特許 6858630 二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6858630

(24)【登録日】2021年3月26日

(45)【発行日】2021年4月14日

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20210405BHJP

   H01M 50/10 20210101ALI20210405BHJP

【ＦＩ】

   H01M10/04 Z

   H01M2/02 Z

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2017-87893(P2017-87893)

(22)【出願日】2017年4月27日

(65)【公開番号】特開2018-186020(P2018-186020A)

(43)【公開日】2018年11月22日

【審査請求日】2019年6月18日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000648

【氏名又は名称】特許業務法人あいち国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】南形 厚志

(72)【発明者】

【氏名】杉本 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】河野 聡

(72)【発明者】

【氏名】岡本 亮太

(72)【発明者】

【氏名】愛清 仁

(72)【発明者】

【氏名】小島 晶

(72)【発明者】

【氏名】園田 峻

(72)【発明者】

【氏名】江口 遼

(72)【発明者】

【氏名】奥村 素宜

(72)【発明者】

【氏名】菊池 卓郎

【審査官】 松嶋 秀忠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２６６４６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５８４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−０１６８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１３５２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５２３２７９７（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１７３００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／０４−３９

Ｈ０１Ｍ ５０／１０−１９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属箔と、上記金属箔の少なくとも片面上に配置された活物質層とを備えた複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、
上記電極の周縁部に配置され、上記電極組立体の側周面を覆うシール部と、
上記電極組立体の積層方向における端部にそれぞれ当接し、上記電極組立体を積層方向に拘束する拘束部材と、
上記電極と、当該電極の隣の電極と、上記シール部とによって囲まれた層状空間内における上記活物質層の外周縁部よりも内側に位置するとともに上記シール部から離間した介在部とを有し、
上記電極組立体は、その積層方向に並んで配置された複数の上記層状空間を有し、
上記各セパレータは、当該セパレータに対面する上記活物質層のそれぞれと接触しており、
上記介在部は、上記層状空間に面する２つの上記電極を離隔させた状態で上記電極同士の間に介在し、上記電極組立体の積層方向において上記セパレータと上記活物質層との接触面よりも上記電極側に突出しているとともに、上記各電極に接合されている、二次電池。

【請求項2】

上記拘束部材は金属製である、請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

上記電極は、上記金属箔の一部が上記層状空間内に露出した露出部を有しており、上記介在部は、上記露出部に接合されている、請求項１または２に記載の二次電池。

【請求項4】

上記介在部は、上記金属箔に接触しない状態で上記活物質層に接合されている、請求項１または２に記載の二次電池。

【請求項5】

複数の上記介在部は、上記電極組立体の積層方向において互いに重なるように配置されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項6】

上記介在部は、上記活物質層の中央または上記活物質層を等分割した各領域の中央に配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項7】

上記電極組立体は、その積層方向の両端に配置された終端電極と、上記終端電極同士の間に配置されたバイポーラ電極とを有しており、上記バイポーラ電極は、金属箔と、上記金属箔の表側面上に配置された正極活物質層と、上記金属箔の裏側面上に配置された負極活物質層とを有している、請求項１〜６のいずれか１項に記載の二次電池。

【請求項8】

上記セパレータは、上記電極組立体の積層方向に貫通した貫通穴を有しており、上記介在部は上記貫通穴に配置されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

リチウムイオン二次電池やニッケル水素蓄電池等の二次電池は、例えばフォークリフト、ハイブリッド自動車、電気自動車等の車両のバッテリーとして用いられている。この種の二次電池は、複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、電極組立体をその積層方向に圧縮する拘束部材とを有している。

【0003】

電極組立体における隣り合う電極の間には、電解質が保持されている。この電解質が電極組立体の外部に漏出したり、外気と接触したりすると、電池性能の低下を招くおそれがある。そのため、電極の周縁部には、電解質の漏出や外気の進入を抑制するためのシール部が設けられることがある（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−１２２９７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

二次電池は、充放電の際にガスを発生させることがある。電極の周縁部にシール部を設けた場合には、隣り合う電極と、電極の周縁部に設けられたシール部とにより囲まれた層状空間にガスが蓄積されやすくなる。ガスの蓄積によっていずれかの層状空間の内圧が上昇すると、当該層状空間の隣の層状空間との内圧の差が大きくなり、内圧の高い層状空間が膨張する。また、電極組立体の両端は拘束部材によって拘束されているため、いずれかの層状空間が膨張すると、その隣の層状空間が圧縮される。

【0006】

そして、ガスの蓄積によって層状空間が膨張し、または圧縮されると、内圧の高い層状空間と、その隣の層状空間とを隔てる電極が変形し、電極間の距離に偏りが生じるおそれがある。このような電極間の距離の偏りは、電極反応のムラの発生や、充放電特性の悪化を招くおそれがあるため、好ましくない。

【0007】

従来、電極の変形を抑制するために、電極組立体の両端に高い剛性を有する拘束部材が設けられている。しかし、電極組立体に含まれる個々の電極は、拘束部材によって直接拘束されてはいないため、拘束部材により上述した電極の変形を十分に抑制することが難しい。また、高い剛性を有する拘束部材は、比較的大きな質量及び体積を有するため、二次電池の質量や体積の増大を招いていた。

【0008】

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、内圧上昇による電極の変形を抑制でき、小型化や軽量化が容易な二次電池を提供しようとするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一態様は、金属箔と、上記金属箔の少なくとも片面上に配置された活物質層とを備えた複数の電極がセパレータを介して積層された電極組立体と、
上記電極の周縁部に配置され、上記電極組立体の側周面を覆うシール部と、
上記電極組立体の積層方向における端部にそれぞれ当接し、上記電極組立体を積層方向に拘束する拘束部材と、
上記電極と、当該電極の隣の電極と、上記シール部とによって囲まれた層状空間内における上記活物質層の外周縁部よりも内側に位置するとともに上記シール部から離間した介在部とを有し、
上記電極組立体は、その積層方向に並んで配置された複数の上記層状空間を有し、
上記各セパレータは、当該セパレータに対面する上記活物質層のそれぞれと接触しており、
上記介在部は、上記層状空間に面する２つの上記電極を離隔させた状態で上記電極同士の間に介在し、上記電極組立体の積層方向において上記セパレータと上記活物質層との接触面よりも上記電極側に突出しているとともに、上記各電極に接合されている、二次電池にある。

【発明の効果】

【0010】

上記二次電池は、電極と、当該電極の隣の電極と、シール部とによって囲まれた層状空間内に配置された介在部を有している。また、介在部は、層状空間に面する２つの電極を離隔させた状態で電極同士の間に介在し、これらの電極のそれぞれに接合されている。

【0011】

上記二次電池において、いずれかの層状空間の内圧がガスの蓄積によって上昇すると、上述したように、当該層状空間が膨張しようとする。しかし、当該層状空間に面する電極の両方が介在部に接合されているため、介在部によって電極間の距離の拡大を規制することができる。それ故、介在部は、内圧上昇による層状空間の膨張を抑制することができる。

【0012】

また、いずれかの層状空間が膨張しようとすると、その隣の層状空間が圧縮される。しかし、層状空間に面する２つの電極の間には、これらの電極を離隔させた状態で電極同士の間に介在する介在部が設けられているため、層状空間の圧縮による電極間の距離の縮小を規制することもできる。それ故、介在部は、内圧上昇に伴う層状空間の圧縮を抑制することができる。

【0013】

そして、介在部は、各層状空間に配置されているため、いずれの層状空間においても、内圧上昇に伴う層状空間の膨張や圧縮を抑制することができる。それ故、上記二次電池は、内圧上昇に伴う電極の変形を効果的に抑制し、ひいては電極間の距離の偏りの増大を抑制することができる。

【0014】

また、上記二次電池は、いずれの層状空間においても内圧上昇による層状空間の膨張を抑制することができるため、内圧上昇による電極の変形を抑制する効果を確保しつつ、拘束部材の剛性を従来よりも低くすることができる。その結果、上記二次電池の小型化や軽量化を容易に行うことができる。

【0015】

このように、上記二次電池によれば、内圧上昇による電極の変形を抑制でき、小型化や軽量化を容易に行うことができる。また、上記二次電池は、電極間の距離の偏りの増大を抑制し、電極反応のムラや充放電特性の悪化を抑制することもできる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】実施例１における、二次電池の要部を示す断面図である。

【図2】図１における介在部近傍の拡大図である。

【図3】図１のIII−III線矢視断面図である。

【図4】実施例１の二次電池の製造方法における、電極とセパレータとを積層する作業の説明図である。

【図5】実施例２における、セパレータを貫通した介在部を有する二次電池の要部を示す断面図である。

【図6】実施例３における、２個所の介在部を有する二次電池の要部を示す断面図（図３に相当する矢視断面図）である。

【図7】実施例３における、５個所の介在部を有する二次電池の要部を示す断面図（図３に相当する矢視断面図）である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

上記二次電池において、電極組立体は、複数の電極がセパレータを介して積層された積層構造を有している。電極は、電極組立体において正極と負極とがセパレータを介して対面する単セルを構成することができれば、どのような態様であってもよい。例えば、正極としては、集電体としての金属箔の片面または両面上に正極活物質層が配置された箔電極を採用することができる。また、負極としては、集電体としての金属箔の片面または両面上に負極活物質層が配置された箔電極を採用することができる。

【0018】

金属箔と、金属箔の少なくとも片面上に配置された活物質層とを備えた箔電極は、上述した多孔質電極に比べて剛性が低いため、従来は、層状空間の内圧上昇に伴う電極の変形が起こりやすかった。これに対し、上記二次電池においては、介在部によって層状空間の膨張や圧縮を規制することができるため、電極の剛性が低い箔電極を使用する場合にも電極の変形を抑制することができる。

【0019】

また、電極として箔電極を使用する場合には、多孔質電極に比べて電極の厚みを容易に薄くすることができる。それ故、箔電極を備えた二次電池は、多孔質電極を備えた二次電池に比べて、体積当たりの電極の数を容易に増やすことができる。その結果、二次電池のパワー密度やエネルギー密度を向上させることができる。

【0020】

さらに、電極として、集電体としての金属箔と、金属箔の表側面上に配置された正極活物質層と、裏側面上に配置された負極活物質層とを有するバイポーラ電極を採用することもできる。この場合には、バイポーラ電極を積層するという単純な構成により、複数の単セルを直列に接続することができる。その結果、二次電池の起電力をより高くすることができる。

【0021】

また、バイポーラ電極を用いる場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて、電極の総数に対する単セルの数を増やすことができる。それ故、電極の総数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて単セルの数を多くすることができる。また、単セルの数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて電極の総数を少なくし、積層方向における二次電池の寸法をより小さくすることができる。

【0022】

電極の周縁部にはシール部が配置されている。また、電極組立体の側周面は、シール部により覆われている。電極組立体の側周面をシール部で覆うことにより、電極組立体の外部から層状空間内への大気等の進入や、層状空間から外部への電解質等の漏出を抑制することができる。シール部としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド等の加熱によって接合可能な材料を使用することができる。

【0023】

単セルにおける正極と負極との間にはセパレータが介在している。セパレータとしては、例えば、多孔質樹脂フィルムや不織布等の、二次電池用として公知のセパレータを使用することができる。

【0024】

介在部は、電極と、当該電極の隣の電極と、電極の周縁部に配置されたシール部とによって囲まれた層状空間内に配置されている。介在部の数や位置、介在部と電極との接合の態様は、種々の態様を採り得る。例えば、各層状空間に配置される介在部の数は、１個所であってもよいし、２か所以上であってもよい。また、層状空間ごとに介在部の数や位置を変更することもできる。

【0025】

介在部と電極との接合の態様としては、例えば、介在部として接着剤を使用し、介在部と電極とを接着する態様を採用することができる。また、介在部を各電極に圧入し、介在部と電極とを機械的に接合する態様等を採用することもできる。また、これらの態様以外にも、電極からの介在部の剥離を抑制することができれば、公知の接合態様を採用することができる。

【0026】

介在部は、電極組立体の積層方向において、セパレータの表面よりも電極側に突出している。これにより、電極と介在部と接合部の面積をより広くすることができるため、両者の接合強度をより高くすることができる。その結果、電極からの介在部の剥離をより効果的に抑制することができ、ひいては内圧上昇による電極の変形をより長期間に亘って抑制することができる。

【0027】

また、介在部は、セパレータを含んだ状態で固形化していてもよい。このように、介在部とセパレータとを一体的に形成することにより、層状空間に面する２つの電極の電気的な絶縁を確保しつつ、介在部による作用効果を奏することができる。

【0028】

セパレータは、電極組立体の積層方向に貫通した貫通穴を有しており、介在部は貫通穴に配置されていてもよい。この場合には、電極組立体の組立作業において、介在部を容易に配置することができる。その結果、電極組立体の組立作業における作業性をより向上することができる。

【0029】

電極として箔電極、即ち、金属箔と、金属箔上に設けられた活物質層とを有する電極を使用する場合には、介在部は、活物質層に接合されていてもよい。この場合には、介在部を電極に接合する前に、金属箔を露出させておく必要がない。そのため、簡素な工程により電極を作製することができる。

【0030】

また、介在部は、金属箔に接合されていてもよい。例えば、電極が、金属箔の一部が層状空間内に露出した露出部を有している場合には、介在部を露出部に接合することができる。介在部と金属箔とを直接接合することにより、介在部が活物質層に接合されている場合に比べて、接合強度を高くすることができる。そのため、金属箔からの介在部の剥離をより効果的に抑制することができ、ひいては内圧上昇による電極の変形をより長期間に亘って抑制することができる。

【0031】

介在部としては、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン；アクリル樹脂；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂；スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）等の合成ゴム等の、強アルカリに対する耐久性に優れ、加熱によって電極に接合可能な絶縁体を使用することができる。

【0032】

電極組立体の積層方向における端部には、拘束部材が当接している。電極組立体は、拘束部材によって積層方向に拘束されている。拘束部材の材質としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、ステンレス合金等の金属を採用することができる。

【0033】

上記二次電池を作製するに当たっては、まず、常法により電極を準備し、電極の周縁部にシール部を配置する。次に、電極とセパレータとを交互に積層しつつ、層状空間内に介在部を配置し、当該層状空間に面する電極の両方に介在部を当接させて積層体を作製する。

【0034】

電極とセパレータとを積層する作業と、層状空間内に介在部を配置する作業とは、最終的に上記の構成を有する積層体を得ることができれば、どのような順序で行ってもよい。例えば、セパレータに予め介在部を設け、このセパレータと電極とを交互に積層することにより、上記積層体を作製することができる。この場合には、電極とセパレータとを交互に積層するという単純な作業により、上記積層体を作製することができる。

【0035】

また、セパレータに予め厚み方向に貫通した貫通穴を設け、貫通穴内に介在部を配置しつつ電極とセパレータとを交互に積層することにより積層体を作製することもできる。

【0036】

次いで、積層体を加熱しつつ積層方向に圧縮することにより、シール部の形成作業と、各電極への介在部の接合作業とを一括して行い、電極組立体を作製することができる。その後、電極組立体の積層方向における両端に拘束部材を配置することにより、二次電池を得ることができる。

【実施例】

【0037】

（実施例１）
上記二次電池の実施例を、図を用いて説明する。図１に示すように、二次電池１は、複数の電極２（２１、２２、２３）がセパレータ３を介して積層された電極組立体１１と、電極２の周縁部２０に配置され、電極組立体１１の側周面１１１を覆うシール部１２と、電極組立体１１の積層方向における端部にそれぞれ当接し、電極組立体１１を積層方向に拘束する拘束部材１３とを有している。また、電極２と、当該電極２の隣の電極２と、シール部１２とによって囲まれた層状空間Ｓ内には、介在部４が配置されている。介在部４は、層状空間Ｓに面する２つの電極２を離隔させた状態で電極２同士の間に介在し、これらの電極２のそれぞれと接合されている。

【0038】

本例の電極組立体１１は、電極２として、積層方向の両端に配置された終端電極２１、２３と、終端電極２１と終端電極２３との間に配置された複数のバイポーラ電極２２とを有している。

【0039】

バイポーラ電極２２は、長方形状を呈する金属箔２４と、金属箔２４の表側面に設けられた正極活物質層２５ｐと、裏側面に設けられた負極活物質層２５ｎとを有している。図１及び図３に示すように、バイポーラ電極２２の周縁部２０は、シール部１２により覆われている。正極活物質層２５ｐは、金属箔２４の表側面における、シール部１２よりも内側の領域に設けられている。負極活物質層２５ｎは、金属箔２４の裏側面における、シール部１２よりも内側の領域に設けられている。図には示さないが、本例の活物質層２５（２５ｐ、２５ｎ）は、多数の活物質粒子を含む多孔質体である。

【0040】

２つの終端電極２１、２３のうち、積層方向の一端に配置された第１の終端電極２１は、正極活物質層２５ｐを有しない以外は、バイポーラ電極２２と同様の構成を有している。また、積層方向の他端に配置された第２の終端電極２３は、負極活物質層２５ｎを有しない以外は、バイポーラ電極２２と同様の構成を有している。

【0041】

終端電極２１、２３及びバイポーラ電極２２は、正極活物質層２５ｐと負極活物質層２５ｎとが積層方向において交互に並ぶように配置されている。また、正極活物質層２５ｐと負極活物質層２５ｎとの間には、セパレータ３が介在している。これにより、金属箔２４同士の間に、正極としての正極活物質層２５ｐと負極としての負極活物質層２５ｎとがセパレータ３を介して対面した単セルが構成されている。また、本例の電極組立体１１においては、複数の単セルが金属箔２４を介して電気的に直列に接続されている。

【0042】

図１に示すように、電極組立体１１の側周面１１１は、シール部１２により覆われている。また、シール部１２には、各電極２の周縁部２０、即ち活物質層２５（２５ｐ、２５ｎ）が設けられておらず、金属箔２４が露出している部分が保持されている。

【0043】

電極組立体１１は、電極２と、当該電極２の隣の電極２と、シール部１２とによって囲まれた複数の層状空間Ｓを有している。この層状空間Ｓ内にはセパレータ３及び介在部４が配置されている。

【0044】

図３に示すように、セパレータ３は、電極組立体１１の積層方向から視た平面視において長方形状を呈している。本例のセパレータ３は、ポリオレフィン系樹脂の繊維から構成された不織布である。

【0045】

介在部４は、電極組立体１１の積層方向から視た平面視におけるセパレータ３の中央に配置されている。図１及び図２に示すように、本例の介在部４は、セパレータ３を含んだ状態で固形化しており、セパレータ３に対面する正極活物質層２５ｐ及び負極活物質層２５ｎのそれぞれに接合されている。また、図２に示すように、介在部４は、電極組立体１１の積層方向において、セパレータ３の表面３１よりも電極２側に突出している。なお、本例の介在部４は、ポリプロピレンから構成されている。また、図１においては、便宜上、介在部４がセパレータ３と同一の厚みとなるように、介在部４を簡略化して記載した。

【0046】

電極組立体１１の積層方向における両端には、金属製の拘束部材１３が配置されている。拘束部材１３は、図示しない保持板により、終端電極２１、２３の金属箔２４に当接した状態で保持されている。本例の二次電池１は、拘束部材１３を介して電極組立体１１と図示しない外部回路とを電気的に接続することができる。

【0047】

本例の二次電池１は、例えば、以下の手順により作製することができる。まず、金属箔２４に活物質層２５（２５ｐ、２５ｎ）を塗布し、終端電極２１、２３及びバイポーラ電極２２を作製する。次いで、これらの電極２１〜２３の周縁部２０にシール部１２を配置する。

【0048】

また、上述した電極２１〜２３の準備とは別に、セパレータ３を準備し、その中央に介在部４を配置する。図には示さないが、本例においては、セパレータ３を含んだ状態で固形化しており、セパレータ３の表面３１よりも電極２側に突出した形状の介在部４を形成する。このような介在部４を形成する方法としては、例えば、以下の方法がある。まず、介在部４を溶媒に溶解させた後、この溶液をセパレータ３の中央に滴下し、セパレータ３の厚み方向に溶液を浸透させる。その後、セパレータ３を乾燥させて溶媒を除去することにより、セパレータ３を含んだ状態で固形化した介在部４を形成することができる。

【0049】

また、上述した方法に代えて、予め溶融させた介在部４をセパレータ３の中央に浸透させてもよい。この場合には、溶融状態の介在部４を厚み方向に浸透させた後に、介在部４を冷却して固化させることにより、セパレータ３を含んだ状態で固形化した介在部４を形成することができる。

【0050】

上述のようにして準備した電極２１〜２３とセパレータ３とを交互に積層し、図４に示す積層体１１０を作製する。そして、積層体１１０を加熱しつつ積層方向に圧縮することにより（図４、矢印１１２）、シール部１２同士を溶着するとともに、介在部４を溶融させつつ正極活物質層２５ｐ及び負極活物質層２５ｎのそれぞれに圧入する。

【0051】

溶融した介在部４は、積層体１１０の圧縮により、多孔質体である正極活物質層２５ｐ及び負極活物質層２５ｎの細孔内に進入する。これにより、電極組立体１１の積層方向において、セパレータ３の表面３１よりも電極２側に突出した形状の介在部４を形成するとともに、介在部４を各電極２（２１〜２３）に接合することができる。そして、終端電極２１、２３に拘束部材１３を当接させた後、図示しない注液口から各層状空間Ｓ内に電解質を注入することにより、二次電池１を得ることができる。

【0052】

次に、本例の二次電池１の作用効果を説明する。二次電池１は、電極２と、当該電極２の隣の電極２と、シール部１２とによって囲まれた層状空間Ｓ内に配置された介在部４を有している。また、介在部４は、層状空間Ｓに面する２つの電極２を離隔させた状態で電極２同士の間に介在しており、これらの電極２のそれぞれに接合されている。

【0053】

そのため、介在部４は、いずれかの層状空間Ｓにおける内圧がガスの蓄積によって上昇した際に、当該層状空間Ｓにおける電極２間の距離の拡大や、当該層状空間Ｓの隣の層状空間Ｓにおける電極２間の距離の縮小を規制することができる。それ故、介在部４は、内圧上昇による層状空間Ｓの膨張や、内圧上昇に伴う層状空間Ｓの圧縮を抑制することができる。

【0054】

また、介在部４は、各層状空間Ｓに配置されているため、いずれの層状空間Ｓにおいても、層状空間Ｓの膨張や圧縮を抑制することができる。それ故、二次電池１は、内圧上昇に伴う電極２の変形を効果的に抑制し、ひいては電極２間の距離の偏りの増大を抑制することができる。

【0055】

また、二次電池１は、いずれの層状空間Ｓにおいても内圧上昇による層状空間Ｓの膨張を抑制することができるため、内圧上昇による電極２の変形を抑制する効果を確保しつつ、拘束部材１３の剛性を従来よりも低くすることができる。その結果、二次電池１の小型化や軽量化を容易に行うことができる。

【0056】

また、本例の介在部４は、電極組立体１１の積層方向において、セパレータ３の表面３１よりも電極２側に突出している。そのため、電極２と介在部４との接合部の面積をより広くすることができる。それ故、電極２と介在部４との接合強度をより高くすることができる。その結果、電極２からの介在部４の剥離をより効果的に抑制することができ、ひいては内圧上昇による電極２の変形をより長期間に亘って抑制することができる。

【0057】

このように、二次電池１によれば、内圧上昇による電極２の変形を抑制でき、小型化や軽量化を容易に行うことができる。また、二次電池１は、電極２間の距離の偏りの増大を抑制し、電極反応のムラや充放電特性の悪化を抑制することもできる。

【0058】

また、本例の二次電池１の電極２は、金属箔２４と、金属箔２４の少なくとも片面上に配置された活物質層２５とを有する箔電極である。そのため、多孔質電極を使用する場合に比べて二次電池１の体積当たりの電極２の数を容易に増やすことができる。その結果、二次電池１のパワー密度やエネルギー密度を向上させることができる。

【0059】

また、本例の二次電池１は、集電体としての金属箔２４と、金属箔２４の表側面上に配置された正極活物質層２５ｐと、裏側面上に配置された負極活物質層２５ｎとを有するバイポーラ電極２２を有している。そのため、バイポーラ電極２２を積層するという単純な構成により、複数の単セルを直列に接続することができる。その結果、二次電池１の起電力をより高くすることができる。

【0060】

また、バイポーラ電極２２を用いることにより、単極性の電極を用いる場合に比べて、電極の総数に対する単セルの数を増やすことができる。それ故、電極の総数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて単セルの数を多くすることができる。また、単セルの数が同じ場合には、単極性の電極を用いる場合に比べて電極の総数を少なくし、積層方向における二次電池１の寸法をより小さくすることができる。

【0061】

（実施例２）
本例は、セパレータ３０２の貫通穴３２内に配置された介在部４０２を有する二次電池１０２の例である。なお、本実施例以降において用いる符号のうち、既出の実施例において用いた符号と同一の符号は、特に説明のない限り、既出の実施例における構成要素等と同様の構成要素等を示す。

【0062】

図５に示すように、本例の二次電池１０２は、電極２として、電極組立体１１の積層方向の両端に配置された終端電極２６、２８と、終端電極２６と終端電極２８との間に配置されたバイポーラ電極２７とを有している。

【0063】

バイポーラ電極２７は、長方形状を呈する金属箔２４と、金属箔２４の表側面に設けられた正極活物質層２５ｐと、裏側面に設けられた負極活物質層２５ｎとを有している。また、バイポーラ電極２７は、電極組立体１１の積層方向から視た平面視における正極活物質層２５ｐ及び負極活物質層２５ｎの中央に、金属箔２４が露出した露出部２４１を有している。

【0064】

２つの終端電極２６、２８のうち、積層方向の一端に配置された第１の終端電極２６は、正極活物質層２５ｐを有しない以外は、バイポーラ電極２７と同様の構成を有している。また、積層方向の他端に配置された第２の終端電極２８は、負極活物質層２５ｎを有しない以外は、バイポーラ電極２７と同様の構成を有している。

【0065】

セパレータ３０２は、電極組立体１１の積層方向から視た平面視において長方形状を呈している。また、電極組立体１１の積層方向から視た平面視におけるセパレータ３０２の中央には、セパレータ３０２を厚み方向に貫通する貫通穴３２が設けられている。

【0066】

介在部４０２は円柱状を呈しており、セパレータ３０２の貫通穴３２に挿通されている。介在部４０２の端面は、それぞれ、セパレータ３０２に対面する電極２６〜２８の露出部２４１に接合されている。なお、本例の介在部４０２は、ポリプロピレンより構成されている。

【0067】

本例の二次電池１０２を作製するに当たっては、露出部２４１を備えた電極２６〜２８と、貫通穴３２を備えたセパレータ３０２と、円柱状の介在部４０２とを準備する。電極２６〜２８に露出部２４１を形成する方法としては、例えば、金属箔２４上に活物質層２５（２５ｐ、２５ｎ）を形成した後、露出部２４１に相当する部分の活物質層２５を除去する、あるいは、金属箔２４上に活物質層２５を形成する際に、露出部２４１に相当する部分に活物質層２５を形成せず、それ以外の部分に活物質層２５を形成する等の方法がある。

【0068】

これらの部材を準備した後、貫通穴３２内に介在部４０２を配置しつつ電極２６〜２８とセパレータ３０２とを交互に積層して積層体を作製する。その後、積層体を加熱しつつ積層方向に圧縮することにより、電極組立体１１を得ることができる。その他は実施例１と同様である。

【0069】

本例のように、電極２に金属箔２４が露出した露出部２４１を設け、露出部２４１において介在部４０２と金属箔２４とを直接接合することにより、介在部４０２が活物質層２５に接合されている場合に比べて接合強度を高くすることができる。そのため、金属箔２４からの介在部４０２の剥離をより効果的に抑制することができ、内圧上昇による電極の変形をより長期間に亘って抑制することができる。その他、本例の二次電池１０２は、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。

【0070】

（実施例３）
本例は、複数の介在部４０３、４０４を有する二次電池の例である。内圧上昇による電極２の変形をより効果的に抑制する観点からは、電極組立体１１の積層方向から視た平面視において、介在部４０３、４０４を均等に配置することが好ましい。

【0071】

例えば図６に示すように、各層状空間Ｓが２か所の介在部４０３を有する場合には、セパレータ３０３の短辺方向に延びる仮想線Ｌ１によって等分割された２つの領域Ｒ１、Ｒ２のそれぞれに介在部４０３を配置することが好ましい。また、この場合には、電極組立体の積層方向から視た平面視において、上述した各領域Ｒ１、Ｒ２の中央に介在部４０３を配置することがより好ましい。

【0072】

また、例えば図７に示すように、各層状空間Ｓが５か所の介在部４０４を有する場合には、介在部４０４を、セパレータ３０４の短辺方向に延びる仮想線Ｌ１及び長辺方向に延びる仮想線Ｌ２によって等分割された４つの領域Ｒ１〜Ｒ４に１か所ずつ配置するとともに、セパレータ３０４の中央、即ち仮想線Ｌ１と仮想線Ｌ２との交点に配置することが好ましい。また、この場合には、電極組立体１１の積層方向から視た平面視において、上述した各領域Ｒ１〜Ｒ４の中央と、セパレータ３０４の中央とに介在部４０４を配置することがより好ましい。

【0073】

本発明に係る二次電池の態様は、上述した実施例の態様に限定されるものではなく、その趣旨を損なわない範囲で適宜構成を変更することができる。例えば、実施例１及び実施例２には、バイポーラ電極２２、２７を備えた電極組立体１１を有する二次電池１、１０２の例を示したが、金属箔２４の両面に同極性の活物質層２５を備えた単極性電極を電極組立体１１に組み込むこともできる。この場合には、正極と負極とを交互に配置し、正極と負極との間にセパレータ３、３０２及び介在部４、４０２を配置すればよい。

【0074】

また、実施例１及び実施例２には、箔電極を備えた電極組立体１１を有する二次電池１、１０２の例を示したが、多孔質電極を電極組立体１１に組み込むことも可能である。

【符号の説明】

【0075】

１、１０２ 二次電池
１１ 電極組立体
１１１ 側周面
１２ シール部
１３ 拘束部材
２、２１〜２３、２６〜２８ 電極
２０ 周縁部
３、３０２、３０３、３０４ セパレータ
４、４０２、４０３、４０４ 介在部
Ｓ 層状空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】