WO2021153291A1 - 非水電解質二次電池及び二次電池モジュール - Google Patents

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WO2021153291A1
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positive electrode
secondary battery
current collector
electrolyte secondary
aqueous electrolyte
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PCT/JP2021/001387
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太久哉 浅利
島村　治成
康平 続木
柳田　勝功
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パナソニック株式会社
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    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • This disclosure relates to the technology of a non-aqueous electrolyte secondary battery and a secondary battery module.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery such as a lithium ion secondary battery typically has an electrode body in which a positive electrode having a positive electrode active material layer and a negative electrode having a negative electrode active material layer are laminated via a separator. It is provided with an electrolytic solution.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery is, for example, a battery in which a charge carrier (for example, lithium ion) in an electrolytic solution moves back and forth between both electrodes to charge and discharge.
  • a charge carrier for example, lithium ion
  • the charge carrier is released from the negative electrode active material, and the charge carrier is occluded into the positive electrode active material.
  • the electrode body expands and contracts.
  • the nail piercing test is, for example, a test in which a nail is pierced into a battery to generate an internal short circuit in a simulated manner, and the degree of heat generation is examined to confirm the safety of the battery.
  • Patent Document 1 describes a non-aqueous electrolytic solution secondary battery having a positive electrode that reversibly occludes lithium ions, wherein the positive electrode is a sheet-shaped current collector that supports an active material layer and the active material layer.
  • the current collector contains aluminum and at least one element other than aluminum, and is obtained by averaging the proportions of the elements constituting the current collector in the thickness direction of the current collector.
  • a non-aqueous electrolytic solution secondary battery whose average composition is equal to that of an alloy having a liquidus temperature of 630 ° C. or lower is disclosed.
  • the melting point of the positive electrode current collector is suppressed to a low level, and the time until the positive electrode current collector is melted during the nail piercing test is shortened, so that the heat generation of the battery in the nail piercing test is suppressed. ..
  • the secondary battery module is arranged together with at least one non-aqueous electrolyte secondary battery and the non-aqueous electrolyte secondary battery, and receives a load from the non-aqueous electrolyte secondary battery in the arrangement direction.
  • a secondary battery module having an elastic body wherein the non-aqueous electrolyte secondary battery includes an electrode body in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode are laminated, and the electrode body.
  • a housing for accommodating an electrode body is provided, and the compressive elasticity of the elastic body is 5 MPa to 120 MPa.
  • the positive electrode has a positive electrode current collector containing elements other than Al and Al, and the positive electrode current collector.
  • the thermal conductivity of the body is 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ K).
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery includes an electrode body in which a positive electrode, a negative electrode, and a separator arranged between the positive electrode and the negative electrode are laminated, and the electrode body to the electrode body.
  • a non-aqueous electrolyte secondary battery comprising an elastic body that receives a load in the stacking direction of the above, an electrode body, and a housing that accommodates the elastic body, and the compressive elasticity of the elastic body is 5 MPa to 120 MPa.
  • the positive electrode has a positive electrode current collector containing elements other than Al and Al, and the thermal conductivity of the positive electrode current collector is 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ K).
  • FIG. 1 is a perspective view of the secondary battery module according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery module according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing how the non-aqueous electrolyte secondary battery expands.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the state of the electrode body at the time of the nail piercing test.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the elastic body is arranged in the housing.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view of a cylindrically wound electrode body.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing an example of an elastic body.
  • FIG. 8 is a partial schematic cross-sectional view of an elastic body sandwiched between the electrode body and the housing.
  • FIG. 1 is a perspective view of the secondary battery module according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the secondary battery module according to the embodiment.
  • the secondary battery module 1 includes a laminate 2, a pair of restraint members 6, and a cooling plate 8.
  • the laminate 2 has a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10, a plurality of insulating spacers 12, a plurality of elastic bodies 40, and a pair of end plates 4.
  • Each non-aqueous electrolyte secondary battery 10 is a rechargeable secondary battery such as a lithium ion secondary battery.
  • the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 of the present embodiment is a so-called square battery, and includes an electrode body 38 (see FIG. 3), an electrolytic solution, and a flat rectangular parallelepiped housing 13.
  • the housing 13 is composed of an outer can 14 and a sealing plate 16.
  • the outer can 14 has a substantially rectangular opening on one surface, and the electrode body 38, the electrolytic solution, and the like are housed in the outer can 14 through the opening. It is desirable that the outer can 14 is covered with an insulating film such as a shrink tube.
  • the opening of the outer can 14 is provided with a sealing plate 16 that closes the opening and seals the outer can 14.
  • the sealing plate 16 constitutes the first surface 13a of the housing 13.
  • the sealing plate 16 and the outer can 14 are joined by, for example, laser, friction stir welding, brazing, or the like.
  • the housing 13 may be, for example, a cylindrical case, or may be an exterior body made of a laminated sheet containing a metal layer and a resin layer.
  • the electrode body 38 has a structure in which a plurality of sheet-shaped positive electrodes 38a and a plurality of sheet-shaped negative electrodes 38b are alternately laminated via a separator 38d (see FIG. 3).
  • the positive electrode 38a, the negative electrode 38b, and the separator 38d are laminated along the first direction X. That is, the first direction X is the stacking direction of the electrode body 38.
  • the electrodes located at both ends in this stacking direction face the long side surfaces of the housing 13, which will be described later.
  • the first direction X, the second direction Y, and the third direction Z shown in the figure are directions orthogonal to each other.
  • the electrode body 38 is a cylindrical winding type electrode body in which a band-shaped positive electrode and a band-shaped negative electrode are laminated via a separator, and a flat winding type electrode body in which a cylindrical winding type electrode body is formed into a flat shape. It may be a type electrode body. In the case of a flat winding type electrode body, a rectangular parallelepiped outer can can be applied, but in the case of a cylindrical winding type electrode body, a cylindrical outer can is applied.
  • the sealing plate 16 that is, the first surface 13a of the housing 13, is provided with an output terminal 18 electrically connected to the positive electrode 38a of the electrode body 38 from one end in the longitudinal direction, and the electrode body 38 is provided from the other end.
  • An output terminal 18 electrically connected to the negative electrode 38b is provided.
  • the output terminal 18 connected to the positive electrode 38a will be referred to as a positive electrode terminal 18a
  • the output terminal 18 connected to the negative electrode 38b will be referred to as a negative electrode terminal 18b.
  • the positive electrode terminal 18a and the negative electrode terminal 18b are collectively referred to as an output terminal 18.
  • the outer can 14 has a bottom surface facing the sealing plate 16. Further, the outer can 14 has four side surfaces connecting the opening and the bottom surface. Two of the four sides are a pair of long sides connected to the two opposite long sides of the opening. Each long side surface is the surface having the largest area among the surfaces of the outer can 14, that is, the main surface. Further, each long side surface is a side surface extending in a direction intersecting (for example, orthogonal to) the first direction X. The remaining two sides, excluding the two long sides, are a pair of short sides connected to the opening of the outer can 14 and the short side of the bottom surface. The bottom surface, long side surface, and short side surface of the outer can 14 correspond to the bottom surface, long side surface, and short side surface of the housing 13, respectively.
  • the first surface 13a of the housing 13 is the upper surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10.
  • the bottom surface of the housing 13 is the bottom surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10
  • the long side surface of the housing 13 is the long side surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10
  • the short side surface of the housing 13 is the non-aqueous electrolyte secondary battery.
  • the short side of the battery 10 is the surface on the upper surface side of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 in the secondary battery module 1
  • the surface on the bottom surface side of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 is the surface of the secondary battery module 1.
  • the bottom surface is defined as the short side surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10, and the surface on the short side surface is defined as the side surface of the secondary battery module 1. Further, the upper surface side of the secondary battery module 1 is upward in the vertical direction, and the bottom surface side of the secondary battery module 1 is downward in the vertical direction.
  • the plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 are arranged side by side at predetermined intervals so that the long sides of the adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 face each other. Further, in the present embodiment, the output terminals 18 of the non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 are arranged so as to face the same direction as each other, but may be arranged so as to face different directions.
  • the two adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 are arranged (laminated) so that the positive electrode terminal 18a of one non-aqueous electrolyte secondary battery 10 and the negative electrode terminal 18b of the other non-aqueous electrolyte secondary battery 10 are adjacent to each other. Will be done.
  • the positive electrode terminal 18a and the negative electrode terminal 18b are connected in series via a bus bar.
  • the output terminals 18 having the same polarity in the plurality of adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 are connected in parallel by a bus bar to form a non-aqueous electrolyte secondary battery block, and the non-aqueous electrolyte secondary battery blocks are connected to each other. It may be connected in series.
  • the insulating spacer 12 is arranged between two adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 to electrically insulate the two non-aqueous electrolyte secondary batteries 10.
  • the insulating spacer 12 is made of, for example, a resin having an insulating property. Examples of the resin constituting the insulating spacer 12 include polypropylene, polybutylene terephthalate, and polycarbonate.
  • the plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 and the plurality of insulating spacers 12 are alternately laminated.
  • the insulating spacer 12 is also arranged between the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 and the end plate 4.
  • the insulating spacer 12 has a flat surface portion 20 and a wall portion 22.
  • the flat surface portion 20 is interposed between the long side surfaces of the two adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 that face each other. As a result, insulation between the outer cans 14 of the adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 is ensured.
  • the wall portion 22 extends from the outer edge portion of the flat surface portion 20 in the direction in which the non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 are lined up, and covers a part of the upper surface, side surfaces, and a part of the bottom surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10. Thereby, for example, it is possible to secure a side distance between the adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 or between the non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 and the end plate 4.
  • the wall portion 22 has a notch 24 that exposes the bottom surface of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10.
  • the insulating spacer 12 has upward urging receiving portions 26 at both ends in the second direction Y.
  • the elastic body 40 is arranged along the first direction X together with the plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10. That is, the first direction X is also the stacking direction of the electrode body 38 as described above, but is also the arrangement direction of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 and the elastic body 40.
  • the elastic body 40 has a sheet shape, and is interposed between the long side surface of each non-aqueous electrolyte secondary battery 10 and the flat surface portion 20 of each insulating spacer 12, for example.
  • the elastic body 40 arranged between two adjacent non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 may be a single sheet or a laminated body in which a plurality of sheets are laminated.
  • the elastic body 40 may be fixed to the surface of the flat surface portion 20 by adhesion or the like.
  • the flat surface portion 20 may be provided with a recess, and the elastic body 40 may be fitted into the recess.
  • the elastic body 40 and the insulating spacer 12 may be integrally molded.
  • the elastic body 40 may also serve as the flat surface portion 20.
  • a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10, a plurality of insulating spacers 12, and a plurality of elastic bodies 40 arranged side by side are sandwiched by a pair of end plates 4 in the first direction X.
  • the end plate 4 is made of, for example, a metal plate or a resin plate.
  • the end plate 4 is provided with a screw hole 4a through which the end plate 4 is penetrated in the first direction X and the screw 28 is screwed.
  • the pair of restraint members 6 are elongated members having the first direction X as the longitudinal direction.
  • the pair of restraint members 6 are arranged so as to face each other in the second direction Y.
  • a laminated body 2 is interposed between the pair of restraint members 6.
  • Each restraint member 6 includes a main body portion 30, a support portion 32, a plurality of urging portions 34, and a pair of fixing portions 36.
  • the main body portion 30 is a rectangular portion extending in the first direction X.
  • the main body 30 extends parallel to the side surface of each non-aqueous electrolyte secondary battery 10.
  • the support portion 32 extends in the first direction X and projects in the second direction Y from the lower end of the main body portion 30.
  • the support portion 32 is a plate-like body continuous in the first direction X, and supports the laminated body 2.
  • the plurality of urging portions 34 are connected to the upper ends of the main body portion 30 and project in the second direction Y.
  • the support portion 32 and the urging portion 34 face each other in the third direction Z.
  • the plurality of urging portions 34 are arranged in the first direction X at predetermined intervals.
  • Each urging portion 34 has, for example, a leaf spring shape, and urges each non-aqueous electrolyte secondary battery 10 toward the support portion 32.
  • the pair of fixing portions 36 are plate-like bodies protruding in the second direction Y from both ends of the main body portion 30 in the first direction X.
  • the pair of fixing portions 36 face each other in the first direction X.
  • Each fixing portion 36 is provided with a through hole 36a through which a screw 28 is inserted.
  • the restraint member 6 is fixed to the laminated body 2 by the pair of fixing portions 36.
  • the cooling plate 8 is a mechanism for cooling a plurality of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10.
  • the laminated body 2 is placed on the main surface of the cooling plate 8 in a state of being restrained by a pair of restraining members 6, and a fastening member such as a screw is formed in the through hole 32a of the support portion 32 and the through hole 8a of the cooling plate 8. Is inserted and fixed to the cooling plate 8.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing how the non-aqueous electrolyte secondary battery expands.
  • the number of non-aqueous electrolyte secondary batteries 10 is thinned out. Further, the illustration of the internal structure of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 is simplified, and the illustration of the insulating spacer 12 is omitted.
  • an electrode body 38 (positive electrode 38a, negative electrode 38b, separator 38d) is housed inside each non-aqueous electrolyte secondary battery 10.
  • the outer can 14 expands and contracts due to the expansion and contraction of the electrode body 38 due to charging and discharging.
  • a load G1 toward the outside in the first direction X is generated in the laminated body 2. That is, the elastic body 40 arranged together with the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 is the electrode in the first direction X (the arrangement direction of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 and the elastic body 40) from the non-aqueous electrolyte secondary battery 10. The load is received in the stacking direction of the body 38). On the other hand, a load G2 corresponding to the load G1 is applied to the laminated body 2 by the restraint member 6.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the state of the electrode body at the time of the nail piercing test.
  • the positive electrode 38a includes a positive electrode current collector 50 and a positive electrode active material layer 52 formed on the positive electrode current collector 50
  • the negative electrode 38b is a negative electrode current collector 54 and a negative electrode current collector 54.
  • the negative electrode active material layer 56 formed above is provided. Then, the nail pierces the non-aqueous electrolyte secondary battery by the nail piercing test, and as shown in FIG.
  • the nail 58 penetrates the positive electrode 38a and the separator 38d and reaches the negative electrode 38b, and the positive electrode current collector 50 and the negative electrode collection
  • the electric body 54 comes into direct contact with the nail 58, an internal short circuit occurs, a short circuit current flows, and the non-aqueous electrolyte secondary battery generates heat.
  • the positive electrode current collector 50 of the present embodiment contains elements other than Al and Al, and has a low thermal conductivity Al-containing positive electrode having a thermal conductivity of 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ K). It is a current collector.
  • a positive electrode current collector containing low thermal conductivity Al heat tends to concentrate on the short-circuited portion (the portion of the positive electrode current collector that is in direct contact with the nail), so that the positive electrode current collector 50 is melted at the short-circuited portion. Is accelerated. That is, in the nail piercing test, the time from the occurrence of the internal short circuit to the melting of the positive electrode current collector 50 is shortened.
  • the elastic body 40 of the present embodiment is an elastic body having a compressive elastic modulus of 5 MPa to 120 MPa. Then, the elastic body having a compressive elastic modulus of 5 MPa to 120 MPa relaxes the load G1 toward the outside in the first direction X and the load G2 corresponding to the load G1, so that an excess between the positive electrode 38a and the negative electrode 38b is obtained. Proximity is suppressed. As a result, the above-mentioned low thermal conductivity Al-containing positive electrode current collector is used, but an elastic body having a compressive elastic modulus of 5 MPa to 120 MPa is not arranged, or an elastic body exceeding 120 MPa is arranged.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the elastic body is arranged in the housing.
  • the elastic body 40 is not limited to the case where it is arranged together with the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 as described above, that is, when it is arranged outside the housing 13, and may be arranged inside the housing 13.
  • the elastic bodies 40 shown in FIG. 5 are arranged at both ends of the electrode body 38 in the stacking direction (first direction X) of the electrode bodies 38. Further, the elastic body 40 is sandwiched between the inner wall of the housing 13 and the electrode body 38.
  • the elastic body 40 When the electrode body 38 expands due to charging / discharging of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10, a load is generated on the electrode body 38 toward the outside in the first direction X. That is, the elastic body 40 arranged in the housing 13 receives a load from the electrode body 38 in the first direction X (the stacking direction of the electrode bodies 38).
  • the elastic body 40 has a compressive elastic modulus of 5 MPa to 120 MPa
  • the positive electrode current collector 50 contains elements other than Al and Al
  • the thermal conductivity is 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ . If it is a positive electrode current collector containing Al-containing low thermal conductivity Al of K), the same action and effect as described above can be obtained.
  • the elastic body 40 in the housing 13 may be arranged anywhere as long as it can receive a load from the electrode body 38 in the stacking direction of the electrode body 38.
  • the elastic body 40 may be arranged at the winding core portion 39 of the cylindrical winding type electrode body 38.
  • the stacking direction of the cylindrically wound electrode body 38 is the radial direction (R) of the electrode body 38.
  • R the radial direction of the electrode body 38.
  • the elastic body 40 may be arranged between the adjacent electrode bodies 38. Further, in the case of the flat winding type, the elastic body may be similarly arranged at the center of the electrode body.
  • the positive electrode 38a, the negative electrode 38b, the separator 38d, the elastic body 40, and the electrolytic solution will be described in detail below.
  • the positive electrode 38a has a positive electrode current collector 50 and a positive electrode active material layer 52 formed on the positive electrode current collector 50.
  • the positive electrode current collector 50 may contain elements other than Al and Al and may have a thermal conductivity in the range of 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ K). Elements other than Al and Al may or may not be alloyed.
  • the content of Al in the positive electrode current collector 50 is preferably more than 50% by mass, preferably 75% by mass or more, in terms of suppressing an increase in the resistance value of the positive electrode current collector 50, for example. More preferably, it is more preferably 90% by mass or more.
  • the upper limit of the Al content in the positive electrode current collector 50 is, for example, 98% by mass or less.
  • the elements other than Al contained in the positive electrode current collector 50 are not particularly limited as long as the thermal conductivity can be adjusted within the above range, and examples thereof include Mg, Si, Sn, Cu, Zn, and Ge. Can be mentioned. Among these, Mg is preferable because it is easy to adjust the thermal conductivity of the positive electrode current collector 50.
  • the content of Mg in the positive electrode current collector 50 is preferably 1.5% by mass or more in terms of adjusting the thermal conductivity of the positive electrode current collector 50 to 150 W / (m ⁇ K) or less. It is preferably mass% or more. As the content of Mg in the positive electrode current collector 50 increases, the positive electrode current collector 50 becomes harder.
  • the flat winding type electrode body when the positive electrode current collector becomes hard, for example, in a non-aqueous electrolyte secondary battery adopting a flat winding type electrode body, the flat winding type electrode body is expanded and contracted by charging and discharging. Stress may be applied to the corners (where the electrodes and separators are curved), and the positive electrode current collector at the corners of the electrode may break. However, in the present embodiment, the stress applied to the corners of the flat winding type electrode body is also relaxed by the elastic body 40 of 5 MPa to 120 MPa, so that even if the content of Mg in the positive electrode current collector 50 is increased. , The breakage of the positive electrode current collector 50 is suppressed.
  • the content of Mg in the positive electrode current collector 50 is, for example, less than 50% by mass, and considering the resistance value of the positive electrode current collector 50, it is preferably 10% by mass or less, more preferably 6% by mass or less.
  • the thermal conductivity of the positive electrode current collector 50 may be in the range of 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ K), but in terms of further suppressing the amount of heat generated by the battery during the nail piercing test.
  • the range of 85 W / (m ⁇ K) to 130 W / (m ⁇ K) is preferable, and the range of 95 W / (m ⁇ K) to 120 W / (m ⁇ K) is more preferable.
  • the thermal diffusivity (W / m ⁇ K) of the positive electrode current collector 50 is obtained by substituting into the following formula (1).
  • -Thermal diffusivity Measured at 25 ° C. using a xenon flash analyzer (registered trademark: LFA 467HT HyperFlash, manufactured by Netch Japan Co., Ltd.).
  • -Specific heat Measured by comparison with a sapphire standard material using a differential scanning calorimeter (DSC).
  • DSC differential scanning calorimeter
  • -Density Measured using Archimedes' principle.
  • Thermal conductivity (thermal diffusivity) x (specific heat) x (density) (1)
  • the cathode current collector 50 for example, by charging and discharging, from the viewpoint of suppressing the breakage of the positive electrode current collector 50 at the corner portion of the flat wound electrode body, Young 45kN / mm 2 ⁇ 73.5kN / mm 2 It is preferable to have a rate. Young's modulus is measured by a tensile test (for example, manufactured by MinebeaMitsumi, a tensile compression tester Technograph TG-2kN) under a temperature condition of 25 ° C.
  • the positive electrode current collector 50 preferably has a liquidus temperature of 650 ° C. or lower in that it melts quickly during a nail piercing test and effectively suppresses the calorific value of the battery.
  • the lower limit of the liquidus temperature of the positive electrode current collector 50 is, for example, 450 ° C. or higher.
  • the liquidus line temperature is a temperature at which a solid phase begins to form from the liquid phase.
  • the liquidus temperature is obtained by differential scanning calorimetry (DSC).
  • the positive electrode active material layer 52 contains a positive electrode active material.
  • the positive electrode active material layer 52 preferably contains a conductive material or a binder in addition to the positive electrode active material.
  • the positive electrode active material layer 52 is preferably provided on both sides of the positive electrode current collector 50.
  • a lithium transition metal composite oxide or the like is used as the positive electrode active material.
  • Metallic elements contained in the lithium transition metal composite oxide include Ni, Co, Mn, Al, B, Mg, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Ga, Sr, Zr, Nb, In and Sn. , Ta, W and the like. Above all, it is preferable to contain at least one of Ni, Co and Mn.
  • suitable composite oxides include lithium transition metal composite oxides containing Ni, Co and Mn, and lithium transition metal composite oxides containing Ni, Co and Al.
  • Examples of the conductive material include carbon materials such as carbon black, acetylene black, ketjen black, and graphite.
  • Examples of the binder include fluororesins such as polytetrafluoroethylene (PTFE) and polyvinylidene fluoride (PVdF), polyacrylonitrile (PAN), polyimide resins, acrylic resins, and polyolefin resins. Further, these resins may be used in combination with a cellulose derivative such as carboxymethyl cellulose (CMC) or a salt thereof, polyethylene oxide (PEO), or the like.
  • CMC carboxymethyl cellulose
  • PEO polyethylene oxide
  • a positive electrode mixture slurry containing a positive electrode active material, a conductive material, a binder, and the like is applied onto the positive electrode current collector 50, the coating film is dried, and then rolled to obtain a positive electrode active material layer. It can be produced by forming 52 on the positive electrode current collector 50.
  • the negative electrode 38b has a negative electrode current collector 54 and a negative electrode active material layer 56 formed on the negative electrode current collector 54.
  • a metal foil stable in the potential range of the negative electrode 38b, a film in which the metal is arranged on the surface layer, or the like is used, and examples thereof include copper and the like.
  • the negative electrode active material layer 56 contains a negative electrode active material.
  • the negative electrode active material layer 56 preferably contains a binder or the like. Examples of the binder include the same binders contained in the positive electrode active material layer 52.
  • the negative electrode active material layer 56 is preferably formed on both surfaces of the negative electrode current collector 54.
  • Examples of the negative electrode active material include those capable of reversibly storing and releasing lithium ions, and specifically, carbon materials such as natural graphite, artificial graphite, carbon-resistant carbon, and easily graphitized carbon, and the above-mentioned carbon materials.
  • a surface-modified carbon material whose surface is covered with an amorphous carbon film, a metal that alloys with lithium such as silicon (Si) and tin (Sn), or an alloy containing a metal element such as Si and Sn, Si, Sn and the like. Examples thereof include oxides containing the metal elements of. These may be used alone or in combination of two or more.
  • a negative electrode mixture slurry containing a negative electrode active material, a binder, and the like is applied onto a negative electrode current collector 54, the coating film is dried, and then rolled to roll the negative electrode active material layer 56 into a negative electrode current collector. It can be produced by forming it on the body 54.
  • a porous sheet having ion permeability and insulating property is used for the separator 38d.
  • the porous sheet include a microporous thin film, a woven fabric, and a non-woven fabric.
  • an olefin resin such as polyethylene or polypropylene, cellulose or the like is preferable.
  • the separator 38d may be a laminate having a cellulose fiber layer and a thermoplastic resin fiber layer such as an olefin resin. Further, a multilayer separator containing a polyethylene layer and a polypropylene layer may be used, or a separator 38d coated with a material such as an aramid resin or ceramic may be used.
  • the material constituting the elastic body 40 examples include thermosetting elastomers such as natural rubber, urethane rubber, silicone rubber, and fluororubber, and thermoplastic elastomers such as polystyrene, olefin, polyurethane, polyester, and polyamide. .. In addition, these materials may be foamed. Further, a heat insulating material on which a porous material such as silica xerogel is supported is also exemplified.
  • the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56, the separator 38d, and the elastic body 40 as follows. It is preferable that the compressive elastic modulus of the separator 38d is smaller than the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56, and the compressive elastic modulus of the elastic body 40 is smaller than the compressive elastic modulus of the separator 38d. That is, the compressive elastic modulus is in the order of negative electrode active material layer 56> separator 38d> elastic body 40. Therefore, among the above, the negative electrode active material layer 56 is the most difficult to deform, and the elastic body 40 is the most easily deformed.
  • the compressive elastic modulus of the separator 38d may be 0.3 to 0.7 times the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56, for example, in terms of effectively suppressing an increase in resistance during high-rate charging / discharging. It is preferably 0.4 times to 0.6 times, and more preferably 0.4 times to 0.6 times.
  • the compressive elastic modulus of the elastic body 40 may be in the range of 5 MPa to 120 MPa, but is preferably in the range of 25 MPa to 100 MPa.
  • MPa load (N) / compression area (mm 2 ) ⁇ (sample deformation amount (mm) / sample thickness (mm)).
  • the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56 is calculated based on the compressive elastic modulus of the negative electrode current collector 54 and the negative electrode 38b. Further, when the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56 is obtained from the produced negative electrode 38b, the compressive elastic modulus of the negative electrode 38b is measured, and the negative electrode current collector 54 obtained by scraping the negative electrode active material layer 56 from the negative electrode 38b is compressed. The elastic modulus is measured, and the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56 is calculated based on these measured compressive elastic moduli.
  • Examples of the method of adjusting the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56 include a method of adjusting the rolling force applied to the negative electrode mixture slurry formed on the negative electrode current collector 54. Further, for example, the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer 56 can be adjusted by changing the material and physical properties of the negative electrode active material. The adjustment of the pressure elastic modulus of the negative electrode active material layer 56 is not limited to the above.
  • the compressive elastic modulus of the separator 38d is adjusted, for example, by controlling the selection of the material, the porosity, the pore diameter, and the like.
  • the compressive elastic modulus of the elastic body 40 is adjusted by, for example, the selection of the material, the shape, and the like.
  • the elastic body 40 may exhibit a uniform compressive elastic modulus on one surface, but may have a structure having different easiness of deformation in the surface as described below.
  • FIG. 7 is a schematic perspective view showing an example of an elastic body.
  • the elastic body 40 shown in FIG. 7 has a soft portion 44 and a hard portion 42.
  • the hard portion 42 is located closer to the outer edge portion of the elastic body 40 than the soft portion 44.
  • the elastic body 40 shown in FIG. 7 has a structure in which hard portions 42 are arranged on both ends in the second direction Y and soft portions 44 are arranged between the two hard portions 42.
  • the soft portion 44 is preferably arranged so as to overlap the center of the long side surface of the housing 13 and to overlap the center of the electrode body 38 when viewed from the first direction X. Further, it is preferable that the hard portion 42 is arranged so as to overlap the outer edge of the long side surface of the housing 13 when viewed from the first direction X, and is arranged so as to overlap the outer edge of the electrode body 38.
  • the expansion of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 is mainly caused by the expansion of the electrode body 38. Then, the electrode body 38 expands more as it gets closer to the center. That is, the electrode body 38 is largely displaced in the first direction X as it is closer to the center, and is displaced as it is smaller toward the outer edge from the center. Further, with the displacement of the electrode body 38, the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 is displaced more in the first direction X toward the portion closer to the center of the long side surface of the housing 13, and is centered on the long side surface of the housing 13. The displacement is smaller toward the outer edge. Therefore, when the elastic body 40 shown in FIG.
  • the elastic body 40 receives a large load generated by the large displacement of the electrode body 38 at the soft portion 44, and the small displacement of the electrode body 38 causes the elastic body 40 to receive a large load.
  • the generated small load can be received by the hard portion 42.
  • the elastic body 40 shown in FIG. 7 is arranged outside the housing 13, the elastic body 40 receives a large load generated by a large displacement of the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 at the soft portion 44, and the non-aqueous electrolyte secondary battery 10.
  • the hard portion 42 can receive a small load generated by a small displacement of the secondary battery 10.
  • the elastic body 40 shown in FIG. 7 has a recess 46 recessed in the first direction X.
  • a part of the non-recessed portion adjacent to the recess 46 can be displaced toward the recess 46 when a load is received from the non-aqueous electrolyte secondary battery 10 or the electrode body 38. Therefore, by providing the recess 46, the non-recessed portion can be easily deformed.
  • the recess 46 occupies the area of the concave portion 46 in the area of the soft portion 44 when viewed from the first direction X. It is preferably larger than the area ratio.
  • the recess 46 is arranged only in the soft portion 44, but the recess 46 may be arranged in the hard portion 42.
  • the recess 46 includes a core portion 46a and a plurality of wire portions 46b.
  • the core portion 46a is circular and is arranged at the center of the elastic body 40 when viewed from the first direction X.
  • the plurality of wire portions 46b extend radially from the core portion 46a. Since the wire portion 46b spreads radially, the closer to the core portion 46a, the higher the proportion of the wire portion 46b, and the smaller the number of non-recessed portions. Therefore, the region closer to the core portion 46a is more likely to be deformed in the non-recessed portion.
  • the elastic body 40 may have a plurality of through holes penetrating the elastic body 40 in the first direction X in place of or together with the recess 46 described above. ..
  • the non-through hole forming portion can be easily deformed. Therefore, in order to make the soft portion 44 more easily deformed than the hard portion 42, the ratio of the area of the through hole to the area of the soft portion 44 is the ratio of the area of the through hole to the area of the hard portion 42 when viewed from the first direction X. It is preferable to make it larger than the ratio.
  • FIG. 8 is a partial schematic cross-sectional view of an elastic body sandwiched between the electrode body and the housing.
  • the elastic body 40 receives a load from the electrode body 38 in the stacking direction (first direction X) of the electrode body 38.
  • the elastic body 40 has a base material 42a on which a hard portion 42 having a predetermined hardness is formed, and a soft portion 44 softer than the hard portion 42.
  • the hard portion 42 is a protruding portion that protrudes from the base material 42a toward the electrode body 38, and is fractured or plastically deformed by receiving a load of a predetermined value or more.
  • the soft portion 44 has a sheet shape, and is arranged on the electrode body 38 side of the base material 42a on which the hard portion 42 is formed.
  • the soft portion 44 is separated from the electrode body 38.
  • the soft portion 44 has a through hole 44a at a position overlapping the hard portion 42 when viewed from the first direction X, the hard portion 42 is inserted into the through hole 44a, and the tip of the hard portion 42 protrudes from the soft portion 44. do.
  • the elastic body 40 shifts from the first state in which the load from the electrode body 38 is received by the hard portion 42 to the second state in which the load is received by the soft portion 44. That is, the elastic body 40 first receives a load in the stacking direction of the electrode body 38 due to the expansion of the electrode body 38 by the hard portion 42 (first state). After that, when the expansion amount of the electrode body 38 increases for some reason and a load that cannot be received by the hard portion 42 is applied to the hard portion 42, the hard portion 42 is broken or plastically deformed, and the electrode body 38 becomes the soft portion 44. They come into contact with each other and receive a load in the stacking direction of the electrode body 38 by the soft portion 44 (second state).
  • compressive elastic modulus MPa
  • the electrolytic solution is, for example, a non-aqueous electrolytic solution containing a supporting salt in an organic solvent (non-aqueous solvent).
  • a non-aqueous solvent for example, esters, ethers, nitriles, amides, and a mixed solvent of two or more of these are used.
  • the supporting salt for example, a lithium salt such as LiPF 6 is used.
  • a lithium transition metal composite oxide represented by the general formula LiNi 0.82 Co 0.15 Al 0.03 O 2 was used as the positive electrode active material.
  • This positive electrode active material, acetylene black, and polyvinylidene fluoride are mixed at a solid content mass ratio of 97: 2: 1, and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) is used as a dispersion medium to prepare a positive electrode mixture.
  • NMP N-methyl-2-pyrrolidone
  • Al-Mg As a positive electrode current collector, Al-Mg has a thermal conductivity of 150 W / (m ⁇ K), a Mg content of 1.5 mass%, a liquidus temperature of 651 ° C., and a Young's modulus of 68.6 kN / mm 2.
  • An alloy foil was prepared.
  • the positive electrode mixture slurry is applied to both sides of the Al—Mg alloy foil, the coating film is dried and rolled, and then cut into a predetermined electrode size to form positive electrode active material layers on both sides of the positive electrode current collector. A positive electrode was obtained.
  • Graphite particles as a negative electrode active material, SBR dispersion, and CMC-Na are mixed at a solid content mass ratio of 100: 1: 1.5, and water is used as a dispersion medium to prepare a negative electrode mixture slurry.
  • This negative electrode mixture slurry is applied to both sides of a negative electrode current collector made of copper foil, the coating film is dried, rolled, and then cut into a predetermined electrode size to form negative electrode active material layers on both sides of the negative electrode current collector. Was formed to obtain a negative electrode.
  • the compressive elastic modulus of the negative electrode active material layer was measured at the time of producing the negative electrode, it was 660 MPa.
  • Ethylene carbonate (EC), methyl ethyl carbonate (EMC), and dimethyl carbonate (DMC) were mixed in a volume ratio of 3: 3: 4.
  • An electrolytic solution was prepared by dissolving LiPF 6 in the mixed solvent so as to have a concentration of 1.4 mol / L.
  • a negative electrode, a separator having a compressive elastic modulus of 120 MPa, and a positive electrode were laminated in this order, wound, and then molded into a flat shape to prepare a flatly wound electrode body. Then, the negative electrode and the positive electrode are connected to the positive electrode terminal and the negative electrode terminal, and the negative electrode and the positive electrode are housed in the exterior body made of aluminum laminate.
  • a water electrolyte secondary battery was manufactured.
  • the prepared non-aqueous electrolyte secondary battery was sandwiched between a pair of elastic bodies (urethane foam having a compressive elastic modulus of 60 MPa), and further sandwiched and fixed by a pair of end plates to prepare a secondary battery module. ..
  • Example 2 As a positive electrode current collector, Al-Mg has a thermal conductivity of 138 W / (m ⁇ K), an Mg content of 2.4 mass%, a liquidus temperature of 653 ° C., and a Young's modulus of 70.6 kN / mm 2.
  • a secondary battery module was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloy foil was used.
  • Example 3 As a positive electrode current collector, Al-Mg has a thermal conductivity of 117 W / (m ⁇ K), an Mg content of 4.7 mass%, a liquidus temperature of 640 ° C., and a Young's modulus of 70.6 kN / mm 2.
  • a secondary battery module was produced in the same manner as in Example 1 except that the alloy foil was used.
  • Example 4 As the positive electrode current collector, an Al-Mg alloy foil having a thermal conductivity of 65 W / (m ⁇ K), a Mg content of 93 mass%, a liquidus temperature of 595 ° C., and a Young's modulus of 45 kN / mm 2 is used.
  • a secondary battery module was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Example 5 The secondary battery module was used in the same manner as in Example 1 except that the Al—Mg alloy foil of Example 3 was used as the positive electrode current collector and urethane foam having a compressive elastic modulus of 5 MPa was used as the elastic body. Made.
  • Example 6 The secondary battery module was used in the same manner as in Example 1 except that the Al—Mg alloy foil of Example 3 was used as the positive electrode current collector and urethane foam having a compressive elastic modulus of 120 MPa was used as the elastic body. Made.
  • ⁇ Comparative example 1> As the positive electrode current collector, an Al foil having a thermal conductivity of 190 W / (m ⁇ K), a Mg content of 0% by mass, a liquidus temperature of 650 ° C., and a Young's modulus of 68.6 kN / mm 2 was used. A secondary battery module was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • ⁇ Comparative example 2> As the positive electrode current collector, an Al foil having a thermal conductivity of 180 W / (m ⁇ K), a Mg content of 0% by mass, a liquidus temperature of 610 ° C., and a Young's modulus of 73.5 kN / mm 2 was used. A secondary battery module was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • Example 3 The Al—Mg alloy foil of Example 3 was used as the positive electrode current collector, a separator having a compressive elastic modulus of 230 MPa was used, and urethane foam having a compressive elastic modulus of 200 MPa was used as the elastic body.
  • a secondary battery module was produced in the same manner as in Example 1 except for the above.
  • the internal battery resistance was measured under the following conditions.
  • the secondary battery module adjusted to a charge state of SOC 60% was subjected to constant current discharge at a rate of 5C for 10 seconds under a temperature condition of 25 ° C., and the voltage drop amount (V) was calculated. Then, the voltage drop value (V) was divided by the corresponding current value (I) to calculate the battery internal resistance ( ⁇ ).
  • Table 1 shows the physical characteristics of the positive electrode current collector, elastic body, separator, and negative electrode active material layer used in each Example and each Comparative Example, and the test results of each Example and each Comparative Example.
  • a positive electrode current collector having an elastic modulus of 5 MPa to 120 MPa, containing elements other than Al and Al, and having a thermal conductivity in the range of 65 W / (m ⁇ K) to 150 W / (m ⁇ K).
  • the calorific value of the battery in the nail piercing test was suppressed as compared with Comparative Examples 1 to 3 which did not satisfy the above requirements.
  • the secondary battery modules of each example and each comparative example are charged with a constant current of 0.33C at a constant current of 0.33C until the voltage becomes 4.2V under a temperature condition of 25 ° C., and then a constant current of 0.33C is obtained.
  • the constant current was discharged until the voltage became 3.0 V with the current. This charge / discharge cycle was performed 1000 cycles. Then, the secondary battery module was disassembled, a flat winding type electrode body was taken out, and it was confirmed whether or not the positive electrode current collector at the corner of the electrode body was broken. As a result, only in Comparative Example 3, the positive electrode current collector at the corner portion was broken.

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Abstract

二次電池モジュールは、少なくとも１つの非水電解質二次電池と、前記非水電解質二次電池と共に配列され、前記非水電解質二次電池から前記配列方向に荷重を受ける弾性体と、を有する。前記非水電解質二次電池は、正極、負極、及び前記正極及び前記負極との間に配置されるセパレータとを積層した電極体と、前記電極体を収容する筐体と、を備え、前記弾性体の圧縮弾性率は５ＭＰａ～１２０ＭＰａであり、前記正極は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含む正極集電体を有し、前記正極集電体の熱伝導率は６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

Description

非水電解質二次電池及び二次電池モジュール
　本開示は、非水電解質二次電池及び二次電池モジュールの技術に関する。
　リチウムイオン二次電池等の非水電解質二次電池は、典型的に、正極活物質層を備えた正極と、負極活物質層を備えた負極とがセパレータを介して積層された電極体と、電解液とを備える。かかる非水電解質二次電池は、例えば、電解液中の電荷担体（例えばリチウムイオン）が両電極間を行き来することで充放電を行う電池である。非水電解質二次電池を充電する際には正極活物質層を構成する正極活物質内から電荷担体が放出され、負極活物質層を構成する負極活物質内に電荷担体が吸蔵される。放電時には逆に負極活物質内から電荷担体が放出され、正極活物質内へ電荷担体が吸蔵される。このように、非水電解質二次電池の充放電に伴い活物質内への電荷担体が吸蔵および放出されると、電極体が膨張及び収縮する。
　ところで、電池の内部短絡に対する耐性を確認する安全性評価試験として、釘刺し試験がある。釘刺し試験とは、たとえば、電池に釘を突き刺して内部短絡を模擬的に発生させ、発熱の度合を調べて電池の安全性を確認する試験である。
　例えば、特許文献１には、リチウムイオンを可逆的に吸蔵する正極を有する非水電解液二次電池であって、前記正極は、活物質層と前記活物質層を支持するシート状の集電体とを含み、前記集電体は、アルミニウムとアルミニウム以外の少なくとも１つの元素とを含み、前記集電体を構成する元素の割合を前記集電体の厚さ方向に平均化することによって得られる平均組成が、液相線温度が６３０℃以下である合金の組成と等しい非水電解液二次電池が開示されている。そして、特許文献１によれば、正極集電体の融点が低く抑えられ、釘刺し試験時に正極集電体が溶断するまでの時間が早められるため、釘刺し試験における電池の発熱が抑制される。
国際公開第２００５／０７６３９２号
　非水電解質二次電池の更なる安全性を確保するために、釘刺し試験における電池の発熱量を更に抑えることは重要である。
　本開示の一態様である二次電池モジュールは、少なくとも１つの非水電解質二次電池と、前記非水電解質二次電池と共に配列され、前記非水電解質二次電池から前記配列方向に荷重を受ける弾性体と、を有する二次電池モジュールであって、前記非水電解質二次電池は、正極、負極、及び前記正極及び前記負極との間に配置されるセパレータとを積層した電極体と、前記電極体を収容する筐体と、を備え、前記弾性体の圧縮弾性率は５ＭＰａ～１２０ＭＰａであり、前記正極は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含む正極集電体を有し、前記正極集電体の熱伝導率は６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
　また、本開示の一態様である非水電解質二次電池は、正極、負極、及び前記正極及び前記負極との間に配置されるセパレータとを積層した電極体と、前記電極体から前記電極体の積層方向に荷重を受ける弾性体と、前記電極体及び前記弾性体を収容する筐体と、を有する非水電解質二次電池であって、前記弾性体の圧縮弾性率は５ＭＰａ～１２０ＭＰａであり、前記正極は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含む正極集電体を有し、前記正極集電体の熱導電率は６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。
　本開示の一態様によれば、釘刺し試験における電池の発熱量を抑制することが可能である。
図１は、実施形態に係る二次電池モジュールの斜視図である。 図２は、実施形態に係る二次電池モジュールの分解斜視図である。 図３は、非水電解質二次電池が膨張する様子を模式的に示す断面図である。 図４は、釘刺し試験時の電極体の状態を示す模式断面図である。 図５は、弾性体が筐体内に配置された状態を示す模式断面図である。 図６は、円筒巻回型の電極体の模式斜視図である。 図７は、弾性体の一例を示す模式斜視図である。 図８は、電極体と筐体に挟まれた状態にある弾性体の一部模式断面図である。
　以下、実施形態の一例について詳細に説明する。実施形態の説明で参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。
　図１は、実施形態に係る二次電池モジュールの斜視図である。図２は、実施形態に係る二次電池モジュールの分解斜視図である。二次電池モジュール１は、一例として、積層体２と、一対の拘束部材６と、冷却板８と、を備える。積層体２は、複数の非水電解質二次電池１０と、複数の絶縁スペーサ１２と、複数の弾性体４０と、一対のエンドプレート４と、を有する。
　各非水電解質二次電池１０は、例えば、リチウムイオン二次電池等の充放電可能な二次電池である。本実施形態の非水電解質二次電池１０は、いわゆる角形電池であり、電極体３８（図３参照）、電解液、偏平な直方体形状の筐体１３を備える。筐体１３は、外装缶１４および封口板１６で構成される。外装缶１４は、一面に略長方形状の開口を有し、この開口を介して外装缶１４に、電極体３８や電解液等が収容される。なお、外装缶１４は、シュリンクチューブ等の絶縁フィルムで被覆されることが望ましい。外装缶１４の開口には、開口を塞いで外装缶１４を封止する封口板１６が設けられている。封口板１６は、筐体１３の第１面１３ａを構成する。封口板１６と外装缶１４とは、例えば、レーザー、摩擦撹拌接合、ろう接等で接合される。
　筐体１３は、例えば円筒形ケースであってもよく、金属層及び樹脂層を含むラミネートシートで構成された外装体であってもよい。
　電極体３８は、複数のシート状の正極３８ａと複数のシート状の負極３８ｂとがセパレータ３８ｄを介して交互に積層された構造を有する（図３参照）。正極３８ａ、負極３８ｂ、セパレータ３８ｄは、第１方向Ｘに沿って積層している。すなわち、第１方向Ｘが、電極体３８の積層方向となる。そして、この積層方向において両端に位置する電極は、筐体１３の後述する長側面と向かい合う。なお、図示する第１方向Ｘ、第２方向Ｙ及び第３方向Ｚは互いに直交する方向である。
　電極体３８は、帯状の正極と帯状の負極とがセパレータを介して積層されたものを巻回した円筒巻回型の電極体、円筒巻回型の電極体を偏平状に成形した偏平巻回型の電極体であってもよい。なお、偏平巻回型の電極体の場合には、直方体形状の外装缶を適用できるが、円筒巻回型の電極体の場合には、円筒形の外装缶を適用する。
　封口板１６、つまり筐体１３の第１面１３ａには、長手方向の一端よりに電極体３８の正極３８ａと電気的に接続される出力端子１８が設けられ、他端よりに電極体３８の負極３８ｂと電気的に接続される出力端子１８が設けられる。以下では、正極３８ａに接続される出力端子１８を正極端子１８ａと称し、負極３８ｂに接続される出力端子１８を負極端子１８ｂと称する。また、一対の出力端子１８の極性を区別する必要がない場合には、正極端子１８ａと負極端子１８ｂとをまとめて出力端子１８と称する。
　外装缶１４は、封口板１６と対向する底面を有する。また、外装缶１４は、開口および底面をつなぐ４つの側面を有する。４つの側面のうち２つは、開口の対向する２つの長辺に接続される一対の長側面である。各長側面は、外装缶１４が有する面のうち面積の最も大きい面、すなわち主表面である。また、各長側面は、第１方向Ｘと交わる（例えば直行する）方向に広がる側面である。２つの長側面を除いた残り２つの側面は、外装缶１４の開口および底面の短辺と接続される一対の短側面である。外装缶１４の底面、長側面および短側面は、それぞれ筐体１３の底面、長側面および短側面に対応する。
　本実施形態の説明では、便宜上、筐体１３の第１面１３ａを非水電解質二次電池１０の上面とする。また、筐体１３の底面を非水電解質二次電池１０の底面とし、筐体１３の長側面を非水電解質二次電池１０の長側面とし、筐体１３の短側面を非水電解質二次電池１０の短側面とする。また、二次電池モジュール１において、非水電解質二次電池１０の上面側の面を二次電池モジュール１の上面とし、非水電解質二次電池１０の底面側の面を二次電池モジュール１の底面とし、非水電解質二次電池１０の短側面側の面を二次電池モジュール１の側面とする。また、二次電池モジュール１の上面側を鉛直方向上方とし、二次電池モジュール１の底面側を鉛直方向下方とする。
　複数の非水電解質二次電池１０は、隣り合う非水電解質二次電池１０の長側面同士が対向するようにして、所定の間隔で並設される。また、本実施形態では、各非水電解質二次電池１０の出力端子１８は、互いに同じ方向を向くように配置されているが、異なる方向を向くように配置されてもよい。
　隣接する２つの非水電解質二次電池１０は、一方の非水電解質二次電池１０の正極端子１８ａと他方の非水電解質二次電池１０の負極端子１８ｂとが隣り合うように配列（積層）される。正極端子１８ａと負極端子１８ｂとは、バスバーを介して直列接続される。なお、隣接する複数個の非水電解質二次電池１０における同極性の出力端子１８同士をバスバーで並列接続して、非水電解質二次電池ブロックを形成し、非水電解質二次電池ブロック同士を直列接続してもよい。
　絶縁スペーサ１２は、隣接する２つの非水電解質二次電池１０の間に配置されて、当該２つの非水電解質二次電池１０間を電気的に絶縁する。絶縁スペーサ１２は、例えば絶縁性を有する樹脂で構成される。絶縁スペーサ１２を構成する樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート等が挙げられる。複数の非水電解質二次電池１０と複数の絶縁スペーサ１２とは、交互に積層される。また、絶縁スペーサ１２は、非水電解質二次電池１０とエンドプレート４との間にも配置される。
　絶縁スペーサ１２は、平面部２０と、壁部２２と、を有する。平面部２０は、隣接する２つの非水電解質二次電池１０の対向する長側面間に介在する。これにより、隣り合う非水電解質二次電池１０の外装缶１４同士の絶縁が確保される。
　壁部２２は、平面部２０の外縁部から非水電解質二次電池１０が並ぶ方向に延び、非水電解質二次電池１０の上面の一部、側面、および底面の一部を覆う。これにより、例えば、隣り合う非水電解質二次電池１０間、或いは非水電解質二次電池１０とエンドプレート４との間の側面距離を確保することができる。壁部２２は、非水電解質二次電池１０の底面が露出する切り欠き２４を有する。また、絶縁スペーサ１２は、第２方向Ｙにおける両端部に、上方を向く付勢受け部２６を有する。
　弾性体４０は、複数の非水電解質二次電池１０と共に、第１方向Ｘに沿って配列される。すなわち、第１方向Ｘは、前述したように電極体３８の積層方向でもあるが、非水電解質二次電池１０と弾性体４０の配列方向でもある。弾性体４０は、シート状であり、例えば、各非水電解質二次電池１０の長側面と各絶縁スペーサ１２の平面部２０との間に介在する。隣り合う２つの非水電解質二次電池１０の間に配置される弾性体４０は、１枚のシートでも複数のシートが積層した積層体でもよい。弾性体４０は、平面部２０の表面に接着等により固定されてもよい。或いは、平面部２０に凹部が設けられ、この凹部に弾性体４０が嵌め込まれてもよい。あるいは、弾性体４０と絶縁スペーサ１２とは一体成形されてもよい。或いは、弾性体４０が平面部２０を兼ねてもよい。
　並設された複数の非水電解質二次電池１０、複数の絶縁スペーサ１２、複数の弾性体４０は、一対のエンドプレート４で第１方向Ｘに挟まれる。エンドプレート４は、例えば、金属板や樹脂板からなる。エンドプレート４には、エンドプレート４を第１方向Ｘに貫通し、ねじ２８が螺合するねじ穴４ａが設けられる。
　一対の拘束部材６は、第１方向Ｘを長手方向とする長尺状の部材である。一対の拘束部材６は、第２方向Ｙにおいて互いに向かい合うように配列される。一対の拘束部材６の間には、積層体２が介在する。各拘束部材６は、本体部３０と、支持部３２と、複数の付勢部３４と、一対の固定部３６とを備える。
　本体部３０は、第１方向Ｘに延在する矩形状の部分である。本体部３０は、各非水電解質二次電池１０の側面に対して平行に延在する。支持部３２は、第１方向Ｘに延在するとともに、本体部３０の下端から第２方向Ｙに突出する。支持部３２は、第１方向Ｘに連続する板状体であり、積層体２を支持する。
　複数の付勢部３４は、本体部３０の上端に接続され、第２方向Ｙに突出する。支持部３２と付勢部３４とは、第３方向Ｚにおいて対向する。複数の付勢部３４は、所定の間隔をあけて第１方向Ｘに配列される。各付勢部３４は、例えば板ばね状であり、各非水電解質二次電池１０を支持部３２に向けて付勢する。
　一対の固定部３６は、第１方向Ｘにおける本体部３０の両端部から第２方向Ｙに突出する板状体である。一対の固定部３６は、第１方向Ｘにおいて対向する。各固定部３６には、ねじ２８が挿通される貫通孔３６ａが設けられる。一対の固定部３６により、拘束部材６は積層体２に固定される。
　冷却板８は、複数の非水電解質二次電池１０を冷却するための機構である。積層体２は、一対の拘束部材６で拘束された状態で冷却板８の主表面上に載置され、支持部３２の貫通孔３２ａと冷却板８の貫通孔８ａとにねじ等の締結部材が挿通されることで、冷却板８に固定される。
　図３は、非水電解質二次電池が膨張する様子を模式的に示す断面図である。なお、図３では、非水電解質二次電池１０の個数を間引いて図示している。また、非水電解質二次電池１０の内部構造の図示を簡略化し、絶縁スペーサ１２の図示を省略している。図３に示すように、各非水電解質二次電池１０の内部には電極体３８（正極３８ａ、負極３８ｂ、セパレータ３８ｄ）が収容される。非水電解質二次電池１０は、充放電に伴う電極体３８の膨張及び収縮によって、外装缶１４が膨張及び収縮する。各非水電解質二次電池１０の外装缶１４が膨張すると、積層体２には、第１方向Ｘの外側へ向かう荷重Ｇ１が発生する。すなわち、非水電解質二次電池１０と共に配列される弾性体４０は、非水電解質二次電池１０から第１方向Ｘ（非水電解質二次電池１０と弾性体４０の配列方向であって、電極体３８の積層方向）に荷重を受ける。一方、積層体２には、拘束部材６によって荷重Ｇ１に対応する荷重Ｇ２が掛けられる。
　図４は、釘刺し試験時の電極体の状態を示す模式断面図である。図４に示すように、正極３８ａは、正極集電体５０と正極集電体５０上に形成される正極活物質層５２を備え、負極３８ｂは、負極集電体５４と負極集電体５４上に形成される負極活物質層５６を備える。そして、釘刺し試験によって非水電解質二次電池に釘が突き刺さり、図４に示すように、釘５８が、正極３８ａ、セパレータ３８ｄを突き抜けて負極３８ｂに到達し、正極集電体５０及び負極集電体５４が釘５８に直接接触すると、内部短絡が発生して、短絡電流が流れ、非水電解質二次電池が発熱する。
　ここで、本実施形態の正極集電体５０は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含み、熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である低熱伝導率Ａｌ含有正極集電体である。このような低熱伝導率Ａｌ含有正極集電体では、短絡部（釘と直接接触している正極集電体の箇所）に熱が集中し易いため、短絡部での正極集電体５０の溶融が早められる。すなわち、釘刺し試験において内部短絡が生じてから正極集電体５０が溶断するまでの時間が早められる。
　また、本実施形態の弾性体４０は、５ＭＰａ～１２０ＭＰａの圧縮弾性率を有する弾性体である。そして、５ＭＰａ～１２０ＭＰａの圧縮弾性率を有する弾性体によって、第１方向Ｘの外側へ向かう荷重Ｇ１及び荷重Ｇ１に対応する荷重Ｇ２が緩和されるため、正極３８ａと負極３８ｂとの間の過剰な近接が抑えられる。これにより、前述の低熱伝導率Ａｌ含有正極集電体を使用しているが、５ＭＰａ～１２０ＭＰａの圧縮弾性率を有する弾性体を配置していない或いは１２０ＭＰａを超える弾性体を配置している場合と比べて、釘刺し試験における正極集電体５０の短絡部の面積の増大が抑えられるため、釘刺し試験において内部短絡が生じてから正極集電体５０が溶断するまでの時間がより早められ、釘刺し試験における電池の発熱量が抑制される。
　図５は、弾性体が筐体内に配置された状態を示す模式断面図である。弾性体４０は前述したように非水電解質二次電池１０と共に配列される場合、すなわち、筐体１３の外に配置される場合に限定されず、筐体１３の内部に配置されてもよい。図５に示す弾性体４０は、電極体３８の積層方向（第１方向Ｘ）において、電極体３８の両端に配置される。また、弾性体４０は、筐体１３の内壁と電極体３８との間に挟まれている。
　非水電解質二次電池１０の充放電等によって、電極体３８が膨張すると、電極体３８には、第１方向Ｘの外側へ向かう荷重が発生する。すなわち、筐体１３内に配置された弾性体４０は、電極体３８から第１方向Ｘ（電極体３８の積層方向）に荷重をうける。そして、弾性体４０が５ＭＰａ～１２０ＭＰａの圧縮弾性率を有し、正極集電体５０が、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含み、熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である低熱伝導率Ａｌ含有正極集電体であれば、前述と同様の作用効果が得られる。
　筐体１３内の弾性体４０は、電極体３８から電極体３８の積層方向に荷重を受けることができれば、どこに配置されていてもよい。例えば、電極体３８が図６に示す円筒巻回型の電極体３８であれば、弾性体４０は、円筒巻回型の電極体３８の巻き芯部３９に配置されてもよい。なお、円筒巻回型の電極体３８の積層方向は、電極体３８の径方向（Ｒ）である。そして、電極体３８の膨張収縮に伴い、電極体３８には電極体３８の積層方向（電極体３８の径方向（Ｒ））に荷重が発生し、巻き芯部３９内の弾性体４０は電極体３８の積層方向の荷重を受ける。また、図での説明は省略するが、筐体１３内に複数の電極体３８が配列されている場合には、隣り合う電極体３８の間に弾性体４０を配置してもよい。また、扁平巻回型の場合においても同様に電極体の中心部に弾性体を配置してもよい。
　以下に、正極３８ａ、負極３８ｂ、セパレータ３８ｄ、弾性体４０及び電解液について詳述する。
　正極３８ａは、正極集電体５０と、正極集電体５０上に形成される正極活物質層５２とを有する。正極集電体５０は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含み、熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲であればよい。なお、Ａｌ及びＡｌ以外の元素は合金化していても合金化していなくてもよい。
　正極集電体５０中のＡｌの含有量は、例えば、正極集電体５０の抵抗値の上昇等を抑制する等の点で、５０質量％超であることが好ましく、７５質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがより好ましい。正極集電体５０中のＡｌの含有量の上限値は、例えば、９８質量％以下である。
　正極集電体５０に含まれるＡｌ以外の元素は、熱伝導率を上記範囲に調整することができるものであれば特に限定されないが、例えば、Ｍｇ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ等が挙げられる。これらの中では、正極集電体５０の熱伝導率を調整し易い等の点で、Ｍｇが好ましい。正極集電体５０中のＭｇの含有量は、正極集電体５０の熱伝導率を１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下に調整する点で、１．５質量％以上であることが好ましく、３質量％以上が好ましい。正極集電体５０中のＭｇの含有量が増えれば増えるほど、正極集電体５０は硬くなる。一般的に、正極集電体が硬くなると、例えば、偏平巻回型の電極体を採用した非水電解質二次電池では、充放電による電極体の膨張収縮により、偏平巻回型の電極体のコーナー部（電極及びセパレータが湾曲している箇所）に応力が掛かって、電極体のコーナー部の正極集電体が破断する場合がある。しかし、本実施形態では、５ＭＰａ～１２０ＭＰａの弾性体４０により、偏平巻回型の電極体のコーナー部に掛かる応力も緩和されるため、正極集電体５０中のＭｇの含有量を増やしても、正極集電体５０の破断は抑えられる。正極集電体５０中のＭｇの含有量は、例えば５０質量％未満であり、正極集電体５０の抵抗値を考慮すると、１０質量％以下が好ましく、より好ましくは６質量％以下である。
　正極集電体５０の熱伝導率は、６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲であればよいが、釘刺し試験時の電池の発熱量をより抑制する点で、８５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲が好ましく、９５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲がより好ましい。
　＜熱伝導率の測定方法＞
　正極集電体５０の熱拡散率、比熱及び密度を次の方法により測定した後、下記式（１）に代入し、正極集電体５０の熱伝導率（Ｗ／ｍ・Ｋ）を求める。
・熱拡散率：キセノンフラッシュアナライザー（登録商標：ＬＦＡ ４６７ＨＴ ＨｙｐｅｒＦｌａｓｈ、ネッチ・ジャパン株式会社製）を用いて、２５℃で測定する。
・比熱：示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用い、サファイア標準物質との比較により測定する。
・密度：アルキメデスの原理を用いて測定する。
・熱伝導率＝（熱拡散率）×（比熱）×（密度）　　　　（１）
　正極集電体５０は、例えば、充放電によって、偏平巻回型の電極体のコーナー部における正極集電体５０の破断を抑制する点で、４５ｋＮ／ｍｍ２～７３．５ｋＮ／ｍｍ２のヤング率を有することが好ましい。ヤング率は、２５℃の温度条件で、引張試験(例えば、ミネベアミツミ製、引張圧縮試験機　テクノグラフ ＴＧ－２ｋＮ)により測定される。
　正極集電体５０は、例えば、釘刺し試験時において速やかに溶融し、電池の発熱量を効果的に抑制する等の点で、６５０℃以下の液相線温度を有することが好ましい。正極集電体５０の液相線温度の下限値は、例えば、４５０℃以上である。なお、液相線温度とは、液相から固相が生じ始める温度である。液相線温度は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって得られる。
　正極活物質層５２は、正極活物質を含む。正極活物質層５２は、正極活物質以外に、導電材や結着材を含むことが好ましい。正極活物質層５２は、正極集電体５０の両面に設けられることが好ましい。
　正極活物質は、例えば、リチウム遷移金属複合酸化物等が用いられる。リチウム遷移金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。中でも、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの少なくとも１種を含有することが好ましい。好適な複合酸化物の一例としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎを含有するリチウム遷移金属複合酸化物、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌを含有するリチウム遷移金属複合酸化物が挙げられる。
　導電材は、例えば、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、黒鉛等の炭素材料が挙げられる。結着材は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが挙げられる。また、これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などが併用されてもよい。
　正極３８ａは、例えば、正極集電体５０上に正極活物質、導電材、及び結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して正極活物質層５２を正極集電体５０上に形成することにより作製できる。
　負極３８ｂは、負極集電体５４と、負極集電体５４上に形成される負極活物質層５６と、を有する。負極集電体５４には、負極３８ｂの電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等が用いられ、例えば、銅等が挙げられる。
　負極活物質層５６は、負極活物質を含む。負極活物質層５６は、結着材等を含むことが好ましい。結着材は、正極活物質層５２に含まれる結着材と同様のものが挙げられる。負極活物質層５６は、負極集電体５４の両面に形成されることが好ましい。
　負極活物質は、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるもの等が挙げられ、具体的には、天然黒鉛、人造黒鉛、難黒鉛化炭素、易黒鉛化炭素等の炭素材料、上記炭素材料の表面が非晶質炭素膜で覆われた表面修飾炭素材料、ケイ素（Ｓｉ）、錫（Ｓｎ）等のリチウムと合金化する金属、又はＳｉ、Ｓｎ等の金属元素を含む合金、Ｓｉ、Ｓｎ等の金属元素を含む酸化物等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種類以上を組み合わせて用いてもよい。
　負極３８ｂは、例えば負極集電体５４上に負極活物質、結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧延して負極活物質層５６を負極集電体５４上に形成することにより作製できる。
　セパレータ３８ｄは、例えば、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シート等が用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータ３８ｄの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、セルロースなどが好適である。セパレータ３８ｄは、セルロース繊維層及びオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂繊維層を有する積層体であってもよい。また、ポリエチレン層及びポリプロピレン層を含む多層セパレータであってもよく、セパレータ３８ｄの表面にアラミド系樹脂、セラミック等の材料が塗布されたものを用いてもよい。
　弾性体４０を構成する材料としては、例えば、天然ゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の熱硬化性エラストマーや、ポリスチレン、オレフィン、ポリウレタン、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性エラストマー等が例示される。なお、これらの材料は、発泡されたものであってもよい。また、シリカキセロゲル等の多孔質材が担持された断熱材も例示される。
　本実施形態では、負極活物質層５６、セパレータ３８ｄ及び弾性体４０の圧縮弾性率を以下のように規定することが好ましい。セパレータ３８ｄの圧縮弾性率が負極活物質層５６の圧縮弾性率より小さく、弾性体４０の圧縮弾性率がセパレータ３８ｄの圧縮弾性率より小さいことが好ましい。すなわち、圧縮弾性率は、負極活物質層５６＞セパレータ３８ｄ＞弾性体４０の順である。したがって、上記の中では、負極活物質層５６が最も変形し難く、弾性体４０が最も変形しやすい。各部材の圧縮弾性率を上記のように規定することで、例えば、電極体３８内での電解液の保持性が向上するため、ハイレート充放電における抵抗増加を抑制することが可能となる。セパレータ３８ｄの圧縮弾性率は、例えば、ハイレート充放電における抵抗増加を効果的に抑制する等の点で、負極活物質層５６の圧縮弾性率の０．３倍～０．７倍であることが好ましく、０．４倍～０．６倍であることがより好ましい。弾性体４０の圧縮弾性率は５ＭＰａ～１２０ＭＰａの範囲であればよいが、２５ＭＰａ～１００ＭＰａの範囲であることが好ましい。
　圧縮弾性率は、サンプルに対して厚み方向に所定の荷重を印加したときのサンプルの厚み方向の変形量を圧縮面積で除して、サンプル厚みを乗ずることで算出される。即ち、以下の式：圧縮弾性率（ＭＰａ）＝荷重（Ｎ）／圧縮面積（ｍｍ２）×（サンプルの変形量（ｍｍ）／サンプル厚み（ｍｍ））から算出される。但し、負極活物質層５６の圧縮弾性率を測定する場合は、負極集電体５４の圧縮弾性率を測定し、負極集電体５４上に負極活物質層５６を形成した負極３８ｂの圧縮弾性率を測定する。そして、負極集電体５４と負極３８ｂの圧縮弾性率に基づいて、負極活物質層５６の圧縮弾性率を算出する。また、作製した負極３８ｂから負極活物質層５６の圧縮弾性率を求める場合には、負極３８ｂの圧縮弾性率を測定し、負極３８ｂから負極活物質層５６を削り取った負極集電体５４の圧縮弾性率を測定し、測定したこれらの圧縮弾性率に基づいて、負極活物質層５６の圧縮弾性率を算出する。
　負極活物質層５６の圧縮弾性率を調整する方法は、例えば、負極集電体５４上に形成した負極合材スラリーに施す圧延力を調製する方法が挙げられる。また、例えば、負極活物質の材質や物性を変えることによっても、負極活物質層５６の圧縮弾性率を調整できる。なお、負極活物質層５６の圧力弾性率の調整は上記に限定されるものではない。セパレータ３８ｄの圧縮弾性率は、例えば、材質の選択、空孔率や孔径等を制御することによって調整される。弾性体４０の圧縮弾性率は、例えば、材質の選択、形状等によって調整される。
　弾性体４０は、一面において均一な圧縮弾性率を示していてもよいが、以下で説明するように面内で変形し易さが異なる構造でもよい。
　図７は、弾性体の一例を示す模式斜視図である。図７に示す弾性体４０は、軟質部４４と、硬質部４２とを有する。硬質部４２は、軟質部４４より弾性体４０の外縁部側に位置する。図７に示す弾性体４０では、第２方向Ｙにおける両端側に硬質部４２が配置され、２つの硬質部４２の間に軟質部４４が配置された構造を有する。軟質部４４は、第１方向Ｘから見て、筐体１３の長側面の中心と重なるように配置され、電極体３８の中心と重なるように配置されることが好ましい。また、硬質部４２は、第１方向Ｘから見て、筐体１３の長側面の外縁と重なるように配置され、電極体３８の外縁と重なるように配置されることが好ましい。
　前述したように、非水電解質二次電池１０の膨張は、主に電極体３８の膨張によって引き起こされる。そして、電極体３８は、中心に近いほど大きく膨張する。すなわち、電極体３８は、中心に近いほど第１方向Ｘに大きく変位し、中心から外縁に向かうほど小さく変位する。また、この電極体３８の変位に伴って、非水電解質二次電池１０は、筐体１３の長側面の中心に近い部分ほど第１方向Ｘに大きく変位し、筐体１３の長側面の中心から外縁に向かうほど小さく変位する。したがって、図７に示す弾性体４０を筐体１３内に配置する場合には、弾性体４０は、電極体３８の大きい変位によって生じる大きい荷重を軟質部４４で受け、電極体３８の小さい変位によって生じる小さい荷重を硬質部４２で受けることができる。また、図７に示す弾性体４０を筐体１３外に配置する場合には、弾性体４０は、非水電解質二次電池１０の大きい変位によって生じる大きい荷重を軟質部４４で受け、非水電解質二次電池１０の小さい変位によって生じる小さい荷重を硬質部４２で受けることができる。
　図７に示す弾性体４０は、第１方向Ｘに凹む凹部４６を有する。凹部４６に隣接する凹部非形成部は、非水電解質二次電池１０又は電極体３８から荷重を受けた際、一部分が凹部４６側に変位することができる。したがって、凹部４６を設けることで、凹部非形成部を変形し易くすることができる。ここで、軟質部４４を硬質部４２より変形し易くするために、第１方向Ｘから見て、軟質部４４の面積に占める凹部４６の面積の割合を硬質部４２の面積に占める凹部４６の面積の割合よりも大きくすることが好ましい。なお、図７に示す弾性体４０では、軟質部４４のみに凹部４６を配置しているが、硬質部４２に凹部４６を配置してもよい。
　凹部４６は、芯部４６ａと、複数の線部４６ｂとを含む。芯部４６ａは、円形であり、第１方向Ｘからみて弾性体４０の中心に配置される。複数の線部４６ｂは、芯部４６ａから放射状に広がる。線部４６ｂが放射状に広がることにより、芯部４６ａに近いほど線部４６ｂの占める割合が高くなり、凹部非形成部が少なくなる。したがって、芯部４６ａに近い領域ほど凹部非形成部がより変形しやすくなる。
　また、図での説明は省略するが、弾性体４０は、前述の凹部４６に代えて又は凹部４６と共に、第１方向Ｘに弾性体４０を貫通する複数の貫通孔を有していてもよい。貫通孔を設けることで、貫通孔非形成部を変形し易くすることができる。したがって、軟質部４４を硬質部４２より変形し易くするために、第１方向Ｘから見て、軟質部４４の面積に占める貫通孔の面積の割合を硬質部４２の面積に対する貫通孔の面積の割合より大きくすることが好ましい。
　以下に弾性体の他の例を説明する。
　図８は、電極体と筐体に挟まれた状態にある弾性体の一部模式断面図である。弾性体４０は、電極体３８から電極体３８の積層方向（第１方向Ｘ）に荷重を受ける。弾性体４０は、所定の硬さを有する硬質部４２が形成された基材４２ａと、硬質部４２よりも柔らかい軟質部４４を有する。硬質部４２は、基材４２ａから電極体３８に向けて突出する突出部であり、所定以上の荷重を受けて破断又は塑性変形する。軟質部４４はシート状であり、硬質部４２が形成された基材４２ａより、電極体３８側に配置される。但し、軟質部４４は、電極体３８とは離間している。軟質部４４は、第１方向Ｘから見て、硬質部４２と重なる位置に貫通孔４４ａを有し、貫通孔４４ａに、硬質部４２が挿通され、硬質部４２の先端が軟質部４４から突出する。
　弾性体４０は、硬質部４２の形状が変化することで、電極体３８からの荷重を硬質部４２により受ける第１状態から、当該荷重を軟質部４４により受ける第２状態に移行する。つまり、弾性体４０は、最初に、電極体３８の膨張による電極体３８の積層方向の荷重を硬質部４２により受ける（第１状態）。その後、何らかの原因で、電極体３８の膨張量が増え、硬質部４２で受けられない荷重が硬質部４２に掛かると、硬質部４２が破断又は塑性変形して、電極体３８が軟質部４４に接触し、電極体３８の積層方向の荷重を軟質部４４により受ける（第２状態）。
　なお凹凸形状からなる弾性体の場合、圧縮弾性率は、圧縮弾性率（ＭＰａ）＝荷重（Ｎ）／弾性体の面方向の投影面積（ｍｍ２）×（弾性体の変形量（ｍｍ）／弾性体の凸部までの厚み（ｍｍ））から算出される。
　電解液は、例えば、有機溶媒（非水溶媒）中に支持塩を含有する非水電解液等である。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、及びこれらの２種以上の混合溶媒等が用いられる。支持塩には、例えばＬｉＰＦ６等のリチウム塩が使用される。
　＜実施例＞
　以下、実施例により本開示をさらに説明するが、本開示はこれらの実施例に限定されるものではない。
　＜実施例１＞
　［正極の作製］
　正極活物質として、一般式ＬｉＮｉ０．８２Ｃｏ０．１５Ａｌ０．０３Ｏ２で表されるリチウム遷移金属複合酸化物を用いた。この正極活物質と、アセチレンブラックと、ポリフッ化ビニリデンとを、９７：２：１の固形分質量比で混合し、分散媒としてＮ－メチル－２－ピロリドン（ＮＭＰ）を用いて、正極合材スラリーを調製した。
　正極集電体として、熱伝導率が１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｇ含有量が１．５質量％、液相線温度が６５１℃、ヤング率が６８．６ｋＮ／ｍｍ２であるＡｌ－Ｍｇ合金箔を用意した。
　上記Ａｌ－Ｍｇ合金箔の両面に上記正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥、圧延した後、所定の電極サイズに切断して、正極集電体の両面に正極活物質層が形成された正極を得た。
　［負極の作製］
　負極活物質としての黒鉛粒子と、ＳＢＲのディスパージョンと、ＣＭＣ－Ｎａとを、１００：１：１．５の固形分質量比で混合し、分散媒として水を用いて、負極合材スラリーを調製した。この負極合材スラリーを銅箔からなる負極集電体の両面に塗布し、塗膜を乾燥し、圧延した後、所定の電極サイズに切断して、負極集電体の両面に負極活物質層が形成された負極を得た。負極作製時に、負極活物質層の圧縮弾性率を測定したところ、６６０ＭＰａであった。
　［電解液の調製］
　エチレンカーボネート（ＥＣ）と、メチルエチルカーボネート（ＥＭＣ）と、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）を、３：３：４の体積比で混合した。当該混合溶媒に、ＬｉＰＦ６を１．４ｍｏｌ／Ｌの濃度となるように溶解させて電解液を調製した。
　［非水電解質二次電池の作製］
　負極、圧縮弾性率が１２０ＭＰａのセパレータ、正極の順で積層し、これを巻回した後、偏平状に成形して、偏平巻回型の電極体を作成した。そして、負極及び正極を正極端子及び負極端子に接続し、これを、アルミニウムラミネートで構成される外装体内に収容し、上記電解液を注入後、外装体の開口部を封止することにより、非水電解質二次電池を作製した。
　作製した非水電解質二次電池を一対の弾性体（６０ＭＰａの圧縮弾性率を有する発泡ウレタン）で挟み、さらに、これらを一対のエンドプレートで挟んで固定することにより、二次電池モジュールを作製した。
　＜実施例２＞
　正極集電体として、熱伝導率が１３８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｇ含有量が２．４質量％、液相線温度が６５３℃、ヤング率が７０．６ｋＮ／ｍｍ２であるＡｌ－Ｍｇ合金箔を使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜実施例３＞
　正極集電体として、熱伝導率が１１７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｇ含有量が４．７質量％、液相線温度が６４０℃、ヤング率が７０．６ｋＮ／ｍｍ２であるＡｌ－Ｍｇ合金箔を使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜実施例４＞
　正極集電体として、熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｇ含有量が９３質量％、液相線温度が５９５℃、ヤング率が４５ｋＮ／ｍｍ２であるＡｌ－Ｍｇ合金箔を使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜実施例５＞
　正極集電体として、実施例３のＡｌ－Ｍｇ合金箔を使用したこと、弾性体として、５ＭＰａの圧縮弾性率を有する発泡ウレタンを使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜実施例６＞
　正極集電体として、実施例３のＡｌ－Ｍｇ合金箔を使用したこと、弾性体として、１２０ＭＰａの圧縮弾性率を有する発泡ウレタンを使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜比較例１＞
　正極集電体として、熱伝導率が１９０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｇ含有量が０質量％、液相線温度が６５０℃、ヤング率が６８．６ｋＮ／ｍｍ２であるＡｌ箔を使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜比較例２＞
　正極集電体として、熱伝導率が１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、Ｍｇ含有量が０質量％、液相線温度が６１０℃、ヤング率が７３．５ｋＮ／ｍｍ２であるＡｌ箔を使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　＜比較例３＞
　正極集電体として、実施例３のＡｌ－Ｍｇ合金箔を使用したこと、２３０ＭＰａの圧縮弾性率を有するセパレータを使用したこと、弾性体として、２００ＭＰａの圧縮弾性率を有する発泡ウレタンを使用したこと以外は実施例１と同様に二次電池モジュールを作製した。
　［電池内部抵抗の測定］
　各実施例及び各比較例の二次電池モジュールについて、電池内部抵抗を以下の条件で測定した。ＳＯＣ６０％の充電状態に調整した二次電池モジュールを、２５℃の温度条件下において、５Ｃのレートで１０秒間の定電流放電を行って、電圧降下量（Ｖ）を算出した。そして、電圧降下量の値（Ｖ）を、対応する電流値（Ｉ）で除して、電池内部抵抗（Ω）を算出した。
　［釘刺し試験における電池の発熱量の測定］
　各実施例及び各比較例の二次電池モジュールに対し、２５℃の温度条件下で、ＳＯＣ１００％の充電状態に調整した。次いで、半径０．５ｍｍ、先端部の曲率φ０．９ｍｍの針を、０．１ｍｍ／ｓｅｃの速度で、非水電解質二次電池の厚み方向に正極と負極とを連通するように突き刺し、内部短絡を発生させた。そして、正負極間に電流計を接続しておき、短絡時に外部負荷に流れた電流量を測定することにより、発熱量を算出した。
　表１に、各実施例及び各比較例で使用した正極集電体、弾性体、セパレータ、負極活物質層の物性、並びに各実施例及び各比較例の試験結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　弾性体の圧縮弾性率が５ＭＰａ～１２０ＭＰａであり、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含み、熱伝導率が６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲である正極集電体を用いた実施例１～６はいずれも、上記要件を満たさない比較例１～３と比べて、釘刺し試験における電池の発熱量が抑制された。
　各実施例及び各比較例の二次電池モジュールに対して、２５℃の温度条件下で、０．３３Ｃの定電流で電圧が４．２Ｖになるまで定電流充電した後、０．３３Ｃの定電流で電圧が３．０Ｖになるまで定電流放電した。この充放電サイクルを１０００サイクル行った。そして、二次電池モジュールを分解して、偏平巻回型の電極体を取り出し、電極体のコーナー部の正極集電体に破断が生じているかを確認した。その結果、比較例３においてのみ、コーナー部の正極集電体に破断が生じていた。
１　　二次電池モジュール
２　　積層体
４　　エンドプレート
６　　拘束部材
８　　冷却板
１０　　非水電解質二次電池
１２　　絶縁スペーサ
１３　　筐体
１４　　外装缶
１６　　封口板
１８　　出力端子
３８　　電極体
３８ａ　　正極
３８ｂ　　負極
３８ｄ　　セパレータ
３９　　巻き芯部
４０　　弾性体
４２　　硬質部
４２ａ　　基材
４４　　軟質部
４４ａ　　貫通孔
４６　　凹部
４６ａ　　芯部
４６ｂ　　線部
５０　　正極集電体
５２　　正極活物質層
５４　　負極集電体
５６　　負極活物質層
５８　　釘

Claims (6)

  1. 　少なくとも１つの非水電解質二次電池と、前記非水電解質二次電池と共に配列され、前記非水電解質二次電池から前記配列方向に荷重を受ける弾性体と、を有する二次電池モジュールであって、
    　前記非水電解質二次電池は、正極、負極、及び前記正極及び前記負極との間に配置されるセパレータとを積層した電極体と、前記電極体を収容する筐体と、を備え、
    　前記弾性体の圧縮弾性率は５ＭＰａ～１２０ＭＰａであり、
    　前記正極は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含む正極集電体を有し、前記正極集電体の熱伝導率は６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、二次電池モジュール。
  2. 　前記正極集電体のヤング率は４５ｋＮ／ｍｍ２～７３．５ｋＮ／ｍｍ２である、請求項１に記載の二次電池モジュール。
  3. 　前記Ａｌ以外の元素はＭｇを含み、前記正極集電体中のＭｇの含有量は、１．５質量％以上である、請求項１又は２に記載の二次電池モジュール。
  4. 　前記正極集電体の液相線温度は６５０℃以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の二次電池モジュール。
  5. 　前記セパレータは、前記負極を構成する負極活物質層より圧縮弾性率が小さく、
    　前記弾性体は、前記セパレータより圧縮弾性率が小さい、請求項１～４のいずれか１項に記載の二次電池モジュール。
  6. 　正極、負極、及び前記正極及び前記負極との間に配置されるセパレータとを積層した電極体と、前記電極体から前記電極体の積層方向に荷重を受ける弾性体と、前記電極体及び前記弾性体を収容する筐体と、を有する非水電解質二次電池であって、
    　前記弾性体の圧縮弾性率は５ＭＰａ～１２０ＭＰａであり、
    　前記正極は、Ａｌ及びＡｌ以外の元素を含む正極集電体を有し、前記正極集電体の熱導電率は６５Ｗ／（ｍ・Ｋ）～１５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である、非水電解質二次電池。
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