JP2002110170A - 電 池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電池性能を損なわずして、外部破壊試験などに
おける安全性が高められた電池を提供する。 【解決手段】正極、負極及び電解質層を有する電池要素
（１０）が積層され平板状ケース（４０）に収納されて
成る電池において、外側に位置する電池要素の正極集電
体（１ａ）、負極集電体（３ａ）が、内側に位置する電
池要素の正極集電体（１）、負極集電体（３）より厚く
なっている電池。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池に関し、詳し
くは、電池特性に優れ、加熱、外部破壊試験などにおけ
る安全性が高められた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】電池は通常、正極、負極及び電解質層を
有する単位電池要素を基本として形成される。この単位
電池要素を積層して形成される電池要素は、例えばリチ
ウム二次電池の分野において広く用いられている。これ
らの電池要素は長尺に形成したものを捲き回したり、平
板状に形成したものを積層することにより容量を確保し
ている。捲回あるいは積層によって平板状に形成した電
池要素を平板状ケースに収納してなる平板状電池は、例
えばリチウム二次電池の分野において公知である。特に
平板状ケースとしてラミネートフィルムを用いた電池は
軽量であることから今後の採用が見込まれる。

【０００３】電池においては、外部破壊試験の一つとし
て、釘刺し試験、すなわち、平板状ケースの厚さ方向に
所定サイズの釘を侵入させて電池を破壊させ、その際、
温度上昇、発煙、発火などの現象を観察し、それによ
り、外部から電池が破壊された場合の安全性を評価する
試験が行なわれる。また外部破壊試験の別の試験とし
て、外部衝撃試験、すなわち、落下、落槌などにより電
池に外部から衝撃を与え、その際、温度上昇、発煙、発
火などの現象を観察し、電池の安全性を評価する試験が
行なわれる。さらに環境試験の一つとして、加熱試験、
すなわち、電池を所定温度に加熱し、その際、温度上
昇、発煙、発火などの現象を観察し、それにより、電池
の安全性を評価する試験も行なわれる。

【０００４】従来、上記のような試験における安全性を
高める方法として、電解液の材料を工夫する等の提案が
なされているが、斯かる方法では電池性能が相対的に劣
るという問題があり、別の方法が求められている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、電池性能を損な
わずして、外部破壊試験、環境試験などにおける安全性
が高められた電池を提供することにある。また、本発明
の他の目的は、製造が容易であり、サイクル特性、レー
ト特性などの電池特性に優れた電池を提供することにあ
る。本発明の更に他の目的は、小型かつ軽量であり、体
積エネルギー密度や重量エネルギー密度に優れた電池を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者は、単位電池要
素が積層されて形成されてなる電池要素の最外側の電極
の集電体の厚さを、これより内側に位置する電極の集電
体の少なくとも１つの厚さよりも厚く形成すると、熱容
量が上がりかつ機械的強度も向上し、上記目的が達成で
きることを見出し本発明を完成した。すなわち、本発明
の要旨は、下記（１）〜（９）に存する。 （１）集電体と電極材料層とから形成される電極と、電
解質層とを有する単位電池要素が積層されてケースに収
納されてなる電池において、最外側に位置する電極の集
電体の厚さが、これより内側に位置する電極の集電体の
少なくとも１つの厚さよりも厚いことを特徴とする電
池。 （２）最外側及びそれより１つ内側に位置する電極の集
電体の厚さが、これより内側に位置する電極の集電体の
少なくとも１つの厚さよりも厚いことを特徴とする
（１）に記載の電池。 （３）最外側に位置する電極の集電体の厚さが、これよ
り内側に位置するいずれの電極の集電体の厚さよりも厚
いことを特徴とする（１）に記載の電池。 （４）最外側及びそれより１つ内側に位置する電極の集
電体の厚さが、これより内側に位置するいずれの電極の
集電体の厚さよりも厚いことを特徴とする（２）に記載
の電池。 （５）厚く形成された集電体が、導電性箔を複数枚積層
することにより形成されてなることを特徴とする（１）
乃至（４）のいずれかに記載の電池。 （６）単位電池要素が捲回されることによって積層され
ており、かつケース外部への電流の取り出し端子が、厚
く形成された集電体部分に接続されてなることを特徴と
する（１）乃至（５）のいずれかに記載の電池。 （７）厚く形成された集電体の厚みが２０μｍ以上であ
ることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載
の電池。 （８）電解質層が非流動性電解質より形成されることを
特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の電池。 （９）単位電池要素がリチウム二次電池であることを特
徴とする（１）乃至（８）のいずれかに記載の電池。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づき本発明の
実施例について説明する。図１は本発明の電池の一例の
要部の模式的説明図、図２は本発明の電池の他の一例の
要部の模式的説明図、図３は本発明の電池の他の一例の
要部の模式的説明図、図４は積層された電池要素のタブ
構造の説明図、図５は積層され且つ平板状ケースに収納
された電池要素の端子構造の説明図、図６は電池の外観
の一例の説明図である。

【０００８】なお、図１〜図３において、各要素は、見
易さの便宜上、実際とは異なり、分離して記載されてい
る。また、図１、２は、電池の下側の一方のみを示し、
上側を省略してある。図３は、電池の上側一方のみを示
し、下側を省略してある。

【０００９】本発明の電池の基本的構成は、従来の電池
と同様であり、正極、負極及び電解質層を有する単位電
池要素がケースに収納されて成る。斯かる電池の代表例
としては、リチウム二次電池が挙げられる。よって、以
下の説明は上記のリチウム二次電池に基づいて行なう。

【００１０】本発明で定義される電池要素は、正極、負
極及び電解質層を有する。また、正極及び負極の少なく
とも一方の電極は、集電体上に電極材料層を形成して構
成される。リチウム二次電池の場合、電極材料層は、主
として活物質とバインダーから構成される。電解質層は
正極及び負極間に存在させられる。電解質層は、液状電
解質層と非流動性電解質層とに大別され、前者は、主と
してリチウム塩と非水系溶媒（カーボネート類など）か
らなる電解液にて構成され、後者は、電解液のゲルや固
体電解質から構成される。そして、電解液のゲルは、通
常電解液をポリマーによってゲル化してなる。電解質層
は、例えばポリエチレン多孔膜などのセパレータに上記
の成分を含浸させて形成してもよい。非流動性電解質の
使用は電解質の漏洩防止の観点から好ましい。特に、後
述するラミネートフイルムからなるケースを併用した場
合は、安全性を高めた上で電池の一層の小型・軽量化が
可能となるだけでなく、後述する最外側の集電体を厚く
する効果も顕著となる。また、イオン導電性の面では、
非流動性電解質の中でも電解液のゲルが好ましい。

【００１１】本発明において、前記の各要素の構成材料
は、従来公知の電池において知られている材料から任意
に選択することが出来る。また、各種の条件も適宜選択
することが出来る。例えば、集電体の材料としては、ア
ルミニウム、ニッケル、銅、ＳＵＳ（ステンレス）等の
金属を用いた導電性箔が挙げられる。集電体の厚さは通
常０．１〜１００μｍである。特に、正極集電体として
はアルミニウムが好適であり、負極集電体としては銅が
好適である。

【００１２】リチウム二次電池においては、電極材料層
は、通常活物質及びバインダーからなり、必要に応じて
導電剤も含有される。正極活物質としては、例えば、コ
バルト、ニッケル、マンガンの群から選ばれる１種以上
の金属とリチウムとの複合酸化物が挙げられる。負極活
物質としては、例えば、グラファイト、コークス等の炭
素質物質が挙げられる。これらは通常１〜３０μｍの粒
径で使用される。バインダーとしては、例えば、ポリフ
ッ化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオ
ロエチレン等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル、ポ
リビニリデンシアニド等のＣＮ基含有ポリマーが挙げら
れる。導電剤としては、天然黒鉛、人造黒鉛等の黒鉛
や、アセチレンブラック等のカーボンブラック、ニード
ルコークス等の無定形炭素等の炭素材料を挙げることが
できる。電極は、これら材料を乳鉢等を用いて混粘した
後に集電体に圧着することにより形成することができ
る。また、これら材料を溶解させた塗料を集電体上に塗
布・乾燥することによって電極材料層を形成することも
できる。この場合、用いられる溶媒としては、例えば、
Ｎ−メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド等が挙げ
られる。上記のバインダーの使用量は、活物質１００重
量部に対し、通常０．１〜３０重量部であり、上記の溶
媒の使用量は、塗料中の濃度として通常１０〜９０重量
％である。

【００１３】電解液を構成するリチウム塩（支持電解
質）としては、ＬｉＰＦ₆、ＬｉＣｌＯ₄等が挙げられ、
溶媒としては、エチレンカーボネート、プロピレンカー
ボネート、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネー
ト、エチルメチルカーボネート等のカーボネート類やガ
ンマブチロラクトン等のラクトン類が挙げられる。これ
らの中でも、エチレンカーボネート、プロピレンカーボ
ネート、ガンマブチロラクトンを使用することが好まし
い。また、支持電解質の電解液中の濃度は通常０．５〜
２ｍｏｌ／Ｌである。

【００１４】ゲル状電解質（ポリマー電解質）の調製に
使用する重合性モノマーとしては、熱、紫外線、電子線
などによって重合可能なモノマー、すなわち、例えば、
アクリロイル基、メタクリロイル基、ビニル基、アリル
基などの官能基を有する各種のモノマーが挙げられ、加
熱溶融液用のポリマーとしては、前述のフッ素樹脂、Ｃ
Ｎ基含有ポリマーの他、ポリメタクリル酸などのアクリ
ル誘導体系ポリマー、ポリ酢酸ビニル等のポリビニルア
ルコール系ポリマー、ポリ塩化ビニル等のハロゲン含有
ポリマーが挙げられる。

【００１５】電池要素を収納するケースの材料として
は、例えば、金属層とその両面に配置された合成樹脂層
から構成されるラミネートフィルム等の可撓性フイルム
が挙げられる。ラミネートフィルムの場合、金属として
はアルミニウム、外層合成樹脂としてはポリアミドやポ
リエステル、内層合成樹脂としてはポリエチレンやポリ
プロピレンが好適である。ラミネートフィルムは、ガス
バリア性が良好であり、しかも、軽量・薄型化できるた
め、電池のエネルギー密度向上の点で好適である。 さ
らに、従来最も汎用的に使用されている金属缶に比べる
と、上記ラミネートフィルムは釘刺し等に対して強度が
劣る傾向にあるため、ラミネートフィルムを使用した場
合の本発明の効果は特に顕著である。

【００１６】本発明の電池は、平板状の単位電池要素を
積層した平板積層型であってもよい。また、長尺に形成
した単位電池要素を平板状となるように捲回積層した、
平板状捲回型電池であってもよい。さらには、長尺に形
成した単位電池要素を捲回して円筒状に積層した円筒捲
回型電池であっても良い。尚、本明細書において図示し
た例は、平板積層型電池（図１、図２）、平板状捲回型
電池（図３）であり、本発明においては、平板積層型電
池が好ましく用いられる。

【００１７】本発明の電池が平板積層型である場合は、
例えば、図４及び図５に示すように、正極、負極及び電
解質層を有する単位電池要素が厚さ方向に積層されてな
る電池要素（１０）が平板状ケース（４０）に収納され
てなる。そして、例えば図６に示す様な外観を有する。
図４〜図６中、符号（６）及び（７）は相互に集合して
なる電極タブ、（２０）及び（３０）は電極タブに接合
した、ケース外部に電流を取り出すための取り出し端子
である。平板積層型電池を用いる場合は、単位電池要素
が３組以上積層された構造であることが好ましく、５組
以上積層された構造であることがより好ましく、１０組
以上積層された構造であることが特に好ましく、２０組
以上積層された構造であることが最も好ましい。３組以
上積層されると、釘刺し試験等において発熱量が大きく
なるため、本発明の効果が顕著となる。

【００１８】本発明の電池は、単位電池要素が積層され
て電池ケースに収納されてなるが、最外側に位置する単
位電池要素の電極の集電体が、これより内側に位置する
単位電池要素の電極の集電体の少なくとも１つの厚さよ
りも厚くなっていることを特徴する。好ましくは、最外
側及びそれより１つ内側の電極の集電体の厚さが、これ
より内側に位置する電極の集電体の少なくとも１つの厚
さよりも厚くなっていることである。要するに、例え
ば、平板積層型電池においては、一方又は両方の最外側
に位置する集電体の厚さを厚くする必要があり、通常、
両方の最外側に位置する集電体を厚くするのが好まし
い。また、例えば平板状捲回型電池においては、その最
外周の少なくとも一部を厚くする必要があり、通常、最
外周面積の半分以上、特に、実質的全部を厚くするのが
好ましい。尚、最外側に位置する単位電池要素の電極の
集電体は、これより内側に位置する単位電池要素の電極
の集電体の少なくとも１つの厚さよりも厚くなっていれ
ばよいため、内側に位置する単位電池要素の電極の集電
体のうちには、最外側に位置する単位電池要素の電極の
集電体と同等又はそれ以上の厚さを有するものがあって
もよい。

【００１９】以下にこのような電池の具体例を、図１〜
図３に例示する電池を用いて説明する。

【００２０】図１に例示した電池は、平板積層型電池に
おいて、厚さ方向の最外側（図１中下側）に位置する単
位電池要素の正負極の集電体に、内部に位置する単位電
池要素の集電体よりも厚い金属箔を用いている例であ
る。図１中、符号（１）は正極集電体、（１ａ）は
（１）より厚い正極集電体、（２）は主として正極活物
質と導電性物質とバインダーとから構成される正極材料
層、符号（３）は負極集電体、符号（３ａ）は（３）よ
り厚い負極集電体、（４）は主として負極活物質とバイ
ンダーとから構成される負極材料層、（５）は、セパレ
ータの空隙中にポリマー電解質が存在してなる電解質
層、（４１）は、ラミネートフィルムから構成された平
板状ケース（４０）の金属層、（４２）は金属層（４
１）の両面に配置された合成樹脂層、（１０ａ）、（１
０ｂ）、（１０ｃ）は単位電池要素である。

【００２１】図１においては、最外側の単位電池要素
（１０ａ）における正極集電体（１ａ）及び負極集電体
（３ａ）は、電池要素（１０）の最外側の電極及びそれ
より１つ内側の電極の集電体をそれぞれ構成しており、
これらの集電体の厚さは、それより内側に存在する他の
正極集電体（１）及び（３）のいずれよりも厚く形成さ
れている。図１に例示した電池の場合、図示された下側
には、電池要素として正極が位置しているが、負極を位
置させてもよい。また、上記の集電体が厚く形成された
電池要素は、図示が省略された上側にも形成するのが好
ましい。そして、電池要素（１０）の最上面と最下面と
を同極にしても異極にしてもよい。これらは、図２〜図
３に例示する電池においても同じである。

【００２２】図２に例示した電池は、平板積層型電池に
おいて、厚さ方向の最外側（図中下側）に位置する単位
電池要素の集電体と、内部に位置する単位電池要素の集
電体の厚みとは同一であるが、最外側に位置する単位電
池要素の集電体に別の金属箔を重ねることにより、集電
体を厚く形成している例である。図２中、符号（１１）
は正極集電体に接触して重ねられた金属箔である。図２
においては、金属箔（１１）を正極集電体（１）に接し
て積層することによって、電池要素（１０）の最外側の
電極の集電体（１ａ）を構成しており、集電体（１ａ）
の厚さは、内側に存在する他の正極集電体（１）及び
（３）のいずれよりも厚くなっている。図２に例示する
電池は、図１に例示する電池に比し、単位電池要素それ
ぞれの集電体の厚さが同一となる分、積層された電池要
素の最外側と内部で単位電池要素が共通の形状を有する
こととなり、製造上の管理が容易になる利点を有する。

【００２３】上記の態様において、追加して重ねる金属
箔（１１）を、活物質がその上に形成された正極集電体
（１）と同一材料とすれば、接触電位差が発生しないの
で好ましい。

【００２４】図３に例示した電池は、平板捲回型電池に
おいて、捲き回されている集電体の厚みは同一である
が、厚さ方向の最外側（図中上側）に位置する集電体に
金属箔を重ねることにより、最外側に位置する集電体を
厚く形成している例である。図３中、符号（１１）は、
正極集電体に薄膜部材（６０ａ）、（６０ｂ）を介して
複数（この場合２）枚重ねられた金属箔である。金属箔
（１１）は、正極集電体（１）が延長されてなり、正極
集電体（１）と同じ材質である。金属箔（１１）は、正
極集電体（１）の端部に正極材料層（２）の未形成部を
形成しておき、該部分を折り返す（周回させる）等して
重ねることによって形成される。薄膜部材（６０ｂ）
は、電解質層（５）が延長されてなり、電解質層と同じ
材質である。薄膜部材（６０）、（６０ａ）は、電解質
層に用いられているセパレータを折り返す（周回させ
る）等して重ね合わせることによって形成される。図３
においては、正極集電体（１）の端部を延長して折り返
して、電池要素（１０）の最外側の集電体部分を、それ
より内側に存在する他の集電体部分よりも厚くしてい
る。尚、図３においては、金属箔（１１）を複数枚積層
しているが、１枚積層するだけでもよい。また、電気的
に接続されている限り、金属箔（１１）を正極集電体
（１）を別体とすることもできる。また、図３において
は、正極集電体（１）と金属箔（１１）、及び、金属箔
同士の間に薄膜部材（６０ａ）、（６０ｂ）を設けた
が、この薄膜部材を省略することもできる。

【００２５】図３の電池において薄膜部材（６０ａ）、
（６０ｂ）を省略した場合、金属箔（１１）を正極集電
体（１）に接触して重ねて形成し、この厚く形成された
集電体部分に、ケース外部への電流取り出し端子（２
０）を接続することにより下記効果が発生する。すなわ
ち、捲回型電池においては、電池要素が一連の金属箔上
に形成されたものを捲回して積層されている結果、電池
外部への電流取りだし部への電流集中が顕著になるが、
このような電池においては、電池外部への電流取り出し
部を集電体が厚く形成されている部分に設けることによ
り、この部分の電気抵抗を小さくすることができ、電流
集中を緩和できる。この結果、レート特性・パワー特性
が向上する効果も有する。上記のように構成された図１
〜図３に示す電池において、外側に位置する電池要素の
集電体が内部に位置する電池要素の集電体より厚いこと
は、次のように作用する。

【００２６】例えば釘刺し試験において、平板状ケース
（４０）の厚さ方向に所定サイズの釘を侵入させた場
合、平板状ケース（４０）内の電池要素（１０）は変形
・破壊され、正極と負極との間が短絡し、その個所で発
熱が生じる。この際、従来の電池においては、短絡が生
じた電極に存在する活物質により、連鎖的に反応熱が発
生する結果、激しい発熱となり、発煙・発火に結びつ
く。

【００２７】これに対し、本発明の電池においては、上
記のような外部破壊の際は、最初に集電体が厚く形成さ
れている電池要素が破壊される。破壊された電池要素は
正極と負極との間が短絡し、その個所で発熱が生じるが
集電体の厚みが厚いため、これまでの電池と比較して熱
容量が大きく、熱伝導性にも優れている。従って、短絡
によって発生した熱は速やかに吸収、拡散されるため短
絡部の温度上昇が抑制される。温度が活物質の分解温度
以下に抑制されれば連鎖反応は生じず、激しい発煙、発
火には至らない。

【００２８】更なる作用として例えば、外部衝撃試験に
おいて、平板状ケース（４０）に対して金属片を衝突さ
せた場合、衝突箇所、あるいはその内部の電池要素（１
０）は変形・破壊され、正極と負極との間が短絡し、そ
の個所で発熱が生じることがある。この際、従来の電池
においては、短絡が生じた電極に存在する活物質によ
り、連鎖的に反応熱が発生する結果、激しい発熱とな
り、発煙・発火に結びつく。

【００２９】これに対し、本発明の電池においては、金
属片が平板状ケースの平板部等に衝突貫通した場合は、
上述と同様の機構が作用し電池の発煙発火が抑制され
る。また、電池要素の集電体のうち外側に位置する集電
体の厚みが厚くなることにより、衝撃をうける集電体の
厚みが厚く強化される結果、電池内部への貫通確率自体
を減じることができる。さらに、金属片が平板状ケース
の側面に衝突した場合も外側に位置する強化された集電
体が保護壁の役割を果たし、衝撃を受け止めるため電池
内部へのダメージを減少することができる。

【００３０】別なる作用として例えば、加熱試験、過充
電試験において、円筒捲回型電池の温度が上昇した場
合、従来の電池においては、内部での放熱が十分に行わ
れない結果、わずかに発生した熱が蓄熱し温度上昇を引
き起こし、連鎖的に反応熱が発生する結果、激しい発熱
となり、発煙・発火に結びつく。

【００３１】これに対し、本発明の電池においては、外
側の集電体の厚みが厚いため、その分熱伝導特性に優れ
内部の熱を外部に放散しやすい。このため電池の温度上
昇を減じることができ、蓄熱による熱暴走反応の開始を
減じることができる。

【００３２】正極集電体を厚くするには、前述のように
単に厚い集電体を用いてもよいし、複数の導電性箔を積
層して厚くしてもよい。導電性箔を積層する際の正極集
電体の構成は、その厚みが下記条件を満たす限り特に制
限されないが、通常、金属箔や合金箔が使用される。具
体的には、正極集電体と同様の材料が使用されることが
好ましく、アルミニウムが特に好ましい。内部の集電体
に対する厚みの増加幅としては、通常１μｍ以上、好ま
しくは１０μｍ以上、通常２００μｍ以下、好ましくは
１００μｍ以下の範囲である。特に内部の集電体に対し
て２倍以上５倍以下とすることが好ましい。本発明にお
いては、厚くする集電体の総厚みは、２０μｍ以上であ
ることが好ましく、３０μｍ以上であることが特に好ま
しく、５０μｍ以上とすることが最も好ましく、一方、
２５０μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以下
とすることが特に好ましく、８０μｍ以下とすることが
最も好ましい。厚みの増加幅が厚すぎる場合は、相対的
に電極材料層の厚さが薄くなり過ぎる結果、電池全体の
容量が低下し、薄すぎる場合は本発明の効果も不十分と
なり易い。

【００３３】負極集電体の厚さを厚くする場合も、その
方法及び厚みの増加幅は正極集電体のものと同様とすれ
ばよい。すなわち、金属箔を積層して厚みを増加させる
場合は、負極集電体と同様の材料を用いることが好まし
く、銅を用いることが最も好ましい。

【００３４】本発明においては、最外側の電極の集電体
の厚さが、これより内部に位置するいずれの電極の集電
体の厚さよりも厚いことが好ましい。例えば、平板積層
型の電池においては、最外側に位置する電極の集電体を
厚くすることが好ましい。具体的には、最外側の単位電
池要素の２つの電極のうち、最外側に位置する電極の集
電体のみを厚くすることによって実現することができ
る。例えば、捲回型の電池に対しては、少なくとも最外
周一周分の電池要素の集電体が厚く形成されることが好
ましい。具体的には、集電体に予め未塗布部を形成して
おき、これを余分に捲き回することによって実現するこ
とができる。また所定の長さの金属箔を外周部のみ共捲
きすることによって実現することもできる。また、本発
明においては、最外側及びそれより１つ内側に位置する
電極の集電体の厚さを、これより内部に位置するいずれ
の電極の集電体の厚さよりも厚くすることも好ましい。
例えば、平板積層型の電池においては、最外側に位置す
る単位電池要素の２つの電極（正極及び負極）の集電体
の両者を、厚くすることによって実現することができ
る。

【００３５】尚、本発明においては、厚く設けた集電体
を、最外側又は最外側及びその１つ内側のみでなく、電
池要素の内部にまで設けてもよい。集電体の厚みを増加
させる領域を内側の電池要素に設ければ、その分熱容量
及び機械的強度が増加するので、本発明の効果が顕著に
なるが、集電体の厚みの増加は、相対的に電極材料層の
厚さを薄くすることになるため、電池の容量低下を招く
ことになる。このため、厚く設けた集電体を電池要素内
部にまで設ける場合は、集電体の積層数の半分程度にと
どめることが好ましい。厚く設けた集電体は正極、負極
の一方であってもよく、双方に設けても良い。双方に設
ける方が安全性、特性の向上の面からは好ましい。

【００３６】前記図３において説明したように、集電体
の厚み増加部は金属箔により集電体の厚みを増加させる
他に、金属箔以外の薄膜部材（６０）を併せて用いても
良い。従って、本発明において「集電体を厚くする」と
いう場合、それ自体の厚さを増したり、金属箔等を集電
体に積層することによって厚さを増すことのみならず、
上記のように薄膜部材及び金属箔等を積層することによ
り厚さを増すことも含まれる。薄膜部材としては有機、
無機の薄膜が利用でき、その形態としては独立の薄膜フ
ィルムや基板上に、例えば塗布や蒸着、スパッタリング
等により形成された薄膜、集電体上に直接形成された薄
膜を用いることができる。これらの薄膜部材は電子伝導
性であっても電子絶縁性であっても良い。これらの中で
は電子絶縁性平板部材が特に好ましい。電子絶縁性平板
部材の構成材料としては、電子絶縁性を有する限り特に
制限されず、通常、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、塩
化ビニル、塩化ビニリデン等の合成樹脂が使用される。
また、その厚さは、通常０．１μｍ以上、好ましくは１
０μｍ以上、通常２００μｍ以下、好ましくは１００μ
ｍ以下である。これらは独立した薄膜として積層される
ものであっても、接着剤などによってラミネートされた
形態であってもよい。

【００３７】また、薄膜部材（６０）の構成材料は、多
孔性部材であってもよい。多孔性部材の場合は空隙が液
体、特に好ましくは電解液で充填されていることが好ま
しい。液体で充填されていれば、その分熱容量が大きく
なるため本発明の効果が顕著となる。このような電子絶
縁性部材は熱容量、熱伝導性に優れるものであることが
特に好ましい。

【００３８】

【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。なお、以下の諸例にお
いては、次の評価及び試験を行なった。

【００３９】（１）電池容量：Ｃ／２の電流密度で４．
１Ｖまで定電流充電した後、４．１Ｖの電圧でＣ／２５
の電流密度まで定電圧充電することによって充電させた
電池について、０．２Ｃの電流密度で２．７Ｖまで定電
流放電して測定する。尚、１Ｃとは、電池の定格容量を
１時間で放電できるような電流値をいう。

【００４０】（２）外部破壊試験：平板状ケースの厚さ
方向に直径２．５ｍｍの釘を侵入させて電池を破壊さ
せ、その際の挙動を観察する。そして、変化なし（釘が
貫通するのみ）、発煙、発火に区分して評価した。

【００４１】実施例１ 先ず、以下の表１及び２の配合組成に従い、各成分を混
練機により２時間処理して、正極塗料及び負極塗料を調
製した。また、以下の表３の配合組成に従い、各成分を
混合攪拌して溶解し電解質塗料を調製した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】

【表３】

【００４５】次いで、エクストルージョン型のダイコー
タにより、厚さ２０μｍのアルミニウム製タブ付正極集
電体上に正極塗料を、厚さ２０μｍの銅製タブ付負極集
電体上に負極塗料を塗布した後に乾燥し、活物質がバイ
ンダーによって集電体の片面に結着された多孔質膜を得
た。次いで、ロールプレス（カレンダー）により、上記
の各多孔質膜に圧密処理を施した後、所定のサイズに裁
断し、平板状の正極と負極とした。

【００４６】次いで、上記の正極と負極とに電解質塗料
を塗布し、別途に調製した電解質塗料含浸高分子多孔質
フイルムを間に挟んで積層し、９０℃で３０分間加熱す
ることにより電解質を非流動化した。そして、正極、負
極及び非流動性の電解質層を有する平板状の単位電池要
素を得た。

【００４７】次いで、得られた単位電池要素２０個を負
極集電体が上下の最外面となる順序で交互に積層した。
このように積層した単位電池要素を下面から順に、「単
位電池要素１」、「単位電池要素２」・・「単位電池要
素１９」、「単位電池要素２０」と呼ぶ。単位電池要素
１の下面には厚さ２０μｍの銅箔を積層した。単位電池
要素１と２の間には厚さ２０μｍのアルミニウム箔を積
層した。単位電池要素２０の上面には厚さ２０μｍの銅
箔を積層した。単位電池要素１９と２０の間には厚さ２
０μｍのアルミニウム箔を積層した。次に、積層体に電
流を取り出す端子を接続することにより、電池要素とし
た。

【００４８】その後、アルミニウム層とその両面に配置
された合成樹脂層から構成されるラミネートフィルムを
プリフォーム成形した平板状ケースに、上記の組み立て
品を収納して真空シールして平板状電池とした。そし
て、平板状ケースの外側において、正極の端子とラミネ
ートフィルム中のアルミニウム層とを導線で接続した。
得られた電池の評価及び試験結果を表４に示す。

【００４９】比較例１ 実施例１において、アルミニウム箔と銅箔の積層を省略
した以外は、実施例１と同様にして平板状電池を得た。
得られた電池の評価及び試験結果を表４に示す。

【００５０】実施例２ 実施例１において、単位電池要素の積層順序を正極が上
下の最外面となる順序で交互に積層した。単位電池要素
１の下面には厚さ２０μｍのアルミニウム箔を２枚積層
した。単位電池要素１と２の間には厚さ３５μｍの銅箔
を積層した。単位電池要素２０の上面には厚さ２０μｍ
のアルミニウム箔を２枚を積層した。単位電池要素１９
と２０の間には厚さ３５μｍの銅箔を積層した。それ以
外は、実施例１と同様にして平板状電池を得た。

【００５１】実施例３ 実施例１において、厚さ２０μｍのアルミニウム製タブ
付正極集電体を厚さ４０μｍのアルミニウム製タブ付正
極集電体に、厚さ２０μｍの銅製タブ付負極集電体を厚
さ３５μｍの銅製タブ付負極集電体に変更した。アルミ
ニウム箔と銅箔の積層は省略された。それ以外は、実施
例１と同様にして平板状電池を得た。

【００５２】

【表４】

【００５３】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、電池性能
を損なわずして、外部破壊試験などにおける安全性が高
められた電池が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池の一例の要部の模式的説明図

【図２】本発明の電池の他の一例の要部の模式的説明図

【図３】本発明の電池の他の一例の要部の模式的説明図

【図４】積層された電池要素のタブ構造の説明図

【図５】積層され且つ平板状ケースに収納された電池要
素の端子構造の説明図

【図６】電池の外観の一例の説明図

【符号の説明】

１：正極集電体 １ａ：厚くした正極集電体 ２：正極材料層 ３：負極集電体 ３ａ：厚くした負極集電体 ４：負極材料層 ５：電解質層 ６：電極タブ ７：電極タブ １０：電池要素 １１：金属箔 ２０：取り出し端子 ３０：取り出し端子 ４０：平板状ケース ４１：金属層 ４２：合成樹脂層 ６０：薄膜部材

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 集電体と電極材料層とから形成される電
   極と、電解質層とを有する単位電池要素が積層されてケ
   ースに収納されてなる電池において、最外側に位置する
   電極の集電体の厚さが、これより内側に位置する電極の
   集電体の少なくとも１つの厚さよりも厚いことを特徴と
   する電池。
2. 【請求項２】 最外側及びそれより１つ内側に位置する
   電極の集電体の厚さが、これより内側に位置する電極の
   集電体の少なくとも１つの厚さよりも厚いことを特徴と
   する請求項１に記載の電池。
3. 【請求項３】 最外側に位置する電極の集電体の厚さ
   が、これより内側に位置するいずれの電極の集電体の厚
   さよりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の電池。
4. 【請求項４】 最外側及びそれより１つ内側に位置する
   電極の集電体の厚さが、これより内側に位置するいずれ
   の電極の集電体の厚さよりも厚いことを特徴とする請求
   項２に記載の電池。
5. 【請求項５】 厚く形成された集電体が、導電性箔を複
   数枚積層することにより形成されてなることを特徴とす
   る請求項１乃至４のいずれかに記載の電池。
6. 【請求項６】 単位電池要素が捲回されることによって
   積層されており、かつケース外部への電流の取り出し端
   子が、厚く形成された集電体部分に接続されてなること
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電池。
7. 【請求項７】 厚く形成された集電体の厚みが２０μｍ
   以上であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか
   に記載の電池。
8. 【請求項８】 電解質層が非流動性電解質より形成され
   ることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の
   電池。
9. 【請求項９】 単位電池要素がリチウム二次電池である
   ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の電
   池。