知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2023182327
(43)【公開日】2023-12-26
(54)【発明の名称】非水電解液二次電池
(51)【国際特許分類】
H01M 10/0585 20100101AFI20231219BHJP
H01M 50/417 20210101ALI20231219BHJP
H01M 50/489 20210101ALI20231219BHJP
H01M 50/449 20210101ALI20231219BHJP
H01M 10/0566 20100101ALI20231219BHJP
H01M 10/052 20100101ALI20231219BHJP
【ＦＩ】
H01M10/0585
H01M50/417
H01M50/489
H01M50/449
H01M10/0566
H01M10/052
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022095861
(22)【出願日】2022-06-14
(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】池沼 達也
【テーマコード（参考）】
5H021
5H029
【Ｆターム（参考）】
5H021AA02
5H021EE04
5H021HH00
5H021HH03
5H029AJ12
5H029AK03
5H029AL06
5H029AL07
5H029AM03
5H029AM07
5H029DJ04
5H029EJ12
5H029HJ00
5H029HJ04
(57)【要約】
【課題】セパレータのシャットダウンタイミングのばらつきを抑制すること。
【解決手段】正極板と負極板がセパレータを介して積層され回された電極体を備えた非水電解液二次電池であって、電極体の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮを、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴより厚くして、電極体内側のセパレータの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくした。また、内側セパレータ１２０ｂと外側のセパレータ１２０ａとは、いずれも比較的融点の低い第１の樹脂からなる第１の層を比較的融点が高い第２の樹脂からなる一対の第２の層で挟むように構成され、第１の層に対する第２の層の比率が電極体の内側セパレータ１２０ｂの方が大きい。
【選択図】図５
【解決手段】正極板と負極板がセパレータを介して積層され回された電極体を備えた非水電解液二次電池であって、電極体の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮを、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴより厚くして、電極体内側のセパレータの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくした。また、内側セパレータ１２０ｂと外側のセパレータ１２０ａとは、いずれも比較的融点の低い第１の樹脂からなる第１の層を比較的融点が高い第２の樹脂からなる一対の第２の層で挟むように構成され、第１の層に対する第２の層の比率が電極体の内側セパレータ１２０ｂの方が大きい。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極体を備えた非水電解液二次電池であって、
前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを、前記電極体の外側のセパレータの厚さＴｈＯＵＴより厚くして、電極体内側のセパレータの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくしたことを特徴とする非水電解液二次電池。
前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを、前記電極体の外側のセパレータの厚さＴｈＯＵＴより厚くして、電極体内側のセパレータの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくしたことを特徴とする非水電解液二次電池。
【請求項2】
前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮと前記電極体の外側のセパレータの厚さＴｈＯＵＴとは、過充電の状態の前記電極体の内側のセパレータの温度と外側のセパレータの温度差を緩和する熱容量の差となるように設定された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。
【請求項3】
前記電極体の積層数を外側／内側／外側において１／２／１で分割し、
前記電極体の内側のセパレータの厚さをＴｈＩＮとし、前記電極体の外側のセパレータの厚さをＴｈＯＵＴとし、総積層数をＬＮとし、係数をαとしたとき、前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを厚さＴｈＩＮ＝厚さＴｈＯＵＴ×（１＋係数α×総積層数ＬＮ）で求め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。
前記電極体の内側のセパレータの厚さをＴｈＩＮとし、前記電極体の外側のセパレータの厚さをＴｈＯＵＴとし、総積層数をＬＮとし、係数をαとしたとき、前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを厚さＴｈＩＮ＝厚さＴｈＯＵＴ×（１＋係数α×総積層数ＬＮ）で求め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。
【請求項4】
前記電極体の内側のセパレータと前記電極体の外側のセパレータとは、いずれも比較的融点の低い第１の樹脂からなる第１の層を比較的融点が高い第２の樹脂からなる一対の第２の層で挟むように構成され、前記第１の層に対する前記第２の層の比率が前記電極体の内側のセパレータの方が大きい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。
【請求項5】
前記第１の樹脂がポリエチレン（ＰＥ）であり、前記第２の樹脂がポロプロピレン（ＰＰ）であることを特徴とする請求項４に記載の非水電解液二次電池。
【請求項6】
前記電極体の内側のセパレータの温度と前記電極体の外側のセパレータの温度差に応じて前記電極体の内側のセパレータのシャットダウンタイミングと前記電極体の外側のセパレータのシャットダウンタイミングが近接するように前記第１の層に対する前記第２の層の比率が設定されていることを特徴とする請求項５に記載の非水電解液二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、非水電解液二次電池に係り、詳しくはセパレータのシャットダウンタイミングのばらつきが少ない非水電解液二次電池に関する。
【背景技術】
【0002】
近年リチウムイオン二次電池などの非水電解液二次電池では、電気自動車などの電源として利用するため、多数のセル電池を直列・並列に接続し、高電圧・高電流を供給するようになっている。そのため、多数のセル電池をコンパクトに積載するため、電極板を多数積層した積層型の電池が用いられている。さらに、冷却効率を高めたり、極板同士を密着させたりするため、薄型の積層型電極体のセル電池が用いられることが多くなった。
【0003】
このような扁平状の電極体では、正極板と負極板とがセパレータを介して積層されている。セパレータは、正極板と負極板とが短絡を起こさないようにするとともに、電解質を交流させるために多孔質の樹脂材料からなる。このような非水電解液二次電池では、過充電などに起因して電極体の温度が上昇してしまうことがある。このような場合は、設定温度になると、セパレータが溶解することでイオンの交流を遮断し、電極間の反応を停止させる。
【0004】
たとえば特許文献１には、電池外層部には溶融温度の低いポリエチレン製（ＰＥ）セパレータを用い、電池内部には溶融温度の高いポリプロピレン製（ＰＰ）セパレータを用いる電池が記載されている。過充電等による発熱時には外部側セパレータからシャットダウン現象が生じる。そして外部側発電要素から過充電が停止して放電が開始され、その後内部側発電要素においても充電が停止して放電が開始される。電池外部側は冷却が効率よく行われるので、この領域の発熱を早期に停止し温度上昇を抑制しておくことにより、電池内部の放熱性をも向上させることができる。また電池全体で時間をかけて放電するので、放電時の温度上昇率を低減することができるとするものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２００６－３３１９２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１では、過充電等による発熱時に外部側セパレータから先行してシャットダウン現象が生じる。この場合電池内部側の電極体に電流が集中し、かえって過充電が進行し過熱する場合があるという問題があった。
【0007】
また、従来からあるような電極体のセパレータを同一の構成とすると、先に内部側のセパレータがシャットダウンするが、この場合は電池外部側の電極体に電流が集中し、やはり過充電が進行し過熱する場合があるという問題があった。
【0008】
本発明の非水電解液二次電池が解決しようとする課題は、セパレータのシャットダウンタイミングのばらつきを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の非水電解液二次電池は、正極板と負極板がセパレータを介して積層された電極体を備えた非水電解液二次電池であって、前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを、前記電極体の外側のセパレータの厚さＴｈＯＵＴより厚くして、電極体内側のセパレータの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくしたことを特徴とする。
【0010】
前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮと前記電極体の外側のセパレータの厚さＴｈＯＵＴとは、過充電の状態の前記電極体の内側のセパレータの温度と外側のセパレータの温度差を緩和する熱容量の差となるように設定することが望ましい。
【0011】
また、前記電極体の積層数を外側／内側／外側において１／２／１で分割し、前記電極体の内側のセパレータの厚さをＴｈＩＮとし、前記電極体の外側のセパレータの厚さをＴｈＯＵＴとし、総積層数をＬＮとし、係数をαとしたとき、前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを、厚さＴｈＩＮ＝厚さＴｈＯＵＴ×（１＋係数α×総積層数ＬＮ）で求めることができる。
【0012】
前記電極体の内側のセパレータと前記電極体の外側のセパレータとは、いずれも比較的融点の低い第１の樹脂からなる第１の層を比較的融点が高い第２の樹脂からなる一対の第２の層で挟むように構成され、前記第１の層に対する前記第２の層の比率が前記電極体の内側のセパレータの方が大きくすることができる。
【0013】
前記第１の樹脂がポリエチレン（ＰＥ）であり、前記第２の樹脂がポロプロピレン（ＰＰ）であってもよい。
前記電極体の内側のセパレータの温度と前記電極体の外側のセパレータの温度差に応じて前記電極体の内側のセパレータのシャットダウンタイミングと前記電極体の外側のセパレータのシャットダウンタイミングが近接するように前記第１の層に対する前記第２の層の比率が設定することもできる。
前記電極体の内側のセパレータの温度と前記電極体の外側のセパレータの温度差に応じて前記電極体の内側のセパレータのシャットダウンタイミングと前記電極体の外側のセパレータのシャットダウンタイミングが近接するように前記第１の層に対する前記第２の層の比率が設定することもできる。
【発明の効果】
【0014】
本発明の非水電解液二次電池は、セパレータのシャットダウンタイミングのばらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】リチウムイオン二次電池の斜視図である。
【図2】リチウムイオン二次電池の電極体の積層体の構成を示す斜視図である。
【図3】電極体の積層体の分解斜視図である。
【図4】電極体の内側のセパレータと外側のセパレータの位置を示す模式図である。
【図5】電極体の内側と外側の構成を示す模式図である。
【図6】電極体の外側のセパレータの構成を示す模式図である。
【図7】電極体の内側のセパレータの構成を示す模式図である。
【図8】本実施形態のセパレータの電圧と温度を示すグラフである。
【図9】従来技術のセパレータの電圧と温度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0016】
（本実施形態の概要）
＜本実施形態の原理＞
従来技術で述べたように、特許文献１では、過充電等による発熱時に外部側セパレータから先行してシャットダウン現象が生じる。この場合電池内部側の電極体に電流が集中し、かえって過充電が進行し過熱する場合があるという問題があった。
＜本実施形態の原理＞
従来技術で述べたように、特許文献１では、過充電等による発熱時に外部側セパレータから先行してシャットダウン現象が生じる。この場合電池内部側の電極体に電流が集中し、かえって過充電が進行し過熱する場合があるという問題があった。
【0017】
そこで本発明者らは、このような問題を解決するには、セパレータのシャットダウンタイミングのばらつきを抑制することにより解決することができることに着目した。
このような目的達成の為には、次の２つの方法がある。１つは電極体１０（図４参照）内での内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を縮めることである。具体的には、図５に示す内側ＩＮの内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］を、外側ＯＵＴの外側セパレータの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］よりも厚くする。このことで内側セパレータ１２０ｂの単位面積ＵＡ［ｃｍ２］あたりの熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］を増やし、内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を縮めることで実現できる。
このような目的達成の為には、次の２つの方法がある。１つは電極体１０（図４参照）内での内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を縮めることである。具体的には、図５に示す内側ＩＮの内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］を、外側ＯＵＴの外側セパレータの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］よりも厚くする。このことで内側セパレータ１２０ｂの単位面積ＵＡ［ｃｍ２］あたりの熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］を増やし、内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を縮めることで実現できる。
【0018】
２つ目は内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を許容し、内側セパレータ１２０ｂのシャットダウン温度ＳＴＩＮ［°Ｃ］の方が、外側セパレータ１２０ａのシャットダウン温度ＳＴＯＵＴ［°Ｃ］よりも温度が高いセパレータ１２０を使用する。このことでシャットダウンタイミングを近接させることができる。
【0019】
さらにこのような２つの方法を組み合わせることもできる。
以下、本発明を、リチウムイオン二次電池１の一実施形態を一例に図１～９を参照して詳細に説明する。
以下、本発明を、リチウムイオン二次電池１の一実施形態を一例に図１～９を参照して詳細に説明する。
【0020】
（本実施形態の具体的構成）
＜リチウムイオン二次電池１の基本構成＞
まず、本実施形態の前提となるリチウムイオン二次電池１の構成を簡単に説明する。
＜リチウムイオン二次電池１の基本構成＞
まず、本実施形態の前提となるリチウムイオン二次電池１の構成を簡単に説明する。
【0021】
図１は、本実施形態のリチウムイオン二次電池１の斜視図である。図１に示すようにリチウムイオン二次電池１は、セル電池として構成される。上側に開口部を有する直方体形状の電池ケース１１を備える。電池ケース１１は、電池ケース１１を封止する蓋体１２を備える。電池ケース１１の内部には電極体１０が収容される。電池ケース１１内には注液孔１８から非水電解液１７が注入される。電池ケース１１及び蓋体１２はアルミニウム合金等の金属で構成されている。リチウムイオン二次電池１は、電池ケース１１に蓋体１２を取り付けることで密閉された電槽が構成される。またリチウムイオン二次電池１は、蓋体１２に、電力の充放電に用いられる負極外部端子１４、正極外部端子１６を備えている。
【0022】
＜電極体１０＞
図２は、リチウムイオン二次電池１の電極体１０の積層体の構成を示す斜視図である。図３は、電極体１０の積層体の分解斜視図である。図２に示す電極体１０は、図３に示すように、負極板１００と正極板１１０とセパレータ１２０が積層されて構成されている。負極板１００は、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２を備える。正極板１１０は、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２を備える。負極板１００と、正極板１１０は、セパレータ１２０を介して重ねて積層された電極体１０が構成される。
図２は、リチウムイオン二次電池１の電極体１０の積層体の構成を示す斜視図である。図３は、電極体１０の積層体の分解斜視図である。図２に示す電極体１０は、図３に示すように、負極板１００と正極板１１０とセパレータ１２０が積層されて構成されている。負極板１００は、負極基材１０１の両面に負極合材層１０２を備える。正極板１１０は、正極基材１１１の両面に正極合材層１１２を備える。負極板１００と、正極板１１０は、セパレータ１２０を介して重ねて積層された電極体１０が構成される。
【0023】
負極板１００の上部の一端に上方に突出して形成された負極接続部１０３は、負極板１００の負極合材層１０２から電気を取り出す集電部として機能する。正極板１１０の上部の他端に上方に突出して形成された正極接続部１１３は、正極板１１０の正極合材層１１２から電気を取り出す集電部として機能する。
【0024】
＜電極体１０の端部構成＞
図２の積層された電極体１０の斜視図において、リチウムイオン二次電池１の長手方向と平行な方向を「幅方向Ｗ」とする。また、電極体１０の面と直交する方向を「厚さ方向Ｔ」という。また、幅方向Ｗ及び厚さ方向Ｔと直交する方向を「長さ方向Ｌ」という。
図２の積層された電極体１０の斜視図において、リチウムイオン二次電池１の長手方向と平行な方向を「幅方向Ｗ」とする。また、電極体１０の面と直交する方向を「厚さ方向Ｔ」という。また、幅方向Ｗ及び厚さ方向Ｔと直交する方向を「長さ方向Ｌ」という。
【0025】
電極体１０は幅方向Ｗと直交する厚さ方向Ｔからプレス機による扁平プレス工程で、扁平な形状に整形される。扁平プレス工程で電極間はセパレータ１２０を介して密着される。負極接続部１０３は圧縮され負極集電体１３が溶接される。正極接続部１１３は圧縮され正極集電体１５が溶接される。接続部と集電体との溶接方法としては、例えば超音波溶接や抵抗溶接、電気溶接がある。そして、蓋体１２を貫通して負極集電体１３には負極外部端子１４が接続され、正極集電体１５には正極外部端子１６が接続される。そして、図１に示すように扁平な電極体１０は、蓋体１２とともに電池ケース１１に収容される。
【0026】
＜セパレータ１２０＞
図３に示すセパレータ１２０は、負極板１００及び正極板１１０の間の絶縁体であるとともに非水電解液１７を保持するためのシートである。非水電解液１７に電極体１０に浸漬させるとセパレータ１２０の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。正極板１１０と負極板１００は、このセパレータ１２０に保持された非水電解液１７を介してリチウムイオン（Ｌｉ＋）に交換を行うことで充放電を行う。
図３に示すセパレータ１２０は、負極板１００及び正極板１１０の間の絶縁体であるとともに非水電解液１７を保持するためのシートである。非水電解液１７に電極体１０に浸漬させるとセパレータ１２０の端部から中央部に向けて非水電解液が浸透する。正極板１１０と負極板１００は、このセパレータ１２０に保持された非水電解液１７を介してリチウムイオン（Ｌｉ＋）に交換を行うことで充放電を行う。
【0027】
＜外側セパレータ１２０ａと内側セパレータ１２０ｂ＞
図４は、電極体１０の外側の外側セパレータ１２０ａと内側の内側セパレータ１２０ｂの位置を示す模式図である。図４において左右方向が厚さ方向Ｔとなる。図４では、負極板１００及び正極板１１０を省略し、セパレータ１２０のみを示している。本実施形態の電極体１０の積層数ＬＮは６４層であるが、図４ではセパレータ１２０の積層数は簡略化して表示している。本実施形態のセパレータ１２０は、図４に示すように電極体１０の内側に配置される内側セパレータ１２０ｂと、電極体１０の外側に配置される外側セパレータ１２０ａとからなる。
図４は、電極体１０の外側の外側セパレータ１２０ａと内側の内側セパレータ１２０ｂの位置を示す模式図である。図４において左右方向が厚さ方向Ｔとなる。図４では、負極板１００及び正極板１１０を省略し、セパレータ１２０のみを示している。本実施形態の電極体１０の積層数ＬＮは６４層であるが、図４ではセパレータ１２０の積層数は簡略化して表示している。本実施形態のセパレータ１２０は、図４に示すように電極体１０の内側に配置される内側セパレータ１２０ｂと、電極体１０の外側に配置される外側セパレータ１２０ａとからなる。
【0028】
本実施形態では、図４に示す電極体１０の厚さ方向Ｔ（図において左右方向）において、均等に４分割して、電極体１０の両端の外側に配置された部分を「外側」という。また、電極体１０の中心に近い内側に配置された部分を「内側」という。
【0029】
ここで、本実施形態では図３に示すように電極体１０は、「セパレータ－負極板－セパレータ－正極板」の組み合わせからなる積層体が積層されているが、この組み合わせを「１層」という。すなわち、本実施形態では、図４に示すように電極体１０の積層数ＬＮ（ここでは６４層）を外側／内側／外側において１／２／１で分割している。したがって、外側に１６層、内側に３２層、反対の外側に１６層の積層体がある。なお、両端にはセパレータ１２０が必ず配置される。
【0030】
ここで、図６は、電極体１０の外側に配置される外側セパレータ１２０ａの構成を示す模式図である。また、図７は、電極体１０の内側に配置される内側セパレータ１２０ｂの構成を示す模式図である。これらの構成は、実施例２又は３に相当する構成である。
【0031】
図６、図７に示すように外側セパレータ１２０ａ、内側セパレータ１２０ｂは、いずれも中心に比較的融点の低い第１の樹脂（ここではポリエチレン（ＰＥ））の不織布からなる第１の層ＬＩＮを備える。またこの第１の層ＬＩＮを挟む比較的融点が高い第２の樹脂（ここではポロプロピレン（ＰＰ））の不織布からなる一対の第２の層ＬＯＵＴで挟むように３層で構成される。内側の第１の層ＬＩＮに対する外側の第２の層ＬＯＵＴの比率Ｒが内側セパレータ１２０ｂの方が大きくなるように構成されている。仮にＰＥの層が先に溶融しても、ＰＰの層により正極板１１０と負極板１００は短絡することはない。また、ＰＥ層が溶融すると、多孔質の不織布からなる第１の層ＬＩＮは空隙が封止されて、リチウムイオン（Ｌ＋）の移動は遮断される。したがって、シャットダウンにより電池の主反応は停止し、シャットダウンした部分に関してはそれ以上過充電となることはなく、過熱状態も抑制できる。なお、ＰＰとＰＥは、組み合わせると融点は、ＰＰとＰＥの融点の中間となる。このため、第１の層ＬＩＮと第２の層ＬＯＵＴの比率Ｒを変更することで、融点を制御することができる。そのため、外側セパレータ１２０ａのシャットダウン温度ＳＴＯＵＴ［°Ｃ］と、内側セパレータ１２０ｂのシャットダウン温度ＳＴＩＮ［°Ｃ］をそれぞれ設定することができる。
【0032】
＜負極板１００＞
負極基材１０１の両面に負極合材層１０２が形成されて負極板１００が構成されている。負極基材１０１は、実施形態ではＣｕ箔から構成されている。負極基材１０１は、負極合材層１０２の骨材としてのベースとなるとともに、負極合材層１０２から電気を集電する集電部材の機能を有している。負極板１００は、金属製の負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。第１の実施形態では負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いる。
負極基材１０１の両面に負極合材層１０２が形成されて負極板１００が構成されている。負極基材１０１は、実施形態ではＣｕ箔から構成されている。負極基材１０１は、負極合材層１０２の骨材としてのベースとなるとともに、負極合材層１０２から電気を集電する集電部材の機能を有している。負極板１００は、金属製の負極基材１０１上に負極合材層１０２が形成される。第１の実施形態では負極活物質は、リチウムイオンを吸蔵・放出可能な材料であり、黒鉛（グラファイト）等からなる粉末状の炭素材料を用いる。
【0033】
負極板１００は、例えば、負極活物質と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後の負極合材を負極基材１０１に塗布して乾燥することで作製される。
＜正極板１１０＞
正極基材１１１の両面に正極合材層１１２が形成されて正極板１１０が構成されている。正極基材１１１は、実施形態ではＡｌ箔やＡｌ合金箔から構成されている。正極基材１１１は、正極合材層１１２の骨材としてのベースとなるとともに、正極合材層１１２から電気を集電する集電部材の機能を有している。
＜正極板１１０＞
正極基材１１１の両面に正極合材層１１２が形成されて正極板１１０が構成されている。正極基材１１１は、実施形態ではＡｌ箔やＡｌ合金箔から構成されている。正極基材１１１は、正極合材層１１２の骨材としてのベースとなるとともに、正極合材層１１２から電気を集電する集電部材の機能を有している。
【0034】
正極板１１０は、正極基材１１１の表面に正極合材層１１２が形成されている。正極合材層１１２は正極活物質を有する。正極活物質は、リチウムを吸蔵・放出可能な材料であり、例えばコバルト酸リチウム（ＬｉＣｏＯ２）、マンガン酸リチウム（ＬｉＭｎ２Ｏ４）、ニッケル酸リチウム（ＬｉＮｉＯ２）等を用いることができる。また、ＬｉＣｏＯ２、ＬｉＭｎ２Ｏ４、ＬｉＮｉＯ２を任意の割合で混合した材料を用いてもよい。
【0035】
また、正極合材層１１２は、導電材を含む。導電材としては、例えばアセチレンブラック（ＡＢ）、ケッチェンブラック等のカーボンブラック、黒鉛（グラファイト）を用いることができる。
【0036】
正極板１１０は、例えば、正極活物質と、導電材と、溶媒と、結着剤（バインダー）とを混練し、混練後の正極合材を正極基材１１１に塗布して乾燥することで作製される。
＜非水電解液１７＞
非水電解液１７は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いることができる。また、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等を用いることができる。またこれらから選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
＜非水電解液１７＞
非水電解液１７は、非水溶媒に支持塩が含有された組成物である。ここで、非水溶媒としては、エチレンカーボネート（ＥＣ）を用いることができる。また、プロピレンカーボネート（ＰＣ）、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、ジメチルカーボネート（ＤＭＣ）、エチルメチルカーボネート（ＥＭＣ）等からなる群から選択された一種または二種以上の材料でもよい。また、支持塩としては、ＬｉＰＦ６、ＬｉＢＦ４、ＬｉＣｌＯ４、ＬｉＡｓＦ６、ＬｉＣＦ３ＳＯ３、ＬｉＣ４Ｆ９ＳＯ３、ＬｉＮ（ＣＦ３ＳＯ２）２、ＬｉＣ（ＣＦ３ＳＯ２）３、ＬｉＩ等を用いることができる。またこれらから選択される一種または二種以上のリチウム化合物（リチウム塩）を用いることができる。
【0037】
（実施例）
従来のリチウムイオン二次電池１の過充電末期では電極体１０の表面と電極体１０の最内層で内外温度差ΔＴｍｐが１５～２５℃程度生じる。このような温度差による電極体１０の内外のシャットダウンタイミングのズレを縮めるには下記のような方法を提案できる。
従来のリチウムイオン二次電池１の過充電末期では電極体１０の表面と電極体１０の最内層で内外温度差ΔＴｍｐが１５～２５℃程度生じる。このような温度差による電極体１０の内外のシャットダウンタイミングのズレを縮めるには下記のような方法を提案できる。
【0038】
（実施例１）
実施例１は、電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮを、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴより厚くする。これにより電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくしたことを特徴とするものである。なお、実施例１では、外側セパレータ１２０ａと内側セパレータ１２０ｂの材質は共通のもので、その融点は同一である。セパレータの単位面積ＵＡ［ｃｍ２］あたりの熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］を厚さのみで調整している。この場合、電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮと電極体１０の外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴとは、以下のように設定する。すなわち過充電の状態の電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの温度ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］と外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］との内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を緩和する熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］の差となるように設定する。
実施例１は、電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮを、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴより厚くする。これにより電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの単位面積［ｃｍ２］当たりの熱容量［Ｊ／Ｋ］を大きくしたことを特徴とするものである。なお、実施例１では、外側セパレータ１２０ａと内側セパレータ１２０ｂの材質は共通のもので、その融点は同一である。セパレータの単位面積ＵＡ［ｃｍ２］あたりの熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］を厚さのみで調整している。この場合、電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮと電極体１０の外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴとは、以下のように設定する。すなわち過充電の状態の電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの温度ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］と外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］との内外温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］を緩和する熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］の差となるように設定する。
【0039】
本実施例では具体的には、電極体１０の積層数ＬＮを外側／内側／外側において１／２／１で分割する。本実施形態では、電極体１０の積層数ＬＮが６４層であるので、外側／内側／外側は、１６層／３２層／１６層となる。内側セパレータ１２０ｂの厚さをＴｈＩＮとし、外側セパレータ１２０ａの厚さをＴｈＯＵＴとし、総積層数をＬＮとし、係数をαとしたとき、前記電極体の内側のセパレータの厚さＴｈＩＮを以下の式１で求める。
【0040】
厚さＴｈＩＮ＝厚さＴｈＯＵＴ×（１＋係数α×総積層数ＬＮ）…式１
＜電極体内外温度差ΔＴｍｐ縮小によるシャットダウンタイミング合せ＞
上述のとおりシャットダウンタイミングを縮める手段の１つとして電極体内外温度差ΔＴｍｐを縮小することが挙げられる。具体的にはセパレータの厚さによる電極体１０内外に熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］に差を付けて内外温度差ΔＴｍｐを緩和することで実現可能になる。例えば、内外温度差ΔＴｍｐ＝１５℃（例えば最内周１３０℃、最外周１４５℃）を解消するためには、最外周に対し最内周の熱容量比は１４５／１３０であればよい。セパレータ１２０の厚さＴｈ［μｍ］でこれを達成するには、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］と内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］の厚さ比ＴｈＩＮ／ＴｈＯＵＴが、１．７［倍］になるよう設計すればよい。なお、内外温度差ΔＴｍｐを縮小すればよいので、必ずしも１．７［倍］とする必要はなく、内外温度差ΔＴｍｐを緩和できればよい。
＜電極体内外温度差ΔＴｍｐ縮小によるシャットダウンタイミング合せ＞
上述のとおりシャットダウンタイミングを縮める手段の１つとして電極体内外温度差ΔＴｍｐを縮小することが挙げられる。具体的にはセパレータの厚さによる電極体１０内外に熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］に差を付けて内外温度差ΔＴｍｐを緩和することで実現可能になる。例えば、内外温度差ΔＴｍｐ＝１５℃（例えば最内周１３０℃、最外周１４５℃）を解消するためには、最外周に対し最内周の熱容量比は１４５／１３０であればよい。セパレータ１２０の厚さＴｈ［μｍ］でこれを達成するには、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］と内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］の厚さ比ＴｈＩＮ／ＴｈＯＵＴが、１．７［倍］になるよう設計すればよい。なお、内外温度差ΔＴｍｐを縮小すればよいので、必ずしも１．７［倍］とする必要はなく、内外温度差ΔＴｍｐを緩和できればよい。
【0041】
電極体１０の積層数ＬＮによって内外温度差ΔＴｍｐは変化するため、電極体１０の積層数ＬＮに基づいて内外温度差ΔＴｍｐを縮めるための設計方法を、厚さＴｈＩＮ＝厚さＴｈＯＵＴ×（１＋係数α×総積層数ＬＮ）…式１として一般化した。
【0042】
ここで、具体的には、積層数ＬＮを外側／内側／外側を、１／２／１の比で分割した場合、内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］は、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］が下記の関係式になるよう設計することが望ましい。
【0043】
厚さＴｈＩＮ［μｍ］＝厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］×（１＋０．００５５×総積層数ＬＮ）
例えば、総積層数ＬＮ＝６４層の場合は、厚さＴｈＩＮ［μｍ］は、厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］の１．３５倍となる。なお、係数αは、この例に限定するものではなく本実施形態の発明を適用する電池により当業者が最適化することができることは言うまでもない。
例えば、総積層数ＬＮ＝６４層の場合は、厚さＴｈＩＮ［μｍ］は、厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］の１．３５倍となる。なお、係数αは、この例に限定するものではなく本実施形態の発明を適用する電池により当業者が最適化することができることは言うまでもない。
【0044】
＜実施例１の作用＞
図８は、本実施形態の外側セパレータ１２０ａ、内側セパレータ１２０ｂの時間［秒］と電圧［Ｖ］と温度［°Ｃ］を示すグラフである。図９は、従来技術の外側セパレータ１２０ａ、内側セパレータ１２０ｂの時間［秒］と電圧［Ｖ］と温度［°Ｃ］を示すグラフである。横軸は、経過時間［秒］を示し、左の縦軸は電池電圧のグラフＧ１の電圧［Ｖ］を示す。また、右の縦軸は、内側セパレータ１２０ｂのＴｍｐＩＮ［°Ｃ］を示すグラフＧ３、Ｇ３´、及び外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］を示すグラフＧ３の温度［°Ｃ］を示す。
図８は、本実施形態の外側セパレータ１２０ａ、内側セパレータ１２０ｂの時間［秒］と電圧［Ｖ］と温度［°Ｃ］を示すグラフである。図９は、従来技術の外側セパレータ１２０ａ、内側セパレータ１２０ｂの時間［秒］と電圧［Ｖ］と温度［°Ｃ］を示すグラフである。横軸は、経過時間［秒］を示し、左の縦軸は電池電圧のグラフＧ１の電圧［Ｖ］を示す。また、右の縦軸は、内側セパレータ１２０ｂのＴｍｐＩＮ［°Ｃ］を示すグラフＧ３、Ｇ３´、及び外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］を示すグラフＧ３の温度［°Ｃ］を示す。
【0045】
図９に示すように、従来は、過充電が生じると、時間の経過とともに電池電圧Ｖ［Ｖ］が上昇する。このとき、電極体１０自身も発熱し、外側セパレータ１２０ａ、内側セパレータ１２０ｂの温度［°Ｃ］も上昇する。このとき、外側セパレータ１２０ａと内側セパレータ１２０ｂの構成は同一で、熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］も同一であった。このため、電極体１０は、外側よりも内側の温度が高くなる。その結果、内側セパレータ１２０ｂの温度ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］は、外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］よりも早く上昇する。
【0046】
外側セパレータ１２０ａと内側セパレータ１２０ｂの構成は同一で、外側セパレータ１２０ａのシャットダウン温度ＳＴＯＵＴ［°Ｃ］と、内側セパレータ１２０ｂのシャットダウン温度ＳＴＩＮ［°Ｃ］も同一になっている。その結果、内側セパレータ１２０ｂの方が早くシャットダウン温度ＳＴＩＮ［°Ｃ］に到達してしまう。そうすると、先にシャットダウンした内側セパレータ１２０ｂにより電極体１０の内側部分はイオンや電子が流れず、イオンや電子は、電極体１０の外側部分に集中して流れる。その結果、電極体１０の外側部分はさらに過充電が進行して、外側セパレータ１２０ａの温度も上昇する。
【0047】
実施例１に示すリチウムイオン二次電池１では、内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］は、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］より厚くなっている。このため、内側セパレータ１２０ｂの熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］は、外側セパレータ１２０ａの熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］より大きくなっている。つまり、電極体１０が発熱したとき、内側セパレータ１２０ｂは、外側セパレータ１２０ａよりも温度が上昇しにくい。
【0048】
図９に示す内側セパレータ１２０ｂのＴｍｐＩＮ［°Ｃ］を示すグラフＧ２と比べると、図８に示す実施例１の内側セパレータ１２０ｂの温度ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］を示すグラフＧ２´は、上昇が少ない。その結果、実施例１の内側セパレータ１２０ｂの温度上昇を示すグラフＧ２´は、外側セパレータ１２０ａのＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］を示すグラフＧ３とほぼ同一の曲線となっている。このため、電極体１０が過充電により過熱した場合、内側セパレータ１２０ｂのＴｍｐＩＮ［°Ｃ］と、外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］は、同じように上昇する。そして、ほぼ同じタイミングで、シャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］に達するため、ほぼ同じタイミングでシャットダウンする。このため、電極体１０の内側若しくは外側の一方に大きな電流が流れて、さらに過充電が進行することを抑制する。
【0049】
【0050】
実施例１では、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］と、内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］が異なるが、その材質は共通のものであった。一方、実施例２は、電極体１０の外側と内側で異なる構成としてシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］の異なるセパレータ１２０の使用によるシャットダウンタイミングを合せる発明である。なお、説明のため参照する図６及び図７の外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］と、内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］が異なる。但し、実施例２では、外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴ［μｍ］と、内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮ［μｍ］が同じであることを条件とする。
【0051】
電極体１０の内側セパレータ１２０ｂと外側セパレータ１２０ａとは、いずれも比較的融点の低い第１の樹脂からなる第１の層ＬＩＮを比較的融点が高い第２の樹脂からなる一対の第２の層ＬＯＵＴで挟むように構成される。第１の層ＬＩＮに対する第２の層ＬＯＵＴの比率Ｒが内側セパレータ１２０ｂの方が大きく設定されている。
【0052】
本実施形態では、この第１の樹脂がポリエチレン（ＰＥ）であり、第２の樹脂がポロプロピレン（ＰＰ）である。
電極体１０内外でのシャットダウンタイミングを縮める方法の２つ目として、セパレータ１２０のシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］の異なるセパレータ１２０を電極体１０内外に使用する。例えばＰＥ単層は１３０℃近く、ＰＰ単層は１５０℃近くにシャットダウン温度を持ち、これらを組み合わせたＰＰ／ＰＥ／ＰＰは１４０℃付近にシャットダウン温度を持つ。よって、これらを組み合わせることで内側セパレータ１２０ｂと外側セパレータ１２０ａのシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］を調整することができる。
電極体１０内外でのシャットダウンタイミングを縮める方法の２つ目として、セパレータ１２０のシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］の異なるセパレータ１２０を電極体１０内外に使用する。例えばＰＥ単層は１３０℃近く、ＰＰ単層は１５０℃近くにシャットダウン温度を持ち、これらを組み合わせたＰＰ／ＰＥ／ＰＰは１４０℃付近にシャットダウン温度を持つ。よって、これらを組み合わせることで内側セパレータ１２０ｂと外側セパレータ１２０ａのシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］を調整することができる。
【0053】
図６に示すように、外側セパレータ１２０ａは、それぞれが外側に配置されたＰＰからなる一対の第２の層ＬＯＵＴは、その幅が、幅ＴｈＰＰ１となっている。また、一対の第２の層ＬＯＵＴに挟まれたＰＥからなる第２の層ＬＯＵＴは、その幅が、幅ＴｈＰＥ１となっている。このとき、第１の層ＬＩＮに対する第２の層ＬＯＵＴの比率Ｒは、Ｒ＝ＴｈＰＰ１×２／ＴｈＰＥ１で算出される。
【0054】
図７は、内側セパレータ１２０ｂは、それぞれが外側に配置されたＰＰからなる一対の第２の層ＬＯＵＴは、その幅が、幅ＴｈＰＰ２となっている。また、一対の第２の層ＬＯＵＴに挟まれたＰＥからなる第２の層ＬＯＵＴは、その幅が、幅ＴｈＰＥ２となっている。このとき、第１の層ＬＩＮに対する第２の層ＬＯＵＴの比率Ｒは、Ｒ＝ＴｈＰＰ２×２／ＴｈＰＥ２で算出される。
【0055】
ここで、図６に示す外側セパレータ１２０ａの比率Ｒは、図７に示す内側セパレータ１２０ｂの比率Ｒよりも小さくなっている。すなわち、融点の低いＰＥに対して融点の高いＰＰの割合が多いため、外側セパレータ１２０ａのシャットダウン温度ＳＴＯＵＴ［°Ｃ］は、内側セパレータ１２０ｂのシャットダウン温度ＳＴＩＮ［°Ｃ］よりも、低く設定されている。
【0056】
図６に示す外側セパレータ１２０ａも、図７に示す内側セパレータ１２０ｂも、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの組み合わせとなっている。
この場合、図６に示す外側セパレータ１２０ａをすべてＰＥからなるものとして、融点を低く設定しても良く、また図７に示す内側セパレータ１２０ｂをすべてＰＰからなるものとして、融点を高く設定することもできる。
この場合、図６に示す外側セパレータ１２０ａをすべてＰＥからなるものとして、融点を低く設定しても良く、また図７に示す内側セパレータ１２０ｂをすべてＰＰからなるものとして、融点を高く設定することもできる。
【0057】
本実施例でも設計も積層数ＬＮによりセパレータ１２０のシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］を調整する必要がある。積層数ＬＮを外側／内側／外側と１／２／１の比で分割した際に、内側と外側の平均温度差は「総積層数ＬＮ×０．２２［°Ｃ］」となる。これらを加味し、ＰＥ単層（１３０℃付近）、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ（１３０～１５０℃付近ＰＰ／ＰＥ／ＰＰ比を変えることで調整可能）、ＰＰ単層（１５０℃）を使い分けるとシャットダウン温度を調整可能になる。
【0058】
（実施例３）
実施例１では、セパレータ１２０の厚さＴｈに着目して、シャットダウンタイミングが合うように調整している。また、実施例２では、セパレータ１２０の材質に着目してシャットダウンタイミングが合うように調整している。上記実施形態では、実施例１と実施例２を組み合わせたこの実施例３を説明している。
実施例１では、セパレータ１２０の厚さＴｈに着目して、シャットダウンタイミングが合うように調整している。また、実施例２では、セパレータ１２０の材質に着目してシャットダウンタイミングが合うように調整している。上記実施形態では、実施例１と実施例２を組み合わせたこの実施例３を説明している。
【0059】
当業者によれば、電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの温度ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］と、外側セパレータ１２０ａの温度ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］の温度差ΔＴｍｐ［°Ｃ］に応じてセパレータ１２０の厚さＴｈと、材質を変更することができる。
【0060】
例えば実施例１では、内側セパレータ１２０ｂ／外側セパレータ１２０ａの厚さ比ＴｈＩＮ／ＴｈＯＵＴが１．７［倍］でないとシャットダウン温度を合わせることが出来なかった。一方、実施例３では、セパレータの材質を変更することでセパレータ１２０の厚さ比ＴｈＩＮ／ＴｈＯＵＴが１．３［倍］でも、シャットダウンタイミングのずれを抑制することができる。
【0061】
（本実施形態の効果）
（１）本実施形態のリチウムイオン二次電池では、セパレータ１２０のシャットダウンタイミングのばらつきを抑制することができるという効果がある。
（１）本実施形態のリチウムイオン二次電池では、セパレータ１２０のシャットダウンタイミングのばらつきを抑制することができるという効果がある。
【0062】
（２）実施例1のように、セパレータ１２０の厚さＴｈを、過充電を想定して算出した厚さＴｈとして、熱容量ＨＣ［Ｊ／Ｋ］を調整している。そのため、過熱時の温度上昇をほぼ同じに設定できるという効果がある。
【0063】
（３）電極体１０の積層数ＬＮを外側／内側／外側において１／２／１で分割し、内側セパレータ１２０ｂの厚さをＴｈＩＮとし、外側セパレータ１２０ａの厚さをＴｈＯＵＴとし、総積層数をＬＮとし、係数をαとする。このとき、電極体１０の内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮを、厚さＴｈＩＮ＝厚さＴｈＯＵＴ×（１＋係数α×総積層数ＬＮ）で求めることができる。このため、簡易な計算で内側セパレータ１２０ｂの厚さＴｈＩＮと外側セパレータ１２０ａの厚さＴｈＯＵＴとを設定することができるという効果がある。
【0064】
（４）実施例２のように、内側セパレータ１２０ｂと外側セパレータ１２０ａを、いずれも比較的融点の低い第１の樹脂からなる第１の層ＬＩＮを比較的融点が高い第２の樹脂からなる一対の第２の層ＬＯＵＴで挟むように構成されている。第１の層ＬＩＮはＰＥを用い、第２の層ＬＯＵＴはＰＰを用いることで、これらの融点の中間の融点とすることができる。そして第１の層ＬＩＮに対する第２の層ＬＯＵＴの比率Ｒが内側セパレータ１２０ｂの方が大きくなるように設定している。このように一般的に入手できる異なる材料を用いることで、簡単に所望のシャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］とすることができる。そのため、対象となる電池の特性に合わせて、シャットダウン温度ＳＴ［°Ｃ］を変更して、シャッタダウンタイミングを一致させることができるという効果がある。
【0065】
（５）さらに、実施例１と実施例２の技術的思想を組合せば、さらに対象となる電池の特性に合わせてシャットダウンタイミングを一致させることができるという効果がある。
（別例）
○本実施形態では、電極体１０を矩形の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を積層した積層型の電極体１０を例に本発明を説明した。本発明はこれに限定されず、長尺の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を円柱形に捲回して積層したものでもよい。さらにこれを扁平にして、断面が競技トラックのように整形した捲回した電極体１０にも適用できる。
（別例）
○本実施形態では、電極体１０を矩形の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を積層した積層型の電極体１０を例に本発明を説明した。本発明はこれに限定されず、長尺の負極板１００、正極板１１０、セパレータ１２０を円柱形に捲回して積層したものでもよい。さらにこれを扁平にして、断面が競技トラックのように整形した捲回した電極体１０にも適用できる。
【0066】
○本実施形態では、説明の単純化のため、総積層数ＬＮを６４層とし、外側両端を１６層を「外側」として、内側３２層を「内側」としているが、これに限らず、「外側」と「内側」の積層数ＬＮが異なるようなものであってもよい。
【0067】
○また、「外側」と「内側」の間に「中間部」を設けて、セパレータ１２０の厚さＴｈや第１の層に対する第２の層の比率Ｒを異なるものとしてもよい。
○もちろんさらに細分化してもよいことは言うまでもない。
○もちろんさらに細分化してもよいことは言うまでもない。
【0068】
○実施形態では、セパレータ１２０の材質として、ＰＰ／ＰＥ／ＰＰの三層構造や、ＰＰまたはＰＥの単層構造のものを例示したが本発明は、これらに限定されない。例えばセパレータ１２０としては、多孔性ポリエチレン膜、多孔性ポリオレフィン膜、および多孔性ポリ塩化ビニル膜等の多孔性ポリマー膜、又は、リチウムイオンもしくはイオン導電性ポリマー電解質膜を使用できる。またこれらを単独、又は組み合わせて使用することもできる。
【0069】
○本実施形態のリチウムイオン二次電池１は、本発明の非水電解液二次電池の一例であり、図示したような板状の車載用のリチウムイオン二次電池１の形状に限定されるものではない。また、車載用に限定されるものでもなく、家庭や工場の定置用の電池にも適用できる。また、電池ケースもアルミニウム等の金属製に限らず樹脂やセラミック製のケースでもよい。
【0070】
○例示した数値範囲は、本実施形態における望ましい実施形態の例示であり、本発明はこれらの数値限定に限定されるものではなく、当業者により最適化されることはいうまでもない。電池の特性はもちろん、過充電の程度や環境温度によっても、シャットダウンタイミングは異なってくるが、本発明は、シャットダウンタイミングを完全に一致させることが目的ではない。その電池の使用態様に合わせて当業者がずれを抑制する条件を適宜設定し、それに合わせた数値範囲を最適化できることは言うまでもない。
【0071】
○本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で、当業者により、その構成を付加し、削除し、又は変更して実施できることは言うまでもない。
【符号の説明】
【0072】
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ２´、Ｇ３…グラフ
Ｗ…幅方向Ｗ
Ｔ…厚さ方向
Ｌ…長さ方向Ｌ
Ｔｈ［μｍ］…セパレータの厚さ
ＴｈＩＮ［μｍ］…内側セパレータの厚さ
ＴｈＯＵＴ［μｍ］…外側セパレータの厚さ
ＴｈＩＮ／ＴｈＯＵＴ…厚さ比
ＵＡ［ｃｍ２］…セパレータの単位面積
ＨＣ［Ｊ／Ｋ］…熱容量
ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］…内側セパレータの温度
ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］…外側セパレータの温度
ΔＴｍｐ［°Ｃ］…内外温度差
ＳＴ［°Ｃ］…シャットダウン温度
ＳＴＩＮ［°Ｃ］…シャットダウン温度
ＳＴＯＵＴ［°Ｃ］…シャットダウン温度
ＬＮ…電極体の（総）積層数
α…係数
ＬＩＮ…第１の層
ＴｈＰＥ１、ＴｈＰＥ２…（第1の層の）幅
ＬＯＵＴ…第２の層
ＴｈＰＰ１、ＴｈＰＰ２…（第２の層の）幅
Ｒ…第１の層に対する第２の層の比率
１…リチウムイオン二次電池
１０…電極体
１１…電池ケース
１２…蓋体
１３…負極集電体
１４…負極外部端子
１５…正極集電体
１６…正極外部端子
１７…非水電解液
１００…負極板
１０１…負極基材
１０２…負極合材層
１０３…負極接続部
１１０…正極板
１１１…正極基材
１１２…正極合材層
１１３…正極接続部
１２０…セパレータ
１２０ａ…外側セパレータ
１２０ｂ…内側セパレータ
Ｗ…幅方向Ｗ
Ｔ…厚さ方向
Ｌ…長さ方向Ｌ
Ｔｈ［μｍ］…セパレータの厚さ
ＴｈＩＮ［μｍ］…内側セパレータの厚さ
ＴｈＯＵＴ［μｍ］…外側セパレータの厚さ
ＴｈＩＮ／ＴｈＯＵＴ…厚さ比
ＵＡ［ｃｍ２］…セパレータの単位面積
ＨＣ［Ｊ／Ｋ］…熱容量
ＴｍｐＩＮ［°Ｃ］…内側セパレータの温度
ＴｍｐＯＵＴ［°Ｃ］…外側セパレータの温度
ΔＴｍｐ［°Ｃ］…内外温度差
ＳＴ［°Ｃ］…シャットダウン温度
ＳＴＩＮ［°Ｃ］…シャットダウン温度
ＳＴＯＵＴ［°Ｃ］…シャットダウン温度
ＬＮ…電極体の（総）積層数
α…係数
ＬＩＮ…第１の層
ＴｈＰＥ１、ＴｈＰＥ２…（第1の層の）幅
ＬＯＵＴ…第２の層
ＴｈＰＰ１、ＴｈＰＰ２…（第２の層の）幅
Ｒ…第１の層に対する第２の層の比率
１…リチウムイオン二次電池
１０…電極体
１１…電池ケース
１２…蓋体
１３…負極集電体
１４…負極外部端子
１５…正極集電体
１６…正極外部端子
１７…非水電解液
１００…負極板
１０１…負極基材
１０２…負極合材層
１０３…負極接続部
１１０…正極板
１１１…正極基材
１１２…正極合材層
１１３…正極接続部
１２０…セパレータ
１２０ａ…外側セパレータ
１２０ｂ…内側セパレータ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】