JP2013120730A - リチウム二次電池、シート材料、組電池 - Google Patents

Abstract

【課題】信頼性や安全性が高く、かつ十分な耐透湿性を有するリチウム二次電池を提供する。
【解決手段】両端部分に透明部位１０が設けられた長い帯状の形状を有する熱溶着シート７ｇを適当な長さで切断し、これを半分に折り返して、透明部位１０が正極端子５および負極端子６と接するようにし、折り返し部分を除いた周縁部を熱溶着部８として熱溶着する。このようにして熱溶着シート７ｇをリチウム二次電池の外装容器として用いることで、熱溶着部８のうち異物の挟み込みが起こる可能性が相対的に高い正極端子５および負極端子６の付近の各部分について、異物の挟み込みの有無を目視で確認できるようにする。また、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止する。
【選択図】図２５

Description

本発明は、リチウム二次電池と、リチウム二次電池において用いられるシート材料と、複数のリチウム二次電池を用いた組電池とに関する。

リチウム二次電池は、高エネルギー密度化および高出力密度化が可能な電池として、電子機器、電気自動車、ハイブリッド電気自動車、定置型の蓄電システムなどにおいて広く利用されている。従来のリチウム二次電池では、正極活物質にリチウムを含有するコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ_２）やマンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ_２Ｏ_４）などの金属酸化物が用いられ、負極に炭素系材料が用いられている。また、外装容器には、アルミニウムやステンレスなどの金属缶が用いられている。

近年になって、電気自動車やハイブリッド電気自動車に適用されるリチウム二次電池のさらなる高エネルギー密度化が要求されており、そのため電池を構成する材料の軽量化が推進されている。その方策の一つとして、アルミニウムやステンレスなどの金属缶に替えて、アルミラミネートシートのような軽量なシート材料を外装容器に用いたリチウム二次電池が提案されている（特許文献１、２参照）。

特開２００８−４７４００号公報 特開２００３−２７２７０５号公報

アルミラミネートシートは、外装樹脂層、金属（アルミニウム）層、シーラント（熱溶着）層などを積層させて構成されている。このようなアルミラミネートシートをリチウム二次電池の外装容器として用いる場合、一般的には、電池本体をアルミラミネートシートで包み込み、外周部分を熱溶着して密閉する。このとき、熱溶着した部分に異物の挟み込みがあると気密不良を引き起こし、水分の侵入や有機溶媒の揮発等により電池の寿命や信頼性が損なわれる可能性がある。しかし、アルミニウム層は不透明であるため、異物の挟み込みがあってもそれを目視で確認することができない。

また、アルミラミネートシートを構成するアルミニウム層は電気伝導体であるため、電池の正極および負極がアルミニウム層に接触すると短絡が発生し、電池の電圧低下や発熱などを引き起こす可能性がある。

一方、アルミラミネートシートに替えて、アルミニウム等の金属層を含まない透明なフィルムをリチウム二次電池の外装容器として用いた場合、上記のような問題は生じない。しかし、金属層は耐透湿性のバリア膜として機能するため、これがないと耐透湿性において懸念が生じることになる。

本発明は、上記のような従来のリチウム二次電池における問題点に鑑みてなされたものであり、信頼性や安全性が高く、かつ十分な耐透湿性を有するリチウム二次電池を提供することを目的とする。

本発明の一態様によるリチウム二次電池は、正極に接続された正極端子と負極に接続された負極端子とを有し、正極端子と負極端子の間が電気的に隔離されている電極体と、電解液と、電極体および電解液を外装するための外装容器とを備え、外装容器は、熱溶着可能なシート状の材料から構成され、透明および／または電気的に絶縁な第１の部分と、不透明かつ電気的伝導性を持つ金属層を内部に有する第２の部分とを含むものである。
本発明の他の一態様によるリチウム二次電池は、正極端子と負極端子とを有し、正極端子と負極端子の間が電気的に隔離されている電極体と、電解液と、電極体および電解液を外装するための外装容器とを備え、外装容器は、ガラスで構成されるものである。
本発明によるシート材は、リチウム二次電池において外装容器を構成するために用いられ、第１の部分および第２の部分を含む、熱溶着可能なものである。
本発明による組電池は、複数のリチウム二次電池と、複数のリチウム二次電池を収納する不透明な組電池容器とを備えるものである。

本発明によれば、信頼性や安全性が高く、かつ十分な耐透湿性を有するリチウム二次電池を提供することができる。

従来のリチウム二次電池の一例による構成を示す図である。 従来のリチウム二次電池の一例による外観を示す図である。 電極体の構成を示す図である。 従来のリチウム二次電池の他の一例による構成を示す図である。 従来のリチウム二次電池の他の一例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第１の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第１の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第１の例における短絡抑制効果を実証するための試験模式図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第２の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第２の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第３の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第３の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第４の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第４の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第５の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第５の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第６の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第６の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第７の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第７の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第８の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第８の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第９の例において用いられるシート材料を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第９の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第９の例による外観を示す図である。 本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第１０の例による構成を示す図である。 本発明の一実施形態に係る複数のリチウム二次電池を用いた組電池の構成を示す図である。

本発明の一実施形態によるリチウム二次電池について以下に説明する。本実施形態では、層状Ｍｎ系正極活物質と炭素系負極活物質とを用いたロッキングチェア型のリチウム二次電池において、本発明を適用した例を説明する。

本発明は、シート材料を外装容器に用いたリチウム二次電池において適用されるものであり、その外装容器の構造に特徴を有する。以下では、本発明の特徴を分かりやすく説明するため、最初に従来のリチウム二次電池について説明を行う。

図１、図２は、従来のリチウム二次電池の一例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、熱溶着可能なシート状の材料である２枚の熱溶着シート７を外装容器として用いたものであり、正極端子５と負極端子６を有する電極体４が２枚の熱溶着シート７で包み込むようにして外装されている。２枚の熱溶着シート７は、熱溶着部８において熱溶着されることで電極体４を密閉しており、その内部には電解液が充填されている。この電解液は、電極体４に含浸されている。

熱溶着シート７は、耐透湿性を保持して内部の電解液を保護するために、不透明かつ電気的伝導性を持つ金属層をその内部に有している。たとえば、外装樹脂層、金属層としてのアルミニウム層、熱溶着層などを積層させたアルミラミネートシートを熱溶着シート７として用いることができる。

なお、図２において、矩形の破線は熱溶着部８の内側の境界線を表している。その外側にある矩形の実線は、２枚の熱溶着シート７で形成される外装容器の外辺を示しており、これは熱溶着部８の外側の境界線でもある。

このリチウム二次電池の組み立ては、たとえば次のようにして行われる。先ず、２枚の熱溶着シート７の間に電極体４を挟んだ状態で、電解液注入箇所以外の部分を除いて熱溶着部８を熱溶着し、電極体４を収納する外装容器を形成する。次に、エチレンカーボネート（ＥＣ）とエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）を１／２の体積比で混合した有機溶媒中に、１．０ｍｏｌ／ｌのリチウムヘキサフルオロホスフェート（ＬｉＰＦ_６）を溶解させたものを電解液として用いて、これを電解液注入箇所から内部に注入する。電解液の注入後は、電解液注入箇所を熱溶着して封止することで、熱溶着シート７を用いた外装容器で電極体４と電解液を外装して密閉状態とする。その後、８時間の電解液含浸時間を経過してから、４．２Ｖ−２．５Ｖの電圧範囲を０．５ＣＡの電流値で３サイクル充放電させることで、電池が完成する。なお、本明細書では電解液を用いて電池を構成したが、固体電解質やイオン液体などを含む公知の電解質を用いても良い。

図３は、電極体４の構成を示す図である。図３において、袋状のセパレータ３に挿入された正極１６枚と、負極２７枚が交互に積層されている。各正極１および各負極２には不図示の電極箔露出部がそれぞれ形成されており、これが正極端子５と負極端子６にそれぞれ超音波溶接されることで、各正極１が正極端子５に接続され、各負極２が負極端子６に接続されている。電極体４をこのような構成とすることで、正極端子５と負極端子６の間が電気的に隔離される。

正極１と負極２は、たとえば以下のようにして作製される。先ず、正極１の材料として、厚さ１５μｍのアルミニウム箔を、負極２の材料として、厚さ１０μｍの銅箔をそれぞれ用意する。そして、正極１のアルミニウム箔には、層状Ｍｎ系正極活物質、導電材のアセチレンブラック、結着材のポリフッ化ビニリデン(ＰＶＤＦ)、および溶媒のＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）からなるスラリーを塗布する。一方、負極２の銅箔には、活物質としての黒鉛粉末、結着材のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）とスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、および溶媒の水からなるスラリーを塗布する。その後、大気中でこれらを乾燥させてからロールプレスにより成型し、それぞれ４５ｍｍ×７０ｍｍと４７ｍｍ×７４ｍｍの形状に切断することで、正極１と負極２が得られる。

図４、図５は、従来のリチウム二次電池の他の一例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このように、１枚の熱溶着シート７を折り返し、その折り返し部分を除いた周縁部を熱溶着部８として熱溶着することで、外装容器として用いてもよい。

ここで、以上説明したような従来のリチウム二次電池は、熱溶着部８において異物の挟み込みがあると気密不良を生じるため、水分の侵入や有機溶媒の揮発等により、電池の寿命や信頼性が損なわれる可能性がある。しかし、熱溶着シート７の内部にある金属（アルミニウム）層は不透明であるため、異物の挟み込みがあってもそれを目視で確認することができないという問題がある。

また、熱溶着により外側の層が溶けて内部の金属層が露出し、これが正極端子５および負極端子６に接触すると、金属層は電気伝導性を持つため、正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するという問題もある。

次に、本発明によるリチウム二次電池について説明する。本発明によるリチウム二次電池では、上記のような従来のリチウム二次電池における外装容器のうち一部分を、透明および／または電気的に絶縁な材料で構成する。これにより、上記のような従来のリチウム二次電池における問題点を解消して、信頼性や安全性が高く、かつ十分な耐透湿性を有するリチウム二次電池を実現している。

以下では、本発明によるリチウム二次電池の具体例を示した第１〜第１０の各例について、さらに詳しい説明を順に行う。

（第１の例）
図６、図７は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第１の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、図１、図２に示した従来のリチウム二次電池における２枚の熱溶着シート７のうち一方を透明熱溶着シート９で置き換えたものである。

透明熱溶着シート９は、熱溶着シート７のような金属層を内部に有しておらず、そのために透明かつ電気的に絶縁なシート状の材料である。たとえば、ポリエチレンテレフタラート製のシートなどを透明熱溶着シート９として用いることができる。

このような構成としたことで、第１の例によるリチウム二次電池では、熱溶着部８における異物の挟み込みの有無を透明熱溶着シート９側から目視にて確認することができる。また、従来の熱溶着シート７と透明熱溶着シート９とを組み合わせて用いることで、透明熱溶着シート９のみを外装容器として用いた場合と比べて、十分な耐透湿性を確保し、内部の溶媒の蒸発量を低減することができる。

さらに、透明熱溶着シート９は電気的に絶縁であるため、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止する短絡抑制効果を得ることができる。図８は、この短絡抑制効果を実証するための試験模式図である。図８に示すように、正極端子５と負極端子６にそれぞれ接する部分を針刺し部１２として、ここに２本の試験用針１３をそれぞれ刺して透明熱溶着シート９を貫通させ、正極端子５と負極端子６にそれぞれ接触させた。この状態で、２本の試験用針１３の間の抵抗値を測定した結果、正極端子５と負極端子６の間に内部短絡が発生していないことを確認できた。

以上説明したように、第１の例によるリチウム二次電池では、透明で電気的に絶縁な部分のみによって構成される透明熱溶着シート９と、不透明かつ電気的伝導性を持つ金属層を内部に有する部分のみによって構成される熱溶着シート７とを熱溶着して、電池の外装容器を形成した。そのため、十分な耐透湿性を確保しつつ、異物の挟み込みの有無を目視で確認することができると共に、正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止することができる。

（第２の例）
図９、図１０は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第２の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、図１、図２に示した従来のリチウム二次電池における２枚の熱溶着シート７に替えて、その一部に透明部位１０を有する２枚の熱溶着シート７ａを用いたものである。

熱溶着シート７ａの四辺に設けられている透明部位１０は、第１の例における透明熱溶着シート９と同様に、金属層を内部に有しておらず、そのために透明かつ電気的に絶縁な部分である。たとえば、従来のアルミラミネートシートにおいて金属（アルミニウム）層のない場所を部分的に設けることにより、透明部位１０を有する熱溶着シート７ａを製造することができる。または、従来のアルミラミネートシートと第１の例で説明した透明熱溶着シート９とを貼りあわせたものを熱溶着シート７ａとして用いてもよい。

透明部位１０は、熱溶着シート７ａの四辺、すなわち電池の全周に設けられており、これは図１０に示すように熱溶着部８を含んでいる。このような構成としたことで、第２の例によるリチウム二次電池では、前述の第１の例と同様に、熱溶着部８における異物の挟み込みの有無を目視にて確認することができる。

また、透明部位１０は、正極端子５および負極端子６と接する位置に設けられている。そのため、第２の例によるリチウム二次電池では、前述の第１の例と同様に、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止することができる。

さらに、電極体４の収納部分には透明部位１０が設けられていない。この部分を覆っている熱溶着シート７ａの材質は、従来のリチウム二次電池において用いられるアルミラミネートシートと同様のものであり、その内部に金属層を有している。そのため、第２の例によるリチウム二次電池では、第１の例よりも高く、従来のリチウム二次電池と比べてもほぼ同等の耐透湿性を確保することができる。

（第３の例）
図１１、図１２は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第３の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、２枚の熱溶着シート７と、枠状の形状を有する２枚の透明熱溶着シート９とを組み合わせて用いたものである。

図１１および図１２に示すように、本例において用いられる透明熱溶着シート９は、外側の四辺が熱溶着シート７よりも大きく、内側の四辺が熱溶着シート７よりも小さな枠形状を有している。そのため、熱溶着シート７と透明熱溶着シート９とを組み合わせることで、第２の例における透明部位１０と同様に、熱溶着シート７の四辺、すなわち電池の全周に透明な部分を設けることができる。このようにしたので、第３の例によるリチウム二次電池では、第２の例で説明したのと同様の作用効果を得ることができる。

なお、以上説明した第２および第３の各例では、電池の全周を透明としたが、電池の外周のうち一部分のみを透明としてもよい。たとえば、正極端子５と負極端子６が設けられている部分や、電解液注入箇所を含む部分のみを透明にしても、上記で説明したのと同様の作用効果が得られる。

（第４の例）
図１３、図１４は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第４の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、第２の例で説明したのとは異なる位置に透明部位１０を設けた２枚の熱溶着シート７ｂを用いたものである。

図１３および図１４に示すように、本例において用いられる熱溶着シート７ｂは、電極体４の端部と接する位置に透明部位１０が設けられており、ここから電極体４や電解液を目視することができる。そのため、第４の例によるリチウム二次電池では、電極体４の形状変化や電解液の色などを目視で確認することにより、電池の劣化状態を診断することができる。たとえば、電極体４の形状変化として、熱溶着時にセパレータ３が受けた熱ダメージの状態や、電極形状（大きさ、厚み、湾曲等）の変化を確認することで、電池劣化状態の診断が可能である。また、電解液の変色状態から電池劣化状態を診断することもできる。なお、電解液の変色状態から電池劣化状態を診断するために、水などの不純物や水が反応して発生するフッ化水素などに反応して発色する試薬を電解液中に入れておいてもよい。

（第５の例）
図１５、図１６は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第５の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、第４の例で説明したのとは別の位置で電極体４の端部と接するように透明部位１０を設けた２枚の熱溶着シート７ｃを用いたものである。

第５の例によるリチウム二次電池では、第４の例で説明したのと同様の作用効果を得ることができる。

なお、以上説明した第１〜第５の各例では、透明熱溶着シート９または透明部位１０が電気的に絶縁であるとして説明したが、これらが電気的に絶縁ではなく、電気的伝導性を有することとしてもよい。このようにした場合、正極端子５と負極端子６の間における短絡抑制効果は得られないものの、異物の挟み込みの確認や電池の劣化状態の診断を目視で行うことについては可能である。

（第６の例）
図１７、図１８は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第６の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、絶縁部位１１を有する２枚の熱溶着シート７ｄを用いたものである。

絶縁部位１１は、金属層のような電気的伝導性を持つ層を内部に有しておらず、そのため電気的に絶縁な部分である。この絶縁部位１１は、前述の透明部位１０と同様に透明であってもよいし、不透明であってもよい。たとえば、第２の例における熱溶着シート７ａ等と同様に、従来のアルミラミネートシートにおいて金属（アルミニウム）層のない場所を部分的に設けることにより、絶縁部位１１を有する熱溶着シート７ｄを製造することができる。または、金属層に替えて絶縁性の材料による層を内部に有する場所を部分的に設けることにより、絶縁部位１１を有する熱溶着シート７ｄを製造してもよい。

絶縁部位１１は、熱溶着シート７ｄにおいて、正極端子５と接する位置および負極端子６と接する位置にそれぞれ設けられている。そのため、第６の例によるリチウム二次電池では、前述の第１〜第３の例と同様に、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止することができる。

なお、以上説明した第６の例では、正極端子５と接する位置および負極端子６と接する位置に絶縁部位１１をそれぞれ設けたが、いずれか一方の位置にのみ絶縁部位１１を設けてもよい。すなわち、正極端子５および負極端子６のいずれか少なくとも一方と接する位置に絶縁部位１１を設けることで、上記のような作用効果を得ることができる。例えば、電極体４の最外周部に位置する電極が負極２の場合には、正極端子５と接する位置に絶縁部位１１を設けることで、負極２のいずれかの部位が外装容器中の金属層と接触した場合でも、正極端子５が電気的に隔離されていることで内部短絡が効果的に抑制できてより好ましい。

（第７の例）
図１９、図２０は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第７の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、第６の例で説明したのとは別の位置に絶縁部位１１を設けた２枚の熱溶着シート７ｅを用いたものである。

図１９および図２０に示すように、本例において用いられる熱溶着シート７ｅは、正極端子５と負極端子６の間に絶縁部位１１が設けられている。これにより、電池の外装容器は、正極端子５と接する部分を含む領域と、負極端子６と接する部分を含む領域とに分割され、これらの領域が互いに電気的に隔離される。そのため、第７の例によるリチウム二次電池では、前述の第６の例と同様に、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止することができる。

（第８の例）
図２１、図２２は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第８の例による構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池は、第６、第７の例でそれぞれ説明したのとは別の位置に絶縁部位１１を設けた２枚の熱溶着シート７ｆを用いたものである。

図２１および図２２に示すように、本例において用いられる熱溶着シート７ｆは、正極端子５と接する部分および負極端子６と接する部分をそれぞれ囲うように絶縁部位１１が設けられている。これにより、電池の外装容器は、正極端子５と接する部分を含む領域と、負極端子６と接する部分を含む領域と、それ以外の領域とに分割され、これらの領域が互いに電気的に隔離される。そのため、第８の例によるリチウム二次電池では、前述の第６、第７の例と同様に、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止することができる。

なお、以上説明した第８の例では、正極端子５と接する部分および負極端子６と接する部分をそれぞれ囲うように絶縁部位１１を設けたが、いずれか一方の部分のみを囲うように絶縁部位１１を設けてもよい。このようにしても、上記と同様の作用効果を得ることができる。例えば、電極体４の最外周部に位置する電極が負極２の場合には、正極端子５と接する部分に絶縁部位１１を設けることで、負極２のいずれかの部位が外装容器中の金属層と接触した場合でも、正極端子５と接する部分が電気的に隔離されていることで内部短絡が効果的に抑制できてより好ましい。また、図２２では熱溶着シート７ｆの熱溶着されない領域まで絶縁部位１１を設けた構成を開示したが、絶縁部位１１を熱溶着部８の内部のみに設けることで、従来のリチウム二次電池と比べてもほぼ同等の耐透湿性を確保することができる。

（第９の例）
図２３は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第９の例において用いられるシート材料である熱溶着シート７ｇを示す図である。この熱溶着シート７ｇは、図２３に示すように、両端部分に透明部位１０が設けられた長い帯状の形状を有しており、適当な長さで切断されて使用される。

図２４、図２５は、上記の熱溶着シート７ｇを外装容器に用いたリチウム二次電池の構成と外観をそれぞれ示す図である。このリチウム二次電池では、図２３に示した熱溶着シート７ｇを適当な長さで切断し、これを半分に折り返して、透明部位１０が正極端子５および負極端子６と接するように電極体４を包み込んだ後、折り返し部分を除いた周縁部を熱溶着部８として熱溶着することで、外装容器として用いている。そのため、第９の例によるリチウム二次電池では、熱溶着部８のうち異物の挟み込みが起こる可能性が相対的に高い正極端子５および負極端子６の付近の各部分について、異物の挟み込みの有無を目視で確認することができる。また、熱溶着によって正極端子５と負極端子６の間で短絡が発生するのを防止することもできる。

さらに、第９の例によるリチウム二次電池では、熱溶着シート７ｇを図２３に示したような構造としたため、多数の電池において使用される熱溶着シート７ｇを簡易なプロセスで製造することができる。

なお、本例のリチウム二次電池では、透明部位１０に電解液注入箇所を設けることが好ましい。このようにすれば、正極端子５や負極端子６の付近の他に異物の挟み込みが起こる可能性が相対的に高い電解液注入箇所についても、異物の挟み込みの有無を目視で確認することができる。

以上説明した第１〜第９の各例によるリチウム二次電池では、透明および／または電気的に絶縁な部分（透明熱溶着シート９、透明部位１０または絶縁部位１１）と、不透明かつ電気的伝導性を持つ金属層を内部に有する他の部分とを含むように、電池の外装容器を形成した。そのため、信頼性や安全性が高く、かつ十分な耐透湿性を有するリチウム二次電池を提供することができる。

（第１０の例）
図２６は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池の第１０の例による構成を示す図である。このリチウム二次電池は、電極体４の形状に合わせて窪みが形成された２つのガラスケース１４を外装容器に用いて、その内部に電極体４を収納して接合部分を接着したものである。接着方法としては、ガラスケース１４の内側にシーラント(熱溶着)層を設けても良いし、耐電解液性の接着剤を用いても良い。また、ガラスケース１４の外側に樹脂層を設けることで、耐衝撃性を向上させるとより好ましい。なお、外装容器として用いるガラスケース１４は、電極体４を収納可能であれば、電極体４の形状に合わせて窪みが形成されていなくてもよい。たとえば、可撓性の高い平面状のガラスシートをガラスケース１４として用いてもよい。

このような構成としたことで、第１０の例によるリチウム二次電池では、２つのガラスケース１４の接合部分における異物の挟み込みの有無を目視にて確認することができる。また、外装容器の材質がガラスであるため、前述の第１の例で説明したような透明熱溶着シート９のみを外装容器として用いた場合と比べて、十分な耐透湿性を確保し、内部の溶媒の蒸発量や内部への水分の透過量を低減することができる。さらに、ガラスは通常絶縁体であり、内部短絡の抑制効果も得ることができる。

なお、以上説明した第１〜第１０の各例では、一つのリチウム二次電池について説明したが、これを複数用いて組電池を構成してもよい。図２７は、本発明の一実施形態に係るリチウム二次電池を用いた組電池の構成を示す図である。この組電池は、複数の電池セル１５を不透明な組電池容器１６に収納して構成されている。各電池セル１５は、第１〜第１０の各例で説明したような各種リチウム二次電池のうち、いずれか任意のものを用いることができる。

第１〜第１０の各例で説明したようなリチウム二次電池の構成や外観は、あくまで一例である。そのため、発明の特徴が損なわれない限り、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各例で説明したような構成を任意に組み合わせたリチウム二次電池としてもよい。

１…正極、２…負極、３…セパレータ、４…電極体、５…正極端子、６…負極端子、
７、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇ…熱溶着シート、８…熱溶着部、
９…透明熱溶着シート、１０…透明部位、１１…絶縁部位 、１２…針刺し部、
１３…試験用針、１４…ガラスケース、１５…電池セル、１６…組電池容器

Claims (10)

1. 正極と接続された正極端子と負極と接続された負極端子とを有し、前記正極端子と前記負極端子の間が電気的に隔離されている電極体と、
   電解液と、
   前記電極体および前記電解液を外装するための外装容器とを備え、
   前記外装容器は、熱溶着可能なシート状の材料から構成され、透明および／または電気的に絶縁な第１の部分と、不透明かつ電気的伝導性を持つ金属層を内部に有する第２の部分とを含むことを特徴とするリチウム二次電池。
2. 請求項１に記載のリチウム二次電池において、
   前記外装容器は、熱溶着される熱溶着部分を含み、
   前記第１の部分と前記熱溶着部分とは、その少なくとも一部が互いに重複することを特徴とするリチウム二次電池。
3. 請求項１または２に記載のリチウム二次電池において、
   前記第１の部分は、前記正極端子および前記負極端子のいずれか少なくとも一方と接する位置に設けられていることを特徴とするリチウム二次電池。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のリチウム二次電池において、
   前記第１の部分は、電気的に絶縁であり、前記外装容器を互いに電気的に隔離された複数の領域に分割することを特徴とするリチウム二次電池。
5. 請求項４に記載のリチウム二次電池において、
   前記複数の領域は、前記正極端子と接する部分を含む第１の領域と、前記負極端子と接する部分を含む第２の領域とを含み、
   前記第１の領域と前記第２の領域とは、互いに電気的に隔離されていることを特徴とするリチウム二次電池。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のリチウム二次電池において、
   前記第１の部分は、透明であり、前記電極体の端部と接する位置に設けられていることを特徴とするリチウム二次電池。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリチウム二次電池において、
   前記外装容器は、前記第１の部分のみによって構成される第１の材料と、前記第２の部分のみによって構成される第２の材料とを熱溶着して形成されることを特徴とするリチウム二次電池。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載のリチウム二次電池において前記外装容器を構成するために用いられ、前記第１の部分および前記第２の部分を含む、熱溶着可能なシート材料。
9. 正極端子と負極端子とを有し、前記正極端子と前記負極端子の間が電気的に隔離されている電極体と、
   電解液と、
   前記電極体および前記電解液を外装するための外装容器とを備え、
   前記外装容器は、ガラスで構成されることを特徴とするリチウム二次電池。
10. 請求項１乃至７、９のいずれか一項に記載の複数のリチウム二次電池と、
    前記複数のリチウム二次電池を収納する不透明な組電池容器とを備えることを特徴とする組電池。

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