JP4830295B2

JP4830295B2 - 非水電解液二次電池

Info

Publication number: JP4830295B2
Application number: JP2004372812A
Authority: JP
Inventors: 洋介喜多; 博史西山; 剛史八尾
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2004-12-24
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2024-12-24
Also published as: JP2006179370A

Description

本発明は、非水電解液二次電池に関し、特に外部から圧力がかかった場合の安全性、信頼性に優れた非水電解液二次電池に関する。

近年、移動体通信機器や携帯電子機器の電源として、より小型で軽量な電池が要望されており、リチウムイオン二次電池に代表される非水電解液二次電池が主流となっている。

この電池は、金属製の箔上に活物質と導電材および結着剤からなる電極合剤層を形成した正極と負極とを用いており、これらの正極板と負極板とをポリオレフィン樹脂製微多孔膜のセパレータを介して絶縁した状態で巻回した極板群と、リチウム塩を電解質として用いた非水電解液とを電池ケース内に収容して構成されている。

現在においても、電池のさらなる高容量化の要望に応えるために、ニッケル酸リチウム等の正極活物質や窒化物や合金に代表される負極材料の開発が行われており、実用化に向けた取組みがなされている。

一方で、電池容量に寄与しない集電体やリード端子、電池ケースの板厚、セパレータなどの薄型化や電極の充填密度を高くして、限られた電池ケース内の実質的な活物質の量を多くする技術開発がなされており、集電体が薄くなると切れ味が悪くなり、切断バリが発生したり、セパレータの厚みが薄くなると、正極板と負極板との極間距離が短くなり、内部短絡しやすくなるので、安全性を確保する提案がなされている（例えば、特許文献１、２参照）。

しかしながら、セパレータの厚みが薄くなると、従来問題にならなかった電極合剤層のない集電体から構成される極板の終端部のバリによって、セパレータを介して対向している極板、または電池ケースとの内部短絡が発生する場合があった。
特開２００１−０３５５３７号公報特開２００４−２５９６２５号公報

本発明は、前述の課題を解決し、正極板と負極板とをセパレータを介して、長円形状に巻回してなる極板群を備えた高容量の非水電解液二次電池において、前記電池に外部から圧力がかかった場合でも電極集電体と電極合剤層とが微小短絡や内部短絡を起こさないようにすることにより、安全性に優れ、信頼性の高い非水電解液二次電池を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の非水電解液二次電池は、それぞれの電極合剤およびそれを支持する集電体からなる正極板および負極板とをセパレータを介して、長円形状に巻回してなる極板群を備え、前記極板群は負極板の最外周電極合剤終端部と、正極板の最外周電極合剤層のない集電体とが対向している領域を有し、かつ、正極板の最外周電極層のない集電体が、負極板の最外周電極層のない集電体の終端部よりも長い極板群を有する電池において、前記電極合剤層のない正極板の集電体が、絶縁部材にて被覆され、前記絶縁部材が、セパレータを介して負極板の電極合剤層及び集電体終端部と対向していることを特徴とし、この絶縁部材が基材と糊剤からなる絶縁テープであり、この基材の厚みが１０μｍ以上でかつ正極板の電極合剤層の厚み以下であることが好ましく、基材の寸法は正極板の幅よりも長く、かつ、セパレータの幅よりも短いことが好ましい。

また、絶縁テープの基材の材質としてポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれた１種を用いることが好ましく、絶縁テープの正極板の幅よりも長い部分には糊剤が貼られておらず、正極板の幅と対向する部分の一部或いは全てにおいて糊剤が貼られたテープを用いることが好ましい。

本発明のリチウム二次電池は、正極板と負極板とをセパレータを介して、長円形状に巻回してなる極板群を備えた高容量の非水電解液二次電池において、前記電池に外部から圧力がかかった場合でも安全性に優れ、信頼性の高い非水電解液二次電池を提供することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を用いて説明する。

図１に角型の非水電解液二次電池の縦断面図、図２に極板群の最外周部詳細図を示す。

正極板１１と負極板１３とがセパレータ１５を介して絶縁されている極板群を上部が開口している有底の電池ケース１８内に収容されている。

負極板１３から連接する負極リード１４が上部絶縁板１６を介して、安全弁２４を有する封口板１９の内部端子２０に電気的に接続し、負極外部接続端子を兼ねたリベット２５は、封口板１９との間に上部絶縁ガスケット２１、下部絶縁ガスケット２２を配し、前記内部端子２０と共にかしめることにより、導通を得ると共に密閉を行っている。正極板１１から連接する正極リード１２が上部絶縁板１６を介して、封口板１９と電気的に接続されている。

前記電極群の下端部と電池ケース１８とは、下部絶縁板１７で絶縁され、上部絶縁板１６は、負極リード１４と電池ケース１８および電極群と電流遮断機構を有する封口板１９とを絶縁している。封口板１９は、電池ケース１８に嵌合し、レーザ溶接にて前記嵌合部を封止密閉している。その後、封口板の注液孔より、電解液を所定量注入し、封栓２３にて前記封口板１９にレーザ溶接することによって注液孔を封止密閉する封口構造である。

前記正極板１１は、例えば、アルミニウムやアルミニウム合金製の箔やラス加工もしくはエッチング処理された厚み１０μｍ〜６０μｍの正極集電体の片面または両面に、正極ペーストを塗着し、乾燥し、圧延して正極活物質層を形成することにより作製される。正極ペーストは、正極活物質と、結着剤と、導電剤と、必要に応じて増粘剤とを、分散媒に分散させて調製される。

正極活物質としては、特に限定されるものではないが、例えば、リチウムイオンをゲストとして受け入れ得るリチウム含有遷移金属化合物が使用される。例えば、コバルト、マンガン、ニッケル、クロム、鉄およびバナジウムから選ばれる少なくとも１種の遷移金属と、リチウムとの複合金属酸化物が使用される。なかでもＬｉ_xＣｏＯ₂、Ｌｉ_xＭｎＯ₂、Ｌｉ_xＮｉＯ₂、ＬｉＣｒＯ₂、αＬｉＦｅＯ₂、ＬｉＶＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＮｉ_1-yＯ₂、Ｌｉ_xＣｏ_yＭ_1-yＯ_z、Ｌｉ_xＮｉ_1-yＭ_yＯ_z、Ｌｉ_xＭｎ₂Ｏ₄、Ｌｉ_xＭｎ_2-yＭ_yＯ₄（ここで、
Ｍ＝Ｎａ、Ｍｇ、Ｓｃ、Ｙ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｂ、ＳｂおよびＢよりなる群から選ばれる少なくとも１種、ｘ＝０〜１．２、ｙ＝０〜０．９、ｚ＝２．０〜２．３）、遷移金属カルコゲン化物、バナジウム酸化物のリチウム化物、ニオブ酸化物のリチウム化物等が好ましい。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、上記のｘ値は充放電により増減する。正極活物質の平均粒径は、１μｍ〜３０μｍであることが好ましい。

正極ペーストに用いる結着剤、導電剤、必要に応じて添加できる増粘剤は、従来と同様のものを用いることができる。

結着剤としては、ペーストの分散媒に溶解または分散できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、フッ素系結着剤、アクリルゴム、変性アクリルゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリル系重合体、ビニル系重合体等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、フッ素系結着剤としては、例えば、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデンと六フッ化プロピレンの共重合体、ポリテトラフルオロエチレン等が好ましく、これらはディスパージョンとして用いることができる。

導電剤としては、アセチレンブラック、グラファイト、炭素繊維等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

増粘剤としては、エチレン−ビニルアルコール共重合体、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロースなどが好ましい。

分散媒としては、結着剤が溶解可能なものが適切である。有機系結着剤を用いる場合は、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ヘキサメチルスルホルアミド、テトラメチル尿素、アセトン、メチルエチルケトン等を単独または混合して用いることが好ましい。また、水系結着剤を用いる場合は、水や温水が好ましい。

正極活物質、結着剤、導電剤および必要に応じて加える増粘剤を分散媒に分散させて正極ペーストを作製する方法は、特に限定されるものではないが、例えば、プラネタリーミキサー、ホモミキサー、ピンミキサー、ニーダー、ホモジナイザー等を用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、正極ペーストの混練分散時に、各種分散剤、界面活性剤、安定剤等を必要に応じて添加することも可能である。

正極ペーストは、例えば、スリットダイコーター、リバースロールコーター、リップコーター、ブレードコーター、ナイフコーター、グラビアコーター、ディップコーター等を用いて、正極集電体へ容易に塗着することができる。正極集電体に塗着された正極ペーストは、自然乾燥に近い乾燥を行うことが好ましいが、生産性を考慮すると、７０℃〜２００℃の温度で１０分間〜５時間乾燥させるのが好ましい。

圧延は、ロールプレス機によって正極板が１３０μｍ〜２００μｍの所定の厚みになるまで、線圧１０００〜２０００ｋｇ／ｃｍで数回を行うか、線圧を変えて圧延するのが好ましい。

負極板１３は、例えば、普通の銅箔やラス加工もしくはエッチング処理された銅箔からなる厚み１０μｍ〜５０μｍの負極集電体の片面または両面に、負極ペーストを塗着し、乾燥し、圧延して負極活物質層を形成することにより作製される。負極ペーストは、負極活物質と、結着剤と、必要に応じて導電剤と、増粘剤とを、分散媒に分散させて調製される。負極には活物質層を有さない無地部を設け、ここに負極リード１４が溶接される。

負極活物質としては、特に限定されるものではないが、充電・放電によりリチウムイオンを放出・吸蔵できる炭素材料を用いることが好ましい。例えば、有機高分子化合物（フェノール樹脂、ポリアクリロニトリル、セルロース等）を焼成することにより得られる炭素材料、コークスやピッチを焼成することにより得られる炭素材料、人造黒鉛、天然黒鉛、ピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維等が好ましく、その形状としては、繊維状、球状、鱗片状、塊状のものを用いることができる。

結着剤、必要に応じて用いられる導電剤、増粘剤には、従来と同様のものを用いることができる。例えば、正極板と同様の結着剤、導電剤、増粘剤を用いることができる。

セパレータ１５の材質としては、耐熱性が高く耐有機溶剤性と疎水性の観点とシャットダウン機能を持つ点から、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリ塩化ビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル（ポリエチレンオキシドやポリプロピレンオキシド）、セルロース（カルボキシメチルセルロースやヒドロキシプロピルセルロース）、ポリ（メタ）アクリル酸、ポリ（メタ）アクリル酸エステル等の高分子からなる微多孔フィルムが好ましく用いられる。また、これらの微多孔フィルムを重ね合わせた多層フィルムも用いられる。なかでもポリエチレン、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン等からなる微多孔フィルムが好適であり、厚みは１５μｍ〜３０μｍが好ましい。

このようにして得られた正極板１１と負極板１３とがセパレータ１５を介して扁平状に巻回されている電極群を長辺面からのプレス加工により長円状の極板群を作製する。

この極板群の最外周部において、負極板１３の最外周電極合剤終端部１３ｂと、正極板１１の最外周電極合剤層のない集電体１１ａとが対向している領域を有し、かつ、正極板１１の最外周電極層のない集電体１１ａが、負極板１３の最外周電極層のない集電体の終端部１３ａよりも長い構成とし、前記電極合剤層のない正極板の集電体１１ａが、絶縁部材３１にて被覆され、セパレータ１５を介して負極板１３の電極合剤層終端部１３ｂ及び集電体終端部１３ａと対向させる。

このような構成にすることにより、電極合剤層終端部１３ｂ及び集電体終端部１３ａのバリによる正極板１１との内部短絡を防止することができる。

本発明で用いられる絶縁部材としては、基材と糊剤からなる絶縁テープであり、耐熱性が高く非水電解液に溶解や膨潤しないことが必要であり、その材質としてポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれた１種を用いることが好ましい。糊剤としては、天然ゴム、イソブチルゴム、スチレンブタジエンゴム、シリコンゴム、ウレタンゴム、アクリル樹脂などが挙げられる。これらを単独や積層したものや、変性したものを用いることができる。

絶縁テープの基材の厚みは、正極板の集電体切断バリより厚いことが必要であり、１０μm以上が好ましい。また、絶縁性テープの基材の厚みが厚すぎると、テープを貼付した
部分において、極板とセパレータとの間に隙間が生じて極板群がうねりやすくなるため、絶縁テープの基材の厚みは５０μm以下であることが好ましい。

絶縁テープの正極板の幅よりも長い部分には糊剤が貼られておらず、正極板の幅と対向する部分の一部或いは全てにおいて糊剤が貼られたテープを用いることにより、正極板との接着性を有し、かつ、テープを貼着した正極板が巻回時までに通過するローラーなどに付着することがないので、電極合剤層を集電体から剥がずことがなく、より耐内部短絡性に優れた電池が得られる。

電池ケース１８の材質としては、銅、ニッケル、ステンレス鋼、ニッケルメッキ鋼などを用い、これらの材料に絞り加工、ＤＩ加工等を施して電池ケース１８の形状にすることができるが、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電池ケースを用いることにより、軽量でエネルギー密度の高い角型の密閉型二次電池を容易に作製することができる。

非水電解液としては、非水溶媒と溶質からなり、非水溶媒としては、主成分として環状カーボネートおよび鎖状カーボネートが含有される。前記環状カーボネートとしては、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、γ−ブチルラクトン（γＢＬ）およびブチレンカーボネート（ＢＣ）から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。また、前記鎖状カーボネートとしては、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、およびエチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。

溶質としては、例えば、電子吸引性の強いリチウム塩を使用し、例えば、ＬｉＰＦ₆、
ＬｉＢＦ₄、ＬｉＣｌＯ₄、ＬｉＡｓＦ₆、ＬｉＣＦ₃ＳＯ₃、ＬｉＮ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₂、ＬｉＮ（ＳＯ₂Ｃ₂Ｆ₅）₂、ＬｉＣ（ＳＯ₂ＣＦ₃）₃等が挙げられる。これらの電解質は、一種
類で使用しても良く、二種類以上組み合わせて使用しても良い。これらの溶質は、前記非水溶媒に対して０．５〜１．５Ｍの濃度で溶解させることが好ましい。

以下、実施例および比較例を用いて詳細に説明するが、これらは、本発明を何ら限定するものではない。

（実施例１）
正極板１１は、正極活物質であるＬｉＣｏＯ₂に導電剤としてカ−ボンブラックを、結
着剤としてポリ四フッ化エチレン水性ディスパ−ジョンを固形分の質量比で１００：３：１０の割合で混錬分散させたペーストを、厚さ３０μｍのアルミニウム箔からなる集電体上にドクターブレード方式で厚さ約２３０μｍに両面塗布して乾燥後、厚さ１８０μｍに圧延し、所定寸法に切断して作製し、アルミニウム製の正極リ−ド１２を溶接した。

なお、負極板１３の最外周電極合剤終端部１３ｂと、正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａとが対向している領域を有し、かつ、正極板１１の最外周電極層１１ｂのない集電体１１ａが、負極板１３の最外周電極層１３ｂのない集電体１３ａの終端部よりも長くなるように構成し、前記正極板の集電体１１ａが、ポリプロピレン樹脂製フィルムで厚さが２０μｍの基材で、正極板１１の幅と同一寸法の絶縁テープからなる絶縁部材３１にて被覆し、セパレータ１５を介して負極板１３の電極合剤層１３ｂ及び集電体終端部１３ａと対向するように配設した。

負極板１３は、炭素質材料を主材料とし、これにスチレンブタジエンゴム系結着剤とを質量比で１００：５の割合で混錬分散させたペーストを、厚さ２０μｍの銅箔からなる集電体上にドクターブレード方式で厚さ約２３０μｍに両面塗布して乾燥後、厚さ１８０μｍに圧延し、所定寸法に切断して作製し、これにニッケル製の負極リ−ド１４を溶接したが、切断時に３０μｍのバリがあるものを用いた。

このようにして作製した正極板１１と負極板１３とを、厚さ１０μｍのポリエチレン樹脂製の微多孔性セパレータの両側に厚さ５μｍのポリプロピレン樹脂製の微多孔性セパレータを配した３層セパレータ１５を介して、扁平状に巻回した電極群を長辺面からのプレス加工により長円状の極板群を作製し、アルミニウム合金製で、上部が開口している有底の角型電池ケース１８内に収納した。

負極板１３から連接するニッケル製の負極リード１４が上部絶縁板１６を介して、安全弁２４を有するアルミニウム合金製で、厚みが１ｍｍの封口板１９の内部端子２０に電気的に接続し、負極外部接続端子を兼ねたリベット２５は、封口板１９との間に厚み０．５００ｍｍの上部絶縁ガスケット２１、厚さ０．１８５ｍｍの下部絶縁ガスケット２２を配し、圧縮率が２０％になるように前記内部端子２０と共にかしめることにより、導通を得ると共に密閉を行っている。正極板１１から連接するアルミニウム製の正極リード１２が上部絶縁板１６を介して、封口板１９と電気的に接続した。

前記電極群の下端部と電池ケース１８とは、下部絶縁板１７で絶縁され、上部絶縁板１６は、負極リード１４と電池ケース１８および電極群と電流遮断機構を有する封口板１９とを絶縁している。封口板１９は、電池ケース１８に嵌合し、レーザ溶接にて前記嵌合部を封止密閉している。その後、封口板の注液孔より、所定量の非水電解液を注入した。非水非水液としては、エチレンカーボネートとエチルメチルカーボネートとの体積比１：３の混合溶媒に１．０ｍｏｌ／ｌの濃度でＬｉＰＦ₆を溶解したものを用いた。なお、非水
溶媒１００質量部あたり、耐過充電用の添加剤として１質量部のシクロヘキシルベンゼンを添加したものを用いた。

最後に、封栓２３にて前記封口板１９にレーザ溶接することによって注液孔を封止密閉し、厚み、幅、高さの外寸がそれぞれ５．３ｍｍ、３０ｍｍ、４８ｍｍで、電池容量が８００ｍＡｈの角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、実施例１の電池とした。

（実施例２〜３）
正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを被覆する絶縁部材３１の基材として、厚さが２０μｍのポリフェ二レンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂製のフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、それぞれ実施例２、実施例３の電池とした。

（比較例１）
正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを被覆しなかった以外は、実施例１と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、比較例１の電池とした。

このようにして得られた実施例１〜３、比較例１の電池各５個を用いて、内部短絡試験１を行い、その結果を表１に示す。

なお、内部短絡試験１は、角型密閉型リチウムイオン二次電池の長辺面から、５．０Ｖの印加電圧をかけながらプレス圧を８０００Ｎまで上げ、内部短絡の有無と内部短絡した場合にはその時のプレス圧を調べた。

表１から、負極板１３の電極合剤層１３ｂ及び切断時のバリがある集電体終端部１３ａであっても、対向する正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを、絶縁部材３１にて被覆することにより、プレス圧を８０００Ｎまで上げても内部短絡は生じないことが明らかになった。

（実施例４〜実施例９）
負極板切断時にバリがあるものに代えて、負極板１３の集電体終端部１３ａ上に金属異物としてステンレス（ＳＵＳ）針状またはアルミニウム芯材研磨粉を１０粒付着させた負極板を用い、絶縁部材３１の基材として、厚さが２０μｍのポリプロピレン樹脂のフィルムを用いた以外は、実施例１と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、それぞれ実施例４、実施例５の電池とした。

同様にして、絶縁部材３１の基材として、ポリフェ二レンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂製のフィルムを用いた以外は、実施例４、実施例５と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、それぞれ実施例６〜実施例９の電池とした。

（比較例２〜比較例３）
正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを被覆しなかった以外は、実施例４、実施例５と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、比較例２、比較例３の電池とした。

このようにして得られた実施例４〜９、比較例２、比較例３の電池各５個を用いて、内部短絡試験２を行い、その結果を表２に示す。

なお、内部短絡試験２は、角型密閉型リチウムイオン二次電池の長辺面から、５．０Ｖの電圧をかけながらプレス圧を８０００Ｎまで上げ、内部短絡の有無と内部短絡した場合にはその時のプレス圧を調べ、内部短絡が生じなかった場合には、プレス圧を８０００Ｎの状態で、印加電圧を１ＫＶまで上げ、内部短絡の有無と内部短絡した場合にはその時の印加電圧を調べた。

表２から、負極板１３の電極合剤層１３ｂ及び金属異物を付着させた集電体終端部１３ａであっても、対向する正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを、絶縁部材３１にて被覆することにより、比較例２、比較例３の場合、プレス圧が２１６Ｎから７７５０Ｎの範囲ですべて内部短絡したのに対して、プレス圧を８０００Ｎまで上げても内部短絡は生じないことが明らかになったが、印加電圧を１ＫＶまで上げると基材の種類に関係なく、５個中１個内部短絡が発生した。

これは、正極板１１の幅と同一寸法の絶縁テープからなる絶縁部材３１を用いた為に、貼着時のハラツキによる隙間や上下端面において内部短絡が発生したと考えられる。

（実施例１０〜実施例１３）
絶縁部材３１の基材として、厚さが２０μｍのポリプロピレン樹脂のフィルムを用い、正極幅よりも長く、セパレータの幅よりも短い長さとし、その長さの幅全面にアクリル樹脂系の糊剤を貼着させたものを用いた以外は、実施例４と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、実施例１０の電池とした。

また、正極幅よりも長く、セパレータの幅よりも短い長さとし、正極幅の長さでその幅全面のみにアクリル樹脂系の糊剤を貼着させたものを用いた以外は、実施例１０と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、実施例１１の電池とした。

そして、正極幅よりも長く、セパレータの幅よりも短い長さとし、正極幅の長さでその幅の中央部から１／２の幅のみにアクリル樹脂系の糊剤を貼着させたものを用いた以外は、実施例１０と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、実施例１２の電池とした。

さらに、正極幅よりも長く、セパレータの幅よりも長い長さとし、その長さの幅全面にアクリル樹脂系の糊剤を貼着させたものを用いた以外は、実施例１０と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、実施例１３の電池とした。

このようにして得られた実施例１０〜実施例１３の電池各５個を用いて、前記内部短絡試験２を行い、その結果を表３に示す。

表３から、負極板１３の電極合剤層１３ｂ及び金属異物を付着させた集電体終端部１３ａであっても、対向する正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを被覆する絶縁部材３１の基材として、正極幅よりも長く、セパレータの幅よりも短い長さとし、正極幅の長さでその幅全面のみにアクリル樹脂系の糊剤を貼着させたものや、正極幅の長さでその幅の一部分のみにアクリル樹脂系の糊剤を貼着させた実施例１１、実施例１２の場合、印加電圧を１ＫＶまで上げても内部短絡が発生しなかったが、正極幅の長さよりも長い部分にまで糊剤を貼着させた実施例１０、実施例１３の場合、前記糊剤が巻回時までに通過するローラーなどに付着し、電極合剤層が集電体から剥がれ、印加電圧を１ＫＶまで上げると内部短絡が発生するものがあった。

（実施例１４〜実施例１９）
絶縁部材３１の基材として、ポリプロピレン樹脂のフィルムを用い、その厚さが５μｍ、１０μｍ、３０μｍ、４０μｍ、５０μｍ、６０μｍのものを用いた以外は、実施例１１と同様にして角型密閉型リチウムイオン二次電池を作製し、それぞれ実施例１４、実施例１５、実施例１６、実施例１７、実施例１８、実施例１９の電池とした。

このようにして得られた実施例１０、実施例１４〜実施例１９、比較例２の電池各５個を用いて、平板プレス限界試験を行い、その結果を表４に示す。

なお、平板プレス限界試験は、２０℃の環境下で３．０Ｖの終止電圧まで定電流で残存放電後、電池電圧が４．２Ｖに達するまでの定電流充電を行った満充電状態の電池を、２９．５ｋＮの圧力で平板プレスを行い、発火の有無を調べた。

表４から、負極板１３の電極合剤層１３ｂ及び金属異物を付着させた集電体終端部１３ａであっても、対向する正極板１１の最外周電極合剤層１１ｂのない集電体１１ａを被覆する絶縁部材３１の基材の厚さとして１０μｍ以上のものを用いると、電池は発火に至らないことがわかった。

これは、絶縁部材３１の基材の厚さとして１０μｍ以上のものを用いることにより異物が絶縁部材を突き破らず、内部短絡することを防止できるので、信頼性に優れた電池が得られることがわかった。

本発明の非水電解液二次電池によれば、外部から圧力がかかった場合でも安全性に優れ、信頼性の高い非水電解液二次電池を提供することができ、移動体通信機器や携帯電子機器の駆動用電源として有用である。

本発明の一実施形態に係る角型非水電解液二次電池の縦断面図本発明の一実施形態に係る極板群の最外周部詳細図

１１正極板
１１ａ正極板最外周の集電体
１１ｂ正極板最外周の電極合剤終端部
１２正極リード
１３負極板
１３ａ負極板最外周の集電体終端部
１３ｂ負極板最外周の電極合剤終端部
１４負極リード
１５セパレータ
１６上部絶縁板
１７下部絶縁板
１８電池ケース
１９封口板
２０内部端子
２１上部絶縁ガスケット
２２下部絶縁ガスケット
２３封栓
２４安全弁
２５リベット
３１絶縁部材

Claims

それぞれの電極合剤およびそれを支持する集電体からなる正極板および負極板とをセパレータを介して、長円形状に巻回してなる極板群を備え、前記極板群は負極板の最外周電極合剤終端部と、正極板の最外周電極合剤層のない集電体とが対向している領域を有し、かつ、正極板の最外周電極層のない集電体が、負極板の最外周電極層のない集電体の終端部よりも長い極板群を有する電池において、
前記電極合剤層のない正極板の集電体が、絶縁部材にて被覆され、前記絶縁部材が、セパレータを介して負極板の電極合剤層及び集電体終端部と対向していることを特徴とする非水電解液二次電池。
前記絶縁部材が基材と糊剤からなる絶縁テープであり、この基材の厚みが１０μｍ以上で、かつ、正極板の電極合剤層の厚み以下であることを特徴とする請求項１に記載の非水電解液二次電池。
前記絶縁テープの基材の材質としてポリプロピレン樹脂、ポリフェニレンサルファイト樹脂、ポリイミド樹脂から選ばれた１種を用いることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の非水電解液二次電池。
前記絶縁テープの基材の寸法が正極板の幅よりも長く、かつ、セパレータの幅よりも短いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非水電解液二次電池。
前記絶縁テープの正極板の幅よりも長い部分には糊剤が貼られておらず、正極板の幅と対向する部分の一部或いは全てにおいて糊剤が貼られたテープを用いることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の非水電解液二次電池。