7343482 非水電解質二次電池

(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】

(24)【登録日】2023-09-04

(45)【発行日】2023-09-12

(54)【発明の名称】非水電解質二次電池

(51)【国際特許分類】

   H01M 10/0587 20100101AFI20230905BHJP

   H01M 4/13 20100101ALI20230905BHJP

   H01M 50/528 20210101ALI20230905BHJP

   H01M 50/534 20210101ALI20230905BHJP

   H01M 50/545 20210101ALI20230905BHJP

   H01M 50/586 20210101ALI20230905BHJP

   H01M 50/591 20210101ALI20230905BHJP

   H01M 50/595 20210101ALI20230905BHJP

【ＦＩ】

H01M10/0587

H01M4/13

H01M50/528

H01M50/534

H01M50/545

H01M50/586

H01M50/591 101

H01M50/595

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020512259

(86)(22)【出願日】2019-04-02

(86)【国際出願番号】 JP2019014635

(87)【国際公開番号】W WO2019194181

(87)【国際公開日】2019-10-10

【審査請求日】2022-03-18

(31)【優先権主張番号】P 2018073788

(32)【優先日】2018-04-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】322003798

【氏名又は名称】パナソニックエナジー株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000005821

【氏名又は名称】パナソニックホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】向井 夏彦

(72)【発明者】

【氏名】山本 諭

(72)【発明者】

【氏名】出口 正樹

(72)【発明者】

【氏名】山本 泰右

(72)【発明者】

【氏名】上田 敦史

(72)【発明者】

【氏名】竹内 正信

【審査官】石井 徹

(56)【参考文献】

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－０１０６７４０（ＫＲ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／０７７６９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２５４５６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／１１１５９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／０４６５３７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ４／００－６２

Ｈ０１Ｍ１０／０５－０５８７

Ｈ０１Ｍ５０／５０－５９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

正極及び負極がセパレータを介して巻回された巻回型の電極体と、前記電極体を収容する有底筒状の外装缶と、前記外装缶の開口を塞ぎ、正極端子として機能する封口体とを備える非水電解質二次電池であって、
前記電極体は、正極リードを有し、
前記正極リードは、
前記正極に接合される第１表面、及び前記第１表面と反対側の第２表面を含む金属製のリード基材と、
前記リード基材の前記第２表面において、少なくとも前記セパレータを介して前記負極と対向する範囲に形成された、無機化合物を主成分とする絶縁性のセラミック層と、
を有し、
前記正極リードは、前記封口体側に位置する第１端部と、前記第１端部と反対側の第２端部とを含み、
前記セラミック層は、前記封口体との溶接部を避けて形成されると共に、前記リード基材の前記第２表面において、さらに前記第１端部に形成されている、非水電解質二次電池。

【請求項2】

前記封口体と、前記正極、前記負極、及び前記セパレータから構成される電極群との間に配置され、前記正極リードの挿通孔を有する上部絶縁板を備え、
前記セラミック層は、前記リード基材の前記第２表面において、前記第１端部、及び前記上部絶縁板よりも前記第２端部側のみに形成されている、請求項１に記載の非水電解質二次電池。

【請求項3】

前記負極は、負極芯体と、当該芯体上に形成された負極合材層とを有し、
前記電極体の最外周面には、前記負極芯体が露出した芯体露出部が設けられ、
当該芯体露出部は、前記外装缶の内周面に当接している、請求項１又は２に記載の非水電解質二次電池。

【請求項4】

前記正極リードには、前記セラミック層を覆う絶縁テープが貼着されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の非水電解質二次電池。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、非水電解質二次電池に関する。

【背景技術】

【0002】

非水電解質二次電池では、一般的に、正極の芯体露出部に正極リードが接続されている。正極リードの付け根部分は、セパレータを介して負極と対向するため、当該部分に導電性の異物が入り込むと、異物がセパレータを突き破って内部短絡が発生するおそれがある。従来、かかる内部短絡を防止するための手段として、正極リードに貼着される絶縁テープが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開第２０１６／１２１３３９号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

正極リードに絶縁テープを貼着することで、上記内部短絡の抑制効果が期待される。しかし、電極体の正極リードが接続された部分は、一般的に極板間の圧力が高くなり易いので、当該部分に入り込んだ導電性の異物がセパレータ及び絶縁テープを突き破って内部短絡を発生させる可能性がある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様である非水電解質二次電池は、正極及び負極がセパレータを介して巻回された巻回型の電極体を備える非水電解質二次電池であって、前記電極体は、正極リードを有し、前記正極リードは、前記正極に接合される第１表面、及び前記第１表面と反対側の第２表面を含む金属製のリード基材と、前記リード基材の前記第２表面において、少なくとも前記セパレータを介して前記負極と対向する範囲に形成された、無機化合物を主成分とする絶縁性のセラミック層とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0006】

本開示の一態様である非水電解質二次電池によれば、電極体の正極リードが接続された部分における内部短絡の発生を抑制できる。リード基材にセラミック層を形成することにより、例えば絶縁テープを用いた従来の電池よりも、内部短絡の抑制効果が向上する。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態の一例である非水電解質二次電池の断面図である。

【図2】実施形態の一例である電極体の斜視図である。

【図3】実施形態の一例である上部絶縁板の平面図である。

【図4】実施形態の一例である正極の正面図である。

【図5】図４中のＡＡ線断面の一部を示す図である。

【図6】図４中のＢＢ線断面の一部を示す図である。

【図7】実施形態の一例である正極リード及びその近傍の構成を示す断面図である。

【図8】実施形態の一例である正極リードを封口体に溶接する方法を説明するための図である。

【図9】実施形態の他の一例である正極リード及びその近傍の構成を示す断面図である。

【図10】実施形態の一例である正極の製造方法を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、本開示の実施形態の一例について詳細に説明する。以下では、本開示に係る非水電解質二次電池の実施形態の一例として、円筒形状の電池ケース１５を備えた円筒形電池を例示するが、電池は角形の電池ケースを備えた角形電池、金属層と樹脂層が積層したラミネートシートで構成される電池ケースを備えたラミネート電池等であってもよい。なお、本明細書では、説明の便宜上、電池ケース１５の封口体１７側を「上」、外装缶１６の底部側を「下」として説明する。

【0009】

図１は実施形態の一例である非水電解質二次電池１０の断面図、図２は実施形態の一例である電極体１４の斜視図である。図１及び図２に例示するように、非水電解質二次電池１０は、電極体１４と、非水電解質（図示せず）と、電池ケース１５とを備える。電池ケース１５は、電極体１４及び非水電解質を収容する有底筒状の外装缶１６と、外装缶１６の開口を塞ぎ、正極端子として機能する封口体１７とで構成される。また、非水電解質二次電池１０は、外装缶１６と封口体１７との間に配置される樹脂製のガスケット２８を備える。

【0010】

非水電解質は、非水溶媒と、非水溶媒に溶解した電解質塩とを含む。非水溶媒には、例えばエステル類、エーテル類、ニトリル類、アミド類、およびこれらの２種以上の混合溶媒等を用いてもよい。非水溶媒は、これら溶媒の水素の少なくとも一部をフッ素等のハロゲン原子で置換したハロゲン置換体を含有していてもよい。なお、非水電解質は液体電解質に限定されず、ゲル状ポリマー等を用いた固体電解質であってもよい。電解質塩には、例えばＬｉＰＦ₆等のリチウム塩が使用される。

【0011】

電極体１４は、正極１１及び負極１２がセパレータ１３を介して巻回された巻回型の電極体であって、帯状の正極１１と、帯状の負極１２と、帯状の２枚のセパレータ１３とを有する。正極１１は、正極芯体３０と、正極芯体３０上に設けられた正極合材層３１とを有する。負極１２は、負極芯体４０と、負極芯体４０上に設けられた負極合材層４１とを有する。負極１２は、リチウムの析出を抑制するために、正極１１よりも一回り大きな寸法で形成される。即ち、負極１２は、正極１１より長手方向及び短手方向（上下方向）に長く形成される。２枚のセパレータ１３は、少なくとも正極１１よりも一回り大きな寸法で形成され、例えば正極１１を挟むように配置される。

【0012】

電極体１４は、正極１１に接合された正極リード２０と、負極１２に接合された負極リード２１とを有する。本実施形態では、正極リード２０が正極１１の長手方向中央部であって、電極体１４の巻き始め側端及び巻き終り側端から離れた位置に設けられている。他方、負極リード２１は電極体１４の巻き始め側に位置する負極１２の長手方向一端部に設けられている。なお、電極リードの配置は特に限定されず、例えば負極リード２１は電極体１４の巻き終わり側端部に設けられてもよい。

【0013】

非水電解質二次電池１０は、封口体１７と電極群との間に配置され、正極リード２０の挿通孔１８ａを有する上部絶縁板１８を備える。本明細書において、電極群とは、電極体１４のうち、正極１１、負極１２、及びセパレータ１３から構成される部分であって、正極リード２０及び負極リード２１を除く部分を意味する。また、非水電解質二次電池１０は、外装缶１６の底部内面と電極群との間に配置され、負極リード２１の挿通孔１９ａを有する下部絶縁板１９を備える。

【0014】

図１に示す例では、正極リード２０が上部絶縁板１８の挿通孔１８ａを通って封口体１７側に延び、負極リード２１が下部絶縁板１９の挿通孔１９ａを通って外装缶１６の底部内面側に延びている。正極リード２０は封口体１７の底板２３の下面に溶接等で接続され、封口体１７が正極端子となる。負極リード２１は外装缶１６の底部内面に溶接等で接続され、外装缶１６が負極端子となる。

【0015】

図３は、上部絶縁板１８の平面図であって、正極リード２０を一点鎖線で示す。図１及び図３に例示するように、上部絶縁板１８は、正極リード２０を通すための挿通孔１８ａを有する。挿通孔１８ａは、正極リード２０を挿通可能な大きさで形成される。図３では、平面視長方形状の挿通孔１８ａを示すが、挿通孔１８ａの平面視形状は特に限定されず、例えば半円形状であってもよい。また、上部絶縁板１８は、挿通孔１８ａに加えて、ガス抜き用の孔１８ｂを有することが好ましい。図３に示す例では、挿通孔１８ａよりも小さな真円形状の孔１８ｂが３つ形成されている。

【0016】

図１に例示するように、電極体１４の最外周面には、負極１２が配置され、かつ負極芯体４０の表面が露出した芯体露出部４２が設けられている。そして、芯体露出部４２は外装缶１６の内周面に当接している。芯体露出部４２が負極端子である外装缶１６の内周面に当接することで、負極１２の長手方向の両端部と負極端子が電気的に接続され良好な集電性を確保できる。なお、芯体露出部４２と外装缶１６との接触により負極１２と負極端子の電気的接続を確保できるため、負極リード２１を設けない構成としてもよい。この場合、リードの厚み分、電極体１４の体積を大きくでき、電池の高容量化を図ることができる。

【0017】

芯体露出部４２は、電極体１４の最外周面の一部に設けられてもよいが、好ましくは最外周面の全域に設けられる。例えば、負極１２の巻き終わり端から電極体１４の１周分以上の長さで負極芯体４０の両面に負極合材層４１が形成されていない部分が設けられる。一般的に、電極体１４の最外周面には、巻き止めテープ（図示せず）が貼着される。巻き止めテープは、芯体露出部４２と外装缶１６の内面との接触を阻害しないように、例えば電極体の軸方向両端部に貼着される。

【0018】

外装缶１６は、有底円筒形状の金属製容器である。外装缶１６と封口体１７との間にはガスケット２８が設けられ、電池ケース１５の内部空間が密閉される。外装缶１６は、例えば側面部を外側からプレスして形成された、封口体１７を支持する溝入部２２を有する。溝入部２２は、外装缶１６の周方向に沿って環状に形成されることが好ましく、その上面で封口体１７を支持する。また、外装缶１６の上端部は、内側に折り曲げられ封口体１７の周縁部に加締められている。

【0019】

封口体１７は、電極体１４側から順に、底板２３、下弁体２４、絶縁部材２５、上弁体２６、及びキャップ２７が積層された構造を有する。封口体１７を構成する各部材は、例えば円板形状又はリング形状を有し、絶縁部材２５を除く各部材は互いに電気的に接続されている。下弁体２４と上弁体２６は各々の中央部で互いに接続され、各々の周縁部の間には絶縁部材２５が介在している。電池の内圧が上昇すると、下弁体２４が上弁体２６をキャップ２７側に押し上げるように変形して破断することにより、下弁体２４と上弁体２６の間の電流経路が遮断される。さらに内圧が上昇すると、上弁体２６が破断し、キャップ２７の開口部からガスが排出される。

【0020】

以下、電極体１４の各構成要素について、特に正極１１及び正極リード２０について詳説する。

【0021】

［正極］
正極１１は、上述の通り、正極芯体３０と、正極芯体３０上に設けられた正極合材層３１とを有する。正極芯体３０には、アルミニウム、アルミニウム合金など正極１１の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。正極合材層３１は、正極活物質、導電材、及び結着材を含み、正極芯体３０の両面に設けられることが好ましい。正極合材層３１の厚みは、正極芯体３０の片側で３０～１００μｍが好ましく、４０～８０μｍがより好ましい。正極１１は、例えば正極芯体３０上に正極活物質、導電材、及び結着材等を含む正極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して正極合材層３１を正極芯体３０の両面に形成することにより作製できる。

【0022】

正極活物質には、一般的にリチウム金属複合酸化物が用いられる。リチウム金属複合酸化物に含有される金属元素としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｂ、Ｍｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ等が挙げられる。好適なリチウム金属複合酸化物の一例は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎの少なくとも１種を含有するリチウム金属複合酸化物である。具体例としては、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎを含有するリチウム金属複合酸化物、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌを含有するリチウム金属複合酸化物が挙げられる。なお、リチウム金属複合酸化物の粒子表面には、酸化タングステン、酸化アルミニウム、ランタノイド含有化合物等の無機物粒子などが固着していてもよい。

【0023】

正極合材層３１に含まれる導電材としては、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、黒鉛等の炭素材料が例示できる。正極合材層３１に含まれる結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶｄＦ）等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）、ポリイミド樹脂、アクリル樹脂、ポリオレフィン樹脂などが例示できる。これらの樹脂と、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）又はその塩等のセルロース誘導体、ポリエチレンオキシド（ＰＥＯ）などが併用されてもよい。

【0024】

図４は正極１１の正面図、図５は図４中のＡＡ線断面の一部を示す図、図６は図４中のＢＢ線断面の一部を示す図である。図７は、正極リード２０及びその近傍の構成を示す断面図である。図４～図７に例示するように、正極１１は、正極合材層３１が存在せず正極芯体３０の表面が露出した芯体露出部３２を有する。正極リード２０は、溶接等により芯体露出部３２に接合される。芯体露出部３２は、正極１１の長手方向端部に形成されてもよいが、好ましくは正極１１の長手方向中央部に形成される。この場合、正極芯体３０の長手方向中央部に正極リード２０が接合されるため、長手方向端部に正極リード２０が接合される場合と比べて正極１１の集電性が向上し、電池の高出力化に寄与する。

【0025】

芯体露出部３２は、正極１１の両面に設けられることが好ましい。各芯体露出部３２は、正極１１の厚み方向において互いに重なるように形成される。正極リード２０は、一方の芯体露出部３２に溶接されるが、もう一方の芯体露出部３２が存在することで、正極リード２０の溶接が容易になる。詳しくは後述するが、芯体露出部３２は、正極合材スラリーの間欠塗布により形成されることが好ましい。

【0026】

芯体露出部３２は、正極１１の全幅にわたって設けられてもよいが、電池の高容量化を図るためには、正極１１の幅方向一端側のみに設けられることが好ましい。芯体露出部３２は、例えば正面視（背面視）矩形形状を有し、正極１１の幅方向一端から全幅の５０％以下の長さで設けられる。正極リード２０は、一部が芯体露出部３２上に位置し、残りの部分が正極１１の幅方向一端から延出している。正極リード２０の芯体露出部３２上に位置する部分の長さ（幅方向に沿った長さ）は、例えば正極１１の全幅の１０～４０％である。

【0027】

正極リード２０には、後述のセラミック層２０ｂを覆う絶縁テープ５０が貼着されていてもよい。本実施形態では、絶縁テープ５０が、セラミック層２０ｂが形成された正極リード２０の表面に貼着されると共に、芯体露出部３２を覆うように当該露出部の周りに存在する正極合材層３１上に貼着されている。絶縁テープ５０は、正極１１の両面にそれぞれ貼着され、正極リード２０が溶接されない芯体露出部３２も当該テープで覆われる。２枚の絶縁テープ５０は、正極リード２０と同様に、一部が正極１１の幅方向一端から延出した状態で正極１１に貼着され、延出した部分同士が互いに接着している。絶縁テープ５０の厚みは、例えば２０μｍ～７０μｍである。

【0028】

正極リード２０は、金属製のリード基材２０ａと、無機化合物を主成分とする絶縁性のセラミック層２０ｂとを有する。リード基材２０ａは、正極１１に接合される第１表面Ｓ１、及び第１表面Ｓ１と反対側の第２表面Ｓ２を含む。正極リード２０は、リード基材２０ａの第１表面Ｓ１が封口体１７に接合されることが好ましい。セラミック層２０ｂは、リード基材２０ａの第２表面Ｓ２において、少なくともセパレータ１３を介して負極１２と対向する範囲に形成される。

【0029】

正極リード２０は、芯体露出部３２上に位置する付け根部分、及び正極１１の幅方向一端から延出した部分であって、付け根部分に近接する部分が、セパレータ１３を介して負極１２と対向している。このため、セラミック層２０ｂは、リード基材２０ａの第２表面Ｓ２のうち、正極リード２０の付け根部分及びその近傍の全域に形成されることが好ましい。この場合、正極リード２０と負極１２との間に導電性の異物が入り込みセパレータ１３を突き破ったとしても、セラミック層２０ｂがリード基材２０ａと負極１２との電気的接続を防止する。

【0030】

リード基材２０ａを構成する金属材料は、特に限定されないが、好ましくはアルミニウム、又はアルミニウム合金である。リード基材２０ａによって、正極リード２０の形状が決定される。リード基材２０ａは、一般的に一定の厚み、幅を有する帯状、或いは細長い薄板状に形成される。正極リード２０は、封口体１７側に位置する長手方向の第１端Ｅ１と、第１端Ｅ１と反対側に位置する長手方向の第２端Ｅ２とを含む。リード基材２０ａの厚みは、例えば５０～１５０μｍであり、好ましくは７０～１３０μｍである。リード基材２０ａの厚みは、一般的に正極合材層３１の厚みよりも大きい。

【0031】

セラミック層２０ｂは、封口体１７との溶接部２９を避けて形成されている。溶接部２９にセラミック層２０ｂが存在すると、溶接不良が発生する、セラミック層２０ｂが脱落又は損傷するといった不具合が想定されるため、好ましくない。本実施形態では、封口体１７の底板２３にリード基材２０ａが溶接される。底板２３に対するリード基材２０ａの溶接方法、また芯体露出部３２に対するリード基材２０ａの溶接方法は、特に限定されないが、後述のレーザ溶接が好適である。本明細書において、溶接部２９には、リード基材２０ａの第１表面Ｓ１と底板２３とが溶着する界面だけでなく、第２表面Ｓ２のレーザ光が照射される部分も含まれる。

【0032】

図８は、正極リード２０を封口体１７に溶接する方法を説明するための図である。図８に例示するように、電極体１４を外装缶１６に収容した状態で、封口体１７の底板２３に正極リード２０を溶接する。具体的には、電極群から延出した正極リード２０の第１表面Ｓ１を封口体１７の底板２３に当接させた状態で、リード基材２０ａの第２表面Ｓ２にレーザ光αを照射する。レーザ光αは、第２表面Ｓ２のセラミック層２０ｂが形成されていない部分に照射することが好ましい。このとき、レーザ光αの照射部でリード基材２０ａが溶融して底板２３に溶着し、レーザ光αの照射部に溶接部２９が形成される。

【0033】

セラミック層２０ｂは、リード基材２０ａの第２表面Ｓ２において、さらに第１端Ｅ１及びその近傍である第１端部に形成されることが好ましい。正極リード２０は、例えばリードの長尺体を所定の長さにカットして製造されため、第１端Ｅ１にはカット時に突起（ばり）が発生し易い。正極リード２０の第１端部にセラミック層２０ｂを形成することで、ばりに起因する内部短絡の発生を抑制できる。第２表面Ｓ２の第１端部において、セラミック層２０ｂは、例えば第１端Ｅ１から３ｍｍ以内の範囲に形成される。

【0034】

図６に示す例では、セラミック層２０ｂが、リード基材２０ａの第２表面Ｓ２において、第１端部、及び上部絶縁板１８よりも第２端部（第２端Ｅ２及びその近傍）側のみに形成されている。セラミック層２０ｂは、上部絶縁板１８よりも電極群側において、セパレータ１３を介して負極１２と対向する範囲に形成される。上部絶縁板１８にかからない範囲にセラミック層２０ｂを形成することで、例えば上部絶縁板１８の挿通孔１８ａの縁部にセラミック層２０ｂが接触してセラミック層２０ｂが脱落することを防止できる。

【0035】

一方、図９に例示するように、上部絶縁板１８の挿通孔１８ａに通される部分を含む、リード基材２０ａの第２表面Ｓ２の広範囲にセラミック層２０ｂが形成されていてもよい。但し、この場合も、封口体１７との溶接部２９を避けてセラミック層２０ｂを形成することが好ましい。換言すると、正極リード２０には、溶接部２９に対応する範囲に、第２表面Ｓ２の露出部が設けられる。なお、セラミック層２０ｂは、リード基材２０ａの第１表面Ｓ１及び当該基材の厚み方向に沿った側面には形成されないことが好ましい。

【0036】

セラミック層２０ｂは、上述の通り、無機化合物を主成分とする絶縁層である。ここで、主成分とは、セラミック層２０ｂを構成する成分（材料）のうち最も配合量が多い成分を意味する。セラミック層２０ｂは、絶縁性の無機化合物のみで構成されてもよいが、好ましくは絶縁性の無機化合物と、当該化合物の粒子同士を結着する結着材とを含む。ここで、絶縁性の無機化合物とは、電圧印加式の抵抗計により測定される体積抵抗率が１０¹²Ω・ｃｍ以上である化合物を意味する。セラミック層２０ｂは、体積抵抗率が１０¹²Ω・ｃｍ未満の材料を含まないことが好ましい。

【0037】

セラミック層２０ｂに含まれる無機化合物は、例えば金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物などである。無機化合物の平均粒径は、好ましくは１μｍ以下であり、より好ましくは０．１～１μｍである。ここで、平均粒径とは、光散乱法により測定される体積平均粒径を意味する。セラミック層２０ｂの厚みは、特に限定されないが、好ましくは１～３０μｍ、より好ましくは１～１０μｍ、特に好ましくは１～５μｍである。

【0038】

上記金属酸化物の例としては、酸化アルミニウム（アルミナ）、ベーマイト（Ａｌ₂Ｏ₃Ｈ₂Ｏ又はＡｌＯＯＨ）、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化イットリウム、酸化亜鉛等が挙げられる。上記金属窒化物の例としては、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。上記金属炭化物の例としては、炭化ケイ素、炭化ホウ素等が挙げられる。上記金属硫化物の例としては、硫酸バリウム等が挙げられる。

【0039】

また、無機化合物は、ゼオライト（Ｍ_2/nＯ・Ａｌ₂Ｏ₃・ｘＳｉＯ₂・ｙＨ₂Ｏ、Ｍは金属元素、ｘ≧２、ｙ≧０）等の多孔質アルミノケイ酸塩、タルク（Ｍｇ₃Ｓｉ₄Ｏ₁₀（ＯＨ）₂）等の層状ケイ酸塩、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ₃）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ₃）等の粒子であってもよい。中でも、絶縁性、耐熱性等の観点から、酸化アルミニウム、ベーマイト、タルク、酸化チタン、酸化マグネシウムから選択される少なくとも１種が好適である。

【0040】

セラミック層２０ｂに含まれる結着材には、ＰＶｄＦ等のフッ素樹脂、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリオレフィン等の正極合材層３１に適用される樹脂、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の負極合材層４１に適用される樹脂などを用いることができる。中でも、フッ素樹脂が好適である。結着材の含有量は、例えば無機化合物の質量に対して１～１０質量％、又は１～５質量％である。

【0041】

図１０は、正極１１の製造方法を説明するための図である。図１０に例示するように、正極１１は、長尺状正極芯体３０ｚの両面に正極合材層３１ａ，３１ｂを形成した後、長尺状正極芯体３０ｚを切断予定部Ｘ，Ｙで順にカットすることにより製造される。正極合材層３１ａ，３１ｂは正極合材層３１となり、長尺状正極芯体３０ｚは正極芯体３０となる。図１０では、正極１１の３つ分の幅に相当する幅を有する長尺状正極芯体３０ｚを例示しているが、さらに幅広の長尺状正極芯体を用いてもよい。

【0042】

図１０に示す例では、長尺状正極芯体３０ｚの両面に正極合材スラリーを間欠塗布することで、芯体露出部３２ｚ（芯体露出部３２となる部分）を残して正極合材層３１ａを形成すると共に、正極合材スラリーを連続的に塗布して正極合材層３１ｂを形成する。なお、正極合材スラリーには同じものを用いることができる。正極合材層３１ａ，３１ｂは、互いに異なる吐出ノズルを用いて形成される。正極合材層３１ａ，３１ｂは、同時に形成されてもよく、一方が先に形成されてもよい。なお、長尺状正極芯体３０ｚの両面に正極合材スラリーを塗布後、塗膜を乾燥、圧縮してから、当該芯体を切断予定部Ｘでカットすることが好ましい。

【0043】

［負極］
負極１２は、上述の通り、負極芯体４０と、負極芯体４０上に形成された負極合材層４１とを有する。負極芯体４０には、銅などの負極１２の電位範囲で安定な金属の箔、当該金属を表層に配置したフィルム等を用いることができる。負極合材層４１は、負極活物質、及び結着材を含み、負極芯体４０の両面に形成されることが好ましい。負極合材層４１の厚みは、負極芯体４０の片側で３０～１００μｍが好ましく、４０～８０μｍがより好ましい。負極１２は、負極芯体４０上に負極活物質、結着材等を含む負極合材スラリーを塗布し、塗膜を乾燥させた後、圧縮して負極合材層４１を負極芯体４０の両面に形成することにより作製できる。

【0044】

負極活物質としては、リチウムイオンを可逆的に吸蔵、放出できるものであれば特に限定されず、例えば天然黒鉛、人造黒鉛等の炭素材料、Ｓｉ、Ｓｎ等のＬｉと合金化する金属、又はＳｉ、Ｓｎ等を含む金属化合物などを用いることができる。当該金属化合物の例としては、ＳｉＯ_x（０．５≦ｘ≦１．６）、又はＬｉ_2yＳｉＯ_(2+y)（０＜ｙ＜２）で表されるケイ素化合物等が挙げられる。また、負極合材層４１は、負極活物質としてリチウムチタン複合酸化物を含んでいてもよい。リチウムチタン複合酸化物を用いる場合、負極合材層４１にはカーボンブラック等の導電材を添加することが好ましい。

【0045】

負極合材層４１に含まれる結着材には、正極１１の場合と同様に、ＰＴＦＥ、ＰＶｄＦ等の含フッ素樹脂、ＰＡＮ、ポリイミド、アクリル樹脂、ポリオレフィンなどを用いてもよいが、好ましくはスチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）を用いる。また、負極合材層４１には、ＣＭＣ又はその塩、ポリアクリル酸（ＰＡＡ）又はその塩、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）などが含まれていてもよい。

【0046】

負極リード２１は、正極リード２０と同様に、負極１２の芯体露出部に溶接される。負極１２には、負極リード２１を覆う絶縁テープが貼着されていてもよい。負極リード２１は、例えばニッケル、又はニッケル合金で構成される。なお、負極リード２１はセラミック層を有していないが、リード表面にセラミック層が形成されていてもよい。

【0047】

［セパレータ］
セパレータ１３には、イオン透過性及び絶縁性を有する多孔性シートが用いられる。多孔性シートの具体例としては、微多孔薄膜、織布、不織布等が挙げられる。セパレータの材質としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、セルロースなどが好適である。セパレータ１３は、単層構造であってもよく、積層構造を有していてもよい。また、セパレータ１３の表面には、アラミド樹脂等の耐熱性の高い樹脂層が形成されていてもよい。

【0048】

セパレータ１３と正極１１及び負極１２の少なくとも一方との界面には、無機物のフィラーを含むフィラー層が形成されていてもよい。無機物のフィラーとしては、例えばＴｉ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｍｇ等の金属を含有する酸化物、リン酸化合物などが挙げられる。フィラー層は、当該フィラーを含有するスラリーを正極１１、負極１２、又はセパレータ１３の表面に塗布して形成することができる。

【0049】

以上のように、上記構成を備えた非水電解質二次電池１０によれば、電極体１４の正極リード２０が接続された部分における内部短絡の発生を抑制できる。セラミック層２０ｂ付きの正極リード２０を用いることで、例えば絶縁テープのみを用いた従来の電池よりも、内部短絡の抑制効果が向上する。

【符号の説明】

【0050】

１０ 非水電解質二次電池、１１ 正極、１２ 負極、１３ セパレータ、１４ 電極体、１５ 電池ケース、１６ 外装缶、１７ 封口体、１８ 上部絶縁板、１９ 下部絶縁板、１８ａ，１９ａ 挿通孔、１８ｂ 孔、２０ 正極リード、２０ａ リード基材、２０ｂ セラミック層、２１ 負極リード、２２ 溝入部、２３ 底板、２４ 下弁体、２５ 絶縁部材、２６ 上弁体、２７ キャップ、２８ ガスケット、２９ 溶接部、３０ 正極芯体、３１ 正極合材層、３２，４２ 芯体露出部、４０ 負極芯体、４１ 負極合材層、５０ 絶縁テープ、Ｅ１ 第１端、Ｅ２ 第２端、Ｓ１ 第１表面、Ｓ２ 第２表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】