JP2008171579A - リチウムイオン二次電池およびリチウムイオン二次電池の組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】 質量当たりのエネルギー密度が大きく、正極端子および負極端子の配置の自由度も大きなリチウムイオン二次電池と、該リチウムイオン二次電池を複数有する組電池を提供する。
【解決手段】 シート状正極とシート状負極とがセパレータを介して渦巻状に巻回されてなる円筒状の巻回電極体、および非水電解液が、ラミネートフィルム外装体に収容され、該ラミネートフィルム外装体の両端が溶着封止されており、上記シート状正極と接続した平板状の正極端子が、上記ラミネートフィルム外装体の片端から取り出され、かつ上記シート状負極と接続した平板状の負極端子が、上記ラミネートフィルム外装体の他端から取り出されていることを特徴とするリチウムイオン二次電池と、該リチウムイオン二次電池を複数、並列または直列に接続した組電池である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、円筒状の巻回電極体をラミネートフィルム外装体内に収容してなるリチウムイオン二次電池と、該リチウムイオン二次電池により構成される組電池に関するものである。

近年、ラミネートフィルム外装体を用いたラミネート形リチウムイオン二次電池が、自動車用から携帯電話用まで広く用いられている。ラミネート形リチウムイオン二次電池は外装体に金属缶を用いないために形状自由度が大きく、特に薄形電池の作製が可能であり、また外装体の質量が金属缶よりも軽いことから、電池の質量当たりのエネルギー密度を高めることも可能であり、このような特性を生かして、携帯電話用の電池など各種薄形製品への適用が一般的に行われている。

上記のような薄形化を目的としているラミネート形リチウムイオン二次電池は、複数のシート状正極と、複数のシート状負極とを、セパレータを介して順次重ねて構成した積層電極体や、シート状正極とシート状負極とをセパレータを介して重ね合わせ、更に渦巻状に巻回し、更に押しつぶして扁平状にした巻回電極体を、ラミネートフィルム外装体に収容し、非水電解液を注入した後にラミネートフィルム外装体を溶着封止してなるものが一般的である。そして、外部の機器などとの接続のために、シート状正極と接続した正極端子、およびシート状負極と接続した負極端子が、ラミネートフィルム外装体の外部に取り出されている（例えば、特許文献１）。

他方、シート状正極とシート状負極とをセパレータを介して重ね合わせ、更に渦巻状に巻回した断面略円形の巻回電極体を用いたリチウムイオン二次電池の外装体としては、円筒形などの金属缶を用いることが一般的であるが、一部、ラミネートフィルム外装体を用いた電池も提案されている（特許文献２）。

特開２０００−２３５８５１号公報 特開２０００−１８２５７４号公報

ところで、ラミネート形リチウムイオン二次電池では、例えば平板状の正極端子や負極端子を用い、これら端子の断面積を大きくして抵抗を小さくすることが、電流の取り出し効率を高める観点から好ましい。ところが、現在のラミネート形リチウムイオン二次電池として汎用されている薄形電池においては、その形態上、平板状の正極端子と平板状の負極端子を用いた場合、これら両端子が同一平面に属しないように配置することは困難である。

このように、現在汎用されている薄形のラミネート形リチウムイオン二次電池では、正極端子と負極端子の配置に自由度が小さいため、このような電池を用いる機器における正極端子および負極端子の配置の自由度も小さくなり、他方、上記機器において正極端子と負極端子とを特殊な配置にした場合には、ラミネート形リチウムイオン二次電池の端子と機器の端子とをリード体などを用いて接続する必要が生じてしまう。電池と別体のリード体の使用は、電池と機器との接続を煩雑にする他、リード体によって抵抗が大きくなるため、電流の取り出し効率の低下も引き起こしてしまう。

また、質量当たりのエネルギー密度が大きなラミネート形リチウムイオン二次電池を複数組み合わせて組電池を構成することで、更なる高エネルギー密度化を図ることも検討されているが、上記の通り、薄形のラミネート形リチウムイオン二次電池では、正極端子と負極端子の配置に自由度が小さいため、電池同士の接続には、電池と別体のリード体などを用いる必要がある。

このようなことから、質量当たりのエネルギー密度を高め得るラミネート形リチウムイオン二次電池において、電流の取り出し効率を低下させることなく、正極端子および負極端子の配置の自由度を高めて、使用される機器との接続や、複数の電池を組み合わせて組電池を構成する際の接続を、より簡便にし得る技術の開発が求められる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、質量当たりのエネルギー密度が大きく、正極端子および負極端子の配置の自由度も大きなリチウムイオン二次電池と、該リチウムイオン二次電池を複数有する組電池を提供することにある。

上記目的を達成し得た本発明のリチウムイオン二次電池は、シート状正極とシート状負極とがセパレータを介して渦巻状に巻回されてなる円筒状の巻回電極体、および非水電解液が、ラミネートフィルム外装体に収容され、該ラミネートフィルム外装体の両端が溶着封止されており、上記シート状正極と接続した平板状の正極端子が、上記ラミネートフィルム外装体の片端から取り出され、かつ上記シート状負極と接続した平板状の負極端子が、上記ラミネートフィルム外装体の他端から取り出されており、正極端子の幅、負極端子の幅、正極端子側の溶着封止部の長さ、および負極端子側の溶着封止部の長さを、それぞれＡ（ｍｍ）、Ｂ（ｍｍ）、Ｃ（ｍｍ）およびＤ（ｍｍ）としたときに、ＡがＣの２５％以上であり、かつＢがＤの２５％以上であることを特徴とするものである。

すなわち、本発明のリチウムイオン二次電池は、巻回電極体の収容部が円筒形状を有している。そのため、平板状の正極端子と平板状の負極端子とを、同一平面に属するように配置したり、正極端子と負極端子と任意の角度でずらして配置したりすることが容易である。よって、本発明のリチウムイオン二次電池では、適用する機器や組電池とする際の各電池の配列に合わせて、幅の広い正極端子および負極端子を配置することができ、別体のリード体などを用いることなく、機器と接続したり、電池同士を接続したりすることができるため、電流の取り出し効率を高めることができる。

更に、本発明のリチウムイオン二次電池は、金属缶外装体に比べて軽量のラミネートフィルム外装体を用いているため、質量当たりのエネルギー密度も大きくすることができる。

また、上記のような本発明のリチウムイオン二次電池を複数、直列または並列に接続してなる組電池であって、隣接する２つのリチウムイオン二次電池の電気的接続が、一方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子と他方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子との直接の接続によりなされている組電池も、本発明に含まれる。

本発明によれば、質量当たりのエネルギー密度が大きく、電流の取り出し効率が高く、正極端子および負極端子の配置の自由度も大きなリチウムイオン二次電池と、該リチウムイオン二次電池を複数有する組電池を提供することができる。

以下、図面を用いて本発明のリチウムイオン二次電池の詳細を説明する。図１は本発明のリチウムイオン二次電池の一例を模式的に示す斜視図であり、図２は図１のリチウムイオン二次電池の平面図である。

リチウムイオン二次電池１０は、円筒状のラミネートフィルム外装体２０内に、シート状正極とシート状負極とをセパレータを介して積層して渦巻状に巻回した円筒状の巻回電極体および非水電解液を収容しており、ラミネートフィルム外装体２０両端の溶着封止部２１、２２において、ラミネートフィルムを溶着することで封止されている。そして、巻回電極体収容部２３は、その横断面が略円形（真円形を含む）である。

図１および図２中、３０は正極端子、３１は負極端子であり、いずれも平板状で、ラミネートフィルム外装体２０内において、それぞれシート状正極、シート状負極と、直接またはリード体などを介して接続されている。

本発明のリチウムイオン二次電池１０は、柔軟性を有するラミネートフィルム外装体２０を用いていることから、巻回電極体収容部２３の両端側の正極端子収容部２４および負極端子収容部２５を折り曲げることが可能であり、これにより、正極端子３０および負極端子３１の向きを容易に変えることができる。そのため、本発明のリチウムイオン二次電池は、適用する機器との接続やリチウムイオン二次電池同士の接続に、別体のリード体などを介することなく、正極端子および負極端子を直接利用することができる。

また、図３、図４および図５には、本発明のリチウムイオン二次電池を複数用いて構成した組電池の一例を模式的に示している。図３〜図５において、（ａ）は組電池の前面図、（ｂ）は背面図である。

図３の組電池１００は、図１および図２に示したものと同じ態様の３個のリチウムイオン二次電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃを一列に配置して構成したものである。図３の組電池を構成している３個のリチウムイオン二次電池１０ａ、１０ｂ、１０ｃでは、平板状の正極端子３０と平板状の負極端子３１とが、略同一平面（同一平面を含む）に属するように配置されている。そして、組電池１００の前面［図３中（ａ）］では、リチウムイオン二次電池１０ａの正極端子収容部２４ａが図中右向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１０ｂの負極端子収容部２５ｂが図中左向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１０ａの正極端子３０ａとリチウムイオン二次電池１０ｂの負極端子３１ｂとが直接接続されている。更に、組電池１００の背面［図３中（ｂ）］では、リチウムイオン二次電池１０ｂの正極端子収容部２４ｂが図中左向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１０ｃの負極端子収容部２５ｃが図中右向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１０ｂの正極端子３０ｂとリチウムイオン二次電池１０ｃの負極端子３１ｃとが直接接続されている。

図３に示すように、リチウムイオン二次電池を一列に配置して組電池を構成する場合には、平板状の正極端子と平板状の負極端子とを、略同一平面（同一平面を含む）に属するように配置したリチウムイオン二次電池を用いることで、隣り合うリチウムイオン二次電池同士の電気的接続に際し、一方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子と、他方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子とを、これら正極端子や負極端子の長さをより短くしつつ、直接接続することができる。

また、図４の組電池１０１は、正極端子３０と負極端子３１とを６０°ずらして配置してなる３個のリチウムイオン二次電池１１ａ、１１ｂ、１１ｃを、俵積みの要領で配置して構成したものである。組電池１０１の前面［図４中（ａ）］では、リチウムイオン二次電池１１ａの正極端子収容部２４ａが図中右向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１１ｂの負極端子収容部２５ｂが図中左向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１１ａの正極端子３０ａとリチウムイオン二次電池１１ｂの負極端子３１ｂとが直接接続されている。更に、組電池１０１の背面［図４中（ｂ）］では、リチウムイオン二次電池１１ｂの正極端子収容部２４ｂが図中右斜め上向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１１ｃの負極端子収容部２５ｃが図中左斜め下向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１１ｂの正極端子３０ｂとリチウムイオン二次電池１１ｃの負極端子３１ｃとが直接接続されている。

図４に示すように、複数のリチウムイオン二次電池を俵積みの要領で配置して組電池を構成する場合には、正極端子３０と負極端子３１とを６０°ずらして配置したリチウムイオン二次電池を用いることで、隣り合うリチウムイオン二次電池同士の電気的接続に際し、一方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子と、他方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子とを、これら正極端子や負極端子の長さをより短くしつつ、直接接続することができる。

更に、図５の組電池１０２は、正極端子３０と負極端子３１とを９０°ずらして配置してなる４個のリチウムイオン二次電池１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを、横２列、縦２列に積み重ねて構成したものである。組電池１０２の前面［図５中（ａ）］では、リチウムイオン二次電池１２ａの正極端子収容部２４ａが図中下向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１２ｃの負極端子収容部２５ｃが図中上向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１２ａの正極端子３０ａとリチウムイオン二次電池１２ｃの負極端子３１ｃとが直接接続されている。そして、組電池１０２の背面［図５中（ｂ）］では、リチウムイオン二次電池１２ｂの正極端子収容部２４ｂが図中右向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１２ａの負極端子収容部２５ａが図中左向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１２ｂの正極端子３０ｂとリチウムイオン二次電池１２ａの負極端子３１ａとが直接接続されている。更に、リチウムイオン二次電池１２ｄの負極端子収容部２５ｄが図中右向きに折り曲げられ、また、リチウムイオン二次電池１２ｃの正極端子収容部２４ｃが図中左向きに折り曲げられており、リチウムイオン二次電池１２ｄの負極端子３１ｄとリチウムイオン二次電池１２ｃの正極端子３０ｃとが直接接続されている。

図５に示すように、複数のリチウムイオン二次電池を複数列で積み重ねて組電池を構成する場合には、正極端子３０と負極端子３１とを９０°ずらして配置したリチウムイオン二次電池を用いることで、隣り合うリチウムイオン二次電池同士の電気的接続に際し、一方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子と、他方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子とを、これら正極端子や負極端子の長さをより短くしつつ、直接接続することができる。

また、本発明のリチウムイオン二次電池は、正極端子と負極端子とを６０°や９０°以外の角度でずらして配置することも可能であり、上記のように組電池とする場合の他、リチウムイオン二次電池を使用する機器の端子に応じて、正極端子と負極端子とのずれの角度を設定することもできる。

なお、図２に示すように、リチウムイオン二次電池１０における正極端子３０の幅をＡ（ｍｍ）、正極端子３０側の溶着封止部２１の長さをＣ（ｍｍ）としたとき、正極端子３０の幅Ａは溶着封止部２１の長さＣの２５％以上であり、これにより、正極からの電流の取り出し効率を高めることができる。また、正極端子３０の幅Ａと、ラミネートフィルム外装体２０における巻回電極体収容部２３の横断面の径Ｆ（ｍｍ）（図２参照）との関係をＡ＜Ｆとし、かつ正極端子３０の幅Ａを溶着封止部２１の長さＣの６０％以下とすることが好ましく、このように調節することで、溶着封止部２１でのシール性を良好にすることができる。

更に、図２に示すように、リチウムイオン二次電池１０における負極端子３１の幅をＢ（ｍｍ）、負極端子３１側の溶着封止部２２の長さをＤ（ｍｍ）としたとき、負極端子３１の幅Ｂは溶着封止部２２の長さＤの２５％以上であり、これにより、負極からの電流の取り出し効率を高めることができる。また、負極端子３１の幅Ｂと、ラミネートフィルム外装体２０における巻回電極体収容部２３の横断面の径Ｆ（ｍｍ）との関係をＢ＜Ｆとし、かつ負極端子３１の幅Ｂを溶着封止部２２の長さＤの６０％以下とすることが好ましく、このように調節することで、溶着封止部２２でのシール性を良好にすることができる。

なお、リチウムイオン二次電池では、ラミネートフィルム外装体２０の端部から巻回電極体収容部２３の端までの長さをＥ（ｍｍ）（図１の点線部）、ラミネートフィルム外装体２０における巻回電極体収容部２３の横断面の径をＦ（ｍｍ）としたとき、ＥとＦとの比Ｅ／Ｆは、ラミネートフィルム外装体端部を溶着封止の際のゆとりを考慮すると、０．７以上であることが好ましく、溶着封止の作業性をより高める観点からは、０．８以上であることがより好ましい。また、Ｅ／Ｆの値が上記所定値となるように電池を構成することで、正極端子収容部および負極端子収容部の折り曲げによる正極端子および負極端子の向きの変更を容易にして、組電池とする場合のリチウムイオン二次電池同士の接続や、リチウムイオン二次電池と適用機器との接続をより容易にすることができる。

ただし、Ｅ／Ｆの値が大きすぎると、正極端子および負極端子（または、電池内において、正極端子と正極とを接続するリード体や、負極端子と負極とを接続するリード体）を長くする必要が生じることから抵抗の増大を引き起こす虞があり、また、発電要素である巻回電極体が収容されていない箇所の容積が増大することから、電池のエネルギー密度が低下することもある。そのため、Ｅ／Ｆの値は、１．３以下であることが好ましく、１．２以下であることがより好ましい。

また、組電池とする場合のリチウムイオン二次電池同士の接続や、リチウムイオン二次電池と適用機器との接続をより容易にする観点からは、ラミネートフィルム外装体の外部に突出している正極端子の長さおよび／または負極端子の長さを、３ｍｍ以上とすることが好ましい。他方、ラミネートフィルム外装体の外部に突出している正極端子の長さおよび／または負極端子の長さは、２０ｍｍ以下とすることが好ましい。

なお、本発明のリチウムイオン二次電池は、円筒状の巻回電極体を用いて構成したものであり、巻回電極体収容部２３の横断面が円形または略円形であるが、上記横断面が略円形であり、真円形から少しずれた形状の場合には、巻回電極体収容部２３の横断面の径Ｂは、該横断面のうち、最も長い径と最も短い径との平均値として求めればよい。

また、リチウムイオン二次電池では、電池容量（理論容量）をＣａ（Ａｈ）としたとき、正極端子の幅Ａ（ｍｍ）と正極端子の厚みＧ（ｍｍ）と電池容量Ｃａとが、Ａ×Ｇ／Ｃａ＝０．５〜２．０の関係にあり、かつ負極端子の幅Ｂ（ｍｍ）と負極端子の厚みＨ（ｍｍ）と電池容量Ｃａとが、Ｂ×Ｈ／Ｃａ＝０．５〜２．０の関係にあるようにすることが好ましく、リチウムイオン二次電池をこのように構成することで、電池の重負荷放電特性を高め、また、端子での発熱などのトラブルの発生も抑制することができる。

リチウムイオン二次電池を構成するシート状正極は、例えば、正極活物質、導電助剤およびバインダなどを含有する正極合剤からなる層（正極合剤層）を、集電体の片面または両面に形成したものが使用できる。

正極活物質としては、例えば、ＬｉＣｏＯ_２などのリチウムコバルト酸化物、ＬｉＭｎ_２Ｏ_４などのリチウムマンガン酸化物、ＬｉＮｉＯ_２などのリチウムニッケル酸化物で例示されるリチウム複合酸化物が好適に用いられる。これら活物質のＣｏ、ＭｎまたはＮｉは、それぞれ他の元素で置換されていてもよい。また、これらの活物質は１種単独で使用してもよく、２種以上を併用しても構わない。

正極の集電体としては、アルミニウム箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、１５〜３０μｍであることが好ましい。

正極を作製するにあたっては、上記の正極活物質と、黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤と、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのバインダなどを含む正極合剤を、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）などの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を正極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により正極活物質含有層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係る正極の作製方法は上記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。

シート状正極における正極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、正極合剤層における各構成成分の含有量は、正極活物質：９０〜９８質量％、導電助剤：１〜５質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。

外部端子としての正極端子には、使用機器との接続の容易さなどの関係から、アルミニウムまたはアルミニウム合金製のものを用いることが好ましい。正極端子の厚みは、５０〜３００μｍが好適である。すなわち、正極端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、正極端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、正極端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の溶着封止部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、正極端子とラミネートフィルム外装体との接着強度を高めるために、正極端子における溶着封止部に位置することが予定される箇所に、予め樹脂製の接着層を設けてもよい。

シート状正極と正極端子の接続は、シート状正極の集電体と正極端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、アルミニウム製のリード体を介してシート状正極の集電体と正極端子とを接続することで行うこともできる。アルミニウム製のリード体の厚みは、正極端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に正極集電体であるアルミニウム箔が薄く、外部端子である正極端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。

シート状正極における集電体または該集電体に接続したアルミニウム製のリード体と、正極端子との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。

リチウムイオン二次電池を構成するシート状負極は、例えば、負極活物質およびバインダなどを含有する負極合剤からなる層（負極合剤層）を、集電体の片面または両面に形成したものが使用できる。

負極活物質としては、例えば、リチウムイオンをドープ、脱ドープ可能な黒鉛類、熱分解炭素類、コークス類、ガラス状炭素類などの炭素材を使用するのが好ましい。

負極の集電体としては、銅箔が好適である。集電体の厚みは、電池の大きさや容量にもよるが、例えば、８〜２０μｍであることが好ましい。

負極を作製するにあたっては、上記の負極活物質と、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレンなどのバインダと、必要に応じて黒鉛、アセチレンブラック、カーボンブラックなどの導電助剤などを含む負極合剤を、ＮＭＰなどの溶剤を用いて均一に分散させたペースト状やスラリー状の組成物を調製し（バインダは、溶剤に溶解していてもよい）、この組成物を負極集電体上に塗布して乾燥し、必要に応じてプレス処理により負極活物質含有層の厚みや密度を調整する方法が採用できる。ただし、本発明に係る負極の作製方法は上記の方法に限られず、他の方法を採用しても構わない。

シート状負極における負極合剤層の厚みは、片面あたり、３０〜１００μｍとすることが好ましい。また、負極合剤層における各構成成分の含有量は、負極活物質：９０〜９８質量％、バインダ：１〜５質量％とすることが好ましい。また、負極に導電助剤を用いる場合には、負極合剤層中の導電助剤の含有量は、１〜５質量％とすることが好ましい。

外部端子としての負極端子には、ニッケル、ニッケルメッキをした銅、ニッケル−銅クラッドなどの金属の箔やリボンなどが好ましい。また、負極端子の厚みは、正極端子と同様に５０〜３００μｍが好ましい。すなわち、負極端子の厚みを５０μｍ以上にすることによって、負極端子溶接時の切断の防止、並びに引っ張りおよび折り曲げによる断裂の防止を図ることができる。また、負極端子の厚みを３００μｍ以下にすることによって、ラミネートフィルム外装体の溶着封止部に厚み方向の隙間が生じるのを防止することができる。なお、負極端子とラミネートフィルム外装体との接着強度を高めるために、負極端子における溶着封止部に位置することが予定される箇所に、予め樹脂製の接着層を設けてもよい。

シート状負極と負極端子の接続は、シート状負極の集電体と負極端子とを直接接続することで行ってもよいが、例えば、銅製のリード体を介してシート状負極の集電体と負極端子とを接続することで行うこともできる。銅製のリード体の厚みは、負極端子と同様に、５０〜３００μｍであることが好ましい。このようなリード体は、特に負極集電体である銅箔が薄く、外部端子である負極端子と直接接続するには強度が不足するような場合に用いることが好ましい。

シート状負極における集電体または該集電体に接続した銅製のリード体との接続方法としては、例えば、抵抗溶接、超音波溶接、レーザー溶接、カシメ、導電性接着剤による方法など、各種の方法を採用することができるが、超音波溶接が特に適している。

リチウムイオン二次電池に係るセパレータとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンとポリプロピレンの融合体、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどで構成された多孔質フィルムや不織布が挙げられる。セパレータの厚みは１０〜５０μｍであることが好ましく、空孔率は３０〜７０％であることが好ましい。また、多孔質フィルムと不織布とを重ねるなど、複数枚のセパレータを用いることにより、短絡を防止する効果を高め、電池の信頼性をより向上させることができる。

非水電解液としては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート、メチルエチルカーボネート、プロピレンカーボネート、エチレンカーボネート（ＥＣ）などの有機溶媒に、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、ＬｉＡｓＦ_６、ＬｉＣＦ_３ＳＯ_３などの溶質を溶解した溶液が挙げられる。また、上記の溶液に、樹脂、架橋剤を混合してゲル状化若しくは固形化させたものを非水電解液に用いても構わない。

本発明のリチウムイオン二次電池は、例えば、以下の方法により製造される。まず、シート状正極とシート状負極とを、セパレータを介して重ね合わせ、渦巻状に巻回して、円筒状の巻回電極体とする。次に、この巻回電極体を円筒状のラミネートフィルム外装体に挿入する。

リチウムイオン二次電池に係る外装体としては、例えば、外装樹脂層／金属層／熱溶着性樹脂層からなる３層構造のラミネートフィルムで構成された外装体を用いることができる。ラミネートフィルムにおける外装樹脂層としては、ナイロンフィルム、ポリエステルフィルムなどが、金属層としてはアルミニウムフィルムなどが、熱溶着性樹脂層としては変性ポリオレフィンフィルムなどが挙げられる。

本発明で使用するラミネートフィルム外装体は、例えば、方形のラミネートフィルムの対向する両端を重ね合わせて溶着して円筒状にしたものであるが、このとき、外装体の上記溶着部分の幅を広くすると、外装体が大きくなり、電池の体積や質量が増加するため、上記溶着部分の幅は、３ｍｍ以上で１０ｍｍ程度までとすることが好ましい。

なお、例えば、特開平７−１３２９４９号公報、特開平７−１３２９５０号公報、特開平８−９１３９７号公報、特開平８−１０４３４０号公報、特開平８−１５１０５９号公報などに開示の方法により製造した円筒状のラミネートフィルム外装体であれば、上記溶着部分におけるラミネートフィルムの重なりをなくすことができる。本発明の電池には、このようなラミネートフィルム外装体を用いることもできる。

ラミネートフィルム外装体の内径は、巻回電極体の外径よりも長くしないと巻回電極体を挿入できないが、長くしすぎると後記の減圧下での溶着封止後に電池にシワが入ってしまう。ラミネートフィルム外装体へ巻回電極体を挿入する際の作業性と、電池の信頼性確保の観点からは、ラミネートフィルム外装体の内径を、巻回電極体の外径よりも０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下長くすることが好ましく、減圧下での溶着封止後の電池の外観などをより高める観点から、ラミネートフィルム外装体の内径を、巻回電極体の外径よりも０．７ｍｍ程度長くすることが、より好ましい。また、後述する内圧変化による膨れのコントロールの点からも、ラミネートフィルム外装体の内径と巻回電極体の外径との上記関係は重要となる。

上記のようなラミネートフィルム外装体に巻回電極体を挿入後、ラミネートフィルム外装体のいずれか一方の端部を、端子（正極端子または負極端子）を挟みつつ溶着封止する。その後、ラミネートフィルム外装体の溶着していない側の端部から非水電解液を外装体内に注入する。

非水電解液の注入後には、非水電解液を電極およびセパレータに染み込ませた後、外装体内を減圧して外装体の開口端を溶着封止する。また、非水電解液の注入後、外装体内を減圧し、その後一旦常圧に戻して非水電解液の染み込みを促進してから再度外装体内を減圧しつつ外装体の開口端を溶着封止することにより、作業時間を短縮することができる。

ラミネートフィルム外装体の開口端を溶着封止する際の減圧度が変わると、電池内部の空気の抜け具合が変わると同時に外部から大気圧で電池を押し付ける力が変化する。上記溶着封止時のラミネートフィルム外装体内の気圧は、０．０１ａｔｍ以上とすることが好ましい。ラミネートフィルム外装体内の気圧が低すぎると、電池内部の非水電解液の溶媒が蒸発したり突沸したりして、非水電解液量が減少したり、その組成が変化してしまうことがある。また、非水電解液溶媒の蒸発・突沸により溶着封止部に非水電解液溶媒が付着すると、溶着封止部でのシール性が低下して、電池貯蔵中に液漏れが生じ易くなることがある。

他方、上記溶着封止時のラミネートフィルム外装体内の気圧は、０．３ａｔｍ以下とすることが好ましい。ラミネートフィルム外装体内の気圧が高すぎると、非水電解液の減少は生じないが、電池内部に空気が残存して、電池にたわみが生じたり、電池の負荷特性が低下することがある。この理由は、電極−セパレータ間の気泡が十分に抜けないためであると考えている。

ラミネートフィルム外装体の溶着封止部の幅（図２中、ＩおよびＪ）は、溶着封止部でのシール性をより高める観点から、３ｍｍ以上とすることが好ましい。また、溶着封止部の幅の上限は、例えば１０ｍｍであることが好ましい。

なお、溶着封止部における正極端子および負極端子が介在する部分では、シール強度が低下し易い。そのため、例えば、上述したように、正極端子や負極端子の幅を、溶着封止部の長さの３０〜６０％として、溶着封止部中に正極端子や負極端子が介在しない部分を大きくすることが好ましい。また、溶着封止を行う際に、溶着温度を高めたり、溶着時間を長くしたりすることも、溶着封止部のシール強度を高めるために有効である。

平板状の正極端子と平板状の負極端子とを、任意の角度（例えば、６０°や９０°）でずらして電池を構成するには、例えば、端子と電極の集電体とをリード体を介して接続する場合ではリード体の溶接位置を調節することで、正極端子と負極端子とを容易にずらしつつ溶着封止することができる。

ラミネートフィルム外装体の両端の溶着封止の際には、ラミネートフィルム外装体製造時の溶着部分が、溶着封止部のいずれか片端に位置するように溶着することが好ましい。また、ラミネートフィルム外装体製造時の溶着部分については、端子部分と端子の無い部分とに掛からないように位置させることが好ましい。ラミネートフィルム外装体製造時の溶着部分が端子部分と端子の無い部分とに掛かるように位置すると、シール強度が低下したり、溶着封止部の外観が損なわれたりすることがある。

外装体に金属缶を用いた通常の円筒形電池の場合、異常時の安全性を確保するために電流遮断機構や内圧を開放する開裂ベントを設けるのが一般的である。これに対し、本発明のようなラミネート形電池の場合には、シール部分の強度や外装体フィルム自体の強度が低く、内圧上昇時には比較的低圧で開放するため、開裂ベント機構は不要であるが、電流遮断機構の設置は技術的に難しく、市販のラミネート形ポリマー電池でも電流遮断機構は設けられていなかった。しかし、過充電などの異常時に破裂や発火をより高度に防止するには、電流遮断機構が設ける方が好ましい。

ラミネート形電池の場合には、電池内部で発生するガスによる変化が膨れとなって顕在化し、例えば、巻回電極体収容部の径が変化する形で現れる。この形状変化を歪ゲージで検出して情報を発することで、充放電の双方もしくは一方を停止したり、回路を切断して電流を遮断する機構を設けることができる。

歪ゲージとしては、例えば昭和測器社の「Ｎ１１−ＦＡシリーズ」のものを適宜用いることができ、これらの歪ゲージにより、抵抗値の変化を検出しその変化が一定値を越えたときに、回路の遮断などの動作を行わせることで、電流遮断機構をラミネート形電池である本発明のリチウムイオン二次電池に設けることができる。

また、同様に電池の内部でのガス発生による寸法変化による膨れを利用して、電池側面近傍に、先端が電池側を向いた鋭利な突起を設けておき、この突起によって膨れが生じた電池のラミネートフィルム外装体を破り、破裂状態になる以前に内圧を開放する機構を設けることも可能である。

上記の突起による電池内圧を開放する機構は、巻回電極体の外径と、ラミネートフィルム外装体の巻回電極体収容部の内径との差（それぞれの円周の長さの差）を変えることによって発生ガス量と圧力による膨れ寸法を変え、作動までの時間を調節することができる。

この場合、上記の差が小さいと、ゆとりが少なく電池内圧が急激に増大するし、巻回電極体を挿入する際に挿入不良をきたす。また、電池の膨れによる変化率が小さいので、検出精度が落ちる。逆に上記の差が大きすぎると、多少のガスが発生しても電池の内容積のゆとりが大きく、ラミネートフィルム外装体が十分張り切らず、特に、突起でのフィルム突き刺しによる内圧開放を行う場合には、電池の異常反応を早期に停止させることが困難になる。このようなことから、巻回電極体の外径と、ラミネートフィルム外装体の巻回電極体収容部の内径との差は、０．３ｍｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。

本発明の組電池は、本発明のリチウムイオン二次電池を複数、直列または並列に接続したものであって、図３〜図５に示すように、隣接する２つのリチウムイオン二次電池の電気的接続が、一方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子と他方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子との直接の接続によりなされているものである。

組電池において、隣接する２つのリチウムイオン二次電池における端子同士の接続は、例えば、重ね合わせた端子同士を、超音波溶接、レーザー溶接、抵抗溶接などにより溶接したり、カシメや端子に穴を開けてネジ止めなどする手段などにより行うことができる。

なお、図３〜図５は、本発明の組電池の構成や構造（接続方法）の理解を容易にするためのものであって、図示した各電池のサイズや電池間距離は必ずしも正確ではない。本発明の組電池では、隣接するリチウムイオン二次電池同士の電気的接続を、柔軟性のある正極端子収容部や負極端子収容部を折り曲げ、正極端子や負極端子を直接接続することで行う。そのため、図３〜図５では、理解を容易にする目的で電池間距離を比較的大きく示しているが、正極端子収容部、正極端子、負極端子収容部、負極端子の長さをそれぞれ調整したり、更には、正極端子収容部や負極端子収容部の折り曲げの程度を調節することによって、電池間距離を適宜変更することが可能であり、図示したよりも電池間距離を小さくすることもできる。

本発明の組電池を構成するリチウムイオン二次電池の個数には特に制限はなく、図３および図４に示す３個や、図５に示す４個であってもよく、５個以上でもよいし、また２個でもよい。本発明の組電池の用途に応じて、適宜必要とされる個数の電池を組み合わせて組電池を構成すればよい。

なお、組電池を構成するに当たっては、上記の電流遮断機構を有するリチウムイオン二次電池を用いることもできる。この場合、組電池を構成する電池の一部のみ（１個のみなど）が電流遮断機能を有していてもよく、組電池を構成する全ての電池が電流遮断機構を有していてもよい。更に、電流遮断機構を持たないリチウムイオン二次電池で組電池を構成しておき、該組電池の側面を外装材で覆い、該外装材の外側に歪変化を感知する歪ゲージを設置し、かつ該歪ゲージによって上記組電池の寸法変化を測定し、上記寸法変化が所定変化量を超えた時点で上記歪ゲージが発する信号によって、充電および／または放電を停止するか、回路を遮断する電流遮断機構を設けてもよい。

また、組電池を構成するに当たっては、上記の突起による内圧開放機構を有するリチウムイオン二次電池を用いることも可能である。この場合、組電池を構成する電池の一部のみ（１個のみなど）が内圧開放機構を有していてもよく、組電池を構成する全ての電池が内圧開放機構を有していてもよい。

本発明のリチウムイオン二次電池および組電池は、従来公知のリチウムイオン二次電池やその組電池が適用されている各種用途に用いることができる。

以下、実施例に基づいて本発明を詳細に述べる。ただし、下記実施例は本発明を制限するものではなく、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施をすることは、全て本発明の技術的範囲に包含される。

［リチウムイオン二次電池の作製］
実施例１
＜シート状正極の作製＞
正極活物質であるスピネルタイプＬｉＭｎ_２Ｏ_４と層状ＬｉＭｎ_１／３Ｎｉ_１／３Ｃｏ_１／３Ｏ_２とを質量比１：１で混合した活物質９０質量部、電導助剤であるアセチレンブラック５質量部、およびバインダであるポリフッ化ビニリデン５質量部を均一になるように混合して正極合剤とし、更にＮＭＰ１００質量部を加えて混合して、正極合剤含有ペーストを調製した。厚み３０μｍのアルミニウム箔の両面に正極合剤含有ペーストを塗布し、乾燥、プレス、スリットして、幅５４ｍｍ、長さ１５００ｍｍのシート状正極を作製した。ただし、上記正極の作製に当たっては、アルミニウム箔の一部に正極合剤含有ペーストを塗布せずにアルミニウム箔の露出部を残し、その露出部にアルミニウム製のリボンを超音波溶接し、外部端子としての正極端子との接続部分とした。

＜シート状負極の作製＞
負極活物質である黒鉛９５質量部とポリフッ化ビニリデン５質量部と溶剤のＮＭＰ１００質量部とを混合して、負極合剤含有ペーストを調製した。厚み２０μｍの銅箔の両面に負極合剤含有ペーストを塗布し、乾燥、プレス、スリットして、幅５６ｍｍ、長さ１６００ｍｍのシート状負極を作製した。ただし、上記負極の作製に当たっても、銅箔の一部に負極合剤含有ペーストを塗布せずに銅箔の露出部を残し、その露出部に銅製のリボンを超音波溶接し外部端子としての負極端子との接続部分とした。

厚みが２５μｍのポリオレフィン微孔性フィルムをセパレータとし、このセパレータを介して上記シート状正極と上記シート状負極とを重ね合わせて渦巻状に巻回し、直径が２４．５ｍｍの円筒状の巻回電極体を作製した。正極端子にアルミニウム板を、負極端子にＮｉ板を用い、それぞれ、正極、負極からのリード体と超音波溶接により溶接した。なお、正極端子および負極端子は、幅（図２中Ａ、Ｂ）が１０ｍｍで、厚みは０．２ｍｍ、長さは３５ｍｍであり、巻回電極体本体側から１０ｍｍの部分に幅１０ｍｍの接着剤層を設けたものである。

外装体には、ポリエステルフィルム／アルミニウムフィルム／変性ポリオレフィンフィルムからなる厚み１５０μｍの三層構造ラミネートフィルムを準備し、円筒状に成形した。成形時の溶着代は５ｍｍとした。

ラミネートフィルム外装体を所定寸法に切断し、巻回電極体を挿入した。続いて、ラミネートフィルム外装体の正極端子側の端部を溶着封止した。そして、負極端子側の端部（開口部）から、ラミネートフィルム外装体内に非水電解液を注入し、ラミネートフィルム外装体内の気圧を０．１ａｔｍに減圧した後、一旦常圧に戻して非水電解液をセパレータなどに染み込ませ、その後ラミネートフィルム外装体内の気圧を０．１ａｔｍにしつつ負極端子側の端部を溶着封止した。なお、正極端子側、負極端子側とも、溶着封止部の幅（図２中、ＩおよびＪ）は５ｍｍとし、溶着封止部の長さ（図２中、ＣおよびＤ）は４０ｍｍとし、巻回電極体収容部の横断面の径（図２中、Ｆ）は２５ｍｍとした。また、非水電解液には、ＬｉＰＦ_６を、ＥＣとＤＭＥとの混合溶媒（体積比３０：７０）に１．０Ｍの濃度で溶解させたものを用いた。以上のようにして、図１および図２に示す構成のリチウムイオン二次電池を得た。

実施例２〜１２、比較例１
正極端子および負極端子の幅Ａ、Ｂ、並びに正極端子および負極端子の厚みＧ、Ｈを、表１および表２に示すようにした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

実施例１〜１２および比較例１のリチウムイオン二次電池は、いずれも質量が８６ｇであり、電池容量が２．６Ａｈであった。

比較例２
ラミネートフィルム外装体に代えて金属製の外装缶を用い、実施例１と同じ巻回電極体および非水電解液を用いて、外径２６ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒形リチウムイオン二次電池を作製した。比較例２のリチウムイオン二次電池は、質量が８８ｇであり、電池容量は実施例１のリチウムイオン二次電池などと同じ２．６Ａｈであった。

比較例３
正極端子と負極端子とを、ラミネートフィルム外装体の同じ片端から取り出すようにし、正極端子および負極端子の幅Ａ、Ｂ、並びに正極端子および負極端子の厚みＧ、Ｈを、表２に示すようにした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。比較例３のリチウムイオン二次電池は、実施例１のリチウムイオン二次電池などと同様に、質量が８６ｇであり、電池容量が２．６Ａｈであった。

比較例４
実施例１と同じ巻回電極体を扁平状に押しつぶして用い、正極端子および負極端子の幅Ａ、Ｂ、並びに正極端子および負極端子の厚みＧ、Ｈを、表２に示すようにした以外は、実施例１と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。比較例４のリチウムイオン二次電池は、実施例１のリチウムイオン二次電池などと同様に、質量が８６ｇであり、電池容量が２．６Ａｈであった。

実施例１〜１２および比較例１〜４の各リチウムイオン二次電池について、下記の各評価を行った。これらの結果を表１および表２に併記する。

＜短絡試験＞
実施例１〜１２および比較例１〜４の電池について、１Ｃで４．２Ｖになるまで定電流充電を行い、その後４．２Ｖでの定電圧充電を行った（総充電時間３時間）。充電後の各電池を、２３℃で５ｍΩの抵抗を介して放電し、正極端子または負極端子での発熱の有無を確認した。発熱の有無は、端子付近のセパレータやラミネートフィルム外装体に溶融などの異常が発生するか否かで判断し、発熱の無いものを「正常」と評価し、発熱が確認されたものを「発熱」と評価した。

＜漏液試験＞
実施例１〜１２および比較例１〜４の電池について、温度６０℃、湿度９０％の雰囲気中に２０日放置した後の漏液の有無を目視で観察した。試験は各実施例・比較例１００個について行い、漏液の生じていた個数を調べた。

＜負荷特性＞
実施例１〜１２および比較例１〜４の電池について、上記短絡試験と同じ条件で充電を行い、３Ｃで３Ｖまで放電したときの放電容量（３Ｃ放電容量）と、０．２Ｃで３Ｖまで放電したときの放電容量（０．２Ｃ放電容量）を求め、３Ｃ放電容量を０．２Ｃ放電容量で割って百分率で表したものを、各電池の負荷特性とした。

なお、表１および表２には、Ａ×Ｇ／Ｃａ値およびＢ×Ｈ／Ｃａ値、並びにＣに対するＡの比率およびＤに対するＢの比率も併せて示している。また、比較例２の電池における正極端子および負極端子は、電池の端子部に接続した接続端子を意味している。

表１および表２から明らかなように、実施例１〜１２のリチウムイオン二次電池では、電流の取り出し効率が良好で、短絡試験時に正極端子または負極端子での発熱が無く、負荷特性が優れており、また、溶着封止部のシール性が良好で耐漏液性も優れている。

これに対し、Ｃに対するＡの比率およびＤに対するＢの比率が小さい比較例１の電池では、電流の取り出し効率が悪く、短絡試験時に正極端子または負極端子で発熱が見られ、負荷特性も劣っている。また、ラミネートフィルム外装体の片端から正極端子と負極端子とを取り出した比較例３の電池では、正極端子および負極端子の幅を小さくせざるを得ず、比較例１の電池と同様に、電流の取り出し効率が悪く、短絡試験時に正極端子または負極端子で発熱が見られ、負荷特性も劣っている。そして、比較例３の電池では、端子を取り出した側の溶着封止部のシール性が不良で、漏液の生じた電池個数が多い。更に、金属缶外装体を用いた比較例２の電池では、缶壁との接触や折り曲げ作業性などの関係から、実施例１〜１２の電池の正極端子および負極端子よりも細い端子（別体の接続端子）を使用せざるを得ず、比較例１や比較例３の電池と同様に、電流の取り出し効率が悪く、短絡試験時に正極端子または負極端子で発熱が見られ、負荷特性も劣っている。

また、実施例１のリチウムイオン二次電池について、巻回電極体収容部の径の変化を検出するための歪ゲージと、該歪ゲージによる情報に従って充電電流を遮断する機構とからなる安全機構を設けたものと、上記安全機構を設けていないものとについて、１２Ｖ、３Ｃの条件で過充電試験を行ったところ、上記安全機構を設けていない電池では、異常充電が継続され電池の内容物が噴出する現象が発生したが、上記安全機構を設けた電池では、充電電流が遮断され、膨れは生じたものの内容物の噴出は認められなかった。

実施例１３
正極端子と負極端子とが、６０°ずれるようにしてラミネートフィルム外装体の端部を溶着封止した以外は、実施例４と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

実施例１４
正極端子と負極端子とが、９０°ずれるようにしてラミネートフィルム外装体の端部を溶着封止した以外は、実施例４と同様にしてリチウムイオン二次電池を作製した。

［組電池の作製］
実施例１５〜２６
実施例１のリチウムイオン二次電池３個を水平に配置して、図３に示す構造の組電池を作製した。なお、電池の端子同士の接続は、超音波溶接により行った。

比較例５
比較例１のリチウムイオン二次電池３個を水平に配置して、図３に示す構造の組電池を作製した。なお、電池の端子同士の接続は、超音波溶接により行った。

比較例６
比較例２のリチウムイオン二次電池３個を水平に配置して組電池を作製した。なお、電池同士の接続は、別途接続端子（表２に示す幅および厚みの端子）を使用して直列接続した。

比較例７
比較例３のリチウムイオン二次電池３個を水平に配置して組電池を作製した。なお、電池の端子同士の接続は、超音波溶接により行った。

比較例８
比較例４のリチウムイオン二次電池３個を水平に配置して組電池を作製した。なお、電池の端子同士の接続は、超音波溶接により行った。

実施例１５〜２６および比較例５〜８の組電池について、組電池作製時の作業性を評価した。作業性の良好であったものを「良」、不良であったものを「悪」とした。結果を表３に示す。

表３から分かるように、実施例１〜１２のリチウムイオン二次電池を用いて作製した実施例１５〜２６の組電池では、別途接続端子を使用する必要がなく、組電池作製時の作業性が良好であった。これに対し、金属缶外装体を用いた比較例２の電池を使用して作製した比較例６の組電池は、電池同士の接続に別途接続端子を使用する必要があり、組電池作製時の作業性が不良であった。また、比較例７の組電池は、正極端子と負極端子とをラミネートフィルム外装体の片端から取り出した比較例３の電池を使用して作製していることから、組電池作製時の作業性が不良であった。更に、扁平状の巻回電極体を用いた比較例４の電池を使用して作製した比較例８の組電池は、巻回電極体収容部の形状が歪であることから、組電池作製時の作業性が不良であった。

実施例２７
実施例１３のリチウムイオン二次電池３個を俵積みの要領で配置して、図４に示す構造の組電池を作製した。なお、電池の端子同士の接続は、超音波溶接により行った。

実施例２８
実施例１４のリチウムイオン二次電池４個を２段２列に積み重ねて、図５に示す構造の組電池を作製した。なお、電池の端子同士の接続は、超音波溶接により行った。

正極端子と負極端子とが、６０°ずれるようにしてラミネートフィルム外装体の端部を溶着封止した実施例１３のリチウムイオン二次電池、および正極端子と負極端子とが、９０°ずれるようにしてラミネートフィルム外装体の端部を溶着封止した実施例１４のリチウムイオン二次電池でも、それらに応じた形態で組電池を構成することにより、実施例１〜１２のリチウムイオン二次電池と同様に、別途接続端子を使用することもなく容易に組電池とすることができた。

本発明のリチウムイオン二次電池の一例を模式的に示す斜視図である。 図１のリチウムイオン二次電池の平面図である。 本発明のリチウムイオン二次電池の組電池の一例を示す模式図である。 本発明のリチウムイオン二次電池の組電池の他の例を示す模式図である。 本発明のリチウムイオン二次電池の組電池の他の例を示す模式図である。

符号の説明

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ リチウムイオン二次電池
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ リチウムイオン二次電池
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ リチウムイオン二次電池
２０ ラミネートフィルム外装体
３０ 正極端子
３１ 負極端子
１００、１０１、１０２ リチウムイオン二次電池の組電池

Claims (12)

1. シート状正極とシート状負極とがセパレータを介して渦巻状に巻回されてなる円筒状の巻回電極体、および非水電解液が、ラミネートフィルム外装体に収容され、該ラミネートフィルム外装体の両端が溶着封止されており、
   上記シート状正極と接続した平板状の正極端子が、上記ラミネートフィルム外装体の片端から取り出され、かつ上記シート状負極と接続した平板状の負極端子が、上記ラミネートフィルム外装体の他端から取り出されており、
   正極端子の幅、負極端子の幅、正極端子側の溶着封止部の長さ、および負極端子側の溶着封止部の長さを、それぞれＡ（ｍｍ）、Ｂ（ｍｍ）、Ｃ（ｍｍ）およびＤ（ｍｍ）としたとき、ＡがＣの２５％以上であり、かつＢがＤの２５％以上であることを特徴とするリチウムイオン二次電池。
2. 平板状の正極端子と平板状の負極端子とが、略同一平面内に属するように配置されている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
3. 平板状の正極端子と平板状の負極端子とが、略６０°ずらして配置されている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
4. 平板状の正極端子と平板状の負極端子とが、略９０°ずらして配置されている請求項１に記載のリチウムイオン二次電池。
5. ラミネートフィルム外装体の端部から巻回電極体収容部の端までの長さＥ（ｍｍ）と、ラミネートフィルム外装体における巻回電極体収容部の横断面の径Ｆ（ｍｍ）との比Ｅ／Ｆが、０．７〜１．３である請求項１〜４のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
6. 正極端子の幅Ａ（ｍｍ）および負極端子の幅Ｂ（ｍｍ）は、ラミネートフィルム外装体における巻回電極体収容部の横断面の径Ｆ（ｍｍ）との関係が、Ａ＜ＦおよびＢ＜Ｆであり、
   かつ正極端子の幅Ａは、正極端子側の溶着封止部の長さＣ（ｍｍ）の６０％以下で、負極端子の幅Ｂは、負極端子側の溶着封止部の長さＤ（ｍｍ）の６０％以下である請求項１〜５のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
7. 正極端子の厚みをＧ（ｍｍ）、負極端子の厚みをＨ（ｍｍ）および電池容量をＣａ（Ａｈ）としたとき、
   正極端子の幅Ａ（ｍｍ）と正極端子の厚みＧと電池容量Ｃａとの関係が、Ａ×Ｇ／Ｃａ＝０．５〜２．０であり、
   負極端子の幅Ｂ（ｍｍ）と負極端子の厚みＨと電池容量Ｃａとの関係が、Ｂ×Ｈ／Ｃａ＝０．５〜２．０である請求項１〜６のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
8. ラミネートフィルム外装体内に非水電解液を注入した後に、ラミネートフィルム外装体の端部を、ラミネートフィルム外装体内の気圧を０．０１〜０．３ａｔｍとして溶着封止したものである請求項１〜７のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
9. 側面に歪変化を感知する歪ゲージを有しており、かつ該歪ゲージによってリチウムイオン二次電池の寸法変化を測定し、上記寸法変化が所定変化量を超えた時点で上記歪ゲージが発する信号によって、充電および／または放電を停止するか、回路を遮断する機構を有している請求項１〜８のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池。
10. 内部でのガス発生によって上記リチウムイオン二次電池に膨れが生じた場合にラミネートフィルム外装体を破って内圧を開放するための突起が、側面近傍に設けられている請求項１〜９に記載のリチウムイオン二次電池。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載のリチウムイオン二次電池を複数、直列または並列に接続してなる組電池であって、
    隣接する２つのリチウムイオン二次電池の電気的接続が、一方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子と他方のリチウムイオン二次電池の正極端子または負極端子との直接の接続によりなされていることを特徴とするリチウムイオン二次電池の組電池。
12. リチウムイオン二次電池の組電池の側面が外装材で覆われており、該外装材の外側に歪変化を感知する歪ゲージを有しており、かつ該歪ゲージによって上記組電池の寸法変化を測定し、上記寸法変化が所定変化量を超えた時点で上記歪ゲージが発する信号によって、充電および／または放電を停止するか、回路を遮断する機構を有している請求項１１に記載のリチウムイオン二次電池の組電池。

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