JP2015153690A

JP2015153690A - 非水電解質二次電池

Info

Publication number: JP2015153690A
Application number: JP2014028559A
Authority: JP
Inventors: 浩児占部; Kouji Urabe; 石川　祐樹; Yuki Ishikawa; 祐樹石川
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 2014-02-18
Filing date: 2014-02-18
Publication date: 2015-08-24

Abstract

【課題】電極体が高温に曝された時でも、正極と負極とが短絡することを抑制できる非水電解質二次電池の提供。
【解決手段】正極電極２１１、負極電極２１２、及びセパレータ２１３Ａ，２１３Ｂを含む電極体２１と、電極体２１の端面のうち、正極電極２１１の端面及び負極電極２１２の端面がセパレータ２１３Ａ，２１３Ｂによって覆われていない端面を覆って貼付された絶縁テープ１５Ａ，１５Ｂとを備える。絶縁テープ１５Ａ，１５Ｂの融点は、セパレータ２１３Ａ，２１３Ｂのシャットダウン温度よりも高い非水電解質二次電池。
【選択図】図４

Description

本発明は、非水電解質二次電池に関する。

従来、正極電極、負極電極、およびセパレータを含む電極体の近傍に、セパレータとは別に絶縁性のフィルムを配置した非水電解質二次電池の構成が知られている。

特開２００８−２３４８６８号公報には、帯状の正極と、帯状の負極と、帯状のセパレータと、挿入用フィルムと、非水電解液と、角形の電池缶とを含む非水電解液二次電池が開示されている。この非水電解液二次電池では、正極と負極とは、セパレータを介して捲回されて扁平状の捲回体を構成し、挿入用フィルムは、捲回体の側面および底面を覆い、挿入用フィルムで覆われた捲回体は、非水電解液とともに電池缶に挿入されている。

特開２０１２−１９０７１１号公報には、金属からなる電池缶と、電池缶に収納され、正極、負極およびセパレータを含む捲回体と、一方端が電池缶の蓋体に接続され、他方端が正極に接続された正極タブと、一方端が電池缶の蓋体に設けられた負極端子に接続され、他方端が負極に接続された負極タブと、捲回体の高さよりも高い高さを有するとともに捲回体と電池缶との間に配置され、セパレータが縮む温度よりも高い温度で縮む、または縮まない絶縁性フィルムとを備える非水電解液二次電池が開示されている。

特開２００８−２３４８６８号公報特開２０１２−１９０７１１号公報

非水電解質二次電池において、一軸延伸または二軸延伸されたポリオレフィンの微多孔膜がセパレータとして使用される場合がある。延伸された膜にはひずみが生じており、高温に曝されると、残留応力によって収縮する場合がある。そのため、電極体が高温に曝されたとき、正極と負極とが短絡する可能性がある。

上記の特許文献には、電極体と電池缶との間に絶縁性のフィルム（挿入フィルムまたは絶縁性フィルム）を配置することによって、電極体の挿入を容易にできるとともに、電極体の電極と電池缶との短絡を防止できると記載されている。しかし、正極と負極との短絡の防止に関する開示はない。

本発明の目的は、正極と負極とが短絡することを抑制できる非水電解質二次電池の構成を得ることである。

本発明の一実施形態にかかる非水電解質二次電池は、正極電極、負極電極、およびセパレータを含む電極体と、電極体の端面のうち、正極電極の端面および負極電極の端面がセパレータによって覆われていない端面を覆って貼付された絶縁テープとを備える。絶縁テープの融点は、セパレータのシャットダウン温度よりも高い。

電極体の端面のうち、正極電極および負極電極の端面がセパレータによって覆われていない端面では、この端面と垂直な方向にセパレータが収縮することによって、正極電極および負極電極がセパレータから露出する可能性がある。上記の構成によれば、このような端面を覆って絶縁テープが貼付されているため、セパレータの収縮が抑制される。絶縁テープの融点はセパレータのシャットダウン温度よりも高いので、少なくともシャットダウン温度に達するまで、正極電極と負極電極とが短絡することを抑制することができる。

本発明によれば、正極と負極とが短絡することを抑制できる非水電解質二次電池の構成が得られる。

図１は、本発明の第１の実施形態にかかる非水電解質二次電池の概略構成を示す斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態にかかる非水電解質二次電池の構成から、電極体を抜き出して示す斜視図である。図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式的断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った模式的断面図である。図５は、本発明の第２の実施形態にかかる非水電解質二次電池が備える電極体の概略構成を示す斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った模式的断面図である。図７は、本発明の第３の実施形態にかかる非水電解質二次電池の構成から、電極体を抜き出して示す斜視図である。図８は、絶縁テープの貼付方法の一例を説明するための図である。図９は、第３の実施形態の変形例を説明するための図である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。なお、説明を分かりやすくするために、以下で参照する図面においては、構成が簡略化または模式化して示されたり、一部の構成部材が省略されたりしている。また、各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる非水電解質二次電池１の概略構成を示す斜視図である。非水電解質二次電池１は、外装缶１１、フタ板（トップカバー）１２、負極端子１３、封止栓１４、電極体２１、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂ、ならびに図示しない電解液を備えている。

ここで説明の便宜のため、外装缶１１の外形に沿って、図１に示すようにｘ方向、ｙ方向、ｚ方向を定める。非水電解質二次電池１は、ｙ方向の寸法がｘ方向およびｚ方向の寸法よりも小さい、扁平形状の電池である。

外装缶１１は、一方端が開口した箱型の形状であり、内部に電極体２１を収納している。外装缶１１の開口部は、フタ板１２によって塞がれている。外装缶１１およびフタ板１２は、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金によって形成されている。

電極体２１には、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂが貼付されている。電極体２１の詳しい構成は後述する。

フタ板１２の中央部には、負極端子１３が配置されている。負極端子１３は、例えば、ニッケル、またはニッケルメッキされた銅によって形成されている。負極端子１３は、フタ板１２を貫通し、電極体２１の負極電極と電気的に接続されている。フタ板１２と負極端子１３とは、図示しない絶縁パッキングによって電気的に絶縁されている。

なお、電極体２１の正極電極は、フタ板１２と電気的に接続されている。この構成によって、フタ板１２およびフタ板１２と導通している外装缶１１は、正極端子として機能している。

フタ板１２には、電解液を注液するための注液口１２ａが形成されている。注液口１２ａは、フタ板１２を貫通している。注液口１２ａは、電解液が注液された後、封止栓１４によって封止される。

電解液は、有機溶媒にリチウム塩を溶解させた溶液である。有機溶媒として、ビニレンカーボネート（ＶＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、エチレンカーボネート（ＥＣ）、ブチレンカーボネート（ＢＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メチルエチルカーボネート（ＭＥＣ）、またはγ‐ブチロラクトン等を、単独でまたは２種類以上を混合して用いることができる。リチウム塩として、ＬｉＰＦ_６、ＬｉＢＦ_４、またはＬｉＮ（ＣＦ_３ＳＯ_２）_２等を用いることができる。

図２は、非水電解質二次電池１の構成から、電極体２１を抜き出して示す斜視図である。図２に示すように、電極体２１からは、正極タブ２１４および負極タブ２１５が引き出されている。正極タブ２１４は電極体２１の正極電極と電気的に接続され、負極タブ２１５は電極体２１の負極電極と電気的に接続されている。

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った模式的断面図である。電極体２１は、帯状の正極電極２１１と、帯状の負極電極２１２と、帯状のセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂとを備えている。電極体２１は、セパレータ２１３Ａ、正極電極２１１、セパレータ２１３Ｂ、および負極電極２１２をこの順番で重ねて、負極電極２１２を内側にしてｚ方向のまわりに捲回したものである。

正極電極２１１は、詳しい構成は図示していないが、帯状の正極集電体の片面または両面に正極合剤層が形成されたものである。正極集電体は、例えば、アルミニウムまたはチタン等の箔、平織金網、エキスパンドメタル、ラス網、またはパンチングメタル等によって形成される。

正極合剤層は、正極活物質と、導電助剤と、バインダとを混合して形成される。正極活物質として、マンガン酸リチウム、リチウムニッケル複合酸化物、リチウムコバルト複合酸化物、リチウムニッケルコバルト複合酸化物、酸化バナジウム、または酸化モリブデン等を用いることができる。導電助剤として、黒鉛、カーボンブラック、またはアセチレンブラック等を用いることができる。バインダとして、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、およびポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等を、単独または混合して用いることができる。

負極電極２１２は、詳しい構成は図示していないが、帯状の負極集電体の片面または両面に負極合剤層が形成されたものである。負極集電体は、例えば、銅、ニッケル、またはステンレス等の箔、平織金網、エキスパンドメタル、ラス網、またはパンチングメタル等によって形成される。

負極合剤層は、負極活物質と、バインダとを混合して形成される。負極活物質として、天然黒鉛、メソフェーズカーボン、または非晶質カーボン等を用いることができる。バインダとして、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）およびヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）等のセルロース、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム等のゴムバインダ、ＰＴＦＥ、ならびにＰＶＤＦ等を、単独または混合して用いることができる。

セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、例えばポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、またはポリフェニルサルフィド（ＰＰＳ）等の、多孔性フィルムまたは不織布である。

セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、シャットダウン機能を備えている。すなわち、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、所定の温度（シャットダウン温度）に達すると、空孔が閉塞する。

図４は、図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、正極電極２１１と負極電極２１２とが短絡しないように、正極電極２１１および負極電極２１２よりも、ｚ方向の寸法が大きく形成されている。より詳しくは、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂのｚ方向の両端は、正極電極２１１および負極電極２１２のｚ方向の両端よりも外側にある。換言すれば、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、正極電極２１１および負極電極２１２から、ｚ方向の両側に突出している。

以下の説明では、電極体２１のｚ方向と平行な側面を電極体２１の周面と呼ぶ。図３に示すように、電極体２１の周面は曲面である。しかし以下では、説明の便宜のため電極体２１を直方体に近似して扱う場合がある。そして、電極体２１を直方体に近似した場合において、最も面積の大きい２つの面（ｘｚ面）を電極体２１の幅広面と呼び、幅広面を除いた４つの面（すなわちｘｙ面およびｙｚ面）を、電極体２１の端面と呼ぶ場合がある。

図２および図４に示すように、電極体２１のｚ方向の両端部には、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂが貼付されている。より詳しくは、絶縁テープ１５Ａは、電極体２１のｚ方向プラス側の端部において、電極体２１の周面の全周およびｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。絶縁テープ１５Ｂは、電極体２１のｚ方向マイナス側の端部において、電極体２１の周面の全周およびｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。

また、絶縁テープ１５Ａは、正極タブ２１４および負極タブ２１５の一部も覆うように貼付されている。

図４に示すように、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂのそれぞれは、基材層１５１と、基材層１５１の片面に形成された粘着層１５２とを備えている。絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂのそれぞれは、粘着層１５２によって、電極体２１に固定されている。

上述のように、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、正極電極２１１および負極電極２１２から、ｚ方向の両側に突出している。そのため、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂのｚ方向の両端部が、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂの粘着層１５２と接している。

絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂは、耐熱性の高いものであることが好ましい。少なくとも、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂの融点は、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂのシャットダウン温度よりも高い。

絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂは、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂよりも強度が高いことが好ましい。また、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂは、外装缶１１（図１）との摩擦が小さい材料であることが好ましく、より具体的には、外装缶１１への挿入方向における絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂの動摩擦係数が、０．５以下であることが好ましい。

絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂは、例えば、ＰＰ、ＰＥＴ、ポリイミド等の粘着テープである。

［非水電解質二次電池１の製造方法］
以下、非水電解質二次電池１の製造方法の一例を説明する。

正極活物質、導電助剤、およびバインダを、純水または有機溶媒中で十分に混合し、分散体を作製する。分散体を、ダイコータ、スリットコータ、ディップコータ等を用いて、正極集電体の片面または両面に塗布する。塗布後、分散体を乾燥し、カレンダ処理によって厚さおよび密度を調整する。これによって、正極電極２１１が得られる。正極電極２１１に、溶接または導電性接着材によって正極タブ２１４を取り付ける。

負極活物質、およびバインダを、純水または有機溶媒中で十分に混合し、分散体を作製する。分散体を、ダイコータ、スリットコータ、ディップコータ等を用いて、負極集電体の片面または両面に塗布する。塗布後、分散体を乾燥し、カレンダ処理によって厚さおよび密度を調整する。これによって、負極電極２１２が得られる。負極電極２１２に、溶接または導電性接着材によって負極タブ２１５を取り付ける。

正極電極２１１、負極電極２１２、ならびにセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂを、断面形状が円形、楕円形、または菱形の巻き芯を用いて捲回した後、巻き芯を抜き、一方向に圧力をかけて偏平形状にする。あるいは、正極電極２１１、負極電極２１２、ならびにセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂを、断面形状が扁平形状の巻き芯を用いて捲回して、扁平形状の電極体としても良い。これによって、電極体２１が得られる。

電極体２１の捲回軸方向の両端部に、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂを貼付する。

外装缶１１とフタ板１２とを準備する。フタ板１２には、あらかじめ負極端子１３を取り付けておく。外装缶１１は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金の板を深絞り加工して製造される。フタ板１２は、例えばアルミニウムまたはアルミニウム合金の板を打ち抜いて製造される。

正極タブ２１４とフタ板１２とを溶接し、負極タブ２１３と負極端子１３とを溶接する。絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂを貼付した電極体２１を外装缶１１に収納し、外装缶１１の開口部にフタ板１２を嵌合する。この状態で、外装缶１１の開口部の内周とフタ板１２の外周部とを溶接する。

注液口１２ａから電解液を注液し、必要に応じて予備充電を行う。その後、注液口１２ａに封止栓１４を嵌合し、注液口１２ａの内周と封止栓１４の外周とを溶接して、注液口１２ａを密封する。その後、所定の容量まで充電することによって、非水電解質二次電池１が製造される。

［非水電解質二次電池１の効果］
上述のように、電極体２１は、正極電極２１１、負極電極２１２、ならびにセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂが、ｚ方向のまわりに捲回されたものである。図４に示すように、正極電極２１１および負極電極２１２のｚ方向と垂直な端面は、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂによって覆われていない。

セパレータは、高温になると収縮する場合がある。非水電解質二次電池１においてセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂがｚ方向に収縮すると、正極電極２１１と負極電極２１２とが、ｚ方向の端部近傍において短絡する可能性がある。

本実施形態によれば、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂが、電極体２１のｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。これによって、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂのｚ方向の両端部が、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂによって固定されている。絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂの融点は、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂのシャットダウン温度よりも高い。そのため、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂは、シャットダウン温度以上になっても、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂによってｚ方向への収縮が抑制される。これによって、正極電極１１５Ａと負極電極１１５Ｂとの短絡を抑制することができる。

絶縁テープを上記の箇所の一部にしか貼付しなかった場合には、絶縁テープを貼付しなかった場所でセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂが収縮する可能性がある。本実施形態によれば、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂは、電極体２１のｚ方向の両端部において、電極体２１の周面の全周およびｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。これによって、セパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂの収縮をより確実に抑制できる。

本実施形態によれば、絶縁テープ１５Ａは、正極タブ２１４および負極タブ２１５の一部を覆って貼付されている。これによって、絶縁テープ１５Ａと電極体２１との接着をより強くできる。

絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂの強度をセパレータ２１３Ａおよび２１３Ｂの強度よりも高くすることによって、電極体２１を外装缶１１に挿入しやすくなる。絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂによって電極体２１の表面の一部が覆われているため、外装缶２１のエッジなどで電極体２１に傷がつくのを防止できるからである。

絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂを外装缶１１との摩擦が小さい材料にすることによって、電極体２１を外装缶１１に挿入しやすくなる。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態にかかる非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池１と比較して、電極体の構成だけが異なっている。図５は、本発明の第２の実施形態にかかる非水電解質二次電池が備える電極体２２の概略構成を示す斜視図である。図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った模式的断面図である。

図６に示すように、電極体２２は、複数のシート状の正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄと、複数のシート状の負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃと、帯状のセパレータ２２３とを備えている。電極体２２は、つづら折り状に折り曲げられたセパレータ２２３の間に正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄおよび負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃが配置され、さらにｚ方向の周りにセパレータ２２３が最外周に１周巻かれたものである。

図５に示すように、電極体２２からは、正極タブ２２４および負極タブ２２５が引き出されている。正極タブ２２４は、正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄのそれぞれと図示しないリードによって電気的に接続されている。負極タブ２２５は、負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃのそれぞれと図示しないリードによって電気的に接続されている。

電極体２１と同様に、電極体２２のｚ方向の両端部には、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂが貼付されている。すなわち、絶縁テープ１５Ａは、電極体２２のｚ方向プラス側の端部において、電極体２２の周面の全周およびｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。絶縁テープ１５Ｂは、電極体２２のｚ方向マイナス側の端部において、電極体２２の周面の全周およびｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。また、絶縁テープ１５Ａは、正極タブ２２４および負極タブ２２５の一部も覆うように貼付されている。

なお、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂの融点は、セパレータ２２３のシャットダウン温度よりも高い。

図６に示すように、電極体２２では、セパレータ２２３が最外周に巻かれていることによって、正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄおよび負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃの端面のうち、ｘ方向と垂直な端面はセパレータ２２３によって覆われている。そのため、セパレータ２２３が収縮しても、正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄおよび負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃのｘ方向の端部はセパレータ２２３から突出しない。

一方、正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄおよび負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃの端面のうち、ｚ方向の端面はセパレータ２２３によって覆われていない。そのため電極体２１の場合と同様に、セパレータ２２３がｚ方向に収縮すると、正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄと負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃとが、ｚ方向の端部近傍において短絡する可能性がある。

本実施形態によれば、セパレータ２２３のシャットダウン温度よりも高い融点を持つ絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂが、電極体２２のｚ方向と垂直な端面を覆って貼付されている。そのため、第１の実施形態の場合と同様に、セパレータ２２３のｚ方向の両端部が固定され、セパレータ２２３の収縮が抑制される。これによって、正極電極２２１Ａ〜２２１Ｄと負極電極２２２Ａ〜２２２Ｃとの短絡を抑制することができる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態にかかる非水電解質二次電池は、非水電解質二次電池１と比較して、絶縁テープの構成だけが異なる。図７は、本発明の第３の実施形態にかかる非水電解質二次電池の構成から、電極体２１を抜き出して示す斜視図である。本実施形態では、絶縁テープ１５Ａおよび１５Ｂに代えて、絶縁テープ１５Ｃが電極体２１に貼付されている。

絶縁テープ１５Ｃは、電極体２１の４つの端面の全部と、正極タブ２１４および負極タブ２１５の一部とを覆っている。絶縁テープ１５Ｃが電極体２１のｚ方向の端面を覆っていることによって、第１の実施形態と同様に、セパレータ２１３Ａおよびセパレータ２１３Ｂのｚ方向への収縮が抑制される。これによって、正極電極１１５Ａと負極電極１１５Ｂとの短絡を抑制することができる。

絶縁テープ１５Ｃには開口１５Ｃａが形成されている。開口１５Ｃａによって、電極体２１の周面の一部が露出している。開口１５Ｃａを通じて、電極体２１に電解液を浸透させやすくできる。

図８は、絶縁テープ１５Ｃの貼付方法の一例を説明するための図である。絶縁テープ１５Ｃは、一枚の連続したテープである。まず、絶縁テープ１５Ｃを、正極タブ２１４および負極タブ２１５の一方の面（ｙ方向プラス側の面）ならびに電極体２１の幅広面の一方側（ｙ方向プラス側の面）に貼付する。続いて、絶縁テープ１５Ｃを電極体２１のｚ方向マイナス側の端部において折り曲げ、電極体２１の幅広面の他方側（ｙ方向マイナス側の面）ならびに正極タブ２１４および負極タブ２１５の他方の面（ｙ方向マイナス側の面）に貼付する。その後、電極体２１のｘ方向と垂直な端面が覆われるように、絶縁テープ１５Ｃを電極体２１の周面に沿って曲げながら貼付する。

本実施形態によれば、上述のように一枚のテープを貼付するだけで良いため、第１の実施形態と比較して、作業を簡略化できる。

本実施形態では電極体２１に絶縁テープ１５Ｃが貼付されている場合を説明したが、電極体２２に絶縁テープ１５Ｃを貼付しても、同様の効果が得られる。

また、電極体２１および電極体２２に代えて、図９に示すような電極体２３に絶縁テープ１５Ｃを貼付しても良い。電極体２３は、複数のシート状の正極電極と、複数のシート状の負極電極と、複数のシート状のセパレータとが、ｙ方向に積層されたものである。

電極体２３では、正極電極および負極電極の４つの端面は、セパレータによって覆われていない。そのため、セパレータがｘｚ面内で収縮すると、正極電極と負極電極とが短絡する可能性がある。

絶縁テープ１５Ｃは、電極体２３の４つの端面の全部を覆っている。この構成によって、セパレータのｘｚ面内の収縮が抑制され、正極電極と負極電極との短絡を抑制することができる。すなわち、絶縁テープ１５Ｃがｘ方向と垂直な端面に貼付されていることによってセパレータのｘ方向の収縮が抑制され、絶縁テープ１５Ｃがｚ方向と垂直な端面に貼付されていることによってセパレータのｚ方向の収縮が抑制される。

［その他の実施形態］
以上、本発明についての実施形態を説明した。本発明は上述の実施形態のみに限定されず、発明の範囲内で種々の変更が可能である。

上述の実施形態では、外装缶の極性が正極である場合を説明した。しかし、外装缶の極性は負極であっても良い。あるいは、外装缶と絶縁された正極端子を別に設けて、外装缶は正極電極および負極電極の両方から絶縁されている構成としても良い。また、上述の実施形態では、電極体が金属の外装缶に収容されている場合を説明したが、電極体がラミネートフィルム等に収容されている構成としても良い。

以上の実施形態によって例示したように、本発明の実施形態にかかる非水電解質二次電池は、正極電極、負極電極、およびセパレータを含む電極体と、絶縁テープとを少なくとも備える。絶縁テープは、電極体の端面のうち、正極電極および負極電極の端面がセパレータによって覆われていない端面を少なくとも覆って貼付されていれば良い。絶縁テープの融点は、セパレータのシャットダウン温度よりも高ければ良い。

電極体は、正極電極、負極電極、およびセパレータが所定の軸方向の周りに巻回されたものであっても良い。この場合、絶縁テープは、電極体の軸方向の両端部において、電極体の周面の全周および軸方向と垂直な端面を覆って貼付されていれば良い。

あるいは、電極体は、つづら折りに折り曲げられたセパレータの間に正極電極および負極電極が配置され、さらに所定の軸方向の周りにセパレータが最外周に１周以上巻かれたものであっても良い。この場合、絶縁テープは、電極体の軸方向の両端部において、電極体の周面の全周および軸方向と垂直な端面を覆って貼付されていれば良い。

非水電解質二次電池は、正極電極と電気的に接続された正極タブと、負極電極と電気的に接続された負極タブとをさらに備えていても良い。この場合、絶縁テープは、正極タブおよび負極タブの一部を覆って貼付されることが好ましい。この構成によれば、絶縁テープと電極体との接着をより強くできる。

絶縁テープには、絶縁テープを貫通する開口が形成されていることが好ましい。この構成によれば、電極体に電解液を浸透させやすくできる。

絶縁テープの強度は、セパレータの強度よりも高いことが好ましい。この構成によれば、製造時に電極体に傷がつくのを防止することができる。

非水電解質二次電池は、電極体を収容する外装缶をさらに備えていても良い。この場合、外装缶への挿入方向における絶縁テープの動摩擦係数は、０．５以下であることが好ましい。この構成によれば、電極体を外装缶に挿入しやすくできる。

以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明する。なお、この実施例は本発明を限定するものではない。

絶縁テープの貼付方法を変えて、複数の非水電解質二次電池を作製した。作製した電池をセパレータのシャットダウン温度以上まで加熱した後、セパレータの収縮の有無を確認する試験を行った。

［実施例］
ＬｉＣｏＯ_２９０重量部、アセチレンブラック７重量部、ＰＶＤＦ３重量部を、Ｎ‐メチル‐２‐ピロリドン（ＮＭＰ）中で均一になるように混合し、スラリーを調整した。調整したスラリーを、アルミニウム箔の両面に塗布した。スラリーを乾燥させて溶媒を除去し、正極合剤層とした。カレンダ処理を行って、正極合剤層の密度を調整した。

黒鉛９８質量部と、粘度が１５００〜５０００ｍＰａ・ｓの範囲に調整された、１質量％の濃度のカルボキシメチルセルロース水溶液１．０質量部と、スチレン-ブタジエンゴム１．０質量部とを、比伝導度が２．０×１０^５Ω／ｃｍ以上のイオン交換水を溶剤として混合し、水系の負極合剤含有スラリーを調整した。調整したスラリーを、銅箔の両面に塗布した。スラリーを乾燥させて溶媒を除去し、負極合剤層とした。カレンダ処理を行って、負極合剤層の密度を調整した。

正極電極、負極電極、およびセパレータを所定の軸方向（以下、捲回軸方向と呼ぶ）の周りに捲回し、さらに一方向に圧縮して扁平形状の電極体を作製した。セパレータは、ＰＥの微多孔膜を使用した。

電極体の捲回軸方向と垂直な端面の両方を覆って、ＰＰ製の絶縁テープを貼付した。

絶縁テープを貼付した電極体を、アルミニウム合金製の角型の電池ケースに挿入した。電池ケースに電解液を注入して、非水電解質二次電池を作製した。電解液は、ＥＣとＭＥＣとを体積比で１：２になるように混合した溶媒に、ＬｉＰＦ_６を濃度１．２ｍｏｌ／リットルで溶解させて調整した。

［比較例１］
電極体の捲回軸方向と垂直な端面の一方だけを覆って、ＰＰ製の絶縁テープを貼付した。その他は、実施例と同様にして非水電解質二次電池を作製した。

［比較例２］
電極体の捲回軸方向と垂直な端面の一方を覆ってＰＰ製の絶縁テープを貼付し、さらに他方の端面の一部にもＰＰ製の絶縁テープを貼付した。その他は、実施例と同様にして非水電解質二次電池を作製した。

［試験方法］
作製した非水電解質二次電池のそれぞれを、１．０Ｃの電流値で電池電圧が４．３５Ｖになるまで定電流充電を行い、次いで、４．３５Ｖでの定電圧充電を行う定電流−定電圧充電を行った。充電終了までの総充電時間は２．５時間とした。前記条件で充電した各電池を恒温槽に入れ、３０℃から１５０℃まで、毎分５℃の割合で昇温し、その後引き続き１５０℃で１時間加熱した。

その後、非水電解質二次電池を分解し、セパレータが収縮して電極が露出している部分があるかどうかを確認した。

［試験結果］
実施例の非水電解質二次電池では、電極が露出しているものは確認されなかった。

比較例１の非水電解質二次電池では、絶縁テープを貼付しなかった側の電極体の端面の近傍で、電極が露出しているのが確認された。

比較例２の非水電解質二次電池においても、絶縁テープを貼付しなかった側の電極体の端面の近傍で、電極が部分的に露出しているのが確認された。

１非水電解質二次電池、１１外装缶、１２フタ板、１３負極端子、１４封止栓、１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ絶縁テープ、２１，２２，２３電極体、２１１，２２１正極電極、２１２，２２２負極電極、２１３Ａ，２１３Ｂ，２２３セパレータ、２１４，２２４正極タブ、２１５，２２５負極タブ

Claims

正極電極、負極電極、およびセパレータを含む電極体と、
前記電極体の端面のうち、前記正極電極の端面および前記負極電極の端面が前記セパレータによって覆われていない端面を覆って貼付された絶縁テープとを備え、
前記絶縁テープの融点は、前記セパレータのシャットダウン温度よりも高い、非水電解質二次電池。
前記電極体は、前記正極電極、前記負極電極、および前記セパレータが所定の軸方向の周りに巻回されたものであり、
前記絶縁テープは、前記電極体の前記軸方向の両端部において、前記電極体の周面の全周および前記軸方向と垂直な端面を覆って貼付されている、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記電極体は、つづら折りに折り曲げられた前記セパレータの間に前記正極電極および前記負極電極が配置され、さらに所定の軸方向の周りに前記セパレータが最外周に１周以上巻かれたものであり、
前記絶縁テープは、前記電極体の前記軸方向の両端部において、前記電極体の周面の全周および前記軸方向と垂直な端面を覆って貼付されている、請求項１に記載の非水電解質二次電池。
前記正極電極と電気的に接続された正極タブと、
前記負極電極と電気的に接続された負極タブとをさらに備え、
前記絶縁テープは、前記正極タブおよび前記負極タブの一部を覆って貼付される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。
前記絶縁テープには、前記絶縁テープを貫通する開口が形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。
前記絶縁テープの強度は、前記セパレータの強度よりも高い、請求項１〜５のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。
前記電極体を収容する外装缶をさらに備え、
前記外装缶への挿入方向における前記絶縁テープの動摩擦係数は、０．５以下である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の非水電解質二次電池。