非水電解質電池
【課題】振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下と内部抵抗増加が抑制された非水電解質電池を提供する。
【解決手段】フィルム製外装部材１と、前記外装部材１内に収納され、正極７、負極１０及びセパレータ１３を含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、前記正極端子及び前記負極端子は前記電極群の同じ端部もしくは互いに対向する端部から延出されて前記外装部材１の外部に引き出されており、前記電極群は、前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部から前記セパレータ１３が張り出しており、その張り出し部１４ｂが前記外装部材１の内面に固定されていることを特徴とする非水電解質電池。
【解決手段】フィルム製外装部材１と、前記外装部材１内に収納され、正極７、負極１０及びセパレータ１３を含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、前記正極端子及び前記負極端子は前記電極群の同じ端部もしくは互いに対向する端部から延出されて前記外装部材１の外部に引き出されており、前記電極群は、前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部から前記セパレータ１３が張り出しており、その張り出し部１４ｂが前記外装部材１の内面に固定されていることを特徴とする非水電解質電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発展にともない、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要望されている。このような二次電池としてはリチウムまたはリチウム合金を活物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物の活物質を含む懸濁液が塗布された集電体からなる正極と、非水電解液とを具備した非水電解質二次電池が知られている。
【０００３】
また、負極に例えばコークス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を含む懸濁液が塗布された集電体を用いた非水電解質二次電池が提案されている。前記二次電池は、デンドライト析出による負極特性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全性を向上することができる。
【０００４】
一方、外装部材は、従来の金属缶の代わりに、より一層の薄形化を目的として例えばナイロンフィルムに代表される外部衝撃保護フィルムを最外層とし、アルミニウム箔に代表される防湿、遮光を目的とした金属層を中間に配し、最内層に電極群並びに電解液を封止するための熱融着性樹脂フィルム配した複合フィルムをフィルム材として用いることが進んでいる。
【０００５】
このようなフィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質二次電池は、従来の金属缶を用いたものと比較して、多種多様な形状展開が比較的安価に可能であり、最近特に電池の高容量化、高出力化が要求される分野では外装部材にフィルム材を用いたものが主流になっている。
【０００６】
しかしながら、一方で電池の安全性を考慮した場合、金属缶と比較して一般的にフィルム材の強度は弱いため、過充電および過放電の発熱やガス発生による内部圧力上昇からの破裂等は起こりにくく有利である半面、振動や落下衝撃では容器内部の電極群の移動により容器自体に変形が生じ、端子の断線による内部抵抗の上昇や局部的短絡が起こりやすい。
【０００７】
この状態は通常に充放電を繰り返した場合でも不具合部分での発熱による電池自体の発火を引き起こす可能性がある。
【０００８】
一方、特許文献１は、非水電解質二次電池に関するものであって、フィルム製外装材の内面に電極群の表面を接着層で固定することにより、電解液が電極群と外装材の間に浸透するのを抑えることを開示している。
【特許文献１】特開２０００−２３５８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下と内部抵抗増加が抑制された非水電解質電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る非水電解質電池は、フィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記電極群の同じ端部もしくは互いに対向する端部から延出されて前記外装部材の外部に引き出されており、
前記電極群は、前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部から前記セパレータが張り出しており、その張り出し部が前記外装部材の内面に固定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明に係る非水電解質電池によれば、外部から衝撃が加わった際の外装部材内での電極群の移動を抑えることが可能である。ここでの外部衝撃は外からの力で外装部材が破れる、もしくは電池自体が変形するようなものではなく、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定している。
【００１２】
フィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質電池では、正極端子及び負極端子を外装部材から外部に引き出しているため、正極端子及び負極端子がフィルム材の間に挟まれて固定されているものの、電極群は外装部材と接触しているだけで固定されていない。このため、外装部材内部に存在する空隙の方向に衝撃が加わった場合、電極群は衝撃方向に容易に移動し、更に強い衝撃では電極群の衝突により外装部材を変形させることもある。電極群の移動を抑制するためには外装部材内の空隙をできるだけ少なくすればよいと思われるが、正負極端子と電極群との接続スペースや電解液スペースを考慮すると困難であり、仮に特許文献１のように電極群表面を外装部材に密着させたとしても外装部材自体の強度が不足しているため、電極群が外装部材を押し退ける形で移動する恐れがある。
【００１３】
これら衝撃により正負極端子と電極群との接続が外れるか、正負極端子もしくは電極群の破損により一時的に断線状態となり、更にその後の衝撃で断線部分が接触した状態になると、局部的に抵抗が高い部分を生ずることになり通常に充放電を繰り返した場合でもこの不具合部分での発熱による電池自体の発火を引き起こす可能性がある。また電極群自体の変形により、局部的短絡を生じ、発熱、発火を引き起こす可能性もある。
【００１４】
本願発明のように、正極端子及び負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部において電極群からセパレータを突出させ、その突出部分を外装部材の内面に固定することによって、外装部材内の空隙の大きさを変えずに外部衝撃に対して電極群の移動を抑制することができる。なお、電極群と外装部材の接合は、例えば、熱融着、電池性能に影響を及ぼさない接着剤やテープの使用等により行うことができるが、方法が簡単で、十分な接合強度が得られ、しかも副反応の恐れが少ないため、熱融着が望ましい。
【００１５】
この非水電解質電池を、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定して、電池に直接外力が加わらないように電池表面部を保護し、コンクリート等の上に一定高さから数回落下させたときの電池電圧及び、内部抵抗の変化を確認した結果、後述する実施例に示す通り、従来構造の電池と比較してその変化量を著しく小さくできることが確認でき、耐外部衝撃に効果のある非水電解質電池を実現することができた。
【００１６】
本発明に係る非水電解質電池において、電極群は、正極端子及び負極端子が引き出されている端部の長さを１とした際に、セパレータが張り出している端部の長さを０．２以上、１０以下にすることが望ましく、このような構成の電極群によると外部衝撃に対して十分な効果を得ることができる。セパレータ張り出し部の長さ比を０．２未満にすると、外部からの衝撃が加わった際に電極群が移動するのを十分に抑制できない恐れがある。一方、セパレータ張り出し部の長さ比が１０を超えると、非水電解質電池の体積エネルギーが低下する恐れがある。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、非水電解質電池に振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下と内部抵抗増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、外装部材及び電極群について説明する。
【００１９】
１）外装部材
外装部材には、電極群が収納される凹部（カップ部）を備えたものを使用することができる。外装部材には、容器と封口板が一体化されたものを使用しても良いし、封口板と容器とが別々の構成になっているものを使用することも可能である。
【００２０】
外装部材を形成するフィルム材は、少なくとも樹脂フィルムを含有するものが好ましい。このようなフィルム材としては、例えば、樹脂製フィルム、樹脂及び金属を含有するラミネートフィルム等を挙げることができる。
【００２１】
使用する樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレンやポリプロピレン等）などの熱可塑性樹脂等を挙げることができる。
【００２２】
ラミネートフィルムとしては、例えば、金属層と、金属層の一方の面に形成された熱可塑性樹脂層と、金属層の反対側の面に形成された保護層とを含むものを使用することができる。金属層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金から形成することができる。保護層は、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエテレンテレフタレートから形成することができる。
【００２３】
また、ラミネートフィルムにおいては、外部保護層、金属層及び熱可塑性樹脂層の各層の間に接着剤層やガスバリアー層などを設けても良い。
【００２４】
２）電極群
電極群には、扁平形状を有するものを使用することができる。扁平形状の電極群は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回するか、あるいは正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより作製される。
【００２５】
正極は、集電体と、集電体に担持された合剤層とを含む。
【００２６】
正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。なお、使用する正極活物質の種類は、１種類もしくは２種類以上にすることができる。
【００２７】
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００２８】
負極は、集電体と、集電体に担持される合剤層とを含む。
【００２９】
負極活物質には、リチウムイオンもしくはリチウムを吸蔵放出するものを使用することができ、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
【００３０】
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００３１】
セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。
【００３２】
電極群には、非水電解質が保持されている。非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質（例えば、リチウム塩）とを含むものである。この非水電解質の形態は、液体状（非水電解液）やゲル状あるいは固体状にすることができる。
【００３３】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、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）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。
【００３４】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜３ｍｏｌ／ｌとすることが望ましい。
【００３５】
次いで、本発明の第１の実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。図２は図１の外装部材を構成する外装フィルムを模式的に示した断面図。図３は正極を模式的に示した平面図。図４は負極を模式的に示した平面図。図５はセパレータを模式的に示した平面図。図６は正負極のリードとタブの接続方法の一例を示す模式図。図７は正負極のリードとタブの接続方法の別な例を示す模式図。図８は電極群を模式的に示した平面図。図９は図８の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。図１０は第１の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００３７】
図１に示すように、外装部材１は、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部２を備えるものである。カップ部２の開口端の四辺には、水平方向に延出された周縁部２ａが形成されている。周縁部２ａのうち長手方向の一辺に平板部が繋がっており、この平板部は封口板３として機能する。図１の（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。
【００３８】
外装フィルムは、例えば図２に示すように、金属層４と、金属層４の一方の面に形成された保護層５と、金属層４の反対側の面に形成された熱可塑性樹脂層６とを含むラミネートフィルムから形成される。熱可塑性樹脂層６は、外装部材１の内面に配されている。
【００３９】
正極７は、図３に示すように、正極集電体と、正極集電体の短辺の中央部が突出して形成された正極リード部８と、正極集電体の両面に形成された正極合剤層９とを含む。一方、負極１０は、図４に示すように、負極集電体と、負極集電体の短辺の中央部が突出して形成された負極リード部１１と、負極集電体の両面に形成された負極合剤層１２とを含む。
【００４０】
セパレータ１３は、図５に示すように、袋状で、両方の長辺側が貼り合わされている。片方の貼り合せ部１４ａが長辺端部よりも内側に位置しており、貼り合せ部１４ａの外側に張り出し部１４ｂが形成されている。
【００４１】
セパレータ１３の袋部分に正極７が挿入され、正極リード８がセパレータ１３から突出している。この正極７が収納されたセパレータ１３と、負極１０とが交互に積層されている。この積層物において、図８に示すように、負極リード１１は短辺側端部から突出しており、正極リード８は反対側の短辺側端部から突出している。なお、セパレータに収納するのは正極の代わりに負極でも構わない。
【００４２】
複数の正極７各々が有する正極リード８は、例えば図６に示すように、一つに束ねられ、束ねられた先端部が二つ折りにした正極タブ１５（例えば、アルミニウム、ニッケル等の金属からなる）で挟まれている。これら正極リード８と正極タブ１５は、例えば溶接により固定されている。正極リード８と正極タブ１５の接続は、図７に示す方法によって行っても良い。図７では、正極リード８が一つに束ねられ、束ねられた先端部が正極タブ１５の先端に例えば溶接などにより固定されている。複数の負極１０各々が有する負極リード１１と負極タブ１６（例えば、銅、ニッケル等の金属からなる）との接続も、図６または図７に示す方法で行われる。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム（例えば酸変性ポリエチレンフィルム）１８は、正極タブ１５及び負極タブ１６それぞれの熱融着部に配置され、外装フィルムとタブとの密着性を高めている。
【００４３】
本実施形態では、電極群の正負極リードに正負極タブを接続したものを正負極端子として使用しているが、電極群の正負極リードのうちそれぞれ１枚を予め長くしておき、正負極リードを接続後、前述の長いリードをそのまま容器の外部に引き出し、正負極端子として使用することも可能である。
【００４４】
図８に示すように、電極群のコーナ部に位置する正極７、負極１０及びセパレータ１３は、絶縁テープ１７で固定されている。セパレータ１３の張り出し部１４ｂは、電極群の片方の長辺側端部の正極及び負極から突出し、例えば熱融着により一つに接合されている。
【００４５】
このような電極群は、図９に示すように、外装部材１の矩形状カップ部２に収納される。セパレータ１３の張り出し部１４ｂは、矩形状カップ部２の長辺側周縁部（封口板３と反対側の長辺側周縁部）に配置されている。また、正極タブ１５は、矩形状カップ部２の短辺側周縁部から外部に引き出され、かつ負極タブ１６は、矩形状カップ部２の反対側の短辺側周縁部から外部に引き出されている。
【００４６】
封口板３を矩形状カップ部２側に折り返し、矩形状カップ部２を封口板３で覆った後、カップ部２の周縁部２ａと封口板３の周縁部とを熱可塑性樹脂層６を用いて熱融着させる。セパレータ１３の張り出し部１４ｂは、長辺側周縁部とこれと対向する封口板３の間に熱融着され、外装部材１の内面に固定される。
【００４７】
この第１の実施形態に係る非水電解質電池では、正極端子及び負極端子が延出されている短辺側端部と直交する長辺側端部において電極群の正負極からセパレータ１３の張り出し部１４ｂを突出させ、外装部材１の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際に、電極群が、正負極端子の延出方向にスライドするのを抑えることができる。その結果、正負極端子の断線及び電極群の変形を回避することができるため、衝撃が加わった際の内部抵抗の増加及び電池電圧の低下を抑制することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図１１〜図１６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる容器の平面図と側面図。図１２は図１１の容器の封口板を模式的に示した平面図と側面図。図１３はセパレータを模式的に示した平面図。図１４は電極群を模式的に示した平面図。図１５は図１４の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。図１６は第２の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００５０】
この第２の実施形態では、容器と封口板がそれぞれ別の構成になっている外装部材を使用すると共に、袋状に加工されたセパレータの長手方向側の両端部に突出部が形成されていること以外は、第１の実施形態と同様である。
【００５１】
すなわち、図１１に示すように、容器２０は、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部２１を備えるものである。カップ部２１の開口端の四辺には、水平方向に延出された周縁部２２が形成されている。図１１の（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。
【００５２】
図１２に示すように、封口板２３は、容器２０とは別構成で、矩形状をなしている。容器２０及び封口板２３は、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な外装フィルムから形成されており、容器２０及び封口板２３の内面は熱可塑性樹脂層から形成されている。
【００５３】
袋状のセパレータ２４は、両方の長辺側に張り合わせ部が位置するもので、両方の張り合わせ部２５ａは端部よりも内側に位置し、それぞれの張り合わせ部２５ａの外側に張り出し部２５ｂが形成されている。このセパレータ２４を使用すること以外は、前述した第１の実施形態で説明したのと同様にして電極群が作製され、作製された電極群の模式的な平面図を図１４に示す。
【００５４】
図１４に示すように、電極群の長辺側両端部の正負極からセパレータ２４の張り出し部２５ｂが突き出ている。同じ端部から突き出た張り出し部２５ｂ同士は、熱融着により接合されることで一つに束ねられている。
【００５５】
このような電極群は、図１５に示すように、容器２０内に収納される。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、容器２０の周縁部の長辺方向側に配置されている。正極タブ１５は、容器２０の周縁部の短辺方向側から外部に引き出されている。一方、負極タブ１６は、正極タブ１５の反対側に位置する周縁部から外部に引き出されている。
【００５６】
封口板２３を容器２０上に配置し、容器２０の周縁部２２と封口板２３の周縁部とを熱可塑性樹脂層を用いて熱融着させることにより、図１６に示す非水電解質電池を得る。
【００５７】
得られた非水電解質電池において、セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、容器２０と封口板２３の熱融着部の間に挟まれることによって固定される。第２の実施形態では、正極端子及び負極端子が延出されている短辺側端部と直交する両方の長辺側端部において電極群の正負極からセパレータを突出させ、その突出部分を外装部材の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際の電極群の移動を規制する効果をさらに高くすることができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１７〜図２２を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図１７は本発明の第３の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。図１８は正極を模式的に示した平面図。図１９は負極を模式的に示した平面図。図２０は電極群を模式的に示した平面図。図２１は図２０の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。図２２は第３の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００６０】
図１７に示すように、外装部材３０は、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部３１を備えるものである。カップ部３１の開口端の四辺には、水平方向に延出された周縁部３１ａが形成されている。周縁部３１ａのうち短辺方向の一辺に平板部が繋がっており、この平板部は封口板３２として機能する。図１７の（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。外装フィルムには、前述した第１の実施形態で説明したのと同様なものを使用することができる。
【００６１】
正極３３は、図１８に示すように、正極集電体と、正極集電体の短辺の端の部分（例えば右端）が突出して形成された正極リード部３４と、正極集電体の両面に形成された正極合剤層３５とを含む。一方、負極３６は、図１９に示すように、負極集電体と、負極集電体の短辺の端の部分（例えば左端）が突出して形成された負極リード部３７と、負極集電体の両面に形成された負極合剤層３８とを含む。
【００６２】
第２の実施形態で説明したのと同様なセパレータに正極３３が挿入され、正極リード３４がセパレータから突出している。この正極３３が収納されたセパレータと、負極３６とが交互に積層されている。この積層物において、図２０に示すように、正極リード３４と負極リード３７は、互いに重ならないように同じ辺から突出している。
【００６３】
複数の正極３３各々が有する正極リード３４は、図６または図７に示すように一つに束ねられた状態で正極タブ３９（例えば、アルミニウム、ニッケル等の金属からなる）と接続されている。一方、複数の負極３６各々が有する負極リード３７は、図６または図７に示すように一つに束ねられた状態で負極タブ４０（例えば、銅、ニッケル等の金属からなる）と接続されている。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１８は、正極タブ３９及び負極タブ４０それぞれの熱融着部に配置され、外装フィルムとタブとの密着性を高めている。
【００６４】
本実施形態では、電極群の正負極リードに正負極タブを接続したものを正負極端子として使用しているが、電極群の正負極リードをそのまま容器の外部に引き出し、正負極端子として使用することも可能である。
【００６５】
図２０に示すように、電極群のコーナ部に位置する正極３３、負極３６及びセパレータ２４は、絶縁テープ１７で固定されている。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、電極群の両方の長辺側端部の正負極から突き出ており、それぞれの端部において例えば熱融着により一つに接合されている。
【００６６】
このような電極群は、図２１に示すように、外装部材３０の矩形状カップ部３１に収納される。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、矩形状カップ部３１の両方の長辺側周縁部に位置している。また、正極タブ３９と負極タブ４０は、外装部材３０の短辺側から外部に引き出されている。
【００６７】
封口板３２をカップ部３１側に折り返し、矩形状カップ部３１を封口板３２で覆った後、カップ部３１の周縁部３１ａと封口板３２の周縁部とを熱可塑性樹脂層６を用いて熱融着させる。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、カップ部３１の長辺側周縁部と封口板３２との間に熱融着され、外装部材３０の内面に固定される。
【００６８】
この第３の実施形態に係る非水電解質電池では、正極端子及び負極端子が延出されている短辺側端部と直交する両方の長辺側端部において電極群の正負極からセパレータ２４の張り出し部２５ｂを突出させ、外装部材３０の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際の電極群の移動を抑えることが可能である。
【００６９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を図２３〜図２７を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００７０】
図２３は本発明の第４の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる正極の模式的な平面図。図２４は負極を模式的に示した平面図。図２５はセパレータを模式的に示した平面図。図２６は電極群を模式的に示した平面図。図２７は図２６の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。図２８は第４の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００７１】
この第４の実施形態は、捲回型電極群を使用すること以外は、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成を有するものである。図２３に示すように、正極４１は、帯状の正極集電体と、正極集電体の長手方向側の一端部４２（以下、正極無地部と称す）を除いて形成された正極合剤層４３とを備えるものである。
【００７２】
負極４４は、図２４に示すように、帯状の負極集電体と、負極集電体の長手方向側の一端部４５（以下、負極無地部と称す）を除いて形成された負極合剤層４６とを備えるものである。
【００７３】
正極４１と負極４４は、その間に図２５に示す帯状のセパレータ４７を介在させながら扁平の渦巻き形状に捲回され、電極群が得られる。この電極群においては、図２６に示すように、正極４１の無地部４２がセパレータの捲回軸方向から突出し、かつ負極４４の無地部４５がセパレータの反対側の捲回軸方向から突出している。電極群の最外周は、セパレータ４７で、その一部４８が捲回軸と直交する方向に張り出している。セパレータ４７の巻き終わり端部４９は、絶縁テープ５０で固定されている。短冊状の正極タブ５１は、端部が正極４１の無地部４２に溶接されている。一方、短冊状の負極タブ５２は、端部が負極４４の無地部４５に溶接されている。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１８は、正極端子５１及び負極端子５２それぞれの熱融着箇所に配置され、外装フィルムと端子との密着性を高める役割をなす。
【００７４】
このような電極群は、図２７に示すように、外装部材１の矩形状カップ部２内に収納される。セパレータ４７の張り出し部４８は、封口板３の反対側に位置する長辺側周縁部２ａに配置されている。また、正極端子５１は、外装部材１の短辺側周縁部から外部に引き出されている。一方、負極端子５２は、外装部材１の反対側の短辺側周縁部から外部に引き出されている。
【００７５】
封口板３をカップ部２側に折り返し、矩形状カップ部２を封口板３で覆った後、カップ部２の周縁部２ａと封口板３の周縁部とを熱可塑性樹脂層を用いて熱融着させる。セパレータ４７の張り出し部４８は、カップ部２の周縁部２ａと封口板３との間に熱融着され、外装部材１の内面に固定される。
【００７６】
この第４の実施形態に係る非水電解質電池では、正極端子５１及び負極端子５２が延出されている短辺側端部と直交する長辺側端部において電極群からセパレータ４７を突出させ、その突出部分４８を外装部材１の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際の電極群の移動を抑えることが可能である。
【００７７】
なお、前述した第１〜第３の実施形態においては、複数の正負極それぞれの間から突出した張り出し部全てを一つに束ねた状態で外装部材の内面に固定したが、複数の張り出し部のうち一部のみを一つに束ねて外装部材の内面に固定することが可能である。この場合、積層電極の上下及び中間に位置する張り出し部を外装部材の内面に固定することが望ましい。
【００７８】
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
【００７９】
（実施例１）
＜容器の形成＞
厚さ０．０２５ｍｍのナイロンフィルム５と厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔４と厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルム６とで構成される総厚さ０．０９５ｍｍの外装フィルムに深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２を形成し、前述した図１に示す外装部材１を得た。得られた外装部材１において、カップ部２の短辺方向２箇所の縁部の幅を５ｍｍにし、長辺方向の１箇所の縁部の幅を１０ｍｍにし、この縁部に対向するもう１つの長辺側縁部に設けた平板部（封口板）３の幅を７５ｍｍとした。
【００８０】
＜電極群の作製＞
まず、活物質としてのＬｉＣｏＯ2粉末８９重量部に導電性フィラーとしてのグラファイト粉末８重量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に混合して正極ペーストを調製した。
【００８１】
この正極ペーストを集電体である厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔フープ材の両面へ両サイドに未塗布部分が残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して正極合剤層９を形成した後、塗布部分の外形寸法が８０×６０ｍｍ、正極リードとなる未塗布部分８の寸法が５×２０ｍｍになるように切り出して正極７とした。
【００８２】
次いで、メソフェーズピッチ系炭素繊維を粉砕した後、熱処理した炭素繊維粉末１００重量部をカルボキシメチルセルロースおよびスチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス粒子２重量部を含む水溶液に混合して負極ペーストを調製した。
【００８３】
この負極ペーストを集電体である厚さ０．０１５ｍｍの銅箔フープ材の両面へ両サイドに未塗布部分が残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して負極合剤層１２を形成した後、塗布部分の外形寸法が８１×６１ｍｍ、負極リードとなる未塗布部分１１の寸法が５×２０ｍｍになるように切り出して負極１０とした。
【００８４】
次いで、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×６９ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺の片方を幅１ｍｍで熱融着し、長辺のもう片方をサイドから５ｍｍ内側部分１４ａを幅１ｍｍで熱融着することにより袋部分を形成し、外形寸法８４×６９ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍ、張り出し部１４ｂの幅が５ｍｍの袋状セパレータ１３を作製した。
【００８５】
次いで、セパレータ１３の袋部分に正極７を挿入して正極７とセパレータ１３を合わせた後、これと負極１０とを最下層より負極１０、セパレータ１３＋正極７、負極１０、セパレータ１３＋正極７の順で最上層に負極１０が位置するように重ね、最終的に負極２１枚と正極＋セパレータ２０枚を積層させた。正極リード８と負極リード１１の位置は、１８０°対向するようにした。
【００８６】
セパレータ１３の袋部分の片側長辺端部に位置する幅５ｍｍの余剰なセパレータ群（張り出し部）１４ｂを熱融着で一体化して固定し、積層電極の４つのコーナー部分を絶縁テープ１７で止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。
【００８７】
次に、正極リード８の２０枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、図６に示すように、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×２０ｍｍのアルミニウム板からなる正極タブ１５で正極リード８の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、正極リード８に正極タブ１５を接合した。正極タブ１５の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×３０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【００８８】
一方、負極リード１１の２１枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、正極の場合と同様に、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×２０ｍｍの銅板からなる負極タブ１６で負極リード１１の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、負極リード１１に負極タブ１６を接合した。次いで、負極タブ１６の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×３０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【００８９】
電極群は、図８に示すように正負極タブ１５，１６が引き出されている端部の長さＬ1が６４ｍｍで、張り出し部１４ｂが形成されている端部の長さＬ2が８４ｍｍであった。長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．３１であった。
【００９０】
＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比で１：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解させて非水電解液を調製した。
【００９１】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材１のカップ部２に、図９に示すように、正極タブ１５の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側縁部に配置され、負極タブ１６の熱可塑性絶縁フィルム１８が反対側の短辺側縁部に配置され、かつ張り出し部１４ｂが長辺側縁部に架かるように、電極群を収納した。
【００９２】
次に、外装部材１の長辺側にある平板部（封口板）３を１８０°方向に折り返して対向する長辺側縁部に重ねた後、カップ部が上面になるように外装部材全体を反転させた。つづいて、上下シールバーの表面に幅２５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、短辺側縁部２箇所を温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて熱融着した。
【００９３】
この後、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部２内に注入して電極群に含浸させた。端面より５ｍｍ内側入った部分から更に内側を表面に凹凸のない幅５ｍｍのシールバーが上下にある熱融着機を用い、未融着の長辺側縁部を温度１８０℃、加圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で熱融着させ、外装部材１の内面の熱可塑性樹脂フィルム６にセパレータ１３の張り出し部１４ｂを熱融着させた。
【００９４】
さらに長辺側縁部の残りの未融着部も同じ熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図１０に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【００９５】
（実施例２）
＜外装部材の形成＞
図１１に示すように、実施例１と同じ外装フィルム材に深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２１と、カップ部２１の短辺方向２箇所に幅５ｍｍの縁部と長辺方向の２箇所に幅１０ｍｍの縁部を設けた外形寸法１０５×７５ｍｍの容器２０を作製した。また、外装フィルム材を絞り加工を行わずに寸法１０５×８５ｍｍに切り出し、図１２に示す封口板２３を作製した。
【００９６】
＜電極群の作製＞
ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×７４ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺を両サイドから５ｍｍ内側部分を幅１ｍｍで熱融着することにより袋部分を形成し、外形寸法８４×７４ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍ、各張り出し部２５ｂの幅が５ｍｍの袋状セパレータ２４を作製した以外、実施例１とおなじ方法で電極群を形成した。
【００９７】
電極群は、図１４に示すように、正負極タブ１５，１６が引き出されている端部の長さＬ1が６５ｍｍで、張り出し部２５ｂが形成されている端部の長さＬ2が８４ｍｍであった。長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．２９であった。
【００９８】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【００９９】
＜非水電解質電池の作製＞
容器２０のカップ部２１に、図１５に示すように、正極タブ１５の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側縁部に配置され、負極タブ１６の熱可塑性絶縁フィルム１８が反対側の短辺側縁部に配置され、かつ両方の張り出し部２５ｂが長辺側縁部に架かるように、電極群を収納した。
【０１００】
次に、封口板２３を熱可塑性樹脂フィルム側が内側になるように重ね合わせた後、カップ部２１が上面になるようにこれら（外装部材）を反転させた。
【０１０１】
続いて、上下シールバーの表面に幅２５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、短辺側縁部２箇所を温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて熱融着した。この後、端面より５ｍｍ内側入った部分から更に内側を表面に凹凸のない幅５ｍｍのシールバーが上下にある熱融着機を用い、未融着の長辺側縁部の一方を温度１８０℃、加圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で加熱加圧し、容器２０の熱可塑性樹脂フィルムと封口板２３の熱可塑性樹脂フィルムの間に一方の張り出し部２５ｂを熱融着させた。続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で加熱加圧し、容器２０の熱可塑性樹脂フィルムと封口板２３の熱可塑性樹脂フィルムの間に残りの張り出し部２５ｂを熱融着させた。さらに２つの長辺側縁部の残りの未融着部も同じ熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅８５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図１６に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１０２】
（実施例３）
＜外装部材の形成＞
実施例１と同じ外装フィルムに深絞り加工を施し、図１７に示すように、深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部３１と、カップ部３１の長辺方向２箇所に幅１０ｍｍの縁部と短辺方向の１箇所に幅５ｍｍの縁部とこの縁部に対向するもう１つの長辺側縁部に幅１００ｍｍの平板部（封口板）３２を設けた外装部材３０を得た。
【０１０３】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ方法で正極合剤層３５を形成した後、塗布部分の外形寸法が８０×６０ｍｍ、正極リードとしての未塗布部分３４の寸法が長辺部右端面より５ｍｍ内側の位置で５×１０ｍｍになるように切り出して正極３３を得た。
【０１０４】
さらに実施例１と同じ方法で負極合剤層３８を形成した後、塗布部分の外形寸法が８１×６１ｍｍ、負極リードとしての未塗布部分３７の寸法が長辺部左端面より５ｍｍ内側の位置で５×１０ｍｍになるように切り出して負極３６を得た。
【０１０５】
またセパレータは実施例２と同じ方法で作製し、セパレータの袋部分に正極を挿入して正極とセパレータを合わせた後、正極リード３４が右側方向、負極リード３７が左側方向に延出され、更に最下層より負極、セパレータ＋正極、負極、セパレータ＋正極の順で最上層に負極がくるように重ね、最終的に負極２１枚と正極＋セパレータ２０枚を積層させた。ひきつづき、セパレータの袋部分の両サイドにある幅５ｍｍの余剰なセパレータ群（突出部）２５ｂを熱融着で一体化して固定すると共に、積層電極を４つのコーナー部分を絶縁テープ１７で止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。
【０１０６】
次に、正極リード３４の２０枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、図６に示すように、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×１０ｍｍのアルミニウム板からなる正極タブ３９で正極リード３４の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、正極リード３４に正極タブ３９を接合した。正極タブ３９の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×２０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【０１０７】
一方、負極リード３７の２１枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、正極の場合と同様に、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×１０ｍｍの銅板からなる負極タブ４０で負極リード３７の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、負極リード３７に負極タブ４０を接合した。次いで、負極タブ４０の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×２０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【０１０８】
電極群は、図２０に示すように、正負極タブ３９，４０が引き出されている端部の長さＬ1が６５ｍｍで、張り出し部２５ｂが形成されている端部の長さＬ2が８４ｍｍであった。また、長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．２９であった。
【０１０９】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【０１１０】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材のカップ部に、図２１に示すように、正極タブ３９及び負極タブ４０の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側縁部に配置され、かつ両方の張り出し部２５ｂが長辺側縁部に架かるように、電極群を収納した。
【０１１１】
次に、外装部材の短辺側にある平板部（封口板）を１８０°方向に折り返して対向する短辺側縁部に重ねた後、カップ部が上面になるように外装部材全体を反転させた。
【０１１２】
つづいて、上下シールバーの表面に幅１５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が２箇所加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、正極タブ３９及び負極タブ４０が延出する短辺側縁部に温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて加熱加圧を施した。
【０１１３】
この後、端面より５ｍｍ内側入った部分から更に内側を表面に凹凸のない幅５ｍｍのシールバーが上下にある熱融着機を用い、温度１８０℃、加圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で未融着の長辺側縁部の一方に加熱加圧を施し、カップ部３１の周縁部３１ａの熱可塑性樹脂フィルムと封口板３２の熱可塑性樹脂フィルムの間に一方の張り出し部２５ｂを熱融着させた。続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で加熱加圧し、カップ部３１の周縁部３１ａの熱可塑性樹脂フィルムと封口板３２の熱可塑性樹脂フィルムの間に残りの張り出し部２５ｂを熱融着させた。さらに２つの長辺側縁部の残りの未融着部も同じ熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅８５ｍｍ、長さ１００ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図２２に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１１４】
（実施例４）
＜外装部材の形成＞
実施例１と同じ方法で外装部材を作製した。
【０１１５】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ正極ペーストを集電体である厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔フープ材の両面へ片サイドに未塗布部分４２が５ｍｍ残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して正極合剤層４３を形成した。そして外形寸法が８５×１２００ｍｍ、合剤塗布部分４３の寸法が８０×１２００ｍｍになるように未塗布部分４２を幅５ｍｍ残して切り出し、正極４１とした。
【０１１６】
次いで、実施例１と同じ負極ペーストを集電体である厚さ０．０１５ｍｍの銅箔フープ材の両面へ片サイドに未塗布部分４５が５ｍｍ残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して負極合剤層４６を形成した。そして外形寸法が８６×１３００ｍｍ、合剤塗布部分４６の寸法が８１×１３００ｍｍになるように未塗布部分４５を幅５ｍｍ残して切り出し、負極４４とした。
【０１１７】
次いで、正極４１および負極４４の合剤部分をそれぞれの未塗布部分４２，４５が反対方向に延出するようにして対向させ、正極４１及び負極４４の中間に８３ｍｍ×１５００ｍｍのポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ４７を配置した後、捲回機により負極４４が巻き終わるまで捲回し、更にセパレータ４７で外周を１周巻いて負極４４を覆った。つづいて、この円筒状物を室温で圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ2の条件の下で加熱加圧成形して扁平状にした後、未捲回部分のセパレータを扁平状電極群の１つの長辺側に４〜５ｍｍ張り出した形で巻き付け、巻き終わり部分４９を絶縁テープ５０で固定した。
【０１１８】
次に、セパレータ４７から延出された正極未塗布部分４２のアルミニウム箔を超音波溶接にて接合した後、実施例１と同じ正極タブ５１を超音波溶接した。同様にセパレータ４７から延出された負極未塗布部分４５の銅箔を超音波溶接にて接合した後、実施例１と同じ負極タブ５２を超音波溶接して最終形状の電極群とした。
【０１１９】
電極群は、図２６に示すように、正負極タブ５１，５２が引き出されている端部の長さＬ1が６４ｍｍで、張り出し部４８が形成されている端部の長さＬ2が８６ｍｍであった。長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．３４であった。
【０１２０】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【０１２１】
＜非水電解質電池の作製＞
実施例１と同じ方法で作製し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブの寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図２８に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１２２】
（比較例１）
＜外装部材の形成＞
前述した図１に示すように、実施例１と同じ外装フィルムに深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２と、カップ部２の短辺方向２箇所に幅５ｍｍの縁部と長辺方向の１箇所に幅５ｍｍの縁部とこの縁部に対向するもう１つの長辺側縁部に幅７０ｍｍの平板部（封口板）３を設けた外装部材１を形成した。
【０１２３】
＜電極群の作製＞
図２９に示すように、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×６４ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺の両端部６１を幅１ｍｍで熱融着し、外形寸法８４×６４ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍの袋状セパレータ６０を作製した。これ以外は、実施例１と同じ方法で図３０に示す電極群を作製した。得られた電極群は、長辺側の両端部にセパレータの突出部が形成されていないものである。
【０１２４】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【０１２５】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材１のカップ部２内に電極群を、図３１に示すように、正極タブ１５の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側周縁部に架かり、負極タブ１６の熱可塑性絶縁フィルム１８が反対側の短辺側周縁部に架かるように、収納した。次に、外装部材１の長辺側にある平板部３を１８０°方向に折り返して対向する長辺側縁部に重ねた後、カップ部が上面になるように外装部材１全体を反転させた。
【０１２６】
つづいて、上下シールバーの表面に幅２５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、短辺側縁部２箇所に温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて加熱加圧を施した。この後、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部２内に注入して電極群に含浸させた後、長辺側縁部を熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７０ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図３２に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１２７】
（比較例２）
セパレータに張り出し部を設けないこと以外は、前述した実施例４で説明したのと同様にして扁平形状の渦巻き電極群を作製した。得られた電極群を実施例４で説明したのと同様な容器内に収納した後、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）をジメチルフォルムアミドに０．３重量％溶解させた溶液を注入し、溶液を電極群の内部に浸透させると共に、電極群の表面全体に付着させた。
【０１２８】
次いで、容器内の電極群に真空乾燥を施した後、実施例１で説明したのと同様な非水電解液を注入し、封口処理を行って、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブの寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【０１２９】
これら作製した電池を充電し、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定して以下の衝撃試験を行った。
【０１３０】
まず、厚さ３ｍｍ、外寸２５０×１５０ｍｍの塩化ビニル板中央に正負極タブが延出する辺と塩化ビニル板短辺部が平行になるよう電池をテープで固定した後、更に塩化ビニル板と同寸法の塩化ビニル板を電池に被せ、対向する塩化ビニル板周辺部をテープで固定した。
【０１３１】
次に正極タブを下にした場合を＋方向、負極タブを下にした場合を−方向として、塩化ビニル板に固定された電池をコンクリート平面上に１００ｃｍの高さから＋方向から１０回、−方向から１０回、落下させた。
【０１３２】
試験前後の電池電圧の平均と、試験後に電池電圧が０．１ｍＶ以上変化した電池数と、試験前後の内部抵抗の平均と、試験後に内部抵抗が５ｍΩ以上変化した電池数とを下記表１に示す。
【表１】
【０１３３】
表１から明らかなように、電極群の正負極端子が延出されている辺部と直交する辺部において正負極からセパレータを突出させ、セパレータの突出部を容器内面に熱融着させた実施例１〜４の非水電解質電池では、落下試験後の電池電圧の低下が見られず、また、落下試験により内部抵抗が５ｍΩ以上変化した電池数も皆無であった。
【０１３４】
実施例１〜４において、内部抵抗の増加幅を比較すると、実施例１〜３の二次電池の内部抵抗増加幅が０．５ｍΩと小さかった。これは、実施例２，３の二次電池では、電極群の両端部にセパレータの突出部を設けたからである。また、実施例１の二次電池では、電極群の片側のみにセパレータの突出部を設けているが、積層型電極群を使用しているために内部抵抗の増加幅を小さくすることができた。積層型電極群では、電極群表面だけでなく内部からもセパレータが突出しており、これら多数の突出部が外装部材の内面に固定されているからであると考えられる。
【０１３５】
これに対し、正負極タブがフィルム材の間に熱融着されているだけで外装部材に電極群が固定されていない比較例１の電池によると、落下試験時に電極群が移動して端子が破断し、電池電圧の低下及び内部抵抗の増加に至った。また、特許文献１のように電極群を接着層で容器に固定した比較例２の電池では、落下試験時、電極群の表面付近の横滑りを抑えることができるものの、中心付近が変形し、内部抵抗が増大した。さらに、比較例２の電池では、接着剤であるＰＶｄＦにより非水電解液の含浸が阻害され、放電容量及び充放電サイクル寿命も劣っていた。
【０１３６】
本発明は実施例で記した電極活物質に限定されるものではない。また、固体電解質を用いたポリマー電池やリチウム金属を用いた非水一次電池等にも適応が可能である。
【０１３７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。
【図２】図２は図１の外装部材を構成する外装フィルムを模式的に示した断面図。
【図３】正極を模式的に示した平面図。
【図４】負極を模式的に示した平面図。
【図５】セパレータを模式的に示した平面図。
【図６】正負極のリードとタブの接続方法の一例を示す模式図。
【図７】正負極のリードとタブの接続方法の別な例を示す模式図。
【図８】電極群を模式的に示した平面図。
【図９】図８の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図１０】第１の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる容器の平面図と側面図。
【図１２】図１１の容器の封口板を模式的に示した平面図と側面図。
【図１３】セパレータを模式的に示した平面図。
【図１４】電極群を模式的に示した平面図。
【図１５】図１４の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図１６】第２の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。
【図１８】正極を模式的に示した平面図。
【図１９】負極を模式的に示した平面図。
【図２０】電極群を模式的に示した平面図。
【図２１】図２０の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図２２】第３の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる正極の模式的な平面図。
【図２４】負極を模式的に示した平面図。
【図２５】セパレータを模式的に示した平面図。
【図２６】電極群を模式的に示した平面図。
【図２７】図２６の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図２８】第４の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２９】比較例２の非水電解質電池で使用するセパレータを模式的に示した平面図。
【図３０】比較例２の非水電解質電池で使用する電極群を模式的に示した平面図。
【図３１】図３０の電極群を外装部材内に収納した状態を模式的に示した平面図。
【図３２】比較例２の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【符号の説明】
【０１３９】
１，３０…外装部材、２，２１，３１…カップ部、３，２３，３２…封口板、４…金属層、５…保護層、６…熱可塑性樹脂層、７，３３，４１…正極、８，３４…正極リード、９，３５，４３…正極合剤層、１０，３６，４４…負極、１１，３７…負極リード、１２，３８，４６…負極合剤層、１３，２４，４７…セパレータ、１４ｂ，２５ｂ，４８…張り出し部、１５，３９，５１…正極タブ、１６，４０，５２…負極タブ、１８…金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム、２０…容器、４２，４５…合剤層非形成部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非水電解質電池に係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の発展にともない、小型で軽量、かつエネルギー密度が高く、さらに繰り返し充放電が可能な二次電池の開発が要望されている。このような二次電池としてはリチウムまたはリチウム合金を活物質とする負極と、モリブデン、バナジウム、チタンあるいはニオブなどの酸化物、硫化物もしくはセレン化物の活物質を含む懸濁液が塗布された集電体からなる正極と、非水電解液とを具備した非水電解質二次電池が知られている。
【０００３】
また、負極に例えばコークス、黒鉛、炭素繊維、樹脂焼成体、熱分解気相炭素のようなリチウムイオンを吸蔵放出する炭素質材料を含む懸濁液が塗布された集電体を用いた非水電解質二次電池が提案されている。前記二次電池は、デンドライト析出による負極特性の劣化を改善することができるため、電池寿命と安全性を向上することができる。
【０００４】
一方、外装部材は、従来の金属缶の代わりに、より一層の薄形化を目的として例えばナイロンフィルムに代表される外部衝撃保護フィルムを最外層とし、アルミニウム箔に代表される防湿、遮光を目的とした金属層を中間に配し、最内層に電極群並びに電解液を封止するための熱融着性樹脂フィルム配した複合フィルムをフィルム材として用いることが進んでいる。
【０００５】
このようなフィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質二次電池は、従来の金属缶を用いたものと比較して、多種多様な形状展開が比較的安価に可能であり、最近特に電池の高容量化、高出力化が要求される分野では外装部材にフィルム材を用いたものが主流になっている。
【０００６】
しかしながら、一方で電池の安全性を考慮した場合、金属缶と比較して一般的にフィルム材の強度は弱いため、過充電および過放電の発熱やガス発生による内部圧力上昇からの破裂等は起こりにくく有利である半面、振動や落下衝撃では容器内部の電極群の移動により容器自体に変形が生じ、端子の断線による内部抵抗の上昇や局部的短絡が起こりやすい。
【０００７】
この状態は通常に充放電を繰り返した場合でも不具合部分での発熱による電池自体の発火を引き起こす可能性がある。
【０００８】
一方、特許文献１は、非水電解質二次電池に関するものであって、フィルム製外装材の内面に電極群の表面を接着層で固定することにより、電解液が電極群と外装材の間に浸透するのを抑えることを開示している。
【特許文献１】特開２０００−２３５８６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下と内部抵抗増加が抑制された非水電解質電池を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る非水電解質電池は、フィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記電極群の同じ端部もしくは互いに対向する端部から延出されて前記外装部材の外部に引き出されており、
前記電極群は、前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部から前記セパレータが張り出しており、その張り出し部が前記外装部材の内面に固定されていることを特徴とするものである。
【００１１】
本願発明に係る非水電解質電池によれば、外部から衝撃が加わった際の外装部材内での電極群の移動を抑えることが可能である。ここでの外部衝撃は外からの力で外装部材が破れる、もしくは電池自体が変形するようなものではなく、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定している。
【００１２】
フィルム材から形成された外装部材を備えた非水電解質電池では、正極端子及び負極端子を外装部材から外部に引き出しているため、正極端子及び負極端子がフィルム材の間に挟まれて固定されているものの、電極群は外装部材と接触しているだけで固定されていない。このため、外装部材内部に存在する空隙の方向に衝撃が加わった場合、電極群は衝撃方向に容易に移動し、更に強い衝撃では電極群の衝突により外装部材を変形させることもある。電極群の移動を抑制するためには外装部材内の空隙をできるだけ少なくすればよいと思われるが、正負極端子と電極群との接続スペースや電解液スペースを考慮すると困難であり、仮に特許文献１のように電極群表面を外装部材に密着させたとしても外装部材自体の強度が不足しているため、電極群が外装部材を押し退ける形で移動する恐れがある。
【００１３】
これら衝撃により正負極端子と電極群との接続が外れるか、正負極端子もしくは電極群の破損により一時的に断線状態となり、更にその後の衝撃で断線部分が接触した状態になると、局部的に抵抗が高い部分を生ずることになり通常に充放電を繰り返した場合でもこの不具合部分での発熱による電池自体の発火を引き起こす可能性がある。また電極群自体の変形により、局部的短絡を生じ、発熱、発火を引き起こす可能性もある。
【００１４】
本願発明のように、正極端子及び負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部において電極群からセパレータを突出させ、その突出部分を外装部材の内面に固定することによって、外装部材内の空隙の大きさを変えずに外部衝撃に対して電極群の移動を抑制することができる。なお、電極群と外装部材の接合は、例えば、熱融着、電池性能に影響を及ぼさない接着剤やテープの使用等により行うことができるが、方法が簡単で、十分な接合強度が得られ、しかも副反応の恐れが少ないため、熱融着が望ましい。
【００１５】
この非水電解質電池を、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定して、電池に直接外力が加わらないように電池表面部を保護し、コンクリート等の上に一定高さから数回落下させたときの電池電圧及び、内部抵抗の変化を確認した結果、後述する実施例に示す通り、従来構造の電池と比較してその変化量を著しく小さくできることが確認でき、耐外部衝撃に効果のある非水電解質電池を実現することができた。
【００１６】
本発明に係る非水電解質電池において、電極群は、正極端子及び負極端子が引き出されている端部の長さを１とした際に、セパレータが張り出している端部の長さを０．２以上、１０以下にすることが望ましく、このような構成の電極群によると外部衝撃に対して十分な効果を得ることができる。セパレータ張り出し部の長さ比を０．２未満にすると、外部からの衝撃が加わった際に電極群が移動するのを十分に抑制できない恐れがある。一方、セパレータ張り出し部の長さ比が１０を超えると、非水電解質電池の体積エネルギーが低下する恐れがある。
【発明の効果】
【００１７】
本願発明によれば、非水電解質電池に振動や落下等により外部から衝撃が加わった際の電圧低下と内部抵抗増加を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
まず、外装部材及び電極群について説明する。
【００１９】
１）外装部材
外装部材には、電極群が収納される凹部（カップ部）を備えたものを使用することができる。外装部材には、容器と封口板が一体化されたものを使用しても良いし、封口板と容器とが別々の構成になっているものを使用することも可能である。
【００２０】
外装部材を形成するフィルム材は、少なくとも樹脂フィルムを含有するものが好ましい。このようなフィルム材としては、例えば、樹脂製フィルム、樹脂及び金属を含有するラミネートフィルム等を挙げることができる。
【００２１】
使用する樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレンやポリプロピレン等）などの熱可塑性樹脂等を挙げることができる。
【００２２】
ラミネートフィルムとしては、例えば、金属層と、金属層の一方の面に形成された熱可塑性樹脂層と、金属層の反対側の面に形成された保護層とを含むものを使用することができる。金属層は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金から形成することができる。保護層は、例えば、ナイロンなどのポリアミド樹脂、ポリエテレンテレフタレートから形成することができる。
【００２３】
また、ラミネートフィルムにおいては、外部保護層、金属層及び熱可塑性樹脂層の各層の間に接着剤層やガスバリアー層などを設けても良い。
【００２４】
２）電極群
電極群には、扁平形状を有するものを使用することができる。扁平形状の電極群は、例えば、正極と負極とをセパレータを介して渦巻状に捲回するか、あるいは正極と負極とをその間にセパレータを介在させながら交互に積層することにより作製される。
【００２５】
正極は、集電体と、集電体に担持された合剤層とを含む。
【００２６】
正極活物質としては、種々の酸化物、例えば二酸化マンガン、リチウムマンガン複合酸化物（例えば、ＬｉＭｎ2Ｏ4、ＬｉＭｎＯ2）、リチウム含有ニッケル酸化物、リチウム含有コバルト酸化物（例えば、ＬｉＣｏＯ2）、リチウム含有ニッケルコバルト酸化物（例えば、ＬｉＮｉ0.8Ｃｏ0.2Ｏ2）、リチウム含有鉄酸化物、リチウムを含むバナジウム酸化物や、二硫化チタン、二硫化モリブデンなどのカルコゲン化合物などを挙げることができる。なお、使用する正極活物質の種類は、１種類もしくは２種類以上にすることができる。
【００２７】
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００２８】
負極は、集電体と、集電体に担持される合剤層とを含む。
【００２９】
負極活物質には、リチウムイオンもしくはリチウムを吸蔵放出するものを使用することができ、例えば、黒鉛質材料もしくは炭素質材料（例えば、黒鉛、コークス、炭素繊維、球状炭素、熱分解気相炭素質物、樹脂焼成体など）、カルコゲン化合物（例えば、二硫化チタン、二硫化モリブデン、セレン化ニオブ等）、軽金属（例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、リチウム、リチウム合金等）、リチウムチタン酸化物（例えば、スピネル型のチタン酸リチウム）等を挙げることができる。
【００３０】
集電体としては、多孔質構造の導電性基板か、あるいは無孔の導電性基板を用いることができる。これら導電性基板は、例えば、銅、アルミニウム、ステンレス、またはニッケルから形成することができる。
【００３１】
セパレータとしては、微多孔性の膜、織布、不織布、これらのうち同一材または異種材の積層物等を用いることができる。セパレータを形成する材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合ポリマー、エチレン−ブテン共重合ポリマー等を挙げることができる。セパレータの形成材料としては、前述した種類の中から選ばれる１種類または２種類以上を用いることができる。
【００３２】
電極群には、非水電解質が保持されている。非水電解質は、非水溶媒と、この非水溶媒に溶解される電解質（例えば、リチウム塩）とを含むものである。この非水電解質の形態は、液体状（非水電解液）やゲル状あるいは固体状にすることができる。
【００３３】
非水溶媒としては、例えば、エチレンカーボネート（ＥＣ）、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、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）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）、γ−ブチロラクトン（γ−ＢＬ）、スルホラン、アセトニトリル、１，２−ジメトキシエタン、１，３−ジメトキシプロパン、ジメチルエーテル、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、２−メチルテトラヒドロフラン等を挙げることができる。非水溶媒は、単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。
【００３４】
電解質としては、例えば、過塩素酸リチウム（ＬｉＣｌＯ4）、六フッ過リン酸リチウム（ＬｉＰＦ6）、四フッ化ホウ酸リチウム（ＬｉＢＦ4）、六フッ化砒素リチウム（ＬｉＡｓＦ6）、トリフルオロメタンスルホン酸リチウム（ＬｉＣＦ3ＳＯ3）等のリチウム塩を挙げることができる。電解質は単独で使用しても、２種以上混合して使用してもよい。電解質の非水溶媒に対する溶解量は、０．２ｍｏｌ／ｌ〜３ｍｏｌ／ｌとすることが望ましい。
【００３５】
次いで、本発明の第１の実施形態を図１〜図１０を参照して説明する。
【００３６】
図１は本発明の第１の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。図２は図１の外装部材を構成する外装フィルムを模式的に示した断面図。図３は正極を模式的に示した平面図。図４は負極を模式的に示した平面図。図５はセパレータを模式的に示した平面図。図６は正負極のリードとタブの接続方法の一例を示す模式図。図７は正負極のリードとタブの接続方法の別な例を示す模式図。図８は電極群を模式的に示した平面図。図９は図８の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。図１０は第１の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００３７】
図１に示すように、外装部材１は、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部２を備えるものである。カップ部２の開口端の四辺には、水平方向に延出された周縁部２ａが形成されている。周縁部２ａのうち長手方向の一辺に平板部が繋がっており、この平板部は封口板３として機能する。図１の（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。
【００３８】
外装フィルムは、例えば図２に示すように、金属層４と、金属層４の一方の面に形成された保護層５と、金属層４の反対側の面に形成された熱可塑性樹脂層６とを含むラミネートフィルムから形成される。熱可塑性樹脂層６は、外装部材１の内面に配されている。
【００３９】
正極７は、図３に示すように、正極集電体と、正極集電体の短辺の中央部が突出して形成された正極リード部８と、正極集電体の両面に形成された正極合剤層９とを含む。一方、負極１０は、図４に示すように、負極集電体と、負極集電体の短辺の中央部が突出して形成された負極リード部１１と、負極集電体の両面に形成された負極合剤層１２とを含む。
【００４０】
セパレータ１３は、図５に示すように、袋状で、両方の長辺側が貼り合わされている。片方の貼り合せ部１４ａが長辺端部よりも内側に位置しており、貼り合せ部１４ａの外側に張り出し部１４ｂが形成されている。
【００４１】
セパレータ１３の袋部分に正極７が挿入され、正極リード８がセパレータ１３から突出している。この正極７が収納されたセパレータ１３と、負極１０とが交互に積層されている。この積層物において、図８に示すように、負極リード１１は短辺側端部から突出しており、正極リード８は反対側の短辺側端部から突出している。なお、セパレータに収納するのは正極の代わりに負極でも構わない。
【００４２】
複数の正極７各々が有する正極リード８は、例えば図６に示すように、一つに束ねられ、束ねられた先端部が二つ折りにした正極タブ１５（例えば、アルミニウム、ニッケル等の金属からなる）で挟まれている。これら正極リード８と正極タブ１５は、例えば溶接により固定されている。正極リード８と正極タブ１５の接続は、図７に示す方法によって行っても良い。図７では、正極リード８が一つに束ねられ、束ねられた先端部が正極タブ１５の先端に例えば溶接などにより固定されている。複数の負極１０各々が有する負極リード１１と負極タブ１６（例えば、銅、ニッケル等の金属からなる）との接続も、図６または図７に示す方法で行われる。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム（例えば酸変性ポリエチレンフィルム）１８は、正極タブ１５及び負極タブ１６それぞれの熱融着部に配置され、外装フィルムとタブとの密着性を高めている。
【００４３】
本実施形態では、電極群の正負極リードに正負極タブを接続したものを正負極端子として使用しているが、電極群の正負極リードのうちそれぞれ１枚を予め長くしておき、正負極リードを接続後、前述の長いリードをそのまま容器の外部に引き出し、正負極端子として使用することも可能である。
【００４４】
図８に示すように、電極群のコーナ部に位置する正極７、負極１０及びセパレータ１３は、絶縁テープ１７で固定されている。セパレータ１３の張り出し部１４ｂは、電極群の片方の長辺側端部の正極及び負極から突出し、例えば熱融着により一つに接合されている。
【００４５】
このような電極群は、図９に示すように、外装部材１の矩形状カップ部２に収納される。セパレータ１３の張り出し部１４ｂは、矩形状カップ部２の長辺側周縁部（封口板３と反対側の長辺側周縁部）に配置されている。また、正極タブ１５は、矩形状カップ部２の短辺側周縁部から外部に引き出され、かつ負極タブ１６は、矩形状カップ部２の反対側の短辺側周縁部から外部に引き出されている。
【００４６】
封口板３を矩形状カップ部２側に折り返し、矩形状カップ部２を封口板３で覆った後、カップ部２の周縁部２ａと封口板３の周縁部とを熱可塑性樹脂層６を用いて熱融着させる。セパレータ１３の張り出し部１４ｂは、長辺側周縁部とこれと対向する封口板３の間に熱融着され、外装部材１の内面に固定される。
【００４７】
この第１の実施形態に係る非水電解質電池では、正極端子及び負極端子が延出されている短辺側端部と直交する長辺側端部において電極群の正負極からセパレータ１３の張り出し部１４ｂを突出させ、外装部材１の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際に、電極群が、正負極端子の延出方向にスライドするのを抑えることができる。その結果、正負極端子の断線及び電極群の変形を回避することができるため、衝撃が加わった際の内部抵抗の増加及び電池電圧の低下を抑制することができる。
【００４８】
（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態を図１１〜図１６を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１１は本発明の第２の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる容器の平面図と側面図。図１２は図１１の容器の封口板を模式的に示した平面図と側面図。図１３はセパレータを模式的に示した平面図。図１４は電極群を模式的に示した平面図。図１５は図１４の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。図１６は第２の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００５０】
この第２の実施形態では、容器と封口板がそれぞれ別の構成になっている外装部材を使用すると共に、袋状に加工されたセパレータの長手方向側の両端部に突出部が形成されていること以外は、第１の実施形態と同様である。
【００５１】
すなわち、図１１に示すように、容器２０は、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部２１を備えるものである。カップ部２１の開口端の四辺には、水平方向に延出された周縁部２２が形成されている。図１１の（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。
【００５２】
図１２に示すように、封口板２３は、容器２０とは別構成で、矩形状をなしている。容器２０及び封口板２３は、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な外装フィルムから形成されており、容器２０及び封口板２３の内面は熱可塑性樹脂層から形成されている。
【００５３】
袋状のセパレータ２４は、両方の長辺側に張り合わせ部が位置するもので、両方の張り合わせ部２５ａは端部よりも内側に位置し、それぞれの張り合わせ部２５ａの外側に張り出し部２５ｂが形成されている。このセパレータ２４を使用すること以外は、前述した第１の実施形態で説明したのと同様にして電極群が作製され、作製された電極群の模式的な平面図を図１４に示す。
【００５４】
図１４に示すように、電極群の長辺側両端部の正負極からセパレータ２４の張り出し部２５ｂが突き出ている。同じ端部から突き出た張り出し部２５ｂ同士は、熱融着により接合されることで一つに束ねられている。
【００５５】
このような電極群は、図１５に示すように、容器２０内に収納される。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、容器２０の周縁部の長辺方向側に配置されている。正極タブ１５は、容器２０の周縁部の短辺方向側から外部に引き出されている。一方、負極タブ１６は、正極タブ１５の反対側に位置する周縁部から外部に引き出されている。
【００５６】
封口板２３を容器２０上に配置し、容器２０の周縁部２２と封口板２３の周縁部とを熱可塑性樹脂層を用いて熱融着させることにより、図１６に示す非水電解質電池を得る。
【００５７】
得られた非水電解質電池において、セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、容器２０と封口板２３の熱融着部の間に挟まれることによって固定される。第２の実施形態では、正極端子及び負極端子が延出されている短辺側端部と直交する両方の長辺側端部において電極群の正負極からセパレータを突出させ、その突出部分を外装部材の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際の電極群の移動を規制する効果をさらに高くすることができる。
【００５８】
（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態を図１７〜図２２を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図１７は本発明の第３の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。図１８は正極を模式的に示した平面図。図１９は負極を模式的に示した平面図。図２０は電極群を模式的に示した平面図。図２１は図２０の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。図２２は第３の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００６０】
図１７に示すように、外装部材３０は、プレス成型もしくは絞り加工により形成された矩形状カップ部３１を備えるものである。カップ部３１の開口端の四辺には、水平方向に延出された周縁部３１ａが形成されている。周縁部３１ａのうち短辺方向の一辺に平板部が繋がっており、この平板部は封口板３２として機能する。図１７の（ａ）に平面図、（ｂ）に側面図を示す。外装フィルムには、前述した第１の実施形態で説明したのと同様なものを使用することができる。
【００６１】
正極３３は、図１８に示すように、正極集電体と、正極集電体の短辺の端の部分（例えば右端）が突出して形成された正極リード部３４と、正極集電体の両面に形成された正極合剤層３５とを含む。一方、負極３６は、図１９に示すように、負極集電体と、負極集電体の短辺の端の部分（例えば左端）が突出して形成された負極リード部３７と、負極集電体の両面に形成された負極合剤層３８とを含む。
【００６２】
第２の実施形態で説明したのと同様なセパレータに正極３３が挿入され、正極リード３４がセパレータから突出している。この正極３３が収納されたセパレータと、負極３６とが交互に積層されている。この積層物において、図２０に示すように、正極リード３４と負極リード３７は、互いに重ならないように同じ辺から突出している。
【００６３】
複数の正極３３各々が有する正極リード３４は、図６または図７に示すように一つに束ねられた状態で正極タブ３９（例えば、アルミニウム、ニッケル等の金属からなる）と接続されている。一方、複数の負極３６各々が有する負極リード３７は、図６または図７に示すように一つに束ねられた状態で負極タブ４０（例えば、銅、ニッケル等の金属からなる）と接続されている。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１８は、正極タブ３９及び負極タブ４０それぞれの熱融着部に配置され、外装フィルムとタブとの密着性を高めている。
【００６４】
本実施形態では、電極群の正負極リードに正負極タブを接続したものを正負極端子として使用しているが、電極群の正負極リードをそのまま容器の外部に引き出し、正負極端子として使用することも可能である。
【００６５】
図２０に示すように、電極群のコーナ部に位置する正極３３、負極３６及びセパレータ２４は、絶縁テープ１７で固定されている。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、電極群の両方の長辺側端部の正負極から突き出ており、それぞれの端部において例えば熱融着により一つに接合されている。
【００６６】
このような電極群は、図２１に示すように、外装部材３０の矩形状カップ部３１に収納される。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、矩形状カップ部３１の両方の長辺側周縁部に位置している。また、正極タブ３９と負極タブ４０は、外装部材３０の短辺側から外部に引き出されている。
【００６７】
封口板３２をカップ部３１側に折り返し、矩形状カップ部３１を封口板３２で覆った後、カップ部３１の周縁部３１ａと封口板３２の周縁部とを熱可塑性樹脂層６を用いて熱融着させる。セパレータ２４の張り出し部２５ｂは、カップ部３１の長辺側周縁部と封口板３２との間に熱融着され、外装部材３０の内面に固定される。
【００６８】
この第３の実施形態に係る非水電解質電池では、正極端子及び負極端子が延出されている短辺側端部と直交する両方の長辺側端部において電極群の正負極からセパレータ２４の張り出し部２５ｂを突出させ、外装部材３０の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際の電極群の移動を抑えることが可能である。
【００６９】
（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を図２３〜図２７を参照して説明する。なお、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成は、同符号を付して説明を省略する。
【００７０】
図２３は本発明の第４の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる正極の模式的な平面図。図２４は負極を模式的に示した平面図。図２５はセパレータを模式的に示した平面図。図２６は電極群を模式的に示した平面図。図２７は図２６の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。図２８は第４の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【００７１】
この第４の実施形態は、捲回型電極群を使用すること以外は、前述した第１の実施形態で説明したのと同様な構成を有するものである。図２３に示すように、正極４１は、帯状の正極集電体と、正極集電体の長手方向側の一端部４２（以下、正極無地部と称す）を除いて形成された正極合剤層４３とを備えるものである。
【００７２】
負極４４は、図２４に示すように、帯状の負極集電体と、負極集電体の長手方向側の一端部４５（以下、負極無地部と称す）を除いて形成された負極合剤層４６とを備えるものである。
【００７３】
正極４１と負極４４は、その間に図２５に示す帯状のセパレータ４７を介在させながら扁平の渦巻き形状に捲回され、電極群が得られる。この電極群においては、図２６に示すように、正極４１の無地部４２がセパレータの捲回軸方向から突出し、かつ負極４４の無地部４５がセパレータの反対側の捲回軸方向から突出している。電極群の最外周は、セパレータ４７で、その一部４８が捲回軸と直交する方向に張り出している。セパレータ４７の巻き終わり端部４９は、絶縁テープ５０で固定されている。短冊状の正極タブ５１は、端部が正極４１の無地部４２に溶接されている。一方、短冊状の負極タブ５２は、端部が負極４４の無地部４５に溶接されている。金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム１８は、正極端子５１及び負極端子５２それぞれの熱融着箇所に配置され、外装フィルムと端子との密着性を高める役割をなす。
【００７４】
このような電極群は、図２７に示すように、外装部材１の矩形状カップ部２内に収納される。セパレータ４７の張り出し部４８は、封口板３の反対側に位置する長辺側周縁部２ａに配置されている。また、正極端子５１は、外装部材１の短辺側周縁部から外部に引き出されている。一方、負極端子５２は、外装部材１の反対側の短辺側周縁部から外部に引き出されている。
【００７５】
封口板３をカップ部２側に折り返し、矩形状カップ部２を封口板３で覆った後、カップ部２の周縁部２ａと封口板３の周縁部とを熱可塑性樹脂層を用いて熱融着させる。セパレータ４７の張り出し部４８は、カップ部２の周縁部２ａと封口板３との間に熱融着され、外装部材１の内面に固定される。
【００７６】
この第４の実施形態に係る非水電解質電池では、正極端子５１及び負極端子５２が延出されている短辺側端部と直交する長辺側端部において電極群からセパレータ４７を突出させ、その突出部分４８を外装部材１の内面に固定しているため、落下や振動等の衝撃が加わった際の電極群の移動を抑えることが可能である。
【００７７】
なお、前述した第１〜第３の実施形態においては、複数の正負極それぞれの間から突出した張り出し部全てを一つに束ねた状態で外装部材の内面に固定したが、複数の張り出し部のうち一部のみを一つに束ねて外装部材の内面に固定することが可能である。この場合、積層電極の上下及び中間に位置する張り出し部を外装部材の内面に固定することが望ましい。
【００７８】
以下、本発明の実施例を前述した図面を参照して詳細に説明する。
【００７９】
（実施例１）
＜容器の形成＞
厚さ０．０２５ｍｍのナイロンフィルム５と厚さ０．０４ｍｍのアルミニウム箔４と厚さ０．０３ｍｍのポリエチレンフィルム６とで構成される総厚さ０．０９５ｍｍの外装フィルムに深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２を形成し、前述した図１に示す外装部材１を得た。得られた外装部材１において、カップ部２の短辺方向２箇所の縁部の幅を５ｍｍにし、長辺方向の１箇所の縁部の幅を１０ｍｍにし、この縁部に対向するもう１つの長辺側縁部に設けた平板部（封口板）３の幅を７５ｍｍとした。
【００８０】
＜電極群の作製＞
まず、活物質としてのＬｉＣｏＯ2粉末８９重量部に導電性フィラーとしてのグラファイト粉末８重量部および結着剤としてポリフッ化ビニリデン樹脂３重量部をＮ−メチルピロリドン２５重量部に混合して正極ペーストを調製した。
【００８１】
この正極ペーストを集電体である厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔フープ材の両面へ両サイドに未塗布部分が残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して正極合剤層９を形成した後、塗布部分の外形寸法が８０×６０ｍｍ、正極リードとなる未塗布部分８の寸法が５×２０ｍｍになるように切り出して正極７とした。
【００８２】
次いで、メソフェーズピッチ系炭素繊維を粉砕した後、熱処理した炭素繊維粉末１００重量部をカルボキシメチルセルロースおよびスチレン−ブタジエンの架橋ゴムラテックス粒子２重量部を含む水溶液に混合して負極ペーストを調製した。
【００８３】
この負極ペーストを集電体である厚さ０．０１５ｍｍの銅箔フープ材の両面へ両サイドに未塗布部分が残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して負極合剤層１２を形成した後、塗布部分の外形寸法が８１×６１ｍｍ、負極リードとなる未塗布部分１１の寸法が５×２０ｍｍになるように切り出して負極１０とした。
【００８４】
次いで、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×６９ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺の片方を幅１ｍｍで熱融着し、長辺のもう片方をサイドから５ｍｍ内側部分１４ａを幅１ｍｍで熱融着することにより袋部分を形成し、外形寸法８４×６９ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍ、張り出し部１４ｂの幅が５ｍｍの袋状セパレータ１３を作製した。
【００８５】
次いで、セパレータ１３の袋部分に正極７を挿入して正極７とセパレータ１３を合わせた後、これと負極１０とを最下層より負極１０、セパレータ１３＋正極７、負極１０、セパレータ１３＋正極７の順で最上層に負極１０が位置するように重ね、最終的に負極２１枚と正極＋セパレータ２０枚を積層させた。正極リード８と負極リード１１の位置は、１８０°対向するようにした。
【００８６】
セパレータ１３の袋部分の片側長辺端部に位置する幅５ｍｍの余剰なセパレータ群（張り出し部）１４ｂを熱融着で一体化して固定し、積層電極の４つのコーナー部分を絶縁テープ１７で止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。
【００８７】
次に、正極リード８の２０枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、図６に示すように、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×２０ｍｍのアルミニウム板からなる正極タブ１５で正極リード８の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、正極リード８に正極タブ１５を接合した。正極タブ１５の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×３０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【００８８】
一方、負極リード１１の２１枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、正極の場合と同様に、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×２０ｍｍの銅板からなる負極タブ１６で負極リード１１の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、負極リード１１に負極タブ１６を接合した。次いで、負極タブ１６の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×３０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【００８９】
電極群は、図８に示すように正負極タブ１５，１６が引き出されている端部の長さＬ1が６４ｍｍで、張り出し部１４ｂが形成されている端部の長さＬ2が８４ｍｍであった。長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．３１であった。
【００９０】
＜非水電解液の調製＞
エチレンカーボネート（ＥＣ）とジメチルカーボネート（ＤＭＣ）が体積比で１：１の割合で混合された非水溶媒に電解質としてＬｉＰＦ6を１ｍｏｌ／Ｌの濃度になるように溶解させて非水電解液を調製した。
【００９１】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材１のカップ部２に、図９に示すように、正極タブ１５の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側縁部に配置され、負極タブ１６の熱可塑性絶縁フィルム１８が反対側の短辺側縁部に配置され、かつ張り出し部１４ｂが長辺側縁部に架かるように、電極群を収納した。
【００９２】
次に、外装部材１の長辺側にある平板部（封口板）３を１８０°方向に折り返して対向する長辺側縁部に重ねた後、カップ部が上面になるように外装部材全体を反転させた。つづいて、上下シールバーの表面に幅２５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、短辺側縁部２箇所を温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて熱融着した。
【００９３】
この後、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部２内に注入して電極群に含浸させた。端面より５ｍｍ内側入った部分から更に内側を表面に凹凸のない幅５ｍｍのシールバーが上下にある熱融着機を用い、未融着の長辺側縁部を温度１８０℃、加圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で熱融着させ、外装部材１の内面の熱可塑性樹脂フィルム６にセパレータ１３の張り出し部１４ｂを熱融着させた。
【００９４】
さらに長辺側縁部の残りの未融着部も同じ熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図１０に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【００９５】
（実施例２）
＜外装部材の形成＞
図１１に示すように、実施例１と同じ外装フィルム材に深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２１と、カップ部２１の短辺方向２箇所に幅５ｍｍの縁部と長辺方向の２箇所に幅１０ｍｍの縁部を設けた外形寸法１０５×７５ｍｍの容器２０を作製した。また、外装フィルム材を絞り加工を行わずに寸法１０５×８５ｍｍに切り出し、図１２に示す封口板２３を作製した。
【００９６】
＜電極群の作製＞
ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×７４ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺を両サイドから５ｍｍ内側部分を幅１ｍｍで熱融着することにより袋部分を形成し、外形寸法８４×７４ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍ、各張り出し部２５ｂの幅が５ｍｍの袋状セパレータ２４を作製した以外、実施例１とおなじ方法で電極群を形成した。
【００９７】
電極群は、図１４に示すように、正負極タブ１５，１６が引き出されている端部の長さＬ1が６５ｍｍで、張り出し部２５ｂが形成されている端部の長さＬ2が８４ｍｍであった。長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．２９であった。
【００９８】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【００９９】
＜非水電解質電池の作製＞
容器２０のカップ部２１に、図１５に示すように、正極タブ１５の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側縁部に配置され、負極タブ１６の熱可塑性絶縁フィルム１８が反対側の短辺側縁部に配置され、かつ両方の張り出し部２５ｂが長辺側縁部に架かるように、電極群を収納した。
【０１００】
次に、封口板２３を熱可塑性樹脂フィルム側が内側になるように重ね合わせた後、カップ部２１が上面になるようにこれら（外装部材）を反転させた。
【０１０１】
続いて、上下シールバーの表面に幅２５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、短辺側縁部２箇所を温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて熱融着した。この後、端面より５ｍｍ内側入った部分から更に内側を表面に凹凸のない幅５ｍｍのシールバーが上下にある熱融着機を用い、未融着の長辺側縁部の一方を温度１８０℃、加圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で加熱加圧し、容器２０の熱可塑性樹脂フィルムと封口板２３の熱可塑性樹脂フィルムの間に一方の張り出し部２５ｂを熱融着させた。続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で加熱加圧し、容器２０の熱可塑性樹脂フィルムと封口板２３の熱可塑性樹脂フィルムの間に残りの張り出し部２５ｂを熱融着させた。さらに２つの長辺側縁部の残りの未融着部も同じ熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅８５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図１６に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１０２】
（実施例３）
＜外装部材の形成＞
実施例１と同じ外装フィルムに深絞り加工を施し、図１７に示すように、深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部３１と、カップ部３１の長辺方向２箇所に幅１０ｍｍの縁部と短辺方向の１箇所に幅５ｍｍの縁部とこの縁部に対向するもう１つの長辺側縁部に幅１００ｍｍの平板部（封口板）３２を設けた外装部材３０を得た。
【０１０３】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ方法で正極合剤層３５を形成した後、塗布部分の外形寸法が８０×６０ｍｍ、正極リードとしての未塗布部分３４の寸法が長辺部右端面より５ｍｍ内側の位置で５×１０ｍｍになるように切り出して正極３３を得た。
【０１０４】
さらに実施例１と同じ方法で負極合剤層３８を形成した後、塗布部分の外形寸法が８１×６１ｍｍ、負極リードとしての未塗布部分３７の寸法が長辺部左端面より５ｍｍ内側の位置で５×１０ｍｍになるように切り出して負極３６を得た。
【０１０５】
またセパレータは実施例２と同じ方法で作製し、セパレータの袋部分に正極を挿入して正極とセパレータを合わせた後、正極リード３４が右側方向、負極リード３７が左側方向に延出され、更に最下層より負極、セパレータ＋正極、負極、セパレータ＋正極の順で最上層に負極がくるように重ね、最終的に負極２１枚と正極＋セパレータ２０枚を積層させた。ひきつづき、セパレータの袋部分の両サイドにある幅５ｍｍの余剰なセパレータ群（突出部）２５ｂを熱融着で一体化して固定すると共に、積層電極を４つのコーナー部分を絶縁テープ１７で止めることにより正極、負極、セパレータを固定した。
【０１０６】
次に、正極リード３４の２０枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、図６に示すように、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×１０ｍｍのアルミニウム板からなる正極タブ３９で正極リード３４の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、正極リード３４に正極タブ３９を接合した。正極タブ３９の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×２０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【０１０７】
一方、負極リード３７の２１枚を超音波溶接により一つにまとめて接合した後、正極の場合と同様に、厚さ０．１ｍｍ、外寸３０×１０ｍｍの銅板からなる負極タブ４０で負極リード３７の束の先端を挟み、超音波溶接を施し、負極リード３７に負極タブ４０を接合した。次いで、負極タブ４０の先端部から３ｍｍの位置に外形寸法７×２０ｍｍの酸変性ポリエチレンフィルム１８を両面に熱融着させた。
【０１０８】
電極群は、図２０に示すように、正負極タブ３９，４０が引き出されている端部の長さＬ1が６５ｍｍで、張り出し部２５ｂが形成されている端部の長さＬ2が８４ｍｍであった。また、長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．２９であった。
【０１０９】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【０１１０】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材のカップ部に、図２１に示すように、正極タブ３９及び負極タブ４０の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側縁部に配置され、かつ両方の張り出し部２５ｂが長辺側縁部に架かるように、電極群を収納した。
【０１１１】
次に、外装部材の短辺側にある平板部（封口板）を１８０°方向に折り返して対向する短辺側縁部に重ねた後、カップ部が上面になるように外装部材全体を反転させた。
【０１１２】
つづいて、上下シールバーの表面に幅１５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が２箇所加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、正極タブ３９及び負極タブ４０が延出する短辺側縁部に温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて加熱加圧を施した。
【０１１３】
この後、端面より５ｍｍ内側入った部分から更に内側を表面に凹凸のない幅５ｍｍのシールバーが上下にある熱融着機を用い、温度１８０℃、加圧力１．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で未融着の長辺側縁部の一方に加熱加圧を施し、カップ部３１の周縁部３１ａの熱可塑性樹脂フィルムと封口板３２の熱可塑性樹脂フィルムの間に一方の張り出し部２５ｂを熱融着させた。続いて、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部内に注入して電極群に含浸させた後、未融着の長辺側縁部を先に融着した長辺側縁部と同じ条件で加熱加圧し、カップ部３１の周縁部３１ａの熱可塑性樹脂フィルムと封口板３２の熱可塑性樹脂フィルムの間に残りの張り出し部２５ｂを熱融着させた。さらに２つの長辺側縁部の残りの未融着部も同じ熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅８５ｍｍ、長さ１００ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図２２に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１１４】
（実施例４）
＜外装部材の形成＞
実施例１と同じ方法で外装部材を作製した。
【０１１５】
＜電極群の作製＞
実施例１と同じ正極ペーストを集電体である厚さ０．０３ｍｍのアルミニウム箔フープ材の両面へ片サイドに未塗布部分４２が５ｍｍ残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して正極合剤層４３を形成した。そして外形寸法が８５×１２００ｍｍ、合剤塗布部分４３の寸法が８０×１２００ｍｍになるように未塗布部分４２を幅５ｍｍ残して切り出し、正極４１とした。
【０１１６】
次いで、実施例１と同じ負極ペーストを集電体である厚さ０．０１５ｍｍの銅箔フープ材の両面へ片サイドに未塗布部分４５が５ｍｍ残るように連続塗布し、乾燥した後、圧延して負極合剤層４６を形成した。そして外形寸法が８６×１３００ｍｍ、合剤塗布部分４６の寸法が８１×１３００ｍｍになるように未塗布部分４５を幅５ｍｍ残して切り出し、負極４４とした。
【０１１７】
次いで、正極４１および負極４４の合剤部分をそれぞれの未塗布部分４２，４５が反対方向に延出するようにして対向させ、正極４１及び負極４４の中間に８３ｍｍ×１５００ｍｍのポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータ４７を配置した後、捲回機により負極４４が巻き終わるまで捲回し、更にセパレータ４７で外周を１周巻いて負極４４を覆った。つづいて、この円筒状物を室温で圧力１０〜３０ｋｇ／ｃｍ2の条件の下で加熱加圧成形して扁平状にした後、未捲回部分のセパレータを扁平状電極群の１つの長辺側に４〜５ｍｍ張り出した形で巻き付け、巻き終わり部分４９を絶縁テープ５０で固定した。
【０１１８】
次に、セパレータ４７から延出された正極未塗布部分４２のアルミニウム箔を超音波溶接にて接合した後、実施例１と同じ正極タブ５１を超音波溶接した。同様にセパレータ４７から延出された負極未塗布部分４５の銅箔を超音波溶接にて接合した後、実施例１と同じ負極タブ５２を超音波溶接して最終形状の電極群とした。
【０１１９】
電極群は、図２６に示すように、正負極タブ５１，５２が引き出されている端部の長さＬ1が６４ｍｍで、張り出し部４８が形成されている端部の長さＬ2が８６ｍｍであった。長さＬ1を１とした際、長さＬ2は１．３４であった。
【０１２０】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【０１２１】
＜非水電解質電池の作製＞
実施例１と同じ方法で作製し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブの寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図２８に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１２２】
（比較例１）
＜外装部材の形成＞
前述した図１に示すように、実施例１と同じ外装フィルムに深絞り加工を施して深さ４．０ｍｍ、長さ９５ｍｍ、幅６５ｍｍの矩形状カップ部２と、カップ部２の短辺方向２箇所に幅５ｍｍの縁部と長辺方向の１箇所に幅５ｍｍの縁部とこの縁部に対向するもう１つの長辺側縁部に幅７０ｍｍの平板部（封口板）３を設けた外装部材１を形成した。
【０１２３】
＜電極群の作製＞
図２９に示すように、ポリエチレン製微多孔膜からなるセパレータを１６８×６４ｍｍに切り出した後、長辺を中央で１８０°折り返し、長辺の両端部６１を幅１ｍｍで熱融着し、外形寸法８４×６４ｍｍ、袋部分内寸８４×６２ｍｍの袋状セパレータ６０を作製した。これ以外は、実施例１と同じ方法で図３０に示す電極群を作製した。得られた電極群は、長辺側の両端部にセパレータの突出部が形成されていないものである。
【０１２４】
＜非水電解液の調製＞
実施例１と同じ方法で作製した。
【０１２５】
＜非水電解質電池の作製＞
外装部材１のカップ部２内に電極群を、図３１に示すように、正極タブ１５の熱可塑性絶縁フィルム１８が短辺側周縁部に架かり、負極タブ１６の熱可塑性絶縁フィルム１８が反対側の短辺側周縁部に架かるように、収納した。次に、外装部材１の長辺側にある平板部３を１８０°方向に折り返して対向する長辺側縁部に重ねた後、カップ部が上面になるように外装部材１全体を反転させた。
【０１２６】
つづいて、上下シールバーの表面に幅２５ｍｍ、深さ０．１ｍｍの凹部が加工され、該凹部が熱融着時に正負極タブの厚みを吸収するようなかたちで対向する熱融着機を用い、短辺側縁部２箇所に温度２００℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間１０ｓの条件にて加熱加圧を施した。この後、非水電解液を未融着の長辺側縁部よりカップ部２内に注入して電極群に含浸させた後、長辺側縁部を熱融着機を用いて温度１８０℃、加圧力４．０ｋｇｆ／ｃｍ2、加熱時間５ｓの条件で融着し、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７０ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブ寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの図３２に示す非水電解質電池を１００個作製した。
【０１２７】
（比較例２）
セパレータに張り出し部を設けないこと以外は、前述した実施例４で説明したのと同様にして扁平形状の渦巻き電極群を作製した。得られた電極群を実施例４で説明したのと同様な容器内に収納した後、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）をジメチルフォルムアミドに０．３重量％溶解させた溶液を注入し、溶液を電極群の内部に浸透させると共に、電極群の表面全体に付着させた。
【０１２８】
次いで、容器内の電極群に真空乾燥を施した後、実施例１で説明したのと同様な非水電解液を注入し、封口処理を行って、最終的に厚さ４ｍｍ、幅７５ｍｍ、長さ１０５ｍｍ（正負極タブの寸法を除く）、容量１５００ｍＡｈの非水電解質電池を１００個作製した。
【０１２９】
これら作製した電池を充電し、輸送時の振動や、外部機器に組み込まれパック化した後に加わる間接的な力を想定して以下の衝撃試験を行った。
【０１３０】
まず、厚さ３ｍｍ、外寸２５０×１５０ｍｍの塩化ビニル板中央に正負極タブが延出する辺と塩化ビニル板短辺部が平行になるよう電池をテープで固定した後、更に塩化ビニル板と同寸法の塩化ビニル板を電池に被せ、対向する塩化ビニル板周辺部をテープで固定した。
【０１３１】
次に正極タブを下にした場合を＋方向、負極タブを下にした場合を−方向として、塩化ビニル板に固定された電池をコンクリート平面上に１００ｃｍの高さから＋方向から１０回、−方向から１０回、落下させた。
【０１３２】
試験前後の電池電圧の平均と、試験後に電池電圧が０．１ｍＶ以上変化した電池数と、試験前後の内部抵抗の平均と、試験後に内部抵抗が５ｍΩ以上変化した電池数とを下記表１に示す。
【表１】
【０１３３】
表１から明らかなように、電極群の正負極端子が延出されている辺部と直交する辺部において正負極からセパレータを突出させ、セパレータの突出部を容器内面に熱融着させた実施例１〜４の非水電解質電池では、落下試験後の電池電圧の低下が見られず、また、落下試験により内部抵抗が５ｍΩ以上変化した電池数も皆無であった。
【０１３４】
実施例１〜４において、内部抵抗の増加幅を比較すると、実施例１〜３の二次電池の内部抵抗増加幅が０．５ｍΩと小さかった。これは、実施例２，３の二次電池では、電極群の両端部にセパレータの突出部を設けたからである。また、実施例１の二次電池では、電極群の片側のみにセパレータの突出部を設けているが、積層型電極群を使用しているために内部抵抗の増加幅を小さくすることができた。積層型電極群では、電極群表面だけでなく内部からもセパレータが突出しており、これら多数の突出部が外装部材の内面に固定されているからであると考えられる。
【０１３５】
これに対し、正負極タブがフィルム材の間に熱融着されているだけで外装部材に電極群が固定されていない比較例１の電池によると、落下試験時に電極群が移動して端子が破断し、電池電圧の低下及び内部抵抗の増加に至った。また、特許文献１のように電極群を接着層で容器に固定した比較例２の電池では、落下試験時、電極群の表面付近の横滑りを抑えることができるものの、中心付近が変形し、内部抵抗が増大した。さらに、比較例２の電池では、接着剤であるＰＶｄＦにより非水電解液の含浸が阻害され、放電容量及び充放電サイクル寿命も劣っていた。
【０１３６】
本発明は実施例で記した電極活物質に限定されるものではない。また、固体電解質を用いたポリマー電池やリチウム金属を用いた非水一次電池等にも適応が可能である。
【０１３７】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。
【図２】図２は図１の外装部材を構成する外装フィルムを模式的に示した断面図。
【図３】正極を模式的に示した平面図。
【図４】負極を模式的に示した平面図。
【図５】セパレータを模式的に示した平面図。
【図６】正負極のリードとタブの接続方法の一例を示す模式図。
【図７】正負極のリードとタブの接続方法の別な例を示す模式図。
【図８】電極群を模式的に示した平面図。
【図９】図８の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図１０】第１の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる容器の平面図と側面図。
【図１２】図１１の容器の封口板を模式的に示した平面図と側面図。
【図１３】セパレータを模式的に示した平面図。
【図１４】電極群を模式的に示した平面図。
【図１５】図１４の電極群を容器内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図１６】第２の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる外装部材の平面図と側面図。
【図１８】正極を模式的に示した平面図。
【図１９】負極を模式的に示した平面図。
【図２０】電極群を模式的に示した平面図。
【図２１】図２０の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図２２】第３の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２３】本発明の第４の実施形態に係る非水電解質電池で用いられる正極の模式的な平面図。
【図２４】負極を模式的に示した平面図。
【図２５】セパレータを模式的に示した平面図。
【図２６】電極群を模式的に示した平面図。
【図２７】図２６の電極群を外装部材内に収納した状態を示す模式的な平面図。
【図２８】第４の実施形態に係る非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【図２９】比較例２の非水電解質電池で使用するセパレータを模式的に示した平面図。
【図３０】比較例２の非水電解質電池で使用する電極群を模式的に示した平面図。
【図３１】図３０の電極群を外装部材内に収納した状態を模式的に示した平面図。
【図３２】比較例２の非水電解質電池を模式的に示した斜視図。
【符号の説明】
【０１３９】
１，３０…外装部材、２，２１，３１…カップ部、３，２３，３２…封口板、４…金属層、５…保護層、６…熱可塑性樹脂層、７，３３，４１…正極、８，３４…正極リード、９，３５，４３…正極合剤層、１０，３６，４４…負極、１１，３７…負極リード、１２，３８，４６…負極合剤層、１３，２４，４７…セパレータ、１４ｂ，２５ｂ，４８…張り出し部、１５，３９，５１…正極タブ、１６，４０，５２…負極タブ、１８…金属接着性を有する熱可塑性絶縁フィルム、２０…容器、４２，４５…合剤層非形成部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記電極群の同じ端部もしくは互いに対向する端部から延出されて前記外装部材の外部に引き出されており、
前記電極群は、前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部から前記セパレータが張り出しており、その張り出し部が前記外装部材の内面に固定されていることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
前記セパレータの張り出し部は、前記電極群の長手方向側端部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項３】
前記セパレータの張り出し部は、前記外装部材の内面に熱融着により固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部の長さを１とした際に、前記セパレータが張り出している端部の長さを０．２以上、１０以下にすることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の非水電解質電池。
【請求項１】
フィルム製外装部材と、前記外装部材内に収納され、正極、負極及びセパレータを含む電極群と、前記正極に電気的に接続された正極端子と、前記負極に電気的に接続された負極端子とを具備する非水電解質電池であって、
前記正極端子及び前記負極端子は前記電極群の同じ端部もしくは互いに対向する端部から延出されて前記外装部材の外部に引き出されており、
前記電極群は、前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部と直交する少なくとも一端部から前記セパレータが張り出しており、その張り出し部が前記外装部材の内面に固定されていることを特徴とする非水電解質電池。
【請求項２】
前記セパレータの張り出し部は、前記電極群の長手方向側端部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の非水電解質電池。
【請求項３】
前記セパレータの張り出し部は、前記外装部材の内面に熱融着により固定されていることを特徴とする請求項１または２記載の非水電解質電池。
【請求項４】
前記正極端子及び前記負極端子が延出されている端部の長さを１とした際に、前記セパレータが張り出している端部の長さを０．２以上、１０以下にすることを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の非水電解質電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【公開番号】特開２００７−８７６５２（Ｐ２００７−８７６５２Ａ）
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２７２４５８（Ｐ２００５−２７２４５８）
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００３５３９）東芝電池株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年４月５日（２００７．４．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２０日（２００５．９．２０）
【出願人】（０００００３５３９）東芝電池株式会社 (109)
【Ｆターム（参考）】
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