特開 2023-130820 二次電池

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023130820

(43)【公開日】2023-09-21

(54)【発明の名称】二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/04 20060101AFI20230913BHJP

   H01M 10/058 20100101ALI20230913BHJP

   H01M 10/0566 20100101ALI20230913BHJP

   H01M 10/0525 20100101ALI20230913BHJP

【ＦＩ】

H01M10/04 Z

H01M10/058

H01M10/0566

H01M10/0525

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022035331

(22)【出願日】2022-03-08

(71)【出願人】

【識別番号】399107063

【氏名又は名称】プライムアースＥＶエナジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107249

【弁理士】

【氏名又は名称】中嶋 恭久

(72)【発明者】

【氏名】高林 裕也

【テーマコード（参考）】

5H028

5H029

【Ｆターム（参考）】

5H028AA05

5H028BB03

5H028BB04

5H028CC08

5H028CC10

5H028CC11

5H028HH05

5H029AJ14

5H029AK03

5H029AL06

5H029AM01

5H029BJ02

5H029BJ14

5H029CJ03

5H029DJ04

5H029EJ12

5H029HJ04

5H029HJ12

(57)【要約】

【課題】金属異物の混入により電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させる。
【解決手段】二次電池１は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎを備える。各電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、集電体３１となる基材３６Ｐ，３６Ｎ上に電極活物質を含んだ電極合材６０Ｐ，６０Ｎを塗工することにより形成される。正極３を構成する電極シート３５Ｐは、電極合材６０Ｐが塗工されない正極未塗工部７０を周縁部６５に有する。また、正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間には隙間７５が形成される。更に、負極４を構成する電極シート３５Ｎは、正極未塗工部７０との間にセパレータ５を挟む位置に、このセパレータ５に当接する負極合材層６２Ｎを有する。そして、二次電池１は、正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に電解液４３を確保する保液構造８０を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを備え、
前記各電極シートは、集電体となる基材上に電極活物質を含んだ電極合材を塗工してなり、
正極を構成する前記電極シートは、前記電極合材が塗工されない正極未塗工部を周縁部に有し、前記正極未塗工部の未塗工面と該未塗工面に対向する前記セパレータの対向面との間には隙間が形成されるとともに、
負極を構成する前記電極シートは、前記正極未塗工部との間に前記セパレータを挟む位置に該セパレータに当接する負極合材層を有するものであって、
前記隙間に電解液を確保する保液構造を備える二次電池。

【請求項2】

前記保液構造は、前記正極を構成する前記電極シートにおいて前記基材上に形成された正極合材層に対する前記セパレータの正極合材当接部よりも前記対向面を有した前記セパレータの対向部に大きな厚みを設定してなる請求項１に記載の二次電池。

【請求項3】

前記保液構造は、前記対向面に保液材を塗工してなる
請求項１又は請求項２に記載の二次電池。

【請求項4】

前記保液構造は、前記正極を構成する前記電極シートにおいて前記基材上に形成された正極合材層の厚みよりも前記未塗工面と前記対向面との間隔を狭めてなる
請求項１～請求項３の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項5】

前記保液構造は、前記各電極シート及び前記セパレータを厚み方向に圧縮する押圧力の印加に基づいて、前記正極を構成する前記電極シートにおいて前記基材上に形成された正極合材層を有する正極合材塗工部から離間した周縁側の位置ほど前記未塗工面が前記対向面に近接するように前記正極未塗工部を折り曲げる押圧部材を備える
請求項１～請求項４の何れか一項に記載の二次電池。

【請求項6】

前記押圧力に基づき前記各電極シート及び前記セパレータを前記圧縮する位置に設けられたフィルム材を備え、
前記保液構造は、前記フィルム材が前記正極合材塗工部を前記圧縮する位置の厚みよりも、前記フィルム材が前記正極未塗工部を前記圧縮する位置の厚みの方が大きくなるように、前記押圧部材となる前記フィルム材の厚み形状を設定してなる
請求項５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、二次電池に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、例えば、特許文献１等に示すように、リチウムイオン二次電池等、二次電池においては、製造時、その正極に、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属異物が混入する可能性がある。更に、このような場合、充電の際、その金属異物が電解液中に溶解して負極側に移動する現象が見られる。そして、この負極側に移動した金属異物が局所的に析出することで、その負極と正極とを短絡する可能性がある。

【0003】

この点を踏まえ、二次電池の製造においては、通常、組み立てられた二次電池を一定の環境下で保管する所謂エージング工程の後、その電圧測定が行われる。そして、これにより検出されるエージング後の電圧降下に基づいて、その金属異物の混入による電極間の短絡を含めた二次電池の製造不良を検査する構成が一般的となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】国際公開第２０１３／１２１５６３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、金属異物が混入した二次電池であっても、そのエージング後の検査で電圧降下が検出されない場合がある。即ち、正極に混入した金属異物がエージング前の充電時に溶解しなかった場合、エージング後の検査では、その製造不良を検知することができない。そして、このような場合、二次電池の出荷後に、その金属異物が電解液中に溶解することで、上記のような電極間の短絡が生ずる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決する二次電池は、セパレータを挟んで積層された正負の電極シートを備え、前記各電極シートは、集電体となる基材上に電極活物質を含んだ電極合材を塗工してなり、正極を構成する前記電極シートは、前記電極合材が塗工されない正極未塗工部を周縁部に有し、前記正極未塗工部の未塗工面と該未塗工面に対向する前記セパレータの対向面との間には隙間が形成されるとともに、負極を構成する前記電極シートは、前記正極未塗工部との間に前記セパレータを挟む位置に該セパレータに当接する負極合材層を有するものであって、前記隙間に電解液を確保する保液構造を備える。

【0007】

上記構成によれば、正極未塗工部の未塗工面とセパレータの対向面との間の隙間に十分な電解液を確保して、その正極未塗工部に混入した金属異物の溶解を促進することができる。その結果、この金属異物が負極側に移動して局所的に析出することにより短絡故障を生じさせる可能性のある場合には、二次電池の組み立て後に行われる最初の充電過程において、その短絡故障の発生に至る金属異物の溶解及び局所的な析出を進行させることができる。つまりは、電圧降下の測定に基づいたエージング後の検査において製造不良が検知されるようにすることができる。そして、これにより、金属異物の混入により正負の電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させることができる。

【0008】

上記課題を解決する二次電池において、前記保液構造は、前記正極を構成する前記電極シートにおいて前記基材上に形成された正極合材層に対する前記セパレータの正極合材当接部よりも前記対向面を有した前記セパレータの対向部に大きな厚みを設定してなることが好ましい。

【0009】

上記構成によれば、セパレータの対向面が正極未塗工部の未塗工面に近づくことで、その隙間に位置する金属異物が、電解液が含浸されたセパレータの対向面に接触しやすくなる。加えて、隙間自体についてもまた、その表面張力に基づいた保液能力の向上が期待できる。その結果、より効果的に、この隙間に電解液を確保することができる。

【0010】

上記課題を解決する二次電池において、前記保液構造は、前記対向面に保液材を塗工してなることが好ましい。
上記構成によれば、正極未塗工部に混入した金属異物が、電解液が含浸された保液材に接触する態様で、その正極未塗工部の未塗工面とセパレータの対向面との間の隙間に電解液を確保することができる。

【0011】

上記課題を解決する二次電池において、前記保液構造は、前記正極を構成する前記電極シートにおいて前記基材上に形成された正極合材層の厚みよりも前記未塗工面と前記対向面との間隔を狭めてなることが好ましい。

【0012】

上記構成によれば、その未塗工面と対向面との間の隙間に位置する金属異物が、電解液が含浸されたセパレータの対向面に接触しやすくなる。加えて、隙間自体についてもまた、その表面張力に基づいた保液能力の向上が期待できる。そして、これにより、効果的に、この隙間に電解液を確保することができる。

【0013】

上記課題を解決する二次電池は、前記保液構造において、前記各電極シート及び前記セパレータを厚み方向に圧縮する押圧力の印加に基づいて、前記正極を構成する前記電極シートにおいて前記基材上に形成された正極合材層を有する正極合材塗工部から離間した周縁側の位置ほど前記未塗工面が前記対向面に近接するように前記正極未塗工部を折り曲げる押圧部材を備えることが好ましい。

【0014】

上記構成によれば、正極未塗工部の折り曲げにより断面略三角形の封鎖形状に変形した隙間を液溜まりとして、その正負の電極シート及びセパレータが形成する電極体に含浸された電解液の外部流出を抑制することができる。

【0015】

即ち、正極未塗工部の折り曲げにより変形した隙間内に電解液を保持することで、その隙間に位置する金属異物が電解液に触れやすい状態を作り出す。更に、折り曲げられた正極未塗工部の未塗工面がセパレータの対向面に近づくことで、その隙間に位置する金属異物が、電解液が含浸されたセパレータの対向面に接触しやすくなる。そして、これにより、その正極未塗工部の未塗工面とセパレータの対向面との間の隙間に電解液を確保することができる。

【0016】

上記課題を解決する二次電池は、前記押圧力に基づき前記各電極シート及び前記セパレータを前記圧縮する位置に設けられたフィルム材を備え、前記保液構造は、前記フィルム材が前記正極合材塗工部を前記圧縮する位置の厚みよりも、前記フィルム材が前記正極未塗工部を前記圧縮する位置の厚みの方が大きくなるように、前記押圧部材となる前記フィルム材の厚み形状を設定してなることが好ましい。

【0017】

上記構成によれば、フィルム材に設定された厚み形状の差異を利用して、セパレータの対向部との間に形成される隙間内に押し込む態様で、その正極未塗工部を折り曲げることができる。そして、これにより、この正極未塗工部の折り曲げにより変形した断面略三角形の封鎖形状内に保持する態様で、その正極未塗工部の未塗工面とセパレータの対向面との間の隙間に電解液を確保することができる。

【0018】

また、フィルム材に設定された厚み形状によって、その印加された押圧力に基づき正負の電極シート及びセパレータを厚み方向に圧縮する力は、その正極合材塗工部が位置する周縁部側よりも中央側が弱くなる。そして、これにより、正負の電極シート及びセパレータが形成する電極体に含浸された電解液が、この電極体に印加された押圧力に基づいて中央側から周縁側に移動して外部に流出する状況を抑制することができる。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、金属異物の混入により電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】二次電池の斜視図である。

【図2】電極体の分解図である。

【図3】二次電池の側面図である。

【図4】電池スタックの斜視図である。

【図5】第１の実施形態の保液構造を示す二次電池の断面図である。

【図6】従来例の二次電池の断面図である。

【図7】第２の実施形態の保液構造を示す二次電池の断面図である。

【図8】第３の実施形態の保液構造を示す二次電池の断面図である。

【図9】第３の実施形態の保液構造を示す二次電池の断面図である。

【図10】第３の実施形態の保液構造の説明図である。

【図11】別例の保液構造を示す二次電池の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

［第１の実施形態］
以下、二次電池に関する第１の実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、二次電池１は、正極３、負極４、及びセパレータ５を一体化した電極体１０と、この電極体１０を収容するケース２０と、を備えている。そして、本実施形態の二次電池１は、そのケース２０内の電極体１０に、図示しない非水性の電解液を含浸させたリチウムイオン二次電池としての構成を有している。

【0022】

詳述すると、本実施形態の二次電池１において、正極３、負極４、及びセパレータ５は、シート状の外形を有して積層される。そして、これら正極３、負極４、及びセパレータ５の積層体を捲回することにより、正極３と負極４との間にセパレータ５を挟み込む状態で、その径方向に正負の電極とセパレータ５とが交互に並ぶ電極体１０が形成されている。

【0023】

また、本実施形態のケース２０は、扁平略四角箱状のケース本体２１と、このケース本体２１の開口端２１ｘを閉塞する蓋部材２２と、を備えている。そして、本実施形態の電極体１０は、このケース２０の箱形状に対応する扁平した外形を有するものとなっている。

【0024】

さらに詳述すると、図２に示すように、本実施形態の二次電池１において、正極３及び負極４は、それぞれ、シート状の外形を有した集電体３１と、この集電体３１上に積層された電極活物質層３２とを備えた電極シート３５としての構成を有する。

【0025】

具体的には、正極３用の電極シート３５Ｐについては、その正極集電体３１Ｐを構成するアルミニウム等を素材とした基材３６Ｐ上に、正極活物質となるリチウム遷移金属酸化物を含んだ合材ペースト３７Ｐが塗工される。また、負極４用の電極シート３５Ｎについては、その負極集電体３１Ｎを構成する銅等を素材とした基材３６Ｎ上に、負極活物質となる炭素系材料を含んだ合材ペースト３７Ｎが塗工される。更に、これらの合材ペースト３７Ｐ，３７Ｎには、それぞれ、結着材が含まれている。そして、本実施形態の二次電池１においては、これらの合材ペースト３７Ｐ，３７Ｎが乾燥することで、正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎに対して、それぞれ、その対応する正極活物質層３２Ｐ及び負極活物質層３２Ｎが形成される構成となっている。

【0026】

更に、本実施形態の二次電池１において、これら正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、それぞれ、帯状に整形される。そして、本実施形態の電極体１０は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎが、その帯形状の幅方向（図２中、左右方向）に延びる捲回軸Ｌ周りに捲回された捲回体１０Ｘとしての構成を有している。

【0027】

尚、図２中においては、その正極３を構成する電極シート３５Ｐを内側に捲き込むかたちで、セパレータ５及び各電極シート３５が捲回されている。但し、この図は、電極体１０の構造を示す一例であり、その負極４を構成する電極シート３５Ｎを内側に捲き込むかたちで、これらのセパレータ５及び各電極シート３５が捲回される場合もある。そして、これにより、その電極体１０の最外殻に配置される電極シート３５が、正極３を構成する電極シート３５Ｐであるか、又は負極４を構成する電極シート３５Ｎであるかが決定される。

【0028】

また、図１～図３に示すように、ケース２０の蓋部材２２には、ケース２０の外側に突出する正極端子３８Ｐ及び負極端子３８Ｎが設けられている。更に、各電極シート３５には、それぞれ、その集電体３１上に電極活物質層３２が形成されていない未塗工部３９が形成されている。そして、本実施形態の二次電池１は、その未塗工部３９を利用して、正極３を構成する電極シート３５Ｐと正極端子３８Ｐとが電気的に接続され、及び負極４を構成する電極シート３５Ｎと負極端子３８Ｎとが電気的に接続される構成となっている。

【0029】

具体的には、本実施形態の電極体１０は、その捲回軸Ｌが長尺略矩形板状をなす蓋部材２２の長手方向（図１中、左右方向）に沿う状態で、ケース２０内に収容される。更に、この状態で、その正極３を構成する電極シート３５Ｐの未塗工部３９Ｐと正極端子３８Ｐとが接続部材４０Ｐを介して接続される。そして、同じく、その負極４を構成する電極シート３５Ｎの未塗工部３９Ｎと負極端子３８Ｎとが接続部材４０Ｎを介して接続される構成となっている。

【0030】

また、図３に示すように、二次電池１は、その電極体１０とともにケース２０内に収容される絶縁フィルム４１を備えている。更に、この絶縁フィルム４１は、ケース本体２１の開口端２１ｘ側に開口する袋形状を有してケース２０内に収容される。そして、本実施形態の二次電池１は、この絶縁フィルム４１の袋形状内に電極体１０を配置することで、その電極体１０とケース２０とが絶縁される構成になっている。

【0031】

図１及び図３に示すように、本実施形態の二次電池１においては、蓋部材２２に設けられた注入口４２を介して、そのケース２０内に電解液４３が注入される。即ち、リチウムイオン二次電池としての構成を有する二次電池１の電解液４３には、有機溶媒中に支持塩となるリチウム塩を溶解させたものが用いられる。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、そのケース２０内に封缶された電極体１０に対して電解液４３が含浸される構成になっている。

【0032】

尚、本実施形態の二次電池１において、注入口４２は、長尺略矩形板状をなす蓋部材２２の長手方向略中央部分に形成された安全弁４４の近傍に設けられている。そして、本実施形態の二次電池１は、電解液４３の注入後、例えば、レーザー溶接等によって、その注入口４２が封止される構成となっている。

【0033】

このように、本実施形態の二次電池１は、ケース２０内に電極体１０及び電解液４３を封入することで、その構成単位、つまりは一つのセル５０が形成される。更に、本実施形態の二次電池１においては、このようなセル５０が複数組み合わされる。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、その充放電容量及び出力電圧が高められた状態で、例えば、電動車両の電源等に用いられる構成となっている。

【0034】

（電池スタック）
図４に示すように、本実施形態の二次電池１は、一列に配列された複数のセル５０を拘束してなる集電池としての電池スタック５１を形成する。

【0035】

詳述すると、本実施形態の電池スタック５１は、予め設定された所定数のセル５０を有している。尚、図４中の電池スタック５１については、説明の便宜上、実際よりも、そのセル数が少なく記載されている。また、本実施形態の電池スタック５１において、これら各セル５０のケース２０は、上記のような互いに共通する扁平略四角箱状の外形を有している。そして、本実施形態の電池スタック５１は、これらの各セル５０を、そのケース２０の厚み方向（図３参照、同図中、紙面に直交する方向）に並べた構成となっている。

【0036】

尚、本実施形態の電池スタック５１は、これら各セル５０の間に介在された略平板状のスペーサ５２を有している。また、この電池スタック５１は、その各セル５０の整列方向両端位置に配置された一対のエンドプレート５３，５３を備えている。更に、この電池スタック５１は、これら一対のエンドプレート５３，５３間に架け渡された拘束部材５４，５４を備えている。そして、本実施形態の電池スタック５１は、これら拘束部材５４，５４の拘束力に基づいて、その一列に配列された各セル５０が、これら各セル５０の配列方向両端に設けられた一対のエンドプレート５３，５３に挟まれる状態で一体化される構成となっている。

【0037】

（保液構造）
次に、本実施形態の二次電池１に実装された保液構造について説明する。
図５に示すように、本実施形態の二次電池１において、正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、その正極活物質層３２Ｐ及び負極活物質層３２Ｎ間にセパレータ５を挟み込む状態で、上記のような電極体１０を形成する。

【0038】

即ち、これらの各電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、それぞれ、集電体３１となる基材３６Ｐ，３６Ｎ上に、それぞれ、電極合材６０Ｐ，６０Ｎとしての合材ペースト３７Ｐ，３７Ｎを塗工することにより形成される（図２参照）。このため、これらの電極シート３５Ｐ，３５Ｎにおいて、その基材３６Ｐ，３６Ｎは、それぞれ、正極芯材６１Ｐ及び負極芯材６１Ｎと呼称される。更に、これらの各基材３６Ｐ，３６Ｎ上に形成される正極活物質層３２Ｐ及び負極活物質層３２Ｎは、それぞれ、正極合材層６２Ｐ及び負極合材層６２Ｎと呼称される。そして、本実施形態の二次電池１は、これらの正極合材層６２Ｐ及び負極合材層６２Ｎの間にセパレータ５を挟み込む状態で、その正負の各電極シート３５Ｐ，３５Ｎが電極体１０を形成する構成となっている。

【0039】

尚、本実施形態の電極体１０は、上記のように、これらの各電極シート３５Ｐ，３５Ｎ及びセパレータ５が捲回された捲回体１０Ｘとしての構成を有している（図２参照）。このため、本実施形態の二次電池１は、このような積層配置された正極芯材６１Ｐ、正極合材層６２Ｐ、セパレータ５、負極合材層６２Ｎ、及び負極芯材６１Ｎが、複数段、その捲回体１０Ｘの径方向に並ぶ構成となっている。しかしながら、説明の便宜上、図５及び以下に示す各図中には、その構成単位となる一段分のみを記載するものとする。

【0040】

また、本実施形態の二次電池１においては、このような捲回体１０Ｘとしての構成を有する電極体１０の軸方向端部１０ｅに、その正極３を構成する電極シート３５Ｐの未塗工部３９Ｐが配置される。換言すると、正極３側の電極シート３５Ｐは、その帯形状の幅方向端部に形成された未塗工部３９Ｐを捲回軸Ｌの軸方向一端側に配置する状態で捲回される（図２参照）。また、本実施形態の二次電池１においては、これにより、この電極シート３５Ｐの周縁部６５に形成された正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓと、この未塗工面７０ｓに対向するセパレータ５の対向面５ｓとの間には隙間７５が形成される。更に、負極４を構成する電極シート３５Ｎは、この正極未塗工部７０との間にセパレータ５を挟む位置に、そのセパレータ５に当接する負極合材層６２Ｎを有している。そして、本実施形態の二次電池１は、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に、電解液４３を確保する保液構造８０を備えている。

【0041】

具体的には、本実施形態の二次電池１において、この保液構造８０は、未塗工面７０ｓに対向するセパレータ５の対向面５ｓに塗工された保液材８１としてのバインダー８２により構成されている。即ち、このバインダー８２は、例えば、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、アクリル酸エステル等、電解液４３と親和性の高い樹脂材料を素材とする。そして、本実施形態の二次電池１は、このセパレータ５の対向面５ｓに塗工されたバインダー８２に電解液４３を含浸させることで、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓが形成する隙間７５に電解液４３を確保する構成となっている。

【0042】

即ち、図６に示すように、保液構造８０を有しない従来例の二次電池８５においては、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に十分な電解液４３の保液量を確保することが難しい。このため、製造時、その正極未塗工部７０に対して、例えば、銅（Ｃｕ）等の金属異物Ｍが混入した場合であっても、一般的なエージング後の検査では、この金属異物Ｍの混入を要因とする製造不良を検知することができない可能性がある。

【0043】

つまり、正極芯材６１Ｐ上に形成された正極合材層６２Ｐを有する正極合材塗工部９０に混入した金属異物Ｍ１は、二次電池８５の組み立て後に行われる最初の充電過程において、その電解液４３中に溶解する。また、この電解液４３に溶解した金属異物Ｍ１は、負極４側に移動して、その負極４を構成する電極シート３５Ｎの表面に析出する。更に、局所的に析出した金属異物Ｍ１が、その負極４を構成する電極シート３５Ｎと正極３を構成する電極シート３５Ｐを短絡する。そして、これにより生ずる電圧降下に基づいて、そのエージング後の検査により二次電池８５の製造不良が検知される。

【0044】

しかしながら、正極合材層６２Ｐを有しない正極未塗工部７０に混入した金属異物Ｍ２については、この金属異物Ｍ２に接触する電解液４３の不足から、その溶解が進み難い傾向がある。このため、二次電池８５の組み立て後に行われる最初の充電過程では、上記のような電解液４３中を負極４側に移動した金属異物Ｍ２の析出、及びその局所的に析出した金属異物Ｍ２による短絡故障が生じない場合がある。そして、これにより、本来、このような短絡故障を生じさせる可能性のある金属異物Ｍ２が混入している場合であっても、その電圧降下の測定に基づいたエージング後の検査を通過してしまうおそれがある。

【0045】

この点を踏まえ、図５に示すように、本実施形態の二次電池１においては、その保液構造８０によって、正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に電解液４３を確保する。即ち、この隙間７５に十分な電解液４３を確保することで、その正極未塗工部７０に混入した金属異物Ｍの溶解が促進される。その結果、この金属異物Ｍが負極４側に移動して局所的に析出することにより短絡故障を生じさせる可能性のある場合には、二次電池１の組み立て後に行われる最初の充電過程において、その短絡故障の発生に至る局所的な析出が進行する。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、その電圧降下の測定に基づいたエージング後の検査において製造不良が検知されるようにすることで、金属異物Ｍの混入により正負の電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させる構成になっている。

【0046】

さらに詳述すると、本実施形態の二次電池１において、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０に対し、保液構造８０を構成する保液材８１としてセパレータ５の対向面５ｓに塗工されるバインダー８２の厚みｄ２は、例えば、６０％以上、１００％以下に設定される。即ち、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０は、保液材８１となるバインダー８２を塗布しない状態において、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間に形成される隙間７５の間隔αとなる。そして、この場合における各厚みｄ０，ｄ２は、電解液４３が含浸された膨潤状態の値となっている。

【0047】

即ち、セパレータ５の対向面５ｓにバインダー８２を塗工することで、この対向面５ｓを有したセパレータ５の対向部９１については、その実質的な厚みｄ１´が、塗工されたバインダー８２の厚みｄ２の分だけ、本来の厚みｄ１よりも厚くなる（ｄ１´＞ｄ１）。また、これにより、その塗工されたバインダー８２が形成する新たな対向面５ｓ´が正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓに近づく。つまりは、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０よりも、その対向面５ｓ´と未塗工面７０ｓとの間隔αが狭まることで（α´＜α）、その隙間７５に位置する金属異物Ｍが、電解液４３が含浸されたバインダー８２に接触しやすくなる。そして、本実施形態の二次電池１は、これにより、この保液材８１としてのバインダー８２が形成する保液構造８０によって、その隙間７５に電解液４３を確保する構成となっている。

【0048】

（作用）
次に、本実施形態の作用について説明する。
例えば、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０が「２２．５μｍ」であり、正極未塗工部７０に混入する金属異物Ｍの粒径（厚み方向）を「１０μｍ」と想定した場合、セパレータ５の対向面５ｓに塗工すべきバインダー８２の厚みｄ２は「１３．５μｍ以上」となる。更に、これにより、そのバインダー８２が形成する新たな対向面５ｓ´と正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとの間隔α´が「９．０μｍ以下」となり、正極未塗工部７０に混入した金属異物Ｍの粒径よりも小さくなる。尚、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０が、例えば「２４．９μｍ」であるとした場合にも、同様にバインダー８２の厚みｄ２を計算することで、その間隔α´を金属異物Ｍの粒径よりも小さく設定することができる。そして、これにより、電解液４３が含浸された保液材８１としてのバインダー８２に対して金属異物Ｍに接触する態様で、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間に形成される隙間７５に電解液４３を確保することが可能になる。

【0049】

次に、本実施形態の効果について説明する。
（１）二次電池１は、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎを備える。これらの電極シート３５Ｐ，３５Ｎは、それぞれ、集電体３１となる基材３６Ｐ，３６Ｎ上に、それぞれ、電極活物質を含んだ電極合材６０Ｐ，６０Ｎを塗工することにより形成される。正極３を構成する電極シート３５Ｐは、電極合材６０Ｐが塗工されない正極未塗工部７０を周縁部６５に有する。また、この正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓと、この未塗工面７０ｓに対向するセパレータ５の対向面５ｓとの間には隙間７５が形成される。更に、負極４を構成する電極シート３５Ｎは、その正極未塗工部７０との間にセパレータ５を挟む位置に、このセパレータ５に当接する負極合材層６２Ｎを有する。そして、二次電池１は、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に、電解液４３を確保する保液構造８０を備える。

【0050】

上記構成によれば、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に十分な電解液４３を確保して、その正極未塗工部７０に混入した金属異物Ｍの溶解を促進することができる。その結果、この金属異物Ｍが負極４側に移動して局所的に析出することにより短絡故障を生じさせる可能性のある場合には、二次電池１の組み立て後に行われる最初の充電過程において、その短絡故障の発生に至る局所的な析出を進行させることができる。つまりは、電圧降下の測定に基づいたエージング後の検査において製造不良が検知されるようにすることができる。そして、これにより、金属異物Ｍの混入により正負の電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させることができる。

【0051】

（２）保液構造８０は、セパレータ５の対向面５ｓに保液材８１となるバインダー８２を塗工することにより構成される。
上記構成によれば、正極未塗工部７０に混入した金属異物Ｍが、電解液４３が含浸されたバインダー８２に接触する態様で、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５の対向面５ｓとの間の隙間７５に電解液４３を確保することができる。

【0052】

（３）特に、対向面５ｓにバインダー８２が塗工されたセパレータ５の対向部９１については、その実質的な厚みｄ１´が、塗工されたバインダー８２の厚みｄ２の分だけ、本来の厚みｄ１よりも厚くなる。そして、これにより、その塗工されたバインダー８２が形成する新たな対向面５ｓ´が正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓに近づく。つまりは、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０よりも、その対向面５ｓ´と未塗工面７０ｓとの間隔αが狭まることで、その隙間７５に位置する金属異物Ｍが、電解液４３が含浸されたバインダー８２に接触しやすくなる。加えて、隙間７５自体についてもまた、その表面張力に基づいた保液能力の向上が期待できる。その結果、より効果的に、この隙間７５に電解液４３を確保することができる。

【0053】

（４）保液構造８０を構成する保液材８１としてセパレータ５の対向面５ｓに塗工されるバインダー８２の厚みｄ２は、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０に対して６０％以上、１００％以下に設定される。これにより、その隙間７５に位置する金属異物Ｍが、保液材８１としてのバインダー８２に接触しやすい好適な間隔αを設定することができる。

【0054】

［第２の実施形態］
以下、二次電池に関する第２の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することとする。

【0055】

図７に示すように、本実施形態の二次電池１Ｂは、その保液構造８０Ｂの構成が上記第１の実施形態と相違する。
詳述すると、本実施形態の二次電池１Ｂにおいて、セパレータ５Ｂは、その正極芯材６１Ｐ上に形成された正極合材層６２Ｐに当接する正極合材当接部９２の厚みｄ３よりも、対向面５ｓを有した対向部９１Ｂの厚みｄ４の方が厚くなっている（ｄ４＞ｄ３）。そして、本実施形態の二次電池１Ｂは、これにより、その正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓとセパレータ５Ｂの対向面５ｓとの間の隙間７５Ｂに、電解液４３を確保する保液構造８０Ｂが形成される構成となっている。

【0056】

即ち、このような構成を採用することで、そのセパレータ５Ｂの対向面５ｓを正極未塗工部７０の未塗工面７０ｓに近づける、つまりは、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０よりも、その対向面５ｓと未塗工面７０ｓとの間隔αを狭めることができる。その結果、隙間７５Ｂに位置する金属異物Ｍが、電解液４３が含浸されたセパレータ５Ｂの対向面５ｓに接触しやすくなる。また、併せて、隙間７５Ｂ自体についてもまた、その表面張力に基づいた保液能力の向上が期待できる。そして、これにより、効果的に、その正極未塗工部７０が形成する隙間７５Ｂに電解液４３を確保することができる。

【0057】

従って、本実施形態の二次電池１Ｂもまた、上記第１の実施形態における二次電池１と同様、金属異物Ｍの混入により正負の電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させることができる。加えて、上記第１の実施形態のように、そのセパレータ５の対向面５ｓに遅対して保液材８１となるバインダー８２を塗工する工程が不要という利点がある。

【0058】

［第３の実施形態］
以下、二次電池に関する第３の実施形態を図面に従って説明する。尚、説明の便宜上、上記第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して、その説明を省略することとする。

【0059】

図８及び図９に示すように、本実施形態の二次電池１Ｃについてもまた、その保液構造８０Ｃの構成が上記第１の実施形態と相違する。
詳述すると、本実施形態の二次電池１Ｃもまた、上記第１の実施形態における二次電池１と同様、複数のセル５０が拘束された電池スタック５１を形成する（図４参照）。即ち、この二次電池１Ｃには、扁平略四角箱状をなすケース２０の形状に合わせて扁平した捲回体１０Ｘとしての構成を有する電極体１０を、そのケース２０の外側から厚み方向（図３中、紙面に直交する方向）に押圧するような拘束圧Ｆ０が印加される。更に、本実施形態の二次電池１Ｃにおいては、この拘束圧Ｆ０が、その電極体１０を形成する正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎ及びセパレータ５を厚み方向（図９中、上下方向）に圧縮する押圧力Ｆとして作用する。そして、本実施形態の二次電池１Ｃは、この押圧力Ｆの印加に基づいて、その正極未塗工部７０Ｃを折り曲げる押圧部材１００を備えている。

【0060】

具体的には、本実施形態の二次電池１Ｃにおいては、上記のように電極体１０とともにケース２０内に収容された絶縁フィルム４１が、その押圧部材１００として機能する（図３参照）。即ち、この絶縁フィルム４１は、袋形状を有してケース２０内に収容されることにより、その袋形状の内側に電極体１０を配置する。そして、本実施形態の二次電池１Ｃは、この電極体１０の軸方向端部１０ｅ近傍に配置された絶縁フィルム４１の一部が、その押圧力Ｆの印加により正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎ及びセパレータ５を圧縮する位置に設けられたフィルム材１０１を構成する。

【0061】

さらに詳述すると、本実施形態の二次電池１Ｃにおいて、その押圧部材１００となるフィルム材１０１は、正極３を構成する電極シート３５Ｐの正極芯材６１Ｐに沿う位置（図８及び図９中、下側）に配置される。そして、本実施形態のフィルム材１０１は、このフィルム材１０１が正極合材塗工部９０を圧縮する位置の厚みｄ５よりも、このフィルム材１０１が正極未塗工部７０Ｃを圧縮する位置の厚みｄ６の方が大きくなるように、その厚み形状が設定されている。

【0062】

即ち、本実施形態の二次電池１Ｃにおける保液構造８０Ｃは、このフィルム材１０１に設定された厚み形状の差異を利用することにより、セパレータ５の対向部９１との間に形成される隙間７５内に押し込む態様で、その正極未塗工部７０Ｃを折り曲げる。具体的には、本実施形態の二次電池１Ｃは、このフィルム材１０１に折り曲げられた正極未塗工部７０Ｃの未塗工面７０ｓが、その正極合材塗工部９０から離間した周縁側（各図中、左側）の位置ほど、セパレータ５の対向面５ｓに近接するように構成されている。そして、本実施形態の保液構造８０Ｃは、この断面略三角形の封鎖形状に変形した隙間７５Ｃを液溜まり１０５として、その電極体１０に含浸された電解液４３の外部流出を抑制する構成となっている。

【0063】

つまり、本実施形態の保液構造８０Ｃは、正極未塗工部７０Ｃの折り曲げにより変形した隙間７５Ｃ内に電解液４３を保持することで、その隙間７５Ｃに位置する金属異物Ｍが電解液４３に触れやすい状態を作り出す。加えて、折り曲げられた正極未塗工部７０Ｃの未塗工面７０ｓがセパレータ５の対向面５ｓに近づくことで、その隙間７５Ｃに位置する金属異物Ｍが、電解液４３が含浸されたセパレータ５の対向面５ｓに接触しやすくなる。

【0064】

尚、図１０に示すように、本実施形態の二次電池１Ｃにおいて、フィルム材１０１が正極未塗工部７０Ｃを圧縮する位置におけるフィルム材１０１の厚みｄ６は、例えば、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０以上に設定するとよい（ｄ６≧ｄ０）。これにより、その変形した隙間７５Ｃが液溜まり１０５として有効に機能する封鎖形状を形成することができる。

【0065】

即ち、極めて薄い箔状の正極芯材６１Ｐについては、便宜上、その厚みを無視して計算を単純化する。この場合、上記のように封鎖形状に変形した隙間７５Ｃの三角形状δ０は、正極芯材６１Ｐを変形前の隙間７５内に押し込むフィルム材１０１の厚みｄ６、及び、その封鎖形状を形成する正極芯材６１Ｐの押し込み量ｘ１を二辺とする三角形状δ１と相似関係にある。更に、正極合材塗工部９０から離間する方向において、そのセパレータ５の対向面５ｓが延在する長さｘ０は、この対向面５ｓと未塗工面７０ｓとの間隔αの最大値となる正極合材層６２Ｐの厚みｄ０よりも絶対的に大きい。そして、これにより、その変形した隙間７５Ｃが封鎖形状を形成するために必要な押し込み量ｘ１を確保するためのフィルム材１０１の厚みｄ６は、正極合材層６２Ｐの厚みｄ０によって近似することができる。

【0066】

以上、本実施形態の二次電池１Ｃもまた、効果的に、その正極未塗工部７０Ｃが形成する隙間７５Ｃに電解液４３を確保することができる。そして、これにより、上記第１の実施形態における二次電池１と同様、金属異物Ｍの混入により正負の電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させることができる。

【0067】

また、フィルム材１０１に設定された厚み形状によって、その印加された押圧力Ｆに基づき正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎ及びセパレータ５を厚み方向に圧縮する力は、その正極合材塗工部９０が位置する周縁部６５側よりも中央側が弱くなる。つまり、捲回体１０Ｘとしての外形を有する電極体１０の場合、この電極体１０を押し潰す圧縮力は、その軸方向端部１０ｅよりも軸方向中央部１０ｃの方が弱くなる（図２及び図３参照）。そして、本実施形態の二次電池１Ｃは、これにより、この電極体１０に含浸された電解液４３が、その軸方向中央部１０ｃ側から軸方向端部１０ｅ側に移動して外部に流出する状況を抑制することのできる構成となっている。

【0068】

なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

【0069】

・上記第１の実施形態では、保液材８１としてセパレータ５の対向面５ｓに塗工されるバインダー８２として、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、アクリル酸エステル等を用いることとした。しかし、これに限らず、セパレータ５と同様の保持機能を有する電解液４３と親和性の高い素材であれば、保液材８１は、必ずしも「バインダー」と呼称されるものでなくともよい。

【0070】

・上記第２の実施形態では、セパレータ５Ｂは、その正極芯材６１Ｐ上に形成された正極合材層６２Ｐに当接する正極合材当接部９２の厚みｄ３よりも、対向面５ｓを有した対向部９１の厚みｄ４の方が厚い。これにより、その正極合材層６２Ｐの厚みｄ０よりも、そのセパレータ５Ｂの対向面５ｓと未塗工面７０ｓとの間隔αが狭くなるように構成されることとした。しかし、これに限らず、正極未塗工部７０Ｃを構成する位置の正極芯材６１Ｐを厚くすることにより、そのセパレータ５の対向面５ｓと未塗工面７０ｓとの間隔αを狭める構成としてもよい。このような構成を採用しても、その隙間７５に電解液４３を確保する保液構造８０を形成することができる。

【0071】

・上記第３の実施形態では、押圧部材１００としてのフィルム材１０１は、正極合材塗工部９０を圧縮する位置の厚みｄ５よりも、この正極未塗工部７０Ｃを圧縮する位置の厚みｄ６の方が大きくなるような段差状の厚み形状を有することとした（図８参照）。

【0072】

しかし、これに限らず、図１１に示す二次電池１Ｄの保液構造８０Ｄのように、正極３を構成する電極シート３５Ｐの周縁部６５側（図１１中、左側に）に向かって、徐々に、フィルム材１０１Ｄの厚みｄ７が厚くなるように、その厚み形状を設定してもよい。このような構成を採用しても、このフィルム材１０１Ｄを押圧部材１００Ｄとして、その変形した隙間７５Ｄが液溜まり１０５として有効に機能する封鎖形状を形成することができる。

【0073】

このように、本実施形態の保液構造８０Ｄもまた、その変形した隙間７５Ｄが形成する液溜まり１０５に保持された電解液４３が正極未塗工部７０Ｄに混入した金属異物Ｍに接触する態様で、その隙間７５Ｄに電解液４３を確保する。加えて、その正極未塗工部７０Ｄの折り曲げにより未塗工面７０ｓがセパレータ５の対向面５ｓに近づくことで、その隙間７５Ｄに位置する金属異物Ｍが、電解液４３が含浸されたセパレータ５の対向面５ｓに接触しやすくなる。その結果、効果的に、その正極未塗工部７０Ｄが形成する隙間７５Ｄに電解液４３を確保することができる。そして、これにより、上記各実施形態と同様、金属異物Ｍの混入により正負の電極間に生ずる短絡不良の検査精度を向上させることができる。

【0074】

・上記第３の実施形態では、電極体１０とともにケース２０内に収容された絶縁フィルム４１を、その押圧部材１００として機能するフィルム材１０１に利用することとした。しかし、これに限らず、絶縁フィルム４１とは別体のフィルム材１０１を押圧部材１００に用いる構成としてもよい。そして、フィルム材１０１以外の押圧部材１００を備える構成であってもよい。

【0075】

・正極端子３８Ｐ及び負極端子３８Ｎの端子形状については、図１中に示す形状に限らず任意に変更してもよい。そして、二次電池１の外形となるケース２０の形状についてもまた、必ずしも扁平四角箱状に限らず、例えば円筒形状等、任意に変更してもよい。

【0076】

・上記各実施形態では、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎが、その帯形状の幅方向（図２中、左右方向）に延びる捲回軸Ｌ周りに捲回された捲回体１０Ｘとしての電極体１０を形成する構成に具体化した。しかし、これに限らず、例えば、セパレータ５を挟んで積層された正負の電極シート３５Ｐ，３５Ｎが捲回体１０Ｘを形成しない平面積層状の電極体１０を備える構成に適用してもよい。

【0077】

・また、上記各実施形態では、リチウムイオン二次電池としての構成を有した二次電池１に具体化した。しかし、これに限らず、リチウムイオン二次電池以外の二次電池１に適用してもよい。そして、必ずしも、複数のセル５０が拘束された電池スタック５１を形成するものでなくともよい。

【符号の説明】

【0078】

１…二次電池
３…正極
４…負極
５…セパレータ
５ｓ…対向面
３１…集電体
３５Ｐ，３５Ｎ…電極シート
３６Ｐ，３６Ｎ…基材
４３…電解液
６０Ｐ，６０Ｎ…電極合材
６２Ｎ…負極合材層
６５…周縁部
７０…正極未塗工部
７０ｓ…未塗工面
７５…隙間
８０…保液構造

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】