説明する。図１４は、本態様による電池構造の除去システムの概略構成を示す模式図である。
　この除去システムは、標識読取部１３１、ロボットアーム１３２、引張強さ算出部１３３、引張力設定部１３４、紫外線照射部１３５、及びこれらの動作を制御する制御部１３６を有している。
　この除去システムに適用するにあたり、図１５Ａに示すように、第１の態様（及び変形例）による電池構造１１０（電池構造１２０又は１３０である場合も含む。以下略）には、外装フィルム１０２の摘み部１０２ａに画像認識により読取可能な標識１３７が設けられている。標識１３７は、例えば３つのドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３で構成されており、これらのドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３を構成する物質は特に限定されないが、例えば、紫外線の照射による発光する物質から構成されていてもよい。この構成であれば、暗く可視光では標識１３７を認識できない場合でも、標識１３７に紫外線照射部１３５から紫外線が照射されることにより、標識読取部１３１が標識１３７の位置を容易に読取ることが可能となる。
　標識読取部１３１は、摘み部１０２ａの標識１３７を読取るものである。具体的には、標識読取部１３１は、標識１３７の３つのドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３の各位置を画像認識で読み取る。
　制御部１３６は、図１５Ｂに示すように、標識読取部１３１による画像認識で読み取られた３つのドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３の配置に基づいて、ロボットアーム１３２が把持するクランプ位置を決定し、電池構造１１０の存在する位置を推定（算出）して、ロボットアーム１３２による電池構造１１０の引張方向を決定する。例えば、３つのドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３のうち２つのドット１３７ａ２，１３７ａ３を、電池構造１１０の幅方向（図１５Ｂにおいて左右方向）に沿うように配置し、当該２つのドット１３７ａ２，１３７ａ３を通る延長線Ｌ２に垂直に交わる線であって、当該２つのドット１３７ａ２，１３７ａ３間の中央を通る線をＬ１と定義したときに、１つのドット１３７ａ１を、線Ｌ１上であって延長線Ｌ２よりも電池構造１１０の外縁側（図１５Ｂでは上方向）に配置する。このようなドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３の配置としたものを標識読取部１３１が読み取った場合に、制御部１３６は、２つのドット１３７ａ２，１３７ａ３を通る延長線Ｌ２よりもドット１３７ａ１側（すなわち、延長線Ｌ２よりも電池構造１１０の外縁側）に位置する箇所をクランプ位置と決定し、更に、ドット１３７ａ１が位置する箇所に基づいて、制御部１３６は、延長線Ｌ２に対してドット１３７ａ１が位置する領域とは反対側の領域（図１５Ｂでは、延長線Ｌ２より下方側の領域）に、電池構造１１０が存在すると推定する。このように推定された電池構造１１０が存在する位置に基づいて、制御部１３６は、ロボットアーム１３２により電池構造１１０の引張方向（例えば、矢印Ｂの方向）を決定する。
　ロボットアーム１３２は、標識読取部１３１による標識１３７の読取り結果に基づいて、摘み部１０２ａの標識１３７の例えばクランプ位置を把持し、電池構造１１０を引き剥がす。
　引張強さ算出部１３３は、電池構造１１０の粘着シート１０２の接着面積及び単位面積当たりの接着力に基づいて、電池構造１１０を引き剥がすために必要な引張強さを算出する。
　張力設定部１３４は、引張強さ算出部１３３で算出された引張強さに基づいて、決定された引張方向へのロボットアーム１３２の引張力を設定する。
　以下、上記した除去システムを用いて、電池構造１１０を剥離して除去する方法について説明する。図１６は、本態様による電池構造の除去方法を示すフローチャートである。
　先ず、制御部１３６の制御に基づき、引張強さ算出部１３３は、剥離対象である電池構造１１０の粘着シート１０２の接着面積及び単位面積当たりの接着力に基づいて、電池構造１１０を引き剥がすために必要な引張強さを算出する（ステップＳ１）。
　続いて、制御部１３６の制御に基づき、張力設定部１３４は、ステップＳ１で算出された引張強さに基づいて、決定された引張方向へのロボットアーム１３２の引張力を設定する（ステップＳ２）。
　続いて、制御部１３６の制御に基づき、標識読取部１３１は、紫外線照射部１３５から照射された紫外線で発光する、電池構造１１０の摘み部１０２ａに設けられた標識１３７を読み取る。制御部１３６は、標識読取部１３１による画像認識で読み取られた３つのドット１３７ａ１，１３７ａ２，１３７ａ３の配置に基づいて、ロボットアーム１３２が把持するクランプ位置を決定し、電池構造１１０の存在する位置を推定して（ステップＳ３）、ロボットアーム１３２による電池構造１１０の引張方向を決定する（ステップＳ４）。
　続いて、制御部１３６は、ロボットアーム１３２を制御して電池構造１１０を剥離する（ステップＳ５）。
　図１７は、ステップＳ５を詳述するフローチャートである。図１８は、ステップＳ５の剥離工程における、ロボットアーム１３２の引張方向への移動量と引張力との関係を示す特性図である。なお、ステップＳ５の剥離工程において、図１７のステップＳ１５（これと対応する図１８のｔ３～ｔ４）及びステップＳ１６（これと対応する図１８のｔ４）の工程は省略してもよく、ロボットアーム１３２による電池構造１１０を剥離した後、クランプを終了してもよい。
　先ず、制御部１３６の制御に基づき、ロボットアーム１３２は、ステップＳ３で推定された電池構造１１０の存在位置に基づいて、摘み部１０２ａの標識１３７の例えばクランプ位置を把持（クランプ）し、決定された引張方向へ引張方向への引っ張りを開始する（ステップＳ１１：図１８のｔ１）。
　ロボットアーム１３２は、設定された引張力Ｓ１で摘み部１０２ａを引張方向に引っ張り、粘着シート１０４を引き剥がし始める（ステップＳ１２：図１８のｔ２）。引張力Ｓ１を略一定として引っ張りを継続させる（ステップＳ１３：図１８のｔ２～ｔ３）。時刻ｔ３でロボットアーム１３２の摘み部１０２ａに対する引張力がＳ２に急減することにより、制御部１３６は電池構造１１０が剥離されたと判断する（ステップＳ１４：図１８のｔ３）。引張力Ｓ２は、ロボットアーム１３２が電池構造１１０を引きずる際の力（電池構造１１０の重さに相当する力）である。
　ロボットアーム１３２は、略一定の引張力Ｓ２を継続させる（ステップＳ１５：図１８のｔ３～ｔ４）。制御部１３６は、時刻ｔ４で電池構造１１０が所定の載置場所に移動したと判断して、電池構造１１０の移動を停止する（ステップＳ１６：図１８のｔ４）。そして、制御部１３６の制御に基づき、ロボットアーム１３２は、摘み部１０２ａを放す（ステップＳ１７）。
　なお、上記した電池構造の除去方法では、引っ張り開始からの時間に基づいて、電池構造１１０の剥離の開始及び剥離の終了を判断したが、時間の代わりにロボットアーム１３２の移動量により剥離の開始及び剥離の終了を判断するようにしても良い。この場合、ロボットアーム１３２に印加されている引張力を判定することにより、剥離の開始及び剥離の終了を判断することができる。
　人手で電池構造を剥離する場合、その過程で感電が生じる恐れがある。本態様では、人手によらず、電池構造の除去システムを用いて自動的に電池構造１１０を剥離する。本態様の除去システムによれば、電池構造１１０が優れた柔軟性を有することと相俟って、リチウムイオン電池に損傷を生ぜしめることなく安全且つ確実に電池構造１１０を剥離することができる。
　本態様による電池構造の除去システムにおいて、制御部１３６としては、例えば、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、ＨＤＤ等の記憶媒体と、表示部と、操作部とを有するコンピュータが適用される。当然ながら、制御部１３６はこの形態に限定されず、ＰＤＡ、タブレットＰＣ、携帯電話等の情報端末等でも良い。制御部１３６の表示部としては、例えば、液晶表示装置等の各種表示デバイスが適用される。制御部１３６の操作部としては、キーボードやタッチパネル等の各種入力装置が適用される。ＲＯＭ又は記憶媒体には、電池構造の除去システムを制御するためのコンピュータプログラムが格納される。このコンピュータプログラムは、例えば、標識読取部１３１、引張強さ算出部１３３、及び引張力設定部１３４等の諸機能を実現するためのプログラム、即ち、例えば第２の態様で図１６（ステップＳ１～Ｓ５）、図１７（ステップＳ１１～Ｓ１７）に示すフローチャートに対応したプログラムである。そして、制御部１３６のＣＰＵは、ＲＯＭ又は記憶媒体からコンピュータプログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域として用いて実行する。これにより、制御部１３６は、電池構造の除去システムの各部を制御する。
　［組電池の諸態様］
　以下、組電池の諸態様について説明する。
　近年、深海用機器、潜水調査船、潜水作業ロボット等は、潜水深度の深化、潜水時間の長時間化の要求が高まり、その主動力電源あるいはこれらに搭載される計器類、通信機器類の電源としての電池にも大容量化の要求が高まっている。
　また、深海で使用する電池は、高圧の環境下で使用するための構成を備えていることが要求されており、特許文献３（特開２００７－１８５７３号公報）には、深海で使用するための電池として、伸縮可能なベローズを有する均圧装置を備えた電池が開示されている。
　また、特許文献４（特開２０１８－１２５２１３号公報）には、リチウムイオン電池からなる単電池が開示されており、これを複数枚直列に積層して積層型電池モジュールとして使用することが記載されている。
　本発明者らは、特許文献４（特開２０１８－１２５２１３号公報）に記載されたようなリチウムイオン電池を、高圧の環境下で使用することができるかについて検討した。特許文献４（特開２０１８－１２５２１３号公報）に記載されたリチウムイオン電池は、正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体が順に積層されてなり、電解液を含む単電池を有しており、正極集電体及び負極集電体の間に配置されて正極集電体及び負極集電体の間にセパレータの周縁部を固定し、かつ正極活物質層、セパレータ、及び負極活物質層を封止する固定部を備えている。
　特許文献４（特開２０１８－１２５２１３号公報）に記載された単電池を積層したリチウムイオン電池を、高圧の環境下で使用すると、正極活物質層及び負極活物質層と、その周囲の固定部の間の隙間が大きく凹むことがあった。このような凹みが生じると、この凹みに応力集中が生じて正極集電体及び／又は負極集電体に亀裂が生じることが懸念された。
　上記の検討から、特許文献４（特開２０１８－１２５２１３号公報）に記載されたようなリチウムイオン電池を高圧の環境下で使用できる電池とするためには何らかの改良が必要であると思われた。特許文献３（特開２００７－１８５７３号公報）に記載された電池は高圧の環境下で使用するためのものであるが、この電池は電池の基本構成が異なるため、特許文献３（特開２００７－１８５７３号公報）に記載された構成を参考にして特許文献４（特開２０１８－１２５２１３号公報）に記載された電池を改良することは困難であった。
　本諸態様は、上記課題を鑑みてなされたものであり、高圧の環境下での使用に適した組電池を提供することを目的とする。
　本諸態様は、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、上記正極集電体及び上記負極集電体の間で、上記正極活物質層、上記セパレータ及び上記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材とを有する単電池を２個以上有する組電池であって、組電池を構成する単電池につき、上記枠部材が存在する部位と、上記積層単位が存在する部位の厚さの差が０．３ｍｍ以下であり、組電池を構成する単電池につき、上記枠部材と上記積層単位の間の隙間が０．５ｍｍ以下である組電池、及び、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、上記正極集電体及び上記負極集電体の間で、上記正極活物質層、上記セパレータ及び上記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材とを有する単電池を２個以上有する組電池であって、上記枠部材上、及び、上記枠部材と上記積層単位の間の隙間上の、正極集電体上及び／又は負極集電体上に段差充填材が設けられており、上記段差充填材は、上記枠部材が存在する部位における厚さと、上記枠部材が存在する部位と上記積層単位が存在する部位の間の部位における厚さと、上記積層単位が存在する部位における厚さとの差が、０．３ｍｍ以下となるように設けられていることを特徴とする組電池、に関する。
　本諸態様によると、高圧の環境下での使用に適した組電池を提供することができる。
　以下、リチウムイオン電池と記載する場合、リチウムイオン二次電池も含む概念とする。
（第１態様）
　第１態様の組電池は、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、上記正極集電体及び上記負極集電体の間で、上記正極活物質層、上記セパレータ及び上記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材とを有する単電池を２個以上有する組電池であって、組電池を構成する単電池につき、上記枠部材が存在する部位と、上記積層単位が存在する部位の厚さの差が０．３ｍｍ以下であり、組電池を構成する単電池につき、上記枠部材と上記積層単位の間の隙間が０．５ｍｍ以下
であることを特徴とする。
　まず、組電池を構成する単電池が第１態様の単電池である場合について説明する。図１９は、組電池を構成する単電池の一例を模式的に示す断面図である。図１９に示す単電池１００は、正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１がこの順に積層されており、正極集電体１１と負極集電体２１とを最外層に有する。正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１が積層単位５０を構成している。
　積層単位５０は、図１９に示すような断面において、上下方向に正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１の全ての要素が存在する位置であり、図１９における両矢印(参照符号５０）で示す領域である。正極集電体１１のうち正極活物質層１３と接していない領域、及び、負極集電体２１のうち負極活物質層２３と接していない領域は、積層単位には含まない。
　正極集電体１１及び負極集電体２１の間で、正極活物質層１３、セパレータ３０及び負極活物質層２３の周囲に、環状の枠部材４０が配置されている。単電池は、枠部材４０及び正極集電体１１及び負極集電体２１により封止され、電解液が封入される。
　なお、環状の枠部材とは、単電池を上面視した際に環状である構造であることを意味しており、枠部材の環の中に積層単位を配置することのできる構造である。また、枠部材は、正極活物質の周囲に配置された枠部材と負極活物質の周囲に配置された枠部材が接合されて１つの環状の枠部材となったものであってもよい。図１９では接合されて１つの環状の枠部材となったものと、元々１つの環状の枠部材であるものとを区別せず、１つの環状の枠部材４０として示している。
　単電池において、枠部材が存在する部位と、積層単位が存在する部位の厚さの差が０．３ｍｍ以下となっている。枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さには、それぞれ正極集電体及び負極集電体の厚さを含める。枠部材が存在する部位の厚さは、図１９において両矢印Ｔ１で示す厚さであり、積層単位が存在する部位の厚さは、図１９において両矢印Ｔ２で示す厚さである。
　枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差は以下のように定める。枠部材が存在する部位について５点以上の厚さを測定しその平均厚さを枠部材が存在する部位の厚さ（枠部材厚さ）とする。同様に、積層単位が存在する部位について５点以上の厚さを測定しその平均厚さを積層単位が存在する部位の厚さ（積層単位厚さ）とする。上記枠部材厚さと、上記積層単位厚さの差の絶対値を、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差として定める。
　また、正極活物質層の厚さ、セパレータの厚さ及び負極活物質層の厚さの合計厚さと、枠部材の厚さとの差が０．３ｍｍ以下であることが好ましい。正極活物質層の厚さ、セパレータの厚さ及び負極活物質層の厚さの合計厚さは、図１９において両矢印Ｔ４で示す厚さであり、枠部材の厚さは、図１９において両矢印Ｔ３で示す厚さである。図１９に示す単電池は、枠部材の厚さを正極活物質層の厚さ、セパレータの厚さ及び負極活物質層の厚さの合計厚さと合わせることによって、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差を小さくしている形態である。
　枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差を小さくすることで、単電池を積層した際に枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の段差が小さくなる。そのため、組電池に圧力が加わった際に枠部材と積層単位の間に応力集中が生じることが防止される。
　また、組電池を構成する単電池につき、枠部材と積層単位の間の隙間が０．５ｍｍ以下である。単電池における枠部材と積層単位の間の隙間の定め方について図面を参照して説明する。図２０は、枠部材と積層単位の間の隙間の定め方を説明するための上面図である。単電池を上面視し、枠部材と積層単位の間の隙間（距離）を測定箇所４箇所以上で測定してその平均値を枠部材と積層単位の間の隙間とする。積層単位の上面視形状が多角形である場合は、多角形を構成する各辺の中央を測定部位とする。図２０には、枠部材４０と積層単位５０の間の隙間を四角形の各辺の中央において両矢印Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４で示している。Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４の平均値を枠部材と積層単位の間の隙間とする。
　このように定められる枠部材と積層単位の間の隙間が小さいと、単電池を積層した組電池に対して圧力が加わったときに、枠部材と積層単位の間の隙間に凹みが生じる余地が少なく、凹みに応力集中が生じるという問題が生じにくくなる。また、枠部材と積層単位の間の隙間は０．３ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以下であることがより好ましい。また、枠部材と積層単位の間の隙間の下限値は０ｍｍであることが好ましく、枠部材と積層単位の間の隙間の下限値は０．０５ｍｍであることも好ましい。
　本諸態様の組電池との対比のために、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差が大きく、枠部材と積層単位の間の隙間が大きい場合に生じる問題について説明する。図２１は、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差が大きく、枠部材と積層単位の間の隙間が大きい単電池の一例を模式的に示す断面図である。
　図２１に示す単電池５００は、正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１がこの順に積層されており、正極集電体１１と負極集電体２１とを最外層に有する。正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１が積層単位５０を構成している。正極集電体１１及び負極集電体２１の間で、正極活物質層１３、セパレータ３０及び負極活物質層２３の周囲に、環状の枠部材４０が配置されている。
　この単電池５００は、枠部材の厚さ（両矢印ｔ３で示す厚さ）が薄いことから、枠部材が存在する部位の厚さｔ１が積層単位が存在する部位の厚さｔ２よりも薄くなっている。また、枠部材と積層単位の間の隙間（両矢印ｗで示す幅）が大きくなっている。
　図２２は、図２１に示す単電池を積層した組電池の一例を模式的に示す断面図である。図２２に示す組電池６００は、図２１に示す単電池５００を５つ積層してなる。図２２には、組電池６００に対して高圧の環境下での圧力が加わった状態を模式的に示している。組電池６００に圧力が加わると、枠部材と積層単位の間の隙間が大きく凹むことが分かる。そして、このような凹みが生じると、この凹みに応力集中が生じて正極集電体及び／又は負極集電体に亀裂が生じることが懸念される。
　一方、図１９に示すような単電池を２個以上有する組電池は、組電池の一例である。図２３は、図１９に示す単電池を積層した組電池の一例を模式的に示す断面図である。図２３に示す組電池３００は、図１９に示す単電池１００を５つ積層してなる。図２３には、組電池３００に対して高圧の環境下での圧力が加わった状態を模式的に示している。組電池３００を構成する単電池１００は、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差が小さいため、単電池を積層した際に枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の段差が小さくなる。そのため、組電池に圧力が加わった際に枠部材と積層単位の間に応力集中が生じることが防止される。また、組電池３００を構成する単電池１００は、枠部材と積層単位の間の隙間が小さいため、単電池を積層した組電池に対して圧力が加わったときに、枠部材と積層単位の間の隙間に凹みが生じる余地が少なく、凹みに応力集中が生じるという問題が生じにくくなる。
　以下に、単電池を構成する各構成要素の好ましい態様について説明する。正極活物質層には正極活物質が含まれる。正極活物質としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＡｌＭｎＯ４、ＬｉＭｎＯ２及びＬｉＭｎ２Ｏ４等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ４、ＬｉＮｉ１－ｘＣｏｘＯ２、ＬｉＭｎ１－ｙＣｏｙＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ａｌ１／３Ｏ２及びＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭａＭ’ｂＭ’’ｃＯ２（Ｍ、Ｍ’及びＭ’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４及びＬｉＮｉＰＯ４）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ２及びＶ２Ｏ５）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ２及びＴｉＳ２）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ－ｐ－フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等が挙げられ、２種以上を併用してもよい。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。
　正極活物質は、導電助剤及び被覆用樹脂で被覆された被覆正極活物質であることが好ましい。正極活物質の周囲が被覆用樹脂で被覆されていると、電極の体積変化が緩和され、電極の膨張を抑制することができる。
　導電助剤としては、金属系導電助剤［アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、金、銅及びチタン等]、炭素系導電助剤［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック及びサーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられる。これらの導電助剤は１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物として用いられてもよい。なかでも、電気的安定性の観点から、より好ましくはアルミニウム、ステンレス、銀、金、銅、チタン、炭素系導電助剤及びこれらの混合物であり、さらに好ましくは銀、金、アルミニウム、ステンレス及び炭素系導電助剤であり、特に好ましくは炭素系導電助剤である。またこれらの導電助剤としては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料［好ましくは、上記した導電助剤のうち金属のもの］をめっき等でコーティングしたものでもよい。
　導電助剤の形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノファイバー、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電助剤として実用化されている形態であってもよい。
　被覆用樹脂と導電助剤の比率は特に限定されるものではないが、電池の内部抵抗等の観点から、重量比率で被覆用樹脂（樹脂固形分重量）：導電助剤が１：０．０１～１：５０であることが好ましく、１：０．２～１：３．０であることがより好ましい。
　被覆用樹脂としては、特開２０１７－０５４７０３号公報に非水系二次電池活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。
　また、正極活物質層は、被覆正極活物質に含まれる導電助剤以外にも導電助剤を含んでもよい。
　導電助剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　正極活物質層は、正極活物質を含み、正極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であることが好ましい。
ここで、非結着体とは、正極活物質が結着材（バインダともいう）により位置を固定されておらず、正極活物質同士及び正極活物質と集電体が不可逆的に固定されていないことを意味する。
　正極活物質層には、粘着性樹脂が含まれていてもよい。粘着性樹脂としては、例えば、特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、特開平１０－２５５８０５公報に粘着剤として記載されたもの等を好適に用いることができる。
　なお、粘着性樹脂は、溶媒成分を揮発させて乾燥させても固体化せずに粘着性（水、溶剤、熱などを使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。一方、結着材として用いられる溶液乾燥型の電極バインダーは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して活物質同士を強固に接着固定するものを意味する。
　従って、溶液乾燥型の電極バインダー（結着材）と粘着性樹脂とは異なる材料である。
　正極活物質層の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。
　負極活物質層には負極活物質が含まれる。
　負極活物質としては、公知のリチウムイオン電池用負極活物質が使用でき、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素－炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金及び珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金及びリチウム－アルミニウム－マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等が挙げられる。
　また、負極活物質は、上述した被覆正極活物質と同様の導電助剤及び被覆用樹脂で被覆された被覆負極活物質であってもよい。導電助剤及び被覆用樹脂としては、上述した被覆正極活物質と同様の導電助剤及び被覆用樹脂を好適に用いることができる。
　また、負極活物質層は、被覆負極活物質に含まれる導電助剤以外にも導電助剤を含んでもよい。導電助剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　負極活物質層は、正極活物質層と同様に、負極活物質同士を結着する結着材を含まない非結着体であることが好ましい。また、正極活物質層と同様に、粘着性樹脂が含まれていてもよい。
　負極活物質層の厚みは、特に限定されるものではないが、電池性能の観点から、１５０～６００μｍであることが好ましく、２００～４５０μｍであることがより好ましい。
　正極集電体及び負極集電体（以下まとめて単に集電体ともいう）を構成する材料としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等の金属材料、並びに、焼成炭素、導電性高分子材料、導電性ガラス等が挙げられる。これらの材料のうち、軽量化、耐食性、高導電性の観点から、正極集電体としてはアルミニウムであることが好ましく、負極集電体としては銅であることが好ましい。
　また、集電体は、導電性高分子材料からなる樹脂集電体であることが好ましい。集電体の形状は特に限定されず、上記の材料からなるシート状の集電体、及び、上記の材料で構成された微粒子からなる堆積層であってもよい。集電体の厚さは、特に限定されないが、５０～５００μｍであることが好ましい。
　樹脂集電体を構成する導電性高分子材料としては例えば、導電性高分子や、樹脂に必要に応じて導電剤を添加したものを用いることができる。導電性高分子材料を構成する導電剤としては、上述した被覆正極活物質に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　導電性高分子材料を構成する樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
　また、集電体として、樹脂集電体の片面又は両面に金属層を設けた集電体を使用してもよい。金属としては、集電体自体を構成する金属として例示した、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金等が挙げられる。金属層を設ける方法としては金属蒸着、スパッタリング等の手法が挙げられる。
　セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用のセパレータが挙げられる。
　正極活物質層及び負極活物質層には電解液が含まれる。電解液としては、公知のリチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する公知の電解液を使用することができる。
　電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６及びＬｉＣｌＯ４等の無機酸のリチウム塩、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２及びＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等の有機酸のリチウム塩等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはイミド系電解質［ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２及びＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等］及びＬｉＰＦ６である。
　非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
　電解液の電解質濃度は、１～５ｍｏｌ／Ｌであることが好ましく、１．５～４ｍｏｌ／Ｌであることがより好ましく、２～３ｍｏｌ／Ｌであることがさらに好ましい。電解液の電解質濃度が１ｍｏｌ／Ｌ未満であると、電池の充分な入出力特性が得られないことがあり、５ｍｏｌ／Ｌを超えると、電解質が析出してしまうことがある。なお、電解液の電解質濃度は、リチウムイオン電池用電極又はリチウムイオン電池を構成する電解液を、溶媒などを用いずに抽出して、その濃度を測定することで確認することができる。
　枠部材としては、電解液に対して耐久性のある材料であれば特に限定されないが、高分子材料が好ましく、熱硬化性高分子材料がより好ましい。具体的には、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられ、耐久性が高く取り扱いが容易であることからエポキシ系樹脂が好ましい。
　（第２態様）
　第２態様の組電池は、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、上記正極集電体及び上記負極集電体の間で、上記正極活物質層、上記セパレータ及び上記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材とを有する単電池を２個以上有する組電池であって、上記枠部材上、及び、上記枠部材と上記積層単位の間の隙間上の、正極集電体上及び／又は負極集電体上に段差充填材が設けられており、上記段差充填材は、上記枠部材が存在する部位における厚さと、上記枠部材が存在する部位と上記積層単位が存在する部位の間の部位における厚さと、上記積層単位が存在する部位における厚さとの差が、０．３ｍｍ以下となるように設けられていることを特徴とする。
　以下に、組電池を構成する単電池が第２態様の単電池である場合について説明する。第２態様の単電池においては、枠部材上、及び、枠部材と積層単位の間の隙間上の、正極集電体上及び／又は負極集電体上に段差充填材が設けられている。
段差充填材は、枠部材が存在する部位における厚さと、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位における厚さと、積層単位が存在する部位における厚さとの差が、０．３ｍｍ以下となるように設けられている。
　図２４は、組電池を構成する単電池の別の一例を模式的に示す断面図である。図２４に示す単電池２００では、正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１がこの順に積層されており、正極集電体１１と負極集電体２１とを最外層に有する。正極集電体１１、正極活物質層１３、セパレータ３０、負極活物質層２３及び負極集電体２１が積層単位５０を構成している。正極集電体１１及び負極集電体２１の間で、正極活物質層１３、セパレータ３０及び負極活物質層２３の周囲に、環状の枠部材４０が配置されている。
　さらに、枠部材４０上の正極集電体１１の上、枠部材４０と積層単位５０の間の隙間上の正極集電体１１の上、枠部材４０上の負極集電体２１の上、枠部材４０と積層単位５０の間の隙間上の負極集電体２１の上に段差充填材６０が設けられている。段差充填材６０は、正極活物質層１３と接する正極集電体１１の上には設けられておらず、負極活物質層２３と接する負極集電体２１の上にも設けられていない。
　段差充填材は、枠部材が存在する部位、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位、積層単位が存在する部位の段差を埋めるように設けられている。段差充填材を考慮しない状態では、枠部材が存在する部位の厚さｔ１が積層単位が存在する部位の厚さｔ２よりもだいぶ薄くなっている。段差充填材が枠部材上の集電体の上に設けられることで枠部材が存在する部位の厚さＴ１が厚くなり、枠部材が存在する部位の厚さＴ１と積層単位が存在する部位の厚さｔ２との差が小さくなる。また、段差充填材が、枠部材と積層単位の間の隙間上の集電体の上に設けられることで、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位における厚さＴ５が厚くなり、厚さＴ５、枠部材が存在する部位の厚さＴ１、積層単位が存在する部位の厚さｔ２との差が小さくなる。具体的には、枠部材が存在する部位の厚さＴ１と、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位における厚さＴ５と、積層単位が存在する部位の厚さｔ２との差が０．３ｍｍ以下となるように段差充填材を設ける。
　段差充填材が設けられているときの、枠部材が存在する部位における厚さと、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間における厚さと、積層単位が存在する部位における厚さとの差は、各部位における厚さを５点以上測定して平均値を求め、その平均値の最大値と最小値の差として求める。
　なお、図２４では、正極側において、枠部材４０の外側の正極集電体１１の下側に段差充填材６０が設けられているが、図面での上下に関係なく集電体の外側に段差充填材が設けられている場合に、「集電体上に段差充填材が設けられている」こととする。
　第２態様の単電池においても、枠部材と積層単位の間の隙間は０．５ｍｍ以下であることが好ましい。また、第２態様の単電池を使用することによって、第１態様の単電池を使用した場合と同じ効果が得られる。すなわち、組電池に圧力が加わった際に枠部材と積層単位の間に応力集中が生じることが防止される。また、単電池を積層した組電池に対して圧力が加わったときに単電池内に隙間が小さいので、単電池に凹みが生じる余地が少なく、凹みに応力集中が生じるという問題が生じにくくなる。
　第２態様の単電池を構成する各構成要素については、第１態様の単電池を構成する各構成要素と同様にすることができるのでその詳細な説明は省略する。第２態様の単電池において、段差充填材の材質は特に限定されるものではないが、樹脂材料であることが好ましい。集電体上に塗布して硬化させることのできる材料であればよく、エポキシ系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリフッ化ビニリデン樹脂等が挙げられる。
　続いて、単電池及び組電池の製造方法について説明する。単電池１００は以下のように製造することができる。正極集電体１１を環状の枠部材の一方の枠面に接合して枠部材の一端を封止する。続いて、枠部材内に正極活物質層１３となる正極活物質を充填する。この際、枠部材内に正極活物質をできるだけ多く充填して枠部材と正極活物質層の間に隙間が生じないようにすることが好ましい。続いて、枠部材の他方の枠面上にセパレータを配置する。同様に、負極集電体２１を環状の枠部材の一方の枠面に接合して枠部材の一端を封止する。続いて、枠部材内に負極活物質層２３となる負極活物質を充填する。この際、枠部材内に負極活物質をできるだけ多く充填して枠部材と負極活物質層の間に隙間が生じないようにすることが好ましい。続いて、枠部材の他方の枠面上にセパレータを配置する。そして、枠部材同士を接着して封止することにより、単電池１００を得ることができる。接着した２つの枠部材が合わさって枠部材４０となる。なお、上記例では正極活物質を充填した枠部材と負極活物質を充填した枠部材の両方にセパレータを配置しており、２枚のセパレータが重なってセパレータ３０となるが、セパレータは一方の枠部材だけに配置してもよい。枠部材の厚さを調整して、正極活物質層の厚さ、セパレータの厚さ及び負極活物質層の厚さの合計厚さと枠部材の厚さとの差が０．３ｍｍ以下となるようにすることが好ましい。このようにして製造された単電池は第１態様の単電池となる。
　また、枠部材の厚さを調整することなく単電池を作製した後に、枠部材が存在する部位、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位、積層単位が存在する部位の段差を埋めるように段差充填材を設けることにより、第２態様の単電池を製造することができる。段差充填材は、段差充填材を構成する樹脂材料を塗布し、硬化することにより集電体上に設けることができる。
　このようにして製造した単電池を複数個積層することにより組電池を製造することができる。
　単電池を積層する際には、単電池の正極集電体と隣接する単電池の負極集電体が接触するように、単電池を同じ向きで積層するようにして、単電池が複数個直列に接続された組電池を得ることができる。
　また、組電池の外側に段差充填材を設けた組電池を作製しても、高圧の環境下での使用に適した組電池を提供することができる。
　図２５は、組電池の外側に段差充填材を設けた組電池の一例を模式的に示す断面図である。図２５に示す組電池４００は、図２２に示す組電池６００のような、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の厚さの差が大きい単電池を積層してなる組電池をベースにしている。組電池４００では、図２２に示す組電池６００を外枠部材４１０、上枠部材４２０、下枠部材４３０で囲む。そして、組電池６００と各枠部材の間の隙間に段差充填材６０が設けられている。段差充填材６０としては、第２態様の単電池を構成する段差充填材を用いることができる。図２５に示す組電池４００全体で見ると、外枠部材４１０と、組電池６００の段差が小さくなるので、組電池４００に圧力が加わった際に外枠部材４１０と組電池６００の間に応力集中が生じることが防止される。そのため、高圧の環境下での使用に適した組電池とすることができる。
　次に実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。
　＜被覆用樹脂溶液の作製＞
　撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した４つ口フラスコに、酢酸エチル８３部とメタノール１７部とを仕込み６８℃に昇温した。次いで、メタクリル酸２４２．８部、メチルメタクリレート９７．１部、２－エチルヘキシルメタクリレート２４２．８部、酢酸エチル５２．１部及びメタノール１０．７部を配合したモノマー配合液と、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）０．２６３部を酢酸エチル３４．２部に溶解した開始剤溶液とを４つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで４時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）０．５８３部を酢酸エチル２６部に溶解した開始剤溶液を、滴下ロートを用いて２時間かけて連続的に追加した。さらに、沸点で重合を４時間継続した。溶媒を除去し、樹脂５８２部を得た後、イソプロパノールを１，３６０部加えて、樹脂濃度３０重量％のビニル樹脂からなる被覆用樹脂溶液を得た。
　＜正極組成物の作製＞
　ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２粉末９４部を万能混合機に入れ、室温（２５℃）、１５０ｒｐｍで撹拌した状態で、上記被覆用樹脂溶液（樹脂固形分濃度３０質量％）を樹脂固形分として３部になるように６０分かけて滴下混合し、さらに３０分撹拌した。
　次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック［デンカ（株）製　デンカブラック（登録商標）］（平均粒子径（一次粒子径）：０．０３６μｍ）３部を３回に分けて混合し、３０分撹拌したままで７０℃に昇温し、１００ｍｍＨｇまで減圧し３０分保持し、被覆正極活物質粒子を得た。被覆正極活物質粒子１００部、カーボンファイバー（大阪ガスケミカル（株）製　ドナカーボ・ミルド　Ｓ－２４３：平均繊維長５００μｍ、平均繊維径１３μｍ：電気伝導度２００ｍＳ／ｃｍ）６部をドライブレンドし、正極材料混合物を得た。その後、正極材料混合物に電解液１１部を加え、混合機で混合し正極組成物を得た。
　＜負極組成物の作製＞
　難黒鉛化性炭素［（株）クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製　カーボトロン（登録商標）ＰＳ（Ｆ）］８８部を万能混合機に入れ、室温（２５℃）、１５０ｒｐｍで撹拌した状態で、被覆用樹脂溶液（樹脂固形分濃度３０重量％）を樹脂固形分として６部になるように６０分かけて滴下混合し、さらに３０分撹拌した。次いで、撹拌した状態でアセチレンブラック［デンカ（株）製　デンカブラック（登録商標）］（平均粒子径（一次粒子径）：０．０３６μｍ）６部を３回に分けて混合し、３０分撹拌したままで７０℃に昇温し、０．０１ＭＰａまで減圧し３０分保持し、被覆負極活物質粒子を得た。被覆負極活物質粒子１００部、カーボンファイバー（大阪ガスケミカル（株）製　ドナカーボ・ミルド　Ｓ－２４３：平均繊維長５００μｍ、平均繊維径１３μｍ：電気伝導度２００ｍＳ／ｃｍ）１部をドライブレンドし、負極材料混合物を得た。その後、負極材料混合物に電解液０．１１部を加え、混合機で混合し、負極組成物を得た。
　＜電解液の調製＞
　エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合溶媒（体積比率１：１）に、ＬｉＰＦ６を１ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて、電解液を得た。
　＜正極集電体の製造＞
　２軸押出機にて、ポリプロピレン（ＰＰ）［商品名「サンアロマーＰＣ６３０Ｓ」、サンアロマー（株）製］６９．７部、アセチレンブラック［デンカ（株）製　デンカブラック（登録商標）］２５．０部、分散剤［商品名「ユーメックス１００１（酸変性ポリプロピレン）」、三洋化成工業（株）製］５．０部を１８０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して正極樹脂集電体用材料を得た。得られた正極樹脂集電体用材料をＴダイ押出しフィルム成形機に通して、その後熱プレス機により複数回圧延することで、膜厚４２μｍの正極集電体を得た。
　＜負極集電体の製造＞
　２軸押出機にて、ポリプロピレン［商品名「サンアロマーＰＬ５００Ａ」、サンアロマー（株）製］７０部、ニッケル粒子［Ｖａｌｅ社製］２５部、及び分散剤［商品名「ユーメックス１００１」、三洋化成工業（株）製］５部を２００℃、２００ｒｐｍの条件で溶融混練して負極樹脂集電体用材料を得た。得られた負極樹脂集電体用材料を、Ｔダイ押出しフィルム成形機に通して、その後熱プレス機により複数回圧延することで膜厚４５μｍの負極樹脂集電体原反を得た。この負極樹脂集電体原反の片面に、真空蒸着法により銅の金属層を厚さ５ｎｍで形成して、金属層を片面に設けた負極集電体を得た。
　（実施例１）
　エポキシ樹脂製の上面視が長方形の環状の枠部材を準備した。枠部材の一方の枠面に正極集電体の一端を接合した。枠部材内に正極組成物を充填し、枠部材の他方の枠面上にセパレータを配置した。正極組成物を充填した枠部材とは別の枠部材を準備し、上記手順と同様にして、枠部材の一方の枠面に金属層が負極組成物と触れる向きで負極集電体の一端を接合した。枠部材内に負極組成物を充填し、枠部材の他方の枠面上にセパレータを配置した。正極組成物を充填した枠部材と負極組成物を充填した枠部材を、セパレータ同士が対向するように貼り合わせて封止し、単電池を得た。この単電池は、正極活物質層の厚さ、セパレータの厚さ及び負極活物質層の厚さの合計厚さと枠部材の厚さの差が０ｍｍになるように寸法を調整したものである。また、枠部材と積層単位の間の隙間が０ｍｍになるように電極組成物を充填したものである。この単電池は、枠部材が存在する部位と、積層単位が存在する部位の厚さの差が０ｍｍである。
　（実施例２～４、比較例１～３）
　枠部材の厚さを変更する、又は、枠部材と積層単位の間の隙間を変更することにより、単電池を作製した。各単電池における、枠部材が存在する部位と、積層単位が存在する部位の厚さの差等について表１に示した。
　（組電池の作製及び加圧試験）
　各実施例及び各比較例で得た単電池を８枚積層して組電池を得た。そして、組電池全体をアルミラミネートフィルムで覆って真空引き（真空パック）することにより、組電池に対して高圧環境下に置いた場合を模擬した加圧を行った。
　（外観の観察）
　加圧試験後のアルミラミネートセルにつき、枠部材と積層単位の間の隙間の凹みの有無について観察した。観察結果を表１に示した。
　（集電体の観察）
　加圧試験後のアルミラミネートセルを開封し、単電池の集電体の様子を観察した。集電体の亀裂の有無を観察して観察結果を表１に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　実施例１、２、比較例１、２、３における凹みの有無を示す写真を、それぞれ図面に示した。いずれの図面にも、上面視長方形状の積層単位の頂点近傍の拡大写真を示している。図２６は、実施例１のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真であり、図２７は、実施例２のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。図２６及び図２７における黒色の線は顕微鏡で観察する際の目印（長方形状の積層単位の頂点の位置を示す）である。図２８は、比較例１のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真であり、図２９は、比較例２のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真であり、図３０は、比較例３のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。
　図２６及び図２７に示すように、実施例１及び実施例２では、枠部材と積層部材の間の隙間の凹みが見られない。一方、図２８、図２９及び図３０に示すように、比較例１～３ではいずれも枠部材と積層部材の間の隙間に凹みが見られることが分かる。
　これらの結果から、実施例１～４の組電池では、圧力が加わった際に枠部材と積層単位の間に応力集中が生じることが防止され、集電体に亀裂が生じることが防止されていた。
　（実施例５）
　比較例３の単電池を作製したのちに、枠部材が存在する部位、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位、積層単位が存在する部位の段差を埋めるように段差充填材としてのエポキシ樹脂を塗布して硬化した。この単電池は、枠部材が存在する部位における厚さと、枠部材が存在する部位と積層単位が存在する部位の間の部位における厚さと、積層単位が存在する部位における厚さの差が０ｍｍである。実施例１と同様に組電池を作製し、加圧試験を行ったところ、枠部材と積層単位の間の隙間に凹みは無く、集電体の亀裂も観察されなかった。図３１は、実施例５のラミネートセルの上面の一部を拡大して示す写真である。図３１に示すように、実施例５でも、枠部材と積層部材の間の隙間の凹みが見られない。
　以上の組電池は、特に、高圧の環境下で使用するための電池として有用である。
　以上説明したように、一態様の組電池は、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、前記正極集電体及び前記負極集電体の間で、前記正極活物質層、前記セパレータ及び前記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材とを有する単電池を２個以上有する組電池であって、組電池を構成する単電池につき、前記枠部材が存在する部位と、前記積層単位が存在する部位の厚さの差が０．３ｍｍ以下であり、組電池を構成する単電池につき、前記枠部材と前記積層単位の間の隙間が０．５ｍｍ以下である。
　この一態様に係る組電池の構成を、以上説明した電池システムが備えていてもよい。
　具体的には、以上説明した積層型電池モジュールは、前記正極集電体及び前記負極集電体の間で、前記正極活物質層、前記セパレータ及び前記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材を有する単電池を２個以上有する組電池を備え、
　順に積層されたひと組の前記正極集電体、前記正極活物質層、前記セパレータ、前記負極活物質層及び前記負極集電体からなる積層単位を定義したときに、
　前記組電池を構成する単電池につき、前記枠部材が存在する部位と、前記積層単位が存在する部位の厚さの差が０．３ｍｍ以下であり、組電池を構成する単電池につき、前記枠部材と前記積層単位の間の隙間が０．５ｍｍ以下である。
　上記一態様の組電池は、前記正極活物質層の厚さ、前記セパレータの厚さ及び前記負極活物質層の厚さの合計厚さと、前記枠部材の厚さとの差が０．３ｍｍ以下であってもよい。
　以上説明したように、一態様の組電池は、順に積層されたひと組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位と、前記正極集電体及び前記負極集電体の間で、前記正極活物質層、前記セパレータ及び前記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材とを有する単電池を２個以上有する組電池であって、前記枠部材上、及び、前記枠部材と前記積層単位の間の隙間上の、正極集電体上及び／又は負極集電体上に段差充填材が設けられており、前記段差充填材は、前記枠部材が存在する部位における厚さと、前記枠部材が存在する部位と前記積層単位が存在する部位の間の部位における厚さと、前記積層単位が存在する部位における厚さとの差が、０．３ｍｍ以下となるように設けられている。
　［リチウムイオン電池用電極及びリチウムイオン電池の諸態様］
　以下、リチウムイオン電池用電極及びリチウムイオン電池の諸態様について説明する。
　近年、環境保護のため二酸化炭素排出量の低減が切に望まれている。自動車業界では、電気自動車（ＥＶ）やハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）の導入による二酸化炭素排出量の低減に期待が集まっており、これらの実用化の鍵を握るモータ駆動用二次電池の開発が鋭意行われている。二次電池としては、高エネルギー密度、高出力密度が達成できるリチウムイオン電池（リチウムイオン二次電池ともいう）に注目が集まっている。
　リチウムイオン電池を構成する材料のうち、正極と負極との短絡を防ぐ部材であるセパレータとしては、安全性の観点からポリオレフィンの多孔質膜を基材としたものが多く用いられている。ポリオレフィンの多孔質膜は、電池が短絡や過充電などによって急激に発熱した時に溶融して空孔を閉塞することで電池の内部抵抗を上昇させて電池の安全性を向上させる機能（シャットダウン機能）がある。
　一方で、セパレータ基材であるポリオレフィンの多孔質膜は、延伸によって多孔質構造を形成しているため、所定の温度（収縮温度）以上に加熱されると収縮・変形（以下、熱変形ともいう）を起こす特性を有している。そのため、電池の使用による発熱や電池製造時に加えられる熱によってセパレータ基材の温度が上記収縮温度を超えて熱変形を起こしてしまい、内部短絡が発生する恐れがあった。
　熱変形による内部短絡を防止できるセパレータとして、セパレータ本体と、セパレータ本体の外周に沿って環状に配置される枠状部材とからなるセパレータが開示されている（特許文献５（特開２０１９－０５３８７７号公報）参照）。
　特許文献５（特開２０１９－０５３８７７号公報）は、セパレータを製造する方法として、枠状部材となる材料をフィルム状に成形する工程と、枠状部材を所定形状に加工する工程と、セパレータ本体と接合する工程とを含む工程を開示している。しかしながら、枠状部材となるフィルム状の材料を所定形状（枠状）に加工する工程において端材が生じたり、貼り合わせ工程自体が煩雑であるという問題があり、製造コストの面で改善の余地があった。また、フィルム状の材料を貼り合わせて作製された枠状部材は、耐熱性環状支持部材とシール層の複合材料であるため、端材をリサイクルするのが容易ではないという課題もあった。
　本諸態様は、上記課題を鑑みてなされたものであり、製造コストを抑制できるリチウムイオン電池用電極及びリチウムイオン電池を提供することを目的とする。
　本諸態様は、集電体と、上記集電体上に配置される電極活物質粒子を含む電極組成物と、上記集電体上に配置され、かつ、上記電極組成物の周囲を囲むように環状に配置される枠状部材と、からなり、上記枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなることを特徴とするリチウムイオン電池用電極、及び、本発明のリチウムイオン電池用電極を備えることを特徴とするリチウムイオン電池に関する。
　本諸態様のリチウムイオン電池用電極及びリチウムイオン電池は、製造コストを抑制することができる。
　以下、リチウムイオン電池と記載する場合、リチウムイオン二次電池も含む概念とする。
［リチウムイオン電池用電極］
　以下の一態様のリチウムイオン電池用電極は、集電体と、上記集電体上に配置された電極活物質粒子を含む電極組成物と、上記集電体上に配置され、かつ、上記電極組成物の周囲を囲むように環状に配置される枠状部材と、からなり、上記枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなることを特徴とする。
　以下の一態様のリチウムイオン電池用電極は、枠状部材が、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなるため、電極をセパレータや集電体と接合してリチウムイオン電池を作製する際に、低温での操作が可能となる。また、枠状部材が融点が７５～９０℃のポリオレフィンという単一材料で構成されているため、枠状部材を準備するにあたって、材料の貼り合わせ工程が不要となる。加えて、枠状部材が単一材料で構成されているため、端材が生じた場合であっても、端材のリサイクルが容易である。さらには、端材が生じない射出成形等の一体成型によって枠状部材を作製することもできる。以上の理由により、リチウムイオン用電極は製造コストに優れる。
　枠状部材を構成するポリオレフィンの融点が７５℃未満であると、リチウムイオン電池の通常の作動温度の範囲内で、枠状部材の機械的強度が低下してしまうおそれがある。一方、枠状部材を構成するポリオレフィンの融点が９０℃を超えると、リチウムイオン電池用電極を用いてリチウムイオン電池を製造する際の接着に高温条件が必要となる。なお、ポリオレフィンの融点は、ＪＩＳ　Ｋ７１２１－１９８７に準拠して示差走査熱量測定によって測定される。
　なお、単一材料とは、製造工程上１つの材料として扱うことが可能なものであることを意味する。すなわち、融点が７５～９０℃のポリオレフィンが、２種以上のモノマーの重合体であってもよい。また、融点が７５～９０℃のポリオレフィンが、組成の異なる２種以上のポリオレフィンの混合物であってもよい。
　図３２は、本発明のリチウムイオン電池用電極の一例を模式的に示す斜視図であり、図３３は、図３２におけるＡ－Ａ線断面図である。図３２に示すように、リチウムイオン電池用電極３は、集電体３０と、集電体３０上に配置される電極活物質粒子を含む電極組成物１０と、集電体３０上に配置され、かつ、電極組成物１０の周囲を囲むように環状に配置される枠状部材２０からなる。枠状部材２０は、外形形状及び内形形状がいずれも正方形である。枠状部材２０の内形形状の内側には、電極組成物１０が配置されている。
　枠状部材を上面視した際の、外形形状と内形形状の間の距離は、枠状部材の幅ともいう。枠状部材の幅は特に限定されないが、５～２０ｍｍであることが好ましい。枠状部材の幅が５ｍｍ未満であると、枠状部材の機械的強度が不足して、電極組成物が枠状部材の外へ漏れてしまう場合がある。一方、枠状部材の幅が２０ｍｍを超えると、電極組成物の占める割合が減少してしまい、エネルギー密度が低下してしまう場合がある。枠状部材の形状によっては、幅の広い部分と幅の狭い部分を有していてもよい。
　融点が７５～９０℃のポリオレフィンは、分子内に極性基を有するものであってもよく、極性基を有しないものであってもよい。極性基としては、ヒドロキシ基（－ＯＨ）、カルボキシル基（－ＣＯＯＨ）、ホルミル基（－ＣＨＯ）、カルボニル基（＝ＣＯ）、アミノ基（－ＮＨ２）、チオール基（－ＳＨ）、１，３－ジオキソ－３－オキシプロピレン基等が挙げられる。ポリオレフィンが極性基を有しているかどうかは、ポリオレフィンをフーリエ変換赤外分光法（ＦＴ－ＩＲ）や核磁気共鳴分光法（ＮＭＲ）で分析することにより確認することができる。
　融点が７５～９０℃のポリオレフィンとしては、東ソー（株）製　メルセン（登録商標）Ｇ（融点：７７℃）や三井化学（株）製　アドマーＸＥ０７０（融点：８４℃）等が挙げられる。東ソー（株）製　メルセン（登録商標）Ｇは極性基を有する樹脂の例であり、三井化学（株）製　アドマーＸＥ０７０は極性基を有しない樹脂の例である。
　枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンに加えて、非導電性フィラーを含有していてもよい。非導電性フィラーとしては、ガラス繊維等の無機繊維及びシリカ粒子等の無機粒子が挙げられる。
　枠状部材の厚さは特に限定されないが、０．１～１０ｍｍであることが望ましい。
　電極組成物は電極活物質粒子を含んでなり、必要に応じて、導電助剤、電解液、溶液乾燥型の公知の電極用バインダ（結着剤ともいう）及び粘着性樹脂等を含んでいてもよい。ただし、電極組成物は公知の電極用バインダを含んでいないことが好ましく、粘着性樹脂を含んでいることが好ましい。
　電極活物質粒子としては、正極活物質粒子又は負極活物質粒子が挙げられる。電極活物質粒子として正極活物質粒子を用いた場合の電極組成物を正極組成物ともいい、リチウムイオン電池用電極をリチウムイオン電池用正極ともいう。また、電極活物質粒子として負極活物質粒子を用いた場合の電極組成物を負極組成物ともいい、リチウムイオン電池用電極をリチウムイオン電池用負極ともいう。さらに、正極組成物の周囲を環状に覆う枠状部材を正極枠状部材ともいい、負極組成物の周囲を環状に覆う枠状部材を負極枠状部材ともいう。
　正極活物質粒子としては、リチウムと遷移金属との複合酸化物｛遷移金属が１種である複合酸化物（ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＮｉＯ２、ＬｉＡｌＭｎＯ４、ＬｉＭｎＯ２及びＬｉＭｎ２Ｏ４等）、遷移金属元素が２種である複合酸化物（例えばＬｉＦｅＭｎＯ４、ＬｉＮｉ１－ｘＣｏｘＯ２、ＬｉＭｎ１－ｙＣｏｙＯ２、ＬｉＮｉ１／３Ｃｏ１／３Ａｌ１／３Ｏ２及びＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２）及び金属元素が３種類以上である複合酸化物［例えばＬｉＭａＭ’ｂＭ’’ｃＯ２（Ｍ、Ｍ’及びＭ’’はそれぞれ異なる遷移金属元素であり、ａ＋ｂ＋ｃ＝１を満たす。例えばＬｉＮｉ１／３Ｍｎ１／３Ｃｏ１／３Ｏ２）等］等｝、リチウム含有遷移金属リン酸塩（例えばＬｉＦｅＰＯ４、ＬｉＣｏＰＯ４、ＬｉＭｎＰＯ４及びＬｉＮｉＰＯ４）、遷移金属酸化物（例えばＭｎＯ２及びＶ２Ｏ５）、遷移金属硫化物（例えばＭｏＳ２及びＴｉＳ２）及び導電性高分子（例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアセチレン及びポリ－ｐ－フェニレン及びポリビニルカルバゾール）等の粒子が挙げられ、２種以上を併用してもよい。なお、リチウム含有遷移金属リン酸塩は、遷移金属サイトの一部を他の遷移金属で置換したものであってもよい。
　正極活物質粒子の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１～１００μｍであることが好ましく、０．１～３５μｍであることがより好ましく、２～３０μｍであることがさらに好ましい。
　負極活物質粒子としては、炭素系材料［黒鉛、難黒鉛化性炭素、アモルファス炭素、樹脂焼成体（例えばフェノール樹脂及びフラン樹脂等を焼成し炭素化したもの等）、コークス類（例えばピッチコークス、ニードルコークス及び石油コークス等）及び炭素繊維等］、珪素系材料［珪素、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、珪素－炭素複合体（炭素粒子の表面を珪素及び／又は炭化珪素で被覆したもの、珪素粒子又は酸化珪素粒子の表面を炭素及び／又は炭化珪素で被覆したもの並びに炭化珪素等）及び珪素合金（珪素－アルミニウム合金、珪素－リチウム合金、珪素－ニッケル合金、珪素－鉄合金、珪素－チタン合金、珪素－マンガン合金、珪素－銅合金及び珪素－スズ合金等）等］、導電性高分子（例えばポリアセチレン及びポリピロール等）、金属（スズ、アルミニウム、ジルコニウム及びチタン等）、金属酸化物（チタン酸化物及びリチウム・チタン酸化物等）及び金属合金（例えばリチウム－スズ合金、リチウム－アルミニウム合金及びリチウム－アルミニウム－マンガン合金等）等及びこれらと炭素系材料との混合物等の粒子が挙げられる。上記負極活物質粒子のうち、内部にリチウム又はリチウムイオンを含まないものについては、予め負極活物質粒子の一部又は全部にリチウム又はリチウムイオンを含ませるプレドープ処理を施してもよい。
　これらの中でも、電池容量等の観点から、炭素系材料、珪素系材料及びこれらの混合物が好ましく、炭素系材料としては、黒鉛、難黒鉛化性炭素及びアモルファス炭素がさらに好ましく、珪素系材料としては、酸化珪素及び珪素－炭素複合体がさらに好ましい。
　負極活物質粒子の体積平均粒子径は、電池の電気特性の観点から、０．０１～１００μｍが好ましく、０．１～２０μｍであることがより好ましく、２～１０μｍであることがさらに好ましい。
　本明細書において、電極活物質粒子の体積平均粒子径は、マイクロトラック法（レーザー回折・散乱法）によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径（Ｄｖ５０）を意味する。マイクロトラック法とは、レーザー光を粒子に照射することによって得られる散乱光を利用して粒度分布を求める方法である。なお、体積平均粒子径の測定には、レーザー回折・散乱式の粒子径分布測定装置［マイクロトラック・ベル（株）製のマイクロトラック等］を用いることができる。
　導電助剤は、導電性を有する材料から選択される。
　具体的には、金属［ニッケル、アルミニウム、ステンレス（ＳＵＳ）、銀、銅及びチタン等］、カーボン［グラファイト及びカーボンブラック（アセチレンブラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック、サーマルランプブラック等）等］、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるわけではない。これらの導電助剤は１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。また、これらの合金又は金属酸化物を用いてもよい。電気的安定性の観点から、好ましくはアルミニウム、ステンレス、カーボン、銀、銅、チタン及びこれらの混合物であり、より好ましくは銀、アルミニウム、ステンレス及びカーボンであり、さらに好ましくはカーボンである。またこれらの導電助剤としては、粒子系セラミック材料や樹脂材料の周りに導電性材料（上記した導電助剤の材料のうち金属のもの）をめっき等でコーティングしたものでもよい。
　導電助剤の平均粒子径は、特に限定されるものではないが、電池の電気特性の観点から、０．０１～１０μｍであることが好ましく、０．０２～５μｍであることがより好ましく、０．０３～１μｍであることがさらに好ましい。なお、本明細書中において、「粒子径」とは、導電助剤の輪郭線上の任意の２点間の距離のうち、最大の距離Ｌを意味する。「平均粒子径」の値としては、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等の観察手段を用い、数～数十視野中に観察される粒子の粒子径の平均値として算出される値を採用するものとする。
　導電助剤の形状（形態）は、粒子形態に限られず、粒子形態以外の形態であってもよく、カーボンナノチューブ等、いわゆるフィラー系導電性材料として実用化されている形態であってもよい。
　導電助剤は、その形状が繊維状である導電性繊維であってもよい。
　導電性繊維としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等の炭素繊維、合成繊維の中に導電性のよい金属や黒鉛を均一に分散させてなる導電性繊維、ステンレス鋼のような金属を繊維化した金属繊維、有機物繊維の表面を金属で被覆した導電性繊維、有機物繊維の表面を導電性物質を含む樹脂で被覆した導電性繊維等が挙げられる。これらの導電性繊維の中では炭素繊維が好ましい。また、グラフェンを練りこんだポリプロピレン樹脂も好ましい。導電助剤が導電性繊維である場合、その平均繊維径は０．１～２０μｍであることが好ましい。
　正極活物質粒子及び負極活物質粒子は、表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆層で被覆されている被覆電極活物質粒子であってもよい。電極活物質粒子の周囲が被覆層で被覆されていると、電極組成物の体積変化が緩和され、電極の膨張を抑制することができる。さらに、被覆電極活物質粒子の非水溶媒に対する濡れ性を向上させることができ、電極組成物に電解液を吸収させる工程に掛かる時間の短縮が可能になる。なお、電極活物質粒子として正極活物質粒子を使用した場合の被覆電極活物質粒子を被覆正極活物質粒子ともいう。また電極活物質粒子として負極活物質粒子を使用した場合の被覆電極活物質粒子を被覆負極活物質粒子ともいう。
　被覆層を構成する高分子化合物としては、特開２０１７－０５４７０３号公報に非水系二次電池活物質被覆用樹脂として記載されたものを好適に用いることができる。
　上述した被覆電極活物質粒子を製造する方法について説明する。被覆電極活物質粒子は、例えば、高分子化合物及び電極活物質粒子並びに必要により用いる導電剤を混合することによって製造してもよく、被覆層に導電剤を用いる場合には高分子化合物と導電剤とを混合して被覆材を準備したのち、該被覆材と電極活物質粒子とを混合することにより製造してもよく、高分子化合物、導電剤及び電極活物質粒子を混合することによって製造してもよい。なお、電極活物質粒子と高分子化合物と導電剤とを混合する場合、混合順序には特に制限はないが、電極活物質粒子と高分子化合物とを混合した後、導電剤を加えて更に混合することが好ましい。上記方法により、高分子化合物と必要により用いる導電剤を含む被覆層によって電極活物質粒子の表面の少なくとも一部が被覆される。
　被覆材の任意成分である導電剤としては、電極組成物を構成する導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。
　電解液としては、リチウムイオン電池の製造に用いられる、電解質及び非水溶媒を含有する公知の電解液を使用することができる。
　電解質としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、好ましいものとしては、例えば、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＳｂＦ６、ＬｉＡｓＦ６及びＬｉＣｌＯ４等の無機酸のリチウム塩系電解質、ＬｉＮ（ＦＳＯ２）２、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２及びＬｉＮ（Ｃ２Ｆ５ＳＯ２）２等のフッ素原子を有するスルホニルイミド系電解質、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３等のフッ素原子を有するスルホニルメチド系電解質等が挙げられる。これらの内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのはＬｉＰＦ６又はＬｉＮ（ＦＳＯ２）２である。
　非水溶媒としては、公知の電解液に用いられているもの等が使用でき、例えば、ラクトン化合物、環状又は鎖状炭酸エステル、鎖状カルボン酸エステル、環状又は鎖状エーテル、リン酸エステル、ニトリル化合物、アミド化合物、スルホン、スルホラン等及びこれらの混合物を用いることができる。
　ラクトン化合物としては、５員環（γ－ブチロラクトン及びγ－バレロラクトン等）及び６員環のラクトン化合物（δ－バレロラクトン等）等を挙げることができる。
　環状炭酸エステルとしては、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート及びブチレンカーボネート等が挙げられる。鎖状炭酸エステルとしては、ジメチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、ジエチルカーボネート、メチル－ｎ－プロピルカーボネート、エチル－ｎ－プロピルカーボネート及びジ－ｎ－プロピルカーボネート等が挙げられる。
　鎖状カルボン酸エステルとしては、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸プロピル及びプロピオン酸メチル等が挙げられる。環状エーテルとしては、テトラヒドロフラン、テトラヒドロピラン、１，３－ジオキソラン及び１，４－ジオキサン等が挙げられる。鎖状エーテルとしては、ジメトキシメタン及び１，２－ジメトキシエタン等が挙げられる。
　リン酸エステルとしては、リン酸トリメチル、リン酸トリエチル、リン酸エチルジメチル、リン酸ジエチルメチル、リン酸トリプロピル、リン酸トリブチル、リン酸トリ（トリフルオロメチル）、リン酸トリ（トリクロロメチル）、リン酸トリ（トリフルオロエチル）、リン酸トリ（トリパーフルオロエチル）、２－エトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン、２－トリフルオロエトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン及び２－メトキシエトキシ－１，３，２－ジオキサホスホラン－２－オン等が挙げられる。ニトリル化合物としては、アセトニトリル等が挙げられる。アミド化合物としては、ＤＭＦ等が挙げられる。スルホンとしては、ジメチルスルホン及びジエチルスルホン等が挙げられる。非水溶媒は１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　非水溶媒の内、電池出力及び充放電サイクル特性の観点から好ましいのは、ラクトン化合物、環状炭酸エステル、鎖状炭酸エステル及びリン酸エステルであり、更に好ましいのはラクトン化合物、環状炭酸エステル及び鎖状炭酸エステルであり、特に好ましいのは環状炭酸エステルと鎖状炭酸エステルの混合液である。最も好ましいのはエチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）の混合液、又は、エチレンカーボネート（ＥＣ）とジエチルカーボネート（ＤＥＣ）の混合液である。
　溶液乾燥型の公知の電極用バインダとしては、デンプン、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリエチレン（ＰＥ）及びポリプロピレン（ＰＰ）等が挙げられる。ただし、公知の電極用バインダの含有量は、電極組成物全体の重量を基準として、２重量％以下であることが好ましく、０～０．５重量％であることがより好ましい。
　電極組成物は、公知の電極用バインダではなく、粘着性樹脂を含むことが好ましい。電極組成物が上記溶液乾燥型の公知の電極用バインダを含む場合には、圧縮成形体を形成した後に乾燥工程を行うことで一体化する必要があるが、粘着性樹脂を含む場合には、乾燥工程を行うことなく常温において僅かな圧力で電極組成物を一体化することができる。乾燥工程を行わない場合、加熱による圧縮成形体の収縮や亀裂の発生がおこらないため好ましい。
　なお、溶液乾燥型の電極用バインダは、溶媒成分を揮発させることで乾燥、固体化して電極活物質粒子同士を強固に固定するものを意味する。一方、粘着性樹脂は、粘着性（水、溶媒、熱等を使用せずに僅かな圧力を加えることで接着する性質）を有する樹脂を意味する。溶液乾燥型の電極用バインダと粘着性樹脂とは異なる材料である。
　粘着性樹脂としては、被覆層を構成する高分子化合物（特開２０１７－０５４７０３号公報に記載された非水系二次電池活物質被覆用樹脂等）に少量の有機溶剤を混合してそのガラス転移温度を室温以下に調整したもの、及び、特開平１０－２５５８０５公報等に粘着剤として記載されたものを好適に用いることができる。
　電極組成物に含まれる粘着性樹脂の重量割合は、電極組成物の重量を基準として０～２重量％であることが好ましい。
　集電体を構成する材料としては、銅、アルミニウム、チタン、ステンレス鋼、ニッケル及びこれらの合金、並びに、焼成炭素、導電性高分子及び導電性ガラス等が挙げられる。また、導電剤と樹脂からなる樹脂集電体を用いてもよい。
枠状部材との接合強度を高める観点からは、樹脂集電体であることが好ましい。
　集電体上に配置される電極組成物が正極活物質粒子を含む正極組成物である場合の集電体を正極集電体ともいう。また、集電体上に配置される電極組成物が、負極活物質粒子を含む負極組成物である場合の集電体を負極集電体ともいう。
　正極集電体、負極集電体とも、樹脂集電体を構成する導電剤としては、電極組成物に含まれる導電助剤と同様のものを好適に用いることができる。樹脂集電体を構成する樹脂としては、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、ポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリメチルアクリレート（ＰＭＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂又はこれらの混合物等が挙げられる。電気的安定性の観点から、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）及びポリシクロオレフィン（ＰＣＯ）が好ましく、さらに好ましくはポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）及びポリメチルペンテン（ＰＭＰ）である。
　樹脂集電体を構成する樹脂は、枠状部材を構成する樹脂と極性が対応していることが好ましい。すなわち、枠状部材を構成する樹脂が極性基を有する場合には、樹脂集電体を構成している樹脂も極性基を有することが好ましい。反対に、枠状部材を構成する樹脂が極性基を有しない場合には、樹脂集電体を構成する樹脂も極性基を有しないことが好ましい。
　［リチウムイオン電池用電極の製造方法］
　リチウムイオン電池用電極を製造する方法としては、例えば、融点が７５～９０℃のポリオレフィンを環状に成形して枠状部材を得る工程と、上記枠状部材を集電体上に配置する工程と、上記枠状部材の内側に電極活物質粒子を含む電極組成物を充填する工程と、を含む方法が挙げられる。
　上記の方法では、枠状部材を構成する材料に融点７５～９０℃のポリオレフィンという単一材料を用いるため、枠状部材を準備するにあたって、材料の貼り合わせ工程が不要となる。加えて、枠状部材が単一材料で構成されているため、端材のリサイクルが容易であったり、端材が生じない射出成形等の一体成型によって枠状部材を作製することができる。
　ポリオレフィンを環状に成形する方法としては、一旦フィルム状に成形したポリオレフィンを環状に打ち抜く方法や、射出成形等の方法が挙げられる。フィルム状に成形したポリオレフィンを環状に打ち抜いた場合、端材が単一材料で構成されているため、再資源化が容易であり、リサイクル性に優れる。射出成形ではランナー等の僅かな端材が生じるが、端材が単一材料で構成されているため、再資源化が容易であり、リサイクル性に優れる。
　融点が７５～９０℃のポリオレフィンをフィルム状に成形する方法は特に限定されないが、例えば、押出成形、インフレーション法、Ｔ－ダイ法、溶液流延法、カレンダー法などが挙げられる。これらの方法で得られたフィルムは、必要に応じて延伸などを行ってもよい。延伸は、一軸延伸であってもよく、二軸延伸であってもよい。また、市販のフィルムを所定の形状に切断して用いてもよい。
　枠状部材の内側に電極活物質粒子を含む電極組成物を充填する方法は特に限定されないが、枠状部材によって形成された空間に底面が設けられるように枠状部材を配置し、該空間に電極活物質粒子を含む電極組成物を充填する方法が挙げられる。
　［リチウムイオン電池］
　続いて、本諸態様のリチウムイオン電池について説明する。リチウムイオン電池は、リチウムイオン電池用電極を備える。
　リチウムイオン電池用電極は、上述したように、電極活物質粒子の種類に応じて、リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極の２種類が存在する。従って、リチウムイオン電池は、リチウムイオン電池用電極であるリチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極の少なくとも一方を備えていればよい。
　リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極の両方を備える場合を第一態様として、リチウムイオン電池用正極だけを備える場合を第二態様として、リチウムイオン電池用負極だけを備える場合を第三態様として、以下に説明する。
　リチウムイオン電池の第一態様は、正極集電体と、上記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極組成物と、上記正極集電体上に配置され、かつ、上記正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用正極と、負極集電体と、上記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極組成物と、上記負極集電体上に配置され、かつ、上記負極組成物の周囲を囲むように環状に配置される負極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用負極と、上記正極組成物と上記負極組成物との間に配置され、上記正極枠状部材及び上記負極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン電池であって、上記正極枠状部材は、上記正極集電体と上記セパレータとを接合しており、上記負極枠状部材は、上記負極集電体と上記セパレータとを接合しており、上記正極枠状部材及び上記負極枠状部材は、いずれも、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなることを特徴とする。
　リチウムイオン電池の第一態様では、正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材、及び、負極組成物の周囲を囲むように環状に配置される負極枠状部材が、いずれも、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる。そのため、リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極をセパレータ及び集電体と接合してリチウムイオン電池を作製する際に、低温での操作が可能となる。また、正極枠状部材及び負極枠状部材がいずれも、融点が７５～９０℃のポリオレフィンという単一材料で構成されているため、枠状部材を準備するにあたって材料の貼り合わせ工程が不要となる。加えて、枠状部材が単一材料で構成されているため、端材が生じた場合であっても、端材のリサイクルが容易である。さらには、端材が生じにくい射出成形等の一体成型によって枠状部材を作製することもできる。以上の理由により、リチウムイオン電池の第一態様は製造コストを抑制することができる。
　図３４は、本発明のリチウムイオン電池の第一態様の一例を模式的に示す断面図である。図３４に示すように、リチウムイオン電池１００では、正極活物質粒子を含む正極組成物１１と負極活物質粒子を含む負極組成物１２とが、セパレータ４０を介して対向するように配置されている。正極組成物１１の周囲には、正極組成物１１の周囲を囲むように正極枠状部材２１が環状に配置されている。負極組成物１２の周囲には、負極組成物１２の周囲を囲むように負極枠状部材２２が環状に配置されている。
　正極組成物１１の一方の主面はセパレータ４０と接しており、他方の主面は正極集電体３１と接している。正極集電体３１とセパレータ４０とは、正極枠状部材２１により接合されている。負極組成物１２の一方の主面はセパレータ４０と接しており、他方の主面は負極集電体３２と接している。負極集電体３２とセパレータ４０とは、負極枠状部材２２により接合されている。
　リチウムイオン電池の第一態様を構成するリチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極は、リチウムイオン電池用電極の一例でもある。
　リチウムイオン電池を構成する各種材料については、リチウムイオン電池用電極、及び、リチウムイオン電池用電極を用いたリチウムイオン電池の製造方法の項目において説明する。
　リチウムイオン電池の第二態様は、正極集電体と、上記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極組成物と、上記正極集電体上に配置され、かつ、上記正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用正極と、負極集電体と、上記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極活物質と、からなるリチウムイオン電池用負極と、上記正極組成物と上記負極組成物との間に配置され、上記正極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン電池であって、上記正極枠状部材の平面視形状は、上記セパレータの平面視形状よりも大きく、上記正極枠状部材は、上記正極集電体と上記セパレータとを接合しており、上記セパレータから外側にはみ出た上記正極枠状部材が、上記正極集電体と上記負極集電体とを接合しており、上記正極枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる。
　リチウムイオン電池の第二態様では、正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材が、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる。そのため、リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極をセパレータ及び集電体と接合してリチウムイオン電池を作製する際に、低温での操作が可能となる。また、正極枠状部材が、融点が７５～９０℃のポリオレフィンという単一材料で構成されているため、枠状部材を準備するにあたって材料の貼り合わせ工程が不要となる。加えて、枠状部材が単一材料で構成されているため、端材が生じた場合であっても、端材のリサイクルが容易である。さらには、端材が生じにくい射出成形等の一体成型によって枠状部材を作製することもできる。さらに、負極枠状部材を準備する工程が不要となり、製造工程が削減できる。以上の理由により、リチウムイオン電池の第二態様は製造コストを抑制することができる。
　なお、リチウムイオン電池の第二態様を構成するリチウムイオン電池用負極は、負極枠状部材を備えていないため、リチウムイオン電池用負極ではない。
　リチウムイオン電池の第二態様は、負極枠状部材によって負極集電体とセパレータとが接合されていたことに代わって、セパレータから外側にはみ出した正極枠状部材によって負極集電体が正極集電体と接合されている以外は、リチウムイオン電池の第一態様と同様の構成である。
　リチウムイオン電池の第三態様は、負極集電体と、上記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極組成物と、上記負極集電体上に配置され、かつ、上記負極組成物の周囲を囲むように環状に配置される負極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用負極と、正極集電体と、上記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極活物質と、からなるリチウムイオン電池用正極と、上記正極組成物と上記負極組成物との間に配置され、上記負極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン電池であって、上記負極枠状部材の平面視形状は、上記セパレータの平面視形状よりも大きく、上記負極枠状部材は、上記負極集電体と上記セパレータとを接合しており、上記セパレータから外側にはみ出た上記負極枠状部材が、上記負極集電体と上記正極集電体とを接合しており、上記負極枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる。
　リチウムイオン電池の第三態様では、負極組成物の周囲を囲むように環状に配置される負極枠状部材が、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる。そのため、リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池用負極をセパレータ及び集電体と接合してリチウムイオン電池を作製する際に、低温での操作が可能となる。また、負極枠状部材が、融点が７５～９０℃のポリオレフィンという単一材料で構成されているため、枠状部材を準備するにあたって材料の貼り合わせ工程が不要となる。加えて、枠状部材が単一材料で構成されているため、端材が生じた場合であっても、端材のリサイクルが容易である。さらには、端材が生じにくい射出成形等の一体成型によって枠状部材を作製することもできる。さらに、正極枠状部材を準備する工程が不要となり、製造工程が削減できる。
　以上の理由により、リチウムイオン電池の第三態様は製造コストを抑制することができる。なお、リチウムイオン電池の第三態様を構成するリチウムイオン電池用正極は正極枠状部材を備えていないため、リチウムイオン電池用正極ではない。
　リチウムイオン電池の第三態様は、正極枠状部材によって正極集電体とセパレータとが接合されていたことに代わって、セパレータから外側にはみ出した負極枠状部材によって負極集電体が正極集電体と接合されている以外は、リチウムイオン電池の第一態様と同様の構成である。
　［リチウムイオン電池の製造方法］
　リチウムイオン電池を製造する方法としては、例えば、本発明のリチウムイオン電池用正極、セパレータ、及び、本発明のリチウムイオン電池用負極を、正極組成物と負極組成物とがセパレータを介して対向するように積層した後、熱圧着することによって、正極集電体とセパレータとを正極枠状部材により接合し、負極集電体とセパレータとを負極枠状部材により接合し、必要に応じて電池外装体に収容する方法が挙げられる。
　図３５は、リチウムイオン電池用電極を用いてリチウムイオン電池の第一態様を作製する方法の一例を模式的に示す断面図である。図３５では、正極集電体３１、正極組成物１１及び正極枠状部材２１からなるリチウムイオン電池用正極１と、負極集電体３２、負極組成物１２及び負極枠状部材２２からなるリチウムイオン電池用負極２とを、セパレータ４０を介して正極組成物１１と負極組成物１２とが対向するよう積層して、熱圧着することによりリチウムイオン電池１００を得る。リチウムイオン電池１００は、必要に応じて、電池外装体に収容されてもよい。
　リチウムイオン電池を製造する際の、リチウムイオン電池用正極、セパレータ及びリチウムイオン電池用負極を積層する積層方向は特に限定されず、図３５に示すような垂直方向であってもよいし、水平方向であってもよい。垂直方向にリチウムイオン電池用正極、リチウムイオン電池用負極及びセパレータを積層する際には、リチウムイオン電池用負極が上側となるよう配置することが好ましい。これは、一般的に正極組成物よりも負極組成物の重量の方が軽いため、非水電解液を含んだ状態でリチウムイオン電池用電極を裏返した場合において、正極組成物よりも負極組成物の方が形状が崩れにくいためである。
　図３５に示したリチウムイオン電池の製造方法のより具体的な例を以下に記載する。まず、リチウムイオン電池用負極を負極組成物が上向きになるように載置する。その後、セパレータを負極組成物の表面に接触させる。このとき、負極組成物に含まれる非水電解液がセパレータに染み込むと同時に、セパレータが負極組成物に貼り付く。セパレータが負極組成物に貼り付いた状態で、リチウムイオン電池用負極及びセパレータを裏返し、正極組成物が上向きになるように載置されたリチウムイオン電池用正極の上に重ねることで積層体が得られる。リチウムイオン電池用負極上にセパレータを接触させる前、及び、リチウムイオン電池用正極上にリチウムイオン電池用負極を重ねる前には、必要に応じて、電極組成物に非水電解液を付与してもよい。
　なお、図３５に示した方法において、負極枠状部材を用いず、セパレータの外側にはみだした正極枠状部材によって正極集電体と負極集電体を接合することによって、リチウムイオン電池の第二態様を製造することができる。また、図３５に示した方法において、正極枠状部材を用いず、セパレータの外側にはみだした負極枠状部材によって正極集電体と負極集電体を接合することによって、本発明のリチウムイオン電池の第三態様を製造することができる。
　正極枠状部材２１を構成するポリオレフィンと、負極枠状部材２２を構成するポリオレフィンは、同じものであってもよいが、異なっていてもよい。
　リチウムイオン電池用電極を用いてリチウムイオン電池を製造する他の方法としては、例えば、まず、正極集電体上に配置されたリチウムイオン電池用正極の上にセパレータを配置して、正極集電体とセパレータとを熱圧着する。その後、負極集電体上に配置されたリチウムイオン電池用負極の上に熱圧着した正極集電体、熱圧着したリチウムイオン電池用正極及びセパレータを、セパレータがリチウムイオン電池用負極と接する向きで負極集電体上に配置されたリチウムイオン電池用負極の上に載置し、負極集電体とセパレータとを熱圧着する方法が挙げられる。このような方法は、電極組成物の流動性が高く、リチウムイオン電池用電極とセパレータとを熱圧着する際に電極組成物が変形しやすい場合に特に有効である。
　さらに別の方法として、リチウムイオン電池用正極、セパレータ及びリチウムイオン電池用負極を、正極組成物と負極組成物とがセパレータを介して対向するように積層して得られた電池構成単位を、複数個、直列又は並列に接続し、必要に応じて電池外装体に収容する方法等が挙げられる。
　集電体とセパレータとの間を枠状部材によって接合する方法としては、熱圧着が挙げられる。枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンで構成されているため、熱圧着が容易である。また、超音波加熱、レーザー加熱等の方法によって枠状部材を加熱することによっても、集電体とセパレータとの間を枠状部材によって接合することができる。
　セパレータとしては、ポリエチレン又はポリプロピレン製の多孔性フィルム、多孔性ポリエチレンフィルムと多孔性ポリプロピレンとの積層フィルム、合成繊維（ポリエステル繊維及びアラミド繊維等）又はガラス繊維等からなる不織布、及びそれらの表面にシリカ、アルミナ、チタニア等のセラミック微粒子を付着させたもの等の公知のリチウムイオン電池用のセパレータが挙げられる。
　これらのうち、セパレータとしてはポリプロピレン製の多孔性フィルムであることが好ましい。
　セパレータの厚さは特に限定されないが、１０～１０００μｍであることが望ましい。
　セパレータの平面視形状は、平面視における枠状部材の外形形状よりも小さく、枠状部材の内部に充填された電極組成物の外形形状よりも大きいことが好ましい。セパレータの平面視形状が上述した条件を満たす形状であると、正極組成物と負極組成物の短絡を防ぎつつ、かつ、セパレータが枠状部材の外側にはみ出すことがない。そのため、リチウムイオン電池のエネルギー密度を向上させることができる。
　［実施例］
　次に実施例によって具体的に説明するが、本発明の主旨を逸脱しない限り本発明は実施例に限定されるものではない。なお、特記しない限り部は重量部、％は重量％を意味する。
　＜製造例１：被覆用高分子化合物とその溶液の作製＞
　撹拌機、温度計、還流冷却管、滴下ロート及び窒素ガス導入管を付した４つ口フラスコにＤＭＦ４０７．９部を仕込み７５℃に昇温した。次いで、メタクリル酸２４２．８部、メチルメタクリレート９７．１部、２－エチルヘキシルメタクリレート２４２．８部、及びＤＭＦ１１６．５部を配合したモノマー配合液と、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）１．７部及び２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）４．７部をＤＭＦ５８．３部に溶解した開始剤溶液とを４つ口フラスコ内に窒素を吹き込みながら、撹拌下、滴下ロートで２時間かけて連続的に滴下してラジカル重合を行った。滴下終了後、７５℃で反応を３時間継続した。次いで８０℃に昇温し反応を３時間継続し樹脂濃度５０％の共重合体溶液を得た。これにＤＭＦを７８９．８部加えて、樹脂固形分濃度３０重量％である被覆用高分子化合物溶液を得た。
　＜製造例２：電解液の作製＞
　エチレンカーボネート（ＥＣ）とプロピレンカーボネート（ＰＣ）の混合溶媒（体積比率１：１）にＬｉＮ（ＦＳＯ２）２を１．０ｍｏｌ／Ｌの割合で溶解させて電解液を準備した。
　＜製造例３：被覆正極活物質粒子の作製＞
　正極活物質粉末（ＬｉＮｉ０．８Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０５Ｏ２粉末、体積平均粒子径４μｍ）９３．７部を万能混合機ハイスピードミキサーＦＳ２５［（株）アーステクニカ製］に入れ、室温、７２０ｒｐｍで撹拌した状態で、製造例１で得られた被覆用高分子化合物溶液１部を２分かけて滴下し、さらに５分撹拌した。次いで、撹拌した状態で導電剤であるアセチレンブラック［デンカ（株）製　デンカブラック（登録商標）］１部を分割しながら２分間で投入し、３０分撹拌を継続した。その後、撹拌を維持したまま０．０１ＭＰａまで減圧し、次いで撹拌と減圧度を維持したまま温度を１４０℃まで昇温し、撹拌、減圧度及び温度を８時間維持して揮発分を留去した。得られた粉体を目開き２１２μｍの篩いで分級し、被覆正極活物質粒子を得た。
　＜製造例４：被覆負極活物質粒子の作製＞
　負極活物質粒子として難黒鉛化性炭素［（株）クレハ・バッテリー・マテリアルズ・ジャパン製　カーボトロン（登録商標）ＰＳ（Ｆ）］１００部を万能混合機ハイスピードミキサーＦＳ２５［アーステクニカ製］に入れ、室温、７２０ｒｐｍで撹拌した状態で、製造例１で得られた被覆用高分子化合物溶液６部を２分かけて滴下し、さらに５分撹拌した。次いで、撹拌した状態で導電剤であるアセチレンブラック［デンカ（株）製　デンカブラック（登録商標）］５．１部を分割しながら２分間で投入し、３０分撹拌を継続した。その後、撹拌を維持したまま０．０１ＭＰａまで減圧し、次いで撹拌と減圧度を維持したまま温度を１５０℃まで昇温し、撹拌、減圧度及び温度を８時間維持して揮発分を留去した。得られた粉体を目開き２１２μｍの篩いで分級し、被覆負極活物質粒子を得た。
　＜製造例５：樹脂集電体Ａの作製＞
　２軸押出機にて、サンアロマーＰＬ５００Ａ［サンアロマー（株）製］６５部、［デンカ（株）製　デンカブラック　Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を１９０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ａを得た。
　＜製造例６：樹脂集電体Ｂの作製＞
　２軸押出機にて、サンアロマーＰＭ８５４Ｘ［サンアロマー（株）製］６５部、［デンカ（株）製　デンカブラック　Ｌｉ－４００］３０部及び分散剤５部を１９０℃、１００ｒｐｍ、滞留時間５分の条件で溶融混練して樹脂集電体用材料を得た。得られた樹脂集電体用材料をＴダイから押し出し、５０℃に温調した冷却ロールで圧延することで、膜厚１００μｍの樹脂集電体Ｂを得た。
　＜製造例７：正極枠状部材の作製＞
　押出成形によって樹脂Ａ：東ソー（株）製　メルセン（登録商標）Ｇ（融点：７７℃）を厚さ１５０μｍ又は４００μｍのフィルム状に成形し、内形が１１ｍｍ×１１ｍｍの正方形、外形が１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形である環状形状に打ち抜いて、正極枠状部材を得た。
　＜製造例８：負極枠状部材の作製＞
　押出成形によって樹脂Ｂ：三井化学（株）製　アドマーＥＸ０７０（融点：８４℃）を厚さ１５０μｍのフィルム状に成形し、内形形状が１１ｍｍ×１１ｍｍの正方形、外形形状が１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形である環状形状に打ち抜いて、負極枠状部材を得た。
　＜実施例１＞
　＜リチウムイオン電池用正極の作製＞
　製造例３で作製した被覆正極活物質粒子９５部、導電助剤であるアセチレンブラック５部、及び、製造例２で作製した電解液３０部を混合し、正極組成物を作製した。続いて、製造例７で作製された厚さ１５０μｍの正極枠状部材を製造例５で作製した樹脂集電体Ａ（１５ｍｍ×１５ｍｍ）上に載置し、正極枠状部材の内側に正極組成物を充填することで、リチウムイオン電池用正極を作製した。
　＜リチウムイオン電池用負極の作製＞
　製造例４で作製した被覆負極活物質粒子９９部、導電助剤であるアセチレンブラック１部、及び、製造例２で作製した電解液３０部を混合し、負極組成物を作製した。続いて、製造例８で作製された負極枠状部材を製造例６で作製した樹脂集電体Ｂ（１５ｍｍ×１５ｍｍ）の表面に載置し、負極枠状部材の内側に負極組成物を充填することで、リチウムイオン電池用負極を作製した。
　＜積層体の作製＞
　リチウムイオン電池用負極の負極組成物に、上からセパレータとなる平板状のセルガード３５０１（ＰＰ製、厚さ２５μｍ、平面視寸法１３ｍｍ×１３ｍｍ）を、負極組成物を覆うように重ねた。負極組成物中の非水電解液がセパレータに染み込み、セパレータが負極組成物に張り付いたことを確認した。続いて、セパレータ及びリチウムイオン電池用負極を裏返して、セパレータが正極組成物と接触するように、リチウムイオン電池用正極の上に載置した。このとき、正極枠状部材の外形形状の重心と、セパレータの外形形状に基づく重心と、負極枠状部材の外形形状に基づく重心とが積層方向において互いに重なるように積層体を作製した。
　＜リチウムイオン電池の作製＞
　続いて、積層体をヒートシールテスターを用いて１２０℃で加熱して、正極集電体とセパレータとを正極枠状部材によって熱圧着し、負極集電体とセパレータとを負極枠状部材によって熱圧着することにより、実施例１に係るリチウムイオン電池を作製した。
　＜製造工程の評価＞
　実施例１に係るリチウムイオン電池の製造過程における低温接着性、剥離強度、枠状部材作製の工程短縮及びリサイクル性について、以下の基準に基づいて評価した。結果を表２に示す。
　［低温接着性］
　○：正極側及び負極側の両方が、１２０℃未満で熱圧着が可能。
　△：正極側及び負極側の両方が、１２０℃以上、１５０℃以下で熱圧着が可能。
　×：正極側及び負極側の両方が、１５０℃を超える温度で熱圧着が可能。
　［剥離強度］
　実施例１で用いられた集電体、枠状部材及びセパレータを用いて、集電体及びセパレータの全面が枠状部材により熱圧着された、長さ６０ｍｍ、幅１０ｍｍの測定用サンプルを作製した。測定用サンプルを９０度ピール試験台を治具に用いた（株）島津製作所製オートグラフ「ＡＧＳ－Ｘ」にセットし、ＪＩＳ　Ｋ　６８５４－１：１９９９に準拠して、１．３ｍｍ／分の引張速度で９０度はく離接着強さを測定した。正極集電体とセパレータとの剥離強度（正極剥離強度）、及び、負極集電体とセパレータとの剥離強度（負極剥離強度）から、以下の基準に基づいて判定した。
　◎：正極剥離強度及び負極剥離強度がいずれも、２．５Ｎ／１０ｍｍ以上。
　○：正極剥離強度及び負極剥離強度のいずれか一方が、２．５Ｎ／１０ｍｍ以上であるが、もう一方が、２．０Ｎ／１０ｍｍ以上、２．３Ｎ／１０ｍｍ未満。
　△：正極剥離強度及び負極剥離強度がいずれも、２．０Ｎ／１０ｍｍ以上、２．３Ｎ／１０ｍｍ未満。
　×：正極剥離強度及び負極剥離強度がいずれも、２．０Ｎ／１０ｍｍ未満。
　［枠状部材作製の工程短縮］
　◎：貼り合わせ工程及び打ち抜き工程が不要。
　○：貼り合わせ工程は不要だが、打ち抜き工程により端材が生じる。
　×：貼り合わせ工程が必要、かつ、打ち抜き工程により端材が生じる。
　［リサイクル性］
　◎：生じた端材は全てリサイクルが可能。
　○：生じた端材を樹脂ごとに分別すれば、一部はリサイクル可能。
　×：生じた端材を樹脂ごとに分別できないため、リサイクル不可。
　＜実施例２～３＞
　枠状部材の組み合わせを表２に示すように変更したほかは、実施例１と同様の手順でリチウムイオン電池用電極（正極）、リチウムイオン電池用電極（負極）及びリチウムイオン電池を作製し、製造過程における低温接着性、剥離強度、枠状部材作製の工程短縮及びリサイクル性を評価した。結果を表２に示す。なお、実施例１～３に係るリチウムイオン電池は、正極枠状部材を備えたリチウムイオン電池用電極と負極枠状部材を備えたリチウムイオン電池用負極とを備えたリチウムイオン電池であるため、本発明のリチウムイオン電池の第一態様に相当する。
　＜製造例９＞
　樹脂Ｃ（ポリエチレンナフタレート、融点：約２５０℃）からなる押出成形フィルム［帝人（株）製ＰＥＮフィルム、テオネックスＱ５１、厚さ２５０μｍ］の両面に樹脂Ｄ（接着性樹脂、融点：９１℃）からなるフィルム［三井化学（株）製、アドマーＶＥ３００、厚さ５０μｍ］を重ね、加熱ロールにより樹脂Ｃと樹脂Ｄとを接着して、１５ｍｍ×１５ｍｍの正方形に切断し、さらに、中央の１１ｍｍ×１１ｍｍの領域を打ち抜くことにより、樹脂Ｃの両面に樹脂Ｄが配置された枠状部材を得た。
　＜製造例１０＞
　樹脂Ｃからなるフィルムを、樹脂Ｅ（ポリエーテルエーテルケトン、融点：約３３０℃）からなるフィルム［信越ポリマー（株）製　ＰＥＥＫフィルム、Ｓｅｐｌａ、厚さ５０μｍ］に変更したほかは、製造例７と同様の手順で枠状部材を得た。
　＜比較例１～２＞
　枠状部材の組み合わせを表２に示すよう変更したほかは、実施例１と同様の手順で、リチウムイオン電池用電極（正極）、リチウムイオン電池用電極（負極）及びリチウムイオン電池を作製し、製造過程における低温接着性、剥離強度、枠状部材作製の工程短縮及びリサイクル性を評価した。結果を表２に示す。
　＜実施例４＞
　樹脂Ａ：東ソー（株）製　メルセン（登録商標）Ｇ（融点：７７℃）を用いて射出成形により、予め打ち抜かれた形状と同じ形状で厚さ１０００μｍの正極枠状部材を作製した。得られた正極枠状部材を用いてリチウムイオン電池用正極を作製し、リチウムイオン電池用正極の正極組成物にセパレータを接触させて貼り付けたあと、負極集電体上に負極組成物を配置した状態のリチウムイオン電池用負極（負極枠状部材なし）の上に載置して熱圧着した。正極枠状部材によってセパレータと正極樹脂集電体とを接合するとともに、セパレータの外側にはみ出した正極枠状部材によって、正極樹脂集電体と負極樹脂集電体とを接合してリチウムイオン電池を得た。製造過程における低温接着性、剥離強度、枠状部材作製の工程短縮及びリサイクル性を実施例１と同様に評価した。結果を表２に示す。ただし、負極剥離強度を測定する測定用サンプルは、正極集電体及び負極集電体の幅方向の中央８０％を正極枠状部材により熱圧着したものとした。なお、実施例４に係るリチウムイオン電池は、正極枠状部材を備えたリチウムイオン電池用電極を備えるが、負極枠状部材を備えていないリチウムイオン電池であるため、リチウムイオン電池の第二態様に相当する。
　＜比較例３＞
　樹脂Ｃからなる厚さ押出成形フィルムの代わりに、予め打ち抜かれた形状と同じ平面視形状で厚さが９００μｍの樹脂Ｃからなる射出成形体を使用したほかは、製造例９と同様の方法で正極枠状部材及びリチウムイオン電池用正極を作製した。得られたリチウムイオン電池用正極を用いて、実施例４と同様の方法によりリチウムイオン電池を作製した。製造過程における低温接着性、剥離強度、枠状部材作製の工程短縮及びリサイクル性を実施例４と同様に評価した。結果を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表２の結果より、本発明のリチウムイオン電池用電極を用いたリチウムイオン電池の製造方法は、工程短縮に優れリサイクル性が高いため、製造コストを抑制することができる。また、実施例１と実施例３の結果より、正極枠状部材が樹脂Ａで構成されている場合よりも樹脂Ｂで構成されている場合のほうが正極剥離強度が高いことを確認した。また、実施例２と実施例３の結果より、負極枠状部材が樹脂Ａで構成されている場合よりも樹脂Ｂで構成されている場合のほうが負極剥離強度が高いことを確認した。さらに、以上のリチウムイオン電池用正極だけを用いた場合であっても、問題なくリチウムイオン電池を製造することができることを確認した。
　以上説明したリチウムイオン電池用電極は、特に、携帯電話、パーソナルコンピューター、ハイブリッド自動車及び電気自動車用に用いられる双極型二次電池用及びリチウムイオン二次電池用等の電極として有用である。
　以上説明したように、一態様のリチウムイオン電池用電極は、集電体と、前記集電体上に配置される電極活物質粒子を含む電極組成物と、前記集電体上に配置され、かつ、前記電極組成物の周囲を囲むように環状に配置される枠状部材と、からなり、前記枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる。
　上記一態様のリチウムイオン電池用電極は、前記電極活物質粒子は、表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆層で被覆されている被覆電極活物質粒子であってもよい。
　上記一態様のリチウムイオン電池用電極を備えるリチウムイオン電池であってもよい。
　上記一態様のリチウムイオン電池は、
　正極集電体と、前記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極組成物と、前記正極集電体上に配置され、かつ、前記正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用正極と、
　負極集電体と、前記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極組成物と、前記負極集電体上に配置され、かつ、前記負極組成物の周囲を囲むように環状に配置される負極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用負極と、
　前記正極組成物と前記負極組成物との間に配置され、前記正極枠状部材及び前記負極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン電池であって、
　前記正極枠状部材は、前記正極集電体と前記セパレータとを接合しており、
　前記負極枠状部材は、前記負極集電体と前記セパレータとを接合しており、
　前記正極枠状部材及び前記負極枠状部材は、いずれも、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなるものであってもよい。
　上記一態様のリチウムイオン電池は、
　正極集電体と、前記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極組成物と、前記正極集電体上に配置され、かつ、前記正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用正極と、
　負極集電体と、前記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極活物質と、からなるリチウムイオン電池用負極と、前記正極組成物と前記負極組成物との間に配置され、前記正極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン電池であって、
　前記正極枠状部材の平面視形状は、前記セパレータの平面視形状よりも大きく、
前記正極枠状部材は、前記正極集電体と前記セパレータとを接合しており、
　前記セパレータから外側にはみ出た前記正極枠状部材が、前記正極集電体と前記負極集電体とを接合しており、
　前記正極枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなるものであってもよい。
　以上説明した態様によれば、リチウムイオン電池に設ける貫通孔の形成領域を削減した簡易な構成でありながら、電池の温度上昇を抑制することを可能とする、産業上の利用可能性の高い電池システムを提供することができる。
 

Claims (15)

  1. 　樹脂集電体層を含む正極集電体及び前記正極集電体上に形成された正極活物質を含む正極活物質層を有する正極と、樹脂集電体層を含む負極集電体及び前記負極集電体上に形成された負極活物質を含む負極活物質層を有する負極と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に配置されるセパレータと、を備えるリチウムイオン単電池が複数積層されてなり、積層方向に貫通する貫通孔が形成された積層型電池モジュールと、
    　前記貫通孔に第１ガスを供給するガス供給部と、
    　前記貫通孔に冷却液を供給する冷却液供給部と、
    　前記積層型電池モジュールの温度を検知する温度センサと、
    　前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、通常制御モードと高温制御モードとを切り替え制御する制御部と、
    　を備えており、
    　前記制御部は、前記通常制御モード時には、前記貫通孔に前記第１ガスを供給するように前記ガス供給部を制御すると共に、前記冷却液の供給を停止するように前記冷却液供給部を制御し、
    　前記制御部は、前記高温制御モード時には、前記第１ガスが供給される前記貫通孔に前記冷却液を供給するように前記冷却液供給部を制御すると共に、前記第１ガスの供給を停止するように前記ガス供給部を制御することを特徴とする電池システム。
  2. 　前記通常制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が第１範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであり、
    　前記高温制御モードは、前記温度センサにより検知された温度が前記第１範囲よりも高い第２範囲の場合に、前記制御部によって実行されるモードであることを特徴とする請求項１に記載の電池システム。
  3. 　前記貫通孔内の湿度を検知する湿度センサと、
    　前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記貫通孔内に第２ガスを供給するエアコンプレッサと、
    　を更に備えており、
    　前記制御部は、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の電池システム。
  4. 　前記制御部は、前記高温制御モードから前記通常制御モードに切り替える際に、前記エアコンプレッサから前記貫通孔内に前記第２ガスを供給し、前記湿度センサから出力される検知信号に基づいて前記貫通孔内の湿度が外気の湿度の所定範囲内に入ったと判定した場合に、前記エアコンプレッサからの前記第２ガスの供給を停止することを特徴とする請求項３に記載の電池システム。
  5. 　前記ガス供給部は前記エアコンプレッサを兼ねており、前記第１ガスと前記第２ガスとが同一のガスであることを特徴とする請求項３又は４に記載の電池システム。
  6. 　前記貫通孔の内周面を覆う補強部材が設けられていることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の電池システム。
  7. 前記正極集電体及び前記負極集電体は、導電性フィラーを有する導電性樹脂組成物を含み、
    　前記正極活物質層及び前記負極活物質層は、電極活物質粒子表面の少なくとも一部が高分子化合物を含む被覆材で被覆された被覆電極活物質粒子を含むことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の電池システム。
  8. 　前記積層型電池モジュールを収容する収容部と、
    　前記収容部内に液体を供給する液体供給部と、
    　を更に備えており、
    　前記制御部は、前記温度センサから出力される検知信号に基づいて、異常制御モードに切り替え制御し、前記異常制御モード時には、前記積層型電池モジュールを水没させるように前記液体供給部からの前記液体の供給を制御することを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の電池システム。
  9. 　前記液体供給部は、前記貫通孔内に螺旋状に配された液冷管を有しており、前記液冷管内に前記液体を供給することを特徴とする請求項８に記載の電池システム。
  10. 　前記液冷管は、前記貫通孔内の中央部位で最も配置密度が高いことを特徴とする請求項９に記載の電池システム。
  11. 　前記積層型電池モジュールは、前記正極集電体及び前記負極集電体の間で、前記正極活物質層、前記セパレータ及び前記負極活物質層の周囲に配置された環状の枠部材を有する単電池を２個以上有する組電池を備え、
    　順に積層された一組の正極集電体、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層及び負極集電体からなる積層単位を定義したときに、
    　前記組電池を構成する単電池につき、前記枠部材が存在する部位と、前記積層単位が存在する部位の厚さの差が０．３ｍｍ以下であり、組電池を構成する単電池につき、前記枠部材と前記積層単位の間の隙間が０．５ｍｍ以下である、
    　請求項１に記載の電池システム。
  12. 　前記正極活物質層の厚さ、前記セパレータの厚さ及び前記負極活物質層の厚さの合計厚さ、前記枠部材の厚さとの差が０．３ｍｍ以下である、
    　請求項１１に記載の電池システム。
  13. 　前記枠部材上、及び、前記枠部材と前記積層単位の間の隙間上の、正極集電体上及び／又は負極集電体上に段差充填材が設けられており、
    　前記段差充填材は、
    　前記枠部材が存在する部位における厚さと、
    　前記枠部材が存在する部位と前記積層単位が存在する部位の間の部位における厚さと、前記積層単位が存在する部位における厚さとの差が、０．３ｍｍ以下となるように設けられている、
    　請求項１１に記載の電池システム。
  14. 　前記リチウムイオン単電池は、
    　前記正極集電体と、前記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極組成物と、前記正極集電体上に配置され、かつ、前記正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用正極と、
    　前記負極集電体と、前記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極組成物と、前記負極集電体上に配置され、かつ、前記負極組成物の周囲を囲むように環状に配置される負極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用負極と、
    　前記正極組成物と前記負極組成物との間に配置され、前記正極枠状部材及び前記負極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン単電池であって、
    　前記正極枠状部材は、前記正極集電体と前記セパレータとを接合しており、
    　前記負極枠状部材は、前記負極集電体と前記セパレータとを接合しており、
    　前記正極枠状部材及び前記負極枠状部材は、いずれも、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる、
    　請求項１に記載の電池システム。
  15. 　前記リチウムイオン単電池は、
    　前記正極集電体と、前記正極集電体上に配置される正極活物質粒子を含む正極組成物と、前記正極集電体上に配置され、かつ、前記正極組成物の周囲を囲むように環状に配置される正極枠状部材と、からなるリチウムイオン電池用正極と、
    　前記負極集電体と、前記負極集電体上に配置される負極活物質粒子を含む負極活物質と、からなるリチウムイオン電池用負極と、
    　前記正極組成物と前記負極組成物との間に配置され、前記正極枠状部材に接合されるセパレータと、を備えたリチウムイオン単電池であって、
    　前記正極枠状部材の平面視形状は、前記セパレータの平面視形状よりも大きく、
    　前記正極枠状部材は、前記正極集電体と前記セパレータとを接合しており、
    　前記セパレータから外側にはみ出た前記正極枠状部材が、前記正極集電体と前記負極集電体とを接合しており、
    　前記正極枠状部材は、融点が７５～９０℃のポリオレフィンからなる、
    　請求項１に記載の電池システム。
     
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